JP2016117760A - 微生物障害の処置のための組成物および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被験体における微生物病原体による感染症を、上記被験体における抗微生物免疫応答を調節することによって処置する方法を提供すること。【解決手段】上記方法は、上記被験体に有効量の抗微生物ポリペプチド(AMP)を投与するステップを含み、上記AMPがIL−22である。一局面において、前記感染症が微生物障害である。別の局面において、前記微生物障害が炎症性腸疾患(IBD)である。別の局面において、前記微生物障害がクローン病または潰瘍性大腸炎(UC)である。別の局面において、前記微生物病原体が細菌である。別の局面において、前記細菌がグラム陰性である。別の局面において、前記細菌がグラム陽性である。別の局面において、前記細菌が腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌である。【選択図】 なし
Description
本発明は一般に、宿主免疫応答の調節による微生物障害の処置に関するものである。
微生物病原体による感染症は、世界中で死亡の主な原因となっており、地球規模で健康に対して重大な脅威をもたらし続けている(WHO,The World Health Report(2004))。たとえば、腸出血性大腸菌(EHEC)および腸病原性大腸菌(EPEC)などの腸管接着性微絨毛消滅性(attachingand effacing)(A/E)細菌性病原体は、特に発展途上国の幼児および小児の間で下痢、罹患および死亡を引き起こす細菌に含まれる(2)。昨年米国では、EHEC株の1つである大腸菌O157:H7によって、多数の人々が病院に収容され、3名が死亡した(MMWR Morb Mortal Wkly Rep 55,1045(2006年9月26日))。先進工業国における下痢後の溶血性尿毒症症候群(HUS)の全症例の90%超も大腸菌O157:H7感染によって引き起こされたとも考えられている(R.L.Siegler,Pediatr Clin North Am 42,1505(1995年12月))。大腸菌O55:H7などの他のEPEC株も、世界中の幼児に腸疾病を引き起こしている(T.S.Whittamら、Infect Immun 61,1619(1993年5月))。A/E病原体の感染を宿主が制御する方法に関する我々の知識の多くは、マウスの天然病原菌であるCitrobacter rodentiumによる感染の研究から得られる(L.Eckmann,Ann NY Acad Sci 1072,28(2006年8月1日))。ヒトにおけるEHECまたはEHPCの病因と同様に、マウス結腸上皮細胞にC.rodentiumが密接に付着することによって、腸管接着性微絨毛消滅性(A/E)病変と呼ばれる刷子縁微絨毛の消滅、および結腸過形成が生じる(D.B.Schauer,S.Falkow,Infect Immun 61,2486(1993年6月))。
腸上皮細胞および免疫細胞はどちらも、A/E病原体に対する宿主防御で重要な役割を果たす。腸上皮細胞の密着結合は、細菌が腸管腔を離れるのを妨げる第1の障壁となる(T.T.MacDonald,G.Monteleone,Science 307,1920(2005年3月25日))。さらに、上皮細胞は胃腸(GI)管内で病原体を制御する抗微生物ペプチドを分泌する(A.Takahashiら、FEBS Lett 508,484(2001年11月23日))。C.rodentium感染中の免疫不全マウス系統を用いた研究により、CD4+T細胞、B細胞、および抗C.rodentium特異的抗体応答が、感染を含有および根絶するための適応免疫の不可欠なすべての構成要素であることが証明された(L.Bry,M.B.Brenner,J Immunol 172,433(2004年1月1日))。感染の間にリンパ球によって産生された多くのサイトカインは、上皮細胞の生得免疫応答を上昇させることができる。しかし、A/E病原体感染の間のこれらのサイトカインの特異的機能は、不明なままである。
IL−10ファミリーサイトカインのIL−22は、リンパ球、特にTh17細胞によって産生される(Y.Zhengら、Nature 445,648(2007年2月8日))。Th17細胞は、IL−17の産生も行う最近発見されたCD4+Tヘルパーサブセットに属する。IL−17は、細胞外細菌感染の制御に重要な機能を有する(K.I.Happelら、J.Exp.Med.202,761(2005年9月19日))。しかし宿主防御でのIL−22の役割は、なおほとんど知られていない。腫瘍壊死因子(TNF)関連タンパク質は当分野では、宿主防御からアポトーシス対する免疫制御に及ぶ多様な活性を有する、タンパク質の大規模なファミリーとして認識されている。TNFは最初に、インビトロでは複数の形質転換株化細胞にとって細胞毒性であり、インビボではある腫瘍の壊死を引き起こす血清由来因子として同定された。スーパーファミリーの同様の因子は同定されて、リンホトキシン(「LT」)と呼ばれた。1980年代初期にTNFおよびLTとの間に類似性が観察されたために、TNFおよびLTをそれぞれTNF−αおよびTNF−βと呼ぶことが提案された。それゆえ科学文献は、両方の命名法に言及している。本出願で使用するように、「TNF」という用語は、TNF−αを指す。後の研究により、LTαおよびLTβと呼ばれる2つの形のリンホトキシンが明らかになった。特許文献1は、TL−5と呼ばれる、構造および生物学的類似性に基づくTNFリガンドスーパーファミリーの別のポリペプチドメンバーについて記載している。タンパク質のTNFファミリーのメンバーは、細胞間接触によって局部的に作用する膜結合形で、または分泌タンパク質として存在する。TNF関連受容体のファミリーは、これらのタンパク質と反応して、細胞死、すなわちアポトーシス、細胞増殖、組織分化および炎症誘発応答を含む各種のシグナル伝達経路を誘発する。TNF−αは単独で、炎症性疾患、自己免疫疾患、ウイルス性、細菌性、および寄生性感染症、悪性腫瘍、ならびに/または神経変性疾患に関与しており、RAおよびクローン病などの疾患での特異的生物療法の有用な標的である。
本発明は一般に、宿主免疫応答の調節による微生物障害の処置のための組成物および方法を提供する。たとえば、宿主における抗微生物免疫応答は、抗微生物免疫応答を媒介する1つ以上の抗微生物ポリペプチド(AMP)の活性を上昇または低下させることによって向上させる、または抑制することができる。
さらに詳細には、本発明は、AMP、その調節因子、および微生物障害の処置にそのような組成物を使用する方法を提供する。このような微生物障害は、これに限定されるわけではないが、感染性疾患、たとえばEHECおよびEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)ならびに、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)およびクローン病(CD)を含む。
本発明のAMPは、抗微生物免疫応答を媒介するポリペプチドであり、これに限定されるわけではないが、LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23(たとえばIL−23p19またはIL−23p40を含む)、およびRegスーパーファミリーの遺伝子によってコードされたRegまたはReg関連タンパク質を含む。Regスーパーファミリーは、ヒト、ラット、およびマウスによるRegおよびReg関連遺伝子を含み、4つのサブクラスであるタイプI、II、III、およびIVに分類される。たとえばタイプIは、ヒトREG Iα、ヒトREG Iβ、ラットReg I、およびマウスReg Iを含む;タイプIIは、Reg IIを含む;タイプIIIは、ヒトREG III、ヒトHIP/PAP(肝細胞癌−小腸−膵臓で発現された遺伝子/膵炎関連タンパク質をコードする遺伝子)、ラットPAP/Peptide23、ラットReg III/PAP II、ラットPAP III、マウスReg IIIα、Reg IIIβ、Reg IIIγ、マウスReg IIIδ、およびハムスターINGAP(小島新生関連タンパク質)を含む。タイプIVは、ヒトREG IVを含有する。一態様において、REGタンパク質は、これに限定されるわけではないが、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、およびReg関連配列(RS)を含むヒトREG遺伝子ファミリーのメンバーによってコードされる。
いくつかの態様において、本発明のAMPのアミノ酸配列は、次の群:配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号28、配列番号30、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号38、配列番号40、配列番号42、配列番号44、配列番号46、配列番号48、配列番号50、配列番号52、配列番号54、および配列番号56から選択されるアミノ酸配列を含む。
他の態様において、本発明のAMPをコードする核酸配列は、次の群:配列番号1、配列番号3、配列番号5、配列番号7、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号15、配列番号17、配列番号19、配列番号21、配列番号23、配列番号25、配列番号27、配列番号29、配列番号31、配列番号33、配列番号35、配列番号37、配列番号39、配列番号41、配列番号43、配列番号45、配列番号47、配列番号49、配列番号51、配列番号53、および配列番号55から選択される核酸配列を含む。
本発明のAMPの活性は、別のAMPまたは同じAMPの活性と比較して、上昇もしくは低下させる、および/または異なって制御することができる。本発明のAMPの活性の例は、これに限定されるわけではないが、AMP発現、結合パートナーへの結合、シグナル伝達、抗微生物活性、またはその他の生物もしくは免疫活性を含む。
一態様において、本発明の1つ以上のAMPの活性の上昇は、被験体における抗微生物免疫応答の向上を生じる。
一態様において、本発明のAMPは、これに限定されるわけではないが、IL−22と直接または間接的に相互作用するポリペプチド、たとえば微生物病原体(たとえば細菌またはウイルス)による感染に対する宿主抵抗性を媒介するIL−22シグナル伝達経路の上流または下流であるポリペプチドを含む。このようなAMPの例は、これに限定されるわけではないが、LT、IL−6、IL−18、およびIL−23(たとえばIL−23p19またはIL−23p40を含む)を含む。
本発明の調節因子は、これに限定されるわけではないが、AMPの活性を直接または間接的に調節するポリペプチドおよび核酸分子(たとえばDNA分子またはRNA分子)を含む。このような調節の例は、これに限定されるわけではないが、本発明のAMPの活性の上昇、低下、誘導または活性化、抑制、または制御(たとえば上方または下方制御)を含む。
一態様において、調節因子は、IL−22結合タンパク質(BP)活性を低下または抑制することによってIL−22活性を間接的に調節して、それによりIL−22活性を上昇させる。詳細な態様において、調節因子は、IL−22 BPのIL−22に対する結合を低下または抑制して、それによりIL−22活性を上昇させる。
いくつかの態様において、調節因子は、ポリペプチド、たとえばAMPと結合するか、またはそうでなければAMPと相互作用して、AMPの活性を上昇、誘導または制御するポリペプチドである。一態様において、調節因子は、AMPの活性を調節する融合ポリペプチドである。
一態様において、調節因子は、AMPに結合する抗体である。詳細な態様において、抗体はモノクローナル抗体である。別の態様において、抗体は、Fab、Fab’−SH、Fv、scFv、または(Fab’)2断片から選択される抗体断片である。別の態様において、抗体は融合ポリペプチド(たとえばFc融合ポリペプチド)である。別の態様において、抗体はキメラ抗体である。詳細な態様において、抗体はヒト化である。別の態様において、抗体はヒト抗体である。別の態様において、抗体は、ヒト、非ヒト霊長類、または他の哺乳動物(たとえばブタ、ヒツジ、ウサギ、マーモット、ラット、またはマウス)から選択される抗体と同じエピトープに結合する。詳細な態様において、抗体はAMPアゴニストである。
別の詳細な態様において、調節因子は、組換えAMPまたはAMPをコードする核酸分子(たとえばDNAまたはRNA分子)である。
本発明は、抗微生物免疫応答を調節することによって微生物障害を処置する方法をさらに提供する。一態様において、本発明は、AMPまたはAMPの調節因子を含む有効量の医薬組成物を被験体に投与するステップを含む、被験体における微生物障害を処置する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。一態様において、障害は感染性疾患、たとえばEHECまたはEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)または、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)もしくはクローン病(CD)である。
