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JP7292377B2 - アフコシル化抗体およびその製造法 - Google Patents

アフコシル化抗体およびその製造法 Download PDF

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Description

発明の分野
本開示は、活性および治療特性が改善されたアフコシル化免疫機能分子(afucosylated immunologically functional molecule)を含むアフコシル化タンパク質、ならびにアフコシル化タンパク質を作製する方法に関する。
発明の背景
糖タンパク質は、触媒作用、シグナリング、細胞間コミュニケーション、ならびに分子認識および分子集合を含むヒトにおける多くの必須機能を媒介する。治療目的で多数の糖タンパク質が開発されており、かつここ20年で、天然に存在する分泌糖タンパク質の組み換え体(recombinant version)がバイオテクノロジー産業の主要製品となっている。例としては、エリトロポエチン(EPO)、治療用モノクローン抗体(治療用mAb)、組織プラスミノーゲン活性化因子(tPA)、インターフェロン-β(IFN-β)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、およびヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)が含まれる。
哺乳類においては5つの抗体のクラス、つまりIgM、IgD、IgG、IgAおよびIgEが存在する。主にヒトIgGクラスの抗体が、その長い血中半減期および機能的特徴、例えば各種エフェクター機能等のため、様々なヒトの病気の診断、予防および治療に主に用いられている。ヒトIgGクラス抗体は次の4つのサブクラス:IgG1、IgG2、IgG3およびIgG4にさらに分類される。IgGクラス抗体のエフェクター機能としての抗体依存性細胞傷害(ADCC)活性および補体依存性細胞傷害活性(CDC)に関し多くの研究が行われており、IgG1サブクラスの抗体は、ヒトIgGクラス抗体の中で最も優れたADCC活性およびCDC活性を有することが報告されている。
ヒトIgG1サブクラス抗体のADCC活性およびCDC活性の発現には、抗体のFc領域と、エフェクター細胞、例えばキラー細胞、ナチュラルキラー細胞、活性化されたマクロファージまたは類似のものの表面に存在する抗体受容体(以下、“FcγR”と称する)および各種補体成分との結合が要される。抗体ヒンジ領域およびC領域の第2のドメイン(以下、“Cγ2ドメイン”と称する)におけるいくつかのアミノ酸残基ならびにCγ2ドメインに連結する糖鎖もこの結合反応に重要であることが示唆されている。
抗体またはFc融合タンパク質のN-グリカンフコシル化の低減または阻害は、ADCC活性を高めることができる。ADCCは通常、ナチュラルキラー(NK)細胞の活性化を引き起こし、NK細胞表面のFc受容体による抗体コート細胞(antibody-coated cell)の認識に依存する。NK細胞におけるFc受容体へのFcドメインの結合は、Fcドメインの糖化の状態に影響される。加えて、FcドメインにおけるN-グリカンのタイプもADCC活性に影響する。よって、抗体組成物またはFc融合タンパク質組成物に関し、アフコシル(afucosyl)N-グリカンの相対量の増加は、FcγRIIIに対する結合親和性または組成物のADCC活性を高めることができる。
種、組織および細胞型を含む糖鎖付加に影響を与え得るいくつかの要因はいずれも、糖化の発生の仕方において重要であることが示されている。加えて、細胞外環境は、血清濃度のような培養条件の変更により、糖鎖付加に直接影響を与え得る。オリゴ糖産生に関わる特定の酵素の導入または過剰発現を含む特定の宿主生物において実現される糖化パターンを変えるため、様々な方法が提案されている(米国特許第5,047,335号(特許文献1)、米国特許第5,510,261号(特許文献2))。これらスキームは細胞内の方法に限定されない(米国特許第5,278,299号(特許文献3))。
国際公開第1998/58964号(特許文献4)は、実質的に全てのN結合型オリゴ糖がG2オリゴ糖である抗体組成物について記載している。G2は2つの末端Galsおよびno NeuAcsを有する二分岐構造を指す。国際公開第1999/22764号(特許文献5)は、そのCH2ドメインにN結合型G1、G0、またはG-1オリゴ糖を有する糖タンパク質を実質的に含まない抗体組成物に言及している。G1は1つのGalおよびno NeuAcsを有する二分岐構造を指し、G0は末端のNeuAcsまたはGalsが存在しない二分岐構造を指し、かつG-1はGlcNAcが1つ少ないコアユニットを指す。
国際公開第2000/61739号(特許文献6)は、YB2/0(ラットミエローマ)細胞により発現される抗hIL-5R抗体の47%がα1-6フコース結合型糖鎖を有しており、これに対してNSO(マウスミエローマ)細胞により発現されるそれら抗体では73%であったことを報告している。各種宿主細胞により発現されたα-hIL-5R抗体のフコース相対比はYB2/0<CHO/d<NSOであった。
国際公開第2002/31140号(特許文献7)および国際公開第2003/85118号(特許文献8)は、糖鎖へのフコース結合の修飾が、RNAiを用いα1,6-フコシルトランフエェラーゼの機能を抑制することによって制御できることを示している。細胞を用いて抗体組成物を製造するためのプロセスは、複合型N-グリコシド結合糖鎖におけるα結合により還元末端においてN-アセチルグルコサミンの位置6にフコースの位置1が結合した糖鎖を認識するレクチンに抵抗する細胞を用いるステップを含む。
糖鎖の構造は、ヒトIgG1サブクラス抗体のエフェクター機能において重要な役割を果たし、かつ糖鎖構造を変えることによってより優れたエフェクター機能を有する抗体を作製することが可能となり得る。しかし、糖鎖の構造は多種多様かつ複雑であり、糖鎖の生理学的役割のソリューションは不十分であると共に費用がかかるものである。よって、アフコシル化抗体を製造する方法が求められている。
米国特許第5,047,335号 米国特許第5,510,261号 米国特許第5,278,299号 国際公開第1998/58964号 国際公開第1999/22764号 国際公開第2000/61739号 国際公開第2002/31140号 国際公開第2003/85118号
参考文献
Figure 0007292377000001
本開示は、活性が改善されたアフコシル化抗体を含むアフコシル化タンパク質を製造する新規な方法に関する。本開示はまた、開示された方法により製造されるアフコシル化タンパク質、およびアフコシル化タンパク質を製造するのに用いる細胞に関する。開示されるアフコシル化抗体は、天然に存在する(naturally-occurring)フコシル化抗体に比して、抗体依存性細胞傷害(ADCC)活性が高められている。
本開示の1態様は、宿主細胞内でアフコシル化抗体を含むアフコシル化タンパク質を産生させる方法に関する。本開示の方法は概して、フコシル化経路の改変酵素をコードする核酸を宿主細胞に導入し、宿主細胞における抗体のフコシル化を阻害するステップを含む。改変酵素は、フコシル化経路における酵素に由来するものであり得る。特定の実施形態において、改変酵素は、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースエピメラーゼ-還元酵素(FX)、ならびに/またはフコシルトランスフェラーゼ(FUT1~FUT12、POFUT1、およびPOFUT2)のいずれかに由来するものであってよい。いくつかの実施形態において、改変酵素はGMDまたはFUTに由来するものであり得る。特定の実施形態では、改変酵素はα-1,6-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)に由来するものであり得る。改変酵素はフコシル化経路において宿主細胞の天然に存在する酵素の機能を阻害することができ、次いで宿主細胞における抗体のフコシル化が阻害される。
いくつかの実施形態において、アフコシル化抗体を含むアフコシル化タンパク質を製造する方法は、(a)宿主細胞を準備するステップ、(b)フコシル化経路の改変酵素をコードする核酸を宿主細胞に導入するステップ、および(c)宿主細胞内でアフコシル化タンパク質 を産生させるステップ、を含む。
本開示の別の態様は、本開示の方法により製造されるアフコシル化抗体を含むアフコシル化タンパク質に関する。アフコシル化抗体は、天然に存在するフコシル化抗体に比して、活性が向上かつ改善されている。いくつかの実施形態において、抗体は、ADCCが向上かつ改善されている。
本開示はまた、アフコシル化抗体を含むアフコシル化タンパク質を製造するのに用いる細胞に関する。
添付の図面を参照にしながら、以下の実施形態において本開示の詳細な説明を行う。
RC79細胞(RITUXAN(登録商標)を発現する安定クローン)、およびF83M、F8M1、F8M2、F8M3、またはF8D1変異タンパク質を発現する組換えRC79細胞内で産生されたFUT8タンパク質のウエスタンブロットプロファイルである。グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)の発現を、タンパク質ローディングコントロールとして用いている。変異FUT8酵素を発現するRC79組換え細胞内でのFUT8タンパク質の発現量は、親RC79細胞内でのFUT8タンパク質の発現量に類似するか、または同一である。 F83M変異タンパク質を発現するRC79組換え細胞およびRC79親細胞のフローサイトメトリー解析である。破線のピークは、ローダミン(Rhodamin)-LCAで染色した、F83Mを発現するRC79組換え細胞を表している。灰色で塗りつぶされたピークは、ローダミン-LCA染色をしていない、F83Mを発現するRC79組換え細胞(陰性対照)を表している。点線のピークは、ローダミン-LCAで染色した、RC79細胞(F83Mを発現しない親細胞)(陽性対照)を表している。 図3aおよび図3bはADCCアッセイの結果を示すグラフである。図3a~図3bは、ドナー1(図3a)およびドナー2(図3b)由来のPBMC細胞によるRITUXAN(登録商標)およびアフコシル化抗CD20 mAbのADCC活性をそれぞれ示している。アフコシル化抗CD20 mAb(クローンR1)のADCC活性は、RITUXAN(登録商標)に比べて著しく高い。 図3aの説明を参照のこと。 図4a~図4cは、SPRバイオセンサー(BIACORE(商標)X100)を用いたFcγRIIIa親和性アッセイのSPRセンサーグラム(sensorgram)を示すグラフである。Hisタグ化FcγRIIIa(1μg/mL)および5~80nMのアフコシル化抗CD20 mAb(図4a)、20~320nMのRITUXAN(登録商標)(図4b)、または5~80nMのGAZYVA(登録商標)(図4c)を流速30μL/minで順次、抗His抗体固定化CM5チップに通流させた。アフコシル化抗CD20 mAb(クローンR1)は、RITUXAN(登録商標)およびGAZYVA(登録商標)よりも、FcγRIIIaに対する強力な親和性を有していた。 図4aの説明を参照のこと。 図4aの説明を参照のこと。 RITUXAN(登録商標)およびアフコシル化抗CD20 mAbのCDC活性を示すグラフである。アフコシル化抗CD20 mAb(クローンR1)のCDC活性は、RITUXAN(登録商標)のそれと同程度であった。 食塩水(ビヒクル)、RITUXAN(登録商標)、またはアフコシル化抗CD20 mAb(クローンR1)で処理したマウスの腫瘍体積を示すグラフである。データ点は、腫瘍体積の平均値±SDを示す(各群n=5)。アフコシル化抗CD20 mAb(クローンR1)の抗腫瘍効率(anti-tumor efficacy)はRITUXAN(登録商標)に比べて著しく高い。 食塩水(ビヒクル)、RITUXAN(登録商標)、またはアフコシル化抗CD20 mAb(クローンR1)で処理したマウスから収集した腫瘍の重量を示すグラフである。アフコシル化抗CD20抗体(R1クローン)で処理したマウスの腫瘍重量は、RITUXAN(登録商標)およびビヒクル群に比べ著しく軽い。 食塩水(ビヒクル)、RITUXAN(登録商標)、またはアフコシル化抗CD20 mAb(クローンR1)で処理したマウスの体重を示すグラフである。データ点は腫瘍体積の平均値±SDを示す(各群n=5)。
