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KR100191152B1 - Cd4 특이적 재조합 항체 - Google Patents

Cd4 특이적 재조합 항체 Download PDF

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KR100191152B1
KR100191152B1 KR1019910700944A KR910700944A KR100191152B1 KR 100191152 B1 KR100191152 B1 KR 100191152B1 KR 1019910700944 A KR1019910700944 A KR 1019910700944A KR 910700944 A KR910700944 A KR 910700944A KR 100191152 B1 KR100191152 B1 KR 100191152B1
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chain
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케이 졸리프 린다
알란 지빈 로버트
리 풀리토 버지니아
로버트 어대어 존
싱 아트윌 딜지이트
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벤자민 에프.람버트
오르토 파마슈티칼 코포레이션
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Publication date
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Abstract

본 발명은 골격구조 부위가 주로 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR은 제 2 항체(공여체)로부터 유도된 적어도 하나의 사슬(chain)을 가지며, CD4 항원에 결함할 수 있는 CDR-그래프트된 항체, 그의 제조방법, 그의 제조에 사용하기 위한 뉴클레오타이드 서열, 그를 함유하는 약제학적 조성물 및 치료에 있어서의 그의 용도에 관한 것이다.

Description

CD4 특이적 재조합 항체
이제, 본 발명을 하기와 같은 첨부한 도면과 관련하여, 실시예만으로 기술한다.
제1도는 OKT4A 중쇄 가변성 영역의 뉴클레오타이드 서열을 나타낸다.
제2도는 OKT4A 경쇄 가변성 영역의 뉴클레오타이드 서열을 나타낸다.
제3도는 CDR에 밑줄이 그어진 OKT4A 중쇄 가변성 영역의 아미노산 서열을 나타낸다.
제4도는 CDR에 밑줄이 그어진 OKT4A 경쇄 가변성 영역의 아미노산 서열을 나타낸다.
제5도는 KOL을 CDR에 밑줄이 그어진 OKT4A CDR-그래프트된 중쇄의 아미노산 서열과 배열한 것을 나타내며, 상부의 경우는 인간의 서열이고 하부의 경우는 쥐의 서열이다.
제6도는 REI를 CDRDP 밑줄이 그어진 OKT4A CDR-그래프트된 경쇄의 아미노산 서열과 배열한 것을 나타내며, 상부의 경우는 인간의 서열이고 하부의 경우는 쥐의 서열이다.
제7도는 CDR-그래프트된 중쇄의 DNA 서열 및 아미노산 번역물을 나타낸다.
제8도는 CDR-그래프트된 경쇄의 DNA 서열 및 아미노산 번역물을 나타낸다.
제9도는 CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄 발현 벡터의 구성을 타나낸다.
제10도는 키메라형 OKT4A 중쇄와 조합된 CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄 구성물의 결합 및 차단 분석을 나타낸다.
제11도는 OKT4A 경쇄와 조합된 OKT4A 중쇄 구성물인, HCDR1, HCDR2 및 HCDR3의 결합 및 차단 분석을 나타낸다.
제12도는 REI를 CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄인 LCDR1 및 LCDR2, 및 CDR에 밑줄이 그어진 쥐의 OKT4A 경쇄의 아미노산 서열과 배열한 것을 나타내며, 상부의 경우는 인간의 서열이고 하부의 경우는 쥐의 서열이다.
제13도는 KOL을 CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄인 HCDR1 내지 HCDR10, 및 CDR에 밑줄이 그어진 쥐의 OKT4A 중쇄의 아미노산 서열과 배열한 것을 나타내며, 상부의 경우는 인간의 서열이고 하부의 경우는 쥐의 서열이다.
제14도는 CDR-그래프트된 경쇄 LCDR2와 조합된 CDR-그래프트된 중쇄 구성물인, HCDR1, HCDR2 및 HCDR3의 배합 및 차단 분석을 나타낸다.
제15도는 경쇄 LCDR 2와 조합된 CDR-그래프트된 중쇄 구성물인 HCDR4 내지 HCDR10의 결합 및 차단 분석을 나타낸다.
제16(a및b)도는 경쇄 구성물인 LCDR2, LCDR3, LCDR2Q, LCDR3Q 및 LCDR4Q, 및 OKT4A의 키메라형 형태와 조합된 OKT4A 중쇄 구성물인 HCDR5, HCDR6 및 HCDR10의 차단 분석을 타나낸다.
제17도는 OKT3의 쥐 및 키메라형 형태의 음성 대조체로 사용한 경쇄 구성물 LCDR2와 조합된 OKT4A 중쇄 구성물 HCDR5 및 HCDR10, 및 OKT4A의 키메라형 및 쥐 형태의 상대적인 친화도 분석을 나타낸다.
제18도는 T6를 음성 대조체로서 사용한 다양한 항체들에 의한 MLR의 억제에 대한 연구 결과를 나타낸다.
제19도는 다양한 항체들에 의한 증식 억제에 대한 연구에 결과를 나타낸다.
[OKT4A의 인간화]
OKT4A는 헬퍼 T 임파구상에 주로 위치한 CD4 항원을 인지하는 쥐의 단클론성 항체이다. CDR-그래프트된 항체들은 중쇄 및 경쇄의 가변성 영역의 CDR이 쥐의 OKT4A 서열로부터 유도되어 구성된다. 가변성 영역 골격구조 및 불변성 영역은 인간의 항체 서열로부터 유도된다.
중쇄 및 경쇄상에 위치한 세 개의 CDR은 구조적 연구에 의해 항원 결합에 관여하는 것으로 나타난 잔기들로 구성된다. 이론적으로, 쥐의 OKT4A 항체의 CDR이 인간의 골격구조상에 그래프트되어 CDR-그래프트된 가변성 영역을 형성하고 이 가변성 영역이 인간 불변성 영역에 결합된다면, 생성된 CDR-그래프트된 항체는 본질적으로 인간 CD4 항원에 결합하기 위한 쥐 OKT4A의 특이성을 가진 인간 항체일 것이다. 이 항체의 고도로 인간적인 특성을 고려하면, 그것은 환자에게 투여할 때 쥐의 OKT4 보다 훨신 덜 면역원적일 것으로 기대된다.
단지 CDR 만이 인간 골격구조상에 그래프트된 CDR-그래프트된 OKT4A 항체의 항원 결합에 대한 시험에 따라, 이것이 CD4 항원에 대한 정당한 친화도를 갖는 CDR-그래프트된 항체를 생산하지 못한다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 기능적인 항체를 생성하기 위해서는 CDR의 일부에 인접한 추가적인 잔기 및 중요한 골격구조 잔기를 인간으로부터 상응하는 쥐의 OKT4A 잔기로 변화시키는 것이 필요하다는 사실이 확인되었다.
[OKT4A 중쇄 및 경쇄 cDNA의 단리 및 가변성 영역의 DNA 서열 분석]
CDR-그래프트된 OKT4A 항체를 고안하기 위해서는, 우선 쥐의 OKT4A 중쇄 및 경쇄의 가변성 영역의 서열을 결정하는 것이 필요하다. 서열은 각각의 mRNA로부터 합성된 중쇄 및 경쇄 cDNA로부터 결정한다.
구아니디늄 티오시아네이트 추출법 후 세슘 클로라이드 구배 정제에 의해 OKT4A-생성 하이브리도마 세포로부터 mRNA를 제조한다[38]. cDNA를 합성하고 라이브러리를 합성한 후 로즌 박사 연구실(Dr. J. Rosen's laboratory at The R. W. Johnson Pharmaceutical Research Institute in La Jolla, California)에서 스크린한다. mRNA로부터 cDNA를 합성하고 EcoRI 링커를 가한 후, 이것을 Igt 10 클로닝 벡터의 EcoRI 위치내로 결찰시킨다. 재조합 파지를 감염성 입자내에 채우고 이를 사용하여 이. 콜리 C600을 감염시킨다.
이 라이브러리를 올리고뉴클레오티드 프로브 Cg 및 FR3를 사용하여 OKT4A 중쇄 서열에 대해 스크린한다. Cg(Pharmacia LKB Biotechnologies, Inc로부터 구입된 mRNA 서열화 프라이머)는 하기 서열
을 가지며 주의 IgG 불변성 영역에 결합한다. 프로브 FR3는 하기 서열
을 가지며 쥐의 중쇄의 가변성 영역의 제 3 골격구조 부위에 결합한다. 마우스 IgG 2a CH3에 대한 탐침 Cg, FR3 및 cDNA의 서던 트랜스퍼(southern transfer) 및 하이브리드화에 의한 5개의 양성 클론들을 구한다. 세 개의 프로브 모두에 하이브리드화하는, 1600bp EcoRI 삽입체를 가진 단일 클론이 선택된다.
하기 서열
을 갖고 마우스 카파 불변성 영역에 결합하는 올리고뉴클레오타이드 프로브 CK(Pharmacia 제의 mRNA 서열화 프라이머)를 사용하여 OKT4A 경쇄 서열에 대해 라이브러리를 스크린한다.
하기 서열
을 갖고 마우스 카파쇄 골격구조부위 3 및 CK에 결합하는 올리고뉴클레오타이드 프로브 T4AK에 대한 서던 트랜스퍼 및 하이브리드화에 의해 6개의 양성 클론들을 더 평가한다. 900bp EeoRI 삽입물을 포함하고 양쪽 프리브에 하이브리드화한 단일 클론을 선택한다.
1600bp 중쇄 cDNA를 p 블루스크립트 플라스미드 벡터(Stratagene Cloning System) 및 M13mp8 서열화 벡터(Pharmacia LKB Biotechnologies, Inc.)의 EcoRI 위치내로 서브클론한다. 900bp 경쇄 cCNA를 플라스미드 벡터 pUC8 (Pharmacia LKB Biotechnologies, Inc) 및 M13mp19 서열화 벡터의 EcoRI 위치내로 서브클론한다.
DNA 서열 분석의 디데옥시-뉴클레오타이드 사슬 종결법을 단일-가닥(M13) 및 이중-가닥(플라스미드) 주형 모두의 서열을 결정하기 위해 사용한다. 중쇄 및 경쇄 cDNA 모두에 대해서 5' 비번역 부위, 시그날 서열, 가변성 영역 및 불변성 영역의 일부의 서열을 결정한다. 중쇄 및 경쇄에 대한 DNA 서열이 제1도 및 제2도에 나타나 있다. 중쇄 가변성 영역 서열의 아미노산 번역이 제3도에 지시되어 있다. 경쇄 가변성 영역의 번역물이 제4도에 제시되어 있다.
경쇄에 대해 주어진 뉴클레오타이드 서열이 CDR1 코딩 서열의 개시점쪽으로, 위치 163에 A 잔기를 갖는다는 것을 주목해야 한다(제2도 참조). 이 서열의 번역에 의해 경쇄내의 위치 27에 글루타민 잔기가 주어진다(제4도 참조).
OKT4A 경쇄의 서열화가 처음부터 수행될 때, 튜클레오타이드 잔기163은 경쇄내의 위치 27에 프롤린 잔기를 내는 C잔기로 생각된다. 본 발명에 의해 제조된 최초의 CDR-그래프트된 항체는 경쇄 잔기 27이 프롤린 잔기라는 가정위에 구성되었다. 이는 제6도, 제8도 및 제12도로부터 알 수 있다.
[CDR-그래프트된 OKT4A 항체의 고안]
CDR-그래프트된 OKT4A 항체를 고안하기 위해서는, 쥐의 OKT4A의 어느 잔기가 경쇄 및 중쇄의 CDR을 구성하는지를 결정하는 것이 필수적이다. 항체 X-선 결정 구조의 검사에 의해 가변성 영역의 b-배럴(barrel) 골격 구조로부터 뻗어나온 일련의 세 개의 고리상에 위치한 항원 결합표면이 나타난다. 따라서 이 고리들은 CDR을 규명하기 위해 사용된다. 쥐의 OKT4A의 결정 구조를 이용할 수없기 때문에, 공지된 결정 구조를 가진 유사한 쥐의 항체의 구조를 고리의 잔기들을 규명하기 위해 사용한다.
덜 가변적인 골격구조 서열중에서 3개의 고가변성 영역이 경쇄 및 중쇄상에서 모두 발견된다[2]. 대부분의 경우에 이 고가변성 영역은 CDR에 상응하지만 그 이상 확장될 수도 있다. CDR 내의 OKT4A 잔기 및 고가변성 영역내의 잔기의 조합이 인간의 항체 골격구조상에 그래프트되는 복합 CDR을 구성할 것이라고 결정되었다. 선택된 복합 CDR에 밑줄이 그어진 쥐의 OKT4A 중쇄 및 경쇄의 아미노산 서열이 제3도 및 제4도에 나타나 있다.
중쇄에 대한 인간 항체 골격구조 서열은 인간 항체 KOL의 것이다. KOL은 그의 X-선 결정학적 구조가 고도의 해상도로 결정되었기 때문에 선택되었다. 이것은 항체의 정확한 분자 모형화를 가능케 할 것이다. 같은 이유로, 인간 경쇄 다이머의 골격구조 서열인 REI는 경쇄 골격구조로 사용된다. KOL 및 REI의 아미노산 서열이 CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄 (HCDR1) 및 경쇄(LCDR1) 가변성 영역의 것들과 비교하여 제5도 및 제6도에 나타나 있다.
CDR-그래프트된 증쇄가 인간 IgG4 불변성 부분을 가지도록 고안 한다. 신장 그래프트 거부를 치료하기 위해 사용되는 쥐의 안티-CD3단클론성 항체, OKT3를 사용한 경험에 기초하여 IgG4 서브클래스가 선택된다. OKT3는 쥐의 IgG2a 아이소타입을 가지며 인간내에서 보체를 결합시키지 않는다. 인간의 IgG4 아이소타입도 역시 보체를 결합시키지 않는다. 인간 카파 불변성 영역으로 CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄를 구성한다.
