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JPH08502260A - ヒト免疫不全ウイルスに対するヒト中和モノクローナル抗体 - Google Patents

ヒト免疫不全ウイルスに対するヒト中和モノクローナル抗体

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JPH08502260A
JPH08502260A JP6509318A JP50931894A JPH08502260A JP H08502260 A JPH08502260 A JP H08502260A JP 6509318 A JP6509318 A JP 6509318A JP 50931894 A JP50931894 A JP 50931894A JP H08502260 A JPH08502260 A JP H08502260A
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hiv
amino acid
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JP6509318A
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デニス アール バートン
カーロス エフ バーバス
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Original Assignee
Scripps Research Institute
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)と免疫反応でき、かつそのウイルスを中和できるヒトモノクローナル抗体を記載する。また、そのモノクローナル抗体を使用する免疫療法及び診断方法、並びにそのモノクローナル抗体を産生するための細胞系が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 ヒト免疫不全ウイルスに対するヒト中和モノクローナル抗体技術分野 本発明は一般に免疫学の分野に関するものであり、詳しくはヒト免疫不全ウイ ルス(HIV)を結合し、中和するヒトモノクローナル抗体に関する。背景 1.HIV免疫療法 HIVは後天性免疫不全症候群(AIDS)の原因物質であるので、それは熱心な研 究の焦点である。免疫療法は、HIV感染及びHIV誘発疾患の予防、治癒または改善 に対する幾つかのアプローチの一つである。詳しくは、受動免疫療法における中 和抗体の使用が本発明に極めて重要である。 HIVと免疫反応性のポリクローナル抗体を含むヒト血清を使用するHIV-1感染し たヒトの受動免疫化が報告されていた。例えば、Jacksonら,Lancet,9月,17: 647-652,(1988);Karpasら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,87:7613-7616(1990) を参照のこと。 多数のグループが、HIV隔離集団を試験管内で中和するヒトモノクローナル抗 体の調製を報告していた。記載された抗体は、典型的には、HIV糖タンパク質gp1 20もしくは関連外表面エンベロープ糖タンパク質gp120またはトランスメンブラ ン糖タンパク質gp41のエピトープに対し免疫特異性を有する。例えば、Levy,Mi cro.Rev.,57:183-289(1993);Karwowskaら,Aids Research and Human Ret-rov iruses,8:1099-1106(1992);Takedaら,J.Clin.Invest.,89:1952-1957(1992) ;Tilleyら,Aids Research and Human Retrovirus,8:461-467(1992);Lamanら ,J.Virol.,66:1823-1831(1992);Thaliら,J.Virol.,65:6188-6193(1991);H oら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:8949-8952(1991);D'Souzaら,AIDS,5:10 61-1070(1991);Tilleyら,Res.Viorol.,142:247-259(1991);Br- olidenら,Immunol.,73:371-376(1991);Matourら,J.Immunol.,146:4325-433 2(1992);及びGornyら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:3238-3242(1991)を参照 のこと。 現在まで、報告されたヒトモノクローナル抗体のいずれもが受動免疫化療法に 有効ではないことが示された。更に、モノクローナル抗体として、それらは全て HIVエンベロープ糖タンパク質、gp120またはgp160の個々のエピトープと夫々反 応する。有効な中和抗体が免疫反応するエピトープは、同定されていなかった。 かなりのHIV中和活性を有するヒトモノクローナル抗体抗体製剤を開発するこ とに対する要望が絶えずある。加えて、gp120及びgp41がHIVウイルスを細胞に結 合することだけでなく、エンベロープ脱落(shedding)及び開裂を含む結合後の 事象の両方に関与することを示唆する最近の研究に鑑みて、HIV gp120及びgp41 の付加的かつ多様な中和エピトープと免疫反応性のモノクローナル抗体に対する 要望がある。総説につき、Levy,Micro.Rev.,57:183-289(1993)を参照のこと。 付加的な(新規な)エピトープ特異性が必要とされる。何となれば、受動免疫化 の後に、投与された患者が投与抗体に対し免疫応答を生じることができ、それに より特別な治療抗体を不活化し得るからである。 2.結合性ファージミドライブラリーから産生されたヒトモノクローナル抗体 ファージミドと称される繊維状ファージディスプレイベクターの使用が、多様 かつ新規な免疫特異性を有するモノクローナル抗体の大きなライブラリーの有効 な調製を可能にすることが繰り返し示された。その技術は、繊維状ファージ複製 のアッセンブリー段階中に遺伝子産物及び遺伝子を結合するための手段として繊 維状ファージ外殻タンパク質膜アンカードメインを使用し、そして結合性ライブ ラリーからの抗体のクローニング及び発現に使用されていた。Kangら,Proc.Nat l.Acad.Sci.,USA,88:4363-4366(1991)。抗体の結合性ライブラリーが、cpVIII 膜アンカー(Kangら,上記文献)及びcpIII膜アンカーの両方を使用して生産さ れていた。Barbasら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:7978-7982(1991)。 繊維状ファージ系結合性抗体ライブラリーの多様性が、H鎖遺伝子及びL鎖遺 伝子のシャッフリング(shuffling)により(Kangら,Proc.Natl.Acad.Sci.,US A,:88:11120-11123(1991))、そのライブラリーのクローン化されたH鎖遺伝子 の CDR3領域を変更することにより(Barbasら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA.,89:44 57-4461(1992))、またエラー−プローンポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によりラ ンダム突然変異をそのライブラリーに導入することにより[Gramら,Proc.Natl. Acad.Sci.,USA.,89:3576-3580(1992)]増大し得る。 繊維状ファージディスプレイベクターがまたB型肝炎ウイルス(HBV)またはH IV抗原と免疫反応性のヒトモノクローナル抗体を産生するのに使用されていた。 例えば、夫々、Zebedeeら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,89:3175-3179(1992); 及びBurtonら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:10134-10137(1991)を参照のこと 。HIVと免疫反応性であるファージミドベクターにより産生された前記ヒトモノ クローナル抗体のいずれもが、HIVを中和しないことが示された。発明の簡単な説明 ファージミドベクターを使用してHIVを中和し、そして完全ヒト誘導の多数の 中和抗体の迅速な調製を可能にするヒトモノクローナル抗体を結合性ライブラリ ーから同定し、単離する方法が、今発見された。同定された中和抗体はHIV gp12 0糖タンパク質及びgp41糖タンパク質につき新規なエピトープを形成し、それに より新規な免疫治療ヒトモノクローナル抗体の利用可能性を増大する。 本発明は、HIVを中和するヒトモノクローナル抗体を提供し、またこれらのモ ノクローナル抗体を産生するのに使用される細胞系を提供する。 また、中和機能をモノクローナル抗体の抗原結合ドメインに与え、かつ免疫原 として使用してHIVを特異的に結合し、中和するその他の抗体を同定し得るアミ ノ酸配列が提供される。本発明のモノクローナル抗体は、HIV誘発疾患の診断及 び免疫療法のための試薬として特別な実用性がある。 本発明のモノクローナル抗体の主な利点は、それらがヒトポリヌクレオチド配 列によりコードされるという事実に由来する。こうして、HIV誘発疾患の診断及 び免疫療法のための本発明のモノクローナル抗体の生体内の使用は、異種誘導ま たはキメラ誘導のモノクローナル抗体が使用される場合に普通に見られる問題で ある受動投与抗体に対するかなりの宿主免疫応答の問題を大幅に減少する。 一実施態様において、本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質g p120と免疫反応でき、HIVを中和できるヒトモノクローナル抗体を意図している 。好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号66、67、68、70、72、73、74、 75、78及び97からなる群から選ばれたH鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基 配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を有する。別の好ましいヒトモノク ローナル抗体は、配列番号95、96、97、98、101、102、103、104、105、107、11 0、115、118、121、122、124及び132からなる群から選ばれたL鎖免疫グロブリ ン可変領域アミノ酸残基配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を有する。 更に別の実施態様において、本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タン パク質gp41と免疫反応でき、HIVを中和できるヒトモノクローナル抗体を意図し ている。好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号142、143、144、145及び 146からなる群から選ばれたH鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を含 むモノクローナル抗体の結合特異性を有する。別の好ましいヒトモノクローナル 抗体は、配列番号147、148、149、150及び151からなる群から選ばれたL鎖免疫 グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を 有する。 別の実施態様において、本発明は、本発明のヒトモノクローナル抗体のH鎖ま たはL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列をコードするポリヌクレオチ ド配列を記載する。また、ポリヌクレオチドを含むDNA発現ベクター、並びに本 発明のベクター及びポリヌクレオチドを含む宿主細胞が意図されている。 また、本発明は、HIVを含むと推測される試料を診断有効量の本発明のモノク ローナル抗体と接触させ、モノクローナル抗体が試料と免疫反応するかどうかを 測定することを特徴とするヒト免疫不全ウイルス(HIV)の検出方法を意図して いる。その方法は試験管内または生体内で実施でき、また免疫反応生産物の存在 の種々の測定方法を含み得る。 別の実施態様において、本発明は、免疫治療有効量の本発明のモノクローナル 抗体をヒトに投与することを特徴とするヒトのヒト免疫不全ウイルス(HIV)疾 患の受動免疫療法を施す方法を記載する。その投与は予防上与えられてもよく、 ま た非経口投与により与えられてもよい。一種以上の異なるヒトモノクローナル抗 体を含む医薬組成物が、本発明の治療方法における使用につき記載される。図面の簡単な説明 この開示の一部を形成する図面において、 図1はλHc2発現ベクターを生産するためにλZapに挿入された二本鎖合成DNA の配列を示す。二本鎖合成DNAインサートの調製が実施例1a2)に記載されている 。VHコードDNA同族体を発現するためにこのベクターに必要とされる種々の特徴 は、シャイン−ダルガーノリボソーム結合部位、Mouvaら,J.Biol.Chem.255:27 ,1980により記載されているような発現タンパク質を周辺質に誘導するリーダー 配列、及びVH同族体を発現ベクターに操作により結合するのに使用された種々 の制限酵素部位を含む。また、VH発現ベクター配列は、可変領域H鎖(VH主鎖 )中に典型的に見られるアミノ酸をコードする短い核酸配列を含む。このVH主 鎖はXhoIクローニング部位及びSpeIクローニング部位に操作により結合されて いるVH DNA同族体としての適当な読みの上流及びその中にある。二本鎖合成DNA インサートの上部ストランド及び下部ストランドの配列が夫々配列番号1及び配 列番号2にリストされる。デカペプチドtagを含む10アミノ酸配列が配列番号5 にリストされる。合成DNAインサートは制限酵素Not1及びXhoIで消化されたλZ ap IIに方向性結合されてλHc2発現ベクターを形成する。 図2はバクテリアの発現ベクターλHc2(VH発現ベクター)の主要な特徴を示 す。λZap II中のインサートの配向が示される。VH DNA同族体がXhoIクローニ ング部位及びSpeIクローニング部位に挿入される。転写による読みが、クロー ニング部位の3'に丁度配置されるデカペプチドエピトープ(tag)を生じる。デ カペプチドtag及びPel Bリーダー配列/スペーサーのアミノ酸残基配列が夫々配 列番号5及び6にリストされる。 図3は、λLc2発現ベクターを生産するためにλZapに挿入された二本鎖合成DN Aの配列を示す。VLコードDNA同族体を発現するためにこのベクターに必要とさ れる種々の特徴が、図1に記載される。VLコードDNA同族体がSacI制限 部位及びXhoI制限部位でLc2配列に操作により結合される。二本鎖合成DNAイン サートの上部ストランド及び下部ストランドの配列が夫々配列番号3及び配列番 号4にリストされる。合成DNAインサートは制限酵素SacI及びNotIで消化され たλZap IIに方向性結合されてλLc2発現ベクターを形成する。 図4はバクテリアの発現ベクターLc2(VL発現ベクター)の主要な特徴を示す 。図3からの合成DNA配列が、λZapIIからのLac Zプロモーターと一緒に上部に 示される。λZap II中のインサートの配向が示される。VLDNA同族体がSacIク ローニング部位及びXhoIクローニング部位に挿入される。Pel Bリーダー配列/ スペーサーのアミノ酸残基配列が配列番号7にリストされる。 図5はファージミド発現ベクターの形態のジシストロニック(dicistronic)発 現ベクター、pCombを示す。 図6は組換えFabによるHIV-1の中和を示す。同じ上澄み製剤をp24アッセイ及 び融合細胞アッセイに使用した。これらの図は中和力価を示す。アッセイ操作及 び結果の説明の詳細につき実施例3を参考のこと。ELISA力価及びFab濃度を実施 例2bに記載されたようにして測定した。 図7は実施例2b6)に記載されたようにして行った抑制ELISAにより示されるよ うなgp120(IIIB)に対するFabフラグメントの相対アフィニティーを示す。Fab2 7、6、29、2及び3は実施例4で説明された異なるグループの全てのプロトタイ プ員である。ループ2は、その他のFabと同じライブラリーから選択されたが、V 3ループを認識するFabフラグメントである。そのデータは、X軸の次第に増加す る濃度(10-11M〜10-7M)の可溶性gp120に対しY軸の最大結合率(%)としてプロ ットされる。 図8はgp120(IIIB)に対するFabフラグメントとの可溶性CD4競合を示す。P4D10 及びループ2は対称である。P4D10は、gp120(IIIB)のV3ループと反応するマウス モノクローナル抗体である。実施例2b6)に説明されたデータが、図7に記載され たようにプロットされる。 図9は実施例3に記載されたようにして調製された精製FabによるHIVの中和を 示す。示された結果は、MN株を使用する融合細胞アッセイから誘導される。その データは、X軸の次第に増加するFab濃度[0.1から10マイクログラム/ミリ リットル(μg/ml)より大きい濃度まで]に対しY軸の結合の抑制率(%)としてプ ロットされる。 図10はgp120に結合するFabの可変H(VH)ドメインのアミノ酸残基配列を示 す。7つの異なるグループが配列相同性に基いて実施例4に記載されたようにし て同定された。グループ中の第一配列による同一性がドットにより示される。Fa bクローンの名称が左側の欄に示される。相当する配列番号が右側の欄に示され る。右から左への配列決定領域は、骨格領域1(FR1)、相補性決定領域1(CDR1) 、骨格領域2(FR2)、相補性決定領域2(CDR2)、骨格領域3(FR3)、相補性決定領 域3(CDR3)、及び骨格領域4(FR4)である。LEQで開始する5アミノ末端残基配列 はVH1aから生じ、一方、LEEで開始する5アミノ末端残基配列はVH3aプライマー から生じる。b11配列及びb29配列はb3グループと非常に類似し、そのグループ内 のクローン内変異体であると論じ得る。それらはV-D及びD-J界面における相違の ためにそれら自体のグループ中に入れられる。 図11はgp120に結合するFabの可変L(VL)ドメインのアミノ酸残基配列を示 す。図の説明につき図10を参考のこと、また配列の分析につき実施例4を参考の こと。 図12は、gp120に結合するFabから、実施例5に記載されたようにL鎖(H12-LCn Fab)のライブラリーに対しH鎖をクローンb12からシャッフルすることにより生 じたVLドメインのアミノ酸残基配列を示す。新規なVL配列は、最初のライブラ リーからのクローン数に関係しないクローン数を指示したことに注目されたい。 特異な配列が配列表中で配列番号114から122までにリストされる。新規なVLド メイン配列が最初のクローンb12 VL配列のドメイン配列と比較される。 図13は、gp120に結合するFabから、実施例5に記載されたようにH鎖(L12-HCn Fab)のライブラリーに対しL鎖をクローンb12からシャッフルすることにより生 じたVHドメインのアミノ酸残基配列を示す。新規なVH配列は、最初のライブラ リーからのクローン数に関係しないクローン数を指示したことに注目されたい。 特異な配列が配列表中で配列番号123から132までにリストされる。新規なVHド メイン配列が最初のクローンb12 VH配列のドメイン配列と比較される。 図14は、二つの図、図14A及び14B中で、夫々、H鎖レプリコン適合性鎖シャ ッフリングベクター(pTAC01H)及びL鎖レプリコン適合性鎖シャッフリングベク ター(pTC01)のプラスミドマップを示す。両方のプラスミドは、プロモーター及 びクローニング部位を含む部分において非常に似ている。略号:tacPO、tacプロ モーター/オペロン;5ヒスチジンアミノ酸残基tag(ヒスチジン)5-尾部;f1IG 、f1ファージの遺伝子内領域;stu、夫々、L鎖及びH鎖によるインフレーム(in -frame)置換に供されるスタッファーフラグメント;cat、クロラムフェニコール トランスフェラーゼ遺伝子;bla、b-ラクタマーゼ遺伝子;ori、複製の開始点。 そのマップはほぼ縮尺どおりに描かれる。 図15は二つの図、15A及び15B中の2成分のシャッフリングベクターのヌクレオ チド配列を示す。ベクターの構築及び使用が実施例6に記載される。図15A中に 、L鎖ベクター、pTC01中の多重クローニング部位の二本鎖ヌクレオチド配列が 示される。上部ヌクレオチド塩基ストランド及び下部ヌクレオチド塩基ストラン ドの配列が夫々配列番号8及び配列番号9にリストされる。SacI制限部位で終 止するpel Bリーダー配列を含むアミノ酸残基配列が配列番号10にリストされる 。図15B中、H鎖ベクター、pTAC01H中の多重クローニング部位のヌクレオチド配 列が示される。上部ヌクレオチド塩基ストランド及び下部ヌクレオチド塩基スト ランドの配列が夫々配列番号11及び配列番号12にリストされる。Xho I制限部位 で終止するpel Bリーダーを含むアミノ酸残基配列が配列番号13にリストされる 。ヒスチジン尾部を含むアミノ酸残基配列が配列番号14にリストされる。適切な 制限部位が下線を施されている。tacプロモーター及びリボソーム結合部位(rbs) がボックスにより示される。 図16は、実施例6に記載されたようにIIIB gp120に対しELISAにより分析され たgp160(IIIB)(b1-b27)、gp120(IIIB)(B8-B35)、gp120(SF2)(s4-s8)、及びルー プペプチド(p35)によるパンニングにより最初のライブラリーから単離された全 てのFabフラグメントのH鎖とL鎖の間の誘導交差の完全な組を示す。H鎖は水 平にリストされ、またL鎖は垂直にリストされる。クローンは、実施例4で樹立 されたグルーピングに従って選別される。異なるグループが水平線及び垂直線に より分離される。特別なH鎖及びL鎖の交差点にある“−”はその特別な交差に つき明らかな陰性(3倍以下のバックグラウンドのシグナル)を示し、“+” は最初のH鎖及びL鎖の組み合わせに較べて明らかな陽性を示し、また“W”は ELISAにおける中間値を表す。“●”:HCp35/LCp35組み合わせは、gp120(IIIB) が使用される場合に陰性であるが、gp120(IIIB)で分析される場合には陽性であ る。同一の鎖は同じ識別記号(*、¶、§、または¥)を有する。 図17は、実施例6に記載されたように競合抗原として可溶性IIIB gp120を使用 する競合ELISAにより分析された全てのパンニングからのL鎖とのb12 H鎖交差 に関する抗体−抗原相互作用のアフィニティーを示す。そのデータは、X軸の次 第に増加する濃度(10-12M〜10-7M)の可溶性gp120(IIIB)に対しY軸の最大結合 率(%)としてプロットされる。 図18はgp41に結合するFabの可変H(VH)ドメインのアミノ酸残基配列を示す 。Fabクローンの名称が左側の欄に示される。DL 41 19、DO 41 11、GL 41 1、MT 41 12及びSS 41 8と個々に称される5つのFabのH鎖配列が夫々の配列番号142 、143、144、145及び146を指定された。右から左への配列決定領域は、骨格領域 1(FR1)、相補性決定領域1(CDR1)、骨格領域2(FR2)、相補性決定領域2(CDR2) 、骨格領域3(FR3)、相補性決定領域3(CDR3)、及び骨格領域4(FR4)である。 図19はgp41に結合するFabの可変L(VL)ドメインのアミノ酸残基配列を示す 。図の説明につき図18を参照のこと。DL 41 19、DO 41 11、GL 41 1、MT 4112及 びSS 41 8と個々に称される5つのFabのL鎖配列が夫々の配列番号147、148、149、 150及び151を指定された。発明の詳細な説明 A.定義 アミノ酸残基: ポリペプチドのペプチド結合におけるポリペプチドの化学消 化(加水分解)後に形成されたアミノ酸。本明細書に記載されたアミノ酸残基は “L”異性体であることが好ましい。しかしながら、“D”異性体の残基は、所 望の機能的性質がポリペプチドにより保持されることを条件として、L−アミノ 酸残基を置換し得る。NH2はポリペプチドのアミノ末端に存在する遊離アミノ基 を表す。COOHはポリペプチドのカルボキシ末端に存在する遊離カルボキシ基を表 す。標準のポリペプチド命名法(J.Biol.Chem.,243:3552-59(1969)により記載さ れ、かつ37 CFR1.822(b)(2)で採用された)に従って、アミノ酸残基の略号が下 記の対応表に示される。 対応表 記号 アミノ酸 1文字 3文字 Y Tyr チロシン G Gly グリシン F Phe フェニルアラニン M Met メチオニン A Ala アラニン S Ser セリン I Ile イソロイシン L Leu ロイシン T Thr スレオニン V Val バリン P Pro プロリン K Lys リシン H His ヒスチジン Q Gln グルタミン E Glu グルタミン酸 Z Glx Glu及び/またはGln W Trp トリプトファン R Arg アルギニン D Asp アスパラギン酸 N Asn アスパラギン B Asx Asn及び/またはAsp C Cys システイン X Xaa 未知またはその他 本明細書で式により表される全てのアミノ酸残基配列はアミノ末端からカルボ キシ末端への通常の方向の左から右への配向を有することが注目されるべきであ る。加えて、“アミノ酸残基”という用語は、対応表にリストされたアミノ酸並 びに本明細書中に参考として含まれる37 CFR 1.822(b)(4)にリストされたような 修飾アミノ酸及び格別のアミノ酸を含むものと広く定義される。更に、アミノ酸 残基配列の最初または末端にあるダッシュは一つ以上のアミノ酸残基の更に別の 配列に結合されたペプチドまたはNH2もしくはアセチルの如きアミノ末端基ある いはCOOHの如きカルボキシ末端基への共有結合を示すことが注目されるべきであ る。 組換えDNA(rDNA)分子: 二つのDNAセグメントを操作により結合することによ り生産されたDNA分子。こうして、組換えDNA分子は、自然に通常一緒に見られな い少なくとも二つのヌクレオチド配列を含むハイブリッドDNA分子である。共通 の生物起源を有しない、即ち、進化的に異なるrDNAは“異種”と言われる。 ベクター: 細胞中で自律複製できるrDNA分子であって、これに、DNAセグメ ント、例えば、遺伝子またはポリヌクレオチドが付着セグメントの複製をもたら すように操作により結合し得るrDNA分子。一種以上のポリペプチドをコードする 遺伝子の発現を誘導し得るベクターは、本明細書中で“発現ベクター”と称され る。特に重要なベクターは、逆転写酵素を使用して生産されたmRNAからのcDNA( 相補DNA)のクローニングを可能にする。 レセプター: レセプターは、他の分子に特異的(非ランダム)に結合し得る 分子、例えば、タンパク質、糖タンパク質、等である。 抗体: 抗体という用語は、その種々の文法上の形態で、本明細書中で免疫グ ロブリン分子及び免疫グロブリン分子の免疫活性部分、即ち、抗体結合部位また はパラトープを含む分子を表すのに使用される。例示の抗体分子は無傷免疫グロ ブリン分子、実質的に無傷の免疫グロブリン分子並びにFab、Fab'、F(ab')2及び F(v)のような当業界で知られている部分を含む免疫グロブリン分子の部分であ る。 抗体結合部位: 抗体結合部位は、抗原を特異的に結合する(免疫反応する) H鎖及びL鎖の可変部及び超可変部を含む抗体分子の構造部分である。免疫反応 という用語は、その種々の形態で、抗原決定基を含む分子と、抗体結合部位、例 えば、全抗体分子またはその一部を含む分子の間の特異的結合を意味する。 モノクローナル抗体: モノクローナル抗体は、その種々の文法上の形態で、 特別なエピトープと免疫反応できる抗体結合部位の唯一の種を含む抗体分子の集 団を表す。こうして、モノクローナル抗体は、典型的には、それが免疫反応する エピトープに対する単一結合アフィニティーを示す。それ故、モノクローナル抗 体は、夫々、異なるエピトープに対し免疫特異性の複数の抗体結合部位を有する 抗体分子、例えば、二重特異性抗体を含み得る。歴史的に、モノクローナル抗体 はクローン上純粋な免疫グロブリン分泌細胞系の不死化により産生されたが、抗 体分子のモノクローン上純粋な集団がまた本発明の方法により調製し得る。 融合ポリペプチド: 少なくとも二つのポリペプチドと、二つのポリペプチド 。を一つの連続ポリペプチドに操作により結合する結合配列とを含むポリペプチ ド融合ポリペプチド中に結合された二つのポリペプチドは典型的には二つの独立 の源に由来し、それ故、融合ポリペプチドは自然に通常結合されて存在しない二 つの結合されたポリペプチドを含む。 上流: DNA転写の方向と逆の方向にあり、それ故、非コードストランドでは5 'から3'へ進み、またmRNAでは3'から5'へ進む。 下流: 配列転写または読み取りの方向にDNA配列に更に沿って、即ち、DNAの 非コードストランドに沿って3'から5'への方向またはRNA転写に沿って5'から3' の方向に移動する。 シストロン: アミノ酸残基配列をコードし、かつ上流及び下流のDNA発現調 節要素を含むDNA分子中のヌクレオチドの配列。 リーダーポリペプチド: ポリペプチドのアミノ末端にあるアミノ酸配列の短 い長さ部分(これはポリペプチドを内部の膜に運び、または誘導し、こうして細 胞周辺腔への、そしておそらくそれを越えてのその最終の分泌を確実にする)。 リーダー配列ペプチドは、普通、ポリペプチドが活性になる前に除去される。 読み取り枠: 翻訳に使用される連続のヌクレオチドトリプレット(コドン) の特別な配列。読み取り枠は翻訳開始コドンの位置に依存する。 B.ヒトモノクローナル抗体 本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に対し特異性であり、かつそのウイル スを中和するヒトモノクローナル抗体抗体に関する。本発明の好ましい実施態様 において、HIVの糖タンパク質gp120中のエピトープポリペプチド配列を結合し得 るヒトモノクローナル抗体が開示される。更に別の好ましい実施態様は、HIVの 糖タンパク質gp41中のエピトープポリペプチド配列を結合し得るヒトモノクロー ナル抗体である。また、特定のアミノ酸配列を有する抗体が開示され、その配列 は特定のエピトープを結合し、HIVウイルスがこれらの抗体により結合される場 合にHIVを中和する能力を与える。クレームされた特異性を有するヒトモノクロ ーナル抗体、及び同様の特異性を有する同様のヒトモノクローナル抗体が、HIV 誘発疾患の診断及び免疫療法に有益である。 “HIV誘発疾患”という用語は、HIVにより直接または間接に引き起こされるあ らゆる疾患を意味する。HIV誘発疾患の例は後天性自己免疫不全症候群(AIDS)、 及びHIV感染により引き起こされるAIDSと一般に関連する多数の症状のあらゆる ものである。 こうして、一局面において、本発明は、HIV中和部位と反応性であるヒトモノ クローナル抗体及びこのような抗体を産生する細胞系に関する。本発明のモノク ローナル抗体を産生する細胞系の単離が本明細書に更に詳しく説明され、本明細 書に記載されたファージミドベクターライブラリー方法を使用し、かつ関係する モノクローナル抗体の基本免疫反応及び中和パターンの測定を可能にするルーチ ンスクリーニング技術を使用して達成し得る。こうして、試験されるヒトモノク ローナル抗体が本発明の細胞系により産生されたヒトモノクローナル抗体と同様 の方法でHIVを結合し、中和する場合、その試験抗体は本発明の抗体と均等であ ると考えられる。 ヒトモノクローナル抗体が本発明のモノクローナル抗体と同じ(即ち、均等の )特異性を有するかどうかを、前者が後者をHIVに結合することから阻止するか 否かを確かめることにより、無用な実験をしないで、測定することがまた可能で あ る。