発明の詳細な説明
本開示は、活性が改善されたアフコシル化抗体を製造する新規な方法に関する。本開示はまた、開示された方法により製造されるアフコシル化抗体、およびアフコシル化抗体を製造するのに用いる細胞に関する。開示されるアフコシル化抗体は、天然に存在するフコシル化抗体に比して、抗体依存性細胞傷害(ADCC)活性が高められている。
以下は、当業者が本発明の実施をする助けとなるように提示する詳細な説明である。本明細書に明示的に記載された実施形態の変更または変化が、本明細に含まれる情報の主旨また範囲を逸脱せずに、本開示に包含されるということを、当該分野において通常に知識を持つ者は理解するであろう。記載において用いられる用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものであって、本発明の限定を意図するものではない。下記において用いられる段落の表題は単に構成の目的上のものであって、記載された発明の対象(subject matter)を限定するものとして解されるべきではない。
本明細書に挙げられる全ての刊行物、特許出願、特許、図面およびその他参照文献は、それらの一部も含み、あたかも本明細書において完全に開示および引用されるかのように、それら全体が参照として援用される。
特に説明がない限り、本明細書において用いられる全ての技術用語および科学用語は、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する。単数形の用語「1つの(a)、(an)」、および「その(the)」は、文脈上明らかに他の意味を示す場合を除き、複数の指示対象を含む。同様に、単語「または(or)」は、文脈上明らかに他の意味を示す場合を除き、「および(and)」を含むよう意図されている。よって、「AまたはBを含む」は、A、またはB、或いはAおよびBを含むことを意味する。ポリペプチドに用いられる全てのアミノ酸のサイズ、および全ての分子量または分子質量の値はおおよそのものであり、説明のために提示されている。開示される方法の実施または試験には、本明細書に記載されたものと類似するまたは均等な方法および物質を用いることができるが、以下に好適な方法および物質が記載される。本明細書に挙げられる全ての刊行物、特許出願、特許、およびその他の参照文献は、その全体が参照することにより援用される。競合のケースにおいては、用語の解釈を含め、本明細書は調整される。さらに、物質、方法、および実施例は単に例示であって、限定されることが意図されていない。
1.細胞におけるフコシル化の阻害
本開示の1態様は、細胞におけるフコシル化を阻害または低減する方法に関する。
a.宿主細胞
酵母、昆虫、両生類、魚類、爬虫類、鳥類、哺乳類、もしくはヒト、またはハイブリドーマ細胞由来の宿主細胞を含む任意の適した宿主細胞を、アフコシル化抗体を製造するのに用いることができる。宿主細胞は、未改変細胞もしくは細胞株、または遺伝子改変された(例えば、生物学的産物の産生を促進するため)細胞株であってよい。いくつかの実施形態において、宿主細胞は、無血清培地のような所望の条件下、細胞懸濁培養または付着性細胞培養における増殖が可能となるように改変された細胞株である。
哺乳類の宿主細胞は、ヒトへの投与用の抗体に用いるのに有利であり得る。いくつかの実施形態において、宿主細胞はチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞であり、それは、多くの組換えタンパク質の発現に用いられる細胞株である。組換えタンパク質の発現に一般的に用いられるさらなる哺乳類の細胞株には、293HEK細胞、HeLa細胞、COS細胞、NIH/3T3細胞、Jurkat細胞、NSO細胞、およびHUVEC細胞が含まれる。他の実施形態において、宿主細胞は、抗体を発現する組換え細胞である。
本明細書にて提示される方法に有用なヒト細胞株の例には、293T(胎児性腎臓(embryonic kidney))、786-0(腎臓)、A498(腎臓)、A549(肺胞基底上皮(alveolar basal epithelial))、ACHN(腎臓)、BT-549(乳房)、BxPC-3(膵臓)、CAKI-1(腎臓)、Capan-i(膵臓)、CCRF-CEM(白血病)、COLO 205(結腸)、DLD-1(結腸)、DMS 114(小細胞肺(small cell lung))、DU145(前立腺)、EKVX(非小細胞肺)、HCC-2998(結腸)、HCT-15(結腸)、HCT-1 16(結腸)、HT29(結腸)、S IT- 1080(線維肉腫)、HEK 293(胎児性腎臓)、HeLa(子宮頚部癌)、HepG2(肝細胞癌)、HL-60(TB)(白血病)、HOP-62(非小細胞肺)、HOP-92(非小細胞肺)、HS 578T(乳房)、HT-29(結腸腺癌)、IG-OV1(卵巣)、IMR32(神経芽腫)、Jurkat(Tリンパ球)、K-562(白血病)、KM 12(結腸)、KM20L2(結腸)、LANS(神経芽腫)、LNCap.FGC(コーカサス人種前立腺腺癌(Caucasian prostate adenocarcinoma))、LOX IMV1(メラノーマ)、LXFL 529(非小細胞肺)、M 14(メラノーマ)、M19-MEL(メラノーマ)、MALME-3M(メラノーマ)、MCFIOA(乳腺上皮細胞)、MCI'7(乳房)、MDA-MB-453(乳腺上皮細胞)、MDA-MB-468(乳房)、MDA-MB-231(乳房)、MDA-N(乳房)、MOLT-4(白血病)、NCl/ADR-RES(卵巣)、NCI- 1122.0(非小細胞肺)、NCI-H23(非小細胞肺)、NC1-H322M(非小細胞肺)、NCI-H460(非小細胞肺)、NCI-H522(非小細胞肺)、OVCAR-3(卵巣)、QVCAR-4(卵巣)、OVCAR-5(卵巣)、OVCAR-8(卵巣)、P388(白血病)、P388/ADR(白血病)、PC-3(前立腺)、PERC6(登録商標)(El-形質転換胎児性網膜)、RPMI-7951(メラノーマ)、RPMI-8226(白血病)、RXF 393(腎臓)、RXF-631(腎臓)、Saos-2(骨)、SF-268(CNS)、SF-295(CNS)、SF-539(CNS)、SHP-77(小細胞肺)、SH-SY5Y(神経芽腫)、SK-BR3(乳房)、SK-MEL-2(メラノーマ)、SK-MEL-5(メラノーマ)、SK-MEL-28(メラノーマ)、SK-OV-3(卵巣)、SN12K1(腎臓)、SN12C(腎臓)、SNB-19(CNS)、SNB-75(CNS)、SNB-78(CNS)、SR(白血病)、SW-620(結腸)、T-47D(乳房)、THP-1(単球由来マクロファージ)、TK-10(腎臓)、U87(神経膠芽腫)、U293(腎臓)、U251(CNS)、UACC-257(メラノーマ)、UACC-62(メラノーマ)、UO-31(腎臓)、 W138(肺)、およびXF 498(CNS)の細胞株が含まれる。
本明細書にて提示される方法に有用な非ヒト霊長類細胞株の例には、サル腎臓(CVI-76)、アフリカミドリザル腎臓(VERO-76)、ミドリザル繊維芽細胞(COS-1)、およびSV40(COS-7)により形質転換されたサル腎臓(CVI)細胞の細胞株が含まれる。さらなる哺乳類細胞株は当業者には周知であり、かつアメリカ培養細胞系統保存機関(ATCC)カタログ(Manassas,VA)において整理されている。
b.フコシル化経路における酵素の改変
本開示のアフコシル化抗体は、タンパク質のフコシル化を低減または阻害するようにフコシル化経路を変えた宿主細胞内で産生され得る。
i.改変酵素(Modified enzyme)
本明細書で用いられる「改変酵素」という語句は、改変後にタンパク質の天然の酵素活性を改変または破壊するように変化させたフコシル化経路に天然に存在する、または野生型酵素由来のタンパク質を指す。改変酵素は、その野生型対応物を阻害または干渉して、宿主細胞における野生型酵素の活性を変える、抑制する、または低減する能力を有する。
改変酵素は、天然に存在する酵素を改変することによって、例えば、タンパク質の総電荷を変えること、化学的部分もしくはタンパク質部分を共有結合的に付着させること、アミノ酸置換、挿入、および/もしくは欠失を導入すること、ならびに/または任意のこれらの組み合わせによって製造することができる。いくつかの実施形態において、その天然に存在する酵素対応物に比べ、改変酵素はアミノ酸置換、付加、および/または欠失を有する。いくつかの実施形態において、その天然に存在する対応物に比べ、改変酵素は、1個~約20個のアミノ酸置換、付加、および/または欠失を有する。アミノ酸置換、付加、および挿入は天然または非天然アミノ酸を用いて達成され得る。非天然存在アミノ酸には、限定はされないが、ε-Nリジン、β-アラニン、オルニチン、ノルロイシン、ノルバリン、ヒドロキシプロリン、チロキシン、γ-アミノ酪酸、ホモセリン、シトルリン、アミノ安息香酸、6-アミノカプロン酸(Aca;6-アミノヘキサン酸)、ヒドロキシプロリン、メルカプトプロピオン酸(MPA)、3-ニトロチロシン、ピログルタミン酸、および類似のものが含まれる。天然に存在するアミノ酸には、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシンおよびバリンが含まれる。
改変酵素は、フコシル化経路における任意の天然に存在する酵素に由来するものであってよい。例えば、改変酵素は、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースエピメラーゼ-還元酵素(FX)、および/またはガラクトシド2-アルファ-L-フコシルトランスフェラーゼ1(FUT1)、ガラクトシド2-アルファ-L-フコシルトランスフェラーゼ2(FUT2)、ガラクトシド3(4)-L-フコシルトランスフェラーゼ(FUT3)、アルファ(1,3)フコシルトランスフェラーゼ、骨髄特異的(FUT4)、アルファ-(1,3)-フコシルトランスフェラーゼ(FUT5)、アルファ-(1,3)-フコシルトランスフェラーゼ(FUT6)、アルファ-(1,3)-フコシルトランスフェラーゼ(FUT7)、アルファ-(1,6)-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)、アルファ-(1,3)-フコシルトランスフェラーゼ(FUT9)、タンパク質O-フコシルトランスフェラーゼ1(POFUT1),タンパク質O-フコシルトランスフェラーゼ2(POFUT2)を含むフコシルトランスフェラーゼのうちのいずれかに由来するものであってよい。
いくつかの実施形態において、フコシル化経路における1つよりの多くの酵素が改変される。特定の実施形態では、改変酵素は、GMD、FX、および/またはFUT8に由来するものである。
ii.改変酵素をコードする核酸
本開示のアフコシル化抗体は、タンパク質のフコシル化を低減または阻害するようにフコシル化経路を変えた宿主細胞内で産生され得る。
いくつかの実施形態において、宿主細胞のフコシル化経路は、フコシル化経路における改変酵素をコードする核酸を細胞に導入することにより改変される。例えば、改変酵素をコードする核酸を、発現ベクター中に挿入し、宿主細胞にトランスフェクトすることができる。改変酵素をコードする核酸分子を、一過的に宿主細胞に導入するか、または宿主細胞のゲノムに安定にインテグレートすることができる。標準的な組換えDNA方法論を用いて改変酵素をコードする核酸を産生し、発現ベクターに核酸を組み込み、そしてベクターを宿主細胞に導入することができる。
いくつかの実施形態において、宿主細胞は2つ以上の改変酵素を発現することができる。例えば、宿主細胞に、2つ以上の改変酵素をコードする核酸をトランスフェクトすることができる。あるいは、宿主細胞に、各々が1つ以上の改変酵素をコードする1つより多い核酸をトランスフェクトすることができる。
