JP6328164B2 - 血管新生誘導因子に拮抗する融合蛋白質およびその使用 - Google Patents

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Description

本発明は血管新生誘導因子に拮抗する融合蛋白質およびその使用に関する。具体的には、本発明は様々な血管新生因子を抑制する融合蛋白質およびその使用に関する。より具体的には、本発明はVEGF受容体とFGF受容体との融合蛋白質、および血管新生関連疾患治療におけるその使用に関する。
血管新生(Angiogenesis)は悪性腫瘍の増殖と転移に至る主要因子の一つである[1]。血管新生過程は数多くの因子により制御され、いくつかの因子は血管新生を誘導し、別の因子は血管新生を抑制し、この結果、血管新生の制御は血管新生の調節機構は極めて複雑的な動的平衡プロセスである[2]。抗血管新生治療法は、血管新生促進因子を遮断し、または、血管新生抑制因子を用いて腫瘍血管新生を抑えることによって、腫瘍細胞の増殖を抑制することを意図している。例えば、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、肝細胞増殖因子(HGF)、DDR1、EphA1、EphA2、EphA8、EphB1、EphB4、EGFR、HER−2、ErbB3、MET、RON、CSF1R、KIT、PDGFR−A、PDGFR−B、TEK、Tie−1など、数多くの血管新生促進因子がこれまでに知られており、これらの因子は血管内皮細胞の***および分化、ならびに血管の形態発生を刺激できる。それらの中で、今まで、VEGFが血管新生に関して、最も特異的かつ最も効果的な成長因子であることが知られている[3,4]。
腫瘍組織の低酸素環境において、腫瘍細胞からはVEGFが大量に分泌され、血管内皮細胞の***と遊走を誘導し、最終的に腫瘍の血管網を構築する。多くの動物実験により、VEGFを阻害することにより、腫瘍の増殖を抑制でき、腫瘍の成長を抑制できることが証明されている。このため、VEGFおよびその受容体は抗血管新生医薬のための重要なターゲットである。これまでの臨床試験から、著しい効果を有することが示された抗血管新生薬としては、ベバシズマブ(Bevacizumab,商品名Avastin)があり、これは直接的にVEGFを遮断し、腫瘍の血管新生を抑えることができる。ベバシズマブは、転移性結腸直腸癌の第一選択薬として、2004年に米国のFDAにより販売承認され、抗血管新生を抑制することにより抗癌作用を発揮する新薬としては世界で最初に販売承認された医薬である。Avastinはヒト化抗VEGF遺伝子モノクローナル抗体であり、米国の有名なバイオテクノロジー企業であるGenentech社により製造されている。大規模な第三相臨床試験において、Avsatinと化学療法との併用療法により、直腸癌、肺癌、乳癌、腎がんなど多種の癌患者の生存期間を延長させることが示された[5,6]。Avastinの臨床での成功は画期的であり、腫瘍血管システムをターゲットとした抗血管新生治療が臨床的に有効な治療手段であり、多くの腫瘍の治療に新しい道を開くことを証明した。西洋国家では、Avastinは既に腫瘍治療のため幅広く使われており、現在、世界市場において最大のシェアを有する薬の一つである。
Avastinの他にも、いくつかの抗VEGFシグナリング薬がヒト臨床試験の後期段階にあり、今後数年以内に臨床応用が期待されている。中でも、米国のバイオテクノロジー企業Regeneronとサノフィ・アベンティス社が共同開発したAflibercept(別名VEGF−Trap)は、大規模な第三相臨床試験の実施中てある[7]。Imclone社の抗VEGF受容体II(VEGFR2)モノクローナル抗体薬IMC−1121Bも第三相臨床試験にある[8]。これらの新薬は間違いなく、癌治療の新しい選択肢を提供し、患者に新たな希望を与えるであろう。
抗VEGF医薬を用いた腫瘍の臨床治療において、著しい進歩がなされた。但し、臨床試験によって、抗VEGF療法には相当の制限があることも示された。腫瘍の治療効果の点では、Avastinは直腸・結腸癌患者の半数生存期間を約3〜4ヵ月延長し[9,10]、乳癌患者の生存期間を約7〜8ヵ月延長する[11]。このため、Avastinは腫瘍血管の生長を長期的には効果的に抑制できない。抗血管新生の臨床治療効果を高めることは、腫瘍研究者らが解決すべき課題であり、次世代の抗血管新生医薬の研究開発における主要点となる。
抗VEGF治療の失敗または耐性の出現の根本的な原因は、腫瘍血管新生が数多くの因子によって制御されていることにある。VEGFは血管新生に重要な役割を果たしてはいるものの、唯一の血管新生促進因子というわけではない。同時に、腫瘍細胞の非均質性、癌細胞微環境の複雑さ、および生体の代償性反応機構のために、VEGFの活性を長時間抑制すると、他の血管新生刺激因子が発現し[12]、そして、腫瘍血管の増殖はもはやVEGFシグナリング経路に依存しなくなる。Hanahanのグループにより、膵癌に対する抗VEGFR2治療において、腫瘍細胞で発現される血管成長因子の変化についての研究がなされ、抗VEGF治療中にいくつかの遺伝子の発現が変化し、中でも、FGF−2の発現量が最も顕著に増加したことが示された。抗VEGF治療に耐性の腫瘍では、FGF、特にFGF−2、の発現量が著しく増加し、血管新生が再び刺激され、FGFシグナリング経路を遮断した後では、腫瘍再生が抑えられる[13]。このことから、FGF−2の過剰発現は、腫瘍が抗VEGF治療を回避する能力に密接に関わりがあることが分かる。このため、同時にVEGFとFGF−2を抑制すると、腫瘍などの血管増殖性疾患をより有効に治療することができる。
現在、低分子標的治療薬による二標的/多標的拮抗において、いくつかの進歩がなされた。VEGFとFGF−2とに同時に拮抗することによる抗腫瘍効果は単一標的腫瘍治療より優れていることが示された[14]。しかし、低分子多標的拮抗剤は特異性の欠如のために、多くの場合、予測できない副作用が生じ、そのような副作用は、時には臨床試験後期段階になって初めて出現するので、大きいリスクを有している。高分子蛋白薬品、特にFc融合蛋白およびモノクローナル抗体は、高い特異性や長い体内半減期など、低分子薬には無いメリットを有しており、医薬研究開発において重要な分野となっている。
線維芽細胞増殖因子(FGF)はヘパリン結合性成長因子ファミリーであり、哺乳類動物では22種類のファミリーメンバー(FGF1〜14,16〜23)がある。FGFは、例えば、細胞の増殖や分化、遊走、血管新生と腫瘍発生などの様々な生物学的機能を果たす。FGFは、細胞表面にあるFGF受容体(FGFR)への結合および該受容体の活性化によって、さまざまな生物機能を発揮する(例えば、Eswarakumar et al. Cytokine Growth Factor Rev. 16: 139−149, 2005を参照)。線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)は線維芽細胞増殖因子の構成員に結合する受容体である。線維芽細胞増殖因子受容体の一部は疾患プロセスに関与する。哺乳動物には四種類のFGFR遺伝子:fgfR1〜fgfR4がある。線維芽細胞増殖因子受容体は細胞外ドメイン,膜貫通ドメイン,および細胞内ドメインからなる。FGFRの構成員は、それぞれリガンド結合性とキナーゼドメインは異なるものの、同様の細胞外ドメインを有している。細胞外ドメインには三つの免疫グロブリン様ドメイン(Ig様)、つまり第一Ig様ドメイン、第二Ig様ドメイン、および第三Ig様ドメイン、が含まれ、第一と第二のIg様ドメインの間にはある配列が存在する。第一Ig様ドメインと第二Ig様ドメインの間の前記配列はFGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域と称する。前記中間機能性配列領域は、酸性ボックス(acidic box、AB)と呼ばれる一つの酸性アミノ酸クラスターを有している。
VEGFとFGF(特に、FGF−2)が腫瘍血管新生において果たす重要な働きから、我々はVEGFとFGF(特に、FGF−2)の双方に拮抗する高分子蛋白医薬が腫瘍血管新生をより強く抑制し、臨床応用においてより良好な治療効果が得られると信じている。しかし、VEGFとFGFの双方を遮断する高分子融合蛋白質の構築に成功したとの報告は今まで無かった。このため、本研究はVEGFとFGF(特にFGF−2)を同時に遮断するFc融合蛋白質の構築を探索することを目的とし、当該融合蛋白質は受容体の特異性と高親合性によりVEGFおよびFGFの信号伝達を同時に遮断できる。本研究の前記VEGFおよびFGFの双拮抗融合蛋白質は、完全にヒト由来の蛋白質配列を用い、またFc融合蛋白質の優れる薬物動態を取り込むことにより、良好な薬学的条件とおよび良好な臨床応用潜在力を有することになる。一方、双拮抗融合蛋白質においては、融合蛋白質のそれぞれの標的に対する親合力は正しい蛋白質構造に依存し、融合蛋白質中の受容体フラグメントはリガンド結合能を失い易い。このため、高効率且つ特異的なVEGFおよびFGF(例えば、FGF−2)二重拮抗融合蛋白質医薬の構築は困難である。本研究の前段階として、異なるVEGFRフラグメント、FGFRフラグメントおよびIgG1のFcを含む融合蛋白質を20個超構築し、VEGFおよびFGF(特にFGF−2)の双方に高親合力を有する融合蛋白質を得た。
例えば、FGFR系融合蛋白質(WO/2008/065543)、Notch3系融合蛋白質(WO/2010/021729)、VEGFR系融合蛋白質(WO/2010/105573)、LK8系融合蛋白質(WO/2008/075833)などの、多くの抗血管新生融合蛋白質が既に報告されてきたが、これらの融合蛋白質は単一標的を目標としたもので、単一の血管新生抑制部分と免疫グロブリンのFcフラグメントとの融合により血管新生の抑制を達成している。これまでの技術では、二つの血管抑制ユニットを融合させて双標的拮抗により血管新生の抑制を達成した融合蛋白質は未だ報告されていなかった。本発明者は、初めて、二種類以上の血管新生抑制剤に由来する少なくとも二つの血管新生抑制ユニットを成功裏に融合させて、双方の標的を抑制し、さらに血管新生を抑制する融合蛋白質を形成した。驚くべきことに、これにより特別優れた効果が得られた。このため、本発明は血管新生抑制医薬の開発のための新たなアイデアを提供する。
一つの観点では、本発明は、2種類以上の血管新生抑制剤由来の少なくとも2つの血管新生抑制ユニットを含む融合蛋白質に関する。一つの実施方案においては、前記融合蛋白質は血管新生を抑制する。別の実施方案においては、前記融合蛋白質は体内および/または体外で、FGFとVEGFに結合する。
一つの実行方案においては、本発明の融合蛋白質は二種類以上の血管新生抑制剤由来の少なくとも二つの血管新生抑制ユニットを含む。前記二種類以上の血管新生抑制剤は:例えば、VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3などのVEGFR、および例えば、FGFR1、FGFR2、FGFR4などのFGFRから選択される。好ましくは、本発明の融合蛋白質はVEGFR1、VEGFR2およびFGFR1に由来する少なくとも二つの血管新生抑制ユニットを有している、より好ましくは、本発明の融合蛋白質はVEGFR1、VEGFR2およびFGFR1に由来する二つの血管新生抑制ユニットを含み、ここで一方の血管新生抑制ユニットはVEGFR1およびVEGFR2から由来し、もう一方はFGFR1から由来する。
別の実施方案において、本発明の融合蛋白質は二種類以上の血管新生抑制剤に由来する少なくとも二つの血管新生抑制ユニットを有しており、前記二種類以上の血管新生抑制剤は血管新生を抑制する可溶性受容体フラグメントであり、前記可溶性受容体フラグメントは、例えば:DDR1、EphA1、EphA2、EphA8、EphB1、EphB4、EGFR、HER−2、ErbB3、FGFR1、FGFR2、FGFR4、MET、RON、CSF1R、KIT、PDGFR−A、PDGFR−B、TEK、Tie−1、HGF、VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3およびそれらの対立遺伝子変異型から選択される。一つの具体的な実施方案において、前記血管新生抑制剤は抗血管新生受容体のVEGFRとFGFRである。
いくつかの実施方案において、本発明の融合蛋白質は二種類以上(好ましくは二種類もしくは三種類)の血管新生抑制剤の少なくとも二つの血管新生抑制ユニットを含み、ここで前記二つ以上の血管新生抑制ユニットは、VEGFRの細胞外ドメイン由来の血管新生抑制ユニットを少なくとも一つと、FGFRの細胞外ドメイン由来の血管新生抑制ユニットとを少なくとも一つ含む。好ましくは、前記VEGFRの細胞外ドメインはVEGFR1、VEGFR2および/またはVEGFR3細胞外ドメインであり、前記FGFRの細胞外ドメインはFGFR1および/またはFGFR2細胞外ドメインである。
いくつかの実施方案において、本発明の融合蛋白質は二種類以上(好ましくは、二種類もしくは三種類)の血管新生抑制剤の少なくとも二つの血管新生抑制ユニットを含み、ここで前記二つ以上の血管新生抑制ユニットは、VEGFR1および/またはVEGFR2細胞外ドメイン由来の血管新生抑制ユニットを一つと、FGFR1細胞外ドメイン由来の血管新生抑制ユニットを一つ、含む。
いくつかの実施方案において、前記VEGFR(例えば、VEGFR1および/またはVEGFR2)細胞外ドメイン由来の部分は下記のうち一つもしくは複数を含むかまたはそれらからなる:
VEGFR(例えば、VEGFR1もしくはVEGFR2)の第一Ig様ドメインまたはその一部、
VEGFR(例えば、VEGFR1もしくはVEGFR2)の第二Ig様ドメインまたはその一部、
VEGFR(例えば、VEGFR1もしくはVEGFR2)の第三Ig様ドメインまたはその一部、
VEGFR(例えば、VEGFR1もしくはVEGFR2)の第四Ig様ドメインまたはその一部、
VEGFR(例えば、VEGFR1もしくはVEGFR2)の第五Ig様ドメインまたはその一部、
VEGFR(例えば、VEGFR1もしくはVEGFR2)の第六Ig様ドメインまたはその一部、および
VEGFR(例えば、VEGFR1もしくはVEGFR2)の第七Ig様ドメインまたはその一部。
いくつかの実施方案において、前記FGFR(例えばFGFR1)の細胞外ドメイン由来の部分は下記のうち一つもしくは複数を含むかまたはそれらからなる:
FGFR(例えば、FGFR1)の第一Ig様ドメインまたはその一部、
FGFR(例えばFGFR1)のIg様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分、
FGFR(例えばFGFR1)の第二Ig様ドメインまたはその一部、および
FGFR(例えばFGFR1)の第三Ig様ドメインまたはその一部。
特に、本発明の融合蛋白質においては、ドメインおよび/またはフラグメントの間は直接連結されている、および/またはリンカーで連結されている。一つの具体的な実施方案においては、本発明の融合蛋白質はFGFR(例えば、FGFR1)Ig様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分を含み、好ましくは、前記FGFR(例えば、FGFR1)Ig様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分は酸性ボックス(acidic box,AB)を含まない。一つの具体的な実施方案において、前記中間機能性配列領域由来の部分は、配列番号1の134〜162位、145〜162位または151〜162位のアミノ酸から選択される配列を有する。
一つの実施方案において、VEGFR1細胞外ドメイン由来の部分は、VEGFR1またはVEGFR2の第二Ig様ドメインとVEGFR1またはVEGFR2の第三Ig様ドメインとを含み、前記FGFR(例えば、FGFR1)細胞外ドメイン由来の部分は、FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分と、FGFRの第二Ig様ドメインと、FGFRの第三Ig様ドメインとを含む。好ましくは、前記FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分は酸性ボックスを含まない。特に、前記FGFRは、例えば、FGFR1またはFGFR2である。
もう一つの実施方案において、前記VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分は、VEGFR1の第二Ig様ドメインとVEGFR2の第三Ig様ドメインとを含み、前記FGFRの細胞外ドメイン由来の部分は、FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分と、FGFRの第二Ig様ドメインと、FGFRの第三Ig様ドメインとを含む。好ましくは、前記FGFRのIg様ドメイン中間機能性配列領域由来の部分は酸性ボックスを含まない。特に、前記FGFRは、例えば、FGFR1またはFGFR2である。
もう一つの実施方案においては、前記VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分は、N末端からC末端へと順番に、VEGFR1の第二Ig様ドメインと、VEGFR2の第三Ig様ドメインとを含み、前記FGFRの細胞外ドメイン由来の部分は、N末端からC末端へと順番に、FGFRのIg様ドメイン中間機能性配列領域由来の部分と、FGFRの第二Ig様ドメインと、FGFRの第三Ig様ドメインとを含む。好ましくは、前記FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分は酸性ックスを含まない。特に、前記FGFRは、例えば、FGFR1またはFGFR2である。
いくつかの具体的な実施方案において、前記VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分はVEGFR1の第一Ig様ドメインも含む。例えば、前記VEGFR1の第一Ig様ドメインはVEGFR1の第二Ig様ドメインの前に存在している。好ましくは、VEGFR1の第一Ig様ドメインは、配列番号2の32〜123位に対応するアミノ酸配列を有しているか、あるいは配列番号2の32〜123位のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有する。
いくつかの実施方案において、前記FGFR(例えばFGFR1)細胞外ドメイン由来の部分はFGFRの第一Ig様ドメインまたはその一部を含む。好ましくは、FGFRの第一Ig様ドメインまたはその一部は、配列番号1の40〜118位に対応するアミノ酸配列を有するか、あるいは配列番号1の40〜118位のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有するか、あるいは
配列番号1の77〜118位に対応するアミノ酸配列を有しているか、あるいは配列番号1の77〜118位のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有する
本発明のいくつかの優れる実施方案において、VEGFR1の第二Ig様ドメインは、配列番号2の151〜214位に対応するアミノ酸配列を有しているか、あるいは配列番号2の151〜214位のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有する。
本発明のいくつかの優れる実施方案において、VEGFR2の第三Ig様ドメインは、配列番号3の224〜320位に対応するアミノ酸配列を有しているか、あるいは配列番号3の224〜320位のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有している。
本発明のいくつかの優れる実施方案において、FGFR1の第二Ig様ドメインは配列番号1の163〜247位に対応するアミノ酸配列を有しているか、あるいは配列番号1の163〜247位のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有している。
