JP2005289809A - 突然変異重鎖抗体 - Google Patents
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Abstract
【課題】免疫学分野において有用な新規重鎖抗体及び単一ドメイン重鎖抗体断片を提供する。
【解決手段】カバットの番号付けによる、45位に荷電アミノ酸でもシステインでもないアミノ酸を含み、場合により108位のQと組み合わせて、103位にR、G、K、S及びPよりなる群から選択されるアミノ酸を含む機能性重鎖抗体。
【選択図】 なし
【解決手段】カバットの番号付けによる、45位に荷電アミノ酸でもシステインでもないアミノ酸を含み、場合により108位のQと組み合わせて、103位にR、G、K、S及びPよりなる群から選択されるアミノ酸を含む機能性重鎖抗体。
【選択図】 なし
Description
【0001】
IgGアイソタイプは、血清において認められる最も豊富なイムノグロブリンである。全ての哺乳動物において、これは2つの同一の重鎖(H)及び2つの同一の軽鎖(L)からなる。よってこの構造を有するイムノグロブリンは、4鎖イムノグロブリンと称される。4鎖イムノグロブリンのH鎖は、4つのドメイン、及び第2と第3ドメインとの間のヒンジ領域を含む。L鎖は、2つのドメインを有する。L及びH鎖両方のN末端ドメインは、残りのドメインよりも配列の可変性が高く、Vドメイン(それぞれVH及びVL)として知られている。VH内の3つのループ及びVL内の3つのループが、VH−VLドメイン対において並列して、抗原結合部位を構成している。ループは、配列が超可変性であり、相補性決定領域(Complementarity Determining Region)に因んでCDRと命名されている。4鎖イムノグロブリンの一般構造の記述は、「免疫学(Immunology)」、Roitt I.ら、Ed. MEDSI/Mc GRAWHILLにおいて与えられる。
【0002】
事実上全ての可能性ある外来物質に対する厳密な抗原結合物質を作成するための抗体の抗原結合多様性及び成功の多くは、数千の可能性あるVHからの1つと数千の可能性あるVLからの1つとのランダムな対形成に由来する。より保存的な配列を有し、CLと表示されるLの第2のドメインは、これも保存配列を有するH鎖の第2のドメイン(CH1)と会合している。
【0003】
重鎖病として知られている、ヒトにおける病的障害は、L鎖を含まない血清中の抗体の存在を特徴とする。更に、これらの抗体はまたVH及びCH1の重要な部分を欠いている(失われたVH及びCH1領域は、異なるHCAb(重鎖抗体(Heavy Chain Antibody))間で大きく変化しうるのではあるが)。H鎖における欠失は、VH及びCH1ドメインの一部を伴う再配列H鎖の欠失による。これらの抗体は、VLが存在せず、そしてVHの多くの部分も存在しないため、もはや抗原を認識しないはずである。CH1と会合するシャペロンタンパク質(BIPなど)が、BIPがL鎖により置換されるまで、小胞体中にH鎖を保持するため、HCAbはB細胞から分泌されることができる。CH1ポリペプチドドメインの非存在下では、BIPは、もはや切断型H鎖を小胞体中に保持できず、そしてL鎖も結合できないため、結果としてH鎖が、ホモダイマーとして直ちに分泌される事になる。
【0004】
同様なHCAbが、マウスモノクローナル細胞株において出現したことも報告された。
【0005】
ラクダ科(Camelidae)(ラクダ、ヒトコブラクダ及びラマ)の血清において、我々は、4鎖イムノグロブリンの存在を発見し、更に大量の機能性HCAbの存在を発見した。これらの機能性HCAbは、ヨーロッパ特許出願第0656946号、並びにHamers-Castermanら(1993)、Vuら(1997)及びMuyldermansら(2001)を含む種々の刊行物において報告されている。これらは幾つかの点で、病的段階の結果として存在するヒト/マウスHCAbとは別個のものである。第1に、そして最も重要なことに、これらは抗原結合において機能性である。この点で、ラクダ科において見い出された機能性HCAbは、機能性の正常イムノグロブリンである。第2に、欠失しているのは、常にCH1ドメイン全体であり、そしてVドメインは、無傷であるが、正常VH配列から幾つかの部位で逸脱している配列を有する。該機能性HCAbは、ホモダイマー分子として存在する。
【0006】
しかしCH1は、ヒトコブラクダ(及びラマ)における全γ遺伝子の生殖細胞系においてコードされ、そしてヒンジエクソンの5′末端とのVエクソンの3′末端のスプライシングにより、機能性HCAbをコードするmRNAから除去される。即ちCH1は、イントロンの一部であり、コンセンサススプライシングシグナル配列の単一の点突然変異のため、もはやエクソンとして認識されない。ラマ及びヒトコブラクダは、同じ点突然変異を元のCH1エクソンに持っており、そしてこの知見は、ラマとラクダが相互に分岐する前にこれらのγ遺伝子が出現したことを示している。全mRNAが、このスキームによりスプライシングされるため、mRNAの異なるスプライシング活性は、複式スプライシングではない。よってこれらのγ遺伝子は常に、そのCH1が除去されたH鎖をもたらす。他のγ遺伝子は、CH1ドメインを伴う共通のH鎖を産生させるために使用される。
【0007】
機能性HCAbのH鎖のVドメイン(正常、即ち免疫学的に機能性のHCAbのH鎖の可変(Variable)ドメインに因んで、VHHと呼ぶ)は、もはやVL(又はCH1)ドメインと接触していない領域において、及び抗原結合に関与している領域(即ち、パラトープ)において、VH(即ち、従来の4鎖抗体のH鎖のVドメイン)に対する適応を獲得していると予想される。
【0008】
例えば、Vuら(1997)は、上記参考文献において、結晶学的データにより、従来の4鎖IgGでは保存Val37、Gly44、Leu45及びTrp47が、空間的に密集して、VLとの重要な疎水性接触を作っていることを明らかにした。彼らは、VHアミノ酸のGln39、Tyr91、Trp103及びGlu105もまたVL会合のために重要と認識されることを加えた。Vuら(1997)は更に、ラクダ科に存在し、そしてVLと相互作用する従来のIgGのVH側に対応する、VHHドメインの表面が、ラクダ科VHHでは大きく造り直されていることを観察した。本特許出願においてアミノ酸残基の番号付けは、http://www.bioinf.org.uk/absで利用可能なカバットのデータベースにしたがって使用される、カバットの番号付けを参照して与えられる。
【0009】
VLと相互作用することが知られている12個のVH位置に最も出現しやすいアミノ酸残基の頻度を、332個の脊椎動物VHセグメントに関して測定した。本出願の目的のために、可変重鎖ポリペプチドのタンパク質ドメインは「VH」と呼び、そして対応するDNAはVHと称されることに言及しておく。実際にはCDR3及びFR4は、元の遺伝子配列中のVHにはコードされないが、VHに組換えられるD及びJミニ遺伝子により提供される。
【0010】
