JP7616671B2 - 改善された安定性を有するtnfr2アゴニスト - Google Patents
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Description
(a)ともに連結されており、1~30アミノ酸、好ましくは7~15アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによって好ましくはともに連結されているか;または
(b)(好ましくは、多量体化ドメイン、血清タンパク質、サイトカイン、ターゲティング部分または毒素からなる群から選択される)タンパク質、好ましくは多量体化ドメインに連結されている;
ここで任意で、前記ポリペプチドは、1~30アミノ酸、好ましくは7~15アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによって前記タンパク質に連結されている。
以下では、本明細書で頻繁に使用される用語のいくつかの定義を示す。これらの用語は、その使用の各場合において、本明細書の残りの部分ではそれぞれ定義された意味および好ましい意味を有する。
1.動脈圧の上昇、すなわち≧140/90mmのHg
2.血漿トリグリセリドの上昇(≧150mg/dl)および/または低いHDL-C(男性では<35mg/dl、および女性では<39mg/dl)
3.中心性肥満(すなわち、ウエスト/ヒップ比(WHR)が男性では>0.9、および女性では>0.85)および/または肥満度指数(BMI)>30kg/m2
4.微量アルブミン尿、すなわち、尿中アルブミン排泄速度≧20μgm/分またはアルブミン/クレアチン比≧30μgm/mg。
以下の章では、本発明の種々の態様がより詳細に規定されている。このように規定された各態様は、明確に反対に示されていない限り、あらゆる他の態様と組み合わされ得る。特に、好ましいか、または有利であると示されているあらゆる特徴は、好ましいか、または有利であると示されているあらゆる他の特徴と組み合わされ得る。
XCは、A、A-L、L、好ましくはAおよびA-L、より好ましくはA-Lからなる群から選択される;
XLは存在しないか、または1~11アミノ酸、好ましくは1~10アミノ酸、より好ましくは1~9アミノ酸、最も好ましくは4~8アミノ酸からなるアミノ酸リンカーである;
XNは存在しないか、またはK、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、S-S-R-T-P-S-D-K(配列番号10)、T-K、S-T-K、H-S-T-K(配列番号11)、A-H-S-T-K(配列番号12)、L-A-H-S-T-K(配列番号13)、H-L-A-H-S-T-K(配列番号14)、L-H-L-A-H-S-T-K(配列番号15)、好ましくはS-S-R-T-P-S-D-K(配列番号10)、S-D-Kからなる群から選択される。
XCは、A、A-L、L、好ましくはAおよびA-L、より好ましくはA-Lからなる群から選択される;
XLは存在しないか、または1~11アミノ酸、好ましくは1~10アミノ酸、より好ましくは1~9アミノ酸、最も好ましくは4~8アミノ酸からなるアミノ酸リンカーである;
XNは存在しないか、またはK、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、T-K、S-T-K、H-S-T-K(配列番号11)、A-H-S-T-K(配列番号12)、L-A-H-S-T-K(配列番号13)、H-L-A-H-S-T-K(配列番号14)、L-H-L-A-H-S-T-K(配列番号15)、好ましくはS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、T-P-S-D-K(配列番号7)、P-S-D-K(配列番号6)、S-D-K、より好ましくはR-T-P-S-D-K(配列番号8)およびS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)からなる群から選択される。
XCは、AまたはA-Lから選択され、
XLは存在しないか、または1~11アミノ酸、好ましくは1~10アミノ酸、より好ましくは1~9アミノ酸、最も好ましくは4~8アミノ酸の長さを有するグリシンおよび/またはセリンリンカーであり、
XNは存在しないか、またはK、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、およびS-S-R-T-P-S-D-K(配列番号10)から選択され;より好ましくは、K、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、およびS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)から選択される。
XCは、AまたはA-Lから選択され、
XLは、G、S、G-G、S-G、G-S、G-G-G、S-G-G、G-S-G、G-G-S、G-G-G-G(配列番号16)、G-G-G-S(配列番号17)、G-G-S-G(配列番号18)、G-S-G-G(配列番号19)、S-G-G-G(配列番号20)、G-G-G-G-G(配列番号21)、S-G-G-G-G(配列番号22)、G-S-G-G-G(配列番号23)、G-G-S-G-G(配列番号24)、G-G-G-S-G(配列番号25)、G-G-G-G-S(配列番号26)、G-G-G-G-G-G(配列番号27)、S-G-G-G-G-G(配列番号28)、G-S-G-G-G-G(配列番号29)、G-G-S-G-G-G(配列番号30)、G-G-G-S-G-G(配列番号31)、G-G-G-G-S-G(配列番号32)、G-G-G-G-G-S(配列番号33)、G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号34)、S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号35)、G-G-G-G-G-G-G-G(配列番号36)、G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号37)、G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号38)、S-G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号39)、G-S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号40)、G-G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号41)、G-G