PSCAXCD3, CD19XCD3, C-METXCD3, ЭНДОСИАЛИНXCD3, EPCAMXCD3, IGF-1RXCD3 ИЛИ FAP-АЛЬФАXCD3 БИСПЕЦИФИЧЕСКОЕ ОДНОЦЕПОЧЕЧНОЕ АНТИТЕЛО С МЕЖВИДОВОЙ СПЕЦИФИЧНОСТЬЮ
PSCAXCD3, CD19XCD3, C-METXCD3, ENDOSIALIN XCD3, EPCAMXCD3, IGF-1RXCD3 OR FAP-ALPHA XCD3 BISPECIFIC SINGLE-CHAIN ANTIBODY WITH INTER-SPECIES SPECIFICITY

Настоящее изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащей первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3-эпсилон-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, где указанный эпитоп является частью аминокислотной последовательности, входящей в группу, состоящую из SEQ ID NO: 2, 4, 6 и 8, и второй связывающий домен, способный связываться с антигеном, выбранным из группы, состоящей из антигена стволовых клеток предстательной железы (PSCA), антигена В-лимфоцитов CD19 (CD19), рецептора фактора роста гепатоцитов (С-МЕТ), эндосиалина, EGF (эпидермальный фактор роста)-подобного домена 1 молекулы адгезии эпителиальных клеток (ЕрСАМ), кодируемого экзоном 2, белка активации фибробластов альфа (FAP-альфа) и рецептора инсулиноподобного ростового фактора I (IGF-IR или IGF-1R). Согласно изобретению предложены также нуклеиновые кислоты, кодирующие указанную молекулу биспецифического одноцепочечного антитела, а также векторы и клетки-хозяева и способ их получения. Изобретение также относится к фармацевтическим композициям, содержащим указанную молекулу биспецифического одноцепочечного антитела, и к медицинским применениям указанной молекулы биспецифического одноцепочечного антитела.
Т-клеточное распознавание опосредовано клонотипически распределенными альфа-бета и гамма-дельта Т-клеточными рецепторами (TcR), которые взаимодействуют с пептид-нагруженными молекулами пептид-МНС (главный комплекс гистосовместимости) (рМНС) (Davis & Bjorkman, Nature 334 (1988), 395-402). Антиген-специфические цепи TcR не содержат сигнальных доменов, а вместо этого связываются с консервативным мультисубъединичным аппаратом передачи сигнала CD3 (Call, Cell 111 (2002), 967-979; Alarcon, Immunol. Rev. 191 (2003), 38-46; Malissen Immunol. Rev. 191 (2003), 7-27). Механизм, посредством которого TcR-лигирование напрямую связано с аппаратом передачи сигнала, остается фундаментальным вопросом Т-клеточной биологии (Alarcon, см. выше; Davis, Cell 110 (2002), 285-287). Кажется очевидным, что в устойчивые Т-клеточные ответы вовлечены контактирование с корецептором, олигомеризация TcR и организация комплексов TcR-pMHC более высокого порядка в иммунологическом синапсе (Davis & van der Merwe, Curr. Biol. 11 (2001), R289-R291; Davis, Nat. Immunol. 4 (2003), 217-224). Однако самая ранняя передача сигнала посредством TcR происходит в отсутствие этих событий и может приводить к лиганд-индуцированному изменению в CD3-эпсилон (Alarcon, см. выше; Davis (2002), см. выше; Gil, J. Biol. Chem. 276 (2001), 11174-11179; Gil, Cell 109 (2002), 901-912). Эпсилон-, гамма-, дельта- и зета-субъединицы сигнального комплекса ассоциируются друг с другом с образованием CD3-эпсилон-гамма гетеродимера, CD3-эпсилон-дельта гетеродимера и CD3-зета-зета гомодимера (Call, см. выше). Различные исследования выявили, что молекулы CD3 важны для надлежащей экспрессии на клеточной поверхности альфа-бета TcR и нормального развития Т-клеток (Berkhout, J. Biol. Chem. 263 (1988), 8528-8536; Wang, J. Exp.Med. 188 (1998), 1375-1380; Kappes, Curr. Opin. Immunol. 7 (1995), 441-447). Исследование структуры фрагментов эктодоменов мышиного CD3-эпсилон-гамма гетеродимера показало, что эпсилон-гамма-субъединицы представляют собой C2-set lg-домены, которые взаимодействуют друг с другом с образованием необычной поперечной (side-to-side) димерной конфигурации (Sun, Cell 105 (2001), 913-923). Хотя богатый цистеиновыми остатками "стебель", по-видимому, играет важную роль в запуске димеризации CD3 (Su, см. выше, Borroto, J. Biol. Chem. 273 (1998), 12807-12816), взаимодействие посредством внеклеточных доменов CD3-эпсилон и CD3-гамма является достаточным для образования комплекса этих белков с TcR-бета (Manolios, Eur. J. Immunol. 24 (1994), 84-92; Manolios & Li, Immunol. Cell Biol. 73 (1995), 532-536). Несмотря на продолжающуюся дискуссию по этому вопросу, преобладающая стехиометрия TcR вероятней всего содержит один альфа-бета TcR, один CD3-эпсилон-гамма гетеродимер, один CD3-эпсилон-дельта гетеродимер и один CD3-зета-зета гомодимер (Call, см. выше). С учетом центральной роли человеческого CD3-эпсилон-гамма гетеродимера в иммунном ответе не так давно была установлена кристаллическая структура этого комплекса, связанного с терапевтическим антителом ОКТ3 (Kjer-Nielsen, PNAS 101, (2004), 7675-7680).
Многие терапевтические стратегии основаны на модулировании Т-клеточного иммунитета путем направленного воздействия на передачу сигнала посредством TcR, в частности на моноклональные антитела (mAb) против CD3 человека, которые широко используются в клинических схемах введения иммунодепрессантов. CD3-специфическое мышиное mAb ОКТ3 было первым mAb, разрешенным для применения у людей (Sgro, Toxicology 105 (1995), 23-29), и оно находит широкое клиническое применение в качестве иммунодепрессанта при трансплантации (Chatenoud, Clin. Transplant 7 (1993), 422-430; Chatenoud, Nat. Rev. Immunol. 3 (2003), 123-132; Kumar, Transplant. Proc. 30 (1998), 1351-1352), при диабете типа 1 (Chatenoud (2003), см. выше) и при псориазе (Utset, J. Rheumatol. 29 (2002), 1907-1913). Более того, анти-CD3 mAb могут индуцировать частичную Т-клеточную передачу сигнала и клональную толерантность (Smith, J. Exp.Med. 185 (1997), 1413-1422). ОКТ3 описано в литературе как мощный Т-клеточный митоген (Van Wauve, J. Immunol. 124 (1980), 2708-18) и как мощный Т-клеточный киллер (Wong, Transplantation 50 (1990), 683-9). ОКТ3 проявляет эти виды активности время-зависимым образом, и после ранней активации Т-клеток, приводящей к высвобождению цитокинов, последующее введение ОКТ3 блокирует все известные Т-клеточные функции. Благодаря этому последующему блокированию Т-клеточной функции ОКТ3 нашло такое широкое применение в качестве иммунодепрессанта в курсах терапии с целью снижения или даже аннулирования отторжения тканевого аллотрансплантата.
ОКТ3 реверсирует отторжение тканевого аллотрансплантата вероятней всего путем блокирования функции всех Т-клеток, которые играют главную роль в остром отторжении. ОКТ3 взаимодействует с CD3-комплексом и блокирует функцию CD3-комплекса в мембране Т-клеток человека, который ассоциирован с антиген-распознающей структурой Т-клеток (TCR) и является важным для сигнальной трансдукции. Предметом множества исследований был вопрос о том, с какой субъединицей TCR/CD3 связывается ОКТ3. Некоторые факты все же свидетельствуют о специфичности ОКТ3 к эпсилон-субъединице комплекса TCR/CD3 (Tunnacliffe, Int. Immunol. 1 (1989), 546-50; Kjer-Nielsen, PNAS 101, (2004), 7675-7680). Дополнительные данные свидетельствуют о том, что для связывания ОКТ3 с комплексом TCR/CD3 необходимо присутствие других субъединиц этого комплекса (Salmeron, J. Immunol. 147 (1991), 3047-52).
Другие общеизвестные антитела, обладающие специфичностью к молекуле CD3, перечислены в Tunnacliffe, Int. Immunol. 1 (1989), 546-50. Как указано выше, такие CD3-специфические антитела способны индуцировать различные Т-клеточные ответы, такие как продуцирование лимфокинов (Von Wussow, J. Immunol. 127 (1981), 1197; Palacious, J. Immunol. 128 (1982), 337), пролиферация (Van Wauve, J. Immunol. 124 (1980), 2708-18) и индукция Т-клеточных супрессоров (Kunicka, "Lymphocyte Typing II" 1 (1986), 223). То есть, в зависимости от условий эксперимента CD3-специфическое моноклональное антитело может либо ингибировать, либо индуцировать цитотоксичность (Leewenberg, J. Immunol. 134 (1985), 3770; Phillips, J. Immunol. 136 (1986) 1579; Platsoucas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78 (1981), 4500; Itoh, Cell. Immunol. 108 (1987), 283-96; Mentzer, J. Immunol. 135 (1985), 34; Landegren, J. Exp.Med. 155 (1982), 1579; Choi (2001), Eur. J. Immunol. 31, 94-106; Xu (2000), Cell Immunol. 200, 16-26; Kimball (1995), Transpl. Immunol. 3, 212-221).
Хотя известно, что многие антитела против CD3, описанные в данной области, распознают CD3-эпсилон-субъединицу CD3-комплекса, большинство из них в действительности связываются с конформационными эпитопами и, следовательно, распознают CD3-эпсилон только в нативном окружении TCR. Конформационные эпитопы характеризуются наличием двух или более отдельных аминокислотных остатков, которые обособлены в первичной последовательности, но объединяются на поверхности молекулы, когда полипептид сворачивается в нативный белок/антиген (Sela, (1969) Science 166, 1365; Laver, (1990) Cell 61, 553-6). Конформационные эпитопы, связывающиеся с антителами против CD3-эпсилон, описанными в данной области, можно разделить на две группы. В основной группе указанные эпитопы представляют собой эпитопы, образованные двумя субъединицами CD3, например CD3-эпсилон-цепью и CD3-гамма- или CD3-дельта-цепью. Например, в результате проведения нескольких исследований было установлено, что наиболее широко используемые моноклональные антитела против CD3-эпсилон, а именно ОКТ3, WT31, UCHT1, 7D6 и Leu-4, не связываются с клетками, однократно трансфицированными CD3-эпсилон-цепью. Однако эти антитела окрашивали клетки, двукратно трансфицированные комбинацией CD3-эпсилон плюс либо CD3-гамма, либо CD3-дельта (Tunnacliffe, см. выше; Law, Int. Immunol. 14 (2002), 389-400; Salmeron, J. Immunol. 147 (1991), 3047-52; Coulie, Eur. J. Immunol. 21 (1991), 1703-9). Во второй, меньшей группе конформационный эпитоп образуется в пределах самой CD3-эпсилон субъединицы. Членом этой группы является, например, mAb АРА 1/1, индуцированное против денатурированной CD3-эпсилон-цепи (Risueno, Blood 106 (2005), 601-8). В совокупности, большинство антител против CD3-эпсилон, описанных в данной области, распознают конформационные эпитопы, расположенные на двух или более субъединицах CD3. Отдельные аминокислотные остатки, образующие трехмерную структуру этих эпитопов, могут быть локализованы при этом либо на самой CD3-эпсилон субъединице, либо на CD3-эпсилон субъединице и других субъединицах CD3, таких как CD3-гамма или CD3-дельта.
Другая проблема, связанная с антителами против CD3, заключается в том, что многие антитела против CD3, как было установлено, являются видоспецифическими. Моноклональные антитела против CD3 функционируют путем высокоспецифического распознавания свих молекул-мишеней, что справедливо, как правило, для любых других моноклональных антител. Они распознают только один сайт, или эпитоп, на их целевой молекуле CD3. Например, одним из наиболее широко используемых и лучше всего охарактеризованных моноклональных антител, специфичных к CD3-комплексу, является ОКТ-3. Это антитело взаимодействует с CD3 шимпанзе, но не с гомологом CD3 других приматов, таких как макаки, или с CD3 собаки (Sandusky et al., J. Med. Primatol. 15 (1986), 441-451). Аналогично, в WO 2005/118635 или WO 2007/033230 описаны человеческие моноклональные антитела против CD3-эпсилон, которые взаимодействуют с CD3-эпсилон человека, но не с CD3-эпсилон мыши, крысы, кролика или примата, не являющегося шимпанзе, такого как макак-резус, яванский макак или павиан. AHTH-CD3 моноклональное антитело UCHT-1 также взаимодействует с CD3 шимпанзе, но не с CD3 макака (собственные данные). С другой стороны, есть также примеры моноклональных антител, которые распознают антигены макака, но не их человеческие копии. Одним из примеров этой группы является моноклональное антитело FN-18, направленное на CD3 макака (Uda et al., J. Med. Primatol. 30 (2001), 141-147). Интересес представляет тот факт, что обнаружено, что периферические лимфоциты от примерно 12% яванских макаков не взаимодействуют с моноклональным антителом против CD3 макака-резуса (FN-18) из-за полиморфизма антигена CD3 у макаков. Uda с соавторами описали замену двух аминокислот в последовательности CD3 яванских макаков, которые не взаимодействуют с антителами FN-18, по сравнению с CD3 животных, которые взаимодействуют с антителами FN-18 (Uda et al., J. Med. Primatol. 32 (2003), 105-10; Uda et al., J. Med. Primatol. 33 (2004), 34-7).
Эта различающая способность, т.е. видовая специфичность, свойственная не только моноклональным антителам против CD3 (и их фрагментам), но и моноклональным антителам вообще, существенно затрудняет их разработку в качестве терапевтических агентов для лечения заболеваний человека. Для того чтобы получить разрешение на продажу, любое новое лекарство-кандидат должно пройти строгое тестирование. Это тестирование можно подразделить на доклиническую и клиническую фазы, причем клиническая фаза дополнительно подразделяется на общеизвестные клинические фазы I, II и III, которые проводят на пациентах-людях, а доклиническую фазу проводят на животных. Цель доклинического тестирования состоит в том, чтобы доказать, что лекарственное средство-кандидат обладает желаемой активностью и, что очень важно, является безопасным. Только после установления безопасности и возможной эффективности лекарственного средства-кандидата в доклинических испытаниях на животных это лекарственное средство-кандидат будет одобрено соответствующим регулирующим органом для клинических испытаний на людях. Лекарственные средства-кандидаты могут быть протестированы в отношении безопасности на животных следующими тремя путями: (1) на релевантном виде, т.е. на виде, в организме которого лекарственные средства-кандидаты могут распознавать ортологические антигены, (2) на трансгенном животном, содержащем человеческие антигены, и (3) путем использования имитатора лекарственного средства-кандидата, который может связываться с ортологическими антигенами, присутствующими в организме животного. Ограничения по трансгенным животным заключаются в том, что эта технология обычно ограничивается грызунами. Между грызунами и человеком имеются значительные различия в физиологии, и результаты по безопасности нельзя с легкостью экстраполировать на людей. Ограничениями по имитатору лекарственного средства-кандидата являются другой состав вещества по сравнению с реальным лекарственным средством-кандидатом, и часто используемыми животными являются грызуны с тем ограничением, которое обсуждается выше. Следовательно, доклинические данные, полученные на грызунах, имеют ограниченную прогностическую способность в отношении лекарственного средства-кандидата. Подход к решению проблемы выбора тестирования безопасности заключается в использовании релевантного вида, предпочтительно низшего примата, В настоящее время ограничение, касающееся моноклональных антител, подходящих для терапевтического вмешательства у человека и описанных в данной области, заключается в том, что релевантными видами являются высшие приматы, в частности шимпанзе. Шимпанзе считаются исчезающим видом, и в связи с их человекоподобной природой использование таких животных для тестирования безопасности лекарственного средства запрещено в Европейских странах и в значительной степени ограничено в других странах. CD3 был также успешно использован в качестве мишени для биспецифических одноцепочечных антител с той целью, чтобы перенаправлять цитотоксические Т-клетки к патологическим клеткам и, в результате, выводить больные клеток из соответствующего организма (WO 99/54440; WO 04/106380). Например, Bargou с соавторами (Science 321 (2008): 974-7) недавно сообщили о клинической активности конструкции CD19×CD3 биспецифического антитела, названной блинатумомабом, которая обладает потенциалом контактировать со всеми цитотоксическими Т-клетками у пациентов-людей для лизиса раковых клеток. Низкие дозы, такие как 0,005 миллиграммов на квадратный метр в сутки, у пациентов с неходжкинской лимфомой приводили к истощению клеток-мишеней в крови. Частичные и полные регрессии опухолей впервые наблюдались при уровне дозы 0,015 миллиграммов, и у всех семи пациентов, которых лечили дозами 0,06 миллиграммов, наблюдалась регрессия опухоли. Блинатумомаб также приводил к клиренсу опухолевых клеток из костного мозга и печени. Несмотря на то, что это исследование дало клиническое доказательство концепции для терапевтической эффективности формата биспецифического одноцепочечного антитела в лечении рака клеток крови, все еще существует потребность в успешных концепциях для терапий других видов рака.
По оценкам, в Соединенных Штатах Америки в 2008 году у 186320 мужчин будет впервые диагностирован рак предстательной железы, и примерно 28660 мужчин умрут от этой болезни. Согласно большинству предыдущих отчетов по смертности от рака в 2004 году общий уровень смертности от рака предстательной железы среди американских мужчин составлял 25 на 100000. В конце 1980-х годов широкое применение теста на специфический антиген предстательной железы (PSA) сыграло большую роль в улучшении лечения рака предстательной железы. Этот тест позволяет измерять количество PSA-белка в крови, которое часто бывает повышенным у пациентов с раком предстательной железы. В 1986 году Управление по контролю пищевых продуктов и лекарственных средств США (U.S. Food and Drug Administration) одобрило применение теста на PSA для мониторинга пациентов с раком предстательной железы и в 1994 году дополнительно одобрило его применение в качестве скрининг-теста в отношении этого заболевания. Благодаря всеобщему проведению тестирования на PSA в США, в настоящее время приблизительно 90 процентов всех случаев рака предстательной железы диагностируется на ранней стадии, и, следовательно, мужчины живут дольше после установления диагноза. Однако чтобы определить, действительно ли скрининг PSA спасает жизни, потребуются результаты двух проводящихся в настоящее время клинических испытаний, а именно спонсируемого Национальным институтом рака (NCI) Скринингового испытания в отношении предстательной железы, легкого, ободочной и прямой кишки и яичника (PLCO) и Европейского исследования со скринингом в отношении рака предстательной железы (ERSPC). В проводившихся в течение последних 25 лет клинических испытаниях исследовалась эффективность природных и синтетических соединений в предупреждении рака предстательной железы. Например, в Испытании в отношении предупреждения рака предстательной железы (РСРТ), в котором участвовало около 19000 здоровых мужчин, было обнаружено, что финастерид, лекарственное средство, разрешенное для лечения доброкачественной гиперплазии предстательной железы (ВРН), которая представляет собой доброкачественное увеличение предстательной железы, снижает риск развития рака предстательной железы на 25 процентов. Еще одно испытание, Испытание по предупреждению рака с использованием селена и витамина Е (SELECT), в котором участвуют более 35000 мужчин, проводится с целью определения, могут ли ежедневные добавки селена и витамина Е снижать инцидентность рака предстательной железы у здоровых мужчин. В других испытаниях по предотвращению рака предстательной железы, которые проводятся в настоящее время, оценивается защитный потенциал поливитаминов, витаминов С и D, сои, зеленого чая и ликопена, который является природным соединением, обнаруженным в томатах. Одно исследование, о котором сообщалось в 2005 году, показало, что специфические гены были слитыми в 60-80 процентах проанализированных опухолей предстательной железы. Это исследование представляет собой первое наблюдение неслучайных генных перестроек при раке предстательной железы. Это генетическое изменение может быть использовано, в конечном счете, в качестве биомаркера для диагностики и, возможно, для лечения этого заболевания. Другие исследования показали, что генетические вариации в специфической области хромосомы 8 могут увеличивать риск развития рака предстательной железы у человека. Эти генетические вариации объясняют приблизительно 25 процентов случаев рака предстательной железы, которые имеют место у белых мужчин. Они являются первыми достоверными генетическими вариантами, которые увеличивают риск развития рака предстательной железы и могут помочь ученым лучше понять генетические причины этого заболевания. Проводится также исследование, направленное на выяснение, как белки, циркулирующие в крови пациента, могут быть использованы для улучшения диагностики рака предстательной железы и других видов рака. В 2005 году ученые идентифицировали группу специфических белков, продуцируемых иммунной системой пациента в ответ на опухоли предстательной железы. Эти белки, типа аутоантитела, способны обнаруживать присутствие клеток рака предстательной железы в образцах крови с точностью свыше 90 процентов. При использовании в комбинации с PSA эти белки и другие белки крови могут, в конечном счете, быть использованы для сокращения количества ложноположительных результатов, получаемых только тестированием на PSA, и, следовательно, для сокращения многочисленных ненужных биопсий предстательной железы, выполняемых каждый год из-за ложноположительных результатов теста на PSA.
Помимо PSA было идентифицировано несколько других маркеров рака предстательной железы, включая, например, шестидоменный трансмембранный эпителиальный антиген предстательной железы (STEAP) (Hubert et al, PNAS 96 (1999), 14523-14528), специфический мембранный антиген предстательной железы (PSM/PSMA) (Israeli et al., Cancer Res. 53 (1993), 227-230) и антиген стволовых клеток предстательной железы (PSCA) (Reiter et al„ Proc. Nat. Acad. Sci. 95: 1735-1740, 1998). Антиген стволовых клеток предстательной железы (PSCA) представляет собой белок из 123 аминокислот, впервые идентифицированный при поиске генов, экспрессия которых повышается при прогрессировании рака в модели с использованием ксенотрансплантата LAPC-4 (линия клеток рака предстательной железы) (Reiter et al., см. выше). Он представляет собой гликозил-фосфатидилинозитол-заякоренный белок клеточной поверхности, который принадлежит семейству поверхностных антигенов Thy-1/Ly-6. PSCA имеет 30%-ную гомологию с антигеном стволовых клеток типа 2. Хотя функция PSCA все еще дискутируется, гомологи PSCA обладают разными видами активности и сами вовлечены в канцерогенез. Было показано, что антиген стволовых клеток типа 2 предотвращает апоптоз в незрелых тимоцитах (Classon and Coverdale, PNAS 91 (1994), 5296-5300). Thy-1 активирует Т-клетки путем передачи сигнала через src-тирозинкиназы (Amoui et al., Eur. J. Immunol. 27 (1997), 1881-86). Гены Ly-6 участвуют в опухолегенезе и клеточной адгезии (Schrijvers et al., Exp.Cell. Res. 196 (1991), 264-69). Начальные исследования информационных РНК (иРНК) и последующее окрашивание моноклональным антителом (mAb) выявили, что PSCA экспрессируется на клеточной поверхности нормальных и злокачественных клеток предстательной железы (Reiter et al., см. выше; Gu et al., Опсодепе 19 (2000), 1288-96; Ross et al., Cancer Res. 62 (2002), 2546-53). В нормальной предстательной железе иРНК PSCA обнаружена в субпопуляции базальных и секреторных клеток. В карциноме предстательной железы экспрессия иРНК PSCA обнаружена приблизительно в 50-80% случаев первичного и приблизительно в 70% случаев метастатического рака (Reiter et al., см. выше). Имеются сведения об иммуногистохимии 112 случаев первичного рака предстательной железы и девяти случаев рака предстательной железы с метастазами в кость (Gu et al., см. выше). Экспрессия PSCA обнаружена в 94% случаях и сверхэкспрессия обнаружена в 40% случаев клинически установленного рака предстательной железы. Высокие уровни экспрессии белка PSCA обнаружены также в девяти случаях из девяти исследованных костных метастазов рака предстательной железы. За пределами предстательной железы PSCA обнаруживается в покровном слое клеток переходного эпителия, в некоторых ренальных собирающих протоках, в нейроэндокринных клетках желудка и в плацентарных трофобластах. Важно то, что согласно данным недавних исследований сверхэкспрессия PSCA наблюдается в большинстве раковых опухолей поджелудочной железы и инвазивных и неинвазивных переход но-клеточных карциномах (Amara et al., Cancer Res. 61 (2001), 4660-4665; Argani et al., Cancer Res. 61 (2001), 4320-24). Поскольку PSCA экспрессируется на клеточной поверхности и сверхэкспрессируется в значительной части различных видов рака, его рассматривают в качестве мишени для разработки стратегий лечения рака. Однако для обоснования этой возможности потребуется дополнительная клиническая корреляция.
Экспрессия некоторых CD-антигенов в высокой степени ограничена линиеспецифическими лимфогемопоэтическими клетками, и в течение последних нескольких лет антитела против лимфоид-специфических антигенов, эффективные либо in vitro, либо в животных моделях, использовали для разработки способов лечения. В связи с этим, было доказано, что CD19 является очень полезной мишенью. CD19 экспрессируется во всей В-клеточной линии дифференцировки от про-В-клетки до зрелой В-клетки, он не "слущивается", равномерно экспрессируется на всех лимфомных клетках и отсутствует на стволовых клетках (Haagen, Clin Exp Immunol 90 (1992), 368-75, 14; Uckun, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (1988), 8603-7). CD19 вовлечен в развитие некоторых опосредованных В-клетками заболеваний, таких как различные формы неходжкинской лимфомы, опосредованные В-клетками аутоиммунные заболевания или истощение В-клеток.
Еще одним примером молекулы, которая вовлечена в прогрессирование и распространение многочисленных типов рака человека, является рецептор фактора роста гепатоцитов MET (C-MET). Онкоген MET, кодирующий рецепторную тирозинкиназу (RTK) для фактора роста гепатоцитов (HGF) и рассеивающего фактора (SF), контролирует генетические программы, приводящие к росту клеток, инвазии и защите от апоптоза. Не регулируемая активация MET является критической не только для выработки онкогенных свойств, но и для достижения инвазивного фенотипа (Trusolino, L & Comoglio, Р.М. (2002) Nat. Rev, Cancer 2, 289-300). Роль MET в опухолях человека выяснилась экспериментально и четко доказана открытием МЕТ-активирующих мутаций в унаследованных формах карцином (Schmidt et al., Nat. Genet. 16 (1997), 68-73; Kim et al., J. Med. Genet. 40 (2003), e97). Конститутивная активация MET часто имеет место при спорадических видах рака, и несколько исследований показали, что онкоген MET сверхэкспрессируется в опухолях специфических гистоцитов или активируется посредством аутокринных механизмов (список смотри на сайте http://www.vai.org/met/). Кроме того, ген MET амплифицируется в гемопоэтических метастазах колоректальных карцином (Di Renzo et al., Clin. Cancer Res. 1 (1995), 147-154).
Оказалось, что секретируемый в культуре фибробластами рассеивающий фактор (SF), который имеет способность вызывать внутриклеточную диссоциацию эпителиальных клеток, и фактор роста гепатоцитов (HGF), мощный митоген для гепатоцитов в культуре из тромбоцитов или из крови пациентов с острой печеночной недостаточностью, независимо идентифицированные как лиганды Met, представляют собой одну и ту же молекулу. Met и SF/HGF в значительной степени экспрессируются в различных тканях. Экспрессия Met (рецептор) в норме ограничена в своем распространении клетками эпителиального происхождения, а экспрессия SF/HGF (лиганд) ограничена клетками мезенхимального происхождения.
2+
Met представляет собой трансмембранный белок, продуцируемый в виде одноцепочечного предшественника. Этот предшественник протеолитически расщепляется в фуриновом сайте с образованием в высокой степени гликозилированной и полностью внеклеточной α-субъединицы 50 кДа и β-субъединицы 145 кДа с большой внеклеточной областью (участвующей в связывании лиганда), трансмембранного сегмента и внутриклеточной области (обладающей каталитической активностью) (Giordano (1989) 339: 155-156). α- и β-цепи связаны дисульфидными мостиками. Внеклеточный участок Met содержит область гомологии с семафоринами (домен Sema, который содержит полную α-цепь и N-концевую часть β-цепи Met), богатую цистеиновыми остатками Met-родственную последовательность (MRS), за которой следуют богатые глицинпролиновыми остатками (G-P) повторы, и четыре иммуноглобулин-подобные структуры (Birchmeier et al., Nature Rev. 4 (2003), 915-25). Внутриклеточная область Met содержит три области: (1) юкстамембранный сегмент, который содержит: (а) остаток серина (Ser 985), который, когда он фосфорилирован протеинкиназой С или Са-кальмодулин- зависимыми киназами, понижает активность рецепторной киназы (Gandino et al., J. Biol. Chem. 269 (1994), 1815-20); и (б) тирозин (Tyr 1003), который связывает убиквитин-лигазу Cbl, ответственную за полиубиквитирование Met, эндоцитоз и деградацию (Peschard et al., Mol. Cell 8 (2001), 995-1004); (2) тирозинкиназный домен, который при активации рецептора подвергается трансфосфорилированию на Tyr1234 и Tyr1235; (3) С-концевую область, которая содержит два ключевых тирозина (Tyr-1349 и Tyi-1356), вставленных в вырожденный мотив, который представляет собой мультисубстратный стыковочный (docking) сайт, способный рекрутировать несколько расположенных ниже адаптеров, содержащих Src гомологичные-2 (SH2)-домены рецептора Met, так как большинство рецепторных тирозинкиназ (RTK) используют разные тирозины для связывания специфических сигнальных молекул. Было продемонстрировано, что два тирозина стыковочных сайтов необходимы и достаточны для сигнальной трансдукции как in vitro, так и in vivo (Maina et al., Cell 87 (1996), 531-542; Ponzetto et al., Cell 77 (1994), 261-71).
Хотя мощные и селективные доклинические лекарственные средства-кандидаты были разработаны с использованием С-МЕТ в качестве опухолевой мишени, последующие клинические испытания должны выявить, действительно ли эти лекарственные средства безопасны и демонстрируют терапевтическую эффективность у людей. В свете этих неопределенностей, все еще существует потребность в новых терапевтических концепциях для рака.
Рак опережает сердечное заболевание в качестве основной причины смерти американцев в возрасте до 85 лет в 2005 году. В настоящее время рак является второй лидирующей причиной смерти в Германии после сердечнососудистых заболеваний. Если значительные прорывы в предупреждении рака, сравнимые с достижениями в области сердечно-сосудистых заболеваний, не будут достигнуты в следующие несколько лет, то рак станет лидирующей причиной смерти в Германии за 15-20 лет. Ингибирование ангиогенеза опухоли является одной из противораковых стратегий, которая вызывала большой интерес среди клиницистов и исследователей рака в последние несколько лет. В ходе этих исследовательских усилий было идентифицировано несколько опухолевых эндотелиальных маркеров. Эндотелиальные маркеры опухолей (ТЕМ), подобные эндосиалину (= ТЕМ1 или CD248), сверхэкспрессируются в процессе ангиогенеза опухоли (St. Croix et al., Science 289 (2000), 1197-1202).
Несмотря на то, что их функции до сих пор детально не изучены, в исследованиях развивающихся эмбрионов и опухолей четко установлено, что они экспрессируются строго на сосудистых эндотелиальных клетках (Carson-Walter et al., Cancer Res. 61: 6649-6655, 2001). Соответственно, эндосиалин, трансмембранный белок типа I 165 кДа, экспрессируется на клеточной поверхности эндотелия кровеносных сосудов опухоли при самых разнообразных видах рака человека, но не обнаруживается в кровеносных сосудах или других типах клеток во многих нормальных тканях. Он представляет собой лектиноподобную молекулу С-типа сигнального лидерного пептида, состоящую из 757 аминокислот, пяти глобулярных внеклеточных доменов (включая домен пектина С-типа, причем один домен, сходный с паттерном Sushi/ccp/scr, и три EGF повтора), за которыми следует муциноподобная область, трансмембранный сегмент и короткий цитоплазматический хвост (Christian et al., J. Biol. Chem. 276: 7408-7414, 2001). Коровый белок эндосиалина несет на себе в значительной степени сиалилированные O-связанные олигосахариды и чувствителен к O-сиалогликопротеинэндопептидазе, что позволяет отнести его к группе сиаломуциноподобных молекул. N-концевые 360 аминокислот эндосиалина демонстрируют гомологию с тромбомодулином, рецептором, вовлеченным в регуляцию коагуляции крови, и с комплементарным рецептором C1qRp. Эта структурная взаимосвязь указывает на то, что эндосиалин функционирует в качестве опухолевого эндотелиального рецептора. Хотя иРНК эндосиалина повсеместно экспрессируется на эндотелиальных клетках в нормальных человеческих и мышиных соматических тканях, белок эндосиалин в значительной степени ограничивается желтым телом и высокоангиогенными тканями, такими как гранулярная ткань заживающих ран или опухолей (Opavsky et al., J. Biol. Chem. 276 (2001, 38795-38807; Rettig et al., PNAS 89 (1992), 10832-36). Экспрессия белка эндосиалина подвергается повышающей регуляции на опухолевых эндотелиальных клетках карцином (молочной железы, почки, легкого, колоректальных, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиом), сарком и нейроэктодермальных опухолей (меланом, глиом, нейробластом) (Rettig et al., см. выше). Кроме того, эндосиалин экспрессируется на низком уровне на субпопуляции опухолевых стромальных фибробластов (Brady et al., J. Neuropathol. Exp.Neurol. 63 (2004), 1274-83; Opavsky et al., см. выше). Благодаря его ограниченному распределению в нормальной ткани и распространенной экспрессии на опухолевых эндотелиальных клетках многих разных типов солидных опухолей, эндосиалин рассматривается как мишень для антительных антиангиогенных стратегиях лечения рака. Однако до сих пор все еще не существует эффективных терапевтических подходов с использованием эндосиалина в качестве опухолевой эндотелиальной мишени.
Молекулой, которая очень часто и в значительной степени экспрессируется на большинстве клеток аденокарциномы и нескольких сквазмозно-клеточных карцином, является ЕрСАМ (CD326) (Went et al., Br. J. Cancer 94 (20006), 128-135). Недавние исследования показали, что ЕрСАМ представляет собой сигнальную молекулу, которая может активировать нуклеарную экспрессию протоонкогена с-Мус и циклинов (Munz et al., Oncogene 23 (2004), 5748-58). При сверхэкспрессии в покоящихся Т-клетках ЕрСАМ индуцирует клеточную пролиферацию, независимость от факторов роста и рост колоний в мягком агаре, которые являются признаками онкогенных белков. При блокировании экспрессии ЕрСАМ малой интерферирующей РНК (миРНК) в клетках рака молочной железы такие клетки прекращают пролиферировать, мигрировать и быть инвазивными (Osta et al., Cancer Res. 64 (2004), 5818-24). Эта онкогенная сигнализация ЕрСАМ может объяснить, почему сверхэкспрессия ЕрСАМ коррелирует с плохой общей выживаемостью при многих злокачественных образованиях человека, включая рак молочной железы и рак яичника (Spizzo et al., Gynecol. Oncol. 103 (2006), 483-8). ЕрСАМ уже используется в качестве антигена-мишени в нескольких терапевтических подходах с использованием антител, включая антитело человека (Obemeder et al., Eur. J. Cancer 42 (2006), 2530-8) и ЕрСАМ×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело, названное МТ110. Характеристики МТ110 недавно были подробно описаны (Brischwein et al., 43 (2006), 1129-43). Это антитело обладает активностью против различных клеточных линий карциномы человека, экспрессирующих антиген-мишень, и в настоящее время проходит тестирование в фазе I испытаний в отношении безопасности и начальных признаков эффективности.
Более конкретно, рак опережает сердечное заболевание в качестве основной причины смерти американцев до 85 лет в 2005 году. В настоящее время рак является второй лидирующей причиной смерти в Германии после сердечно-сосудистых заболеваний. Если значительные прорывы в предупреждении рака, сравнимые с достижениями в области сердечнососудистых заболеваний, не будут достигнуты в следующие несколько лет, то рак станет лидирующей причиной смерти в Германии за 15-20 лет. Среди более 100 типов различных видов рака эпителиальный рак является лидирующей причиной смерти от рака в Германии. При эпителиальном раке инвазия и метастазирование злокачественных эпителиальных клеток в нормальные ткани сопровождается адаптивными изменениями в мезенхимальной поддерживающей строме органов-мишеней. Измененная экспрессия гена в этих нетрансформированных стромальных клетках обсуждалась в отношении обеспечения потенциальных мишеней для терапии. Клеточный поверхностный протеазный белок активации фибробластов альфа (FAP-альфа) является одним из примеров такой мишени активированных опухолевых фибробластов. Белок активации фибробластов альфа представляет собой индуцибельный клеточный поверхностный гликопротеин, который первоначально был идентифицирован в культуре фибробластов с использованием моноклонального антитела F19. Иммуногистохимические исследования показали, что FAP-альфа временно экспрессируется в некоторых нормальных фетальных мезенхимальных тканях, но нормальные ткани взрослых, а также злокачественные эпителиальные, нервные и гематопоэтические клетки обычно являются FAP-альфа-отрицательными. Однако большинство распространенных эпителиальных раковых опухолей содержат большое количество FAP-альфа-реактивных стромальных фибробластов. Scanlan и др. (Proc. Nat. Acad. Sci. 91: 5657-5661, 1994) клонировали кДНК (комплементарная ДНК) FAP-альфа из библиотеки экспрессии кДНК человеческих фибробластов WI-38 путем иммуноселекции с использованием антитела F19. Спрогнозированный белок FAP-альфа человека, состоящий из 760 аминокислот, представляет собой интегральный мембранный белок типа II с большим С-концевым внеклеточным доменом, который содержит 6 сайтов потенциального М-гликозилирования, 13 цистеиновых остатков и 3 сегмента, которые соответствуют высококонсервативным каталитическим доменам серинпротеаз, гидрофобный трансмембранный сегмент и короткий цитоплазматический хвост. FAP-альфа демонстрирует 48%-ную аминокислотную идентичность с дипептидилпептидазой IV (DPP4) и 30%-ную идентичность с DPP4-родственным белком (DPPX). В Нозерн-блот-анализе обнаружили в фибробластах иРНК FAP-альфа 2,8 т.п.н. Сепраза представляет собой интегральную мембранную желатиназу 170 кДа, чья экспрессия коррелирует с инвазивнностью клеток меланомы и карциномы человека. Goldstein с соавторами (Biochim. Biophys. Acta 1361: 11-19, 1997) клонировали и охарактеризовали соответствующую кДНК сепразы. Авторы установили, что сепраза и FAP-альфа представляют собой один и тот же белок и продукты одного и того же гена. Pineiro-Sanchez с соавторами (J. Biol. Chem. 272: 7595-7601, 1997) выделили белок сепразу/FAP-альфа из клеточных мембран и "отшнуровывающихся" (shed) везикул LOX клеток меланомы человека. Ингибиторы серинпротеазы блокировали желатиназную активность сепразы/FAP-альфа, подтверждая, что сепраза/FAP-альфа содержит каталитически активный сериновый остаток (остатки). Авторы установили, что сепраза/FAP-альфа состоит из мономерных, N-гликозилированных субъединиц 97 кДа, которые протеолитически неактивны. Они пришли к выводу, что сепраза/FAP-альфа сходна с DPP4 в том, что их протеолитические активности зависят от ассоциации субъединиц. Основываясь на ее активности разрушения желатина и денатурированного нагреванием коллагена типа I и типа IV, было выдвинуто предположение о роли сепразы/FAP-альфа в ремоделировании внеклеточного матрикса, росте опухоли и метастазировании раковых опухолей. Более того, сепраза/FAP-альфа демонстрирует ограниченный паттерн экспрессии в нормальных тканях и равномерную экспрессию в окружающей строме многих злокачественных опухолей. Таким образом, сепраза/FAP-альфа может быть использована в качестве мишени для изучения концепции направленного воздействия на строму опухоли для иммунотерапии эпителиального рака человека. Тем не менее, хотя и было предпринято несколько клинических испытаний для исследования роли сепразы/FAP-альфа в качестве опухолевого антигена-мишени, традиционные иммунотерапевтические подходы или ингибирование ферментативной активности сепразы/FAP-альфа до сих пор еще не обеспечили достижение терапевтической эффективности (смотри, например, Welt et al., J. Clin. Oncol. 12:1193-203, 1994; Narra et al., Cancer Biol. Ther. 6, 1691-9, 2007; Henry et al., Clinical Cancer Research 13, 1736-1741, 2007).
Рецептором инсулиноподобного фактора роста I (IGF-IR или IGF-1R) является рецептор с тирозинкиназной активностью, имеющий 70%-ную гомологию с рецептором инсулина IR. IGF-1R представляет собой гликопротеин, имеющий молекулярную массу приблизительно 350000. Он является гетеротетрамерным рецептором, в котором каждая половина, связанная дисульфидными мостиками, состоит из внеклеточной альфа-субъединицы и трансмембранной бета-субъединицы. IGF-1R связывает IGF 1 и IGF 2 с очень высокой аффинностью, но также способен связываться с инсулином с аффинностью в 100-1000 раз ниже. Наоборот, 1R связывает инсулин с очень высокой аффинностью, хотя IGF связываются с рецептором инсулина только с аффинностью в 100 раз ниже. Тирозинкиназный домен IGF-1R и 1R имеет очень высокую гомологию последовательностей, хотя зоны пониженной гомологии соответственно имеют отношение к богатой цистеиновыми остатками области, расположенной на альфа-субъединице, и к С-концевой части бета-субъединицы. Различия в последовательностях, наблюдаемые в альфа-субъединице, находятся в зоне связывания лигандов и, следовательно, определяют относительные аффинности IGF-1R и 1R к IGF и инсулину соответственно. Различия в С-концевой части бета-субъединицы приводят к расхождению сигнальных путей этих двух рецепторов: IGF-1R опосредует митогенный эффект, эффект дифференцировки и антиапоптозный эффект, тогда как активация IR принципиально затрагивает эффекты на уровне метаболических путей (Baserga et al., Biochim. Biophys. Acta, 1332: F105-126, 1997; Baserga R., Exp.Cell. Res., 253:1-6, 1999). Цитоплазматические тирозинкиназные белки активируются в результате связывания лиганда с внеклеточным доменом рецептора. В активацию киназ, в свою очередь, вовлечена стимуляция разных внутриклеточных субстратов, включая IRS-1, IRS-2, She и Grb 10 (Peruzzi F. et al., J. Cancer Res. Clin. Oncol., 125:166-173, 1999). Двумя основными субстратами IGF-1R являются IRS и She, которые опосредуют, посредством активации многочисленных нижележащих эффекторов, большинство эффектов роста и дифференцировки, связанных с присоединением IGF к этому рецептору. Следовательно, доступность субстратов может диктовать конечный биологический эффект, связанный с активацией IGF-1R. Когда превалирует IRS-1, клетки стремятся пролиферировать и трансформироваться. Когда доминирует She, клетки стремятся дифференцироваться (Valentinis В. et al.; J. Biol. Chem. 274:12423-12430, 1999). Представляется, что в эффекты защиты от апоптоза вовлечен путь фосфатидил-инозитол-3-киназ (PI 3-киназы) (Prisco M. et al., Horm. Metab. Res., 31:80-89, 1999; Peruzzi F. et al., J. Cancer Res. Clin. Oncol., 125:166-173, 1999). Роль IGF-системы в канцерогенезе стала предметом интенсивных исследований в последние десять лет. Интерес к этому возник после открытия того, что в дополнение к его митогенным и антиапоптозным свойствам IGF-1R, по-видимому, требуется для создания и поддержания трансформированного фенотипа. Фактически, было твердо установлено, что сверхэкспрессия или конститутивная активация IGF-1R приводит, в большом разнообразии клеток, к росту клеток, не связанных с подложкой, в средах без фетальной телячьей сыворотки, и к образованию опухолей у бестимусных мышей. Это само по себе не является уникальным свойством, поскольку разнообразные продукты сверхэкспрессированных генов могут трансформировать клетки, включая значительное количество рецепторов факторов роста. Однако решающим открытием, которое четко продемонстрировало главную роль IGF-1R в трансформации, оказалась демонстрация того, что R-клетки, в которых ген, кодирующий IGF-1R, инактивирован, полностью невосприимчивы к трансформации разными агентами, которые обычно способны трансформировать клетки, такими как белок Е5 бычьего вируса папилломы, сверхэкспрессия EGFR (рецептора эпидермального фактора роста) или PDGFR (рецептора тромбоцитарного фактора роста), Т-антиген SV 40, активированный ras или комбинация этих двух последних факторов (Sell С.et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 90: 11217-11221, 1993; Sell С.et al., Mol. Cell. Biol., 14:3604-3612, 1994; Morrione A. J., Virol., 69:5300-5303, 1995; Coppola D. et al., Mol. Cell. Biol., 14:458a-4595, 1994; DeAngelis Tet al., J. Cell. Physiol., 164:214-221, 1995).
IGF-1R экспрессируется в самых разных опухолях и клеточных линиях опухолей, и IGF амплифицируют рост опухоли посредством их присоединения к IGF-1R. Другие аргументы в пользу роли IGF-1R в канцерогенезе дали исследования с использованием мышиных моноклональных антител против этого рецептора или с использованием отрицательных доминант IGF-1R. В сущности, мышиные моноклональные антитела против IGF-1R ингибируют пролиферацию многочисленных клеточных линий в культуре и рост опухолевых клеток in vivo (Arteaga С.et al., Cancer Res., 49:6237-6241, 1989 Li et al., Biochem. Biophys. Res. Corn., 196:92-98, 1993; Zia F et al., J. Cell. Biol., 24:269-275, 1996; Scotland! K et al., Cancer Res., 58:4127-4131, 1998). В работах Jiang с соавторами (Oncogene, 18:6071-6077, 1999) также было показано, что отрицательная доминанта IGF-1R способна ингибировать пролиферацию опухоли.
Несмотря на то, что было приложено много усилий для идентификации новых мишеней для терапевтических подходов к лечению рака, рак все еще является одним из наиболее часто диагностируемых заболеваний. В этой связи, все еще существует потребность в эффективных способах лечения рака.
Согласно настоящему изобретению предложена молекула биспецифического одноцепочечного антитела, содержащая первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε(эпсилон)-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, где указанный эпитоп является частью аминокислотной последовательности, входящей в группу, состоящую из SEQ ID NO: 2, 4, 6 и 8, и второй связывающий домен, способный связываться с антигеном, выбранным из группы, состоящей из антигена стволовых клеток предстательной железы (PSCA), антигена В-лимфоцитов CD19 (CD19), рецептора фактора роста гепатоцитов (С-МЕТ), эндосиалина, EGF-подобного домена 1 молекулы адгезии эпителиальных клеток (ЕрСАМ), кодируемого экзоном 2, белка активации фибробластов альфа (FAP-альфа) и рецептора инсулиноподобного ростового фактора I (IGF-IR или IGF-1R).
Хотя контактирующие с Т-клетками биспецифические одноцепочечные антитела, описанные в данной области, имеют большой терапевтический потенциал для лечения злокачественных заболеваний, большинство этих биспецифических молекул ограничены тем, что они являются видоспецифическими и распознают только антиген человека и, вследствие генетического сходства, по всей вероятности шимпанзе. Преимущество настоящего изобретения заключается в создании биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к CD3-эпсилон-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе.
В настоящем изобретении неожиданно был идентифицирован N-концевой, содержащий аминокислотные остатки 1-27 полипептидный фрагмент внеклеточного домена CD3-эпсилон, который, в отличие от всех остальных известных эпитопов CD3-эпсилон, описанных в данной области, сохраняет свою трехмерную структурную целостность при удалении из его нативного окружения в CD3-комплексе (и возможно слиянии с гетерологичной аминокислотной последовательностью, такой как ЕрСАМ или Fc-область иммуноглобулина).
Таким образом, согласно настоящему изобретению предложена молекула биспецифического одноцепочечного антитела, содержащая первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом N-концевого, содержащего аминокислотные остатки 1-27 полипептидного фрагмента внеклеточного домена CD3-эпсилон-цепи (причем CD3-эпсилон-цепь, например, удалена из ее нативного окружения и/или содержится (презентирована на поверхности) в Т-клетке) человека и по меньшей мере одного примата, не являющегося шимпанзе, где указанный эпитоп является частью аминокислотной последовательности, входящей в группу, состоящую из SEQ ID NO: 2, 4, 6 и 8; и второй связывающий домен, способный связываться со специфическим мембранным антигеном предстательной железы (PSMA). Предпочтительные приматы, не являющиеся шимпанзе, упомянуты в данном описании в другом месте. По меньшей мере один (или их выборка или все) примат(ы), выбранный(е) из Callithrix jacchus (игрунка), Saguinus Oedipus (эдипов тамарин), Saimiri sciureus (беличья обезьяна) и Масаса fasciculahs (яванский макак) (SEQ ID NO: либо 2225, либо 2226, либо обе), особенно предпочтительны. Масаса mulatta, также известный как макак-резус, также рассматривается как еще один предпочтительный примат. Поэтому предусматривается, что антитела по изобретению связываются с (способны связываться с) независимым от окружения эпитопом N-концевого, содержащего аминокислотные остатки 1-27 полипептидного фрагмента внеклеточного домена CD3-эпсилон человека и Callithrix jacchus, Saguinus oedipus, Saimiri sciureus и Масаса fascicularis (SEQ ID NO: либо 2225, либо 2226, либо обе), и возможно также Масаса mulatta. Молекула биспецифического одноцепочечного антитела, содержащая первый связывающий домен, как он определен в данном описании, может быть получена (доступна) или может быть изготовлена в соответствии с протоколом, изложенным в приведенных ниже примерах (в частности в Примере 2). Для этого предусматривается (а) иммунизация мышей N-концевым, содержащим аминокислотные остатки 1-27 полипептидным фрагментом внеклеточного домена CD3-эпсилон человека и/или Saimiri sciureus; (б) создание иммунной библиотеки scFv мышиных антител; (в) идентификация CD3-эпсилон-специфических связывающих фрагментов путем тестирования способности связываться с по меньшей мере SEQ ID NO: 2, 4, 6 и 8.
Независимость от окружения эпитопа CD3, предложенного в этом изобретении, соответствует первым 27 N-концевым аминокислотам CD3-эпсилон или функциональным фрагментам этого участка из 27 аминокислот. Фраза "независимый от окружения", используемая в данном описании в отношении эпитопа CD3, означает, что связывание описанных здесь связывающих молекул/молекул антител по изобретению не приводит к изменению или модификации конформации, последовательности или структуры, окружающей антигенную детерминанту или эпитоп. Напротив, эпитоп CD3, распознаваемый традиционной CD3-связывающей молекулой (например молекулой, описанной в WO 99/54440 или WO 04/106380), локализован на CD3-эпсилон-цепи в С-концевой области по отношению к N-концевым аминокислотам 1-27 независимого от окружения эпитопа, причем он принимает надлежащую конформацию, только если он встроен в остальную часть эпсилон-цепи и удерживается в правильном стерическом положении за счет гетеродимеризации эпсилон-цепи либо с гамма-, либо с дельта-цепью CD3.
AHTH-CD3-связывающие молекулы/домены как часть молекулы биспецифического одноцепочечного антитела, которая представлена в данном описании и создана (и направлена) против независимого от окружения эпитопа CD3, обеспечивают неожиданное клиническое улучшение в отношении перераспределения Т-клеток и, следовательно, более благоприятный профиль безопасности. Без какой-либо связи с теорией, поскольку эпитоп CD3 не зависит от окружения, образуя автономный самодостаточный субдомен без большого влияния на остальную часть CD3-комплекса, CD3-связывающие молекулы/домены, представленные в данном описании, индуцируют меньшие аллостерические изменения в конформации CD3, чем традиционные CD3-связывающие молекулы, которые распознают зависимые от окружения эпитопы CD3 (например, как описано в WO 99/54440 или WO 04/106380).
Независимость от окружения эпитопа CD3, который распознается CD3-связывающим доменом биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению (PSCA×CD3, CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3), связана с меньшим или с отсутствующим перераспределением Т-клеток (перераспределение Т-клеток отождествляется с начальным эпизодом уменьшения и последующим восстановлением абсолютного количества Т-клеток) в ходе начальной фазы лечения указанными биспецифическими одноцепочечными антителами по изобретению. В результате обеспечивается лучший профиль безопасности биспецифических одноцепочечных антител по изобретению по сравнению с традиционными CD3-связывающими молекулами, известными в данной области, которые распознают зависимые от окружения эпитопы CD3. В частности, поскольку перераспределение Т-клеток в ходе начальной фазы лечения CD3-связывающими молекулами является основным фактором риска неблагоприятных явлений, таких как неблагоприятные явления со стороны ЦНС (центральная нервная система), биспецифические одноцепочечные антитела по изобретению имеют значительное преимущество с точки зрения безопасности по сравнению с CD3-связывающими молекулами, известными в данной области, за счет распознавания скорее независимого от окружения, чем зависимого от окружения эпитопа CD3. Пациенты с такими неблагоприятными явлениями со стороны ЦНС, связанными с перераспределением Т-клеток в ходе начальной фазы лечения традиционными CD3-связывающими молекулами, обычно страдают от спутанности сознания и дезориентации и в некоторых случаях от недержания мочи. Спутанность сознания представляет собой изменение психического состояния, при котором пациент не способен думать с его или ее обычным уровнем ясности. Пациенту обычно трудно сконцентрироваться, и процесс мышления становится не только затуманенным и неясным, но часто в значительной степени замедленным. Пациенты с неблагоприятными явлениями со стороны ЦНС, связанными с перераспределением Т-клеток в ходе начальной фазы лечения традиционными CD3-связывающими молекулами, могут также страдать потерей памяти. Часто спутанность сознания приводит к потере способности узнавать людей, места, определять время или даты. Чувство дезориентации является обычным явлением при спутанности сознания, и способность принимать решения нарушается. Неблагоприятные явления со стороны ЦНС, связанные с перераспределением Т-клеток в ходе начальной фазы лечения традиционными CD3-связывающими молекулами, могут дополнительно включать неясную речь и/или трудности с подбором слов. Это расстройство может ухудшать как выразительность, так и восприятие речи, а также способность читать и писать. Помимо недержания мочи у некоторых пациентов неблагоприятные явления со стороны ЦНС, связанные с перераспределением Т-клеток в ходе начальной фазы лечения традиционными CD3-связывающими молекулами, могут также сопровождаться вертиго и головокружением.
Сохранение трехмерной структуры в пределах упомянутого 27-аминокислотного N-концевого полипептидного фрагмента CD3-эпсилон может быть использовано для создания связывающих доменов, предпочтительно человека, которые способны связываться с N-концевым полипептидным фрагментом CD3-эпсилон in vitro и с нативным CD3-комплексом (CD3-эпсилон-субъединицей CD3-комплекса) на Т-клетках in vivo с одинаковой аффинностью связывания. Эти данные строго указывают на то, что N-концевой фрагмент, как он описан здесь, образует третичную конформацию, которая сходна с его структурой, в норме существующей in vivo. Был проведен очень чувствительный тест, демонстрирующий важность структурной целостности аминокислот 1-27 N-концевого полипептидного фрагмента CD3-эпсилон. Индивидуальные аминокислоты из аминокислот 1-27 N-концевого полипептидного фрагмента CD3-эпсилон были заменены на аланин (аланиновое сканирование), чтобы протестировать чувствительность аминокислот 1-27 N-концевого полипептидного фрагмента CD3-эпсилон к минорным нарушениям. CD3-связывающие домены как часть биспецифических одноцепочечных антител по изобретению были использованы для тестирования на связывание с аланиновыми мутантами аминокислот 1-27 N-концевого полипептидного фрагмента CD3-эпсилон (смотри приведенный Пример 5). Индивидуальные замены первых пяти аминокислотных остатков в самом конце N-концевого фрагмента и двух аминокислот в положениях 23 и 25 аминокислот 1-27 N-концевого полипептидного фрагмента CD3-эпсилон были критическими для связывания молекул антител. Замена аминокислотных остатков в области положений 1-5, содержащей остатки Q (глутамин в положении 1), D (аспарагиновая кислота в положении 2), G (глицин в положении 3), N (аспарагин в положении 4) и Е (глутаминовая кислота в положении 5), на аланин аннулировала связывание биспецифических одноцепочечных антител по изобретению, предпочтительно человеческими, с указанным фрагментом. В то же время, по меньшей мере для некоторых биспецифических одноцепочечных антител по изобретению, предпочтительно человеческих, два аминокислотных остатка на С-конце упомянутого фрагмента Т (треонин в положении 23) и 1 (изолейцин в положении 25) снижали энергию связывания с биспецифическими одноцепочечными антителами по изобретению, предпочтительно человеческими.
Неожиданно было обнаружено, что выделенные таким образом биспецифические одноцепочечные антитела по изобретению, предпочтительно человеческие, не только распознают N-концевой фрагмент CD3-эпсилон человека, но и соответствующие гомологичные фрагменты CD3-эпсилон различных приматов, включая цепкохвостых обезьян (игрунка, Callithrix jacchus; эдипов тамарин, Saguinus oedipus; беличья обезьяна, Saimiri sciureus) и низших узконосых обезьян (Масаса fascicularis, также известный как яванский макак или макак-крабоед; или Масаса mulatta, также известный как макак-резус). Таким образом, были обнаружены специфические в отношении многих приматов биспецифические одноцепочечные антитела по изобретению. Приведенные ниже анализы последовательностей подтвердили, что человек и приматы имеют общий участок с высокогомологичной последовательностью на N-конце внеклеточного домена CD3-эпсилон.
Аминокислотная последовательность вышеупомянутых N-концевых фрагментов CD3-эпсилон представлена в SEQ ID NO: 2 (человек), SEQ ID NO: 4 (Callithrix jacchus); SEQ ID NO: 6 (Saguinus oedipus); SEQ ID NO: 8 (Saimiri sciureus); SEQ ID NO: 2225 QDGNEEMGSITQTPYQVSISGTTILTC или SEQ ID NO: 2226 QDGNEEMGSITQTPYQVSISGTTVILT (Масаса fascicularis, также известный как яванский макак) и SEQ ID NO: 2227 QDGNEEMGSITQTPYHVSISGTTVILT (Масаса mulatta, также известный как макак-резус).
В одном воплощении данного изобретения второй связывающий домен PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывается с антигеном стволовых клеток предстательной железы (PSCA). В альтернативных воплощениях второй связывающий домен связывается с CD19, С-МЕТ, эндосиалином (CD248), ЕрСАМ, FAPα или IGF-1R. Как показано в приведенных ниже примерах, второй связывающий домен EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывается с аминокислотными остатками 26-61 EGF-подобного домена 1 ЕрСАМ, который кодируется экзоном 2 гена ЕрСАМ. Указанные аминокислотные остатки 26-61 EGF-подобного домена 1 ЕрСАМ человека представлены в SEQ ID NO: 571. Таким образом, ЕрСАМ-направленные биспецифические одноцепочечные молекулы по данному изобретению составляют уникальный собственный класс ЕрСАМ-связывающих молекул, который явно отличается от ЕрСАМ-связывающих молекул на основе ЕрСАМ-связывающего фрагмента HD69, описанного ранее. Указанный ЕрСАМ-связывающий фрагмент HD69 связывается с другим эпитопом (т.е. с эпитопом, не локализованным в EGF-подобном домене 1 ЕрСАМ человека).
Предпочтительно, второй связывающий домен PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела связывается с PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) человека или PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) примата, не являющегося шимпанзе; более предпочтительно он связывается с PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) человека и PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) примата, не являющегося шимпанзе и, следовательно, проявляет межвидовую специфичность; еще более предпочтительно с PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) человека и PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) макака (и, следовательно, также проявляет межвидовую специфичность). Особенно предпочтительно, PSCA макака (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) представляет собой PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) яванского макака и/или PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) макака-резуса. Следует иметь в виду, что второй связывающий домен EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по данному изобретению предпочтительно связывается с EGF-подобным доменом 1 ЕрСАМ примата, не являющегося шимпанзе, который кодируется экзоном 2 гена ЕрСАМ примата, не являющегося шимпанзе. Как указано выше, ЕрСАМ примата, не являющегося шимпанзе, представляет собой предпочтительно ЕрСАМ макака, более предпочтительно ЕрСАМ яванского макака и/или ЕрСАМ макака-резуса.
Однако из объема настоящего изобретения не исключено, что второй связывающий домен может также связываться с гомологами PSCA (соответственно CDIQ, C-MET, эндосиалина, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) других видов, такими как PSCA (соответственно 0019, C-MET, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) шимпанзе или гомолог PSCA (соответственно CD19, C-MET, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) грызунов.
Понятно, что в предпочтительном воплощении межвидовая специфичность первого и второго связывающих доменов антител по изобретению идентична.
Рак предстательной железы является вторым по количеству случаев видом рака у мужчин. По оценкам, в 2008 году в США у 186320 мужчин будет впервые диагностирован рак предстательной железы и примерно 28660 мужчин умрут от этой болезни (смотри, например, http://www.cancer.gov/cancertopics/types/prostate). Риск рака предстательной железы строго связан с возрастом: очень мало случаев зарегистрировано у мужчин в возрасте до 50 лет, и три четверти случаев имеют место у мужчин в возрасте свыше 65 лет. Самое большое число случаев диагностировано у мужчин в возрасте 70-74 года. В настоящее время темпы роста населения старшего возраста значительно выше, чем темпы роста общей численности населения. По прогнозам, к 2025-2030 годам население старше 60 лет будет увеличиваться в 3,5 раза быстрее, чем общая численность населения. По прогнозам, доля лиц старшего возраста увеличится более чем вдвое во всем мире за следующий полувековой период, и это означает, что следует ожидать дальнейшего увеличения случаев диагностированного рака предстательной железы. Однако PSCA является мишенью не только рака предстательной железы. Точнее, сверхэкспрессия PSCA была обнаружена также при раке мочевого пузыря (Amara et al., Cancer Res 61 (2001): 4660-4665) и при раке поджелудочной железы (Argani et al., Cancer Res 61 (2001): 4320-4324). В свете вышеуказанного, PSCAxCD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению предоставляет преимущественное средство для уничтожения PSCA-экспрессирующих раковых клеток, включая, но ими не ограничивая, клетки рака предстательной железы, рака мочевого пузыря или рака поджелудочной железы, у человека. Как показано в приведенных ниже Примерах, цитотоксическая активность PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем цитотоксическая активность антител, описанных в данной области.
Предпочтительно, согласно настоящему изобретению предложены также PSCA×CD3 биспецифические одноцепочечные антитела, содержащие второй связывающий домен, который связывается как с PSCA человека, так и с гомологом PSCA макака, т.е. гомологом примата, не являющегося шимпанзе. В предпочтительном воплощении биспецифическое одноцепочечное антитело содержит второй связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к антигену стволовых клеток предстательной железы (PSCA) человека и примата, не являющегося шимпанзе. В данном случае, идентичная молекула биспецифического одноцепочечного антитела может быть использована как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и в качестве лекарственных средств у людей. Другими словами, одна и та же молекула может быть использована и в доклинических исследованиях на животных, и в клинических исследованиях на людях. За счет этого достигаются в высокой степени сравнимые результаты и намного более высокая прогностическая способность исследований на животных по сравнению с видоспецифическими молекулами-имитаторами. Поскольку и CD3-связывающий домен, и PSCA-связывающий домен PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и приматов, не являющихся шимпанзе, оно может быть использовано как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов и, в идентичной форме, в качестве лекарственных средств у людей.
CD19 представляет собой клеточную поверхностную молекулу, которую экспрессируют только В-лимфоциты и фолликулярные дендритные клетки гемопоэтической системы. Он является самым ранним из В-клеточных эволюционно стабильных антигенов, который экспрессируется и присутствует на большинстве пре-В-клеток и большинстве клеток не-Т-клеточного острого лимфоцитарного лейкоза и клеток В-клеточного хронического лимфоцитарного лейкоза.
В предпочтительном воплощении биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению содержит второй связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к CD19 человека и примата, не являющегося шимпанзе. В данном случае, идентичная молекула биспецифического одноцепочечного антитела может быть использована как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и в качестве лекарственного средства у людей. За счет этого достигаются в высокой степени сравнимые результаты и намного более высокая прогностическая способность исследований на животных по сравнению с видоспецифическими молекулами-имитаторами. Поскольку в этом воплощении и CD3-связывающий домен, и CD19-связывающий домен CD19×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и приматов, не являющихся шимпанзе, оно может быть использовано как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов и, в идентичной форме, в качестве лекарственных средств у людей.
Как описано здесь выше, онкоген MET, кодирующий рецепторную тирозинкиназу (RTK) для фактора роста гепатоцитов (HGF) и рассеивающего фактора (SF), контролирует генетические программы, приводящие к росту клеток, инвазии и защите от апоптоза. Как показано в приведенных ниже Примерах, C-MET×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению предоставляет преимущественное средство для уничтожения С-МЕТ-экспрессирующих раковых клеток, например С-МЕТ-позитивной клеточной линии MDA-MB-231 рака молочной железы человека. Цитотоксическая активность C-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем цитотоксическая активность антител, описанных в данной области. Поскольку предпочтительно и CD3-связывающий домен, и С-МЕТ-связывающий домен C-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и приматов, не являющихся шимпанзе, C-MET×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению может быть использовано для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов и, в идентичной форме, в качестве лекарственных средств у людей.
Предпочтительно, в еще одном альтернативном воплощении настоящего изобретения предложены C-MET×CD3 биспецифические одноцепочечные антитела, содержащие второй связывающий домен, который связывается как с С-МЕТ человека, так и с гомологом С-МЕТ макака, т.е. гомологом примата, не являющегося шимпанзе. В предпочтительном воплощении биспецифическое одноцепочечное антитело содержит второй связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к С-МЕТ человека и примата, не являющегося шимпанзе. В данном случае, идентичная молекула биспецифического одноцепочечного антитела может быть использована как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и в качестве лекарственных средств у людей. Другими словами, одна и та же молекула может быть использована и в доклинических исследованиях на животных, и в клинических исследованиях на людях. За счет этого достигаются в высокой степени сравнимые результаты и намного более высокая прогностическая способность исследований на животных по сравнению с видоспецифическими молекулами-имитаторами. Поскольку предпочтительно и CD3-связывающий домен, и С-МЕТ-связывающий домен C-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и приматов, не являющихся шимпанзе, оно может быть использовано для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов и, в идентичной форме, в качестве лекарственных средств у людей.
Ангиогенез, т.е. образование новых капилляров, имеет существенное значение для ряда важных физиологических явлений, как нормальных, так и патологических. В последнее время повышенное внимание уделялось очистке и характеризации ингибиторов этого процесса, поскольку ингибиторы ангиогенеза имеют потенциальное терапевтическое значение в контролировании солидных опухолей. Из-за его ограниченного распределения в нормальных тканях и избыточной экспрессии на опухолевых эндотелиальных клетках многих разных типов солидных опухолей эндосиалин может быть использован в качестве мишени для основанных на антителах анти-ангиогенных стратегий лечения рака. В частности, направленное воздействие на опухолевые эндотелиальные клетки вместо раковых клеток имеет преимущество в том, что экспрессия мишени на нетрансформированных эндотелиальных клетках кровеносных сосудов опухоли более стабильна, чем экспрессия мишени на генетически нестабильных раковых клетках. Эндосиалин×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению предоставляет преимущественное средство для ингибирования образования капилляров в солидных опухолях, играющего главную роль в поддержании роста опухолей. В этом новом и изобретательском терапевтическом подходе воздействие направлено не на клетки опухоли, а на кровеносные сосуды опухоли. Эндосиалин×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению рекрутирует цитотоксические Т-клетки к эндосиалин-положительным эндотелиальным клеткам в опухолях, включая, но ими не ограничивая, карциномы (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркомы и нейроэктодермальные опухоли (меланома, глиома, нейробластома), вызывая истощение эндосиалин-экспрессирующих эндотелиальных клеток в опухоли. Этим путем происходит ингибирование ангиогенеза опухоли, приводящее к регрессии или даже истощению опухоли. Как показано в приведенных ниже Примерах, цитотоксическая активность эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем активность антител, описанных в данной области. Поскольку для роста солидных новообразований требуется рекрутмент поддерживающих кровеносных сосудов, терапевтическое применение эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский подход для направленного воздействия на эндотелиальные клетки опухоли и их уничтожение.
Предпочтительно, согласно настоящему изобретению предложены также эндосиалин×CD3 биспецифические одноцепочечные антитела, содержащие второй связывающий домен, который связывается как с эндосиалином человека, так и с гомологом эндосиалина макака, т.е. гомологом примата, не являющегося шимпанзе. В предпочтительном воплощении, биспецифическое одноцепочечное антитело содержит второй связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к эндосиалину человека и примата, не являющегося шимпанзе. В этом случае, идентичная молекула биспецифического одноцепочечного антитела может быть использована как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и в качестве лекарственного средства у людей. Другими словами, одна и та же молекула может быть использована и в доклинических исследованиях на животных, и в клинических исследованиях на людях. За счет этого достигаются в высокой степени сравнимые результаты и намного более высокая прогностическая способность исследований на животных по сравнению с видоспецифическими молекулами-имитаторами. Поскольку предпочтительно и CD3-связывающий домен, и эндосиалин-связывающий домен эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и примата, не являющегося шимпанзе, оно может быть использовано для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов и, в идентичной форме, в качестве лекарственного средства у людей.
Ранее было обнаружено, что ЕрСАМ экспрессируется на так называемых "раковых стволовых клетках" (Dalerba et al., PNAS 104 (2007), 10158-63; Dalerba et al., Ann. Rev. Med. 58 (2007), 267-84). В этой связи, EpCAM×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению не только предоставляет преимущественное средство для уничтожения ЕрСАМ-экспрессирующих раковых клеток при эпителиальном раке или минимальном резидуальном раке, но и может быть полезным для истощения предполагаемых виновников, ответственных за рецидив опухоли после терапии. Кроме того, цитотоксическая активность EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем цитотоксическая активность антител, описанных в данной области.
В предпочтительном воплощении биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению содержит второй связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к ЕрСАМ человека и примата, не являющегося шимпанзе. В этом случае, идентичная молекула биспецифического одноцепочечного антитела может быть использована как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и в качестве лекарственного средства у людей. За счет этого достигаются в высокой степени сравнимые результаты и намного более высокая прогностическая способность исследований на животных по сравнению с видоспецифическими молекулами-имитаторами. Поскольку в этом воплощении и CD3-связывающий домен, и ЕрСАМ-связывающий домен ЕрСАМ×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и примата, не являющегося шимпанзе, оно может быть использовано как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и, в идентичной форме, в качестве лекарственного средства у людей.
