JP7842773B2 - 抗癌治療のためのウイルスベクター由来標的タンパク質及びそれと特異的に結合する結合分子又はその断片 - Google Patents

抗癌治療のためのウイルスベクター由来標的タンパク質及びそれと特異的に結合する結合分子又はその断片

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Description

本発明は、ウイルスベクターに基づいた抗癌治療のための標的タンパク質、及びその標的タンパク質と特異的に結合する結合分子又はその断片に関する。より詳細には、本発明は、タンパク質A56の構造的エピトープ、及びその構造的エピトープと特異的に結合する結合分子又はその断片に関する。
癌は、腫瘍とも呼ばれ、体組織の自律過成長により異常に成長した細胞を指す。癌発生率は、現代社会における、高齢化する人口、喫煙人口の増加、アルコール消費の増加、西洋化した食習慣、及び環境汚染により、増加し続けている。
癌を治療する方法には、手術、放射線療法、化学療法などが挙げられる。詳細には、手術は、癌性組織を身体から除去する治療方法であり、初期癌、又は病変がある特定の位置に限定される癌に対して非常に効果的である。しかしながら、病変の周りの組織に浸潤しており、又はリンパ節に転移している癌を除去することは難しく、そのような癌は再発の可能性が高い。この場合、放射線療法又は化学療法が手術と併用して用いられる。放射線療法又は化学療法は、進行性又は末期癌の治療に主に用いられる;しかしながら、この治療もまた、正常細胞に影響し、それゆえに、重篤な有害効果を引き起こす。
その一方で、遺伝子組換え技術の本格的使用を以て、腫瘍選択性及び抗癌効力が増加した腫瘍溶解性ウイルスを用いる臨床研究が、開始された。文献で報告された最初の組換え腫瘍溶解性ウイルスは単純ヘルペスウイルスであった。それ以後、他のウイルスを用いる腫瘍溶解に関する研究は、積極的に行われている。
その中でも、ワクシニアウイルスを用いることにより得られたチミジンキナーゼ(TK)遺伝子欠損ワクシニアウイルスに関する研究が行われている;しかしながら、臨床的有用性にもかかわらず、そのウイルスは、狭い治療濃度域のために、それらの臨床効果を最大限にすることに限界がある。TK欠損ワクシニアウイルスについて、狭い治療濃度域は、高いウイルス用量が高い臨床効力を有するが、ウイルスの毒性による臨床リスクを伴うことがあることを意味する。この問題を克服するために、そのようなウイルスにおいて、TK遺伝子の欠失と共に、タンパク質A56などの非必須タンパク質をコードする遺伝子領域を欠失させることにより、治療効果の増加及び毒性の減少を引き起こす研究が行われている(Izmailyan R、Chang W Journal of virology 2008 Oct;82(20):10079~87)。
最近、免疫細胞治療が癌治療方法として活発に研究されている。免疫細胞治療は、癌細胞を殺害するのに患者の免疫細胞を用いる点で既存の治療方法とは異なる。詳細には、免疫細胞治療は、免疫細胞が患者から取得され、増殖性細胞又は癌細胞を特異的に攻撃するように活性化され、その後、患者の身体へ戻される方法である;そして、この方法は、薬物誘発性有害効果を最小限にしながら抗癌効果を最大限にする。
この5年間にわたって、免疫チェックポイント阻害剤が、癌を治療する免疫療法として活発に研究されてきた。特に、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA-4)、プログラム細胞死タンパク質1(PD-1)、及びPD-L1などの免疫チェックポイントに対する阻害剤が研究されてきた。イピリムマブ(抗CTLA-4)、ニボルマブ(抗PD-1)、及びペムブロリズマブ(抗PD-1)などの免疫チェックポイント阻害剤が、いくつかの型の癌の治療として規制当局により認可されている。しかしながら、免疫チェックポイント阻害剤は、メラノーマ、肺癌、頭頚部癌、腎臓癌、及び膀胱癌などのある特定の型の癌を有する患者の治療として限定的に使用される。
加えて、キメラ抗原受容体発現T細胞(以下、CAR-T細胞)は、様々な型の血液癌に対して優れた治療効果を示した。しかしながら、固形癌について、CAR-T細胞を用いて臨床的に成功した症例はほとんど報告されていない。それに関係した理由には、CAR-T細胞の腫瘍への輸送及び浸潤の困難、CAR-T細胞の持続及び増殖の問題、並びに治療効果が不適な腫瘍微小環境のために発揮されないCAR-T細胞の限界が挙げられる;しかしながら、最も大きい制限は、腫瘍において特異的に発現する適切な標的抗原の欠如によって重篤な安全性の問題が生じることである。実際、固形癌についてのCAR-T細胞の臨床開発に用いられる標的抗原の大部分は、腫瘍において過剰発現し、また正常細胞においても低レベルで発現している。この理由により、CAR-T細胞がまた正常細胞と結合し、深刻な毒性問題を引き起こす場合が報告されている。このオンターゲットオフ腫瘍の毒性問題を克服するために、腫瘍特異性、高く且つ均一な適用範囲、及び発現安定性の条件を満たす標的抗原が必要とされる。しかしながら、3つ全ての条件を満たす固形癌標的抗原は、現在、ほとんど存在しない。したがって、安全且つ効果的な様式で固形癌を標的とする能力がある癌細胞標的化方法に関する継続的な研究及び開発の必要性がある。
Izmailyan R、Chang W Journal of virology 2008 Oct;82(20):10079~87
したがって、本発明者らは、癌、特に、固形癌を安全且つ効果的に標的とするか又は治療する方法を開発するために研究してきた。結果として、本発明者らは、様々な癌腫について、ワクシニアウイルスタンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有するベクターの注射により癌細胞が治療される場合、タンパク質A56が、癌細胞表面に腫瘍特異的且つ安定的様式で発現していることを見出した。加えて、タンパク質A56又はその断片と結合する複数の抗体について、本発明者らは、それらのA56との結合を分析した。結果として、本発明者らは、その抗体が、それらのエピトープ配列が完全には同一ではなく、固有であるにもかかわらず、A56との結合を交差阻害することを見出した。その後、本発明者らは、A56との結合を決定する構造的エピトープを同定しており、そのような構造的エピトープと結合する結合分子が、癌細胞の負荷を減少させることに優れた効果を発揮することを見出しており、それにより、本発明を完成させた。
本発明の態様において、A56の構造的エピトープ又はその断片と特異的に結合する結合分子又はその断片であって、構造的エピトープが、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における60位のアミノ酸から63位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性又は求核性アミノ酸を含み、(i)タンパク質A56のアミノ酸配列における44位のアミノ酸から50位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、(ii)タンパク質A56のアミノ酸配列における53位のアミノ酸から59位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、(iii)タンパク質A56のアミノ酸配列における85位のアミノ酸から90位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、又は(iv)タンパク質A56のアミノ酸配列における91位のアミノ酸から94位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性若しくは求核性アミノ酸をさらに含む、結合分子又はその断片が提供される。
本発明の別の態様において、結合分子又はその断片を対象に投与するステップを含む、対象において癌細胞の負荷を減少させる方法が提供される。
本発明のさらに別の態様において、結合分子又はその断片を含む、癌を予防又は治療するための医薬組成物が提供される。
本発明のなおさらに別の態様において、結合分子又はその断片及び腫瘍溶解性ウイルスを含む、癌を予防又は治療するためのキットが提供される。
本発明のなおさらに別の態様において、癌の治療のための結合分子又はその断片の使用が提供される。
本発明による、A56の構造的エピトープと結合するA56結合分子又はその断片は、A56との特異的な構造的結合を形成し、A56に対する高い親和性を示す。本発明者らは、ワクシニアウイルスに基づいた腫瘍溶解性ウイルスが投与された場合、A56が様々な癌腫において癌細胞表面に発現していることを見出した。本発明によるA56結合分子又はその断片は、癌細胞表面に特異的に発現しているA56を効果的に標的とし、腫瘍溶解性ウイルスの感染でさえも生き延びている癌細胞についての標的化された治療を可能にし、それにより、効果的な抗癌治療を提供する。例えば、本発明によるA56結合分子はそれ自体、腫瘍溶解性ウイルスの感染でさえも生き延びている癌細胞の効果的な標的化を可能にする。加えて、CAR-T細胞治療などの癌免疫療法に用いられる場合、A56結合分子は、A56を発現する癌細胞に対して特異的に、活性化及び増殖能力の増加を示し、且つその癌細胞へ優れた細胞毒性効果を発揮する。したがって、A56結合分子は、A56を発現する癌細胞に対する効果的な抗癌治療を提供することができる。本発明によるA56結合分子を用いる癌免疫療法は、好ましくは、腫瘍溶解性ウイルスと併用して用いられ、追加として、腫瘍溶解性ウイルスの抗癌効果を増強する能力がある薬物(例えば、ヒドロキシウレア、リンパ球除去を制御するための化学療法剤(例えば、シクロホスファミド及びフルダラビン)、又は免疫治療剤)と併用して用いられてもよい。本明細書で用いられる場合、他に指示がない限り、表現「併用して」は、任意の順序で時間間隔を置いて実施される問題の治療剤/作用物質の投与と、同時に実施される治療剤/作用物質の投与の両方を含む。
ヒト肺癌細胞株(A549)、ヒト結腸直腸癌細胞株(HCT-116)、又はヒトメラノーマ細胞株(SK-MEL-5)を、タンパク質A56をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ウイルスの感染に供し、その後、各細胞株の細胞表面でのタンパク質A56の発現の存在又は非存在を免疫蛍光染色で同定することにより得られた結果を示す図である。 ヒト結腸直腸癌細胞株(HCT-116)を、タンパク質A56をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ウイルスの感染に供し、その後、感染したHCT-116細胞株の細胞表面でのタンパク質A56の発現の存在又は非存在を免疫蛍光染色で同定することにより得られた結果を示す図である。 ヒト結腸直腸癌細胞株(HCT-116)移植マウスを、タンパク質A56をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ウイルスの腹腔内投与に供し、その後、各組織の表面でのタンパク質A56の発現を同定することにより得られた結果を示す図である。 正常なウサギを、タンパク質A56をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ウイルスの血管内投与に供し、その後、各組織の表面でのタンパク質A56の発現を同定することにより得られた結果を示す図である。 マウス腎癌細胞株(Renca)移植マウスを、タンパク質A56をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ウイルスの腫瘍内投与に供し、その後、7日目、10日目、及び14日目に腫瘍組織表面でのタンパク質A56の発現を同定することにより得られた結果を示す図である。 マウス腎癌細胞株(Renca)移植マウスを、ヒドロキシウレア、及びタンパク質A56をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ウイルスの腫瘍内投与に供し、その後、7日目、10日目、及び14日目に腫瘍組織表面でのタンパク質A56の発現を同定することにより得られた結果を示す図である。 マウス腎癌細胞株(Renca)移植マウスを、ヒドロキシウレア、及びタンパク質A56をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ウイルスの2回目の投与に供し、その後、21日目、24日目、及び28日目に腫瘍組織表面でのタンパク質A56の発現を同定することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56及びその断片についての実施形態を示す図である。 タンパク質A56又はその断片が細胞内及び細胞表面に発現しているかどうかを同定することにより得られた結果を示す図である。 Fc融合型A56融合タンパク質の発現レベルを同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体とA56の間の親和性を測定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体とA56の間の親和性を測定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体とA56の間の親和性を測定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体とA56の間の親和性を測定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体とA56の間の親和性を測定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体とA56の間の親和性を測定することにより得られた結果を示す図である。 抗体A56-01A02~A56-02B06の生産性を同定することにより得られた結果を示す図である。 抗体A56-01A02~A56-02B06の生産性を示すグラフである。 抗体A56-02D04~A56-59E12の生産性を同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において作製された抗A56抗体を精製し、その後、これらの抗体をSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す図である。 ワクシニアウイルス株に依存するタンパク質A56のアミノ酸配列の相同性を比較することにより得られた結果を示す図である。 10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)のタンパク質A56との結合能力を測定することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56を市販の抗A56抗体と反応させ、その後、ウェスタンブロッティングを実施した後に撮影された写真を示す図であり、その抗体は、抗A56抗体が構造的エピトープを有するかどうかを決定するための対照として用いられた。 タンパク質A56を10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)のそれぞれと反応させ、その後、ウェスタンブロッティングを実施した後に撮影された写真を示す図である。 抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab13)を高質量MALDIで分析することにより得られた結果を示す図である。 抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab16)を高質量MALDIで分析することにより得られた結果を示す図である。 抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab18)を高質量MALDIで分析することにより得られた結果を示す図である。 抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab01)を高質量MALDIで分析することにより得られた結果を示す図である。 抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab19)を高質量MALDIで分析することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56を5つのタンパク質分解酵素(トリプシン、キモトリプシン、ASP-N、エラスターゼ、及びサーモリシン)で処理し、その後、LTQ-Orbitrap MS(質量分析)分析を実施することにより得られた結果を示す図である。 抗A56抗体(Ab13)が結合する、A56-C-His上のエピトープ位置、及びタンパク質A56-C-Hisのモデル化構造を示す図である。ここで示されているようなA56におけるアミノ酸ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。 抗A56抗体(Ab16)が結合する、A56-C-His上のエピトープ位置、及びタンパク質A56-C-Hisのモデル化構造を示す図である。ここで示されているようなA56におけるアミノ酸ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。 抗A56抗体(Ab18)が結合する、A56-C-His上のエピトープ位置、及びタンパク質A56-C-Hisのモデル化構造を示す図である。ここで示されているようなA56におけるアミノ酸ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。 抗A56抗体(Ab01)が結合する、A56-C-His上のエピトープ位置、及びタンパク質A56-C-Hisのモデル化構造を示す図である。ここで示されているようなA56におけるアミノ酸ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。 抗A56抗体(Ab19)が結合する、A56-C-His上のエピトープ位置、及びタンパク質A56-C-Hisのモデル化構造を示す図である。ここで示されているようなA56におけるアミノ酸ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、40位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における56位のセリンに対応する)。 5個の抗体(Ab13、Ab16、Ab18、Ab01、Ab19)のタンパク質A56へのエピトープマッピングの結果を要約することにより得られた図である。ここで示されているようなA56におけるアミノ酸ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。 タンパク質A56を3Dタンパク質構造へモデル化し、その後、その構造をiCn3Dで分析することにより得られた図である。 抗A56抗体(Ab13)上のパラトープ位置、及びその抗体とタンパク質A56-C-Hisの結合により形成されるモデル化構造を示す図である。 抗A56抗体(Ab16)上のパラトープ位置、及びその抗体とタンパク質A56-C-Hisの結合により形成されるモデル化構造を示す図である。 抗A56抗体(Ab18)上のパラトープ位置、及びその抗体とタンパク質A56-C-Hisの結合により形成されるモデル化構造を示す図である。 抗A56抗体(Ab01)上のパラトープ位置、及びその抗体とタンパク質A56-C-Hisの結合により形成されるモデル化構造を示す図である。 抗A56抗体(Ab19)上のパラトープ位置、及びその抗体とタンパク質A56-C-Hisの結合により形成されるモデル化構造を示す図である。 タンパク質A56におけるK91とAb13における重鎖のT52との間の水素結合の形成、及び測定された結合距離を示す図である。 タンパク質A56におけるS62とAb13における重鎖のK57との間の水素結合の形成、及び測定された結合距離を示す図である。 