詳細な態様において、本発明は、AMP媒介シグナル伝達経路および/またはThIL−17細胞機能を刺激または抑制することによって抗微生物免疫応答を調節する方法を提供する。このような方法は、微生物障害の処置に有用である。たとえば、一態様において、本発明は、AMP媒介シグナル伝達経路、たとえば、ならびにIL−22および/またはIL−23媒介シグナル伝達経路を刺激することによって抗微生物免疫応答を向上させる方法を提供する。別の態様において、本発明は、サイトカイン媒介シグナル伝達経路を刺激または抑制することによって抗微生物免疫応答を調節する方法を提供する。たとえば、一態様において、本発明は、サイトカイン媒介シグナル伝達経路、たとえばIL−22および/またはIL−23媒介シグナル伝達経路を刺激することによって抗微生物免疫応答を向上させる方法を提供する。さらに、本発明は、ThIL−17細胞機能を刺激または抑制することによって抗微生物免疫応答を調節する方法を提供する。
一態様において、本発明は、AMPアゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系においてAMP媒介シグナル伝達経路を刺激する方法を提供する。このような生物系の例は、これに限定されるわけではないが、インビトロ細胞培養系またはインビボの生物における哺乳動物細胞を含む。別の態様において、本発明は、AMPアンタゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系においてAMP媒介シグナル伝達経路を抑制する方法を提供する。
詳細な態様において、本発明は、IL−22またはIL−22アゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系においてIL−23および/またはIL−22媒介シグナル伝達経路を刺激することによって生物系における抗微生物免疫応答を向上させる方法を提供する。一態様において、IL−22アゴニストはIL−22である。別の態様において、IL−22アゴニストは、IL−22に結合する抗体である。
別の態様において、IL−22アンタゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系においてIL−23媒介シグナル伝達経路を抑制する方法を提供する。一態様において、IL−22のアンタゴニストは抗体、たとえば中和抗IL−22抗体および/または中和抗IL−22R抗体である。
別の態様において、本発明は、ThIL−17細胞を、IL−23媒介シグナル伝達経路(たとえばIL−23、IL−6、またはIL−22)を媒介するAMPのアゴニストに曝露するステップを含む、ThIL−17細胞機能を刺激する方法を提供する。このような方法は、微生物障害を処置するのに有用である。一態様において、IL−22アゴニストはIL−22である。別の態様において、IL−22アゴニストは、IL−22に結合する抗体である。
別の態様において、ThIL−17細胞を、IL−23媒介シグナル伝達経路(たとえばIL−23、IL−6、またはIL−22)を媒介するAMPのアンタゴニストに曝露するステップを含む、ThIL−17細胞機能を刺激する方法が提供される。一態様において、アンタゴニストはIL−22抗体、たとえば中和抗IL−22抗体である。
例示的なThIL−17細胞機能は、これに限定されるわけではないが、細胞媒介免疫の刺激(遅延型過敏性);自然免疫細胞、たとえば骨髄性細胞(たとえば単球および好中球)の炎症部位への補充;および炎症性細胞浸潤の組織中への刺激を含む。一態様において、ThIL−17細胞機能は、IL−23および/またはIL−22によって媒介される。
さらなる態様において、本発明は、AMPまたはAMPの調節因子を含む有効量の医薬組成物を被験体に投与するステップを含む、被験体における微生物病原体(たとえば細菌またはウイルス)による感染症を処置する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。
別の態様において、本発明は、被験体の細胞にAMPまたはAMPの調節因子をコードする核酸分子(たとえばDNAまたはRNA分子)を接触させるステップを含む、被験体における微生物障害を処置する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。一態様において、障害は感染性疾患、たとえばEHECまたはEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)または、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)もしくはクローン病(CD)である。
別の態様において、本発明は、細胞にAMPまたはAMPの調節因子をコードする核酸分子(たとえばDNAまたはRNA分子)を接触させるステップを含む、微生物病原体(たとえば細菌またはウイルス)に感染した被験体の細胞におけるAMPの活性を調節する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III(たとえばREG IIIβまたはREG IIIγ)、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。
微生物病原体の例は、これに限定されるわけではないが、細菌またはウイルスを含む。一態様において、微生物病原体は細菌、たとえばグラム陰性またはグラム陽性細菌である。詳細な態様において、細菌はグラム陰性細菌である。別の態様において、細菌は腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌、およびさらに詳細には、腸出血性大腸菌(EHEC)または腸病原性大腸菌(EPEC)である。一態様において、細菌は腸出血性大腸菌(EHEC)、大腸菌O157:H7または大腸菌O55:H7である。
別の態様において、本発明は、本発明のAMPをコードするポリヌクレオチド、またはその調節因子を提供する。別の態様において、本発明はポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。別の態様において、本発明はベクターを含む宿主細胞を提供する。一態様において、宿主細胞は真核細胞である。別の態様において、宿主細胞はCHO細胞、酵母細胞、または細菌細胞(たとえば大腸菌)である。
一態様において、本発明は、抗体をコードするポリヌクレオチドの発現に好適な条件下で宿主細胞を培養するステップと、抗体を単離するステップとを含む、本発明のAMPに結合する抗体を作製する方法を提供する。詳細な態様において、本発明は、本発明のAMPのアゴニストである抗体を作製する方法を提供する。
一態様において、本発明は、抗体のAMPへの結合に許容される条件下で生体サンプルをAMPに対する抗体と接触させるステップと、抗体とAMPとの間に複合体が形成されるか否かを検出するステップとを含む、生体サンプル中のAMPの存在を検出する方法を提供する。
別の態様において、本発明は、本発明の1つ以上のAMPおよび/またはその調節因子を含むキットを提供する。別の態様において、本発明は、本発明のAMPまたはその調節因子をそれぞれ含む1つ以上の医薬組成物を含むキットを提供する。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する:
(項目1)
被験体における微生物病原体による感染症を、該被験体における抗微生物免疫応答を調節することによって処置する方法であって、該被験体に有効量の抗微生物ポリペプチド(AMP)を投与するステップを含み、該AMPがIL−22である、方法。
(項目2)
被験体における微生物病原体による感染症を、該被験体における抗微生物免疫応答を調節することによって処置する方法であって、該被験体に、有効量の抗微生物ポリペプチド(AMP)またはその調節因子を投与するステップを含み、該AMPが、IL−6、IL−18、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、Reg関連配列(RS)およびLTからなる群より選択される、方法。
(項目3)
微生物病原体に感染した被験体の細胞中の抗微生物ポリペプチド(AMP)の活性を調節する方法であって、該細胞を、単離AMPと接触させるステップを含み、該AMPがIL−22である、方法。
(項目4)
微生物病原体に感染した被験体の細胞中の抗微生物ポリペプチド(AMP)の活性を調節する方法であって、該細胞を、単離AMPと接触させるステップを含み、該AMPが、IL−6、IL−18、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、Reg関連配列(RS)およびLTからなる群より選択される、方法。
(項目5)
上記感染症が微生物障害である、項目1に記載の方法。
(項目6)
上記微生物障害が炎症性腸疾患(IBD)である、項目5に記載の方法。
(項目7)
上記微生物障害がクローン病または潰瘍性大腸炎(UC)である、項目5に記載の方法。
(項目8)
上記微生物病原体が細菌である、項目1に記載の方法。
(項目9)
上記細菌がグラム陰性である、項目8に記載の方法。
(項目10)
上記細菌がグラム陽性である、項目8に記載の方法。
(項目11)
上記細菌が腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌である、項目8に記載の方法。
(項目12)
上記腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌が腸出血性大腸菌(EHEC)または腸病原性大腸菌(EPEC)である、項目11に記載の方法。
(項目13)
上記腸病原性大腸菌(EHEC)が大腸菌O157:H7または大腸菌O55:H7である、項目12に記載の方法。
(項目14)
上記抗微生物ポリペプチド(AMP)がReg IIIβおよびReg IIIγである、項目2に記載の方法。
(項目15)
上記微生物病原体がウイルスである、項目1に記載の方法。
(項目16)
被験体における微生物病原体による感染症を、該被験体における抗微生物免疫応答を調節することによって処置する方法であって、該被験体に有効量の抗微生物ポリペプチド(AMP)調節因子を投与するステップを含み、該AMP調節因子がIL−22アゴニストである、方法。
(項目17)
上記アゴニストが上記IL−22の発現および/または活性を上昇させる、項目16に記載の方法。
(項目18)
上記アゴニストがポリペプチドまたは核酸分子である、項目16に記載の方法。
(項目19)
上記アゴニストが融合ポリペプチドである、項目16に記載の方法。
(項目20)
上記アゴニストがFc融合ポリペプチドである、項目16に記載の方法。
(項目21)
上記アゴニストが抗体またはその生物活性断片である、項目16に記載の方法。
(項目22)
上記アゴニストがモノクローナル抗体である、項目16に記載の方法。
(項目23)
上記アゴニストがヒト化抗体である、項目16に記載の方法。
(項目24)
上記IL−22のアミノ酸配列が配列番号8として示される配列を含む、項目1または3に記載の方法。
(項目25)
上記AMPのアミノ酸配列が、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号50、および配列番号52から成るアミノ酸配列の群より選択される配列を含む、項目2または4に記載の方法。
(項目26)
上記IL−22をコードする核酸配列が配列番号7として示される配列である、項目1または3に記載の方法。
(項目27)
上記AMPをコードする核酸配列が、配列番号1、配列番号3、配列番号5、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号15、配列番号17、配列番号19、配列番号21、配列番号23、配列番号25、配列番号49、および配列番号51から成る核酸配列の群より選択される配列を含む、項目1または3に記載の方法。
(項目28)
微生物障害の処置のための医薬組成物を含むキットであって、該医薬組成物が抗微生物ポリペプチド(AMP)を含み、該AMPがIL−22である、キット。
(項目29)
微生物障害の処置のための1つ以上の医薬組成物を含むキットであって、該医薬組成物がそれぞれ異なる抗微生物ポリペプチド(AMP)またはその調節因子を含み、該AMPが、IL−6、IL−18、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、Reg関連配列(RS)、およびLTからなる群より選択される、キット。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する:
(項目1)
被験体における微生物病原体による感染症を、該被験体における抗微生物免疫応答を調節することによって処置する方法であって、該被験体に有効量の抗微生物ポリペプチド(AMP)を投与するステップを含み、該AMPがIL−22である、方法。
(項目2)
