ES2337237T3 - Anticuerpo biespecifico anti-cancer de ovario humano-anti-cd3. - Google Patents

Anticuerpo biespecifico anti-cancer de ovario humano-anti-cd3. Download PDF

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Abstract

Un anticuerpo biespecífico contra el cáncer de ovario, que se construye conectando mediante ingeniería genética un anticuerpo de cadena sencilla anti-cáncer de ovario y un anticuerpo de cadena sencilla anti-CD3 humano, en el que el anticuerpo de cadena sencilla anti-CD3 humano se ha injertado con CDR a través de humanización, mediante un interconector, en el que el interconector que conecta los dos anticuerpos Fv de cadena sencilla comprende la secuencia de aminoácidos: **(Ver fórmula)** en el que el dominio variable de cadena pesada de dicho scFv anti-ovario contiene la secuencia de aminoácidos: **(Ver fórmula)** en el que el dominio variable de cadena ligera de dicho scFv anti-ovario contiene la secuencia de aminoácidos: **(Ver fórmula)** en el que el dominio variable de cadena pesada de dicho scFv injertado con CDR anti-CD3 humano contiene la secuencia de aminoácidos: **(Ver fórmula)** y en el que el dominio variable de cadena ligera de dicho scFv injertado con CDR anti-CD3 humano contiene la secuencia de aminoácidos: **(Ver fórmula)**

Description

Anticuerpo biespecífico anti-cáncer de ovario humano-anti-CD3.
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a un anticuerpo biespecífico anti-cáncer construido mediante ingeniería genética, a las secuencias de nucleótidos que codifican dicho anticuerpo biespecífico, a los vectores de expresión que contienen dichas secuencias de nucleótidos y a células huéspedes que contienen los vectores.
2. Antecedentes de la invención
A diferencia de los anticuerpos naturales, dos sitios de unión a antígeno de un anticuerpo biespecífico (BsAc) portan diferentes especificidades, por tanto, es de estructura química bivalente pero monovalente en la función de unión. Un BsAc dirigido frente a tanto antígenos asociados a tumores como moléculas activadoras en células efectoras puede reclutar las células efectoras inmunológicas en sitios tumorales de manera eficaz y activarlas para destruir células tumorales específicamente. Los BsAc son proteínas híbridas que pueden generarse mediante reticulación química, tecnología de hibridoma o procedimientos genéticos. En el procedimiento de reticulación química, dos clases de anticuerpos monoclonales y fragmentos de los mismos se disociaron mediante agentes reductores para generar anticuerpos monovalentes y fragmentos de los mismos. El BsAc resultante se construye mediante reticulación química de dos anticuerpos monovalentes y fragmentos de los mismos procedentes de anticuerpos originales diferentes. Esta estrategia puede usarse para la producción rápida de BsAc a gran escala, aunque los BsAc pueden inactivarse algunas veces durante la reticulación y es difícil garantizar la homogeneidad de los productos. Otra estrategia para la producción de BsAc es la tecnología de hibridoma mediante la cual se fusionó una línea celular de hibridoma establecida que secretaba un anticuerpo monoclonal con células de bazo inmunizadas con el otro antígeno o se fusionaron entre sí dos líneas celulares de hibridoma establecidas que secretaban dos anticuerpos monoclonales diferentes para crear hibridomas híbridos. El primer hibridoma resultante se denomina hibridoma dimérico e hibridoma tetramérico. Generalmente, el BsAc producido mediante la tecnología de hibridoma mantiene altas bioactividades. Sin embargo, los procedimientos son tediosos y requieren mucho tiempo y no es fácil aislar un BsAc de otros anticuerpos inactivos y no deseados generados de manera simultánea. Estos formatos de BsAc encontraron otros problemas predecibles: los componentes murinos y de tamaño demasiado grande contenidos en el BsAc son inmunogénicos en pacientes e inducirán la producción de anticuerpos humanos anti-ratón (HAMA), lo que puede impedir volver a usar estos BsAc en la práctica clínica. Además, la producción y la purificación de estos formatos de BsAc son caros, lo que limita la aplicación de BsAc en la práctica clínica. La sustitución de estos procedimientos tradicionales por enfoques de recombinación génica ha acelerado el progreso en esta área. Basándose en la tecnología de anticuerpos moleculares pequeños, la producción de BsAc mediante ingeniería genética tiene ventajas con respecto a las descritas anteriormente, tales como la estabilidad del procedimiento, la producción a gran escala, el bajo coste y la facilidad de uso. La ingeniería genética ha conducido al desarrollo de diversos formatos de BsAc moleculares pequeños conectando dos clases diferentes de scFv. Hay tres clases de formatos de BsAc clasificados por las diferentes uniones. (1) Los mini-anticuerpos son heterodímeros ensamblados conectando dos fragmentos scFv entre sí con un dominio oligomerizado (por ejemplo, motivos de cremallera de leucina derivados de los factores de transcripción Fos o Jun). (2) Los diacuerpos son dímeros asociados de manera no covalente que se ensamblan mediante dos cadenas sencillas VH1-VL2 y VH2-VL1, conectadas ambas mediante un conector corto que es demasiado corto para permitir el apareamiento entre dominios V de la misma cadena. Por tanto, cada cadena sola no puede unirse al antígeno, sino que la expresión conjunta de las dos cadenas (VH_{1}-VL_{2} y VH_{2}-VL_{1}) conduce al ensamblaje de diacuerpos heterodiméricos que pueden unirse a dos clases de antígenos. (3) ScBsAc: se usó un interconector para conectar dos scFv diferentes con diferentes especificidades y se expresó ScBsAc en las células huésped como un único polipéptido. El intraconector entre dos dominios dentro de scFv es a menudo (Gly_{4}Ser)_{3}. Como para el interconector entre dos scFv, hay dos estrategias para diseñarlo. Para el fin de evitar un apareamiento falso entre regiones variables heterogéneas, el interconector es a menudo un conector peptídico corto menor de diez residuos de aminoácido tal como Gly4Ser. Otra estrategia es seleccionar un conector más largo para el interconector. En el laboratorio, un interconector con 25 aminoácidos denominado 205c', ideado por Gruber en la construcción de un scBsAc anti-TCR X anti-fluorescente, se mencionó para uno de los tres interconectores. Se idearon otros dos interconectores denominados Fc (26 residuos) y HSA, dando ambos como resultado el plegamiento apropiado de dos scFv y la formación de un BsAc con dos sitios de unión a antígeno con altas actividades. En pocas palabras, lo más importante para diseñar interconectores es garantizar el apareamiento apropiado entre dominios variables y el plegamiento de las proteínas, dando como resultado la formación de un BsAc que mantiene las actividades biológicas y la estabilidad. Deben introducirse algunas propiedades novedosas para facilitar la purificación y prolongar el tiempo de semivida plasmática.