一次抗体(SA2038、Ab13、A56-02A02)をA56-C-His抗原固定化バイオセンサー(NTA)と飽和状態まで結合させ、9個の抗体での処理を実施し、その後、そのような抗体のバイオセンサーとの追加の結合が起こるかどうかを表面プラズモン共鳴(SPR)方法で分析することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb13との間の結合親和性(K)をOCTET(SPR)及びELISAで測定することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb16の結合及びその測定された距離を示す図である。 一次抗体(SA2041、Ab16、A56-02B08)をA56-C-His抗原固定化バイオセンサー(NTA)と飽和状態まで結合させ、9個の抗体での処理を実施し、その後、そのような抗体のバイオセンサーとの追加の結合が起こるかどうかをSPR方法で分析することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb16との間の結合親和性(K)をOCTET(SPR)及びELISAで測定することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56におけるS62とAb18における重鎖のR98との間の水素結合の形成、及び測定された結合距離を示す図である。 タンパク質A56におけるK91とAb18における軽鎖のY32との間の水素結合の形成、及び測定された結合距離を示す図である。 一次抗体(SA2043、Ab18、A56-02C06)をA56-C-His抗原固定化バイオセンサー(NTA)と飽和状態まで結合させ、9個の抗体での処理を実施し、その後、そのような抗体のバイオセンサーとの追加の結合が起こるかどうかをSPR方法で分析することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb18との間の結合親和性(K)をOCTET(SPR)及びELISAで測定することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb01の結合、及びその測定された距離を示す図である。 一次抗体(SA2026、Ab01、A56-01A02)をA56-C-His抗原固定化バイオセンサー(NTA)と飽和状態まで結合させ、9個の抗体での処理を実施し、その後、そのような抗体のバイオセンサーとの追加の結合が起こるかどうかをSPR方法で分析することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb01との間の結合親和性(K)をOCTET(SPR)及びELISAで測定することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb19の結合、及びその測定された距離を示す図である。 一次抗体(SA2044、Ab19、A56-02C07)をA56-C-His抗原固定化バイオセンサー(NTA)と飽和状態まで結合させ、9個の抗体での処理を実施し、その後、そのような抗体のバイオセンサーとの追加の結合が起こるかどうかをSPR方法で分析することにより得られた結果を示す図である。 タンパク質A56とAb19との間の結合親和性(K)をOCTET(SPR)及びELISAで測定することにより得られた結果を示す図である。 本発明の実施形態において構築されたキメラ抗原受容体の構造の概略図である。 HeLa細胞株を5つの型のCAR-T細胞の単独又は腫瘍溶解性ウイルス(OTS-412)との併用での投与に供した場合に観察された細胞毒性を比較することにより得られた結果を示す図である。 NCI-H522細胞株を5つの型のCAR-T細胞の単独又は腫瘍溶解性ウイルス(OTS-412)との併用での投与に供した場合に観察された細胞毒性を比較することにより得られた結果を示す図である。 HCT-116細胞株を5つの型のCAR-T細胞の単独又は腫瘍溶解性ウイルス(OTS-412)との併用での投与に供した場合に観察された細胞毒性を比較することにより得られた結果を示す図である。 5つの型のCAR-T細胞の形質導入効率をフローサイトメトリー(FACS)で測定することにより得られた結果を示す図である。 A549細胞株又はHCT-116細胞株をUTD、Ab16 CAR-T細胞、又はAb18 CAR-T細胞の単独又は腫瘍溶解性ウイルス(OTS-412)との併用での投与に供した場合に観察された細胞毒性を表す結果を示す図である。 腫瘍溶解性ウイルス(OTS-412)に感染したHCT-116細胞株をUTD及び5つの型のCAR-T細胞(Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、Ab18 CAR-T、Ab01 CAR-T、Ab19 CAR-T)の投与に供し、その後、死細胞の染色を実施した後に撮影された写真を示す図である。 腫瘍溶解性ウイルス(WOTS-418)に感染したHCT-116細胞株をUTD及び5つの型のCAR-T細胞(Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、Ab18 CAR-T、Ab01 CAR-T、Ab19 CAR-T)の投与に供し、その後、死細胞の染色を実施した後に撮影された写真を示す図である。
以下、本発明が詳細に記載される。
本発明の態様において、A56の構造的エピトープ又はその断片と特異的に結合する結合分子又はその断片であって、構造的エピトープが、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における60位のアミノ酸から63位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性又は求核性アミノ酸を含み、(i)タンパク質A56のアミノ酸配列における44位のアミノ酸から50位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、(ii)タンパク質A56のアミノ酸配列における53位のアミノ酸から59位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、(iii)タンパク質A56のアミノ酸配列における85位のアミノ酸から90位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、又は(iv)タンパク質A56のアミノ酸配列における91位のアミノ酸から94位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性若しくは求核性アミノ酸をさらに含む、結合分子又はその断片が提供される。
本明細書で用いられる場合、用語「A56」は、ポックスウイルス科(poxviridae)ウイルスが宿主細胞に感染した後、該ウイルスの遺伝子においてコードされるA56、A56R、又はHAで表される遺伝子(例えば、遺伝子ID:3707652)から翻訳されたタンパク質を指す。タンパク質A56又はその断片は、配列番号1~15から選択されるいずれか1つのアミノ酸配列を含み得る。タンパク質A56又はその断片をコードする核酸は、配列番号16~31から選択されるいずれか1つの塩基配列を含み得る。本発明において、タンパク質A56は、「UTTA」と交換可能に用いられ得る。
詳細には、タンパク質A56は、野生型タンパク質A56又はそのバリアントであり得る。野生型タンパク質A56は、配列番号1又は12で表されるアミノ酸配列を有し得る。加えて、野生型タンパク質A56をコードする核酸は、配列番号16又は28で表される塩基配列であり得る。
加えて、タンパク質A56バリアントは、タンパク質A56のように癌細胞表面に位置し得る限り、1つ又は複数のアミノ酸が置換、欠失、又は付加されていてもよい。タンパク質A56バリアントをコードする塩基配列は、配列番号1又は15で表されるアミノ酸配列と少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、又は少なくとも90%の配列相同性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列であり得、最も好ましくは、配列番号1又は15で表されるアミノ酸配列と少なくとも95%の配列相同性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列であり得る。特に、タンパク質A56バリアントは、配列番号13又は15で表されるアミノ酸配列を含み得る。タンパク質A56バリアントをコードする核酸は、配列番号29又は31で表される塩基配列を含み得る。
タンパク質A56断片は、配列番号2~14から選択されるいずれか1つのアミノ酸配列を含むポリペプチドであり得る。加えて、断片をコードする核酸は、配列番号2~14から選択されるいずれか1つのアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする塩基配列であり得る。詳細には、配列番号2~14から選択されるいずれか1つのアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする塩基配列は、それぞれ、述べられた順序で、配列番号17~31により表され得る。
加えて、タンパク質A56断片をコードする塩基配列は、配列番号2~14から選択されるいずれか1つのアミノ酸配列と少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、又は少なくとも90%の配列相同性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列であり得、最も好ましくは、配列番号2~14から選択されるいずれか1つのアミノ酸配列と少なくとも95%の配列相同性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列であり得る。
本発明による結合分子は、A56と特異的に結合する能力を有する生物学的分子を指し、その代表的な例には、抗体又はキメラ抗原受容体を挙げることができる。より詳細には、本発明による結合分子は、癌細胞表面に露出したA56と特異的に結合することができ、この能力は、癌細胞の抗癌治療、特に、二次抗癌治療としての、腫瘍溶解性ウイルスの感染でさえも生き延びている癌細胞の効果的な標的化を可能にする。加えて、結合分子は、CAR-T細胞治療などの癌免疫療法において用いられる場合、それ自体優れた細胞毒性効果を発揮し、それゆえに、癌の効果的な治療を可能にする。
構造的エピトープは、隣接するアミノ酸、又はタンパク質の3次元フォールディングのために隣接していないアミノ酸を含み得る。詳細には、構造的エピトープは、独立空間の3次元構造において、少なくとも2個、5個、8個、10個、又は11個のアミノ酸を含み得る。
抗原/抗体結合に関与する抗原のいくつかのアミノ酸残基はエピトープと呼ばれ、エピトープを認識する、抗体の特異的な部分は、パラトープと呼ばれる。どのようにパラトープを結合するかに依存して、エピトープは、約4個~約12個の連続したアミノ酸の配列からなる線状エピトープ、及び非連続アミノ酸の配列からなる構造的エピトープへ大きく分けられる。構造的エピトープの場合、抗原/抗体結合は、フォールディング構造で3次元的に生じる。したがって、構造的エピトープは、結合に関与するアミノ酸残基の範囲が比較的幅広く且つ複雑である。それゆえに、たとえ抗原の構造又はその部分的配列が知られていても、抗原と3次元的に結合するモノクローナル抗体を予測又は模倣することは難しい。抗原のエピトープが線状であるか又は構造的であるかは、抗原を変性させ、その後、抗体をそれと結合させることにより、ウェスタンブロット分析を通して、同定することができる。線状エピトープの場合、たとえ試料(抗原)が変性されていても、抗体はエピトープと結合することができる。しかしながら、構造的エピトープの場合、抗原が変性されている場合、抗体がそのエピトープと3次元的に結合することは困難又は不可能であり、したがって、予想された分子量に対応するバンドは検出されない。
構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における60位のアミノ酸から63位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性又は求核性アミノ酸を含み得、(i)タンパク質A56のアミノ酸配列における44位のアミノ酸から50位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、(ii)タンパク質A56のアミノ酸配列における53位のアミノ酸から59位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、(iii)タンパク質A56のアミノ酸配列における85位のアミノ酸から90位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、又は(iv)タンパク質A56のアミノ酸配列における91位のアミノ酸から94位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性若しくは求核性アミノ酸をさらに含み得る。
配列番号1で表されるタンパク質A56は、好ましくは、合計8つのシート(緑色)、4つのヘリックス(赤色)、及び7つのループ(青色)からなる以下の二次構造的配置をとり得る(しかしながら、構造的配置は、このようである必要はない):
41位のアミノ酸から43位のアミノ酸までの領域:ヘリックス1及び2
44位のアミノ酸から50位のアミノ酸までの領域:シート3
51位のアミノ酸から52位のアミノ酸までの領域:ループ
53位のアミノ酸から59位のアミノ酸までの領域:シート4
60位のアミノ酸から63位のアミノ酸までの領域:ループ
64位のアミノ酸から66位のアミノ酸までの領域:シート5
67位のアミノ酸から74位のアミノ酸までの領域:ループ
75位のアミノ酸から78位のアミノ酸までの領域:シート6
79位のアミノ酸から80位のアミノ酸までの領域:ループ
81位のアミノ酸から83位のアミノ酸までの領域:ヘリックス3
84位のアミノ酸:ループ
85位のアミノ酸から90位のアミノ酸までの領域:シート7
91位のアミノ酸から94位のアミノ酸までの領域:ループ
95位のアミノ酸から97位のアミノ酸までの領域:ヘリックス4
98位のアミノ酸:ループ
99位のアミノ酸から105位のアミノ酸までの領域:シート8
(シート1及び2は示されていない)
求核性アミノ酸は、求電子性側鎖との共有結合性反応を起こしやすい求核性側鎖を有するアミノ酸を指し、例えば、システイン(C)、リジン(K)、セリン(S)、スレオニン(T)、又はチロシン(Y)であり得る。塩基性アミノ酸は、側鎖が塩基性を示し、且つアミノ酸が中性pH領域において解離している場合、側鎖が(+)電荷を有するアミノ酸を指し、例えば、ヒスチジン(H)、アルギニン(R)、又はリジン(K)であり得る。
本発明によるA56の構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における60位のアミノ酸から63位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性又は求核性アミノ酸を含み得、(iii)タンパク質A56のアミノ酸配列における85位のアミノ酸から90位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、及び(iv)タンパク質A56のアミノ酸配列における91位のアミノ酸から94位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性又は求核性アミノ酸を含み得る。
詳細には、構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における、求核性アミノ酸である62位のセリン(S62)、66位のチロシン(Y66)、87位のスレオニン(T87)、91位のリジン(K91)、及び92位のセリン(S92)を含み得る。より詳細には、構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における、54位(S54)、62位(S62)、66位(Y66)、86位(T86)、87位(T87)、91位(K91)、92位(S92)、94位(T94)、96位(アルギニン、R96)、100位(T100)、及び101位(Y101)のアミノ酸を含み得る。加えて、構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における、62位(S62)、66位(Y66)、71位(T71)、72位(K72)、76位(S76)、87位(T87)、91位(K91)、及び92位(S92)のアミノ酸を含み得る。
加えて、本発明によるA56の構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における60位のアミノ酸から63位のアミノ酸までの領域に存在する塩基性又は求核性アミノ酸を含み得、(i)タンパク質A56のアミノ酸配列における44位のアミノ酸から50位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸、及び(ii)タンパク質A56のアミノ酸配列における53位のアミノ酸から59位のアミノ酸までの領域に存在する求核性アミノ酸を含み得る。
詳細には、構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における、求核性アミノ酸である46位のアミノ酸(S46)、54位(S54)、及び61位(K61)を含み得る。より詳細には、構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における、46位(S46)、54位(S54)、61位(K61)、91位(K91)、及び100位(T100)のアミノ酸を含み得る。加えて、構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における、46位(S46)、49位(Y49)、54位(S54)、61位(K61)、62位(K62)、及び71位(T71)のアミノ酸を含み得る。
加えて、構造的エピトープは、配列番号1で表されるタンパク質A56のアミノ酸配列における、61位(K61)及び62位(S62)のアミノ酸を含み得る。
A56と高親和性で結合する複数の異なる抗体の結合特性に関する分析を実施した。結果として、A56の61位又は91位の塩基性アミノ酸(K61、K91)が、共通して、結合において重要な役割を果たすことが見出された。詳細には、K61又はK91は、各A56抗体のパラトープに存在する求核性アミノ酸と強い水素結合を形成し、そのような結合が進行するにつれて、抗体の重鎖及び軽鎖は、フォールディングされて、収縮フォールディングを引き起こし、その収縮フォールディングが、残りの抗原-抗体結合を生じさせる。別々には、K61又はK91はまた、そのすぐ隣に位置する求核性アミノ酸であるセリン(S62、S92)に影響を及ぼすことにより、抗原-抗体結合に寄与し得る。詳細には、K61又はK91は、そのすぐ隣に位置するS62又はS92のヒドロキシル基を励起させて、静電力を発生させ、したがって、S62又はS92もまた、抗体との強い結合に能動的に寄与すると考えられている。
結合分子又はその断片は、A56との結合について、以下の抗原結合分子のうちの1つ又は複数がA56と結合できないように妨げることにより、競合し得る。そのような競合的結合は、それらがA56についての結合部位(エピトープ)を共有することを意味する。結合分子又はその断片は、A56との結合について、以下の抗体のうちの1つ又は複数と競合し得る:
