RU2833597C2 - Fc VERSIONS WITH ALTERED BINDING TO FcRn - Google Patents
Fc VERSIONS WITH ALTERED BINDING TO FcRn Download PDFInfo
- Publication number
- RU2833597C2 RU2833597C2 RU2021108116A RU2021108116A RU2833597C2 RU 2833597 C2 RU2833597 C2 RU 2833597C2 RU 2021108116 A RU2021108116 A RU 2021108116A RU 2021108116 A RU2021108116 A RU 2021108116A RU 2833597 C2 RU2833597 C2 RU 2833597C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antibody
- antibodies
- binding
- igg
- variant
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании 35 U.S.C. §119(e) в отношении USSN 61/016793, поданной 26 декабря, 2007; USSN 61/031353, поданной 25 февраля, 2008; USSN 61/046353, поданной 18 апреля, 2008; USSN 61/050172, поданной 2 мая, 2008; USSN 61/079779, поданной 10 июля, 2008; и USSN 61/099178, поданной 22 сентября, 2008; и представляет собой частичное продолжение USSN 11/932151, поданной 31 октября, 2007, которая представляет собой частичное продолжение USSN 11/436266, поданной 17 мая, 2006, которая испрашивала приоритет на основании 35 U.S.C. §119(e) в отношении USSN 60/951536, поданной 24 июля, 2007, и представляет собой частичное продолжение USSN 11/274065, поданной 14 ноября, 2005, которая испрашивала приоритет на основании 35 U.S.C. §119(e) в отношении USSN 60/627763, поданной 12 ноября, 2004; USSN 60/642886, поданной 11 января, 2005; USSN 60/649508, поданной 2 февраля, 2005; USSN 60/662468, поданной 15 марта, 2005; USSN 60/669311, поданной 6 апреля, 2005; USSN 60/681607, поданной 16 мая, 2005; USSN 60/690200, поданной 13 июня, 2005; USSN 60/696609, поданной 5 июля, 2005; USSN 60/703018, поданной 27 июля, 2005; и USSN 60/726453, поданной 12 октября, 2005, полное содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки.This application claims priority under 35 U.S.C. §119(e) to USSN 61/016793, filed December 26, 2007; USSN 61/031353, filed February 25, 2008; USSN 61/046353, filed April 18, 2008; USSN 61/050172, filed May 2, 2008; USSN 61/079779, filed July 10, 2008; and USSN 61/099178, filed September 22, 2008; and is a continuation-in-part of USSN 11/932,151, filed October 31, 2007, which is a continuation-in-part of USSN 11/436,266, filed May 17, 2006, which claimed priority under 35 U.S.C. §119(e) over USSN 60/951536, filed July 24, 2007, and is a continuation-in-part of USSN 11/274,065, filed November 14, 2005, which claimed priority under 35 U.S.C. §119(e) over USSN 60/627763, filed November 12, 2004; USSN 60/642,886, filed January 11, 2005; USSN 60/649508, filed February 2, 2005; USSN 60/662468, filed March 15, 2005; USSN 60/669311, filed April 6, 2005; USSN 60/681607, filed May 16, 2005; USSN 60/690200, filed June 13, 2005; USSN 60/696609, filed July 5, 2005; USSN 60/703018, filed July 27, 2005; and USSN 60/726453, filed October 12, 2005, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Область техникиField of technology
Настоящая заявка относится к оптимизированным вариантам иммуноглобулина IgG, способам их получения и их применению, в частности в терапевтических целях.The present application relates to optimized variants of immunoglobulin IgG, methods for their production and their use, in particular for therapeutic purposes.
Уровень техникиState of the art
Антитела представляют собой иммунологические белки, каждый из которых связывается с конкретным антигеном. У большинства млекопитающих, включая людей и мышей, антитела образуются из парных тяжелых и легких полипептидных цепей. Каждая цепь состоит из индивидуальных доменов иммуноглобулина (Ig) и поэтому для таких белков используют общий термин «иммуноглобулин». Каждая цепь состоит из двух отдельных областей, называемых «вариабельными» и «константными» областями. Вариабельные области легкой и тяжелой цепи демонстрируют существенное различие последовательностей для антител и являются ответственными за связывание с антигеном-мишенью. Константные области демонстрируют меньшее различие последовательностей и являются ответственными за связывание с рядом природных белков для стимулирования важных биохимических реакций. У человека существует пять различных классов антител, включая IgA (который включает подклассы IgA1 и IgA2), IgD, IgE, IgG (который включает подклассы IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4) и IgM. Отличительным признаком данных классов антител являются их константные области, несмотря на то, что тонкие различия могут существовать в V-области. Антитела IgG представляют собой тетрамерные белки, состоящие из двух тяжелых цепей и двух легких цепей. Тяжелая цепь IgG состоит из четырех доменов иммуноглобулина, связанных от N- к С-терминалу в порядке VH-CH1-CH2-CH3 относительно вариабельного домена тяжелой цепи, константный домен 1 тяжелой цепи, константный домен 2 тяжелой цепи и константный домен 3 тяжелой цепи соответственно (также обозначаемая VH-Cγ1-Cγ2-Cγ3 относительно вариабельного домена тяжелой цепи, константный домен гамма 1, константный домен гамма 2 и константный домен гамма 3 соответственно). Легкая цепь IgG состоит из двух доменов иммуноглобулина, связанных от N- к С-терминалу в порядке VL-CL относительно вариабельного домена легкой цепи и константного домена легкой цепи соответственно.Antibodies are immunological proteins, each of which binds to a specific antigen. In most mammals, including humans and mice, antibodies are formed from paired heavy and light polypeptide chains. Each chain is composed of individual immunoglobulin (Ig) domains, and so the collective term immunoglobulin is used for such proteins. Each chain is made up of two distinct regions called the "variable" and "constant" regions. The variable regions of the light and heavy chains exhibit significant sequence differences in antibodies and are responsible for binding to the target antigen. The constant regions exhibit less sequence differences and are responsible for binding to a variety of naturally occurring proteins to stimulate important biochemical reactions. In humans, there are five different classes of antibodies, including IgA (which includes the IgA1 and IgA2 subclasses), IgD, IgE, IgG (which includes the IgG1, IgG2, IgG3, and IgG4 subclasses), and IgM. The distinguishing feature of these classes of antibodies is their constant regions, although subtle differences may exist in the V region. IgG antibodies are tetrameric proteins consisting of two heavy chains and two light chains. The IgG heavy chain consists of four immunoglobulin domains linked from N- to C-terminal in the order VH-CH1-CH2-CH3 relative to the heavy chain variable domain, heavy chain constant domain 1, heavy chain constant domain 2, and heavy chain constant domain 3, respectively (also designated VH-Cγ1-Cγ2-Cγ3 relative to the heavy chain variable domain, gamma 1 constant domain, gamma 2 constant domain, and gamma 3 constant domain, respectively). The IgG light chain consists of two immunoglobulin domains linked from N- to C-terminal in the order VL-CL relative to the light chain variable domain and the light chain constant domain, respectively.
В IgG участок Fc между доменами Cγ2 и Cγ3 опосредует взаимодействие с неонатальным рецептором FcRn. Связывание с FcRn возвращает подвергшееся эндоцитозу антитело из эндосомы обратно в кровоток (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12:181-220; Ghetie et al., 2000, Annu Rev Immunol 18:739-766, оба полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки). Данный процесс, сопряженный с нарушением фильтрации почек вследствие большого объема полноразмерной молекулы, приводит к подходящему времени полужизни антител в сыворотке в диапазоне от одной до трех недель. Связывание Fc с FcRn также играет ключевую роль в переносе антитела. Центр (сайт) связывания в области Fc для FcRn также представляет собой участок, на котором связываются бактериальные белки А и G. Прочное связывание данными белками, как правило, используют в качестве способа очистки антител путем применения аффинной хроматографии с белком А или белком G в ходе очистки белка. Таким образом, специфичность данного участка Fc имеет важное значение как для клинических свойств антител, так и для их очистки. Имеющиеся структуры комплекса Fc/FcRn крысы (см. публикации Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, обе полностью включены в настоящее описание посредством ссылки) и комплексов Fc с белками А и G (Deisenhofer, 1981, Biochemistry 20:2361-2370; Sauer-Eriksson et al., 1995, Structure 3:265-278; Tashiro et al., 1995, Curr Opin Struct Biol 5:471-481, все полностью включены в настоящее описание посредством ссылки), дают представление о взаимодействии Fc с указанными белками. Рецептор FcRn также ответственен за перенос IgG в кишечник новорожденных и в полость эпителия кишечника у взрослых (Ghetie and Ward, Annu. Rev. Immunol., 2000, 18:739-766; Yoshida et al., Immunity, 2004, 20(6):769-783, оба полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки).In IgG, the Fc region between the Cγ2 and Cγ3 domains mediates interaction with the neonatal receptor FcRn. Binding to FcRn recycles endocytosed antibody from the endosome back into the circulation (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12:181-220; Ghetie et al., 2000, Annu Rev Immunol 18:739-766, both incorporated herein by reference in their entireties). This process, coupled with impaired renal filtration due to the large volume of the full-length molecule, results in favorable serum half-lives of antibody, ranging from one to three weeks. Fc binding to FcRn also plays a key role in antibody trafficking. The binding site in the Fc region for FcRn is also the site at which bacterial proteins A and G bind. Tight binding by these proteins is typically used as a method for purifying antibodies by using protein A or protein G affinity chromatography during protein purification. Thus, the specificity of this Fc region is important for both the clinical properties of antibodies and their purification. The available structures of the rat Fc/FcRn complex (see Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, both incorporated herein by reference in their entireties) and of Fc complexes with proteins A and G (Deisenhofer, 1981, Biochemistry 20:2361-2370; Sauer-Eriksson et al., 1995, Structure 3:265-278; Tashiro et al., 1995, Curr Opin Struct Biol 5:471-481, all incorporated herein by reference in their entireties) provide insight into the interaction of Fc with these proteins. The FcRn receptor is also responsible for the transfer of IgG into the neonatal intestine and into the lumen of the intestinal epithelium in adults (Ghetie and Ward, Annu. Rev. Immunol., 2000, 18:739-766; Yoshida et al., Immunity, 2004, 20(6):769-783, both incorporated herein by reference in their entireties).
Исследования доменов Fc крысы и человека продемонстрировали важное значение некоторых остатков Fc для связывания FcRn. Последовательности крысы и человека обладают примерно 64% идентичности последовательностей в областях Fc (остатки 237-443 согласно нумерации индекса EU). См. фиг. 3, 4 и 5 на предмет выравниваний Fc крыса/человек, тяжелая цепь FcRn и легкая цепь FcRn (бета-2-микроглобулин). Была создана модель комплекса Fc/FcRn человека исходя из имеющейся структуры комплекса Fc/FcRn крысы (Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Последовательности крысы и человека содержат некоторые общие остатки, имеющие ключевое значение для связывания FcRn, например H310 и H435 (Medesan et al., 1997 J. Immunol. 158(5):221-7; Shields et al., 2001, J. Biol. Chem. 276(9):6591-6604, оба полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки). Однако во многих положениях белки человека и крысы содержат разные аминокислоты, обеспечивающие указанным остаткам в последовательности человека различное окружение и возможно отличную идентичность, чем в последовательности крысы. Указанная вариабельность ограничивает способность передавать особенности одного гомолога другому гомологу.Studies of the rat and human Fc domains have demonstrated the importance of certain Fc residues for FcRn binding. The rat and human sequences share approximately 64% sequence identity in the Fc regions (residues 237-443 according to EU index numbering). See Figs. 3, 4, and 5 for alignments of rat/human Fc, FcRn heavy chain, and FcRn light chain (beta-2-microglobulin). A model of the human Fc/FcRn complex was generated based on the available structure of the rat Fc/FcRn complex (Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, incorporated herein by reference in its entirety). The rat and human sequences contain some common residues that are critical for FcRn binding, such as H310 and H435 (Medesan et al., 1997 J. Immunol. 158(5):221-7; Shields et al., 2001 J. Biol. Chem. 276(9):6591-6604, both incorporated by reference in their entireties). However, the human and rat proteins contain different amino acids at many positions, giving these residues a different context and possibly different identity in the human sequence than in the rat sequence. This variability limits the ability to transfer features from one homolog to another.
В Fc мышей случайная мутация и выбор фагового отображения на участках T252, T254 и T256 приводит к тройному мутанту T252L/T254S/T256F, обладающему 3.5-кратным повышением аффинности к FcRn и 1.5-кратным увеличением времени полужизни в сыворотке (Ghetie et al., 1997, Nat. Biotech. 15(7): 637-640, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Нарушение взаимодействия Fc/FcRn посредством мутаций в положениях 253, 310 и 435 также приводит к уменьшению времени полужизни in vivo (Medesan et al J. Immunol. 1997 158(5):2211-7, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки).In mouse Fc, random mutation and selection of phage display at sites T252, T254, and T256 results in a T252L/T254S/T256F triple mutant that has a 3.5-fold increase in affinity for FcRn and a 1.5-fold increase in serum half-life (Ghetie et al., 1997, Nat. Biotech. 15(7):637-640, incorporated herein by reference in its entirety). Disruption of the Fc/FcRn interaction by mutations at positions 253, 310, and 435 also results in decreased half-life in vivo (Medesan et al J. Immunol. 1997 158(5):2211-7, incorporated herein by reference in its entirety).
Были проведены исследования мутаций в Fcγ человека в некоторых остатках, имеющих важное значение для связывания с FcRn, и данные исследования продемонстрировали увеличенное время полужизни в сыворотке. В Fcγ1 человека Hinton et al. индивидуально подвергли мутации три остатка в другие 19 обычных аминокислот. Hinton et al. обнаружили, что некоторые мутанты, двойной мутант, повышали аффинность к связыванию FcRn (Hinton et al., 2004, J. Biol. Chem. 279(8): 6213-6216. Hinton et al. Journal of Immunology 2006, 176:346-356, оба полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки). Две мутации обладали увеличенным временем полужизни у обезьян. Shields et al. подвергли мутации остатки практически исключительно в Ala и исследовали их связывание с FcRn и FcγR’s (Shields et al., 2001, J. Biol. Chem., 276(9):6591-6604, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки).Mutation studies in human Fcγ have been performed at several residues important for binding to FcRn, and these studies have demonstrated increased serum half-life. In human Fcγ1, Hinton et al. individually mutated three residues into another 19 common amino acids. Hinton et al. found that some mutants, a double mutant, increased FcRn binding affinity (Hinton et al., 2004, J. Biol. Chem. 279(8): 6213-6216. Hinton et al. Journal of Immunology 2006, 176:346-356, both incorporated by reference in their entireties). Two mutations had increased half-life in monkeys. Shields et al. mutated residues almost exclusively to Ala and examined their binding to FcRn and FcγR's (Shields et al., 2001, J. Biol. Chem., 276(9):6591–6604, incorporated herein by reference in its entirety).
Dall’Acqua et al. использовали фаговое отображение для выбора мутаций Fc, которые связывали FcRn с повышенной аффинностью (Dall' Acqua et al. 2002, J. Immunol. 169:5171-5180, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Выбранные последовательности ДНК преимущественно представляли собой двойные и тройные мутанты. Dall'Acqua et al. экспрессировали белки, кодируемые многими выбранными последовательностями, и были обнаружены некоторые из них, которые связывались с FcRn более прочно, чем в случае Fc дикого типа. Dall'Acqua et al. used phage display to select Fc mutations that bound FcRn with increased affinity (Dall' Acqua et al. 2002, J. Immunol. 169:5171-5180, incorporated herein by reference in its entirety). The DNA sequences selected were predominantly double and triple mutants. Dall'Acqua et al. expressed proteins encoded by many of the selected sequences and found several that bound FcRn more tightly than wild-type Fc.
Для введения антител и гибридных белков Fc в качестве лекарственных средств необходимы инъекции с заданной частотой относительно клиренса и параметров времени полужизни белка. Более продолжительное время полужизни in vivo позволяет реже осуществлять инъекции или уменьшать дозу, что очевидно является благоприятным. Несмотря на то, что проведенные мутации в домене Fc привели к получению некоторых белков, обладающих повышенной аффинностью к связыванию FcRn и увеличенным временем полужизни in vivo, данные мутации не определили оптимальные мутации и увеличенное время полужизни in vivo.Administration of antibodies and Fc fusion proteins as drugs requires injections at a given frequency relative to the clearance and half-life parameters of the protein. A longer in vivo half-life allows for less frequent injections or lower doses, which is obviously beneficial. Although mutations in the Fc domain have resulted in some proteins with increased FcRn binding affinity and increased in vivo half-life, these mutations have not determined the optimal mutations and increased in vivo half-life.
Одним из признаков области Fc является консервативное N-связанное гликозилирование, происходящее в N297. Данный углевод или олигосахарид, как его иногда называют, играет ключевую структурную и функциональную роль для антитела и представляет собой одну из основных причин, по которой антитела должны быть получены с использованием систем экспрессии млекопитающих (Umaña et al., 1999, Nat Biotechnol 17: 176-180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74: 288-294; Mimura et al., 2001, J Biol Chem 276: 45539-45547.; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16478-16483; Shields et al., 2001, J Biol Chem 276: 6591-6604; Shields et al., 2002, J Biol Chem 277: 26733-26740; Simmons et al., 2002, J Immunol Methods 263: 133-147; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16469-16477; и Krapp et al., 2003, J Mol Biol 325: 979-989, все полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки).One of the hallmarks of the Fc region is the conserved N-linked glycosylation occurring at N297. This carbohydrate, or oligosaccharide as it is sometimes called, plays a key structural and functional role for the antibody and is one of the main reasons why antibodies should be produced using mammalian expression systems (Umaña et al., 1999, Nat Biotechnol 17: 176–180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74: 288–294; Mimura et al., 2001, J Biol Chem 276: 45539–45547.; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16478–16483; Shields et al., 2001, J Biol Chem 276: 6591–6604; Shields et al., 2002, J Biol Chem 277: 26733-26740; Simmons et al., 2002, J Immunol Methods 263: 133-147; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16469-16477; and Krapp et al., 2003, J Mol Biol 325: 979-989, all of which are incorporated herein by reference in their entireties).
Известно создание антител для терапевтического применения. Такие способы терапии описаны, например, в публикациях Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14: 52-60; Ashkenazi et al., 1997, Curr Opin Immunol 9: 195-200, Cragg et al., 1999, Curr Opin Immunol 11: 541-547; Glennie et al., 2000, Immunol Today 21: 403-410, McLaughlin et al., 1998, J Clin Oncol 16: 2825-2833 и Cobleigh et al., 1999, J Clin Oncol 17: 2639-2648, каждая из которых полностью включена в настоящее описание посредством ссылки. В настоящее время в противораковой терапии любое небольшое снижение в уровне смертности считается успехом. Некоторые варианты IgG, указанные в настоящем описании, увеличивают способность антител ограничивать дальнейший рост или разрушать, по меньшей мере, частично целевые раковые клетки.It is known to create antibodies for therapeutic use. Such therapies are described, for example, in Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14: 52-60; Ashkenazi et al., 1997, Curr Opin Immunol 9: 195-200, Cragg et al., 1999, Curr Opin Immunol 11: 541-547; Glennie et al., 2000, Immunol Today 21: 403-410, McLaughlin et al., 1998, J Clin Oncol 16: 2825-2833 and Cobleigh et al., 1999, J Clin Oncol 17: 2639-2648, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. Currently, in cancer therapy, any small reduction in mortality is considered a success. Certain IgG variants described herein enhance the ability of antibodies to limit further growth or destroy, at least in part, target cancer cells.
Противоопухолевая активность антител реализуется посредством увеличения их способности опосредовать цитотоксические эффекторные функции, такие как ADCC, ADCP и CDC. См, например, публикации Clynes et al., 1998, Proc Natl Acad Sci U S A 95: 652-656; Clynes et al., 2000, Nat Med 6: 443-446 и Cartron et al., 2002, Blood 99: 754-758, обе из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.The antitumor activity of antibodies is exerted by enhancing their ability to mediate cytotoxic effector functions such as ADCC, ADCP, and CDC. See, e.g., Clynes et al., 1998, Proc Natl Acad Sci U S A 95: 652-656; Clynes et al., 2000, Nat Med 6: 443-446; and Cartron et al., 2002, Blood 99: 754-758, both of which are herein incorporated by reference in their entireties.
IgG1 человека представляет собой чаще всего используемое в терапевтических целях антитело, и в связи с этим было проведено большинство поисковых исследований. Однако различные изотипы класса IgG, включая IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4, обладают уникальными физическими, биологическими и клиническими свойствами. В данной области техники существует необходимость создания улучшенных вариантов IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4. Также существует необходимость создания указанных вариантов для улучшения связывания с FcRn и/или увеличения времени полужизни in vivo, по сравнению с нативными полипептидами IgG. Кроме того, существует необходимость комбинирования вариантов, обладающих улучшенными фармакокинетическими свойствами, с вариантами, содержащими модификации, для улучшения эффективности посредством измененного связывания FcгаммаR. Настоящая заявка соответствует этим и другим потребностям.Human IgG1 is the most commonly used antibody for therapeutic purposes, and most of the exploratory studies have been conducted in this regard. However, different isotypes of the IgG class, including IgG1, IgG2, IgG3 and IgG4, have unique physical, biological and clinical properties. There is a need in the art for improved variants of IgG1, IgG2, IgG3 and IgG4. There is also a need for these variants to improve binding to FcRn and/or increase half-life in vivo, compared to native IgG polypeptides. In addition, there is a need to combine variants having improved pharmacokinetic properties with variants containing modifications to improve efficacy through altered FcgammaR binding. The present application addresses these and other needs.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
Настоящая заявка относится к вариантам Fc исходного полипептида, содержащим, по меньшей мере, одну модификацию в области Fc указанного полипептида. В различных вариантах реализации вариантные полипептиды демонстрируют измененное связывание с FcRn по сравнению с исходным полипептидом. В некоторых вариантах модификация может быть выбрана из группы, включающей: 428L, 434M и 434S, где нумерация приведена согласно Индексу EU у Kabat et al.The present application relates to Fc variants of a parent polypeptide comprising at least one modification in the Fc region of said polypeptide. In various embodiments, the variant polypeptides exhibit altered binding to FcRn compared to the parent polypeptide. In some embodiments, the modification may be selected from the group consisting of: 428L, 434M, and 434S, wherein the numbering is given according to the EU Index of Kabat et al.
В другом варианте реализации вариант Fc содержит, по меньшей мере, две модификации, выбранные из группы, включающей: 252Y/428L, 428L/434H, 428L/434F, 428L/434Y, 428L/434A, 428L/434M и 428L/434S.In another embodiment, the Fc variant comprises at least two modifications selected from the group consisting of: 252Y/428L, 428L/434H, 428L/434F, 428L/434Y, 428L/434A, 428L/434M and 428L/434S.
В другом варианте реализации вариант Fc содержит, по меньшей мере, одну модификацию, выбранную из группы, включающей: M428L/N434S, V308F/M428L/N434S.In another embodiment, the Fc variant comprises at least one modification selected from the group consisting of: M428L/N434S, V308F/M428L/N434S.
В другом варианте реализации вариант Fc содержит, по меньшей мере, одну модификацию, выбранную из группы, включающей: 259I/434S, 308F/434S, 308F/428L/434S, 259I/308F/434S, 307Q/308F/434S, 250I/308F/434S и 308F/319L/434S.In another embodiment, the Fc variant comprises at least one modification selected from the group consisting of: 259I/434S, 308F/434S, 308F/428L/434S, 259I/308F/434S, 307Q/308F/434S, 250I/308F/434S, and 308F/319L/434S.
В другом варианте реализации вариант Fc содержит, по меньшей мере, одну модификацию, выбранную из группы, включающей:In another embodiment, the Fc variant comprises at least one modification selected from the group consisting of:
В другом варианте реализации настоящее изобретение включает способ лечения пациента, нуждающегося в таком лечении, включающий введение эффективного количества варианта Fc, указанного в настоящем описании. In another embodiment, the present invention includes a method of treating a patient in need of such treatment, comprising administering an effective amount of an Fc variant as described herein.
В другом варианте реализации настоящее изобретение включает способ увеличения времени полужизни антитела или иммуноадгезина путем модификации Fc согласно модификациям, указанным в настоящем описанииIn another embodiment, the present invention includes a method for increasing the half-life of an antibody or immunoadhesin by modifying the Fc according to the modifications described herein.
В другом варианте реализации настоящее изобретение включает вариант Fc, обладающий усиленным связыванием FcRn с дополнительными вариантами Fc, модулирующими эффекторную функцию.In another embodiment, the present invention includes an Fc variant having enhanced binding of FcRn to additional Fc variants that modulate effector function.
Краткое описание фигурBrief description of the figures
Фиг. 1. Выравнивания последовательностей константных тяжелых цепей IgG человека. Серым показаны отличия от IgG1, а заключенные в квадрат остатки показывают общие аллотипические вариации в популяции человека.Fig. 1. Sequence alignments of the human IgG constant heavy chains. Gray indicates differences from IgG1, and squared residues indicate common allotypic variations in the human population.
Фиг. 2. (SEQ ID NO: 1-6). Аминокислотные последовательности константных областей, используемых согласно настоящему изобретению.Fig. 2. (SEQ ID NO: 1-6). Amino acid sequences of constant regions used according to the present invention.
Фиг. 3. (SEQ ID NO: 7-12). Аминокислотные последовательности константных областей типичных вариантов.Fig. 3. (SEQ ID NO: 7-12). Amino acid sequences of constant regions of typical variants.
Фиг. 4. (SEQ ID NO: 13-22). Аминокислотные последовательности вариабельных областей VH и VL, используемых согласно настоящему изобретению.Fig. 4. (SEQ ID NO: 13-22). Amino acid sequences of the variable regions VH and VL used according to the present invention.
Фиг. 5. (SEQ ID NO: 23-29). Аминокислотные последовательности типичных вариантных антител.Fig. 5. (SEQ ID NO: 23-29). Amino acid sequences of typical variant antibodies.
Фиг. 6. Относительное связывание VEGF диким типом и выбранными вариантными антителами IgG1 анти-VEGF. На графике показаны единицы реакции (RU) Biacore в конце фазы ассоциации для связывания антитела-аналита с иммобилизированным антигеном VEGF. Антитело IgG1 анти-Her2 использовали в качестве отрицательного контроля.Fig. 6. Relative binding of VEGF by wild type and selected variant IgG1 anti-VEGF antibodies. The graph shows the Biacore reaction units (RU) at the end of the association phase for binding of the analyte antibody to the immobilized VEGF antigen. IgG1 anti-Her2 antibody was used as a negative control.
Фиг. 7. Сенсограммы Biacore антител IgG1 дикого типа и вариантных антител IgG1 к иммобилизированному FcRn человека при низком (6.0) и высоком (7.4) значении pH.Fig. 7. Biacore sensorgrams of wild-type and variant IgG1 antibodies to immobilized human FcRn at low (6.0) and high (7.4) pH.
Фиг. 8. Аффинности к связыванию FcRn антител IgG1 дикого типа и выбранных вариантных антител IgG1 в отношении FcRn человека при pH 6.0, как определено Biacore. На графике показана константа псевдоаффинности (Ka*) на логарифмической шкале.Fig. 8. FcRn binding affinities of wild-type IgG1 and selected variant IgG1 antibodies for human FcRn at pH 6.0 as determined by Biacore. The pseudoaffinity constant (Ka*) is plotted on a log scale.
Фиг. 9. Относительное связывание вариантных антител IgG1 анти-VEGF с FcRn человека, как определено Biacore. В табл. показана кратность Ka* каждого варианта относительно IgG1 человека дикого типа (нативного). n показывает, сколько раз тестировали каждый вариант, «Среднее» и «SD» означают среднее и стандартное отклонение соответственно для каждого варианта в n экспериментах по связыванию. Кратность FcRn рассчитывали для всех вариантов относительно IgG1 дикого типа в рамках каждого соответствующего эксперимента по связыванию. «NB» означает, что связывание не было обнаружено. «ND» означает, что связывание не было определено для данного конкретного варианта. «NF» означает, что соответствие было невозможно исходя из данных связывания.Fig. 9. Relative binding of IgG1 anti-VEGF variant antibodies to human FcRn as determined by Biacore. The table shows the fold Ka* of each variant relative to wild-type (native) human IgG1. n indicates the number of times each variant was tested, “Mean” and “SD” indicate the mean and standard deviation, respectively, for each variant in n binding experiments. The fold of FcRn was calculated for all variants relative to wild-type IgG1 within each respective binding experiment. “NB” indicates that no binding was detected. “ND” indicates that binding was not determined for this particular variant. “NF” indicates that a match was not possible based on the binding data.
Фиг. 10. Относительное связывание вариантных антител IgG2 и IgG1/2 анти-VEGF с FcRn человека, как определено Biacore. Таблица является такой, как описано на фиг. 9.Fig. 10. Relative binding of IgG2 and IgG1/2 anti-VEGF variant antibodies to human FcRn as determined by Biacore. The table is as described in Fig. 9.
Фиг. 11. Анализ аддитивных и синергических комбинаций замещения. На фиг. 11а показан график зависимости экспериментально определенного кратного связывания каждого варианта с FcRn человека от предполагаемого кратного связывания FcRn, как определено результатом отдельных вариантов. Отмечены базовые точки вариантов, при этом линия отображает абсолютную аддитивность. На фиг. 11b показано отличие между экспериментальной и предполагаемой кратностью для каждого комбинированного варианта. На фиг. 11с показана синергия каждой комбинации вариантов. % синергии рассчитывают как 100×[(экспериментальная кратность/предполагаемая кратность) – 1)].Fig. 11. Analysis of additive and synergistic substitution combinations. Fig. 11a shows a plot of the experimentally determined fold binding of each variant to human FcRn versus the predicted fold binding of FcRn as determined by the output of the individual variants. The base points of the variants are marked, with the line representing absolute additivity. Fig. 11b shows the difference between the experimental and predicted folds for each combination variant. Fig. 11c shows the synergy of each combination of variants. % synergy is calculated as 100×[(experimental fold/predicted fold) – 1)].
Фиг. 12. Относительное связывание вариантных антител анти-TNF, -CD25, -EGFR и –IgE с FcRn человека, как определено Biacore. Таблица является такой, как описано на фиг. 9.Fig. 12. Relative binding of anti-TNF, -CD25, -EGFR and –IgE variant antibodies to human FcRn as determined by Biacore. The table is as described in Fig. 9.
Фиг. 13. Фармакокинетические характеристики in vivo антител дикого типа и вариантных антител у мышей mFcRn-/- hFcRn+. На графиках изображена зависимость сывороточной концентрации антитела от времени после введения одной дозы внутривенно. На фиг. 13а показаны данные одного из четырех исследований, проведенных с использованием антител IgG1 (Исследование 3), а на фиг. 13b показаны данные исследования, проведенного с использованием антител IgG2 (Исследование 5).Fig. 13. In vivo pharmacokinetic characteristics of wild-type and variant antibodies in mFcRn−/− hFcRn+ mice. Graphs show serum antibody concentration versus time after single intravenous dose administration. Fig. 13a shows data from one of four studies conducted using IgG1 antibodies (Study 3), and Fig. 13b shows data from a study conducted using IgG2 antibodies (Study 5).
Фиг. 14. Подобранные ФК параметры всех ФК исследований in vivo, выполненных у мышей mFcRn-/- hFcRn+ с использованием вариантных антител и антител дикого типа. n означает число мышей в группе с данными среднего и стандартного отклонения (SD), предусмотренными ФК параметрами. «Время полужизни (время полувыведения)» представляет собой бета-фазу, характеризующую выведение антитела из сыворотки. Cmax представляет собой максимальную наблюдаемую сывороточную концентрацию, ППК представляет собой площадь под кривой «концентрация-время», а «клиренс» представляет собой клиренс антитела из сыворотки. Кратное время полужизни рассчитывают как время полужизни вариантного антитела относительно времени полужизни исходного IgG1 или IgG2 дикого типа в рамках каждого исследования. Fig. 14. Fitted PK parameters for all in vivo PK studies performed in mFcRn−/− hFcRn+ mice using variant and wild-type antibodies. n represents the number of mice per group with mean and standard deviation (SD) data predicted by the PK parameters. “Half-life” represents the beta phase characterizing the elimination of antibody from serum. Cmax represents the maximum observed serum concentration, AUC represents the area under the concentration-time curve, and “clearance” represents the clearance of antibody from serum. Half-life multiples are calculated as the half-life of the variant antibody relative to the half-life of the parental wild-type IgG1 or IgG2 within each study.
Фиг. 15. Корреляция между временем полужизни вариантных антител IgG1 (фиг. 15a) и IgG2 (фиг. 15b) у мышей mFcRn-/-hFcRn+ и кратное связывание FcRn относительное IgG1 дикого типа. Данные на оси-Y взяты с фиг. 14, а данные на оси-Х взяты с фиг. 9 и 10. Выбранные варианты отмечены, а данные вариантов повторных экспериментов обведены в кружок. На фиг. 15с показаны как данные корреляции IgG1, так и данные корреляции IgG2, при этом черные и серые линии представляют соответствие данных IgG1 and IgG2 соответственно.Fig. 15. Correlation between half-lives of IgG1 (Fig. 15a) and IgG2 (Fig. 15b) variant antibodies in mFcRn−/−hFcRn+ mice and fold FcRn binding relative to wild-type IgG1. Y-axis data are from Fig. 14 and x-axis data are from Figs. 9 and 10. Selected variants are marked and data from replicate variants are circled. Fig. 15c shows both IgG1 and IgG2 correlation data, with black and gray lines representing the correspondence of IgG1 and IgG2 data, respectively.
Фиг. 16 (SEQ ID NO: 30-35). Аминокислотные последовательности вариантных и исходных иммуноадгезинов Fc анти-TNF, используемых согласно настоящему изобретению.Fig. 16 (SEQ ID NO: 30-35). Amino acid sequences of variant and parental anti-TNF Fc immunoadhesins used according to the present invention.
Фиг. 17. Связывание иммуноадгезинов анти-TNF с антигеном TNF, как определено Biacore.Fig. 17. Binding of anti-TNF immunoadhesins to TNF antigen as determined by Biacore.
Фиг. 18. Относительное связывание вариантных иммуноадгезинов Fc с FcRn человека, как определено Biacore. В таблице показана кратность Ka* каждого варианта относительно IgG1 человека дикого типа (нативного). n показывает, сколько раз тестировали каждый вариант, а «Среднее» и «SD» означают среднее и стандартное отклонение соответственно для каждого варианта в n экспериментах по связыванию. Кратность FcRn рассчитывали для всех вариантов относительно соответствующего исходного IgG1 в рамках каждого соответствующего эксперимента по связыванию. Fig. 18. Relative binding of variant Fc immunoadhesins to human FcRn as determined by Biacore. The table shows the fold Ka* of each variant relative to human wild-type (native) IgG1. n indicates the number of times each variant was tested, and “Mean” and “SD” indicate the mean and standard deviation, respectively, for each variant in n binding experiments. The fold of FcRn was calculated for all variants relative to the corresponding parental IgG1 within each respective binding experiment.
Фиг. 19. Фармакокинетические характеристики in vivo исходных и вариантных иммуноадгезинов Fc у мышей mFcRn-/- hFcRn+. На графиках изображена зависимость сывороточной концентрации гибрида Fc от времени после введения одной дозы внутривенно.Fig. 19. In vivo pharmacokinetic characteristics of parental and variant Fc immunoadhesins in mFcRn-/- hFcRn+ mice. Graphs show the serum Fc hybrid concentration versus time after single intravenous administration.
Фиг. 20. Подобранные ФК параметры гибрида Fc, полученные в результате ФК исследования in vivo у мышей mFcRn-/- hFcRn+. Параметры являются такими как описано на фиг. 14. % увеличения времени полужизни рассчитывают как умноженное на 100 время полужизни вариантного гибрида Fc относительно времени полужизни исходного IgG1 или IgG2 дикого типа.Fig. 20. Fitted PK parameters of the Fc hybrid obtained from an in vivo PK study in mFcRn-/- hFcRn+ mice. The parameters are as described in Fig. 14. The % increase in half-life is calculated as the half-life of the variant Fc hybrid relative to the half-life of the parental wild-type IgG1 or IgG2 multiplied by 100.
Фиг. 21. Относительное связывание вариантных антител IgG1 анти-VEGF с FcRn яванской макаки и человека, как определено Biacore. На фиг. 21а представлены данные в форме таблицы. Описание указанной фигуры соответствует описанию на фиг. 9, а данные связывания с FcRn человека взяты с фиг. 9. На фиг. 21b представлен график указанных данных.Fig. 21. Relative binding of variant anti-VEGF IgG1 antibodies to cynomolgus monkey and human FcRn as determined by Biacore. Fig. 21a presents the data in tabular form. The description of this figure corresponds to the description of Fig. 9, and the binding data to human FcRn are taken from Fig. 9. Fig. 21b presents a graph of these data.
Фиг. 22. Фармакокинетические характеристики in vivo антител дикого типа и вариантных антител у яванских макак. На графиках изображена зависимость сывороточной концентрации антитела от времени после введения одной дозы внутривенно.Fig. 22. In vivo pharmacokinetic characteristics of wild-type and variant antibodies in cynomolgus macaques. Graphs show serum antibody concentration versus time after single intravenous administration.
Фиг. 23. Подобранные ФК параметры, полученные в результате ФК исследования in vivo у яванских макак с использованием вариантных антител и антител дикого типа. Параметры являются такими, как описано на фиг. 14.Fig. 23. Fitted PK parameters obtained from an in vivo PK study in cynomolgus macaques using variant and wild-type antibodies. The parameters are as described in Fig. 14.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Согласно настоящему изобретению описано получение новых вариантов доменов Fc, включая варианты, содержащиеся в антителах, гибридах Fc и иммуноадгезинах, которые обладают увеличенным связыванием с рецептором FcRn. Как указано в настоящем описании, связывание с FcRn приводит к более продолжительному удерживанию в сыворотке in vivo.The present invention describes the production of novel Fc domain variants, including variants contained in antibodies, Fc hybrids, and immunoadhesins, that have increased binding to the FcRn receptor. As described herein, binding to FcRn results in longer serum retention in vivo.
Для того, чтобы увеличить удерживание белков Fc in vivo повышение аффинности к связыванию должно происходить при значении pH около 6, тогда как поддержание более низкой аффинности - при значении pH около 7.4. Несмотря на продолжающиеся исследования, считают, что области Fc обладают более продолжительным временем полужизни in vivo, т.к. связывание с FcRn при pH 6 в эндосоме секвестирует Fc (Ghetie and Ward, 1997 Immunol Today. 18(12): 592-598, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Затем эндосомальный компартмент возвращает Fc на поверхность клетки. Как только компартмент открывает внеклеточное пространство, более высокое значение pH, ~7.4, индуцирует высвобождение Fc обратно в кровь. У мышей Dall’ Acqua et al. показали, что мутанты Fc, обладающие увеличенным связыванием FcRn при pH 6 и pH 7.4, в действительности уменьшали сывороточные концентрации и время полужизни, как и Fc дикого типа (Dall’ Acqua et al. 2002, J. Immunol. 169: 5171-5180, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Считают, что повышенная аффинность Fc к FcRn при pH 7.4 не позволяет высвобождать Fc обратно в кровь. Следовательно, мутации Fc, которые увеличат время полужизни Fc in vivo в идеальном случае увеличат связывание FcRn при более низком значении pH, в то же время, позволяя высвобождать Fc при более высоком значении pH. Аминокислота гистидин меняет свое заряженное состояние в диапазоне pH 6.0-7.4. Следовательно, неудивительно, что остатки His расположены в комплексе Fc/FcRn (фиг. 6) в положениях, имеющих важное значение.To enhance the retention of Fc proteins in vivo, increased binding affinity must occur at a pH of about 6, while lower affinity maintenance occurs at a pH of about 7.4. Although studies are ongoing, it is thought that Fc regions have a longer half-life in vivo because binding to FcRn at pH 6 in the endosome sequesters Fc (Ghetie and Ward, 1997 Immunol Today. 18(12): 592-598, incorporated by reference in its entirety). The endosomal compartment then returns Fc to the cell surface. Once the compartment opens to the extracellular space, the higher pH of ~7.4 induces the release of Fc back into the blood. In mice, Dall' Acqua et al. showed that Fc mutants that had increased FcRn binding at pH 6 and pH 7.4 actually had reduced serum concentrations and half-lives similar to wild-type Fc (Dall' Acqua et al. 2002, J. Immunol. 169: 5171-5180, incorporated herein by reference in its entirety). It is believed that the increased affinity of Fc for FcRn at pH 7.4 does not allow Fc to be released back into the blood. Therefore, Fc mutations that would increase Fc half-life in vivo would ideally increase FcRn binding at lower pH while allowing Fc to be released at higher pH. The amino acid histidine changes its charged state over the pH range of 6.0-7.4. It is therefore not surprising that His residues are located in positions of importance in the Fc/FcRn complex (Fig. 6).