被験体における微生物病原体による感染症を、該被験体における抗微生物免疫応答を調節することによって処置する方法であって、該被験体に、有効量の抗微生物ポリペプチド(AMP)またはその調節因子を投与するステップを含み、該AMPが、IL−6、IL−18、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、Reg関連配列(RS)およびLTからなる群より選択される、方法。
(項目3)
微生物病原体に感染した被験体の細胞中の抗微生物ポリペプチド(AMP)の活性を調節する方法であって、該細胞を、単離AMPと接触させるステップを含み、該AMPがIL−22である、方法。
(項目4)
微生物病原体に感染した被験体の細胞中の抗微生物ポリペプチド(AMP)の活性を調節する方法であって、該細胞を、単離AMPと接触させるステップを含み、該AMPが、IL−6、IL−18、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、Reg関連配列(RS)およびLTからなる群より選択される、方法。
(項目5)
上記感染症が微生物障害である、項目1に記載の方法。
(項目6)
上記微生物障害が炎症性腸疾患(IBD)である、項目5に記載の方法。
(項目7)
上記微生物障害がクローン病または潰瘍性大腸炎(UC)である、項目5に記載の方法。
(項目8)
上記微生物病原体が細菌である、項目1に記載の方法。
(項目9)
上記細菌がグラム陰性である、項目8に記載の方法。
(項目10)
上記細菌がグラム陽性である、項目8に記載の方法。
(項目11)
上記細菌が腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌である、項目8に記載の方法。
(項目12)
上記腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌が腸出血性大腸菌(EHEC)または腸病原性大腸菌(EPEC)である、項目11に記載の方法。
(項目13)
上記腸病原性大腸菌(EHEC)が大腸菌O157:H7または大腸菌O55:H7である、項目12に記載の方法。
(項目14)
上記抗微生物ポリペプチド(AMP)がReg IIIβおよびReg IIIγである、項目2に記載の方法。
(項目15)
上記微生物病原体がウイルスである、項目1に記載の方法。
(項目16)
被験体における微生物病原体による感染症を、該被験体における抗微生物免疫応答を調節することによって処置する方法であって、該被験体に有効量の抗微生物ポリペプチド(AMP)調節因子を投与するステップを含み、該AMP調節因子がIL−22アゴニストである、方法。
(項目17)
上記アゴニストが上記IL−22の発現および/または活性を上昇させる、項目16に記載の方法。
(項目18)
上記アゴニストがポリペプチドまたは核酸分子である、項目16に記載の方法。
(項目19)
上記アゴニストが融合ポリペプチドである、項目16に記載の方法。
(項目20)
上記アゴニストがFc融合ポリペプチドである、項目16に記載の方法。
(項目21)
上記アゴニストが抗体またはその生物活性断片である、項目16に記載の方法。
(項目22)
上記アゴニストがモノクローナル抗体である、項目16に記載の方法。
(項目23)
上記アゴニストがヒト化抗体である、項目16に記載の方法。
(項目24)
上記IL−22のアミノ酸配列が配列番号8として示される配列を含む、項目1または3に記載の方法。
(項目25)
上記AMPのアミノ酸配列が、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号50、および配列番号52から成るアミノ酸配列の群より選択される配列を含む、項目2または4に記載の方法。
(項目26)
上記IL−22をコードする核酸配列が配列番号7として示される配列である、項目1または3に記載の方法。
(項目27)
上記AMPをコードする核酸配列が、配列番号1、配列番号3、配列番号5、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号15、配列番号17、配列番号19、配列番号21、配列番号23、配列番号25、配列番号49、および配列番号51から成る核酸配列の群より選択される配列を含む、項目1または3に記載の方法。
(項目28)
微生物障害の処置のための医薬組成物を含むキットであって、該医薬組成物が抗微生物ポリペプチド(AMP)を含み、該AMPがIL−22である、キット。
(項目29)
微生物障害の処置のための1つ以上の医薬組成物を含むキットであって、該医薬組成物がそれぞれ異なる抗微生物ポリペプチド(AMP)またはその調節因子を含み、該AMPが、IL−6、IL−18、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、Reg関連配列(RS)、およびLTからなる群より選択される、キット。
本発明は一般に、宿主免疫応答の調節による微生物障害の処置のための組成物および方法を提供する。
本発明者らは、感染性微生物病原体に対する哺乳動物の免疫応答および抵抗を媒介する新規サイトカイン経路を発見した。特に本発明者らは、IL−22が、腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌性病原体の早期感染中に適応的免疫応答および生得的上皮防御を橋渡しする重要なサイトカインの1つであることを見出した。
本明細書に示すように、感染の早期に免疫細胞によって産生されるIL−22などのサイトカインは、病原微生物の宿主への全身的侵入を防止するために、腸上皮細胞が完全抗微生物応答および創傷治癒応答を誘発するのに必要である。本明細書の研究は、IL−22が腸上皮バリアの完全性を保護して、全身への蔓延を伴う細菌侵入を防止することを示している。さらに、本明細書の研究は、IL−22が早期抗菌IgG応答の誘発に関与して、細菌感染中の結腸上皮細胞からのReg IIIβおよびReg IIIγなどの抗微生物レクチンの誘導に不可欠であることを示す。これらの機構の一方または両方が欠けることは、C.rodentium感染中のIL−22−/−マウスにおける全身への蔓延および死亡率の上昇を伴う、宿主防御応答の低下の原因となり得る。
本明細書で示すように、Reg IIIβおよびReg IIIγの誘導は、IL−22が各種の細菌感染を制御するのにより広範な機能を有し得ることを示す。本明細書の研究はさらに、感染性障害および自己免疫障害におけるThIL−17細胞およびそのエフェクタサイトカインの役割を補助する。さらに、本明細書の研究は、IL−22ならびにReg IIIβおよびReg IIIγなどのその下流生成物が感染性障害の処置に有利であり得ることを示す。
したがって、本発明は、宿主免疫応答の調節によるこのような微生物障害を処置する方法を提供する。たとえば、被験体における抗微生物免疫応答は、抗微生物免疫応答を媒介する1つ以上の抗微生物ポリペプチド(AMP)の活性を上昇または低下させることによって向上または抑制することができる。
さらに詳細には、本発明は、AMP、その調節因子、および微生物障害の処置にそのような組成物を使用する方法を提供する。このような微生物障害は、これに限定されるわけではないが、感染性疾患、たとえばEHECおよびEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)ならびに、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)およびクローン病(CD)を含む。
本明細書で引用する、特許、特許出願、および科学文献を含むすべての参考文献は、その全体が参照により本明細書でここに組込まれている。
一般技法
本明細書で記載および参照する技法および手順は、当業者によって一般に十分に理解されており、たとえばSambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual 3rd.edition(2001)Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.;Current Protocols in Molecular Biology(F.M.Ausubelら、eds.,(2003));the series Methods in Enzymology(Academic Press, Inc.):PCR 2:A Practical Approach(M.J.MacPherson,B.D.Hames and G.R.Taylor eds.(1995)),Harlow and Lane,eds.(1988)Antibodies,A Laboratory Manual,and Animal Cell Culture(R.I.Freshney,ed.(1987));Oligonucleotide Synthesis(M.J.Gait,ed.,1984);Methods in Molecular Biology,Humana Press;Cell Biology:A Laboratory Notebook(J.E.Cellis,ed.,1998)Academic Press;Animal Cell Culture(R.I.Freshney),ed.,1987);Introduction to Cell and Tissue Culture(J.P.Mather and P.E.Roberts,1998)Plenum Press;Cell and Tissue Culture:Laboratory Procedures(A.Doyle,J.B.Griffiths,and D.G.Newell,eds.,1993−8)J.Wiley and Sons;Handbook of Experimental Immunology(D.M.Weir and C.C.Blackwell,eds.);Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells(J.M.Miller and M.P.Calos,eds.,1987);PCR:The Polymerase Chain Reaction,(Mullisら、eds.,1994);Current Protocols in Immunology(J.E.Coliganら、eds.,1991);Short Protocols in Molecular Biology(Wiley and Sons,1999);Immunobiology(C.A.Janeway and P.Travers,1997);Antibodies (P.Finch,1997);Antibodies:A Practical Approach(D.Catty.,ed.,IRL Press,1988−1989);Monoclonal Antibodies:A Practical Approach(P.Shepherd and C.Dean,eds.,Oxford University Press,2000);Using Antibodies:A Laboratory Manual(E.Harlow and D.Lane(Cold Spring Harbor Laboratory Press,1999);The Antibodies(M.Zanetti and J.D.Capra,eds.,Harwood Academic Publishers,1995);およびCancer:Principles and Practice of Oncology(V.T.DeVitaら、eds.,J.B.Lippincott Company,1993)に記載された広く利用されている方法などの、従来の方法を用いて通常利用される。
