JP2017502002A - 抗ブドウ球菌剤の食細胞送達用組成物及び方法 - Google Patents

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Abstract

本明細書は、概して、複数の細菌毒性因子に結合する多特異的結合分子、これらの結合分子の作製方法、及び細菌感染の治療を行うためのこれらの結合分子の使用に関する。特に、結合分子は、好ましくは抗体または抗体断片及び代替的足場など、少なくとも2つの結合ドメインを含む。第1の結合ドメインは、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質、好ましくはSDR含有タンパク質に結合可能である。第2の結合ドメインは、ブドウ球菌ロイコトキシン、好ましくはLukAB、LukD、またはLukEに結合可能である。これらの多特異的結合化合物は、ブドウ球菌に対して殺菌活性を有し、従って、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌などのブドウ球菌感染の治療、及び/または改善に使用可能である。

Description

本願は、その全体が参照により本明細書に援用される、2013年12月9日出願の米国特許仮出願第61/913,714号の優先権の恩典を主張する。
発明の分野
本発明は概して、少なくとも2つの異なる細菌毒性因子を標的にする多特異的結合分子に関する。特に、この結合分子は、異なるブドウ球菌タンパク質に特異的に結合する少なくとも2つの結合ドメインを含む(すなわち、分子は少なくとも二重特異性である)。第1の結合ドメインは、好ましくは、抗体またはこれらの断片であり、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質、好ましくはグリコシル化セリン−アスパラギン酸ジペプチド繰り返し(SDR)含有タンパク質に結合可能である。第2の結合ドメイン、好ましくは、代替的足場は、ブドウ球菌ロイコトキシン、好ましくはLukAB、LukDまたはLukEに結合可能である。これらの多特異的結合化合物は、ブドウ球菌に対して殺菌活性を有し、従って、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)感染症などの黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)感染の予防、治療、及び/または改善に使用可能である。
背景
ブドウ球菌によって生じる細菌感染(すなわち、「ブドウ球菌感染症」)は、一般集団において非常によくみられる。個人の約25%は、一般に、皮膚または鼻中にブドウ球菌を保持している。大抵の場合、これらの細菌による問題が発生しないか、または比較的わずかな皮膚感染が発生する。しかし、ブドウ球菌感染症は、細菌が個々の身体のより深部に浸潤した場合(例えば、血流、関節、骨、肺または心臓に入るなど)、より致命的になり得る。これまでには、致命的なブドウ球菌感染が、入院中のヒト、または慢性疾患を有するヒト、または免疫系が低下しているヒトにおいて発生したこともある。現在では、ますます、さもなければ健常な個人にとっても、致死的なブドウ球菌感染が発生することは一般的になっている。重要なのは、多くのブドウ球菌感染は、よく使用される抗生物質にもはや応答しなくなっているということである。
黄色ブドウ球菌は、多くの場合、「staph」、「Staph.aureus」、または「S.aureus」とも称される主要なヒト病原体であり、表層病巣から中毒症にわたるいくつかの種類の感染や、致命的な全身状態、例えば、心内膜炎、骨髄炎、肺炎、髄膜炎、及び敗血症を引き起こし得る、多数の毒性因子を生成する(Miller and Cho,「Immunity Against Staphylococcus aureus Cutaneous Infections」 Nat. Rev. Immunol.11:505〜518(2011)(非特許文献1)にて検討された)。ほとんどの個人は、出生直後に黄色ブドウ球菌に遭遇し(Holtfreter et al.,「Towards the Immune Proteome of Staphylococcus aureus−The Anti−S.aureus Antibody Response」 Int. J. Med.Microbiol.300:176〜192(2010)(非特許文献2))、感染後には、黄色ブドウ球菌に対する抗体、及び抗黄色ブドウ球菌抗体価が増大する能力の両方を有すが、これらの抗体は、多くの場合、再発性の黄色ブドウ球菌感染を防ぐものではない(Foster TJ,「Immune Evasion by Staphylococci」Nat. Rev.Microbiol.3:948〜958(2005)(非特許文献3))。米国単独で、20,000件を超える年間死亡者数がメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)によるものであり、インフルエンザ、ウイルス性肝炎、及びHIV/AIDSによる死亡を超えている(Foster,TJ.,「Immune Evasion by Staphylococci」Nat. Rev. Microbiol. 3:948〜958(2005)(非特許文献3);Klevens et al.,「The Impact of Antimicrobial−Resistant, Health Care−Associated Infections on Mortality in the United States,「Clin.Infect.Dis.47:927〜930(2008)(非特許文献4))。病原体は、ヒト宿主内で、あるいはヒト宿主上で生存するのをおそらく容易にする、種々の分子を産生する。
二成分性ポア形成ロイコトキシンは、黄色ブドウ球菌により生成された分泌毒性因子に含まれる。これらの毒素は、オリゴマーを形成する水溶性モノマーとして分泌可能であり、次いでポアを形質膜に挿入し、その後に、細胞浸透圧の平衡及び膜電位を破壊して、標的細胞(とりわけ、多形核白血球(PMN)及び単核性食細胞)を死に至らせる(Bischogberger et al.,「Pathogenic Pore−Forming Proteins:Function and Host Response」Cell Host Microbe 12(3):266〜275(2012)(非特許文献5)、これらは、その全体が参照によって援用される)。ロイコトキシンED(LukED)の場合、宿主食細胞の標的化、結合、及び死滅は、食細胞の表面上に位置する細胞標的CCR5、CXCR1、及びCXCR2を介して発生する(Alonzo III et al.,「Staphylococcus aureus Leucocidin ED Contributes to Systemic Infection by Targeting Neutrophils and Promoting Bacterial Growth In Vivo」Mol.Microbiol.83:423〜435(2012)(非特許文献6);Alonzo III et al.「CCR5 is a Receptor for Staphylococcus aureus Leukotoxin ED」Nature 493(7430)51〜55(2012)(非特許文献7);及びReyes−Robles et al.,「Staphylococcus aureus Leukotoxin ED Targets the Chemokine Receptors CXCR1 and CXCR2 to Kill Leukocytes and Promote Infection」Cell Host & Microbe 14:453〜459(2013)(非特許文献8))。実際、LukEDの細胞標的であるCCR5が宿主免疫細胞に存在しない場合、宿主動物は、さもなければ致命的である黄色ブドウ球菌感染に耐性がある(Alonzo III et al.「CCR5 is a Receptor for Staphylococcus aureus Leukotoxin ED」Nature 493(7430):51〜55(2012)(非特許文献7))。ロイコトキシンAB(LukAB)も、宿主食細胞を死滅させることができ、微生物が宿主細胞に貪食された後、細胞の外側及び内側の双方からその細胞溶解活性を発揮することができる(Dumont et al.,「Staphylococcus aureus LukAB Cytotoxin Kills Human Neutrophils by Targeting the CD11b Subunit of the Integrin Mac−1」PNAS 110(26):10794〜10799(2013)(非特許文献9))。これらのロイコトキシンが病因となることにより、ロイコトキシンは、決定的な黄色ブドウ球菌毒性因子であると考えられてきた(Alonzo III and Torres,「Bacterial Survival Amidst an Immune Onslaught:The Contribution of the Staphylococcus aureus Leukotoxins」PLOS Path 9(2):e1003143 (2013)(非特許文献10))。
黄色ブドウ球菌の病原性遷移の別の決定因子は、その表面タンパク質の性質に依存する(Clarke et al.,「Surface Adhesins of Staphylococcus aureus」Adv.Microb. Physiol.51:187〜224(2006)(非特許文献11),Patti et al.,「MSCRAMM−Mediated Adherence of Microorganisms to Host Tissues」Annu. Rev.Microbiol.48:585〜617(1994)(非特許文献12);及びPatti et al.,「Microbial Adhesins Recognizing Extracellular Matrix Macromolecules」Curr. Opin.Cell Biol.6:752〜758(1994)(非特許文献13))。
黄色ブドウ球菌は、宿主組織に接着しコロニーを形成するために、接着性マトリックス分子(MSCRAMM)を認識する微生物表面成分を活用する。MSCRAMMは、コラーゲン、ヘパリン関連多糖、フィブリノーゲン、及び/またはフィブロネクチンを認識することができる。黄色ブドウ球菌は、クランピング因子A(ClfA)、クランピング因子B(ClfB)、SdrC、SdrD、及びSdrEなどを含むMSCRAMMのサブセットを発現し、これはいずれも、セリン−アスパラギン酸ジペプチド繰り返し(SDR)ドメインを含む(Becherelli et al.,「Protective Activity of the CnaBE3 Domain Conserved Among Staphylococcus aureus Sdr Proteins」PLoS One8(9):e74718(2013)(非特許文献14))。また、表皮ブドウ球菌(S.epidermidis)もこのファミリーの3つのメンバー、SdrF,SdrG、及びSdrH(McCrea et al.,「The Serine−Aspartate Repeat(Sdr) Protein Family in Staphylococcus Epidermidis」Microbiology 146:1535〜1546(2000)(非特許文献15)を発現する。これらのタンパク質は、いずれも、N末端のリガンド結合Aドメイン、続いてSDRドメイン、を含む類似の構造体を共有し、25〜275のセリン−アスパラギン酸ジペプチド繰り返しを有し得る。これらのタンパク質のC末端部分は、LPXTGモチーフを含み、これにより、トランスペプチダーゼsortaseAによる細胞壁への付着が促進される。SDR含有タンパク質中のセリン−アスパラギン酸ジペプチド領域は、2つのグリコシルトランスフェラーゼによりグリカンを連続的に付加することにより修飾される。まず、SdgBは、セリン−アスパラギン酸ジペプチド領域内のセリン残基上でN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)を付加し、次いで、糖タンパク質のSdgA修飾が行われ、その結果、二糖類部分となる。このグリコシル化により、SDR含有ブドウ球菌タンパク質をカテプシンG媒介性の分解から保護することができる(Hazenbos et al.,「Novel Staphylococcal Glycosyltransferases SdgA and SdgB Mediate Immunogenicity and Protection of Virulence−Associated Cell Wall Proteins」、PLoS Pathog 9(10):e1003653(2013)(非特許文献16))。
更に、黄色ブドウ球菌表面上に位置するプロテインAも、宿主IgGのFcドメイン並びにIgG及びIgMのVH3クランのFabドメインを捕捉することにより、ブドウ球菌が防御免疫応答から逃れることに寄与する(Sjodahl et al.,「Repetitive Sequences in Protein A from Staphylococcus aureus. Arrangement of Five Regions Within the Protein, Four Being Highly Homologous and Fc−Binding」Eur.J.Biochem. 73:343〜351(1997)(非特許文献17);及びCary et al.,「The Murine Clan V(H) III Related 7183, J606 and S107 and DNA4 Families Commonly Encode for Binding to a Bacterial B cell Superantigen」Mol.Immunol. 36:769〜776(1999)(非特許文献18))。
更には、黄色ブドウ球菌は、免疫グロブリン用の第2の結合タンパク質(Sbi)と称される、第2免疫グロブリン結合タンパク質を発現し(Zhang et al.,「A Second IgG−Binding Protein in Staphylococcus aureus」Microbiology 144:985〜991(1998)(非特許文献19)及びAtkins et al.,「S.aureus IgG−binding Proteins SpA and Sbi: Host Specificity and mechanisms of Immune Complex Formation」Mol. Immunol.45:1600〜1611(2008)(非特許文献20))、Sbiは、分泌されているか、あるいは細胞エンベロープと会合しており(Smith et al.,「The Sbi Protein is a Multifunctional Immune Evasion Factor of Staphylococcus aureus」Infection & Immunity 79:3801〜3809(2011)(非特許文献21)及びSmith et al.,The Immune Evasion Protein Sbi of Staphylococcus aureus Occurs both Extracellularly and Anchored to the Cell Envelope by Binding to Lipotechoic Acid」Mol.Microbiol.83:789〜804(2012)(非特許文献22))、IgGタンパク質のFc領域への結合に関与するプロテインAと、一対の保存的らせん体を共有する(Atkins et al.,「S.aureus IgG−binding Proteins SpA and Sbi: Host Specificity and mechanisms of Immune Complex Formation」Mol.Immunol.45:1600〜1611(2008)(非特許文献20))。
更に、黄色ブドウ球菌は、免疫回避に関与しているいくつかのプロテアーゼを分泌する。Rooijakkersらは、スタフィロキナーゼ、プラスミンアクチベータータンパク質の黄色ブドウ球菌分泌により、表面−結合IgG及び補体C3bをいずれも切断するプラスミンが活性化され、最終的に免疫媒介性の、黄色ブドウ球菌の破壊が減少することを示した(Rooijakkers et al.,「Anti−Opsonic Properties of Staphylokinase」Microbes and Infection 7:476〜484(2005)(非特許文献23))。黄色ブドウ球菌は、また、E233とL234(EU番号付け)との間の下部ヒンジ領域において、直接ヒトIgG1を切断することができるセリンプロテアーゼグルタミルエンドペプチダーゼV8(GluV8)を分泌する(Edelman et al.,「The Covalent Structure of an Entire GammaG Immunoglobulin Molecule」PNAS 63:78〜85(1969)(非特許文献24),Brezski et al.,「Human Anti−IgG1 Hinge Autoantibodies Reconstitute the Effector Functions of Proteolytically Inactivated IgGs,」J. Immunol.181:3183〜3192(2008)(非特許文献25))。また、近年では、ヒトの抗黄色ブドウ球菌IgGは、黄色ブドウ球菌表面に結合すると迅速に切断されることが明かになった(Fernandez Falcon et al.,「Protease Inhibitors Decrease IgG Shedding From Staphylococcus aureus,Increasing Complement Activation and Phagocytosis Efficiency」 J.Med.Microbiol.60:1415〜1422(2011)(非特許文献26))。
まとめると、これらの研究では、黄色ブドウ球菌は、直接mAbを切断すること、プロテインAの結合によりmAbが分離されること、または治療的有効性に必要なエフェクター細胞そのものを死滅させることのいずれかにより、標準的なIgG1系モノクローナル抗体(mAb)治療に悪影響を与える可能性があるいくつかのメカニズムを利用することが示されている。このため、当然のことながら、現在、ヒトへの使用が最終的に承認されている黄色ブドウ球菌を標的にするいかなるmAb系治療も存在していない。したがって、(i)プロテインAとSbiとの結合を回避し、(ii)ブドウ球菌が誘導するタンパク質分解を回避し、(iii)ロイコトキシンを中和可能にし、かつ(iv)黄色ブドウ球菌をオプソニン化し、食細胞に運搬することができるような、ブドウ球菌感染を治療可能な方法及び組成物が依然として必要である。本明細書では、こうしたニーズ及び他のニーズに適合する。
Miller and Cho,「Immunity Against Staphylococcus aureus Cutaneous Infections」 Nat. Rev. Immunol.11:505〜518(2011) Holtfreter et al.,「Towards the Immune Proteome of Staphylococcus aureus−The Anti−S.aureus Antibody Response」 Int. J. Med.Microbiol.300:176〜192(2010) Foster TJ,「Immune Evasion by Staphylococci」Nat. Rev.Microbiol.3:948〜958(2005) Klevens et al.,「The Impact of Antimicrobial−Resistant, Health Care−Associated Infections on Mortality in the United States,「Clin.Infect.Dis.47:927〜930(2008) Bischogberger et al.,「Pathogenic Pore−Forming Proteins:Function and Host Response」Cell Host Microbe 12(3):266〜275(2012) Alonzo III et al.,「Staphylococcus aureus Leucocidin ED Contributes to Systemic Infection by Targeting Neutrophils and Promoting Bacterial Growth In Vivo」Mol.Microbiol.83:423〜435(2012) Alonzo III et al.「CCR5 is a Receptor for Staphylococcus aureus Leukotoxin ED」Nature 493(7430)51〜55(2012) Reyes−Robles et al.,「Staphylococcus aureus Leukotoxin ED Targets the Chemokine Receptors CXCR1 and CXCR2 to Kill Leukocytes and Promote Infection」Cell Host & Microbe 14:453〜459(2013) Dumont et al.,「Staphylococcus aureus LukAB Cytotoxin Kills Human Neutrophils by Targeting the CD11b Subunit of the Integrin Mac−1」PNAS 110(26):10794〜10799(2013) Alonzo III and Torres,「Bacterial Survival Amidst an Immune Onslaught:The Contribution of the Staphylococcus aureus Leukotoxins」PLOS Path 9(2):e1003143 (2013) Clarke et al.,「Surface Adhesins of Staphylococcus aureus」Adv.Microb. Physiol.51:187〜224(2006) Patti et al.,「MSCRAMM−Mediated Adherence of Microorganisms to Host Tissues」Annu. Rev.Microbiol.48:585〜617(1994) Patti et al.,「Microbial Adhesins Recognizing Extracellular Matrix Macromolecules」Curr. Opin.Cell Biol.6:752〜758(1994) Becherelli et al.,Protective Activity of the CnaBE3 Domain Conserved Among Staphylococcus aureus Sdr Proteins」PLoS One8(9):e74718(2013) McCrea et al.,「The Serine−Aspartate Repeat(Sdr) Protein Family in Staphylococcus Epidermidis」Microbiology 146:1535〜1546(2000) Hazenbos et al.,「Novel Staphylococcal Glycosyltransferases SdgA and SdgB Mediate Immunogenicity and Protection of Virulence−Associated Cell Wall Proteins」、PLoS Pathog 9(10):e1003653(2013) Sjodahl et al.,「Repetitive Sequences in Protein A from Staphylococcus aureus. Arrangement of Five Regions Within the Protein, Four Being Highly Homologous and Fc−Binding」Eur.J.Biochem. 73:343〜351(1997) Cary et al.,「The Murine Clan V(H) III Related 7183, J606 and S107 and DNA4 Families Commonly Encode for Binding to a Bacterial B cell Superantigen」Mol.Immunol. 36:769〜776(1999) Zhang et al.,「A Second IgG−Binding Protein in Staphylococcus aureus」Microbiology 144:985〜991(1998) Atkins et al.,「S.aureus IgG−binding Proteins SpA and Sbi: Host Specificity and mechanisms of Immune Complex Formation」Mol. Immunol.45:1600〜1611(2008) Smith et al.,「The Sbi Protein is a Multifunctional Immune Evasion Factor of Staphylococcus aureus」Infection & Immunity 79:3801〜3809(2011) Smith et al.,The Immune Evasion Protein Sbi of Staphylococcus aureus Occurs both Extracellularly and Anchored to the Cell Envelope by Binding to Lipotechoic Acid」Mol.Microbiol.83:789〜804(2012) Rooijakkers et al.,「Anti−Opsonic Properties of Staphylokinase」Microbes and Infection 7:476〜484(2005) Edelman et al.,「The Covalent Structure of an Entire GammaG Immunoglobulin Molecule」PNAS 63:78〜85(1969) Brezski et al.,「Human Anti−IgG1 Hinge Autoantibodies Reconstitute the Effector Functions of Proteolytically Inactivated IgGs,」J. Immunol.181:3183〜3192(2008) Fernandez Falcon et al.,「Protease Inhibitors Decrease IgG Shedding From Staphylococcus aureus,Increasing Complement Activation and Phagocytosis Efficiency」 J.Med.Microbiol.60:1415〜1422(2011)
概要
本開示は、少なくとも第1の結合ドメイン及び第2の結合ドメインを含む多特異的結合分子を提供し、そのそれぞれは、異なる細菌由来毒性因子、特に、異なるブドウ球菌毒性因子に特異的に結合する。第1及び第2の結合ドメインは、任意で、リンカーペプチドを介して連結される。
第1の結合ドメインは、ブドウ球菌SDR含有タンパク質などの、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質に結合可能である。一態様では、ブドウ球菌SDR含有タンパク質は、ClfA、ClfB、SdrC、SdrD、SdrE、SdrF、SdrG、及びSdrHである。好ましくは、ブドウ球菌SDR含有タンパク質は、ClfA、ClfB、SdrC、SdrD、またはSdrEである。
一態様では、第1の結合ドメインは、全長抗体または抗体断片である。好ましくは、全長抗体または抗体断片は、野生型IgG1を切断するブドウ球菌プロテアーゼ(例えば、配列番号60内の残基222〜237(EU番号付け)の間またはそれらの残基上で野生型IgG1を切断する、黄色ブドウ球菌V8プロテアーゼなどのブドウ球菌プロテアーゼ)によるタンパク質分解に耐性がある。別の態様では、全長抗体または抗体断片は、ヒト、ヒト化、またはキメラ抗体、または抗体断片である。
一態様では、結合分子は、ヒトFcγRIへの特異的結合が不可能であり、プロテインAへの特異的結合が不可能であり、かつ、Sbiへの特異的結合が不可能である。一態様では、結合分子は、FcRnへの特異的結合が可能である。
一態様では、第1の結合ドメインは、配列番号60、62、64、または66の重鎖可変(VH)領域アミノ酸配列の群から選択されるアミノ酸配列を有する免疫グロブリン重鎖可変(VH)領域を含む。別の態様では、第1の結合ドメインは、配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有する免疫グロブリン軽鎖可変(VL)領域を含む。代替的には、第1の結合ドメインは、(a)配列番号60、62、64、または66のアミノ酸配列を有するVH領域、(b)配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有するVL領域を含む。一態様では、第1の結合ドメインは、(1)配列番号60を有するアミノ酸配列のVH領域及び配列番号61を有するアミノ酸配列のVL領域:(2)配列番号62のアミノ酸配列を有するVH領域及び配列番号63のアミノ酸配列を有するVL領域:(3)配列番号64のアミノ酸配列を有するVH領域及び配列番号65のアミノ酸配列を有するVL領域:(4)配列番号66のアミノ酸配列を有するVH領域及び配列番号67のアミノ酸配列を有するVL領域:(5)酸配列番号68のアミノ酸配列を有するVH領域,及び配列番号69のアミノ酸配列を有するVL領域;(6)配列番号70のアミノ酸配列を有するVH領域,及び配列番号71のアミノ酸配列を有するVL領域;(7)配列番号72のアミノ酸配列を有するVH領域,及び配列番号73のアミノ酸配列を有するVL領域;(8)配列番号74のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号75のアミノ酸配列を有するVL領域;(9)配列番号76のアミノ酸配列を有するVH領域及び配列番号77のアミノ酸配列を有するVL領域;または(10)配列番号78のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号79のアミノ酸配列を有するVL領域を含む。
更に別の態様では、結合分子は、(a)(i)配列番号60、62、64、または66のアミノ酸配列を有するVH領域;及び(ii)配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有するVL領域を含む第1の結合ドメイン;並びに、(b)配列番号14〜59または配列番号113〜666の任意の一つのアミノ酸配列を含む第2の結合ドメイン、を含む。一態様では、第2の結合ドメインは、配列番号14または配列番号22のアミノ酸配列を含む。
第2の結合ドメインは、ブドウ球菌ロイコトキシンに結合可能である。一態様では、ブドウ球菌ロイコトキシンは、ロイコトキシンA(LukA)、ロイコトキシンB(LukB)、ロイコトキシンAB(LukAB)、ロイコトキシンD(LukD)、ロイコトキシンE(LukE)、ロイコトキシンED(LukED)、パントン−バレンタインロイコシジンS(LukS−PV)、パントン−バレンタインロイコシジンF(LukF−PV)、パントン−バレンタインロイコシジン(LukSF/PVL)、γヘモリシンA(HlgA)、γヘモリシンC(HlgC)、γヘモリシンB(HlgB)、γヘモリシンAB(HlgAB)、及びγ−ヘモリシンBC(HlgBC)からなる群から選択される。一態様では、ブドウ球菌ロイコトキシンは、LukAB、LukDまたはLukEである。
一態様では、第2の結合ドメインは代替的足場である。一態様では、代替的足場は、フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインを含む。一態様では、FN3ドメインは、配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA、配列番号11のアミノ酸配列を有するLukB、配列番号12のアミノ酸配列を有するLukD、配列番号13のアミノ酸配列を有するLukEに結合する。代替的には、FN3ドメインは、配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA及び配列番号11のアミノ酸配列を有するLukBを含むLukAB複合体、及び/または、配列番号13のアミノ酸配列を有するLukE及び配列番号12のアミノ酸配列を有するLukDを含むLukED複合体に結合する。
一態様では、結合分子の第2の結合ドメインは、次のものと結合するために、アミノ酸配列番号14〜59または配列番号113〜666のいずれか1つのアミノ酸配列を有するFN3ドメインと競合する;(i)配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA、(ii)配列番号11のアミノ酸配列を有するLukB、(iii)配列番号12のアミノ酸配列を有するLukD、及び/または(iv)配列番号13のアミノ酸配列を有するLukE。
一態様では、第2の結合ドメインは配列番号14〜59及び配列番号113〜666からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むFN3ドメインである。一態様では、第2の結合ドメインは、配列番号14または配列番号22のアミノ酸配列を含むFN3ドメインである。
一態様では、結合分子は、1つ以上の追加の結合ドメインを更に含み、1つ以上の追加の結合ドメインは、以下が可能である;(i)第1の結合ドメインによって結合されるものとは異なるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質と結合すること、及び/または(ii)第2の結合ドメインによって結合されるものとは異なるブドウ球菌ロイコトキシンと結合すること。
本開示はまた、上記の結合分子をコードする核酸配列、並びに核酸配列(複数可)を含むベクターを提供する。追加的には、本発明は、これらのベクターを含む宿主細胞を意図する。
さらに、本開示は上記の結合分子の製造方法を提供し、その方法は以下を含む;(a)本発明の結合分子をコードする核酸配列(複数可)を含むベクターを含む宿主細胞を培養することと、(b)結合分子を培養物から回収すること。
更には、本開示は、本明細書に記載されるように、結合分子を含む医薬組成物を提供する。
本明細書に提供される結合分子は、ブドウ球菌感染の治療、予防、または改善において使用され得る。一態様では、ブドウ球菌感染は、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)及びメチシリン感受性黄色ブドウ球菌(MSSA)などの黄色ブドウ球菌が原因である。したがって、本開示は、ブドウ球菌感染の治療、予防、改善のための方法を提供し、(a)本明細書に記載されるように、結合分子をその必要のある対象に投与することを含む。ブドウ球菌感染の治療、予防、改善のための方法は、本明細書に記載されるように、結合分子の反復投与、または、抗感染症薬、抗生物質、及び/または抗菌剤など1つ以上の他の薬剤と結合分子との併用投与を伴ってもよい。
また、本明細書に提供される結合分子は、対象におけるブドウ球菌感染を診断するための方法に使用され得る。一態様では、ブドウ球菌感染の診断方法は、本明細書に記載されるように、結合分子と対象由来のサンプルとを接触させることと、接触に基づいて、サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在または非存在を検出することと、を含む。本方法は、サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの検出に基づいて、対象におけるブドウ球菌感染を診断することを更に含む。
サンプルにおけるブドウ球菌を検出するために、類似した方法を用いることができる。特に、サンプルにおけるブドウ球菌の検出方法は、本明細書に記載されるように、結合分子とサンプルとが接触することと、接触に基づいて、サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在または非存在を検出することと、を含み、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在により、サンプルにおけるブドウ球菌の存在が示される。
さらに、本発明の結合分子は、ブドウ球菌感染の予防に使用することができる。一態様では、ブドウ球菌感染を予防するための方法は、本明細書に記載された結合分子と対象からのサンプルとを接触させることと、接触の結果として、サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンを検出することと、を含む。本方法は、サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの検出に基づいて、対象にブドウ球菌感染の予防に好適な薬剤を投与することを更に含む。