Дополнительный аспект настоящего изобретения представляет собой увеличение связывания FcRn по сравнению с диким типом, в частности при более низком значении pH, pH около 6.0, для облегчения связывания Fc/FcRn в эндосоме. Также описаны варианты Fc, обладающие измененным связыванием FcRn и измененным связыванием с другим классом рецепторов Fc, FcγR’s (иногда пишут FcгаммаR’s), т.к. было показано, что дифференцированное связывание с FcγRs, в частности увеличенное связывание с FcγRIIIb и уменьшенное связывание с FcγRIIb, приводит к повышенной эффективности.An additional aspect of the present invention is an increase in FcRn binding compared to wild type, in particular at a lower pH, around pH 6.0, to facilitate Fc/FcRn binding in the endosome. Also described are Fc variants having altered FcRn binding and altered binding to another class of Fc receptors, the FcγR's (sometimes written FcgammaR's), as differential binding to FcγRs, in particular increased binding to FcγRIIIb and decreased binding to FcγRIIb, has been shown to result in increased potency.
ОпределенияDefinitions
Для более полного понимания настоящей заявки ниже приведены некоторые определения. Подразумевается, что указанные определения включают грамматические эквиваленты.For a more complete understanding of this application, certain definitions are provided below. It is understood that the said definitions include grammatical equivalents.
В настоящем описании термин «ADCC» или «антителозависимая клеточноопосредованная цитотоксичность» означает опосредуемую клетками реакцию, в которой неспецифические цитотоксические клетки, экспрессирующие FcγRs, распознают связанное антитело на клетке-мишени и затем вызывают лизис данной клетки-мишени.As used herein, the term "ADCC" or "antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity" refers to a cell-mediated reaction in which non-specific cytotoxic cells expressing FcγRs recognize bound antibody on a target cell and then cause lysis of the target cell.
В настоящем описании термин «ADCP» или «антителозависимый клеточноопосредованный фагоцитоз» означает опосредуемую клетками реакцию, в которой неспецифические цитотоксические клетки, экспрессирующие FcγRs, распознают связанное антитело на клетке-мишени и затем вызывают фагоцитоз данной клетки-мишени.As used herein, the term "ADCP" or "antibody-dependent cell-mediated phagocytosis" refers to a cell-mediated reaction in which non-specific cytotoxic cells expressing FcγRs recognize bound antibody on a target cell and then cause phagocytosis of the target cell.
В настоящем описании термин «модификация» означает замещение, встраивание и/или делецию аминокислот в полипептидной последовательности или преобразование во фрагмент, химически связанный с белком. Например, модификация может представлять собой измененную структуру углевода или PEG, присоединенную к белку. В настоящем описании термин «модификация аминокислот» означает замещение, встраивание и/или делецию аминокислот в полипептидной последовательности.As used herein, the term "modification" means substitution, insertion and/or deletion of amino acids in a polypeptide sequence or transformation into a fragment chemically linked to a protein. For example, a modification may be an altered carbohydrate structure or PEG attached to a protein. As used herein, the term "amino acid modification" means substitution, insertion and/or deletion of amino acids in a polypeptide sequence.
В настоящем описании термин «замещение аминокислот» или «замещение» означает замену аминокислоты в конкретном положении в исходном полипептиде на другую аминокислоту. Например, замещение E272Y относится к вариантному полипептиду, в данном случае варианту Fc, в котором глутаминовая кислота в положении 272 заменена на тирозин.As used herein, the term "amino acid substitution" or "substitution" refers to the replacement of an amino acid at a particular position in a parent polypeptide with another amino acid. For example, the substitution E272Y refers to a variant polypeptide, in this case an Fc variant, in which glutamic acid at position 272 is replaced with tyrosine.
В настоящем описании термин «встраивание аминокислот» или «встраивание» означает добавление аминокислотной последовательности в конкретное положение в исходной полипептидной последовательности. Например -233E или ∧233E означает встраивание глутаминовой кислоты после положения 233 и перед положением 234. Кроме того, -233ADE или ∧233ADE означает встраивание AlaAspGlu после положения 233 и перед положением 234.As used herein, the term "amino acid insertion" or "insertion" refers to the addition of an amino acid sequence at a specific position in a parent polypeptide sequence. For example, -233E or ∧233E refers to the insertion of glutamic acid after position 233 and before position 234. In addition, -233ADE or ∧233ADE refers to the insertion of AlaAspGlu after position 233 and before position 234.
В настоящем описании термин «делеция аминокислот» или «делеция» означает удаление аминокислотной последовательности в конкретном положении в исходной полипептидной последовательности. Например, E233- или E233# означает делецию глутаминовой кислоты в положении 233. Кроме того, EDA233- или EDA233# означает делецию последовательности GluAspAla, начинающуюся в положении 233.As used herein, the term "amino acid deletion" or "deletion" refers to the deletion of an amino acid sequence at a specific position in a parent polypeptide sequence. For example, E233- or E233# refers to a deletion of glutamic acid at position 233. In addition, EDA233- or EDA233# refers to a deletion of the GluAspAla sequence beginning at position 233.
В настоящем описании термин «вариантный белок» или «вариант белка», или «вариант» означает белок, отличающийся от исходного белка наличием, по меньшей мере, одной модификации аминокислоты. Термин «вариант белка» может относиться к самому белку, композиции, содержащей указанный белок, или аминокислотной последовательности, кодирующей его. Предпочтительно вариант белка содержит, по меньшей мере, одну модификацию аминокислот по сравнению с исходным белком, например, от примерно одной до примерно семидесяти модификаций аминокислот, и предпочтительно от примерно одной до примерно пяти модификаций аминокислот по сравнению с исходным белком. В настоящем описании последовательность варианта белка предпочтительно будет обладать, по меньшей мере, около 80% гомологии с последовательностью исходного белка и более предпочтительно, по меньшей мере, около 90% гомологии, наиболее более предпочтительно, по меньшей мере, около 95% гомологии. Термин «вариантный белок» может относиться к самому вариантному белку, композициям, содержащим указанный вариант белка, или последовательности ДНК, кодирующей его. Соответственно, в настоящем описании термин «вариант антитела» или «вариантное антитело» означает антитело, отличающееся от исходного антитела наличием, по меньшей мере, одной модификации аминокислоты, термин «вариант IgG» или «вариантный IgG» означает антитело, отличающееся от исходного IgG наличием, по меньшей мере, одной модификации аминокислоты и термин «вариант иммуноглобулина» или «вариантный иммуноглобулин» означает последовательность иммуноглобулина, отличающуюся от исходной последовательности иммуноглобулина наличием по меньшей мере одной модификации аминокислоты. В настоящем описании термин «вариант Fc» или «вариантный Fc» означает белок, содержащий модификацию в домене Fc. Варианты Fc согласно настоящему изобретению определены в соответствии с модификациями аминокислот, которые они содержат. Таким образом, например, N434S или 434S представляет собой вариант Fc, содержащий замещение, серин, в положении 434 относительно исходного полипептида Fc, при этом нумерация приведена согласно индексу EU. Аналогичным образом, M428L/N434S определяет вариант Fc, содержащий замещения M428L и N434S относительно исходного полипептида Fc. Идентичность аминокислоты дикого типа может быть не определена и в этом случае вышеуказанный вариант обозначается 428L/434S. Отмечают, что порядок, в котором предложены замещения, является произвольным, т.е., например, 428L/434S представляет собой тот же вариант Fc, что и M428L/N434S и т.д. Для всех положений, описанных согласно настоящему изобретению, нумерация приведена согласно индексу EU. Термин «индекс EU» или «индекс EU согласно Kabat», или «схема нумерации EU» относится к нумерации антитела EU (Edelman et al., 1969, Proc Natl Acad Sci USA 63:78-85, тем самым полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Модификация может представлять собой добавление, делецию или замещение. Замещения могут включать встречающиеся в природе аминокислоты и не встречающиеся в природе аминокислоты. Варианты могут содержать неприродные аминокислоты. Примеры включают US 6586207; WO 98/48032; WO 03/073238; US2004-0214988A1; WO 05/35727A2; WO 05/74524A2; J. W. Chin et al., (2002), Journal of the American Chemical Society 124: 9026-9027; J. W. Chin, & P. G. Schultz, (2002), ChemBioChem 11: 1135-1137; J. W. Chin, et al., (2002), PICAS United States of America 99: 11020-11024; and, L. Wang, & P. G. Schultz, (2002), Chem. 1-10, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.As used herein, the term "variant protein" or "protein variant" or "variant" means a protein that differs from a parent protein by having at least one amino acid modification. The term "protein variant" may refer to the protein itself, a composition comprising said protein, or an amino acid sequence encoding it. Preferably, a protein variant comprises at least one amino acid modification compared to the parent protein, such as from about one to about seventy amino acid modifications, and preferably from about one to about five amino acid modifications compared to the parent protein. As used herein, the sequence of a protein variant will preferably have at least about 80% homology to the sequence of the parent protein, and more preferably at least about 90% homology, most preferably at least about 95% homology. The term "variant protein" may refer to the variant protein itself, compositions comprising said protein variant, or a DNA sequence encoding it. Accordingly, as used herein, the term "antibody variant" or "variant antibody" means an antibody that differs from a parent antibody by having at least one amino acid modification, the term "IgG variant" or "variant IgG" means an antibody that differs from a parent IgG by having at least one amino acid modification, and the term "immunoglobulin variant" or "variant immunoglobulin" means an immunoglobulin sequence that differs from a parent immunoglobulin sequence by having at least one amino acid modification. As used herein, the term "Fc variant" or "variant Fc" means a protein that comprises a modification in the Fc domain. Fc variants of the present invention are defined according to the amino acid modifications they comprise. Thus, for example, N434S or 434S is an Fc variant that comprises a substitution, serine, at position 434 relative to the parent Fc polypeptide, wherein the numbering is given according to the EU index. Similarly, M428L/N434S defines an Fc variant comprising the substitutions M428L and N434S relative to a parent Fc polypeptide. The wild-type amino acid identity may not be determined, in which case the above variant is designated 428L/434S. It is noted that the order in which the substitutions are provided is arbitrary, i.e., for example, 428L/434S is the same Fc variant as M428L/N434S, etc. For all positions described according to the present invention, numbering is according to the EU index. The term "EU index" or "EU index according to Kabat" or "EU numbering scheme" refers to the EU numbering of an antibody (Edelman et al., 1969, Proc Natl Acad Sci USA 63:78-85, hereby incorporated by reference in its entirety). The modification may be an addition, deletion, or substitution. Substitutions may include naturally occurring amino acids and non-naturally occurring amino acids. Variants may comprise unnatural amino acids. Examples include US 6,586,207; WO 98/48032; WO 03/073238; US2004-0214988A1; WO 05/35727A2; WO 05/74524A2; J. W. Chin et al., (2002), Journal of the American Chemical Society 124: 9026-9027; J. W. Chin, & P. G. Schultz, (2002), ChemBioChem 11: 1135-1137; J. W. Chin, et al., (2002), PICAS United States of America 99: 11020-11024; and, L. Wang, & P. G. Schultz, (2002), Chem. 1-10, all of which are incorporated herein by reference in their entireties.
В настоящем описании термин «белок» означает, по меньшей мере, две ковалентно присоединенные аминокислоты, при этом указанный термин включает белки, полипептиды, олигопептиды и пептиды. Пептидильная группа может содержать встречающиеся в природе аминокислоты и пептидные связи или синтетические пептидомиметические структуры, т.е. «аналоги», такие как пептоиды (см. Simon et al., PNAS USA 89(20): 9367 (1992), который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки). Аминокислоты могут быть либо встречающимися в природе, либо не встречающимися в природе, что очевидно для специалистов в данной области техники. Например, гомофенилаланин, цитруллин и норлейцин считаются аминокислотами для целей настоящего изобретения и могут быть использованы аминокислоты как D-, так и L- (R или S) конфигураций. Варианты согласно настоящему изобретению могут содержать модификации, включающие использование неприродных аминокислот с использованием, например, технологий, разработанных Schultz и коллегами, включая, без ограничения, способы, описанные Cropp & Shultz, 2004, Trends Genet. 20(12): 625-30, Anderson et al., 2004, Proc Natl Acad Sci USA 101(2): 7566-71, Zhang et al., 2003, 303(5656): 371-3 и Chin et al., 2003, Science 301(5635): 964-7, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Кроме того, полипептиды могут включать синтетическую дериватизацию одной или нескольких боковых цепей или терминалов, гликозилирование, пегилирование (PEGylation), циклическую перестановку, циклизацию, линкеры для соединения с другими молекулами, гибридизацию в белки или домены белков и добавление пептидных тегов или меток.As used herein, the term "protein" means at least two covalently attached amino acids, and includes proteins, polypeptides, oligopeptides, and peptides. The peptidyl group may comprise naturally occurring amino acids and peptide bonds or synthetic peptidomimetic structures, i.e., "analogs," such as peptoids (see Simon et al., PNAS USA 89(20):9367 (1992), which is incorporated herein by reference in its entirety). The amino acids may be either naturally occurring or non-naturally occurring, as will be apparent to those skilled in the art. For example, homophenylalanine, citrulline, and norleucine are considered amino acids for the purposes of the present invention, and amino acids of both the D- and L- (R or S) configurations may be used. Variants of the present invention may comprise modifications involving the use of unnatural amino acids using, for example, the techniques developed by Schultz and colleagues, including, but not limited to, the methods described by Cropp & Shultz, 2004, Trends Genet. 20(12): 625-30, Anderson et al., 2004, Proc Natl Acad Sci USA 101(2): 7566-71, Zhang et al., 2003, 303(5656): 371-3 and Chin et al., 2003, Science 301(5635): 964-7, all of which are incorporated herein by reference in their entireties. In addition, polypeptides may include synthetic derivatization of one or more side chains or terminals, glycosylation, PEGylation, cyclic rearrangement, cyclization, linkers for attachment to other molecules, hybridization into proteins or protein domains, and the addition of peptide tags or labels.
В настоящем описании термин «остаток» означает положение в белке и связанную аминокислотную идентичность. Например, Аспарагин 297 (также обозначаемый Asn297 или N297) представляет собой остаток в положении 297 в антителе IgG1 человека.As used herein, the term "residue" refers to a position in a protein and the associated amino acid identity. For example, Asparagine 297 (also referred to as Asn297 or N297) is the residue at position 297 in the human IgG1 antibody.
В настоящем описании термин «Fab» или «область Fab» означает полипептид, содержащий домены VH, CH1, VL и CL иммуноглобулина. Термин «Fab» может относится к данной области отдельно или в контексте полноразмерного антитела, фрагмента антитела или гибридного белка Fab. В настоящем описании термин «Fv» или «фрагмент Fv», или «область Fv» означает полипептид, содержащий домены VL и VH одного антитела.As used herein, the term "Fab" or "Fab region" means a polypeptide comprising the VH, CH1, VL, and CL domains of an immunoglobulin. The term "Fab" may refer to this region alone or in the context of a full-length antibody, an antibody fragment, or a Fab fusion protein. As used herein, the term "Fv" or "Fv fragment" or "Fv region" means a polypeptide comprising the VL and VH domains of a single antibody.
В настоящем описании термин «модификация подкласса IgG» означает модификацию аминокислот, превращающую одну аминокислоту одного изотипа IgG в соответствующую аминокислоту другого, выровненного изотипа IgG. Например, т.к. IgG1 содержит тирозин, а IgG2 содержит фенилаланин в положении EU 296, замещение F296Y в IgG2 считают модификацией подкласса IgG.As used herein, the term "IgG subclass modification" means an amino acid modification that converts one amino acid of one IgG isotype into the corresponding amino acid of another, aligned IgG isotype. For example, since IgG1 contains tyrosine and IgG2 contains phenylalanine at position EU 296, the F296Y substitution in IgG2 is considered an IgG subclass modification.
В настоящем описании термин «не встречающаяся в природе модификация» означает модификацию аминокислот, которая не является изотипической. Например, т.к. ни один из IgGs не содержит серин в положении 434, замещение 434S в IgG1, IgG2, IgG3 или IgG4 считают не встречающейся в природе модификацией.As used herein, the term "non-naturally occurring modification" means an amino acid modification that is not isotypic. For example, since none of the IgGs contain serine at position 434, a 434S substitution in IgG1, IgG2, IgG3, or IgG4 is considered a non-naturally occurring modification.
В настоящем описании термины «аминокислота» и «аминокислотная идентичность» означают одну из 20 встречающихся в природе аминокислот или любые неприродные аналоги, которые могут присутствовать в конкретном, определенном положении.As used herein, the terms "amino acid" and "amino acid identity" mean one of the 20 naturally occurring amino acids or any non-natural analogs that may be present at a particular, defined position.
В настоящем описании термин «эффекторная функция» означает биохимическую реакцию, являющуюся следствием взаимодействия области Fc антитела с рецептором или лигандом Fc. Эффекторные функции включают без ограничения ADCC, ADCP и CDC.As used herein, the term "effector function" refers to a biochemical reaction resulting from the interaction of an Fc region of an antibody with a receptor or Fc ligand. Effector functions include, but are not limited to, ADCC, ADCP, and CDC.
В настоящем описании термин «лиганд Fc IgG» означает молекулу, предпочтительно полипептид, происходящую из любого организма, которая связывается с областью Fc антитела IgG с образованием комплекса Fc/лиганд Fc. Лиганды Fc включают без ограничения FcγRs, FcγRs, FcγRs, FcRn, C1q, C3, маннан-связывающий лектин, маннозный рецептор, стафилококковый белок А, стрептококковый белок G и вирусный FcγR. Лиганды Fc также включают гомологи рецептора Fc (FcRH), которые представляют собой семейство рецепторов Fc, гомологичных FcγRs (Davis et al., 2002, Immunological Reviews 190:123-136, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Лиганды Fc могут включать неисследованные молекулы, связывающие Fc. Конкретные лиганды Fc IgG представляют собой FcRn и гамма рецепторы Fc. В настоящем описании термин «лиганд Fc» означает молекулу, предпочтительно полипептид, происходящую из любого организма, которая связывается с областью Fc антитела с образованием комплекса Fc/лиганд Fc.As used herein, the term "IgG Fc ligand" refers to a molecule, preferably a polypeptide, from any organism that binds to the Fc region of an IgG antibody to form an Fc/Fc ligand complex. Fc ligands include, but are not limited to, FcγRs, FcγRs, FcγRs, FcRn, C1q, C3, mannan-binding lectin, mannose receptor, staphylococcal protein A, streptococcal protein G, and viral FcγR. Fc ligands also include Fc receptor homologs (FcRH), which are a family of Fc receptors homologous to FcγRs (Davis et al., 2002, Immunological Reviews 190:123-136, incorporated herein by reference in its entirety). Fc ligands may include uncharacterized Fc binding molecules. Particular Fc ligands of IgG are FcRn and Fc gamma receptors. As used herein, the term "Fc ligand" means a molecule, preferably a polypeptide, derived from any organism, that binds to the Fc region of an antibody to form an Fc/Fc ligand complex.
В настоящем описании термин «гамма рецептор Fc», «FcγR» или «FcгаммаR» означает любой член семейства белков, который связывается с областью Fc антитела IgG и кодируется геном FcγR. У людей данное семейство включает без ограничения FcγRI (CD64), включая изоформы FcγRIa, FcγRIb и FcγRIc; FcγRII (CD32), включая изоформы FcγRIIa (включая аллотипы H131 и R131), FcγRIIb (включая FcγRIIb-1 и FcγRIIb-2) и FcγRIIc; и FcγRIII (CD16), включая изоформы FcγRIIIa (включая аллотипы V158 и F158) и FcγRIIIb (включая аллотипы FcγRIIIb-NA1 и FcγRIIIb-NA2) (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett 82: 57-65, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки), а также любые неисследованные изоформы FcγRs или FcγR или аллотипы человека. FcγR может происходить из любого организма, включая без ограничения людей, мышей, крыс, кроликов и обезьян. FcγRs мыши включают без ограничения FcγRI (CD64), FcγRII (CD32), FcγRIII (CD16) и FcγRIII-2 (CD16-2), а также любые неисследованные изоформы FcγRs или FcγR или аллотипы мыши.As used herein, the term "Fc gamma receptor," "FcγR," or "FcgammaR" refers to any member of a family of proteins that binds to the Fc region of an IgG antibody and is encoded by the FcγR gene. In humans, this family includes, but is not limited to, FcγRI (CD64), including the isoforms FcγRIa, FcγRIb, and FcγRIc; FcγRII (CD32), including the isoforms FcγRIIa (including the H131 and R131 allotypes), FcγRIIb (including FcγRIIb-1 and FcγRIIb-2), and FcγRIIc; and FcγRIII (CD16), including the FcγRIIIa (including the V158 and F158 allotypes) and FcγRIIIb (including the FcγRIIIb-NA1 and FcγRIIIb-NA2 allotypes) isoforms (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett 82: 57-65, incorporated herein by reference in its entirety), as well as any uncharacterized human FcγRs or FcγR isoforms or allotypes. FcγR may be from any organism, including, but not limited to, humans, mice, rats, rabbits, and monkeys. Mouse FcγRs include, but are not limited to, FcγRI (CD64), FcγRII (CD32), FcγRIII (CD16), and FcγRIII-2 (CD16-2), as well as any uncharacterized mouse FcγRs or FcγR isoforms or allotypes.
В настоящем описании термин «FcRn» или «неонатальный рецептор Fc» означает белок, который связывается с областью Fc антитела IgG и, по меньшей мере, частично кодируется геном FcRn. FcRn может происходить из любого организма, включая без ограничения людей, мышей, крыс, кроликов и обезьян. Как известно в данной области техники, функциональный белок FcRn содержит два полипептида, часто называющихся «тяжелой цепью» и «легкой цепью». Легкая цепь представляет собой бета-2-микроглобулин, а тяжелая цепь кодируется геном FcRn. Если в настоящем описании не указано иное, термин «FcRn» или «белок FcRn» относится к комплексу тяжелой цепи FcRn с бета-2-микроглобулином. Последовательности FcRn, в частности людей, представляющие особый интерес, показаны на фигурах.As used herein, the term "FcRn" or "neonatal Fc receptor" refers to a protein that binds to the Fc region of an IgG antibody and is at least partially encoded by the FcRn gene. FcRn may be from any organism, including, but not limited to, humans, mice, rats, rabbits, and monkeys. As is known in the art, a functional FcRn protein comprises two polypeptides, often referred to as a "heavy chain" and a "light chain." The light chain is beta-2-microglobulin, and the heavy chain is encoded by the FcRn gene. Unless otherwise indicated herein, the term "FcRn" or "FcRn protein" refers to a complex of the FcRn heavy chain with beta-2-microglobulin. FcRn sequences, particularly those of humans, of particular interest are shown in the figures.
В настоящем описании термин «исходный полипептид» означает немодифицированный пептид, который затем модифицируют с получением варианта. Исходный полипептид может представлять собой встречающийся в природе полипептид или вариант, или созданную версию встречающегося в природе полипептида. Термин «исходный полипептид» может относиться к самому полипептиду, композициям, содержащим указанный исходный полипептид, или аминокислотной последовательности, кодирующей его. Соответственно, в настоящем описании термин «исходный иммуноглобулин» означает немодифицированный пептид иммуноглобулина, который модифицируют с получением варианта, а термин «исходное антитело» означает немодифицированное антитело, которое модифицируют с получением вариантного антитела. Следует отметить, что термин «исходное антитело» включает известные коммерчески доступные, полученные рекомбинантными способами антитела, как указано ниже.As used herein, the term "parent polypeptide" refers to an unmodified peptide that is subsequently modified to produce a variant. The parent polypeptide may be a naturally occurring polypeptide or a variant or engineered version of a naturally occurring polypeptide. The term "parent polypeptide" may refer to the polypeptide itself, compositions comprising said parent polypeptide, or an amino acid sequence encoding it. Accordingly, as used herein, the term "parent immunoglobulin" refers to an unmodified immunoglobulin peptide that is modified to produce a variant, and the term "parent antibody" refers to an unmodified antibody that is modified to produce a variant antibody. It should be noted that the term "parent antibody" includes known commercially available recombinantly produced antibodies, as described below.
В настоящем описании термин «положение» означает место в последовательности белка. Положения могут быть пронумерованы по порядку или в соответствии с установленной схемой, например, индексом EU для нумерации антитела.As used herein, the term "position" refers to a location in a protein sequence. Positions may be numbered sequentially or according to an established scheme, such as the EU index for antibody numbering.
В настоящем описании термин «антиген-мишень» означает молекулу, специфически связанную вариабельной областью указанного антитела. Антиген-мишень может представлять собой белок, углевод, липид или другое химическое соединение.In the present description, the term "target antigen" means a molecule specifically bound by the variable region of the said antibody. The target antigen may be a protein, carbohydrate, lipid or other chemical compound.
В настоящем описании термин «клетка-мишень» означает клетку, экспрессирующую антиген-мишень.As used herein, the term “target cell” means a cell expressing a target antigen.
В настоящем описании термин «вариабельная область» означает область иммуноглобулина, которая содержит один или несколько доменов иммуноглобулина, по существу кодируемых любым из генов Vκ, Vλ и/или VH, составляющих каппа, лямбда локусы и генетические локусы тяжелых цепей иммуноглобулина соответственно.As used herein, the term "variable region" means a region of an immunoglobulin that comprises one or more immunoglobulin domains substantially encoded by any of the Vκ, Vλ and/or VH genes that comprise the kappa, lambda and heavy chain immunoglobulin gene loci, respectively.
В настоящем описании термин «дикий тип или WT» означает аминокислотную последовательность или нуклеотидную последовательность, которая встречается в природе, включая аллельные вариации. Белок дикого типа содержит аминокислотную последовательность или нуклеотидную последовательность, которую целенаправленно не модифицировали.As used herein, the term "wild type or WT" means an amino acid sequence or nucleotide sequence that occurs in nature, including allelic variations. A wild type protein comprises an amino acid sequence or nucleotide sequence that has not been intentionally modified.
Настоящее изобретение относится к антителам, демонстрирующим увеличенное связывание с FcRn по сравнению с антителом дикого типа. Например, в ряде случаев увеличенное связывание приводит к клеточной рециркуляции антитела, и, следовательно, к увеличенному времени полужизни. Кроме того, антитела, демонстрирующие увеличенное связывание с FcRn и измененное связывание с другими рецепторами Fc, например FcγRs, находят применение согласно настоящему изобретению. The present invention relates to antibodies that exhibit increased binding to FcRn compared to a wild-type antibody. For example, in some cases, the increased binding results in cellular recycling of the antibody, and thus an increased half-life. In addition, antibodies that exhibit increased binding to FcRn and altered binding to other Fc receptors, such as FcγRs, find use in the present invention.
АнтителаAntibodies
Настоящее изобретение относится к антителам, которые содержат модификации аминокислот, модулирующие связывание с FcRn. Особый интерес представляют антитела, минимально содержащие область Fc или ее функциональный вариант, демонстрирующий повышенную аффинность к связыванию с FcRn при пониженном значении pH и по существу не демонстрирующий измененное связывание при более высоком значении pH.The present invention relates to antibodies that contain amino acid modifications that modulate binding to FcRn. Of particular interest are antibodies that minimally contain an Fc region or a functional variant thereof that exhibit increased binding affinity to FcRn at a lower pH and substantially no altered binding at a higher pH.
Традиционные структурные единицы антитела, как правило, содержат тетрамер. Каждый тетрамер, как правило, состоит из двух идентичных пар полипептидных цепей, при этом каждая пара содержит одну «легкую» (как правило, имеющую молекулярную массу примерно 25 кДа) и одну «тяжелую» цепь (как правило, имеющую молекулярную массу примерно 50-70 кДа). Легкие цепи человека делят на каппа и лямбда легкие цепи. Тяжелые цепи делят на мю, дельта, гамма, альфа или эпсилон и они определяют изотип антитела IgM, IgD, IgG, IgA и IgE соответственно. IgG имеет несколько подклассов, включая без ограничения IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4. IgМ имеет подклассы, включая без ограничения IgM1 и IgM2. Таким образом, в настоящем описании термин «изотип» означает любой из подклассов иммуноглобулинов, определяемый химическими и антигенными свойствами своих константных областей. Известные изотипы иммуноглобулина человека представляют собой IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgM1, IgM2, IgD и IgE.Traditional antibody structural units typically comprise a tetramer. Each tetramer typically consists of two identical pairs of polypeptide chains, with each pair containing one "light" chain (typically having a molecular weight of approximately 25 kDa) and one "heavy" chain (typically having a molecular weight of approximately 50-70 kDa). Human light chains are divided into kappa and lambda light chains. Heavy chains are divided into mu, delta, gamma, alpha, or epsilon and determine the antibody's isotype, IgM, IgD, IgG, IgA, and IgE, respectively. IgG has several subclasses, including but not limited to IgG1, IgG2, IgG3, and IgG4. IgM has subclasses, including but not limited to IgM1 and IgM2. Thus, as used herein, the term "isotype" means any of the subclasses of immunoglobulins defined by the chemical and antigenic properties of their constant regions. Known human immunoglobulin isotypes are IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgM1, IgM2, IgD, and IgE.
N-конец каждой цепи содержит вариабельную область, состоящую из примерно 100-110 или более аминокислот, главным образом ответственную за распознавание антигена. В вариабельной области три петли соединены для каждого из V-доменов тяжелой цепи и легкой цепи с образованием антигенсвязывающего центра. Каждая из петель называется «определяющей комплементарность областью» (гипервариабельным участком) (далее обозначаемая «CDR»), в которой вариация аминокислотной последовательности имеет наибольшее значение. The N-terminus of each chain contains a variable region of approximately 100-110 or more amino acids, primarily responsible for antigen recognition. In the variable region, three loops are connected for each of the V domains of the heavy chain and light chain to form the antigen-binding site. Each of the loops is called a "complementarity-determining region" (hereinafter referred to as "CDR"), in which amino acid sequence variation is most significant.
С-конец каждой цепи определяет константную область, главным образом ответственную за эффекторную функцию. Kabat et al. получили многочисленные первичные последовательности вариабельных областей тяжелых цепей и легких цепей. Исходя из степени консервативности указанных последовательностей, они разделили индивидуальные первичные последовательности на CDR и каркасные области и составили их список (см. SEQUENCES OF IMMUNOLOGICAL INTEREST, 5th edition, NIH publication, No. 91-3242, E.A. Kabat et al., который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки).The C-terminus of each chain defines a constant region primarily responsible for effector function. Kabat et al. obtained numerous primary sequences of the variable regions of the heavy chains and light chains. Based on the degree of conservation of these sequences, they divided the individual primary sequences into CDRs and framework regions and compiled a list of them (see SEQUENCES OF IMMUNOLOGICAL INTEREST, 5th edition, NIH publication, No. 91-3242, E.A. Kabat et al., which is incorporated herein by reference in its entirety).
В подклассе IgG иммуноглобулинов существуют несколько доменов иммуноглобулина в тяжелой цепи. В настоящем описании термин «домен иммуноглобулина (Ig)» означает область иммуноглобулина, имеющую отличающуюся третичную структуру. Согласно настоящему изобретению интерес представляют домены тяжелых цепей, включая константные тяжелые (CH) домены и шарнирные домены. В контексте антител IgG каждый изотип IgG содержит три области CH. Соответственно, домены «CH» в контексте IgG являются следующими: «CH1» относится к положениям 118-220 согласно индексу EU, как у Kabat. «CH2» относится к положениям 237-340 согласно индексу EU, как у Kabat и «CH3» относится к положениям 341-447 согласно индексу EU, как у Kabat.In the IgG subclass of immunoglobulins, there are several immunoglobulin domains in the heavy chain. As used herein, the term "immunoglobulin (Ig) domain" refers to a region of an immunoglobulin having a distinct tertiary structure. Of interest in the present invention are heavy chain domains including constant heavy (CH) domains and hinge domains. In the context of IgG antibodies, each IgG isotype contains three CH regions. Accordingly, the "CH" domains in the context of IgG are as follows: "CH1" refers to positions 118-220 according to the EU index, as in Kabat. "CH2" refers to positions 237-340 according to the EU index, as in Kabat. and "CH3" refers to positions 341-447 according to the EU index, as in Kabat.
Другой тип домена Ig тяжелой цепи представляет собой шарнирную область. В настоящем описании термин «шарнир» или «шарнирная область», или «шарнирная область антитела», или «шарнирная область иммуноглобулина» означает гибкий полипептид, содержащий аминокислоты между первым и вторым константным доменом антитела. Структурно, домен СН1 IgG заканчивается в положении EU 220, а домен СН2 IgG начинается положении EU остатка 237. Таким образом, для IgG шарнир антитела в настоящем описании включает положения 221 (D221 в IgG1) - 236 (G236 в IgG1), при этом нумерация приведена согласно индексу EU, как у Kabat. В некоторых вариантах реализации, например в контексте области Fc, включен низший шарнир, при этом термин «низший шарнир» в целом относится к положениям 226 или 230. Another type of Ig heavy chain domain is the hinge region. As used herein, the term "hinge" or "hinge region" or "antibody hinge region" or "immunoglobulin hinge region" means a flexible polypeptide comprising amino acids between the first and second constant domains of an antibody. Structurally, the CH1 domain of IgG ends at EU position 220 and the CH2 domain of IgG begins at EU position 237. Thus, for IgG, the antibody hinge as used herein includes positions 221 (D221 in IgG1) to 236 (G236 in IgG1), with the numbering given according to the EU index as in Kabat. In some embodiments, for example in the context of an Fc region, a lower hinge is included, with the term "lower hinge" generally referring to positions 226 or 230.
Особый интерес согласно настоящему изобретению представляют области Fc. В настоящем описании термин «Fc» или «область Fc» означает полипептид, содержащий константную область антитела за исключением первого иммуноглобулинового домена константной области, и в некоторых случаях часть шарнира. Таким образом, термин «Fc» относится к последним двум иммуноглобулиновым доменам IgA, IgD и IgG константной области, последним трем иммуноглобулиновым доменам IgE и IgM константной области и гибкому шарниру, N-терминальному по отношению к указанным доменам. Для IgA и IgM, Fc может содержать цепь J. Для IgG, как изображено на фиг. 1, Fc содержит домены иммуноглобулина Cгамма2 и Cгамма3 (Cg2 и Cg3) и низшую шарнирную область между Cгамма1 (Cg1) и Cгамма2 (Cg2). Несмотря на то, что границы области Fc могут варьироваться, область Fc тяжелой цепи IgG человека, как правило, включает остатки C226 или P230 относительно карбоксильного терминала, при этом нумерация приведена согласно индексу EU, как у Kabat. Термин «Fс» может относиться к данной области отдельно или в контексте полипептида Fс, как описано ниже. В настоящем описании термин «полипептид Fc» означает полипептид, содержащий всю область Fc или ее часть. Полипептиды Fc включают антитела, гибриды Fc, выделенные области Fc и фрагменты Fc.Of particular interest in the present invention are the Fc regions. As used herein, the term "Fc" or "Fc region" refers to a polypeptide comprising the constant region of an antibody minus the first immunoglobulin domain of the constant region and, in some cases, a portion of the hinge. Thus, the term "Fc" refers to the last two immunoglobulin domains of IgA, IgD, and IgG of the constant region, the last three immunoglobulin domains of IgE and IgM of the constant region, and a flexible hinge N-terminal to these domains. For IgA and IgM, the Fc may comprise a J chain. For IgG, as depicted in Fig. 1, the Fc comprises the immunoglobulin domains Cgamma2 and Cgamma3 (Cg2 and Cg3) and a lower hinge region between Cgamma1 (Cg1) and Cgamma2 (Cg2). Although the boundaries of the Fc region may vary, the Fc region of a human IgG heavy chain typically includes residues C226 or P230 relative to the carboxyl terminal, with numbering given according to the EU index, as in Kabat. The term "Fc" may refer to this region alone or in the context of an Fc polypeptide, as described below. As used herein, the term "Fc polypeptide" refers to a polypeptide comprising all or a portion of an Fc region. Fc polypeptides include antibodies, Fc fusions, isolated Fc regions, and Fc fragments.
В некоторых вариантах реализации антитела являются полноразмерными. В настоящем описании термин «полноразмерное антитело» означает структуру, которая формирует природную биологическую форму антитела, включая вариабельные и константные области, содержащие одну или несколько модификаций, как указано в настоящем описании.In some embodiments, the antibodies are full-length. As used herein, the term "full-length antibody" means a structure that forms the natural biological form of an antibody, including variable and constant regions containing one or more modifications as described herein.
В качестве альтернативы, антитела могут представлять собой множество структур, включая без ограничения фрагменты антител, моноклональные антитела, биспецифические антитела, миниантитела, доменные антитела, синтетические антитела (иногда называющиеся в настоящем описании «миметиками антител»), химерные антитела, гуманизированные антитела, гибриды антител (иногда называющиеся в настоящем описании «конъюгатами антител») и фрагменты каждого из указанных соответственно.Alternatively, antibodies can be a variety of structures, including, but not limited to, antibody fragments, monoclonal antibodies, bispecific antibodies, minibodies, domain antibodies, synthetic antibodies (sometimes referred to herein as "antibody mimetics"), chimeric antibodies, humanized antibodies, antibody hybrids (sometimes referred to herein as "antibody conjugates"), and fragments of each of these, respectively.
Фрагменты антителAntibody fragments
В одном из вариантов реализации антитело представляет собой фрагмент антитела. Особый интерес представляют антитела, содержащие области Fc, гибриды Fc и константную область тяжелой цепи (CH1-шарнир-CH2-CH3), также включая гибриды константной области тяжелой цепи.In one embodiment, the antibody is an antibody fragment. Of particular interest are antibodies comprising Fc regions, hybrids of Fc and a heavy chain constant region (CH1-hinge-CH2-CH3), also including hybrids of the heavy chain constant region.
Конкретные фрагменты антитела включают без ограничения (i) фрагмент Fab, содержащий домены VL, VH, CL и CH1, (ii) фрагмент Fd, содержащий домены VH и CH1, (iii) фрагмент Fv, содержащий домены VL и VH одного антитела; (iv) фрагмент dAb (Ward et al., 1989, Nature 341:544-546, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки), содержащий одну вариабельную область, (v) выделенные области CDR, (vi) фрагменты F(ab')2, двухвалентный фрагмент, содержащий два связанных фрагмента Fab (vii) одноцепочечные молекулы Fv (scFv), в которых домен VH и домен VL связаны пептидным линкером, позволяющим двум указанным доменам ассоциироваться с образованием антигенсвязывающего центра (Bird et al., 1988, Science 242: 423-426, Huston et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85: 5879-5883, полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки), (viii) биспецифический одноцепочечный Fv (WO 03/11161, тем самым полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки) и (ix) «диатела» или «триатела», поливалентные или полиспецифические фрагменты, полученные путем слияния генов (Tomlinson et. al., 2000, Methods Enzymol. 326: 461-479; WO94/13804; Holliger et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 6444-6448, все полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки). Фрагменты антитела могут быть модифицированы. Например, молекулы могут быть стабилизированы путем введения дисульфидных мостиков, связывающих домены VH и VL (Reiter et al., 1996, Nature Biotech. 14: 1239-1245, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки).Specific antibody fragments include, but are not limited to (i) a Fab fragment comprising the VL, VH, CL, and CH1 domains, (ii) an Fd fragment comprising the VH and CH1 domains, (iii) an Fv fragment comprising the VL and VH domains of a single antibody; (iv) a dAb fragment (Ward et al., 1989, Nature 341:544-546, incorporated herein by reference in its entirety) containing a single variable region, (v) isolated CDR regions, (vi) F(ab')2 fragments, a bivalent fragment containing two linked Fab fragments (vii) single-chain Fv molecules (scFv) in which the VH domain and the VL domain are linked by a peptide linker that allows the two domains to associate to form an antigen-binding site (Bird et al., 1988, Science 242:423-426, Huston et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85:5879-5883, incorporated herein by reference in its entirety), (viii) a bispecific single-chain Fv (WO 03/11161, hereby incorporated by reference in their entireties) and (ix) "diabodies" or "triabdomes," multivalent or multispecific fragments produced by gene fusion (Tomlinson et al., 2000, Methods Enzymol. 326: 461-479; WO94/13804; Holliger et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 6444-6448, all incorporated by reference in their entireties). The antibody fragments can be modified. For example, the molecules can be stabilized by introducing disulfide bridges linking the VH and VL domains (Reiter et al., 1996, Nature Biotech. 14: 1239-1245, incorporated by reference in their entireties).