比較のため、アミノ酸コンセンサスは、対応する位置の42個のヒトコブラクダ生殖細胞系VHH配列に関して計算した。4つの位置(39、43、60及び91、カバットの番号付け)の好ましいアミノ酸残基は、VHとVHHで不変である。対照的に、4つの他の部位(33、35、50及び58)ではVHでもVHH配列でも明白なアミノ酸選択性は示さない。後者のVH部位では、VLとの接触可能性は、VHとVLドメインとの間の実際の角度に依存しており、そしてこのことが、観察されるアミノ酸縮重を説明する。この領域におけるVHとVHHタンパク質の間の唯一の決定的に重大な差は、37、44、45及び47位に関わる。これらは、VH表現型の中で非常に保存されたアミノ酸残基(即ち、Val37、Gly44、Leu45及びTrp47)であるが、VHHでは、本発明者らは、Arg45(又はCys)、Glu44、Phe37(又はTyr)及びGly47(又はLeu)を最も頻繁に観察した。これらの比較は、L鎖の非存在に応答して生じる、前述のラクダVHH特異的「顕著な特徴(ホールマーク)」残基の同定を立証する。
【0011】
Nguyenら(2000)により発表された結果から、VHHとVH遺伝子が、ヒトコブラクダゲノムにインプリンティングされていることは明白である。VH及びVHH遺伝子は、おそらく同じ遺伝子座に存在する。VH及びVHH生殖細胞系遺伝子は、従来の4鎖抗体のH鎖と共に、同じD及びJ遺伝子を利用することが認められる。PCRにより、約50個のVHと約40個のVHH生殖細胞系遺伝子をヒトコブラクダにおいて同定した。各PCR断片は、リーダーシグナルエクソンと、CDR3が開始すべきところで終わるVエクソンを含む。CDR3及びFR4は、組換えD−Jセグメントにより提供される。VH生殖細胞系セグメントは、Val37、Gly44、Leu45及びTrp47のコドンを含み、そしてVHH生殖細胞系ミニ遺伝子は、Phe37(11×)、Tyr37(30×)又はただ1ケースのVal37;Glu44又はGln44(8×);Arg45(37×)又はCys45(5×)及びGly47(6×)又はLeu47(24×)又はTrp47(8×)又はPhe47(3×)に対するコドンを有する。更に、これらのVHH生殖細胞系遺伝子は常に(1例を除いて)、45位又はCDR1領域(コドン30、32又は33)にCysコドンを含む。CDR2(16又は17アミノ酸のサイズ)の長さ及び特別のCYSの位置に基づいて、VHH生殖細胞系セグメントは、サブファミリーに分類した。幾つかのサブファミリーは、数個のメンバーを持つが、一方これら以外のものは、ゲノム中ではるかに稀である。しかし発現されるHCAbにおけるこのVHH生殖細胞系遺伝子の出現の頻度は、ゲノムにおけるこれらの出現の頻度とは少しも関連しないことに注意する必要がある。45位又はCDR1周辺のCysは、再配列V−D−Jセグメントにおいて正常には維持されており、これらの再配列産物もまた、CDR3に特別のCysを獲得している。同様に、特別のCysをそのCDR3に生成させられなかったV−D−J再配列は、おそらく体細胞の過剰突然変異又はB細胞受容体エディティングによって、Cys45又はCDR1領域のCysを明らかに破壊する。B細胞受容体エディティングは、おそらく機能性でないか又は自己抗原を認識しており、存在するV−D−J組換え産物中に、上流の非再配列Vセグメントが組換えられる機序である。
【0012】
ヒトコブラクダでは、VHHドメインもVHドメインのものよりも長いCDR3を有する(平均長17〜18対9)。長いCDR3を生じるために、3つの可能性を考えることができる。VHHが2つ以上のDミニ遺伝子を使用してもよいが、これは2つのミニ遺伝子を異なる組換えシグナル配列(12〜23スペーサー定規)と組換える必要性の観点から見込みがうすい。あるいは、D−J又はV−DJ組換えの間に活性の高い末端デオキシヌクレオチド転移酵素を幾つかの非鋳型コードヌクレオチドに加えてもよい。最後に、長さの差は単に、長いCDR3のVHHドメインの画分又は短いCDR3のVHドメインの画分が、抗原と相互作用するためにはるかに機能性になりやすい選択のためであるということは無視できない。後者の2つの説明の組合せもまた該当しよう。
【0013】
37、44、45若しくは47位のVHHに顕著な特徴であるの存在又はVHHに顕著な特徴であるへのVHの置換が、可溶性単一ドメイン抗体断片の形成をもたらしうることは、繰り返し提議されている。これは、Arg45が本質的役割を演じると考えられる、正しく折り畳まれたイムノグロブリン構造を採る。他のに顕著な特徴であるアミノ酸37、47及び103の重要性は、これらのアミノ酸及び103の上流の3つのアミノ酸(後者はCDR3の一部であり、通常Jセグメントによりコードされる)が内部疎水性クラスターを形成するため、限定されている。VH−VL会合には、疎水性相互作用が介在するため、荷電した親水性のArgによる、大きな芳香族で疎水性のTrp残基の置換が、VL及び更にサロゲート軽鎖のそれとの会合を破壊することも明らかである。WO 92/01787は、37、39、45、47、91、93又は103位の1つ以上のアミノ酸残基が改変されており、それによって、103位のトリプトファンがグルタミン酸、チロシン又はトレオニンに変えられている、合成可変イムノグロブリン重鎖ドメインである、単鎖可変ドメインを特許請求している。しかしアルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンによる103位のトリプトファンだけの置換で、機能性重鎖抗体を得るのに十分であるということを示すものはなく、またこの突然変異が、荷電アミノ酸又は45位のシステインの非存在を埋め合わせることができるとも、該突然変異が、単一ドメイン重鎖抗体断片の溶解度の上昇を引き起こすことも示していない。
【0014】
驚くべきことに、本発明者らは、場合により108位の突然変異と組合せて、103位に突然変異を有する重鎖が、たとえ37、44、45及び47位のVHHに顕著な特徴であるアミノ酸を持たないとしても、機能性重鎖抗体(HCAb)として挙動することを見い出した。詳細には、本発明者らは、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基を、アルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択されるアミノ酸に突然変異させる突然変異が、45位の決定的に重要なに顕著な特徴であるアミノ酸の消失(ここで、荷電アミノ酸又はシステインは、他の任意のアミノ酸(しかし好ましくはロイシン)に変えられている)を埋め合わせることができることを見い出した。これまでに、この構造で見い出されたわずかな重鎖は、当業者には古典的な4鎖抗体複合体の一部と考えられた(Harmsenら, 2000)。更に、この構造の幾つかの抗体について、軽鎖が記述されている(Ankerら, 1990;Chukwuochaら, 1999)。
【0015】
驚くべきことに、本発明者らは、アルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択される103位のアミノ酸が、一方で軽鎖と相互作用する可能性を破壊するかもしれないが、重鎖の溶解度を上昇させることを証明できた。したがってこのような重鎖分子は、45位に機能性HCAbのに顕著な特徴であるアミノ酸がなくても重鎖抗体のように挙動する。
【0016】
