Антитело к gd2-o-ацетилированному ганглиозиду с проапоптозной активностью
Изобретение относится к области биохимии, в частности к антителу или его функциональному фрагменту, которые специфически связываются с O-ацетилированным GD2 ганглиозидом. Также раскрыта фармацевтическая композиция, содержащая указанное антитело или его функциональный фрагмент. Раскрыт способ повышения активности указанного антитела. Изобретение позволяет эффективно лечить заболевания, ассоциированные с O-ацетилированным GD2 ганглиозидом. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 12 ил., 3 табл., 2 пр.
Для данной заявки на международный патент испрашивается приоритет заявки на Европейский патент 13005298.8, поданной 11 ноября 2013, включенной путем ссылки.
Область изобретения
В данном изобретении предложены новые антитела и их применение в лечении рака.
Предшествующий уровень техники
Ранее было показано, что опухоли нейроэктодермального происхождения специфически экспрессируют GD2-O-ацетилированный ганглиозид, и что введение терапевтически активного антитела, направленного против GD2-O-ацетилированного ганглиозида (mAb 8 В6), оказывает благотворное действие, при этом не проявляя нейротоксичности, что в частности обусловлено отсутствием экспрессии данного опухолевого антигена у здоровых клеток, в частности, клеток периферических нервов.
Выраженная активность мышиного моноклонального IgG3 антитела, к mAb 8 В6, направленного против OAcGD2, описана Alvarez-Rueda с соавт.(PLoS One, том 6(9), стр. е25220, 2011). Данное антитело обладает выраженной ADCC (от англ. antibody-dependent cellular cytotoxicity - антитело-зависимая клеточная цитотоксичность) и CDC (от англ. complement-dependent cytotoxicity - комплемент-зависимая цитотоксичность) активностью in vitro и также проявляет проапоптозную активность (COCHONNEAU et al., Cancer Lett., том 333(2), стр. с 194 по 204, 2013). Данное антитело вызывает гибель клеток, запуская апоптоз, что соответствует ингибированию пролиферации положительных по OAcGD2 опухолевых клеток в культуре за счет остановки клеточного цикла и апоптоза in vitro.
Пассивная иммунотерапия с применением моноклонального антитела 8 В6, направленного против OAcGD2, эффективно подавляла рост экспрессирующихОАс602 опухолей в трех моделях на животных. Показано, что для проявления активности mAb 8В6 in vivo литическая функция NK клеток (от англ. natural killer - натуральный киллер) не обязательна (COCHONNEAU et al., см. выше, 2013).
В данном случае, для разработки гуманизированного антитела авторы изобретения создали химерное мышиное-человеческое антитело, получившее обозначение с8В6 (IgG1,κ).
В то время как in vivo данное антитело с8В6 демонстрировало активность, сравнимую с активностью в моделях опухолей у иммунокомпетентных мышей, in vitro наблюдалась полная потеря проапоптозной активности по сравнению с мышиным mAb 8В6. Таким образом, предположили, что потеря проапоптозной активности моноклонального антитела с8В6 является следствием утраты специфических структур, различающихся у IgG3 мыши и IgG1 человека.
Как следствие, был сделан вывод, что химеризация IgG1 человека не приводит к созданию ценного терапевтического средства.
Сущность изобретения
Затем авторы изобретения неожиданно обнаружили, что определенная мутация в СН1γ1 антитела с8В6 или его замена СН1γ3 приводит к восстановлению проапоптозной активности. В этой связи было сделано предположение, что в случае с8 В6 спаривание легкой и тяжелой цепей IgG1 человека носит атипичный характер из-за отсутствия цистеина вблизи положения 133 в домене СН1γ1 человека, что связано с потерей данным антителом проапоптозной активности.
Таким образом, полученное антитело обладает удачной комбинацией свойств IgG1, а именно демонстрирует ADCC активность и большое время полужизни в сочетании с проапоптозной активностью.
Таким образом, данное изобретение относится к антителу или его функциональному фрагменту, распознающему О-ацетилированный GD2-ганглиозид, указанное антитело содержит:
a) легкую цепь, содержащую три определяющих комплементарность участка (CDR, от англ. complementarity determining regi) легкой цепи, имеющих следующие аминокислотные последовательности:
i) CDR1 легкой цепи: QSLLKNNGNTFL (SEQ ID NO 1);
ii) CDR2 легкой цепи: KVS;
iii) CDR3 легкой цепи: SQSTHIPYT (SEQ ID NO 2); и
каркасную последовательность легкой цепи из легкой цепи иммуноглобулина, при этом указанная каркасная последовательность содержит CL каппа (κ) домен человека, а также
b) тяжелую цепь, содержащую три определяющих комплементарность участка (CDR) тяжелой цепи, имеющих следующие аминокислотные последовательности:
i) CDR1 тяжелой цепи: EFTFTDYY (SEQ ID NO 3);
ii) CDR2 тяжелой цепи: IRNRANGYTT (SEQ ID NO 4);
iii) CDR3 тяжелой цепи: ARVSNWAFDY (SEQ ID NO 5) и
каркасную последовательность тяжелой цепи из тяжелой цепи иммуноглобулина, при этом указанная каркасная последовательность содержит:
1) СН2 и СН3 домены IgG1 человека и
2) СН1 домен IgG1 человека, который мутирован таким образом, чтобы воссоздать спаривание СН1 с легкой цепью, типичное для других подклассов IgG, или заменен на СН1 домен отличных от IgG1 подклассов, таких как IgG2, IgG3 или IgG4 человека.
Данное изобретение также относится к фармацевтической композиции, содержащей по меньшей мере одно такое антитело и фармацевтически приемлемый носитель.
Кроме этого, данное изобретение относится к способу лечения рака, включающему доставку нуждающемуся в этом пациенту такой фармацевтической композиции, содержащей по меньшей мере одно указанное антитело или по меньшей мере один его функциональный фрагмент.
Кроме того, данное изобретение относится к применению по меньшей мере одного указанного антитела или по меньшей мере одного его функционального фрагмента для изготовления лекарственного средства для лечения и/или предупреждения рака.
Наконец, данное изобретение относится к способу повышения терапевтической эффективности IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента, включающему стадию введения мутации в человеческий СН1γ1 домен указанного антитела, с тем чтобы воссоздать спаривание доменов СН1 и CL, типичное для IgG других подклассов, или стадию замены указанного человеческого СН1γ1 домена СН1 доменом, происходящим из IgG2 (СН1γ2), IgG3 (СН1γ3) или IgG4 (СН1γ4) человека.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фиг. 1 показаны последовательности легкой и тяжелой цепей антитела с8В6.
На Фиг. 2 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.14а.
На Фиг. 3 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.14b.
На Фиг. 4 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.15.
На Фиг. 5 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.16.
На Фиг. 6 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.17.
На Фиг. 7 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.18.
