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CN102648002A - Il-17家族细胞因子组合物及用途 - Google Patents

Il-17家族细胞因子组合物及用途 Download PDF

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CN102648002A
CN102648002A CN2010800536540A CN201080053654A CN102648002A CN 102648002 A CN102648002 A CN 102648002A CN 2010800536540 A CN2010800536540 A CN 2010800536540A CN 201080053654 A CN201080053654 A CN 201080053654A CN 102648002 A CN102648002 A CN 102648002A
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CN
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polypeptide
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T·M·巴尼斯
M·M·施密特
B·M·金
C·K·加西亚
S·雷迪
G·J·斯茨克维奇
L·K·埃里
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Leland Stanford Junior University
Carisma Therapeutics Inc
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Leland Stanford Junior University
Eleven Biotherapeutics Inc
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Abstract

提供了结合蛋白(其包括非天然存在的和重组地修饰的结合IL-17R的蛋白,和包括具有突变的IL-17细胞因子序列的蛋白),制备这样的分子的方法,和使用这样的分子作为治疗剂、预防剂和诊断剂的方法。

Description

IL-17家族细胞因子组合物及用途
优先权声明
本申请要求2009年10月10日提交的美国临时专利申请系列号61/278,779的优先权,所述申请的内容整体并入本文。
技术领域
本发明的技术领域是蛋白生物化学和免疫学。更具体地,该领域涉及修饰的免疫调节多肽。
政府资助
本发明在国立卫生研究院分配的政府支持(AI51321)下完成。美国政府具有本发明的某些权利。
背景
免疫系统保护个体免于感染性病原体(例如病毒、细菌和多细胞生物体)以及癌症和肿瘤。免疫系统包括许多淋巴样和骨髓样细胞类型,诸如嗜中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突细胞(DC)、嗜酸性粒细胞、T细胞和B细胞。这些细胞能够产生称作细胞因子的信号传递蛋白。细胞因子是可溶性的小蛋白,其介导多种生物学效应,包括诱导免疫细胞的增殖、发育、分化和/或迁移,以及调节许多细胞类型的生长和分化(参见,例如,Arai等人,Annu.Rev.Biochem.5P:783(1990);Mosmann,Curr.Opin.Immunol 5:311(1991);Paul和Seder,Cell76:241(1994))。细胞因子诱导的免疫功能也可以包括炎性应答,其特征在于免疫细胞的全身性或局部性积累。尽管它们确实具有保护宿主的作用,但当所述应答涉及过度的和/或慢性的炎症时,这些免疫应答可以产生病理学后果,如在自身免疫障碍(诸如多发性硬化)和癌症/肿瘤疾病中(Oppenheim和Feldmann(编)Cytokine Reference,Academic Press,San Diego,CA(2001);von Andrian和Mackay New Engl.J.Med.343:1020(2000);Davidson和Diamond,New Engl.J.Med.345:340(2001);Lu等人,Mol.Cancer Res.4:221(2006);Dagleish和O′Byrne,CancerTreat Res.130:1(2006))。
构成细胞因子群体的蛋白包括:白介素、干扰素、集落刺激因子、肿瘤坏死因子和其它调节分子。例如,人白介素-17参与诱导和介导促炎性应答。IL-17通常与变应性应答有关。IL-17诱导许多细胞类型(成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞、角质形成细胞和巨噬细胞)产生许多其它细胞因子(诸如IL-6、G-CSF、GM-CSF、IL-1β、TGF-β、TNF-α)、趋化因子(包括IL-8、GRO-α和MCP-1)和前列腺素(例如PGE2)。近年来,大量证据提示,Th17细胞在众多自身免疫和炎性病况的发病机制中起关键作用。
因此,细胞因子和它们的受体的经证实的体内活性说明了其它细胞因子、细胞因子受体、细胞因子激动剂和细胞因子拮抗剂的临床潜力和需求。例如,促炎症细胞因子家族的经证实的体内活性说明了促炎症分子诸如IL-17和IL-23的拮抗剂的巨大临床潜力和需求。
日益需要可用于预防和治疗哺乳动物的疾病和障碍的新的组合物。
发明内容
提供了涉及细胞因子再工程化(reengineering)的组合物和方法。
在一个方面,本公开内容表征了一种分离的抗体(包括全长抗体、抗体片段和结构域),所述抗体特异性地结合IL-17细胞因子多肽,例如,通过结合下述的一种或多种:IL-17F的大约氨基酸21-41、42-78、82-103或104-133;IL-17A的大约氨基酸21-39、40-76、80-101或102-131;IL-17C的大约氨基酸44-65、78-117、121-143或153-179;IL-17D的大约氨基酸32-53、66-105、110-131或134-163;IL-17E的大约氨基酸27-49、50-87、93-114和/或120-148;或IL-17B的大约氨基酸32-53、66-105、110-131或135-158,根据图4D中的编号。
在一个实施方案中,所述抗体结合在IL-17细胞因子的区域1中的表位,其中区域1对应着IL-17F的大约氨基酸21-41、IL-17A的大约氨基酸21-39、IL-17C的大约氨基酸44-65、IL-17D的大约氨基酸32-53、IL-17E的大约氨基酸27-49或IL-17B的大约氨基酸32-53,它们根据图4D中的编号。
在一个实施方案中,所述抗体结合在IL-17细胞因子的区域2中的表位,其中区域2对应着IL-17F的大约氨基酸42-78、IL-17A的大约氨基酸40-76、IL-17C的大约氨基酸78-117、IL-17D的大约氨基酸66-105、IL-17E的大约氨基酸50-87或IL-17B的大约氨基酸66-105,它们根据图4D中的编号。
在一个实施方案中,所述抗体结合在IL-17细胞因子的区域3中的表位,其中区域3对应着IL-17F的大约氨基酸82-103、IL-17A的大约氨基酸80-101、IL-17C的大约氨基酸121-143、IL-17D的大约氨基酸110-131、IL-17E的大约氨基酸93-114或IL-17B的大约氨基酸110-131,它们根据图4D中的编号。
在一个实施方案中,所述抗体结合在IL-17细胞因子的区域4中的表位,其中区域4对应着IL-17F的对应着大约氨基酸104-133、IL-17A的大约氨基酸102-131、IL-17C的大约氨基酸153-179、IL-17D的大约氨基酸134-163、IL-17E的大约氨基酸120-148或IL-17B的大约氨基酸135-158,它们根据图4D中的编号。
在一个方面,本公开内容表征了一种分离的抗体(包括全长抗体、抗体片段和结构域),其特异性地结合IL-17RA(SEQ ID NO:14)的氨基酸22-36、氨基酸83-96、氨基酸118-147、氨基酸152-179或氨基酸256-271。
在另一个方面,本公开内容表征了一种分离的抗体(包括全长抗体、抗体片段和结构域),其特异性地结合IL-17RB(SEQ ID NO:15)的氨基酸25-39、氨基酸86-100、氨基酸126-155、氨基酸160-187或氨基酸254-269,和/或SEQ ID NO:15的氨基酸32-44(例如,38-44)、82-98(例如,88-98)和252-269(例如,256-263)。
在另一个方面,本公开内容表征了一种分离的抗体(包括全长抗体、抗体片段和结构域),其特异性地结合IL-17RC(SEQ ID NO:16)的氨基酸15-30、氨基酸70-84、氨基酸96-124、氨基酸129-156或氨基酸227-237,和/或SEQ ID NO:16的氨基酸24-35、78-91和248-257。
本公开内容也表征了:
●一种分离的白介素-17F(IL-17F)多肽,其中一个或多个选自下述的氨基酸被突变成任何其它氨基酸或被删除:SEQ ID NO:12的大约21-41、42-78、82-103和104-133,且例如其中所述多肽包括与SEQ IDNO:12具有至少90、92、94、95、96、97或98%同一性、但不具有100%同一性的序列;
●一种分离的白介素-17A(IL-17A)多肽,其中一个或多个选自下述的氨基酸被突变成任何其它氨基酸或被删除:SEQ ID NO:2的大约21-39、40-76、80-101和102-131,且例如其中所述多肽包括与SEQ IDNO:2具有至少90、92、94、95、96、97或98%同一性、但不具有100%同一性的序列;
●一种分离的白介素-17B(IL-17B)多肽,其中一个或多个选自下述的氨基酸被突变成任何其它氨基酸或被删除:SEQ ID NO:4的32-53、66-105、110-131和135-158,且例如其中所述多肽包括与SEQ ID NO:4具有至少90、92、94、95、96、97或98%同一性、但不具有100%同一性的序列;
●一种分离的白介素-17C(IL-17C)多肽,其中一个或多个选自下述的氨基酸被突变成任何其它氨基酸或被删除:SEQ ID NO:6的大约44-65、78-117、121-143和153-179,且例如其中所述多肽包括与SEQ IDNO:6具有至少90、92、94、95、96、97或98%同一性、但不具有100%同一性的序列;
●一种分离的白介素-17D(IL-17D)多肽,其中一个或多个选自下述的氨基酸被突变成任何其它氨基酸或被删除:SEQ ID NO:8的32-53、66-105、110-131和134-163,且例如其中所述多肽包括与SEQ ID NO:8具有至少90、92、94、95、96、97或98%同一性、但不具有100%同一性的序列;
●一种分离的白介素-17E(IL-17E)多肽,其中一个或多个选自下述的氨基酸被突变成任何其它氨基酸或被删除:SEQ ID NO:10的27-49、50-87、93-114和120-148,且例如其中所述多肽包括与SEQ ID NO:10具有至少90、92、94、95、96、97或98%同一性、但不具有100%同一性的序列。
所述多肽可以包括另外的特征,包括N-和C-端序列,诸如标签和免疫球蛋白恒定结构域。
在另一个方面,本公开内容表征了一种组合物,所述组合物包括第一种和第二种IL-17多肽,其中所述第一种和第二种多肽中的至少一种是修饰的IL-17多肽(例如,突变的IL-17多肽)。例如,所述组合物包括与第二种IL-17多肽可操作地连接的第一种修饰的IL-17多肽(例如,突变的)。在一个实施方案中,所述第二种IL-17多肽也是修饰的(例如,突变的)IL-17多肽。在另一个实施方案中,所述第二种IL-17多肽与天然存在的IL-17多肽(例如,成熟的人IL-17,例如,IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F)相同。
所述第一种和第二种多肽可以相互作用,以形成与IL-17二聚体(例如,单链二聚体)相对应的结构。第一种多肽可以位于第二种多肽的N-端,反之亦然。所述多肽链还可以包括其它元件;例如,它可以是融合蛋白。相对于参照IL-17多肽(诸如人IL-17,例如,IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F),一种或两种多肽可以是修饰的,例如,突变的。在一个实施方案中,所述第一种和第二种多肽是相同多肽链的组分。在一个实施方案中,所述第一种和第二种多肽通过卷曲螺旋结构域或亮氨酸拉链可操作地相连。
在一个实施方案中,所述第一种多肽包括修饰的IL-17A多肽(例如,突变的人IL-17A,其与SEQ ID NO:2或20具有例如至少85、90、95或98%同一性),且所述第二种多肽包括选自下述的修饰的IL-17多肽:IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F(例如,突变的人IL-17细胞因子,其与这样的细胞因子的天然成熟形式具有例如至少85、90、95或98%同一性,例如,如在本文中公开的),或与天然成熟形式(例如,SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20)具有100%同一性的多肽。因此,示例性的组合物包括与A/A同二聚体或A/F异二聚体相对应的多肽。
在一个实施方案中,所述第一种多肽包括修饰的IL-17F多肽(例如,突变的人IL-17F,其与SEQ ID NO:12具有例如至少85、90、95或98%同一性),且所述第二种多肽包括选自下述的修饰的IL-17多肽:IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F(例如,突变的人IL-17细胞因子,其与这样的细胞因子的天然成熟形式具有例如至少85、90、95或98%同一性,例如,如在本文中公开的),或与天然成熟形式(例如,SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20)具有100%同一性的多肽。因此,示例性的组合物包括与F/F同二聚体或A/F异二聚体相对应的多肽。
在一个实施方案中,所述第一种多肽包括修饰的IL-17细胞因子多肽(例如,突变的人IL-17B、IL-17C、IL-17D或IL-17E,其与SEQ ID NO:4、6、8或10具有例如至少85、90、95%同一性),且所述第二种多肽包括选自下述的修饰的IL-17多肽:IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F(例如,突变的人IL-17细胞因子,其与这样的细胞因子的天然成熟形式具有例如至少85、90、95%同一性,例如,如在本文中公开的)。因此,示例性的组合物包括与B/B、C/C、D/D、E/E同二聚体和各种异二聚体相对应的多肽。
在另一个方面,本公开内容表征了一种组合物,其包含分离的多肽,所述多肽包含IL-17RA的IL-17结合决定簇,其中所述多肽与IL-17RA的胞外结构域不同。例如,所述IL-17结合决定簇选自:IL-17RA(SEQ IDNO:14)的氨基酸22-36、83-96、118-147、152-179和256-271。所述结合决定簇可以是肽,例如,包括IL-17RA的氨基酸22-36、83-96、118-147、152-179和256-271或由其组成的肽。所述结合决定簇可以是,例如,IL-17F、IL-17A或IL-17C结合决定簇。在一个实施方案中,所述多肽能够结合IL-17F和/或IL-17A。所述多肽与IL-17A的结合可以包括,与一个或多个选自下述的氨基酸接触:IL-17A的大约21-39、40-76、80-101和102-131。所述多肽与IL-17C的结合可以包括,与一个或多个选自下述的氨基酸接触:IL-17C的大约44-65、78-117、121-143和153-179。
在一些实施方案中,所述多肽能够形成半胱氨酸结基序或四螺旋束基序。在一个实施方案中,所述多肽可操作地结合IL-17RA多肽(例如,IL-17RA多肽的胞外区)和IL-17RC多肽(例如IL-17RC多肽的胞外区)。
在另一个方面,本公开内容表征了一种组合物,其包含分离的多肽,所述多肽包含IL-17RC的IL-17结合决定簇,其中所述多肽与IL-17RC的胞外结构域不同。所述多肽可以与结合配偶体可操作地结合,所述结合配偶体选自IL-17RA多肽(例如,IL-17RA多肽的胞外区)和IL-17RC多肽(例如,IL-17RC多肽的胞外区)。所述多肽可以结合IL-17细胞因子,例如,结合IL-17A并接触一个或多个选自下述的氨基酸:IL-17A的大约21-39、40-76、80-101和102-131,或结合IL-17C并接触一个或多个选自下述的氨基酸:IL-17C的大约44-65、78-117、121-143和153-179。
在另一个方面,本公开内容表征了一种IL-17R结合蛋白,其包括第一和第二IL-17亚基,且其中所述亚基形成二聚体,所述二聚体具有第一面和第二面,所述第一面能够与第一IL-17受体亚基相互作用,所述第二面与对应的天然IL-17蛋白相比,具有减少的与第二IL-17受体亚基相互作用的能力或不具有该能力。例如,所述第一亚基和第二亚基彼此不同。每个亚基可以与成熟的IL-17细胞因子具有至少85、87、90、92、94、95、96、97或98%同一性,所述成熟的IL-17细胞因子是例如人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20)或鼠IL-17细胞因子,例如,对于两个亚基而言,相同的参照细胞因子,或不同的参照细胞因子(例如,IL-17A和IL-17F)。
在某些实施方案中,每个亚基与成熟的IL-17细胞因子在与SEQ IDNO:127的1-127或SEQ ID NO:20的1-126相对应的区域中具有至少85、87、90、92、94、95、96、97或98%同一性。
在一个实施方案中,每个亚基与成熟的人IL-17细胞因子(SEQ IDNO:2、4、6、8、10、12或20)相比具有1、2、3、4、5、6、7或更多个置换或删除,优选地少于12、10、9、8、7、6或5个。在一个实施方案中,一个亚基与成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20)相比具有1至5个、7个或8个突变,另一个亚基与成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20)相比具有至少1、2、3、4或5个氨基酸的C-端删除和任选的1-5个置换。
在一个实施方案中,所述二聚体的第二面包含至少1、2或3个突变,例如,至少1、2或3个置换。例如,所述二聚体的第二面具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个突变(例如,置换)。所述突变可以位于一个或多个位点。所述第一面可以是这样的,它与成熟的IL-17细胞因子相比不含有任何突变,所述成熟的IL-17细胞因子例如成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20)。
在一个实施方案中,所述二聚体的第二面包含至少1、2或3个在位点1中的突变,例如,至少1、2或3个置换。例如,所述二聚体的第二面具有1至3个、4个、5个或6个在位点1中的突变(例如,置换)。
在一个实施方案中,所述二聚体的第二面包含至少1、2或3个在位点2中的突变,例如,至少1、2或3个置换。例如,所述二聚体的第二面具有1至3个、4个、5个或6个在位点2中的突变(例如,置换)。
在一个实施方案中,所述二聚体的第二面包含至少1、2或3个在位点3中的突变,例如,至少1、2或3个置换。例如,所述二聚体的第二面具有1至3个、4个、5个或6个在位点3中的突变(例如,置换)。
所述第一亚基和第二亚基可以共价地连接,例如,它们可以是相同多肽链的组分。例如,它们可以通过柔性连接物相连。
在一个实施方案中,所述结合蛋白具有小于1%的IL-17A/A的细胞因子活性。例如,它基本上不激动IL-17受体,例如,基于本文所述的试验。
在一个实施方案中,所述结合蛋白对IL-17RA或IL-17RC的亲和力不超过100倍,50倍,20倍,10倍弱于IL-17A/A、IL-17F/F或IL-17A/F。通常,所述结合蛋白不会结合IL-17RA和IL-17RC并形成含有结合蛋白以及IL-17RA和IL-17RC的复合物。所述结合蛋白可以具有本文所述的其它特征和性质。
本文所述的结合蛋白可以包括2个IL-17亚基,其中每个亚基与成熟的IL-17细胞因子(例如,人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20))具有至少85、87、90、92、94、95、96、97或98%同一性,并且共同地,所述亚基相对于这样的成熟的IL-17多肽包括至少2、3、4、5或更多个下述的置换或删除:
●在第一亚基中,在与R47(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换(例如,R47E、R47A或R47D),
●在第一亚基中,在与S65(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换(例如,S65K、S65R或S65W),
●在第一亚基中,在与W68(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换(例如,W68A、W68V、W68S、W68Q或W68N),
●在第一亚基中,在与R102(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换(例如,R102A、R102V、R102S或R102T),
●在第二亚基中,在与N89(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换(例如,N89A或N89V),
●在第二亚基中,在与Q95(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换(例如,Q95A或Q95W),和
●在第二亚基中,在与127-132(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的一个或多个置换或删除(例如,至少与128-132相对应的位置的删除)。
例如,针对上面指出的位置,所述结合蛋白可以具有至少一个或多个的下述突变组合(例如,配对):(R47、S65)、(R47、W68)、(R47、R102)、(S65、W68)、(S65、R102)、(R47、N89)、(R47、Q95)、(N89、R102)、(N89、删除128-132)、(R47、N89、R102)、(N89、Q95)、(W68、R102)、(N89、W68)、(R47、S65、N89)、(R47、W68、N89)、(R47、N89、R102)、(R47、W68、N89、删除128-132)、(R47、S65、N89、删除128-132)、(S65、N89、删除128-132)、(R47、S65、删除128-132)和(N89、Q95、删除128-132)。所述结合蛋白可以具有本文所述的其它特征和性质。
还表征了核酸,其包括编码本文所述的多肽的序列,包括编码本文所述的一种或多种细胞因子亚基的序列。所述核酸可以另外包括载体序列、以及转录和翻译控制序列。还表征了含有这样的核酸的宿主细胞,和包括表达这样的核酸(例如,在细胞中)的方法。所述方法可以另外包括,回收蛋白,例如,通过从细胞或细胞培养基中纯化。
现在,将在下面的详细描述和权利要求书中更具体地描述其它特征和优点。
附图简述
图1是IL-17RA-IL-17F复合物的结构的示意图。通过球-和-棒(ball-and-stick)表示法显示了与IL-17F(链A和链B)结合的IL-17RA,N-连接的聚糖的条带图。IL-17RA包含2个通过短螺旋连接物相连的纤连蛋白III型结构域(D1和D2)。右侧的图显示了绕着y-轴旋转60°的复合物。
图2的示意图证实了IL-17F与IL-17RA的结合由3个独特界面介导。(A)位点2,IL-17RA D1 C-C’环插入在N-端螺旋区和IL-17F链B的链1和2之间。N-端螺旋在未结合构象和结合构象之间经历构象变化。(B)位点2,knob-in-hole IL-17F结合槽互补性的表面表示。(C)位点1,IL-17RA D1 N-端结合位点。(D)位点3,IL-17RA D2结合位点。接触残基被显示为棒模型。虚线表示氢键和盐桥。
图3是异二聚的IL-17信号传递复合物的装配和模型。(A)通过表面等离子体共振(SPR)测量IL-17受体-细胞因子亲和力。将IL-17RA、IL-17RB和IL-17RC固定化在SPR芯片表面上,测量IL-17A、IL-17F或IL-17E的结合亲和力。在指明的情况下,然后测量第二受体与在芯片上的预装配的受体-细胞因子复合物的结合亲和力。对于动力学实验(前3行),将代表性的SPR传感图显示为彩色线,将曲线拟合显示为黑线。针对应答(RU,共振单位)和以秒(s)为单位的时间绘图。注射浓度显示在传感图的右侧。对于平衡实验(第4行),针对代表性实验的最大应答(RU)和注射浓度(M)绘图;将曲线拟合显示为黑线,将解离常数(Kd)标记为垂直线。插图显示了结合事件的图形表示。将Kd报告为至少2个独立实验的平均值±平均值标准误差。(B)异二聚的信号传递复合物形成模型。假定两种受体以相同朝向结合IL-17F,建立第二受体(红紫色)的模型。受体的C-端结构域(D2)变得紧邻,如通过框突出显示的。