配列番号32のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号33のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号34のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号35のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号36のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号37のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab13);
配列番号38のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号39のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号40のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号41のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号42のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号43のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab16);
配列番号44のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号45のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号46のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号47のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号48のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号49のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab18);
配列番号50のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号51のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号52のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号53のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号54のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号55のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab01);
配列番号56のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号57のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号58のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号59のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号60のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号61のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab19);
配列番号62のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号63のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号64のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号65のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号66のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号67のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab03);
配列番号68のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号69のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号70のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号71のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号72のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号73のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab08);
配列番号74のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号75のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号76のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号77のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号78のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号79のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab14);
配列番号80のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号81のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号82のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号83のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号84のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号85のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab51);並びに
配列番号86のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号87のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号88のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号89のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号90のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号91のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体(例えば、Ab55)。
「結合について競合する」とは、抗体又は他の抗原結合部分が、標準競合的結合アッセイにおいて、他の抗体又は抗原結合部分の特定の抗原との結合に干渉する能力を有することを意味する。抗体又は他の抗原結合部分が別の抗体又は抗原結合部分の特定の抗原との結合に干渉することができる能力又は程度、及び、したがって、本発明によれば交差競合するということができるかどうかは、標準競合結合アッセイを用いて決定することができる。一つの適したアッセイとして、相互作用のレベルが表面プラズモン共鳴技術を用いて測定することができるBiacore技術を用いることが挙げられる。交差競合を測定するための別のアッセイは、ELISAに基づいたアプローチを用いる。交差競合に基づいて抗体を「エピトープビニング」するためのハイスループット方法は、国際公開第2003/48731号に記載されている。
A56抗体は、それらのエピトープ配列が完全には同一ではないにもかかわらず、A56との結合を交差阻害することが同定された。これは、A56結合分子とA56との間に形成される特異的な高次構造、すなわち、A56の構造的エピトープが、A56との結合にとって重要であることを意味する。特に、抗体Ab19は、他のA56抗体より相対的に低い程度でA56との結合を阻害する。しかしながら、抗体Ab19は、それでもなお、他のA56抗体のA56との結合を著しく阻害した。抗体Ab19とA56との間の結合の分析により、A56におけるK61及びS62においてのみ強い抗原-抗体結合が示されている。これは、A56におけるK61及びS62(又は類似した静電気的性質を示すK91及びK92)などのアミノ酸の配列がA56との特異的結合にとって重要であり、他の追加の構造的エピトープが、A56とのより強い結合に寄与することを示唆する。
本明細書で用いられる場合、用語「抗体」は、抗原と結合し、且つ抗原の作用に干渉し、又は抗原を除去する免疫タンパク質を指す。5つの型の抗体:IgM、IgD、IgG、IgA、及びIgEがあり、それらのそれぞれが、重鎖定常領域遺伝子μ、δ、γ、α、又はεから産生される重鎖を含有する。抗体技術において、IgGが主に用いられる。IgGは、IgG1、IgG2、IgG3、及びIgG4の4つのアイソタイプを含み、そのアイソタイプのそれぞれが、異なる構造的及び機能的性質を有し得る。
IgGは、2つの重鎖(約50kDa)タンパク質及び2つの軽鎖(約25kDa)タンパク質から構成される非常に安定なY形の構造(分子量:約150kDa)を形成する。抗体は、軽鎖及び重鎖を有し、各鎖は、アミノ酸配列が抗体によって異なる可変領域、及びアミノ酸配列が抗体の間で同じである定常領域へ分けられる。重鎖定常領域は、CH1、H(ヒンジ)、CH2、CH3ドメインを含む。そのドメインのそれぞれは2つのβシートからなり、これらのドメインは、分子内ジスルフィド結合によって連結されている。重鎖及び軽鎖における2つの可変領域は、一緒に会合して、抗原結合部位を形成する。その部位は、Y形上の2つのアームのそれぞれに存在する。Y形において、抗原と結合することができる部分は、抗体結合断片(Fab)と呼ばれ、抗原と結合しない部分は、結晶性断片(Fc)と呼ばれる。Fab及びFcは、可動性ヒンジ領域によって接続されている。
本明細書で用いられる場合、用語「CDR」は、抗原と結合する部位を指し、その部位は、抗体の重鎖可変領域及び軽鎖可変領域に存在する超可変領域であり、且つその部位のアミノ酸配列は、抗体によって異なる。抗体の3次元構造を見ると、CDRは、抗体表面にループの形をとる。そして、そのループの下方に、CDRを構造的に支えるフレームワーク領域(FR)がある。重鎖及び軽鎖のそれぞれは、3つのループ構造を有し、これらの6つのループ領域構造は、お互いに会合して、抗原と直接接触する。6つのループ領域構造上の抗原結合部位は、便宜上、それぞれ、CDR1、CDR2、CDR3、CDR4、CDR5、及びCDR6と呼ばれる。
加えて、抗体断片は、Fab、scFv、F(ab)、及びFvからなる群から選択されるいずれか1つであり得る。その抗体断片は、細胞、補体などへ抗原結合刺激を伝達するエフェクター機能を有する結晶性領域(Fc領域)を除く、抗原結合ドメインを指し、単一ドメイン抗体又はミニボディなどの第3世代抗体断片を含み得る。
加えて、抗体断片は、以下の利点を有する:抗体断片は、完全な構造を有するIgGよりサイズが小さく、その結果として、組織又は腫瘍への侵入の向上を生じ;かつ抗体断片を、細菌内で産生させることができ、そのことは、製造コストを減少させる。加えて、抗体断片は、Fcをもたず、したがって、細胞、補体などへ抗原結合刺激を伝達する機能が望まれない場合に用いられる。抗体断片は、ヒト身体において短い半減期を有し、したがって、インビボ診断法に適している。しかしながら、抗体を構成するアミノ酸の中にあるいくつかの塩基性、酸性、又は中性アミノ酸の置き換えが、抗体の固有の等電点(pI)を変化させ得る。抗体のそのような等電点の変化は、抗体のインビボ毒性副作用を減少させること、又は抗体の水溶性を増加させることなどの変化を誘導し得る。したがって、治療用抗体について、完全な構造を有するIgGは、親和性又は構造の形を考慮して、用いることができる。
抗体は、公知のモノクローナル抗体作製技術により容易に作製することができる。モノクローナル抗体を作製する方法は、免疫化動物から取得されたBリンパ球を用いてハイブリドーマを調製することにより実施され得、又はファージディスプレイ技術を用いることにより実施され得る。しかしながら、本発明は、それらに限定されない。
抗体又はその断片は、キメラ抗原受容体(CAR)の一部として用いることができる。詳細には、キメラ抗原受容体は、抗原結合ドメイン、膜貫通ドメイン、及び細胞内シグナル伝達ドメインを含み、抗体又はその断片は、抗原結合ドメインとして用いることができる。
抗原結合ドメインは、抗原と結合する抗体の領域を指す。抗原結合ドメインは、抗体又はその抗原結合断片であり得る。好ましくは、抗原結合ドメインは、抗原結合断片であり得る。加えて、抗原結合断片は、抗体内にある1つの重鎖及び1つの軽鎖をジスルフィド結合によって連結することにより形成される、1つの抗原結合部位を有する断片であり得る。抗原結合断片は、scFv、Fab、及びFab’からなる群から選択されるいずれか1つであり得る。好ましくは、抗原結合断片はscFvであり得る。すなわち、抗原結合ドメインはscFvであり得る。
膜貫通ドメインは、細胞膜に位置するタンパク質の構造において、抗原が結合するドメインと、細胞内シグナルを伝達するドメインとを接続し、細胞膜を貫通する領域を指す。そして、膜貫通ドメインは、細胞膜に位置するタンパク質を細胞膜に繋ぎ止めることができる。膜貫通ドメインは、T細胞受容体、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD152、CD154、AMN、及びPD-1からなる群から選択されるいずれか1つに由来し得る。特に、膜貫通ドメインは、CD8αに由来し得る。
細胞内シグナル伝達ドメインは、細胞表面に存在する抗原受容体(抗原結合ドメイン)が細胞外抗原を認識した場合、シグナルを細胞へ伝達して、細胞活性化、細胞毒性因子放出、サイトカイン産生、及び増殖などの応答を誘導する領域を指す。加えて、一般的に、1つの抗原受容体(抗原結合ドメイン)のみを通して伝達されたシグナルは、細胞活性化には不十分であり、したがって、二次又は共刺激シグナルが必要とされる。したがって、細胞内シグナル伝達ドメインは、一次シグナル伝達ドメイン並びに二次シグナル伝達ドメイン及び/又は共刺激ドメインを含み得る。特に、細胞内シグナル伝達ドメインは、共刺激ドメイン及び一次シグナル伝達ドメインを含み得る。
共刺激ドメインは、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4-1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TRIM、及びZAP70からなる群から選択される少なくとも1つの分子に由来し得る。特に、共刺激ドメインは、CD137(4-1BB)に由来し得る。
一次シグナル伝達ドメインは、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、CD22、CD79a、CD79b、又はCD66dに由来し得る。特に、T細胞について、シグナルは、CD3の鎖γ、δ、ε、又はζを通して細胞へ伝達される。そして、キメラ抗原受容体T細胞(CAR-T細胞)を作製する場合、CD3の鎖γ、δ、ε、又はζが、一次シグナル伝達ドメインとして用いられ得る。特に、一次シグナル伝達ドメインはCD3ζに由来し得る。
CAR-T細胞は、キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含有するベクターを用いて、作製され得る。ポリヌクレオチドは、当技術分野において知られ且つ利用可能な様々な確立された技術のいずれかを用いて、調製され、操作され、発現し、及び送達され得る。T細胞表面に所望のキメラ抗原受容体を発現するために、キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドが、適切なベクターへ挿入され得る。
ベクターについては、当技術分野において知られた様々なベクターを用いることができる。抗原受容体を産生することを意図された宿主細胞の型に依存して、プロモーター、ターミネーター、及びエンハンサーなどの発現制御配列、膜標的化又は分泌のための配列などが、目的に従って様々な方法で、適切に選択されて、組み合わせられ得る。詳細には、ベクターには、プラスミドベクター、コスミドベクター、バクテリオファージベクター、ウイルスベクターなどが挙げられるが、それらに限定されない。適切なベクターは、プロモーター、オペレーター、開始コドン、終止コドン、ポリアデニル化シグナル、及びエンハンサーなどの発現制御エレメントに加えて、膜標的化又は分泌のためのシグナル配列又はリーダー配列を含み、目的に従って様々な方法で構築することができる。
ベクターを免疫細胞へ導入するために、当技術分野において知られた方法を用いることができる。例えば、ベクターは、一過性トランスフェクション、マイクロインジェクション、形質導入、細胞融合、リン酸カルシウム沈澱法、リポソーム媒介性トランスフェクション、DEAE-デキストラン媒介性トランスフェクション、ポリブレン媒介性トランスフェクション、エレクトロポレーション、若しくは遺伝子銃を用いて、又は核酸を細胞へ導入する他の公知の方法を用いて、細胞へ導入され得る(Wuら、J.Bio.Chem.、267:963~967、1992;Wu及びWu、J.Bio.Chem.、263:14621~14624、1988)。しかしながら、本発明はそれらに限定されない。
形質導入された又はトランスフェクトされた免疫細胞は、ベクター導入後、増殖される。実施形態において、トランスフェクトされた免疫細胞は、少なくとも約1日間、2日間、3日間、4日間、5日間、6日間、7日間、8日間、9日間、10日間、11日間、12日間、13日間、又は14日間、好ましくは、12~14日間、インキュベートされることにより増殖され得る。
ベクターが免疫細胞へうまく導入されたかどうかを同定する方法には、例えば、当業者によく知られた分子生物学的アッセイ、例えば、サザン及びノーザンブロッティング、RT-PCR、及びPCR;生化学的アッセイ、例えば、免疫学的方法(例えば、ELISA及びウェスタンブロッティング)による特定のペプチドの存在又は非存在の検出が挙げられる。
本発明によるA56結合分子又はその断片は、表面プラズモン共鳴法により測定した場合、約1.0nM(1×10-8)未満のK(M)の結合親和性でタンパク質A56と結合し得る。詳細には、結合分子又はその断片は、1×10-9未満、9×10-10未満、又は8×10-10未満のK(M)の、タンパク質A56との結合親和性を有し得る。本発明の実施形態において、その実施形態における結合分子は、7.39×10-10、2.28×10-10、1.96×10-10、4.92×10-10、及び4.38×10-10のK(M)の結合親和性を有すると決定された。
本発明において、タンパク質A56の新規の構造的エピトープを同定するために、実施形態におけるタンパク質A56の抗A56抗体との結合により形成された複合体の構造は、1.8Åの分解能で結晶化された(図61A~65)。結果として、実施形態におけるタンパク質A56の新規の構造的エピトープ及び抗A56抗体のパラトープが同定され、表1に示されている。
結合分子又はその断片は、6.5Åの分子間距離内でタンパク質A56と結合し得る。結合分子又はその断片は、タンパク質A56とファンデルワールス結合、疎水結合、又は静電結合を形成し得る。