FAP-альфа×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению предоставляет преимущественное средство для разрушения стромальных солидных опухолей, таких как эпителиальные опухоли, которые играют главную роль в поддержании роста и неоваскуляризации опухолей. В этом новом и изобретательском терапевтическом подходе воздействие направлено не на клетки опухоли, а на активированные стромальные фибробласты. Предыдущие исследования показали, что большинство распространенных типов эпителиального рака, включая более чем 90% первичных и злокачественных карцином молочной железы, легкого и колоректальных, содержат избыточные FAP-альфа-взаимодействующие стромальные фибробласты (Scanlan et al., PNAS 91 (1994), 5657-5661, и ссылки, процитированные в этом документе). Напротив, нормальные ткани и доброкачественные и предзлокачественные эпителиальные патологические изменения содержат лишь редкие FAP-альфа-положительные стромальные клетки. FAP-альфа×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению рекрутирует цитотоксические Т-клетки к FAP-альфа-положительным активированным стромальным фибробластам в первичных и злокачественных эпителиальных опухолях, вызывая истощение стромальных клеток в опухоли. В частности, направленное воздействие на опухолевые стромальные клетки вместо раковых клеток имеет преимущество в том, что экспрессия мишени на нетрансформированных стромальных клетках более стабильна, чем экспрессия мишени на генетически нестабильных раковых клетках. Как показано в приведенных ниже Примерах, цитотоксическая активность FAP-альфа×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем активность антител, описанных в данной области. Поскольку для роста солидных новообразований требуется рекрутмент поддерживающей стромы, терапевтическое применение FAP-альфа×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский подход для направленного воздействия на опухолевые стромальные клетки и их уничтожение.
Предпочтительно, согласно настоящему изобретению предложены также FAP-альфа×CD3 биспецифические одноцепочечные антитела, содержащие второй связывающий домен, который связывается как с FAP-альфа человека, так и с гомологом FAP-альфа макака, т.е. гомологом примата, не являющегося шимпанзе. В предпочтительном воплощении биспецифическое одноцепочечное антитело содержит второй связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к FAP-альфа человека и примата, не являющегося шимпанзе. В этом случае, идентичная молекула биспецифического одноцепочечного антитела может быть использована как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и в качестве лекарственного средства у людей. Другими словами, одна и та же молекула может быть использована и в доклинических исследованиях на животных, и в клинических исследованиях на людях. За счет этого достигаются в высокой степени сравнимые результаты и намного более высокая прогностическая способность исследований на животных по сравнению с видоспецифическими молекулами-имитаторами. Поскольку как CD3-связывающий домен, так и FAP-альфа-связывающий домен FAP-альфа×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и примата, не являющегося шимпанзе, оно может быть использовано как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и, в идентичной форме, в качестве лекарственных средств у людей.
Как описано здесь выше, IGF-1R представляет собой рецептор (и, следовательно, клеточный поверхностный антиген) с тирозинкиназной активностью, имеющий 70%-ную гомологию с рецептором инсулина 1 R. IGF-1R экспрессируется в самых разнообразных опухолях и опухолевых линиях клеток, и IGF амплифицируют рост опухоли через присоединение к IGF-1R.
В предпочтительном воплощении биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению содержит второй связывающий домен, проявляющий межвидовую специфичность к IGF-1R человека и примата, не являющегося шимпанзе. В этом случае, идентичная молекула биспецифического одноцепочечного антитела может быть использована как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и в качестве лекарственного средства у людей. За счет этого достигаются в высокой степени сравнимые результаты и намного более высокая прогностическая способность исследований на животных по сравнению с видоспецифическими молекулами-имитаторами. Поскольку в этом воплощении и CD3-связывающий домен, и IGF-1R-связывающий домен IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению проявляют межвидовую специфичность, т.е. взаимодействуют с антигенами человека и примата, не являющегося шимпанзе, оно может быть использовано как для доклинической оценки безопасности, активности и/или фармакокинетического профиля этих связывающих доменов у приматов, так и, в идентичной форме, в качестве лекарственных средств у людей.
Было обнаружено в настоящем изобретении, что существует возможность создания PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела, предпочтительно человеческого, причем идентичная молекула может быть использована в доклиническом тестировании на животных, а также в клинических исследованиях и даже в терапии человека. Это возможно благодаря неожиданной идентификации PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела, предпочтительно человеческого, которое, в дополнение к связыванию с CD3-эпсилон и PSCA человека (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) соответственно (и благодаря вероятному генетическому сходству с копией шимпанзе), также связывается с гомологами указанных антигенов приматов, не являющихся шимпанзе, включая цепкохвостых обезьян и низших узконосых обезьян. Как показано в приведенных ниже Примерах, указанное PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, может быть использовано в качестве терапевтического агента или лекарственного средства против различных заболеваний, включая, без ограничения, рак.
PSCA×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело является особенно предпочтительным для терапии рака предстательной железы, рака мочевого пузыря или рака поджелудочной железы.
Указанное CD19×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, может быть использовано в качестве терапевтического агента против различных заболеваний, включая, без ограничения, рак, предпочтительно В-клеточные злокачественности, такие как неходжкинская лимфома, опосредованные В-клетками аутоиммунные заболевания или истощение В-клеток.
Указанное C-MET×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, может быть использовано в качестве терапевтического агента против различных заболеваний, включая, без ограничения, рак, предпочтительно карциному, саркому, глиобластому/астроцитому, меланому, мезотелиому, опухоль Вильмса или гемопоэтическую злокачественность, такую как лейкоз, лимфома или множественная миелома.
Указанное эндосиалин×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, обеспечивает новый и изобретательский подход для направленного воздействия на эндотелий опухоли и его уничтожения, включая (но не ограничивая ими) карциномы (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркомы и нейроэктодермальные опухоли (меланома, глиома, нейробластома). Эндосиалин×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению может лишать солидные опухоли поддерживающих их кровеносных сосудов, тем самым ингибируя ангиогенез и, следовательно, рост указанных новообразований.
Указанное EpCAM×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, может быть использовано в качестве терапевтического агента против различных заболеваний, включая, без ограничения, рак, предпочтительно эпителиальный рак.
Указанное IGF-1R×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, может быть использовано в качестве терапевтического агента против различных заболеваний, включая, без ограничения, рак, предпочтительно рак кости или мягкой ткани (например саркома Юинга), рак молочной железы, рак печени, рак легкого, рак в области головы и шеи, колоректальный рак, рак предстательной железы, лейомиосаркому, рак шейки матки и рак эндометрия, рак яичника, рак предстательной железы и рак поджелудочной железы. IGF-1R×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению может быть использовано в качестве терапевтического агента против аутоиммунных заболеваний, предпочтительно псориаза.
С точки зрения вышеуказанного, отпадает необходимость конструировать имитирующее PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-MET×CD3, эндосиалин×CD3, ЕрСАМ×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическое одноцепочечное антитело для тестирования на филогенетически далеком (от людей) виде. В результате, идентичная молекула может быть использована в доклиническом тестировании на животных и, когда она предназначена для введения людям, в клиническом тестировании, а также для последующего получения разрешения на продажу и терапевтического применения в качестве лекарственного средства. Возможность использовать одну и ту же молекулу для доклинического тестирования на животных и позже для введения людям фактически исключает или, по меньшей мере, в значительной степени снижает опасность того, что данные, полученные в доклиническом тестировании на животных, будут иметь ограниченную применимость к людям. Коротко, получение доклинических данных по безопасности у животных с использованием одной и той же молекулы, которую в действительности будут вводить людям, дает большую гарантию применимости данных к сценарию, имеющему отношение к людям. Напротив, в традиционных подходах с использованием молекул-имитаторов необходимо молекулярно адаптировать указанные молекулы-имитаторы к животной тест-системе, используемой для доклинической оценки безопасности. Так, молекула, предназначенная для применения в терапии человека, фактически отличается от молекулы-имитатора, используемой в доклиническом тестировании, по последовательности, а также вероятно по структуре, по фармакокинетическим параметрам и/или биологической активности, и, следовательно, данные, полученные в доклиническом тестировании на животных, имеют ограниченную применимость к человеку/переносимость на человека. Использование молекул-имитаторов требует конструирования, продуцирования, очистки и определения характеристик полностью новой конструкции. Это приводит к дополнительным затратам на разработку и необходимости затрачивать больше времени для получения этой молекулы. В итоге, помимо разработки фактического лекарственного средства, которое предназначено для применения в терапии человека, приходится отдельно разрабатывать имитаторы, то есть приходиться проводить две линии разработки для двух молекул. Таким образом, основное преимущество описанного здесь PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-МЕТ×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, проявляющего межвидовую специфичность, заключается в том, что идентичная молекула может быть использована для терапевтического лечения людей и в доклиническом тестировании на животных.
Предпочтительно, по меньшей мере один из указанного первого или второго связывающего домена биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению является CDR (участок, определяющий комплементарность)-трансплантированным, гуманизированным или человеческим, как подробно изложено ниже. Предпочтительно, и первый связывающий домен, и второй связывающий домен биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению являются CDR-трансплантированными, гуманизированными или человеческими. Для PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, формирование иммунной реакции против указанных связывающих молекул исключается в максимально возможной мере при введении молекулы пациентам-людям.
Еще одним основным преимуществом PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, является его пригодность для доклинического тестирования на различных приматах. Поведение лекарственного средства-кандидата у животных должно идеально соответствовать ожидаемому поведению этого лекарственного средства-кандидата при введении людям. Таким образом, необходимо, чтобы данные, полученные в результате такого доклинического тестирования, как правило, имели высокую прогнозирующую силу для людей. Однако трагический исход проведенной ранее Фазы I клинического испытания с использованием TGN1412 (моноклональное антитело против CD28), когда в доклиническом тестировании указанного антитела не наблюдались неблагоприятные эффекты или наблюдались только ограниченные неблагоприятные эффекты в исследованиях на животных, проводимых на яванских макаках, а после введения указанного антитела пациентам-людям у шести пациентов-людей развилась полиорганная недостаточность (Lancet 368 (2006), 2206-7), свидетельствует о том, что лекарственное средство-кандидат может действовать по-разному у приматов и у людей. Результаты этих драматических нежелательных негативных явлений свидетельствуют о том, что ограничение доклинического тестирования только одним видом (примат, не являющийся шимпанзе) может быть недостаточным. Тот факт, что PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению связывается у ряда цепкохвостых и низших узконосых обезьян, может помочь решить проблемы, возникающие в случае, упомянутом выше. Соответственно, согласно настоящему изобретению предложены средства и методы для сведения к минимуму видовых различий в эффектах при разработке и тестировании лекарственных средств для терапии человека.
Имея PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, проявляющее межвидовую специфичность, больше нет необходимости адаптировать тест-животное к лекарственному средству-кандидату, предназначенному для введения людям, например создавать трансгенных животных. PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, проявляющее межвидовую специфичность, согласно применениям и способам по изобретению может быть непосредственно использовано для доклинического тестирования на приматах, не являющихся шимпанзе, без какой-либо генетической обработки животных. Как известно специалистам в данной области, в подходах, при которых тест-животное адаптируют к лекарственному средству-кандидату, всегда имеется риск того, что результаты, полученные в доклиническом тестировании на безопасность, будут в меньшей степени репрезентативными и прогностическими для людей из-за модификации животного. Например, у трансгенных животных белки, кодируемые трансгенами, часто сверхэкспрессируются в высокой степени. Поэтому данные, полученные по биологической активности антитела против этого белка-антигена, могут иметь ограниченную прогностическую ценность для людей, у которых белок экспрессируется на намного более низких, в большей степени физиологических уровнях.
Дополнительное преимущество применения проявляющего межвидовую специфичность PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, заключается в том, что шимпанзе как исчезающий вид практически не используются для тестирования на животных. Шимпанзе являются ближайшими родственниками людей, и ранее на основе данных по секвенированию геномов они были сгруппированы в семейство гоминид (Wildman et al., PNAS 100 (2003), 7181). Поэтому обычно считается, что данные, полученные с использованием шимпанзе, в высокой степени предсказуемы для людей. Однако из-за их статуса исчезающего вида число шимпанзе, которых можно использовать для медицинских экспериментов, чрезвычайно ограничено. Как указано выше, содержание и обслуживание шимпанзе для тестирования на животных является, следовательно, и дорогостоящим, и этически проблематичным. Применение PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-МЕТ×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, позволяет избежать и этических возражений, и финансовых затрат в ходе доклинического тестирования без нанесения ущерба качеству, т.е. пригодности полученных данных тестирования на животных. В этой связи, применение PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, обеспечивают разумную альтернативу исследованиям на шимпанзе.
Еще одним преимуществом PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, является возможность извлечения множества образцов крови при использовании их в качестве части доклинического тестирования на животных, например в ходе фармакокинетических исследований на животных. Многократное извлечение образцов крови легче достигается с использованием примата, не являющегося шимпанзе, чем с использованием низших животных, например мыши. Извлечение множества образцов крови дает возможность непрерывно тестировать параметры крови для определения биологических эффектов, индуцированных PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-МЕТ×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическим одноцепочечным антителом по изобретению, предпочтительно человеческим. Кроме того, извлечение множества образцов крови дает возможность исследователю оценить фармакокинетический профиль PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, как оно определено здесь. Кроме того, потенциальные побочные эффекты, которые могут быть индуцированы указанным PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3 эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическим одноцепочечным антителом по изобретению, предпочтительно человеческим, отраженные показателями крови, могут быть измерены в разных образцах крови, извлеченных в ходе проведения курса введения указанного антитела. Это обеспечивает возможность определения профиля потенциальной токсичности PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, как оно определено в данном описании.
Преимущества PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, как оно определено здесь, проявляющего межвидовую специфичность, кратко могут быть суммированы следующим образом:
Во-первых, PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, как оно определено в данном описании, которое используют в доклиническом тестировании, является тем же самым антителом, которое используют в терапии человека. Поэтому больше нет необходимости разрабатывать две независимые молекулы, которые могут отличаться по их фармакокинетическим свойствам и биологической активности. Большим преимуществом является то, что, например, фармакокинетические результаты в большей степени напрямую переносимы на и применимы для человека, чем, например, в традиционных подходах с использованием имитаторов.
Во-вторых, применение PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, С-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, предпочтительно человеческого, как оно определено в данном описании, для получения терапевтических средств для человека является менее дорогостоящим и трудоемким, чем в подходах с использованием имитаторов.
В-третьих, PSCA×CD3 (соответственно CD19×CD3, C-MET×CD3, эндосиалин×CD3, EpCAM×CD3, IGF-1R×CD3 или FAPα×CD3) биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению, предпочтительно человеческое, как оно определено в данном описании, может быть использовано для доклинического тестирования не только на одном виде приматов, но и на ряде разных видов приматов, что снижает риск потенциальных видовых различий между приматами и человеком.
В-четвертых, шимпанзе как исчезающий вид для тестирования на животных может быть исключен, если желательно.
В-пятых, множественные образцы крови могут быть извлечены для всесторонних фармакокинетических исследований.
В-шестых, благодаря человеческому происхождению предпочтительно человеческих связывающих молекул согласно предпочтительному воплощению изобретения, формирование иммунной реакции против указанных связывающих молекул сводится к минимуму при введении пациентам-людям. Исключается индуцирование иммунного ответа с использованием антител, специфичных к лекарственному средству-кандидату, из вида, не являющегося человеком, такого как, например, мышь, приводящее к выработке человеческих антимышиных антител (НАМА) против терапевтических молекул мышиного происхождения.
И последнее, но не менее важное:
- Терапевтическое применение PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский терапевтический подход для лечения рака, включая, но ими не ограничивая, рак предстательной железы, рак мочевого пузыря или рак поджелудочной железы. Приведенные ниже примеры четко демонстрируют для каждой конструкции мощный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных клеток человека и макака против клеток, положительных в отношении PSCA.
- Терапевтическое применение CD19×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский терапевтический подход для лечения рака, предпочтительно В-клеточных злокачественностей, таких как неходжкинская лимфома, опосредованные В-клетками аутоиммунные заболевания или истощение В-клеток. Как показано в приведенных ниже Примерах, цитотоксическая активность CD19×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем активность антител, описанных в данной области.
- Терапевтическое применение C-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский терапевтический подход для лечения рака, предпочтительно карциномы, саркомы, глиобластомы/астроцитомы, меланомы, мезотелиомы, опухоли Вильмса или гемопоэтической злокачественности, такой как лейкоз, лимфома или множественная миелома. Как показано в приведенных ниже Примерах, цитотоксическая активность C-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем активность антител, описанных в данной области.
- Терапевтическое применение эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский подход для направленного воздействия на опухолевые эндотелиальные клетки и их уничтожения, включая (но не ограничивая ими) карциномы (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркомы и нейроэктодермальные опухоли (меланома, глиома, нейробластома). Эндосиалин×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению может лишать солидные опухоли поддерживающих их кровеносных сосудов, тем самым ингибируя ангиогенез и, следовательно, рост указанных новообразований.
- Терапевтическое применение ЕрСАМ×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивают новый и изобретательский терапевтический подход для лечения рака, предпочтительно эпителиального рака и/или минимального резидуального рака. EpCAM×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению не только предоставляет преимущественное средство для уничтожения ЕрСАМ-зкспрессирующих раковых клеток при раке, предпочтительно эпителиальном раке или минимальном резидуальном раке, но и может быть полезным для элиминации предполагаемых виновников, ответственных за рецидив опухоли после терапии. Кроме того, цитотоксическая активность EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению выше, чем цитотоксическая активность антител, описанных в данной области.
- Терапевтическое применение FAP-альфа×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский подход для направленного воздействия на опухолевые стромальные клетки и их уничтожения: FAP-альфа×CD3 биспецифическое одноцепочечное антитело по изобретению лишает солидные опухоли, такие как эпителиальные опухоли, поддерживающей их стромы, тем самым ингибируя рост и неоваскуляризацию солидных новообразований.
- Терапевтическое применение IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению обеспечивает новый и изобретательский подход для лечения рака (предпочтительно рака кости или мягкой ткани (например саркомы Юинга), рака молочной железы, рака печени, рака легкого, рака в области головы и шеи, колоректального рака, рака предстательной железы, лейомиосаркомы, рака шейки матки и рака эндометрия, рака яичника, рака предстательной железы и рака поджелудочной железы) или аутоиммунных заболеваний (предпочтительно псориаза).
Как отмечено в данном описании выше, согласно настоящему изобретению предложены полипептиды, т.е. биспецифические одноцепочечные антитела, содержащие первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, и второй связывающий домен, способный связываться с PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα), причем второй связывающий домен предпочтительно также связывается с PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, Эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) человека и примата, не являющегося шимпанзе. Преимущество молекул биспецифических одноцепочечных антител в качестве лекарственных средств-кандидатов, отвечающих требованиям предпочтительного биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, заключается в использовании таких молекул в доклиническом тестировании на животных, а также в клинических исследованиях и даже для терапии человека. В предпочтительном воплощении биспецифических одноцепочечных антител по изобретению, проявляющих межвидовую специфичность, второй связывающий домен, связывающийся с клеточным поверхностным антигеном, является человеческим. В биспецифической молекуле по изобретению, обладающей межвидовой специфичностью, связывающий домен, связывающийся с эпитопом CD3-эпсилон-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, расположен в порядке VH-VL или VL-VH на N-конце или на С-конце биспецифической молекулы. Примеры биспецифических молекул по изобретению, проявляющих межвидовую специфичность, с разными расположениями VH-цепи и VL-цепи в первом и втором связывающих доменах описаны в приведенных ниже примерах.
Используемый в данном описании термин "биспецифическое одноцепочечное антитело" означает одну полипептидную цепь, содержащую два связывающих домена. Каждый связывающий домен содержит одну вариабельную область из тяжелой цепи антитела ("VH-область"), где VH-область первого связывающего домена специфически связывается с молекулой CD3ε, и VH-область второго связывающего домена специфически связывается с PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα. Эти два связывающих домена возможно связаны друг с другом коротким полипептидным спейсером. Неограничивающим примером полипептидного спейсера является Gly-Gly-Gly-Gly-Ser (G-G-G-G-S) и его повторы. Каждый связывающий домен может дополнительно содержать одну вариабельную область из легкой цепи антитела ("VL-область"), причем VH-область и VL-область в каждом первом и втором связывающих доменах связаны друг с другом через полипептидный линкер, например типа, описанного и заявленного в ЕР 623679 В1, но в любом случае имеющий длину, достаточную для того, чтобы давать возможность VH-области и VL-области первого связывающего домена и VH-области и VL-области второго связывающего домена образовывать пару друг с другом, так чтобы вместе они были способны специфически связываться с соответствующими первым и вторым связывающими доменами.
Термин "белок" общеизвестен в данной области и описывает биологические соединения. Белки содержат одну или более аминокислотных цепей (полипептидов), в которых аминокислоты связаны друг с другом посредством пептидной связи. Термин "полипептид", используемый в данном описании, описывает группу молекул, которые состоят из более 30 аминокислот. В соответствии с изобретением эта группа полипептидов включает в себя "белки" при условии, что белки состоят из одной полипептидной цепи. Кроме того, в соответствии с определением термин "полипептид" описывает фрагменты белков при условии, что эти фрагменты состоят из более 30 аминокислот. Полипептиды также могут образовывать мультимеры, такие как димеры, тримеры и высшие олигомеры, т.е. состоящие из более чем одной полипептидной молекулы. Полипептидные молекулы, образующие такие димеры, тримеры и т.д., могут быть идентичными или неидентичными. Соответствующие структуры более высокого порядка таких мультимеров называются, следовательно, гомо- или гетеродимеры, гомо- или гетеротримеры и т.д. Примером гетеромультимера является молекула антитела, которая, в ее существующей в природе форме, состоит из двух идентичных легких полипептидных цепей и двух идентичных тяжелых полипептидных цепей. Термины "полипептид" и "белок" также относятся к природно модифицированным полипептидам/белкам, в которых модификация осуществляется, например, в результате посттрансляционных модификаций типа гликозилирования, ацетилирования, фосфорилирования и тому подобного. Такие модификации общеизвестны в данной области.
Термин "связывающий домен" характеризует в соответствии с настоящим изобретением домен полипептида, который специфически связывается/взаимодействует с данной(ым) целевой(ым) структурой/антигеном/эпитопом. Таким образом, связывающий домен представляет собой "сайт взаимодействия с антигеном". Термин "сайт взаимодействия с антигеном" определяет, в соответствии с настоящим изобретением, мотив полипептида, который способен специфически взаимодействовать с конкретным антигеном или конкретной группой антигенов, например с идентичным антигеном у разных видов. Понятно также, что указанное связывание/взаимодействие определяет "специфическое распознавание". Термин "специфически распознающий" означает, в соответствии с данным изобретением, то, что молекула антитела способна специфически взаимодействовать и/или связываться с по меньшей мере двумя, предпочтительно по меньшей мере тремя, более предпочтительно по меньшей мере четырьмя аминокислотами антигена, например антигена CD3 человека, как определено в данном описании. Такое связывание может быть проиллюстрировано специфичностью по "принципу замка и ключа". Таким образом, специфические мотивы в аминокислотной последовательности связывающего домена и антиген связываются друг с другом благодаря их первичной, вторичной или третичной структуре, а также благодаря вторичным модификациям указанной структуры. Специфическое взаимодействие сайта взаимодействия с антигеном с его специфическим антигеном также может приводить к простому связыванию указанного сайта с антигеном. Более того, специфическое взаимодействие сайта взаимодействия с антигеном с его специфическим антигеном альтернативно может приводить к инициации сигнала, например за счет индукции изменения конформации антигена, олигомеризации антигена и т.д. Предпочтительным примером связывающего домена в соответствии с настоящим изобретением является антитело. Связывающий домен может представлять собой моноклональное или поликлональное антитело или может происходить из моноклонального или поликлонального антитела,
Термин "антитело" охватывает его производные или функциональные фрагменты, которые все еще сохраняют специфичность связывания. Методики получения антител общеизвестны в данной области и описаны, например, в Harlow and Lane "Antibodies, A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988, и в Harlow and Lane "Using Antibodies: A Laboratory Manual" Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999. Термин "антитело" также охватывает иммуноглобулины (Ig) разных классов (т.е. IgA, IgG, IgM, IgD и IgE) и подклассов (такие как lgG1, lgG2 и т.д.).
2
Определение термина "антитело" также включает такие воплощения, как химерные, одноцепочечные и гуманизированные антитела, а также фрагменты антител, такие как, среди прочего, Fab-фрагменты. Фрагменты или производные антител дополнительно включают фрагменты F(ab'), Fv, scFv или однодоменные антитела, антитела, состоящие из единичного вариабельного домена, или иммуноглобулиновый единичный вариабельный домен, содержащий только один вариабельный домен, который может представлять собой VH или VL, которые специфически связываются с антигеном или эпитопом независимо от других V-областей или доменов (смотри, например, Harlow and Lane (1988) и (1999), процитированный выше). Такой иммуноглобулиновый единичный вариабельный домен охватывает не только выделенный полипептид единичного вариабельного домена антитела, но и более крупные полипептиды, которые содержат один или более мономеров полипептидной последовательности единичного вариабельного домена антитела.
В данной области известны различные методики, которые можно использовать для получения таких антител и/или фрагментов. Так, производные (антител) могут быть также получены с использованием пептидомиметиков. Далее, методики, описанные для получения одноцепочечных антител (смотри, среди прочих, патент США 4946778), могут быть адаптированы для получения одноцепочечных антител, специфичных к выбранному(ым) полипептиду(ам). Кроме того, для экспрессии гуманизированных антител, специфичных к полипептидам и слитым белкам по данному изобретению, могут быть использованы трансгенные животные. Для получения моноклональных антител можно использовать любую методику, обеспечивающую получение антител, продуцируемых культурами стабильных клеточных линий. Примеры таких методик включают гибридомную методику (Kohler and Milstein, Nature, 256 (1975), 495-497), триомную методику, гибридомную методику с использованием В-клеток человека (Kozbor, Immunology Today, 4 (1983), 72) и EBV-гибридомную методику (EBV - вирус Эпштейна-Барр) для продуцирования человеческих моноклональных антител (Cole et al., Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc. (1985), 77-96). Поверхностный плазменный резонанс, который использован в системе BIAcore, может быть использован для увеличения эффективности фаговых антител, которые связываются с эпитопом целевого полипептида, таким как CD3-эпсилон, PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα (Schier, Human Antibodies Hybridomas, 7 (1996), 97-105; Malmborg, J. Immunol. Methods, 183 (1995), 7-13). В контексте данного изобретения также предусматривается, что термин "антитело" охватывает конструкции антител, которые могут быть экспрессированы в хозяине, как описано в данном описании ниже, например конструкции антител, которые могут быть трансфицированы и/или трансдуцированы с использованием, среди прочего, вирусов или плазмидных векторов.
Термин "специфическое взаимодействие", используемый в соответствии с настоящим изобретением, означает, что связывающий домен не обладает перекрестной способностью взаимодействовать или не обладает значительной перекрестной способностью взаимодействовать с полипептидами, имеющими структуру, сходную со структурой полипептидов, с которыми связывается связывающий домен, и которые могли бы экспрессироваться теми же клетками, как и интересующий полипептид. Перекрестная способность взаимодействовать панели исследуемых связывающих доменов может быть протестирована, например, путем оценки связывания указанной панели связывающих доменов в стандартных условиях (смотри, например, Harlow and Lane, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988, и Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999). Примеры специфического взаимодействия связывающего домена с конкретным антигеном включают специфичность лиганда к его рецептору. Указанное определение, в частности, охватывает взаимодействие лигандов, которые индуцируют сигнал после связывания с его специфическим рецептором. Примером указанного взаимодействия, которое, в частности, также охватывается указанным определением, является взаимодействие антигенной детерминанты (эпитопа) со связывающим доменом (антигенсвязывающим сайтом) антитела.
Используемый здесь термин "межвидовая специфичность", или "перекрестно-видовая специфичность", или означает связывание связывающего домена, описанного в данном описании, с одной и той же молекулой-мишенью у людей и приматов, не являющихся шимпанзе. Таким образом, "межвидовую специфичность", или "перекрестно-видовую специфичность", следует понимать как межвидовую способность взаимодействовать с одинаковой молекулой "X" (т.е. гомологом), экспрессирующейся в разных видах, но не с молекулой, отличающейся от "X". Межвидовая специфичность моноклонального антитела, распознающего, например, CD3-эпсилон человека, по отношению к CD3-эпсилон примата, не являющегося шимпанзе, например CD3-эпсилон макака, может быть определена, например, FACS-анализом (анализ с использованием клеточного сортера с активацией флуоресценции (fluorescence-activated cell sorter)). FACS-анализ проводят способом, при котором соответствующее моноклональное антитело тестируют на связывание с клетками человека и примата, не являющегося шимпанзе, например с клетками макака, экспрессирующими указанные антигены CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, соответственно. Соответствующий анализ представлен в приведенных ниже примерах. Вышеупомянутое применимо, с необходимыми поправками, для антигена PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R и FAPα: межвидовая специфичность моноклонального антитела, распознающего, например PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα человека, по отношению к PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалину, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα примата, не являющемуся шимпанзе, например PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалина, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα макака, может быть определена, например, FACS-анализом. FACS-анализ проводят способом, при котором соответствующее моноклональное антитело тестируют на связывание с клетками человека и примата, не являющегося шимпанзе, например клетками макаков, экспрессирующими указанные антигены PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα человека и примата, не являющегося шимпанзе, соответственно,
Используемый в данном описании термин "CD3-эпсилон" означает молекулу, экспрессирующуюся как часть Т-клеточного рецептора, и имеет значение, обычно приписываемое ему в предшествующем уровне техники. Что касается человека, то этот термин охватывает индивидуальную или независимо комбинированную форму всех известных субъединиц CD3, например CD3-эпсилон, CD3-дельта, CD3-гамма, CD3-зета, CD3-альфа и CD3-бета. CD3-антигенами приматов, не являющихся шимпанзе, которые упомянуты в данном описании, являются, например, CD3 Масаса fascicularis и CD3 Масаса mulatta. Что касается Масаса fascicularis, то этот термин охватывает CD3-эпсилон FN-18-отрицательные и CD3-эпсипон FN-18-положительные, CD3-гамма и CD3-дельта. Что касается Масаса mulatta, то этот термин охватывает CD3-эпсилон, CD3-гамма и CD3-дельта. Предпочтительно, указанной CD3, как использовано в данном описании, является CD3-эпсилон.
CD3-эпсилон человека указана в GenBank под № доступа NM_000733 и содержит SEQ ID NO: 1. CD3-гамма человека указана в GenBank под № доступа NM_000073. CD3-дельта человека указана в GenBank под № доступа NM_000732.
CD3-эпсипон "FN-18-отрицательная" Масаса fascicularis (т.е. CD3-эпсилон, не распознаваемая моноклональным антителом FN-18 вследствие полиморфизма, как изложено выше) указана в GenBank под № доступа АВ073994.
CD3-эпсилон "FN-18-положительная" Масаса fascicularis (т.е. CD3-эпсилон, распознаваемая моноклональным антителом FN-18) указана в GenBank под № доступа АВ073993. CD3-гамма Масаса fascicularis указана в GenBank под № доступа АВ073992. CD3-дельта Масаса fascicularis указана в GenBank под № доступа АВ073991.
rd
Последовательности нуклеиновой кислоты и аминокислотные последовательности соответствующих CD3-эпсилон, гамма и дельта гомологов Масаса mulatta могут быть идентифицированы и выделены с использованием рекомбинантных методик, описанных в данной области (Sambrook et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3edition, 2001). Это применимо, с необходимыми поправками, к CD3-эпсилон, гамма и дельта гомологам других приматов, не являющихся шимпанзе, которые определены в данном описании. Идентификация аминокислотной последовательности игрунки (Callithrix jacchus), беличьей обезьяны (Saimiri sciureus) и эдипова тамарина (Saguinus oedipus) описана в приведенных ниже примерах. Аминокислотная последовательность внеклеточного домена CD3-эпсилон Callithrix jacchus представлена в SEQ ID NO: 3, аминокислотная последовательность внеклеточного домена CD3-эпсилон Saguinus oedipus представлена в SEQ ID NO: 5, и аминокислотная последовательность внеклеточного домена CD3-эпсилон Saimiri sciureus представлена в SEQ ID NO: 7.
PSCA человека указан в GenBank под № доступа NM_005672. Соответствующие кДНК и аминокислотная последовательности представлены в SEQ ID NO: 444 и 443 соответственно. Клонирование гомолога PSCA макака продемонстрировано в приведенных ниже примерах. Соответствующие кДНК и аминокислотная последовательности представлены в SEQ ID NO: 446 и 445 соответственно.
rd
CD19 человека указан в GenBank под № доступа NM_001770. На основе этой информации о последовательностях специалист в данной области может без какой-либо изобретательской деятельности клонировать (и экспрессировать) молекулу CD19 макака. Например, кДНК CD19 человека или ее фрагмент, указанный GenBank под № доступа NM_001770, могут быть использованы в качестве зонда гибридизации с целью скрининга библиотеки кДНК макака (например библиотеки кДНК яванского макака или макака-резуса) в подходящих условиях гибридизации. Рекомбинантные технологии и методы скрининга (включая гибридизационные подходы) в молекулярной биологии описаны, например, в Sambrook et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3 edition 2001.
C-MET человека указан в GenBank под № доступа NM_000245. Соответствующие кДНК и аминокислотные последовательности представлены в SEQ ID NO: 776 и 777 соответственно. Клонирование гомолога C-MET макака продемонстрировано в приведенных ниже примерах. Соответствующие кДНК и аминокислотная последовательности представлены в SEQ ID NO: 788 и 789 соответственно.
Эндосиалин человека указан в GenBank под № доступа NM_020404. Соответствующие кДНК и аминокислотные последовательности представлены в SEQ ID NO: 913 и 914 соответственно. Клонирование гомолога эндосиалина макака продемонстрировано в приведенных ниже примерах, соответствующие кДНК и аминокислотные последовательности представлены в SEQ ID NO: 915 и 916 соответственно.
rd
ЕрСАМ человека указан в GenBank под № оступа NM_002354. Соответствующие кДНК и аминокислотная последовательности представлены в SEQ ID NO: 1029 и 1028 соответственно. Как продемонстрировано в приведенных ниже примерах, второй связывающий домен EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывается с эпитопом, расположенным в аминокислотных остатках 26-61 EGF-подобного домена 1 ЕрСАМ, который кодируется экзоном 2 гена ЕрСАМ. Указанные аминокислотные остатки 26-61 EGF-подобного домена 1 ЕрСАМ человека представлены в SEQ ID NO: 1130. На основе этой информации о последовательностях специалист в данной области может без какой-либо изобретательской деятельности клонировать (и экспрессировать) молекулу ЕрСАМ макака. Например, кДНК ЕрСАМ человека или ее фрагмент, указанный в GenBank под № доступа NM_002354, могут быть использованы в качестве зонда гибридизации с целью скрининга библиотеки кДНК макака (например библиотеки кДНК яванского макака или макака-резуса) в подходящих условиях гибридизации. Рекомбинантные технологии и методы скрининга (включая гибридизационные подходы) в молекулярной биологии описаны, например, в Sambrook et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3 edition 2001.
FAP-альфа человека указан в GenBank под № доступа NM_004460. Соответствующие кДНК и аминокислотная последовательности представлены в SEQ ID NO: 1149 и 1150 соответственно. Клонирование гомолога FAP-альфа макака продемонстрировано в приведенных ниже примерах, соответствующие кДНК и аминокислотные последовательности представлены в SEQ ID NO: 1151 и 1152 соответственно.
IGF-1R человека указан в GenBank под № доступа NM_000875. Соответствующие кДНК и аминокислотная последовательности представлены в SEQ ID NO: 1988 и 1989 соответственно. Кодирующая последовательность IGF-1R макака опубликована в GenBank (номер доступа ХМ_001100407). Соответствующие кДНК и аминокислотная последовательности представлены в SEQ ID NO: 1998 и 1999 соответственно.
В соответствии с вышеуказанным, термин "эпитоп" определяет антигенную детерминанту, которая специфически связывается с/идентифицируется связывающим доменом, как определено выше. Связывающий домен может специфически связываться/взаимодействовать с конформационными или непрерывными эпитопами, уникальными для структуры-мишени, например с CD3-эпсилон-HenbK) человека и примата, не являющегося шимпанзе, или PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα человека и примата, не являющегося шимпанзе. Конформационный или непрерывный эпитоп характеризуется в отношении полипептидных антигенов наличием двух или более отдельных аминокислотных остатков, которые обособлены в первичной последовательности, но объединяются на поверхности молекулы, когда полипептид сворачивается в нативный белок/антиген (Sela, (1969) Science, 166, 1365 и Laver, (1990) Cell, 61, 553-6). Два или более отдельных аминокислотных остатков, вносящих вклад в этот эпитоп, присутствуют на отдельно расположенных участках одной или более чем одной полипептидной цепи. Эти остатки объединяются на поверхности молекулы, когда полипептидная(ые) цепь(и) сворачивается(ются) в трехмерную структуру с образованием эпитопа. И наоборот, непрерывный или линейный эпитоп состоит из двух или более отдельных аминокислотных остатков, которые присутствуют в единственном линейном сегменте полипептидной цепи. В настоящем изобретении "зависимый от окружения" эпитоп CD3 относится к конформации указанного эпитопа. Такой зависимый от окружения эпитоп, расположенный на CD3-эпсилон-цепи, может складываться в правильную конформацию, только если он погружен в остаток эпсилон-цепи и удерживается в правильном положении за счет гетеродимеризации эпсилон-цепи либо с гамма-цепью, либо с дельта-цепью CD3. Наоборот, независимый от окружения эпитоп CD3, который предложен в данной заявке, относится к N-концевому, содержащему аминокислотные остатки 1-27 полипептиду или его функциональному фрагменту CD3-эпсилон-цепи. Этот N-концевой, содержащий аминокислотные остатки 1-27 полипептид или его функциональный фрагмент сохраняет свою трехмерную структурную целостность и правильную конформацию, когда его удаляют из нативного окружения в CD3-комплексе. Независимость от окружения N-концевого, содержащего аминокислотные остатки 1-27 полипептида или его функционального фрагмента, являющегося частью внеклеточного домена CD3-эпсилон, представляет собой, таким образом, эпитоп, который полностью отличается от эпитопов CD3-эпсилон, описанных в WO 2004/106380 в связи со способом получения человеческих связывающих молекул. В указанном способе использовали отдельно экспрессированную рекомбинантную CD3-эпсилон. Конформация этой отдельно экспрессированной рекомбинантной CD3-эпсилон отличалась от конформации, адаптированной к ее природной форме, т.е. к форме, в которой субъединица CD3-эпсилон TCR/CD3-комплекса существует как часть нековалентного комплекса либо с субъединицей CD3-дельта, либо с субъединицей CD3-гамма TCR/CD3-комплекса. Если в качестве антигена для селекции антител из библиотеки антител используют такой отдельно экспрессированный рекомбинантный белок CD3-эпсилон, то из данной библиотеки идентифицируют антитела, специфичные к этому антигену, несмотря на то, что такая библиотека не содержит антитела со специфичностью к собственным антигенам/аутоантигенам. Это вызвано тем, что отдельно экспрессированный рекомбинантный белок CD3-эпсипон не существует in vivo; он не является аутоантигеном. Следовательно, субпопуляции В-клеток, экспрессирующих антитела, специфичные к этому белку, не были истощены in vivo; библиотека антител, сконструированная из таких В-клеток, будет содержать генетический материал для антител, специфичных к этому отдельно экспрессированному рекомбинантному белку CD3-эпсилон.
Однако поскольку независимый от окружения N-концевой, содержащий аминокислотные остатки 1-27 полипептид или его функциональный фрагмент представляет собой эпитоп, который сворачивается в его нативную форму, связывающие домены по настоящему изобретению не могут быть идентифицированы способами, основанными на подходе, описанном в WO 04/106380. Поэтому можно было проверить тестами, что связывающие молекулы, описанные в WO 04/106380, не способны связываться с N-концевыми аминокислотными остатками 1-27 CD3-эпсилон-цепи. Следовательно, традиционные анти-CD3-связывающие молекулы или молекулы антител против CD3 (например, описанные в WO 99/54440) связываются с CD3-эпсилон-цепью в положении, которое находится ближе к С-концу, чем независимый от окружения N-концевой, содержащий аминокислотные остатки 1-27 полипептид или функциональный фрагмент, предусмотренный в данном описании. Молекулы антител ОКТ3 и UCHT-1 предшествующего уровня техники также обладают специфичностью к эпсилон-субъединице ТСК/CD3-комплекса между аминокислотными остатками 35 и 85, и, соответственно, эпитоп этих антител также располагается ближе к С-концу. В дополнение к этому, UCHT-1 связывается с CD3-эпсилон-цепью в области между аминокислотными остатками 43 и 77 (Tunnacliffe, Int. Immunol., 1 (1989), 546-50; Kjer-Nielsen, PNAS, 101 (2004), 7675-7680; Salmeron, J. Immunol., 147 (1991), 3047-52). Следовательно, анти-CD3-молекулы предшествующего уровня техники не связываются с определенным в данном описании независимым от окружения N-концевым, содержащим аминокислотные остатки 1-27 эпитопом (или его функциональным фрагментом) и не направлены против него. В частности, состояние уровня техники не обеспечивает анти-CD3-молекулы, которые специфически связываются с независимым от окружения N-концевым, содержащим аминокислотные остатки 1-27 эпитопом, и которые обладают межвидовой специфичностью, т.е. связываются с CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе.
Для создания связывающего домена, предпочтительно человеческого, содержащегося в молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, могут быть использованы, например, моноклональные антитела, связывающиеся с CD3-эпсилон как человека, так и примата, не являющегося шимпанзе (например с CD3-эпсилон макака), или моноклональные антитела, связывающиеся с PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα человека и/или примата, не являющегося шимпанзе.
Используемые в данном описании термины "человеческий" и "человек" относятся к виду Homo sapiens. Поскольку речь идет о медицинских применениях конструкций, описанных в данном описании, то пациентов-людей следует лечить той же самой молекулой.
Предпочтительно, по меньшей мере один из указанного первого или второго связывающего домена биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению является CDR-трансплантированным, гуманизированным или человеческим. Предпочтительно, и первый, и второй связывающие домены биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению являются CDR-трансплантированными, гуманизированными или человеческими.
Используемый в данном описании термин "человеческое" антитело означает, что биспецифическое одноцепочечное антитело, как оно определено в данном описании, содержит аминокислотную(ые) последовательность(и), содержащуюся(иеся) в репертуаре антител зародышевой линии человека. В целях определения, указанное биспецифическое одноцепочечное антитело можно, следовательно, считать человеческим, если оно состоит из такой(их) аминокислотной(ых) последовательности(ей), т.е. если рассматриваемая(ые) аминокислотная(ые) последовательность(и) биспецифического одноцепочечного антитела является(ются) идентичной(ыми) экспрессированной(ыми) аминокислотной(ыми) последовательностью(ями) зародышевой линии человека. Биспецифическое одноцепочечное антитело, как оно определено в данном описании, может считаться человеческим, если оно состоит из последовательности(ей), которая(ые) отклоняется(ются) от ее (их) ближайшей(их) последовательности(ей) зародышевой линии человека не более чем можно было ожидать по отпечатку соматической гипермутации. Дополнительно, антитела многих млекопитающих, не являющихся людьми, например грызунов, таких как мыши и крысы, содержат аминокислотные последовательности VH CDR3, которые, как можно ожидать, также существуют в экспрессированном репертуаре антител человека. Любая(ые) такая(ие) последовательность(и) человеческого или не человеческого происхождения, которая(ые), как можно ожидать, существует(ют) в экспрессированном человеческом репертуаре, также могут считаться "человеческими" для целей настоящего изобретения.
Используемые в данном описании термины "гуманизированный", "гуманизация", "человекоподобный" или их грамматически родственные варианты используются взаимозаменяемо и относятся к биспецифическому одноцепочечному антителу, содержащему по меньшей мере в одном из его связывающих доменов по меньшей мере один участок, определяющий комплементарность ("CDR") из антитела не человека или его фрагмента. Гуманизационные подходы описаны, например, в WO 91/09968 и US 6407213. В качестве неограничивающих примеров, этот термин охватывает случай, когда вариабельная область по меньшей мере одного связывающего домена содержит единственный CDR, например третий CDR в VH (CDRH3), из другого животного, не являющегося человеком, например грызуна, а также случай, когда вариабельная область/области содержит(ат) соответственные первый, второй и третий CDR из указанного животного, не являющегося человеком. В случае, когда все CDR связывающего домена биспецифического одноцепочечного антитела заменены на их соответствующие эквиваленты из, например, грызуна, обычно говорят о "CDR-трансплантации", и этот термин следует понимать как охватываемый термином "гуманизированный" или его грамматически родственными вариантами, используемыми в данном описании. Термин "гуманизированный" или его грамматически родственные варианты охватывают также случаи, когда, в дополнение к замене одного или более CDR в пределах VH и/или VL первого и/или второго связывающего домена, дополнительная(ые) мутация(ии) (например замены) по меньшей мере одного единичного аминокислотного остатка (остатков) в каркасных участках ("FR") между CDR-участками осуществлена(ы) таким образом, что аминокислота(ы) в этом/этих положении(ях) соответствует(ют) аминокислоте(ам) в этом/этих положении(ях) у животного, из которого получают используемые для замены CDR-участки. Как известно в данной области, такие индивидуальные мутации часто делаются в каркасных участках после CDR-трансплантации, чтобы восстановить первоначальную аффинность связывания антитела не человека, использованного в качестве CDR-донора для его молекулы-мишени. Термин "гуманизированные" может также охватывать аминокислотную(ые) замену(ы) в CDR участках из животного, не являющегося человеком, на аминокислоту(ы) соответствующего CDR участка из человеческого антитела, в дополнение к аминокислотным заменам в каркасных участках, как описано выше.
Используемые в данном описании термины "гомолог" или "гомология" означают следующее: вывод о наличии гомологии между белками и ДНК часто делается на основе сходства последовательностей, особенно в биоинформатике. Например, обычно если два или более генов имеют в высокой степени сходные последовательности ДНК, то по всей вероятности они гомологичны. Но сходство последовательностей может возникать от разных предков: короткие последовательности могут быть сходными случайно, и последовательности могут быть сходными, поскольку обе выбраны для связывания с конкретным белком, таким как фактор транскрипции. Такие последовательности сходны, но не гомологичны. Области последовательностей, которые являются гомологичными, также называются консервативными. Это нельзя путать с консервативностью в аминокислотных последовательностях, в которых аминокислота в специфическом положении заменена, но физико-химические свойства аминокислоты остаются неизменными. Гомологичные последовательности бывают двух типов: ортологические и паралогические. Гомологичные последовательности являются ортологическими, если они отделены событием видообразования: когда вид расходится на два отдельных вида, расходящиеся копии единственного гена в получившемся в результате виде считаются ортологическими. Ортологи, или ортологические гены, представляют собой гены в разных видах, которые сходны друг с другом, поскольку они происходят от общего предка. Самым веским доказательством того, что два сходных гена являются ортологическими, является результат филогенетического анализа родословной генов. Гены, которые обнаружены в одном монофилетическом таксоне, являются ортологами, передавшимися по наследству от общего предка. Ортологи часто, но не всегда, имеют одинаковую функцию. Ортологические последовательности дают полезную информацию в исследованиях таксономической классификации организмов. Паттерн генетического расхождения может быть использован для установления связанности организмов. Два организма, которые находятся в очень тесном родстве, очевидно, продемонстрируют очень сходные последовательности ДНК между двумя ортологами. Напротив, организм, который эволюционно удален из другого организма, вероятно будет демонстрировать большее расхождение в последовательности исследуемых ортологов. Гомологичные последовательности являются паралогическими, если они отделены событием дупликации гена: если ген в организме дуплицирован, занимая два разных положения в одном и том же геноме, то две копии являются паралогическими. Набор последовательностей, которые являются паралогическими, называется паралогами друг друга. Паралоги обычно имеют одинаковую или сходную функцию, но иногда нет: из-за отсутствия первоначального селективного давления на копию дуплицированного гена эта копия свободно мутируется и приобретает новые функции. Пример можно найти у грызунов, таких как крысы и мыши. Грызуны имеют пару паралогических генов инсулина, хотя неясно, произошло ли какое-либо отклонение в функции. Паралогические гены часто принадлежат одному и тому же виду, но это необязательно: например, ген гемоглобина людей и ген миоглобина шимпанзе являются паралогами. Это обычная проблема в биоинформатике: когда последовательности геномов разных видов установлены и гомологичные гены найдены, специалист не может немедленно придти к заключению, что эти гены имеют одинаковую или сходную функцию, так как они могут быть паралогами, функция которых различается.
Используемый в данном описании термин "примат, не являющийся шимпанзе" или "примат, не являющийся шимп." либо его грамматические варианты относятся к любому животному-примату (т.е. не человеку), иному чем шимпанзе, т.е. иному чем животное, принадлежащее роду Pan, включая виды Pan paniscus (карликовый шимпанзе, бонобо) и Pan troglodytes (обыкновенный шимпанзе), также известный как Anthropopithecus troglodytes (обыкновенный шимпанзе) или Simla satyrus (орангутанг). Следует иметь в виду, однако, что возможно, что антитела по изобретению могут также связываться с использованием их первого и/или второго связывающего домена с соответствующими эпитопами/фрагментами и т.д. указанных шимпанзе. Данное изобретение просто позволяет избежать проведения тестов на животных с использованием шимпанзе, если желательно. Поэтому предусматривается также, что в другом воплощении антитела по настоящему изобретению также связываются с использованием их первого и/или второго связывающего домена с соответствующими эпитопами шимпанзе. Термины "примат", "вид приматов", "приматы" или их грамматические варианты означают отряд плацентарных млекопитающих, разделенный на два подотряда полуобезьян и антропоидов и включающий человекообразных обезьян, обезьян и лемуров. Конкретно, термин "приматы", используемый в данном описании, включает подотряд Strepsiirhini (мокроносые обезьяны) (полуобезьяны, не являющиеся долгопятами), включая инфраотряд Lemurifonnes (лемурообразные) (включающий надсемейства Cheirogaleoidea (карликовые лемуры) и Lemuroidea (лемуриды)), инфраотряд Chiromyiformes (руконожкообразные) (включающий семейство Daubentoniidae (руконожковые)) и инфраотряд Lorisiformes (лориобразные) (включающий семейства Loiisidae (лориевые) и Galagidae (галаговые)). Термин "приматы", используемый в данном описании, также включает подотряд Haplorrhini (сухоносые обезьяны), включающий инфраотряд Tarsiiformes (долгопятообразные) (включающий семейство Tarsiidae (долгопятовые)), инфраотряд Simiiformes (обезьянообразные) (включающий Platyrrhini (широконосые обезьяны) или цепкохвостых обезьян, и Catarrhini (узконосые обезьяны), включая Cercopithecidea (мартышкообразные) или низших узконосых обезьян)).
В рамках изобретения вид приматов, не являющийся шимпанзе, можно понимать как представляющий собой лемура, долгопята, гиббона, игрунку (принадлежащую цепкохвостым обезьянам семейства Cebidae (капуцины)) или низшую узконосую обезьяну (принадлежащую надсемейству Cercopithecoidea (собакоподобные)).
Используемый в данном описании термин "низшая узконосая обезьяна" включает любую обезьяну надсемейства Cercopithecoidea, которое само делится на следующие семейства: Cercopithecinae (мартышковые обезьяны), которые встречаются главным образом в Африке, но включает другой род макаков, встречающихся в Азии и Северной Африке; и Colobinae (тонкотелые), которое включает большинство встречающихся в Азии родов, а также африканских представителей толстотелых обезьян.
Конкретно, в пределах подсемейства Cercopithecinae предпочтительный примат, не являющийся шимпанзе, может происходить из трибы мартышковых (Cercopithecini), в пределах рода Allenopithecus (болотная обезьяна Аллена, Allenopithecus nigroviridis); в пределах рода Miopithecus (мартышка карликовая талапойн, Miopithecus talapoin; габонский талапойн, Miopithecus ogouensis); в пределах рода Erythrocebus (мартышка обыкновенная гусар, Erythrocebus patas); в пределах рода Chlorocebus (мартышка зеленая, Chlorocebus sabaceus; мартышка зеленая гривет, Chlorocebus aethiops; мартышка горнобейлская вервет, Chlorocebus djamdjamensis; мартышка танталусская, Chlorocebus tantalus; верветка, Chlorocebus pygerythrus; малбрук, Chlorocebus cynosuros); или в пределах рода Cercopithecus (мартышка дриас или мартышка салонгойская, Cercopithecus dryas; мартышка диана, Cercopithecus diana; мартышка роловейская, Cercopithecus roloway, большая белоносая мартышка, Cercopithecus nictitans; мартышка голубая, Cercopithecus mitis; мартышка серебряная, Cercopithecus doggetti; мартышка золотистая, Cercopithecus kandti; мартышка Сикса, Cercopithecus albogularis; мартышка мона, Cercopithecus топа; мартышка мона Кэмпбелла, Cercopithecus campbelli; мартышка мона Лоуи, Cercopithecus lower, мартышка мона хохлатая, Cercopithecus pogonias; мартышка мона Вольфа, Cercopithecus wolfi; мартышка мона Дента, Cercopithecus denti; мартышка малая белоносая, Cercopithecus petaurista; мартышка белогорлая, Cercopithecus erythrogaster, мартышка Склатера, Cercopithecus sclateli; мартышка красноухая, Cercopithecus erythrotis; мартышка голуболицая [усатая], Cercopithecus cephus; мартышка краснохвостая, Cercopithecus ascanius; мартышка Л'Хоеста, Cercopithecus Ihoesti; мартышка Преусса, Cercopithecus preussi; мартышка солнцехвостая, Cercopithecus solatus; мартышка совинолицая, Cercopithecus hamlyni; мартышка де Брасса, Cercopithecus neglectus).
Альтернативно, предпочтительный примат, не являющийся шимпанзе, также в пределах подсемейства Cercopithecinae, но в пределах трибы павиановых (Papionini), может происходить из рода макаков (Масаса) (обезьяна варварийская, Масаса sylvanus; макак львинохвостый, Масаса silenus; южный свинохвостый макак или берук (Beruk), Масаса nemestrina; макак северный свинохвостый, Масаса leonina; макак пагайский или Bokkoi, Масаса pagensis; макак сиберу, Масаса siberu; макак Моора, Масаса тайга; макак обутый, Масаса ochreata; макак тонкинский, Масаса tonkeana; макак Гека, Масаса hecki; макак горонталский, Масаса nigriscens; макак целебесский хохлатый или черная обезьяна, Масаса nigra; макак яванский или макак-крабоед, или макак длиннохвостый или кера (Kera), Масаса fasciculans; макак короткохвостый или макак медвежий, Масаса arctoides; макак резус, Масаса mulatta; макак Формозский горный, Масаса cyclopis; макак японский, Масаса fuscata; макак цейлонский, Масаса sinica; макак индийский, Масаса radiata; макак бесхвостый, Масаса sylvanmus; макак ассамский, Масаса assamensis; макак тибетский или макак Милна-Эдвардса, Масаса thibetana; макак аруначалский или "обезьяна из глубины леса", Масаса munzala); в пределах рода Lophocebus (мангобей серощекий, Lophocebus albigena; Lophocebus albigena albigena; Lophocebus albigena osmani; Lophocebus albigena johnstoni; мангобей чернохохлый, Lophocebus aterrimus; мангобей Опденбоха, Lophocebus opdenboschi; мангобей высокогорный, Lophocebus kipunjl); в пределах рода Papio (павиан гамадрил, Papio hamadryas; сфинкс, или гвинейский павиан, Papio papio; павиан анубис, Papio anubis; павиан бабуин, или желтый павиан, Papio cynocephalus; чакма, или павиан медвежий, Papio ursinus); в пределах рода Theropithecus (гелада, Theropithecus gelada); в пределах рода Cercocebus (мангобей дымчатый, Cercocebus atys; Cercocebus atys atys; Cercocebus atys lunulatus; мангобей красноголовый, Cercocebus torquatus; мангобей проворный, Cercocebus agilis; мангобей золотистобрюхий, Cercocebus chrysogaster, мангобей речной (танский), Cercocebus galeritus; мангобей Санье, Cercocebus sanjei); или в пределах рода Mandrillus (мандрил, Mandrillus sphinx; дрил, Mandrillus leucophaeus).
Наиболее предпочтительным является Масаса fascicularis (также известный как макак яванский или макак-крабоед, и поэтому обозначенный в Примерах как "яванский") и Масаса mulatta (макак-резус, обозначенный как "резус").
В пределах подсемейства Colobinae предпочтительный примат, не являющийся шимпанзе, может происходить из африканской группы, в пределах рода Colobus (колобус черный, Colobus satanas; колобус ангольский, Colobus angolensis', колобус королевский, Colobus polykomos; колобус медвежий, Colobus vellerosus; черно-белая гвереца, Colobus guereza); в пределах рода Piliocolobus (колобус красный западный, Piliocolobus badius; Piliocolobus badius bad/us; Piliocolobus badius temminckii; Piliocolobus badius waldronae; колобус Пеннанта, Piliocolobus pennantii; Piliocolobus pennantii pennantii; Piliocolobus pennantii epieni; Piliocolobus pennantii bouvieri; колобус красный Преусса, Piliocolobus preussi; колобус красный Фолона, Piliocolobus tholloni; колобус красный центрально-африканский, Piliocolobus foai; Piliocolobus foai foai; Piliocolobus foai ellioti; Piliocolobus foai oustaleti; Piliocolobus foai semlikiensis; Piliocolobus foai parmentierorum; колобус красный угандийский, Piliocolobus tephrosceles; колобус красный узунгвайский, Piliocolobus gordonorum; колобус красный занзибарский, Piliocolobus kirkii; колобус красный речной (танский), Piliocolobus rufomitratus}; или в пределах рода Procolobus (колобус оливковый, Procolobus verus).
В пределах подсемейства Colobinae предпочтительный примат, не являющийся шимпанзе, альтернативно может быть из группы лангуров (тонкотелов), в пределах рода Semnopithecus (лангур серый непальский, Semnopithecus schistaceus; лангур серый кашмирский, Semnopithecus ajax; лангур серый тарайский, Semnopithecus hector, лангур североравнинный серый, Semnopithecus entellus; лангур серый черностопый, Semnopithecus hypoleucos; лангур южноравнинный серый, Semnopithecus dussumieri; лангур серый опушенный, Semnopithecus priam); в пределах группы Т.vetulus рода Trachypithecus (лангур пурпуролицый, Trachypithecus vetulus; лангур Нилгири, Trachypithecus johnii); в пределах группы Т.chstatus рода Trachypithecus (лангур яванский, Trachypithecus auratus; тонкотел серебристый, или лангур серебристый, Trachypithecus cristatus; лангур индокитайский, Trachypithecus germaini; лангур тенассерский, Trachypithecus barbei); в пределах группы Т.obscurus рода Trachypithecus (лангур дымчатый, или очковый, Trachypithecus obscurus; лангур Фейра, Trachypithecus phayrei); в пределах группы T.pileatus вида Trachypithecus (лангур шапочниковый, Trachypithecus pileatus; лангур Шортриджа, Trachypithecus shortridgei; лангур золотой, или трахипитек Гее, Trachypithecus geei); в пределах группы Т.francoisi рода Trachypithecus (лангур Франсуа, Trachypithecus francoisi; лангур хатинхенский, Trachypithecus hatinhensis; лангур белоголовый, Trachypithecus poliocephalus; лангур лаотийский, Trachypithecus laotum; лангур Делакура, Trachypithecus delacouri; лангур черный индокитайский, Trachypithecus ebenus); или в пределах рода Presbytis (сюрили суматранский, Presbytis melalophos; тонкотел полосатый, Presbytis femoralis; тонкотел саравакский, Presbytis chrysomelas; тонкотел белобедрый, Presbytis siamensis; тонкотел белолобый, Presbytis frontata; тонкотел яванский, Presbytis comata; тонкотел Томаса, Presbytis thomasi; тонкотел Хоуза, Presbytis hosei; тонкотел каштановый, Presbytis rubicunda; лангур ментавайский или Joja, Presbytis potenziani; тонкотел натунский, Presbytis natunae).
В пределах подсемейства Colobinae предпочтительный примат, не являющийся шимпанзе, альтернативно может быть из группы курносых (odd-nosed) обезьян, в пределах рода Pygathrix (пигатрикс красноплюсный, Pygathrix nemaeus; пигатрикс черноплюсный, Pygathrix nigripes; пигатрикс сероплюсный, Pygathrix cinerea); в пределах рода Rhinopithecus (обезьяна курносая золотистая, Rhinopithecus roxellana; обезьяна курносая черная, Rhinopithecus bieti; обезьяна курносая серая, Rhinopithecus brelichi; лангур тонкинский курносый, Rhinopithecus avunculus); в пределах рода Nasalis (носач обыкновенный, Nasalis larvatus); или в пределах рода Simias (лангур свинохвостый, Simias concolor).
Используемый в данном описании термин "игрунка" означает любых цепкохвостых обезьян рода Callithrix, относящихся, например, к атлантическим игрункам подрода Callithrix (так!) (игрунка обыкновенная, Callithrix (Callithrix) jacchus; игрунка черноухая, Callithrix (Callithrix) penicillata; игрунка Вайеда, Callithrix (Callithrix) kuhlii; игрунка белоголовая, Callithrix (Callithrix) geoffroyi; игрунка желтоголовая, Callithrix (Callithrix) flaviceps; игрунка белоухая, Callithrix (Callithrix) aurita); относящихся к амазонским игрункам подрода Mico (шелковые игрунки) (игрунка Рио-Акари, Callithrix (Mico) acariensis; игрунка Manicore, Callithrix (Mico) manicorensis; игрунка серебристая, Callithrix (Mico) argentata; игрунка белая, Callithrix (Mico) leucippe; игрунка Эмилия (Emilia's marmoset), Callithrix (Mico) emiliae; игрунка чернокисточная, Callithrix (Mico) nigriceps; игрунка Марка (Marca's marmoset), Callithrix (Mico) marcai; игрунка чернохвостая, Callithrix (Mico) melanura; игрунка белоплечая, Callithrix (Mico) humeralifera; игрунка Maues, Callithrix (Mico) mauesi; игрунка золотистая (gold-and-white marmoset), Callithrix (Mico) chrysoleuca; игрунка Гершковица (Hershkovitz's marmoset), Callithrix (Mico) intermedia; игрунка Satéré, Callithrix (Mico) saterei); игрунку Roosmalens' Dwarf, принадлежащую подроду Callibella (Callithrix (Callibella) humilis); или карликовую игрунку, принадлежащую подроду Cebuella (Callithrix (Cebuella) pygmaea).
Другие роды цепкохвостых обезьян включают тамаринов рода Saguinus (включающего группу S.oedipus, группу S.midas, группу S.nigricollis, группу S.mystax, группу S.bicolor и группу S.inustus) и беличьих обезьян рода Saimiri (например Saimiri sciureus, Saimiri oerstedii, Saimiri ustus, Saimiri boliviensis, Saimiri vanzolini).
В предпочтительном воплощении молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению примат, не являющийся шимпанзе, представляет собой низшую узконосую обезьяну. В более предпочтительном воплощении данного полипептида низшая узконосая обезьяна представляет собой обезьяну рода макаков рода Papio. Наиболее предпочтительно, обезьяной рода макаков является макак ассамский (Масаса assamensis), макак варварийский (Масаса sylvanus), макак боннет (Масаса radiata), макак обутый или целебесский обутый (Масаса ochreata), макак целебесский хохлатый (Масаса nigra), макак формозский горный (Масаса cyclopsis), снежная обезьяна или японский макак (Масаса fuscata), яванский макак, или макак-крабоед, или длиннохвостый макак (Масаса fascicularis), львинохвостый макак (Масаса silenus), свинохвостый макак (Масаса nemestnna), макак-резус (Масаса mulatta), тибетский макак (Масаса thibetana), макак тонкинский (Масаса tonkeana), макак цейлонский (Масаса sinica), макак короткохвостый, или макак краснолиций, или макак медвежий (Масаса arctoides), или макак Моора (Масаса maurus). Наиболее предпочтительно, обезьяной рода павианов является Hamadryas Baboon, Papio hamadryas; Guinea Baboon, Papio papio; Olive Baboon, Papio anubis; Yellow Baboon, Papio cynocephalus; Chacma Baboon, Papio ursinus.
В альтернативном предпочтительном воплощении молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению примат, не являющийся шимпанзе, представляет собой цепкохвостую обезьяну. В более предпочтительном воплощении данного полипептида цепкохвостой обезьяной является обезьяна рода Callithrix (игрунковые), рода Saguinus (тамарины) или рода Saimiri (беличьи обезьяны). Наиболее предпочтительно, обезьяной рода Callithrix является Callithrix jacchus (игрунка обыкновенная), обезьяной рода Saguinus является Saguinus oedipus (эдипов тамарин), и обезьяной рода Saimiri является Saimiri sciureus (беличья обезьяна).
Используемый в данном описании термин "клеточный поверхностный антиген " означает молекулу, которая обнаруживается на поверхности клетки. В большинстве случаев эта молекула будет располагаться в или на плазматической мембране клетки, так что по меньшей мере часть этой молекулы остается доступной в ее третичной форме снаружи клетки. Неограничивающим примером клеточной поверхностной молекулы, которая локализована в плазматической мембране, является трансмембранный белок, содержащий, в его третичной конформации, области гидрофильности и гидрофобности. При этом по меньшей мере одна гидрофобная область делает возможным внедрение или вставку клеточной поверхностной молекулы в гидрофобную плазматическую мембрану клетки, а гидрофильные области простираются по обе стороны плазматической мембраны в цитоплазму и внеклеточное пространство соответственно. Неограничивающими примерами клеточных поверхностных молекул, расположенных на плазматической мембране, являются белки, которые модифицированы по остатку цистеина, чтобы нести пальмитоильную группу, белки, модифицированные по С-концевому остатку цистеина, чтобы нести фарнезильную группу, или белки, которые модифицированы по С-концу, чтобы нести гликозил-фосфатидилинозитольный ("GPI") якорь. Эти группы позволяют осуществлять ковалентное присоединение белков к наружной поверхности плазматической мембраны, где они остаются доступными для распознавания внеклеточными молекулами, такими как антитела. Примерами клеточных поверхностных антигенов являются CD3-эпсилон и PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα.
Как указано в данном описании выше, PSCA является клеточным поверхностным антигеном, который представляет собой мишень для терапии различных видов рака, включая, но ими не ограничивая, рак предстательной железы, рак мочевого пузыря или рак поджелудочной железы.
Как также указано в данном описании выше, CD19 является клеточным поверхностным антигеном, который представляет собой мишень для терапии различных видов рака, включая, но ими не ограничивая, В-клеточные злокачественности, такие как неходжкинская лимфома, опосредованные В-клетками аутоиммунные заболевания или истощение В-клеток.
Как также указано в данном описании выше, С-МЕТ является клеточным поверхностным антигеном, который представляет собой мишень для терапии различных видов рака, включая, но ими не ограничивая, карциномы, саркомы, глиобластомы/астроцитомы, меланомы, мезотелиомы, опухоли Вильмса или гемопоэтические злокачественности, такие как лейкозы, лимфомы или множественные миеломы.
Кроме того, как указано в данном описании выше, эндосиалин является клеточным поверхностным антигеном, который представляет собой мишень для терапии различных видов рака, включая, но ими не ограничивая, карциномы (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркомы и нейроэктодермальные опухоли (меланома, глиома, нейробластома).
Как также указано в данном описании выше, ЕрСАМ является клеточным поверхностным антигеном, который представляет собой мишень для терапии различных видов рака, включая, но ими не ограничивая, эпителиальный рак или минимальный резидуальный рак.
Кроме того, как указано в данном описании выше, FAP-альфа является клеточным поверхностным антигеном, который представляет собой мишень для терапии различных видов рака, включая, без ограничения, эпителиальный рак.
Кроме того, как указано в данном описании выше, IGF-1R является клеточным поверхностным антигеном, который представляет собой мишень для терапии различных видов рака, включая, но ими не ограничивая, рак кости или мягкой ткани (например саркома Юинга), рак молочной железы, рак печени, рак легкого, рак в области головы и шеи, колоректальный рак, рак предстательной железы, лейомиосаркому, рак шейки матки и рак эндометрия, рак яичника, рак предстательной железы и рак поджелудочной железы, и аутоиммунных заболеваний, включая, без ограничения, предпочтительно псориаз.
В свете этого, PSCA (соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) может быть также охарактеризован как опухолевый антиген. Используемый в данном описании термин "опухолевый антиген" может означать те антигены, которые презентированы на клетках опухоли. Эти антигены могут быть презентированы на клеточной поверхности посредством внеклеточного участка, который часто объединен с трансмембранной и цитоплазматической частью молекулы. Эти антигены иногда могут быть презентированы только опухолевыми клетками и никогда нормальными клетками. Опухолевые антигены могут экспрессироваться исключительно на опухолевых клетках или могут представлять собой опухоль-специфическую мутацию в отличие от нормальных клеток. В этом случае они называются опухоль-специфическими антигенами. Более общими являются антигены, которые презентированы опухолевыми клетками и нормальными клетками, и они называются опухоль-ассоциированными антигенами. Эти опухоль-ассоциированные антигены могут сверхэкспрессироваться в отличие от нормальных клеток, или они доступны для связывания антител в опухолевых клетках вследствие менее компактной структуры опухолевой ткани в отличие от нормальной ткани. Неограничивающими примерами опухолевых антигенов в соответствии с настоящим изобретением являются PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R и FAPα.
Как указано в данном описании выше, молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывается первым связывающим доменом с эпитопом CD3ε(эпсилон)-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, где указанный эпитоп является частью аминокислотной последовательности, входящей в группу, состоящую из 27 аминокислотных остатков, как представлено в SEQ ID NO: 2, 4, 6 или 8, или их функциональным фрагментом.
В соответствии с настоящим изобретением для молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению предпочтительным является то, что указанным эпитопом является часть аминокислотной последовательности, содержащая 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6 или 5 аминокислот.
Более предпочтительно, указанный эпитоп содержит по меньшей мере аминокислотную последовательность Gln-Asp-Gly-Asn-Glu (Q-D-G-N-E).
В пределах объема настоящего изобретения функциональный фрагмент N-концевых аминокислотных остатков 1-27 означает, что указанный функциональный фрагмент по-прежнему представляет собой независимый от окружения эпитоп, сохраняющий свою трехмерную структурную целостность при его удалении из его нативного окружения в CD3-комплексе (и слиянии с гетерологической аминокислотной последовательностью, такой как ЕрСАМ или Fc-область иммуноглобулина, например, как показано в Примере 3.1). Сохранение трехмерной структуры в пределах 27-аминокислотного N-концевого полипептида, или его функционального фрагмента, CD3-эпсилон может быть использована для создания связывающих доменов, которые связываются с N-концевым полипептидным фрагментом CD3-эпсилон in vitro и с нативным CD3-комплексом (CD3-эпсилон-субъединицей CD3-комплекса) на Т-клетках in vivo с одинаковой аффинностью связывания. В настоящем изобретении функциональный фрагмент N-концевых 1-27 аминокислотных остатков означает, что предложенные CD3-связывающие домены по-прежнему могут связываться с такими функциональными фрагментами, и это не зависит от окружения. Специалист в данной области техники осведомлен о методах картирования эпитопов с целью определения того, какие аминокислотные остатки эпитопа распознаются такими анти-CD3-связывающими доменами (например аланиновое сканирование; смотри приведенные ниже примеры).
В одном воплощении изобретения молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению содержит (первый) связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, и второй связывающий домен, способный связываться с клеточным поверхностным антигеном PSCA. В альтернативных воплощениях изобретения указанный второй связывающий домен способен связываться с клеточным поверхностным антигеном CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα.