图4的示意图显示了结合界面和保守的IL-17残基。IL-17F的表面表示是白色,条带形式的IL-17RA是黄色。(A)IL-17RA-IL-17F接触残基用青色突出显示。(B)将在IL-17A和IL-17F中保守的残基映射到IL-17F结构上;以点刻法表示相同的残基,以浅粉红色表示保守置换。(C)指明了在4、5或6个IL-17细胞因子家族成员中相同的残基,还鉴定了在所有6个细胞因子之间的保守置换。(D)人IL-17细胞因子的比对。在IL-17RA-IL-17F结构中形成接触的残基用在IL-17F序列上和在比对的下方的黑框突出显示。以点刻法表示在4、5或6个细胞因子中相同的残基;还用‘*’标记在所有6个细胞因子中相同的残基;用‘:’标记保守基团。所述序列分别对应着SEQ ID NO:12、2、6、8、10和4。
图5是IL-17RA-IL-17F受体复合物与同二聚的半胱氨酸-结生长因子受体复合物的对比。(A)IL-17RA-IL-17F、(B)P75NTR-NGF和(C)TrkA-NGF被显示为条带模型。
详细描述
为了更容易地理解本发明,在下面以及在本说明书中定义了某些术语和短语。
定义
本文使用的术语“有效量”表示,引起希望的生物学应答所需的量。药物的有效量可以随诸如下述因素而变化:希望的生物学终点、要递送的药物、任何其它有活性的或无活性的成分的组成等。
术语“表达”在本文中用于表示,从DNA产生多肽的过程。所述过程包括,基因转录成mRNA,和该mRNA翻译成多肽。根据它所使用的背景,“表达”可能表示RNA、蛋白或二者的产生。
本文使用的术语“基因产物”是指,由该基因编码的RNA(例如,信使RNA(mRNA)或微RNA(miRNA))或蛋白。
本文使用的术语“分离的”表示,基本上纯的分子。分离的蛋白可以是基本上纯的,例如,60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或99%不含有其它不同的蛋白分子。
本文使用的术语“调节”和“调控”通常表示,被特异性地靶向的基因(包括它们的RNA和/或蛋白产物)、信号传递途径、细胞和/或被靶向的表型的下调(即,抑制或压抑),或被靶向的基因的上调(即,诱导或增加)。例如,“调节”和“调控”可以表示IL-17受体信号传递的下调。
“患者”或“受试者”是指哺乳动物,例如人,其具有疾病或病症(诸如炎性疾病)或处于发展所述疾病或病症的风险中,或其具有或被诊断为具有炎性疾病,或其能够以其它方式从本文所述的组合物和方法获益。
本文使用的术语“减少”表示,表达或基因产物活性的任何抑制、减少、下降、压抑、下调或阻止。例如,表达或活性的水平可以是,例如,未抑制的表达或活性的100%或小于100%,例如小于95%、小于90%、小于85%、小于80%、小于75%、小于70%、小于65%、小于60%、小于55%、小于50%、小于45%、小于40%、小于35%、小于30%、小于25%、小于20%、小于15%、小于10%或小于5%。
术语“治疗”或“医治”或“减轻”或“改善”表示,治疗性处理和预防性或防止性措施,其中目的是阻止或减慢(减轻)被靶向的病理学状况或障碍。
术语“IL-17受体”是指,结合IL-17细胞因子的蛋白,诸如IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD和IL-17RE受体,特别是这些受体的人同种型和这些受体的胞外结构域。
如下计算2个序列之间的“同源性”或“序列同一性”(这2个术语在本文中可互换地使用)。为了最佳比较的目的,比对序列(例如,为了最佳比对,可以在第一个和第二个氨基酸或核酸序列之一或二者中引入缺口)。将最佳比对确定为使用Needleman和Wunsch算法获得的最佳评分,所述算法在EMBOSS包的Needle算法中实现,其使用Blossum62评分矩阵,缺口罚分为10,缺口延伸罚分为1。参见Needleman,S.B.和Wunsch,C.D.(1970)J.Mol.Biol.48,443-453;Kruskal,J.B.(1983)An overview of sequence comparison,见:D.Sankoff和J.B.Kruskal,(编),Time warps,string edits and macromolecules:thetheory and practice of sequence comparison,第1-44页AddisonWesley,工具可来自欧洲生物信息学研究所(European BioinformaticsInstitute,英国剑桥)EMBOSS:欧洲分子生物学开放软件包(2000),Rice,P.等人,A.,Trends in Genetics 16,(6)第276--277页,且可在下述位置在线得到:http://www.ebi.ac.uk/Tools/emboss/align/index.html和http://emboss.open-bio.org/wiki/Appdoc:Needle。然后比较在对应的氨基酸位置或核苷酸位置处的氨基酸残基或核苷酸,且2个序列之间的同一性百分比是所述序列共有的相同位置的数目的函数。
免疫调节多肽
稚T细胞(
Figure BDA00001688831200131
T cells)受到刺激后会分化成专门的效应细胞,这主要是通过分泌的细胞因子的作用。通常,基于它们的细胞因子表达特性,已经认为T辅助(TH)细胞属于2个效应细胞谱系之一:TH1和TH2细胞,它们分别调节细胞和体液T细胞免疫(1)。更近的工作描述了Th17细胞,即效应TH细胞的第三谱系,其不同于Th1和Th2谱系,且事实上受到Th1和Th2谱系的产物的拮抗(2,3)。以它们的特征性细胞因子白介素17(IL-17)命名的该Th细胞子集似乎已经进化成适应性免疫系统的一个分支,其专门增强对抗胞外细菌和某些真菌的宿主保护,因为Th1或Th2应答可能不能有效地控制这些微生物(4,5)。诱导分化和调节Th17细胞的体内稳态的细胞因子(即IL-23、IL-6和转化生长因子-β(TGF-β))的不同组织来源,与IL-17受体在造血细胞和非造血细胞上的存在一起,已经凸显了在适应性和先天性免疫细胞之间存在的复杂关系。尽管Th17细胞效应子功能的完整范围仍然在开发中,但已经将Th17细胞促进的强炎性应答与许多以前归因于Th1或Th2细胞的自身免疫和炎性障碍(包括类风湿性关节炎、多发性硬化和银屑病)的发病机制相关联(4)。
除了IL-17A以外,IL-17家族的成员包括IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E(也称作IL-25)和IL-17F。IL-17家族的所有成员具有类似的蛋白结构,包括4个高度保守的半胱氨酸残基。IL-17A和F最密切相关,其次是IL-17B(29%)、IL-17D(25%)、IL-17C(23%),IL-17E与IL-17A的相关性最低(17%)。这些细胞因子在哺乳动物中都是相当保守的,在人和小鼠同系物之间保守的氨基酸多达62-88%。与其它细胞因子没有序列相似性。基于IL-17F的晶体结构,预测6种结构上相关的IL-17细胞因子(IL-17A--IL-17F)形成同二聚折叠(或异二聚折叠,在IL-17A-F的情况下),其与半胱氨酸-结生长因子诸如神经生长因子(NGF)的折叠具有同源性(7,8)。Th17细胞-衍生的IL-17A和IL-17F在该家族内具有最大同源性,并且需要IL-17RA和IL-17RC来进行信号传递(9,10)。尽管已经证实,成纤维细胞、上皮和内皮细胞共表达IL-17RA和IL-17RC,但T细胞未被证实会表达IL-17RC,而仅表达IL-17RA(11)。之前认为,淋巴细胞不会对IL-17做出响应;但是,Flavell和同事报道,T细胞实际上可以直接地对IL-17做出响应(12)。
部分地通过它们作为Th17谱系的效应细胞因子的作用,IL-17家族的细胞因子提供操纵免疫和炎性应答的创新方案。由此,IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F和它们的受体的拮抗剂(单独地或一起地,诸如本文所述的拮抗剂),可用于治疗性地处理炎性疾病,诸如多发性硬化、炎性肠病(IBD)、类风湿性关节炎、银屑病和癌症。此外,IL-17家族成员活性的拮抗剂,诸如本文所述的拮抗剂,可用于治疗性地处理其它炎性疾病。
人IL-17细胞因子的一些示例性的序列如下。
IL-17A。一个示例性的人IL-17A细胞因子序列如下,且被描述于Uniprot标识符Q16552(参见网络资源uniprot.org和TheUniProt Consortium,Nucleic Acids Res.D142-D148(2010)):MTPGKTSLVSLLLLLSLEAI VKAGITIPRN PGCPNSEDKN FPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNRS TSPWNLHRNE DPERYPSVIW EAKCRHLGCINADGNVDYHMNSVPIQQEIL VLRREPPHCP NSFRLEKILV SVGCTCVTPIVHHVA(SEQ IDNO:1)
另一个示例性的序列包括上述序列的氨基酸24-155(缺少IL-17A信号序列的形式),或在图4D中所示的序列:
ITIPRNPGCPNSEDKNFPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNRSTSPWNLHRNEDPERYPSVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMNSVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPIVHHVA(SEQ ID NO:2).
所述序列还可以包括在SEQ ID NO:2的第一个残基之前的甘氨酸。本文参照SEQ ID NO:2描述的每个IL-17A序列也都可以包括在异亮氨酸之前的该甘氨酸,所述异亮氨酸是在SEQ ID NO:2中的第一个列出的氨基酸。也可以使用其它残基。其它示例性的IL-17A序列包括鼠(Q62386)、大鼠(Q61453)和牛序列(Q687Y7)。可以在来自任何物种(例如,如本文所述)的IL-17A序列中产生本文所述的突变和修饰。
IL-17B。一个示例性的人IL-17B细胞因子序列如下,且被描述于Uniprot标识符Q9UHF5:
MDWPHNLLFLLTISIFLGLGQPRSPKSKRKGQGRPGPLAPGPHQVPLDLVSRMKPYARMEEYERNIEEMVAQLRNSSELAQRKCEVNLQLWMSNKRSLSPWGYSINHDPSRIPVDLPEARCLCLGCVNPFTMQEDRSMVSVPVFSQVPVRRRLCPPPPRTGPCRQRAVMETIAVGCTCIF(SEQ ID NO:3).
另一个示例性的序列包括上述序列的氨基酸21-180(缺少IL-17B信号序列的形式),或在图4D中所示的序列:
RSPKSKRKGQGRPGPLAPGPHQVPLDLVSRMKPYARMEEYERNIEEMVAQLRNSSELAQRKCEVNLQLWMSNKRSLSPWGYSINHDPSRIPVDLPEARCLCLGCVNPFTMQEDRSMVSVPVFSQVPVRRRLCPPPPRTGPCRQRAVMETIAVGCTCIF(SEQ ID NO:4).
IL-17C。一个示例性的IL-17C细胞因子序列如下,且被描述在Uniprot标识符Q9P0M4:
MTLLPGLLFLTWLHTCLAHHDPSLRGHPHSHGTPHCYSAEELPLGQAPPHLLARGAKWGQALPVALVSSLEAASHRGRHERPSATTQCPVLRPEEVLEADTHQRSISPWRYRVDTDEDRYPQKLAFAECLCRGCIDARTGRETAALNSVRLLQSLLVLRRRPCSRDGSGLPTPGAFAFHTEFIHVPVGCTCVLPRSV(SEQ ID NO:5).
另一个示例性的序列包括上述序列的氨基酸19-197(缺少IL-17C信号序列的形式),或在图4D中所示的序列:
HHDPSLRGHPHSHGTPHCYSAEELPLGQAPPHLLARGAKWGQALPVALVSSLEAASHRGRHERPSATTQCPVLRPEEVLEADTHQRSISPWRYRVDTDEDRYPQKLAFAECLCRGCIDARTGRETAALNSVRLLQSLLVLRRRPCSRDGSGLPTPGAFAFHTEFIHVPVGCTCVLPRSV(SEQ ID NO:6).
IL-17D。一个示例性的IL-17D细胞因子序列如下,且被描述在Uniprot标识符Q8TAD2:
MLVAGFLLALPPSWAAGAPRAGRRPARPRGCADRPEELLEQLYGRLAAGVLSAFHHTLQLGPREQARNASCPAGGRPADRRFRPPTNLRSVSPWAYRISYDPARYPRYLPEAYCLCRGCLTGLFGEEDVRFRSAPVYMPTVVLRRTPACAGGRSVYTEAYVTIPVGCTCVPEPEKDADSINSSIDKQGAKLLLGPNDAPAGP(SEQ IDNO:7)。另一个示例性的序列包括上述序列的氨基酸16-202(缺少IL-17D信号序列的形式),或在图4D中所示的序列:
AGAPRAGRRPARPRGCADRPEELLEQLYGRLAAGVLSAFHHTLQLGPREQARNASCPAGGRPADRRFRPPTNLRSVSPWAYRISYDPARYPRYLPEAYCLCRGCLTGLFGEEDVRFRSAPVYMPTVVLRRTPACAGGRSVYTEAYVTIPVGCTCVPEPEKDADSINSSIDKQGAKLLLGPNDAPAGP(SEQ ID NO:8).
IL-17E。一个示例性的IL-17E细胞因子序列(也称作IL-25)如下且被描述在Uniprot标识符Q9H293:
MRERPRLGEDSSLISLFLQVVAFLAMVMGTHTYSHWPSCCPSKGQDTSEELLRWSTVPVPPLEPARPNRHPESCRASEDGPLNSRAISPWRYELDRDLNRLPQDLYHARCLCPHCVSLQTGSHMDPRGNSELLYHNQTVFYRRPCHGEKGTHKGYCLERRLYRVSLACVCVRPRVMG(SEQ ID NO:9).
另一个示例性的序列包括上述序列的氨基酸33-177(缺少IL-17E信号序列的形式),或在图4D中所示的序列:
THTYSHWPSCCPSKGQDTSEELLRWSTVPVPPLEPARPNRHPESCRASEDGPLNSRAISPWRYELDRDLNRLPQDLYHARCLCPHCVSLQTGSHMDPRGNSELLYHNQTVFYRRPCHGEKGTHKGYCLERRLYRVSLACVCVRPRVMG(SEQ IDNO:10).
IL-17F。一个示例性的IL-17F细胞因子序列如下,且被描述在Uniprot标识符Q96PD4:
MTVKTLHGPAMVKYLLLSILGLAFLSEAAARKIPKVGHTFFQKPESCPPVPGGSMKLDIGIINENQRVSMSRNIESRSTSPWNYTVTWDPNRYPSEVVQAQCRNLGCINAQGKEDISMNSVPIQQETLVVRRKHQGCS VSFQLEKVLVTVGCTCVTP
VIHHVQ(SEQ ID NO:11)。所述细胞因子的翻译可以在前述序列的MET1或MET11处开始。
另一个示例性的序列包括上述序列的氨基酸31-163(缺少IL-17F信号序列的形式),或在图4D中所示的序列:
RKIPKVGHTFFQKPESCPPVPGGSMKLDIGIINENQRVSMSRNIESRSTSPWNYTVTWDPNRYPSEVVQAQCRNLGCINAQGKEDISMNSVPIQQETLVVRRKHQGCSVSFQLEKVLVTVGCTCVTPVIHHVQ(SEQ ID NO:12).
所述序列与图4D一起提供了用于鉴别IL-17家族成员中的残基的位置的有用的默认参照。其它示例性的IL-17F序列包括鼠(Q7TNI7)、大鼠(Q5BJ95)和猪序列(Q5BJ95)。
几种其它的哺乳动物IL-17细胞因子的序列也是已知的。参见,例如,Uni pro t条目:Q62386(鼠IL-17A)、Q61453(大鼠IL-17A)、Q687Y7(牛IL-17A)、Q7TNI 7(鼠IL-17F)、Q5BJ95(大鼠IL-17F)、Q9QXT6(鼠IL-17B)、Q9EQI 6(仓鼠IL-17B)、Q8K4C5(鼠IL-17C)、Q8K4C4(鼠IL-17D)和Q9VHH8(鼠IL-17E)。
IL-17RA。一个示例性的人IL-17RA受体序列如下,且被描述在Uniprot标识符Q96F46:
MGAARSPPSAVPGPLLGLLLLLLGVLAPGGASLRLLDHRALVCSQPGLNCTVKNSTCLDDSWIHPRNLTPSSPKDLQIQLHFAHTQQGDLFPVAHIEWTLQTDASILYLEGAELSVLQLNTNERLCVRFEFLSKLRHHHRRWRFTFSHFVVDPDQEYEVTVHHLPKPIPDGDPNHQSKNFLVPDCEHARMKVTTPCMSSGSLWDPNITVETLEAHQLRVSFTLWNESTHYQILLTSFPHMENHSCFEHMHHIPAPRPEEFHQRSNVTLTLRNLKGCCRHQVQIQPFFSSCLNDCLRHSATVSCPEMPDTPEPIPDYMPLWVYWFITGISILLVGSVILLIVCMTWRLAGPGSEKYSDDTKYTDGLPAADLIPPPLKPRKVWIIYSADHPLYVDVVLKFAQFLLTACGTEVALDLLEEQAISEAGVMTWVGRQKQEMVESNSKIIVLCSRGTRAKWQALLGRGAPVRLRCDHGKPVGDLFTAAMNMILPDFKRPACFGTYVVCYFSEVSCDGDVPDLFGAAPRYPLMDRFEEVYFRIQDLEMFQPGRMHRVGELS GDNYLRSPGGRQLRAALDRFRDWQVRCPDWFECENLYSADDQDAPSLDEEVFEEPLLPPGTGIVKRAPLVREPGSQACLAIDPLVGEEGGAAVAKLEPHLQPRGQPAPQPLHTLVLAAEEGALVAAVEPGPLADGAAVRLALAGEGEACPLLGSPGAGRNSVLFLPVDPEDSPLGSSTPMASPDLLPEDVREHLEGLMLSLFEQSLSCQAQGGCSRPAMVLTDPHTPYEEEQRQSVQSDQGYISRSSPQPPEGLTEMEEEEEEEQDPGKPALPLSPEDLESLRSLQRQLLFRQLQKNSGWDTMGSESEGPSA(SEQ ID NO:13)
还提供了一种IL-17RA多肽,其中信号序列被去除(例如,被加工),或其中氨基酸1-31或1-32被删除,并任选地存在其它删除、插入和置换。一种示例性的IL-17RA多肽如下:
SLRLLDHRALVCSQPGLNCTVKNSTCLDDSWIHPRNLTPSSPKDLQIQLHFAHTQQGDLFPVAHIEWTLQTDASILYLEGAELSVLQLNTNERLCVRFEFLSKLRHHHRRWRFTFSHFVVDPDQEYEVTVHHLPKPIPDGDPNHQSKNFLVPDCEHARMKVTTPCMSSGSLWDPNITVETLEAHQLRVSFTLWNESTHYQILLTSFPHMENHSCFEHMHHIPAPRPEEFHQRSNVTLTLRNLKGCCRHQVQIQPFFSSCLNDCLRHSATVSCPEMPDTPEPIPDYMPLWVYWFITGISILLVGSVILLIVCMTWRLAGPGSEKYSDDTKYTDGLPAADLIPPPLKPRKVWIIYSADHPLYVDVVLKFAQFLLTACGTEVALDLLEEQAISEAGVMTWVGRQKQEMVESNSKIIVLCSRGTRAKWQALLGRGAPVRLRCDHGKPVGDLFTAAMNMILPDFKRPACFGTYVVCYFSEVSCDGDVPDLFGAAPRY PLM DRFEEVYFRIQDLEMFQPGRMHRVGELSGDNYLRSPGGRQLRAALDRFRDWQVRCPDWFECENLYSADDQDAPSLDEEVFEEPLLPPGTGIVKRAPLVREPGSQACLAIDPLVGEEGGAAVAKLEPHLQPRGQPAPQPLHTLVLAAEEGALVAAVEPGPLADGAAVRLALAGEGEACPLLGSPGAGRNSVLFLPVDPEDSPLGSSTPMASPDLLPEDVREHLEGLMLSLFEQSLSCQAQGGCSRPAMVLTDPHTPYEEEQRQSVQSDQGYISRSSPQPPEGLTEMEEEEEEEQDPGKPALPLSPEDLESLRSLQRQLLFRQLQKNSGWDTMGSESEGPSA(SEQ ID NO:14),并代表下文实施例1-3中使用的编号。
另一种示例性的IL-17RA多肽包括IL-17RA的胞外结构域,例如,SEQ ID NO:13的大约氨基酸33-320。其它示例性的IL-17RA序列包括鼠(Q60943)、大鼠(NP_001101353.2,GenBank)和牛序列(XP_603383.5,GenBank)。
IL-17RB。一个示例性的人IL-17RB受体序列如下,且具有Q9NRM6UniProt标识符:
MSLVLLSLAALCRSAVPREPTVQCGSETGPSPEWMLQHDLIPGDLRDLRVEPVTTSVATGDYSILMNVSWVLRADASIRLLKATKICVTGKSNFQSY SCVRCNYTEAFQTQTRPSGGKWTFSYIGFPVELNTVYFIGAHNIPNANMNEDGPSMSVNFTSPGCLDHIMKYKKKCVKAGSLWDPNITACKKNEETVEVNFTTTPLGNRYMALIQHSTIIGFSQVFEPHQKKQTRASVVIPVTGDSEGATVQLTPYFPTCGSDCIRHKGTVVLCPQTGVPFPLDNNKSKPGGWLPLLLLSLLVATWVLVAGIYLMWRHERIKKTSFSTTTLLPPIKVLVVYPSEICFHHTICYFTEFLQNHCRSEVILEKWQKKKIAEMGPVQWLATQKKAADKVVFLLSNDVNSVCDGTCGKSEGSPSENSQDLFPLAFNLFCSDLRSQIHLHKYVVVYFREIDTKDDYNALSVCPKYHLMKDATAFCAELLHVKQQVSAGKRSQACHDGCCSL(SEQ ID NO:15)
也参见Tian等人,Oncogene 19:2098-2109(2000)和Shi等人,J.Biol.Chem.275:19167-19176(2000)。还提供了一种IL-17RB多肽,其中信号序列被去除(例如,被加工),或其中氨基酸1-17被删除,并任选地存在其它删除、插入和置换。另一种示例性的IL-17RB多肽包括IL-17RB的胞外结构域,例如,Q9NRM6的大约氨基酸18-292。
IL-17RC。一个示例性的人IL-17RC受体序列如下,且具有Q8NAC3UniProt标识符:
MPVPWFLLSLALGRSPVVLSLERLVGPQDATHCSPVSLEPWGDEERLRVQFLAQQSLSLAPVTAATARTALSGLSGADGRREERGRGKSWVCLSLGGSGNTEPQKKGLSCRLWDSDILCLPGDIVPAPGPVLAPTHLQTELVLRCQKETDCDLCLRVAVHLAVHGHWEEPEDEEKFGGAADSGVEEPRNAS LQAQVVLSFQAYPTARCVLLEVQVPAALVQFGQSVGSVVYDCFEAALGSEVRIWSYTQPRYEKELNHTQQLPDCRGLEVWNSIPSCWALPWLN VSADGDNVHLVLNVSEEQHFGLSLYWNQVQGPPKPRWHKNLTGPQIITLN HTDLVPCLCIQVWPLEPDSVRTNICPFREDPRAHQNLWQAARLQLLTLQSWLLDAPCSLPAEAALCWRAPGGDPCQPLVPPLSWENVTVDKVLEFPLLKGHPNLCVQVNSSEKLQLQECLWADSLGPLKDDVLLLETRGPQDNRSLCALEPSGCTSLPSKASTRAARLGEYLLQDLQSGQCLQLWDDDLGALWACPMDKYIHKRWALVWLACLLFAAALSLILLLKKDHAKGWLRLLKQDVRSGAAARGRAALLLYSADDSGFERLVGALASALCQLPLRVAVDLWSRRELSAQGPVAWFHAQRRQTLQEGGVVVLLFSPGAVALCSEWLQDGVSGPGAHGPHDAFRASLSCVLPDFLQGRAPGSYVGACFDRLLHPDAVPALFRTVPVFTLPSQLPDFLGALQQPRAPRSGRLQERAEQVSRALQPALDSYFHPPGTPAPGRGVGPGAGPGAGDGT(SEQ ID NO:16).