本発明は、カバットの番号付けによる、45位に荷電アミノ酸でもシステインでもないアミノ酸を含むことを特徴とし、かつ場合により108位のQと組合せて、103位にR、G、K、S及びPよりなる群から選択されるアミノ酸を含むことを特徴とする、機能性HCAbに関する。好ましくは、45位のアミノ酸はLである。更に好ましくは、103位のアミノ酸はRである。
【0017】
好ましい実施態様において、本発明の機能性HCAbは、人工の突然変異体である。本明細書において使用されるとき、人工の突然変異体とは、変化が意図的に誘導され、かつ自然状態で見い出される配列とは異なることを意味する。該人工の突然変異体は、場合により108位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、グルタミンに突然変異している突然変異と組合せて、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、アルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択されるアミノ酸に突然変異している、イムノグロブリンの重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHと称される)に由来してよい。好ましくは、該人工の突然変異体は、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、アルギニンに突然変異している、イムノグロブリンの重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHと称される)に由来する。更に好ましくは、該人工の突然変異体は、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、アルギニンに突然変異しており、かつ108位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、グルタミンに突然変異している、イムノグロブリンの重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHと称される)に由来する。あるいは、該人工の突然変異体は、場合により37、44及び47位の1つ以上の他のに顕著な特徴であるアミノ酸のVal37、Gly44及びTrp47への突然変異と組合せて、45位のに顕著な特徴であるアミノ酸残基が、ロイシンに突然変異している、重鎖抗体の重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHHと称される)に由来してもよい。好ましい実施態様は、37、44、45及び47位の全に顕著な特徴であるアミノ酸がVal37、Gly44、Leu45及びTrp47に突然変異している、人工の突然変異体である。
【0018】
本発明の好ましい人工の突然変異体は、VHドメインに由来するポリペプチド配列を含むことを特徴とし、そしてこのポリペプチド内に配列RGQGTQ(配列番号1)あるいは配列RGKGTQ(配列番号2)を包含する。
【0019】
本発明の別の好ましい人工の突然変異体は、VHHドメインに由来するポリペプチド配列を含むことを特徴とし、そしてこのポリペプチド内に配列VXXXXXXGLXW(配列番号3)(ここでXは、任意のアミノ酸であってよい)を包含する。
【0020】
本発明の人工の突然変異体は、VHドメイン、又はVHHドメインに由来するが、このことは、本発明によりこの突然変異体が、該突然変異を導入することにより該ドメインから単離できること、あるいは該VHドメイン又はVHHドメインのポリペプチド配列及び突然変異を導入すべき位置の知識から出発して、化学合成を含めて合成できること、又は宿主細胞中を含めて特に組換え法により発現させられることを意味している。更に一般的には、この突然変異体は、ポリペプチド鎖の調製に利用可能な任意の方法により調製することができる。
【0021】
VHに由来し、かつ本明細書に上述のような特色を有するポリペプチド鎖は、好ましくは部位指定突然変異誘起法又はPCR(該突然変異を有するプライマーを使用)を伴う方法により、従来のVH、特にライブラリーから得られるVHから出発して得られる。適切な方法は、Hemsleyら(1989)により報告されたものである。よって本発明は、VH生殖細胞系遺伝子から生じる、可溶性突然変異体の単一ドメイン抗体断片を産生させる可能性を提供する。
【0022】
あるいは、VHHに由来し、かつ本明細書に上述のような特色を有するポリペプチド鎖は、好ましくは部位指定突然変異誘起法又はPCR(該突然変異を有するプライマーを使用)を伴う方法により、HCAb VHH、特にライブラリーから得られるVHHから出発して得られる。この場合に、本発明は、VHH遺伝子から生じる単一ドメイン抗体断片をヒト化する可能性を提供する。本明細書において使用されるとき、ヒト化とは、保存ヒト残基のVal37、Gly44、Leu45及びTrp47への37、44、45及び47位の1つ以上のに顕著な特徴であるアミノ酸の置換を意味する。
【0023】
本発明は更に、従来の4鎖イムノグロブリンに由来する単一ドメイン重鎖断片を可溶化するための方法に関する。実際、本発明者らは、103位の親水性アミノ酸残基、特にアルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択される残基の存在が、VHに由来する生じるポリペプチド配列の溶解度を、103位にトリプトファン残基を有する同じポリペプチドに比べて改善させうることを証明している。この効果は、108位のアミノ酸をグルタミンにより置換することによって、更に強化されよう。
【0024】
本発明の別の側面は、ラクダ科重鎖抗体を「ヒト化」するための方法であって、該方法は、場合により37、44及び47位の1つ以上の他のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸の置換と組合せた、少なくとも45位のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸の置換を含むことを特徴とする。本明細書において使用されるとき、ヒト化とは、HCAb中の1つ以上のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸が、該重鎖抗体がその典型的な特徴を消失することなく、ヒトのコンセンサス配列において見い出されるようなヒトの対応部により置換されることを意味する(即ち、ヒト化は、生じるHCAb又はその断片の抗原結合能力に有害な影響を及ぼさない)。
【0025】
本発明の別の側面は、本発明の方法により入手可能な、可溶性単一ドメイン重鎖抗体断片である。本発明の更に別の側面は、本発明の方法により入手可能な、ヒト化単一ドメイン重鎖抗体断片である。
【0026】
本発明の別の側面は、本発明の1つ以上の単一ドメイン重鎖抗体断片を含むことを特徴とするライブラリーである。
【0027】
【実施例】
実施例1:単離VH1のラクダ化
標準どおりに組換えVHドメインをscFvライブラリーから単離した。このようなVHドメインは、クローニング人工産物(VH−VLの代わりにVHをクローニング)又はクローン内の遺伝子組換え(リンカー配列の不安定さのため)から生じるため、VL遺伝子断片が欠失する。これらの分子は、通常取扱いが難しい(低い発現収量、低い溶解度)。本発明者らは、Trp103をArgに変える突然変異を導入することにより、これらのVH分子が高度に発現され、高い溶解度を示すことを証明した。これは、元々DaviesとRiechmann(1994)により実施された、Val37Phe、Gly44Glu、Leu45Arg及びTrp47Gly又はその一部よりも、はるかに容易かつ直接的な突然変異である。更に、全VH配列で遂行しうるという利点も有する。