[CDR-그래프트된 OKT4A 유전자의 구성]
[40]에 사용된 방법과 유사하게, 합성 이중-가닥 DNA 올리고머의 결찰에 의해 중쇄 및 경쇄 CDR-그래프트된 가변성 영역을 구성한다. 가변성 영역의 5' 말단은 쥐의 단클론성 항체 B72.3의 경쇄 및 중쇄의 시그날 서열을 포함한다[41]. 시그날 서열은 포유동물 세포로부터 항체의 분비를 유도한다. 코작(kozak) 서열[42]은 번역을 강화시키기 위해 AUG 시작 코돈의 바로 앞에 위치한다. 그 후 CDR-그래프트된 중쇄 및 경쇄 유전자를 만들기 위해 가변성 영역을 인간의 불변성 영역을 코딩하는 DNA에 결찰시킨다.
[CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄 구성]
중복 말단을 가지고, 골격구조 2에 위치한 XhoI 부위로부터 첫 번째 불변성 영역의 처음에 있는 HindIII 위치까지 가변성 영역이 미치도록 약 30bp 길이인 올리고머의 상보적인 쌍 8개를 고안한다. 이 8개의 올리고머 쌍들을 합성하고, 단계적인 방법으로 함께 결찰한 후 인간 IgG4 불변성 영역 DNA의 HindIII 5' 말단에 결찰시킨다. IgG4 DNA는 셀테크사(Celltech, Ltd, Slough, U.K.)에 의해 게놈 DNA로서 제공된다. 이것은 5' EcoRI 및 3' BamHI 제한 위치를 가진 M13 파지 DNA 벡터내의 2153bp 삽입물이다. CH1, 힌지(hinge), CH2 및 CH3 영역은 4개의 인트론(intron)에 의해 둘러싸여 있다. 유전자는 CDR-그래프트된 유전자를 구성할 목적으로 새로운 HindIII 위치를 창조하기 위해 CH1 엑손(exon)의 끝에서 두 번째 염기에 C로부터 A로의 변화를 갖도록 셀테크사에 의해 변형되었다.
가변형 영역의 5' 말단은 각각 약 90bp 길이의 합성 올리고머의 두 개의 상보적 쌍을 결찰시킴으로써 구성한다. 5' EcoRI 말단 및 3' XhoI 말단을 갖는 이 단편을 상술한 단편의 XhoI 말단에 결찰시켜 완전한 CDR-그래프트된 중쇄 유전자를 산출한다. 이 유전자는 2364bp 길이이며 5' EcoRI 말단 및 3' BamHI 말단을 갖는다. 이 유전자의 DNA 서열과 함께 아미노산 해독이 제7도에 나타나 있다. 뉴클레오타이드 변화에 의해 규명된 관심의 대상인 부위들은 하기와 같다:
[CDR-그래프트된 경쇄 유전자 구성]
중복 말단을 가진 합성 올리고머의 12개의 상보적인 쌍을 동시에 결찰시켜 CDR-그라프다. 경쇄 가변성 영역을 조립한다. 이 단편은 5' EcoRI 말단 및 3' NarI 말단을 갖는다. 이를 인간의 카파 불변성 영역 DNA의 5' NarI 말단에 결찰시킨다. 인간의 카파 불변 cDNA는 세 번째 및 네 번째 코돈에 NarI 제한 위치를 포함하도록 칼테크사에 의해 변형된다. 생성된 CDR-그라프트 된 경쇄 유전자는 754bp 길이이며 EcoRI 말단을 가진다. DNA 서열과 함께 아미노산 번역물이 제8도에 나타나 있다. 뉴클레오타이드 번호에 의해 규명된 관심의 대상인 부위들은 하기와 같다:
[CDR-그래프트된 OKT4A 항체의 발현]
[중쇄 발현 벡터의 구성]
발현 플라스미드 pEe6HCMVBg12 내로 중쇄 유전자를 삽입하고, SV40 기원 및 글루타민 합성효소 미나유전자로 구성된 GS 단편을 추가함으로써 CDR-그래프트된 중쇄 발현 벡터를 구성한다. 이 단계들이 제9도에 도식화되어 있다. pEe6HCMVBg12 및 GS 단편은 칼테크사에 의해 제공된다.
pEe6HCMV를 EcoRI 및 BC1I 위치에서 소화시킨다. pEe6HCMVBg12 DNA를 데옥시아데노신 메틸라아제가 결여된 DNA 이. 콜리 균주 GM 242를 통해 통과시킴으로써 메틸기를 제거한다. BC1I은 효소의 인지 위치에 N6-메틸화된 데옥시아데노신을 함유하지 않는 DNA 만을 제한할 뿐이다. BC1I 제한으로 생성된 돌출 부분은 BamHI 돌출부분과 일치될 수 있다. 그 후 EcoRI/BamHI CDR-그래프트된 중쇄 유전자(HCDR1)는 pEe6HCMVBg12의 EcoRI/BamHI 말단에 결찰되어 pEe6HCDR1을 제조한다.
글루타민 합성효소 미니유전자 및 SV40 복제 기점 및 초기 및 후기 프로모터를 함유하는 5500bp BamHI 단편을 pEe6HCDR1의 BamHI 위치내로 삽입시켜 pEe6HCDR1gs를 제조한다. GS 단편의 정확한 배향은 제한 분석에 의해 입증한다. 알칼리성 분해 방법 및 세슘 클로라이드 구배 정제[43]에 의해 포유동물 세포형질 감염을 위해 pEe6HCDR1gs를 제조한다.
pEe6HCDR1gs는 COS 및 CHO 세포내에서 CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄를 발현할 수 있다. HCMV 프로모터는 중쇄 유전자의 5' 쪽에 위치하며 그의 전사를 유도한다. 유전자의 3' 쪽에 위치한 SV40 폴리아데닐화 시그날 서열은 전사 종결자로서 작용한다. COS 세포내에서의 일시적 발현을 위해서, SV40 복제 기점을 GS 5500bp 단편내에 존재한다. GS 미니유전자를 CHO 세포 형질 감염후에 사용하기 위한 선택 마커로서 존재한다. 글루타민 합성효소 미니유전자의 발현은 SV40 후기 프로모터에 의해 추진된다. GS 단편은 SV40 후기 프로모터가 HCMV 프로모터와 동일한 방향으로 전사를 추진하도록 향한다.
수개의 전사후 사건들이 일어나 CDR-그래프트된 중쇄를 생성한다. 핵 내에서는, IgG4 불변성 부분의 세 개의 간섭 서열들이 제거되고 엑손들은 함께 스플라이스도어 성숙한 mRNA를 만든다. 번역후에, 조면 형질내 세망(ER)에서 19개의 아미노산 시그날 서열이 제거된다. ER 및 골지체내에서 각 사슬의 CH2 영역에 단일 탄수화물이 첨가된다. 각 사슬은 또한 4개의 사슬내 디설파이드 결합을 포함한다. 공동 형질 감염된 경쇄 발현 벡터에 의해 경쇄 펩타이드가 제공되면, 두 개의 중쇄 및 두 개의 경쇄가 디설파이드 결합을 통해 함께 결합됨으로써 성숙한 항체가 조립된다.
[CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄 발현 벡터의 구성]
CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄 발현 벡터는 CDR-그래프트된 경쇄 유전자를 발현 벡터 pEe6HCMVBg12에 삽입한 후 SV40 기점과 글루타민 합성효소 미니유전자-함유 GS 단편을 첨가하여 구성한다. 경쇄 발현 벡터는 제9도에서 설명된 바와 같이 중쇄 발현 벡터에 사용된 방법과 본질적으로 동일한 방법으로 구성한다. 경쇄를 pEe6HCMVBg12의 EcoRI부위에 연결하여 pEe6LCDR1을 제조한다. 경쇄 유전자의 정확한 배향은 제한 분석에 의해 입증된다. 5500bp GS 단편을 BamHI 부위에 삽입하여 pEe6LCDR1gs를 제조한다. GS 단편의 정확한 배향은 제한 분석에 의해 입증된다. pEe6LCDR1gs는 알칼리성 분해법[43]과 세슘 클로라이드 구배 정제에 의해 포유동물의 세포 감염을 위해 준비한다.
CDR-그래프트된 중쇄 유전자의 경우에서와 같이, pEe6LCDRgs 내에서의 CDR-그래프트된 경쇄 유전자의 전사는 HCMV 프로모터에 의해 추진되고 전사의 종결은 SV40 폴리아데닐화 시그날 서열에 의해 신호를 받는다. GS 단편에 포함된 SV40 복제 기점은 COS 세포내에서 이 구성물이 자율적인 복제를 하도록 한다. GS 단편내의 글루타민 합성 효소 미니 유전자는 CHO 세포내의 선택과 증폭을 위한 기전을 제공한다.
이 유전자에는 인트론이 존재하기 않으므로, CDR-그래프트된 경쇄 mRNA의 전사후 프로세싱이 번역전에 필요하지 않다. 번역후에, 선도서열(leader sequence)이 조면 ER에서 제거된다. 두 개의 사슬내 디설파이드 결합이 형성된다. 성숙한 항체의 조립(assembly)은 앞의 절에서 논의 되었다.
[COS-1 세포내에서의 CDR-그래프트된 OKT4A의 일시적인 발현]
COS-1 세포내에서의 CDR-그래프트된 유전자의 일시적인 발현은 CDR-그래프트된 OKT4A 항체 발현 및 기능을 시험하기 위한 신속하고 편리한 시스템을 제공한다. COS-1 세포는 SV40 복제 기점을 가지고 있는 에피좀의 일시적인 복제를 지지하는 SV40 대 T 항원을 조직적으로 발현 한다[44]. CDR-그래프트된 유전자 발현 벡터인 pEe6HCDR1gs와 pEe6LCDR1gs는 GS 단편의 일부분으로서 SV40 복제 기점을 포함한다. COS-1 세포내로 감염된 후, 발현 벡터는 핵내에서 다수로 복제되어 비교적 높은 발현 수준을 나타낸다.
아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션(American Type Culture Collection, CRL 1650)으로부터 COS-1 세포를 수득하고 10% 소 태아 혈청과 함께 둘베코 변형 이글 배지(Dulbecco's Modified Eagle Medium, DMEM; GIBCO사제품)에서 배양한다. DEAE-텍스트란 방법을 수행한 후 DMSO 충격 요법[45]을 사용하여 CDR-그래프트된 유전자 발현 벡터를 COS 세포내로 형질 감염시킨다. 간단하게, 완충액중의 1㎎/㎖ DEAE-텍스트란 0.2㎖를 0.8㎖ DMEM/트리스중의 벡터 RNA 15㎎에 가한다. 이것을 60㎜ 조직 배양판에 있는 1-1.5×106개의 세포에 가하고 대략 6시간동안 배양한다. DEAE-텍스트란/DNA 복합체를 제거하고완충액중의 10% DMSO를 2분동안 배양판에 가한다. 가한 것을 제거하고 세포를 DMEM으로 1회 세척한 후, 10% 소 태아 혈청을 함유하는 DMEM 배지중에서 3~4일간 배양한다. 배양 완료시에, 웰로부터 상등액을 수확하고 항체 농도 및 CD4 양성 임파구에 대한 결합 능력을 검사한다.
항체 농도는 ELISA로 측정한다. 염소 안티-인간 Fc 특이항체를 웰에 피막한다. 분비된 항체를 함유하는 COS 세포 상등액의 다양한 희석액을 가하고 실온에서 1시간동안 습실내에서 배양한 후, 세척한다. 양고추 냉이 퍼옥시다제-결합된 염소 안티-인간 카파쇄 항체를 가하고 실온에서 1시간동안 배양한 후 세척한다. 양고추 냉이 퍼옥시다제에 대한 기질을 검출용으로 가한다. pEe6HCDR1gs와 pEe6LCDR1gs의 공동감염에 따른 CDR-그래프트된 OKT4A 농도는 COS 세포 상등액의 200 내지 1200ng/㎖ 범위이다.
[항원 결합 연구]
COS 세포에 의해 생성된 CDR-그래프트된 OKT4A를 인간의 말초혈관 임파구(PBL) 도는 CD4-양성 HPBALL(인간의 말초 혈관 급성 임파구성 백혈병) 세포주에 대한 결합 능력에 의해 시험한다. 또한 이들 세포에 대한 쥐의 OKT4A의 결합을 차단하는 능력에 관해 시험한다. 다음 과정에 의해 결합을 시험한다. PBL을 혈청으로부터 분리하거나 HPBALL 세포를 조직 배양액으로부터 수확한다. 시험 항체, 양성 대조용 항체 또는 음성 대조용 항체의 다양한 희석액들과 함께 4℃에서 1시간동안 세포를 배양한다. 세포를 1회 세척하고 FITC-표지된 염소 안티-인간 IgG (Fc-특이적, 마우스 흡수된)와 함께 4℃에서 1시간동안 배양한다. 세포를 2회 세척하고 세포형광사진법(cytofluorography)으로 분석한다.
키메라형 OKT4A(후술됨)를 양성 대조체로 사용한다. FITC-표지된 쥐의 OKT4A를 직접 결합용 양성 대조체로 사용한다. 세포를 모크(mock) 형질 감염된 COS 세포 상등액과 함께 배양한 후 FITC-표지된 염소 안티-인간 IgG로 배양하여 음성 대조체를 제공한다.
쥐의 OKT4A 결합을 차단하는 CDR-그래프트된 OKT4A의 능력을 시험하기 위하여, PBL 또는 HPBALL 세포를 시험 항체 또는 대조용 항체의 다양한 희석액과 함께 4℃에서 1시간동안 배양한다. 고정된 포화량의 FITC-OKT4A를 가한다. 시료를 4℃에서 1시간동안 배양하고 2회 세척한 후, 세포형광사진법에 의해 분석한다. 최대 결합을 측정하기 위한 양성 대조체는 FITC-표지된 OKT4A 이며 차단용 참고 표준체로서 비표지된 쥐의 OKT4A를 사용한다. 음성 대조체는 모크-형질 감염된 세포 상등액이 있거나 없는 염색되지 않는 세포이다.