В настоящем изобретении предпочтительным также является то, что второй связывающий домен связывается с клеточным поверхностным антигеном PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα человека и/или PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPαa примата, не являющегося шимпанзе. Особенно предпочтительно, второй связывающий домен связывается с клеточным поверхностным антигеном PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα человека и PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα примата, не являющегося шимпанзе, предпочтительно PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα макака. Следует иметь в виду, что второй связывающий домен связывается с по меньшей мере одним PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα примата, не являющегося шимпанзе, однако, он может также связываться с двумя, тремя или более, гомологами PSCA, соответственно гомологами CD19, гомологами С-МЕТ, гомологами эндосиалина, гомологами ЕрСАМ, гомологами IGF-1R или гомологами FAPα примата, не являющегося шимпанзе. Например, второй связывающий домен может связываться с PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα яванского макака и с PSCA, соответственно CD19, С-МЕТ, эндосиалином, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα макака-резуса.
Для создания второго связывающего домена молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, например биспецифического одноцепочечного антитела, как оно определено в данном описании, могут быть использованы моноклональные антитела, связывающиеся с клеточным поверхностным антигеном, таким как PSCA, соответственно CDIQ, C-MET, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα и человека и/или примата, не являющегося шимпанзе. Подходящие связывающие домены для биспецифического полипептида, как он определен в данном описании, могут быть образованы, например, из моноклональных антител с межвидовой специфичностью рекомбинантными методами, описанными в данной области. Моноклональное антитело, связывающееся с клеточным поверхностным антигеном человека и с гомологом указанного клеточного поверхностного антигена у примата, не являющегося шимпанзе, может быть протестировано FACS-анализами, как изложено выше. Для специалистов в данной области очевидно, что антитела с межвидовой специфичностью могут быть также созданы гибридомными методами, описанными в литературе (Milstein and Kohler, Nature 256 (1975), 495-7). Например, мыши могут быть альтернативно подвергнуты иммунизации клеточным поверхностным антигеном человека и примата, не являющегося шимпанзе, таким как PSCA, соответственно CD19, C-MET, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα. Из этих мышей по гибридомной технологии выделяют гибридомные клетки, продуцирующие антитело с межвидовой специфичностью, и анализируют их методом FACS-анализа, как изложено выше. Образование и анализ биспецифических полипептидов, таких как биспецифические одноцепочечные антитела, проявляющие межвидовую специфичность, как описано здесь, продемонстрировано в приведенных ниже примерах. Преимущества биспецифических одноцепочечных антител, проявляющих межвидовую специфичность, включают те преимущества, которые перечислены в данном описании.
Особенно предпочтительным в отношении молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению является то, что первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε(эпсилон)-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, содержит VL-область, содержащую CDR-L1, CDR-L2 и CDR-L3, выбранные из следующих:
(a) CDR-L1, как представлено в SEQ ID NO: 27, CDR-L2, как представлено в SEQ ID NO: 28, и CDR-L3, как представлено в SEQ ID NO: 29;
(b) CDR-L1, как представлено в SEQ ID NO: 117, CDR-L2, как представлено в SEQ ID NO: 118, и CDR-L3, как представлено в SEQ ID NO: 119; и
(c) CDR-L1, как представлено в SEQ ID NO: 153, CDR-L2, как представлено в SEQ ID NO: 154, и CDR-L3, как представлено в SEQ ID NO: 155.
Вариабельные области, т.е. вариабельная легкая цепь ("L" или "VL") и вариабельная тяжелая цепь ("Н" или "VH"), понимаются в данной области как обеспечивающие связывающий домен антитела. Эти вариабельные области содержат участки, определяющие комплементарность.
Термин "участок, определяющий комплементарность" (CDR) общеизвестен в данной области для определения антигенной специфичности антитела. Термин "CDR-L" или "LCDR" относится к CDR в VL, в то время как термин "CDR-H" или "HCDR" относится к CDR в VH.
В альтернативном предпочтительном воплощении молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε(эпсилон)-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, содержит VH-область, содержащую CDR-H1, CDR-H2 и CDR-H3, выбранные из следующих:
(a) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 12, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 13, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 14;
(b) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 30, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 31, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 32;
(c) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 48, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 49, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 50;
(d) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 66, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 67, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 68;
(e) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 84, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 85, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 86;
(f) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 102, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 103, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 104;
(g) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 120, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 121, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 122;
(h) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 138, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 139, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 140;
(i) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 156, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 157, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 158; и
j) CDR-H1, как представлено в SEQ ID NO: 174, CDR-H2, как представлено в SEQ ID NO: 175, и CDR-H3, как представлено в SEQ ID NO: 176.
Предпочтительным также является то, что связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, содержит VL-область, выбранную из группы, состоящей из VL-области, как представлено в SEQ ID NO: 35, 39, 125, 129, 161 или 165.
Альтернативно, предпочтительно, первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε(эпсилон)-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, содержит VH-область, выбранную из группы, состоящей из VH-области, как представлено в SEQ ID NO: 15, 19, 33, 37, 51, 55, 69, 73, 87, 91, 105, 109, 123, 127, 141, 145, 159, 163, 177 или 181.
Более предпочтительно, молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению характеризуется первым связывающим доменом, способным связываться с эпитопом CD3ε(эпсилон)-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, который содержит VL-область и VH-область, выбранные из группы, состоящей из следующих:
(a) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 17 или 21, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 15 или 19;
(b) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 35 или 39, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 33 или 37;
(c) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 53 или 57, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 51 или 55;
(d) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 71 или 75, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 69 или 73;
(e) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 89 или 93, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 87 или 91;
(f) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 107 или 111, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 105 или 109;
(g) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 125 или 129, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 123 или 127;
(h) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 143 или 147, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 141 или 145;
(i) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 161 или 165, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 159 или 163; и
(j) VL-область, как представлено в SEQ ID NO: 179 или 183, и VH-область, как представлено в SEQ ID NO: 177 или 181.
Согласно предпочтительному воплощению молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению пары VH-областей и VL-областей в первом связывающем домене, связывающемся с CD3-эпсилон, находятся в формате одноцепочечного антитела (scFv). VH и VL-области расположены в порядке VH-VL или VL-VH. Предпочтительно, VH-область расположена N-терминально по отношению к линкерной последовательности. VL-область расположена на С-конце линкерной последовательности. Другими словами, расположение доменов в CD3-связывающем домене молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению представляет собой предпочтительно VH-VL, причем указанный CD3-связывающий домен расположен С-терминально по отношению ко второму (клеточный поверхностный антиген, такой как PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα) связывающему домену. Предпочтительно, VH-VL содержит или представляет собой SEQ ID NO: 185.
Предпочтительное воплощение описанной выше молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению характеризуется первым связывающим доменом, способным связываться с эпитопом CD3ε(эпсилон)-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, содержащим аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 23, 25, 41, 43, 59, 61, 77, 79, 95, 97, 113, 115, 131, 133, 149, 151, 167, 169, 185 или 187.
Данное изобретение также относится к описанному выше биспецифическому одноцепочечному антителу, где второй связывающий домен связывается с клеточным поверхностным антигеном PSCA, CD19, С-МЕТ, эндосиалин, ЕрСАМ, IGF-1R или FAPα.
PSCA×CD3
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
a) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 382-384 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 377-379;
b) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 400-402 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 395-397;
c) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 414-416 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 409-411;
d) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 432-434 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 427-429;
e) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1215-1217 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1220-1222;
f) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1187-1189 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1192-1194;
g) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1173-1175 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1178-1180;
h) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1229-1231 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1234-1236;
i) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1201-1203 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1206-1208;
k) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1257-1259 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1262-1264; и
l) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1243-1245 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1248-1250.
Последовательности соответствующих VL- и VH-областей второго связывающего домена молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, а также соответственных scFv представлены в перечне последовательностей.
В молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывающие домены расположены в порядке VL-VH-VH-VL, VL-VH-VL-VH, VH-VL-VH-VL или VH-VL-VL-VH, как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. Предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VH PSCA-VL PSCA-VH CD3-VL CD3 или VL PSCA-VH PSCA-VH CD3-VL CD3.
Особенно предпочтительное воплощение по изобретению относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит последовательность, выбранную из следующих:
(a) аминокислотная последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 389, 421, 439, 391, 405, 423, 441, 1226, 1198, 1184, 1240, 1212, 1268 или 1254;
(b) аминокислотная последовательность, кодируемая последовательностью нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 390,422, 440, 392, 406, 424, 442, 1227, 1199, 1185, 1241, 1213, 1269 или 1255; и
(c) аминокислотная последовательность, по меньшей мере на 90% идентичная, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичная, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96% идентичная аминокислотной последовательности (а) или (b).
Данное изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего аминокислотную последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 389, 421, 439, 391, 405, 423, 441, 1226, 1198, 1184, 1240, 1212, 1268 или 1254, а также к аминокислотным последовательностям, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 389, 421, 439, 391, 405, 423, 441, 1226, 1198, 1184, 1240, 1212, 1268 или 1254. Изобретение также относится к соответствующим последовательностям нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 390, 422, 440, 392, 406, 424, 442, 1227, 1199, 1185, 1241, 1213, 1269 или 1255, а также к последовательностям нуклеиновой кислоты, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным последовательностям нуклеиновой кислоты, представленным в SEQ ID NO: 390, 422, 440, 392, 406, 424, 442, 1227, 1199 1185, 1241, 1213, 1269 или 1255. Следует иметь в виду, что идентичность последовательностей определяется по всей нуклеотидной или аминокислотной последовательности. Для выравнивания последовательностей могут быть использованы, например, программы Gap или BestFit (Needleman and Wunsch J. Mol. Biol. 48 (1970), 443-453; Smith and Waterman, Adv. Appl. Math 2 (1981), 482-489), которые входят в программный пакет GCG (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991). Это рутинный для специалистов в данной области метод определения и идентификации нуклеотидной или аминокислотной последовательности, имеющей, например, 85%-ную (90%-ную, 95%-ную, 96%-ную, 97%-ную, 98%-ную или 99%-ную) идентичность последовательности с нуклеотидными или аминокислотными последовательностями биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Например, согласно гипотезе "качелей" Ф. Крика 5'-основание на антикодоне не является пространственно ограниченным в такой же степени, как другие два основания, и поэтому может иметь нестандартное спаривание оснований. Другими словами: третье положение в триплете кодона может варьировать таким образом, что два триплета, которые различаются этим третьем положением, могут кодировать один и тот же аминокислотный остаток. Указанная гипотеза известна специалисту в данной области (смотри, например, http://en.wikipedia.org/wiki/Wobble_Hypothesis; Crick, J Mol Biol 19 (1966): 548-55).
Предпочтительные расположения доменов в PSCA×CD3 биспецифических одноцепочечных антительных конструкциях по изобретению продемонстрированы в приведенных ниже примерах.
В предпочтительном воплощении изобретения биспецифические одноцепочечные антитела обладают межвидовой специфичностью в отношении CD3-эпсилон и в отношении клеточного поверхностного антигена PSCA человека и примата, не являющегося шимпанзе, распознаваемого их вторым связывающим доменом.
CD19×CD3
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
a) CDR Н1-3 из SEQ ID NO: 478-480 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 473-475;
b) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 530-532 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 525-527;
c) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 518-520 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 513-515;
d) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 506-508 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 501-503;
e) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 494-496 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 489-491;
f) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 542-544 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 537-539;
g) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 554-556 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 549-551;
h) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 566-568 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 561-563;
i) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 578-580 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 573-575;
j) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 590-592 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 585-587;
k) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 602-604 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 597-599;
l) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 614-616 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 609-611;
m) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 626-628 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 621-623;
n) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 638-640 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 633-635;
о) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 650-652 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 645-647;
p) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 662-664 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 657-659;
q) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 674-676 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 669-671;
r) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 686-688 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 681-683;
s) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 698-700 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 693-695;
t) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 710-712 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 705-707;
u) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 722-724 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 717-719;
v) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 734-736 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 729-731;
w) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 746-748 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 741-743;
x) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 758-760 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 753-755;
y) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1271-1273 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1276-1278;
z) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1285-1287 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1290-1292;
aa) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1299-1301 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1304-1306;
ab) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1313-1315 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1318-1320;
ac) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1327-1329 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1332-1334;
ad) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1341-1343 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1346-1348;
ae) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1355-1357 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1360-1362;
af) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1369-1371 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1374-1376;и
ag) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1383-1385 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1388-1390.
Последовательности соответствующих VL- и VH-областей второго связывающего домена молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, а также соответственных scFv представлены в перечне последовательностей.
В молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывающие домены расположены в порядке VL-VH-VH-VL, VL-VH-VL-VH, VH-VL-VH-VL или VH-VL-VL-VH, как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. Предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VH CD19-VL CD19-VH CD3-VL CD3 или VL CD19-VH CD19-VH CD3-VL CD3. Более предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VL CD19-VH CD19-VH CD3-VL CD3.
Особенно предпочтительное воплощение по изобретению относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит последовательность, выбранную из следующих:
(a) аминокислотная последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 481, 485, 483, 533, 521, 509, 497, 545, 557, 569, 581, 593, 605, 617, 629, 641, 653, 665, 677, 689, 701, 713, 725, 737, 749, 761, 1282, 1296, 1310, 1324, 1338, 1352, 1366, 1380 или 1394;
(b) аминокислотная последовательность, кодируемая последовательностью нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 482, 486, 484, 534, 522, 510, 498, 546, 558, 570, 582, 594, 606, 618, 630, 642, 654, 666, 678, 690, 702, 714, 726, 738, 750, 762, 1283, 1297, 1311, 1325, 1339, 1353, 1367, 1381 или 1395; и
(c) аминокислотная последовательность, по меньшей мере на 90% идентичная, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичная, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96% идентичная аминокислотной последовательности (а) или (b).
Данное изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего аминокислотную последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 481, 485, 483, 533, 521, 509, 497, 545, 557, 569, 581, 593, 605, 617, 629, 641, 653, 665, 677,689, 701, 713, 725, 737, 749, 761, 1282, 1296, 1310, 1324, 1338, 1352, 1366, 1380 или 1394, а также к аминокислотным последовательностям, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 481, 485, 483, 533, 521, 509, 497, 545, 557, 569, 581, 593, 605, 617, 629, 641, 653, 665, 677, 689,701,713, 725, 737, 749, 761, 1282, 1296, 1310, 1324, 1338, 1352, 1366, 1380 или 1394. Данное изобретение также относится к соответствующим последовательностям нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 482, 486, 484, 534, 522, 510, 498, 546, 558, 570, 582, 594, 606, 618, 630, 642, 654, 666, 678, 690, 702, 714, 726, 738, 750, 762, 1283, 1297, 1311, 1325, 1339, 1353, 1367, 1381 или 1395, а также к последовательностям нуклеиновой кислоты, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным последовательностям нуклеиновой кислоты, представленным в SEQ ID NO: 482, 486, 484, 534, 522, 510, 498, 546, 558, 570, 582, 594, 606, 618, 630, 642, 654, 666, 678, 690, 702, 714, 726, 738, 750, 762, 1283, 1297, 1311, 1325, 1339, 1353, 1367, 1381 или 1395. Следует иметь в виду, что идентичность последовательности определяется по всей нуклеотидной или аминокислотной последовательности. Для выравнивания последовательностей могут быть использованы, например, программы Gap или BestFit (Needleman and Wunsch J. Mol. Biol. 48 (1970), 443-453; Smith and Waterman, Adv. Appl. Math 2 (1981), 482-489), которые входят в программный пакет GCG (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991). Это рутинный для специалистов в данной области метод определения и идентификации нуклеотидной или аминокислотной последовательности, имеющей, например, 85%-ную (90%-ную, 95%-ную, 96%-ную, 97%-ную, 98%-ную или 99%-ную) идентичность последовательности с нуклеотидными или аминокислотными последовательностями биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Например, согласно гипотезе "качелей" Ф.Крика 5'-основание на антикодоне не является пространственно ограниченным в такой же степени, как другие два основания, и поэтому может иметь нестандартное спаривание оснований. Другими словами: третье положение в триплете кодона может варьировать таким образом, что два триплета, которые различаются этим третьем положением, могут кодировать один и тот же аминокислотный остаток. Указанная гипотеза известна специалисту в данной области (смотри, например, http://en.wikipedia.org/wiki/Wobble_Hypothesis; Crick, J Mol Biol 19 (1966): 548-55).
Предпочтительные расположения доменов в CD19×CD3 биспецифических одноцепочечных антительных конструкциях по изобретению продемонстрированы в приведенных ниже примерах.
В предпочтительном воплощении изобретения биспецифические одноцепочечные антитела обладают межвидовой специфичностью в отношении CD3-эпсилон и в отношении клеточного поверхностного антигена CD19 человека и примата, не являющегося шимпанзе, распознаваемого их вторым связывающим доменом.
c-MET×CD3
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
a) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 821-823 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 816-818;
b) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 836-838 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 833-835;
c) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 845-847 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 840-842;
d) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 863-865 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 858-860;
e) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 881-883 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 876-878;
f) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 899-901 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 894-896;
g) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1401-1403 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1406-1408;
h) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1415-1417 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1420-1422;
i) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1429-1431 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1434-1436;
j) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1443-1445 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1448-1450;
k) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1457-1459 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1462-1464;
l) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1471-1473 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1476-1478;
m) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1639-1641 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1644-1646;
n) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1625-1627 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1630-1632;
о) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1611-1613 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1616-1618;
p) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1597-1599 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1602-1604;
q) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1569-1571 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1574-1576;
r) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1555-1557 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1560-1562;
s) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1583-1585 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1588-1590;
t) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1541-1543 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1546-1548;
u) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1513-1515 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1518-1520;
v) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1527-1529 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1532-1534;
w) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1499-1501 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1504-1506; и
x) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1485-1487 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1490-1492.
Последовательности соответствующих VL- и VH-областей второго связывающего домена молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, а также соответственных scFv представлены в перечне последовательностей.
В молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывающие домены расположены в порядке VL-VH-VH-VL, VL-VH-VL-VH, VH-VL-VH-VL или VH-VL-VL-VH, как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. Предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VH C-MET-VL C-MET-VH CD3-VL CD3 или VL С-МЕТ-VH C-MET-VH CD3-VL CD3.
Особенно предпочтительное воплощение по изобретению относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит последовательность, выбранную из следующих:
(a) аминокислотная последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 829, 853, 871, 889, 831, 855, 873, 891, 905, 1412, 1426, 1440, 1454, 1468 или 1482;
(b) аминокислотная последовательность, кодируемая последовательностью нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 830, 854, 872, 890, 832, 856, 874, 892, 906, 1413, 1427, 1441, 1455, 1469 или 1483; и
(c) аминокислотная последовательность, по меньшей мере на 90% идентичная, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичная, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96% идентичная аминокислотной последовательности (а) или (b).
Данное изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего аминокислотную последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 829, 853, 871, 889, 831, 855, 873, 891, 905, 1412, 1426, 1440, 1454, 1468 или 1482, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 829, 853, 871, 889, 831, 855, 873, 891, 905, 1412, 1426, 1440, 1454, 1468 или 1482. Данное изобретение также относится к соответствующим последовательностям нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 830, 854, 872, 890, 832, 856,874, 892, 906, 1413,1427, 1441, 1455, 1469, или 1483, а также к последовательностям нуклеиновой кислоты, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным последовательностям нуклеиновой кислоты, представленным в SEQ ID NO: 830, 854, 872, 890, 832, 856, 874, 892, 906, 1413, 1427, 1441, 1455, 1469 или 1483. Следует иметь в виду, что идентичность последовательности определяется по всей нуклеотидной или аминокислотной последовательности. Для выравнивания последовательностей могут быть использованы, например, программы Gap или BestFit (Needleman and Wunsch J. Mol. Biol. 48 (1970), 443-453; Smith and Waterman, Adv. Appl. Math 2 (1981), 482-489), которые входят в программный пакет GCG (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991). Это рутинный для специалистов в данной области метод определения и идентификации нуклеотидной или аминокислотной последовательности, имеющей, например, 85%-ную (90%-ную, 95%-ную, 96%-ную, 97%-ную, 98%-ную или 99%-ную) идентичность последовательности с нуклеотидными или аминокислотными последовательностями биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Например, согласно гипотезе "качелей" Ф.Крика 5'-основание на антикодоне не является пространственно ограниченным в такой же степени, как другие два основания, и поэтому может иметь нестандартное спаривание оснований. Другими словами: третье положение в триплете кодона может варьировать таким образом, что два триплета, которые различаются этим третьем положением, могут кодировать один и тот же аминокислотный остаток. Указанная гипотеза известна специалисту в данной области (смотри, например, http://en.wikipedia.org/wiki/Wobble_Hypothesis; Crick, J Mol Biol 19 (1966): 548-55).
Предпочтительные расположения доменов в C-MET×CD3 биспецифических одноцепочечных антительных конструкциях по изобретению продемонстрированы в приведенных ниже примерах.
В предпочтительном воплощении изобретения биспецифические одноцепочечные антитела обладают межвидовой специфичностью в отношении CD3-эпсилон и в отношении клеточного поверхностного антигена С-МЕТ человека и примата, не являющегося шимпанзе, распознаваемого их вторым связывающим доменом.
Эндосиалин×CD3
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
CDR H1-3 из SEQ ID NO: 910-912 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 907-909.
Начиная с этих CDR-последовательностей тяжелой и легкой цепи для второго связывающего домена, специалист в данной области может получить молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению без какой-либо дополнительной изобретательской деятельности. В частности, CDR-последовательности могут быть расположены в каркасе VL- и VH-цепи и расположены в форме scFv.
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
a) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1653-1655 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1658-1660;
b) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1667-1669 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1672-1674;
c) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1681-1683 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1686-1688; и
d) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1695-1697 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1700-1702;
e) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1709-1711 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1714-1716; и
f) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1723-1725 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1728-1730.
В молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывающие домены расположены в порядке VL-VH-VH-VL, VL-VH-VL-VH, VH-VL-VH-VL или VH-VL-VL-VH, как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. Предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VH эндосиалин -VL эндосиалин -VH CD3-VL CD3 или VL эндосиалин -VH эндосиалин -VH CD3-VL CD3.
Особенно предпочтительное воплощение изобретения относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит охарактеризованный выше первый связывающий домен, способный связываться с эпитопом CD3ε человека и примата, не являющегося шимпанзе, и второй связывающий домен, способный связываться с эндосиалином и содержащий CDR H1, 2 и 3 из SEQ ID NO: 910-912 и CDR L1, 2 и 3 из SEQ ID NO: 907-909, или аминокислотные последовательности CDR, по меньшей мере на 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85% или 90% идентичные, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичные, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96%, 97%, 98% или 99% идентичные каждой из соответственных аминокислотных последовательностей CDR определенных выше. Следует иметь в виду, что идентичность последовательности определяется по всей аминокислотной последовательности CDRH или CDRL.
Особенно предпочтительное воплощение по изобретению относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит последовательность, выбранную из следующих:
(a) аминокислотная последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1664, 1678, 1692, 1706, 1720, или 1734;
(b) аминокислотная последовательность, кодируемая последовательностью нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1665, 1679, 1693, 1707, 1721 или 1735; и
(c) аминокислотная последовательность, по меньшей мере на 90% идентичная, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичная, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96% идентичная аминокислотной последовательности (а) или (b).
Данное изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего аминокислотную последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1664, 1678, 1692, 1706, 1720 или 1734, а также к аминокислотным последовательностям, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 1664, 1678, 1692, 1706, 1720 или 1734. Данное изобретение также относится к соответствующим последовательностям нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1665, 1679, 1693, 1707, 1721 или 1735, а также к последовательностям нуклеиновой кислоты, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным последовательностям нуклеиновой кислоты, представленным в SEQ ID NO: 1665, 1679, 1693, 1707, 1721 или 1735.
Если не указано иное, следует иметь в виду, что идентичность последовательности определяется по всей нуклеотидной или аминокислотной последовательности. Для выравнивания последовательностей могут быть использованы, например, программы Gap или BestFit (Needleman and Wunsch J. Mol. Biol. 48 (1970), 443-453; Smith and Waterman, Adv. Appl. Math 2 (1981), 482-489), которые входят в программный пакет GCG (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991). Это рутинный для специалистов в данной области метод определения и идентификации нуклеотидной или аминокислотной последовательности, имеющей, например, 85%-ную (90%-ную, 95%-ную, 96%-ную, 97%-ную, 98%-ную или 99%-ную) идентичность последовательности с нуклеотидными, или аминокислотными последовательностями, или последовательностями CDR биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Например, согласно гипотезе "качелей" Ф.Крика 5'-основание на антикодоне не является пространственно ограниченным в такой же степени, как другие два основания, и поэтому может иметь нестандартное спаривание оснований. Другими словами: третье положение в триплете кодона может варьировать таким образом, что два триплета, которые различаются этим третьем положением, могут кодировать один и тот же аминокислотный остаток. Указанная гипотеза известна специалисту в данной области (смотри, например, http://en.wikipedia.org/wiki/Wobble_Hypothesis; Crick, J Mol Biol 19 (1966); 548-55).
Предпочтительные расположения доменов в эндосиалин×CD3 биспецифических одноцепочечных антительных конструкциях по изобретению продемонстрированы в приведенных ниже примерах.
В предпочтительном воплощении изобретения биспецифические одноцепочечные антитела обладают межвидовой специфичностью в отношении CD3-эпсилон и в отношении клеточного поверхностного антигена эндосиалина человека и примата, не являющегося шимпанзе, распознаваемого их вторым связывающим доменом.
ЕрСАМ×CD3
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
a) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 940-942 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 935-937;
b) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 956-958 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 951-953;
c) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 968-970 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 963-965; и
d) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 980-982 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 975-977;
e) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 992-994 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 987-989;
f) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1004-1006 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 999-1001;
g) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1028-1030 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1023-1025;
h) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1040-1042 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1035-1037;
i) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1052-1054 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1047-1049;
j) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1074-1076 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1069-1071;
k) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1086-1088 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1081-1083;
l) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1098-1000 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1093-1095;
m) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1110-1112 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1105-1107;
n) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1122-1124 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1117-1119;
о) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1016-1018 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1011-1013; и
p) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1765-1767 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1770-1772.
Последовательности соответствующих VL- и VH-областей второго связывающего домена молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, а также соответственных scFv представлены в перечне последовательностей.
В молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывающие домены расположены в порядке VL-VH-VH-VL, VL-VH-VL-VH, VH-VL-VH-VL или VH-VL-VL-VH, как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. Предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VH EpCAM-VL EpCAM-VH CD3-VL CD3 или VL ЕрСАМ-VH EpCAM-VH CD3-VL CD3. Более предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VL EpCAM-VH EpCAM-VH CD3-VL CD3.
Особенно предпочтительное воплощение по изобретению относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит последовательность, выбранную из следующих:
(a) аминокислотная последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 944, 948, 946, 960, 972, 984, 996, 1008, 1032, 1044, 1056, 1078, 1090, 1102, 1114, 1126, 1020 или 1776;
(b) аминокислотная последовательность, кодируемая последовательностью нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 945, 949, 947, 961, 973, 985, 979, 1009, 1033, 1045, 1057, 1079, 1091, 1103,1115, 1127, 1021 или 1777; и
(c) аминокислотная последовательность, по меньшей мере на 90% идентичная, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичная, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96% идентичная аминокислотной последовательности (а) или (b).
Данное изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего аминокислотную последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 944, 948, 946, 960, 972, 984, 996, 1008, 1032, 1044, 1056, 1078, 1090, 1102, 1114, 1126 1020 или 1776, а также к аминокислотным последовательностям, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 944, 948, 946,960,972, 984, 996, 1008, 1032, 1044, 1056, 1078, 1090, 1102, 1114, 1126, 1020 или 1776. Данное изобретение также относится к соответствующим последовательностям нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 945, 949, 947, 961, 973, 985, 979, 1009, 1033, 1045, 1057, 1079, 1091, 1103, 1115, 1127, 1021 или 1777, а также к последовательностям нуклеиновой кислоты, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным последовательностям нуклеиновой кислоты, представленным в SEQ ID NO: 945, 949, 947, 961, 973, 985, 979, 1009, 1033, 1045, 1057, 1079, 1091, 1103, 1115, 1127, 1021 или 1777. Следует иметь в виду, что идентичность последовательности определяется по всей нуклеотидной или аминокислотной последовательности. Для выравнивания последовательностей могут быть использованы, например, программы Gap или BestFit (Needleman and Wunsch J. Mol. Biol. 48 (1970), 443-453; Smith and Waterman, Adv. Appl. Math 2 (1981), 482-489), которые входят в программный пакет GCG (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991). Это рутинный для специалистов в данной области метод определения и идентификации нуклеотидной или аминокислотной последовательности, имеющей, например, 85%-ную (90%-ную, 95%-ную, 96%-ную, 97%-ную, 98%-ную или 99%-ную) идентичность последовательности с нуклеотидными или аминокислотными последовательностями биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Например, согласно гипотезе "качелей" Ф.Крика 5'-основание на антикодоне не является пространственно ограниченным в такой же степени, как другие два основания, и поэтому может иметь нестандартное спаривание оснований. Другими словами: третье положение в триплете кодона может варьировать таким образом, что два триплета, которые различаются этим третьем положением, могут кодировать один и тот же аминокислотный остаток. Указанная гипотеза известна специалисту в данной области (смотри, например, http://en.wikipedia.org/wiki/Wobble_Hypothesis; Crick, J Mol Biol 19 (1966): 548-55).
Предпочтительные расположения доменов в EpCAM×CD3 биспецифических одноцепочечных антительных конструкциях по изобретению продемонстрированы в приведенных ниже примерах.
В предпочтительном воплощении изобретения биспецифические одноцепочечные антитела обладают межвидовой специфичностью в отношении CD3-эпсилон и в отношении клеточного поверхностного антигена ЕрСАМ человека и примата, не являющегося шимпанзе, распознаваемого их вторым связывающим доменом.
FAPα×CD3
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1137-1139 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1132-1134.
Последовательности соответствующих VL- и VH-областей второго связывающего домена молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, а также соответственных scFv представлены в перечне последовательностей.
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
a) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1137-1139 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1132-1134;
b) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1849-1851 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1854-1856;
c) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1835-1837 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1840-1842; и
a) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1779-1781 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1784-1786;
e) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1793-1795 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1798-1800;
f) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1863-1865 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1868-1870;
g) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1807-1809 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1812-1814;
h) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1821-1823 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1826-1828;
i) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1891-1893 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1896-1898;
j) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1877-1879 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1882-1884;
k) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1961-1963 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1966-1968;
l) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1947-1949 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1952-1954;
m) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1975-1977 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1980-1982;
n) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1933-1935 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1938-1940;
о) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1919-1921 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1924-1926; и
p) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 1905-1907 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 1910-1912.
В молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывающие домены расположены в порядке VL-VH-VH-VL, VL-VH-VL-VH, VH-VL-VH-VL или VH-VL-VL-VH, как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. Предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VH FAP-альфа -VL FAP-альфа -VH CD3-VL CD3 или VL FAP-альфа -VH FAP-альфа -VH CD3-VL CD3. Более предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VL FAP-альфа -VH FAP-альфа -VH CD3-VL CD3.
Особенно предпочтительное воплощение по изобретению относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит последовательность, выбранную из следующих:
(a) аминокислотная последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1143, 1147, 1145, 1860, 1846, 1790, 1804, 1874, 1818 или 1832;
(b) аминокислотная последовательность, кодируемая последовательностью нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1144, 1148, 1146, 1861, 1847, 1791, 1805, 1875, 1818 или 1833; и
(c) аминокислотная последовательность, по меньшей мере на 90% идентичная, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичная, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96% идентичная аминокислотной последовательности (а) или (b).
Данное изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего аминокислотную последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1143, 1147, 1145, 1860, 1846, 1790, 1804, 1874, 1818 или 1832, а также к аминокислотным последовательностям, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 1143, 1147, 1145, 1860, 1846, 1790, 1804, 1874, 1818 или 1832. Данное изобретение также относится к соответствующим последовательностям нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 1144, 1148, 1146, 1861, 1847, 1791, 1805, 1875, 1818 или 1833, а также к последовательностям нуклеиновой кислоты, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным последовательностям нуклеиновой кислоты, представленным в SEQ ID NO: 1144, 1148, 1146, 1861, 1847, 1791, 1805, 1875, 1818 или 1833. Следует иметь в виду, что идентичность последовательности определяется по всей нуклеотидной или аминокислотной последовательности. Для выравнивания последовательностей могут быть использованы, например, программы Gap или BestFit (Needleman and Wunsch J. Mol. Biol. 48 (1970), 443-453; Smith and Waterman, Adv. Appl. Math 2 (1981), 482-489), которые входят в программный пакет GCG (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991). Это рутинный для специалистов в данной области метод определения и идентификации нуклеотидной или аминокислотной последовательности, имеющей, например, 85%-ную (90%-ную, 95%-ную, 96%-ную, 97%-ную, 98%-ную или 99%-ную) идентичность последовательности с нуклеотидными или аминокислотными последовательностями биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Например, согласно гипотезе "качелей" Ф.Крика 5'-основание на антикодоне не является пространственно ограниченным в такой же степени, как другие два основания, и поэтому может иметь нестандартное спаривание оснований. Другими словами:
третье положение в триплете кодона может варьировать таким образом, что два триплета, которые различаются этим третьем положением, могут кодировать один и тот же аминокислотный остаток. Указанная гипотеза известна специалисту в данной области (смотри, например, http://en.wikipedia.org/wiki/Wobble_Hypothesis; Crick, J Mol Biol 19 (1966): 548-55).
Предпочтительные расположения доменов в FAP-альфа×CD3 биспецифических одноцепочечных антительных конструкциях по изобретению продемонстрированы в приведенных ниже примерах.
В предпочтительном воплощении изобретения биспецифические одноцепочечные антитела обладают межвидовой специфичностью в отношении CD3-эпсилон и в отношении клеточного поверхностного антигена FAP-альфа человека и примата, не являющегося шимпанзе, распознаваемого их вторым связывающим доменом.
IGF-1R×CD3
Согласно предпочтительному воплощению изобретения охарактеризованная выше молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит во втором связывающем домене группу следующих последовательностей CDR H1, CDR H2, CDR Н3, CDR L1, CDR L2 и CDR L3, выбранных из группы, состоящей из:
a) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2016-2018 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2021-2023;
b) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2030-2032 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2035-2037;
c) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2044-2046 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2049-2051;и
d) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2058-2060 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2063-2065;
e) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2072-2074 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2077-2079;
f) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2086-2088 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2091-2093;
g) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2100-2102 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2105-2107;
h) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2114-2116 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2119-2121;
i) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2128-2130 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2133-2135;
j) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2142-2144 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2147-2149:
k) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2156-2158 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2161-2163;
l) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2170-2172 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2175-2177;
m) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2184-2186 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2189-2191;
n) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2198-2200 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2203-2205; и
о) CDR H1-3 из SEQ ID NO: 2212-2214 и CDR L1-3 из SEQ ID NO: 2217-2219.
Последовательности соответствующих VL- и VH-областей второго связывающего домена молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, а также соответственных scFv представлены в перечне последовательностей.
В молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывающие домены расположены в порядке VL-VH-VH-VL, VL-VH-VL-VH, VH-VL-VH-VL или VH-VL-VL-VH, как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах. Предпочтительно, связывающие домены расположены в порядке VH IGF-1R-VL IGF-1R-VH CD3-VL CD3 или VL IGF-1R-VH IGF-1R-VH CD3-VL CD3.
Особенно предпочтительное воплощение по изобретению относится к охарактеризованному выше полипептиду, где молекула биспецифического одноцепочечного антитела содержит последовательность, выбранную из следующих:
(a) аминокислотная последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 2027, 2041, 2055, 2069, 2083, 2097, 2111, 2125, 2139, 2153, 2167, 2181, 2195, 2209 или 2223;
(b) аминокислотная последовательность, кодируемая последовательностью нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 2028, 2042, 2056, 2070, 2084, 2098, 2112, 2126, 2140, 2154, 2168, 2182, 2196, 2210 или 2224; и
(c) аминокислотная последовательность, по меньшей мере на 90% идентичная, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичная, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96% идентичная аминокислотной последовательности (а) или (b).
Данное изобретение относится к молекуле биспецифического одноцепочечного антитела, содержащего аминокислотную последовательность, как представлено в любой из SEQ ID NO: 2027, 2041, 2055, 2069, 2083, 2097, 2111, 2125, 2139, 2153, 2167, 2181, 2195, 2209 или 2223, а также к аминокислотным последовательностям, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2027, 2041, 2055, 2069, 2083, 2097, 2111, 2125, 2139, 2153, 2167, 2181, 2195, 2209 или 2223. Данное изобретение также относится к соответствующим последовательностям нуклеиновой кислоты, как представлено в любой из SEQ ID NO: 2028, 2042, 2056, 2070, 2084, 2098, 2112, 2126, 2140, 2154, 2168, 2182, 2196, 2210 или 2224, а также к последовательностям нуклеиновой кислоты, по меньшей мере на 85% идентичным, предпочтительно на 90%, более предпочтительно по меньшей мере на 95% идентичным, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 96, 97, 98 или 99% идентичным последовательностям нуклеиновой кислоты, представленным в SEQ ID NO: 2028, 2042, 2056, 2070, 2084, 2098, 2112, 2126, 2140, 2154, 2168, 2182, 2196, 2210 или 2224. Следует иметь в виду, что идентичность последовательности определяется по всей нуклеотидной или аминокислотной последовательности.
Для выравнивания последовательностей могут быть использованы, например, программы Gap или BestFit (Needleman and Wunsch J. Mol. Biol. 48 (1970), 443-453; Smith and Waterman, Adv. Appl. Math 2 (1981), 482-489), которые входят в программный пакет GCG (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991). Это рутинный для специалистов в данной области метод определения и идентификации нуклеотидной или аминокислотной последовательности, имеющей, например, 85%-ную (90%-ную, 95%-ную, 96%-ную, 97%-ную, 98%-ную или 99%-ную) идентичность последовательности с нуклеотидными или аминокислотными последовательностями биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Например, согласно гипотезе "качелей" Ф.Крика 5'-основание на антикодоне не является пространственно ограниченным в такой же степени, как другие два основания, и поэтому может иметь нестандартное спаривание оснований. Другими словами: третье положение в триплете кодона может варьировать таким образом, что два триплета, которые различаются этим третьем положением, могут кодировать один и тот же аминокислотный остаток. Указанная гипотеза известна специалисту в данной области (смотри, например, http://en.wikipedia.org/wiki/Wobble_Hypothesis; Crick, J Mol Biol 19 (1966): 548-55).
Предпочтительные расположения доменов в IGF-1R×CD3 биспецифических одноцепочечных антительных конструкциях по изобретению продемонстрированы в приведенных ниже примерах.
В предпочтительном воплощении изобретения биспецифические одноцепочечные антитела обладают межвидовой специфичностью в отношении CD3-эпсилон и в отношении клеточного поверхностного антигена IGF-1R человека и примата, не являющегося шимпанзе, распознаваемого их вторым связывающим доменом.
В альтернативном воплощении настоящего изобретения предложена последовательность нуклеиновой кислоты, кодирующая описанную выше молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению.
Настоящее изобретение также относится к вектору, содержащему молекулу нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению.
Многие подходящие векторы известны специалистам в молекулярной биологии, и их выбор будет зависеть от желаемой функции, и они включают плазмиды, космиды. вирусы, бактериофаги и другие векторы, традиционно используемые в генной инженерии. Для конструирования различных плазмид и векторов могут быть использованы методы, хорошо известные специалистам в данной области техники, например, методы, описанные в Sambrook et al. (смотри выше) и в Ausubel, Current Protocols in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley Interscience, N.Y. (1989), (1994). Альтернативно, полинуклеотиды и векторы по изобретению могут быть включены в липосомы для доставки в клетки-мишени. Как указано более подробно ниже, для выделения индивидуальных последовательностей ДНК использовали клонирующий вектор. Если необходима экспрессия конкретного полипептида, то релевантные последовательности могут быть перенесены в экспрессирующие векторы. Типичные клонирующие векторы включают pBluescript SK, pGEM, pUC9, pBR322 и pGBT9. Типичные экспрессирующие векторы включают pTRE, pCAL-n-EK, pESP-1, pOP13CAT.
Предпочтительно, указанный вектор содержит последовательность нуклеиновой кислоты, которая представляет собой регуляторную последовательность, функционально связанную с указанной последовательностью нуклеиновой кислоты, которая определена в данном описании изобретения.
Термин "регуляторная последовательность" относится к последовательностям ДНК, которые необходимы для осуществления экспрессии кодирующих последовательностей, с которыми они лигированы. Природа таких регуляторных последовательностей различается в зависимости от организма-хозяина. У прокариот регуляторные последовательности обычно включают промотор, сайт связывания рибосом и терминаторы. У эукариот регуляторные последовательности обычно включают промоторы, терминаторы и, в некоторых случаях, энхансеры, трансактиваторы или транскрипционные факторы. Термин "регуляторная последовательность" включает, как минимум, все компоненты, присутствие которых необходимо для экспрессии, и также может включать дополнительные предпочтительные компоненты.
Термин "функционально связанный" относится к смежному положению, где описанные таким образом компоненты находятся в таком взаимном расположении, которое позволяет им функционировать надлежащим образом. Регуляторная последовательность, "функционально связанная" с кодирующей последовательностью, лигирована таким образом, что экспрессия кодирующей последовательности достигается в условиях, совместимых с регуляторными последовательностями. В том случае, когда регуляторной последовательностью является промотор, специалисту очевидно, что предпочтительней использовать двухцепочечную нуклеиновую кислоту.
L
Таким образом, упомянутым вектором предпочтительно является экспрессирующий вектор. "Экспрессирующий вектор" представляет собой конструкцию, которая может быть использована для трансформации выбранного хозяина и обеспечивает экспрессию кодирующей последовательности в выбранном хозяине. Экспрессирующие векторы могут представлять собой, например, клонирующие векторы, бинарные векторы или интегрирующие векторы. Экспрессия включает транскрипцию молекулы нуклеиновой кислоты предпочтительно в транслируемую (область) иРНК. Регуляторные элементы, обеспечивающие экспрессию в прокариотах и/или эукариотических клетках, известны специалистам в данной области техники. В случае эукариотических клеток они содержат в норме промоторы, обеспечивающие инициацию транскрипции, и возможно поли-А-сигналы, обеспечивающие терминацию транскрипции и стабилизацию этого транскрипта. Возможные регуляторные элементы, позволяющие осуществлять экспрессию в прокариотических клетках-хозяевах, включают, например, промотор P, lac, trp или tac в Е.coli, а примерами регуляторных элементов, позволяющих осуществлять экспрессию в эукариотических клетках-хозяевах, являются промотор АОХ1 или GAL1 в дрожжах или промоторы на основе CMV, SV40 (обезьяний вирус 40), RSV (вирус саркомы Рауса), CMV-энхансер, SV40-энхансер или глобиновый интрон в клетках млекопитающих и других животных.
Помимо элементов, ответственных за инициацию транскрипции, подобные регуляторные элементы также могут содержать сигналы терминации транскрипции, такие как сайт SV40-поли-А или сайт tk-поли-А, расположенный ниже данного полинуклеотида. Кроме того, в зависимости от используемой экспрессирующей системы, к кодирующей последовательности описанной последовательности нуклеиновой кислоты могут быть добавлены лидерные последовательности, способные направлять данный полипептид в клеточный компартмент или секретировать его в среду, и они общеизвестны в данной области техники (смотри также приведенные ниже Примеры). Лидерная(ые) последовательность(и) собирае(ю)тся в соответствующей фазе с последовательностями инициации и терминации трансляции, и предпочтительно, чтобы лидерная последовательность была способна направлять секрецию транслированного белка или его участка в периплазматическое пространство или внеклеточную среду. Возможно, гетерологичная последовательность может кодировать слитый белок, включающий N-концевой идентифицирующий пептид, обеспечивающий желаемые характеристики, например, стабилизацию или упрощенную очистку экспрессированного рекомбинантного продукта (смотри выше). В этом контексте в данной области техники известны подходящие экспрессирующие векторы, такие как Okayama-Berg кДНК-экспрессирующий вектор pcDV1 (Pharmacia), pCDM8, pRc/CMV, pcDNA1, pcDNA3 (In-vitrogene), pEF-DHFR, pEF-ADA или pEF-neo (Mack et al. PNAS (1995) 92, 7021-7025, и Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. (2001) 50(3), 141-150) или pSPORT1 (GIBCO BRL).
Предпочтительно, экспрессирующие регуляторные последовательности будут представлять собой эукариотические промоторные системы в векторах, способных трансформировать трансфицируемые эукариотические клетки-хозяева, но регуляторные последовательности прокариотических хозяев также могут быть использованы. После того, как вектор будет включен в соответствующего хозяина, этот хозяин поддерживается в условиях, подходящих для обеспечения высокого уровня экспрессии нуклеотидных последовательностей, и, если желательно, дальше могут следовать сбор и очистка полипептида по изобретению (смотри, например, приведенные ниже Примеры).
Альтернативной экспрессирующей системой, которая может быть использована для экспрессии белка, активного в отношении клеточного цикла, является система насекомых. В одной из таких систем в качестве вектора для экспрессии чужеродных генов в клетках Spodoptera frugiperda или в личинках Trichoplusia используется вирус ядерного полиэдроза Autographa califomica (AcNPV). Кодирующая последовательность описываемой молекулы нуклеиновой кислоты может быть клонирована в несущественную область вируса, такую как полиэдриновый ген, и помещена под контроль полиэдринового промотора. Успешная вставка указанной кодирующей последовательности будет инактивировать полиэдриновый ген и приводить к получению рекомбинантного вируса, в котором отсутствует белок оболочки. Эти рекомбинантные вирусы затем используют для инфицирования клеток S.frugiperda или личинок Trichoplusia, в которых экспрессируется белок по изобретению (Smith, J. Virol. 46 (1983), 584; Engelhard, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 91 (1994), 3224-3227).
Дополнительные регуляторные элементы могут включать транскрипционные, а также трансляционные энхансеры. Предпочтительно, описанные выше векторы по изобретению содержат селектируемый и/или поддающийся оценке маркер.
Селектируемые маркерные гены, полезные для селекции трансформированных клеток и, например, растительной ткани и растений, хорошо известны специалистам в данной области техники и придают, например, устойчивость к антиметаболитам в качестве основы селекции для dhfr, который обеспечивает устойчивость к метотрексату (Reiss, Plant Physiol. (Life Sci. Adv.) 13 (1994), 143-149); npt, который обеспечивает устойчивость к аминогликозидам неомицину, канамицину и паромицину (Herrera-Estrella, EMBO J., 2 (1983), 987-995); и hygro, который обеспечивает устойчивость к гигромицину (Marsh, Gene, 32 (1984), 481-485). Описаны дополнительные селектируемые гены, а именно trpB, который позволяет клеткам утилизировать индол вместо триптофана; hisD, который позволяет клеткам утилизировать гистинол вместо гистидина (Hartman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85 (1988), 8047); манноза-6-фосфатизомераза, которая позволяет клеткам утилизировать маннозу (WO 94/20627); и ODC (орнитиндекарбоксилаза), которая обеспечивает устойчивость к ингибитору орнитиндекарбоксилазы 2-(дифторметил)-DL-орнитину (DFMO) (McConlogue, 1987, в: Current Communications in Molecular Biology, Cold Spring Harbor Laboratory ed.); или дезаминаза из Aspergillus terreus, которая обеспечивает устойчивость к бластицидину S (Tamura, Biosci. Biotechnol. Biochem., 59 (1995), 2336-2338).
Полезные поддающиеся оценке маркеры также известны специалистам в данной области техники и имеются в продаже. Предпочтительно, указанным маркером является ген, кодирующий люциферазу (Giacomin, PI. Sci., 116 (1996), 59-72; Scikantha, J. Bad, 178 (1996), 121), зеленый флуоресцентный белок (Gerdes, FEBS Lett., 389 (1996), 44-47) или β-глюкуронидазу (Jefferson, EMBO J., 6 (1987), 3901-3907). Это воплощение, в частности, полезно для простого и быстрого скрининга клеток, тканей и организмов, содержащих упомянутый вектор.
Как описано выше, упомянутая молекула нуклеиновой кислоты может быть использована сама по себе или как часть вектора для экспрессии полипептида по изобретению в клетках, например, для его очистки, а также для генотерапевтических задач. Молекулы нуклеиновых кислот или векторы, содержащие последовательность(и) ДНК, кодирующую(ие) любой описанный выше полипептид по изобретению, вводят в клетки, которые в свою очередь продуцируют интересующий полипептид. Генная терапия, основанная на введении терапевтических генов в клетки с использованием методик ex vivo или in vivo, представляет собой одно из наиболее важных применений генного переноса. Подходящие векторы, способы или системы доставки генов для генной терапии in vitro или in vivo описаны в литературе и известны специалисту в данной области техники (смотри, например, Giordano, Nature Medicine, 2 (1996), 534-539; Schaper, Circ. Res., 79 (1996), 911-919; Anderson, Science, 256 (1992), 808-813; Verma, Nature, 389 (1994), 239; Isner, Lancet, 348 (1996), 370-374; Muhlhauser, Circ. Res., 77 (1995), 1077-1086; Onodera, Blood, 91 (1998), 30-36; Verma, Gene Ther., 5 (1998), 692-699; Nabel, Ann. N.Y. Acad. Sci., 811 (1997), 289-292; Verzeletti, Hum. Gene Ther., 9 (1998), 2243-51; Wang, Nature Medicine, 2 (1996), 714-716; WO 94/29469; WO 97/00957, US 5580859; US 5589466; или Schaper, Current Opinion in Biotechnology, 7 (1996), 635-640). Упомянутые молекулы нуклеиновых кислот и векторы могут быть сконструированы для непосредственного введения или для введения посредством липосом или вирусных векторов (например аденовирусного, ретровирусного) в клетку. Предпочтительно, указанная клетка представляет собой клетку зародышевой линии, эмбриональную клетку или яйцеклетку или происходит из них; наиболее предпочтительно, указанная клетка представляет собой стволовую клетку. Примером эмбриональной стволовой клетки может быть, среди прочего, стволовая клетка, которая описана в Nagy, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90 (1993), 8424-8428.
Согласно изобретению предложен также хозяин, подвергнутый трансформации или трансфекции вектором по изобретению. Указанный хозяин может быть получен путем введения описанного выше вектора по изобретению или описанной выше молекулы нуклеиновой кислоты по изобретению в хозяина. Присутствие по меньшей мере одного вектора или по меньшей мере одной молекулы нуклеиновой кислоты в хозяине может опосредовать экспрессию гена, кодирующего описанные выше конструкции одноцепочечных антител.
Описанные молекула нуклеиновой кислоты или вектор по изобретению, которые вводят в хозяина, либо могут быть встроены в геном хозяина, либо могут поддерживаться внехромосомно.
Хозяином может быть любая прокариотическая или эукариотическая клетка.
Термин "прокариот" означает все бактерии, которые могут быть трансформированы или трансфицированы молекулами ДНК или РНК с целью экспрессии белка по изобретению. Прокариотические хозяева могут включать грамотрицательные, а также грамположительные бактерии, такие как, например, Е.coli, S.typhimuiium, Serratia marcescens и Bacillus subtilis. Термин "эукариотический" охватывает клетки дрожжей, высших растений, насекомых и предпочтительно млекопитающих. В зависимости от хозяина, используемого в процедуре рекомбинантного получения, белок, кодируемый полинуклеотидом по настоящему изобретению, может быть гликозилированным или может быть негликозилированным. Особенно предпочтительным является использование плазмиды или вируса, содержащей(его) кодирующую последовательность полипептида по изобретению, генетически слитую с N-концевой FLAG-меткой и/или С-концевой His-меткой. Предпочтительно, длина указанной FLAG-метки составляет примерно 4-8 аминокислот, наиболее предпочтительно 8 аминокислот. Описанный выше полинуклеотид может быть использован для трансформации или трансфекции хозяина с использованием любой из методик, общепризнанных специалистами в данной области техники. Кроме того, методы получения слитых, функциональным образом связанных генов и их экспрессии, например в клетках млекопитающих и бактериях, общеизвестны в данной области техники (Sambrook, смотри выше).
Предпочтительно, указанным хозяином является бактерия или клетка насекомых, грибов, растений или животных.
В частности, предусматривается, что указанный хозяин может представлять собой клетку млекопитающего. В частности, предпочтительные клетки-хозяева включают клетки СНО (клетки яичника китайского хомячка), клетки COS (фибробласты африканской зеленой мартышки), линии миеломных клеток типа SP2/0 или NS/0. Как проиллюстрировано в приведенных ниже примерах, в качестве хозяев особенно предпочтительны клетки СНО.
Более предпочтительно, указанная клетка-хозяин представляет собой человеческую клетку или человеческую клеточную линию, например per.с6 (Kroos, Biotechnol. Prog., 2003, 19: 163-168).
В еще одном воплощении настоящее изобретение относится к способу получения молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, включающему культивирование хозяина по изобретению в условиях, обеспечивающих экспрессию данной молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, и выделение полученного полипептида из культуры.
Трансформированные хозяева могут быть выращены в ферментерах и культивированы в соответствии с методиками, известными в данной области техники для достижения оптимального клеточного роста. Затем молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению может быть выделена из ростовой среды, клеточных лизатов или клеточных мембранных фракций. Выделение и очистка, например, экспрессируемых микробами молекул биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению могут быть осуществлены любыми общепринятыми методами, такими как, например, препаративные хроматографические методы разделения и иммунологические методы разделения, например методы разделения с использованием моноклональных или поликлональных антител, направленных, например, против метки молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, или как описано в приведенных ниже примерах.
В данной области техники известно, что условия культивирования хозяина, обеспечивающие экспрессию, зависят от системы хозяина и экспрессирующей системы/экспрессирующего вектора, используемых в таком способе. Параметры, модифицируемые для достижения условий, обеспечивающих экспрессию рекомбинантного полипептида, известны в данной области техники. Следовательно, подходящие условия могут быть определены специалистом в данной области техники без дополнительного изобретательского вклада.
Сразу после экспрессии молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению может быть очищена в соответствии со стандартными в данной области техники методиками, включая осаждение сульфатом аммония, методику с использованием аффинных колонок, колоночную хроматографию, электрофорез в геле и тому подобное (смотри Scopes, "Protein Purification", Springer-Verlag, N.Y. (1982)). Для фармацевтических применений предпочтительны по существу чистые полипептиды с гомогенностью по меньшей мере примерно 90-95% и наиболее предпочтительны с гомогенностью 98-99% или более. После очистки, частично или до гомогенности, при желании, молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению затем может быть использована в терапевтических целях (в том числе экстракорпорально) или для разработки и проведения методов анализа. Кроме того, в приведенных ниже примерах подробно описаны способы выделения молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению из культуры. Выделение может быть также осуществлено способом выделения молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, способной связываться с эпитопом CD3-эпсилон (CD3ε) человека и примата, не являющегося шимпанзе, включающим следующие стадии:
(a) приведение полипептида(ов) в контакт с N-концевым фрагментом внеклеточного домена CD3ε, состоящим максимально из 27 аминокислот, содержащим аминокислотную последовательность Gln-Asp-Gly-Asn-Glu-Glu-Met-Gly (SEQ ID NO: 341) или Gln-Asp-Gly-Asn-Glu-Glu-lle-Gly (SEQ ID NO: 342), фиксированным через его С-конец на твердой фазе;
(b) элюирование связанного(ых) полипептида(ов) из указанного фрагмента; и
(c) выделение полипептида(ов) из элюата, полученного на стадии (b).
Предпочтительно, полипептид(ы), выделенный(ые) вышеуказанным способом по изобретению, является(ются) полипептидом(ами) человека.
Этот способ выделения молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению представляет собой способ выделения одного или более разных полипептидов с одинаковой специфичностью к фрагменту внеклеточного домена CD3ε, содержащего на своем N-конце аминокислотную последовательность Gln-Asp-Gly-Asn-Glu-Glu-Met-Gly (SEQ ID NO: 341) или Gln-Asp-Gly-Asn-Glu-Glu-lle-Gly (SEQ ID NO: 342), из множества полипептидов-кандидатов, а также способ очистки полипептида из раствора. Неограничивающим примером последнего способа очистки молекулы биспецифического одноцепочечного антитела из раствора является, например, очистка рекомбинантно экспрессирующейся молекулы биспецифического одноцепочечного антитела из культурального супернатанта или препарата такой культуры.
Как указано выше, фрагмент, используемый в этом способе, представляет собой N-концевой фрагмент внеклеточного домена молекулы CD3ε примата. Аминокислотная последовательность внеклеточного домена молекулы CD3ε разных видов представлена в SEQ ID NO: 1, 3, 5 и 7. Две формы N-концевого октамера представлены в SEQ ID NO: 341 и 342. Предпочтительно, этот N-конец свободно доступен для связывания полипептидов, которые должны быть идентифицированы способом по изобретению. Термин "свободно доступный" в контексте изобретения означает не имеющий дополнительных мотивов, таких как Mis-метка. Интерференция такой His-метки со связывающей молекулой, идентифицируемой способом по изобретению, описана в приведенных ниже примерах 6 и 20.
Согласно этому способу указанный фрагмент фиксируют через его С-конец на твердой фазе. Специалист в данной области техники без труда и без какой-либо изобретательской деятельности выберет подходящую твердофазную подложку в зависимости от используемого воплощения способа по изобретению. Примеры твердой подложки включают, но не ограничиваются ими, матрицы типа гранул (например агарозные гранулы, сефарозные гранулы, полистирольные гранулы, декстрановые гранулы), планшеты (культуральные планшеты или многолуночные планшеты), а также чипы, например Biacore. Выбор средств и методов фиксации/иммобилизации фрагмента на указанной твердой подложке зависит от выбора твердой подложки. Обычно используемым методом фиксации/иммобилизации является связывание через N-гидроксисукцинимидный (NHS) сложный эфир. Лежащая в основе этого связывания химия, а также альтернативные методы фиксации/иммобилизации известны специалисту в данной области, например из Hermanson "Bioconjugate Techniques", Academic Press, Inc. (1996). Для фиксации/иммобилизации на хроматографических подложках обычно используют следующие средства: NHS-активированную сефарозу (например HiTrap-NHS от GE Life Science-Amersham), CnBr-активированную сефарозу (например, GE Life Science-Amersham), NHS-активированные декстрановые гранулы (Sigma) или активированный полиметакрилат. Эти реагенты могут быть также использованы в периодическом подходе. Кроме того, в периодическом подходе могут быть использованы декстрановые гранулы, содержащие оксид железа (доступные, например, от Miltenyi). Эти гранулы могут быть использованы в комбинации с магнитом для отделения гранул от раствора. Полипептиды могут быть иммобилизованы на чипе Biacore (например, на чипах СМ5) за счет использования NHS-активированного карбоксиметилдекстрана. Дополнительными примерами подходящей твердой подложки являются многолуночные планшеты с реакционноспособными аминогруппами (например, планшеты Nunc Immobilizer™).
Согласно этому способу указанный фрагмент внеклеточного домена CD3-эпсилон может быть связан с твердой подложкой напрямую или через участок аминокислот, который может представлять собой линкерную или другую белковую/полипептидную группировку. Альтернативно, внеклеточный домен CD3-эпсилон может быть связан через одну или более чем одну адапторную молекулу.
Средства и методы элюирования пептида или полипептида, связанного с иммобилизованным эпитопом, общеизвестны в данной области. То же самое справедливо для выделения идентифицированного(ых) полипептида(ов) из элюата.
Способ выделения одной или более молекул биспецифического одноцепочечного антитела с одинаковой специфичностью к фрагменту внеклеточного домена CD3ε, содержащего на своем N-конце аминокислотную последовательность Gln-Asp-Gly-Asn-Glu-Glu-X-Gly (где Х представляет собой Met или Не), из множества полипептидов-кандидатов может включать одну или более стадий следующих способов селекции антиген-специфических структур:
CD3ε-специфические связывающие домены могут быть отобраны из репертуаров антитела. Библиотека фагового дисплея может быть сконструирована по стандартным методикам, которые описаны, например, в "Phage Display: A Laboratory Manual"; Ed. Barbas, Burton, Scott & Silverman; Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001. Форматом фрагментов антител в библиотеке антител может быть scFv, но обычно также может быть Fab-фрагмент или даже фрагмент однодоменного антитела. Для выделения фрагментов антител могут быть использованы не подвергнутые какому-либо воздействию библиотеки фрагментов антител. Для отбора связывающих структур с потенциально низкой иммуногенностью при их последующем терапевтическом применении предпочтительными для прямой селекции фрагментов человеческих антител могут быть библиотеки фрагментов человеческих антител. В некоторых случаях они могут составлять основу для синтетических библиотек антител (Knappik et al. J. Mol. Biol., 2000, 296: 57 ff). Соответствующим форматом может быть Fab, scFv (как описано ниже) или доменные антитела (dAb, обзор по которым приведен в Holt et al., Trends Biotechnol., 2003, 21:484ff).
Известно также в данной области, что во многих случаях пригодного источника человеческих иммунных антител против антигена-мишени нет. Поэтому животных подвергают иммунизации антигеном-мишенью, и из ткани животных, например селезенки или РВМС (мононуклеарные клетки периферической крови), выделяют соответствующие библиотеки антител. N-концевой фрагмент может быть биотинилирован или ковалентно связан с белками типа KLH (гемоцианин лимфы улитки) или бычьего сывороточного альбумина (BSA). Согласно общим подходам для иммунизации используют грызунов. Некоторые репертуары иммунных антител не человеческого происхождения могут быть особенно полезны по иным причинам, например по причине присутствия однодоменных антител (VHH), происходящих из видов одногорбых верблюдов (camelid species) (как описано в Muyldermans, J. Biotechnol., 74: 277; De Genst et al., Dev. Como. Immunol., 2006, 30: 187 ff). Таким образом, соответствующим форматом библиотеки антител могут быть Fab, scFv (как описано ниже) или однодоменные антитела (VHH).
В одном из возможных подходов 10-недельные мыши F1 от скрещиваний balb/c × C57black могут быть иммунизированы целыми клетками, например экспрессирующими трансмембранную ЕрСАМ, демонстрирующую на N-конце в качестве трансляционного слияния N-концевые аминокислоты 1-27 зрелой CD3ε-цепи. Альтернативно, мыши могут быть иммунизированы слитым белком 1-27 CD3-эпсилон-Fc (соответствующий подход описан в приведенном ниже Примере 2). После бустерной(ых) иммунизации(ий) могут быть взяты образцы крови, и сывороточный титр антител против CD3-положительных Т-клеток может быть протестирован, например, в FACS-анализе. Обычно сывороточные титры значительно выше у иммунизированных, чем у неиммунизированных животных.
Иммунизированные животные могут стать основой для создания иммунных библиотек антител. Примеры таких библиотек включают библиотеки фагового дисплея. Такие библиотеки, как правило, могут быть сконструированы по стандартным методикам, которые описаны, например, в "Phage Display: A Laboratory Manual"; Ed. Barbas, Burton, Scott & Silverman; Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001.
Антитела не человека также могут быть гуманизированы посредством фагового дисплея в результате создания библиотек более вариабельных антител, которые впоследствии могут быть обогащены в отношении связывающих фрагментов в процессе селекции.
В подходе с применением фагового дисплея любой из пулов фагов, который экспонирует библиотеки антител, образует основу для селекции связывающих структур с использованием соответствующего антигена в качестве молекулы-мишени. Центральный этап, на котором выделяют антиген-специфические, антиген-связанные фаги, называется пэннингом. Благодаря экспонированию фрагментов антител на поверхности фагов, этот общий способ называется фаговым дисплеем. Один из предпочтительных способов селекции заключается в использовании небольших белков, таких как домен N2 нитевидного фага, трансляционно слитый с N-концом scFv, экспонируемых данным фагом. Другим дисплейным методом, известным в данной области техники, который может быть использован для выделения связывающих структур, является метод рибосомного дисплея (смотри обзор в Groves & Osbourn, Expert. Opin. Biol. Ther., 2005, 5: 125 ff; Lipovsek & Pluckthun, J. Immunol. Methods, 2004, 290: 52 ff). Чтобы продемонстрировать связывание scFv-содержащих фаговых частиц со слитым белком 1-27 CD3ε-Fc, фаговая библиотека, несущая клонированный scFv-репертуар, может быть собрана из соответствующего культурального супернатанта с использованием PEG (полиэтиленгликоль). scFv-содержащие фаговые частицы могут быть подвергнуты инкубации с иммобилизованным слитым белком CD3ε-Fc. Иммобилизованный слитый белок CD3ε-Fc может быть нанесен на твердую фазу. Связывающие структуры могут быть элюированы, и элюат может быть использован для инфицирования свежей порции неинфицированных бактериальных хозяев. Бактериальные хозяева, подвергнутые успешной трансдукции фагмидной копией, кодирующей человеческий scFv-фрагмент, снова могут быть подвергнуты селекции на устойчивость к карбенициллину и после этого могут быть инфицированы, например хелперным фагом VCMS 13, для запуска второго раунда экспонирования антител и селекции in vitro. В норме проводят в сумме от 4 до 5 циклов селекции. Связывание выделенных связывающих структур может быть протестировано на СD3эпсилон-положительных клетках Jurkat, клетках HPBall, PBMC или трансфицированных эукариотических клетках, которые несут N-концевую CD3ε-последовательность, слитую с экспонируемой на поверхности ЕрСАМ, в проточно-цитометрическом анализе (смотри приведенный ниже Пример 4).
Предпочтительно, описанный выше способ может представлять собой способ, при котором фрагмент внеклеточного домена CD3e состоит из одного или более фрагментов полипептида, имеющего аминокислотную последовательность из любой одной, представленной в SEQ ID NO: 2, 4, 6 или 8. Более предпочтительно, указанный фрагмент представляет собой 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 или 27 аминокислотных остатков в длину.
Этот способ идентификации молекулы биспецифического одноцепочечного антитела может представлять собой способ скрининга множества молекул биспецифических одноцепочечных антител, содержащих связывающий домен, связывающийся с эпитопом CD3ε человека и примата, не являющегося шимпанзе, с межвидовой специфичностью. Альтернативно, способ идентификации представляет собой способ очистки/выделения молекулы биспецифического одноцепочечного антитела, содержащей связывающий домен, связывающийся с эпитопом CD3ε человека и примата, не являющегося шимпанзе, с межвидовой специфичностью.
Кроме того, согласно данному изобретению предложена композиция, содержащая молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению или биспецифическое одноцепочечное антитело, полученное способом, описанным выше. Предпочтительно, указанная композиция представляет собой фармацевтическую композицию.
Согласно данному изобретению предложена также молекула биспецифического одноцепочечного антитела, как она определена в данном описании, или полученная способом, как он определен в данном описании, где указанная молекула биспецифического одноцепочечного антитела предназначена для применения в предупреждении, лечении или уменьшении симптомов рака или аутоиммунных заболеваний.
Для молекулы PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак предпочтительно представляет собой рак предстательной железы, рак мочевого пузыря или рак поджелудочной железы.
Для молекулы CD19×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак предпочтительно представляет собой В-клеточную злокачественность, такую как B-NHL (В-клеточная неходжкинская лимфома), В-ALL (острый лимфобластный В-клеточный лейкоз), B-CLL (хронический лимфоцитарный В-клеточный лейкоз) или множественная миелома (где молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению преимущественно истощает CD19-положительные раковые стволовые клетки/клетки, инициирующие рак). Однако данная молекула биспецифического одноцепочечного антитела также предназначена для применения в предупреждении, лечении или уменьшении симптомов опосредованных В-клетками аутоиммунных заболеваний или аутоиммунных заболеваний с участием патогенных В-клеток, таких как ревматоидный артрит или истощение В-клеток.
Для молекулы c-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак предпочтительно представляет собой карциному, саркому, глиобластому/астроцитому, меланому, мезотелиому, опухоль Вильмса или гемопоэтическую злокачественность, такую как лейкоз, лимфома или множественная миелома. Исчерпывающий перечень различных типов рака, которые можно лечить биспецифическим одноцепочечным антителом, можно найти, например, на сайте http://www.vai.org/met/.
Для молекулы эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак предпочтительно включает, но ими не ограничивается, карциномы (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркомы и нейроэктодермальные опухоли (меланома, глиома, нейробластома).
Для молекулы ЕрСАМ×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак предпочтительно представляет собой эпителиальный рак или минимальный резидуальный рак.
Для молекулы FAPα×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак предпочтительно представляет собой эпителиальный рак.
Для молекулы IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак предпочтительно представляет собой рак кости или мягкой ткани (например саркому Юинга), рак молочной железы, рак печени, рак легкого, рак в области головы и шеи, колоректальный рак, рак предстательной железы, лейомиосаркому, рак шейки матки и рак эндометрия, рак яичника, рак предстательной железы и рак поджелудочной железы. Альтернативно, молекулу IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению также применяют в предупреждении, лечении или уменьшении симптомов аутоиммунных заболеваний, предпочтительно псориаза.
Предпочтительной является молекула биспецифического одноцепочечного антитела, дополнительно содержащая подходящие носители, стабилизаторы и/или эксципиенты. Кроме того, предпочтительной является указанная молекула биспецифического одноцепочечного антитела, пригодная для введения в комбинации с дополнительным лекарственным средством. Указанное лекарственное средство может представлять собой небелковое соединение или белковое соединение, и его можно вводить одновременно или неодновременно с молекулой биспецифического одноцепочечного антитела, как она определена в данном описании.
В соответствии с изобретением термин "фармацевтическая композиция" относится к композиции для введения пациенту, предпочтительно пациенту-человеку. Конкретная предпочтительная фармацевтическая композиция по данному изобретению содержит биспецифические одноцепочечные антитела, направленные против и созданные против независимых от окружения эпитопов CD3. Предпочтительно, фармацевтическая композиция содержит подходящие носители, стабилизаторы и/или эксципиенты. В предпочтительном воплощении фармацевтическая композиция представляет собой композицию для парентерального, трансдермального, внутрипросветного, внутриартериального, интратекального и/или интраназального введения или введения посредством прямой инъекции в ткань. В частности предусматривается, что указанную композицию вводят пациенту посредством инфузии или инъекции. Введение подходящих композиций может быть осуществлено разными способами, например внутривенным, интраперитонеальным, подкожным, внутримышечным, местным или интрадермальным введением. В частности, согласно настоящему изобретению предусматривается непрерывное введение подходящей композиции. В качестве неограничивающего примера, непрерывное, т.е. постоянное введение, может быть реализовано посредством небольшой насосной системы, приводимой в действие пациентом, для дозирования поступления терапевтического агента в организм пациента. Фармацевтическую композицию, содержащую биспецифические одноцепочечные антитела по данному изобретению, направленные против и созданные против независимых от окружения эпитопов CD3, можно вводить с использованием указанных насосных систем. Такие насосные системы общеизвестны в данной области техники и обычно рассчитаны на периодическую замену картриджей, содержащих вводимый инфузией терапевтический агент. При замене картриджа в такой насосной системе может быть обеспечено временное прерывание во всех иных обстоятельствах непрерывного потока терапевтического агента в организм пациента. И в этом случае фаза введения перед заменой картриджа и фаза введения после замены картриджа все же считаются в рамках понимания фармацевтических средств и способов по изобретению вместе составляющими одно "непрерывное введение" такого терапевтического агента.