【0028】
実施例2:scFv抗原結合性断片からの可溶性単一ドメインの作成
最小サイズの抗原結合物質を考える場合に、存在するscFvから単一ドメインを設計するのが有利であろう。VHは、このドメインのCDR3が原則として特異性を提供し、かつ親和性に対する最も大きな誘因であるため、特別な重要性を有する。単一ドメインは更に、その小さなサイズのために利点を有する。VHはそれら自体が抗原と十分に相互作用できることが繰り返し証明されたが、VHの粘着性及び不溶性は改善を必要とする。本発明は、これがTrp103Arg置換により改善できることを証明している。
【0029】
実施例3:Arg103Trp突然変異により引き起こされる溶解度の差
断片増幅PCR:
WT:TEM04:A4短−38(=FWK4)
WT:CEA71:A4短−38(=FWK4)
突然変異型:TEM04:A4短−TEMVH:
【0030】
【表1】
【0031】
突然変異型:CEA71:A4短−CEAVH:
【0032】
【表2】
【0033】
pHEN6におけるクローニング及び突然変異の配列決定
断片及びベクターは、NcoI−BstEIIで消化して、1%アガロースゲルに装填した。断片及びベクターは、ジェットソルブ(Jetsorb)によりゲルから精製した。ベクター及び断片は、WK6コンピテント細胞中に連結及び形質転換させて、100μg/mlアンピシリン及び2%グルコースを含むLB寒天プレート上で平板培養した。R103からW103への突然変異を配列決定により確認した。
【0034】
TEM04
【表3】
【0035】
AGA=野生型
TGG=突然変異型
【0036】
CEA71
【表4】
【0037】
AGG=野生型
TGG=突然変異型
【0038】
野生型及び突然変異型の発現
各作成体について、100μg/mlアンピシリン及び2%グルコースを含むLB中で3つのプレ培養を開始した。
【0039】
各プレ培養について、37℃で100μg/mlアンピシリンを含むTB中で330ml培養を開始した。
【0040】
培養は、OD600nm=0.4で10mM IPTGで誘導して、28℃で一晩増殖させた。結果は、表1に要約した。
【0041】
【表5】
【0042】
表1:突然変異型及び野生型のTEM04及びCEA71のWK6における発現に関する一晩培養液のOD600nm。
【0043】
全細胞のウェスタンブロット:OD600nm=0.1で15% SDSゲル上に装填、ニトロセルロースにブロット、抗ヒスチジン結合体、及び抗マウスアルカリホスファターゼと基質:NBT/BCIPで検出(図1を参照のこと)。
【0044】
結論:細胞は同様な密度まで増殖したが、TEM04突然変異型の発現はTEM04野生型よりもはるかに低かった。
【0045】
TES 4ml及びTES/4 6mlを含む全ての一晩培養液について、ペリプラズム抽出物を調製し、そして組換えタンパク質をNi−NTAで精製した。
【0046】
【表6】
【0047】
表2:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質のOD280nm
【0048】
【表7】
【0049】
表3:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質の平均OD280nm
【0050】
結論:TEM04突然変異型の発現がTEM野生型よりもはるかに低いことを確認した。
【0051】
【0052】
【表8】
【0053】
表4:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質の濃度(μg/ml)
【0054】
【表9】
【0055】
表5:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質の平均濃度(μg/ml)
【0056】
突然変異型及び野生型CEA71のCEA結合性に関するELISA
マイクロタイタープレートを1μg/ml CEAでコーティングして、PBS中の1%カゼインで一晩ブロックした。
【0057】
全Ni−NTA精製試料を10000ng/mlから4.37ng/mlに希釈して、室温(RT)で2時間結合させた。結合は、抗ヒスチジン結合体でRTで1時間、続いて抗マウスアルカリホスファターゼでRTで1時間、そして基質:PNPP(p−ニトロフェニル−ホスファート)により検出した。OD405を測定した(表)。
【0058】
【表10】
【0059】
表6:CEA71野生型(WT)の3つの発現及びCEA71突然変異型の3つの発現に関するELISA:OD405nm
【0060】
結論:CEA野生型は、突然変異型よりも10×低い濃度のコーティングCEAでも結合した。これは、突然変異型タンパク質の90%が正しく折り畳まれていないか、又は90%が不活性であることを意味した。
【0061】
溶解度
我々は、硫酸アンモニウムのストック溶液を調製して、RTで2時間平衡化した。この溶液を4,300rpmで10分間遠心分離して、上清(=100%硫酸アンモニウム)を使用して0〜80%の希釈液を調製した。試料60μlを硫酸アンモニウム溶液300μlと混合して、4℃で18時間インキュベートした。この混合物を13,000rpmで10分間遠心分離した。上清300μlを使用して、ELISAにおいて検出(上述のとおり)して、OD280nmを測定した。
【0062】
【表11】
【0063】
表7:硫酸アンモニウム沈殿後のOD280nm又はOD405nm(ELISAから)
【0064】
【表12】
【0065】
表8:硫酸アンモニウム沈殿後のOD280nm又はOD405nm(ELISAから)の%(平均最大値から)
【0066】
【表13】
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)野生型及び突然変異型TEM04に関する、全細胞のOD600nm=0.1のウェスタンブロット;(b)野生型及び突然変異型CEA71に関する、全細胞のOD600nm=0.1のウェスタンブロット。
【図2】プールした精製タンパク質の15% SDSゲル(TEMレーンの余分なバンドは、共精製したβ−ラクタマーゼである;その基質との反応により確認)
【図3】(a)CEA71の野生型(WT)及び突然変異型の3つの発現に関するOD405nm;(b)CEA71の野生型(WT)及び突然変異型の発現に関する平均OD405nm。
【図4】硫酸アンモニウム沈殿法により測定される溶解度。