試験されるヒトモノクローナル抗体が、固相抗原、例えば、gp120への結合 に関する通常の競合アッセイにおける本発明のヒトモノクローナル抗体による結 合の低下により示されるように、本発明のヒトモノクローナル抗体と競合する場 合には、おそらく二つのモノクローナル抗体は同じエピトープ、または密接に関 連したエピトープに結合する。 ヒトモノクローナル抗体が本発明のヒトモノクローナル抗体の特異性を有する か否かを測定する更に別の方法は、本発明のヒトモノクローナル抗体を、それが 通常反応性であるHIVでインキュベートし、次いで試験されるヒトモノクローナ ル抗体を添加して試験されるヒトモノクローナル抗体がHIVを結合するその能力 において抑制されるかどうかを測定することである。試験されるヒトモノクロー ナル抗体が抑制される場合には、十中八九、それは本発明のモノクローナル抗体 と同じか、または機能上均等なエピトープ特異性を有する。また、本発明のヒト モノクローナル抗体のスクリーニングは、HIV中和アッセイを使用し、そしてモ ノクローナル抗体がHIVを中和するか否かを測定して行い得る。 ウイルス感染の一つ以上の段階でHIVを中和する能力は、本発明のヒトモノク ローナル抗体の望ましい特性である。ウイルス中和は、種々の試験管内方法及び 生体内方法により測定し得る。中和の能力を測定するための本明細書に記載され た例示の方法は、HIV誘発融合細胞形成の抑制を測定する試験管内アッセイ、プ ラークアッセイ及びHIVで感染された細胞からのコアーp24抗原の排出の抑制を測 定するアッセイである。 本明細書に示されるように、本発明のヒトモノクローナル抗体の免疫特異性は セロタイプ及び/またはHIVの株にわたって共有されるエピトープに対し誘導で き、またはエピトープに応じて、HIVの単一株に対し特異性であり得る。こうし て、好ましいヒトモノクローナル抗体はHIV-1、HIV-2、またはその両方と免疫反 応でき、またHIV-1株、IIIB、MN、RF、SF-2、Z2、Z6、CDC4、ELI及び同様の株の 一種以上と免疫反応し得る。 抗体の免疫特異性、そのHIV中和能、及び抗体がエピトープにつき示す付随の アフィニティーは、抗体が免疫反応するエピトープにより特定される。エピトー プ特異性は抗体の免疫グロブリンのH鎖の可変領域のアミノ酸残基配列により少 なくとも一部特定され、またL鎖可変領域アミノ酸残基配列により一部特定され る。好ましいヒトモノクローナル抗体は糖タンパク質gp120のCD4結合部位と免疫 反応する。 本発明の好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号66、67、68、70、72、 73、74、75、78及び97、並びにこれらの保存置換からなる配列の群から選ばれた H鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を含むモノクローナル抗体の結合 特異性を有する。 本発明の別の好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号95、96、97、98、 101、102、103、104、105、107、110、115、118、121、122、124及び132、並び にこれらの保存置換からなる配列の群から選ばれたL鎖免疫グロブリン可変領域 アミノ酸残基配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を有する。 更に別の好ましいヒトモノクローナル抗体は糖タンパク質gp41のCD4結合部位 と免疫反応する。本発明の好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号142、1 43、144、145、及び146並びにこれらの保存置換からなる配列の群から選ばれた H鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を含むモノクローナル抗体の結合 特異性を有する。 本発明の別の好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号147、148、149、1 50、及び151並びにこれらの保存置換からなる配列の群から選ばれたL鎖免疫グ ロブリン可変領域アミノ酸残基配列を有するモノクローナル抗体のgp41結合特異 性を有する。 本発明の教示により示されるように、また結合性ライブラリーシャッフリング 方法及びスクリーニング方法を使用して、HIV中和モノクローナル抗体として機 能する新規なH鎖とL鎖の対(H:L)を同定することができる。特に、HIV中和ヒト モノクローナル抗体から誘導された既知のH鎖を、L鎖のライブラリーでシャッ フルして本発明の機能性抗体を形成する新規なH:L対を同定することができる。 同様に、HIV中和ヒトモノクローナル抗体から誘導された既知のL鎖を、H鎖の ライブラリーでシャッフルして本発明の機能性抗体を形成する新規なH:L対を同 定することができる 特に好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号66:95、67:96、72:102、 66:97、73:107、74:103、70:101、68:98、75:104、72:105、78:110、66:118、66 :122、66:121、66:115、97:124、97:132及び66:98、並びにこれらの保存置換か らなる群から選ばれた対(H:L)中のH鎖及びL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ 酸残基配列を有するモノクローナル抗体のgp120免疫反応(結合)特異性を有す る抗体である。コロンを有する二つの配列番号の表示、例えば、66:95は、夫々 、配列番号66及び配列番号95に示された、夫々、H鎖及びL鎖、アミノ酸残基配 列により形成されたH:L対を意味する。 更に別の好ましいヒトモノクローナル抗体は、配列番号142:147、143:148、14 4:149、145:150、及び146:151、並びにこれらの保存置換からなる群から選ばれ た対(H:L)中のH鎖及びL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を有する モノクローナル抗体のgp41免疫反応(結合)特異性を有する抗体である。 本明細書に更に記載されるように、ATCCに寄託されたE.coli微生物により産生 されたモノクローナル抗体の結合特異性を有するヒトモノクローナル抗体が特に 好ましい。 ATCC69078、69079及び69080と指定されたE.coli微生物により産生されたモノ クローナル抗体の結合特異性を有するヒトモノクローナル抗体が特に好ましい。 “結合特異性を有する”は、同一または類似の免疫反応及び中和特性を示し、か つHIV抗原への結合につき競合する均等なモノクローナル抗体を意味する。ATCC6 9078、69079及び69080により産生されたヒトモノクローナル抗体が好ましい。 本明細書に使用される“保存変異”という用語は、その他の生物学的に類似の 残基によるアミノ酸残基の置換を表す。保存変異の例として、その他に代えて一 つの疎水性残基、例えば、イソロイシン、バリン、ロイシンまたはメチオニンの 置換、またはその他に代えて一つの極性残基の置換、例えば、リシンに代えてア ルギニン、アスパラギン酸に代えてグルタミン酸、もしくはアスパラギンに代え てグルタミン、等の置換が挙げられる。また、“保存変異”という用語は、置換 されたポリペプチドを有する抗体がまたHIVを中和することを条件として、未置 換親アミノ酸に代えて置換アミノ酸の使用を含む。同様に、本発明の別の好まし い実施態様は、上記のH鎖ポリペプチド及び/またはL鎖ポリペプチドをコード するポリヌクレオチド、またこれらのポリヌクレオチド配列に相補性であるポリ ヌクレオチド配列に関する。相補性ポリヌクレオチド配列として、ストリンジェ ントハイブリダイゼーション条件下で本発明のポリヌクレオチドにハイブリッド を形成する配列が挙げられる。 本発明のヒトモノクローナル抗体を使用することにより、ヒトモノクローナル 抗体をスクリーニングして抗体が本発明のヒトモノクローナル抗体と同じ結合特 異性を有するか否かを同定するのに使用でき、また活性免疫化(Herlynら,Sci-e nce,232:100(1986))に使用できる抗イディオタイプ抗体を産生することが今や可 能である。このような抗イディオタイプ抗体は、公知のハイブリドーマ技術(Koh lerら,Nature,256:495(1975))を使用して産生し得る。抗イディオタイプ抗体は 、関係する細胞系により産生されたヒトモノクローナル抗体に存在する特異な決 定基を認識する抗体である。これらの決定基は抗体の超可変領域中に配置される 。所定のエピトープに結合し、こうして抗体の特異性の原因であるのは、この領 域である。抗イディオタイプ抗体は、動物を関係するモノクローナル抗体で免疫 化することにより調製し得る。免疫された動物は免疫化抗体のイディオタイプ決 定基を認識し、その決定基に応答して、これらのイディオタイプ決定基に対し抗 体を産生するであろう。免疫された動物の抗イディオタイプ抗体(これらは第二 の動物を免疫するのに使用された細胞系により産生された本発明のヒトモノクロ ーナル抗体に対し特異性である)を使用することにより、免疫化に使用されたハ イブリドーマの抗体と同じイディオタイプを有するその他のクローンを同定する ことが今や可能である。二つの細胞系のヒトモノクローナル抗体の間のイディオ タイプ同一性は、二つのモノクローナル抗体が同じエピトープ決定基のそれらの 認識に関して同じものであることを実証する。こうして、抗イディオタイプ抗体 を使用することにより、同じエピトープ特異性を有するモノクローナル抗体を発 現するその他のハイブリドーマを同定することが可能である。 また、抗イディオタイプ技術を使用してエピトープを模擬するモノクローナル 抗体を産生することが可能である。例えば、第一モノクローナル抗体に対しつく られた抗イディオタイプモノクローナル抗体は、第一モノクローナル抗体により 結合されたエピトープの“像”である超可変領域中に結合ドメインを有するであ ろう。こうして、抗イディオタイプモノクローナル抗体は免疫化に使用し得る。 何となれば、抗イディオタイプモノクローナル抗体結合ドメインが抗原として有 効に作用するからである。 一つの好ましい実施態様において、本発明は本発明のヒトモノクローナル抗体 から誘導されたFabフラグメントを含むトランケート免疫グロブリン分子を意図 している。Fcレセプターを欠いているFabフラグメントは可溶性であり、また血 清半減期に治療の利点を与え、また可溶性Fabフラグメントを使用するモードで 診断上の利点を与える。可溶性Fabフラグメントの調製は一般に免疫技術で知ら れており、種々の方法により行い得る。可溶性Fabフラグメントの好ましい産生 方法が本明細書に記載される。 C.免疫療法及び組成物 ヒトモノクローナル抗体はまたHIV疾患に対し免疫療法に使用し得る。本発明 のモノクローナル抗体と併せて本明細書に使用される“免疫療法に”または“免 疫療法”という用語は、予防投与だけでなく、治療投与の両方を表す。こうして 、モノクローナル抗体は、HIV誘発疾患の可能性及び/または重度を軽減するた めに高リスクの患者に投与でき、活性HIV感染を既に明らかに示している患者に 投与でき、またはHIV感染のおそれのある患者に投与できる。 1.治療組成物 それ故、本発明は、本明細書に記載された治療方法を実施するのに有益な治療 組成物を意図している。本発明の治療組成物は、生理学上許される担体と一緒に 、活性成分としてその中に溶解または分散された少なくとも一種の本明細書に記 載されたヒトモノクローナル抗体を含む。好ましい実施態様において、治療組成 物は、その目的が本明細書のいずれかに記載されているような免疫応答を誘発す ることではない限り、治療目的でヒト患者に投与される場合には免疫原性ではな い。 本明細書に使用される“医薬上許される”、“生理学上許される”及びそれら が組成物、担体、希釈剤及び試薬を表すようなこれらの文法上の変形は、互換可 能に使用され、そしてこれらの物質が悪心、目眩、胃の不調、等の如き望ましく ない生理作用を生じないでヒトに投与し得ることを表す。 医薬組成物に溶解または分散された活性成分を含む医薬組成物の調製は、当業 界で良く理解されている。典型的には、このような組成物は、水性または非水性 の液体溶液または懸濁液のような無菌注射液として調製されるが、使用前の液体 中の溶液または懸濁液に適した固体形態がまた調製し得る。また、製剤は乳化し 得る。 活性成分は、医薬上許され、かつ活性成分と適合性であり、また本明細書に記 載された治療方法における使用に適した量である賦形剤と混合し得る。適当な賦 形剤は、例えば、水、食塩水、デキストロース、グリセロール、エタノール、等 及びこれらの組み合わせである。加えて、所望により、組成物は少量の補助物質 、例えば、湿潤剤または乳化剤、pH緩衝剤、等を含んでいてもよく、これらは活 性成分の有効性を増強する。 本発明の治療組成物は、その中に成分の医薬上許される塩を含んでいてもよい 。医薬上許される塩として、酸付加塩(ポリペプチドの遊離アミノ基により生成 される)が挙げられ、これらは無機酸、例えば、塩酸もしくはリン酸、または有 機酸、例えば、酢酸、酒石酸、マンデル酸、等により生成される。遊離カルボキ シル基により生成される塩はまた無機塩基、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化 カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カルシウムまたは水酸化第二鉄、また有 機塩基、例えば、イソプロピルアミン、トリメチルアミン、2−エチルアミノエ タノール、ヒスチジン、プロカイン、等から誘導し得る。 生理学上許される担体は当業界で公知である。液体担体の例は、活性成分及び 水の他に物質を含まず、または緩衝剤、例えば、生理pH値のリン酸ナトリウム、 生理食塩水もしくはこれらの両方、例えば、食塩加リン酸緩衝液を含む無菌水性 溶液である。更に、水性担体は一種より多い緩衝塩だけでなく、塩化ナトリウム 及び塩化カリウムの如き塩、デキストロース、プロピレングリコール、ポリエチ レングリコール及びその他の溶質を含んでもよい。 また、液体組成物は、水に加えて、また水を除いて、液相を含んでもよい。こ のような付加的な液相の例は、グリセリン、植物油、例えば、綿実油、有機エス テル、例えば、オレイン酸エチル、及び水−油エマルションである。 治療組成物は、典型的には、全治療組成物の重量当たり少なくとも0.1重量% の抗体の量の本発明のHIV中和ヒトモノクローナル抗体を含む。重量%は抗体対 全組成物の重量比である。こうして、例えば、0.1重量%は全組成物100g当たり 0.1gの抗体である。 2.治療方法 本発明のヒトモノクローナル抗体の実証されたHIV中和能力に鑑みて、本開示 はHIVを試験管内または生体内で中和する方法を提供する。その方法は、HIVを含 むと考えられる試料を治療有効量の本発明のヒトモノクローナル抗体を含む組成 物と接触させることを特徴とする。 生体内の様式につき、その方法は本発明のヒトモノクローナル抗体を含む治療 有効量の生理学上許される組成物を患者に投与することを特徴とする。こうして 、本発明は一実施態様において本発明の免疫治療有効量のモノクローナル抗体を ヒトに投与することを特徴とするヒトのHIV疾患の受動免疫療法を記載する。 本発明の受動免疫療法を実施するのに代表的な患者は、HIV感染により引き起 こされると考えられるAIDSまたは関連症状を含むHIV誘発疾患の兆候を示すヒト 、及びHIV感染のおそれのあるヒトである。HIVによる感染のおそれのある患者は HIV感染した妊婦の赤ん坊、HIVを含むと知られている輸血のレシピエント、HIV 汚染針の使用者、知られているHIV感染個人との高リスクの性行動に関与した個 人、及び同様のリスクの状況を含む。 一実施態様において、受動免疫化方法は、好ましくは非競合エピトープに対し 誘導され、またはHIVの異なるセロタイプもしくは株に対し誘導された一種より 多い本発明のヒトモノクローナル抗体を含む組成物を投与して受動免疫療法の増 大された有効性を与えることを特徴とする。 ヒトモノクローナル抗体の治療(免疫治療)上有効な量は、所望の効果を得、 即ち、試料または患者中に存在するHIVを中和し、それにより試料または患者中 の検出可能なHIVの量を減少すると計算された前もって決められた量である。生 体内治療の場合、有効量は患者に生じるHIV誘発疾患と関連する一つ以上の兆候 の改善、またはHIV抗原の血清学的減少により測定し得る。 こうして、本発明のモノクローナル抗体の投与の投薬量範囲は、HIV疾患の兆 候が軽減され、または感染の可能性が低下される所望の効果を生じるのに充分に 大きな範囲である。投薬量は副作用、例えは、過粘稠度症候群、肺水腫、鬱血性 心不全、等を生じる程に大きくてはならない。一般に、投薬量は、患者の年齢、 症状、性別及び疾患の程度により変化し、当業者により決定し得る。 投薬量は合併症の場合に個々の医師により調節し得る。 本発明の抗体の治療有効量は、典型的には、生理学上許される組成物中で投与 される場合、約0.1マイクログラム(μg)/ミリリットル(ml)〜約100μg/ml、好 ましくは約1μg/ml〜約5μg/ml、通常、約5μg/mlの血漿濃度を得るのに充分 であるような抗体の量である。換言すれば、投薬量は、1日または数日にわたっ て、毎日1回以上の投与で、約0.1mg/kg〜約300mg/kg、好ましくは約0.2mg/kg〜 約200mg/kg、最も好ましくは約0.5mg/kg〜約20mg/kgで変化し得る。 本発明のヒトモノクローナル抗体は注射または経時の徐々の注入により非経口 投与し得る。HIV感染は典型的には全身性であり、それ故、殆どの場合には治療 組成物の静脈内投与により治療されるが、標的組織が感染性HIVを含む可能性が ある場合にはその他の組織及び送出手段が意図されている。こうして、本発明の ヒトモノクローナル抗体は、静脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、腔内、経皮投与で き、またぜん動性装置により送出し得る。 本発明のヒトモノクローナル抗体を含む治療組成物は、通常、例えば、単位投 薬量の注射によるように静脈内投与される。本発明の治療組成物に関して使用さ れる場合の“単位投薬量”という用語は、患者の単位投薬量として適した物理的 に別個の単位を表し、夫々の単位が必要とされる希釈剤、即ち、担体、またはビ ヒクルと混在して所望の治療効果を生じるように計算された活性物質の前もって 決められた量を含む。 組成物は、投薬製剤と適合する方法で、治療有効量で投与される。投与される 量は、治療される患者、活性成分を使用する患者の系の能力、及び所望される治 療効果の程度に依存する。投与されるのに必要とされる活性成分の正確な量は、 開業医の判断に依存し、また夫々の個人につき特別である。しかしながら、全身 適用に適した投薬量範囲が本明細書に開示され、また投与の経路に依存する。投 与に適したレジメはまた可変であるが、初期投与、続いてその後の注射またはそ の他の投与による1回以上の時間間隔における反復投薬により代表される。また 、血液中の濃度を生体内療法に明記された範囲に保つのに充分な連続の静脈内注 入が意図されている。 有効量のモノクローナル抗体の投与の助けとして、患者の血液中のモノクロー ナル抗体を検出する診断方法が、投与された治療組成物の運命を特徴付けるのに 有益である。 また、本発明は本発明のヒトモノクローナル抗体を含む薬剤または医薬組成物 の調製方法に関するものであり、その薬剤はHIV疾患の免疫療法に使用される。 D.診断アッセイ方法 本発明は、免疫化学試薬として本発明のヒトモノクローナル抗体を使用して免 疫反応生成物(その量は試料中のHIVの量に直接または間接に関係する)を生成 して試料、例えば、生物液または組織試料中のHIVの存在、好ましくはその量を 測定するための種々のアッセイ方法を意図している。 当業者は、本発明の免疫化学試薬が免疫反応生成物(その量は生体試料中に存 在するHIVの量に関係する)を生成するのに使用し得る多数の公知の臨床診断化 学操作があることを理解するであろう。こうして、例示のアッセイ方法が本明細 書に記載されるが、本発明はこのように限定されない。 競合または非競合の種々の不均一プロトコル及び均一プロトコルが、本発明の アッセイ方法を行うのに使用し得る。本発明のモノクローナル抗体を使用し得る イムノアッセイの型の例は、直接フォーマットまたは間接フォーマットの競合イ ムノアッセイ及び非競合イムノアッセイである。このようなイムノアッセイの例 はラジオイムノアッセイ(RIA)及びサンドイッチ(イムノメトリック)アッセイ である。本発明のモノクローナル抗体を使用する抗原の検出は、生理学的試料に 関する免疫組織化学アッセイを含むイムノアッセイ(これらは前進モード、反転 モード、または同時モードで実施される)を使用して行い得る。当業者は、無用 の実験を行わないでその他のイムノアッセイフォーマットを知り、また容易に認 めることができる。 本発明のモノクローナル抗体は多くの異なる担体に結合でき、そしてHIVの存 在を検出するのに使用し得る。公知の担体の例として、ガラス、ポリスチレン、 ポリプロピレン、ポリエチレン、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、天然セ ルロース及び変性セルロース、ポリアクリルアミド、アガロース及びマグネタイ トが挙げられる。担体の性質は、本発明の目的のために可溶性または不溶性であ ってもよい。当業者はモノクローナル抗体を結合するのに適したその他の担体を 知るであろうし、またルーチン実験を使用してこのような担体を確かめることが できるであろう。 当業者に知られている多くの異なる標識及び標識方法がある。本発明に使用し 得る標識の型の例として、酵素、放射性同位元素、蛍光化合物、コロイド金属、 ケミルミネッセンス化合物、及びバイオルミネッセンス化合物が挙げられる。当 業者は本発明のモノクローナル抗体への結合に適したその他の標識を知るであろ うし、またルーチン実験を使用してこのようなものを確かめることができるであ ろう。更に、本発明のモノクローナル抗体へのこれらの標識の結合は、当業者に 普通の通常の技術を使用して行い得る。 本発明の目的のために、HIVは生物液及び組織の試料中に存在する場合に本発 明のモノクローナル抗体により検出し得る。検出可能な量のHIVを含むあらゆる 試料が使用し得る。試料は液体、例えば、尿、唾液、脳脊髄液、血液、血清、等 、または固体もしくは半固体、例えば、組織、糞便、等、または固体組織、例え ば、組織診断に普通使用される固体組織であってもよい。 更に大きな感度をもたらし得るその他の標識技術は、抗体を低分子量のハプテ ンにカップリングすることからなる。次いでこれらのハプテンが第二反応により 特異的に検出し得る。例えば、ビオチンの如きハプテンを使用することが普通で あり、これはアビジン、またはジニトロフェノール、ピリドキサール、もしくは フルオレセインと反応し、これらは特異性抗ハプテン抗体と反応できる。 本発明のモノクローナル抗体は、例えば、イムノアッセイにおいて試験管内の 使用に適しており、この場合、それらは上記の試料中のHIVの検出のために液相 中で使用でき、または固相担体に結合し得る。これらのイムノアッセイにおける モノクローナル抗体は試験管内の使用のために種々の方法で検出可能に標識し得 る。 抗原の生体内検出のために本発明のヒトモノクローナル抗体を使用する際に、 検出可能に標識されたヒトモノクローナル抗体が、診断上有効である投与量で投 与される。“診断上有効”という用語は、検出可能に標識されたヒトモノクロー ナル抗体の量がモノクローナル抗体が特異性であるHIV抗原を有する部位の検出 を可能にするのに充分な量で投与されることを意味する。 投与される検出可能に標識されたヒトモノクローナル抗体の濃度は、HIVへの 結合がバックグラウンドと比較して検出可能であるような充分な濃度であるべき である。更に、検出可能に標識されたモノクローナル抗体は、最良の標的対バッ クグラウンドシグナル比を与えるために循環系から迅速に除去されることが望ま しい。 一般に、生体内診断のための検出可能に標識されたヒトモノクローナル抗体の 投与量は、個人の年齢、性別、及び疾患の程度の如き因子に応じて変化するであ ろう。ヒトモノクローナル抗体の投与量は、約0.01mg/m2から約500mg/m2まで、 好ましくは0.1mg/m2から約200mg/m2まで、最も好ましくは約0.1mg/m2から約10mg /m2まで変化し得る。このような投与量は、例えば、多重注射が投与されるか否 か、組織、及び当業者に知られているその他の因子に応じて変化し得る。 生体内の診断画像形成につき、利用できる検出装置の型は所定の放射性同位元 素を選択する際の重要な因子である。選択される放射性同位元素は、装置の所定 の型につき検出可能である崩壊の型を有する必要がある。生体内の診断につき放 射性同位元素を選択する際の更に別の重要な因子は、放射性同位元素が標的によ る最大の摂取の時点で以前として検出可能であるように放射性同位元素の半減期 が充分に長いが、宿主に関して有害な放射線が最小にされるように充分に短いこ とである。理想的には、生体内の画像形成に使用される放射性同位元素は粒子放 出を欠いているが、140〜250keVの範囲の多数の光子を生じ、これらが通常のガ ンマカメラにより容易に検出し得る。 生体内の診断につき、放射性同位元素は、中間体官能基を使用することにより 直接または間接に免疫グロブリンに結合し得る。金属イオンとして存在する放射 性同位元素を免疫グロブリンに結合するのにしばしば使用される中間体官能基は 二官能キレート剤、例えば、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)及びエチレ ンジアミンテトラ酢酸(EDTA)並びに同様の分子である。本発明のモノクローナル 抗体に結合し得る金属イオンの典型的な例は、111In、97Ru、67Ga、68Ga、72As 、89Zr、及び201Tlである。 また、本発明のモノクローナル抗体は、磁気共鳴画像形成(MRI)または電子ス ピン共鳴(ESR)の場合のような生体内診断の目的で常磁性同位体で標識し得る。 一般に、診断画像を視覚化するためのあらゆる通常の方法が使用し得る。通常、 γ線放出同位元素及び陽電子放出同位元素がカメラ画像形成に使用され、常磁性 同位体がMRIに使用される。このような技術に特に有益である元素として、157Gd 、55Mn、162Dy、52Cr、及び56Feが挙げられる。 本発明のヒトモノクローナル抗体はHIV疾患治療の経過を監視するために試験 管内及び生体内で使用し得る。こうして、例えば、HIVで感染された細胞の数の 増加もしくは減少または生体中もしくは種々の体液中に存在するHIVの濃度の変 化を測定することにより、HIV疾患を回復することを目的とした特別な治療レジ メが有効であるか否かを測定することが可能であろう。 E.診断系 本発明はまた本明細書に記載された診断方法に従って試料中のHIVの存在につ き分析するための診断系、好ましくはキット形態の診断系を記載する。診断系は 、少なくとも1回のアッセイを行うのに充分な量の、別々にパッケージされた試 薬として主題のヒトモノクローナル抗体を含む。 別の実施態様において、治療上投与された抗体の運命を監視するためのような 体液試料中の抗HIVモノクローナル抗体の存在につき分析するための診断系が意 図されている。その系は、少なくとも1回のアッセイを行うのに充分な量の、対 照試薬としての主題抗体、そして好ましくは前もって選択された量のHIV抗原を 含み、夫々が免疫化学試薬として別々にパッケージされる。 パッケージされた試薬の使用に関する指示がまた典型的に含まれる。 “使用に関する指示”として、典型的には、試薬濃度または少なくとも一つの アッセイ方法パラメーター、例えば、混合される試薬と試料の相対量、試薬/試 料混合物の維持期間、温度、緩衝条件、等を記載する明確な表示が挙げられる。 体液中のHIVを検出する実施態様において、本発明の診断系は、本発明のヒト モノクローナル抗体を含む免疫複合体の生成を通信できる標識または指示手段を 含むことができる。 本明細書で使用される“複合体”という用語は、抗体−抗原反応の如き特異的 結合反応の生成物を表す。例示の複合体は免疫反応生成物である。 本明細書に使用される“標識”及び“指示手段”という用語は、それらの種々 の文法上の形態で、複合体の存在を示す検出可能なシグナルの発生に直接または 間接に関与する単一の原子及び分子を表す。あらるる標識または指示手段が、本 発明の抗体またはモノクローナル抗体組成物の一部である発現タンパク質、ポリ ペプチド、または抗体分子に結合またはとり込みでき、または別々に使用でき、 これらの原子または分子は単独で、または付加的な試薬と一緒に使用し得る。こ のような標識は臨床診断化学においてそれ自体公知であり、そしてそれらがその 他の点で新規なタンパク質の方法及び/または系と共に使用される限り、本発明 の一部を構成する。 標識手段は、抗体または抗原に、それらを変性しないで、化学的に結合して有 益な免疫蛍光トレーサーであるフルオロクロム(色素)を生成する蛍光標識剤で あり得る。好適な蛍光標識剤はフルオロクロム、例えば、フルオレセインイソシ アネート(FIC)、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、5−ジメチルアミ ン−1−ナフタレンスルホニルクロリド(DANSC)、テトラメチルローダミンイソ チオシアネート(TRITC)、リサミン、ローダミン8200スルホニルクロリド(RB200S C)等である。免疫蛍光分析技術の説明が、DeLuca,“免疫蛍光分析”,Antibody As a Tool,Marchalonisら編集,John Wiley&Sons,Ltd.,189-231頁(1982)に見 られ、この文献が参考として本明細書に含まれる。 好ましい実施態様において、指示基は、酵素、例えば、ホースラディッシュペ ルオキシダーゼ(HRP)、グルコースオキシダーゼ、等である。主たる指示基が酵 素、例えば、HRPまたはグルコースオキシダーゼである場合、付加的な試薬が、 レセプター−リガンド複合体(免疫反応体)が生成した事実を視覚化するのに必 要とされる。HRPに関するこのような付加的な試薬として、過酸化水素及び酸化 色素前駆体、例えば、ジアミノベンジジンが挙げられる。グルコースオキシダー ゼに有益な付加的な試薬は、2,2’−アミノ−ジ−(3−エチル−べンゾチア ゾリン−G−スルホン酸)(ABTS)である。 また、放射性元素が有益な標識剤であり、本明細書に例示されるように使用さ れる。例示の放射能標識剤はγ線放出を生じる放射性元素である。それ自体でγ 線を放出する元素、例えば、124I、125I、128I、132I及び51Crが、γ線放出を生 じる放射性元素指示基の一つのクラスを代表する。125Iが特に好ましい。有益な 標識手段の別の群は、それ自体で陽電子を放出する元素、例えば、11C、18F、15 O及び13Nである。こうして放出された陽電子は、動物の生体中に存在する電子と の遭遇後にγ線を生じる。また、βエミッター、例えば、111インジウムまたは3 Hが有益である。 ポリペプチド及びタンパク質の標識の結合、即ち、標識化は当業界で公知であ る。例えば、ハイブリドーマにより産生された抗体分子は、培地の成分として用 意された放射性同位元素を含むアミノ酸の代謝とり込みにより標識し得る。例え ば、Galfreら,Meth.Enzymol.,73:3-46(1981)を参照のこと。活性化された官能 基によるタンパク質接合またはカップリングの技術が特に適用可能である。例え ば、Aurameasら,Scand.J.Immunol.,8巻、補遺7:7-23(1978)、Rodwellら,Biot ech.,3:889-894(1984)、及び米国特許第4,493,795号明細書を参照のこと。 また、診断系は、好ましくは別個のパッケージとして、特異的結合剤を含み得 る。“特異的結合剤”は、本発明の試薬種またはこのような種を含む複合体を選 択的に結合できる分子そのものであるが、それ自体、本発明のポリペプチドまた は抗体分子組成物ではない。例示の特異的結合剤は二次抗体分子、補体タンパク 質またはこれらのフラグメント、S.