Химерные и гуманизированные антителаChimeric and humanized antibodies
В некоторых вариантах реализации каркасные компоненты могут представлять собой смесь разных видов. Поэтому, если белок представляет собой антитело, такое антитело может представлять собой химерное антитело и/или гуманизированное антитело. В целом, термин как «химерные антитела», так и «гуманизированные антитела» относится к антителам, содержащим комбинированные области более чем одного вида. Например, «химерные антитела» традиционно содержат вариабельную область (области) мыши (или крысы в некоторых случаях) и константную область (области) человека. Термин «гуманизированные антитела» в целом относится к антителам нечеловеческого происхождения, содержащим каркасные области вариабельного домена, замененные на последовательности, встречающиеся в антителах человека. В целом, в гуманизированном антителе антитело полностью, за исключением CDRs, кодируется полинуклеотидом человеческого происхождения или является идентичным такому антителу, за исключением CDRs. Области CDR, некоторые или все из которых кодируются нуклеиновыми кислотами, происходящими из нечеловеческого организма, трансплантируют в каркас бета-складчатого слоя вариабельной области антитела человека с получением антитела, специфичность которого определяется внедренными CDRs. Получение таких антител описано, например, в WO 92/11018, Jones, 1986, Nature 321: 522-525, Verhoeyen et al., 1988, Science 239: 1534-1536, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. «Обратная мутация» выбранных акцепторных остатков каркаса в соответствующие донорные остатки часто необходима для восстановления аффинности, утраченной в исходной трансплантированной конструкции (US 5530101; US 5585089; US 5693761; US 5693762; US 6180370; US 5859205; US 5821337; US 6054297; US 6407213, все полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки). В оптимальном варианте гуманизированное антитело также будет содержать, по меньшей мере, часть константной области иммуноглобулина, как правило, иммуноглобулина человека, и таким образом будет содержать область Fc человека. Гуманизированные антитела также могут быть получены с использованием мышей с иммунной системой, созданной методами генной инженерии. Roque et al., 2004, Biotechnol. Prog. 20: 639-654, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки. Множество технологий и способов гуманизации и реконструирования антител нечеловеческого происхождения хорошо известны в данной области техники (См. Tsurushita & Vasquez, 2004, Humanization of Monoclonal Antibodies, Molecular Biology of B Cells, 533-545, Elsevier Science (USA) и приведенные там ссылки, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки). Способы гуманизации включают без ограничения способы, описанные в Jones et al., 1986, Nature 321: 522-525; Riechmann et al.,1988; Nature 332: 323-329; Verhoeyen et al., 1988, Science, 239: 1534-1536; Queen et al., 1989, Proc Natl Acad Sci, USA 86: 10029-33; He et al., 1998, J. Immunol. 160: 1029-1035; Carter et al., 1992, Proc Natl Acad Sci USA 89: 4285-9, Presta et al., 1997, Cancer Res.57(20): 4593-9; Gorman et al., 1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 4181-4185; O’Connor et al., 1998, Protein Eng 11: 321-8, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Гуманизация или другие способы снижения иммуногенности вариабельных областей антител нечеловеческого происхождения могут включать способы восстановления поверхности, например, как описано в Roguska et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 969-973, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки. В одном из вариантов реализации исходное антитело подвергали созреванию аффинности, как известно в данной области техники. Способы, основанные на структуре, могут быть использованы для гуманизации и созревания аффинности, например, как описано в USSN 11/004590. Способы, основанные на выборе, могут быть использованы для гуманизации и/или созревания аффинности вариабельных областей антитела, включая без ограничения способы, описанные в Wu et al., 1999, J. Mol. Biol. 294: 151-162; Baca et al., 1997, J. Biol. Chem. 272(16): 10678-10684; Rosok et al., 1996, J. Biol. Chem. 271(37): 22611-22618; Rader et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8910-8915; Krauss et al., 2003, Protein Engineering 16(10): 753-759, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Другие способы гуманизации могут включать трансплантацию только частей CDRs, включая без ограничения способы, описанные в USSN 09/810510; Tan et al., 2002, J. Immunol. 169: 1119-1125; De Pascalis et al., 2002, J. Immunol. 169: 3076-3084, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.In some embodiments, the framework components may be a mixture of different species. Thus, if the protein is an antibody, such an antibody may be a chimeric antibody and/or a humanized antibody. In general, both the term "chimeric antibodies" and "humanized antibodies" refer to antibodies that contain combined regions of more than one species. For example, "chimeric antibodies" conventionally contain variable region(s) from a mouse (or rat in some cases) and constant region(s) from a human. The term "humanized antibodies" generally refers to antibodies of non-human origin that contain framework regions of the variable domain that have been replaced with sequences found in human antibodies. In general, in a humanized antibody, the entire antibody, except for the CDRs, is encoded by a polynucleotide of human origin or is identical to such an antibody, except for the CDRs. CDR regions, some or all of which are encoded by nucleic acids originating from a non-human organism, are grafted onto the beta-pleated sheet framework of a human antibody variable region to produce an antibody whose specificity is determined by the introduced CDRs. The production of such antibodies is described, for example, in WO 92/11018, Jones, 1986, Nature 321: 522-525, Verhoeyen et al., 1988, Science 239: 1534-1536, all of which are incorporated herein by reference in their entireties. "Back mutation" of selected acceptor framework residues to the corresponding donor residues is often necessary to restore the affinity lost in the original grafted construct (US 5,530,101; US 5,585,089; US 5,693,761; US 5,693,762; US 6,180,370; US 5,859,205; US 5,821,337; US 6,054,297; US 6,407,213, all incorporated herein by reference in their entireties). Optimally, the humanized antibody will also comprise at least a portion of an immunoglobulin constant region, typically a human immunoglobulin, and will thus comprise a human Fc region. Humanized antibodies can also be produced using mice with genetically engineered immune systems. Roque et al., 2004, Biotechnol. Prog. 20: 639-654, incorporated herein by reference in its entirety. Numerous technologies and methods for humanizing and reengineering non-human antibodies are well known in the art (See Tsurushita & Vasquez, 2004, Humanization of Monoclonal Antibodies, Molecular Biology of B Cells, 533-545, Elsevier Science (USA) and references cited therein, all of which are incorporated herein by reference in their entireties). Humanization methods include, but are not limited to, those described in Jones et al., 1986, Nature 321: 522-525; Riechmann et al., 1988; Nature 332: 323-329; Verhoeyen et al., 1988, Science, 239: 1534-1536; Queen et al., 1989, Proc Natl Acad Sci, USA 86: 10029-33; He et al., 1998, J. Immunol. 160: 1029-1035; Carter et al., 1992, Proc Natl Acad Sci USA 89: 4285-9, Presta et al., 1997, Cancer Res. 57(20): 4593-9; Gorman et al., 1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 4181-4185; O'Connor et al., 1998, Protein Eng 11: 321-8, all of which are incorporated herein by reference in their entireties. Humanization or other methods for reducing the immunogenicity of variable regions of non-human antibodies can include resurfacing methods, such as described in Roguska et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 969-973, which is incorporated herein by reference in its entirety. In one embodiment, the parent antibody has been affinity matured as is known in the art. Structure-based methods can be used for humanization and affinity maturation, such as described in USSN 11/004,590. Selection-based methods can be used for humanization and/or affinity maturation of antibody variable regions, including, but not limited to, those described in Wu et al., 1999, J. Mol. Biol. 294: 151-162; Baca et al., 1997, J. Biol. Chem. 272(16): 10678-10684; Rosok et al., 1996, J. Biol. Chem. 271(37): 22611-22618; Rader et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8910-8915; Krauss et al., 2003, Protein Engineering 16(10): 753-759, all of which are incorporated herein by reference in their entireties. Other methods of humanization may involve transplantation of only portions of the CDRs, including but not limited to the methods described in USSN 09/810,510; Tan et al., 2002, J. Immunol. 169: 1119-1125; De Pascalis et al., 2002, J. Immunol. 169: 3076-3084, all of which are incorporated herein by reference in their entireties.
Биспецифические антителаBispecific antibodies
В одном из вариантов реализации антитела согласно настоящему изобретению включают полиспецифическое антитело и в частности биспецифическое антитело, также иногда называющееся «диателом». Указанные антитела представляют собой антитела, связывающиеся с двумя (или более) различными антигенами. Диатела могут быть получены множеством способов, известных в данной области техники (Holliger and Winter, 1993, Current Opinion Biotechnol. 4: 446-449, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки), например, получены химически или из межвидовых гибридом.In one embodiment, the antibodies of the present invention comprise a multispecific antibody, and in particular a bispecific antibody, also sometimes referred to as a "diabody". These antibodies are antibodies that bind to two (or more) different antigens. Diabodies can be produced by a variety of methods known in the art (Holliger and Winter, 1993, Current Opinion Biotechnol. 4: 446-449, incorporated herein by reference in its entirety), such as chemically produced or from interspecies hybridomas.
МиниантителаMiniantibodies
В одном из вариантов реализации антитело представляет собой миниантитело. Миниантитела представляют собой минимизированные подобные антителам белки, содержащие scFv, соединенный с доменом CH3. Hu et al., 1996, Cancer Res. 56: 3055-3061, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки. В некоторых случаях scFv может быть связан с областью Fc и может включать некоторую часть или всю шарнирную область.In one embodiment, the antibody is a miniantibody. Miniantibodies are minimized antibody-like proteins comprising an scFv linked to a CH3 domain. Hu et al., 1996, Cancer Res. 56:3055-3061, incorporated herein by reference in its entirety. In some cases, the scFv may be linked to an Fc region and may include some or all of the hinge region.
Гибриды антителAntibody hybrids
В одном из вариантов реализации антитела согласно настоящему изобретению представляют собой гибридные белки антител (иногда называющиеся в настоящем описании «конъюгатами антител»). Один из видов гибридов антител содержит гибриды Fc, которые соединяют область Fc с «партнером» по конъюгации. В настоящем описании термин «гибрид Fc» означает белок, в котором один или несколько полипептидов функционально связаны с областью Fc. В настоящем описании термин «гибрид Fc» является синонимом терминов «иммуноадгезин», «гибрид Ig», «химера Ig» и «рецепторный глобулин» (иногда с примесями), используемых в известном уровне техники (Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14: 52-60; Ashkenazi et al., 1997, Curr Opin Immunol 9: 195-200, оба полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки). Гибрид Fc объединяет область Fc иммуноглобулина с «партнером» по слиянию, который в целом может представлять собой любой белок или небольшую молекулу. В действительности любой белок или небольшая молекула может быть связана с Fc с получением гибрида Fc. Белковые «партнеры» по слиянию могут включать без ограничения вариабельную область любого антитела, область рецептора для связывания с мишенью, адгезивную молекулу, лиганд, фермент, цитокин, хемокин или некоторый другой белок или домен белка. «Партнеры» по слиянию, представляющие небольшие молекулы, могут включать любой терапевтический агент, который направляет гибрид Fc к мишени для терапевтического воздействия. Такие мишени могут представлять собой любую молекулу, предпочтительно внеклеточный рецептор, которая вовлечена в заболевание. Таким образом, варианты IgG могут быть соединены с одним или несколькими «партнерами» по слиянию. В одном из альтернативных вариантов реализации вариант IgG конъюгируют или функционально связывают с другим терапевтическим соединением. Терапевтическое соединение может представлять собой цитотоксический агент, химиотерапевтический агент, токсин, радиоизотоп, цитокин или другой терапевтически активный агент. IgG может быть связан с одним из множества небелковых полимеров, например, полиэтиленгликолем, полипропиленгликолем, полиоксиалкиленами или сополимерами полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля.In one embodiment, the antibodies of the present invention are antibody fusion proteins (sometimes referred to herein as "antibody conjugates"). One type of antibody fusion comprises Fc fusions, which join an Fc region to a conjugation partner. As used herein, the term "Fc fusion" refers to a protein in which one or more polypeptides are operably linked to an Fc region. As used herein, the term "Fc fusion" is synonymous with the terms "immunoadhesin," "Ig fusion," "Ig chimera," and "receptor globulin" (sometimes with impurities) used in the art (Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14:52-60; Ashkenazi et al., 1997, Curr Opin Immunol 9:195-200, both of which are incorporated herein by reference in their entireties). An Fc fusion combines an Fc region of an immunoglobulin with a fusion partner, which can generally be any protein or small molecule. Indeed, any protein or small molecule can be linked to an Fc to form an Fc fusion. Protein fusion partners can include, but are not limited to, a variable region of any antibody, a target-binding receptor region, an adhesion molecule, a ligand, an enzyme, a cytokine, a chemokine, or some other protein or protein domain. Small molecule fusion partners can include any therapeutic agent that directs the Fc fusion to a target for therapeutic effect. Such targets can be any molecule, preferably an extracellular receptor, that is involved in a disease. Thus, IgG variants can be linked to one or more fusion partners. In an alternative embodiment, an IgG variant is conjugated or operably linked to another therapeutic compound. The therapeutic compound may be a cytotoxic agent, a chemotherapeutic agent, a toxin, a radioisotope, a cytokine, or other therapeutically active agent. IgG may be linked to one of a variety of non-protein polymers, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyoxyalkylenes, or copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol.
Помимо гибридов Fc гибриды антител включают гибрид константной области тяжелой цепи с одним или несколькими «партнерами» по слиянию (включая вариабельную область любого антитела), в то время как другие гибриды антител представляют собой по существу или полностью полноразмерные антитела с «партнерами» по слиянию. В одном из вариантов реализации роль «партнера» по слиянию заключается в опосредовании связывания с мишенью и таким образом он является функционально аналогичным вариабельным областям антитела (и фактически может быть). В действительности любой белок или небольшая молекула может быть соединена с Fc с получением гибрида Fc (или гибрида антитела). Белковые «партнеры» по слиянию могут включать без ограничения область рецептора для связывания с мишенью, адгезивную молекулу, лиганд, фермент, цитокин, хемокин или некоторый другой белок или домен белка. «Партнеры» по слиянию, представляющие небольшие молекулы, могут включать любой терапевтический агент, который направляет гибрид Fc к мишени для терапевтического воздействия. Такие мишени могут представлять собой любую молекулу, предпочтительно внеклеточный рецептор, которая вовлечена в заболевание.In addition to Fc hybrids, antibody hybrids include a hybrid of a heavy chain constant region with one or more fusion partners (including the variable region of any antibody), while other antibody hybrids are essentially or completely full-length antibodies with fusion partners. In one embodiment, the role of the fusion partner is to mediate binding to the target and thus is (and in fact can be) functionally similar to the variable regions of an antibody. In fact, any protein or small molecule can be fused to an Fc hybrid to form an Fc hybrid (or antibody hybrid). Protein fusion partners can include, but are not limited to, a target-binding receptor region, an adhesion molecule, a ligand, an enzyme, a cytokine, a chemokine, or some other protein or protein domain. Small molecule fusion partners may include any therapeutic agent that directs the Fc fusion to a target for therapeutic effect. Such targets may be any molecule, preferably an extracellular receptor, that is involved in the disease.
«Партнер» по конъюгации может быть белковым или небелковым; последний обычно получают с использованием функциональных групп антитела и «партнера» по конъюгации. Например, линкеры известны в данной области техники; например, гомо- или гетеробифункциональные линкеры хорошо известны (см. 1994 каталог Pierce Chemical Company, раздел техники, посвященный линкерам, страницы 155-200, который включен в настоящее описание посредством ссылки).The conjugation "partner" may be proteinaceous or non-proteinaceous; the latter is typically prepared using functional groups of the antibody and the conjugation "partner". For example, linkers are known in the art; for example, homo- or heterobifunctional linkers are well known (see the 1994 Pierce Chemical Company catalog, section on linkers, pages 155-200, which is incorporated herein by reference).
Подходящие конъюгаты включают без ограничения метки, как описано ниже, лекарственные средства и цитотоксические агенты, включая без ограничения цитотоксические лекарственные средства (например, химиотерапевтические агенты) или токсины, или активные фрагменты указанных токсинов. Подходящие токсины и их соответствующие фрагменты включают цепь А дифтерии, цепь А экзотоксина, цепь А рицина, цепь А абрина, курцин, кротин, феномицин, эномицин и т.п. Цитотоксические агенты также включают радиохимические вещества, получаемые путем конъюгирования радиоизотопов с антителами или путем связывания радионуклида с хелатирующим агентом, который был ковалентно присоединен к антителу. В дополнительных вариантах реализации используют калихимицин, ауристатин, гелданамицин, майтансин и дуокармицин и аналоги; на предмет последнего см. U.S. 2003/0050331A1, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки.Suitable conjugates include, but are not limited to, labels as described below, drugs, and cytotoxic agents, including, but not limited to, cytotoxic drugs (e.g., chemotherapeutic agents) or toxins or active fragments of such toxins. Suitable toxins and corresponding fragments thereof include diphtheria A chain, exotoxin A chain, ricin A chain, abrin A chain, curcin, crotin, phenomycin, enomycin, and the like. Cytotoxic agents also include radiochemicals produced by conjugating radioisotopes to antibodies or by linking a radionuclide to a chelating agent that has been covalently attached to an antibody. In further embodiments, calicheamicin, auristatin, geldanamycin, maytansine, and duocarmycin and analogs are used; for the latter, see U.S. Patent No. 1,388,100. 2003/0050331A1, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Ковалентные модификации антителCovalent modifications of antibodies
Ковалентные модификации антител включены в объем настоящего изобретения и обычно, но не всегда их осуществляют посттрансляционно. Например, некоторые виды ковалентных модификаций антитела вводят в молекулу путем осуществления взаимодействия конкретных аминокислотных остатков антитела с органическим дериватизирующим агентом, который может реагировать с выбранными боковыми цепями или N- или C-концевыми остатками.Covalent modifications of antibodies are included within the scope of the present invention and are usually, but not always, performed post-translationally. For example, some types of covalent modifications of an antibody are introduced into the molecule by reacting specific amino acid residues of the antibody with an organic derivatizing agent that can react with selected side chains or N- or C-terminal residues.
Цистеинильные остатки чаще всего подвергают взаимодействию с α-галогенацетатами (и соответствующими аминами), такими как хлоруксусная кислота или хлорацетамид с получением карбоксиметильных или карбоксиамидометильных производных. Цистеинильные остатки также могут быть дериватизированы посредством реакции с бромтрифторацетоном, α-бром-β-(5-имидозоил)пропионовой кислотой, хлорацетилфосфатом, N-алкилмалеимидaми, 3-нитро-2-пиридилдисульфидом, метил-2-пиридилдисульфидом, п-хлормеркурбензоатом, 2-хлормеркур-4-нитрофенолом или хлор-7-нитробензо-2-окса-1,3-диазолом и т.п.Cysteinyl residues are most often reacted with α-haloacetates (and corresponding amines) such as chloroacetic acid or chloroacetamide to give carboxymethyl or carboxyamidomethyl derivatives. Cysteinyl residues can also be derivatized by reaction with bromotrifluoroacetone, α-bromo-β-(5-imidozyl)propionic acid, chloroacetyl phosphate, N-alkylmaleimides, 3-nitro-2-pyridyl disulfide, methyl 2-pyridyl disulfide, p-chloromercuric benzoate, 2-chloromercuric-4-nitrophenol or chloro-7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole, etc.
Гистидильные остатки дериватизируют посредством реакции с диэтилпирокарбонатом при pH 5.5-7.0, т.к. данный агент обладает относительной специфичностью в отношении боковой цепи гистидила. Также подходит пара-бромфенацилбромид; указанную реакцию предпочтительно проводят в 0.1 M какодилате натрия при pH 6.0.Histidyl residues are derivatized by reaction with diethyl pyrocarbonate at pH 5.5-7.0, as this agent has relative specificity for the histidyl side chain. Para-bromophenacyl bromide is also suitable; this reaction is preferably carried out in 0.1 M sodium cacodylate at pH 6.0.
Лизинильные и аминоконцевые остатки подвергают взаимодействию с ангидридами янтарной кислоты или других карбоновых кислот. Дериватизация указанными агентами приводит к изменению заряда лизинильных остатков. Другие подходящие реагенты для дериватизации остатков, содержащих альфа-аминогруппу, включают имидоэфиры, такие как метилпиколинимидат; пиридоксальфосфат; пиридоксаль; хлорборгидрид; тринитробензолсульфоновая кислота; O-метилизомочевина; 2,4-пентандион и реакцию с глиоксилатом, катализируемую трансаминазой.Lysinyl and amino-terminal residues are reacted with succinic acid or other carboxylic acid anhydrides. Derivatization with these agents results in a charge change on the lysinyl residues. Other suitable reagents for derivatization of alpha-amino group-containing residues include imidoesters such as methyl picolinimidate; pyridoxal phosphate; pyridoxal; chloroborohydride; trinitrobenzenesulfonic acid; O-methylisourea; 2,4-pentanedione, and transaminase-catalyzed reaction with glyoxylate.
Аргинильные остатки модифицируют посредством реакции с одним или несколькими стандартными реагентами, среди которых находится фенилглиоксаль, 2,3-бутандион, 1,2-циклогександион и нингидрин. Для дериватизации остатков аргинина необходимо осуществлять реакцию в щелочной среде из-за высокого значения pKa гуанидиновой функциональной группы. Кроме того, данные реагенты могут взаимодействовать с группами лизина, а также эпсилон-аминогруппой аргинина. Arginine residues are modified by reaction with one or more standard reagents, including phenylglyoxal, 2,3-butanedione, 1,2-cyclohexanedione, and ninhydrin. Derivatization of arginine residues requires an alkaline reaction due to the high pKa of the guanidine functional group. These reagents can also react with lysine groups as well as the epsilon-amino group of arginine.
Специфическая модификация тирозильных остатков может быть с особым интересом осуществлена при введении спектральных меток в тирозильные остатки по реакции с ароматическими соединениями диазония или тетранитрометаном. Чаще всего используют N-ацетилимидазол и тетранитрометан с образованием O-ацетилтирозильных соединений и 3-нитропроизводных соответственно. Тирозильные остатки иодируют с применением 125I или 131I с получением меченых белков для использования в радиоиммуноанализе, при этом вышеописанный хлораминовый метод является подходящим.Specific modification of tyrosyl residues can be achieved with particular interest by introducing spectral labels into tyrosyl residues by reaction with aromatic diazonium compounds or tetranitromethane. N-acetylimidazole and tetranitromethane are most commonly used to form O-acetyltyrosyl compounds and 3-nitro derivatives, respectively. Tyrosyl residues are iodinated using 125I or 131I to produce labeled proteins for use in radioimmunoassay, the chloramine method described above being suitable.
Боковые карбоксильные группы (аспартила или глутамила) селективно модифицируют посредством реакции с карбодиимидами (R'—N=C=N--R'), где R и R' возможно представляют собой разные алкильные группы, такие как 1-циклогексил-3-(2-морфолинил-(4-этил) карбодиимид или 1-этил-3-(4-азония-4,4-диметилпентил) карбодиимид. Кроме того, аспартильные и глутамильные остатки превращают в аспарагинильные и глутаминильные остатки посредством реакции с ионами аммония.The side carboxyl groups (aspartyl or glutamyl) are selectively modified by reaction with carbodiimides (R'--N=C=N--R'), where R and R' are optionally different alkyl groups, such as 1-cyclohexyl-3-(2-morpholinyl-(4-ethyl) carbodiimide or 1-ethyl-3-(4-azonia-4,4-dimethylpentyl) carbodiimide. In addition, aspartyl and glutamyl residues are converted to asparaginyl and glutaminyl residues by reaction with ammonium ions.
Дериватизация с помощью бифункциональных агентов подходит для сшивания антител с водонерастворимой вспомогательной матрицей или поверхностью для применения во множестве способов помимо способов, описанных ниже. Широко применяемые сшивающие агенты включают, например, 1,1-бис(диазоацетил)-2-фенилэтан, глутаральдегид, N-гидроксисукцинимидные эфиры, например, эфиры 4-азидосалициловой кислоты, гомобифункциональные имидоэфиры, включая дисукцинимидильные эфиры, такие как 3,3'-дитиобис(сукцинимидилпропионат), и бифункциональные малеимиды, такие как бис-N-малеимидо-1,8-окстан. Дериватизирующие агенты, такие как метил-3-[(п-азидофенил)дитио]пропиоимидат, образуют фотоактивируемые интермедиаты, которые могут образовывать поперечные связи в присутствии света. В качестве альтернативы, реакционноспособные водонерастворимые матрицы, такие как бромциан-активированные углеводы и реакционноспособные субстраты, описанные в патентах США 3969287; 3691016; 4195128; 4247642; 4229537 и 4330440, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки, применяют для иммобилизации белков.Derivatization with bifunctional agents is useful for crosslinking antibodies to a water-insoluble support matrix or surface for use in a variety of methods in addition to those described below. Commonly used crosslinking agents include, for example, 1,1-bis(diazoacetyl)-2-phenylethane, glutaraldehyde, N-hydroxysuccinimide esters such as 4-azidosalicylic acid esters, homobifunctional imidoesters including disuccinimidyl esters such as 3,3'-dithiobis(succinimidyl propionate), and bifunctional maleimides such as bis-N-maleimido-1,8-octane. Derivatizing agents such as methyl 3-[(p-azidophenyl)dithio]propioimidate form photoactivatable intermediates that can form crosslinks in the presence of light. Alternatively, reactive water-insoluble matrices such as cyanogen bromide-activated carbohydrates and reactive substrates described in U.S. Patents 3,969,287; 3,691,016; 4,195,128; 4,247,642; 4,229,537 and 4,330,440, all of which are incorporated herein by reference in their entireties, are used to immobilize proteins.
Глутаминильные и аспарагинильные остатки многократно дезамидируют с образованием соответствующих глутамильных и аспартильных остатков соответственно. В качестве альтернативы, данные остатки дезамидируют в умеренно кислой среде. Любая форма указанных остатков входит в объем настоящего изобретения. Другие модификации включают гидроксилирование пролина и лизина, фосфорилирование гидроксильных групп серильных или треонильных остатков, метилирование α-аминогрупп боковых цепей лизина, аргинина и гистидина (T. E. Creighton, Proteins: Structure and Molecular Properties, W. H. Freeman & Co., San Francisco, pp. 79-86 [1983], полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки), ацетилирование N-терминального амина и амидирование любой С-терминальной карбоксильной группы.Glutaminyl and asparaginyl residues are repeatedly deamidated to form the corresponding glutamyl and aspartyl residues, respectively. Alternatively, these residues are deamidated in a moderately acidic medium. Any form of these residues is within the scope of the present invention. Other modifications include hydroxylation of proline and lysine, phosphorylation of the hydroxyl groups of seryl or threonyl residues, methylation of the α-amino groups of the side chains of lysine, arginine, and histidine (T. E. Creighton, Proteins: Structure and Molecular Properties, W. H. Freeman & Co., San Francisco, pp. 79-86 [1983], incorporated herein by reference in its entirety), acetylation of the N-terminal amine, and amidation of any C-terminal carboxyl group.
ГликозилированиеGlycosylation
Другой вид ковалентной модификации представляет собой гликозилирование. В другом варианте реализации варианты IgG, указанные в настоящем описании, могут быть модифицированы и в результате содержать одну или несколько созданных гликоформ. В настоящем описании термин «созданная гликоформа» означает углеводную композицию, ковалентно присоединенную к IgG, при этом указанная углеводная композиция химически отличается от композиции исходного IgG. Созданные гликоформы могут подходить для решения множества задач, включая без ограничения усиление или ослабление эффекторной функции. Созданные гликоформы могут быть получены множеством способов, известных в данной области техники (Umaña et al., 1999, Nat Biotechnol 17: 176-180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74: 288-294; Shields et al., 2002, J Biol Chem 277: 26733-26740; Shinkawa et al., 2003, J Biol Chem 278: 3466-3473; US 6602684; USSN 10/277370; USSN 10/113929; PCT WO 00/61739A1; PCT WO 01/29246A1; PCT WO 02/31140A1; PCT WO 02/30954A1, все полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки; (технология Potelligent® [Biowa, Inc., Princeton, NJ]; инженерная технология гликозилирования GlycoMAb® [Glycart Biotechnology AG, Zürich, Switzerland]). Многие из данных технологий основаны на контроле уровня фукозилированных и/или делящихся олигосахаридов, ковалентно присоединенных к области Fc, например, путем экспрессии IgG в различных организмах или линиях клеток, созданных или иначе полученных (например, клетки CHO Lec-13 или клетки YB2/0 гибридомы крысы), путем регуляции ферментов, включенных в путь гликозилирования (например, FUT8 [α1,6-фукозилтрансферазы] и/или β1-4-N-ацетилглюкозаминилтрансферазы III [GnTIII]), или путем модификации углевода (углеводов) после экспрессии IgG. Термин «созданная гликоформа», как правило, относится к другому углеводу или олигосахариду; таким образом, вариант IgG, например, антитело или гибрид Fc, может содержать созданную гликоформу. В качестве альтернативы, термин «созданная гликоформа» может относиться к варианту IgG, содержащему другой углевод или олигосахарид. Как известно в данной области техники, паттерны гликозилирования могут зависеть как от последовательности белка (например, присутствия или отсутствия конкретных аминокислотных остатков гликозилирования, указанных ниже), так и от клетки-хозяина или организма, в котором образуется белок. Конкретные системы экспрессии указаны ниже.Another type of covalent modification is glycosylation. In another embodiment, the IgG variants described herein may be modified to comprise one or more engineered glycoforms. As used herein, the term "engineered glycoform" refers to a carbohydrate composition covalently attached to an IgG, wherein the carbohydrate composition is chemically different from the composition of the original IgG. Engineered glycoforms may be useful for a variety of purposes, including, but not limited to, enhancing or reducing effector function. The engineered glycoforms can be prepared by a variety of methods known in the art (Umaña et al., 1999, Nat Biotechnol 17: 176-180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74: 288-294; Shields et al., 2002, J Biol Chem 277: 26733-26740; Shinkawa et al., 2003, J Biol Chem 278: 3466-3473; US 6,602,684; USSN 10/277,370; USSN 10/113,929; PCT WO 00/61739A1; PCT WO 01/29246A1; PCT WO 02/31140A1; PCT WO 02/30954A1, all of which are incorporated herein by reference in their entireties; (Potelligent® technology [Biowa, Inc., Princeton, NJ]; GlycoMAb® glycosylation engineering technology [Glycart Biotechnology AG, Zurich, Switzerland]). Many of these technologies are based on the control of the level of fucosylated and/or fissile oligosaccharides covalently attached to the Fc region, such as by expressing IgG in various organisms or cell lines engineered or otherwise obtained (e.g., CHO Lec-13 cells or rat YB2/0 hybridoma cells), by regulating enzymes involved in the glycosylation pathway (e.g., FUT8 [α1,6-fucosyltransferase] and/or β1-4-N-acetylglucosaminyltransferase III [GnTIII]), or by modifying the carbohydrate(s) after expression of the IgG. The term "engineered glycoform" generally refers to another carbohydrate or oligosaccharide; thus, an IgG variant, such as an antibody or Fc hybrid, may comprise an engineered glycoform. Alternatively, the term "engineered glycoform" may refer to an IgG variant comprising another carbohydrate or oligosaccharide. As is known in the art, glycosylation patterns may depend on both the protein sequence (e.g., the presence or absence of particular glycosylation amino acid residues, as noted below) and the host cell or organism in which the protein is produced. Specific expression systems are noted below.
Гликозилирование пептидов, как правило, является либо N-связанным, либо O-связанным. N-связанное относится к присоединению углеводного фрагмента к боковой цепи остатка аспарагина. Трипептидные последовательности аспарагин-X-серин и аспарагин-X-треонин, где X представляет собой любую аминокислоту за исключением пролина, представляют собой последовательности узнавания ферментативного присоединения углеводного фрагмента к боковой цепи аспарагина. Таким образом, присутствие любой из данных трипептидных последовательностей в полипептиде создает возможный центр гликозилирования. О-связанное гликозилирование относится к присоединению одного из сахаров, N-ацетилгалактозамина, галактозы или ксилозы, к гидроксиаминокислоте, наиболее часто серину или треонину, хотя 5-гидроксипролин или 5-гидроксилизин также могут быть использованы.Glycosylation of peptides is typically either N-linked or O-linked. N-linked refers to the attachment of a carbohydrate moiety to the side chain of an asparagine residue. The tripeptide sequences asparagine-X-serine and asparagine-X-threonine, where X is any amino acid except proline, are the recognition sequences for the enzymatic attachment of a carbohydrate moiety to the asparagine side chain. Thus, the presence of either of these tripeptide sequences in a polypeptide creates a potential glycosylation site. O-linked glycosylation refers to the attachment of one of the sugars, N-acetylgalactosamine, galactose, or xylose, to a hydroxyamino acid, most commonly serine or threonine, although 5-hydroxyproline or 5-hydroxylysine may also be used.
Добавление центров гликозилирования к антителу удобным способом осуществляют путем изменения аминокислотной последовательности, таким образом чтобы она содержала одну или несколько вышеописанных трипептидных последовательностей (для N-связанных центров гликозилирования). Указанное изменение также может быть осуществлено путем добавления или замены одного или нескольких остатков серина или треонина к исходной последовательности (для О-связанных центров гликозилирования). Для удобства аминокислотную последовательность антитела предпочтительно изменяют посредством изменений на уровне ДНК, в частности путем мутации ДНК, кодирующей целевой полипептид, в предварительно выбранных основаниях, таким образом чтобы образовывались кодоны, которые будут транслироваться в необходимые аминокислоты. The addition of glycosylation sites to the antibody is conveniently accomplished by altering the amino acid sequence so that it contains one or more of the above-described tripeptide sequences (for N-linked glycosylation sites). Said alteration can also be accomplished by adding or replacing one or more serine or threonine residues to the original sequence (for O-linked glycosylation sites). For convenience, the amino acid sequence of the antibody is preferably altered by changes at the DNA level, in particular by mutating the DNA encoding the target polypeptide at preselected bases so that codons are formed that will translate into the desired amino acids.
Другой способ увеличения числа углеводных фрагментов антитела представляет собой химическое или ферментативное соединение гликозидов с белком. Данные процедуры обладают преимуществом в том, что они не требуют образования белка в клетке-хозяине, которая способна к гликозилированию в отношении N- и О-свяанного гликозилирования. В зависимости от используемого способа соединения, сахар (сахара) может быть присоединен к (a) аргинину и гистидину, (b) свободным карбоксильным группам, (c) свободным сульфгидрильным группам, таким как группы цистеина, (d) свободным гидроксильным группам, таким как группы серина, треонина или гидроксипролина, (e) ароматическим остаткам, таким как остатки фенилаланина, тирозина или триптофана, или (f) амидной группе глутамина. Указанные способы описаны в WO 87/05330 и в Aplin and Wriston, 1981, CRC Crit. Rev. Biochem., pp. 259-306, оба из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.Another method for increasing the number of carbohydrate moieties of an antibody is the chemical or enzymatic coupling of glycosides to the protein. These procedures have the advantage that they do not require the formation of the protein in a host cell that is capable of glycosylation with respect to N- and O-linked glycosylation. Depending on the coupling method used, the sugar(s) can be attached to (a) arginine and histidine, (b) free carboxyl groups, (c) free sulfhydryl groups such as those of cysteine, (d) free hydroxyl groups such as those of serine, threonine, or hydroxyproline, (e) aromatic residues such as those of phenylalanine, tyrosine, or tryptophan, or (f) the amide group of glutamine. Said methods are described in WO 87/05330 and in Aplin and Wriston, 1981, CRC Crit. Rev. Biochem., pp. 259-306, both of which are incorporated herein by reference in their entirety.
Удаление углеводных фрагментов, присутствующих в исходном антителе, может быть осуществлено химически или ферментативно. Для химического дегликозилирования необходимо подвергать белок воздействию соединения, трифторметансульфоновой кислоты или эквивалентного соединения. Данное воздействие приводит к распаду большинства или всех сахаров за исключением связывающего сахара (N-ацетилглюкозамина или N-ацетилгалактозамина), в то время как полипептид остается нетронутым. Химическое дегликозилирование описано Hakimuddin et al., 1987, Arch. Biochem. Biophys. 259:52 и Edge et al., 1981, Anal. Biochem. 118:131, оба из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Ферментативное расщепление углеводных фрагментов в полипептидах может быть осуществлено путем использования множества эндо- и экзогликозидаз, как описано Thotakura et al., 1987, Meth. Enzymol. 138: 350, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки. Гликозилирование в возможных центрах гликозилирования может быть предотвращено путем использования соединения, туникамицина, как описано Duskin et al., 1982, J. Biol. Chem. 257: 3105, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки. Туникамицин блокирует образование белок-N-гликозидных связей.Removal of carbohydrate moieties present in the parent antibody can be accomplished chemically or enzymatically. Chemical deglycosylation requires exposure of the protein to the compound trifluoromethanesulfonic acid or an equivalent compound. This exposure results in the degradation of most or all of the sugars except the linking sugar (N-acetyl glucosamine or N-acetyl galactosamine), while the polypeptide remains intact. Chemical deglycosylation is described by Hakimuddin et al., 1987, Arch. Biochem. Biophys. 259:52 and Edge et al., 1981, Anal. Biochem. 118:131, both of which are incorporated herein by reference in their entireties. Enzymatic cleavage of carbohydrate moieties in polypeptides can be accomplished using a variety of endo- and exoglycosidases, as described by Thotakura et al., 1987, Meth. Enzymol. 138:350, which is incorporated herein by reference in its entirety. Glycosylation at potential glycosylation sites can be prevented by using the compound, tunicamycin, as described by Duskin et al., 1982, J. Biol. Chem. 257:3105, which is incorporated herein by reference in its entirety. Tunicamycin blocks the formation of protein-N-glycosidic bonds.
Другой вид ковалентной модификации антитела включает связывание антитела с различными небелковыми полимерами, включая без ограничения различные полиолы, такие как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль или полиоксиалкилены, способом, описанным, например, в 2005-2006 Каталоге PEG Nektar Therapeutics (доступном на web-сайте Nektar), патентах США 4640835; 4496689; 4301144; 4670417; 4791192 или 4179337, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Кроме того, как известно в данной области техники, замещения аминокислот могут быть осуществлены в различных положениях в пределах антитела для облегчения добавления полимеров, таких как PEG. См., например, Публикацию США 2005/0114037A1, которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки.Another type of covalent modification of an antibody involves linking the antibody to various non-proteinaceous polymers, including but not limited to various polyols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, or polyoxyalkylenes, in a manner described, for example, in the 2005-2006 Nektar Therapeutics PEG Catalog (available on the Nektar website), U.S. Patents 4,640,835; 4,496,689; 4,301,144; 4,670,417; 4,791,192, or 4,179,337, all of which are incorporated herein by reference in their entireties. Additionally, as is known in the art, amino acid substitutions can be made at various positions within the antibody to facilitate the addition of polymers such as PEG. See, for example, U.S. Publication No. 2005/0114037A1, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Меченые антителаLabeled antibodies
В некоторых вариантах реализации ковалентная модификация антител согласно настоящему изобретению включает добавление одной или нескольких меток. В некоторых случаях они рассматриваются как гибриды антител. Термин «группа для мечения» означает любую обнаруживаемую метку. В некоторых вариантах реализации группу для мечения соединяют с антителом посредством спейсерных групп различной длины с уменьшением возможного стерического несоответствия. Различные способы мечения белков известны в данной области техники и они могут быть использованы при осуществлении настоящего изобретения.In some embodiments, covalent modification of the antibodies of the present invention includes the addition of one or more labels. In some cases, these are considered hybrids of antibodies. The term "labeling group" means any detectable label. In some embodiments, the labeling group is attached to the antibody via spacer groups of varying lengths to reduce potential steric hindrance. Various methods for labeling proteins are known in the art and can be used in the practice of the present invention.
В целом, метки относятся к множеству классов в зависимости от анализа, в котором они должны быть обнаружены: a) изотопные метки, которые могут представлять собой радиоактивные или тяжелые изотопы; b) магнитные метки (например, магнитные частицы); c) редокс-активные фрагменты; d) оптические красители; ферментные группы (например, пероксидаза хрена, β-галактозидаза, люцифераза, щелочная фосфатаза); e) биотинилированные группы; и f) заранее определенные полипептидные эпитопы, распознаваемые вторичным репортером (например, парные последовательности лейциновой «молнии», центры связывания для вторичных антител, домены связывания с металлом, эпитопные метки и т.д.). В некоторых вариантах реализации группу для мечения соединяют с антителом посредством спейсерных групп различной длины с уменьшением возможного стерического несоответствия. Различные способы мечения белков известны в данной области техники, и они могут быть использованы при осуществлении настоящего изобретения.In general, labels fall into a variety of classes depending on the assay in which they are to be detected: a) isotopic labels, which may be radioactive or heavy isotopes; b) magnetic labels (e.g., magnetic particles); c) redox active moieties; d) optical dyes; enzymatic groups (e.g., horseradish peroxidase, β-galactosidase, luciferase, alkaline phosphatase); e) biotinylated groups; and f) predetermined polypeptide epitopes recognized by a secondary reporter (e.g., leucine zipper paired sequences, binding sites for secondary antibodies, metal binding domains, epitope tags, etc.). In some embodiments, the labeling group is linked to the antibody via spacer groups of varying lengths to reduce potential steric hindrance. Various methods for labeling proteins are known in the art and may be used in the practice of the present invention.
Специфические метки включают оптические красители, включая без ограничения хромофоры, фосфоры и флуорофоры, при этом последние являются специфическими во многих случаях. Флуорофоры могут представлять собой либо флуоресцирующие агенты, представляющие «небольшие молекулы», либо белковые флуоресцирующие агенты.Specific labels include optical dyes including, but not limited to, chromophores, phosphors, and fluorophores, the latter being specific in many cases. Fluorophores may be either "small molecule" fluorescent agents or protein fluorescent agents.