还提供了一种IL-17RC多肽,其中信号序列被去除(例如,被加工),或其中氨基酸1-20被删除,并任选地存在其它删除、插入和置换。另一种示例性的IL-17RC多肽包括IL-17RC的胞外结构域,例如,SEQ ID NO:14的大约氨基酸21-538。其它示例性的IL-17RC序列包括鼠(Q8K4C2)、大鼠(XP_216240.5,GenBank)和牛序列(NP_001068646.1,GenBank)。
IL-17RD。一个示例性的人IL-17RD受体序列被描述在Uniprot标识符Q8NFM7。也参见Xiong等人,J.Biol.Chem.278:50273-50282(2003)。还提供了一种IL-17RD多肽,其中信号序列被去除(例如,被加工),或其中氨基酸1-16被删除,并任选地存在其它删除、插入和置换。另一种示例性的IL-17RD多肽包括IL-17RD的胞外结构域,例如,Q8NFM7的大约氨基酸17-299。
IL-17RE。一个示例性的人IL-17RE受体序列被描述在Uniprot标识符Q8NFR9。还提供了一种IL-17RE多肽,其中信号序列被去除(例如,被加工),或其中氨基酸1-23被删除,并任选地存在其它删除、插入和置换。另一个示例性的IL-17RE多肽包括IL-17RE的胞外结构域,例如,Q8NFR9的大约氨基酸24-454。
本发明提供了IL-17受体信号传递的新拮抗剂,例如,IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD和IL-17RE信号传递中的一种或多种的拮抗剂,以及这类拮抗剂在治疗炎性疾病和自身免疫疾病中的应用。本发明还提供了IL-17细胞因子信号传递(例如,IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E和IL-17F信号传递)的新拮抗剂,以及它们在治疗炎性疾病和自身免疫疾病中的应用。
本发明的拮抗剂(其示例性的成员是针对IL-17RA的拮抗剂,且包括本发明的中和抗-IL-17RA设计者细胞因子拮抗剂)可以用于阻断、抑制、减少、拮抗或中和IL-17A、IL-17F或IL-17A/F或其任何组合的活性,从而用于治疗炎症和炎性疾病,诸如多发性硬化、癌症(特别是特征在于IL-17和/或IL-23的表达的癌症)、银屑病、银屑病关节炎、类风湿性关节炎、自身免疫眼疾病、内毒素血症、IBS和炎性肠病(IBD)、结肠炎、哮喘、COPD、囊性纤维化、同种异体移植物排斥、免疫介导的肾疾病、肝胆疾病、动脉粥样硬化、肿瘤生长的增进、或变性关节病、动脉粥样硬化和本文公开的其它炎性病症。
本发明提供了分离的多肽,其结合IL-17配体和/或受体的接触表面,从而阻止它们的生产性相互作用。更具体地,本发明提供了这样的多肽:其结合IL-17配体和/或受体,并抑制炎性介质在表达IL-17受体的细胞中的产生。
5种IL-17受体(IL-17RA--IL-17RE)与任何已知的受体不具有同源性,并表现出相当大的序列差异。它们全都包含含有纤连蛋白III型(FnIII)结构域的胞外结构域,以及细胞质SEF/IL-17R(SEFIR)结构域,后者表现出与Toll/IL-1R(TLR)结构域的松散同源性(13,14)。IL-17受体介导的信号传递事件不同于由I型四螺旋细胞因子的更广泛已知的受体触发的那些信号传递事件(15,16)。象TLR刺激一样,IL-17受体刺激导致NF-κB和促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活化。但是,IL-17受体信号传递不利用相同的膜近端接头分子集合进行TLR信号传递;IL-17R需要接头Act1,后者也含有SEFIR结构域(17-19)。IL-17受体的这些独特的信号传递性质使得TH-17细胞能够充当先天性和适应性免疫细胞之间的桥梁。
在机理上,荧光共振能量转移(FRET)研究已经提示,IL-17RA可以作为预先形成的二聚体存在于细胞表面上,其在IL-17结合后发生构象变化,以与IL-17RC形成异二聚信号传递复合物。但是,同二聚的IL-17细胞因子如何与2种不同受体配对的分子基础仍然未知(14,20)。本文提供的结构和生物化学分析首次实现了IL-17系统的特异性拮抗剂的合理设计。基于该分析,我们提供了一系列拮抗剂,所述拮抗剂可用于阻止IL-17信号传递和用于治疗具有多种疾病的哺乳动物。
本发明的优选实施方案包括:结合IL-17R或IL-17细胞因子的结合肽、蛋白和它们的任何片段或变换,它们可互换地称作“IL-17R拮抗剂”、“IL-17拮抗剂”、“IL-17R中和实体”、“IL-17R设计者细胞因子拮抗剂”和“IL-17设计者细胞因子拮抗剂”。特别地,在一些实施方案中,这样的结合肽或蛋白能够特异性地结合人IL-17R,并被称作“IL-17R结合蛋白”。此外,这些结合肽或蛋白能够调节与IL-17有关的生物学活性,例如,拮抗IL-17受体的IL-17活化,因而可用于治疗不同的疾病和病理学状况,诸如炎症和免疫相关的疾病。示例性的拮抗剂具有小于200、50、20或10nM的IC50。
在另一个实施方案中,本发明涉及一种分离的多核苷酸,其编码本发明的多肽,其中所述多肽能够结合IL-17R(例如,IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD或IL-17RE),并减少它的信号传递能力。
本发明也提供了融合蛋白,其包含本发明的拮抗剂和免疫球蛋白部分,例如,免疫球蛋白结构域或区域。在这样的融合蛋白中,所述免疫球蛋白部分可以是免疫球蛋白重链恒定区,诸如人Fc片段。本发明还包括编码这样的融合蛋白的分离的核酸分子。
本发明也提供了蛋白缀合物,其包含与聚乙二醇聚合物缀合的本发明的拮抗剂。
本发明还包括药物组合物,其包含药学上可接受的载体和本文所述的IL-17R拮抗剂。
在另一个方面,本发明涉及一种用于治疗炎性疾病的方法,所述炎性疾病的特征在于IL-17和/或IL-23和/或IFN-γ在哺乳动物受试者中升高的表达,所述方法包括:给所述受试者施用有效量的IL-17信号传递拮抗剂。
在另一个实施方案中,本发明涉及一种用于抑制炎性介质在哺乳动物细胞中的产生的方法,其中用IL-17R的拮抗剂处理所述细胞或它的培养基。
在另一个方面,本发明涉及一种用于治疗炎性疾病的方法,所述炎性疾病的特征在于IL-17和/或IL-23和/或IFN-γ在哺乳动物受试者中升高的表达,所述方法包括:给所述受试者施用有效量的IL-17信号传递拮抗剂。
本发明的典型方法包括,治疗哺乳动物的病理学状况或疾病的方法,所述病理学状况或疾病源自增加的或增强的IL-17和/或IL-23和/或IFN-γ表达和/或活性或与其有关。在所述治疗方法中,可以施用本发明的拮抗剂,其优选地减少各自的受体活化。所述方法涉及IL-17R的拮抗剂的应用,所述拮抗剂通过阻断IL-17R复合物形成而减少信号传递。
本发明的拮抗剂(例如,IL-17R的拮抗剂)也可用于制备药物和药剂,所述药物和药剂用于治疗免疫相关疾病和炎性疾病,包括例如,系统性红斑狼疮、关节炎、类风湿性关节炎、骨关节炎、银屑病、中枢神经系统和周围神经系统的脱髓鞘疾病(诸如多发性硬化、特发性脱髓鞘性多神经病或格-巴二氏综合征)、炎性肠病、结肠炎、溃疡性结肠炎、克罗恩氏病、谷蛋白敏感性肠病、自身免疫眼疾病、癌症、肿瘤疾病、动脉粥样硬化和血管产生。
在一个具体的方面,这样的药物和药剂包含治疗有效量的IL-17R拮抗剂和药学上可接受的载体。优选地,所述混合物是无菌的。
在另一个实施方案中,本发明涉及一种用于抑制IL-17产生和/或维持的方法,其中用IL-17R拮抗剂处理T细胞。
在另一个实施方案中,本发明提供了一种降低哺乳动物中的T-淋巴细胞的活性的方法,所述方法包括:给所述哺乳动物施用IL-17R拮抗剂,诸如IL-17R结合蛋白,其包含与IL-17细胞因子序列同源的序列,其中哺乳动物中的T-淋巴细胞活性被降低。
在另一个实施方案中,本发明提供了一种减少哺乳动物中的T-淋巴细胞的增殖的方法,所述方法包括:给所述哺乳动物施用IL-17R拮抗剂,诸如IL-17R结合蛋白,其包含与IL-17细胞因子序列同源的序列,其中T-淋巴细胞在哺乳动物中的增殖被减少。
本文也描述了用于产生它们的方法,其中这些方法包括:在适合表达所述抗体的条件下,培养包含载体的宿主细胞,所述载体含有适当的编码核酸分子,并从细胞培养物回收所述抗体。
IL-17R结合蛋白
IL-17细胞因子可以包括至少3个在它的受体结合面之一上接触IL-17R的位点。IL-17通常包括2个亚基(本文命名为链A和B),每个亚基为特定受体结合面贡献氨基酸。术语“链A”和“链B”的使用仅仅是为了索引。例如,在使用单链形式的实施方案中,“链A”可以置于“链B”的C-端,或者,它可以置于“链B”的N-端。
结合IL-17RA的IL-17界面包括3个位点(位点1、位点2和位点3),所述位点包括下述接触残基,如在表1中显示的(根据IL-17F和SEQ IDNO:12的编号):
表1
Figure BDA00001688831200251
某些残基位于2个邻近位点的连接处,因此列于两个位点中。几个界面残基在结合IL-17RA后被埋藏,如在下面的实施例20的表中所显示的。
在一个方面,本公开内容表征了一种IL-17R结合蛋白,其包含含有2个亚基的IL-17细胞因子,其中由所述2个亚基形成的二聚体的一个受体结合面包括一个或多个置换,例如,至少2个或3个置换,例如,非保守置换或本文所述的置换。例如,所述细胞因子在上面表1中鉴别的位置处具有至少1、2、3、4、5、6或7个置换(或删除),例如2-10个、2-7个或3-10个或3-6个。在某些情况下,一个细胞因子亚基与另一个亚基的差别在于至少1、2、3、4、5、6或7个置换(或删除)。例如,在IL-17R结合蛋白中,2个受体结合面可以包括不同的氨基酸,例如,至少1、2、3、4、5、6或7个差异,例如,在与表1中的那些相对应的位置处。
一个或两个亚基可以具有一个或多个保守置换和/或一个或多个非保守置换。通常,至少一个亚基或两个亚基与成熟的人IL-17(例如,SEQ ID NO:2、4、6、8、10、12或20)具有至少90、92、94、95、96、97或98%同一性,但不具有100%同一性。在一个实施方案中,任一个亚基与成熟的人IL-17都不具有100%同一性,例如,它们与它们所源自的人IL-17相差至少1、2或3个氨基酸。在一个实施方案中,一个亚基不同于成熟的人IL-17,而另一个亚基与成熟的人IL-17相同。在某些实施方案中,在亚基中的置换不是至对应的鼠蛋白中的残基的置换。
位点1
在一个实施方案中,IL-17R结合蛋白包含含有2个亚基的IL-17细胞因子,其中一个受体结合面的位点1包括一个或多个突变,例如,至少2个或3个突变,例如,非保守突变或本文所述的突变。例如,一个或多个下述的位点1残基(基于IL-17F和SEQ ID NO:12的编号而鉴别)被突变:链A:MET25和LYS115;和链B:ILE29、ILE 31、TRP58、ASN61、TYR63、PRO64、SER65、GLU66、VAL100、ARG102、HI S104、VAL109和PHE111,和在如图4D所示的IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D和IL-17E中的对应残基。在一个实施方案中,所述结合蛋白包括至少一个在位点1的前述链A残基之一中的突变和至少一个在前述链B残基之一中的突变。可以在位点1中获得的一些示例性突变包括:
链A中的MET25可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,MET25突变为中性亲水残基、小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,MET25突变为Trp或Tyr。可以突变MET25,以破坏表面附近的疏水包装,例如,通过突变为带电荷的残基或大的芳族残基。针对SEQ ID NO:2的VAL23、SEQ ID NO:4的ARG36、SEQID NO:6的LEU48、SEQ ID NO:8的LEU36和SEQ ID NO:10的LEU33,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ILE29可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ILE29突变为中性亲水残基、小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的ILE27,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ILE31可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ILE31突变为小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的ASN29,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的TRP58可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,TRP58突变为小的脂族残基。针对SEQ ID NO:2的GLU56、SEQ ID NO:4的HIS85、SEQ ID NO:6的THR97、SEQ ID NO:8的TYR85和SEQ ID NO:10的ARG67,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ASN61可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ASN61突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的GLU59、SEQ ID NO:4的SER88、SEQ ID NO:6的ASP100、SEQ ID NO:8的ALA88和SEQ ID NO:10的ASN70,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的TYR63可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,TYR63突变为脂族残基、中性亲水残基或带电荷的残基。例如,TYR63突变为Ala或Lys。针对SEQ ID NO:2的TYR61、SEQ ID NO:4的ILE90、SEQ ID NO:6的TYR102、SEQ ID NO:8的TYR90和SEQ ID NO:10的LEU72,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的PRO64可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,PRO64突变为甘氨酸、脂族残基、中性亲水残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的PRO62、SEQ ID NO:4的PRO91、SEQ ID NO:6的PRO103、SEQ ID NO:8的PRO91和SEQ ID NO:10的PRO73,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的SER65可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,SER65突变为脂族残基、特别是大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,SER65突变为Lys或Trp。针对SEQ ID NO:2的SER63、SEQ ID NO:4的VAL92、SEQ ID NO:6的GLN104、SEQ ID NO:8的ARG92和SEQ ID NO:10的GLN74,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的VAL100可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL100突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的LEU98、SEQ ID NO:4的ARG128、SEQ ID NO:6的LEU140、SEQ ID NO:8的LEU128和SEQ ID NO:10的PHE111,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ARG102可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ARG102突变为脂族残基、中性亲水残基、酸性残基或芳族残基。例如,ARG102突变为Ala、Ser、Gln或Asn。针对SEQ ID NO:2的ARG100、SEQ ID NO:4的ARG130、SEQ ID NO:6的ARG142、SEQ ID NO:8的ARG130和SEQ ID NO:10的ARG113,可以进行相应的突变。
链B中的HIS104可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,HIS104突变为脂族残基或酸性残基。例如,HIS104突变为Glu或Asp。针对SEQ ID NO:2的PRO102、SEQ ID NO:4的PRO136、SEQ ID NO:6的PRO153、SEQ ID NO:8的CYS134和SEQ ID NO:10的GLY121,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的VAL109可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL109突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。
链B中的PHE111可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,PHE111突变为小的脂族残基、中性亲水残基或带电荷的残基。例如,PHE111突变为Ala。针对SEQ ID NO:2的PHE109、SEQ ID NO:4的GLN143、SEQ ID NO:6的PHE160、SEQ ID NO:8的TYR141和SEQ ID NO:10的LEU128,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的GLU66可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,GLU66突变为脂族残基、中性亲水残基、碱性残基或芳族残基。例如,进行突变以破坏GLU66的氢键键合。针对SEQID NO:2的VAL64、SEQ ID NO:4的ASP93、SEQ ID NO:6的LYS105、SEQID NO:8的TYR93和SEQ ID NO:10的ASP75,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的LYS115可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,LYS115突变为脂族残基、中性亲水残基、酸性残基或芳族残基。例如,LYS115突变为Ala。针对SEQ ID NO:2的LYS113、SEQ ID NO:4的MET147、SEQ ID NO:6的PHE164、SEQ ID NO:8的TYR145和SEQ ID NO:10的LEU132,可以进行相应的突变或非保守的突变。
位点2
在一个实施方案中,IL-17R结合蛋白包含含有2个亚基的IL-17细胞因子,其中一个受体结合面的位点2包括一个或多个突变,例如,至少2个或3个突变,例如,非保守突变或本文所述的突变。例如,一个或多个下述的位点2残基(基于IL-17F和SEQ ID NO:12的编号而鉴别)被突变:链A:GLN94、GLN95、GLU96、LYS115和LEU117;和链B:GLN36、ARG37、MET40、SER41、ASN43、GLU45、TYR54、VAL56、GLU66、VAL68和VAL118,和在如图4D所示的IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D和IL-17E中的对应残基。在一个实施方案中,所述结合蛋白包括至少一个在位点2的前述链A残基之一中的突变和至少一个在前述链B残基之一中的突变。可以在位点2中进行的一些示例性突变包括:
链B中的GLN36可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,GLN36突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,突变GLN36以破坏该残基的氢键键合。针对SEQ ID NO:2的THR34、SEQ ID NO:4的MET47、SEQ ID NO:6的GLY59、SEQ ID NO:8的PRO47和SEQ ID NO:10的SER44,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ARG 37可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ARG37突变为脂族残基、中性亲水残基、酸性残基或芳族残基。例如,ARG37突变为Ala或Glu。针对SEQ ID NO:2的ASN35、SEQ ID NO:4的VAL48、SEQ ID NO:6的ARG60、SEQ ID NO:8的ARG48和SEQ ID NO:10的CYS45,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的MET40可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,MET40突变为中性亲水残基、小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的ARG38、SEQ ID NO:4的LEU51、SEQ ID NO:6的ARG63、SEQ ID NO:8的ALA51和SEQ ID NO:10的SER48,可以进行相应的突变或非保守的突变。例如,可以将SEQ IDNO:2的ARG 38和SEQ ID NO:6的ARG63突变成Glu、Asp、Gln、Asn、Thr或Ser,或突变成破坏它的氢键键合或形成盐桥的能力的另一种残基。
链B中的SER41可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,SER41突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,SER41突变为Ala、Trp、Tyr、Arg或Lys。针对SEQ IDNO:2的SER39,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ASN43可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ASN43突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,ASN43突变为Glu或Asp。针对SEQ ID NO:2的ASP41、SEQ ID NO:4的MET70、SEQ ID NO:6的ASP82、SEQ ID NO:8的PRO70和SEQ ID NO:10的PRO52,可以进行相应的突变或非保守的突变。例如,可以将SEQ ID NO:2的ASP41突变成I l e、Leu、Tyr、Arg或Lys。