また、本開示によって意図されるものは、本明細書に記載されるとおり、結合分子を含むキット、ならびに、提供される結合分子をコードする核酸分子、提供される結合分子をコードする核酸分子(複数可)を含むベクター、及び/またはこのようなベクターを含む宿主細胞を含むキットである。
図1のA及びBは、抗LukD FN3ドメインの特徴を示す。hPMNと混合する前に、LukED(75nM)を、示される増加濃度でのFN3ドメインと共に、30分間混合した。細胞は1時間、毒素と接触させた。データは、少なくとも3名の独立した血液提供者から求め、エラーバーは、中央値±SEMを示す。図1Aは、Cell Titer測定(細胞代謝)から入手したデータを示す。図1Bは、LDH測定(膜損傷)から入手した。 図2A及び図2Bは、抗LukAB FN3ドメインの特徴を示す。hPMNと混合する前に、LukAB(18.8nM)を、示される増加濃度でのFN3ドメインと共に、30分間混合した。細胞は1時間、毒素と接触させた。データは、少なくとも3名の独立した血液提供者から求め、エラーバーは、中央値±SEMを示す。図2Aは、臭化エチジウム透過性アッセイ(EtBr)(ポア形成/膜透過性)から得たデータを示す。図2Bは、LDH測定(膜損傷)から得られたデータを示す。 抗LukE FN3ドメインの特徴を示す。hPMNと混合する前に、LukED(75nM)を、示される増加濃度でのFN3ドメインと共に、30分間混合した。細胞は1時間、毒素と接触させた。データは、LDH測定(膜損傷)から得た。データは、少なくとも3名の独立した血液提供者から求め、エラーバーは、中央値±SEMを示す。 ロイコトキシン中和ドメインに結合した、ブドウ球菌抗原を標的にする抗体可変領域を含む、代表的多特異性結合タンパク質を示す。図4Aは、単一特異性、二価の抗ブドウ球菌mAb可変ドメイン、及び重鎖C末端に結合したLukAB、LukD、またはLukE中和ドメイン、を含む代表的多特異性結合タンパク質を示す。 図4Bは、単一特異性、二価の抗ブドウ球菌mAb可変ドメイン、及び軽鎖C末端に結合したLukAB、LukD、またはLukE中和ドメイン、を含む代表的多特異性結合タンパク質を示す。 図4Cは、単一特異性、二価の抗ブドウ球菌mAb可変ドメイン、及び軽鎖C末端に結合したLukAB、LukD、またはLukE中和ドメイン、及び重鎖C末端に結合したLukAB、LukD、またはLukE中和ドメイン、を含む代表的多特異性結合タンパク質を示す。 図4Dは、単一特異性、二価の抗ブドウ球菌mAb可変ドメイン、及びタンデムにC末端に結合したLukAB、LukD、またはLukEを伴う、重鎖C末端に結合したLukAB、LukD、またはLukE中和ドメイン、を含む代表的多特異性結合タンパク質を示す。 図4Eは、二重特異性抗ブドウ球菌mAb可変ドメイン、重鎖C末端に結合したLukAB中和ドメイン、重鎖C末端に結合したLukAB中和ドメイン、重鎖C末端に結合したLukDまたはLukE中和ドメイン、を含む代表的多特異性結合タンパク質を示す。 図4Fは、単一特異性、二価の抗ブドウ球菌mAb、及び重鎖C末端に結合したLukAB中和ドメイン、及び重鎖C末端に結合したLukDまたはLukE中和ドメイン、を含む代表的多特異性結合タンパク質を示す。 mAb5133が、黄色ブドウ球菌のSdgB−グリコシル化SDRタンパク質を認識することを示す。異なる黄色ブドウ球菌株からの溶解産物のウェスタンブロッティングにより評価されたとおり、mAb5133により、黄色ブドウ球菌のsdgB突然変異株で高分子量バンドが検出されることはない。 GluV8消化への耐性の増大が行われる下部ヒンジ領域IgG1の突然変異を示す。重鎖のC末端上のFN3ドメイン(それぞれ、構造体4及び構造体6)の有無にかかわらず、突然変異下部ヒンジ領域を有するPRASA構造体は、野生型(wt)ヒトIgG1下部ヒンジ領域(IgG1アイソタイプ対照及び構造体3)を含む構造体と比較して、黄色ブドウ球菌プロテアーゼGluV8によるタンパク質分解に耐性がある。 図7のA〜Dは、FN3ドメインの付加が、ヒトFcγRに結合するPRASA変異体に影響を及ぼすものではないことを示す。競合ALPHASCREEN(登録商標)アッセイを用いて、FcγRと結合する抗ブドウ球菌標的構造体の能力を評価した。図7Aのグラフに示すとおり、PRASA構造体(構造体4〜7)は、FcγRIとの検出可能な結合を示さない。 いずれの構造体(IgG1アイソタイプ対照及び構造体3〜7)も、図7Bに示すようにヒトFcγRIIa(R131)に対し同様の結合を示す。 図7Cのグラフは、PRASA構造体(構造体4〜7)を示し、IgG1及びA6構造体(それぞれ、IgG1アイソタイプ対照及び構造体3)と比較して、ヒトFcγRIIbへの結合が減少している。 図7Dのグラフに示すとおり、いずれの構造体(IgG1アイソタイプ対照及び構造体3〜7)も、ヒトFcγRIIIa(V158)に対し同様の結合を示す。 プロテインAの直接ELISAアッセイを用いて判定するとおり、CH3突然変異H435R/Y436Fは、プロテインA結合を減少させる、及び/または失わせる。プレート型ELISAアッセイにおいてPRASA A6変異体(構造体4〜7)は、プロテインAとの検出可能な結合を示さず、ヒトIgG1(IgG1アイソタイプ対照)は、プロテインAに結合する。 mAb−FN3ドメイン結合コンジュゲートは、フローサイトメトリー系結合アッセイにおいて、黄色ブドウ球菌(Newman株)に結合することが可能である。 図10のA〜Bは、mAb−FN3ドメインコンジュゲートの特徴を示す。LDH測定(膜損傷)は、少なくとも3名の独立した血液提供者から求め、エラーバーは、中央値±SEMを示す。図10Aのグラフは、細胞曝露前に30分間、示された増加濃度でのmAbまたはFN3ドメイン−mAbコンジュゲートと混合したLukED(75nM)に曝露後、LDHがhPMNから放出されたことがわかる。細胞は1時間、毒素と接触させた。図10Bのグラフは、hPMNと混合前に30分間、示された増加濃度でのmAbまたはmAb−FN3ドメインコンジュゲートと混合したLukAB(18.8nM)に曝露後、LDHがhPMNから放出されことがわかる。細胞は1時間、毒素と接触させた。 ブドウ球菌 LukAB媒介性細胞傷害後のファゴサイトーシスは、mAb−FN3ドメインコンジュゲートにより中和することができることを示す。初代ヒトPMNに、以前に異なるmAb5133抗体によりオプソニン化したまたは抗体を使用せずにオプソニン化したブドウ球菌を、感染させた。オプソニン化細菌を使用して、臭化エチジウムの存在下、MOI=10で、hPMNに感染させた。膜損傷を誘導するブドウ球菌の能力は、2時間にわたり臭化エチジウムの浸透を測定することによって評価した。データは、少なくとも3名の独立した血液提供者から求め、エラーバーは、中央値±SEMを示す。 抗LukAB FN3ドメインを担持するmAb−FN3ドメイン融合タンパク質は、ロイコトキシンLukABを中和し、かつ、ヒト多形核白血球(PMN)が媒介する黄色ブドウ球菌の増殖制限を促進する。これらの実験では、緑色蛍光タンパク質(gfp)を発現するプラスミドを有する黄色ブドウ球菌株Newmanの変異体を用いた。新たに増殖させたGFP標識細菌を1x10CFU/mLに標準化し、1mLアリコートを遠心分離でペレット化し、300μlの、異なるmAb、またはmAb−FN3融合タンパク質1.5mg/mL、またはPBS(非オプソニン化)に再懸濁した。サンプルをRPMI−HHで最大1mLとし、その後、オプソニン化のために20分間、37℃でインキュベートした。その後、約10対1(細菌対hPMN)の感染効率(MOI)で、オプソニン化細菌を、新たに分離した初代hPMN2x10と混合した。細菌及び細胞は、7分間、1500RPMで遠心分離により同調させ、37℃、5%CO2インキユベーターに入れた。細菌増殖の指標として、感染5時間後、GFP蛍光を測定した。図12で示すように、これらの実験により、IgG1アイソタイプコントロールと比較して、A6構造体3及びPRASA A6構造体4の両者とも、hPMN媒介性の黄色ブドウ球菌増殖制限を促進することを示す。これは、5133mAbのオプソニン能力と一致する。重要なことに、LukAB FN3ドメイン−mAb5133コンジュゲート(PRASA A6 HC−AB構造体6及びPRASA A6 LC−D HC−AB構造体7)により、PRASA A6親mAb(構造体4)と比較して、PMN媒介性の増殖制限が改善された。CR5133/抗LukD FN3ドメイン−mAb(PRASA A6 LC−D構造体5)により増殖制限が強化されない点は、エクスビボ感染モデル中、LukED生成物が最小であるこれまでの所見と一致する。 セリン−アスパラギン酸(SDR)要素を担持する組換え体タンパク質(SdrC4)のSdgB媒介グリコシル化によって、mAb5133によって認識される特定のエピトープが作製されることを示す。黄色ブドウ球菌株JE2から調製した細胞溶解産物と共に樹脂結合SdrC4タンパク質をインキュベートしたもの(図13、パネルB、レーン2及び6)、及び、さもなければ同質遺伝子型のsdgA突然変異誘導体と共に樹脂結合SdrC4タンパク質をインキュベートしたもの(図13、パネルB、レーン3及び7)は、mAb5133を用いるウェスタンブロットによって特定の約95kDa種が検出される。対照的に、SdgBグリコシルトランスフェラーゼを発現していない、黄色ブドウ球菌株JE2のsdgB突然変異誘導体から調製された溶解産物(図13、パネルB、レーン4及び8)、または、対照PBSサンプル(図13、パネルB、レーン1及び5)中で、樹脂結合SdrC4タンパク質をインキュベートした後は、mAb5133によるこうしたタンパク質バンドは検出されなかった。図13、パネルAには、図13Bのブロットに相当するゲルのコロイドブルー染色を示し、本質的に等価量の組換え型SdrC4タンパク質を、レーン1〜4及びレーン5〜8に入れたことを示す。 図14のA〜Cは、一連のウェスタンブロットは、セリン−アスパラギン酸繰り返し(SDR)要素を担持する組換え型タンパク質の、精製組み換え型SdgBグリコシルトランスフェラーゼタンパク質でのインビトログリコシル化により、mAb5133により認識されたエピトープが発生することを示す。ポリヒスチジン(His)アフィニティタグを担持する組換え型SDRタンパク質(SdrC4及びSdrC5)を、バッファ単独、バッファプラスウリジン二リン酸N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcNac)、またはバッファプラスUDP−GlcNacプラス黄色ブドウ球菌SdgBグリコシルトランスフェラーゼの組換え型とインキュベートした。反応生成物をSDS−PAGEにより分離し、PVDF膜に移し、得られたウェスタンブロットは、次のいずれかによりプローブする;(i)一次抗体としてのmAb5133、及び検出用HRP−コンジュゲートヤギ抗ヒトIgG(H+L)二次抗体を用いる検出(図14A、図14B、及び図14Cの、パネルA)、または(ii)ポリヒスチジン、(His)アフィニティタグ特異的HPR−コンジュゲートmAb(図14A、図14B、及び図14Cの、パネルB)。 図14の続きである。 図14の続きである。 mAb5133は、SdgB−グリコシル化SdrC4タンパク質(図15、パネルA)には結合するが、精製黄色ブドウ球菌LTA(図15、パネルB)には結合しないことを示す。これに反して、よく特徴付けられた抗LTA mAbであるpagibaximabは、精製黄色ブドウ球菌LTA(パネルB)には結合するが、SdgB−グリコシル化SdrC4タンパク質(パネルA)には結合しない。ELISA形式アッセイでは、プレートに固定した、組換え型SdgB−グリコシル化SdrC4タンパク質または精製黄色ブドウ球菌LTA、及び一次抗体mAb5133、pagibaximab、または一方の抗原の結合に関する陰性対照として呼吸器合胞体ウイルスF(RSV−F)に特異的なmAbを用いた。 mAb5133、並びにヒンジ領域内におけるGluV8媒介プロテアーゼ切断を消失させる突然変異(PRASA)及び/またはプロテインA結合突然変異(A6)を担持する変異体は、ヒト(図16、パネルA)及びマウス(図16、パネルB)のFcRn受容体の、両者への結合を保持することを示す。ELISA形式競合アッセイでは、銅コーティングプレート上で結合されたヒトまたはマウスFcRn受容体のポリヒスチジン標識組換え型及び競合mAbとして、呼吸器合胞体ウイルスF(RSV−F)糖タンパク質を標的としているヒトIgG1抗体(CNTO 3929)を使用した。 ヒンジ領域内におけるGluV8媒介プロテアーゼ切断を消失させる突然変異(PRASA)及び/またはプロテインA結合突然変異(A6)を担持しているmAb−FN3ドメイン融合タンパク質、は、ヒトFcRn受容体の両者への結合を保持することがわかる。ELISA形式競合アッセイでは、銅コーティングプレート上で結合されたヒトFcRn受容体のポリヒスチジン標識組換え型及び競合mAbとして、呼吸器合胞体ウイルスF(RSV−F)糖タンパク質を標的としているヒトIgG1抗体(CNTO 3929)を使用した。 図18のA〜18Bは、プロテインA結合を消失させる突然変異(A6)を担持するmAb1533の変異体が、黄色ブドウ球菌IgG結合タンパク質、プロテインAまたはSbiに関与することはできないことを示す。細胞溶解産物は、SDS−PAGEによって単離され、PVDF膜に移した、黄色ブドウ球菌株JE2(プロテインA及びSbiの両者を発現する野生型)、及び誘導体NE286(プロテインAが欠失している、JE2のspa突然変異体)、NE453(Sbiタンパク質の発現が失われている、JE2のsbi突然変異体)及びWood46(プロテインAの発現が認められないことが既知の株)。得られたウェスタンブロットを以下(i)〜(iii)のいずれかでプローブし、二次抗体(ヤギ抗ヒトIgG(H+L))を介して二次検出した;(i)mAb5133(図18、パネルA)、(ii)プロテインA結合を消失させるA6突然変異を担持するmAb1533変異体(図18A、パネルB)、または(iii)A6突然変異、及びGluV8媒介プロテアーゼ切断を消失させるヒンジ領域突然変異(PRASA)(図18B、パネルC)の両者を担持するmAb1533変異体。 図18の続きである。 代表的FN3ドメインタンパク質Luk151及びLuk129によるγ−ヘモリシンHlgABの異なる結合及び中和を示す。FN3ドメインの精製組換え型HlgAへの結合は、ELISAによって判定した。ロイコトキシン中和研究に関して、FN3ドメイン被験物質を、精製組換え型HlgABとインキュベートし、その後、新たに単離した初代ヒト好中球を添加し、1時間、37℃でインキュベートした。損傷膜を有する細胞からの、乳酸脱水素酵素(LDH)の放出を測定することによって、残留好中球の生存度を判定した。図19に示すとおり、FN3ドメイン変異体Luk151は、HlgAサブユニットとの結合を示すが、HlgABロイコトキシンの細胞溶解活性を中和するものではない。対照的に、Luk129はHlgAサブユニットへの結合を示し、LDH放出の完全な阻害により例示されるようにHlgABロイコトキシンの細胞溶解活性を中和する。 代表的FN3ドメインタンパク質Luk357及びLuk188によるγヘモリシンHlgCBの異なる結合及び中和を示す。FN3ドメインの精製組換え型HlgCへの結合は、ELISAによって判定した。ロイコトキシン中和研究に関して、FN3ドメイン被験物質を、精製組換え型HlgCBとインキュベートし、その後、新たに単離した初代ヒト好中球を添加し、1時間、37℃でインキュベートした。損傷膜を有する細胞からの、乳酸脱水素酵素(LDH)の放出を測定することによって、残留好中球の生存度を判定した。図20に示すとおり、FN3ドメイン変異体Luk357は、HlgCサブユニットとの結合を示すが、HlgCBロイコトキシンの細胞溶解活性を中和するものではない。対照的に、Luk188はHlgCサブユニットへの結合を示し、LDH放出の完全な阻害により例示されるようにHlgCBロイコトキシンの細胞溶解活性を中和する。 代表的FN3ドメインタンパク質Luk540及びLuk647によるパントン−バレンタインロイコシジン(PVL)の異なる結合及び中和を示す。FN3ドメインの精製組換え型LukS−PVへの結合は、ELISAによって判定した。ロイコシジン中和試験では、FN3ドメイン被験物質を精製組換え型PVLロイコシジンと共にインキュベートし、その後、新たに単離した初代ヒト好中球を添加し、1時間、37℃でインキュベートした。損傷膜を有する細胞からの、乳酸脱水素酵素(LDH)の放出を測定することによって、残留好中球の生存度を判定した。図21に示すとおり、FN3ドメイン変異体Luk540は、PVLロイコトキシンのLukS−PVサブユニットとの結合を示すが、PVLの細胞溶解活性を中和するものではない。対照的に、Luk647はPVLロイコトキシンのLukS−PVサブユニットへの結合を示し、LDH放出の完全な阻害により例示されるようにPVLロイコトキシンの細胞溶解活性を中和する。
詳細な説明
本発明は、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質と結合可能な第1の結合ドメイン及びブドウ球菌ロイコトキシンと結合可能な第2の結合ドメインを含む結合分子を提供する。したがって、結合分子は、少なくとも2個の異なるブドウ球菌毒性因子に特異的に結合可能である、少なくとも二重特異性である。結合分子はヒトの結合分子であることが好ましい。
一実施形態では、結合分子の第1の結合ドメイン及び第2の結合ドメインは、抗体(若しくはそれらの断片)、代替的足場、またはこれらを組み合わせたものを含む(例えば、結合分子は、抗体(若しくはそれらの断片)及び代替的足場を含み、そのそれぞれが異なる細菌由来毒性因子と結合する)。これらの結合分子の製造方法も提供される。
好ましくは、これらの多特異的結合分子は、ブドウ球菌に対して殺菌性を示し、従って、MRSA及びMSSA感染症などのブドウ球菌感染の予防、治療、検出、診断、及び/または改善に使用可能である。
本発明を詳細に開示する前に、次の定義を提供する。別様に定義されていない限り、本明細書で使用される技術用語及び科学用語は全て、本開示が属する技術分野における当業者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
用語「結合分子」は、本開示の意味では、2つ以上の異なる抗原または標的に特異的に結合可能であるか、2つ以上の異なる抗原または標的と相互作用可能であるか、または2つ以上の異なる抗原または標的を認識可能であることを示す。この意味では、本発明の結合分子は、少なくとも「二重特異性」であり、本明細書で使用するとき、この用語は、1つの抗原または標的に結合可能である少なくとも第1の結合ドメインと、別の抗原または標的に結合可能である第2の結合ドメインと、を含む分子を意味する。特に、本発明の結合分子は、ブドウ球菌ロイコトキシン及びグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質に結合可能である、ブドウ球菌ロイコトキシン及びグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質と相互作用可能である、及び/またはブドウ球菌ロイコトキシン及びグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質を認識可能である。本発明の結合分子は、これらに限定されないが3つの結合ドメインを有する三重特異性結合分子、4つの結合ドメインを有する四重特異性分子など、2つ以上の抗原と同時に結合可能な多特異性結合分子を更に含む。多特異性結合分子の各結合ドメインは、例えば、異なるブドウ球菌抗原またはタンパク質など、異なる抗原または細菌由来のタンパク質との結合が可能である。
本発明によると、代表的結合分子はポリペプチドである。このようなポリペプチドとしては、タンパク質性部分及び非タンパク質性部分(例えば、化学的リンカーまたは化学的架橋剤)を挙げることもできる。
用語「結合ドメイン」は、本開示に関連して、結合分子のドメインを特徴付け、例えば、ブドウ球菌ロイコトキシン(例えば、LukAB、LukD、及び/またはLukE)、及び/またはグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質(例えば、SdgB−グリコシル化ブドウ球菌SDR含有タンパク質)など、標的分子上で所定の標的エピトープまたは所定の標的部位に特異的に結合する/相互作用することが可能である。
結合ドメインは、例えば、抗体、プロテインA、ImmE7(免疫タンパク質)、BPTI/APPI(Kunitzドメイン)、Ras結合タンパク質AF−6(PDZ−ドメイン)、カリブドトキシン(サソリ毒素)、CTLA−4、Min−23(ノッティン(knottin))、リポカリン(アンチカリン)、ネオカルジノスタチン、フィブロネクチンドメイン、アンキリンコンセンサス繰り返しドメインまたはチオレドキシンなどの結合ドメインドナーから誘導することができる(Skerra, A.,「Alternative Non−Antibody Scaffolds for Molecular Recognition」Curr.Opin.Biotechnol.18:295〜304(2005);Hosse et al.,「A New Generation of Protein Display Scaffolds for Molecular Recognition」Protein Sci.15:14〜27(2006);Nicaise et al.,「Affinity transfer by CDR grafting on a Nonimmunoglobulin Scaffold」Protein Sci. 13:1882〜1891(2004);Nygren and Uhlen,「Scaffolds for Engineering Novel Binding Sites in Proteins」Curr.Opin.Struc. Biol.7:463〜469(1997)、これらはすべて、参照によってその全体が援用される。)本発明の結合ドメインは、標的分子上で所定の標的エピトープまたは所定の標的部位への結合/相互作用に必要である上述の結合ドメインの任意の少なくとも上記部分を含むことが想定される。
上述の結合ドメインドナーの結合ドメインは、対応する標的の結合を担うこれらのドナーのその部分によって特徴付けられ、すなわち、その部分が結合ドメインドナーから除去されるとき、該ドナーは、その結合能力を消失することが予測される。「消失する」とは、結合ドナーと比較したときに、結合能力が少なくとも50%低減することを意味する。これらの結合部位をマッピングする方法は、当該技術分野において既知であり、従って、結合ドメインドナーの結合部位を配置/マッピングすること、及び、それによって、対応する結合ドメインドナーから該結合ドメインを「誘導する」ことは当業者の標準的な知識内である。
結合分子の第1の及び/または第2の結合ドメインは、免疫グロブリン、例えば抗体、その断片またはその誘導体を含んでもよい。結合分子の第1の結合ドメイン及び/または第2の結合ドメインは、代替的に、代替足場を含んでもよい。一実施形態では、結合分子は、1つ以上の免疫グロブリン結合ドメイン及び1つ以上の代替的足場結合ドメインを含んでもよい。
本明細書で使用するとき、用語「代替的足場」とは、典型的には、挿入、欠失、または他の置換が可能な、高コンフォメーション耐性の可変ドメインに関連した高度に構築されたコアを含む、低減した寸法(例えば、約200アミノ酸未満)の、単鎖のポリペプチドフレームワークを意味する。これらの足場は、従来のIg主鎖をベースとするか、または完全に関連の無いタンパク質から誘導される。これらの可変ドメインを修飾して、任意の標的タンパク質に向かって新規結合面を作製することができる。例えば、こうした足場は、プロテインA、特にそれらのZ−ドメイン(affibodies)、ImmE7(免疫タンパク質)、BPTI/APPI(Kunitzドメイン)、Ras結合タンパク質AF−6(PDZ−ドメイン)、カリブドトキシン(サソリ毒素)、CTLA−4、Min−23(ノッティン(knottin)、リポカリン(アンチカリン)、ネオカルジノスタチン、フィブロネクチンドメイン、アンキリンコンセンサス繰り返しドメインまたはチオレドキシンから誘導することができる(Skerra, A.,「Alternative Non−Antibody Scaffolds for Molecular Recognition」Curr.Opin.Biotechnol.18:295〜304(2005);Hosse et al.,「A New Generation of Protein Display Scaffolds for Molecular Recognition」Protein Sci.15:14〜27(2006);Nicaise et al.,「Affinity Transfer by CDR Grafting on a Nonimmunoglobulin Scaffold」Protein Sci. 13:1882〜1891(2004); Nygren and Uhlen,「Scaffolds for Engineering Novel Binding Sites in Proteins」Curr.Opin.Struc. Biol.7:463〜469(1997)、これらはすべて、参照によってその全体が援用される)。代替的足場の構造体は変化するが、好ましくは、治療用として開発されたヒト起源のものである。
非Ig系足場は、これらに限定されないが、リポカリン(「アンチカリン」中にて使用される)、アンキリン繰り返し(AR)タンパク質類(「設計ARタンパク質」または「DARPin」中にて使用される)、フィブロネクチンドメイン誘導体(「アドネクチン」中にて使用される)、及びアビディティ多量体(「アビマー」としても知られている)が挙げられる。
リポカリン主鎖を含む、遺伝子操作を受けたタンパク質足場であるアンチカリンは、本発明の結合分子にて使用するための好適な非Ig系代替的足場である。例えばステロイド、ビリン、レチノイド、及び脂質などの小型疎水性分子を移送するタンパク質ファミリーであるリポカリンは、アンチカリンの親タンパク質構造体である。リポカリンは、限られた配列相同性を有するが、8つの逆平行b−バレルをベースとした、共通の三次構造の構造様式を共有している。これらのタンパク質は、強固なβ−バレル構造体上に形成された4つの露出ループを含む。代表的なリポカリンは、約160アミノ酸〜約180アミノ酸のドメインサイズを有し、4つの露出ループ内に、16のアクセス可能なアミノ酸のランダム化を含むように開発されてきた。
アンキリン繰り返し(AR)タンパク質を含むタンパク質は、本発明の結合分子にて使用するための、別の好適な非Ig系代替的足場である。ARタンパク質は、ループによって分離された2つのαヘリックスからなる33のアミノ酸タンパク質モチーフを含み、繰り返しは、タンパク質-タンパク質相互作用を仲介する。設計されたアンキリン繰り返しタンパク質(DARPin)は、ヒトARタンパク質をベースにした合理的な設計ストラテジー(例えば、複数の配列アライメント及び統計分析)に由来する、遺伝子操作を受けたタンパク質足場を含む。DARPinは、7つのランダム化位置を有する33のアミノ酸ARモチーフをベースにして構築された組み合わせARライブラリーを使用して作製することができる。DARPinライブラリーは、リボソームディスプレイを使用して、優先的にスクリーニングされ、ライブラリーメンバーは、典型的には、大腸菌中で十分に産生され、凝集されることはなく、高い熱力学的安定性を示す。好ましくは、DARPinは、N末端及びC末端のキャッピングモチーフを有するモチーフを2つ〜4つ含んでおり、疎水性領域が遮蔽され、溶解度の増大が可能である。
フィブロネクチンIII(FN3)ドメインから誘導されるタンパク質を使用して、好適な非Ig系代替的足場を作製することもできる。例えば、ヒトフィブロネクチンの10番目のフィブロネクチンIIIドメイン(FN10)は、7つのβストランド及び3つの結合ループを有するβサンドイッチに対応し、ジスルフィドブリッジを有さずにIgドメインと構造的相同性を示す。一態様では、FN10の結合ループ(それぞれ、長さ約15〜21のアミノ酸)は、ランダム化することができ、ドメインは、ファージ及び酵母菌の双方にディスプレイされ、望ましい特性を有する足場用に選択される。アドネクチン(Adnexus、現Bristol−Myers−Squibb)は、この方法でランダム化され、ディスプレイされた10番目のFN3ドメインを用いて作製された代表的な足場である。FN3ドメインを含む代替的な代表的足場は、セントリン(商標)である。セントリン(商標)は、ヒトテネイシンC(TNC)のFN3ドメインのコンセンサス配列を含む。セントリン(商標)足場は、抗体可変ドメイン(すなわち、CDR1、CDR2、及びCDR3)に対して構造的相同性を有するループ(すなわち、DE、BC、及びFG)を有し、システイン、ジスルフィド、またはグリコシル化残留物非含有の、小さく(約10kDa)、単一であり、かつ高安定性である1つのドメインタンパク質である。これらの分子は、最良の生物物理学的性質(例えば、発現が100mg/mL超、溶解度が170mg/mL超、溶融温度が82℃超、予測される低免疫原性、及び1カ月を超える期間の血清中での安定性)を有し、安定性の向上のために遺伝子操作され得る。このため、センチリン(商標)は、本発明の結合分子中で使用するために、FNドメインから誘導される好適な代替的足場である。
一実施形態では、本明細書に記載されるように、結合分子は、センチリン(商標)または配列番号14〜59または配列番号113〜666のいずれか1つのアミノ酸配列を含むFN3ドメインを含む。本明細書に記載の結合分子の代表的なFN3ドメイン配列としては、Luk17及びLuk12(それぞれ、配列番号14及び配列番号22)が挙げられる。
タンパク質主鎖としてアビマー構造体を利用して、好適な非Ig系代替的足場を作製することもできる。アビマー足場は、低密度リポタンパク質(LRL)細胞表面レセプター由来のAドメインのオリゴマー化をベースにしている。好ましくは、アビマー足場は、全域に保存されるAドメインの残基を含み、長さ約35アミノ酸であり、3つのジスルフィドブリッジを有する4つのループを含む。
加えて、本発明は、また、例えば、ナノボディ、ドメイン抗体(dAb)、BiTE(bispecific T cell engager)、DART(dual affinity retargeting protein)及びTandAb(Tetravalent tANDem AntiBodies)から選択される、Ig様足場を含む結合分子を意図する(例えば、Wurch et al.,「Novel Protein Scaffolds as Emerging Therapeutic Proteins:From Discovery to Clinical Proof−of−Concept,」Trends in Biotechnology 30(11):575〜582(2012)を参照されたい、これらはその全体が、参照によって援用される)。
結合分子は、代替的足場に結合された抗体、それらの断片、または誘導体を含む融合タンパク質でもあってもよい。一実施形態では、結合分子は、抗体、フィブロネクチンドメイン、または抗体フィブロネクチンドメイン融合タンパク質を含む。例えば、一態様では、本発明の結合分子は、例えば、SdgB−グリコシル化SDR含有タンパク質などグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質に結合可能な全長抗体または抗体断片を含み、更に、LukAB、LukD、またはLukEなどのブドウ球菌ロイコトキシンに結合可能である代替的足場を含む。ブドウ球菌の臨床的分離株は、異なる株種間で異なる配列を有し得ると理解されている。このため、一態様では、代替的足場は、配列番号10との80%、90%、95%、97%、98%または99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を有するLukA、配列番号11との80%、90%、95%、97%、98%または99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を有するLukB、配列番号12との80%、90%、95%、97%、98%または99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を有するLukD、または配列番号13との80%、90%、95%、97%、98%または99%の配列同一性を有するアミノ酸配列を有するLukEに結合可能なFN3ドメインを含む。一態様では、結合分子の代替的足場は、配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA、配列番号11のアミノ酸配列を有するLukB、配列番号12のアミノ酸配列を有するLukD、配列番号13のアミノ酸配列を有するLukEに結合可能なFN3ドメインを含む。別の態様では、結合分子の代替的足場は、配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA及び配列番号11のアミノ酸配列を有するLukBを含むLukAB複合体を結合可能なFN3ドメインを含む。別の態様では、結合分子の代替的足場は、配列番号12のアミノ酸配列を有するLukD及び配列番号13のアミノ酸配列を有するLukEを含むLukED複合体を結合可能なFN3ドメインを含む。
結合分子は、ファージディスプレイまたはライブラリースクリーニング法により作製される(または入手可能である)と予測される。別の方法としては、結合分子は、既存の(モノクローナル)抗体から足場、例えば、本明細書にて開示したような足場へのグラフト化CDR配列により作製される。
用語「に結合可能である」、「結合する」、「特異的に認識する」、「に配向する」及び「と反応する」は、本発明により、結合ドメインは、エピトープの1つ以上のアミノ酸と特異的に相互作用可能であることを意味する。
用語「特異的に結合できない」は、本発明の結合ドメインが、試験条件下で例えば、非標的タンパク質などの別のタンパク質または抗原に結合しないことを意味する。例えば、本開示では、プロテインAの結合は、実施例に明記された条件下で、プレート系直接ELISAアッセイを用いて測定したが、CH3突然変異H435R/Y436F(例えば、構造体3〜7)を含む分子の結合に関して、プロテインAへの相当量の結合が検出されることはなかった。しかし、100〜1000倍超のタンパク質を用いて同一の実験を実施した場合は、いくらかのプロテインAの結合(非特異的)が検出されることもある。この一般的な原理は、本明細書に記載された条件下でのヒトFcγRI結合(またはそれらを欠く場合)及びSbi結合(またはそれらを欠く場合)にも適用される。
「タンパク質」(それらの断片、好ましくは生物学的活性断片、及びペプチドなど、通常、30未満のアミノ酸を有する)は、ペプチド共有結合を介して互いに連結される1つ以上のアミノ酸を含む(アミノ酸鎖となる)。本明細書で使用するとき、用語「ポリペプチド」は、共に結合される30超のアミノ酸鎖である。ポリペプチドは、二量体、三量体及び高オリゴマー(すなわち、2つ以上のポリペプチド分子からなる)などの多量体を形成してもよい。こうした二量体、三量体などを形成するポリペプチド分子形状は、同一であっても、または同一でなくてもよい。こうした多量体の対応する高次構造体は、その結果として、ホモ二量体またはヘテロ二量体、ホモ三量体またはヘテロ三量体などと称される。ヘテロ多量体の例は抗体分子であり、その自然発生形態において、2つの同一の軽ポリペプチド鎖及び2つの同一の重ポリペプチド鎖からなる。
また、用語「ポリペプチド」及び「タンパク質」とは、修飾が、例えば、グリコシル化、アセチル化、リン酸化反応などの翻訳後修飾により行われる天然修飾ポリペプチド/タンパク質を意味する。本明細書で称されるとき、「ポリペプチド」は、PEG化など化学修飾されていてもよい。こうした修飾は当業者に周知である。
アラニン(Ala、またはA);アルギニン(Arg、またはR);アスパラギン(Asn、またはN);アスパラギン酸(Asp、またはD);システイン(Cys、またはC);グルタミン(Gln、またはQ);グルタミン酸(Glu、またはE);グリシン(Gly、またはG);ヒスチジン(His、またはH);イソロイシン(Ile、またはI):ロイシン(Leu、またはL);リジン(Lys、またはK);メチオニン(Met、またはM);フェニルアラニン(Phe、またはF);プロリン(Pro、またはP);セリン(Ser、またはS);スレオニン(Thr、またはT);トリプトファン(Trp、またはW);チロシン(Tyr、またはY);及びバリン(Val、またはV)からなる群から選択されるアミノ酸など、用語「アミノ酸」または「アミノ酸残基」は、典型的には、当該技術認識された定義を有するアミノ酸を意味する。概して、アミノ酸は、非極性側鎖(例えば、Ala、Cys、Ile、Leu、Met、Phe、Pro、Val);負電荷側鎖(例えば、Asp、Glu);正電荷側鎖(Arg、His、Lys);または非荷電極性側鎖(Asn、Cys、Gln、Gly、His、Met、Phe、Ser、Thr、Trp及びTyrなど)を有するものとしてグループ化され得る。