На Фиг. 8 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.19.
На Фиг. 9 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.15b.
На Фиг. 10 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.20.
На Фиг. 11 показана последовательность домена СН1 и шарнирной области антитела 301.21.
На Фиг. 12 показана прямая цитотоксичность антител, направленных к OacGD2, при анализе с применением иодида пропидия.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте данное изобретение относится к антителу или его функциональному фрагменту, которые специфически связываются с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, указанное антитело содержит:
a) легкую цепь, содержащую три определяющих комплементарность участка (CDR) легкой цепи, имеющих следующие аминокислотные последовательности:
i) CDR1 легкой цепи: QSLLKNNGNTFL (SEQ ID NO 1);
ii) CDR2 легкой цепи: KVS;
iii) CDR3 легкой цепи: SQSTHIPYT (SEQ ID NO 2); и
каркасную последовательность легкой цепи из легкой цепи иммуноглобулина, при этом указанная каркасная последовательность содержит CL каппа (κ) домен человека, а также
b) тяжелую цепь, содержащую три определяющих комплементарность участка (CDR) тяжелой цепи, имеющих следующие аминокислотные последовательности:
i) CDR1 тяжелой цепи: EFTFTDYY (SEQ ID NO 3);
ii) CDR2 тяжелой цепи: IRNRANGYTT (SEQ ID NO 4);
iii) CDR3 тяжелой цепи: ARVSNWAFDY (SEQ ID NO 5) и
каркасную последовательность тяжелой цепи из тяжелой цепи иммуноглобулина, при этом указанная каркасная последовательность содержит:
1) СН2 и СН3 домены IgG1 человека и
2) СН1 домен IgG1 человека, который мутирован таким образом, чтобы воссоздать спаривание СН1 с легкой цепью, типичное для других подклассов IgG, или заменен на СН1 домен, происходящий из отличных от IgG1 подклассов, таких как IgG2, IgG3 или IgG4 человека.
Указанное антитело обладает проапоптозной активностью в отношении клеток, экспрессирующих GD2-O-ацетилированный ганглиозид, при этом демонстрируя такие свойства IgG1, как активность ADCC и время полужизни.
Антитело представляет собой молекулу иммуноглобулина, которая является тетрамером, содержащим четыре полипептидные цепи, две идентичные тяжелые (Н) цепи (приблизительно от 50 до 70 кДа в полноразмерном виде) и две идентичные легкие (L) цепи (около 25 кДа в полноразмерном виде), соединенные между собой дисульфидными связями. Легкие цепи классифицируют как каппа и лямбда.
Тяжелую цепь IgG классифицируют как гамма. Каждая тяжелая цепь включает в себя N-концевой вариабельный участок тяжелой цепи (обозначаемый аббревиатурой HCVR, от англ. heavy chain variable region) и константный участок тяжелой цепи. Константный участок тяжелой цепи включает в себя три домена (СН1, СН2 и СН3) IgG, с шарнирным доменом между доменами СН1 и СН2.
Каждая легкая цепь включает в себя N-концевой вариабельный участок легкой цепи (обозначаемый аббревиатурой LCVR, от англ. light chain variable region) и константный участок легкой цепи. Константный участок легкой цепи включает в себя один домен, CL. Участки HCVR и LCVR далее подразделются на гипервариабельные области, обозначаемые участками, определяющими комплементарность (CDR), перемежающиеся с более консервативными участками, обозначаемыми каркасными участками (FR, от англ. framework regions). Каждый участок HCVR и LCVR включает в себя три CDR и четыре FR, расположенные в следующем порядке от амино-конца к карбокси-концу: FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4. Принадлежность аминокислот к каждому домену определяют в соответствии с известными правилами (IMGT, The International Immunogenetics Information System®, LEFRANC et al., Nucleic Acids Research, том 27, стр. с 209 по 212, 1999). Функциональная способность антител связываться с конкретным антигеном определяется вариабельными участками каждой пары легкая/тяжелая цепь и в основном определяется CDR.
Термин «функциональный фрагмент», используемый в данном документе, обозначает фрагмент антитела, который специфически связывает О-ацетилированный GD2 ганглиозид и содержит СН1 домен. Указанные фрагменты могут быть легко идентифицированы специалистом и включают, например, Fab фрагмент (который можно получить, например, расщеплением папаином), Fab' фрагмент (который можно получить, например, расщеплением пепсином и частичным восстановлением), F(ab')2 фрагмент (который можно получить, например, расщеплением пепсином), Facb (который можно получить, например, расщеплением плазмином), а также Fd фрагмент (который можно получить, например, расщеплением пепсином, частичным восстановлением и повторной агрегацией), которые входят в объем изобретения.
Указанные фрагменты можно получить при помощи ферментативного расщепления, синтеза, рекомбинантных методов, известных в области техники и/или описанных в данном документе. Антитела также можно получать в различных укороченных формах, используя гены антител, в которые введены один или несколько стоп-кодонов, предшествующих естественному сайту терминации трансляции. Например, можно создать комбинированный ген, кодирующий часть тяжелой цепи F(ab')2, включающий последовательность ДНК, кодирующую домен СН1 и/или шарнирный участок тяжелой цепи. Различные части антител можно объединять, используя стандартные химические методы, или получать в виде единого белка, используя методы генной инженерии.
Выражение «специфически связывает О-ацетилированный GD2 ганглиозид» означает KD менее чем 2×10-7 М.
Термин «антитело», используемый в данном документе, обозначает моноклональное антитело, как таковое. Моноклональное антитело может представлять собой человеческое антитело, химерное антитело и/или гуманизированное антитело.
Антитела, используемые в изобретении, получают рекомбинантными способами, поскольку для гуманизации обычных мышиных или других антител, не являющихся человеческими, имеющих необходимую специфичность, требуются определенные манипуляции. Антитела могут быть гликозилированными или негликозилированными, однако предпочтительны гликозилированные антитела. Как известно, антитела имеют поперечные сшивки в виде дисульфидных связей.
В предпочтительном воплощении антитело по изобретению представляет собой химерное антитело. Под «химерным антителом» понимают антитело, состоящее из вариабельных областей мышиного иммуноглобулина и константных областей человеческого иммуноглобулина. Такая замена представляет собой замещение константной области человеческого антитела мышиной константной областью с получением человеческого/мышиного химерного белка, обладающего достаточно низкой иммуногенностью, что обеспечивает возможность фармацевтического применения. В данном изобретении указанное химерное антитело содержит константные области человеческих легкой и тяжелой цепей. Предложен ряд способов получения таких химерных антител, известных специалисту в данной области (см., например, патент US 5,225,539).
Согласно другому предпочтительному воплощению антитело по изобретению представляет собой гуманизированное антитело.