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号42)、S-G-G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号43)、G-S-G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号44)、G-G-S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号45)、G-G-G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号46)、S-G-G-G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号47)、G-S-G-G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号48)、G-G-S-G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号49)、およびG-G-G-S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号50)、好ましくは、G-G-G-G(配列番号16)、G-G-G-G-S(配列番号26)、およびG-G-G-S-G-G-G-S(配列番号34)、より好ましくは、G-G-G-G(配列番号16)およびG-G-G-S-G-G-G-S(配列番号34)から選択され;
XNは存在しないか、またはK、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、およびS-S-R-T-P-S-D-K(配列番号10)から選択され;より好ましくは、K、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、およびS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)から選択される。
XCはA-Lであり、XLは存在せず、XNはS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、S-S-R-T-P-S-D-K(配列番号10)、S-S-S-R-T-P-S-D-K(配列番号51)、およびR-S-S-S-R-T-P-S-D-K(配列番号52)、好ましくはS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)およびS-S-R-T-P-S-D-K(配列番号10)から選択され;より好ましくは、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)から選択される。
XCはA-Lであり、XLはG-G-G-G(配列番号16)であり、XNはS-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)から選択される。
XCはA-Lであり、XLはG-G-G-S-G-G-G-S(配列番号34)であり、XNはKおよびD-Kから選択される。
XCはA-Lであり、XLはGであり、XNはR-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、好ましくはS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)から選択される。
XCはA-Lであり、XLはG-Gであり、XNはT-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、好ましくはR-T-P-S-D-K(配列番号8)から選択される。
XCはA-Lであり、XLはG-G-Gであり、XNはP-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、好ましくはT-P-S-D-K(配列番号7)から選択される。
XCはA-Lであり、XLはG-G-G-G(配列番号16)であり、XNはS-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、好ましくはP-S-D-K(配列番号6)から選択される。
(a)ともに連結されており、1~30アミノ酸、好ましくは7~15アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによって好ましくはともに連結されているか;または
(b)(好ましくは、多量体化ドメイン、血清タンパク質、サイトカイン、ターゲティング部分または毒素からなる群から選択される)タンパク質、好ましくは多量体化ドメインに連結されている;
ここで任意で、前記ポリペプチドは、1~30アミノ酸、好ましくは7~15アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによって前記タンパク質に連結されている。
ヒトTNFR2選択的TNF(TNFR2)変異体ドメインを、TNFR2に対して排他的な特異性を示すため、分子の生物活性をTNF受容体2に制限する変異D143N/A145Rを含むヒトTNFの外部ドメインから設計した(Loetscher et al., 1993, J. Biol. Chem. 268, 26350-26357)。scTNF誘導体を生成するために使用されるTNFR2選択的TNF(TNFR2)変異体ドメインは、可変のN末端開始位置に起因する種々の長さによって特徴付けられる。詳細には、本発明のタンパク質は、aa残基80、82、84、85、86および88にそれぞれN末端開始位置を有し、aa233(C末端)で終了するヒトTNFR2変異体ドメインを含む(表1を参照;UniPRotKBエントリーP01375に由来するヒトTNF配列)。これらのドメインの一本鎖誘導体(scTNFR2)を、3つのTNFR2変異体ドメインを1つのポリペプチド鎖に融合させることによって作製した。この遺伝子融合物は、2つのペプチドリンカーを用いて3つのTNFドメインを連結するか、またはペプチドリンカーを用いずにTNFドメインを直接融合するかのいずれかによって達成された。参照分子118に存在するように、5aa残基からなるグリシン-セリンペプチドリンカーL1(GGGGS)(配列番号26)と組み合わせた、aa位置80におけるTNFR2変異体のN末端開始位置を、最先端であるとみなした(Fischer et al., 2011, PLoS One, e27621)。詳細には、scTNFR2変異体のTNFドメインを、GGGGS(配列番号26)(TNFのaa80から始まる、バリアント118[配列番号65])、GGGG(配列番号16)(TNFのaa85から始まる、バリアント139[配列番号68])、またはGGGSGGGS(配列番号34)(TNFのaa88から始まる、バリアント138[配列番号69])からなるペプチドリンカーL1と融合させた。対照的に、scTNFR2変異体127[配列番号66]、130[配列番号70]、129[配列番号67]および131[配列番号71]において、種々の長さの3つのTNFR2特異的TNFドメイン(表1、図1を参照)を、連結ペプチドリンカーを伴わずに直接融合させた(TNFのaa80から始まるバリアント127、TNFのaa82から始まるバリアント130、TNFのaa84から始まるバリアント129、TNFのaa86から始まるバリアント131)。TNF-R2選択的なヒトscTNFR2変異体は、3つのTNF THDの三価の配置を示す(すなわち、3つのTNFR2結合部位を形成している)。