本発明のいくつかの優れる実施方案において、FGFR1の第三Ig様ドメインは配列番号1の270〜359位に対応するアミノ酸配列を有しているか、あるいは配列番号1の270〜359位のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有している。
好ましくは、本発明の融合蛋白質は融合パートナーも含む、例えば、免疫グロブリンFc領域(好ましくは、ヒトIgGのFc領域、さらに好ましくはヒトIgG1のFc領域)、さらに好ましくは:
配列番号7に対応するアミノ酸配列を有するか、あるいは配列番号7のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有するか、あるいは
配列番号8に対応するヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を有するか、あるいは配列番号8のヌクレオチド配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を有している。
いくつかの実施方案において、本発明の融合蛋白質は分泌シグナルペプチド領域、例えばVEGFR1のシグナルペプチド領域、を含み、好ましくは前記シグナルペプチド領域は配列番号2の1〜26位のアミノ酸配列または配列番号25のヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を有している。
別の態様では、本発明はFc融合蛋白質を提供し、該蛋白質は:
(1)配列番号9〜24のうちいずれか一つに示すアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を含む;
(2)配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を含む;あるいは、
(3)配列番号9〜24のうちいずれか一つに示すアミノ酸配列、もしくは配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を含む。
本発明のいくつかの実施方案において、VEGFR−FGFR−Fcの融合蛋白質に含まれるそれぞれの部分および/またはそれぞれのドメインの、N末端からC末端までにおけるその順番はランダムであるか、あるいは図1に示す順番であってもよい。
いくつかの実施方案において、本発明のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質はさらにシグナルペプチド(signal peptide, SP)、好ましくは分泌シグナルペプチド、を含む。前記シグナルペプチドは、例えばVEGFR1のシグナルペプチドであり、これは配列番号2の1〜26位のアミノ酸配列、または配列番号25のヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列、を有している。好ましくは、シグナルペプチドは前記融合蛋白質のN末端に存在している。
好ましくは、本発明の融合蛋白質はN末端からC末端へと、順番に、VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分と、FGFRの細胞外ドメイン由来の部分とを含む。
好ましくは、本発明の融合蛋白質において、前記免疫グロブリンFc領域はヒトIgGのFc領域であり、例えばヒトIgG1のFc領域であり、さらに好ましくは:
配列番号7に対応するアミノ酸配列を有するか、あるいは配列番号7のアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するアミノ酸配列を有するか、あるいは
配列番号8に対応するヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を有しているか、あるいは配列番号8のヌクレオチド配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の同一性を有するヌクレオチドがコードするアミノ酸配列を有している。
本発明の一つの実施方案において、前記免疫グロブリンFc領域は融合蛋白質のC末端に存在している。
本発明のある実施方案において、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質に含まれるそれぞれの部分および/またはそれぞれのドメインの、N末端からC末端までにおけるその順番は任意の順番であってよい。他のいくつかの実施方案において、前記順番は図1に示す順番である。いくつかの具体的な実施方案中、N末端からC末端において、VEGFR部分とFGFR部分は互いの上流もしくは下流に存在可能である。その他、前記Fc領域は血管新生抑制ユニットの上流もしくは下流に存在可能である;例えば、前記Fc領域は融合蛋白質のC末端に存在する。
いくつかの実施方案において、本発明のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は一つもしくはいくつかの鎖内ジスルフィド結合を含み、好ましくは、Ig様ドメインに一つもしくはいくつかの鎖内ジスルフィド結合を含む。
本発明の一態様では、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は原核細胞または真核細胞、例えば細菌、真菌(酵母)もしくは哺乳類動物細胞系において本発明の融合蛋白質を発現させることによって製造できる。特に、前記哺乳類動物細胞系はCHO細胞系であってもよい。組み換え蛋白質の発現において、CHO細胞はよく使われている細胞株であり、そして、大規模発現解析をする場合には、種々の要求に応じて、原始CHO細胞を改造することによって、例えば、無血清培養目的などの特定の発現を目的とする組み換え蛋白質生産のために用いられる一連の派生型CHO細胞系が得られる。これらはすべて、組み換え蛋白質発現の分野で知られている。
別の態様では、本発明の融合蛋白質に含まれるドメインおよび/または領域の間は直接および/またはリンカーで連結されており、例えば、VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分と、FGFRの細胞外ドメイン由来の部分と、免疫グロブリンのFc領域由来の部分とはリンカーを通じて、あるいは通じないで、融合されている。一つの実施方案において、VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分と、FGFRの細胞外ドメイン由来の部分と、免疫グロブリンFc領域とは直接的に連結されている。もう一つの実施方案において、VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分と、FGFRの細胞外ドメイン由来の部分と、免疫グロブリンFc領域とはリンカーで、例えば、(G4S)リンカーで連結されている。
別の態様では、本発明は前記融合蛋白質をコードする単離核酸分子に関する。好ましくは、前記核酸分子は配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列を含む。
別の態様では、本発明は前記核酸分子を含むベクターを提供する。また、前記ベクターを用いて、形質転換/トランスフェクトされた細胞(好ましくは、CHO細胞系)を提供する。
別の態様では、本発明は、本発明の融合蛋白質、核酸分子、発現ベクターもしくは細胞、および医薬的に許容可能なキャリアを含む、医薬組成物も提供する。
本発明は、原核細胞または真核細胞、例えば細菌、真菌(酵母)または哺乳動物細胞系、で本発明の融合蛋白質を発現させることによる、血管新生抑制性蛋白質の製造方法に関する。好ましくは、前記哺乳動物細胞系はCHO細胞系である。
別の態様では、本発明は、必要とする対象に、血管新生抑制有効量の本発明の融合蛋白質、核酸分子、ベクター、細胞または医薬組成物を投与することを含む、血管新生抑制方法を提供する。好ましくは、前記方法は哺乳類動物で行う。
別の態様では、本発明は、必要とする対象に、治療有効量または予防有効量の本発明の融合蛋白質、核酸分子、ベクター、細胞または医薬組成物を投与することを含む、哺乳類動物において腫瘍を治療または予防する方法を提供する。好ましくは、前記腫瘍は固形腫瘍である。
別の態様では、本発明は、必要とする対象に、治療有効量または予防有効量の本発明の融合蛋白質、核酸分子、ベクター、細胞または医薬組成物を投与することを含む、哺乳類動物において眼内血管新生関連疾患を治療または予防する方法を提供する。好ましくは、眼内血管新生関連疾患は、加齢黄斑変性(AMD)、糖尿病性網膜症などから選択される。
別の態様では、本発明は、FGFおよびVEGFを本発明の融合蛋白質と接触させることを含む、体外もしくは体内でFGFおよび/またはVEGFRを結合させる方法を提供する。
本発明は、血管新生抑制薬の製造における、本発明の融合蛋白質、それをコードする核酸分子、前記核酸分子を含むベクター、前記ベクターで形質転換/トランスフェクトされた細胞、またはそれらを含む医薬組成物の使用にも及ぶ。その他、本発明は、血管新生関連疾患の治療薬もしくは予防薬の製造における、本発明の融合蛋白質、それをコードする核酸分子、前記核酸分子を含むベクター、前記ベクターで形質転換/トランスフェクトされた細胞、またはそれらを含む医薬組成物の使用にも及ぶ。好ましくは、前記血管新生関連疾患は腫瘍もしくは眼の血管新生関連疾患である。
国によって特許制度は保護対象について規定が異なることを考慮し、本明細書に開示された内容はさらに上記の方法に対応する製薬用途および特定用途の薬をも提供する。これら種々の製薬用途および薬物も、それらが本明細書中に具体的に記載されている場合と同様に、本発明の保護範囲に属している。
本明細書の開示は、ただ例を挙げて、保護が請求される対象の一具体的実施方案について説明しているが、その中では一つまたは複数の技術方案に記載された技術特徴は、任意に一つまたは複数の技術方案と組合せることができ、これら組合せによる技術方案も。それが本明細書中に具体的に記載されている場合と同様に、本発明の保護範囲に属する。
付属図面と下記のより詳細な説明を参照して、例を挙げながら本発明を説明する。ただし、下記の説明は、本発明で保護が請求される技術方案の例を挙げて説明したものに過ぎず、何らこれらの技術方案を制限するものではない。本発明の保護範囲は、付属の特許請求の範囲に基づく。
図1はVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質構造図であり、VEGFR1、VEGFR2、FGFR1蛋白質がそれぞれ示されている。Fc融合蛋白質は実線で表され、欠失したアミノ酸は点線で表され、抗体様ドメインは環状線で表され、種々の抗体様ドメインはアルファベットと番号で表され、その中でVEGFR1のドメインはa1〜a7で表され、VEGFR2のドメインはb1〜b7で表され、FGFR1のドメインはc1〜c3で表され、ジスルフィド結合はssで表され、ヒトIgG1Fcは灰色ボックスで表され、SPは信号ペプチドで表し、(C4S)3結合配列は三つの黒い菱形ボックスで表され、酸性ボックスはABの文字のボックスで表される。 図2は種々のFc融合蛋白質のVEGFおよびFGF−2への結合についての比較図である。それぞれのFc融合蛋白質(20 ng/mL)とコーティングされたVEGF165および/またはFGF−2(100ng/mLのヘパリンを含有する)との間の結合をELISA法を用いて検出している。 図3は、融合蛋白質のSDS−PAGE図を示す。 図4は、融合蛋白質勾配のVEFR(A)およびFGF−2(B)への結合を示す。 図5は、融合蛋白質のVEGF(A)およびFGF−2(B)への親和力を示す。 図6は、融合蛋白質がVEGFまたはFGF−2により誘導されるHUVEC細胞の***に及ぼす影響および相対抑制率を示す。図Aは、融合蛋白質がVEGFにより誘導されるHUVEC細胞の増殖に及ぼす影響を示し、図Bは、VEGFにより誘導されるHUVEC細胞の増殖に対する融合蛋白質の相対抑制率を示し、図Cは、融合蛋白質がFGF−2により誘導されるHUVEC細胞の増殖に及ぼす影響を示し、図Dは、FGF−2により誘導されるHUVEC細胞の増殖に対する融合蛋白質の相対抑制率を示す。
定義
特に定義しない限り、本明細書で用いられる技術用語は、当該技術分野の当業者が共通して理解する意味と同じ意味を有する。本分野の定義と用語に関して、当業者は具体的にはCurrent Protocols in Molecular Biology(Ausubel)を参照できる。アミノ酸残基の略語は、本技術分野で用いられている、20個の常L−アミノ酸の一つを表す三文字コードおよび/または一文字コードで表される。
本発明において数値範囲とパラメーター近似値は広い範囲で記載されているが、具体的な実施例に示す全ての数値はできるだけ正確に記載してある。しかし、いかなる数値も元来、それぞれの測定における標準偏差に起因する一定の誤差を含む。また、本明細書に開示される全ての範囲は、その中に含まれる全てかつ任意の部分範囲をも包含することが理解されるべきである。例えば、本明細書中に記載された場合、「1〜10」の範囲は最小値1と最大値10の間(端点も含む)に含まれる全てかつ任意の部分範囲をも包含する、つまり、最小値1あるいはこれを超える数値から始まる全ての部分範囲、例えば1〜6.1、および最大10あるいはこれ未満の数値で終わる全ての部分範囲、例えば5.5〜10などである。その他、「本明細書に取り込む」と述べられている参考文献は全て、その全体が取り込まれることが理解される。
その他注意すべきこととして、本明細書で用いられている単数の表現は、明瞭かつ明確にその表す対象が一つであると限定されている場合以外は、その表す対象が複数の場合をも含む。前後の文脈からそうでないことが明瞭に示されている場合を除き、「または」の語と「および/または」の語は互換的に使用される。
本明細書で用いられる用語「Fc」、「Fc領域」、「Fcフラグメント」または「免疫グロブリンFc領域」などは、免疫グロブリンの結晶化可能なフラグメントを示す。本発明において、前記Fc領域は好ましくはヒトIgG1のFc領域である。
用語「Fc融合蛋白質」とは、異種蛋白質の結合特異性と免疫グロブリンの定常領域のフェクター機能が結合した抗体様分子である。構造面では、Fc融合蛋白質は必要な結合特異性を有するアミノ酸配列および免疫グロブリンの定常領域配列を含む。Fc融合蛋白質は通常、受容体またはリガンド結合部位を含む。前記免疫グロブリン定常領域配列は、任意の免疫グロブリンから得られたものであってよく、その例としては、IgG−1,IgG−2,IgG−3もしくはIgG−4のサブタイプ、IgA(IgA−1とIgA−2を含む)、IgE、IgDまたはIgMがある。
本明細書中で用いられる用語「可溶性」蛋白質とは、生物学的に関係する温度、pHレベルおよび浸透圧下において水溶性の蛋白質である。本明細書に用いられる「可溶性融合蛋白質」は、本融合蛋白質が膜貫通ドメインや細胞内領域を含まないことを表す。
本明細書で用いられる用語「単離された」とは、下記の物質および/または実体を指す:(1)最初に製造された時(天然環境中および/または試験装置中に存在)およびそれに関連する少なくともいくつかの成分から分離されたもの、および/または(2)人工的に生産、調剤および/または製造されたもの。単離された物質および/または実体は、少なくとも約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%、約98%、約99%、実質100%、または100%の、最初に関連する他成分から分離されたものであってもよい。
用語「部分」および「フラグメント」とは、互換的に、ポリペプチド、核酸またはその他の分子構築物の一部を表す。
本明細書中で用いられる用語「VEGFR」とは、血管内皮成長因子受容体を表し、VEGFR1、VEGFR2および/またはVEGFR3であってもよい。好ましくは、本発明のVEGFRはVEGFR1および/またはVEGFR2であり、好ましくはヒトVEGFRである。
本明細書中で用いられる用語「FGFR」とは、線維芽細胞増殖因子受容体であり、FGFR1、FGFR2、FGFR3および/またはFGFR4であってもよい。好ましくは、本発明のFGFRはFGFR1であり、さらに好ましくは、ヒトFGFR1である。
本明細書中で用いられる用語「Ig様ドメイン」とは、免疫グロブリン蛋白様ドメインを表す。このドメインは、様々な蛋白質ファミリーに見られ、細胞−細胞認識、細胞表面受容体、免疫機能などを含む、様々な生物学機能に関与する。
本明細書中で用いられる用語「VEGFRの第一Ig様ドメイン」とは、VEGFR蛋白質のN末端から一つ目のIg様ドメインを表し、好ましくは、VEGFR1蛋白質のN末端から一つ目のIg様ドメイン(本明細書中ではVEGFR1の第一Ig様ドメインと称す)またはVEGFR2蛋白質のN末端から一つ目のIg様ドメイン(本明細書中ではVEGFR2の第一Ig様ドメインと称す)であり、例えば、配列番号2の32〜123位または配列番号3の46〜110位に対応するアミノ酸配列を有する。同様に、VEGFRの第二Ig様ドメインは、例えば、配列番号2の151〜214位または配列番号3の141〜207位に対応するアミノ酸配列を有する。VEGFRの第三Ig様ドメインは、例えば、配列番号2の230〜327位または配列番号3の224〜320位に対応するアミノ酸配列を有する。VEGFRの第四Ig様ドメインは、例えば、配列番号2の335〜421位または配列番号3の328〜414位に対応するアミノ酸配列を有する。VEGFRの第五Ig様ドメインは、例えば、配列番号2の428〜553位または配列番号3の421〜548位に対応するアミノ酸配列を有する。VEGFRの第六Ig様ドメインは、例えば、配列番号2の556〜654位または配列番号3の551〜660位に対応するアミノ酸配列を有する。VEGFRの第七Ig様ドメインは、例えば、配列番号2の661〜747位または配列番号3の667〜753位に対応するアミノ酸配列を有する。好ましくは、前記VEGFRは、VEGFR1またはVEGFR2である。
本明細書中で用いられる用語「FGFRの第一Ig様ドメイン」または「FGFR1の第一Ig様ドメイン」とは。FGFRもしくはFGFR1蛋白質のN末端から一つ目のIg様ドメインを表し、例えば、配列番号1の40〜118位に対応するアミノ酸配列を有する。同様に、用語「FGFRの第二Ig様ドメイン」または「第二Ig様ドメイン」とはFGFR蛋白質のN末端から二つ目のIg様ドメインを表し、例えば、配列番号1の163〜247位に対応するアミノ酸配列を有する。用語「FGFRの第三Ig様ドメイン」または「第三Ig様ドメイン」とは、FGFR蛋白質のN末端から一つ目のIg様ドメインを表し、例えば、配列番号1の270〜359位に対応するアミノ酸配列を有する。好ましくは、前記FGFRはFGFR1であり、FGFRの第一Ig様ドメインはFGFR1の第一Ig様ドメインであり、FGFRの第二Ig様ドメインはFGFR1の第二Ig様ドメインであり、FGFRの第三IgドメインはFGFR1の第三Ig様ドメインである。
本明細書中で用いられる用語「FGFRのIg様ドメイン中間機能性配列領域」もしくは「中間機能性配列領域」とは、FGFR蛋白質の第一Ig様ドメインと第二Ig様ドメインとの間の配列を表し、好ましくは、IFS配列は配列番号1の118〜162位に対応するアミノ酸配列を有する。本発明者は、予想外に、前記中間機能性配列領域がIg様ドメインの機能に対して著しい影響を有することを見いだした。前記のFGFR蛋白質は好ましくはFGFR1(配列番号1)であり、特にはヒトFGFR1蛋白質である。ヒトFGFR1蛋白質のアミノ酸配列は、配列番号1に見られ、そのcDNA配列は配列番号4に見られる。
hFGFR1の部分配列を以下に示す。影の部分は、各Ig様ドメインを表す。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/AAH15035.1を参照。

