KR20240113641A - The tumor-targeting antibody fusion protein platform comprising tumor-targeting carrier, MMP cleavage site, anti-cancer peptide and cell penetrating peptide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 MMP 절단서열, 항암펩티드 및 세포투과펩티드를 종양-연관 항원을 인지하는 항체 또는 이의 항원결합단편 등의 종양 표적 전달체와 융합한 새로운 종양 표적화 항체 융합단백질 플랫폼에 관한 것이다. The present invention relates to a new tumor-targeting antibody fusion protein platform that fuses an MMP cleavage sequence, an anti-cancer peptide, and a cell-penetrating peptide with a tumor-targeting delivery vehicle such as an antibody that recognizes a tumor-related antigen or an antigen-binding fragment thereof.
단일클론 항체는 단일 친화력을 가진 항체로 생체 특정 항원이나 세포를 특이적으로 표적하여 표적 항암제 등의 항체 치료제로 널리 사용된다. 그러나, 이를 단독으로 사용하였을 때, 상기 항체 치료제는 완전 관해율이 낮다는 문제가 있다.Monoclonal antibodies are antibodies with a single affinity and are widely used as antibody treatments such as targeted anticancer drugs by specifically targeting specific antigens or cells in living organisms. However, when used alone, the antibody treatment has a problem of low complete remission rate.
이에 따라, 본 발명자들은 상기 단일클론 항체, 또는 이의 항원 결합 단편 등의 종양 표적 전달체를 기반으로 하여 종양-연관 항원에 대한 표적성은 유지하되, 완전 관해율이 낮은 문제점을 개선할 수 있도록 암세포가 과발현하는 단백질인 MMP(Matrix metalloproteinase)에 의해 절단되는 서열(MMP site), 항암 펩티드 및 세포투과펩티드를 융합한 종양 표적화 항체 융합단백질을 개발하였고, 상기 종양 표적화 항체 융합단백질이 암세포를 표적으로 하되, 암세포의 외부 표면에서 특이적으로 절단됨으로써 암세포를 사멸하는 능력이 우수함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors maintained the targetability for tumor-related antigens based on tumor targeting carriers such as monoclonal antibodies or antigen-binding fragments thereof, but overexpressed cancer cells to improve the problem of low complete remission rate. We developed a tumor-targeting antibody fusion protein that fused a sequence (MMP site) that is cleaved by the protein MMP (Matrix metalloproteinase), an anti-cancer peptide, and a cell-penetrating peptide. The tumor-targeting antibody fusion protein targets cancer cells, but The present invention was completed by confirming that it has an excellent ability to kill cancer cells by being specifically cut on the external surface.
종양-연관 항원의 일례로써, Her2/neu(ErbB2) 유전자는 185 kDa 세포막통과 당단백질을 코딩하며 이는 EGFR(epidermal growth factor receptors)의 패밀리 중 하나이다. Her2 단백질은 620개 아미노산 잔기로 이루어진 세포외 도메인, 23개 아미노산 잔기의 세포막통과 도메인 및 타이로신 키나아제 활성을 갖는 490 아미노산 잔기의 세포내 도메인으로 구성되어 있다(Akiyama T, et al., Science, 232(4758):1644-1646(1986)). HER2 유전자는 유방암, 대장암, 담낭암, 담관암종, 방광암, 난소암, 자궁암, 췌장암, 전립선암, 뇌암, 비인두암, 후두암, 결장암, 흑색종, 자궁내막암, 자궁경부암, 간암, 폐암, 두경부암, 식도암 및 위암 등에서 과발현이 관찰된다. As an example of a tumor-associated antigen, the Her2/neu (ErbB2) gene encodes a 185 kDa transmembrane glycoprotein, which is a member of the family of epidermal growth factor receptors (EGFR). The Her2 protein consists of an extracellular domain of 620 amino acid residues, a transmembrane domain of 23 amino acid residues, and an intracellular domain of 490 amino acid residues with tyrosine kinase activity (Akiyama T, et al ., Science, 232 ( 4758):1644-1646(1986)). The HER2 gene is used in breast cancer, colon cancer, gallbladder cancer, cholangiocarcinoma, bladder cancer, ovarian cancer, uterine cancer, pancreas cancer, prostate cancer, brain cancer, nasopharyngeal cancer, laryngeal cancer, colon cancer, melanoma, endometrial cancer, cervical cancer, liver cancer, lung cancer, and head and neck cancer. , overexpression is observed in esophageal cancer and stomach cancer.
단일클론 항체의 일례로써, 상기 HER2 유전자를 표적으로 하는 다양한 특성을 갖는 항-HER2 항체가 많은 문헌에 개시되어 있다: Tagliabue et al., Int. J. Cancer 47:933-937 (1991); McKenzie et al., Oncogene 4:543-548 (1989); Maier et al., Cancer Res. 51:5361-5369 (1991); Bacus et al., Molecular Carcinogenesis 3:350-362 (1990); Stancovski et al., PNAS (USA) 88:8691-8695 (1991); Bacus et al., Cancer Research 52:2580-2589 (1992); Xu et al., Int. J. Cancer 53:401-408 (1993); WO94/00136; Kasprzyk et al., Cancer Research 52:2771-2776 (1992); Hancock et al., Cancer Res. 51:4575-4580 (1991); Shawver et al., Cancer Res. 54:1367-1373 (1994); Arteaga et al., Cancer Res. 54:3758-3765 (1994); Harwerth et al., J. Biol. Chem. 267:15160-15167 (1992); U.S. Pat. No. 5,783,186; Kao et al., U.S. Publ. No. 2009/0285837 (2009); Ross et al., The Oncologist 8:307-325 (2003) and Klapper et al., Oncogene 14:2099-2109 (1997).As an example of a monoclonal antibody, anti-HER2 antibodies with various properties targeting the HER2 gene have been disclosed in many literatures: Tagliabue et al. , Int. J. Cancer 47:933-937 (1991); McKenzie et al ., Oncogene 4:543-548 (1989); Maier et al ., Cancer Res. 51:5361-5369 (1991); Bacus et al ., Molecular Carcinogenesis 3:350-362 (1990); Stancovski et al ., PNAS (USA) 88:8691-8695 (1991); Bacus et al ., Cancer Research 52:2580-2589 (1992); Xu et al ., Int. J. Cancer 53:401-408 (1993); WO94/00136; Kasprzyk et al ., Cancer Research 52:2771-2776 (1992); Hancock et al ., Cancer Res. 51:4575-4580 (1991); Shawver et al. , Cancer Res. 54:1367-1373 (1994); Arteaga et al ., Cancer Res. 54:3758-3765 (1994); Harwerth et al ., J. Biol. Chem. 267:15160-15167 (1992); US Pat. No. 5,783,186; Kao et al ., US Publ. No. 2009/0285837 (2009); Ross et al ., The Oncologist 8:307-325 (2003) and Klapper et al ., Oncogene 14:2099-2109 (1997).
본 발명은 항체 또는 이의 항원결합단편 등의 종양 표적 전달체와 종양 표적 전달체, MMP 절단서열, 항암펩티드 및 세포투과펩티드를 포함하는 항암용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a tumor-targeting delivery vehicle such as an antibody or antigen-binding fragment thereof, and an anti-cancer composition containing a tumor-targeting delivery vehicle, an MMP cleavage sequence, an anti-cancer peptide, and a cell-penetrating peptide.
하기의 HER2 항원 결합단편을 통한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through examples using the HER2 antigen binding fragment below. However, the following examples are only for illustrating the content of the present invention and are not intended to limit the present invention.
본 발명의 목적은 종양-연관 항원에 대한 표적성을 유지하면서도 기존 항체 기반 항암제의 낮은 완전관해율을 개선할 수 있는 종양 표적화 항체 융합단백질 플랫폼을 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to provide a tumor-targeting antibody fusion protein platform that can improve the low complete response rate of existing antibody-based anticancer drugs while maintaining targetability for tumor-related antigens.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 종양 표적 전달체(tumor targeting carrier); MMP(Matrix metalloproteinase)에 의해 절단되는 MMP 절단서열(cleavage site); 항암 펩티드 및 세포투과 펩티드;가 순차적으로 연결된 것으로, 상기 종양 표적 전달체는 종양-연관항원에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 항체, 또는 이의 항원결합단편이고, 상기 MMP 절단서열는 MMP(Matrix metalloproteinase)에 의해 절단되는 아미노산 서열을 포함하는 것인, 종양 표적화 항체 융합단백질을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a tumor targeting carrier; MMP cleavage site that is cleaved by MMP (Matrix metalloproteinase); An anti-cancer peptide and a cell-penetrating peptide are sequentially linked, the tumor-targeting delivery vehicle is an antibody containing an amino acid sequence that specifically binds to a tumor-related antigen, or an antigen-binding fragment thereof, and the MMP cleavage sequence is MMP (Matrix metalloproteinase) It provides a tumor-targeting antibody fusion protein, which includes an amino acid sequence cleaved by ).
또한, 본 발명은 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터를 제공한다.Additionally, the present invention provides an expression vector containing a polynucleotide encoding the tumor-targeting antibody fusion protein.
또한, 본 발명은 상기 발현벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다.Additionally, the present invention provides host cells transformed with the expression vector.
또한, 본 발명은 (1) MBP, TEV 프로테아제, TEV 프로테아제 절단 서열, 및 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 포함하는 제2 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터를 대장균에 형질전환하는 단계; (2) 상기 대장균을 배양하여 종양 표적화 항체 융합단백질을 발현시키는 단계; 및 (3) 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 정제하는 단계;를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질의 대량 생산 방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of (1) transforming E. coli with an expression vector containing a polynucleotide encoding MBP, TEV protease, a TEV protease cleavage sequence, and a second fusion protein containing the tumor-targeting antibody fusion protein; (2) culturing the E. coli to express a tumor-targeting antibody fusion protein; and (3) purifying the tumor-targeting antibody fusion protein.
또한, 본 발명은 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 유효성분으로 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.Additionally, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the tumor-targeting antibody fusion protein as an active ingredient.
본 발명에 따른 종양 표적화 항체 융합단백질은 종양 표적 전달체, MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포투과 펩티드를 포함함으로써 종양 표적 전달체에 의한 표적성 및 펩티드에 의한 종양 표적성을 동시에 발현할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 종양-연관 항원에 대한 표적성을 유지하면서도 기존 항체 기반 항암제에서 보이는 낮은 완전관해율을 현저히 개선할 수 있다. The tumor-targeting antibody fusion protein according to the present invention contains a tumor-targeting carrier, an MMP cleavage sequence, an anti-cancer peptide, and a cell-penetrating peptide, and thus can simultaneously express targeting by the tumor-targeting carrier and tumor targeting by the peptide. Accordingly, the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention can significantly improve the low complete response rate seen in existing antibody-based anticancer drugs while maintaining targeting against tumor-related antigens.
또한, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 생체 내에서 장기간 지속될 수 있는 안정성을 확보하고, 다양한 종류의 암세포만을 선택적으로 제거할 수 있으며, 약제 내성 암세포에도 작용할 수 있다.In addition, the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention ensures long-term stability in vivo, can selectively eliminate various types of cancer cells, and can also act on drug-resistant cancer cells.
도 1는 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질 플랫폼을 간단히 나타내는 요약도이다.
도 2는 본 발명의 항암 펩티드(ACP 또는 KLAK)에 세포투과능력을 가질 것으로 예상되는 다양한 펩티드(iRGD, dNP2, mdNP2, mmdNP2, 또는 9R)를 융합한 융합단백질의 세포사멸능력을 실험한 결과이다. 도 2a는 상기 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 실험한 결과이고, 도 2b는 상기 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 수치화하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 비교예로서, 본 발명의 MMP 절단서열을 생략하고, 종양 표적화 전달체, 항암 펩티드 및 세포투과펩티드를 융합한 종양 표적화 항체 융합단백질의 효과를 실험한 결과이다. 도 3a는 상기 융합단백질을 나타내는 모식도이고, 도 3b는 상기 융합단백질의 발현을 SDS-PAGE로 확인한 결과이고, 도 3c는 상기 융합단백질의 표적항원에 대한 결합친화도(Binding affinity)를 나타내는 그래프이며, 도 3d는 상기 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸 효과를 나타내는 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명의 종양 표적화 전달체, MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포투과펩티드를 융합한 종양 표적화 항체 융합단백질의 효과를 실험한 결과이다. 도 4a는 상기 융합단백질(D303 및 D305)을 SDS-PAGE로 확인한 도이고, 도 4b는 상기 융합단백질(D303 및 D305)의 암세포에 대한 세포사멸 효과를 나타내는 결과이며, 도 4c는 상기 융합단백질(D301, D302, D303 및 D304)을 SDS-PAGE로 확인한 도이고, 도 4d는 상기 융합단백질(D301, D302, D303 및 D304)의 암세포에 대한 세포사멸 효과를 나타내는 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명의 종양 표적화 전달체, MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포투과펩티드를 융합한 종양 표적화 항체 융합단백질의 효과를 실험한 결과이다. 도 5a 및 도 5b는 상기 융합단백질(D310, D311, D312, D313, D314, D315, D316)의 발현을 SDS-PAGE로 확인한 결과이고, 도 5c는 상기 융합단백질(D310, D311, D312, D313, D314, D315, D316)의 HER2 항원 또는 HSA(혈청알부민) 단백질에 대한 특이성 및 친화도 분석 결과를 나타낸 도이며, 도 5d는 상기 융합단백질(D310, D311, D312, D313, D314, D315, D316)의 암세포에 대한 세포사멸 효과를 나타내는 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합단백질(D310, D311)을 투여한 후 SKOV3 이식 마우스 모델에서의 시간 경과에 따른 종양 성장 곡선을 나타낸 도이다.Figure 1 is a summary diagram briefly showing the tumor-targeting antibody fusion protein platform of the present invention.