本明細書で使用するとき、用語「毒性因子」とは、細菌が、宿主内の微小環境で定着(細胞への接着を含む)、免疫回避(すなわち、宿主の免疫応答の回避)、免疫抑制(すなわち、宿主の免疫応答の阻害)を達成できるようにし、細胞への進入及び細胞からの脱出を可能にし(病原体が細胞内のものである場合)、及び/または宿主から栄養を得ることができるようにする、細菌によって発現される分子を意味する。毒性因子は、バクテリオファージなどの可動遺伝因子上でコードされてもよく、また遺伝子水平伝播を介して容易に拡散され得る。黄色ブドウ球菌毒性因子の非限定的例としては、ヒアルロニダーゼ、プロテアーゼ、コアグラーゼ、リパーゼ、デオキシリボヌクレアーゼ、エンテロトキシン、及び他の毒素(例えば、LukAB,LukD、またはLukEなどの細胞膜に作用する毒素)が挙げられる。本発明の目的のため、SDR含有タンパク質などのブドウ球菌表面タンパク質(例えば、ClfA、ClfB、SdrC、SdrD、SdrE、SdrF、SdrG、及びSdrH)もまた、毒性因子と考えられる。
用語「抗体」の定義としては、モノクローナル抗体、キメラ抗体、単鎖抗体、ヒト化抗体及びヒト抗体などの実施形態が挙げられる。全長抗体に加えて、この定義には、抗体誘導体類及び抗体断片、とりわけFab断片なども含まれる。抗体断片または誘導体は更に、ドメイン抗体またはナノボディなどのF(ab′)、Fv、scFv断片、または単一ドメイン抗体、単に1つの可変ドメインを含む単一可変ドメイン抗体、または免疫グロブリン単一可変ドメインを含み、これらはVHH、VHまたはVLであってもよく、他のV領域またはドメインから独立して抗原またはエピトープに特異的に結合する(例えば、Harlow and Lane,Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring harbor Press(1988);Harlow and Lane, Using Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (1999); Kontermann and Dubel,ANTIBODY ENGINEERING, Springer, 2nd ed. 2010;及びLittle,RECOMBINANT ANTIBODIES FOR IMMUNOTHERAPY, Cambridge University Press 2009を参照されたい(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)。また、該用語は、ダイアボディ(diabody)またはDual−Affinity Re−Targeting(DART)を更に含む。更に、(二重特異性)単鎖ダイアボディ、タンデムダイアボディ(Tandab)、「ミニボディ(minibody)」((VH−VL−CH3)、(scFv−CH3)、または(scFv−CH3−scFv)などの構造体によって例示される)、「Fc DART」及び「IgG DART」、トリアボディ(triabody)などのマルチボディ(multibody)であるが予測される。
免疫グロブリンの単一可変ドメインは、単離抗体の単一可変ドメインポリペプチドのみでなく、抗体単一可変ドメインポリペプチド配列の1つ以上のモノマーを包含する、より大きいポリペプチドを含む。
さまざまな手技が当技術分野において既知であり、こうした抗体及び/または断片の製造に使用され得る。したがって、(抗体)誘導体は、ペプチド模倣体により生成することができる。更に、単鎖抗体のために記載された技術(とりわけ、米国特許第4,946,778号(Ladner et al., Kontermann and Dubel)、ANTIBODY ENGINEERING Springer,2nded.2010,and Little,RECOMBINANT ANTIBODIES FOR IMMUNOTHERAPY, Cambridge University Press, 2009を参照されたい(そのそれぞれ全体が、参照によって本明細書に援用される))を適合させて、選択されたポリペプチド(複数可)に特異的な単鎖抗体を作製することができる。また、トランスジェニック動物を使用して、本発明のポリペプチド及び融合タンパク質に特異的なヒト化抗体を発現させることができる。モノクローナル抗体の調製のため、連続細胞株培養により作製された抗体を提供することができる、任意の技術を使用できる。こうした技術の例としては、ハイブリドーマ法(Kohler and Milstein、「Continuous Cultures of Fused Cells Secreting Antibody of Predefined Specificity、Nature 256:495〜497(1975)、その全体が参照によって援用される)、トリオーマ法、ヒトB細胞ハイブリドーマ法(Kozbor et al.,「The Production of Monoclonal Antibodies From Human Lymphocytes」Immunology Today 4:72〜79(1983)(これらはその全体が、参照によって援用される))、ヒトモノクローナル抗体を作製するためのEBVハイブリドーマ法(Cole et al.,MONOCLONAL ANTIBODIES AND CANCER THERAPY, Alan R. Liss,Inc.,pp.77〜96(1985)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。BIAcore systemで使用するため、表面プラズモン共鳴を使用して、CD3エプシロンなどの標的ポリペプチドのエピトープに結合しているファージ抗体の効率を増大させることができる(Schier et al., 「Efficient In Vitro Affinity Maturation of Phage Antibodies Using BIAcore Guided Selections」Human Antibodies Hybridomas 7:97〜105(1996);Malmborg et al., 「BIAcore as a Tool in Antibody Engineering」J.Immunol. Methods 183:7〜13(1995)、(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)。本発明の文脈において、用語「抗体」は、抗体構造体を含むことが予測され、とりわけウイルスまたはプラスミドベクターを介してトランスフェクトされ得る、及び/または形質導入され得る抗体構造体などの宿主中で発現し得る。
更に、本明細書内で用いられるとき、用語「抗体」は、記載された抗体と同一特異性を示す、本明細書に記載の抗体の誘導体または変異体に関する。「抗体変異体」の例としては、非ヒト抗体のヒト化変異体、「アフィニティ成熟」抗体(例えば、Hawkins et al.,「Selection of Phage Antibodies by Binding Affinity. Mimicking Affinity Maturation」 J. Mol. Biol.254:889〜896(1992)及びLowman et al.,「Selecting High−Affinity Binding Proteins by Monovalent Phage Display」 Biochemistry 30:10832〜10837(1991)を参照されたい(そのそれぞれが、全体に参照によって援用される))及び修飾されたエフェクター官能基(複数可)を有する抗体変異体(例えば、米国特許第5,648,260号(Winter et al., Kontermann and Dubel)、ANTIBODY ENGINEERING,Springer, 2nd ed.2010,and Little,RECOMBINANT ANTIBODIES FOR IMMUNOTHERAPY,Cambridge University Press,2009を参照されたい)(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される))が挙げられる。
1つの代表的抗体作製方法としては、例えば、ファージまたはリボソームディスプレイライブラリーなどのスクリーニングタンパク質の発現ライブラリーが挙げられる。ファージディスプレイは、例えば、米国特許第5,223,409号(Ladner et al.)Smith,「Filamentous Fusion Phage:Novel Expression Vectors That Display Cloned Antigens on the Virion Surface,「Science 228:1315〜1317(1985); Clackson et al.,「Making Antibody Fragments Using Phage Display Libraries」Nature 352:624〜628(1991)に記載され、これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される。
ディスプレイライブラリーの使用に加えて、特定の抗原を使用して、非ヒト動物(例えば、げっ歯類、マウス、ハムスターまたはラット)の免疫化を行うことができる。例えば、ヒトIg遺伝子座の大型断片を有するが、マウス抗体の産生が行われないマウス株を、遺伝子操作することが可能である。ハイブリドーマ技術を用いて、所望の特異性を有する遺伝子由来の抗原特異的モノクローナル抗体を作製し、選択することができる。例えば、XENOMOUSE(商標)、Green et al.,「Antigen−Specific Human Monoclonal Antibodies From Mice Engineered With Human Ig Heavy and Light Chain YACs」 Nature Genetics 7:13〜21(2004)、米国特許第2003−0070185号(Jakobovits et al.,)WO96/34096(Kucherlapati et al.,)及びWO96/33735(Kucherlapati et al.,)を参照されたい(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される))。
抗体またはこれらの断片も、ヒトT細胞エピトープの特定の欠失により、またはWO98/52976(Carr et al)及びWO00/34317(Carr et al)(参照としてそれらの全体が本明細書に援用される)に開示されている方法による「脱免疫化」により修飾されてもよい。要約すると、MHCクラスIIに結合するペプチドに関して、抗体の重鎖及び軽鎖可変ドメインを分析することができ、これらのペプチドは、潜在的T細胞エピトープを示す。(WO98/52976(Carr et al.)及びWO00/34317(Carr et al.,)に定義されるとおり(そのいずれも、その全体が参照として本明細書に援用される))。潜在的T細胞エピトープの検出には、「ペプチドスレッディング」と称されるコンピュータによるモデル化法を適用することができ、加えて、VH及びVL配列に存在するモチーフについては、(WO98/52976(Carr et al.)及びWO00/34317(Carr et al.)に記述されているとおり(そのいずれも、その全体が参照として本明細書に援用される))、ヒトMHCクラスII結合ペプチドのデータベースを検索することができる。これらのモチーフは、18種類の初代MHCクラスII DRアロタイプのいずれかに結合し、このため、潜在的T細胞エピトープを構成する。検出される潜在的T細胞エピトープは、可変ドメイン中の少ない数のアミノ酸残基の置換、または好ましくは単一のアミノ酸置換基により消失させることができる。典型的には、保存的置換が行われる。多くの場合、排他的ではないが、ヒト生殖系列抗体配列中の任意の位置に共通のアミノ酸を使用してもよい。ヒト生殖系列配列は、例えば、Tomlinson et al.,「The Repertoire of Human Germline VH Sequences Reveals About Fifty Groups of VH Segments With Different Hypervariable Loops,」J. Mol. Biol. 227:776〜798(1992);Cook et al.,「The Human Immunoglobulin VH Repertoire」 Immunol. Today 16(5):237〜242(1995);及びTomlinson et al.,「The Structural Repertoire of the Human V Kappa Domain」 EMBO J.14:14:4628〜4638(1995)、(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)に開示されている。V BASEディレクトリは、ヒト免疫グロブリン可変領域配列の包括的ディレクトリを提供する(Tomlinson, L A. et al. MRC Centre for Protein Engineering, Cambridge,UKにより編集)。これらの配列は、例えば、フレームワーク領域及びCDRのヒト配列源として使用することが可能である。例えば、米国特許第6,300,064号(Knappik et al.,)に記載されているように、コンセンサスヒトフレームワーク領域も使用することができる(これらはその全体が、参照によって援用される)。VH及びVLを共にペアリングすることにより、単一の抗原結合部位が形成される。VHに最も近位である重鎖定常(CH)ドメインは、CH1として示される。各L鎖は、1つの共有ジスルフィド結合によりH鎖に連結され、2つのH鎖は、H鎖アイソタイプに依存して、1つ以上のジスルフィド結合により互いに連結する。VH及びVLドメインは、フレームワーク領域(FR1、FR2、FR3、及びFR4)と称される比較的保存された配列である4つの領域で構成され、高頻度可変配列の3つの領域の足場が形成される(相補的決定領域CDR)。CDRは、抗体と抗原との特異的相互作用を担う残基の大部分を含む。CDRは、CDR1、CDR2、及びCDR3として称される。したがって、重鎖上のCDR構成要素は、H1、H2、及びH3と称され、軽鎖上のCDR構成要素は、L1、L2、及びL3と称される。
用語「可変」とは、それらの配列において可変性を示し、かつ特定の抗体(すなわち、「可変ドメイン(複数可)または「V領域」)の特異性及び結合アフィニティの決定に関与する、免疫グロブリンドメインの部分を称する。可変性は、抗体の可変ドメイン全体に均等に分配されるものではなく、それぞれの重鎖及び軽鎖可変領域のサブドメイン内に集中している。
これらのサブドメインは、「高頻度可変」領域または「相補的決定領域(CDR)と称される。可変ドメインの、より保存される(すなわち、非高頻度可変)部分は、「フレームワーク領域(FRM)」と称される。自然発生重鎖及び軽鎖の可変ドメインは、それぞれ、4つのFRM領域を含み、大きくβシート構造を取り、3つの高頻度可変領域により連結され、これは結合するループを形成し、場合によっては、βシート構造体の一部を形成する。各鎖における高頻度可変領域は、FRMによって近位に接近して一緒に保持され、他の鎖からの高頻度可変領域とともに、抗原結合部位の形成に寄与している。(Wu and Kabat,「An Analysis of the Sequences of the Variable Regions of Bence Jones Proteins and Myeloma Light Chains and their Implications for Antibody Complementarity」J. Exp. Med.132:211〜250(1970)を参照されたい(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。定常ドメインは、抗原結合には直接関与していないが、例えば、抗体依存性細胞傷害及び相補的活性化など、さまざまなエフェクター機能を示す。
本明細書で使用されるとき、用語「高頻度可変領域」(「相補的決定領域」またはCDRとしても公知である)は、(通常は、極端な配列可変性がある3つまたは4つの短い領域であり)抗原結合部位を形成する免疫グロブリンのV領域ドメイン内であり、かつ、抗原特異性の主要決定因子である抗体のアミノ酸残基を指す。CDR残基の同定には少なくとも2つの方法がある:(1)異種間の配列可変性に基づく手法(Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed. NIH Publication No.91〜3242(1991)(これらはその全体が、参照によって援用される);及び(2)抗原抗体複合体の結晶学的研究に基づく手法(Chothia et al.,「Canonical Structures For the Hypervariable Regions of Immunoglobulins」J.Mol. Biol.196:901〜917(1987)(これらはその全体が、参照によって援用される)。しかし、同一の領域ではないが、2つの残基を同定する技術が重なり合った領域を確定する程度にまで組み合わせて、ハイブリッドCDRを確定することができる。しかし、概して、CDR残基は、Kabat(番号付け)システムに従って同定されることが好ましい。
本明細書で使用されるとき、用語「抗原結合ドメイン」、「抗原結合断片」及び「抗体結合領域」は、抗体と抗原との間の特異的結合を担うアミノ酸を含む抗体分子の一部を称する。本明細書内の上記に記載されるように、特異的に認識され、抗体により結合される抗原の一部は、「エピトープ」と称される。上述のように、抗原結合ドメインは、典型的には、抗体軽鎖可変領域(VL)及び抗体重鎖可変領域(VH)を含み得るが、その両方を含む必要はない。Fd断片は、例えば、2つのVH領域を有し、多くの場合、無傷の抗原結合ドメインのうちいくつかの抗原結合機能を保持する。抗体の抗原結合断片の例としては、次のものがあげられる;(1)VL、VH、軽鎖定常(CL)及びCH1ドメインを有する一価の断片であるFab断片;(2)ヒンジ領域でジスルフィドブリッジにより連結されている2つのFab断片を有する二価の断片である、F(ab断片;(3)2つのVH及びCH1ドメインを有するFd断片;(4)抗体の一群のVLドメイン及びVHドメインを有するFvフラグメント;(5)VHドメインを有するdAb断片(Ward et al.,「Binding Activities of a Repertoire of Single Immunoglobulin Variable Domains Secreted From Escherichia coli 」Nature 341:544〜546(1989)(これらはその全体が、参照によって援用される)、(6)分離された相補的決定領域(CDR);及び(7)例えばscFVライブラリーから誘導される単鎖Fv(scFv)。Fv断片の2つのドメインVL及びVHは、単離された遺伝子によってコードされ、組換え方法を用いて、VL及びVH領域が対になり一価分子を形成する単一タンパク質鎖としてそれらを作成し得る合成リンカーによりそれらを結合することができる(単鎖Fv(scFv)として公知である(例えば、Huston et al.,「Protein Engineering of Antibody Binding Sites: Recovery of Specific Activity in an Anti−Digoxin Single−Chain Fv Analogue Produced in Escherichia coli」 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:5879〜5883(1988)を参照されたい)(これにより、その全体が、参照によって援用される))。これらの抗体断片は、当業者に公知の従来技術を使用して得られ、この断片の機能を無傷抗体と同じ方法で評価する。
本明細書で使用するとき、用語「モノクローナル抗体」とは、実質的に均質の抗体集団から入手した抗体を意味する(すなわち、集団を構成する個々の抗体は、考えられる自然発生突然変異及び/または少量存在し得る翻訳後修飾(例えば、異性化、アミド化)を除き、同一である)。モノクローナル抗体は、非常に特異性が高く、単一の抗原部位に対して配向される。更に、典型的には、異なる抗原決定基(エピトープ)に対して指向される、異なる抗体を含む従来の(ポリクローナル)抗体の調製と対照的に、各モノクローナル抗体は、抗原上で単一抗原決定基に対して指向する。それらの特異性に加えて、モノクローナル抗体は、ハイブリドーマ培養物により合成され、他の免疫グロブリンにより汚染されていないという点で有利である。
修飾語「モノクローナル」とは、抗体の実質的に同質な集団から得られる場合の抗体の特徴を示し、任意の特定の方法で抗体の産生に必要であるものとして解釈されるものではない。例えば、本発明によって使用されるモノクローナル抗体は、最初にKohler et al.,(「Continuous Cultures of Fused Cells Secreting Antibody of Predefined Specificity」Nature 256:495(1975))によって記述されたハイブリドーマ法により作製されてもよく、または組換えDNA法によって作製されてもよい(例えば、米国特許第4,816,567号(Cabilly et al.)を参照されたい(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される))。
また、Clackson et al.,「Making Antibody Fragments Using Phage Display Libraries,」 Nature 352:624〜628(1991)及びMarks et al.,「By−Passing Immunization. Human Antibodies From V−gene Libraries Displayed on Phage、J.Mol.Biol.222:581〜597(1991)(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)に記載されている技術を用いて、「モノクローナル抗体」をファージ抗体ライブラリーから単離してもよい。
本発明のモノクローナル抗体は、特定の種から誘導される抗体または特定の抗体クラスまたはサブクラスに族する抗体において、重鎖及び/または軽鎖の一部が、対応する配列と同一であるか、または相同である「キメラ」抗体(免疫グロブリン)を特異的に含み、所望の生物活性を示す限り、別の種から誘導される抗体または別の抗体クラスまたはサブクラスに族する別の抗体、並びにこうした抗体の断片において、鎖(複数可)の残部は、対応する配列と同一であるか、または相同である(米国特許第4,816,567号(Cabilly et al.;Morrison et al.,)「Chimeric Human Antibody Molecules: Mouse Antigen−Binding Domains With Human Constant Region Domains」Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:6851〜6855(1984)、これらはいずれも、参照によってその全体が援用される)。本明細書で目的とするキメラ抗体としては、非ヒト霊長類から誘導される可変ドメイン抗原結合配列(例えば、旧世界ザル、類人猿など)及びヒト定常領域配列を含む「霊長類化」抗体が挙げられる。
モノクローナル抗体は、非ヒト動物から得ることができ、次に、修飾し(例えば、ヒト化、脱免疫化、キメラ化など)、当該技術分野において公知の組換えDNA技術を使用して産生することができる。キメラ抗体を作製するための種々の方法が記述されてきた。例えば、Morrison et al.,「Chimeric Human Antibody Molecules:Mouse Antigen−Binding Domains With Human Constant Region Domains,」Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.81:6851(1985);Takeda et al.,「Construction of Chimeric Processed Immunoglobulin Genes Containing Mouse Variable and Human Constant Region Sequences」Nature 314:452(1985);米国特許第4,816,567号(Cabilly et al.)、米国特許第4,816,397号(Boss et al.)、EP 0171496(Tanaguchi et al.);EP0173494(Morrison et al.,) GB 2177096(Neuberger et al.,)、を参照されたい。これらはいずれも、参照によってその全体が援用される。
非ヒト(例えば、マウス)抗体の「ヒト化」形態は、ほとんどの場合、ヒト配列のキメラ免疫グロブリン、免疫グロブリン鎖またはそれらの断片(Fv、Fab、Fab′、F(ab′)、または抗体の他の抗原結合サブ配列など)であり、非ヒト免疫グロブリンから誘導される最少の配列を含有する。ほとんどの場合、ヒト化抗体は、受容体の高頻度可変領域(CDRも)由来の残基が、所望の特異性、アフィニティ、及び能力を有する、マウス、ラット、またはウサギなどの、非ヒト種の高頻度可変領域由来の残基(供与体抗体)によって置換されるヒト免疫グロブリン(受容体抗体)である。いくつかの例では、ヒト免疫グロブリンのFvフレームワーク領域(FR)残基は、対応する非ヒト残基によって置換される。更に、本明細書で使用するとき、「ヒト化抗体」は、受容体抗体もしくは供与体抗体のいずれにも見出されることのない残基もまた含み得る。これらの修飾を行って更に抗体性能を洗練させ、最適化させる。また、ヒト化抗体は、任意で少なくとも一部の免疫グロブリン定常領域(Fc)、典型的にはヒト免疫グロブリンの少なくとも一部も含む。更なる詳細については、Jones et al.,「Replacing the Complementarity−Determining Regions in a Human Antibody With Those From a Mouse」Nature 321:522〜525(1986)、及びReichmann et al.,「Reshaping Human Antibodies for Therapy」Nature 332:323〜329(1988)(それぞれその全体が、参照によって本明細書に援用される)を参照されたい。
また、例えば、ヒト化抗体は、ヒト重鎖及び軽鎖遺伝子を発現するが、内因性マウス免疫グロブリン重鎖及び軽鎖遺伝子を発現することができないトランスジェニックマウスを用いて作製されてもよい。Winterは、本明細書に記載のヒト化抗体を調整するために使用され得る例示的CDRグラフト法について記載する(米国特許第5,225,539号(Winter et al.,)(これらはその全体が、参照によって援用される)。特定のヒト抗体のCDRはすべて、非ヒトCDRの少なくとも一部で置換されてもよく、またはわずかないくつかのCDRが、非ヒトCDRにより置換されてもよい。ヒト化抗体の所定の抗原への結合に必要とされるCDRの数を置き換えることだけが必要である。
ヒト化抗体またはこれらの断片は、例えば、抗原の結合に直接関与していないFv可変ドメインの配列とヒトFv可変ドメイン由来の等価の配列との置換によって生成され得る。ヒト化抗体またはそれらの断片を産生する代表的方法は、Morrison, SL., 「Transfectomas Provide Novel Chimeric Antibodies」Science 229:1202〜1207(1985);米国特許第5,585,089号(Queen et al.);米国特許第5,693,761号(Queen et al.);米国特許第5,693,762号(Queen et al.);及び米国特許第5,859,205号);及び米国特許第6,407,213号(Carter et al.,)(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)により提供される。これらの方法としては、少なくとも1つの重鎖または軽鎖由来の、全部または一部の免疫グロブリンFv可変ドメインをコードする核酸配列を単離すること、操作すること、及び発現することが挙げられる。上記のように、並びに他の供給源から、所定の標的に対する抗体を産生するハイブリドーマからこのような核酸を得ることができる。その後、ヒト化抗体分子をコードする組換えDNAが、適切な発現ベクターにクローニングされ得る。
ヒト化抗体は、保存的置換、コンセンサス配列置換、生殖系列置換、及び/または復帰突然変異の導入により最適化され得る。こうした変化免疫グロブリン分子は、当該技術分野において公知のいくつかの技術により作製することができ(例えば、Teng et al.,「Construction and Testing of Mouse−Human Heteromyelomas for Human Monoclonal Antibody Production」Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80:7308〜7312(1983);Kozbor et al.,「The Production of Monoclonal Antibodies from Human Lymphocytes」Immunology Today 4:72〜79(1983);Olsson et al.,「Human−−Human Monoclonal Antibody−Producing Hybridomas: Technical Aspects」Meth. Enzymol. 92:3〜16(1982)(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)、EP239400(Winter)の教示により作製され得る(これらはその全体が、参照によって援用される)。
用語「ヒト抗体」としては、例えば、Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed. NIH Publication No.91〜3242(1991)によって記述されているもの(これらはその全体が、参照によって援用される)など、当該技術分野において公知のヒト生殖系列免疫グロブリン配列に実質的に対応する可変領域及び定常領域を有する抗体が挙げられる。本発明のヒト抗体としては、例えば、CDR、特にCDR3において、ヒト生殖系列免疫グロブリン配列によってコードされないアミノ酸残基を挙げることもできる(例えば、インビトロでのランダムまたは部位特異的突然変異誘発により、またはインビボでの体細胞突然変異により導入される突然変異)。ヒト抗体は、ヒト生殖系列免疫グロブリン配列によってコードされないアミノ酸残基で置換した、少なくとも1つの、2つの、3つの、4つの、5つの、またはそれを超える位置を有してもよい。
「二重特異性」または「二機能性」抗体または免疫グロブリンは、2つの異なる重鎖/軽鎖対及び2つの異なる結合部位を有する人工ハイブリッド抗体または免疫グロブリンである。二重特異性抗体は、ハイブリドーマの融合またはFab'断片の連結など、様々な方法によって作製することができる(例えば、Songsivilai & Lachmann「Bispecific Antibody: A Tool for Diagnosis and Treatment of Disease」 Clin. Exp. Immunol. 79:315〜321(1990)を参照されたい(これらはその全体が、参照によって援用される))。抗体またはそれらの抗原結合断片を得るために当業者に既知の多数の方法が利用可能である。例えば、組換えDNA法を用いて作製することができる(米国特許第4,816,567号(Cabilly)(その全体が参照によって本明細書に援用される))。既知の方法に従って、モノクローナル抗体もハイブリドーマの作製によって生成することができる(例えばKohler et al.,「Continuous Cultures of Fused Cells Secreting Antibody of Predefined Specificity,」Nature 256:495(1975)を参照されたい(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。その後、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)及び表面プラズモン共鳴(BIACORE(商標))分析などの標準方法を用いて、この方法で形成されたハイブリドーマのスクリーニングを行い、特定の抗原と特異的に結合する抗体を産生する1つ以上のハイブリドーマを同定する。免疫原として、例えば、組換え型抗原、自然発生型、任意の変異体またはこれらの断片、並びにそれらの抗原ペプチドなど、特定の抗原の任意の形態を使用してもよい。
用語「CDR」及びその複数形「CDRs」とは、相補的決定領域(CDR)を意味し、そのうちの3つは、軽鎖可変領域(CDRL1、CDRL2、及びCDRL3)の結合特性を構成し、かつ3つは、重鎖可変領域(CDRH1、CDRH2、及びCDRH3)の結合特性を構成する。CDRは、抗体分子の機能的活性に寄与し、足場またはフレームワーク領域を含むアミノ酸配列により分離される。正確な定義的CDR境界及び長さを、異なる分類及び番号付け方式に供する。このため、CDRは、Kabat、Chothia、コンタクトまたは他の任意の境界定義法によって言及される場合もある。異なる境界にかかわらず、これらの系はそれぞれ、可変配列内にいわゆる「高頻度可変領域」を構成する若干の重なりを有する。このため、これらの系によるCDR定義は、隣接するフレームワーク領域に関して、長さ及び境界区域が異なってもよい。例えば、Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed.NIH Publication No.91−3242(1991);Chothia et al., 「Canonical Structures For the Hypervariable Regions of Immunoglobulins」 J. Mol. Biol.196:901(1987);及びMacCallum et al., 「Antibody−Antigen Interactions:Contact Analysis and Binding Site Topography,」J. Mol. Biol.262:732(1996)(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)を参照されたい。
典型的には、CDRは、カノニカル(限られた)構造体に分類され得る、ループ構造体を形成する。用語「カノニカル構造体」とは、抗原結合(CDR)ループにより採択される主鎖コンフォメーションを意味する。比較構造的研究から、6つの抗原結合ループのうちの5つが、入手可能なコンフォメーションの制限されたレパートリーのみを有することが見出された。各カノニカル構造体は、ポリペプチド主鎖のねじれ角によって特性を決定することができる。このため、抗体間の対応するループは、ループのほとんどの部分における高アミノ酸配列可変性にもかかわらず、非常に類似している三次元構造を有し得る(Chothia et al., 「Canonical Structures For the Hypervariable Regions of Immunoglobulins,」 J. Mol. Biol.196:901 (1987); Chothia et al., 「Conformations of Immunoglobulin Hypervariable Regions」Nature 342:877(1989);Martin and Thornton, 「Structural Families in Loops of Homologous Proteins:Automatic Classification, Modelling and Application to Antibodies」J. Mol. Biol. 263:800 (1996)(これらはそれぞれ、その全体が、参照によって援用される)。更に、採択されたループ構造体とそれを取り囲むアミノ酸配列との間に任意の関係がある。特定のカノニカルクラスのコンフォメーションは、ループの長さと、ループ内並びに保存フレームワーク内(すなわちループの外側)の主要な位置に常在するアミノ酸残基と、によって決定される。このため、特定のカノニカルクラスへの割当ては、これらの主要アミノ酸残基の存在に基づいて行うことができる。