本明細書で記載および参照する技法および手順は、当業者によって一般に十分に理解されており、たとえばSambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual 3rd.edition(2001)Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.;Current Protocols in Molecular Biology(F.M.Ausubelら、eds.,(2003));the series Methods in Enzymology(Academic Press, Inc.):PCR 2:A Practical Approach(M.J.MacPherson,B.D.Hames and G.R.Taylor eds.(1995)),Harlow and Lane,eds.(1988)Antibodies,A Laboratory Manual,and Animal Cell Culture(R.I.Freshney,ed.(1987));Oligonucleotide Synthesis(M.J.Gait,ed.,1984);Methods in Molecular Biology,Humana Press;Cell Biology:A Laboratory Notebook(J.E.Cellis,ed.,1998)Academic Press;Animal Cell Culture(R.I.Freshney),ed.,1987);Introduction to Cell and Tissue Culture(J.P.Mather and P.E.Roberts,1998)Plenum Press;Cell and Tissue Culture:Laboratory Procedures(A.Doyle,J.B.Griffiths,and D.G.Newell,eds.,1993−8)J.Wiley and Sons;Handbook of Experimental Immunology(D.M.Weir and C.C.Blackwell,eds.);Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells(J.M.Miller and M.P.Calos,eds.,1987);PCR:The Polymerase Chain Reaction,(Mullisら、eds.,1994);Current Protocols in Immunology(J.E.Coliganら、eds.,1991);Short Protocols in Molecular Biology(Wiley and Sons,1999);Immunobiology(C.A.Janeway and P.Travers,1997);Antibodies (P.Finch,1997);Antibodies:A Practical Approach(D.Catty.,ed.,IRL Press,1988−1989);Monoclonal Antibodies:A Practical Approach(P.Shepherd and C.Dean,eds.,Oxford University Press,2000);Using Antibodies:A Laboratory Manual(E.Harlow and D.Lane(Cold Spring Harbor Laboratory Press,1999);The Antibodies(M.Zanetti and J.D.Capra,eds.,Harwood Academic Publishers,1995);およびCancer:Principles and Practice of Oncology(V.T.DeVitaら、eds.,J.B.Lippincott Company,1993)に記載された広く利用されている方法などの、従来の方法を用いて通常利用される。
I.定義
本明細書を解釈する目的で、以下の定義が適用され、適切な場合にはいつでも、単数形で使用される用語は複数形も含み、逆の場合も同じである。以下で述べるいずれかの定義が参照により本明細書に援用されるいずれかの文書と矛盾する場合には、以下で述べる定義が支配するものとする。
本明細書を解釈する目的で、以下の定義が適用され、適切な場合にはいつでも、単数形で使用される用語は複数形も含み、逆の場合も同じである。以下で述べるいずれかの定義が参照により本明細書に援用されるいずれかの文書と矛盾する場合には、以下で述べる定義が支配するものとする。
「抗微生物ポリペプチド」すなわち「AMP」は、微生物病原体に対する抗微生物免疫応答を媒介する、またはそうでなければ生じさせるポリペプチドであり、AMP活性、たとえば抗微生物活性、または抗微生物免疫応答を調節する活性を保持するその断片、変異体、類似体、誘導体またはミメティックを含む。これらの方法を使用して、感染性微生物病原体、たとえばウイルスもしくは細菌に感染している、または感染性微生物病原体、たとえばウイルスもしくは細菌による感染のリスクに瀕している被験体を処置できる。AMPの活性は、別のAMPまたは同じAMPに対して調節または異なって制御(たとえ上方または下方制御)できる。
本発明のAMPは、未変性AMPおよびその変異体(本明細書でさらに定義する)を含み、ヒト組織もしくは別の供給源からなどの多様な供給源から単離され得るか、または組換え法もしくは合成法によって調製され得る。未変性AMPは、任意の種、たとえばマウスまたはヒトに由来し得る。本発明のAMPは、これに限定されるわけではないが、LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23(たとえばIL−23 p19またはIL−23 p40を含む)およびRegスーパーファミリーの遺伝子によってコードされたRegまたはReg関連タンパク質を含む。Regスーパーファミリーは、ヒト、ラット、およびマウスによるRegおよびReg関連遺伝子を含み、4つのサブクラスであるタイプI、II、III、およびIVに分類される。たとえばタイプIは、ヒトREG Iα、ヒトREG Iβ、ラットReg I、およびマウスReg Iを含む;タイプIIは、Reg IIを含む;タイプIIIは、ヒトREG III、ヒトHIP/PAP(肝細胞癌−小腸−膵臓で発現された遺伝子/膵炎関連タンパク質をコードする遺伝子)、ラットPAP/Peptide23、ラットReg III/PAP II、ラットPAP III、マウスReg IIIα、Reg IIIβ、Reg IIIγ、マウスReg IIIδ、およびハムスターINGAP(小島新生関連タンパク質)を含む。タイプIVは、ヒトREG IVを含有する。さらに、ヒトReg関連配列(RS)は報告によれば、偽遺伝子である。一実施形態において、REGタンパク質は、これに限定されるわけではないが、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、およびReg関連配列(RS)を含むヒトREG遺伝子ファミリーのメンバーによってコードされる。
リンホトキシン(LT)は、腫瘍壊死ファミリーの3量体サイトカインであり;活性化T、B、およびNK細胞によって発現され;炎症応答シグナル伝達および2次リンパ器官構造に関与する。「リンホトキシン」すなわち「LT」は本明細書では、US Pat.No.5,824,509の図2Aに示すアミノ酸配列を有する生物活性ポリペプチドとして定義される。「LT:は、ヒトTNFαまたはその天然アミノ酸類似体を特に排除するために定義される(Pennicaら、Nature 312:20/27:724−729(1984)およびAggarwalら、J.Biol.Chem.260:2345−2354(1985))。本明細書で使用するように、「LT」は、本明細書に記載する1個以上のLTサブユニットを指す。
「リンホトキシン−α」すなわち「LTα」は、たとえばUS 5,661,004で定義されているようなヒトLTβを特に排除するために定義される。「リンホトキシンα−3 3量体」すなわち「LTα3」は、LTαモノマーのホモ3量体を指す。このホモ3量体は、LTβ、膜貫通および細胞質ドメインによって細胞表面に固着される。
「リンホトキシン−αβ」すなわち「LTαβ」または「LTαβ複合体」は、LTαとLTβとのヘテロ3量体を指す。これらのヘテロ3量体は、LTαのサブユニット2個およびLTβのサブユニット1個(LTα2β1)、またはLTαのサブユニット1個およびLTβのサブユニット2個(LTα1β2)のどちらかを含有する。「LTαβ」または「LTab」という用語は本明細書で使用するように、LTαのサブユニット1個およびLTβ2個で構成されるヘテロ3量体(LTα1β2)を指す。
「腫瘍壊死因子受容体−I」すなわち「TNFRI」および「腫瘍壊死因子受容体−II」すなわち「TNFRII」は、それぞれp55およびp75としても公知である、LTα3の細胞表面TNF受容体を指す。
「リンホトキシン−β受容体」すなわち「LTβ−R」は、LTαβヘテロ3量体が結合する受容体を指す。
いくつかの実施形態において、本発明のAMPのアミノ酸配列は、次の群:配列番号2(ヒトIL−6)、配列番号4(ヒトIL−12B)、配列番号6(ヒトIL−18)、配列番号8(ヒトIL−22)、配列番号10(ヒトIL−23 p19またはIL−23A)、配列番号12(ヒトREG1A)、配列番号14(ヒトREG1B)、配列番号16(ヒトREG3A、変異体1)、配列番号18(ヒトREG3A、変異体2)、配列番号20(ヒトREG3A、変異体3)、配列番号22(ヒトREG3G、変異体2)、配列番号24(ヒトREG3G、変異体1)、配列番号26(ヒトREG4)、配列番号28(マウスIL−6)、配列番号30(マウスIL−12B)、配列番号32(マウスIL−18)、配列番号34(マウスIL−22)、配列番号36(マウスIL−23 p19またはIL−23A)、配列番号38(マウスPAP)、配列番号40(マウスREG1)、配列番号42(マウスREG2)、配列番号44(マウスREG3A)、配列番号46(マウスREG3D)、配列番号48(マウスREG4)、配列番号50(ヒトLTα)、配列番号52(ヒトLTβ)、配列番号54(マウスLTα)、および配列番号56(マウスLTβ)から選択されるアミノ酸配列を含む。
他の実施形態において、本発明のAMPをコードする核酸配列は、次の群:配列番号1(ヒトIL−6)、配列番号3(ヒトIL−12B)、配列番号5(ヒトIL−18)、配列番号7(ヒトIL−22)、配列番号9(ヒトIL−23 p19またはIL−23A)、配列番号11(ヒトREG1A)、配列番号13(ヒトREG1B)、配列番号15(ヒトREG3A、変異体1)、配列番号17(ヒトREG3A、変異体2)、配列番号19(ヒトREG3A、変異体3)、配列番号21(ヒトREG3G、変異体2)、配列番号23(ヒトREG3G、変異体1)、配列番号25(ヒトREG4)、配列番号27(マウスIL−6)、配列番号29(マウスIL−12B)、配列番号31(マウスIL−18)、配列番号33(マウスIL−22)、配列番号35(マウスIL−23 p19またはIL−23A)、配列番号37(マウスPAP)、配列番号39(マウスREG1)、配列番号41(マウスREG2)、配列番号43(マウスREG3A)、配列番号45(マウスREG3D)、配列番号47(マウスREG4)、配列番号49(ヒトLTα)、配列番号51(ヒトLTβ)、配列番号53(マウスLTα)、および配列番号55(マウスLTβ)から選択される核酸配列を含む。
「未変性配列AMPポリペプチド」または「未変性配列AMPポリペプチド」は、同じアミノ酸配列を天然由来の対応するAMPポリペプチドとして含むポリペプチドを指す。このような未変性配列AMPポリペプチドは、天然から単離可能であるか、または組換えもしくは合成手段によって産生できる。該用語は特に、特定のAMPポリペプチドの天然発生型切断または分泌型(たとえばその関連ペプチドを欠くIL−22)、ポリペプチドの天然発生型変異体形(たとえば選択的スプライス型)、および天然型対立遺伝子変異体を含む。本発明の各種の実施形態において、本明細書で開示する未変性配列AMPポリペプチドは、成熟または全長未変性配列ポリペプチドである。
「変異体」ポリペプチドは、全長未変性ポリペプチド配列と少なくとも約80%のアミノ酸配列同一性を有する活性ポリペプチドを指す。本来、変異体ポリペプチドは、全長または成熟未変性ポリペプチド配列に対して、少なくとも約80%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約81%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約82%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約83%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約84%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約85%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約86%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約87%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約88%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約89%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約90%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約91%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約92%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約93%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約94%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約95%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約96%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約97%のアミノ酸配列同一性を、または少なくとも約98%のアミノ酸配列同一性を、およびまたは少なくとも約99%のアミノ酸配列同一性を有するであろう。