La inmunoterapia mediada por BsAc desempeña un papel prometedor en la bioterapia clínica para tumores. Lo siguiente son dos características de BsAc. En primer lugar, los efectos de destrucción de tumores mediados por BsAc se basan en la estimulación del sistema inmunitario, sumamente específico con tumores y libre de restricción por el CMH. En segundo lugar, debido a la falta de dominio Fc, el BsAc es inocuo para tejidos normales. Por tanto, la terapia mediada por BsAc es la complementaria a procedimientos tradicionales tales como cirugía, radioterapia y quimioterapia. El efecto principal de este enfoque se basa en el aclaramiento de residuos subclínicos y en la prevención o eliminación de que el tumor experimente recidiva y metástasis. Un BsAc no sólo cura tumores, sino que también estimula el sistema inmunitario para proporcionar y mantener la protección inmunitaria durante un largo tiempo. Basándose en resultados de experimentos en ratones y en la práctica clínica, un BsAc preparado para su uso en ensayos debe tener al menos cinco características tal como sigue: \ding{172} se dirige a los antígenos tumorales pertinentes con alta especificidad y afinidad; \ding{173} puede unirse de manera monovalente a factores activadores en células efectoras-células citotóxicas y da como resultado reticulación sólo cuando BsAc se une a antígenos tumorales debido a la falta de dominio Fc; \ding{174} los BsAc pueden promover la inflamación y citotoxicidad eficaces producidas selectivamente mediante el grupo correspondiente de leucocitos en los sitios tumorales; \ding{175} los BsAc deben humanizarse para minimizar la inducción de respuesta humana anti-ratón tras usos repetidos; finalmente, \ding{176} los BsAc no sólo deben ser suficientemente pequeños para penetrar en tumores sino también suficientemente grandes para mantenerse en la circulación durante un tiempo suficiente.
Basándose en estos puntos descritos anteriormente, se han desarrollado en los últimos años numerosos BsAc que activan a muchas clases de células efectoras inmunitarias y que se dirigen a diferentes células tumorales, incluyendo las células efectoras linfocitos T, células NK, monocitos, macrófagos, neutrófilos, células LAK (células citotóxicas activadas por linfoquina) y células TIL (linfocitos infiltrantes de tumores), etc. Las células T se reconocen comúnmente como las células específicas principales para las respuestas inmunitarias. CD3 expresado en la superficie de tolas las células T maduras es el marcador de superficie común para las células T. CD3 se une a TCR de manera no covalente, formando el complejo TCR-CD3 completo, y participa en respuestas inmunitarias contra el estímulo del antígeno. Actualmente, CD3 es la molécula activadora de superficie en células efectoras inmunitarias usada más ampliamente y de manera satisfactoria. Tras unirse un anticuerpo anti-CD3 dentro de BsAc a una molécula CD3 en la superficie de células T, se producirán numerosos ejemplos tal como sigue para destruir células tumorales. Estos efectos incluyen: (1) proliferación y diferenciación de células T. En primer lugar, BsAc puede activar el resto de células T, dando como resultado una célula Th y una célula Tc derivadas de las células T efectoras prematuras con CD4^{+} o CD8^{+}. En segundo lugar, BsAc puede activar numerosas células de memoria para que proliferen y se diferencien dando células T efectoras que atacarán y destruirán células tumorales. El número de células efectoras está directamente relacionado con la velocidad de eliminación del tumor. (2) Liberación de citoquinas: células Th CD4^{+} activadas por BsAc pueden secretar una gran cantidad de IL-2. La IL-2 no sólo estimula la proliferación de células Th de manera autocrina, sino que también activa células T CD8^{+} sin tratar de manera paracrina para que se conviertan en células Tc, dando como resultado la prolongación de la citotoxicidad de las células Tc. Además, la IL-2 es una señal coestimuladora para activar células T. Por tanto, la IL-2 desempeña un papel vital en los efectos inmunitarios mediados por BsAc. Algunas otras citoquinas, tales como TNF-\alpha e IFN-\gamma se producen en el proceso de activación de células T y pueden producir un efecto "testigo" inhibiendo el crecimiento de células tumorales "testigo" a través del medio entre las células. (3) Citotoxicidad: experimentos in vitro indican que, mediado por BsAc, Tc CD8^{+} interacciona con células tumorales directamente, libera materiales citotóxicos a través de exocitosis de gránulos y lisa células diana, lo que tiene lugar de manera rápida, habitualmente en el plazo de 4-6 horas tras dirigirse a las células tumorales. Los principales componentes de los materiales citotóxicos son perforina y serina esterasas o granzimas. Las perforinas pueden atacar la membrana plasmática y formar canales iónicos, provocando así la entrada de muchos iones y agua, dando como resultado la lisis y necrosis de células mientras que las granzimas son similares a la linfotoxina, que puede activar ADNasas en la células, provocando así la lisis del ADN nucleico, dando como resultado la apoptosis de células diana.