用語「カノニカル構造体」には、例えば、Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed.NIH Publication No.91−3242(1991)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)によりカタログに登録されているように、抗体の線状配列に関する考察も含み得る。Kabat付番スキーム(系)は、一貫した方法において抗体可変ドメインのアミノ酸残基の番号付けに関して広く採択されている標準であり、かつ、本明細書の他の場所にて言及するように、本発明において好ましいスキームである。
抗体のカノニカル構造体抗体を決定するために、追加の構造的考察を使用することもできる。例えば、Kabat番号付けによっては完全に反映されない差異を、Chothiaらの番号付け方式により記述することができ、及び/または、例えば、結晶学及び二次元または三次元コンピューターモデリングなどの他の技術により明らかにすることができる。
したがって、所定の抗体配列をカノニカルクラスとしてもよく、特に(例えば、種々のカノニカル構造体をライブラリー内に含むものとする要求に基づいて)、適したシャーシ(chassis)配列を同定することが可能になる。Chothia et al., 「Canonical Structures For the Hypervariable Regions of Immunoglobulins」 J. Mol. Biol.196:901(1987)(これらはその全体が、参照によって援用される)により記述されているような抗体アミノ酸配列のKabat番号付け及び構造的考察並びに抗体構造体のカノニカル態様の構成に関するこれらの示唆は、文献に記載されている。
CDR3は、典型的には、抗体結合部位内で分子多様性の最も大きい供給源である。H3は、例えば、2つのアミノ酸残基ほどの短さであってもよく、または26アミノ酸を超えてもよい。免疫グロブリンの異なる分類のサブユニット構造及び三次元構造は、当該技術分野において公知である。抗体構造体の総説については、Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, eds. Harlow et al.,1988(その全体が、参照によって援用される)を参照されたい。当業者であれば、例えば、CH、VH、CL、VL、CDR、FR構造などそれぞれのサブユニット構造体が抗原に結合する(すなわち、抗原結合断片)、または、例えばFc受容体及び/または補体に結合する及び/またはそれを活性化するCHサブユニットの一部に結合する、例えばVH、VL、またはCDRサブユニットの一部などの活性断片を含むことを理解するであろう。CDRは、典型的には、Sequences of Proteins of immunological Interest, US Department of Health and Human Services (1991), eds. Kabat et al.,(その全体が、参照によって援用される)に記載されているようなKabatCDRを指す。
抗原結合部位の特性を決定する別の標準は、Chothiaにより記述されているように高頻度可変性ループに言及するものである(例えば、Chothia et al.,「Structural Repertoire of the Human VH Segments」J.Mol.Biol.227:799〜817(1987);及びTomlinson et al.,「The Structural Repertoire of the Human V Kappa Domain,」EMBO J. 14:4628〜4638(1995)(そのすべての内容全体を参照によって援用される)。更に別の標準は、MolecularのAbM抗体モデリングソフトウエアに用いられるAbM定義である。概して、例えば、Protein Sequence and Structure Analysis of Antibody Variable Domains. In:Antibody Engineering Lab Manual, Duebel and Kontermann(eds.), Springer−Verlag(その全体が、参照によって本明細書に援用される)を参照されたい。)KabatCDRに関して記述した実施形態は、Chothiaの高頻度可変性ループまたはAbM定義ループに対して記載された類似の関係を用いて代替的に実施することができる。組立後及び体細胞突然変異後の抗体遺伝子の配列は、大きく変化し、変動遺伝子は、1010の異なる抗体分子をコードすると推定される(Immunoglobulin Genes, 2nd ed.,eds. Jonio et al.,Academic Press,1995(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。したがって、免疫系は、免疫グロブリンのレパートリーを提供する。
用語「レパートリー」とは、少なくとも1つの免疫グロブリンをコードする少なくとも1つの配列から完全にまたは部分的に誘導される、少なくとも1つのヌクレオチド配列を意味する。配列(複数可)は、重鎖のV、D、及びJセグメント、及び軽鎖のV及びJセグメントを、インビボで再配置することにより生成し得る。あるいは、配列(複数可)は、例えばインビトロ刺激などの再配置が生じた場合に対応して、細胞から生成され得る。あるいは、DNAスプライシング、ヌクレオチド合成、突然変異誘発、及び他の方法により配列(複数可)の一部またはすべてを得てもよく、米国特許第5,565,332号(Hoogenboom et al.,)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)を参照されたい。レパートリーとしては、1つの配列のみを挙げることができ、または遺伝学的に多様なコレクションにおける配列など、複数の配列を挙げることもできる。
用語「フレームワーク領域」とは、当分野で従来認識されている、更に多岐にわたる(すなわち、高頻度可変性)CDR間に存在する抗体可変領域の部分を指す。このようなフレームワーク領域は、典型的には、フレームワーク1〜4(FR1、FR2、FR3、及びFR4)と称され、三次元空間内に6つのCDR(3つは重鎖からであり、3つは軽鎖からである)を提示するための足場を提供し、抗原結合面を形成する。
本明細書で使用するとき、用語「フィブロネクチンIII型(FN3)ドメイン」(FN3ドメイン)とは、フィブロネクチン、テネイシン、細胞内細胞骨格タンパク質、サイトカイン受容体及び原核細胞の酵素などのタンパク質内において高頻度で発生するドメインを指す(Bork and Doolittle「Proposed Acquisition of an Animal Protein Domain by Bacteria」Proc. Nat. Acad. Sci. USA 89:8990〜8994(1992);Meinke et al.,「Cellulose−Binding Polypeptides From Cellulomonas fimi: Endoglucanase D (CenD), a Family A beta−1,4−Glucanase」 J. Bacteriol.175:1910〜1918(1993);Watanabe et al.,「Gene Cloning of Chitinase A1 From Bacillus circulans WL−12 Revealed its Evolutionary Relationship to Serratia chitinase and to the Type III Homology Units of Fibronectin」J. Biol. Chem.265:15659〜15665(1990)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。例えば、米国特許公開第2010/0216708号(Jacobs et al.,)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)に記載されているとおり、代表的FN3ドメインは、ヒトテネイシンC中に存在する15の異なるFN3ドメイン、ヒトフィブロネクチン(FN)中に存在する15の異なるFN3ドメイン、及び非天然合成FN3ドメインである。個々のFN3ドメインは、ドメイン番号及びタンパク質名によって、例えば、テネイシンの第3FN3ドメイン(TN3)、またはフィブロネクチンの第10FN3ドメイン(FN10)と称される。
本明細書で用いられる用語「置換する」若しくは「置換される」、または「変異する」若しくは「変異させられる」は、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの配列における1つ以上のアミノ酸またはヌクレオチドを、変更、欠失、挿入し、その配列の変異体を生成することを指す。
本明細書で用いられる用語「ランダム化する」若しくは「ランダム化される」、または「多様化される」若しくは「多様化する」は、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列において少なくとも1つの、置換、挿入、または欠失を行うことを指す。
本明細書で用いられる用語「Tencon」は、配列番号1に示され、米国特許公開第2010/0216708号(Jacobs et al.,)(その全体が、参照によって本明細書に援用される。)に記述されている配列を有する合成フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインを指す。
用語「ライブラリー」は、変異体のコレクションを指す。ライブラリーは、ポリペプチドまたはポリヌクレオチド変異体で構成されてもよい。
用語「ベクター」は、生物学的系内で複製することができる、またはこうした系の間で移動可能である、ポリヌクレオチドを意味する。ベクターポリヌクレオチドは、典型的には、生物学的系におけるこれらのポリヌクレオチドの複製または維持のために機能する複製開始点、ポリアデニル化シグナルまたは選択マーカーなどの要素を含有する。このような生物学的系の例としては、細胞、ウイルス、動物、植物、及びベクターを複製することができる生物学的成分を利用して再構成された生物系を挙げることができる。ベクターを構成するポリヌクレオチドは、DNA若しくはRNA分子またはこれらのハイブリッド分子であってもよい。
発現ベクターは、生物学的系、または再構成された生物学的系において、そのベクター中に存在するポリヌクレオチド配列によってコードされたポリペプチドの翻訳を指示するために使用することができるベクターを意味する。したがって、本明細書で使用するとき、「ベクター」は、原核生物、酵母菌、真菌、植物、昆虫類、または哺乳類細胞などの任意の細胞において、本発明の核酸配列を、インビトロまたはインビトロで、構成的または誘導性に発現させるための組換え型発現系を広く指す。用語としては、線状または環状の発現系が挙げられる。この用語としては、エピソームのままであるか、または宿主細胞ゲノムに組み込まれる発現系が挙げられる。発現系は、すなわち、細胞内の一過性の発現のみを行うなど、自己複製能力を有しても有していなくてもよい。この用語としては、組換え型核酸の転写に必要とされる最小の要素のみを含む組換え型発現カセットが挙げられる。
本明細書は、概して、少なくとも2つの異なる細菌毒性因子に結合する多特異的結合分子、これらの結合分子の作製方法、及び細菌感染の検出または診断、予防、及び/または治療を行うためのこれらの結合分子の使用方法に関する。特に、結合分子は、例えば抗体または抗体断片及び代替的足場など、少なくとも2つの結合ドメインを含む。第1の結合ドメインは、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質、好ましくはSdgBグリコシル化SDR含有タンパク質に結合可能である。第2の結合ドメインは、ブドウ球菌ロイコトキシン、好ましくはLukAB、LukD、またはLukEに結合可能である。これらの多特異的結合分子は、結合するタンパク質抗原に対して中和活性を有し、すなわち、結合分子がその標的ブドウ球菌タンパク質に結合すると、これらのタンパク質の活性は実質的にまたは完全に取り除かれる。従って、多特異的結合分子も、ブドウ球菌自体に対して中和活性または殺菌活性を有し、メチシリン耐性及びメチシリン感受性黄色ブドウ球菌などのブドウ球菌感染の治療、及び/または改善に使用可能である。
本明細書の結合分子は、とりわけ、ブドウ球菌由来の1つ以上のタンパク質及び/または(ポリ)ペプチド、あるいは、1つ以上の、組換えにより作製したブドウ球菌タンパク質及び/またはポリペプチド調製物などの、1つ以上のブドウ球菌(及び他のグラム陽性菌及び/またはグラム陰性菌)の断片への特異的結合もまた可能である。ブドウ球菌感染の治療方法及び/また予防方法については、結合分子は、ブドウ球菌のアクセス可能な表面タンパク質に特異的に結合できることが好ましい。ブドウ球菌の表面タンパク質としては、これらに限定されないが、クランピング因子(Clf)A及びClfB、SDRタンパク質(例えば、SdrC、SdrD、SdrE、SrdF、SdrG、及びSdrH)、プロテインA、Sbi、フィブロネクチン結合タンパク質(FnbA)、及び血小板のセリンリッチ付着因子(SraP)が挙げられる。黄色ブドウ球菌及び表皮ブドウ球菌では、すべてのSDR含有タンパク質のSDRドメインは、少なくとも2つのグリコシルトランスフェラーゼ、SdgA及びSdgBにより高グリコシル化され、宿主プロテアーゼによるこれらのタンパク質の分解を防止し、これによって、細菌由来の宿主組織相互作用が保存される。これらの糖修飾も主要な抗体エピトープである。結合分子は、グリコシル化表面ブドウ球菌タンパク質、特に、SdgBグリコシル化SDRタンパク質に結合することが好ましい(Hazenbos et al.,「Novel Staphylococcal Glycosyltransferases SdgA and SdgB Mediate Immunogenicity and Protection of Virulence−Associated Cell Wall Proteins」PLoS Pathog.9(10):e1003653(2013)、(これらはその全体が、参照によって援用される))。
本明細書に記載されるように、本明細書の結合分子は、例えば、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体または抗原結合断片などの無傷の免疫グロブリン分子を含むことができ、これらに限定されないが、Fab、F(ab′)、F(ab′)、Fv、dAb、Fd、補体決定領域(CDR)断片、単鎖抗体(scFv)、二価の単鎖抗体、単鎖ファージ抗体、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ(tetrabody)、及びブドウ球菌またはその断片に結合する特異的抗原を付与する十分な少なくとも1つの免疫グロブリン断片を含む(ポリ)ペプチドが挙げられる。ある実施形態では、本明細書の結合分子は、ヒトモノクローナル抗体である。
一態様では、第1の結合ドメインは、全長抗体または抗体断片である。全長抗体または抗体断片は、野生型IgG1を切断する、ブドウ球菌プロテアーゼ(配列番号60内の残基222〜237の間または残基222〜237(EU番号付け)で野生型IgG1を切断するブドウ球菌プロテアーゼである、黄色ブドウ球菌V8プロテアーゼなど)によるタンパク質分解に耐性があることが好ましい。別の態様では、全長抗体または抗体断片は、ヒト、ヒト化、またはキメラ抗体、または抗体断片である。
一態様では、第1の結合ドメインは、配列番号60、62、64、または66のVH領域アミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する免疫グロブリン重鎖可変(VH)領域を含む。別の態様では、第1の結合ドメインは、配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有する免疫グロブリン軽鎖可変(VL)領域を含む。代替的には、第1の結合ドメインは、(a)配列番号60、62、64、または66のアミノ酸配列を有するVH領域、(b)配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有するVL領域を含む。一実施形態では、第1の結合ドメインは、(1)アミノ酸配列番号60を有するVH領域及びアミノ酸配列番号61を有するVL領域:(2)アミノ酸配列番号62を有するVH領域及びアミノ酸配列番号63を有するVL領域:(3)アミノ酸配列番号64を有するVH領域及びアミノ酸配列番号65を有するVL領域:(4)アミノ酸配列番号66を有するVH領域及びアミノ酸配列番号67を有するVL領域:(5)アミノ酸配列番号68を有するVH領域,及びアミノ酸配列番号69を有するVL領域;(6)アミノ酸配列番号70を有するVH領域,及びアミノ酸配列番号71を有するVL領域;(7)アミノ酸配列番号72を有するVH領域,及びアミノ酸配列番号73を有するVL領域;(8)アミノ酸配列番号74を有するVH領域、及びアミノ酸配列番号75を有するVL領域;(9)アミノ酸配列番号76を有するVH領域及びアミノ酸配列番号77を有するVL領域;または(10)アミノ酸配列番号78を有するVH領域、及びアミノ酸配列番号79を有するVL領域を含む。
本明細書に記載の結合分子は、例えば、二成分毒素など、他のブドウ球菌の分子に特異的に結合可能な第2の結合ドメインを含む。PVL(ロイコシジンS/F−PVまたはLukSF−PVとして公知である)、γ−ヘモリシン(HlgAB及びHlgCB)に加えて、黄色ブドウ球菌により産生された二成分ロイコトキシンのレパートリーは、ロイコシジンE/D(「LukED」)、ロイコシジンA/B(「LukAB」)及びロイコシジンM/F(「LukMF」)を含むことが公知である。したがって、これらの二成分ロイコシジンのS−クラスサブユニットとしては、HlgA、HlgC、LukE、LukS−PV、LukA、及びLukMが挙げられ、F−クラスサブユニットとしては、HlgB、LukD、LukF−PV、LukB、及びLukF'−PVが挙げられる。黄色ブドウ球菌のS−及びF−サブユニットは、ロイコシジン特異的ではない。すなわち、他の二成分組み合わせが白血球において機能的ポアとなり、ロイコトキシンのレパートリーを大きく増加させるように、これらには互換性がある(Meyer et al.,「Analysis of the Specificity of Panton−Valentine Leucocidin and Gamma−Hemolysin F Component Binding」Infect. Immun. 77(1):266−273(2009))(本開示は、その全体が、参照によって援用される)。
一実施形態では、本発明の結合分子は、ロイコトキシンA(LukA)、ロイコトキシンB(LukB)、ロイコトキシンAB(LukAB)、ロイコトキシンD(LukD)、ロイコトキシンE(LukE)、ロイコトキシンED(LukED)、パントン−バレンタインロイコシジンS(LukS−PV)、パントン−バレンタインロイコシジンF(LukF−PV)、パントン−バレンタインロイコシジン(LukSF/PVL)、γヘモリシンA(HlgA)、γHlgA(HlgC)、γヘモリシンB(HlgB)、γヘモリシンAB(HlgAB)、及びγ−ヘモリシンBC(HlgBC)からなる群から選択される1つ以上のブドウ球菌ロイコトキシンに結合される。一実施形態では、結合分子は、LukAB、LukD、またはLukEから選択される1つ以上のブドウ球菌ロイコトキシンに結合する。別の実施形態では、本明細書の結合分子は、上記タンパク質の断片に特異的に結合することができ、その断片は、少なくとも、本明細書の結合分子によって認識される抗原決定基を含む。本明細書で使用するとき、「抗原決定基」は、検出可能な抗原結合分子複合体を形成するために十分に高いアフィニティを有する、本明細書の結合分子への結合可能な部分である。別の実施形態では、本明細書の結合分子は、中和エピトープを含有する上記ブドウ球菌ロイコトキシンタンパク質の断片に特異的に結合することができる。ロイコトキシンタンパク質の中和エピトープへの結合により、タンパク質の活性が無くなる、または実質的に無くなる。
一態様では、ブドウ球菌ロイコトキシンに結合可能な第2の結合ドメインは代替的足場である。第2の結合ドメインは、フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインを含み、例えば、単離組換え型及び/またはフィブロネクチンIII型(FN3)繰り返しタンパク質のコンセンサス配列をベースにした合成タンパク質足場を含むことが好ましい。本発明のFN3足場により、局所投与、経口投与、または血液脳関門を越えて投与する能力、哺乳細胞発現に対する供給源の機能として、タンパク質の増加した発現を可能にする大腸菌内での発現能力、複数の標的または同一の標的の複数のエピトープに結合する二重特異性分子へと遺伝子操作する能力、薬物、ポリマー、及びプローブに結合する能力、高濃度に配合する能力、こうした分子を効果的に病変組織に透過させる能力など、従来の治療法に優る利点がもたらされる。
更に、FN3足場は、抗体の可変領域を模倣する折りたたみ(fold)に関して、抗体の多くの性質を有する。例えば、FN3ドメインの配向により、FN3ループを抗体補体決定領域(CDR)と同様に露出させることができる。ループ領域は、細胞標的に結合することができ、かつ、アフィニティ成熟などによって修飾して、特定の結合または関連した性質を改善することができる。
一実施形態では、本明細書に記載の結合分子は1つ以上のFN3ドメインを含む。一態様では、結合分子のFN3ドメインは、Tencon(配列番号1)の非自然発生的FNドメインから誘導される。Tenconは、他のFN3ドメインと同様に、A、B、C、D、E、F、及びGと称される7つのβストランドを有し、AB、BC、CD、DE、EF、及びFGループと称される6つのループによって連結されるβサンドウィッチ構造体を有する(Bork and Doolittle, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:8990〜8992(1992)及び米国特許第No. 6,673,901号(Koide et al.,)(その全体が、本明細書により参照によって援用される)。6つのループのうちの3つ(すなわち、BC、DE及びFGループ)は、FN3ドメインの頂部にあり、3つのループ(すなわち、AB、CD及びEFループ)は、FN3ドメインの底部にある。これらのループは、配列番号1のアミノ酸残基13〜16、22〜28、38〜43、51〜54、60〜64、及び75〜81の範囲であるか、おおよそその範囲である。ループ領域は、結合特異性及びアフィニティに関して、本明細書に記載の結合分子内で、配列番号1の残基22〜28、51〜54、及び75〜81で、またはおおよそその範囲で変更することが好ましい。一態様では、結合分子としては、少なくとも1つの、少なくとも2つの、または3つすべてのループを配列番号1の残基13〜16、22〜28、38〜43、51〜54、60〜64、及び/または75〜81において、またはおおよそその範囲で含む、代替的足場を含む1つ以上の結合ドメインが挙げられる。一態様では、本明細書に記載の結合分子としては、少なくとも1つの、少なくとも2つの、または3つすべてのループ領域を、配列番号1の残基22〜28、51〜54、及び75〜81で、またはおおよそその範囲で含む、代替的足場を含む1つ以上の結合ドメインが挙げられる。主鎖部分としてそれらの配列を保持しライブラリーを生成する他のループ領域及び/または他のストランドにより、これらのループ領域の1つ以上がランダム化され、特定のタンパク質標的に対する強力なバインダーを、高アフィニティを有するライブラリーから選択することができる。1つ以上のループ領域は、タンパク質との抗体CDRの相互作用と同様に、標的タンパク質と相互作用し得る。
上述のように、FN3ドメインは、分子の反対面に2つのCDR様ループセットを含む(すなわち、BC、DE、及びFGループ、並びにAB、CD、及びEFループ)。2つのループセットは、FN3構造体の中央を形成するβストランドによって分離されている。ループと同様に、これらのβストランドを変更して、結合特異性及びアフィニティを向上させてもよい。βストランド内のいくつかのまたはすべての表面露出残基が、足場固有の安定性に影響を及ぼすことなく(または最小限の影響を及ぼす)、ランダム化されることが好ましい。1つ以上のβストランドは、標的タンパク質と相互作用し得る。足場内のβストランドにより、これらの標的タンパク質上で、標的タンパク質または特定のエピトープに影響を及ぼす、(隣接するループを含むタンパク質足場内に見出される湾曲した結合表面と比較して)平坦な結合表面が提供され、足場により効果的に結合され得る。一態様では、本発明の結合分子としては、例えば、ブドウ球菌ロイコトキシンなど細菌由来毒性因子に結合する、1つ以上のβストランドを含む代替的足場を含む結合ドメインが挙げられる。
一態様では、結合分子の第2の結合ドメインは、アミノ酸配列番号10を有するLukA、アミノ酸配列番号11を有するLukB、アミノ酸配列番号12を有するLukD、アミノ酸配列番号13を有するLukEに結合する、FN3ドメインを含む。代替的には、結合分子の第2の結合ドメインは、配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA及び番号11のアミノ酸配列を有するLukBを含むLukAB複合体、及び/または、配列番号13のアミノ酸配列を有するLukE及び配列番号12のアミノ酸配列を有するLukDを含むLukED複合体に結合するFN3ドメインを含む。
一態様では、結合分子の第2の結合ドメインは、(i)配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA、(ii)配列番号11のアミノ酸配列を有するLukB、(iii)配列番号12のアミノ酸配列を有するLukD、及び/または(iv)配列番号13のアミノ酸配列を有するLukEに結合するために、配列番号14〜59または配列番号113〜666のアミノ酸配列のいずれか1つを有するFN3ドメインと競合する。
更に別の態様では、結合分子は、(a)次を含む第1の結合ドメイン;(i)アミノ酸配列番号60、62、64、または66を有するVH領域;及び(ii)アミノ酸配列番号61、63、65、または67を有するVL領域;並びに(b)アミノ酸配列番号14〜59または配列番号113〜666の任意の一つのアミノ酸配列を含む第2の結合ドメインを含む。一実施形態では、第2の結合ドメインは、配列番号14または配列番号22のアミノ酸配列を含む。
別の態様では、結合分子は、1つ以上の追加の結合ドメイン(例えば、第3、第4、第5などの結合ドメイン)を含む。追加の結合ドメイン(複数可)は、結合分子の第1の結合ドメインが結合するものとは異なるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質に結合することができ、かつ結合分子の第2の結合ドメインが結合するものとは異なるブドウ球菌ロイコトキシンに結合可能である。換言すれば、結合分子の各結合ドメインは、固有の抗原に結合する。結合分子の追加の結合ドメインは、免疫グロブリンドメイン、代替的足場ドメイン、またはこれらの組み合わせであってもよい。
一態様では、結合分子は、他のブドウ球菌タンパク質抗原または宿主(ヒト)タンパク質抗原への非特異的結合を示すことはない。例えば、一態様では、結合分子は、ブドウ球菌プロテインAまたは免疫グロブリン用の第2の結合タンパク質(Sbi)への特異的結合が可能である。別の態様では、結合分子は、FcγRI、特にヒトFcγRIへの特異的結合が可能ではない。
別の態様では、結合分子は、FcRnへの特異的結合能力を保持する。
本開示の結合分子は、例えば、共有結合相互作用を介して他のサブユニットに取り込まれてもよい。抗体定常領域のすべてまたは一部を、結合分子と結合させて、抗体様の性質(例えば、補体活性(CDC)、半減期など)を付与する。例えば、Clq結合及び/またはFcγR結合を修飾することにより、かつ、それによって補体依存性細胞傷害(CDC)及び/または抗体依存性細胞傷害(ADCC)活性を変更することにより、例えば、エフェクター機能を提供し、及び/または制御することができる。
「エフェクター機能」は、生物活性(例えば、対象において)の活性化または減少に関与している。エフェクター機能の例としては、これらに限定されないが、Clq結合;CDC;Fc受容体結合;ADCC;ファゴサイトーシス;細胞表面受容体(例えば、B細胞受容体;BCR)のダウンレギュレーションなどが挙げられる。このようなエフェクター機能のために、Fc領域を結合ドメイン(例えば、タンパク質足場ループ)、と混合させる必要がある可能性があり、かつ、さまざまなアッセイ(例えば、Fc結合アッセイ、ADCCアッセイ、CDCアッセイなど)を用いて評価し得る。追加的に、毒素コンジュゲート、アルブミンまたはアルブミンバインダー、ポリエチレングリコール(PEG)分子は、所望の特性のために、結合分子に結合させてもよい。標準技術により、例えば、公的に利用可能な遺伝子配列を用いて、構築された組換え型融合遺伝子から結合分子を発現することによって、これらの融合をいずれも発生させ得る。
本開示の結合分子は、モノマー形状で単一特異性として、または、多量体形状で二重特異性または多特異性として使用することが可能である(同一タンパク質標的上の、異なるタンパク質標的またはエピトープに対して)。この付着は、共有結合または非共有結合であり得る。例えば、二量体の二重特異性結合分子は、第1の標的タンパク質またはエピトープに対して特異性を有する1つのサブユニット、及び第2の標的タンパク質またはエピトープに対して特異性を有する第2のサブユニットを有する。結合分子サブユニットは、価数及びこうした抗原結合のアビディティが増大し得る種々のコンフォメーションで結合してもよい。
また、本開示の結合分子は、リンカーペプチドを含んでもよく、該リンカーペプチドが、タンパク質またはポリペプチドドメインを生物学的活性ペプチドに結合させて融合タンパク質を生成することは、当技術分野において公知である。リンカーペプチドは、2つの関連がないタンパク質から、両方のタンパク質の活性を保持する機能的融合タンパク質を作製するために使用することができる。例えば、ロイコトキシンに特異的に結合するFN3ドメインは、ブドウ球菌表面タンパク質に結合して、ブドウ球菌表面タンパク質に結合しかつ有害なロイコトキシン作用を中和する融合タンパク質を形成することができる抗体、抗体断片、scFvまたはペプチドリガンドに、リンカーを用いて融合することができる。融合タンパク質は、先行技術により認識されているクローニング技術により生成することができる。例えば、リンカーペプチドをコードするオリゴヌクレオチドは、目的とするドメインをコードする遺伝子間でライゲートされて、単鎖タンパク質全体をコードする1つの融合遺伝子を形成する。リンカーオリゴヌクレオチドの5'末端部は、第1の遺伝子の3'末端部に融合され、リンカーの3'末端部は、第2の遺伝子の5'末端部に融合される。融合遺伝子全体を、適切な発現ベクターを用いて、宿主細胞にトランスフェクションすることができる。
本発明のリンカーペプチドは、長さ及びアミノ酸組成物を変えることができる。例えば、本発明のリンカーペプチドは、長さ約2〜約50アミノ酸、長さ約20〜約45アミノ酸、長さ約25〜約40アミノ酸、長さ約30〜約35アミノ酸、長さ約24〜約27アミノ酸、または長さ約20アミノ酸であってもよい。
ほとんどのリンカーペプチドは、1つ以上のアミノ酸グリシン及びセリンの反復モジュールで構成される。例示的リンカーペプチドとしては、例えば、(Gly−Gly)、(Gly−Ser)、及び(Gly−Ser)(式中、nは1〜25の整数である)が挙げられる。リンカーの長さは、ポリペプチドの機能に影響を及ぼさない限りは、適切に調整され得る。標準的な15アミノ酸リンカーペプチド(Gly−Ser)は、(例えば、抗体単鎖Fv(scFv)ドメインの文脈内で)良く特徴付けられており、構造化されない可撓性コンフォメーションをとることが明らかにされている。加えて、このリンカーペプチドはそれが連結しているドメインのアセンブリ及び結合活性を妨げない(Freund et al.,「Characterization of the Linker Peptide of the Single−Chain Fv Fragment of an Antibody by NMR Spectroscopy」FEBS 320:97(1993)(本開示では、その全体が、参照によって本明細書に援用される)。したがって、二機能性融合タンパク質を形成するにあたって特に効果的なリンカーは、Gly−Serリンカーを含む。一態様では、リンカーペプチドは、次のアミノ酸配列を含む:(配列番号2):
Figure 2017502002
しかし、本発明のリンカーペプチドは、このリンカーペプチドの変異体形態もまた企図され、1つ以上のアミノ酸置換、追加、または欠失が、リンカーペプチドに導入されることによって作製されるように、1つ以上のヌクレオチドの置換、追加、または欠失を、リンカーペプチドをコードするヌクレオチド配列に導入することによって作製され得る。例えば、突然変異は、例えば、部位特異的突然変異誘発、及びPCR媒介突然変異誘発などの標準技術により導入されてもよい。リンカーペプチドの能力が変化しないように、1つ以上の非必須アミノ酸残基で、保存的アミノ酸置換が行われることが好ましい。「保存的アミノ酸置換」は、アミノ酸残基が、類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置換されているものである。塩基性側鎖(例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えば、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、無極性側鎖(例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β分枝側鎖(例えば、スレオニン、バリン、イソロイシン)及び芳香族側鎖(例えば、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)など、類似側鎖を有するアミノ酸残基ファミリーが当該技術において定義されている。このため、gly−Serモチーフ(例えば、(Gly−Gly)、(Gly−Ser)、及び(Gly−Ser))を含むペプチドリンカーの文脈での保存的アミノ酸置換は、別の非荷電極性側鎖(すなわち、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)でGly及び/またはSerを置換することが挙げられる。
本発明の結合分子は、「単離」結合分子であることが好ましい。本明細書にて開示された結合分子を記述するために使用するとき、「単離」は、その生成環境の成分から、同定され、単離され、及び/または回収された結合分子を意味する。単離結合分子は、その作製環境からの他のすべての成分との会合を含まないことが好ましい。例えば、組換え型トランスフェクト細胞に起因する成分など、その作製環境の夾雑成分は、典型的には、ポリペプチドの診断用途または治療用途を妨げる材料であり、酵素、ホルモン、及び他のタンパク様溶質または非タンパク様溶質を挙げることもできる。好ましい実施形態では、結合分子は、(1)スピニング−カップ配列決定機器を使用して、N末端の少なくとも15残基または内部アミノ酸配列を得るために十分な程度まで、または(2)非還元条件または還元条件下で、クマシーブリリアントブルー、または好ましくはシルバーステインを用いて、SDS−PAGEにより均質になるまで、精製される。しかし、通常、単離結合分子は、少なくとも1つの精製工程により調製される。
本明細書に記載の結合分子のアミノ酸配列の修飾が考えられる。例えば、抗体の結合アフィニティ及び/または他の生物学的性質を向上させることが望ましい場合もある。結合分子のアミノ酸配列変異体は、適切なヌクレオチドの変化を結合分子核酸に導入すること、またはペプチド合成により調製される。このような修飾としては、例えば、結合分子アミノ酸配列内の残基からの欠失及び残基への挿入、残基の置換が挙げられる。プロテインA結合及びFcγRI結合の消滅、またはプロテアーゼ耐性など、最終構造体が所望の特徴を有するように、欠失、挿入、及び置換の任意の組み合わせが行われ、最終作成物に到達する。
その後、置換に対して機能的感受性を示すこれらのアミノ酸の位置は、置換部位で、または置換部位に対して、更なるまたは他の変異体を導入することにより洗練される。したがって、アミノ酸配列の変化形態を導入する部位はあらかじめ決定されるが、突然変異のその性質は、それ自体、あらかじめ決定している必要はない。例えば、所定部位での突然変異の成果を分析するにあたって、Alaスキャニングまたはランダム突然変異誘発が標的コドンまたは領域で行われ、所望の活性に関して、発現した結合分子変異体のスクリーニングが行われる。好ましくは、アミノ酸配列の挿入としては、長さ1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10の残基から100以上の残基を含むポリペプチドまでの範囲の、アミノ末端及び/またはカルボキシ末端での融合、並びに、単一また複数のアミノ酸残基の配列内挿入が挙げられる。