結合分子又はその断片は、腫瘍溶解性ウイルスと一緒に投与されることにより、癌細胞の負荷を減少させるために用いることができる。癌細胞の負荷は、癌細胞の重量、体積、又は数を指し得る。腫瘍溶解性ウイルスの感染でさえも生き延びている癌細胞は、細胞表面にタンパク質A56を発現する。したがって、本発明による、そのようなA56と特異的に結合する結合分子又はその断片は、二次抗癌治療、又は二次抗癌治療のための標的化を可能にする。
腫瘍溶解性ウイルスはワクシニアウイルスであってもよい。ワクシニアウイルスは、以下のワクシニアウイルス株のうちの1つであり得るが、それに限定されない:ウェスタンリザーブ(Western Reserve、WR)、ニューヨークワクシニアウイルス(NYVAC)、ワイス(Wyeth)(ニューヨーク市保健局(The New York City Board of Health);NYCBOH)、LC16m8、リスター(Lister)、コペンハーゲン(Copenhagen)、ティアンタン(Tian Tan)、USSR、タシケント(TashKent)、エバンス(Evans)、国際保健部-J(International Health Division-J)(IHD-J)、及び国際保健部-ホワイト(International Health Division-White)(IHD-W)。
腫瘍溶解性ウイルスは、チミジンキナーゼ(TK)遺伝子が欠失しているウイルスであり得る。特に、腫瘍溶解性ウイルスは、チミジンキナーゼ遺伝子が欠失している組換えワクシニアウイルスであり得る。
本明細書で用いられる場合、用語「チミジンキナーゼ(TK)」は、チミジンキナーゼと呼ばれ且つヌクレオチド生合成に関与する酵素を指す。TKは、細胞とウイルスの両方においてヌクレオチド生合成に用いられる酵素である。ここで、細胞について、正常細胞はもはや分裂せず、したがって、そこにはTKは存在しない。そして、毛包細胞などの急速に分裂する細胞についてさえも、TKは、ウイルスが利用するのに十分な量では存在しない。これらの観点から、ウイルスは、TK遺伝子を欠失させることにより、TKが存在する癌細胞の存在下でのみ増殖することができ、その結果、癌細胞は選択的に殺害され得る。
腫瘍溶解性ウイルスは、タンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有し得る。タンパク質A56又はその断片は、上記の通りである。タンパク質A56は、野生型タンパク質A56、又はそのタンパク質A56のバリアントであり得る。タンパク質A56又はその断片をコードする核酸は、野生型タンパク質A56又はそのタンパク質A56のバリアントをコードする核酸であり得る。腫瘍溶解性ウイルスは、ヒドロキシウレアと同時に、逐次的に、又は逆の順序で、同時投与されてもよい。
本発明の別の態様において、結合分子又はその断片を対象に投与するステップを含む、対象において癌細胞の負荷を減少させる方法が提供される。結合分子又はその断片は上記の通りである。
対象は、ヒトを含む哺乳動物であり得、非ヒト動物であってもよい。用語「非ヒト動物」は、任意の脊椎動物を指し、哺乳動物及び非哺乳動物、例えば、非ヒト霊長類、ヒツジ、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ニワトリ、両生類、及び爬虫類を含み得る。加えて、対象は、癌疾患、又は腫瘍溶解性ウイルスを投与することにより軽減、阻害、若しくは治療することができる状態での疾患を患っている対象を意味する。
結合分子又はその断片の投薬量は、対象の状態及び体重、疾患の重症度、薬物の型、投与の経路及び期間に依存して異なり、当業者により適切に選択され得る。
結合分子又はその断片は、非経口的に投与することができ、そのような投与は、腫瘍内、腹腔内、皮下、皮内、節内、又は静脈内の投与などの任意の適切な方法により実施することができる。これらの中でも、腫瘍内、腹腔内、又は静脈内の投与が好ましくあり得る。
投与経路、投薬量、及び投与の頻度に関して、結合分子又はその断片は、対象の状態及び副作用の存在又は非存在に依存して、様々な方法及び量で対象に投与され得る;そして、そのための最適な投与経路、投薬量、及び投与の頻度は、当業者により適切な範囲内で選択され得る。加えて、結合分子又はその断片は、治療されるべき疾患に対する治療効果が知られている別の薬物若しくは生理学的活性物質と併用して、投与されてもよく、又は他の薬物との複合調製物の形をとって製剤化されてもよい。特に、結合分子又はその断片は、注射液の形で提供することができる。
本発明のさらに別の態様において、結合分子又はその断片を含む、癌を予防又は治療するための医薬組成物が提供される。結合分子又はその断片は上記の通りである。医薬組成物はヒドロキシウレアをさらに含んでもよい。
医薬組成物は、生理学的に許容される担体をさらに含んでもよい。加えて、医薬組成物は、医薬組成物の調製に一般的に用いられる適切な賦形剤及び希釈剤をさらに含んでもよい。加えて、医薬組成物は、通常の方法に従って、粉末、顆粒、錠剤、カプセル、懸濁液、乳剤、シロップなどの経口用調製物、及びエアロゾル、外用調製物、坐剤、又は注射液の形に製剤化され、用いられてもよい。特に、抗癌剤は、注射液の形をとり得る。当技術分野において知られた適切な製剤は、文献(Remington’s Pharmaceutical Science、1985)に開示された製剤であり得る。
医薬組成物は、肺癌、結腸直腸癌、前立腺癌、甲状腺癌、乳癌、脳癌、頭頚部癌、食道癌、皮膚癌、胸腺癌、胃癌、結腸癌、肝臓癌、卵巣癌、子宮癌、膀胱癌、直腸癌、胆嚢癌、胆道癌、膵臓癌、リンパ腫、急性白血病、多発性骨髄腫、及びそれらの組合せからなる群から選択される癌を予防又は治療するために意図され得る。
加えて、医薬組成物について、担体、賦形剤、及び希釈剤の例には、塩化ナトリウム、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エリスリトール、マルチトール、デンプン、アカシアゴム、アルギン酸塩、ゼラチン、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、セルロース、メチルセルロース、結晶セルロース、ポリビニルピロリドン、水、ヒドロキシ安息香酸メチル、ヒドロキシ安息香酸プロピル、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ミネラルオイルなどを挙げることができる。抗癌剤が製剤化される場合、その調製物は、一般的に用いられる、充填剤、増量剤、結合剤、湿潤剤、崩壊剤、及び界面活性剤などの希釈剤又は賦形剤を用いて作製され得る。
医薬組成物について、非経口投与のための調製物には、滅菌水溶液、非水性溶媒、懸濁液、乳剤、凍結乾燥調製物、坐剤などを挙げることができる。非水性溶媒及び懸濁液について、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ油などの植物油、オレイン酸エチルなどの注射用エステルなどを用いることができる。坐剤の基剤として、ウイテプゾール(Witepsol)、マクロゴール、ツイーン(Tween)61、カカオ脂、ラウリン脂、グリセロゼラチンなどを用いることができる。
癌は固形癌又は血液癌であり得る。詳細には、固形癌は、肺癌、結腸直腸癌、前立腺癌、甲状腺癌、乳癌、脳癌、頭頚部癌、食道癌、皮膚癌、胸腺癌、胃癌、結腸癌、肝臓癌、卵巣癌、子宮癌、膀胱癌、直腸癌、胆嚢癌、胆道癌、膵臓癌、及びそれらの組合せからなる群から選択されるいずれか1つであり得る。加えて、血液癌は、リンパ腫、急性白血病、多発性骨髄腫、及びそれらの組合せからなる群から選択されるいずれか1つであり得る。
本発明のなおさらに別の態様において、結合分子又はその断片及び腫瘍溶解性ウイルスを含む、癌を予防又は治療するためのキットが提供される。結合分子又はその断片及び腫瘍溶解性ウイルスは上記の通りである。キットは、ヒドロキシウレアをさらに含んでもよい。
腫瘍溶解性ウイルスの投薬量は、対象の状態及び体重、疾患の重症度、薬物の型、投与の経路及び期間に依存して異なり、当業者により適切に選択され得る。投薬量は、患者が1×10~1×1018のウイルス粒子、感染性ウイルス単位(TCID50)、又はプラーク形成単位(pfu)における腫瘍溶解性ウイルスを受け取るような量であり得る。詳細には、投薬量は、患者が1×10、2×10、5×10、1×10、2×10、5×10、1×10、2×10、5×10、1×10、2×10、5×10、1×10、2×10、5×10、1×1010、5×1010、1×1011、5×1011、1×1012、1×1013、1×1014、1×1015、1×1016、1×1017、又はそれ以上のウイルス粒子、感染性ウイルス単位、又はプラーク形成単位における腫瘍溶解性ウイルスを受け取るような量であり得、その上記で述べられた数値の間の様々な数値及び範囲もまた、それに含まれ得る。好ましくは、腫瘍溶解性ウイルスは、1×10~1×1010pfuの用量で投与され得る。より好ましくは、腫瘍溶解性ウイルスは、1×10pfu以上で且つ1×10pfu未満の用量で投与され得る。
腫瘍溶解性ウイルスは、非経口的に投与することができ、そのような投与は、腫瘍内、腹腔内、皮下、皮内、節内、又は静脈内の投与などの任意の適切な方法により実施することができる。これらの中でも、腫瘍内、腹腔内、又は静脈内の投与が好ましくあり得る。
投与経路、投薬量、及び投与の頻度に関して、腫瘍溶解性ウイルスは、対象の状態及び副作用の存在又は非存在に依存して、様々な方法及び量で対象に投与され得る;そして、それらについての最適な投与経路、投薬量、及び投与の頻度は、当業者により適切な範囲内で選択され得る。加えて、腫瘍溶解性ウイルスは、治療されるべき疾患に対する治療効果が知られている別の薬物若しくは生理学的活性物質と併用して、投与されてもよく、又は他の薬物との複合調製物の形をとって製剤化されてもよい。特に、腫瘍溶解性ウイルスは、注射液の形で提供することができる。
本発明のなおさらに別の態様において、癌の治療のための結合分子又はその断片の使用が提供される。
以下、本発明は、次の実施例を用いて、より詳細に記載される。しかしながら、次の実施例は、例証のみを目的とし、本発明の範囲はその実施例に限定されない。
I.タンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有するベクターの構築、及びタンパク質A56の腫瘍細胞表面での発現の同定
調製1.1.タンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有するベクターの構築
野生型タンパク質A56及びその断片をコードするプラスミドを構築するために、特定の領域を除去するためのプライマーを調製し、GFPと重複する領域を形成することにより、重複PCRを実施した。
調製1.2.タンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの作製
タンパク質A56を含有する腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを作製するために、HeLaS3(ATCC)細胞株を、6ウェルプレートにウェルあたり4×10個の細胞で播種し、その後、10%のウシ胎仔血清を含有するEMEM培地中で調製した。ワイス株及びウェスタンリザーブ株の野生型ワクシニアウイルスのそれぞれでの処理を0.05のMOIで実施した。2時間後、培地を、2%のウシ胎仔血清を含有するEMEM培地と交換し、その後、レポーター遺伝子及び挿入のための遺伝子を含有するベクターを、その細胞へ、Xfect試薬バッファーを用いて、トランスフェクトした。培養を4時間、実施した。引き続いて、培地を、2%のウシ胎仔血清を含有するEMEM培地と交換し、その後、細胞を72時間、さらに培養した。最後に、感染した細胞を収集し、その後、凍結と解凍を3回、繰り返した。細胞を、超音波処理により溶解し、ショ糖クッション方法を用いて、タンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有する遊離腫瘍溶解性ワクシニアウイルス(OTS-412、WOTS-418)を得た。
参考例1.それぞれのワクシニアウイルス株についてのタンパク質A56の配列の比較
それぞれTK領域が欠失したワクシニアウイルスであるワイス株のOTS-412及びウェスタンリザーブ株のWOTS-418における膜タンパク質A56の遺伝子シーケンシングをMacrogenへ依頼した。OTS-412及びWOTS-418におけるタンパク質A56についてのそれぞれの配列に関して、NCBI Blast及びUniprotを通してアライメントを実施した。結果として、100%の同一配列は見出されなかった;特に、245~250位におけるアミノ酸が欠失していることが同定された。高い配列相同性を有する4つの他の株との比較を実施した。
実験的実施例1.癌細胞表面でのタンパク質A56の発現
調製実施例1.2において作製されたタンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを用いて、ヒト肺癌細胞株(A549)、ヒト結腸直腸癌細胞株(HCT-116)、又はヒトメラノーマ細胞株(SK-MEL-5)を感染させて、タンパク質A56が癌細胞表面に発現しているかどうかを同定した。
詳細には、A549(肺癌腫、ATCC、USA)、HCT-116(結腸直腸癌腫、Korea Cell Line Bank)、又はSK-MEL-5(ヒトメラノーマ、Korea Cell Line Bank)細胞株を、12ウェルプレートのカバーグラス上にウェルあたり3.5×10個の細胞で播種した。引き続いて、0.1のMOIで腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを細胞に感染させ、その後、37℃及び5%のCOの条件で30時間、インキュベートした。インキュベートされた細胞株のそれぞれを、収集した。その後、4%(v/v)のパラホルムアルデヒド(PFA)、1%(v/v)のBSA、1:500の比で希釈した抗A56一次抗体(カタログ番号ABIN1606294、Antibodies-Online)、及び1:200の比で希釈された二次抗体(Alexa 594、カタログ番号A21205、Invitrogen)での処理を実施した。DAPI染色を実施した。その後、各細胞株の試料を、スライドグラス上に置き、共焦点顕微鏡(Olympus、FV1000)を用いて観察した。
結果として、タンパク質A56が、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスに感染したA549及びHCT-116細胞株の細胞表面に発現していることが同定された(図1及び2)。
実験的実施例2.マウス腫瘍組織表面でのタンパク質A56の発現の同定(I)
癌誘導性マウスモデルを、調製実施例1.2において作製された、タンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの腹腔内投与に供して、タンパク質A56が組織表面に発現しているかどうかを同定した。
詳細には、BALB/cヌードマウスに、HCT-116結腸直腸癌細胞株(Korea Cell Line Bank、KCLB)を6.3×10個の細胞を皮下移植し、癌を誘導した。平均腫瘍体積が150mm~200mmに達した時、マウスを、調製実施例1.2において作製された腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの2×10pfuの用量での腹腔内投与に供した。その後、4日目、マウスを屠殺し、腫瘍組織、並びに脳、心臓、肺、筋肉、腎臓、肝臓、及び脾臓組織をマウスから収集した。
タンパク質A56についての免疫蛍光染色を、実験的実施例1と同じ方法で実施した。DAPI染色を実施した。その後、各組織の試料を、スライドグラス上に置き、蛍光顕微鏡を用いて観察した。
結果として、タンパク質A56が、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを投与されたマウスにおいて腫瘍組織表面に発現していることが同定された。他方、脳、心臓、肺、筋肉、腎臓、肝臓、及び脾臓組織においてタンパク質A56が発現していないことが同定された(図3)。これらの結果から、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの投与後、腫瘍組織表面に発現したタンパク質A56を標的とする結合分子が産生される場合、この抗体が抗癌免疫療法として利用できることが同定された。
実験的実施例3.ウサギ組織表面でのタンパク質A56の発現の同定
調製実施例1.2において作製されたタンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの静脈内投与に正常ウサギを供して、タンパク質A56が組織表面に発現しているかどうかを同定した。このようにして、毒性リスクを分析した。
詳細には、ニュージーランドウサギを、調製実施例1.2において作製された腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの1×10pfu又は1×10pfuの用量での血管内投与に供した。その後、3週間目又は8週間目、ウサギを屠殺し、脳、心臓、肺、筋肉、腎臓、肝臓、及び脾臓組織をウサギから収集した。
タンパク質A56についての免疫蛍光染色を、実験的実施例1と同じ方法で実施した。DAPI染色を実施した。その後、各組織の試料を、スライドグラス上に置き、蛍光顕微鏡を用いて観察した。
結果として、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを投与されたウサギの心臓、肺、筋肉、腎臓、肝臓、及び脾臓組織においてタンパク質A56が発現していないことが同定された。
他方、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを投与されたウサギの脳組織において蛍光反応が検出された。検出された蛍光反応が抗A56抗体の非特異的反応であるかどうかを同定するために、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを投与されなかった正常ウサギの脳組織を、上記と同じ方法での免疫蛍光染色に供し、その後、脳組織における蛍光反応を、蛍光顕微鏡を用いてチェックした。
結果として、蛍光反応は、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを投与されなかったウサギの脳組織においてさえも検出された。この結果から、そのような蛍光反応は非特異的反応であることが同定された(図4)。
加えて、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを投与されなかった正常ヒトの脳組織(Pusan National University Yangsan Hospital、Korea)を上記と同じ方法での免疫蛍光染色に供した場合、蛍光顕微鏡を用いて、弱い蛍光反応が検出された。しかしながら、抗体が血液脳関門を通過しないという観点から、抗A56抗体は、その抗体が脳室中へ直接投与されない限り、非特異的反応を引き起こさないだろうことが決定される。
実験的実施例4.マウス腫瘍組織表面でのタンパク質A56の発現の同定(II)
癌誘導性マウスモデルを、調製実施例1.2において作製された、タンパク質A56又はその断片をコードする核酸を含有する腫瘍溶解性ワクシニアウイルス及びヒドロキシウレアの同時投与に供して、タンパク質A56が組織表面に発現しているかどうかを同定した。
詳細には、BALB/cヌードマウスに、6.3×10個のRenca癌細胞株(Korea Cell Line Bank)を皮下移植し、癌を誘導した。平均腫瘍体積が150mm~200mmに達した時、マウスを、調製実施例1.2において作製された腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの2×10pfuの用量での腫瘍内投与、及びヒドロキシウレアの30mg/kgの用量での投与に供した。