表1:最先端の分子scTNFR2118および本発明のscTNFR2タンパク質。
すべてのタンパク質(実施例1参照)を、F17培地(Life Technologies)中で37℃および5%CO2において振盪条件下で増殖させたHEK293-6E細胞(NRC-BRI)中に産生させ、この細胞にはポリエチレンイミン(Polysciences)を用いてプラスミドDNAを一過性に遺伝子導入した。翌日に0.5%トリプトンN1(Organotechnie)を細胞培養物に添加し、細胞をさらに5日間培養した。次いで上清を回収し、セルフリーで遠心分離し、そこから組換えタンパク質を単離した。
表3:組換え発現およびアフィニティー精製後のscTNFR2変異体およびscTNFR2-Fc(Δab)分子の収量。
2)プロテインAアフィニティークロマトグラフィー後
実施例1におけるタンパク質の純度およびオリゴマー化状態を、HPLCサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によってさらに特徴付けた。約20μgのタンパク質を、SEC緩衝液(0.1M Na2HPO4/NaH2PO4、0.1M Na2SO4、pH6.7)で平衡化したSuperSW mAb HR、7.8×300mmカラム(Tosoh Bioscience)に適用し、0.5ml/分の流速で溶出した。ScTNFR2および複合体は予想されるサイズにおいて単一の主要なピークとして溶出し、これはタンパク質の正確な構築および高い純度を示していた(図3を参照)。
実施例1におけるタンパク質の熱安定性を、Malvern Zetasizer装置を用いた動的光散乱法によって分析した。タンパク質をPBSで150μg/mlに希釈し(総量1.1ml)、石英キュベットに移した。以前に報告された参照バリアントscTNFR2118は、62℃の変性(凝集の開始)温度を示した(図4、表4を参照)。さらに、このタンパク質の最初の部分的な変性は、49℃の温度で既に観察されていた。対照的に、改変されたscTNFR2変異体127、129および139は、それぞれ67℃(127、139)および72℃(129)の大幅に上昇した融点を示した。scTNFR2変異体138の融点は参照バリアントと比較して変化しないままであり(62℃)、scTNFR2変異体130および131はわずかに低下した熱安定性を示した。
scTNFR2分子118、127、129、130、131、138および139をNi-NTA-IMACおよびゲル濾過によって精製し、1xPBS緩衝液(8mM Na2HPO4、1.8mM KH2PO4、2.7mM KCl、137mM NaCl、pH7.4)中に溶出した。タンパク質は1xPBS中に以下の濃度で存在していた:230μg/ml(118)、300μg/ml(127)、480μg/ml(129)、230μg/ml(130)、260μg/ml(131)、110μg/ml(138)、および450μg/ml(139)。
動的光散乱法による凝集温度の分析のために、タンパク質を150μg/mlの濃度にカルシウムおよびマグネシウムを含まないDPBS(Gibco、カタログ番号14190144;8.06mM Na2HPO4x7H2O、1.47mM KH2PO4、2.67mM KCl、137.9mM NaCl、pH7.0~7.3)で希釈した。タンパク質138を希釈せずに分析した。1.1mlの希釈したタンパク質溶液を、あらかじめ5x1ml DPBSで平衡化したAcrodisc13mmシリンジフィルター、0.2μm(Pall Corporation, part number 4602)により粒子を含まないように濾過し、あらかじめ1M NaOHで洗浄し、かつ脱イオン水およびDPBSで十分に洗浄した円形の開口部を有するPCS8501ガラスキュベット(Malvern Panalytical)に移した。次いで、キュベットを、Dispersion Technologyソフトウェア5.00によって制御された、予熱されたZetasizer Nano-ZS ZEN3600、シリアル番号MAL501015(Malvern Panalytical)の測定チャンバー内に設置した。測定をマニュアルモードにおいて以下のソフトウェア設定で行った:
・物質:タンパク質、RI 1.45;吸収、0.00
・分散剤:ICN PBSタブレット;温度、25℃;粘度、0.8882cP;RI、1.33
・セルの種類:PCS8501
・トレンドシーケンス(Trend sequence):開始温度、25℃;終了温度、85℃;温度間隔、1.0℃;融点のチェックなし
・サイズ測定:平衡化時間、2分;測定回数、2;測定間の遅延、0秒;測定設定の最適化なし;測定時間、自動;高度な位置決め方法自動減衰選択(Advanced, Positioning method automatic attenuation selection);データ処理、分析モデルの複数の限定的なモード(Analysis model multiple narrow modes)(高解像度)。
表4:動的光散乱法によって決定したscTNFR2変異体の変性温度。
scTNFR2変異体の基本的な生理活性を、Kym-1細胞を用いたインビトロでのアッセイにおいて分析した。Kym-1上のTNFR2の刺激は内在性TNFの発現をもたらし、これはTNFR1を介したシグナル伝達の活性化により細胞のアポトーシスを誘導する。注目すべきことに、純粋な三価scTNFR2はTNFR2の活性化に関してほとんど不活性であることが示されており、生理活性のために(例えば、自身は非アゴニストである抗TNFR2抗体80M2を用いることによる)TNFR2架橋をさらに必要とする。実験のために、15,000Kym-1細胞/ウェルを96ウェルプレートに播種し、37℃および5%CO2で24時間培養し、段階希釈したタンパク質とともに3通りでさらに24時間インキュベートした。TNFR2架橋の条件下において、2通りで滴定したタンパク質を添加する30分前に、1μg/ml 80M2抗体(Hycult Biotech)を細胞に添加した。細胞生存率をクリスタルバイオレット染色によって決定した。データを、処理していない対照および陽性対照(1%TritonX-100)に対して正規化した。80M2と組み合わせて、すべてのscTNFR2バリアントはKym-1細胞の細胞死を誘導した。しかしながら、いくつかの変異体(例えば129)は、参照scTNFR2118と比較して低下した活性を示した(図5、表17)。