IgGアイソタイプは、血清において認められる最も豊富なイムノグロブリンである。全ての哺乳動物において、これは2つの同一の重鎖(H)及び2つの同一の軽鎖(L)からなる。よってこの構造を有するイムノグロブリンは、4鎖イムノグロブリンと称される。4鎖イムノグロブリンのH鎖は、4つのドメイン、及び第2と第3ドメインとの間のヒンジ領域を含む。L鎖は、2つのドメインを有する。L及びH鎖両方のN末端ドメインは、残りのドメインよりも配列の可変性が高く、Vドメイン(それぞれVH及びVL)として知られている。VH内の3つのループ及びVL内の3つのループが、VH−VLドメイン対において並列して、抗原結合部位を構成している。ループは、配列が超可変性であり、相補性決定領域(Complementarity Determining Region)に因んでCDRと命名されている。4鎖イムノグロブリンの一般構造の記述は、「免疫学(Immunology)」、Roitt I.ら、Ed. MEDSI/Mc GRAWHILLにおいて与えられる。
【0002】
事実上全ての可能性ある外来物質に対する厳密な抗原結合物質を作成するための抗体の抗原結合多様性及び成功の多くは、数千の可能性あるVHからの1つと数千の可能性あるVLからの1つとのランダムな対形成に由来する。より保存的な配列を有し、CLと表示されるLの第2のドメインは、これも保存配列を有するH鎖の第2のドメイン(CH1)と会合している。
【0003】
重鎖病として知られている、ヒトにおける病的障害は、L鎖を含まない血清中の抗体の存在を特徴とする。更に、これらの抗体はまたVH及びCH1の重要な部分を欠いている(失われたVH及びCH1領域は、異なるHCAb(重鎖抗体(Heavy Chain Antibody))間で大きく変化しうるのではあるが)。H鎖における欠失は、VH及びCH1ドメインの一部を伴う再配列H鎖の欠失による。これらの抗体は、VLが存在せず、そしてVHの多くの部分も存在しないため、もはや抗原を認識しないはずである。CH1と会合するシャペロンタンパク質(BIPなど)が、BIPがL鎖により置換されるまで、小胞体中にH鎖を保持するため、HCAbはB細胞から分泌されることができる。CH1ポリペプチドドメインの非存在下では、BIPは、もはや切断型H鎖を小胞体中に保持できず、そしてL鎖も結合できないため、結果としてH鎖が、ホモダイマーとして直ちに分泌される事になる。
【0004】
同様なHCAbが、マウスモノクローナル細胞株において出現したことも報告された。
【0005】
ラクダ科(Camelidae)(ラクダ、ヒトコブラクダ及びラマ)の血清において、我々は、4鎖イムノグロブリンの存在を発見し、更に大量の機能性HCAbの存在を発見した。これらの機能性HCAbは、ヨーロッパ特許出願第0656946号、並びにHamers-Castermanら(1993)、Vuら(1997)及びMuyldermansら(2001)を含む種々の刊行物において報告されている。これらは幾つかの点で、病的段階の結果として存在するヒト/マウスHCAbとは別個のものである。第1に、そして最も重要なことに、これらは抗原結合において機能性である。この点で、ラクダ科において見い出された機能性HCAbは、機能性の正常イムノグロブリンである。第2に、欠失しているのは、常にCH1ドメイン全体であり、そしてVドメインは、無傷であるが、正常VH配列から幾つかの部位で逸脱している配列を有する。該機能性HCAbは、ホモダイマー分子として存在する。
【0006】
しかしCH1は、ヒトコブラクダ(及びラマ)における全γ遺伝子の生殖細胞系においてコードされ、そしてヒンジエクソンの5′末端とのVエクソンの3′末端のスプライシングにより、機能性HCAbをコードするmRNAから除去される。即ちCH1は、イントロンの一部であり、コンセンサススプライシングシグナル配列の単一の点突然変異のため、もはやエクソンとして認識されない。ラマ及びヒトコブラクダは、同じ点突然変異を元のCH1エクソンに持っており、そしてこの知見は、ラマとラクダが相互に分岐する前にこれらのγ遺伝子が出現したことを示している。全mRNAが、このスキームによりスプライシングされるため、mRNAの異なるスプライシング活性は、複式スプライシングではない。よってこれらのγ遺伝子は常に、そのCH1が除去されたH鎖をもたらす。他のγ遺伝子は、CH1ドメインを伴う共通のH鎖を産生させるために使用される。
【0007】
機能性HCAbのH鎖のVドメイン(正常、即ち免疫学的に機能性のHCAbのH鎖の可変(Variable)ドメインに因んで、VHHと呼ぶ)は、もはやVL(又はCH1)ドメインと接触していない領域において、及び抗原結合に関与している領域(即ち、パラトープ)において、VH(即ち、従来の4鎖抗体のH鎖のVドメイン)に対する適応を獲得していると予想される。
【0008】
例えば、Vuら(1997)は、上記参考文献において、結晶学的データにより、従来の4鎖IgGでは保存Val37、Gly44、Leu45及びTrp47が、空間的に密集して、VLとの重要な疎水性接触を作っていることを明らかにした。彼らは、VHアミノ酸のGln39、Tyr91、Trp103及びGlu105もまたVL会合のために重要と認識されることを加えた。Vuら(1997)は更に、ラクダ科に存在し、そしてVLと相互作用する従来のIgGのVH側に対応する、VHHドメインの表面が、ラクダ科VHHでは大きく造り直されていることを観察した。本特許出願においてアミノ酸残基の番号付けは、http://www.bioinf.org.uk/absで利用可能なカバットのデータベースにしたがって使用される、カバットの番号付けを参照して与えられる。
【0009】
VLと相互作用することが知られている12個のVH位置に最も出現しやすいアミノ酸残基の頻度を、332個の脊椎動物VHセグメントに関して測定した。本出願の目的のために、可変重鎖ポリペプチドのタンパク質ドメインは「VH」と呼び、そして対応するDNAはVHと称されることに言及しておく。実際にはCDR3及びFR4は、元の遺伝子配列中のVHにはコードされないが、VHに組換えられるD及びJミニ遺伝子により提供される。
【0010】
比較のため、アミノ酸コンセンサスは、対応する位置の42個のヒトコブラクダ生殖細胞系VHH配列に関して計算した。4つの位置(39、43、60及び91、カバットの番号付け)の好ましいアミノ酸残基は、VHとVHHで不変である。対照的に、4つの他の部位(33、35、50及び58)ではVHでもVHH配列でも明白なアミノ酸選択性は示さない。後者のVH部位では、VLとの接触可能性は、VHとVLドメインとの間の実際の角度に依存しており、そしてこのことが、観察されるアミノ酸縮重を説明する。この領域におけるVHとVHHタンパク質の間の唯一の決定的に重大な差は、37、44、45及び47位に関わる。これらは、VH表現型の中で非常に保存されたアミノ酸残基(即ち、Val37、Gly44、Leu45及びTrp47)であるが、VHHでは、本発明者らは、Arg45(又はCys)、Glu44、Phe37(又はTyr)及びGly47(又はLeu)を最も頻繁に観察した。これらの比較は、L鎖の非存在に応答して生じる、前述のラクダVHH特異的「顕著な特徴(ホールマーク)」残基の同定を立証する。
【0011】