「アミノ酸配列同一性パーセント(%)」は、配列を比較して、最大パーセントの配列同一性を達成するために必要ならばギャップを挿入した後、いずれの保存的置換も配列同一性の一部として考慮せずに、特異的または参照ポリペプチド配列内のアミノ酸残基と同一である候補配列内のアミノ酸残基のパーセンテージとして定義される。アミノ酸配列同一性パーセントを決定することを目的とする配列比較は、たとえばBLAST、BLAST−2、ALIGNまたはMegalign(DNASTAR)ソフトウェアなどの一般に入手可能なコンピュータソフトウェアを使用して、当該技術の範囲内である各種の方法で達成できる。当業者は、比較されている配列の全長にわたって最大配列比較を達成するために必要な任意のアルゴリズムを含む、配列比較を測定するのに適切なパラメータを決定できる。アミノ酸配列比較では、所与のアミノ酸配列Aの、所与のアミノ酸配列Bに対する、Bによる、またはBと比べたアミノ酸配列同一性%(または所与のアミノ酸配列Bに対する、Bによる、またはBと比べたあるアミノ酸配列同一性%を有するまたは含む所与のアミノ酸配列Aと表すことができる)は、次のように計算される:
100×分数X/Y
式中、Xは、配列決定プログラムによってAおよびBのそのプログラムの配列決定で完全一致として記録されたアミノ酸残基の数であり、Yは、B内のアミノ酸残基の総数である。アミノ酸配列Aの長さがアミノ酸配列Bの長さに等しい場合、AのBに対するアミノ酸配列同一性%は、BのAに対するアミノ酸配列同一性%とは等しくないことが認識されるであろう。本方法を使用するアミノ酸配列同一性%計算の例として、下の表1および2は、「参照タンパク質」と呼ばれるアミノ酸配列の、「IL−22」と呼ばれるアミノ酸配列に対するアミノ酸配列同一性%を計算する方法を示し、ここで「IL−22」は、興味のあるIL−22ポリペプチドのアミノ酸配列を表し、「参照タンパク質」は、興味のある「IL−22」ポリペプチドが比較されているポリペプチドのアミノ酸配列を表し、ならびに「X、「Y」および「Z」はそれぞれ異なるアミノ酸残基を表す。
100×分数X/Y
式中、Xは、配列決定プログラムによってAおよびBのそのプログラムの配列決定で完全一致として記録されたアミノ酸残基の数であり、Yは、B内のアミノ酸残基の総数である。アミノ酸配列Aの長さがアミノ酸配列Bの長さに等しい場合、AのBに対するアミノ酸配列同一性%は、BのAに対するアミノ酸配列同一性%とは等しくないことが認識されるであろう。本方法を使用するアミノ酸配列同一性%計算の例として、下の表1および2は、「参照タンパク質」と呼ばれるアミノ酸配列の、「IL−22」と呼ばれるアミノ酸配列に対するアミノ酸配列同一性%を計算する方法を示し、ここで「IL−22」は、興味のあるIL−22ポリペプチドのアミノ酸配列を表し、「参照タンパク質」は、興味のある「IL−22」ポリペプチドが比較されているポリペプチドのアミノ酸配列を表し、ならびに「X、「Y」および「Z」はそれぞれ異なるアミノ酸残基を表す。
本明細書で開示する各種のポリペプチド、ポリヌクレオチド、および抗体などの「単離」生体分子は、その天然環境の少なくとも1つの成分から同定および分離ならびに/または回収された生体サンプルを指す。
ポリペプチドに関して「活性の」または「活性」は、未変性ポリペプチドの生物および/または免疫活性を指し、ここで「生物」活性は、未変性ポリペプチドが有する抗原エピトープに対する抗体の産生を誘導する能力以外の、未変性ポリペプチドの生物機能を指す。「免疫」活性は、未変性ポリペプチドが有する抗原エピトープに対する抗体の産生を誘導する能力を指す。
「アンタゴニスト」という用語は、最も広い意味で使用され、ポリペプチドの生物活性を完全または部分的に遮断、抑制、または中和する任意の分子を含む。ポリペプチドをコードするmRNAの転写または翻訳を完全または部分的に抑制する分子も「アンタゴニスト」に含まれる。好適なアンタゴニストはたとえば、アンタゴニスト抗体または抗体断片;未変性ポリペプチドの断片またはアミノ酸配列変異体;アンチセンスオリゴヌクレオチド;小型分子;およびポリペプチドアンタゴニストまたはアンタゴニスト抗体をコードする核酸を含む。「1つの」アンタゴニストへの言及は、単一のアンタゴニストまたは2つ以上の異なるアンタゴニストの組合せを含む。
「アゴニスト」という用語は、最も広い意味で使用され、ポリペプチドの生物活性を完全または部分的に模倣する任意の分子(たとえば未変性AMP)を含む。ポリペプチドをコードするmRNAの転写または翻訳を刺激する分子も「アゴニスト」に含まれる。好適なアゴニストはたとえば、アゴニスト抗体または抗体断片;未変性ポリペプチド;未変性ポリペプチドの断片またはアミノ酸配列変異体;アンチセンスオリゴヌクレオチド;小型分子;およびポリペプチドアゴニストまたは抗体をコードする核酸を含む。「1つの」アゴニストへの言及は、単一のアゴニストまたは2つ以上の異なるアゴニストの組合せを含む。
「抗微生物免疫応答」は、これに限定されるわけではないが、微生物病原体による感染に対する抵抗または防御を含む。このような抵抗または防御は、微生物感染性、複製、増殖または微生物病原体の他の活性の抑制または低下を生じることができる。特に、抗微生物免疫応答を生じる処置は、微生物障害または微生物障害の症状の軽減を生じることができる。
「軽減」、「軽減すること」またはその同等語は、処置的処置および予防または防止措置の両方を指し、ここでの目的は、標的微生物障害またはその症状を緩和、予防、減速(低減)、減少または抑制することである。処置を必要とする人々としては、すでに障害を持つ人々はもちろんのこと、障害を有しやすい人々または障害が防止される人々も含む。
微生物障害を処置することに関して、「処置」、「処置すること」、またはその同等語は、障害を有する被験体における微生物障害または微生物障害の症状を軽減することを指す。
「慢性」投与は、長期間にわたって最初の処置効果を維持するために、急性方式に対立するものとしての、連続方式での薬剤の投与を指す。「間欠」投与は、中断なく連続して行われるのではなく、むしろ実際は周期的である処置である。
処置の目的での「哺乳動物」は、ヒト、げっ歯類(たとえばマウスおよびラット)、およびサル;ペットおよび家畜;および動物園用、スポーツ用、実験用、またはペット用動物、たとえばイヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、ウサギなどを含む、哺乳動物として分類される任意の動物を指す。いくつかの実施形態において、哺乳動物は、ヒト、げっ歯類、またはサルから選択される。同様に、処置の目的での「被験体」は、哺乳動物被験体を指し、ヒトおよび動物被験体の両方を含む。
1つ以上のさらなる薬剤「と組合された」投与は、任意の順序での同時(併用)および連続投与を含む。
「担体」は本明細書で使用するように、利用した投薬量および濃度にてそれに曝露されている細胞または哺乳動物に非毒性である製薬的に許容される担体、賦形剤、または安定剤を含む。製薬的に許容される担体は、水性pH緩衝溶液であることが多い。製薬的に許容される担体の例は、リン酸塩、クエン酸塩、および他の有機酸などの緩衝剤;アスコルビン酸を含む酸化防止剤;低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;血清アルブミン、ゼラチン、または免疫グロブリンなどのタンパク質;ポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマー;グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニンまたはリジンなどのアミノ酸;グルコース、マンノース、またはデキストリンを含むモノサッカライド、ジサッカライド、および他の炭水化物;EDTAなどのキレート剤;マンニトールまたはソルビトールなどの糖アルコール;ナトリウムなどの塩形成対イオン;および/またはTWEEN(商標)、ポリエチレングリコール(PEG)、およびPLURONICS(商標)などの非イオン性界面活性剤を含む。
「抗体(Ab)」および「免疫グロブリン」(Ig)は、同様の構造特徴を有する糖タンパク質である。抗体は特定の抗原に対して結合特異性を示すのに対して、免疫グロブリンは、抗体および一般に抗原特異性を欠いた他の抗体様分子の両方を含む。後者の種類のポリペプチドはたとえば、リンパ系にて低レベルでおよび骨髄腫にて上昇したレベルで産生される。
「抗体」および「免疫グロブリン」という用語は、最も広い意味で互換的に使用され、モノクローナル抗体(たとえば全長または無処置モノクローナル抗体)、ポリクローナル抗体、1価抗体、多価抗体、多重特異性抗体(たとえば、それらが所望の生物活性を示す限り、2重特異性抗体)を含み、(本明細書でより詳細に述べるように)ある抗体断片も含み得る。抗体は、キメラ、ヒト化および/または親和性成熟であり得る。
特定の抗原に特異的に結合する抗体は、抗体が抗原を標的とする際に診断および/または処置剤として有用であるような十分な親和性で抗原を結合することができる抗体を指す。好ましくは、このような抗体の非標的ポリペプチドへの結合の程度は、たとえばラジオイムノアッセイ(RIA)によって測定されたような標的抗原に対する抗体の結合の約10%未満である。ある実施形態において、標的抗原に結合する抗体は、≦1μM、≦100nM、≦10nM、≦1nM、または≦0.1nMの解離定数(Kd)を有する。
抗体の「可変領域」または「可変ドメイン」は、抗体の重鎖または軽鎖のアミノ末端ドメインを指す。重鎖の可変ドメインは、「VH」と呼ばれ得る。軽鎖の可変ドメインは、「VL」と呼ばれ得る。これらのドメインは一般に、抗体の最も可変の部分であり、抗原結合部位を含有する。
「可変の」という用語は、可変ドメインのある部分が抗体間の配列で広範囲にわたって異なり、特定の各抗体のその特定の抗原に対する結合および特異性で使用されるという事実を指す。しかし、可変性は抗体の可変ドメインに均一に分布していない。可変性は、どちらも軽鎖および重鎖可変ドメイン内の相補性決定領域(CDR)または超可変領域(HVR)と呼ばれる3つのセグメントに濃縮されている。可変ドメインのより高度に保存された部分は、フレームワーク領域(FR)と呼ばれる。未変性重鎖および軽鎖の可変ドメインは、βシート構造を結合する、ある場合にはβシート構造の一部を形成する3つのCDRによって連結された、主にβ配置をとる4つのFR領域をそれぞれ含む。各鎖のCDRは、FR領域によって密に近接してひとまとめとされて、他の鎖のCDRと共に抗体の抗原結合部位の形成に寄与する(Kabatら、Sequences of Proteins of Immunological Interest, Fifth Edition,National Institute of Health,Bethesda,MD(1991)を参照)。定常ドメインは、抗体の抗原への結合に直接関わっていないが、抗体依存性細胞毒性への抗体の関与などの各種のエフェクタ機能を示す。
任意の脊椎動物種からの抗体(免疫グロブリン)の「軽鎖」は、その定常ドメインのアミノ酸配列に基づいて、カッパ(κ)およびラムダ(λ)と呼ばれる2つの明らかに別個の種類の一方に割当てることができる。
その重鎖の定常ドメインのアミノ酸配列に応じて、抗体(免疫グロブリン)を異なるクラスに割当てることができる。免疫グロブリンの5つの主要なクラス:IgA、IgD、IgE、IgGおよびIgMがあり、これらのいくつかはサブクラス(アイソタイプ)、たとえばIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2にさらに分けられる。免疫グロブリンの異なるクラスに対応する重鎖定常ドメインは、それぞれα、δ、ε、γ、およびμと呼ばれる。免疫グロブリンの異なるクラスのサブユニット構造および3次元配置は周知であり、一般にたとえばAbbasら、Cellular and Mol.Immunology,4th ed.(2000)に記載されている。抗体は、抗体と1つ以上の他のタンパク質またはペプチドとの共有または非共有結合によって形成された、より大型の融合分子の一部であり得る。
「全長抗体」、「無処置抗体」および「全抗体」という用語は本明細書では互換的に使用されて、下で定義するような抗体断片ではなく、その実質的に無処置の形の抗体を指す。該用語は特に、Fc領域を含有する重鎖を持つ抗体を指す。
「抗体断片」は、無処置抗体の部分のみを含み、その部分は、無処置抗体内に存在するときにその部分と通常関連する機能の少なくとも1つ、多くはほとんどまたはすべてを保持する。一実施形態において、抗体断片は、無処置抗体の抗原結合部位を含み、それゆえ抗原に結合する能力を保持する。別の実施形態において、抗体断片、たとえばFc領域を含む抗体断片は、無処置抗体内に存在するときに、FcRn結合、抗体半減期調節、ADCC機能および補体結合などのFc領域と通常関連する生体機能の少なくとも1つを保持する。一実施形態において、抗体断片は、無処置抗体と実質的に同様のインビトロ半減期を有する1価抗体である。たとえば、このような抗体断片は、断片にインビボ安定性を与えることができるFc配列に結合された抗原結合アームを含み得る。