FGFR1のアミノ酸配列は配列番号1に見られ、それをコードするヌクレオチド配列は配列番号4に見られる。
hVEGFR1の部分配列を以下に示す。影の部分は、各Ig様ドメインを順番に表す。それぞれのドメインの間には天然のリンカー配列が存在する。
http://www.uniprot.org/uniprot/P17948に見られる。

VEGFR1のアミノ酸配列は配列番号2に見られ、それをコードするヌクレオチド配列は配列番号5に見られる。
hVEGFR2の部分配列を以下に示す。影の部分は、各Ig様ドメインを順番に表す。それぞれのドメインの間には、天然のリンカー配列が存在する。
http://www.uniprot.org/uniprot/P35968に見られる。

VEGFR2のアミノ酸配列は配列番号3に見られる、それをコードするヌクレオチド配列は配列番号6に見られる。
本明細書中で用いられる用語「血管新生抑制ユニット」とは、血管新生抑制機能を有するポリペプチド、フラグメント、モチーフ、ドメインなどである。血管新生抑制ユニットは、血管新生抑制能を有する限り、本発明の融合蛋白質のアミノ酸配列におけるいかなるフラグメントを表してもよい。例えば、本発明の血管新生抑制ユニットは、VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分およびFGFRの細胞外ドメイン由来の部分を含んでもよい。
本明細書中で用いられる用語「縮退変異体」とは、前記縮退変異体がアミノ酸コドンの第3番目に縮退変化を含み、この縮退変異体が同じアミノ酸をコードすることを示し、例えば、三文字コドンのウォブル位置(wobble position)は一つまたは複数の改変変異体を含み、これらは同義変異体とも呼ばれる。
本明細書中で用いられる用語「対立遺伝子変異型」とは、染色体上の特定の位置に存在する二つまたはそれ以上の数の遺伝子を表している。
本明細書中で用いられる用語「対象」は、哺乳動物を表し、例えば人類であるが、他の動物、例えば、家庭で飼育される動物(犬、猫など)、家畜(牛、羊、豚、馬など)または実験動物(猿、ラビット、マウス、ウサギ、モルモットなど)を含む。
本明細書中で用いられる用語「一致性」、「パーセント一致性」、「ホモロジー」または「同一性」は二つのアミノ酸配列またはヌクレオチド配列間の配列同一性を示す。二つの配列を整列させることによって、パーセント一致性を確認できる。パーセント一致性は、整列させた配列において同じ位置に同じ残基(アミノ酸またはヌクレオチド)が存在する数を指す。配列の整列および比較には、本分野の標準計算方法(例えば、Smith とWaterman, 1981, Adv. Appl. Math. 2:482; Needleman と Wunsch, 1970, J. MoI. Biol. 48:443; Pearson と Lipman, 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 85:2444)またはこれらの計算方法のコンピュータ化バージョン(Wisconsin Genetics Software Package Release 7.0, Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, WI)を使用できる。公衆に利用可能な前記コンピュータ化バージョンはBLASTとFASTAである。その他、アメリカ国立衛生研究所(Bethesda MD)を通じ利用可能なENTREZも配列の比較に使用できる。BLASTとギャプBLASTシステムを使うときは、それぞれのシステムのデフォルトパラメーター(例えば、BLASTN、国立生物工学情報センターのウェブサイトで使用可能)を使用できる。一つの実施方案においては、それぞれのアミノ酸ギャップに対する重み付けが、各アミノ酸に与えられた重みが二つの配列間にある単一のアミノ酸ミスマッチであるかのように見えるよう、ギャップ重みが1のGCGを用いて、二つの配列のパーセンテージ同一性を確認する。あるいは、GCG(Accelrys, San Diego,CA)配列比較プログラムパッケージの一部であるALIGNプログラム(2.0版)を用いてもよい。
本明細書中で用いられる用語「ハイブリダイゼーション」とは、二つの一本鎖ポリヌクレオチドの非共有結合により安定な二本鎖ポリヌクレオチドが形成されることを表す。用語「ハイブリダイゼーション」は三本鎖のハイブリダイゼーションをも指しうる。(普通に)産生された二本鎖のポリヌクレオチドは「ハイブリッド」または「二本鎖」である。「ハイブリダイゼーション条件」は、一般的には、約1M未満の塩濃度、より一般的には、約500mM未満の塩濃度および約200mM未満の塩濃度である。ハイブリダイゼーションの温度は5℃という低温でもよいが、一般的には約22℃より高く、さらに一般的には約30℃より高く、好ましくは約37℃より高い。ハイブリダイゼーションは、通常は厳しい条件で(つまり、プローブがその標的配列とハイブリダイズする条件で)行う。厳しいハイブリダイゼーション条件は配列により定まり、異なる状況では差異が存在する。長いフラグメントは特異的ハイブリダイゼーションのためにより高い温度を必要としうる。他のパラメーター(相補鎖の塩基の組成と長さ、有機溶媒の存在、塩基のミスマッチの程度)もハイブリダイゼーションの厳しさに影響を与えうるため、パラメーターの組合せは、いずれか一つのパラメーターの絶対値よりも重要である。一般に、厳しい条件は特定のイオン強度およびpHの下での当該配列のTmよりも約5℃低く選択される。例示的な厳しい条件は、pH7.0〜8.3、ナトリウムイオン濃度(または他の塩イオン)0.01M〜1M、および25℃以上の温度である。厳しい条件については、Sambrook, FritscheとManiatis. “Molecular Cloning A laboratory Manual” 第2版 Cold Spring Harbor Press (1989)およびAnderson “Nucleic Acid Hybridization” 第1版, BIOS Scientific Publishers Limited (1999)が参照可能であり、これらはその全体が、前記のすべての目的で、参照により本明細書中に取り込まれる。
本明細書中で用いられる用語「リンカー」、「ペプチド結合」、「連結配列」または「リンカー配列」とは、本発明の融合蛋白質に含まれている各ドメインおよび/または領域を連結している短いアミノ酸配列を表し、普通は0〜20個アミノ酸長であり、好ましくは2〜10個アミノ酸長である。
本明細書中で用いられる用語、融合蛋白質、部分またはドメインにおける「配列番号Nに対応するアミノ酸配列」の語とは、前記融合蛋白質、部分またはドメインが配列番号Nにより実質的に表されるアミノ酸配列を有することを表し、好ましくは、その中に1、2、3、4、5、10または20個以下のアミノ酸置換、付加もしくは欠失を含み、更に好ましくは、前記融合蛋白質、部分またはドメインは配列番号Nにより表されるアミノ酸配列に対し80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%以上の同一性を有し、より好ましくは前記融合蛋白質、部分またはドメインは配列番号Nにより表されるアミノ酸配列を有する。
本明細書中で用いられる用語「VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質」はVEGFRの細胞外ドメイン由来の部分、FGFRの細胞外ドメイン由来の部分および免疫グロブリンFc領域を含む融合蛋白質を表す。いくつかの実施方案においては、VEGFRの細胞外ドメインとFGFRの細胞外ドメイン由来の部分は:(1)配列番号9の1〜443位、配列番号10の1〜364位、配列番号11の1〜379位、配列番号12の1〜531位、配列番号13の1〜611位、配列番号14の1〜531位、配列番号15の1〜312位、配列番号16の1〜611位、配列番号17の1〜207位、配列番号18の1〜665位、配列番号19の1〜610位、配列番号20の1〜611位、配列番号21の1〜580位、配列番号22の1〜540位、配列番号23の1〜542位、および配列番号24の1〜435位のうちいずれか一つに示すアミノ酸配列を有するか、もしくは配列番号26の1〜1326位、配列番号27の1〜1092位、配列番号28の1〜1137位、配列番号29の1〜1593位、配列番号30の1〜1833位、配列番号31の1〜1593位、配列番号32の1〜936位、配列番号33の1〜1833位、配列番号34の1〜621位、配列番号35の1〜1995位、配列番号36の1〜1830位、配列番号37の1〜1833位、配列番号38の1〜1740位、配列番号39の1〜1620位、配列番号40の1〜1626位および配列番号41の1〜1305位のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列でコードされるか;(2)配列番号9の1〜443位、配列番号10の1〜364位、配列番号11の1〜379位、配列番号12の1〜531位、配列番号13の1〜611位、配列番号14の1〜531位、配列番号15の1〜312位、配列番号16の1〜611位、配列番号17の1〜207位、配列番号18の1〜665位、配列番号19の1〜610位、配列番号20の1〜611位、配列番号21の1〜580位、配列番号22の1〜540位、配列番号23の1〜542位および配列番号24の1〜435位のうちいずれか一つに示すアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むもしくは当該アミノ酸配列からなるか;または(3)配列番号26の1〜1326位、配列番号27の1〜1092位、配列番号28の1〜1137位、配列番号29の1〜1593位と配列番号30の1〜1833位、配列番号31の1〜1593位、配列番号32の1〜936位、配列番号33の1〜1833位、配列番号34の1〜621位、配列番号35の1〜1995位、配列番号36の1〜1830位、配列番号37の1〜1833位、配列番号38の1〜1740位、配列番号39の1〜1620位、配列番号40の1〜1626位および配列番号41の1〜1305位のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の配列同一性を有するヌクレオチド配列にコードされるアミノ酸配列を含むもしくは当該アミノ酸配列からなるものであってもよい。
本発明のいくつかの好ましい実施方案において、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は:(1)配列番号9〜24のうちいずれか一つに示すアミノ酸配列を有す、もしくは配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列にコードされるか;(2)配列番号9〜24のうちいずれか一つに示すアミノ酸配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むもしくは当該アミノ酸配列からなるか;または(3)配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列に対し少なくとも70%(好ましくは少なくとも約80%、90%、93%、95%、97%、98%または99%)の配列同一性を有するヌクレオチド配列にコードされるアミノ酸配列を含むもしくは当該アミノ酸配列からなるものであってもよい。
いくつかの好ましい実施方案において、前記VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は、厳しいハイブリダイゼーション条件で配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列とハイブリダイズする配列に相補的な配列を含むか、あるいは配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すヌクレオチド配列の縮退変異体を含む、核酸によりコードされるものであってもよい。いくつかの好ましい実施方案において、前記VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質における免疫グロブリンFc領域由来の部分は、厳しいハイブリダイゼーション条件で配列番号8に示すヌクレオチド配列にハイブリダイズする配列に相補的な配列を含む、あるいは配列番号8に示すヌクレオチド配列の縮退変異体を含む核酸によりコードされる。
いくつかの優れる実施方案において、前記VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質はVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質変異型を含む。該VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質変異型は、配列番号26〜41のうちいずれか一つに示すアミノ酸配列に2個以下、3個以下、4個以下、5個以下、10個以下、20個以下、30個以下もしくは50個個以下のアミノ酸置換、付加または欠失変異を含む変異体を包含し、前記変異型は好ましくは血管新生抑制機能を保持している。一つの実施方案において、前記置換、付加または欠失はVEGFRの細胞外ドメイン由来の部分に位置している。一つの実施方案において、前記置換、付加または欠失はFGFRの細胞外ドメイン由来の部分に位置している。もう一つの実施方案において、前記置換、付加、または欠失は免疫グロブリンFc領域由来の部分に位置している。もう一つの実施方案において、前記置換、付加、または欠失はリンカーおよび/または連結部分に位置している。
VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は、FGFRの細胞外ドメイン由来の部分または免疫グロブリンFc領域由来の部分における天然修飾以外の、翻訳後修飾部分を含んでいてもよい。これらの修飾は、アセチル化、カルボキシル化、糖化、リン酸化、エステル化、アシル化含むが、これらに限定されない。その結果、修飾されたVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は、例えば、ポリエチレングルコール、脂質、多糖もしくは単糖、またはリン酸などの非アミノ酸成分を含んでいてもよい。これらの非アミノ酸成分のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質機能に対する作用は、本明細書における他のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質変異型について説明したのと同様にテストすることができる。VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質が細胞で産生されるとき、翻訳後修飾は正しいフォールディングおよび/または蛋白質機能にとって重要でありうる。それぞれの細胞(例えば、CHO、Hela、MDCK、293、WI38、NIH−3T3またはHEK293)には、これらの翻訳後修飾活性のための特別な細胞機械と特有の構造が存在し、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質の正しい修飾とプロセシングを確保するために種々の細胞を選択することができる。
本明細書に記載の融合蛋白質は本分野で知られている方法で生産される。例えば、化学合成または核酸発現で生産することができる。本分野で知られた確立された標準液体、または好ましくは固相ペプチド合成法により、本発明ペプチドを簡単に調製することができる(例えば、J. M. StewartおよびJ. D. Young, Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd edition, Pierce Chemical Company, Rockford, Illinois (1984) , in M. Bodanzsky、ならびにA. Bodanzsky, The Practice of Peptide Synthesis, Springer Verlag, New York (1984)を参照)。本分野で既知の技術を用いて前記融合蛋白質を生産し、この蛋白質に含まれると予測されるポリペプチド配列内のシステイン残基の間に一つまたは複数の分子内架橋を形成させることができる(例えば,米国特許No.5478925参照)。その他、本明細書に記載の蛋白質に対しては、蛋白質のC末端またはN末端にシステインまたはビオチンを付加させることにより通常の修飾を行ってもよい。
本明細書中で用いられる「治療有効量」または「有効量」とは、薬物が投与対象に対し有益な効果を発揮するために十分な投与量を指す。実際に投与される量、速度および時間的過程は、治療患者の状態と病気の重篤性により定められる。治療の処方(例えば、薬剤量の決定)は最終的には総合診療医その他の医師の責任によるもので、通常は、医師にとって既知の因子である治療対象の疾病、患者個体の状況、薬物伝達部位、投与方法その他により、決定される。