本明細書では、結合分子の他の修飾が考えられる。例えば、結合分子は、種々の非タンパク質様ポリマー(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシアルキレン、またはポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコールのコポリマーなど)のうちの1つに連結していてもよい。結合分子は、また、コロイド状薬物送達システム(例えば、リポソーム、アルブミンマイクロスフェア、マイクロエマルション、ナノ粒子及びナノカプセル)またはマクロエマルション中で、例えば、コアセルベーション法または界面重合(例えば、それぞれ、ヒドロキシメチルセルロース、またはゼラチンマイクロカプセル及びポリ(メチルメタクリレート)マイクロカプセル)により調製したマイクロカプセルに取り込まれてもよい。こうした技術は、REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES,16th edition,Oslo, A., Ed.,(1980)に開示され、その全体が、参照によって本明細書に援用される。
治療用途として、本明細書に記載の結合分子は、薬学的に許容可能な担体中、活性成分として有効量の結合分子を含有する医薬組成物として調製してもよい。用語「担体」は、活性化合物と共に投与する希釈剤、補助剤、賦形剤またはヒビクルを意味する。こうしたビヒクルは、落花生油、大豆油、鉱物油、ゴマ油等の、石油、動物、植物、または合成物由来のものを含む、水及び油等の液体であってよい。例えば、0.4%生理食塩水及び0.3%グリシンを使用することもできる。これらの溶液は、滅菌され、概ね、粒子状物質を含まない。これらは、従来の既知の滅菌技術(例えば、ろ過)により滅菌され得る。この組成物は、生理学的条件に近づけるために必要とされる、薬学的に許容される補助物質、例えばpH調整剤及び緩衝剤、安定化剤、増粘剤、潤滑剤、及び着色剤等を含むことができる。こうした製剤処方中の本発明の剤の濃度は、広い範囲(すなわち、約0.5重量%未満、通常、約1%、または少なくとも約1%から15重量%または20重量%まで)で変化してもよく、選択された特定の投与方法により、主に投与量、流体体積、粘度などに基づいて、選択される。好適なビヒクル及び製剤(他のヒトタンパク質、例えば、ヒト血清アルブミンを含む)は、例えば、REMINGTON:THE SCIENCE AND PRACTICE OF PHARMACY,21STEdition,Troy, D.B.ed., Lipincott Williams and Wilkins, 2006, Part5, Pharmaceutical Manufacturing pp 691〜1092691〜1092に記載され、特にPP.958〜989を参照されたい(その全体が、参照によって本明細書に援用される)。
本明細書に記載の結合分子は、非単離形態または単離形態で使用可能である。更に、本明細書の結合分子は、単独で、または本明細書の少なくとも1つの結合分子を含む混合物中で、使用可能である。換言すれば、結合分子は、例えば、本明細書の2つ以上の結合分子、これらの変異体または断片を含む医薬組成物として、組み合わせて使用可能である。例えば、単一の治療法中で、異なるが、相補的である活性を有する結合分子を組み合わせて、所望の治療的効果を達成することができるが、代替的に、単一の治療法中で、同一の活性を有する結合分子も組み合わせて、所望の予防的、治療的、治療用または診断的効果を達成することができる。任意で、本混合物は、少なくとも1つの他の治療薬を更に含む。一態様では、他の治療薬は、抗感染症剤、抗生物質、及び/またはブドウ球菌感染の予防及び/または治療において有用な抗菌剤であってもよい。別の態様では、他の治療薬は、ブドウ球菌感染関連の状態の予防及び/または治療に有用な薬剤であってもよい。
本明細書の結合分子の作製方法は、本開示の追加的部分である。このような方法は、次の段階を含む;(a)この結合分子をコードする核酸配列(複数可)を含むベクターを含む宿主細胞を、結合分子の作製に好適な条件下で培養することと、(b)結合分子を培養物から回収すること。宿主細胞は、哺乳類宿主細胞、例えば、非ヒト哺乳類宿主細胞であることが好ましい。したがって、別の態様は、結合分子(またはこれらの断片)をコードする核酸分子に関する。これらの核酸分子は、ベクター(すなわち、発現ベクター)に挿入されてもよく、その後適切な宿主細胞にトランスフェクトされ、及び/またはトランスジェニック動物内で発現されてもよい。こうして発現した結合分子(これらの断片)は、その後、当該技術分野において公知の方法により単離してもよい。例えば、Maniatis et al.,MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL[3rd Ed.] Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)を参照されたい。
本発明の組換え体ベクターは、宿主細胞中、核酸の発現に好適な形態で本発明の核酸を備える。これは、組換え型発現ベクターが、発現に使用される宿主細胞を基準にして選択された1つ以上の制御配列を含み、この配列が、発現される核酸配列に操作可能に連結されることを意味する。組換え型発現ベクター内で「操作可能に連結される」とは、ヌクレオチド配列の発現が可能な方法で、目的とするヌクレオチド配列が制御配列に連結されていることを意味することを意図している(例えば、インビトロ転写/翻訳系において、またはベクターが宿主細胞に導入されるときには、宿主細胞において)。
用語「制御配列」は、プロモーター、エンハンサー、及び他の発現抑制因子(例えば、ポリアデニル化シグナル)を含むことを目的としている。このような制御配列は、例えばGoeddel GENE EXPRESSION TECHNOLOGY: METHODS IN ENZYMOLOGY 185, Academic Press (1990)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)に記載されている。制御配列としては、多くの種類の宿主細胞におけるヌクレオチド配列の構成的発現を指示するもの、及び特定の宿主細胞内のみでヌクレオチド配列の発現を指示するもの(例えば、組織特異的制御配列)が挙げられる。発現ベクターの設計は、形質転換される宿主細胞の選択肢や、所望のタンパク質の発現レベル、といった因子に依存し得ることが、当業者によって理解されよう。本発明の発現ベクターは、宿主細胞内に導入し、それによって、本明細書に記載されるように、融合タンパク質またはペプチドなど、核酸によりコードされるタンパク質またはペプチドを作製することができる。
宿主細胞は、本明細書に記載されるように、2つ以上の発現ベクターにより共にトランスフェクトされてもよい;オペロン及び第1の結合ドメインをコードするDNAを含む第1の発現ベクター(例えば、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質に結合する抗体または抗体断片)、並びにオペロン及び第2の結合ドメインをコードするDNAを含有する第2のベクター(例えば、ブドウ球菌ロイコトキシンに結合するFN3などの代替的足場)。2つのベクターは、異なる選択性マーカーを含むが、好ましくは、第1の結合ドメインポリペプチド及び第2の結合ドメインポリペプチドの、実質的に同一の発現が得られる。代替的には、単一のベクターを使用してもよく、このベクターは、第1の結合ドメイン及び第2の結合ドメインの両者をコードするDNAを含む。第1の結合ドメイン及び第2の結合ドメインのコード配列は、cDNA、ゲノムDNA、またはその両方を含んでもよい。
本発明の組換え型発現ベクターは、原核細胞または真核細胞において、結合分子を産生するために設計されてもよい。例えば、本発明の結合分子は、例えば、大腸菌、昆虫細胞(例えば、バキュロウイルス発現ベクターを使用して)、酵母菌または哺乳類細胞など、細菌由来の細胞中で発現させることができる。好適な宿主細胞は、Goeddel,GENE EXPRESSION TECHNOLOGY: METHODS IN ENZYMOLOGY 185,Academic Press(1990)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)で更に議論されている。あるいは、組換え型発現ベクターは、T7プロモーター制御配列及びT7ポリメラーゼを使用するなどして、インビトロで転写され、かつ翻訳され得る。
原核生物におけるタンパク質の発現は、もっとも多くの場合、融合タンパク質または非融合タンパク質のいずれか一方の発現を指示する構成的または誘導性プロモーターを含むベクターにより大腸菌内で行われる。融合ベクターは、いくつかのアミノ酸を、その中でコードされたタンパク質に、組換え型タンパク質のアミノ末端またはカルボキシ末端に加える。このような融合ベクターは、典型的には、次の3つの目的を果たす:(i)組換え型タンパク質の発現を増大させること;(ii)組換え型タンパク質の溶解度を増大させること;及び(iii)アフィニティ精製中のリガンドとして作用することにより、組換え型タンパク質の精製を補助すること。多くの場合、融合発現ベクターにおいて、タンパク質分解切断部位は、融合部分と組換え型タンパク質の結合部に導入され、融合タンパク質の精製後、融合部分からの組換え型タンパク質の単離が可能になる。このような酵素及びそれらの同族認識配列としては、因子Xa、トロンビン、PreScission、TEV、及びエンテロキナーゼが挙げられる。典型的な融合発現ベクターとしては、pGEX(Pharmacia Biotech Inc;Smith and Johnson,「Single−Step Purification of Polypeptides Expressed in Escherichia coli as Fusions With Glutathione S−Transferase」Gene 67:31〜40(1988)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))、pMAL(New England Biolabs, Beverly,MA.)及びpRIT5(Pharmacia,Piscataway,N.J.)が挙げられ、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースE結合タンパク質、またはプロテインAをそれぞれ、標的組換え体タンパク質に融合する。
組換え型哺乳類発現ベクターは、特定の細胞種において、核酸の発現を指示することができる(例えば、組織特異的制御要素を使用して、核酸を発現させる)。組織特異的制御要素は、当技術分野において既知である。本明細書に記載の結合分子を効果的に産生するためには、所望の宿主における発現のために最適化した発現制御配列の制御下で、結合分子をコードするヌクレオチド配列を配置することが好ましい。例えば、この配列としては、最適化された転写及び/または翻訳制御配列(例えば、修飾コザック配列)が挙げられる。
大腸菌において組換え型タンパク質の発現を最大化させる1つの戦略は、組換え型タンパク質を、タンパク質分解により切断させる、正常でない能力を有する宿主細菌内でタンパク質を発現させることである(例えば、Gottesman、GENE EXPRESSION TECHNOLOGY:METHODS IN ENZYMOLOGY Academic Press 185:119〜128(1990)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)を参照されたい)。別の戦略は、各アミノ酸の個々のコドンが優先的に大腸菌に利用されるコドンであるように、発現ベクターに挿入される核酸の核酸配列を変更することである(例えば、Wada et al.,「Codon Usage Tabulated From the GenBank Genetic Sequence Data」Nucl. Acids Res. 20:2111〜2118(1992)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)を参照されたい)。核酸配列のこのような変更は、標準DNA合成技術により実施することができる。コドンバイアスを解決する別の戦略は、BL21コドンに加えて、細菌由来株(Invitrogen)またはRosetta細菌由来株(Novagen)を使用するものであり、これらの株は、まれな大腸菌tRNA遺伝子の複製を余分に含む。
本明細書に記載の結合分子をコードする発現ベクターは、酵母菌発現ベクターであってもよい。酵母菌サッカロマイセス・セレヴィシエ(Saccharomyces cerevisiae)に発現させるためのベクター例としては、pYepSec1(Baldari et al.,「A Novel Leader Peptide Which Allows Efficient Secretion of a Fragment of Human Interleukin 1 beta in Saccharomyces cerevisiae」EMBO J.6:229〜234(1987)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))、pMFa (Kurjan and Herskowitz,「Structure of a Yeast Pheromone Gene(MF alpha):a Putative Alpha−Factor Precursor Contains Four Tandem Copies of Mature Alpha−Factor」Cell 30:933〜943(1982)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))、pJRY88(Schultz et al.,「Expression and Secretion in Yeast of a 400−kDa Envelope Glycoprotein Derived From Epstein−Barr Virus,」Gene 54:113〜123(1987)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))、pYES2(Invitrogen Corporation, San Diego,CA.)、及びpicZ(Invitrogen Corp, San Diego,CA.)が挙げられる。
あるいは、本明細書に記載の結合分子は、バキュロウイルスを用いて昆虫細胞中で産生され得る。培養した昆虫細胞(例えば、SF9細胞)におけるタンパク質の発現に利用可能バキュロウイルスベクターとして、pAcシリーズ(Smith et al.,「Production of Human Beta Interferon in Insect Cells Infected With a Baculovirus Expression Vector,」Mol. Cell. Biol. 3:2156〜2165 (1993)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))及びpVLシリーズ(Luckow et al.,「High Level Expression of Nonfused Foreign Genes With Autographa californica Nuclear Polyhedrosis Virus Expression Vectors,」Virology 170:31〜39(1989)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))が挙げられる。更に別の実施形態では、本発明の核酸は、哺乳類発現ベクターを使用して、哺乳類細胞内に発現させる。哺乳類発現ベクターの例としては、pCDM8(Seed,B.,「An LFA−3 cDNA Encodes a Phospholipid−Linked Membrane Protein Homologous to its Receptor CD2」Nature 329:840(1987)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))、及びpMT2PC(Kaufman et al.,「Translational Efficiency of Polycistronic mRNAs and Their Utilization to Express Heterologous Genes in Mammalian Cells」EMBOJ.6:187〜193(1987)(その全体が、参照によって本明細書に援用される。))、pIRESpuro(Clontech)、pUB6(Invitrogen)、pCEP4(Invitrogen)、pREP4(Invitrogen)、pcDNA3(Invitrogen)が挙げられる。哺乳類細胞中で使用される場合、発現ベクターの制御機能は、多くの場合、ウイルス性調節要素により提供される。例えば、一般に使用されるプロモーターは、ポリオーマ、アデノウイルス2、サイトメガロウイルス、ラウス肉腫ウイルス、及びサルウイルス40から誘導される。原核細胞及び真核細胞の双方の、他の好適な発現系としては、例えば、Sambrook, et al. (Eds.)MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL(3rd Ed.)、Cold Spring Harbor Laboratory(2001)を参照されたい(これらはその全体が、参照によって援用される)。
宿主細胞は、任意の原核細胞または真核細胞であり得る。例えば、本発明の結合分子は、大腸菌などの細菌細胞、昆虫細胞、酵母菌、植物、または哺乳類細胞(例えば、チヤイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)、COS、HEK293細胞)中で産生され得る。他の好適な宿主細胞は、当業者に公知である。
ベクターDNAは、従来の形質転換またはトランスフェクション技術を介して原核細胞または真核細胞内に導入することができる。本明細書で使用するとき、用語「形質転換」及び「トランスフェクション」は、外部の核酸(例えば、DNA)を宿主細胞に導入するための、リン酸カルシウムまたは塩化カルシウム共沈降、DEAEデキストラン媒介トランスフェクション、リポフェクション、または電気穿孔法など、従来から当技術分野で認識されているさまざまな方法を示すことが意図される。宿主細胞の好適な形質転換方法またはトランスフェクション方法は、Sambrook,et al.[Eds.]MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL(3rd Ed.)Cold Spring Harbor Laboratory and other laboratory manuals(2001)に見出すことができ、その全体が、参照によって本明細書に援用される。
公知の外部のヌクレオチド配列の宿主細胞への導入手法のいずれをも、使用してもよい。これらとしては、リン酸カルシウムトランスフェクション、ポリブレン、原形質融合、電気穿孔法、リポソーム、マイクロインジェクション、プラズマベクター、ウイルスベクター、及びクローニングゲノムDNA、cDNA、合成DNAまたは他の外部の遺伝物質を宿主細胞に導入するための他の公知の方法が挙げられる。例えば、Sambrook, et al.(Eds.)MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL (3rdEd.) Cold Spring Harbor Laboratory(2001)and Walker & Papley MOLECULAR BIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY(5thEd.)Royal Society of Chemistry(2009)(その全体が参照として本明細書に援用される)を参照されたい。使用される特定の遺伝工学手法が、少なくとも1つの核酸分子を、目的とするある結合分子または複数の結合分子の発現が可能である宿主細胞に確実に導入することができることのみが、必要である。
哺乳類細胞の安定的トランスフェクションのために、使用する発現ベクター及びトランスフェクション技術に依存して、ごく一部の細胞は、外部DNAをそれらのゲノムに組み込み得ることが公知である。これらの成分を同定し、選択するために、選択性マーカー(例えば、抗生物質への耐性)をコードする遺伝子が、概して、目的とする遺伝子と共に宿主細胞内に導入される。さまざまな選択性マーカーとしては、例えば、G418、ハイグロマイシン、ピューロマイシン、ブラストサイジン、及びメトトレキサートなど、薬物に耐性を付与するものが挙げられる。選択性マーカーをコードする核酸は、本明細書に記載されるように、ある結合分子または複数の結合分子をコードするベクターと同一のベクター上で宿主細胞内に導入することができるか、または、別々のベクター上で導入することができる。導入された核酸により安定してトランスフェクトされた細胞は、薬物選択により同定することができる(例えば、他の細胞が死滅しても、選択性マーカー遺伝子を取り込んだ細胞は生存している)。
培養物中の原核細胞宿主または真核細胞宿主などの本発明の宿主細胞を使用して、本発明の結合分子を産生する(すなわち、発現させる)ことができる。したがって、本発明は、更に、本発明の宿主細胞を使用する本発明の結合分子の作製方法を提供する。一実施形態では、本方法は、好適な培地内で、本発明の結合分子または複数の結合分子が産生されるように、本発明の宿主細胞を培養する(本明細書に記載されるように、結合分子をコードする組換え型発現ベクターを取り込む)ことを含む。別の実施形態では、本方法は、本発明の結合分子を培養液または宿主細胞から単離することを更に含む。
発現ベクターを細胞に導入後、目的とする結合分子または複数の結合分子の発現が好ましい条件下で、トランスフェクトした細胞を培養し、その後、標準技術を使用して培養物を回収した。こうした技術の例は、当該技術分野において公知である(例えば、WO00/06593(Zuker et al.,)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)を参照されたい)。
更に、本発明の結合分子は、ブドウ球菌感染の治療、予防、または改善のために使用することができる。ブドウ球菌感染は、どのようなブドウ球菌種によっても引き起こされ得る。一態様では、ブドウ球菌感染は、黄色ブドウ球菌のMRSA株及びMSSA株などの黄色ブドウ球菌が原因である。したがって、本開示は、本明細書に記載されるように、結合分子をその必要のある対象に投与することに伴う、ブドウ球菌感染の治療、予防、改善のための方法を提供する。
この態様によれば、標的である「対象」は、任意の動物、例えばヒトなどの哺乳類を包含する。対象において、ブドウ球菌感染を予防することを目的とする本発明の組成物を投与する文脈において、標的対象は、ブドウ球菌に感染したか、ブドウ球菌に感染しつつあるか、またはブドウ球菌感染が進行している可能性がある、任意の対象を含む。感染しやすい対象としては、小児、若年、並びに、免疫不全の、若年、成人、及び高齢者が挙げられる。しかし、本明細書記載の方法によって、ブドウ球菌感染が発症している可能性がある任意の小児、若年、成人、若しくは高齢者、または免疫不全の個人の治療を行うこともできる。対象において、ブドウ球菌感染の治療を行うことを目的とする本発明の組成物を投与する文脈において、標的対象集団は、ブドウ球菌に感染した任意の対象を含む。特に好適な対象としては、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)若しくはメチシリン感受性黄色ブドウ球菌(MSSA)に感染する可能性のある対象または感染した対象が挙げられる。他の好適な対象としては、例えば、皮膚の創傷及び感染症、組織膿瘍、毛嚢炎、骨髄炎、肺炎、熱傷様皮膚症候群、敗血症、敗血症性関節炎、心筋炎、心内膜炎、及び毒素性ショック症候群など、ブドウ球菌に起因する状態(すなわち、ブドウ球菌関連状態)が起こる危険を有する可能性があるか、またはその状態にあるこれらの対象が挙げられる。
一実施形態では、本明細書に記載の結合分子は、ブドウ球菌感染または付随する状態が起こる可能性がある対象において、予防的に投与され、ブドウ球菌感染の発症の予防、遅延、または阻害が行われる。一態様では、本明細書に記載の1つ以上の結合分子の予防的投与は、個々において黄色ブドウ球菌感染の完全な予防に有効である。他の実施形態では、予防的投与は、さもなければ、こうした投与をせずに発症する感染の全範囲の予防に有効である(すなわち、個々において、実質的に、ブドウ球菌感染を予防する、阻害する、または最小限に抑える)。
別の実施形態では、本明細書に記載の結合分子は、感染の進行及び更なる発症を阻害するために(すなわち、個体において、他の細胞への感染の拡散を阻害する及び/または予防するために、感染を減少させるために、及び感染症の1つ以上の症状を治療するまたは軽減するために)、ブドウ球菌感染を有する個体に治療的投与する。
本明細書に記載の結合分子の治療的有効量は、標準的な手順によって決定することができ、例えば、医薬組成物中の結合分子濃度、投与様式及び頻度、治療される(または予防される)ブドウ球菌感染症の重症度、及び対象の詳細(例えば、年齢、体重、及び全身の健康状態及び免疫状態)など多数の因子を考慮に入れる。一般的なガイダンスは、例えば、International Conference on Harmonizationの出版物及びREMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES(Mack Publishing Company 1990)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)に見出される。臨床医は、単回投与において、または複数回投与プロトコルによって、所望のまたは必要とする予防的効果または治療的効果をもたらす用量に到達するまで、本明細書に記載の結合分子を含む組成物を投与してもよい。この療法の進行は、従来のアッセイにより容易にモニターすることができる。予防的用途では、長期間にわたり比較的低頻度の間隔で、比較的少ない用量が投与される。治療的用途では、疾患の進行が低減するまたは終結するまで、好ましくは、対象が疾患の症状の部分的または完全な改善を示すまで、比較的短時間の間隔で比較的多い用量が必要とされる場合もある。
本発明の治療的組成物は、治療されるブドウ球菌感染の性質に依存して、単独で、または併用療法の一部として1つ以上の他の活性剤と連動して、投与され得る。このような追加の活性剤としては、当該技術分野において公知である抗感染症薬、抗生物質、及び抗菌剤が挙げられる。
本明細書に記載の結合分子の投与態様は、結合分子(複数可)を宿主に送達する、以下の非経口的投与など、任意の好適な経路であってもよい;例えば、皮内、筋肉内、腹腔内、静脈内、または皮下、肺内;経粘膜(経口、鼻孔内、腟内、直腸内);錠剤、カプセル、溶液、粉末、ゲル、粒子中の配合を用いること;及び注射器、埋込みデバイス、浸透圧性ポンプ、カートリッジ、マイクロポンプに収容すること;または当業者に理解され、当該技術分野において公知である他の手段。部位特異的投与は、例えば、関節内、気管支内、腹内、関節包内、軟骨内、洞内、腔内、小脳内、脳室内、結腸内、子宮頸部内、胃内、肝内、心筋内、骨内、骨盤内、心膜内、腹腔内、胸膜内、前立腺内、肺内、直腸内、腎臓内、網膜内、脊髄内、滑液嚢内、胸郭内、子宮内、血管内、膀胱内、病巣内、膣内、直腸、口腔内、舌下、鼻腔内、または経皮送達によって達成され得る。
また、本明細書に提供される結合分子は、対象においてブドウ球菌感染の診断方法に使用され得る。一態様では、ブドウ球菌感染の診断方法は、本明細書に記載されるように、結合分子と、診断される対象からのサンプルとを接触させること、及びサンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンを検出すること、すなわち、サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在または非存在を検出することと、を含む。ブドウ球菌感染は、対象において、こうした検出に基づいて診断される。換言すれば、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンが検出されることにより、ブドウ球菌感染の陽性診断が示される。
この態様によれば、対象由来サンプルは、血液、組織、細胞、血清、または他の生体サンプルを含んでいてもよい。
別の態様は、サンプル中でのブドウ球菌感染の検出方法に関する。本方法は、本明細書に記載されるように、結合分子をサンプルと接触させることと、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在または非存在を検出することと、を含む。グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンが検出されることにより、サンプルにおけるブドウ球菌の存在が示される。この態様に従って、サンプルは、環境、動物、またはヒトから入手した任意の生体サンプルであってもよい。
対象由来のサンプルまたは別のサンプルにおける、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの検出を含む本明細書に記載の方法は、検出可能に標識されている結合分子の使用を含む。したがって、一態様では、本明細書に記載されるように、結合分子は検出可能な標識に連結されてもよい。好適な検出可能な標識としては当該技術分野において公知であり、検出可能なタグ(例えば、ポリヒスチジン、(His-)タグ、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST-)タグ、またはマルトース結合タンパク質(MBP-)タグ);放射性標識(例えば、炭素(14C)またはリン(32P));蛍光標識(例えば、フルオレセイン及びその誘導体、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン及びその誘導体、ジクロロトリアジニルアミン、フルオレセイン、ダンシルクロリド、またはフィコエリトリン);発光標識(例えば、ルミノール);生物発光標識(例えば、ルシフェラーゼ、ルシフェリン、及びエクオリン);または酵素標識(例えば、ルシフェリン、2,3−ジヒドロフタラジンジオン、リンゴ酸脱水素酵素、ウレアーゼ、ペルオキシダーゼ(例えば、西洋わさびペルオキシターゼ)、アルカリホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ、グルコアミラーゼ、リゾチーム、サッカリドオキシダーゼ(例えば、グルコースオキシダーゼ、ガラクトースオキシダーゼ及びグルコース−6−リン酸脱水素酵素グルコース)、複素環式オキシダーゼ(例えば、ウリカーゼ及びキサンチンオキシターゼ)、ラクトペルオキシダーゼ、ミクロペルオキシダーゼが挙げられる。あるいは、結合分子は、検出可能な標識により、結合され得る。例えば、検出可能な標識を含む二次抗体によって結合され得る。
サンプルにおいて、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンに結合される標識された結合分子を検出するための検出アッセイは、当該技術分野において公知であり、例えば、免疫沈降、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)または蛍光活性化細胞選別法(FACS)が挙げられる。
更に、本発明の結合分子は、ブドウ球菌感染の予防に使用することができる。本明細書に記載されるように、本方法は、結合分子を対象由来のサンプルに接触させることと、接触の結果として、サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンを検出することを含む。グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンが対象サンプル中で検出された場合、ブドウ球菌感染の予防に好適である薬剤を対象に投与する。代表的な予防剤としては、これらに限定されないが、本明細書に記載の結合分子、1つ以上の抗生物質(例えば、ムピロシン、ナフシリン、セファゾリン、ジクロキサシリン、クリンダマイシン、バンコマイシン、リネゾリド、リファンピン、スルファメトキサゾール−トリメトプリム)、及び/またはブドウ球菌感染に対して効果的である他の抗感染症薬が挙げられる。
本発明を示すために実施例を提供する。これらの実施例は、本発明を任意の特定の用途または操作理論に制約することを意味するものではない。
実施例1 ロイコトキシンに結合し、中和する、フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインの構築及び選択
Tencon(配列番号1)は免疫グロブリン様足場である、フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインであり、ヒトテネイシンC由来の15のFN3ドメインのコンセンサス配列から設計されている(Jacobs et al.,「Design of Novel FN3 Domains With High Stability by a Consensus Sequence Approach」 Protein Engineering, Design, and Selection 25:107〜117(2012)、(本開示は、その全体が、参照によって本明細書に援用される))。Tenconの結晶構造は、7つのβストランドを接続させる6つの表面露出ループを示す。LukAB、LukD、またはLukEと結合する新規分子の選択に使用できるフィブロネクチンIII型(FN3)ドメインのライブラリーを構築するために、これらのループ、または各ループ内の選択された残基を、ランダム化できる。
Tencon:
Figure 2017502002
手順
TCL7(TCL18)及びTCL9(TCL17)ライブラリーの構築。TenconのF:Gループ、TCL9(TCL17)、またはBC及びFGループを組み合わせたもの、TCL7(TCL18)のみをランダム化するために設計されたライブラリーは、cisディスプレイ系で使用するために構築された(Odegrip et al.,「CIS Display:In Vitro Selection of Peptides From Libraries of Protein−DNA Complexes」Proc.Natl.Acad.Sci.USA101:2806〜2810(2004)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)。この系では、Tacプロモーター、Tenconライブラリーコード配列、RepAコード配列、cisエレメント及びoriエレメントの配列が組み込まれた線状二本鎖DNAが作製される。インビトロ転写/翻訳系での発現時に、コードされるDNAにcisで結合するFN3ドメイン−RepA融合タンパク質の複合体が形成される。次に、後述のように、標的分子に結合する複合体は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により単離され、増幅される。
Slonomics technology(Sloning Biotechnology GmbH)を用いて、ランダム化BCまたはFGループ配列を伴うTencon遺伝子配列をコードするDNA断片を合成して、ライブラリーのアミノ酸分布を制御し、かつ停止コドンを除去した。BCループまたはFGループのいずれかをランダム化する2つの異なるDNA分子セットを独立して合成し、その後、ループ長さの異なる組み合わせを有するライブラリーを作製するように、後述のように混ぜ合わせた。下の表1は、これらのTenconループライブラリーの設計特性についてまとめている。
(表1)TCL7(TCL18)及びTCL9(TCL17)ライブラリーのBC及びFGループの設計されたアミノ酸配列。比較のために、ランダム化していないTenconBC及びFGループの配列を示す。Xは、システイン及びメチオニンを欠く18のアミノ酸の混合物を示す。
Figure 2017502002
FGループライブラリー(TCL9(TCL17))の作製。FGループ中のランダム化コドンを除き、5'Tacプロモーター、続いてTenconの完全遺伝子配列から構成される合成DNA分子セットを作製した(米国特許公開第2013/0079243号(Diem et al.,)、その全体が、参照によって本明細書に援用される。)。FGループのランダム化に関しては、システイン及びメチオニン以外、すべてのアミノ酸が同じ割合でコードされていた。多様化部分の長さは、FGループ中で7、8、9、10、11、または12のアミノ酸に関してコードするようになっている。それぞれの長さの変化形態のサブライブラリーを、2μgのスケールで個々に合成し、その後、オリゴSloning−FOR及びSloning−Revを使用して、PCRにより増幅させた。