Постоянное или непрерывное введение этих биспецифических одноцепочечных антител по данному изобретению, направленных против и созданных против независимых от окружения эпитопов CD3, может быть внутривенным или подкожным с использованием устройства для доставки жидкости или небольшой насосной системы, включающей подающий механизм для подачи жидкости из резервуара и запускающий механизм для приведения в действие подающего механизма. Насосные системы для подкожного введения могут включать в себя иглу или канюлю для протыкания кожи пациента и доставки подходящей композиции в организм пациента. Указанные насосные системы могут быть непосредственно зафиксированы на коже или прикреплены к коже пациента автономно от вены, артерии или кровеносного сосуда, тем самым обеспечивая прямой контакт между насосной системой и кожей пациента. Насосная система может быть прикреплена к коже пациента в течение периода времени от 24 часов вплоть до нескольких суток. Насосная система может представлять собой систему небольшого размера с резервуаром для небольших объемов. В качестве неограничивающего примера, объем резервуара для подходящей фармацевтической композиции, предназначенной для введения, может составлять от 0,1 до 50 мл.
Непрерывное введение может быть трансдермальным с использованием пластыря, накладываемого на кожу и заменяемого через определенные промежутки времени. Специалист в данной области техники осведомлен о системах использования пластыря для доставки лекарственного средства, подходящих для этой задачи. Следует отметить, что трансдермальное введение особенно подходит в качестве непрерываемого введения, поскольку замена первого использованного пластыря предпочтительно может быть осуществлена одновременно с заменой на новый, второй пластырь, например на поверхности кожи, находящейся в непосредственной близости от первого использованного пластыря и непосредственно перед удалением первого использованного пластыря. Проблем с прерыванием потока или сильным повреждением клеток не возникает.
Композиция по настоящему изобретению, содержащая, в частности, биспецифические одноцепочечные антитела, направленные против и созданные против независимых от окружения эпитопов CD3, могут дополнительно содержать фармацевтически приемлемый носитель. Примеры подходящих фармацевтических носителей хорошо известны в данной области техники и включают растворы, например забуференные фосфатами физиологические растворы, воду, эмульсии, такие как эмульсии масло/вода, различные типы увлажняющих агентов, стерильные растворы, липосомы и т.д. Композиции, содержащие такие носители, могут быть изготовлены общеизвестными традиционными способами. Композиции могут содержать углеводы, буферные растворы, аминокислоты и/или поверхностно-активные вещества. Углеводы могут представлять собой невосстановительные сахара, предпочтительно трегалозу, сахарозу, октасульфат, сорбит или ксилит. Такие композиции могут быть использованы для непрерывных введений, которые могут быть внутривенными или подкожными, с использованием и/или без использования насосных систем. Аминокислоты могут представлять собой заряженные аминокислоты, предпочтительно лизин, ацетат лизина, аргинин, глутамат и/или гистидин. Поверхностно-активные вещества могут представлять собой детергенты, предпочтительно с молекулярной массой более 1,2 кДа, и/или простой полиэфир, предпочтительно с молекулярной массой более 3 кДа. Неограничивающими примерами предпочтительных детергентов являются Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80 или Tween 85. Неограничивающими примерами предпочтительного простого полиэфира являются PEG 3000, PEG 3350, PEG 4000 или PEG 5000. Буферные системы, используемые в настоящем изобретении, могут иметь предпочтительное значение рН 5-9, и они могут содержать цитрат, сукцинат, фосфат, гистидин и ацетат. Композиции по настоящему изобретению можно вводить субъекту в подходящей дозе, которая может быть определена, например, в результате исследований с применением возрастающих доз путем введения увеличивающихся доз описанной здесь молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, проявляющего межвидовую специфичность в отношении приматов, не являющихся шимпанзе, например макаков. Как указано выше, описанная здесь молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, проявляющая межвидовую специфичность, может быть предпочтительно использована в идентичной форме в доклиническом тестировании на приматах, не являющихся шимпанзе, и в виде лекарственного средства у людей. Эти композиции можно также вводить в комбинации с другими белковыми и небелковыми лекарственными средствами. Эти лекарственные средства можно вводить одновременно с композицией, содержащей описанную здесь молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, проявляющую межвидовую специфичность, или отдельно до или после введения указанного полипептида в соответствии с определенными временными интервалами и дозами. Режим дозирования будет определять лечащий врач по клиническим показателям. Как известно в медицине, дозировки для любого пациента зависят от многих факторов, включая размер тела пациента, площадь поверхности тела пациента, возраст пациента, конкретное соединение, предназначенное для введения, пол пациента, время и путь введения, общее состояние здоровья пациента и другие лекарственные средства, вводимые совместно. Препараты для парентерального введения включают стерильные водные или неводные растворы, суспензии и эмульсии. Примерами неводных растворителей являются пропиленгликоль, полиэтиленгликоль, растительные масла, такие как оливковое масло, и инъекционные органические сложные эфиры, такие как этилолеат. Водные носители включают воду, спиртовые/водные растворы, эмульсии или суспензии, включая физиологический раствор и забуференные среды. Парентеральные разбавители включают раствор хлорида натрия, декстрозу в растворе Рингера, декстрозу и хлорид натрия, раствор Рингера с лактозой или нелетучие масла. Внутривенные разбавители включают жидкие и питательные наполнители, электролиты-наполнители (например на основе декстрозы в растворе Рингера) и тому подобное. Также могут присутствовать консерванты и другие добавки, такие как, например, антимикробные средства, антиоксиданты, хелатирующие агенты, инертные газы и тому подобное. К тому же, композиция по настоящему изобретению может содержать белковые носители, такие как, например, сывороточный альбумин или иммуноглобулин, предпочтительно человеческого происхождения. Предусматривается, что композиция по изобретению может содержать, в дополнение к описанной здесь молекуле биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, дополнительные биологически активные агенты в зависимости от предполагаемого применения композиции. Такими агентами могут быть лекарственные средства, действующие на желудочно-кишечную систему, лекарственные средства, действующие в качестве цитостатических средств, лекарственные средства, предупреждающие гиперурикемию, лекарственные средства, подавляющие иммунные реакции (например кортикостероиды), лекарственные средства, модулирующие воспалительный ответ, лекарственные средства, действующие на систему кровообращения, и/или такие агенты, как цитокины, известные в данной области.
Биологическая активность фармацевтической композиции, определенной в данном описании, может быть определена, например, анализами цитотоксичности, как описано в приведенных ниже примерах, в WO 99/54440, или в Schlereth et al. Cancer Immunol. Immunother., 20 (2005), 1-12. Используемые в данном описании термины "эффективность" или "эффективность in vivo" относятся к ответной реакции на терапию фармацевтической композицией по изобретению, определяемой с использованием, например, стандартизированных критериев оценки ответной реакции NCI (Национальный институт рака США). Успех или эффективность терапии in vivo с использованием фармацевтической композиции по изобретению относится к эффективности композиции в отношении ее назначения, т.е. к способности композиции вызывать ее желаемый эффект, т.е. истощение патологических клеток, например опухолевых клеток. Эффективность in vivo может быть проконтролирована утвержденными стандартными методами определения соответствующих нозологических форм, включая, без ограничения, определение количества лейкоцитов, дифференциальный анализ крови, метод сортировки флуоресцентно-активированных клеток, аспирацию костного мозга. В дополнение к этому могут быть использованы методы определения клинических химических параметров, специфичных для различных заболеваний, и другие утвержденные стандартные методы. Кроме того, могут быть использованы компьютерная томография, рентгеновское исследование, ядерная магнитно-резонансная томография (например для оценки ответной реакции на основе критериев Национального института рака США [Cheson BD, Horning SJ, Coiffier B, Shipp MA, Fisher RI, Connors JM, Lister ТА, Vose J, Grillo-Lopez A, Hagenbeek A, Cabanillas F, Klippensten D, Hiddemann W, Castellino R, Harris NL, Armitage JO, Carter W, Hoppe R, Canellos GP. Report of an international workshop to standardize response criteria for non-Hodgkin's lymphomas. NCI Sponsored International Working Group.J. Clin. Oncol., 1999 Apr; 17(4): 1244]), позитронно-эмиссионное томографическое сканирование, определение количества лейкоцитов, дифференциальный анализ крови, сортировка флуоресцентно-активированных клеток, аспирация костного мозга, биопсии/гистологии лимфатических узлов и определение различных лимфома-специфических клинических химических параметров (например лактатдегидрогеназы) и другие утвержденные стандартные методы.
Другой большой проблемой в разработке таких лекарственных средств, как фармацевтическая композиция по изобретению, является прогнозируемое модулирование фармакокинетических свойств. С этой целью определяют фармакокинетический профиль лекарственного средства-кандидата, т.е. профиль фармакокинетических параметров, которые влияют на способность конкретного лекарственного средства лечить данное состояние. Фармакокинетические параметры лекарственного средства, оказывающего влияние на способность лекарственного средства лечить конкретное болезненное состояние, включают, но не ограничиваются ими, период полувыведения, объем распределения, метаболизм "первого прохождения" через печень и степень связывания с сывороткой крови. На эффективность данного лекарственного агента может оказывать влияние каждый из упомянутых выше параметров.
"Период полувыведения" означает время, за которое 50% введенного лекарственного средства выводится в результате биологических процессов, например метаболизма, экскреции и т.д.
Под "метаболизмом первого прохождения через печень" подразумевается способность лекарственного средства метаболизироваться после первого контакта с печенью, т.е. в процессе его первого прохождения через печень.
"Объем распределения" означает степень удерживания лекарственного средства во всех различных компартментах организма, таких как, например, внутриклеточные и внеклеточные пространства, ткани и органы и т.д., и распределение лекарственного средства в этих компартментах.
"Степень связывания с сывороткой крови" означает склонность лекарственного средства взаимодействовать или связываться с белками сыворотки крови, такими как альбумин, приводящая к снижению или потере биологической активности лекарственного средства.
Фармакокинетические параметры также включают биодоступность, латентный период (Tlag), Tmax, скорости всасывания, время начала и/или Cmax для заданного количества вводимого лекарственного средства.
"Биодоступность" означает количество лекарственного средства в компартменте крови.
"Латентный период" означает время задержки между введением лекарственного средства и его детектированием и возможностью измерения в крови или плазме.
"Tmax" представляет собой время, после которого достигается максимальная концентрация лекарственного средства в крови, а "Cmax" представляет собой максимальную концентрацию в крови, получаемую при использовании данного лекарственного средства. На промежуток времени для достижения концентрации лекарственного средства в крови или тканях, которая требуется для биологического эффекта этого лекарственного средства, оказывают влияние все параметры. Фармакокинетические параметры биспецифических одноцепочечных антител, проявляющих межвидовую специфичность, которые могут быть определены в доклиническом тестировании на животных, на приматах, не являющихся шимпанзе, перечисленных выше, также приведены, например в публикации Schlereth et al. Cancer Immunol. Immunother., 20 (2005), 1-12.
Используемый в данном описании термин "токсичность" относится к токсическим эффектам лекарственного средства, выражающимся в неблагоприятных явлениях или тяжелых неблагоприятных явлениях. Эти побочные явления могут относиться к полной непереносимости лекарственного средства и/или к отсутствию локальной переносимости после введения. Токсичность может также включать тератогенные или карциногенные эффекты, вызываемые этим лекарственным средством.
Используемые в данном описании термины "безопасность", "безопасность in vivo" или "переносимость" определяют введение лекарственного средства без индуцирования тяжелых неблагоприятных явлений сразу после введения (локальная переносимость) и в течение более продолжительного применения лекарственного средства. "Безопасность", "безопасность in vivo" или "переносимость" можно оценивать, например, через регулярные интервалы в ходе лечения и последующего периода наблюдения. Измерения включают клиническую оценку, например проявлений о стороны органов, и скрининг лабораторных аномалий. В соответствии со стандартами NCI-CTC и/или MedDRA можно проводить клиническую оценку и регистрировать/кодировать отклонение относительно нормальных показателей. Проявления со стороны органов могут включать такие критерии, как аллергия/иммунология, кровь/костный мозг, сердечная аритмия, коагуляцию и тому подобное, которые изложены, например, в Общих терминологических критериях для неблагоприятных явлений (Common Terminology Criteria for adverse events) v3.0 (CTCAE). Лабораторные параметры, которые могут быть протестированы, включают, например, гематологический, клинический химический, коагуляционный профиль и анализ мочи, а также исследование других жидкостей организма, таких как сыворотка, плазма, лимфоидная или спинномозговая жидкость, ликвор и т.п. Таким образом, безопасность может быть оценена, например, путем врачебного осмотра, использования методов визуализации (т.е. ультразвуковое исследование, рентгеновское исследование, СТ-сканирование (компьютерная томография), магнитно-резонансная визуализация (MRI)), других измерений с использованием технических средств (т.е. электрокардиограмма), основных жизненных показателей состояния организма, путем измерения лабораторных показателей и регистрации неблагоприятных явлений. Например, неблагоприятные явления у приматов, не являющихся шимпанзе, в применениях и способах по изобретению могут быть исследованы гистопатологическими и/или гистохимическими методами.
Используемый в данном описании термин "эффективная и нетоксичная доза" относится к переносимой дозе биспецифического одноцепочечного антитела, как оно определено в данном описании, которая достаточно высока для того, чтобы вызвать истощение патологических клеток, элиминацию опухоли, сокращение размеров опухоли или стабилизацию заболевания без или по существу без больших токсических эффектов. Такие эффективные и нетоксичные дозы могут быть определены, например, в результате описанных в данной области исследований с возрастающими дозами, и она должна быть ниже дозы, вызывающей тяжелые неблагоприятные побочные явления (дозолимитирующая токсичность (DLT)).
На вышеупомянутые термины также имеются ссылки, например, в Preclinical safety evaluation of biotechnology-derived pharmaceuticals (Доклиническая оценка безопасности производимых биотехнологическими методами фармацевтических средств) S6; ICH Harmonised Tripartite Guideline; ICH Steering Committee meeting on July 16, 1997.
Кроме того, данное изобретение относится к фармацевтической композиции, содержащей молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по данному изобретению или полученную способом по изобретению, для предупреждения, лечения или уменьшения симптомов рака или аутоиммунных заболеваний.
Предпочтительно, для молекулы PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак представляет собой рак предстательной железы, рак мочевого пузыря или рак поджелудочной железы.
Предпочтительно, для молекулы CD19×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак представляет собой В-клеточную злокачественность, такую как неходжкинская лимфома, опосредованные В-клетками аутоиммунные заболевания или истощение В-клеток.
Предпочтительно, для молекулы c-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак представляет собой карциному, саркому, глиобластому/астроцитому, меланому, мезотелиому, опухоль Вильмса или гемопоэтическую злокачественность, такую как лейкоз, лимфома или множественная миелома.
Предпочтительно, для молекулы эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак представляет собой карциному (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркому или нейроэктодермальную опухоль (меланома, глиома, нейробластома).
Предпочтительно, для молекулы EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак представляет собой эпителиальный рак или минимальный резидуальный рак.
Предпочтительно, для молекулы FAPα×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак представляет собой эпителиальный рак.
Предпочтительно, для молекулы IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела указанный рак представляет собой рак кости или мягкой ткани (например саркому Юинга), рак молочной железы, рак печени, рак легкого, рак в области головы и шеи, колоректальный рак, рак предстательной железы, лейомиосаркому, рак шейки матки и рак эндометрия, рак яичника, рак предстательной железы и рак поджелудочной железы. Альтернативно, молекулу IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как она определена в данном описании выше, также применяют в предупреждении, лечении или уменьшении симптомов аутоиммунных заболеваний, предпочтительно псориаза.
Предпочтительно, указанная фармацевтическая композиция дополнительно содержит подходящие носители, стабилизаторы и/или эксципиенты.
В еще одном аспекте изобретение относится к применению молекулы биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как она определена в данном описании выше, или полученной способом, как он определен в данном описании выше, для изготовления фармацевтической композиции для предупреждения, лечения или уменьшения симптомов заболевания.
Предпочтительно, указанное заболевание представляет собой рак или аутоиммунные заболевания.
Более предпочтительно, для молекулы PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой рак предстательной железы, рак мочевого пузыря или рак поджелудочной железы.
Более предпочтительно, для молекулы CD19×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой В-клеточную злокачественность, такую как неходжкинская лимфома, опосредованные В-клетками аутоиммунные заболевания или истощение В-клеток.
Более предпочтительно, для молекулы c-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой карциному, саркому, глиобластому/астроцитому, меланому, мезотелиому, опухоль Вильмса или гемопоэтическую злокачественность, такую как лейкоз, лимфома или множественная миелома.
Более предпочтительно, для молекулы эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой карциному (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркому или нейроэктодермальную опухоль (меланома, глиома, нейробластома).
Более предпочтительно, для молекулы EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой эпителиальный рак или минимальный резидуальный рак.
Более предпочтительно, для молекулы FAPα×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой эпителиальный рак.
Более предпочтительно, для молекулы IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой рак кости или мягкой ткани (например саркому Юинга), рак молочной железы, рак печени, рак легкого, рак в области головы и шеи, колоректальный рак, рак предстательной железы, лейомиосаркому, рак шейки матки и рак эндометрия, рак яичника, рак предстательной железы и рак поджелудочной железы. Альтернативно, молекулу IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, также применяют в предупреждении, лечении или уменьшении симптомов аутоиммунных заболеваний, предпочтительно псориаза.
В другом предпочтительном воплощении применения молекулы биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению указанная фармацевтическая композиция пригодна для введения в комбинации с дополнительным лекарственным средством, т.е. как часть комбинированной терапии. В указанной комбинированной терапии активный агент возможно может входить в состав той же фармацевтической композиции, в состав которой входит молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, или может входить в состав отдельной фармацевтической композиции. В этом последнем случае, указанная отдельная фармацевтическая композиция пригодна для введения до, одновременно или после введения указанной фармацевтической композиции, содержащей молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Дополнительное лекарственное средство или фармацевтическая композиция может представлять собой небелковое соединение или белковое соединение. В случае, когда дополнительное лекарственное средство представляет собой белковое соединение, тогда предпочтительно это белковое соединение способно обеспечивать сигнал активации для иммунных эффекторных клеток.
Предпочтительно, указанные белковое соединение или небелковое соединение можно вводить одновременно или неодновременно с молекулой биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, молекулой нуклеиновой кислоты, как она определена в данном описании выше, вектором, как он определен в данном описании выше, или хозяином, как он определен в данном описании выше.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу предупреждения, лечения или уменьшения симптомов заболевания у субъекта, нуждающегося в этом, включающий стадию введения эффективного количества фармацевтической композиции по изобретению. Предпочтительно, указанное заболевание представляет собой рак или аутоиммунные заболевания.
Более предпочтительно, для молекулы PSCA×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой рак предстательной железы, рак мочевого пузыря или рак поджелудочной железы.
Более предпочтительно, для молекулы CD19×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой В-клеточную злокачественность, такую как неходжкинская лимфома, опосредованные В-клетками аутоиммунные заболевания или истощение В-клеток.
Более предпочтительно, для молекулы c-MET×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой карциному, саркому, глиобластому/астроцитому, меланому, мезотелиому, опухоль Вильмса или гемопоэтическую злокачественность, такую как лейкоз, лимфома или множественная миелома.
Более предпочтительно, для молекулы эндосиалин×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой карциному (молочной железы, почки, легкого, колоректальная, ободочной кишки, поджелудочной железы, мезотелиома), саркому или нейроэктодермальную опухоль (меланома, глиома, нейробластома).
Более предпочтительно, для молекулы EpCAM×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой эпителиальный рак или минимальный резидуальный рак.
Более предпочтительно, для молекулы FAPα×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой эпителиальный рак.
Более предпочтительно, для молекулы IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, указанный рак представляет собой рак кости или мягкой ткани (например саркому Юинга), рак молочной железы, рак печени, рак легкого, рак в области головы и шеи, колоректальный рак, рак предстательной железы, лейомиосаркому, рак шейки матки и рак эндометрия, рак яичника, рак предстательной железы и рак поджелудочной железы. Альтернативно, молекулу IGF-1R×CD3 биспецифического одноцепочечного антитела/полипептида, как определено в данном описании выше, также применяют в предупреждении, лечении или уменьшении симптомов аутоиммунных заболеваний, предпочтительно псориаза.
В другом предпочтительном воплощении способа по изобретению указанная фармацевтическая композиция пригодна для введения в комбинации с дополнительным лекарственным средством, т.е. как часть комбинированной терапии. В указанной комбинированной терапии активный агент возможно может входить в состав той же фармацевтической композиции, в которую входит молекула биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, или может входить в состав отдельной фармацевтической композиции. В этом последнем случае, указанная отдельная фармацевтическая композиция пригодна для введения до, одновременно или после введения указанной фармацевтической композиции, содержащей молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению. Дополнительное лекарственное средство или фармацевтическая композиция может представлять собой небелковое соединение или белковое соединение. В случае, когда дополнительное лекарственное средство представляет собой белковое соединение, тогда предпочтительно это белковое соединение способно обеспечивать сигнал активации для иммунных эффекторных клеток.
Предпочтительно, указанные белковое соединение или небелковое соединение можно вводить одновременно или неодновременно с молекулой биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, молекулой нуклеиновой кислоты, как она определена в данном описании выше, вектором, как он определен в данном описании выше, или хозяином, как он определен в данном описании выше.
Предпочтительно, в описанном выше способе указанный субъект представляет собой человека.
В еще одном аспекте данное изобретение относится к набору, содержащему молекулу биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению, молекулу нуклеиновой кислоты по изобретению, вектор по изобретению или хозяина по изобретению.
rd
Эти и другие воплощения описаны и охвачены описанием и Примерами настоящего изобретения. Рекомбинантные методики и иммунологические методы описаны, например, в Sambrook et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, 3 edition 2001; Lefkovits; Immunology Methods Manual; The Comprehensive Sourcebook of Techniques; Academic Press, 1997; Golemis; Protein-Protein Interactions: A Molecular Cloning Manual; Cold Spring Laboratory Press, 2002. Дополнительную литературу, касающуюся любого из антител, способов, применений и соединений, используемых в соответствии с настоящим изобретением, можно найти в общедоступных библиотеках и базах данных с использованием, например, электронных устройств. Например, можно использовать общепризнанную базу данных "Medline", доступную через Интернет, например по адресу http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed/medline.html. Дополнительные базы данных и адреса, такие как http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ или перечисленные на домашней странице сервиса EMBL (European Molecular Biology Laboratory) под адресом http://www.embl.de/services/index.html, известны специалисту в данной области техники и также могут быть доступны с использованием, например, http://www.google.com.
Графические материалы иллюстрируют:
Фиг.1
Слитая конструкция N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон приматов с гетерологичным растворимым белком.
Фиг.2
На Фиг.2 представлены средние значения поглощения для образцов в четырех повторах, измеренные в анализе ELISA (твердофазный иммуноферментный анализ), определяющем присутствие конструкции, состоящей из N-концевых аминокислот 1-27 зрелой CD3-эпсилон-цепи человека, слитой с шарнирным и Fc-гамма-участком человеческого lgG1 и С-концевой 6-гистидиновой меткой, в супернатанте (SN) временно трансфицированных клеток 293. В первом столбце, отмеченном как "27 аа huCD3E", показано среднее значение поглощения для конструкции, во втором столбце, отмеченном как "нерелев. SN", показано среднее значение для супернатанта клеток 293, трансфицированных нерелевантной конструкцией, в качестве отрицательного контроля. Сравнение значений, полученных для данной конструкции, со значениями, полученными для отрицательного контроля, четко демонстрирует присутствие рекомбинантной конструкции.
Фиг.3
На Фиг.3 показаны средние значения поглощения для образцов в четырех повторах, измеренные в ELISA-анализе, определяющем связывание анти-CD3-связывающих молекул с межвидовой специфичностью в форме неочищенных препаратов одноцепочечных антител, экспрессируемых в периплазматическое пространство, с конструкцией, содержащей N-концевые аминокислоты 1-27 зрелой CD3-эпсилон-цепи человека, слитой с шарнирным и Fc-гамма-участком человеческого lgG1 и С-концевой His6-меткой. В столбцах показаны, слева направо, средние значения поглощения для специфичностей, обозначенных как A2J HLP, I2C HLP, E2M HLP, F70 HLP, G4H HLP, H2C HLP, E1L HLP, F12Q HLP, F6A HLP и Н1Е HLP. В самом правом столбце, помеченном как "отр. контр." показано среднее значение поглощения для препарата одноцепочечного мышиного антитела против CD3 человека в качестве отрицательного контроля. Сравнение значений, полученных для анти-CD3-специфичностей, со значениями, полученными для отрицательного контроля (отр. контр.), четко демонстрирует сильное связывание анти-CD3-специфичностей с N-концевыми аминокислотами 1-27 зрелой CD3-эпсилон-цепи человека.
Фиг.4
Слитая конструкция N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон приматов с гетерологичным мембраносвязанным белком.
Фиг.5
Совмещенные гистограммы разных трансфектантов, протестированных в FACS-анализе, определяющем присутствие рекомбинантных трансмембранных слитых белков, состоящих из ЕрСАМ яванского макака и N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки, тамарина, беличьей обезьяны и домашней свиньи, соответственно. На совмещенных гистограммах, слева направо и сверху вниз, представлены результаты для трансфектантов, экспрессирующих конструкции, содержащие 27-мер человека, 27-мер игрунки, 27-мер тамарина, 27-мер беличьей обезьяны и 27-мер свиньи соответственно. На каждой отдельной совмещенной гистограмме тонкая линия означает образец, инкубированный с PBS (забуференный фосфатами физиологический раствор), содержащим 2% FCS (фетальная сыворотка теленка) вместо анти-Flag М2-антитела, в качестве отрицательного контроля, а толстая линия означает образец, инкубированный с анти-Flag М2-антителом. Совмещенная гистограмма для каждой конструкции показывает связывание анти-Flag М2-антитела с трансфектантами, что четко демонстрирует экспрессию рекомбинантных конструкций в трансфектантах.
Фиг.6
Совмещенные гистограммы разных трансфектантов, протестированных в FACS-анализе, определяющем связывание анти-CD3-связывающих молекул с межвидовой специфичностью в форме неочищенных препаратов одноцепочечных антител, экспрессируемых в периплазматическое пространство, с N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки, тамарина и беличьей обезьяны соответственно, слитой с ЕрСАМ яванского макака.
Фиг.6А:
На совмещенных гистограммах, слева направо и сверху вниз, представлены результаты для трансфектантов, экспрессирующих 1-27 CD3-ЕрСАМ, содержащий 27-мер человека, протестированных с использованием CD3-специфических связывающих молекул, обозначенных Н2С HLP, F12Q HLP, Е2М HLP и G4H HLP соответственно.
Фиг.6В:
На совмещенных гистограммах, слева направо и сверху вниз, представлены результаты для трансфектантов, экспрессирующих 1-27 CD3-ЕрСАМ, содержащий 27-мер игрунки, протестированных с использованием CD3-специфических связывающих молекул, обозначенных Н2С HLP, F12Q HLP, Е2М HLP и G4H HLP соответственно.
Фиг.6С:
На совмещенных гистограммах, слева направо и сверху вниз, представлены результаты для трансфектантов, экспрессирующих 1-27 CD3-ЕрСАМ, содержащий 27-мер тамарина, протестированных с использованием CD3-специфических связывающих молекул, обозначенных Н2С HLP, F12Q HLP, Е2М HLP и G4H HLP соответственно.
Фиг.6D:
На совмещенных гистограммах, слева направо и сверху вниз, представлены результаты для трансфектантов, экспрессирующих 1-27 CD3-ЕрСАМ, содержащий 27-мер беличьей обезьяны, протестированных с использованием CD3-специфических связывающих молекул, обозначенных Н2С HLP, F12Q HLP, E2M HLP и G4H HLP соответственно.
Фиг.6Е:
На совмещенных гистограммах, слева направо и сверху вниз, представлены результаты для трансфектантов, экспрессирующих 1-27 CD3-ЕрСАМ, содержащий 27-мер свиньи, протестированных с использованием CD3-специфических связывающих молекул, обозначенных Н2С HLP, F12Q HLP, E2M HLP и G4H HLP соответственно.
На отдельных совмещенных гистограммах тонкая линия означает образец, инкубированный с препаратом одноцепочечного мышиного антитела против CD3 человека в качестве отрицательного контроля, а толстая линия означает образец, инкубированный с соответствующими указанными анти-CD3-связывающими молекулами. Принимая во внимание отсутствие связывания с трансфектантами 27-мера свиньи и уровни экспрессии конструкций, представленных на Фиг.5, совмещенные гистограммы демонстрируют специфическое и сильное связывание тестируемых анти-CD3-специфичностей человеческих биспецифических одноцепочечных антител с полной межвидовой специфичностью с клетками, экспрессирующими рекомбинантные трансмембранные слитые белки, содержащие N-концевые аминокислоты 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки, тамарина и беличьей обезьяны соответственно, слитые с ЕрСАМ яванского макака, и, следовательно, демонстрируют межвидовую специфичность анти-CD3-связывающих молекул в отношении многих приматов.
Фиг.7
FACS-анализ для определения CD3-эпсилон человека на трансфицированных мышиных EL4 Т-клетках. Графический анализ показывает совмещение гистограмм. Толстая линия означает трансфицированные клетки, инкубированные с антителом UCHT-1 против CD3 человека. Тонкая линия означает клетки, инкубированные с мышиным контролем lgG1 изотипа. Связывание антитела UCHT1 против CD3 четко демонстрирует экспрессию CD3-эпсилон-Henn человека на клеточной поверхности трансфицированных мышиных EL4 Т-клеток.
Фиг.8
Связывание обладающих межвидовой специфичностью анти-CD3-антител с аланиновыми мутантами в эксперименте по аланиновому сканированию. Столбцы на отдельных Фигурах, слева направо и сверху вниз, представляют значения связывания, рассчитанные в условных единицах по логарифмической шкале для трансфектанта дикого типа (WT) и для всех аланиновых мутантов для положения 1-27. Значения связывания рассчитывают, используя следующую формулу:
В этом уравнении value_Sample означает значение связывания в условных единицах, отображающее степень связывания специфического анти-CD3-антитела со специфическим аланиновым мутантом, как показано на этой Фигуре; Sample означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для специфического анти-CD3-антитела, проанализированного на специфическом аланин-сканирующем трансфектанте; neg_Contr. означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для отрицательного контроля, проанализированного на специфическом аланиновом мутанте; UCHT-1 означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для антитела UCHT-1, проанализированного на специфическом аланиновом мутанте; WT означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для специфического анти-CD3-антитела, проанализированного на трансфектанте дикого типа; х указывает соответствующий трансфектант; у указывает соответствующее анти-CD3-антитело; и wt указывает на то, что соответствующий трансфектант относится к дикому типу. Индивидуальные положения аланиновых мутантов помечены однобуквенным кодом аминокислоты дикого типа и номером положения.
Фиг.8А:
На Фиг.8А представлены результаты для анти-CD3-антитела A2J HLP с межвидовой специфичностью, экспрессируемого в виде химерной IgG молекулы. Сниженная активность связывания наблюдается для мутаций с заменой на аланин в положении 4 (аспарагин), в положении 23 (треонин) и в положении 25 (изолейцин). Полная потеря связывания наблюдается для мутаций с заменой на аланин в положении 1 (глутамин), в положении 2 (аспартат), в положении 3 (глицин) и в положении 5 (глутамат).
Фиг.8В:
На Фиг.8В представлены результаты для анти-CD3-антитела Е2М HLP с межвидовой специфичностью, экспрессируемого в виде химерной IgG молекулы. Сниженная активность связывания наблюдается для мутаций с заменой на аланин в положении 4 (аспарагин), в положении 23 (треонин) и в положении 25 (изолейцин). Полная потеря связывания наблюдается для мутаций с заменой на аланин в положении 1 (глутамин), в положении 2 (аспартат), в положении 3 (глицин) и в положении 5 (глутамат).
Фиг.8С:
На Фиг.8С представлены результаты для анти-CD3-антитела Н2С HLP с межвидовой специфичностью, экспрессируемого в виде химерной IgG молекулы. Сниженная активность связывания наблюдается для мутаций с заменой на аланин в положении 4 (аспарагин). Полная потеря связывания наблюдается для мутаций на аланин глутамин в положении 1 (глутамин), в положении 2 (аспартат), в положении 3 (глицин) и в положении 5 (глутамат).
Фиг.8D:
На Фиг.8D представлены результаты для анти-CD3-антитела F12Q HLP с межвидовой специфичностью, протестированного в виде периплазматически экспрессируемого одноцепочечного антитела. Полная потеря связывания наблюдается для мутаций с заменой на аланин в положении 1 (глутамин), в положении 2 (аспартат), в положении 3 (глицин) и в положении 5 (глутамат).
Фиг.9
FACS-анализ, определяющий связывание анти-CD3-связывающей молекулы Н2С HLP, проявляющей межвидовую специфичность, с CD3 человека, содержащим и не содержащим N-концевую His6-метку.
Совмещенные гистограммы выполнены на клеточной линии EL4, трансфицированной CD3-эпсилон-цепью дикого типа человека (левая гистограмма) или CD3-эпсилон-цепью человека, содержащей N-концевую His6-метку (правая гистограмма), протестированной в FACS-анализе, определяющем связывание связывающей молекулы Н2С HLP с межвидовой специфичностью. Образцы инкубируют с контролем соответствующего изотипа в качестве отрицательного контроля (тонкая линия), антителом UCHT-1 против CD3 человека в качестве положительного контроля (пунктирная линия) и анти-CD3-антителом Н2С HLP с межвидовой специфичностью в форме химерной IgG молекулы (толстая линия).
Совмещенные гистограммы демонстрируют сравнимое связывание антитела UCHT-1 с обоими трансфектантами по сравнению с изотипическим контролем, демонстрирующим экспрессию обеих рекомбинантных конструкций. Совмещенные гистограммы также демонстрируют связывание анти-CD3-связывающей молекулы Н2С HLP только с CD3 эпсилон-цепью дикого типа человека, но не с His6-CD3-эпсилон-цепью человека. Эти результаты демонстрируют, что наличие свободного N-конца существенно для связывания анти-CD3-связывающей молекулы Н2С HLP с межвидовой специфичностью.
Фиг.10
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 яванского макака, и Т-клеточной линией 4119LnPx макака. FACS-окрашивание осуществляют, как описано в Примере 10. Толстая линия означает клетки, инкубированные с очищенным белком в концентрации 2 мкг/мл, которые после этого инкубируют с анти-his-антителом и РЕ-меченым детектирующим антителом. Тонкая линия на гистограммах отражает отрицательный контроль: клетки, инкубированные только с анти-his-антителом и детектирующим антителом.
Фиг.11
FACS-анализ связывания указанных обладающих межвидовой специфичностью биспецифических одноцепочечных конструкций с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 яванского макака, и Т-клеточной линией 4119LnPx макака. FACS-окрашивание осуществляют, как описано в Примере 10. Толстая линия означает клетки, инкубированные с очищенным белком в концентрации 2 мкг/мл, которые после этого инкубируют с анти-his-антителом и РЕ-меченым детектирующим антителом. Тонкая линия на гистограммах отражает отрицательный контроль: клетки, инкубированные только с анти-his-антителом и детектирующим антителом.
Фиг.12
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 яванского макака, и Т-клеточной линией 4119LnPx макака. FACS-окрашивание осуществляют, как описано в Примере 10. Толстая линия означает клетки, инкубированные с очищенным белком в концентрации 2 мкг/мл, которые после этого инкубируют с анти-his-антителом и РЕ-меченым детектирующим антителом. Тонкая линия на гистограммах отражает отрицательный контроль: клетки, инкубированные только с анти-his-антителом и детектирующим антителом.
Фиг.13
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными MCSP-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. А): стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 человека, использованы в качестве клеток-мишеней. В): Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 яванского макака, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполнен, как описано в Примере 11.
Фиг.14
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными MCSP-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. А) и В) Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 яванского макака, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполнен, как описано в Примере 11.
Фиг.15
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными MCSP-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. А) и В): стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 человека, использованы в качестве Т-клеток-мишеней. Анализ выполнен, как описано в Примере 11.
Фиг.16
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными MCSP-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. А): стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 человека, использованы в качестве клеток-мишеней. В): Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 яванского макака, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполнен, как описано в Примере 11.
Фиг.17
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными MCSP-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. А): стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 человека, использованы в качестве клеток-мишеней. В): Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 яванского макака, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполнен, как описано в Примере 11.
Фиг.18
Стабильность в плазме MCSP и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью, протестированных путем измерения цитотоксической активности, индуцированной образцами указанных одноцепочечных конструкций, инкубированных с 50% человеческой плазмы при 37°С и 4°С в течение 24 часов, соответственно, или с добавлением 50% человеческой плазмы непосредственно перед тестированием цитотоксичности, или без добавления плазмы. Клетки СНО, трансфицированные MCSP человека, использованы в качестве клеток-мишеней, и стимулированные CD4/CD56-РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток. Анализ выполяен, как описано в Примере 12.
Фиг.19
Начальное уменьшение и восстановление (т.е. перераспределение) абсолютного количества Т-клеток (незакрашенные квадраты) в периферической крови пациентов с B-NHL (В-клеточная неходжкинская лимфома) (номера пациентов 1, 7, 23, 30, 31 и 33 в Таблице 4), по существу не имевших циркулирующих С019-положительных целевых В-клеток (закрашенные треугольники), во время начальной фазы внутривенной инфузии CD3-связывающей молекулы CD19×CD3, распознающей традиционный зависимый от окружения эпитоп CD3. Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови. Первая точка на графике показывает исходные количества непосредственно перед началом инфузии. Доза CD19×CD3 приведена в круглых скобках рядом с номером пациента.
Фиг.20
2
2
2
2
(A) Повторное перераспределение Т-клеток (незакрашенные квадраты) у пациента с B-NHL №19 (Таблица 4), не имевшего циркулирующих CD19-положительных целевых В-клеток (закрашенные треугольники) и у которого развились ЦНС-симптомы при непрерывной внутривенной инфузии CD19×CD3 в начальной дозе 5 мкг/м/24 ч в течение одних суток с последующим резким увеличением дозы до 15 мкг/м/24 ч. Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови. Первая точка на графике показывает исходные количества непосредственно перед началом инфузии. После восстановления количества циркулирующих Т-клеток в результате первого эпизода перераспределения, инициированного лечением, начатым с 5 мкг/м/24 ч, пошаговое увеличение дозы от 5 до 15 мкг/м/24 ч инициировало второй эпизод перераспределения Т-клеток, ассоциированный с развитием ЦНС-симптомов, среди которых преобладали спутанность сознания и дезориентация.
2
(B) Повторное перераспределение Т-клеток у пациента с B-NHL, у которого развились ЦНС-симптомы после повторной внутривенной болюсной инфузии CD19×CD3 при 1,5 мкг/м. Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови. Продолжительность инфузии для каждого болюсного введения составляла от 2 до 4 часов. Вертикальные стрелки указывают на начало болюсных инфузии. Точки на графике в начальный момент каждого болюсного введения показывают количество Т-клеток непосредственно перед началом болюсной инфузии. Каждая болюсная инфузия инициировала эпизод перераспределения Т-клеток, за которым следовало восстановление количества Т-клеток до следующей болюсной инфузии. Наконец, третий эпизод перераспределения Т-клеток был ассоциирован с развитием ЦНС-симптомов у этого пациента.
Фиг.21
2
Комплексная картина перераспределения Т-клеток (незакрашенные квадраты) у пациента с B-NHL №20 (Таблица 4) без циркулирующих CD19-положительных В-клеток-мишеней (закрашенные треугольники) в течение линейно возрастающей (ramp) инициации инфузии CD19×CD3, т.е. плавного постепенного увеличения скорости потока от почти нуля до 15 мкг/м/24 ч в течение первых 24 часов лечения. Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови. Первая точка на графике показывает исходные количества непосредственно перед началом инфузии. Доза CD19×CD3 приведена в скобках рядом с номером пациента. Т-клетки, вновь появляющиеся в циркулирующей крови после начального перераспределения, инициированного первым воздействием CD19×CD3, снова исчезают из циркулирующей крови, что частично индуцируется все еще возрастающими уровнями CD19×CD3 во время ramp-фазы.
Фиг.22
Количества Т- и В-клеток во время лечения с использованием CD19×CD3 пациента с B-NHL №13 (Таблица 4), у которого имелось значительное количество циркулирующих CD19-положительных В-клеток-мишеней (лимфомы) (закрашенные треугольники). Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови. Первая точка на графике показывает исходные количества непосредственно перед началом инфузии. Доза CD19×CD3 приведена в скобках рядом с номером пациента. Т-клетки (незакрашенные квадраты) полностью исчезают из кровотока после начала инфузии CD19×CD3 и не появляются вновь до тех пор, пока циркулирующие CD19-положительные В-клетки (лимфомы) (закрашенные треугольники) не будут истощены в периферической крови.
Фиг.23
Повторное перераспределение Т-клеток (незакрашенные квадраты) у пациента с B-NHL №24 (Таблица 4), у которого по существу не было циркулирующих CD19-положительных В-клеток-мишеней (закрашенные треугольники) и развились ЦНС-симптомы в результате инициации инфузии CD19×CD3 без добавления HSA (сывороточный альбумин человека), необходимого для стабилизации лекарственного средства (верхняя панель). После первого восстановления циркулирующих Т-клеток в конце начального перераспределения, неравномерный поток лекарственного средства, обусловленный отсутствием стабилизирующего HSA, инициировал второй эпизод перераспределения Т-клеток, ассоциированный с развитием ЦНС-симптомов, среди которых доминировали спутанность сознания и дезориентация. Когда этому же пациенту снова начинали вводить раствор CD19×CD3, содержащий добавку HSA для стабилизации лекарственного средства, то у пациента не наблюдалось никакого повторного перераспределения Т-клеток (нижняя панель), а также развития каких-либо ЦНС-симптомов. Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови. Первая точка на графике показывает исходные количества непосредственно перед началом инфузии. Доза CD19×CD3 приведена в скобках рядом с номером пациента.
Фиг.24
Модель адгезии Т-клеток к эндотелиальным клеткам, индуцированной моновалентным связыванием с зависимыми от окружения эпитопами CD3. Моновалентное взаимодействие традиционной CD3-связывающей молекулы с ее зависимым от окружения эпитопом на CD3-эпсилон может приводить к аллостерическому изменению конформации CD3 с последующим рекрутментом Nck2 к цитоплазматическому домену CD3-эпсилон (Gil et al. (2002) Cell 109: 901). Поскольку Nck2 непосредственно связан с интегринами через PINCH и ILK (Legate et al. (2006) Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 7: 20), рекрутмент Nck2 к цитоплазматическому домену CD3-эпсилон после аллостерического изменения конформации CD3 в результате связывания традиционной CD3-связывающей молекулы (такой как CD19×CD3 из Примера 13) с ее зависимым от окружения эпитопом на CD3-эпсилон, может увеличивать адгезивность Т-клеток к эндотелиальным клеткам за счет временного перехода интегринов на поверхности Т-клеток в их более адгезивную изоформу через передачу сигнала изнутри наружу.
Фиг.25
51
50
Цитотоксическая активность тестируемого вещества, CD33-AF5 VH-VL × 12С VH-VL, использованного в исследовании in vivo на яванских макаках, описанном в Примере 14. Специфический лизис CD33-положительных клеток-мишеней определяли в стандартном анализе высвобождения хрома при возрастающих концентрациях CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL. Время анализа составляло 18 часов. Т-клеточную линию 4119LnPx макака использовали в качестве источника эффекторных клеток. Клетки СНО, трансфицированные CD33 яванского макака, служили в качестве клеток-мишеней. Соотношение эффекторных клеток и клеток-мишеней (Е:Т-соотношение) составляло 10:1. Концентрацию CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL, необходимую для полумаксимального лизиса клеток-мишеней (EC), вычисляли из кривой доза-ответ, и она составляла 2,7 нг/мл.
Фиг.26
2
2
2
2
(A) Дозо- и время-зависимое истощение CD33-положительных моноцитов в периферической крови яванских макаков в результате непрерывной внутривенной инфузии CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL, как описано в Примере 14. Процентное содержание относительно исходного (т.е. 100%) абсолютного количества циркулирующих CD33-положительных моноцитов после продолжительности лечения, указанной над столбцами, показано для каждого из двух яванских макаков для каждого уровня дозы. Уровень дозы (т.е. скорость потока при инфузии) указан под столбцами. Никакого истощения циркулирующих CD33-положительных моноцитов не наблюдалось у животных 1 и 2, которых лечили в течение 7 суток дозой 30 мкг/м/24 ч. У животных 3 и 4, которых лечили в течение 7 суток дозой 60 мкг/м/24 ч, количество циркулирующих CD33-положительных моноцитов уменьшилось до 68% и 40% от исходного соответственно. При 240 мкг/м/24 ч циркулирующие CD33-положительные моноциты были почти полностью истощены в периферической крови через 3 суток лечения (животные 5 и 6). При 1000 мкг/м/24 ч истощение циркулирующих CD33-положительных моноцитов в периферической крови завершалось уже через 1 сутки лечения (животные 7 и 8).
2
(B) Ход изменения количества Т-клеток и CD33-моноцитов в периферической крови двух яванских макаков во время непрерывной инфузии CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL в течение 14 суток при 120 мкг/м/24 ч. Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови.
Первая точка на графике показывает исходные количества непосредственно перед началом инфузии. После начальной мобилизации CD33-моноцитов в течение первых 12 часов после начала инфузии CD33-моноциты в периферической крови (закрашенные треугольники) истощаются на две трети (животное 10) и на 50% (животное 9) относительно соответствующих исходных количеств во время дальнейшей инфузии. Количество циркулирующих Т-клеток (незакрашенные квадраты) демонстрирует ограниченное начальное уменьшение, за которым следует восстановление количества уже в присутствии циркулирующих CD33-положительных моноцитарных клеток-мишеней.
Фиг.27
51
50
Цитотоксическая активность тестируемого вещества, MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL, использованного в исследовании in vivo на яванских макаках, описанном в Примере 15. Специфический лизис MCSP-положительных клеток-мишеней определяли в стандартном анализе высвобождения хрома при возрастающих концентрациях MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL. Время анализа составляло 18 часов. Т-клеточную линию 4119LnPx макака использовали в качестве источника эффекторных клеток. Клетки СНО, трансфицированные MCSP яванского макака, служили в качестве клеток-мишеней. Соотношение эффекторных клеток и клеток-мишеней (Е:Т-соотношение) составляло 10:1. Концентрацию MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL, необходимую для полумаксимального лизиса клеток-мишеней (ЕС), вычисляли из кривой доза-ответ, и она составляла 1,9 нг/мл.
Фиг.28
Отсутствие начальных эпизодов уменьшения и последующего восстановления абсолютного количества Т-клеток (т.е. перераспределения) в периферической крови яванских макаков во время начальной фазы внутривенной инфузии CD3-связывающей молекулы MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL, распознающей по существу независимый от окружения эпитоп CD3. Абсолютные количества клеток приведены в 1000 клеток на микролитр крови. Первая точка на графике показывает исходные количества непосредственно перед началом инфузии. Доза MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL приведена в круглых скобках рядом с номером животного. При известном отсутствии MCSP-положительных клеток-мишеней в циркулирующей крови яванских макаков не наблюдается индукции перераспределения Т-клеток (т.е. начального эпизода уменьшения и последующего восстановления абсолютного количества Т-клеток) вследствие опосредованного клетками-мишенями перекрестного связывания CD3. Кроме того, индукции перераспределения Т-клеток (т.е. начального эпизода уменьшения и последующего восстановления абсолютного количества Т-клеток), вызванной сигналом, который Т-клетки могут получать посредством исключительного взаимодействия только с CD3-связывающим сайтом, можно избежать, используя такие CD3-связывающие молекулы, как MCSP-G4 VH-VL x 12C VH-VL, распознающие по существу независимый от окружения эпитоп CD3.
Фиг.29
FACS-анализ связывания указанных обладающих межвидовой специфичностью биспецифических одноцепочечных конструкций с клетками СНО, трансфицированными CD33 человека, с CD3+Т-клеточной линией НРВ-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными CD33 макака, и с РВМС макака соответственно. FACS-окрашивание выполнено, как описано в Примере 16.4. Толстые линии означают клетки, инкубированные с очищенной биспецифической одноцепочечной конструкцией в концентрации 5 мкг/мл или с супернатантом клеточной культуры трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифического антитела с межвидовой специфичностью. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. В качестве отрицательного контроля использовали супернатант нетрансфицированных клеток СНО. Для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью совмещенная гистограмма демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с CD33 человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.30
На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными CD33-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы выполнены, как описано в Примере 16.5. Диаграммы четко демонстрируют для каждой показанной конструкции сильное возрастание цитотоксической активности эффекторных клеток человека и макака против клеток СНО, трансфицированных CD33 человека и макака соответственно.
Фиг.31
Мониторинг очистки биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью, обозначенной E292F3 HL × I2C HL, с использованием SDS-PAGE (электрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия) и вестерн-блоттинга. Образцы из элюата, клеточного культурального супернатанта (SN) и проточной фракции колонки (FT) анализировали, как указано. Белковый маркер (М) применяли в качестве эталона масс. Интенсивная белковая зона с молекулярной массой от 50 до 60 кДа в SDS-PAGE демонстрирует эффективную очистку биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью до очень высокой степени чистоты с использованием одностадийного метода очистки, описанного в Примере 17.2. Вестерн-блоттинг с определением гистидинб-метки подтверждает идентичность белковой зоны в элюате как биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью. Слабый сигнал для образца проточной фракции в этом чувствительном методе детекции дополнительно указывает на практически полный захват биспецифических одноцепочечных молекул в результате осуществления данного метода очистки.
Фиг.32
Мониторинг очистки биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью, обозначенной V207C12 HL × H2C HL, с использованием SDS-PAGE и вестерн-блоттинга. Образцы из элюата, клеточного культурального супернатанта (SN) и проточной фракции колонки (FT) анализировали, как указано. Белковый маркер (М) применяли в качестве эталона масс. Интенсивная белковая зона с молекулярной массой от 50 до 60 кДа в SDS-PAGE демонстрирует эффективную очистку биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью до очень высокой степени чистоты с использованием одностадийного метода очистки, описанного в Примере 17.2. Вестерн-блоттинг с определением гистидине-метки подтверждает идентичность белковой зоны в элюате как биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью. Слабый сигнал для образца проточной фракции в этом чувствительном методе детекции дополнительно указывает на практически полный захват биспецифических одноцепочечных молекул в результате осуществления данного метода очистки.
Фиг.33
Мониторинг очистки биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью, обозначенной AF5HL×F12QHL, с использованием SDS-PAGE и вестерн-блоттинга. Образцы из элюата, клеточного культурального супернатанта (SN) и проточной фракции колонки (FT) анализировали, как указано. Белковый маркер (М) применяли в качестве эталона масс. Интенсивная белковая зона с молекулярной массой от 50 до 60 кДа в SDS-PAGE демонстрирует эффективную очистку биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью до очень высокой степени чистоты с использованием одностадийного метода очистки, описанного в Примере 17.2. Вестерн-блоттинг с определением гистидине-метки подтверждает идентичность белковой зоны в элюате как биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью. Сигнал в образце проточной фракции в этом чувствительном методе детекции объясняется насыщением аффинной колонки вследствие высокой концентрации биспецифических одноцепочечных молекул в супернатанте.
Фиг.34
Стандартная кривая для AF5HL×I2CHL в 50%-ной сыворотке макака. На верхней диаграмме представлена стандартная кривая, полученная в анализе, описанном в Примере 18.2.
На нижней диаграмме представлены результаты для контрольных образцов (QC-образцов) AF5HL×I2CHL в 50%-ной сыворотке макака. Степень обнаружения составляет выше 90% для QC-образца с высокой и средней концентрацией и выше 80% для QC-образца с низкой концентрацией.
Таким образом, данный анализ позволяет определять AF5HL×I2CHL в образцах с сывороткой в диапазоне от 10 нг/мл до 200 нг/мл (перед разведением).
Фиг.35
Стандартная кривая для MCSP-G4 HL × I2C HL в 50%-ной сыворотке макака. На верхней диаграмме представлена стандартная кривая, полученная в анализе, описанном в Примере 18.2.
На нижней диаграмме представлены результаты для QC-образцов MCSP-G4 ML × 12C HL в 50%-ной сыворотке макака. Степень обнаружения составляет выше 98% для QC-образца с высокой и средней концентрацией и выше 85% для QC-образца с низкой концентрацией.
Таким образом, анализ позволяет определять MCSP-G4 ML × I2C HL в образцах с сывороткой в диапазоне от 10 нг/мл до 200 нг/мл (перед разведением).
Фиг.36
FACS-анализ связывания анти-Flag-антитела с клетками СНО, трансфицированными N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон указанных видов, слитыми с ЕрСАМ яванского макака. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 19.1. Толстые линии означают клетки, инкубированные с анти-Flag-антителом. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. В качестве отрицательного контроля использовали PBS с 2% FCS. Гистограммы демонстрируют сильное и сравнимое связывание анти-Flag-антитела со всеми трансфектантами, что указывает на сильную и равную экспрессию трансфицированных конструкций.
Фиг.37
FACS-анализ связывания конструкции I2C lgG1 с клетками СНО, экспрессирующими N-концевые аминокислоты 1-27 CD3-эпсилон указанных видов, слитые с ЕрСАМ яванского макака. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 19.3. Толстые линии означают клетки, инкубированные с 50 мкл клеточного культурального супернатанта клеток, экспрессирующих конструкцию I2C lgG1. Закрашенные гистограммы отображают отрицательный контроль. Клетки, экспрессирующие N-концевые аминокислоты 1-27 CD3-эпсилон свиньи, слитые с ЕрСАМ яванского макака, использовали в качестве отрицательного контроля. В сравнении с отрицательным контролем гистограммы четко демонстрируют связывание конструкции I2C lgG1 с N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон человека, игрунки, тамарина и беличьей обезьяны.
Фиг.38
FACS-анализ связывания конструкции I2C lgG1, как описано в Примере 19.2, с человеческим CD3 с и без N-концевой His6-метки, как описано в Примерах 6.1 и 5.1 соответственно. Толстые линии означают клетки, инкубированные с антителом UCHT-1 против CD3 человека, Penta-His-антителом (Qiagen) и супернатантом культуры клеток, экспрессирующих конструкцию 12С lgG1, соответственно, как указано. Закрашенные гистограммы отображают клетки, инкубированные с нерелевантным мышиным антителом lgG1 в качестве отрицательного контроля.
Две верхние совмещенные гистограммы показывают сравнимое связывание антитела UCHT-1 с обоими трансфектантами по сравнению с изотипическим контролем, демонстрирующим экспрессию обеих рекомбинантных конструкций. Центральные совмещенные гистограммы демонстрируют связывание Penta-His-антитела с клетками, экспрессирующими His6-CD3-эпсилон-цепь человека (His6-CD3), но не с клетками, экспрессирующими CD3-эпсилон-цепь дикого типа (WT-CD3). Нижние совмещенные гистограммы демонстрируют связывание конструкции I2C lgG1 с человеческой CD3-эпсилон-цепью дикого типа, но не с His6-CD3-эпсилон-цепью человека. Эти результаты демонстрируют, что присутствие свободного N-конца существенно для связывания анти-CD3-связывающей молекулы I2C с межвидовой специфичностью с CD3-эпсилон-цепью.
Фиг.39
FACS-анализ связывания указанных обладающих межвидовой специфичностью биспецифических одноцепочечных конструкций с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3 макака, и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 10. Толстые линии означают клетки, инкубированные с очищенной биспецифической одноцепочечной конструкцией в концентрации 2 мкг/мл или клеточным супернатантом, содержащим данную биспецифическую одноцепочечную конструкцию, соответственно. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Супернатант нетрансфицированных клеток СНО использовали в качестве отрицательного контроля для связывания с Т-клеточными линиями. Одноцепочечную конструкцию с нерелевантной целевой специфичностью использовали в качестве отрицательного контроля для связывания с клетками СНО, трансфицированными MCSP D3. Совмещенная гистограмма для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с MCSP D3 человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.40
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными MCSP D3-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также использовали эффекторные клетки и отношение эффекторных клеток к клеткам-мишеням, как указано. Анализ выполняли, как описано в Примере 11. Диаграммы четко демонстрируют сильный рекрутмент цитотоксической активности с межвидовой специфичностью под действием каждой конструкции.
Фиг.41
FACS-анализ связывания указанных обладающих межвидовой специфичностью биспецифических одноцепочечных конструкций с клетками СНО, трансфицированными CD33 человека, с CD3+Т-клеточной линией НРВ-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными CD33 макака, и с РВМС макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 21.2. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. В качестве отрицательного контроля использовали супернатант нетрансфицированных клеток СНО. Совмещенная гистограмма для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с CD33 человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.42
На диаграммах представлены результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными CD33-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы выполняли, как описано в Примере 21.3. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных клеток человека и макака против клеток СНО, трансфицированных CD33 человека и макака соответственно.
Фиг.43
Перераспределение Т-клеток у шимпанзе при еженедельной внутривенной болюсной инфузии PBS/5% HSA и PBS/5% HSA плюс конструкция одноцепочечного ЕрСАМ/CD3 биспецифического антитела в дозах 1,6, 2,0, 3,0 и 4,5 мкг/кг. Продолжительность инфузии для каждого болюсного введения составляла 2 часа. Вертикальные стрелки указывают на начало болюсных инфузии. Точки на графике в момент начала каждого болюсного введения показывают количества Т-клеток непосредственно перед началом болюсной инфузии. Каждая болюсная инфузия конструкции одноцепочечного EpCAM/CD3 биспецифического антитела, которая распознает традиционный зависимый от окружения CD3-эпитоп, инициирует эпизод перераспределения Т-клеток с последующим восстановлением Т-клеток до исходных значений перед следующей болюсной инфузией.
Фиг.44
CD3-специфический ELISA-анализ периплазматических препаратов, содержащих Flag-меченые белковые scFv-фрагменты из отобранных клонов. Периплазматические препараты растворимых белковых scFv-фрагментов добавляли в лунки планшета для ELISA, которые были покрыты растворимым слитым белком человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc (aa означает аминокислота) и были дополнительно блокированы PBS с 3% BSA. Определение осуществляли, используя моноклональное анти-Flag-биотин-меченое антитело, затем конъюгированный с пероксидазой стрептавидин. ELISA проявляли раствором субстрата ABTS (2,2'-азинобис(3-этилбензотиозолин-6-сульфонат). Значения OD (оптическая плотность) (ось у) измеряли при 405 нм, используя ELISA-ридер. Названия клонов представлены на оси х.
Фиг.45
ELISA-анализ периплазматических препаратов, содержащих Flag-меченые белковые scFv-фрагменты из отобранных клонов. Те же периплазматические препараты растворимых белковых scFv-фрагментов, что и на Фиг.44, добавляли в лунки планшета для ELISA, которые не были покрыты растворимым слитым белком человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc, но были покрыты lgG1 человека (Sigma) и блокированы 3%-ным BSA в PBS.
Определение осуществляли, используя моноклональное анти-Flag-биотин-меченое антитело, затем конъюгированный с пероксидазой стрептавидин. ELISA проявляли раствором субстрата ABTS. Значения OD (ось y) измеряли при 405 нм, используя ELISA-ридер. Названия клонов представлены на оси х.
Фиг.46
Фиг.46A-G: FACS-анализ связывания указанных обладающих межвидовой специфичностью биспецифических одноцепочечных конструкций с клетками СНО, трансфицированными PSCA человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными PSCA макака, и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 24.5. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих биспецифические одноцепочечные конструкции. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Супернатант нетрансфицированных клеток использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенная гистограмма для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с PSCA человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.47
Фиг.47А-С: На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы осуществляли, как описано в Примере 24.6. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных клеток человека и макака против клеток, положительных в отношении PSCA человека и макака соответственно.
Фиг.48
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными PSCA человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными PSCA макака, и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 45.5. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических одноцепочечных антител. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Супернатант нетрансфицированных клеток использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрируют специфическое связывание данной конструкции с PSCA человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.49
На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы осуществляли, как описано в Примере 24.6. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных Т-клеток человека и макака против клеток-мишеней, положительных в отношении PSCA человека и макака соответственно.
Фиг.50
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными CD19 человека, с CD3-положительной Т-клеточной линией HPB-ALL человека и с CD3-положительной Т-клеточной линией 4119LnPx макака. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 25.4. Толстые линии на гистограммах означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом, которые затем инкубировали с мышиным анти-His-антителом, затем с РЕ-меченым анти-мышиным Ig детектирующим антителом. Гистограммы, изображенные тонкими линиями, представляют отрицательный контроль, т.е. клетки, инкубированные только с анти-His-антителом и анти-мышиным Ig детектирующим антителом.
Фиг.51
Цитотоксическая Т-клеточная активность, перенаправленная указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью против указанной клеточной линии-мишени. А) Стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека использованы в качестве эффекторных Т-клеток, и клетки СНО, трансфицированные CD19 человека, использована в качестве клеток-мишеней. В) Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве источника эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные CD19 человека, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполнен, как описано в Примере 25.5.
Фиг.52
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с С-МЕТ-положительной клеточной линией рака молочной железы человека MDA-MB-231, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека и с CD3+Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 26.5. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических одноцепочечных антител. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Супернатант нетрансфицированных клеток использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с С-МЕТ и CD3 человека и макака.
Фиг.53
На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы осуществляли, как описано в Примере 26.6. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных клеток человека против клеток, положительных в отношении С-МЕТ.
Фиг.54
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, экспрессирующими сМЕТ человека, как описано в Примере 27.1, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, экспрессирующими смет макака, как описано в Примере 27.1, и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 27.2. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических одноцепочечных антител. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Супернатант нетрансфицированных клеток использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с сМЕТ человека и макака и с CD3 человека и макака.
Фиг.55
На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными сМЕТ-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанную клеточную линию-мишень, созданную как описано в Примере 27.1. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы осуществляли, как описано в Примере 27.4. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных Т-клеток макака против клеток-мишеней, положительных в отношении сМЕТ макака.
Фиг.56
FACS-анализ связывания указанных scFv антител с межвидовой специфичностью с клетками СНО, экспрессирующими сМЕТ человека, как описано в Примере 27.1, и с клетками СНО, экспрессирующими сМЕТ макака, как описано в Примере 27.1, соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 27.3. Толстые линии означают клетки, инкубированные с периплазматическими препаратами, содержащими scFv антитела. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Буфер, использованный для периплазматических препаратов, использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждого scFv антитела с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с смет человека и макака.
Фиг.57
FACS-анализ связывания scFv-фрагмента антитела с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными эндосиалином человека, и с клетками СНО, трансфицированными эндосиалином макака. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 28.3. Толстые линии означают клетки, инкубированные с периплазматическими препаратами, содержащими scFv-фрагмент антитела. Тонкие линии означают негативные контроли. Нетрансфицированные клетки СНО использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы демонстрируют специфическое связывание scFv-фрагмента антитела с эндосиалином человека и макака.
Фиг.58
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными CD248 человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными CD248 макака, и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 29.1. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических одноцепочечных антител. Тонкие линии означают отрицательные контроли. Супернатант нетрансфицированных клеток СНО использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с CD248 человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.59
На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными CD248-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы осуществляли, как описано в Примере 29.1. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных Т-клеток человека и макака против клеток-мишеней, положительных в отношении CD248 человека и макака соответственно.
Фиг.60
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными ЕрСАМ человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 30.4. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом, которые затем инкубировали с анти-his-антителом и антителом для РЕ-детекции. Гистограмма, изображенная тонкими линиями, демонстрирует отрицательный контроль: клетки, инкубированные только с анти-his-антителом и антителом для детекции.
Фиг.61
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на клеточные линии-мишени. А) Стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. В) Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполняли, как описано в Примере 30.5.
Фиг.62
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на клеточные линии-мишени. А) Стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. В) Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполняли, как описано в Примере 30.5.
Фиг.63
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на клеточные линии-мишени. А) и В) Стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполняли, как описано в Примере 30.5.
Фиг.64 и 65
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на клеточные линии-мишени. А) и В) Стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполняли, как описано в Примере 30.5.
Фиг.66
Цитотоксическая активность, индуцированная указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на клеточные линии-мишени. А) Стимулированные CD4-/CD56- РВМС человека использованы в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. В) Т-клеточная линия 4119LnPx макака использована в качестве эффекторных клеток, и клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, использованы в качестве клеток-мишеней. Анализ выполняли, как описано в Примере 30.5.
Фиг.67
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными ЕрСАМ человека, мыши или гибрида человека-мыши. FACS-окрашивание осуществляли, как описано в Примере 30.7. Столбики отображают медианную интенсивность флуоресценции обозначенных конструкций к указанным антигенам ЕрСАМ.
Фиг.68
В FACS-анализе указанные конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и FAP-альфа по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и FAP-альфа человека и макака соответственно. Анализ выполняли, как описано в Примере 31.
Фиг.69
Все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью продемонстрировали цитотоксическую активность против FAP-альфа-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС человека, и против FAP-альфа-положительных клеток-мишеней макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака. Анализ выполняли, как описано в Примере 31.
Фиг.70
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными FAP-альфа человека, с CD3+Т-клеточной линией НРВ-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными FAP-альфа макака, и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 32.1. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью. Тонкие линии означают отрицательные контроли. Супернатант нетрансфицированных клеток использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с FAP-альфа человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.71
На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, в которых измеряют цитотоксическую активность, индуцированную указанными FAP-альфа-специфическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны использованные эффекторные клетки. Анализы выполнены, как описано в Примере 32.1. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных Т-клеток человека и макака против клеток-мишеней, положительных в отношении FAP-альфа человека и макака соответственно.
Фиг.72
FACS-анализ связывания указанных специфических scFv антител с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными FAP-альфа человека, и с клетками СНО, трансфицированными FAP-альфа макака, соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 32.2. Толстые линии означают клетки, инкубированные с периплазматическими препаратами, содержащими scFv антитела с межвидовой специфичностью. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Буфер, использованный для периплазматических препаратов, использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждого специфического scFv антитела с межвидовой специфичностью демонстрируют специфическое связывание данной конструкции с FAP-альфа человека и макака.
Фиг.73
FACS-анализ связывания указанных биспецифических одноцепочечных конструкций с межвидовой специфичностью с клетками СНО, трансфицированными IGF-1R человека, с CD3+Т-клеточной линией HPB-ALL человека, с клетками СНО, трансфицированными IGF-1R макака, и с Т-клеточной линией 4119LnPx макака соответственно. FACS-окрашивание выполняли, как описано в Примере 33.3. Толстые линии означают клетки, инкубированные с клеточным культуральным супернатантом трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью. Закрашенные гистограммы отображают отрицательные контроли. Клеточную культуральную среду использовали в качестве отрицательного контроля. Совмещенные гистограммы для каждой биспецифической одноцепочечной конструкции с межвидовой специфичностью демонстрирует специфическое связывание данной конструкции с IGF-1R человека и макака и CD3 человека и макака.
Фиг.74
На диаграммах показаны результаты анализов высвобождения хрома, обеспечивающих измерение цитотоксической активности, индуцированной указанными биспецифическими одноцепочечными конструкциями с межвидовой специфичностью, перенаправленными на указанные клеточные линии-мишени. Также указаны используемые эффекторные клетки. Анализы выполняли, как описано в Примере 33.3. Диаграммы четко демонстрируют для каждой конструкции сильный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных Т-клеток человека и макака против клеток-мишеней, положительных в отношении IGF-1R человека и макака соответственно.
Настоящее изобретение дополнительно иллюстрируется приведенными ниже неограничивающими примерами, которые дают лучшее понимание настоящего изобретения и многих его преимуществ.
ПРИМЕРЫ
1. Идентификация последовательностей CD3-эпсилон из образцов крови приматов, не являющихся человеком
Для идентификации CD3-эпсилон использовали образцы крови следующих приматов, не являющихся человеком: Callithrix jacchus, Saguinus oedipus и Saimiris ciureus. Для выделения общей клеточной РНК готовили образцы свежей, обработанной гепарином цельной крови в соответствии с протоколом производителя (QIAamp RNA Blood Mini Kit, Qiagen). Осуществляли транскрипцию экстрагированной иРНК в кДНК в соответствии с опубликованными протоколами. Кратко, 10 мкл осажденной РНК инкубировали с 1,2 мкл 10-кратной гексануклеотидной смеси (Roche) при 70°С в течение 10 минут и хранили на льду. Добавляли реакционную смесь, содержащую 4 мкл 5-кратного буфера Superscript II, 0,2 мкл 0,1 М дитиотрейтола, 0,8 мкл Superscript II (Invitrogen), 1,2 мкл дезоксирибонуклеозидтрифосфатов (25 мкМ), 0,8 мкл ингибитора РНКазы (Roche) и 1,8 мкл воды, не содержащей ДНКазу и РНКазу (Roth). Реакционную смесь инкубировали при комнатной температуре в течение 10 минут с последующей инкубацией при 42°С в течение 50 минут и при 90°С в течение 5 минут. Реакционную смесь охлаждали на льду, затем добавляли 0,8 мкл РНКазы Н (1 ед./мкл, Roche) и инкубировали в течение 20 минут при 37°С.
кДНК первой цепи из каждого образца подвергали 35 отдельным циклам полимеразной цепной реакции, используя ДНК-полимеразу Taq (Sigma) и следующую комбинацию праймеров, сконструированную на основании изучения базы данных: прямой праймер 5'-AGAGTTCTGGGCCTCTGC-3' (SEQ ID NO: 253); обратный праймер 5'-CGGATGGGCTCATAGTCTG-3' (SEQ ID NO: 254). Амплифицированные зоны 550 пар оснований (п.о.) выделяли из геля (Gel Extraction Kit, Qiagen) и секвенировали (Sequiserve, Vaterstetten/Germany, смотри перечень последовательностей).
CD3-эпсилон Callithrix jacchus
Нуклеотиды
Аминокислоты (SEQ ID NO: 3)
CD3-эпсилон Saguinus oedipus
Нуклеотиды
Аминокислоты (SEQ ID NO: 5)
CD3-эпсилон Saimiris ciureus
Нуклеотиды
Аминокислоты (SEQ ID NO: 7)
2. Создание фрагментов (scFv) одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью, связывающихся с N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон человека и разных приматов, не являющихся шимпанзе
2.1. Иммунизация мышей с использованием N-конца CD3-эпсилон, выделенного из его нативного CD3-окружения посредством слияния с гетерологичным растворимым белком
Мышей F1 от скрещиваний balb/c x C57black в возрасте десяти недель иммунизировали слитым белком CD3-эпсилон-Fc, несущим большую часть N-концевых аминокислот 1-27 зрелой CD3-эпсилон-цепи (1-27 CD3-Fc) человека и/или беличьей обезьяны. Для этого 40 мкг слитого белка 1-27 CD3-Fc вместе с 10 нмоль тиоат-модифицированного CpG-олигонуклеотида (5'-tccatgacgttcctgatgct-3') (SEQ ID NO: 343) в 300 мкл PBS на одну мышь инъецировали интраперитонеально. Мыши получали бустерные иммунизации через 21, 42 и возможно 63 суток тем же способом. Через десять суток после первой бустерной иммунизации брали образцы крови, и титр антител в сыворотке против слитого белка 1-27 CD3-Fc тестировали методом ELISA. Дополнительно тестировали титр против CD3-положительной Т-клеточной линии HPBall человека методом проточной цитометрии согласно стандартным протоколам. Сывороточные титры у иммунизированных животных были значительно выше, чем у неиммунизированных животных.
