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ES2276735T3 - Anticuerpos fv multimericos de cadena sencilla en tandem. - Google Patents

Anticuerpos fv multimericos de cadena sencilla en tandem. Download PDF

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ES2276735T3
ES2276735T3 ES01122104T ES01122104T ES2276735T3 ES 2276735 T3 ES2276735 T3 ES 2276735T3 ES 01122104 T ES01122104 T ES 01122104T ES 01122104 T ES01122104 T ES 01122104T ES 2276735 T3 ES2276735 T3 ES 2276735T3
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ES
Spain
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antibody
multimeric
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scfv
variable domains
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ES01122104T
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Fabrice Le Gall
Sergey Kipriyanov
Uwe Reusch
Gerhard Moldenhauer
Melvyn Little
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Affimed GmbH
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Affimed Therapeutics AG
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Abstract

Un anticuerpo Fv multimérico, en el que cada monómero del anticuerpo Fv comprende las siguientes características: (a) dos dominios variables próximos que forman una unidad scFv VH-VL o VL-VH de unión al antígeno; estos dos dominios variables primero y segundo se unen mediante un enlazador peptídico de al menos 12 restos de aminoácidos; y (b) otros dos dominios variables próximos que están unidos no covalentemente a dos dominios variables de otro monómero del anticuerpo Fv, dando lugar a la formación de dos sitios de unión al antígeno adicionales para formar el motivo de multimerización; estos dos dominios variables tercero y cuarto de cada monómero se unen mediante un enlazador peptídico que consiste en un máximo de 10 restos de aminoácidos.

Description

Anticuerpos Fv multiméricos de cadena sencilla en tándem.
La presente invención se refiere a construcciones de anticuerpos Fv multiméricos, a vectores de expresión que codifican dichas construcciones de anticuerpos Fv y a usos de diagnóstico así como terapéuticos de dichas construcciones de anticuerpos Fv multiméricos.
Los anticuerpos naturales son en sí mismos dímeros y, por tanto, bivalentes. Si dos células de hibridomas que producen anticuerpos diferentes se fusionan artificialmente, algunos de los anticuerpos producidos por el hibridoma híbrido están compuestos por dos monómeros con especificidades diferentes. Estos anticuerpos biespecíficos también pueden producirse mediante conjugación química de dos anticuerpos. Los anticuerpos naturales y sus derivados biespecíficos son relativamente grandes y caros de producir. Los dominios constantes de anticuerpos de ratón también son la causa principal de la respuesta inmune humana anti-ratón (HAMA), que impiden su uso en gran medida como agentes terapéuticos. También pueden ocasionar efectos no deseados debido a su unión a receptores Fc. Por estas razones, los inmunólogos moleculares se han concentrado en la producción en microorganismos de los fragmentos Fab y Fv mucho más pequeños. Estos fragmentos más pequeños no sólo son más fáciles de producir también son menos inmunogénicos, no tienen funciones efectoras y, debido a su tamaño relativamente pequeño, están mas capacitados para penetrar en tejidos y tumores. En el caso de los fragmentos Fab, los dominios constantes adyacentes a los dominios variables juegan un papel principal en la estabilización de los dímeros de cadena pesada y ligera.
El fragmento Fv es mucho menos estable y, por tanto, puede introducirse un enlazador peptídico entre los dominios variables de la cadena pesada y ligera para aumentar la estabilidad. Esta construcción se conoce como fragmento Fv de cadena única (scFv). Algunas veces se introduce un puente disulfuro entre los dos dominios para conseguir una estabilidad adicional. Hasta ahora, se han producido anticuerpos tetravalentes basados en scFv mediante la fusión de dominios adicionales de polimerización, tales como el monómero de estreptavidina que forma tetrameros y hélices alfa anfipáticas. Sin embargo, estos dominios adicionales pueden aumentar la inmunogenicidad de la molécula tetravalente.
Pueden construirse anticuerpos bivalentes y biespecíficos usando sólo dominios variables de anticuerpo. Un procedimiento bastante eficaz y relativamente sencillo es hacer la secuencia enlazadora entre los dominios V_{H} y V_{L} tan corta que éstos no puedan plegarse sobre si mismos ni unirse uno con el otro. La reducción de la longitud del enlazador a 3-12 restos evita la configuración monomérica de la molécula scFv y favorece el apareamiento intermolecular V_{H}-V_{L} con la formación de un dímero "dianticuerpo" scFV no covalente de 60 kDa (Holliger y col., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci USA 90, 6444-6448). El formato de dianticuerpo también puede usarse para la generación de anticuerpos biespecíficos recombinantes, que se obtienen mediante la asociación no covalente de dos productos de fusión de cadena única, compuestos por el dominio V_{H} de un anticuerpo conectado mediante un enlazador corto al dominio V_{L} de otro anticuerpo. Si se reduce la longitud del enlazador más todavía, por debajo de tres restos puede dar lugar a la formación de trímeros ("trianticuerpo", \sim 90 kDa) o a tetrámeros ("tetranticuerpo", \sim 120 kDa) (Le Gall y col., 1999, FEBS Letters 453, 164-168). Sin embargo, el pequeño tamaño de los dianticuerpos biespecíficos (50-60 kDa) lleva a su rápido aclaramiento del torrente circulatorio a través de los riñones, lo que requiere, por tanto, la aplicación de dosis relativamente altas para terapia. Además, los dianticuerpos biespecíficos sólo tienen un dominio de unión para cada especificidad. Sin embargo, la unión bivalente es un medio importante para incrementar la afinidad funcional y la posibilidad de la selectividad para tipos de células específicas que llevan antígenos densamente agrupados.
Kipriyanov y col. (J. Mol. Biol., vol. 293, páginas 41-56) describen un anticuerpo Fv multimérico compuesto de cuatro dominios variables. Los cuatro dominios se unen mediante tres enlazadores. Los enlazadores son cortos (12 restos de aminoácidos), lo que lleva a una formación de dianticuerpos en tándem (todos los sitios de unión al antígeno están formados por los respectivos dominios V_{L} o V_{H} de dos cadenas diferentes con cuatro dominios cada uno) o el enlazador central es "largo" (27 restos de aminoácidos'') y los otros dos enlazadores son "cortos" (12 restos de aminoácidos), lo que lleva a la formación de un dianticuerpo de cadena sencilla (todos los antígenos están formados por los respectivos dominios V_{L} y V_{H} de la misma cadena). Igualmente se describe también en el documento WO 99/57510. En el documento DE 198 16 141 se describe una construcción similar que tiene un enlazador "largo" central y 2 enlazadores "cortos" externos. Una construcción de cadena única en tándem compuesta por los cuatro dominios variables todos unidos por un único aminoácido se describe en el documento DE 199 30 433. Por otro lado, en el documento US 6 025 165 describe un anticuerpo de cadena única que consiste en cuatro dominios variables unidos por un enlazador central que tiene un único aminoácido y dos enlazadores externas que tiene 14 aminoácidos, mientras que se forman en la misma cadena dos sitios de unión al antígeno.
De este modo, el problema técnico que subyace a la presente invención es proporcionar nuevos anticuerpos multiméricos que superen las desventajas de los anticuerpos Fv de la técnica anterior y proporcionar una manera general para formar una molécula Fv multimérica con al menos cuatro dominios de unión, que sea monoespecífica o multiespecífica.
La solución a dicho problema técnico se logra proporcionando las realizaciones caracterizadas en las reivindicaciones.