表17:抗体80M2によるTNF-R2架橋と組み合わせたscTNFR2変異体のKym-1細胞に対する生理活性のEC50値。
scTNFR2-Fc(Δab)複合体のTNFR2-Fc(エタネルセプト)への結合をELISAによって分析した。96ウェルELISAプレートを200ng/ウェルのエタネルセプトでコーティング緩衝液(0.1M炭酸ナトリウム、pH9.5)中において4℃で一晩コーティングし、PBS(MPBS)中の2%スキムミルクでブロックし、洗浄緩衝液PBST(PBS、0.05%Tween20)で洗浄した。ScTNFR2-Fc(Δab)複合体を2通りで滴定し、プレート上で室温において2時間インキュベートした後、PBSTで洗浄した。受容体に結合した複合体をマウス抗huTNFα F6C5(Novus、1μg/ml)およびヤギ抗マウスIgG(Fc)-HRP(Sigma-Aldrich、1:10,000)で検出した後、それぞれPBSTで広範に洗浄した。scTNFR2-Fc(Δab)複合体は、サブナノモル濃度範囲のEC50値を伴ってTNF-R2-Fcへの用量依存的な結合を示した(図6、表18)。ScTNFR2-Fc(Δab)742、743および744は、最先端のscTNFR2分子118を含むscTNFR2-Fc(Δab)745バリアントと同等の結合挙動を示した。
表18:scTNFR2-Fc(Δab)複合体のTNF-R2-Fcへの結合のEC50値(平均値±S.D、n=3)。
scTNFR2-Fc(Δab)複合体の、ヒトTNFR1(MEF-TNFR1)またはヒトTNFR2(MEF-TNFR2)を安定に遺伝子導入したマウス胎仔線維芽細胞(MEF)への結合をフローサイトメトリーによって分析した(Krippner-Heidenreich et al., 2002, J. Biol. Chem. 277, 44155-44163)。そのために、細胞をトリプシン処理し、氷冷したFACS緩衝液(PBS、2%FBS、0.05%アジ化ナトリウム)で1回洗浄した。試料毎に200,000個の細胞を、段階希釈したscTNFR2-Fc(Δab)複合体とともに100μl FACS緩衝液中で4℃において2時間インキュベートした。次に、結合していないタンパク質をFACS緩衝液での2回の洗浄工程によって除去した後、抗ヒトIgG(γ鎖特異的)-R-フィコエリスリン抗体(Sigma-Aldrich、1:500)で4℃において1時間検出した。FACS緩衝液での2回の最終的な洗浄工程の後、細胞を585/40nmフィルターを備えたMACSQuant(登録商標) Analyzer 10により分析した。すべてのscTNFR2-Fc(Δab)分子(745、742、743および744)は、MEF-TNFR2への用量依存的な結合を示した(図7、表19)。しかしながら、scTNFR2-Fc(Δab)複合体742および744は、(約60pMのEC50値を有する)最先端のscTNFR2分子118を含むscTNFR2-Fc(Δab)745バリアントと同じEC50値を示し、分子scTNFR2-Fc(Δab)743はMEF-TNFR2への(約2.8倍低下した)より弱い結合を示した(168pMのEC50値)。さらに、MEF-TNFR1に対してscTNFR2-Fc(Δab)複合体の結合は検出できず、これは分子のTNFR2に対する選択性を示していた。
表19:scTNFR2-Fc(Δab)複合体のMEF-TNFR2-Fcへの結合のEC50値。
scTNFR2-Fc(Δab)複合体のインビトロでの生理活性を、抗体80M2の添加によるTNFR2架橋を省略したことを除いて実施例5に記載の実験設定と同様の実験設定においてKym-1細胞に対して分析した(六価のscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質はTNFR2架橋を必要としない)(図8、表20)。Kym-1細胞に対して、scTNFR2-Fc(Δab)742は、最先端のscTNFR2バリアント118を含む参照分子scTNFR2-Fc(Δab)745と同等の生理活性を示した。ScTNFR2-Fc(Δab)744は、(約4倍)低下した生理活性を示した。しかしながら、scTNFR2-Fc(Δab)743の生理活性は、scTNFR2-Fc(Δab)745と比較して大きく(約228倍)低下していた。これらの知見は、短すぎるペプチドリンカーによる構造特性が、タンパク質フォールディングおよび受容体の活性化に負の影響を与えることを示している。
表20:Kym-1細胞に対するscTNFR2-Fc(Δab)複合体の生理活性のEC50値(平均値±S.D.、n=3)。
scTNFR2-Fc(Δab)複合体によるインビトロでのNF-κB活性化を、ヒトTNF受容体2を安定に遺伝子導入したHeLa細胞(HeLa-TNF-R2)においてルシフェラーゼレポーターアッセイを用いて分析した。このために、96ウェル毎に15,000個の細胞を播種し、37℃および5%CO2で培養した。24時間後に培地(RPMI/10%FBS、PenStrep)を交換し、細胞にリポフェクタミン2000(Thermo、4μl/1μgのDNA)を用いてpNF-κB Lucホタルルシフェラーゼ実験レポータープラスミド(66ng/ウェル)(Agilent Technologies)およびpRL-TKウミシイタケルシフェラーゼ対照プラスミド(33ng/well)(Promega)を一過性に遺伝子導入した。16時間培養した後、遺伝子導入した細胞を2通りで滴定したscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質で刺激した。6時間刺激した後、培地をフェノールレッドを含まないRPMI/5%FBS(35μl/ウェル)に交換し、Spark(登録商標)マイクロプレートリーダー(Tecan)を用いた発光検出と組み合わせてDual-Glo(登録商標)ルシフェラーゼアッセイシステム(Promega)によりルシフェラーゼ活性を測定した。pNF-κBにより制御されるホタルルシフェラーゼ活性を、個々のウェルにおいて対照のウミシイタケルシフェラーゼ活性に対して正規化した。HeLa-TNF-R2細胞におけるNF-κB活性は、scTNFR2-Fc(Δab)複合体の濃度に依存してS字形の用量反応を示した(図9)。scTNFR2-Fc(Δab)複合体の生理活性を反映する4回の独立した実験から算出されたEC50値(表21)は、タンパク質745、742および744について統計的に有意な差を示さなかった(P>0.05、テューキーの事後検定を伴う一元配置分散分析)。しかしながら、scTNFR2-Fc(Δab)743は、NF-κB活性化に関して最先端のタンパク質745と比較して統計的に有意な(p<0.01)より低い(約95倍低下した)生理活性を示した。