CD4 양성 세포 결합하고 쥐 OKT4A의 결합을 차단하는 CDR-그래프트된 그래프트된 OKT4A 경쇄의 능력은 처음부터 키메라형 OKT4A 중쇄와 함께 시험한다. 키메라형 OKT4A 중쇄는 쥐 OKT4AA 가변성 영역과 인체 카파 불변성 영역으로 이루어진다. 키메라형 중쇄 유전자는 CDR-그래프트된 유전자에 사용된 거과 동일한 발현 벡터내에서 발현된다. CDR-그래프트된 결쇄 발현 벡터와 키메라형 중쇄 발현 벡터를 COS 세포내로 공동 형질 감염시킨다. 완전한 키메라형 OKT4 항체(키메라형 경쇄 및 키메라형 중쇄)는 CD4 양성 세포에 완전히 결합할 수 있고 이들 세포에 대한 쥐 OKT4의 결합을 차단할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
제10도에 입증된 바와 같이, CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄인, LCDR1은 키메라형 OKT4A 중쇄와 조합하여 CD4 양성 세포에 결합하거나 이들 세포에 대한 쥐의 OKT4A의 결합을 차단하지 못한다.
재11도는 키메라형 OKT4A 경쇄와 조합된 CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄인 HCDR1 으로 수행한 결합 및 차단 시험을 나타낸다. 키메라형 OKT4A 경쇄는 쥐의 OKT4A 가변성 영역과 인간의 불변성 영역으로 이루어진다. 이도 또한, CDR-그래프트된 항체에 대해 사용된 것과 동일한 발현 벡터내에서 발현된다. COS 세포를 CDR-그래프트된 중쇄 발현 벡터와 키메라형 경쇄 발현 벡터내로 공동 형질 감염시킨다.
키메라형 OKT4A 경쇄와 조합된 CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄인 HCDR1도 또한 CD4 양성 세포에 결합하거나 이들 세포에 대한 쥐 OKT4A의 결합을 차단할 수 없었다.
[CDR-그래프트된 항체의 변형]
결합과 차단에 대한 자료는, 처음에 고안된 CDR-그래프트된 CKT4A 항체가 CD4 항원을 인지할 수 없다는 사실을 입증해 준다. 항체의 추가 변형이 필요하다. 쥐 OKT4A CDR을 더 확대시키는 것이 필요하거나 CDR의 위치 선정, 영역 패킹(packing) 또는 경쇄 및 중쇄 상호 작용에 관련된 중요한 골격구조 잔기가 인간의 것에서 마우스의 것으로 변화되는 것이 필요하다.
성공적인 항원 상호 작용을 위해 가장 중요한 것으로 나타난 잔기를 확인하기 위해 분자 모형화가 사용된다. 모형은 실리콘그래픽기구(SiliconGraphics instrument)에 대한 HYDRA 소프트웨어를 사용하여 셀테크사(Celltech, Ltd)에서 제작되었다.
[CDR-그래프트된 경쇄의 변형]
OKT4A의 결정 구조가 아직 결정되지 않았으므로, OKT4A 자체의 분자 모형을 분석에 사용할 수는 없다. CDR-그래프트된 경쇄의 잔기를 분석하기 위해, 인간 REI 경쇄의 분자 모형을 마우스 MOPC 603 Fab 단편에 겁쳐 놓는다. MOPC 603 경쇄는 OKT4 와 아미노산 서열이 유사하다. 또한 인간 REI 경쇄와 인간 KOL 중쇄가 포함된 곳에서 연구를 수행한다. 잔기 33 및 34를 인간 leu 및 asp로부터 쥐 OKT4A ile 및 ala 로 전환 시킴으로써 결과적으로 CDR1을 연장시킨다. 인간 REI 잔기 glu 38은 중쇄 및 경쇄 패킹과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 이것을 쥐 OKT4A his 38로 변경하는 것이 유리할 수 있다. CDR2의 아미노 말단에 있는 잔기 49는 CDR2를 직접 밀착시키며 또한 중쇄의 CDR3와 접촉하도록 한다. CDR3의 아미노 말단 근처에 있는 잔기 89는 경쇄의 CDR3에 있는 phe 98과 상호 작용하며 또한 중쇄의 CDR3와 접촉한다. REI tyr 49와 gln 89는 쥐 OKT4A his 49와 leu 89로 변형시킨다.
상기 변형에 의해 생성된 새로운 CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄 유전자를 LCDR2로 표시한다. 인간 REI, LCDR1, LCDR2 및 추정된 쥐 OKT4A 경쇄의 가변성 영역의 아미노산 서열의 비교는 제12도에 나타나 있다. 위치-제한 돌연변이 유발에 의해 코돈을 변경하여 변형을 실행한다[46]. 스트라타유전자 클로닝 시스템(Stratagene Cloning Systems) 으로부터 얻은 블루스크림트(bluescript) 파아지미드(phagemid) 벡터를 돌연변이 유발을 위한 단일 가닥의 주형을 생성하는데 사용한다. 발현 벡터 pEe6LCDR2gs는 LCDR1의 경우와 동일한 방법으로 구성된다. COS 세포를 pEe6LCDR2gs와 키메라형 중쇄 발현 벡터로 공동 형질 감염시킨다.
결합 및 차단 연구의 결과는 제10도에 타나나 있다. CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄의 LCDR2 변형체는 키메라형 OKT4A 중쇄와 조합하여 CD4 양성 세포에 결합하고 쥐 OKT4A 결합을 차단할 수 있다. 이들 자료는 LCDR2가 기능성 CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄임을 나타낸다.
[CDR-그래프트된 중쇄의 변형]
중쇄의 모형화 연구를 위해서, 인간의 항체인 KOL의 분자 모형을 사용한다. 모든 잔기 변화는 코든을 변화시키기 위한 위치-제한 돌연변이 유발에 의해 이루어진다. 결과적으로, KOL의 glu57 및 his58을 쥐 OKT4A의 thr57 및 tyr58 로 변화시켰다. 이렇게 변형된 CDR-그래프트된 중쇄를 HCDR2로 표시한다. 잔지 57 및 58에서의 변형외에, 잔기 24 가 CDR1 근처에 위치하며 이는 CDR1의 위치 선정에 관계될 수 있다. 또한 잔기 88 및 91은 중쇄 가변성 영역 패킹 및 중쇄와 경쇄간의 접촉에 관여한다. KOL로부터 쥐 OKT4A 로의 이들 세 개의 추가 잔기 변화는 중쇄 변형체인 HCDR3로 편입된다. KOL, HCDR1, HCDR2, HCDR3, 쥐 OKT4A 중쇄 및 후술되는 변형체의 가변형 영역의 아미노산 서열은 제13도에 나타나있다.
발현 벡터인 pEe6HCDR2gs와 pEe6HCDR3gs를 키메라형 OKT4A 경쇄 발현 벡터 또는 pEe6LCDR2gs와 함께 COS 세포내로 공동 형질 감염시킨다. 결합 및 차단 자료가 제11도 및 제14도에 제시되어 있다. HCDR2 나 HCDR3중 어느 하나도 키메라형 또는 CDR-그래프트된 OKT4A 경쇄와 조합 되었을 때 항원과 효과적으로 상호작용할 수 없다.
CDR-그래프트된 중쇄에 대한 추가 변형이 연구되었다. KOL tyr35가 쥐 OKT4A ser35로 변화되는 결과가 이루어졌다. 분자 모형화는 잔기 42가 CDR2 위치 선정에 관여한다는 것을 입증한다. 잔기 44는 경쇄 접촉에 관여한다. KOL gly42 및 gly44를 쥐 OKT4A glu42 및 arg44로 변화시키는 것이 유리할 수도 있다. KOL ala60은 쥐 OKT4A pro60으로 변화시킨다. 이들 변화는 다양한 조합으로 도입되는 반면에, 이전의 변형체내에서 잔기 24, 57, 58, 88 및 91에서 만들어진 변형체는 남아 있다. 이들 후자의 변형체를 HCDR4, HCDR5, HCDR6, HCDR7 및 HCDR8로 표시한다. 각각의 경우에 있어서 잔기 변화는 제13도에 기술되어 있다. 다른 구성물의 경우와 같이 동일한 발현 벡터가 사용된다. COS 세포는 새로운 중쇄 발현 벡터 및 pEe6LCDR2gs로 공동-형질 감염시킨다.
LCDR2와 조합한, 결합 및 차단 연구의 결과(제15도)는 HCDR8을 제외한 이들 변형체 모두에게 CD4 항원과의 양성 상호 작용을 나타낸다. tyr35에서 쥐 Ser35로의전환은 분명히 중요한 변화이다. 위치 60의 1.2쥐 잔기로의 변화는 항원 상호작용을 증진시키는 것으로 나타난 반면에 (HCDR6과 HCDR4를 비교), 위치 44에서의 변화는 약간 억제적인 것으로 나타난다(HCDR5 대 HCDR4, 및 HCDR7 대 HCDR6).
잔기 35 및 60에서의 변화가 항원 결합에 충분한지를 결정하기 위해서, HCDR9(위치 24, 35, 57, 58, 88 및 91 에서의 쥐와 잔기)와 HCDR10(위치 24, 35, 57, 58, 60, 88 및 91에서의 쥐와 잔기를 위치-제한 돌연변이 유발에 의해 생성된다. 동일한 발현 벡터 시스템을 CDR-그래프트된 중쇄의 이들 변형체에 사용한다. 이들을 pEe6LCDR2gs와 함께 COS 세포내로 공동-형질 감염시킨다.
결합과 차단 실험의 결과는 CDR-그래프트된 중쇄의 이전의 변형체와 함께 제15도에 설명되어 있다. 이전의 변형체내의 잔기 42 및 44에서 이루어진 변화는 PCT/US 89/05857에서 설명된 표준과 달리, 확실히 필요하지는 않다. HCDR10에서는 존재하지만 HCDR9에서는 존재하지 않는 잔기 60에서의 변화는 유리하다.
CDR-그래프트된 OKT4A 중쇄와 결합 및 차단 분석에서 이들의 활성을 요약한 것이 표 1에 제시되어 있다. 최소의 쥐와 잔기를 포함하는 가장 활성적인 CDR-그래프트된 OKT4A 항체는 HCDR10과 HCDR2의 조합체이다.
[다른 경쇄 구성물]
전술한 바와 같이, 본 발명의 경쇄 구성물은 OKT4A 경쇄내의 위치 27이 프롤린 잔기라는 가정하에서 제조된다. 위치 27은 글루타민 잔기일 것으로 생각되었고, 3개의 신규한 경쇄 구조물이 제조되고 발현 되었다. 이들은 위치 27에 프롤린(P) 잔기 대신에 글루타민(Q)이 있는 것을 제외하고는 LCDR2, LCDR3 및 LCDR4와 각각 동일한 표지된 LCDR2Q, LCDR3Q 및 LCDR4Q이다. 이들 경쇄는 완전한 활성도를 보유하는 것으로 밝혀졌다. 이를 나타내는 자료는 제16도에 제시되어 있다.
프롤린이 평면 구조를 가진다는 점에서 모든 다른 아미노산과 현저히 다르다는 것을 주목해야 한다. 그러므로, 이는 사슬의 배향의 변화가 일어나는 펩티드 서열내의 부위에서 일시적으로 발견된다. 따라서, 잔기 27에 프롤린을 갖는 경쇄 CDR1의 구조가 잔기 27에 글루타민을 갖는 경쇄 CDR1의 구조와 현저히 다를 것이라는 것은 짐작할 만하다. 이런 사실에도 불구하고, 두 개의 경쇄가 기능적 관점에서 동등하다는 사실이 입증되었다. 이는 기능적 CDR-그래프트된 항체를 제조하기 위해서 항체내의 6개의 CDR 모두를 변형하는 것이 필수적이지는 않다는 본 명세서의 관점을 지지해 주는 것이다.
[CDR-그래프트된 경쇄 및 중쇄의 다른 변형]
CDR-그래프트된 경쇄 및 중쇄의 후기 변형체에서 만들어진 잔기 변화는 CDR-그래프트된 항체 자체의 분자 모형화 보다는 오히려 REI, KOL 및 관련 마우스 항체인 MOPC 603의 분자 모형화를 기초로 하여 수행된다. 변형중 일부는 특히 낮은 결합 친화도에서 결합에 필수적이지 않을 수 있다. 본 발명의 발명자들은, 이전에 마우스 잔기로 바꾼 골격구조 잔기의 일부를 인간의 것으로 다시 변화시킨 수개의 CDR-그래프트된 경쇄 및 중쇄 유전자를 구성하였다. 인반적으로, CDR 연장 또는 CDR 위치 선정과 직접 관련이 없는 잔기들은 다양하게 조합하여 인체 잔기로 다시 변화시킨다. 표 2에는 쥐에서 인간으로 복귀한 잔기의 번호와 함께 이들 경쇄 및 중쇄 유전자가 기재되어 있다. 위치-제한 돌연변이 유발이 이들 유전자를 구성하는데 사용된다. 이들은 COS 세포내에서 발현될 것이고 CD4를 인지하는 이들의 능력은 결합 및 차단 분석에서 시험할 것이다. 가장 바람직한 CDR-그래프트된 항체는 쥐의 OKT4A와 유사한 친화도로 CD4를 인지할 수 있는 극소수의 쥐 잔기를 갖는 항체이다.
[상대적 결합 친화도의 측정]
CDR-그래프트된 안티-CD4 단클론성 항체의 상대적 결합 친화도는 CD4 항원의 공급원으로서 HPB-ALL 인간 T 세포주를 사용한 경쟁적 결합[8] 및 추적 항체로서 공지된 결합 친화도를 갖는 플루오레세인-결합된 쥐 OKT4A (F1-OKT4A)에 의해 측정한다. F1-OKT4A 추적 항체의 결합 친화도는 F1-OKT4A의 증가량을 5% 소 태아 혈청을 함유하는 PBS 중에서 HPB-ALL(5×10 )과 함께 40℃에서 60분동안 배양함으로써 측정한다. 세포를 세척하고, 정량적 마이크로비드 스탠즈(microbead Stands, Flow Cytometry Standards, Research Triangle Park, NC)로 보정시킨 팍스칸(FACScan) 유동 사이토미터상에서 측정한다. 항체 분자당 형광강도(F/P 비율)는 예정된 수의 마우스 IgG 항체 결합 부위를 갖는 마이크로비드(간단하게는 Cellular Beads, Flow Cytometry Standards)를 사용하여 측정한다. F/P는 F1-OKT4A로 포화된 비드의 형광강도를 비드당 결합 부위의 수로 나눈 값에 해당한다. 결합 및 유리된 F1-OKT4A의 양은 세포당 평균 형광강도로부터 계산하고 결합/유리의 비율을 결합된 항체의 몰수에 대해 그래프를 그린다. 결합의 친화도(기울기의 절대값)를 측정하기 위해 선형 피트(fit)를 사용한다.