链B中的GLU45可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,GLU45突变为脂族残基或芳族残基。针对SEQID NO:2的TYR43、SEQ ID NO:4的ASN72、SEQ ID NO:6的HI S84、SEQ IDNO:8的ASN72和SEQ ID NO:10的ASN54,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的TYR54可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,TYR54突变为脂族残基、中性亲水残基或带电荷的残基。针对SEQ ID NO:2的LEU52、SEQ ID NO:4的TYR81、SEQ IDNO:6的TYR93、SEQ ID NO:8的TYR81和SEQ ID NO:10的TYR63,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的VAL56可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL56突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的ARG54、SEQ ID NO:4的ILE83、SEQ ID NO:6的VAL95、SEQ ID NO:8的ILE83和SEQ ID NO:10的LEU65,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的VAL68可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL68突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,VAL68突变为Gln、Asn、Ser或Thr。针对SEQ ID NO:2的TRP66、SEQ ID NO:4的PRO95、SEQ ID NO:6的ALA107、SEQ ID NO:8的PRO95和SEQ ID NO:10的TYR77,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的GLN94可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,GLN94突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的GLN92、SEQ ID NO:4的PHE122、SEQ ID NO:6的LEU134、SEQ ID NO:8的TYR122和SEQ ID NO:10的TYR105,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的GLN95可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,GLN95突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,GLN95突变为Asp、Glu、Ala或Trp。针对SEQ ID NO:2的GLN93、SEQ ID NO:4的SER123、SEQ ID NO:6的GLN135、SEQ ID NO:8的MET123和SEQ ID NO:10的HI S106,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的GLU96可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,GLU96突变为脂族残基、碱性残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的GLU94、SEQ ID NO:4的GLN124、SEQ ID NO:6的SER136、SEQ ID NO:8的PRO124和SEQ ID NO:10的ASN107,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的LEU117可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,LEU117突变为中性亲水残基、小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的LEU115、SEQ ID NO:4的THR149、SEQ ID NO:6的HIS166、SEQ ID NO:8的THR147和SEQ ID NO:10的ARG134,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的VAL118可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL118突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的VAL116、SEQ ID NO:4的ILE150、SEQ ID NO:6的VAL167、SEQ ID NO:8的ILE148和SEQ ID NO:10的VAL135,可以进行相应的突变或非保守的突变。
另外,例如,SEQ ID NO:2的LYS 37可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,它可以突变成Glu、Asp、Gln、Asn、Thr或Ser,或破坏它的氢键键合或形成盐桥的能力的另一种残基。
SEQ ID NO:2的ARG30和SEQ ID NO:10的ARG40可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,它可以突变成Glu、Asp、Gln、Asn、Thr或Ser,或破坏它的氢键键合或形成盐桥的能力的另一种残基。
位点3
在一个实施方案中,IL-17R结合蛋白包含含有2个亚基的IL-17细胞因子,其中一个受体结合面的位点3包括一个或多个突变,例如,至少2个或3个突变,例如,非保守突变或本文所述的突变。例如,一个或多个下述的位点3残基(基于IL-17F和SEQ ID NO:12的编号而鉴别)被突变:链A:LEU75、ILE86、SER87、ASN89、VAL91、VAL125、PRO127、VAL128、ILE129、HIS130、HIS131和VAL132和/或链A可以在VAL125、THR126、PRO127、VAL128、ILE129、HIS130、HIS131或VAL132之前的残基处被截短;和链B:MET40、ARG42、ILE44和ARG47,和在如图4D所示的IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D和IL-17E中的对应残基。在一个实施方案中,所述结合蛋白包括至少一个在位点3的前述链A残基之一中的突变和至少一个在前述链B残基之一中的突变。
可以在位点3中进行的一些示例性突变包括:
链B中的ARG42可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ARG42突变为脂族残基、中性亲水残基、酸性残基或芳族残基。例如,ARG42突变为Glu、Asp、Trp或Ala。针对SEQ ID NO:2的SER40、SEQ ID NO:4的TRP69、SEQ ID NO:6的ALA81、SEQ ID NO:8的PRO69和SEQ ID NO:10的GLY51,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ILE44可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ILE44突变为中性亲水残基、小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的TYR42、SEQ ID NO:4的SER71、SEQ ID NO:6的THR83、SEQ ID NO:8的THR71和SEQ ID NO:10的LEU53,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链B中的ARG47可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ARG47突变为脂族残基、中性亲水残基、酸性残基或芳族残基。例如,ARG47突变为Glu、Asp、Gln或Asn。针对SEQ ID NO:2的ARG45、SEQ ID NO:4的ARG74、SEQ ID NO:6的ARG86、SEQ ID NO:8的ARG74和SEQ ID NO:10的ARG56,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的LEU75可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,LEU75突变为中性亲水残基、小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的LEU73、SEQ ID NO:4的LEU102、SEQ ID NO:6的ARG114、SEQ ID NO:8的ARG102和SEQ ID NO:10的PRO84,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的ILE86可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ILE86突变为中性亲水残基、小的脂族残基,或带电荷的残基。针对SEQ ID NO:2的TYR84、SEQ ID NO:4的ARG114、SEQ ID NO:6的ALA126、SEQ ID NO:8的VAL114和SEQ ID NO:10的PRO97,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的SER87可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,SER87突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的HI S85、SEQ ID NO:4的SER115、SEQ ID NO:6的ALA127、SEQ ID NO:8的ARG115和SEQ ID NO:10的ARG98,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的ASN89可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ASN89突变为脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,ASN89突变为Ala。针对SEQ ID NO:2的ASN87、SEQ IDNO:4的VAL117、SEQ ID NO:6的ASN129、SEQ ID NO:8的ARG117和SEQID NO:10的ASN100,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的VAL91可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL91突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。例如,VAL91突变为Asp或Glu。针对SEQ IDNO:2的VAL89、SEQ ID NO:4的VAL119、SEQ ID NO:6的VAL131、SEQ IDNO:8的ALA119和SEQ ID NO:10的GLU102,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的VAL125可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL125突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。针对SEQ ID NO:2的VAL123、SEQ ID NO:4的ILE157、SEQ ID NO:6的VAL174、SEQ ID NO:8的VAL155和SEQ ID NO:10的VAL142,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的PRO127可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,PRO127突变为脂族残基、中性亲水残基、带电荷的残基或芳族残基。在一个实施方案中,PRO127被删除。针对SEQ IDNO:2的PRO125、SEQ ID NO:6的PRO176、SEQ ID NO:8的GLU157和SEQID NO:10的PRO144,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的VAL128可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL128突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。在一个实施方案中,VAL128被删除。针对SEQID NO:2的ILE126、SEQ ID NO:6的ARG177、SEQ ID NO:8的PRO158和SEQ ID NO:10的ARG145,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的ILE129可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,ILE129突变为中性亲水残基、小的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。在一个实施方案中,ILE129被删除。针对SEQID NO:2的VAL127、SEQ ID NO:6的SER178、SEQ ID NO:8的GLU159和SEQ ID NO:10的VAL146,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的HI S130可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,HIS130突变为脂族残基或酸性残基。在一个实施方案中,HI S130被删除。针对SEQ ID NO:2的HI S128、SEQ ID NO:6的VAL179、SEQ ID NO:8的LYS160和SEQ ID NO:10的MET147,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的HI S131可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,HIS131突变为脂族残基或酸性残基。在一个实施方案中,HI S131被删除。针对SEQ ID NO:2的HI S129、SEQ ID NO:8的ASP161和SEQ ID NO:10的GLY148,可以进行相应的突变或非保守的突变。
链A中的VAL132可以突变成另一种氨基酸,例如,丙氨酸或除了丙氨酸以外的氨基酸。例如,VAL132突变为中性亲水残基、大的脂族残基、带电荷的残基或芳族残基。在一个实施方案中,VAL132被删除。针对SEQID NO:2的VAL130和SEQ ID NO:8的ALA162,可以进行相应的突变或非保守的突变。
所述细胞因子亚基可以在下述残基和所述亚基的天然C-端之间含有一个或多个删除(例如,至少2、3、4或5个):SEQ ID NO:12的PRO127、SEQ ID NO:2的PRO125、SEQ ID NO:6的PRO176、SEQ ID NO:8的GLU157和SEQ ID NO:10的PRO144。在一些实施方案中,所述细胞因子亚基在前述位置之一以后立即截短,或从离所述位置1、2或3个残基处截短。含有所述细胞因子亚基的多肽可以在这样的截短处终止,或者可以包括与截短的细胞因子亚基的末端融合的其它外源序列(诸如多肽标签)。
示例性的IL-17R结合蛋白包括多个突变,例如:
●至少1、2或3个在位点1中的置换,和至少1、2或3个在位点2中的置换;
●至少1、2或3个在位点1中的置换,和至少1、2或3个在位点3中的置换或删除;
●至少1、2或3个在位点2中的置换,和至少1、2或3个在位点3中的置换或删除;
●至少1、2或3个在位点1中的置换,至少1、2或3个在位点2中的突变,和至少1、2或3个在位点3中的置换或删除。
示例性的IL-17R结合蛋白包括多个在IL-17细胞因子中的置换和/或删除。例如,IL-17结合蛋白可以包括下述特征中的至少2、3或4项(根据在SEQ ID NO:12中的编号):(i)在链A中在R47处的置换,(ii)在链A中在S65处的置换,(iii)在链A中在W68处的置换,(iv)在链A中在R102处的置换,(v)在链B中在N89处的置换,和(vi)SEQ ID NO:12的至少2个C-端残基的删除,或与SEQ ID NO:12的127-132相对应的至少2、3、4或5个残基的删除。所述蛋白可以还具有本文所述的其它特征。
在实施例24-27中列出了一些示例性的突变的IL-17细胞因子序列。也可以使用这样的序列:其与此类序列具有至少85、90、92、94、96、98或99%同一性,且包括在此类序列的相同位置处的置换。
可以在其它IL-17细胞因子中产生对应的突变,如图4D中所示的对应性所指示的。另外,下述残基可能埋入IL-17细胞因子的核心中,且在某些实施方案中,这些残基中的至少50、60、70、80、90或100%未被突变:
Figure BDA00001688831200361
Figure BDA00001688831200371
在一个实施方案中,使用IL-17R结合蛋白来检测IL-17R,例如,在细胞表面上、在样品中或在患者中的IL-17R。例如,所述IL-17R结合蛋白可以结合和检测在细胞上的IL-17R,而不激动所述受体。可以标记所述IL-17R结合蛋白。
在一个实施方案中,使用IL-17R结合蛋白作为受体拮抗剂,例如,以结合IL-17受体亚基和防止受体二聚化。
氨基酸修饰
可以以多种方式修饰本文所述的多肽,所述方式包括置换、删除或添加。置换需要用一种氨基酸替换另一种氨基酸。使用由遗传密码直接编码的20种氨基酸中的任一种,可以实现这样的替换:丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸。另外,可以使用例如下述的不是由遗传密码直接编码的氨基酸来替换多肽的氨基酸:硒代半胱氨酸、吡咯赖氨酸、对硝基苯丙氨酸、对磺基酪氨酸、对羧基苯丙氨酸、邻硝基苯丙氨酸、5-硝基His、3-硝基Tyr、2-硝基Tyr、硝基取代的Leu、硝基取代的His、硝基取代的Ile、硝基取代的Trp、2-硝基Trp、4-硝基Trp、5-硝基Trp、6-硝基Trp、7-硝基Trp、氨基酪氨酸和羧基苯丙氨酸。
通常可以在蛋白中进行保守氨基酸置换,而不改变蛋白的构象或功能。可以基于它们对下述因素的潜在影响选择置换:(a)在置换附近的主链结构,例如,片层折叠或螺旋构象,(b)分子在靶位点处的电荷或疏水性,或(c)侧链的体积和分支。
基于侧链性质,可以分类氨基酸残基:(1)脂族的:ala、met、val、leu、ile;(2)小的脂族的:ala、val;(3)大的脂族的:met、leu、ile;(4)中性亲水的:ser、thr、asn、gln;(5)酸性的:asp、glu;(6)碱性的:his、lys、arg;(7)带电荷的:arg、asp、glu、his、lys;(8)影响主链构象的残基:gly、pro;和(9)芳族的:trp、tyr、phe。非保守置换可以包括:用这些类别之一的成员置换不同类别的成员,或进行没有在下表中鉴别出的置换。保守置换可以包括:用这些类别之一的成员置换相同类别的另一个成员。一般而言,不对Cys进行突变。
在下表中描述了示例性的保守置换(示例性的非保守置换是至未被鉴别为保守置换的残基的置换):
表2
  原始的   示例性的置换   进一步具体的和示例性的置换
  Ala(A)   val;leu;ile   val
  Arg(R)   lys;gln;asn   lys
  Asn(N)   gln;hi s;lys;arg   gln
  Asp(D)   glu   glu
  Cys(C)   ser,thr   ser
  Gln(Q)   asn   asn
  Glu(E)   asp   asp
  Gly(G)   pro;ala   ala
  His(H)   asn;gln;lys;arg   arg
  Ile(I)   leu;val;met;ala;phe;leu   leu
  Leu(L)   ile;val;met;ala;phe   ile
Lys(K)   arg;gln;asn   arg
Met(M)   leu;phe;ile   leu
Phe(F)  leu;val;ile;ala;tyr   leu
Pro(P)   ala   ala
Ser(S)   thr   thr
Thr(T)   ser   ser
Trp(W)   tyr;phe   tyr
Tyr(Y)   trp;phe;thr;ser   phe
Val(V)   ile;leu;met;phe   ala
异二聚体的形成
任何适当的方案都可以用于形成本文所述的2个细胞因子亚基的异二聚体。示例性的异二聚体包括:IL-17A、IL-17F、IL-17B、IL-17C、IL-17D和IL-17E的2个不同序列变体的异二聚体,以及组合2个不同的细胞因子家族成员(例如,IL-17A的序列变体和IL-17F的野生型或变体;IL-17F的序列变体和IL-17A的野生型或变体;等等)的异二聚体。
形成异二聚体的一个方案是,使2个亚基之一连接至异二聚对的一个序列上,且使另一个亚基连接至该对的另一个序列上。来自异二聚对的外源性的异二聚化序列可以位于细胞因子亚基的N-或C-端。例如,所述异二聚对是非细胞因子蛋白,例如,转录因子的异二聚化结构域(例如,fos/jun)、受体或人工序列。一个示例性的人工序列是工程化的酸-碱拉链。另一个示例性的异二聚化方案是,使用Fc结构域,所述Fc结构域经改造用于形成异二聚体,例如,knobs-in-hole修饰的CH3结构域,例如,在Fc结构域内或独立地。参见,例如,Ridgway Protein Eng.1996 Jul;9(7):617-2。另一个方案包括:将一个细胞因子亚基连接至免疫球蛋白轻链的恒定区,且将另一个细胞因子亚基连接至免疫球蛋白重链的CH1恒定区。
形成异二聚体的另一个方案是,使用连接物连接2个亚基,以形成单链蛋白。所述连接物可以是任何适当长度,例如,至少24、25、27、29、30或32个残基,例如,25-34个或27-37个残基。所述连接物可以包括重复序列,例如,(Gly-Gly-Ser)n或(Gly-Gly-Gly Ser)n或(Gly-Gly-Gly-Gly-Ser)n,其中“n”是,例如,2、3、4、5、6、7或更大。还可以使用更长和更短的连接物。可以选择和使用具有最大稳定性和最大异二聚体形成的连接物长度。
通过在重组宿主细胞中表达,可以产生本文所述的IL-17R结合蛋白和其它蛋白,但是也可以使用其它方法,诸如体外转录和翻译和化学合成。对于细胞表达,可以将一个或多个编码结合蛋白的核酸(例如,cDNA或基因组DNA)插入可复制的载体中,用于克隆或用于表达。各种载体是公众可得到的。所述载体可以是,例如,质粒、粘粒、病毒基因组、噬粒、噬菌体基因组或其它自主复制序列。可以通过多种操作,将适当的编码核酸序列插入载体中。例如,可以设计适当的限制性内切核酸酶位点(例如,使用PCR)。然后,可以使用限制性酶切消化和连接,将编码核酸序列插入到适当位置。载体组分通常包括下列中的一个或多个:复制起点、一个或多个标记基因、增强子元件、启动子和转录终止序列。
对于细菌表达,可以产生具有或不具有信号序列的结合蛋白。例如,它可以在细胞内产生,使得它在包涵体中积累。它也可以被分泌,例如,通过添加原核信号序列,例如,来自诸如碱性磷酸酶、青霉素酶或热稳定的肠毒素II的适当前导序列。用于表达的示例性的细菌宿主细胞包括:任何可转化的大肠杆菌K-12菌株(诸如大肠杆菌C600、ATCC 23724;大肠杆菌HB101NRRLB-11371、ATCC-33694;大肠杆菌MM294ATCC-33625;大肠杆菌W3110ATCC-27325)、枯草芽孢杆菌、假单胞菌属和其它芽孢杆菌属的菌株。在细菌系统中产生的蛋白通常缺少糖基化。
可以在酵母宿主细胞中表达结合蛋白,例如,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomycespombe)、汉逊酵母属(Hanseula)或巴氏毕赤酵母(Pichia pastoris)。对于酵母表达,也可以在细胞内或通过分泌(例如,使用酵母转化酶前导序列或α因子前导序列)来产生结合蛋白。在哺乳动物细胞表达中,可以使用哺乳动物信号序列来指导蛋白的分泌,诸如来自相同或有关物种的分泌型多肽的信号序列,以及病毒分泌前导序列。在真核宿主细胞(酵母、真菌、昆虫、植物、动物、人或来自其它多细胞生物体的有核细胞)中使用的表达载体还可以含有转录终止和稳定mRNA所必需的序列。这样的序列通常可从真核或病毒DNA或cDNA的5′非翻译区和偶尔从3′非翻译区获得。这些区域含有这样的核苷酸区段:其被转录为编码所述结合蛋白的mRNA的非翻译部分中的聚腺苷酸化片段。所述表达载体还可以包括一个或多个内含子序列。
也可以在昆虫细胞(例如,Sf9或SF21细胞)中表达所述结合蛋白,例如,使用pFAST-BACTM系统。也可以在哺乳动物细胞中表达所述结合蛋白。例如,也可以采用哺乳动物来源的细胞系。哺乳动物宿主细胞系的实例包括:COS-7系猴肾细胞(ATCC CRL 1651)(Gluzman等人,Cell23:175,1981)、L细胞、C127细胞、3T3细胞(ATCC CCL 163)、中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、HeLa细胞和BHK(ATCC CRL 10)细胞系以及如McMahan等人(EMBO J.10:2821,1991)所述的源自非洲绿猴肾细胞系CV1的CV1/EBNA细胞系(ATCC CCL 70)。已经描述了用于将DNA导入哺乳动物细胞中的已建立的方法(Kaufman,R.J.,Large ScaleMammalian Cell Culture,1990,第1569页)。
在Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版,Sambrook等人(编),Cold Spring Harbor Press,(2001)(ISBN:0879695773)中,描述了适用于结合蛋白在重组细胞中的合成的其它方法、载体和宿主细胞。通过任何适当的方法,可以表达和纯化IL-17细胞因子蛋白,例如,在哺乳动物、真菌或细菌细胞中。蛋白可以是糖基化的或未糖基化的。
在细胞中表达以后,可以从培养基、包涵体或细胞裂解物中回收IL-17R结合蛋白和本文所述的蛋白。通过各种物理或化学方式(诸如冻融循环、超声处理、机械破坏或细胞裂解剂(例如,去污剂)),可以破坏细胞。可以从在细胞裂解物中或在细胞培养基中存在的其它细胞蛋白或多肽中,纯化出IL-17R结合蛋白和本文所述的蛋白。一种示例性的纯化方法包括阳离子交换色谱法和凝胶过滤。参见,例如,Murphy等人Protein Expr Purif.1998Mar;12(2):208-14。可以采用各种蛋白纯化方法,此类方法是本领域已知的,且描述于例如:Deut scher,Methods inEnzymology,182(1990)和Scopes,Protein Purificat ion:Principlesand Practice,Springer-Verlag,New York(2010)(ISBN:1441928332)。通过蛋白水解切割,可以任选地去除纯化部分(诸如表位标签和亲和力把手)。