抗体のパパイン消化は、それぞれ単一の抗原結合部位を備えた「Fab」断片と、その名前がただちに結晶化するその能力を反映している残りの「Fc」断片と呼ばれる、2つの同一の抗原結合断片を産生する。ペプシン処理は、2つの抗原結合部位を有して、なお抗原を架橋することが可能であるF(ab’)2断片を生じる。
「Fv」は、完全な抗原結合部位を含む最小の抗体断片である。一実施形態において、2本鎖Fv種は、密接に非共有結合した1つの重鎖可変ドメインおよび1つの軽鎖可変ドメインの2量体から成る。単鎖Fv(scFv)種では、1つの重鎖可変ドメインおよび1つの軽鎖可変ドメインを、軽鎖および重鎖が2本鎖Fv種のものと類似した「2量体」構造で結合できるように可撓性ペプチドリンカによって共有結合させることができる。各可変ドメインの3つのCDRが相互作用してVH−VL2量体の表面に抗原結合部位を画成するのはこの配置においてである。集合的には、6つのCDRが抗体に対する抗原結合特異性を与える。しかし、単一の可変ドメイン(または抗原に特異的な3つのCDRのみを含むFvの半分)でさえ、結合部位全体よりは低い親和性であるが、抗原を認識および結合する能力を有する。
Fab断片は、重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインを含有し、軽鎖の定常ドメインおよび重鎖の第1定常ドメイン(CH1)も含有する。Fab’断片は、抗体ヒンジ領域からの1つ以上のシステインを含む重鎖CH1ドメインのカルボキシ末端に2、3の残基が付加されていることによってFab断片とは異なる。Fab’−SHは、定常ドメインのシステイン残基が遊離チオール基を保持するFab’の本明細書での名称である。F(ab’)2抗体断片は当初、その間にヒンジシステインを有するFab’断片対として産生された。抗体断片の他の化学結合も公知である。
「単鎖Fv」または「sFv」抗体断片は、抗体のVHおよびVLドメインを含み、これらのドメインは1つのポリペプチド鎖内に存在する。一般に、scFvポリペプチドは、scFvに抗原結合のための所望の構造を形成させることができるVHドメインとVLドメインとの間のポリペプチドリンカーをさらに含む。scFvの総説については、Pluckthun,in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies,vol.113,Rosenburg and Moore eds.,Springer−Verlag,New York,pp.269−315(1994)を参照。
「ダイアボディ」という用語は、2個の抗原結合部位を備えた小型抗体断片を指し、その断片は同じポリペプチド鎖(VH−VL)内で軽鎖可変ドメイン(VL)に結合された重鎖可変ドメイン(VH)を含む。同じ鎖上の2個のドメイン間の対形成を可能にするには短すぎるリンカを使用することによって、ドメインは強制的に別の鎖の相補性ドメインと対形成させられて、2個の抗原結合部位を生成する。ダイアボディは2価または2重特異性であり得る。ダイアボディは、たとえばEP 404,097;WO93/1161;Hudsonら、(2003)Nat.Med.9:129−134;およびHollingerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6444−6448(1993)においてさらに十分に記載されている。トリアボディおよびテトラボディもHudsonら、(2003)Nat.Med.9:129−134に記載されている。
「モノクローナル抗体」という用語は本明細書で使用するように、実質的に同種の抗体の集合から得た抗体を指し、すなわち集合を構成する個々の抗体は、微量で存在し得る可能な突然変異、たとえば天然発生型変異を除いて同一である。それゆえ「モノクローナル」という修飾語句は、別個の抗体の混合物ではないという抗体の特徴を示す。ある実施形態において、このようなモノクローナル抗体は通例、標的に結合するポリペプチド配列を含む抗体を含み、ここで標的結合ポリペプチド配列は、複数のポリペプチド配列からの単一の標的結合ポリペプチド配列の選択を含むプロセスによって得た。たとえば選択プロセスは、ハイブリドーマクローン、ファージクローン、または組換えDNAクローンのプールなどの複数のクローンからの唯一のクローンを選択することであり得る。選択された標的結合配列は、たとえば標的に対する親和性を改善するために、標的結合配列をヒト化するために、細胞培養でのその産生を改善するために、インビボでのその免疫原性を低下させるために、多重特異的抗体を作製するなどのためにさらに改変することが可能であることと、改変された標的結合配列を含む抗体もまた本発明のモノクローナル抗体であることとが理解されるべきである。各種の決定基(エピトープ)に向けられた各種の抗体を通例含むポリクローナル抗体調製物とは対照的に、モノクローナル抗体調製物の各モノクローナル抗体は、抗原上の単一の決定基に向けられている。モノクローナル抗体調製物は、その特異性に加えて、それらが他の免疫グロブリンによって通例は汚染されていない点で有利である。
「モノクローナル」という修飾語句は、抗体の特徴が抗体の実質的に同種の集合から得られるような抗体の特徴を示し、何らかの特定の方法による抗体の産生を必要とするとして解釈されるべきでない。たとえば、本発明によって使用されるモノクローナル抗体は、たとえばハイブリドーマ法(たとえばKohlerら、Nature,256:495(1975);Harlowら、Antibodies:A Laboratory Manual,(Cold Spring Harbor Laboratory Press,2nd ed.1988);Hammerlingら、in:Monoclonal Antibodies and T−Cell Hybridomas 563−681(Elsevier,N.Y.,1981))、組換えDNA法(たとえばU.S.Patent No.4,816,567を参照)、ファージ提示技術(たとえばClacksonら、Nature,352:624−628(1991);Marksら、J.Mol.Biol.222:581−597(1992);Sidhuら、J.Mol.Biol.338(2) 299−310(2004);Leeら、J.Mol.Biol.340(5):1073−1093(2004);Fellouse,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101(34):12467−12472(2004);およびLeeら、J.Immunol.Methods 284(1−2):119−132(2004)を参照、およびヒト免疫グロブリン座またはヒト免疫グロブリン配列をコードする遺伝子の一部または全部を有する動物においてヒトまたはヒト様抗体を生産する技術(たとえばWO98/24893;WO96/34096;WO96/33735;WO91/10741;Jakobovitsら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2551(1993);Jakobovitsら、Nature 362:255−258(1993);Bruggemannら、Year in Immunol.7:33(1993);U.S.Patent Nos.5,545,807;5,545,806;5,569,825;5,625,126;5,633,425;5,661,016;Marksら、Bio.Technology 10:779−783(1992);Lonbergら、Nature 368:856−859(1994);Morrison,Nature 368:812−813(1994);Fishwildら、Nature Biotechnol.14:845−851(1996);Neuberger,Nature Biotechnol.14:826(1996)およびLonberg and Huszar,Intern.Rev.Immunol.13:65−93(1995)を参照 を含む各種の技法によって作製され得る。
モノクローナル抗体は本明細書で特に、重鎖および/または軽鎖の一部が特定の種に由来するまたは特定の抗体クラスもしくはサブクラスに属する抗体の対応する配列と同一または相同であるのに対して、鎖の残りの部分は別の種に由来するまたは特定の抗体クラスもしくはサブクラスに属する抗体の対応する配列と同一または相同である「キメラ」抗体はもちろんのこと、このような抗体の断片も、それらが所望の生物活性を示す限り含む(U.S.Patent No.4,816,567;およびMorrisonら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6851−6855(1984))。
非ヒト(たとえばマウス)抗体の「ヒト化」型は、非ヒト免疫グロブリンに由来する最小配列を含有するキメラ抗体である。一実施形態において、ヒト化抗体は、レシピエントの超可変領域からの残基が所望の特異性、親和性、および/または能力を有するマウス、ラット、ウサギまたは非ヒト霊長類などの非ヒト種(ドナー抗体)の超可変領域からの残基によって置換されている、ヒト免疫グロブリン(レシピエント抗体)である。いくつかの例では、ヒト免疫グロブリンのフレームワーク領域(FR)残基は、対応する非ヒト残基によって置換されている。さらに、ヒト化抗体は、レシピエント抗体またはドナー抗体に見出されない残基を含むことがある。これらの修飾は、抗体の性能をさらに高めるために行われ得る。一般にヒト化抗体は、少なくとも1つの、通例は2つの可変ドメインの実質的にすべてを含み、そこでは超可変ループのすべてまたは実質的にすべてが非ヒト免疫グロブリンの超可変ループに対応して、FRのすべてまたは実質的にすべてがヒト免疫グロブリン配列のFRに対応する。ヒト化抗体は場合により、免疫グロブリン定常領域(Fc)、通例はヒト免疫グロブリンの定常領域の少なくとも一部も含むであろう。さらなる詳細事項については、Jonesら、Nature 321:522−525(1986);Riechmannら、Nature 332:323−329(1988);およびPresta,Curr.Op.Struct.Biol.2:593−596(1992)を参照。以下の総説論文およびそこで引用した参考文献も参照:Vaswani and Hamilton,Ann.Allergy,Asthma & Immunol.1:105−115(1998);Harris,Biochem.Soc.Transactions 23:1035−1038(1995);Hurle and Gross,Curr.Op.Biotech.5:428−433(1994)。
「ヒト抗体」は、ヒトによって産生された抗体のアミノ酸配列に対応するアミノ酸配列を有する、および/または本明細書で開示するヒト抗体の作製技術のいずれかを使用して作製された抗体である。ヒト抗体の定義は、非ヒト抗原結合残基を含むヒト化抗体を特に除外する。
その重鎖の定常ドメインのアミノ酸配列に応じて、免疫グロブリンを異なるクラスに割当てることができる。免疫グロブリンの5つの主要なクラス:IgA、IgD、IgE、IgGおよびIgMがあり、これらのいくつかはサブクラス(アイソタイプ)、たとえばIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2にさらに分割できる。
「親和性成熟」抗体とは、その改変を有さない親抗体と比較して、抗原に対する抗体の親和性に改善を生じる1つ以上の改変をその1つ以上のHVR内に持つ抗体である。一実施態様において、親和性成熟抗体は、標的抗原に対してナノモルまたはピコモルの親和性さえ有する。親和性成熟抗体は、当分野で公知の手順によって産生され得る。Marksら、Bio/Technology 10:779−783(1992)は、VHおよびVLドメインシャッフリングによる親和性成熟について記載している。HVRおよび/またはフレームワーク残基のランダム突然変異誘発は:Barbasら、Proc Nat.Acad.Sci.USA 91:3809−3813(1994);Schierら、Gene 169:147−155(1995);Yeltonら、J.Immunol.155:1994−2004(1995);Jacksonら、J.Immunol.154(7):3310−9(1995);およびHawkinsら、J.Mol.Biol.226:889−896(1992)に記載されている。
「遮断」抗体、「中和」抗体、または「アンタゴニスト」抗体は、その抗体が結合する抗原の生物活性を抑制または低下する抗体である。このような抗体は、抗原の生物活性を実質的にまたは完全に抑制し得る。
「アゴニスト抗体」は本明細書で使用するように、興味のあるポリペプチドの生物活性を部分的にまたは完全に模倣する抗体である。
抗体「エフェクタ機能」は、抗体のFc領域(未変性配列Fc領域またははアミノ酸配列変異体Fc領域)に起因するこのような生物活性を指し、抗体アイソタイプによって変わる。抗体エフェクタ機能の例は:C1q結合および補体依存性細胞毒性;Fc受容体結合;抗体依存性細胞媒介性細胞毒性(ADCC);貪食作用;細胞表面受容体(たとえばB細胞受容体)の下方制御;ならびにB細胞活性化を含む。