Nguyenら(2000)により発表された結果から、VHHとVH遺伝子が、ヒトコブラクダゲノムにインプリンティングされていることは明白である。VH及びVHH遺伝子は、おそらく同じ遺伝子座に存在する。VH及びVHH生殖細胞系遺伝子は、従来の4鎖抗体のH鎖と共に、同じD及びJ遺伝子を利用することが認められる。PCRにより、約50個のVHと約40個のVHH生殖細胞系遺伝子をヒトコブラクダにおいて同定した。各PCR断片は、リーダーシグナルエクソンと、CDR3が開始すべきところで終わるVエクソンを含む。CDR3及びFR4は、組換えD−Jセグメントにより提供される。VH生殖細胞系セグメントは、Val37、Gly44、Leu45及びTrp47のコドンを含み、そしてVHH生殖細胞系ミニ遺伝子は、Phe37(11×)、Tyr37(30×)又はただ1ケースのVal37;Glu44又はGln44(8×);Arg45(37×)又はCys45(5×)及びGly47(6×)又はLeu47(24×)又はTrp47(8×)又はPhe47(3×)に対するコドンを有する。更に、これらのVHH生殖細胞系遺伝子は常に(1例を除いて)、45位又はCDR1領域(コドン30、32又は33)にCysコドンを含む。CDR2(16又は17アミノ酸のサイズ)の長さ及び特別のCYSの位置に基づいて、VHH生殖細胞系セグメントは、サブファミリーに分類した。幾つかのサブファミリーは、数個のメンバーを持つが、一方これら以外のものは、ゲノム中ではるかに稀である。しかし発現されるHCAbにおけるこのVHH生殖細胞系遺伝子の出現の頻度は、ゲノムにおけるこれらの出現の頻度とは少しも関連しないことに注意する必要がある。45位又はCDR1周辺のCysは、再配列V−D−Jセグメントにおいて正常には維持されており、これらの再配列産物もまた、CDR3に特別のCysを獲得している。同様に、特別のCysをそのCDR3に生成させられなかったV−D−J再配列は、おそらく体細胞の過剰突然変異又はB細胞受容体エディティングによって、Cys45又はCDR1領域のCysを明らかに破壊する。B細胞受容体エディティングは、おそらく機能性でないか又は自己抗原を認識しており、存在するV−D−J組換え産物中に、上流の非再配列Vセグメントが組換えられる機序である。
【0012】
ヒトコブラクダでは、VHHドメインもVHドメインのものよりも長いCDR3を有する(平均長17〜18対9)。長いCDR3を生じるために、3つの可能性を考えることができる。VHHが2つ以上のDミニ遺伝子を使用してもよいが、これは2つのミニ遺伝子を異なる組換えシグナル配列(12〜23スペーサー定規)と組換える必要性の観点から見込みがうすい。あるいは、D−J又はV−DJ組換えの間に活性の高い末端デオキシヌクレオチド転移酵素を幾つかの非鋳型コードヌクレオチドに加えてもよい。最後に、長さの差は単に、長いCDR3のVHHドメインの画分又は短いCDR3のVHドメインの画分が、抗原と相互作用するためにはるかに機能性になりやすい選択のためであるということは無視できない。後者の2つの説明の組合せもまた該当しよう。
【0013】
37、44、45若しくは47位のVHHに顕著な特徴であるの存在又はVHHに顕著な特徴であるへのVHの置換が、可溶性単一ドメイン抗体断片の形成をもたらしうることは、繰り返し提議されている。これは、Arg45が本質的役割を演じると考えられる、正しく折り畳まれたイムノグロブリン構造を採る。他のに顕著な特徴であるアミノ酸37、47及び103の重要性は、これらのアミノ酸及び103の上流の3つのアミノ酸(後者はCDR3の一部であり、通常Jセグメントによりコードされる)が内部疎水性クラスターを形成するため、限定されている。VH−VL会合には、疎水性相互作用が介在するため、荷電した親水性のArgによる、大きな芳香族で疎水性のTrp残基の置換が、VL及び更にサロゲート軽鎖のそれとの会合を破壊することも明らかである。WO 92/01787は、37、39、45、47、91、93又は103位の1つ以上のアミノ酸残基が改変されており、それによって、103位のトリプトファンがグルタミン酸、チロシン又はトレオニンに変えられている、合成可変イムノグロブリン重鎖ドメインである、単鎖可変ドメインを特許請求している。しかしアルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンによる103位のトリプトファンだけの置換で、機能性重鎖抗体を得るのに十分であるということを示すものはなく、またこの突然変異が、荷電アミノ酸又は45位のシステインの非存在を埋め合わせることができるとも、該突然変異が、単一ドメイン重鎖抗体断片の溶解度の上昇を引き起こすことも示していない。
【0014】
驚くべきことに、本発明者らは、場合により108位の突然変異と組合せて、103位に突然変異を有する重鎖が、たとえ37、44、45及び47位のVHHに顕著な特徴であるアミノ酸を持たないとしても、機能性重鎖抗体(HCAb)として挙動することを見い出した。詳細には、本発明者らは、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基を、アルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択されるアミノ酸に突然変異させる突然変異が、45位の決定的に重要なに顕著な特徴であるアミノ酸の消失(ここで、荷電アミノ酸又はシステインは、他の任意のアミノ酸(しかし好ましくはロイシン)に変えられている)を埋め合わせることができることを見い出した。これまでに、この構造で見い出されたわずかな重鎖は、当業者には古典的な4鎖抗体複合体の一部と考えられた(Harmsenら, 2000)。更に、この構造の幾つかの抗体について、軽鎖が記述されている(Ankerら, 1990;Chukwuochaら, 1999)。
【0015】
驚くべきことに、本発明者らは、アルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択される103位のアミノ酸が、一方で軽鎖と相互作用する可能性を破壊するかもしれないが、重鎖の溶解度を上昇させることを証明できた。したがってこのような重鎖分子は、45位に機能性HCAbのに顕著な特徴であるアミノ酸がなくても重鎖抗体のように挙動する。
【0016】
本発明は、カバットの番号付けによる、45位に荷電アミノ酸でもシステインでもないアミノ酸を含むことを特徴とし、かつ場合により108位のQと組合せて、103位にR、G、K、S及びPよりなる群から選択されるアミノ酸を含むことを特徴とする、機能性HCAbに関する。好ましくは、45位のアミノ酸はLである。更に好ましくは、103位のアミノ酸はRである。
【0017】
好ましい実施態様において、本発明の機能性HCAbは、人工の突然変異体である。本明細書において使用されるとき、人工の突然変異体とは、変化が意図的に誘導され、かつ自然状態で見い出される配列とは異なることを意味する。該人工の突然変異体は、場合により108位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、グルタミンに突然変異している突然変異と組合せて、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、アルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択されるアミノ酸に突然変異している、イムノグロブリンの重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHと称される)に由来してよい。好ましくは、該人工の突然変異体は、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、アルギニンに突然変異している、イムノグロブリンの重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHと称される)に由来する。