使用方法
本文所述的组合物可用于治疗或预防脊椎动物受试者的疾病或障碍的方法中。在一种这样的方法中,提供了给受试者施用含有一种或多种多肽的组合物的步骤。如本文所述,囊泡内地、局部地、口服地、经直肠地、经眼地(ocularly)、经眼睛地(optically)、经鼻地或通过吸入来施用组合物。
也提供了使用本文所述的结合蛋白(诸如IL-17R结合蛋白、抗IL-17细胞因子成员的抗体和抗IL-17R的抗体)调节脊椎动物的免疫系统的方法。在哺乳动物受试者中施用修饰的多肽以后(诸如通过给所述受试者施用治疗有效量的包含修饰的IL-17的组合物),可以降低炎性细胞因子的水平。示例性的炎性细胞因子是IL-1、IL-6、TNF-α、IL-17、IL-21和IL-23。在血液和/或哺乳动物的其它组织中存在的炎性细胞因子的水平通常会降低。免疫系统的调节也包括,增加哺乳动物受试者中的抗炎细胞因子的水平的方法。例如,所述抗炎细胞因子是IL-10、IL-4、IL-11、IL-13或TGF-β。任选地,在哺乳动物的血液中存在的抗炎细胞因子的水平增加。
在某些方面,将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白施用给受试者,以治疗Th17介导的障碍或由IL-17细胞因子家族成员介导的障碍。例如,可以将所述蛋白施用给受试者,以治疗特应性和接触性皮炎、结肠炎、内毒素血症、关节炎、类风湿性关节炎、银屑病关节炎、自身免疫眼疾病(葡萄膜炎、巩膜炎)、成人呼吸性疾病(ARD)、脱髓鞘疾病、脓毒性休克、多器官功能衰竭、炎性肺损伤诸如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、气道高反应性、慢性支气管炎、变应性哮喘、银屑病、湿疹、IBS和炎性肠病(IBD)诸如溃疡性结肠炎和克罗恩氏病、糖尿病、幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)感染、腹膜炎症引起的腹内粘连和/或脓肿(即归因于感染、损伤等)、系统性红斑狼疮(SLE)、多发性硬化、系统性硬化症、肾病综合征、器官同种异体移植物排斥、移植物抗宿主病(GVHD)、肾、肺、心脏等移植排斥、链球菌细胞壁(SCW)诱发的关节炎、骨关节炎、牙龈炎/牙周炎、疱疹性间质角膜炎、再狭窄、川崎病以及特征在于IL-17和/或IL-23表达的癌症/肿瘤疾病,包括但不限于前列腺癌、肾癌、结肠癌、卵巢癌和宫颈癌和白血病(Tartour等人,Cancer Res.5P:3698(1999);Kato等人,Biochem.Biophys.Res.Commun.282:735(2001);Steiner等人,Prostate.56:171(2003);Langowksi等人,Nature 442:461,2006)。例如,所述结合蛋白能够结合、阻断、抑制、减少、拮抗或中和IL-17家族成员(单独地或一起地)。
可以治疗性地或预防性地使用本文所述的组合物。可以一起使用多种不同多肽的混合物,以一次性地结合和作用于一种或多种靶标,例如,多种细胞类型。可以通过医师熟知的常规操作,评估成功的治疗。
在一个实施方案中,施用本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)以治疗眼障碍,包括:影响眼表面的眼障碍,至少部分地由自身免疫反应介导的眼障碍,与系统性自身免疫障碍(诸如干燥综合征和类风湿性关节炎)有关的眼障碍或与IL-17细胞因子家族成员相关障碍有关的眼障碍。所述患者可能具有或不具有更多系统性自身免疫障碍的其它表现。
眼障碍可以是影响眼的表面的干眼障碍。所述障碍包括也称作干燥性角结膜炎、干燥性角膜炎、干燥综合征、干眼病、泪膜障碍、泪液产生减少、水性泪液缺乏和睑板腺功能障碍的病症。另外,本文所述的结合蛋白也可以用于治疗春季结膜炎和与青光眼有关的炎症。
干眼可以包括与干燥综合征(SS)有关的形式,例如,干燥综合征相关干燥性角结膜炎,以及没有此等关系的形式,例如,非干燥综合征相关干燥性角结膜炎。患者可能具有或不具有系统性自身免疫障碍的其它表现。
具有干眼综合征的受试者可以表现出眼干燥的炎症,且可以经历刺痒的,尖锐的,痒的,灼热的或受压的感觉、刺激、疼痛和发红。干眼可以与过量的眼分泌液以及相反的泪液产生不足相关联。可以将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)施用给这样的受试者,以改善或预防一种或多种此类征状的发作或恶化。
本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)也可以用于治疗影响眼的表面(诸如角膜)的其它障碍。这样的障碍包括,角膜眼表面炎性病症、角膜新生血管形成、角膜炎(包括周边溃疡性角膜炎和微生物性角膜炎)。本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)可以用于治疗影响结膜的障碍,包括结膜瘢痕障碍和结膜炎。本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)可以用于治疗其它障碍,诸如类天疱疮综合征和史-约综合征。
可以将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)施用给受试者,所述受试者将要接受、正在经历涉及眼的手术(例如,角膜移植/角膜移植术、人工角膜外科手术、板层移植、选择性内皮移植)或正在从这样的手术恢复。可以将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)施用给受试者,以调节在眼中或在眼周围的新生血管形成。
可以将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)施用给具有影响眼的变态反应的受试者,例如,正在发生严重的变应性(特应性)眼病的受试者。
可以将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)施用给具有影响眼的自身免疫障碍的受试者。示例性的自身免疫眼障碍包括交感性眼炎、伏格特-小柳-原田三氏(VKH)综合征、伯尔绍视网膜脉络膜病、眼瘢痕性类天疱疮、富克斯异色性虹膜睫状体炎和各种形式的葡萄膜炎。可以将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)施用给受试者,以治疗任何前述障碍。
葡萄膜炎包括急性和慢性形式,包括虹膜、睫状体和脉络膜中的一个或多个的炎症,且包括早期的、立即的和晚期的形式。慢性形式可以与系统性自身免疫疾病(例如,贝赫切特综合征、强直性脊柱炎、幼年型类风湿性关节炎、莱特尔氏综合征和炎性肠病)相关联。可以将本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体)施用给受试者,以治疗前述葡萄膜炎形式中的任一种。
可以通过任何模式施用本文所述的IL-17R结合蛋白或其它工程化的蛋白(例如,抗体),以治疗眼病。可以通过肠胃外模式递送所述药剂。可选择地或额外地,可以将所述药剂直接递送至眼或眼的周围。例如,可以局部地或眼内地施用所述蛋白,例如,如下所述。
可以递送眼科制剂,用于局部给药,例如,用于作为液体滴剂或软膏剂给药,或用于植入例如眼前房或结膜囊。可以使用滴眼管,递送液体滴剂。当配制用于眼递送时,IL-17R结合蛋白可以以0.001-5%(例如0.01-5%、0.1-2%或1%-5%)的浓度存在。
制剂
可以用药学上可接受的载体配制一种或多种治疗剂(单独地,或与一种或多种化学治疗剂联合地),用于给受试者施用。在一些实施方案中,与活动化因子和任选的化学治疗剂一起联合地配制治疗剂。活性成分可以单独地(个别地)配制,用于相继给药,或可以配制在一起用于并行给药。
本文使用的术语“药学上可接受的载体”是指,一种或多种相容的固体或液体填充剂、稀释剂或包囊物质,其适合施用给受试者。药物组合物的组分还能够以不存在相互作用(所述相互作用实质上损害希望的药物效能)的方式彼此混合。这样的制剂可以常规地含有药学上可接受的浓度的盐、缓冲剂、防腐剂、相容的载体、佐剂和任选的其它治疗成分。
本文所述的组合物可以作为游离碱或作为药学上可接受的盐来施用。这样的药理学上和药学上可接受的盐包括但不限于从下述酸制备的那些:盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸、马来酸、醋酸、水杨酸、对甲苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、甲烷磺酸、甲酸、丙二酸、琥珀酸、萘磺酸和苯磺酸。另外,药学上可接受的盐可以制备成碱金属或碱土金属盐,诸如羧酸基团的钠、钾或钙盐。
药物组合物还可以包含合适的固相或凝胶相载体或赋形剂。此类载体或赋形剂的实例包括但不限于:碳酸钙、磷酸钙、各种糖、淀粉、纤维素衍生物、明胶和聚合物诸如聚乙二醇。
合适的缓冲剂包括:醋酸和盐(1-2%w/v);柠檬酸和盐(1-3%w/v);硼酸和盐(0.5-2.5%w/v);和磷酸和盐(0.8-2%w/v)。合适的防腐剂包括:苯扎氯铵(0.003-0.03%w/v);三氯叔丁醇(0.3-0.9%w/v);对羟基苯甲酸酯(0.01-0.25%w/v)和硫柳汞(0.004-0.02%w/v)。
合适的液体或固体药物制剂形式是,例如,供吸入的水溶液或盐水溶液,微囊化的,螺卷化的(encochleated),包被到显微金颗粒上的,包含在脂质体(包括pH依赖性释放制剂)中的,脂质样的,喷雾化的,气雾剂,用于植入皮肤中的丸剂(pellet),或者干燥至供划入皮肤的尖锐物品上的。药物组合物还可以包括颗粒剂、粉剂、片剂、包衣片剂、(微)胶囊、栓剂、糖浆剂、乳剂、混悬剂、乳膏剂、滴剂或用于长时间释放组合物的制剂,在其制备中如上所述常规地使用赋形剂和添加剂和/或助剂,诸如崩解剂、粘合剂、包衣剂、膨胀剂、润滑剂、调味剂、甜味剂或增溶剂。药物组合物适用于各种药物递送系统。关于药物递送方法的简要综述,参见:Langer,Science 249:1527-1533,1990和Langer和Tirrell,Nature,2004年4月1日;428(6982):487-92。
组合物可以方便地以单位剂型存在,且可以通过药学领域众所周知的任何方法来制备。在某些实施方案中,施用的组合物是粉末或微粒形式,而不是溶液。在US2002/0128225中,提供了本发明所涉及的微粒形式的实例。在一些实施方案中,以气雾剂形式施用所述组合物。在其它实施方案中,所述组合物可以是粉末形式,用于在使用前用合适的媒介物(例如,无菌的无热原的水)构造。
另外,本文所述的组合物可以配制成贮库制剂、限时释放、延迟释放或持续释放递送系统。这样的系统可以避免本文所述组合物的重复施用,增加受试者和医师的便利。这样的长效制剂可以用合适的聚合材料或疏水材料(例如作为在可接受的油中的乳剂)或离子交换树脂来配制,或配制成微溶性的衍生物,例如,微溶性的盐。许多类型的释放递送系统是本领域普通技术人员可获得的和已知的。它们包括基于聚合物的系统,诸如聚乳酸和聚乙醇酸、β-葡聚糖颗粒、聚酐和聚己内酯;非聚合物系统,它们是脂质,包括固醇(诸如胆固醇)、胆固醇酯和脂肪酸、中性脂肪(诸如甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯)或类脂质(lipidoid);水凝胶释放系统;硅橡胶系统;基于肽的系统;蜡包衣,使用常规粘合剂和赋形剂压制的片剂,部分地融合的植入物等。另外,可以使用基于泵的硬件递送系统,它们中的一些适合用于植入。
还可以使用生物相容的且可生物降解的适当赋形剂材料来实现控释。这些实现缓释的聚合材料可以是用于产生颗粒的任何合适的聚合材料,包括、但不限于:不可生物侵蚀的/不可生物降解的和可生物侵蚀的/可生物降解的聚合物。这样的聚合物已在现有技术中得到非常详细地描述,且包括、但不限于:β-葡聚糖颗粒、聚酰胺、聚碳酸酯、聚亚烷基、聚亚烷基二醇、聚亚烷基氧化物、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚乙烯基卤化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙醇酸交酯、聚硅氧烷、聚氨酯及其共聚物、烷基纤维素、羟基烷基纤维素、纤维素醚、纤维素酯、硝基纤维素、丙烯酸和甲基丙烯酸酯的聚合物、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟基-丙基甲基纤维素、羟基丁基甲基纤维素、醋酸纤维素、丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸邻苯二甲酸纤维素、羧基乙基纤维素、三醋酸纤维素、纤维素硫酸钠盐、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸异丁酯)、聚(甲基丙烯酸己酯)、聚(甲基丙烯酸异癸酯)、聚(甲基丙烯酸月桂酯)、聚(甲基丙烯酸苯酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸异丙酯)、聚(丙烯酸异丁酯)、聚(丙烯酸十八烷基酯)、聚乙烯、聚丙烯、聚(乙二醇)、聚(环氧乙烷)、聚(对苯二甲酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(乙酸乙烯酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、透明质酸和硫酸软骨素。在一个实施方案中,所述缓释聚合物是嵌段共聚物,诸如聚(乙二醇)(PEG)/聚(乳酸-共聚-羟乙酸)(PLGA)嵌段共聚物。
不可生物降解的聚合物的实例包括:乙烯醋酸乙烯酯、聚(甲基)丙烯酸、聚酰胺、其共聚物及混合物。
可生物降解的聚合物的实例包括:合成的聚合物,例如,β-葡聚糖颗粒、乳酸和羟乙酸的聚合物、聚酐、聚(原酸)酯、聚氨酯、聚(丁酸)、聚(戊酸)、聚(己内酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(丙交酯-共聚-乙交酯)和聚(丙交酯-共聚-己内酯);和天然的聚合物,诸如海藻酸盐和其它多糖,包括葡聚糖和纤维素,胶原,它们的化学衍生物(置换、添加化学基团(例如,烷基、亚烷基)、羟基化、氧化和本领域技术人员常规地进行的其它修饰),白蛋白和其它亲水蛋白、玉米醇溶蛋白和其它谷醇溶蛋白和疏水蛋白,它们的共聚物及混合物。一般而言,这些材料通过在体内的酶促水解或暴露于水、通过表面侵蚀或骨架溶蚀而降解。前述材料可以单独使用,作为物理混合物(掺合物)或作为共聚物使用。优选的聚合物是聚酯、聚酐、聚苯乙烯和它们的掺合物。
将有效量的本文所述的组合物施用给需要此类治疗的受试者。有效量是这样的量,其将导致病症、疾病或障碍的希望的改善,或病症、疾病或障碍的症状的希望的改善。
有效剂量的范围是1ng/kg至100mg/kg体重,或100ng/kg至50mg/kg体重,或1μg/kg至10mg/kg体重,取决于给药模式。或者,有效剂量的范围可以是3微克至14毫克/4平方厘米细胞面积。绝对量取决于多种因素(包括所述给药是否与其它治疗方法联合、给药的次数和个体患者参数,包括年龄、身体状况、大小和体重),且可以通过常规试验来确定。可以使用的一种有用剂量是,根据合理的医学判断的最高安全剂量。
不同活性剂的递送之间的时间,可以通过下述的第一原则理性地确定:动力学、递送、释放、药剂药效动力学、药剂药代动力学或它们的任何组合。或者,不同药剂的递送之间的时间,可以通过实验以经验为主地确定,以限定可以实现最大效应的时间。
给药模式
给药模式可以是任何医学上可接受的模式,包括口服给药、舌下给药、鼻内给药、气管内给药、吸入、经眼给药、局部给药、透皮给药、真皮内给药、直肠给药、阴道给药、皮下给药、静脉内给药、肌内给药、腹膜内给药、胸骨内给药或透粘膜给药。另外,给药模式可以是通过体外的装置和/或穿透组织的电磁装置。
所选择的具体模式将取决于所选择的具体活性剂、希望的结果、待治疗的具体病症和治疗效果所需的剂量。一般而言,可以使用医学上可接受的任何给药模式(例如,产生有效水平的炎性应答改变且不造成临床上不可接受的不良作用的任何模式)来实施本文所述的方法。
所述组合物可以提供在不同的容器、媒介物或制剂中,这取决于障碍和给药模式。例如,对于口服给药,所述组合物可以作为舌下片剂、口香糖、口腔洗剂、牙膏、糖果、凝胶、膜剂等来施用;对于经眼给药,可以作为在滴眼管中的滴眼剂、眼软膏剂、眼凝胶、眼垫,作为在接触镜或人工晶状体上的涂层,在接触镜贮存液或清洁液中,等;对于局部给药,可以作为洗剂、软膏剂、凝胶、乳膏剂、喷雾剂、组织、拭子、擦子,等;对于阴道或直肠给药,可以作为软膏剂、塞子、栓剂、粘膜粘着制剂,等。
所述组合物可以通过注射来施用,例如,通过快速浓注或连续输注,通过静脉内的、皮下的、肌内的、腹膜内的、胸骨内的途径。注射用制剂可以以单位剂型存在,例如,在安瓿中或在多剂量容器中,并加入防腐剂。所述组合物可以采用例如如下形式:在油性或水性媒介物中的混悬剂、溶液或乳剂,并且可以含有配制剂(formulatory agents)诸如助悬剂、稳定剂和/或分散剂。对于口服给药,可以通过组合所述组合物和本领域众所周知的药学上可接受的载体,容易地配制所述组合物,例如,制成舌下片剂、液体制剂或口服凝胶。
对于吸入给药,所述组合物可以方便地以气雾剂喷雾呈现形式从加压包装或喷雾器中递送,其中使用合适的推进剂,例如二氯二氟甲烷、三氯氟甲烷、二氯四氟乙烷、二氧化碳或其它合适的气体。在加压气雾剂的情况下,可以通过提供阀来确定剂量单位,从而递送计量的量。用于吸入器或吹入器的(例如明胶)胶囊和药筒可以配制成含有所述组合物和适当粉末基质(诸如乳糖或淀粉)的粉末混合物。用于吸入治疗剂的医疗装置是本领域已知的。在某些实施方案中,所述医疗装置是吸入器。在其它实施方案中,所述医疗装置是计量剂量吸入器、diskhaler、Turbuhaler、diskus或间隔物(spacer)。在一些此类实施方案中,所述吸入器是Spinhaler(Rhone-Poulenc Rorer,West Malling,Kent)。其它医疗装置是本领域已知的,且包括Inhale/Pfizer,Mannkind/Glaxo和Advanced Inhalation Research/Alkermes。
所述组合物还可以配制成直肠或阴道组合物,诸如栓剂或滞留灌肠剂,例如其中含有常规栓剂基质诸如可可脂或其它甘油酯。
抗体的产生
示例性的IL-17细胞因子拮抗剂是抗体,例如,结合IL-17细胞因子受体(诸如IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD或IL-17RE)的抗体,或结合IL-17细胞因子(例如,IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E或IL-17F)的抗体。本文使用的术语“抗体”是指,包括至少一个免疫球蛋白可变区的蛋白。例如,抗体可以包括重链可变区(VH)和轻链可变区(VL)。在另一个实例中,抗体包括2个VH区和2个VL区。术语“抗体”包括抗体的抗原结合片段(例如,单链抗体、Fab片段、F(ab')2片段、Fd片段、Fv片段和dAb片段)以及完整抗体,例如,IgA、IgG、IgE、IgD、IgM型的完整免疫球蛋白(以及它们的亚型和修饰形式)。其它抗体仅包括单个免疫球蛋白可变结构域。参见,例如,Janssens等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,103(41):15130-5(2006)。
每个VH和VL通常包含3个“互补决定区”(“CDR”)和4个“框架区”(FR),它们以下述次序从氨基端至羧基端排列:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。已经精确地确定了FR和CDR的范围(参见Kabat,E.A.,等人(1991)Sequences of Proteins of Immunological Interest,第5版,美国卫生和人类服务部,NIH公开号91-3242;和Chothia,C.等人(1987)J.Mol.Biol.196:901-917)。在本文中使用Kabat定义。可以从其序列推断出免疫球蛋白可变区的高变环的规范结构,如在下列中描述的:Chothia等人(1992)J.Mol.Biol.227:799-817;Tomlinson等人(1992)J.Mol.Biol.227:776-798);和Tomlinson等人(1995)EMBO J.14(18):4628-38。
示例性的抗体特异性地结合IL-17细胞因子或IL-17细胞因子受体,例如,以106M或更大、优选107M或更大、更优选108M或更大和最优选109M或更大的结合亲和力。本领域普通技术人员可以容易地测定抗体的结合亲和力,例如,通过Scatchard分析。示例性的抗体还可以具有小于100nM、20nM或5nM的EC50。此外,示例性的抗体可以干扰IL-17细胞因子和IL-17细胞因子受体的结合,例如,IL-17A与IL-17RA或IL-17RC的结合,或IL-17F与IL-17RA或IL-17RC的结合。
特异性的抗体不会与无关的多肽分子显著地交叉反应,例如,当使用标准的蛋白印迹分析时,它们检测目标多肽,但是不检测其它细胞多肽。在一些实施方案中,抗体对一种IL-17细胞因子或一种IL-17受体是特异性的(相对于其它),例如,抗体以至少10,100或1000的倍数优先结合一种特定的IL-17细胞因子或受体。
在一个实施方案中,抗体结合IL-17RA,例如,IL-17RA的D1或D2结构域。例如,抗体结合这样的表位,其包括一个或多个在下述区间内的氨基酸:IL-17RA(SEQ ID NO:14)的氨基酸22-36、氨基酸83-96、氨基酸118-147、氨基酸152-179或氨基酸256-271,例如,在下述区间内的一个或多个氨基酸,例如,至少2个或3个氨基酸:SEQ ID NO:14的Thr25-Trp31、Leu86-Arg93或Cys259-Arg265。例如,抗体降低IL-17RA和IL-17细胞因子(例如,IL-17A或IL-17F)之间的结合,例如,降低了至少100、200、500、1000或5000倍。
在另一个实施方案中,抗体结合IL-17RB,例如,结合这样的表位,所述表位包括一个或多个在下述区间内的氨基酸:IL-17RB(SEQ ID NO:15)的氨基酸25-39、氨基酸86-100、氨基酸126-155、氨基酸160-187或氨基酸254-269,和/或SEQ ID NO:15的氨基酸32-44(例如,38-44)、82-98(例如,88-98)和252-269(例如,256-263)。在另一个实施方案中,抗体结合IL-17RC,例如,结合这样的表位,所述表位包括一个或多个在下述区间内的氨基酸:IL-17RC(SEQ ID NO:16)的氨基酸15-30、氨基酸70-84、氨基酸96-124、氨基酸129-156或氨基酸227-237,和/或SEQ ID NO:16的氨基酸24-35、78-91和248-257。
可以使用已知的方法制备针对多肽的多克隆抗体。参见,例如,Green等人,“Production of Polyclonal Antisera”,见:ImmunochemicalProtocols(Manson编)(Humana Press 1992)。可以制备单克隆抗体。可以通过本领域技术人员已知的方法,得到抗特定抗原的啮齿动物单克隆抗体(参见,例如,Kohler等人,Nature 256:495(1975);Coligan等人(编),Current Protocols in Immunology(John Wiley & Sons 1991);Picksley等人,“Production of monoclonal antibodies againstproteins expres sed in E.coli,”,见:DNA Cloning 2:ExpressionSystems,第2版,Glover等人(编)(Oxford University Press 1995))。
例如,可以如下得到单克隆抗体:给小鼠注射包含多肽的组合物,通过取出血清样品来证实抗体产生的存在,取出脾脏以得到B淋巴细胞,将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合以产生杂交瘤,克隆杂交瘤,选择产生抗该抗原的抗体的阳性克隆,培养产生抗该抗原的抗体的克隆,并从杂交瘤培养物中分离所述抗体。
还可以衍生出针对所述多肽的人抗体。从已被工程化以响应于抗原攻击而产生特异性人抗体的转基因小鼠,可以获得人单克隆抗体。在该技术中,将人重链和轻链基因座的元件引入由胚胎干细胞系衍生的小鼠品系中,所述胚胎干细胞系的内源重链和轻链基因座已被靶向破坏。该转基因小鼠可以合成对人抗原特异的人抗体,可以用所述小鼠来产生分泌人抗体的杂交瘤。从转基因小鼠中获得人抗体的方法描述于例如Green等人,Nature Genet.7:13(1994),Lonberg等人,Nature 368:856(1994),和Taylor等人,Int.Immun.6:579(1994)。
可以通过多种良好建立的技术,从杂交瘤培养物中分离并纯化出单克隆抗体。这样的分离技术包括:使用蛋白-A琼脂糖的亲和色谱法、尺寸排阻色谱法以及离子交换色谱法(参见,例如,Coligan;Baines等人,“Purification of Immunoglobulin G(IgG),”见:Methods inMolecular Biology,(The Humana Pres s,Inc.1992))。