경쟁적 결합을 위해, 경쟁 항체의 증가량을 포화용량 이하의 F1-OLT4A에 가하고 5% 소 태아 혈청을 함유하는 PBS 200㎕중에서 5×10 HPB-ALL과 함께 4℃에서 60분동안 배양한다. 정량적 마이크로비드 표준물질로 보정시킨 팍스칸 유동 사이토미터상에서 세포의 형광강도를 측정한다. 결합 및 유리된 F1-OKT4A 의 농도를 계산한다. 경쟁항체의 친화도는 공식 [X]-[OKT4A]=(1/Kx)-(1/Ka)로부터 계산된다. (여기에서, Ka는 쥐 OKT4A의 친화도이고 Kx는 경쟁자 x의 친화도이며 [ ]는 결합/유리된 결합이 R/2일때의 경쟁 항체의 농도이고 R은 최대 결합/유리 결합이다).
[친화도 결과]
인간화된 항체의 상대적인 친화도상수(제17도, 표 3)가 결정되고 HCDR10과 조합된 LCDR2는 모체의 활성도의 68%를 보유한다. LCDR2/HCDR5 (표 1)은 쥐 항체 친화력의 13% 만은 보유한다. 이러한 결과는 차단 분석(제16a도 및 b도)에서 수득된 결과와 일치하는 것이다. HCDR5와 HCDR7의 비료(제15도)는 잔기 60이 활성에 중요하지는 않지만, 공여체 서열내 잔기로 전환시킬 때 유익하다는 것을 암시하고 있다. 동일 도면에서, 위치 44의 공여체 잔기의 유해 효과도 또한 알 수 있다(HCDR4 대 HCDR5).
[기능적 연구]
OKT4A 및 그의 키메라형 및 CDR-그래프트된 동등체에 의해 인지된 CD4 항원은 CD4 항원을 가지고 있는 T 임파구의 생물학적 기능을 일으키는 상호작용에 관여하는 것으로 여겨진다. 특히, CD4 항원은 혼합된 임파구 작동(MLR) 및 말초 단핵성 혈구(PBMC)의 증식에 관여한다고 여겨진다. 본 발명의 CDR-그래프트된 항체가 쥐 OKT4A와 동일한 생물학적 활성을 갖는다는 것을 입증하기위해, 하기의 기능적 연구를 수행하였다.
[MLR의 억제]
피클(Ficoll)을 사용한 밀도 구배 원심분리에 의해 인간 PBMC를 분리하고 1% 소 태아 혈청(FCS)를 함유하는 완전 DMEM에 재현탁시킨다. 2×10 개의 반응체 PBMC 및 1×10 개의 조사된 (2Mrad) 동종 PBMC를 96웰 조직 배양판의 각 웰에 가한 후, 정제된 안티-CD4 항체의 순차적 희석액을 가한다. 세포를 6일간 배양하고, H-티미딘으로 24시간동안 펄스를 보낸 후, 수확한다. 액체 섬광기로 H-티미딘의 합체정도를 측정한다.
음성 대조체로서, 조사된 반응체 세포를 조사된 동종 PBMC 대신에 사용하며 항체는 첨가하지 않는다. 양성 대조체로서, 항체의 첨가없이 실험을 수행한다. 실험에서, 사용된 항체는 주의 OKT4A, 키메라형 OKT4A 및 쥐의 OKT4A의 F(ab')단편이다.
실험의 결과는 제18도에 나타나 있다. 키메라형 OKT4A와 쥐의 OKT4A는 모두 유사한 MLR의 억제를 나타냈다.
[증식의 억제]
T 임파구상에서 CD3 항체를 인지하는 쥐의 MAb인 OKT3(20ng/㎖)을 20℃에서 4시간동안 폴리스티렌 96 웰 조직 배양판상에 고정시킨다. 판을 포스페이트 완충 식염수(PBS)로 3회 세척하고 각 웰에 1×10 개의 PMBC를 가한다. 그후, 안티-CD4 항체의 순차적 희석액을 가한다. 세포를 72시간동안 배양하고 H-티미딘으로 24시간 동안 펄스를 보낸 후 수확한다. H-티미딘의 합체 정도를 액체 섬광기로 측정한다.
음성 대조체로서, OKT3 및 안티-CD4 항체 모두의 부재하에서 증식을 측정한다. 양성 대조체로서, OKT3 만의 존재하에서 증식을 측정한다. 이 실험에서, 사용된 항체는 쥐 OKT4A, 키메라형 OKT4A 및 쥐 OKT4A의 F(ab')단편이다.
결과는 제19도에 제시되어 있으며, 이는 키메라형 OKT4A가 쥐의 OKT4A와 실질적으로 동일한 증식 억제 능력을 가지고 있음을 나타낸다.
상기 기능 연구는, 키메라형 OKT4A가 쥐의 OKT4A와 동등한 생물학적 특성을 가지고 있음을 나타낸다. CDR-그래프트된 안티-CD4 항체가 CD4 항원에 대해 키메라형 OKT4A 항체와 실질적으로 동일한 친화도를 가지며, 키메라형 OKT4A 항체가 CDR-그래프트된 OKT4A 항체와 동일한 불변성 영역을 가지므로, CDR-그래프트된 OKT4A 항체가 쥐의 OKT4A와 동일한 생물학적 작용을 가지며 따라서 치료에 사용될 것이라는 것을 예상할 수 있다.
[요약]
다수의 상이한 CDR-그래프트된 OKT4A 항체가 생성되었다. 본질적으로, 쥐 OKT4A 중쇄 및 경쇄의 CDR을 코드화하는 DNA가 인간 중쇄 KOL 및 경쇄 REI 항체 유전자의 골격구조상에 그래프트되었다. 이들 가변성 영역을 인간 카파 경쇄성 및 IgG4 중쇄 불변성 부분을 코드화하는 DNA에 결찰시킨다. 생성된 CDR-그래프트된 유전자는 CDS-1 새포내에서 발현한다. 조직 배양 배지로 분비된 항체를 수거하고, ELISA로 정량한 후, CD4 양성 세포에 결합하고 쥐 OKT4A의 결합을 차단하는 그의 능력에 대해 시험한다.
최초의 고안된 CDR-그래프트된 항체는 CD4와 상호 작용할 수 없었다. 분자 모형화에 의해 확인된 REI 서열내에 있는 중요한 인간 골격구조 잔기를 쥐의 OKT4A 잔기로 변화시킨 다수의 변형이 경쇄에 대해 이루어졌다. 경쇄인 LCDR2의 이러한 새로운 변형체는 CD4 항원을 인지할 수 있다. 유사하게, 다수의 중쇄 인간 골격 구조 잔기를 다양한 조합으로 쥐의 것으로 변형시켜 HCDR2 내지 HCDR10을 생성한다. LCDR2와 조합된 이들 수개의 중쇄는 CD4에 대해 쥐 OKT4A와 활발히 경쟁한다. 본 발명에서 선택된 CDR-그래프트된 OKT4A는 LCDR12Q와 HCDR10의 조합이다. 이전에 쥐 잔기로 바뀐 골격구조 잔기가 인간의 것으로 다시 변경된 경쇄 및 중쇄의 추가의 변형체가 현재 생성되고 있다. 이러한 보다 인간화된 CDR-그래프트된 항체를 CD4를 인지하는 그의 능력에 대해 시험한다.
본 발명은 CDR-그래프트된 항체 분자, 재조합 DNA 기술을 이용한 그의 제조 방법 및 그의 치료적 용도에 관한 것이다.
본 발명에서는, 다양한 선행 기술의 참고문헌들이 인용된다. 이들은 네모괄호 [ ]속에 주어진 번호에 의해 언급된다. 참고문헌들은 본 명세서의 말미에 번호순으로 기재되어 있다.
본 발명에서, Ig는 천연 면역글로불린을 나타내기 위해 사용된다. 천연 면역글로불린은 수년동안 공지되어 왔으며 일반적으로 각각의 위쪽 가지의 말단쪽에 항원-결합 부위를 갖는 Y-형의 분자로 이루어져 있다. 분자 구조의 나머지, 및 특히 Y의 축은, Ig 와 관련된 효과기 기능을 매개한다. 효소 절단에 의해 유도될 수 있는 Fab, (Fab')2, Fv 및 Fc와 같은 Ig의 다양한 단편들도 역시 공지되어 있다.
천연 Ig들은 두 개의 중쇄와 두 개의 경쇄로 이루어지고, 중쇄와 경쇄의 각 쌍의 N-말단은 연합되어 있고 항원 결합 부위를 형성한다. 중쇄의 C-말단은 연합하여 Fc 부분을 형성한다.
본 명세서 및 특허청구의 범위에서 주어진 Ig경쇄 및 중쇄에 대한 잔기의 명칭들은 카바트(kabat)에 의해 개발된 넘버링(numbering) 계획에 따른다 [1] 및 [2]. 따라서, 잔기의 명칭들은 아미노산 잔기의 직선적인 넘버링과 항상 직접적으로 일치하지는 않는다. 실제의 선형 아미노산 서열은 엄격한 카바트 넘버링에서 보다 더 적거나 추가의 아미노산 잔기를 포함할 수 있으며, 따라서 이것은 삽입 또는 결실이 있었음을 나타낸다. 이러한 삽입 또는 결실은 사슬내의 어느 곳에서나 존재할 수 있다. 잔기들의 정확한 넘버링은 Ig서열과 표준 카바트 번호 부여된 서열의 상동 부위를 정렬함으로써 주어진 Ig에 대해 결정될 수 있다.
다수의 Ig의 아미노산 서열에 대한 연구로부터, 중쇄 및 경쇄의 N-말단에 위치한 양사슬의 가변성 영역은, 아미노산 서열이 고가변성인 세 개의 부위를 포함하고 있는 것으로 결정되었다. 이들 고가변성 부위의 양측에는 서열중에서 보다 실질적으로 덜 변화된 부위들이 접하고 있다 [1] 및 [2]. 고가변성 부위들은 항원 결합에 관여하는 것으로 추측되었다.
더욱 최근에, X-선 결정학 및 분자 모형화를 사용한 구조적 연구에 의해, 중쇄 및 경쇄 각각의 가변성 영역에서 항원 결합에 관여하는 것으로 생각되는 세 개의 부위가 밝혀졌다[47]. 이들 세 개의 부위는 통상적으로 상보성 결정부위(Complementarity determining regions, CDRs)라고 칭한다. CDR은 가변성 영역의 나머지 부위에 의해 함께 모여 항원 결합 부의의 적어도 일부분을 형성한다. 이들 나머지 부위는 통상적으로 골격구조(framework)부위라 칭한다.
당해 기술분야의 몇몇 연구자들 및 특히 카바트([1] 및 [2])가 고가변성 부위를 CDR이라고 칭한 것은 이해될 수 있을 것이다. 명확히 하기 위해, 본 명세서에서는 고가변성 부위라는 용어는 오직 서열 분석에 의해 결정된 항원 결합 부위를 나타내기 위해 사용하고 CDR이라는 용어는 구조 분석에 의해 결정된 항원 결합 부위를 나타내는데 사용한다.
서열 분석에 의해 결정된 고가변성 부위와 구조적 연구에 의해 결정된 CDR의 비교는 이들 부위 사이에 약간의 그러나 완전하지는 않은 일치성이 있음을 나타낸다.
본 발명에서, 항체라는 용어는 천연의 것이거나 재조합 DNA 기술에 의해 제조된 것이거나 또는 그밖의 것이라도, 항체가 적어도 하나의 항원 결합 부위를 포함하는 한, Ig들, 또는 그의 어떠한 단편들, 즉 경쇄 또는 중쇄 모노머 또는 다이머, 및 중쇄 및 경쇄 가변성 영역들이 펩타이드 링커에 의해 결합된 단일쇄 Fv 들과 같은 단일쇄 항체들을 나타내는데 사용된다. 항체의 잔여부분은 Ig-유래된 단백질 서열만을 포함할 필요는 없다. 예를 들어, 인간 Ig 사슬의 일부를 코딩하는 DNA 서열이 폴리펩티드 효과기 또는 리포터(reporter) 분자의 아미노산 서열의 코딩하는 DNA 서열에 융합된 유전자가 구성될 수 있다. 따라서, 항체는 하이브리드 항체를 포함한다(이하 참조).
MAb라는 약어는 하이브리도마 또는 유도체 세포주에 의해 생성된 것과 같은 단클론성 항체를 표시하기 위해 사용된다.
재조합 항체라는 용어는 재조합 DNA 기술의 사용을 포함한 방법에 의해 생성된 항체를 나타내기 위해 사용된다.
키메라형 항체라는 용어는 가변성 영역 전체가 제 1 포유동물 종으로부터 얻은 항체로부터 유도되고, 상이한 포유동물 종으로부터 얻은 항체로부터 유도된 적어도 하나의 불변 영역에 융합되어 있는 항체를 나타내기 위해 사용된다.
하이브리드 항체라는 용어는 적어도, 펩타이드 결합에 의해 다른 단백질의 적어도 일부에 부착되어 있는 Ig의 항원 결합 부분을 포함하는 단백질을 나타내기 위해 사용된다. 특정한 숙련된 연구자들이 그러한 구성체를 기술하기 위해 키메라형이라는 용어를 역시 사용할 수 있다고 이해될 수도 있지만, 본 명세서에서는 그러한 구성체들은 하이브리드 항체로서 언급되고 키메라형 항체라는 용어는 상기에 정의된 의미로 사용된다.
CDR-그래프트된 항체라는 용어는 제 1 종으로부터 얻은 항체로부터 유도된 가변성 영역중의 하나 또는 둘다에 적어도 하나, 바람직하게는 두 개 또는 세 개의 그의 CRD을 갖고 항체의 나머지 Ig-유도된 부분은 하나이상의 상이한 항체들로부터 유도된 항체를 기술하기 위해 사용된다. 가변성 영역은 재조합 DNA 기술을 사용하여 또는 펩타이드 합성에 의해 만들어질 수 있다.