一つの態様では、本発明は血管新生抑制融合蛋白質を提供させる、二種類以上の血管新生抑制剤に由来する複数の血管新生抑制ユニットを含む。好ましくは、前記二種類以上の血管新生抑制剤は血管新生抑制受容体であり、該受容体は、DDR1、EphA1、EphA2、EphA8、EphB1、EphB4、EGFR、HER−2、ErbB3、FGFR1、FGFR2、FGFR4、MET、RON、CSF1R、KIT、PDGFR−A、PDGFR−B、TEK、Tie−1、HGF、VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3、Notch受容体、LK8、アンギオスタチン(angiostatin)、エンドスタチン(endostatin)、プラスミノゲン(plasminogen, PLG)、コラーゲンXVIIIおよび対立遺伝子変異型から選択されたものであってもよい。一つの具体的実施方案において、前記血管新生抑制剤は血管新生抑制受容体VEGFRとFGFRである。
特に、本発明者は、高親和力でVEGFおよびFGFに結合することによって、VEGFおよびFGFに誘導される細胞***を効率的に抑制する、一連のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質を構築した。
いくつかの実施方案において、本発明者は、驚くべきことに、N末端からC末端まで順番にVEGFRの細胞外ドメイン由来の部分およびFGFRの細胞外ドメイン由来の部分を含む融合蛋白質が、VEGFおよびFGFへの優れた結合特性を有することを見いだした。好ましくは、前記VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分は、VEGFR1の第一Ig様ドメイン、VEGFR1の第二Ig様ドメインおよびVEGFR2の第三Ig様ドメインを含む。さらに好ましくは、前記FGFRの細胞外ドメイン由来の部分は、FGFR1のIg様ドメイン中間機能性配列領域、FGFR1の第二Ig様ドメインおよびFGFR1の第三Ig様ドメインを含む。より好ましくは、前記FGFR1のIg様ドメインの中間機能性配列領域は酸性ボックスを含まず、さらに好ましくは配列番号1の134〜162位、145〜162位、または151〜162位に対応するアミノ酸配列を有する。
いくつかの実施方案において、本発明は、(i)VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質または(ii)該融合蛋白質をコードするポリヌクレオチドの、血管新生に媒介または関連する疾患の治療のための組成物または医薬の製造における使用をも含む。例えば、一つの実施方案においては、本発明は、血管新生抑制剤としての医薬の製造における、(i)VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質または(ii)該融合蛋白質をコードするポリヌクレオチドの使用を含む。
いくつかの実施方案において、本発明のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は哺乳類動物細胞系において、配列番号26〜41のうちいずれか一つに示す核酸を発現させることによって製造することができる。特には、前記哺乳動物細胞系はCHO細胞系である。
さらに、本発明は、VEGFRの細胞外ドメイン由来の部分、FGFRの細胞外ドメイン由来の部分および免疫グロブリンFc領域由来の部分がリンカーによってまたはリンカーによらずに連結されている、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質を提供する。
いくつかの実施方案において、本発明はVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質をコードする単離核酸分子を含む。本発明は、医薬の製造におけるこれらの分子の使用をも含む。前記核酸は組み換え、合成、または本分野で利用可能な任意の方法で生産することができ、これには標準的技法を用いたクローニングも含まれる。
いくつかの実施方案において、本発明は、本発明の単離核酸分子を含むベクターをも包含する。前記ベクターは宿主細胞中で前記核酸の発現をさせることが可能な調節配列に前記核酸が連結させた発現ベクターであってもよい。種々のベクターが使用可能である。例えば、適切なベクターには、ウイルス(例えば、天然痘ウイルス、アデノウイルス、バクロウイルスなど)、酵母ベクター、バクテリオファージ、染色体、人工染色体、プラスミド、およびコスミドが含まれる。
いくつかの実施方案において、本発明は、これらのベクターで形質転換され、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質を発現する細胞も含む。本発明に適した宿主細胞は、原核細胞または真核細胞であってもよい。これらには、細菌、例えば大腸菌(E.coli)、酵母、昆虫細胞および哺乳類動物細胞が含まれる。使用可能な哺乳類動物細胞系には、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細胞、NS0マウス骨髄腫細胞、サルおよびヒトの細胞系、ならびにそれらから派生した細胞系などが含まれる。
別の態様では、本発明は、必要とする対象に本発明のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質を投与することを含む血管新生を抑制する方法を提供する。好ましくは、前記方法は哺乳類動物で行う。
別の態様では、本発明は、必要とする対象に本発明のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質を投与することを含む、哺乳類動物において腫瘍を治療または予防する方法を提供する。好ましくは、前記腫瘍は固形腫瘍である。
別の態様では、本発明は、必要とする対象に本発明のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質を投与することを含む、哺乳類動物において眼内血管新生関連疾患を治療または予防する方法を提供する。好ましくは、前記眼内血管新生関連疾患は加齢黄斑変性および糖尿病網膜症である。
本発明は、血管新生を抑制するための医薬の製造における、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質の使用に関する。その他、本発明は、血管新生関連疾患を治療または予防するための医薬の製造における、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質の使用に関する。好ましくは、前記血管新生関連疾患は腫瘍または眼内血管新生関連疾患である。
本発明における前記血管新生関連疾患は血管新生依存性腫瘍に限らず、固形腫瘍、造血組織性腫瘍(例えば、白血病)および腫瘍転移;良性腫瘍、例えば、血管腫、聴神経腫(acoustic neuroma)、神経線維腫(neurofibroma)、トラコーマ(trachoma)、膿原性肉芽腫(pyogenic granuloma)、関節リウマチ(Rheumatoid arthritis);乾癬(Psoriasis);ルベオーシス(rubeosis);遺伝性出血性毛細血管拡張症(Osler−Weber症候群),心筋血管新生(myocardial angiogenesis)、動脈硬化性粥腫血管新生(plaque neovascularization)、毛細血管拡張症(telangiectasia)、血友病性関節 (hemophiliac joint)と血管繊維腫(angiofibroma)を含む。
前記方法のいくつかの実施方案においては、一つまたは複数のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質を一緒に(同時に)または時間をずらして(順次)、投与する。その他、前記融合蛋白質は癌治療または血管新生抑制のための医薬と一緒に投与してもよい。
いくつかの実施方案において、本開示の主題方法は単独で使用可能である。または、前記主題方法は、増殖性疾患(例えば、腫瘍)の治療または予防のための通常の抗癌治療法と組合せて使用してもよい。例えば、これらの方法は癌予防ならびに癌再発および手術後転移の予防に用いることができ、他の癌治療の補助手段として用いられてもよい。本開示によれば、標的ペプチド治療剤を使うことによって、通常の腫瘍療法(例えば、化学療法、放射線療法、光線療法、免疫療法、および手術)の有効性を増強できる。
眼内で、血管新生は、例えば、糖尿病網膜症、未熟児網膜症(retinopathy of prematurity)、加齢黄斑変性、角膜移植の際の拒絶反応、血管新生緑内障、および後水晶体線維増殖症(retrolental fibroplasia)に関与している。本開示のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質は眼内投与またはほかの投与方法によって投与できる。角膜における血管新生に関連する他の疾患には、流行性乾性角結膜炎(epidemic keratoconjunctivitis、EKC)、ビタミンA欠乏症(Vitamin A deficiency)、コンタクトレンズオーバー ウエアー(contact lens overwear)、アトピー性角膜炎(Atopic keratitis)、 上位辺縁系角膜炎(superior limbic keratitis)、乾燥翼状片角膜炎(pterygium keratitis sicca)、シェーグレン症候群(sjogren)、酒さ性ざ瘡(acne rosacea)、フリクテン症(phylectenulosis)、梅毒 (syphilis)、マイコバクテリア感染 (Mycobacteria infection)、脂肪変性(lipid degeneration)、化学的熱傷 (chemical bum)、細菌性潰瘍(bacterial ulcer)、真菌性潰瘍(fungal ulcer)、単純ヘルペス感染 (Herpes simplex infection)、帯状疱疹感染(Herpes zoster infection)、原虫感染(protozoan infection)、カポジ肉腫(Kaposi sarcoma)、モーレン潰瘍(Mooren ulcer)、テリエン周辺角膜変性症(Terrien’s marginal degeneration)、辺縁表皮剥離(mariginal keratolysis)、関節リウマチ、全身性狼瘡(systemic lupus)、多発性動脈炎(polyarteritis)、外傷(trauma)、ウェジナーサルコイド症(Wegeners sarcoidosis)、強膜炎(Scleritis)、スティーブンス・ジョンソン症候群(Steven′s Johnson disease)、類天疱瘡(Bullous pemphigoid,BP)、放射状角膜切開(periphigoid radial keratotomy)、もしくは、角膜移植片拒絶反応(comeal graph rejection)、鎌状赤血球症(sickle cell anemia)、サルコイドーシス (sarcoidosis)、弾力線維性仮性黄色腫(pseudoxanthoma elasticum)、パジェット病(Pagets disease)、静脈閉塞症(vein occlusion)、動脈閉塞症(artery occlusion)、頸動脈閉塞症(carotid obstructive disease)、慢性ブドウ膜炎/硝子体炎(chronic uveitis/vitritis)、分枝杆菌感染(mycobacterial infections)、ライム病(Lyme’s disease)、全身性エリテマトーデス(systemic lupus erythematosis)、未熟児網膜症(retinopathy of prematurity)、イールズ病(Eales disease)、ベーチェット氏病(Bechets disease)、網膜炎(retinitis)または脈絡膜炎(choroiditis)に至る感染、推定眼ヒストプラズマ症(presumed ocular histoplasmosis)、ベスト病(Bests disease)、近視(myopia)、乳頭小窩ピット(optic pit)、シュタルガルト病(Stargarts disease)、扁平部睫状体炎(pars planitis)、慢性網膜剥離(chronic retinal detachment)、過粘着性症候群(hyperviscosity syndromes)、トキソプラズマ病(toxoplasmosis)、外傷(trauma)およびレーザー後合併症(post−laser complication)が含まれるが、これらに限定されない。他の疾病としては、すべての種類の増殖性硝子体網膜症(vitreoretinopathy)を含め、隅角血管新生(neovascularization of the angle)に関与する疾病および繊維血管(fibrovascular)または繊維組織(fibrous tissue)によって誘発される異常肥厚化に誘導される疾患があるが、これらに限定されない。
投与
本発明の融合蛋白質は単独でも使用できるが、好ましくは医薬組成物として用いられ。該医薬組成物は通常、意図された投与計画方式に沿って選択された適切な医薬賦形剤、希釈剤またはキャリアを含む。融合蛋白質は、任意の適切な方法によって、必要とする患者に投与することができる。正確な投与量は、当該融合蛋白質の正確な性質など数多くの因子により決定される。
適切な投与経路の中には、経口投与、直腸投与、鼻噴投与、局部投与(口腔内投与および舌下投与を含む)、皮下投与、膣内投与または非経口投与(皮下投与、筋肉内投与、静脈内投与、皮内投与、くも膜下投与または硬膜外投与を含む)が含まれるが、これらに限定されない。
静脈および病巣部位に対する注射のためには、活性成分は、発熱性因子を含まず、適当なpH値、等張性および安定性を有する非経口投与上許容できる水溶液の形態にある。
本分野の当業者は、適切な溶剤または処方により本発明の融合蛋白質を製剤することができ、例えば、塩化ナトリウム注射液、リンゲル注射液、乳酸リンゲル注射液などの等張賦形剤を用いることができる。必要に応じて、防腐剤、安定剤、緩衝剤、抗酸化剤および/またはその他の添加剤を加えてもよい。経口投与の医薬組成物は、錠剤、カプセル剤、粉末剤または経口液などの形態としうる。錠剤は、ゼラチンおよびアジュバントなどの固体キャリアを含んでいてもよい。液体医薬組成物は、通常、水、石油、動物もしくは植物油、鉱油、または合成油などの液体キャリアを含む。また、生理食塩水、ブドウ糖その他の糖溶液、またはエチレングリコール、プロピレングリコールもしくはポリエチレングリコールなどのグリコール類を含んでいてもよい。
以上説明した技術と方案の例または本発明に用いられるその他の技術と方案はRemington’ s Pharmaceutical Sciences, 16th edition, Oslo, A. (ed) , 1980.に見いだされる。
融合蛋白質のクローニングと発現プラスミドの構築
VEGFR受容体フラグメントとFGF受容体フラグメントは対応する受容体のcDNAをPCRで増幅させて得られる。IgG1のFcフラグメントはヒトIgG1のcDNAをPCRで増幅して得られる。PCRプライマーを設計する際、異なるフラグメント間には連結配列を挿入し、これらの異なるフラグメントを最後にオーバーラップPCRで連結させて、それぞれの融合蛋白質のリーディングフレームを形成する。同時に、cDNAの両端にエンドヌクレアーゼBspEIおよびPstIのサイトを付加させる。それぞれの融合蛋白質のcDNAはエンドヌクレアーゼBspEIおよびPstIで切断した後、発現プラスミドにクローニングする。クローニングしたプラスミドはエンドヌクレアーゼ消化、電気泳動、そして最後はDNAシークエンシングで確認される。
本発明では、2#、4#、7#、9#、10#、11#、12#、14#、15#、16#、20#、21#、24#、25#、27#、28#の組み換え発現プラスミドを構築した。
2#、4#、7#の融合蛋白質は、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、FGFR1の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含み、9#、10#、16#、20#、21#、24#、25#、および28#は、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR2の細胞外ドメインの部分、FGFR1の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。これら11個の発現プラスミドには、同じFGFR1細胞外ドメイン下流プライマー(2#−FGFR1下流プライマー:GTTTTGTCCTCCAGGTACAGGGGCGAGGTC)、IgG1 Fc上流プライマー(CTGTACCTGGAGGACAAAACTCACACATGC)およびIgG1 Fc下流プライマー(GATATCTGCAGTCATTTACCCGGAGACAGG)を用いた。
残りの融合蛋白質に用いたプライマーを以下に示す。
2#融合蛋白質:
2#−VEGFR1の上流プライマー:
ATAGTTCCGGAGGTAGACCATTCGTAGAGATG