La presente invención se basa en la observación de que los dímeros, trímeros y tetrámeros de scFv pueden usarse como motivos de multimerización para la construcción de moléculas Fv multiméricas y que, para la producción de las moléculas Fv multiméricos, el enlazador peptídico introducido entre los dominios variables primero y segundo de un monómero y los dominios segundo y tercero de un monómero deberá ser suficientemente largo para permitir que la molécula se pliegue sobre sí misma, es decir, el enlazador peptídico tendrá una longitud de al menos 12 aminoácidos, preferiblemente de al menos 15 aminoácidos. De este modo, la presente invención proporciona una manera general para formar una molécula Fv multimérica con al menos cuatro dominios de unión que sea monoespecífica o multiespecífica. Cada monómero de la molécula Fv de la presente invención se caracteriza por una unidad V_{H}/V_{L} de unión al antígeno y dos dominios variables de anticuerpo que forman unidades V_{H}/V_{L} de unión al antígeno tras la unión no covalente a los dominios variables de otros monómeros (motivo de multimerización). Se forman dímeros, trímeros o tetrámeros dependiendo de los dominios variables y de la longitud de los enlazadores peptídicos entre los dominios variables que comprenden los motivos de multimerización (véanse las Figuras 1, 2 y
3).
Se espera que los anticuerpos Fv multiméricos de la presente invención sean muy estables y tengan una mayor capacidad de unión. También deberán ser especialmente útiles para fines terapéuticos, puesto que los dianticuerpos diméricos usados hasta el momento son pequeños y probablemente se eliminan fácilmente del torrente circulatorio a través de los riñones. Además, el formato de cadena única de los anticuerpos Fv multiméricos de la presente invención permite que éstos se produzcan en organismos eucariotas y no sólo en bacterias.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a un anticuerpo Fv multimérico, caracterizado por las siguientes características:
(a) dos dominios variables próximos que forman una unidad scFv V_{H}-V_{L} o V_{L}-V_{H} de unión al antígeno; estos dos dominios variables están unidos mediante un enlazador peptídico de al menos 12 restos de aminoácidos; y
(b) otros dos dominios variables próximos que están unidos no covalentemente a dos dominios variables de otro monómero del anticuerpo Fv dando lugar a la formación de dos sitios de unión a antígenos adicionales para formar el motivo de multimerización; estos dos dominios variables de cada monómero se unen mediante un enlazador peptídico compuesto de un máximo de 10 restos de aminoácidos.
Una característica adicional preferida es que la unidad scFv V_{H}-V_{L} o V_{L}-V_{H} de unión al antígeno formada por los dos dominios próximos de un monómero se unen a los otros dominios variables del motivo de multimerización mediante un enlazador peptídico de al menos 15 restos de aminoácidos, preferiblemente de al menos 20 restos de aminoácidos.
La expresión "anticuerpo Fv" se refiere a un anticuerpo que contiene los dominios variables pero no los dominios constantes.
La expresión "enlazador peptídico" se refiere a cualquier péptido capaz de conectar dos dominios variables con una longitud que depende de los tipos de dominios variables que se van a conectar. El enlazador peptídico puede contener cualquier resto de aminoácido, prefiriéndose los restos de aminoácidos glicina, serina y prolina para el enlazador peptídico que une los dominios variables segundo y tercero.
Un anticuerpo Fv multimérico de la presente invención puede prepararse según procedimientos convencionales. Preferiblemente, dicho anticuerpo Fv se prepara ligando secuencias de ADN que codifican los enlazadores peptídicos con las secuencias de ADN que codifican los dominios variables, de modo que los enlazadores peptídicos conectan los dominios variables dando lugar a la formación de una secuencia de ADN que codifica un monómero del anticuerpo Fv multimérico y expresando las secuencias de ADN que codifican los diversos monómeros en un sistema de expresión adecuado como se describe a continuación en los Ejemplos.
Los anticuerpos Fv de la presente invención pueden modificarse adicionalmente usando técnicas convencionales conocidas en la materia, por ejemplo, usando deleciones, inserciones, sustituciones, adiciones y/o recombinaciones y/o cualesquiera otras modificaciones conocidas en la técnica, solas o combinadas. Los procedimientos para introducir estas modificaciones en la secuencia del ADN subyacente a la secuencia de aminoácidos de un dominio variable o de un enlazador peptídico son bien conocidos para los expertos en la materia, véase, por ejemplo, Sambrook, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory (1989) N.Y.
Los anticuerpos Fv de la presente invención pueden comprender al menos un dominio proteico adicional, estando unido dicho dominio proteico mediante enlaces covalentes o no covalentes. La unión puede basarse en la fusión genética según los procedimientos conocidos en la técnica y descritos anteriormente, o puede realizarse, por ejemplo, mediante entrecruzamiento químico como se describe, por ejemplo, en el documento WO 94/04686. El dominio adicional presente en la proteína de fusión que comprende el anticuerpo Fv empleado según la invención preferiblemente puede estar unido mediante un enlazador flexible, de forma ventajosa a un enlazador peptídico, en el que dicho enlazador peptídico comprende aminoácidos unidos en un péptido plural e hidrófilo de longitud suficiente para abarcar la distancia entre el extremo C-terminal de dicho dominio proteico adicional y el extremo N-terminal del anticuerpo Fv o viceversa. La proteína de fusión descrita anteriormente puede comprender además un enlazador susceptible de escisión o un sitio de escisión para proteinasas. La proteína de fusión también puede comprender una etiqueta, como una etiqueta de histidina, por ejemplo (His)_{6}.
En una realización preferida de la presente invención, los monómeros del anticuerpo Fv multimérico comprende cuatro dominios variables y los dominios variables tercero y cuarto de los monómeros están unidos mediante un enlazador peptídico de 10 restos de aminoácidos o menos, preferiblemente menos de cinco restos de aminoácidos. Incluso en una realización más preferida, los dominios tercero y cuarto están unidos directamente sin que intervengan restos de aminoácidos.
En otra realización preferida del anticuerpo Fv multimérico de la presente invención, los dominios variables segundo y tercero de los monómeros del anticuerpo están unidos mediante un enlazador peptídico de al menos 12 restos de aminoácidos, preferiblemente de al menos 15 restos de aminoácidos. Preferiblemente, el número máximo de restos de aminoácidos es 30. En una realización incluso más preferida, dicho enlazador peptídico tiene la secuencia de aminoácidos (Gly_{4}Ser)_{4}.
En otra realización preferida del anticuerpo Fv multimérico de la presente invención, los dominios variables tercero y/o cuarto son más cortos en al menos un resto de aminoácido en sus extremos N y/o C-terminales. En algunas circunstancias, como se describe en la solicitud de patente alemana 100 63 048.0, esta forma truncada aporta una mejor estabilidad de la molécula.
En una realización especialmente preferida del anticuerpo Fv multimérico de la presente invención, el orden de los dominios de un monómero es V_{H}-V_{L}.
En algunos casos podría ser deseable potenciar la asociación de dos dominios variables. Por lo tanto, en una realización preferida adicional del anticuerpo Fv multimérico de la presente invención, la unión de al menos un par de dominios variables se potencia al menos mediante un puente disulfuro intermolecular. Por lo tanto, esto puede lograrse modificando las secuencias de ADN que codifican los dominios variables, por ejemplo, introduciendo codones de cisteína. Los dos sitios más prometedores para introducir enlaces disulfuro parecen ser V_{H}44-V_{L}100 que conecta la región estructural 2 de la cadena pesada con la región estructural 4 de la cadena ligera y V_{H}105-V_{L}43 que une la región estructural 4 de la cadena pesada con la región estructural 2 de la cadena ligera.