Figure 2 shows the results of testing the cell death ability of a fusion protein in which various peptides (iRGD, dNP2, mdNP2, mmdNP2, or 9R) expected to have cell-penetrating ability are fused to the anti-cancer peptide (ACP or KLAK) of the present invention. . Figure 2a is a result of testing the apoptotic ability of the fusion protein against cancer cells, and Figure 2b is a graph showing the quantification of the apoptotic ability of the fusion protein against cancer cells.
Figure 3 is a comparative example of the present invention, omitting the MMP cleavage sequence of the present invention, and showing the results of testing the effect of a tumor-targeting antibody fusion protein in which a tumor-targeting delivery vehicle, an anti-cancer peptide, and a cell-penetrating peptide are fused. Figure 3a is a schematic diagram showing the fusion protein, Figure 3b is the result of confirming the expression of the fusion protein by SDS-PAGE, and Figure 3c is a graph showing the binding affinity of the fusion protein to the target antigen. , Figure 3d is a result showing the apoptotic effect of the fusion protein on cancer cells.
Figure 4 is an example of the present invention, showing the results of testing the effect of a tumor-targeting antibody fusion protein fused with the tumor-targeting delivery vehicle, MMP cleavage sequence, anticancer peptide, and cell-penetrating peptide of the present invention. Figure 4a is a diagram confirming the fusion proteins (D303 and D305) by SDS-PAGE, Figure 4b is a result showing the apoptotic effect of the fusion proteins (D303 and D305) on cancer cells, and Figure 4c is a diagram showing the fusion proteins (D303 and D305) D301, D302, D303 and D304) were confirmed by SDS-PAGE, and Figure 4d shows the results showing the apoptotic effect of the fusion proteins (D301, D302, D303 and D304) on cancer cells.
Figure 5 is an example of the present invention, showing the results of testing the effect of a tumor-targeting antibody fusion protein fused with the tumor-targeting delivery vehicle, MMP cleavage sequence, anticancer peptide, and cell-penetrating peptide of the present invention. Figures 5a and 5b show the results of confirming the expression of the fusion proteins (D310, D311, D312, D313, D314, D315, D316) by SDS-PAGE, and Figure 5c shows the results of confirming the expression of the fusion proteins (D310, D311, D312, D313, A diagram showing the results of specificity and affinity analysis for HER2 antigen or HSA (serum albumin) protein (D314, D315, D316), and Figure 5d shows the fusion proteins (D310, D311, D312, D313, D314, D315, D316) This result shows the apoptosis effect on cancer cells.
Figure 6 is a diagram showing the tumor growth curve over time in the SKOV3 transplant mouse model after administration of fusion proteins (D310, D311) according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 구현예는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 당업자에게 주지 저명한 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있고, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다. 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기재 및 그로부터 해석되는 균등 범주 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the present invention with reference to the attached drawings. However, the following embodiments are provided as examples of the present invention, and if it is judged that a detailed description of a technology or configuration well known to those skilled in the art may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted. , the present invention is not limited thereby. The present invention is capable of various modifications and applications within the description of the claims described below and the scope of equivalents interpreted therefrom.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the terminology used in this specification is a term used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user or operator or the customs of the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. Throughout the specification, when it is said that a part “includes” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 통합된다.All technical terms used in the present invention, unless otherwise defined, are used with the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art in the field related to the present invention. In addition, preferred methods and samples are described in this specification, but similar or equivalent methods are also included in the scope of the present invention. The contents of all publications incorporated herein by reference are hereby incorporated by reference.
본 명세서 전반을 통하여, 천연적으로 존재하는 아미노산에 대한 통상의 1문자 및 3문자 코드가 사용될 뿐만 아니라 Aib(α-아미노이소부티르산), Sar(Nmethylglycine) 등과 같은 다른 아미노산에 대해 일반적으로 허용되는 3문자 코드가 사용된다. 또한 본 발명에서 약어로 언급된 아미노산은 하기와 같이 IUPAC-IUB 명명법에 따라 기재되었다:Throughout this specification, the customary one- and three-letter codes for naturally occurring amino acids are used, as well as the generally accepted three-letter codes for other amino acids such as Aib (α-aminoisobutyric acid), Sar (Nmethylglycine), etc. Character codes are used. Additionally, amino acids referred to by abbreviations in the present invention are described according to the IUPAC-IUB nomenclature as follows:
알라닌: A, 아르기닌: R, 아스파라긴: N, 아스파르트산: D, 시스테인: C, 글루탐산: E, 글루타민: Q, 글리신: G, 히스티딘: H, 이소류신: I, 류신: L, 리신: K, 메티오닌: M, 페닐알라닌: F, 프롤린: P, 세린: S, 트레오닌: T, 트립토판: W, 티로신: Y 및 발린: V.Alanine: A, Arginine: R, Asparagine: N, Aspartic Acid: D, Cysteine: C, Glutamic Acid: E, Glutamine: Q, Glycine: G, Histidine: H, Isoleucine: I, Leucine: L, Lysine: K, Methionine : M, phenylalanine: F, proline: P, serine: S, threonine: T, tryptophan: W, tyrosine: Y and valine: V.
본 발명에서 사용되는 용어 “scFv(single chain fragment variable)”는 유전자 재조합을 통해 항체의 가변영역만을 발현시켜 만든 단쇄 항체를 말하며, 항체의 VH(중쇄가변) 영역과 VL(경쇄가변) 영역을 짧은 펩티드 사슬로 연결한 단일쇄 형태의 항체를 말한다. 상기 용어 “scFv”는 달리 명시되지 않거나, 문맥상 달리 이해되는 것이 아니라면, 항원결합단편을 비롯한 scFv 단편을 포함하고자 한다. 이는 통상의 기술자에게 자명한 것이다.The term “scFv (single chain fragment variable)” used in the present invention refers to a single-chain antibody made by expressing only the variable region of an antibody through genetic recombination, and shortens the VH (heavy chain variable) region and VL (light chain variable) region of the antibody. It refers to an antibody in the form of a single chain linked by a peptide chain. The term “scFv” is intended to include scFv fragments, including antigen-binding fragments, unless otherwise specified or otherwise understood from the context. This is self-evident to those skilled in the art.
전사인자 CP2c는 다양한 암에서 과발현되고 있다고 알려져 있으며, 미국 연구팀의 연구에 의하면 간암 세포주에서 CP2c의 발현을 억제하면 성장이 억제되며, CP2c를 과발현할 경우 암의 악성화와 전이가 일어나는 것으로 보고된 바 있다[Grant et al., Antiproliferative small-molecule inhibitors of transcription factor LSF reveal oncogene addiction to LSF in hepatocellular carcinoma, Proc. Natl. Acad. Sci. 2012; 109(12): 4503-4508].The transcription factor CP2c is known to be overexpressed in various cancers, and according to a study by an American research team, inhibiting the expression of CP2c in liver cancer cell lines inhibits growth, and overexpressing CP2c has been reported to cause cancer malignancy and metastasis. [Grant et al ., Antiproliferative small-molecule inhibitors of transcription factor LSF reveal oncogene addiction to LSF in hepatocellular carcinoma, Proc. Natl. Acad. Sci. 2012; 109(12): 4503-4508].
종양 표적화 항체 융합단백질Tumor-targeting antibody fusion protein
일 측면에서, 본 발명은 종양 표적 전달체(tumor targeting carrier); MMP 절단서열(cleavage site); 항암 펩티드 및 세포투과 펩티드;가 순차적으로 연결된 것으로, 상기 종양 표적 전달체는 종양-연관 항원에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 항체, 또는 이의 항원결합단편이고, 상기 MMP 절단서열은 MMP(Matrix metalloproteinase)에 의해 절단되는 아미노산 서열을 포함하는 것인, 종양 표적화 항체 융합단백질에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides a tumor targeting carrier; MMP cleavage site; An anti-cancer peptide and a cell-penetrating peptide are sequentially linked, the tumor-targeting delivery vehicle is an antibody containing an amino acid sequence that specifically binds to a tumor-related antigen, or an antigen-binding fragment thereof, and the MMP cleavage sequence is MMP (Matrix). It relates to a tumor-targeting antibody fusion protein that contains an amino acid sequence that is cleaved by a metalloproteinase.
일 구현예에서, 상기 항-HER2 항체는 투라스투주맙(Trastuzumab)일 수 있다.In one embodiment, the anti-HER2 antibody may be Trastuzumab.
일 구현예에서, 상기 항원결합단편은 scFv, (scFv)2, scFv-Fc, Fab, Fab' 및 F(ab')2 중에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 scFv일 수 있다. In one embodiment, the antigen-binding fragment may be any one selected from scFv, (scFv)2, scFv-Fc, Fab, Fab', and F(ab')2, and preferably may be scFv.
일 구현예에서, 상기 종양 표적 전달체는 서열번호 1 내지 6 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있고, 바람직하게는 서열번호 1의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있다.In one embodiment, the tumor targeting delivery vehicle may be represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1 to 6, and preferably may be represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
일 구체예에서, 상기 항-HER2의 scFv는 서열번호 39로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 경쇄의 가변영역 (VL) 및 서열번호 40로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 중쇄의 가변영역 (VH)을 포함할 수 있고, 상기 경쇄의 가변영역과 중쇄의 가변영역은 서열번호 41로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 링커에 의해 연결된 것일 수 있다.In one embodiment, the scFv of the anti-HER2 includes a light chain variable region (VL) comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 39 and a heavy chain variable region (VH) containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 40. It may include, and the variable region of the light chain and the variable region of the heavy chain may be connected by a linker containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 41.
일 구현예에서, 상기 MMP 절단서열는 서열번호 7 내지 10 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있고, 바람직하게는 서열번호 8의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있다.In one embodiment, the MMP cleavage sequence may be represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 7 to 10, and preferably may be represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8.
일 구현예에서, 상기 항암 펩티드는 서열번호 11 또는 12의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있고, 바람직하게는 서열번호 11의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있다. 상기 서열번호 11의 아미노산 서열로 표시되는 항암 펩티드는 전사인자 CP2c와 결합하여 CP2c의 DNA 결합을 방해할 수 있는 CP2c 표적 펩티드이다.In one embodiment, the anticancer peptide may be represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 or 12, and preferably may be represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11. The anti-cancer peptide represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 is a CP2c targeting peptide that can bind to the transcription factor CP2c and interfere with the binding of CP2c to DNA.
일 구현예에서, 상기 종양 표적 전달체는 N-말단에 혈청알부민에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 펩티드(SABP; serum albumin binding peptide)가 결합된 것일 수 있다. In one embodiment, the tumor targeting carrier may be one in which a peptide (serum albumin binding peptide (SABP)) containing an amino acid sequence that specifically binds to serum albumin is bound to the N-terminus.
일 구현예에서, 상기 SABP는 서열번호 13 내지 18 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있고, 바람직하게는 서열번호 13의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있다.In one embodiment, the SABP may be represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 13 to 18, and preferably may be represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13.
일 구현예에서, 상기 항암 펩티드는 세포 침투성을 향상시키기 위하여 C-말단에 서열번호 19 내지 23 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열을 포함하는 세포 투과 펩티드(CPP)가 결합된 것일 수 있고, 바람직하게는 서열번호 19의 아미노산 서열로 표시되는 세포 투과 펩티드(iRGD)일 수 있다.In one embodiment, the anticancer peptide may be a cell penetrating peptide (CPP) containing any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 19 to 23 bound to the C-terminus to improve cell penetration, preferably May be a cell-penetrating peptide (iRGD) represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 19.
일 구현예에서, 상기 종양 표적화 항체 융합단백질은 알부민 결합 펩티드(saBP); 종양 표적 전달체로서 항-HER2 또는 항-MSLN 항체, 또는 이의 항원결합단편; MMP 절단서열; 6xHis 내지 8xHis; 항암 펩티드; 및 세포 투과 펩티드;가 순차적으로 연결된 것일 수 있다.In one embodiment, the tumor targeting antibody fusion protein includes albumin binding peptide (saBP); Anti-HER2 or anti-MSLN antibody, or antigen-binding fragment thereof, as a tumor targeting carrier; MMP cleavage sequence; 6xHis to 8xHis; anti-cancer peptides; and cell penetrating peptide; may be sequentially connected.
일 구현예에서, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은, 서열번호 13 내지 18 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 알부민 결합 펩티드; 서열번호 1 내지 6 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 종양 표적 전달체; 서열번호 7 내지 10 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 MMP 절단서열; Myc His-Tag(6xHis 내지 8xHis); 서열번호 11 또는 12의 아미노산 서열로 표시되는 항암 펩티드; 및 서열번호 19 내지 23 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 세포투과 펩티드;를 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention is an albumin-binding peptide represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 13 to 18; A tumor targeting delivery vehicle represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 1 to 6; An MMP cleavage sequence represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 7 to 10; Myc His-Tag (6xHis to 8xHis); Anticancer peptide represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 or 12; and a cell-penetrating peptide represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 19 to 23.