Под «гуманизированным антителом» понимают антитело, частично или полностью состоящее из аминокислотных последовательностей, полученных на основе зародышевой последовательности антитела человека и измененной последовательности антитела, имеющего участки, определяющие комплементарность (CDR), отличные от человеческих. Гуманизацию вариабельного участка антитела и, следовательно, CDR осуществляют способами, хорошо известными в области техники.
Например, в заявке на патент GB 2188638А и в патенте US 5,585,089 описан способ получения рекомбинантных антител, у которых единственными замещенными частями антитела являются участки, определяющие комплементарность, или "CDR". Методику пересаживания CDR применяют для создания антител, состоящих из мышиных CDR и каркасных участков вариабельных областей и константных областей человеческих антител (см., например, Riechmann et al., Nature, том 332, стр. с 323 по 327, 1988). Такие антитела сохраняют константные области человеческого происхождения, необходимые для осуществления Fc-опосредованной эффекторной функции, но с гораздо меньшей вероятностью вызывают иммунный ответ на антитело.
Например, каркасные участки вариабельных областей замещают соответствующими каркасными участками человеческого происхождения, оставляя по существу интактными CDR, не являющиеся человеческими, или замещая CDR последовательностями, полученными из генома человека. Полностью человеческие антитела продуцируют генетически модифицированные мыши, чья иммунная система изменена таким образом, что соответствует иммунной системе человека. Как упоминалось выше, в способах по изобретению достаточно использовать иммунологически специфичный фрагмент антитела, включая фрагменты, представленные одноцепочечными формами.
Гуманизированное антитело обозначает антитело, содержащее человеческие каркасные участки, по меньшей мере один CDR антитела, не являющегося человеческим, в котором любой константный участок по существу идентичен константному участку иммуноглобулина человека, т.е. идентичен по меньшей мере на 85 или 90%, предпочтительно на 95%. Следовательно, все части гуманизированного антитела, возможно, за исключением CDR, по существу идентичны соответствующим частям одной или нескольких нативных последовательностей иммуноглобулинов человека. Например, к гуманизированным иммуноглобулинам обычно не относят химерные антитела, содержащие мышиные вариабельные участки и человеческие константные участки.
При применении в терапии человека гуманизированные или химерные антитела обладают по меньшей мере тремя возможными преимуществами по сравнению с антителами, не являющимися человеческими.
1) Поскольку эффекторная часть имеет человеческое происхождение, она может лучше взаимодействовать с другими компонентами иммунной системы человека (например, более эффективно разрушать клетки-мишени опосредованно через комплемент-зависимую цитотоксичность (CDC) или антитело-зависимую клеточную цитотоксичность (ADCC).
2) Иммунная система человека не должна распознавать каркасный участок или константную область гуманизированного антитела как чужеродные, и следовательно, гуморальный ответ на инъекцию антитела будет менее выраженным, чем на абсолютно чужеродное антитело, не являющееся человеческим, или на частично чужеродное химерное антитело.
3) Показано, что при введении антител, не являющихся человеческими, время их полужизни в сосудистом русле человека значительно меньше, чем время полужизни человеческих антител. Введенные гуманизированные антитела будут иметь время полужизни по существу идентичное с человеческими антителами естественного происхождения, что позволит уменьшить дозировку и сократить частоту введения.
Гуманизированные иммуноглобулины можно создавать, например, следующим образом: Если аминокислота подпадает под следующую категорию, аминокислоту каркасной области иммуноглобулина человека, предназначенного для использования (иммуноглобулина-акцептора), замещают аминокислотой каркасной области иммуноглобулина, не являющегося человеческим, являющегося источником CDR (иммуноглобулина-донора): (а) аминокислота в составе каркасной области человеческого иммуноглобулина-акцептора нетипична для человеческого иммуноглобулина в указанной позиции, тогда как соответствующая аминокислота иммуноглобулина-донора типична для человеческого иммуноглобулина в указанной позиции; (б) аминокислота находится в позиции, непосредственно примыкающей к одному из CDR; или (в) любой атом боковой цепи аминокислоты каркасной области находится на расстоянии приблизительно от 5 до 6 ангстрем (от центра до центра) от любого атома аминокислоты CDR в трехмерной модели иммуноглобулина (QUEEN et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, том 88, стр. 2869, 1991). Если каждая аминокислота в составе каркасной области человеческого иммуноглобулина-акцептора и соответствующая аминокислота иммуноглобулина-донора нетипична для человеческого иммуноглобулина в указанной позиции, данную аминокислоту замещают аминокислотой, типичной для человеческого иммуноглобулина в указанной позиции.
Предпочтительно, указанное антитело содержит вариабельный участок легкой цепи (LCVR) с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO 6 и/или вариабельный участок тяжелой цепи (HCVR) с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO 7.
Каппа (κ) CL домен, хорошо известный специалисту в данной области техники, соответствует, например, SEQ ID NO 8.
Предпочтительно, антитело по изобретению имеет легкую цепь, имеющую аминокислотную последовательность SEQ ID NO 9.
СН2 и СН3 домены IgG1 человека, хорошо известные специалисту в данной области техники, соответствуют, например, SEQ ID NO 10.
CH1 домен IgG1 человека, хорошо известен специалисту в данной области техники. В данном документе «СН1 домен, который мутирован таким образом, чтобы воссоздать спаривание СН1 с легкой цепью, типичное для других подклассов IgG» относится к СН1 домену IgG1 человека, в котором аминокислота замещена на остаток цистеина, предпочтительно таким образом, чтобы остаток цистеина располагался в положении 133 или 134 последовательности СН1. Нумерация константной области соответствует системе нумерации EU, описанной Kabat et al. (1991, NIH Публикация номер: 91-3242, National technical Information Service Спрингфилд, Вирджиния). Например, CH1 домен IgG1 человека соответствует SEQ ID NO 29. Указанный CH1 домен, будучи мутирован таким образом, чтобы воссоздать типичное для IgG спаривание СН1 с легкими цепями, типичное для других подклассов IgG, соответствует аминокислотной последовательности SEQ ID NO 11, где остаток серина в положении 133 был замещен на цистеин, или аминокислотной последовательности SEQ ID NO 30, где остаток серина в положении 134 был замещен на цистеин. Остаток цистеина в положении 133 или 134 последовательности СН1 воссоздает дисульфидную связь между легкой цепью и тяжелой цепью антитела по изобретению.
CH1 домен IgG2, IgG3 и IgG4 человека хорошо известен специалисту в данной области техники. Например, СН1 домен IgG2 человека соответствует SEQ ID NO 31, CH1 домен IgG3 человека соответствует SEQ ID NO 12, a CH1 домен IgG4 человека соответствует SEQ ID NO 32.
Согласно первому предпочтительному воплощению, антитело по изобретению содержит мутированный СН1 домен IgG1 человека, имеющий остаток цистеина в положении 133 или 134 своей последовательности, предпочтительно указанный домен имеет последовательность SEQ ID NO 11.