Термин «флуоресцентная метка» означает любую молекулу, которая может быть обнаружена посредством присущих ей флуоресцентных свойств. Подходящие флуоресцентные метки включают без ограничения флуоресцеин, родамин, тетраметилродамин, эозин, эритрозин, кумарин, метилкумарины, пирен, малахитовый зелёный, стильбен, Люцифер желтый, Cascade Blue, Техасский красный, IAEDANS, EDANS, BODIPY FL, LC Red 640, Cy 5, Cy 5.5, LC Red 705, Oregon green, красители Alexa-Fluor (Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680), Cascade Blue, Cascade Yellow и R-фикоэритрин (PE) (Molecular Probes, Eugene, OR), FITC, Родамин и Техасский красный (Pierce, Rockford, IL), Cy5, Cy5.5, Cy7 (Amersham Life Science, Pittsburgh, PA). Подходящие оптические красители, включая флуорофоры, описаны в Molecular Probes Handbook Richard P. Haugland, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки.The term "fluorescent label" refers to any molecule that can be detected by its inherent fluorescent properties. Suitable fluorescent labels include, but are not limited to, fluorescein, rhodamine, tetramethylrhodamine, eosin, erythrosine, coumarin, methylcoumarins, pyrene, malachite green, stilbene, Lucifer yellow, Cascade Blue, Texas red, IAEDANS, EDANS, BODIPY FL, LC Red 640, Cy 5, Cy 5.5, LC Red 705, Oregon green, Alexa-Fluor dyes (Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680), Cascade Blue, Cascade Yellow, and R-phycoerythrin (PE) (Molecular Probes, Eugene, OR). FITC, Rhodamine, and Texas Red (Pierce, Rockford, IL), Cy5, Cy5.5, Cy7 (Amersham Life Science, Pittsburgh, PA). Suitable optical dyes, including fluorophores, are described in Molecular Probes Handbook by Richard P. Haugland, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Подходящие белковые флуоресцентные метки также включают без ограничения зеленый флуоресцентный белок, включая разновидности зеленого флуоресцентного белка Renilla, Ptilosarcus или Aequorea (Chalfie et al., 1994, Science 263: 802-805), EGFP (Clontech Laboratories, Inc., номер доступа в Genbank U55762), синий флуоресцентный белок (BFP, Quantum Biotechnologies, Inc. 1801 de Maisonneuve Blvd. West, 8th Floor, Montreal, Quebec, Canada H3H 1J9; Stauber, 1998, Biotechniques 24: 462-471; Heim et al., 1996, Curr. Biol. 6: 178-182), «усиленный» желтый флуоресцентный белок (EYFP, Clontech Laboratories, Inc.), люциферазу (Ichiki et al., 1993, J. Immunol. 150: 5408-5417), β-галактозидазу (Nolan et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85: 2603-2607) и Renilla (WO92/15673, WO95/07463, WO98/14605, WO98/26277, WO99/49019, Патенты США 5292658, 5418155, 5683888, 5741668, 5777079, 5804387, 5874304, 5876995, 5925558). Все вышеуказанные источники в данном абзаце явным образом включены в настоящее описание посредством ссылки.Suitable protein fluorescent labels also include, but are not limited to, green fluorescent protein, including the Renilla, Ptilosarcus, or Aequorea varieties of green fluorescent protein (Chalfie et al., 1994, Science 263: 802-805), EGFP (Clontech Laboratories, Inc., Genbank accession number U55762), blue fluorescent protein (BFP, Quantum Biotechnologies, Inc. 1801 de Maisonneuve Blvd. West, 8th Floor, Montreal, Quebec, Canada H3H 1J9; Stauber, 1998, Biotechniques 24: 462-471; Heim et al., 1996, Curr. Biol. 6: 178-182), “enhanced” yellow fluorescent protein (EYFP, Clontech Laboratories, Inc.), luciferase (Ichiki et al., 1993, J. Immunol. 150: 5408-5417), β-galactosidase (Nolan et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85: 2603-2607) and Renilla (WO92/15673, WO95/07463, WO98/14605, WO98/26277, WO99/49019, U.S. Patents 5,292,658, 5,418,155, 5,683,888, 5,741,668, 5,777,079, 5,804,387, 5,874,304, 5,876,995, 5925558). All of the above references in this paragraph are expressly incorporated into this description by reference.
Варианты IgGIgG variants
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения предложены вариантные белки IgG. Варианты IgG по меньшей мере включают фрагмент антитела, содержащий область CH2-CH3 тяжелой цепи. Кроме того, подходящие варианты IgG включают домены Fc (например, включая низшую шарнирную область), а также варианты IgG, содержащие константную область тяжелой цепи (CH1-шарнир-CH2-CH3), также являющиеся подходящими согласно настоящему изобретению, все из которых могут быть слиты с «партнерами» по слиянию.In one embodiment, the present invention provides variant IgG proteins. The IgG variants at least comprise an antibody fragment comprising a CH2-CH3 region of a heavy chain. In addition, suitable IgG variants include Fc domains (e.g., including a lower hinge region), as well as IgG variants comprising a heavy chain constant region (CH1-hinge-CH2-CH3), which are also suitable according to the present invention, all of which can be fused to fusion partners.
Вариант IgG содержит одну или несколько модификаций аминокислот по сравнению с исходным полипептидом IgG, в некоторых случаях по сравнению с IgG дикого типа. Вариант IgG может обладать одним или несколькими оптимизированными свойствами. Вариант IgG отличается по своей аминокислотной последовательности от исходного IgG наличием по меньшей мере одной модификации аминокислот. Таким образом, варианты IgG содержат по меньшей мере одну модификацию аминокислот по сравнению с исходным IgG. В качестве альтернативы, варианты IgG могут содержать несколько модификаций аминокислот по сравнению с исходным IgG, например, от примерно одной до пятидесяти модификаций аминокислот, предпочтительно от примерно одной до десяти модификаций аминокислот и наиболее предпочтительно от примерно одной до примерно пяти модификаций аминокислот по сравнению с исходным IgG.The IgG variant comprises one or more amino acid modifications compared to the parent IgG polypeptide, in some cases compared to wild-type IgG. The IgG variant may have one or more optimized properties. The IgG variant differs in its amino acid sequence from the parent IgG by having at least one amino acid modification. Thus, the IgG variants comprise at least one amino acid modification compared to the parent IgG. Alternatively, the IgG variants may comprise several amino acid modifications compared to the parent IgG, such as from about one to fifty amino acid modifications, preferably from about one to ten amino acid modifications, and most preferably from about one to about five amino acid modifications compared to the parent IgG.
Таким образом, последовательности вариантов IgG и последовательности исходного полипептида Fc по существу являются гомологичными. Например, вариантные последовательности варианта Fc в настоящем описании будут обладать примерно 80% гомологии с вариантной последовательностью исходного IgG, предпочтительно по меньшей мере примерно 90% гомологии и наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 95% гомологии. Модификации могут быть получены методами генной инженерии с использованием молекулярной биологии или могут быть получены ферментативно или химически.Thus, the IgG variant sequences and the parent Fc polypeptide sequences are substantially homologous. For example, the variant sequences of the Fc variant herein will have about 80% homology with the variant sequence of the parent IgG, preferably at least about 90% homology, and most preferably at least about 95% homology. The modifications can be genetically engineered using molecular biology, or can be enzymatically or chemically produced.
Антигены-мишени для антителAntigens as targets for antibodies
В действительности, на любой антиген можно прицельно воздействовать вариантами IgG, включая без ограничении белки, субъединицы, домены, мотивы и/или эпитопы, относящиеся к следующему перечню антигенов-мишеней, который включает как растворимые факторы, такие как цитокины, так и мембраносвязанные факторы, включая трансмембранные рецепторы: 17-IA, 4-1BB, 4Dc, 6-кето-PGF1a, 8-изо-PGF2a, 8-оксо-dG, Аденозиновый рецептор A1, A33, ACE, ACE-2, Активин, Активин A, Активин AB, Активин B, Активин C, Активин RIA, Активин RIA ALK-2, Активин RIB ALK-4, Активин RIIA, Активин RIIB, ADAM, ADAM10, ADAM12, ADAM15, ADAM17/TACE, ADAM8, ADAM9, ADAMTS, ADAMTS4, ADAMTS5, Addressins, aFGF, ALCAM, ALK, ALK-1, ALK-7, альфа-1-антитрипсин, альфа-V/бета-1 антагонист, ANG, Ang, APAF-1, APE, APJ, APP, APRIL, AR, ARC, ART, Артемин, анти-Id, ASPARTIC, предсердный натрийуретический фактор, интегрин av/b3, Axl, b2M, B7-1, B7-2, B7-H, стимулятор B-лимфоцитов (BlyS), BACE, BACE-1, Bad, BAFF, BAFF-R, Bag-1, BAK, Bax, BCA-1, BCAM, Bcl, BCMA, BDNF, b-ECGF, bFGF, BID, Bik, BIM, BLC, BL-CAM, BLK, BMP, BMP-2 BMP-2a, остеогенин BMP-3, BMP-4 BMP-2b, BMP-5, BMP-6 Vgr-1, BMP-7 (OP-1), BMP-8 (BMP-8a, OP-2), BMPR, BMPR-IA (ALK-3), BMPR-IB (ALK-6), BRK-2, RPK-1, BMPR-II (BRK-3), BMPs, b-NGF, BOK, Бомбезин, нейтрофический фактор костей, BPDE, BPDE-ДНК, BTC, комплементарный фактор 3 (C3), C3a, C4, C5, C5a, C10, CA125, CAD-8, Кальцитонин, цАМФ, карциноэмбриональный антиген (CEA), карциномный антиген, Катепсин A, Катепсин B, Катепсин C/DPPI, Катепсин D, Катепсин E, Катепсин H, Катепсин L, Катепсин O, Катепсин S, Катепсин V, Катепсин X/Z/P, CBL, CCI, CCK2, CCL, CCL1, CCL11, CCL12, CCL13, CCL14, CCL15, CCL16, CCL17, CCL18, CCL19, CCL2, CCL20, CCL21, CCL22, CCL23, CCL24, CCL25, CCL26, CCL27, CCL28, CCL3, CCL4, CCL5, CCL6, CCL7, CCL8, CCL9/10, CCR, CCR1, CCR10, CCR10, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CCR6, CCR7, CCR8, CCR9, CD1, CD2, CD3, CD3E, CD4, CD5, CD6, CD7, CD8, CD10, CD11a, CD11b, CD11c, CD13, CD14, CD15, CD16, CD18, CD19, CD20, CD21, CD22, CD23, CD25, CD27L, CD28, CD29, CD30, CD30L, CD32, CD33 (белки p67), CD34, CD38, CD40, CD40L, CD44, CD45, CD46, CD49a, CD52, CD54, CD55, CD56, CD61, CD64, CD66e, CD74, CD80 (B7-1), CD89, CD95, CD123, CD137, CD138, CD140a, CD146, CD147, CD148, CD152, CD164, CEACAM5, CFTR, цГМФ, CINC, ботулинический токсин клостридии (Clostridium botulinum), токсин энтеритной клостридии (Clostridium perfringens), CKb8-1, CLC, CMV, CMV UL, CNTF, CNTN-1, COX, C-Ret, CRG-2, CT-1, CTACK, CTGF, CTLA-4, CX3CL1, CX3CR1, CXCL, CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL12, CXCL13, CXCL14, CXCL15, CXCL16, CXCR, CXCR1, CXCR2, CXCR3, CXCR4, CXCR5, CXCR6, опухолеассоциированный антиген цитокератина, DAN, DCC, DcR3, DC-SIGN, фактор ускорения распада, des(1-3)-IGF-I (IGF-1 головного мозга), Dhh, дигоксин, DNAM-1, ДНКаза, Dpp, DPPIV/CD26, Dtk, ECAD, EDA, EDA-A1, EDA-A2, EDAR, EGF, EGFR (ErbB-1), EMA, EMMPRIN, ENA, эндотелиновый рецептор, Энкефалиназа, eNOS, Eot, эотаксин1, EpCAM, Эфрин B2/ EphB4, EPO, ERCC, Е-селектин, ET-1, Фактор IIa, Фактор VII, Фактор VIIIc, Фактор IX, белок-активатор фибробластов (FAP), Fas, FcR1, FEN-1, Ферритин, FGF, FGF-19, FGF-2, FGF3, FGF-8, FGFR, FGFR-3, Фибрин, FL, FLIP, Flt-3, Flt-4, фолликулостимулирующий гормон, Фракталкин, FZD1, FZD2, FZD3, FZD4, FZD5, FZD6, FZD7, FZD8, FZD9, FZD10, G250, Gas 6, GCP-2, GCSF, GD2, GD3, GDF, GDF-1, GDF-3 (Vgr-2), GDF-5 (BMP-14, CDMP-1), GDF-6 (BMP-13, CDMP-2), GDF-7 (BMP-12, CDMP-3), GDF-8 (Миостатин), GDF-9, GDF-15 (MIC-1), GDNF, GDNF, GFAP, GFRa-1, GFR-альфа1, GFR- альфа2, GFR- альфа3, GITR, Глюкагон, Глют 4, гликопротеин IIb/IIIa (GP IIb/IIIa), GM-CSF, gp130, gp72, GRO, фактор, высвобождающий гормон роста, Гаптен (NP-cap или NIP-cap), HB-EGF, HCC, гликопротеин gB оболочки HCMV, гликопротеин gH оболочки HCMV, HCMV UL, гемопоэтический фактор роста (HGF), Hep B gp120, гепараназа, Her2, Her2/neu (ErbB-2), Her3 (ErbB-3), Her4 (ErbB-4), гликопротеин gB вируса простого герпеса (HSV), гликопротеин gD HSV, HGFA, высокомолекулярный меланома-ассоциированный антиген (HMW-MAA), HIV gp120, V3 петля gp 120 HIV IIIB, HLA, HLA-DR, HM1.24, HMFG PEM, HRG, Hrk, кардиальный миозин человека, цитомегаловирус человека (HCMV), гормон роста человека (HGH), HVEM, I-309, IAP, ICAM, ICAM-1, ICAM-3, ICE, ICOS, IFNg, Ig, рецептор IgA, IgE, IGF, связывающие белки IGF, IGF-1R, IGFBP, IGF-I, IGF-II, IL, IL-1, IL-1R, IL-2, IL-2R, IL-4, IL-4R, IL-5, IL-5R, IL-6, IL-6R, IL-8, IL-9, IL-10, IL-12, IL-13, IL-15, IL-18, IL-18R, IL-23, интерферон (INF)-альфа, INF-бета, INF-гамма, Ингибин, iNOS, A-цепь инсулина, В-цепь инсулина, инсулиноподобный фактор роста 1, интегрин альфа2, интегрин альфа3, интегрин альфа4, интегрин альфа4/бета, интегрин альфа4/бета7, интегрин альфа5 (альфаV), интегрин альфа5/бета1, интегрин альфа5/бета3, интегрин альфа6, интегрин бета1, интегрин бета2, интерферон гамма, IP-10, I-TAC, JE, Калликреин 2, Калликреин 5, Калликреин 6, Калликреин 11, Калликреин 12, Калликреин 14, Калликреин 15, Калликреин L1, Калликреин L2, Калликреин L3, Калликреин L4, KC, KDR, кератиноцитарный фактор роста (KGF), ламинин 5, LAMP, LAP, LAP (TGF- 1), Латентный TGF-1, Латентный TGF-1 bp1, LBP, LDGF, LECT2, Lefty, антиген Льюиса-Y, родственный антиген Льюиса-Y, LFA-1, LFA-3, Lfo, LIF, LIGHT, липопротеины, LIX, LKN, Lptn, L-Селектин, LT-a, LT-b, LTB4, LTBP-1, сурфактант лёгких, лютеинизирующий гормон, рецептор лимфотоксина-бета, Mac-1, MAdCAM, MAG, MAP2, MARC, MCAM, MCAM, MCK-2, MCP, M-CSF, MDC, Mer, металлопротеазы, рецептор MGDF, MGMT, MHC (HLA-DR), MIF, MIG, MIP, MIP-1-альфа, MK, MMAC1, MMP, MMP-1, MMP-10, MMP-11, MMP-12, MMP-13, MMP-14, MMP-15, MMP-2, MMP-24, MMP-3, MMP-7, MMP-8, MMP-9, MPIF, Mpo, MSK, MSP, муцин (Muc1), MUC18, ингибирующее вещество Мюллера, Mug, MuSK, NAIP, NAP, NCAD, N-Кадгерин, NCA 90, NCAM, NCAM, Неприлизин, Нейротрофин-3,-4 или -6, Нейротурин, фактор роста нервов (NGF), NGFR, NGF-бета, nNOS, NO, NOS, Npn, NRG-3, NT, NTN, OB, OGG1, OPG, OPN, OSM, OX40L, OX40R, p150, p95, PADPr, Паратиреоидный гормон, PARC, PARP, PBR, PBSF, PCAD, P-Кадгерин, PCNA, PDGF, PDGF, PDK-1, PECAM, PEM, PF4, PGE, PGF, PGI2, PGJ2, PIN, PLA2, плацентарная щелочная фосфатаза (PLAP), PlGF, PLP, PP14, Проинсулин, Прорелаксин, Белок C, PS, PSA, PSCA, простат-специфический мембранный антиген (PSMA), PTEN, PTHrp, Ptk, PTN, R51, RANK, RANKL, RANTES, RANTES, А-цепь Релаксина, В-цепь Релаксина, ренин, респираторно-синцитиальный вирус (RSV) F, RSV Fgp, Ret, Ревматоидные факторы, RLIP76, RPA2, RSK, S100, SCF/KL, SDF-1, СЕРИН, Сывороточный альбумин, sFRP-3, Shh, SIGIRR, SK-1, SLAM, SLPI, SMAC, SMDF, SMOH, SOD, SPARC, Stat, STEAP, STEAP-II, TACE, TACI, TAG-72 (опухоль-ассоциированный гликопротеин-72), TARC, TCA-3, рецепторы T-клеток (например, рецептор альфа/бета Т-клеток), TdT, TECK, TEM1, TEM5, TEM7, TEM8, TERT, тестикулярная PLAP-подобная щелочная фосфатаза, TfR, TGF, TGF-альфа, TGF-бета, полиспецифический TGF-бета, TGF-бета RI (ALK-5), TGF-бета RII, TGF-бета RIIb, TGF-бета RIII, TGF-бета, TGF-бета 2, TGF-бета3, TGF-бета4, TGF-бета5, Тромбин, Тимусный Ck-1, Тиреостимулирующий гормон, Tie, TIMP, TIQ, Тканевый фактор, TMEFF2, Tmpo, TMPRSS2, TNF, TNF-альфа, TNF-альфа бета, TNF-бета2, TNFc, TNF-RI, TNF-RII, TNFRSF10A (TRAIL R1 Apo-2, DR4), TNFRSF10B (TRAIL R2 DR5, KILLER, TRICK-2A, TRICK-B), TNFRSF10C (TRAIL R3 DcR1, LIT, TRID), TNFRSF10D (TRAIL R4 DcR2, TRUNDD), TNFRSF11A (RANK ODF R, TRANCE R), TNFRSF11B (OPG OCIF, TR1), TNFRSF12 (TWEAK R FN14), TNFRSF13B (TACI), TNFRSF13C (BAFF R), TNFRSF14 (HVEM ATAR, HveA, LIGHT R, TR2), TNFRSF16 (NGFR p75NTR), TNFRSF17 (BCMA), TNFRSF18 (GITR AITR), TNFRSF19 (TROY TAJ, TRADE), TNFRSF19L (RELT), TNFRSF1A (TNF RI CD120a, p55-60), TNFRSF1B (TNF RII CD120b, p75-80), TNFRSF26 (TNFRH3), TNFRSF3 (LTbR TNF RIII, TNFC R), TNFRSF4 (OX40 ACT35, TXGP1 R), TNFRSF5 (CD40 p50), TNFRSF6 (Fas Apo-1, APT1, CD95), TNFRSF6B (DcR3 M68, TR6), TNFRSF7 (CD27), TNFRSF8 (CD30), TNFRSF9 (4-1BB CD137, ILA), TNFRSF21 (DR6), TNFRSF22 (DcTRAIL R2 TNFRH2), TNFRST23 (DcTRAIL R1 TNFRH1), TNFRSF25 (DR3 Apo-3, LARD, TR-3, TRAMP, WSL-1), TNFSF10 (TRAIL Apo-2 Лиганд, TL2), TNFSF11 (TRANCE/RANK Лиганд ODF, OPG Лиганд), TNFSF12 (TWEAK Apo-3 Лиганд, DR3 Лиганд), TNFSF13 (APRIL TALL2), TNFSF13B (BAFF BLYS, TALL1, THANK, TNFSF20), TNFSF14 (LIGHT HVEM Лиганд, LTg), TNFSF15 (TL1A/VEGI), TNFSF18 (GITR Лиганд AITR Лиганд, TL6), TNFSF1A (TNF-a Conectin, DIF, TNFSF2), TNFSF1B (TNF-b LTa, TNFSF1), TNFSF3 (LTb TNFC, p33), TNFSF4 (OX40 Лиганд gp34, TXGP1), TNFSF5 (CD40 Лиганд CD154, gp39, HIGM1, IMD3, TRAP), TNFSF6 (Fas Лиганд Apo-1 Лиганд, APT1 Лиганд), TNFSF7 (CD27 Лиганд CD70), TNFSF8 (CD30 Лиганд CD153), TNFSF9 (4-1BB Лиганд CD137 Лиганд), TP-1, t-PA, Tpo, TRAIL, TRAIL R, TRAIL-R1, TRAIL-R2, TRANCE, рецептор трансферрина, TRF, Trk, TROP-2, TSG, TSLP, опухолеассоциированный антиген CA 125, опухолеассоциированный антиген, экспрессирующий родственный Льюс-Y углевод, TWEAK, TXB2, Ung, uPAR, uPAR-1, Урокиназа, VCAM, VCAM-1, VECAD, VE-Кадгерин, VE-кадгерин-2, VEFGR-1 (flt-1), VEGF, VEGFR, VEGFR-3 (flt-4), VEGI, VIM, Вирусные антигены, VLA, VLA-1, VLA-4, интегрин VNR, фактор фон Виллебранда, WIF-1, WNT1, WNT2, WNT2B/13, WNT3, WNT3A, WNT4, WNT5A, WNT5B, WNT6, WNT7A, WNT7B, WNT8A, WNT8B, WNT9A, WNT9A, WNT9B, WNT10A, WNT10B, WNT11, WNT16, XCL1, XCL2, XCR1, XCR1, XEDAR, XIAP, XPD и рецепторы гормонов и факторов роста.In fact, any antigen can be targeted by IgG variants, including but not limited to proteins, subunits, domains, motifs, and/or epitopes belonging to the following list of target antigens, which includes both soluble factors such as cytokines and membrane-bound factors including transmembrane receptors: 17-IA, 4-1BB, 4Dc, 6-keto-PGF1a, 8-iso-PGF2a, 8-oxo-dG, Adenosine Receptor A1, A33, ACE, ACE-2, Activin, Activin A, Activin AB, Activin B, Activin C, Activin RIA, Activin RIA ALK-2, Activin RIB ALK-4, Activin RIIA, Activin RIIB, ADAM, ADAM10, ADAM12, ADAM15, ADAM17/TACE, ADAM8, ADAM9, ADAMTS, ADAMTS4, ADAMTS5, Addressins, aFGF, ALCAM, ALK, ALK-1, ALK-7, alpha-1-antitrypsin, alpha-V/beta-1 antagonist, ANG, Ang, APAF-1, APE, APJ, APP, APRIL, AR, ARC, ART, Artemin, anti-Id, ASPARTIC, atrial natriuretic factor, integrin av/b3, Axl, b2M, B7-1, B7-2, B7-H, B-lymphocyte stimulator (BlyS), BACE, BACE-1, Bad, BAFF, BAFF-R, Bag-1, BAK, Bax, BCA-1, BCAM, Bcl, BCMA, BDNF, b-ECGF, bFGF, BID, Bik, BIM, BLC, BL-CAM, BLK, BMP, BMP-2 BMP-2a, osteogenin BMP-3, BMP-4 BMP-2b, BMP-5, BMP-6 Vgr-1, BMP-7 (OP-1), BMP-8 (BMP-8a, OP-2), BMPR, BMPR-IA (ALK-3), BMPR-IB (ALK-6), BRK-2, RPK-1, BMPR-II (BRK-3), BMPs, b-NGF, BOK, Bombesin, bone-derived neurotrophic factor, BPDE, BPDE-DNA, BTC, complementary factor 3 (C3), C3a, C4, C5, C5a, C10, CA125, CAD-8, Calcitonin, cAMP, carcinoembryonic antigen (CEA), carcinoma antigen, Cathepsin A, Cathepsin B, Cathepsin C/DPPI, Cathepsin D, Cathepsin E, Cathepsin H, Cathepsin L, Cathepsin O, Cathepsin S, Cathepsin V, Cathepsin X/Z/P, CBL, CCI, CCK2, CCL, CCL1, CCL11, CCL12, CCL13, CCL14, CCL15, CCL16, CCL17, CCL18, CCL19, CCL2, CCL20, CCL21, CCL22, CCL23, CCL24, CCL25, CCL26, CCL27, CCL28, CCL3, CCL4, CCL5, CCL6, CCL7, CCL8, CCL9/10, CCR, CCR1, CCR10, CCR10, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CCR6, CCR7, CCR8, CCR9, CD1, CD2, CD3, CD3E, CD4, CD5, CD6, CD7, CD8, CD10, CD11a, CD11b, CD11c, CD13, CD14, CD15, CD16, CD18, CD19, CD20, CD21, CD22, CD23, CD25, CD27L, CD28, CD29, CD30, CD30L, CD32, CD33 (p67 proteins), CD34, CD38, CD40, CD40L, CD44, CD45, CD46, CD49a, CD52, CD54, CD55, CD56, CD61, CD64, CD66e, CD74, CD80 (B7-1), CD89, CD95, CD123, CD137, CD138, CD140a, CD146, CD147, CD148, CD152, CD164, CEACAM5, CFTR, cGMP, CINC, Clostridium botulinum toxin, Clostridium perfringens toxin, CKb8-1, CLC, CMV, CMV UL, CNTF, CNTN-1, COX, C-Ret, CRG-2, CT-1, CTACK, CTGF, CTLA-4, CX3CL1, CX3CR1, CXCL, CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL4, CXCL5, CXCL6, CXCL7, CXCL8, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL12, CXCL13, CXCL14, CXCL15, CXCL16, CXCR, CXCR1, CXCR2, CXCR3, CXCR4, CXCR5, CXCR6, cytokeratin tumor-associated antigen, DAN, DCC, DcR3, DC-SIGN, decay-accelerating factor, des(1-3)-IGF-I (brain IGF-1), Dhh, digoxin, DNAM-1, DNase, Dpp, DPPIV/CD26, Dtk, ECAD, EDA, EDA-A1, EDA-A2, EDAR, EGF, EGFR (ErbB-1), EMA, EMMPRIN, ENA, endothelin receptor, Enkephalinase, eNOS, Eot, eotaxin1, EpCAM, Ephrin B2/EphB4, EPO, ERCC, E-selectin, ET-1, Factor IIa, Factor VII, Factor VIIIc, Factor IX, fibroblast activator protein (FAP), Fas, FcR1, FEN-1, Ferritin, FGF, FGF-19, FGF-2, FGF3, FGF-8, FGFR, FGFR-3, Fibrin, FL, FLIP, Flt-3, Flt-4, Follicle-stimulating hormone, Fractalkine, FZD1, FZD2, FZD3, FZD4, FZD5, FZD6, FZD7, FZD8, FZD9, FZD10, G250, Gas 6, GCP-2, GCSF, GD2, GD3, GDF, GDF-1, GDF-3 (Vgr-2), GDF-5 (BMP-14, CDMP-1), GDF-6 (BMP-13, CDMP-2), GDF-7 (BMP-12, CDMP-3), GDF-8 (Myostatin), GDF-9, GDF-15 (MIC-1), GDNF, GDNF, GFAP, GFRa-1, GFR-alpha1, GFR-alpha2, GFR-alpha3, GITR, Glucagon, Glut 4, glycoprotein IIb/IIIa (GP IIb/IIIa), GM-CSF, gp130, gp72, GRO, growth hormone-releasing factor, Hapten (NP-cap or NIP-cap), HB-EGF, HCC, HCMV envelope glycoprotein gB, HCMV envelope glycoprotein gH, HCMV UL, hematopoietic growth factor (HGF), Hep B gp120, heparanase, Her2, Her2/neu (ErbB-2), Her3 (ErbB-3), Her4 (ErbB-4), herpes simplex virus (HSV) glycoprotein gB, HSV glycoprotein gD, HGFA, high molecular weight melanoma-associated antigen (HMW-MAA), HIV gp120, V3 loop of gp 120 HIV IIIB, HLA, HLA-DR, HM1.24, HMFG PEM, HRG, Hrk, human cardiac myosin, human cytomegalovirus (HCMV), human growth hormone (HGH), HVEM, I-309, IAP, ICAM, ICAM-1, ICAM-3, ICE, ICOS, IFNg, Ig, IgA receptor, IgE, IGF, IGF binding proteins, IGF-1R, IGFBP, IGF-I, IGF-II, IL, IL-1, IL-1R, IL-2, IL-2R, IL-4, IL-4R, IL-5, IL-5R, IL-6, IL-6R, IL-8, IL-9, IL-10, IL-12, IL-13, IL-15, IL-18, IL-18R, IL-23, interferon (INF)-alpha, INF-beta, INF-gamma, Inhibin, iNOS, insulin A chain, insulin B chain, insulin-like growth factor 1, integrin alpha2, integrin alpha3, integrin alpha4, integrin alpha4/beta, integrin alpha4/beta7, integrin alpha5 (alphaV), integrin alpha5/beta1, integrin alpha5/beta3, integrin alpha6, integrin beta1, integrin beta2, interferon gamma, IP-10, I-TAC, JE, Kallikrein 2, Kallikrein 5, Kallikrein 6, Kallikrein 11, Kallikrein 12, Kallikrein 14, Kallikrein 15, Kallikrein L1, Kallikrein L2, Kallikrein L3, Kallikrein L4, KC, KDR, keratinocyte growth factor (KGF), laminin 5, LAMP, LAP, LAP (TGF-1), Latent TGF-1, Latent TGF-1 bp1, LBP, LDGF, LECT2, Lefty, Lewis antigen-Y, Lewis-related antigen-Y, LFA-1, LFA-3, Lfo, LIF, LIGHT, lipoproteins, LIX, LKN, Lptn, L-Selectin, LT-a, LT-b, LTB4, LTBP-1, lung surfactant, luteinizing hormone, lymphotoxin-beta receptor, Mac-1, MAdCAM, MAG, MAP2, MARC, MCAM, MCAM, MCK-2, MCP, M-CSF, MDC, Mer, metalloproteases, MGDF receptor, MGMT, MHC (HLA-DR), MIF, MIG, MIP, MIP-1-alpha, MK, MMAC1, MMP, MMP-1, MMP-10, MMP-11, MMP-12, MMP-13, MMP-14, MMP-15, MMP-2, MMP-24, MMP-3, MMP-7, MMP-8, MMP-9, MPIF, Mpo, MSK, MSP, mucin (Muc1), MUC18, Müllerian inhibitory substance, Mug, MuSK, NAIP, NAP, NCAD, N-Cadherin, NCA 90, NCAM, NCAM, Neprilysin, Neurotrophin-3,-4, or -6, Neuroturin, Nerve growth factor (NGF), NGFR, NGF-beta, nNOS, NO, NOS, Npn, NRG-3, NT, NTN, OB, OGG1, OPG, OPN, OSM, OX40L, OX40R, p150, p95, PADPr, Parathyroid hormone, PARC, PARP, PBR, PBSF, PCAD, P-Cadherin, PCNA, PDGF, PDGF, PDK-1, PECAM, PEM, PF4, PGE, PGF, PGI2, PGJ2, PIN, PLA2, Placental alkaline phosphatase (PLAP), PlGF, PLP, PP14, Proinsulin, Prorelaxin, Protein C, PS, PSA, PSCA, Prostate-specific membrane antigen (PSMA), PTEN, PTHrp, Ptk, PTN, R51, RANK, RANKL, RANTES, RANTES, Relaxin A-chain, Relaxin B-chain Relaxin, Renin, Respiratory Syncytial Virus (RSV) F, RSV Fgp, Ret, Rheumatoid Factors, RLIP76, RPA2, RSK, S100, SCF/KL, SDF-1, SERINE, Serum Albumin, sFRP-3, Shh, SIGIRR, SK-1, SLAM, SLPI, SMAC, SMDF, SMOH, SOD, SPARC, Stat, STEAP, STEAP-II, TACE, TACI, TAG-72 (tumor-associated glycoprotein-72), TARC, TCA-3, T-Cell Receptors (e.g., T-Cell Receptor Alpha/Beta), TdT, TECK, TEM1, TEM5, TEM7, TEM8, TERT, Testicular PLAP-like Alkaline Phosphatase, TfR, TGF, TGF-alpha, TGF-beta, polyspecific TGF-beta, TGF-beta RI (ALK-5), TGF-beta RII, TGF-beta RIIb, TGF-beta RIII, TGF-beta, TGF-beta 2, TGF-beta3, TGF-beta4, TGF-beta5, Thrombin, Thymus Ck-1, Thyroid-stimulating hormone, Tie, TIMP, TIQ, Tissue factor, TMEFF2, Tmpo, TMPRSS2, TNF, TNF-alpha, TNF-alpha beta, TNF-beta2, TNFc, TNF-RI, TNF-RII, TNFRSF10A (TRAIL R1 Apo-2, DR4), TNFRSF10B (TRAIL R2 DR5, KILLER, TRICK-2A, TRICK-B), TNFRSF10C (TRAIL R3 DcR1, LIT, TRID), TNFRSF10D (TRAIL R4 DcR2, TRUNDD), TNFRSF11A (RANK ODF R, TRANCE R), TNFRSF11B (OPG OCIF, TR1), TNFRSF12 (TWEAK R FN14), TNFRSF13B (TACI), TNFRSF13C (BAFF R), TNFRSF14 (HVEM ATAR, HveA, LIGHT R, TR2), TNFRSF16 (NGFR p75NTR), TNFRSF17 (BCMA), TNFRSF18 (GITR AITR), TNFRSF19 (TROY TAJ, TRADE), TNFRSF19L (RELT), TNFRSF1A (TNF RI CD120a, p55-60), TNFRSF1B (TNF RII CD120b, p75-80), TNFRSF26 (TNFRH3), TNFRSF3 (LTbR TNF RIII, TNFC R), TNFRSF4 (OX40 ACT35, TXGP1 R), TNFRSF5 (CD40 p50), TNFRSF6 (Fas Apo-1, APT1, CD95), TNFRSF6B (DcR3 M68, TR6), TNFRSF7 (CD27), TNFRSF8 (CD30), TNFRSF9 (4-1BB CD137, ILA), TNFRSF21 (DR6), TNFRSF22 (DcTRAIL R2 TNFRH2), TNFRST23 (DcTRAIL R1 TNFRH1), TNFRSF25 (DR3 Apo-3, LARD, TR-3, TRAMP, WSL-1), TNFSF10 (TRAIL Apo-2 Ligand, TL2), TNFSF11 (TRANCE/RANK Ligand ODF, OPG Ligand), TNFSF12 (TWEAK Apo-3 Ligand, DR3 Ligand), TNFSF13 (APRIL TALL2), TNFSF13B (BAFF BLYS, TALL1, THANK, TNFSF20), TNFSF14 (LIGHT HVEM Ligand, LTg), TNFSF15 (TL1A/VEGI), TNFSF18 (GITR Ligand AITR Ligand, TL6), TNFSF1A (TNF-a Conectin, DIF, TNFSF2), TNFSF1B (TNF-b LTa, TNFSF1), TNFSF3 (LTb TNFC, p33), TNFSF4 (OX40 Ligand gp34, TXGP1), TNFSF5 (CD40 Ligand CD154, gp39, HIGM1, IMD3, TRAP), TNFSF6 (Fas Ligand Apo-1 Ligand, APT1 Ligand), TNFSF7 (CD27 Ligand CD70), TNFSF8 (CD30 Ligand CD153), TNFSF9 (4-1BB Ligand CD137 Ligand), TP-1, t-PA, Tpo, TRAIL, TRAIL R, TRAIL-R1, TRAIL-R2, TRANCE, transferrin receptor, TRF, Trk, TROP-2, TSG, TSLP, tumor-associated antigen CA 125, tumor-associated antigen expressing Lews-Y-related carbohydrate, TWEAK, TXB2, Ung, uPAR, uPAR-1, Urokinase, VCAM, VCAM-1, VECAD, VE-Cadherin, VE-cadherin-2, VEFGR-1 (flt-1), VEGF, VEGFR, VEGFR-3 (flt-4), VEGI, VIM, Viral antigens, VLA, VLA-1, VLA-4, VNR integrin, von Willebrand factor, WIF-1, WNT1, WNT2, WNT2B/13, WNT3, WNT3A, WNT4, WNT5A, WNT5B, WNT6, WNT7A, WNT7B, WNT8A, WNT8B, WNT9A, WNT9A, WNT9B, WNT10A, WNT10B, WNT11, WNT16, XCL1, XCL2, XCR1, XCR1, XEDAR, XIAP, XPD and hormone and growth factor receptors.
Для специалиста в данной области техники очевидно, что вышеуказанный перечень мишеней относится не только к конкретным белкам и биомолекулам, но и к биохимическому пути или путям, включающим их. Например, при ссылке на CTLA-4 как на антиген-мишень предполагают, что лиганды и рецепторы, которые составляют ко-стимулирующий путь Т-клеток, включая CTLA-4, B7-1, B7-2, CD28 и любые другие неисследованные лиганды или рецепторы, связывающиеся с данными белками, также представляют собой мишени. Таким образом, в настоящем описании термин «мишень» относится не только к конкретной биомолекуле, но и к набору белков, взаимодействующих с указанной мишенью и к участникам биохимического пути, к которому относится указанная мишень. Для специалиста в данной области техники также очевидно, что любой их вышеуказанных антигенов-мишеней, лигандов или рецепторов, которые с ними связываются, или других участников соответствующего биохимического пути может быть функционально связан с вариантами Fc согласно настоящему изобретению с образованием гибрида Fc. Таким образом, например, гибрид Fc, прицельно воздействующий на EGFR (рецептор эпидермального фактора роста), может быть создан путем функционального связывания варианта Fc с EGF, TGF-b или любым другим лигандом, исследованным или неисследованным, который связывается с EGFR. Соответственно, вариант Fc согласно настоящему изобретению может быть функционально связан с EGFR с образованием гибрида Fc, связывающегося с EGF, TGF-b или любым другим лигандом, исследованным или неисследованным, который связывается с EGFR. Таким образом, в действительности любой полипептид, как лиганд, рецептор, так и некоторый другой белок или домен белка, включая без ограничения вышеуказанные мишени и белки, составляющие соответствующие биохимические пути, могут быть функционально связаны с вариантами Fc согласно настоящему изобретению с образованием гибрида Fc.It will be apparent to one skilled in the art that the above list of targets refers not only to specific proteins and biomolecules, but also to a biochemical pathway or pathways that include them. For example, when referring to CTLA-4 as a target antigen, it is intended that the ligands and receptors that comprise the T cell co-stimulatory pathway, including CTLA-4, B7-1, B7-2, CD28, and any other uncharacterized ligands or receptors that bind to these proteins, also represent targets. Thus, as used herein, the term "target" refers not only to a specific biomolecule, but also to a set of proteins that interact with said target and to members of a biochemical pathway to which said target belongs. It will also be apparent to those skilled in the art that any of the above-mentioned target antigens, ligands or receptors that bind thereto, or other participants in the relevant biochemical pathway, can be operably linked to the Fc variants of the present invention to form an Fc hybrid. Thus, for example, an Fc hybrid that targets EGFR (epidermal growth factor receptor) can be created by operably linking an Fc variant to EGF, TGF-b, or any other ligand, tested or untested, that binds EGFR. Accordingly, an Fc variant of the present invention can be operably linked to EGFR to form an Fc hybrid that binds EGF, TGF-b, or any other ligand, tested or untested, that binds EGFR. Thus, in reality, any polypeptide, whether a ligand, a receptor, or some other protein or protein domain, including but not limited to the above-mentioned targets and proteins comprising the corresponding biochemical pathways, can be operably linked to the Fc variants of the present invention to form an Fc hybrid.
Выбор подходящего антигена зависит от необходимого применения. Для противоракового лечения необходима мишень, экспрессия которой ограничена раковыми клетками. Некоторые мишени, которые как доказано особенно поддаются терапии антителами, представляют собой мишени, обладающие сигнальными функциями. Другие терапевтические антитела оказывают свое действие путем блокирования передачи сигнала рецептором посредством ингибирования связывания между рецептором и родственным ему лигандом. Другой механизм действия терапевтических антител заключается в том, что они вызывают понижающую (отрицательную) регуляцию рецептора. Другие антитела действуют не путем передачи сигнала посредством их антигена-мишени. В некоторых случаях используют антитела, направленные против возбудителей инфекционных заболеваний.The choice of an appropriate antigen depends on the desired application. Anticancer therapy requires a target whose expression is restricted to cancer cells. Some targets that have proven particularly amenable to antibody therapy are those that have signaling functions. Other therapeutic antibodies act by blocking receptor signaling by inhibiting binding between the receptor and its cognate ligand. Another mechanism of action for therapeutic antibodies is to cause downregulation of the receptor. Other antibodies do not act by signaling through their target antigen. In some cases, antibodies directed against infectious agents are used.