2.2. Создание иммунной библиотеки scFv мышиных антител: конструирование комбинаторной библиотеки антител и фаговый дисплей
Через трое суток после последней инъекции клетки селезенки мышей собирали для получения общей РНК согласно стандартным протоколам.
Посредством ОТ-ПЦР (полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией) на РНК селезенки мышей с использованием VK- и VH-специфических праймеров конструировали библиотеку ДНК-фрагментов вариабельной области легкой цепи (каппа) (VK) и вариабельной области тяжелой цепи (VH) иммуноглобулинов (Ig) мыши. кДНК синтезировали согласно стандартным протоколам.
Праймеры конструировали таким образом, чтобы создать сайт распознавания для 5'-Xhol и 3'-BstEII для амплифицированных V-фрагментов тяжелой цепи и сайт распознавания для 5'-Sacl и 3'-Spel для амплифицированных VK-фрагментов ДНК.
Для ПЦР-амплификации ДНК-фрагментов VH каждый из восьми разных праймеров, специфичных к 5'-VH-семейству (MVH1(GC)AG GTG CAG CTC GAG GAG TCA GGA CCT (SEQ ID NO: 344); MVH2 GAG GTC CAG CTC GAG CAG TCT GGA CCT (SEQ ID NO: 345); MVH3 CAG GTC CAA CTC GAG CAG CCT GGG GCT (SEQ ID NO: 346); MVH4 GAG GTT CAG CTC GAG CAG TCT GGG GCA (SEQ ID NO: 347); MVH5 GA(AG) GTG AAG CTC GAG GAG TCT GGA GGA (SEQ ID NO: 348); MVH6 GAG GTG AAG CTT CTC GAG TCT GGA GGT (SEQ ID NO: 349); MVH7 GAA GTG AAG CTC GAG GAG TCT GGG GGA (SEQ ID NO: 350); MVH8 GAG GTT CAG CTC GAG CAG TCT GGA GCT (SEQ ID NO: 351)), объединяли с одним 3'-VH-праймером (3'MuVHBstEII tga gga gac ggt gac cgt ggt ccc ttg gcc cca g (SEQ ID NO: 352)); для ПЦР-амплификации фрагментов VK-цепи каждый из семи разных праймеров, специфичных к 5'-VK-семейству (MUVK1 CCA GTT CCG AGC TCG TTG TGA CTC AGG ААТ СТ (SEQ ID NO: 353); MUVK2 CCA GTT CCG AGC TCG TGT TGA CGC AGC CGC CC (SEQ ID NO: 354); MUVK3 CCA GTT CCG AGC TCG TGC TCA CCC AGT CTC CA (SEQ ID NO: 355); MUVK4 CCA GTT CCG AGC TCC AGA TGA CCC AGT CTC CA (SEQ ID NO: 356); MUVK5 CCA GAT GTG AGC TCG TGA TGA CCC AGA CTC CA (SEQ ID NO: 357); MUVK6 CCA GAT GTG AGC TCG TCA TGA CCC AGT CTC CA (SEQ ID NO: 358); MUVK7 CCA GTT CCG AGC TCG TGA TGA CAC AGT CTC CA (SEQ ID NO: 359)), объединяли с одним 3'-VK-праймером (3'MuVkHindIII/BsiW1 tgg tgc act agt cgt acg ttt gat etc aag ctt ggt ccc (SEQ ID NO: 360)).
Для амплификации использовали следующую ПЦР-программу: денатурация при 94°С в течение 20 с; отжиг праймеров при 52°С в течение 50 с и удлинение праймеров при 72°С в течение 60 с; и 40 циклов, затем окончательное удлинение в течение 10 мин при 72°С.
7
450 нг фрагментов легкой цепи каппа (расщепленных Sacl-Spel) лигировали с использованием 1400 нг фагмиды pComb3H5Bhis (расщепленной Sacl-Spel; большой фрагмент). Полученную комбинаторную библиотеку антител затем подвергали трансформации в 300 мкл электрокомпетентных клеток Escherichia coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ; 200 Ом, Biorad gene-pulser) с получением в результате библиотеки размером более 10 независимых клонов. Через один час фенотипической экспрессии отбирали положительные трансформанты по устойчивости к карбенициллину, кодируемой вектором pComb3H5BHis, в 100 мл жидкой супербульонной (SB) культуры в течение ночи. Затем клетки собирали центрифугированием и плазмиду получали, используя имеющийся в продаже набор для получения плазмид (Qiagen).
7
2800 нг этой плазмидной ДНК, содержащей VK-библиотеку (расщепленную Xhol-BstEII; большой фрагмент), лигировали с 900 нг V-фрагментов тяжелой цепи (расщепленных Xhol-BstEII) и снова подвергали трансформации в две аликвоты по 300 мкл электрокомпетентных клеток Е.coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ, 200 Ом) с получением библиотеки VH-VK scFv (одноцепочечный вариабельный фрагмент) общим размером более 10 независимых клонов.
12
После фенотипической экспрессии и медленной адаптации к карбенициллину клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, переносили в SB-карбенициллин(50 мкг/мл)-селективную среду. Клетки E.coli, содержащие библиотеку антител, затем инфицировали инфекционной дозой 10 частиц хелперного фага VCSM13, приводящей к продуцированию и секреции нитевидного фага М13, где фаговая частица содержит одноцепочечную pComb3H5BHis-ДНК, кодирующую мышиный scFv-фрагмент, и экспонировала соответствующий scFv-белок в виде трансляционного слияния с оболочечным белком III фага. Этот пул фагов, экспонирующих библиотеку антител, затем использовали для селекции антигенсвязывающих структур.
2.3. Селекция CD3-специфических связывающих фрагментов на основе фагового дисплея
11
12
5
7
Фаговую библиотеку, несущую клонированный scFv-репертуар, собирали из соответствующего культурального супернатанта посредством осаждения с помощью PEG8000/NaCl и центрифугирования. Приблизительно от 10 до 10scFv-фаговых частиц ресуспендировали в 0,4 мл PBS/0,1% BSA и инкубировали с 10-10 клеток Jurkat (CD3-положительная линия Т-клеток человека) в течение 1 часа на льду при медленном перемешивании. Эти клетки Jurkat выращивали заранее в среде RPMI, обогащенной фетальной телячьей сывороткой (FCS) (10%), глутамином и пенициллином/стрептомицином, собирали центрифугированием, промывали в PBS и ресуспендировали в PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). scFv-несущие фаги, которые не связывались специфически с клетками Jurkat, удаляли путем проведения до пяти стадий промывки PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). После промывки связавшиеся структуры элюировали с клеток путем ресуспендирования клеток в HCl-глициновом буфере, рН 2,2 (10-минутная инкубация с последующим интенсивным перемешиванием), и после нейтрализации 2 М раствором Tris рН 12 элюат использовали для инфицирования свежей неинфицированной культуры E.coli XL1 Blue (OD600 больше 0,5). Культуру Е.coli, содержащую клетки E.coli, подвергнутые успешной трансдукции фагмидной копией, кодирующей человеческий scFv-фрагмент, снова подвергали селекции на устойчивость к карбенициллину и затем инфицировали хелперным фагом VCMS 13, чтобы начать второй раунд экспонирования антител и селекции in vitro. Обычно осуществляли суммарно от 4 до 5 циклов селекции.
2.4. Скрининг CD3-специфических связывающих фрагментов
Плазмидную ДНК, соответствующую 4-5 раундам пэннинга, выделяли из культур E.coli после селекции. Для получения растворимого scFv-белка, фрагменты VH-VL-ДНК вырезали из плазмид (Xhol-Spel). Эти фрагменты клонировали через те же сайты рестрикции в плазмиду pComb3H5BFIag/His, отличающуюся от исходной pComb3H5BHis тем, что экспрессионная конструкция (например scFv) включает в себя Flag-метку (TGD YKDDDDK) между scFv и His6-меткой, и дополнительные фаговые белки удалены. После лигирования каждый пул (разные раунды пэннинга) плазмидной ДНК подвергали трансформации в 100 мкл компетентных к температурному шоку Е.coli TG1 или XLI blue и высевали на карбенициллин-LB-arap.Одиночные колонии отбирали и переносили в 100 мкл LB-карб (50 мкг/мл).
Е.coli, трансформированные pComb3H5BHis, содержащей VL- и VH-сегмент, продуцируют растворимый scFv в значительных количествах после вырезания фрагмента гена III и индукции с использованием 1 мМ IPTG (изопропилтиогалактопиранозид). Благодаря подходящей сигнальной последовательности scFv-цепь экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
2
Одиночные бактериальные колонии Е.coli TG1 отбирали с чашек для трансформации для получения небольших количеств периплазмы и выращивали на SB-среде (например 10 мл), дополненной 20 мМ MgCl и карбенициллином (50 мкг/мл), и ресуспендировали в PBS (например 1 мл) после сбора. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушалась под действием температурного шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv, высвобождались в супернатант. После удаления центрифугированием интактных клеток и клеточного дебриса собирали супернатант, содержащий scFv человека против CD3 человека, и использовали для дальнейшего исследования.
2.5. Идентификация CD3-специфических связывающих фрагментов
Связывание выделенных scFv тестировали методом проточной цитометрии на эукариотических клетках, экспрессирующих на своей поверхности гетерологичный белок, экспонирующий на своем N-конце первые 27 N-концевых аминокислот CD3-эпсилон.
Как описано в Примере 4, первые аминокислоты 1-27 N-концевой последовательности зрелой CD3-эпсилон-цепи Т-клеточного рецепторного комплекса человека (аминокислотная последовательность:
QDGNEEMGGITQTPYKVSISGTTVILT SEQ ID NO: 2) подвергали слиянию с N-концом трансмембранного белка ЕрСАМ таким образом, чтобы N-конец был расположен на наружной поверхности клетки. Кроме этого, между N-концевой 1-27 последовательностью CD3-эпсилон и последовательностью ЕрСАМ встраивали FLAG-эпитоп. Этот продукт слияния экспрессировали в клетках почки человеческого эмбриона (НЕК) и клетках яичника китайского хомячка (СНО).
Эукариотические клетки, экспонирующие большую часть 27 N-концевых аминокислот зрелой CD3-эпсилон других видов приматов, получали таким же образом для Sainniri sciureus (N-концевая аминокислотная последовательность CD3-эпсилон: QDGNEEIGDTTQNPYKVSISGTTVTLT SEQ ID NO: 8), для Callithrix jacchus (CD3-эпсилон N-концевая аминокислотная последовательность: QDGNEEMGDTTQNPYKVSISGTTVTLT SEQ ID NO: 4) и для Saguinus oedipus (CD3-эпсилон N-концевая аминокислотная последовательность: QDGNEEMGDTTQNPYKVSISGTTVTLT SEQ ID NO: 6).
5
2
Для анализа методом проточной цитометрии 2,5×10 клеток инкубировали с 50 мкл супернатанта или с 5 мкг/мл очищенных конструкций в 50 мкл PBS с 2% FCS. Связывание конструкций определяли с использованием анти-his-антитела (Penta-His-антитело, не содержащее BSA, Qiagen GmbH, Hilden, FRG) в концентрации 2 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве реагента для второй стадии использовали конъюгированный с R-фикоэритрином, аффинно очищенный F(ab')-фрагмент антитела козы против IgG мыши (специфичный к Fc-гамма-фрагменту), разведенный в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS (Dianova, Hamburg, FRG). Образцы измеряли на FACSscan (BD biosciences, Heidelberg, FRG).
Связывание неизменно подтверждали методом проточной цитометрии, как описано в предыдущем абзаце, на первичных Т-клетках человека и разных приматов (например Saimiri sciureus, Callithnx jacchus, Saguinus oedipus).
2.6. Создание человеческих/гуманизированных эквивалентов CD3-эпсилон-специфических scFv не человека
VH-область мышиного анти-CD3 scFv выравнивали относительно аминокислотных последовательностей антитела зародышевой линии человека. Выбирали VH-последовательность антитела зародышевой линии человека, которая имела наибольшую гомологию с VH не человека, и выполняли прямое выравнивание данных двух аминокислотных последовательностей. Имелся ряд каркасных остатков для VH не человека, которые отличались от каркасных областей VH человека ("разные положения в каркасе"). Некоторые из этих остатков могут участвовать в связывании антитела с его мишенью и активности антитела в отношении его мишени.
Для конструирования библиотеки, которая содержит мышиные CDR и в каждом положении каркаса отличается от обоих вариантов выбранной человеческой VH-последовательности ("человеческий" и материнский "мышиный" аминокислотный остаток), синтезировали вырожденные олигонуклеотиды. В состав этих олигонуклеотидов входит в разных положениях "человеческий" остаток с вероятностью 75% и "мышиный остаток" с вероятностью 25%. Для одной человеческой VH, например, необходимо было синтезировать шесть таких олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 20 нуклеотидов. Для этого каждый второй праймер представлял собой антисмысловой праймер. Сайты рестрикции, необходимые для последующего клонирования в пределах олигонуклеотидов, удаляли.
Эти праймеры могут иметь длину от 60 до 90 нуклеотидов в зависимости от количества праймеров, которые необходимы для перекрывания по всей V-последовательности.
Эти праймеры, например шесть праймеров, смешивали в равных количествах (например 1 мкл каждого праймера (исходный раствор праймера: 20-100 мкМ) с 20 мкл реакционной смеси ПЦР) и добавляли к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубировали при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергали электрофорезу в агарозном геле и продукт размером от 200 до 400 выделяли из геля согласно стандартным методам.
Этот продукт ПЦР затем использовали в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VH приблизительно 350 нуклеотидов) выделяли электрофорезом в агарозном геле согласно стандартным методам. Таким способом был амплифицирован достаточный ДНК-фрагмент VH. Этот VH-фрагмент теперь представлял собой пул VH-фрагментов, каждый из которых имел разное количество "человеческих" и "мышиных" остатков в соответствующих отличающихся положениях в каркасе (пул гуманизированных VH). Аналогичную процедуру осуществляли для VL-области мышиного анти-CD3 scFv (пул гуманизированных VL).
Пул гуманизированных VH затем объединяли с пулом гуманизированных VL в векторе для фагового дисплея pComb3H5Bhis для формирования библиотеки функциональных scFv, из которой после дисплея с использованием нитевидного фага отбирали анти-CD3-связывающие фрагменты, производили скрининг, идентифицировали и подтверждали, как описано выше для родительских не человеческих (мышиных) анти-CD3 scFv. Одиночные клоны затем анализировали на наличие подходящих свойств и аминокислотной последовательности. Те scFv, аминокислотная последовательность которых имеет наибольшую гомологию с V-сегментами зародышевой линии человека, являются предпочтительными, в частности те из них, в которых по меньшей мере один CDR среди CDR I и II VH и CDR I и II VL-каппа или CDR I и II VL-лямбда демонстрируют более чем 80%-ную идентичность аминокислотной последовательности с наиболее близким соответствующим CDR из всех V-сегментов зародышевой линии человека. Анти-CD3 scFv превращали в рекомбинантные биспецифические одноцепочечные антитела, как описано в приведенных ниже примерах 9, 16, и 24.
3. Создание рекомбинантного слитого белка, состоящего из N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, слитой с Fc-областью lgG1 (1-27 CD3-Fc)
3.1. Клонирование и экспрессия 1-27 CD3-Fc
2
4
Кодирующую последовательность N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, слитой с шарнирной областью и Fc-гамма-участком человеческого иммуноглобулина lgG1, а также с состоящей из 6 гистидиновых остатков меткой, получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность рекомбинантного слитого белка представлены в SEQ ID NO: 230 и 229). Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность первых 27 аминокислот внеклеточного участка зрелой CD3-эпсилон-цепи человека, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность шарнирной области и Fc-гамма-участка человеческого lgG1, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность состоящей из 6 гистидиновых остатков метки и стоп-кодон (Фиг.1). Фрагмент генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец кДНК, кодирующей данный слитый белок. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025, и в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Плазмиду с подтвержденной последовательностью использовали для трансфекции в экспрессирующей системе FreeStyle 293 (Invitrogen GmbH, Karlsruhe, Germany) в соответствии с протоколом производителя. Через 3 суток собирали супернатанты клеточных культур трансфектантов и тестировали их методом ELISA на присутствие рекомбинантной конструкции. Специфичное к Fc-гамма-фрагменту IgG человека антитело козы (полученное от Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK) разводили в PBS до концентрации 5 мкг/мл и наносили по 100 мкл/лунку на 96-луночный планшет MaxiSorp для ELISA (Nunc GmbH & Со. KG, Wiesbaden, Germany) в течение ночи при 4°С. Лунки промывали PBS с 0,05% Tween 20 (PBS/Tween) и блокировали 3%-ным BSA в PBS (бычий альбумин, фракция V, Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) в течение 60 минут при комнатной температуре (КГ). После этого лунки снова промывали PBS/Tween и затем инкубировали с клеточными культуральными супернатантами в течение 60 минут при КГ. После промывки лунок проводили инкубацию с анти-His6-антителом, конъюгированным с пероксидазой (Roche Diagnostics GmbH, Roche Applied Science, Mannheim, Germany), разведенным в соотношении 1:500 в PBS с 1% BSA, в течение 60 минут при КГ. Затем лунки промывали 200 мкл PBS/Tween и добавляли 100 мкл раствора субстрата SIGMAFAST OPD (SIGMAFAST OPD [дигидрохлорид о-фенилендиамина]) (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) в соответствии с протоколом производителя. Реакцию останавливали добавлением 100 мкл 1 М HSO. Цветную реакцию измеряли на спектрофотометре для микропланшетов PowerWaveX (BioTek Instruments, Inc., Winooski, Vermont, USA) при 490 нм с вычитанием фонового поглощения при 620 нм. Как показано на Фиг.2, присутствие конструкции по сравнению с нерелевантным супернатантом мнимо транфицированных клеток НЕК 293, использованных в качестве отрицательного контроля, четко определялось.
3.2. Анализ связывания одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью с 1-27 CD3-Fc
2
4
Связывание неочищенных препаратов экспрессирующихся в периплазму одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью, специфичных к CD3-эпсилон, с 1-27 CD3-Fc тестировали в ELISA-анализе. Козье антитело против IgG человека, специфичное к Fc-гамма-фрагменту (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK), разводили в PBS до концентрации 5 мкг/мл и наносили по 100 мкл/лунку на 96-луночный планшет для ELISA MaxiSorp (Nunc GmbH & Со. KG, Wiesbaden, Germany) в течение ночи при 4°С.Лунки промывали PBS с 0,05% Tween 20 (PBS/Tween) и блокировали PBS с 3% BSA (бычий альбумин, фракция V, Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen Germany) в течение 60 минут при КГ. После этого лунки промывали PBS/Tween и проводили инкубацию с супернатантами клеток, экспрессирующих конструкцию 1-27 CD3-Fc, в течение 60 минут при КГ. Лунки промывали PBS/Tween и проводили инкубацию с неочищенными препаратами экспрессирующихся в периплазму одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью, как описано выше, в течение 60 минут при комнатной температуре. После промывки PBS/Tween лунки инкубировали с анти-Flag М2-антителом, конъюгированным с пероксидазой (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany), разведенным в соотношении 1:10000 в PBS с 1% BSA, в течение 60 минут при КГ. Лунки промывали PBS/Tween и инкубировали со 100 мкл раствора субстрата SIGMAFAST OPD (OPD [дигидрохлорид о-фенилендиамина]) (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) в соответствии с протоколом производителя. Цветную реакцию останавливали добавлением 100 мкл 1 М HSО и выполняли измерения на спектрофотометре для микропланшетов PowerWaveX (BioTek Instruments, Inc., Winooski, Vermont, USA) при 490 нм с вычитанием фонового поглощения при 620 нм. Наблюдалось сильное связывание человеческих одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью, специфичных к CD3-эпсилон, с конструкцией 1-27 CD3-Fc по сравнению с мышиным анти-CD3 одноцепочечным антителом (Фиг.3).
4. Создание рекомбинантных трансмембранных слитых белков, состоящих из N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон разных приматов, не являющихся шимпанзе, слитых с ЕрСАМ яванского макака (1-27CD3-EpCAM)
4.1. Клонирование и экспрессия 1-27 CD3-EpCAM
5
2
CD3-эпсилон выделяли из разных приматов, не являющихся шимпанзе (игрунки, тамарина, беличьей обезьяны), и свиньи. Кодирующие последовательности N-концевых аминокислот 1-27 зрелой CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки (Callithhx jacchus), эдипова тамарина (Saguinus oedipus), беличьей обезьяны (Saimiri sciureus) и домашней свиньи (Sus scrota; используемой в качестве отрицательного контроля), слитые с М-концом Flag-меченой ЕрСАМ яванского макака, получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность рекомбинантных слитых белков представлены в SEQ ID NO: 231-240). Фрагменты генного синтеза конструировали таким образом, чтобы они содержали сначала сайт BsrGI для обеспечения слияния в правильной рамке считывания с кодирующей последовательностью иммуноглобулинового лидерного пептида из 19 аминокислот, уже присутствующего в целевом экспрессирующем векторе, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность N-концевых аминокислот 1-27 внеклеточного участка зрелых CD3-эпсилон-цепей, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность Flag-метки и затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность зрелого трансмембранного белка ЕрСАМ яванского макака (Фиг.4). Фрагменты генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы ввести сайт рестрикции в конец кДНК, кодирующей данный слитый белок. Введенные сайты рестрикции, BsrGI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагменты генного синтеза затем клонировали через BsrGI и Sail, следуя стандартным протоколам, в производное плазмиды, обозначенной pEF DHFR (pEF-DHFR описана в Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025), которая уже содержала кодирующую последовательность иммуноглобулинового лидерного пептида из 19 аминокислот. Плазмиды с подтвержденной последовательностью использовали для временной трансфекции клеток 293-НЕК с использованием реагента MATra-А (IBA GmbH, Gottingen, Germany) и 12 мкг плазмидной ДНК для прикрепленных клеток 293-НЕК во флаконах для клеточных культур емкостью 175 мл в соответствии с протоколом производителя. Через 3 суток культивирования клеток трансфектанты тестировали в отношении экспрессии на клеточной поверхности рекомбинантного трансмембранного белка FACS-анализом согласно стандартным протоколам. С этой целью 2,5×10 клеток инкубировали с анти-Flag М2-антителом (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) в концентрации 5 мкг/мл в PBS с 2% FCS. Связавшееся антитело детектировали с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши, специфичного к Fc-гамма-фрагменту, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Образцы измеряли на FACScalibur (BD biosciences, Heidelberg, Germany). Экспрессия Flag-меченых рекомбинантных трансмембранных слитых белков, состоящих из ЕрСАМ яванского макака и N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки, тамарина, беличьей обезьяны и свиньи соответственно четко определялась на трансфицированных клетках (Фиг.5).
4.2. Связывание одноцепочечных анти-CD3-антител с межвидовой специфичностью с 1-27 CD3-EpCAM
5
2
Связывание неочищенных препаратов экспрессирующихся в периплазму одноцепочечных анти-CD3-антител с межвидовой специфичностью с N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон-цепей человека, игрунки, тамарина и беличьей обезьяны соответственно, слитых с ЕрСАМ яванского макака, тестировали в FACS-анализе согласно стандартным протоколам. С этой целью 2,5×10 клеток инкубировали с неочищенными препаратами экспрессирующихся в периплазму одноцепочечных анти-CD3-антител с межвидовой специфичностью (получение осуществляли как описано выше и согласно стандартным протоколам) и одноцепочечным мышиным антителом против CD3 человека в качестве отрицательного контроля. В качестве вторичного антитела использовали Penta-His-антитело (Qiagen GmbH, Hildesheim, Germany) в концентрации 5 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. Связывание антитела определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши, специфичного к Fc-гамма-фрагменту, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Образцы измеряли на FACScalibur (BD biosciences, Heidelberg, Germany). Как показано на Фиг.6 (А-Е), наблюдалось связывание одноцепочечных антител с трансфектантами, экспрессирующими рекомбинантные трансмембранные слитые белки, состоящие из N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки, тамарина или беличьей обезьяны, слитой с ЕрСАМ яванского макака. Никакого связывания одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью со слитым белком, состоящим из 1-27 N-концевых аминокислот CD3-эпсилон-цепи свиньи, слитой с ЕрСАМ яванского макака, который использовали в качестве отрицательного контроля, не наблюдалось. Была продемонстрирована межвидовая специфичность одноцепочечных анти-CD3-антител в отношении многих приматов. Сигналы, полученные с использованием анти-Flag М2-антитела и одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью, были соизмеримыми, что указывает на высокую активность связывания одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью с N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон.
5. Анализ связывания одноцепочечных анти-CD3-антител с межвидовой специфичностью путем аланинового сканирования мышиных клеток, трансфицированных CD3-эпсилон-цепью человека и ее аланиновыми мутантами
5.1. Клонирование и экспрессия CD3-эпсилон человека, дикого типа
2
2
5
Кодирующую последовательность CD3-эпсилон-цепи человека получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность CD3-эпсилон-цепи человека представлены в SEQ ID NO: 242 и 241). Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце кДНК, кодирующей CD3-эпсилон человека. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза затем клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF NEO, следуя стандартным протоколам. pEF NEO была получена из pEF DHFR (Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025) в результате замены кДНК DHFR на кДНК (гена) устойчивости к неомицину путем традиционного молекулярного клонирования. Плазмиду с подтвержденной последовательностью использовали для трансфекции мышиной Т-клеточной линии EL4 (АТСС № TIB-39), культивированной в среде RPMI со стабилизирующей добавкой L-глутамина, дополненной 10% FCS, 1% пенициллина/стрептомицина, 1% HEPES (N-2-гидроксиэтил-пиперазин-N-2-этансульфоновая кислота), 1% пирувата, 1% заменимых аминокислот (все Biochrom AG Berlin, Germany), при 37°С, влажности 95% и 7% CO. Трансфекцию осуществляли с использованием реагента для трансфекции SuperFect (Qiagen GmbH, Hilden, Germany) и 2 мкг плазмидной ДНК в соответствии с протоколом производителя. Через 24 часа клетки промывали PBS и снова культивировали в вышеупомянутой среде для культивирования клеток с 600 мкг/мл G418 для селекции (РАА Laboratories GmbH, Pasching, Austria). Через 16-20 суток после трансфекции наблюдался рост устойчивых клеток. Еще через 7-14 суток клетки тестировали в отношении экспрессии CD3-эпсилон человека FACS-анализом согласно стандартным протоколам. 2,5×10 клеток инкубировали с антителом UCHT-1 против CD3 человека (BD biosciences, Heidelberg, Germany) в концентрации 5 мкг/мл в PBS с 2% FCS. Связывание антитела определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши (специфичного к Fc-гамма-фрагменту), разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Образцы измеряли на FACSCalibur (BD biosciences, Heidelberg, Germany). Экспрессия человеческой CD3-эпсилон-цепи дикого типа в трансфицированных клетках EL4 показана на Фиг.7.
5.2. Клонирование и экспрессия одноцепочечных анти-CD3-антител с межвидовой специфичностью в виде lgG1-антител
С целью создания улучшенных средств определения связывания одноцепочечных анти-CD3-антител с межвидовой специфичностью Н2С HLP, A2J HLP и Е2М HLP превращали в lgG1-антитела с мышиными lgG1 и человеческими константными областями лямбда. Последовательности кДНК, кодирующие тяжелые и легкие цепи соответствующих lgG-антител, получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагменты генного синтеза для каждой специфичности конструировали таким образом, чтобы они содержали сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот (SEQ ID NO: 244 и 243), затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность соответствующей вариабельной области тяжелой цепи или соответствующей вариабельной области легкой цепи, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность константной области тяжелой цепи мышиного lgG1 (SEQ ID NO: 246 и 245) или кодирующую последовательность константной области легкой цепи лямбда человека (SEQ ID NO: 248 и 247) соответственно. Сайты рестрикции вводили в начало и в конец кДНК, кодирующей данный слитый белок. Сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали для последующих процедур клонирования. Фрагменты генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF DHFR (Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025) для конструкций тяжелой цепи, и pEF ADA (pEF ADA описана в Raum et al., Cancer Immunol. Immunother., 50(3), (2001), 141-50) для конструкций легкой цепи согласно стандартным протоколам. Плазмиды с подтвержденными последовательностями использовали для котрансфекции соответствующих конструкций легкой и тяжелой цепей в экспрессирующей системе FreeStyle 293 (Invitrogen GmbH, Karlsruhe, Germany) в соответствии с протоколом производителя. Через 3 суток клеточные культуральные супернатанты трансфектантов собирали и использовали для эксперимента по аланиновому сканированию.
5.3. Клонирование и экспрессия аланиновых мутантов CD3-эпсилон человека для аланинового сканирования
27 фрагментов кДНК, кодирующих CD3-эпсилон-цепь человека, с заменой одного кодона в последовательности дикого типа CD3-эпсилон человека на кодон, кодирующий аланин (GCC), для каждой аминокислоты из аминокислот 1-27 внеклеточного домена зрелой CD3-эпсилон-цепи человека соответственно, получали генным синтезом. За исключением замененного кодона фрагменты кДНК были идентичны вышеупомянутому фрагменту кДНК человеческого CD3 дикого типа. Только один кодон был заменен в каждой конструкции по сравнению с описанным выше фрагментом кДНК человеческого CD3 дикого типа. Сайты рестрикции EcoRI и Sail были введены во фрагменты кДНК в положения, идентичные конструкции дикого типа. Все сканируемые по аланину конструкции клонировали в pEF NEO, и плазмиды с подтвержденной последовательностью трансфицировали в клетки EL4. Трансфекцию и селекцию трансфектантов осуществляли, как описано выше. В результате получили панель экспрессируемых конструкций, в которых первая аминокислота CD3-эпсилон-цепи человека, глутамин (Q, Gln) в положении 1, была заменена на аланин. Последней аминокислотой, замененной на аланин, был треонин (Т, Thr) в положении 27 зрелой CD3-эпсилон-цепи дикого типа человека. Для каждой аминокислоты между глутамином 1 и треонином 27 соответственно были получены трансфектанты с заменой аминокислоты дикого типа на аланин.
5.4. Эксперимент по аланиновому сканированию
5
2
Химерные lgG-антитела, описанные в пункте 5.2, и одноцепочечные антитела с межвидовой специфичностью, специфичные к CD3-эпсилон, тестировали в эксперименте по аланиновому сканированию. Связывание антител с клеточными линиями EL4, трансфицированными мутантными по аланину конструкциями CD3-эпсилон человека, описанными в пункте 5.3, тестировали FACS-анализом согласно стандартным протоколам. 2,5×10клеток соответствующих трансфектантов инкубировали с 50 мкл клеточного культурального супернатанта, содержащего химерные lgG-антитела, или с 50 мкл неочищенных препаратов экспрессирующихся в периплазму одноцепочечных антител. Для образцов, инкубированных с неочищенными препаратами экспрессирующихся в периплазму одноцепочечных антител, анти-Flag М2-антитело (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) использовали в качестве вторичного антитела в концентрации 5 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. Для образцов, инкубированных с химерными lgG-антителами, необходимости во вторичном антителе не было. Для всех образцов связывание молекул антител определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши (специфичного к Fc-гамма-фрагменту), разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Образцы измеряли на FACSCalibur (BD biosciences, Heidelberg, Germany). Определяли дифференциальное связывание химерных lgG-молекул или одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью с клеточными линиями EL4, трансфицированными аланиновыми мутантами CD3-эпсилон человека. В качестве отрицательного контроля использовали либо изотипический контроль, либо неочищенный препарат экспрессирующегося в периплазму одноцепочечного антитела нерелевантной специфичности соответственно. Антитело UCHT-1 использовали в качестве положительного контроля уровня экспрессии аланиновых мутантов CD3-эпсилон человека. Клеточные линии EL4, трансфицированные аланиновыми мутантами аминокислот тирозина в положении 15, валина в положении 17, изолейцина в положении 19, валина в положении 24 или лейцина в положении 26 зрелой CD3-эпсилон-цепи, не оценивали из-за очень низких уровней экспрессии (данные не показаны). Связывание одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью и одноцепочечных антител в формате химерных IgG с клеточными линиями EL4, трансфицированными аланиновыми мутантами CD3-эпсилон человека, показано на Фиг.8 (A-D) в виде относительного связывания в условных единицах со средними геометрическими значениями флуоресценции соответствующих отрицательных контролей, вычтенными из всех соответствующих средних геометрических величин флуоресценции для образцов. Для компенсации различных уровней экспрессии все значения для образцов для конкретного трансфектанта затем делили на среднее геометрическое значение флуоресценции антитела UCHT-1 для соответствующего трансфектанта. Для сравнения со значением специфичности для образца дикого типа все значения соответствующих специфичностей для образцов окончательно делили на значение для образца дикого типа, при этом значение для образца дикого типа было принято за 1 условную единицу связывания.
Использованные вычисления конкретно показаны в следующей формуле:
В этом уравнении value_Sample означает значение связывания в условных единицах, представляющее собой степень связывания специфического анти-CD3-антитела со специфическим аланиновым мутантом, как показано на Фиг.8(A-D); Sample означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для специфического анти-CD3-антитела, проанализированного на специфическом аланин-сканирующем трансфектанте; neg_Contr. означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для отрицательного контроля, проанализированного на специфическом аланиновом мутанте; UCHT-1 означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для антитела UCHT-1, проанализированного на специфическом аланиновом мутанте; WT означает среднее геометрическое значение флуоресценции, полученное для специфического анти-CD3-антитела, проанализированного на трансфектанте дикого типа; х задает соответствующий трансфектант; у задает соответствующее анти-CD3-антитело, и wt указывает на то, что соответствующий трансфектант относится к дикому типу.
Как можно видеть из Фиг.8(A-D), lgG-антитело A2J HLP продемонстрировало ярко выраженную потерю связывания для следующих аминокислот: аспарагин в положении 4, треонин в положении 23 и изолейцин в положении 25 зрелой CD3-эпсилон-цепи. Полная потеря связывания IgG-антитела A2J HLP наблюдалась для следующих аминокислот: глутамин в положении 1, аспартат в положении 2, глицин в положении 3 и глутамат в положении 5 зрелой CD3-эпсилон-цепи. lgG-антитело Е2М HLP продемонстрировало ярко выраженную потерю связывания для следующих аминокислот: аспарагин в положении 4, треонин в положении 23 и изолейцин в положении 25 зрелой CD3-эпсилон-цепи. lgG-антитело Е2М HLP продемонстрировало полную потерю связывания следующих аминокислот: глутамин в положении 1, аспартат в положении 2, глицин в положении 3 и глутамат в положении 5 зрелой CD3-эпсилон-цепи. lgG-антитело Н2С HLP продемонстрировало промежуточную потерю связывания для аминокислоты аспарагин в положении 4 зрелой CD3-эпсилон-цепи, и оно продемонстрировало полную потерю связывания для следующих аминокислот: глутамин в положении 1, аспартат в положении 2, глицин в положении 3 и глутамат в положении 5 зрелой CD3-эпсилон-цепи. Одноцепочечное антитело F12Q HLP продемонстрировало по существу полную потерю связывания для следующих аминокислот: глутамин в положении 1, аспартат в положении 2, глицин в положении 3 зрелой CD3-эпсилон-цепи и глутамат в положении 5 зрелой CD3-эпсилон-цепи.
6. Анализ связывания анти-CD3-связывающей молекулы Н2С HLP с межвидовой специфичностью с CD3-эпсилон-цепью человека с N-концевой His6-меткой и без нее, которую трансфицировали в мышиную Т-клеточную линию EL4
6.1. Клонирование и экспрессия CD3-эпсилон-цепи человека с N-концевой гексагистидиновой меткой (His6-меткой)
Фрагмент кДНК, кодирующий CD3-эпсилон-цепь человека с N-концевой His6-меткой, получали генным синтезом. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем, в рамке считывания, иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность His6-метки, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность зрелой CD3-эпсилон-цепи человека (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 256 и 255). Фрагмент генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы он содержал сайты рестрикции в начале и в конце кДНК. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза затем клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-NEO (как описано выше), следуя стандартным протоколам. Плазмиду с подтвержденной последовательностью использовали для трансфекции мышиной Т-клеточной линии EL4. Трансфекцию и селекцию трансфектантов осуществляли, как описано выше. Через 34 суток культивирования клеток трансфектанты использовали в описанном ниже анализе.
6.2. Связывание анти-CD3-связывающей молекулы Н2С HLP с межвидовой специфичностью с CD3-эпсилон-цепью человека с N-концевой His6-меткой и без нее
5
2
Химерное lgG-антитело Н2С HLP со специфичностью связывания к CD3-эпсилон, тестировали в отношении связывания с CD3-эпсилон человека с N-концевой His6-меткой и без нее. Связывание этого антитела с клеточными линиями EL4, трансфицированными His6-CD3-эпсилон человека и человеческим CD3-эпсилон дикого типа соответственно, тестировали FACS-анализом согласно стандартным протоколам. 2,5×10 клеток трансфектантов инкубировали с 50 мкл клеточного культурального супернатанта, содержащего химерное lgG-антитело или 50 мкл соответствующих контрольных антител в концентрации 5 мкг/мл в PBS с 2% PCS. В качестве отрицательного контроля использовали соответствующий изотипический контроль, а в качестве положительного контроля экспрессии конструкций использовали CD3-специфическое антитело UCHT-1 соответственно. Связывание антител определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши (специфичного к Fc-гамма-фрагменту), разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Образцы измеряли на FACSCalibur (BD biosciences, Heidelberg, Germany). По сравнению с EL4-клеточной линией, трансфицированной человеческой CD3-эпсилон дикого типа, была определена очевидная потеря связывания химерного IgG антитела Н2С HLP со специфичностью связывания с CD3-эпсилон человека с N-концевой His6-меткой. Эти результаты показали, что свободный N-конец CD3-эпсилон является существенным для связывания специфической анти-CD3-связывающей молекулы Н2С HLP с межвидовой специфичностью с эпсилон-цепью CD3 человека (Фиг.9).
7. Клонирование и экспрессия С-концевых, трансмембранных и укороченных внеклеточных доменов MCSP человека
2
5
Кодирующую последовательность С-концевого, трансмембранного и укороченного внеклеточного домена MCSP человека (аминокислоты 1538-2322) получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность рекомбинантной конструкции для экспрессии С-концевого, трансмембранного и укороченного внеклеточного домена MCSP человека (обозначенного D3 человека) представлены в SEQ ID NO: 250 и 249). Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем кодирующую последовательность иммуноглобулинового лидерного пептида из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, FLAG-метку, затем, в рамке считывания, последовательность, содержащую несколько сайтов рестрикции для целей клонирования и кодирующую искусственный линкер из 9 аминокислот (SRTRSGSQL), затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность С-концевого, трансмембранного и укороченного внеклеточного домена MCSP человека и стоп-кодон. Сайты рестрикции вводили в начало и в конец данного фрагмента ДНК. Сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент расщепляли EcoRI и Sail и клонировали в pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025), следуя стандартным протоколам. Плазмиду с подтвержденной последовательностью использовали для трансфекции клеток CHO/dhfr- (ATCC № CRL 9096). Клетки культивировали в среде RPMI 1640 со стабилизирующей добавкой глутамина, дополненной 10% FCS, 1% пенициллина/стрептомицина (все приобретено у Biochrom AG Berlin, Germany) и нуклеозидами из исходного раствора реагентов со степенью чистоты "для клеточных культур" (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) до конечной концентрации аденозина 10 мкг/мл, дезоксиаденозина 10 мкг/мл и тимидина 10 мкг/мл в инкубаторе при 37°С, влажности 95% и 7% CO. Трансфекцию осуществляли с использованием реагента для трансфекции PolyFect (Qiagen GmbH, Hilden, Germany) и 5 мкг плазмидной ДНК в соответствии с протоколом производителя. После культивирования в течение 24 часов клетки промывали один раз PBS и снова культивировали в RPMI 1640 со стабилизирующей добавкой глутамина и 1% пенициллина/стрептомицина. Таким образом, клеточная культуральная среда не содержала нуклеозидов, поэтому селекцию осуществляли на трансфицированных клетках. Приблизительно через 14 суток после осуществления трансфекции наблюдался рост устойчивых клеток. Еще через 7-14 суток трансфектанты тестировали FACS-анализом в отношении экспрессии конструкции. 2,5×10 клеток инкубировали с 50 мкл анти-Flag-М2-антитела (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany), разведенного до концентрации 5 мкг/мл в PBS с 2% FCS. Связывание антитела определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного Р(ab')2-фрагмента антитела козы против IgG мыши (специфичного к Fc-гамма-фрагменту), разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Образцы измеряли на FACScalibur (BD biosciences, Heidelberg, Germany).
8. Клонирование и экспрессия С-концевых, трансмембранных и укороченных внеклеточных доменов MCSP макака
Последовательность кДНК С-концевых, трансмембранных и укороченных внеклеточных доменов MCSP макака (обозначенных D3 макака) получали путем проведения серии из трех ПЦР на кДНК из кожи макака (№ по каталогу С1534218-Су-ВС; BioCat GmbH, Heidelberg, Germany) в следующих реакционных условиях: 1 цикл при 94°С в течение 3 мин, 40 циклов при 94°С в течение 0,5 мин, при 52°С в течение 0,5 мин и при 72°С в течение 1,75 мин, затем заключительный цикл при 72°С в течение 3 мин. Использовали следующие праймеры:
прямой праймер: 5'-GATCTGGTCTACACCATCGAGC-3' (SEQ ID NO: 361)
обратный праймер: 5'-GGAGCTGCTGCTGGCTCAGTGAGG-3' (SEQ ID NO: 362)
прямой праймер: 5'-TTCCAGCTGAGCATGTCTGATGG-3' (SEQ ID NO: 363)
обратный праймер: 5'-CGATCAGCATCTGGGCCCAGG-3' (SEQ ID NO: 364)
прямой праймер: 5'-GTGGAGCAGTTCACTCAGCAGGACC-3' (SEQ ID NO: 365)
обратный праймер: 5'-GCCTTCACACCCAGTACTGGCC-3' (SEQ ID NO: 366).
В результате проведения этих ПЦР получили три перекрывающихся фрагмента (А: 1-1329, В: 1229-2428, С: 1782-2547), которые выделяли и секвенировали согласно стандартным протоколам, используя ПЦР-праймеры, и таким образом получили участок последовательности кДНК MCSP макака размером 2547 п.о. (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность этого участка MCSP макака представлены в SEQ ID NO: 252 и 251) от 74 п.о. выше последовательности, кодирующей С-концевой домен, до 121 п.о. ниже стоп-кодона. Другую ПЦР, которую проводили в следующих реакционных условиях: 1 цикл при 94°С в течение 3 мин, 10 циклов при 94°С в течение 1 мин, при 52°С в течение 1 мин и при 72°С в течение 2,5 мин, заключительный цикл при 72°С в течение 3 мин, использовали для слияния ПЦР-продуктов вышеупомянутых реакций А и В. Использовали следующие праймеры:
прямой праймер: 5'-tcccgtacgagatctggatcccaattggatggcggactcgtgctgttctcacacagagg-3' (SEQ ID NO: 367)
обратный праймер: 5'-agtgggtcgactcacacccagtactggccattcttaagggcaggg-3' (SEQ ID NO: 368).
2
2
5
Праймеры для этой ПЦР конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента кДНК, кодирующего С-концевые, трансмембранные и укороченные внеклеточные домены MCSP макака. Введенные сайты рестрикции, Mfel на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. ПЦР-фрагмент затем клонировали через Mfel и Sail в плазмиду Bluescript, содержащую фрагмент EcoRI/Mfel вышеупомянутой плазмиды pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150), путем замены С-концевых, трансмембранных и укороченных внеклеточных доменов MCSP человека. Фрагмент генного синтеза содержал кодирующие последовательности иммуноглобулинового лидерного пептида и Flag-метки, а также искусственного линкера (SRTRSGSQL), в рамке считывания, с 5'-концом фрагмента кДНК, кодирующего С-концевые, трансмембранные и укороченные внеклеточные домены MCSP макака. Этот вектор использовали для трансфекции клеток CHO/dhfr- (ATCC № CRL 9096). Клетки культивировали в RPMI 1640 со стабилизирующей добавкой глутамина, дополненной 10% FCS, 1% пенициллина/стрептомицина (все от Biochrom AG Berlin, Germany) и нуклеозидами из исходного раствора реагентов со степенью чистоты "для клеточных культур" (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) до конечной концентрации аденозина 10 мкг/мл, дезоксиаденозина 10 мкг/мл и тимидина 10 мкг/мл, в инкубаторе при 37°С, влажности 95% и 7% CO. Трансфекцию осуществляли с помощью реагента для трансфекции PolyFect (Qiagen GmbH, Hilden, Germany) и 5 мкг плазмидной ДНК в соответствии с протоколом производителя. После культивирования в течение 24 часов клетки промывали один раз PBS и снова культивировали в RPMI 1640 со стабилизирующей добавкой глутамина и 1% пенициллина/стрептомицина. Таким образом, клеточная культуральная среда не содержала нуклеозидов, и поэтому селекцию осуществляли на трансфицированных клетках. Приблизительно через 14 суток после осуществления трансфекции наблюдался рост устойчивых клеток. Еще через 7-14 суток трансфектанты тестировали FACS-анализом в отношении экспрессии рекомбинантной конструкции. 2,5×10 клеток инкубировали с 50 мкл анти-Flag-М2-антитела (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany), разведенного до концентрации 5 мкг/мл в PBS с 2% FCS. Связывание антитела определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши (специфичного к Fc-гамма-фрагменту), разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Образцы измеряли на FACScalibur (BD biosciences, Heidelberg, Germany).
9. Создание и определение характеристик MCSP и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител, каждая из которых содержит связывающий домен с межвидовой специфичностью к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также связывающий домен с межвидовой специфичностью к MCSP человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали, как указано в приведенной ниже Таблице 1.
Таблица 1
Форматы MCSP и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
190/189
MCSP-G4 HL × H2C HL
192/191
MCSP-G4 HL × F12Q HL
194/193
MCSP-G4 HL × I2C HL
196/195
MCSP-G4 HLP × F6A HLP
198/197
MCSP-G4 HLP × H2C HLP
202/201
MCSP-G4 HLP × G4H HLP
206/205
MCSP-G4 HLP × E1L HLP
208/207
MCSP-G4 HLP × E2M HLP
212/211
MCSP-G4 HLP × F12Q HL
214/213
MCSP-G4 HLP × I2C HL
216/215
MCSP-D2 HL × H2C HL
218/217
MCSP-D2 HL × F12Q HL
220/219
MCSP-D2 HL × I2C HL
222/221
MCSP-D2 HLP × H2C HLP
224/223
MCSP-F9 HL × H2C HL
226/225
MCSP-F9 HLP × H2C HLP
228/227
MCSP-F9 HLP × G4H HLP
318/317
MCSP-A9 HL × H2C HL
320/319
MCSP-A9 HL × F12Q HL
322/321
MCSP-A9 HL × I2C HL
324/323
MCSP-C8 HL × I2C HL
328/327
MCSP-B7 HL × I2C HL
326/325
MCSP-B8 HL × I2C HL
330/329
MCSP-G8 HL × I2C HL
332/331
MCSP-D5 HL × I2C HL
334/333
MCSP-F7 HL × I2C HL
336/335
MCSP-G5 HL × I2C HL
338/337
MCSP-F8 HL × I2C HL
340/339
MCSP-G10 HL × I2C HL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены тяжелой цепи (VH) и вариабельные домены легкой цепи (VL) с межвидовой специфичностью к MCSP D3 человека и макака, и VH- и VL-домены с межвидовой специфичностью к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали таким образом, чтобы они содержали сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность соответствующей молекулы биспецифического одноцепочечного антитела, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность гистидине-метки и стоп-кодон. Фрагмент генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы ввести подходящие N- и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент генного синтеза клонировали через эти сайты рестрикции в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150), согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Данные конструкции трансфицировали стабильно или временно в дефектные по DHFR клетки СНО (АТСС № CRL 9096) посредством электропорации или, альтернативно, временно трансфицировали в НЕК 293 (клетки почки эмбриона человека, АТСС номер: CRL-1573) согласно стандартным протоколам.
Эукариотическую экспрессию белка в дефектных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкций индуцировали путем добавления увеличивающихся концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации МТХ 20 нМ включительно. После двух пассажей стационарной культуры клетки выращивали в роллерных флаконах в жидкой соевой среде HyQ PF СНО без нуклеозидов (с 4,0 мМ L-глутамина, с 0,1% Pluronic F-68; HyClone) в течение 7 суток, затем собирали. Клетки выделяли центрифугированием, и супернатант, содержащий экспрессированный белок, хранили при -20°С.
Для хроматографии использовали систему Akta Explorer (GE Health Systems) и программное обеспечение Unicorn. Аффинную хроматографию с иммобилизованным металлом ("IMAC") осуществляли с использованием Fractogel EMD chelate (Merck), который нагружали ZnCb в соответствии с протоколом, предложенным производителем. Колонку уравновешивали буфером А (20 мМ натрий-фосфатный буфер рН 7,2; 0,1 М NaCl), и клеточный культуральный супернатант (500 мл) наносили на колонку (10 мл) при скорости потока 3 мл/мин. Колонку промывали буфером А для удаления несвязавшегося образца. Связавшийся белок элюировали с использованием двухстадийного градиента буфера В (20 мМ натрий-фосфатный буфер рН 7,2; 0,1 М NaCl; 0,5 М имидазол) следующим образом:
стадия 1: 20% буфера В в 6 колоночных объемах;
стадия 2: 100% буфера В в 6 колоночных объемах.
Элюированные белковые фракции со стадии 2 объединяли для дальнейшей очистки. Все химические реактивы имели исследовательскую степень чистоты и были приобретены у Sigma (Deisenhofen) или Merck (Darmstadt).
Гель-фильтрацию осуществляли на препаративной колонке HiLoad 16/60 Superdex 200 (GE/Amersham), уравновешенной Equi-буфером (25 мМ цитрат; 200 мМ лизин; 5% глицерин; рН 7,2). Элюированные белковые образцы (скорость потока 1 мл/мин) подвергали стандартным SDS-PAGE и вестерн-блоттингу для детекции. Перед очисткой колонку калибровали для определения молекулярной массы (набор маркеров молекулярной массы, Sigma MW GF-200). Концентрацию белка определяли при OD 280 нм.
Очищенный белок, биспецифическое одноцепочечное антитело, анализировали методом SDS-PAGE в восстановительных условиях с использованием предварительно залитых 4-12%-ных гелей в бис-Tris-буфере (Invitrogen). Приготовление и нанесение образцов осуществляли согласно протоколу производителя. Молекулярную массу определяли, используя белковый стандарт MultiMark (Invitrogen). Гель окрашивали коллоидным Coomassie (протокол Invitrogen). Определенная методом SDS-PAGE чистота выделенного белка составляет более 95%.
Биспецифическое одноцепочечное антитело имеет молекулярную массу примерно 52 кДа в нативных условиях, как определено гель-фильтрацией в забуференном фосфатом физиологическом растворе (PBS). Все конструкции очищали согласно данному методу.
Вестерн-блоттинг осуществляли с использованием мембраны Optitran BA-S83 в аппарате для блоттинга Invitrogen в соответствии с протоколом, предоставленным производителем. Для детекции белка биспецифического одноцепочечного антитела использовали антитело против His-метки (Penta-His, Qiagen). Антитело козы против Ig мыши, меченое щелочной фосфатазой (АР) (Sigma), использовали в качестве вторичного антитела, a BCIP/NBT (Sigma) в качестве субстрата. Детектировали единственную полосу при 52 кДа, соответствующую очищенному биспецифическому одноцепочечному антителу.
5
2
2
Альтернативно, конструкции временно экспрессировали в дефектных по DHFR клетках СНО. Кратко, 4×10 клеток на одну конструкцию культивировали в 3 мл полной среды RPMI 1640 со стабилизирующей добавкой глутамина, дополненной 10% фетальной телячьей сыворотки, 1% пенициллина/стрептомицина и нуклеозидами из исходного раствора реагентов со степенью чистоты "для клеточных культур" (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) до конечной концентрации аденозина 10 мкг/мл, дезоксиаденозина 10 мкг/мл и тимидина 10 мкг/мл, в инкубаторе при 37°С, 95% влажности и 7% CO за одни сутки до проведения трансфекции. Трансфекцию осуществляли с использованием реагента для трансфекции Fugene 6 (Roche, №11815091001) в соответствии с протоколом производителя. 94 мкл среды OptiMEM (Invitrogen) и 6 мкл Fugene 6 смешивали и инкубировали в течение 5 минут при комнатной температуре. После этого добавляли 1,5 мкг ДНК на одну конструкцию, перемешивали и инкубировали в течение 15 минут при комнатной температуре. В то же время дефектные по DHFR клетки СНО промывали 1х PBS и ресуспендировали в 1,5 мл полной среды RPMI 1640. Смесь для трансфекции разбавляли 600 мкл полной среды RPMI 1640, добавляли к клеткам и инкубировали в течение ночи при 37°С, влажности 95% и 7% CO. Через сутки после проведения трансфекции инкубируемый объем для каждого подхода увеличивали до 5 мл путем добавления полной среды RPMI 1640. Супернатант собирали после 3 суток инкубации.
10. Проточно-цитометрический анализ связывания MCSP и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с MCSP D3 и CD3 человека и макака соответственно осуществляли FACS-анализ. Для этого клетки СНО, трансфицированные MCSP D3 человека (как описано в Примере 7) и CD3-положительную линию клеток HPB-ALL Т-клеточного лейкоза человека (DSMZ, Braunschweig, ACC483) использовали для тестирования связывания с антигенами человека. Способность связываться с антигенами макака тестировали с использованием созданного трансфектанта MCSP D3 макака (описанного в Примере 8) и Т-клеточной линии 4119LnPx макака (любезно предоставленной профессором Fickenscher, Hygiene Institute, Virology, ErIangen-Nuernberg; опубликованной в Knappe A, et al., и Fickenscher H., Blood 2000, 95, 3256-61). 200000 клеток соответствующих клеточных линий инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл очищенного белка конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью (2 мкг/мл) или с супернатантом клеточной культуры трансфицированных клеток, экспрессирующих эти конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Клетки дважды промывали в PBS с 2% FCS, и связывание данной конструкции определяли с использованием мышиного анти-His-антитела (Penta-His-антитело; Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-His-антитела определяли с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля для связывания с Т-клеточными линиями использовали супернатант нетрансфицированных клеток СНО. Одноцепочечную конструкцию с нерелевантной целевой специфичностью использовали в качестве отрицательного контроля связывания с MCSP-D3-трансфицированными клетками СНО.
Проточную цитометрию выполняли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Биспецифическое связывание одноцепочечных молекул, перечисленных выше, которые демонстрируют межвидовую специфичность к MCSP D3 и межвидовую специфичность к CD3 человека и макака, четко определялось, как показано на Фиг.10, 11, 12 и 39. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и MCSP D3 по сравнению с соответствующими отрицательными контролями. Была продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и MCSP D3 человека и макака.
11. Биологическая активность MCSP и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro с использованием MCSP D3-положительных клеточных линий, описанных в Примерах 7 и 8. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека, стимулированные РВМС человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака, как показано в соответствующих графических материалах.
7
Получение стимулированных CD4/CD56-истощенных РВМС осуществляли следующим образом: На чашку Петри (диаметр 145 мм; Greiner bio-one GmbH, Kremsmunster) наносили имеющееся в продаже анти-CD3-специфическое антитело (например ОКТ3, Othoclone) в конечной концентрации 1 мкг/мл в течение 1 часа при 37°С. Несвязавшийся белок удаляли за одну стадию промывки, используя PBS. Свежие РВМС выделяли из периферической крови (30-50 мл крови человека) центрифугированием в градиенте фиколла согласно стандартным протоколам. 3-5×10 РВМС добавляли в предварительно покрытую чашку Петри в 120 мл RPMI 1640 со стабилизирующей добавкой смеси глутамин/10% FCS/IL-2 20 ед./мл (пролейкин, Chiron) и стимулировали в течение 2 суток. На третьи сутки клетки собирали и промывали один раз RPMI 1640. Добавляли IL-2 до конечной концентрации 20 ед./мл, и клетки снова культивировали в течение одних суток в той же среде для культивирования клеток, как указано выше. Посредством истощения CD4+Т-клеток и CD56+NK-клеток согласно стандартным протоколам осуществляли обогащение CD8+цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL).
51
2
50
Клетки-мишени дважды промывали PBS и метили 11,1 МБк Cr в конечном объеме 100 мкл RPMI с 50% FCS в течение 45 минут при 37°С. После этого меченые клетки-мишени промывали 3 раза 5 мл RPMI и затем использовали в анализе цитотоксичности. Анализ выполняли в 96-луночном планшете в общем объеме 250 мкл дополненной среды RPMI (как и выше) с соотношением Е:Т 10:1. Наносили 1 мкг/мл молекул биспецифического одноцепочечного антитела с межвидовой специфичностью и 20 их трехкратных разведении. Если использовали супернатант, содержащий молекулы биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью, то наносили 21 его двукратное разведение и 20 его трехкратных разведении в анализе цитотоксичности для макака и человека соответственно. Время анализа составляло 18 часов, и цитотоксичность измеряли в относительных значениях высвобожденного хрома в супернатанте, соответствующих разнице между максимальным лизисом (добавление Triton-X) и спонтанным лизисом (без эффекторных клеток). Все измерения выполняли в четырех повторах. Измерение радиоактивности хрома в супернатантах выполняли с использованием гамма-счетчика Wizard 3" (Perkin Elmer Life Sciences GmbH, Koln, Germany). Анализ экспериментальных данных выполняли с использованием Prism 4 для Windows (версия 4.02, GraphPad Software Inc., San Diego, California, USA). Сигмоидальные кривые доза-ответ обычно имеют значения R выше 0,90, как определено с использованием этого программного обеспечения. Значения ЕС, рассчитанные с использованием данной программы анализа, использовали для сравнения биологической активности.
Как показано на Фиг.13-17 и 40, все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью демонстрируют цитотоксическую активность против клеток-мишеней, положительных в отношении MCSP D3 человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС человека или стимулированными РВМС человека, и против клеток-мишеней, положительных в отношении MCSP D3 макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
12. Стабильность в плазме MCSP и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Стабильность созданных биспецифических одноцепочечных антител в плазме человека анализировали путем инкубации биспецифических одноцепочечных антител в 50%-ной плазме человека при 37°С и 4°С в течение 24 часов и последующего тестирования биологической активности. Биологическую активность исследовали в анализе цитотоксичности in vitro путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) с использованием MCSP-положительной линии клеток СНО (экспрессирующих MCSP, клонировали в соответствии с Примером 14 или 15) в качестве мишени и стимулированных CD8-положительных Т-клеток человека в качестве эффекторных клеток.
50
Значения EC, рассчитанные с использованием программы анализа, которая описана выше, использовали для сравнения биологической активности биспецифических одноцепочечных антител, инкубированных с 50%-ной плазмой человека в течение 24 часов при 37°С и 4°С соответственно с биспецифическими одноцепочечными антителами без добавления плазмы или смешанными с таким же количеством плазмы непосредственно перед анализом.
Как показано на Фиг.18 и в Таблице 2, биологическая активность G4 H-L × I2C H-L, G4 H-L × H2C H-L и G4 H-L × F12Q H-L биспецифических антител не была значительно снижена по сравнению с контролями без добавления плазмы или с добавлением плазмы непосредственно перед тестированием биологической активности.
Таблица 2
Биологическая активность биспецифических антител без добавления плазмы и с добавлением плазмы
Конструкция
Без плазмы
С плазмой
Плазма 37°С
Плазма 4°С
G4 H-L × I2C H-L
300
796
902
867
G4 H-L × H2C H-L
496
575
2363
1449
G4 H-L × F12Q H-L
493
358
1521
1040
13. Перераспределение циркулирующих Т-клеток в отсутствие циркулирующих клеток-мишеней, инициированное первым воздействием CD3-связывающих молекул, направленных на традиционные, то есть зависимые от окружения, эпитопы CD3, является основным фактором риска неблагоприятных явлений, связанных с началом лечения
Перераспределение Т-клеток у пациентов с В-клеточной неходжкинской лимфомой (B-NHL) после начала лечения традиционными CD3-связывающими молекулами
Традиционная С019×CD3-связывающая молекула представляет собой CD3-связывающую молекулу формата биспецифических тандемных scFv (Loffler (2000, Blood, Volume 95, Number 6) или WO 99/54440). Она состоит из двух разных связывающих участков, направленных на (1) CD19 на поверхности нормальных и злокачественных В-клеток человека и (2) CD3 на Т-клетках человека. В результате перекрестного связывания CD3 на Т-клетках с CD19 на В-клетках эта конструкция инициирует перенаправленный лизис нормальных и злокачественных В-клеток посредством цитотоксической активности Т-клеток. эпитоп CD3, распознаваемый такой традиционной CD3-связывающей молекулой, локализован на CD3-эпсилон-цепи, где он принимает надлежащую конформацию только при погружении в остальную часть эпсилон-цепи и удерживании в правильном положении посредством гетеродимеризации эпсилон-цепи либо с гамма-, либо с дельта-цепью CD3. Взаимодействие этого в высокой степени зависимого от окружения эпитопа с традиционной CD3-связывающей молекулой (смотри, например, Loffler (2000, Blood, Volume 95, Number 6) или WO 99/54440), даже когда оно осуществляется исключительно моновалентным образом и без какого-либо перекрестного связывания, может индуцировать аллостерическое изменение конформации CD3, приводящее к экспонированию скрытого в других случаях, обогащенного пролином участка в цитоплазматическом домене CD3-эпсилон-цепи. Будучи экспонированным, обогащенный пролином участок может стимулировать молекулу сигнальной трансдукции Nck2, которая способна запускать дальнейшие внутримолекулярные сигналы. Хотя этого недостаточно для полной Т-клеточной активации, которая непременно требует перекрестного связывания нескольких молекул CD3 на поверхности Т-клетки, например посредством перекрестного связывания нескольких анти-CD3 молекул, связанных с несколькими молекулами CD3 на Т-клетке с несколькими молекулами CD19 на поверхности В-клетки, исключительно моновалентное взаимодействие традиционных CD3-связывающих молекул с зависимым от окружения эпитопом на CD3-эпсилон все же не остается инертным в отношении Т-клеток в смысле передачи сигнала. Без какой-либо связи с теорией, традиционные моновалентные CD3-связывающие молекулы (известные в данной области) могут индуцировать некоторые Т-клеточные реакции при инфузии их людям даже в тех случаях, когда циркулирующие клетки-мишени недоступны для перекрестного связывания с CD3. Важной Т-клеточной реакцией на внутривенную инфузию традиционной моновалентной CD19×CD3-связывающей молекулы пациентам с B-NHL, по существу не имеющим циркулирующих CD19-положительных В-клеток, является перераспределение Т-клеток после начала лечения. Было обнаружено, что в фазе I клинического испытания эта Т-клеточная реакция имеет место во время начальной фазы внутривенной инфузии CD19×CD3-связывающих молекул у всех индивидуумов без циркулирующих CD19-положительных целевых В-клеток, по существу независимо от дозы CD19×CD3-связывающих молекул (Фиг.19). Однако было обнаружено, что резкое увеличение воздействия CD19×CD3-связывающих молекул инициирует фактически такую же реакцию перераспределения Т-клеток у этих пациентов, что и первоначальное воздействие на Т-клетки CD19×CD3-связывающих молекул в начале лечения (Фиг.20А), и даже постепенное увеличение воздействия CD19×CD3-связывающих молекул по-прежнему может оказывать влияние на перераспределение циркулирующих Т-клеток (Фиг.21). Обнаружено также, что эта, по существу не зависящая от дозы, Т-клеточная реакция перераспределения в отсутствие циркулирующих клеток-мишеней, инициированная традиционными CD3-связывающими молекулами, подобными CD19×CD3-связывающей молекуле (описанной, например, в WO 99/54440), у 100% подвергнутых лечению индивидуумов является основным фактором риска неблагоприятных явлений, связанных с началом лечения.
В соответствии с протоколом исследования для фазы I открытого многоцентрового испытания на пациентах (interpatient) с увеличением дозы были отобраны пациенты с рецидивирующей гистологически подтвержденной медленно растущей В-клеточной неходжкинской лимфомой (B-NHL), включая лимфому из клеток мантийной зоны. Протокол исследований был утвержден независимыми комиссиями по этике всех участвующих центров и послан для уведомления компетентным контролирующим органам.
2
2
2
2
2
2
Для включения в данное исследование необходимо было иметь поддающееся измерению заболевание (по меньшей мере одно патологическое изменение не менее 1,5 см), которое документально подтверждено КТ-сканированием (компьютерная томография). Пациенты получали традиционную CD19×CD3-связывающую молекулу непрерывной внутривенной инфузией с использованием портативной насосной минисистемы в течение четырех недель при постоянной скорости потока (т.е. при постоянной уровне дозы). Пациентов госпитализировали на первые две недели лечения, после чего их выписывали из госпиталя, и они продолжали лечение дома. Пациентам без видимого прогрессирования заболевания после четырех недель предлагали продолжить лечение в течение следующих четырех недель. До этого момента тестировали шесть разных уровней доз без достижения максимально переносимой дозы (MTD): 0,5, 1,5, 5, 15, 30 и 60 мкг/м/24 ч. Каждая группа состояла из трех пациентов, если не наблюдалось никаких неблагоприятных явлений, определяемых согласно протоколу исследований как DLT (дозолимитирующая токсичность). Если отмечали один случай DLT среди первых трех пациентов, то группу расширяли до шести пациентов, которым, при отсутствии второго случая DLT, разрешали дальше увеличивать дозу. Соответственно, уровни доз без DLT в группах из 3 пациентов или с одним случаем DLT в группах из 6 пациентов рассматривались как безопасные. Используемое в исследовании лечение прекращали у всех пациентов, у которых развилась DLT. Для доз 15 и 30 мкг/м/24 ч в течение первых 24 ч исследовали различные режимы начала лечения в нескольких дополнительных группах: (1) пошаговое увеличение после 5 мкг/м/24 ч в течение первых 24 ч до поддерживающей дозы 15 мкг/м/24 ч (группа пациентов 15-step), (2) равномерное непрерывное линейное увеличение скорости потока (ramp) фактически от нуля до 15 или 30 мкг/м/24 ч (группы пациентов 15-ramp и 30-ramp) и (3) начало (лечения) поддерживающей дозой с самого начала (группы пациентов 15-flat, 30-flat и 60-flat). Все группы пациентов с уровнем доз 0,5, 1,5 и 5 мкг/м/24 ч начинали лечение поддерживающей дозой с самого начала (т.е. flat-инициация (инициация постоянной дозой)).
Изменение во времени абсолютного количества В- и Т-клеток в периферической крови определяли методом четырехцветного FACS-анализа следующим образом:
Сбор образцов крови и стандартный анализ
2
У пациентов групп 15-ramp, 15-flat, 30-ramp, 30-flat и 60-flat брали образцы крови (6 мл) до начала инфузии и через 0,75, 2, 6, 12, 24, 30, 48 часов после начала инфузии CD19×CD3-связывающих молекул (как описано в WO 99/54440), а также на 8-е, 15-е, 17-е, 22-е, 24-е, 29-е, 36-е, 43-и, 50-е, 57-е сутки лечения и через 4 недели после окончания инфузии традиционных CD19×CD3-связывающих молекул, используя содержащие EDTA (этилендиаминтетрауксусную кислоту) пробирки Vacutainer™ (Becton Dickinson), которые доставлялись для анализа при 4°С. У пациентов группы 15-step брали образцы крови (6 мл) до начала инфузии и через 6, 24, 30, 48 часов после начала инфузии CD19×CD3-связывающих молекул, а также на 8-е, 15-е, 22-е, 29-е, 36-е, 43-и, 50-е, 57-е сутки лечения и через 4 недели после окончания инфузии традиционных CD19×CD3-связывающих молекул. Для уровней доз 0,5, 1,5 и 5 мкг/м/24 ч брали образцы крови (6 мл) до начала инфузии и через 6, 24, 48 часов после начала инфузии CD19×CD3-связывающих молекул, а также на 8-е, 15-е, 22-е, 29-е, 36-е, 43-и, 50-е, 57-е сутки лечения и через 4 недели после окончания инфузии традиционных CD19×CD3-связывающих молекул. В некоторых случаях по практическим причинам имели место небольшие вариации этих временных точек. FACS-анализ субпопуляций лимфоцитов выполняли в пределах периода времени 24-48 ч после сбора образцов крови. Абсолютное количество субпопуляций лейкоцитов в образцах крови определяли дифференциальным анализом крови на CoulterCounter™ (Coulter).
Выделение РВМС из образцов крови
4
3
2
bidest
Выделение РВМС (мононуклеарных клеток периферической крови) осуществляли в соответствии с адаптированным протоколом выделения в градиенте Ficoll™. Кровь переносили при комнатной температуре в пробирки Leucosep™ (Greiner) емкостью 10 мл, предварительно заполненные 3 мл раствора Biocoll™ (Biochrom). Центрифугирование проводили в колебательном роторе в течение 15 мин при 1700 × g и 22°С без уменьшения числа оборотов. РВМС над слоем Biocoll™ отделяли, промывали один раз буфером для FACS (PBS/2% FBS [сыворотка плода коровы; Biochrom]), центрифугировали и ресуспендировали в буфере для FACS. Центрифугирование во время всех стадий промывки проводили в колебательном роторе в течение 4 мин при 800 × g и 4°С. При необходимости, лизис эритроцитов осуществляли путем инкубирования выделенных РВМС в 3 мл буфера для лизиса эритроцитов (8,29 г NHCl; 1,00 г КНСО; 0,037 г EDTA; до 1,0 л HO (дважды дистиллированная), рН 7,5) в течение 5 мин при комнатной температуре с последующей стадией промывки в буфере для FACS.
Окрашивание РВМС антителами с флуоресцентной меткой против молекул клеточной поверхности
1
2
5
3
4
5
6
1
2
3
4
5
Моноклональные антитела были получены от Invitrogen (№ по каталогу MHCD1301, № по каталогу MHCD1401), Dako (№ по каталогу С7224) или Becton Dickinson (№ по каталогу 555516, № по каталогу 345766), и их использовали в соответствии с рекомендациями производителей. От 5×10 до 1×10 клеток окрашивали, используя следующую комбинацию антител: анти-CD13/анти-CD14 (FITC (флуоресцеинизотиоцианат)) × анти-CD56 (РЕ (фикоэритрин)) × анти-CD3 (PerCP (перидининхлорофилл)) × анти-CD19 (АРС (аллофикоцианин)). Клетки осаждали в 96-луночных мультититрационных планшетах с V-образными лунками (Greiner), и супернатант удаляли. Клеточные осадки ресуспендировали в общем объеме 100 мкл, содержащем специфические антитела, разведенные в буфере для FACS. Инкубацию проводили в темноте в течение 30 мин при 4°С. После этого образцы дважды промывали буфером для FACS, и клеточные осадки ресуспендировали в буфере для FACS для анализа методом проточной цитометрии.