Также предпочтительно, указанное антитело выбрано из группы, включающей в себя 301.14а, 301.14b, 301.16 и 301.18.
Согласно второму предпочтительному воплощению, химерное антитело по изобретению содержит СН1 домен IgG2, IgG3 или IgG4 человека, предпочтительно указанный домен представляет собой СН1 домен IgG3, как последовательность SEQ ID NO 12.
Также предпочтительно, указанное антитело выбрано из группы, включающей в себя 301.15, 301.15b, 301.17 и 301.19.
Химерное антитело по изобретению также содержит шарнирный домен IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 человека или его производное.
Шарнирный домен IgG1 человека, хорошо известный специалисту в данной области техники, соответствует, например, SEQ ID NO 13. Производное шарнирного домена IgG1 человека, как правило, соответствует шарнирному домену, в котором остаток цистеина в пятом положении последовательности шарнирного домена, был замещен на другой остаток. В сущности, указанная мутация приводит к воссозданию структуры, характерной для других подклассов IgG. В качестве примера такого производного можно привести SEQ ID NO 14. SEQ ID NO 13 I EPKSCDKTHTCPPCP SEQ ID NO 14
Шарнирные домены IgG2, IgG3 или IgG4 человека, хорошо известны специалисту в данной области техники, и соответствуют, например, SEQ ID NO 15 в случае IgG3. Производные IgG3 человека, также хорошо известные специалисту в данной области техники, соответствуют, например, последовательностям с SEQ ID NO 16 по SEQ ID NO 19, предпочтительно SEQ ID NO 19.
Согласно третьему предпочтительному воплощению, антитело по изобретению содержит шарнирный домен IgG1 человека или его производное, предпочтительно указанный домен имеет последовательность SEQ ID NO 13 или SEQ ID NO 14.
Также предпочтительно, указанное антитело выбрано из группы, включающей в себя 301.14а, 301.14b, 301.15, 301.15b, 301.20 и 301.21.
Согласно четвертому предпочтительному воплощению, антитело по изобретению содержит шарнирный домен IgG2, IgG3, IgG4 человека или его производное, предпочтительно указанный домен происходит из IgG3 человека и имеет последовательность, выбранную из группы, состоящей из последовательностей с SEQ ID NO 15 по SEQ ID NO 19, наиболее предпочтительно SEQ ID NO 15 или SEQ ID NO 19.
Также предпочтительно, указанное антитело выбрано из группы, включающей в себя 301.16, 301.17, 301.18 и 301.19.
Согласно пятому предпочтительному воплощению антитело по изобретению содержит:
1) легкую цепь, имеющую аминокислотную последовательность SEQ ID NO 9,
2) тяжелую цепь, состоящую из:
- СН2 и СН3 доменов IgG1 человека, имеющих последовательность SEQ ID NO 10,
- аминокислотной последовательности, соответствующей СН1 домену человека и шарнирному домену, выбранным из группы, содержащей или состоящей из:
Согласно следующему предпочтительному воплощению антитело по изобретению выбрано из антител 301.15, 301.18 и 301.19.
Действительно, данные антитела неожиданно проявляют проапоптозную активность, превышающую таковую исходного антитела.
Также предпочтительно, антитело по изобретению представляет собой антитело 301.15.
Действительно, данное антитело является единственным, демонстрирующим кооперативное связывание, как исходное антитело.
Предпочтительно, введение остатка цистеина в антитело по изобретению, либо с помощью мутированного СН1 домена IgG1 человека, имеющего остаток цистеина в положении 133 или 134 своей последовательности, либо с помощью СН1 домена IgG2, IgG3 или IgG4 человека, не приводит к появлению свободной тиоловой группы, до этого связанной с другим остатком цистеина.
Антитела по изобретению охватывают иммуноконъюгаты.
В данном документе термин «иммуноконъюгат» относится к молекуле конъюгата, содержащей по меньшей мере одно химерное антитело или его функциональный фрагмент, связанное со второй молекулой, предпочтительно с цитотоксическим агентом или радиоизотопом. Предпочтительно, антитело или его функциональный фрагмент связано с указанной второй молекулой путем ковалентной связи.
В одном воплощении антитело по изобретению представляет собой иммуноконъюгат.
В частном воплощении антитело по изобретению представляет собой иммуноконъюгат, при этом указанный иммуноконъюгат содержит антитело по изобретению или его функциональный фрагмент и цитотоксический агент.
В другом частном воплощении антитело по изобретению представляет собой иммуноконъюгат, при этом указанный иммуноконъюгат содержит антитело по изобретению или его функциональный фрагмент и радиоактивный изотоп.
Согласно второму аспекту, данное изобретение относится к фармацевтической композиции, содержащей по меньшей мере одно антитело, описанное в данном документе, или по меньшей мере один его функциональный фрагмент и фармацевтически приемлемый носитель для применения в терапии.
Указанная композиция особенно подходит для лечения опухоли, экспрессирующей С02-0-ацетилированный ганглиозид.
Указанная композиция может быть в любой фармацевтической форме, подходящей для введения пациенту, включая растворы, суспензии, лиофилизированные порошки, капсулы и таблетки, но не ограничиваясь ими.
Фармацевтическая композиция по изобретению может дополнительно содержать любой фармацевтически приемлемый разбавитель, эксципиент или вспомогательное вещество.
Фармацевтическая композиция по изобретению может быть составлена для инъекционного введения, например, для местных инъекций, чрезслизистого введения, ингаляции, перорального введения и в общем, любой лекарственной формы, подходящей по мнению специалиста для проведения необходимого лечения.
Антитело по изобретению содержится в составе указанной фармацевтической композиции в количестве, эффективном для достижения желаемой цели, в дозе, подходящей для выбранного пути введения.
Более конкретно, терапевтически эффективная доза означает количество соединения, эффективное для предотвращения, облегчения или улучшения симптомов у субъекта, имеющего рак.
В зависимости от предполагаемого применения, химерное антитело по изобретению может дополнительно содержать дополнительные компоненты. Например, химерное антитело по изобретению может представлять собой иммуноконъюгат.
Третий аспект данного изобретения относится к способу лечения опухоли, экспрессирующей GD2-O-ацетилированный ганглиозид, включающему доставку нуждающемуся в этом пациенту фармацевтической композиции, описанной в данном документе, которая содержит по меньшей мере одно химерное антитело, описанное в данном документе, или по меньшей мере один его функциональный фрагмент.
В данном документе термин "пациент" относится к млекопитающему, предпочтительно, к человеку.
Предпочтительно, нуждающийся пациент представляет собой пациента, имеющего опухоль, экспрессирующую GD2-О-ацетилированный ганглиозид.
Указанная опухоль, экспрессирующая GD2-O-ацетилированный ганглиозид, выбрана из группы, включающей нейробластомы, меланомы, глиобластомы, мелкоклеточный рак легкого, рак молочной железы и злокачественные новообразования, содержащие опухолевые стволовые клетки.