Actualmente, se usa ampliamente el fragmento Fv para la construcción de BsAc, puesto que es la unidad mínima con el sitio de unión a antígeno completo, es pequeño (aproximadamente 1/6 del anticuerpo completo), no tiene dominio Fc, presenta una inmunogenicidad inferior, penetra fácilmente en la pared de los vasos sanguíneos y tumores sólidos, se expresa fácilmente en E. coli y tiene un coste de producción inferior. Sin embargo, Fv es inestable y fácil de disociar in vivo porque el enlace covalente entre los dominios VH y VL no puede generarse. Con el fin de mejorar la estabilidad del fragmento Fv, se usa un intraconector polipeptídico entre los dominios VH y VL para formar el denominado ScFv. El intraconector es comúnmente un péptido flexible corto con 15 residuos de aminoácido de longitud tal como (Gly_{4}Ser)_{3}. En la presente solicitud, dicho intraconector se usó en ambos ScFv. Tal como se mencionó anteriormente, hay varios procedimientos para construir BsAc. En la presente solicitud, se construyó un anticuerpo biespecífico de cadena sencilla (ScBsAc) conectado mediante un interconector. El principio general para diseñar interconectores es garantizar el plegamiento y apareamiento apropiados de dominios variables de dos anticuerpos, manteniendo además las actividades biológicas y la estabilidad de dicho anticuerpo. Además, dicho interconector debe dotar al BsAc de algunas propiedades novedosas, tales como fácil purificación y tiempo de semivida prolongada en el plasma, etc. Dos clases de interconectores, Fc y HSA diseñados originalmente en la presente solicitud como una realización útil proporcionan una idea novedosa para diseñar interconectores. El interconector 205c' mencionado en la bibliografía se usó para comparar y verificar la eficacia de los interconectores diseñados en la presente solicitud y el valor de dicho diseño en la construcción de BsAc anti-ovario. (1) Diseño del interconector Fc: con el fin de minimizar la inmunogenicidad y el tamaño de molécula, anticuerpos moleculares pequeños están ausentes de dominios Fc dando como resultado la falta de varias funciones biológicas, tales como ADCC, CDC y la ruta de activación del complemento clásica. Para resolver este problema, se idearon los interconectores para que contuviesen los defectos de anticuerpos modificados mediante ingeniería genética. IgGI es la molécula más potente en la inducción de ADCC y CDC entre los cuatro subtipos de IgG. Puede inducir la ruta de activación del complemento clásica combinándose con Clq con su secuencia C-terminal de CH_{2}, en la que los sitios Gly318, Lys320 y Lys322 se ubican en la superficie de la molécula Fc para formar un agrupamiento en conformación y combinarse a Clq directamente. Además, Asn297 de CH_{2} contiene un sitio de glicosilación que es vital para el efecto de ADCC y CDC inducido por Fc. Por tanto, se seleccionó un fragmento desde 297 hasta 322 de CH_{2} en IgG humana para construir el interconector de ScBsAc. Tiene 26 residuos de longitud y contiene el sitio de glicosilación Asn297, el sitio de unión a Clq Glu318, Lys320 y Lys322 etc. así como un sitio de EcoRI en el extremo 5' y un sitio de SacI en el extremo 3' para el fin de clonación génica. Se espera que el ScBsAc construido mediante esta estrategia tenga el tiempo de semivida prolongada in vivo y el efecto de inducir CDC de manera similar a Fc. (2) Interconector HSA: debido al tamaño más pequeño, los anticuerpos moleculares pequeños tienen un aclaramiento renal rápido, que da como resultado un tiempo de retención corto en inmunoterapia provocando así efectos curativos imperfectos aunque el tiempo de semivida más corto sea beneficioso para el diagnóstico por obtención de imágenes inmunológicas de tumores. Por tanto, se ideó el interconector HSA que se espera que prolongue el tiempo de semivida de ScBsAc in vivo, mejore la estabilidad y solubilidad de ScBsAc. HSA (albúmina sérica humana) es un importante componente del suero humano. Se usa ampliamente como vector natural estable debido a su estabilidad, tiempo de semivida de varias semanas, falta de actividades inmunológicas y enzimáticas específicas y lento aclaramiento en el hígado. Se mostró en la investigación que la estabilidad de proteínas fusionadas con HSA aumentó de 20 a 40 veces en animales. La molécula de HSA con 585 aminoácidos de longitud está compuesta por tres dominios, poseyendo el tercer dominio DIII solo la función de vector de la molécula completa. En el presente documento, se usó un fragmento con 25 residuos desde el 403 hasta el 427 del dominio DIII, que carece de Cys pero es rico en aminoácidos polares en HSA como otro interconector en la construcción de BsAc para mejorar la estabilidad y prolongar el tiempo de semivida in vivo. (3) Interconector 205c': Este interconector es de 25 aminoácidos de longitud ideado por Gruber en la construcción de scBsAc anti-TCRx anti-fluorescencia. El fin de utilizar el interconector 205c' era comparar y verificar la eficacia de los interconectores diseñados en la presente solicitud y el valor de dicho diseño en la construcción de BsAc anti-ovario.*
Para hacer frente al problema de los HAMA inducido por anticuerpos murinos en la práctica clínica que limita enormemente el uso repetido y la dosis, provocando además una escasa eficacia de curación, los anticuerpos murinos deben humanizarse para minimizar su heterología, que es el asunto más urgente para la preparación de anticuerpos usados en la práctica clínica. El scFv contra la molécula CD3 en ScBsAc usado en la presente solicitud es un anticuerpo reformado a través de humanización. El anticuerpo reformado, denominado anticuerpo injertado con CDR o anticuerpo humanizado, se construye injertando regiones determinantes de complementariedad (CDR) de los dominios variables de anticuerpos de roedores en las regiones de entramado de dominios variables humanos. La estructura espacial de los sitios de unión a antígeno de los anticuerpos está determinada principalmente por seis CDR de dominios variables. Dichas CDR forman tres bucles, que tienen efectos decisivos en el reconocimiento antígeno-anticuerpo, en el sitio superior de dominios variables soportado por cuatro dominios de lámina \beta. Dicho anticuerpo reformado mantiene la capacidad de unión a antígenos así como la mayoría de las características de anticuerpos humanos, minimizando por tanto la respuesta de HAMA eficazmente.