발현 벡터는 그안에 포함된 DNA 서열을 발현할 수 있는 벡터, 즉, 코딩 서열들이 그들의 발현에 영향을 미칠 수 있는 다른 서열에 작용 가능하게 연결되어 있는 벡터들을 포함한다. 유효한 발현 벡터의 유용한, 그러나 항상 필요한 것은 아닌(즉, 곤충 세포) 요소는 마커(marker) 코딩 서열, 즉 세포가 쉽게 확인되도록 하는 단백질을 포함하는 세포의 표현형 특성(즉, 네오마이신 내성, 메티오닌 술폭시이민 내성 또는 트립토판 원영양 요구성)을 야기하는 벡터 서열을 코딩하는 서열이다. 요컨대, 발현 벡터는 기능적인 정의가 되어 있고 구체화된 포함된 DNA 코드의 발현에 영향을 미칠 수 있는 어떠한 DNA 서열도 구체화된 해당 서열에 적용될 수 있기 때문에 상기 용어에 포함된다. 현재, 그러한 벡터들은 주로 플라스미드의 형태로 존재한다. 따라서, 플라스미드와 발현 벡터는 종종 상호 교체하여 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 레트로바이러스(retroviruses), 시험관내 시스템[48]등을 포함하여 동등한 기능을 제공하고, 때때로, 당해 기술분야에서 공지될 수 있는 그러한 다른 형태의 발현 벡터들도 포함하고자 한다.
전술한 바와 같이, DNA 서열들은 그 서열들이 발현 조절 서열에 작용가능하게 연결된 후 (즉, 기능을 보장하도록 위치한 후) 숙주 세포내에서 발현될 수 있다. 이들 발현 벡터들은 숙주 유기체내에서 에피좀(episomes)으로서 또는 숙주 염색체 DNA의 구성 부분으로서 전형적으로 복제될 수 있다.
재조합 숙주 세포란 재조합 DNA 기술을 사용하여 구성된 벡터로 형질전환된 세포를 의미한다. 이러한 형질진전환에 의해, 숙주 세포는 형질전환되지 않은 숙주에 의해 생성될 것으로 기대되는 것과 같은 더 적은 양, 또는 보다 일반적으로는, 검출가능한 양보다 더 적은 양이기 보다는 오히려 유용한 양으로 목적 생성물을 생산할 수 있다.
본 발명의 항체는 재조합 숙주세포에 의해, 추가의 실험을 수행하기에 유용한 양으로 또는 대략 킬로그람 또는 그 이상과 같은 상업적 양으로 생성될 수 있다.
재조합 숙주로부터 항체를 분리하기 위한 방법을 설명함에 있어서, 세포 및 세포배양 이라는 용어들은 달리 명시되지 않는한, 항체의 공급원을 표시하기 위하여 상호 교환적으로 사용된다. 달리 말하면, 세포로부터 항체의 회수는 잡아늘인 전체 세포로부터, 또는 배지 및 현탁된 세포 모두를 함유하는 세포 배양물로부터, 또는, 추가적으로, 골수종(myeloma) 세포주의 경우에 가능한 것처럼, 복수(ascites) 배양물로부터의 항체의 회수를 의미한다.
천연 Ig 들은 분석, 진단 및, 더욱 제한된 정도로는 치료에 사용되어 왔다. 그렇지만, 그러한 용도는, 특히 치료에 있어서, 천연 Ig 들의 다클론성 성질에 의해 방해를 받아 왔다. 치료제로서의 Ig의 가능성을 실현시키기 위한 중요한 단계는 명확한 특이성을 가진 MAb의 제조 기술을 발견하는 것이었다. MAb 들은 일반적으로 설치동물의 비장 세포와 설치동물의 골수종 세포의 융합에 의해 생성되고, 따라서 본질적으로 설치동물의 단백질이다. 그렇지만, 인간 MAb의 성공적인 생산에 대한 보고는 매우 드물다.
T 임파구 및 T 임파구의 부분집합상에 항원에 대한 특이성을 갖는 일련의 MAb 들은 EP-A-0 017,381, EP-A-0 018,794, EP-A-0 019 195, EP-A-0 025 722, EP-A-0 030 450, EP-A-0 030 814 및 EP-A-0 033 578에 기술되어 있다.
대부분의 이용가능한 MAb 들이 전적으로 설치동물 기원의 것이기 때문에, 그들은 자연히 인간에 있어서 항원성이고 따라서 인간 안티-마우스 항체(Human Anti-Mouse Antibody, HAMA) 반응으로 명명된 반응과 같은 바람직스럽지 못한 면역 반응을 일으킬 수 있다. 그러므로, 인간에 있어서 치료제로서 설치동물 MAb의 사용은 인간 환자가 MAb에 대한 면역학적 반응을 일으키고 그것을 완전히 제거해 버리거나 적어도 그의 유효성을 감소시킬 것이라는 사실에 의해 본래 제한된다. 그러므로, 실제로 설치동물 기원의 MAb들은 HAMA 반응이 발현되어 바람직스럽지 않은 부반응을 일으킬 뿐만 아니라 MAb를 효과가 없게 만들기 때문에 일반적으로 하나이상 또는 약간의 치료를 위해 환자에게 사용하도록 추천되지 않는다.
따라서, 비-인간 MAb 들을 인간에게 덜 항원성인 것으로 만들기 위해 제안들이 이루어졌다. 그러한 기술들은 일반적으로 인간화 기술로 명명될 수 있다. 이 기술은 일반적으로 항체 분자의 폴리펩티드 사슬을 코딩하는 DNA 서열을 조작하기 위해 DNA 기술의 사용을 포함한다.
최근 수년간, 분자 생물학에서의 진보는 목적 생성물의 생성을 코딩하는 이종 DNA 서열로 숙주 세포를 형질전환시킴으로써 광범위한 이종 폴리펩티드를 생성하는 것을 기초로 하여 이루어졌다.
EP-A-0 088 994 (Schering Corporation)는 예정된 리간드(lignd)에 대해 특이적인 Ig의 경쇄 또는 중쇄의 가변성 영역을 코딩하는 ds DNA 서열을 포함하는 재조합 DNA 벡터의 구성을 제안하고 있다. ds DNA 서열은 그의 5'- 및 3'- 말단에 각각 개시 및 종결 코돈을 가지고 있지만, 가변성 영역에 풍부한 아미노산을 코딩하는 뉴클레오타이드는 전혀 포함하고 있지 않다. ds DNA 서열은 박테리아 세포를 형질전환 시키기 위해 사용된다. 이 출원은 가변성 영역의 서열에 있어서의 변화는 고려하지 않았다.
EP-A-0 102 634 (Takeda Chemical Industries Limited)는 박테리아 숙주 유기체내에서의 인간 IgE 중쇄 폴리펩티드의 전체 또는 일부를 코딩하는 유전자의 클로닝 및 발현을 기술하고 있지만, 폴리펩티드의 서열에 있어서의 변화는 고려하고 있지 않다.
EP-A-0 125 023 (Genentech Inc.)는 척추동물계에서 정상적으로 발견되는 것과 유사한 Ig의 생성을 위한 박테리아 세포내에서의 재조합 DNA 기술의 사용 및 거기에서 제안된 유전자 변조 기술을 이용한 키메라형 항체 또는 그밖의 다른 변형된 형태의 항체의 구성을 제안하고 있다.
상기의 제넨테크(Genentech)의 출원에 설명된 제안은 상당량의 Ig 폴리펩티드 사슬의 발현, 또는 Ig 활성의 생성, 또는 사슬의 분비 및 목적 키메라형 항체로의 합체중 어느 것에도 이르게 하지 못하는 것으로 믿어진다.
최근에 Ig 유전자 DNA를 포유동물 세포내로 안정하게 도입시킬 수 있게 하는 기술의 출현 ([3] 내지 [5])은 신규한 특성을 갖는 재조합 항체를 구성하기 위해 시험관내 돌연변이 유발 및 DNA 형질 감염을 사용할 수 있는 가능성을 나타내었다.
그렇지만, 항체 분자의 기능은 그의 삼차원 구조에 의존하며, 이는 다시 그의 1차 아미노산 서열에 의존하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 항체의 아미노산 서열의 변화는 그의 활성에 역영향을 줄 수 있다. 더욱이, 항체를 코딩하는 DNA 서열에 있어서의 변화는 항체를 발현, 분비 또는 합체하는 DNA 서열-함유 세포의 능력에 영향을 줄 수 있다.
따라서, 재조합 DNA 기술에 의해 기능적으로 변형된 항체를 생성할 수 있는 것인지는 전혀 분명치 않다. 그렇지만, 본 발명자들의 동료들은 단백질의 양쪽 부분이 모두 기능적인 하이브리드 항체가 분비될 수 있는 방법을 고안해 냈다. 이 방법은 국제 특허출원 제 PCT/GB 85/00392 호에 개시되어 있다. 그렇지만, 상기 PCT 출원은 단지 완전 가변성 영역이 DNA 서열의 제 1 부분에 의해 코딩된 하이브리드 항체의 생성만을 나타내고 있다. 이는 가변성 영역의 서열이 변형된 하이브리드 항체를 기술하고 있지 않다.
EP-A-0 239 400 은 긴 올리고뉴클레오타이드를 사용한 위치 제한 돌연변이에 의해 생쥐 MAb 의 CDR을 인간 Ig의 가변성 영역의 골격구조 부위에 그래프트하는 방법을 기술하고 있다. 발명자들은 골격구조 부위의 천연 아미노산 서열을 변형하는 가능성도 역시 암시하고 있다.
CDR-그래프트에 의해 MAb를 변형하는 것에 대한 초기 연구는 NP 또는 NIP 항원과 같은 합성 항원을 인지하는 MAb에 대해 수행되었다.
그렇지만, 리소자임을 인지하는 생쥐 MAb 및 인간 T -세포상의 항원을 인지하는 쥐 MAb가 각각 CDR-그래프트에 의해 인간화된 예들은 [6] 및 [7]에 기술되어 있다.
참고문헌 [7]은 CDR의 단독이전(그 문헌에 규정된 것과 같음)은 CDR-그래프트된 생성물에서 만족스러운 항원 결합 활성을 제공하기에는 충분치 않다는 것을 나타낸다. 참고문헌[7]은 만족스러운 항원 결합활성을 갖는 CDR-그래프트된 생성물을 수득하기 위해 인간 서열의 위치 27에 있는 세린 잔기를 상응하는 쥐 페닐알라닌 잔기로 변화시키는 것이 필요하다는 것을 보여준다. 중쇄의 위치 27에 있는 이 잔기는 CDR1에 인접한 구조적 고리(loop) 가운데 있다. 중쇄의 위치 30에 인간 세린이 쥐의 티로신으로 변화된 것을 추가로 함유하는 또다른 구성체는 위치 27에만 세린에서 페닐알라닌으로의 변화를 가진 CDR-그래프트된 항체보다 상당히 변경된 결합 활성을 갖지는 않는다. 이 결과는, 보다 복잡한 항원을 인지하는 CDR-그래프트된 항체에 대해서, CDR 영역 밖, 특히 CDR1에 인접한 고리에서 인간 서열의 잔기에 대한 변화가 효과적인 항원 결합활성을 얻기 위해 필요할 수 있다는 것을 나타낸다.
CDR-그래프트에 의해 안티-TAC 단클론성 항체를 변형하기 위한 기술이 최근에 역시 기술되었다. 인간의 골격구조 부위는 CDR 밖의 수개의 추가적인 아미노산들을 유지하는 반면, 안티-TAC 항체 서열과의 상동성을 극대화하도록 선택하였다. 이렇게 변형된 안티-TAC 항체는 쥐안티-TAC의 것의 약 ⅓인 인간 인터류킨-2(interleukin-2)의 p55 사슬에 대한 친화성을 가진다[8].
PCT/US 89/05857은 또한 IL-2 수용체의 p55 TAC 단백질에 특이적인 CDR-그래프트된 항체를 기술하고 있다. 그 내용중에는, CDR-그래프트된 항체가 항원 결합 활성을 획득하기 위해서, CDR 이외에, 항상 그중 적어도 하나가 공여체 Ig 내의 CDR에 바로 인접해 있는, 공여체 Ig로부터 얻은 3개 이상의 아미노산 잔기를 공여체 항체의 것에 상응하도록 변화시키는 것을 필요로 할 수 있다는 것이 언급되어 있다.
따라서, CDR-그래프트된 항체를 생성하는 것이 단순한 문제가 아니라는 것이 분명해진다. 공여체 Ig로부터 얻은 CDR을 수용체 Ig로부터 얻은 골격구조 부위에 단순히 그래프트하는 것은 종종 충분치 않다. 결합 활성을 획득하기 위해 수용체 항체의 골격구조 부위에 있는 잔기들을 변형하는 것도 역시 필요할 수 있다. 그렇지만, 이용가능한 선행 기술을 기초로 하여, 골격구조 잔기들이 변형되는 것이 필요할 것이라는 것을 예상하는 것은 불가능하다.
EP-A-0 018 794 는 인간 헬퍼(helper) T 세포의 항원 특성을 인지하는 쥐 MAb를 기술하고 있다. 그러한 MAb 의 특정 예가 상기출원에 기술되어 있고 OKT4로 표시되어 있다. 그것이 인지하는 항원은 통상적으로 CD4 할원으로서 언급된다. 상기 MAb 는 오르토 진단 시스템사(Ortho Diagnostic Systems Inc. of Raritan, New Jersey, USA)로부터 구입할 수 있다. 동일 공급업체로부터 OKT4A로서 알려진 쥐 MAb도 역시 구입할 수 있다. 이것은 OKT4에 의해 인지된 것과는 다른 CD4 항원상의 항원결정기(epitope)를 인지한다.