アウレウス(aureus)プロテインA、等である 。特異的結合剤は、その種が複合体の一部として存在する場合には試薬種を結合 することが好ましい。 好ましい実施態様において、特異的結合剤は標識される。しかしながら、診断 系が標識されていない特異的結合剤を含む場合、その薬剤は典型的には増幅手段 または試薬として使用される。これらの実施態様において、標識された特異的結 合剤は、増幅手段が試薬種を含む複合体に結合される場合に増幅手段を特異的に 結合できる。 本発明の診断キットは、“ELISA”フォーマットに使用されて血管の液体試料 、例えば、血液、血清、または血漿中の本発明のAPCインヒビターの量を検出し 得る。“ELISA”は、固相に結合された抗体または抗原及び酵素−抗原接合体ま たは酵素−抗体接合体を使用して試料中に存在する抗原の量を検出し、定量する 酵素結合免疫吸着検定法を表す。ELISA技術の説明が、1982年にロスアルトス,C Aの Lange Medical Publicationsにより発行されたD.P.Sitesら著、Basic and Cli-n ical Immunologyの第4編の22章並びに米国特許第3,654,090号、同第3,850, 752号、及び同第4,016,043号明細書に見られ、これらは全て参考として本明細 書に含まれる。 こうして、幾つかの実施態様において、本発明のヒトモノクローナル抗体は固 体マトリックスに固定されて主題診断系中にパッケージを含む固相担体を形成し 得る。 試薬は典型的には水性媒体からの吸着により固相マトリックスに固定されるが 、当業者に公知のタンパク質及びポリペプチドに適用できる固定のその他のモー ドが使用し得る。 また、有益な固体マトリックスが当業界で公知である。このような材料は水不 溶性であり、ファーマシア・ファイン・ケミカルズ(ピスキャットアウェー、NJ )から商品名セファデックス(SEPHADEX)として市販されている架橋デキストラ ン;アガロース;ノースシカゴ、ILのアボット・ラボラトリィズから市販されて いる直径約1ミクロン〜約5ミリメートルのポリスチレンのビーズ;ポリ塩化ビ ニル、ポリスチレン、架橋ポリアクリルアミド、ニトロセルロースもしくはナイ ロンをベースとするウェブ、例えば、シート、ストリップまたはパドル;または チューブ、プレートもしくはマイクロタイタプレートのウェル、例えば、ポリス チレンもしくはポリ塩化ビニルからつくられたものを含む。 本明細書に記載された診断系の試薬種、標識された特異的結合剤または増幅試 薬は、分散液として溶液で用意でき、または実質的に乾燥粉末として、例えば、 凍結乾燥形態で用意し得る。指示手段が酵素である場合、酵素の基質がまた系の 別個のパッケージ中に用意し得る。また、固相担体、例えば、前記マイクロタイ タプレート及び一種以上の緩衝液が、この診断アッセイ系中に別々にパッケージ された要素として含まれていてもよい。 診断系に関して本明細書に説明されたパッケージング材料は、診断系に慣用さ れているものである。 “パッケージ”という用語は、固定した制限内で本発明のモノクローナル抗体 の如き診断試薬を保持できる固体マトリックスまたはガラス、プラスチック(例 えば、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリカーボネート)、紙、箔、等の如 き材料を表す。こうして、例えば、パッケージは、意図される診断試薬を入れる のに使用されるビン、バイアル、プラスチック及びプラスチック−箔積層エンベ ロープ、等の容器であってもよく、またはそれはマイクログラム量の意図される 診断試薬が操作により定着された、即ち、検出される抗体またはポリペプチドに より免疫学的に結合され得るように結合されたマイクロタイタプレートウェルで あってもよい。 本発明のアッセイに使用するための材料は、キットの調製に理想的に適してい る。このようなキットは、区画されて一種以上の容器装置、例えば、バイアル、 チューブ、等を密に閉じ込めて収容するキャリヤー装置を含み、その容器装置の 夫々がその方法に使用される別個の要素の一つを含む。例えば、容器装置の一つ は、検出可能に標識され、または検出可能に標識し得る本発明のヒトモノクロー ナル抗体を含んでいてもよい。また、キットは診断方法を実施するのに使用され る上記のその他の免疫化学試薬のいずれかを含む容器を有していてもよい。 F.HIV中和ヒトモノクローナル抗体の産生方法 本発明は新規なHIV中和ヒトモノクローナル抗体の産生方法を記載する。その 方法は一般に種々の源から産生でき、またナイーブライブラリー、修飾ライブラ リー、及びHIV特異性免疫応答を示すヒトドナーから直接生産されたライブラリ ーを含む抗体分子の結合性ライブラリーの使用に基いている。 結合性ライブラリーの生産及び操作方法は文献に広範に記載されており、本発 明の特異な実施態様をつくり、使用するのに必要とされる特徴を除いて、本明細 書中に詳しく概説されないであろう。しかしながら、その方法は一般にライブラ リーの抗体種をクローン化し、発現するための繊維状ファージ(ファージミド) 表面発現ベクター系の使用を伴う。結合性ライブラリーを生産するための種々の ファージミドクローニング系が他人により記載されている。例えば、Kangら,Pr oc.Natl.Acad.Sci.,USA,884363-4366(1991);Barbasら,Proc.Natl.Acad.S ci.,USA,88:7978-7982(1991);Zebedeeら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,89 :3175-3179(1992);Kangら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:11120-11123(1 991);Barbasら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,89:4457-4461(1992);及びGra mら,Proc. Natl.Acad.Sci.,USA,89:3576-3580(1992)(これらの文献は参考として本明 細書に含まれる)により記載されたようなファージミドに関する結合性抗体ライ ブラリーの調製を参照のこと。 一実施態様において、その方法はHIV感染ドナーからのドナー免疫細胞メッセ ンジャーRNAを使用することによりヒトモノクローナル抗体のファージミドライ ブラリーを調製することを伴う。ドナーはAIDSの症状のものであってもよいが、 好ましい実施態様において、ドナーは無症候性である。何となれば、得られるラ イブラリーがかなり多数のHIV中和ヒトモノクローナル抗体を含むからである。 別の実施態様において、ドナーはHIVに対する免疫応答に関してナイーブであ り、即ち、ドナーはHIV感染されていない。また、ライブラリーは合成されたも のであってもよく、またはその他の抗原に対して免疫応答を有するドナーから誘 導し得る。 ヒトモノクローナル抗体の産生方法は一般に(1)ライブラリーの源としてヒ ト免疫グロブリン遺伝子を使用して別個のH鎖コード遺伝子ライブラリー及びL 鎖コード遺伝子ライブラリーをクローニングベクター中で調製し、(2)H鎖コ ード遺伝子ライブラリー及びL鎖コード遺伝子ライブラリーを、ヘテロダイマー 抗体分子を発現し、構築し得る単一ジシストロニック発現ベクター中に組み合わ せ、(3)構築されたヘテロダイマー抗体分子を繊維状ファージ粒子の表面で発 現し、(4)前もって選択された抗原に対するファージ粒子のパンニングの如き イムノアフィニティー技術を使用して表面発現ファージ粒子を単離し、それによ り特別なH鎖コード遺伝子及びL鎖コード遺伝子並びに前もって選択された抗原 と免疫反応する抗体分子を含む一種以上のファージミドを単離することを伴う。 本明細書の実施例に記載されるように、得られるファージミドライブラリーは 、ライブラリーのモノクローナル抗体の免疫特異性を増大し、かつ/または変更 するように操作されて本発明の付加的な望ましいヒトモノクローナル抗体を産生 し、続いて同定し得る。 例えば、H鎖及びL鎖免疫グロブリン分子をコードする遺伝子がランダムに混 合(シャッフル)されて構築免疫グロブリン分子中に新規なHL対を生じることが できる。また、H鎖及びL鎖をコードする遺伝子のいずれかまたは両方が免疫グ ロブリンポリペプチドの可変領域の相補性決定領域(CDR)中で突然変異誘発さ れ、続いて望ましい免疫反応及び中和の能力につきスクリーニングし得る。 一実施態様において、H遺伝子及びL遺伝子は、本明細書中に更に記載される “2成分”系と称される別個のモノシストロニック(monocistronic)発現ベク ター中にクローン化し得る。この方法において、上記の工程(2)は、H鎖コー ド遺伝子及びL鎖コード遺伝子の組み合わせが表面接近可能な抗体ヘテロダイマ ー分子を有するファージミドの発現及び構築のための単一宿主細胞への二つの2 成分プラスミドの同時導入により生じる点で異なる。 一つのシャッフリング実施態様において、シャッフリングは実施例6に記載さ れるように2成分発現ベクターで行うことができ、夫々が単一のH鎖コード遺伝 子またはL鎖コード遺伝子を発現できる。 本発明の方法において、抗体分子はモノクローナルである。何となれば、クロ ーニング方法が抗体産生細胞系のクローン上純粋な種の調製を可能にするからで ある。加えて、モノクローナル抗体はヒトである。何となれば、H鎖コード遺伝 子及びL鎖コード遺伝子がヒト免疫グロブリン産生免疫細胞、例えば、脾臓、胸 腺、骨髄、等から誘導されるからである。 また、HIV中和ヒトモノクローナル抗体の産生方法は、前もって選択されたHIV 抗原と免疫反応性の得られる抗体ライブラリーが中和能を測定するための一つ以 上の本明細書に記載されたアッセイにおいてHIVを中和する能力を有する抗体種 の存在につきスクリーニングされることを必要とする。こうして、抗体分子の好 ましいライブラリーが最初に産生され(これはHIV抗原、好ましくは、gp160、gp 120、gp41、gp160のV3ループ領域、またはgp120及びgp41のCD4結合部位に結合す る)、次いで本明細書に記載されたようにしてHIV中和抗体につきスクリーニン グされる。 付加的なライブラリーが、シャッフリングされたライブラリーから付加的なHI V免疫反応性かつ中和ヒトモノクローナル抗体につきスクリーニングし得る。 本発明の更に別の特徴として、抗体分子のH鎖コード遺伝子またはL鎖コード 遺伝子のヌクレオチド及び相当するアミノ酸残基配列が、核酸配列決定により決 定される。一次アミノ酸残基配列情報は、抗体分子のエピトープ反応性に関する 必須の情報を与える。 同定されたHIV免疫反応性モノクローナル抗体可変鎖領域配列の配列比較が図1 0〜13に示される。配列は配列相同性に基いて整列され、それにより関連抗体分 子のグループが同定され、この場合、H鎖遺伝子またはL鎖遺伝子がかなりの配 列相同性を共有する。 ヒトモノクローナル抗体の例示の調製が実施例に記載される。関係する抗体を 発現できる特別なベクターの単離は、繊維状ファージ遺伝子の発現及びファージ 粒子のアッセンブリーを許す宿主細胞へのジシストロニック発現ベクターの導入 を伴う。2成分ベクター系が使用される場合、両方のベクターが宿主細胞中に導 入される。典型的には、宿主はE.coliである。その後、ヘルパーファージゲノム が一種以上の免疫グロブリン発現ベクターを含む宿主細胞に導入されてファージ 粒子を構築させるのに必要な遺伝子相補性を与える。得られる宿主細胞は培養さ れて導入されたファージ遺伝子及び免疫グロブリン遺伝子が発現されることを可 能にし、またファージ粒子が宿主細胞から構築され、放出されることを可能にす る。次いで放出されたファージ粒子が宿主細胞培地から回収され、そして望まし い免疫反応及び中和特性につきスクリーニングされる。典型的には、回収粒子が 前もって選択された抗原との免疫反応につき“パンニングされる”。次いで強い 免疫反応性粒子が回収され、粒子の個々の種がクローン単離され、更にHIV中和 につきスクリーニングされる。中和抗体を産生するファージが選択され、本発明 のヒトHIV中和モノクローナル抗体の源として使用される。 また、本発明のヒトモノクローナル抗体は、本発明のモノクローナル抗体のH 鎖またはL鎖をコードするポリヌクレオチド配列のヌクレオチド配列を変更する ことにより産生し得る。例えば、部位誘導突然変異誘発により、発現ベクターの ヌクレオチド配列を変更することができ、それにより得られる発現されたアミノ 酸残基配列の変化を導入することができる。こうして、例えば、配列番号66のポ リヌクレオチドを得、それを配列番号67のポリヌクレオチドに変換することがで きる。同様に、既知のポリヌクレオチドを得、それをランダム突然変異誘発によ りランダムに変更し、変更されたポリヌクレオチドを発現系に再度導入し、続い て生産物H:L対をHIV中和活性につきスクリーニングすることができる。 部位誘導され、かつランダムな突然変異誘発方法はポリヌクレオチド技術にお いて公知であり、主題ポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を変更する方法とし て限定するものと見なされるべきではない。 イムノアフィニティー単離された抗体中のファージ粒子の存在のために、一実 施態様は免疫グロブリンコード遺伝子をトランケートするための得られるクロー ン化遺伝子の操作を伴い、その結果、可溶性Fabフラグメントがファージミドベ クターを含む宿主E.coli細胞により分泌される。こうして、得られる操作された クローン化免疫グロブリン遺伝子は可溶性Fabを産生し、これはエピトープ結合 研究に関するELISAアッセイ、既知の抗HIV抗体分子との競合アッセイ、またHIV 中和アッセイにおいて容易に特性決定し得る。可溶化Fabは比較研究及び特性決 定研究のための再現可能かつ相当な抗体製剤を与える。 可溶性Fabの調製は一般に免疫技術に記載されており、また実施例2b6)に記載 されたようにして、またはBurtonら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:10134-101 37(1991)により記載されたようにして行い得る。 G.抗HIVモノクローナル抗体を発現するための発現ベクター及びポリヌクレオ チド 本発明のヒトモノクローナル抗体の調製は、一実施態様において、本明細書に 記載された結合性抗体ライブラリーを調製するのに使用されるクローニングベク ター及び発現ベクターに依存する。クローン化免疫グロブリンH鎖遺伝子及びL 鎖遺伝子は、本明細書に記載された方法の種々の段階でλベクター、ファージミ ドベクター及びプラスミドベクターの間でシャトルし得る。 ファージミドベクターは、構築された繊維状ファージ粒子の表面で発現される 融合タンパク質を生産する。 本発明の好ましいファージミドベクターは、アミノ末端からカルボキシ末端へ の方向に、(1)原核生物分泌シグナルドメイン、(2)免疫グロブリンH鎖また はL鎖可変領域を形成する異種ポリペプチド、及び(3)繊維状ファージ膜アン カードメインを含む融合ポリペプチドをコードし、そしてそれを発現できるヌク レオチド配列を含む組換えDNA(rDNA)分子である。そのベクターは、融合ポリ ペプチドを発現するためのDNA発現調節配列、好ましくは原核生物調節配列を含 む。 繊維状ファージ膜アンカーは、繊維状ファージ粒子のマトリックスと会合でき 、それにより融合ポリペプチドをファージ表面にとり込むことができるcpIII外 殻タンパク質またはcpVIII外殻タンパク質のドメインであることが好ましい。 分泌シグナルは、タンパク質にグラム陰性バクテリアの周辺質膜を標的とさせ るタンパク質のリーダーペプチドドメインである。好ましい分泌シグナルはpelB 分泌シグナルである。エルビニア・カロトバ(Erwinia carotova)からの二つの pelB遺伝子産物変異体からの分泌シグナルドメインの予測アミノ酸残基配列が、 Leiら,Nature,331:543-546(1988)により記載されている。 pelBタンパク質のリーダー配列が、融合タンパク質の分泌シグナルとして既に 使用されていた(Betterら,Science,240:1041-1043(1988);Sastryら,Proc .Natl.Acad.Sci.,USA,86:5728-5732(1989);及びMullinaxら,Proc.Natl.Ac ad.Sci.,USA,87:8095-8099(1990))。Oliver,エシェリキア・コリ(Escher ichia coli)及びサルモネラ・チフィムリウム(Salmonella Typhimurium),Ne idhard,F.C.編集,米国微生物学協会,ワシントンD.C.,1:56-69(1987)に記 載されたような本発明に有益なE.coliからのその他の分泌シグナルポリペプチド ドメインのアミノ酸残基配列。 ベクターに好ましい膜アンカーは、繊維状ファージM13、f1、fd、及び均等の 繊維状ファージから得られる。好ましい膜アンカードメインが遺伝子III及び遺 伝子VIIIによりコードされた外殻タンパク質中に見られる。繊維状ファージ外殻 タンパク質の膜アンカードメインは外殻タンパク質のカルボキシ末端領域の一部 であり、脂質二層膜をスパンするための疎水性アミノ酸残基の領域と、通常その 膜の周辺質面に見られ、その膜から離れて伸びる帯電されたアミノ酸残基の領域 とを含む。 ファージf1中で、遺伝子VIII外殻タンパク質の膜をスパンする領域は残基Trp- 26〜Lys-40を含み、また周辺質領域は41から52までのカルボキシ末端11残基を含 む(Ohkawaら,J.Biol.Chem.,256:9951-9958(1981))。例示の膜アンカーはc pVIIIの残基26〜40からなるようである。こうして、好ましい膜アンカードメイ ンのアミノ酸残基配列がM13繊維状ファージ遺伝子VIII外殻タンパク質(また、c pVIIIまたはCP8と称される)から誘導される。遺伝子VIII外殻タンパク質は、 典型的には、外殻タンパク質の約2500〜3000のコピーを含むファージ粒子の大半 にわたって成熟繊維状ファージに存在する。 加えて、その他の好ましい膜アンカードメインのアミノ酸残基配列がM13繊維 状ファージ遺伝子III外殻タンパク質(また、cpIIIと称される)から誘導される 。遺伝子III外殻タンパク質は、典型的には、外殻タンパク質の約4〜6のコピ ーを含むファージ粒子の一端で成熟繊維状ファージに存在する。 繊維状ファージ粒子の構造、それらの外殻タンパク質及び粒子アセンブリーの 詳細な説明につき、Rachedら,Microbiol.Rev.,50:401-427(1986);及びMode lら,“バクテリオファージ:2巻”,R.Calendar編集,Plenum Publishing Co. ,375-456頁,(1988)による総説を参照のこと。 DNA発現調節配列は構造遺伝子産物を発現するためのDNA発現シグナルの組を含 み、また公知であるように、シストロンが構造遺伝子産物を発現できるようにシ ストロンに操作により結合された5'要素及び3'要素の両方を含む。5'調節配列は 転写を開始するためのプロモーターと、上流の翻訳可能なDNA配列の5'末端に操 作により結合されたリボソーム結合部位とを形成する。 E.coli中の高レベルの遺伝子発現を得るために、強力なプロモーターを使用し て多量のmRNAを生じるだけでなく、リボソーム結合部位を使用してmRNAが有効に 翻訳されることを確実にすることが必要である。E.coli中で、リボソーム結合部 位は開始コドン(AUG)と、開始コドンの上流の配列3〜9のヌクレオチドの長 い配置された3〜11のヌクレオチド(Shineら,Nature,254:34(1975))とを 含む。配列AGGAGGU(これはシャイン−ダルガーノ(SD)配列と称される)はE.c oli16S rRNAの3'末端に相補性である。mRNA及びmRNAの3'末端にある配列へのリ ボソームの結合は下記の幾つかの因子により影響され得る。 (i)SD配列と16S rRNAの3'末端との間の相補性の程度 (ii)SD配列とAUG[Robertsら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,76:760(1979a )Robertsら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,76:5596(1979b);Guarenteら,Sci -ence,209:1428(1980);及びGuarenteら,Cell,20:543(1980)]の間の間 隔そしておそらくその間にあるDNA配列 最適化は、この間隔が系統的に変化されるプラスミド中の遺伝子の発現のレベル を測定することにより達成される。異なるmRNAの比較は、位置-20から+13まで( この場合、AUGのAが位置0である)[Goldら,Annu.Rev.Microbiol.,35:365( 1981)]に統計上好ましい配列があることを示す。リーダー配列が翻訳に著しく 影響することが示された(Robertsら,1979 a,b上記文献)。 (iii)AUGに続くヌクレオチド配列(これはリボソーム結合に影響する)[Ta n-iguchiら,J.Mol.Biol.,118:533(1978)] 3'調節配列は、異種融合ポリペプチドとの枠中にあり、かつそのポリペプチド に操作により結合された少なくとも一つの終止コドンを形成する。 好ましい実施態様において、使用されるベクターは、複製の原核生物の開始点 またはレプリコン、即ち、それで形質転換された原核宿主細胞、例えば、バクテ リア宿主細胞の染色体外で組換えDNA分子の直接の自律複製及び維持につき能力 を有するDNA配列を含む。このような複製の開始点は当業界で公知である。複製 の好ましい開始点は、宿主生物中で有効であるものである。好ましい宿主細胞は E.coliである。E.coli中のベクターの使用につき、複製の好ましい開始点はpBR3 22及び種々のその他の普通のプラスミドに見られるColE1である。また、pACYC及 びその誘導体に見られる複製のp15A開始点が好ましい。ColE1レプリコン及びp15 Aレプリコンが分子生物学において広く使用されており、種々のプラスミドにつ き入手でき、またSambrookら,“分子クローニング:実験マニュアル”第2編, Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989により少なくとも記載されている 。 ColE1レプリコン及びp15Aレプリコンは、二種の“2成分”プラスミドが使用 される本発明の一実施態様に使用するのに特に好ましい。何となれば、それらは 夫々E.coli中でプラスミドの複製を誘導する能力を有するが、一方、その他のレ プリコンは同じE.coli細胞中で第二プラスミド中に存在するからである。換言す れば、ColE1及びp15Aは、同じ宿主中の二つのプラスミドの維持を可能にする非 干渉レプリコンである(例えば、Sambrookら,上記文献l.3〜1.頁を参照のこと )。この特徴が本発明の2成分ベクター実施態様に特に重要である。何となれば 、ファージ複製に許される単一宿主細胞は、二つの別個のベクター、即ち、H鎖 ポリペプチドを発現するための第一ベクターと、L鎖ポリペプチドを発現するた めの第二ベクターの独立かつ同時の複製を支持する必要があるからである。 加えて、原核生物レプリコンを含む実施態様はまた発現がそれで形質転換され たバクテリア宿主に薬剤耐性の如き選択的な利点を与える遺伝子を含む。典型的 なバクテリアの薬剤耐性遺伝子は、アンピシリン、テトラサイクリン、ネオマイ シン/カナマイシンまたはクロラムフェニコールに対する耐性を与える遺伝子で ある。また、ベクターは典型的には翻訳可能なDNA配列の挿入に都合のよい制限 部位を含む。例示のベクターは、バイオラド・ラボラトリィズ(リッチモンド、 CA)から入手し得るプラスミドpUC8、pUC9、pBR322、及びpBR329並びにファーマ シア(ピスキャットアウェー、NJ)から入手し得るpPL及びpKK223である。 繊維状ファージ粒子の表面における本発明のモノクローナル抗体の発現のため のベクターは、第一ポリペプチド及び第二ポリペプチドの形態の翻訳可能な第一 DNA配列及び第二DNA配列を受取り、かつ発現するのに適した組換えDNA(rDNA) 分子であり、この場合、ポリペプチドの一つが繊維状ファージ外殻タンパク質膜 アンカーに融合される。即ち、ポリペプチドの少なくとも一つは、繊維状ファー ジ膜アンカードメイン、原核生物分泌シグナルドメイン、及び免疫グロブリンH 鎖またはL鎖可変ドメインを含む融合ポリペプチドである。 ヘテロダイマー抗体分子を発現するためのDNA発現ベクターは、二つの翻訳可 能なDNA配列をベクター中に存在する二つの別個のカセットに独立にクローン化 (挿入)して抗体分子の第一ポリペプチド及び第二ポリペプチド、または抗体分 子を含むポリペプチドのリガンド結合部分(即ち、免疫グロブリン分子のH可変 領域及びL可変領域)を発現するための二つの別個のシストロンを形成するため の系を与える。二つのシストロンを発現するためのDNA発現ベクターは、ジシス トロニック発現ベクターと称される。 そのベクターは、挿入DNAへの方向性結合に適したヌクレオチドの配列を介し て操作により結合された上流及び下流の翻訳可能なDNA配列を含む第一カセット を含む。上流の翻訳可能な配列は本明細書に特定された分泌シグナルをコードす る。下流の翻訳可能な配列は、本明細書に特定された繊維状ファージ膜アンカー をコードする。カセットは、インサート翻訳可能なDNA配列(インサートDNA)が 方向性結合に適したヌクレオチドの配列を介してカセットに方向性挿入される場 合に生産されるレセプターポリペプチドを発現するためのDNA発現調節配列を 含むことが好ましい。繊維状ファージ膜アンカーは、繊維状ファージ粒子のマト リックスを結合でき、それにより融合ポリペプチドをファージ表面にとり込むこ とができるcpIII外殻タンパク質またはcpVIII外殻タンパク質のドメインである ことが好ましい。 また、レセプター発現ベクターは、第二レセプターポリペプチドを発現するた めの第二カセットを含む。第二カセットは、方向性結合に適したヌクレオチドの 配列を介して典型的にはカセットの読み取り枠中に少なくとも一つの終止コドン を形成するベクターの下流DNA配列にその3'末端で操作により結合された本明細 書に特定された分泌シグナルをコードする第二の翻訳可能なDNA配列を含む。第 二の翻訳可能なDNA配列は、DNA発現調節配列にその5'末端で操作により結合され て5'要素を形成する。第二カセットは、翻訳可能なDNA配列(インサートDNA)の 挿入後に、そのインサートDNAによりコードされたポリペプチドと共に分泌シグ ナルのレセプターを含む第二融合ポリペプチドを発現できる。 上流の翻訳可能なDNA配列は前記の原核生物分泌シグナルをコードする。pelB 分泌シグナルをコードする上流の翻訳可能なDNA配列は、レセプター発現ベクタ ー中の封入に好ましいDNA配列である。下流の翻訳可能なDNA配列は前記の繊維状 ファージ膜アンカーをコードする。こうして、下流の翻訳可能なDNA配列は、繊 維状ファージ遺伝子IIIまたは遺伝子VIII外殻タンパク質の膜アンカードメイン に相当し、好ましくはそのドメインと同じであるアミノ酸残基配列をコードする 。 本発明のDNA発現ベクター中のカセットは、翻訳可能なDNA配列(インサートDN A)の挿入後に、適当な宿主中で融合ポリペプチドを発現できるヌクレオチドの 配列を形成するそのベクターの領域である。ヌクレオチドの発現コンピテント配 列はシストロンと称される。こうして、そのカセットは、上流及び下流の翻訳可 能なDNA配列に操作により結合されたDNA発現調節要素を含む。シストロンは、翻 訳可能なDNA配列がその目的に適したヌクレオチドの配列を介して上流配列と下 流配列の間に方向性挿入(方向性結合)される場合に形成される。得られる三つ の翻訳可能なDNA配列、即ち、上流配列、挿入配列及び下流配列は全て同じ読み 取り枠中で操作により結合される。 こうして、抗体分子を発現するためのDNA発現ベクターは、翻訳可能なDNA配列 をベクターのカセット部分にクローン化して、モノクローナル抗体の第一ポリペ プチド及び第二ポリペプチド、即ち、H鎖及びL鎖を発現できるシストロンを生 産するための系を与える。 本明細書で使用される“ベクター”という用語は、それが操作により結合され た別の核酸を異なる遺伝子環境間に輸送できる核酸分子を表す。好ましいベクタ ーは、それらが操作により結合されるDNAセグメント中に存在する構造遺伝子産 物の自律複製及び発現の可能なものである。それ故、ベクターは前記のレプリコ ンと選択可能なマーカーとを含むことが好ましい。 DNA配列またはセグメントに関して本明細書で使用される“操作により結合さ れた”という用語は、その配列またはセグメントが、好ましくは通常のホスホジ エステル結合により、一本鎖または二本鎖形態のDNAの一つのストランドに共有 結合されたことを意味する。本発明の転写単位またはカセットが操作により結合 されるベクターの選択は、当業界で公知であるように、所望される機能的性質、 例えば、ベクター複製及びタンパク質発現、並びに形質転換される宿主細胞に直 接依存し、これらは組換えDNA分子を構築する技術に固有の制限である。 方向性結合に適したヌクレオチドの配列、即ち、ポリリンカーは、(1)複製 及び輸送のために上流の翻訳可能なDNA配列及び下流の翻訳可能なDNA配列を操作 により結合し、かつ(2)ベクターへのDNA配列の方向性結合のための部位または 手段を与えるDNA発現ベクターの領域である。典型的には、方向性ポリリンカー は、二つ以上の制限エンドヌクレアーゼ認識配列、または制限部位を形成するヌ クレオチドの配列である。制限開裂後に、二つの部位は、翻訳可能なDNA配列がD NA発現ベクターに結合し得る付着末端を生じる。二つの制限部位は、制限開裂後 に、非相補性であり、それにより、カセット中への翻訳可能なDNA配列の方向性 挿入を可能にする付着末端を与えることが好ましい。一実施態様において、方向 性結合手段は、上流の翻訳可能なDNA配列、下流の翻訳可能なDNA配列、またはそ の両方中に存在するヌクレオチドにより与えられる。別の実施態様において、方 向性結合に適したヌクレオチドの配列は、多方向性クローニング手段を形成する ヌクレオチドの配列を含む。方向性結合に適したヌクレオチドの配列が多数の 制限部位を形成する場合、それは多クローニング部位と称される。 好ましい実施態様において、DNA発現ベクターは、本発明の教示に従ってゲノ ムを封入する繊維状ファージ粒子の形態で都合の良い操作のために設計される。 この実施態様において、DNA発現ベクターは複製の繊維状ファージ開始点を形成 するヌクレオチド配列を含み、その結果、そのベクターは、適当な遺伝子相補性 の表示後に、一本鎖複製型で繊維状ファージとして複製でき、そして繊維状ファ ージ粒子にパッケージングし得る。この特徴は、ファージ粒子の集団を含むその 他の粒子からの、粒子、及びその中に含まれたベクターのその後の分離のために ファージ粒子にパッケージングされるDNA発現ベクターの能力を与える。 複製の繊維状ファージ開始点は、公知であるように、複製の開始、複製の終止 及び複製により生産された複製型のパッケージングのための部位を形成するファ ージゲノムの領域である(例えば、Raschedら,Microbiol.Rev.,50:401-427(1 986);及びHoriuchi,J.Mol.Biol.,188:215-223(1986)を参照のこと)。 本発明で使用するのに好ましい複製の繊維状ファージ開始点は、複製のM13、f 1またはfdファージ開始点(Shortら,Nucl.Acids Res.,16:7583-7600(1988) )である。本発明のヒトモノクローナル抗体のクローニング及び発現に好ましい DNA発現ベクターは本明細書に記載されたジシストロニック発現ベクターpComb8 、pComb2-8、pComb3、pComb2-3及びpComb2-3'である。 本発明の特に好ましいベクターは、本発明のヒトモノクローナル抗体のH鎖可 変領域またはL鎖可変領域をコードするポリヌクレオチド配列を含む。