일 구현예에서, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 서열번호 24 내지 30 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 것일 수 있다.In one embodiment, the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention may be represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 24 to 30.
본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 MMP 절단서열이 암세포에서 발현하는 MMP에 의해 암세포 외부 표면에서 종양 표적 전달체와 항암 펩티드로 절단되므로, 종양 표적 전달체인 항체, 또는 이의 항원결합단편에 의한 HER2 또는 다른 종양-연관 항원에 대한 표적성, 및 항암 펩티드에 의한 암세포 표적성을 동시에 발현할 수 있어 종양 세포에 대한 사멸 능력이 현저히 증대된다. 이에 따라, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 종양-연관 항원에 대한 표적성을 유지하면서도 기존 항체 기반 항암제에서 보이는 낮은 완전관해율을 현저히 개선할 수 있다. 또한, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 알부민 결합 펩티드에 의해 항원결합단편 기반 항암제의 짧은 체내반감기를 개선할 수 있다.In the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention, the MMP cleavage sequence is cleaved into a tumor-targeting carrier and an anti-cancer peptide on the outer surface of the cancer cell by the MMP expressed in the cancer cell, and therefore, the tumor-targeting antibody fusion protein, or an antigen-binding fragment thereof, HER2 or other Targeting to tumor-related antigens and targeting cancer cells by anti-cancer peptides can be simultaneously expressed, thereby significantly increasing the ability to kill tumor cells. Accordingly, the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention can significantly improve the low complete response rate seen in existing antibody-based anticancer drugs while maintaining targeting against tumor-related antigens. In addition, the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention can improve the short body half-life of antigen-binding fragment-based anticancer drugs by albumin-binding peptide.
폴리뉴클레오티드polynucleotide
다른 측면에서, 본 발명은 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a polynucleotide encoding the tumor targeting antibody fusion protein.
본 명세서에서, "폴리뉴클레오티드"란 용어는 비변형 RNA 또는 DNA 또는 변형 RNA 또는 DNA일 수 있는 임의의 폴리리보뉴클레오타이드 또는 폴리데옥시리보뉴클레오타이드를 의미한다. 본 발명의 폴리뉴클레오티드는 단일쇄의 DNA 또는 RNA일 수 있다. 본 명세서에 사용된, "폴리뉴클레오티드"란 용어는 변형 염기 및/또는 독특한 염기, 예컨대 이노신을 포함하는 DNA 또는 RNA를 포함한다. 상기 DNA 또는 RNA의 경우 공지된 유용한 목적을 제공하는 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 본 명세서에 사용된 "폴리뉴클레오티드"란 용어는 이러한 화학적, 효소적 또는 대사적으로 변형된 폴리뉴클레오티드를 포함한다.As used herein, the term “polynucleotide” refers to any polyribonucleotide or polydeoxyribonucleotide, which may be unmodified RNA or DNA or modified RNA or DNA. The polynucleotide of the present invention may be single-stranded DNA or RNA. As used herein, the term “polynucleotide” includes DNA or RNA that contains modified bases and/or unique bases such as inosine. It is obvious that various modifications can be made to the DNA or RNA to serve known useful purposes. As used herein, the term “polynucleotide” includes such chemically, enzymatically or metabolically modified polynucleotides.
당업자들은 유전자 암호의 축퇴성으로 인해 상기의 종양 표적화 항체 융합단백질이 여러 폴리뉴클레오티드에 의해 암호화될 수 있음을 알고 있을 것이다. 즉, 본 발명에서 이용 가능한 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드 서열은 서열번호 24 내지 30 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열과 실질적인 동일성을 나타내는 뉴클레오티드 서열도 포함되는 것으로 해석된다. 바람직하게는, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 31 또는 32로 표시되는 염기서열을 포함할 수 있다.Those skilled in the art will recognize that due to the degeneracy of the genetic code, the tumor targeting antibody fusion protein may be encoded by multiple polynucleotides. In other words, the polynucleotide sequence encoding the tumor-targeting antibody fusion protein available in the present invention is interpreted to include a nucleotide sequence showing substantial identity to any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 24 to 30. Preferably, the polynucleotide encoding the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention may include the base sequence represented by SEQ ID NO: 31 or 32.
일 구현예에서, 상기 폴리뉴클레오티드는 서열번호 43으로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 항-HER2 scFv를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 44로 표시되는 염기서열로 이루어지고, MMP 절단서열을 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 45로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 8xH를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 46으로 표시되는 염기서열로 이루어지고, CP2c 표적 펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 및 서열번호 47로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 세포 투과 펩티드(CPP; iRGD)를 암호화하는 폴리뉴클레오티드;를 포함할 수 있다.In one embodiment, the polynucleotide consists of a base sequence represented by SEQ ID NO: 43 and encodes an anti-HER2 scFv; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 44 and encoding an MMP cleavage sequence; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 45 and encoding 8xH; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 46 and encoding a CP2c target peptide; and a polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 47 and encoding a cell-penetrating peptide (CPP; iRGD).
바람직하게는, 상기 폴리뉴클레오티드는 서열번호 42로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 알부민 결합 펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 43으로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 항-HER2 scFv를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 44로 표시되는 염기서열로 이루어지고, MMP 절단서열을 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 45로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 8xH를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 46으로 표시되는 염기서열로 이루어지고, CP2c 표적 펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 및 서열번호 47로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 세포 투과 펩티드(CPP; iRGD)를 암호화하는 폴리뉴클레오티드;를 포함할 수 있다.Preferably, the polynucleotide consists of the base sequence shown in SEQ ID NO: 42 and encodes an albumin-binding peptide; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 43 and encoding anti-HER2 scFv; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 44 and encoding an MMP cleavage sequence; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 45 and encoding 8xH; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 46 and encoding a CP2c target peptide; and a polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 47 and encoding a cell-penetrating peptide (CPP; iRGD).
일 구현예에서, 상기 항-HER2 scFv는 경쇄의 가변영역 (VL)을 암호화하는 폴리뉴클레오티드 (서열번호 48) 및 중쇄의 가변영역 (VH)을 암호화하는 폴리뉴클레오티드 (서열번호 49)을 포함할 수 있고, 상기 경쇄의 가변영역과 중쇄의 가변영역을 연결하는 링커를 암호화하는 폴리뉴클레오티드 (서열번호 50)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the anti-HER2 scFv may include a polynucleotide (SEQ ID NO: 48) encoding the variable region of the light chain (VL) and a polynucleotide (SEQ ID NO: 49) encoding the variable region (VH) of the heavy chain. and may include a polynucleotide (SEQ ID NO: 50) encoding a linker connecting the variable region of the light chain and the variable region of the heavy chain.
본 발명의 폴리뉴클레오티드는 분리된 폴리뉴클레오티드인 것이 바람직하다. "분리된" 폴리뉴클레오티드란 용어는 다른 염색체 및 염색체외 DNA 및 RNA와 같은, 이에 국한되지 않는 다른 핵산 서열이 거의 없는 폴리뉴클레오티드를 의미한다. 분리된 폴리뉴클레오티드는 숙주 세포로부터 정제될 수 있다. 분리된 폴리뉴클레오티드를 수득하기 위해, 당업자에게 공지된 통상의 핵산 정제방법을 사용할 수 있다. 또한, 이 용어는 재조합 폴리뉴클레오티드 및 화학적으로 합성된 폴리뉴클레오티드도 포함한다.The polynucleotide of the present invention is preferably an isolated polynucleotide. The term “isolated” polynucleotide refers to a polynucleotide that is substantially free of other nucleic acid sequences, such as, but not limited to, other chromosomal and extrachromosomal DNA and RNA. Isolated polynucleotides can be purified from host cells. To obtain isolated polynucleotides, conventional nucleic acid purification methods known to those skilled in the art can be used. The term also includes recombinant polynucleotides and chemically synthesized polynucleotides.
종양 표적화 항체 융합단백질 발현용 발현 시스템Expression system for expressing tumor-targeting antibody fusion proteins
scFv는 일반 항체에 비해 크기가 작기 때문에 항체의 항원 특이적 표적성은 유지하면서 조직이나 암 조직으로의 침투율이 높고, 대장균 시스템을 비롯한 다양한 발현시스템에서 대량생산이 가능하며, 다양한 분자생물학적 수식이 가능하고 생산에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 그러나 scFv(또는 scFv를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질)는 대장균에서 발현할 경우 대부분 불용성 (insoluble)으로 발현되어 기능적으로 사용 가능한 단백질 발현 양이 매우 적은 문제점이 있다. 이에, 종래에 대장균에서 scFv(또는 scFv를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질)의 생산 수율을 개선하기 위하여 pelB 서열의 융합 등이 시도되어 왔으나 크게 효과가 없었으며, MBP를 융합하면 scFv(또는 scFv를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질)를 가용화 하는 데는 효율적이었으나, 융합단백질로부터 순수한 scFv(또는 scFv를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질)를 분리하기 위해서는 추가적인 정제 과정이 필요해 번거롭고 시간이 많이 소요되었다. 이에, 본 발명자들은 가용성의 scFv(또는 scFv를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질)을 대장균에서 추가적인 과정 없이 한번에 정제할 수 있는 발현 시스템을 고안하였다. 본 발명의 발현벡터 및 상기 발현벡터를 이용한 단백질 생산 방법에 따르면, 대장균 내에서 목적 단백질을 가용성으로 균질하게 생산 가능하며, 세포 내에서 발현된 TEV 프로테아제에 의해 목적 단백질이 절단되므로, 순수한 목적 단백질만을 One step으로 정제할 수 있는 효과가 있다.Because scFv is smaller than a regular antibody, it has a high penetration rate into tissue or cancer tissue while maintaining the antigen-specific targeting of the antibody, can be mass-produced in various expression systems including the E. coli system, and can be subjected to various molecular biological modifications. It has the advantage of reducing production time and costs. However, scFv (or tumor-targeting antibody fusion protein containing scFv) has the problem that when expressed in E. coli, it is mostly expressed insoluble, so the amount of functionally usable protein expressed is very small. Accordingly, fusion of the pelB sequence has been attempted to improve the production yield of scFv (or tumor-targeting antibody fusion protein containing scFv) in E. coli, but it was not very effective, and fusion of MBP produces scFv (or scFv). Although it was efficient in solubilizing a tumor-targeting antibody fusion protein containing a fusion protein), an additional purification process was required to separate pure scFv (or a tumor-targeting antibody fusion protein containing an scFv) from the fusion protein, which was cumbersome and time-consuming. Accordingly, the present inventors designed an expression system that can purify soluble scFv (or tumor-targeting antibody fusion protein containing scFv) from E. coli at once without additional processing. According to the expression vector of the present invention and the protein production method using the expression vector, the target protein can be soluble and homogeneously produced in E. coli, and since the target protein is cleaved by the TEV protease expressed within the cell, only the pure target protein is produced. It has the effect of refining in one step.
발현벡터expression vector
다른 측면에서, 본 발명은 상기 종양 표적 전달체로서 항-HER2 또는 항-MSLN 항체, 또는 이의 항원결합단편; MMP 절단서열; 항암 펩티드; 및 세포투과펩티드를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터에 관한 것이다. In another aspect, the present invention provides an anti-HER2 or anti-MSLN antibody, or an antigen-binding fragment thereof, as the tumor targeting delivery vehicle; MMP cleavage sequence; anti-cancer peptides; and an expression vector containing a polynucleotide encoding a tumor-targeting antibody fusion protein containing a cell-penetrating peptide.
본 명세서에서 용어, “발현 (expression)”이란 세포에서의 종양 표적화 항체 융합단백질의 생성을 의미한다.As used herein, the term “expression” refers to the production of a tumor-targeting antibody fusion protein in cells.
본 명세서에서 용어, “발현벡터”란 적당한 숙주세포에서 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 발현할 수 있는 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 재조합체를 말한다. 상기 발현벡터는 전사되는 유전자 산물 중 적어도 일부분을 코딩하는 핵산 서열을 포함한 벡터를 의미한다. 일부의 경우에는 그 후 RNA 분자가 단백질, 폴리펩타이드, 또는 펩타이드로 번역된다. 발현벡터에는 다양한 조절서열을 포함할 수 있다. 전사 및 번역을 조절하는 조절서열과 함께 벡터 및 발현벡터에는 또 다른 기능도 제공하는 핵산 서열도 포함될 수 있다.As used herein, the term “expression vector” refers to a vector capable of expressing the tumor-targeting antibody fusion protein in a suitable host cell, and refers to a genetic recombinant containing essential regulatory elements operably linked to express the gene insert. The expression vector refers to a vector containing a nucleic acid sequence encoding at least a portion of the gene product to be transcribed. In some cases, the RNA molecule is then translated into a protein, polypeptide, or peptide. Expression vectors may contain various regulatory sequences. In addition to regulatory sequences that regulate transcription and translation, vectors and expression vectors may also contain nucleic acid sequences that also provide other functions.
본 명세서에서 용어, “작동가능하게 연결된 (operably linked)”은 일반적 기능을 수행하도록 핵산 발현 조절 서열과 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드가 기능적으로 연결 (functional linkage)되어 있는 것을 말한다. 예를 들어 프로모터와 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드가 작동가능하게 연결되어 상기 폴리뉴클레오티드의 발현에 영향을 미칠 수 있다. 재조합 벡터와의 작동적 연결은 당해 기술분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당해 기술 분야에서 일반적으로 알려진 효소 등을 사용한다.As used herein, the term “operably linked” refers to a functional linkage between a nucleic acid expression control sequence and a polynucleotide encoding the tumor-targeting antibody fusion protein to perform a general function. For example, a promoter and a polynucleotide encoding the tumor-targeting antibody fusion protein may be operably linked to affect the expression of the polynucleotide. Operational linkage with a recombinant vector can be made using genetic recombination techniques well known in the art, and site-specific DNA cutting and ligation can be done using enzymes generally known in the art.