En una realización preferida adicional de la presente invención, el anticuerpo Fv multimérico es un dímetro tetravalente, trímero hexavalente o tetrámero octavalente. La formación de estas formas esta determinada preferiblemente por dominios V_{H} y V_{L} particulares que comprenden el motivo de multimerización y por la longitud del enlazador.
En otra realización preferida de la presente invención, el anticuerpo Fv multimérico es un anticuerpo biespecífico, triespecífico o tetraespecífico.
La multimerización de las subunidades monoméricas puede facilitarse mediante la presencia de un motivo de dimerización en el extremo C-terminal del cuarto dominio variable que, preferiblemente es un (poli)péptido unido directamente a través de un enlace peptídico. Los expertos en la materia conocen ejemplos de estos motivos que incluyen estreptavidina y hélices alfa anfipáticas. Por lo tanto, en una realización preferida adicional, se fusiona un motivo de dimerización con el último dominio de al menos dos monómeros del anticuerpo Fv multimérico de la presente invención.
Para aplicaciones terapéuticas en particular, puede unirse covalente o no covalentemente al menos un monómero del anticuerpo multimérico de la invención con una sustancia biológicamente activa (por ejemplo, citocinas u hormonas de crecimiento), un agente químico (por ejemplo, doxorrubicina, ciclosporina), un péptido (por ejemplo, \alpha-Amanitina), o una proteína (por ejemplo, granzima A y B).
En una realización aún más preferida, el anticuerpo Fv multimérico de la presente invención es (I) un anticuerpo monoespecífico capaz de unirse específicamente al antígeno CD19 de linfocitos B o al antígeno carcinoembrionario (CEA); o (II) un anticuerpo biespecífico capaz de unirse específicamente a (a) CD19 y al complejo CD3 del receptor de la célula T, (b) CD19 y al complejo CD5 del receptor de la célula T, (c) CD19 y al antígeno CD28 en los linfocitos T, (d) CD19 y CD16 en células destructoras naturales, macrófagos y monocitos activados, (e) CEA y CD3, (f) CEA y CD28,o (g) CEA y CD16. Las secuencias de nucleótidos de los dominios variables ya se han obtenido y, en el caso del anticuerpo anti-CD19, descrito (Kipriyanov y col., 1996, J. Immunol. Methods 200, 51-62), anti-CD3 (Kipriyanov y col., 1997, Protein Engeng. 10, 445-453), anti-CD28 (Takemura y col., 2000, FEBS Lett. 476, 266-271), anti-CD16 (Solicitud de Patente Alemana DE 199 37 264 A1), anti-CEA (Griffiths y col., 1993, EMBO J. 12, 725-734) y anti-CD5 (Better y col., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 457-461).
Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la preparación de un anticuerpo Fv multimérico según la presente invención, en el que (a) las secuencias de ADN que codifican los enlazadores peptídicos se ligan con las secuencias de ADN que codifican los dominios variables de modo que los enlazadores peptídicos conectan los dominios variables dando lugar a la formación de una secuencia de ADN que codifica un monómero del anticuerpo Fv multimérico y (b) las secuencias de ADN que codifican los diversos monómeros se expresan en un sistema de expresión adecuado. Las diversas etapas de este procedimiento pueden realizarse según procedimientos convencionales, por ejemplo, procedimientos descritos en Sambrook y col., o descritos en los Ejemplos a continuación.
La presente invención también se refiere a secuencias de ADN que codifican el anticuerpo Fv multimérico de la presente invención y a vectores, preferiblemente vectores de expresión que contienen dichas secuencias de ADN.
Pueden utilizarse diversos sistemas vector de expresión/hospedador para contener y expresar secuencias que codifiquen un anticuerpo Fv multimérico. Estos incluyen, pero sin limitaciones, microorganismos, tales como bacterias transformadas con bacteriófagos recombinantes, plásmidos o vectores de expresión de ADN de cósmidos; levaduras transformadas con vectores de expresión de levaduras, sistemas de células de insectos infectadas con vectores de expresión virales (por ejemplo, baculovirus); sistemas de células vegetales transformadas con vectores de expresión virales (por ejemplo, virus del mosaico de la coliflor, CaMV; virus del mosaico del tabaco, TMV) o con vectores de expresión bacterianos (por ejemplo, plásmidos Ti o pBR322) o sistemas de células animales. La invención no se limita a la célula hospedadora empleada.
Los "elementos de control" o las "secuencias reguladoras" son aquellas regiones no traducidas de los vectores (potenciadores, promotores, regiones 5' y 3' no traducidas) que interaccionan con proteínas de la célula hospedadora para llevar a cabo la transcripción y la traducción. Estos elementos pueden variar en su potencia y especificidad. Dependiendo del sistema de vector y hospedador utilizado, puede usarse cualquiera de los diversos elementos de transcripción y traducción adecuados, incluyendo promotores constitutivos e inducibles. Por ejemplo, cuando se clona en sistemas bacterianos, pueden usarse promotores inducibles, tales como el promotor híbrido LacZ del fagémido Bluescript^{TM}. (Stratagene, La Jolla, Calif.) o del plásmido pSport1^{TM} (Gibco BRL) y similares. El promotor de la polihedrina de baculovirus puede usarse en células de insecto. En el vector pueden clonarse promotores o potenciadores derivados de los genomas de células vegetales (por ejemplo, genes de choque térmico, RUBISCO y de proteínas de almacenamiento) o de virus vegetales (por ejemplo, promotores virales o secuencias líder). En sistemas de células de mamíferos, se prefieren los promotores de genes de mamíferos o de virus de mamíferos. Si es necesario generar una línea celular que contenga copias múltiples de la secuencia de nucleótidos que codifica el anticuerpo Fv multimérico, pueden usarse vectores basados en los virus SV40 o EBV con un marcador seleccionable apropiado.
En sistemas bacterianos, pueden seleccionarse varios vectores de expresión dependientes del uso pretendido para el anticuerpo Fv multimérico. Los vectores adecuados para su uso en la presente invención incluyen, pero sin limitaciones, el vector de expresión pSKK para la expresión en bacterias.
En la levadura Saccharomyces cerevisiae, pueden usarse varios vectores que contienen promotores constitutivos o inducibles, tales como el factor alfa, la alcohol oxidasa y PGH. Para revisiones, véase Grant y col. (1987) Methods Enzymol. 153:516-544.
En los casos en que se usan vectores de expresión vegetales, la expresión de las secuencias que codifican el anticuerpo Fv multimérico puede estar dirigida por cualquier de los diversos promotores. Por ejemplo, pueden usarse promotores virales, tales como los promotores 35S y 19S de CaMV solos o en combinación con la secuencia líder omega del TMV (Takamatsu, N. (1987) EMBO J. 6:307-311). Alternativamente, pueden usarse promotores vegetales tales como los promotores de la subunidad pequeña de RUBISCO o de choque térmico (Coruzzi, G. y col (1984) EMBO J. 3:1671-1680; Broglie, R. y col. (1984) Science 224:838-843 y Winter, J. y col. (1991) Results Probl. Cell Differ. 17:85-105). Estas construcciones pueden introducirse en células vegetales mediante transformación directa de ADN o mediante transfección mediada por patógeno. Estas técnicas se describen en varias revisiones generalmente disponibles (véase, por ejemplo, Hobbs, S. o Murry, L. E. en McGraw Hill Yearbook of Science and Technology (1992) McGraw Hill, Nueva York, N.Y.; pág. 191-196.