В одном из вариантов реализации варианты Fc согласно настоящему изобретению включены в антитело к цитокину. В качестве альтернативы, варианты Fc подвергают слиянию или конъюгируют с цитокином. В настоящем описании термин «цитокин» представляет собой общий термин для белков, высвобождаемых одной клеточной популяцией, которые действуют на другую клетку в качестве межклеточных медиаторов. Например, как описано в Penichet et al., 2001, J Immunol Methods 248:91-101, который явным образом включен в настоящее описание посредством ссылки, цитокины могут быть соединены с антителом с получением ряда необходимых свойств. Примерами таких цитокинов являются лимфокины, монокины и обычные полипептидные гормоны. Цитокины включают гормон роста такой, как гормон роста человека; N-метионил гормон роста человека и бычий гормон роста; паратиреоидный гормон; тироксин, инсулин; проинсулин; релаксин; прорелаксин; гликопротеиновые гормоны, такие как фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), тиреостимулирующий гормон (TSH) и лютеинизирующий гормон (LH); печеночный фактор роста; фактор роста фибробластов; пролактин; плацентарный лактоген; фактор-альфа и -бета некроза опухолей; ингибирующее вещество Мюллера; гонадотропин-ассоциированный пептид мыши; ингибин; активин; фактор роста эндотелия сосудов; интегрин; тромбопоэтин (ТРО); факторы роста нервов, такие как NGF-бета; фактор роста тромбоцитов; трансформирующие факторы роста (TGF) такие, как TGF-альфа и TGF-бета; инсулиноподобный фактор роста-I и -II; эритропоэтин (EPO); остеоиндуктивные факторы; интерфероны, такие как интерферон-альфа, -бета и -гамма; колониестимулирующие факторы (CSF), такие как макрофагальный CSF (M-CSF); гранулоцитарно-макрофагальный CSF (GM-CSF) и гранулоцитарный-CSF (G-CSF); интерлейкины (IL), такие как IL-1, IL-1альфа, IL-2, IL-g, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-11, IL-12, IL-15; фактор некроза опухолей, такой как TNF-альфа или TNF-бета; C5a; и другие полипептидные факторы, включая LIF и kit-лиганд (KL). В настоящем описании термин «цитокин» включает белки из природных источников или из культуры рекомбинантных клеток и биологически активные эквиваленты цитокинов, содержащих нативные последовательности.In one embodiment, the Fc variants of the present invention are included in an antibody to a cytokine. Alternatively, the Fc variants are fused or conjugated to a cytokine. As used herein, the term "cytokine" is a general term for proteins released by one cell population that act on another cell as intercellular mediators. For example, as described in Penichet et al., 2001, J Immunol Methods 248:91-101, which is expressly incorporated herein by reference, cytokines can be coupled to an antibody to provide a variety of desired properties. Examples of such cytokines include lymphokines, monokines, and general polypeptide hormones. Cytokines include growth hormone such as human growth hormone; N-methionyl human growth hormone and bovine growth hormone; parathyroid hormone; thyroxine, insulin; proinsulin; relaxin; prorelaxin; Glycoprotein hormones such as follicle-stimulating hormone (FSH), thyroid-stimulating hormone (TSH), and luteinizing hormone (LH); liver growth factor; fibroblast growth factor; prolactin; placental lactogen; tumor necrosis factor-alpha and -beta; Müller inhibitory substance; mouse gonadotropin-associated peptide; inhibin; activin; vascular endothelial growth factor; integrin; thrombopoietin (TPO); nerve growth factors such as NGF-beta; platelet-derived growth factor; transforming growth factors (TGFs) such as TGF-alpha and TGF-beta; insulin-like growth factor-I and -II; erythropoietin (EPO); osteoinductive factors; interferons such as interferon-alpha, -beta, and -gamma; Colony stimulating factors (CSF) such as macrophage-CSF (M-CSF); granulocyte-macrophage-CSF (GM-CSF) and granulocyte-CSF (G-CSF); interleukins (IL) such as IL-1, IL-1alpha, IL-2, IL-g, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-11, IL-12, IL-15; tumor necrosis factor such as TNF-alpha or TNF-beta; C5a; and other polypeptide factors including LIF and kit ligand (KL). As used herein, the term "cytokine" includes proteins from natural sources or from recombinant cell culture and biologically active equivalents of cytokines containing native sequences.
Цитокины и растворимые мишени, такие как члены суперсемейства TNF, представляют собой предпочтительные мишени для использования совместно с вариантами согласно настоящему изобретению. Например, антитела анти-VEGF, анти-CTLA-4 и анти-TNF или фрагменты указанных антител представляют собой антитела, которые особенно подходят для использования вариантов Fc, увеличивающих связывание FcRn. Лекарственные средства против данных мишеней часто используют в лечении аутоиммунных заболеваний, при этом необходимы многочисленные инъекции в течение длительных периодов времени. Следовательно, более продолжительное время полужизни в сыворотке и менее частые курсы лечения, обусловленные вариантами согласно настоящему изобретению, являются наиболее предпочтительными.Cytokines and soluble targets such as members of the TNF superfamily are preferred targets for use with the variants of the present invention. For example, anti-VEGF, anti-CTLA-4 and anti-TNF antibodies or fragments of these antibodies are antibodies that are particularly suitable for use with Fc variants that enhance FcRn binding. Drugs against these targets are often used in the treatment of autoimmune diseases, requiring multiple injections over long periods of time. Therefore, the longer serum half-life and less frequent treatment courses afforded by the variants of the present invention are most advantageous.
Варианты Fc согласно настоящему изобретению могут быть полезны для ряда антител и гибридов Fc, разрешенных для применения, в клинических исследованиях или в разработке. В настоящем описании указанные антитела и гибриды Fc называются «клиническими продуктами и кандидатами». Таким образом, в предпочтительном варианте реализации полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут найти применение в ряде клинических продуктов и кандидатов. Например, полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут быть полезны для ряда антител, прицельно воздействующих на CD20. Например, полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут найти применение в антителе, которое по существу сходно с ритуксимабом (Ритуксан®, IDEC/Genentech/Roche) (см., например US 5736137), химерном антителом анти-CD20, разрешенным для лечения неходжкинской лимфомы; HuMax-CD20, анти-CD20, разрабатываемом в настоящее время Genmab, антителе анти-CD20, описанным в US 5500362, AME-133 (Applied Molecular Evolution), hA20 (Immunomedics, Inc.), HumaLYM (Intracel) и PRO70769 (PCT/US2003/040426, под названием “Immunoglobulin Variants and Uses Thereof”). Полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут быть полезны для ряда антител, прицельно воздействующих на членов семейства рецепторов эпидермального фактора роста, включая EGFR (ErbB-1), Her2/neu (ErbB-2), Her3 (ErbB-3), Her4 (ErbB-4). Например, полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут найти применение в антителе, которое по существу сходно с трастузумабом (trastuzumab) (Герцептин® (Herceptin®), Genentech) (см., например, US 5677171), гуманизированном антителом анти-Her2/neu, разрешенным для лечения рака груди; пертузумабе (pertuzumab) (rhuMab-2C4, Omnitarg™), разрабатываемом в настоящее время Genmab; антителе анти-Her2, описанным в US 4753894; цетуксимабе (cetuximab) (Эрбитукс® (Erbitux®), Imclone) (US 4943533; PCT WO 96/40210), химерном антителе анти-EGFR в клиническим исследованиях для множества раковых опухолей, ABX-EGF (US 6235883), разрабатываемом в настоящее время Abgenix-Immunex-Amgen; HuMax-EGFr (USSN 10/172317), разрабатываемом в настоящее время Genmab; 425, EMD55900, EMD62000 и EMD72000 (Merck KGaA) (US 5558864; Murthy et al. 1987, Arch Biochem Biophys. 252(2):549-60; Rodeck et al., 1987, J Cell Biochem. 35(4):315-20; Kettleborough et al., 1991, Protein Eng. 4(7):773-83); ICR62 (Институт исследования рака (Institute of Cancer Research)) (PCT WO 95/20045; Modjtahedi et al., 1993, J. Cell Biophys. 1993, 22(1-3): 129-46; Modjtahedi et al., 1993, Br J Cancer. 1993, 67(2): 247-53; Modjtahedi et al, 1996, Br J Cancer, 73(2): 228-35; Modjtahedi et al, 2003, Int J Cancer, 105(2): 273-80); TheraCIM hR3 (YM Biosciences, Canada and Centro de Immunologia Molecular, Cuba (US 5891996; US 6506883; Mateo et al, 1997, Immunotechnology, 3(1): 71-81); mAb-806 (Институт исследования рака Людвига, Мемориальный центр Слоуна-Кеттеринга (Ludwig Institue for Cancer Research, Memorial Sloan-Kettering)) (Jungbluth et al. 2003, Proc Natl Acad Sci U S A. 100(2): 639-44); KSB-102 (KS Biomedix); MR1-1 (IVAX, Национальный институт рака (National Cancer Institute)) (PCT WO 0162931A2); и SC100 (Scancell) (PCT WO 01/88138). В другом предпочтительном варианте реализации полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут найти применение в алемтузумабе (Кэмпас® (Campath®), Millenium), гуманизированном моноклональном антителе, в настоящее время разрешенном для лечения В-клеточного хронического лимфолейкоза. Полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут найти применение во множестве антител или гибридов Fc, которые по существу сходны с другими клиническими продуктами и кандидатами, включая без ограничения муромонаб-CD3 (muromonab-CD3) (Orthoclone OKT3®), антитело анти-CD3, разработанное Ortho Biotech/Johnson & Johnson, ибритумомаб тиуксетан (Зевалин®) (ibritumomab tiuxetan, Zevalin®), антитело анти-CD20, разработанное IDEC/Schering AG, гемтузумаб озогамицин (Милотарг®) (gemtuzumab ozogamicin, Mylotarg®), антитело анти-CD33 (белок p67), разработанное Celltech/Wyeth, алефацепт (Амевив®) (alefacept, Amevive®), гибрид Fc анти-LFA-3, разработанный Biogen, абциксимаб (РеоПро®) (abciximab, ReoPro®), разработанный Centocor/Lilly, базиликсимаб (Симулект®) (basiliximab, Simulect®), разработанный Novartis, паливизумаб (Синагис®) (palivizumab, Synagis®), разработанный MedImmune, инфликсимаб (Ремикейд®) (infliximab, Remicade®), антитело анти-TNFальфа, разработанное Centocor, адалимумаб (Хумира®) (adalimumab, Humira®), антитело анти-TNFальфа, разработанное Abbott, Humicade™, антитело анти-TNFальфа, разработанное Celltech, этанерцепт (Энбрел®) (etanercept, Enbrel®), гибрид Fc анти-TNFальфа, разработанный Immunex/Amgen, ABX-CBL, антитело анти-CD147, разрабатываемое Abgenix, ABX-IL8, антитело анти-IL8, разрабатываемое Abgenix, ABX-MA1, антитело анти-MUC18, разрабатываемое Abgenix, Пемтумомаб (Pemtumomab) (R1549, 90Y-muHMFG1), анти-MUC1, разрабатываемое Antisoma, Therex (R1550), антитело анти-MUC1, разрабатываемое Antisoma, AngioMab (AS1405), разрабатываемый Antisoma, HuBC-1, разрабатываемый Antisoma, Тиоплатин (Thioplatin) (AS1407), разрабатываемый Antisoma, Antegren® (натализумаб) (Антегрен®, natalizumab), антитело анти-альфа-4-бета-1 (VLA-4) и альфа-4-бета-7, разрабатываемое Biogen, VLA-1 mAb, антитело анти-VLA-1 интегрин, разрабатываемое Biogen, LTBR mAb, антитело анти-лимфотоксин бета рецептор (LTBR), разрабатываемое Biogen, CAT-152, антитело анти-TGF-β2, разрабатываемое Cambridge Antibody Technology, J695, антитело анти-IL-12, разрабатываемое Cambridge Antibody Technology и Abbott, CAT-192, антитело анти-TGFβ1, разрабатываемое Cambridge Antibody Technology и Genzyme, CAT-213, антитело анти-Eotaxin1, разрабатываемое Cambridge Antibody Technology, антитело анти-Blys LymphoStat-B™, разрабатываемое Cambridge Antibody Technology и Human Genome Sciences Inc., TRAIL-R1mAb, антитело анти-TRAIL-R1, разрабатываемое Cambridge Antibody Technology и Human Genome Sciences, Inc., Авастин™ (бевацизумаб) (Avastin™, bevacizumab, rhuMAb-VEGF), антитело анти-VEGF, разрабатываемое Genentech, антитело семейства анти-HER рецептора, разрабатываемое Genentech, Анти-тканевый фактор (ATF), антитело анти-тканевый фактор, разрабатываемое Genentech, Ксолар™ (Омализумаб) (Xolair™, Omalizumab), антитело анти-IgE, разрабатываемое Genentech, Раптива™ (Эфализумаб) (Raptiva™, Efalizumab), антитело анти-CD11a, разрабатываемое Genentech и Xoma, антитело MLN-02 (ранее LDP-02), разрабатываемое Genentech and Millenium Pharmaceuticals, HuMax CD4, антитело анти-CD4, разрабатываемое Genmab, HuMax-IL15, антитело анти-IL15, разрабатываемое Genmab и Amgen, HuMax-Inflam, разрабатываемый Genmab и Medarex, HuMax-Cancer, антитело анти-гепараназа I, разрабатываемое Genmab и Medarex и Oxford GcoSciences, HuMax-Lymphoma, разрабатываемый Genmab и Amgen, HuMax-TAC, разрабатываемый Genmab, IDEC-131 и антитело анти-CD40L, разрабатываемое IDEC Pharmaceuticals, IDEC-151 (Кленоликсимаб (Clenoliximab)), антитело анти-CD4, разрабатываемое IDEC Pharmaceuticals, IDEC-114, антитело анти-CD80, разрабатываемое IDEC Pharmaceuticals, IDEC-152, анти-CD23, разрабатываемое IDEC Pharmaceuticals, антитела к фактору миграции макрофагов (MIF), разрабатываемые IDEC Pharmaceuticals, BEC2, антиидиотипическое антитело, разрабатываемое Imclone, IMC-1C11, антитело анти-KDR разрабатываемое Imclone, DC101, антитело анти-flk-1, разрабатываемое Imclone, антитела анти-VE кадгерин, разрабатываемые Imclone, CEA-Cide™ (лабетузумаб (labetuzumab)), антитело к карциноэмбриональному антигену (CEA), разрабатываемое Immunomedics, LymphoCide™ (Эпратузумаб (Epratuzumab)), антитело анти-CD22, разрабатываемое Immunomedics, AFP-Cide, разрабатываемый Immunomedics, MyelomaCide, разрабатываемый Immunomedics, LkoCide, разрабатываемый Immunomedics, ProstaCide, разрабатываемый Immunomedics, MDX-010, антитело анти-CTLA4, разрабатываемое Medarex, MDX-060, антитело анти-CD30, разрабатываемое Medarex, MDX-070, разрабатываемый Medarex, MDX-018, разрабатываемый Medarex, Osidem™ (IDM-1) и антитело анти-Her2, разрабатываемое Medarex и Immuno-Designed Molecules, HuMax™-CD4, антитело анти-CD4, разрабатываемое Medarex и Genmab, HuMax-IL15, антитело анти-IL15, разрабатываемое Medarex и Genmab, CNTO 148, антитело анти-TNFα, разрабатываемое Medarex и Centocor/J&J, CNTO 1275, антитело анти-цитокин, разрабатываемое Centocor/J&J, MOR101 и MOR102, антитела (CD54) к молекулам межклеточной адгезии-1 (ICAM-1), разрабатываемые MorphoSys, MOR201, антитело к рецептору фактора роста фибробластов 3 (FGFR-3), разрабатываемое MorphoSys, Нувион® (визилизумаб) (Nuvion®, visilizumab), антитело анти-CD3, разрабатываемое Protein Design Labs, HuZAF™, антитело анти-гамма интерферон, разрабатываемое Protein Design Labs, Анти-α5β1 Интегрин, разрабатываемый Protein Design Labs, анти-IL-12, разрабатываемое Protein Design Labs, ING-1, антитело анти-Ep-CAM, разрабатываемое Xoma, и MLN01, антитело анти-Бета2 интегрин, разрабатываемое Xoma; все вышеуказанные источники в данном абзаце явным образом включены в настоящее описание посредством ссылки. The Fc variants of the present invention may be useful in a variety of antibodies and Fc fusions approved for use in clinical trials or development. These antibodies and Fc fusions are referred to herein as "clinical products and candidates." Thus, in a preferred embodiment, the Fc polypeptides of the present invention may find use in a variety of clinical products and candidates. For example, the Fc polypeptides of the present invention may find use in a variety of antibodies that target CD20. For example, the Fc polypeptides of the present invention may find use in an antibody that is substantially similar to rituximab (Rituxan®, IDEC/Genentech/Roche) (see, e.g., U.S. Patent No. 5,736,137), a chimeric anti-CD20 antibody approved for the treatment of non-Hodgkin's lymphoma; HuMax-CD20, an anti-CD20 currently under development by Genmab, an anti-CD20 antibody described in US 5,500,362, AME-133 (Applied Molecular Evolution), hA20 (Immunomedics, Inc.), HumaLYM (Intracel), and PRO70769 (PCT/US2003/040426, entitled “Immunoglobulin Variants and Uses Thereof”). The Fc polypeptides of the present invention may be useful for a variety of antibodies targeting members of the epidermal growth factor receptor family, including EGFR (ErbB-1), Her2/neu (ErbB-2), Her3 (ErbB-3), Her4 (ErbB-4). For example, the Fc polypeptides of the present invention may find use in an antibody that is substantially similar to trastuzumab (Herceptin®, Genentech) (see, e.g., U.S. Patent No. 5,677,171), a humanized anti-Her2/neu antibody approved for the treatment of breast cancer; pertuzumab (rhuMab-2C4, Omnitarg™), currently under development by Genmab; the anti-Her2 antibody described in U.S. Patent No. 4,753,894; cetuximab (Erbitux®, Imclone) (US 4943533; PCT WO 96/40210), a chimeric anti-EGFR antibody in clinical trials for multiple cancers, ABX-EGF (US 6235883), currently being developed by Abgenix-Immunex-Amgen; HuMax-EGFr (USSN 10/172317), currently being developed by Genmab; 425, EMD55900, EMD62000 and EMD72000 (Merck KGaA) (US 5558864; Murthy et al. 1987, Arch Biochem Biophys. 252(2):549-60; Rodeck et al., 1987, J Cell Biochem. 35(4):315-20; Kettleborough et al., 1991, Protein Eng. 4(7):773-83); ICR62 (Institute of Cancer Research) (PCT WO 95/20045; Modjtahedi et al., 1993, J. Cell Biophys. 1993, 22(1-3): 129-46; Modjtahedi et al., 1993, Br J Cancer. 1993, 67(2): 247-53; Modjtahedi et al, 1996, Br J Cancer, 73(2): 228-35; Modjtahedi et al, 2003, Int J Cancer, 105(2): 273-80; TheraCIM hR3 (YM Biosciences, Canada and Centro de Immunologia Molecular, Cuba (US 5891996; US 6506883; Mateo et al, 1997, Immunotechnology, 3(1): 71-81); mAb-806 (Ludwig Institute for Cancer Research, Memorial Sloan-Kettering) (Jungbluth et al. 2003, Proc Natl Acad Sci U S A. 100(2): 639-44); KSB-102 (KS Biomedix); MR1-1 (IVAX, National Cancer Institute) (PCT WO 0162931A2); and SC100 (Scancell) (PCT WO 01/88138). In another preferred embodiment, Fc polypeptides of the present invention may find use in alemtuzumab (Campath®, Millenium), a humanized monoclonal antibody currently approved for the treatment of B-cell chronic lymphocytic leukemia. Fc polypeptides of the present invention may find use in a variety of antibodies or Fc fusions that are substantially similar to other clinical products and candidates, including, but not limited to, muromonab-CD3 (Orthoclone OKT3®), an anti-CD3 antibody developed by Ortho Biotech/Johnson & Johnson, ibritumomab tiuxetan (Zevalin®), an anti-CD20 antibody developed by IDEC/Schering AG, gemtuzumab ozogamicin (Mylotarg®), anti-CD33 antibody (p67 protein) developed by Celltech/Wyeth, alefacept (Ameviv®), anti-LFA-3 Fc fusion developed by Biogen, abciximab (ReoPro®) developed by Centocor/Lilly, basiliximab (Simulect®) developed by Novartis, palivizumab (Synagis®) developed by MedImmune, infliximab (Remicade®), anti-TNFalpha antibody developed by Centocor, adalimumab (Humira®), anti-TNFalpha antibody developed by Abbott, Humicade™, anti-TNFalpha antibody developed by Celltech, etanercept (Enbrel®), anti-TNFalpha Fc fusion developed by Immunex/Amgen, ABX-CBL, anti-CD147 antibody developed by Abgenix, ABX-IL8, anti-IL8 antibody developed by Abgenix, ABX-MA1, anti-MUC18 antibody developed by Abgenix, Pemtumomab (R1549, 90Y-muHMFG1), anti-MUC1, developed by Antisoma, Therex (R1550), anti-MUC1 antibody developed by Antisoma, AngioMab (AS1405), developed by Antisoma, HuBC-1, developed by Antisoma, Thioplatin (AS1407), developed by Antisoma, Antegren® (natalizumab) (Antegren®, natalizumab), an anti-alpha-4-beta-1 (VLA-4) and alpha-4-beta-7 antibody in development by Biogen, VLA-1 mAb, an anti-VLA-1 integrin antibody in development by Biogen, LTBR mAb, an anti-lymphotoxin beta receptor (LTBR) antibody in development by Biogen, CAT-152, an anti-TGF-β2 antibody in development by Cambridge Antibody Technology, J695, an anti-IL-12 antibody in development by Cambridge Antibody Technology and Abbott, CAT-192, an anti-TGFβ1 antibody in development by Cambridge Antibody Technology and Genzyme, CAT-213, an anti-Eotaxin1 antibody in development by Cambridge Antibody Technology, an anti-Blys LymphoStat-B™ antibody in development Cambridge Antibody Technology and Human Genome Sciences Inc., TRAIL-R1mAb, an anti-TRAIL-R1 antibody being developed by Cambridge Antibody Technology and Human Genome Sciences, Inc., Avastin™ (bevacizumab, rhuMAb-VEGF), an anti-VEGF antibody being developed by Genentech, an anti-HER receptor family antibody being developed by Genentech, Anti-tissue factor (ATF), an anti-tissue factor antibody being developed by Genentech, Xolair™ (Omalizumab), an anti-IgE antibody being developed by Genentech, Raptiva™ (Efalizumab), an anti-CD11a antibody being developed by Genentech and Xoma, MLN-02 antibody (formerly LDP-02), being developed by Genentech and Millenium Pharmaceuticals, HuMax CD4, an anti-CD4 antibody being developed by Genmab, HuMax-IL15, an anti-IL15 antibody being developed by Genmab and Amgen, HuMax-Inflam, being developed by Genmab and Medarex, HuMax-Cancer, an anti-heparanase I antibody being developed by Genmab and Medarex and Oxford GcoSciences, HuMax-Lymphoma, being developed by Genmab and Amgen, HuMax-TAC, being developed by Genmab, IDEC-131 and anti-CD40L antibody being developed by IDEC Pharmaceuticals, IDEC-151 (Clenoliximab), an anti-CD4 antibody being developed by IDEC Pharmaceuticals, IDEC-114, an anti-CD80 antibody being developed by IDEC Pharmaceuticals, IDEC-152, an anti-CD23 antibody in development by IDEC Pharmaceuticals, an anti-macrophage migration factor (MIF) antibody in development by IDEC Pharmaceuticals, BEC2, an anti-idiotype antibody in development by Imclone, IMC-1C11, an anti-KDR antibody in development by Imclone, DC101, an anti-flk-1 antibody in development by Imclone, an anti-VE cadherin antibody in development by Imclone, CEA-Cide™ (labetuzumab), an antibody to carcinoembryonic antigen (CEA), in development by Immunomedics, LymphoCide™ (Epratuzumab), an anti-CD22 antibody in development by Immunomedics, AFP-Cide, in development by Immunomedics, MyelomaCide, in development by Immunomedics, LkoCide, developed by Immunomedics, ProstaCide, developed by Immunomedics, MDX-010, an anti-CTLA4 antibody in development by Medarex, MDX-060, an anti-CD30 antibody in development by Medarex, MDX-070, in development by Medarex, MDX-018, in development by Medarex, Osidem™ (IDM-1) and anti-Her2 antibody in development by Medarex and Immuno-Designed Molecules, HuMax™-CD4, an anti-CD4 antibody in development by Medarex and Genmab, HuMax-IL15, an anti-IL15 antibody in development by Medarex and Genmab, CNTO 148, an anti-TNFα antibody in development by Medarex and Centocor/J&J, CNTO 1275, an antibody anti-cytokine developed by Centocor/J&J, MOR101 and MOR102, intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) antibodies (CD54) developed by MorphoSys, MOR201, an anti-fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR-3) antibody developed by MorphoSys, Nuvion® (visilizumab), an anti-CD3 antibody developed by Protein Design Labs, HuZAF™, an anti-gamma interferon antibody developed by Protein Design Labs, anti-α5β1 Integrin developed by Protein Design Labs, anti-IL-12 developed by Protein Design Labs, ING-1, an anti-Ep-CAM antibody developed by Xoma, and MLN01, an anti-Beta2 integrin antibody developed by Xoma; All references cited in this paragraph are expressly incorporated into this description by reference.
Полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут быть включены в вышеуказанные клинические кандидаты и продукты или антитела и гибриды Fc, по существу сходные с ними. Полипептиды Fc согласно настоящему изобретению могут быть включены в варианты вышеуказанных клинических кандидатов и продуктов, гуманизированные, подвергнутые созреванию аффинности, созданные или модифицированные каким-либо другим способом. The Fc polypeptides of the present invention may be included in the above clinical candidates and products, or antibodies and Fc hybrids substantially similar thereto. The Fc polypeptides of the present invention may be included in variants of the above clinical candidates and products, humanized, affinity matured, engineered or otherwise modified.
В одном из вариантов реализации полипептиды Fc согласно настоящему изобретению используют для лечения аутоиммунных симптомов, симптомов воспаления или при трансплантации. Антигены-мишени и клинические продукты, и кандидаты, подходящие для лечения указанных заболеваний, включают без ограничения антитела анти-α4β7 интегрин, такие как LDP-02, антитела анти-бета2 интегрин, такие как LDP-01, антитела анти-комплемент (C5), такие как 5G1.1, антитела анти-CD2, такие как BTI-322, MEDI-507, антитела анти-CD3, такие как OKT3, SMART анти-CD3, антитела анти-CD4, такие как IDEC-151, MDX-CD4, OKT4A, антитела анти-CD11a, антитела анти-CD14, такие как IC14, антитела анти-CD18, антитела анти-CD23, такие как IDEC 152, антитела анти-CD25, такие как Zenapax, антитела анти-CD40L, такие как 5c8, Antova, IDEC-131, антитела анти-CD64, такие как MDX-33, антитела анти-CD80, такие как IDEC-114, антитела анти-CD147, такие как ABX-CBL, антитела анти-E-селектин, такие как CDP850, антитела анти-gpIIb/IIIa, такие как РеоПро/Абциксимаб, антитела анти-ICAM-3, такие как ICM3, антитела анти-ICE, такие как VX-740, антитела анти-FcR1, такие как MDX-33, антитела анти-IgE, такие как rhuMab-E25, антитела анти-IL-4, такие как SB-240683, антитела анти-IL-5, такие как SB-240563, SCH55700, антитела анти-IL-8, такие как ABX-IL8, антитела анти-интерферон гамма, антитела анти-TNF (TNF, TNFa, TNFa, TNF-альфа), такие как CDP571, CDP870, D2E7, Инфликсимаб, MAK-195F и антитела анти-VLA-4, такие как Антегрен (Antegren).In one embodiment, the Fc polypeptides of the present invention are used to treat autoimmune symptoms, inflammatory symptoms, or transplantation. Target antigens and clinical products and candidates suitable for the treatment of the said diseases include, but are not limited to, anti-α4β7 integrin antibodies such as LDP-02, anti-beta2 integrin antibodies such as LDP-01, anti-complement (C5) antibodies such as 5G1.1, anti-CD2 antibodies such as BTI-322, MEDI-507, anti-CD3 antibodies such as OKT3, SMART anti-CD3, anti-CD4 antibodies such as IDEC-151, MDX-CD4, OKT4A, anti-CD11a antibodies, anti-CD14 antibodies such as IC14, anti-CD18 antibodies, anti-CD23 antibodies such as IDEC 152, anti-CD25 antibodies such as Zenapax, anti-CD40L antibodies such as 5c8, Antova, IDEC-131, anti-CD64 antibodies such as MDX-33, anti-CD80 antibodies such as IDEC-114, anti-CD147 antibodies such as ABX-CBL, anti-E-selectin antibodies such as CDP850, anti-gpIIb/IIIa antibodies such as ReoPro/Abciximab, anti-ICAM-3 antibodies such as ICM3, anti-ICE antibodies such as VX-740, anti-FcR1 antibodies such as MDX-33, anti-IgE antibodies such as rhuMab-E25, anti-IL-4 antibodies such as SB-240683, anti-IL-5 antibodies such as SB-240563, SCH55700, anti-IL-8 antibodies such as ABX-IL8, anti-interferon gamma antibodies, anti-TNF (TNF, TNFa, TNFa, TNF-alpha) such as CDP571, CDP870, D2E7, Infliximab, MAK-195F and anti-VLA-4 antibodies such as Antegren.
Варианты Fc согласно настоящему изобретению, такие как варианты, обладающие увеличенным связыванием с FcRn, могут быть использованы в молекулах ингибиторов TNF с получением улучшенных свойств. Подходящие молекулы ингибиторов TNF включают любую молекулу, ингибирующую действие TNF-альфа у млекопитающего. Подходящие варианты включают гибрид Fc Энбрел®(этанерцепт) и антитела Хумира® (адалимумаб) и Ремикейд® (инфликсимаб). Моноклональные антитела (такие как Ремикейд и Хумира), созданные с использованием вариантов Fc согласно настоящему изобретению с увеличением связывания FcFn, могут приводить к большей эффективности посредством увеличенного времени полужизни.Fc variants of the present invention, such as those having enhanced binding to FcRn, can be used in TNF inhibitor molecules to achieve improved properties. Suitable TNF inhibitor molecules include any molecule that inhibits the action of TNF-alpha in a mammal. Suitable variants include the Fc fusion Enbrel® (etanercept) and the antibodies Humira® (adalimumab) and Remicade® (infliximab). Monoclonal antibodies (such as Remicade and Humira) created using Fc variants of the present invention with enhanced FcFn binding can result in greater potency through increased half-life.
В некоторых вариантах реализации используют антитела к инфекционным заболеваниям. Антитела к эукариотическим клеткам включают антитела, прицельно воздействующие на дрожжевые клетки, включая без ограничения Saccharomyces cerevisiae, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces fragilis и K. lactis, Pichia guillerimondii и P. pastoris, Schizosaccharomyces pombe, plasmodium falciparium и Yarrowia lipolytica.In some embodiments, antibodies to infectious diseases are used. Antibodies to eukaryotic cells include antibodies that target yeast cells, including but not limited to Saccharomyces cerevisiae, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces fragilis and K. lactis, Pichia guillerimondii and P. pastoris, Schizosaccharomyces pombe, plasmodium falciparium, and Yarrowia lipolytica.
Также подходят антитела к клеткам грибков, включая антигены-мишени, связанные со штаммами Candida, включая среди прочих Candida glabrata, Candida albicans, C. krusei, C. lusitaniae и C. maltosa, а также разновидности Aspergillus, Cryptococcus, Histoplasma, Coccidioides, Blastomyces и Penicillium.Also suitable are antibodies to fungal cells, including target antigens associated with Candida strains including, among others, Candida glabrata, Candida albicans, C. krusei, C. lusitaniae, and C. maltosa, as well as species of Aspergillus, Cryptococcus, Histoplasma, Coccidioides, Blastomyces, and Penicillium.
Антитела, направленные против антигенов-мишеней, связанных с простейшими, включают без ограничения антитела, связанные с Trypanosoma, разновидностями Leishmania, включая Leishmania donovanii;, Plasmodium spp., Pneumocystis carinii, Cryptosporidium parvum, Giardia lamblia, Entamoeba histolytica и Cyclospora cayetanensis.Antibodies directed against target antigens associated with protozoa include, but are not limited to, antibodies associated with Trypanosoma, Leishmania species including Leishmania donovanii;, Plasmodium spp., Pneumocystis carinii, Cryptosporidium parvum, Giardia lamblia, Entamoeba histolytica, and Cyclospora cayetanensis.
Также подходят антитела к прокариотическим антигенам, включая антитела к подходящим бактериям, таким как патогенные и непатогенные прокариоты, включая без ограничения Бациллу, включая Bacillus anthracis; Вибрион, например, V. cholerae; Эшерихию, например, Энтеротоксигенная E. coli, Шигеллы, например, S. dysenteriae; Сальмонеллу, например, S. typhi; Микробактерии, например, M. tuberculosis, M. leprae; Клостридий, например, C. botulinum, C. tetani, C. difficile, C.perfringens; Коринебактерии, например, C. diphtheriae; Стрептококк, S. pyogenes, S. pneumoniae; Стафилококк, например, S. aureus; Гемофильные бактерии, например, H. influenzae; Нейссерию, например, N. meningitidis, N. gonorrhoeae; Иерсинии, например, Y. lamblia, Y. pestis, палочки Pseudomonas, например, P. aeruginosa, P. putida; Хламидию, например, C. trachomatis; Бордетеллы, например, B. pertussis; Трепонему, например, T. palladium; B. anthracis, Y. pestis, Brucella spp., F. tularensis, B. mallei, B. pseudomallei, B. mallei, B.pseudomallei , C. botulinum, Salmonella spp., SEB V. cholerae toxin B, E. coli O157:H7, Listeria spp., Trichosporon beigelii, Rhodotorula species, Hansenula anomala, Enterobacter sp., Klebsiella sp., Listeria sp., Mycoplasma sp. и т.п.Also suitable are antibodies to prokaryotic antigens, including antibodies to suitable bacteria, such as pathogenic and non-pathogenic prokaryotes, including but not limited to Bacillus, including Bacillus anthracis; Vibrio, such as V. cholerae; Escherichia, such as Enterotoxigenic E. coli, Shigella, such as S. dysenteriae; Salmonella, such as S. typhi; Mycobacteria, such as M. tuberculosis, M. leprae; Clostridia, such as C. botulinum, C. tetani, C. difficile, C. perfringens; Corynebacteria, such as C. diphtheriae; Streptococcus, S. pyogenes, S. pneumoniae; Staphylococcus, such as S. aureus; Haemophilus influenzae; Neisseria, such as N. meningitidis, N. gonorrhoeae; Yersinia, such as Y. lamblia, Y. pestis, Pseudomonas bacilli, such as P. aeruginosa, P. putida; Chlamydia, such as C. trachomatis; Bordetella, such as B. pertussis; Treponema, such as T. palladium; B. anthracis, Y. pestis, Brucella spp., F. tularensis, B. mallei, B. pseudomallei, B. mallei, B. pseudomallei, C. botulinum, Salmonella spp., SEB V. cholerae toxin B, E. coli O157:H7, Listeria spp., Trichosporon beigelii, Rhodotorula species, Hansenula anomala, Enterobacter sp., Klebsiella sp., Listeria sp., Mycoplasma sp. etc.
Согласно некоторым аспектам, антитела направлены против вирусных инфекций; данные вирусы включают без ограничения ортомиксовирусы (например, вирус гриппа), парамиксовирусы (например, респираторно-синцитиальный вирус, вирус свинки, вирус кори), аденовирусы, риновирусы, коронавирусы, реовирусы, тогавирусы (например, вирус краснухи), парвовирусы, поксвирусы (например, вирус натуральной оспы, вирус осповакцины), энтеровирусы (например, полиовирус, вирус Коксаки), вирусы гепатита (включая А, В и С), герпесвирусы (например, вирус простого герпеса, вирус ветряной оспы, цитомегаловирус, вирус Эпштейна-Барр), ротавирусы, норовирусы, хантавирусы, аренавирусы, рабдовирусы (например, вирус бешенства), ретровирусы (включая ВИЧ, HTLV-I и -II), паповавирусы (например, папилломавирусы), полиомавирусы и пикорнавирусы и т.п.According to some aspects, antibodies are directed against viral infections; These viruses include, but are not limited to, orthomyxoviruses (e.g., influenza virus), paramyxoviruses (e.g., respiratory syncytial virus, mumps virus, measles virus), adenoviruses, rhinoviruses, coronaviruses, reoviruses, togaviruses (e.g., rubella virus), parvoviruses, poxviruses (e.g., smallpox virus, vaccinia virus), enteroviruses (e.g., poliovirus, coxsackievirus), hepatitis viruses (including A, B, and C), herpesviruses (e.g., herpes simplex virus, varicella-zoster virus, cytomegalovirus, Epstein-Barr virus), rotaviruses, noroviruses, hantaviruses, arenaviruses, rhabdoviruses (e.g., rabies virus), retroviruses (including HIV, HTLV-I and -II), papovaviruses (e.g., human papillomaviruses), polyomaviruses, and picornaviruses, etc.
Оптимизированные свойства вариантов IgGOptimized properties of IgG variants
Согласно настоящей заявке также предложены варианты IgG, оптимизированные для множества терапевтически важных свойств. В настоящем описании вариант IgG, который создают или предполагают для демонстрации одного или нескольких оптимизированных свойств, называется «оптимизированным вариантом IgG». Наиболее предпочтительные свойства, которые могут быть оптимизированы, включают без ограничения повышенную или пониженную аффинность к FcRn и увеличенное или уменьшенное время полужизни in vivo. Подходящие варианты реализации включают антитела, демонстрирующие повышенную аффинность к связыванию с FcRn при пониженном pH, таком как pH, связанный с эндосомами, например, pH 6.0, в то же время поддерживающие пониженную аффинность при более высоком значении pH, таком как 7.4, чтобы допустить увеличенное поглощение эндосомами, но обычные скорости высвобождения. Аналогичным образом данные антитела с модулированным связыванием FcRn могут обладать другими необходимыми свойствами, такими как модулированное связывание FcγR, как например указано в U.S.S.N.s U.S.S.N.s 11/174287, 11/124640, 10/822231, 10/672280, 10/379392 и заявке на патент 11/256060 под названием «Варианты иммуноглобулина IgG, обладающие оптимизированной эффекторной функцией», поданной 21 октября 2005. Т.е. оптимизированные свойства также включают без ограничения повышенную или пониженную аффинность к FcγR. В одном из возможных вариантов реализации варианты IgG оптимизируют, в результате чего они обладают повышенной аффинностью к активирующему FcγR человека, предпочтительно FcγRIIIa, помимо характеристики связывания FcRn. В еще одном возможном альтернативном варианте реализации варианты IgG оптимизируют, в результате чего они обладают пониженной аффинностью к ингибирующему рецептору FcγRIIb человека. Т.е. конкретные варианты реализации включают использование антител, демонстрирующих увеличенное связывание с FcRn и увеличенное связывание с FcγRIIIa. В других вариантах реализации используют антитела, демонстрирующие увеличенное связывание с FcRn и увеличенное связывание с FcγRIIIa. Предполагают, что согласно указанным вариантам реализации предложены полипептиды IgG, обладающие улучшенными терапевтическими свойствами у людей, например, усиленной эффекторной функцией и более высокой противораковой активностью. В альтернативном варианте реализации варианты IgG оптимизируют, в результате чего они обладают повышенной или пониженной аффинностью к FcRn и повышенной или пониженной аффинностью к FcγR человека, включая без ограничения FcγRI, FcγRIIa, FcγRIIb, FcγRIIc, FcγRIIIa и FcγRIIIb, включая их аллельные варианты. Предполагают, что согласно данным вариантам реализации предложены полипептиды IgG, обладающие улучшенными терапевтическими свойствами у людей, например, увеличенным временем полужизни и пониженной эффекторной функцией. В других вариантах реализации варианты IgG обеспечивают повышенную аффинностью к FcRn и повышенную аффинностью к одному или нескольким FcγR, но пониженную аффинность к одному или нескольким другим FcγR. Например, вариант IgG может обладать увеличенным связыванием с FcRn и FcγRIIIa, но уменьшенным связыванием с FcγRIIb. В качестве альтернативы, вариант IgG может обладать уменьшенным связыванием с FcRn и FcγR’s. В другом варианте реализации вариант IgG может обладать пониженной аффинностью к FcRn и повышенной аффинностью к FcγRIIb, но пониженной аффинностью к одному или нескольким FcγR. В еще одном варианте реализации вариант IgG может обладать увеличенным временем полужизни и пониженными эффекторными функциями.The present application also provides IgG variants optimized for a variety of therapeutically important properties. As used herein, an IgG variant that is created or intended to exhibit one or more optimized properties is referred to as an "optimized IgG variant." Particularly preferred properties that may be optimized include, but are not limited to, increased or decreased affinity for FcRn and increased or decreased half-life in vivo. Suitable embodiments include antibodies that exhibit increased binding affinity for FcRn at a reduced pH, such as the pH associated with endosomes, e.g., pH 6.0, while maintaining decreased affinity at a higher pH, such as 7.4, to allow for increased endosomal uptake but normal release rates. Similarly, these antibodies with modulated FcRn binding may have other desirable properties, such as modulated FcγR binding, such as those disclosed in U.S.S.N.s 11/174,287, 11/124,640, 10/822,231, 10/672,280, 10/379,392, and patent application Ser. No. 11/256,060, entitled "IgG Immunoglobulin Variants Having Optimized Effector Function," filed October 21, 2005. That is, the optimized properties also include, but are not limited to, increased or decreased affinity for FcγR. In one possible embodiment, the IgG variants are optimized such that they have increased affinity for an activating human FcγR, preferably FcγRIIIa, in addition to the FcRn binding characteristic. In yet another possible alternative embodiment, the IgG variants are optimized to have reduced affinity for the human FcγRIIb inhibitory receptor. That is, particular embodiments include using antibodies that exhibit increased binding to FcRn and increased binding to FcγRIIIa. Other embodiments use antibodies that exhibit increased binding to FcRn and increased binding to FcγRIIIa. These embodiments are believed to provide IgG polypeptides that have improved therapeutic properties in humans, such as enhanced effector function and increased anti-cancer activity. In an alternative embodiment, the IgG variants are optimized to have increased or decreased affinity for FcRn and increased or decreased affinity for human FcγRs, including but not limited to FcγRI, FcγRIIa, FcγRIIb, FcγRIIc, FcγRIIIa, and FcγRIIIb, including allelic variants thereof. These embodiments are believed to provide IgG polypeptides that have improved therapeutic properties in humans, such as increased half-life and decreased effector function. In other embodiments, the IgG variants provide increased affinity for FcRn and increased affinity for one or more FcγRs, but decreased affinity for one or more other FcγRs. For example, an IgG variant may have increased binding to FcRn and FcγRIIIa, but decreased binding to FcγRIIb. Alternatively, an IgG variant may have decreased binding to FcRn and FcγR's. In another embodiment, an IgG variant may have decreased affinity for FcRn and increased affinity for FcγRIIb, but decreased affinity for one or more FcγR. In yet another embodiment, an IgG variant may have increased half-life and decreased effector functions.