表21:scTNFR2-Fc(Δab)複合体のHeLa-TNF-R2細胞に対するNF-κB活性化のEC50値(平均値±S.D.、n=3)。
37℃での3日および8日のインキュベーション期間後におけるヒト血漿中のscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質の安定性を、タンパク質試料のTNF-R2を安定に過剰発現するHeLa細胞(HeLa-TNF-R2、Richter et al., 2012, Mol. Cell Biol. 32, 2515-2529)への結合によって評価した。詳細には、1xPBS(8mM Na2HPO4、1.8mM KH2PO4、2.7mM KCl、137mM NaCl、pH7.4)中の5.17μM(745)、8.05μM(742)、2.11μM(743)および11.25μM(744)の保存濃度のタンパク質を、PBSで400nMの濃度に希釈し、50%ヒト血漿(最終タンパク質濃度200nM)中で37℃において0日間(対照)、3日間または8日間インキュベートした。インキュベーション後、試料を-80℃で保存し、フローサイトメトリーにおいてHeLa-TNF-R2への結合によってタンパク質の完全性を試験する前に解凍した。このために、50~70%の培養密度を有するHeLa-TNF-R2細胞をトリプシン処理し、氷冷したFACS緩衝液(1xPBS、2%FBS、0.05%アジ化ナトリウム)で1回洗浄した。試料毎に150,000個の細胞を、30nMから開始してFACS緩衝液と1:3で段階希釈したscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質とともに100μl FACS緩衝液中でV底96ウェルプレートにおいて4℃で1.5時間インキュベートした。次に、結合していないタンパク質をFACS緩衝液での2回の洗浄工程によって除去した。そこで、V底96ウェルプレートを500×gで遠心分離し、ウェル内の液体を吸引装置で除去した。ウェルあたり180μlのFACS緩衝液を添加し、穏やかに上下にピペッティングして細胞ペレットを再懸濁した。結合したタンパク質を、ヤギ抗ヒトIgG Fcγフラグメント特異的-R-フィコエリスリン抗体(Jackson ImmunoResearch、1:500)により4℃で1時間検出した。FACS緩衝液での2回の最終的な洗浄工程の後、細胞をフィコエリスリンの検出のために586/15nmフィルターを備えたMACSQuant(登録商標)VYBフローサイトメーターで分析した。GraphPad Prismを用いて結合曲線をフィットし、4回の独立した実験から結合のEC50値を算出した。インキュベートしていない対照に対するEC50値の正規化によって得られた値の逆数から、単一の各実験について無傷のタンパク質の割合を算出した。
表22:50%ヒト血漿中でインキュベートしたscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質のHeLa-TNF-R2細胞への結合のEC50値(pM)。
可変のN末端開始位置(XN)およびリンカーXLの長さによる種々のリンカー組成によって特徴付けられるTNFR2に選択的なさらなるヒトscTNF誘導体を作製した。詳細には、タンパク質は、aa残基81、82、83および84にそれぞれN末端開始位置を有し、aa233(C末端)で終了するヒトTNFR2変異体ドメインを含む(表1および2を参照;UniPRotKBエントリーP01375に由来するヒトTNF配列)。これらのドメインの一本鎖誘導体(scTNFR2)を、3つのTNFR2変異体ドメインを1つのポリペプチド鎖に融合させることによって作製した。この遺伝子融合物は、2つのペプチドリンカーを用いて3つのTNFドメインを連結するか、またはペプチドリンカーを用いずにTNFドメインを直接融合するかのいずれかによって達成された。詳細には、scTNFR2変異体のTNFドメインを、それぞれ直接融合させるか(バリアント140、配列番号76)、または1つのグリシンからなるペプチドリンカー(バリアント141、配列番号77;バリアント142、配列番号78)、2つのグリシン(バリアント144、配列番号80 バリアント145、配列番号81)、3つのグリシン(バリアント143、配列番号79;バリアント146、配列番号82)、もしくは4つのグリシン(バリアント147、配列番号83)とともに融合させた(表23)。TNF-R2選択的なヒトscTNFR2変異体は、3つのTNF THDの三価の配置を示す(すなわち、3つのTNFR2結合部位を形成している)。
表23:実施例11のscTNFR2バリアント。
実施例11のすべてのタンパク質を、F17培地(Life Technologies)中で37℃および5%CO2において振盪条件下で増殖させたHEK293-6E細胞(NRC-BRI)中に産生させ、この細胞にはポリエチレンイミン(Polysciences)を用いてプラスミドDNAを一過性に遺伝子導入した。翌日に0.5%トリプトンN1(Organotechnie)を細胞培養物に添加し、細胞をさらに5日間培養した。次いで上清を回収し、セルフリーで遠心分離し、そこから組換えタンパク質を単離した。
実施例11におけるscTNFR2-Fc(Δab)融合タンパク質の純度およびオリゴマー化状態を、分析用HPLCサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によってさらに特徴付けた。約20μgのタンパク質を、SEC緩衝液(0.1M Na2HPO4/NaH2PO4、0.1M Na2SO4、pH6.7)で平衡化したSuperSW mAb HR、7.8×300mmカラム(Tosoh Bioscience)に適用し、0.5ml/分の流速で溶出した。融合タンパク質は(約160kDaの見かけの分子量を伴って)予想されるサイズにおいて単一のピークとして溶出し、これはタンパク質の正確な構築および高い純度を示していた(図13を参照)。
実施例11におけるタンパク質の熱安定性を、Malvern Zetasizer装置を用いた動的光散乱法によって分析した。
・物質:タンパク質、RI 1.45;吸収、0.00
・分散剤:ICN PBSタブレット;温度、25℃;粘度、0.8882cP;RI、1.33
・セルの種類:PCS8501
・トレンドシーケンス:開始温度、25℃;終了温度、85℃;温度間隔、1.0℃;融点のチェックなし