일 구현예에서, 상기 폴리뉴클레오티드는 서열번호 31 또는 32의 염기서열을 포함할 수 있다.In one embodiment, the polynucleotide may include the base sequence of SEQ ID NO: 31 or 32.
일 구현예에서, 상기 발현벡터는 MBP (maltose-binding protein), TEV 프로테아제 (Tobacco etch virus protease), TEV 프로테아제 절단 서열 (cleavage site), 및 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 포함하는 제2 융합단백질을 발현할 수 있다.In one embodiment, the expression vector contains a second fusion protein comprising MBP (maltose-binding protein), TEV protease (Tobacco etch virus protease), TEV protease cleavage site, and the tumor-targeting antibody fusion protein. It can manifest.
일 구현예에서, 제2 융합단백질은 MBP, TEV 프로테아제, TEV 프로테아제 절단 서열 및 상기 종양 표적화 항체 융합단백질이 순차적으로 연결될 수 있다.In one embodiment, the second fusion protein may be sequentially linked to MBP, TEV protease, TEV protease cleavage sequence, and the tumor-targeting antibody fusion protein.
일 구현예에서, MBP는 서열번호 33의 아미노산 서열을 포함할 수 있고, TEV 프로테아제는 서열번호 35의 아미노산 서열을 포함할 수 있으며, TEV 프로테아제 절단 서열은 서열번호 37의 아미노산 서열을 포함할 수 있다.In one embodiment, the MBP may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 33, the TEV protease may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35, and the TEV protease cleavage sequence may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 37. .
일 구현예에서, 제2 융합단백질은 6xHis, 7xHis 또는 8xHis를 추가로 포함할 수 있다.In one embodiment, the second fusion protein may further include 6xHis, 7xHis, or 8xHis.
일 구현예에서, 상기 발현벡터는 서열번호 34로 표시되는 염기서열로 이루어지고, MBP를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 36으로 표시되는 염기서열로 이루어지고, TEV 프로테아제를 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 서열번호 38로 표시되는 염기서열로 이루어지고, TEV 프로테아제 절단 서열을 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 및 서열번호 31 또는 32로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드;를 포함할 수 있다. In one embodiment, the expression vector consists of a base sequence represented by SEQ ID NO: 34, and a polynucleotide encoding MBP; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 36 and encoding TEV protease; A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 38 and encoding a TEV protease cleavage sequence; and a polynucleotide consisting of a base sequence represented by SEQ ID NO: 31 or 32 and encoding the tumor-targeting antibody fusion protein.
일 구현예에서, 상기 발현벡터는 대장균에서 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질과 MBP를 포함하는 제2 융합단백질을 가용성으로 발현할 수 있으며, 세포 내에서 발현된 제2 융합단백질 내의 TEV 프로테아제가 TEV 프로테아제 절단 서열 (인식 서열)을 절단하기 때문에 (self-cleavage) 순수한 종양 표적화 항체 융합단백질을 One-step으로 정제할 수 있다.In one embodiment, the expression vector is capable of solublely expressing a second fusion protein comprising the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention and MBP in E. coli, and the TEV protease in the second fusion protein expressed in the cell is TEV protease. Because the protease cleavage sequence (recognition sequence) is cut (self-cleavage), a pure tumor-targeting antibody fusion protein can be purified in one step.
본 발명의 벡터는 플라스미드 벡터, 코스미드 벡터, 박테리오 파아지 벡터 및 바이러스 벡터 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적합한 벡터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열 또는 리더 서열을 포함하며 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다. 벡터의 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다. 상기 시그널 서열에는 숙주가 에쉐리키아속(Escherichia sp.)균인 경우에는 PhoA 시그널 서열, OmpA 시그널 서열 등이, 숙주가 바실러스속(Bacillus sp.)균인 경우에는 α-아밀라아제 시그널 서열, 서브틸리신 시그널 서열 등이, 숙주가 효모(yeast)인 경우에는 MFα 시그널 서열, SUC2 시그널 서열 등이, 숙주가 동물세포인 경우에는 인슐린 시그널 서열, α-인터페론 시그널 서열, 항체 분자 시그널 서열 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 벡터는 벡터를 함유하는 숙주 세포를 선택하기 위한 선택 마커를 포함할 수 있고, 복제 가능한 발현벡터인 경우 복제 기원을 포함한다.Vectors of the present invention include, but are not limited to, plasmid vectors, cosmid vectors, bacteriophage vectors, viral vectors, etc. Suitable vectors include expression control elements such as promoters, operators, start codons, stop codons, polyadenylation signals, and enhancers, as well as signal sequences or leader sequences for membrane targeting or secretion, and can be prepared in various ways depending on the purpose. The promoter of the vector may be constitutive or inducible. The signal sequence includes the PhoA signal sequence and OmpA signal sequence when the host is Escherichia sp., and the α-amylase signal sequence and subtilisin signal when the host is Bacillus sp. For sequences, etc., if the host is yeast, the MFα signal sequence, SUC2 signal sequence, etc. can be used, and if the host is an animal cell, the insulin signal sequence, α-interferon signal sequence, antibody molecule signal sequence, etc. can be used. It is not limited to this. Additionally, the vector may include a selection marker for selecting host cells containing the vector, and if it is a replicable expression vector, it will include an origin of replication.
본 발명에서 용어, "벡터"는 핵산 서열을 복제할 수 있는 세포로의 도입을 위해서 핵산 서열을 삽입할 수 있는 전달체를 의미한다. 핵산 서열은 외생 (exogenous) 또는 이종 (heterologous)일 수 있다. 벡터로서는 플라스미드, 코스미드 및 바이러스(예를 들면 박테리오파지)를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 당업자는 표준적인 재조합 기술에 의해 벡터를 구축할 수 있다 (Maniatis, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1988; 및 Ausubel et al., In: Current Protocols in Molecular Biology , John, Wiley & Sons, Inc, NY, 1994 등).In the present invention, the term “vector” refers to a carrier capable of inserting a nucleic acid sequence for introduction into a cell capable of replicating the nucleic acid sequence. Nucleic acid sequences may be exogenous or heterologous. Vectors include, but are not limited to, plasmids, cosmids, and viruses (eg, bacteriophages). Those skilled in the art can construct vectors by standard recombination techniques (Maniatis, et al ., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY, 1988; and Ausubel et al. , In: Current Protocols in Molecular Biology, John, Wiley & Sons, Inc, NY, 1994, etc.).
일 구현예에서, 상기 벡터의 제작 시, 상기 항체를 생산하고자 하는 숙주세포의 종류에 따라 프로모터(promoter), 종결자(terminator), 인핸서(enhancer) 등과 같은 발현조절 서열, 막 표적화 또는 분비를 위한 서열 등을 적절히 선택하고 목적에 따라 다양하게 조합할 수 있다.In one embodiment, when constructing the vector, expression control sequences such as promoters, terminators, enhancers, etc., depending on the type of host cell for producing the antibody, membrane targeting or secretion Sequences, etc. can be appropriately selected and combined in various ways depending on the purpose.
일 구현예에서, 상기 발현벡터는 pET, pCold, pcDNA, pHIL-S1 및 pRK793 중에서 선택되는 어느 하나의 벡터, 바람직하게는 pRK793 벡터를 이용하여 제조되는 것이 효과 면에서 바람직하다. In one embodiment, the expression vector is preferably produced using any one vector selected from pET, pCold, pcDNA, pHIL-S1, and pRK793, preferably the pRK793 vector, in terms of effectiveness.
숙주세포host cell
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 발현벡터로 형질전환된 숙주세포에 관한 것이다. In another aspect, the present invention relates to host cells transformed with the expression vector.
일 구현예에서, 상기 숙주세포는 박테리아일 수 있으며, 바람직하게는 대장균일 수 있다. In one embodiment, the host cell may be a bacterium, preferably Escherichia coli.
외인성 핵산을 숙주세포에 도입하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있으며, 사용되는 숙주세포에 따라 달라질 것이다.Methods for introducing exogenous nucleic acids into host cells are known in the art and will vary depending on the host cell used.
단백질의 대량 생산 방법Method for mass production of protein
또 다른 측면에서, 본 발명은 (1) MBP, TEV 프로테아제, TEV 프로테아제 절단 서열, 및 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 포함하는 제2 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터를 대장균에 형질전환하는 단계; (2) 상기 대장균을 배양하여 종양 표적화 항체 융합단백질을 발현시키는 단계; 및 (3) 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 정제하는 단계;를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질의 대량 생산 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention (1) transforms E. coli with an expression vector containing a polynucleotide encoding MBP, TEV protease, a TEV protease cleavage sequence, and a second fusion protein containing the tumor-targeting antibody fusion protein. steps; (2) culturing the E. coli to express a tumor-targeting antibody fusion protein; and (3) purifying the tumor-targeting antibody fusion protein.
일 구현예에서, 상기 제2 융합단백질은 MBP, TEV 프로테아제, TEV 프로테아제 절단 서열 및 상기 종양 표적화 항체 융합단백질이 순차적으로 연결될 수 있다.In one embodiment, the second fusion protein may be sequentially linked to MBP, TEV protease, TEV protease cleavage sequence, and the tumor-targeting antibody fusion protein.
일 구현예에서, 상기 종양 표적화 항체 융합단백질은 Ni-NTA 크로마토그래피 방법 또는 태그를 이용한 풀-다운(pull-down) 방법으로 정제될 수 있다.In one embodiment, the tumor-targeting antibody fusion protein can be purified by Ni-NTA chromatography or a pull-down method using a tag.
또 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명의 방법으로 생산된 종양 표적화 항체 융합단백질에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a tumor targeting antibody fusion protein produced by the method of the present invention.
또 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명의 방법으로 생산된 종양 표적화 항체 융합단백질의 항암 치료제로서의 용도에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to the use of the tumor-targeting antibody fusion protein produced by the method of the present invention as an anti-cancer therapeutic agent.
약학 조성물pharmaceutical composition
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 유효성분으로 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the tumor-targeting antibody fusion protein as an active ingredient.
본 발명의 “종양 표적화 항체 융합단백질”에 대해서는 이미 상술하였으므로, 과도한 중복을 피하기 위해 그 기재를 생략한다.Since the “tumor-targeting antibody fusion protein” of the present invention has already been described in detail, its description is omitted to avoid excessive duplication.
일 구체예에서, 상기 암은 유방암, 난소암, 위암, 직장암, 췌장암, 폐암, 중피종 및 자궁내막암 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In one embodiment, the cancer may be one or more types selected from breast cancer, ovarian cancer, stomach cancer, rectal cancer, pancreatic cancer, lung cancer, mesothelioma, and endometrial cancer.
본 발명의 용어 "예방"이란, 상기 암을 억제시키거나 또는 지연시키는 모든 것을 의미한다.The term “prevention” in the present invention means anything that suppresses or delays the cancer.
본 발명의 용어 "치료"란, 달리 언급되지 않는 한, 상기 암의 증상을 역전시키거나, 완화시키거나, 그 진행을 억제하거나, 또는 예방하는 것을 의미한다. The term “treatment” as used herein, unless otherwise stated, means reversing, alleviating, inhibiting the progression of, or preventing the symptoms of cancer.
본 발명의 약학 조성물은 상기 유효 성분 이외에 약학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등을 사용할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be prepared using pharmaceutically suitable and physiologically acceptable auxiliaries in addition to the active ingredients, and the auxiliaries include excipients, disintegrants, sweeteners, binders, coating agents, swelling agents, lubricants, and lubricants. Agents or flavoring agents can be used.
본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 암 치료용 약제학적 제제로 제형화될 수 있다. 정제된 단백질은 통상의 생리학적으로 적합한 수성 완충 용액에 용해되고, 여기에 선택적으로 약제학적 부형제가 첨가되어 약제학적 제제가 제공될 수 있다.The tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention can be formulated into a pharmaceutical agent for cancer treatment. The purified protein may be dissolved in a conventional physiologically compatible aqueous buffer solution, to which pharmaceutical excipients may optionally be added to provide a pharmaceutical preparation.
이러한 약제학적 담체 및 부형제 뿐만 아니라 적당한 약제학적 제형은 당업계에 공지되어 있다(예컨대, "Pharmaceutical Formulation Development of Peptides and Proteins", Frokjaer et al., Taylor & Francis(2000) 또는 "Handbook of Pharmaceutical Excipients", 3rd edition, Kibbe et al., Pharmaceutical Press(2000)). 특히, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질을 함유하는 약학적 조성물은 동결건조 형태 또는 안정한 액체 형태로 제형화될 수 있다. 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 당업계에 공지된 다양한 절차를 통해 동결건조될 수 있다. 동결건조된 제형은 주사용 멸균수 또는 멸균 생리식염수와 같은 하나 이상의 약제학적으로 허용되는 희석제를 첨가하여 사용하기 전에 재구성시킨다.Such pharmaceutical carriers and excipients as well as suitable pharmaceutical formulations are known in the art (e.g., "Pharmaceutical Formulation Development of Peptides and Proteins", Frokjaer et al., Taylor & Francis (2000) or "Handbook of Pharmaceutical Excipients" , 3rd edition, Kibbe et al., Pharmaceutical Press (2000)). In particular, the pharmaceutical composition containing the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention may be formulated in lyophilized form or in a stable liquid form. The tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention can be lyophilized through various procedures known in the art. Lyophilized formulations are reconstituted prior to use by adding one or more pharmaceutically acceptable diluents, such as sterile water for injection or sterile saline.