Четвертый аспект данного изобретения относится к способу повышения терапевтической эффективности IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента, включающему стадию введения мутации в человеческий СН1γ1 домен указанного антитела, так чтобы воссоздать спаривание СН1 и CL доменов, типичное для IgG других подклассов, или стадию замены указанного человеческого СН1γ1 домена СН1 доменом, происходящим из IgG2 (СН1γ2), IgG3 (СН1γ3) или IgG4 (СН1γ4) человека.
Указанный способ повышения терапевтической эффективности включает повышение проапоптозной активности указанного антитела.
В первом предпочтительном воплощении способ изобретения включает стадию введения мутации в человеческий СН1 домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, так чтобы воссоздать спаривание доменов СН1 и CL, типичное для других подклассов IgG.
СН1 домен IgG1 человека, хорошо известен специалисту в данной области техники.
СН1 домен IgG1 антитела человека, специфически связывающийся с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, показан на Фиг. 1.
Предпочтительно, стадию введения мутации в человеческий СН1 домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, так чтобы воссоздать спаривание доменов СН1 и CL, типичное для других подклассов IgG, осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей СН1 домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанная нуклеиновая кислота предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) введения мутации в кодон, предпочтительно введения мутации в кодон, кодирующий положения 133 или 134 указанного СН1 домена таким образом, чтобы он кодировал аминокислотный остаток цистеина (С) для получения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента; и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
Согласно второму предпочтительному воплощению, способ по изобретению включает стадию замещения указанного СН1 домена IgG1 человека СН1 доменом IgG2, IgG3 или IgG4 человека.
СН1 домен IgG2, IgG3 и IgG4 человека хорошо известен специалисту в данной области техники. Например, СН1 домен IgG3 человека соответствует SEQ ID NO 12.
Предпочтительно, стадию замещения СН1 домена IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, СН1 доменом IgG2, IgG3 или IgG4, осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей СН1 домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанная последовательность нуклеиновой кислоты предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) замещения нуклеиновой кислоты СН1 домена IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей СН1 домен IgG2, IgG3 или IgG4 человека с получением мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента; и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
В следующем предпочтительном воплощении способ по изобретению дополнительно включает стадию введения мутации в шарнирный домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, таким образом, чтобы воссоздать спаривание шарнирного домена с СН2 доменом, типичное для других подклассов IgG, или стадию замещения шарнирного домена указанного IgG1 антитела человека шарнирным доменом, происходящим из IgG2, IgG3 или IgG4 человека, или его производным.
Шарнирный домен IgG1 человека, хорошо известный специалисту в данной области техники, соответствует, например, SEQ ID NO 13.
В данном описании стадия «введения мутации в шарнирный домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, с тем чтобы воссоздать спаривание шарнирного домена с СН2 доменом, типичное для других подклассов IgG» относится к шарнирному домену указанного IgG1 антитела человека, в котором остаток цистеина в пятом положении белковой последовательности шарнирного домена замещен другим остатком, предпочтительно серином. В сущности, указанная мутация приводит к воссозданию типичной структуры IgG. В качестве примера такого производного можно привести SEQ ID NO 14.
Предпочтительно, стадию введения мутации в шарнирный домен указанного антитела, так чтобы воссоздать спаривание шарнирного домена с СН2 доменом, типичное для IgG других подклассов, осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей шарнирный домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанная нуклеиновая кислота предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) введения мутации в кодон, кодирующий аминокислотный остаток цистеина (С) в 5 положении указанного шарнирного домена таким образом, чтобы он кодировал иной аминокислотный остаток, предпочтительно, остаток серина, для получения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжении мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
Шарнирные домены IgG2, IgG3 или IgG4 человека, хорошо известны специалисту в данной области техники, и соответствуют, например, SEQ ID NO 15 в случае IgG3. Производные IgG3 человека, также хорошо известные специалисту в данной области техники, соответствуют, например, последовательности с SEQ ID NO 16 по SEQ ID NO 19, предпочтительно SEQ ID NO 19.
Также предпочтительно, стадию замещения шарнирного домена указанного IgG1 антитела человека шарнирным доменом IgG2, IgG3 или IgG4 человека или его производным осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей шарнирный домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, указанная последовательность нуклеиновой кислоты предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) замещения нуклеиновой кислоты шарнирного домена IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей шарнирный домен IgG2, IgG3 или IgG4 человека или его производным с получением мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
Другие воплощения и преимущества данного изобретения проиллюстрированы в следующих примерах, не ограничивающих объем изобретения.
Описание примеров осуществления изобретения
1. Проапоптозная активность антитела к OAcGD2 in vitro
На первой стадии создали химерное анти-OAcGD2 антитело с8В6, взяв за основу 8В6, путем замещения его константных участков соответствующими участками человеческого IgG1, каппа. Его последовательности представлены на Фиг. 1 (SEQ ID NO 27 и SEQ ID NO 28).
Структура данного антитела включает в себя 2 внутримолекулярные дисульфидные связи в легкой цепи (Cys23-Cys93 и Cys139-Cys199) и 4 внутримолекулярные дисульфидные связи в тяжелой цепи (Cys22-Cys98, Cys146-Cys202, Cys263-Cys323 и Cys369-Cys427). Остатки цистеина, задействованные в образовании внутримолекулярных дисульфидных связей, отмечены звездочкой (*). Вся структура стабилизирована 3 межмолекулярными дисульфидными связями: легкая цепь и тяжелая цепь соединяются одной дисульфидной связью, расположенной между последним остатком цистеина легкой цепи и остатком цистеина верхней части шарнирного участка (Cys219-Cys222), а тяжелые цепи соединены 2 дисульфидными связями, соединяющими цистеин в средней части шарнирного участка (Cys228-Cys228 и Cys231-Cys231). Остатки цистеина, задействованные в образовании межмолекулярных дисульфидных связей, отмечены стрелкой (↑).
LCVR 8В6 клонировали между рестрикционными сайтами Notl-Kasl в вектор pEvi для слияния с CL доменом человеческого IgG1.
HCVR домен 8В6 клонировали между рестрикционными сайтами Notl-Nhel в вектор pEvi' для слияния с константным доменом тяжелой цепи человеческого IgG1.
Затем клетки СНО (от англ. Chinese hamster ovary cell - клетка яичника китайского хомячка) К1 совместно трансфецировали обоими векторами.
После трансфекции клетки СНО К1 содержали в бессывороточной среде в течение нескольких дней.
Каждый день собирали культуральную жидкость и замораживали при -80°С. К трансфецированным клеткам добавляли новую среду, пока выживаемость клеток не падала ниже температуры от 70 до 80%.
Собранную культуральную жидкость объединяли в общий пул и выделяли антитело с применением белка А, иммобилизованного на сефарозном матриксе.