作製された腎癌細胞移植マウスを、3つの群(n=4)へ分けた。食塩水の腫瘍内投与を受ける群を対照群として設定し、腫瘍溶解性ワクシニアウイルス(1×10pfu)単独の投与を受ける群、及び腫瘍溶解性ワクシニアウイルス(1×10pfu)とヒドロキシウレア(30mg/kg)の同時投与を受ける群を、実験群として設定した。腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを、0日目及び14日目に2回、腫瘍内に投与し、ヒドロキシウレアを、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの投与の1日前から腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの投与後21日目まで、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスが投与される日を除いて、週6回、腹腔内に投与した。
腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの最初の投与後7日目、10日目、及び14日目にマウスを屠殺し、そのマウスから腫瘍組織を収集した。また、マウスを、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの2回目の投与後21日目、24日目、及び28日目に屠殺し、そのマウスから腫瘍組織を収集した。タンパク質A56についての免疫蛍光染色を、実験的実施例1と同じ方法で実施した。DAPI染色を実施した。その後、各組織の試料をスライドグラス上に置き、蛍光顕微鏡を用いて観察した。
結果として、タンパク質A56が、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの最初の投与後7日目、10日目、及び14日目までに、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスのみの投与を受けた群及び腫瘍溶解性ワクシニアウイルスとヒドロキシウレアの同時投与を受けた群のマウスの腫瘍表面に明らかに発現していることが同定された(図5及び6)。
実験的実施例5.細胞表面でのタンパク質A56又はその断片の発現
タンパク質A56又はその断片をコードするプラスミドを用いて、HeLa細胞株を処理して、タンパク質A56が細胞表面に発現しているかどうかを同定した。タンパク質A56の断片について、野生型タンパク質A56から特定の領域を除去するためのプライマーを調製し、GFPと重複する領域を形成することにより、重複PCRを実施した。
詳細には、HeLa(子宮頚癌細胞、ATCC、USA)細胞株を、12ウェルプレートのカバーグラス上にウェルあたり3.5×10個の細胞で播種した。引き続いて、Xfect反応バッファー及びXfectポリマーと混合することにより希釈されたA56断片についてのプラスミドを、HeLa細胞株と共に、37℃及び5%のCOの条件で30時間、インキュベートした。各インキュベートされた細胞株を収集した。その後、4%(v/v)のパラホルムアルデヒド(PFA)、1%(v/v)のBSA、1:500の比で希釈された抗A56抗体(カタログ番号ABIN1606294、Antibodies-Online)、及び1:200の比で希釈された二次抗体(Alexa 594、カタログ番号A21205、Invitrogen)での処理を実施した。核をDAPIで染色し、ゴルジ装置を蛍光色素で染色した。その後、細胞株の試料をスライドグラス上に置き、共焦点蛍光顕微鏡(Olympus、FV1000)を用いて観察した。その結果は、図8及び9並びに表2に示されている。
野生型A56(A56-G)及びA56の6つの領域の部分的短縮により得られたA56の断片を、細胞表面に発現させた。結果として、野生型A56(A56-G)、及びIgV様ドメインが短縮されているA56-121のみが、細胞表面に達し、そこで発現していることが同定された。IgV様ドメインが排除されているA56バリアントの中で、シグナルペプチド、膜貫通ドメイン、ストーク領域、及びタンデムリピート領域が個々に又は組み合わせて短縮されているバリアントが、細胞膜に発現していないことが同定された。加えて、IgV様ドメインを含む場合、膜貫通ドメインのみを含むバリアントでさえも細胞膜に発現していないことが同定された。すなわち、IgV様ドメインが排除され、且つ5つの領域を含むバリアントが、細胞膜に発現していることが同定された。
II.タンパク質A56又はその断片と結合する抗体の作製
調製実施例2.タンパク質A56の精製及び製造
ベクターDNA(N293F-A56-C-HIS)を増幅し、HEK293F細胞へ導入し、その細胞内で過剰発現させた。引き続いて、アフィニティクロマトグラフィー(Ni-NTA)により一次精製を実施し、その後、陽イオン交換クロマトグラフィー(CEX)により二次精製を実施した。このようにして、A56-C-HISタンパク質が最終的に製造された(図10)。
調製実施例3.タンパク質A56又はその断片と結合する抗体の作製(I)
タンパク質A56又はそのバリアント若しくは断片と特異的に結合する抗A56抗体の作製をYbiologicsに依頼した。ファージライブラリー技術を用いて61個の抗体が作製され、そのCDRを分析した。ファージライブラリーを、A56抗原でコーティングされたチューブへ加え、バイオパニングを実施して、結合ヒットを見出した。平均して3回の洗浄を実施することにより、特異的な結合を有するファージを選択した。3回のパニング工程を実施した。その後、親和性試験を実施し、高い親和性を示すコロニーを少量、採取して、コロニーが、実際の抗原に対して親和性を示すかどうかを同定した。相対的に高いヒット数を有するセットを選択し、採取及びヒット選択のために自動システムを用いた。
このようにして作製された抗A56抗体のそれぞれとタンパク質A56との間の親和性を測定した。その結果は図11~16に示されている。加えて、各抗A56抗体の生産性は図17A~17Cに示されている。加えて、図18~34は、作製された抗A56抗体のそれぞれをSDS-PAGEを通して同定することにより得られた結果を示す。
実験的実施例6.抗A56抗体についての親和性測定
イムノチューブの各ウェルを、タンパク質A56でコーティングし、その後、ブロッキング工程を実施した。ブロッキング工程後、100nMから開始する3倍段階希釈に供した抗体と、各ウェルを室温で所定時間、反応させた。その後、PBSでの洗浄を3回、実施し、その後、二次抗体での処理もまた、室温で所定時間、実施した。引き続いて、各抗A56抗体のタンパク質A56に対する親和性を、それぞれの濃度において測定した。
実験的実施例7.それぞれのワクシニアウイルス株についてのタンパク質A56の間でのアミノ酸配列相同性の比較
ワクシニアウイルス株、すなわち、コペンハーゲン、アンカラ(Ankara)、ウェスタンリザーブ(WR)、国際保健部-J(IHD-J)、ティアンタン、及びワイス(ニューヨーク市保健局;NYCBOH)についてのタンパク質A56の間でのアミノ酸配列相同性の比較。結果として、図35に示されているように、全ての株のタンパク質A56のアミノ酸配列において、30位のアミノ酸から90位におけるアミノ酸が同一であることが同定された。
III.タンパク質A56の構造的エピトープの同定
実施例1.タンパク質A56上の線状エピトープと構造的エピトープとの区別
線状エピトープと構造的エピトープを区別するために、A56と結合する10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)についてウェスタンブロット分析を実施した。ヒトファージライブラリーから代表的な抗体として選択され、且つタンパク質A56と特異的に結合する61個の抗体の中から、結合親和性に基づいて上位10個の抗体を選択することにより10個の抗A56抗体を得た(図36)。
詳細には、HeLa細胞株をOTS-412に感染させた;そして、24時間後、Hela細胞を、収集し、溶解して、全タンパク質を抽出した。そのタンパク質を、変性工程に供し、その後、電気泳動のためにSDS-PAGEゲル上に負荷した。電気泳動後、そのタンパク質をポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜に転写して、一次抗体である10個の抗A56抗体、それぞれと反応させた。その後、PBST(PBS:Donginbiotech Co.,Ltd、ツイーン20:Sigma)での洗浄を実施した。引き続いて、そのタンパク質を、二次抗体(ヤギ抗ヒトIgG Fc交差吸着処理済み、HRP(Abcam、カタログ番号ab98624))と反応させた。再び、PBSTでの洗浄を実施した。その後、発光試薬(ECL、Amersham Biosciences)での処理を実施し、同定のためにイメージングシステム(化学発光イメージングシステム)を用いた。ここで、組換えタンパク質A56(A56-C-His、1.56mg/mL)及び市販の抗A56抗体(Immune Technology Corp.、カタログ番号IT-012-006M1)を、陽性対照群として用いた。
結果として、まず、図37に示されているように、陽性対照群について、タンパク質A56が、85kD~100kDのバンドに対応する分子量を有し、一方、10個の抗A56抗体のほとんどは、陽性対照群より弱いバンドサイズ又は強度を有することが見出された(図38)。特に、Ab03、Ab08、Ab13、Ab19、Ab51、Ab55、及びAb16について、小さいサイズを有する多くの弱いバンドが観察され、又はバンドが観察されなかった。バンドの欠如、又はサイズ及び強度が大きくないバンドは、エピトープが3次元的に形成されていることを意味する。
さらに、7個の抗A56抗体に関するエピトープマッピングについて、Ab18、Ab13、及びAb16を優先的にマッピングし、その後、2個の高結合性抗体(Ab01及びAb19)についてのエピトープを同定した。
実施例2.タンパク質A56、及び抗A56抗体のインタクトタンパク質の分析、並びに結合複合体の特徴づけ
エピトープマッピングの前に、それぞれの試料(A56-C-His、3個の抗体(Ab13、Ab16、Ab18)、及び抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab13、A56-C-His/Ab16、A56-C-His/Ab18)を、試料の完全性及び結合複合体の凝集の程度を分析するように特徴づけした。
詳細には、対照群のインタクト質量分析について、タンパク質A56及び抗A56抗体(Ab13、Ab16、Ab18)のそれぞれを、各5μlの量で混合した。その後、MALDIプレート(SCOUT 384)上に置かれた再結晶化シナピン酸マトリックス(10mg/ml)中で、混合物の10μlのうちの1μlを、1:1比のアセトニトリル/水及び0.1%のTFA(K200 MALDI Kit)と混合し、室温で結晶化した。その後、分子量測定を、MALDI-MS(質量分析計)により3回、実施した。
ここでは、複合体(A56-C-His/抗A56抗体)の質量分析を、架橋高質量マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析(MALDI-TOF MS、Autoflex II MALDI ToF質量分析計、Bruker)により実施した。インタクト質量分析を実施した後に残っていた抗原-抗体結合複合体の9μlを、架橋試薬(K200安定剤、2mg/ml)の1μlと混合し、室温で180分間、反応させた。その後、MALDI ToF MSを、標準窒素レーザーを用いて実施した(MS:リニア及びポジティブモード、イオン源1:20KV、2:17kV、レンズ:12kV、パルスイオン抽出:400ns;HM4:ゲイン電圧:3.14kV、加速電圧:20kV)。
結果として、対照群のピーク値とほとんど類似している分子量が、架橋により同定された試料において検出され(表3)、非共有結合性複合体は検出されなかった。したがって、分析のために用いられる試料が塊になっていないか、又は損傷していないことが同定された。
さらに、抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab13、A56-C-His/Ab16、A56-C-His/Ab18、A56-C-His/Ab01、A56-C-His/Ab19)を、非共有結合性タンパク質複合体の架橋のための専用試薬での処理により安定させ、その後、高質量MALDI分析を実施した。結果として、2つの型のピークが観察された。これらのデータを、複合体トラッカーソフトウェアで評価して、A56・Ab複合体及び2A56・Ab複合体の存在を同定した(図39~43)。加えて、それぞれの試料及び複合体の分子量は表4に示されている。
実施例3.5個の抗A56抗体に対するタンパク質A56のエピトープマッピング
実施例3.2~3.7及びそこで言及された図面に示されているようなA56におけるアミノ酸配列ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。
実施例3.1.タンパク質A56のシーケンシング
タンパク質A56のエピトープマッピングについて、タンパク質A56の配列をまず、同定した。タンパク質A56を、5つのタンパク質分解酵素(トリプシン、キモトリプシン、ASP-N、エラスターゼ、及びサーモリシン)での処理によりペプチドへ断片化した。その後、消化されたペプチドについて、マスフィンガープリント情報を、LTQ-Orbitrap MS(質量分析)により得て、その情報が既存のタンパク質A56の配列情報と一致するかどうかに関して比較分析を実施した。
結果として、図44に示されているように、タンパク質A56のトリプシンでの消化により得られたアミノ酸断片は38.76%の配列カバレッジを有した;タンパク質A56のキモトリプシンでの消化により得られたアミノ酸断片は66.28%の配列カバレッジを有した;タンパク質A56のASP-Nでの消化により得られたアミノ酸断片は43.80%の配列カバレッジを有した;タンパク質A56のエラスターゼでの消化により得られたアミノ酸断片は94.57%の配列カバレッジを有した;及びタンパク質A56のサーモリシンでの消化により得られたアミノ酸断片は83.33%の配列カバレッジを有した。5つのタンパク質分解酵素により同定された全ての配列を考慮すると、それらの配列が、配列情報に関して、既存のタンパク質A56と99.61%同一であることが同定された。
実施例3.2.抗A56抗体(Ab13)に対するタンパク質A56のエピトープマッピング
抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab13)の試料を、重水素化架橋と様々なタンパク質分解酵素での併用処理に供し、その結果、試料は、アルキル化及び還元を起こした。引き続いて、それらから、高質量MALDI MS及びnLC-LTQ-Orbitrap MSを用いて、分子量データを得て、その後、ソフトウェア(XQuest、Stavrox)を用いて分析した。
結果として、タンパク質A56と各抗A56抗体(Ab13)がお互いに直接接触している部位の配列が、架橋を用いて同定された。これに基づいて、表5に示されているようなエピトープ及びパラトープが以下の通り、同定された。
表5に示されているように、A56-C-Hisと抗A56抗体(Ab13)が結合する部位上のエピトープはA56-C-Hisのアミノ酸配列における38位、46位、50位、70位、71位、75位、76位、78位、80位、84位、及び85位にあることが同定された。
詳細には、図45に示されているように、A56-C-Hisのアミノ酸配列における30位のアミノ酸残基から90位のアミノ酸残基のエピトープ位置は、赤色(38位、46位、50位、70位、71位、75位、76位、78位、80位、84位、85位)で示されている;そして、(アミノ酸配列における2~148位での)A56-C-Hisのタンパク質構造がSwiss-Modelソフトウェアを用いてインシリコで表された場合、Ab13とA56-C-Hisが結合する部位は青色で示されている。A56-C-Hisのアミノ酸配列の中で、結合部位として同定された部位が、38~50位(SIILLAAKSDVLY)及び70~85位(TTITIKSLTARDAGTY)に対応することが同定された。
実施例3.3.抗A56抗体(Ab16)に対するタンパク質A56のエピトープマッピング
抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab16)の試料を、重水素化架橋と様々なタンパク質分解酵素での併用処理に供し、その結果、試料は、アルキル化及び還元を起こした。引き続いて、それらから、高質量MALDI MS及びnLC-LTQ-Orbitrap MSを用いて、分子量データを得て、その後、ソフトウェア(XQuest、Stavrox)を用いて分析した。
タンパク質A56と各抗A56抗体(Ab16)がお互いに直接接触している部位の配列を、架橋を用いて同定した。これに基づいて、表6に示されているようなエピトープ及びパラトープが以下の通り、同定された。
表6に示されているように、A56-C-Hisと抗A56抗体(Ab16)が結合する部位上のエピトープはA56-C-Hisのアミノ酸配列における30位、33位、38位、45位、46位、55位、56位、58位、及び60位にあることが同定された。
詳細には、図46に示されているように、A56-C-Hisのアミノ酸配列における30位のアミノ酸残基から90位のアミノ酸残基のエピトープ位置は、赤色(30位、33位、38位、45位、46位、55位、56位、58位、60位)で示されている;そして、(アミノ酸配列における2~148位での)A56-C-Hisのタンパク質構造がSwiss-Modelソフトウェアを用いてインシリコで表された場合、Ab16とA56-C-Hisが結合する部位は青色で示されている。A56-C-Hisのアミノ酸配列の中で、結合部位は、30~46位(SAWYKEPNSIILLAAKS)及び55~60位(TKDKIS)に対応することが同定された。
実施例3.4.抗A56抗体(Ab18)に対するタンパク質A56のエピトープマッピング
抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab18)の試料を、重水素化架橋と様々なタンパク質分解酵素での併用処理に供し、その結果、試料は、アルキル化及び還元を起こした。引き続いて、それらから、高質量MALDI MS及びnLC-LTQ-Orbitrap MSを用いて、分子量データを得て、その後、ソフトウェア(XQuest、Stavrox)を用いて分析した。
タンパク質A56と各抗A56抗体(Ab18)がお互いに直接接触している部位の配列を、架橋を用いて同定した。これに基づいて、表7に示されているようなエピトープ及びパラトープが以下の通り、同定された。
表7に示されているように、A56-C-Hisと抗A56抗体(Ab18)が結合する部位上のエピトープはA56-C-Hisのアミノ酸配列における46位、50位、55位、56位、60位、71位、75位、及び76位にあることが同定された。
詳細には、図47に示されているように、A56-C-Hisのアミノ酸配列における30位のアミノ酸残基から90位のアミノ酸残基のエピトープ位置は、赤色(46位、50位、55位、56位、60位;71位、75位、76位)で示されている;そして、(アミノ酸配列における2~148位での)A56-C-Hisのタンパク質構造がSwiss-Modelソフトウェアを用いてインシリコで表された場合、Ab18とA56-C-Hisが結合する部位は青色で示されている。A56-C-Hisのアミノ酸配列の中で、結合部位として同定された部位は、46~60位(SDVLYTKDKIS)及び71~76位(TITIKS)に対応することが同定された。
実施例3.5.抗A56抗体(Ab01)に対するタンパク質A56のエピトープマッピング
抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab01)の試料を、重水素化架橋と様々なタンパク質分解酵素での併用処理に供し、その結果、試料は、アルキル化及び還元を起こした。引き続いて、それらから、高質量MALDI MS及びnLC-LTQ-Orbitrap MSを用いて、分子量データを得て、その後、ソフトウェア(XQuest、Stavrox)を用いて分析した。