También puede usarse un sistema de insecto para expresar el anticuerpo Fv multimérico. Por ejemplo, en uno de estos sistemas, se usa el virus de la polihedrosis nuclear de Autographa californica (AcNPV) como vector para expresar genes extraños en células de Spodoptera frugiperda o en larvas de Trichoplusia. Las secuencias que codifican el anticuerpo Fv multimérico pueden clonarse en una región no esencial del virus, tal como el gen de la polihedrina, y colocarse bajo el control del promotor de la polihedrina. La inserción satisfactoria del anticuerpo Fv multimérico hará que se inactive el gen de la polihedrina y producirá virus recombinantes que carecen de la proteína de la cubierta. A continuación, los virus recombinantes pueden usarse para infectar, por ejemplo, células de S. frugiperda o larvas de Trichoplusia en las que puede expresarse APOP (Engelhard, E. K. y col. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:3224-3227).
En células hospedadoras de mamíferos, pueden utilizarse varios sistemas de expresión basados en virus. En los casos en que se usa un adenovirus como vector de expresión, las secuencias que codifican el anticuerpo Fv multimérico pueden ligarse a un complejo de transcripción/traducción de adenovirus, que consiste en las secuencias promotora tardía y líder tripartita. Puede usarse la inserción en una región E1 o E3 no esenciales del genoma del virus para obtener un virus viable que sea capaz de expresar el anticuerpo Fv multimérico en células hospedadoras infectadas (Logan, J. y Shenk, T. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. 81:3655-3659). Además, pueden usarse potenciadores de la transcripción, tales como el potenciador del virus del sarcoma de Rous (RSV), para aumentar la expresión en células hospedadoras de mamíferos.
También pueden usarse cromosomas artificiales humanos (HAC) para suministrar fragmentos de ADN más grandes que los que puede contener y expresar un plásmido. Se construyen HACs de 6 a 10 M y se suministran mediante procedimientos de suministro convencionales (liposomas, polímeros amino policatiónicos o vesículas) para fines terapéuticos.
También pueden usarse señales de iniciación específicas para lograr una traducción más eficaz de las secuencias que codifican el anticuerpo Fv multimérico. Estas señales incluyen el codon de iniciación ATG y secuencias adyacentes. En los casos en los que las secuencias que codifican el anticuerpo Fv multimérico, su codon de iniciación y las secuencias antes del extremo 5' se insertan en el vector de expresión adecuado, puede que no se necesiten señales de control de la transcripción o de la traducción adicionales. Sin embargo, en los casos en los que sólo se inserta la secuencia codificadora, deberán proporcionarse señales exógenas de control de la traducción que incluyan el codon de iniciación ATG. Además, el codon de iniciación debe estar en la fase de lectura correcta para asegurar la traducción de la inserción completa. Los elementos exógenos de traducción y los codones de iniciación pueden ser de diversos orígenes, tanto naturales como sintéticos. La eficacia de expresión puede potenciarse mediante la inclusión de potenciadores que sean apropiados para el sistema celular en particular que se usa, tal como los descritos en la bibliografía (Scharf, D. y col. (1994) Results Probl. Cell Differ. 20:125-162).
Además, puede elegirse una cepa de la célula hospedadora por su capacidad para modular la expresión de las secuencias insertadas o para procesar la proteína expresada en la forma deseada. También puede usarse un procesamiento postraduccional que escinda una forma "prepro" de la proteína para facilitar la inserción, el plegamiento y/o la función correctos. En la American Type Culture Collection (ATCC; Bethesda, Md.) están disponibles diferentes células hospedadoras que tienen una maquinaria celular específica y mecanismos característicos para las actividades postraduccionales (por ejemplo, CHO, HeLa, MDCK, HEK293 y W138) y pueden elegirse de modo que se asegure la correcta modificación y procesamiento de la proteína extraña.
Para una producción de alto rendimiento a largo plazo de proteínas recombinantes, se prefiere la expresión estable. Por ejemplo, las líneas celulares que expresan de forma estable el anticuerpo Fv multimérico pueden transformase usando vectores de expresión que pueden contener orígenes virales de replicación y/o elementos de expresión endógena y un gen marcador susceptible de selección en el mismo vector o en un vector independiente. Tras la introducción del vector, puede permitirse que las células crezcan durante 1-2 días en un medio enriquecido antes de pasarlas a un medio selectivo. El propósito del marcador seleccionable es conferir resistencia a la selección y su presencia permite el crecimiento y la recuperación de células que expresan eficazmente las secuencias introducidas. Los clones resistentes de las células transformadas estables pueden proliferar usando técnicas de cultivos tisulares apropiadas para el tipo de célula.
Para recuperar las líneas celulares transformadas puede usarse cualquiera de los diversos sistemas de selección. Estos incluyen, pero sin limitaciones, los genes de la timidina quinasa del virus del herpes simple (Wigler, M. y col. (1977) Cell 11:223-32) y de la adenina fosforribosiltransferasa (Lowy, I. y col. (1980) Cell 22:817-23) que pueden emplearse en células tk^{-} o aprt^{-}, respectivamente. También puede usarse la resistencia a antimetabolitos, antibióticos o herbicidas como base para la selección, por ejemplo, dhfr que confiere resistencia a metotrexato (Wigler, M y col. (1980) Proc. Natl. Acad. Sci. 77:3567-70); npt, que confiere resistencia a los aminoglucosidos neomicina y G-418 (Colbere-Garapin, F. y col (1981) J. Mol. Biol. 150:1-14) y als o pat, que confieren resistencia a clorsulfurona y fosfinotricina acetiltransferasa, respectivamente (Murry, supra). Se han descrito genes susceptibles de selección adicionales, por ejemplo, trpB, que permite a las células utilizar indol en lugar de triptófano, o hisD, que permite a las células utilizar histinol en lugar de histidina (Hartman, S. C. y R. C. Mulligan (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85:8047-51).Recientemente, ha ganado popularidad el uso de marcadores visibles, siendo marcadores como antrocianinas, \beta-glucuronidasa y su sustrato GUS, y luciferasa y su sustrato luciferina, ampliamente utilizados no sólo para identificar transformantes sino también para cuantificar la cantidad de expresión transitoria o estable de proteína atribuible a un sistema de vector específico (Rhodes, C. A. y col. (1995) Methods Mol. Biol. 55:121-131).
Un vector de expresión en especial es pSKK2-scFv_{L18}anti-CD3-LL-scFv_{L10}anti-CD19(pSKK2-scFv3LL Db19) (depositado en el DSMZ según el Tratado de Budapest como DSM 14470 el 22 de agosto de 2001 o pSKK2-scFv_{L18}anti-CD19-LL-scFv_{L10}anti-CD3(pSKK2-scFv19LL Db3) (depositado en el DSMZ según el Tratado de Budapest como DSM 14471 el 22 de agosto de 2001).