영장류에서의 이식 실험은 OKT4 및 OKT4A 가 모두 이식물의 생존을 연장할 수 있고 인간에게 면역 조절자(immunomodulator)로서 유용할 수 있다는 것을 나타낸다. 쥐 MAb OKT3를 사용한 신장 이식환자의 치료로부터의 경험은 때때로 일군의 환자들이 OKT3 에 대한 중화항체를 발현시킨다는 것을 보여준다. 이 면역 반응은 반복 투여를 방해한다. 쥐의 안티-CD4 MAb에 대한 예상되는 면역 반응을 감소시키기 위해서는, 쥐의 CDR 및 인간의 골격구조 및 다른 Ig 유도된 부위를 갖는 OKT4A 의 CDR-그래프트된 변형체를 제조하는 것이 바람직할 것이다.
그렇지만, 전술한 바와 같이, CDR-그래프트된 항체를 구성하기 위한 단순한 접근 방식은 언제나 항원에 효과적으로 결합하는 항체를 만드는 것은 아니다. CDR을 이루는 정확한 잔기는 규정하기 어렵고 고변화성 부위에 있는 모든 잔기들에 필수적으로 상응하지는 않는다. 항원과의 상호 작용을 위해 CDR의 위치를 정하는데 있어서 중요하거나, 중쇄 및 경쇄 사이의 상호작용에 관여하는 결정적인 골격구조 잔기가 역시 존재할 수도 있다. 특정한 골격구조 잔기들을 이 위치에 있는 쥐의 잔기들에 상응하도록 변형하여, 특성에 있어서 덜 인간적인 CDR-그래프트된 항체를 만드는 것이 필요할 것이다.
특이적인 CDR-그래프트된 항체를 생성하기 위한 시도에 있어서 본질적인 문제점들에도 불구하고, 바람직한 태양에서, 본 발명자들은 인간 골격구조 부위에 기초하고 CD4 항원을 인지하는 항원 결합 부위를 갖는 CDR-그래프트된 항체를 생성하는 것에 성공했다. 특정한 특히 바람직한 태양에서, CDR-그래프트된 항체는 CD4 항원에 대하여 쥐의 MAb OKT4A 의 것과 유사한 친화성을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따라, 골격구조 부위는 제 1 항체(수용체)로부터 주로 유도되고 적어도 하나의 CDR 은 제 2 항체(공여체)로부터 유도된 적어도 하나의 사슬을 가지며 CD4 항원에 결합할 수 있는 CDR-그래프트된 항체가 제공된다.
CDR-그래프트된 사슬은 공여체 항체로부터 유도된 CDR을 바람직하게는 두 개 및, 가장 바람직하게는 세 개 모두 가지고 있다.
유리하게는, CDR-그래프트된 사슬내에서 CDR 또는 각각의 CDR이 CDR로부터의 잔기 모두와 공여체 항체의 상응하는 고변화성 부위내의 잔기 모두를 포함하는 복합 CDR로 이루어진다.
바람직하게는, CDR-그래프트된 사슬의 골격구조 부위내의 적어도 하나의 잔기가 항체내의 동등한 잔기에 상응하도록 변형되어 있다.
바람직하게는, CDR-그래프트된 사슬의 골격구조 부위가 인간항체로부터 유도된다.
유리하게는, CDR-그래프트된 사슬의 골격구조 부위가 인간 Ig 중쇄로부터 유도된다. 그러한 중쇄를 위해서는, 중쇄 골격구조 부위내의 잔기 35가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하도록 변형되는 것이 바람직하다.
유리하게는, 그러한 중쇄를 위해서, 잔기 26 내지 35, 50 내지 65 또는 95 내지 102 각각을 포함하는 적어도 하나의 복합 CDR이 인간 골격구조상에 그래프트된다. 이 경우에는 잔기 35가 이미 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응할 것이 고려될 것이다.
바람직하게는, 그러한 중쇄내의 잔기 23, 24 및 49가 항체내의 동등한 잔기에 상응된다. 그러한 중쇄내의 잔기 6, 23, 24, 48, 49 가 공여체 항체내의 동등한 잔기 위치에 상응하는 것이 더욱 바람직하다. 필요에 따라, 잔기 71, 73 및 79도 역시 그렇게 상응할 수 있다.
친화도를 더욱 최적화하기 위해, 잔기 57, 58, 60, 88 및 91 중의 어느 하나 또는 이들의 어떠한 조합이 공여체 항체내의 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응할 수 있다.
중쇄는 바람직하게는 인간 KOL 중쇄로부터 유도된다. 그렇지만, 그것은 인간 NEWM 또는 EU 중쇄로부터도 역시 유도될 수 있다.
한편으로는, CDR-그래프트된 사슬의 골격구조 부위는 인간 카파(kappa) 또는 람다(lambda) 경쇄로부터 유도될 수 있다. 그러한 경쇄를 위해서는, 유리하게는 잔기 24 내지 34, 50 내지 56 또는 89 내지 97 각각을 포함하는 적어도 하나의 복합 CDR이 인간 골격 구조상에 그래프트 된다. 바람직하게는, 잔기 49도 역시 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응한다.
친화도를 더욱 최적화하기 위해, 잔기 49 및 89가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하는 것을 보장하는 것이 바람직하다. 염 다리(salt bridge)를 형성하는 동등한 공여체 잔기를 선택하는 것도 역시 바람직할 수 있다.
경쇄는 바람직하게는 인간 REI 경쇄로부터 유도된다. 그렇지만, 그것은 인간 EU 경쇄로부터도 역시 유도될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 경쇄 및 중쇄중 어느 하나 또는 모두가 각각의 경쇄 및 중쇄에 대해 상기에 설명된 원리에 따라 CDR-그래프트된 경쇄 및 중쇄를 포함한다.
바람직한 경우에, 중쇄상의 세 개의 CDR 모두가 변형되고 경쇄에는 최소한의 변형이 일어나는 것이 유리하다. 경쇄 CDR 중 0개, 1개 또는 2개를 변형하면서 결합 친화도를 여전히 적당한 수준으로 유지할 수도 있다.
몇몇 경우에, 중쇄 및 경쇄 모두에 대해서, 공여체 및 수용체 잔기들이 특별한 위치에서 동일할 수 있고 따라서 수용체 골격구조 잔기의 변화가 필요하지 않을 것이라고 고려될 것이다.
또한 CDR-그래프트된 항체의 인간 특성을 가능한한 유지하기 위하여, 가능한한 적은 잔기 변화가 일어나야 한다는 것도 고려될 것이다. 많은 경우에, CDR 및 소수의 골격구조 잔기보다 많은 변화가 필요하지 않을 것이라는 것이 상상된다. 단지 예외적인 경우에만 더 많은 수의 골격구조 잔기를 변화시키는 것이 필요할 것이다.
바람직하게는, CDR-그래프트된 항체는 완전한 Ig, 예를 들어 아이소타입(isotype) IgG1또는 IgG4의 것이다. 필요에 따라, 불변영역의 효과기 기능을 변형시키기 위해 Ig 의 불변 영역에 있는 하나 이상의 잔기가 변형될 수 있다.
바람직하게는, CDR-그래프트된 항체는 약 105.M-1내지 약 1012.M-1, 더욱 바람직하게는 적어도 108. M1의 CD4 항원에 대한 친화도를 갖고, 가장 바람직하게는 친화도는 MAb OKT4 또는 OKT4A 의 친화도와 유사하다.
유리하게는, CDR 또는 각각의 CDR이 포유동물 항체로부터 유도되고 바람직하게는 쥐 MAb로부터 유도된다.
유리하게는, 본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 재조합 DNA 기술을 사용함으로써 제조된다.
본 발명의 제 2 국면에 따라, 하기와 같이 이루어진, 본 발명의 제 1 국면에 따른 CDR-그래프트된 항체를 제조하기 위한 방법이 제공된다: 적절한 상류 및 하류 구성요소의 조절하에서, 골격구조 부위가 주로 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR이 제 2 항체(수용체)로부터 유도된 제 1 항체 사슬을 코드화한, 제 1 DNA 서열을 제공하고; 제공된 제 1 DNA 서열로 숙주세포를 형질전환시키고, 형질전환된 숙주세포를 배양하여 본 발명의 제 1 국면에 따른 CDR-그래프트된 항체를 생성시킴.
바람직하게는, 상기 방법은 하기 단계를 추가로 포함한다: 적절한 상류 및 하류 구성요소들의 조절하에서, 제 1 사슬에 대해 상보적인 제 2 항체 사슬을 코드화한 제 2 DNA 서열을 제공하고; 제 1 및 제 2 DNA 서열 모두를 이용하여 숙주 세포를 형질 전환시킴.
유리하게는, 제 2 DNA 서열이, 골격구조 부위가 주로 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR이 제 2 항체(공여체)로부터 유도된 제 2 항체 사슬을 코드화한다.
제 1 및 제 2 DNA 서열들은 동일한 벡터상에 존재할 수 있다. 이 경우에, 서열들은 동일하거나 상이한 상류 및/또는 하류 구성요소들의 조절하에 존재할 수 있다.
한편으로는, 제 1 및 제 2 DNA 서열들은 상이한 벡터상에 존재할 수 있다.
본 발명에 제 3 국면에 따라, 골격구조 부위가 주로 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR은 제 2 항체(공여체)로부터 유도되며, 본 발명의 제 1 국면에 따른 CDR-그래프트된 항체를 형성할 수 있는 항체 사슬을 코드화하는 뉴클레오타이드 서열이 제공된다.
본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 치료에 있어서, 특히 이식거부 반응을 치료하는데 있어서 또는 헬퍼 T 세포 질환을 치료하는데 있어서 특별한 용도를 가질 것으로 상상된다.
본 발명의 CDR-그래프트된 항체들은 바람직한 것으로서 효모, 곤충, CHO 또는 골수종 세포와 같은 형질 감염된 세포내에서의 발현과 함께 다양한 기술에 의해 생성될 수 있다. 가장 바람직하게는, 숙주 세포가 CHO 숫주 세포이다.
CDR-그래프트된 항체를 고안하기 위해서는, 우선 목적 결합 특성을 갖는 항체의 가변성 영역의 서열을 확인하는 것이 필요하다. 그러한 DNA 서열을 위해 적합한 공급원 세포로는 병아리, 마우스, 쥐 및 토끼, 바람직하게는 마우스와 같은, 조류, 포유동물류 또는 다른 척추동물 공급원들이 포함된다. 가변성 영역의 서열들(VH및 VL)은 당분야에 통상적으로 공지된 기술에 의해 각각의 mRNA로부터 합성된 중쇄 및 경쇄 cDNA 로부터 결정될 수 있다. 그 후 고가변성 부위는 카바트 방법[2]을 사용하여 결정될 수 있다. CDR은 X-선 결정학 또는 분자 모형화 기술을 사용한 구조적 분석에 의해 결정될 수 있다. 그후 복합 CDR은 하나의 CDR에 있는 모든 잔기 및 상응하는 고가변성 부위에 있는 모든 잔기들을 함유하는 것으로서 규정될 수 있다. 골격구조 부위로부터의 특정한 선택된 잔기들과 함께 이 복합 CDR은 바람직하게 항원 결합 부위로서 이전될 수 있는 반면에, 중쇄 및 경쇄 불변부위 및 나머지 골격구조 부위와 같은 항체의 잔여 부분은 상이한 클래스의 인간 항체들에 기초할 수 있다. 불변 영역들은 이렇게 구성된 항체의 의도된 용도에 적합한 목적 효과기 기능을 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 인간 IgG 아이소타입인 IgG1및 IgG3는 보체 결합반응(complement fixation) 및 세포 매개된 용균 작용에 대해 효과적이다. 다른 목적을 위해서는 IgG2및 IgG4와 같은 다른 아이소타입, 또는 IgM 및 IgE와 같은 다른 클래스들이 더욱 적합할 수 있다.
인간 치료를 위해서는, 치료중의 항글로불린 반응을 최소화하기 위해 인간의 아이소타입들을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 인간의 불변성 영역 DNA 서열들은, 바람직하게는 그들의 가변성 영역 골격구조 염기들과 함께, 잘 공기된 방법에 따라 제도될 수 있다. 이것의 한 예는 Burroughs Wellcome Ltd 로부터 구입할 수 있는 CAMPATH 1H 이다.
본 발명의 바람직한 태양에 따라, 인간-유사 골격구조 부위(달리 말하면, 가변성 영역의 CDR의 외부)에 대한 선택된 변형 부분을 함유하여 만족스러운 결합 친화도를 가진 CDR-그래프트된 항체가 된, 특정한 CDR-그래프트된 항체가 제공된다. 그러한 결합 친화도는 바람직하게는 약 10.5M-1내지 1012.M-1이고 보다 바람직하게는 적어도 약 10.8M-1이다. 가장 바람직하게는 결합 친화도는 쥐의 MAb OKT4A의 것과 거의 동일하다.
본 발명의 CDR-그래프트된 항체를 구성하는데 있어서, VH및/또는 VL유전자 절편들은 돌연변이 유발에 의해 변형될 수 있다. 당해 기술 분야의 숙련자는 또한 아미노산 잔기를 코드화하는 다양한 다른 뉴클레오타이드 또는 항체의 Fc 부분 또는 다른 영역에 함유된 서열들이 유사한 방법으로 변형될 수 있음을 이해할 것이다(예를 들어, PCT/US 89/00297 참조).
예시적인 기술은 적당한 판독 프레임이 유지되는 한, 제한된 수의 다양한 뉴클레오타이드의 첨가, 결실 또는 비보존적 치환 또는 많은 뉴클레오타이드의 보존적 치환을 포함한다.
치환, 결실, 삽입 또는 어떠한 하부 조합(subcombination)도 최종 구성체를 만들기 위해 사용될 수 있다. 64개의 가능한 코돈 서열이 존재하는 반면 단지 20개의 공지된 아미노산이 존재하기 때문에, 유전 암호는 상이한 코돈들이 동일한 아미노산을 산출할 수 있다는 점에서 퇴화된 것이다. 그렇지만, 암호는 각 아미노산에 대해서는 정밀하다. 코돈은 단일한 아미노산을 산출하고 다른 것은 산출하지 않는다. 최후에 생성된 폴리펩티드내에서 적당한 아미노산 서열을 수득하기 위해서는 번역 과정중에, 적당한 판독 프레임이 반드시 유지되어야 한다는 것은 분명하다.