조성물의 제형은 임의의 약제학적으로 적당한 투여 수단에 의해 개체에게 전달된다. 다양한 전달 시스템이 공지되어 있고 조성물을 임의의 편리한 경로로 투여하는데 사용될 수 있다. 주로, 본 발명의 조성물은 전신 투여된다. 전신 투여용인 경우, 본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 통상의 방법에 따라 비경구(예: 정맥내, 피하, 근육내, 복강내, 뇌내, 폐내, 비강내 또는 경피) 전달 또는 장(예: 경구, 질 또는 직장) 전달용으로 제형화된다. 가장 우선적인 투여 경로는 정맥내 및 피하 투여이다. 이 제형들은 주입 또는 일시 주사에 의해 연속해서 투여될 수 있다. 일부 제형은 서방형 시스템을 포함한다.The formulation of the composition is delivered to the subject by any pharmaceutically suitable means of administration. A variety of delivery systems are known and may be used to administer the composition by any convenient route. Primarily, the compositions of the invention are administered systemically. For systemic administration, the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention may be delivered parenterally (e.g., intravenously, subcutaneously, intramuscularly, intraperitoneally, intracerebrally, intrapulmonary, intranasally, or transdermally) or enterally (e.g., intravenously) according to conventional methods. Formulated for delivery (oral, vaginal or rectal). The most preferred routes of administration are intravenous and subcutaneous administration. These formulations can be administered continuously by infusion or bolus injection. Some formulations include sustained release systems.
본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질은 허용할 수 없는 부작용을 일으키는 용량에 이르지 않고 치료할 병태 또는 징후의 병도 또는 확산을 예방하거나 축소시키면서 원하는 효과를 생산하기에 충분한 용량을 의미하는 치료학적 유효량으로 환자에게 투여한다. 정확한 용량은 징후, 제형, 투여 방식 등과 같은 다양한 요인에 따라 달라지는 바, 각각의 징후마다 임상전 및 임상 시험을 통해 결정되어야 한다.The tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention is administered to patients in a therapeutically effective amount, meaning a dose sufficient to produce the desired effect while preventing or reducing the severity or spread of the condition or sign being treated without reaching a dose that causes unacceptable side effects. Administer to The exact dosage depends on various factors such as indication, dosage form, and administration method, and must be determined through preclinical and clinical trials for each indication.
본 발명의 약학적 조성물은 단독 투여할 수도 있고 또는 다른 치료제와 병용 투여할 수도 있다. 이러한 제제는 동일한 약제의 일부로서 포함될 수 있다. 이러한 제제의 일예는 허셉틴 등의 항암 치료제이다.The pharmaceutical composition of the present invention may be administered alone or in combination with other therapeutic agents. These agents may be included as part of the same medication. An example of such an agent is an anti-cancer treatment such as Herceptin.
일 구현예에서, 본 발명의 이중표적 단백질은 각각 약 2, 4, 12 나노 몰의 당량으로 투여되며, 구체적인 투여량은 각각 0.1 내지 50 mg/kg, 바람직하게는 각각 0.5 내지 30 mg/kg, 더욱 바람직하게는 각각 1 내지 20 mg/kg, 더욱 바람직하게는 각각 3 내지 18 mg/kg일 수 있다. 상기 이중표적 단백질의 투여가 1회를 초과하여 반복될 때 투여량은 매회 동일하거나 다를 수 있다.In one embodiment, the dual-targeting proteins of the present invention are administered in equivalent amounts of about 2, 4, and 12 nanomolar, respectively, and the specific dosage is 0.1 to 50 mg/kg, preferably 0.5 to 30 mg/kg, respectively. More preferably, it may be 1 to 20 mg/kg, and more preferably 3 to 18 mg/kg, respectively. When administration of the dual-targeting protein is repeated more than once, the dosage may be the same or different each time.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명하겠으나, 다음 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<실시예><Example>
실시예 1: 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드의 융합Example 1: Fusion of anticancer peptide and cell penetrating peptide
본 발명의 항암 펩티드에 다양한 세포 투과 펩티드를 융합한 후 각각의 융합 단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 평가하여, 하기 도 2에 나타내었다. After various cell-penetrating peptides were fused to the anti-cancer peptide of the present invention, the apoptosis ability of each fusion protein against cancer cells was evaluated, and the results are shown in Figure 2 below.
종양 세포 사멸능을 가진 항암펩티드가 종양세포를 투과하여 세포 내 표적단백질을 표적할 수 있도록 세포 투과 펩티드를 융합하였다.A cell-penetrating peptide was fused so that the anti-cancer peptide with tumor cell-killing ability can penetrate tumor cells and target intracellular target proteins.
위와 같은 목적으로, 항암활성 펩티드 서열 ACP (서열번호 11) 또는 KLAK (서열번호12) 및 세포 투과 펩티드 서열 iRGD (서열번호 19), dNP2 (서열번호 20), mdNP2 (서열번호 21), mmdNP2 (서열번호 22), 또는 9R (서열번호 23)이 연결된 형태의 세포투과항암펩티드 A~J를 N-말단과 C-말단에 각각 아세틸기와 아미드기를 부착하여 ㈜펩믹에 의뢰하여 전체 아미노산 서열을 합성하였다. 난소암 세포주 SKOV-3를 96 웰 플레이트에 배양액 90μl와 함께 각각 4000 세포/웰로 접종한 후, 37℃, 5% CO2 조건에서 4시간 동안 배양하였다. 각 웰 플레이트에 합성펩티드 A~J를 10μl 첨가하여 각각 0, 0.15, 0.31, 0.63, 1.3, 2.5, 5, 10μM의 농도로 1회 처리한 후, 37℃, 5% CO2 조건에서 36시간동안 배양하였다. 배양이 완료된 웰 플레이트에 CCK8 (2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-( 2,4- disulfophenyl)-2H-tetrazolium) 용액을 10μl 처리하여 37℃, 5% CO2 조건에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료되면 마이크로플레이트 리더기를 이용하여 흡광도를 측정하였다.For the above purpose, the anticancer active peptide sequence ACP (SEQ ID NO: 11) or KLAK (SEQ ID NO: 12) and the cell-penetrating peptide sequence iRGD (SEQ ID NO: 19), dNP2 (SEQ ID NO: 20), mdNP2 (SEQ ID NO: 21), mmdNP2 ( The entire amino acid sequence was synthesized by attaching acetyl and amide groups to the N-terminus and C-terminus of cell-penetrating anticancer peptides A to J in the form of SEQ ID NO. 22) or 9R (SEQ ID NO. 23), respectively, and requesting Pepmic Co., Ltd. . The ovarian cancer cell line SKOV-3 was inoculated into a 96-well plate at 4,000 cells/well with 90 μl of culture medium, and then cultured for 4 hours at 37°C and 5% CO2. Add 10 μl of synthetic peptides A to J to each well plate, treat once at concentrations of 0, 0.15, 0.31, 0.63, 1.3, 2.5, 5, and 10 μM, and then culture for 36 hours at 37°C and 5% CO2. did. 10 μl of CCK8 (2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-( 2,4- disulfophenyl)-2H-tetrazolium) solution was added to the well plate after completion of incubation at 37°C. The reaction was performed for 2 hours under 5% CO2 conditions. When the reaction was completed, the absorbance was measured using a microplate reader.
구체적인 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드의 조합은 하기 표 1과 같다.Combinations of specific anti-cancer peptides and cell-penetrating peptides are shown in Table 1 below.
(서열번호 11)ACP
(SEQ ID NO: 11)
(서열번호 12)KLAK
(SEQ ID NO: 12)
도 2a는 상기 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 실험한 결과이고, 도 2b는 상기 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 수치화하여 나타낸 그래프이다.Figure 2a is a result of testing the apoptotic ability of the fusion protein against cancer cells, and Figure 2b is a graph showing the quantification of the apoptotic ability of the fusion protein against cancer cells.
상기 도 2를 살펴보면, 항암 펩티드 ACP는 iRGD와 융합할 때(“A”) 암세포에 대한 세포사멸능력이 우수하고, 항암 펩티드 KLAK는 dNP2, mdNP2, mmdNP2 및 9R과 융합할 때(“G”,“H”,“I”, “J”) 암세포에 대한 세포사멸능력이 우수한 것을 확인할 수 있다.Looking at FIG. 2, the anticancer peptide ACP has excellent apoptosis ability against cancer cells when fused with iRGD (“A”), and the anticancer peptide KLAK has excellent apoptosis ability against cancer cells when fused with dNP2, mdNP2, mmdNP2 and 9R (“G”, “H”, “I”, “J”) It can be confirmed that the cell death ability against cancer cells is excellent.
실시예 2: 종양 표적 전달체, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드의 융합(scFv-ACP-iRGD)Example 2: Fusion of tumor targeting carrier, anticancer peptide and cell penetrating peptide (scFv-ACP-iRGD)
본 발명의 종양 표적 전달체에 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 융합단백질을 제조한 후 상기 융합단백질의 표적항원에 대한 결합친화도 및 암세포에 대한 세포사멸능력을 확인하고자 하였다.After preparing a fusion protein by sequentially linking an anti-cancer peptide and a cell-penetrating peptide to the tumor-targeting delivery vehicle of the present invention, we attempted to confirm the binding affinity of the fusion protein to the target antigen and its ability to kill cancer cells.
2-1: 종양 표적 전달체, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 융합한 융합단백질의 제조2-1: Preparation of fusion protein combining tumor-targeting carrier, anticancer peptide, and cell-penetrating peptide
종양 표적 전달체에 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 융합단백질을 제조하였다(도 3a). A fusion protein was prepared by sequentially linking an anti-cancer peptide and a cell-penetrating peptide to a tumor-targeting carrier (Figure 3a).
도 3a에서, 상기 각각의 융합단백질을 구성하는 구성요소들의 구체적인 서열은 하기 표 2와 같다.In Figure 3a, the specific sequences of the components constituting each fusion protein are shown in Table 2 below.
상기 표 2에서, “scFv”는 HER2를 표적하도록 anti-HER2 항체 (Trastuzumab)의 경쇄 사슬의 가변 영역 (서열번호 39)과 중쇄 사슬의 가변 영역 (서열번호 40)을 링커 서열 (서열번호 41)로 연결하여 재조합한 것이다(서열번호 1).In Table 2, “scFv” refers to the linker sequence (SEQ ID NO: 41) of the light chain variable region (SEQ ID NO: 39) and the heavy chain variable region (SEQ ID NO: 40) of an anti-HER2 antibody (Trastuzumab) to target HER2. It was recombined by linking (SEQ ID NO: 1).
구체적으로, 상기 융합단백질의 [TEV절단서열-scFv-ACP-iRGD] 구조에 상응하는 아미노산 서열을 특정하였으며, 해당 아미노산 서열을 코딩하는 핵산서열을 대장균 발현에 적합한 코돈으로 최적화하여 핵산 서열을 결정하였다. Specifically, the amino acid sequence corresponding to the [TEV cut sequence-scFv-ACP-iRGD] structure of the fusion protein was identified, and the nucleic acid sequence encoding the amino acid sequence was optimized to a codon suitable for expression in E. coli to determine the nucleic acid sequence. .
또한 추후 ACP와 iRGD의 deletion을 위하여 각각의 서열을 이웃한 XbaI site 및 SalI site를 부가하였고, termination을 위하여 말단에 Stop codon을 부가하였다. 이후 클로닝을 위해 SacI site와 PstI site를 말단에 부가하고, ㈜코스모진텍에 의뢰하여 전체 핵산 서열을 합성하였다.In addition, for future deletion of ACP and iRGD, the XbaI site and SalI site adjacent to each sequence were added, and a stop codon was added to the end for termination. Afterwards, for cloning, a SacI site and a PstI site were added to the ends, and the entire nucleic acid sequence was synthesized at Cosmogenetech Co., Ltd.
2-2: 융합단백질의 발현 및 정제2-2: Expression and purification of fusion protein
합성한 핵산 서열에 XbaI, SalI site deletion을 통해 ACP 및 iRGD를 deletion 하였으며, MBP 핵산서열이 삽입되어있는 발현용 벡터인 pRK793(Addgene; Plasmid #8827)의 제한 효소자리 SacI site 및 PstI site에 서브클로닝하여 [MBP-TEV 절단서열-scFv], [MBP-TEV 절단서열-scFv-ACP] 및 [MBP-TEV 절단서열-scFv-ACP-iRGD] 재조합체 발현용 벡터를 각각 제조하였다.In the synthesized nucleic acid sequence, ACP and iRGD were deleted through [MBP-TEV cut sequence-scFv], [MBP-TEV cut sequence-scFv-ACP], and [MBP-TEV cut sequence-scFv-ACP-iRGD] recombinant expression vectors were prepared, respectively.