Проточно-цитометрическое определение окрашенных лимфоцитов FACS-анализом
4
+
-
-
+
-
Сбор данных осуществляли с помощью 4-цветного FACSCalibur™ BD (Becton Dickinson). Для каждого измерения брали 1×10 клеток определенных субпопуляций лимфоцитов. Чтобы получить процентное содержание субпопуляций лимфоцитов и провести классификацию интенсивностей экспрессии молекул клеточной поверхности, выполняли статистический анализ с использованием программы CellQuest Pro™ (Becton Dickinson). Затем процентные содержания отдельных субпопуляций лимфоцитов относительно общих лимфоцитов (т.е. В-клетки плюс Т-клетки плюс NK-клетки, за исключением миелоидных клеток, посредством CD13/14-окрашивания), определенных FACS-анализом, коррелировали с количеством лимфоцитов, полученным в результате дифференциального анализа крови, для вычисления абсолютных количеств Т-клеток (CD3, CD56, CD13/14) и В-клеток (CD19, CD13/14).
Перераспределение Т-клеток во время начальной фазы лечения традиционной CD19×CD3-связывающей молекулой (например, описанной в WO 99/54440) у всех пациентов, которые по существу не имели никаких циркулирующих CD19-положительных В-клеток в начале лечения, представлено на Фиг.19. Для сравнения, на Фиг.22 представлен репрезентативный пример перераспределения Т-клеток во время начальной фазы лечения CD19×CD3-связывающей молекулой у пациента со значительным количеством циркулирующих CD19-положительных В-клеток.
В обоих случаях (т.е. когда по существу нет или когда имеется много циркулирующих В-клеток) количество циркулирующих Т-клеток быстро уменьшается после начала лечения. Однако в отсутствие циркулирующих В-клеток Т-клетки имеют тенденцию очень рано возвращаться в циркулирующую кровь, в то время как возвращение Т-клеток в циркулирующую кровь тех пациентов, у которых содержалось значительное количество циркулирующих В-клеток в начале лечения, обычно задерживается до тех пор, пока эти циркулирующие В-клетки не будут истощены. Таким образом, картины перераспределения Т-клеток в основном различаются по кинетике возвращения Т-клеток в циркулирующую кровь.
Оценку эффективности на основе КТ-сканирования проводили по результатам центральной сравнительной радиологии (central reference radiology) через 4 недели лечения, а для пациентов, дополнительно получающих лечение в течение 4 недель, также через 8 недель лечения плюс, во всех случаях, через четыре недели после окончания лечения. Исчезновение и/или нормализацию размера всех известных патологических изменений (включая увеличенную селезенку), а также очищение костного мозга от лимфомных клеток в случаях инфильтрации костного мозга принимали за полную ответную реакцию (CR). Уменьшение по меньшей мере на 50% от исходного уровня суммы произведений двух наибольших диаметров (SPD) каждого предопределенного целевого патологического изменения принимали за частичную ответную реакцию (PR); уменьшение по меньшей мере на 25% рассматривали как минимальную ответную реакцию (MR). Прогрессирующее заболевание (PD) определяли как не менее чем 50%-ное увеличение SPD от исходного уровня. Отклонения SPD от исходного уровня в диапазоне от +50% до -25% рассматривали как стабильное заболевание (SD).
2
2
2
2
Демографические данные пациентов, полученные дозы и клинические результаты для 34 пациентов суммированы в Таблице 3. Клиническая противоопухолевая активность CD19×CD3-связывающей молекулы явно демонстрировала дозозависимый характер: стойкое истощение циркулирующих CD19-положительных В(лимфомных)-клеток в периферической крови наблюдалось начиная с дозы 5 мкг/м/24 ч. При дозах 15 мкг/м/24 ч и 30 мкг/м/24 ч были зарегистрированы первые объективные клинические ответные реакции (PR и CR), а также случаи частичной и полной элиминации В-клеток лимфомы из инфильтрованного костного мозга. И наконец, при дозе 60 мкг/м/24 ч уровень ответной реакции повышался до 100% (PR и CR), и очистка костного мозга от В-клеток лимфомы была полной во всех оцениваемых случаях.
CD19×CD3-связывающая молекула хорошо переносилась большинством пациентов. Наиболее часто встречающиеся неблагоприятные явления со степенями тяжести 1-4 у 34 пациентов, независимо от причины, суммированы в Таблице 4. Неблагоприятные явления, связанные с CD19×CD3-связывающей молекулой, обычно были временными и полностью обратимыми. В частности, были 2 пациента (пациенты №19 и №24 в Таблице 3) по существу без циркулирующих CD19-положительных В-клеток, лечение которых было прекращено раньше из-за неблагоприятных в отношении ЦНС явлений (основные симптомы: спутанность сознания и дезориентация), связанных с повторным перераспределением Т-клеток во время начальной фазы инфузии CD19×CD3-связывающей молекулы.
2
2
2
2
Один из этих пациентов (№19) находился в группе 15-step. Он получал CD19×CD3-связывающую молекулу в дозе 5 мкг/м/24 ч в течение первых 24 ч с последующим резким увеличением до поддерживающей дозы 15 мкг/м/24 ч. Соответствующая картина перераспределения Т-клеток показывает, что количество циркулирующих Т-клеток быстро уменьшалось на момент начала инфузии в дозе 5 мкг/м/24 ч с последующим ранним повторным появлением Т-клеток в циркулирующей крови по существу без циркулирующих CD19-положительных В-клеток. Как следствие, количество периферических Т-клеток полностью восстанавливалось, когда дозу CD19×CD3-связывающей молекулы увеличивали через 24 ч с 5 до 15 мкг/м/24 ч. Следовательно дозовый шаг мог инициировать второй эпизод перераспределения Т-клеток, как показано на Фиг.20А. Это повторное перераспределение Т-клеток было связано с побочными эффектами в отношении ЦНС (основные симптомы: спутанность сознания и дезориентация) у этого пациента, что явилось причиной прекращения инфузии. Взаимосвязь между повторным перераспределением Т-клеток и такими неблагоприятными в отношении ЦНС явлениями также наблюдалась в предварительной фазе I клинических испытаний у пациентов с B-NHL, получавших CD19×CD3-связывающую молекулу (например, описанную в WO 99/54440) в виде повторной болюсной инфузии в течение 2-4 часов каждая, после чего обычно следовал 2-х суточный период времени без лечения (Фиг.20В). Каждая единичная болюсная инфузия инициировала один эпизод перераспределения Т-клеток, заключающийся в быстром уменьшении количества циркулирующих Т-клеток и в восстановлении количества Т-клеток перед следующей болюсной инфузией. В целом, неблагоприятные в отношении ЦНС явления, связанные с повторным перераспределением Т-клеток, наблюдались у 5 из 21 пациента. На Фиг.20В представлен репрезентативный пример одного пациента, участвовавшего в клинических испытаниях с применением болюсной инфузии, у которого развились ЦНС-симптомы после третьего эпизода перераспределения Т-клеток. Обычно у пациентов с неблагоприятными в отношении ЦНС явлениями в клинических испытаниях с применением болюсной инфузии также наблюдаются низкие количества циркулирующих В-клеток.
Второй пациент (№24) из клинического испытания с применением непрерывной инфузии, лечение которого было прекращено раньше из-за неблагоприятных в отношении ЦНС явлений (основные симптомы: спутанность сознания и дезориентация), связанных с повторным перераспределением Т-клеток во время начальной фазы инфузии CD19×CD3-связывающей молекулы, находился в группе 15-flat. По ошибке этот пациент получал инфузию CD19×CD3-связывающей молекулы без добавления HSA, который необходим для стабилизации лекарственного средства. Результирующий неравномерный поток лекарственного средства инициировал повторяющиеся эпизоды перераспределения Т-клеток вместо только одного (Фиг.23А), после чего было принято решение о необходимости прекращения инфузии из-за развития ЦНС-симптомов. Однако когда этому же пациенту снова начали правильно вводить раствор CD19×CD3-связывающей молекулы, содержащий дополнительно HSA для стабилизации лекарственного средства (например, как описано в WO 99/54440), то никакого повторного перераспределения Т-клеток не наблюдалось, и у пациента никакие ЦНС-симптомы не развивались (Фиг.23В). Поскольку этот пациент также не имел по существу никаких циркулирующих В-клеток, то циркулирующие Т-клетки могли реагировать с быстрой кинетикой перераспределения даже при едва различимых изменениях в воздействии лекарственного средства, что и наблюдалось. Неблагоприятные в отношении ЦНС явления, связанные с перераспределением Т-клеток у пациентов, не имеющих по существу никаких циркулирующих клеток-мишеней, могут быть объяснены временным увеличением адгезивности Т-клеток к эндотелиальным клеткам с последующей сильной одновременной адгезией циркулирующих Т-клеток к стенкам кровеносного сосуда с последующим уменьшением количества Т-клеток в циркулирующей крови, которое наблюдалось. Массовое одновременное прикрепление Т-клеток к стенкам кровеносных сосудов может вызывать увеличение проницаемости эндотелия и активацию эндотелиальных клеток. Следствием увеличенной проницаемости эндотелия является перенос жидкости из внутрисосудистого компартмента в интерстициальные тканевые компартменты, включая интерстиций ЦНС. Активация эндотелиальных клеток путем прикрепления Т-клеток может оказывать прокоагуляционные эффекты (Monaco et al. J. Leukoc. Biol. 71 (2002) 659-668) с возможными нарушениями в кровотоке (включая церебральный кровоток), в частности в отношении капиллярной микроциркуляции. Таким образом, неблагоприятные в отношении ЦНС явления, связанные с перераспределением Т-клеток у пациентов, по существу не имеющих циркулирующих клеток-мишеней, могут быть следствием капиллярной утечки и/или нарушений капиллярной микроциркуляции вследствие адгезии Т-клеток к эндотелиальным клеткам. Эндотелиальный стресс, вызванный одним эпизодом перераспределения Т-клеток, переносится большинством пациентов, тогда как усиленный эндотелиальный стресс, вызванный повторяющимся перераспределением Т-клеток, часто является причиной неблагоприятных в отношении ЦНС явлений. Более чем один эпизод перераспределения Т-клеток может создавать меньший риск только у пациентов с низкими исходными количествами циркулирующих Т-клеток. Однако ограниченный эндотелиальный стресс, вызванный одним эпизодом перераспределения Т-клеток, также может вызывать неблагоприятные в отношении ЦНС явления в редких случаях повышенной чувствительности к таким явлениям, которые наблюдались у 1 из 21 пациента в клинических испытаниях с болюсной инфузией CD19×CD3-связывающей молекулы.
Без какой-либо связи с теорией, временное увеличение Т-клеточной адгезивности к эндотелиальным клеткам у пациентов, по существу не имеющих циркулирующих клеток-мишеней, можно объяснить как Т-клеточную реакцию на моновалентное взаимодействие традиционной CD3-связывающей молекулы, такой как CD19×CD3-связывающая молекула (смотри, например, WO 99/54440), с ее зависимым от окружения эпитопом на CD3-эпсилон, приводящее к аллостерическому изменению конформации CD3 с последующим рекрутментом Nck2 к цитоплазматическому домену CD3-эпсилон, как описано выше. Поскольку Nck2 непосредственно связан с интегринами через PINCH и ILK (Фиг.28), рекрутмент Nck2 к цитоплазматическому домену CD3-эпсилон после аллостерического изменения конформации CD3 в результате связывания традиционной CD3-связывающей молекулы, такой как CD19×CD3-связывающая молекула, с ее зависимым от окружения эпитопом на CD3-эпсилон, может увеличивать адгезивность Т-клеток к эндотелиальным клеткам за счет временного перехода интегринов на поверхности Т-клеток в их более адгезивную изоформу в результате сигнализации изнутри наружу.
Таблица 3
Демографические данные пациентов и клинические результаты
Группа
Пациент
Возраст/пол
Заболевание (классификация Ann Arbor)
Уровень дозы [мг/м<sup>2</sup>/сутки]
Очищение костного мозга
Наилучшая ответная реакция* (продолжительность CR в месяцах или неделях)
1
1
71/м
IC (иммуноцитома), по Binet С
0,0005
нет
SD
2
67/ж
MCL (лимфома из клеток мантийной зоны), Стадия IV/A/E
0,0005
n.d.
PD
3
67/м
CLL (хронический лимфолейкоз), Стадия IV/B/E
0,0005
n.d.
MR
2
4
69/м
MCL, Стадия IV/B
0,0015
n.i.
SD
5
49/м
MCL, Стадия IV/A/S
0,0015
n.d.
SD
6
71/м
MCL, Стадия IV/B/E
0,0015
n.i.
PD
7
77/м
MCL, Стадия IV/B/E/S
0,0015
n.i.
SD
8
65/м
CLL, Стадия IV/B/E/S
0,0015
n.d.
PD
9
75/м
FL (фолликулярная лимфома),
0,0015
n.i.
SD
Стадия II/B
3
10
58/м
MCL, Стадия III/B/S
0,005
n.i.
PD
11
68/ж
FL, Стадия IV/B
0,005
n.d.
SD
12
65/м
MCL, Стадия III/A/E
0,005
n.i.
SD
4<sup>a</sup>
13
60/м
SLL, Стадия IV/B/S
0,015
Полная
PR
14
73/м
MCL, Стадия II/A/E
0,015
n.i.
SD
15
44/м
FL, Стадия IV/B/E/S
0,015
Частичная
PR
16
61/м
FL, Стадия IV/A/S
0,015
Полная
CR (7 мес.)
17
67/м
MZL (лимфома маргинальной зоны), Стадия IV/B/S
0,015
n.i.
n.e.
18
64/м
FL, Стадия IV/A/E
0,015
n.i.
PD
19
75/м
MCL, Стадия III/A
0,015
n.i.
n.e.
20
65/ж
FL; Стадия III/A
0,015
n.i.
SD
21
60/м
MCL, Стадия IV/A/E
0,015
нет
SD
22
67/ж
FL, Стадия IV/B
0,015
Полная
MR
23
67/м
DLBCL (диффузная B-крупноклеточная лимфома), Стадия I II/B
0,015
n.i.
n.e.
24
65/ж
FL, Стадия III/A
0,015
n.d.
SD
25
74/ж
WD (болезнь Уиппла), Стадия IV/B
0,015
Частичная
SD
5
26
67/м
MCL, Стадия
0,03
Полная
SD
IV/A
27
48/м
FL, Стадия III/A
0,03
n.i.
PD
28
58/м
MCL, Стадия III/A
0,03
n.i.
CR (10 мес.+)
29
45/ж
MCL, Стадия IV/B
0,03
Частичная
PD
30
59/м
MZL, Стадия III/A
0,03
n.i.
n.e.
31
43/м
FL, Стадия III/A
0,03
n.i.
MR
6
32
72/м
MCL, Стадия IV/A
0,06
Полная
PR
33
55/м
MCL, Стадия IV/B
0,06
Полная
CR (4 мес.+)
34
52/м
FL, Стадия IV/A
0,06
n.i.
CR<sup>b </sup>(1 нед.+)
<sup>*</sup>Централизованно подтвержденные полные (CR) и частичные (PR) ответные реакции согласно критериям Cheson выделены жирным шрифтом; MR - минимальная ответная реакция (от ≥25 до <50%); SD - стабильное заболевание; PD - прогрессирующее заболевание; в круглых скобках дан период времени от первого документального подтверждения ответной реакции; + означает существующую на данный момент ответную реакцию.
<sup>a</sup>Группа 4 была увеличена с целью исследования трех разных режимов начала лечения.
<sup>b</sup>PR через 8 недель лечения, которая перешла в CR после дополнительного 4-недельного цикла лечения такой же дозой после 7 недель без лечения.n.e.: не оценивали, поскольку период лечения был менее 7 сут.n.d.: не определяли (с инфильтрацией, но второй биопсии по окончании лечения не делали).n.i.: без инфильтрации в начале лечения.
Таблица 4
Частота неблагоприятных явлений, наблюдаемая во время лечения
Независимые от режима неблагоприятные явления, имеющие место у не менее чем 3 пациентов (N=34)
Степень 1-4 N (%)
Степень 3-4 N (%)
Гипертермия
22 (64,7)
2 (5,9)
Лейкопения
21 (61,8)
11 (32,4)
Лимфопения
21 (61,8)
21 (61,8)
Коагулопатия (увеличение количества D-димеров)
16 (47,1)
6 (17,6)
Ферментная аномалия (АР, LDH, CRP)
16 (47,1)
10 (29,4)
Нарушение функции печени (ALT, AST, GGT)
16 (47,1)
1 (2,9)
Анемия
13 (38,2)
5 (14,7)
Озноб
13 (38,2)
0 (0,0)
Головная боль
12 (35,3)
1 (2,9)
Гипокалиемия
12 (35,3)
2 (5,9)
Тромбоцитопения
12 (35,3)
6 (17,6)
Увеличение массы
12 (35,3)
0 (0,0)
Гипергликемия
11 (32,4)
2 (5,9)
Нейтропения
11 (32,4)
8 (23,5)
Гематурия
10 (29,4)
0 (0,0)
Периферический отек
10 (29,4)
2 (5,9)
Анорексия
9 (26,5)
1 (2,9)
Диарея
9 (26,5)
0 (0,0)
Уменьшение массы
9 (26,5)
0 (0,0)
Утомляемость
8 (23,5)
1 (2,9)
Протеинурия
8 (23,5)
0 (0,0)
Гипокальциемия
7 (20,6)
2 (5,9)
Нарушение функции панкреатических ферментов
7 (20,6)
0 (0,0)
Кашель
6 (17,6)
0 (0,0)
Диспноэ
6 (17,6)
0 (0,0)
Боль в спине
5 (14,7)
0 (0,0)
Боль в месте введения катетера
5 (14,7)
0 (0,0)
Гипербилирубинемия
5 (14,7)
2 (5,9)
Гипоальбуминемия
5 (14,7)
0 (0,0)
Гипогаммаглобулинемия
5 (14,7)
1 (2,9)
Гипопротеинемия
5 (14,7)
0 (0,0)
Плевральный выпот
5 (14,7)
1 (2,9)
Рвота
5 (14,7)
0 (0,0)
Астения
4 (11,8)
1 (2,9)
Состояние спутанного сознания
4 (11,8)
0 (0,0)
Запор
4 (11,8)
0 (0,0)
Головокружение
4 (11,8)
0 (0,0)
Гипертензия
4 (11,8)
0 (0,0)
Гипонатриемия
4 (11,8)
2 (5,9)
Сухость слизистых оболочек
4 (11,8)
0 (0,0)
Мышечные спазмы
4 (11,8)
0 (0,0)
Тошнота
4 (11,8)
0 (0,0)
Ночная потливость
4 (11,8)
0 (0,0)
Абдоминальная боль
3 (8,8)
1 (2,9)
Асциты
3 (8,8)
0 (0,0)
Гиперкоагуляция
3 (8,8)
0 (0,0)
Гипергидроз
3 (8,8)
0 (0,0)
Гипоглобулинемия
3 (8,8)
0 (0,0)
Бессонница
3 (8,8)
0 (0,0)
Расстройство печени
3 (8,8)
1 (2,9)
Ринофарингит
3 (8,8)
0 (0,0)
Зуд
3 (8,8)
0 (0,0)
Использованные сокращения: АЕ - неблагоприятное явление; АР - щелочная фосфатаза; LDH - лактатдегидрогеназа; CRP - С-реактивный белок; ALT -аланинтрансаминаза; AST - аспартаттрансаминаза; GGT - гамма-глутамилтрансфераза; данные по АЕ с дополнительным циклом лечения пациента 34 пока еще на включены.
Как объяснено выше, традиционные CD3-связывающие молекулы (описанные, например, в WO 99/54440), способные связываться с зависимым от окружения эпитопом, даже функциональные, приводят к нежелательному эффекту перераспределения Т-клеток у пациентов, вызывающему неблагоприятные в отношении ЦНС явления. В противоположность этому, связывающие молекулы по настоящему изобретению, связываясь с независимыми от окружения N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон-цепи, не вызывают таких эффектов перераспределения Т-клеток. Следовательно, CD3-связывающие молекулы по изобретению ассоциируются с лучшим профилем безопасности по сравнению с традиционными CD3-связывающими молекулами.
14. Биспецифические CD3-связывающие молекулы по изобретению, индуцирующие опосредованный Т-клетками лизис клеток-мишеней путем распознавания поверхностного антигена-мишени, истощают антиген-положительные клетки-мишени in vivo
Биспецифическая CD3-связывающая молекула по изобретению, распознающая CD33 в качестве антигена-мишени, истощает CD33-положительные циркулирующие моноциты в периферической крови яванских макаков
6
50
Конструкцию CD33-AF5 VH-VL × I2C VH-VL (аминокислотная последовательность: SEQ ID NO: 267) продуцировали путем экспрессии в клетках СНО, используя кодирующую нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 268. Кодирующие последовательности (1) N-концевого лидерного пептида тяжелой цепи иммуноглобулина, содержащего стартовый кодон, встроенный в консенсусную последовательность Козака, и (2) С-концевой His-метки, за которой следует стоп-кодон, обе присоединяли, в рамке считывания, к нуклеотидной последовательности SEQ ID NO: 268, затем результирующий фрагмент ДНК, полученный генным синтезом, вставляли в сайт множественного клонирования экспрессирующего вектора pEF-DHFR (Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150). Стабильную трансфекцию дефектных по DHFR клеток СНО, селекцию DHFR-положительных трансфектантов, секретирующих CD3-связывающую молекулу CD33-AF5 VH-VL × I2C VH-VL, в культуральный супернатант и амплификацию генов с использованием метотрексата для повышения уровней экспрессии осуществляли, как описано в Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025. Аналитический SEC-профиль CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL для использования у яванских макаков показал, что тестируемое вещество почти полностью состояло из мономера. Эффективность тестируемого вещества измеряли в анализе цитотоксичности, как описано в Примере 16.5, используя клетки СНО, трансфицированные CD33 яванского макака, в качестве клеток-мишеней и Т-клеточную линию 4119LnPx макака в качестве источника эффекторных клеток (Фиг.25). Было определено, что концентрация CD33-AF5 VH-VL × 12C VH-VL, необходимая для полумаксимального лизиса клеток-мишеней (EC) эффекторными Т-клетками, составила 2,7 нг/мл.
Молодым (в возрасте приблизительно 3 года) взрослых яванских макаков (Масаса fascicularis) вводили посредством непрерывной внутривенной инфузии CD3-связывающую молекулу CD33-AF5 VH-VL x 12C VH-VL при разных скоростях потока (т.е. при разных уровнях доз) для исследования истощения циркулирующих CD33-положительных моноцитов в периферической крови. Эта ситуация эквивалентна лечению традиционной CD3-связывающей молекулой CD19×CD3 (специфичной к CD19 на В-клетках и CD3 на Т-клетках) тех пациентов с B-NHL, у которых имеются циркулирующие CD19-положительные целевые В-клетки (смотри, например, WO 99/54440). Истощение циркулирующих CD19-положительных целевых В-клеток в периферической крови оказалось адекватным эквивалентом общей клинической эффективности традиционной CD3-связывающей молекулы (CD19×CD3, предложенной в WO 99/54440) у пациентов с CD19-положительными В-клеточными малигномами, подобными B-NHL. Аналогично, истощение циркулирующих CD33-положительных моноцитов в периферической крови рассматривается как адекватный эквивалент общей клинической эффективности CD33-направленных биспецифических CD3-связывающих молекул по изобретению, таких как CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL, у пациентов с CD33-положительными миелоидными малигномами, такими kbkaml (острый миелоидный лейкоз).
Непрерывную инфузию проводили способом с использованием поворотного механизма следующим образом: Обезьянам через бедренную вену в полую хвостовую вену вводят венозный катетер. Катетер продвигают подкожно до задней плечевой области и выводят на поверхность тела около задней лопатки. Затем трубку пропускают через корсет и защитную пружину. Корсет закрепляют вокруг животного, а катетер посредством трубки присоединяют к инфузионному насосу.
2
Раствор для введения (1,25 М лизин, 0,1% Tween 80, рН 7) без тестируемого вещества вводили инфузией непрерывно при скорости 48 мл/24 ч в течение 7 суток до начала лечения, чтобы животные привыкли к условиям инфузии. Лечение начинали путем добавления тестируемого вещества CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL в раствор для введения в количестве, необходимом для каждого индивидуального тестируемого уровня дозы (т.е. скорости потока CD33-AF5 VH-VL x 12C VH-VL). Инфузионный резервуар меняли каждые сутки в течение всей фазы привыкания и лечения. Планируемая продолжительность лечения составляла 7 суток, за исключением уровня дозы 120 мкг/м/24 ч, при котором животные получали лечение в течение 14 суток.
Ход изменения во времени абсолютных количеств циркулирующих Т-клеток и CD33-положительных моноцитов определяли 4- или 3-цветным FACS-анализом соответственно.
Сбор образцов крови и стандартный анализ
2
Образцы крови (1 мл) получали до начала непрерывной инфузии и через 0,75, 2, 6, 12, 24, 30, 48, 72 часа после начала непрерывной инфузии MCSP-G4 VH-VL x I2C VH-VL, а также через 7 и 14 суток (и через 9 суток при уровне дозы 120 мкг/м/24 ч) лечения, используя EDTA-содержащие пробирки Vacutainer™ (Becton Dickinson), которые доставлялись для анализа при 4°С. В некоторых случаях по практическим причинам имели место небольшие вариации этих временных точек. FACS-анализ субпопуляций лимфоцитов осуществляли в пределах периода времени 24-48 ч после сбора образцов крови. Абсолютное количество субпопуляций лейкоцитов в образцах крови определяли дифференциальным анализом крови в обычной ветеринарной лаборатории,
Выделение РВМС из образцов крови
РВМС (мононуклеарные клетки периферической крови) выделяли в соответствии с протоколом, описанным выше в Примере 13, с корректировками используемых объемов.
Окрашивание РВМС антителами с флуоресцентной меткой против молекул клеточной поверхности
1
2
3
6
4
5
5
6
1
2
4
1
5
6
Моноклональные антитела, способные реагировать с антигенами яванского макака, получали от Becton Dickinson (№ по каталогу 345784, № no каталогу 556647, № по каталогу 552851, № по каталогу 557710), Beckman Coulter (№ по каталогу IM2470) и Miltenyi (№ по каталогу 130-091-732) и использовали в соответствии с рекомендациями производителей. От 5×10 до 1×10 клеток окрашивали, используя следующую комбинацию антител: анти-CD14 (FITC) × анти-CD56 (РЕ) × анти-CD33 (PerCP) × анти-CD19 (АРС) и анти-CD14 (FITC) × анти-CD33 (РЕ) × анти-CD16 (Alexa Fluor 647™). Дополнительные стадии выполняли, как описано в Примере 13 выше.
Проточно-цитометрическое определение окрашенных лимфоцитов FACS-анализом
4
+
-
-
+
+
+
Сбор данных осуществляли с использованием 4-цветного BD FACSCalibur™ (Becton Dickinson). Для каждого измерения брали 1×10 клеток определенных субпопуляций лимфоцитов. Чтобы получить процентное содержание субпопуляций лимфоцитов и провести классификацию интенсивностей экспрессии молекул клеточной поверхности, осуществляли статистический анализ с использованием программы CellQuest Pro™ (Becton Dickinson). Затем процентные содержания отдельных субпопуляций лимфоцитов относительно общих лимфоцитов (т.е. В-клетки плюс Т-клетки плюс МК-клетки, за исключением миелоидных клеток, с CD13/14-окрашиванием) по данным FACS коррелировали с количеством лимфоцитов, полученным в результате проведения дифференциального анализа крови, для подсчета абсолютных количеств т-клеток (CD3, CD56, CD13/14). Абсолютные количества CD33-положительных моноцитов рассчитывали путем умножения количества моноцитов, полученного в результате проведения дифференциального анализа крови, на соответствующие отношения CD33-положительных моноцитов (CD33, CD14) ко всем моноцитам (CD14) по данным FACS.
2
Процентное содержание по сравнению с исходным уровнем (т.е. 100%) абсолютных количеств циркулирующих CD33-положительных моноцитов в конце лечения с применением CD33-AF5 VH-VL x I2C VH-VL в 4 группах из 2 яванских макаков с увеличением дозы внутри группы от 30 до 60 и от 240 до 1000 мкг/м/24 ч представлены на Фиг.26А.
2
2
2
2
Как показано на Фиг.26А, непрерывная внутривенная инфузия CD33-AF5 VH-VL × I2C VH-VL индуцирует истощение циркулирующих CD33-положительных моноцитов дозозависимым образом. Несмотря на то, что при 30 мкг/м/24 ч все еще не наблюдалось никакого заметного истощения циркулирующих CD33-положительных моноцитов, первое изменение в сторону уменьшения числа CD33-положительных моноцитов стало заметным при 60 мкг/м/24 ч через 7 суток лечения. При 240 мкг/м/24 ч циркулирующие CD33-положительные моноциты были почти полностью истощены в периферической крови через 3 суток лечения. Это достигалось еще быстрее при 1000 мкг/м/24 ч, когда истощение циркулирующих CD33-положительных моноцитов в периферической крови завершалось уже через 1 сутки лечения.
2
Эти данные были подтверждены результатами, представленными на Фиг.26В, которые демонстрируют истощение циркулирующих CD33-положительных моноцитов на две трети и на 50% по сравнению с соответствующим исходным уровнем у двух яванских макаков, которых лечили путем непрерывной инфузии CD33-AF5 VH-VL × 12C VH-VL при дозе 120 мкг/м/24 ч в течение 14 суток.
Этот результат явно указывает на клиническую эффективность CD3-связывающих молекул по изобретению в целом и биспецифических CD33-направленных CD3-связывающих молекул по изобретению для лечения CD33-положительных малигном, таких как AML, в частности. Кроме того, перераспределение Т-клеток во время начальной фазы лечения с применением CD33-AF5 VH-VL × I2C VH-VL в присутствии циркулирующих клеток-мишеней (т.е. CD33-положительных моноцитов) оказалось менее ярко выраженным, чем перераспределение Т-клеток во время начальной фазы лечения с применением традиционных CD19×CD3-конструкций, как описано в WO 99/54440 для пациентов с B-NHL со значительным количеством циркулирующих клеток-мишеней (т.е. CD19-положительных В-клеток), как представлено на Фиг.22. Несмотря на то, что Т-клетки полностью исчезают из кровотока после начала инфузии CD19×CD3 и не появляются вновь до тех пор, пока циркулирующие CD19-положительные целевые В-клетки не будут истощены в периферической крови (Фиг.22), начальное исчезновение циркулирующих Т-клеток не будет полным после начала инфузии CD33-AF5 VH-VL × I2C VH-VL, и количество Т-клеток все еще будет восстанавливаться, пока присутствуют циркулирующие CD33-положительные клетки-мишени (Фиг.26В). Это является подтверждением того, что CD3-связывающие молекулы по изобретению (направленные против и созданные против эпитопа CD3ε(эпсилон)-цепи человека и приматов, не являющихся шимпанзе, и представляющие собой часть или фрагмент или полноразмерную аминокислотную последовательность, представленную в SEQ ID NO: 2, 4, 6 или 8), за счет распознавания независимого от окружения эпитопа CD3 демонстрируют более благоприятный профиль перераспределения Т-клеток, чем традиционные CD3-связывающие молекулы, распознающие зависимый от окружения эпитоп CD3, подобные связывающим молекулам, предложенным в WO 99/54440.
15. CD3-связывающие молекулы по изобретению, направленные на по существу независимые от окружения эпитопы CD3, за счет индуцирования меньшего перераспределения циркулирующих Т-клеток в отсутствие циркулирующих клеток-мишеней снижают риск неблагоприятных явлений, связанных с началом лечения
Уменьшенное перераспределение Т-клеток у яванских макаков после начала лечения репрезентативной CD3-связывающей молекулой с межвидовой специфичностью по изобретению
50
Конструкцию MCSP-G4 VH-VL × 12C VH-VL (аминокислотная последовательность: SEQ ID NO: 193) продуцировали путем экспрессии в клетках СНО, используя кодирующую нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 194. Кодирующие последовательности (1) N-концевого лидерного пептида тяжелой цепи иммуноглобулина, содержащего стартовый кодон, встроенный в консенсусную последовательность Козака, и (2) С-концевой His6-метки, за которой следует стоп-кодон, обе присоединяли, в рамке считывания, к нуклеотидной последовательности SEQ ID NO: 194, затем вставляли результирующий фрагмент ДНК, полученный генным синтезом, в сайт множественного клонирования экспрессирующего вектора pEF-DHFR (Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150). Стабильную трансфекцию дефектных по DHFR клеток СНО, селекцию DHFR-положительных трансфектантов, секретирующих CD3-связывающую молекулу MCSP-G4 VH-VL x I2C VH-VL в культуральный супернатант, и амплификацию генов с использованием метотрексата для повышения уровней экспрессии осуществляли, как описано в Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025. Тестируемое вещество для лечения яванских макаков продуцировали в 200-литровом ферментере. Для очистки белка из сбора использовали аффинную хроматографию IMAC, нацеленную на С-концевую His6-метку на MCSP-G4 VH-VL x I2C VH-VL, с последующей препаративной вытеснительной хроматографией (SEC). Общий выход конечного, не содержащего эндотоксин, тестируемого вещества составил 40 мг. Тестируемое вещество состояло на 70% из мономеров, на 30% из димеров и содержало небольшое количество примесных мультимеров более высокого порядка. Эффективность тестируемого вещества измеряли в анализе цитотоксичности, как описано в Примере 11, используя клетки СНО, трансфицированные MCSP яванского макака, в качестве клеток-мишеней и Т-клеточную линию 4119LnPx макака в качестве источника эффекторных клеток (Фиг.27). Было определено, что концентрация MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL, необходимая для полумаксимального лизиса клеток-мишеней (EC) эффекторными Т-клетками, составляет 1,9 нг/мл.
Молодым (в возрасте приблизительно 3 года) взрослых яванских макаков (Масаса fascicularis) вводили непрерывной внутривенной инфузией CD3-связывающей молекулы MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL при различных скоростях потока (т.е. при различных уровнях доз) для исследования перераспределения циркулирующих Т-клеток после начала лечения в отсутствие циркулирующих клеток-мишеней. Несмотря на то, что CD3-связывающая молекула MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL может распознавать как MCSP яванского макака, так и CD3 яванского макака, не наблюдалось никаких циркулирующих в крови клеток, экспрессирующих MCSP. Поэтому единственным видом взаимодействия, которое возможно в циркулирующей крови, является связывание CD3-специфического "плеча" MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL с CD3 на Т-клетках. Эта ситуация эквивалентна лечению традиционной CD3-связывающей молекулой (CD19×CD3-связывающей молекулой, специфичной к CD19 на В-клетках и к CD3 на Т-клетках) тех пациентов с B-NHL, у которых нет циркулирующих CD19-положительных В-клеток-мишеней, как описано в Примере 13.
Непрерывную инфузию проводили способом с использованием поворотного механизма следующим образом: Обезьянам через бедренную вену в полую хвостовую вену вводят венозный катетер. Катетер продвигают подкожно до задней плечевой области и выводят на поверхность тела около задней лопатки. Затем трубку пропускают внутрь корсета и защитной пружины. Корсет закрепляют вокруг животного, а катетер присоединяют к инфузионному насосу посредством трубки.
Раствор для введения (1,25 М лизин, 0,1% Tween 80, рН 7) без тестируемого вещества вводили инфузией непрерывно при скорости 48 мл/24 ч в течение 7 суток до начала лечения, чтобы животные привыкли к условиям инфузии. Лечение начинали путем добавления тестируемого вещества MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL в раствор для введения в количестве, необходимом для каждого индивидуального тестируемого уровня дозы (т.е. скорости потока MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL). Резервуар для инфузии меняли каждые сутки в течение всей фазы привыкания и лечения. Продолжительность лечения составляла 7 суток.
Ход изменения во времени абсолютных количеств Т-клеток в периферической крови определяли 4-цветным FACS-анализом следующим образом:
Сбор образцов крови и стандартный анализ
Образцы крови (1 мл) получали до начала непрерывной инфузии и через 0,75, 2, 6, 12, 24, 30, 48, 72 часа после начала непрерывной инфузии MCSP-G4 VH-VL x I2C VH-VL, а также через 7 суток лечения, используя EDTA-содержащие пробирки Vacutainer™ (Becton Dickinson), которые доставлялись для анализа при 4°С. В некоторых случаях по практическим причинам имели место небольшие вариации этих временных точек. FACS-анализ субпопуляций лимфоцитов осуществляли в пределах периода времени 24-48 ч после сбора образцов крови. Абсолютное количество субпопуляций лейкоцитов в образцах крови определяли дифференциальным анализом крови в обычной ветеринарной лаборатории.
Выделение РВМС из образцов крови
Выделение РВМС осуществляли в соответствии с протоколом, описанным в Примере 13 выше, с корректировками используемых объемов.
Окрашивание РВМС антителами с флуоресцентной меткой против молекул клеточной поверхности
1
2
3
4
5
6
1
2
4
Моноклональные антитела, способные реагировать с антигенами яванского макака, получали от Becton Dickinson (№ по каталогу 345784, № по каталогу 556647, № по каталогу 552851) и Beckman Coulter (№ по каталогу IM2470) и использовали в соответствии с рекомендациями производителей. От 5×10 до 1×10 клеток окрашивали, используя следующую комбинацию антител: анти-CD14 (FITC) × анти-CD56 (РЕ) × анти-CD33 (PerCP) × анти-CD19 (АРС). Дополнительные стадии проводили, как описано в Примере 13 выше.
Проточно-цитометрическое определение окрашенных лимфоцитов FACS-анализом
4
+
-
-
Сбор данных осуществляли с помощью 4-цветного BD FACSCalibur™ (Becton Dickinson). Для каждого измерения брали 1×10 клеток определенных субпопуляций лимфоцитов. Чтобы получить процентное содержание субпопуляций лимфоцитов и провести классификацию интенсивностей экспрессии молекул клеточной поверхности, осуществляли статистический анализ с использованием программы CellQuest Pro™ (Becton Dickinson). Затем процентные содержания отдельных субпопуляций лимфоцитов относительно общих лимфоцитов (т.е. В-клетки плюс Т-клетки плюс NK-клетки, за исключением миелоидных клеток, с CD13/14-окрашиванием) по данным FACS-анализа коррелировали с количеством лимфоцитов, полученным в результате дифференциального анализа крови, для подсчета абсолютных количеств Т-клеток (CD3, CD56, CD13/14).
2
Перераспределение Т-клеток во время начальной фазы лечения с применением MCSP-G4 VH-VL x I2C VH-VL на яванских макаках при уровнях доз 60, 240 и 1000 мкг/м/24 ч показано на Фиг.28. Эти животные вообще не демонстрировали никаких признаков перераспределения Т-клеток во время начальной фазы лечения, т.е. количества Т-клеток скорее увеличивались, чем уменьшались после начала лечения. Принимая во внимание, что перераспределение Т-клеток постоянно наблюдается у всех 100% пациентов без циркулирующих клеток-мишеней после начала лечения традиционной CD3-связывающей молекулой (например конструкцией CD19×CD3, как описано в WO 99/54440) против зависимого от окружения эпитопа CD3, было продемонстрировано, что существенно меньшее перераспределение Т-клеток в отсутствие циркулирующих клеток-мишеней после начала лечения можно наблюдать при применении CD3-связывающей молекулы по изобретению, направленной и разработанной против эпитопа CD3-эпсилон-цепи человека и примата, не являющегося шимпанзе, как определено любой аминокислотной последовательностью из SEQ ID NO: 2, 4, 6 или 8, или ее фрагмента. Это явно отличается от случая CD3-связывающих молекул, направленных против зависимого от окружения эпитопа CD3, подобного конструкциям, описанным в WO 99/54440. Связывающие молекулы против независимых от окружения эпитопов, как они предложены (среди прочего) в любой из SEQ ID NO: 2, 4, 6 или 8 (или фрагменты этих последовательностей), обеспечивают существенно меньшее (вредное и нежелательное) перераспределение Т-клеток. Поскольку перераспределение Т-клеток во время начальной фазы лечения CD3-связывающими молекулами является основным фактором риска развития неблагоприятных в отношении ЦНС явлений, CD3-связывающие молекулы, предложенные в данном описании и способные распознавать независимый от окружения эпитоп CD3, обладают существенным преимуществом по сравнению с CD3-связывающими молекулами, известными в данной области техники и направленными против зависимых от окружения эпитопов CD3. Действительно, ни один из яванских макаков, которого лечили MCSP-G4 VH-VL × I2C VH-VL, не продемонстрировал никаких признаков ЦНС-симптомов.
Согласно данному изобретению предложен независимый от окружения эпитоп CD3, и он соответствует первым 27 N-концевым аминокислотам CD3-эпсилон или фрагментам этого участка из 27 аминокислот. Этот независимый от окружения эпитоп удаляют из его нативного окружения в CD3-комплексе и подвергают слиянию с гетерологичными аминокислотными последовательностями без потери его структурной целостности. Анти-CD3-связывающие молекулы, предложенные согласно изобретению и созданные (и направленные) против независимого от окружения эпитопа CD3-эпсилон, обеспечивают неожиданное клиническое улучшение в отношении перераспределения Т-клеток и, следовательно, более благоприятный профиль безопасности. Без какой-либо связи с теорией, поскольку эпитоп CD3 не зависит от окружения, образуя автономный самодостаточный субдомен без большого влияния на остальную часть CD3-комплекса, CD3-связывающие молекулы, предложенные согласно изобретению, в меньшей степени индуцируют аллостерические изменения конформации CD3, чем традиционные CD3-связывающие молекулы (аналогичные молекулам, предложенным в WO 99/54440), которые распознают зависимые от окружения эпитопы CD3, подобные молекулам, предложенным в WO 99/54440. Как следствие (опять без связи с теорией), индуцирование внутриклеточного рекрутмента NcK2 под действием CD3-связывающих молекул, предложенных согласно данному изобретению, также понижено, что приводит к менее выраженному переходу Т-клеточных интегринов в их изоформу и меньшей адгезии Т-клеток к эндотелиальным клеткам. Предпочтительно, препараты CD3-связывающих молекул по изобретению (направленных против и созданных против независимого от окружения эпитопа, как определено в данном описании) по существу состоят из мономерных молекул. Эти мономерные молекулы являются даже более эффективными (чем димерные или мультимерные молекулы) в аннулировании перераспределения Т-клеток и, следовательно, риска неблагоприятных в отношении ЦНС явлений во время начальной фазы лечения.
16. Создание и определение характеристик CD33 и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
16.1. Получение клеток CHO, экспрессирующих CD33 человека
6
Кодирующую последовательность CD33 человека, которая опубликована в GenBank (номер доступа NM_001772), получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность зрелого белка CD33 человека, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность дипептида серин-глицин, гистидин-метку и стоп-кодон (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 305 и 306). Фрагмент генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефектные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии данной конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефектных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентрации метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
16.2. Получение клеток СНО, экспрессирующих внеклеточный домен CD33 макака
Последовательность кДНК CD33 макака получали в результате серии из 3 ПЦР на кДНК из костного мозга макака согласно стандартным протоколам. Использовали следующие реакционные условия: 1 цикл при 94°С в течение 3 минут, затем 35 циклов при 94°С в течение 1 минуты, при 53°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 2 минут, затем заключительный цикл при 72°С в течение 3 минут, и следующие праймеры:
1. прямой праймер:
5'-gaggaattcaccatgccgctgctgctactgctgcccctgctgtgggcaggggccctggctatgg-3' (SEQ ID NO: 369)
обратный праймер: 5'-gatttgtaactgtatttggtacttcc-3' (SEQ ID NO: 370)
2. прямой праймер: 5'-attccgcctccttggggatcc-3' (SEQ ID NO: 371) обратный праймер: 5'-gcataggagacattgagctggatgg-3' (SEQ ID NO: 372)
3. прямой праймер: 5'-gcaccaacctgacctgtcagg-3' (SEQ ID NO: 373) обратный праймер: 5'-agtgggtcgactcactgggtcctgacctctgagtattcg-3' (SEQ ID NO: 374).
В результате проведения этих ПЦР получили три перекрывающихся фрагмента, которые выделяли и секвенировали согласно стандартным протоколам, используя ПЦР-праймеры, и таким образом получили участок последовательности кДНК CD33 макака от второго нуклеотида в кодоне +2 до третьего нуклеотида в кодоне +340 зрелого белка. Для создания конструкции для экспрессии CD33 макака фрагмент кДНК получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 307 и 308). В этой конструкции кодирующую последовательность CD33 макака от аминокислоты +3 до +340 зрелого белка CD33 подвергали слиянию с кодирующей последовательностью CD33 человека, заменяя кодирующую последовательность человека, состоящую из аминокислот от +3 до +340. Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы он содержал сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце фрагмента, содержащего кДНК, кодирующую по существу целый внеклеточный домен CD33 макака, трансмембранный домен CD33 макака и химерный внутриклеточный домен CD33 макака-человека. Введенные сайты рестрикции, Xbal на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза затем клонировали через Xbal и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150). Клоны с подтвержденной последовательностью этой плазмиды использовали для трансфекции клеток CHO/dhfr-, как описано выше.
16.3. Создание молекул CD33 и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания
В общем случае, молекулы биспецифических антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания, демонстрирующий межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также домен со специфичностью связывания, демонстрирующий межвидовую специфичность к CD33 человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 5.
Таблица 5
Форматы анти-CD3 и анти-CD33 биспецифических молекул с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
276/275
AH11HL×H2CHL
258/257
AH3HL×H2CHL
270/269
AC8HL×H2CHL
264/263
AF5HL×H2CHL
288/287
F2HL×H2CHL
300/299
E11HL×H2CHL
282/281
B3HL×H2CHL
294/293
B10HL×H2CHL
278/277
AH11HL×F12QHL
260/259
AH3HL×F12QHL
272/271
AC8HL×F12QHL
266/265
AF5HL×F12QHL
290/289
F2HL×F12QHL
302/301
E11HL×F12QHL
284/283
B3HL×F12QHL
296/295
B10HL×F12QHL
280/279
AH11HL×I2CHL
262/261
AH3HL×I2CHL
274/273
AC8HL×I2CHL
268/267
AF5HL×I2CHL
292/291
F2HL×I2CHL
304/303
E11HL×I2CHL
286/285
B3HL×I2CHL
298/297
B10HL×I2CHL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены легкой цепи (L) и вариабельные домены тяжелой цепи (Н) с межвидовой специфичностью к CD33 человека и макака и CD3-специфические VH- и VL-комбинации, демонстрирующие межвидовую специфичность к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали, и эукариотическую экспрессию белка осуществляли, как описано в Примере 9 для MCSP- и CD3-специфических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью. То же самое относится к экспрессии и очистке CD33- и CD3-специфическим одноцепочечным молекулам с межвидовой специфичностью.
При вестерн-блоттинге обнаружили единственную полосу при 52 кДа, соответствующую очищенному биспецифическому антителу.
16.4. Проточно-цитометрический анализ связывания CD33 и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с CD33 и CD3 человека и макака соответственно FACS-анализ выполняли аналогично анализу, описанному для анализа MCSP и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью в Примере 10, используя клетки СНО, экспрессирующие внеклеточные домены CD33 человека и макака (смотри Примеры 16.1 и 16.2).
Специфическое связывание CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, с CD3-связывающими молекулами по изобретению четко определялось, как показано на Фиг.29. В FACS-анализе все конструкции демонстрируют связывание с CD3 и CD33 по сравнению с соответствующими отрицательными контролями. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и CD33 человека и макака.
16.5. Биологическая активность CD33 и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro с использованием CD33-положительных клеточных линий, описанных в Примерах 16.1 и 16.2. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака, как указано в соответствующих графических материалах. Анализы цитотоксичности выполняли по аналогии с анализом биологической активности MCSP и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью, описанным в Примере 11, с использованием клеток СНО, экспрессирующих внеклеточные домены CD33 человека и макака (смотри Примеры 16.1 и 16.2) в качестве клеток-мишеней.
Как показано на Фиг.30, все созданные биспецифические конструкции с межвидовой специфичностью демонстрируют цитотоксическую активность против CD33-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС человека, и против CD33-положительных клеток-мишеней макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
17. Очистка биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью с использованием аффинной колонки на основе независимого от окружения эпитопа CD3-эпсилон, соответствующего N-концевым аминокислотам 1-27
17.1. Создание аффинной колонки, идентифицирующей выделенный независимый от окружения эпитоп CD3-эпсилон человека, соответствующий N-концевым аминокислотам 1-27
Плазмиду для экспрессии конструкции 1-27 CD3-Fc, состоящей из 1-27 N-концевых аминокислот CD3-эпсилон-цепи человека, слитой с шарнирной областью и Fc-гамма-участком иммуноглобулина lgG1 человека, как описано выше (Пример 3; последовательность кДНК и аминокислотная последовательность рекомбинантного слитого белка представлены в SEQ ID NO: 230 и 229), трансфицировали в дефектные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии данной конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефектных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно. После двух пассажей стационарной культуры клетки выращивали в роллерных флаконах в жидкой соевой среде HyQ PF СНО без нуклеозидов (с 4,0 мМ L-глутамина с 0,1% Pluronic F-68; HyClone) в течение 7 суток, затем осуществляли сбор. Клетки выделяли центрифугированием, и супернатант, содержащий экспрессированный белок, хранили при -20°С. Для выделения слитого белка согласно стандартным протоколам готовили аффинную колонку с антителом козы против Fc человека, используя коммерчески доступное аффинно очищенное антитело козы, специфичное к Fc-фрагменту IgG человека, обладающее минимальной перекрестной способностью реагировать с сывороточными белками быка, лошади и мыши (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd.). С помощью этой аффинной колонки слитый белок выделяли из клеточного культурального супернатанта на системе Akta Explorer (GE Amersham) и элюировали лимонной кислотой. Элюат нейтрализовали и концентрировали. После диализа против не содержащего амины буфера для связывания, очищенный слитый белок подвергали связыванию с N-гидрокси-сукцинимид (МН8)-активированным носителем колонки HiTrap объемом 1 мл (GE Amersham).
После связывания оставшиеся NHS-группы блокировали, и колонку промывали и хранили при 5°С в буфере для хранения, содержащем 0,1% азида натрия.
17.2. Очистка биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью с использованием аффинной колонки с пептидом CD3 человека
200 мл клеточного культурального супернатанта клеток, экспрессирующих биспецифические одноцепочечные молекулы с межвидовой специфичностью, стерильно фильтровали (0,2 мкм) и наносили на аффинную колонку с пептидом CD3, используя систему Akta Explorer (GE Amersham).
Затем колонку промывали забуференным фосфатами физиологическим раствором (PBS), рН 7,4, для удаления несвязавшегося образца. Элюирование выполняли кислотным буфером, рН 3,0, содержащим 20 мМ лимонную кислоту и 1 М хлорид натрия. Элюированный белок немедленно нейтрализовали 1 М трисгидроксиметиламином (TRIS), рН 8,3, содержащимся в пробирках коллектора фракций.
Анализ белка выполняли методом SDS-PAGE и вестерн-блоттингом.
Для SDS-PAGE использовали Bis-Tris гели 4-12% (Invitrogen). В качестве подвижного буфера использовали 1 × MES-SDS-Puffer (Invitrogen). В качестве белкового стандарта наносили 15 мкл предварительно окрашенных белков из набора Sharp Protein Standard (Invitrogen). Электрофорез проводили в течение 60 минут при 200 вольт и 120 мА максимум. Гели промывали в деминерализованной воде и окрашивали Coomassie в течение одного часа. Гели обесцвечивали в деминерализованной воде в течение 3 часов. Изображения получены с использованием системы документации Syngene Gel.
Для проведения вестерн-блоттинга готовили два геля SDS-PAGE, и белки переносили электроблоттингом на нитроцеллюлозную мембрану. Мембрану блокировали 2%-ным бычьим сывороточным альбумином в PBS и инкубировали с биотинилированным мышиным Penta-His-антителом (Qiagen). В качестве вторичного реагента использовали конъюгат стрептавидина со щелочной фосфатазой (DAKO). Блоты окрашивали, используя раствор субстрата BCIP/NBT (Pierce).
Как показано на Фиг.31, 32 и 33, использование аффинной колонки с пептидом CD3, как описано выше, позволяет осуществлять высокоэффективную очистку биспецифических одноцепочечных молекул из клеточного культурального супернатанта. Таким образом, одноцепочечные анти-CD3-антитела с межвидовой специфичностью, входящие в состав биспецифических одноцепочечных молекул, благодаря своим специфическим связывающим свойствам делают возможным общий эффективный одностадийный способ очистки биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью без необходимости использования каких-либо меток, присоединенных исключительно в целях очистки.
18. Общий фармакокинетический анализ биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
18.1. Получение (1-27CD3)-Fc для использования в фармакокинетическом анализе
Кодирующую последовательность N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон-цепи человека, слитую с шарнирной областью и Fc-гамма-участком иммуноглобулина lgG1 человека, получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность рекомбинантного слитого белка представлены в SEQ ID NO: 309 и 310). Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность первых 27 аминокислот внеклеточного участка зрелой CD3-эпсилон-цепи человека, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность шарнирной области и Fc-гамма-участка lgG1 человека и стоп-кодон. Фрагмент генного синтеза также конструировали и клонировали, как описано в Примере 3.1 выше. Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефектные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии данной конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефектных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Примере 9 выше. Для выделения слитого белка согласно стандартным протоколам готовили аффинную колонку с антителом козы против Fc человека, используя коммерчески доступное аффинно очищенное антитело козы, специфичное к Fc-фрагменту IgG человека, обладающее минимальной способностью реагировать с сывороточными белками быка, лошади и мыши (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd.). С помощью этой аффинной колонки слитый белок выделяли из клеточного культурального супернатанта на системе Akta Explorer (GE Amersham) и элюировали лимонной кислотой. Элюат нейтрализовали и концентрировали.
18.2. Фармакокинетический анализ в отношении биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
В основе анализа лежит технология ECL-ELISA (иммуноферментный анализ с усиленной хемилюминесценцией) с использованием мечения рутением для детекции на углеродных планшетах, измеряемых на приборе Sektor Imager (MSD). На первом этапе углеродные планшеты (96-луночный планшет с высокими связывающими свойствами (High Bind Plate) от MSD, каталог: L15×B-3) покрывали 5 мкл/лунку очищенного 1-27CD3-Fc в концентрации 50 нг/мл, описанного в Примере 18.1. Затем планшеты сушили в течение ночи при 25°С.После этого планшеты блокировали 5%-ным BSA (Paesel&Lorei, №100568) в PBS в концентрации 150 мкл/лунку в течение 1 ч при 25°С в инкубаторе при встряхивании (700 об/мин). На следующем этапе планшеты промывали три раза 0,05% Tween в PBS. Стандартную кривую строили при последовательных разведениях 1:4 в 50%-ной сыворотке макака в PBS, начиная с 100 нг/мл соответствующей биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью, которую детектируют в анализе. Контрольные образцы (QC) готовили в 50%-ной сыворотке макака в PBS в диапазоне от 1 нг/мл до 50 нг/мл соответствующей биспецифической одноцепочечной молекулы с межвидовой специфичностью в зависимости от ожидаемых концентраций образца в сыворотке. Стандартные, QC или неизвестные образцы переносили в углеродные планшеты в количестве 10 мкл/лунку и инкубировали в течение 90 мин при 25°С в инкубаторе при встряхивании (700 об/мин). Затем планшеты три раза промывали 0,05% Tween в PBS. Для детекции добавляли по 25 мкл/лунку Penta-His-биотинилированного антитела (Qiagen, 200 мкг/мл в 0,05% Tween в PBS) и проводили инкубирование в течение 1 ч при 25°С в инкубаторе при встряхивании (700 об/мин). На втором этапе детектирования добавляли по 25 мкл/лунку раствора метки стрептавидин-сульфо (Streptavidin-SulfoTag) (MSD; каталог: R32AD-1; серия: WO 010903) и проводили инкубирование в течение 1 ч при 25°С в инкубаторе при встряхивании (700 об/мин). После этого планшеты три раза промывали 0,05% Tween в PBS. Окончательно добавляли по 150 мкл/лунку буфера для считывания от MSD (MSD, каталог: R9ZC-1), и планшеты считывали на приборе Sektor Imager.
На Фиг.34 и 35 продемонстрирована возможность обнаружения биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью в образцах сыворотки обезьян-макаков. Таким образом, одноцепочечные анти-CD3-антитела с межвидовой специфичностью, входящие в состав биспецифических одноцепочечных молекул, благодаря своим специфическим связывающим свойствам делают возможным высокочувствительный общий анализ определения биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью. Изложенный выше анализ может быть использован в случае формальных токсикологических исследований, необходимых для разработки лекарственных средств, и может быть легко адаптирован для измерения взятых у пациентов образцов в связи с клиническим применением биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью.
19. Создание рекомбинантных трансмембранных слитых белков, состоящих из N-концевых аминокислот 1-27 CD3-эпсилон разных приматов, не являющихся шимпанзе, слитых с ЕрСАМ из яванского макака (1-27 CD3-EpCAM)
19.1. «локирование и экспрессия 1-27 CD3-EpCAM
CD3-эпсилон выделяли из разных приматов, не являющихся шимпанзе (игрунка, тамарин, беличья обезьяна), и свиньи. Кодирующие последовательности 1-27 N-концевых аминокислот зрелой CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки (Callithlix jacchus), эдипова тамарина (Saguinus oedipus), беличьей обезьяны (Saimin sciureus) и домашней свиньи (Sus scrofa; используемой в качестве отрицательного контроля), слитые с N-концом Flag-меченой ЕрСАМ яванского макака, получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность рекомбинантных слитых белков представлены в SEQ ID NO: 231-240). Фрагменты генного синтеза конструировали таким образом, чтобы они содержали сначала сайт BsrGI для обеспечения слияния в правильной рамке считывания с кодирующей последовательностью иммуноглобулинового лидерного пептида из 19 аминокислот, уже имеющегося в целевом экспрессирующем векторе, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность N-концевых 1-27 аминокислот внеклеточного участка зрелых эпсилон-цепей CD3, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность Flag-метки и затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность зрелого трансмембранного белка ЕрСАМ яванского макака. Фрагменты генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы ввести сайт рестрикции в конец кДНК, кодирующей данный слитый белок. Введенные сайты рестрикции, BsrGI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагменты генного синтеза затем клонировали через BsrGI и Sail, следуя стандартным протоколам, в производное плазмиды, обозначенной pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150), которая уже содержит кодирующую последовательность иммуноглобулинового лидерного пептида из 19 аминокислот. Плазмиды с подтвержденной последовательностью использовали для трансфекции дефектных по DHFR клеток СНО для эукариотической экспрессии данной конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефектных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
5
2
Трансфектанты тестировали в отношении экспрессии на клеточной поверхности рекомбинантного трансмембранного белка FACS-анализом согласно стандартным протоколам. С этой целью 2,5×10 клеток инкубировали с 50 мкл анти-Flag М2-антитела (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany) в концентрации 5 мкг/мл в PBS с 2% FCS. Связавшееся антитело детектировали с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши, специфичного к Fc-гамма-фрагменту, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции выполняли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Экспрессия Flag-меченых рекомбинантных трансмембранных слитых белков, состоящих из ЕрСАМ яванского макака и 1-27 N-концевых аминокислот CD3-эпсилон-цепи человека, игрунки, тамарина, беличьей обезьяны и свиньи соответственно, четко определялась на трансфицированных клетках (Фиг.36).
19.2. Клонирование и экспрессия одноцепочечного анти-CD3-антитела I2C HL с межвидовой специфичностью в форме lgG1-антитела
С целью обеспечения улучшенных средств обнаружения связывания одноцепочечного анти-CD3-антитела с межвидовой специфичностью I2C VHVL-специфичность превращали в lgG1-антитело с мышиными lgG1 и мышиными каппа-константными областями. Последовательности кДНК, кодирующие тяжелую цепь lgG-антитела, получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагменты генного синтеза конструировали таким образом, чтобы они содержали сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность вариабельной области тяжелой цепи или вариабельной области легкой цепи, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность константной области тяжелой цепи мышиного lgG1, опубликованную в GenBank (номер доступа АВ097849), или кодирующую последовательность константной области легкой цепи каппа мыши, опубликованную в GenBank (номер доступа D14630).
Сайты рестрикции вводили в начало и в конец кДНК, кодирующей данный слитый белок. Сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали для последующих процедур клонирования. Фрагменты генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150) для конструкции тяжелой цепи и pEFADA (pEFADA описана в Raum et al., Cancer Immunol. Immunother., 50(3), (2001), 141-150) для конструкции легкой цепи согласно стандартным протоколам. Плазмиды с подтвержденными последовательностями использовали для котрансфекции соответствующих конструкций легкой и тяжелой цепей в дефектные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии данной конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефектных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкций индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно и дезоксикоформицина (dCF) до конечной концентрации 300 нМ dCF включительно. После двух пассажей стационарной культуры клеточный культуральный супернатант собирали и использовали в последующем эксперименте.
19.3. Связывание одноцепочечного анти-CD3-антитела I2C HL с межвидовой специфичностью в форме lgG1-антитела с 1-27 CD3-EpCAM
5
2
Связывание созданной конструкции I2C lgG1 с 1-27 N-концевыми аминокислотами CD3-эпсилон-цепей человека, игрунки, тамарина и беличьей обезьяны соответственно, слитыми с ЕрСАМ яванского макака, как описано в Примере 19.1, тестировали в FACS-анализе согласно стандартным протоколам. С этой целью 2,5×10 клеток инкубировали с 50 мкл клеточного культурального супернатанта, содержащего конструкцию I2C lgG1, которая описана в Примере 19.2. Связывание этого антитела определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши, специфичного к Fc-гамма-фрагменту, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-lnterscience, 2002).
Как показано на Фиг.37, наблюдалось связывание конструкции I2C lgG1 с трансфектантами, экспрессирующими рекомбинантные трансмембранные слитые белки, состоящие из 1-27 N-концевых аминокислот CD3-эпсилон человека, игрунки, тамарина или беличьей обезьяны, слитых с ЕрСАМ яванского макака, по сравнению с отрицательным контролем, состоящим из 1-27 N-концевых аминокислот CD3-эпсилон свиньи, слитых с ЕрСАМ яванского макака. Таким образом, была продемонстрирована межвидовая специфичность I2C в отношении многих приматов. Сигналы, полученные с использованием анти-Flag-М2-антитела и конструкции I2C lgG1, были соизмеримыми, что указывает на сильную связывающую активность специфичности I2C, обладающей межвидовой специфичностью, с N-концевыми аминокислотами 1-27 CD3-эпсилон.
20. Связывание анти-CD3-связывающей молекулы I2C, обладающей межвидовой специфичностью, с человеческой CD3-эпсилон-цепью с N-концевой His6-меткой и без нее
5
2
Химерное lgG1-антитело со связывающей специфичностью I2C, как описано в Примере 19.2, специфичное к CD3-эпсилон, тестировали в отношении связывания с человеческой CD3-эпсилон-цепью с N-концевой His6-меткой и без нее. Связывание этого антитела соответственно с клеточными линиями EL4, трансфицированными His6-CD3-эпсилон человека, как описано в Примере 6.1, и человеческой CD3-эпсилон-цепью дикого типа, как описано в Примере 5.1, тестировали FACS-анализом согласно стандартным протоколам. 2,5×10 клеток трансфектантов инкубировали с 50 мкл клеточного культурального супернатанта, содержащего конструкцию I2C lgG1 или 50 мкл соответствующих контрольных антител в концентрации 5 мкг/мл в PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали соответствующий изотипический контроль, а в качестве положительного контроля экспрессии конструкций использовали CD3-специфическое антитело UCHT-1 соответственно. Детектирование His6-метки осуществляли с использованием Penta-His-антитела (Qiagen). Связывание антител определяли с использованием конъюгированного с R-фикоэритрином, аффинно очищенного F(ab')-фрагмента антитела козы против IgG мыши, специфичного к Fc-гамма-фрагменту, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS (Jackson ImmunoResearch Europe Ltd., Newmarket, Suffolk, UK). Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-lnterscience, 2002).
Сравнимое связывание антитела UCHT-1 против CD3 человека с обоими трансфектантами демонстрирует приблизительно одинаковые уровни экспрессии данных конструкций. Связывание Penta-His-антитела подтвердило присутствие His6-метки на конструкции His6-CD3 человека, но не на конструкции дикого типа.
По сравнению с клеточной линией EL4, трансфицированной человеческой CD3-эпсилон-цепью дикого типа, обнаружена явная потеря связывания конструкции I2C lgG1 с CD3-эпсилон-цепью человека, содержащей N-концевую His6-метку. Эти результаты показывают, что свободный N-конец CD3-эпсилон является существенным для связывания анти-CD3-связывающей специфичности I2C, обладающей межвидовой специфичностью, с эпсилон-цепью CD3 человека (Фиг.28).
21. Создание CD33 и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
21.1. Создание CD33 и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
В общем, молекулы биспецифических одноцепочечных антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и макака, а также домен со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD33 человека и макака, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 6.
Таблица 6
Форматы молекул анти-CD3 и анти-CD33 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
316/315
I2CHL×AF5HL
314/313
F12QHL×AF5HL
312/311
H2CHL×AF5HL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены легкой цепи (L) и вариабельные домены тяжелой цепи (Н) с межвидовой специфичностью к CD33 человека и макака, и CD3-специфические VH- и VL-комбинации, демонстрирующие межвидовую специфичность к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали по аналогии с процедурой, описанной в Примере 9 для MCSP- и CD3-специфических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью. Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефектные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии данной конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефектных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Примере 9 для MCSP- и CD3-специфических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью, и использовали в последующих экспериментах.
21.2. Проточно-цитометрический анализ связывания CD33 и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с CD33 и CD3 человека и макака соответственно FACS-анализ выполняли аналогично анализу, описанному в Примере 10 для анализа MCSP и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью, с использованием клеток СНО, экспрессирующих внеклеточные домены CD33 человека или макака (смотри Примеры 16.1 и 16.2).
Биспецифическое связывание указанных выше одноцепочечных молекул, которые продемонстрировали межвидовую специфичность к CD33 и межвидовую специфичность к CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, четко определялось, как показано на Фиг.41. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и CD33 по сравнению с соответствующими отрицательными контролями. Была продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и CD33 человека и макака.
21.3. Биологическая активность CD33 и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, используя CD33-положительные клеточные линии, описанные в Примерах 16.1 и 16.2. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака, как указано на соответствующих графических материалах. Анализы цитотоксичности выполняли по аналогии с процедурой, описанной в отношении анализов на биологическую активность MCSP и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью в Примере 11, с использованием клеток СНО, экспрессирующих внеклеточные домены CD33 человека или макака (смотри Примеры 16.1 и 16.2) в качестве клеток-мишеней.
Как показано на Фиг.42, все созданные конструкции биспецифического одноцепочечного антитела с межвидовой специфичностью демонстрируют цитотоксическую активность против клеток-мишеней, положительных в отношении CD33 человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС, и против клеток-мишеней, положительных в отношении CD33 макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
22. Перераспределение циркулирующих Т-клеток шимпанзе под воздействием традиционной биспецифической CD3-связывающей молекулы, направленной на молекулу-мишень, которая отсутствует в клетках циркулирующей крови
Единственного самца шимпанзе подвергали действию возрастающих внутривенных доз конструкции одноцепочечного EpCAM/CD3 биспецифического антитела (Schlereth (2005) Cancer Res. 65: 2882). Подобно традиционной конструкции одноцепочечного CD19/CD3 биспецифического антитела (Loffler (2000, Blood, Volume 95, №6) или WO 99/54440) CD3-"плечо" указанной ЕрСАМ/CD3-конструкции также направлено против традиционного зависимого от окружения CD3-эпитопа человека и шимпанзе. В день О животному вводили 50 мл PBS/5% HSA без тестируемого вещества, затем 50 мл PBS/5% HSA плюс конструкция одноцепочечного EpCAM/CD3 биспецифического антитела в дозе 1,6, 2,0, 3,0 и 4,5 мкг/кг в день 7, 14, 21 и 28 соответственно. Продолжительность инфузии составляла 2 часа на одно введение. Для каждой еженедельной инфузии шимпанзе внутримышечно вводили седативное средство телазол 2-3 мг/кг, шимпанзе интубировали и выполняли анестезию изофлураном/02 с поддержанием стабильного среднего кровяного давления. Второй внутривенный катетер размещали на противоположной конечности для отбора (гепаринизированных) образцов цельной крови в моменты времени, указанные на Фиг.43, для FACS-анализа циркулирующих клеток крови. После стандартного лизиса эритроцитов Т-клетки окрашивали ПТС-меченым антителом, взаимодействующим с CD2 шимпанзе (Becton Dickinson), и процентное содержание Т-клеток от общего содержания лимфоцитов определяли методом проточной цитометрии. Как показано на Фиг.43, каждое введение конструкции одноцепочечного EpCAM/CD3 биспецифического антитела индуцировало быстрое уменьшение количества циркулирующих Т-клеток, которое наблюдалось для конструкции одноцепочечного CD19/CD3 биспецифического антитела у пациентов с B-NHL, у которых по существу не было циркулирующих В (лимфомных)-клеток-мишеней. Поскольку в циркулирующей крови людей и шимпанзе нет ЕрСАМ-положительных клеток-мишеней, уменьшение количества циркулирующих Т-клеток под воздействием конструкции одноцепочечного EpCAM/CD3 биспецифического антитела может быть объяснено исключительно сигналом, который Т-клетки получают через чистое взаимодействие CD3-"плеча" конструкции с традиционным, зависимым от окружения CD3-эпитопом в отсутствие какого-либо перекрестного связывания, опосредованного клетками-мишенями. Подобно перераспределению Т-клеток, индуцированному в результате воздействия на них конструкции одноцепочечного CD19/CD3 биспецифического антитела у пациентов с B-NHL, у которых по существу не было циркулирующих В (лимфомных)-клеток-мишеней, перераспределение Т-клеток у шимпанзе при воздействии конструкции одноцепочечного EpCAM/CD3 биспецифического антитела может быть объяснено конформационным изменением CD3 после связывания с зависимым от окружения CD3-эпитопом, приводящим в дальнейшем к временному увеличению Т-клеточной адгезивности к эндотелию кровеносных сосудов (смотри Пример 13). Эти данные подтверждают, что традиционные CD3-связывающие молекулы, направленные на зависимые от окружения CD3-эпитопы, исключительно за счет этого взаимодействия, могут приводить к картине перераспределения Т-клеток периферической крови, которое связано с риском неблагоприятных в отношении ЦНС явлений у людей, как описано в Примере 13.
23. Специфическое связывание scFv-клонов с М-концом CD3-эпсилон человека
23.1. Бактериальная экспрессия scFv-конструкций в Е.coli XL1 Blue
Как указано выше, клетки Е.coli XL1 Blue, трансформированные pComb3H5Bhis/Flag, содержащей VL- и VH-сегмент, продуцируют растворимый scFv в достаточных количествах после вырезания фрагмента гена III и индуцирования с использованием 1 мМ IPTG. scFv-цепь экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
Для этого эксперимента были выбраны следующие scFv-клоны:
1) scFv 4-10, 3-106, 3-114, 3-148, 4-48, 3-190 и 3-271, которые описаны в WO 2004/106380,
2) scFv из клонов Н2С, F12Q и I2C, связывающих анти-CD3-эпсилон человека, как описано в данном изобретении.