La presente invención también se refiere a una composición farmacéutica que contiene un anticuerpo Fv multimérico de la presente invención, una secuencia de ADN o un vector de expresión, combinado preferiblemente con vehículos farmacéuticos adecuados. Ejemplos de vehículos farmacéuticos adecuados son bien conocidos en la técnica e incluyen soluciones salinas tamponadas con fosfato, agua, emulsiones, tales como emulsiones aceite/agua, diversos tipos de agentes humectantes, soluciones estériles, etc. Estos vehículos pueden formularse mediante procedimientos convencionales y pueden administrarse al sujeto a una dosis adecuada. La administración de las composiciones adecuadas puede llevarse a cabo a través de diversas medios, por ejemplo, mediante administración intravenosa, intraperitoneal, subcutánea, intramuscular, tópica o intradérmica. La vía de administración, por supuesto, depende de la naturaleza de la enfermedad, por ejemplo, un tumor, y del tipo de compuesto contenido en la composición farmacéutica. El médico determinará el régimen de dosificación y otros factores clínicos. Como es bien conocido en las técnicas médicas, las dosis para cualquier paciente dependen de muchos factores, incluyendo la talla del paciente, el área de superficie corporal, la edad, el sexo, la composición en particular que se va a administrar, el tiempo y la vía de administración, la clase de trastorno, el estado de salud general y otros fármacos que se administran simultáneamente.
Los usos médicos preferidos de los compuestos de la presente invención son: (a) el tratamiento de una enfermedad relacionada con un virus, una bacteria, un tumor o un prión, (b) la aglutinación de células sanguíneas rojas, (c) la unión de células citotóxicas del sistema inmune, por ejemplo, células T o citolíticas naturales, a células tumorales o (d) la unión de citocinas de activación, preferiblemente IL-1, IL-2, IFN\gamma, TNF\alpha o GM-CSF, sustancias citotóxicas (por ejemplo, doxorrubicina, ciclosporina, \alpha-Amanitina o una proteasa, preferiblemente Granzima B, a una célula diana.
Un objeto adicional de la presente invención es el uso de un anticuerpo Fv multimérico de la presente invención para diagnóstico. Para uso en la investigación diagnóstica, también la presente invención proporciona kits, que comprenden un anticuerpo multimérico de la presente invención. El anticuerpo Fv puede estar marcado de forma detectable. En una realización preferida, dicho kit permite el diagnóstico mediante un ELISA que contiene el anticuerpo Fv unido a un soporte sólido, por ejemplo, un disco de microvaloración de poliestireno o un papel de nitrocelulosa, usando técnicas conocidas en la materia. Alternativamente, dicho kit se basa en un RIA y contiene dicho anticuerpo Fv marcado con un isótopo radiactivo. En una realización preferida del kit de la invención, el anticuerpo se marca con enzimas, compuestos fluorescentes, compuestos luminiscentes, sondas ferromagnéticas o compuestos radiactivos.
La presente invención además se describe con respecto a las figuras.
Breve descripción de los dibujos
Figuras 1, 2 y 3
Esquemas de las moléculas Fv multiméricas dependientes de los dominios de anticuerpos en particular y de la longitud del enlazador peptídico LL entre los dominios variables que comprenden el motivo de multimerización
Abreviaturas L0: los dominios V_{H} y V_{L} se conectan directamente sin intervención del péptido enlazador; L1: secuencia enlazadora que codifica el resto Ser; L10: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThr
ProLysLeuGlyGly que conecta los dominios V_{H} y V_{L}; LL: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido (Gly_{4}Ser)_{4}
que conecta los fragmentos scFv híbridos; L18: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThr
ProLysLeuGluGluGlyGluPheSerGluAlaArgVal que conecta los dominios V_{H} y V_{L}.
Figuras 4 y 5
Esquema de la construcción de los plásmidos pHOG scFv_{18}\alphaCD3-LL-scFv_{10}\alphaCD19 y pHOG scFv_{18}\alphaCD19-LL-scFv_{10}\alphaCD3
Abreviaturas c-myc: secuencia que codifica un epítopo reconocido por el AcM 9E10; His: secuencia que codifica seis restos de histidina en el extremo C-terminal; PelB: secuencia del péptido señal de la pectato liasa bacteriana (líder PelB); rbs: sitio de unión a ribosoma; Stop: codon de parada (TAA); V_{H} y V_{L}: regiones variables de la cadena pesada y ligera; L10: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThrProLysLeuGlyGly que conecta los dominios V_{H} y V_{L}; LL: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido (Gly_{4}Ser)_{4} que conecta los fragmentos scFv híbridos; L18: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThrProLysLeuGluGluGlyGluPheSer
GluAlaArgVal que conecta los dominios V_{H} y V_{L}; B: BamHI, Ea: EagI, E: EcoRI, Nc: NcoI; N: NotI, P: PvuII, X: XbaI.
Figura 6
Secuencias de nucleótidos y de aminoácidos deducida del plásmido pSKK2 scFv3-LL-Db19
Abreviaturas cola de His6: secuencia que codifica seis restos de histidina en el extremo C-terminal; \beta-lactamasa: gen que codifica la \beta-lactamasa que confiere resistencia a la ampicilina; pb: pares de bases; epítopo c-myc: secuencia que codifica un epítopo reconocido por el AcM 9E10; Lac P/0: promotor/operador del operon lac st; líder Pel B: secuencia del péptido señal de la pectato liasa bacteriana; V_{H} y V_{L}: regiones variables de la cadena pesada y ligera; L10: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThrProLysLeuGlyGly que conecta los dominios V_{H} y V_{L}; LL: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido (Gly_{4}Ser)_{4} que conecta los fragmentos scFv híbridos; L18: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThrProLysLeuGluGluGlyGluPheSerGluAlaArg
Val que conecta los dominios V_{H} y V_{L}; rbs: sitio de unión a ribosomas; V_{H} y V_{L}: regiones variables de la cadena pesada y ligera; hok-sok: locus de ADN estabilizador del plásmido; lacI: gen que codifica el represor lac; lac P/0: promotor/operador del operon lac st; lacZ': gen que codifica el péptido \alpha de la galactosidasa \beta; gen skp: gen que codifica el factor periplásmico bacteriano Skp/OmpH; tLPP: secuencia de nucleótidos del terminador de lipoproteína; M13 ori: origen de la replicación del ADN; pBR322ori: origen de la replicación del ADN; tHP: terminador potente de la transcripción; SD1: sitio de unión al ribosoma (Shine Dalgarno) derivado del gen lacZ de E. coli (lacZ); SD2 y SD3: secuencia de Shine Dalgarno para la proteína 10 del gen T7 fuertemente expresada (T7g10).
Figura 7
Secuencias de nucleótidos y de aminoácidos deducida del plásmido pSKK2 scFv19-LL-Db3
Abreviaturas cola de His6: secuencia que codifica seis restos de histidina en el extremo C-terminal; \beta-lactamasa: gen que codifica la \beta-lactamasa que confiere resistencia a la ampicilina; pb: pares de bases; epítopo c-myc: secuencia que codifica un epítopo reconocido por el AcM 9E10; Lac P/0: promotor/operador del operon lac st; líder PelB: secuencia del péptido señal de la pectato liasa bacteriana; V_{H} y V_{L}: regiones variables de la cadena pesada y ligera; L10: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThrProLysLeuGlyGly que conecta los dominios V_{H} y V_{L}; LL: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido (Gly_{4}Ser)_{4} que conecta los fragmentos scFv híbridos; L18: secuencia enlazadora que codifica el polipéptido SerAlaLysThrThrProLysLeuGluGluGlyGluPheSerGluAlaArg
Val que conecta los dominios V_{H} y V_{L}; rbs: sitio de unión a ribosoma; hok-sok: locus de ADN estabilizador del plásmido; lacI: gen que codifica el represor lac; lac P/0: promotor/operador del operon lac st; lacZ': gen que codifica el péptido \alpha de la galactosidasa \beta; gen skp: gen que codifica el factor periplásmico bacteriano Skp/OmpH; tLPP: secuencia de nucleótidos del terminador de lipoproteína; M13 ori: origen de la replicación del ADN; pBR322ori: origen de la replicación del ADN; tHP: terminador potente de la transcripción; SD1: sitio de unión al ribosoma (Shine Dalgarno) derivado del gen lacZ de E. coli (lacZ); SD2 y SD3: secuencia de Shine Dalgarno para la proteína 10 del gen T7 fuertemente expresada (T7g10).