El cáncer de ovario sigue siendo la principal causa de muerte de tumores malignos ginecológicos. La tasa de supervivencia a cinco años se mantiene solo al 30%. Debido a la falta de procedimientos de diagnóstico eficaces para el cáncer de ovario ubicado de manera profunda en la cavidad pélvica y los síntomas imprecisos asociados con el estadio más temprano, la mayoría de los pacientes con cáncer de ovario presentan un estadio avanzado de cáncer. Aunque los procedimientos de operación quirúrgica avanzan, los fármacos de la quimioterapia se renuevan y los tratamientos de radioterapia mejoran gradualmente, el pronóstico del cáncer de ovario no ha mejorado en absoluto. La fácil recidiva tras la operación quirúrgica y los efectos secundarios y la tolerancia al fármaco tras el uso repetido de la quimioterapia influyen enormemente en los efectos del tratamiento. Por tanto, procedimientos de diagnóstico específicos para estadios más tempranos de cáncer y el aclaramiento oportuno de focos residuales son la etapa clave para mejorar el pronóstico. Los BsAc contra los antígenos relacionados de células de ovario se consideran herramientas poderosas en la práctica clínica.
Kriangkum et al. describen el desarrollo y la caracterización de un anticuerpos de cadena sencilla biespecífico dirigido contra células T y carcinoma de ovario (Hybridoma, vol. 19, n.º 1, 2000, 33-41).
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar una preparación biológica con baja toxicidad, alta eficacia y rentabilidad contra cánceres de ovario-anticuerpo biespecífico anti-cáncer de ovario humano x anti-CD3 humano desarrollado mediante tecnología de ingeniería genética.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una secuencia de nucleótidos que codifica dicho BsAc.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un vector para dicha secuencia de nucleótidos.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una célula huésped transformada mediante el vector de expresión usado en la invención.
Breve descripción de los dibujos
Figura 1. La presentación esquemática del plásmido pFUW80.
Figura 2. Las secuencias de nucleótidos de los dominios variables de cadena pesada y cadena ligera del anticuerpo monoclonal anti-ovario y las secuencias de aminoácidos codificadas por dichas secuencias de nucleótidos.
Figura 3. La actividad de scFv anti-ovario sometida a prueba mediante ELISA.
Figura 4. La presentación esquemática del plásmido pROH80.
Figura 5. Las secuencias de nucleótidos de los dominios variables de cadena pesada y cadena ligera de scFv reformado anti-CD3 y las secuencias de aminoácidos codificadas por dichas secuencias de nucleótidos.
Figura 6. Actividad de unión a antígeno del scFv reformado anti-CD3 sometida a prueba mediante FACS.
Figura 7. La presentación esquemática del plásmido pAL781 y el sitio de clonación múltiple sintetizado.
Figura 8. Las secuencias de nucleótidos de tres clases de interconectores y las secuencias de aminoácidos codificadas por dichas secuencias de nucleótidos.
Figura 9. La presentación esquemática del plásmido pALM.
Figura 10. La presentación esquemática del plásmido pET\DeltaE
Figura 11. La presentación esquemática del plásmido pTMF.
Figura 12. La actividad anti-ovario de BsAc sometida a prueba mediante ELISA.
Figura 13. Análisis de SDS-PAGE del anticuerpo biespecífico expresado a partir de pTMF.
Descripción detallada de la invención
Una molécula de anticuerpo consiste en dos cadenas pesadas y cadenas ligeras idénticas, cada una de las cuales está compuesta por una región variable y una o más regiones constantes. La región variable es responsable de la unión con antígenos y la región constante es responsable principalmente de la unión con moléculas efectoras. Hay tres bucles flexibles con alta variabilidad en cada región variable, denominados regiones determinantes de complementariedad (CDR) que son responsables principalmente de reconocer antígenos. Las otras partes de las regiones variables están compuestas por las láminas \beta rígidas y soportan las denominadas regiones de entramado (FR). Las CDR y FR se disponen de manera alterna formando la estructura de tipo "sándwich". En la presente invención, los términos usados tienen los siguientes significados:
"Anticuerpo Fab" se refiere a un heterodímero formado por el fragmento Fd (que consiste en la cadena pesada V_{H} y CHI) y la cadena ligera completa que está conectada a la primera mediante un disulfuro intercatenario. El tamaño del "anticuerpo Fab" es 1/3 del anticuerpo completo y contiene sólo un sitio de unión a antígeno.
"Anticuerpo de cadena sencilla (scFv)" se refiere a un fragmento de anticuerpo construido mediante ingeniería genética y a una proteína recombinante que consiste en una región variable de cadena pesada (V_{H}) y una región variable de cadena ligera (V_{L}) que está unida a la primera mediante un conector. El tamaño del scFv es de aproximadamente 1/6 del anticuerpo completo.
Un "anticuerpo de dominio único" consiste en la región variable de cadena pesada (V_{H}) o la región variable de cadena ligera (V_{L}). Dado que este fragmento de anticuerpo consiste en un solo dominio, se denomina anticuerpo de dominio único. El tamaño de este fragmento es 1/12 del anticuerpo completo.
Una "unidad de reconocimiento mínima (URM)" consiste en una única CDR y su tamaño es de aproximadamente 1/70 o 1/80 del anticuerpo completo.
Un "anticuerpo reformado" se denomina también "anticuerpo injertado con CDR". Usando síntesis génica o mutación dirigida al sitio, se sustituyen las CDR en un anticuerpo humano por las de un anticuerpo murino, por tanto se mantiene la especificidad de unión a antígeno del anticuerpo murino. Sin embargo, debe considerarse que algunos residuos de aminoácido en las FR humanas pueden interferir en la conformación del sitio de unión a antígeno formado por las CDR murinas. Por tanto, se necesita mutar residuos de aminoácido individuales en las FR para obtener anticuerpos humanizados en el grado máximo y con alta afinidad.
La presente invención proporciona un anticuerpo biespecífico modificado mediante ingeniería genética contra cánceres de ovario tal como se define en la reivindicación 1.
El anticuerpo biespecífico modificado mediante ingeniería genética contra cáncer de ovario consiste en dos anticuerpos de cadena sencilla diferentes.
En la presente invención, el anticuerpo biespecífico modificado mediante ingeniería genética contra cánceres de ovario es una proteína híbrida que consiste en el Fv de cadena sencilla contra el cáncer de ovario y el Fv de cadena sencilla reformado contra el CD3 humano. Dichas proteínas son los productos expresados, que pueden activar los linfocitos T para destruir células de cáncer de ovario específicamente, de scFv anti-ovario y scFv reformado anti-CD3 conectados mediante tres interconectores.