図10〜13 に示されたH鎖またはL鎖アミノ酸残基配列をコードするヌクレオチド配列、図 10〜13に示されたそれらの配列の結合特異性を有するH鎖またはL鎖をコードす るヌクレオチド配列、または図10−13に示された配列に関する保存置換を有する H鎖またはL鎖をコードするヌクレオチド配列、及びこれらの相補性ポリヌクレ オチド配列を含むベクターが特に好ましい。 ポリヌクレオチドがヒトモノクローナル抗体H鎖またはL鎖免疫グロブリン可 変領域アミノ酸残基配列を産生するためのDNA発現ベクターの成分部分である限 り、本発明はまたこのようなH鎖配列またはL鎖配列をコードする単離ポリヌク レオチドを意図している。 遺伝暗号及びその付随の重剰性のために、意図されるH鎖またはL鎖免疫グロ ブリン可変領域アミノ酸残基配列をコードする多数のポリヌクレオチド配列が設 計し得ることが理解されるべきである。こうして、本発明は遺伝暗号の重剰性の 特徴を含むこのような交互ポリヌクレオチド配列を意図している。 本発明のヒトモノクローナル抗体を産生するための発現ベクターが抗体の発現 に適合性の宿主細胞中に宿される限り、本発明は本発明のベクターまたはポリヌ クレオチドを含む宿主細胞を意図している。好ましい宿主細胞は、本明細書に記 載されるようにE.coliである。 本発明のヒトモノクローナル抗体を産生する好ましい発現ベクターを含むE.co li培養物が、本明細書に記載されるように、ブタベスト条約の要件に従ってアメ リカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC、ロックビル、MD)に寄託さ れた。実施例 下記の実施例は本発明を説明することを目的とするが、本発明の範囲を限定し ない。 1.ファージ粒子にヘテロダイマーレセプターを生産するためのジシストロニ ック発現ベクターの構築 直接スクリーニングし得る多数のFab抗体フラグメントを産生するためのベク ター系を得るために、バクテリオファージλ中の発現ライブラリーをHuseら,Sc ience,246:1275-1281(1989)に記載されたようにして予め構築した。これらの 系は繊維状ファージ粒子の表面に標的される発現Fabを与える設計特徴を含んで いなかった。 ベクター系を選択するのに使用される主な基準は、直接スクリーニングし得る 最大数のFabフラグメントを産生することの必要性であった。バクテリオファー ジλを三つの理由で開始点として選択して発現ベクターを開発した。第一に、フ ァージDNAの試験管内のパッケージングがDNAを宿主細胞に再導入する最も有効な 方法であった。第二に、単一ファージプラークのレベルでタンパク質発現を検出 することが可能であった。最後に、ファージライブラリーのスクリーニングは、 典型的には、非特異的結合による難点を殆ど伴っていなかった。別のプラスミド クローニングベクターは、それらが同定された後にクローンの分析のみに有利で ある。この利点はpCombVIIIの如きジシストロニック発現ベクターの使用のため に本発明の系で失われず、それにより、H鎖、L鎖、またはFab発現インサート を含むプラスミドが切除されることを可能にした。 a.ジシストロニック発現ベクターpCOMBの構築 (i)λZap(商標)IIの調製 λZap(商標)IIは、6の特異なクローニング部位、融合タンパク質発現、及 びファージミド(ブルースクリプトSK-)の形態のインサートを迅速に切除する 能力を含む最初のλZapの特徴の全てを維持するが、SAM 100突然変異を欠いてお り、XL1-ブルーを含む多くのNon-Sup F株に関する増殖を可能にする最初のλZap の 誘導体(ATCC受理番号40,298)である。λZap(商標)IIは、Shortら,Nuc.Acid sRes.,16:7583-7600(1988)に記載されたようにして、λZapを制限酵素Nco I で消化することにより生産された4254の塩基対(bp)のDNAフラグメント中に含 まれるラムダS遺伝子を置換することにより構築された。この4254 bpフラグメ ントを、そのベクターを制限酵素Nco Iで消化した後にλgt10(ATCC受理番号40, 179)から単離されたラムダS遺伝子を含む4254 bp DNAフラグメントで置換した 。λgt10から単離された4254 bp DNAフラグメントを、T4 DNAリガーゼ及び通常 のプロトコル、例えば、Current Protocols in Molecular Biology,Ausub-elら 編集,John Wiley and Sons,NY,1987に記載されたプロトコルを使用して最初 のλZapベクターにつないでλZap(商標)IIを生成した。 (ii)λHc2の調製 E.coli宿主細胞中で複数のVHコードDNA同族体を発現するために、λHc2と称 されるベクターを構築した。そのベクターは下記のものを与えた。VHコードDNA 同族体を適当な読み取り枠に入れる能力;Shineら,Nature,254:34,1975によ り記載されたようなリボソーム結合部位;pelB分泌シグナルと称される発現タン パク質を細胞周辺腔に誘導するリーダー配列;既知エピトープ(エピトープtag )をコードするポリヌクレオチド配列;そしてまたVHコードDNA同族体とエピト ープtagをコードするポリヌクレオチドの間のスペーサータンパク質をコードし たポリヌクレオチド。λHc2はHuseら,Science,246:1275-1281(1989)により 既に記載されていた。 λHc2を調製するために、上記の特徴の全てを含む合成DNA配列を、互いにハイ ブリッドを形成し、図1に示された二本鎖合成DNA配列を形成する20〜40の塩基 の一本鎖ポリヌクレオチドセグメントを設計することにより構築した。個々の一 本鎖ポリヌクレオチドセグメントを表1に示す。 ポリヌクレオチドN2、N3、N9-4、N11、N10-5、N6、N7及びN8(表1)を、夫々 のポリヌクレオチド0.1マイクログラム/マイクロリットル(μg/μl)1マイク ロリットル(μl)及びT4ポリヌクレオチドキナーゼ20単位を70mMのトリス-HCl (トリス[ヒドロキシメチル]アミノメタン塩酸塩)pH7.6、10mMのMgCl2、5mM のジチオスレイトール(DTT)、10mMのβ−メルカプトエタノール及び500マイ クログラム/ミリリットル(μg/ml)のウシ血清アルブミン(BSA)を含む溶液 に添加することによりキナーゼ処理した。その溶液を37℃で30分間保ち、その溶 液を65℃で10分間保つことによりその反応を停止した。二つの最終ポリヌクレオ チド、20ngのポリヌクレオチドN1及びポリヌクレオチドN12を、20mMのトリス-HC L、pH7.4、2mMのMgCl2及び50mMのNaClを含む溶液1/10容積と一緒に上記のキナー ゼ処理反応溶液に添加した。この溶液を70℃に5分間加熱し、水500mlのビーカ ー中で1.5時間にわたって室温、約25℃に冷却した。この期間中に、全ての10の ポリヌクレオチドはアニールして図1に示された二本鎖合成DNAインサートを形 成した。個々のポリヌクレオチドを、上記の反応溶液40μlを50mMのトリス-HCl 、pH7.5、7mMのMgCl2、1mMのDTT、1mMのアデノシントリホスフェート(ATP)及 びT4DNAリガーゼ10単位を含む溶液に添加することにより互いに共有結合させて 合成DNAインサートを安定化した。この溶液を37℃で30分間保ち、次いでその溶 液を65℃で10分間保つことによりT4DNAリガーゼを不活化した。上記の反応液52 μl、10mMのATP及びT4ポリヌクレオチドキナーゼ5単位を含む溶液4μlを混合 することにより最終ポリヌクレオチドをキナーゼ処理した。この溶液を37℃で30 分間保ち、次いでその溶液を65℃で10分間保つことによりT4ポリヌクレオチドキ ナーゼを不活化した。 完全な合成DNAインサートを、制限酵素、Not I及びXho Iで先に消化された実 施例1a1)に記載されたλZap(商標)IIベクターに直接つないだ。その結合混合 物を製造業者の指示に従ってカリフォルニア、ラ・ジョラにあるストラタゲンか ら市販されているギガパック(Gigapack)IIゴールドパッキングエキスを使用し てパッケージした。パッケージした結合混合物をXL1-ブルーセル(ストラタゲン )に塗布した。個々のλプラークをコアーにし、インサートを製造業者(ストラ タゲン)により提供されたλZap(商標)IIの生体内切除プロトコルに従って切 除した。この生体内切除プロトコルは、クローン化されたインサートをλHc2ベ クターからファージミドベクターに移動させて操作及び配列決定を容易にした。 上記のクローニング工程の正確さを、Sangerら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,74 :5463-5467(1977)に記載されたサンガー・デオキシ方法を使用し、そしてAMV 逆転写酵素35S-ATP配列決定キット(ストラタゲン)中で製造業者の指示を使用 してインサートを配列決定することにより確かめた。VH発現ベクター(λHc2) 中で得られる二本鎖合成DNAインサートの配列を図1に示す。λHc2の夫々のスト ランドの配列(上部及び下部)を、夫々配列番号1及び配列番号2として配列表 中にリストする。得られるλHc2発現ベクターを図2に示す。 3)λLc2の調製 E.coli宿主細胞中で複数のVLコードDNA同族体を発現するために、適当な読み 取り枠中にVLコードDNA同族体を入れる能力を有するλLc2と称されるベクター を構築し、Shineら,Nature,254:34,1975により記載されたようなリボソーム 結合部位を得、Leiら,J.Bac.,169:4379(1987)及びBetterら,Science,240: 1041(1988)によりE.coli中でFabフラグメントを成功して分泌するのに既に使 用されたpelB遺伝子リーダー配列分泌シグナルを得、そしてまたクローニングの ための制限エンドヌクレアーゼ部位を含むポリヌクレオチドを得た。λLc2はHus eら,Science,246:1275-1281(1989)により既に記載されていた。 上記の特徴の全てを含む合成DNA配列を、互いにハイブリッドを形成し、図3 に示された二本鎖合成DNA配列を形成する20〜60の塩基の一本鎖ポリヌクレオチ ドセグメントを設計することにより構築した。二本鎖合成DNA配列内の夫々個々 の一本鎖ポリヌクレオチドセグメント(01-08)の配列を表2に示す。 ポリヌクレオチド02、03、04、05、06及び07(表2)を、夫々のポリヌクレオ チド1μl(0.1μg/μl)及びT4ポリヌクレオチドキナーゼ20単位を70mMのトリ スHCl、pH7.6、10mMのMgCl2、5mMのDTT、10mMのβ−メルカプトエタノール及び5 00μg/mlのBSAを含む溶液に添加することによりキナーゼ処理した。その溶液を3 7℃で30分間保ち、その溶液を65℃で10分間保つことによりその反応を停止した 。夫々20ngの二つの最終ポリヌクレオチド、01及び08を、20.0mMのトリス-HCl、 pH7.4、2mMのMgCl2及び15.0mMの塩化ナトリウム(NaCl)を含む溶液1/10容積と 一緒に上記のキナーゼ処理反応溶液に添加した。この溶液を70℃に5分間加熱し 、水500mlのビーカー中で1.5時間にわたって室温、約25℃に冷却した。この期間 中に、全ての8のポリヌクレオチドはアニールして図3に示された二本鎖合成DN Aインサートを形成した。個々のポリヌクレオチドを、上記の反応溶液40μlを50 mlのトリス-HCl、pH 7.5、7mlのMgCl2、1mmのDTT、1mmのATP及びT4DNAリガーゼ1 0単位を含む溶液に添加することにより互いに共有結合させて合成DNAインサート を安定化した。この溶液を37℃で30分間保ち、次いでその溶液を65℃で10分間保 つことによりT4DNAリガーゼを不活化した。上記の反応液52μl、10mMのATP及びT 4ポリヌクレオチドキナーゼ5単位を含む溶液4μlを混合することにより最終ポ リヌクレオチドをキナーゼ処理した。この溶液を37℃で30分間保ち、次いでその 溶液を65℃で10分間保つことによりT4ポリヌクレオチドキナーゼを不活化した。 完全な合成DNAインサートを、制限酵素Sac I及びXho Iで先に消化された実施 例1a1)に記載されたλZap(商標)IIベクターに直接つないだ。その結合混合物 を製造業者の指示に従ってギガパックIIゴールドパッキングエキス(ストラタゲ ン)を使用してパッケージした。パッケージした結合混合物をXL1-ブルーセル( ストラタゲン)に塗布した。個々のλプラークをコアーにし、インサートを製造 業者(ストラタゲン)により提供されたλZap(商標)IIの生体内切除プロトコ ルに従って切除した。この生体内切除プロトコルは、クローン化されたインサー トをλLc2ベクターからファージミドベクターに移動させて操作及び配列決定を 容易にした。上記のクローニング工程の正確さを、AMV逆転写酵素35S-dATP配列 決定キット(ストラタゲン)中で製造業者の指示を使用してインサートを配列決 定することにより確かめた。得られるLc2発現ベクター(λLc2)の配列を図3に 示す。夫々のストランドを、配列番号3及び配列番号4として配列表中に別々に リストする。得られるλLc2発現ベクターを図4に図示する。 λLc3と称される本発明に使用するのに好ましいベクターは、先に調製された λLc2の誘導体である。λLc2は、図3及び配列番号3の配列に示されるようにEc oR I制限部位に対し3'、またシャイン−ダルガーノリボソーム結合部位に対し5 'に配置されたSpe I制限部位を含む。また、Spe I制限部位は、図1及び2並び に配列番号1に示されるようにλHc2中に存在する。pCombと称される結合性ベク ターを、下記の実施例1a4)に記載されるように、λHc2及びλLcの部分を一緒に 合わせることにより構築した。得られる結合性pCombベクターは二つのSpe I制限 部位(即ち、一つはλHc2により与えられ、一つは間にEcoR I部位を含んで、λL c2により与えられた)を含んでいた。二つのSpe I制限部位の存在にもかかわら ず、Spe I及びEcoR I付着末端を有するDNA同族体を、下記の実施例1bに記載され たようにしてSpe I及びEcoR Iで先に消化されたpComb発現ベクターに成功して方 向性結合した。Lc2ベクターにより与えられた3'Spe I部位へのEcoR I制限部位の 近接は、3'Spe I部位の完全消化を抑制した。こうして、pCombをSpe I及びEcoR Iで消化することは、二つのSpe I部位間のEcoR I部位の除去を もたらさなかった。 第二Spe I制限部位の存在は、Spe Iのみで消化されたpCombベクターへの結合 に望ましくないかもしれない。何となれば、二つの部位間の領域が除去されるか らである。それ故、λLc3と称される、第二Spe I部位または3'Spe I部位を欠い ているλLc2の誘導体は、まずλLc2をSpe Iで消化して直線状にされたベクター を生成することにより生産された。これらの末端はフィル・インされて(filled in)ブラントエンドを形成し、これらが一緒につながれてSpe I部位を欠いてい るλLc3を生じる。λLc3は、下記の結合性ベクターを構築するのに使用するのに 好ましいベクターである。 4)pCombの調製 ファージミドを、上記の生体内切除プロトコルを使用して発現ベクターλHc2 またはλLc2から切除した。二本鎖DNAを、Holmesら,Anal.Biochem.,114:193( 1981)により記載された方法に従ってファージミドを含む細胞から調製した。生 体内切除から生じるファージミドは、親ベクターと同じ抗体フラグメントクロー ニング及び発現のためのヌクレオチド配列を含んでおり、夫々、λHc2及びLc2に 対応して、ファージミドHc2及びLc2と称される。 ファージミドHc2及びファージミドLc2の部分を合わせることにより生産される 結合性ファージミドベクターpCombの構築のために、ファージミドHc2を最初にSa c Iで消化してLacZプロモーターに対し5'に配置された制限部位を除去した。直 線状にされたファージミドをT4ポリメラーゼで平滑断端し、つないでSac I部位 を欠いているHc2ファージミドを得た。次いで修飾Hc2ファージミド及びLc2ファ ージミドを別々にSca I及びEcoR Iで制限消化して5'から3'にSca I制限部位、No t I制限部位、Xho I制限部位、Spe I制限部位及びEcoR I制限部位を有するHc2フ ラグメントと、5'から3'にEcoR I制限部位、Sac I制限部位、Xba I制限部位及び Sac I制限部位を有するLc2フラグメントを得た。次いで、直線状にされたファー ジミドをそれらの夫々の付着末端で一緒につないでpComb、即ち、Not I、Xho I 、Spe I、EcoR I、Sac I、Xba I、Not I、Apa I及びSca Iの制限部位の直線配置 を有する環状にされたファージミドを生成した。次いでつながれたファージミド ベクターを適当なバクテリア宿主に挿入し、形質転換体を 抗生物質アンピシリンにつき選択した。 選択されたアンピシリン耐性形質転換体を二つのNot I部位の存在につきスク リーニングした。得られるアンピシリン耐性結合性ファージミドベクターをpCom bと称し、その構成図を図5に示す。得られる結合性ベクター、pCombは、二つの 融合タンパク質を発現するための二つのカセットを有し、また5'から3'方向にリ ストされた下記の操作により結合された要素のためのヌクレオチド残基配列を有 するDNA分子からなっていた。LacZ遺伝子から上流の誘導LacZプロモーターから なる第一カセット;Not I制限部位;リボソーム結合部位;pelBリーダー;スペ ーサー;5'Xho及び3'Spe I制限部位により境界形成されたクローニング領域:デ カペプチドtag、続いて発現調節終止配列;発現調節リボソーム形成部位からな る第二カセットに5'に配置されたEcoR I制限部位;pelBリーダー;スペーサー領 域;5'Sac I及び3'Xba I制限部位により境界形成されたクローニング領域、続い て発現調節終止配列及び第二Not I制限部位。 pComb2と称される本発明に使用するのに好ましい結合性ベクターを、pCombに つき上記されたようにして、ファージミドHc2及びファージミドLc3の部分を合わ せることにより構築する。得られる結合性ベクター、pComb2は、第二カセット中 の第二Spe I制限部位が排除されている以外は、pCombと同様に二つの融合タン パク質を発現するためのpCombと同一の二つのカセットを有するDNA分子からなる 。 b.バクテリオファージ外殻タンパク質膜アンカーを有する融合タンパク質を 発現するためのベクターpCombIIIベクターの構築 多数のエンドヌクレアーゼ制限クローニング部位のために、先に調製したpCom bファージミド発現ベクターは、本発明に使用するための発現ベクターの調製の ための修飾に有益なクローニングビヒクルである。その目的のために、pCombをE coR I及びSpe Iで消化し、続いてホスファターゼ処理して直線状にされたpComb を生産した。 1)pCombIIIの調製 バクテリオファージcpIII膜アンカードメインをコードする配列を使用して、 別個のファージミド発現ベクターを構築した。繊維状ファージ外殻タンパク質、 cpIIIをコードするDNA配列、L鎖の発現のための膜アンカーの3'にLacZプロモー ター領域配列を含む膜アンカー並びにSpe I及びEcoR I付着末端を形成するPCR生 産物を、市販のバクテリオファージベクター(ニュージャージー、ピスキャット アウェーにあるファーマシア)であるM13mp18から調製した。 修飾cpIIIを調製するために、M13mp18からの複製型DNAを最初に単離した。簡 単には、LB(ルリア−ベルタニ培地)2mlに、F'エピソーム(JM107、JM109また はTG1)を有するバクテリア株の培養液50μlを単一プラークから誘導されたバク テリオファージ粒子の1/10の懸濁液と共に混合した。その混合物を絶えず攪拌し ながら37℃で4〜5時間インキュベートした。次いでその混合物を12,000xgで5 分間遠心分離して感染バクテリアをペレット化した。上澄みを除去した後、ペレ ットを激しく攪拌しながら100μlの氷冷溶液I中に再度懸濁させた。溶液Iは、 50mMのグルコース、10mMのEDTA(エチレンジアミンテトラ酢酸二ナトリウム)及 び25mMのトリス-HCl、pH8.0を混合し、15分間オートクレーブ処理することによ り調製した。 バクテリア懸濁液に、新たに調製した溶液II 200μlを混合し、その管を5回 迅速に倒立させた。溶液IIは、0.2NのNaOH及び1%のSDSを混合することにより 調製した。バクテリア懸濁液に、150μlの氷冷溶液IIIを混合し、管を倒立位置 で10秒間軽く攪拌して溶液IIIを粘稠なバクテリア溶解産物に分散させた。溶液I IIは、5Mの酢酸カリウム60ml、氷酢酸11.5ml及び水28.5mlを混合することにより 調製した。次いで、得られたバクテリア溶解産物を氷の上で5分間貯蔵し、続い て小型遠心分離機中で12,000xgで4℃で5分間遠心分離した。得られた上澄みを 回収し、新しい管に移した。上澄みに、等容積のフェノール/クロロホルムを添 加し、その混合物を攪拌した。次いでその混合物を小型遠心分離機中で12,000xg で2分間遠心分離した。得られた上澄みを新しい管に移し、二本鎖バクテリオフ ァージDNAを室温で2倍の容積のエタノールで沈殿させた。その混合物を室温で 2分間放置した後、その混合物を遠心分離してDNAをペレット化した。上澄みを 除去し、ペレット化された複製型DNAを25μlのトリス-HCl、pH7.6、及び10mMのE DTA(TE)中に再度懸濁させた。 次いで二本鎖M13mp18複製型DNAを、cpIIIで膜アンカーをコードする遺伝子 を単離するための鋳型として使用し、その配列が配列表中に配列番号33としてリ ストされる。膜アンカードメインcpIIIのアミノ酸残基配列を配列番号34にリス トする。M13mp18複製型DNAを上記のようにして調製し、Lac Zプロモーターをコ ードする配列に対し5'に配置されたcpIII膜アンカードメインの成熟遺伝子、オ ペレーター及びL鎖発現を調節するためのcap結合部位からなるDNAフラグメント の構築のために二つのPCR増幅の鋳型として使用した。制限部位、Spe I及びEcoR Iを増幅反応中につくり、夫々フラグメントの5'末端及び3'末端に配置されてい た。二つの別個のPCR増幅の生産物を組み合わせることによりこのフラグメント をつくる操作を、以下に記載する。 プライマー対、即ち、表3にリストされたG-3(F)(配列番号35)及びG-3(B )(配列番号36)を、先に行ったような第一PCR反応に使用してcpIII膜アンカー 遺伝子を増幅し、Spe I制限部位及びNhe I制限部位をフラグメントにとり込んだ 。PCR反応につき、M13mp18複製型DNA 1ngを含む2μlを0.5 mlの小型遠心分離管 中で市販の10X PCR緩衝液(プロメガ・バイオテク、マジソン、ウィスコンシン )10μlと混合した。そのDNA混合物に、dNTP(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)の2.5m Mの溶液8μlを混合して200マイクロモル(μM)の最終濃度を生じた。G-3(F) プライマー3μl(60ピコモル(pM)に相当する)及び3'後方G-3(B)プライマ ー3μl(60pM)をDNA溶液に混合した。その混合物に、滅菌水73μl及びポリメ ラーゼ(プロメガ・バイオテク)1μl/5単位を添加した。鉱油2滴を混合物の 上部に入れ、サーモサイクラー中の40ラウンドのPCR増幅を行った。増幅サイク ルは、52℃で2分間、72℃で1.5分間そして91℃で2分間からなっていた。次い で、M13mp18を含む試料から得られたPC修飾cpIII膜アンカードメインDNAフラグ メントをジーン・クリーン(Gene Clean)(BI0101、ラ・ジョラ、カリフォルニ ア)で精製し、フェノール/クロロホルムで2回抽出し、クロロホルムで1回抽 出し、続いてエタノールで沈殿させ、そして10mMのトリス-HCl、pH7.5、及び1m MのEDTA中で-70℃で貯蔵した。 フラグメントの夫々5'末端及び3'末端にSpe I部位及びNhe I部位を有する得ら れたPCR修飾cpIII DNAフラグメントを1%のアガロースゲル中の電気泳動により 確認した。修飾cpIII DNAフラグメントを含むアガロース中の領域をアガロ ースから分離した。PCR修飾cpIII膜アンカードメインDNAフラグメントの配列を 配列表中に配列番号40としてリストする。また、得られた増幅PCRフラグメント は4つのグリシン残基と、H鎖とcpIIIコードドメインの間に並置された一つの セリンとを含む5アミノ酸テサー(tether)をコードするヌクレオチド配列を含 んでいた。一旦発現されると、規則的な二次構造を欠いている5アミノ酸残基配 列はFabとcpIIIドメインの相互作用を最小にするのに利用できた。 表3にリストされたプライマー対、Lac-F(配列番号37)及びLac-B(配列番号 38)を使用する第二PCR増幅を、M13mp18複製型鋳型DNAの別個のアリコートにつ き行って、LacZプロモーター、オペレーター及び5'Nhe I部位と3'EcoR I部位と を有するCap結合部位を増幅した。この増幅に使用したプライマーは、増幅フラ グメントの5'末端にNhe I部位をとり込んでcpIII遺伝子フラグメントの3'末端及 び増幅cpIIIフラグメントに対し3'のNhe I部位の一部とオーバーラップするよう に設計した。PCR生産物の反応及び精製を上記のようにして行った。5'Nhe I制限 部位と3'EcoR I制限部位とを有する得られたPCR修飾cpIII DNAフラグメントの配 列を配列表中に配列番号41としてリストする。 cpIII膜アンカー及びLacZプロモーター領域を構築するのに使用するための別 のLac-Bプライマーは、表3に示されたLac-B'であった。第二PCR増幅において、 Lac-Bに代えてLac-B'をLac-Fと共に使用した以外は、増幅反応を上記のようにし て行った。増幅反応からの生産物を配列表中にヌクレオチド位置1からヌクレオ チド位置172までの配列番号41としてリストする。Lac-B'の使用は、3'末端で29 のヌクレオチドを欠いているLacZ領域を生じたが、Lac-Fプライマー及びLac-Bプ ライマーで生産された更に長いフラグメントと機能上均等であった。 次いで、プライマー対G-3(F)とG-3(B)及びLac-FとLac-Bを使用する第一PC R増幅及び第二PCR増幅の生産物を、cpIII膜アンカーオーバーラップ及びNhe I制 限部位に相当するヌクレオチドで組換えて、G3-F(配列番号35)とLac-B(配列 番号38)のプライマー対を使用するPCRの第二ラウンドにかけて、下記のものか らなる組換えPCR DNAフラグメント生産物を生成した。5'Spe I制限部位;全成熟 cpIIIタンパク質のアミノ酸残基198に相当するヌクレオチド残基配列で開始する cpIII DNA膜アンカードメイン;アミノ酸残基番号112にある膜アンカーに より与えられる内在性終止部位;Nhe I制限部位、LacZプロモーター、オペレー ター及びCap結合部位配列;並びに3'EcoR I制限部位。 カッパーL鎖との実施例2で調製したH鎖-cpIII融合タンパク質の協調発現の ためのファージミドベクターを構築するために、組換えPCR修飾cpIII膜アンカー ドメインDNAフラグメントをSpe I及びEcoR Iで制限消化して、実施例1a4)で調 製した唯一のSpe I部位を有する同様に消化されたpComb2ファージミド発現ベク ターへの方向性結合のためのDNAフラグメントを生産してpComb2-III(また、pCo mb2-IIIと称される)ファージミドベクターを生成した。こうして、唯一のSpe I 制限部位を有する得られたアンピシリン耐性を与えるpComb2-3ベクターは、H鎖 (Fd)-cpIII融合生産物及びL鎖タンパク質の別々の発現を誘導するための別個 のLacZプロモーター配列/オペレーター配列を含む。発現タンパク質を、膜にお ける機能性アセンブリーのためのpelBリーダー配列により細胞周辺腔に誘導した 。ベクター中のファージF1遺伝子間領域の封入は、ヘルパーファージの助けによ り一本鎖ファージミドのパッケージングを可能にした。ヘルパーファージ重感染 の使用はcpIIIの二つの形態の発現をもたらす。こうして、正常なファージ形態 形成は、Fab-cpVIII融合のためのウイルス粒子へのとり込みにつきFab-cpIII融 合とヘルパーファージの天然cpIIIとの間の競合により乱された。加えて、クロ ラムフェニコール耐性、等を与えるベクターが本発明における使用に意図されて いる。 pComb-III'またはpComb2-3'と称される、付加的な制限酵素クローニング部位 を有する本発明に使用するのに更に好ましいファージミド発現ベクターを、pCom b2-3につき上記されたようにして、Shortら,Nuc.Acids Res.,16:7583-7600(1 988)に記載され、またストラタゲンから市販されているpブルースクリプトか らの51の塩基対フラグメントの添加により調製した。pComb2-3'を調製するため に、pComb2-3を最初にXho I制限酵素及びSpe I制限酵素で消化して直線状にされ たpComb2-3を生成した。ベクターpブルースクリプトを、制限酵素部位、Sal I 、Acc I、Hinc II、Cla I、Hind III、EcoR V、Pst I、Sma I及びBamH Iを含む5 1の塩基対フラグメントを放出する同酵素で消化した。その51の塩基対フラグメ ントを付着末端Xho I及びSpe Iを介して直線状にされたpComb2-3ベクタ ーにつないでpComb2-3'を生成した。 F 前方プライマー B 後方プライマー 1.5'から3'へ:Spe I制限部位配列が一本の下線を施されている。cpIIIの5'末 端とのオーバーラップ配列が二重の下線を施されている。 2.5'から3'へ:Nhe I制限部位配列が一本の下線を施されている。cpIIIの3'末 端とのオーバーラップ配列が二重の下線を施されている。 3.5'から3'へ:cpIIIの3'末端とのオーバーラップ配列が二重の下線を施されて いる。Nhe I制限配列が位置4でヌクレオチド残基“G”で開始し、更に5残基G CTAGCだけ延びる。 4.EcoR I制限部位配列が一本の下線を施されている。 5.LacZを増幅するためのオルタナティブ後方プライマー;EcoR I制限部位配列 が一本の下線を施されている。 2.ジシストロニック発現ベクターpComb2-3から産生されたHIV-1特異性モノク ローナル抗体の単離 本発明を実施するに際して、抗体のH鎖(VH及びCH1からなるFd)及びL (カッパー)鎖(VL、CL)を最初にヘテロダイマーFab分子のアセンブリーの ためにE.coliの周辺質に標的する。ファージ表面で抗体Fabライブラリーの発現 を得るために、FdまたはL鎖をコードするヌクレオチド残基配列を、繊維状バク テリオファージ外殻タンパク質膜アンカーをコードするヌクレオチド残基配列に 操作により結合する必要がある。膜アンカーを得るのに本発明で使用するための 外殻タンパク質はIII(cpIII即ちcp3)である。本明細書に記載された実施例に おいて、Fd鎖をコードするヌクレオチド残基配列を本発明の融合タンパク質中で cpIII膜アンカーに操作により結合する方法が記載される。 ファージミドベクター中で、翻訳可能なDNA配列からなる第一シストロン及び 第二シストロンを操作により結合してジシストロニックDNA分子を生成する。ジ シストロニックDNA分子中の夫々のシストロンを、融合タンパク質、Fd-cpIII、 及びカッパーL鎖の協調発現のためにDNA発現調節配列に結合する。 第一シストロンは、融合タンパク質、Fd-cpIIIに操作により結合された周辺質 分泌シグナル(pelBリーダー)をコードする。第二シストロンはカッパーL鎖に 操作により結合された第二pelBリーダーをコードする。pelBリーダーの存在は、 バクテリア細胞質から細胞周辺腔への融合タンパク質及びL鎖の両方の協調され ているが、別々の分泌を促進する。 この方法において、ファージミド発現ベクターは、Fd-cpIII融合及びカッパー 鎖に加えてアンピシリン選択可能な耐性マーカー遺伝子(βラクタマーゼまたは bla)を有する。