Продукцию с8В6 в клетках СНО анализировали путем электрофореза в восстанавливающих и невосстанавливающих условиях. Как показали результаты, в невосстанавливающих условиях антитело с8В6 мигрировало в виде одной полосы, соответствующей молекулярному весу 150 кДа, что соответствовало целому антителу. При этом, в восстанавливающих условиях наблюдалась полоса на уровне 50 кДа, соответствующая тяжелой цепи, и полоса на уровне 25 кДа, соответствующая легкой цепи. В хроматографическом профиле при гель-фильтрации на колонке SUPERDEX основной пик (степень чистоты 99,0%) наблюдался в зоне 12,3 мл, что соответствовало 150 кДа. Выход химерного антитела с8В6 после очистки на колонке с белком А составлял приблизительно 315 мг на литр супернатанта.
Связывание антитела с его мишенью подтверждали методом проточной цитометрии с использованием клеток IMR5, экспрессирующих GD2-О-ацетилированный ганглиозид. Связывание оценивали с использованием антитела козы к IgG человека, конъюгированного с флуоресцеин-изотиоцианатом (FITC). Данные эксперименты подтвердили функциональность указанного антитела, связывающегося с GD2-O-ацетилированным ганглиозидом.
Затем с использованием МТТ-теста исследовали прямую цитотоксичность антитела с8В6.
В данном исследовании клетки IMR5, SUM159PT или Н187 в количестве 1×104 инкубировали в течение 24 ч при 37°С в 96-луночном планшете для микротитрования. Добавляли антитела в концентрации от 80 до 0,15 мкг/мл и инкубировали в течение 24 ч при 37°С. Затем в каждую лунку добавляли по 50 мкг МТТ и инкубировали по меньшей мере в течение 4 ч при 37°С, перед тем как солюбилизировать клетки 10% ДСН и инкубировать в течение ночи при 37°С. Затем считывали показатели оптической плотности при 570 и 650 нм. Для расчета общего количества восстановленного красителя из показателя оптической плотности при 570 нм вычитали оптическую плотность при 650 нм (Abs570-Abs650). Четыре контрольных лунки, в которых клетки обрабатывали 20 мкг этопозида и у которых жизнеспособность соответствовала 0%, служили холостой пробой. Подавление жизнеспособности (%) выражали в процентах относительно необработанных клеток, каждое значение было представлено как среднее плюс/минус стандартная ошибка среднего значения (SEM, от англ. - standard error of the mean) для четырех параллельных измерений.
Результаты показали, что после стадии химеризации, при которой константные домены IgG3 мыши заменяли константными доменами IgG1 человека, антитело с8В6 утрачивало прямую цитотоксичность 8 В6. Более того, антитело также теряло свойства кооперативности, присущие родительскому IgG3 8В6.
Наконец, многочисленные эксперименты с применением различных способов химеризации позволяли лишь в незначительной степени восстановить проапоптозную активность, однако при этом не наблюдалась кооперативность связывания.
Неожиданно было обнаружено, что определенные модификации константного домена СН1 с целью химеризации вызывают выраженные изменения проапоптозной активности.
Такие результаты были получены у антител 301.14а, 301.14b, 301.15, 301.15b, 301.16, 301.17, 301.18, 301.19, 301.20 и 301.21, созданных на основе предшествующих конструкций.
Антитело 301.14а имеет мутированный СН1γ1 человека (подчеркнута мутация S133C) и человеческий шарнирный домен Hingeγ1, представленные на Фиг. 2 (SEQ ID NO 20). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.14b имеет мутированный СН1γ1 человека (подчеркнута мутация S133C) и мутированный человеческим шарнирный домен Hingeγ1 (подчеркнута мутация, соответствующая замене цистеина 222 на остаток серина, C222S), представленные на Фиг. 3 (SEQ ID NO 21). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.15 имеет СН1γ3 человека (замещающий свой эквивалент СН1γ1) и человеческий шарнирный домен Hingeγ1, представленные на Фиг. 4 (SEQ ID NO 22). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.15b имеет СН1γ3 человека (замещающий свой эквивалент СН1γ1) и мутированный человеческий шарнирный домен Hingeγ1 (подчеркнута мутация, соответствующая замене цистеина 222 на остаток серина, C222S), представленные на Фиг. 9 (SEQ ID NO 34). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.16 имеет мутированный СН1γ1 человека (подчеркнута мутация S133C) и человеческий шарнирный домен Hingeγ3 (замещающий свой эквивалент Hingeγ1), представленные на Фиг. 5 (SEQ ID NO 23). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.17 имеет СН1γ3 человека (замещающий свой эквивалент СН1γ1) и человеческий шарнирный домен Hingeγ3 (замещающий свой эквивалент Hingeγ1), представленные на Фиг. 6 (SEQ ID NO 24). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.18 имеет мутированный СН1γ1 человека (подчеркнута мутация S133C) и укороченный (17 аминокислот) человеческий шарнирный домен Hingeγ3, представленные на Фиг. 7 (SEQ ID NO 25). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.19 имеет СН1γ3 человека (замещающий свой эквивалент СН1γ1) и укороченный (17 аминокислот) человеческий шарнирный домен Hingeγ3, представленные на Фиг. 8 (SEQ ID NO 26). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.20 имеет CH1γ2 человека (замещающий свой эквивалент СН1γ1) и человеческий шарнирный домен Hingeγ1, представленные на Фиг. 10 (SEQ ID NO 31). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Антитело 301.21 имеет СН1γ4 человека (замещающий свой эквивалент СН1γ1) и человеческий шарнирный домен Hingeγ1, представленные на Фиг. 11 (SEQ ID NO 32). Другие константные домены представляют собой СН2 и СН3 домены IgG1 (SEQ ID NO 9) и каппа CL домен (SEQ ID NO 8).
Контроль mulgG3 представляет собой мышиный IgG3 8В6, где СН1 IgG3 соответствует SEQ ID NO 33, где остаток цистеина в положении 134 замещен остатком серина, а остаток серина в положении 224 замещен остатком цистеина.
Связывание указанных антител с GD2-0-ацетилированным ганглиозидом подтверждали, как описано ранее.
Затем определяли потенциальную проапоптозную активность указанных антител, как описано выше.
Результаты приведены в следующих Таблицах, где показатель лизиса, выраженный в процентах, был получен при концентрации антител 80 мкг/мл.
Прямая цитотоксичность анти-OacGD2 антител 301.14а, 301.14b, 301.15, 301.16, 301.17, 301.18 и 301.19 в отношении клеток IMR5.
Неожиданно было обнаружено, что химерные антитела, содержащие мутированный СН1 каппа человека или СН1γ3 человека обладают проапоптозной активностью, что означает, что потеря прямой цитотоксичности может быть связана со структурой IgG1 человека. Кроме того, все указанные антитела характеризовались более высокими значениями ЕС50 по сравнению с исходным антителом 8В6.