2# −VEGFR1の下流プライマー:
CCTGTGATGCGGGTGCGATTTTTTTCATCAGGGTAACTCC

2# −FGFR1の上流プライマー:
CTGATGAAAAAAATCGCACCCGCATCACAG
4# 融合蛋白質:
4# VEGFR1の上流プライマーは2#:2#−VEGFR1の上流プライマーと同じ。

4#−VEGFR1の下流プライマー:
TTTTTCATCAGGGTAACTCCAGGTCATTTG

4# FGFR1の上流プライマー:
GGAGTTACCCTGATGAAAAACCAGAAAAGATGGAAAAGAAAT

4# FGFR1の下流プライマーは2#:2#−FGFR1の下流プライマーと同じ。
7#の融合蛋白質:
7# VEGFR1の上流プライマーは2#:2#−VEGFR1の上流プライマーと同じ。

7# VEGFR1の下流プライマー:
ACCGCCAGAGCCACCTCCGCCTGAACCGCCACCACCTTTTTCATCAGGGTAACTCCAG

7#FGFR1の上流プライマー:
AGGCGGAGGTGGCTCTGGCGGTGGCGGATCCCCAGAAAAGATGGAAAAGAAATTG

7# FGFR1の下流プライマーは2#:2#−FGFR1の下流プライマーと同じ。
9#の融合蛋白質:
9#の融合蛋白質はVEGFR1D1、VEGFR1D2、VEGFR2D3、FGFR、およびFcの五つのフラグメントを含む。

以下のプライマーを用いて、pBLAST45−hFLT1s7cDNAを用いてVEGFR1D1を増幅した:
9#−VEGFR1D1の上流プライマー:
TAGTTCCGGAAGCAAATTAAAAGATCCTGAACTGAG

9#−VEGFR1D1の下流プライマー:
ATCTCTACGAAAGGTCTACCTGTATCACTAATAAATATATAG
以下のプライマーを用いて、pBLAST45−hFLT1s7cDNAを用いてVEGFR1D2を増幅した:
9#−VEGFR1D2R2D3の上流プライマー:GGTAGACCTTTCGTAGAGATGT

9#−VEGFR1D2の下流プライマー:
CATGAGACGGACTCAGAACCACATCTATGATTGTATTGGTTTG
以下のプライマーを用いて、pBLAST45−hFLK1s7をテンプレートとしてVEGFR2D3を増幅した:
9#−VEGFR2D3の上流プライマー:
CAAACCAATACAATCATAGATGTGGTTCTGAGTCCGTCTCATG

9#−VEGFR1D2R2D3の下流プライマー:AGGTTTTTCATGGACCCTGAC

9#FGFR1の上流プライマー:
TCAGGGTCCATGAAAAACCTCCAGAAAAGATGGAAAAGAAATTGC
10#の融合蛋白質:
10#VEGFR1フラグメントドメイン配列のPCRプライマーは9#と同じ

10#−FGFR1の上流プライマー:
TCAGGGTCCATGAAAAACCTAAAAATCGCACCCGCATCACAGG
16#融合蛋白質:
16#VEGFR1D1の上流プライマーは9#−VEGFR1D1の上流プライマーと同じ。

16#VR1D2R2D3Rの下流プライマーは9#−VR1D2R2D3R下流プライマーと同じ。

16#FGFR1の上流プライマー:
GTCAGGGTCCATGAAAAACCTAGGCCGTCCCCGACCTTGCCTG
20#の融合蛋白質:
20#−VEGFR1D1の上流プライマーは9#−VEGFR1D1の上流プライマーと同じ。

20#−VR1D2R2D3Rの下流プライマーは9#− VR1D2R2D3Rの下流プライマーと同じ。

20#−FGFR1の上流プライマー:
CCTGTGATGCGGGTGCGATTAGGTTTTTCATGGACCCTGAC
21#融合蛋白質:
21#は10#をテンプレートとして用い,下記プライマーを用いて10#FGFR1D1h中の塩基の一つをCysからSerに変えた:

21#−mutF:
CTCCGGCCTCTATGCTTCCGTAACCAGCAGCCCCTC

21#−mutR:
GAGGGGCTGCTGGTTACGGAAGCATAGAGGCCGGAG
24#融合蛋白質:
24#VEGFR1D1の上流プライマーは9#−VEGFR1D1の上流プライマーと同じ。

24#VR1D2R2D3Rの下流プライマーは9#−VR1D2R2D3Rの下流プライマーと同じ。

24#FGFR1の上流プライマー:
TCAGGGTCCATGAAAAACCTTCGGGCAGTGACACCACCTAC
25#融合蛋白質:
25#VEGFR1D1の上流プライマーは9#−VEGFR1D1の上流プライマーと同じ。

25#VR1D2R2D3Rの下流プライマーは9#−VR1D2R2D3Rのプライマーと同じ。

25#FGFR1の上流プライマー:
TCAGGGTCCATGAAAAACCTAACCCCGTAGCTCCATATTGG
28#の融合蛋白質:
28#は、25#をテンプレートとして、2#−VEGFR1の上流プライマーと同じ上流プライマーおよびIgG1 Fcの下流プライマーと同じ下流プライマーを用いてPCRを行った。
11#、14#、27#はFGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR2の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。これら3つの組み換えプラスミドには、同じIgG1 Fc上流プライマーおよびIgG1 Fc下流プライマーを用いた。
使用したプライマーのうち残りのものを以下に示す:
11#の融合蛋白質:
11#−FGFR1の上流プライマー:
CTAGCTCCGGACCAGAAAAGATGGAAAAGAAATTGC

11#−FGFR1の下流プライマー:
TCAGGATCTTTTAATTTTGACTCCAGGTACAGGGGCGAGGTC

11#−VEGFR1D1の上流プライマー:TCAAAATTAAAAGATCCTGAACTG

11#−VEGFR1D1の下流プライマー:9#−VEGFR1D1の下流プライマーと同じ:

11#VEGFR1D2R2D3の上流プライマーは9#−VR1D2R2D3の上流プライマーと同じ。

11#VEGFR1D2D3の下流プライマー:
TGGGCATGTGTGAGTTTTGTCAGGTTTTTCATGGACCCTGAC
14#の融合蛋白質:
14#−FGFR1の上流プライマー:
TAGTTCCGGAAAAAATCGCACCCGCATCACAG

14#FGFR1の下流プライマーは11#−VEGFR1D1の下流プライマーと同じ。

14#VEGFR1D1の上流プライマーは11#−VEGFR1D1の上流プライマーと同じ。

14#VEGFR1D1の下流プライマーは9#−VEGFR1D1の下流プライマーと同じ。

14#VEGFR1D2R2D3の上流プライマーは9#−VEGFR1D2R2D3の上流プライマーと同じ。

14#VEGFR1D2R2D3の下流プライマーは11#−VEGFR1D2R2D3の下流プライマーと同じ。
27#融合蛋白質:
27#は、14#をテンプレートとして、27#−FGFR1の上流プライマー(TAGTTCCGGAAAACCTAACCCCGTAGCTCCAT)およびIgG1 Fc下流プライマーと同じ下流プライマーを用いてPCRを行う:

12#融合蛋白質は、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR2の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。用いられたプライマーを以下に示す:
12#の上流プライマーは9#−FGFR1の上流プライマーと同じ。

12#VEGFR2の下流プライマーは11#VEGFR1D2D3の下流プライマーと同じ。

Fcの上流プライマー1:FcFor1:GACAAAACTCACACATGCCCACC

Fcの下流プライマー:前記のIgG1 Fc下流プライマーと同じ。
15#の融合蛋白質は、VEGFR1細胞外ドメインの部分およびIgG1 Fcを含む。使用したプライマーを以下に示す:

15#の上流プライマーは2#−VEGFR1の上流プライマーと同じ:
ATAGTTCCGGAGGTAGACCATTCGTAGAGATG

15#VEGFR2の下流プライマーは11#VEGFR1D2D3の下流プライマーと同じ
Fcの上流プライマー1:FcFor1:GACAAAACTCACACATGCCCACC
Fc下流プライマー:前述のIgG1 Fcの下流プライマーと同じ。
融合蛋白質の発現と精製
本発明の融合蛋白質は、本分野で常用されている技術により発現および精製できる。Qiagenのプラスミド精製キット(MAX)を用いて、前記融合蛋白質プラスミドに対応するDNAを精製し、紫外可視分光光度法でプラスミドDNAの濃度を確認した、FUGENE6リボソーム(Roche)を用いてプラスミドをCHO細胞にトランスフェクトした。具体的な形質転換方法については製品の取扱説明書を参照した。求められる蛋白質発現量に基づき、本研究では二種類の方法を用いて蛋白質発現を行った:第一の方法は一過性の発現であり、通常、トランスフェクトした48〜72時間後に融合蛋白質を含む培養液上清を収穫し、ヒトIgG ELISAで融合蛋白質の相対含有量を確認し、これにより迅速かつ効率的に融合蛋白質が得られる;第二の方法では、組み換え蛋白質薬物の発現を用いて、常用のDHFR欠陥型CHO細胞発現システムを生産し、安定発現細胞系を構築する。その基本的なプロセスは、細胞のトランスフェクション、安定にトランスフェクトした細胞の選択、クローンの選択、ストレスによる増幅、培地とプロセスの最適化などを含み、最終的に無血清培地でのCHO工程細胞株の大規模懸濁培養を実現する。培養産物を回収し、プロテインAアフィ二ティーカラムを用いて融合蛋白質を精製した。ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を用いて、精製した蛋白質を分析した。次に、必要な発現産物を含む溶出液を全て合わせて、0.22μm口径のフィルターで濾過し、Lowry法など種々の方法で蛋白質定量を行った。本研究のCHO細胞培養の体積は10リットルのバイオリアクターの規模に達し、精製で得られた融合蛋白質は動物試験に必要な蛋白量を満足した。また、将来的に、この精製方法を拡大するための基礎を築いた。
蛋白質レベルでの、融合蛋白質のVEGFとFGFに対する中和作用の検証
CHO細胞により発現された融合蛋白質を得た後、本研究においては蛋白質レベルで融合蛋白質のVEGFRおよびFGFへの結合能について評価した。本研究では、結合実験および親和力実験を検証のために行った。結合実験の手順は:まず、96穴ELISAプレートにVEGFおよびFGF−2をコーティングし、BSAを用いてコーティングされたウェルをブロッキングし、同濃度の各融合蛋白質を加えた。洗浄後、抗ヒトIgG Fc−HRP二次抗体をさらに加え、現像し、現像を停止し、ELISAリーダーで450nmにおける吸光度を測定し、信号の強さによって、VEGFRおよびFGF−2への結合能を有する融合蛋白質をスクリーニングした。親和力実験は溶液系における融合蛋白質のVEGFまたはFGF−2への親和力を決定することを目的として行われた。まず、96穴ELISAプレートにVEGFまたはFGF−2の捕捉抗体を吸着させ、ウェルをBSAでブロッキングした。次に、予め調製またはインキュベートした融合蛋白質とVEGFまたはFGF−2との混合液および希釈勾配標準品を添加し、インキュベートした。次に、HPRラベルした検出抗体(遊離VEGFまたはFGF−2を特異的に検出する抗体2を使用)を添加し、現像し、現像停止し、ELISAリーダーで450nmにおける吸光度を測定し、融合蛋白質とVEGFまたはFGF−2との混合液における遊離のVEGFまたはFGF−2の相対濃度を検出した。以上の実験によって、VEGFおよびFGF−2に対する双遮断作用を有する融合蛋白質がスクリーニングされた。
細胞レベルでの、融合蛋白質のVEGFとFGFに対する中和作用の検証
融合蛋白質のVEGFおよびFGF−2への結合能を蛋白レベルで確認した後、本研究では融合蛋白質の血管新生に対する抑制作用を細胞レベルで検証した。本研究では、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)***試験とHUVEC細胞遊走試験を用いて、融合蛋白質が血管内皮細胞の***力と遊走力を抑制する能力を検証した。融合蛋白質がHUVEC細胞の***を抑制する能力は、HUVEC細胞***試験によって測定できる。この実験では、まず、96穴プレートにウェル当たり3000個のHUVEC細胞を播種し、37℃、5%のCOのインキュベーターで培養し、VEGFまたはFGF−2および種々の濃度の融合蛋白質とVEGFRもしくはFGF−2との混合液をそれぞれ加え、3〜4日培養した。次に、10%のCCK−8を添加し、2時間培養した後に、ELISAプレート上で450nmの吸光度を測定した。吸光度の差異によって、当該融合蛋白質が有する、VEGFまたはFGF−2に誘導される血管内皮細胞の***を抑制する能力を評価し、VEGFまたはFGF−2抑制についての融合蛋白質の半数効果濃度が得られた。融合蛋白質がHUVEC細胞の遊走を抑制する能力をHUVEC細胞遊走試験により測定した。この、実験では、まず、上室に5000個のHUVEC細胞と種々の濃度の融合蛋白質とを接種し、下室にVEGFまたはFGF−2を含有する培養液を600μL添加し、37℃、5%COのインキュベーターで20〜24時間培養し、上室の膜の正面にある細胞を除去し、膜の背面の細胞を固定、染色し、PBSで洗浄した。そして、倒立顕微鏡で観察、計数した。膜の背面のHUVEC細胞数を計数することによって、VEGFまたはFGF−2刺激により誘導されたHUVEC細胞の遊走状況が分かり、培養液に種々の濃度の融合蛋白質を添加することによって、融合蛋白質が血管内皮細胞の遊走を抑制する能力を検証できた。以上の実験によって、本研究で構築される新規融合蛋白質がVEGFおよびFGF−2によって誘導される血管内皮細胞の***と遊走を抑制する能力を検証した。このことは、次の動物実験のために基礎を築いた。
腫瘍モデルによる融合蛋白質の腫瘍増殖に対する抑制力の検証
蛋白質レベルと細胞レベルでの実験により、本研究の新規融合蛋白質がVEGFRおよびFGF−2信号を遮断する作用を証明した後、本研究では動物腫瘍モデルでその抗腫瘍力を検証した。本研究では、血管新生と腫瘍の治療薬研究で一般的なモデル、例えば、LLCマウス肺癌由来腫瘍細胞、U87悪性ヒト神経膠芽腫細胞、B16黒色腫など、を用いて、融合蛋白質の抗血管新生および抗腫瘍効果を検証した。動物試験では、一般な対象群の他に、同類薬物対象群、例えばVEGF−Trap、FP−1039、も含み、抗腫瘍力の比較性データを得た。実験中、100μLの適切な数の腫瘍細胞を皮下注射でC57マウスの背中後ろの側面に注入し、ノギスで毎週二回、腫瘍の体積を測定した。腫瘍が約200立方ミリメートルに成長したら、種々の濃度の融合蛋白質は皮下注射し、2〜3週後にマウスを致死させた。ノギスで腫瘍の体積を測定し、腫瘍の大きさによって融合蛋白質の抗腫瘍効果を検証した。さらに、免疫組織化学などの手法を用いて各種腫瘍組織を分析し、血管新生の調節機構を探索した。
実施例1:双標的融合蛋白質の組み換えプラスミドの構築
市販のcDNA(PCR Ready First Strand cDNA, 成人結腸癌常組織由来、BioChain社)をFGFR1フラグメントのテンプレートとし、市販のプラスミドpBLAST45−hFLT1s7cDNA (InvivoGen社)をVEGFR1フラグメントのテンプレートとし、市販のプラスミドpBLAST45−hFLT1s7(InvivoGen社)をVEGFR2フラグメントのテンプレートとした。ヒト血液RNA抽出キット(QIAGEN社)を用いて健康人血液からトータルRNAを抽出した。逆転写キット(Promega社)の取扱説明を参照して、M−MLV逆転写酵素(Promega社)を用いてRT−PCRを行い、RNAをcDNAに逆転写し、得られたcDNAをIgG1のFcフラグメントのテンプレートとした。逆転写キットの取扱説明によって、RT−PCRを行った、具体的な手順は:Oligo dT、dNTP、トータルRNAおよびDEPC HOを均一に混合し、70℃で10分間反応させ、氷上に5分間置いて、RNase抑制剤、M−MLV逆転写酵素および反応緩衝液を添加し、42℃で1時間反応させ、次に70℃で15分間反応させ、得られたcDNAをテンプレートとして用いた。
成人結腸癌常組織由来cDNAをテンプレートとして、PCRによって種々のFGFR1フラグメントを増幅し(プライマーは下記表1に記載)、市販のプラスミドをテンプレートとして種々のVEGFR1およびVEGFR2フラグメント(プライマーは下記表1に記載)、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、PCRによって、IgG1のFcフラグメントを増幅した(プライマーは下記表1及び表2に記載)。PCRプライマーを設計する際、VEGFR1フラグメント、VEGFR2フラグメント、FGFR1フラグメントおおびIgG1のFcフラグメントの間に20個またはそれ以上の数の相補的塩基対を連結配列として導入し、各フラグメントを後でオーバーラップPCRで連結して、それぞれの融合蛋白質のリーディングフレームを形成し、同時に、PCR産物の両端にBspE IとPst Iの制限酵素サイトを添加した。
その後、オーバーラップPCRを行い、増幅によって各FGFR1−Fc融合蛋白質フラグメントを得た。オーバーラップPCRの反応条件は、98℃で5分間予備変性し、98℃で30秒変性、56℃で45秒アニーリング、および72℃で2分間伸長というサイクルを30回行い、最後にさらに10分間伸長反応するというものであった。PCRプライマーを設計する際、それぞれの断片の間に連結配列を導入し、各断片を最後にオーバーラップPCRにより連結できるようにした。オーバーラップPCRの反応プロセスは2つのラウンドに分かれ、第1のラウンドでは、連結に必要なフラグメントは含まれるが、プライマーは含まれず、条件は:98℃で5分間予備変性し、98℃で30秒変性、56℃で45秒アニーリング、および72℃で5分間伸長というサイクルを6回行い、最後に72℃でさらに10分間伸長するというものであった。第1ラウンドの後に、両端用のプライマーを添加して、第二ラウンドのPCRを行った。PCRの反応条件は:98℃で5分間予備変性し、98℃で30秒変性、56℃で45秒アニーリング、および72℃で2分間伸長のサイクルを30回行い、最後に72℃で10分間伸長するというものであった。これにより、それぞれの融合蛋白質のリーディングフレームを形成し、同時に、cDNAの両端にBspE IおよびPst Iヌクレアーゼサイトを添加した。
増幅の後、QIAquick PCR精製キット(QLAGEN社)を用いて、PCR増幅フラグメントを精製した。それぞれの融合蛋白質のcDNAおよび真核発現プラスミドpSV2−dhfr(ATCC)を、それぞれ、BspE IおよびPst Iで消化した。90Vの電圧下で、1%アガロースゲル電気泳動を行い、QLAquickゲル抽出キット(QLAGEN社)を用いて目的フラグメントを回収し、16℃で1時間リガーゼ(NEB社)によるライゲーションを行った。ライゲーション反応の混合物を、大腸菌Top10コンピテントセルに形質転換し、ここで形質転換の条件は:42℃で90秒反応させ、3分間氷上に置き、無菌で抗体を含有しないLB培養液を添加し、37℃で250回転/分の培養シェーカーで1時間培養した。次に、アンピシリン添加LBプレートに塗付し、37℃のインキュベーターで一晩培養した。単一コロニーを採取し、アンピシリン含有のLB培養液に添加し、37℃で250回転/分のシェーカーで一晩培養し、アルカリ溶菌法によってプラスミドを抽出した。制限エンドヌクレアーゼを用いて消化し、90Vの電圧で1%アガロースゲル電気泳動で検定し、エンドヌクレアーゼ消化結果が正しい組み換えプラスミドは、DNAシークエンシングで確認した。以上の手順によって、組み換え発現プラスミド2#、4#、7#、9#、10#、11#、12#、14#、15#、16#、20#、21#、24#、25#、27#、28#を構築した。
その中、2#、4#および7#の融合蛋白質は、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、FGFR1の細胞外ドメインの部分、およびIgG1のFcを有する。pBLAST45−hFLT1s7cDNAをテンプレートとして、PCRによってVEGFR1部分の細胞外ドメインを増幅し、ヒト結腸癌組織cDNAをテンプレートとして、PCRによってFGFR1部分の細胞外ドメインを増幅し、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、ヒトIgG1のFc領域を増幅した。その後、オーバーラップPCRで三つのフラグメントが連結したPCR産物が得られる。これを消化およびライゲーションして、発現ベクターに導入した。使用されたプライマーを表1に示した。
9#、10#、16#、20#、21#、24#、25#、および28#は、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR2の細胞外ドメインの部分、FGFR1の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。まず、9#を構築した。pBLAST45−hFLT1s7cDNAをテンプレートとして、PCRによってVEGFR1D1フラグメントおよびVEGFR1D2フラグメントを増幅し、pBLAST45−hFLK1s7をテンプレートとして、PCRによってVEGFR2D3フラグメントを増幅し、ヒト結腸癌組織cDNAをテンプレートとして、PCRによって、FGFR1部分の細胞外ドメインを増幅し、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、ヒトIgG1のFc領域を増幅した。そして、オーバーラップPCRによって5つのフラグメントが連結したPCR産物が得られた。消化およびライゲーションして、発現ベクターに導入した。更に、9#をテンプレートとして、PCRによってVEGFRフラグメントを増幅し、ヒト結腸癌組織cDNAをテンプレートとして、FGFR1の細胞外ドメインの部分を増幅し、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、ヒトIgG1のFc領域を増幅した。そして、オーバーラップPCRによって、三つのフラグメントが連結したPCR産物が得られ、消化およびライゲーションして発現ベクターに導入し、10#、16#、20#、21#、24#および25#の構築物が得られた。次に、10#をテンプレートとして、表1に示すプライマーを用いたPCRにより10#FGFR1D1h中の塩基の一つを変異させた。特に、21#構築物は、部位特異的突然変異キット(QuikChangeTM Site−Directed Mutagenesis Kit, STARTAGEN社)の取扱説明に従って、CysをSerに変換して得られた。具体的なプロセスは以下のとおりである:PCRチューブに脱イオン水、10#プラスミド、dNTP、表1に示す突然変異プライマー、反応緩衝液、Pfu酵素を添加し、以下の条件でPCRを行う。PCRの反応条件は:95℃で2分間予備変性し、95℃で50秒変性、60℃で50秒アニーリング、および68℃で8分間伸長のサイクルを18回行い、最後に10分間伸長させた。PCR終了後、1μLのDpn I(NEB社)を添加し、37℃で1時間反応させ、反応産物を2μL取って、大腸菌Top10コンピテントセルに形質転換させた。形質転換の条件は:42℃で90秒反応させ、3分間氷上に置き、無菌で抗体を含有しないLB培養液を添加し、37℃、250回転/分の培養シェーカーで1時間培養し、アンピシリン添加LBプレートに塗付し、37℃のインキュベーターで一晩培養した。単一コロニーを採取し、アンピシリン含有LB培養液に添加し、37℃、250回転/分のシェーカーで一晩培養し、アルカリ溶菌法によってプラスミドを抽出し、そしてDNAシークエンシングで確認した。25#をテンプレートとし、2#VEGFR1の上流プライマーおよびIgG1 Fcの下流プライマーを用いてPCRを行い、28#構築物が得た。使用したプライマーは表1に示した。
11#、14#および27#は、FGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR2の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。ヒト結腸癌組織cDNAをテンプレートとしたPCRによってFGFR1の細胞外ドメインの部分を増幅し、9#をテンプレートとしたPCRによってVEGFRフラグメントを増幅し、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、ヒトIgG1のFc領域を増幅した。そして、オーバーラップPCRによって三つのフラグメントが連結したPCR産物を得て、消化およびライゲーションして発現ベクターに導入した。これにより、11#と14#が構築された。更に、14#をテンプレートとしたPCRによって27#の構築物を増幅した。使用したプライマーは表1に示した。
12#融合蛋白質は、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR2の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。9#構築物をテンプレートとして、9#VEGFR1D1の上流プライマーおよび11#VEGFR1D2D3の下流プライマーを用いて、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、ヒトIgG1のFc領域を増幅した。そして、オーバーラップPCRによって、二つのフラグメントが連結したPCR産物が得られた。これを、消化およびライゲーションして、発現ベクターに導入し、これにより12#を構築した。
15#の融合蛋白質は、VEGFR1の細胞外ドメインの部分、VEGFR2の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。9#構築物をテンプレートとして、2#VEGFR1上流プライマーおよび11#VEGFR1D2D3D下流プライマーを用いて、ヒト血液cDNAをテンプレートとしてヒトIgG1のFc領域を増幅した。さらに、オーバーラップPCRにより、二つのフラグメントが連結したPCR産物が得られた。これを、消化およびライゲーションして、発現ベクターに導入し、これにより15#を構築した。
26#融合蛋白質は、FGFR1の細胞外ドメインの部分およびIgG1のFcを含む。ヒト結腸癌組織のcDNAをテンプレートとして、PCRによってFGFR1細胞外ドメインの部分を増幅し、配列番号73の上流プライマーおよび配列番号74の下流プライマーにより、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、ヒトIgG1のFc領域を増幅した。そして、オーバーラップPCRによって、二つのフラグメントが連結したPCR産物が得られた。これを、消化およびライゲーションして、発現ベクターに導入し、これにより26#を構築した。
それぞれの融合蛋白質中のVEGFR−FGFR−Fcの蛋白質配列およびそれをコードするヌクレオチド配列を表2に示した。融合蛋白質の構造の模式図を図1に示す。