2
Для получения периплазматических препаратов бактериальные клетки, трансформированные соответствующими scFv-содержащими плазмидами, допускающими периплазматическую экспрессию, выращивали в SB-среде, дополненной 20 мМ MgCl и карбенициллином (50 мкг/мл), и после сбора ресуспендировали в PBS. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушалась под действием осмотического шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv, высвобождались в супернатант. После удаления центрифугированием интактных клеток и клеточного дебриса собирали супернатант, содержащий scFv человека против CD3 человека, и использовали его для дальнейшего исследования. Эти неочищенные супернатанты, содержащие scFv, далее будут называться периплазматическими препаратами (РРР).
23.2. Связывание scFv со слитым белком человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc
ELISA-эксперименты проводили путем покрытия лунок 96-луночных пластиковых планшетов (Nunc, maxisorb) слитым белком человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27) человека-Fc обычно при 4°C в течение ночи. Раствор антигена для покрытия затем удаляли, лунки промывали один раз PBS/0,05% Tween 20 и затем блокировали PBS/3% BSA в течение по меньшей мере одного часа. После удаления блокирующего раствора в лунки добавляли РРР и контрольные растворы и проводили инкубацию обычно в течение одного часа при комнатной температуре. Затем лунки трижды промывали PBS/0,05% Tween 20. Определение scFv, связавшихся с иммобилизованным антигеном, выполняли, используя меченое биотином антитело против FLAG-метки (М2 anti Flag-Bio, Sigma, обычно в конечной концентрации 1 мкг/мл PBS), и детектировали с использованием меченого пероксидазой стрептавидина (Dianova, 1 мкг/мл PBS). Сигнал развивался при добавлении раствора субстрата ABTS, и его измеряли при длине волны 405 нм. Неспецифическое связывание тестируемых образцов с блокирующим агентом и/или участком lgG1 человека из слитого белка человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc исследовали путем проведения идентичного анализа с идентичными реагентами и идентичным согласованием по времени на планшетах для ELISA, которые были покрыты lgG1 человека (Sigma). В качестве отрицательного контроля использовали PBS.
Как показано на Фиг.44, scFv Н2С, F12Q и I2C демонстрируют сильные сигналы связывания на слитом белке человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc. scFv человека 3-106, 3-114, 3-148, 3-190, 3-271, 4-10 и 4-48 (которые описаны в WO 2004/106380) не демонстрируют какого-либо значительного связывания, превышающего уровень отрицательного контроля.
Чтобы исключить возможность того, что положительное связывание scFv Н2С, F12Q и I2C с лунками, покрытыми слитым белком человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc, может быть обусловлено связыванием с BSA (используемым в качестве блокирующего агента) и/или Fc-гамма-участком lgG1 человека из слитого белка человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc, параллельно осуществляли второй ELISA-эксперимент. В этом втором ELISA-эксперименте все параметры были идентичны параметрам в первом ELISA-эксперименте, за исключением того, что во втором ELISA-эксперименте вместо слитого белка человеческая CD3-эпсилон (аа 1-27)-Fc наносили lgG1 человека (Sigma). Как показано на Фиг.45, ни один из протестированных scFv не показал какого-либо значительного связывания с BSA и/или lgG1 человека выше фонового уровня.
В совокупности эти результаты позволяют сделать вывод, что традиционные CD3-связывающие молекулы, распознающие зависимый от окружения CD3-эпитоп (например, как описано в WO 2004/106380), не связываются специфически с (аа 1-27)-областью CD3-эпсилон человека, тогда как scFv Н2С, F12Q и I2C, связывающиеся с независимым от окружения эпитопом CD3-эпсилон, четко демонстрируют специфическое связывание с N-концевыми 27 аминокислотами CD3-эпсилон человека.
24. Создание и определение характеристик молекул PSCA и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
24.1. Получение клеток СНО, экспрессирующих PSCA человека
Кодирующую последовательность человека PSCA, которая опубликована в GenBank (номер доступа NM_005672), получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность FLAG-метки, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность зрелого белка PSCA человека и стоп-кодон (соответствующие последовательности данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 443 и 444). Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
24.2. Получение клеток СНО, экспрессирующих PSCA макака
Последовательность кДНК PSCA макака получали посредством ПЦР на кДНК из простаты макака (яванского макака), полученной согласно стандартным протоколам. Использовали следующие реакционные условия: 1 цикл при 94°С в течение 2 минут, затем 40 циклов при 94°С в течение 1 минуты, 55°С в течение 1 минуты и 72°С в течение 1 минуты, затем заключительный цикл при 72°С в течение 3 минут, и следующие праймеры:
прямой праймер: 5'-CACCACAGCCCACCAGTGACC-3' (SEQ ID NO: 447)
обратный праймер: 5'-GAGGCCTGGGGCACCACACCC-3' (SEQ ID NO: 448).
ПЦР-реакции осуществляли при добавлении бетаина для ПЦР до конечной концентрации 1М. В результате этой ПЦР образовался фрагмент ДНК, который выделяли и секвенировали согласно стандартным протоколам, используя ПЦР-праймеры, и таким образом создали последовательность кДНК, кодирующую PSCA макака. Для создания конструкции для экспрессии PSCA макака генным синтезом согласно стандартным протоколам получали фрагмент кДНК (соответствующие последовательности представлены в SEQ ID NO: 445 и 446). Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем иммуноглобулиновый лидерный пептид из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность FLAG-метки, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность зрелого белка PSCA макака и стоп-кодон. Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
24.3. Создание молекул PSCA и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
Клонирование молекул РЗСАхСОЗ биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
В общем, молекулы биспецифических одноцепочечных антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания, демонстрирующую межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также домен со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к PSCA человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали так, как представлено в приведенной ниже Таблице 7:
Таблица 7
Форматы молекул анти-CD3 и анти-PSCA биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID NO: (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
390/389
PSCA1HL×I2CHL
422/421
PSCA3HL×I2CHL
440/439
PSCA4HL×I2CHL
392/391
PSCA1LH×I2CHL
406/405
PSCA2LH×I2CHL
424/423
PSCA3LH×I2CHL
442/441
PSCA4LH×I2CHL
1227/1226
PC16E12HL×I2CHL
1199/1198
PC32D5HL×I2CHL
1185/1184
PC32B8HL×I2CHL
1241/1240
PC08F4HL×I2CHL
1213/1212
PC17D10HL×I2CHL
1269/1268
PC17H10HL×I2CHL
1255/1254
PC16F5HL×I2CHL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены тяжелой цепи (VH) и вариабельные домены легкой цепи (VL) с межвидовой специфичностью к PSCA человека и макака и CD3-специфичные комбинации VH и VL с межвидовой специфичностью к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали, и эукариотическую экспрессию белка осуществляли по аналогии с процедурой, описанной в Примере 9 для одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью к MCSP и CD3.
24.4. Экспрессия и очистка молекул PSCAxCD3 биспецифических одноцепочечных антител
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител экспрессировали в клетках яичника китайского хомячка (СНО) или в клетках НЕК293, как описано в данном описании выше для MCSPxCD3 биспецифических одноцепочечных антител.
Выделение и анализ экспрессированных биспецифических одноцепочечных антител также было описано здесь выше в Примере 9.
24.5. Проточно-цитометрический анализ связывания PSCA и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с PSCA и CD3 человека и макака соответственно выполняли FACS-анализ. Для этого клетки СНО, трансфицированные PSCA человека (как описано в Примере 24.1) и CD3-положительную линию клеток HPB-ALL Т-клеточного лейкоза человека (DSMZ, Braunschweig, ACC483) использовали для тестирования связывания с антигенами человека. Способность связываться с антигенами макака тестировали с использованием созданного трансфектанта PSCA макака (описанного в Примере 24.2) и Т-клеточной линии 4119LnPx макака (любезно предоставленной профессором Fickenscher, Hygiene Institute, Virology, Eriangen-Nuernberg; опубликованной в Knappe A, et al., и Fickenscher H., Blood 2000, 95, 3256-61). 200000 клеток соответствующих клеточных линий инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл клеточного культурального супернатанта трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Клетки дважды промывали в PBS с 2% FCS, и связывание данной конструкции определяли с использованием мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-His-антитела детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали супернатант нетрансфицированных клеток.
Проточную цитометрию выполняли на аппарате FACS-Calibur, и программное обеспечение CellQuest использовали для получения и анализа данных (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции выполняли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach и Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Биспецифическое связывание перечисленных выше одноцепочечных молекул, которые проявляют межвидовую специфичность к PSCA и CD3, четко обнаруживалось, как показано на Фиг.46 и 48. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и PSCA по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и PSCA человека и макака соответственно.
24.6. Биологическая активность PSCA и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, используя клетки СНО, трансфицированные PSCA человека, описанные в Примере 24.1, и клетки СНО, трансфицированные PSCA макака, описанные в Примере 24.2. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD4/CD56-ncTOU4eHHbie РВМС человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака соответственно.
Получение стимулированных РВМС человека описано выше в Примере 11.
Клетки-мишени получали, и анализ выполняли аналогично процедуре, описанной для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител в Примере 11.
Как показано на Фиг.47 и Фиг.49, все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью демонстрируют цитотоксическую активность против клеток-мишеней, положительных в отношении PSCA человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС, и против клеток-мишеней, положительных в отношении PSCA человека, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
24.7. Конструкции биспецифических одноцепочечных антител, направленных против CD3 и PSCA человека и примата, не являющегося шимпанзе
VH-последовательность антитела зародышевой линии человека VH1 1-f (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) была выбрана в качестве каркасного окружения для CDRH1 (SEQ ID NO: 414), CDRH2 (SEQ ID NO: 415) и CDRH3 (SEQ ID NO: 416). Подобным образом, такая же VH-последовательность антитела зародышевой линии человека была выбрана в качестве каркасного окружения для CDRH1 (SEQ ID NO; 400), CDRH2 (SEQ ID NO: 401) и CDRH3 (SEQ ID NO: 402). Для каждой VH человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Для VH1 1-f используют следующую комбинацию олигонуклеотидов:
5' Р3-VH-A-Xhol
ССТ GAT СТО GAG AGC GGC SCA GAS STG RAA AAG CCA GGC GCC ACG GTG AAG ATT (SEQ ID NO: 449)
5' P3-VH-B
GGC GCC ACG GTG AAG ATT TCC TGC AAG SYC AGC GGC WAC ACG TTC ACC GGC TAG TAC АТС CAC TGG GTG (SEQ ID NO: 450)
3' P3-VH-C
GTA GGA GGT GAA GCC GTT GTT GGG GTC CAC TCT GCC SAT CCA TTC CAG GCY CTT CCC GKG GGM CTG TTK CAC CCA GTG GAT GTA GTA (SEQ ID NO: 451)
5' P3-VH-D
AAC GGC TTC ACC TCC TAC AAC CAG AAG TTC AAG GGC ARG GYC AYA MTK
ACC GYG GAC AMG AGC ACC RRC ACC GCC TAC ATG GAA CTG (SEQ ID NO: 452)
3' P3-VH-E
GCT GTC GAA GAA GTT GCC CRC GCA ATA GTA CAC GGC GGT GTC CTC GCT GSK CAG GCT KCT CAG TTC CAT GTA GGC GGT (SEQ ID NO: 453)
3' Р3-VH-F-BstEII
CAC GTC GGT GAC CGT GGT TCC CTG GCC CCA GCT GTC GAA GAA GTT GCC (SEQ ID NO: 454)
В качестве другой комбинации олигонуклеотидов для VH1 1-f используют следующие праймеры:
5'-PSCA2VH-A-XHO1
CAG GTG CTCGAG YCA GGC GCC GAA STG RWG AAG ССТ GGC GCC MCA GTG AAG MTA TCC TGC AAG GYC AGC GGC TAC ACC TTC ACC AAC (SEQ ID NO: 455)
3'-PSCA2VH-B
GCT GTC GCT GGG GTC GAT CCT GCC YAT CCA TTC CAG GCC CYT GCC GGG CSY CTG TTK CAC CCA GTT CAG CCA GTA GTT GGT GAA GGT GTA GCC (SEQ ID NO: 456)
5'-PSCA2VH-C
AGG АТС GAC CCC AGC GAC AGC GAG АТС CAC TAC GAC CAG AAG TTC AAG GAC ARA GYC ACC MTA ACC GYG GAC AMG AGC ACC RRC ACC GCC TAC (SEQ ID NO: 457)
3'-PSCA2VH-D
GGC CAG GGC GCA ATA GTA CAC GGC GGT GTC CTC GCT TST CAG GCT GGA CAG CTS SAT GTA GGC GGT GYY GGT GCT С (SEQ ID NO: 458)
3'-PSCA2VH-E-BSTE2
AGA CAC GGT GAC CGT GGT GCC CTG GCC CCA GTA GGC CAT GGC GTA GAT GCC GGT CAG GGC GCA ATA GTA CAC (SEQ ID NO: 459).
Каждая из этих комбинаций праймеров перекрывает всю соответствующую VH-последовательности.
В пределах каждой комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VH ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VH приблизительно 350 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VH.
VL-последовательность антитела зародышевой линии человека Vkll A1 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) была выбрана в качестве каркасного окружения для CDRL1 (SEQ ID NO: 409), CDRL2 (SEQ ID NO: 410) и CDRL3 (SEQ ID NO: 411). Подобным образом, VL-последовательность антитела зародышевой линии человека Vkll A19 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) была выбрана в качестве каркасного окружения для CDRL1 (SEQ ID NO: 395), CDRL2 (SEQ ID NO: 396) и CDRL3 (SEQ ID NO: 397). Для каждой VL человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Сайты рестрикции, необходимые для последующего клонирования в олигонуклеотидах, удаляют. Для Vkll A1 используют следующие олигонуклеотиды:
5' Р3-VL-A-Sacl
ССТ GTA GAG CTC GTC ATG ACC CAG TCC CCC CTG TCC CTG MSC GTG АСС МТС GGC CAG CCA GCC AGC АТС (SEQ ID NO: 460)
3' P3-VL-B
CCA GTT CAG GTA GGT CTT GCC GTC GCT GTC CAG CAG GGA CTG GCT GGA CTT GCA AGA GAT GCT GGC TGG CTG GCC (SEQ ID NO: 461)
5' P3-VL-C
AAG ACC TAC CTG AAC TGG YTS CWG CAG AGG CCA GGC CAG AGC CCC ARG AGG CTG АТС TAC CTG GTG TCC ACC CTG (SEQ ID NO: 462)
3' P3-VL-D
GGT GAA GTC GGT GCC GGA GCC GCT GCC GGA GAA TCT GTC TGG CAC GCC GCT GTC CAG GGT GGA CAC CAG GTA (SEQ ID NO: 463)
5' P3-VL-E
TCC GGC ACC GAC TTC ACC CTG AAG АТС AGC AGG GTG GAG GCC GAG GAC STG GGC GTG TAC TAC TGC TGG CAG GGC ACC (SEQ ID NO: 464)
3' Р3-VL-F-BsiWI/Spel
CCA GAC ACT AGT CGT ACG CTT GAT TTC CAG CTT GGT CCC TCC GCC GAA GGT ССТ TGG GAA GTG GGT GCC CTG CCA GCA GTA (SEQ ID NO: 465) Для Vkll A19 используют следующие олигонуклеотиды:
5'-PSCA2VL-a-SAC1
CAG АСА GAG CTC GTG ATG ACC CAG KCA SCT CYA AGC STG CCA GTG ACC CCA GGC GAG YCA GYG TCC АТС AGC TGC AGG TCC AGC (SEQ ID NO: 466)
3'-PSCA2VL-b
CTG GGG GCT CTG GCC TGG CYT CTG CAG AWA CCA GTA CAG GTA GGT GTT GCC GTT GCT GTG CAG CAG GCT CTT GCT GGA CCT GCA GCT GAT G (SEQ ID NO: 467)
5'-PSCA2VL-c
CCA GGC CAG AGC CCC CAG CTG CTG АТС TAC AGG ATG AGC AAC CTG GCT AGC GGC GTG CCA GAC AGA TTC AGC GGC AGC GGC TCT GGA ACC (SEQ ID NO: 468)
3'-PSCA2VL-d
CAG GCA GTA GTA CAC GCC CAC GTC CTC GGC CTC CAC CCT GCT GAT CYT CAG GGT GAA GKC GGT TCC AGA GCC GCT GCC (SEQ ID NO: 469)
3'-PSCA2VL-e-BsiW1-Spe1
GTG CTG ACT AGT CGT ACG CTT GAT TTC CAG CTT GGT CCC TTG GCC GAA GGT GTA GGG GTA TTC CAG GTG CTG CAG GCA GTA GTA CAC GCC (SEQ ID NO:470)
Каждая из этих комбинаций праймеров перекрывает всю соответствующую VL-последовательность.
В пределах каждой комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VL ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VL приблизительно 330 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VL.
Конечный основанный на VH1 1-f (Р3) VH ПЦР-продукт (т.е. репертуар человеческой/гуманизированной VH) затем объединяют с конечным основанным на Vkll A1 VL ПЦР-продуктом (т.е. репертуаром человеческой/гуманизированной VL), и конечный основанный на VH1 1-f (PSCA2) VH ПЦР-продукт (т.е. репертуар человеческой/гуманизированной VH) объединяют с конечным основанным на Vkll A19 VL ПЦР-продуктом (т.е. репертуаром человеческой/гуманизированной VL) в векторе для фагового дисплея pComb3H5Bhis с образованием двух разных библиотек функциональных scFv, из которых, после экспонирования на нитевидном фаге, связывающие фрагменты отбирают, подвергают скринингу, идентифицируют и подтверждают анти-PSCA-связывающие фрагменты, как описано ниже.
7
450 нг фрагментов легкой цепи (расщепленных Sacl-Spel) лигируют с использованием 1400 нг фагмиды pComb3H5Bhis (расщепленной Sacl-Spel;большой фрагмент). Полученную комбинаторную библиотеку антител затем подвергают трансформации в 300 мкл электрокомпетентных клеток Escherichia coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ; 200 Ом, Biorad gene-pulser) с получением в результате библиотеки размером более 10 независимых клонов. Через один час фенотипической экспрессии отбирают положительные трансформанты по устойчивости к карбенициллину, кодируемой вектором pComb3H5BHis, в 100 мл жидкой супербульонной (SB) культуры в течение ночи. Затем клетки собирают центрифугированием, и плазмиду получают, используя имеющийся в продаже набор для получения плазмид (Qiagen).
7
2800 нг этой плазмидной ДНК, содержащей VL-библиотеку (расщепленную Xhol-BstEII; большой фрагмент), лигируют с 900 нг V-фрагментов тяжелой цепи (расщепленных Xhol-BstEII) и снова подвергают трансформации в две аликвоты по 300 мкл электрокомпетентных клеток Е coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ, 200 Ом) с получением библиотеки VH-VK scFv (одноцепочечный вариабельный фрагмент) общим размером более 10 независимых клонов.
12
После фенотипической экспрессии и медленной адаптации к карбенициллину клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, переносят в SB-карбенициллин (50 мкг/мл)-селективную среду. Клетки Е coli, содержащие библиотеку антител, затем инфицируют инфекционной дозой 10 частиц хелперного фага VCSM13, приводящей к продуцированию и секреции нитевидного фага М13, где фаговая частица содержит одноцепочечную pComb3H5BHis-ДНК, кодирующую cFv-фрагмент, и экспонирует соответствующий scFv-белок в виде трансляционного слияния с оболочечным белком III фага. Этот пул фагов, экспонирующих библиотеку антител, затем используют для селекции антигенсвязывающих структур.
11
12
5
7
Для этой цели фаговую библиотеку, несущую клонированный scFv-репертуар, собирают из соответствующего культурального супернатанта посредством осаждения с помощью PEG8000/NaCl и центрифугирования. Приблизительно от 10 до 10 scFv-фаговых частиц ресуспендируют в 0,4 мл PBS/0,1% BSA и инкубируют с 10-10 клеток СНО, трансфицированных PSCA (смотри Пример 24.1) в течение 1 часа на льду при медленном перемешивании. Эти клетки СНО, трансфицированные PSCA, собирают центрифугированием, промывают в PBS и ресуспендируют в PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). scFv-несущие фаги, не связавшиеся специфически с клетками СНО, трансфицированными PSCA, удаляют путем проведения до пяти стадий промывки PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). После промывки связавшиеся структуры элюируют с клеток путем ресуспендирования клеток в HCI-глицине рН 2,2 (10-минутная инкубация с последующим интенсивным перемешиванием), и после нейтрализации 2 М раствором Tris, рН 12, элюат используют для инфицирования свежей неинфицированной культуры Е.coli XL1 Blue (OD600 больше 0,5). Культуру E.coli, содержащую клетки E.coli, подвергнутые успешной трансдукции фагмидной копией, кодирующей человеческий scFv-фрагмент, снова подвергают селекции на устойчивость к карбенициллину и затем инфицируют хелперным фагом VCMS 13, чтобы начать второй раунд экспонирования антител и селекции in vitro. Обычно проводят суммарно от 4 до 5 циклов селекции.
С целью скрининга в отношении PSCA-специфических связывающих фрагментов плазмидную ДНК, соответствующую 4 и 5 раундам пэннинга, выделяют из культур Е.coli после селекции. Для получения растворимого scFv-белка фрагменты VH-VL-ДНК вырезают из плазмид (Xhol-Spel). Эти фрагменты клонируют через те же сайты рестрикции в плазмиду pComb3H5BFIag/His, отличающуюся от исходной pComb3H5BHis тем, что экспрессионная конструкция (например scFv) включает в себя Flag-метку (DYKDDDDK) между scFv и His6-меткой и дополнительные фаговые белки удалены. После лигирования каждый пул (разные раунды пэннинга) плазмидной ДНК подвергают трансформации в 100 мкл компетентных к температурному шоку (heat shock competent) E.coli TG1 или XLI blue и высевают на карбенициллин-LB-агар. Одиночные колонии отбирают и переносят в 100 мкл LB-карб (50 мкг/мл).
E.coli, трансформированные pComb3H5BHis, содержащей VL- и VH-сегмент, продуцируют растворимый scFv в значительных количествах после вырезания фрагмента гена III и индукции с использованием 1 мМ IPTG. Благодаря подходящей сигнальной последовательности scFv-цепь экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
2
Одиночные бактериальные колонии E.coli TG1 с чашек для трансформации отбирают для получения небольших количеств периплазмы и выращивают на SB-среде (например 10 мл), дополненной 20 мМ MgCl и 50 мкг/мл карбенициллина, и ресуспендируют в PBS (например 1 мл) после сбора. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушается под действием температурного шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv, высвобождаются в супернатант. После удаления интактных клеток и клеточного дебриса центрифугированием собирают супернатант, содержащий scFv человека против PSCA, и используют для идентификации PSCA-специфических связывающих фрагментов, как указано ниже.
Связывание scFv с PSCA тестируют методом проточной цитометрии на клетках СНО, трансфицированных PSCA (смотри Пример 24.1), и нетрансфицированные клетки СНО используют в качестве отрицательного контроля.
5
2
Для анализа методом проточной цитометрии 2,5×10 клеток инкубируют с 50 мкл scFv-периплазматического препарата или с 5 мкг/мл очищенного scFv в 50 мкл PBS с 2% FCS. Связывание scFv определяют с использованием анти-His-антитела (Penta-His-антитело, не содержащее BSA, Qiagen GmbH, Hilden, FRG) в концентрации 2 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве реагента для второй стадии используют конъюгированный с R-фикоэритрином, аффинно очищенный F(ab')-фрагмент антитела козы против IgG мыши (специфичный к Fc-гамма-фрагменту), разведенный в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS (Dianova, Hamburg, FRG). Образцы измеряют на FACSscan (BD biosciences, Heidelberg, FRG).
4
1
PSCA
4
1
3
PSCA
4
1
CD3
4
1
3
CD3
PSCA
4
1
3
PSCA
4
1
CD3
4
1
3
CD3
6
Единичные клоны затем анализируют в отношении полезных свойств и аминокислотной последовательности. PSCA-специфические scFv превращают в рекомбинантные биспецифические одноцепочечные антитела путем соединения их через GlySer-линкер с CD3-специфическим scFv 12C (SEQ ID NO: 185) или любым другим CD3-специфическим scFv по изобретению с получением в результате, например, конструкций с расположением доменов VH - (GlySer) - VL - GlySer-VH - (GlySer) - VL или VL -(GlySer) - VH - GlySer-VH - (GlySer) - VL или альтернативным расположением доменов. Для экспрессии в клетках СНО кодирующие последовательности (1) N-концевого лидерного пептида тяжелой цепи иммуноглобулина, содержащего старт-кодон, вставленный в консенсусную последовательность Козака, и (2) С-концевой His-метки, за которой следует стоп-кодон, обе присоединяют, в рамке считывания, к нуклеотидной последовательности, кодирующей биспецифические одноцепочечные антитела перед вставкой результирующего ДНК-фрагмента, полученного в результате генного синтеза, в сайт множественного клонирования экспрессирующего вектора pEF-DHFR (Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150). Стабильную трансфекцию дефицитных по DHFR клеток СНО, селекцию в отношении DHFR-положительных трансфектантов, секретирующих биспецифическое одноцепочечное антитела в культуральный супернатант, и генную амплификацию с использованием метотрексата для увеличения уровней экспрессии проводят, как описано в Mack et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995) 7021-7025. Все остальные процедуры проводят согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)).
Идентификацию функциональных конструкций биспецифических одноцепочечных антител проводят проточно-цитометрическим анализом культурального супернатанта из трансфицированных клеток СНО. Для этой цели связывание CD3 тестируют на CD3-положительной линии клеток Т-клеточного лейкоза человека HPB-ALL (DSMZ, Braunschweig, ACC483) и на Т-клеточной линии 4119LnPx макака. Связывание с опухоль-специфическими эпитопами PSCA тестируют на клетках СНО, трансфицированных PSCA (смотри Пример 24.1). 200000 клеток соответствующей клеточной линии инкубируют в течение 30 мин на льду с 50 мкл клеточного культурального супернатанта. Клетки дважды промывают в PBS с 2% FCS, и связавшиеся конструкции биспецифических одноцепочечных антител детектируют с использованием мышиного анти-his-антитела (Penta-His-антитело; Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-His-антитела детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля используют супернатант нетрансфицированных клеток СНО.
Проточную цитометрию осуществляют на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg), FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляют, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Только те конструкции, которые демонстрируют биспецифическое связывание с CD3 человека и макака, а также с PSCA человека и макака, отбирают для последующего использования.
2
Для продуцирования белка клетки СНО, экспрессирующие полностью функциональное биспецифическое одноцепочечное антитело и адаптированные к жидкой соевой среде HyQ PF СНО без нуклеозидов (с 4,0 мМ L-глутамина с 0,1% Pluronic F-68; HyClone), выращивают во вращающихся флаконах с жидкой соевой средой HyQ PF СНО без нуклеозидов (с 4,0 мМ L-глутамина с 0,1% Pluronic F-68; HyClone) в течение 7 суток. Культуральный супернатант очищают от клеток центрифугированием и хранят при -20°С до очистки. В качестве хроматографического оборудования для очистки биспецифического одноцепочечного антитела из культурального супернатанта используют систему Akta Explorer (GE Health Systems) и программное обеспечение Unicorn. Аффинную хроматографию с иммобилизованным металлом ("IMAC") выполняют, используя хелат Fractogel EMD chelate (Merck), который наносят с ZnCl согласно протоколу производителя. Колонку уравновешивают буфером А (буфер 20 мМ фосфат натрия, рН 7,2, 0,1 М NaCl), и клеточный культуральный супернатант (500 мл) наносят на колонку (10 мл) при скорости потока 3 мл/мин. Колонку промывают буфером А для удаления несвязавшегося образца. Связанный белок элюируют, используя двухстадийный градиент буфера В (буфер 20 мМ фосфат натрия, рН 7,2, 0,1 М NaCl, 0,5 М имидазол), следующим образом:
Стадия 1: 20% буфер В в 6 колоночных объемах;
Стадия 2: 100% буфер В в 6 коночных объемах.
Элюированные белковые фракции со стадии 2 объединяют для дальнейшей очистки. Все химические реактивы имеют исследовательскую степень чистоты и приобретены у Sigma (Deisenhofen) или Merck (Darmstadt).
Гель-фильтрацию осуществляют на препаративной колонке HiLoad 16/60 Superdex 200 (GE/Amersham), уравновешенной Equi-буфером (25 мМ цитрат;
200 мМ лизин; 5% глицерин; рН 7,2). Элюированные белковые образцы (скорость потока 1 мл/мин) подвергают стандартным SDS-PAGE и вестерн-блоттингу для детекции. Перед очисткой колонку калибруют для определения молекулярной массы (набор маркеров молекулярной массы, Sigma MW GF-200). Концентрацию белка определяют при OD 280 нм.
Очищенный белок, биспецифическое одноцепочечное антитело, анализируют методом SDS-PAGE в восстановительных условиях с использованием предварительно залитых 4-12%-ных гелей в бис-Tris-буфере (Invitrogen). Приготовление и нанесение образцов осуществляют согласно протоколу производителя. Молекулярную массу определяют, используя белковый стандарт MultiMark (Invitrogen). Гель окрашивают коллоидным Coomassie (протокол Invitrogen). Определенная методом SDS-PAGE чистота выделенного белка составляет более 95%.
Биспецифическое одноцепочечное антитело имеет молекулярную массу примерно 52 кДа в нативных условиях, которая определена гель-фильтрацией в PBS. Все конструкции очищают этим методом.
Вестерн-блоттинг осуществляют с использованием мембраны Optitran BA-S83 в аппарате для блоттинга Invitrogen Blot Module в соответствии с протоколом, предоставленным производителем. Для детекции белка биспецифического одноцепочечного антитела используют антитело против His-метки (Penta-His, Qiagen). Антитело козы против Ig мыши, меченное щелочной фосфатазой (АР) (Sigma), используют в качестве вторичного антитела, и BCIP/NBT (Sigma) используют в качестве субстрата. Детектируют единственную полосу при 52 кДа, соответствующую очищенному биспецифическому одноцепочечному антителу.
51
Эффективность у человека и примата, не являющегося шимпанзе, биспецифического одноцепочечного антитела, взаимодействующего с CD3 человека и макака и с PSCA человека и макака, определяют путем проведения анализа на цитотоксичность, основанного на высвобождении хрома 51 (Cr), с использованием клеток СНО, трансфицированных PSCA, в качестве клеток-мишеней (смотри Пример 24.1) и стимулированных CD4/CD56-истощенных РВМС человека или Т-клеточной линии 4119LnPx макака в качестве эффекторных клеток.
Получение стимулированных РВМС человека осуществляют следующим образом:
7
Чашку Петри (диаметром 85 мм, Nunc) покрывают коммерчески доступным анти-CD3-специфическим антителом (например ОКТ3, Othoclone) в конечной концентрации 1 мкг/мл в течение 1 часа при 37°С. Несвязавшийся белок удаляют путем проведения одной стадии промывки PBS. Свежие РВМС выделяют из периферической крови (30-50 мл крови человека) центрифугированием с градиентом Ficoll согласно стандартным протоколам. В предварительно покрытую чашку Петри добавляют 3-5×10 РВМС в 50 мл RPMI 1640 со стабилизированным глутамином/10% FCS/IL-2 20 ед./мл (Proleukin, Chiron) и стимулируют в течение 2 суток. На третьи сутки клетки собирают и промывают один раз средой RPMI 1640. Добавляют IL-2 до конечной концентрации 20 ед./мл, и клетки культивируют снова в течение одних суток в такой же клеточной культуральной среде, как указано выше.
51
2
50
Клетки-мишени дважды промывают PBS и метят 11,1 МБк Cr в конечном объеме 100 мкл RPMI с 50% FCS в течение 45 минут при 37°С. После этого меченые клетки-мишени промывают 3 раза 5 мл RPMI и затем используют в анализе цитотоксичности. Анализ выполняют в 96-луночном планшете в общем объеме 250 мкл дополненной среды RPMI (как указано выше) с соотношением Е:Т 10:1. Наносят 1 мкг/мл молекул биспецифического одноцепочечного антитела с межвидовой специфичностью и 20 их трехкратных разведении. Время анализа составляет 18 часов, и цитотоксичность измеряют в относительных значениях высвобожденного хрома в супернатанте, соответствующих разнице между максимальным лизисом (добавление Triton-X) и спонтанным лизисом (без эффекторных клеток). Все измерения выполняют в четырех повторах. Измерение радиоактивности хрома в супернатантах выполняют с использованием гамма-счетчика Wizard 3" (Perkin Elmer Life Sciences GmbH, Koln, Germany). Анализ экспериментальных данных осуществляют с использованием Prism 4 для Windows (версия 4.02, GraphPad Software Inc., San Diego, California, USA). Сигмоидальные кривые доза-ответ обычно имеют значения R выше 0,90, которые определены с использованием этого программного обеспечения. Значения EC как меру эффективности рассчитывают с использованием данной программы анализа.
25. Создание и определение характеристик молекул CD19 и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
25.1. «локирование и экспрессия антигена GDIS человека на клетках СНО
2
Последовательность антигена CD19 человека (NM_001770 Homo sapiens CD19 molecule (CD19), mRNA, National Center for Biotechnology Information, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez) использовали для получения синтетической молекулы генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце ДНК. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали во время стадии клонирования в экспрессирующую плазмиду, обозначенную pEFDHFR (Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150). Плазмиду с подтвержденной последовательностью использовали для трансфекции CHO/dhfr-клеток (АТСС No. CRL 9096; культивированные в среде RPMI 1640 со стабилизирующей добавкой глутамина, полученной от Biochrom AG Berlin, Germany, дополненной 10% FCS, 1% пенициллина/стрептомицина, которые получены от Biochrom AG Berlin, Germany, и нуклеозидами из исходного раствора реагентов для культивирования клеток, полученных от Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany, до конечной концентрации 10 мкг/мл аденозина, 10 мкг/мл дезоксиаденозина и 10 мкг/мл тимидина, в инкубаторе при 37°С, влажности 95% и 7% CO). Трансфекцию осуществляли с использованием реагента для трансфекции SuperFect (Qiagen GmbH, Hilden, Germany) и 5 мкг плазмидной ДНК в соответствии с протоколом производителя. После 24-часового периода культивирования клетки промывали один раз PBS и снова культивировали в вышеупомянутой среде для культивирования клеток, за исключением того, что эта среда не была дополнена нуклеозидами и использовали диализированную FCS (полученную от Biochrom AG Berlin, Germany). Таким образом, среда для культивирования клеток не содержала нуклеозиды, и отбор применяли на трансфицированных клетках. Приблизительно через 14 суток после трансфекции наблюдался рост устойчивых клеток. Еще через 7-14 суток трансфектанты тестировали в отношении экспрессии данной конструкции методом FACS. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали увеличивающимися концентрациями метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
25.2. Создание CD19 и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
В общем, молекулы биспецифических одноцепочечных антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания к антигену CD3 человека и макака, а также домен со специфичностью связывания к антигену CD19 человека, конструировали, как изложено в приведенной ниже Таблице 8.
Таблица 8
Форматы молекул анти-CD3 и анти-CD19 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
482/481
HD37 LH × I2C HL
486/485
HD37 LH × F12QHL
484/483
HD37 LH × H2C HL
534/533
hCD19 47-A3LH × I2C HL
522/521
nCD19 46-B11 LH × I2CHL
510/509
hCD19 45-A10 LH × I2CHL
498/497
hCD19 26-D6 LH × I2CHL
546/545
HD37-DT LH × I2C HL
558/557
HD37-A LH × I2C HL
570/569
HD37-G LH × I2C HL
582/581
HD37-S LH × I2C HL
594/593
HD37-T LH × I2C HL
606/605
HD37-I LH × I2C HL
618/617
HD37-L LH × I2C HL
630/629
HD37-V LH × I2C HL
642/641
HD37-E LH × I2C HL
654/653
HD37-Q LH × I2C HL
666/665
HD37-N LH × I2C HL
678/677
HD37-K LH × I2C HL
690/689
HD37-R LH × I2C HL
702/701
HD37-H LH × I2C HL
714/713
HD37-Y LH × I2C HL
726/725
HD37-P LH × I2C HL
738/737
HD37-F LH × I2C HL
750/749
HD37-W LH × I2C HL
762/761
HD37-M LH × I2C HL
1283/1282
hCD19 5-A9LH × I2C HL
1297/1296
hCD19 2-C6LH × I2C HL
1311/1310
hCD19 4-C7LH × I2C HL
1325/1324
hCD19 2-D7LH × I2C HL
1339/1338
hCD19 2-D4LH × I2C HL
1353/1352
hCD19 5-G3LH × I2C HL
1367/1366
hCD19 4-E10LH × I2C HL
1381/1380
hCD19 4-E3LH X I2C HL
1395/1394
hCD19 3-H7LH X I2C HL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены легкой цепи (L) и вариабельные домены тяжелой цепи (Н) со специфичностью к CD19 человека и CD3-специфические VH- и VL-комбинации, демонстрирующие межвидовую специфичность к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали, и эукариотическую экспрессию белка осуществляли по аналогии с процедурой, описанной в Примере 9 для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью.
25.3. Экспрессия и очистка молекул биспецифических одноцепочечных антител
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител экспрессировали в клетках яичника китайского хомячка (СНО) или в клетках НЕК 293, как описано в данном описании выше для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител.
Выделение и анализ экспрессированных биспецифических одноцепочечных антител также описаны в данном описании выше в Примере 9.
25.4. Проточно-цитометрический анализ связывания CD19 и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с CD19 человека, а также с CD3 человека и макака выполняли FACS-анализ. Для этого клетки СНО, трансфицированные CD19 человека, как описано в Примере 25.1, и CD3-положительную линию клеток HPB-ALL Т-клеточного лейкоза человека (DSMZ, Braunschweig, ACC483) использовали для проверки связывания с антигенами человека. Способность взаимодействовать с CD3 макака тестировали с использованием Т-клеточной линии 4119LnPx макака (любезно предоставленной профессором Fickenscher, Hygiene Institute, Virology, ErIangen-Nuernberg; Knappe A, et al., and Fickenscher H.: Herpesvirus saimiri-transformed macaque Т cells are tolerated и do not cause lymphoma after autologous reinfusion. Blood 2000, 95, 3256-61). 200000 клеток соответствующей клеточной популяции инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл очищенного белка конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью (например 2 мкг/мл). Альтернативно, использовали клеточный культуральный супернатант временно продуцированных белков. Клетки дважды промывали в PBS, и связывание данной конструкции определяли с использованием немеченого мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся aHTH-His-aHTHTena детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали свежую культуральную среду.
Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
В FACS-анализе, представленном на Фиг.50, все протестированные конструкции продемонстрировали связывание с CD3 человека и макака и с CD19 человека.
25.5. Биологическая активность CD19 и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, используя С019-положительную клеточную линию, описанную в Примере 25.1. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD8-положительные Т-клетки человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака.
Получение стимулированных РВМС человека описано выше в Примере 11.
Клетки-мишени получали, и анализ выполняли аналогично процедуре, описанной для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител в Примере 11.
В анализе Т-клеточной цитотоксичности, результаты которого представлены на Фиг.51, было выявлено, что все протестированные конструкции биспецифических одноцепочечных антител демонстрируют цитотоксическую активность против CD19-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную CD8+клетками человека, и против CD19-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака. В качестве отрицательного контроля использовали нерелевантное биспецифическое одноцепочечное антитело.
25.6. Создание дополнительных CD19 и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
VH-последовательность антитела зародышевой линии человека VH1 1-46 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) была выбрана в качестве каркасного окружения для CDRH1 (SEQ ID NO: 473), CDRH2 (SEQ ID NO: 474) и CDRH3 (SEQ ID NO: 475). Для VH человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Для VH1 1-46 используют следующие олигонуклеотиды (от 5' до 3'):
5'-37VH-aXhol
CAG CTG CTC GAG TCT GGG GCT GAG STG RWG ARG CCT GGG KCC TCA GTG AAG RTT TCC TGC AAG GCT TCT GGC (SEQ ID NO: 763)
3'-37VH-b
cca etc aag ace ctg tec agg GSS ctg cYt cac cca gtt cat cca gta get aGw gaa tgY ata gee aga age ctt gca gga (SEQ ID NO: 764)
5'-37VH-c
GGA CAG GGT CTT GAG TGG ATK GGA CAG ATT TGG CCT GGA GAT GGT GAT ACT AAC TAC AAT GGA AAG TTC AAG (SEQ ID NO: 765)
3'-37VH-d
cag get get gag ttS cat gta gRc tgt get ggt gga tKY gtc ASS agt caK agt gRc tYt ace ctt gaa ctt tec att gta g (SEQ ID NO: 766)
5'-37VH-e
С ATG SAA CTC AGC AGC CTG SSA TCT GAG GAC ACT GCG GTC TAT TWC TGT GCA AGA CGG GAG ACT ACG ACG G (SEQ ID NO: 767)
3'-37VH-fBstE2
gga gac ggt gac cgt ggt ccc ttg gcc cca gta gtc cat age ata gta ata acg gcc tac cgt cgt agt etc ccg tct tgc (SEQ ID NO: 768).
Эта комбинация праймеров перекрывает всю соответствующую VH-последовательность.
В пределах комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере.
После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VH ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VH приблизительно 350 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VH.
VL-последовательность антитела зародышевой линии человека Vkl 012 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRL1 (SEQ ID NO: 478), CDRL2 (SEQ ID NO: 479) и CDRL3 (SEQ ID NO: 480). Для VL человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Сайты рестрикции, необходимые для последующего клонирования в олигонуклеотидах, удаляют. Для Vkl 012 используют следующие олигонуклеотиды (от 5' до 3'):
5'-37VL-A-Sacl
CAG CTG GAG CTC CAG ATG ACC CAG TCT CCA KCT TCT TTG KCT GYG TCT STA GGG SAS AGA GYC ACC АТС WCC TGC AAG GCC AGC (SEQ ID NO: 769)
3'-37VL-B
ctg ttg gta cca gtt caa ata aSt SNN acc ate ata ate aac act ttg get ggc ctt gca ggt gat ggt (SEQ ID NO: 770)
5'-37VL-C
TTG AAC TGG TAC CAA CAG AWA CCA GGA MAG SCA CCC AAA CTC CTC АТС TAT GAT GCA TCC AAT СТА GTT TCT (SEQ ID NO: 771)
3'-37VL-D
gag ggt gaa gtc tgt ccc aga ccc act gcc act aaa cct ggR tgg gaY ccc aga aac tag art gga tgc (SEQ ID NO: 772)
5'-37VL-E
GGG АСА GAC TTC ACC CTC АМС АТС MRT YCT STG SAG MMG GWG GAT KYC GCA ACC TAT YAC TGT CAG CAA AGT ACT GAG (SEQ ID NO: 773)
3'-37VL-F-BsiW1Spe1
ACT CAG ACT AGT CGT ACG ttt gat etc cac ctt ggt ccc ttg acc gaa cgt cca egg ate etc agt act ttg ctg аса g (SEQ ID NO: 774)
Каждая из этих комбинаций праймеров перекрывает всю соответствующую VL-последовательность.
В пределах комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
VL ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VL приблизительно 350 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VL.
Конечный основанный на VH1 1-46 VH ПЦР-продукт (т.е. репертуар человеческой/гуманизированной VH) затем объединяют с конечным основанным на Vkl O12 VL ПЦР-продуктом (т.е. репертуаром человеческой/гуманизированной VL) в векторе для фагового дисплея pComb3H5Bhis с образованием библиотеки функциональных scFv, из которых, после экспонирования на нитевидном фаге, анти-CD19-связывающие фрагменты отбирают, подвергают скринингу, идентифицируют и подтверждают, как указано ниже.
7
450 нг фрагментов легкой цепи (расщепленных Sacl-Spel) лигируют с использованием 1400 нг фагмиды pComb3H5Bhis (расщепленной Sacl-Spel; большой фрагмент). Полученную комбинаторную библиотеку антител затем подвергают трансформации в 300 мкл электрокомпетентных клеток Escherichia coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ; 200 Ом, Biorad gene-pulser) с получением в результате библиотеки размером более 10 независимых клонов. Через один час фенотипической экспрессии отбирают положительные трансформанты по устойчивости к карбенициллину, кодируемой вектором pComb3H5BHis, в 100 мл жидкой супербульонной (SB) культуры в течение ночи. Затем клетки собирают центрифугированием, и плазмиду получают, используя коммерчески доступный набор для получения плазмид (Qiagen).
7
2800 нг этой плазмидной ДНК, содержащей VL-библиотеку (расщепленную Xhol-BstEII; большой фрагмент), лигируют с 900 нг V-фрагментов тяжелой цепи (расщепленных Xhol-BstEII) и снова подвергают трансформации в две аликвоты по 300 мкл электрокомпетентных клеток Е.coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ, 200 Ом) с получением библиотеки scFv общим размером более 10независимых клонов.
12
После фенотипической экспрессии и медленной адаптации к карбенициллину клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, переносят в SB-карбенициллин (SB с 50 мкг/мл карбенициллина)-селективную среду. Клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, затем инфицируют инфекционной дозой 10 частиц хелперного фага VCSM13, приводящей к продуцированию и секреции нитевидного фага М13, где фаговая частица содержит одноцепочечную pComb3H5BHis-ДНК, кодирующую scFv-фрагмент, и экспонирует соответствующий scFv-белок в виде трансляционного слияния с оболочечным белком III фага. Этот пул фагов, экспонирующих библиотеку антител, затем используют для селекции антигенсвязывающих структур.
11
12
5
7
Для этой цели фаговую библиотеку, несущую клонированный scFv-репертуар, собирают из соответствующего культурального супернатанта посредством осаждения с помощью PEGSOOO/NaCI и центрифугирования. Приблизительно от 10 до 10 scFv-фаговых частиц ресуспендируют в 0,4 мл PBS/0,1% BSA и инкубируют с 10-10 клеток СНО, трансфицированных CD19 (смотри Пример 1) в течение 1 часа на льду при медленном перемешивании. Эти клетки СНО, трансфицированные CDIQ, собирают центрифугированием, промывают в PBS и ресуспендируют в PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). scFv-несущие фаги, не связавшиеся специфически с клетками СНО, трансфицированными CD19, удаляют путем проведения до пяти стадий промывки PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). После промывки связавшиеся структуры элюируют с клеток путем ресуспендирования клеток в HCl-глицине, рН 2,2 (10-минутная инкубация с последующим интенсивным перемешиванием), и после нейтрализации 2 М раствором Tris, pH 12, элюат используют для инфицирования свежей неинфицированной культуры E.coli XL1 Blue (OD600 больше 0,5). Культуру Е.coli, содержащую клетки Е.coli, подвергнутые успешной трансдукции фагмидной копией, кодирующей человеческий scFv-фрагмент, снова подвергают селекции на устойчивость к карбенициллину и затем инфицируют хелперным фагом VCMS 13, чтобы начать второй раунд экспонирования антител и селекции in vitro. Обычно выполняют суммарно от 4 до 5 циклов селекции.
С целью скрининга в отношении С019-специфичных связывающих фрагментов плазмидную ДНК, соответствующую 4 и 5 раундам пэннинга, выделяют из культур Е.coli после селекции. Для получения растворимого scFv-белка фрагменты scFv-ДНК вырезают из плазмид (Xhol-Spel). Эти фрагменты клонируют через те же сайты рестрикции в плазмиду pComb3H5BFIag/His, отличающуюся от исходной pComb3H5BHis тем, что экспрессионная конструкция (например scFv) включает в себя Flag-метку (DYKDDDDK, SEQ NO: 775) на ее С-конце перед His6-меткой, и что домен фагового белка III/N2 и домен белка III/CT удалены. После лигирования каждый пул (разные раунды пэннинга) плазмидной ДНК подвергают трансформации в 100 мкл компетентных к температурному шоку Е.coli tgi или XL1 blue и высевают на карбенициллин-LB-агар. Одиночные колонии отбирают и переносят в 100 мкл (LB с 50 мкг/мл карбенициллина).
Е.coli, трансформированные pComb3H5BFIag/His, содержащей фрагмент scFv-ДНК, продуцируют растворимый scFv-белок в значительных количествах после индукции с использованием 1 мМ IPTG. Благодаря подходящей сигнальной последовательности scFv экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
2
Одиночные бактериальные колонии Е.coli TG1 с чашек для трансформации отбирают для получения небольших количеств периплазмы и выращивают на SB-среде (например 10 мл), дополненной 20 мМ MgCl и 50 мкг/мл карбенициллина, и растворяют в PBS (например 1 мл) после сбора. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушается под действием температурного шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv, высвобождаются в супернатант. После удаления интактных клеток и клеточного дебриса центрифугированием собирают супернатант, содержащий анти-CD19 scFv, и используют его для идентификации CD19-специфических связывающих фрагментов, как указано ниже.
Связывание scFv с CD19 тестируют методом проточной цитометрии на клетках СНО, трансфицированных CD19 (смотри Пример 25.1), и нетрансфицированные клетки СНО используют в качестве отрицательного контроля.
5
2
Для анализа методом проточной цитометрии 2,5×10 клеток инкубируют с 50 мкл scFv-периплазматического препарата или с 5 мкг/мл очищенного scFv в 50 мкл PBS с 2% FCS. Связывание scFv определяют с использованием анти-His-антитела (Penta-His-антитело, не содержащее BSA, Qiagen GmbH, Hilden, FRG) в концентрации 2 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве реагента для второй стадии используют конъюгированный с R-фикоэритрином, аффинно очищенный F(ab')-фрагмент антитела козы против IgG мыши (специфичный к Fc-гамма-фрагменту), разведенный в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS (Dianova, Hamburg, FRG). Образцы измеряют на FACSscan (BD biosciences, Heidelberg, FRG).
4
1
4
1
3
4
1
4
1
3
Единичные клоны затем анализируют в отношении полезных свойств и аминокислотной последовательности. CD19-специфические scFv превращают в рекомбинантные биспецифические одноцепочечные антитела путем соединения их через GlySer-линкер с CD3-специфическим scFv I2C (SEQ ID NO: 185, последовательность нуклеиновой кислоты SEQ ID NO: 186) или любым другим CD3-специфическим scFv по изобретению с получением в результате конструкций с расположением доменов VLCD19 - (GlySer) -VHCD19 - GlySer - VHCD3 - (GlySer) - VLCD3. Для экспрессии в клетках СНО кодирующие последовательности (1) N-концевого лидерного пептида тяжелой цепи иммуноглобулина, содержащего старт-кодон, вставленный в консенсусную последовательность Козака, и (2) С-концевой His6-метки, за которой следует стоп-кодон, обе присоединяют, в рамке считывания, к нуклеотидной последовательности, кодирующей биспецифические одноцепочечные антитела перед вставкой результирующего ДНК-фрагмента, полученного в результате генного синтеза, в сайт множественного клонирования экспрессирующего вектора pEF-DHFR (Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150). Трансфекцию созданных экспрессирующих плазмид, экспрессию белка и очистку конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью осуществляют, как описано в Примерах 25.2 и 25.3. Все остальные процедуры проводят согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)).
Идентификацию функциональных конструкций биспецифических одноцепочечных антител проводят проточно-цитометрическим методом анализа культурального супернатанта из трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Анализ проводят как описано в Примере 25.4.
Только те конструкции, которые демонстрируют биспецифическое связывание с CD3 человека и макака, а также с CD19, отбирают для последующего использования.
Цитотоксическую активность конструкций биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью против CD19-положительных клеток-мишеней, индуцированную эффекторными Т-клетками, анализируют как описано в Примере 25.5. СНО-клетки, трансфицированные CD19 человека, используют в качестве клеток-мишеней, и стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака используют в качестве эффекторных Т-клеток. Только те конструкции, которые демонстрируют мощную перенаправленную Т-клеточную цитотоксичность против CD19-положительных клеток-мишеней, отбирают для последующего использования.
26. Создание и определение характеристик молекул С-МЕТ и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
26.1. Получение клеток СНО, экспрессирующих С-МЕТ человека
Кодирующую последовательность С-МЕТ человека, которая опубликована в GenBank (номер доступа NM_000245), получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал первый сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции, затем кодирующую последовательность белка С-МЕТ человека и стоп-кодон (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность этой конструкции представлены в SEQ ID NO: 776 и 777). Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Внутренние сайты рестрикции удаляли молчащей мутацией кодирующей последовательности во фрагменте генного синтеза (Sail: нуклеотид 366 от С до G; EcoRI и Xbal: нуклеотиды 2059-2061 от ТСТ до AGC; EcoRI: нуклеотид 2304 от Т до С). Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
26.2. Получение клеток СНО, экспрессирующих С-МЕТ макака
кДНК-последовательность С-МЕТ макака (яванского макака) получали в результате проведения 5 ПЦР на кДНК из печени макака, полученной согласно стандартным протоколам. Использовали следующие реакционные условия: 1 цикл при 94°С в течение 2 минут, затем 40 циклов при 94°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 3 минут, затем заключительный цикл при 72°С в течение 3 минут, и следующие праймеры:
4. прямой праймер: 5'-aggaattcaccatgaaggcccccgctgtgcttgcacc-3' (SEQ ID NO: 778)
обратный праймер: 5'-ctccagaggcatttccatgtagg-3' (SEQ ID NO: 779)
5. прямой праймер: 5'-gtccaaagggaaactctagatgc-3' (SEQ ID NO: 780) обратный праймер: 5'-ggagacactggatgggagtccagg-3' (SEQ ID NO: 781)
6. прямой праймер: 5'-catcagagggtcgcttcatgcagg-3' (SEQ ID NO: 782)
обратный праймер: 5'-gctttggttttcagggggagttgc-3' (SEQ ID NO: 783)
7. прямой праймер: 5'-atccaaccaaatcttttattagtggtgg-3' (SEQ ID NO: 784)
обратный праймер: 5'-gacttcattgaaatgcacaatcagg-3' (SEQ ID NO: 785)
8. прямой праймер: 5'-tgctctaaatccagagctggtcc-3' (SEQ ID NO: 786) обратный праймер: 5'-gtcagataagaaattccttagaatcc-3' (SEQ ID NO: 787)
В результате этих ПЦР получили пять перекрывающихся фрагментов, которые выделяли и секвенировали согласно стандартным протоколам с использованием ПЦР-праймеров и таким образом получали участок последовательности кДНК, кодирующей С-МЕТ макака, от кодона 10 лидерного пептида до последнего кодона зрелого белка. Для создания конструкции для экспрессии С-МЕТ макака кДНК-фрагмент получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность конструкции представлены в SEQ ID NO: 788 и 789). В этой конструкции кодирующая последовательность С-МЕТ макака от аминокислоты 10 лидерного пептида до последней аминокислоты зрелого белка С-МЕТ, за которой следует стоп-кодон, слиты, в рамке считывания, с кодирующей последовательностью из аминокислот 1-9 лидерного пептида белка С-МЕТ человека. Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы он содержал сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце фрагмента, содержащего кДНК. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Внутренние сайты рестрикции удаляли молчащей мутацией кодирующей последовательности во фрагменте генного синтеза (Sail: нуклеотид 366 от С до G; EcoRI: нуклеотид 2055 от G до С). Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
26.3. Создание С-МЕТ и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью «локирование молекул с межвидовой специфичностью связывания
В общем, молекулы биспецифических антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также домен со специфичностью связывания к С-МЕТ, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 9.
Таблица 9
Форматы молекул анти-С-МЕТ и анти-CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
830/829
MET1HL×I2CHL
854/853
MET4HL×I2CHL
872/871
MET5HL×I2CHL
890/889
MET6HL×I2CHL
832/831
MET1LH×I2CHL
856/855
MET4LH×I2CHL
874/873
MET5LH×I2CHL
892/891
MET6LH×I2CHL
906/905
MET7LH×I2CHL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены легкой цепи (L) и вариабельные домены тяжелой цепи (Н) со специфичностью к С-МЕТ и CD3-специфические VH- и VL-комбинации, демонстрирующие межвидовую специфичность к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали и эукариотическую экспрессию белка осуществляли, как описано в Примере 9 для MCSP и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью. Молекулы биспецифических одноцепочечных антител экспрессировали в клетки яичника китайского хомячка (СНО) или в клетки НЕК 293, как описано в данном описании выше для MCSPxCD3 биспецифических одноцепочечных антител.
Выделение и анализ экспрессированных биспецифических одноцепочечных антител также описаны выше в Примере 9.
Как показано на Фиг.55, все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью продемонстрировали цитотоксическую активность против сМЕТ-положительных клеток-мишеней макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
26.5. Проточно-цитометрический анализ связывания С-МЕТ и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с С-МЕТ и с CD3 человека и макака соответственно выполняли FACS-анализ. Для этой цели С-МЕТ-положительную клеточную линию рака молочной железы человека MDA-MB-231 (ATCC No. НТВ-26) и CD3-положительную Т-клеточную линию лейкоза человека HPB-ALL (DSMZ, Braunschweig, ACC483) использовали для тестирования связывания с антигенами человека. Способность взаимодействовать с CD3 макака тестировали с использованием Т-клеточной линии 4119LnPx макака (любезно предоставленной профессором Fickenscher, Hygiene Institute, Virology, ErIangen-Nuernberg; опубликованной в Knappe A, et al., и Fickenscher H. Blood 2000, 95, 3256-61). 200000 клеток соответствующих клеточных линий инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл клеточного культурального супернатанта трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Клетки дважды промывали в PBS с 2% FCS, и связывание данной конструкции определяли с использованием мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-His-антитела детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали супернатант нетрансфицированных клеток.
Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Биспецифическое связывание одноцепочечных молекул, указанных выше, которые демонстрируют специфичность к С-МЕТ и межвидовую специфичность к CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, четко определялось, как показано на Фиг.52. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и С-МЕТ по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к CD3 человека и макака.
26.6. Биологическая активность С-МЕТ и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, используя клеточную линию MDA-MB-231. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека.
Получение стимулированных РВМС человека описано выше в Примере 11. Клетки-мишени получали, и анализ выполняли аналогично процедуре, описанной для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител в Примере 11.
Как показано на Фиг.53, все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью демонстрируют цитотоксическую активность против С-МЕТ-положительных клеток-мишеней, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС человека.
26.7. Создание дополнительных С-МЕТ и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
VH-последовательность антитела зародышевой линии человека VH1 1-03 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRH1 (SEQ ID NO: 821), CDRH2 (SEQ ID NO: 822) и CDRH3 (SEQ ID NO: 823). Аналогично, VH-последовательность антитела зародышевой линии человека VH1 1-46 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRH1 (SEQ ID NO: 836), CDRH2 (SEQ ID NO: 837) и CDRH3 (SEQ ID NO: 838). Для каждой VH человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Для VH1 1-03 используют следующие олигонуклеотиды:
5'CM1-VH-A-Xhol (SEQ ID NO: 790)
CCA TGT CTC GAG TCT GGG SCT GAA STG RWG ARG CCT GGG GCT TCA GTG AAA RTG TCC TGC ARG GCT TCG GGC TAT ACC TTC
3'CM1-VH-B (SEQ ID NO: 791)
AT CCA CTC AAG CCY TTG TCC AGG CSY CTG TYT AAC CCA GTG CAA CCA GTA GCT GGT GAA GGT ATA GCC CGA AGC
5'CM1-VH-C (SEQ ID NO: 792)
GG CTT GAG TGG ATK GGC ATG ATT GAT CCT TCC AAT AGT GAC ACT AGG TTT AAT CCG AAC TTC AAG GAC
3'CM1-VH-D (SEQ ID NO: 793)
GCT GCT GAG CWS CAT GTA GGC TGT GYT GGM AGA TST GTC TMY АКТ SAW TGT GRC CYT GTC CTT GAA GTT CGG ATT
5'CM1-VH-E (SEQ ID NO: 794)
GCC TAC ATG SWA CTC AGC AGC CTG ASA TCT GMG GAC ACT GCA GTC TAT TAC TGT GCC ASA TAT GGT AGC TAC GTT
3'CMI-VH-F-BstEII (SEQ ID NO: 795)
CAT GTA GGT GAC CGA GGT TCC TTG ACC CCA GTA GTC CAG AGG GGA AAC GTA GCT ACC ATA
Для VH1 1-46 используют следующие олигонуклеотиды:
5' СМ3-VH-A-Xhol (SEQ ID NO: 796)
CCA TGT CTC GAG TCT GGG RCT GAA STG RWG AAG CCT GGG GCT TCA GTG AAG STG TCC TGC AAG GCT TCT
3' CM3-VH-B (SEQ ID NO: 797)
CTC AAG GCC TTG TCC AGG CSY CTG CYT CAC CCA GTG TAT CCA GTA ACT GGT GAA GGT GTA GCC AGA AGC CTT GCA GGA
5' CM3-VH-C (SEQ ID NO: 798)
CCT GGA CAA GGC CTT GAG TGG ATK GGA GAG ATT AAT CCT AGC AGC GGT CGT ACTA AC TAC AAC GAG AAA TTC
3' CM3-VH-D (SEQ ID NO: 799)
С TGT GGA GGT AGA TKT GTC TMY AGT CAY TGT GAC CYT GTT CTT GAA TTT CTC GTT GTA GTT
5' CM3-VH-E (SEQ ID NO: 800)
A TCT ACC TCC АСА GYC TAC ATG SAA CTC AGC ARC CTG ASA TCT GAG GAC ACT GCG GTC TAT TAC TGT GCA
3' СМ3-VH-F-BstEII (SEQ ID NO: 801)
CAT GTA GGT GAC CGT GGT GCC TTG GCC CCA GTA GCC CCT WCT TGC АСА GTA ATA GAC CGC
Каждая из этих комбинаций праймеров перекрывает всю соответствующую VH-последовательность.
В пределах каждой комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VH ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VH приблизительно 350 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VH.
VL-последовательность антитела зародышевой линии человека Vkll O11 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRL1 (SEQ ID NO: 816), CDRL2 (SEQ ID NO: 817) и CDRL3 (SEQ ID NO: 818). Аналогично, VL-последовательность антитела зародышевой линии человека Vkll A1 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRL1 (SEQ ID NO: 833), CDRL2 (SEQ ID NO: 834) и CDRL3 (SEQ ID NO: 835). Для каждой VL человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Сайты рестрикции, необходимые для последующего клонирования в олигонуклеотидах, удаляют. Для Vkll O11 используют следующие олигонуклеотиды:
5' CM1-VL-A-SacI (SEQ ID NO: 802)
CCT GTA GAG CTC GTG ATG ACC CAG ACT CCA YYC TCC СТА МСТ GTG АСА SYT GGA GAG MMG GYT TCT RTC AGC TGC AAG TCC AGT
3' CM1-VL-B (SEQ ID NO: 803)
GTA CCA GGC CAA GTA GTT CTT CTG ACT GCT AGT ATA TAA AAG GGA CTG ACT GGA CTT GCA GCT GA
5' CM1-VL-C (SEQ ID NO: 804)
TAC TTG GCC TGG TAC CWG CAG AAA CCA GGT CAG TCT CCT MAA CTG CTG ATT TAC TGG GCA TCC ACT AGG
3' CM1-VL-D (SEQ ID NO: 805)
GAG AGT GAA АТС TGT CCC AGA TCC ACT GCC TGA GAA GCG АТС AGG GAC CCC AGA TTC CC TAGT GGA TGC CCA GTA
5' CM1-VL-E (SEQ ID NO: 806)
АСА GAT TTC ACT CTC AMA АТС TCC AGW GTG RAG GCT GAS GAC STG GSA GTT TAT TAC TGT CAG CAA TAT
3' CMI-VL-F-BsiWI/Spel (SEQ ID NO: 807)
CCT CAG ACT AGT CGT ACG TTT GAT CTC CAA CTT TGT GCC TCC ACC GAA CGT CCA CGG ATA GGC ATA ATA TTG CTG АСА GTA ATA
Для Vkll A1 используют следующие олигонуклеотиды:
5' СМ3-VL-A-Sacl (SEQ ID NO: 808)
CCT GTA GAG CTC GTG ATG ACC CAA TCT CCA SYT TCT TTG SCT GTG ACT СТА GGG CAG CSG GCC TCC АТС TCC TGC
3' СМ3-VL-Ba (SEQ ID NO: 809)
GAA CCA ACT CAT ATA ACT ACC ACC АТС ATA АТС AAC ACT TTG GCT GGC CTT GCA GGA GAT GGA GGC
3' СМ3-VL-Bb (SEQ ID NO: 810)
GAA CCA ACT CAT ATA ACT ACC ACC АТС ATA АТС AAC ACT AGA TTG GCT GGC CTT GCA GGA GAT GGA GGC
5' CM3-VL-C (SEQ ID NO: 811)
AGT TAT ATG AGT TGG TTC CAA CAG AGA CCA GGA CAG YCA CCC ARA СКС СТС АТС ТМТ GCT GCA ТСС ААТ СТА
3' CM3-VL-D (SEQ ID NO: 812)
GGT GAA GTC TGT CCC AGA GCC ACT GCC ACT AAA CCT GKC TGG GAY CCC AGA TTC TAG ATT GGA TGC AGC
5' CM3-VL-E (SEQ ID NO: 813)
TCT GGG АСА GAC TTC ACC СТС AAK АТС YMT CST GTG GAG GMG GAG GAT GTT GSA RYC TAT TACT GT CAG CAA AGT
3' СМ3-VL-F-BsiWI/Spel (SEQ ID NO: 814)
CCT CAG ACT AGT CGT ACG TTT GAT СТС CAG CTT GGT CCC CTG ACC GAA CGT GAG CGG АТС СТС ATA ACT TTG CTG АСА GTA ATA
Каждая из этих комбинаций праймеров перекрывает всю соответствующую VL-последовательность.
В пределах каждой комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VL ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VL приблизительно 330 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VL.
Конечный основанный на VH1 1-03 VH ПЦР-продукт (т.е. репертуар человеческой/гуманизированной VH) затем объединяют с конечным основанным на Vkll O11 VL ПЦР-продуктом (т.е. репертуаром человеческой/гуманизированной VL), и конечный основанный на VH1 1-46 VH ПЦР-продукт (т.е. репертуар человеческой/гуманизированной VH) объединяют с конечным основанным на Vkll A1 VL ПЦР-продуктом (т.е. репертуаром человеческой/гуманизированной VL) в векторе для фагового дисплея pComb3H5Bhis с образованием двух разных библиотек функциональных scFv, из которых, после экспонирования на нитевидном фаге, анти-С-МЕТ-связывающие фрагменты отбирают, подвергают скринингу, идентифицируют и подтверждают, как указано ниже.
7
450 нг фрагментов легкой цепи (расщепленных Sacl-Spel) лигируют с использованием 1400 нг фагмиды pComb3H5Bhis (расщепленной Sacl-Spel; большой фрагмент). Полученную комбинаторную библиотеку антител затем подвергают трансформации в 300 мкл электрокомпетентных клеток Escherichia coil XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ; 200 Ом, Biorad gene-pulser) с получением в результате библиотеки размером более 10 независимых клонов. Через один час фенотипической экспрессии положительные трансформанты отбирают по устойчивости к карбенициллину, кодируемой вектором pComb3H5BHis, в 100 мл жидкой супербульонной (SB) культуры в течение ночи. Затем клетки собирают центрифугированием, и плазмиду получают, используя имеющийся в продаже набор для получения плазмид (Qiagen).
7
2800 нг этой плазмидной ДНК, содержащей VL-библиотеку (расщепленную Xhol-BstEII; большой фрагмент), лигируют с 900 нг V-фрагментов тяжелой цепи (расщепленных Xhol-BstEII) и снова подвергают трансформации в две аликвоты по 300 мкл электрокомпетентных клеток Е.coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ, 200 Ом) с получением библиотеки VH-VL scFv (одноцепочечный вариабельный фрагмент) общего размера более 10 независимых клонов.
12
После фенотипической экспрессии и медленной адаптации к карбенициллину клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, переносят в SB-карбенициллин (SB с 50 мкг/мл карбенициллина)-селективную среду. Клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, затем инфицируют инфекционной дозой 10 частиц хелперного фага VCSM13, приводящей к продуцированию и секреции нитевидного фага М13, где фаговая частица содержит одноцепочечную pComb3H5BHis-nHK, кодирующую scFv-фрагмент, и экспонирует соответствующий scFv-белок в виде трансляционного слияния с оболочечным белком III фага. Этот пул фагов, экспонирующих библиотеку антител, затем используют для селекции антигенсвязывающих структур.
11
12
5
7
Для этой цели фаговую библиотеку, несущую клонированный scFv-репертуар, собирают из соответствующего культурального супернатанта посредством осаждения с помощью PEG8000/NaCl и центрифугирования. Приблизительно от 10 до 10 scFv-фаговых частиц ресуспендируют в 0,4 мл PBS/0,1% BSA и инкубируют с 10-10 клеток СНО, трансфицированных С-МЕТ (смотри Пример 26.1) в течение 1 часа на льду при медленном перемешивании. Эти клетки СНО, трансфицированные С-МЕТ, собирают центрифугированием, промывают в PBS и ресуспендируют в PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). scFv-несущие фаги, не связавшиеся специфически с клетками СНО, трансфицированными С-МЕТ, удаляют путем проведения до пяти стадий промывки PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). После промывки связавшиеся структуры элюируют с клеток путем ресуспендирования клеток в HCI-глицине, рН 2,2 (10-минутная инкубация с последующим интенсивным перемешиванием), и после нейтрализации 2 М раствором Tris, рН 12, элюат используют для инфицирования свежей неинфицированной культуры Е.coli XL1 Blue (OD600 больше 0,5). Культуру Е.coli, содержащую клетки Е.coli, подвергнутые успешной трансдукции фагмидной копией, кодирующей человеческий scFv-фрагмент, снова подвергают селекции на устойчивость к карбенициллину и затем инфицируют хелперным фагом VCMS 13, чтобы начать второй раунд экспонирования антител и селекции in vitro. Обычно осуществляют суммарно от 4 до 5 циклов селекции.
С целью скрининга в отношении С-МЕТ-специфических связывающих фрагментов плазмидную ДНК, соответствующую 4 и 5 раундам пэннинга, выделяют из культур Е.coli после селекции. Для получения растворимого scFv-белка фрагменты VH-VL-ДНК вырезают из плазмид (Xhol-Spel). Эти фрагменты клонируют через те же сайты рестрикции в плазмиду pComb3H5BFIag/His, отличающуюся от исходной pComb3H5BHis тем, что экспрессирующая конструкция (например scFv) включает в себя Flag-метку (DYKDDDDK) между scFv и His6-меткой, и что фаговые белки исключены. После лигирования каждый пул (разные раунды пэннинга) плазмидной ДНК подвергают трансформации в 100 мкл компетентных к температурному шоку Е.coli TG1 или XL1 blue и высевают на карбенициллин-LB-arap.Одиночные колонии отбирают и переносят в 100 мкл LB-карб (LB с 50 мкг/мл карбенициллина).