Figura 8
Análisis de los contenidos de proteína de los picos tras IMAC
La electroforesis se realizó en condiciones reductoras; Inmunotransferencia con un anticuerpo monoclonal anti-c-myc, en el caso de las moléculas scFv3 - Db19 (Figura 8A) y scFv 19 x Db3 (Figura 8B).
Figura 9
Perfiles de elución de FPLC de la cromatografía de exclusión molecular
Se usó una columna Superdex 200 HR10/30 calibrada y el análisis de los contenidos de proteína de los picos mediante inmunofluorescencia se realizó con un anticuerpo monoclonal anti-c-myc, en el caso de las moléculas scFv3 - Db19 (Figura 9A) y scFv19 - Db3 (Figura 9B).
Figura 10
Perfiles de elución de FPLC de la cromatografía de exclusión molecular
Se usó una columna de Superdex 200 HR10/3 calibrada para las moléculas scFv3 - Db19, scFv19 - Db3, scFv19 - scFv3 y scFv3 - scFv19.
Figura 11
Resultados de la citometría de flujo de las células Jurkat CD3^{+} y JOK-1 CD19^{+}
Figura 12
Análisis de la retención en la superficie celular en células JOK-1 CD19^{+} (A, B) y Jurkat CD3^{+} (C, D) para las moléculas scFv3 - scFv19 y scFv3 - Db19 (A, C) y para las moléculas scFv19 - scFv3 y scFv 19 x Db3 (B, D)
Los Ejemplos siguientes ilustran la invención.
Ejemplo 1 Construcción de los plásmidos pSKK2 scFv_{L18}anti-CD3-LL-scFv_{L10}anti-CD19 (scFv3 - Db19) y pSKK2 scFv_{L18}anti-CD19-LL-scFv_{L10}anti-CD3 (scFv19 - Db3) para la expresión de moléculas Fv multiméricas en bacterias
Para la generación de construcciones Fv multiméricas, se usaron los plásmidos pHOG_HD37, pHOG_Dia_HD37, pHOG_mOKT3+NotI y pHOG_Dia_mOKT3 que codifican los fragmentos derivados de anticuerpo del hibridoma HD37 específico del CD19 humano (Kipriyanov y col., 1996, J. Immunol. Meth. 196, 51-62; Le Gall y col., 1999, FEBS Lett., 453, 164-168) o del hibridoma OKT3 especifico para el CD3 humano (Kipriyanov y col., 1997, Protein Eng. 10, 445-453).
El gen de scFvL_{10} anti-CD19 seguido de un segmento que codifica un epítopo de c-myc y una cola hexahistidina se cortó con PvuII/XbaI del plásmido pHOG Dia HD37 y se clonó de nuevo en el vector pDISC-1 LL alineado con PvuII/XbaI (Kipriyanov y col., 1999, J. Mol. Biol. 293, 41-56) (Figura 4). Este plásmido híbrido se alineó con NcoI/NotI y se ligó en este plásmido el gen que codifica scFv_{L10} cortado con NcoI/NotI del plásmido pHOG mOKT3 + NotI. El plásmido obtenido es el pHOG scFv_{L18}\alphaCD3-LL-scFv_{L10}\alphaCD19 (scFv3 - Db19) (Figura 4).
También se usó el plásmido híbrido alineado con NcoI/NotI para el ligamiento del gen que codifica scFv_{L18}\alphaCD19 del plásmido pHOG HD37, el plásmido obtenido es el pHOG scFv_{L18}\alphaCD19-LL-scFv_{L10}\alphaCD19 (scFv19 x Db19) (Figura 4). Este plásmido se alineó con PvuII/XbaI y el gen scFv_{L10} seguido por un segmento que codifica un epítopo de c-myc y una cola hexahistidina se cortó con PvuII/XbaI del plásmido pHOG mDia OKT3. El plásmido obtenido es el pHOG scFv_{L18}\alphaCD19-LL-scFv_{L10}\alphaCD3 (scFv19 - Db3) (Figura 5).
Para aumentar la producción de fragmentos funcionales de anticuerpo en el periplasma bacteriano, se generó un vector de expresión pSKK2 optimizado. Este vector se construyó sobre el plásmido pHKK como base (Horn, 1996, Appl. Microbiol. Biotechnol., 46, 524-532) que contiene el sistema de suicidio celular sin plásmido, hok/sok (Thisted y col., 1994, EMBO J., 13, 1950-1956). En primer lugar, se amplificó por PCR el gen que codifica el híbrido scFv V_{H}3-V_{L}19 a partir del plásmido pHOG3-19 (Kipriyanov y col., 1998, Int. J. Cancer 77, 763-772) usando los cebadores 5-NDE, 5'-GATATACATATGAAATACCTATTGCCTACGGC, y 3-AFL, 5'-CGAATTCTTAAGTTAGCACAGGCCTC
TAGAGACACACAGATCTTTAG. El fragmento de PCR de 921 pb resultante se digirió con NdeI y AflII y se clonó en el plásmido pHKK alineado con NdeI/AflII, generando el vector pHKK3-19. Para delecionar un sitio XbaI adicional, se amplificó un fragmento del plásmido pHKK que contenía parte del extremo 3'-terminal del gen lacI (codifica el represor lac), el potente terminador de la transcripción t_{HP} y el promotor/operador de lac de tipo silvestre se amplificaron mediante PCR usando los cebadores 5-NAR, 5'-CACCCTGGCGCCCAATACGCAAACCGCC y 3-NDE, 5'-GGTATTTCATATGTATATCTCCTTCTTCAGAAATTCGTAATCATGG. El fragmento de ADN resultante de 329 pb se digirió con NarI y NdeI y se clonó en el plásmido pHKK3-19 alineado NarI/NdeI generando el vector pHKK\BoxXba. Para introducir un gen que codifica el factor periplásmico Skp/OmpH para una mayor producción de anticuerpo recombinante (Bothmann y Plückthun, 1998, Nat. Biotechnol., 16, 376-380), se amplificó por PCR el gen skp con los cebadores skp-3, 5'-CGAATTCTTAAGAAGGAGATATACATATGAAAAAGTGGTTATTAGCTGCAGG y skp-4, 5'-CGAATTCTCGAGCATTATTTAACCTGTTTCAGTACGTCGG usando como molde el plásmido pGAH317 (Holck y Kleppe, 1988, Gene, 67, 117-124). El fragmento de PCR resultante de 528 pb se digirió con AflII y XhoI y se clonó en el plásmido pHKK\BoxXba digerido con AflII/XhoI dando lugar al plásmido de expresión pSKK2.