タンパク質A56と各抗A56抗体(Ab01)がお互いに直接接触している部位の配列を、架橋を用いて同定した。これに基づいて、表8に示されているようなエピトープ及びパラトープが以下の通り、同定された。
表8に示されているように、A56-C-Hisと抗A56抗体(Ab01)が結合する部位上のエピトープはA56-C-Hisのアミノ酸配列における30位、38位、45位、75位、及び84位にあることが同定された。
詳細には、図48に示されているように、A56-C-Hisのアミノ酸配列における30位のアミノ酸残基から90位のアミノ酸残基のエピトープ位置は、赤色(30位、38位、45位、75位、84位)で示されている;そして、(アミノ酸配列における2~148位での)A56-C-Hisのタンパク質構造がSwiss-Modelソフトウェアを用いてインシリコで表された場合、Ab01とA56-C-Hisが結合する部位は青色で示されている。A56-C-Hisのアミノ酸配列の中で、結合部位として同定された部位は、30~45位(SAWYKEPNSIILLAAK)及び75~84位(KSLTARDAGT)に対応することが同定された。
実施例3.6.抗A56抗体(Ab19)に対するタンパク質A56のエピトープマッピング
抗原-抗体結合複合体(A56-C-His/Ab19)の試料を、重水素化架橋と様々なタンパク質分解酵素での併用処理に供し、その結果、試料は、アルキル化及び還元を起こした。引き続いて、それらから、高質量MALDI MS及びnLC-LTQ-Orbitrap MSを用いて、分子量データを得て、その後、ソフトウェア(XQuest、Stavrox)を用いて分析した。
タンパク質A56と各抗A56抗体(Ab19)がお互いに直接接触している部位の配列を、架橋を用いて同定した。これに基づいて、表9に示されているようなエピトープ及びパラトープが以下の通り、同定された。
表9に示されているように、A56-C-Hisと抗A56抗体(Ab19)が結合する部位上のエピトープはA56-C-Hisのアミノ酸配列における45位及び46位にあることが同定された。
詳細には、図49に示されているように、A56-C-Hisのアミノ酸配列における30位のアミノ酸残基から90位のアミノ酸残基のエピトープ位置は、赤色(45位、46位)で示されている;そして、(アミノ酸配列における2~148位での)UTTA-C-Hisのタンパク質構造がSwiss-Modelソフトウェアを用いてインシリコで表された場合、Ab19とA56-C-Hisが結合する部位は青色で示されている。A56-C-Hisのアミノ酸配列の中で、結合部位として同定された部位は、45位及び46位(KS)に対応することが同定された。
実施例3.7.抗A56抗体(Abl3、Ab16、Ab18、Ab01、Ab19)に対するタンパク質A56のエピトープマッピングの比較
実施例3.2~3.6におけるエピトープマッピングにより得られた結果を比較し、図50及び51に示した。結果として、タンパク質A56のアミノ酸配列において、エピトープは、IgG様ドメイン領域に対応する30~85位にマッピングされることが同定された。
加えて、タンパク質A56のIgG様ドメインを、SWISS-MODELを用いて、一次3Dタンパク質構造についてモデル化し、iCn3Dを用いて、構造的に分析した。結果として、そのドメインが、合計で8つのシート(緑色)、4つのヘリックス(赤色)、及び7つのループ(青色)からなることが同定された。特に、ヘリックス1及び2は、ヘリックス3のすぐ隣で構造的にフォールディングされていることが同定された。
抗A56抗体(Ab13、Ab16、Ab18、Ab01、Ab19)との結合に関与するA56のエピトープの構造分析により、エピトープが、正電荷を有する塩基性アミノ酸残基であるリジン(K/Lys)及びアルギニン(R/Arg)、求核性アミノ酸残基であるセリン(S/Ser)及びスレオニン(T/Thr)、並びに芳香族であるチロシン(Y/Tyr)からなることが示されている。塩基性アミノ酸は、正に帯電した側鎖により水素結合を容易に形成し、求核性アミノ酸及び芳香族アミノ酸は、すぐ隣に位置するアミノ酸によって部分的に負に帯電されて、水素結合を形成し得る。タンパク質A56と抗A56抗体において架橋するアミノ酸残基の主な物理化学的性質が要約されている。
実施例4.5個の抗A56抗体についてのタンパク質A56のパラトープの分析
実施例4.1~4.5及びそこで言及された図面に示されているようなA56におけるアミノ酸配列ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。
実施例4.1.抗A56抗体(Ab13)についてのタンパク質A56のパラトープ分析
Ab13を、SWISS-MODELソフトウェアを用いて、一次3Dタンパク質構造についてモデル化し、結合に関与するアミノ酸の構造分析を、iCn3Dを用いて、実施した。結果として、求核性であるアミノ酸セリン(S/Ser)及びスレオニン(T/Thr)並びに芳香族であるチロシン(Y/Tyr)が、重鎖の末端露出部分に分布し、したがって、タンパク質A56における、強い正電荷を有するリジン(K91)及びアルギニン(R96)との強い結合親和性を有すること;並びに、強い正電荷を有するリジン(K26)が軽鎖のCDR1に位置し、リジン(K57)がシート5(S5)とシート6(S6)の間のループに位置し、そして、タンパク質A56における求核性アミノ酸セリン(S)及びチロシン(Y/Tyr)が、リジン(K26、K57)との結合親和性を有することが分析された(図52)。
実施例4.2.抗A56抗体(Ab16)についてのタンパク質A56のパラトープ分析
Ab16を、SWISS-MODELソフトウェアを用いて、一次3Dタンパク質構造についてモデル化し、結合に関与するアミノ酸の構造分析を、iCn3Dを用いて、実施した。結果として、重鎖の末端露出部分である、シート5(S5)とシート6(S6)の間のループに位置するCDR2内のアルギニン(R56)及びリジン(K58)が、その2つのアミノ酸の間に位置する求核性アミノ酸セリン(S57)のために、より強い正電荷(図58における青色のマッシュ(mash))を有し、そのことは、タンパク質A56における、求核性アミノ酸であるセリン(S46、S54)との結合が優先的に進行する点で有利であること;並びに、この抗体が、軽鎖のFR3のシート6(S6)に位置する強い正電荷を有するリジン(K60)及び求核性アミノ酸セリン(S)のために、タンパク質A56における求核性アミノ酸セリン(S62)及びリジン(K61)との高レベルの結合親和性を有することが分析及び予測された(図53)。
実施例4.3.抗A56抗体(Ab18)についてのタンパク質A56のパラトープ分析
Ab18を、SWISS-MODELソフトウェアを用いて、一次3Dタンパク質構造についてモデル化し、結合に関与するアミノ酸の構造分析を、iCn3Dを用いて、実施した。結果として、求核性であるアミノ酸セリン(S/Ser)及びスレオニン(S/Ser)並びに芳香族であるチロシン(Y/Tyr)が、重鎖のCDR1ヘリックス露出部分に分布するため、この部分は、相対的に負の電荷を有し、したがって、タンパク質A56における強い正電荷を有するリジン(K72)と結合することが予測された;そして、強い正電荷を有するアルギニン(R98)がCDR3中に位置することが同定された。加えて、軽鎖のCDR1中の求核性アミノ酸セリン(S30)が、タンパク質A56における強い正電荷を有するリジン(K91)と結合し、且つシート5(S5)とループの間に位置するリジン(K50)が、タンパク質A56におけるチロシン(Y/Tyr、T71)と結合することが分析された(図54)。
実施例4.4.抗A56抗体(Ab01)についてのタンパク質A56のパラトープ分析
Ab01を、SWISS-MODELソフトウェアを用いて、一次3Dタンパク質構造についてモデル化し、結合に関与するアミノ酸の構造分析を、iCn3Dを用いて、実施した。結果として、求核性であるアミノ酸セリン(S/Ser)及びスレオニン(T/Thr)並びに芳香族であるチロシン(Y106)が、重鎖の末端露出部分に分布し、したがって、タンパク質A56における強い正電荷を有するリジン(K91)との結合親和性を有すること;並びに、求核性アミノ酸セリン(S)及びスレオニン(T102)が、主に軽鎖のCDR中に位置し、特に、スレオニン(T102)が、タンパク質A56における強い正電荷を有するリジン(K61)との結合親和性を有することが分析された(図55)。
実施例4.5.抗A56抗体(Ab19)についてのタンパク質A56のパラトープ分析
Ab19を、SWISS-MODELソフトウェアを用いて、一次3Dタンパク質構造についてモデル化し、結合に関与するアミノ酸の構造分析を、iCn3Dを用いて、実施した。結果として、この抗体が、セリン(S93、S94)により引き起こされる単純な水素結合のために、相対的に低い結合親和性を有すること、及びタンパク質A56におけるシート4(S4)とシート5(S5)の間に位置するループに存在する結合部位(K61、S62)により、この抗体は、エピトープに関して、他の抗A56抗体と重複し得ないことが分析された(図56)。
実施例5.抗A56抗体とタンパク質A56の結合の分析
実施例5.1.1~5.5.3及びそこで言及された図面に示されているようなA56におけるアミノ酸配列ナンバリングは、配列番号1で表されるアミノ酸配列からN末端アミノ酸1~16を排除することにより得られる配列に基づいて行われている(例えば、30位のセリンは、配列番号1で表されるアミノ酸配列における46位のセリンに対応する)。
実施例5.1.1.抗A56抗体(Ab13)とタンパク質A56の結合の静電力の分析
抗A56抗体(Ab13)とタンパク質A56の結合の静電力を分析するために、高分子中及びその周囲における静電ポテンシャル及び対応する静電エネルギーを計算する科学的アプリケーションであるDelPhiポテンシャルを用いた。DelPhiポテンシャルは、タンパク質又は他の高分子の表面に沿った静電変化を可視化するために、及び様々なエネルギーの静電成分を計算するために一般的に用いられる分析方法であり、DelPhiポテンシャルにおいて、3次元格子ボックスにおける有限数のポイントにおいてポアソンボルツマン方程式を評価することにより、イオン強度媒介性スクリーニングの効果が組み込まれている。ここで、青色及び赤色は、それぞれ、正電位及び負電位を示し、力線は、そのタンパク質を囲む静電力の方向及び強度を示す。
詳細には、タンパク質A56における、強いDelPhi表面静電ポテンシャルの正電荷を有する塩基性アミノ酸リジン(K91)が、そのリジンのすぐ隣の残基であるセリン(S92)のヒドロキシル基を励起し、その結果、静電力が発生し、相対的に低いレベルのDelPhi表面静電ポテンシャルが、強く正に帯電した。その時、Ab13における軽鎖のK26及びK57について、その周りの負に帯電したD25及びD55により、相対的に強く正に帯電したDelPhi表面静電ポテンシャルが、形成された。
加えて、Ab13における重鎖のT52及びT58は、すぐ隣の疎水性残基I51(イソロイシン)、及び芳香族であり且つ親水性反応基を含まないF54(フェニルアラニン)のために、外側へ高度に露出し、T52及びT58の高レベルのDelPhi表面静電ポテンシャルは、負に帯電したD56のために、強く負に帯電した。
結果として、表10に示されているような静電的性質が同定された。
この表において、最も右の列に示された、アミノ酸位置の数字に続く文字(H又はL)は、重鎖(H)又は軽鎖(L)を意味する。
実施例5.1.2.抗A56抗体(Ab13)とタンパク質A56の間の結合距離の分析
抗A56抗体(Ab13)とタンパク質A56の間の結合距離を分析するために、タンパク質A56のAb13との構造的アライメントを、Swiss-PdbViewer(4.1.0)を用いて推測し、活性部位又は他の関連部分を比較して、原子間のH結合、角度、及び距離を予測した。
結果として、NH残基、すなわち、タンパク質A56における、強い正電荷で正になっているK91の末端官能基が、Ab13における重鎖の、適切なレベルの負電荷で負になっているT52のO-と水素結合を形成し、それらの間の距離は、4.88Åであると測定された(図57A)。加えて、NH残基、すなわち、Ab13における重鎖の、強い正電荷で正になっているK57の末端官能基が、タンパク質A56における、適切なレベルの負電荷で負になっているS62のO-と水素結合を形成し、それらの間の距離は、3.73Åであると測定された(図57B)。
2つの水素結合が進行するにつれて、タンパク質A56における、負になっているY66のO-は、Ab13における軽鎖の強い正電荷で正になっているK26と結合するだろうと予測された。加えて、2つの水素結合が進行するにつれて、重鎖及び軽鎖は、収縮フォールディングを起こして、その結果、残りの結合(S54(A56)⇔(抗体における重鎖)及びR96(A56)⇔(抗体における重鎖))が静電的に形成されると予測された。
実施例5.1.3.抗A56抗体(Ab13)とタンパク質A56の結合の競合アッセイ:ビニング試験
10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)がタンパク質A56について同じエピトープを有するか又は異なるエピトープを有するかを決定するために、Octet装置を用いる表面プラズモン共鳴(SPR)方法により分析を実施した。
詳細には、A56-C-His抗原をバイオセンサー(NTA)上に固定化し、一次抗体(SA2038、Ab13、A56-02A02)を、その抗原と飽和状態まで結合させ、残りの9個の抗体を二次抗体としてその抗原とさらに結合させた。ここで、それらの抗体が同じエピトープを有する場合、競合が生じ、追加の結合は生じるのが困難である;それらの抗体が異なるエピトープを有する場合、追加の結合が生じるだろう。加えて、二次抗体及び一次抗体のA56-C-His抗原との結合順序が逆転される追加の実験を実施することにより、結果を再びチェックした。
結果として、図58Aに示されているように、追加の結合は生じなかったことが同定され、それらの抗体が同じエピトープを有することを示した。
加えて、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)を用いて2次元構造における結合親和性をチェックするためにウェスタンブロッティングを実施し、直鎖状であるタンパク質A56に関して、結合は生じないことが同定された。これらの結果から、抗A56抗体(Ab13)は、タンパク質A56の3次元構造のみを認識及び結合することが同定された。加えて、OCTET(SPR)及びELISAにより計算された結合親和性(K)値は図58Bに示されている。
実施例5.2.1.抗A56抗体(Ab16)とタンパク質A56の結合の静電力の分析
抗A56抗体(Ab16)とタンパク質A56の結合の静電力を分析するために、DelPhiポテンシャルを用いた。詳細には、タンパク質A56における、強いDelPhi表面静電ポテンシャルの正電荷を有する塩基性アミノ酸リジン(K61)が、そのリジンのすぐ隣の残基であるセリン(S62)のヒドロキシル基を励起し、その結果、静電力が発生し、相対的に低いレベルのDelPhi表面静電ポテンシャルが、強く正に帯電した。ここで、Ab16における軽鎖のS59及びK60について、正に帯電したDelPhi表面静電ポテンシャルが、タンパク質A56の物理化学的性質により形成された。
加えて、Ab16における重鎖の末端露出部分である、シート5(S5)とシート6(S6)の間のループに位置するCDR2内のアルギニン(R56)及びリジン(K58)が、その2つのアミノ酸の間に位置する求核性アミノ酸セリン(S57)のために、より強い正電荷を有し、その結果、タンパク質A56における求核性アミノ酸であるセリン(S46、S54)との結合が優先的に進行することが予測された;表11に示されているような静電的性質が同定された。
この表において、最も右の列に示された、アミノ酸位置の数字に続く文字(H又はL)は、重鎖(H)又は軽鎖(L)を意味する。
実施例5.2.2.抗A56抗体(Ab16)とタンパク質A56の間の結合距離の分析
抗A56抗体(Ab16)とタンパク質A56の間の結合距離を分析するために、タンパク質A56のAb16との構造的アライメントを、Swiss-PdbViewer(4.1.0)を用いて推測し、活性部位又は他の関連部分を比較して、原子間のH結合、角度、及び距離を予測した。
結果として、図59に示されているように、NH残基、すなわち、タンパク質A56における、強い正電荷で正になっているK61の末端官能基が、Ab16における軽鎖の、適切なレベルの負電荷で負になっているS59のO-と水素結合を形成し、それらの間の距離は、4.78Åであると測定された。同時に、NH残基、すなわち、Ab16における軽鎖の、強い正電荷で正になっているK60の末端官能基が、タンパク質A56における、適切なレベルの負電荷で負になっているS62のO-と水素結合を形成し、それらの間の距離は、5.07Åであると測定された。
2つの水素結合が進行するにつれて、タンパク質A56における、負になっているS46/S54のO-は、Ab16における重鎖の強い正電荷で正になっているR56/K58と結合するだろうと予測された。加えて、結合が進行するにつれて、重鎖及び軽鎖は、収縮フォールディングを起こして、その結果、残りの結合が強く静電的に形成されると予測された。
実施例5.2.3.抗A56抗体(Ab16)とタンパク質A56の結合の競合アッセイ:ビニング試験
10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)がタンパク質A56について同じエピトープを有するか又は異なるエピトープを有するかを決定するために、Octet装置を用いる表面プラズモン共鳴(SPR)方法により分析を実施した。
詳細には、A56-C-His抗原をバイオセンサー(NTA)上に固定化し、一次抗体(SA2041、Ab16、A56-02B08)を、その抗原と飽和状態まで結合させ、残りの9個の抗体を二次抗体としてその抗原とさらに結合させた。ここで、それらの抗体が同じエピトープを有する場合、競合が生じ、追加の結合は生じるのが困難である;それらの抗体が異なるエピトープを有する場合、追加の結合が生じるだろう。加えて、二次抗体及び一次抗体のA56-C-His抗原との結合順序が逆転される追加の実験を実施することにより、結果を再びチェックした。
結果として、図60Aに示されているように、追加の結合は生じなかったことが同定され、それらの抗体が同じエピトープを有することを示した。
加えて、PAGEを用いて2次元構造における結合親和性をチェックするためにウェスタンブロッティングを実施し、線状の複数のバンドが同定された。これは、タンパク質A56における2次元構造上の単純な直鎖状アミノ酸配列に対して特異的な1対1の結合がなく、したがって、識別されなかったことを示している。加えて、OCTET(SPR)及びELISAにより計算された結合親和性(K)値は図60Bに示されている。
実施例5.3.1.抗A56抗体(Ab18)とタンパク質A56の結合の静電力の分析
抗A56抗体(Ab18)とタンパク質A56の結合の静電力を分析するために、DelPhiポテンシャルを用いた。詳細には、タンパク質A56における、強いDelPhi表面静電ポテンシャルの正電荷を有する塩基性アミノ酸リジン(K61)が、そのリジンのすぐ隣の残基であるセリン(S62)のヒドロキシル基を励起し、その結果、静電力が発生し、相対的に低いレベルのDelPhi表面静電ポテンシャルが、強く正に帯電した。ここで、Ab18における重鎖のR98が、すぐ隣のA97、及び芳香族であり且つ親水性反応基を含まないW99(トリプトファン)の、短い残基であるメチル基(CH3)のために、外側へ高度に露出し、そのR98の高レベルのDelPhi表面静電ポテンシャルが強く正に帯電した。加えて、Ab18における軽鎖のK50について、そのK50の周りの負に帯電したY49及びS52により、相対的に強く正に帯電したDelPhi表面静電ポテンシャルが形成された。