ライブラリーの3'断片は、PspOMI制限部位、repA遺伝子のコード領域、及びcis及びoriエレメントを含むディスプレイのためのエレメントを含む、定常DNA配列である。プラスミド(pCR4Blunt)(Invitrogen)を用いてPCR反応を実施し、M13フォワード及びM13リバースプライマーでこの断片を増幅した。得られたPCR産物は、PspOMIにより一晩消化し、ゲル精製した。ライブラリーDNAの5'部位を、repA遺伝子を含む3'DNAにライゲートするために、5'DNA 2pmol(約540ng〜560ng)を、NotI及びPspOMI酵素、並びにT4リガーゼの存在下、37℃で一晩、同じモル量(約1.25μg)の3'repA DNAにライゲートさせた。ライゲートされたライブラリー産物を、オリゴPOP2250(配列番号6)及びDigLigRev(配列番号7)により、PCR12サイクルを用いて増幅させた。各サブライブラリーについて、12のPCR反応由来の得られたDNAを混合して、Qiagenスピンカラムにより精製した。TCL9(TCL17)の各サブライブラリーの収率は、32〜34μgの範囲であった。
TCL7(TCL18)ライブラリー構造体。TCL7(TCL18)ライブラリーは、ランダム化TenconBC及びFGループを有するライブラリーを提供する。このライブラリーにおいて、長さ6〜9のアミノ酸のBCループを長さ7〜12アミノ酸のランダム化FGループと組み合わせて混合した。合成Tencon断片BC6、BC7、BC8、及びBC9(それぞれ、配列番号80〜83)を作製して、BCループが6、7、8、または9のランダム化アミノ酸のいずれかに置換えられるように、残基VXまでのタンパク質のN末端部をコードするTencon遺伝子を含む。L17A、N46V、及びE86I突然変異(CEN5243)を発見する前にこれらの断片を合成したが、これらの突然変異は、後述の分子生物学工程に取り込まれた。この断片と、ランダム化FGループをコードする断片と、を混合するために、次の工程を行った。
まず、Tacプロモーターと、アミノ酸A17(130mer−L17A)(配列番号84)をコードするヌクレオチドまでのTenconの5'配列と、をコードするDNA断片を、オリゴPOP2222ext(配列番号85)及びLS1114(配列番号86)を用いて、PCRにより作製した。これは、ライブラリー内にL17A突然変異を含めて行った。次に、ランダム化BCループを含むTencon残基R18−V74をコードするDNA断片は、BC6、BC7、BC8、またはBC9を鋳型として使用し、オリゴLS1115(配列番号87)及びLS1117(配列番号88)を使用してPCRにより増幅させた。このPCR工程により、3'末端部にBsaI部位を導入した。その後、オーバーラップPCRにより、オリゴPOP2222ext及びLS1117をプライマーとして使用して、これらのDNA断片を結合させた。得られたPCR生成物240bpを貯留して、QiagenPCR精製キットにより精製した。BsaI−HFにより精製されたDNAを消化し、ゲル精製した。
FGループをコードする断片は、オリゴヌクレオチドSDG10(配列番号89)及びSDG24(配列番号90)と共に、FG7、FG8、FG9、FG10、FG11、及びFG12を鋳型として使用しPCRにより増幅させて、BsaI制限酵素部位及びN46V及びE86I変異体を組み入れた。
2つのBCループ長さと2つのFGループ長さとを組み合わせて4つのライゲーション反応として、16の可能な組み合わせにおいて、消化したBC断片及びFG断片を共にライゲートさせた。いずれのライゲーションも約300ngの全BC断片及び300ngのFG断片を含めた。その後、オリゴPOP2222(配列番号5)及びSDG28(配列番号91)を用いて、PCRによりこれらの4ライゲーションプールを増幅させた。その後、各反応生成物7.5μgをNot1により消化し、QiagenPCR精製カラムにより精製した。このDNA5.2ugを、PspOMIにより消化した等モル量のRepA DNA断片(約14ug)にライゲートし、オリゴPOP2222を使用して、生成物をPCRにより増幅させた。
TCL19、TCL21、TCL23及びTCL24ライブラリーの設計。特定のライブラリー設計におけるランダム化させる残基の選択は、作製される相互作用表面の全体形状を左右する。BC、DE、及びFGループをランダム化したライブラリーから、マルトース結合タンパク質(MBP)に結合するように選択された足場タンパク質を含むFN3ドメインのX線結晶学的分析により、MBP活性部位に適合する大きく湾曲した境界面を有することが明らかになった(Koide et al.,「High−Affinity Single−Domain Binding Proteins With a Binary−Code Interface」Proc. Natl. Acad.Sci.U S A104:6632〜6637(2007)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。その一方で、MBPに結合するように選択されたアンキリン繰り返し足場タンパク質は、更に多くの平面相互作用表面を有し、かつ、活性部位から遠いMBPの外側表面に結合することが明らかになった(Binz et al.,「High−Affinity Binders Selected From Designed Ankyrin Repeat Protein Libraries」Nat.Biotechnol.22:575〜82(2004)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。これらの結果から、足場分子の結合表面の形状(曲線対水平)は、どの標的タンパク質またはこれらの標的タンパク質の特定のエピトープが、足場により効果的に結合され得るかを示し得ることが示唆される。タンパク質結合のための、FN3ドメインを含む遺伝子操作タンパク質足場関連で公表されている試みは、標的結合のために遺伝子操作されている隣接ループに依存しており、従って曲線状の結合表面が作製される。この方法では、こうした足場によって入手可能な標的及びエピトープの数が制限され得る。
Tencon及び他のFN3ドメインは、分子の反対面に以下の2つのCDR様ループセットを含む;BC、DE、及びFGループによって形成される第1のセット、及びAB、CD、及びEFループによって形成される第2のセット。2つのループセットは、FN3構造体の中央を形成するβストランドによって分離されている。わずかに窪んでいる面は、CD及びFGループ、並びに2つの逆平行βストランド、C及びFβストランドにより形成され、本明細書では、C−CD−F−FG表面と称する。C−CD−F−FG表面は、表面を形成する残基のサブセットをランダム化することによって、タンパク質足場相互作用表面のライブラリーを設計するために、鋳型として使用可能である。βストランドは、タンパク質表面に露出された他の全ての残基の側鎖を有する繰り返し構造体を有する。したがって、βストランド内で表面に露出された若干のまたはすべての残基をランダム化することにより、ライブラリーを作製することができる。βストランドにおいて、適切な残基を選択することにより、Tencon足場の固有の安定性が損なわれることを最小限にし、他のタンパク質との相互作用に向けた固有の足場表面を提供する。この前提条件に基づいて構築されたライブラリーは、TCL14と称され、米国特許第2013/0079243A1号(Diem et al)に記述されている(その全体が、参照によって本明細書に援用される)。その後、TCL14のものと非常に類似した設計下で新規ライブラリーを作製した。使用されたTCL14により、NNSコドンが縮重され、Tencon足場が多様化したが、ライブラリーのアミノ酸分布を制御しかつ停止コドンを除去するために、Slonomics technology(Sloning Biotechnology GmbH)を用いて合成したTencon遺伝子をコードするDNA断片を用いて、TCL19(配列番号86)を産生した。したがって、「X」以下で示した各位置を同じ18のアミノ酸の混合物で置換した(システインまたはメチオニンなし)。
TCL19:
Figure 2017502002
;ここで「X」は、18のアミノ酸の均等な混合物である(システインまたはメチオニンなし)。
(表2)
Figure 2017502002
類似の設計の、2つの追加のTenconライブラリーを作製した。これらの2つのライブラリー、TCL21及びTCL23は、TCL14と同一位置でランダム化される(米国特許第2013/0079243A1号(Diem et al.,)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)が、これらの位置で生じるアミノ酸の分布は変化する(以下の表3)。TCL21は、システイン及びメチオニンのみを除いて、各位置で18の天然アミノ酸の等しい分布を含むように設計された(それぞれ5.55%)。TCL23は、表3に示すとおり、各ランダム化された位置が、機能的抗体のCDR−H3ループに見られるアミノ酸分布に近づくように設計した(Birtalan et al.,「The Intrinsic Contributions of Tyrosine, Serine, Glycine and Arginine to the Affinity and Specificity of Antibodies」Journal of Molecular Biology 377:1518〜1528(2008)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。TCL21ライブラリーと同様に、システイン及びメチオニンは除外した。
第3の追加のライブラリーを構築して、TCL21ライブラリーの、可能性のある標的結合表面を拡大した。このライブラリーTCL24では、ライブラリーTCL14、TCL21、及びTCL23と比較して、4つの追加のTencon位置をランダム化した。これらの位置としては、DストランドからのN46及びT48、及びGストランドからのS84及びI86が挙げられる。これらの残基の側鎖は、βストランドD及びGから表面に露出されており、構造上、Cストランド及びFストランドのランダム化部分に近接しているため、位置46、48、84、及び86を特に選択し、これによって、標的タンパク質のアクセス可能な表面積が増大する。TCL24に関して各位置で使用されたアミノ酸分布は、記載されたTCL21及び表3で記述されたものと一致する。
TCL24:
Figure 2017502002
;ここで「X」は、18の天然アミノ酸の均等な混合物であることを示す。
(表3)TCL21、TCL23、及びTCL24の、各ランダム化位置でのアミノ酸頻度(%)
Figure 2017502002
TCL21、TCL23、及びTCL24ライブラリーの作製。アミノ酸分布を制御するために、Colibra library technology(Isogenica)を用いて、TCL21ライブラリーを作製した。TCL23及びTCL24遺伝子断片は、Slonomics technology(Morphosys)を使用して作製し、アミノ酸分布を制御した。従来記載されていたとおり、CISディスプレイ系を用いた選択に使用するために、初期合成後、PCRを使用して各ライブラリーを増幅し、次いでRepAの遺伝子にライゲーションした(Odegrip et al.,「CIS Display:In Vitro Selection of Peptides From Libraries of Protein−DNA Complexes」Proc. Natl.Acad. Sci. USA 101:2806〜2810(2004)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。
ライブラリーのスクリーニング。Cisディスプレイを使用して、TCL17、TCL18、及びTCL19ライブラリーから、ロイコトキシン結合ドメインを選択した。組換え型LukA'Bトキソイド複合体(配列番号10及び11)、LukD(配列番号12)、及びLukE(配列番号13)ロイコトキシンは、標準方法を使用して、ビオチン化し、パニングのために使用した。本発明の実施例においてパニングのために修飾LukA'Bトキソイド複合体を使用したが、未修飾LukABトキシンの結合及び/または中和が確認された。インビトロ転写及び翻訳(ITT)については、ライブラリーDNA2〜6μgを、全量100μL中、0.1mM完全アミノ酸、1XS30プレミックス成分、及びS30抽出物(Promega)30μLとインキュベートし、30℃でインキュベートした。1時間後、ブロッキング溶液450μL(PBS pH7.4に、2%ウシ血清アルブミン、100μg/mLニシン精子DNA、及び1mg/mLヘパリンを補充)を添加し、反応物を氷上で15分間インキュベートした。結合させるために、ブロッキングされたITT反応生成物500μLをビオチン化ロイコトキシン100μLと混合し、室温で1時間インキュベートした。その後、結合した複合体は、磁性を有するneutravidinまたはストレプトアビジンビーズ(Promega and Invitrogen)によりプルダウンした。非結合ライブラリーメンバーは、PBST及びPBSの連続洗浄により除去した。5、7、及び9ラウンドの洗浄後、DNAを、10分間、65℃まで加熱することによって、結合した複合体から溶出させ、PCRにより増幅させ、制限酵素消化、及び更なるパニングラウンドのためのライゲーションにより、RepAをコードするDNA断片に付着させた(この工程は、repAがライブラリーに取り込まれたときは任意である)。高親和性結合剤は、連続的に標的ロイコトキシン濃度を低下させることによって、各ラウンド400nM〜2.5nMで、洗浄の厳密性を増大させて単離した。パニングは、(LukEの場合)7つの、及び(LukAB及びLukD)9つの連続ラウンドを介して行われた。
パニング後、オリゴMDD40(配列番号8)及びMDD62(配列番号9)を用いて、選択されたFN3ドメインをPCRにより増幅させ、リガーゼ処理不要なクローニング部位を含むよう修飾されたpETベクターにサブクローニングし、標準的分子生物学技術を使用して、大腸菌での可溶性発現のために、BL21−GOLD(DE3)(Stratagene)細胞を形質転換した。精製及び検出が可能になるように、C末端ポリヒスチジンタグをコードする遺伝子配列を、各FN3ドメインに付加した。培養物は、100μg/mLカルベニシリン/1mLを補充した2YT培地中、1mLの96ウェルブロックで、37℃にて光学密度0.6〜0.8となるまで増殖させ、IPTGを1mMまで添加し、温度を30℃まで低下させた。細胞は、約16時間後、遠心分離によって採取され、−20℃で凍結した。BugBuster(登録商標)HT溶解緩衝液(Novagen EMD Biosciences)0.6mL中で各ペレットを室温で45分間振盪させてインキュベートすることによって、細胞溶解を行った。ニッケル精製FN3ドメインの抗原結合は、ELISAにより確認した。
結果
各毒素/トキソイド分子のcisディスプレイパニング後、LukA'B(トキソイド)、LukD、及びLukEに結合させたFN3ドメインを、ELISAにより同定した。バインダーのDNA配列を同定し、固有の配列を単離した。これらの配列から発現させたモノマータンパク質を同定し、予想分子量を確認した。抗原結合配列識別番号及びモノマーFN3ドメインを表4に示す。
(表4)LukAB、LukD、及びLukEに結合するFN3ドメインの特性決定
Figure 2017502002
Figure 2017502002
Figure 2017502002
LukAB、LukD、及びLukEを結合する追加のFN3ドメインが、以下に配列番号113〜666として表6に開示される。
まとめ
ELISAにより検出されたとおり、LukA'B(4)、LukD(7)及びLukE(35)を標的とする、配列が固有のモノマーブドウ球菌ロイコトキシン結合FN3ドメインが、Cisディスプレイパニングによって上手く同定された。
実施例2 抗LukD FN3ドメインによる、ロイコトキシン媒介免疫細胞死滅の中和
単離した抗LukDFN3ドメインの機能性を評価するために、細胞系細胞傷害中和アッセイを開発した。3つの種類のFN3ドメイン(リンカーを有さないFN3ドメイン、GSを有するFN3ドメイン、またはGSMリンカーを有するFN3ドメイン)を使用した。
手順
中和活性に関して、抗LukD FN3ドメインのスクリーニングを行うために、LukED 75nM(細胞を100%死滅させるための必要投与量、つまりLD100)を、最終体積30μl中、増加濃度での異なるFN3ドメインと共に、30分間、氷上でインキュベートした。次いで、新たに単離した初代ヒト好中球(hPMN)、2x10細胞/RPMI 70μl+10mM HEPES+0.1%HASを、毒素−FN3ドメイン混合物に添加した。37℃ 5% COインキュベータで1時間インキュベートした後、10μl Cell Titer AQ ONE Solution(Promega)を細胞に添加し、1時間インキュベートした。Cell Titerは、細胞代謝活性を観察することにより細胞生存度を評価する比色分析法である。比色分析反応を、Perkin Elmer Envision Multilabel Readerを使用して492nmで測定した。生存細胞率は、次式を使用して算出した:生存率(%)=100x[(Ab492サンプル−Ab492TritonX100)/(Ab492組織培地)]。
インキュベーションの1時間後、乳酸脱水素酵素(LDH)放出を観察することにより、膜損傷も測定した。上澄み50μlを取り出して、50μl LDH試薬(CytoTox−ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay,Promega)の入ったウェルに添加し、更に30分間、室温にてインキュベートした。LDH活性は、Perkin Elmer Envision Multilabel Readerを使用して測定し(励起555nm、発光590nm)、データは、0.1% v/vTriton−X100により誘導された100%のPMN細胞溶解に対して正規化した。
結果
図1に示すように、ヒトPMNに対するLukEDの細胞傷害活性を中和する、選択された抗LukD FN3ドメインの能力を評価した。3つの選択された抗LukD FN3ドメイン(Luk10、Luk12、及びLuk22)は、LukEDが媒介するhPMNの死滅を阻止することが明らかになった。こうした阻害は、細胞代謝(Cell Titer)並びに膜損傷(LDH)を測定するときに観察された。抗LukD FN3ドメインとは対照的に、TENCON対照FN3ドメインでは、中和は観察されなかった。
まとめ
予想通り、TENCON分子は、LukEDの細胞傷害能を阻止することはできなかった。対照的に、選択された抗LukD FN3ドメインは、リンカーへの融合にかかわらず、LukEDを中和した。抗LukD FN3ドメインにより、用量依存的に、LukED媒介細胞傷害を阻止した。例示的目的として、mAb−FN3ドメインコンジュゲートの生成のために、Luk12抗LukD FN3ドメインを選択した。
実施例3 抗LukAB FN3ドメインによる、ロイコトキシン媒介免疫細胞死滅の中和
単離した抗LukA'B FN3ドメインの機能性を評価するために、細胞系細胞傷害中和アッセイを開発して、活用した。3つの種類のFN3ドメイン(リンカーを有さないFN3ドメイン、GSを有するFN3ドメインまたはGSMリンカーを有するFN3ドメイン)を使用した。
手順
中和活性に関して、抗LukA'BFN3ドメインのスクリーニングを行うために、活性LukAB毒素18.75nM(LD100)を、30分間氷上で、増加濃度での異なるFN3ドメインLuk17(+/−リンカー)のバージョンと共に、96ウェルのブラックウェル透明底組織培養処理プレートでインキュベートした。次に、フェノールレッド非含有RPMI+10mM HEPES+0.1%HSA中、新たに単離した2x10の初代hPMNを、毒素−FN3ドメイン複合体に添加し、サンプルは、1時間、37℃、5%COインキユベーターでインキュベートした。膜損傷は、2つのアッセイ、臭化エチジウム透過性及び乳酸脱水素酵素(LDH)放出によって評価した。臭化エチジウム透過性は、Perkin Elmer Envision Multilabel Readerを使用して測定した(励起530nm、発光590nm)。インキュベーションの1時間後に、培養物上澄みへのLDH放出も測定した。上澄み50μlを取り出して、50μl LDH試薬(CytoTox−ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay,Promega)の入ったウェルに添加し、更に30分、室温でインキュベートした。LDH活性は、Perkin Elmer Envision Multilabel Readerを使用して測定し(励起555nm、発光590nm)、データは、0.1% v/vTriton−X100により誘導された100%のPMN細胞溶解に対して正規化した。
結果
図2に示すように、ヒトPMNに対するLukABの細胞傷害活性を中和する、Luk17 抗LukAB FN3ドメインの能力を評価した。エチジウム透過性及びLDH溶出により評価するとき、抗LukAB FN3ドメインは、LukABが媒介するhPMNの死滅を阻止することが明らかになった。対照的に、対照FN3ドメイン分子では、中和は観察されなかった。
まとめ
予想通り、TENCON分子は、LukABの細胞傷害能を阻止することはできなかった。対照的に、抗LukAB FN3ドメインは、リンカーへの融合にかかわらず、LukAB細胞傷害性を中和した。抗LukAB FN3ドメインにより、用量依存的に、LukAB媒介細胞傷害を阻止した。例示的目的として、mAB−FN3ドメインコンジュゲートの生成のために、Luk17抗LukAB FN3ドメインを選択した。
実施例4:抗LukE FN3ドメインによる、ロイコトキシン媒介免疫細胞死滅の中和
単離した抗LukE FN3ドメインの機能性を評価するために、抗LukD FN3ドメインの評価に関して記載された同一細胞系細胞傷害中和アッセイを用いた。例示的目的として、5つの抗LukE FN3ドメインを使用した(リンカーを有さないFN3ドメイン)。
手順
中和活性に関して、抗LukE FN3ドメインのスクリーニングを行うために、75nM LukED(細胞を100%の死滅させるための必要投与量、つまりLD100)を、最終体積30μl中、増加濃度での異なるFN3ドメインと共に、30分間、氷上でインキュベートした。次いで、新たに単離した初代hPMN、2x10細胞/RPMI70μl+10mM HEPES+0.1%HASを、毒素−FN3ドメイン混合物に添加した。37℃、5% COインキュベータで1時間インキュベートした後、乳酸脱水素酵素(LDH)放出を介して、細胞膜の不安定化を観察した。1時間のインキュベーション後、培養物上澄みへのLDH放出を測定した。上澄み50μlを取り出して、50μl LDH試薬(CytoTox−ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay,Promega)の入ったウェルに添加し、更に30分間、室温にてインキュベートした。LDH活性は、Perkin Elmer Envision Multilabel Readerを使用して測定し(励起555nm、発光590nm)、データは、0.1% v/vTriton−X100により誘導された100%のPMN細胞溶解に対して正規化した。
結果
ヒトPMNに対するLukEDの細胞傷害活性を中和する、選択された抗LukE FN3ドメインの能力を評価した。試験対象の抗LukE FN3ドメインはすべて、LukEDが媒介する死滅を阻止することが明らかになった(図3)。
まとめ
抗LukE FN3ドメインによるLukED中和は投与量依存性であった。試験対照のFN3ドメインでは、抗LukE FN3ドメインであるLuk26、Luk27、及びLuk38が最も高い中和の活性を示した。
実施例5 融合タンパク質の構造体
構造体は、mAb5133(配列番号60及び61)を利用して設計した。米国特許第8,460,666号(Throsby et al.,)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)に記述され、Fab V領域を介してブドウ球菌抗原と係合し、軽鎖のC末端または重鎖のC末端の一方にロイコトキシン中和構造体を結合することを目的にしている。表5は、設計された融合タンパク質構造体についてまとめている。
図4Aの左側の構造体は、各重鎖のC末端に結合したLukAB中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。図4Aの右側の構造体は、各重鎖のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。
図4Bの左側の構造体は、各軽鎖のC末端に結合したLukAB中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。図4Bの右側の構造体は、各軽鎖のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体を有する、単一特異性二価のmAbを示す。
図4Cの左側の構造体は、各軽鎖のC末端に結合したLukAB中和構造体及び各重鎖のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。図4Cの右側の構造体は、各軽鎖のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体及び各重鎖のC末端に結合したLukAB中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。
図4Dの左側の構造体は、各重鎖のC末端に結合したタンデムLukAB中和構造体及びLukAB中和構造体のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。図4Dの右側の構造体は、各重鎖のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体及びLukDまたはLukE中和構造体のC末端に結合したLukAB中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。
図4Eは、ブドウ球菌抗原2を認識する重鎖のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体、及びブドウ球菌抗原1を認識する重鎖のC末端に結合したLukAB中和構造体を有する、二重特異性、二価のmAbを示す。
図4Fは、1つの重鎖のC末端に結合したLukAB中和構造体及び反対側の重鎖のC末端に結合したLukDまたはLukE中和構造体を有する、単一特異性、二価のmAbを示す。
(表5)融合タンパク質構造体の設計
Figure 2017502002
Figure 2017502002
Figure 2017502002
Figure 2017502002
実施例6 MAb5133は、黄色ブドウ球菌の異なる株に強く結合するがsdgB突然変異株には結合しない
mAb5133は、黄色ブドウ球菌の異なる株に結合し、オプソニン活性を有することがこれまでにわかった(米国特許第8,460,666号(Throsby et al.,)(その全体が、参照によって援用される))。mAb5133の特異性を更に評価するために、黄色ブドウ球菌の異なる株、並びに特定の遺伝子が、配列が確定しているトランスポゾン突然変異体を用いて破壊されたUSA300親JE2株由来の亜株を用いて、ウェスタンブロッティング実験を実施し(Fey et al.,「A Genetic Resource for Rapid and Comprehensive Phenotype Screening of Nonessential Staphylococcus aureus Genes,」mBio4(1):e00537−12(2013)(これらはその全体が、参照によって援用される))、これらは、Network on Antibiotic Resistance in Staphylococcus aureus(NARSA)から入手した。
手順
細胞溶解液の調製には、Brady et al.,の「Identification of Staphylococcus aureus Proteins Recognized by the Antibody−Mediated Immune Response to a Biofilm Infection」Infect.Immun.74:3415〜3426(2006)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)の調整方法を用いた。黄色ブドウ球菌株を、37℃、190rpmで、一晩、トリプチックソイブロス中で培養した。トランスポゾン挿入を行う株については、10μg/mLエリスロマイシンを培養培地中に含めた。培養液は、新鮮培地で1:100に希釈し、5〜6時間培養して、約1.2のOD600とした。各株については、培養物4.5mLを遠心分離し、細胞ペレットを75μLの溶解バッファ(50 mM Tris−HCl、20mM MgCl及び10μg/mLリソスタフィン)で再懸濁した。20分間、37℃でインキュベーション後、細胞溶解を完了した。その後、溶解産物を6,000rpm、4℃で、20分間遠心分離にかけて、上澄みを新しいチューブに移動させた。ウェスタンブロッティング分析については、各溶解産物12μLを70℃で10分間加熱し(LDSサンプルバッファ及び50mM DTT)、MOPSバッファ中、150ボルトで2時間、10%ビス−トリスゲル(Novex NuPage, Life Technologies)で電気泳動させた。ゲルは、iBlot instrument(Life Technologies)を使用して、PVDF膜でブロッティングし、FemtoMax kit(Rockland)を用いてCR5133でプローブした。
結果
図5に示すように、溶解液中、高分子量バンド(すなわち、50kDa超)で検出されたmAb5133は、黄色ブドウ球菌株ATCC29213及び親USA300株JE2から産生した。タンパク質SdrC、SdrD、及びSdrEを含むセリン−アスパラギン酸繰り返し(SDR)を欠失しているNARSA株(レーン3 NE432(sdrC突然変異体)、レーン4 NE1289(sdrD突然変異体)、レーン5 NE98(sdrE突然変異体))では、高分子量バンドもまた検出された。Sortase突然変異体(レーン8 NE1787(srtA突然変異体)及びプロテインA突然変異体(レーン9 NE286(プロテインA突然変異体)では不鮮明なバンドが検出された。グリコシルトランスフェラーゼsdgB突然変異体(レーン7 NE105(sdgB突然変異体))内では、高分子量バンドは検出されなかったが、グリコシルトランスフェラーゼsdgA突然変異体(レーン6 NE381(sdgA突然変異体))では検出された。
まとめ
SDRドメイン内のセリンは、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)の連続的添加(最初にSdgB、続いてSdgA)により修飾される。(Hazenbos et al.,「Novel Staphylococcal Glycosyltransferases SdgA and SdgB Mediate Immunogenicity and Protection of Virulence−Associated Cell Wall Proteins」 PLoS Pathog.9(10):e1003653(2013)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。溶解産物中、sdgB変異体から、mAb5133を有する高分子量バンドが検出されないことは、SdgBによりグリコシル化されたSDRエピトープを認識する5133と一致している。
実施例7 融合タンパク質のV8タンパク分解
ヒトIgG1は、下部ヒンジ領域において切断されやすく、この切断により、インビトロ及びインビボの両者においてFc媒介エフェクター機能が喪失し得る(Brezski et al.,「Tumor−Associated and Microbial Proteases Compromise Host IgG Effector Functions by a Single Cleavage Proximal to the Hinge」 PNAS 106:17864〜17869(2009)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。黄色ブドウ球菌プロテアーゼであるGluV8は、下部ヒンジ領域においてアミノ酸E233とL234との間でヒトIgG1を切断し、この切断により、ADCC及びCDC機能の双方を抑止することがこれまでに明らかになっている(Brezski et al.,「Human Anti−IgG1 Hinge Autoantibodies Reconstitute the Effector Functions of Proteolytically Inactivated IgGs」J.Immunol. 181:3183〜3192(2008)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。mAb/FN3ドメイン構造体を効率良く機能させるためには、双方とも、黄色ブドウ球菌関連抗原に結合可能である必要があり、また、免疫細胞FcγRまたは補体に付着させて、ファゴサイトーシスが容易になるようにする。タンパク質分解による切断により、mAbの能力をなくして、免疫エフェクター細胞によるファゴサイトーシスを容易にする。従って、ヒンジ領域を操作して、GluV8によるタンパク質分解への耐性を増大させた。
手順
黄色ブドウ球菌プロテアーゼGluV8(cat.E−006)は、BioCentrumから入手した。抗体濃度は、PBS中3.3μMに固定し、反応は0.66μMでGluV8を添加することにより開始し、GluV8についてはモル比20%を達成した。消化は、pH7.5、37℃で、24時間実施した。サンプルは、変性条件下で調製し、Agilent2100microfluidic系Bioanalyzerを用いて分析した。無処置IgGの割合は、キャピラリー電気泳動による電気泳動図のプロファイルに基づいて、プロテアーゼ消化サンプル中に残存する無処置IgGの割合をプロテアーゼ非含有対照サンプル中に残存する無処置IgGの割合で割ることによって、算出した(Agilent Technologies)。データを解析して、GraphPad Prismを使用してプロットした。
結果
図6に示すように、構造体IgG1(IgG1アイソタイプ対照)及びヒトIgG1野生型(E233/L234/L235/G236)の下部ヒンジを含むA6(表5の構造体3)は、GluV8による24時間の消化の後でも、15〜25%の範囲の無処置IgGが残存した。構造体PRASA A6(表5の構造体4)、及び突然変異を有する下部ヒンジ(G236欠失を有し、E233P/L234V/L235A)を有するPRASA A6 HC−AB(表5の構造体6)は、24時間のGluV8消化の後、70%を超えて、無処置のIgGが残存し、GluV8に対する耐性の増大を示した。
まとめ
これらの結果から、下部ヒンジ領域IgG1の突然変異により、GluV8消化への耐性が増大したことがわかる。更に、重鎖のC末端で抗LukAB FN3ドメインを含んでも、GluV8切断の感受性に影響を及ぼさなかった。FN3ドメインを含まない下部ヒンジ突然変異構造体、PRASA A6(構造体4)の無処置IgGの総量は、FN3ドメインを含有する下部ヒンジ突然変異構造体であるPRASA A6HC−AB(構造体6)と同様の、無処置のIgGの残存割合を有した。
実施例8 AlphaScreen(登録商標)競合結合アッセイを使用したFcγ受容体結合測定
抗ブドウ球菌標的構造体がFcγRと結合する能力を評価するために、競合ALPHASCREEN(登録商標)アッセイを用いた。構造体は、元々、ヒトFcγRに結合するように設計したため、構造体の、ヒト活性化FcγR:FcγRI、FcγRIIa(R131)、及びFcγRIIIa(V158)、並びに阻害受容体FcγRIIbへの結合能力に関して、構造体の試験を行った。
手順
アッセイバッファ(PBS、0.05%BSA、0.01%Tween−20)の入った半量ウェルの96ウェル不透明プレート(Corning)で、pH7.4で競合結合試験を実施した。固定濃度のビオチン化IgG1野生型(1IgG:2ビオチン、EZ Link(登録商標)NHS−LC−biotin(Pierce)を使用して)に対して、競合IgG1野生型及び抗ブドウ球菌構造体を連続3倍希釈で、すべての競合試験を実施した。アッセイ中FcγR最終濃度は、0.2μg/mlであった。ビオチン化IgG1(最終0.2μg/ml)並びにIgG1野生型及び抗ブドウ球菌構造体(10μl)を連続して、96ウェルプレートの各列に繰り返して添加した。その後、指定されたFcγRを添加し、その後、1/50希釈ニッケルキレート剤(Ni)受容体ビーズ、及び1/50希釈ストレプトアビジン(SA)供与体ビーズ、それぞれ10μlを連続添加した。不透明プレートは、アルミニウムシールで覆い、遮光条件を維持し、オービタルシェーカーで30分間振盪した。その後、シールを取り外し、AlphaScreen(登録商標)の適切なフィルターセットを装備したENVISION(商標)プレートリーダー(PerkinElmer)で励起/発光スペクトルの蛍光を読み取った。生データをGraphPad PRISM(登録商標)ソフトウェアに移して、最大シグナルに対して正規化し、非線形回帰曲線−フィッティングソフトウエアを使用して、競合曲線をプロットした。競合結合曲線は、次の式を使用して作成した:最大シグナル(%)=(Exp-Min)/(Max-Min)x100(%)。式中、試験品mAbの最高濃度の存在下で検出されたシグナルによって最小値(Min)を求め、最大値(Max)は、抗ブドウ球菌構造体のいずれも含まずに、ビオチン化IgG1、FcγR、ニッケルキレート(Ni)受容体ビーズ、及びストレプトアビジン(SA)供与体ビーズのみ含むウェル中で検出されたシグナルによって求めた。