TEV 프로테아제의 핵산서열은 전방향 프라이머(5'-AACGAGCTCGGGAGAAAGCTTG TTTAAGGGGCCG-3')와 역방향 프라이머(5'-GTCGAGCTCGAGGAACCATTCATGAGTTGAGTCGCTTC CTTAACTGG-3')를 통해 제한 효소자리 SacI site 및 XhoI site를 부가하여 pRK793으로부터 PCR하였으며, 이를 상기 재조합체 발현용 벡터의 SacI site에 서브클로닝하여 [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv], [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv-ACP] 및 [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv-ACP-iRGD] 구조의 융합단백질 발현용 벡터를 제조하였다.The nucleic acid sequence of TEV protease was PCR-processed from pRK793 by adding restriction sites SacI site and This was subcloned into the SacI site of the recombinant expression vector to [MBP-TEV-TEV cut sequence-scFv], [MBP-TEV-TEV cut sequence-scFv-ACP], and [MBP-TEV-TEV cut sequence-scFv]. A vector for expressing a fusion protein with the structure of [-ACP-iRGD] was prepared.
상기 제조한 융합단백질 발현용 벡터는 대장균 BL21(DE3) 세포에 42 ℃의 열충격을 가하여 형질전환 하였으며, LB 고체 배지 (Ampicillin 100ug/mL)에 도말하여 15시간 동안 배양 후 우량 균주를 선별하였다. 선별한 우량 균주를 다시 LB 액체배지 (Ampicillin 100ug/mL) 500 mL에서 O.D.600=1.0, IPTG 0.2 mM 및 15 ℃의 조건으로 16 hr 동안 발현 유도하고, 배양된 배양액으로부터 균체 약 3 g을 획득하였다. 그 후, 획득한 균체를 PBS에 현탁하여 세포 파쇄하고, 이의 상등액을 Ni-NTA 컬럼에 적용한 뒤 컬럼을 25 mM 이미다졸로 워싱하고 500 mM 이미다졸로 각각의 융합단백질을 용리하였다. 상기 융합단백질 발현용 벡터로 형질전환한 대장균은, [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv], [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv-ACP] 및 [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv-ACP-iRGD] 구조의 융합단백질을 발현하였으며 이는 대장균 내에서 절단되어 각각 [scFv], [scFv-ACP] 및 [scFv-ACP-iRGD]만이 정제되었다. The above-prepared fusion protein expression vector was transformed by applying heat shock to E. coli BL21(DE3) cells at 42°C, spread on LB solid medium (Ampicillin 100ug/mL), and cultured for 15 hours to select superior strains. Expression of the selected superior strain was again induced in 500 mL of LB liquid medium (Ampicillin 100ug/mL) under the conditions of O.D.600=1.0, IPTG 0.2mM, and 15°C for 16 hr, and about 3 g of bacterial cells were obtained from the culture medium. . Afterwards, the obtained bacterial cells were suspended in PBS to disrupt the cells, and the supernatant thereof was applied to a Ni-NTA column, the column was washed with 25 mM imidazole, and each fusion protein was eluted with 500 mM imidazole. E. coli transformed with the vector for expressing the fusion protein was [MBP-TEV-TEV cut sequence-scFv], [MBP-TEV-TEV cut sequence-scFv-ACP], and [MBP-TEV-TEV cut sequence-scFv- A fusion protein of the [ACP-iRGD] structure was expressed, which was cleaved in E. coli and only [scFv], [scFv-ACP], and [scFv-ACP-iRGD] were purified, respectively.
간단히 말하면, [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv], [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv-ACP] 및 [MBP-TEV-TEV 절단서열-scFv-ACP-iRGD] 구조의 융합단백질을 암호화하는 플라스미드를 각각 대장균에서 발현시키고 (IPTG 유/무) Ni-NTA 레진을 이용하여 Ni-NTA 크로마토그래피 방법으로 정제하였으며, 정제된 단백질들을 SDS-PAGE를 이용하여 확인하였다(도 3b).Briefly, it encodes a fusion protein with the structure of [MBP-TEV-TEV cutting sequence-scFv], [MBP-TEV-TEV cutting sequence-scFv-ACP], and [MBP-TEV-TEV cutting sequence-scFv-ACP-iRGD] structure. Each plasmid was expressed in E. coli (with/without IPTG) and purified by Ni-NTA chromatography using Ni-NTA resin, and the purified proteins were confirmed using SDS-PAGE (FIG. 3b).
도 3b를 살펴보면, TEV 프로테아제에 의해 세포 내에서 절단된 [scFv], [scFv-ACP] 및 [scFv-ACP-iRGD]이 가용성 분획 (S)에 존재하였고, Ni-NTA 크로마토그래피 또는 pull-down 방법으로 한 번에 순수 정제되는 것으로 나타났다.Looking at Figure 3b, [scFv], [scFv-ACP], and [scFv-ACP-iRGD] cleaved intracellularly by TEV protease were present in the soluble fraction (S), and were detected by Ni-NTA chromatography or pull-down. It was found to be pure and purified in one go using this method.
한편, MBP-TEV -TEV 절단서열 없이 상기 scFv에 His6만을 부착하여 제조한 단백질을 암호화하는 플라스미드를 대장균에서 발현시킨 경우 상기 단백질은 대부분 불용성 (insoluble)으로 발현되어 펠릿 (P)에 존재하고, 매우 적은 양 만이 가용성 (Soluble)으로 발현되는 것으로 나타났다.On the other hand, when a plasmid encoding a protein prepared by attaching only His6 to the scFv without the MBP-TEV -TEV cleavage sequence is expressed in E. coli, the protein is mostly expressed insoluble and exists in the pellet (P), and is very It was found that only a small amount was expressed soluble.
2-3: 융합단백질의 표적항원에 대한 결합친화도 확인2-3: Confirmation of binding affinity of fusion protein to target antigen
상기 2-2에서 발현 및 정제한 융합단백질 scFv, scFv-ACP 및 scFv-ACP-iRGD의 표적항원(HER2 및 SKOV3)에 대한 결합친화도를 확인하고자 하였다. The purpose was to confirm the binding affinity of the fusion proteins scFv, scFv-ACP, and scFv-ACP-iRGD expressed and purified in 2-2 above to target antigens (HER2 and SKOV3).
구체적으로, HER2 (Human Epidermal growth factor receptor2) 단백질 (Acro biosystem, HE2-H5225)을 코팅 버퍼 (200 mM Na2Co3, 200 mM NaHCo3, pH 9.6)에 50 ng/mL로 희석하고, 100 ul씩 96웰 ELISA 플레이트에 분주하여 4 ℃에서 밤새 흡착시켰다. 그 후, PBS-T (PBS, 0.05% Tween20)로 3회 세척하여 흡착되지 않은 항원을 제거하고, 10% 스킴 밀크 (PBS, 5%w/v 탈지분유)를 각각의 웰에 200 μl씩 실온에서 처리하고 1시간 동안 블로킹한 뒤 제거하였다. 상기 2-2에서 발현 및 정제한 scFv, scFv-ACP 및 scFv-ACP-iRGD을 각각 0.1 pM 내지 400 nM의 농도로 각각의 웰에 100 ul씩 처리하고 실온에서 1시간 동안 인큐베이션하였다. PBS-T (PBS, 0.05% Tween20)로 3회 세척하여 결합하지 않은 항체를 제거하고, VL을 검출하는 ProteinL-HRP (Genscript, M00098) (in PBS)을 50 ng/mL의 농도로 각각의 웰에 100 μl씩 실온에서 처리하고 1시간 동안 인큐베이션하였다. PBS-T (PBS, 0.05% Tween20)로 3회 세척하여 결합하지 않은 ProteinL-HRP를 제거하고, 1.5% H2O2를 포함하는 TMB를 각각의 웰에 100 μl씩 상온에서 처리하고 30분 동안 발색 반응을 유도하였다. 그 후, 1M HCL을 각각의 웰에 100 μl씩 첨가하여 반응을 정지시키고 흡광도를 450 nm에서 측정하였다. 각 실험은 3회 반복되었으며, 각 농도에서의 측정값과 표준편차를 Prism8 프로그램을 이용하여 도표화하였다. 또한, 특이적 결합 친화도 (KD 값)는 ELISA 및 LSF(least-squares fit)를 사용하여 결정하였다 (도 3c, 좌).Specifically, HER2 (Human Epidermal growth factor receptor2) protein (Acro biosystem, HE2-H5225) was diluted to 50 ng/mL in coating buffer (200mM Na 2 Co 3 , 200mM NaHCo 3 , pH 9.6) and added to 100 ul. Each was dispensed into a 96-well ELISA plate and adsorbed at 4°C overnight. Afterwards, unadsorbed antigen was removed by washing three times with PBS-T (PBS, 0.05% Tween20), and 200 μl of 10% skim milk (PBS, 5% w/v skim milk powder) was added to each well at room temperature. was treated, blocked for 1 hour, and then removed. 100 ul of scFv, scFv-ACP, and scFv-ACP-iRGD expressed and purified in 2-2 above were treated in each well at a concentration of 0.1 pM to 400 nM and incubated at room temperature for 1 hour. Unbound antibodies were removed by washing three times with PBS-T (PBS, 0.05% Tween20), and ProteinL-HRP (Genscript, M00098) (in PBS), which detects VL, was added to each well at a concentration of 50 ng/mL. 100 μl each was treated at room temperature and incubated for 1 hour. Unbound ProteinL-HRP was removed by washing three times with PBS-T (PBS, 0.05% Tween20), and each well was treated with 100 μl of TMB containing 1.5% H 2 O 2 at room temperature for 30 minutes. A color reaction was induced. Afterwards, 100 μl of 1M HCL was added to each well to stop the reaction, and the absorbance was measured at 450 nm. Each experiment was repeated three times, and the measured values and standard deviation at each concentration were plotted using the Prism8 program. Additionally, the specific binding affinity (KD value) was determined using ELISA and least-squares fit (LSF) (Figure 3c, left).
또한, 37℃, 5% CO2 환경의 배양접시에서 배양된 난소암 세포주 SKOV-3(HER2 과발현 세포주)를 세척하고 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin)에 재현탁하여 106 개씩 96웰 U-타입 바텀 플레이트에 분주하였다. 그 후, 상기 2-2에서 발현 및 정제한 scFv, scFv-ACP 및 scFv-ACP-iRGD을 각각 0.1 pM 내지 400 nM의 농도로 각각의 웰에 100μl씩 처리하고 4℃에서 30분 동안 인큐베이션하였다. 세포를 4 ℃ 및 500 g에서 5분간 원심분리한 후 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin)에 재현탁하고 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin)로 2회 세척하였다. 그 후, ProteinL FITC (Acrobiosystems, RPL-PF141)을 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin)에 5 ug/mL로 희석하여 각각의 웰에 100 ul씩 처리하고 4 ℃의 암실에서 30분 동안 인큐베이션하였다. 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin)로 2회 세척한 뒤, 세포를 4 ℃ 및 500 g에서 5분간 원심분리하고 PBS 100 ul에 재현탁하였다. 그 후, FACSCalibur flow cytometer (BD, USA)를 이용해 유세포 분석 데이터를 도출하고 측정값과 표준편차를 Prism8 프로그램을 이용하여 도표화하였다. 또한, 특이적 결합 친화도 (KD 값)는 유세포 분석 및 LSF(least-squares fit)를 사용하여 결정하였다. (도 3c, 우).In addition, the ovarian cancer cell line SKOV-3 (HER2 overexpressing cell line) cultured in a culture dish at 37°C in a 5% CO 2 environment was washed and resuspended in 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin), 10 6 each, 96 cells. It was dispensed into a well U-type bottom plate. Afterwards, 100 μl of the scFv, scFv-ACP, and scFv-ACP-iRGD expressed and purified in 2-2 were added to each well at a concentration of 0.1 pM to 400 nM and incubated at 4°C for 30 minutes. Cells were centrifuged at 4°C and 500 g for 5 minutes, resuspended in 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin), and washed twice with 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin). Afterwards, ProteinL FITC (Acrobiosystems, RPL-PF141) was diluted to 5 ug/mL in 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin), and 100 ul was added to each well and incubated in a dark room at 4°C for 30 minutes. Incubation was carried out. After washing twice with 1% BSA (PBS, 1% Bovine Serum Albumin), the cells were centrifuged at 4°C and 500 g for 5 minutes and resuspended in 100 ul of PBS. Afterwards, flow cytometry data were derived using a FACSCalibur flow cytometer (BD, USA), and the measured values and standard deviation were plotted using the Prism8 program. Additionally, specific binding affinity (KD value) was determined using flow cytometry and least-squares fit (LSF). (Figure 3c, right).
도 3c를 살펴보면, 종양 표적 전달체에 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 제조한 융합단백질(scFv-ACP-iRGD)은 종양 표적 전달체 단독(scFv), 또는 상기 종양 표적 전달체에 항암 펩티드를 연결하여 제조한 융합단백질(scFv-ACP)에 비해 표적항원(HER2 및 SKOV3)에 대한 결합친화도가 더욱 높은 것을 확인할 수 있다.Looking at Figure 3c, the fusion protein (scFv-ACP-iRGD) prepared by sequentially linking an anti-cancer peptide and a cell-penetrating peptide to a tumor-targeting carrier is a tumor-targeting carrier alone (scFv), or an anti-cancer peptide is connected to the tumor-targeting carrier. It can be seen that the binding affinity to the target antigens (HER2 and SKOV3) is higher than that of the fusion protein (scFv-ACP) prepared.