・サイズ測定:平衡化時間、2分;測定回数、2;測定間の遅延、0秒;測定設定の最適化なし;測定時間、自動;高度な位置決め方法自動減衰選択;データ処理、分析モデルの複数の限定的なモード(高解像度)。
表25:動的光散乱法によって決定したscTNFR2変異体の変性温度。
scTNFR2およびscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質のヒトTNFR2-Fc(エタネルセプト)への結合をELISAによって分析した。96ウェルELISAプレートを200ng/ウェルのエタネルセプトでコーティング緩衝液(0.1M炭酸ナトリウム、pH9.5)中において4℃で一晩コーティングし、PBS(MPBS)中の2%スキムミルクでブロックし、洗浄緩衝液PBST(PBS、0.05%Tween20)で洗浄した。ScTNFR2およびscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質を2通りで滴定し、プレート上で室温において2時間インキュベートした後、PBSTで洗浄した。受容体に結合した複合体をマウス抗huTNFα F6C5(Novus、1μg/ml)およびヤギ抗マウスIgG(Fc)-HRP(Sigma-Aldrich、1:10,000)で検出した後、HRP基質とともにインキュベートする前にそれぞれPBSTで広範に洗浄した。
表42:scTNFR2バリアントのヒトTNFR2-Fcへの結合のEC50値
実施例11のscTNFR2バリアントの基本的な生理活性を、Kym-1細胞を用いたインビトロでのアッセイにおいて分析した。Kym-1上のTNFR2の刺激は内在性TNFの発現をもたらし、これはTNFR1を介したシグナル伝達の活性化により細胞のアポトーシスを誘導する。注目すべきことに、純粋な三価scTNFR2はTNFR2の活性化に関してほとんど不活性であることが示されており、生理活性のために(例えば、自身は非アゴニストである抗TNFR2抗体80M2を用いることによる)TNFR2架橋をさらに必要とする。実験のために、10,000Kym-1細胞/ウェルを96ウェルプレートに播種し、37℃および5%CO2で24時間培養し、段階希釈したタンパク質とともに3通りでさらに24時間インキュベートした。TNFR2架橋のために、3通りで滴定したタンパク質を添加する30分前に、1μg/ml 80M2抗体(Hycult Biotech)を細胞に添加した。細胞生存率をクリスタルバイオレット染色によって決定した。データを、処理していない対照および陽性対照(1%TritonX-100)に対して正規化した。80M2と組み合わせて、すべてのscTNFR2バリアントはサブナノモル濃度範囲においてKym-1細胞の細胞死を誘導した(図18、表44)。
表44:scTNFR2バリアントのKym-1に対する生理活性のEC50値。
実施例11のscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質のインビトロでの生理活性を、抗体80M2の添加によるTNFR2架橋を省略したことを除いて実施例16に記載の実験設定と同様の実験設定においてKym-1細胞に対して分析した(六価のscTNFR2-Fc(Δab)タンパク質はTNFR2架橋を必要としない)(図19、表45)。Kym-1細胞を用いて、scTNFR2-Fc(Δab)バリアント148、149、150、151、152、153および154は、参照分子scTNFR2-Fc(Δab)742単独またはTNFR2架橋抗体80M2の存在下におけるscTNFR2140に類似した生理活性を示した。
表45:Kym-1に対するscTNFR2-Fc変異体の生理活性のEC50値
1.TNFR2の細胞外部分に特異的に結合するTNFリガンドファミリーメンバータンパク質の3つのペプチドTNFホモロジードメイン(THD)からなる結合ドメインを含むポリペプチド、ここで、第1および第2のTHDのC末端(これは、それぞれの場合においてC末端コンセンサス配列V-F/Y-F-G-A/I-X1(配列番号1)によって規定される)は、第2および第3のTHDのN末端(これは、それぞれの場合においてN末端コンセンサス配列P-V/A-A-H-V/L(配列番号2)によって規定される)にペプチドXa(これは、それぞれの場合において独立して選択され、9~12アミノ酸、好ましくは9~11、より好ましくは9~10の長さを有する)を介してそれぞれ連結しており、Xaはアミノ酸配列S-S-R-T-P-S-D-K(配列番号10)を含まず、X1は非極性/疎水性または極性/中性アミノ酸であり、好ましくはFおよびIからなる群から選択される。
XCは、A、A-L、L、好ましくはAおよびA-Lからなる群から選択される;
XLは存在しないか、または1~11、好ましくは1~10、より好ましくは1~9アミノ酸からなるアミノ酸リンカーである;
XNは存在しないか、またはK、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、T-K、S-T-K、H-S-T-K(配列番号11)、A-H-S-T-K(配列番号12)、L-A-H-S-T-K(配列番号13)、H-L-A-H-S-T-K(配列番号14)、L-H-L-A-H-S-T-K(配列番号15)からなる群から選択される。
XLが存在しないか、または1~11アミノ酸の長さを有するグリシンおよび/またはセリンリンカーであり、好ましくはG、S、G-G、S-G、G-S、G-G-G、S-G-G、G-S-G、G-G-S、G-G-G-G(配列番号16)、G-G-G-S(配列番号17)、G-G-S-G(配列番号18)、G-S-G-G(配列番号19)、S-G-G-G(配列番号20)、G-G-G-G-G(配列番号21)、S-G-G-G-G(配列番号22)、G-S-G-G-G(配列番号23)、G-G-S-G-G(配列番号24)、G-G-G-S-G(配列番号25)、G-G-G-G-S(配列番号26)、G-G-G-G-G-G(配列番号27)、S-G-G-G-G-G(配列番号28)、G-S-G-G-G-G(配列番号29)、G-G-S-G-G-G(配列番号30)、G-G-G-S-G-G(配列番号31)、G-G-G-G-S-G(配列番号32)、G-G-G-G-G-S(配列番号33)、G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号34)、S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号35)、G-G-G-G-G-G-G-G(配列番号36)、G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号37)、G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号38)、S-G