複製のf1ファージ開始点は、一本鎖ファージミドの生成を促進 する。Fd-cpIII融合(VH、CH1、cpIII)及びL鎖(VL,、CL)をコードする ジシストロニックメッセージのイソプロピルチオガラクトピラノシド(IPTG)誘 導発現は、H鎖及びL鎖の形成をもたらす。夫々の鎖をpelBリーダー配列により 細胞周辺腔に送出し、続いてこれを開裂する。H鎖はcpIII膜アンカードメイン により膜中につなぎ止められ、一方L鎖は周辺質に分泌される。L鎖の存在下の H鎖は集合してFab分子を生成する。この同じ結果は、別法で、L鎖が膜アンカ ーを有するL鎖融合タンパク質を介して膜中につなぎ止められ、そしてH鎖がpe lBリーダーにより周辺質に分泌される場合に得られる。 ヘルパーファージによるE.coliのその後の感染により、繊維状バクテリオファ ージの集合が進行するにつれて、外殻タンパク質IIIはバクテリオファージの尾 部でとり込まれる。 a.リンパ球RNAの調製 骨髄5mlをHIV-1無症候性の血清反応陽性の個人から吸引により除去した。全細 胞RNAを上記の骨髄リンパ球からChomczynskiら,Anal Biochem.,162:156-159( 1987)により記載されたRNA調製方法を使用し、そしてRNA単離キット(ストラタ ゲン)を製造業者の指示に従って使用して調製した。簡単に言えば、単離骨髄中 の細胞の即時均一化のために、β−メルカプトエタノール71μlを含む3.0Mのグ アニジニウムイソチオシアネートを含む変性溶液10mlを単離骨髄に混合した。次 いでpH4.0の2Mの濃度の酢酸ナトリウム1mlを均一にされた細胞と混合した。また 、前もってH2Oで飽和したフェノール1mlを均一にされた脾臓を含む変性溶液に混 合した。クロロホルム:イソアミルアルコール(24:1 v/v)混合物2mlをこのホ モジネートに添加した。ホモジネートを10秒間激しく混合し、氷の上に15分間保 った。次いでホモジネートを肉厚の50mlのポリプロピレン遠心分離管(フィッシ ャー・サイエンティフィック社、ピッツバーグ、PA)に移した。その溶液を4℃ で10,000xgで20分間遠心分離した。上のRNAを含む水層を新しい50mlのポリプロ ピレン遠心分離管に移し、等容積のイソプロピルアルコールと混合した。この溶 液を少なくとも1時間にわたって-20℃に保ってRNAを沈殿させた。 沈殿したRNAを含む溶液を20分間にわたって4℃で10,000xgで遠心分離した。ペ レットにした全細胞RNAを回収し、上記の変性溶液3mlに溶解した。イソプロピル アルコール3mlを再度懸濁した全細胞RNAに添加し、激しく混合した。この溶液を 少なくとも1時間にわたって-20℃に保ってRNAを沈殿させた。沈殿したRNAを含 む溶液を10分間にわたって4℃で10,000xgで遠心分離した。ペレットにしたRNA を、75%のエタノールを含む溶液で1回洗浄した。ペレットにしたRNAを減圧で1 5分間乾燥し、次いでジメチルピロカーボネート処理したH2O(DEPC-H2O)中で再度 懸濁させた。 長いポリAトラクトを含む配列に富んだメッセンジャ−RNA(mRNA)を、Molec -ular Cloning:A Laboratory Manual,Maniatisら編集,Cold Spring Harbor, NY,(1982)に記載された方法を使用して全細胞RNAから調製した。簡単に言え ば、 先に記載したようにして単一ドナーから単離された全RNAの半分をDEPC-H2O1ml中 に再度懸濁させ、5分間にわたって65℃に保った。100 mMのトリス-HCL、1MのNa Cl、2.0 mMのEDTA、pH7.5、及び0.2%のSDSからなる2X高塩負荷緩衝液1mlを再度 懸濁されたRNAに混合し、その混合物を室温に冷却した。 次いで精製された全RNAを、実施例2cに記載されたPCR増幅反応に使用した。ま た、mRNAを下記の操作によりポリA+RNAに更に精製した。全MRNAを、オリゴ-dT (コラボラティブ・リサーチ型2または型3)を0.1Mの水酸化ナトリウム及び5m MのEDTAを含む溶液で洗浄し、次いでそのカラムをDEPC-H2Oで平衡にすることに より前もって調製したオリゴ-dTカラムに適用した。溶離液を無菌ポリプロピレ ン管中に回収し、溶離液を65℃で5分間加熱した後、同カラムに再度適用した。 次いでオリゴ-dTカラムを、50mMのトリス-HCl、 pH7.5、500 mMの塩化ナトリウ ム、1mMのEDTA、pH7.5、及び0.1%のSDSからなる高塩負荷緩衝液2mlで洗浄し た。次いでオリゴ-dTカラムを、50mMのトリス-HCl、pH7.5、100 mM、1mMのEDTA 及び0.1%のSDSからなる1X中間塩緩衝液2mlで洗浄した。メッセンジャーRNAを 、10mMのトリス-HCl、 pH7.5、1mMのEDTA、pH7.5、及び0.05%のSDSからなる緩 衝液1mlでオリゴ-dTカラムから溶離した。この溶液をフェノール/クロロホル ムで抽出し、続いて100%のクロロホルムで1回抽出することによりメッセンジ ャーRNAを精製した。メッセンジャーRNAをエタノール沈殿により濃縮し、DEPC H2 O中に再度懸濁させた。 得られた精製mRNAは、抗HIV-1 Fab DNAライブラリーの調製のための複数の抗H IV-1コードVH配列及びVL配列を含んでいた。 b.結合性HIV-1抗体ライブラリーの構築 1)オリゴヌクレオチドプライマーの選択 免疫グロブリンタンパク質CDRをコードするヌクレオチド配列は高度に可変で ある。しかしながら、例えば、L鎖またはH鎖のV領域ドメインに隣接し、また 実質的に保存されたヌクレオチド配列、即ち、同じプライマー配列にハイブリッ ドを形成する配列を含む保存配列の幾つかの領域がある。それ故、保存配列にハ イブリッドを形成し、生産されたDNA同族体に制限部位をとり込み、合成DNAフラ グメントをベクターに操作により結合するのに適するポリヌクレオチド合成 (増幅)プライマーを構築した。更に詳しくは、プライマーは、生産された得ら れるDNA同族体が方向性結合手段を含むベクターの領域で上流の翻訳可能なDNA配 列と共に読み取り枠中で本発明の発現ベクターに挿入し得るように設計された。 VHドメインの増幅のために、pCom2-3発現ベクターの特有のXhoI部位及びSpe I部位への方向性結合に適合性の付着末端を導入するようにプライマーを設計し た。全ての場合、5'プライマーVH1a(5'CAGGTGCAGCTCGAGCAGTCTGGG 3'配列番号 42)及びVH3a(5’GAGGTGCAGCTCGAGGAGTCTGGG 3'配列番号43)を夫々VH1サブ グループファミリー及びVH3サブグループファミリーとの相同性を最大にする ように設計したが、その他のサブグループのかなりのクロスプライミングが予想 された。pComb2-3ベクターへのクローニングのためのXhoI制限部位が下線を施 されている。5’プライマーと一緒に使用されたヌクレオチド配列 5’GCATGT ACTAGTTTTGTCACAAGATTTGGG 3'(配列番号44)を有する3'プライマ ーCG1zは、ヒンジ領域の部分に相当するH鎖のプライマーである。pComb2-3ベク ターへのクローニングのためのSpeI部位が下線を施されている。 VLドメインをコードするヌクレオチド配列は高度に可変性である。しかしな がら、JL、VL骨格領域及びVLリーダー/プロモーターを含むVLドメインに隣 接する保存配列の幾つかの領域がある。それ故、保存配列にハイブリッドを形成 し、そして増幅フラグメントをSacI及びXbaIで切断されたpComb2-3発現ベクタ ーにクローン化することを可能にする制限部位をとり込む増幅プライマーを構築 した。 先にリストされたH鎖プライマーに類似するカッパーVLドメインの増幅のた めに、5'プライマー、VK1a(5’GACATC GAGCTCACCCAGTCTCCA 3'配列番号45) 及びVK3a(5’GAAATT GAGCTCACGCAGTCTCCA 3'配列番号46)を使用した。また、 これらのプライマーは、下線を施されたヌクレオチドにより示されたSacI制限 エンドヌクレアーゼ部位を導入し、VLDNA同族体をpComb2-3発現ベクターにクロ ーン化させた。L鎖の3'末端に相当するヌクレオチド配列 5’GCGCCG TCTAGAACTAACACTCTCCCCTGTTGAAGCTCTTTGTGACGGGCAAG 3'(配列番号4 7)を有する3’VL増幅プライマー、CK1aを使用してL鎖を増幅するとともに、 VLDNA同族体をpComb2-3発現ベクターに挿入するのに必要とされる下線を施され た XbaI制限エンドヌクレアーゼ部位をとり込んだ。 本明細書に記載された全てのプライマー及び合成ポリヌクレオチドを、アラバ マ、フンツビルにあるリサーチ・ゲネチックスから購入し、または製造業者の指 示を使用してアプライド・バイオシステムズDNA合成装置、型式381Aで合成した 。 2)VH DNA同族体及びVLDNA同族体のPCR増幅 RCR増幅のための調製において、先に調製されたmRNAをプライマー伸長反応に よるcDNA合成の鋳型として使用した。最初に、水中の全mRNA 20〜10μgを最初 に70℃で10分間にわたって先にリストされたH鎖またはL鎖3'プライマー600ng (60.0pモル)とハイブリッドを形成(アニール)した。続いてそのハイブリッ ド形成した混合物を夫々200μMのdATP、dCTP、dGTP及びdTTP、40mMのトリス-HCl 、pH8.0、 8mMのMgCI2、50mMのNaCl、2mMのスペルミジン及び600単位の逆転写酵 素(スーパースクリプト、BRL)を含む典型的な50μlの逆転写反応に使用した 。次いでその反応混合物を37℃で1時間保ってRNA-cDNA混合物を生成した。 次いで得られたRNA-cDNA混合物3μlを、60μMの濃度の全ての4つのdNTP、5 0mMのKCl、10mMのトリス-HCl、pH8.3、15mMのMgCl2、0.1%のゼラチン及び5単 位のテルムス・アクアチクス(Thermus aquatics)(Taq)DNAポリメラーゼ(パ ーキン−エルマー−セタス、エメリービル、カリフォルニア)、及び先にリスト された適当な5'プライマー及び3'プライマー60pモルの混合を含む100μlの反 応容積でPCR増幅に使用した。分離した反応混合物を鉱油で覆い、35サイクルの 増幅にかけた。夫々の増幅サイクルは、91℃で1分間の変性、52℃で2分間のア ニーリング、及び72℃で1.5分間のプライマー伸長によるポリヌクレオチド合成 、続いて72℃で10分間の最終維持期間を含んでいた。次いで、その反応混合物の アリコートを2%のアガロースゲルで別々に電気泳動にかけた。ゲル電気泳動移 動により測定して成功した増幅後に、RNA-cDNAの残部を増幅し、その後、共通の 3'プライマーのPCR生産物を、別個のVH及びVLコードDNA同族体を含む試料に プールし、次いでフェノール/クロロホルムで2回、クロロホルムで1回抽出し 、エタノールで沈殿させ、10mMのトリス-HCl、pH7.5及び1mMのEDTA中で-70℃で 貯蔵した。 3)pComb2-3発現ベクターへのVH及びV,コードDNA同族体の挿入 次いで、先に調製したVHコードDNA同族体(H鎖)を、10単位のリガーゼを含 む150μlの全容積で16℃で一夜にわたって同様に消化され、直線状にされたpCom b2-3へのその後の結合のために過剰のXhoI及びSpeIで消化した。そのライブラ リーの構築をBurtonら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:10134-10137(1991)に より記載されたようにして行った。簡単に言えば、結合後に、H鎖DNAを含むpCo mb2-3ベクターをその後XL1-ブルー細胞へのエレクトロポレーションにより形質 転換した。形質転換そして培養後に、ライブラリーサイズを培養物のアリコート を塗布することにより測定した。典型的には、ライブラリーは約107の員を有し ていた。次いで一夜の培養物を調製し、それからH鎖ライブラリーを含むファー ジミドDNAを調製した。 VLコードDNA同族体(L鎖)のクローニングのために、H鎖ライブラリーを含 むファージミドDNA10μgをその後SacI及びSbaIで消化した。得られた直線状に されたベクターをホスファターゼで処理し、アガロースゲル電気泳動により精製 した。長さ4.7kbの所望のフラグメントをゲルから切除した。このベクターと調 製したL鎖PCR DNAの結合は、H鎖につき上記されたように進行した。cpIIIアン カー配列(Fd-cpIII)及びL鎖フラグメントに操作により結合されたH鎖フラグ メントを有する約107の員のライブラリーを、こうして生成した。 4)Fabヘテロダイマーを発現するファージの調製 XL1-ブルー細胞への先に生成された得られたライブラリーの形質転換後に、フ ァージを調製して標的抗原に関するパンニングによるHIV-1特異性Fabの単離を可 能にした。ヘテロダイマー発現が誘導されたファージを単離するために、SOC培 地3ml(SOCは水1リットル中のバクトトリプトファン20g、酵母エキス5g及びNa Cl 0.5gの混合物から、pHを7.5に調節し、そしてFd-cpIII及びL鎖ヘテロダイマ ーの発現を誘導する使用の直前にグルコース20mlを混合することにより調製した )を混合し、培養液を37℃で1時間にわたって220 rpmで振とうし、その時間後 に、20μg/mlのカルベニシリン及び10μg/mlのテトラサイクリンを含むSB10ml( SBは1リットル当たりトリプトファン30g、酵母エキス20g、及びモプス緩衝液10 gを混合し、pHを7に調節して調製した)を300rpmで更に1時間振とう した。この得られた混合物を、50μg/mlのカルベニシリン及び10μg/mlのテトラ サイクリンを含むSB100mlに混合し、1時間振とうし、その時間後に、ヘルパー ファージVCSM13(1012pfu)を混合し、その混合物を更に2時間振とうした。こ の時間後に、70μg/mlのカナマイシンを混合し、30℃で一夜保った。低温はファ ージの表面における更に良好なヘテロダイマーとり込みを生じた。上澄みを遠心 分離により透明にした(4℃のJA10ローター中15分間にわたって4000rpm)。フ ァージを4%(w/v)のポリエチレングリコール8000及び3%(w/v)のNaClの混 合物により沈殿させ、氷の上に30分間保ち、続いて遠心分離(4℃のJA10ロータ ー中20分間にわたって9000rpm)を行った。ファージペレットをPBS 2ml中で再度 懸濁させ、3分間にわたって微量遠心分離してデブリをペレットにし、新しい管 に移し、以下に記載されるその後のスクリーニングのために-20℃で貯蔵した。 コロニー形成単位(cfu)の力価を測定するために、ファージ(パッケージさ れたファージミド)をSB中で希釈し、1μlを使用して、10μg/mlのテトラサイ クリンを含むSB中で増殖された新しい(OD600=1)XL1-ブルー細胞50μlを感染 した。ファージ及び細胞を室温で15分間保ち、次いでLB/カルベニシリンプレー トに直接塗布した。 5)ファージ表面における抗HIV-1ヘテロダイマーの選択 (a)ファージライブラリーの多重パンニング 実施例2b4)で生成されたファージライブラリーを被覆マイクロタイタプレー ト上の本明細書に記載されたHIV-1株IIIbの組換えgp120に対しパンニングして抗 gp120ヘテロダイマーにつき選択した。第二ファージライブラリーを下記の組換 えgp41(アメリカン・バイオテクノロジーズ、ボストン、MA)に対しパンニング して抗gp41ヘテロダイマーにつき選択した。 使用したパンニング操作はパームレイ及びスミス(Parmleyら,Gene,73:305- 318(1988)により最初に記載された操作の改良であった。パンニングの4ラウ ンドを行って特定の抗原結合クローンにつき濃縮した。この操作につき、マイク ロタイタプレート(コスター3690)の4つのウェルを0.1Mの重炭酸塩溶液、pH8. 6中の先に調製した25μlの40μg/mlのgp120またはgp41(アメリカン・バイオテ クノロジーズ)で一夜にわたって4℃で被覆した。ウェルを2回水洗し、ウェル をPBS中3%(w/v)BSAで完全に満たし、プレートを1時間にわたって37℃に保 つことによりブロックした。ブロッキング溶液を振とうした後、先に調製したフ ァージライブラリー(典型的には、1011cfu)50μlを夫々のウェルに混合し、 プレートを2時間にわたって37℃に保った。 ファージを除去し、プレートを1回水洗した。次いで夫々のウェルを1時間の 期間にわたって室温でTBS/トゥイーン(50mMのトリス-HCl、pH7.5、150 mMのNaC l、0.5%のトゥイーン20)で10回洗浄し、この場合、洗浄はウェルをピペットで 上下して洗浄し、毎回、洗浄の間にウェルをTBS/トゥイーンで完全に満たしたま まにすることからなっていた。プレートを蒸留水でもう一度洗浄し、付着ファー ジを夫々のウェルへの50μlの溶離緩衝液(固体グリシンでpH2.2に調節され、 1mg/ml のBSAを含む0.1MのHCl)の添加により溶離し、続いて10分間室温に保っ た。溶離緩衝液を数回ピペットで上下して除去し、使用した溶離緩衝液50μl当 たり2Mのトリス塩基3μlで中和した。 溶離したファージを使用して新しい(OD600=1)E.coliXL-1ブルー細胞2mlを 室温で15分間にわたって感染し、その時間後に、20μg/mlのカルベニシリン及び 10μg/mlのテトラサイクリンを含むSB10mlを混合した。20μl、10μl、そして 1/10μlのアリコートを塗布のために培養液から除去してプレートから溶離さ れたファージ(パッケージされたファージミド)の数を測定した。培養液を37℃ で1時間振とうし、その後、それを50μg/mlのカルベニシリン及び10μg/mlのテ トラサイクリンを含むSB100mlに添加し、1時間振とうした。次いでヘルパーフ ァージVCSM13(1012pfu)を添加し、その培養液を更に2時間振とうした。この 時間後に、70μg/mlのカナマイシンを添加し、その培養液を37℃で一夜インキュ ベートした。ファージ調製そしてその後のパンニングを上記のようにして繰り返 した。 パンニングの夫々のラウンド後に、ファージの収率(%)を測定し、この場合 、収率(%)は(溶離されたファージの数/適用されたファージの数)X100で ある。初期のファージインプット比を選択プレートにつき力価測定により測定し たところ、パンニングの夫々のラウンドにつき約1011cfuであった。最終のファ ージアウトプット比を、上記のようにして対数期のXL1−ブルー細胞2mlを感染 し、アリコートを選択プレートに塗布することにより測定した。gp120反応性フ ァー ジに関する最初のパンニングにおいて、4.6X1011のファージを4つのウェルに 適用し、7.7X105のファージを溶離した。4回目のパンニング後に、1.0X108の ファージを溶離した。この操作から、20のクローンをHIV-1のIIIB株からのグリ コシル化組換えgp120に結合するそれらの能力につきFabライブラリーから選択し た。5つのクローンをgp41への結合に特異的なFabライブラリーから選択した。 次いでパンニングされたファージ表面ライブラリーを、以下に説明されるELISA によるその後のスクリーニングのために可溶性Fabフラグメントを発現するもの に変換した。 株IIIBのgp120及びgp41に関するパンニングに加えて、バキュロウイルス中で 生産された組換えgp120(IIIB株)及びSteimerら,Science,254:105-108(1991 )により記載されたようにして得られたチャイニーズハムスター卵巣細胞中で生 産された組換えgp120(SF2株)がまた結合性ライブラリーのパンニングの抗原と して意図されている。gp120 のV3ループの中央の最も保存された部分に相当する 、Satterthwaitら,Bulletin of the World Health Organization,68:補遺,1 7-25(1990)により記載されたように調製された別の抗原、合成環状ペプチド、 N=CH-(CH23CO [SISGPGRAFYTG]NCH2CO-Cys-NH2(配列番号48)をマレイミド 活性化BSAにカップリングした。ウェル当たりタンパク質抗原1μgまたはBSA- ペプチド10μgで被覆された1、2または4つのELISAウェルを使用してライブ ラリーをパンニングした。パンニングの4回のラウンドを上記の夫々の抗原につ き行った。最終ラウンドからの溶離ファージを使用してXL1-ブルー細胞を感染し た。4種の抗原に対するパンニングの4回のラウンドは100倍〜1000倍の溶離フ ァージの増幅を生じた。次いでパンニングされたファージ表面ライブラリーを、 以下に説明されるその後のELISAによるスクリーニングのために可溶性Fabフラグ メントを発現するものに変換した。 6)可溶性ヘテロダイマーの調製及びHIV-1抗原への結合特異性の特性決定 上記のファージの表面で発現された突然変異誘発ヘテロダイマーの特異性を更 に特性決定するために、酸溶離ファージからの可溶性Fabヘテロダイマーを調製 し、HIV-1誘導抗原被覆プレートによるELISAアッセイにおいて、また競合アッセ イにより分析した。 可溶性ヘテロダイマーを調製するために、先に調製した20のgp120陽性クロー ン及び5のgp41陽性クローンからのファージミドDNAを単離し、SpeI及びNheI で消化した。これらの酵素による消化は適合性付着末端を生じた。遺伝子III部 分を欠いている4.7 kbのDNAフラグメントをゲル精製し(0.6%のアガロース)、 自己結合した。E.coli XL1-ブルー細胞の形質転換はcpIIIフラグメントを欠いて いる組換え体の単離を与えた。クローンをXhoI-XbaI消化によるcpIIIフラグメ ントの除去につき試験し、これは1.6-kbのフラグメントを生じるべきである。0. 2のOD600に達するまでクローンを50μg/mlのカルベニシリン及び20mMのMgCl2を 含むSB100 ml中で37℃で増殖させた。IPTG(1mM)を添加し、培養物を30℃で一 夜増殖させた(37℃の増殖はヘテロダイマー収率のごくわずかな低下を与える) 。細胞を4℃でJA10ローター中15分間にわたって4000rpmで遠心分離によりペレ ットにした。細胞を、34μg/mlのフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF) を含むPBS 4ml中で再度懸濁させ、氷上で音波処理により溶解した(50%の能力 で2〜4分間)。デブリをJA20ローター中で4℃で15分間にわたって14,000rpm で遠心分離によりペレットにした。上澄みを以下に説明されるELISA分析に直接 使用し、-20℃で貯蔵した。多数のクローンの研究につき、培養液10mlは分析に 充分なヘテロダイマーを与えた。この場合、音波処理を緩衝液2ml中で行った。 また、上記のアッセイをgp41特異性クローンにつき行った。 a)ELISAによるスクリーニング 先に調製した可溶性ヘテロダイマーをELISAにより分析した。このアッセイの ために、gp120及びgp41をパンニング操作のための上記のマイクロタイタプレー トの個々のウェルに別々に混合し、4℃で一夜保ってタンパク質溶液をウェルの 壁に付着させた。維持期間後に、ウェルを5回水洗し、その後、PBS中で希釈さ れた1%のBSAの溶液100μlと共に1時間にわたって37℃に保ち、ウェルの非特 異性部位をブロックした。その後、プレートを倒立させ、振とうしてBSA溶液を 除去した。次いで特定の糖タンパク質基質と反応性の先に調製した可溶性ヘテロ ダイマー25μlを夫々のウェルに混合し、1時間にわたって37℃に保って免疫反 応生成物を生成した。維持期間後に、ウェルを10回水洗して未結合の可溶性抗 体を除去し、次いで1%のBSAを含むPBS中で希釈されたアルカリ性ホスファター ゼに接合された二次ヤギ抗ヒトIgG F(ab')2の1:1000希釈液25μlと共に維持 した。ウェルを1時間にわたって37℃に保ち、その後、ウェルを10回水洗し、続 いてp-ニトロフェニルホスフェート(PNPP)50μlで発色させた。発色を405nm で監視した。陽性クローンは10分後に>1(殆どの場合、>1.5)のA405値を生 じ、一方、陰性クローンは0.1〜0.2の値を生じた。 gp120反応性Fabのおよその濃度を、Zebedeeら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,8 9:3175-3179(1992)により記載されたサンドイッチELISAを使用するELISAによ り測定し、図6の最初の欄に示す。加えて、FabはE.coli中で発現され、正確 に集合したタンパク質のフラクションが変化し得るので、gp120と反応するFabの 量がまたELISA滴定により測定された。また、そのデータを図6中の第二欄に示 す。 HIV-1誘導抗原に対してパンニングしたクローンにつき、可溶性Fabフラグメン トを発現するライブラリーへのパンニングしたファージ表面ライブラリーの変換 後に、30〜40のコロニーを使用してXL1-ブルー細胞を形質転換し、上澄みをパン ニングに使用した抗原に対するELISAアッセイでスクリーニングした。一般に上 澄みの80%より多くが試験して陽性であった。次いで代表的な数の陽性物を更な る分析のための夫々の抗原パンニングから選択した。 b)可溶性gp120及びCD4による競合ELISA 上記のELISAアッセイで測定された免疫反応性ヘテロダイマーを、その後、競 合ELISAにより分析して選択したヘテロダイマーのアフィニティーを測定した。 上記のようにして、0.1Mの重炭酸塩緩衝液、pH8.6中の5μg/mlのgp120または可 溶性CD4(アメリカン・バイオテクノロジーズ)で別々に被覆したマイクロタイ タウェルにつきELISAを行った。0.5%のBSA/0.025%のトゥイーン20/PBS中に希 釈された10-11Mから10-7Mまでの濃度の範囲で次第に増加する濃度の可溶性また は遊離のgp120を可溶性ヘテロダイマーと混合し、その希釈を滴定実験で測定し 、その実験は2倍希釈後にOD値のかなりの低下をもたらした。CD4競合アッセイ につき、0.5%のBSA/0.025%のトゥイーン20/PBS中に希釈された10-11Mから10-6 Mまでの濃度の範囲で次第に増加する濃度の可溶性または遊離のCD4を可溶 性ヘテロダイマーと混合した。プレートを90〜120分間にわたって37℃に保ち、0 .05%のトゥイーン20/PBSで注意して10回洗浄し、その後、1:500の希釈でアルカ リ性ホスファターゼ標識したヤギ抗ヒトIgG F(ab')2と混合し、続いて1時間 にわたって37℃に保った。発色をELISAにつき記載されたようにして行った。 下記の実施例3に記載された中和能の関係がHIV-1特異性Fabの抗原結合アフィ ニティーに関係し得ることを証明するために、競合アッセイを行い、この場合、 可溶性gp120をFab結合につきELISAプレートに被覆されたgp120と競合させた。図 7は、全てのFabが約10-9Mの遊離gp120のIC50でgp120への結合から競合されたこ とを示す。加えて、実施例3に示されるように、抗原アフィニティーと中和の間 には相関関係がない。試験したFabは、実施例4に記載された配列分析及び比較 により決定されたのと同じグループの員であるFab 4、12、21及び7を含んでい た。Fab13、27、6、29、2及び3は、実施例4に記載された配列分析及び比較 により決定されたのと異なるグループの全ての員である。ループ2はV3ループを 認識する以外はその他のFabと同じライブラリーから選択されたFabフラグメント である。V3ループペプチドのみを用いて、競合をSF2株からのgp120を用いて行っ た。 中和がgp120-CD4相互作用のブロッキングと関連し得るか否かを調べるために 、gp120被覆ELISAウェルへの結合につきFabと競合する可溶性CD4を用いて競合EL ISAを行った。結果を図8に示す。P4D10及びループ2は、CD4により競合されな いと予想される対照である。P4D10はgp120(IIIB)のV3ループと反応するマウス モノクローナル抗体である。ループ2Fab競合を、gp120(SF2)を使用して行った 。図8に示されるように、対照を除いて全てのFabの結合が約10-8Mの可溶性CD4 のIC50で抑制された。加えて、CD4により抑制されたgp120に対する中和Fabと非 中和Fabの間に相違が検出されなかった。これは、CD4-gp120相互作用のブロッキ ングがHIV-1ウイルスのFab中和に重要な因子でありそうもないことを意味する。 同様の競合アッセイを、4種のHIV-1誘導抗原に対しパンニングされたFabを用 いて行った。gp120(IIIB)に対するパンニングから誘導された19のFabは107〜1 0-9Mの範囲のgp120(IIIB)に対する見掛アフィニティー(1/50%抑制の濃 度)を示し、殆どが1-3X10-8である。パンニング操作は、タイトバインダーに つき強く選択する傾向があり、こうしてアフィニティーの比較的狭いバンドへの グルーピングが予想された。gp160(IIIB)に対するパンニングから誘導された1 6のFabのうちの、6種がまたgp120(IIIB)と反応性であり、競合ELISAはそれら がgp120に対しパンニングされたFabと同様の見掛アフィニティーを有すること を示した。gp160パンニングからの非gp120反応性クローンはgp160との低いELISA 反応性を示し、gp160と充分には競合し得なかった。それらはgp41に対し誘導し 得るが、ここでは探究されなかった。また、gp120(SF2)に対するパンニングか ら誘導された8種のFabはgp120(IIIB)との強いELISA反応性を示し、同様の見 掛結合アフィニティーを示した。4種のFabをV3ループペプチドに対するパンニ ングから誘導した。これらのFabのうち、2種がELISAでgpl20(SF2)と反応した が、いずれもがgp120(IIIB)と反応しなかった。gp120(SF2)に対するこれら のループバインダーの見掛結合アフィニティーは10-8Mであった。 Fabの株交差反応性に関する調査を完全にするため、gp120パンニング及びgp16 0(IIIB)パンニングから誘導されたFabをgp120(SF2)とのELISA反応性につき 調べた。全てが反応性であった。それ故、V3ループペプチドに対するパンニング により選択されたFabを除いて全ての試験したFabは、IIIB株及びSF2株からのgp1 20に結合した。 FabをELISAウェルに固定されたgp120(IIIB)へのそれらの結合のCD4抑制につ きスクリーニングした。再度、V3ループバインダーを除いて全てが、CD4抑制に 対する感受性を示した。抑制定数は10-7〜10-9Mの範囲であった。 本発明のHIV-1組換えFabの結合が過剰の本発明のFabだけでなく、無症候性も しくは症候性の患者血清中に存在し、またはEBV形質転換、等の如きその他の手 段により得られたポリクローナルもしくはモノクローナルのHIV-1抗体の存在下 で行われるような競合ELISAアッセイがまた意図されている。本発明の特性決定 されたFabの結合につき競合する外部混合された抗体の能力は、特異なエピトー プ及び結合特異性に加えて均等な抗体の測定を可能にするであろう。 3.試験管内のHIV-1に対する組換えヒトFabフラグメントの中和活性 ウイルスへの抗体の結合は、感染性または中和の損失をもたらすことができ、 ウイルスに対する防御機構のみならず、抗体が重要な役割を果たすことが広く認 められている。しかしながら、抗体中和に基く分子上の原理の理解は制限され、 抗体のその他のエフェクター機能の後に遅れている。このような理解はワクチン の合理的な設計そして予防または治療のための受動抗体の有効な使用に必要とさ れる。これはヒト免疫不全ウイルスにつき特に緊急である。 幾つかの研究が、ウイルスが一つより多い機構により中和されるという一般的 な結論を導き、使用される機構はウイルスの性質、認識されるエピトープ、抗体 のイソタイプ、ウイルス侵入に使用される細胞レセプター及びウイルス:抗体の 比の如き因子に依存するであろう。