공지된 서열을 갖는 예정된 아미노산 부위에서의 첨가, 결실 또는 치환을 위한 기술은 잘 알려져 있다. 예시적인 기술은 올리고뉴클레오티드-매개된 위치-제한 돌연변이 유발 및 폴리머라제 사슬 반응(polymerase chain reaction)을 포함한다.
올리고뉴클레오티드 위치-제한 돌연변이 유발은 목적 돌연변이를 코드화하는 올리고뉴클레오티드를 돌연변이될 부위를 함유하는 단일 가닥의 DNA와 하이브리드화 하고, 단일 가닥을 돌연변이를 함유하는 가닥을 생산하기 위해 올리고뉴클레오티드를 연장시키기 위한 주형으로서 사용하는 것을 본질적으로 포함한다. 이 기술은 다양한 형태로, 참고문헌 [9] 내지 [12]에 기술되어 있다.
폴리머라제 사슬 반응(PCR)은 서열 특이적 올리고뉴클레오티드를 사용하여 시험관내에서 DNA를 지수적으로 증폭시키는 것을 본질적으로 포함한다. 올리고뉴클레오티드들은 필요에 따라 서열 변형을 혼입할 수 있다. 폴리머라제 사슬 반응 기술은 참고문헌 [13]에 기술되어 있다. PCR을 사용한 돌연변이 유발의 예는 참고문헌 [14] 내지 [17]에 기술되어 있다.
최종적으로 목적 CDR-그래프트된 항체를 발현할 수 있는 본 발명의 뉴클레오타이드 서열들은 여러 종류의 상이한 폴리뉴클레오티드(게놈 DNA, cDNA, RNA 또는 합성 올리고뉴클레오티드)로부터 형성될 수 있다. 현재는 폴리뉴클레오티드 서열이 cDNA 및 게놈 DNA의 융합으로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리뉴클레오티드 서열은 다양한 Ig 성분들(예를 들어, V, J, D 및 C 도메인)을 코드화할 수 있다. 그들은 여러 종류의 상이한 기술에 의해 구성될 수 있다. 적합한 게놈 서열 및 cDNA 서열을 결합시키는 것은 현재 가장 일반적인 제조방법이지만, cDNA 서열들이 사용될 수도 있다(EP-A-0 239 400 및 [7] 참조).
특정한 적합한 발현 벡터 및 숙주 세포들은 US-A-4 816 567에 기술되어 있다.
여기에 개시된 벡터 및 방법들은 광범위한 원핵 및 진핵 유기체에 걸친 숙주 세포에 사용하기에 적합하다.
물론, 일반적으로, 원핵생물들이 본 발명에 유용한 벡터를 구성하기 위한 DNA 서열의 클로닝을 위해 바람직하다. 예를 들어, 이. 콜리(E.coli) DH5α 가 특히 유용하다. 물론, 이 예는 제한하기 보다는 오히려 설명할 의도로 주어진다.
원핵생물들도 역시 발현을 위해 사용될 수 있다. 전술한 이.콜리 균주, 바실러스 서브틸루스(Bacillus subtilus)와 같은 바실러스류, 및 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 세라티아 마르세산스(Serratia marcesans)와 같은 다른 엔테로박테리아과, 및 다양한 슈도모나스(Pseudomonas) 종들이 사용될 수 있다.
일반적으로, 숙주 세포와 상용할 수 있는 종들로부터 유래된, 레플리콘(replicon) 및 조절 서열을 함유하는 플라스미드 벡터가 이 숙주들과 관련하여 사용된다. 벡터는 보통 형질 전환된 세포에서 표현형적 선택을 제공할 수 있는 표지 서열뿐만 아니라 복제 부위를 가지고 있다. 예를 들어, 이. 콜리는, 이. 콜리 종들로부터 유래된 플라스미드인 pBR322의 많은 파생체중 하나를 사용하여 전형적으로 형질 전환된다 [18]. pBR322는 암피실린(ampicillin) 및 테트라사이클린(tetracycline) 내성에 대한 유전자를 함유하며 따라서 형질전환된 세포를 확인하기 위한 용이한 수단을 제공한다. pBR322 플라스미드, 그의 자손 또는 다른 미생물의 플라스미드는 미생물에 의해 재조합 단백질의 발현을 위해 사용될 수 있는 프로모터를 역시 함유하거나, 함유하도록 변경될 수 있다. 재조합 DNA 구성에 통상적으로 사용되는 프로모터들은 락토오스 프로모터 시스템 ([19] 내지 [21]) 및 트립토판(trp) 프로모터 시스템[22] 및 EP-A-0 036 776을 포함한다. 이들이 가장 통상적으로 사용되는 것들이지만, 다른 미생물의 프로모터들이 발견 및 사용되고 그들의 뉴클레오타이드 서열에 관련한 상세한 설명들이 출판되어 숙련된 연구자들이 그들을 플라스미드 벡터내로 기능적으로 결찰시킬 수 있도록 했다[23].
원핵생물 이외에도, 효모 배양물과 같은 진핵 미생물들도 역시 사용될 수 있다. 사카로마이세스 세레비시아에(Saccharomyces cerevisiae), 또는 통상적인 제빵용 효모가 진핵 미생물중에서 가장 일반적으로 사용되기는 하지만, 다수의 다른 균주들이 통상적으로 이용가능하다. 사카로마이세스내에서의 발현을 위해서는 플라스미드 YRp7, 예를 들어, [24] 내지 [26] 이 통상적으로 사용된다. 이 플라스미드는 이미, 트립토판에서 성장하는 능력을 결여한 효모의 돌연변이 균주, 예를 들어 ATCC No. 44076 또는 PEP4-1 [27]을 위한 선택 표지를 제공하는 trp 1 유전자를 함유한다. 따라서 효모 숙주 세포 게놈의 특징으로서 trp 1 상해의 존재는 트립토판의 부재하에서의 성장에 의해 형질 전환을 검출하기 위한 효과적인 환경을 제공한다.
효모 벡터내에서 적합한 프로머터 서열은 3-포스포 글리세레이트 키나아제 [28] 또는 아놀레이즈, 글리세르알데히드-3-포스페이트 탈수소효소, 헥소키나아제, 피루베이트 카르복시 제거 효소, 포스포프룩토 키나아제, 글루코오스-6-포스페이트 아이소머라아제, 3-포스포글리세레이트 뮤타아제, 피루베이트 키나아제, 트라이오스포스페이트 아이소머라아제, 포스포글루코오스 아이소머라아제 및 글루코키나아제와 같은 다른 당분해 효소들에 대한 프로모터들을 포함한다 ([29] 및 [30]). 적합한 발현 플라스미드들을 구성하는데 있어서, 이 유전자들과 관련된 종결 서열들은 또한, mRNA 및 종결부위의 폴리아데닐화(polyadenylation)를 제공하기 위해, 발현 벡터내의 발현되기 원하는 서열의 3'에 결찰된다. 성장조건에 의해 전사가 조절되는 추가의 장점을 갖는 다른 프로모터 들은 알코올 탈수소효고 2, 이소시토크롬 C, 산 포스파타아제, 질소 대사 및 전술한 글리세르알데히드-3-포스페이트 탈수소효소와 관련된 분해성 효소, 말토오스 및 갈락토오스 이용을 담당하는 효소에 대한 프로모터 영역이다[30]. 효모 상용성 프로모터, 복제 기점 및 종결 서열을 함유하는 어떠한 플라스미드 벡터도 적합하다.
미생물외에도, 다세포성 유기체로부터 유도된 세포의 배양물도 역시 숙주로서 사용될 수 있다. 원래, 척추동물로부터 유도된 것이든 또는 무척추 동물로부터 유도된 것이든, 그러한 세포 배양물중 어느것도 사용할 수 있다. 그렇지만, 지금까지는, 척추동물 세포에 대한 관심이 가장 컸고, 배양물(세포 배양물)내에서의 척추동물 세포의 증식은 최근 수년간에 일상적인 과정이 되었다[31]. 그러한 유용한 숙주 세포주의 예들은 VERO, HeLa, 중국 햄스터 난소(CHO), W138, BHK, COS-7, MDCK 및 골수종 세포주이다. 그러한 세포들에 대한 발현 벡터들은, 필요하다면, 어느 필요한 리보소옴 결합부위, RNA 스플라이스 부위, 폴리 아데닐화부위 및 전사 종결 서열과 함께, 발현될 유전자의 앞에 위치한 프로모터 뿐만 아니라 적합한 복제 기점을 포함할 수 있다.
포유동물 세포내에서 사용하기 위해서, 발현 벡터에 대한 조절 기능은 종종 바이러스성 물질에 의해 제공된다. 예를 들어, 통상적으로 사용된 프로모터들은 인간 사이토메갈로 바이러스(human Cytomegalovirus, HCMV), 폴리오마(Polyoma) 바이러스, 아데노바이러스 2(Adenovirus 2) 및, 가장 빈번하게는, 원숭이 바이러스 40(Simian Virus 40, SV40)로부터 유도된다. SV40 바이러스의 초기 및 후기 프로모터들은 모두 SV40 바이러스의 복제 기점을 역시 함유하는 단편으로서 바이러스로부터 쉽게 수득되기 때문에 특히 유용하다 [32]. 또한, 조절 서열들이 숙주 세포시스템과 상용가능한 한, 목적 유전자 서열과 정상적으로 관련된 프로모터 또는 조절 서열을 사용하는 것이 역시 가능하고, 종종 바람직하다.
복제의 기원은 SV40 또는 다른 바이러스(예를 들어 폴리오마 바이러스, 아데노 바이러스, VSV 또는 BPV) 기원으로부터 유도될 수 있는 것과 같은 외래의 기원을 포함하기 위한 벡터의 구성에 의해 제공될 수 있거나, 숙주 세포 염색체 복제 기전에 의해 제공될 수 있다. 벡터가 숙주 세포 염색체내로 통합되면, 후자는 종종 충분하다.
관심의 대상인 DNA 단편(예를 들어, 중쇄 및 경쇄를 코드화한 서열 및 발현 조절 서열)을 함유하는 벡터들은 세포성 숙주의 타입에 따른 다른, 잘-공지된 방법에 의해 숙주 세포내로 옮겨질 수 있다. 예를 들어, 염화 칼슘 형질 감염이 원핵 세포를 위해 통상적으로 사용되는 반면, 인산 칼슘 처리, 지질 감염(lipofection) 또는 전기영동법이 다른 세포성 숙주를 위해 사용될 수 있다[33].
일단 발현되면, 본 발명의 CDR-그래프트된 항체들은 황산 암모늄침전법, 친화성 컬럼법, 컬럼 크로마토그래피 및 겔 전지영동을 포함하는 당해 기술분야의 표준방법에 따라 정제될 수 있다[34]. 이렇게 발현된 구성체의 결합 친화도는 본 명세서의 실시예 절에서 더욱 충분히 설명된 것과 같은, 당해 기술분야에 공지된 기술에 의해 확인될 수 있다.
약학적 용도를 위해서는, 적어도 90 내지 95% 동질성의 실질적으로 순수한 CDR-그래프트된 항체가 바람직하고, 98 내지 99% 이상의 동질성이 가장 바람직하다. 부분적으로 또는 필요한 균질성까지 일단 정제되면, 그 후 CDR-그래프트된 항체는 진단학적으로 또는 치료학적으로(신체외적인 것을 포함) 또는 분석 방법, 면역 형광 염색 등을 개발하고 수행하는데 사용될 수 있다 [35].
본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 T-세포 매개된 질환의 치료에 대표적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 치료하기에 적합한 대표적인 질병 상태로는 심장, 폐, 신장 또는 간과 같은 기관 이식을 받은 환자에 있어서 이식물 대 숙주 질환 및 이식 거부반응이 있다. 다른 질환들로서는 타입 I 당뇨병, 다발성 경화증, 류마티스성 관절염, 전신성 홍반성 루푸스 및 중증근무력증과 같은 자가면역 질환이 포함된다.
T 세포들은 대식세포(macrophages)와 같은 분화된 항원 표출 세포 및 다른 조직상의 특정한 HLA 분자에 결합한 펩타이드를 인지할 수 있는 단지 하나의 T 세포 항원 수용체를 발현하는 단일 세포로부터의 클론적 확장이다. 이들 T 세포의 활성화는 T 세포 수용체 복합체 또는 펩타이드-HLA 복합체를 인지하는 항체에 의해 차단될 수 있다. OKT3는 T 세포 수용체와 물리적으로 복합된 수개의 서브유닛으로 이루어진 CD3 분자를 인지한다. CD4 및 CD8 분자를 포함하여, T 세포상의 수개의 다른 분자들은 또한, T 세포 수용체 결합 위치와는 다른 위치에서 HLA 분자에 결합함으로서 T 세포 활성화에 관여한다.
CD4는 HLA 클래스 II 분자를 인지하는, T 세포 수용체를 가진 T 세포의 하부군(Subpopulation)상에서 발견된다. 따라서, 면역억제(immunosuppression)에 대한 한가지 접근방법은, CD4 분자와 HLA 클래스 II 분자의 상호작용을 방해하기 때문에 면역 억제적인 OKT4 또는 OKT4A와 같은 단클론성 항체의 사용을 포함한다. CD4와 항체의 결합은 정상인 활성화 시그날의 방해, 하강적 조절 시그날 경로(down regulation signal pathway)의 유발 또는 세포 표면으로부터 상기 수용체의 변조를 포함하는 다수의 기전에 의해 면역 억제를 야기한다. 이것은 또한 다른 알로반응성(alloreactive) 또는 자가반응성(autoreactive) 하부군을 억제할 수 있는 T 세포의 하부군을 유도할 수 있었다. 안티-CD4 항체들은 또한 보체 또는 항체-의존성 T 세포 분해를 유도함으로써 또는 혈류 또는 염증 부위로부터 T 세포를 제거함으로써 작용할 수 있다. 따라서 각 항체의 Fc-수용체 결합 특성은 그들의 기능에 중요할 수 있다. 또다른 방법은 방사성 표지되거나 독소에 결합된 안티-CD4 항체의 사용을 포함한다.