Результаты также показали, что конструкция, проявлявшая наиболее выраженный цитотоксический эффект, следовавший из максимальных значений лизиса (%), имела (i) человеческий СН1γ3 слитый с человеческим шарнирным доменом Hingeγ1 (конструкция 301.15) или (ii) человеческий СН1γ1 (мутантный по S133C) или человеческий СН1γ3 слитый с укороченным человеческим шарнирным доменом Hingeγ3 (конструкции 301.18 и 301.19). У 2 последних конструкций наблюдалось увеличение аффинности по сравнению с исходным с8В6.
Наконец, также неожиданно, антитело 301.15 оказалось единственным, демонстрировавшим агрегацию при регистрации кривых конкурентного связывания, которая свидетельствовала о восстановлении кооперативности связывания.
Прямая цитотоксичность анти-OacGD2 антител 301.15b, 301.20 и 301.21 в отношении клеток IMR5, SUM159PT и Н187.
Как показали результаты, химерные антитела, содержащие мутированный СН1γ2 человека или СН1γ4 человека обладают проапоптозной активностью в отношении клеток IMR5, что означает, что потеря прямой цитотоксичности может быть обусловлена структурой IgG1 человека. Более того, химерные антитела, содержащие человеческий СН1γ3 домен и мутированный человеческий шарнирный домен Hingeγ1 (подчеркнуты мутации, соответствующие замене цистеина 222 остатком серина, C222S) проявляют проапоптозную активность в отношении клеток IMR5.
Результаты также показали, что конструкции, имеющие слитый человеческий СН1γ1 домен (мутированный по S133C) и мутированный человеческий шарнирный домен Hingeγ1 (подчеркнута мутация, соответствующая замене цистеина 222 остатком серина, C222S) (конструкция 301.14b) или слитый человеческий СН1γ3 домен и человеческий шарнирный домен Hingeγ1 (конструкция 301.15) проявляют проапоптозную активность в отношении клеток SUM159PT и Н187.
Прямую цитотоксичность различных антител также оценивали в тесте с иодидом пропидия.
В данном тесте 150000 клеток IMR5 высаживали в 24-луночные планшеты, инкубировали в течение 24 ч при 37°С и затем обрабатывали каждым антителом в концентрации 40 мкг/мл в течение 24 ч при 37°С. Затем погибшие клетки метили иодидом пропидия (12,5 мкг/мл). Все образцы анализировали при помощи проточной цитометрии на аппарате LSRII FACS (Becton Dickinson, Сан Хосе, Калифорния, США).
Результаты приведены в следующей таблице и показаны на Фиг. 12.
Результаты подтвердили, что конструкции, имеющие слитый человеческий СН1γ1 домен (мутированный по S133C) и мутированный человеческий шарнирный домен Hingeγ1 (подчеркнута мутация, соответствующая замене цистеина 222 остатком серина, C222S) (конструкция 301.14b) или слитый человеческий СН1γ3 и человеческий шарнирный домен Hingeγ1 (конструкция 301.15) проявляют проапоптозную активность в отношении клеток IMR5. Вместе с тем, результаты подтвердили, что мутация в мышином IgG3 8В6, имитирующая структуру IgG1, приводит к потере проапоптозной активности.
Воссоздание спаривания СН1 с легкой цепью, типичного для антител, отличных от IgG1, способно восстановить проапоптозную активность. Такое воссоздание возможно при возврате цистеина СН1, типичного для подклассов, отличных от IgG1, или при замещении СН1 доменом, отличным от IgG1.
Таким образом, авторам изобретения удалось провести химеризацию антитела 8В6 с сохранением проапоптозной активности, при этом проапоптозная активность была даже усилена у двух антител, одно из которых также демонстрировало кооперативное связывание, как исходное антитело.
2. Эффективность анти-OAcGD2 антител in vivo
Модель нейробластомы у мышей
Мышей NOD/SCID в возрасте 5 недель приобрели в компании CHARLES RIVER.
Иммунодефицитным мышам NOD-SCID прививали опухоли нейробластомы человека IMR5. Вкратце, мышам внутривенно вводили опухолевые клетки (1×106 клеток IMR5) в правый бок. После имплантации опухоли регистрировали подкожный рост опухоли, используя формулу [объем, мм3 = (длина) × (ширина2) × 0,5]. Когда объем опухоли достигал 0,1 см3, мышам NOD/SCID с опухолями нейробластомы человека IMR5 внутривенно вводили антитело (500 μ/мышь).
Мыши получали моноклональное антитело 8В6 (muIgG3) или моноклональное антитело с.8В6 (huIgG1) или моноклональное антитело с двойной мутацией huIgG1 или huIgG1, где СН1 замещен СН1, происходящим из huIgG3.
1. Антитело или его функциональный фрагмент, который специфически связывается с O-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанное антитело содержит:
a) легкую цепь, содержащую три определяющих комплементарность участка (CDR) легкой цепи, имеющих следующие аминокислотные последовательности:
i) CDR1 легкой цепи: QSLLKNNGNTFL (SEQ ID NO 1);
ii) CDR2 легкой цепи: KVS;
iii) CDR3 легкой цепи: SQSTHIPYT (SEQ ID NO 2); и
каркасную последовательность легкой цепи, происходящую из легкой цепи иммуноглобулина, при этом указанная каркасная последовательность содержит CL каппа (к) домен человека; а также
b) тяжелую цепь, содержащую три определяющих комплементарность участка (CDR) тяжелой цепи, имеющих следующие аминокислотные последовательности:
i) CDR1 тяжелой цепи: EFTFTDYY (SEQ ID NO 3);
ii) CDR2 тяжелой цепи: IRNRANGYTT (SEQ ID NO 4);
iii) CDR3 тяжелой цепи: ARVSNWAFDY (SEQ ID NO 5); и
каркасную последовательность тяжелой цепи, происходящую из тяжелой цепи иммуноглобулина, при этом указанная каркасная последовательность содержит:
1) СН2 и СН3 домены, происходящие из IgG1 человека, и
2) СН1 домен, происходящий из IgG1 человека, где аминокислота в положении 133 или 134 последовательности SEQ ID NO 29 в соответствии с нумерацией EU по Kabat заменена на остаток цистеина, тем самым воссоздавая спаривание СН1 с легкой цепью, типичное для подклассов IgG2, IgG3 и IgG4 человека, или СН1 домен, происходящий из IgG2, IgG3 или IgG4 человека.
2. Антитело по п. 1, где указанное антитело или его функциональный фрагмент, который специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, демонстрирует KD для указанного ганглиозида в диапазоне от 0,469×10-7 М до 2×10-7 М.
3. Антитело по п. 1, где указанное антитело содержит вариабельный участок легкой цепи (LCVR), имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO 6, и/или вариабельный участок тяжелой цепи (HCVR), имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO 7.