中和の主たる機構は、ウイルス粒子の凝集、 細胞レセプターへのウイルスの付着の抑制及び付着後のイベント、例えば、ウイ ルス膜及び細胞膜の融合及びウイルス粒子の二次の非被覆(uncoating)の抑制 と考えることができる。第三の機構の重要な特徴の一つは、それが最初の二つの 機構につき予想される抗体のほぼ化学量論量よりはるかに少ない量を必要とし得 ることである。何となれば、ウイルス粒子の少数の重要な部位の占有が中和に充 分であり得るからである。例えば、インフルエンザAウイルス粒子の中和は、Ou tlawら,Epidemiol.Infect.,106:205-220(1992)により記載されているような 単一ヒット速度論に従うことが示された。 徹底的な研究がHIV-1の抗体中和につき行われた。総説に関して、Naraら,FAS EB J.,5:2437-2455(1991)を参照のこと。殆どがV3ループとして知られている ウイルスエンベロープ糖タンパク質gp120の第三超可変部中の単一線状エピトー プに集中した。このループに対する抗体は、ウイルス膜と細胞膜の融合を抑制す ることにより中和するものと示唆される。中和において生じるループへの結合は 、ウイルス−細胞相互作用の前またはCD4へのgp120の結合後に起こり得る。Nara ら,ヒトエイズ及び関連動物疾患のレトロウイルス,Girardら編集,138-150頁 (1988); Linselyら,J.Virol.,62:3695-3702(1988);及びSkinnerら,J .V-irol.,67:4195-4200(1988)を参照のこと。V3ループの特徴は、ループ内 の配列変異性[Goudsmitら,FASEB J.,5:2427-2436(1991)及びAlbertら,AID S,4:107-112(1990)]及びループ外の配列変化に対するループの中和抗体の感 受性[Naraら,FASEB J.,5:2437-2455(1991); Albertら,上記文献; McKea tingら, AIDS,3:777-784(1989);及びWahlbergら,AIDS Res.Hum.Retroviruses,7:98 3-990(1991)]である。それ故、抗V3ループ抗体は、しばしば株特異性であり 、生体内のループ中の突然変異は抗体中和からのウイルスの回避のための機構を 与え得る。 最近、かなりの関心がgp120へのCD4結合をブロックできる抗体に集中していた 。幾つかのグループが、これらの抗体の特徴を、(a)高次、即ち、非直線状の エピトープと反応し、(b)広範囲のウイルス単離株と反応し、かつ(c)更に 長い感染期間後にヒトの主たる中和抗体であると記載していた。Berkowerら,J. Vir-ol.,65:5983-5990(1991);Steimerら,Science,254:105-108(1991); Hoら,J.Virol.,65:489-493(1991);Kangら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88 :6171-6175(1991);Posnerら,J.Immunol.,146:4325-4332(1991);及びTi lleyら,Res.Virol.,142:247-259(1991)を参照のこと。この型の中和抗体は 潜在的な治療薬の有望な標的を与えることが明らかであろう。これらの抗体の中 和の一つ以上の機構が知られていないが、これはウイルス付着のブロッキングで はないかもしれないという或る種の指示がある。何となれば、gp120へのCD4結合 を抑制する幾つかのマウスモノクローナル抗体が非中和性またはごく弱い中和性 であるからである。 結合性ライブラリーを使用するBurtonら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:101 34-10137(1991)により記載されたようなHIV-1のエンベロープに対するヒトモ ノクローナル抗体の産生は、中和の問題に対する新しいアプローチを可能にする 。gp120の3次元構造の欠如及びウイルスの複雑さを仮定すると、そのアプロー チは関連抗体の挙動により分子レベルで中和を研究しようと試みる。これは下記 の理由により可能である。(1)組み合わせのアプローチは多数のヒト抗体の迅 速な産生を可能にし、(2)抗体(Fabフラグメント)がE.coli中で発現され、 容易に配列決定でき、そして(3)抗体が同様の配列及び共通の構造モチーフを 有し、機能の相違を一次構造と有意に関連させる。 中和の研究を、実施例1及び2に記載されたようにして調製されたgp120に対 する20のクローンからのヒト組換えFabフラグメントにつき本明細書に記載され たようにして行い、それらの全てが株交差反応性であり、gp120に結合すること からCD4により抑制される。ここに示された結果は、中和がウイルス凝集または ウイルス粒子表面におけるgp120分子の架橋により影響されず、また可溶性CD4と 組換えgp120の間の相互作用のブロッキングと関連されなかったことを示す。 また、中和の研究を、実施例1及び2に記載されたようにして調製されたgp41 反応性クローンからのヒト組換えFabフラグメントにつき本明細書に記載された ようにして行った。結果を以下に示す。 二つの異なるアッセイ、即ち、p24 ELISAアッセイ及び融合細胞アッセイを行 って組換えヒトHIV-1免疫反応性Fabの中和能を測定した。付加的なアッセイ、即 ち、プラークアッセイを行ってgp41反応性Fabの中和有効性を測定した。プラー クアッセイにおいて、CD4+細胞をウイルスによる接種の前に可溶性gp41反応性Fa bの存在下または不在下で培養した。抗体による感染性の抑制(また、中和と称 される)を、PBS単独に暴露された細胞と比較して培養液中のプラーク形成率( %)として表した。 これらのアッセイの幾つかにつき、組換えFabを最初に精製した。50μg/mlの カルベニシリン及び20mMのMgCl2を含むSBの1リットル培養液に適当なクローン を接種し、7時間後に2mMのIPTGで誘導し、30℃で一夜増殖した。細胞ペレット を音波処理し、得られた上澄みを50mlの容積まで濃縮した。濾過した上澄みを25 mlのプロテインG抗Fabカラムに装填し、3ml/分の速度で緩衝液120 mlで洗浄 し、pH2.3でクエン酸で溶離した。次いで中和フラクションを濃縮し、50mMのMES 、pH6.0に交換し、1ml/分の速度で2mlのモノ-Sカラムに装填した。0〜500 mM のNaClの勾配を1ml/分で運転し、Fabが200〜250mMのNaClの範囲で溶離した。 濃縮後、gp120に対するELISAで力価測定した場合、Fabは陽性であり、10〜15% のSDS-PAGEにより50kDの単一バンドを示した。1.4の吸光率(1mg/ml)を使用し て濃度を280nmで吸光度測定により測定した。 a.p24 ELISAアッセイにより測定される中和 このアッセイにつき、HIV-1 IIIBまたはMN感染した末梢血単核細胞(PBMC)( 50TCID50(50%組織培養感染投与量)、100μl)の希釈された組織培養上澄み を実施例2b6)で調製した組換えFab上澄みの、1:20の希釈で開始する連続希釈液 (1:2)と共に2時間にわたって37℃に保った。また、ヒト中和血清、既知のヒト 中和モノクローナル抗体2F5及びパパイン消化によりその抗体から誘導されたFab フラグメント、並びにBrolidenら,J.Virol.,64:936-940(1990)により記載さ れたような既知のマウス中和モノクローナル抗体及びそのF(ab')2フラグメン トを含む対称Fab上澄みを用意した。PBMC(1x105の細胞)をウイルス/抗体混 合物に混合し、1時間にわたって37℃に保った。その後、細胞を洗浄し、10%の ウシ胎児血清、1%のグルタミン、抗生物質及びIL-2を補給したRPMI 1640培地 (ギブコ)中で維持した。培地を1日目及び4日目に交換した。感染7日後に、 上澄みを回収し、Sundqvistら,J.Med.Virol.,29:170-175(1989)(その開 示が参考として本明細書に含まれる)により記載されたHIV-1 p24抗原捕獲ELISA により分析した。培養上澄み中の490nmにおける光学密度の80%以上の低下が陰 性Fabまたは陰性ヒト血清と比較して起こった場合に、中和を陽性と定義した。 全てのFab、mAb及び血清を用いる試験を少なくとも2回繰り返した。 b.融合細胞形成に基く定量的な感染性アッセイ HIV-1のMN株を用いる定量的な中和アッセイを、Naraら,AIDS Res.Human Re-tr oviruses,3:283-302(1987)(その開示が参考として本明細書に含まれる)に より記載されたようにして行った。CEM-SS標的細胞の単層を抗体の存在下または 不在下でウイルスと共に培養し、融合細胞形成単位の数を3〜5日後に測定した 。等量のウイルスをそのアッセイに使用して、試験した種々の抗体濃度の直接の 比較を可能にした。そのアッセイは抗体の濃度の2〜4倍の相違内で1〜0.001 のウイルス生存フラクション範囲にわたって反復可能であった(P<0.001)。 c.gp120に対する中和アッセイの結果 アッセイを一般に再現性の結果でもって少なくとも2回繰り返した。図6に報 告されたデータにつき、gp120特異性Fab上澄みを二つの部分に分け、一方をp24 アッセイに使用し、他方を融合細胞アッセイに使用した。ダッシュ(-)は、p24 アッセイにおいて1:20の希釈で、また融合細胞において1:16で中和がなかったこ とを示す(殆どのクローンは1:4の希釈で検出可能な中和を示さない)。中和力 価を、その図に示す。p24アッセイにつき、力価はELISAにおける吸光度の80%よ り大きい低下を生じる最大希釈に相当する。融合細胞アッセイにつき、Fab 4及 び12は上澄みの1:4希釈で95%より大きい中和を生じ、また1:128の希 釈で夫々80%及び70%の低下を生じた。これらのFabはアッセイの両方の型にお いて有効な中和剤であった。また、プロウイルス組み込みのPCRに基くアッセイ を使用して、それらはIIIB株及びRF株による感染を中和することが示された。Fa b6及び7は融合細胞アッセイにおいて中和を示さなかったが、その他の上澄み 製剤は活性を示した。Fab13はp24アッセイにおいて一貫して有効であったが、融 合細胞アッセイでは有効ではなかった。幾つかのその他のクローンが更に低いレ ベルの中和能を示す。 Fabを先に記載されたようにしてクローンの幾つかの選択から精製し、両方の 中和アッセイに使用した。図9に示されるように、Fab4及び12は、例えば、約2 0nM(1μg/ml)のFab濃度で融合細胞形成の50%の抑制で同様のレベルで両方の アッセイにおいて再度有効であった。示された結果は、MN株を使用する融合細胞 アッセイから誘導される。Fab7及び21は融合細胞アッセイにおいて同等に有効 であったが、p24アッセイにおいて若干有効ではなかった。p24アッセイは夫々3 μg/mlのFab4、15μg/mlのFab7、3μg/mlのFab12、4μg/mlのFab13及び7μ g/mlのFab21につきHIV-1 MN株の80%より大きい中和を示した。しかしながら、F ab13は25μg/mlで融合細胞アッセイにおいて有効ではなかった。IIIB株につき、 80%より大きい中和が、夫々13μg/mlのFab4、15μg/mlのFab7、7μg/mlのFab 12及び14μg/mlのFab21につき観察された。Fab11は図6に示されるように精製さ れない場合には中和アッセイにおいて有効ではなく、精製後にFab11はHIV-1を 中和するのにFab12と同等に有効であった。この理由のために、そのFabがFab12 及びFab13と共に実施例7に記載されたようにATCCに寄託されている。 図6及び9に示されたデータから生じる幾つかの結論がある。HIV-1はウイル ス粒子表面でウイルス粒子凝集またはgp120分子の架橋を生じないで中和し得る ことが明らかである。何となれば、1価のFabフラグメントが有効であるからで ある。この知見を更に確かめるために、Fabフラグメントを既知の中和ヒトモノ クローナル抗体のパパイン消化により産生した。図6に示されるように、Fabフ ラグメントはHIV-1のMN株の中和において全IgGとほぼ同等に有効であった。こ れはV3ループに対する2種のマウスモノクローナル抗体から調製されたFabに関 する結果と一致する。マウスモノクローナル抗体のF(ab')2フラグメントは、 MN株の中和において親IgGよりも若干有効ではなかった。重要なことに、これら の対照抗体からのフラグメントはHIV-1のIIIB株を中和するのに比較的不十分で あった。また、これらの結果は、使用した2つのアッセイの間に相違があること が明らかであることを示す。何となれば、Fab13は一方のアッセイにおいて一貫 して有効であったが、他のアッセイにおいて有効ではなかったからである。主た る変数は、感染前のウイルス及び抗体のインキュベーション時間(p24アッセイ につき2時間、また融合細胞アッセイにつき0.5時間)、感染に使用したウイル スの量、ウイルスを増殖するのに使用した細胞(前者につきヒトPBMC、また後者 につきH9細胞)及び感染された細胞(前者につきヒトPBMC、また後者につきCEM. SS細胞)であった。これらのうち、異なる細胞中に通過された、二つのアッセイ に使用したMNウイルスは重要なことに異なるという強い可能性がある。 d.gp41に関する中和アッセイの結果 gp41反応性Fabは、位置565-585及び644-663にあるアミノ酸残基を含むgp41の 高次エピトープに対し特異性を示した。5種の選択されたgp41特異性FabをDL41 19、DO 41 11、GL 41 1、MT 41 12及びSS 41 8と称した。中和アッセイをgp12 0反応性Fabにつき上記されたようにして行った。プラークアッセイにおいて、示 されたデータは50%の中和を得るのに必要とされるFabの濃度マイクログラム/ ミリリットルである。また、その他の二つのアッセイに関するデータは、上記の p24アッセイ及び融合細胞アッセイの記載に定義されるように感染を中和するの に必要とされるFabのマイクログラム/ミリリットルで表される。三つの中和ア ッセイ、プラーク、融合細胞及びp24の結果を表4に示す。MN HIV-1株及びIIIB HIV-1株をアッセイにつき表4に示されるように使用した。略号“ND”は、表に 示される場合に測定されなかったことを表す。 表4に示されるように、全ての5種のFabは、プラークアッセイ、融合細胞ア ッセイまたはp24アッセイにおいてHIVのMN株及びIIIB株の両方を中和するのに有 効であった。Fab DL 41 19及びDO 41 11はプラークアッセイにおいて株特異性を 示し、この場合、前者はIIIB株よりもMN株とのプラーク形成を抑制するのに10倍 有効であった。反対の特異性がDO 41 11 Fabで見られた。しかしながら、両方の Fabは融合細胞アッセイにより測定して匹敵する中和を示した。2種のFab、GL 4 1 1及びSS 41 8はMN株またはIIIB株とのプラーク形成を抑制するのに同等に有 効であった。Fab MT 41 12は同様に株特異性ではなかったが、中和が10倍多い抗 体を必要とした。Fab MT 41 12がp24アッセイに使用された場合、株特異性が明 らかではなく、この場合、同じ量の抗体が同等に有効であった。全ての5種の抗 体が融合細胞アッセイで測定されたようにIIIBを中和した。 こうして、5種のgp41特異性Fabが、中和活性を測定するのに使用した三つの アッセイの少なくとも二つにおいてHIV-1MN及びIIIBを中和した。更に、株特異 性がプラークアッセイにより測定されるように5つのアッセイのうちの二つにお いて支配的であった。これらの判別中和特性に基いて、gp41特異性FabはHIV-1 を中和するのに有益な治療試薬を与える。 4.HIV-1特異性モノクローナル抗体Fab間の核酸配列分析の比較及び相当する 誘導アミノ酸残基配列 中和抗体と弱い中和Fabまたは非中和Fabとの間の関係を研究するために、中和 活性が分析された図6にリストされた20種を含む実施例2で調製されたヒト抗gp 120Fabを発現する32のクローンの可変ドメインを配列決定した。加えて、5種の gp41特異性Fabをまた配列決定した。 シーケナーゼ1.0(USB、クレーブランド、OH)及びCglドメイン(SEQGb:5’ GTCGTTGACCAGGCAGCCCAG 3’配列番号49)またはCkドメイン(SEQKb:5’ATAGA AGTTGTTCAGCAGGCA 3’配列番号50)中の配列にハイブリッドを形成する適当な プライマーを使用して核酸配列決定を二本鎖DNAにつき行った。また、配列決定 は一本鎖DNA及びT3プライマー(5’ATTAACCCTCACTAAAG 3’配列番号51)また はCkドメイン(KEF:5’GAATTCTAAACTAGCTAGTTCG 3’配列番号52)中の配列に ハイブリッドを形成するプライマーを使用した。 32のgp120特異性クローンの核酸配列から誘導された可変H鎖及びL鎖のアミ ノ酸残基配列を夫々図10及び11に示す。グルーピングをH鎖配列中の類似性に基 いて行った。ドットは夫々の部分中の第一配列との同一性を示す。配列番号が、 図それ自体中の相当する誘導H鎖及びL鎖(配列番号53-81からVH、また配列番 号82-113からVL)アミノ酸残基配列の右にリストされる。 互いの誘導配列の整列及びゲンバンク・データベースによる誘導配列の整列は プログラムのマックベクタースートを使用した。Sanz,J.Immunol.,147:1720-1 729(1991)により記載されたH鎖CDR3配列の分析につき、殆どの5'ヌクレオチ ドがKabatら,免疫学上関係するタンパク質の配列,US Dept.of Health and Hu man Services,ワシントン,DC(1991)によればH鎖可変領域のコドン95の後の 最初のヌクレオチドであると考えられた。殆どの3'ヌクレオチドが、公表された 生殖細胞系JH遺伝子と整合された配列の前の最後の同定されていないヌクレオチ ドに帰属された。DNASTARソフトウェアーを使用してCDR3配列を分析した。あら ゆる点で最良の相同性を与える生殖細胞系D遺伝子を決定するために、配列の比 較をALIGNプログラム及びCOMPAREプログラムの両方で行った。第二工程において 、SEQCOMPプログラムを使用してコードストランドまたは生殖細胞系D遺伝子の 逆補体を有する少なくとも6のヌクレオチドの配列同一性を見出した。 gp41特異性FabのH鎖配列及びL鎖配列を夫々図18及び19に示す。CDR3H鎖の アミノ酸残基配列は、可変ドメインのその他の領域よりもFab間で殆どの変化を 示す。 a.H鎖配列によるグループへの抗体の編成 32のgp120クローンのVHドメイン及びVLドメインを配列決定し、マックベク ターソフトウェアーを使用を使用してVHドメインを比較した。この分析は、異 なる抗原に対するパンニングにより選択されたクローンを含む幾つかのクローン が互いに密接に関連していることを直ちに証明した。この例外は、gp120/160抗 原に対するパンニングにより選択されたFabに関係しないV3ループペプチドに対 するパンニングにより選択されたFabである。図10は、gpl20/160パンニングから 誘導されたVH配列が7つのグループに編成し得ることを示す。アミノ酸配列の 比較から明らかな広い特徴が、本明細書に説明される。 グループ内の配列の関連性がかなり変化する。例えば、クローン番号b8で開始 するグループ中で、アミノ酸配列が非常に類似する。6のクローンは同一であり 、残りが主配列からの最大5つの相違(排除された5'プライマーによるEQ相違) を示した。唯一のクローンがCDR3領域中で単一の相違を示した。主配列からのこ のグループ中の全ての配列にわたる平均の差異は1.1アミノ酸残基/可変ドメイ ンである。この量は、PCRから生じ得る差異の大きさに相当する。一定のドメイ ンの配列決定はドメイン当たり約1の塩基変化のPCRエラー頻度を示した。 対照的に、クローンb3を筆頭とするグループ中で、二つのクローンは全く同一 ではなかった。コンセンサスグループ配列からの平均の相違は配列当たり3.3の 残基であり、CDR3単独に関する測定は1.3である。それ故、おそらくこのグルー プ中のH鎖は互いの体細胞変異体であると考えられる。 クローン1を筆頭とするグループは第三のパターンを示す。クローンb1及びb1 4はクローンb2及びB2と同様に同一である。しかしながら、23のアミノ酸の相違 が二つの組のクローン間に存在する。クローンb24及びB30は、これらの二つの組 のクローンまたは互いにほぼ同等に良く区別される(13〜25の相違)。依然とし てCDR3領域が非常に類似している。幾つかの説明がこのパターンにつき示唆し得 る。1)このグループ中の全てのクローンが、広範囲にわたる体細胞突然変異を 受けた同じ生殖細胞系遺伝子に由来し、2)クロスオーバーイベントが起こって 異な る生殖細胞系遺伝子を同じDJ組み合わせで実質的に組み換え、3)“収束進化” プロセスが同じDJ組み合わせと会合した異なる生殖細胞系遺伝子の選択をもたら した。 b.gp120バインダーからのVLドメインの配列 FabのVL配列を図10中に特定されたグループに編成し、図11に示す。直ちに、 図10と比較して、抗原結合能そして実際に、殆どの部分につき、抗原アフィニテ ィーを保持する同じか、または非常に類似するH鎖との異なるL鎖の対合により 証明されるような広範囲の鎖乱婚が明らかであった。この乱婚は先に考えられた グループを更に参考として更に研究し得る。 クローンb8グループ(その中で、H鎖の員は同一であり、または非常に類似す る)はまた同一であり、または非常に類似する4つのL鎖(3より小さいアミノ 酸の相違)を生じた。それ故、主たるH鎖−L鎖組み合わせがこのグループにつ き記載し得る。一つの員(クローンb8)は同じか、または非常に密接に関連した VL遺伝子を有していたが、異なるJK遺伝子を使用することが明らかであった。 二つのその他の員(クローンB8及びb18)は主要配列に更にかけ離れて関連して いた(7〜12の相違)。更に二つのクローン(b13及びB26)はVk1と比較して異 なるファミリー、Vk3からのVk遺伝子を使用し、それ故、主要配列に関連してい なかった。 単一H鎖の体細胞変異体を含むと示唆されたクローンb3グループは、かなりの L鎖多様性を示し、二つの員は互いに密接に関連していなかった。Vk3-Jk2組み 合わせが支配的であったが、Vk3-Jk3組み合わせ及びVk1-Jk3組み合わせがまた生 じた。 一方、クローンb1グループにおいて、H鎖がそれらのL鎖パートナーにつき更 にえり好みすることの証拠が存在した。こうして、密接に関連したH鎖は関連L 鎖と対合されることが明らかであった。同一のH鎖対(blとb14;b2とB2)は非 常に類似したL鎖(夫々、2及び4のアミノ酸の相違)を有し、一方、異なるH 鎖(b24及びB30)は互いに、またはその他のグループ員に関連しない異なるL鎖 を有していた。クローン4グループは、4つの密接に関連したH鎖が異なったク ローンb7L鎖以外は3つの密接に関連したL鎖(主たるH鎖−L鎖組み合わせ) と対合された点でこの現象の別の例を与える。 要するに、H鎖(VH)配列を7つのグループに編成し、この場合、グループ の夫々の員はいずれかの制限された数の相違でもって同一または非常に類似した CD3領域を有する。L鎖(VL)がそれらのH鎖パートナーにより特定されたグル ーピングに束縛された場合、かなりのL鎖配列変化が観察された。鎖乱婚のこの 現象が先に観察され、図11を参考にして理解し得る。顕著な中和能が配列の二つ のグループに制限された。第一グループは、非常に類似するH鎖及びL鎖を有す るFab4、7、12及び21からなっていた。第二グループはFab13、8、18、22及 び27からなっていた。Fab13のみが顕著な中和能を示したが、その他は若干弱い 活性を示した。重要なことに、このグループにおいて、Fab13はそのグループの その他の員とは異なるL鎖を有していた。 5.ライブラリーに対する単一クローンのH鎖及びL鎖のシャッフリング 可能な機能性H鎖−L鎖組み合わせを更に研究するために、図10に示されたク ローンb12(また、相当する可溶性Fab製剤につきFab12と称される)のH鎖を実 施例2で調製した最初のL鎖ライブラリーと組換えて新規なライブラリーH12-LC nを構築した。加えて、b12L鎖を最初のH鎖ライブラリーと組換えてライブラリ ーHn-L12を構築した。これらの二つのライブラリーを実施例2b5)に記載されたg p120(IIIB)に対するパンニングの3ラウンドにより得た。得られた免疫反応体 クローンから発現されたFabを上記の実施例3に記載されたようにして分析した 。クローンb12を選択した。何となれば、このFabは実施例3に示されたように試 験管内でHIV-1を中和したからである。 最初のL鎖ライブラリーを用いてクローンb12のFd遺伝子からシャッフリング されたライブラリーの調製を行うために、b12H鎖を最初にpComb2-3中で発現さ れた破傷風トキソイド結合クローンにサブクローン化した。次いでL鎖ライブラ リーをこの構築物にクローン化して1x107の員のライブラリーを得た。そのサ ブクローニング工程を使用して最初のL鎖による汚染及び過剰代表度(over-rep -resentation)を避けた。同様の操作をクローンb12からのL鎖に対するH鎖の シャッフリングに採用して3x106の員のライブラリーを得た。クローニング操 作及びパンニング操作を、最初のライブラリーにつき上記されたようにして行っ た。 b12で組換え、パンニングによりgp120を結合した11のL鎖をその後の競合ELIS A及び配列分析にランダムに選択した。このシャッフリングされた組み合わせの 見掛アフィニティーは約10-8〜10-9MのIC50で同様であった。これらの配列を編 成し、この場合、3種の組は最初のb12L鎖に非常に類似し、その他の8種は幾 つかの可能なサブグルーピングにより最初のものから多くの相違を示した。 b12H鎖クローンに結合したL鎖の配列を図12に示す。これらの配列をクロー ンb12からの最初のL鎖の配列と比較する。L鎖を、最初のL鎖クローンに相当 しない番号により同定する。新しいL鎖を有する新たに選択されたクローンの帰 属番号はこうして任意である。また、これらのL鎖の配列を配列表中に配列番号 114〜122にリストする。幾つかのL鎖配列は同一である。gp120との免疫反応性 に加えて、これらのシャッフリングされたクローンから単離された新規なFab を実施例3に記載されたようにしてHIV-1感染の中和に関する融合細胞アッセイ で試験した。夫々クローンb12からのH鎖、既知のHIV-1中和クローン、及びL28 、L25、L26及びL22と称される新しいL鎖を有する4種のシャッフリングされた モノクローナルFab抗体は全て0.4μg/mlの精製Fabを用いる融合細胞アッセイに おいて約60%の中和を示した。この効果は、最初のクローンb12H鎖及びL鎖対 で得られた効果に等しかった。約80%の最大の中和が、0.7μg/mlでH12/L28Fab 及びH12/L25Fabで得られ、これは最初のクローンb12H鎖及びL鎖対で見られた 中和に等しかった。H12/L22Fab及びH12/L26Fabから得られる中和は、0.4μg/ml 〜1.0μg/mlのFab濃度で60%でプラトーになった。こうして、実施例2に記載さ れたようにして調製された最初のライブラリー中で得られたgp120免疫反応性か つHIV中和Fabに加えて、既知の中和H鎖をL鎖のライブラリーとシャッフリング することにより、新規なHIV-1中和Fabモノクローナル抗体を得た。 また、b12L鎖と組換えたH鎖をランダムに選択した。一つは最初のb12H鎖に 非常に似ていたが、その他は多くの相違を有する。それにもかかわらず、V-D接 合及びD-J接合は実質的に同一であり、これはクローンがおそらく体細胞修飾に より同じ転移B細胞クローンにより生じたことを示す。競合ELISAは最初に分析 されたものから選択された変異体の間にアフィニティーの明らかな相違を明らか にすることができなかった。 b12L鎖クローンに結合したH鎖の配列を図13に示す。これらの配列をクロー ンb12からの最初のH鎖の配列と比較する。H鎖を、最初のL鎖クローンに相当 しない番号により同定する。新しいL鎖を有する新たに選択されたクローンの帰 属番号はこうして任意である。また、これらのL鎖の配列を配列表中に配列番号 123〜132にリストする。幾つかのL鎖配列は同一である。gp120との免疫反応性 に加えて、新規なクローンを実施例3に記載されたようにしてHIV-1感染の中和 に関する融合細胞アッセイで試験した。夫々クローンb12からのH鎖、既知のHIV -1中和クローン、及びH2及びH14と称される新しいH鎖を有する2種のシャッフ リングされたモノクローナルFab抗体は、夫々1.0μg/ml及び0.5μg/mlの精製Fab を用いる融合細胞アッセイにおいて約40%の中和を示した。この効果は、 2μg/mlの濃度で最初のクローンb12H鎖及びL鎖対で得られた効果に等しかっ た。約50%の最高の中和が、最初のクローンb12H鎖及びL鎖対で0.7μg/mlで80 %の中和と比較して1.0μg/mlで新しいH14鎖を有するFabで得られた。こうして 、実施例2に記載されたようにして調製された最初のライブラリー中で得られた gp120免疫反応性かつHIV中和Fabに加えて、既知の中和L鎖をH鎖のライブラリ ーとシャッフリングすることにより、新規なHIV-1中和Fabモノクローナル抗体 を得た。 こうして、このシャッフリングプロセスは、gp120に結合した更に多くのH鎖 及びL鎖パートナーがアフィニティーの点で実施例2で調製された最初のライブ ラリーから得られたものに等しいことを明らかにした。このアプローチを用いて 、付加的なHIV-1中和抗体を最初のライブラリー中に存在するものにつき容易に 得ることができる。H鎖シャッフリングにより生じるクローンの複雑さはまた、 このアプローチが体細胞多様化の経過をマップにするのに使用し得ることを示唆 する。 結合性ライブラリーは、このようなライブラリーから誘導された抗体が生体内 の応答において産生された抗体にどの程度相当するのかを測定し得るようにH鎖 及びL鎖をランダムに組換える。原則として、抗原を結合するH鎖−L鎖組み合 わせが偶発的に生じることができ、即ち、いずれの鎖も生体内で抗原結合に関与 していないが、その組み合わせは試験管内で抗原を結合する。 しかしながら、入手できるデータは、試験管内で抗原をしっかりと結合するの に関与した免疫ライブラリーからのH鎖が生体内で抗原特異性クローンから生じ ることを示唆する。第一に、研究は一般に免疫されていないIgGライブラリー中 の高アフィニティーバインダーを同定することができなかった。Perssonら,Pro c.Natl.Acad.Sci.,USA,88:2432-2436(1991)及びMarksら,Eur.J.Immun-ol. ,21:985-991(1991)を参照のこと。 更に、上記のように、gp120バインダーはgp120に対するHIV血清反応陰性ドナ ーからの骨髄IgGライブラリーをパンニングする際に観察されなかった。第二に 、免疫されたライブラリーからのバインダーと会合したH鎖は典型的には比較的 高い頻度でライブラリー中にあり、これはそれらが免疫動物から単離された mRNA中で強く代表されたことを示す。Catonら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,87: 6450-6454(1990)及びPerssonらの上記文献を参照のこと。第三に、免疫された ライブラリーからのH鎖は、実施例6に記載されたようにして種々の関連しない L鎖で組換えられた場合に特異性を指示することが明らかであった。第四に、こ このようなクローン内H鎖変異体の単離は、活性抗体応答がクローン化されるこ とを示した。こうして、L鎖バインダーとの既知のH鎖のシャッフリング及びそ の逆が本発明に使用するのに好ましい。何となれば、新規な中和Fabが生体内で 産生される抗体の他に得られるからである。 H鎖乱婚、即ち、抗原アフィニティーを保持して異なるL鎖と対合するH鎖の 能力は、生体内のL鎖パートナーを同定するのに重大な問題を呈する。