実施例2:融合蛋白質の一過性発現および定量
MAXプラスミド抽出キット(Qiagen社)を用いて、各融合蛋白質プラスミドのDNAを精製した。紫外分光光度法によってプラスミドDNAの濃度を確認した、組換プラスミド1μgおよび6μLリポソーム(FuGENE 6 Transfection Reagent, Roche社)を100μLの新鮮IMDM培養液(GIBCO社)に均一に混合し、15分間放置した。次に、これを3×10/mLの細胞密度で6穴プレートに播種された後に一晩培養したCHO細胞(ATCC)に加えた。88%IMDM、10%FBS、1%HTおよび1%グルタミン(GIBCO社商品)を含む細胞完全培養液を用い、37℃、5%COのインキュベーターで48時間培養した後、上清液を収集した。ヒトIgG ELISA蛋白質定量キット(BETHYL社)を用いて、CHO細胞により発現および分泌された融合蛋白質の相対含有量を決定した。具体的な手順としては:アフィニティー精製された濃度10μg/mLの抗ヒトIgG−Fc蛋白質を100μL、96穴ELISAプレート(IMMULON社)にコーティングし、一晩経過させた。300μLのPBST洗浄液を用いて五回洗浄した後、コーティングされた各ウェルを200μLの新たに調製したブロッキング溶液(ブロッキング原液:PBS=1:19)でブロッキングし、37℃で1時間インキュベートした。300μLのPBST洗浄液で5回洗浄し、そして各ウェルに、標準としての勾配希釈された(初期濃度は200ng/mL,PBSで2倍ずつ希釈)IgG100μL、および勾配希釈された各融合蛋白質の培養上清(各培養上清の濃度からスタートして、PBSで5倍ずつ希釈)100μLを加え、37℃で2時間インキュベートした。300μLのPBST洗浄液を用いて五回洗浄した後、PBSで1:10000希釈された抗ヒトIgG Fc−HRP二次抗体(BETHYL社)100μLを添加し、37℃で1時間インキュベートした。300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した後、100μLの現像液(KPL社)で現像し、最後に100μL停止液(KPL社)を添加して、現像を停止させた。そして、ELISAプレートの波長450nmにおける吸光度をELISAリーダーを用いて測定した。標準曲線により、種々の融合蛋白質の濃度が決定された。
実施例3:融合蛋白質の結合実験
ELISA法を用いて、上記で構築された融合蛋白質のVEGFおよびFGF−2への結合能を測定した。まず、96穴ELISAプレート(IMMUON社)に、20ng/mLのVEGF(R&D Systems社)および50ng/mLのFGF−2(R&D Systems社)を含有する溶液(100ng/mLのヘパリン(Sigma社)含有)100μLを別々にコーティングし、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄し、200μLの新たに調製したブロッキング液(KPL社)(ブロッキング原液:PBS=1:19)を用いてコーティングされたマイクロウェルをブロッキングし、37℃で1時間インキュベートし、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄し、20ng/mLの各融合蛋白質(PBSに溶解、pH=7.2)を100μL添加し、37℃で2時間インキュベートし、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した。そして、PBSで1:10000希釈された抗ヒトIgG Fc−HRP二次抗体(BETHYL社)100μLを添加した。37℃で1時間インキュベートし、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した後、100μLの現像液(KPL社)で現像し、最後に100μLの停止液(KPL社)を添加して、現像を停止させた。そして、ELISAプレートの波長450nmでの吸光度をELISAリーダーで測定した。融合蛋白質のVEGFまたはFGF−2への結合能が強ければ、吸光度が高く、信号も強い。信号の強さに基づいて、25#および28#の融合蛋白質はVEGFおよびFGF−2の両者に対し高い結合能を有することが分かった。融合蛋白質のVEGFおよびFGF−2への結合の比較を図2に示した。
実施例4:融合蛋白質の安定発現と精製
高い結合能を有する25#融合蛋白質ならびにコントロールとしての12#および15#融合蛋白質の組み換えプラスミドをリボソーム(Roche社)により、DHFR欠陥型CHO細胞(ATCC)にトランスフェクトした。具体的には、組み換えプラスミド5μgおよび30μLのリボソーム(FuGENE 6 Transfection Reagent, Roche社)を100μLの新鮮なIMDM培養液(GIBCO社)に均一に混合し、15分放置した。そして、これを10cm細胞培養皿(Corning社)に3×10/mLの細胞密度で播種された後に一晩培養したDHFR欠陥型CHO細胞(ATCC)に添加し、10%FBS、1%HTおよび1%グルタミンをIMDM培地(GIBCO社)に含む細胞完全培養液を用いて37℃、5%COのインキュベーターで2〜3日培養した。次に、トリプシン(GIBCO社)で細胞を消化し、30mLの無血清302培地(SAFC社)を入れたフラスコに3×10/mLの細胞密度で接種し、100回転/分、37℃、5%COのインキュベーターで10/mLの細胞密度まで選択的に培養した。3000個の細胞を10cm細胞培養皿(Corning)に接種(培養液は10%のFBSおよび1%グルタミンをIMDM培地中に含む)し、37℃、5%COのインキュベーターで培養してモノクローンを形成した。これらのモノクローンと取り、96穴プレート(Corning社)で培養した、ヒトIgG ELISA蛋白定量キット(BETHYL社)を用いて、それぞれのモノクローンが発現および分泌した融合蛋白質の相対含有量を確認した。この際の具体的な条件と手順は、実施例2における融合蛋白質の相対含有量の測定の場合と同じである、発現量が最も高い融合蛋白質をスクリーニングし、6穴プレートに移して約70%コンフルエンスまで培養し、トリプシンで細胞を消化し、10cm培養皿に移した。種々の濃度(10nM,20nM,50nM,100nM,200nMおよび500nM)のメトトレキサート(methotrexate, MTX)(Sigma社)を添加することで、徐々にストレスを増加させた。ストレスを増幅させた後、トリプシンで細胞を消化し、3×10/mLの細胞濃度でフラスコに播種した。単一細胞の発現レベルを測定し、特定の融合蛋白質を発現する遺伝的操作CHO細胞株が得られた。最終的に、遺伝的操作CHO細胞株は、pH7.0の無血清302培地(SAFC社)で37℃、5%CO、40%溶存酸素および80回転/分で大規模懸濁培養(培養体積は10Lに達する)した。遠心で培養産物を回収し、上清を取って0.45μmフィルター(Millipore社)で濾過した後、ProteinAアフィニティークロマトグラフィー(GE社)の取扱説明書に従って、アフィニティークロマトグラフィーを行った。具体的には、まず、PBS緩衝液(pH:7.0)でProteinA親和カラムを平衡化し、そして上清をカラムにロードして、PBS緩衝液で平衡化し、最後に、クエン酸緩衝液(pH:3.0)で溶出して、溶出液を回収し、0.45μmフィルターで濾過した。S/D(0.3%リン酸トリプチル/1%Tween80)を添加し24℃で6時間放置してウィルスを不活性化した。そして、分子篩を用いて、目的蛋白質をさらに精製した。まず、プロテインAアフィニティークロマトグラフィーの溶出液を透析袋(Millipore社)に入れて、PBS緩衝液で透析した。10KD限外ろ過カップ(Millipora社)で蛋白質を濃縮し、限外ろ過カップにより濃縮された試料をPBS緩衝液で平衡化した分子篩クロマトクラムSuperdex 200(CE社)にロードし、そしてPBS緩衝液で溶出し、溶出ピークを回収した。ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を用いて、精製蛋白質を分析した(図3)。次に、必要な発現産物を含有する溶出液を合わせ、0.22μmのフィルター(Millipore社)で濾過した後、Lowry法など種々の方法で蛋白質の定量を行った。
実施例5:融合蛋白質の勾配結合実験
実施例3と同様に、ELISA法を用いて、上記で構築した融合蛋白質のVEGFおよびFGF−2への結合能を検出した。まず、96穴ELISAプレートに、20ng/mLのVEGFおよび50ng/mLのFGF−2(R&D Systems社)を含有する溶液を100μLコーティングし、そして300μLのPBST洗浄液で五回洗浄し、200μLの新たに調製されたブロッキング液(KPL社)(ブロッキング原液:PBS=1:19)を用いてコーティングされた各ウェルをブロッキングし、37℃で1時間インキュベートした。300μLのPBST洗浄液で五回洗浄し、100μLの種々の融合蛋白質を種々の濃度で含有する(蛋白質の初期濃度は1000000pMであり、1:5の比で希釈)を加え、37℃で2時間インキュベートした。300μLのPBST洗浄液で5回洗浄し、PBSで1:10000に希釈した抗ヒトIgG Fc−HPR二次抗体(BETHYL社)を100μL添加し、37℃で2時間インキュベートした。300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した後、100μLの現像液(KPL社)を添加して現像した。最後に、100μLの停止液(KPL社)を添加し、現像を停止させた。そして、ELISAプレートの波長450nmでの吸光度をELISAリーダーで測定した。信号の強さによって、融合蛋白質のVEGFおよびFGF−2への勾配結合能を確認した。12#、15#および25#の融合蛋白質のVEGFおよびFGF−2への勾配結合能の比較を図4Aに示す。そして、25#の融合蛋白質はFGFR−Fc融合蛋白質(26#と表記)とも比較し、図4Bに示した。ここで、26#FGFR−Fc融合蛋白質は、FGFRの第二Ig様ドメイン、FGFRの第三Ig様ドメインおよびFc領域を含み、そのアミノ酸配列は配列番号71に示され、それをコードするヌクレオチド配列は配列番号72に示されている。前記26#融合蛋白質は次のようにして得られる:実施例1と同様に、ヒト結腸癌常組織由来cDNAをテンプレートとして、PCRによってFGFR1フラグメントを増幅し(プライマーは配列番号73と配列番号74)、ヒト血液cDNAをテンプレートとして、PCRによってIgG1のFcフラグメントを増幅した(プライマーは配列番号43と配列番号44)。これらをオーバーラップPCRで連結し、発現ベクターにクローニングした。本実施例では、450nmにおける信号がより強いことから分かるように、VEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質モル濃度の増加に伴い、VEGFおよびFGF−2への結合能は増大し、融合蛋白質モル濃度の勾配希釈に伴い、VEGFおよびFGF−2への結合能は弱くなることが示された。
実施例6:融合蛋白質の親和力実験
親和性実験により、溶液系における融合蛋白質のVEGFまたはFGF−2への親和力を決定した。まず、96穴ELISAプレートに1.0μg/mLのVEGFを100μLまたは2.0μg/mLのFGF−2キャプチャー抗体(R&D Systems社)を100μLコーティングした。次に、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した、そしてブロッキング液(KPL社)を用いて、コーティングされた各ウェルをブロッキングし(実施例3を参照)、37℃で1時間インキュベートし、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した。次に、予め調製およびインキュベートした融合蛋白質とFGF−2との混合液および勾配希釈の標準品を添加した。具体的な調整方法としては:12#、15#および25#のFc融合蛋白質の開始濃度は、800000pMとし(PBSに溶解)、10倍ずつの希釈勾配系列を作り、20pMのVEGF溶液と1:1混合した。つまり、それぞれの蛋白質の開始濃度は400000pMであり、VEGFの終濃度は10pMであった。25#および26#のFc融合蛋白質の開始濃度は200pMとし(PBSに溶解)、2倍ずつの希釈勾配系列を作り、各融合蛋白質は20pMのFGF−2溶液と1:1で混合させた。つまり、蛋白質の開始濃度は200pMであり、FGF−2の終濃度は10pMであった。プレートを37℃で2時間インキュベートし、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した。次に、100ng/mLのVEGF検出抗体100μLまたは250ng/mLのFGF−2検出抗体100μL(R&D System社)(特異的に遊離のVEGFまたはFGF−2抗体を検出できる)を添加した。プレートを、37℃で2時間インキュベートし、300μLのPBST洗浄液で五回洗浄した。次に、HRPラベルしたストレプトアビジン(R&Dシステムズ社)を添加した(PBSで1:200希釈)。プレートを37℃で2時間インキュベートし、300μLのPBST洗浄液で5回洗浄し、そしてウェルに100μL現像液(KPL社)を添加して適切な時間(約15〜30分)現像した。最後に、100μLの停止液(KPL社)で現像を停止し、ELISAプレートの波長450nmにおける吸光度をELISAリーダーで測定した。融合蛋白質とVEGFまたはFGF−2との混合液中における遊離のVEGFまたはFGF−2の相対濃度を決定した。溶液系における12#、15#および25#の融合蛋白質のVEGFまたはFGF−2への親和力を比較し、5Aおよび5Bに示した。そして、25#融合蛋白質はFGFR−Fc融合蛋白質(26#と表記)とも比較し、5Cおよび5Dに示した。ここで、26#のFGFR−Fc融合蛋白質は、FGFRの第二Ig様ドメイン、FGFRの第三Ig様ドメインおよびFc領域を含む。本実施例から、本発明で構築されたVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質(例えば、12#、15#、25#)は溶液系においてVEGFおよびFGF−2に対し高い親和力を有することが示された。遊離のVEGFおよびFGF−2の量が融合蛋白質濃度の増加に伴い少なくなることから分かるように、親和力は濃度の上昇に伴って増加する。溶液系における本発明のVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質12#、15#および25#の、VEGFまたはFGF−2への親和力を図5に示す。本実施例から分かるように、本発明で構築されたVEGFR−FGFR融合蛋白質は、溶液系においてVEGFおよびFGF−2への親和力を有する。遊離のVEGFおよびFGF−2の量が少なくなることから分かるように、濃度の上昇に伴い親和力は増加する。
実施例7:正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の***抑制試験
正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)***試験を用いて、融合蛋白質が血管内泌細胞の***を抑制する能力を調べた。HUVEC完全培地(AllCells社)を用いて、HUVEC細胞(AllCells社)を37℃、5%COのインキュベーターで対数増殖期まで培養した。トリプシンによる消化の後に、HUVECをカウントした、ウェル当たり3000個のHUVEC細胞を、96穴プレート中の1%FBS含有HUVEC基本培地(AlleCells社)に接種し、37℃、5%COのインキュベーターで一晩培養した。100μLの1%FBSを含有するHUVEC基本培地で希釈した100μLのVEGF(終濃度は20ng/mL、R&D System社)または100μLのFGF−2(終濃度は5ng/mL、R&D System社)、および種々の量の融合蛋白質およびFGF−2との混合液100μL(融合蛋白質の終濃度は40pM、1%FBS含有HUVEC基本培地で10倍希釈、FGF−2の終濃度は5ng/mL)を添加し、さらに3〜4日培養した。次に、培地を取って、10%CCK−8試薬(DOJINDO社)を含有する培地を加えて2時間培養し、ELISAプレートの波長450nmでの吸光度をELISAリーダーで測定した。吸光度の差異によって、VEGFまたはFGF−2に誘導されるHUVEC細胞***を抑制する融合蛋白質の能力を決定した。融合蛋白質が、VEGFまたはFGF−2に誘導されるHUVEC細胞***を抑制する効果および相対的抑制率を図6に示した。本実施例から分かるように、本発明で構築されたVEGFR−FGFR−Fc融合蛋白質(例えば、12#、15#および25#)は、細胞レベルで生物学的活性および機能を有し、VEGFまたはFGF−2により誘導されるHUVEC細胞***を抑制でき、VEGFおよびFGF−2への結合能を有する。VEGFまたはFGF−2により誘導されるHUVEC細胞***の抑制から分かるように、前記結合能は融合蛋白質のモル濃度の増加に伴い増加する。
本発明を具体例(実施例)によって説明した。但し、本分野における当業者は、本発明が各々の具体的な実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において当業者が種々の修正や変更を行うことが可能で、本発明の精神と範囲から外れることなく、本明細書に記載の各技術的特徴を組み合わせることが可能であることを理解する。そのような修正および変更もまた、本発明の範囲内である。
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Claims (11)