이 안티-CD4 항체의 면역억제 특성들은 이식 및 자가면역과 관련된 질병들을 매개하는 활성화된 T 임파구의 억제에 있어서 치료적 용도를 제공한다. CD4 분자는 또한 HIV 바이러스의 go 120 서브유닛에 대한 수용체이다. KOT4A가 CD4에 대한 gp 120의 결합을 방해하므로, 이 항체 또는 그의 단편들은 바이러스성 감염을 차단할 수 있다.
CD4 분자는 HLA 클래스 II 분자에 대한 그의 결합이 결과로서 T 세포에 대해 공동 자극성 시그날을 제공하는데 정상적으로 관여한다. 따라서, 안티-CD4 항체들은 다른 시그날 유도 시약들과 공동으로 공동 자극성 기능을 제공할 수 있다. 이 치료 방법은 면역 타협 화자의 치료에 유용할 수 있다.
본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 또한 다른 항체들, 특히 질병을 담당하는 인간 세포상의 다른 표지들과 반응하는 MAb와 공동으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 적합한 T-세포 표지들은 제 1회 국제 백혈구 분화 워크샵에 의해 명명된 것과 같은 소위 분화의 집단으로 분류된 것들을 포함할 수 있다[36].
일반적으로, 본 CDR-그래프트된 항체들은 약리학적으로 적합한 담체와 함께 정제된 형태로 사용될 수 있다. 대표적으로, 이 담체들은 식염수 및 완충된 매질을 포함하여 수성 또는 알코올성/수성 용액, 유화액 또는 현탄액을 포함한다. 비경구적 부형제들은 염화나트륨 용액, 링거 텍스트로오스, 텍스트로오스 및 염화나트륨 및 락데이트화 링거액을 포함한다. 약리학적으로 허용되는 적합한 보조약은, 필요하다면 복합체를 현탁액내에 보존하기 위해, 카르복시메틸셀롤로오즈, 폴리비닐 피롤리돈, 젤라틴 및 알기네이트와 같은 농화제로부터 선택될 수 있다.
정맥내 부형제들은 유체 및 영양 보충물 또는 링거 텍스트로오스에 기초한 것들과 같은 전해질 보충물을 포함한다. 항미생물제, 항산화제, 킬레이트제 및 불활성 기체와 같은 방부제 및 다른 첨가제들이 또한 존재할 수 있다[37].
본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 단독으로 투여된 조성물로서 또는 다른 약제와 결합하여 사용될 수 있다. 이들은 사이클로스포린, 메토트렉세이트, 아드리아마이신 또는 시스플라티늄 및 면역독소와 같은 다양한 면역치료법적 약제를 포함할 수 있다. 약제학적 조성물은 본 발명의 CDR-그래프트된 항체와 결합한 다양한 세포독성 또는 다른 약제들의 칵테일, 또는 심지어 본 발명에 따른 CDR-그래프트된 항체 및 상이한 특성을 갖는 CDR-그래프트된 항체의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 약제학적 조성물의 투여 경로는 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 공지된 것들중 어느 것일 수도 있다. 면역 요법을 제한하지 않고 포함하여, 치료를 위해서, 본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 표준 기술에 따라 어떠한 환자에게도 투여될 수 있다. 투여는 비경구적, 정맥내, 근육내, 복막내 투여, 또는 또한, 적합하게는, 카테터(catheter)를 사용한 직접 수혈에 의한 방법을 포함하여 어떠한 적합한 방법에 의해서도 이루어질 수 있다. 투여의 용량 및 빈도는 환자의 연령, 성별 및 상태, 다른 약제의 동시 투여, 역 지시(counter indieations) 및 임상가에 의해 계산되어야 할 다른 변수들에 따라 달라질 것이다.
본 발명의 CDR-그래프트된 항체는 저장을 위해 동결건조되고 사용전에 적합한 담체내에 다시 구성된다. 이 기술은 통상적인 면역 글로불린을 사용하여 효과적인 것으로 증명되었고, 당분야에 공지된 동결 건조 및 재구성 기술이 사용될 수 있다. 동결 건조 및 재구성이 항체 활성 손실의 정도를 변화시킬 수 있다는 것(예를 들어, 통상적인 면역 글로불린을 사용할 때, IgM 항체는 IgG 항체보다 더 큰 활성 손실을 가지는 경향이 있음)과 보상을 위해 사용 수준이 조정되어야 할 것이라는 사실이 당분야에 숙련된 자들에 의해 고려되어야 할 것이다.
본 발명의 CDR-그래프트된 항체 또는 그의 칵테일을 함유하는 조성물은 예방적 및/또는 치료적 처치를 위해 투여될 수 있다. 특정한 치료적 적용에서, 일군의 선택된 세포들의 적어도 부분적 방해 또는 치사를 이루기 위해 적합한 양은 치료학적 효과량 으로서 규정된다. 이 투여량을 달성하기 위해 필요한 양은 질병의 심각성 및 환자 자신의 면역계의 일반적인 상태에 따라 달라지지만, 일반적으로 체중 1kg당 0.005 내지 5.0mg의 CDR-그래프트된 항체에 이르며, 0.05 내지 2.0mg/kg/투여량의 투여량이 보다 일반적으로 사용된다. 예방적 적용을 위해서는, 본 발명의 CDR-그래프트된 항체 또는 그의 칵테일을 함유하는 조성물이 유사하거나 약간 낮은 투여량으로 역시 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 CDR-그래프트된 항체를 함유하는 조성물은 포유동물내에서 선택된 T 세포 목표군의 변경, 불활성화, 치사 또는 제거를 돕기 위해 예방 및 치료 세팅에 사용될 수 있다.
또다른 태양에서, 여기에 기술된 구성체들은 체외적으로 또는 시험관내에서 세포의 이종 수집물로부터 목표 세포군을 죽이거나, 고갈시키거나, 효과적으로 제거하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 포유동물로부터 얻은 혈액은 체외적으로 CDR-그래프트된 항체와 결합할 수 있고, 그럼으로써 표준 기술에 따라 포유동물로 돌려보내기 위한 혈액으로부터 원치않는 세포들을 죽이거나 제거한다.
치료적 용도외에, CDR-그래프트된 항체들은 진단 분석에 사용될 수 있다. CDR-그래프트된 항체들은 당 기술분야에 공지된 기술에 따라 표지될 수 있다. CDR-그래프트된 항체들은 또한 다른 시험관내 목적을 위해 적합하다. 예를 들어, CDR-그래프트된 항체는 오직 목표 T 임파구만을 제거하는 것이 필요한 말초 혈구의 선택적인 세포처리를 위해 사용되거나 유사하게 세포 배양물에서 원치않는 T 임파구를 제거하기 위해 사용될 수 있다.

Claims (37)

  1. 골격구조 부위가 주로 인간 항체인 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR은 제 2 항체(공여체)로부터 유도되며, CDR-그래프된 사슬의 골격구조 부위에서 잔기 6, 23, 24, 35, 48, 49, 57, 58, 60, 71, 73, 79, 88, 89 및 91 로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 잔기가 제 2 항체의 동등한 잔기에 상응하도록 변형된 적어도 하나의 사슬(chain)을 가지며, CD4 항원에 결합할 수 있는 CDR-그래프된 항체.
  2. 제1항에 있어서, CDR-그래프된 사슬의 골격구조 부위가 인간 Ig 중쇄로부터 유도된 CDR-그래프된 항체.
  3. 제2항에 있어서, 중쇄 골격구조 부위내의 잔기 35가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하도록 변형된 CDR-그래프된 항체.
  4. 제2항에 있어서, 잔기 26 내지 35, 50 내지 65 또는 95 내지 102 각각을 포함하는 적어도 하나의 복합 CDR이 인간 골격구조상에 그래프된 CDR-그래프된 항체.
  5. 제2항에 있어서, 중쇄내의 잔기 23, 24 및 49가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하도록 변형된 CDR-그래프된 항체.
  6. 제5항에 있어서, 잔기 6, 23, 24, 48 및 49가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하는 CDR-그래프된 항체.
  7. 제2항에 있어서, 잔기 71, 73 및 79가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하는 CDR-그래프된 항체.
  8. 제2항에 있어서, 중쇄내의 잔기 57, 58, 60, 88 및 91중의 어느 하나 또는 이들의 어떠한 조합이 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하는 CDR-그래프된 항체.
  9. 제2항에 있어서, 중쇄가 인간 KOL 중쇄로부터 유도된 CDR-그래프된 항체.
  10. 제1항에 있어서, CDR-그래프된 사슬내의 골격구조 부위가 인간 Ig 경쇄로부터 유도된 CDR-그래프된 항체.
  11. 제10항에 있어서, 경쇄내에서 잔기 24 내지 34, 50 내지 56 또는 89 내지 97 각각을 포함하는 적어도 하나의 복합 CDR이 인간 골격구조상에 그래프된 CDR-그래프된 항체.
  12. 제10항에 있어서, 경쇄내의 잔기 49가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하는 CDR-그래프된 항체.
  13. 제10항에 있어서, 경쇄내의 잔기 49 및 89가 공여체 항체내의 동등한 잔기에 상응하는 CDR-그래프된 항체.
  14. 제10항에 있어서, 경쇄가 인간 REI 경쇄로부터 유도된 CDR-그래프된 항체.
  15. 제1항에 있어서, 경쇄 및 중쇄를 포함하며 이들 중 하나가 제1항 내지 제14항중의 어느 한 항에 기술된 원칙에 따라 CDR-그래프된 CDR-그래프된 항체.
  16. 제15항에 있어서, CDR-그래프된 사슬이 중쇄이며 중쇄내의 3개의 CDR 모두가 변형된 CDR-그래프된 항체.
  17. 제1항에 있어서, 경쇄 및 중쇄를 포함하며, 이들은 둘다 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 기술된 원칙에 따라 CDR-그래프된 CDR-그래프된 항체.
  18. 제17항에 있어서, 중쇄내의 3개의 CDR 모두가 변형되고 경쇄내의 단지 한 개 또는 2개의 CDR이 변형된 CDR-그래프된 항체.
  19. 제1항에 있어서, 105ㆍM-1내지 1012ㆍM-1의 CD4 항원에 대한 친화도를 갖는 CDR-그래프된 항체.
  20. 제19항에 있어서, 적어도 약 108ㆍM-1의 CD4 항원에 대한 친화도를 갖는 CDR-그래프된 항체.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, OKT4A와 유사항 CD4 항원에 대한 친화도를 갖는 CDR-그래프된 항체.
  22. 제1항에 있어서, CDR 또는 각각의 CDR 또는 복합 CDR이 포유동물 항체로부터 유도된 CDR-그래프트된 항체.
  23. 제22항에 있어서, CDR 또는 각각의 CDR 또는 복합 CDR이 뮤린의 MAb로부터 유도된 CDR-그래프된 항체.
  24. 제1항에 있어서, 완전 Ig인 CDR-그래프트된 항체.
  25. 제24항에 있어서, 아이소타입 IgG4인 CDR-그래프트된 항체.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 불변성 영역의 효과기 기능을 변형시키기 위해 Ig의 불변성 영역내의 하나 또는 그 이상의 잔기를 변형시킨 CDR-그래프트된 항체.
  27. 제1항에 있어서, 재조합 DNA 기술을 이용하여 제조된 CDR-그래프트된 항체.
  28. 적절한 상류 및 하류 구성 요소의 조절하에서, 골격구조 부위가 주로 인간 항체인 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR은 제 2 항체(공여체)로부터 유도되며, CDR-그래프된 사슬의 골격구조 부위에서 잔기 6, 23, 24, 35, 48, 49, 57, 58, 60, 71, 73, 79, 88, 89 및 91로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 잔기가 제 2 항체의 동등한 잔기에 상응하도록 변형된 적어도 하나의 제 1 항체 사슬을 코드화한 제 1 DNA 서열을 제공하고; 제공된 제 1 DNA 서열로 숙주 세포를 형질 전환시키고; 형질전환된 숙주세포를 배양하여 제1항 내지 제27항 중에 어느 한 항에 따른 CDR-그래프된 항체를 제조하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 적절한 상류 및 하류 구성요소의 조절하에서, 제 1 사슬에 대해 상보적인 제 2 항체 사슬을 코드화한 제 2 DNA 서열을 제공하고, 제 1 및 제 2 DNA 서열 둘다로 숙주세포를 형질 전환시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 제 2 DNA 서열이 골격구조 부위가 주로 인간 항체인 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR은 제 2 항체(공여체)로부터 유도되며, CDR-그래프된 사슬의 골격구조 부위에서 잔기 6, 23, 24, 35, 48, 49, 57, 58, 60, 71, 73, 79, 88, 89 및 91로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 잔기가 제 2 항체의 동등한 잔기에 상응하도록 변형된 제 2 항체 사슬을 코드화하는 방법.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 제 1 및 제 2 DNA 서열이 동일한 벡터상에 존재하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 서열들이 동일한 상류 및/또는 하류 구성 요소의 조절하에 위치하는 방법.
  33. 제31항에 있어서, 서열들이 상이한 상류 및/또는 하류 구성 요소의 조절하에 위치하는 방법.
  34. 제29항 또는 제30항에 있어서, 제 1 및 제 2 DNA 서열이 상이한 벡터상에 존재하는 방법.
  35. 제28항에 있어서, 숙구세포가 CHO 세포인 방법.
  36. 골격구조 부위가 주로 인간 항체인 제 1 항체(수용체)로부터 유도되고 적어도 하나의 CDR은 제 2 항체(공여체)로부터 유도되며, CDR-그래프된 사슬의 골격구조 부위에서 잔기 6, 23, 24, 35, 48, 49, 57, 58, 60, 71, 73, 79, 88, 89 및 91로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 잔기가 제 2 항체의 동등한 잔기에 상응하도록 변형되며, 제1항 내지 제27항 중의 어느 한 항에 따른 CDR-그래프된 항체를 형성할 수 있는 항체 사슬을 코드화하는 뉴클레오타이드 서열.
  37. 제1항에 있어서, 치료 목적으로, 특히 이식 거부반응을 치료하거나 헬퍼 T세포 질환을 치료할 목적으로 사용하기 위한 CDR-그래프된 항체.
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