改変酵素をコードする核酸は、追加の核酸配列を含んでいてよい。例えば、核酸は、宿主細胞におけるタンパク質の発現を制御するタンパク質タグ、選択マーカー、または調節配列、例えばプロモーター、エンハンサー、または核酸の転写もしくは翻訳を制御する他の発現制御エレメント(例えばポリアデニル化シグナル)を含んでいてよい。このような調節配列は当該分野において周知である。当業者は、調節配列の選択を含む発現ベクターの選択が、形質転換されるべき宿主細胞の選択、所望のタンパク質の発現のレベル等を含むいくつかの要因に左右され得るということを理解するであろう。哺乳類宿主細胞発現の例示的な調節配列には、哺乳類細胞における高レベルのタンパク質発現を誘導するウイルス要素、例えば、サイトメガロウイルス(CMV)(例えばCMVプロモーター/エンハンサー)、シミアンウイルス40(SV40)(例えばSV40プロモーター/エンハンサー)、アデノウイルス(例えばアデノウイルス主要後期プロモーター(adenovirus major late promoter, AdMLP))、およびポリオーマウィルスに由来するプロモーターおよび/またはエンハンサーが含まれる。
特定の実施形態において、GMD、FX、および/またはFUTに由来する改変酵素を含む核酸配列を宿主細胞に導入する。改変酵素を発現する宿主細胞において、フコシル化経路が変化する、阻害される、または低減することになる。
c.改変酵素を発現する宿主細胞
本開示の別の態様は、フコシル化経路における改変酵素を発現する宿主細胞に関する。宿主細胞内における改変酵素の発現は野生型酵素の活性を妨害し、その結果としてフコシル化経路が阻害または低減される。よって、改変酵素を発現する宿主細胞内で産生されるタンパク質(例えば抗体)はアフコシル化される。
本明細書で用いられる語句「低フコシル化細胞」または「低フコシル化宿主細胞」は、細胞がフコシル化経路における改変酵素を発現することにより、フコシル化経路が阻害または低減された細胞を指す。
低フコシル化細胞は、フコシル化経路における改変酵素をコードする核酸配列を含む発現ベクターを宿主細胞にトランスフェクトすることによって、作製することができる。トランスフェクションは、当該分野において周知である技術を用いて実施することができる。例えば、トランスフェクションは、化学ベースの方法(例えば、脂質、リン酸カルシウム、カチオンポリマー、DEAE-デキストラン、活性化デンドリマー、磁気ビーズ等)を用いることにより、機器ベースの方法(例えばエレクトロポレーション、微粒子銃技術、マイクロインジェクション、レーザーフェクション(laserfection)/オプトインジェクション(optoinjection)等)により、またはウイルスベースの方法により、実施することができる。
発現ベクターに存在する選択マーカーを用い、非トランスフェクト細胞からトランスフェクト細胞を選別および単離することができる。加えて、様々な技術により、正常なフコシル化経路を有する細胞から、フコシル化経路が阻害または低減されたトランスフェクト細胞をさらに選別および単離することができる。例えば、フコシル化は、抗体、レクチン、代謝標識、または化学酵素的なストラテジーを用いて測定することができる。加えて、フコシル化経路が阻害または低減された細胞は、トランスフェクト細胞をレンズ豆レクチン(Lens culinaris agglutinin(LCA), Vector laboratories L-1040)に曝露することによって選別することができる。LCAは、N結合型オリゴ糖のα-1,6-フコシル化トリマンノース-コア構造を認識し、この構造を発現する細胞を細胞死経路へと送る。よって、LCAへの曝露を生き延びた細胞は、フコシル化経路が阻害または低減されたものであり、低フコシル化細胞と見なされる。
2.アフコシル化タンパク質
本開示の別の態様は、アフコシル化タンパク質を製造する方法に関する。いくつかの実施形態において、アフコシル化タンパク質はアフコシル化抗体である。
a.タンパク質
アフコシル化タンパク質として製造され得るタンパク質の非限定的な例には、GP-73、ヘモペキシン、HBsAg、B型肝炎ウイルス粒子、アルファ-酸-糖タンパク質、アルファ-1-抗キモトリプシン、アルファ-1-抗キモトリプシンHis-Pro-less、アルファ-1-アンチトリプシン、セロトランスフェリン、セルロプラスミン、アルファ-2-マクログロブリン、アルファ-2-HS-糖タンパク質、アルファ-フェトプロテイン、ハプトグロビン、フィブリノゲンガンマ鎖前駆体、免疫グロブリン(IgG、IgA、IgM、IgD、IgE、および類似のものを含む)、APO-D、キニノゲン、ヒスチジンリッチ糖タンパク質、補体因子1前駆体、補体因子I重鎖、補体因子I軽鎖、補体C1s、補体因子B前駆体、補体因子B Baフラグメント、補体因子B Bbフラグメント、補体C3前駆体、補体C3ベータ鎖、補体C3アルファ鎖、C3aアナフィラトキシン、補体C3bアルファ’鎖、補体C3cフラグメント、補体C3dgフラグメント、補体C3gフラグメント、補体C3dフラグメント、補体C3fフラグメント、補体C5、補体C5ベータ鎖、補体C5アルファ鎖、C5aアナフィラトキシン、補体C5アルファ’鎖、補体C7、アルファ-1 B糖タンパク質、B-2-糖タンパク質、ビタミンD結合タンパク質、インターアルファトリプシンインヒビター重鎖H2、アルファ-1B-糖タンパク質、アンジオテンシノーゲン前駆体、アンジオテンシン-1、アンジオテンシン-2、アンジオテンシン-3、GARPタンパク質、ベータ-2-糖タンパク質、クラステリン(Apo J)、インテグリンアルファ-8前駆体糖タンパク質、インテグリンアルファ-8重鎖、インテグリンアルファ-8軽鎖、C型肝炎ウイルス粒子、elf-5、キニノゲンHSP33-ホモログ、リシルエンドペプチダーゼならびにロイシンリッチリピート含有タンパク質32前駆体が含まれる。
b. 抗体
本明細書で用いられる用語「抗体」は、フコシル化され得るインタクト抗体分子およびそのフラグメントを広く包含する。例えば、抗体には、完全集合(fully assembled)免疫グロブリン(例えば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、単一特異性抗体、多特異性抗体、キメラ抗体、脱免疫化(deimmunized)抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体、霊長類化抗体、単鎖抗体、単一ドメイン抗体、合成抗体、および組換抗体);所望の活性または機能を有するインタクト抗体の部分(例えば、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、scFv、単一ドメインフラグメントを含む抗体の免疫学的フラグメント);ならびにフコシル化され得るFcドメインを含むペプチドおよびタンパク質(例えばFc融合タンパク質)が含まれる。
本明細書で用いられる用語「アフコシル化抗体」は、自然な状態の下で産生された抗体に比べ、フコシル化が阻害または著しく低減される条件下で産生された抗体またはその抗体フラグメントを指す。本開示の方法により製造されたアフコシル化抗体は、完全に(100%)アフコシル化されているものであり得るか、あるいは、フコシル化およびアフコシル化分子の混合を含むものであり得る。例えば、いくつかの実施形態において、開示された方法により製造される抗体は、約20%~約100%アフコシル化された分子を含み得る。他の実施形態では、開示された方法により製造される抗体は、約40%~約100%アフコシル化された分子を含み得る。特定の実施形態において、開示された方法により製造される抗体は、少なくとも約20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97、98%、99%、または100%アフコシル化された分子を含む。全てのN-グリコシル化抗体またはそのフラグメント(例えば、Fc融合タンパク質)がアフコシル化されている必要はない。
.抗体のタイプ
本明細書に開示された方法を用い、任意の抗体をアフコシル化抗体として製造することができる。開示された方法を用いて製造され得る抗体のタイプに限定はない。以下は、製造され得る抗体の例示列挙(non-exhaustive list)である:
腫瘍関連抗原を認識する抗体の例には、抗GD2抗体、抗GD3抗体、抗GM2抗体、抗HER2抗体,抗CD52抗体、抗MAGE抗体、抗HM124抗体、抗副甲状腺ホルモン関連タンパク質(PTHrP)抗体、抗塩基性線維芽細胞増殖因子抗体および抗FGF8抗体、抗塩基性線維芽細胞増殖因子受容体抗体および抗FGFS受容体抗体、抗インスリン様増殖因子抗体、抗インスリン様増殖因子受容体抗体、抗PMSA抗体、抗血管内皮細胞増殖因子抗体、抗血管内皮細胞増殖因子受容体抗体ならびに類似のものが含まれる。
アレルギーまたは炎症関連抗原を認識する抗体の例には、抗インターロイキン6抗体、抗インターロイキン6受容体抗体、抗インターロイキン5抗体、抗インターロイキン5受容体抗体および抗インターロイキン4抗体、抗腫瘍壊死因子抗体、抗腫瘍壊死因子受容体抗体、抗CCR4抗体、抗ケモカイン抗体、抗ケモカイン受容体抗体および類似のものが含まれる。
循環器疾患関連抗原を認識する抗体の例には、抗GpIIb/IIIa抗体、抗血小板由来増殖因子抗体、抗血小板由来増殖因子受容体抗体および抗血液凝固因子抗体ならびに類似のものが含まれる。
ウイルスまたは細菌感染関連抗原を認識する抗体の例には、抗gpl 20抗体、抗CD4抗体、抗CCR4抗体および抗ベロ毒素抗体ならびに類似のものが含まれる。
いくつかの治療用抗体は市販されており、例えば、VEGFに結合する抗体(例えばベバシズマブ(Bevacizumab)(AVASTIN(登録商標)))、EGFRに結合する抗体(例えばセツキシマブ(Cetuximab)(ERBITUX(登録商標)))、HER2に結合する抗体(例えばトラスツズマブ(Trastuzumab)(HERCEPTIN(登録商標)))、およびCD20に結合する抗体(例えばリツキシマブ(Rituximab)(RITUXAN(登録商標)))、ならびにTNFaに結合するFc融合タンパク質(例えば、TNF受容体(p75)の受容体結合ドメインを含むエタネルセプト(Etanercept)(ENBREL(登録商標))、CD2に結合するFc融合タンパク質(例えば、LFA-3のCD2結合ドメインを含むアレファセプト(Alefacept)(AMEVIVE(登録商標)))、またはB7に結合するFc融合タンパク質(CTLA4のB7結合ドメインを含むアバタセプト(Abatacept)(ORENCIA(登録商標)))である。
3.アフコシル化タンパク質を製造する方法
本開示のアフコシル化抗体を含むアフコシル化タンパク質は低フコシル化細胞内で産生される。当該分野において周知である技術を用い、例えばタンパク質をコードする発現ベクターを低フコシル化細胞にトランスフェクトすることで、アフコシル化タンパク質を低フコシル化細胞内で発現させることができる。
当該分野において周知である技術を用いてタンパク質をコードする発現ベクターを作製することができる。例えば、好ましくはタンパク質が発現されることとなる生物にとって最適化されたコドンを用い、アミノ酸配列を核酸配列に逆翻訳することにより、発現ベクターを構築することができる。次いで、タンパク質をコードする核酸、および任意の他の調節エレメントを組み立てて、所望の発現ベクターに挿入することができる。改変酵素を含む発現ベクターについて上述したように、発現ベクターは、追加の核酸配列、例えばタンパク質の発現を制御するタンパク質タグ、選択マーカー、または調節配列を含んでいてよい。次いで、トランスフェクションにより発現ベクターを宿主細胞に導入することができる。トランスフェクションは当該分野において周知である技術を用いて実施することができる。例えば、トランスフェクションは、化学ベースの方法(例えば、脂質、リン酸カルシウム、カチオンポリマー、DEAE-デキストラン、活性化デンドリマー、磁気ビーズ等)を用いて、機器ベースの方法(例えばエレクトロポレーション、微粒子銃技術、マイクロインジェクション、レーザーフェクション(laserfection)/オプトインジェクション(optoinjection)等)により、またはウイルスベースの方法により、実施することができる。次いで、選択した発現系および宿主に適した条件下、トランスフェクト細胞内でタンパク質を発現させることができる。次いで、発現されたタンパク質を、アフィニティーカラムまたは当該分野で周知の他の手法を用いて精製することができる。