更に好ましくは、該人工の突然変異体は、103位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、アルギニンに突然変異しており、かつ108位(カバットの番号付け)に対応するアミノ酸残基が、グルタミンに突然変異している、イムノグロブリンの重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHと称される)に由来する。あるいは、該人工の突然変異体は、場合により37、44及び47位の1つ以上の他のに顕著な特徴であるアミノ酸のVal37、Gly44及びTrp47への突然変異と組合せて、45位のに顕著な特徴であるアミノ酸残基が、ロイシンに突然変異している、重鎖抗体の重鎖ポリペプチドの可変ドメイン(VHHと称される)に由来してもよい。好ましい実施態様は、37、44、45及び47位の全に顕著な特徴であるアミノ酸がVal37、Gly44、Leu45及びTrp47に突然変異している、人工の突然変異体である。
【0018】
本発明の好ましい人工の突然変異体は、VHドメインに由来するポリペプチド配列を含むことを特徴とし、そしてこのポリペプチド内に配列RGQGTQ(配列番号1)あるいは配列RGKGTQ(配列番号2)を包含する。
【0019】
本発明の別の好ましい人工の突然変異体は、VHHドメインに由来するポリペプチド配列を含むことを特徴とし、そしてこのポリペプチド内に配列VXXXXXXGLXW(配列番号3)(ここでXは、任意のアミノ酸であってよい)を包含する。
【0020】
本発明の人工の突然変異体は、VHドメイン、又はVHHドメインに由来するが、このことは、本発明によりこの突然変異体が、該突然変異を導入することにより該ドメインから単離できること、あるいは該VHドメイン又はVHHドメインのポリペプチド配列及び突然変異を導入すべき位置の知識から出発して、化学合成を含めて合成できること、又は宿主細胞中を含めて特に組換え法により発現させられることを意味している。更に一般的には、この突然変異体は、ポリペプチド鎖の調製に利用可能な任意の方法により調製することができる。
【0021】
VHに由来し、かつ本明細書に上述のような特色を有するポリペプチド鎖は、好ましくは部位指定突然変異誘起法又はPCR(該突然変異を有するプライマーを使用)を伴う方法により、従来のVH、特にライブラリーから得られるVHから出発して得られる。適切な方法は、Hemsleyら(1989)により報告されたものである。よって本発明は、VH生殖細胞系遺伝子から生じる、可溶性突然変異体の単一ドメイン抗体断片を産生させる可能性を提供する。
【0022】
あるいは、VHHに由来し、かつ本明細書に上述のような特色を有するポリペプチド鎖は、好ましくは部位指定突然変異誘起法又はPCR(該突然変異を有するプライマーを使用)を伴う方法により、HCAb VHH、特にライブラリーから得られるVHHから出発して得られる。この場合に、本発明は、VHH遺伝子から生じる単一ドメイン抗体断片をヒト化する可能性を提供する。本明細書において使用されるとき、ヒト化とは、保存ヒト残基のVal37、Gly44、Leu45及びTrp47への37、44、45及び47位の1つ以上のに顕著な特徴であるアミノ酸の置換を意味する。
【0023】
本発明は更に、従来の4鎖イムノグロブリンに由来する単一ドメイン重鎖断片を可溶化するための方法に関する。実際、本発明者らは、103位の親水性アミノ酸残基、特にアルギニン、グリシン、プロリン、セリン又はリシンから選択される残基の存在が、VHに由来する生じるポリペプチド配列の溶解度を、103位にトリプトファン残基を有する同じポリペプチドに比べて改善させうることを証明している。この効果は、108位のアミノ酸をグルタミンにより置換することによって、更に強化されよう。
【0024】
本発明の別の側面は、ラクダ科重鎖抗体を「ヒト化」するための方法であって、該方法は、場合により37、44及び47位の1つ以上の他のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸の置換と組合せた、少なくとも45位のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸の置換を含むことを特徴とする。本明細書において使用されるとき、ヒト化とは、HCAb中の1つ以上のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸が、該重鎖抗体がその典型的な特徴を消失することなく、ヒトのコンセンサス配列において見い出されるようなヒトの対応部により置換されることを意味する(即ち、ヒト化は、生じるHCAb又はその断片の抗原結合能力に有害な影響を及ぼさない)。
【0025】
本発明の別の側面は、本発明の方法により入手可能な、可溶性単一ドメイン重鎖抗体断片である。本発明の更に別の側面は、本発明の方法により入手可能な、ヒト化単一ドメイン重鎖抗体断片である。
【0026】
本発明の別の側面は、本発明の1つ以上の単一ドメイン重鎖抗体断片を含むことを特徴とするライブラリーである。
【0027】
【実施例】
実施例1:単離VH1のラクダ化
標準どおりに組換えVHドメインをscFvライブラリーから単離した。このようなVHドメインは、クローニング人工産物(VH−VLの代わりにVHをクローニング)又はクローン内の遺伝子組換え(リンカー配列の不安定さのため)から生じるため、VL遺伝子断片が欠失する。これらの分子は、通常取扱いが難しい(低い発現収量、低い溶解度)。本発明者らは、Trp103をArgに変える突然変異を導入することにより、これらのVH分子が高度に発現され、高い溶解度を示すことを証明した。これは、元々DaviesとRiechmann(1994)により実施された、Val37Phe、Gly44Glu、Leu45Arg及びTrp47Gly又はその一部よりも、はるかに容易かつ直接的な突然変異である。更に、全VH配列で遂行しうるという利点も有する。
【0028】
実施例2:scFv抗原結合性断片からの可溶性単一ドメインの作成
最小サイズの抗原結合物質を考える場合に、存在するscFvから単一ドメインを設計するのが有利であろう。VHは、このドメインのCDR3が原則として特異性を提供し、かつ親和性に対する最も大きな誘因であるため、特別な重要性を有する。単一ドメインは更に、その小さなサイズのために利点を有する。VHはそれら自体が抗原と十分に相互作用できることが繰り返し証明されたが、VHの粘着性及び不溶性は改善を必要とする。本発明は、これがTrp103Arg置換により改善できることを証明している。
【0029】
実施例3:Arg103Trp突然変異により引き起こされる溶解度の差
断片増幅PCR:
WT:TEM04:A4短−38(=FWK4)
WT:CEA71:A4短−38(=FWK4)
突然変異型:TEM04:A4短−TEMVH:
【0030】
【表1】
【0031】
突然変異型:CEA71:A4短−CEAVH:
【0032】
【表2】
【0033】
pHEN6におけるクローニング及び突然変異の配列決定