Los plásmidos pHOG scFv_{L18}\alphaCD3-LL-scFv_{L10}\alphaCD19 (scFv\cdot- Db19) y pHOG scFv_{L18}\alphaCD19-LL-scFv_{L10}\alphaCD3 (scFv19 - Db3) se cortaron con NcoI/XbaI y se ligaron en el plásmido pSKK2 alineado con NcoI/XbaI. Los plásmidos resultantes son pSKK2 scFv_{L18}\alphaCD3-LL-scFv_{L10}\alphaCD19 y pSKK2 scFv_{L18}\alphaCD19-LL-scFv_{L10}\alphaCD3. En las Figuras 6 y 7 se proporcionan las secuencias completas de nucleótidos y de aminoácidos, respectivamente.
Ejemplo 2 Expresión y purificación de las moléculas de Fv multiméricas en bacterias
La cepa RV308 de E. coli K12 (Maurer y col., 1980, J. Mol. Biol. 139, 147-161) transformada con los plásmidos de expresión pSKK2 scFv_{L18}\alphaCD3-LL-scFv_{L10}\alphaCD19 y pSKK2 scFv_{L18}\alphaCD19-LL-scFv_{L10}\alphaCD3 se cultivó durante una noche en medio 2xYT con 50 \mug/ml de ampicilina y glucosa 100 mM (2xYT_{GA}) a 28ºC. Se cultivaron diluciones (1:50) de los cultivos de una noche en 2xYT_{GA} en frascas de cultivo a 28ºC con agitación a 200 rpm. Cuando los cultivos llegaban a una DO_{600} = 0,8, se sedimentaron las bacterias mediante centrifugación a 5.000 x g durante 10 min y a 20ºC y se resuspendieron en el mismo volumen de medio YTBS nuevo (2xYT que contenía sorbitol 1 M y glicina betaína 2,5 mM; Blacwell y Horgan, 1991, FEBS Letters. 295, 10-12) que contenía 50 \mug/ml de ampicilina. Se añadió IPTG a una concentración final de 0,2 mM y se continuó el crecimiento a 20ºC durante 18-20 h. Las células se recogieron mediante centrifugación a 9.000 x g durante 20 min y a 4ºC. Para aislar las proteínas periplásmicas solubles, las bacterias se resuspendieron en el 5% del volumen inicial de Tris-HCl 50 mM, sacarosa al 20%, EDTA 1 M, pH 8.0, enfriado en hielo. Después de 1 h de incubación en hielo con agitación ocasional, los esferoblastos se centrifugaron a 30.000 x g durante 30 min a 4ºC, dejando el extracto periplásmico soluble con el sobrenadante y los esferoblastos más el material periplásmico insoluble como el sedimento. Las fracciones periplásmicas se dializaron frente al tampón inicial (Tris-HCl 50 mM, NaCl 1 M, imidazol 50 mM, pH 7.0) a 4ºC. La solución dializada que contenía el producto recombinante se centrifugó a 30.000 x g durante 30 min a 4ºC. El producto recombinante se concentró mediante precipitación con sulfato amónico (concentración final al 70% de saturación). El precipitado de proteínas se recogió por centrifugación (10.000 x g, 4ºC, 40 min) y se disolvió en el 10% del volumen inicial de Tris-HCl 50 mM, NaCl 1 M, pH 7,0. Se realizó una cromatografía de afinidad por iones metálicos inmovilizados (IMAC) a 4ºC usando una columna de Sefarosa quelante (Pharmacia) cargada con Cu^{2+} y equilibrada con Tris-HCl 50 mM, NaCl 1 M, pH 7,0 (tampón inicial). La muestra se cargó pasando ésta por la columna. A continuación se lavó con veinte volúmenes de columna de tampón inicial seguido de tampón inicial con imidazol 50 mM hasta que la absorbancia (280 nm) del eluido era mínima (aproximadamente treinta volúmenes de columna). El material absorbido se eluyó con Tris-HCl 50 mM, NaCl 1 M, imidazol 250 mM, pH 7,0. Las fracciones de elución que contenían las moléculas de Fv multiméricas se identificaron mediante análisis por inmunotransferencia usando el AcM anti-c-myc 9E10 realizado como se describe previamente (Kipriyanov y col., 1994, Mol. Immunol. 31, 1047-1058) como se ilustra en la Figura 8A para scFv3 - Db19 y en la Figura 8B para scFv19 - Db3.
Las fracciones positivas se recogieron y se concentraron en un dispositivo de filtración en centrífuga Ultrafree-15 (Millipore Corporation, Eschborn, Alemania) hasta 0,5 ml.
Se realizó una purificación adicional de las moléculas Fv multiméricas mediante FPLC de exclusión molecular en una columna de Superdex 200 HR10/30 (Pharmacia) en PBSI (fosfato sódico 15 mM, NaCl 0,15 M, imidazole 50 mM, pH 7,0). Los volúmenes de la muestra para la cromatografía preparativa fueron de 500 \mul y el flujo fue de 0,5 ml/min, respectivamente. La columna se calibró con kits de calibración para filtración en gel de alto y bajo peso molecular (Pharmacia). Las fracciones de elución que contenían las moléculas de Fv multiméricas se identificaron mediante análisis por inmunotransferencia usando el AcM anti-c-myc 9E10 realizado como se describe previamente (Kipriyanov y col., 1994, Mol. Immunol. 31, 1047-1058) y los resultados para las moléculas scFv3 - Db19 y scFv19 - Db3 se presentan en la Figura 9A y 9B, respectivamente. Las fracciones se recogieron y se conservaron individualmente en hielo.
Las moléculas Fv generadas se compararon con dos tándems scFv-scFv, scFv3 - scFv19 y scFv19 - scFv3 (Figura 10), producidos y purificados en las mismas condiciones. La Figura 10 muestra claramente que se obtenían formas de mayor peso molecular para scFv3 x Db19 y scFv19 x Db3 en comparación con scFv3 x scFv19 y scFv19 x scFv3. El pico principal para las moléculas scFv3 - scFv19 y scFv19 - scFv3 corresponde a un peso molecular de aproximadamente 67 kDa y para scFv3 - Db19 y scFv19 - Db3 de aproximadamente 232 kDa. La presencia de los motivos de dimerización en el extremo C-terminal de la molécula tiene un efecto positivo para la multimerización de las moléculas.
Ejemplo 3 Caracterización de las moléculas Fv multiméricas por citometría de flujo
Para la citometría de flujo se usaron la línea Jurkat de leucemia aguda de células T CD3^{+}/CD19^{-} y la línea JOK-1 de células B CD19^{+}/CD3^{-}. Brevemente, se incubaron 5 x 10^{5} células en 50 \mul de medio RPMI 1640 (GIBCO BRL, Eggenstein, Alemania) suplementado con STF al 10% y azida sódica al 0,1% (denominado medio completo) con 100 \mul de una preparación de moléculas Fv multiméricas durante 45 min en hielo. Después de lavar con medio completo, las células se incubaron con 100 \mul del AcM anti-c-myc 9E10 a 10 \mug/ml (IC Chemikalien, Ismaning, Alemania) en el mismo tampón durante 45 min en hielo. Después de un segundo ciclo de lavado, las células se incubaron con 100 \mul de anticuerpo de cabra anti-IgG de ratón marcado con FITC (GIBCO BRL) en las mismas condiciones que antes. A continuación, las células se lavaron de nuevo y se resuspendieron en 100 \mul de solución de yoduro de propidio a 1 \mug/ml (Sigma, Deisenhofen, Alemania) en medio completo para excluir las células muertas. La fluorescencia relativa de las células teñidas se midió usando un citómetro de flujo FACScan (Becton Dickinson, Mountain View, CA) o sistemas de citómetro de flujo Epics XL (Beckman Coulter, Miami, FL).