Предпочтительные варианты реализации включают оптимизацию связывания с FcRn и FcγR человека, однако в альтернативных вариантах реализации варианты IgG обладают повышенной или пониженной аффинностью к FcRn и FcγR не относящихся к человеку организмов, включая без ограничения грызунов и низших приматов. Варианты IgG, которые оптимизируют для связывания с FcRn не человеческого происхождения, могут найти применение в проведении исследований. Например, доступны модели мышей для множества заболеваний, позволяющие тестировать свойства, такие как эффективность, токсичность и фармакокинетические характеристики для указанного потенциального лекарственного средства. Как известно в данной области техники, раковые клетки могут быть трансплантированы или введены путем инъекции мышам для имитации рака человека, способ под названием «ксенотрансплантация». В результате тестирования вариантов IgG, включающих варианты IgG, оптимизированные в отношении FcRn, моно получить полезную информацию относительно характеристик клиренса белка, его механизма клиренса и т.п. Варианты IgG также могут быть оптимизированы в отношении увеличенной функциональности и/или свойств раствора в дегликозилированной форме. Лиганды Fc включают без ограничения FcRn, FcγRs, C1q и белки A и G, и могут происходить из любого источника, включая без ограничения человека, мышь, крысу, кролика или обезьяну, предпочтительно человека. В альтернативном предпочтительном варианте реализации варианты IgG оптимизируют, в результате чего они становятся более стабильными и/или более растворимыми по сравнению с дегликозилированной формой исходного варианта IgG.Preferred embodiments include optimization for binding to human FcRn and FcγR, but in alternative embodiments, the IgG variants have increased or decreased affinity for non-human FcRn and FcγR, including but not limited to rodents and non-human primates. IgG variants that are optimized for binding to non-human FcRn may find use in research. For example, mouse models are available for a variety of diseases that allow testing of properties such as efficacy, toxicity, and pharmacokinetic characteristics for a given drug candidate. As is known in the art, cancer cells can be transplanted or injected into mice to mimic human cancer, a technique called "xenografting." Testing IgG variants, including IgG variants optimized for FcRn, may provide useful information regarding the clearance characteristics of the protein, its mechanism of clearance, etc. IgG variants may also be optimized for increased functionality and/or solution properties in a deglycosylated form. Fc ligands include, but are not limited to, FcRn, FcγRs, C1q, and proteins A and G, and may be from any source, including, but not limited to, human, mouse, rat, rabbit, or monkey, preferably human. In an alternative preferred embodiment, IgG variants are optimized to be more stable and/or more soluble than the deglycosylated form of the parent IgG variant.
Варианты IgG могут содержать модификации, модулирующие взаимодействие с лигандами Fc, кроме FcRn и FcγRs, включая без ограничения белки комплемента и гомологи рецептора Fc (FcRHs). FcRHs включают без ограничения FcRH1, FcRH2, FcRH3, FcRH4, FcRH5 и FcRH6 (Davis et al., 2002, Immunol. Reviews 190:123-136, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки).IgG variants may contain modifications that modulate interactions with Fc ligands other than FcRn and FcγRs, including but not limited to complement proteins and Fc receptor homologs (FcRHs). FcRHs include but are not limited to FcRH1, FcRH2, FcRH3, FcRH4, FcRH5, and FcRH6 (Davis et al., 2002, Immunol. Reviews 190:123-136, incorporated herein by reference in its entirety).
Предпочтительно специфичность варианта IgG к лиганду Fc будет определять его терапевтическую полезность. Полезность указанного варианта IgG для терапевтических целей будет зависеть от эпитопа и формы антигена-мишени, и заболевания или симптома, подвергаемого лечению. Для большинства мишеней и симптомов увеличенное связывание FcRn может являться предпочтительным, т.к. увеличенное связывание FcRn может приводить к увеличенному времени полужизни в сыворотке. Более продолжительное время полужизни в сыворотке позволяет менее часто или в более низкой дозе вводить лекарственное средство. Это является наиболее предпочтительным, когда лечебное средство вводят в ответ на симптом, требующий повторного введения. Для некоторых мишеней и симптомов уменьшенное связывание FcRn может являться предпочтительным. Это может являться наиболее предпочтительным, когда необходим вариант Fc с увеличенным клиренсом и уменьшенным временем полужизни в сыворотке, например, в полипептидах Fc, используемых в качестве радиофармацевтических средств или радиотерапевтических средств.Preferably, the specificity of the IgG variant for the Fc ligand will determine its therapeutic utility. The utility of a given IgG variant for therapeutic purposes will depend on the epitope and form of the target antigen and the disease or symptom being treated. For most targets and symptoms, increased FcRn binding may be advantageous because increased FcRn binding may result in increased serum half-life. A longer serum half-life allows the drug to be administered less frequently or at a lower dose. This is most advantageous when the therapeutic agent is administered in response to a symptom requiring repeated administration. For some targets and symptoms, decreased FcRn binding may be advantageous. This may be most advantageous when an Fc variant with increased clearance and decreased serum half-life is needed, such as in Fc polypeptides used as radiopharmaceuticals or radiotherapeutics.
Могут быть использованы варианты IgG, включающие варианты IgG, обеспечивающие повышенную аффинность к FcRn с повышенными активирующими FcγRs, и/или пониженную аффинность к ингибиторным FcγRs. Для некоторых мишеней и симптомов также может являться полезным использование вариантов IgG, обеспечивающих дифференцированную селективность в отношении различных активирующих FcγRs; например, в некоторых случаях может быть необходимо увеличенное связывание с FcγRIIa и FcγRIIIa, но не с FcγRI, тогда как в других случаях увеличенное связывание только с FcγRIIa может являться предпочтительным. Для некоторых мишеней и симптомов может быть предпочтительным использование вариантов IgG, изменяющих связывание FcRn и усиливающих как FcγR-опосредуемые, так и комплемент-опосредуемые эффекторные функции, тогда как в других случаях может являться полезным использование вариантов IgG, увеличивающих связывание FcRn или время полужизни в сыворотке и либо FcγR-опосредуемые, либо комплемент-опосредуемые эффекторные функции. Для некоторых мишеней или симптомов рака может являться полезным ослабление или удаление одной или нескольких эффекторных функций, например путем ‘выключения’ связывания с C1q, одним или несколькими FcγR, FcRn или одни или несколькими другими лигандами Fc. Для других мишеней и симптомов может быть предпочтительным использование вариантов IgG, обеспечивающих увеличенное связывание с ингибирующим FcγRIIb, но уровня дикого типа, уменьшенное или удаленное связывание с активирующим FcγRs. В частности, это может являться подходящим, например, в случае, когда задача варианта IgG заключается в ингибировании воспаления или аутоиммунного заболевания или модулировании иммунной системы некоторым образом. Т.к. аутоиммунные заболевания в целом являются продолжительными и лечение осуществляют с повторными введениями доз, их лечение вариантами Fc, обладающими увеличенным временем полужизни, благодаря увеличенному FcRn, является наиболее предпочтительным.IgG variants may be used, including IgG variants that provide increased affinity for FcRn with increased activating FcγRs, and/or decreased affinity for inhibitory FcγRs. For some targets and indications, it may also be useful to use IgG variants that provide differential selectivity for different activating FcγRs; for example, in some cases, increased binding to FcγRIIa and FcγRIIIa but not FcγRI may be needed, whereas in other cases, increased binding to FcγRIIa alone may be preferred. For some targets and symptoms, it may be preferable to use IgG variants that alter FcRn binding and enhance both FcγR-mediated and complement-mediated effector functions, whereas in other cases it may be beneficial to use IgG variants that increase FcRn binding or serum half-life and either FcγR-mediated or complement-mediated effector functions. For some cancer targets or symptoms, it may be beneficial to reduce or remove one or more effector functions, such as by ‘knocking out’ binding to C1q, one or more FcγRs, FcRn, or one or more other Fc ligands. For other targets and symptoms, it may be preferable to use IgG variants that provide increased binding to inhibitory FcγRIIb but wild-type levels, reduced or deleted binding to activating FcγRs. In particular, this may be suitable, for example, in the case where the task of the IgG variant is to inhibit inflammation or an autoimmune disease or to modulate the immune system in some way. Since autoimmune diseases are generally long-term and are treated with repeated doses, their treatment with Fc variants having an increased half-life due to an increased FcRn is most preferred.
Может быть осуществлена модификация для улучшения стабильности, растворимости, функции или клинического применения IgG. В предпочтительном варианте реализации варианты IgG могут содержать модификации для снижения иммуногенности у людей. В наиболее предпочтительном варианте реализации иммуногенность варианта IgG снижают с применением способа, описанного в USSN 11/004590, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки. В альтернативных вариантах реализации варианты IgG гуманизируют (Clark, 2000, Immunol Today 21:397-402, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки.Modifications may be made to improve the stability, solubility, function, or clinical utility of the IgG. In a preferred embodiment, the IgG variants may contain modifications to reduce immunogenicity in humans. In a most preferred embodiment, the immunogenicity of the IgG variant is reduced using the method described in USSN 11/004,590, which is incorporated herein by reference in its entirety. In alternative embodiments, the IgG variants are humanized (Clark, 2000, Immunol Today 21:397-402, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Варианты IgG могут содержать модификации, снижающие иммуногенность. Модификации для снижения иммуногенности могут включать модификации, уменьшающие связывание обработанных полипептидов, полученных из исходной последовательности, с белками MHC. Например, модификации аминокислот могут быть осуществлены таким образом, чтобы не было или было минимальное количество иммунных эпитопов, которые как предполагают, связываются с высокой аффинностью с любыми преобладающими аллелями MHC. Некоторые способы идентификации связывающихся с MHC эпитопов в последовательностях белков известны в данной области техники и могут быть использованы для подсчета эпитопов в варианте IgG. См., например, WO 98/52976; WO 02/079232; WO 00/3317; USSN 09/903,378; USSN 10/039,170; USSN 60/222,697; USSN 10/754,296; PCT WO 01/21823; и PCT WO 02/00165; Mallios, 1999, Bioinformatics 15: 432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17: 942-948; Sturniolo et al., 1999, Nature Biotech. 17: 555-561; WO 98/59244; WO 02/069232; WO 02/77187; Marshall et al., 1995, J. Immunol. 154: 5927-5933; и Hammer et al., 1994, J. Exp. Med. 180: 2353-2358, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Основанная на последовательностях информация может быть использована для определения результата связывания для взаимодействия указанный пептид-MHC (см., например, Mallios, 1999, Bioinformatics 15: 432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17: p942-948; Sturniolo et. al., 1999, Nature Biotech. 17: 555-561, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки).IgG variants may contain modifications that reduce immunogenicity. Modifications to reduce immunogenicity may include modifications that reduce the binding of processed polypeptides derived from the parent sequence to MHC proteins. For example, amino acid modifications may be made such that there are no or a minimal number of immune epitopes that are predicted to bind with high affinity to any of the predominant MHC alleles. Several methods for identifying MHC binding epitopes in protein sequences are known in the art and can be used to enumerate epitopes in an IgG variant. See, for example, WO 98/52976; WO 02/079232; WO 00/3317; USSN 09/903,378; USSN 10/039,170; USSN 60/222,697; USSN 10/754,296; PCT WO 01/21823; and PCT WO 02/00165; Mallios, 1999, Bioinformatics 15: 432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17: 942-948; Sturniolo et al., 1999, Nature Biotech. 17: 555-561; WO 98/59244; WO 02/069232; WO 02/77187; Marshall et al., 1995, J. Immunol. 154: 5927-5933; and Hammer et al., 1994, J. Exp. Med. 180: 2353-2358, all of which are incorporated herein by reference in their entireties. Sequence-based information can be used to determine the binding outcome for a given peptide-MHC interaction (see, e.g., Mallios, 1999, Bioinformatics 15:432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17:p942-948; Sturniolo et al., 1999, Nature Biotech. 17:555-561, all of which are incorporated herein by reference in their entireties).
Создание вариантов IgGCreation of IgG variants
Варианты согласно настоящему изобретению могут быть получены различными способами. Варианты, указанные в настоящем описании, могут представлять собой встраивания, делеции, замещения, другие модификации или комбинации этих и других изменений. В частности, новым вариантом реализации настоящего изобретения является создание встраиваний и делеций, которые либо увеличивают, либо уменьшают связывание полипептида Fc с лигандом Fc. Как указано в настоящем описании, могут быть осуществлены встраивания или делеции, которые повышают или понижают аффинность полипептида Fc к FcRn. Встраивания и делеции могут быть получены с помощью рациональных подходов или подходов, включающих использование случайных компонентов, например произвольное и полупроизвольное создание библиотек или скрининг. В альтернативном варианте реализации описаны замещения, повышающие или понижающие аффинность полипептида Fc к FcRn.Variants of the present invention can be made in a variety of ways. Variants described herein can be insertions, deletions, substitutions, other modifications, or combinations of these and other changes. In particular, a novel embodiment of the present invention is to create insertions and deletions that either increase or decrease binding of an Fc polypeptide to an Fc ligand. As described herein, insertions or deletions can be made that increase or decrease the affinity of an Fc polypeptide for FcRn. Insertions and deletions can be made using rational approaches or approaches involving the use of random components, such as random and semi-random library generation or screening. In an alternative embodiment, substitutions are described that increase or decrease the affinity of an Fc polypeptide for FcRn.
Модификации остова: встраивания и делецииBackbone modifications: insertions and deletions
Вариантные полипептиды Fc могут быть получены путем замещения вариантной аминокислоты в месте исходной аминокислоты в положении в полипептиде Fc. Путем замещения одной или нескольких аминокислот на вариантные аминокислоты в полипептиде Fc изменяют боковые цепи в этих положениях. Наиболее подходящие замещения модифицируют свойства Fc путем изменения боковых цепей Fc. Замещенные боковые цепи могут взаимодействовать напрямую или опосредованно с партнером по связыванию Fc, который связан с функцией или свойством Fc. По меньшей мере одно замещение изменяет ковалентную структуру одной или нескольких боковых цепей исходного полипептида Fc.Variant Fc polypeptides can be prepared by substituting a variant amino acid in place of a parent amino acid at a position in the Fc polypeptide. By substituting one or more amino acids for the variant amino acids in the Fc polypeptide, the side chains at these positions are altered. The most suitable substitutions modify the properties of the Fc by altering the side chains of the Fc. The substituted side chains can interact directly or indirectly with an Fc binding partner that is associated with the function or property of the Fc. At least one substitution alters the covalent structure of one or more side chains of the parent Fc polypeptide.
В качестве альтернативы, могут быть получены вариантные полипептиды Fc, меняющие ковалентную структуру остова исходного полипептида Fc. В белках атомы остова представляют собой пептидный азот, альфа-углерод, карбонильный или пептидный углерод и карбонильный кислород. Изменение ковалентной структуры остова предоставляет дополнительные способы изменения свойств полипептидов Fc. Ковалентная структура остова Fc может быть изменена путем добавления атомов в остов, например, путем встраивания одной или нескольких аминокислот, или путем удаления атомов из остова, например путем делеции одной или нескольких аминокислот. Ковалентная структура остова также может быть изменена путем замены индивидуальных атомов остова на другие атомы (Deechongkit et al., J Am Chem Soc. 2004. 126(51):16762-71, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Как известно в данной области техники и проиллюстрировано в настоящем описании, встраивания или делеции аминокислот в полипептидах Fc могут быть осуществлены путем встраивания или делеции соответствующих нуклеотидов в ДНК, кодирующей указанный полипептид Fc. В качестве альтернативы, как известно в данной области техники, встраивания или делеции аминокислот могут быть осуществлены в ходе синтеза полипептидов Fc.Alternatively, variant Fc polypeptides can be produced that alter the covalent structure of the backbone of a parent Fc polypeptide. In proteins, backbone atoms are a peptide nitrogen, an alpha carbon, a carbonyl or peptide carbon, and a carbonyl oxygen. Altering the covalent structure of the backbone provides additional ways to alter the properties of Fc polypeptides. The covalent structure of the Fc backbone can be altered by adding atoms to the backbone, such as by inserting one or more amino acids, or by removing atoms from the backbone, such as by deleting one or more amino acids. The covalent structure of the backbone can also be altered by replacing individual backbone atoms with other atoms (Deechongkit et al., J Am Chem Soc. 2004. 126(51):16762-71, incorporated herein by reference in its entirety). As is known in the art and illustrated herein, amino acid insertions or deletions in Fc polypeptides can be accomplished by inserting or deleting the corresponding nucleotides in DNA encoding said Fc polypeptide. Alternatively, as is known in the art, amino acid insertions or deletions can be accomplished during synthesis of Fc polypeptides.
Создание встраиваний или делеций аминокислот, которые изменяют взаимодействие полипептида Fc с одним или несколькими партнерами по связыванию (например, FcгаммаR’s, FcRn, C1q), могут быть осуществлены путем рассмотрения структуры комплекса полипептида Fc и его партнера по связыванию. В менее предпочтительном варианте реализации создание может быть осуществлено путем рассмотрения структуры полипептида Fc и информации об области Fc, участвующей в связывании с партнером по связыванию. Указанная информация может быть получена путем проведения экспериментов по мутагенезу, экспериментов по фаговому отображению, путем сравнения гомологий, компьютерного моделирования или другими способами.The creation of amino acid insertions or deletions that alter the interaction of an Fc polypeptide with one or more binding partners (e.g., FcgammaR's, FcRn, C1q) can be accomplished by considering the structure of a complex of the Fc polypeptide and its binding partner. In a less preferred embodiment, the creation can be accomplished by considering the structure of the Fc polypeptide and information about the region of the Fc involved in binding to the binding partner. This information can be obtained by performing mutagenesis experiments, phage display experiments, by comparing homology, computer modeling, or other methods.
Предпочтительными положениями в аминокислотной последовательности для встраиваний или делеций, влияющих на связывающие взаимодействия Fc, но не влияющих на общую структуру, стабильность, экспрессию или применение полипептида Fc, являются петли, участвующие во взаимодействиях Fc/партнер по связыванию Fc. Для изменения связывания FcRn с полипептидом Fc положения 244-257, 279-284, 307-317, 383-390 и 428-435 представляют собой предпочтительные расположения петель для встраиваний или делеций (нумерация согласно индексу EU Kabat et al., Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, все полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки). Для изменения связывания Fc-гамма рецептора с полипептидом Fc положения 229-239, 266-273, 294-299 и 324-331 представляют собой предпочтительные расположения петель для встраиваний или делеций (нумерация согласно индексу EU Kabat et al., код в PDB 1E4K.pdb Sondermann et al. Nature. 2000 406:267, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки). Петли представляют собой области полипептида, не включенные в альфа-спиральную структуру или структуру бета-складчатого слоя. Положения петель представляют собой положения, не включенные ни в альфа-спиральную структуру, ни в структуру бета-складчатого слоя (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, Chapter 1 pp. 2-67, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Положения петель являются предпочтительными, т.к. атомы остова, как правило, являются более гибкими и с меньшей вероятностью вовлечены в образование водородных связей по сравнению с атомами остова альфа-спиралей и бета-складчатых слоев. Следовательно, удлинение или укорочение петли за счет встраивания или делеции одной или нескольких аминокислот с меньшей вероятностью приводит к значительным, разрушительным изменениям полипептида Fc, включая стабильность, экспрессию или другие трудности.Preferred amino acid sequence positions for insertions or deletions that affect Fc binding interactions but do not affect the overall structure, stability, expression, or use of the Fc polypeptide are loops involved in Fc/Fc binding partner interactions. For altering FcRn binding to an Fc polypeptide, positions 244-257, 279-284, 307-317, 383-390, and 428-435 represent preferred loop locations for insertions or deletions (numbering according to the EU index of Kabat et al., Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, all incorporated herein by reference in their entireties). To alter binding of the Fc gamma receptor to the Fc polypeptide, positions 229-239, 266-273, 294-299, and 324-331 are preferred loop locations for insertions or deletions (numbering according to EU index of Kabat et al., PDB code 1E4K.pdb Sondermann et al. Nature. 2000 406:267, all of which are incorporated herein by reference in their entireties). The loops are regions of the polypeptide that are not included in the alpha-helical structure or the beta-sheet structure. The loop positions are positions that are not included in either the alpha-helical structure or the beta-sheet structure (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, Chapter 1 pp. 2-67, incorporated herein by reference in their entireties). Loop positions are preferred because backbone atoms are generally more flexible and less likely to engage in hydrogen bonding compared to backbone atoms of alpha helices and beta sheets. Therefore, loop lengthening or shortening by insertion or deletion of one or more amino acids is less likely to result in significant, disruptive changes to the Fc polypeptide, including stability, expression, or other difficulties.
Встраивания и делеции могут быть использованы для изменения длины полипептида. Например, в областях петли изменение длины петли приводит к измененной гибкости и конформационной энтропии указанной петли. Встраивания в петле в целом увеличат конформационную энтропию петли, которая может быть определена как константа Больцмана, умноженная на натуральный логарифм числа возможных конформаций (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, pp. 78, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Путем встраивания по меньшей мере одной аминокислоты в полипептид увеличивается общее число конформаций полипептида. Указанные дополнительные конформации могут быть полезны для образования подходящих взаимодействий Fc/партнер по связыванию Fc, т.к. в связывании Fc-связывающего белка может быть использована одна из дополнительных конформаций полипептида Fc. В данном случае встраивание может привести к более сильным взаимодействиям Fc/партнер по связыванию Fc. В случае, если дополнительные конформации не используются в области связывания, указанное встраивание может привести к более слабым взаимодействиям Fc/партнер по связыванию Fc, т.к. дополнительные конформации будут конкурировать с конформацией, способной к связыванию. Аналогичным образом делеция полипептидного сегмента может также привести либо к более сильным, либо к более слабым взаимодействиям Fc/партнер по связыванию Fc. В случае, если делеция сегмента, уменьшающая возможное число конформаций остова, исключает конформацию, способную к связыванию, указанная делеция может привести к более слабым взаимодействиям Fc/партнер по связыванию Fc. В случае, если делеция не исключает конформацию, способную к связыванию, делеция может привести к более сильным взаимодействиям Fc/партнер по связыванию Fc, т.к. указанная делеция может исключить конформации, конкурирующие с конформацией, способной к связыванию.Insertions and deletions can be used to alter the length of a polypeptide. For example, in loop regions, altering the length of the loop results in altered flexibility and conformational entropy of said loop. Insertions into a loop will generally increase the conformational entropy of the loop, which can be defined as Boltzmann's constant multiplied by the natural logarithm of the number of possible conformations (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, pp. 78, incorporated herein by reference in its entirety). By inserting at least one amino acid into a polypeptide, the overall number of conformations of the polypeptide is increased. These additional conformations can be useful for forming suitable Fc/Fc binding partner interactions, since one of the additional conformations of the Fc polypeptide can be utilized in binding of the Fc binding protein. In this case, the insertion may result in stronger Fc/Fc binding partner interactions. In the case where the additional conformations are not used in the binding region, the insertion may result in weaker Fc/Fc binding partner interactions because the additional conformations compete with the binding conformation. Similarly, deletion of a polypeptide segment may also result in either stronger or weaker Fc/Fc binding partner interactions. In the case where the deletion of a segment that reduces the possible number of backbone conformations excludes a binding conformation, the deletion may result in weaker Fc/Fc binding partner interactions. In the case where the deletion does not exclude a binding conformation, the deletion may result in stronger Fc/Fc binding partner interactions because the deletion may exclude conformations competing with the binding conformation.
Встраивания и делеции могут быть использованы для изменения положений и ориентаций аминокислот в полипептиде Fc. Т.к. встраивания и делеции вызывают изменение ковалентной структуры остова, они неизбежно вызывают изменение положений атомов остова. На фиг. 7 сравнены положения остова в некоторых сегментах петли, обозначенных L1 - L4, в трех различных остовах. Эталонная структура остова содержит четыре сегмента петли, тогда как остов с делецией не содержит сегмент L1, а сегмент встраивания содержит дополнительный сегмент перед (т.е. N-терминальный), сегментом L1. Делеции и встраивания вызывают наибольшее изменение в структуре остова рядом с участком встраивания или делеции. Путем делеции сегмента, расположенного рядом с N-терминальной областью петли, например сегмента L1, петля укорачивается, и оставшиеся сегменты перемещают свое положение ближе к N-терминалу петли. Это вызывает смещение сегмента L2 к прежнему расположению сегмента L1 и к N-терминалу петли. Данное изменение в положении сегмента L2 по направлению к сегменту L1 может усилить связывание комплекса Fc/партнер по связыванию Fc и является предпочтительным в случае, когда есть предварительная информация о том, что аминокислота или аминокислоты, расположенные в L2, осуществляют подходящие взаимодействия с партнером по связыванию Fc, при расположении в L1. Например, если L2 содержит аланин и тирозин, и замещение двух аминокислот сегмента L1 на аланин и тирозин уже приводит к варианту Fc, обладающему увеличенным связыванием, то в результате делеции L1 можно получить вариант Fc, обладающий повышенной аффинностью к партнеру по связыванию Fc.Insertions and deletions can be used to change the positions and orientations of amino acids in an Fc polypeptide. Because insertions and deletions cause a change in the covalent structure of the backbone, they inevitably cause a change in the positions of the backbone atoms. Figure 7 compares the backbone positions of several loop segments, labeled L1 through L4, in three different backbones. The reference backbone structure contains four loop segments, whereas the deletion backbone does not contain the L1 segment, and the insertion segment contains an additional segment before (i.e., N-terminal) the L1 segment. Deletions and insertions cause the greatest change in the backbone structure near the site of insertion or deletion. By deleting a segment located near the N-terminal region of the loop, such as the L1 segment, the loop is shortened and the remaining segments move their positions closer to the N-terminal of the loop. This causes a shift of the L2 segment toward the former location of the L1 segment and toward the N-terminal of the loop. This change in the position of the L2 segment toward the L1 segment may enhance binding of the Fc/Fc binding partner complex and is advantageous when there is prior information that the amino acid or amino acids located in L2 make favorable interactions with the Fc binding partner when located in L1. For example, if L2 contains an alanine and a tyrosine, and substitution of two amino acids of the L1 segment to an alanine and a tyrosine already results in an Fc variant with increased binding, then deletion of L1 may result in an Fc variant with increased affinity for the Fc binding partner.
Аналогичным образом встраивание полипептидного сегмента в полипептид Fc в N-терминальной области петли вызывает смещение положений сегментов петли к С-терминальному участку петли. На фиг. 7 встраивание одной или нескольких аминокислот перед (т.е. N-терминально) сегментом L1 изменяет конформацию остова, включая смещение сегмента L1 к С-терминальной области петли. Данный вид встраивания является предпочтительным, когда известно, что расположенные в сегменте L1 аминокислоты осуществляют подходящие взаимодействия при расположении в положениях L2, т.к. указанное встраивание может привести к более сильным взаимодействиям Fc/партнер по связыванию Fc. В случае, если необходимы более слабые взаимодействия Fc/партнер по связыванию Fc, может быть использовано встраивание для смещения неподходящей аминокислоты в другое положение. Встроенные, удаленные и эталонные сегменты (L1-L4 на фиг. 7) могут представлять собой одну или несколько аминокислот в полипептиде Fc.Similarly, insertion of a polypeptide segment into an Fc polypeptide at the N-terminal region of the loop results in a shift in the positions of the loop segments toward the C-terminal region of the loop. In Fig. 7, insertion of one or more amino acids upstream (i.e., N-terminal) of the L1 segment alters the conformation of the backbone, including a shift of the L1 segment toward the C-terminal region of the loop. This type of insertion is preferred when the amino acids located in the L1 segment are known to make favorable interactions when located at the L2 positions, since this insertion can result in stronger Fc/Fc binding partner interactions. In cases where weaker Fc/Fc binding partner interactions are desired, insertion can be used to shift the inappropriate amino acid to a different position. The inserted, deleted, and reference segments (L1-L4 in Fig. 7) can represent one or more amino acids in an Fc polypeptide.
В качестве альтернативы встраивания или делеции могут быть использованы в С-терминальной области петель способом, аналогичным встраиваниям или делециям в N-терминальной области петель. Встраивания в С-терминале петли могут приводить к смещению положений, N-терминальных по отношению к встраиванию, к N-терминалу петли. Делеции в С-терминале петли могут приводить к смещению положений, N-терминальных по отношению к делеции, к С-терминалу петли. Выбор использования встраивания или делеции в N-терминальной или С-терминальной области петли осуществляют исходя из аминокислот, расположенных в петле, необходимости повышенной или пониженной аффинности Fc/партнер по связыванию Fc и необходимого смещения положений.Alternatively, insertions or deletions may be used in the C-terminal region of the loops in a manner analogous to insertions or deletions in the N-terminal region of the loops. Insertions in the C-terminal region of the loop may result in a shift of positions N-terminal to the insertion toward the N-terminal of the loop. Deletions in the C-terminal region of the loop may result in a shift of positions N-terminal to the deletion toward the C-terminal of the loop. The choice of using an insertion or deletion in the N-terminal or C-terminal region of the loop is made based on the amino acids located in the loop, the need for increased or decreased Fc/Fc binding partner affinity, and the desired positional shift.
Встраивания или делеции могут быть использованы в любой области полипептида Fc, включая петли, альфа-спиральные области и области бета-складчатых слоев. Предпочтительные участки для встраиваний и делеций включают области петель, которые представляют собой области, которые не являются альфа-спиральными или областями бета-складчатых слоев. Петли являются предпочтительными, т.к. они в целом принимают изменения остова лучше, чем альфа-спирали или бета-складчатые слои. Наиболее предпочтительные участки для встраиваний или делеций, приводящих к более сильным взаимодействиям белок/белок, расположены на N-терминальных или С-терминальных участках петли. Если боковые цепи петли вовлечены во взаимодействия Fc/партнер по связыванию Fc, встраивания или делеции на указанных участках с меньшей вероятностью приведут к сильно разрушительным изменениям в связывающих взаимодействиях. В результате делеций в пределах точного центра петли более вероятно удаление важных остатков на границе Fc/партнер по связыванию Fc, а в результате встраиваний в пределах точного центра петли более вероятно появление неподходящих взаимодействий на границе Fc/партнер по связыванию Fc. Количество удаляемых или встраиваемых остатков может быть определено объемом необходимого изменения остова, при этом предпочтительными являются встраивания или делеции 15 или менее остатков, более предпочтительными являются встраивания или делеции 10 или менее остатков и наиболее предпочтительными являются встраивания или делеции 5 или менее остатков. Insertions or deletions may be used in any region of the Fc polypeptide, including loops, alpha-helical regions, and beta-sheet regions. Preferred sites for insertions and deletions include loop regions, which are regions that are not alpha-helical or beta-sheet regions. Loops are preferred because they generally accept backbone changes better than alpha-helices or beta-sheet regions. The most preferred sites for insertions or deletions resulting in stronger protein/protein interactions are located at the N-terminal or C-terminal regions of the loop. If loop side chains are involved in Fc/Fc binding partner interactions, insertions or deletions at these sites are less likely to result in highly disruptive changes in binding interactions. Deletions within the precise center of the loop are more likely to remove important residues at the Fc/Fc binding partner interface, and insertions within the precise center of the loop are more likely to introduce inappropriate interactions at the Fc/Fc binding partner interface. The number of residues removed or inserted can be determined by the amount of backbone change required, with insertions or deletions of 15 or fewer residues being preferred, insertions or deletions of 10 or fewer residues being more preferred, and insertions or deletions of 5 or fewer residues being most preferred.
После получения положения и размера варианта делеции Fc полностью определяют всю полипептидную последовательность, и полипептид может быть получен способами, известными в данной области техники.Once the position and size of the Fc deletion variant is determined, the entire polypeptide sequence is determined and the polypeptide can be obtained by methods known in the art.
Однако варианты встраивания Fc включают дополнительный этап создания последовательности, содержащей поменьше мере одну встроенную аминокислоту. Встраивания полярных остатков, включая Ser, Thr, Asn, Gln, Ala, Gly, His являются предпочтительными в положениях, которые, как предполагается, будут подвержены воздействию в полипептиде Fc. Меньшие аминокислоты, включая Ser, Thr и Ala, являются наиболее предпочтительными, т.к. небольшой размер с меньшей вероятностью стерически препятствует взаимодействиям Fc/партнер по связыванию Fc. Ser и Thr также могут образовывать водородные связи с атомами партнера по связыванию Fc.However, Fc insertion variants involve the additional step of creating a sequence containing at least one inserted amino acid. Insertions of polar residues including Ser, Thr, Asn, Gln, Ala, Gly, His are preferred at positions expected to be exposed in the Fc polypeptide. Smaller amino acids including Ser, Thr, and Ala are most preferred because small size is less likely to sterically hinder Fc/Fc binding partner interactions. Ser and Thr can also form hydrogen bonds with atoms of the Fc binding partner.
Встраивания также обладают дополнительной гибкостью, в результате чего встроенный полипептид может быть получен таким образом, чтобы образовывать подходящие взаимодействия с партнером по связыванию Fc, что необходимо в случае, когда требуется более сильное связывание Fc/партнер по связыванию Fc. Длина встраивания в остове может быть определена путем моделирования вариантного остова со встроенной простой типичной последовательностью. Например, встраивания полисерина, полиглицина или полиаланина различной длины могут быть «сконструированы» и смоделированы. Моделирование может быть осуществлено множеством способов, включая гомологичное моделирование на основе известных трехмерных структур гомологов, содержащих указанное встраивание, и путем компьютерного моделирования, включая MODELLER (M.A. Marti-Renom et al. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 29, 291-325, 2000) и ROSETTA (Kuhlman et al. (2003). Science 302, 1364-8), оба полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки. Как правило, сначала получают различные конформации остова, и конечная структура остова может быть определена после установления идентичности боковой цепи. Боковые цепи могут быть созданы с помощью алгоритмов PDA® (US 6188965; 6269312; 6403312; 6801861; 6804611; 6792356, 6950754 и USSN 09/782004; 09/927790; 10/101499; 10/666307; 10/666311; 10/218102, все полностью включенные в настоящее описание посредством ссылки).Insertions also provide additional flexibility, whereby the inserted polypeptide can be designed to form suitable interactions with the Fc binding partner, as is necessary when stronger Fc/Fc binding partner binding is required. The length of the insertion in the backbone can be determined by modeling the variant backbone with a simple generic sequence inserted. For example, polyserine, polyglycine, or polyalanine insertions of varying lengths can be "designed" and modeled. Modeling can be accomplished in a variety of ways, including homology modeling based on known three-dimensional structures of homologues containing the said insertion, and by computer modeling including MODELLER (M.A. Marti-Renom et al. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 29, 291-325, 2000) and ROSETTA (Kuhlman et al. (2003). Science 302, 1364-8), both of which are incorporated herein by reference in their entireties. Typically, various conformations of the backbone are first generated, and the final structure of the backbone can be determined after the identity of the side chain has been established. Side chains can be generated using PDA® algorithms (US 6188965; 6269312; 6403312; 6801861; 6804611; 6792356, 6950754 and USSN 09/782004; 09/927790; 10/101499; 10/666307; 10/666311; 10/218102, all incorporated herein by reference in their entireties).
Могут быть произведены встраивания или делеции для изменения связывания полипептидов Fc с FcгаммаR аналогично описанному способу изменения свойств связывания FcRn. Домены Fc связываются с FcгаммаR в положении, указанном на фиг. 1. Структуры комплекса Fc/ FcгаммаR, включая коды в PDB 1T89 и 1IIS (Radaev S et al. J. Biol. Chem. v. 276, p. 16469-16477, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки), демонстрируют взаимодействующие остатки и петли между двумя структурами. Все результаты мутагенеза, такие как приведены в US11/124620 и US6737056 (оба из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки) полезны в определенных подходящих смещениях положений остова.Insertions or deletions may be made to alter the binding of Fc polypeptides to FcgammaR in a manner similar to that described for altering the binding properties of FcRn. The Fc domains bind to FcgammaR at the position shown in Fig. 1. Structures of the Fc/FcgammaR complex, including PDB codes 1T89 and 1IIS (Radaev S et al. J. Biol. Chem. v. 276, pp. 16469-16477, incorporated herein by reference in its entirety), show interacting residues and loops between the two structures. All mutagenesis results, such as those reported in US11/124620 and US6737056 (both of which are incorporated herein by reference in their entirety), are useful in determining appropriate shifts in backbone positions.
Встраивания или делеции могут быть произведены в любом полипептиде, помимо полипептидов Fc, способами, указанными в настоящем описании. Например, встраивания или делеции в члене суперсемейства TNF, APRIL, могут быть произведены с помощью трехмерной структуры (код в PDB 1XU1.pdb, Hymowitz, et al. (2005) J. Biol. Chem. 280:7218, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Встраивания или делеции могут быть произведены для увеличения связывания APRIL со своим рецептором TACI. Остатки петель, предпочтительные в качестве центров встраивания или делеции, представляют собой остатки Ser118-Val124, Asp164-Phe167, Pro192-Ala198, Pro221-Lys226. Данные петли взаимодействуют с TACI в комплексе APRIL/TACI и опосредуют связывание.Insertions or deletions can be made in any polypeptide other than Fc polypeptides by the methods described herein. For example, insertions or deletions in the TNF superfamily member APRIL can be made using the three-dimensional structure (PDB accession number 1XU1.pdb, Hymowitz, et al. (2005) J. Biol. Chem. 280:7218, incorporated herein by reference in its entirety). Insertions or deletions can be made to enhance binding of APRIL to its receptor TACI. Loop residues preferred as sites of insertion or deletion are residues Ser118-Val124, Asp164-Phe167, Pro192-Ala198, Pro221-Lys226. These loops interact with TACI in the APRIL/TACI complex and mediate binding.