  1. VEGFRの細胞外ドメイン由来部分を少なくとも1つと、FGFRの細胞外ドメイン由来部分を少なくとも1つ含む血管新生抑制融合蛋白質であって、
    前記VEGFRの細胞外ドメイン由来部分が、VEGFR1の第一Ig様ドメイン、VEGFR1の第二Ig様ドメインおよびVEGFR2の第三Ig様ドメインからなり、
    前記FGFRの細胞外ドメイン由来部分が、FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分、FGFRの第二Ig様ドメイン、およびFGFRの第三Ig様ドメインからなり、
    前記FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域が、FGFR蛋白質中の、第一Ig様ドメインと前記第二Ig様ドメインの間の配列であり、
    前記血管新生抑制融合蛋白質は免疫グロブリンのFc領域を含み、
    前記VEGFR1の第一Ig様ドメインは、配列番号2の32位〜123位のアミノ酸配列を有し、
    前記VEGFR1の第二Ig様ドメインは、配列番号2の151位〜214位のアミノ酸配列を有し、
    記VEGFR2の第三IgG様ドメインは、配列番号3の224位〜320位のアミノ酸配列を有し、
    前記FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域由来の部分は、配列番号1の145位〜162位のアミノ酸配列を有し、
    前記FGFRの第二Ig様ドメインは配列番号1の163位〜247位のアミノ酸配列を有し、
    前記FGFRの第三Ig様ドメインは、配列番号1の270位〜359位のアミノ酸配列を有する、
    血管新生抑制融合蛋白質。
  2. 前記FGFRのIg様ドメインの中間機能性配列領域に由来する部分が酸性ボックスを含まない、請求項に記載の血管新生抑制融合蛋白質。
  3. 前記免疫グロブリンのFc領域は、配列番号7のアミノ酸配列、または配列番号8のヌクレオチド配列によってコードされるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の血管新生抑制融合蛋白質。
  4. 列番号22で表されるアミノ酸配列または配列番号39で表されるヌクレオチド配列によってコードされるアミノ酸配列からなる血管新生抑制融合蛋白質。
  5. 請求項1〜請求項のいずれか一項に記載の血管新生抑制融合蛋白質をコードする単離核酸分子。
  6. 請求項に記載の核酸分子を含むベクター。
  7. 請求項に記載のベクターを含む、単離された組換え宿主細胞。
  8. 請求項1〜のいずれか一項に記載の血管新生抑制融合蛋白質、請求項に記載の核酸分子、請求項に記載のベクターまたは請求項に記載の単離された組換え宿主細胞、および
    医薬的に許容可能なキャリア、
    を含む、医薬組成物。
  9. 哺乳類において血管新生を抑制するための、および/または、腫瘍および/または眼内血管新生性疾患の治療もしくは予防のための、請求項に記載の医薬組成物。
  10. 前記腫瘍が固形腫瘍である、請求項9に記載の医薬組成物。
  11. 前記眼内血管新生性疾患が加齢黄斑変性および糖尿病網膜症からなる群から選択される、請求項9に記載の医薬組成物。
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