4. Антитело по п. 1, где указанное антитело содержит каппа (к) CL домен человека, имеющий последовательность SEQ ID NO 8.
5. Антитело по п. 4, где указанное антитело имеет легкую цепь, имеющую аминокислотную последовательность SEQ ID NO 9.
6. Антитело по п. 1, где указанное антитело содержит СН2 и СН3 домены, происходящие из IgG1 человека, имеющие последовательность SEQ ID NO 10.
7. Антитело по п. 1, где указанное антитело содержит СН1 домен IgG1 человека, где аминокислота в положении 133 или 134 последовательности SEQ ID NO 29 в соответствии с нумерацией EU по Kabat заменена на остаток цистеина, тем самым воссоздавая спаривание СН1 с доменом CL, типичное для подклассов IgG2, IgG3 и IgG4 человека.
8. Антитело по п. 1, где указанное антитело содержит СН1 домен, происходящий из IgG3 человека, такой как SEQ ID NO 12.
9. Антитело по п. 1, где указанное антитело также содержит шарнирный домен, происходящий из IgG1, IgG2, IgG3 или IgG4 человека, или его производное.
10. Антитело по п. 9, где указанный шарнирный домен выбран из группы, содержащей последовательности с SEQ ID NO 13 по SEQ ID NO 19.
11. Антитело по п. 1, где указанное антитело содержит:
1) легкую цепь, имеющую аминокислотную последовательность SEQ ID NO 9,
2) тяжелую цепь, состоящую из:
- СН2 и СН3 доменов, происходящих из IgG1 человека, имеющих последовательность SEQ ID NO 10,
- аминокислотной последовательности, соответствующей СН1 домену человека и шарнирному домену, выбранным из группы, содержащей или состоящей из SEQ ID NO 20, SEQ ID NO 21, SEQ ID NO 22, SEQ ID NO 23, SEQ ID NO 24, SEQ ID NO 25, SEQ ID NO 26, SEQ ID NO 31, SEQ ID NO 32 и SEQ ID NO 34.
12. Антитело по п. 11, где указанное антитело представляет собой 301.14b, 301.15, 301.18 или 301.19, предпочтительно 301.15.
13. Антитело по любому из пп. 1-12, где указанное антитело представляет собой иммуноконъюгат.
14. Фармацевтическая композиция для лечения рака, экспрессирующего CD2-O-ацетилированный ганглиозид, содержащая эффективное количество по меньшей мере одного антитела по любому из пп. 1-13 и фармацевтически приемлемый носитель.
15. Фармацевтическая композиция по п. 14, где указанный рак, экспрессирующий GD2-O-ацетилированный ганглиозид, выбран из группы, состоящей из нейробластомы, меланомы, глиобластомы, мелкоклеточного рака легкого, рака молочной железы и раков, содержащих раковые стволовые клетки.
16. Способ повышения проапоптозной активности антитела по пп. 1-10, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента, включающий стадию введения замены аминокислоты в положении 133 или 134 последовательности SEQ ID NO 29 человеческого СН1γ1 домена указанного антитела в соответствии с нумерацией EU по Kabat на остаток цистеина, тем самым воссоздавая спаривание доменов СН1 и CL, типичное для подклассов IgG2, IgG3 и IgG4 человека, или стадию замены указанного человеческого СН1γ1 домена на СН1 домен, происходящий из IgG2 (СН1γ2), IgG3 (СН1γ3) или IgG4 (СН1γ4) человека.
17. Способ по п. 16, где стадию введения замены аминокислоты в положении 133 или 134 последовательности SEQ ID NO 29 человеческого СН1γ1 домена указанного антитела в соответствии с нумерацией EU по Kabat на остаток цистеина, тем самым воссоздавая спаривание доменов СН1 и CL, типичное для подклассов IgG2, IgG3 и IgG4 человека, осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей СН1 домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанная последовательность нуклеиновой кислоты предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) введения мутации в кодон, предпочтительно введения мутации в кодон, кодирующий положения 133 или 134 указанного СН1 домена таким образом, чтобы он кодировал аминокислотный остаток цистеина (С), с получением мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела, в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента; и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
18. Способ по п. 16, где стадию замещения СН1 домена IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, СН1 доменом, происходящим из IgG2, IgG3 или IgG4, осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей СН1 домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанная последовательность нуклеиновой кислоты предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) замещения нуклеиновой кислоты указанного СН1 домена IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей СН1 домен, происходящий из IgG2, IgG3 или IgG4 человека с получением мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела, в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента; и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
19. Способ по п. 16, дополнительно включающий стадию введения мутации в шарнирный домен IgG1, происходящий из IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где остаток цистеина в пятом положении шарнирной последовательности SEQ ID NO 13 заменен на другой остаток, тем самым воссоздавая спаривание шарнирного домена с СН2 доменом, типичное для подклассов IgG2, IgG3 и IgG4 человека, или стадию замещения шарнирного IgG1 домена указанного антитела человека шарнирным доменом, происходящим из IgG2, IgG3 или IgG4 человека, или его производным.
20. Способ по п. 19, где стадию введения замены в человеческий шарнирный домен указанного антитела, где остаток цистеина в пятом положении шарнирной последовательности SEQ ID NO 13 заменен на другой остаток, тем самым воссоздавая спаривание шарнирного домена с СН2 доменом, типичное для подклассов IgG2, IgG3 и IgG4 человека, осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей шарнирный домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанная последовательность нуклеиновой кислоты предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) ведения мутации в кодон, кодирующий аминокислотный остаток цистеина (С) в 5 положении указанного шарнирного домена таким образом, чтобы он кодировал иной аминокислотный остаток, предпочтительно остаток серина, с получением мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела, в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента; и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
21. Способ по п. 19, где стадию замещения шарнирного домена указанного IgG1 антитела человека шарнирным доменом, происходящим из IgG2, IgG3 или IgG4 человека, или его производным осуществляют путем:
а) выделения последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей шарнирный домен IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, где указанная последовательность нуклеиновой кислоты предпочтительно кодирует тяжелую цепь антитела;
б) замещения нуклеиновой кислоты шарнирного домена IgG1 антитела человека, специфически связывающегося с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей шарнирный домен, происходящий из IgG2, IgG3 или IgG4 человека, или его производным с получением мутированной последовательности нуклеиновой кислоты;
в) снабжения мутированной последовательности нуклеиновой кислоты функциональными элементами, участвующими в регуляции экспрессии;
г) совместной экспрессии мутированной нуклеиновой кислоты с последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей легкую цепь антитела, в подходящем хозяине, с получением мутированного IgG1 антитела человека, которое специфически связывается с О-ацетилированным GD2 ганглиозидом, его производного или функционального фрагмента; и
д) возможно, выделения мутированного антитела, его производного или функционального фрагмента.