抗体可以是“人源化的”单克隆抗体。可以通过将小鼠免疫球蛋白轻链和重链可变区中的小鼠互补决定区转移到人可变结构域中,产生人源化的单克隆抗体。然后,在鼠对应物的框架区中替换典型的人抗体残基。衍生自人源化单克隆抗体的抗体组分的使用,避免了与鼠恒定区的免疫原性相关的潜在问题。用于克隆鼠免疫球蛋白可变结构域的一般技术描述于,例如,Orlandi等人,Proc.Nat′l Acad.Sci.USA 86:3833(1989)。用于制备人源化单克隆抗体的技术描述于,例如,Jones等人,Nature 321:522(1986);Carter等人,Proc.Nat′l Acad.Sci.USA89:4285(1992);Sandhu,Crit.Rev.Biotech.12:437(1992);Singer等人,J.Immun.150:2844(1993);Sudhir(编),Antibody EngineeringProtocols(Humana Press,Inc.1995);Kelley,“EngineeringTherapeutic Antibodies,”见:Protein Engineering:Principles andPractice,Cleland等人(编)(John Wiley & Sons,Inc.1996);和Queen等人,US5,693,762。
本领域技术人员已知的多种测定法可以用于检测特异性地结合多肽的抗体。示例性测定法详细地描述于:Antibodies:ALaboratory Manual,Harlow and Lane(编),Cold Spring Harbor Laboratory Press,1988。这类测定法的代表性实例包括:放射免疫测定、放射免疫沉淀、酶联免疫吸附测定(ELISA)、斑点印迹或蛋白印迹测定、抑制或竞争测定、夹心测定和表面等离子体共振。
FC和其它融合蛋白
本文公开的蛋白(例如IL-17R结合蛋白)可以与异源结构域(诸如免疫球蛋白的恒定结构域或免疫球蛋白的Fc区、血清白蛋白或血清白蛋白结合结构域)结合。例如,至少一个IL-17多肽序列和Fc区的一个或多个恒定结构域可以是相同多肽链的组分,且可以例如通过连接物相连。示例性的Fc区来自人IgG,例如,IgG1、IgG2、IgG3或IgG4。异源多肽可以包括免疫球蛋白的CH2结构域、CH3结构域和/或铰链区的全部或一部分。异源多肽可以通过连接物(例如,柔性连接物)连接。
还可以使用Fc区的片段,如可以使用Fc突变蛋白一样。例如,在Fc区的铰链区内的某些残基对于与FcγRI的高亲和力结合而言是关键的。Canfield和Morrison(1991)J.Exp.Med.173:1483报道了,Leu234和Leu235对于IgG3与在U937细胞上存在的FcγRI的高亲和力结合而言是关键的。Lund等人(1991)J.Immunol.147:2657得到了类似的结果。可以在IgG1Fc区中单独地或组合地产生这样的突变,以降低IgG1对FcR的亲和力。在Shields等人(2001)J.Biol.Chem.276(9):6591和US2004/0132101中,描述了影响Fc结合、抗体依赖性的细胞介导的细胞毒性(ADCC)和补体依赖性的细胞毒性(CDC)的其它Fc突变蛋白。
其它应用
可以用这样的部分直接地或间接地标记本文所述的结合蛋白(例如,本文所述的IL-17R结合蛋白或抗体),所述部分是标记或产生信号,例如,酶、放射性标记、表位或荧光蛋白(诸如绿色荧光蛋白)。可以将所述结合蛋白接触样品或细胞,以测定在样品中或在细胞上是否存在受体,例如,使用标准的免疫印迹法、免疫荧光、酶免疫测定(EIA)、放射免疫测定(RIA)、荧光能量转移、蛋白印迹和其它诊断和检测技术。
还可以标记结合蛋白,以用于体内检测和施用给受试者。可以对受试者成像,例如,通过NMR或其它体层摄影方法。例如,可以用放射性标记(诸如131I、111In、123I、99mTc、32P、125I、3H、14C和188Rh)、荧光标记(诸如荧光素和罗丹明)、核磁共振活性标记、可通过正电子发射断层扫描术(“PET”)扫描器检测的发射正电子的同位素、化学发光剂(诸如萤光素)和酶标志物(诸如过氧化物酶或磷酸酶)来标记结合剂。可以用造影剂诸如顺磁剂和铁磁性的或超顺磁的造影剂(其主要改变T2应答)来标记结合蛋白。
还可以使用结合蛋白来纯化细胞,所述细胞表达所述结合蛋白结合的受体。例如,可以将所述结合蛋白偶联至固定化的支持物(例如,磁珠或柱基质)上,并接触可能表达所述受体的细胞。可以用例如生理缓冲剂洗涤支持物,并可以从所述支持物回收细胞。
结合蛋白也可以用于纯化它结合的受体的可溶性形式。例如,可以使含有可溶性受体的样品接触固定化的结合蛋白,然后,例如,在洗涤后,可以从固定化的结合蛋白进行回收。
结合IL-17受体的结合蛋白也可以用于给表达IL-17受体的细胞递送毒素或细胞毒性效应。例如,可以将所述结合蛋白与毒素缔合(例如,共价地),或可以将其缀合至治疗部分,诸如细胞毒素、治疗剂或放射性金属离子。细胞毒素或细胞毒性剂包括对细胞有害的任何药剂,包括其它蛋白,例如,毒素诸如相思豆毒蛋白、蓖麻蛋白A、假单胞菌外毒素或白喉毒素,或能够募集ADCC或补体介导的细胞毒性应答的Fc结构域。可以与所述结合蛋白缔合的其它毒素包括:泰素、细胞松弛素B、短杆菌肽D、溴化乙锭、依米丁、丝裂霉素、依托泊苷、替尼泊苷(tenoposide)、长春新碱、长春碱、秋水仙碱、多柔比星、柔红霉素、二羟基炭疽菌素二酮、米托蒽醌、光辉霉素、放线菌素D、1-脱氢睾酮、糖皮质激素、普鲁卡因、丁卡因、利多卡因、普萘洛尔和嘌呤霉素和它们的类似物或同系物。治疗剂包括、但不限于:抗代谢药(例如,甲氨蝶呤、6-巯基嘌呤、6-硫鸟嘌呤、阿糖胞苷、5-氟尿嘧啶达卡巴嗪)、烷化剂(例如,氮芥、塞替派(thioepa)、苯丁酸氮芥、美法仑、卡莫司汀和洛莫司汀、环磷酰胺(cyclothosphamide)、白消安、二溴甘露醇、链脲霉素、丝裂霉素C和顺双氯双氨络铂(II)(DDP)顺铂)、蒽环类抗生素(例如,柔红霉素(以前的道诺霉素)和多柔比星)、抗生素(例如,更生霉素、博来霉素、光辉霉素和氨茴霉素)和抗有丝分裂剂(例如,长春新碱和长春碱)。
例如,可以将结合蛋白偶联至放射性同位素,诸如α、β或γ-发射体。放射性同位素的实例包括:碘(131I或125I)、钇(90Y)、镥(177Lu)、锕(225Ac)、镨或铋(212Bi或213Bi)。可以将结合蛋白偶联至生物学蛋白、植物或细菌来源的分子(或它们的衍生物),例如,美坦辛类(例如,美登醇、其类似物或DM1)以及紫杉烷(例如,泰素或泰索帝)或卡奇霉素。美登醇类似物的实例包括:具有修饰的芳族环(例如,C-19-decloro、C-20-脱甲氧基、C-20-酰氧基)的那些,和具有在其它位置处的修饰(例如,C-9-CH、C-14-烷氧基甲基、C-14-羟甲基或乙酰氧基甲基(aceloxymethyl)、C-15-羟基/酰氧基、C-15-甲氧基、C-18-N-脱甲基、4,5-脱氧)的那些。美登醇和美登醇类似物描述于例如US6,333,410中。可以使用例如N-琥珀酰亚胺基3-(2-吡啶基二硫代)丙酸酯(也称作N-琥珀酰亚胺基4-(2-吡啶基二硫代)戊酸酯或SPP)、4-琥珀酰亚胺基-氧基羰基-a-(2-吡啶基二硫代)-甲苯(SMPT)、N-琥珀酰亚胺基-3-(2-吡啶基二硫代)丁酸盐/酯(SDPB)、2-亚氨基硫醇烷或S-乙酰基琥珀酸酐来偶联美登醇。
本文中提及的每篇专利文件和科学文章的完整公开内容,以及它们所引用的那些专利文件和科学文章,为了所有目的明确地通过引用并入本文。
实施例
实施例1:IL-17RA-IL-17F复合物的表达和结晶
我们使用具有反常散射的单一同晶置换(SIRAS)定相,以
Figure BDA00001688831200561
分辨率测定了与IL-17F结合的IL-17RA的晶体结构(表1)。我们从杆状病毒表达了IL-17F,并使用293S GnTI-细胞表达了IL-17RA的胞外结构域(ECD)。为了促进结晶,将该复合物甲基化,并在结晶之前用内切糖苷酶H“切割”重度糖基化的受体ECD以提高同质性,在每个Asn-连接的糖基化位点处留下一个GlcNAc残基(图1)。在生化上,经切割的和未经切割的复合物的表现相同。通过凝胶过滤,IL-17F或IL-17A与IL-17RA ECD的混合物导致复合物的共洗脱,所述复合物具有2∶2(2个受体+1个IL-17二聚体)和1∶2(1个受体+1个IL-17二聚体)的化学计量,且主要物质是1∶2。2∶2仅在高蛋白浓度时可检测到,而在较低的浓度下,1∶2占优势,甚至在存在过量IL-17RA的情况下。晶体含有与1个IL-17F同二聚体结合的1个IL-17RA(图1)。如下面讨论的,该‘部分的’信号传递复合物实际上可能是IL-17RA-IL-17F和IL-17RA-IL-17A复合物的生物学相关形式。
实施例2:IL-17RA-IL-17F复合物的总体结构
IL-17RA胞外结构域包含通过18-氨基酸连接物相连的2个罕见的FnIII结构域模块(图1)。尽管从序列难以看出,但IL-17RA结构暗示造血细胞因子受体,因为它含有串联的b-夹心结构域;但是,所述结构域本身与规范的FnIII折叠相比,具有一些实质差异,并且配体相互作用的方式完全不同于其它细胞因子受体。将预测的286个胞外结构域残基的残基2-272(其中残基1是成熟肽的第一个氨基酸,如SEQ ID NO:14所示)模型化成受体链的连续电子密度,并使潜在的7个N-连接的聚糖中的5个清楚地显现。第一个FnIII结构域(D1)具有额外的40氨基酸的N-端延伸,其形成独特的折叠。该链产生由二硫键(Cys12-Cys19)桥接的发夹-样转角,且转角的第二链形成β-链(A′),其延长FnIIIβ-片层,然后环绕D1结构域的面,与C′链Cys95形成二硫键,然后穿过该结构域,开始FnIII结构域的A-链。结构域间连接物区域含有一个短螺旋,且被内部二硫键(Cys 154-Cys 165)稳定化。第二个FnIII结构域(D2)具有2个非典型的二硫键,一个使C-C′环(Cys 214)连接至D-F环(Cys 245),第二个在F-G环内(Cys 259-Cys 263)。我们预测,第三个二硫键存在于F-G环(Cys 246)和G-链的C-端(Cys 272)之间,类似于在II类细胞因子受体中观察到的二硫键(21),但是,该键在当前的电子密度图中未充分确定。
尽管与IL-17F的未连接配体的形式相比,IL-17RA-结合的IL-17F分子的核心结构基本上未发生变化(7),但周边的链和环发生结构顺应,以促进与IL-17RA的结合。在未连接配体的IL-17F结构中观察到的构象在IL-17RA-结合的状态中不能得到维持,因为它会产生与受体的N-端螺旋区的空间碰撞。每个IL-17F单体包含2对反向平行的β-片层(链1-4),且第2链和第4链通过2个二硫键相连,其连接方式与半胱氨酸-结家族蛋白同源。存在50个氨基酸的N-端延伸,其残基29-42与第二个IL-17F原聚体的链3和4的走向平行。该螺旋区被众多相互作用(包括与邻近链的几个氢键)稳定化。在IL-17RA-结合的IL-17F构象中,该区域(残基33-42)移动出来,以打开结合槽,并与受体相互作用(图2A)。每个IL-17F链的前24个氨基酸以及来自一个IL-17F原聚体上的3-4环的残基105-109不能被模型化。在未连接配体的IL-17F结构中,Cys17与在邻近IL-17F链的3-4环尖部处的Cys 107形成二硫键。这些链间二硫键没有被模型化,但是作为蛋白呈现,在SDS-PAGE上表现为二硫键连接的二聚体。
实施例3:IL-17RA-IL-17F的结合界面
IL-17F与IL-17RA的总体结合模式(其中2个受体FnIII结构域以‘肩并肩’朝向结合,并使用边缘链来插入在配体的二聚界面处形成的缝隙)不同于其它细胞因子或生长因子受体复合物。IL-17RA与IL-17F形成广阔的结合界面,埋藏约
Figure BDA00001688831200581
的表面积;该埋藏的表面积的约70%由IL-17RA D1结构域介导。在结合界面处存在3个主要相互作用位点(图2)。位点1形成于IL-17RA的N-端延伸(SEQ ID NO:14的Thr25-Trp 31)和IL-17F链B的1-2环(Pro60-Tyr 63)+链3的C-端区域(Val100,Arg102)之间;该相互作用埋藏约
Figure BDA00001688831200582
(图2C)。受体的Trp31被埋入该结合位点的中央;主链O与Arg102形成氢键,侧链与Pro60形成氢键。在IL-17RA Thr25和Cys26与IL-17F Tyr63之间形成2个另外的氢键。位点2是复合物的最显著的界面特征,其包含IL-17RA D1C'-C环(SEQ ID NO:14的Leu86-Arg93),所述环插入深结合槽中,所述结合槽侧接IL-17F链B的N-端延伸和链2以及IL-17F链A的链3;该相互作用埋藏几乎
Figure BDA00001688831200583
(图2A、B)。该8-氨基酸的IL-17RA环与IL-17F的两条链形成广泛的疏水相互作用和极性相互作用,包括在IL-17RAGlu92和IL-17F链B Arg37之间的潜在盐桥以及在IL-17RA的主链OAsn89和IL-17F链A Asn95之间的氢键。位点3(其包括约
Figure BDA00001688831200591
的埋藏表面积(BSA))形成于IL-17RA D2F-G环(Cys259-Arg265)和IL-17F链A的链3和4的C-端区与IL-17F链B的N-端延伸之间(图2D)。位点3富含带电荷的相互作用,具有9个潜在氢键和在IL-17RA Asp262和IL-17F链B Arg47之间的盐桥。总之,该界面是广阔的,且包含众多特异性接触。鉴于接触残基的序列保守性(在下面讨论),预期其它IL-17受体-细胞因子对将使用类似的结合模式。但是,在更高亲和力的复合物中,可能采用更大的键网络和/或形状互补性。
实施例4:异二聚的受体复合物的形成
受体复合物的化学计量有待充分阐述(6),但是不对称的IL-17RA-IL-17F复合物偏好与第二种不同的受体异二聚化。因此我们研究了同二聚的细胞因子能够与2种不同受体配位的机理。IL-17RA和IL-17RC都可以独立地结合IL-17A和IL-17F,但是两种受体都是信号传递所必需的(9、10、22)。为了进一步理解如何形成信号传递复合物,我们设计了表面等离子体共振(SPR)策略,其中使用可溶性蛋白来测量同二聚的和异二聚的受体复合物在体外对细胞因子的亲和力。尽管其他人已经报道了IL-17RA和IL-17RC对IL-17A和IL-17F的结合亲合力(7,22),但我们认为评估第二受体结合位点的结合亲和力是适当的。该策略是,将一种受体以低偶联密度固定化在SPR芯片上,以便使芯片上的受体的可能的同二聚化(例如交联)最小化。然后用该受体捕获二聚的IL-17细胞因子,使得每个受体结合一个二聚的IL-17配体,留下暴露的且可接近的第二受体结合位点。随后使第二受体穿过预先形成的受体-细胞因子复合物,以测量第二受体-结合事件的亲和力。以此方式,逐步装配出复合物,并测量各种结合亲合力(图3)。IL-17A以高亲和力结合IL-17RA(2.8±0.9nM)和IL-17RC(1.2±0.1nM)。在IL-17A被一个IL-17RA分子结合以后,第二IL-17RA的结合亲和力下降至3.1±0.5μM,而该第二结合位点的IL-17RC亲和力是174±3nM。如果IL-17A最初被IL-17RC捕获,则第二IL-17RA以162±29nM亲和力结合现有的IL-17RC-IL-17A复合物;第二IL-17RC对现有的IL-17RC-IL-17A复合物的结合亲和力仅是8.0±0.5μM。
对于IL-17F观察到类似的模式,其对IL-17RC(4.4±0.2nM)具有比对IL-17RA(292±19nM)更高的亲和力。鉴于不同的亲和力,似乎IL-17F最初可能被IL-17RC捕获;一旦结合,IL-17RA对IL-17RC-IL-17F复合物的亲和力是23.8±3μM。相比而言,IL-17RA和IL-17RC对预先形成的IL-17RA-IL-17F和IL-17RC-IL-17F复合物的结合亲和力分别如此之弱,使得它在用于这些实验的浓度范围内不能准确地计算。因而,这些发现清楚地表明,IL-17A或IL-17F对IL-17RA或IL-17RC的结合会促进第二受体结合位点与不同受体的优先结合,从而形成异二聚的受体复合物。
IL-17RA与IL-17RB一起参与IL-17E(也称作IL-25)信号传递(23)。IL-25促进Th2炎性应答,并与IL-17A和IL-17F具有大约~20%同一性。结合实验已经证实,尽管IL-25以高亲和力结合IL-17RB,但它对IL-17RA不具有表观亲和力(23-25)。我们假定,在IL-25被IL-17RB捕获以后,仅IL-17RA可以结合IL-25。为了测试该假设,我们将IL-17RB固定化在SPR芯片上,捕获IL-25,并测量IL-17RA对IL-17RB-IL-25复合物的亲和力。IL-17RA以14.1±2.4μM亲和力结合IL-17RB-IL-25复合物,这支持了我们的假设(图3)。在最高达50μM的浓度下,在IL-17RA和IL-25之间,或在IL-17RB-IL-25复合物和第二IL-17RB分子之间,没有观察到相互作用。与IL-17A和IL-17F的结合数据一起,这些结果指示,变构效应和/或受体之间的相互作用可以介导异二聚复合物的形成。
为了进一步阐述该概念,我们将第二IL-17RA分子模型化,以形成假定的2∶2受体-细胞因子复合物(图3B)。假定第二受体以与第一受体相同的方式进行结合,IL-17RA D2的底部将会非常接近第二IL-17RA的D2(图3B,虚线框)。在2个IL-17RA分子结合IL-17F的情况下,在一个IL-17RA的C-C’环上的His212将与第二IL-17RA的His212碰撞。该潜在的相互作用位点可能允许受体调节它们的配对。空间碰撞可能造成第二相同受体的减小的亲和力,或有利的受体-受体相互作用可能稳定化异二聚的受体复合物。我们没有排除同二聚的受体复合物在某些条件下可以在细胞上形成的可能性,但是,我们的数据证实,受体异二聚体可能是优势的信号传递物质。
实施例5:IL-17RA起共同受体的作用
IL-17RA与IL-17A的结合亲和力是IL-17F的约100倍。IL-17A和IL-17F具有约50%同一性,将保守残基映射到IL-17F的结构上,会揭示在受体结合槽周围的可变残基的马蹄形环(图4)。大多数IL-17RA C′-C环相互作用是由在IL-17A和IL-17F分子之间不同的残基形成的,而N-端区域和IL-17RA D2F-G环相互作用主要涉及保守残基。我们在这里报道,IL-17RA的胞外区也可以结合IL-17RB-IL-25复合物,且最近证实,IL-17RD可以与IL-17RA相互作用,以介导IL-17A信号传递(26)。鉴于IL-17RA与不同的IL-17家族成员的这种结合,我们推测,IL-17RA可能充当共有受体,其与在I类细胞因子受体复合物中使用的那些类似(27)。为了研究该可能性,我们将在所有IL-17家族成员之间保守的残基映射到IL-17F表面上。分析这些残基在IL-17RA-IL-17F复合物中的位置,似乎合理的是,IL-17RA用D1结构域的N-端区域和D2结构域的F-G环接触这些保守残基(图4C)。相比而言,IL-17RA可能通过用C-C’环接触非保守的细胞因子残基来调节对每种细胞因子的特异性(图4C)。然后共同地,IL-17RA似乎使用交叉反应性策略,其基于保守接触点子集(在不同接触点的背景下)与几种不同的IL-17细胞因子的交叉反应性。这类似于共有的p75受体用于识别不同的神经营养因子配体28和链的策略,其不同于例如gp130和gc链与不同的四螺旋细胞因子形成在很大程度上不同的分子相互作用的交叉反应性所用的机理(27)。
实施例6:半胱氨酸-结生长因子的受体结合模式
受体-半胱氨酸-结生长因子配体复合物(诸如神经生长因子(NGF)(28-30)、血管内皮生长因子(VEGF)(31)、2种神经胶质细胞衍生的神经营养因子(GDNF)家族成员(32)和其它因子)的几种晶体结构;这些结构可以充当由IL-17RA介导的配体结合模式的指导性对比物(图5)。在NGF与p75神经营养因子受体(p75NTR,一种死亡受体家族成员)结合的复合物中(28,30),所述受体与IL-17RA不具有结构相似性;但是,象IL-17RA一样,p75NTR在配体二聚体界面的凹陷槽内结合NGF(图5B)。在TrkA与NGF的复合物中(29,33),在TrkA中的免疫球蛋白(Ig)-结构域(其在结构上与IL-17RA的FnIII结构域相关)被用于配体结合。但是,TrkA的Ig-结构域以末端结合在NGF的‘鞍状物’(由NGFβ-片层形成)中的扁平面;因而结合模式是不同的(图5C)。令人感兴趣地,NGF-p75NTR复合物已经被报道为1∶2和2∶2复合物,它们可能分别表示同二聚的p75信号传递复合物的部分和完整形式(28,30)。但是,在该情况下,同二聚的NGF配体结合2个相同的p75分子,因而不需要对称的二聚配体异二聚化2个不同受体的结构机理。
实施例7:人IL-17RC或人IL-17RA结合
生物素化的细胞因子与转染的细胞的结合。用编码人IL-17RA、人IL-17RC或这两种受体的表达载体转染幼仓鼠肾(BHK)细胞,并评估它们结合生物素化的人IL-17A、人IL-17F及其变体(包括本文所述的拮抗剂)的能力。用依地酸收获细胞,计数,并在染色培养基(SM)中稀释至107细胞/ml,所述染色培养基是:HBSS+1mg/ml牛血清白蛋白(BSA)、10mM HEPES和0.1%叠氮化钠(w/v)。将不同浓度的生物素化的人IL-17A、人IL-17F和其它目标蛋白与所述细胞一起在冰上温育30分钟。30分钟以后,用SM洗掉过量的蛋白,用与藻红蛋白缀合的链霉抗生物素蛋白(SA-PE)的1∶100稀释液在冰上温育细胞30分钟。洗掉过量的SA-PE,并通过流式细胞术分析细胞。根据染色的平均荧光强度,定量结合的量。
生物素化的细胞因子与人外周血单核细胞(PBMC)的结合。通过Ficoll密度梯度离心,从全血制备PBMC。用生物素化的IL-17A或IL-17F或目标蛋白(1μg/ml)以及荧光染料缀合的抗体(其抗特定的细胞表面蛋白,用于辨别不同的白细胞谱系),同时温育107细胞/ml的PBMC。这些标志物包括CD4、CD8、CD19、CD11b、CD56和CD16。洗掉过量的抗体和细胞因子,如上所述通过与SA-PE一起温育,检测特异性的细胞因子结合。通过流式细胞术,分析样品。
特异性结合的抑制。如上文所讨论的,进行结合研究,但是在结合反应中包括过量的未标记的人IL-17A和IL-17F或过量的未标记的目标蛋白(诸如本文所述的蛋白)。在使用BHK细胞的研究中,未标记的蛋白的量在一定浓度范围内变化,并评价了未标记的IL-17A和目标蛋白与IL-17A和IL-17F竞争结合IL-17RC和IL-17RA的能力。
实施例8:鼠NIH3T3细胞应答人IL-17A和IL-17F
如在Blumberg等人(2001)Cell 104:9-19中所述,使用Kz142腺病毒颗粒转染鼠NIH3T3细胞,所述Kz142腺病毒颗粒含有:共有NF-κB结合位点、人免疫缺陷病毒-1长末端重复序列的串联NF-κB结合位点、2个拷贝的胶原酶AP-1元件和单个拷贝的连接到萤光素酶报告盒中并置于pACCMV.pLpA腺病毒穿梭载体中的c-Jun TRE。
在用腺病毒颗粒报告物温育过夜以后,在含有0.28%BSA的无血清的培养基中进行处理(例如,使用IL-17A、IL-17F或其它目标蛋白)。去除腺病毒颗粒和培养基,并施用适当的剂量。在37℃和5%CO2下温育4小时,然后去除培养基,裂解细胞15分钟,并使用萤光素酶测定系统和试剂(Cat.#e1531Promega,Madison,WI)和微量培养板光度计,测量平均荧光强度(MFI)。也可以制备稳定的细胞系。稳定的和/或短暂的细胞系可以用于评价本文所述的蛋白的活性。
实施例9:IL-17A在人外周血单核细胞中诱导升高水平的IFNγ和TNFα
通过Ficoll密度梯度离心,纯化人外周血单核细胞(PBMC),然后在单独的培养基、50ng/ml抗-人CD3抗体或50ng/ml抗-人CD3抗体+1μg/ml抗-人CD28抗体的组合中,在37℃温育过夜。建立这些条件中的每一种的重复培养物,并施用:无细胞因子、25ng/ml人IL-17A、25ng/ml人IL-17F或不同浓度的目标蛋白(例如在细胞因子存在下)。在温育24小时以后,从每种培养物收获上清液,并使用B-D Bioscience的人Th1/Th2细胞计数珠阵列(CBA),测定细胞因子含量。我们预期,与没有加入细胞因子的培养物或接受IL-17F的培养物相比,用抗-CD3或抗-CD3+抗-CD28刺激并补充了IL-17A的培养物含有显著升高水平的IFHγ和TNFα。可以评价目标蛋白抑制IFNγ和TNF α的IL-17A诱导的能力。
实施例10:小鼠胶原诱导的关节炎(CIA)模型
小鼠胶原诱导的关节炎(CIA)模型可以用于评价药物(诸如本文所述的蛋白)治疗人关节炎的治疗潜力。将8-10周龄雄性DBA/IJ小鼠(Jackson Labs;每只25-30g)用于这些研究。在第21天,给动物真皮内地尾部注射100μL 1mg/ml的鸡I I型胶原(配制在完全弗氏佐剂中),3周后,在第0天,给小鼠施用相同注射,但是在不完全弗氏佐剂中制备。在第二次胶原注射以后,动物开始表现出关节炎的症状,大多数动物在1-2周内出现炎症。通过使用测径器测量爪厚度,并且对每只爪分配临床评分(0-3),评价每只爪的疾病程度:0=正常,0.5=脚趾发炎,1=轻度爪发炎,2=中度爪发炎,和3=重度爪发炎,如下面所详述的。
在该模型中,疾病的发病率通常是95-100%,在使用40只动物的研究中,通常可以看到0-2个无应答者(在6周的观察之后确定)。注意,随着炎症开始,通常可出现短暂的不稳定的低级爪或者脚趾炎症。由于这个原因,在显著的、持续的爪肿大已经出现之前,不认为动物已经患病。