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En anticuerpos biespecíficos de la presente invención, dicho scFv anti-ovario contiene la secuencia de aminoácidos de dominio variable de cadena pesada que sigue:
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100
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En anticuerpos biespecíficos de la presente invención, dicho scFv anti-ovario contiene la secuencia de aminoácidos de dominio variable de cadena ligera que sigue:
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101
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En anticuerpos biespecíficos de la presente invención, dicho scFv reformado anti-CD3 humano contiene la secuencia de aminoácidos de dominio variable de cadena pesada que sigue:
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En anticuerpos biespecíficos de la presente invención, dicho scFv reformado anti-CD3 humano contiene la secuencia de aminoácidos de dominio variable de cadena ligera que sigue:
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En los anticuerpos biespecíficos de la presente invención, el interconector que conecta dos anticuerpos Fv de cadena sencilla contiene la secuencia de aminoácidos que sigue:
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La presente invención proporciona todavía una secuencia de nucleótidos que codifica dicho BsAc, que contiene en el presente documento las secuencias de nucleótidos de dos scFv y los interconectores entre dos scFv.
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La presente invención proporciona los plásmidos de E. coli universales para la construcción y expresión de BsAc y los plásmidos de expresión que contienen las secuencias de nucleótidos que codifican BsAc de la presente invención. En la realización preferida de la presente invención, un plásmido es pALM derivado del plásmido pAL781, que es un plásmido universal para la expresión de BsAc. Dicho plásmido tiene las características que siguen: basándose en el BsAc construido, pueden generarse diferentes tipos de BsAc sustituyendo cualquier clase de genes de scFv. El plásmido de pALM que contiene las secuencias de nucleótidos que codifican BsAc de la presente invención se denominó pALMB. Otro plásmido es pET\DeltaE, un derivado de pET16 mediante inactivación del sitio de EcoRI, contiene el operador lac y el promotor de T7, lo que hace que el pET\DeltaE sea un vector para la expresión de proteínas diana con eficacia. El plásmido de pET\DeltaE que contiene las secuencias de nucleótidos que codifican BsAc de la presente invención se denominó pEMAB. Otro plásmido es pTMF, que se construyó a partir de pET28a según los sitios de endonucleasas de restricción de BsAc y para el fin de la necesidad de investigación adicional y es un plásmido para la expresión de proteínas no limitadas a BsAc con alta eficacia. Además de la alta eficacia de la expresión, el plásmido tiene las características que siguen: tiene varios sitios de endonucleasas de restricción poco comunes para facilitar la inserción de diversos genes foráneos en la manera de expresión conjunta o expresión de fusión; hay un sitio de trombina entre dos grupos de sitios de endonucleasas de restricción, lo que facilita el aislamiento de la proteína deseada a partir de la proteína de fusión; hay seis codones que codifican seis residuos de His en el extremo 3' del sitio de clonación múltiple, lo que facilita la purificación de productos expresados con cromatografía de quelación de metales. El plásmido de pTMF que contiene las secuencias de nucleótidos que codifican BsAc de la presente invención se denominó pTMAB.
La presente invención proporciona todavía las células huésped que contienen los vectores de expresión descritos anteriormente. Dichas células huésped son preferiblemente E. coli.
Las etapas para la producción de BsAc modificados mediante ingeniería genética de la presente invención se describen tal como sigue:
1. Se amplificaron genes de VH y VL del anticuerpo monoclonal a partir de la línea celular de hibridoma que secreta anticuerpos monoclonales contra el tumor, respectivamente, mediante tecnología de PCR usando los cebadores diseñados.
2. Los genes de VH y VL obtenidos contra tumores se insertaron en el plásmido de expresión de scFv universal, que se transformó en E. coli, se indujo, se expresó y se caracterizó.
3. Las secuencias de aminoácidos de VH y VL reformadas se diseñaron, respectivamente, según los sitios de unión a antígeno del anticuerpo monoclonal anti-CD3 humano OKT3 usando modelado molecular. Las secuencias de nucleótidos se dedujeron con sesgo de codones de E. coli. Se obtuvieron los genes completos de VH y VL mediante corte y empalme de los fragmentos de oligonucleótidos sintéticos usando PCR.
4. Los genes de VH y VL resultantes del anticuerpo reformado anti-CD3 humano se insertaron en el vector de expresión de anticuerpo de cadena sencilla universal, que se transformó en E. coli, se expresó bajo inducción y se caracterizó.
5. El plásmido con un promotor fuerte se seleccionó como plásmido de partida. Se diseñaron un fragmento de ADN que contenía los sitios de endonucleasas de restricción que no están presentes en el plásmido de partida, dos scFv y tres interconectores, se sintetizaron y se usaron para sustituir el sitio de clonación múltiple del plásmido de partida. Las secuencias de oligonucleótidos sintetizados de los interconectores se insertan en los sitios correspondientes en el nuevo sitio de clonación múltiple, respectivamente. Por tanto, se construyeron los vectores intermedios universales que contenían los interconectores para BsAc.
6. Se diseñó un par de cebadores y se amplificó el gen de scFv con sitios de digestión adecuados flanqueantes mediante PCR a partir del plásmido que contenía el scFv reformado anti-CD3. Se insertó el fragmento génico en los vectores intermedios para el anticuerpo biespecífico para producir vectores de expresión universales basados en anti-CD3 humano para ScBsAc. Los vectores se transformaron en E. coli, se expresaron bajo inducción y se caracterizaron los efectos de los diferentes interconectores sobre la expresión de scFv.
7. Se obtuvo el fragmento génico del scFv anti-carcinoma de ovario humano digiriendo el vector de expresión que contenía el gen de scFv anti-carcinoma de ovario humano con endonucleasas de restricción dobles. El vector de expresión para el anticuerpo biespecífico se construyó insertando dicho fragmento génico en los correspondientes sitios de restricción del vector de expresión universal basado en anti-CD3 humano para ScBsAc.
8. Dicho vector de expresión de 7 se transformó en E. coli. Se expresó BsAc bajo inducción. La masa molecular, la cantidad de expresión y la forma de expresión se analizaron mediante SDS-PAGE. La actividad antitumoral de los productos expresados se sometió a prueba mediante ELISA. La actividad anti-CD3 humano de los productos expresados se sometió a prueba mediante FACS. La especificidad y capacidad anti-tumoral mediada por los productos expresados se sometió a ensayo usando células Jurkat o linfocitos de sangre periférica humana.