断片及びベクターは、NcoI−BstEIIで消化して、1%アガロースゲルに装填した。断片及びベクターは、ジェットソルブ(Jetsorb)によりゲルから精製した。ベクター及び断片は、WK6コンピテント細胞中に連結及び形質転換させて、100μg/mlアンピシリン及び2%グルコースを含むLB寒天プレート上で平板培養した。R103からW103への突然変異を配列決定により確認した。
【0034】
TEM04
【表3】
【0035】
AGA=野生型
TGG=突然変異型
【0036】
CEA71
【表4】
【0037】
AGG=野生型
TGG=突然変異型
【0038】
野生型及び突然変異型の発現
各作成体について、100μg/mlアンピシリン及び2%グルコースを含むLB中で3つのプレ培養を開始した。
【0039】
各プレ培養について、37℃で100μg/mlアンピシリンを含むTB中で330ml培養を開始した。
【0040】
培養は、OD600nm=0.4で10mM IPTGで誘導して、28℃で一晩増殖させた。結果は、表1に要約した。
【0041】
【表5】
【0042】
表1:突然変異型及び野生型のTEM04及びCEA71のWK6における発現に関する一晩培養液のOD600nm。
【0043】
全細胞のウェスタンブロット:OD600nm=0.1で15% SDSゲル上に装填、ニトロセルロースにブロット、抗ヒスチジン結合体、及び抗マウスアルカリホスファターゼと基質:NBT/BCIPで検出(図1を参照のこと)。
【0044】
結論:細胞は同様な密度まで増殖したが、TEM04突然変異型の発現はTEM04野生型よりもはるかに低かった。
【0045】
TES 4ml及びTES/4 6mlを含む全ての一晩培養液について、ペリプラズム抽出物を調製し、そして組換えタンパク質をNi−NTAで精製した。
【0046】
【表6】
【0047】
表2:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質のOD280nm
【0048】
【表7】
【0049】
表3:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質の平均OD280nm
【0050】
結論:TEM04突然変異型の発現がTEM野生型よりもはるかに低いことを確認した。
【0051】
【0052】
【表8】
【0053】
表4:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質の濃度(μg/ml)
【0054】
【表9】
【0055】
表5:突然変異型及び野生型TEM04及びCEA71に関する、精製タンパク質の平均濃度(μg/ml)
【0056】
突然変異型及び野生型CEA71のCEA結合性に関するELISA
マイクロタイタープレートを1μg/ml CEAでコーティングして、PBS中の1%カゼインで一晩ブロックした。
【0057】
全Ni−NTA精製試料を10000ng/mlから4.37ng/mlに希釈して、室温(RT)で2時間結合させた。結合は、抗ヒスチジン結合体でRTで1時間、続いて抗マウスアルカリホスファターゼでRTで1時間、そして基質:PNPP(p−ニトロフェニル−ホスファート)により検出した。OD405を測定した(表)。
【0058】
【表10】
【0059】
表6:CEA71野生型(WT)の3つの発現及びCEA71突然変異型の3つの発現に関するELISA:OD405nm
【0060】
結論:CEA野生型は、突然変異型よりも10×低い濃度のコーティングCEAでも結合した。これは、突然変異型タンパク質の90%が正しく折り畳まれていないか、又は90%が不活性であることを意味した。
【0061】
溶解度
我々は、硫酸アンモニウムのストック溶液を調製して、RTで2時間平衡化した。この溶液を4,300rpmで10分間遠心分離して、上清(=100%硫酸アンモニウム)を使用して0〜80%の希釈液を調製した。試料60μlを硫酸アンモニウム溶液300μlと混合して、4℃で18時間インキュベートした。この混合物を13,000rpmで10分間遠心分離した。上清300μlを使用して、ELISAにおいて検出(上述のとおり)して、OD280nmを測定した。
【0062】
【表11】
【0063】
表7:硫酸アンモニウム沈殿後のOD280nm又はOD405nm(ELISAから)
【0064】
【表12】
【0065】
表8:硫酸アンモニウム沈殿後のOD280nm又はOD405nm(ELISAから)の%(平均最大値から)
【0066】
【表13】
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)野生型及び突然変異型TEM04に関する、全細胞のOD600nm=0.1のウェスタンブロット;(b)野生型及び突然変異型CEA71に関する、全細胞のOD600nm=0.1のウェスタンブロット。
【図2】プールした精製タンパク質の15% SDSゲル(TEMレーンの余分なバンドは、共精製したβ−ラクタマーゼである;その基質との反応により確認)
【図3】(a)CEA71の野生型(WT)及び突然変異型の3つの発現に関するOD405nm;(b)CEA71の野生型(WT)及び突然変異型の発現に関する平均OD405nm。
【図4】硫酸アンモニウム沈殿法により測定される溶解度。
Claims (13)
- カバットの番号付けによる、45位に荷電アミノ酸でもシステインでもないアミノ酸を含み、場合により108位のQと組合せて、103位にR、G、K、S及びPよりなる群から選択されるアミノ酸を含む、機能性重鎖抗体。
- 抗体が、人工の突然変異体である、請求項1記載の機能性重鎖抗体。
- 配列番号1を含む、請求項1又は2記載の機能性重鎖抗体。
- 配列番号2を含む、請求項1又は2記載の機能性重鎖抗体。
- 配列番号3を含む、請求項1又は2記載の機能性重鎖抗体。
- 元の配列において、場合によりカバットの番号付けによるアミノ酸108をQにより置換することと組合せて、カバットの番号付けによるアミノ酸103をR、G、K、S及びPよりなる群から選択される親水性アミノ酸により置換することによる、単一ドメイン重鎖抗体断片を可溶化するための方法。
- ラクダ科重鎖抗体又はその機能性断片をヒト化するための方法であって、場合により1つ以上の他のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸の置換と組合せた、少なくとも45位のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸の置換を含む方法。
- 45位のラクダ科に顕著な特徴であるアミノ酸が、ロイシンにより置換される、請求項7記載の方法。
- 置換が、元の配列において、場合によりカバットの番号付けによるアミノ酸108をQにより置換することと組合せて、カバットの番号付けによるアミノ酸103をR、G、K、S及びPよりなる群から選択される親水性アミノ酸により置換することで代償される、請求項7又は8記載の方法。
- 機能性断片が、単一ドメイン重鎖断片である、請求項7〜9のいずれか1項記載の方法。
- 請求項6記載の方法により入手可能な、可溶性単一ドメイン重鎖抗体断片。
- 請求項10記載の方法により入手可能な、ヒト化単一ドメイン重鎖抗体断片。
- 請求項11又は12記載の1つ以上の重鎖抗体断片を含む、単一ドメイン重鎖抗体断片ライブラリー。
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