每天观察所有的动物,以评价它们的爪的疾病状态,其做法是,对每只爪分配定量的临床评分。每天,根据临床疾病状况,对每只动物的4只爪进行评分。为了确定临床评分,认为爪具有三个区带:脚趾、爪自身(脚或足)以及脚腕或踝关节。观察这些区带的炎症的程度和严重性,包括:观察每个脚趾的肿大;破裂的趾甲或趾发红;注意任何爪的水肿或发红的任何迹象;观察肌腱或骨的任何精细解剖学分界的消失;评价脚腕或踝的任何水肿或发红;并且注意炎症是否沿腿向上朝近身体端延伸。爪的评分1、2、3首先是基于对严重性的整体印象,其次是基于累及了多少区带。
治疗:将确立的疾病定义为1或更高的爪炎症的定量评分。一旦出现确立的疾病,则记录日期,将其作为该动物患“确立的疾病”的第一天,并开始治疗。用PBS,或用不同剂量的目标蛋白,每隔一天腹膜内地治疗小鼠,共5个剂量:150μg、75μg、25μg和10μg。
在实验期间,收集血液,以监测抗-胶原抗体的血清水平以及血清免疫球蛋白和细胞因子水平。在它们的最后一次(第5次)治疗以后48小时(疾病开始以后大约10天),将动物安乐死。收集血液用于血清实验,将所有爪收集入10%NBF中用于组织学实验。收集血清,并在-80℃冷冻,用于免疫球蛋白和细胞因子测定。治疗的小鼠中临床评分严重性的剂量依赖性的显著降低指示了,所述蛋白在该实验系统中的生物学效应。
实施例11:其它疾病模型
设计炎性肠病(IBD)模型来证实,与来自健康对照的组织相比,培养的来自IBD患者的肠组织产生更高水平的炎性介质。炎性介质(包括、但不限于IL-1β、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-12、IL-13、IL-15、IL-17A和F、IL-18、IL-23、TNF-α、IFN-γ、MIP家族成员、MCP-1、G-和GM-CSF等)的这种增强的产生通过它们对活化的炎症途径和下游的效应细胞的影响,促进了与IBD(诸如克罗恩氏病(CD)和溃疡性结肠炎(UC))有关的症状和病理学。这些途径和组分然后导致在体内观察到的组织和细胞损伤/破坏。因此,该模型可以模拟IBD的这个增强的炎性介质的方面。此外,当在这些炎性组分的存在下培养来自健康对照或来自人肠上皮细胞(IEC)系的肠组织时,可以观察到炎症途径信号传递以及组织和细胞损伤的证据。
在体内对人IBD有效的治疗剂将通过抑制和/或中和炎性介质的产生和/或存在,在上述离体或IEC模型中起作用。
在该模型中,从IBD患者,或从接受肠活组织检查、重新切片的健康对照,或从死后组织标本,收集人肠组织,并使用Alexakis等人(Gut53:85-90;2004)的改进方案进行处理。在无菌条件下,用大量PBS轻柔地清洗样品,随后在完全组织培养基(加入抗生素,以防止细菌过度生长)存在下,培养切碎的组织切片。用下述之一处理来自相同切碎的组织库的样品:媒介物(PBS);重组人(rh)IL-17A;rhIL-17F;或rhIL-17A+rhIL-17F。另外,可以不用或用IL-17A、IL-17F、IL-17B、IL-17C、IL-17D和IL-17E的拮抗剂单独地或组合地处理这些样品。对于使用人IEC系的研究,遵循该实验方案,但是从现有储备物传代细胞。在不同的培养时间(1h至几天)以后,收集上清液,并分析炎性介质(包括上面列出的那些)的水平。在来自IBD患者的样品中,或在用rhIL-17A和/或F处理的样品中,与未处理的健康对照组织样品相比,炎性细胞因子和趋化因子的水平升高。可以评价目标蛋白的减少炎性介质产生(并因而在人IBD中有效)的能力。
可以在干眼病的小鼠模型中评价目标蛋白。可以如下在小鼠中诱导干眼:皮下注射东莨菪碱,然后将小鼠放入环境受控的室中。可以控制所述环境受控的室的相对湿度、温度和通气量。参见,例如,Barabino等人,Invest.Ophth.Vis.Sci.,46:2766-71,2005。可以使用各种小鼠品系。它们包括,例如,C57BL/6、BALB/c、NZB/W和MLR/lpr、MLR/+。也可以使用其它动物(例如,兔、大鼠、猴、狗和猫)作为干眼病模型。参见例如,Nguyen和Peck,Ocul.Surf.,7(1):11-27,2009(包括表1),和Barabino和Dana,Invest.Ophth.Vis.Sci.,45(6):1641-46,2004。
作为实例,通过连续暴露于环境受控的室中的干燥环境(其具有小于30%(通常大约19%)的湿度、高通气量(通常大于约15升/分钟)和恒定温度(大约22℃)),可以在正常的健康的6-10周龄雌性C57BL/6小鼠中诱导干眼。还用东莨菪碱处理置于该室中的小鼠,以抑制泪液分泌。每48小时,将1/4的持续释放透皮东莨菪碱贴剂(Novartis,SummitNJ)应用于小鼠的脱毛的尾巴中段,或者,可以注射东莨菪碱,例如,750μg,每天2次皮下注射。环境受控的室和东莨菪碱的组合在相对短的时间范围(大约2-4天)内产生严重的干眼。在疾病发作以后,可以在这些条件下用目标蛋白治疗小鼠7-14天,并与安慰剂或媒介物治疗的对照相对比。可以监测和评价小鼠的干眼,例如,通过:(a)评估泪水产生;(b)角膜荧光素染色,其是角膜表面损伤的一种标志物;(c)评估上结膜和下结膜的杯形细胞密度;(d)一般眼科检查,例如,结膜上皮形态学;(e)角膜表面的扫描电子显微镜检查;和(f)免疫组织化学。
实施例12:类风湿性关节炎(RA)和骨关节炎(OA)模型
该模型设计用于证实,与来自健康对照的培养物/外植物相比,来自具有RA和OA的患者的人滑液培养物(包括滑液巨噬细胞、滑液成纤维细胞和关节软骨细胞)和外植物产生更高水平的炎性介质。炎性介质(包括、但不限于制癌蛋白M、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-15、IL-17A和F、IL-18、IL-23、TNF-α、IFN-γ、IP-10、RANTES、RANKL、MIP家族成员、MCP-1、G-和GM-CSF、一氧化氮等)的这种增加的产生通过它们对活化的炎症途径和下游的效应细胞的影响,促进了与RA和OA有关的症状和病理学。这些途径和组分然后导致炎性浸润、软骨和基质损失/破坏、骨丢失、以及前列腺素和环加氧酶的上调。因此,该模型可以在体外和离体实验中模拟RA和OA的破坏性炎症方面。此外,当在几种此类炎症组分(例如制癌蛋白M、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17A和F、IL-15等)存在下培养来自健康对照的外植物和滑液培养物时,可以观察到炎症途径信号传递。在体内对人RA有效的治疗剂可通过抑制和/或中和炎性介质的产生和/或存在,在上述体外和离体模型中起作用。
在该模型中,从具有RA、OA的患者,或从接受关节置换的健康对照,或从死后组织标本,收集人滑液外植物,并使用Wooley和Tetlow(Arthritis Res 2:65-70,2000)和van′t H等人(Rheumatology39:1004-1008,2000)的改进方案进行处理。还研究了滑液成纤维细胞、滑液巨噬细胞和关节软骨细胞的培养物。用下述之一,处理重复样品:媒介物(PBS);重组人(rh)IL-17A;rhIL-17F;或rhIL-17A+rhIL-17F;并且一些样品含有制癌蛋白M、TNF-α、IL-1、IL-6、IL-17A、IL-17F和IL-15的不同组合。另外,可以在目标蛋白存在或不存在下评价它们。在不同的培养时间(1h至几天)以后,收集上清液,并分析炎性介质(包括上面列出的那些)的水平。在来自具有RA或OA的患者的样品中,或在用rhIL-17A和/或F(单独地或与其它炎性细胞因子组合地)处理的样品中,与未处理的健康对照外植物或未处理的细胞培养物相比,炎性细胞因子和趋化因子的水平升高。可以评价目标蛋白的减少炎性介质产生(并因而在人RA和OA中有效)的能力。
实施例13:G-CSF、IL-6和IL-8的诱导
用人IL-17A或用人IL-17F处理的人小气道上皮细胞(SAEC)可以表现出G-CSF、IL-6和IL-8的剂量依赖性的诱导,例如,通过评价处理后48小时的细胞上清液。可以评价目标蛋白的抑制该诱导的能力。
实施例14:人类风湿性关节炎(“RA”)和骨关节炎(“OA”)样品
这些模型设计用于证实,与来自健康对照的培养物/外植物相比,来自具有RA和OA的患者的人滑液培养物(包括滑液巨噬细胞、滑液成纤维细胞和关节软骨细胞)和外植物产生更高水平的炎性介质,所述炎性介质又可以促进胞外基质组分(例如骨、软骨等)的降解,这是这些疾病的标志。另外,下述的共培养模型设计用于证实,在RA/OA滑液中存在的炎性介质和/或活化的T细胞也可以导致更大的炎症和基质降解。
炎性介质(包括但不限于制癌蛋白M、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-15、IL-17A和F、IL-18、IL-23、TNF-α、IFN-γ、IP-10、RANTES、RANKL、MIP家族成员、MCP-1、MMP-9、G-和GM-CSF、一氧化氮等)的这种增加的产生通过它们对活化的炎症途径和下游的效应细胞的影响,促进与RA和OA有关的症状和病理学。这些途径和组分然后导致炎性浸润、软骨和基质损失/破坏、骨丢失、以及基质金属蛋白酶、前列腺素和环加氧酶的上调。因此,这些模型可以在体外和离体实验中模拟RA和OA的破坏性炎症方面。此外,当在外源地添加的炎性组分(例如制癌蛋白M、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17A和F、IL-15等)存在下,或者在来自RA患者的滑液(其内源地含有炎性组分)存在下,培养来自健康对照的外植物和滑液培养物时,可以观察到炎性和降解性途径信号传递。在体内对人RA有效的治疗剂将通过抑制和/或中和炎性介质的产生和/或存在,在上述体外和离体模型中起作用。
在这些模型中,从具有RA、OA的患者,或从接受关节置换的健康对照,或从死后组织标本,收集人滑液外植物,并使用Wooley和Tetlow(Arthritis Res 2:65-70,2000)和van′t H等人(Rheumatology39:1004-1008,2000)的改进方案进行处理。还研究了滑液成纤维细胞、滑液巨噬细胞和关节软骨细胞的培养物。用下述之一,处理重复样品:媒介物(PBS);重组人(rh)IL-17A;rhIL-17F;或rhIL-17A+rhIL-17F;并且一些样品含有制癌蛋白M、TNF-α、IL-1、IL-6、IL-17A、IL-17F和IL-15的不同组合。用活化的人T细胞,或来自健康对照或具有RA或OA的患者的滑液,处理分开的样品组。在不同的培养时间(1h至几天)以后,收集上清液和细胞,并分析炎性介质和软骨/骨/基质生物标志物(包括上面列出的那些)的水平。可以用目标蛋白处理样品,并评价其减少炎性介质和软骨/骨/基质降解介质的产生(并因而在人RA和OA中有效)的能力。
实施例15:单链人IL17A:IL17F异二聚体
在WAVE装置中,在CHO DXB11细胞和细胞培养物中,通过适当的单链构建体的表达,产生重组人IL17A:IL17F异二聚体蛋白或重组IL17A:IL17F-变体。一种构建体包含通过(G4S)3连接物相连的在N-端的人IL-17A序列和在C-端的IL-17F序列;另一种示例性的构建体包含通过(G4S)3连接物相连的在N-端的人IL-17A序列和在C-端的IL-17F-变体序列。可以在C-端包含His标签,用于产物捕获。US 20080241138中描述了一种示例性的纯化方法。简而言之,它可以包括酸沉淀步骤、过滤、随后的色谱法。例如,收获大约10L的条件培养基,并使用0.2μm过滤器无菌过滤。通过在搅拌下加入醋酸,将培养基调节至pH5.0。在沉淀后,再次通过两阶段0.8至0.2微米过滤器,过滤pH经调节的培养基。然后可以对培养基进行在SP Fast Flow树脂上的阳离子交换色谱法,并用盐梯度洗脱。然后可以对峰级分进行IMAC色谱法,例如,使用5mL
Figure BDA00001688831200701
IMAC柱(GE Healthcare)。在用咪唑洗脱以后,可以对峰级分进行尺寸排阻色谱法,例如,在
Figure BDA00001688831200702
200上。然后可以合并峰级分,并使用。可以通过蛋白印迹分析(例如,使用抗-His标签抗体)和/或通过SDS-PAGE(使用考马斯凝胶染色),评价级分。
实施例16:IL-17RA和IL-17F的表达和纯化
将人IL-17RA的天然信号肽和胞外区(残基1-286)克隆入
Figure BDA00001688831200703
表达载体pVLAD637中。在悬浮的293GnTI-细胞中瞬时表达重组蛋白,所述细胞在37℃下培养在补充了1%胎牛血清(FBS)和10mM丁酸钠的PRO293TM培养基(Lonza)中。将具有C-端六-His标签的全长IL-17F克隆入pAcGP67-A表达载体(BD Biosciences)中,并由High Five昆虫细胞分泌所述蛋白,所述昆虫细胞在27℃培养在INSECT XPRESSTM培养基(Lonza)中。混合含有IL-17RA和IL-17F蛋白的上清液,并浓缩,然后进行Ni-亲和纯化。通过内切糖苷酶-H处理,将IL-17RA蛋白去糖基化,并使用3C-蛋白酶和羧肽酶A(Sigma-Aldrich),切掉IL-17RA和IL-17F的纯化标签。如Walter等人(38)所述,使用二甲胺-硼烷复合物和甲醛,对所述蛋白复合物进行还原性赖氨酸甲基化。使用在10mMHEPES pH7.4和150mM NaCl中平衡的
Figure BDA00001688831200704
200尺寸排阻柱(GEHealthcare),进一步纯化IL-17RA-IL-17F复合物。将含有IL-17RA-IL-17F复合物的级分浓缩至约15mg/ml,用于结晶试验。
如以前所述(39),用下述改进方案制备硒代-甲硫氨酸(SeMet)标记的IL-17RA蛋白。在补充了FBS的DMEM培养基(Invitrogen)中,培养未转染的贴壁的293GnTI-细胞。在用磷酸盐缓冲盐水单次洗涤以后,更换培养基为不含Met和Cys的DMEM(Invitrogen),其补充了40mg/l L-Cys、45mg/l硒代-L-Met、2%FBS、L-谷氨酸盐、丙酮酸钠、IL-17RA BacMam病毒和10mM丁酸钠。使表达进行72小时。将IL-17RA-SeMet蛋白上清液与IL-17F混合,并如上所述进行纯化。
对于结合实验,基本上如上所述,表达和纯化蛋白。由293s GnTI-细胞表达IL-17RA、IL-17RB和IL-17RC胞外结构域,它们具有和不具有C-端Bi rA连接酶标签。表达具有额外的C-端Fc标签的IL-17RC,该标签在尺寸排阻色谱法之前用3C-蛋白酶切掉。由High Five细胞表达IL-17A、IL-17F和IL-25细胞因子,它们具有C-端六-Hi s标签。使用BirA连接酶,对蛋白进行酶促生物素化,并通过尺寸排阻色谱法进行纯化。
实施例17:结晶和x-射线数据采集
最初通过悬滴蒸汽扩散,在10%PEG6000和0.1M n,n-二(羟乙基)甘氨酸pH 9.0中生长IL-17RA-IL-17F复合物。在PEG6000(4-14%)和0.1M CAPSO缓冲剂(pH9.1-9.3)中生长优化的天然的和SeMet蛋白复合物晶体,并将20mM CaCl2或10mM CaCl2和1.5%w/v三甲胺N-氧化物二水合物直接地加入蛋白-沉淀物滴中。通过将晶体浸泡在补充了0.5mM K2PtCl4和2%乙二醇的孔溶液中6小时,制备重金属衍生物。在数据采集之前,在孔溶液+20-25%乙二醇中冷冻保护晶体,并冷却至100K。所述晶体属于空间群P41212,且具有约171、171、
Figure BDA00001688831200711
的晶胞尺寸。在Stanford Synchrotron Radiat ion Lightsource(SSRL)束线9-2(Stanford,CA)收集初始的天然数据集。在SSRL束线11-1,收集Pt-衍生物和SeMet数据集。在Advanced Photon Source(APS)束线ID-23D(Argonne,IL),收集更高分辨率的天然数据集。使用程序Mosf lm40,将所有数据编入索引和整合,并用来自CCP4套件的SCALA进行尺度分析(41)。衍射是各向异性的,且还使用衍射各向异性服务器(42),对初始的天然数据集进行椭圆形截断和各向异性尺度分析,从而获得尺度分析为3.4、3.4和的数据集。
实施例18:结构测定和精化
使用程序Phaser43,使用以前测定的
Figure BDA00001688831200713
IL-17F结构作为模型(PDB ID 1JPY)(7),测定单个IL-17F同二聚体的分子替换方案。初始的图显示了在IL-17F二聚体的一侧上的额外密度,这提示了IL-17RA的结合位点。在程序Sharp(44)中,通过具有反常散射的单一同晶置换(SIRAS),使用K2PtCl4衍生物计算相。假定71%溶剂,并包括来自IL-17F分子替换的部分模型(对于20轮中的10轮),计算密度修饰图。使用程序Coot(45),将IL-17RA主链的部分模型手工地构建入该图中。
使用在CCP4套件中的程序FFT,通过快速傅里叶变换(FFT),计算IL-17RA Met残基的位置,以产生反常差异图。由于SeMet数据集与天然的数据集是不同态的,并且所述信号太弱不足以通过单个反常差异(SAD)定相方法确定位点的位置,因此,使用部分地构建的模型作为SeMet数据集的分子替换模型,并将计算的相用于发现硒鎓峰。定位了潜在的6个SeMet残基中的3个,它们对应着IL-17RA Met159、Met166和Met218。除了预测的Asn-连接的糖基化位点和二硫键以外,这些Met位置被用于寄存多肽密度,并完成构建初始的IL-17RA模型。使用程序Phenix46进行坐标和B-因子精化的迭代循环,所述程序与在Coot中的手工模型构建相交。模型构建的最初几轮使用通过程序CNS(47)计算出的B-因子锐化的σA-加权分期的组合图。使用分别为22.7%和25.3%的Rfactor和Rfree,将最终的模型精制为
Figure BDA00001688831200721
在不对称的单元中,存在一个IL-17RA-IL-17F复合物。所述模型包括在IL-17RA链的位置43处的二甲基-赖氨酸、在IL-17RA链上的5个单N-乙酰基葡糖胺(GlcNAc)位点、具有在IL-17F链B上的2个GlcNAc残基的一个位点和钙离子。使用程序PROCHECK48和WHAT_CHECK(49)来评估最终的模型的几何学。使用CCP4套件程序Contact和Areaimol来分别测定界面接触点和埋藏的表面积。使用程序Pymol(50)产生所有结构图。
实施例19:亲和力测量
Figure BDA00001688831200722
T100(GE Healthcare)上通过表面等离子共振(SPR),计算结合亲合力。将C-端生物素化的IL-17受体偶联至固定化在SA或CM4-传感器芯片(GE Healthcare)上的链霉抗生物素蛋白上。以等价的固定化密度,捕获无关的、生物素化的蛋白,作为对照流动池。为了测量第二受体结合相互作用,首先将细胞因子捕获至固定化的受体上,随后进行第二受体注射。使用低偶联密度(200-400RU)和过量的细胞因子浓度来优化与单个受体结合的细胞因子同二聚体的数目。在每个循环之间,使用3M MgCl2,再生表面。对于动力学实验,使用50μl/min的流速。使用
Figure BDA00001688831200731
T100评价软件2.0版(GE Healthcare),分析数据。将亲和力报告为至少2个独立实验的平均值±平均值标准误差(s.e.m.)。
实施例20
分析了与IL-17RA结合的IL-17F的结构。
Asn89在IL-17A和IL-17F之间是保守的,且在链A中,与IL-17RA主链在位点3的槽中形成氢键。置换(例如,用丙氨酸置换)将去除相互作用。
在链A中的Gln-95在位点2的槽中产生一些疏水相互作用。用小的残基(诸如丙氨酸)进行置换,可以破坏相互作用,用大的基团(例如色氨酸)进行置换,可以阻断IL-17RA的环插入。
在IL-17F(SEQ ID NO:12)的链B中的Arg37:Arg37与IL-17RA形成潜在的氢键和盐桥,且位置41是丝氨酸,尽管侧链不能可靠地建立模型。在Arg37处的丙氨酸会破坏氢键和盐桥。IL-17A在与Arg37相对应的位置处不具有带电荷的残基,但是在SEQ ID NO:2的位置37(对应着SEQ ID NO:12的位置39)处具有赖氨酸。将在IL-17F(SEQ ID NO:12)的位置37处的带电荷残基或IL-17A(SEQ ID NO:2)的Lys-37或Arg38置换为丙氨酸残基,可以用于降低对受体的亲和力。也可以用具有相反电荷的残基(例如,谷氨酸或天冬氨酸)置换这些位置。
在链B中的Arg42、Arg47和Arg102是保守的精氨酸残基。在IL-17RA-IL-17F复合物中,这些精氨酸残基可以形成在位点3(Arg42和Arg47)和位点1(Arg102)中的氢键和盐桥。由于Arg42和Arg47处于类似的环境中,它们可以一起被靶向。任何一个、两个或所有三个可以被置换,例如,在相同的分子中,例如,被不带电荷的残基或酸性残基置换。另外,在IL-17A的背景下,SEQ ID NO:2的Arg38可以被置换,例如,与对应于Arg47和Arg102的位置组合地被置换。
在链B中的Tyr63在6种IL-17细胞因子中的4个之间是保守的,且在另外2种中是疏水的。Tyr63产生广泛的疏水相互作用,包括与埋入位点1的中央的Trp 31产生疏水相互作用。Tyr 63还与其它位点1的残基形成潜在的氢键。可以使用丙氨酸置换来破坏相互作用,且可以用使用带电荷的残基(例如,赖氨酸)的置换来封闭槽。
在链B中的Val68(在IL-17A中的Trp)与受体在位点2处形成疏水相互作用。用例如长的极性侧链(例如谷氨酰胺)置换Val68,可以破坏环插入。
在链B中的Phe111在位点1的槽的顶部形成疏水相互作用。丙氨酸置换和/或与Arg102置换组合的置换,可以破坏在结合界面处的这些相互作用。
另外,获得了表3中的观察结果(参照IL-17F和SEQ ID NO:12,鉴别残基)。
表3
  列1   列2   列3   列4
  链:残基   位点   IL-17RA结合时被埋藏   到IL-17RA的距离
  A:MET25   1   0.3   3.33
  B:ILE29   1   0.3   3.95
  B:ILE31   1   0.14   3.08
  B:TRP58   1   0.22   3.39
  B:ASN61   1   0.08   4.76
  B:TYR63   1   0.49   3.11
  B:PRO64   1   0.28   3.16
  B:SER65   1   0.22   4.23
  B:VAL100   1   0.08   4.26
  B:ARG102   1   0.45   2.72
  B:HIS104   1   0.32   3.27
  B:VAL109   1   0.26   4.53
  B:PHE111   1   0.14   2.84
  A:ILE93   2   0.02   5.24
  A:GLN94   2   0.05   4.39
  A:GLN95   2   0.25   2.8
  A:GLU96   2   0.46   3.49
  A:LEU117   2   0.06   5.14
  B:GLN36   2   0.29   3.74
  B:ARG37   2   0.41   2.47
  B:SER41   2   0.72   3.15
  B:ASN43   2   0.46   2.92
  B:GLU45   2   0.14   3.36
  B:TYR54   2   0.23   3.54
  B:VAL56   2   0.41   3.59
  B:VAL68   2   0.42   3.34
  A:LEU75   3   0.34   4.02
  A:ILE86   3   0.45   3.97
  A:SER87   3   0.02   4.56
  A:ASN89   3   0.46   2.97
  A:VAL91   3   0.08   4.5
  A:VAL125   3   0   4.22
  A:PRO127   3   0.2   3.23
  A:VAL128   3   0.19   3.41
  A:ILE129   3   0.23   4
  A:HIS130   3   0.43   3.21
  A:HIS131   3   0.3   3.08
  A:VAL132   3   0.42   3.56
  B:ARG42   3   0.27   2.91
  B:ILE44   3   0.01   4.42
  B:ARG47   3   0.07   2.75
  A:LYS115   1和2   0.22   4.15
  B:GLU66   1和2   0.56   3.57
  B:MET40   2和3   0.55   3.74
列3提供了结合IL-17RA时被埋藏的侧链溶剂可及表面积(SASA)的分数,按照未折叠状态的SASA标准化。列4提供了从残基中的任何侧链原子至IL-17RA中的任何原子的最小距离(以埃计算)。
实施例21:通过酸-碱拉链形成的IL-17异二聚体:
将几种突变的IL-17细胞因子二聚体蛋白设计成包含2个不同亚基序列的异二聚体。制备这样的异二聚体的一个方案是,将每个亚基分别与2个异二聚的拉链序列之一(例如,一对酸-碱拉链之一)融合。参见,例如,O’Shea等人,Curr Biol.(1993),3(10):658-67。在该实施例中,表达具有C-端标签的一个IL-17A亚基,该标签含有酸性序列和六组氨酸标签。表达具有C-端标签的另一个IL-17A亚基,该标签含有碱性序列和六组氨酸标签。这些亚基的序列如下:
IL-17A-酸拉链:
GITIPRNPGCPNSEDKNFPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNRSTSPWNLHRNEDPERYPSVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMN SVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPIVHHVASGGGGSRGGLEVLFQGPEFGGSTTAPSAQLEKELQALEKENAQLEWELQALEKELAQHHHHHH(SEQ ID NO:17)
IL-17A-碱拉链:
GITIPRNPGCPNSEDKN FPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNRSTSPWNLHRNEDPERYPSVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMNSVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPIVHHVASGGGGSRGGLEVLFQGPEFGGSTTAPSAQLKKKLQALKKKNAQLKWKLQALKKKLAQHHHHHH(SEQ ID NO:18)
将所述构建体共转染入293细胞中,并回收蛋白。
实施例22:通过单链融合形成的IL-17异二聚体
制备异二聚体的另一个方案是,使用柔性肽连接物共价地连接2个亚基,并将它们表达为单个多肽链。单链IL-17A分子的一个实例如下:
GITIPRNPGCPNSEDKNFPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDY YNRSTSPWNLHRNEDPERYPSVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMNSVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPIVHHVASGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGITIPRNPGCPNSEDKNFPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNRSTSPWNLHRNEDPERYPSVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMNSVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPIVHHVASHHHHHH(SEQ ID NO:19)
在293细胞中表达该蛋白。在非还原凝胶上运行来自所述细胞的上清液,并使用抗-六组氨酸抗体进行蛋白印迹分析。大部分Hi s-标记的蛋白迁移至与单链蛋白的单体形式相对应的分子量(~35kDa)处。
实施例23:IL-17活性的测定
根据Fossiez等人,J.Exp.Med.183(6):2593-603(1996)的方法,在基于细胞的功能测定中,评价了对照IL-17A和IL-17F蛋白和突变型IL-17A和IL-17F蛋白。简而言之,以1x105细胞/孔的浓度,在96-孔平板中,在含有10%FBS的DMEM中,继代培养MRC-5人胚胎成纤维细胞。以0.1-10,000ng/mL的终浓度,将在PBS(pH7.4)中的对照蛋白和目标蛋白加入各个孔中。将细胞温育另外48小时。然后使用ThermoScientific Human IL-6Screening Set(目录号ENESS0005),通过ELISA测量上清液中的IL-6浓度。使用该测定,观察到IL-17A和IL-17F对照蛋白具有在公开的范围内的EC50:IL-17A的EC50为1-10ng/mL,IL-17F的EC50为50-100ng/mL。
实施例24:IL-17A和IL-17F中的单突变
在IL-17A/IL-17A二聚体和IL-17F/IL-17F二聚体的两个亚基中产生单突变,即,所产生的蛋白具有2个相同亚基,每个亚基含有单突变。表4和5列出了使用在实施例23中描述的测定观察到的该形式的各突变的活性降低:
表4
表5
Figure BDA00001688831200782
突变F111Q和Y63A导致差的分泌。
实施例25:IL-17A中的组合突变
在二聚体蛋白中产生突变,其中亚基1含有在IL-17A背景下在表7的第1列中鉴别出的突变,亚基2含有在IL-17A背景下在第2列中鉴别出的突变。使用在实施例21中描述的酸/碱拉链方案,产生含有亚基1和亚基2的二聚体。在293细胞中表达蛋白,收集上清液,并进行测定。在实施例23所述的测定中,评价蛋白的激动能力,并与野生型IL-17A/IL-17A二聚体相对比。
IL-17A的另一种有用的参照序列如下,且对应着包括N-端甘氨酸的SEQ  ID NO:2:
GITIPRNPGCPNSEDKNFPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNRSTSPWNLHRNEDPERYPSVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMNSVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPIVHHVA(SEQ ID NO:20)
使用具有下面列出的序列的亚基,制备蛋白,其中根据上面的参照序列的编号(列2)和根据IL-17F编号(列3),鉴别IL-17A中的突变:
表6
Figure BDA00001688831200791
Figure BDA00001688831200801
紧在SEQ ID NO:12的位置128(SEQ ID NO:2的位置126或SEQ IDNO:20的位置127)之前进行C-端截短,留下在SEQ ID NO:12的位置127(SEQ ID NO:2的位置125或SEQ ID NO:20的位置126)处的脯氨酸。
表7
Figure BDA00001688831200802
Figure BDA00001688831200811
另外,在平板结合测定中观察到具有下述突变组合(wt/N89A)、(R47E/N89A)、(R47E、S65K/N89A)、(R47E、W68Q/N89A)、(R47E、R102A/N89A)的蛋白结合IL-17RA。
实施例26
其它人IL-17细胞因子的其它示例性突变体序列包括:
表8
Figure BDA00001688831200812
Figure BDA00001688831200821
Figure BDA00001688831200831
实施例27
在基于细胞的拮抗作用测定中,评价了突变型单链IL-17A蛋白。具体地,所述突变蛋白是单链IL-17A,其中一个亚基包括R47E和S65K突变(例如,如上面在SEQ ID NO:22中所示的),第二亚基包括N89A突变和C-端截短(如上面在SEQ ID NO:27中所示的)。通过具有(G4S)6设计的连接物,连接2个亚基。所述蛋白还包括C-端组氨酸标签。所述蛋白的序列如下:
GITIPRNPGCPNSEDKNFPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNESTSPWNLHRNEDPERYPKVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMNSVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPIVHHVASGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGITIPRNPGCPNSEDKNFPRTVMVNLNIHNRNTNTNPKRSSDYYNRSTSPWNLHRNEDPERYPSVIWEAKCRHLGCINADGNVDYHMASVPIQQEILVLRREPPHCPNSFRLEKILVSVGCTCVTPASHHHHHH(SEQ ID NO:46)
在针对IL-17RA的可溶性胞外结构域的平板结合测定中,观察到突变蛋白以与野生型IL-17A相当的亲和力进行结合(大约在4的倍数内)。
对于活性测定,以1x105细胞/孔的浓度,在96-孔平板的孔中,在DMEM+10%FBS中,培养MRC-5人胚胎成纤维细胞。以4-2400nM的终浓度,将突变型单链IL-17A蛋白加入孔中。分别以5ng/mL和2ng/mL的终浓度,将野生型IL-17A和TNF-α加入孔中。在37℃、5%CO2下温育细胞48小时。然后使用Thermo Scientific Human IL-6Screening Set(目录号ENESS 0005),通过ELISA测量上清液中的IL-6浓度。结果显示在下面的表9中,并且证实了,该蛋白能够以大约10-15nM的IC50拮抗IL-17A。
表9
Figure BDA00001688831200841
参考文献:
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All references cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.
在本文中引用的所有参考文献特此通过引用整体并入。
等效方案
本发明可以以其它具体形式来实现,而不脱离本发明的精神或基本特征。因此,前述实施方案应当在所有方面被认为是例证性的,而不是对本文所述的发明的限制。

Claims (50)

1.一种分离的蛋白,所述蛋白包含抗体,所述抗体在下述区域中的表位处结合IL-17细胞因子:
a.IL-17F(SEQ ID NO:12)的大约氨基酸21-41;
b.IL-17A(SEQ ID NO:2)的大约氨基酸21-39;
c.IL-17C(SEQ ID NO:6)的大约氨基酸44-65;
d.IL-17D(SEQ ID NO:8)的大约氨基酸32-53;
e.IL-17E(SEQ ID NO:10)的大约氨基酸27-49;或
f.IL-17B(SEQ ID NO:4)的大约氨基酸32-53。
2.一种分离的蛋白,所述蛋白包含抗体,所述抗体在下述区域中的表位处结合IL-17R:
●IL-17RA(SEQ ID NO:14)的大约氨基酸22-36、83-96、118-147、152-179和/或256-271;
●IL-17RB(SEQ ID NO:15)的大约氨基酸25-39、86-100、126-155、160-187和/或254-269;或
●IL-17RC(SEQ ID NO:16)的大约氨基酸15-30、70-84、96-124、129-156和/或227-237。
3.一种分离的蛋白,所述蛋白包含分离的白介素17(IL-17)多肽,所述多肽包含这样的序列:
●所述序列与IL-17A(SEQ ID NO:2)具有至少90%同一性、但是小于100%同一性,且一个或多个选自下述的氨基酸被突变为任何其它氨基酸或被删除:大约21-39、40-76、80-101和102-131;
●所述序列与IL-17B(SEQ ID NO:4)具有至少90%同一性、但是小于100%同一性,且一个或多个选自下述的氨基酸被突变为任何其它氨基酸或被删除:32-53、66-105、110-131和135-158;
●所述序列与IL-17C(SEQ ID NO:6)具有至少90%同一性、但是小于100%同一性,且一个或多个选自下述的氨基酸被突变为任何其它氨基酸或被删除:大约44-65、78-117、121-143和153-179;
●所述序列与IL-17D(SEQ ID NO:8)具有至少90%同一性、但是小于100%同一性,且一个或多个选自下述的氨基酸被突变为任何其它氨基酸或被删除:32-53、66-105、110-131和134-163;
●所述序列与IL-17E(SEQ ID NO:10)具有至少90%同一性、但是小于100%同一性,且一个或多个选自下述的氨基酸被突变为任何其它氨基酸或被删除:27-49、50-87、93-114和120-148;和
●所述序列与IL-17F(SEQ ID NO:12)具有至少90%同一性、但是小于100%同一性,且一个或多个选自下述的氨基酸被突变为任何其它氨基酸或被删除:大约21-41、42-78、82-103和104-133。
4.一种分离的蛋白,所述蛋白包含第一和第二IL-17亚基,其中所述亚基的氨基酸序列彼此不同,且
所述亚基形成二聚体,所述二聚体具有第一面和第二面,所述第一面能够与第一IL-17受体亚基相互作用,所述第二面与相应的天然IL-17蛋白相比,具有减少的与第二IL-17受体亚基相互作用的能力。
5.根据权利要求4所述的蛋白,其中各亚基在与SEQ ID NO:12的1-127和SEQ ID NO:2的1-125相对应的区域,与成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10或12)具有至少90%同一性。
6.根据权利要求5所述的蛋白,其中至少一个亚基在与SEQ IDNO:12的1-127和SEQ ID NO:2的1-125相对应的区域,与成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10或12)相比,具有1至7个置换或删除。
7.根据权利要求5所述的蛋白,其中至少一个亚基在与SEQ IDNO:12的1-127和SEQ ID NO:2的1-125相对应的区域,与成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10或12)相比,具有1至7个突变,并具有与SEQ ID NO:12的128-133或SEQ ID NO:2的126-131相对应的残基的C-端截短。
8.根据权利要求5所述的蛋白,其中至少一个亚基与成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10或12)相同。
9.根据权利要求5所述的蛋白,其中一个亚基相对于成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10或12)具有1至5个突变,且另一个亚基相对于成熟的人IL-17细胞因子(SEQ ID NO:2、4、6、8、10或12)具有至少4个氨基酸的C-端删除和任选的1至5个突变。
10.根据权利要求5所述的蛋白,其中每个亚基与另一个亚基一样,与相同的人IL-17细胞因子具有至少90%同一性。
11.根据权利要求5所述的蛋白,其中一个亚基与成熟的人IL-17A具有至少90%同一性,另一个亚基与成熟的IL-17F具有至少90%同一性。
12.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面包含至少一个在位点1中的突变。
13.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面具有1至4个在位点1中的突变。
14.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面包含至少一个在位点2中的突变。
15.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面具有1至4个在位点2中的突变。
16.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面包含至少一个在位点3中的置换或删除。
17.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面具有1至4个在位点3中的置换和/或至少一个氨基酸的C-端删除。
18.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面在下述位点的至少2个中具有至少一个置换或删除:位点1、位点2和位点3。
19.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述二聚体的第二面在下述位点的每一个中具有至少一个置换或删除:位点1、位点2和位点3。
20.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述第一亚基包含在与R47(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换。
21.根据权利要求20所述的蛋白,其中所述在与R47相对应的位置处的置换是至非碱性残基的置换。
22.根据权利要求21所述的蛋白,其中所述在与R47相对应的位置处的置换是至酸性或疏水残基的置换。
23.根据权利要求20所述的蛋白,其中所述第一亚基另外至少包含在与S65、V68或R102(根据在SEQ ID NO:12中的编号)或S64、W67或R101(根据在SEQ ID NO:20中的编号)相对应的一个或多个位置处的第二置换。
24.根据权利要求4或20所述的蛋白,其中所述第二亚基包含在与N89(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换。
25.根据权利要求4或20所述的蛋白,其中所述第二亚基包含与128-133(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的一个或多个C-端残基的删除或突变。
26.根据权利要求4或20所述的蛋白,其中所述第二亚基被删除了与128-133(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的C-端残基。
27.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述第一亚基和第二亚基共价地相连。
28.根据权利要求27所述的蛋白,其中所述第一亚基和第二亚基是相同多肽链的组分。
29.根据权利要求4所述的蛋白,所述蛋白对IL-17RA的亲和力不超过100倍地弱于IL-17A/A、IL-17F/F或IL-17A/F。
30.根据权利要求4所述的蛋白,所述蛋白对IL-17RC的亲和力不超过100倍地弱于IL-17A/A、IL-17F/F或IL-17A/F。
31.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述第一面相对于成熟的人IL-17细胞因子(SEQ I D NO:2、4、6、8、10或12)不含有任何突变。
32.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述第一亚基在与MET25和LYS115(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处包含一个或多个突变,和/或所述第二亚基在与ILE29、ILE31、TRP58、ASN61、TYR63、PRO64、SER65、GLU66、VAL100、ARG102、HIS104、VAL109和PHE111(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处包含一个或多个突变。
33.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述第一亚基在与GLN94、GLN95、GLU96、LYS115和LEU117(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处包含一个或多个突变,和/或所述第二亚基在与GLN36、ARG37、MET40、SER41、ASN43、GLU45、TYR54、VAL56、GLU66、VAL68和VAL118(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处包含一个或多个突变。
34.根据权利要求4所述的蛋白,其中所述第一亚基在与LEU75、ILE86、SER87、ASN89、VAL91、VAL125、PRO127、VAL128、ILE129、HIS130、HI S131和VAL132(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处包含一个或多个突变,和/或所述第二亚基在与MET40、ARG42、ILE44和ARG47(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处包含一个或多个突变。
35.一种分离的蛋白,所述蛋白包含第一和第二IL-17亚基,其中:
每个亚基与人IL-17多肽具有至少90%同一性,且共同地,所述亚基相对于这样的人IL-17多肽包括下述置换或删除中的至少2个:
●在所述第一亚基中,在与R47(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换,
●在所述第一亚基中,在与S65(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换,
●在所述第一亚基中,在与W68(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换,
●在所述第一亚基中,在与R102(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换,
●在所述第二亚基中,在与N89(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换,
●在所述第二亚基中,在与Q95(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的置换,和
●在所述第二亚基中,在与127-132(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的一个或多个置换或删除。
36.根据权利要求35所述的蛋白,其中共同地,所述亚基相对于这样的人IL-17多肽包括下述置换或删除中的至少2个:
●在所述第一亚基中,在与R47(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的R47E、R47A或R47D置换,
●在所述第一亚基中,在与S65(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的S65K、S65R或S65W置换,
●在所述第一亚基中,在与W68(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的W68A、W68V、W68S、W68Q或W68N置换,
●在所述第一亚基中,在与R102(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的R102A、R102V、R102S或R102T置换,
●在所述第二亚基中,在与N89(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的N89A或N89V置换,
●在所述第二亚基中,在与Q95(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置处的Q95A或Q95W置换,和
●在所述第二亚基中,至少与128-132(根据在SEQ ID NO:12中的编号)相对应的位置的删除。
37.一种分离的蛋白,其包含含有下述多肽的蛋白:(1)第一白介素-17多肽,和(2)第二白介素-17多肽,其中所述IL-17多肽之一或两者是人IL-17细胞因子的突变形式,且所述第一和第二IL-17多肽结合形成二聚体。
38.根据权利要求37所述的分离的蛋白,其中所述第一和第二IL-17多肽各自与人IL-17细胞因子具有至少95%同一性。
39.根据权利要求37所述的分离的蛋白,其中所述第一和第二IL-17多肽是单个多肽链的组分。
40.根据权利要求37所述的分离的蛋白,其中所述蛋白另外包含Fc结构域或白蛋白结合结构域。
41.根据权利要求37所述的分离的蛋白,其中所述第一和第二多肽通过卷曲螺旋结构域或亮氨酸拉链可操作地相连。
42.根据权利要求37所述的分离的蛋白,其中所述第一或第二多肽包含与人IL-17细胞因子相同的序列。
43.一种分离的蛋白,所述蛋白包含一个或多个选自下列的多肽序列:SEQ ID NO:21-46,或与SEQ ID NO:21-46具有至少95%同一性、但是与天然的成熟的IL-17细胞因子不同的序列。
44.一种药物组合物,其包含根据权利要求1-43中任一项所述的蛋白。
45.一种调节受试者的免疫或炎性应答的方法,所述方法包括:
以有效地调节所述受试者的免疫或炎性应答的量,给所述受试者施用根据权利要求44所述的组合物。
46.一种治疗受试者的IL-17介导的障碍的方法,所述方法包括:
以有效地调节所述受试者的免疫或炎性应答的量,给所述受试者施用根据权利要求44所述的组合物。
47.一种分离的核酸,其包含一个或多个编码根据权利要求1至44中任一项所述的蛋白或其多肽链的序列。
48.一种重组宿主细胞,其包含重组核酸,所述重组核酸含有一个或多个编码根据权利要求1至44中任一项所述的蛋白或其多肽链的序列。
49.一种制备重组蛋白的方法,所述方法包括:
在允许表达所述重组蛋白的条件下,培养根据权利要求48所述的宿主细胞,和
回收所述重组蛋白。
50.根据权利要求49所述的方法,其中从细胞裂解物或细胞培养基纯化所述重组蛋白,和/或所述方法包括:用赋形剂、稳定剂和缓冲剂中的一种或多种配制所述重组蛋白。
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