9. Se construyó el vector de expresión con alta eficacia y se insertó el gen de BsAc en dicho vector, dando como resultado el vector de expresión con alta eficacia para BsAc.
10. El vector construido con alta eficacia se transformó en las células huésped.
11. Se cultivaron las células huésped transformadas y se indujeron para la expresión de dicho BsAc.
12. Se aisló el BsAc expresado.
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Además, la presente invención se refiere todavía a las composiciones farmacológicas para los tratamientos o la prevención de tumores que contienen el anticuerpo biespecífico según la reivindicación 1 y los vectores farmacéuticos de la presente invención y a usos del anticuerpo biespecífico según la reivindicación 1 en la preparación de fármacos para los tratamientos o la prevención de tumores.
La presente invención se describirá ahora adicionalmente a modo de los siguientes ejemplos que pretenden ser solamente ilustrativos.
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Ejemplos 1. Construcción de scFv anti-carcinoma de ovario y scFv anti-CD3 humano (1) Construcción de anticuerpo scFv anti-carcinoma de ovario
Se clonaron los genes de VH y VL del anticuerpo monoclonal COC183B2 contra el carcinoma de ovario humano, respectivamente, mediante tecnología de RT-PCR y PCR con cebadores que hibridaban con las secuencias de FR1 y FR4 de la región VH o VL de inmunoglobulina de ratón (figura 2). Se clonaron los fragmentos VH y VL en el plásmido pUC19 y se verificaron mediante secuenciación de ADN. Se creó el plásmido pFVB2 insertando los genes de VH y VL en el plásmido pFUW80 (figura 1) construido por el laboratorio con el orden de VH y VL desde el extremo 5' hasta el 3' y hay un conector (Gly_{4}Ser)_{3} entre VH y VL. Se usó la cepa Top10 de E. coli para la propagación del plásmido y se verificó el plásmido positivo mediante digestión con endonucleasas de restricción apropiadas. Se transformó la cepa XL1-Blue de E. coli con pFVB2 y se infectó mediante el fago auxiliar M13KO7. Se rescataron las partículas de fago y se sometió a ensayo la actividad de unión del anticuerpo frente al fago mediante ELISA indirecto. Los resultados indican que la actividad de unión del anticuerpo es 2,5 veces superior que la del control negativo, lo que demuestra que el anticuerpo scFv anti- carcinoma de ovario se construyó satisfactoriamente.
(2) Construcción del anticuerpo scFv reformado anti-CD3 humano
Se diseñaron las secuencias de aminoácidos de VH y VL reformadas, respectivamente, según los sitios de unión a antígeno del anticuerpo monoclonal de ratón anti-CD3 humano OKT3 usando modelado molecular. Se dedujeron las secuencias de nucleótidos con sesgo de codones de E. coli. Se obtuvieron los genes de VH y VL (figura 5) mediante corte y empalme de los fragmentos de oligonucleótidos sintéticos usando PCR. Se insertaron los genes de VH y VL del anticuerpo reformado anti-CD3 humano en el vector de expresión de anticuerpo de cadena sencilla universal pROH80 (figura 4) en la orientación de VL-(Gly_{4}Ser)_{3}-VH desde el extremo 5' hasta el 3'. Se usó la cepa Top10 de E. coli para la propagación del plásmido de producción pROCD3 y se verificaron los plásmidos positivos mediante digestión con endonucleasas de restricción apropiadas. Se recogieron colonias individuales de la placa de Top10 transformada y se incubaron en medio LB con antibióticos correspondientes a 37ºC durante la noche. Se transfirió una alícuota del cultivo al medio nuevo con la proporción del 1-5% y agitación a 37ºC hasta que se alcanzó una DO_{600} de 0,5-1,0. Se añadió IPTG a la concentración final de 0,4 mM para inducir la expresión de proteínas diana. Se sometió a ensayo la actividad de unión a antígeno del scFv reformado anti-CD3 mediante FACS. Los resultados demuestran que la tasa de inhibición competitiva del scFv reformado anti-CD3 frente al anticuerpo monoclonal anti-CD3 era del 18% (figura 6), lo que implica que el scFv reformado anti-CD3 humano se construyó y expresó satisfactoriamente.
2. Construcción y expresión del anticuerpo biespecífico anti-carcinoma de ovario humano X anti-CD3 humano (1) Construcción del vector intermedio para el anticuerpo biespecífico
Se construyó un vector de expresión con sitios de endonucleasas de restricción adecuados para la inserción de dos scFv descritos anteriormente y un interconector. Se eligió el plásmido pAL-781 (figura 7) como vector de partida para construir el vector para anticuerpos biespecíficos. En la presente invención, se diseñó un fragmento de oligonucleótido con 55 pb y se sintetizó para sustituir los sitios de clonación múltiple (MCS) en pAL-781. Este vector intermedio se denominó pALM. El nuevo MCS contiene el codón de iniciación ATG integrado en el sitio de endonucleasas de restricción NdeI. Se insertó el fragmento génico de scFv anti-carcinoma de ovario entre XhoI y EcoRI, se insertó el interconector entre EcoRI y SacI y se insertó el fragmento génico de scFv reformado anti-CD3 entre SacI y BamHI. Y lo siguiente fue el fragmento de ADN (CATCAC)_{3} que codificaba 6 His y el codón de terminación TAA. Ninguno de los componentes mencionados anteriormente podía sustituirse por otro mediante digestión e inserción. Se insertaron 3 clases de los fragmentos de interconectores sintéticos (figura 8) en los sitios de restricción apropiados en pALM. Se construyeron satisfactoriamente tres vectores intermedios para ScBsAc: pALM-Fc; pALM-HSA y pALM-205c' (figura 9) y se verificaron mediante digestión y secuenciación de ADN.