Полипептиды, включающие вариантыPolypeptides including variants
Варианты IgG могут быть основаны на последовательностях IgG человека и таким образом последовательности IgG человека используют в качестве «базовых» последовательностей, с которыми сравнивают другие последовательности, включая без ограничения последовательности других организмов, например, последовательности грызунов и приматов. Варианты также IgG могут содержать последовательности других классов иммуноглобулина, таких как IgA, IgE, IgD, IgM и т.п. Предполагается, что несмотря на то что варианты IgG создают в контексте одного исходного IgG, варианты могут быть созданы в контексте другого, второго исходного IgG или «перенесены» к нему. Это осуществляют путем определения «эквивалентных» или «соответствующих» остатков и замещений между первым и вторым IgG, как правило, исходя из гомологии последовательности или структурной гомологии между последовательностями IgG. Для установления гомологии аминокислотную последовательность первого указанного IgG напрямую сравнивают с последовательностью второго IgG. После выравнивания последовательностей с использованием одной или нескольких программ выравнивания гомологии, известных в данной области техники (например, с использованием консервативных остатков в качестве промежуточных видов), предусматривая необходимые встраивания и делеции для поддержания выравнивания (т.е. избегая удаления консервативных остатков путем произвольной делеции и встраивания), определяют остатки, эквивалентные конкретным аминокислотам в первичной последовательности первого варианта IgG. Выравнивание консервативных остатков предпочтительно должно сохранять 100% таких остатков. Однако выравнивание более 75% или до 50% консервативных остатков также подходит для определения эквивалентных остатков. Эквивалентные остатки также могут быть определены путем установления структурной гомологии между первым и вторым IgG, т.е. на уровне третичной структуры для IgGs, структуры которых были определены. В данном случае эквивалентные остатки определяют как остатки, для которых атомные координаты двух или более атомов основной цепи конкретного аминокислотного остатка родоначальника или предшественника (N на N, CA на CA, C на C и O на O) находятся в пределах 0.13 нм и предпочтительно 0.1 нм после выравнивания. Выравнивание осуществляют после ориентации и расположения лучшей модели с получением максимального совпадения атомных координат неводородных белковых атомов белков. Независимо от того, как определяют эквивалентные или соответствующие остатки и независимо от идентичности исходного IgG, в котором создают IgGs, неизменным остается то, что исследованные варианты IgG могут быть созданы во втором исходном IgG, обладающим значительной гомологией последовательностей или структурной гомологией с вариантом IgG. Таким образом, например, если получают вариантное антитело, в котором исходное антитело представляет собой IgG1 человека, путем использования вышеописанных способов или других способов определения эквивалентных остатков вариантное антитело может быть создано в другом исходном антителе IgG1, которое связывается с другим антигеном, исходном антителе IgG2 человека, исходном антителе IgA человека, исходном антителе IgG2a или IgG2b мыши и т.п. Снова, как описано выше, контекст исходного варианта IgG не влияет на способность переносить варианты IgG в другие исходные IgGs.IgG variants may be based on human IgG sequences, and thus human IgG sequences are used as "base" sequences to which other sequences are compared, including but not limited to sequences from other organisms, such as rodent and primate sequences. IgG variants may also contain sequences from other immunoglobulin classes, such as IgA, IgE, IgD, IgM, etc. It is envisaged that, although IgG variants are created in the context of one parent IgG, variants may be created in the context of, or "transferred" to, another, second parent IgG. This is accomplished by determining "equivalent" or "corresponding" residues and substitutions between the first and second IgGs, typically based on sequence homology or structural homology between the IgG sequences. To establish homology, the amino acid sequence of the first specified IgG is directly compared to the sequence of the second IgG. After alignment of the sequences using one or more homology alignment programs known in the art (e.g. using conserved residues as intermediate species), providing for the necessary insertions and deletions to maintain the alignment (i.e. avoiding removal of conserved residues by arbitrary deletion and insertion), residues equivalent to specific amino acids in the primary sequence of the first IgG variant are determined. The alignment of conserved residues should preferably preserve 100% of such residues. However, alignment of more than 75% or up to 50% of the conserved residues is also suitable for determining equivalent residues. Equivalent residues can also be determined by establishing structural homology between the first and second IgG, i.e. at the tertiary structure level for the IgGs whose structures have been determined. In this case, equivalent residues are defined as residues for which the atomic coordinates of two or more backbone atoms of a particular amino acid residue of the parent or precursor (N to N, CA to CA, C to C, and O to O) are within 0.13 nm and preferably 0.1 nm after alignment. The alignment is performed after orientation and positioning of the best model to obtain the maximum coincidence of the atomic coordinates of the non-hydrogen protein atoms of the proteins. Regardless of how equivalent or corresponding residues are defined and regardless of the identity of the parent IgG in which the IgGs are generated, it remains the same that the investigated IgG variants can be generated in a second parent IgG that has significant sequence homology or structural homology to the IgG variant. Thus, for example, if a variant antibody is produced in which the parent antibody is human IgG1, by using the above-described methods or other methods for determining equivalent residues, the variant antibody can be generated in another parent IgG1 antibody that binds to a different antigen, a human IgG2 parent antibody, a human IgA parent antibody, a mouse IgG2a or IgG2b parent antibody, etc. Again, as described above, the context of the parent IgG variant does not affect the ability to transfer IgG variants to other parent IgGs.
Предложены способы создания, получения и скрининга вариантов IgG. Описанные способы не ограничивают любое конкретное применение или методику применения. Предпочтительно предложенные способы в целом иллюстрируют, что один или несколько вариантов IgG могут быть созданы, получены и экспериментально подвергнуты скринингу для получения вариантов IgG, обладающих оптимизированной эффекторной функцией. Описано множество способов создания, получения и тестирования вариантов антитела и белка в USSN 10/754296 и USSN 10/672280, оба из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.Methods for creating, producing and screening IgG variants are provided. The disclosed methods do not limit any particular use or method of use. Preferably, the disclosed methods generally illustrate that one or more IgG variants can be created, produced and experimentally screened to obtain IgG variants having optimized effector function. A variety of methods for creating, producing and testing antibody and protein variants are described in USSN 10/754,296 and USSN 10/672,280, both of which are incorporated herein by reference in their entireties.
Множество способов создания белка может быть использовано для создания вариантов IgG, обладающих оптимизированной эффекторной функцией. В одном из вариантов реализации может быть использован основанный на структуре способ создания, в котором имеющуюся структурную информацию используют для управления замещениями, встраиваниями или делециями. В предпочтительном варианте реализации может быть использован компьютерный способ скрининга, в котором замещения производят на основе их энергетического соответствия в компьютерных расчетах. См., например, USSN 10/754296 и USSN 10/672280 и указанные в них источники, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.A variety of protein engineering methods can be used to create IgG variants having optimized effector function. In one embodiment, a structure-based design method can be used, in which available structural information is used to guide substitutions, insertions, or deletions. In a preferred embodiment, a computer-based screening method can be used, in which substitutions are made based on their energetic fit in computer calculations. See, for example, USSN 10/754,296 and USSN 10/672,280 and references cited therein, all of which are incorporated herein by reference in their entireties.
Выравнивание последовательностей может быть использовано для управления замещениями в идентифицированных положениях. Для специалиста в данной области техники очевидно, что использование информации о последовательностях может ограничивать введение замещений, которые являются потенциально разрушительными для структуры белка. Источник последовательностей может широко варьироваться и включать одну или несколько известных баз данных, включая без ограничения базу данных Kabat (Северо-Западный Университет (Northwestern University)); Johnson & Wu, 2001, Nucleic Acids Res. 29:205-206; Johnson & Wu, 2000, Nucleic Acids Res. 28:214-218), базу данных IMGT (IMGT, the international ImMunoGeneTics information system®; Lefranc et al., 1999, Nucleic Acids Res. 27:209-212; Ruiz et al., 2000 Nucleic Acids Res. 28:219-221; Lefranc et al., 2001, Nucleic Acids Res. 29:207-209; Lefranc et al., 2003, Nucleic Acids Res. 31:307-310) и VBASE, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Информация о последовательностях антитела может быть приобретена, скомпилирована и/или получена в результате выравниваний гаметических последовательностей или последовательностей встречающихся в природе антител любого организма, включая без ограничения млекопитающих. Для специалиста в данной области техники очевидно, что использование последовательностей человеческого или по существу человеческого происхождения также может обладать преимуществом, которое заключается в том, что они менее иммуногенные при введение человеку. Другие базы данных, которые представляют собой более общие базы данных нуклеиновых кислот или белков, т.е. не конкретно антител, включают без ограничения SwissProt, GenBank Entrez и базу данных нуклеотидных последовательностей EMBL. Выровненные последовательности могут включать последовательности VH, VL, CH и/или CL. Существуют многочисленные основанные на последовательности программы выравнивания и способы, известные в данной области техники, и все они находят применение в формировании выравниваний последовательностей.Sequence alignment can be used to guide substitutions at identified positions. It will be apparent to those skilled in the art that the use of sequence information can limit the introduction of substitutions that are potentially destructive to protein structure. The source of sequences can vary widely and include one or more known databases, including, but not limited to, the Kabat database (Northwestern University); Johnson & Wu, 2001, Nucleic Acids Res. 29:205-206; Johnson & Wu, 2000, Nucleic Acids Res. 28:214-218), the IMGT database (IMGT, the international ImMunoGeneTics information system®; Lefranc et al., 1999, Nucleic Acids Res. 27:209-212; Ruiz et al., 2000 Nucleic Acids Res. 28:219-221; Lefranc et al., 2001, Nucleic Acids Res. 29:207-209; Lefranc et al., 2003, Nucleic Acids Res. 31:307-310), and VBASE, all of which are incorporated herein by reference in their entireties. Antibody sequence information may be acquired, compiled, and/or derived from alignments of germline or naturally occurring antibody sequences from any organism, including, but not limited to, mammals. It will be apparent to those skilled in the art that the use of sequences of human or substantially human origin may also have the advantage of being less immunogenic when administered to humans. Other databases that are more general nucleic acid or protein databases, i.e., not specifically antibodies, include, but are not limited to, SwissProt, GenBank Entrez, and the EMBL nucleotide sequence database. The aligned sequences may include VH, VL, CH, and/or CL sequences. There are numerous sequence-based alignment programs and methods known in the art, all of which find use in generating sequence alignments.
В качестве альтернативы способы случайного или полуслучайного мутагенеза могут быть использованы для создания аминокислотных модификаций в необходимых положениях. В данных случаях положения выбирают произвольно или аминокислотные изменения осуществляют по упрощенным правилам. Например, все остатки могут быть подвергнуты мутации с получением аланина, мутагенез под названием «сканирующий аланином». Указанные способы могут быть комбинированы с более сложными инженерными подходами, в которых применяют способы отбора для скрининга более высоких уровней отличия последовательностей. Как хорошо известно в данной области техники, существует множество технологий отбора, которые могут быть использованы для указанных подходов, включая, например, технологии отображения, такие как фаговое отображение (дисплей), рибосомный дисплей, отображение клеточной поверхности и т.п., как описано ниже.Alternatively, random or semi-random mutagenesis methods can be used to create amino acid modifications at desired positions. In these cases, the positions are chosen randomly or the amino acid changes are made according to simplified rules. For example, all residues can be mutated to alanine, a mutagenesis termed "alanine scanning". These methods can be combined with more sophisticated engineering approaches that employ selection methods to screen for higher levels of sequence difference. As is well known in the art, there are a variety of selection technologies that can be used for these approaches, including, for example, display technologies such as phage display, ribosome display, cell surface display, etc., as described below.
Способы получения и скрининга вариантов IgG хорошо известны в данной области техники. Общие способы молекулярной биологии антитела, экспрессии, очистки и скрининга описаны в Antibody Engineering, под редакцией Duebel & Kontermann, Springer-Verlag, Heidelberg, 2001; и Hayhurst & Georgiou, 2001, Curr Opin Chem Biol 5: 683-689; Maynard & Georgiou, 2000, Annu Rev Biomed Eng 2:339-76. Также см. способы, описанные в USSN 10/754296; USSN 10/672280; и USSN 10/822231; и 11/124620, все из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.Methods for producing and screening IgG variants are well known in the art. General methods for antibody molecular biology, expression, purification, and screening are described in Antibody Engineering, Duebel & Kontermann, Springer-Verlag, Heidelberg, 2001; and Hayhurst & Georgiou, 2001, Curr Opin Chem Biol 5: 683-689; Maynard & Georgiou, 2000, Annu Rev Biomed Eng 2:339-76. See also the methods described in USSN 10/754,296; USSN 10/672,280; and USSN 10/822,231; and 11/124,620, all of which are incorporated herein by reference in their entireties.
Предпочтительные варианты согласно настоящему изобретению включают варианты, приведенные на фиг. 8. В качестве альтернативы, предпочтительные варианты согласно настоящему изобретению включают варианты, приведенные на фиг. 9. Дополнительно в качестве альтернативы, предпочтительные варианты согласно настоящему изобретению включают варианты, приведенные на фиг. 10. Данные варианты продемонстрировали увеличенное связывание с рецептором Fc, FcRn, как проиллюстрировано в примерах.Preferred embodiments of the present invention include those shown in Fig. 8. Alternatively, preferred embodiments of the present invention include those shown in Fig. 9. Further alternatively, preferred embodiments of the present invention include those shown in Fig. 10. These variants have demonstrated increased binding to the Fc receptor, FcRn, as illustrated in the examples.
Создание вариантов IgGCreation of IgG variants
Варианты IgG могут быть созданы любым способом, известным в данной области техники. В одном из вариантов реализации последовательности вариантов IgG используют для получения нуклеиновых кислот, которые кодируют последовательности членов и которые затем могут быть клонированы в клетках-хозяевах, экспрессированны и анализированы при необходимости. Данные технологии осуществляют с использованием хорошо известных процедур и множество способов, которые могут найти в них применение, описаны в Molecular Cloning - A Laboratory Manual, 3rd Ed. (Maniatis, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 2001) и Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley & Sons), оба из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Нуклеиновые кислоты, кодирующие варианты IgG, могут быть включены в вектор экспрессии для экспрессии белка. Векторы экспрессии, как правило, содержат белок, функционально связанный, т.е. находящийся в функциональной зависимости, с контрольными или регуляторными последовательностями, селектируемыми маркерами, любыми партнерами по слиянию и/или дополнительными элементами. Варианты IgG могут быть получены путем выращивания клетки-хозяина, трансформированной нуклеиновой кислотой, предпочтительно вектором экспрессии, содержащим нуклеиновую кислоту, кодирующую варианты IgG, в подходящих условиях для индуцирования или вызова экспрессии белка. Может быть использован широкий спектр подходящих клеток-хозяев, включая без ограничения клетки млекопитающих, бактерии, клетки насекомых и дрожжи. Например, множество линий клеток, которые могут найти применение, описаны в каталоге линий клеток ATCC, доступном из американской коллекции типовых культур (American Type Culture Collection), полностью включенном в настоящее описание посредством ссылки. Способы введения экзогенной нуклеиновой кислоты в клетки-хозяева хорошо известны в данной области техники и будут варьироваться в зависимости от используемой клетки-хозяина. IgG variants can be generated by any method known in the art. In one embodiment, IgG variant sequences are used to generate nucleic acids that encode member sequences and which can then be cloned into host cells, expressed, and analyzed as needed. These techniques are performed using well-known procedures, and many methods that may find use therein are described in Molecular Cloning - A Laboratory Manual, 3rd Ed. (Maniatis, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 2001) and Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley & Sons), both of which are incorporated herein by reference in their entireties. Nucleic acids encoding IgG variants can be included in an expression vector for expression of the protein. Expression vectors typically contain the protein operably linked, i.e., in a functional relationship, to control or regulatory sequences, selectable markers, any fusion partners, and/or additional elements. IgG variants can be produced by growing a host cell transformed with a nucleic acid, preferably an expression vector, containing a nucleic acid encoding the IgG variants, under suitable conditions to induce or cause expression of the protein. A wide variety of suitable host cells can be used, including, but not limited to, mammalian cells, bacteria, insect cells, and yeast. For example, a variety of cell lines that may find use are described in the ATCC cell line catalog available from the American Type Culture Collection, which is incorporated herein by reference in its entirety. Methods for introducing exogenous nucleic acid into host cells are well known in the art and will vary depending on the host cell used.
В предпочтительном варианте реализации варианты IgG очищают или выделяют после экспрессии. Антитела могут быть выделены или очищены множеством способов, известных специалистам в данной области техники. Стандартные способы очистки включают методы хроматографии, методы электрофореза, иммунологические методы, методы осаждения, диализа, фильтрации, концентрирования и методы хроматофокусирования. Как хорошо известно в данной области техники, множество природных белков связывают антитела, например бактериальные белки A, G и L, и данные белки могут найти применение в очистке. Часто очистке может способствовать конкретный партнер по слиянию. Например, белки могут быть очищены с использованием глутатионовой смолы в случае, если используют гибрид GST, Ni+2-аффинной хроматографии в случае, если используют His-метку, или иммобилизированного антитела анти-flag в случае, если используют flag-метку. Для общего руководства относительно подходящих способов очистки см. Antibody Purification: Principles and Practice, 3rd Ed., Scopes, Springer-Verlag, NY, 1994, который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки.In a preferred embodiment, the IgG variants are purified or isolated after expression. The antibodies can be isolated or purified by a variety of methods known to those skilled in the art. Standard purification methods include chromatographic methods, electrophoretic methods, immunological methods, precipitation methods, dialysis, filtration, concentration, and chromatofocusing methods. As is well known in the art, many natural proteins bind antibodies, such as bacterial proteins A, G, and L, and these proteins can find use in purification. Often, purification can be facilitated by a particular fusion partner. For example, proteins can be purified using glutathione resin in the case of a GST fusion, Ni +2 affinity chromatography in the case of a His tag, or immobilized anti-flag antibody in the case of a flag tag. For general guidance on suitable purification methods, see Antibody Purification: Principles and Practice, 3rd Ed., Scopes, Springer-Verlag, NY, 1994, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Скрининг вариантов IgGScreening for IgG variants
Варианты Fc могут быть подвергнуты скринингу с использованием множества способов, включая без ограничения способы, в которых используют анализы in vitro, анализы in vivo и анализы на основе клеток и способы отбора. Технологии автоматического скрининга и скрининга высокой производительности могут быть использованы в процедурах скрининга. В скрининге могут использовать партнера по слиянию или метку, например, иммунную метку, изотопную метку или метку, представляющую небольшую молекулу, такую как флуоресцентный или колориметрический краситель.Fc variants can be screened using a variety of methods, including but not limited to methods that use in vitro assays, in vivo assays, and cell-based assays and selection methods. Automated and high-throughput screening technologies can be used in screening procedures. Screening can use a fusion partner or a label, such as an immunolabel, an isotopic label, or a label representing a small molecule, such as a fluorescent or colorimetric dye.
В предпочтительном варианте реализации функциональные и/или биофизические свойства вариантов Fc подвергают скринингу в анализе in vitro. В предпочтительном варианте реализации белок подвергают скринингу на предмет функциональности, например, его способности катализировать реакцию или его аффинности к связыванию в отношении мишени.In a preferred embodiment, the functional and/or biophysical properties of the Fc variants are screened in an in vitro assay. In a preferred embodiment, the protein is screened for functionality, such as its ability to catalyze a reaction or its binding affinity for a target.
Как известно в данной области техники, подгруппами способов скрининга являются те, которые отбирают подходящих членов библиотеки. В настоящем описании указанные способы называются «способами отбора», и данные способы находят применение в настоящем изобретении в скрининге вариантов Fc. Когда белковые библиотеки подвергают скринингу с использованием способа отбора, только те члены библиотеки, которые подходят, т.е. которые отвечают критериям отбора, пропускают, выделяют и/или наблюдают. Множество способов отбора известны в данной области техники, и они могут найти применение в настоящем изобретении для скрининга белковых библиотек. Другие способы отбора, которые могут найти применение в настоящем изобретении, включают способы, которые не основываются на отображении, такие как способы in vivo. Подгруппа способов отбора, называющихся способами «направленного развития», представляет собой способы, включающие соединение или «панировку» подходящих последовательностей в ходе отбора, иногда с включением новых мутаций.As is known in the art, a subset of screening methods are those that select suitable library members. These methods are referred to herein as "selection methods" and these methods find use in the present invention in screening for Fc variants. When protein libraries are screened using a selection method, only those library members that are suitable, i.e., that meet the selection criteria, are passed, isolated, and/or monitored. A variety of selection methods are known in the art and may find use in the present invention for screening protein libraries. Other selection methods that may find use in the present invention include methods that are not display-based, such as in vivo methods. A subset of selection methods, referred to as "directed evolution" methods, are methods that involve joining or "breading" suitable sequences during selection, sometimes including new mutations.
В предпочтительном варианте реализации варианты Fc подвергают скринингу с использованием одного или нескольких основанных на клетках анализов или анализов in vivo. Для указанных анализов очищенные и неочищенные белки, как правило, добавляют извне таким образом, что клетки подвергают воздействию индивидуальных вариантов или пулов вариантов, относящихся к библиотеке. Данные анализы, как правило, но не всегда основаны на функции полипептида Fc; т.е. способности полипептида Fc связываться с мишенью и опосредовать некоторую биохимическую реакцию, например, эффекторную функцию, ингибирование связывания лиганд/рецептор, апоптоз и т.п. Указанные анализы часто включают мониторинг реакции клеток на IgG, например, выживания клеток, гибели клеток, изменения клеточной морфологии или транскрипционной активации, такой как клеточная экспрессия природного гена или гена-репортера. Например, указанные анализы могут измерять способность вариантов Fc вызывать ADCC, ADCP или CDC. Для некоторых анализов может быть необходимо добавление дополнительных клеток или компонентов, т.е. в дополнение к клеткам-мишеням, например, сывороточного комплемента или эффекторных клеток, таких как моноциты периферической крови (PBMCs), макрофаги, естественные киллерные клетки и т.п. Указанные дополнительные клетки могут происходить из любого организма, предпочтительно людей, мышей, крысы, кролика и обезьяны. Антитела могут вызывать апоптоз некоторых линий клеток, экспрессирующих мишень, или могут опосредовать атаку клеток-мишеней иммунными клетками, добавленными к анализу. Способы мониторинга гибели или жизнеспособности клеток известны в данной области техники и включают применение красителей, иммунохимических, цитохимических и радиоактивных реагентов. Транскрипционная активация может служить в качестве способа анализа функции в анализах на основе клеток. В качестве альтернативы, скрининги на основе клеток осуществляют с использованием клеток, трансформированных или трансфицированных нуклеиновыми кислотами, кодирующими варианты. Т.е. варианты Fc не добавляют извне к клеткам.In a preferred embodiment, the Fc variants are screened using one or more cell-based or in vivo assays. For these assays, purified and unpurified proteins are typically added externally such that cells are exposed to individual variants or pools of variants belonging to a library. These assays are typically, but not always, based on the function of the Fc polypeptide; i.e., the ability of the Fc polypeptide to bind to a target and mediate some biochemical reaction, such as effector function, inhibition of ligand/receptor binding, apoptosis, etc. These assays often involve monitoring the response of cells to IgG, such as cell survival, cell death, changes in cellular morphology, or transcriptional activation, such as cellular expression of a natural gene or a reporter gene. For example, these assays can measure the ability of Fc variants to induce ADCC, ADCP, or CDC. Some assays may require the addition of additional cells or components, i.e., in addition to target cells, such as serum complement or effector cells such as peripheral blood monocytes (PBMCs), macrophages, natural killer cells, etc. Said additional cells may be from any organism, preferably humans, mice, rats, rabbits, and monkeys. The antibodies may induce apoptosis of certain cell lines expressing the target, or may mediate attack on target cells by immune cells added to the assay. Methods for monitoring cell death or viability are known in the art and include the use of dyes, immunochemicals, cytochemicals, and radioactive reagents. Transcriptional activation may serve as a method for analyzing function in cell-based assays. Alternatively, cell-based screens are performed using cells transformed or transfected with nucleic acids encoding the variants. That is, the Fc variants are not added externally to the cells.
Биологические свойства вариантов IgG могут быть охарактеризованы исходя из данных экспериментов с участием клеток, тканей и всего организма. Как известно в данной области техники, лекарственные средства часто тестируют на животных, включая без ограничения, мышей, крыс, кроликов, собак, кошек, свиней и обезьян, для того, чтобы измерить эффективность лекарственного средства в отношении лечения заболевания или модели заболевания или для измерения фармакокинетических характеристик, токсичности и других свойств лекарственного средства. Указанные животные могут рассматриваться как модели заболеваний. Лекарственные средства часто тестируют на мышах, включая без ограничения мышей линии nude, мышей SCID, мышей с ксенотрансплантатами и трансгенных мышей (включая knockins (с «включенным» геном) и knockouts (с «выключенным» геном). В результате проведения указанных исследований можно получить важные данные для определения потенциала белка, который будет использоваться в качестве лекарственного средства. Для тестирования может быть использован любой организм, предпочтительно млекопитающие. Например, обезьяны из-за их генетического сходства с людьми могут представлять собой подходящие модели для лечения и, таким образом, могут быть использованы для тестирования эффективности, токсичности, фармакокинетических характеристик или другого свойства IgGs. В конечном счете, необходимо проведение тестов на людях для разрешения использования в качестве лекарственных средств и, следовательно, данные эксперименты обязательно предполагаются. Таким образом, IgGs могут быть протестированы на людях для определения их терапевтической эффективности, токсичности, иммуногенности, фармакокинетических характеристик и/или других клинических свойств.The biological properties of IgG variants can be characterized based on data from experiments involving cells, tissues, and the whole organism. As is known in the art, drugs are often tested in animals, including but not limited to mice, rats, rabbits, dogs, cats, pigs, and monkeys, in order to measure the effectiveness of the drug in treating a disease or disease model or to measure the pharmacokinetic characteristics, toxicity, and other properties of the drug. These animals can be considered disease models. Drugs are often tested in mice, including but not limited to nude mice, SCID mice, xenograft mice, and transgenic mice (including knockins and knockouts). These studies can provide important data to determine the potential of a protein to be used as a drug. Any organism, preferably mammals, can be used for testing. For example, monkeys, due to their genetic similarity to humans, may be suitable models for treatment and thus can be used to test the efficacy, toxicity, pharmacokinetic properties, or other properties of IgGs. Ultimately, human testing is required for approval for use as drugs and, therefore, these experiments are necessarily contemplated. Thus, IgGs can be tested in humans to determine their therapeutic efficacy, toxicity, immunogenicity, pharmacokinetic properties, and/or other clinical properties.
Способы использования вариантов IgGWays to use IgG variants
Варианты IgG могут найти применение в широком диапазоне продуктов. В одном из вариантов реализации вариант IgG представляет собой терапевтический, диагностический или экспериментальный реагент, предпочтительно терапевтический. Вариант IgG может найти применение в композиции антител, являющейся моноклональной или поликлональной. В предпочтительном варианте реализации варианты IgG используют для разрушения клеток-мишеней, которые порождают антиген-мишень, например, раковых клеток. В альтернативном варианте реализации варианты IgG используют для блокирования, вызова антагонизма или агонизма к антигену-мишени, например для вызова антагонизма к цитокину или рецептору цитокина. В альтернативном предпочтительном варианте реализации варианты IgG используют для блокирования, вызова антагонизма или агонизма к антигену-мишени и разрушения клеток-мишеней, порождающих антиген-мишень.IgG variants may find use in a wide range of products. In one embodiment, the IgG variant is a therapeutic, diagnostic or experimental reagent, preferably therapeutic. The IgG variant may find use in an antibody composition that is monoclonal or polyclonal. In a preferred embodiment, the IgG variants are used to destroy target cells that produce a target antigen, such as cancer cells. In an alternative embodiment, the IgG variants are used to block, antagonize or agonize a target antigen, such as to antagonize a cytokine or a cytokine receptor. In an alternative preferred embodiment, the IgG variants are used to block, antagonize or agonize a target antigen and destroy target cells that produce the target antigen.
Варианты IgG могут быть использованы для различных терапевтических целей. В предпочтительном варианте реализации антитело, содержащее вариант IgG, вводят пациенту для лечения расстройства, связанного с антителом. Для данных целей термин «пациент» включает людей и других животных, предпочтительно млекопитающих и наиболее предпочтительно людей. В настоящем описании термин «расстройство, связанное с антителом» или «расстройство, восприимчивое к антителу», или «состояние», или «заболевание» означает расстройство, которое можно облегчить путем введения фармацевтической композиции, содержащей вариант IgG. Расстройства, связанные с антителом, включают без ограничения аутоиммунные заболевания, иммунологические заболевания, инфекционные заболевания, воспалительные заболевания, неврологические заболевания и онкологические, и неопластические заболевания, включая рак. В настоящем описании термины «рак» и «раковый» описывают или относятся к физиологическому состоянию у млекопитающих, которое, как правило, характеризуется нерегулируемым ростом клеток. Примеры рака включают без ограничения карциному, лимфому, бластому, саркому (включая липосаркому), нейроэндокринные опухоли, мезотелиому, шванному, менингиому, аденокарциному, меланому, лейкоз и лимфолейкозы.IgG variants can be used for various therapeutic purposes. In a preferred embodiment, an antibody comprising an IgG variant is administered to a patient for the treatment of an antibody-associated disorder. For these purposes, the term "patient" includes humans and other animals, preferably mammals and most preferably humans. As used herein, the term "antibody-associated disorder" or "antibody-responsive disorder" or "condition" or "disease" means a disorder that can be alleviated by administering a pharmaceutical composition comprising an IgG variant. Antibody-associated disorders include, but are not limited to, autoimmune diseases, immunological diseases, infectious diseases, inflammatory diseases, neurological diseases, and oncological and neoplastic diseases, including cancer. As used herein, the terms "cancer" and "cancerous" describe or refer to a physiological condition in mammals that is typically characterized by unregulated cell growth. Examples of cancer include, but are not limited to, carcinoma, lymphoma, blastoma, sarcoma (including liposarcoma), neuroendocrine tumors, mesothelioma, schwannoma, meningioma, adenocarcinoma, melanoma, leukemia, and lymphocytic leukemia.
В одном из вариантов реализации вариант IgG представляет собой единственный терапевтически активный агент, вводимый пациенту. В качестве альтернативы, вариант IgG вводят в комбинации с одним или несколькими терапевтическими агентами, включая без ограничения цитотоксические агенты, химиотерапевтические агенты, цитокины, ингибиторы роста, антигормональные агенты, ингибиторы киназы, антиангиогенные агенты, кардиопротекторы или другие терапевтические агенты. Варианты IgG могут быть введены одновременно с использованием одной или нескольких схем лечения. Например, вариант IgG может быть введен пациенту наряду с химеотерапией, лучевой терапией или как химиотерапией, так и лучевой терапией. В одном из вариантов реализации вариант IgG может быть введен совместно с одним или несколькими антителами, которые могут или не могут представлять собой вариант IgG. Согласно другому варианту реализации, вариант IgG и один или несколько других видов противораковой терапии используют для лечения раковых клеток ex vivo. Предполагается, что указанное лечение ex vivo может быть подходящим в трансплантации костного мозга и в частности аутогенной трансплантации костного мозга. Обязательно предполагается, что варианты IgG могут быть использованы в комбинации еще с другими терапевтическими методами, такими как хирургия.In one embodiment, the IgG variant is the only therapeutically active agent administered to the patient. Alternatively, the IgG variant is administered in combination with one or more therapeutic agents, including, but not limited to, cytotoxic agents, chemotherapeutic agents, cytokines, growth inhibitors, antihormonal agents, kinase inhibitors, antiangiogenic agents, cardioprotectors, or other therapeutic agents. The IgG variants can be administered concurrently with one or more treatment regimens. For example, the IgG variant can be administered to the patient along with chemotherapy, radiation therapy, or both chemotherapy and radiation therapy. In one embodiment, the IgG variant can be co-administered with one or more antibodies, which may or may not be an IgG variant. According to another embodiment, the IgG variant and one or more other types of anti-cancer therapy are used to treat cancer cells ex vivo. It is suggested that the said ex vivo treatment may be suitable in bone marrow transplantation and in particular autologous bone marrow transplantation. It is certainly suggested that IgG variants may be used in combination with other therapeutic methods, such as surgery.
Множество других терапевтических агентов может быть введено с вариантами IgG. В одном из вариантов реализации IgG вводят совместно с антиангиогенным агентом. В настоящем описании термин «антиангиогенный агент» означает соединение, блокирующее или в некоторой степени препятствующее росту кровеносных сосудов. Антиангиогенный фактор может, например, представлять собой небольшую молекулу или белок, например, антитело, гибрид Fc или цитокин, связывающийся с фактором роста или рецептором фактора роста, вовлеченным в стимулирование ангиогенеза. В настоящем описании предпочтительный антиангиогенный фактор представляет собой антитело, связывающееся с фактором роста эндотелия сосудов (VEGF). В альтернативном варианте реализации IgG вводят совместно с терапевтическим агентом, индуцирующим или усиливающим адаптивный иммунный ответ, например, антителом, которое прицельно воздействует на CTLA-4. В альтернативном варианте реализации IgG вводят совместно с ингибитором тирозинкиназы. В настоящем описании термин «ингибитор тирозинкиназы» означает молекулу, в некоторой степени ингибирующую тирозинкиназную активность тирозинкиназы. В альтернативном варианте реализации варианты IgG вводят совместно с цитокином.A variety of other therapeutic agents can be administered with IgG variants. In one embodiment, the IgG is co-administered with an anti-angiogenic agent. As used herein, the term "antiangiogenic agent" refers to a compound that blocks or interferes to some extent with the growth of blood vessels. The anti-angiogenic factor can, for example, be a small molecule or protein, such as an antibody, an Fc hybrid, or a cytokine that binds to a growth factor or growth factor receptor involved in stimulating angiogenesis. As used herein, a preferred anti-angiogenic factor is an antibody that binds to vascular endothelial growth factor (VEGF). In an alternative embodiment, the IgG is co-administered with a therapeutic agent that induces or enhances an adaptive immune response, such as an antibody that targets CTLA-4. In an alternative embodiment, the IgG is co-administered with a tyrosine kinase inhibitor. As used herein, the term "tyrosine kinase inhibitor" refers to a molecule that inhibits the tyrosine kinase activity of a tyrosine kinase to some extent. In an alternative embodiment, the IgG variants are co-administered with a cytokine.
Фармацевтические композиции предполагаются в случае, когда получают вариант IgG и один или несколько терапевтически активных агентов. Составы вариантов IgG получают для хранения путем смешивания IgG необходимой степени чистоты с возможными фармацевтически приемлемыми носителями, наполнителями или стабилизаторами (Remington's Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed., 1980, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки) в форме лиофилизированных составов или водных растворов. Указанные составы для применения для введения in vivo, предпочтительно являются стерильными. Это легко осуществляют путем фильтрации через мембраны для стерилизующей фильтрации или другими способами. Варианты IgG и другие терапевтически активные агенты, указанные в настоящем описании, также могут быть получены в виде иммунолипосом и/или заключены в микрокапсулы.Pharmaceutical compositions are envisaged when an IgG variant and one or more therapeutically active agents are prepared. Formulations of IgG variants are prepared for storage by mixing IgG of the required purity with optional pharmaceutically acceptable carriers, excipients or stabilizers (Remington's Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed., 1980, incorporated herein by reference in its entirety) in the form of lyophilized formulations or aqueous solutions. Said formulations for use in in vivo administration are preferably sterile. This is readily accomplished by filtration through sterilizing filtration membranes or other means. IgG variants and other therapeutically active agents described herein can also be prepared as immunoliposomes and/or enclosed in microcapsules.
Концентрация терапевтически активного варианта IgG в составе может варьироваться от примерно 0.1 до 100% масс. В предпочтительном варианте реализации концентрация IgG находится в диапазоне 0.003-1.0 моль. Для лечения пациента может быть введена терапевтически эффективная доза варианта IgG. В настоящем описании термин «терапевтически эффективная доза» означает дозу, обеспечивающую необходимые эффекты. Точная доза будет зависеть от цели лечения и будет определена специалистом в данной области техники с использованием известных способов. Дозы могут находиться в диапазоне от 0.01 до 100 мг/кг массы тела или выше, например 0.01, 0.1, 1.0, 10 или 50 мг/кг массы тела, при этом доза 1-10 мг/кг является предпочтительной. Как известно в данной области техники, могут быть необходимы поправки на разрушение белков, системную или локализованную доставку, и скорость синтеза новых протеаз, а также возраст, массу тела, общее состояния здоровья, пол, диету, продолжительность введения, взаимодействие лекарственных средств и тяжесть состояния, которые могут быть определены специалистом в данной области техники с помощью стандартного исследования.The concentration of the therapeutically active IgG variant in the composition may vary from about 0.1 to 100% by weight. In a preferred embodiment, the IgG concentration is in the range of 0.003-1.0 mole. A therapeutically effective dose of the IgG variant may be administered to treat a patient. As used herein, the term "therapeutically effective dose" means a dose that provides the desired effects. The exact dose will depend on the purpose of treatment and will be determined by one skilled in the art using known methods. Doses may range from 0.01 to 100 mg/kg body weight or higher, such as 0.01, 0.1, 1.0, 10 or 50 mg/kg body weight, with a dose of 1-10 mg/kg being preferred. As is known in the art, adjustments may be necessary for protein degradation, systemic or localized delivery, and rate of synthesis of new proteases, as well as age, body weight, general health, gender, diet, duration of administration, drug interactions, and severity of the condition, which can be determined by one of skill in the art using routine testing.
Введение фармацевтической композиции, содержащей вариант IgG, предпочтительно в форме стерильного водного раствора может быть осуществлено множеством способов, например, без ограничения перорально, подкожно, внутривенно, парентерально, интраназально, в ухо, внутрь глаза, ректально, вагинально, трансдермально, местно (например, гели, мази, лосьоны, кремы и т.д.), интраперитонеально, внутримышечно, внутрилёгочно (например, система для ингалиции AERx®, выпускаемая Aradigm, или система доставки в легкие Inhance®, выпускаемая Nektar Therapeutics, и т.д.). Лекарственное средство, указанное в настоящем описании, может быть введено одновременно с другими лекарственными средствами, т.е. лекарственные средства, указанные в настоящем описании, могут быть назначены совместно с другими видами терапии или лекарственными средствами, включая например, небольшие молекулы, другие биологические препараты, лучевую терапию, хирургию и т.д.The administration of a pharmaceutical composition comprising an IgG variant, preferably in the form of a sterile aqueous solution, can be carried out in a variety of ways, such as, but not limited to, orally, subcutaneously, intravenously, parenterally, intranasally, intra-aurally, intra-ocularly, rectally, vaginally, transdermally, topically (e.g., gels, ointments, lotions, creams, etc.), intraperitoneally, intramuscularly, intrapulmonarily (e.g., the AERx® inhalation system manufactured by Aradigm or the Inhance® pulmonary delivery system manufactured by Nektar Therapeutics, etc.). The drug described herein can be administered simultaneously with other drugs, i.e., the drugs described herein can be administered together with other therapies or drugs, including, for example, small molecules, other biological drugs, radiation therapy, surgery, etc.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of implementing the invention
Ниже приведены примеры для иллюстрации настоящего изобретения. Данные примеры не ограничивают настоящее изобретение каким-либо конкретным применением или методикой применения. Для всех положений, описанных согласно настоящему изобретению, нумерация приведена согласно индексу EU, как у Kabat (Kabat et al., 1991, Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed., United States Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки). Для специалистов в области техники, касающейся антител очевидно, что данное соглашение состоит из непоследовательной нумерации в конкретных областях последовательности иммуноглобулина, предоставляя стандартизированную ссылку на консервативные положения в семействах иммуноглобулина. Соответственно, положения любого указанного иммуноглобулина, определенные индексом EU, не будут обязательно соответствовать его порядковой последовательности.The following examples are provided to illustrate the present invention. These examples do not limit the present invention to any particular use or method of use. For all positions described in accordance with the present invention, numbering is given according to the EU index as in Kabat (Kabat et al., 1991, Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed., United States Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, incorporated herein by reference in its entirety). Those skilled in the art of antibodies will appreciate that this convention consists of non-sequential numbering in specific regions of the immunoglobulin sequence, providing standardized reference to conserved positions within immunoglobulin families. Accordingly, the positions of any given immunoglobulin defined by the EU index will not necessarily correspond to its ordinal sequence.
ПРИМЕР 1. Создание ДНК, экспрессия и очистка вариантов FcEXAMPLE 1. DNA generation, expression and purification of Fc variants
Создавали модификации аминокислот в области Fc антител IgG с повышением их аффинности к неонатальному Fc рецептору FcRn. Варианты подвергали скринингу в случае ряда константных цепей различных IgG человека (фиг. 2), включая последовательности IgG1, IgG2 и гибридного IgG, содержащие CH1 и верхний шарнир IgG1 и область Fc IgG2. Для специалистов в данной области техники очевидно, что из-за различных взаимодействий области Fc IgG1 и IgG2 с FcγRs и комплементом, данные различные исходные области Fc будут обладать различными опосредуемыми FcγR и комплементом свойствами эффекторных функций. Типичные последовательности вариантов Fc в случае данных константных цепей исходного IgG показаны на фиг. 3.Amino acid modifications were created in the Fc region of IgG antibodies to enhance their affinity for the neonatal Fc receptor FcRn. Variants were screened against a number of different human IgG constant chains (Fig. 2), including IgG1, IgG2, and hybrid IgG sequences containing the CH1 and upper hinge of IgG1 and the Fc region of IgG2. It will be apparent to those skilled in the art that due to the different interactions of the IgG1 and IgG2 Fc region with FcγRs and complement, these different parental Fc regions will have different FcγR- and complement-mediated effector function properties. Representative Fc variant sequences against these parental IgG constant chains are shown in Fig. 3.
Варианты Fc создавали в случае антитела, прицельно воздействующего на фактор роста эндотелия сосудов (VEGF). Вариабельные области (VH и VL) тяжелых и легких цепей представляют собой области гуманизированного варианта антитела A4.6.1, также называющегося бевацизумабом (Авастин®), которое разрешено для лечения множества раковых опухолей. Аминокислотные последовательности областей VH и VL данного антитела показаны на фиг. 4.Fc variants were created for an antibody that targets vascular endothelial growth factor (VEGF). The variable regions (VH and VL) of the heavy and light chains are those of a humanized version of the A4.6.1 antibody, also called bevacizumab (Avastin®), which is approved for the treatment of multiple cancers. The amino acid sequences of the VH and VL regions of this antibody are shown in Fig. 4.
Гены, кодирующие тяжелые и легкие цепи антител анти-VEGF создавали в векторе экспрессии pTT5 млекопитающего. Гены константных цепей IgG1 и IgG2 человека получали из клонов IMAGE и субклонировали в вектор pTT5. Ген IgG1/2 создавали с использованием мутагенеза с помощью ПЦР. Гены VH и VL, кодирующие антитела анти-VEGF, синтезировали в промышленном масштабе (Blue Heron Biotechnologies, Bothell WA) и субклонировали в векторы, кодирующие подходящие константные цепи CL, IgG1, IgG2 и IgG1/2. Модификации аминокислот создавали путем сайт-направленного мутагенеза с использованием способов сайт-направленного мутагенеза QuikChange® (Stratagene, La Jolla CA). Секвенировали последовательности всех ДНК и в результате подтверждали правильность последовательностей. Genes encoding the heavy and light chains of anti-VEGF antibodies were generated in the mammalian expression vector pTT5. Human IgG1 and IgG2 constant chain genes were obtained from IMAGE clones and subcloned into the pTT5 vector. The IgG1/2 gene was generated using PCR-mediated mutagenesis. The VH and VL genes encoding anti-VEGF antibodies were synthesized commercially (Blue Heron Biotechnologies, Bothell WA) and subcloned into vectors encoding the appropriate CL, IgG1, IgG2, and IgG1/2 constant chains. Amino acid modifications were generated by site-directed mutagenesis using QuikChange® site-directed mutagenesis methods (Stratagene, La Jolla CA). All DNA sequences were sequenced and sequences were confirmed to be correct.