改変酵素をコードする核酸(低フコシル化細胞となる)、およびタンパク質をコードする核酸(タンパク質を発現する)を、任意の順序で宿主細胞にトランスフェクトし、アフコシル化タンパク質を産生させることができる。例えば、宿主細胞に、先ず改変酵素をコードする核酸(低フコシル化細胞となる)をトランスフェクトしてから、タンパク質をコードする核酸(タンパク質を発現する)をトランスフェクトすることができる。あるいは、宿主細胞に、先ずタンパク質をコードする核酸(タンパク質を発現する)をトランスフェクトしてから、改変酵素をコードする核酸(低フコシル化細胞となる)をトランスフェクトすることができる。他の変形形態では、宿主細胞に、改変酵素をコードする核酸(低フコシル化細胞となる)、およびタンパク質をコードする核酸(タンパク質を発現する)を同時にトランスフェクトすることができる。
特定の実施形態において、下記のステップにしたがって、先ず低フコシル化細胞を作製してから、タンパク質をコードする核酸を低フコシル化細胞にトランスフェクトすることにより、アフコシル化タンパク質を製造する:
a)タンパク質を発現するのに適した宿主細胞を得る;
b)改変酵素をコードする核酸を宿主細胞にトランスフェクトする;
c)低フコシル化を有するトランスフェクト細胞を選別および/または単離する;
d)タンパク質をコードする核酸を低フコシル化細胞にトランスフェクトする;
e)タンパク質をコードする核酸をトランスフェクトした低フコシル化細胞を選別および/または単離する;
f)低フコシル化細胞内でのタンパク質の発現を誘発する。
別の実施形態では、下記のステップにしたがって、宿主細胞に先ずはタンパク質をコードする核酸をトランスフェクトしてから、その細胞に改変酵素をコードする核酸をトランスフェクトすることにより、アフコシル化タンパク質を製造する:
a)タンパク質を発現するのに適した宿主細胞を得る;
b)タンパク質をコードする核酸を宿主細胞にトランスフェクトする;
c)タンパク質をコードする核酸をトランスフェクトした細胞を選別および/または単離する;
d)改変酵素をコードする核酸をステップ(c)における細胞にトランスフェクトする;
e)低フコシル化を有するステップ(d)におけるトランスフェクト細胞を選別および/または単離する;
f)低フコシル化細胞内でのタンパク質の発現を誘発する。
上記実施形態の変形形態において、アフコシル化タンパク質を:
a)タンパク質を発現または過剰発現する宿主細胞を得る;
b)改変酵素をコードする核酸を宿主細胞にトランスフェクトする;
c)低フコシル化を有するトランスフェクト宿主細胞を選別および/または単離する;
d)低フコシル化細胞内でのタンパク質の発現を誘発する
ことにより製造する。
また別の実施形態において、下記のように、改変酵素をコードする核酸(低フコシル化細胞となる)、およびタンパク質をコードする核酸(タンパク質を発現する)を同時に宿主細胞にトランスフェクトすることにより、アフコシル化タンパク質を製造する:
a)タンパク質を発現するのに適した宿主細胞を得る;
b)宿主細胞に、タンパク質をコードする第1の核酸および改変酵素をコードする第2の核酸をトランスフェクトする;
c)タンパク質を発現し、かつ低フコシル化を有するトランスフェクト宿主細胞を選別および/または単離する;
d)低フコシル化細胞内でのタンパク質の発現を誘発する。
上述した方法を用いて製造された抗体を含むアフコシル化タンパク質を、当該分野において周知である方法を用いて精製することができる。例えば、上述した方法により製造された抗体を含むアフコシル化タンパク質を、生理化学的分画(physiochemical fractionation)、抗体クラス特異的アフィニティー、抗原特異的アフィニティー等により精製することができる。
4.アフコシル化抗体の改善された特性
本開示の方法により製造されるアフコシル化抗体は、標準的な方法を用いて製造された抗体に比べ、特性が改善されている。
精製アフコシル化抗体の活性は、ELISAおよび蛍光法および類似の方法により測定することができる。抗原陽性培養細胞株の細胞傷害活性を、そのADCCおよびCDCおよび類似のものを測定することによって評価することができる。ヒトにおける抗体の安全性および治療効果は、比較的ヒトに近い動物種の適したモデルを用いて評価することができる。
a.ADCC活性の向上
本開示のアフコシル化抗体は、標準的な方法を用いて製造された抗体に比べ、ADCC活性が向上している。
本明細書で用いられる「ADCC活性」は、抗体依存性細胞傷害(ADCC)反応を誘発する抗体の能力を指す。ADCCは、FcRsを発現する抗原非特異的な細胞障害性細胞(例えばナチュラルキラー(NK)細胞、好中球、およびマクロファージ)が、標的細胞の表面に結合した抗体を認識した後、標的細胞の溶解(つまり「殺傷」)を引き起こすという細胞性反応である。ADCCにおける主要なメディエーター細胞はナチュラルキラー(NK)細胞である。NK細胞はFcγRIIIを発現し、FcγRIIIAは活性化受容体であり、FcγRIIIBは阻害性受容体である。単球はFcγRI、FcγRIIおよびFcγRIIIを発現する。ADCC活性は、実施例3で述べられるアッセイのようなin vitroアッセイを用いて直接評価することができる。
ADCC活性はin vitroアッセイを用いて直接評価することができる。いくつかの実施形態において、本開示のアフコシル化抗体のADCC活性は、野生型対照自体のそれよりも少なくとも0.5、1、2、3、5、10、20、50、100倍高い。
アフコシル化抗体のADCC活性は高められているため、アフコシル化された治療用抗体は、それらのフコシル化対応物に比べ、より低い量または濃度で投与することが可能である。いくつかの実施形態において、本開示のアフコシル化抗体の濃度は、そのフコシル化対応物と比較して、少なくとも2、3、5、10、20、30、50、または100倍低くてよい。いくつかの実施形態において、本開示のアフコシル化抗体は、その野生型対応物と比較して、より高い最大標的細胞溶解(maximal target cell lysis)を示し得る。例えば、本開示のアフコシル化抗体の最大標的細胞溶解は、その野生型対応物と比較して、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%またはそれ以上高い。
b.CDC活性の向上
本開示のアフコシル化抗体は、標準的な方法を用いて製造された抗体に比べ、補体依存性細胞傷害(CDC)活性が向上している。
本明細書で用いられる「CDC活性」は、標的細胞に結合した抗体を認識した後に、標的細胞の溶解を引き起こす補体系の1つまたはそれ以上の成分の反応を指す。本開示のアフコシル化抗体はCDC活性を低減または抑制することはないが、その代わりとして、そのフコシル化対応物と同様に、またはこれに比べてよりCDC活性を維持する。
本発明はCDC機能が高められたアフコシル化抗体をさらに提供する。1実施形態において、本発明のFc変異体は向上したCDCを有する。別の実施形態において、前記アフコシル化抗体は、類似の(comparable)分子のそれに比べ、少なくとも2倍、または少なくとも3倍、または少なくとも5倍または少なくとも10倍または少なくとも50倍または少なくとも100倍高いCDC活性を有する。
4.アフコシル化抗体の使用
本開示のアフコシル化抗体は、静脈内(i.v.)、皮下(s.c.)、筋肉内(i.m.)、皮内(i.d.)、腹腔内(i.p.)、または任意の粘膜表面経由、例えば経口(p.o.)、舌下(s.l.)、口腔、経鼻的、直腸性、経膣的、または経肺経路(via pulmonary route)投与することができる。
アフコシル化抗体は、癌、炎症性疾患、免疫および自己免疫疾患、アレルギー、循環器疾患(例えば動脈硬化症)、ならびにウイルスまたは細菌感染を含む様々な疾患を治療または予防するのに有用である。
本発明のアフコシル化抗体の用量は、対象および特定の投与の形態によって変化し得る。必要な投薬量は、限定はされないが、抗体のターゲット、対象の種、および対象の大きさ/体重を含む当業者には周知である多数の要因によって変わり得る。投薬量は0.1~100,000μg/kg体重の範囲とすることができる。アフコシル化抗体は単回投与または複数回投与で投与することができる。アフコシル化抗体は、24時間に1回、24時間に複数回、または持続注入により投与することができる。アフコシル化抗体は、連続的に、または特定のスケジュールで投与することができる。動物モデルから得られる用量-反応曲線により有効用量を推定することが可能である。
4.特定の実施形態
本発明の特定の実施形態には、限定はされないが、下記のものが含まれる:
(1)フコシル化経路の少なくとも1つの改変酵素をコードする核酸を宿主細胞に導入してアフコシル化タンパク質を産生させるステップを含む、宿主細胞内でアフコシル化タンパク質を産生させるための方法。
(2)改変酵素が、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースエピメラーゼ-還元酵素(FX)、またはフコシルトランスフェラーゼ(FUT)に由来する、(1)に記載の方法。
(3)改変酵素がフコシルトランスフェラーゼ(FUT)に由来する、(1)に記載の方法。
(4)改変酵素がα-1,6-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)に由来する、(1)に記載の方法。
(5)改変酵素が、宿主細胞において、改変酵素の由来元である野生型酵素の活性を低減または阻害する、(1)に記載の方法。
(6)改変酵素が宿主細胞においてフコシル化を阻害または低減する、(1)に記載の方法。
(7)宿主細胞内で産生されるアフコシル化タンパク質が、アフコシル化抗体またはそのフラグメントである、(1)に記載の方法。
(8)アフコシル化抗体またはそのフラグメントが少なくとも90%アフコシル化されている、(7)に記載の方法。
(9)そのフコシル化対応物と比較して、アフコシル化抗体は抗体依存性細胞傷害(ADCC)活性が高められている、(7)に記載の方法。
(10)そのフコシル化対応物と比較して、アフコシル化抗体の補体依存性細胞傷害(CDC)活性が低減または抑制されていない、(7)に記載の方法。
(11)フコシル化経路の改変酵素をコードする第1の核酸配列および産生されるべきタンパク質をコードする第2の核酸配列を宿主細胞にトランスフェクトするステップを含む宿主細胞内でアフコシル化されたタンパク質を産生させる方法。
(12)第1の核酸および第2の核酸が同時に宿主細胞にトランスフェクトされる、(11)に記載の方法。
(13)産生されたアフコシル化タンパク質が抗体および/またはそのフラグメントである、(12)に記載の方法。
(14)第1の核酸が、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースエピメラーゼ-還元酵素(FX)、および/またはフコシルトランスフェラーゼ(FUT)由来の改変酵素をコードする、(11)に記載の方法。
(15)第1の核酸がα-1,6-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)由来の改変酵素をコードする、(11)に記載の方法。
(16)
(a)改変酵素をコードする第1の核酸を宿主細胞にトランスフェクトするステップ;
(b)低フコシル化を有するトランスフェクト細胞を選別および単離するステップ;
(c)産生されるべきタンパク質をコードする第2の核酸を低フコシル化細胞にトランスフェクトするステップ;
(d)低フコシル化細胞内で産生されるべきタンパク質を発現させるステップ