(2) Construcción del vector de expresión universal basado en CD3 para ScBsAc
Se diseñó un par de cebadores para la amplificación del gen de scFv frente a CD3 con sitios de digestión flanqueantes SacI en el extremo 5' y BamHI en el extremo 3' a partir del plásmido que contenía scFv reformado anti-CD3 mediante PCR. Se insertó el fragmento génico en el vector intermedio para el anticuerpo biespecífico para producir el vector de expresión universal basado en anti-CD3 humano para ScBsAc. Se transformó el vector resultante en la cepa GI724 de E. coli y se expresó la proteína. Los resultados indican que las tres clases de interconectores no tenían efectos negativos sobre la expresión de scFv.
(3) Construcción del anticuerpo biespecífico
Se obtuvo el fragmento génico del scFv anti-carcinoma de ovario humano digiriendo el vector de expresión que contenía el gen del scFv anti-carcinoma de ovario humano con endonucleasas de restricción XhoI y EcoRI. Se construyó el vector de expresión para el anticuerpo biespecífico insertando dicho fragmento génico en el vector de expresión universal basado en anti-CD3 humano para ScBsAc. Se propagaron los plásmidos resultantes en la cepa GI724 de E. coli, se verificaron mediante digestión con endonucleasas de restricción apropiadas y se denominaron pAMAB.
(4) Expresión del anticuerpo biespecífico en E. coli
Se recogieron colonias individuales de la cepa GI724 de E. coli que albergaban pAMAB y se incubaron en medio RM durante la noche a 30ºC. Se transfirió una alícuota del cultivo a medio nuevo con la proporción del 20%. Cuando la DO_{550} del cultivo alcanzó 0,5-1,0, se añadió triptófano a la concentración final de 100 ug/ml para inducir la expresión de la proteína diana. Tras 3 horas de inducción, se precipitó el cultivo mediante centrifugación a 3.000 rpm durante 10 min. a 4ºC. Se resuspendió el sedimento celular en 1/2 del volumen de cultivo de PBS y se rompió mediante ultrasonidos en un baño de hielo durante 20 s por 6-8 veces con intervalos de 1 min. seguido por centrifugación a 4ºC a 12.000 rpm durante 20 min. Se resuspendió el precipitado en PBS con el mismo volumen que el sobrenadante. Se analizaron el sonicado, el sobrenadante y el precipitado de sonicación mediante SDS-PAGE al 12% con el vector pALM vacío como control negativo. Se encontró proteína con peso molecular de 52 kDa tanto en el sobrenadante como en el precipitado. El resultado indicaba que la proteína diana se expresaba parcialmente en forma soluble. La proteína soluble podía usarse directamente para identificar la actividad biológica del anticuerpo biespecífico.
3. Ensayo de actividad biológica del anticuerpo biespecífico anti-carcinoma de ovario humano x anti-CD3 humano (1) Actividad de unión a antígeno del scFv anti-carcinoma de ovario humano
Se sometió a ensayo la actividad de unión a antígeno del scFv anti-carcinoma de ovario en el anticuerpo biespecífico mediante ELISA directo. Se revistió una placa de ELISA con anticuerpo biespecífico a 4ºC durante la noche. Los pocillos revestidos con anticuerpo monoclonal anti-ovario se fijaron como control positivo. Se lavó la placa 3 veces con PBST (PBS-Tween 20 al 0,05%) durante 5 min. Se añadió HRP-OC183B_{2} diluido en suero de cabra al 3% y se incubó a 37ºC durante 1 h. Tras lavar la placa 3 veces con PBST, se añadió el sustrato de HRP y se incubó durante 20 min. a temperatura ambiente en la oscuridad. Se añadió H_{2}SO_{4} 2 M para detener la reacción. Se leyeron las placas a 492 nm (datos mostrados en la figura 12). Todos los valores de DO_{492} del anticuerpo biespecífico eran 2,5 veces superiores a los del control negativo y cambiaron con un gradiente entre las diferentes diluciones de anticuerpo biespecífico. Los datos indican que el scFv anti-ovario en el anticuerpo biespecífico tiene la actividad de unión a antígenos asociados con carcinoma de ovario.
(2) Actividad de unión a antígeno de scFv anti-CD3 humano
Se sometió a ensayo la actividad de unión a antígeno del scFv reformado anti-CD3 en el anticuerpo biespecífico mediante FACS según el principio de inhibición competitiva. Se lavaron 1x10^{6} células Jurkat nuevas en un tubo de FACS 3 veces con PBS que contenía suero bovino fetal al 2% y NaN_{3} al 0,1%. Se añadió anticuerpo biespecífico antes de incubar las células a 4ºC durante 45 min. Las células incubadas con PBS se fijaron como control positivo. Tras lavar 3 veces con PBS que contenía suero bovino fetal al 2% y NaN_{3} al 0,1%, se incubaron las células con anticuerpo monoclonal murino anti-CD3 durante 30 min. a 4ºC. Tras lavar 3 veces con PBS que contenía suero bovino fetal al 2% y NaN_{3} al 0,1%, se incubaron las células con anticuerpo de cabra anti-IgG de ratón-FITC (con la dilución de 1: 50) durante 45 min. a 4ºC. Tras lavar 2 veces con PBS que contenía suero bovino fetal al 2% y NaN_{3} al 0,1%, se resuspendieron las células en 500 ul de PBS y se sometieron a ensayo en FACSort. Los datos indican que el anticuerpo biespecífico puede inhibir enormemente la actividad de unión a antígeno del anticuerpo monoclonal de ratón anti-CD3. La tasa de inhibición es del 18%, lo que demuestra que el scFv reformado anti-CD3 en el anticuerpo biespecífico tiene actividad de unión a CD3. Los resultados indican que dos scFv dentro del anticuerpo biespecífico mantienen ambos sus actividades de unión a antígeno.
(3) Citotoxicidad del anticuerpo biespecífico anti-ovario contra células de carcinoma de ovario
Se sembró la línea celular de ovario humana, células SKOV3 (células diana), en placas de 96 pocillos con aproximadamente 1x10^{4}/pocillo. Se añadieron anticuerpos biespecíficos renaturalizados a partir de cuerpos de inclusión a tres volúmenes diferentes de 5 ul, 10 ul y 20 ul. Se incubaron las placas en el incubador con CO_{2} durante la noche. Se añadieron células Jurkat (células efectoras) a diferentes razones de células efectoras:células diana. Se incubaron las placas en el incubador con CO_{2} a 37ºC durante 48 h. Se añadieron 25 ul de MTT a cada pocillo. Tras la incubación a 37ºC durante 4 h, se vaciaron las placas y se añadieron 100 ul de SDS ácido (HCl 0,1 N, SDS al 1%) a cada pocillo. Tras la incubación a 37ºC durante la noche, se leyeron las placas a 570 nm. Se calculó la tasa de citotoxicidad según la fórmula a continuación.