結果として、表12に示されているような静電的性質が同定された。
この表において、最も右の列に示された、アミノ酸位置の数字に続く文字(H、L、又はU)は、重鎖(H)、軽鎖(L)、又はUTTA(又はA56)(U)を意味する。
実施例5.3.2.抗A56抗体(Ab18)とタンパク質A56の間の結合距離の分析
抗A56抗体(Ab18)とタンパク質A56の間の結合距離を分析するために、タンパク質A56のAb18との構造的アライメントを、Swiss-PdbViewer(4.1.0)を用いて推測し、活性部位又は他の関連部分を比較して、原子間のH結合、角度、及び距離を予測した。
結果として、NH残基、すなわち、タンパク質A56における、強い正電荷で正になっているK91の末端官能基が、Ab18における軽鎖の、適切なレベルの負電荷で負になっているY32Lと水素結合を形成し、それらの間の距離は、3.46Åであると測定された(図61B)。加えて、Ab18における軽鎖の、適切なレベルの負電荷で負になっているS30を静電力で引くことによりその構造がフォールディングを起こすだろうと予測された。加えて、NH残基、すなわち、Ab18における重鎖の、強い正電荷で正になっているR98の末端官能基が、タンパク質A56における、適切なレベルの負電荷で負になっているS62のO-と水素結合を形成し、それらの間の距離は、3.77Åであると測定された(図61A)。
2つの水素結合が進行するにつれて、Ab18における軽鎖の、強い正電荷で正になっているK50が、フォールディングを起こし、タンパク質A56における、負になっているS30のO-と結合するだろうと予測された。
実施例5.3.3.抗A56抗体(Ab18)とタンパク質A56の結合の競合アッセイ:ビニング試験
10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)がタンパク質A56について同じエピトープを有するか又は異なるエピトープを有するかを決定するために、Octet装置を用いるSPR方法により分析を実施した。
詳細には、A56-C-His抗原をバイオセンサー(NTA)上に固定化し、一次抗体(SA2043、Ab18、A56-02C06)を、その抗原と飽和状態まで結合させ、残りの9個の抗体を二次抗体としてその抗原とさらに結合させた。ここで、それらの抗体が同じエピトープを有する場合、競合が生じ、追加の結合は生じるのが困難である;それらの抗体が異なるエピトープを有する場合、追加の結合が生じるだろう。加えて、二次抗体及び一次抗体のA56-C-His抗原との結合順序が逆転される追加の実験を実施することにより、結果を再びチェックした。
結果として、図62Aに示されているように、追加の結合は生じなかったことが同定され、それらの抗体が同じエピトープを有することを示した。
加えて、PAGEを用いて2次元構造における結合親和性をチェックするためにウェスタンブロッティングを実施し、線状の複数のバンドが同定された。これらの結果から、この抗体が、タンパク質A56における2次元構造のアミノ酸配列だけでなく、タンパク質A56における3次元モチーフもまた、認識及び結合することが同定された。加えて、OCTET(SPR)及びELISAにより計算された結合親和性(K)値は図62Bに示されている。
実施例5.4.1.抗A56抗体(Ab01)とタンパク質A56の結合の静電力の分析
抗A56抗体(Ab01)とタンパク質A56の結合の静電力を分析するために、DelPhiポテンシャルを用いた。詳細には、タンパク質A56における、強いDelPhi表面静電ポテンシャルの正電荷を有する塩基性アミノ酸リジン(K61)が、そのリジンのすぐ隣の残基であるセリン(S62)のヒドロキシル基を励起し、その結果、静電力が発生し、相対的に低いレベルのDelPhi表面静電ポテンシャルが、強く正に帯電した。その時、Ab01における軽鎖のS32及びT102について、それらのDelPhi表面静電ポテンシャルは、適切なレベルで相対的に負に帯電した。
加えて、Ab01における重鎖のS103及びY106は、そのすぐ隣の疎水性残基L107、及び芳香族であり且つ親水性反応基を含まないF101のために、外側へ高度に露出し、その高レベルのDelPhi表面静電ポテンシャルは、求核性アミノ酸S103のために強く負に帯電した。
結果として、表13に示されているような静電的性質が同定された。
この表において、最も右の列に示された、アミノ酸位置の数字に続く文字(H又はL)は、重鎖(H)又は軽鎖(L)を意味する。
実施例5.4.2.抗A56抗体(Ab01)とタンパク質A56の間の結合距離の分析
抗A56抗体(Ab01)とタンパク質A56の間の結合距離を分析するために、タンパク質A56のAb01との構造的アライメントを、Swiss-PdbViewer(4.1.0)を用いて推測し、活性部位又は他の関連部分を比較して、原子間のH結合、角度、及び距離を予測した。
結果として、図63に示されているように、NH残基、すなわち、タンパク質A56における、強い正電荷で正になっているK61の末端官能基が、Ab01における軽鎖の、適切なレベルの負電荷で負になっているT102のO-と水素結合を形成し、それらの間の距離は、3.69Åであると測定された。加えて、NH残基、すなわち、タンパク質A56における、強い正電荷で正になっているK91の末端官能基は、Ab01における重鎖の、適切なレベルの負電荷で負になっている、Y106のO-と水素結合を形成し、それらの間の距離は3.12Åであると測定された。
2つの水素結合が進行するにつれて、タンパク質A56におけるS54が、Ab01における重鎖のT57、T100、S103及び軽鎖のS32と結合することが予測された。加えて、2つの水素結合が進行するにつれて、重鎖及び軽鎖は、収縮フォールディングを起こして、その結果、残りの結合が静電的に形成されると予測された。
実施例5.4.3.抗A56抗体(Ab01)とタンパク質A56の結合の競合アッセイ:ビニング試験
10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)がタンパク質A56について同じエピトープを有するか又は異なるエピトープを有するかを決定するために、Octet装置を用いるSPR方法により分析を実施した。
詳細には、A56-C-His抗原をバイオセンサー(NTA)上に固定化し、一次抗体(SA2026、Ab01、A56-01A02)を、その抗原と飽和状態まで結合させ、残りの9個の抗体を二次抗体としてその抗原とさらに結合させた。ここで、それらの抗体が同じエピトープを有する場合、競合が生じ、追加の結合は生じるのが困難である;それらの抗体が異なるエピトープを有する場合、追加の結合が生じるだろう。加えて、二次抗体及び一次抗体のA56-C-His抗原との結合順序が逆転される追加の実験を実施することにより、結果を再びチェックした。
結果として、図64Aに示されているように、追加の結合は生じなかったことが同定され、それらの抗体が同じエピトープを有することを示した。
加えて、PAGEを用いて2次元構造における結合親和性をチェックするためにウェスタンブロッティングを実施し、線状の単一のバンドが同定された。加えて、OCTET(SPR)及びELISAにより計算された結合親和性(K)値は図64Bに示されている。
実施例5.5.1.抗A56抗体(Ab19)とタンパク質A56の結合の静電力の分析
抗A56抗体(Ab19)とタンパク質A56の結合の静電力を分析するために、DelPhiポテンシャルを用いた。詳細には、タンパク質A56における、強いDelPhi表面静電ポテンシャルの正電荷を有する塩基性アミノ酸リジン(K61)が、そのリジンのすぐ隣の残基であるセリン(S62)のヒドロキシル基を励起し、その結果、静電力が発生し、相対的に低いレベルのDelPhi表面静電ポテンシャルが、強く正に帯電した。ここで、Ab19における軽鎖の90位のアミノ酸から95位のアミノ酸(DSSSD)の中で、93位及び94位のセリン(S93、S94)について、それらのDelPhi表面静電ポテンシャルは、負電荷を有する酸性アミノ酸であるアスパラギン酸残基(D90及びD95)の強い負電荷のために、相対的に強く負に帯電した。
加えて、Ab19における重鎖Y32は、そのすぐ隣の疎水性アミノ酸V(バリン)及びL(ロイシン)、並びに芳香族であり且つ親水性反応基を含まないF(フェニルアラニン)のために、外側へ高度に露出し、その低レベルのDelPhi表面静電ポテンシャルは、求核性アミノ酸S(セリン)のために、低レベルで負に帯電した。
結果として、表14に示されているような静電的性質が同定された。
実施例5.5.2.抗A56抗体(Ab19)とタンパク質A56の間の結合距離の分析
抗A56抗体(Ab19)とタンパク質A56の間の結合距離を分析するために、タンパク質A56のAb19との構造的アライメントを、Swiss-PdbViewer(4.1.0)を用いて推測し、活性部位又は他の関連部分を比較して、原子間のH結合、角度、及び距離を予測した。
結果として、図65に示されているように、タンパク質A56におけるK61及びS62の末端官能基であるK61及びS62は、イオン化されて、NH+(K61)及びO-(S62)を形成し、Ab19における軽鎖のS93及びS94は、そのすぐ隣のアスパラギン酸残基(D91及びD95)のために、強い負電荷をもつO-(S93、S94)の静電表面DelPhiポテンシャルを有し、その結果、結合が形成されると予測された。タンパク質A56における9.9Åの間隔を置いたNH2+(K61)及びO-(S62)は、Ab19における19.5Åの間隔を置く軽鎖のO-(S93)と重鎖のY32のO-との間に位置し、その結果、タンパク質A56におけるK61はAb19におけるS93と結合し、その結合距離は、4.59Åであると測定された(ピンク色の円により示された)。Ab19におけるY32と結合したタンパク質A56におけるS62の結合距離は、6.08Åであると測定された(白色の円により示された)。
加えて、タンパク質A56とAb19の結合は、その2つの分子が水平方向に結合することを示している。したがって、その結合部位以外の特定のパラトープを有する別の抗体が相補的な静電表面DelPhiポテンシャルを有する場合、タンパク質A56上の異なるエピトープの存在により、複数の結合が可能であろうと予測された。
実施例5.5.3.抗A56抗体(Ab19)とタンパク質A56の結合の競合アッセイ:ビニング試験
10個の抗A56抗体(Ab18、Ab19、Ab01、Ab13、Ab14、Ab08、Ab03、Ab51、Ab55、Ab16)がタンパク質A56について同じエピトープを有するか又は異なるエピトープを有するかを決定するために、Octet装置を用いるSPR方法により分析を実施した。
詳細には、A56-C-His抗原をバイオセンサー(NTA)上に固定化し、一次抗体(SA2044、Ab19、A56-02C07)を、その抗原と飽和状態まで結合させ、残りの9個の抗体を二次抗体としてその抗原とさらに結合させた。ここで、それらの抗体が同じエピトープを有する場合、競合が生じ、追加の結合は生じるのが困難である;それらの抗体が異なるエピトープを有する場合、追加の結合が生じるだろう。加えて、二次抗体及び一次抗体のA56-C-His抗原との結合順序が逆転される追加の実験を実施することにより、結果を再びチェックした。
結果として、図66Aに示されているように、二次抗体が結合するステップにおいて、2個の抗体(SA2041(Ab16)、SA2043(Ab18))の追加の結合がわずかではあるが生じたと分析された。これらの結果から、その2個の抗体(SA2041(Ab16)及びSA2043(Ab18))がAb19のエピトープ以外のエピトープを有することが同定された。
加えて、PAGEを用いて2次元構造における結合親和性をチェックするためにウェスタンブロッティングを実施し、線状の単一のバンドが同定された。加えて、OCTET(SPR)及びELISAにより計算された結合親和性(K)値は図66Bに示されている。
実験的実施例8.抗A56抗体の抗原結合領域を用いるCAR-T細胞の作製
実験的実施例8.1.キメラ抗原受容体の構造的デザイン
キメラ抗原受容体の構造を、シグナルペプチド、抗原結合ドメイン、膜貫通ドメイン、及び細胞内シグナル伝達ドメインを含むようにデザインした。例として、図67に示されているように、キメラ抗原受容体を、抗原結合ドメイン(抗UTTA scFv)、CD8膜貫通ドメイン(H+TM)、及び細胞内シグナル伝達ドメイン(4-1BB及びCD3Z)を含むようにデザインした。
実験的実施例8.2.キメラ抗原受容体をコードするベクターの構築
ベクターとして、pLVX-EF1α-IRES-mCherryベクター(Spel/Notl)を用いた。そのベクターへ、シグナルペプチド(sp)、A56と特異的に結合する一本鎖可変断片(抗UTTA scFv)、ヒトCD8の膜貫通ドメイン(H+TM)、及び細胞内シグナル伝達ドメイン(4-1BB及びCD3ζ)を含むキメラ抗原受容体をコードする遺伝子を挿入した。
本実験に用いられるキメラ抗原受容体のアミノ酸配列及び塩基配列は表15に示されている。




実験的実施例8.3.CAR-T細胞の作製
ヒト由来材料研究下でのIRBの承認を以て、MACS細胞分離システムを用いて、Pusan National University Yangsan Hospital(Korea)により提供された血液からCD4+/CD8+細胞を分離することにより、CAR-T細胞を作製した。その後、CD3+ T細胞(≧97%)を、MACS Pan T細胞Abを用いて分離した。引き続いて、1×10個のCD3+ T細胞を20IU/mlのrhIL-2及びTransAct(CD3/CD28アゴニスト)を含有する培地中で24時間、培養して、T細胞活性化を誘導した。
実験的実施例8.2において構築されたベクターへとクローニングされた2つの型のレンチウイルスのそれぞれで、50のMOIにおいて、活性化されたT細胞を処理し、48時間、培養した。その後、T細胞を、20IU/mlのrhIL-2を含有する培地中に1×10個の細胞/mlで再懸濁した。その培地を細胞増殖のためにrhIL-2を含有する新しい培地と交換しながら、その細胞を2日又は3日ごとにカウントした。ここで、Ab16の抗原結合ドメインに対するレンチウイルスを用いて作製されたCAR-T細胞は、「16 CAR-T」と名付けられ、Ab18の抗原結合ドメインに対するレンチウイルスを用いて作製されたCAR-T細胞は、「18 CAR-T」と名付けられた。加えて、いかなるCARも形質導入されなかったT細胞(UTD、非形質導入型)を対照群として用いた。
実験的実施例9.腫瘍溶解性ワクシニアウイルス(OTS-412)及びCAR-T細胞の抗癌効果の同定
UTD細胞及び5つの型のCAR-T細胞の抗癌効果を、蛍光に基づいた細胞イメージングシステム(Incucyte(登録商標)生細胞分析システム、Sartorius)を用いてリアルタイムで細胞死を測定することにより分析した。
詳細には、3つの癌細胞株HeLa(3×10個の細胞/ウェル)、NCI-H522(6×10個の細胞/ウェル)、及びHCT-116(9×10個の細胞)を、96ウェルプレートに播種した。その後、37℃の温度でのインキュベーションを実施しながら、細胞を、0.05のMOIでの、調製実施例1.1のOTS-412(1.55×10pfu/ml)の感染に供し、その結果、タンパク質A56が癌細胞表面に発現した。2時間後、培地を、2%のFBSを含有する培地と交換した。4時間後、UTD細胞及び5つの型のCAR-T細胞(Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、Ab18 CAR-T、Ab01 CAR-T、Ab19 CAR-T)のそれぞれを、T細胞:癌細胞の比が3:1であるように投与した。T細胞を、赤色蛍光染色試薬を含有する培地(10%のFBS)と共に投与した。その後、細胞死イメージデータを、Incucyteシステムを用いて、5日間、30分間隔で取得し、ソフトウェアを通して分析した。
結果として、OTS-412に感染したHeLa細胞株について、UTD細胞で処理された群と比較した場合、5つの型のCAR-T細胞、それぞれで処理された群は、統計的に有意な特異的な細胞毒性効果を示した(図68;*は、UTD群に対してp<0.033、**はp<0.002、及び***はp<0.001を示し、##は、同じscFv Car-T群におけるT細胞単独での処理に対してp<0.002を示す)。特に、これらの中でも、Ab16 CAR-T及びAb18 CAR-T細胞は、OTS-412に感染していない群の細胞毒性と比較して、タンパク質A56特異的細胞毒性において統計的有意差を示した。
OTS-412に感染したNCI-H522細胞株について、UTD細胞で処理された群と比較した場合、5つの型のCAR-T細胞の中でも、Ab01 CAR-T、Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、及びAb19 CAR-T、それぞれで処理された群は、統計的に有意な特異的な細胞毒性効果を示した(図69;*は、UTD群に対してp<0.033、**はp<0.002、及び***はp<0.001を示し、##は、同じscFv Car-T群におけるT細胞単独での処理に対してp<0.002を示す)。特に、これらの中でも、Ab16 CAR-T細胞は、OTS-412に感染していない群の細胞毒性と比較して、タンパク質A56特異的細胞毒性において統計的有意差を示した。
OTS-412に感染したHCT-116細胞株について、UTD細胞で処理された群と比較した場合、5つの型のCAR-T細胞、それぞれで処理された群は、統計的に有意なCAR-T細胞特異的細胞毒性効果を示した(図70;*は、UTD群に対してp<0.033、**はp<0.002、及び***はp<0.001を示し、##は、同じscFv Car-T群におけるT細胞単独での処理に対してp<0.002を示す)。特に、これらの中でも、Ab01 CAR-T、Ab16 CAR-T、Ab18 CAR-T、及びAb19 CAR-T細胞は、OTS-412に感染していない群の細胞毒性と比較して、タンパク質A56特異的細胞毒性において統計的有意差を示した。
さらに、5つの型のCAR-T細胞の形質導入効率をフローサイトメトリー(FACS)で測定した場合、Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、及びAb19 CAR-T細胞について、異なるピークが観察された;他方、Ab01 CAR及びAb18 CAR-T細胞について、陰性ピークとは異なるピークが、T細胞表面に発現したCARの低い強度のために、明瞭には観察されず、その形質導入効率も低かったと思われる(図71)。5つのCAR-Tの間での形質導入効率の差は、異なる年齢及び性別の対象に由来した血液と類似した。形質導入効率は、Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、及びAb19 CAR-Tにおいて、Ab01 CAR-T及びAb18 CAR-Tより一貫して高かった;これらの中でも、Ab16 CAR-Tの形質導入効率が一貫して最も高かった。
実験的実施例10.腫瘍溶解性ワクシニアウイルス(OTS-412)及びCAR-T細胞の抗癌効果の同定
UTD細胞及び5つの型のCAR-T細胞の抗癌効果を、蛍光に基づいた細胞イメージングシステム(Incucyte(登録商標)生細胞分析システム、Sartorius)を用いてリアルタイムで細胞死を測定することにより、分析した。
詳細には、4つの癌細胞株A549(1×10個の細胞)及びHCT-116(3×10個の細胞)を、96ウェルプレートに播種した。その後、37℃の温度でのインキュベーションを実施しながら、細胞を、0.05のMOIでの、調製実施例1.1のOTS-412(1.55×10pfu/ml)の感染に供し、その結果、タンパク質A56が癌細胞表面に発現した。2時間後、培地を、2%のFBSを含有する培地と交換した。4時間後、UTD細胞、Ab16 CAR-T細胞、及びAb18 CAR-T細胞のそれぞれを、T細胞:癌細胞の比が3:1であるように投与した。T細胞を、赤色蛍光染色試薬を含有する培地(10%のFBS)と共に投与した。その後、細胞死イメージデータを、Incucyteシステムを用いて、5日間、30分間隔で取得し、ソフトウェアを通して分析した。