を含む(11)に記載の方法。
(17)産生されたアフコシル化タンパク質が抗体および/またはそのフラグメントである、(11)に記載の方法。
(18)
(a)産生されるべきタンパク質をコードする第2の核酸を宿主細胞にトランスフェクトするステップ;
(b)第2の核酸がトランスフェクトされた細胞を選別および単離するステップ;
(c)改変酵素をコードする第1の核酸をステップ(b)における細胞にトランスフェクトするステップ;
(d)低フコシル化を有するトランスフェクト細胞を選別および単離するステップ;
(e)低フコシル化細胞内で産生されるべきタンパク質を発現させるステップ
を含む(11)に記載の方法。
(19)産生されたアフコシル化タンパク質が抗体および/またはそのフラグメントである、(18)に記載の方法。
5.さらなる実施形態
本発明のさらなる実施形態には、限定はされないが、下記のものが含まれる:
(1)少なくとも1つの改変酵素をコードする核酸を宿主細胞に導入して宿主細胞内でアフコシル化抗体を産生させるステップを含む、アフコシル化抗体を製造するための方法。
(2)改変酵素が、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースエピメラーゼ-還元酵素(FX)、またはフコシルトランスフェラーゼ(FUT)由来である、(1)に記載の方法。
(3)改変酵素がフコシルトランスフェラーゼ(FUT)由来である、(1)に記載の方法。
(4)改変酵素がα-1,6-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)由来である、(1)に記載の方法。
(5)改変酵素が宿主細胞における野生型フコシル化酵素の活性を阻害する、(1)に記載の方法。
(6)改変酵素が宿主細胞における抗体のフコシル化を阻害および/または低減する、(1)に記載の方法。
(7)アフコシル化抗体のADCCが高められている、(1)に記載の方法。
(8)アフコシル化抗体のCDC活性が低減または抑制されていない、(1)に記載の方法。
(9)
(a)宿主細胞を準備するステップ、
(b)少なくとも1つの改変酵素をコードする核酸を宿主細胞に導入するステップ、および
(c)宿主細胞内でアフコシル化抗体を産生させるステップ
を含む、アフコシル化抗体を製造するための方法。
(10)ステップ(a)において、宿主細胞は、抗体をコードする少なくとも1つの核酸を含む、(9)に記載の方法。
(11)ステップ(b)の後に、抗体をコードする核酸を宿主細胞にさらに導入する(9)に記載の方法。
(12)改変酵素が、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)、GDP-4-ケト-6-デオキシ-D-マンノースエピメラーゼ-還元酵素(FX)、および/またはフコシルトランスフェラーゼ(FUT)由来である、(9)に記載の方法。
(13)改変酵素がフコシルトランスフェラーゼ(FUT)由来である、(9)に記載の方法。
(14)改変酵素がα-1,6-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)由来である、(9)に記載の方法。
(15)改変酵素が、宿主細胞におけるフコシル化酵素の活性を阻害する、(9)に記載の方法。
(16)改変酵素が、宿主細胞における抗体の糖化を阻害および低減する、(9)に記載の方法。
(17)アフコシル化抗体のADCCが高められている、(9)に記載の方法。
(18)アフコシル化抗体のCDC活性が低減または抑制されていない、(9)に記載の方法。
(19)(1)または(9)に記載の方法で製造されたアフコシル化抗体であって、ADCCが高められている、アフコシル化抗体。
(20)アフコシル化抗体がヒト抗体またはそのフラグメントである、(19)に記載の抗体。
(21)アフコシル化抗体が元のCDC活性を維持する、(19)に記載の抗体。
(22)(19)に記載のアフコシル化抗体と、医薬的に許容される担体または賦形剤とを含む、医薬組成物。
(23)少なくとも1つの改変酵素をコードする核酸を含む低フコシル化を有するか、または有さない、細胞。
本発明のさらなる特定の実施形態には、限定はされないが、以下の実施例が含まれる。
実施例1
フコシル化経路における改変酵素および改変酵素を発現する安定細胞株の作製
1.細胞株
ジヒドロ葉酸還元酵素活性が欠乏したCHO細胞変異体である市販のCHOdhfr(-)細胞株(ATCC CRL-9096)をCulture Collection and Research Center(CCRC,台湾)より購入した。そのCHOdhfr(-)細胞株を3つの別々の培養物に分け、次のように処理した。
第1の培養物に、RITUXAN(登録商標)(リツキシマブ、タンパク質CD20に対するキメラモノクローナル抗体)をコードする発現ベクターをトランスフェクトした。RITUXAN(登録商標)を発現する安定クローンを得ると共に、RC79と同定した。
第2の培養物に、HERCEPTIN(登録商標)(トラスツズマブ、タンパク質HER2に対するモノクローナル抗体)をコードする発現ベクターをトランスフェクトした。HERCEPTIN(登録商標)を発現する安定クローンを得ると共に、HC59と同定した。
第3の培養物を処理せずにおき、CHOdhfr(-)細胞株のままとした。
2.FUT8およびGMDの改変酵素をコードする発現ベクターの構築
改変酵素FUT8およびGMDをコードするいくつかの発現ベクターを構築した。
F83M、F8M1、F8M2、F8M3、およびF8D1の変異体は、α-1,6-フコシルトランスフェラーゼ、野生型FUT8タンパク質(GenBank No. NP_058589.2)のそれぞれ異なる修飾(modification)を表す。表1は、各FUT8ベクターの野生型核酸配列に対してなされた修飾、ならびに発現された酵素において生じたアミノ酸の変化を要約したものである。詳細には、F83Mは、野生型FUT8タンパク質において、R365A、D409A、およびD453Aに3つの修飾を有する変異体を表す。F8M1、F8M2、およびF8M3はそれぞれ、野生型FUT8タンパク質においてK369E、D409K、およびS469Vに各々1つの修飾を有する変異体を表す。F8D1は、野生型FUT8タンパク質中の位置365~386においてアミノ酸残基の欠失を有する変異体を表す。
表2は、GMDベクターの野生型核酸配列に対してなされた修飾、ならびに発現された酵素において生じたアミノ酸の変化を要約したものである。詳細には、変異GMD4Mは、野生型GMDタンパク質においてT155A、E157A、Y179A、およびK183Aに4つの変異体を有するGDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ、野生型GMDタンパク質(GenBank No. NP_001233625.1)の修飾を表す。
F83M、F8M1、F8M2、F8M3、F8D1、およびGMD4Mをコードする核酸配列の全てをGeneDireX社にて合成し、次いでpHD発現ベクター(pcDNA3.1Hygro, Invitrogen, Carlsbad, CA, cat. no. V870-20 with dhfr gene)のPacI/EcoRvまたはBamHI/EcoRV部位にサブクローニングしてpHD/F83M、pHD/F8M1、pHD/F8M2、pHD/F8M3、pHD/F8D1、およびpHD/GMD4Mプラスミドを形成した。
3.改変酵素を発現する安定組換え細胞株の作製
pHD/F83M、pHD/F8M1、pHD/F8M2、pHD/F8M3、pHD/F8D1、およびpHD/GMD4Mプラスミドを、(a)RC79細胞株(RITUXAN(登録商標)を発現するCHO細胞)、(b)HC59細胞株(HERCEPTIN(登録商標)を発現するCHO細胞)、および(c)CHOdhfr(-)細胞(ジヒドロ葉酸還元酵素活性が欠乏したCHO細胞変異体)を含む異なる細胞株に、エレクトロポレーション(PA4000 PULSEAGILE(登録商標)エレクトロポレーター, Cyto Pulse Sciences)によりトランスフェクトした。
a.RC79細胞
先ず、0.1~0.25mg/mLのハイグロマイシンを加えたRC79培地(0.4μMのMTX、0.5mg/mLのGeneticin、0.05mg/mLのZeocin、4mMのGlutamax-I、および0.01% F-68を含有するEX-CELL(登録商標)302無血清培地)でトランスフェクトRC79細胞株を培養した。次いで、0.4μMのMTX、0.5mg/mLのGeneticin、0.05mg/mLのZeocine、4mMのGlutamax-I、0.01% F-68、および0.25mg/mLのハイグロマイシンを含有するEX-CELL(登録商標)302無血清培地中でトランスフェクト細胞を培養し、下記のようにレンズ豆レクチン(LCA)で分離して、RC79F83M、RC79F8M1、RC79F8M2、RC79F8M3、RC79F8D1、およびRC79-GMD4M細胞株を含む5つの細胞プールを生成した。
b.HC59細胞
先ず、0.1~0.25mg/mLのハイグロマイシンを加えたHC59培地(0.8μMのMTX、0.5mg/mLのGeneticin、0.05mg/mLのZeocine、および4mMのGlutamax-Iを含有するEX-CELL(登録商標)325PF CHO培地)中で、トランスフェクトHC59細胞株を培養した。次いで、トランスフェクト細胞を、0.8μMのMTX、0.5mg/mLのGeneticin、0.05mg/mLのZeocine、4mMのGlutamax-I、および0.25mg/mLのハイグロマイシンを含有するEX-CELL(登録商標)325 PF CHO培地中で培養し、下記のようにLCAで分離して、HC59F83M細胞株の細胞プールを生成した。
c.CHOdhfr(-)細胞
先ず、トランスフェクトCHOdhfr(-)細胞株を、4mMのGlutamax-I、および0.1~0.25mg/mLのハイグロマイシンを含有するEX-CELL(登録商標)325 PF CHO培地中で培養した。次いで、トランスフェクト細胞を、4mMのGlutamax-I、0.25mg/mLのハイグロマイシン、および0.01μMのMTXを含有するEX-CELL(登録商標)325 PF CHO培地で培養し、C109F83M細胞株の細胞プールを生成した。
4.低フコシル化を有する細胞の単離
本実施例では、ローダミン標識レンズ豆レクチン(LCA)(Vector Laboratories, Cat. RL-1042)を用い、低フコシル化を有する細胞を選別した。
RC79、HC59、およびCHOトランスフェクタント全てを、選択圧としてハイグロマイシンを含有する一次選択培地(primary selection medium)に供し、次いで、N結合型オリゴ糖のα-1,6-フコシル化トリマンノース-コア構造を認識し、この構造を発現する細胞を細胞死経路へと送る、LCAを用いる最終選択を行った。最初に、RC79、HC59、またはCHOのトランスフェクタントを1.2×10細胞/mLで、0.4mg/mLのLCAを加えた2.5mLの新鮮培地に播種し、3日目または4日目に細胞生存率をカウントした。細胞生存率が80%に達するまで細胞をこの初期選択培地で培養した。細胞生存率が80%に達した後、1.2×10細胞/mLで、LCAの濃度を徐々に高め、新鮮な選択培地に細胞を再懸濁させた。LCAの最終濃度が0.6~1.2mg/mLに達するまでLCA選択を数回繰り返した。
細胞表面におけるフコースレベルを分析するため、細胞をLCAで標識し、フローサイトメトリーにより分析した。先ず、選択試薬LCAからのシグナル干渉を取り除くため、LCAを含まない完全培地に細胞を播種して14日置いた。次いで、3×10の細胞を1mLの氷冷PBSで2回洗浄し、1%ウシ血清アルブミンおよび5μg/mLのLCAを含有する200μlの冷PBS中に再懸濁させた。氷上で30分インキュベートした後、細胞を1mLの氷冷PBSで2回洗浄した。細胞を350μlの冷PBS中に再懸濁させ、FACScalibur(商標)フローサイトメーター(BD Biosciences, San Jose, CA)を用いて分析した。