1
Tal como se muestra en la tabla 1, la tasa de citotoxicidad de las células efectoras contra las células diana aumentó en el caso de la adición de anticuerpo biespecífico (figura 13). La tasa de citotoxicidad aumenta con el aumento de la concentración de anticuerpo biespecífico, lo que indica que el anticuerpo biespecífico desencadena el efecto destructor directo de células efectoras contra células diana.
TABLA 1
2
4. Construcción de vector de expresión de alto rendimiento
Para fines de producción, se construyó un vector de expresión de alto rendimiento para la sobreexpersión del anticuerpo biespecífico. pET\DeltaE (figura 10) derivado de pET16 mediante el sitio de EcoRI inactivo es un vector de expresión de alto rendimiento basado en el promotor de T7. Se insertó el fragmento génico del anticuerpo biespecífico a partir de pAMAB con XhoI y BamHI en los mismos sitios de pET\DeltaE digerido con las mismas endonucleasas de restricción, produciendo pEMAB. Se expresaron proteínas tras transformar pEMAB en la cepa BL21(DE3) de E. coli. Sin embargo, expresada a partir de pET\DeltaE, la proteína diana se fusionó a una etiqueta de (His)_{10}, que no podía purificarse mediante IMAC tan eficazmente como las proteínas fusionadas a (His)_{6}. Por tanto, se construyó el plásmido pTMF (figura 11) derivado de pET28a. pTMF contiene el promotor de T7 para la sobreexpresión de proteínas diana y varios sitios de restricción poco comunes que se usaron para facilitar la inserción de genes foráneos seguido por la fusión o expresión conjunta de proteínas diana. Se diseñó un sitio de trombina entre dos grupos de sitios de restricción. Tras la purificación, las proteínas diana podían separarse de las proteínas de fusión mediante proteolisis en el sitio de trombina. Flanqueando el extremo 3' de MCS está la secuencia que codifica la etiqueta de His_{6} que podía usarse en IMAC.
Se insertó el fragmento génico del anticuerpo biespecífico digerido a partir de pAMAB con XhoI y BamHI en pTMF para generar el plásmido pTMAB. Se transformaron las cepas BL21(DE3) de E. coli con pTMAB, se recogieron colonias individuales y se hicieron crecer hasta que el valor de DO_{550} alcanzó 0,5. Se indujo la expresión de proteínas añadiendo IPTG hasta una concentración final de 0,4 mM. Tras 3 horas de inducción, se precipitó el cultivo mediante centrifugación, se rompieron los sedimentos celulares mediante ultrasonidos y se analizó el sonicado mediante SDS-PAGE (figura 14). En las proteínas de células completas totales, el 27% es anticuerpo biespecífico, el 16% del cual es soluble. El nivel de expresión es idóneo en el área de producción.
5. Conclusión
Un anticuerpo biespecífico anti-carcinoma de ovario humano X anti-CD3 humano puede unirse simultáneamente tanto a células T como a células de carcinoma de ovario y entonces activar a las células T para que destruyan las células de carcinoma de ovario. Este modelo de anticuerpo biespecífico puede usarse como fármacos biológicos para el tratamiento del carcinoma de ovario.
<110> Institute of Genetics, Chinese Academy of Sciences Beijing AnBoTe Gene Engineering Technology Co. Ltd.
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<120> Anticuerpo biespecífico anti-cáncer de ovario humano-anti-cd3
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<130> IP02019
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<160> 14
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<170> PatentIn versión 3.1
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<210> 1
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<211> 354
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<212> ADN
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<220>
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13
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<210> 12
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<211> 25
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<212> PRT
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<213> Artificial
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<400> 12
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14
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<210> 13
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<211> 75
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<220>
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<221> CDS
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<222> (1 )..(75)
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<223>
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<400> 13
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<210> 14
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<211> 25
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<212> PRT
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<213> Artificial
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<400> 14
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17

Claims (9)

1. Un anticuerpo biespecífico contra el cáncer de ovario, que se construye conectando mediante ingeniería genética un anticuerpo de cadena sencilla anti-cáncer de ovario y un anticuerpo de cadena sencilla anti-CD3 humano, en el que el anticuerpo de cadena sencilla anti-CD3 humano se ha injertado con CDR a través de humanización, mediante un interconector,
en el que el interconector que conecta los dos anticuerpos Fv de cadena sencilla comprende la secuencia de aminoácidos:
106
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en el que el dominio variable de cadena pesada de dicho scFv anti-ovario contiene la secuencia de aminoácidos:
107
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en el que el dominio variable de cadena ligera de dicho scFv anti-ovario contiene la secuencia de aminoácidos:
108
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en el que el dominio variable de cadena pesada de dicho scFv injertado con CDR anti-CD3 humano contiene la secuencia de aminoácidos:
110
y en el que el dominio variable de cadena ligera de dicho scFv injertado con CDR anti-CD3 humano contiene la secuencia de aminoácidos:
111
2. Una secuencia de nucleótidos que codifica un anticuerpo biespecífico según la reivindicación 1.
3. La secuencia de nucleótidos según la reivindicación 2, comprendida en un vector de expresión.
4. Una célula huésped que comprende una secuencia de nucleótidos según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3.
5. La célula huésped según la reivindicación 4, que es E. coli.
6. Una composición farmacológica para el tratamiento y/o la prevención de tumores que comprende un anticuerpo biespecífico según la reivindicación 1.
7. La composición farmacológica según la reivindicación 6, en la que el tumor es cáncer de ovario.
8. Uso de un anticuerpo biespecífico según la reivindicación 1, para la fabricación de un medicamento para el tratamiento y/o la prevención de tumores.
9. El uso según la reivindicación 8, en el que el tumor es cáncer de ovario.
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