結果
ヒトIgG1野生型を有する受容体の、ヒトFcγファミリーへの結合に関する、いくつかの構造体の競合能力を評価した。ビオチン化IgG1野生型により産生された最大シグナルを低減させる構造体の能力を、図7A〜図7Dに示す。図7Aに示すとおり、IgG1(IgG1アイソタイプ対照)及びA6(構造体3)は、強固にヒトFcγRIを結合した。構造体PRASA A6(構造体4)、PRASA A6 LC−D(構造体5)、PRASA A6 HC−AB(構造体6)、及びPRASA A6 LC−D HC−AB(構造体7)は、任意の試験濃度で、ヒトFcγRIに結合を示さなかった。構造体IgG1(IgG1アイソタイプ対照)、A6(構造体3)、PRASA A6(構造体4)、PRASA A6 LC−D(構造体5)、PRASA A6 HC−AB(構造体6)及びPRASA A6 LC−D HC−AB(構造体7)はすべて、ヒトFcγRIIa(R131)への類似した結合を示した(図7B)。構造体IgG1(IgG1アイソタイプ対照)及びA6(構造体3)は、阻害性ヒトFcγRIIbに対して最も高い結合を示し、構造体PRASA A6(構造体4)、PRASA A6 LC−D(構造体5)、PRASA A6 HC−AB(構造体6)、及びPRASA A6 LC−D HC−AB(構造体7)は、低検出から未検出の結合を示した(図7C)。構造体IgG1(IgG1アイソタイプ対照)、A6(構造体3)、PRASA A6(構造体4)、PRASA A6 LC−D(構造体5)、PRASA A6 HC−AB(構造体6)、及びPRASA A6 LC−D HC−AB(構造体7)はすべて、ヒトFcγRIIIa(V158)への類似した結合を示した(図7D)。
まとめ
下部ヒンジ突然変異(G236欠失を有し、E233P、L234V、L235A)を有するいずれの構造体も、ヒトFcγRIへの結合を示さず(米国特許公開第2013/0011386(A1)号参照)、重鎖または軽鎖のいずれかのC末端にFN3ドメインのいずれかを含めても、結合に影響を与えなかった。いずれの構造体も、活性化ヒトFcγRIIa(R131)とFcγRIIIa(V158)へ類似した結合を示し、FN3ドメインを含めてもこれらの受容体の結合に影響を及ぼさないことが明かになった。構造体PRASA A6(4)、PRASA A6 LC−D(5)、PRASA A6 HC−AB(6)、及びPRASA A6 LC−D HC−AB(7)は、阻害受容体FcγRIIbへの、低検出から未検出の結合を示した。ヒトFcγRIIbとの低結合並びに活性化受容体FcγRIIa及びFcγRIIIaとの正常な結合により、目的の細胞傷害の作用機序を有するmAbsの有効性の増大と考えられる性質である、阻害(I)に対する活性化(A)指数が増大するため、これは利点となり得る(Nimmerjahn and Ravetch「Divergent Immunoglobulin g Subclass Activity Through Selective Fc Receptor Binding」Science 310:1510〜1512(2005)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。
実施例9 プロテインA結合の測定
ELISAプレート上にコーティングされたプロテインAへの構造体の結合を評価するために、プレート系ELISAアッセイを用いた。プロテインAは、ブドウ球菌毒性因子であり、ヒトIgG1野生型抗体は、IgG1野生型Fcへの結合を介して、ブドウ球菌の表面上に隔離される。本方法は、抗ブドウ球菌mAbが抗体V領域を介して表面決定基に結合する能力をなくし、かつ同時に宿主免疫系の液性及び細胞性成分とFcとの相互作用を阻止すると考えられる。プロテインA結合を除去する意図で、このブドウ球菌毒性因子を回避するために、構造体の遺伝子操作を行った。
手順
透明96ウェルプレート(Nunc)で、ELISAブロッキングバッファ(3%ウシ血清アルブミン/PBS)において、プロテインA結合の直接ELISAを実施した。PBS中、ビオチン化プロテインAを2μg/mlで、96ウェルプレートに、1時間室温にてコーティングし、ELISA洗浄バッファ(0.02%Tween−20/0.15M NaCl)で3回洗浄した。次にプレートを1時間室温でELISAブロッキングバッファを用いてブロックした。次いで、プレートをELISA洗浄バッファで3回洗浄した。構造体は、出発濃度10μg/mlでプレートに入れて、次に、プレートで連続して3倍に希釈し、1時間室温でインキュベートした。プレートは、ELISA洗浄バッファで3回洗浄した。ELISAブロッキングバッファで1:15,000に希釈した、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)を結合させたヤギ抗ヒトカッパ軽鎖抗体(Millipore)を用いて構造体を検出し、サンプルは30分間室温にてインキュベートした。プレートは、ELISA洗浄バッファで5回洗浄した。本アッセイにおけるHRPの基質はTMB(Fitzgerald)であり、ウェルが青色になるまでプレートをインキュベートした。等体積の0.5M HClをTMBに添加することによって反応を停止させて、プレートは、450nmで読み取った。データは、非線形回帰曲線フィットを用いたGraph Pad Prismソフトウェアで分析した。
結果
ヒトIgG1野生型構造体(構造体1)は、プロテインAとの検出可能な結合を示した。CH3の突然変異H435R/Y436F(すなわち、A6(構造体3)、PRASA A6(構造体4)、PRASA A6 LC−D(構造体5)、PRASA A6 HC−AB(構造体6)及び、PRASA A6 LC−D HC−AB(構造体7)を含むすべての構造体は、いずれの試験濃度でもプロテインAへの検出可能な結合を示さなかった(図8)。
まとめ
CH3の突然変異H435R/Y436Fでは、このアッセイで評価したとおり、プロテインA結合が上手く除去された。重鎖または軽鎖のC末端のいずれか一方にFN3ドメインを含めても、プロテインA結合に影響を及ぼすことはなかった。
実施例10 フローサイトメトリーによる測定時の全細菌への結合
mAb及びFN3ドメイン−mAbコンジュゲートの黄色ブドウ球菌のNewman株表面への結合は、フローサイトメトリー解析を使用して評価した。黄色ブドウ球菌毒性因子プロテインAは、抗体のFc部分を介してIgG1に結合することができ、分析が混同する可能性もあるため、H435R/Y436F突然変異を有するA6と称す抗体を使用して、ブドウ球菌表面上に発現したプロテインAに対するmAbのFc領域の非特異的結合を取り除いた(実施例9を参照されたい)。このため、A6(構造体3)、PRASA A6(構造体4)及びmAb−FN3ドメインコンジュゲート(それぞれH435R/Y436F突然変異を含む)を比較した。選択された黄色ブドウ球菌株に関して、構造体の結合が少ない/陰性であったため、E233P/L234V/L235A(G236欠失)H435R/Y436F(「PRASA A6アイソタイプ対照」と称される)の定常領域突然変異を含むリポテイコ酸(LTA)特異的V領域を有する構造体を、陰性対照として使用した。
手順
黄色ブドウ球菌Newman株は、培養液が、OD600nm約0.5に到達するまで、ブレインハートインヒュージョン(BHI)モディファイド培地中、37℃、225rpmで振盪して、増殖させた。10%グリセロール(最終)の入った凍結保存バイアルでアリコートを凍結させた。バイアル瓶を解凍して、連続希釈及びBHI寒天プレート上での増殖によるコロニー形成単位の測定に使用した。フローサイトメトリー分析では、Newman株を5x10コロニー形成単位/ウェルで播種させて、mAb5133構造体を指示された連続希釈で、30分間、室温にて、FACSバッファ中で、インキュベートした。構造体を検出するためにAlexa647を結合したF(ab')ヤギ抗ヒトIgG(重鎖及び軽鎖)20μg/mlで染色する前に、サンプルをFACSバッファで2回洗浄した。BD Fortessa及びFlowjo softwareを使用してサンプルを分析した。これらの実験は、2回繰り返され、類似した結果となった。
結果
図9に示すように、フローサイトメトリー結合により評価するとき、構造体A6(構造体3)、PRASA A6(構造体4)、及びPRASA A6HC−AB(構造体6)は、黄色ブドウ球菌Newman株へ同様に結合した。抗LukD FN3ドメインを軽鎖に添加することにより、FN3ドメインコンジュゲートを含まない同一の抗体と比較して、構造体PRASA A6 LC−D(構造体5)及びPRASA A6 LC−D HC−AB(構造体7)の結合は、約2〜3倍減少した(EC50試験、mAb/EC50PRASA A6(構造体4)により算出)。
まとめ
抗LukABを重鎖に付加することによって黄色ブドウ球菌への抗体の結合に影響を及ぼすことはなかったが、抗LukD FN3ドメインを軽鎖のC末端に付加することにより、黄色ブドウ球菌Newman株への結合の検出がわずかに減少した(2つの独立した実験においてEC50が2〜3倍変動)。
実施例11 mAb−FN3ドメインコンジュゲートによる、ロイコトキシン媒介免疫細胞死滅の中和
mAb−FN3ドメイン5133コンジュゲートの機能性を評価するために、LukED及びLukABの中和の評価に関して記載された、細胞系細胞傷害中和アッセイを用いた。
手順
LukED及びLukAB中和活性に関して、mAb−FN3ドメイン5133コンジュゲートをスクリーニングするにあたって、75nMのLukED及び18.75のnM 活性LukAB毒素を、別々に、最終体積30μl中、増加濃度での、異なるmAb変異体(IgG1アイソタイプ対照;A6構造体3、PRASA A6構造体4);PRASA A6 LC−D構造体5;PRASA A6 HC−D構造体8; PRASA A6 HC−AB構造体6;PRASA A6 LC−D HC−AB構造体7;PRASA A6 HC AB−D構造体9;及びPRASA A6 HC D−AB構造体10)と、30分間、氷上でインキュベートした。その後、新たに単離した初代ヒト好中球(hPMN)、2x10細胞/RPMI 70μl+10mM HEPES+0.1%HASを毒素−mAb混合物に添加し、1時間、37℃、5%COのインキユベーターでインキュベートした。インキュベーションの1時間後、乳酸脱水素酵素(LDH)放出を観察することにより、膜損傷を測定した。上澄み50μlを取り出して、50μlのLDH試薬(CytoTox−ONE Homogeneous Membrane Integrity Assay,Promega)の入ったウェルに添加し、更に30分間、室温にてインキュベートした。LDH活性は、Perkin Elmer Envision Multilabel Readerを使用して測定し(励起555nm、発光590nm)、データは、0.1% v/vTriton−X100により誘導された100%のPMN細胞溶解液に対して正規化した。
結果
異なるmAb5133及びmAb−FN3ドメイン5133コンジュゲートが、LukED及びLukABのヒトPMNに対する細胞傷害活性を中和する能力を評価した。これらの試験から、LukD(PRASA A6 LC−D 構造体5及びPRASA A6 HC−D構造体8)または抗LukAB FN3ドメイン(PRASA A6 HC−AB構造体6)を有するFN3ドメイン−mAbコンジュゲートは、FN3ドメインを軽鎖または重鎖に付加するかどうかに関係なく(PRASA A6 LC−D構造体5 対 PRASA A6HC−D構造体8)(図10A)、それぞれの毒素を中和することができることが判明した。さらに、LukD及びLukAB FN3ドメインの両者のmAb5133への同時コンジュゲートも(PRASA A6LC−D HC−AB構造体7、PRASA A6HC AB−D構造体9、及びPRASA A6HC D−AB構造体10)(図10A〜10B)、それぞれの毒素の強力な中和をもたらした。
まとめ
これらの試験から、FN3ドメイン−mAbコンジュゲートのみが、LukED及びLukABによる初代hPMNの死滅を阻止することができるが、IgG1アイソタイプ対照、A6構造体3、またはPRASA A6構造体4mAbは、これを阻止することはできないことがわかる。まとめると、これらのデータにより、mAb−FN3ドメインコンジュゲートが機能的であり、かつ、強力なブドウ球菌毒素の細胞傷害活性を阻止することができることが確証される。
実施例12 ファゴサイトーシス後の、ヒト好中球の黄色ブドウ球菌−媒介死滅モデルにおけるmAb−FN3ドメインコンジュゲートの中和効果
ブドウ球菌より産生される二成分毒素のうちLukABは、生きている細菌によるエクスビボ感染中のヒト好中球(hPMN)の死滅に関与している。ブドウ球菌が産生するLukABは、形質膜またはファゴソーム膜を標的にすることにより、ファゴサイトーシス後にhPMNを死滅させる。mAb−FN3ドメインコンジュゲートが、ファゴサイトーシス後の生存ブドウ球菌のLukABが媒介する死滅からhPMNを保護しているかどうかを評価するために、エクスビボ感染モデルを開発した。
手順
ブドウ球菌株Newman(高毒性メチシリン感受性株)を、5時間、1:100/RPMI+CASで継代培養し、10mM HEPES及び0.1%HSAを補充したRPMI(RPMI−HH)中で1x10CFU/mLに標準化した。標準化した細菌の1mLアリコートは遠心分離によりペレット化し、300μlの、異なるmAb5133またはmAb−FN3ドメインコンジュゲート1.5mg/ml、またはPBS(非オプソニン化)に再懸濁した。サンプルをRPMI−HHで最大1mLとし、その後、オプソニン化のために20分間、37℃でインキュベートした。その後、約10:1(細菌:hPMN)の感染効率(MOI)で、EtBrを補充したRPMI−HH中、オプソニン化細菌を、新たに単離した初代hPMN2x10と混合した。細菌及び細胞は、7分間、1500RPMで遠心分離により同調させ、37℃、5%COインキユベーターに入れた。hPMN膜透過性の指標として、2時間感染中、臭化エチジウム蛍光を測定した。
結果
異なるmAb5133及びmAb−FN3ドメイン5133コンジュゲートの、ブドウ球菌ファゴサイトーシス後に、hPMNを保護しLukABの細胞傷害活性を中和する能力を評価した。これらの実験により、PBS処理済み細菌(mAbではなく)と比較して、A6構造体3及びPRASA A6構造体4mAbは、黄色ブドウ球菌が媒介する死滅からのhPMNの保護は最小限であることを実証する。その一方で、試験対象のmAb−FN3ドメインコンジュゲート、PRASA A6HC−AB構造体6及びPRASA A6LC−D AB構造体7の両者により、hPMNはファゴサイトーシス後のLukAB媒介膜損傷から保護された。抗LukAB及び抗LukDFN3ドメインを両方含有するコンジュゲートと比較して、抗LukAB FN3ドメインのみを含有するmAb−FN3ドメインコンジュゲート間で、著しい差異は観察されなかった(図11)。これらの所見は、エクスビボ感染モデルにおいて、LukEDの産生を欠いている点と一致する(DuMont et al.,「Characterization of a New Cytotoxin That Contributes to Staphylococcus aureus Pathogenesis」Mol. Microbiol.79:814〜825(2011);Alonzo et al.,「Staphylococcus aureus Leucocidin ED Contributes to Systemic Infection by Targeting Neutrophils and Promoting Bacterial Growth In Vivo」Mol.Microbiol.83:423〜435(2012);DuMont et al., 「Staphylococcus aureus Elaborates Leukocidin AB to Mediate Escape From Within Human Neutrophils,」Infect. Immun.81:1830〜1841(2013)(これらはすべて、参照によってその全体が援用される))。
まとめ
これらの実験は、ファゴサイトーシス後の、ブドウ球菌LukAB媒介細胞傷害が、mAb−FN3ドメインコンジュゲートにより細胞内から中和されることができることを確証する。
実施例13 黄色ブドウ球菌の好中球−媒介死滅モデルにおけるmAb−FN3ドメインコンジュゲートの中和効果
LukABは、ファゴサイトーシス後、hPMNを死滅させ、ブドウ球菌のエスケープ及び増殖を促進する(DuMont et al.,「Characterization of a New Cytotoxin That Contributes to Staphylococcus aureus Pathogenesis」Mol.Microbiol.79:814〜825(2011);DuMont et al., 「Staphylococcus aureus Elaborates Leukocidin AB to Mediate Escape From Within Human Neutrophils,」Infect. Immun.81:1830〜1841(2013)、DuMont et al.,「Staphylococcus aureus LukAB Cytotoxin Kills Human Neutrophils by Targeting the CD11b Subunit of the Integrin Mac−1」Proc.Natl.Acad.Sci.USA110:10794〜10799(2013)、(これらはすべて、参照によってその全体が援用される))。LukABを欠失している同質遺伝子型の欠失変異株によるhPMNの感染は、エクスビボOPKアッセイにおいて、LukAB活性を阻止することによって細菌増殖が減少することを示唆した(DuMont et al.,「Characterization of a New Cytotoxin That Contributes to Staphylococcus aureus Pathogenesis」Mol.Microbiol.79:814〜825(2011);DuMont et al., 「Staphylococcus aureus Elaborates Leukocidin AB to Mediate Escape From Within Human Neutrophils,」Infect. Immun.81:1830〜1841(2013)、DuMont et al.,「Staphylococcus aureus LukAB Cytotoxin Kills Human Neutrophils by Targeting the CD11b Subunit of the Integrin Mac−1」Proc.Natl.Acad.Sci.USA110:10794〜10799(2013)、(これらはすべて、参照によってその全体が援用される))。LukAB mAb-FN3ドメインコンジュゲートが黄色ブドウ球菌増殖のhPMN媒介制御を促進するかどうかを調査するために、OPKアッセイを実施し、GFP蛍光を測定することによって細菌増殖を観察した。
手順
これらの実験では、sarAプロモーターを用いることによって、構成的に緑色蛍光タンパク質(gfp)を発現するプラスミドを含むブドウ球菌株Newman(MSSA)を用いた。GFP標識細菌は、5時間、クロラムフェニコールを補充したRPMI+CASにおいて1:100で継代培養し、10mM HEPES及び0.1%HSAを補充したRPMI(RPMI−HH)中、1x10CFU/mLに標準化した。標準化したバクテリアの1mLアリコートは遠心分離によりペレット化し、300μlの、異なるmAbまたはmAb−FN3ドメインコンジュゲート1.5mg/ml、またはPBS(非オプソニン化)に再懸濁した。サンプルをRPMI−HHで最大1mLとし、その後、オプソニン化のために20分間、37℃でインキュベートした。その後、約10:1(細菌:hPMN)の感染効率(MOI)にて、RPMI−HH中、オプソニン化細菌を、新たに単離した初代hPMN2x10と混合した。細菌及び細胞は、7分間、1500RPMで遠心分離により同調させ、37℃、5%COインキユベーターに入れた。細菌増殖の指標として、感染の5時間後、GFP蛍光を測定した。
結果
異なるmAb5133及びmAb−FN3ドメイン5133コンジュゲートの、hPMNが媒介するブドウ球菌の増殖制限を促進する能力を評価した。これらの実験により、IgG1アイソタイプ対照と比較して、A6構造体3及びPRASA A6構造体4の両者が、hPMNが媒介する黄色ブドウ球菌増殖の制限を促進することを示す(図12)。これは、5133mAbのオプソニン能力と一致する。重要なことに、PRASA A6親mAb(構造体4)と比較して、LukAB FN3ドメイン−mAb5133コンジュゲート(PRASA A6 HC−AB構造体6及びPRASA A6 LC−D HC−AB構造体7)により、PMNが媒介する増殖制限が改善された(図12)。CR5133/抗LukD FN3ドメイン−mAb(PRASA A6 LC−D構造体5)により増殖制限が強化されない点は、エクスビボ感染モデル中、LukED生成物が最小であるこれまでの所見と一致する(DuMont et al.,「Characterization of a New Cytotoxin That Contributes to Staphylococcus aureus Pathogenesis」Mol.Microbiol.79:814〜825(2011);Alonzo et al.,「Staphylococcus aureus Leucocidin ED Contributes to Systemic Infection by Targeting Neutrophils and Promoting Bacterial Growth In Vivo」Mol.Microbiol.83:423〜435(2012);DuMont et al., 「Staphylococcus aureus Elaborates Leukocidin AB to Mediate Escape From Within Human Neutrophils,」Infect. Immun.81:1830〜1841(2013)(これらはすべて、参照によってその全体が援用される))。
まとめ
これらの実験は、抗LukAB mAb−FN3ドメインコンジュゲートが、LukABを中和し、hPMNが媒介するブドウ球菌の増殖制限を促進することを確証する。
実施例14:黄色ブドウ球菌細胞溶解液による、Ni−NTA樹脂−結合SdrC4タンパク質のインビトログリコシル化により、mAb5133によって認識されるエピトープとなる
SDR含有タンパク質のSdgB媒介グリコシル化によって、mAb5133によって認識される特異的エピトープの産生がもたらされることを更に確認するために、異なる黄色ブドウ球菌株から調製された細胞溶解液及びSDS−PAGEによって単離され、ウェスタンブロッティング分析により分析された反応生成物を使用して、代表的SDRタンパク質(大腸菌から精製された組換え型SdrC4タンパク質)のインビトログリコシル化が行われた。これらの試験には、sdgAまたはsdgBグリコシルトランスフェラーゼのいずれかを不活性化するトランスポゾンの挿入と共に、USA300親JE2黄色ブドウ球菌株及び突然変異体を使用し(Fey et al.,「A Genetic Resource for Rapid and Comprehensive Phenotype Screening of Nonessential Staphylococcus aureus Genes,」mBio4(1):e00537〜12(2013))(これらはその全体が、参照によって援用される)、これらは、Network on Antibiotic Resistance in Staphylococcus aureus(NARSA)から入手した。
手順
溶解産物は、黄色ブドウ球菌株JE2、NE381(JE2のsdgAトランスポゾン突然変異体)及びNE105(JE2のsdgBトランスポゾン突然変異体)から調製した。これらの菌株の25mL培養液をトリプチックソイブロス(TSB)中、37℃、200rpmで増殖させ、OD600 0.4〜0.6の時点で、細胞を遠心分離(6,000rpm10分間)により採取した。細胞ペレットは、200μgリソスタフィン及びUniversalヌクレアーゼ(Pierce88700)250ユニットを含有する1mL PBS(Sigma L9043)で再懸濁した。細胞は、37℃で45分間インキュベートし、その後13,000rpm、4℃で、10分間遠心分離した。上澄み750μLを別のチューブに入れ、氷上に置いた。大腸菌から精製された組換え型SdrC4タンパク質を、Ni−NTAアガロース(Qiagen 1018244)に結合させた。具体的には、Ni−NTAアガロース100μLをマイクロチューブに入れ、遠心分離して、プロテアーゼインヒビター(Roche、完全にEDTA非含有)を含有する500μLのPBSで1回洗浄した。その後、樹脂を、約300μgのタンパク質と再懸濁し、ロッキングプラットフォーム上で、4℃で1.5時間、インキュベートした。その後、樹脂を12,000rpmで1分間遠心分離して、500μLの洗浄バッファ(50mM NaH2PO4、300mM NaCl、10mM イミダゾール、pH8.0、プラス、プロテアーゼインヒビター)で1回洗浄した。その後、樹脂を、300μLのPBSまたは黄色ブドウ球菌溶解産物のいずれかで再懸濁し、37℃で1時間インキュベートした。1時間後、サンプルを遠心分離して、500μLの洗浄バッファで3回洗浄し、結合したタンパク質を150μL溶出バッファ(250mMイミダゾール含有洗浄バッファ)で、5分間、室温にて溶出した。
ウェスタンブロッティング分析については、溶出したタンパク質を、100mM DTT含有1xLDSサンプルバッファ(Life Technologies NP0007)中、70℃で10分間加熱し、その後、MOPSバッファ中、150ボルトで、1時間40分、2つの10%ビス−トリスNuPAGEゲルで電気泳動させた。電気泳動後、1つのゲルをコロイドブルー(Life Technologies 46−7015及び46−7016)で染色し、他のゲルは、iBlot instrumentを使用して、PVDF膜(Life Technologies IB401002)にブロッティングした。PVDFブロットを、1:500希釈したmAb5133でプローブし、その後、FemtoMax kit(Rockland Immunochemicals KCA001)を使用して検出した。
結果
図13に示すとおり、黄色ブドウ球菌株JE2から調製した溶解産物と共に樹脂結合SdrC4タンパク質をインキュベートしたもの(パネルB、レーン2及び6)、及びさもなければ同質遺伝子型のsdgA突然変異誘導体(パネルB、レーン3及び7)により、mAb5133を用いるウェスタンブロットによって特定の約95kDa種が検出された。対照的に、樹脂結合SdrC4タンパク質を、黄色ブドウ球菌株JE2のsdgB変異誘導体から調製された溶解産物とインキュベーションしたもの(パネルB、レーン4及び8)、または細胞可溶化物がPBSに置換された対照サンプル(パネルB、レーン1及び5)では、mAb5133によるこうしたタンパク質バンドはいずれも検出されていない。図13、パネルAに示されたコロイドブルー染色から、本質的に等価量の組換え型SdrC4タンパク質がレーン1〜4及びレーン5〜8に入ったことがわかる。
まとめ
JE2株のsdgB突然変異体から調製した溶解産物によるカラム結合SdrC4タンパク質のインキュベート後、mAb5133により約95kDaタンパク質バンドが検出されないということは、SdgBがSdrCタンパク質に関して特異的なグリコシルトランスフェラーゼであり、mAb5133のエピトープの作製に必要であるという主張を更に裏付ける。
実施例15:精製SdgBグリコシルトランスフェラーゼタンパク質によるSdrC4またはSdrC5タンパク質のインビトログリコシル化により、mAb5133により認識されるエピトープが発生する
SdgBが媒介するSDR含有タンパク質のグリコシル化により、mAb5133により認識される特定のエピトープが作製されることを更に確認するために、黄色ブドウ球菌SdgBグリコシルトランスフェラーゼの組換え形態、およびSDS−PAGEによって分離しウェスタンブロッティング分析により分析した反応生成物を使用して、代表的SDRタンパク質(SdrC4またはSdrC5)のインビトログリコシル化を行った。
手順
C末端にポリヒスチジン(His)アフィニティタグ(配列番号99)を担持する黄色ブドウ球菌SdgBグリコシルトランスフェラーゼの組換え形態を、大腸菌中で発現させ、Ni−NTAアフィニティクロマトグラフィーを介して精製した。インビトログリコシル化反応に関しては、組換え型SdrC4(配列番号100)またはSdrC5(配列番号101)タンパク質100μgを、ウリジン二リン酸N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcNac)+/−30μg、組換え型SdgB +/−4μgと、最終体積100μlの100mMトリスpH7.5、または100μlの100mMトリスpH7.5、プラス、10%グリセロールで、37℃にて1時間でインキュベートした。ウェスタンブロッティング分析では、まず、反応生成物をSDS−PAGEによって分け、ここでは、1μg タンパク質/レーンを、NuPAGE4〜12%ビス−トリスゲル(NP0335BOX)で、ダイフロントがゲル底部に到達するまで200Vの定電圧で分離した。その後、Invitrogen iBlotを用いて、PVDF膜にタンパク質(Transfer iBlot Gel Transfer Stacks PVDF IB401002)に移動させた。
図14A、パネルAでは、一次抗体は、PBS+3%BSA中の、2μg/mlの構造体3(mAb5133A6、配列番号64HC及び65LC)であり、二次検出抗体は、PBS+3%BSAで1:10,000希釈した、HRP−コンジュゲートヤギ抗ヒトIgG(H+L)(Jackson Immunoresearch(109−036−088ロット101421))を用いるウェスタンブロッティングであった。HRP化学発光基質検出溶液(Pierce ECL Plus)中でインキュベート後、ブロットをX線フィルムに曝露した。図14A、パネルBでは、抗Hisタグ検出用の一次抗体は、PBS+3%BSA中、1:2000希釈されたHRPコンジュゲート抗6xヒスチジンmAb(MAB050H lot EGE0608041, R&D Systems)であり、その後、X線フィルムを介して検出された。
図14B、パネルAでは、一次抗体は、PBS+3%BSA中の、2μg/mlの構造体3(mAb5133 A6、配列番号64HC及び65LC)であり、二次検出抗体は、PBS+3%BSAで1:10,000希釈した、HRP−コンジュゲートヤギ抗ヒトIgG(H+L)(Jackson Immunoresearch(109−036−088ロット101421))を用いるウェスタンブロッティングであった。HRP化学発光基質検出溶液(Pierce ECL Plus)中でインキュベート後、ブロットをX線フィルムに曝露した。ブロットは、その後、Thermo Scientific Restore Western stripping bufferを用いてストリッピングし、その後、抗−His検出は、PBS+3%BSA中、1:2000希釈されたHRPコンジュゲート抗6xヒスチジンmAb(MAB050H lot EGE0608041, R&D Systems)を用いて行い、その後、X線フィルムを介して検出した(図14B、パネルB)。
図14C、パネルAでは、一次抗体は、Rockland fluorescent western blocking buffer (MB−070)中の、2μg/mlの構造体1(mAb5133、配列番号60HC及び61LC)であった。二次検出は、IRDye800CWヤギ抗ヒトIgG(H+L)Li−cor 926−32232を用いて、Odyssey InfraRed imagerで検出した。図14C、パネルBでは、抗−His検出は、PBS+3%BSA中、1:2000希釈されたHRPコンジュゲート抗6xヒスチジンmAb(MAB050H lot EGE0608041, R&D Systems)を用いて行い、その後、X線フィルムを介して検出した。
結果
図14A、14B、及び14Cに示すとおり、SdgB及びUDP−GlcNAcの両者の存在下での、大腸菌から精製された組換え型SdrC4またはSdrC5タンパク質のインキュベーションにより、構造体1(mAb5133、配列番号60HC及び61LC)及び構造体3(mAb5133 A6、配列番号64HC及び65LC)によって検出される種が作製される。すべてのレーン中でのSdrC4及びSdrC5構造体の(His)エピトープの検出により、ほぼ等量のタンパク質が存在することが確認される。
まとめ
これらの結果により、SdgBが媒介するグリコシル化の後、mAb5133のみが、SDRファミリータンパク質を検出するという、これまでの観測結果が更に実証される。
実施例16:mAb5133は、黄色ブドウ球菌リポテイコ酸(LTA)に特異的に結合しない
黄色ブドウ球菌のリポテイコ酸(LTA)は、これまで、mAb5133の細胞標的として同定されてきた(米国特許第8,460,666号(Throsby et al.,)(その全体が、参照によって援用される))。これが本当であるかを判断するために、mAb5133の、黄色ブドウ球菌表面結合LTA、及び組換え型SdgB−グリコシル化SdrC4タンパク質への相対的な結合を、平行ELISA形式のアッセイで判定した。LTA結合の陽性対照として、pagibaximab(配列番号102 HC +配列番号103 LC)、よく特性決定された抗LTA mAb(Ginsburg I., 「Role of Lipoteichoic Acid in Infection and Inflammation,」Lancet Infect. Dis. 2(3):171〜9(2002); Weisman et al.,「Safety and Pharmacokinetics of a Chimerized Anti−Lipoteichoic Acid Monoclonal Antibody in Healthy Adults」 International Immunopharmacol.9:639〜644(2009)(その全体が、参照として本明細書に援用される)が挙げられる。SdgB−グリコシル化SdrC4タンパク質およびLTAの両者の結合に関する陰性対照として、呼吸器合胞体ウイルスF(RSV−F)糖タンパク質を特異的に標的にするmAbであるCNTO3930(配列番号104 HC+配列番号105 LC)もまた挙げられる。
手順
高結合96ウェルELISAプレート(Nunc)を、SdgB−グリコシル化組換え型SdrC4タンパク質または黄色ブドウ球菌リポテイコ酸(LTA)(L2515、Sigma)のいずれかで、PBS中5μg/mLでコーティングし、一晩、4℃でインキュベートした。プレートは、ELISA洗浄バッファ(0.15M NaCl、0.02% Tween−20)で3回洗浄し、ブロッキングバッファ(Superblock Thermo 37515)で、1時間、周囲温度にてブロックした。別の希釈用プレートで、3%BSA−PBSブロッキングバッファ中、抗体を、10μg/mLで開始して連続して3倍希釈した。ELISAプレートは、ELISA洗浄バッファで3回洗浄し、抗体希釈物は、希釈プレートからELISAプレートに移動させて、1時間、周囲温度にてインキュベートした。ELISAプレートを、ELISA洗浄バッファで3回洗浄し、二次ヤギ抗ヒトFcγ特異的HRP(Jackson Immunoresearch 109−035−098)をブロッキングバッファ中1:15,000で希釈してプレートに添加した。プレートは、1時間、周囲温度にて二次抗体でインキュベートし、その後、ELISA洗浄バッファで5回洗浄した。次に、TMB基質(Fitzgerald)をプレートに添加し、約4分発色させて、その後、0.5MHClを添加して反応を停止させた。吸光度は、450nmにてSpectraMax M5 Microplate Readerで読み取った。データは、GraphPad Prismを使用して解析した。値を、ログスケールに変換して、非線形回帰S字用量反応式を用いてフィットさせ、各抗原に対する各抗体に関して、11の点を有する曲線がもたらされる。