次に、1×10の細胞を10mLの氷冷PBSで2回洗浄し、1%ウシ血清アルブミンおよび5μg/mLのLCAを含有する6.5mLの氷冷PBS中に再懸濁させた。氷上で30分インキュベートした後、細胞を10mLの冷PBSで2回洗浄した。細胞を、1%の熱失活させたウシ胎児血清(GIBCO, Cat. 10091-148)およびAntibiotic-Antimycotic(Invitrogen, Cat.15240062)を加えた1mLの氷冷PBS中に再懸濁させた。
FACSAria(商標)またはInflux(商標)セルソーター(BD Biosciences, San Jose, CA)により細胞を分析および選別した。フコシル化レベルの低い細胞の均質集団を生成するため、異なるクローンにつき、1~3ラウンドのソーティングが要された。加えて、低フコシル化を有する安定クローンを、CLONEPIX(商標)2システム(MOLECULAR DEVICES(登録商標))を用いて単離し、96ウェルプレートに移した。およそ2週間培養した後、細胞を6ウェルプレートに移し、フローサイトメトリーで再び分析した。次いで、低フコシル化を有する細胞をフィルター管に移して流加培養し、細胞性能、および得られた細胞から精製した抗体のフコシル化レベルを評価した。
5.RITUXAN(登録商標)を発現するC109F83M細胞株の作製
LCAにより低フコシル化CHOdhfr(-)細胞(C109F83M細胞)を単離した後、RITUXAN(登録商標)をコードする核酸をエレクトロポレーション(PA4000 PULSEAGILE(登録商標)エレクトロポレーター, Cyto Pulse Sciences)により細胞にトランスフェクトした。C109F83Mの低フコース単一クローン、AF97を単離し、RITUXAN(登録商標)をコードする核酸をエレクトロポレーションによりトランスフェクトして、RITUXAN(登録商標)を発現させるようにした。トランスフェクタントを、非選択培地の入った25Tフラスコに移し、回復・成長させた。48時間後、4mMのGlutaMAX-I、ハイグロマイシン-B、Zeocinおよび0.01μMのMTXを含有する選択培地でトランスフェクタントを培養した。CLONEPIX(商標)2システムを用いて単一の細胞を選び取り、AF97抗CD20クローンを生成した。
得られた細胞はRITUXAN(登録商標)を発現する低フコシル化CHOdhfr(-)細胞であった。本明細書ではAF97抗CD20細胞株と称する。
実施例2
アフコシル化抗体の発現および分析
1.抗体の発現および精製
実施例1で得られた低フコシル化活性を有する細胞を、抗体を発現させるためにバッチまたは流加培養した。細胞から精製した抗体に単糖分析を行って、Fc領域における糖鎖を定量分析した。
組換えRC79細胞を、4mMのGlutamaxおよび0.01% F-68を含有するEX-CELL(登録商標)302無血清培地で培養し、シェーカーインキュベーター(Infors Multitron Pro)中に37℃および5% COで維持した。
組換えHC79細胞を、0.8μMのMTX、0.5mg/mLのGeneticin、0.05mg/mLのZeocine、4mMのGlutamax-I、および0.25mg/mLのハイグロマイシンを含有するEX-CELL(登録商標)325 PF CHO培地で培養し、シェーカーインキュベーター(Infors Multitron Pro)中に37℃および5% COで維持した。
細胞培養のパラメーターを毎日ルーチン的に監視した。細胞密度および生存率を、血球計数器を用いトリパンブルー色素排除法により測定した。細胞生存率が60%を下回ったとき、その条件培地を遠心分離により回収し、発現された抗体をプロテインA樹脂で精製した。5カラム容量分の0.1MのTris、pH8.3でプロテインAカラムを平衡化してから、カラムにサンプルをロードした。結合しなかったタンパク質を0.1MのTris、pH8.3(2カラム容量分)およびPBS、pH6.5(10カラム容量分)で洗い流した。さらにそのカラムを0.1Mの酢酸ナトリウム、pH6.5(10カラム容量分)で洗浄した。最後に、0.1Mのグリシン、pH2.8で抗体を溶出し、同じ溶出容量の0.1MのTris、pH8.3で中和した。
2.抗体のN-グリカンプロファイルの決定
ACQUITY UPLC(登録商標)システムによりN-グリカンプロファイルを分析した。先ず、0.3mgの抗体サンプルを、3U PNGase-Fが入った0.3mLの消化緩衝液(15mM Tris-HCl、pH7.0)で37℃18時間消化した。放出されたN-グリカンを、AMICON(登録商標)Ultra-0.5mL 30Kデバイスを用い13000rpmで5分限外濾過することにより抗体から分離した後、3時間凍結乾燥した。次いで、乾燥したN-グリカンを30μLのddHOおよび45μLの2-AB標識試薬(0.34Mのアントラニルアミドおよび1Mのシアノ水素化ホウ素ナトリウムの入ったDMSO-酢酸(7:3v/v)溶媒)中に溶解し、65℃で3時間インキュベートした。過剰量の2-AB標識試薬をPD MINITRAP(商標)G10サイズ排除カラムで除去した。標識されたN-グリカンを一晩凍結乾燥し、50μLのddHO中に再溶解してUPLC検出に供した。ACQUITY UPLC(登録商標)システムによりグリカンBEH Amideカラムを用い60℃でN-グリカンプロファイルを得た。100mMのぎ酸アンモニウム、pH4.5/アセトニトリル直線勾配を用い、異なる形態のN-グリカンを分離した。
フローサイトメトリーの結果から、全ての細胞のタイプにおいて、F83Mタンパク質を過剰発現する細胞の表面上のLCA結合が極めて低いことが判明した。同様に、F8M1、F8M2、F8M3、F8D1、またはGMD4Mタンパク質を過剰発現するRC79細胞においてLCA結合は検出されなかった(データには示していない)。
表3は、未改変フコシル化経路を有するRC79およびHC59細胞、ならびにF83M改変酵素を過剰発現することによりそのフコシル化経路が改変されたRC79およびHC59クローンで産生された抗体のN-グリカンプロファイルを示している。表3のデータは、未改変フコシル化経路を有する細胞で産生された抗CD20抗体および抗ErbB2抗体の大部分が重度にフコシル化されたことを示している。詳細には、抗CD20抗体の3.67%および抗ErbB2抗体の3.64%のみが、これら細胞内でアフコシル化されていた。これに対し、F83M改変酵素を過剰発現する細胞で産生された抗体はフコシル化レベルが非常に低かった。詳細には、抗CD20抗体の約98.86~98.91%および抗ErbB2抗体の約92.12~96.52%が、F83M改変酵素を過剰発現する細胞内でアフコシル化されていた。
加えて、表4は、未改変フコシル化経路を有するRC79細胞、ならびにF8M1、F8M2、F8M3、F8D1、またはGMD4M改変酵素のうちの1つを過剰発現することによりそのフコシル化経路が改変されたRC79クローンで産生された抗体のN-グリカンプロファイルを示している。表4のデータは、未改変フコシル化経路を有するRC79細胞で産生された抗CD20抗体の大部分が重度にフコシル化されたことを示している。詳細には、抗CD20抗体の3.67%のみが、これら細胞内でアフコシル化されていた。これに対し、改変酵素を過剰発現するRC79細胞で産生された抗体はフコシル化レベルが非常に低かった。詳細には、表4に示されるように、F8M1、F8M2、F8M3、F8D1、またはGMD4M改変酵素を過剰発現する細胞により産生された抗CD20抗体のアフコシル化レベルは、約92.78%~約97.16%であった。
表4はまた、FUT8改変酵素(F8M1、F8M2、F8M3、F8D1)のうちの1つを過剰発現する細胞により産生された抗体のアフコシル化レベルが95.70%~97.16%であり、GMD改変酵素(GMD4M)を過剰発現する細胞により産生された抗体のフコシル化レベルが92.78%であったことを示している。これらの結果は、FUT8改変酵素を過剰発現する細胞で産生された抗体のフコシル化レベルが、GMD変異タンパク質を過剰発現する細胞で産生された抗体のそれよりも高いということを実証している。
表3および表4に示される結果は、抗体を発現するように操作された宿主細胞に、フコシル化経路における改変酵素(FUT8またはGMD)を発現するベクターをトランスフェクトできるということを証明している。この結果は、これらトランスフェクト細胞内で産生される抗体がアフコシル化されていることを示すものでもある。
加えて、AF97細胞株で産生された抗体のフコシル化レベルを評価した。表5の結果は、F83M改変酵素を過剰発現するAF97細胞で産生された抗体は、フコシル化レベルが非常に低かったことを示している。詳細には、AF97細胞で産生された抗CD20抗体の97.83%がアフコシル化されていた。これに対し、市販のRITUXAN(登録商標)(MABTHERA(登録商標))のアフコシル化レベルは3.92%であった。
表5の結果は、改変酵素をコードする核酸を先ずトランスフェクトしてから、抗体をコードする核酸を再度トランスフェクトした細胞内でアフコシル化抗体を産生できるということを証明している。よって、開示された方法を用いて細胞を改変し、アフコシル化抗体を製造することができる。
3.組換え細胞内でのFUT8タンパク質の発現
RC79細胞、およびFUT8改変酵素(つまり、F8M1、F8M2、F8M3、またはF8D1)を発現する組換え細胞のペレットを、ホスファターゼ阻害剤カクテル(Sigma-Aldrich, Cat.S8820)を含有する1% Triton X-100中に溶解させた。溶解した細胞の上清におけるタンパク質濃度をDC(商標)(洗浄剤互換)タンパク質アッセイ(BIO-RAD)により測定した。各サンプルにつき30μgのタンパク質を含む上清を、12.5%ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)を用いて分離し、ニトロセルロース膜に転写した。その膜を、120mMのNaCl、0.1%ゼラチン(w/w)および0.1%TWEEN(登録商標)20(ポリエチレングリコールソルビタンモノラウレート)(v/w)を含有する25mMのTris-HCl(pH7.4)を用いて室温で1時間ブロックし、抗FUT8抗体(Abcam, Cat.ab204124, 1:500)およびGAPDH抗体(GeneTex, Cat.GT239, 1:10000)と共にそれぞれ一晩4℃でインキュベートした。その膜を、120mMのNaCl、0.1%ゼラチン(w/w)および0.1%TWEEN(登録商標)20(v/w)を含有する25mMのTris-HCl(pH7.4)で5分、3回洗浄してから、ヤギ抗ウサギIgG(Jackson ImmunoResearch, Cat.111-035-144)およびヤギ抗マウスIgG HRP(GeneTex, Cat.GTX213111-01, 1:10000)と共にそれぞれ室温で1時間インキュベートした。さらなる洗浄の後、メタルエンハンサー (Sigma, Cat.D0426)を備えるSIGMAFAST DABでその膜を分析した。
図1は、RC79親細胞および改変酵素を発現するRC79組換え細胞におけるFUT8タンパク質の発現を示すウェスタンブロットである。FUT8タンパク質の発現量は組換え細胞とRC79親細胞とで同様である。結果から、改変酵素を発現するRC79細胞内で産生されたアフコシル化抗体の産生は、FUT8タンパク質の発現量と関連の無いことがわかる。これらの結果は、FUT8改変酵素が細胞における野生型FUT8タンパク質と干渉することでフコシル化経路を阻害および/または低減し、これにより組換え細胞がアフコシル化抗体を効率的に産生することを示唆している。
開示された方法を用いたアフコシル化抗体の産生の機序は、野生型FUT8遺伝子を抑制もしくは下方制御することに依存するか、またはRNA干渉を用いてFUT8タンパク質の発現を低減する他の方法に比べて新規かつ独特である。
4.組換え細胞の安定性
F83M改変酵素を発現するRC79組換え細胞の安定性を評価した。