2-4: 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력 확인2-4: Confirmation of apoptosis ability of fusion protein against cancer cells
SKOV3(난소암세포주) 및 MDA-MB-231(유방암세포주)를 이용하여, scFv, scFv-ACP 및 scFv-ACP-iRGD의 암세포 사멸효과를 확인하고자 하였다.We sought to confirm the cancer cell killing effects of scFv, scFv-ACP, and scFv-ACP-iRGD using SKOV3 (ovarian cancer cell line) and MDA-MB-231 (breast cancer cell line).
난소암 세포주 SKOV-3 (HER2 과발현 세포주)를 96 웰 플레이트에 배양액 90μl와 함께 각각 4000 세포/웰로 접종한 후, 37℃, 5% CO2 조건에서 4시간 동안 배양하였다. 각 웰 플레이트에 그 후, 상기 2-2에서 발현 및 정제한 scFv, scFv-ACP 및 scFv-ACP-iRGD를 10μl 첨가하여 각각 0, 0.15, 0.31, 0.63, 1.3, 2.5, 5, 10μM의 농도로 1회 처리한 후, 37℃, 5% CO2 조건에서 36시간동안 배양하였다. 배양이 완료된 웰 플레이트에 CCK8 (2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-( 2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium) 용액을 10μl 처리하여 37℃, 5% CO2 조건에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료되면 마이크로플레이트 리더기를 이용하여 흡광도를 측정하였다.The ovarian cancer cell line SKOV-3 (HER2-overexpressing cell line) was inoculated into a 96-well plate at 4,000 cells/well with 90 μl of culture medium, and then cultured for 4 hours at 37°C and 5% CO2. Then, 10 μl of scFv, scFv-ACP, and scFv-ACP-iRGD expressed and purified in 2-2 above were added to each well plate at concentrations of 0, 0.15, 0.31, 0.63, 1.3, 2.5, 5, and 10 μM, respectively. After treatment once, the cells were cultured for 36 hours at 37°C and 5% CO2 conditions. After the culture was completed, 10 μl of CCK8 (2-(2-methoxy-4-nitrophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium) solution was added to the well plate and incubated at 37°C. The reaction was performed for 2 hours under 5% CO2 conditions. When the reaction was completed, the absorbance was measured using a microplate reader.
도 3d를 살펴보면, 본 발명의 scFv, scFv-ACP 및 scFv-ACP-iRGD은 모두 암세포에 대하여 세포사멸능력을 나타내지 않는 것을 확인할 수 있다. Looking at Figure 3d, it can be seen that scFv, scFv-ACP, and scFv-ACP-iRGD of the present invention do not exhibit apoptosis ability against cancer cells.
이러한 결과는, 본 발명의 MMP 절단 서열 없이 종양 표적 전달체(scFv)와 항암 펩티드만을 융합할 경우 내재화(internalization) 및 엔도좀(Eneosome)에서 소화(digest)되어 세포사멸능력이 급감할 수 있음을 유추할 수 있다.These results infer that when only the tumor-targeting delivery vehicle (scFv) and the anti-cancer peptide are fused without the MMP cleavage sequence of the present invention, the cell death ability can rapidly decrease due to internalization and digestion in the endosome. can do.
실시예 3: 종양 표적 전달체, MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드의 융합(scFv-MMP-ACP-iRGD)Example 3: Fusion of tumor targeting delivery vehicle, MMP cleavage sequence, anticancer peptide and cell penetrating peptide (scFv-MMP-ACP-iRGD)
본 발명의 종양 표적 전달체에 MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 융합단백질을 제조한 후 상기 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 확인하고자 하였다.A fusion protein was prepared by sequentially linking an MMP cleavage sequence, an anti-cancer peptide, and a cell-penetrating peptide to the tumor-targeting delivery vehicle of the present invention, and then the apoptotic ability of the fusion protein against cancer cells was tested.
3-1: MMP 절단서열의 종류에 따른 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력 비교3-1: Comparison of the apoptosis ability of fusion proteins against cancer cells according to the type of MMP cleavage sequence.
종양 표적 전달체에 MMP 절단서열(MA18, MA15), 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 융합단백질을 제조하였다(상기 2-1 참조).A fusion protein was prepared by sequentially linking the MMP cleavage sequence (MA18, MA15), anticancer peptide, and cell-penetrating peptide to the tumor-targeting carrier (see 2-1 above).
상기 각각의 융합단백질을 구성하는 구성요소들의 구체적인 서열은 하기 표 3과 같다.The specific sequences of the components constituting each fusion protein are shown in Table 3 below.
상기 제조한 융합단백질을 발현 및 정제한 후 이를 SDS-PAGE를 통해 확인하였다(상기 2-2 참조)(도 4a).After expressing and purifying the fusion protein prepared above, it was confirmed through SDS-PAGE (see 2-2 above) (FIG. 4a).
이후, 상기 MMP 절단서열을 달리하여 제조한 융합단백질(D303 및 D305)의 암세포에 대한 세포사멸능력을 시험하였다(상기 2-4 참조)(도 4b).Afterwards, the apoptotic ability of the fusion proteins (D303 and D305) prepared by varying the MMP cleavage sequences was tested on cancer cells (see 2-4 above) (FIG. 4b).
도 4b를 살펴보면, MMP 절단서열을 달리하여 제조한 융합단백질 D303 및 D305 모두 암세포(SKOV3 및 MDA-MB-231)에 대하여 우수한 세포사멸능력을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Looking at Figure 4b, it can be seen that both fusion proteins D303 and D305 prepared with different MMP cleavage sequences exhibit excellent apoptosis ability against cancer cells (SKOV3 and MDA-MB-231).
3-2: 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 달리하여 제조한 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력 비교3-2: Comparison of cell death ability against cancer cells of fusion proteins prepared with different anti-cancer peptides and cell-penetrating peptides
종양 표적 전달체에 MMP 절단서열, 항암 펩티드(ACP 또는 KLAK) 및 세포 투과 펩티드(mmdNP2, 9R, iRGD)를 순차적으로 연결하여 융합단백질을 제조하였다(상기 2-1 참조).A fusion protein was prepared by sequentially linking the MMP cleavage sequence, anticancer peptide (ACP or KLAK), and cell-penetrating peptide (mmdNP2, 9R, iRGD) to the tumor targeting carrier (see 2-1 above).
상기 각각의 융합단백질을 구성하는 구성요소들의 구체적인 서열은 하기 표 4와 같다.The specific sequences of the components constituting each fusion protein are shown in Table 4 below.
상기 제조한 융합단백질을 발현 및 정제한 후 이를 SDS-PAGE를 통해 확인하였다(상기 2-2 참조)(도 4c).After expressing and purifying the prepared fusion protein, it was confirmed through SDS-PAGE (see 2-2 above) (FIG. 4c).
이후, 상기 항암 펩티드(ACP 또는 KLAK) 및 세포 투과 펩티드(mmdNP2, 9R, iRGD)를 달리하여 제조한 융합단백질(D301, D302, D303 및 D304)의 암세포에 대한 세포사멸능력을 시험하였다(상기 2-4 참조)(도 4d).Afterwards, the apoptotic ability of fusion proteins (D301, D302, D303, and D304) prepared by using different anticancer peptides (ACP or KLAK) and cell-penetrating peptides (mmdNP2, 9R, and iRGD) against cancer cells was tested (2 above). -4) (Figure 4d).
도 4d를 살펴보면, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 달리하여 제조한 융합단백질 D301 및 D303은 암세포(SKOV3 및 MDA-MB-231)에 대하여 우수한 세포사멸능력을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Looking at Figure 4d, it can be seen that fusion proteins D301 and D303 prepared with different anti-cancer peptides and cell-penetrating peptides exhibit excellent apoptosis ability against cancer cells (SKOV3 and MDA-MB-231).
실시예 4: 혈청알부민 결합 펩티드, 종양 표적 전달체, MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드의 융합(SABP-scFv-MMP-ACP-iRGD)Example 4: Fusion of serum albumin binding peptide, tumor targeting delivery vehicle, MMP cleavage sequence, anticancer peptide and cell penetrating peptide (SABP-scFv-MMP-ACP-iRGD)
혈청알부민 결합 펩티드를 달리하면서 혈청알부민 결합 펩티드, 종양 표적 전달체, MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 융합단백질을 제조하였다.A fusion protein was prepared by sequentially linking serum albumin-binding peptide, tumor-targeting delivery vehicle, MMP cleavage sequence, anti-cancer peptide, and cell-penetrating peptide while varying the serum albumin-binding peptide.
4-1: 혈청알부민 결합 펩티드의 선별4-1: Selection of serum albumin binding peptides
본 발명의 실험에 이용된 혈청알부민 결합 펩티드의 구체적인 서열은 하기 표 5와 같다.The specific sequences of the serum albumin binding peptides used in the experiments of the present invention are shown in Table 5 below.
알부민 결합 펩티드의 파지디스플레이 스크리닝 문헌 (Mark S Dennis et. al, Albumin binding as a general strategy for improving the pharmacokinetics of proteins, J Biol Chem . 2002 Sep 20;277(38):35035-43.)연구를 통하여 문헌에서 제시된 반수 최대 결합 농도(IC50)가 우수한 서열을 선별하여 알부민에 특이적으로 결합하는 서열을 특정하였다.Through research on phage display screening of albumin-binding peptides (Mark S Dennis et. al, Albumin binding as a general strategy for improving the pharmacokinetics of proteins, J Biol Chem. 2002 Sep 20;277(38):35035-43.) Sequences with excellent half maximum binding concentration (IC50) presented in the literature were selected and sequences that specifically bind to albumin were identified.
또한 이중표적항암제 플랫폼에 적용하였을 때 예상되는 친수성으로 발현 될 가능성을 예측하여 친수성 점수로 나타내어 비교하였으며 그 값이 우수하게 예측된 후보서열을 표6에 정리하였다.In addition, when applied to the dual-target anticancer drug platform, the possibility of developing expected hydrophilicity was predicted and compared by expressing it as a hydrophilicity score, and the candidate sequences with excellent predicted values are summarized in Table 6.
상기 표 6에서, IC50이 500 이상인 혈청알부민 결합 펩티드를 선별하여 하기 시험에 이용하였다. 선별된 혈청알부민 결합 펩티드의 구체적인 서열은 하기 표 7과 같다.From Table 6 above, serum albumin-binding peptides with IC50 of 500 or more were selected and used in the following tests. The specific sequences of the selected serum albumin-binding peptides are shown in Table 7 below.
4-2: 혈청알부민 결합 펩티드를 달리한 융합단백질의 제조4-2: Preparation of fusion proteins with different serum albumin binding peptides
혈청알부민 결합 펩티드를 달리하면서 혈청알부민 결합 펩티드, 종양 표적 전달체, MMP 절단서열, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 융합단백질을 제조하였다(상기 2-1 참조). A fusion protein was prepared by sequentially linking serum albumin-binding peptide, tumor-targeting delivery vehicle, MMP cleavage sequence, anti-cancer peptide, and cell-penetrating peptide while varying the serum albumin-binding peptide (see 2-1 above).
상기 각각의 융합단백질을 구성하는 구성요소들의 구체적인 서열은 하기 표 8과 같다.The specific sequences of the components constituting each fusion protein are shown in Table 8 below.
(MA18)SEQ ID NO: 8
(MA18)
(ACP)SEQ ID NO: 11
(ACP)
(iRGD)SEQ ID NO: 19
(iRGD)
상기 제조한 융합단백질을 발현 및 정제한 후 이를 SDS-PAGE를 통해 확인하였다(상기 2-2 참조)(도 5a 및 도 5b).After expressing and purifying the prepared fusion protein, it was confirmed through SDS-PAGE (see 2-2 above) (FIGS. 5A and 5B).
도 5a 및 도 5b를 살펴보면, SA20, SA21 및 SA29를 융합한 융합단백질(D310, D311, D312, D314)의 발현 및 정제율이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.Looking at Figures 5a and 5b, it can be seen that the expression and purification rates of fusion proteins (D310, D311, D312, D314) fused with SA20, SA21, and SA29 are superior.
4-3: saBP를 결합한 융합단백질의 표적항원에 대한 결합친화도4-3: Binding affinity of saBP-bound fusion protein to target antigen
상기 4-2에서 발현 및 정제한 SA20, SA21 및 SA29를 융합한 융합단백질의 표적항원(HER2 및 SKOV3)에 대한 결합친화도를 확인하였다(상기 2-3 참조)(도 5c). The binding affinity of the fusion protein fused with SA20, SA21, and SA29 expressed and purified in 4-2 above to the target antigens (HER2 and SKOV3) was confirmed (see 2-3 above) (FIG. 5c).
도 5c를 살펴보면, saBP에 종양 표적 전달체, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 제조한 융합단백질(D310, D311, D312, D314)은 표적항원 및 혈청알부민에 대한 결합친화도(Binding affinity)가 우수한 것을 확인할 수 있다.Looking at Figure 5c, the fusion proteins (D310, D311, D312, D314) prepared by sequentially linking a tumor-targeting carrier, an anticancer peptide, and a cell-penetrating peptide to saBP have binding affinity for the target antigen and serum albumin. You can see that it is excellent.
4-4: saBP를 결합한 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력 확인4-4: Confirmation of apoptosis ability of fusion protein combining saBP against cancer cells
상기 4-2에서 발현 및 정제한 SA20, SA21 및 SA29를 융합한 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 확인하였다(상기 2-4 참조)(도 5d).The apoptotic ability of the fusion protein fused with SA20, SA21, and SA29 expressed and purified in 4-2 above was confirmed for cancer cells (see 2-4 above) (FIG. 5d).