「結合親和性」は一般に、分子の単一の結合部位(たとえば抗体)とその結合パートナー(たとえば抗原)との間の非共有相互作用全体の強度を指す。別途指摘しない限り、「結合親和性」は本明細書で使用するように、結合対のメンバー(たとえば抗体および抗原)間の1:1相互作用を反映する固有の結合親和性を指す。分子Xの、そのパートナーYに対する親和性は一般に、解離定数(Kd)によって表される。親和性は、本明細書に記載される方法を含む、当分野で公知の一般的な方法によって測定できる。低親和性抗体は一般に、抗原に低速で結合して、ただちに解離する傾向があるのに対して、高親和性抗体は一般に、抗原により高速に結合して、より長期間結合を維持する傾向がある。結合親和性を測定する各種の方法が当分野で公知であり、そのいずれも本発明の目的に使用できる。詳細な例示的実施形態を以下に記載する。
一実施形態において、本発明による「Kd」または「Kd値」は、以下のアッセイによって記載されるように、興味のある抗体のFabバージョンおよびその抗原を用いて実施される放射性標識抗原結合アッセイ(RIA)によって測定される。抗原に対するFabの溶液結合親和性は、未標識抗原の滴定系列の存在下でFabを最小濃度の(125I)標識抗原によって平衡にして、次に抗Fab抗体コートプレートによって結合された抗原を捕捉することによって測定する(Chenら、(1999)J.Mol.Biol.293:865−881)。アッセイ条件を確立するために、マイクロタイタープレート(Dynex)を50mM炭酸ナトリウム(pH9.6)中の5μg/ml捕捉抗Fab抗体(Cappel Labs)でコートして、次にPBS中の2%(w/v)ウシ血清アルブミンによって室温(約23℃)にて2〜5時間遮断する。非吸着プレート(Nunc#269620)で、100pMまたは26pM[125I]抗原を興味のあるFabの連続希釈物と混合する(たとえばPrestaら、(1997)Cancer Res.57:4593−4599の抗VEGF抗体、Fab−12の評価と一致)。次の興味のあるFabを1晩インキュベートする;しかしインキュベーションは、平衡に達するようにするために、より長期間継続され得る(たとえば約65時間)。その後、(たとえば1時間にわたる)室温でのインキュベーションのために、混合物を捕捉プレートに移す。次に溶液を除去して、プレートをPBS中0.1% Tween−20によって8回洗浄する。プレートが乾燥したときに、シンチラント(MicroScint−20;Packard)150μl/ウェルを添加して、プレートをTopcountガンマカウンタ(Packard)で10分間カウントする。最大結合の20%以下を示す各Fabの濃度を、競合結合アッセイで使用するために選択する。
別の実施形態により、KdまたはKd値は、〜10の応答ユニット(RU)固定抗原CM5チップと共に25℃にてBIAcore(商標)−2000またはBIAcore(商標)−3000(BIAcore,Inc.,Piscataway,NJ)を使用して、表面プラズモン共鳴アッセイによって測定する。簡潔には、カルボキシメチル化デキストラン・バイオセンサ・チップ(CM5、BIAcore Inc.)を、供給者の説明書に従ってN−エチル−N’−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミドヒドロクロライド(EDC)およびN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)によって活性化する。抗原を、流量5μl/分での注入前に10mM酢酸ナトリウム、pH4.8で5μg/ml(〜0.2μM)まで希釈して、約10の応答ユニット(RU)結合タンパク質を得る。抗原注入後に、1Mエタノールアミンを注入して未反応基を遮断する。動力学測定のために、Fabの2倍連続希釈物(0.78nM〜500nM)を、25℃の0.05% Tween 20を含むPBS(PBST)中で、約25μl/分の流量で注入する。会合速度(kon)および解離速度(koff)は、会合および解離センサグラムを同時に当てはめることによって、簡単な1対1のラングミュア結合モデル(BIAcore Evaluation Software version 3.2)を使用して計算する。平衡解離定数(Kd)は、比koff/konとして計算する。たとえばChen,Y.ら、(1999)J.Mol.Biol.293:865−881を参照。上の表面プラズモン共鳴アッセイによって会合速度が106M−1s−1を超える場合、ここで会合速度は、撹拌キュベットを用いたストップフロー装備分光光度計(Aviv Instruments)または8000シリーズSLM−Aminco分光光度計(ThermoSpectronic)などの分光計で測定されるような、濃度が上昇する抗原の存在下での、PBS、pH7.2中の20nM抗抗原抗体(Fab型)の25℃における蛍光発光強度(励起=295nm;発光=340nm、16nmバンドパス)の上昇または低下を測定する蛍光消光技法を使用することによって決定できる。
本発明による「会合速度(on−rate)」、「会合速度(rate of association)」、「会合速度(association rate)」、または「kon」は、BIAcore(商標)−2000またはBIAcore(商標)−3000システム(BIAcore,Inc.,Piscataway,NJ)を使用して上述のように決定することもできる。
「単離」抗体は、その天然環境の成分から同定および分離ならびに/または回収された抗体である。その天然環境の汚染物質成分は、抗体の診断または処置使用を妨害するであろう物質であり、酵素、ホルモン、および他のタンパク質性または非タンパク質性溶質を含み得る。好ましい実施形態において、抗体は、(1)ローリー法によって決定されるように、抗体の95重量%超、および最も好ましくは99重量%超まで、(2)スピニング・カップ・シークエネータの使用により、N末端もしくは内部アミノ酸配列の少なくとも15残基を得るのに十分な程度まで、または(3)クマシーブルーもしくは、好ましくは銀染色を使用する還元または非還元条件下でのSDS−PAGEによる均質まで精製されるであろう。抗体の天然環境の少なくとも1つの成分が存在しないために、単離抗体は組換え細胞内にインサイチューで抗体を含む。しかし本来、単離抗体は少なくとも1回の精製ステップによって調製される。
「標識」という用語は、本明細書に使用されるときに、「標識」分子を生成するために分子(核酸、ポリペプチド、または抗体)に直接または間接的に接合された検出可能な化合物または組成物を指す。標識は、単独で検出可能であり得るか(たとえば放射性同位体標識または蛍光標識)、または酵素標識の場合は、基質化合物または組成物の化学改変を触媒して検出可能な生成物を生じ得る。
「固相」とは、分子(核酸、ポリペプチド、または抗体など)が接着可能である非水性マトリクスを意味する。本明細書に含まれる固相の例は、一部または全体がガラス(たとえば孔径制御ガラス)、ポリサッカライド(たとえばアガロース)、ポリアクリルアミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコールおよびシリコーンで形成された固相を含む。ある実施形態において、状況に応じて、固相はアッセイプレートのウェルを含むことができる;他においては、固相は精製カラム(たとえばアフィニティ・クロマトグラフィー・カラム)である。この用語は、U.S.Patent No.4,275,149に記載されている固相などの、別個の粒子で成る不連続固相も含む。
「リポソーム」は、薬物(核酸、ポリペプチド、抗体、アゴニストまたはアンタゴニストなど)の哺乳動物への送達に有用である多様な種類の脂質、リン脂質および/または界面活性剤で構成される小型ベシクルである。リポソームの成分は一般に、生体膜の脂質構成に似た2重層構造で構成されている。
「小型分子」または「小型有機分子」は本明細書では、約500ダルトン以下の分子量を有する有機分子として定義される。
標的ポリペプチドに結合する「オリゴペプチド」は、オリゴペプチドがポリペプチドを標的とする際に診断薬および/または処置薬として有用であるように、十分な親和性で標的ポリペプチドと結合できるオリゴペプチドである。ある実施形態において、オリゴペプチドが無関係の非標的ポリペプチドに結合する程度は、たとえば表面プラズモン共鳴アッセイによって測定されるように、オリゴペプチドの標的ポリペプチドへの結合の約10%未満である。ある実施形態において、オリゴペプチドは、≦1μM、≦100nM、≦10nM、≦1nM、または≦0.1nMの解離定数(Kd)で標的ポリペプチドに結合する。
標的ポリペプチドに結合する「有機分子」は、有機分子がポリペプチドを標的とする際に診断薬および/または処置薬として有用であるように、十分な親和性で標的ポリペプチドと結合できる、本明細書で定義するようなオリゴペプチドまたは抗体以外の有機分子である。ある実施形態において、有機分子が無関係の非標的ポリペプチドに結合する程度は、たとえば表面プラズモン共鳴アッセイによって測定されるように、有機分子の標的ポリペプチドへの結合の約10%未満である。ある実施形態において、有機分子は、≦1μM、≦100nM、≦10nM、≦1nM、または≦0.1nMの解離定数(Kd)で標的ポリペプチドに結合する。
「生物系」は、共通のシグナル伝達経路を共有する哺乳動物細胞を含むインビトロ、エクスビボ、またはインビトロの系である。
「微生物障害」は、微生物病原体が疾患また状態の罹患を発生、媒介、またはそうでなければ罹患に寄与する疾患または状態を指す。また、抗微生物応答の刺激または介入が疾患の進行に対して改善効果を有する疾患も含まれる。この用語には、感染性疾患または状態、および微生物病原体による1次感染からの日和見疾患が含まれる。このような感染性疾患の例は、これに限定されるわけではないが、EHECおよびEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)ならびに、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)およびクローン病(CD)を含む。
「T細胞媒介疾患」という用語は、T細胞が哺乳動物における罹患を直接または間接的に媒介する、またはそうでなければ罹患に寄与する疾患を意味する。T細胞媒介疾患は、細胞媒介効果、リンホカイン媒介効果などと、およびたとえばT細胞によって分泌されたリンホカインによってB細胞が刺激される場合には、B細胞に関連する効果とも関連付けられ得る。
「自己免疫疾患」または「自己免疫」は、体液性または細胞媒介免疫応答が体自体の組織に対して開始される任意の状態を指す。「IL−23媒介自己免疫疾患」は、IL−23活性によって発生、維持、または増悪される任意の自己免疫疾患である。
「炎症」は、通例は疼痛、膨潤、および赤みを生じる、傷害または感染部位における白血球の蓄積および血管の膨張を指す。
「慢性炎症」は、炎症原因が持続して、除去することが困難または不可能である炎症を指す。
「自己免疫炎症」は、自己免疫障害に関連する炎症を指す。
「関節炎症」は、関節炎に関連する炎症を指す。
「炎症性腸疾患」すなわち「IBD」は、胃腸管の炎症を特徴とする慢性障害を指す。IBDは、大腸および/または直腸に影響を及ぼす潰瘍性大腸炎と、胃腸系全体に影響を及ぼし得るが、より一般的には小腸(回腸)に、そしておそらく大腸に影響を及ぼすクローン病を含む。
「有効量」という用語は、特定の明示された目的の達成をもたらす分子(たとえば核酸、ポリペプチド、アゴニスト、またはアンタゴニスト)の濃度または量である。「有効量」は経験的に決定され得る。「処置的有効量」は、明示された処置効果を達成するのに有効である分子の濃度または量である。この量も経験的に決定され得る。
「細胞毒性剤」という用語は本明細書で使用するように、細胞の機能を抑制もしくは防止する、および/または細胞の破壊を引き起こす物質を指す。該用語は、放射性同位体(たとえばI131、I125、Y90およびRe186)、化学療法剤、および細菌、真菌、植物または動物起源の酵素活性毒素などの毒素、またはその断片を含むことを意図する。
「増殖抑制剤」は本明細書で使用するときに、細胞、特にインビトロまたはインビボのどちらかで遺伝子のいずれかを過剰発現する細胞の増殖を抑制する化合物または組成物を指す。それゆえ増殖抑制剤は、S期にこのような遺伝子を過剰発現する細胞のパーセンテージを著しく低下させる薬剤である。増殖抑制剤の例は、G1停止およびM期停止を誘導する薬剤などの、細胞周期進行を(S期以外の場所で)遮断する薬剤を含む。古典的なM期遮断薬は、ビンカ(ビンクリスチンおよびビンブラスチン)、タキソール、ならびにトポII阻害薬、たとえばドキソルビシン、エピルビシン、ダウノルビシン、エトポシド、およびブレオマイシンを含む。G1期停止させるこれらの薬剤、たとえばDNAアルキル化剤、たとえばタモキシフェン、プレドニゾン、ダカルバジン、メクロレタミン、シスプラチン、メトトレキセート、5−フルオロウラシル、およびara−Cは、S期停止にも波及する。さらなる情報は、MurakamiらによるThe Molecular Basis of Cancer,Mendelsohn and Israel,eds.,Chapter 1,entitled“Cell cycle regulation,oncogens,and antineoplastic drugs”(WB Saunders:Philadelphia,1995)の特にp.13に見出される。