RC79組換え細胞を、選択試薬を含まない培地中で3か月培養した。上述したように、3か月間、フローサイトメトリー分析で細胞のフコシル化を毎週監視し、かつACQUITY UPLC(登録商標)システムを用い、Glycan BEH Amideカラムで精製抗体のN-グリカンの組成を毎月測定した。90日の評価期間にわたりLCA非結合の特性が維持されており、研究期間においてフコシル化経路が阻害および/または低減されたことが示された(図2)。
加えて、5つの安定なRC79F83Mクローン(R4~R8)内で産生された抗CD20抗体のアフコシル化レベルを72日間にわたり評価した。表6に示されるように、72日間の研究にわたり、全てのRC79F83Mクローンがアフコシル化抗体を高度に産生した。
この研究からの結果は、開示された方法により作製された改変酵素を発現する組換え細胞株が長期間にわたり安定で、アフコシル化抗体を高度に産生することを実証している。
実施例3
アフコシル化抗体のADCC活性
実施例2で得られた精製抗CD20抗体のin vitro細胞傷害活性を評価するため、以下の方法にしたがってADCC活性を測定した。
1.エフェクター細胞溶液の作製
健康なドナー(100mL)由来のヒト末梢血を、ヘパリンナトリウムを含むVACUTAINER(登録商標)チューブに加えた。全血サンプルをRPMI 1640無血清(SF)培地で1:1に希釈し、穏やかに混合した。Ficoll-Paque PLUSを用い、24mLの希釈した血液をFicoll-Paque上にスムーズに加えると共に、400×g、32分、25℃で遠心分離することにより、単核細胞を分離した。20mLのRPMI 1640培地を含む2つの50mL遠心管中にバフィーコートを適度に分配してから、2回混合を行った。次いで、その混合物を1,200rpm、12分、25℃で遠心分離して上清を得た。RPMI 1640 SF培地(13mL)をその上清に加え、PBMC細胞を再懸濁させた。その細胞を1,200rpm、12分、25℃で遠心分離して上清を得た。RPMI培地(10mL)をその上清に加え、PBMC細胞を再懸濁させた。十分な体積のPBMC細胞懸濁液を75Tフラスコに加え、フラスコごとに、約15mLで、最終細胞濃度1.5×10細胞/mLとした。IL-2(2.5μg/mL)を最終濃度3ng/mLで全てのフラスコに加えた。37℃、5% COのインキュベーター中で18時間PBMC細胞をインキュベートした。IL-2で刺激されたPBMC細胞を収集し、1,200rpm、5分、25℃で遠心分離してから、その上清を捨てた。PBS(10mL)を加えて細胞と混合した。その細胞を1,200rpm、5分、25℃で遠心分離し、上清を除去した。その細胞をRPMI AMで再懸濁させ、最終濃度を2×10細胞/mLに調節した。
2.標的細胞溶液の作製
75Tフラスコからの細胞懸濁液を1,000rpmで5分遠心分離して上清を除去してから、10mLの1×PBSで洗浄した。洗浄した細胞を1,200rpmで5分遠心分離して上清を除去した。その細胞をRPMIアッセイ培地で再懸濁させ、5×10細胞/mLの標的細胞溶液を調製した。その標的細胞溶液(40μL、5×10細胞/mL)をV底96ウェル細胞培養プレートのウェルに加えた。次いで、20μLの調製された市販のRITUXAN(登録商標)溶液(MABTHERA(登録商標))(25~0.0025μg/mL)(陽性対照)、アフコシル化抗体(R1クローン)溶液(25~0.0025μg/mL)、またはRPMIアッセイ培地(陰性対照)をウェルに加え、標的細胞溶液とそれぞれ混合した。V底96ウェル細胞培養プレートを37℃、5% COのインキュベーター中で30分~60分インキュベートした。
3.ADCC活性アッセイ
エフェクター細胞溶液(40μLの8×10エフェクター細胞/well)または40μLのRPMIアッセイ培地をプレートに加え、標的細胞溶液と混合した。プレートを300×gで4分遠心分離した。プレートを37℃、5% COで4時間インキュベートした。CYTOTOX 96(登録商標)の溶解液(10μL)をTmaxおよびBlkV群のプレートに加え、上清を回収する前に1時間置いた。V底96ウェル細胞培養プレートを300×gで4分遠心分離し、その上清50μLを96ウェル細胞培養プレートから平底アッセイプレートのウェルに移した。
乳酸脱水素酵素(LDH)(2μL)を10mLのLDH陽性対照希釈液に加え、LDH陽性対照溶液を調製した。調製されたLDH陽性対照溶液(50μL)を96ウェル平底アッセイプレートのウェルに加えた。
LDH再構成基質混合物(reconstitute substrate mix)(50μL)をアッセイプレートの各テストウェルに加えた。そのプレートをふたで覆い、暗い環境で室温下30分インキュベートした。停止液(50μL)をプレートの各テストウェルに加えた。停止液の添加後、直ちに490nmにおける吸光度を記録した。各群のブランクを引いた吸光度(Blank-removed absorbance)の値(S、PBMC、T、E、およびTmax)を用い、下記に挙げた式によりADCC活性を算出した。
Figure 0007292377000002
式中、Sはサンプル(標的細胞+PBMC+抗CD20抗体)のLDH放出の吸光度の値であり;PBMCは標的細胞およびPBMCのLDH放出の吸光度の値であり;EはPBMCのLDH放出の吸光度の値であり;Tは標的細胞の自発的なLDH放出の吸光度の値であり;Tmaxは標的細胞の最大LDH放出の吸光度の値である。
市販のRITUXAN(登録商標)(MABTHERA(登録商標))に比べ、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)は、ドナー1(図3a)およびドナー2(図3b)由来のPBMC細胞の両方において有意に強くかつ高いADCC応答を誘発した。
表7に示されるように、RC79F83MクローンR1からのアフコシル化抗CD20抗体のEC50は、フコシル化抗CD20抗体である市販のRITUXAN(登録商標)のEC50より有意に低かった。詳細には、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)は、ドナー1およびドナー2由来のPBMC細胞においてEC50がそれぞれ1.7ng/mLおよび4.6ng/mLであった。これに対し、フコシル化抗CD20抗体(MABTHERA(登録商標))は、ドナー1およびドナー2由来のPBMC細胞においてEC50がそれぞれ18.2ng/mLおよび35.0ng/mLであった。
この研究の結果は、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)が、フコシル化抗CD20抗体(MABTHERA(登録商標))の7.68倍~10.7倍強いADCC活性を示したことを実証している。
実施例4
アフコシル化抗体の結合親和性
Hisタグ化FcγRIIIa組換えタンパク質に対するアフコシル化およびフコシル化抗CD20抗体の結合親和性を、BIACORE(登録商標)X100コントロールソフトウェアの固定化ウィザード(immobilization wizard)およびアミンカップリングキットにより、BIACORE(登録商標)CM5チップに結合した抗ヒスチジン(抗His)抗体を用いて評価した。
Hisタグ化FcγRIIIa組換えタンパク質(1μg/mL)を抗His抗体固定化CM5チップに流速10μL/minで20秒間注入した。
クローン1(5、10、20、40、および80nM)からのアフコシル化抗CD20抗体、市販のフコシル化抗CD20抗体RITUXAN(登録商標)(MABTHERA(登録商標))(20、40、80、160、および320nM)、ならびに市販のアフコシル化抗CD20抗体GAZYVA(登録商標)(オビヌツズマブ)(5、10、20、40、または80nM)を、流速30μL/minで3分間チップを通してそれぞれ注入した。ランニングバッファーを流速30μL/minで5分間チップに流した。グリシン、pH1.5(10mM)をチップに流速30μL/minで60秒間注入した。
各サイクルのセンサーグラムをBIACORE(登録商標)X100評価ソフトウェアで分析し、平衡解離定数(K)、会合速度定数(Ka)、および解離速度定数(Kd)を得た。各サイクルのセンサーグラムを1:1ラングミュア結合モデル(Langmuir binding model)によりフィットさせた。Chi値が1/10×Rmax値よりも低い場合、フィッティングモデルは適切であり、かつ動力学的結合パラメーターは信頼できるものであった。
図4a~4cは、テストされる3つの抗体の典型的なSPRセンサーグラムを示している。典型的なSPRセンサーグラムは、このアッセイで用いられる条件(例えば、会合時間、解離時間、および抗体濃度の範囲)が適切であることを示していた。加えて、3つの抗体のChi値は1/10×Rmax値よりも小さく、1:1ラングミュアモデルが、3つの抗体全てのセンサーグラムフィッティングに適していることが示された。
表8に示されるように、MABTHERA(登録商標)に比べ、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)はFcγRIIIaへの結合親和性が10倍以上強かった(R1クローンのK=13.0nM、MABTHERA(登録商標)のK=151.5nM)。また、GAZYVA(登録商標)に比べ、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)はFcγRIIIaへの結合親和性が3倍以上強かった(R1クローンのK=13.0nM、GAZYVA(登録商標)のK=39.9nM)。
この研究の結果は、市販のフコシル化抗CD20抗体RITUXAN(登録商標)(MABTHERA(登録商標))ならびに市販のアフコシル化抗CD20抗体(GAZYVA(登録商標))と比較して、本開示により作製されたアフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)は、FcγRIIIa結合親和性がより強力であることを実証している。
実施例5
アフコシル化抗体のCDC活性
開示された方法により製造されたアフコシル化抗体のCDC活性を評価した。
Daudi細胞をRPMI培地で培養し、細胞密度が1×10細胞/mLに達したときに継代培養した(継代培養密度:2~3×10細胞/mL)。Daudi細胞を収集し、300rpmで5分遠心分離した。細胞をRPMI培地で再懸濁させ、濃度1×10細胞/mLの細胞懸濁液を調製した。再懸濁後、100μLの細胞懸濁液または100μLのRPMI培地を白色96ウェルプレートのウェル中に播種した。
市販のRITUXAN(登録商標)(MABTHERA(登録商標))およびアフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)を濃度120μg/mL~0.234μg/mLで食塩水中にて調製した。次いで、25μLのRITUXAN(登録商標)またはアフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)溶液を120μg/mL~0.234μg/mLでDaudi細胞またはRPMI培地を含有する白色96ウェルプレートのウェルに加えた。CELLTITER-GLO(登録商標)試薬(20μL)を各ウェルに加えてから混合した。そのプレートを750rpmで2分マイクロプレートシェイカーに置き、次いで暗い環境中にて室温で10分インキュベートした。高感度ルミネセントカセット(luminescent cassette)が挿入されたマルチモードリーダーにより発光強度を検出し(積分時間:1秒)、抗CD20抗体のEC50値および関連する抗体のCDC活性を算出した。
図5は、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)のCDC活性が、RITUXAN(登録商標)のそれと同程度であったことを示している。アフコシル化抗CD20抗体(R1クローン)のEC50値は0.682μg/mLであり、RITUXAN(登録商標)のそれ(EC50=0.582μg/mL)よりも高かった。