도 5d를 살펴보면, 본 발명의 saBP에 종양 표적 전달체, 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드를 순차적으로 연결하여 제조한 융합단백질(D310, D311, D312, D314)은 모두 암세포에 대하여 우수한 세포사멸능력을 나타내므로, saBP의 융합이 융합단백질의 암세포에 대한 세포사멸능력을 저해하지 않는 것을 알 수 있다.Looking at Figure 5d, the fusion proteins (D310, D311, D312, D314) prepared by sequentially linking a tumor-targeting carrier, an anti-cancer peptide, and a cell-penetrating peptide to the saBP of the present invention all exhibit excellent apoptosis ability against cancer cells. , it can be seen that the fusion of saBP does not inhibit the apoptotic ability of the fusion protein against cancer cells.
실시예 5: 이종이식모델(Xenograft Model)에서의 종양 성장 억제 효과Example 5: Tumor growth inhibition effect in xenograft model
암컷 Balb/c nude mouse는 6주령으로, KOSABIO, Republic of Korea 에서 구입하였다. 이후 실험그룹과 관계없이 무작위로 수용되었다. 쥐는 통제된 실험실 조건 (온도 22±2 ℃, 습도 55±5%, 12시간 명/암주기)에서 충분한 표준사료(Purina Rodent Chow 38057, Republic of Korea)와 물을 멸균 공급하여 사육하였다. SKOV3 cell은 37 ℃, 5% CO2 환경의 배양접시에서 배양하여 준비하였으며, 각각의 마리 당 1×107 cell을 100μL 무혈청배지과 혼합하여 피하주사하였다. 이후, 종양 부피가 96.6-250.4 mm (가로, 세로, 높이)에 이르렀을 때 무작위로 그룹화하고, 상기 항암 후보 물질 단백질 Sample D310, D311 및 대조약 Herceptin을 각각 iv injection 하였다. 각각의 실험군에서, Sample 및 대조약은 각각 0, 3, 6, 18 mg/kg의 용량으로 Injection 하였다 (0mg/kg의 경우, 주사용제(Vehicle)인 0.9% Saline with 0.02% Tween20). Injection은 이틀마다 1회씩 총 8회 시행하였으며, 종양크기를 관찰하며 사육하였다. Injection 및 관찰기간 동안, 매주 2회 3,4일 주기로 종양의 크기를 측정하였으며, 각 그룹의 실험동물의 측정값과 표준편차를 Prism8 프로그램을 이용하여 도표화하였다. 실험 중 대조군을 포함한 모든 개체에서 사망 개체 및 이상 징후는 관찰되지 않았다.Female Balb/c nude mice were 6 weeks old and purchased from KOSABIO, Republic of Korea. Afterwards, they were randomly accepted regardless of experimental group. Mice were raised under controlled laboratory conditions (temperature 22 ± 2 °C, humidity 55 ± 5%, 12-hour light/dark cycle) with sufficient standard feed (Purina Rodent Chow 38057, Republic of Korea) and sterile water. SKOV3 cells were prepared by culturing in a culture dish at 37°C in a 5% CO 2 environment, and 1×10 7 cells per animal were mixed with 100 μL serum-free medium and injected subcutaneously. Afterwards, when the tumor volume reached 96.6-250.4 mm (width, length, height), the tumors were randomly grouped, and the anticancer candidate proteins Sample D310 and D311 and the reference drug Herceptin were injected iv, respectively. In each experimental group, the sample and control drug were injected at doses of 0, 3, 6, and 18 mg/kg, respectively (0mg/kg, 0.9% Saline with 0.02% Tween20, an injection vehicle (vehicle)). Injection was performed a total of 8 times, once every two days, and the tumors were reared while observing their size. During the injection and observation period, the size of the tumor was measured twice a week for 3 to 4 days, and the measured values and standard deviation of each group of experimental animals were plotted using the Prism8 program. No deaths or abnormal signs were observed in any subjects, including the control group, during the experiment.
도 6을 살펴보면, 실시예의 단백질 (D310 및 D311)이 대조군(Vehicle)에 비해 종양 성장 억제 효과가 현저히 높은 것을 확인할 수 있다. 특히 융합단백질 D311은 6 mg/kg 및 18 mg/kg으로 투여하는 경우 양성대조군인 Herceptin(6 mg/kg)에 비해서도 종양 성장 억제 효과가 유의하게 높은 것으로 나타났다. Looking at Figure 6, it can be seen that the proteins (D310 and D311) of the examples have a significantly higher tumor growth inhibition effect than the control group (Vehicle). In particular, fusion protein D311, when administered at 6 mg/kg and 18 mg/kg, was found to have a significantly higher tumor growth inhibition effect than the positive control Herceptin (6 mg/kg).
이러한 결과는 본 발명의 종양 표적 전달체(항-HER2 scFv 또는 항-MSLN scFv), MMP 절단서열 및 항암 펩티드를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질이 새로운 항암 치료제로서 유용하게 이용될 수 있음을 의미한다.These results mean that the tumor-targeting antibody fusion protein containing the tumor-targeting delivery vehicle (anti-HER2 scFv or anti-MSLN scFv), MMP cleavage sequence, and anticancer peptide of the present invention can be usefully used as a new anticancer therapeutic agent.
본 발명의 종양 표적화 항체 융합단백질에서, 상기 항암 펩티드 및 세포 투과 펩티드는 종양세포에 대한 사멸능력이 우수하고, 상기 항체 또는 이의 항원결합단편은 종양에 대한 표적성이 우수하다. 본 발명의 발명자들은 이들을 MMP 절단서열 및 알부민 결합 펩티드(saBP)와 융합함으로써 종양 세포에 대한 선택적 사멸 능력을 배가하고 체내 반감기를 증대시킴으로써 최적의 효율을 가진 이중표적 항암제 플랫폼을 도출한 것이다.In the tumor-targeting antibody fusion protein of the present invention, the anticancer peptide and cell-penetrating peptide have excellent killing ability against tumor cells, and the antibody or antigen-binding fragment thereof has excellent targeting against tumors. The inventors of the present invention have derived a dual-target anticancer drug platform with optimal efficiency by doubling the selective killing ability for tumor cells and increasing half-life in the body by fusing them with the MMP cleavage sequence and albumin-binding peptide (saBP).
비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 또한, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.Although the present invention has been described in terms of the above-mentioned preferred embodiments, various modifications and variations can be made without departing from the gist and scope of the invention. Additionally, the appended claims cover such modifications or variations as fall within the subject matter of the present invention.
서열목록 전자파일 첨부Sequence list electronic file attached
Claims (22)
상기 종양 표적 전달체는 HER2, MSLN 또는 다른 종양-연관 항원에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 항체, 또는 이의 항원결합단편이고,
상기 MMP 절단서열은 MMP(Matrix metalloproteinase)에 의해 절단되는 아미노산 서열을 포함하는 것인, 종양 표적화 항체 융합단백질. tumor targeting carrier; MMP cleavage site; An anti-cancer peptide and a cell-penetrating peptide are linked sequentially.
The tumor targeting carrier is an antibody or antigen-binding fragment thereof containing an amino acid sequence that specifically binds to HER2, MSLN or other tumor-related antigen,
A tumor-targeting antibody fusion protein, wherein the MMP cleavage sequence includes an amino acid sequence cleaved by MMP (Matrix metalloproteinase).
상기 항-HER2 항체는 투라스투주맙(Trastuzumab)이고,
상기 항-MSLN 항체는 아마투시맙(Amatuximab) 및 아네투맙(Anetumab) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.According to paragraph 1,
The anti-HER2 antibody is Trastuzumab,
A tumor targeting antibody fusion protein, wherein the anti-MSLN antibody is one selected from Amatuximab and Anetumab.
상기 항원결합단편은 scFv, (scFv)2, scFv-Fc, Fab, Fab' 및 F(ab')2 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.According to paragraph 1,
A tumor-targeting antibody fusion protein, wherein the antigen-binding fragment is any one selected from scFv, (scFv)2, scFv-Fc, Fab, Fab', and F(ab')2.
상기 종양 표적 전달체는 서열번호 1 내지 6 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.According to paragraph 1,
The tumor-targeting delivery vehicle is a tumor-targeting antibody fusion protein, characterized in that it is represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1 to 6.
상기 MMP 절단서열은 서열번호 7 내지 10 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.According to paragraph 1,
A tumor-targeting antibody fusion protein, wherein the MMP cleavage sequence is represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 7 to 10.
상기 항암 펩티드는 서열번호 11 또는 12의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.According to paragraph 1,
The anti-cancer peptide is a tumor-targeting antibody fusion protein, characterized in that it is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 or 12.
상기 종양 표적 전달체는 N-말단에 혈청알부민에 특이적으로 결합하는 아미노산 서열을 포함하는 펩티드(SABP; serum albumin binding peptide)가 결합된 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.According to paragraph 1,
The tumor-targeting delivery vehicle is a tumor-targeting antibody fusion protein, characterized in that a peptide (serum albumin binding peptide (SABP)) containing an amino acid sequence that specifically binds to serum albumin is bound to the N-terminus.
상기 SABP는 서열번호 13 내지 18 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.In clause 7,
The SABP is a tumor-targeting antibody fusion protein, characterized in that it is represented by any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 13 to 18.
상기 항암 펩티드는 C-말단에 서열번호 19 내지 23 중에서 선택되는 어느 하나의 아미노산 서열을 포함하는 세포 투과 펩티드(CPP)가 결합된 것을 특징으로 하는 종양 표적화 항체 융합단백질.According to paragraph 1,
The anti-cancer peptide is a tumor-targeting antibody fusion protein, characterized in that a cell-penetrating peptide (CPP) containing any one amino acid sequence selected from SEQ ID NOs: 19 to 23 is bound to the C-terminus.
상기 폴리뉴클레오티드는 서열번호 31 또는 32의 염기서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 발현벡터.According to clause 10,
The polynucleotide is an expression vector characterized in that it consists of the base sequence of SEQ ID NO: 31 or 32.
상기 발현벡터는 MBP(maltose-binding protein), TEV 프로테아제(Tobacco etch virus protease), TEV 프로테아제 절단 서열(cleavage site), 및 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 포함하는 제2 융합단백질을 발현하는 것을 특징으로 하는 발현벡터.According to clause 10,
The expression vector is characterized by expressing a second fusion protein comprising maltose-binding protein (MBP), tobacco etch virus protease (TEV protease), TEV protease cleavage site, and the tumor-targeting antibody fusion protein. expression vector.
상기 제2 융합단백질은 MBP, TEV 프로테아제, TEV 프로테아제 절단 서열 및 종양 표적화 항체 융합단백질이 순차적으로 연결된 것을 특징으로 하는 발현벡터.According to clause 12,
The second fusion protein is an expression vector characterized in that MBP, TEV protease, TEV protease cleavage sequence, and tumor targeting antibody fusion protein are sequentially linked.
상기 MBP는 서열번호 33으로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 발현벡터.According to clause 12,
The MBP is an expression vector characterized in that it contains the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 33.
상기 TEV 프로테아제는 서열번호 35로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 발현벡터.According to clause 12,
The TEV protease is an expression vector characterized in that it contains the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 35.
상기 TEV 프로테아제 절단 서열은 서열번호 37으로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 발현벡터.According to clause 12,
An expression vector wherein the TEV protease cleavage sequence includes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37.
서열번호 34로 표시되는 염기서열로 이루어지고, MBP를 암호화하는 폴리뉴클레오티드;
서열번호 36으로 표시되는 염기서열로 이루어지고, TEV 프로테아제를 암호화하는 폴리뉴클레오티드;
서열번호 38로 표시되는 염기서열로 이루어지고, TEV 프로테아제 절단 서열을 암호화하는 폴리뉴클레오티드; 및
서열번호 31 또는 32로 표시되는 염기서열로 이루어지고, 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오티드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발현벡터.The method of claim 12, wherein the expression vector is:
A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 34 and encoding MBP;
A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 36 and encoding TEV protease;
A polynucleotide consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 38 and encoding a TEV protease cleavage sequence; and
An expression vector comprising a polynucleotide consisting of a base sequence represented by SEQ ID NO: 31 or 32 and encoding the tumor-targeting antibody fusion protein.
상기 숙주세포는 대장균인 것을 특징으로 하는 숙주세포.According to clause 18,
The host cell is characterized in that the host cell is E. coli.
(2) 상기 대장균을 배양하여 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 발현시키는 단계; 및
(3) 상기 종양 표적화 항체 융합단백질을 정제하는 단계;를 포함하는 종양 표적화 항체 융합단백질의 대량 생산 방법.(1) An expression vector containing a polynucleotide encoding a second fusion protein containing MBP, TEV protease, TEV protease cleavage sequence, and the tumor-targeting antibody fusion protein of any one of claims 1 to 9 was introduced into E. coli. Transforming;
(2) culturing the E. coli to express the tumor-targeting antibody fusion protein; and
(3) Purifying the tumor-targeting antibody fusion protein. A method for mass production of a tumor-targeting antibody fusion protein.
상기 암은 유방암, 난소암, 위암, 직장암, 췌장암, 폐암, 중피종 및 자궁내막암 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 약학 조성물.According to clause 21,
A pharmaceutical composition, wherein the cancer is at least one selected from breast cancer, ovarian cancer, stomach cancer, rectal cancer, pancreatic cancer, lung cancer, mesothelioma, and endometrial cancer.
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