これは同 じB際から生じたようなパートナーの厳密な定義に当てはまるだけでなく、いず れかのパートナーの体細胞変異体を包含するようなものにも当てはまる。特にク ローン内L鎖変異体を伴う、主たるH鎖−L鎖組み合わせの存在は、関係するL 鎖がライブラリー中に良く代表され、おそらく生体内の抗原結合に関連すること を示唆する。しかしながら、乱婚は、幾つかの組み合わせがおそらく生体内で生 じるが、或る組み合わせが組換え中に免疫パートナー鎖をシャッフリングしてい ないことが確かではないことを意味する。例えば、33のクローンのうちの2つの クローン中の実際に同じL鎖(b6、B20)の発生は、それがおそらく抗原剌激ク ローン中の生体内関与と合致するライブラリー中に過剰代表されることを示唆す る。しかしながら、L鎖の生体内パートナーがb6またはB20H鎖であるのか、あ るいは実際に剌激クローンから生じるその他のH鎖であるのかを知る方法がない 。 結合性ライブラリーから生じるL鎖は生体内で使用されるものでなくでもよい 。それにもかかわらず、幾つかのH鎖がL鎖パートナーを比較的えり好みするこ とが明らかであり、一方、その他のH鎖が殆ど無関心であるように見えることを 注目することが重要である。この観察は、この分析からの明らかにえり好みする H鎖が2成分プラスミド系(この場合、対合が競合状況下に選択されるのではな く、下記の実施例6に示されるように強制される)中に抗原結合を維持して多様 なL鎖を受け入れるであろうという知見により調和される必要がある。 二つの報告は、結合性ライブラリーから生じるH鎖−L鎖組み合わせと免疫さ れたマウス中のハイブリドーマを比較する。ライブラリーアプローチはmRNAで開 始し、それ故、おそらくプラズマ細胞集団を反映している。対照的に、ハイブリ ドーマは活性化されているが、末端で分化されていないB細胞集団を反映すると 考えられ、またEBV形質転換は静止B細胞集団を反映すると考えられる。 L鎖の確実性に関する議論がどのようなものであろうとも、図10のH鎖は関係 する多くの特徴を示す。最も頻繁に使用されるH鎖はクローンb8型のものである 。この使用はPCR増幅におけるバイアスを単に代表するものと論じ得る。しかし ながら、VH1aプライマー及びVH3aプライマーにより増幅されたこのグループ中の ほぼ等しい数のクローンの出現は、この見解に反論する。更に、幾つかのグルー プ中のクローン内変異体の存在は、一つが初期のライブラリーとは異なる遺伝子 を少なくともサンプリングしていることを示す。 ここでクローン化された抗体は、無症候性ドナーの血清中に存在するポリクロ ーナル抗体との定性的な関係を有する。抗gp120(IIIB)抗体の力価は約1:3000 であり、反応性の50%より多くがクローン12、13及び14からのFabのカクテルま たはCD4により抑制された。抗gp120(SF2)抗体の力価は約1:800であった。更に 、短い束縛V3ループペプチドに対する血清の力価は1:500であり、完全長MN V3ル ープペプチドに対する血清の力価はわずかに1:300であった。“抗CD4部位抗体” の重要性は、Fab12、13及び14のカクテルが試験した28のドナーのうちの26でgp1 20(IIIB)との血清抗体反応性の大きなフラクションの結合を抑制できた点で長 期HIV感染のドナーにおいて一般的と思われる。 ウイルスを中和するFabの能力は議論の余地がある領域であった。問題の一つ は、FabがIgGのパパイン消化により古典的に産生されることであった。時折の場 合のように、Fabが親IgGに対し低下された活性を示す場合、Fab調製中のIgG汚染 を排除することは困難であり得る。しかしながら、組換えFabは、本明細書に示 されるように、ウイルスを明らかに中和する。 HIV-1の中和の機構は、ウイルス粒子凝集を必要とせず、またgp120架橋を必 要としないことが明らかである。加えて、中和に対するCD4-gp120相互作用のブ ロッキングとの相関関係がない。本発明のクローン化された中和Fabの存在は、 中和潜在性を与える分子上の特徴を研究させるべきである。例えば、Fab13を含 むクローンのグループの場合、その中和クローンのL鎖の特異な特徴は、13のL 鎖がそのグループ中のその他のH鎖で組換えられた鎖シャッフリング実験が明ら かになり得ることを示唆する。二つの異なるL鎖と対合されたH鎖は抗原アフィ ニティーを保持するが、実施例6に示されるように変更された良好な特異性を示 すことが示された。 限られた数のみが強く中和する多数のFabのここでの観察は、重要な意義を有 し得る。そのパターンが全抗体につき反復される場合、gp120構造の多くがある 意味では“デコイ”であり、即ち、免疫系が高アフィニティーであるが、制限さ れた抗ウイルス機能の抗体を産生する際にかなりの努力を費やし得るものと思わ れる。その状況を悪化させるために、有効ではない抗体がgp120に結合し、強い 中和抗体の結合を抑制し得る。これは、本発明の中和抗体を誘導するように主と して設計されるべきであるワクチン投与に明らかな意義を有する。 6.2成分プラスミド系中の結合性ライブラリーの選択されたH鎖及びL鎖DNA 配列のシャッフリング レプリコン適合性プラスミドの2成分系を開発して結合性抗体ライブラリーか ら単離されたヒトFabフラグメントの組中のH鎖及びL鎖の乱婚組換えに関する 可能性を試験した。その系の有効性が、無症候性HIVドナーの骨髄ライブラリー から誘導された本発明の結合性ライブラリーにつき実証される。 a.2成分プラスミド系の構築 本発明に使用するための2成分プラスミドpTACO1H及びpTC01は、夫々、λHc2 及びλLc3からのpelBリーダー領域及び多重クローニング部位と、レプリコン適 合性発現ベクターpFL281及びpFL261の組を含む。pFL281及びpFL261の両方がLari merら,Prot.Eng.,3:227-231(1990)(その開示が参考として本明細書に含ま れる)により記載されていた。pFL261及びpFL281のヌクレオチド配列は受理番号 M29363及びM68946として EMBL、GenBank及びDDBJヌクレオチド配列データベー スにある。プラスミドpFL281は、Larimerらの上記の文献にまた記載され、かつ 受理番号M29362を有するプラスミドpFL260をベースとしている。プラスミドpFL2 60とpFl281の唯一の区別は、pFL281がEagI部位とXma III部位の間にpFL260の60 bp配列を欠いており、二つのBamHI部位の一つの損失をもたらすことである。 この欠失は、本明細書に記載された発現ベクターへのBamHIHc2フラグメントの クローニングを可能にするのに必要である。 レプリコン適合性発現ベクターは三つの共通の要素:(i)fl一本鎖DNA page 遺伝子内IG領域;(ii)タイトに調節されたtacプロモーター及びlacオペレータ ー;及び(iii)特定のクローニング部位を有するrbs-ATG領域を共有する。プラ スミドベクターはそれらの抗生物質耐性マーカー及びプラスミドレプリコンを異 にする。pFL261はクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(cat)を コードし、クロラムフェニコール耐性を与える遺伝子、及びp15Aレプリコンを有 する。pFL281はβ−ラクタマーゼ(bla)をコードし、アンピシリン耐性を与え る遺伝子、及びpMBlからのColE1レプリコン(ori)を有する。p15Aレプリコン及 びColE1レプリコンは、同じE.coli宿主中の両方のプラスミドの同時の維持を可 能にする。 夫々、実施例la2)及びla3)で調製されたHc2ベクター及びLc2ベクターを、当 業者に良く知られている通常の方法を使用し、またSambrookら,Molecular Clo- ning:A Laboratory Manual,第二編,Cold Spring Harbor Laboratory Press, ニューヨーク(1989)により記載されたようにしてプラスミド形態に変換し、続 いてXhoI-SpeI(pHc2)及びSacI-XbaI(pLc2の場合)で消化した。消化され たpHc2プラスミド及びLc2プラスミドへの挿入のための合成リンカーをアメリカ ン・シンセシスにより調製した。これらのリンカーを挿入してクローニング部位 間の距離を増大し、消化の有効性を増大した。pHc2への二本鎖リンカーインサー トを調製するための5'リンカー及び3'リンカーは夫々 5’TCGAGGGTCGGTCGGTCTCTAGACGGTCGGTCGGTCA 3’(配列番号133)及び 5’CTAGTGACCGACCGACCGTCTAGAGACCGACCGACCC 3’(配列番号134)であった。p Lc2への二本鎖リンカーインサートを調製するための5’リンカー及び3'リンカ ーは夫々5’CGGTCGGTCGGTCCTCGAGGGTCGGTCGGTCT 3’(配列番号135)及び 5’CTAGAGACCGACCGACCCTCGAGGACCGACCGACCGAGCT 3’(配列番号136)であった 。リンカーオリゴヌクレオチドの対をそれらの夫々の消化されたウシ腸ホスファ ターゼ処理されたベクターに別々につないだ。 続いて、pHc2及びpLc2の多重クローニング部位を夫々発現ベクター、pFL281及 びpFL261に転移した。このプロセスを行うために、Lc2及びHc2の両方の多重ク ローニング領域をGramら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,89:3576-3580(1992)に より記載され、またベントポリメラーゼ(ニュー・イングランド・バイオラブズ )を使用してその製造業者の推奨に従って実施例2bに記載されたようにしてPCR により別々に増幅した。前方プライマー、5’CAAGGAGACA GGATCCATGAAATAC 3 ’(配列番号137)を、その下線を施されたヌクレオチドにより示されるその内 部BamHI部位を介してクローニングベクターpFL261及びpFL281のリボソーム結合 部位へのpelBリーダー配列のフラッシュ融合を与えるように設計した。逆プライ マー5’AGGGCGAATT GGATCCCGGGCCCCC 3’(配列番号138)を、pHc2/pLc2の親 ベクター中の関係する領域の下流をアニールし、第二BamHI部位を生じるように 設計した。次いで得られたHc2及びLc2 PCR増幅産物をBamHIで消化して、夫々Ba mHIで直線状にされたpFL281ベクター及びpFL261ベクターへのその後の結合のた めのBamH I懸垂を与えた。pTC01と称される、Lc2インサートを含む得られるL 鎖ベクターをこの形態で使用し、一方、H鎖ベクターを更にヒスチジン尾部で修 飾して、Skerraら,Bio/Technology,9:273-278(1991)により記載されたよう な固定化金属アフィニティークロマトグラフィーによりFabフラグメントの精製 を可能にした。この目的のために、合成リンカーオリゴヌクレオチド、夫々、5 ’リンカー及び3’リンカー、5’CTAGTCATCATCATCATCATTAAGCTAGC 3’(配列 番号139)及び5’CTAGGCTAGCTTAATGATGATGATGATGA 3’(配列番号140)をSpe I部位に挿入してデカペプチドtag配列を実際に除去してpTACO1Hと称されるH鎖 ベクターを生成した。全てのクローニング実験におけるFabフラグメントの発現 を、1%(w/v)グルコースを全ての培地及びプレートに添加することにより抑 制した。 b.発現プラスミドの構築 L鎖可変ドメインの発現のために、先に調製したpTACO1を最初にSacI及びXba Iで消化した。次いで個々のL鎖インサートを、調製したpComb2-3プラスミドの 22を別々に消化することにより得、実施例2に記載され、また図7にリストされ たようにしてスクリーニングし、これらは酵素の同じ組み合わせでgp120に結合 し、その0.7kbフラグメントを、低融点アガロースゲル電気泳動、続いてb-アガ ロース消化を使用して単離した。鎖シャッフリング実験につき、図7に示された 7つのグループの夫々の下記の代表的な員を選択した。b11;b6;b4-b12- b7-b2l;b3;s8;b1-b14-b24;b13-b22-B26-b8-b18-b27-B8-B35-s4;及び一つの ループペプチド結合クローン、p35。異なるグループをセミコロン分離により示 し、一方、同じグループの員にダッシュを付ける。得られた単離L鎖を、5:1の インサート対ベクターのモル比を使用して通常の条件下で16℃で一夜にわたって PTCO1に別々につないで21のL鎖pTCO1発現ベクターを生成した。 H鎖可変ドメインの発現のために、先に調製したpTACO1Hを最初にXhoI及びSp eIで消化した。次いでH鎖インサートを、L鎖インサートを得た20のpComb2-3 プラスミドの別々のPCR増幅反応により得た。ベクター中にcpIII遺伝子アンカー 配列を含まないH鎖を得るために、制限消化に代えて、PCRを使用してH鎖イン サートを単離した。PCR反応につき、夫々の5’プライマー及び3’プライマー 、5’CAGGTGCAGCTCGAGCAGTCTGGG 3’(VH1a)(配列番号42)及び5’GCATGTA CTAGTTTTGTCACAAGATTTGGG 3’(CG1z)(配列番号44)を使用して実施例2a1) 及び例2a2)に記載されたようにしてH鎖に相当する領域を増幅した。得られたP CR産物を低融点電気泳動により精製し、XhoI及びSpeIで消化し、再度精製し、 1:2のベクター対インサートのモル比を使用して同様に調製したH鎖pTACO1Hベク ターに別々につないで21のH鎖pTACO1H発現ベクターを生成した。 c.2成分プラスミドの同時形質転換 CaCl2コンピテントXL1-ブルー細胞(ストラタゲン;recA1、endA1、gyrA96、t hi、hsdR17、supE44、relA1、lac、{F'proAB、lacIq、ZDM15、Tn(tetR)}) を調製し、20のH鎖ベクターの夫々との20のL鎖ベクターの夫々の誘導交差にお いて夫々のプラスミドの約0.5μgの精製DNAで形質転換した。両方のプラスミド 及びエピソームの存在を、形質転換体を1%のグルコースを含む3成分抗生物質 寒天プレート(100 μg/mlのカルベニシリン、30μg/mlのクロラムフェニコール 、10μg/mlのテトラサイクリン、32g/lのLB寒天)に塗布することにより選択し た。 二つのレプリコン適合性プラスミドからなる2成分プラスミドを14に示される ように構築した。pTACO1H H鎖ベクターを図14Aに図示し、pTACO1L鎖ベクターを 図14Bに図示する。両方の発現ベクターは、図15に示されるようにBamH I部位を 介してリボソーム結合部位及びtac プロモーターに融合されたpelBリーダー配 列を含む同様のクローニング部位を特徴とする。L鎖ベクター、pTACOl及びH鎖 ベクター、pTACO1Hに関して、tac プロモーター、リボソーム結合部位(rbs)及 び下線を施された適当な制限部位と共に多重クローニング部位のヌクレオチド配 列が、夫々図15A及び図15Bに示される。また、これらの配列が図面の簡単な説明 に記載されたように配列表にリストされる。また、H鎖ベクターpTACO1Hは、固 定化金属アフィニティークロマトグラフィーにより組換えFabフラグメントの精 製を可能にする(His)5-尾部を含む。同じバクテリア細胞中の両方のプラスミ ドの存在が、培地中の両方の抗生物質の存在により選択される。発現がグルコー スの添加により増殖中に部分抑制され、室温でIPTGの添加により誘導される。こ れらの条件下で、両方のプラスミドは細胞内で安定であり、またヤギ抗ヒトカッ パー抗体及びヤギ抗ヒトIgG1抗体を使用するELISAにより分析されるようにFabフ ラグメントの発現を支持する。 d.組換えFabフラグメントの調製 抗原結合活性の測定のためのバクテリア培養物を96ウェル組織培養プレート( コスター#3596)中で増殖させた。250 μlのスーパーブロース[SBは1リットル 当たり下記の成分を有していた:30μg/mlのクロラムフェニコール、100 μg/ml のカルベニシリン、及び1%(w/v)のグルコースを含む、10gの3−(N−モル ホリノ)プロパンスルホン酸、30gのトリプトン、20gの酵母エキス、pH7.0、25 ℃]をウェルに混合し、先の実施例6cで調製した単一の二重形質転換体を接種し た。次いで、接種したプレートを、A550が約1〜1.5になるまで、水平シェーカ ーで適度に振とうしながら(200rpm)7〜9時間にわたって37℃に保った。細胞 をマイクトタイタプレートの遠心分離(4℃で30分間にわたり1,500Xg)によ り回収し、上澄みを捨て、細胞を再度懸濁させ、1mMのIPTGを含むが、グルコー スを含まない新しい培地中で室温で一夜にわたって誘導した。細胞を遠心分離に より回収し、34μg/mlのフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)及び1.5 %(w/v)のストレプトマイシンスルフェートを含むPBS(10 mMのリン酸ナトリ ウム、160mMのNaCl、pH7.4、25℃)175μl中で再度懸濁させ、-80℃と37℃の間 で3回の凍結−融解サイクルにより溶解した。得られた粗抽出物を上記のように 部分精製し、その後、抗原結合ELISAにより分析した。 e.相対アフィニティーのアッセイ及び測定 ウェルを0.1 μgの抗原で被覆した後に、相対アフィニティーを実施例2b6)に 記載されたようにして測定した。選択した抗原は破傷風トキソイド並びに組換え gp120(株IIIB)及びgp120(株SF2)を含んだ。夫々の抗原につき、pTCO1及びpT ACO1Hで同時形質転換したXL1-ブルー細胞の陰性対照抽出物を試験してE.coli中 のその他の成分がアッセイ中の抗原に対しアフィニティーを有するか否かを測定 した。夫々の抽出物をBSA結合活性につき分析し、BSA陽性クローンを陰性と考え た。一つの鎖のみを発現する全ての可能な単一形質転換体を二重形質転換体につ き記載されたようにして調製し、使用した抗原のいずれに対してもアフィニティ ーを有しないことがわかった。そのアッセイの性質のために、これが個々の鎖そ れ自体による結合の欠如によるのか、または発現もしくはひだ形成(folding) によるのかは、測定し得なかった。 f.gp120/gp160 結合抗体の組内のH鎖及びL鎖の直接交差の結果 同じ無症候性HIVドナーの骨髄から誘導されたが、gp120(IIIB)、gp160(III B)、及びgp120(SF2)に対しパンニングされたFabフラグメントを、実施例4に 記載されたようにしてそれらのH鎖のCDR3のアミノ酸配列に基いて7つのグルー プの一つに帰属した。同じライブラリーから、束縛された超可変V3-ループ様ペ プチドJSISIGPGRAFYTGZC(配列番号141)に対する抗体を単離した。鎖シャッフ リング実験につき、図7に示された7つのグループの夫々の下記の代表的な員を 選択した:b11;b6; b4-b12-b7-b21;b3;s8; b1-b14-b24; b13-b22-B26-b8- b18-b27-B8-B35-s4;及び一つのループペプチド結合クローン、p35。クローンb4 、b7、b12、及びb21は、融合細胞形成により感染の抑制を監視する場合にHIVに 対する中和活性を示し、またクローンb13、b12、及びb4は実施例3に示されるよ うにp24生産を監視する場合にHIVに対する中和活性を示した。L鎖及びH鎖を最 初の構築物からクローン化し、上記のようにして全ての可能な2成分組み合わせ をXL1-ブルー細胞に同時形質転換した。 完全交差の結果を図16に示す。予想されるように、異なるFab フラグメントか ら誘導された同一の鎖は同様の結合特性、例えば、b18HC、b27HC、B8HC、B35HC 、s4HCを有していた。夫々の場合の最初のL鎖との最初のH鎖の交差は結合活 性を明らかに反復発生した。わずかな相違が同一の可変ドメイン配列、例えば、 b4とb12(一定ドメインが構築物のいずれかにつき配列決定されなかった)を含 む幾つかのH鎖間に存在した。その例外はb8HCであり、これはその可変ドメイン においてb18HC、b27HC、B8HC、B35HC、s4HCと同一であったが、更に大きい交差 反応性を示す。おそらく、これは細胞中の発現レベルの相違または一定ドメイン 配列中の相違のためである。明らかな相違が異なるL鎖を受入れ、依然として抗 原を結合するそれらの傾向の点でH鎖間に存在したが、gp120(IIIB)に対しパ ンニングされた組中の最小の乱婚H鎖、b1HCでさえもがその交差の43%で依然と してそうであった。スペクトルの他の面で、5種のH鎖、b11HC、b6HC、b12 HC 、b7HC、及びb8HCがこの組中の全てのL鎖と生産的に交差した。詳細に試験した H鎖交差(s4HC、B35HC、B26HCの全て;b12HC、b12HCの殆ど)につき、見掛結合 アフィニティーの有意な相違が、図17に示されるように、同じH鎖を使用するが 、異なるL鎖を使用するFabフラグメント間に見られなかった。この場合、可溶 性gp120(IIIB)との競合からのIC50は約10-8Mであった。 H鎖のCDR3の配列に従って樹立され、かつ図16中で水平な直線、また垂直な直 線により示される最初の7つのグループ内で、完全な乱婚が存在し、即ち、これ らのCDR3決定グループ内のH鎖及びL鎖は互いに完全に乱婚であった。しかしな がら、その他のグループ間、例えば、b1HC-b24HCとb13LC-s4LCの間には乱婚の欠 如があった。これらの配列に基くグループの分析において、ファージディスプレ イライブラリーがパンニングされたタンパク質抗原は重要な因子ではなかった。 この場合の例外は全てのL鎖とのp35HCの交差であった。gp120(SF2)または最 初の抗原、ループペプチドに結合した唯一の交差は、最初のH鎖及びL鎖を含む 交差であった。 H鎖と違って、L鎖は全てのH鎖と生産的に交差せず、また異常に低い乱婚に よりその他のL鎖から区別できなかった。 実施例3に記載されたようにして行われた中和アッセイにおいて、クローンb2 1からのL鎖とのクローンb12からのH鎖の対合により生じる誘導交差はHIV-1を 中和するのに有効であった。 g.H鎖及びL鎖の抗原内交差 同じライブラリーに由来する高アフィニティーFabフラグメント間の交差から 誘導された結論が関連しないライブラリーに拡張し得るか否かを決定するために 、異なるドナーからの破傷風トキソイドに特異性の関連しないγ1k-Fab フラグ メント(P3-13)を交差の新しい組[Persson ら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,8 8:2432-2436(1991)中のクローン3]に選択した。抽出物を破傷風トキソイド またはgp120(IIIB)で探査した。そのデータは、抗原に対する結合活性がH鎖 により決定された点でgp120交差実験からの結果を確認する。クローンP3-13のH 鎖はL鎖b4、b12、b21、及びb14と対合して破傷風トキソイドに対するアフィニ ティーを有するFabフラグメントを生じた。P3-13のL鎖はb3、b6、b11、及びb14 のH鎖と対合してgp120(IIIB)に対するアフィニティーを有するFabフラグメン トを生じた。gp120バインダーに由来するL鎖のいずれもがP3-13 H鎖と組み合 わせてgp120特異性を与えることができなかった。 同様に、P3-13 L鎖はgp120バインダーに由来するH鎖のいずれと組み合わせ ても破傷風トキソイド特異性を生じることができず、抗体−抗原相互作用におけ るH鎖の優性を確認した。重要なことに、破傷風トキソイドに対し強いシグナル を示した3種のL鎖(b4、b12、b21)の全てが、それらの最初のH鎖のCDR3によ り選別された時に同じグループの員であった。関連しないライブラリー間の交差 から予想し得るように、低い程度の乱婚があっただけでなく、即ち、鎖がはるか に少ない相補性鎖と生産的に対合しただけでなく、競合ELISAにより測定された 見掛アフィニティー定数の範囲が非常に広かった(6.3 X 106-6.3 X10-8M)。他 のL鎖によるP3-13 Fabフラグメント中の最初のP3-13 L鎖の置換は、破傷風ト キソイドに対するアフィニティーを10〜100倍低下した(6.3 X10-8Mから6.3X 10-6 Mに)。HIVパンニングの全てのH鎖とのP3-13のL鎖の交差において、生産的 交差は、b14HC/P3-l3LC(そのシグナルは見掛結合定数の確実な測定にはあまり に弱すぎた)を除いて、gp120(IIIB)に対する同様のアフィニティーを有して いた(2.5 X 107-6.3 X10-7M)。これらのアフィニティーは、それらの最初のL 鎖とのgp120-H鎖のアフィニティーよりも約5倍低かった。 こうして、これらの結果は、鎖シャッフリングが試験管内で許されるが、生体 内で許されない更に別の手段であることを示し、これは抗体多様性を天然のもの 以外に拡大することを助けるものと予想し得る。本発明の2成分系の最も重要な 特徴は、初期のベクターの構築後に夫々の交差につき個々の鎖をリクローニング することを必要としないで、特性決定されたL鎖とH鎖の間で多数(数百)の誘 導交差を生じるその能力である。ファージディスプレイ方法及び生物学的アッセ イと組み合わせて使用される場合、それは生物学的または化学的に活性な抗体を 見出す目的で鎖シャッフリングにより抗原結合クローンのプールの最も重要なサ ブセットの迅速な分析を可能にする。ここで研究された抗原の組につき、殆どの H鎖は幾つかのL鎖と組換えて抗原結合Fabフラグメントを生じた。 これらの結果は結合性抗体ライブラリーの多様性につき重要な意味を有する。 個々の鎖の驚くべき乱婚のためにL鎖とH鎖の最初の生体内の組み合わせを信頼 できる程に予測することは可能ではないが、組換え抗体ライブラリーは、同じ抗 原に対してかすかに関連するFabでさえもが試験管内で組換えて生体内で見られ ない鎖組み合わせを生じ得るという事実を利用する。実際に、或る種の生物学的 または化学的な活性を有することが示された或る数の抗体の同定後に、バインダ ーの同じプールからランダムにサンプリングし続けるのではなく誘導様式でそれ らの個々の鎖をシャッフリングすることが良好であり得る。拡張により、この系 において観察された乱婚は、変性した、化学合成されたオリゴヌクレオチドを使 用して構築されたライブラリーにおいて、別個の合成H鎖が別個の合成L鎖と対 合して別個の抗原結合Fabフラグメントを産生し得るというかなりの融通性があ ることを示す。鎖シャッフリングと対にされた結合性ライブラリーの多様性は3 次元空間の広い研究を可能にし、それにより抗体、基質及びコファクターの3成 分複合体中の分子を如何にして模倣するかという問題を解決すべきである。 7.物質の寄託 下記の細胞系を1992年9月30日に米国、MD、ロックビル・パークローン・ドラ イブ1301にあるザ・アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)に 寄託した。 細胞系 ATCC 受理番号 E.coli MT11 ATCC 69078 E.coli MT12 ATCC 69079 E.coli MT13 ATCC 69080 上にリストした寄託株、MT11、MT12及びMT13は、実施例2bで調製したb11(ク ローンb11)、b12(クローンb12)、及びb13(クローンb13)と称されるFabの夫 々の発現のための発現ベクターpcomb2-3を含むバクテリア細胞(E.coli)である 。H鎖可変ドメイン及びL鎖可変ドメインの配列を夫々図10及び11に示す。この 寄託を特許手続の目的のための微生物の寄託の国際認可に関するブタベスト条約 の条項およびその規則(ブタベスト条約)のもとに行った。これは寄託の日から 30年にわたる生存可能な培養物の維持を確保する。生物はブタベスト条約の条項 のもとにATCCにより利用可能にされ、この条約は関連米国特許の発行後または米 国特許出願もしくは外国特許出願の公開後(いずれか最初に公開されたもの)に 公衆への培養物の子孫の永久かつ無制限の利用可能性を確保し、また35 U.S.C. §122およびそれに従う米国特許庁の規則(特に886 OG 638を参考とする37CFR §1.14を含む)に従って米国特許庁によりその権利が与えられると定められた者 への子孫の利用可能性を確保する。本件特許出願の譲受け人は、培養寄託株が適 当な条件下で培養された場合に死滅し、または喪失もしくは分解される場合、そ れが同培養物の生存可能な標本で連絡後速やかに交換されることに同意した。寄 託株の利用可能性は、あらゆる政府の権威のもとにその特許法に従って付与され た権利に反して発明を実施するライセンスと見なされるべきではない。 以上に記載された明細書は、当業者が本発明を実施することを可能にするのに 充分であると考えられる。本発明は寄託された細胞系により範囲を限定されるべ きではない。何となれば、寄託実施態様は本発明の一局面の単なる例示として意 図されており、機能上均等であるあらゆる細胞系が本発明の範囲内にあるからで ある。物質の寄託は、本明細書に含まれる記載が本発明のあらゆる局面(その最 良の様式を含む)の実施を可能にするのに不充分であるという承認を構成するも のではなく、またそれは請求の範囲をそれが表す特定の例示に限定するものと見 なされるべきではない。実際に、本明細書に示され、記載されたものに加えて本 発明の種々の改良が以上の記載から当業者に明らかになるであろうし、またこれ らの改良は請求の範囲内に入る。 