GAZYVA(登録商標)、市販のアフコシル化抗CD20抗体は、ADCC活性を誘発するが、CDC活性を抑制することが示されている(E. Mossener et al. (2010); C. Ferrara et al. (2011))。他の研究より得られた結果は、効果的な癌治療を達成するためにGAZYVA(登録商標)の量を増加させる必要があることを示唆する。これに対し、この実施例および実施例5からの結果は、開示された方法により製造されたアフコシル化抗CD20抗体は、そのフコシル化対応物と同様のCDC活性を維持しながら、ADCC活性を誘発することを実証している。よって、本開示のアフコシル化抗CD20抗体はGAZYVA(登録商標)に比べ、より性能に優れていた。
実施例6
動物モデルにおけるアフコシル化抗体の有効性の証明
この実施例では、B細胞リンパ腫皮下異種移植(lymphoma subcutaneous xenograft)モデルを用い、本開示のアフコシル化抗体の抗腫瘍効率を証明した。SU-DHL-4は、細胞膜上に高レベルのCD20を発現するB細胞リンパ腫細胞株であり、かつ皮下で増殖して固形腫瘍を形成し得るものである。よって、SCID/Beigeマウスにおける異種移植モデルを開発し、アフコシル化抗体(R1クローン)および市販のRITUXAN(登録商標)(MABTHERA(登録商標))の抗腫瘍効率を比較した。
SU-DHL-4細胞をフラスコ中にてRPMI培地(CM)で培養した。細胞濃度が0.8~1.0×10細胞/mLに達したときに、細胞懸濁液を収集し、300gで5分遠心分離して上清を除去した。条件培地(新鮮CM:条件CMの比=9:1)をいくらか含有する新たな培地で細胞を再懸濁させた。1:2~1:10の比(播種する細胞の数:回収した細胞の総数)で細胞を継代培養し、細胞濃度は少なくとも1×10細胞/mLとした。培養皿を37℃でインキュベートした。SU-DHL-4細胞を5つの150Tフラスコで培養した。細胞濃度が0.8~1.0×10細胞/mLに達したら、細胞懸濁液を50mLのチューブに収集し、次いで1,200rpmで5分遠心分離して上清を除去した。無血清RPMI培地を用い、細胞濃度を1×10細胞/mLに調節した。氷上で予め冷却したシリンジを用い18Gの針で50mLの試験管(centritube)内にて細胞懸濁液を等容積のMATRIGEL(登録商標)と混合した。最終細胞濃度は5×10細胞/mLであった。濃度5×10細胞/mLのMatrigel-SU-DHL-4細胞混合物(100uL)を、予め冷却した1mLシリンジを用い23G*1”の針で、各マウス(SCID/Beigeマウス)の背側領域の右側に皮下注射した。全播種細胞数は5×10細胞であった。キャリパーを用い3日または4日おきに各マウスの腫瘍体積を測定し、式V=0.5×abで算出した。式中、aおよびbはそれぞれ腫瘍の長さおよび腫瘍の幅である。
腫瘍播種のおよそ20日後、腫瘍体積が約200mm(198.25±55.53mm)に達したとき、マウスを5匹ずつ3つの群に分けてから、食塩水(ビヒクル)、市販のRITUXAN(登録商標)(MABTHERA(登録商標))、またはアフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)で処理した。0.2mLの0.1mg/mL抗体を3週間にわたり毎週マウスに注射した。電子スケールおよびデジタルキャリパーで週に2回、全てのマウスの体重および腫瘍サイズ測定した。処理期間終了時、マウスを屠殺し、腫瘍組織を取り出して重量を量った。次いで、腫瘍組織を室温で10%ホルマリンバッファーに固定し、さらなる実験に供した。
図6に示されるように、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)は、RITUXAN(登録商標)に比べて著しく強力な抗腫瘍効率を示した。ビヒクル群とアフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)処理群との間には腫瘍体積において統計的に有意な差があった(P<0.001、スチューデントのt検定)。これに対し、RITUXAN(登録商標)は、ビヒクルのみの群と比べたときに、腫瘍体積に統計的に有意な差を示さなかった。表9に示されるように、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)は、1mg/kgの投与量のRITUXAN(登録商標)に比べ、腫瘍の増殖をより有効に抑制した(R1クローン=468±148mm;RITUXAN(登録商標)=1407±241mm)。アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)とRITUXAN(登録商標)群との間には腫瘍体積において統計的に有意な差があった(P<0.001)。
図7に示されるように、アフコシル化抗CD20抗体(R1クローン)処理群の腫瘍の重量はビヒクルのみの群のそれに比べて有意に小さかった(P<0.001)。しかし、RITUXAN(登録商標)は、ビヒクル群と比べ、同じ投与量での腫瘍の重量に統計的に有意な差を示さなかった。よって、表9に示されるように、RITUXAN(登録商標)群と比較して、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)群では、腫瘍の重量に統計的に有意な低下があった(R1クローン=0.27±0.15g;RITUXAN(登録商標)=0.62±0.09g,P<0.01)。アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)は、RITUXAN(登録商標)よりも一層効率的に腫瘍増殖を阻害しており、腫瘍体積で得られた結果と一致している。
図8に示されるように、処理期間中、全ての群におけるマウスの体重は徐々に増加した。
研究の結果は、アフコシル化抗CD20抗体(クローンR1)が安全であるという事を示唆している。
(表1)アッセイで用いられるFUT8酵素の修飾
Figure 0007292377000003
SEQ ID NO:1の野生型FUT8DNA配列に基づくDNA配列位置
SEQ ID NO:2の野生型FUT8タンパク質配列に基づくアミノ酸の位置
N/A=該当なし
(表2)アッセイに用いられるGMD酵素の修飾
Figure 0007292377000004
SEQ ID NO:13の野生型配列に基づくDNA配列位置
SEQ ID NO:14の野生型配列に基づくアミノ酸の位置
(表3)F83M改変酵素の過剰発現を有するおよび有さないCHO細胞内で産生された抗体のN-グリカンプロファイル
Figure 0007292377000005
w/o Fuc.:(総グリカン量-フコースの量)/総グリカン量×100%
(表4)F8M1、F8M2、F8M3、F8D1、またはGMD4M改変酵素の過剰発現を有するおよび有さない細胞で産生された抗CD20抗体N-グリカンプロファイル
Figure 0007292377000006
w/o Fuc.:(総グリカン量-フコースの量)/総グリカン量×100%
(表5)F83M改変酵素の過剰発現を有するおよび有さない細胞で産生された抗CD20抗体のN-グリカンプロファイル
Figure 0007292377000007
w/o Fuc.:(総グリカン量-フコースの量)/総グリカン量×100%
(表6)F83M改変酵素を過剰発現する細胞で産生されたアフコシル化抗CD20抗体の安定性
Figure 0007292377000008
(表7)フコシル化およびアフコシル化抗CD20抗体のEC50値およびADCC活性
Figure 0007292377000009
(表8)RITUXAN(登録商標)、GAZYVA(登録商標)、およびアフコシル化抗体のFcγRIIIa結合親和性
Figure 0007292377000010
(表9)各群における処理マウスの腫瘍体積、腫瘍重量および体重
Figure 0007292377000011
値は平均値±S.D.(S.C.)を表す

Claims (12)

  1. フコシル化経路の少なくとも1つの改変酵素をコードする核酸を宿主細胞に導入してアフコシル化タンパク質を産生させるステップ
    を含む、宿主細胞内でアフコシル化タンパク質を産生させるための方法であって、
    前記宿主細胞が哺乳類の宿主細胞であり、前記改変酵素が、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)またはα-1,6-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)に由来し、前記核酸が、SEQ ID NO:3、5、7、9、11、15および任意のそれらの組み合わせからなる群より選択され、かつ前記改変酵素が、前記宿主細胞において、前記改変酵素の由来元である野生型酵素の活性を低減または阻害する、前記方法。
  2. 前記宿主細胞内で産生されるアフコシル化タンパク質が、アフコシル化抗体である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記アフコシル化抗体が、少なくとも90%アフコシル化されている、請求項2に記載の方法。
  4. 前記アフコシル化抗体が、前記アフコシル化抗体のフコシル化対応物と比べて、抗体依存性細胞傷害(ADCC)活性が高められている、請求項2に記載の方法。
  5. 前記アフコシル化抗体の補体依存性細胞傷害(CDC)活性が、前記アフコシル化抗体のフコシル化対応物と比べて、低減または抑制されていない、請求項2に記載の方法。
  6. フコシル化経路の改変酵素をコードする第1の核酸および産生されるべきタンパク質をコードする第2の核酸を宿主細胞にトランスフェクトするステップ
    を含む、宿主細胞内でアフコシル化されたタンパク質を産生させるための方法であって、
    前記宿主細胞が哺乳類の宿主細胞であり、前記改変酵素が、GDP-マンノース4,6-デヒドラターゼ(GMD)またはα-1,6-フコシルトランスフェラーゼ(FUT8)に由来し、前記第1の核酸が、SEQ ID NO:3、5、7、9、11、15および任意のそれらの組み合わせからなる群より選択され、かつ前記改変酵素が、前記宿主細胞において、前記改変酵素の由来元である野生型酵素の活性を低減または阻害する、前記方法。
  7. 前記宿主細胞に前記第1の核酸および前記第2の核酸を同時にトランスフェクトする、請求項6に記載の方法。
  8. 前記産生されるアフコシル化タンパク質が、抗体である、請求項7に記載の方法。
  9. (a)前記改変酵素をコードする第1の核酸を前記宿主細胞にトランスフェクトするステップと;
    (b)前記第1の核酸がトランスフェクトされた宿主細胞を選別および単離するステップと;
    (c)前記産生されるべきタンパク質をコードする第2の核酸を、ステップ(b)の第1の核酸がトランスフェクトされた宿主細胞にトランスフェクトするステップと;
    (d)前記第1の核酸および前記第2の核酸がトランスフェクトされた宿主細胞内で前記産生されるべきタンパク質を発現するステップと
    を含む、請求項6に記載の方法。
  10. 前記産生されるアフコシル化タンパク質が、抗体である、請求項9に記載の方法。
  11. (a)前記産生されるべきタンパク質をコードする第2の核酸を前記宿主細胞にトランスフェクトするステップと;
    (b)前記第2の核酸がトランスフェクトされた宿主細胞を選別および単離するステップと;
    (c)前記改変酵素をコードする第1の核酸を、ステップ(b)の第2の核酸がトランスフェクトされた宿主細胞にトランスフェクトするステップと;
    (d)前記第2の核酸および第1の核酸がトランスフェクトされた宿主細胞を選別および単離するステップと;
    (e)前記第2の核酸および第1の核酸がトランスフェクトされた宿主細胞内で前記産生されるべきタンパク質を発現するステップと
    を含む、請求項6に記載の方法。
  12. 前記産生されるアフコシル化タンパク質が、抗体である、請求項11に記載の方法。
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