Los experimentos de citometría de flujo demostraron interacciones específicas tanto con células Jurkat CD3^{+} como con células JOK-1 CD19^{+} para todas las moléculas Fv multiméricas (Figura 11).
Para las afinidades de unión a CD19 y CD3 se decidió usar las fracciones correspondientes a los monómeros scFv3 x scFv19 y scFv19 - scFv3 y a los multímeros scFv3 x Db19 y scFv19 x Db3.
Ejemplo 4 Ensayos in vitro de retención en la superficie celular de las moléculas Fv multiméricas
Los ensayos de retención en la superficie celular se realizaron a 37ºC, esencialmente como se ha descrito (Adams y col, 1998, Cancer Res. 58, 485-490) excepto porque la detección de los fragmento de anticuerpo retenidos se realizó usando el AcM anti-c-myc 9E10 seguido de un anticuerpo anti-IgG de ratón marcado con FITC. Se dedujeron la constante cinética de disociación (k_{d}) y la semivida (t_{1/2}) para la disociación de moléculas Fv multiméricas a partir de un ajuste de la disminución exponencial monofásica de los datos experimentales usando "GraphPad" Prism (GraphPad Software, San Diego, CA). Como control, se usó el anticuerpo biespecífico CD19 x CD3 (BsDb 19x3) descrito previamente (Kipriyanov y col., 1998, Int. J. Cancer 77, 763-777; Cochlovius y col., 2000, J. Immunol. 165, 888-895). Los resultados de los experimentos se muestran en la Figura 12 y se resumen en la Tabla 1.
Sobre las células JOK-1 CD19^{+}, scFv3 - scFv19 tiene una semivida relativamente corta (t_{1/2}) de casi dos veces menos que la t_{1/2} de BsDb 19x3 (Tabla 1). Por el contrario, scFv3 - Db19 se mantenía durante un periodo más largo sobre la superficie de las células JOK-1. Para scFv19 - scFv3 la t_{1/2} está en el mismo intervalo que la t_{1/2} de BsDb 19x3. La retención de scFv3 - scFv19 es significativamente mayor, con una t_{1/2} = 65,71 min, en comparación con las otras moléculas (Tabla 1). Las semividas de todas las moléculas Fv multiespecíficas sobre la superficie de células Jurkat CD3^{+} eran relativamente cortas. La longitud del enlazador parecía tener alguna influencia sobre la unión al antígeno, puesto que scFv3 - Db19 y scFv19 - Db3 mostraron una k_{d} significativamente más lenta a partir de células CD19 positivas que BsDb 19x3, scFv3 x scFv19 y scFv19 - scFv3.
TABLA 1 Cinéticas de unión de moléculas recombinantes biespecíficas
1

Claims (23)

1. Un anticuerpo Fv multimérico, en el que cada monómero del anticuerpo Fv comprende las siguientes características:
(a) dos dominios variables próximos que forman una unidad scFv V_{H}-V_{L} o V_{L}-V_{H} de unión al antígeno; estos dos dominios variables primero y segundo se unen mediante un enlazador peptídico de al menos 12 restos de aminoácidos; y
(b) otros dos dominios variables próximos que están unidos no covalentemente a dos dominios variables de otro monómero del anticuerpo Fv, dando lugar a la formación de dos sitios de unión al antígeno adicionales para formar el motivo de multimerización; estos dos dominios variables tercero y cuarto de cada monómero se unen mediante un enlazador peptídico que consiste en un máximo de 10 restos de aminoácidos.
2. El anticuerpo Fv multimérico de la reivindicación 1, en el que una característica adicional es que la unidad scFv V_{H}-V_{L} o V_{L}-V_{H} de unión al antígeno formada por los dos dominios próximos de un monómero se une a los otros dominios variables del motivo de multimerización mediante un enlazador peptídico de al menos 15 restos de aminoácidos.
3. El anticuerpo Fv multimérico de la reivindicación 1 ó 2, en el que dichos monómeros comprenden cuatro dominios variables y en el que los dominios variables tercero y cuarto de los monómeros se unen mediante un enlazador peptídico de 5 restos de aminoácidos o menos.
4. El anticuerpo Fv multimérico de la reivindicación 3, en el que los dominios tercero y cuarto de los monómeros se unen directamente sin intervención de restos de aminoácidos.
5. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que los dominios variables segundo y tercero de los monómeros están unidos mediante un enlazador peptídico que consiste en al menos 20 restos de aminoácidos.
6. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los dominios variables tercero y/o cuarto de los monómeros se acortan en al menos un resto de aminoácido en sus extremos N y/o C terminales.
7. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el orden de los dominios de un monómero es V_{H}-V_{L}.
8. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el orden de los dominios de un monómero es V_{L}-V_{H}.
9. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la unión no covalente de al menos un par de dominios variables se potencia mediante al menos un puente disulfuro.
10. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que es un dímero tetravalente, trímero hexavalente o tetrámero octavalente.
11. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que es un anticuerpo biespecífico o triespecífico o tetraespecífico.
12. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que al menos un monómero se une a una sustancia biológicamente activa, un agente químico, un péptido, una proteína o un fármaco.
13. El anticuerpo Fv multimético de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 ó 12, que es un anticuerpo monoespecífico capaz de unirse específicamente al antígeno CD19 de los linfocitos B o al antígeno CEA.
14. El anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que es un anticuerpo biespecífico capaz de unirse específicamente a:
(a) CD19 y al complejo CD3 del receptor de la célula T;
(b) CD19 y al complejo CD5 del receptor de la célula T;
(c) CD19 y al antígeno CD28 en los linfocitos T;
(d) CD19 y CD16 de células destructuras naturales, macrófagos y monocitos activados;
(e) CEA y CD3;
(f) CEA y CD28; o
(g) CEA y CD16.
15. Un procedimiento para la preparación de un anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que (a) las secuencias de ADN que codifican los enlazadores peptídicos se ligan con las secuencias de ADN que codifican los dominios variables de modo que los enlazadores peptídicos conectan los dominios variables dando lugar a la formación de una secuencia de ADN que codifica un monómero del anticuerpo Fv multimérico multivalente y (b) las secuencias de ADN que codifican los diversos monómeros se expresan en un sistema de expresión adecuado.
16. Una secuencia de ADN que codifica un anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
17. Un vector de expresión que contiene la secuencia de ADN de la reivindicación 16.
18. El vector de expresión de la reivindicación 17, que es pSKK2-scFv_{L18}anti-CD3-LL-scFv_{L10}anti-CD19 también denominado pSKK2-scFv3LL Db19 y depositado como DSM 14470 o pSKK2-scFv_{L18}anti-CD19-LL-scFv_{L10}anti-CD3 también denominado pSKK2-scFv19LL Db3 y depositado como DSM 14471.
19. Una célula hospedadora que contiene el vector de expresión de la reivindicación 16 ó 18.
20. Una composición farmacéutica que contiene un anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
21. Un anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 para su uso como un reactivo de diagnóstico.
22. Uso de un anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, para la preparación de una composición farmacéutica para (a) el tratamiento de una enfermedad relacionada con una virus, una bacteria, un tumor o un prión, (b) la aglutinación de células sanguíneas rojas, (c) la unión de células citotóxicas del sistema inmune con células tumorales, o (d) la unión de citocinas activadoras, sustancias citotóxicas o una proteasa a una célula diana.
23. Un kit diagnóstico que contiene un anticuerpo Fv multimérico de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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