Е.coli, трансформированные pComb3H5BHis, содержащей VL- и VH-сегмент, продуцируют растворимый scFv в достаточных количествах после исключения фрагмента гена III и индукции с использованием 1 мМ IPTG. Благодаря подходящей сигнальной последовательности scFv экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
2
Одиночные бактериальные колонии Е.coli TG1 с чашек для трансформации отбирают для получения небольших количеств периплазмы и выращивают в SB-среде (например 10 мл), дополненной 20 мМ MgCl и 50 мкг/мл карбенициллина, и растворяют в PBS (например 1 мл) после сбора. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушается под действием температурного шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv, высвобождаются в супернатант. После удаления интактных клеток и клеточного дебриса центрифугированием собирают супернатант, содержащий анти-С-МЕТ scFv, и используют его для идентификации С-МЕТ-специфических связывающих фрагментов, как указано ниже.
Связывание scFv с С-МЕТ тестируют методом проточной цитометрии на клетках СНО, трансфицированных С-МЕТ (смотри Пример 247.1), и нетрансфицированные клетки СНО используют в качестве отрицательного контроля.
5
2
Для анализа методом проточной цитометрии 2,5×10 клеток инкубируют с 50 мкл scFv-периплазматического препарата или с 5 мкг/мл очищенного scFv в 50 мкл PBS с 2% FCS. Связывание scFv определяют с использованием анти-His-антитела (Penta-His-антитело, не содержащее BSA, Qiagen GmbH, Hilden, FRG) в концентрации 2 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве реагента для второй стадии используют конъюгированный с R-фикоэритрином, аффинно очищенный F(ab')-фрагмент антитела козы против IgG мыши (специфичный к Fc-гамма-фрагменту), разведенный в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS (Dianova, Hamburg, FRG). Образцы измеряют на FACSscan (BD biosciences, Heidelberg, FRG).
4
1
C-MET
4
1
3
C-МЕТ
1
4
1
CD3
4
1
3
CD3
Единичные клоны затем анализируют в отношении полезных свойств и аминокислотной последовательности. С-МЕТ-специфические scFv превращают в рекомбинантные биспецифические одноцепочечные антитела путем соединения их через GlySer-линкер с CD3-специфическим scFv I2C (SEQ ID NO: 185) или любым другим CD3-специфическим scFv по изобретению с получением в результате конструкций с расположением доменов VH - (GlySer) - VL - SerGlySer - VH - (GlySer) - VL или альтернативным расположением доменов. Для экспрессии в клетках СНО кодирующие последовательности (1) N-концевого лидерного пептида тяжелой цепи иммуноглобулина, содержащего старт-кодон, вставленный в консенсусную последовательность Козака, и (2) С-концевой His6-метки, за которой следует стоп-кодон, обе присоединяют, в рамке считывания, к нуклеотидной последовательности, кодирующей биспецифические одноцепочечные антитела перед вставкой результирующего ДНК-фрагмента, полученного в результате генного синтеза, в сайт множественного клонирования экспрессирующего вектора pEF-DHFR (Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150). Трансфекцию созданных экспрессионных плазмид, экспрессию белка и очистку конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью осуществляют, как описано в Примерах 26.3 и 26.4. Все остальные процедуры проводят согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)).
Идентификацию функциональных конструкций биспецифических одноцепочечных антител проводят проточно-цитометрическим методом анализа связывания культурального супернатанта из трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Анализ проводят, как описано в Примере 26.5, за исключением того, что дополнительно используют клетки СНО, трансфицированные С-МЕТ, как описано в Примерах 26.1 и 26.2.
Только те конструкции, которые демонстрируют биспецифическое связывание с CD3 человека и макака, а также с С-МЕТ, отбирают для последующего использования.
Цитотоксическую активность созданных конструкций биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью против С-МЕТ-положительных клеток-мишеней, индуцированную эффекторными клетками, анализируют как описано в Примере 26.6, за исключением того, что дополнительно СНО-клетки, трансфицированные С-МЕТ, как описано в Примерах 26.1 и 26.2, используют в качестве клеток-мишеней, и Т-клеточную линию 4119LnPx макака используют в качестве эффекторных клеток. Только те конструкции, которые демонстрируют мощный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных клеток против клеток, положительных в отношении С-МЕТ, отбирают для последующего использования.
27. Создание и определение характеристик дополнительных смет и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
27.1. Получение клеток СНО с усиленной экспрессией смет человека и клеток СНО с усиленной экспрессией внеклеточных доменов смет макака
1
4
1
1
Модифицированные кодирующие последовательности смет человека и смет макака, описанные выше, использовали для конструирования искусственных последовательностей кДНК, кодирующих слитые белки внеклеточных доменов сМЕТ человека и сМЕТ макака соответственно, с усеченным вариантом ЕрСАМ человека. Для создания конструкции для экспрессии этих слитых белков сМЕТ фрагменты кДНК получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность конструкций представлены в SEQ ID NO: 767 и 777 для сМЕТ человека и в SEQ ID NO: 788 и 789 для сМЕТ макака). Фрагменты генного синтеза конструировали таким образом, чтобы они содержали сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции, затем кодирующую последовательность иммуноглобулинового лидерного пептида из 19 аминокислот, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность белка сМЕТ человека или сМЕТ макака от аминокислоты 1 до аминокислоты 908 зрелого белка, соответствующую внеклеточным доменам сМЕТ человека и сМЕТ макака соответственно, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность искусственного Ser-Gly-Ser-Gly-линкера, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность трансмембранного домена и внутриклеточного домена ЕрСАМ человека (опубликованную в GenBank; номер доступа NM_002354; аминокислоты 266-314 [подсчитано от старт-кодона], за исключением точечной мутации в положении 279 с изолейцином вместо валина) и стоп-кодон. Фрагменты генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагменты генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol. Immunother. 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Клоны с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефектные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии данных конструкций. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufrnann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкций индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
27.2. Создание сМЕТ и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к С-МЕТ человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 10.
Таблица 10
Форматы молекул анти-CD3 и анти-сМЕТ биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
1413/1412/
ME86H11HL×I2CHL
1427/1426/
ME62A12HL×I2CHL
1441/1440
ME63F2HL×I2CHL
1455/1454
ME62D11HL×I2CHL
1469/1468
ME62C10HL×I2CHL
1483/1482
ME62A4HL×I2CHL
Создание, экспрессию и очистку этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью осуществляли, как описано выше.
51
Проточно-цитометрический анализ связывания смет и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью выполняли, как описано выше. Как показано на Фиг.54, биспецифическое связывание одноцепочечных молекул, указанных выше, которые демонстрируют межвидовую специфичность к смет и межвидовую специфичность к CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, четко определялось. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и смет по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и сМЕТ человека и макака. Анализ биологической активности по результатам анализов цитотоксичности in vitro путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) выполняют, как описано выше. Молекулы с межвидовой специфичностью связывания отбирают для последующего использования на основе продемонстрированного биспецифического связывания с межвидовой специфичностью и рекрутированной цитотоксичности.
27.3. Создание и Проточно-цитометрический анализ связывания фрагментов (scFv) одноцепочечного антитела с межвидовой специфичностью с смет
scFv, проявляющий межвидовую специфичность к сМЕТ, были созданы как описано выше и обозначены как указано в приведенной ниже Таблице 11.
Таблица 11
Обозначение фрагментов одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Обозначение
1649/1648
ME06F2HL
1635/1634
ME06E10HL
1621/1620
ME06D2HL
1607/1606
ME06D1HL
1579/1578
ME06C7HL
1565/1564
ME06C6HL
1593/1592
ME06B7HL
1551/1550
ME05F6HL
1523/1522
ME05D7HL
1537/1536
ME05B7HL
1509/1508
ME99B1HL
1495/1494
ME75H6HL
Проточно-цитометрический анализ связывания периплазматических препаратов, содержащих scFv с межвидовой специфичностью к сМЕТ, с использованием клеток СНО, экспрессирующих смет человека, как описано в Примере 27.1, и клеток СНО, экспрессирующих смет макака, как описано в Примере 27.1, выполняли как описано выше. Как показано на Фиг.56, связывание scFv, указанных выше, которые демонстрируют межвидовую специфичность к сМЕТ, четко определялось. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с сМЕТ по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность scFv-антител к антигенам сМЕТ человека и макака.
51
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания на основе scFv и экспрессии и очистки этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью, осуществляют как описано выше. Проточно-цитометрический анализ биспецифического связывания с межвидовой специфичностью и анализ биологической активности по результатам анализов цитотоксичности in vitro путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) выполняют как описано выше. Молекулы с межвидовой специфичностью связывания отбирают для последующего использования на основе продемонстрированного биспецифического связывания с межвидовой специфичностью и рекрутированной цитотоксичности.
51
Человеческие/гуманизированные эквиваленты scFv не человека, демонстрирующие межвидовую специфичность к сМЕТ, содержащиеся в отобранных биспецифических одноцепочечных молекулах с межвидовой специфичностью, получали как описано в данном описании. Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания на основе их человеческих/гуманизированных scFv и экспрессии и очистки этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью, осуществляют как описано выше. Проточно-цитометрический анализ биспецифического межвидового связывания и анализ биологической активности по результатам анализов цитотоксичности in vitro путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) выполняют как описано выше. Молекулы с межвидовой специфичностью связывания отбирают для последующего использования на основе продемонстрированного биспецифического связывания с межвидовой специфичностью и рекрутированной цитотоксичности.
28. Создание и определение характеристик молекул эндосиалин и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
28.1. Получение клеток СНО, экспрессирующих эндосиалин человека
Кодирующую последовательность эндосиалина человека, опубликованную в GenBank (номер доступа NM_020404), получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции, затем кодирующую последовательность эндосиалина человека, затем, в рамке считывания, кодирующую последовательность FLAG-метки и стоп-кодон (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность конструкции представлены в SEQ ID NO: 913 и 914). Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Xbal на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Xbal в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
28.2. Получение клеток СНО, экспрессирующих эндосиалин макака
Последовательность кДНК эндосиалина макака получали в результате серии из 2 ПЦР на кДНК из ободочной кишки макака (яванского макака), полученной согласно стандартным протоколам. Для первой ПЦР использовали следующие реакционные условия: 1 цикл при 95°С в течение 5 минут, затем 40 циклов при 95°С в течение 45 секунд, при 50°С в течение 45 секунд и при 72°С в течение 2 минут, затем заключительный цикл при 72°С в течение 5 минут, и использовали следующие праймеры:
прямой праймер: 5'-atatgaattcgccaccatgctgctgcgcctgttgctggcc-3' SEQ ID NO: 917
обратный праймер: 5'-gtcttcatcttcctcatcctcccc-3' SEQ ID NO: 918.
Для второй ПЦР использовали следующие реакционные условия: 1 цикл при 95°С в течение 5 минут, затем 40 циклов при 95°С в течение 45 секунд, при 58°С в течение 45 секунд и при 72°С в течение 2 минут, затем заключительный цикл при 72°С в течение 5 минут, и использовали следующие праймеры:
прямой праймер: 5'-gtcaactacgttggtggcttcgagtg-3' SEQ ID NO: 919
обратный праймер: 5'-ggtctagatcacttatcgtcatcatctttgtagtccacgctggttctgcaggtctgc-3' SEQ ID NO: 920.
ПЦР-реакции проводили при добавлении бетаина для ПЦР до конечной концентрации 1М. В результате этих ПЦР образовались два перекрывающихся фрагмента, которые выделяли и секвенировали согласно стандартным протоколам с использованием ПЦР-праймеров, и таким образом был создан участок последовательности кДНК, кодирующей эндосиалин макака от кодона 9 лидерного пептида до кодона 733 зрелого белка. Для создания конструкции для экспрессии эндосиалина макака генным синтезом согласно стандартным протоколам получали кДНК-фрагмент (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность конструкции представлены в SEQ ID NO: 915 и 916). В этой конструкции кодирующая последовательность эндосиалина макака от аминокислоты 9 лидерного пептида до аминокислоты 733 зрелого белка эндосиалина, за которой следует, в рамке считывания, кодирующая последовательность от аминокислоты 734 до последней аминокислоты зрелого белка эндосиалина человека, за которой следует, в рамке считывания, кодирующая последовательность FLAG-метки и стоп-кодон, слита, в рамке считывания, с кодирующей последовательностью аминокислот 1-8 лидерного пептида белка эндосиалина человека. Фрагмент генного синтеза конструировали также таким образом, чтобы он содержал сайт Козака для эукариотической экспрессии данной конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце фрагмента, содержащего кДНК. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
28.3. Межвидовое специфическое связывание с эндосиалином фрагмента scFv-антитела
кДНК фрагмента scFv-антитела получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. кДНК-фрагмент клонировали через подходящие сайты рестрикции в плазмиду pComb3H5BFIag/His, отличающуюся от исходной pComb3H5BHis (описана ниже) тем, что экспрессирующая конструкция (например scFv) включает в себя Flag-метку (DYKDDDDK SEQ ID NO: 933) между scFv-фрагментом и His6-меткой, и что дополнительные фаговые белки удалены. После лигирования клон с подтвержденной последовательностью плазмидной ДНК трансформировали в 100 мкл компетентных к температурному шоку Е.coli TG1 или XLI blue и наносили на карбенициллин LB-агар. Одиночные колонии отбирали и переносили в 100 мкл LB-carb (LB с 50 мкг/мл карбенициллином).
После индукции с использованием 1 мМ IPTG Е.coli, трансформированные pComb3H5BFIag/His, содержащей кодирующую последовательность одноцепочечного антитела с межвидовой специфичностью, продуцировали растворимый scFv в достаточных количествах. Благодаря подходящей сигнальной последовательности, scFv-цепь экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
2
Одиночные бактериальные колонии Е.coli TG1 с чашек для трансформации отбирали для получения небольших количеств периплазмы и выращивали в SB-среде (например 10 мл), дополненной 20 мМ MgCl и 50 мкг/мл карбенициллина, и растворяли в PBS (например 1 мл) после сбора. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушается под действием температурного шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv-молекулы, высвобождаются в супернатант. После удаления интактных клеток и клеточного дебриса центрифугированием собирали супернатант, содержащий фрагмент scFv-антитела, и использовали его в последующем проточно-цитометрическом анализе связывания с клетками СНО, трансфицированными эндосиалином человека, как описано в Примере 28.1, и трасфектантом эндосиалина макака, описанным в Примере 28.2.
Для этого 200000 клеток соответствующих клеточных линий инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл периплазматического препарата, содержащего одноцепочечное антитело с межвидовой специфичностью. Клетки дважды промывали в PBS с 2% FCS, и связывание данной конструкции определяли с использованием мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-his-антитела определяли с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали нетрансфицированные клетки СНО.
Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Как показано на Фиг.46, специфическое связывание фрагмента scFv-антитела как с эндосиалином человека, так и с эндосиалином макака продемонстрировано по сравнению с отрицательным контролем.
28.4. Создание эндосиалин и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
VH-последовательность антитела зародышевой линии человека VH1 1-03 (http://vbase.nnrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRH1 (SEQ ID NO: 910), CDRH2 (SEQ ID NO: 911) и CDRH3 (SEQ ID NO: 912). Для VH человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Для VH1 1-03 используют следующую комбинацию олигонуклеотидов:
5'ED-VH-A-Xhol
ССА GCT CTC GAG TCA GGA SCT GAG STG RWG AAG CCT GGG GCT ТСА GTG AAG RTG TCC TGC AAG GCT ТСТ GGA ТАС АСА ТТС ACT SEQ ID NO:
921
3'ED-VH-B
AAT ATA TCC MAT ССА CTC AAG GCK CTK TCC AKK TSY CTG CYT CAY ССА GTG TAT AAC ATA GTC AGT GAA TGT GTA TCC AGA SEQ ID NO: 922
5'ED-VH-C
CTT GAG TGG ATK GGA TAT ATT AAT CCT TAT GAT GAT GAT ACTA CC ТАС AAC CAG AAG ТТС AAG GGC SEQ ID NO: 923
3'ED-VH-D
Т GAG CTS CAT GTA GGC TGT GYT GGM GGA TKT GWC TMS AGT MAW TGT GRC CYG GCC CTT GAA CTT CTG GTT SEQ ID NO: 924
5'ED-VH-E
С АСА GCC ТАС ATG SAA CTC ARC AGC CTG ASA ТСТ GAG GAC ACT GCA GTC TAT ТАС TGT GCA AGA AGG GGG SEQ ID NO: 925
3'ED-VH-F-BstEII
CCT GAT GGT GAC CAA GGT TCC TTG ACC ССА GTA GTC CAT AGA ATA GTC GAA GTA ACC АТС ATA GGA GTT CCC CCT ТСТ TGC АСА GTA SEQ ID NO: 926.
Эта комбинация праймеров перекрывает всю соответствующую VH-последовательность.
В пределах комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VH ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VH приблизительно 350 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VH.
VL-последовательность антитела зародышевой линии человека Vkl L8 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRL1 (SEQ ID NO: 907), CDRL2 (SEQ ID NO: 908) и CDRL3 (SEQ ID NO: 909). Для VL человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Сайты рестрикции, необходимые для последующего клонирования в олигонуклеотидах, удаляют. Для Vkl L8 используют следующие олигонуклеотиды:
5'ED-VL-A-Sacl ССА GTC GAG CTC CAG CTG АСС CAG ТСТ СМА ARM TTC MTG TCC RCA
ТСА GTA GGA GAC AGA GTC NNS АТС АСС TGC AGG GCC AG(SEQ ID NO: 927)
3'ED-VL-B
TCC TGG TTT CTG TTG ATA ССА GGC TAC AGC AGT АСС CAC ATT CTG ACT GGC CCT GCA GGT GAT (SEQ ID NO: 928)
5'ED-VL-C
TAT CAA CAG AAA CCA GGA MAA KCC CCT AAA TTA CTG ATT TACT CG GCA TCG AAT CGG TAC ACT GGA GTC CCT (SEQ ID NO: 929)
3'ED-VL-D
GCT GAT GGT GAG AGT GAA MTC TGT CCC AGA TCC ACT GCC TGA GAA GCG AYY AGG GAC TCC AGT GTA CCG (SEQ ID NO: 930)
5'ED-VL-E
TTC ACT CTC ACC АТС AGC ART MTG CAG YCT GAA GAC YTS GCA RMT TAT TWC TGC CAG CAA TAT ACC AAC (SEQ ID NO: 931)
3'ED-VL-F-BsiWI/Spel
CCT GAT ACT AGT CGT ACG TTT TAT TTC CAG CTT GGT CCC CTG TCC AAA CGT ATA CAT GGG ATA GTT GGT ATA TTG CTG GCA (SEQ ID NO: 932)
Эта комбинация праймеров перекрывает всю соответствующую VL-последовательность.
В пределах комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VL ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VL приблизительно 330 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VL.
Конечный основанный на VH1 1-03 VH ПЦР-продукт (т.е. репертуар человеческой/гуманизированной VH) затем объединяют с конечным основанным на Vkl L8 VL ПЦР-продуктом (т.е. репертуаром человеческой/гуманизированной VL) в векторе для фагового дисплея pComb3H5Bhis с образованием библиотеки функциональных scFv, из которых, после экспонирования на нитевидном фаге, анти-эндосиалин-связывающие фрагменты отбирают, подвергают скринингу, идентифицируют и подтверждают как указано ниже.
7
450 нг фрагментов легкой цепи (расщепленных Sacl-Spel) лигируют с использованием 1400 нг фагмиды pComb3H5Bhis (расщепленной Sacl-Spel; большой фрагмент). Полученную комбинаторную библиотеку антител затем подвергают трансформации в 300 мкл электрокомпетентных клеток Eschehchia coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ; 200 Ом, Biorad gene-pulser) с получением в результате библиотеки размером более 10 независимых клонов. Через один час фенотипической экспрессии положительные трансформанты отбирают по устойчивости к карбенициллину, кодируемой вектором pComb3H5BHis, в 100 мл жидкой супербульонной (SB) культуры в течение ночи. Затем клетки собирают центрифугированием, и плазмиду получают, используя имеющийся в продаже набор для получения плазмид (Qiagen).
7
2800 нг этой плазмидной ДНК, содержащей VL-библиотеку (расщепленную Xhol-BstEII; большой фрагмент), лигируют с 900 нг V-фрагментов тяжелой цепи (расщепленных Xhol-BstEII) и снова подвергают трансформации в две аликвоты по 300 мкл электрокомпетентных клеток Е.coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ, 200 Ом) с получением библиотеки VH-VL scFv (одноцепочечный вариабельный фрагмент) общего размера более 10 независимых клонов.
12
После фенотипической экспрессии и медленной адаптации к карбенициллину клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, переносят в SB-карбенициллин (SB с 50 мкг/мл карбенициллина)-селективную среду. Клетки Е.coli, содержащие библиотеку антител, затем инфицируют инфекционной дозой 10 частиц хелперного фага VCSM13, приводящей к продуцированию и секреции нитевидного фага М13, где каждая фаговая частица содержит одноцепочечную pComb3H5BHis-ДНК, кодирующую scFv-фрагмент, и экспонирует соответствующий scFv-белок в виде трансляционного слияния с оболочечным белком III фага. Этот пул фагов, экспонирующих библиотеку антител, затем используют для селекции антигенсвязывающих структур.
11
12
5
7
Для этой цели фаговую библиотеку, несущую клонированный scFv-репертуар, собирают из соответствующего культурального супернатанта посредством осаждения с помощью PEG8000/NaCl и центрифугирования. Приблизительно от 10 до 10 scFv-фаговых частиц ресуспендируют в 0,4 мл PBS/0,1% BSA и инкубируют с 10-10 клеток СНО, трансфицированных эндосиалином (смотри Пример 28.1) в течение 1 часа на льду при медленном перемешивании. Эти клетки СНО, трансфицированные эндосиалином, собирают центрифугированием, промывают в PBS и ресуспендируют в PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). scFv-несущие фаги, не связавшиеся специфически с клетками СНО, трансфицированными эндосиалином, удаляют путем проведения до пяти стадий промывки PBS/1% FCS (содержащей азид натрия). После промывки связавшиеся структуры элюируют с клеток путем ресуспендирования клеток в HCl-глицине, рН 2,2 (10-минутная инкубация с последующим интенсивным перемешиванием), и после нейтрализации 2 М раствором Tris, рН 12, элюат используют для инфицирования свежей неинфицированной культуры Е.coli XL1 Blue (OD600 больше 0,5). Культуру Е.coli, содержащую клетки Е.coli, подвергнутые успешной трансдукции фагмидной копией, кодирующей человеческий/гуманизированный scFv-фрагмент, снова подвергают селекции на устойчивость к карбенициллину и затем инфицируют хелперным фагом VCMS 13, чтобы начать второй раунд экспонирования антител и селекции in vitro. Обычно осуществляют суммарно от 4 до 5 циклов селекции.
С целью скрининга в отношении эндосиалин-специфических связывающих фрагментов плазмидную ДНК, соответствующую 4 и 5 раундам пэннинга, выделяют из культур Е.coli после селекции. Для получения растворимого scFv-белка фрагменты VH-VL-ДНК вырезают из плазмид (Xhol-Spel). Эти фрагменты клонируют через те же сайты рестрикции в плазмиду pComb3H5BFIag/His, отличающуюся от исходной pComb3H5BHis тем, что экспрессирующая конструкция (например scFv) включает в себя Flag-метку (DYKDDDDK) между scFv и His6-меткой, и что дополнительные фаговые белки удалены. После лигирования каждый пул (разные раунды пэннинга) плазмидной ДНК подвергают трансформации в 100 мкл компетентных к температурному шоку Е.coli TG1 или XLI blue и высевают на карбенициллин-LB-агар. Одиночные колонии отбирают и переносят в 100 мкл LB-carb (50 мкг/мл).
После индукции с использованием 1 мМ IPTG Е.coli трансформированные pComb3H5BFIag/His, содержащей VL- и VH-сегмент, продуцируют растворимый scFv-белок в достаточных количествах. Благодаря подходящей сигнальной последовательности scFv-цепь экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
2
Одиночные бактериальные колонии E.coli TG1 с чашек для трансформации отбирают для получения небольших количеств периплазмы и выращивают в SB-среде (например 10 мл), дополненной 20 мМ MgCl и 50 мкг/мл карбенициллина, и растворяют в PBS (например 1 мл) после сбора. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушается под действием температурного шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv, высвобождаются в супернатант. После удаления интактных клеток и клеточного дебриса собирают центрифугированием супернатант, содержащий анти-эндосиалин scFv, и используют его для идентификации эндосиалин-специфических связывающих фрагментов, как указано ниже.
5
2
Связывание scFv с эндосиалином тестируют методом проточной цитометрии на клетках СНО, трансфицированных эндосиалином (смотри Пример 28.1), и нетрансфицированные клетки СНО используют в качестве отрицательного контроля. Для анализа методом проточной цитометрии 2,5×10клеток инкубируют с 50 мкл scFv-периплазматического препарата или с 5 мкг/мл очищенного scFv в 50 мкл PBS с 2% FCS. Связывание scFv определяют с использованием анти-His-антитела (Penta-His-антитело, не содержащее BSA, Qiagen GmbH, Hilden, FRG) в концентрации 2 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве реагента для второй стадии используют конъюгированный с R-фикоэритрином, аффинно очищенный F(ab')-фрагмент антитела козы против IgG мыши (специфичный к Fc-гамма-фрагменту), разведенный в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS (Dianova, Hamburg, FRG). Образцы измеряют на FACSscan (BD biosciences, Heidelberg, FRG).
4
1
3
3
Единичные клоны затем анализируют в отношении полезных свойств и аминокислотной последовательности. Эндосиалин-специфические scFv превращают в рекомбинантные биспецифические одноцепочечные антитела путем соединения их через GlySer-линкер с CD3-специфическим scFv I2C (SEQ ID NO: 185) или любым другим CD3-специфическим scFv по изобретению с получением в результате конструкции с расположением доменов VH эндосиалин - (Gly4Ser1) - VL эндосиалин - Ser1Gly4Ser1 - VHCD3 - (Gly4Ser1) -VLCD3 или альтернативным расположением доменов. Для экспрессии в клетках СНО кодирующие последовательности (1) N-концевого лидерного пептида тяжелой цепи иммуноглобулина, содержащего старт-кодон, вставленный в консенсусную последовательность Козака, и (2) С-концевой His6-метки, за которой следует стоп-кодон, обе присоединяют, в рамке считывания, к нуклеотидной последовательности, кодирующей биспецифические одноцепочечные антитела перед вставкой результирующего ДНК-фрагмента, полученного в результате генного синтеза, в сайт множественного клонирования экспрессирующего вектора pEF-DHFR (Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицируют в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии данной конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляют как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцируют путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
28.5. Экспрессия и очистка молекул биспецифических одноцепочечных антител
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител экспрессируют в клетках яичника китайского хомячка (СНО) или в клетках НЕК 293, как описано в данном описании выше для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител.
Выделение и анализ экспрессированных биспецифических одноцепочечных антител также описано выше в Примере 9.
28.6. Проточно-цитометрический анализ связывания эндосиалин и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с эндосиалином человека и макака и с CD3 соответственно выполняли FACS-анализ. Для этой цели клетки СНО, трансфицированные эндосиалином человека, как описано в Примере 28.1, и CD3-положительную линию клеток HPB-ALL Т-клеточного лейкоза человека (DSMZ, Braunschweig, ACC483) использовали для тестирования связывания с антигенами человека. Способность связываться с антигенами макака тестировали с использованием созданного трансфектанта эндосиалина макака, описанного в Примере 28.2, и Т-клеточной линии 4119LnPx макака (любезно предоставленной профессором Fickenscher, Hygiene Institute, Virology, Eriangen-Nuernberg; опубликованной в Knappe A, et al., и Fickenscher H. Blood 2000, 95, 3256-61). 200000 клеток соответствующих клеточных линий инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл клеточного культурального супернатанта трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Клетки дважды промывали в PBS с 2% FCS, и связывание данной конструкции определяли с использованием мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся aHTH-His-антитела детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали супернатант нетрансфицированных клеток.
Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Только те конструкции, которые продемонстрировали биспецифическое связывание с CD3 человека и макака, а также с эндосиалином, отбирали для последующего использования.
28.7. Биологическая активность эндосиалин и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, используя клетки СНО, трансфицированные эндосиалином человека, описанные в Примере 28.1, и клетки СНО, трансфицированные эндосиалином макака, описанные в Примере 28.2. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака соответственно.
Получение стимулированных РВМС человека описано выше в Примере 11.
Клетки-мишени получали, и анализ выполняли аналогично процедуре, описанной для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител в Примере 11.
Только те конструкции, которые продемонстрировали мощный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных клеток против клеток, положительных в отношении эндосиалина, отбирают для последующего использования.
29. Создание и определение характеристик CD248 (эндосиалин) и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
29.1 Создание CD248 и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD248 человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 13.
Таблица 13
Форматы молекул анти-CD3 и анти-CD248 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
1665/1664
EN00B12HL×I2CHL
1679/1678
EN00C3HL×I2CHL
1693/1692
EN01D5HL×I2CHL
1707/1706
EN00E4HL×I2CHL
1721/1720
EN00F7HL×I2CHL
1735/1734
EN00H6HL×I2CHL
Создание, экспрессию и очистку этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью осуществляли как описано выше.
Проточно-цитометрический анализ связывания CD248 и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью выполняли как описано выше. Как показано на Фиг.58, биспецифическое связывание одноцепочечных молекул, указанных выше, которые демонстрируют межвидовую специфичность к CD248 и межвидовую специфичность к CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, четко определялось. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и CD248 по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и CD248 человека и макака.
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, как описано выше. Как показано на Фиг.59, все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью продемонстрировали цитотоксическую активность против CD248-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными PBMC человека, и CD248-положительных клеток-мишеней макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
30. Создание и определение характеристик молекул ЕрСАМ и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
30.1. Клонирование и экспрессия антигена ЕрСАМ человека на клетках СНО
2
Последовательность антигена ЕрСАМ человека ('NM_002354, Homo sapiens tumor-associated calcium signal transducer 1 (опухоль-ассоциированный передатчик кальциевых сигналов 1 человека) (TACSTD1), mRNA, National Center for Biotechnology Information, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez) использовали для получения синтетической молекулы генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы он содержал сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце ДНК. Введенные сайты рестрикции, Xbal на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали на стадии клонирования в экспрессирующую плазмиду, обозначенную pEFDHFR, которая описана в Raum et al. (смотри выше). После подтверждения последовательности плазмиду использовали для трансфекции CHO/dhfr-клеток указанным далее способом. Плазмиду с подтвержденной последовательностью использовали для трансфекции CHO/dhfr-клеток (АТСС No. CRL9096; культивированные в среде RPMI 1640 с стабилизированным глутамином, полученным от Biochrom AG Berlin, Germany, дополненной 10% FCS, 1% пенициллина/стрептомицина, все получены от Biochrom AG Berlin, Germany, и нуклеозидами из исходного раствора реагентов для культивирования клеток, полученных от Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Germany, до конечной концентрации 10 мкг/мл аденозина, 10 мкг/мл дезоксиаденозина и 10 мкг/мл тимидина, в инкубаторе при 37°С, влажности 95% и 7% CO). Трансфекцию осуществляли с использованием реагента для трансфекции PolyFect (Qiagen GmbH, Hilden, Germany) и 5 мкг плазмидной ДНК в соответствии с протоколом производителя. После культивирования в течение 24 часов клетки промывали один раз PBS и снова культивировали в вышеупомянутой среде для культивирования клеток, за исключения того, что среда не дополнена нуклеозидами, и что использовали диализированную FCS (полученную от Biochrom AG Berlin, Germany). Таким образом, среда для культивирования клеток не содержала нуклеозидов, и поэтому применяли селекцию на трансфицированных клетках. Приблизительно через 14 суток после трансфекции наблюдался рост устойчивых клеток. Еще через 7-14 суток трансфектанты тестировали в отношении ЕрСАМ-экспрессии методом FACS. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
30.2. Создание ЕрСАМ и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
В общем, молекулы биспецифических одноцепочечных антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания к CD3-эпсилон человека и макака, а также домен со специфичностью связывания к антигену ЕрСАМ человека, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 14.
Таблица 14
Форматы молекул анти-CD3 и анти-EpCAM биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
945/944
Ep 5-10 LH × I2C HL
949/948
Ep 5-10 LH × F12Q HL
947/946
Ep 5-10 LH × H2C HL
961/960
hEp 14-A1 LH × I2C HL
973/972
hEp 14-D2 LH × I2C HL
985/984
hEp 14-H8 LH × I2C HL
997/996
hEp 14-A6 LH × I2C HL
1009/1008
hEp 14-D1 LH × I2C HL
1033/1032
hEp 14-H4 LH × I2C HL
1045/1044
hEp 17-A6 LH × I2C HL
1057/1056
hEp 17-E9 LH × I2C HL
1079/1078
hEp 18-E3 LH × I2C HL
1091/1090
hEp 18-F11 LH × I2C HL
1103/1102
hEp 18-F12 LH × I2C HL
1115/1114
hEp 18-G1 LH × I2C HL
1127/1126
hEp 18-G9 LH × I2C HL
1021/1020
hEp 14-G6 LH × I2C HL
1777/1776
hEp 18-A6 LH × I2C HL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены легкой цепи (L) и вариабельные домены тяжелой цепи (Н) со специфичностью к ЕрСАМ человека и CD3-специфические VH- и VL-комбинации, демонстрирующие межвидовую специфичность к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали, и эукариотическую экспрессию белка осуществляли аналогично процедуре, описанной в Примере 9 для MCSP×CD3 специфичных одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью.
30.3. Экспрессия и очистка молекул однодоменных биспецифических одноцепочечных антител
Молекулы однодоменных биспецифических одноцепочечных антител экспрессировали в клетках яичника китайского хомячка (СНО) или в клетках НЕК 293, как описано в данном описании выше для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител.
Выделение и анализ экспрессированных биспецифических одноцепочечных антител также описаны выше в Примере 9.
30.4. Проточно-цитометрический анализ связывания ЕрСАМ и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с ЕрСАМ человека и с CD3 человека/макака выполняли FACS-анализ. Для этой цели клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, как описано в Примере 30.1, и CD3-положительную линию клеток HPB-ALL Т-клеточного лейкоза человека (DSMZ, Braunschweig, ACC483) использовали для тестирования связывания с антигенами человека. Способность связываться с CD3 макака тестировали с использованием Т-клеточной линии 4119LnPx макака (любезно предоставленной профессором Fickenscher, Hygiene Institute, Virology, ErIangen-Nuernberg; опубликованной в Knappe A, et al., и Fickenscher H.: Herpesvirus saimiri-transformed macaque Т cells are tolerated и do not cause lymphoma after autologous reinfusion. Blood 2000, 95, 3256-61). 200000 клеток соответствующей клеточной популяции инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл очищенного белка конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью (например 2 мкг/мл). Альтернативно, использовали клеточный культуральный супернатант временно продуцированных белков. Клетки дважды промывали в PBS, и связывание данной конструкции определяли с использованием немеченого мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-His-антитела детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали свежую культуральную среду.
Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Как показано на Фиг.60, способность связываться ЕрСАМ-направленных биспецифических одноцепочечных молекул четко определялась. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 человека и макака и с ЕрСАМ человека по сравнению с отрицательным контролем с использованием культуральной среды и антитела для 1. и 2. детекции. Таким образом, межвидовая специфичность биспецифического антитела с CD3 человека и макака и с ЕрСАМ человека четко продемонстрирована.
30.5. Биологическая активность молекул ЕрСАМ и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, используя ЕрСАМ-положительную клеточную линию, описанную в Примере 30.1. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD3-положительные Т-клетки человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака.
Стимулированные CD8-положительные Т-клетки получали следующим, как указано ниже.
Получение стимулированных РВМС человека описано выше в Примере 11.
Клетки-мишени получали, и анализ выполняли аналогично процедуре, описанной для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител в Примере 11.
Как показано на Фиг.61-66, все указанные конструкции биспецифических одноцепочечных антител продемонстрировали цитотоксическую активность против ЕрСАМ-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную CD8+клетками человека, и против ЕрСАМ-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака. В качестве отрицательного контроля использовали нерелевантное биспецифическое одноцепочечное антитело.
30.6. Клонирование и экспрессия антигена ЕрСАМ мыши и гибридного антигена ЕрСАМ человека-мыши на клетках СНО
Последовательность антигена ЕрСАМ мыши ('NM_002354, Homo sapiens tumor-associated calcium signal transducer 1 (TACSTD1), mRNA, National Center for Biotechnology Information, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez) использовали для получения синтетической молекулы генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы он содержал сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце ДНК. Введенные сайты рестрикции, Xbal на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали на стадии клонирования в экспрессирующую плазмиду, обозначенную pEFDHFR. После подтверждения последовательности плазмиду использовали для трансфекции CHO/DHFR- клеток, как описано в Примере 30.1. Гибридный антиген ЕрСАМ человека-мыши создавали путем замены экзона 2 мыши (аминокислоты 26-61) на экзон 2 человека, чтобы сделать возможной идентификацию эпитопов, распознаваемых конструкциями биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Установленную последовательность использовали для получения синтетической молекулы генным синтезом, и клетки СНО трансфицировали, как описано выше.
30.7. Проточно-цитометрический анализ связывания ЕрСАМ и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью с разными антигенами ЕрСАМ
С целью анализа связывающей способности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связывания с разными эпитопами на человеческой или мышиной или на гибридной человеческой-мышиной ЕрСАМ осуществляли FACS-проточную цитометрию. Для этой цели клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ человека, как описано в Примере 1, клетки СНО, трансфицированные ЕрСАМ мыши (Пример 30.6), и клетки СНО, трансфицированные гибридной человеческой-мышиной ЕрСАМ (Пример 30.6), использовали для проверки разных паттернов связывания. 200000 клеток соответствующей клеточной популяции инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл клеточного культурального супернатанта временно продуцированных белков. Клетки дважды промывали в PBS, и связывание данной конструкции определяли с использованием немеченого мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-His-антитела детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS. Свежую культуральную среду использовали вместо клеточного культурального супернатанта из клеток СНО, трансфицированных соответствующими молекулами биспецифических одноцепочечных антител, в качестве отрицательного контроля. В качестве положительного контроля для экспрессии ЕрСАМ мыши использовали детекцию с использованием немеченого крысиного антитела, специфического к ЕрСАМ мыши (BD Pharmingen, #552370, Rat lgG2a,k), затем РЕ-меченого анти-крысиного lgG2a, к-специфического антитела (BD Pharmingen, Heidelberg, #553930).
Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002). В целях сравнения медианные значения интенсивности флуоресценции использовали для построения гистограммы.
Только те конструкции, которые продемонстрировали биспецифическое связывание с CD3 человека и макака, а также с эндосиалином, отбирали для последующего использования.
Как показано на Фиг.67, способность всех ЕрСАМ-направленных биспецифических одноцепочечных молекул связываться с клетками СНО, трансфицированными ЕрСАМ человека, четко определялась. Ни одна из молекул, специфических в отношении ЕрСАМ человека, не продемонстрировала медианное значение, значительно более высокое, чем отрицательный контроль, при анализе связывания с ЕрСАМ мыши. Исследование связывающих свойств специфических к ЕрСАМ человека молекул одноцепочечных биспецифических антител с гибридным антигеном ЕрСАМ человека-мыши выявило две подгруппы молекул: молекулы без определяемого связывания с гибридным антигеном ЕрСАМ человека-мыши (HD69 HL × 12C HL) и молекулы с медианной интенсивностью флуоресценции почти на уровне силы связывания с антигеном ЕрСАМ человека (hEp 14-А1 LH × I2C HL; hEp 14-H8 LH × I2C HL; hEp 14-A6 LH × I2C HL; hEp 14-D1 LH × I2C HL; hEp 14-H4 LH × I2C HL; hEp 17-A6 LH × I2C HL; hEp 17-E9 LH × I2C HL; hEp 18-ЕЗ LH × I2C HL; hEp 18-F11 LH × I2C HL; hEp 18-F12 LH × I2C HL; hEp 18-G1 LH × I2C HL; hEp 18-G9 LH × I2C HL; SEQ ID NO конструкций указаны в Таблице 14). Отличающиеся паттерны связывания этих двух подгрупп специфических к ЕрСАМ человека молекул одноцепочечных биспецифических антител демонстрируют разные эпитопы на антигене ЕрСАМ человека. Трансплантация домена экзона 2 ЕрСАМ человека в каркас ЕрСАМ мыши привела к увеличению связывания ЕрСАМ-направленными биспецифическими одноцепочечными молекулами по данному изобретению, но не молекулой HD69 HL x I2C HL.
Таким образом, второй связывающий домен EpCAM-CD3 биспецифического одноцепочечного антитела по изобретению связывается с эпитопом, расположенным в аминокислотных остатках 26-61 EGF-подобного домена 1 ЕрСАМ, который кодируется экзоном 2 гена ЕрСАМ. Указанные аминокислотные остатки 26-61 EGF-подобного домена 1 ЕрСАМ человека, кодируемого экзоном 2 гена ЕрСАМ, представлены в SEQ ID NO: 1130.
Соответственно, эпитоп ЕрСАМ-направленных биспецифических одноцепочечных молекул по данному изобретению картирован в область экзона 2 ЕрСАМ человека, тогда как другие области ЕрСАМ участвуют в образовании эпитопа молекулы HD69 HL × I2C HL. Таким образом, ЕрСАМ-направленные биспецифические одноцепочечные молекулы по данному изобретению составляют собственный уникальный класс ЕрСАМ-связывающих молекул, которые явно отличаются от ЕрСАМ-связывающих молекул предшествующего уровня техники на основе ЕрСАМ-связывающего фрагмента HD69.
31. Создание и определение характеристик молекул FAP-альфа и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
31.1. Получение клеток СНО, экспрессирующих FAP-альфа человека
Кодирующую последовательность FAP-альфа человека, которая опубликована в GenBank (номер доступа NM_004460), получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции, затем кодирующую последовательность белка FAP-альфа человека и стоп-кодон (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 1149 и 1150). Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, Xmal на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через Xmal и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
31.2. Получение клеток СНО, экспрессирующих FAP-альфа макака
Последовательность кДНК FAP-альфа макака (яванского макака) получали в результате серии из четырех ПЦР на кДНК из кожи макака, полученной согласно стандартным протоколам. Использовали следующие реакционные условия: 1 цикл при 94°С в течение 3 мин, затем 40 циклов при 94°С в течение 0,5 мин, при 52°С в течение 0,5 мин и при 72°С в течение 1,75 мин, затем заключительный цикл при 72°С в течение 3 мин, и использовали следующие праймеры:
прямой праймер: 5'-cagcttccaactacaaagacagac-3' (SEQ ID NO: 1153)
обратный праймер: 5'-tttcctcttcataaacccagtctgg-3' (SEQ ID NO: 1154)
прямой праймер: 5'-ttgaaacaaagaccaggagatccacc-3' (SEQ ID NO: 1155)
обратный праймер: 5'-agatggcaagtaacacacttcttgc-3' (SEQ ID NO: 1156)
прямой праймер: 5'-gaagaaacatctacagaattagcattgg-3' (SEQ ID NO: 1157)
обратный праймер: 5'-cacatttgaaaagaccagttccagatgc-3' (SEQ ID NO:
1158)
прямой праймер: 5'-agattacagctgtcagaaaattcatagaaatgg-3' (SEQ ID NO: 1159)
обратный праймер: 5'-atataaggttttcagattctgatacaggc-3' (SEQ ID NO: 1160).
В результате этих ПЦР получили четыре перекрывающихся фрагмента, которые выделяли и секвенировали согласно стандартным протоколам с использованием ПЦР-праймеров, и таким образом получали последовательность кДНК, кодирующую FAP-альфа макака. Для создания конструкции для экспрессии FAP-альфа макака кДНК-фрагмент получали генным синтезом согласно стандартным протоколам (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 1151 и 1152). Эта конструкция содержит полную кодирующую последовательность FAP-альфа макака, за которой следует стоп-кодон. Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы он содержат сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции и сайты рестрикции в начале и в конце фрагмента, содержащего кДНК. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufrnann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
31.3. Создание FAP-альфа и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания
В общем, молекулы биспецифических антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также домен со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к FAP-альфа человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 15.
Таблица 15
Форматы молекул анти-CD3 и анти-FAP-альфа биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID NO: (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
1144/1143
FAPA-1 LH × I2C HL
1148/1147
FAPA-1 LH × F12Q HL
1146/1145
FAPA-1 LH × H2C HL
Вышеупомянутые конструкции, содержащие вариабельные домены легкой цепи (L) и вариабельные домены тяжелой цепи (Н) с межвидовой специфичностью к FAP-альфа человека и макака и CD3-специфические VH- и VL-комбинации с межвидовой специфичностью к CD3 человека и макака, получали генным синтезом. Фрагменты генного синтеза конструировали, и эукариотическую экспрессию белка осуществляли аналогично процедуре, описанной в Примере 9 для MCSP×CD3-специфических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью.
31.4. Экспрессия и очистка молекул биспецифических одноцепочечных антител
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител экспрессировали в клетки яичника китайского хомячка (СНО) или в клетки НЕК 293, как описано в данном описании выше для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител.
Выделение и анализ экспрессированных биспецифических одноцепочечных антител также описаны выше в Примере 9.
31.5. Проточно-цитометрический анализ связывания FAP-альфа и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью
С целью тестирования функциональности конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью в отношении способности связываться с FAP-альфа человека и макака и с CD3 соответственно осуществляли FACS-анализ. Для этого клетки СНО, трансфицированные FAP-альфа человека, как описано в Примере 31.1, и CD3-положительную линию клеток HPB-ALL Т-клеточного лейкоза человека (DSMZ, Braunschweig, ACC483) использовали для тестирования связывания с антигенами человека. Способность связываться с антигенами макака тестировали с использованием созданного FAP-альфа-трансфектанта, описанного в Примере 31.2, и Т-клеточной линии 4119LnPx макака (любезно предоставленной профессором Fickenscher, Hygiene Institute, Virology, ErIangen-Nuernberg; опубликованной в Knappe A, et al., и Fickenscher H. Blood 2000, 95, 3256-61). 200000 клеток соответствующих клеточных линий инкубировали в течение 30 мин на льду с 50 мкл клеточного культурального супернатанта трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Клетки дважды промывали в PBS с 2% FCS, и связывание данной конструкции определяли с использованием мышиного Penta-His-антитела (Qiagen; разведенное в соотношении 1:20 в 50 мкл PBS с 2% FCS). После промывки связавшиеся анти-His-антитела детектировали с использованием Fc-гамма-специфического антитела (Dianova), конъюгированного с фикоэритрином, разведенного в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве отрицательного контроля использовали супернатант нетрансфицированных клеток.
Проточную цитометрию осуществляли на аппарате FACS-Calibur, и для получения и анализа данных использовали программное обеспечение CellQuest (Becton Dickinson biosciences, Heidelberg). FACS-окрашивание и измерение интенсивности флуоресценции осуществляли, как описано в Current Protocols in Immunology (Coligan, Kruisbeek, Margulies, Shevach and Strober, Wiley-Interscience, 2002).
Как показано на Фиг.68, биспецифическое связывание одноцепочечных молекул, указанных выше, которые демонстрируют межвидовую специфичность к FAP-альфа и межвидовую специфичность к CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, четко определялось. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и FAP-альфа по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и FAP-альфа человека и макака.
31.6. Биологическая активность FAP-альфа и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, используя клетки СНО, трансфицированные FAP-альфа человека, описанные в Примере 31.1, и клетки СНО, трансфицированные FAP-альфа макака, описанные в Примере 31.2. В качестве эффекторных клеток использовали стимулированные CD4/CD56-истощенные РВМС человека или Т-клеточную линию 4119LnPx макака соответственно.
Получение стимулированных РВМС человека описано выше в Примере 11.
Клетки-мишени получали, и анализ выполняли аналогично процедуре, описанной для MCSP×CD3 биспецифических одноцепочечных антител в Примере 11.
Как показано на Фиг.69, все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью продемонстрировали цитотоксическую активность против FAP-альфа-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС человека, и против FAP-альфа-положительных клеток-мишеней макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
31.7. Создание дополнительных молекул FAP-альфа и CD3 биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
VH-последовательность антитела зародышевой линии человека VH1 1-03 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRH1 (SEQ ID NO: 1137), CDRH2 (SEQ ID NO: 1138) и CDRH3 (SEQ ID NO: 1139). Для VH человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Для VH1 1-03 используют следующие олигонуклеотиды:
5'FAP-VH-A-Xhol
CCG СТА CTC GAG TCT GGA SCT GAG STG RWG AAG CCT GGG GCT TCA GTA AAG (SEQ ID NO: 1161)
3'FAP-VH-B
CTG TCT CAC CCA GTG TAT GGT GTA TTC AGT GAA TGT GTA TCY AGA AGY CTT GCA GGA CAY CTT TAC TGA AGC CCC (SEQ ID NO: 1162)
5'FAP-VH-C
CAC TGG GTG AGA CAG KCC CMT GGA MAG AGM CTT GAG TGG ATK GGA GGT ATT AAT CCT AAC AAT GGT ATT CCT AAC TAC (SEQ ID NO: 1163)
3'FAP-VH-D
CAT GTA GGC GGT GCT GGM GGA CKT GYC TMY AGT TAW TGT GRC CCT GCC CTT GAA CTT CTG ATT GTA GTT AGG AAT ACC (SEQ ID NO: 1164)
5'FAP-VH-E
AGC ACC GCC TAC ATG GAG CTC MGC AGC CTG ASA TCT GAG GAT ACT GCG GTC TAT TWC TGT GCA AGA AGA AGA АТС GCC (SEQ ID NO: 1165)
3'FAP-VH-F-BstEII
CCA GTA GGT GAC CAG GGT TCC TTG ACC CCA GTA GTC CAT AGC ATG GCC CTC GTC GTA ACC ATA GGC GAT TCT TCT TCT TGC АСА (SEQ ID NO: 1166).
Эта комбинация праймеров перекрывает всю соответствующую VH-последовательность.
В пределах комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VH ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР-реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции.
Фрагмент ДНК правильного размера (для VH приблизительно 350 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VH.
VL-последовательность антитела зародышевой линии человека Vkll O11 (http://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/) выбрана в качестве каркасного окружения для CDRL1 (SEQ ID NO: 1132), CDRL2 (SEQ ID NO: 1133) и CDRL3 (SEQ ID NO: 1134). Для этой VL человека необходимо синтезировать несколько вырожденных олигонуклеотидов, которые перекрываются в концевом участке из приблизительно 15-20 нуклеотидов. Для этой цели каждый второй праймер представляет собой антисмысловой праймер. Сайты рестрикции, необходимые для последующего клонирования в олигонуклеотидах, удаляют. Для Vkll O11 используют следующие олигонуклеотиды:
5'AP-VL-A-Sacl
CGA CCT GAG CTC GTG ATG АСА CAG ACT CCA YYC TCC СТА SCT GTG АСА SYT GGA GAG MMG GYT TCT ATS AGC TGC AAG TCC AGT CAG(SEQ ID NO: 1167)
3'AP-VL-B
AGA CTG CCC TGG CTT CTG CWG GWA CCA GGC CAA GTA GTT CTT TTG ATT ACG ACT ATA TAA AAG GCT CTG ACT GGA CTT GCA GCT(SEQ ID NO: 1168) 5'FAP-VL-C
CAG AAG CCA GGG CAG TCT CCT MAA CTG CTG ATT TWC TGG GCA TCC ACTA GG GAA TCT GGG GTC CCT GAT CGC TTC TCA GGC AGT GGA (SEQ ID NO: 1169)
3'AP-VL-D
ATA TTG CTG АСА GTM ATA AAC TSC CAS GTC CTC AGC CTS CAC WCT GCT GAT CKT GAG АКТ GAA АТС CGT CCC ARA TCC ACT GCC TGA GAA (SEQ ID NO: 1170)
3'AP-VL-E-BsiWI/Spel
CCA GTA ACT AGT CGT ACG TTT GAT CTC CAC CTT GGT CCC ACC ACC GAA CGT GAG CGG ATA GCT AAA ATA TTG CTG АСА GT (SEQ ID NO: 1171).
Эта комбинация праймеров перекрывает всю соответствующую VL-последовательность.
В пределах комбинации праймеры смешивают в равных количествах (например от 1 мкл каждого праймера (исходные растворы праймеров от 20 до 100 мкМ) до 20 мкл ПЦР-реакции) и добавляют к ПЦР-смеси, состоящей из ПЦР-буфера, нуклеотидов и Taq-полимеразы. Эту смесь инкубируют при 94°С в течение 3 минут, при 65°С в течение 1 минуты, при 62°С в течение 1 минуты, при 59°С в течение 1 минуты, при 56°С в течение 1 минуты, при 52°С в течение 1 минуты, при 50°С в течение 1 минуты и при 72°С в течение 10 минут в ПЦР-циклере. После этого продукт подвергают электрофорезу в агарозном геле, и продукт размера от 200 до 400 выделяют из геля стандартными методами.
Каждый VL ПЦР-продукт затем используют в качестве матрицы для стандартной ПЦР реакции с использованием праймеров, которые вводят подходящие для клонирования N-концевые и С-концевые сайты рестрикции. Фрагмент ДНК правильного размера (для VL приблизительно 330 нуклеотидов) выделяют электрофорезом в агарозном геле стандартными методами. Этим способом амплифицируют достаточный ДНК-фрагмент VL.
Конечный основанный на VH1 1-03 VH ПЦР-продукт (т.е. репертуар человеческой/гуманизированной VH) затем объединяют с конечным основанным на Vkll O11 VL ПЦР-продуктом (т.е. репертуаром человеческой/гуманизированной VL) в векторе для фагового дисплея pComb3H5Bhis с образованием библиотеки функциональных scFv, из которых, после экспонирования на нитевидном фаге, анти-FAP-альфа-связывающие фрагменты отбирают, подвергают скринингу, идентифицируют и подтверждают, как указано ниже.
7
450 нг фрагментов легкой цепи (расщепленных Sacl-Spel) лигируют с использованием 1400 нг фагмиды pComb3H5Bhis (расщепленной Sacl-Spel; большой фрагмент). Полученную комбинаторную библиотеку антител затем подвергают трансформации в 300 мкл электрокомпетентных клеток Escherichia coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкФ; 200 Ом, Biorad gene-pulser) с получением в результате библиотеки размером более 10 независимых клонов. Через один час фенотипической экспрессии отбирают положительные трансформанты по устойчивости к карбенициллину, кодируемой вектором pComb3H5BHis, в 100 мл жидкой супербульонной (SB) культуры в течение ночи. Затем клетки собирают центрифугированием, и плазмиду получают, используя имеющийся в продаже набор для получения плазмид (Qiagen).
7
2800 нг этой плазмидной ДНК, содержащей VL-библиотеку (расщепленную Xhol-BstEII; большой фрагмент), лигируют с 900 нг V-фрагментов тяжелой цепи (расщепленных Xhol-BstEII) и снова подвергают трансформации в две аликвоты по 300 мкл электрокомпетентных клеток Е.coli XL1 Blue посредством электропорации (2,5 кВ; кювета со щелью 0,2 см; 25 мкф, 200 Ом) с получением библиотеки VH-VL scFv (одноцепочечный вариабельный фрагмент) общего размера более 10 независимых клонов.
12
После фенотипической экспрессии и медленной адаптации к карбенициллину клетки E.coli, содержащие библиотеку антител, переносят в SB-карбенициллин (SB с 50 мкг/мл карбенициллина)-селективную среду. Клетки E.coli, содержащие библиотеку антител, затем инфицируют инфекционной дозой 10 частиц хелперного фага VCSM13, приводящей к продуцированию и секреции нитевидного фага М13, где фаговая частица содержит одноцепочечную pComb3H5BHis-ДНК, кодирующую scFv-фрагмент, и экспонирует соответствующий scFv-белок в виде трансляционного слияния с оболочечным белком III фага. Этот пул фагов, экспонирующих библиотеку антител, затем используют для селекции антигенсвязывающих структур.
11
12
5
7
Для этой цели фаговую библиотеку, несущую клонированный scFv-репертуар, собирают из соответствующего культурального супернатанта посредством осаждения с помощью PEG8000/NaCl и центрифугирования. Приблизительно от 10 до 10 scFv-фаговых частиц ресуспендируют в 0,4 мл PBS/0,1% BSA и инкубируют с 10-10 клеток СНО, трансфицированных FAP-альфа (смотри Пример 31.1) в течение 1 часа на льду при медленном перемешивании. Эти клетки СНО, трансфицированные FAP-альфа, собирают центрифугированием, промывают в PBS и ресуспендируют в PBS/1% FCS (содержащей 0,05% азида натрия). scFv-несущие фаги, не связавшиеся специфически с клетками СНО, трансфицированными FAP-альфа, удаляют путем проведения до пяти стадий промывки PBS/1% FCS (содержащей 0,05% азида натрия). После промывки связавшиеся структуры элюируют с клеток путем ресуспендирования клеток в HCl-глицине, рН 2,2 (10-минутная инкубация с последующим интенсивным перемешиванием), и после нейтрализации 2 М Tris, рН 12, элюат используют для инфицирования свежей неинфицированной культуры Е.coli XL1 Blue (OD600 больше 0,5). Культуру Е coli, содержащую клетки Е.coli, подвергнутые успешной трансдукции фагмидной копией, кодирующей человеческий scFv-фрагмент, снова подвергают селекции на устойчивость к карбенициллину и затем инфицируют хелперным фагом VCMS13, чтобы начать второй раунд экспонирования антител и селекции in vitro. Обычно проводят суммарно от 4 до 5 циклов селекции.
С целью скрининга в отношении FAP-альфа-специфических связывающих фрагментов плазмидную ДНК, соответствующую 4 и 5 раундам пэннинга, выделяют из культур Е.coli после селекции. Для получения растворимого scFv-белка фрагменты VH-VL-ДНК вырезают из плазмид (Xhol-Spel). Эти фрагменты клонируют через те же сайты рестрикции в плазмиду pComb3H5BFIag/His, отличающуюся от исходной pComb3H5BHis тем, что экспрессирующая конструкция (например scFv) включает в себя Flag-метку (DYKDDDDK) между scFv и His6-меткой, и что дополнительные фаговые белки удалены. После лигирования каждый пул (разные раунды пэннинга) плазмидной ДНК подвергают трансформации в 100 мкл компетентных к температурному шоку Е.coli TG1 или XLI blue и высевают на карбенициллин-LB-агар. Одиночные колонии отбирают и переносят в 100 мкл LB-carb (LB с 50 мкг/мл карбенициллина).
E.coli, трансформированные pComb3H5BFIag/His, содержащей VL- и VH-сегмент, продуцируют растворимый scFv в достаточных количествах после индукции с использованием 1 мМ IPTG. Благодаря подходящей сигнальной последовательности scFv экспортируется в периплазму, где она сворачивается в функциональную конформацию.
2
Одиночные бактериальные колонии Е.coli TG1 с чашек для трансформации отбирают для получения небольших количеств периплазмы и выращивают на SB-среде (например 10 мл), дополненной 20 мМ MgCl и 50 мкг/мл карбенициллина, и растворяют в PBS (например 1 мл) после сбора. В результате четырех циклов замораживания при -70°С и оттаивания при 37°С наружная мембрана бактерий разрушается под действием температурного шока, и растворимые периплазматические белки, включая scFv, высвобождаются в супернатант. После удаления интактных клеток и клеточного дебриса собирают центрифугированием супернатант, содержащий анти-FAP-альфа scFv, и используют его для идентификации FAP-альфа-специфических связывающих фрагментов, как указано ниже.
Связывание scFv с FAP-альфа тестируют методом проточной цитометрии на клетках СНО, трансфицированных FAP-альфа (смотри Пример 31.1), и нетрансфицированные клетки СНО используют в качестве отрицательного контроля.
5
2
Для анализа методом проточной цитометрии 2,5×10 клеток инкубируют с 50 мкл scFv-периплазматического препарата или с 5 мкг/мл очищенного scFv в 50 мкл PBS с 2% FCS. Связывание scFv определяют с использованием анти-His-антитела (Penta-His-антитело, не содержащее BSA, Qiagen GmbH, Hilden, FRG) в концентрации 2 мкг/мл в 50 мкл PBS с 2% FCS. В качестве реагента для второй стадии используют конъюгированный с R-фикоэритрином, аффинно очищенный F(ab')-фрагмент антитела козы против IgG мыши (специфичный к Fc-гамма-фрагменту), разведенный в соотношении 1:100 в 50 мкл PBS с 2% FCS (Dianova, Hamburg, FRG). Образцы измеряют на FACSscan (BD biosciences, Heidelberg, FRG).
4
1
FAP-альфа
4
1
3
FAP-альфа
1
4
1
CD3
4
1
3
CD3
6
Единичные клоны затем анализируют в отношении полезных свойств и аминокислотной последовательности. FAP-альфа-специфические scFv превращают в рекомбинантные биспецифические одноцепочечные антитела путем соединения их через GlySer-линкер с CD3-специфическим scFv I2C (SEQ ID NO: 185) или любым другим CD3-специфическим scFv по изобретению с получением конструкций с расположением доменов VL - (GlySer)-VH - SerGlySer - VH - (GlySer) - VL или альтернативным расположением доменов. Для экспрессии в клетках СНО кодирующие последовательности (1) N-концевого лидерного пептида тяжелой цепи иммуноглобулина, содержащего старт-кодон, вставленный в консенсусную последовательность Козака, и (2) С-концевой His-метки, за которой следует стоп-кодон, обе присоединяют, в рамке считывания, к нуклеотидной последовательности, кодирующей биспецифические одноцепочечные антитела, перед вставкой результирующего ДНК-фрагмента, полученного в результате генного синтеза, в сайт множественного клонирования экспрессирующего вектора pEF-DHFR (Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150). Трансфекцию созданных экспрессионных плазмид, экспрессию белка и очистку конструкций биспецифических антител с межвидовой специфичностью осуществляют, как описано в Примерах 31.3 и 31.4. Все остальные процедуры проводят согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)).
Идентификацию функциональных конструкций биспецифических одноцепочечных антител проводят проточно-цитометрическим методом анализа культурального супернатанта из трансфицированных клеток, экспрессирующих конструкции биспецифических антител с межвидовой специфичностью. Анализ проводят, как описано в Примере 31.5. Только те конструкции, которые демонстрируют биспецифическое связывание с CD3 человека и макака, а также с FAP-альфа, отбирают для последующего использования.
Цитотоксическую активность созданных конструкций биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью против FAP-альфа-положительных клеток-мишеней, индуцированную эффекторными Т-клетками, анализируют, как описано в Примере 31.6. Только те конструкции, которые демонстрируют мощный рекрутмент цитотоксической активности эффекторных клеток против FAP-альфа, отбирают для последующего использования.
32. Создание и определение характеристик дополнительных FAP-альфа и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
32.1. Создание FAP-альфа и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания
Молекулы биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью связывания с CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также с межвидовой специфичностью связывания с FAP-альфа человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 16.
Таблица 16
Форматы молекул анти-CD3 и анти-FAP-альфа биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
1861/1860
FA19D12HL×I2CHL
1847/1846
FA20H3HL×I2CHL
1791/1790
FA22A9HL×I2CHL
1805/1804
FA22C11HL×I2CHL
1875/1874
FA19D9HL×I2CHL
1819/1818
FA22D8HL×I2CHL
1833/1832
FA22E8HL×I2CHL
Создание, экспрессию и очистку этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью осуществляли, как описано выше.
Проточно-цитометрический анализ связывания FAP-альфа и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью выполняли, как описано выше. Как показано на Фиг.70, биспецифическое связывание одноцепочечных молекул, указанных выше, которые демонстрируют межвидовую специфичность к FAP-альфа и межвидовую специфичность CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, четко определялось. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и FAP-альфа по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и FAP-альфа человека и макака.
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, как описано выше. Как показано на Фиг.71, все созданные конструкции биспецифических одноцепочечных антител продемонстрировали цитотоксическую активность против FAP-альфа-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС человека, и FAP-альфа-положительных клеток-мишеней макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
32.2. Создание и Проточно-цитометрический анализ связывания фрагментов (scFv) одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью с FAP-альфа
scFv с межвидовой специфичностью к FAP-альфа создавали, как описано выше, и конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 17.
Таблица 17
Обозначение фрагментов одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Обозначение
1901/1900
86C12HL
1887/1886
87G9HL
1971/1970
86F12HL
1957/1956
86F10HL
1985/1984
86F2HL
1943/1942
86E5HL
1929/1928
86D6HL
1915/1914
86D2HL
Проточно-цитометрический анализ связывания периплазматических препаратов, содержащих scFv с межвидовой специфичностью к FAP-альфа, с использованием клеток СНО, трансфицированных FAP-альфа человека, и клеток СНО, трансфицированных FAP-альфа макака, выполняли, как описано выше. Как показано на Фиг.72, связывание указанных выше scFv, которые обладают межвидовой специфичностью к FAP-альфа, четко определялось. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с FAP-альфа по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность scFv-антител к антигенам FAP-альфа человека и макака.
51
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания на основе scFv и экспрессию и очистку этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью осуществляют как описано выше. Проточно-цитометрический анализ межвидового биспецифического связывания и анализ биологической активности путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro выполняют, как описано выше. На основе продемонстрированного межвидового биспецифическое связывания и рекрутированной цитотоксичности отбирают молекулы с межвидовой специфичностью связывания для последующего использования.
51
Человеческие/гуманизированные эквиваленты scFv не человека с межвидовой специфичностью к FAP-альфа, содержащиеся в отобранных биспецифических одноцепочечных молекулах с межвидовой специфичностью, создавали как описано выше. Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания на основе этих человеческих/гуманизированных scFv и экспрессию и очистку этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью осуществляют как описано выше. Проточно-цитометрический анализ межвидового биспецифического связывания и анализ биологической активности путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro выполняют, как описано выше. Молекулы с межвидовой специфичностью связывания отбирают для последующего использования на основе продемонстрированного межвидового биспецифического связывания и рекрутированной цитотоксичности.
33. Создание и определение характеристик IGF-1R и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
33.1. Получение клеток СНО, экспрессирующих IGF-1R человека Кодирующую последовательность человека IGF-1R, которая опубликована в GenBank (номер доступа NM_000875), получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции, затем кодирующую последовательность белка IGF-1R человека и стоп-кодон (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 2011 и 2012). Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Нежелательные внутренние сайты рестрикции удаляли молчащей мутацией кодирующей последовательности во фрагменте генного синтеза. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
33.2. Получение клеток СНО, экспрессирующих IGF-1R макака
Кодирующую последовательность IGF-1R макака, которая опубликована в GenBank (номер доступа ХМ_001100407), получали генным синтезом согласно стандартным протоколам. Фрагмент генного синтеза конструировали таким образом, чтобы он содержал сначала сайт Козака для эукариотической экспрессии конструкции, затем кодирующую последовательность белка IGF-1R макака и стоп-кодон (последовательность кДНК и аминокислотная последовательность данной конструкции представлены в SEQ ID NO: 2013 и 2014). Фрагмент генного синтеза также конструировали таким образом, чтобы ввести сайты рестрикции в начало и в конец фрагмента. Введенные сайты рестрикции, EcoRI на 5'-конце и Sail на 3'-конце, использовали в последующих процедурах клонирования. Нежелательные внутренние сайты рестрикции удаляли молчащей мутацией кодирующей последовательности во фрагменте генного синтеза. Фрагмент генного синтеза клонировали через EcoRI и Sail в плазмиду, обозначенную pEF-DHFR (pEF-DHFR описана в Raum et al. Cancer Immunol Immunother 50 (2001) 141-150), следуя стандартным протоколам. Вышеупомянутые процедуры проводили согласно стандартным протоколам (Sambrook, Molecular Cloning; A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbour Laboratory Press, Cold Spring Harbour, New York (2001)). Клон с подтвержденной нуклеотидной последовательностью трансфицировали в дефицитные по DHFR клетки СНО для эукариотической экспрессии конструкции. Эукариотическую экспрессию белка в дефицитных по DHFR клетках СНО осуществляли, как описано в Kaufmann R.J. (1990) Methods Enzymol. 185, 537-566. Генную амплификацию конструкции индуцировали путем увеличения концентраций метотрексата (МТХ) до конечной концентрации 20 нМ МТХ включительно.
33.3. Создание IGF-1R и CD3 биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью
Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания
В общем, молекулы биспецифических одноцепочечных антител, каждая из которых содержит домен со специфичностью связывания, демонстрирующей межвидовую специфичность к CD3-эпсилон человека и примата, не являющегося шимпанзе, а также домен с межвидовой специфичностью связывания к IGF-1R человека и примата, не являющегося шимпанзе, конструировали, как представлено в приведенной ниже Таблице 18.
Таблица 18
Форматы молекул анти-CD3 и анти-IGF-1R биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью
SEQ ID (нукл./бел.)
Форматы белковых конструкций (N → C)
2028/2027
IGF1R2HL×I2CHL
2042/2041
IGF1R7HL×I2CHL
2056/2055
IGF1R9HL×I2CHL
2070/2069
IGF1R10HL×I2CHL
2084/2083
IGF1R11HL×I2CHL
2098/2097
IGF1R12HL×I2CHL
2112/2111
IGF1R13HL×I2CHL
2126/2125
IGF1R15HL×I2CHL
2140/2139
IGF1R16HL×I2CHL
2154/2153
IGF1R17HL×I2CHL
2168/2167
IGF1R19HL×I2CHL
2182/2181
IGF1R20HL×I2CHL
2196/2195
IGF1R21HL×I2CHL
2210/2209
IGF1R23HL×I2CHL
2224/2223
IGF1R24HL×I2CHL
Создание, экспрессию и очистку этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью осуществляли, как описано выше.
Проточно-цитометрический анализ связывания IGF-1R и CD3 биспецифических антител с межвидовой специфичностью выполняли, как описано выше. Как показано на Фиг.73, биспецифическое связывание одноцепочечных молекул, указанных выше, которые обладают межвидовой специфичностью к IGF-1R и межвидовой специфичностью к CD3 человека и примата, не являющегося шимпанзе, четко определялось. В FACS-анализе все конструкции продемонстрировали связывание с CD3 и IGF-1R по сравнению с отрицательным контролем. Продемонстрирована межвидовая специфичность биспецифических антител к антигенам CD3 и IGF-1 R человека и макака.
51
Биологическую активность созданных биспецифических одноцепочечных антител анализировали путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro, как описано выше. Как показано на Фиг.74, все конструкции биспецифических одноцепочечных антител с межвидовой специфичностью продемонстрировали цитотоксическую активность против IGF-IR-положительных клеток-мишеней человека, индуцированную стимулированными CD4/CD56-истощенными РВМС человека, и IGF-1R-положительных клеток-мишеней макака, индуцированную Т-клеточной линией 4119LnPx макака.
51
Человеческие/гуманизированные эквиваленты scFv не человека с межвидовой специфичностью к IGF-1R, содержащиеся в отобранных биспецифических одноцепочечных молекулах с межвидовой специфичностью создавали, как описано выше. Клонирование молекул с межвидовой специфичностью связывания на основе этих человеческих/гуманизированных scFv и экспрессию и очистку этих биспецифических одноцепочечных молекул с межвидовой специфичностью осуществляют, как описано выше. Проточно-цитометрический анализ межвидового биспецифического связывания и анализ биологической активности путем определения высвобождения хрома 51 (Cr) в анализах цитотоксичности in vitro выполняют, как описано выше. Молекулы с межвидовой специфичностью связывания отбирают для последующего использования на основе продемонстрированного межвидового биспецифического связывания и рекрутированной цитотоксичности.