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号39)、G-S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号40)、G-G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号41)、G-G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号42)、S-G-G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号43)、G-S-G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号44)、G-G-S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号45)、G-G-G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号46)、S-G-G-G-S-G-G-G-S-G-G(配列番号47)、G-S-G-G-G-S-G-G-G-S-G(配列番号48)、G-G-S-G-G-G-S-G-G-G-S(配列番号49)、およびG-G-G-S-G-G-G-S-G-G-G(配列番号50)、より好ましくはG-G-G-G(配列番号16)、G-G-G-G-S(配列番号26)、およびG-G-G-S-G-G-G-S(配列番号34)から選択され;
XNが存在しないか、またはK、D-K、S-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、およびS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)から選択される、先行項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(ii)XCがA-Lであり、XLがG-G-G-G(配列番号16)であり、XNがS-D-K、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、好ましくはP-S-D-K(配列番号6)から選択される;
(iii)XCがA-Lであり、XLがG-G-G-S-G-G-G-S(配列番号34)であり、XNがKおよびD-Kから選択される;
(iv)XCがA-Lであり、XLがGであり、XNがR-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、好ましくはS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)から選択される;
(v)XCがA-Lであり、XLがG-Gであり、XNがT-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、好ましくはR-T-P-S-D-K(配列番号8)から選択される;または
(vi)XCがA-Lであり、XLがG-G-Gであり、XNがP-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)、S-R-T-P-S-D-K(配列番号9)、好ましくはT-P-S-D-K(配列番号7)から選択される、先行項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(a)ともに連結されており、1~30アミノ酸、好ましくは7~15アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによって好ましくはともに連結されているか;または
(b)(好ましくは、多量体化ドメイン、血清タンパク質、サイトカイン、ターゲティング部分または毒素からなる群から選択される)タンパク質に連結されており、任意で前記ポリペプチドは、1~30アミノ酸、好ましくは7~15アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによって前記タンパク質に連結されている。
少なくとも72℃、好ましくは少なくとも74℃の凝集開始温度(Tm);
37℃のヒト血漿中での8日間のインキュベーション後において、15%、12%、10%、好ましくは10%よりも大きく減少していないHeLa-TNF-R2細胞中のTNFR2への結合のEC50;
100pM未満、好ましくは80pM未満のMEF上に発現したTNFR2への結合のEC50;
200pM未満、好ましくは100pM未満のKym-1細胞上のTNFR2への結合のEC50;
30pM未満、好ましくは10pM未満のHeLa-TNF-R2細胞におけるNF-κBの活性化のEC50;
および/または
B.多量体化ドメインが、二量体化ドメイン、三量体化ドメインまたは四量体化ドメインであり、好ましくは以下である
(i)二量体化ドメインが、抗体、抗体重鎖、免疫グロブリンFc領域、IgMの重鎖ドメイン2(CH2)(MHD2)、IgEの重鎖ドメイン2(CH2)(EHD2)、IgGの重鎖ドメイン3(CH3)、IgAの重鎖ドメイン3(CH3)、IgDの重鎖ドメイン3(CH3)、IgMの重鎖ドメイン4(CH4)、IgEの重鎖ドメイン4(CH4)、Fab、Fab2、ロイシンジッパーモチーフ、barnase-barstar二量体、ミニ抗体およびZIPミニ抗体、好ましくはFcRおよび/またはC1q結合を有しない免疫グロブリンFc領域変異体、より好ましくはFcΔab、LALA、LALA-GP、IgG2、IgG2σ、アグリコシル化IgG1、IgG1(L234F/L235E/LP331S)、IgG2m4、IgG4 ProAlaAla、最も好ましくはFcΔabからなる群から選択される;
(ii)三量体化ドメインが、テネイシンC(TNC)、コラーゲンXVIIIのC末端非コラーゲン性ドメイン(NC1)の三量体化領域、Fab3様分子、およびTriBiミニボディからなる群から選択される;または
(iii)四量体化ドメインが、p53の四量体化ドメイン、general control protein 4(GCN4)の四量体化ドメイン、VASP(血管拡張因子刺激リン酸化タンパク質)の四量体化ドメイン、タンデム二重特異性抗体、およびジダイアボディ(di-diabody)からなる群から選択される;
および/または
C.ポリペプチド多量体が、臓器、組織または細胞型に特異的なリガンド、より好ましくはトランスフェリン受容体、インスリン受容体、低密度リポタンパク質受容体(LDLR)、ジフテリア毒素受容体、排出ポンプ、CD25、CD28、GLUT1、LAT1、TMEM119、PDGFR、VEGFR1、VEGFR3、およびRVG-29の受容体から選択される標的に結合しているターゲティング部分をさらに含む、項目9記載のポリペプチド多量体。
Claims (17)