配列表 (1)一般情報 (i)出願人: (A)名称:ザ・スクリップス・リサーチ・インスティチュート (B)通り:10666ノース・トレイ・パインズ・ロード (C)都市:ラ・ジョラ (D)州:カリフォルニア (E)国:米国 (F)郵便番号:92037 (G)電話番号:619-554-2937 (H)ファックス番号:619-554-6312 (ii)発明の名称:ヒト免疫不全ウェルに対するヒト中和モノクローナル抗体 (iii)配列の数:151 (iv)コンピュータ読み取り可能形態: (A)媒体型:フロッピーディスク (B)コンピュータ:IBM PC互換機 (C)操作システム:PC-DOS/MS-DOS (D)ソフトウェア:パテントイン・リリース#1.0、バージョン#l.25(EP O) (v)本件出願データ: (A)出願番号:PCT/US93/ (B)出願日:1993年9月30日 (vi)先行出願データ: (A)出願番号:US 07/954,148 (B)出願日:1992年9月30日 (2)配列番号1の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:173塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号1: (2)配列番号2の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:173塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号2: (2)配列番号3の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:131塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号3: (2)配列番号4の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:139塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号4: (2)配列番号5の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:10アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:ペプチド (v)フラグメント型:中間部 (xi)配列の記載:配列番号5: (2)配列番号6の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:26アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:ペプチド (v)フラグメント型:N末端 (xi)配列の記載:配列番号6: (2)配列番号7の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:23アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:ペプチド (v)フラグメント型:N末端 (xi)配列の記載:配列番号7: (2)配列番号8の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:198塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:二本鎖 (D)トポロジー:環状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号8: (2)配列番号9の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:198塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:二本鎖 (D)トポロジー:環状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号9: (2)配列番号10の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:24アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:ペプチド (v)フラグメント型:N末端 (xi)配列の記載:配列番号10: (2)配列番号11の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:220塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:二本鎖 (D)トポロジー:環状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号11: (2)配列番号12の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:220塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:二本鎖 (D)トポロジー:環状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号12: (2)配列番号13の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:28アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:ペプチド (v)フラグメント型:N末端 (xi)配列の記載:配列番号13: (2)配列番号14の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:7アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:ペプチド (v)フラグメント型:C末端 (xi)配列の記載:配列番号14: (2)配列番号15の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:32塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号15: (2)配列番号16の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:36塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号16: (2)配列番号17の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:32塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号17: (2)配列番号18の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:29塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号18: (2)配列番号19の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:40塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号19: (2)配列番号20の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:38塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号20: (2)配列番号21の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:40塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号21: (2)配列番号22の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:38塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号22: (2)配列番号23の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:33塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号23: (2)配列番号24の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:28塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号24: (2)配列番号25の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:34塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号25: (2)配列番号26の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:36塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号26: (2)配列番号27の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:31塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号27: (2)配列番号28の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:30塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号28: (2)配列番号29の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:48塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号29: (2)配列番号30の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:40塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号30: (2)配列番号31の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:27塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号31: (2)配列番号32の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:24塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号32: (2)配列番号33の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:666塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:二本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA (ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号33: (2)配列番号34の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:211アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:不明 (ii)配列の種類:タンパク質 (iii)ハイポセティカル:NO (v)フラグメント型:中間部 (xi)配列の記載:配列番号34: (2)配列番号35の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:48塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 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(xi)配列の記載:配列番号117: (2)配列番号118の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:107アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号118: (2)配列番号119の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:107アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号119: (2)配列番号120の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:107アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号120: (2)配列番号121の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:107アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号121: (2)配列番号122の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:107アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号122: (2)配列番号123の情報 (i)配列の特徴 (A)配列の長さ:126アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号123: (2)配列番号124の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:125アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号124: (2)配列番号125の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:124アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号125: (2)配列番号126の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:124アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号126: (2)配列番号127の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:124アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号127: (2)配列番号128の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:125アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号128: (2)配列番号129の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:125アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号129: (2)配列番号130の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:124アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号130: (2)配列番号131の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:124アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号131: (2)配列番号132の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:124アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号132: (2)配列番号133の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:37塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号133: (2)配列番号134の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:37塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号134: (2)配列番号135の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:32塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号135: (2)配列番号136の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:40塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号136: (2)配列番号137の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:25塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号137: (2)配列番号138の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:25塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号138: (2)配列番号139の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:29塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム) (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号139: (2)配列番号140の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:29塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (iii)ハイポセティカル:NO (iv)アンチセンス:NO (xi)配列の記載:配列番号140: (2)配列番号141の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:13アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:ペプチド (v)フラグメント型:中間部 (ix)配列の特徴: (A)名称/記号:修飾部位 (B)存在位置:1 (D)その他の情報:/標識−J (ix)配列の特徴: (A)名称/記号:修飾部位 (B)存在位置:13 (D)その他の情報:/標識−ZC (xi)配列の記載:配列番号141: (2)配列番号142の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:126アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号142: (2)配列番号143の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:122アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号143: (2)配列番号144の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:132アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号144: (2)配列番号145の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:126アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号145: (2)配列番号146の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:124アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号146: (2)配列番号147の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:109アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号147: (2)配列番号148の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:112アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記裁:配列番号148: (2)配列番号149の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:111アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号149: (2)配列番号150の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:111アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号150: (2)配列番号151の情報 (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:112アミノ酸 (B)配列の型:アミノ酸 (D)トポロジー:直線状 (ii)配列の種類:タンパク質 (xi)配列の記載:配列番号151:
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C12P 21/08 9358−4B G01N 33/577 B 8310−2J 33/68 8310−2J //(C12P 21/08 C12R 1:19) (72)発明者 バーバス カーロス エフ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92122 サン ディエゴ チャーマント ドライヴ 7425 アパートメント 2816 (72)発明者 ラーナー リチャード エイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92037 ラ ジョラ イースト ローズラ ンド ドライヴ 7750

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp120と免疫反応でき、かつHIV を中和できるヒトモノクローナル抗体であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号66、67、68、70、72、73、74、75、78及び 97、並びにこれらの保存置換からなる群から選ばれたH鎖免疫グロブリン可変領 域アミノ酸残基配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を有することを特徴 とするヒトモノクローナル抗体。 2.モノクローナル抗体が配列番号66:95、67:96、72:102、66:97、73:107、74: 103、70:101、68:98、75:104、72:105、78:110、66:118、66:122、66:121、66:1 15、97:124、97:132及び66:98、並びにこれらの保存置換からなる群から選ばれ た対中にH鎖及びL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を有するモノク ローナル抗体の結合特異性を有する請求の範囲第1項に記載のヒトモノクローナ ル抗体。 3.モノクローナル抗体がATCC 69078、ATCC 69079またはATCC 69080により産生 されたモノクローナル抗体の結合特異性を有する請求の範囲第1項に記載のヒト モノクローナル抗体。 4.モノクローナル抗体がATCC 69078、ATCC 69079またはATCC 69080により産生 されたモノクローナル抗体である請求の範囲第3項に記載のヒトモノクローナル 抗体。 5.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp120と免疫反応でき、かつHIV を中和できるヒトモノクローナル抗体であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号95、96、97、98、101、102、103、104、10 5、107、110、115、118、121、122、124及び132、並びにこれらの保存置換から なる群から選ばれたL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を含むモノク ローナル抗体の結合特異性を有することを特徴とするヒトモノクローナル抗体。 6.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp120と免疫反応でき、かつHIV を中和できるヒトモノクローナル抗体のH鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残 基配列部分をコードするポリヌクレオチド配列であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号66、67、68、70、72、73、74、75、78及び 97からなる群から選ばれた前記H鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列、 及びそのアミノ酸残基配列の保存置換、並びにこれらに相補性のポリヌクレオチ ド配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を有することを特徴とするポリヌ クレオチド配列。 7.ポリヌクレオチドがDNAである請求の範囲第6項に記載のポリヌクレオチド 配列。 8.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp120と免疫反応でき、かつHIV を中和できるヒトモノクローナル抗体のL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残 基配列部分をコードするポリヌクレオチド配列であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号95、96、97、98、101、102、103、104、10 5、107、110、115、118、121、122、124及び132からなる群から選ばれた前記L 鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列、及びそのアミノ酸残基配列の保存 置換、並びにこれらに相補性のポリヌクレオチド配列を含むモノクローナル抗体 の結合特異性を有することを特徴とするポリヌクレオチド配列。 9.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp41と免疫反応でき、かつHIVを 中和できるヒトモノクローナル抗体であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号142、143、144、145及び146、並びにこれ らの保存置換からなる群から選ばれたH鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基 配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を有することを特徴とするヒトモノ クローナル抗体。 10.モノクローナル抗体が配列番号142:147、143:148、144:149、145:150、及び 146:151、並びにこれらの保存置換からなる群から選ばれた対中にH鎖及びL鎖 免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列を有するモノクローナル抗体の結合特 異性を有する請求の範囲第9項に記載のヒトモノクローナル抗体。 11.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp41と免疫反応でき、かつHIVを 中和できるヒトモノクローナル抗体であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号147、148、149、150、及び151、並び にこれらの保存置換からなる群から選ばれたL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ 酸残基配列を含むモノクローナル抗体の結合特異性を有することを特徴とするヒ トモノクローナル抗体。 12.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp41と免疫反応でき、かつHIVを 中和できるヒトモノクローナル抗体のH鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基 配列部分をコードするポリヌクレオチド配列であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号142、143、144、145、及び146からなる群 から選ばれた前記H鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列、及びそのアミ ノ酸残基配列の保存置換、並びにこれらに相補性のポリヌクレオチド配列を含む モノクローナル抗体の結合特異性を有することを特徴とするポリヌクレオチド配 列。 13.ポリヌクレオチドがDNAである請求の範囲第12項に記載のポリヌクレオチド 配列。 14.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)糖タンパク質gp41と免疫反応でき、かつHIVを 中和できるヒトモノクローナル抗体のL鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基 配列部分をコードするポリヌクレオチド配列であって、 そのモノクローナル抗体が配列番号147、148、149、150、及び151からなる群 から選ばれた前記L鎖免疫グロブリン可変領域アミノ酸残基配列、及びそのアミ ノ酸残基配列の保存置換、並びにこれらに相補性のポリヌクレオチド配列を含む モノクローナル抗体の結合特異性を有することを特徴とするポリヌクレオチド配 列。 15.請求の範囲第6項、第8項、第12項または第14項に記載のポリヌクレオチド 配列を含むことを特徴とする宿主細胞。 16.請求の範囲第6項、第8項、第12項または第14項に記載のポリヌクレオチド 配列を含むことを特徴とするDNA発現ベクター。 17.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)の検出方法であって、 HIVを含むと推測される試料を診断有効量の請求の範囲第1項、第5項、第9 項または第11項に記載のモノクローナル抗体と接触させ、モノクローナル抗体が 試料と免疫反応するか否かを測定することを特徴とするヒト免疫不全ウイルスの 検出方法。 18.検出が生体内である請求の範囲第17項に記載の方法。 19.モノクローナル抗体を放射性同位元素及び常磁性標識からなる群から選ばれ た標識で検出可能に標識する請求の範囲第18項に記載の方法。 20.検出が試験管内である請求の範囲第17項に記載の方法。 21.モノクローナル抗体を放射性同位元素、蛍光化合物、コロイド金属、ケミル ミネセンス化合物、バイオルミネセンス化合物、及び酵素からなる群から選ばれ た標識で検出可能に標識する請求の範囲第20項に記載の方法。 22.モノクローナル抗体を固相に結合する請求の範囲第20項に記載の方法。 23.ヒトのヒト免疫不全ウイルス(HIV)疾患の受動免疫療法であって、 免疫治療有効量の請求の範囲第1項、第5項、第9項または第11項に記載のモ ノクローナル抗体をヒトに投与することを特徴とするヒト免疫不全ウイルス疾患 の受動免疫療法。 24.受動免疫療法を予防のために施す請求の範囲第23項に記載の方法。 25.投与が非経口投与である請求の範囲第23項に記載の方法。 26.非経口投与が皮下、筋肉内、腹腔内、洞内、経皮、または静脈内の注射によ るものである請求の範囲第25項に記載の方法。 27.非経口投与が徐々の注入によるものである請求の範囲第25項に記載の方法。 28.徐々の注入が静脈内またはぜん動性の装置によるものである請求の範囲第27 項に記載の方法。 29.免疫治療有効量が約0.1mg/kgから約300mg/kgまでである請求の範囲第25項に 記載の方法。 30.ヒトのヒト免疫不全ウイルス(HIV)疾患に活性な免疫治療を誘導する方法 であって、 免疫原有効量の請求の範囲第1項、第5項、第9項または第11項に記載のモノ クローナル抗体に対する抗イディオタイプ抗体をヒトに投与することを特徴とす るヒト免疫不全ウイルス疾患の免疫治療の誘導方法。 31.薬理学的担体中に免疫治療有効量の請求の範囲第1項、第5項、第9項また は第11項に記載のモノクローナル抗体の少なくとも1回の投薬量を含むことを特 徴とする医薬組成物。 32.前記組成物が2種以上の異なるモノクローナル抗体を含む請求の範囲第31項 に記載の医薬組成物。 33.ヒト免疫不全ウイルス(HIV)を含むと推測される源中のHIVの検出に有益な キットであって、 そのキットが請求の範囲第1項、第5項、第9項または第11項に記載のモノク ローナル抗体を含む容器を含む一つ以上の容器を密閉してその中に収容するよう に区画されているキャリヤー装置を含むことを特徴とするHIVの検出に有益なキ ット。
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