結果
図15、パネルAに示すように、mAb5133は、SdgB−グリコシル化SdrC4タンパク質への強力な及び濃度依存性結合を示す。対照的に、SdgB−グリコシル化SdrC4タンパク質への結合は、pagibaximabまたはCNTO3930のどちらでも、検出されていない。図15、パネルBでは、各被験物質と精製黄色ブドウ球菌LTAとの相対的な結合を示し、予想されたとおり、pagibaximabは強力かつ濃縮依存性結合を示した。対照的に、CNTO3930またはmAb5133ではそれぞれ、LTAへの結合が検出されないか、または非常に弱い結合が検出される。mAb5133の黄色ブドウ球菌LTAへの明らかに弱い結合は、未変性SDRタンパク質のLTA調製物への混入が原因となる可能性があり、LTAの調製物には、多くの場合、宿主タンパク質が混入していることが周知である(Silvestri et al.,「Purification of lipoteichoic acids by using phosphatidyl choline vesicles」Infection and Immunity 22(1):107〜118 (1978)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。
まとめ
これらの結果から、mAb5133は、SdgB−グリコシル化SDRファミリータンパク質を認識し、LTAを認識しないことが示唆される。
実施例17:mAb5133、並びにPRASA及び/またはA6の突然変異担持変異体は、ヒト及びマウスFcRn受容体への結合を保持する
PRASA及びA6の突然変異が、抗体のインビボ半減期の決定において重要な役割を担うFcRn受容体との結合を著しく妨げないことを示すために(Kuo&Aveson,「Neonatal Fc Receptor and IgG−Based Therapeutics」mAbs 3(5):422〜30(2011)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))、ELISA型競合結合アッセイでの、精製したヒト及び/またはマウスFcRn受容体への結合に関して、mAb5133、並びにPRASA及び/またはA6の突然変異を担持する変異体の試験を行った(Kinder et al.,「Engineered Protease−Resistant Antibodies With Selectable Cell−Killing Functions」J.Biol.Chem. 288:30843〜30854(2013)、(すべての目的において、その全体が、参照によって援用される))。
手順
使用した被験物質は、mAb5133(配列番号60HC及び61LC)、mAb5133 PRASA(配列番号62HC及び63LC)、mAb5133 A6(配列番号64HC及び65LC)、及びmAb5133 PRASA A6(配列番号66HC及び67LC)であった。競合mAbとして、CNTO 3929(配列番号106 HC及び107 LC)、ヒトIgG1抗体標的呼吸器合胞体ウイルスF(RSV−F)糖タンパク質を用いた。競合的結合アッセイを使用して、ヒトまたはマウスFcRn−Hisの組換え形態に対する異なる被験物質の相対的なアフィニティを評価した(FcRnの膜貫通及び細胞質ドメインは、ポリヒスチジンアフィニティタグにより置き換えられた)。これらのアッセイで使用する前に、被験物質及びCNTO 3929は、MESバッファ(0.05M MES、pH6.0)で、一晩、4℃で透析した。96ウェルの銅コーティングプレート(Thermo Scientific)を使用して、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中、5μg/mLでFcRn−Hisを捕捉し、そのプレートを0.15M NaCl、0.02%Tween20、pH約5で洗浄し、その後、ブロッキング試薬(0.05M MES、0.025%BSA、0.001%Tween20、pH6.0、プラス、10%ChemiBLOCKER(Millipore))でインキュベートした。プレートは、前述のとおり洗浄し、その後、ブロッキング試薬中で競合試験抗体を連続希釈し、固定濃度1μg/mLのCNTO3929のビオチン化調製物の存在下で、プレートに添加した。プレートを室温で、1時間インキュベートし、前述のとおり3回洗浄し、その後、1:10,000希釈ストレプトアビジン−HRP(Jackson ImmunoResearch Laboratories)で、室温にて、30分間インキュベートした。プレートは、上記のとおり5回洗浄し、結合ストレプトアビジン−HRPは、3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジンペルオキシダーゼ基質を添加することにより、Stable Stop(Fitzgerald Industries International)で検出し、4分間インキュベートした。発色は、0.5M HClを添加することにより停止させた。光学密度は、SpectraMax Plus384 plate reader(Molecular Devices)を用いて波長450nmで測定した。データは、GraphPad Prism v5を用いて、S字用量応答曲線にフィッテイングした。
結果
図16(パネルA)に示すように、PRASA及び/またはA6に突然変異を担持するmAb5133は、このインビトロ競合的結合アッセイ(pH6.0で実施)において用いられる条件下にて、ヒトFcRn受容体への区別不能な結合を示す。同様に、図16(パネルB)に示すとおり、PRASA及びA6の両方に突然変異を担持するmAb5133変異体は、このインビトロ競合的結合アッセイにおいて用いられる条件下にて、mAb5133のものとほぼ同一であるマウスFcRn受容体への結合を示す。
まとめ
PRASA及びA6の突然変異を、単独でまたは組合わせて導入した場合、mAb5133変異体の、インビトロでのヒトまたはマウスFcRn受容体に対するアフィニティへの影響は、検出されるとしても最小である。
実施例18:PRASA及び/またはA6に突然変異を担持する融合タンパク質は、ヒトFcRn受容体への結合を保持する
mAb−FN3ドメイン融合タンパク質の文脈において、PRASA及びA6変異体が、FcRn受容体の結合を有意に妨げないことを示すために、一連の、PRASA及び/またはA6に突然変異を担持する融合タンパク質について、ELISA型競合結合アッセイで、精製ヒトFcRn受容体への結合に関して、試験を行った(Kinder et al.,「Engineered Protease−Resistant Antibodies With Selectable Cell−Killing Functions」J.Biol. Chem.288:30843−30854(2013)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))。
手順
使用した被験物質は、mAb5133 PRASA A6(配列番号66 HC及び67 LC)、mAb5133 PRASA A6 HC LukAB(配列番号70 HC及び71 LC)、mAb5133 PRASA A6 HC LukD(配列番号74 HC及び75 LC)、mAb5133 PRASA A6 HC LukD HC LukAB(配列番号78 HC及び79 LC)及びmAb5133 PRASA A6 HC LukAB HC LukD(配列番号76 HC及び77 LC)であった。競合mAbとして、CNTO 3929(配列番号106 HC及び107 LC)、ヒトIgG1抗体標的呼吸器合胞体ウイルスF(RSV−F)糖タンパク質を用いた。競合的結合アッセイを使用して、組換え形態であるヒトFcRn−His(FcRnの膜貫通及び細胞質ドメインが、ポリヒスチジンアフィニティタグにより置き換えられたもの)に対する、異なる被験物質の相対的なアフィニティを評価した。これらのアッセイで使用する前に、被験物質は、MESバッファ(0.05M MES、pH6.0)で、一晩、4℃で透析した。96ウェルの銅コーティングプレート(Thermo Scientific)を使用して、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中、5μg/mLでFcRn−Hisを捕捉し、その後、プレートを0.15M NaCl、0.02%Tween20、pH約5で洗浄し、その後、ブロッキング試薬(0.05M MES、0.025%BSA、0.001%Tween20、pH6.0、プラス、10%ChemiBLOCKER(Millipore))でインキュベートした。プレートは、前述のとおり洗浄し、その後、ブロッキング試薬中で競合試験抗体を連続希釈し、固定濃度1μg/mLのCNTO3929のビオチン化調製物の存在下で、プレートに添加した。プレートを室温で、1時間インキュベートし、前述のとおり3回洗浄し、その後、1:10,000希釈ストレプトアビジン−HRP(Jackson ImmunoResearch Laboratories)で、室温にて、30分間インキュベートした。プレートは、上記のとおり5回洗浄し、結合ストレプトアビジン−HRPは、3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジンペルオキシダーゼ基質を添加することにより、Stable Stop(Fitzgerald Industries International)で検出し、4分間インキュベートした。発色は、0.5M HClを添加することにより停止した。光学密度は、SpectraMax Plus384 plate reader(Molecular Devices)を用いて波長450nmで測定した。データは、GraphPad Prism v5を用いて、S字用量応答曲線に対してフィッテイングした。
結果
図17に示すように、抗LukD及び/または抗LukAB FN3ドメインが重鎖に結合したmAb5133 PRASA A6系融合タンパク質は、ヒトFcRn受容体への結合を示すが、このインビトロ競合的結合アッセイ(pH6.0にて実施)において用いられる条件下では、親mAb(mAb5133 PRASA A6)と比較して、融合タンパク質に関しては若干弱い結合が観察された。
まとめ
PRASA及びA6突然変異の導入は、インビトロでのヒトFcRn受容体に対するmAb5133系融合タンパク質のアフィニティに最小の影響を有する。
実施例19:A6突然変異を担持するmAb1533の変異体は、黄色ブドウ球菌IgG結合タンパク質、プロテインA、またはSbiのいずれにも関与することはできない
黄色ブドウ球菌は、2つの公知の免疫グロブリン結合タンパク質である、プロテインA(Foster T. J.,「Immune Evasion by Staphylococci」Nature Reviews Microbiology 3:948〜958(2005)を参照されたい(その全体が、参照によって本明細書に援用される))、及び免疫グロブリンの第2の結合タンパク質(Sbi)(Zhang et al., 「A Second IgG−Binding Protein in Staphylococcus aureus」 Microbiology 144:985〜991 (1998)(その全体が、参照によって本明細書に援用される)を発現し、これらは、それぞれ、細胞表面に固定された形態または分泌形態で提示され(Smith et al.,「The Immune Evasion Protein Sbi of Staphylococcus aureus Occurs Both Extracellularly and Anchored to the CellEnvelope by Binding to Lipotechoic Acid」Mol. Microbiol. 83:789〜804(2012); Becker et al.,「Release of Protein A From the Cell Wall of Staphylococcus aureus」 Proc. Natl. Acad. Sci.(USA) 111(4):1574〜9(2014)(これによって、その全体が参照によって援用される))、IgGタンパク質のFc領域への結合に関与する保存らせん体の対を共有する(Atkins et al.,「S. aureus IgG−binding Proteins SpA and Sbi: Host Specificity and mechanisms of Immune Complex Formation」Mol. Immunol.45:1600〜1611(2008)(これによって、その全体が参考として本明細書に援用される)。A6突然変異を担持するmAb5133変異体が、黄色ブドウ球菌免疫グロブリン結合タンパク質のいずれか一方に関与することはできないことを更に示すために、プロテインA及びSbiの両者のうちいずれか一方を発現する、またはこれらの2つのタンパク質のうち1方のみを発現する、一連の株から調製された溶解産物のウェスタンブロッティング分析。
手順
ウェスタン分析に使用した被験物質は、mAb5133(配列番号60HC及び61 LC)、mAb5133 A6(配列番号64HC及び65LC)及びmAb5133 PRASA A6(配列番号66HC及び67LC)であった。溶解産物は、黄色ブドウ球菌JE2株(Fey et al.,「A Genetic Resource for Rapid and Comprehensive Phenotype Screening of Nonessential Staphylococcus aureus Genes,」MBio.4:e00537〜12(2013)(その全体が、参照によって本明細書に援用される))及びNewman株(Baba et al.,「Genome Sequence of Staphylococcus aureus Strain Newman and Comparative Analysis of Staphylococcal Genomes:Polymorphism and Evolution of Two Major Pathogenicity Islands」J.Bacteriol.190(1):300〜10(2008)(これらはその全体が、参照によって援用される))(なおこれらは両株とも、プロテインA及びSbiの両者の発現に関して野生型である)、JE2から誘導されたNE286株(JE2の、spaトランスポゾン挿入突然変異体)、およびNE453株(JE2の、sbiトランスポゾン挿入突然変異体)、並びにWood 46(プロテインAの発現のないことが公知の株(Forsgen et al.,「Lymphocyte Stimulation by Protein A of Staphylococcus aureus,」Eur.J.Immunol. 6:207(1976);Ringden et al.,「Activation of Human B and T Lymphocytes by Protein A of Staphylococcus aureus」Eur.J.Immunol.8:47(1978)(これによって、その全体が参照によって援用される))から調製された。要約すると、これらの株の培養物をTryptic Soy Broth(TSB)中、37℃、200rpmで増殖させ、1mL培養液を一晩増殖させた後、6,000rpmで10分間遠心分離し、細胞を採取した。細胞ペレットを1mLリソスタフィンバッファ(50mM Tris、pH8.0、20mM MgCl、1μg/mLリソスタフィン(Sigma L−9043))に再懸濁した。ウェスタン分析では、各サンプル約30μlを約10μlの4xNuPAGE LDSサンプルバッファ(InvitrogenNP0007)と混合し、4〜12%勾配のNuPAGEゲルで電気泳動した。ゲルをPVDF膜に移動させて、その後、PBS/3%ミルク溶液で1時間ブロックした。ウェスタンで検出する被験物質は、Rockland蛍光ウェスタンブロッキングバッファ中2μg/mLで、ブロットとインキュベートし、室温にて(2時間以上)穏やかに攪拌し、1XPBS0.5%(各洗浄10分)で4回洗浄した。その後、ブロットを1時間、室温にて二次抗体(ヤギ抗ヒトIgG(H+L)Li−co−IRDye(1:10,000)でインキュベートし、その後、1XPBS0.5%中で4回洗浄した(各洗浄10分)。洗浄後、Odyssey InfraRed imagerを使用して、ウェスタンブロッティング膜を画像化した。
結果
図18A、パネルAに示すとおり、mAb5133は、すべての試験対照の株において、セリン−アスパラギン酸繰り返し(SDR)タンパク質族メンバーのグリコシル化形態に相当する一連のタンパク質(標識C)を検出する。株JE2(レーン1)については、約55kDa及び48kDaで移動しているバンドは、それぞれ、プロテインA及びSbiタンパク質に対応するmAb5133により検出される。予想通り、約48kDa Sbiタンパク質のみが、プロテインAの発現を欠く2つの株(JE2NE286(レーン2)及びWood 46株(レーン4))から調製した溶解産物中、mAb5133により検出される。対照的に、約55kDa プロテインAバンドは、Sbiタンパク質(NE453(レーン3))の発現を欠く株から調製した溶解産物中、mAb5133により検出される。図18B、パネルBに示すように、プロテインAまたはSbiタンパク質のいずれか一方に対応するバンドは、これらの同じ溶解産物中ではmAb5133 A6被験物質によって検出されることはなく、A6突然変異により、双方のタンパク質への結合が消失するとの概念を裏付けている。同様に、図18B、パネルCに示すとおり、mAb5133 PRASA A6被験物質は、黄色ブドウ球菌株Newmanまたはこれらのタンパク質の両方を発現するJE2から調製された溶解産物中で、プロテインAまたはSbiタンパク質のいずれも検出することができない。
まとめ
これらの結果から、A6突然変異を担持するmAb5133変異体は、黄色ブドウ球菌の免疫グロブリン結合タンパク質、プロテインA、またはSbiのいずれにも関与することはできないことが示され、一連の、A6突然変異を担持する被験物質に関して、プロテインAへの結合が検出されないという、ELISA型アッセイによるこれまでの観察結果(実施例9、図8)を裏付けた。
実施例20:FN3ドメインによる、γ−ヘモリシンHlgAB及びHlgCB及びパントン−バレンタインロイコチジン(PVL)の結合及び中和
FN3ドメインのサブセットが、複数のロイコトキシンへの結合または複数のロイコトキシンの中和を示すことができることを示すために、γ−ヘモリシンHlgAB及びHlgCB及びパントン−バレンタインロイコチジン(PVL)を用いて、一連の試験を行った。
手順
これらの試験に含まれる被験物質としては、Luk129(配列番号151)、Luk151(配列番号163)、Luk188(配列番号185)、Luk357(配列番号339)、Luk540(配列番号424)及び、Luk647(配列番号526)の組換え型精製ポリヒスチジン標識型が挙げられる。FN3ドメインの精製組換え型ロイコトキシンへの結合は、ELISAによって判定した。要約すると、5μg/mLストレプトアビジン/PBS溶液100μlを、96ウェルWhite Maxisorp plate(Nunc−cat#436110)の各ウェルに入れ、一晩、4℃でインキュベートした。その後、ウェルをTBST(50 mM Tris HCl、pH 7.4、150 mM NaCl、0.1%Tween20)で3回洗浄して、StartingBlock T20(Pierce cat# 37543)を用いて300μL/ウェルでブロックし、45分〜60分、室温(RT)でインキュベートした。その後、プレートをTBSTで3回洗浄し、ロイコトキシン標的抗原(100μL中)のビオチン化型0.2μgを各試験ウェルに入れ、プレートは、45〜60分、室温にて、穏やかに振盪させてインキュベートした。その後、プレートをTBSTで3回洗浄した。被験物質は、StartingBlock T20中1μMに希釈して、100μLを試験ウェルに入れ、プレートは、45〜60分、室温にて、穏やかに振盪させてインキュベートした。その後、プレートをTBSTで3回洗浄した。結合した被験物質の検出に関しては、Starting block T20中、1:5000希釈ポリクローナル抗FN3−HRP抗体100μL/ウェルを入れ、プレートは、45〜60分間、室温にて穏やかに振盪しながらインキュベートした。その後、プレートをTBSTで3回洗浄した。結合した抗FN3−HRP抗体を検出するにあたって、プレートを読取る直前に、POD化学発光基質(Roche−cat# 11582950001)を100lμL/ウェル入れ、基質を加えて15分以内に、ParadigmまたはEnvision readerを使用してプレートの読取りを行った。
ロイコトキシン中和試験では、Fn3ドメイン被験物質(ウェルあたり4μg/400μg/mlを、10μl)は、精製組換え型ロイコトキシンと、30分間、4℃でインキュベートした。新たに単離した初代ヒト好中球(hPMN、200,000細胞/RPMI+10mM HEPES+0.1%HSA)を、毒素及びFN3ドメインタンパク質の混合物に添加して、最終体積100μlとした。その後、臭化エチジウムを最終希釈1:2000にて細胞に添加し、毒素添加後、30〜60分、プレートの読取りを行った。COインキユベーター中、37℃で1時間、毒素と接触させた後、プレートを1500RPMで10分間遠心沈殿させた後に、上澄み25μlを注意深く新しいプレートに移した。Cell Titer試薬(Promega)を残存細胞に添加し、1.5時間インキュベートした。上澄み25μlは、損傷膜を有する細胞からの乳酸脱水素酵素(LDH)の放出を迅速に測定するための同量のCytoTox−ONE(登録商標)Assay試薬(Promega)と混合した。培養培地へのLDHの放出を、レザズリンが変化して蛍光レゾルフィン生成物となる10分連結酵素アッセイで測定した。中和実験については、精製組換え型ロイコトキシンの次の濃度を使用した:HlgAB 1.25μg/mL、HlgCB 0.63μg/mL及びPVL 0.31μg/mL。
結果
図19に示すとおり、Fn3ドメイン変異体Luk151は、HlgAサブユニットへの結合を示すが、HlgABロイコトキシンの細胞溶解活性を中和するものではない。対照的に、Luk129は、HlgAサブユニットへの結合を示し、LDH放出の完全な阻害により例示されるとおり、HlgABロイコトキシンの細胞溶解活性を中和する。
図20に示すとおり、FN3ドメイン変異体Luk357は、HlgCサブユニットへの結合を示すが、HlgCBロイコトキシンの細胞溶解活性を中和するものではない。対照的に、Luk188は、HlgCサブユニットへの結合を示し、LDH放出の完全な阻害により例示されるとおり、HlgCBロイコトキシンの細胞溶解活性を中和する。
図21に示すとおり、Fn3ドメイン変異体Luk540は、PVLロイコトキシンのLukS−PVサブユニットとの結合を示すが、PVLの細胞溶解活性を中和するものではない。対照的に、Luk647は、PVLロイコトキシンのLukS−PVサブユニットへの結合を示し、LDH放出の完全な阻害により例示されるとおり、PVLロイコトキシンの細胞溶解活性を中和する。
まとめ
FN3ドメインは、γ−ヘモリシンHlgAB及びHlgCB及びパントン−バレンタインロイコチジン(PVL)への結合及び/またはそれらの中和を示すことが認識された。
(表6)本開示の核酸及びアミノ酸配列
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Claims (45)

  1. グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質に結合可能である第1の結合ドメインと、
    ブドウ球菌ロイコトキシンに結合可能である第2の結合ドメインと
    を含む、結合分子。
  2. グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質が、グリコシル化セリン−アスパラギン酸ジペプチド繰り返し(SDR)含有タンパク質である、請求項1に記載の結合分子。
  3. グリコシル化SDR含有タンパク質が、ClfA、ClfB、SdrC、SdrD、SdrE、SdrF、SdrG、またはSdrHである、請求項2に記載の結合分子。
  4. 第1の結合ドメインが、全長抗体または抗体断片である、請求項1に記載の結合分子。
  5. 全長抗体または抗体断片が、野生型IgG1を切断するブドウ球菌プロテアーゼによるタンパク質分解に耐性がある、請求項4に記載の結合分子。
  6. ブドウ球菌プロテアーゼが、配列番号60内の残基222〜237(EU番号付け)間、または配列番号60内の残基222〜237(EU番号付け)で野生型IgG1を切断する、請求項5に記載の結合分子。
  7. ブドウ球菌プロテアーゼが、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)V8プロテアーゼである、請求項6に記載の結合分子。
  8. 全長抗体または抗体断片が、ヒトFcγRIに特異的結合することができない、請求項4に記載の結合分子。
  9. 全長抗体または抗体断片が、ヒト、ヒト化、若しくはキメラ抗体、または抗体断片である、請求項4に記載の結合分子。
  10. 全長抗体または抗体断片が、プロテインAに特異的結合することができない、請求項4に記載の結合分子。
  11. 全長抗体または抗体断片が、Sbiに特異的結合することができない、請求項4に記載の結合分子。
  12. 全長抗体または抗体断片が、FcRnに特異的結合することができる、請求項4に記載の結合分子。
  13. 第2の結合ドメインが、代替的足場である、請求項1に記載の結合分子。
  14. 代替的足場が、フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインを含む、請求項13に記載の結合分子。
  15. FN3ドメインが、配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA、配列番号11のアミノ酸配列を有するLukB、配列番号12のアミノ酸配列を有するLukD、配列番号13のアミノ酸配列を有するLukE、またはこれらの任意の組み合わせに結合する、請求項14に記載の結合分子。
  16. FN3ドメインが、配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA及び配列番号11のアミノ酸配列を有するLukBを含むLukAB複合体に結合する、請求項14に記載の結合分子。
  17. FN3ドメインが、配列番号13のアミノ酸配列を有するLukE及び配列番号12のアミノ酸配列を有するLukDを含むLukED複合体に結合する、請求項14に記載の結合分子。
  18. 第2の結合ドメインが、(i)配列番号10のアミノ酸配列を有するLukA、(ii)配列番号11のアミノ酸配列を有するLukB、(iii)配列番号12のアミノ酸配列を有するLukD、または(iv)配列番号13のアミノ酸配列を有するLukEに結合するために、配列番号14〜59または配列番号113〜666のアミノ酸配列のいずれか1つを有するFN3ドメインと競合する、請求項1に記載の結合分子。
  19. FN3ドメインが、配列番号14〜59及び配列番号113〜666からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項14に記載の結合分子。
  20. FN3ドメインが、配列番号14または配列番号22のアミノ酸配列を含む、請求項14に記載の結合分子。
  21. ブドウ球菌ロイコトキシンが、ロイコトキシンA(LukA)、ロイコトキシンB(LukB)、ロイコトキシンAB(LukAB)、ロイコトキシンD(LukD)、ロイコトキシンE(LukE)、ロイコトキシンED(LukED)、パントン−バレンタインロイコシジンS(LukS−PV)、パントン−バレンタインロイコシジンF(LukF−PV)、パントン−バレンタインロイコシジン(LukSF/PVL)、γヘモリシンA(HlgA)、γヘモリシンC(HlgC)、γヘモリシンB(HlgB)、γヘモリシンAB(HlgAB)、及びγ−ヘモリシンBC(HlgBC)からなる群から選択される、請求項1に記載の結合分子。
  22. ブドウ球菌ロイコトキシンが、LukAB、LukD、またはLukEである、請求項21に記載の結合分子。
  23. 第1及び第2の結合ドメインが、リンカーペプチドを介して連結される、請求項1に記載の結合分子。
  24. 第1の結合ドメインが、配列番号60、62、64、または66のアミノ酸配列を有する免疫グロブリン重鎖可変(VH)領域を含む、請求項1に記載の結合分子。
  25. 第1の結合ドメインが、配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有する免疫グロブリン軽鎖可変(VL)領域を含む、請求項1に記載の結合分子。
  26. 第1の結合ドメインが、
    配列番号60、62、64、または66のアミノ酸配列を有するVH領域;及び
    配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有するVL領域
    を含む、請求項1に記載の結合分子。
  27. 第1の結合ドメインが、
    (1)配列番号60のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号61のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (2)配列番号62のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号63のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (3)配列番号64のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号65のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (4)配列番号66のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号67のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (5)配列番号68のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号69のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (6)配列番号70のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号71のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (7)配列番号72のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号73のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (8)配列番号74のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号75のアミノ酸配列を有するVL領域;
    (9)配列番号76のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号77のアミノ酸配列を有するVL領域;または
    (10)配列番号78のアミノ酸配列を有するVH領域、及び配列番号79のアミノ酸配列を有するVL領域
    を含む、請求項1に記載の結合分子。
  28. 第1の結合ドメインが、(i)配列番号60、62、64、または66のアミノ酸配列を有するVH領域、及び(ii)配列番号61、63、65、または67のアミノ酸配列を有するVL領域を含み、
    第2の結合ドメインが、配列番号14〜59または配列番号113〜666のいずれか1つのアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の結合分子。
  29. 1つ以上の追加の結合ドメインを更に含み、該追加の結合ドメインが、(i)第1の結合ドメインによって結合されるものとは異なるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質と結合すること、及び/または(ii)第2の結合ドメインによって結合されるものとは異なるブドウ球菌ロイコトキシンと結合することが可能である、請求項1に記載の結合分子。
  30. 請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子をコードする、核酸配列。
  31. 請求項30に記載の核酸配列を含む、ベクター。
  32. 請求項31に記載のベクターを含む、宿主細胞。
  33. 結合分子の発現を可能にする条件下で、請求項32に記載の宿主細胞を培養する段階と、
    結合分子を培養物から回収する段階と
    を含む、結合分子の製造のための方法。
  34. 請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子または請求項33に記載の方法に従って作製された結合分子と、
    薬学的に許容可能な担体と
    を含む、医薬組成物。
  35. ブドウ球菌感染の治療または改善において使用するための、請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子または請求項33に記載の方法に従って作製された結合分子。
  36. ブドウ球菌感染の治療、予防、または改善のための方法であって、
    請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子または請求項33に記載の方法に従って作製された結合分子を、ブドウ球菌感染の治療、予防、または改善に有効な条件下で、その必要のある対象に投与する段階を含む、方法。
  37. 黄色ブドウ球菌に感染したかまたは黄色ブドウ球菌に感染する危険がある対象を選択する段階を更に含み、結合分子が、選択された対象に投与される、請求項36に記載の方法。
  38. 黄色ブドウ球菌が、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌またはメチシリン感受性黄色ブドウ球菌である、請求項37に記載の方法。
  39. 前記投与を繰り返す段階を更に含む、請求項36に記載の方法。
  40. 結合分子と共に、抗感染症剤、抗生物質、及び抗菌剤からなる群から選択される1つ以上の剤を投与する段階を更に含む、請求項36に記載の方法。
  41. 対象におけるブドウ球菌感染を診断するための方法であって、
    請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子または請求項33に記載の方法に従って作製された結合分子と、対象由来のサンプルとを接触させる段階;
    該接触させる段階に基づいて、該サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在または非存在を検出する段階;及び
    該検出する段階に基づいて、対象におけるブドウ球菌感染を診断する段階
    を含む、方法。
  42. サンプルにおけるブドウ球菌を検出するための方法であって、
    請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子または請求項33に記載の方法に従って作製された結合分子と、サンプルとを接触させる段階;及び
    該接触させる段階に基づいて、該サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在または非存在を検出する段階
    を含み;これによって、グリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンの存在により、サンプルにおけるブドウ球菌の存在が示される、方法。
  43. 対象におけるブドウ球菌感染を予防するための方法であって、
    請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子または請求項33に記載の方法に従って作製された結合分子と、対象由来のサンプルとを接触させる段階;
    該接触させる段階に基づいて、該サンプルにおけるグリコシル化ブドウ球菌表面タンパク質及び/またはブドウ球菌ロイコトキシンを検出する段階;及び
    該検出する段階に基づいて、ブドウ球菌感染の予防に好適である剤を対象に投与する段階
    を含む、方法。
  44. 請求項1〜29のいずれか一項に記載の結合分子を含む、キット。
  45. 請求項30に記載の核酸分子、請求項31に記載のベクター、及び/または請求項32に記載の宿主細胞を含む、キット。
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