結果として、図73に示されているように、OTS-412に感染したA549及びHCT-116細胞株について、UTD細胞で処理された群より、それぞれがAb16 CAR-T又はAb18 CAR-T細胞で処理された群において、より多くの死細胞が染色されたことが同定された。加えて、OTS-412に感染したA549及びHCT-116細胞株について、UTD細胞で処理された群と比較して、Ab16 CAR-T及びAb18 CAR-T細胞、それぞれで処理された両方の群は、統計的に有意なCAR-T細胞特異的細胞毒性効果を示した(図72)。
実験的実施例11.腫瘍溶解性ワクシニアウイルス(OTS-412、WOTS-418)及びCAR-T細胞の抗癌効果の同定
CAR-T細胞の抗癌効果を、蛍光に基づいた細胞イメージングシステム(Incucyte(登録商標)生細胞分析システム、Sartorius)を用いてリアルタイムで細胞死を測定することにより、分析した。
詳細には、癌細胞株HCT-116(1×10個の細胞)を、96ウェルプレートに播種した。その後、37℃の温度でのインキュベーションを実施しながら、細胞を、0.05のMOIでの、調製実施例1.1のOTS-412及びWOTS-418のそれぞれの感染に供し、その結果、タンパク質A56が癌細胞表面に発現した。2時間後、培地を、2%のFBSを含有する培地と交換した。4時間後、UTD細胞及び5つの型のCAR-T細胞(Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、Ab18 CAR-T、Ab01 CAR-T、Ab19 CAR-T)のそれぞれを、T細胞:癌細胞の比が3:1であるように投与した。T細胞を、赤色蛍光染色試薬を含有する培地(10%のFBS)と共に投与した。その後、細胞死イメージデータを、Incucyteシステムを用いて、5日間、30分間隔で取得し、ソフトウェアを通して分析した。
結果として、OTS-412又はWOTS-418に感染したHCT-116細胞株について、UTD細胞で処理された群より、5つの型のCAR-T細胞(Ab13 CAR-T、Ab16 CAR-T、Ab18 CAR-T、Ab01 CAR-T、Ab19 CAR-T)、それぞれで処理された群において、より多くの死細胞が染色されたことが同定された(図73及び74)。

Claims (9)

  1. タンパク質A56と特異的に結合する、抗体又はその抗原結合断片であって、
    (i)配列番号32のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号33のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号34のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号35のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号36のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号37のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3;
    (ii)配列番号38のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号39のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号40のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号41のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号42のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号43のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3;
    (iii)配列番号44のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号45のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号46のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号47のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号48のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号49のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3;
    (iv)配列番号50のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号51のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号52のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号53のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号54のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号55のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3;又は
    (v) 配列番号56のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号57のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号58のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号59のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号60のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号61のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR
    含む、抗体又はその抗原結合断片。
  2. A56との結合について、以下の抗体のうちの1つ又は複数と競合する、請求項1に記載の抗体又はその抗原結合断片:
    配列番号32のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号33のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号34のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号35のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号36のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号37のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号38のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号39のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号40のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号41のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号42のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号43のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号44のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号45のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号46のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号47のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号48のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号49のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号50のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号51のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号52のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号53のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号54のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号55のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号56のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号57のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号58のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号59のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号60のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号61のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号62のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号63のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号64のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号65のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号66のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号67のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号68のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号69のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号70のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号71のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号72のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号73のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号74のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号75のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号76のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号77のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号78のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号79のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号80のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号81のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号82のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号83のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号84のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号85のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号86のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号87のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号88のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号89のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号90のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号91のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体。
  3. A56との結合について、以下の抗体のうちの1つ又は複数と競合する、請求項1又は2に記載の抗体又はその抗原結合断片:
    配列番号32のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号33のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号34のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号35のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号36のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号37のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号38のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号39のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号40のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号41のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号42のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号43のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号44のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号45のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号46のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号47のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号48のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号49のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号50のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号51のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号52のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号53のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号54のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号55のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体;
    配列番号56のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号57のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号58のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3、配列番号59のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号60のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2、及び配列番号61のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む抗体。
  4. 腫瘍溶解性ウイルスと一緒に投与されることにより、癌細胞の負荷を減少させるために用いられる、請求項1~のいずれか一項に記載の抗体又はその抗原結合断片。
  5. 腫瘍溶解性ウイルスがワクシニアウイルスである、請求項に記載の抗体又はその抗原結合断片。
  6. ワクシニアウイルスが、ワクシニアウイルスウェスタンリザーブ(Western Reserve)(WR)、ニューヨークワクシニアウイルス(NYVAC)、ワイス(Wyeth)(ニューヨーク市保健局(The New York City Board of Health);NYCBOH)、LC16m8、リスター(Lister)、コペンハーゲン(Copenhagen)、ティアンタン(Tian Tan)、USSR、タシケント(TashKent)、エバンス(Evans)、国際保健部-J(International Health Division-J)(IHD-J)、又は国際保健部-ホワイト(International Health Division-White)(IHD-W)である、請求項に記載の抗体又はその抗原結合断片。
  7. 請求項1~のいずれか一項に記載の抗体又はその抗原結合断片を含む、癌を予防又は治療するための組成物。
  8. 請求項1~のいずれか一項に記載の抗体又はその抗原結合断片;及び
    腫瘍溶解性ウイルス
    を含む、癌を予防又は治療するためのキット。
  9. 癌を予防又は治療する医薬の製造のための、請求項1~のいずれか一項に記載の抗体又はその抗原結合断片の使用。
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