Плазмиды, содержащие ген тяжелой цепи (VH-Cγ1-Cγ2-Cγ3), совместно трансфицировали с плазмидой, содержащей ген легкой цепи (VL-Cκ), в клетки 293E с использованием липофектамина (lipofectamine) (Invitrogen, Carlsbad CA) и выращивали в средах FreeStyle 293 (Invitrogen, Carlsbad CA). После 5 дней роста антитела очищали от надосадочной жидкости культур путем аффинной хроматографии с белком А с использованием смолы MabSelect (GE Healthcare). Концентрации антител определяли путем анализа с использованием бицинхониновой кислоты (BCA) (Pierce).Plasmids containing the heavy chain gene (VH-Cγ1-Cγ2-Cγ3) were cotransfected with a plasmid containing the light chain gene (VL-Cκ) into 293E cells using lipofectamine (Invitrogen, Carlsbad CA) and grown in FreeStyle 293 media (Invitrogen, Carlsbad CA). After 5 days of growth, antibodies were purified from culture supernatants by protein A affinity chromatography using MabSelect resin (GE Healthcare). Antibody concentrations were determined by the bicinchoninic acid (BCA) assay (Pierce).
ПРИМЕР 2. Вариантные антитела Fc сохраняют связывание с антигеномEXAMPLE 2. Fc variant antibodies retain binding to antigen
Правильность экспрессированных вариантных антител подтверждали путем демонстрации того, что они сохраняют специфичность в отношении антигена. Связывание VEGF контролировали путем поверхностного плазмонного резонанса (ППР, Biacore), проводимого с использованием прибора Biacore 3000. Рекомбинантный VEGF (VEGF-165, PeproTech, Rocky Hill, NJ) присоединяли к поверхности чипа CM5 путем соединения с N-гидроксисукцинимид/N-этил-N'-(-3-диметиламинопропил)карбодиимидом (NHS/EDC) с использованием стандартных способов. Антитела дикого типа и вариантные антитела вводили в качестве аналитов и получали реакцию, измеряемую в единицах резонанса (RU). Фаза диссоциации была слишком медленной для того, чтобы измерить истинные константы равновесия и поэтому относительное связывание определяли путем измерения RU в конце фазы ассоциации, которые должны быть пропорциональны концентрации белка (которую поддерживают постоянной в данном эксперименте) и константе скорости ассоциации. Полученные данные (фиг. 6) демонстрируют, что вариантные антитела анти-VEGF сохраняют связывание с антигеном в отличие от антитела отрицательного контроля анти-Her2, которое не связывает VEGF.The accuracy of the expressed variant antibodies was confirmed by demonstrating that they retained specificity for the antigen. VEGF binding was monitored by surface plasmon resonance (SPR, Biacore) using a Biacore 3000 instrument. Recombinant VEGF (VEGF-165, PeproTech, Rocky Hill, NJ) was coupled to the surface of the CM5 chip by coupling with N-hydroxysuccinimide/N-ethyl-N'-(-3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (NHS/EDC) using standard methods. Wild-type and variant antibodies were used as analytes, and a response measured in resonance units (RU) was obtained. The dissociation phase was too slow to measure true equilibrium constants and therefore relative binding was determined by measuring the RU at the end of the association phase, which should be proportional to the protein concentration (held constant in this experiment) and the association rate constant. The data obtained (Fig. 6) demonstrate that the variant anti-VEGF antibodies retain binding to the antigen, in contrast to the negative control anti-Her2 antibody, which does not bind VEGF.
ПРИМЕР 3. Измерение связывания с FcRn человекаEXAMPLE 3. Measurement of binding to human FcRn
Связывание вариантных антител с FcRn человека измеряли при pH 6.0, pH, при котором он в естественных условиях связан в эндосомах. Векторы, кодирующие бета-2-микроглобулин и меченые His гены альфа-цепей FcRn, создавали, совместно трансфицировали в клетки 293T и очищали путем хроматографии с использованием никеля. Аффинность антитела к FcRn человека (hFcRn) при pH 6.0 измеряли на приборе Biacore 3000 путем присоединения FcRn человека к поверхности чипа CM5 с использованием стандартной химии NHS/EDC. Антитела дикого типа и вариантные антитела использовали в подвижной фазе в 25-100 нM концентрации и реакцию измеряли в единицах резонанса. Достигали фаз ассоциации и диссоциации при pH 6.0 с последующим введением буфера pH 7.4 с измерением высвобождения антитела от рецептора при более высоком значении pH. Цикл с антителом и буфером обеспечивал базовую линию анализа, которую вычитали из сенсограммы каждого образца. Binding of variant antibodies to human FcRn was measured at pH 6.0, the pH at which it is naturally bound in endosomes. Vectors encoding beta-2-microglobulin and His-tagged FcRn alpha chain genes were generated, co-transfected into 293T cells, and purified by nickel chromatography. Affinity of antibody to human FcRn (hFcRn) at pH 6.0 was measured on a Biacore 3000 instrument by coupling human FcRn to the surface of a CM5 chip using standard NHS/EDC chemistry. Wild-type and variant antibodies were used in the mobile phase at 25-100 nM concentrations, and the response was measured in resonance units. Association and dissociation phases were achieved at pH 6.0 followed by the introduction of pH 7.4 buffer and measurement of antibody release from the receptor at the higher pH. The antibody and buffer cycle provided a baseline analysis that was subtracted from the sensorgram of each sample.
На фиг. 7 показаны сенсограммы Biacore связывания нативного IgG1 и выбранных вариантных антител Fc с FcRn человека при двух соответствующих значениях pH. Указанные данные показывают, что антитела дикого типа и вариантные антитела легко связываются с чипом FcRn при pH 6.0 и медленно диссоциируют при этом pH, также как они диссоциировали бы в эндосоме, в то время как они быстро высвобождаются при pH 7.4, как при рециркуляции эндосомы к мембране и воздействии более высокого значения pH сыворотки.Figure 7 shows Biacore sensorgrams of binding of native IgG1 and selected Fc variant antibodies to human FcRn at two corresponding pH values. The data show that wild-type and variant antibodies readily bind to the FcRn chip at pH 6.0 and dissociate slowly at this pH, just as they would dissociate in an endosome, while they are rapidly released at pH 7.4, as if the endosome were recycled to the membrane and exposed to the higher pH of serum.
Кривые ассоциации/диссоциации FcRn не соответствовали простой модели Ленгмюра, возможно вследствие поливалентности антитела и рецептора или гетерогенности чипа. Значения псевдо-Ka (обозначаемой Ka*) определяли путем подгонки к модели конформационного изменения с изменением показателя преломления (RI), зафиксированным при 0 RU. Данные значения для выбранных вариантных антител изображены на графике на фиг. 8. Относительную аффинность каждого варианта по сравнению с исходным IgG рассчитывали согласно уравнению Кратность = (Ka* дикого типа / Ka* варианта). Данные относительного связывания для всех вариантов Fc в области Fc IgG1 представлены на фиг. 9, а данные связывания для вариантов в антителах с областью Fc IgG2 (константные цепи IgG1 и IgG1/2) представлены на фиг. 10. Для многих вариантов эксперимент по связыванию повторяли многократно (n-раз), для эксперимента кратности рассчитывали относительно исходного IgG дикого типа в рамках каждого конкретного эксперимента по связыванию. В результате усреднения этих данных получали среднее и стандартное отклонение, как представлено на фиг. 9 и 10.The FcRn association/dissociation curves did not fit a simple Langmuir model, possibly due to antibody and receptor polyvalency or chip heterogeneity. Pseudo-Ka values (denoted Ka*) were determined by fitting a conformational change model with a refractive index (RI) change fixed at 0 RU. These values for selected variant antibodies are plotted in Fig. 8. The relative affinity of each variant compared to parent IgG was calculated according to the equation Fold = (Ka* wild type / Ka* variant). Relative binding data for all Fc variants in the IgG1 Fc region are shown in Fig. 9, and binding data for variants in antibodies with the IgG2 Fc region (IgG1 and IgG1/2 constant chains) are shown in Fig. 10. For many variants, the binding experiment was repeated multiple times (n-fold), for the experiment, the multiplicity was calculated relative to the initial wild-type IgG within each specific binding experiment. By averaging these data, the mean and standard deviation were obtained, as shown in Figs. 9 and 10.
На фиг. 9 и 10 показано, что ряд созданных вариантов связывается с большей аффинностью к связыванию FcRn человека при pH 6.0 по сравнению с IgG1 дикого типа. Улучшения в значительной степени зависели от идентичности замещения в определенном положении. Например, с использованием 2-кратности в качестве критериев улучшенного связывания, ряд мутаций в положении 434 в IgG2 повышал аффинность (A, S, Y, F и W), некоторые были нейтральными (в пределах 2-кратности IgG2 дикого типа) (G, H, M и T) и ряд замещений понижал аффинность (кратность < 0.5) (D, E, K, P, R и V). Большее связывание в случае IgG1 не обязательно приводило к большему связыванию в IgG2 (например, 434T обладал улучшенным связыванием в IgG1, но не IgG2). Кроме того, улучшения, обусловленные отдельными вариантами, не всегда были аддитивными при комбинации. На фиг. 11а это продемонстрировано графически путем построения зависимости экспериментального кратного связывания FcRn выбранными двойными вариантами замещения от результата кратного связывания FcRn индивидуальными отдельными вариантами, составляющими их. Прямая линия отображает абсолютную аддитивность, т.е. значение, которое ожидают или предполагают исходя из результата отдельных замещений. Ряд двойных вариантов ложится на данную прямую или располагается рядом с ней (259I/319I, 259I/428L, 319I/428L и 308F/428L). Некоторые варианты обладают меньшей аддитивностью (319I/308F, 252Y/428L и 428L/434M). Для данных вариантов, в частности в случае последних двух (252Y/428L и 428L/434M), повышения аффинности одиночных замещений могли бы оказаться несовместимыми друг с другом при комбинировании. Являлось неожиданным, что повышения аффинности вариантов 259I/308F и 428L/434S к FcRn были значительнее, чем можно было ожидать исходя из значений аффинности их соответствующих одиночных замещений. Данные конкретные одиночные замещения обладали неожидаемыми синергичными повышениями при комбинировании. Различия между экспериментальными значениями аффинности и значениями аффинности, предполагаемыми исходя из значений аффинности одиночных вариантов, изображены на графике на фиг. 11b, при этом варианты сгруппированы согласно составным одиночным вариантам (259I, 308F и 319I – с левой стороны, а комбинации, содержащие 482L - с правой стороны). Синергия может быть количественно определена путем расчета кратности экспериментального значения относительно предполагаемого значения с последующей стандартизацией до 1 и переводом в процент (% синергии = 100×[(экспериментальная кратность/предполагаемая кратность) – 1)]. Данный анализ изображен на графике на фиг. 11b, при этом варианты сгруппированы согласно составным одиночным вариантам. Данный график снова указывает на синергию некоторых вариантов, в частности 259I/308F и 428L/434S. Фиг. 11b и 11c также подчеркивают непредсказуемый характер комбинирования многих лучших одиночных замещений скрининга. Например, тогда как комбинация 428L с 434S и 259I приводила к синергичным улучшениям связывания, 252Y или 434M обладал отрицательным результатом при комбинировании с 428L. Существенное отличие между комбинацией 428L с 434S от комбинации с 434M также указывает на важность конкретной аминокислотной идентичности замещения в определенном положении.Figures 9 and 10 show that a number of the generated variants bind with greater affinity for human FcRn binding at pH 6.0 compared to wild-type IgG1. Improvements were largely dependent on the identity of the substitution at a given position. For example, using 2-fold as the criteria for improved binding, a number of mutations at position 434 in IgG2 increased affinity (A, S, Y, F, and W), some were neutral (within 2-fold of wild-type IgG2) (G, H, M, and T), and a number decreased affinity (fold < 0.5) (D, E, K, P, R, and V). Greater binding in IgG1 did not necessarily translate into greater binding in IgG2 (e.g., 434T had improved binding in IgG1 but not IgG2). Furthermore, the improvements due to individual variants were not always additive when combined. This is demonstrated graphically in Fig. 11a by plotting the experimental fold binding of FcRn by selected double substitution variants against the fold binding of FcRn by the individual single variants that comprise them. The straight line represents the absolute additivity, i.e., the value that is expected or inferred from the results of the individual substitutions. A number of double variants fall on or near this line (259I/319I, 259I/428L, 319I/428L, and 308F/428L). Some variants have lower additivity (319I/308F, 252Y/428L, and 428L/434M). For these variants, particularly the last two (252Y/428L and 428L/434M), the affinity increases of the single substitutions could be incompatible with each other when combined. Surprisingly, the affinity increases of the 259I/308F and 428L/434S variants for FcRn were larger than expected from the affinity values of their respective single substitutions. These particular single substitutions had unexpected synergistic increases when combined. The differences between the experimental affinities and the affinities predicted from the affinities of the single variants are plotted in Fig. 11b, with the variants grouped according to the constituent single variants (259I, 308F, and 319I on the left side, and combinations containing 482L on the right side). Synergy can be quantified by calculating the fold of the experimental value relative to the predicted value, then standardizing to 1 and converting to a percentage (% synergy = 100×[(experimental fold/predicted fold) – 1)]. This analysis is plotted in Fig. 11b, with the variants grouped according to the single variants they comprise. The plot again indicates synergy among some variants, particularly 259I/308F and 428L/434S. Figs. 11b and 11c also highlight the unpredictable nature of combining many of the best single substitutions in the screen. For example, while the combination of 428L with 434S and 259I resulted in synergistic improvements in binding, either 252Y or 434M had a negative result when combined with 428L. The significant difference between the combination of 428L with 434S and the combination with 434M also indicates the importance of the specific amino acid identity of the substitution at a particular position.
ПРИМЕР 4. Тестирование вариантов в случаях других антителEXAMPLE 4. Testing variants in cases of other antibodies
Выбранные варианты создавали в случае антител, прицельно воздействующих на другие антигены, включая TNF (TNFα), CD25 (TAC), EGFR и IgE. На фиг. 4 предложены аминокислотные последовательности областей VH и VL антител, прицельно воздействующих на данные антигены, которые использовали согласно настоящему изобретению. Антитела анти-TNF дикого типа и вариантные Fc антитела анти-TNF содержат вариабельную область антитела полностью человеческого происхождения, адалимумаба (Хумира®), в настоящее время разрешенного для лечения ревматоидного артрита (РА), ювенильного идиопатического артрита (ЮИА), псориатического артрита (ПА), анкилозирующего спондилоартрита (АС) и болезни Крона (БК). Антитела анти-CD25 дикого типа и вариантные Fc антитела анти-CD25 представляют собой гуманизированные варианты антитела анти-TAC (Junghans et al., 1990, Cancer Research 50:1495-1502), обозначаемые H1.8/L1 анти-TAC. Антитела анти-EGFR дикого типа и вариантные Fc антитела анти-EGFR представляют собой гуманизированные варианты антитела мыши, C225, обозначаемые H4.42/L3.32 C225. Наконец, антитела анти-IgE дикого типа и вариантные Fc антитела анти-IgE содержат вариабельную область гуманизированного антитела омализумаба (Ксолар®), разрешенного для лечения аллергической астмы.Selected variants were generated for antibodies targeting other antigens, including TNF (TNFα), CD25 (TAC), EGFR, and IgE. Figure 4 provides the amino acid sequences of the VH and VL regions of antibodies targeting these antigens that were used in accordance with the present invention. The wild-type anti-TNF antibodies and the Fc variant anti-TNF antibodies comprise the variable region of the fully human antibody adalimumab (Humira®), currently approved for the treatment of rheumatoid arthritis (RA), juvenile idiopathic arthritis (JIA), psoriatic arthritis (PsA), ankylosing spondylitis (AS), and Crohn's disease (CD). Wild-type anti-CD25 and Fc variant anti-CD25 antibodies are humanized versions of the anti-TAC antibody (Junghans et al., 1990, Cancer Research 50:1495-1502), designated H1.8/L1 anti-TAC. Wild-type anti-EGFR and Fc variant anti-EGFR antibodies are humanized versions of the mouse antibody, C225, designated H4.42/L3.32 C225. Finally, wild-type anti-IgE and Fc variant anti-IgE antibodies contain the variable region of the humanized antibody omalizumab (Xolair®), approved for the treatment of allergic asthma.
Антитела дикого типа и вариантные антитела создавали, экспрессировали и очищали, как описано выше. Антитела тестировали на предмет связывания с FcRn человека при pH 6.0 с использованием Biacore, как описано выше. Данные относительного связывания вариантных антител анти-TNF, -CD25, -EGFR и –IgE с FcRn человека приведены на фиг. 12. Как можно видеть, указанные варианты повышают аффинность к FcRn в случае антител, прицельно воздействующих на множество антигенов.Wild-type and variant antibodies were generated, expressed, and purified as described above. Antibodies were tested for binding to human FcRn at pH 6.0 using Biacore as described above. Relative binding data for the anti-TNF, -CD25, -EGFR, and -IgE variant antibodies to human FcRn are shown in Fig. 12. As can be seen, these variants increase the affinity for FcRn for antibodies targeting multiple antigens.
ПРИМЕР 5. Фармакокинетические эксперименты у мышей с «включенным» (knock-in) FcRn человекаEXAMPLE 5. Pharmacokinetic experiments in mice with human FcRn knocked in
Для тестирования способности выбранных вариантов увеличивать время полужизни in vivo, фармакокинетические эксперименты проводили у мышей B6, являющихся гомозиготными «выключениями» (knock-outs) в отношении FcRn мыши и гетерозиготными «включениями» (knock-ins) в отношении FcRn человека (mFcRn-/-, hFcRn+) (Petkova et al., 2006, Int Immunol 18(12): 1759-69, полностью включенный в настоящее описание посредством ссылки), в настоящем описании называющихся «мышами hFcRn или hFcRn+»). Группам 4-7 самок мышей, рандомизированных по массе тела (диапазон 20-30 г), делали одну внутривенную инъекцию антитела анти-VEGF (2 мг/кг) в хвостовую вену. Кровь (~50 мкл) забирали из орбитального сплетения в определенный момент времени, преобразовывали в сыворотку и хранили при -80°C до анализа. Продолжительность исследований составляла 28 или 49 дней. Во время данных исследований животные не пострадали.To test the ability of the selected variants to increase half-life in vivo, pharmacokinetic experiments were performed in B6 mice, which are homozygous knock-outs for mouse FcRn and heterozygous knock-ins for human FcRn (mFcRn -/- , hFcRn + ) (Petkova et al., 2006, Int Immunol 18(12): 1759-69, incorporated by reference in its entirety), herein referred to as "hFcRn or hFcRn + mice"). Groups of 4-7 female mice, randomized by body weight (range 20-30 g), received a single intravenous injection of anti-VEGF antibody (2 mg/kg) in the tail vein. Blood (~50 µl) was collected from the orbital plexus at specific time points, converted to serum, and stored at -80°C until analysis. The duration of the studies was 28 or 49 days. No animals were harmed during these studies.
Концентрации антител определяли с использованием двух иммуноферментных анализов (ELISA). В первых двух исследованиях (обозначаемых Исследование 1 и Исследование 2) античеловеческое антитело Fc козы (Jackson Immuno research) присоединяли к планшету, лунки промывали PBST (фосфатным буферным физиологическим раствором с 0.05% Tween) и блокировали 3% BSA в PBST. Затем добавляли сывороточные или калибровочные эталоны с последующим промыванием PBST, добавлением меченого европием античеловеческого IgG (Perkin Elmer) и последующим промыванием PBST. Получали сигнал флуоресценции с временным разрешением. Для Исследований 3-5 концентрацию в сыворотке обнаруживали с использованием аналогичного иммуноферментного анализа (ELISA), но рекомбинантный VEGF (VEGF-165, PeproTech, Rocky Hill, NJ) использовали в качестве связывающего реагента и обнаружение осуществляли с помощью биотинилированного античеловеческого каппа-антитела и меченого европием стрептавидина. ФК параметры определяли для индивидуальных мышей с помощью некомпартментной модели с использованием WinNonLin (Pharsight Inc, Mountain View CA). Номинальное время и дозу использовали с одинаковым сравнением моментов времени. Используемые моменты времени (лямбда Z диапазоны) составляли от 4 дней до конца исследования, несмотря на то, что все моменты времени использовали для более быстрого выведения мутантов, P257N и P257L.Antibody concentrations were determined using two enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). In the first two studies (referred to as Study 1 and Study 2), goat anti-human Fc antibody (Jackson Immuno research) was attached to the plate, the wells were washed with PBST (phosphate buffered saline with 0.05% Tween) and blocked with 3% BSA in PBST. Serum or calibration standards were then added, followed by a wash with PBST, addition of europium-labeled anti-human IgG (Perkin Elmer) and a subsequent wash with PBST. Time-resolved fluorescence signal was obtained. For Studies 3–5, serum concentrations were detected using a similar enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), but recombinant VEGF (VEGF-165, PeproTech, Rocky Hill, NJ) was used as the binding reagent and detection was performed with biotinylated anti-human kappa antibody and europium-labeled streptavidin. PK parameters were determined for individual mice in a non-compartmental model using WinNonLin (Pharsight Inc, Mountain View CA). Nominal time and dose were used with the same time point comparisons. Time points (lambda Z bands) used ranged from 4 days to the end of the study, although all time points were used to allow for more rapid clearance of the mutants, P257N and P257L.
Проводили пять ФК исследований антител у мышей mFcRn-/- hFcRn+. На фиг. 13 показаны данные сывороточной концентрации для дикого типа и вариантных антител IgG1 (Исследование 3) и IgG2 (Исследование 5) соответственно. Подобранные ФК параметры всех ФК исследований in vivo, проведенных у мышей mFcRn-/- hFcRn+, приведены на фиг. 14. ФК данные включают время полужизни, которое представляет собой бета-фазу, характеризующую выведение антитела из сыворотки, Cmax, которая представляет собой максимальную наблюдаемую сывороточную концентрацию, ППК, которая представляет собой площадь под кривой «концентрация-время», и клиренс, который представляет собой клиренс антитела из сыворотки. Также для каждого варианта приведено рассчитанное кратное увеличение или уменьшение времени полужизни относительно исходного антитела IgG1 или IgG2 [кратное время полужизни = время полужизни (вариант) / время полужизни (дикий тип)].Five PK studies of antibodies were conducted in mFcRn -/- hFcRn + mice. Figure 13 shows the serum concentration data for the wild-type and IgG1 (Study 3) and IgG2 (Study 5) variant antibodies, respectively. The fitted PK parameters of all in vivo PK studies conducted in mFcRn -/- hFcRn + mice are shown in Figure 14. The PK data include half-life, which is the beta phase characterizing the elimination of antibody from serum, Cmax, which is the maximum observed serum concentration, AUC, which is the area under the concentration-time curve, and clearance, which is the clearance of antibody from serum. Also given for each variant is the calculated fold increase or decrease in half-life relative to the parent IgG1 or IgG2 antibody [fold half-life = half-life (variant) / half-life (wild type)].
Эти данные показывают, что ряд созданных вариантных Fc антител, обладающих повышенной аффинностью к FcRn при pH 6.0, увеличивает время полужизни in vivo. На фиг. 15а показан график зависимости времени полужизни in vivo от кратного связывания FcRn для антител IgG1 с выбранными мечеными вариантами. Результаты повторных экспериментов (обведены в кружок на фигуре) показывают, что данные модели in vivo являются воспроизводимыми. Лучшие одиночные варианты включают 308F и 434S, лучшие двойные варианты включают 259I/308F, 308F/428L, 308F/434S и 428L/434S и лучший тройной вариант представляет собой 259I/308F/428L. Существует общая корреляция между аффинностью к FcRn и временем полужизни in vivo, но она не является полностью предсказуемой. В частности, варианты 257L и 257N, которые увеличивали связывание FcRn 3.4- и 3.5-кратно соответственно, уменьшали время полужизни in vivo в 0.6 и 0.3 соответственно. График также снова подчеркивает важность аминокислотной идентичности в определенном положении – в то время как 308F/434S приводил к существенному увеличению времени полужизни, 308F/434M был лишь немного лучше по сравнению с IgG1 дикого типа.These data show that a series of engineered Fc variant antibodies with enhanced affinity for FcRn at pH 6.0 have increased in vivo half-lives. Figure 15a shows a plot of in vivo half-life versus fold FcRn binding for IgG1 antibodies to selected labeled variants. Results from replicate experiments (circled in the figure) show that these in vivo models are reproducible. The best single variants include 308F and 434S, the best double variants include 259I/308F, 308F/428L, 308F/434S, and 428L/434S, and the best triple variant is 259I/308F/428L. There is a general correlation between affinity for FcRn and in vivo half-life, but it is not completely predictable. In particular, the 257L and 257N variants, which increased FcRn binding by 3.4- and 3.5-fold, respectively, reduced the in vivo half-life by 0.6 and 0.3, respectively. The graph also again highlights the importance of amino acid identity at a particular position – while 308F/434S resulted in a significant increase in half-life, 308F/434M was only slightly better compared to wild-type IgG1.
На фиг. 15b показан график зависимости времени полужизни in vivo от кратного связывания FcRn для вариантных антител IgG2 с мечеными вариантами. Когда данные IgG2 in vivo сравнивали с данными IgG1 in vivo (фиг. 15с), наблюдали неожиданный результат. Варианты приводили по существу к более значительному увеличению времени полужизни in vivo в случае области Fc IgG2, чем в области Fc IgG1. Самое продолжительное время полужизни одиночных и двойных вариантов всех антител во всех 5 исследованиях составляло 12.2 и 16.5, обусловленное 434S IgG2 и 428L/434S IgG2 соответственно. Резкие увеличения времени полужизни для вариантов IgG2 по сравнению с IgG1 происходили несмотря на то, что кратные увеличения вариантами в IgG2 были сопоставимы или даже ниже, чем в IgG1 (кратность 434S IgG1 = 3.8, кратность 434S IgG2 = 4.9, кратность 428L/434S IgG1 = 17.3, кратность 428L/434S IgG2 = 14.8). Таким образом, неожиданно антитело IgG2 может представлять собой лучшее применение для вариантов Fc для увеличения времени полужизни in vivo у млекопитающих.Figure 15b shows a plot of in vivo half-life versus fold FcRn binding for the variant IgG2 antibodies with labeled variants. When the IgG2 in vivo data were compared with the IgG1 in vivo data (Figure 15c), an unexpected result was observed. The variants resulted in substantially greater increases in in vivo half-life in the IgG2 Fc region than in the IgG1 Fc region. The longest half-lives of the single and double variants of all antibodies across all 5 studies were 12.2 and 16.5, attributed to 434S IgG2 and 428L/434S IgG2, respectively. The dramatic increases in half-life for IgG2 variants compared to IgG1 occurred despite the fact that the fold increases by the variants in IgG2 were comparable to or even lower than in IgG1 (434S IgG1 fold = 3.8, 434S IgG2 fold = 4.9, 428L/434S IgG1 fold = 17.3, 428L/434S IgG2 fold = 14.8). Thus, unexpectedly, IgG2 antibody may represent a better application for Fc variants to increase half-life in vivo in mammals.
ПРИМЕР 6. Вариантные иммуноадгезиныEXAMPLE 6. Variant immunoadhesins
Варианты Fc согласно настоящему изобретению также оценивали на предмет их способности увеличивать время полужизни иммуноадгезинов (также называющихся «гибридами Fc»). Выбранные варианты Fc создавали в иммуноадгезине анти-TNF, этанерцепте (Энбрел®). Этанерцепт представляет собой гибрид рецептора 2 TNF человека (TNF RII) и области Fc IgG1 человека, и является клинически разрешенным для лечения ревматоидного артрита, ювенильного идиопатического артрита, анкилозирующего спондилоартрита, псориатического артрита и псориаза. Также создавали вариант области Fc IgG2 данного гибрида Fc и в связи с этим также создавали выбранные варианты Fc. Аминокислотные последовательности иммуноадгезинов анти-TNF, охарактеризованных согласно настоящему изобретению, приведены на фиг. 16. Гены создавали с использование рекурсивной ПЦР и субклонировали в вектор pTT5, а варианты Fc создавали с использованием способов мутагенеза QuikChange®. Иммуноадгезины экспрессировали в клетках 293E и очищали, как описано выше.The Fc variants of the present invention were also evaluated for their ability to increase the half-life of immunoadhesins (also referred to as "Fc fusions"). Selected Fc variants were generated in the anti-TNF immunoadhesin, etanercept (Enbrel®). Etanercept is a fusion of human TNF receptor 2 (TNF RII) and a human IgG1 Fc region, and is clinically approved for the treatment of rheumatoid arthritis, juvenile idiopathic arthritis, ankylosing spondylitis, psoriatic arthritis, and psoriasis. An IgG2 Fc region variant of this Fc fusion was also generated, and accordingly, selected Fc variants were also generated. The amino acid sequences of the anti-TNF immunoadhesins characterized in accordance with the present invention are shown in Fig. 16. Genes were generated using recursive PCR and subcloned into the pTT5 vector, and Fc variants were generated using QuikChange® mutagenesis methods. Immunoashesins were expressed in 293E cells and purified as described above.
Специфичность к связыванию очищенных иммуноадгезинов подтверждали путем тестирования связывания с рекомбинантным TNF с помощью Biacore. Иммуноадгезины фиксировали на биосенсорном чипе CM5 (Biacore) с иммобилизированным белком A/G (Pierce), полученном с использованием стандартного сочетания первичных аминов. Иммуноадгезины иимобилизировали на поверхности Белка A/G и рекомбинантный TNF в серийных разведениях вводили на связанную с антителом поверхность с последующей фазой диссоциации. После каждого цикла поверхность регенерировали буфером. Данные обрабатывали путем обнуления времени и реакции перед введением рецептора и путем вычитания из базовых данных для объяснения изменений, вызванных введениями. Кинетические данные подгоняли к 1:1 модели связывания (Ленгмюр). Равновесные константы ассоциации (Ka), полученные в результате данных подборов, приведены на фиг. 17. Данные результаты показывают, что вариантные иммуноадгезины сохраняли аффинность к TNF, сопоставимую с коммерчески доступным энбрелом.The binding specificity of the purified immunoadhesins was confirmed by testing binding to recombinant TNF using Biacore. Immunoadhesins were immobilized on a CM5 biosensor chip (Biacore) with immobilized Protein A/G (Pierce) prepared using a standard combination of primary amines. Immunoadhesins were immobilized on the Protein A/G surface and serial dilutions of recombinant TNF were introduced onto the antibody-bound surface, followed by a dissociation phase. After each cycle, the surface was regenerated with buffer. Data were processed by zeroing the time and reaction before receptor introduction and by subtracting from the baseline data to account for changes due to introductions. Kinetic data were fitted to a 1:1 binding model (Langmuir). The equilibrium association constants (Ka) obtained from these fits are shown in Fig. 17. These results indicate that the variant immunoadhesins retained affinity for TNF comparable to the commercially available Enbrel.
Вариантные иммуноадгезины тестировали на предмет связывания с FcRn человека при pH 6.0 с использованием Biacore, как описано выше. Результаты (фиг. 18) показывают, что также, как и в случае антител, указанные варианты улучшают связывание с FcRn по сравнению с их исходными белками иммуноадгезина IgG1 и IgG2. The variant immunoadhesins were tested for binding to human FcRn at pH 6.0 using Biacore as described above. The results (Fig. 18) show that, as with the antibodies, the variants improve binding to FcRn compared to their parental IgG1 and IgG2 immunoadhesin proteins.
Время полужизни вариантных иммуноадгезинов тестировали у мышей mFcRn-/- hFcRn+, как описано выше. 12 мышам на группу вводили путем инъекции 2 мг/кг вариантного и исходного иммуноадгезина IgG1. Сывороточную концентрацию определяли с использованием иммуноферментного анализа (ELISA), аналогичного описанному выше, за исключением того, что античеловеческое антитело анти-TNF RII козы использовали в качестве связывающего реагента; обнаружение осуществляли с помощью биотинилированного античеловеческого каппа-антитела и меченого европием стрептавидина. На фиг. 19 показаны данные сывороточной концентрации для Fc IgG1 дикого типа и вариантных Fc иммуноадгезинов. Подобранные ФК параметры, как описано выше, полученные в результате ФК исследования, приведены на фиг. 20. Также для каждого варианта приведен рассчитанный % увеличения времени полужизни, рассчитанный как умноженное на 100 время полужизни вариантного гибрида Fc относительно времени полужизни исходного Fc IgG1 дикого типа. Данные результаты показывают, что варианты увеличивают время полужизни in vivo в случае иммуноадгезина.The half-lives of the variant immunoadhesins were tested in mFcRn −/− hFcRn + mice as described above. Twelve mice per group were injected with 2 mg/kg of the variant and parental IgG1 immunoadhesin. Serum concentration was determined using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) similar to that described above, except that goat anti-human TNF RII antibody was used as the binding reagent; detection was accomplished with biotinylated anti-human kappa antibody and europium-labeled streptavidin. Figure 19 shows the serum concentration data for wild-type Fc IgG1 and variant Fc immunoadhesins. The adjusted PK parameters as described above obtained from the PK study are shown in Figure 19. 20. Also given for each variant is the calculated % increase in half-life, calculated as the half-life of the variant Fc hybrid relative to the half-life of the parental wild-type IgG1 Fc multiplied by 100. These results indicate that the variants increase the half-life in vivo for the immunoadhesin.
ПРИМЕР 7. Фармакокинетический эксперимент на низших приматахEXAMPLE 7. Pharmacokinetic experiment on lower primates
ФК свойства биопрепаратов у низших приматов точно установлены, в результате чего они являются предсказуемыми у людей. ФК исследование выполняли на яванских макаках (macaca fascicularis) для оценки способности вариантных антител анти-VEGF увеличивать время полужизни в сыворотке у низших приматов.The PK properties of biologics in nonhuman primates are well established, making them predictable in humans. A PK study was performed in cynomolgus macaques (macaca fascicularis) to assess the ability of variant anti-VEGF antibodies to increase serum half-life in nonhuman primates.
При подготовке к ФК исследованию у яванских макак измеряли связывание вариантных антител с FcRn яванских макак (cyno) (cFcRn) при pH 6.0. cFcRn создавали, экспрессировали и очищали, как описано выше для FcRn человека. Связывание вариантных антител анти-VEGF с cFcRn измеряли с использованием Biacore, как описано выше. Данные представлены на фиг. 21. Данные результаты показывают, что варианты повышают аффинность к cyno FcRn аналогичным образом, что и к FcRn человека. Диссоциация при более высоком значении pH (7.4) также происходила очень быстро (данные не показаны), аналогично наблюдаемой для связывания с FcRn человека. Данные результаты не являются неожиданными, приведена высокая гомология последовательностей рецепторов человека и cyno-рецепторов (альфа цепь FcRn 96%, бета-2-микроглобулин 91%).In preparation for the PK study, binding of variant antibodies to cynomolgus monkey FcRn (cFcRn) was measured in cynomolgus monkeys at pH 6.0. cFcRn was generated, expressed, and purified as described above for human FcRn. Binding of the anti-VEGF variant antibodies to cFcRn was measured using Biacore as described above. The data are shown in Fig. 21. These results indicate that the variants increase affinity for cyno FcRn in a manner similar to that for human FcRn. Dissociation at higher pH (7.4) was also very rapid (data not shown), similar to that observed for binding to human FcRn. These results are not unexpected, given the high sequence homology between the human and cyno receptors (FcRn alpha chain 96%, beta-2-microglobulin 91%).
Фармакокинетические характеристики вариантов исследовали у низших приматов in vivo. Самцов яванских макак (macaca fascicularis, также называющихся «макаками-крабоедами» массой 2.3-5.1 кг рандомизировали по массе и делили на 5 групп по 3 обезьяны на группу. Обезьянам делали одну инфузию 4 мг/кг антитела длительностью один час в периферийную вену. Образцы крови (1 мл) забирали из другой вены через 5 минут-90 дней после завершения инфузии, преобразовывали в сыворотку и хранили при -70C. Во время данных исследований животные не пострадали.The pharmacokinetic characteristics of the variants were studied in nonhuman primates in vivo. Male cynomolgus macaques (macaca fascicularis, also called crab-eating macaques) weighing 2.3–5.1 kg were randomized by weight into 5 groups of 3 monkeys per group. The monkeys received a single 1-hour infusion of 4 mg/kg antibody into a peripheral vein. Blood samples (1 ml) were collected from another vein 5 minutes to 90 days after completion of the infusion, converted to serum, and stored at -70C. No animals were harmed during these studies.
Концентрации антител определяли с использованием способа «захвата» (фиксации) VEGF, как описано выше. ФК параметры определяли путем подгонки зависимости «концентрации-время» к некомпартментной модели, как осуществляли в ФК исследованиях мышей. Однако моменты времени день 10 – день 90 использовали для определений ФК параметров. ФК результаты изображены на графике на фиг. 22, а подобранные параметры приведены на фиг. 23. Данные результаты показывают, что варианты увеличивали время полужизни антитела in vivo до 3.2 раз. В лучшем случае (вариант 428L/434S) время полужизни увеличивали от 9.7 дней до 31.1 дней. ФК результаты, полученные у яванских макак, сопоставимы с результатами, полученными у мышей mFcRn-/- hFcRn+, что обосновывает модель мыши hFcRn в качестве системы для определения ФК свойств вариантов in vivo и подтверждает результаты указанных исследований.Antibody concentrations were determined using the VEGF capture assay as described above. PK parameters were determined by fitting concentration-time relationships to a non-compartmental model as performed in the mouse PK studies. However, the day 10–day 90 time points were used for PK parameter determinations. The PK results are plotted in Fig. 22 and the fitted parameters are shown in Fig. 23. These results show that the variants increased the in vivo half-life of the antibody by up to 3.2-fold. In the best case (428L/434S variant), the half-life was increased from 9.7 days to 31.1 days. The PK results obtained in cynomolgus monkeys are comparable to those obtained in mFcRn −/− hFcRn + mice, validating the hFcRn mouse model as a system for determining the PK properties of variants in vivo and corroborating the results of these studies.
В то время как конкретные варианты реализации настоящего изобретения были описаны выше для иллюстрации, для специалистов в данной области техники очевидно, что могут быть осуществлены многочисленные вариации в объеме настоящего изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения. Содержание всех указанных источников полностью включено в настоящее описание.While specific embodiments of the present invention have been described above for illustrative purposes, it will be apparent to those skilled in the art that numerous variations may be made within the scope of the present invention, which is defined by the appended claims. The contents of all references cited are herein incorporated in their entirety.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US61/016,793 | 2007-12-26 | ||
US61/031,353 | 2008-02-25 | ||
US61/046,353 | 2008-04-18 | ||
US61/050,172 | 2008-05-02 | ||
US61/079,779 | 2008-07-10 | ||
US61/099,178 | 2008-09-22 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019127861A Division RU2019127861A (en) | 2007-12-26 | 2019-09-04 | Fc VARIANTS WITH ALTERED BINDING TO FcRn |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021108116A RU2021108116A (en) | 2022-09-26 |
RU2833597C2 true RU2833597C2 (en) | 2025-01-27 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004035752A2 (en) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Protein Design Labs, Inc. | ALTERATION OF FcRn BINDING AFFINITIES OR SERUM HALF-LIVES OF ANTIBODIES BY MUTAGENESIS |
RU2004117915A (en) * | 2001-11-12 | 2005-05-10 | Мерк Патент ГмбХ (DE) | MODIFIED ANTI-TNF ALPHA ANTIBODY |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2004117915A (en) * | 2001-11-12 | 2005-05-10 | Мерк Патент ГмбХ (DE) | MODIFIED ANTI-TNF ALPHA ANTIBODY |
WO2004035752A2 (en) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Protein Design Labs, Inc. | ALTERATION OF FcRn BINDING AFFINITIES OR SERUM HALF-LIVES OF ANTIBODIES BY MUTAGENESIS |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WEISMAN M.H. et al. Efficacy, pharmacokinetic, and safety assessment of adalimumab, a fully human anti-tumor necrosis factor-alpha monoclonal antibody, in adults with rheumatoid arthritis receiving concomitant methotrexate: a pilot study, CLINICAL THERAPEUTICS, EXCERPTA MEDICA, 2003, v. 25, n. 6, p. 1700-1721. DATTA-MANNAN A. et al. Monoclonal Antibody Clearance: IMPACT OF MODULATING THE INTERACTION OF IgG WITH THE NEONATAL Fc RECEPTOR, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 2007, v. 282, n. 3, p. 1709-1717. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11932685B2 (en) | Fc variants with altered binding to FcRn | |
US10336818B2 (en) | Fc variants with altered binding to FcRn | |
RU2833597C2 (en) | Fc VERSIONS WITH ALTERED BINDING TO FcRn | |
US20250230227A1 (en) | Fc VARIANTS WITH ALTERED BINDING TO FcRn | |
US20240239879A1 (en) | Fc VARIANTS WITH ALTERED BINDING TO FcRn | |
HK40083911A (en) | Fc variants with altered binding to fcrn | |
HK40051903A (en) | Fc variants with altered binding to fcrn |