- TNFR2の細胞外部分に特異的に結合するTNFリガンドファミリーメンバータンパク質の3つのペプチドTNFホモロジードメイン(THD)からなる結合ドメインを含むポリペプチドであって、ここで、第1および第2のTHDのC末端(これは、それぞれの場合においてC末端配列V-Y-F-G-I-I(配列番号3)によって規定される)は、第2および第3のTHDのN末端(これは、それぞれの場合においてN末端配列P-V-A-H-V(配列番号4)によって規定される)に、ペプチドXa(これは、それぞれの場合において独立して選択され、9~10アミノ酸の長さを有する)を介してそれぞれ連結しており、
ここでペプチドX a がX C -X L -X N からなり、ここで
Xcは、A-Lであり;
X L は存在しないか、またはG、G-G、G-G-G、およびG-G-G-G(配列番号16)からなる群から選択され;
X N は、P-S-D-K(配列番号6)、T-P-S-D-K(配列番号7)、R-T-P-S-D-K(配列番号8)およびS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)からなる群から選択され、
ここで、前記THDが配列番号5のアミノ酸88~231からなる連続したアミノ酸配列を含み、且つ変異D143NおよびA145Rを含む、ポリペプチド。 - 3つのTHDが同一である、請求項1に記載のポリペプチド。
- (i)X Lが存在せず、XNがS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)である;
(ii)X LがG-G-G-G(配列番号16)であり、XNがP-S-D-K(配列番号6)である;
(iii)X L がGであり、X N がR-T-P-S-D-K(配列番号8)およびS-R-T-P-S-D-K(配列番号9)から選択される;
(iv)X L がG-Gであり、X N がT-P-S-D-K(配列番号7)およびR-T-P-S-D-K(配列番号8)から選択される;または
(v)X L がG-G-Gである、X N がP-S-D-K(配列番号6)およびT-P-S-D-K(配列番号7)から選択される、請求項1または2に記載のポリペプチド。 - 動的光散乱法によって決定される62℃よりも高い凝集開始温度(Tm)を有する、請求項1~3のいずれかに記載のポリペプチド
- 変異D143NおよびA145Rが、それぞれ配列番号5に対してD219NおよびA221Rである、請求項1~4のいずれかに記載のポリペプチド。
- 請求項1~5のいずれかに記載の少なくとも2つのポリペプチドを含むポリペプチド多量体であって、以下である:
(a)ともに連結されている;または
(b)多量体化ドメイン、血清タンパク質、サイトカイン、ターゲティング部分および毒素からなる群から選択されるタンパク質に連結されている、ポリペプチド多量体。 - 前記ポリペプチドが、
(a)1~30アミノ酸、または7~15アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによってともに連結されている;または
(b)1~30アミノ酸の長さを有するアミノ酸リンカーによって前記タンパク質に連結されている、請求項6に記載のポリペプチド多量体。 - A.ポリペプチド多量体が以下の特性のうち少なくとも1つを有する:
少なくとも72℃の凝集開始温度(Tm);
37℃のヒト血漿中での8日間のインキュベーション後において、15%、12%または10%よりも大きく減少していないHeLa-TNF-R2細胞中のTNFR2への結合のEC50;
100pM未満のMEF上に発現したTNFR2への結合のEC50;
200pM未満のKym-1細胞上のTNFR2への結合のEC50;
30pM未満のHeLa-TNF-R2細胞におけるNF-κBの活性化のEC50 ;
および/または
B.ポリペプチド多量体が臓器、組織または細胞型に特異的なリガンドをさらに含む、
請求項6または7に記載のポリペプチド多量体。 - 多量体化ドメインが、二量体化ドメイン、三量体化ドメインまたは四量体化ドメインである、請求項6または7に記載のポリペプチド多量体。
- 二量体化ドメインが、抗体、抗体重鎖、免疫グロブリンFc領域、IgMの重鎖ドメイン2(CH2)(MHD2)、IgEの重鎖ドメイン2(CH2)(EHD2)、IgGの重鎖ドメイン3(CH3)、IgAの重鎖ドメイン3(CH3)、IgDの重鎖ドメイン3(CH3)、IgMの重鎖ドメイン4(CH4)、IgEの重鎖ドメイン4(CH4)、Fab、Fab 2 、ロイシンジッパーモチーフ、barnase-barstar二量体、ミニ抗体およびZIPミニ抗体からなる群から選択される、請求項9に記載のポリペプチド多量体。
- (i)三量体化ドメインが、テネイシンC(TNC)、コラーゲンXVIIIのC末端非コラーゲン性ドメイン(NC1)の三量体化領域、Fab3様分子、およびTriBiミニボディからなる群から選択される;または
(ii)四量体化ドメインが、p53の四量体化ドメイン、general control protein 4(GCN4)の四量体化ドメイン、VASP(血管拡張因子刺激リン酸化タンパク質)の四量体化ドメイン、タンデム二重特異性抗体、およびジダイアボディ(di-diabody)からなる群から選択される、
請求項9に記載のポリペプチド多量体。 - 二量体化ドメインが、FcΔab、LALA、LALA-GP、IgG2、IgG2σ、アグリコシル化IgG1、IgG1(L234F/L235E/LP331S)、IgG2m4、およびIgG4 ProAlaAlaからなる群から選択される、請求項10に記載のポリペプチド多量体。
- 請求項1~5のいずれかに記載のポリペプチドまたは請求項6~12のいずれかに記載のポリペプチド多量体をコードする核酸分子。
- 請求項13に記載の核酸分子を含むベクター。
- 医薬としての使用のための、請求項1~5のいずれかに記載のポリペプチド、請求項6~12のいずれかに記載のポリペプチド多量体、請求項13に記載の核酸分子、または請求項14に記載のベクター。
- 請求項1~5のいずれかに記載のポリペプチド、請求項6~12のいずれかに記載のポリペプチド多量体、請求項13に記載の核酸分子、または請求項14に記載のベクターを活性物質として含む医薬組成物。
- 過剰増殖性障害、炎症性障害、神経変性疾患または代謝性障害、自己免疫障害、メタボリックシンドローム、循環器疾患、神経障害性疾患、および神経傷害の診断、予防または処置における使用のための、請求項1~5のいずれかに記載のポリペプチド、請求項6~12のいずれかに記載のポリペプチド多量体、請求項13に記載の核酸分子、請求項14に記載のベクター、または請求項16に記載の医薬組成物。
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