「サイトカイン」という用語は、細胞間媒介物質として別の細胞集合に作用する1つの細胞集合によって放出されるタンパク質の総称である。このようなサイトカインの例は、リンホカイン、モノカイン、および伝統的なポリペプチドホルモンである。サイトカインには、ヒト成長ホルモン、N−メチオニルヒト成長ホルモン、およびウシ成長ホルモンなどの成長ホルモン;副甲状腺ホルモン;チロキシン;インスリン;プロインスリン;リラキシン;プロリラキシン;濾胞刺激ホルモン(FSH)、甲状腺刺激ホルモン(TSH)、および黄体形成ホルモン(LH)などの糖タンパク質ホルモン;肝臓成長因子;線維芽成長因子;プロラクチン;胎盤ラクトゲン;腫瘍壊死因子−αおよび−β;リンホトキシン−αおよび−β、ミュラー管抑制因子;マウス生殖腺刺激ホルモン関連ペプチド;インヒビン;アクチビン;血管内皮成長因子;インテグリン;トロンボポエチン(TPO);NGF−βなどの神経成長因子;血小板成長因子;TGF−αおよびTGF−β等のトランスフォーミング成長因子(TGF);インスリン様成長因子−Iおよび−II;エリスロポエチン(EPO);骨誘発因子;インターフェロン−α、−β、および−γなどのインターフェロン;マクロファージ−CSF(M−CSF)などのコロニー刺激因子(CSF);顆粒球−マクロファージ−CSF(GM−CSF);および顆粒球−CSF(G−CSF);IL−1、IL−1α、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−6、IL−17、IL−18、IL−22、IL−23などのインターロイキン(IL);TNF−αおよびTNF−βなどの腫瘍壊死因子;ならびにLIFおよびキットリガンド(KL)を含む他のポリペプチド因子が含まれる。本明細書で使用するように、サイトカインという用語は、天然源からのまたは組換え細胞培養物からのタンパク質ならびに未変性配列サイトカインの生物活性等価物を含む。
本明細書で使用するように、「炎症細胞」という用語は、単核細胞、好酸球、マクロファージ、および多形核好中球(PMN)などの炎症反応を増強する細胞を示す。
II.本発明の組成物および方法
A.抗微生物ポリペプチド(AMP)およびその調節因子
本発明の抗微生物ポリペプチド(AMP)は、微生物病原体に対する抗微生物免疫応答を媒介、またはそうでなければ抗微生物免疫応答に影響を及ぼすポリペプチドである。本発明のAMPは、これに限定されるわけではないが、LT、IL−6、IL−22、IL−23(たとえばIL−23p19またはIL−23p40を含む)およびRegスーパーファミリーの遺伝子によってコードされたRegまたはReg関連タンパク質を含む。Regスーパーファミリーは、ヒト、ラット、およびマウスによるRegおよびReg関連遺伝子を含み、4つのサブクラスであるタイプI、II、III、およびIVに分類される。たとえばタイプIは、ヒトREG Iα、ヒトREG Iβ、ラットReg I、およびマウスReg Iを含む;タイプIIは、Reg IIを含む;タイプIIIは、ヒトREG III、ヒトHIP/PAP(肝細胞癌−小腸−膵臓で発現された遺伝子/膵炎関連タンパク質をコードする遺伝子)、ラットPAP/Peptide23、ラットReg III/PAP II、ラットPAP III、マウスReg IIIα、Reg IIIβ、Reg IIIγ、マウスReg IIIδ、およびハムスターINGAP(小島新生関連タンパク質)を含む。タイプIVは、ヒトREG IVを含有する。さらに、ヒトReg関連配列(RS)は報告によれば、偽遺伝子である。一実施形態において、REGタンパク質は、これに限定されるわけではないが、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、およびReg関連配列(RS)を含むヒトREG遺伝子ファミリーのメンバーによってコードされる。
A.抗微生物ポリペプチド(AMP)およびその調節因子
本発明の抗微生物ポリペプチド(AMP)は、微生物病原体に対する抗微生物免疫応答を媒介、またはそうでなければ抗微生物免疫応答に影響を及ぼすポリペプチドである。本発明のAMPは、これに限定されるわけではないが、LT、IL−6、IL−22、IL−23(たとえばIL−23p19またはIL−23p40を含む)およびRegスーパーファミリーの遺伝子によってコードされたRegまたはReg関連タンパク質を含む。Regスーパーファミリーは、ヒト、ラット、およびマウスによるRegおよびReg関連遺伝子を含み、4つのサブクラスであるタイプI、II、III、およびIVに分類される。たとえばタイプIは、ヒトREG Iα、ヒトREG Iβ、ラットReg I、およびマウスReg Iを含む;タイプIIは、Reg IIを含む;タイプIIIは、ヒトREG III、ヒトHIP/PAP(肝細胞癌−小腸−膵臓で発現された遺伝子/膵炎関連タンパク質をコードする遺伝子)、ラットPAP/Peptide23、ラットReg III/PAP II、ラットPAP III、マウスReg IIIα、Reg IIIβ、Reg IIIγ、マウスReg IIIδ、およびハムスターINGAP(小島新生関連タンパク質)を含む。タイプIVは、ヒトREG IVを含有する。さらに、ヒトReg関連配列(RS)は報告によれば、偽遺伝子である。一実施形態において、REGタンパク質は、これに限定されるわけではないが、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IV、およびReg関連配列(RS)を含むヒトREG遺伝子ファミリーのメンバーによってコードされる。
いくつかの態様において、本発明のAMPのアミノ酸配列は、次の群:配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号28、配列番号30、配列番号32、配列番号34、配列番号36、配列番号38、配列番号40、配列番号42、配列番号44、配列番号46、配列番号48、配列番号50、配列番号52、配列番号54、および配列番号56から選択されるアミノ酸配列を含む。
他の態様において、本発明のAMPをコードする核酸配列は、次の群:配列番号1、配列番号3、配列番号5、配列番号7、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号15、配列番号17、配列番号19、配列番号21、配列番号23、配列番号25、配列番号27、配列番号29、配列番号31、配列番号33、配列番号35、配列番号37、配列番号39、配列番号41、配列番号43、配列番号45、配列番号47、配列番号49、配列番号51、配列番号53、および配列番号55から選択される核酸配列を含む。
本発明のAMPの活性は、別のAMPまたは同じAMPの活性と比較して、上昇もしくは低下させるおよび/または異なって制御することができる。本発明のAMPの活性の例は、これに限定されるわけではないが、AMP発現、シグナル伝達、結合パートナーへの結合、抗微生物応答、またはその他の生物もしくは免疫活性を含む。
一実施形態において、本発明の1つ以上のAMPの活性の上昇は、被験体における抗微生物免疫応答の向上または誘導を生じる。
一実施形態において、本発明のAMPは、これに限定されるわけではないが、IL−22と直接または間接的に相互作用するポリペプチド、たとえば微生物病原体(たとえば細菌またはウイルス)による感染に対する宿主抵抗性を媒介するIL−22シグナル伝達経路の上流または下流であるポリペプチドを含む。このようなAMPの例は、これに限定されるわけではないが、LT、IL−6、IL−18、およびIL−23(たとえばIL−23p19またはIL−23p40を含む)を含む。
本発明の調節因子は、これに限定されるわけではないが、AMPの活性を直接または間接的に調節するポリペプチドおよび核酸分子(たとえばDNA分子またはRNA分子)を含む。このような調節の例は、これに限定されるわけではないが、本発明のAMPの活性の上昇、低下、誘導または活性化、抑制、または制御(たとえば上方または下方制御)を含む。
詳細な実施形態において、調節因子は、IL−22結合タンパク質(BP)活性を低下または抑制することによってIL−22活性を間接的に調節して、それによりIL−22活性を上昇させる。さらなる実施形態において、調節因子は、IL−22BPのIL−22に対する結合を低下または抑制して、それによりIL−22活性を上昇させる。
いくつかの実施形態において、調節因子は、ポリペプチド、たとえばAMPと結合するか、またはそうでなければAMPと相互作用して、AMPの活性を上昇、誘導または制御するポリペプチドである。一実施形態において、調節因子は、AMPの活性を調節する融合ポリペプチドである。
一実施形態において、調節因子は、AMPに結合する抗体である。詳細な実施形態において、抗体はモノクローナル抗体である。別の実施形態において、抗体は、Fab、Fab’−SH、Fv、scFv、または(Fab’)2断片から選択される抗体断片である。別の実施形態において、抗体は融合ポリペプチド(たとえばFc融合ポリペプチド)である。別の実施形態において、抗体はキメラ抗体である。詳細な実施形態において、抗体はヒト化である。別の実施形態において、抗体はヒト抗体である。別の実施形態において、抗体は、ヒト、非ヒト霊長類、または他の哺乳動物(たとえばブタ、ヒツジ、ウサギ、マーモット、ラット、またはマウス)から選択される抗体と同じエピトープに結合する。詳細な実施形態において、抗体はAMPアゴニストである。
別の詳細な実施形態において、調節因子は、組換えAMPまたはAMPをコードする核酸分子(たとえばDNAまたはRNA分子)である。
別の詳細な実施形態において、調節因子は、細胞内で発現可能である組換えAMPまたはAMPをコードする核酸分子(たとえばDNAまたはRNA分子)である。
本発明のAMPは、未変性全長または成熟AMPはもちろんのこと、その変異体も含む。AMP変異体は、AMPをコードするDNA中に適切なヌクレオチド変化を導入することによって、および/または所望の抗微生物ポリペプチドの合成によって調製できる。当業者は、アミノ酸変化が、グルコシル化部位の数および位置の変化または膜結合特徴の改変などの、本発明のポリペプチドの翻訳後処理を改変し得ることを認識するであろう。
未変性AMPまたはAMPの各種ドメインにおける変異は、本明細書に記載するように、たとえばU.S.Patent No.5,364,934で述べられている、たとえば保存的および非保存的突然変異の技法およびガイドラインのいずれかを使用して作製できる。変異は、未変性配列AMPと比較して、AMPのアミノ酸配列に変化を生じる、AMPをコードする1つ以上のコドンの置換、欠失または挿入であり得る。場合により、変異は、AMPの1つ以上のドメインにおける少なくとも1つのアミノ酸の、その他のアミノ酸による置換による。所望の活性に悪影響を及ぼさずに挿入、置換または欠失され得るアミノ酸残基を決定する際の指針は、AMPの配列を相同の公知のタンパク質分子の配列と比較して、相同性の高い領域で作製されるアミノ酸配列の変化の数を最小限にすることによって見出され得る。アミノ酸置換は、1つのアミノ酸を、ロイシンのセリンによる置換、すなわち保存的アミノ酸置換などの、同様の構造および/または化学特性を有する別のアミノ酸によって置換された結果であり得る。挿入または欠失は場合により、約1〜5アミノ酸の範囲であり得る。許容される変異は、配列におけるアミノ酸の挿入、欠失または置換を系統的に行い、得られた変異体を全長または成熟未変性配列によって示される活性に関して試験することによって決定され得る。
詳細な実施形態において、興味のある保存的置換を、表3で好ましい置換の見出しの下に示す。このような置換が生物活性の変化を生じる場合には、表6で例示的な置換と命名された、またはアミノ酸クラスに関連してさらに後述するような、より実質的な変化が導入され得て、生成物がスクリーニングされる。
AMPポリペプチドの機能または免疫同一性の実質的な修飾は、(a)たとえばシートまたはらせん状立体配座としての、置換範囲のポリペプチド主鎖の構造、(b)標的部位における分子の電荷もしくは疎水性、または(c)側鎖のかさ高性の維持に対するその効果が著しく異なる置換を選択することによって達成される。天然型アミノ酸残基は、共通の側鎖特性に基づいてグループに分けられる:
(1)疎水性:ノルロイシン、met、ala、val、leu、ile;
(2)中性親水性:cys、ser、thr;
(3)酸性:asp、glu;
(4)塩基性:asn、gln、his、lys、arg;
(5)鎖配向に影響を及ぼす残基:gly、pro;および
(6)芳香族:trp、tyr、phe。
非保存的置換は、これらのクラスの1つのメンバーを別のクラスと交換することを必要とするであろう。このような置換残基はまた、保存的置換部位へ、またはさらに好ましくは残存(非保存)部位へ導入され得る。
変異は、オリゴヌクレオチド媒介(部位特異的)突然変異誘発、アラニンスキャニング、およびPCR突然変異誘発などの当分野で公知の方法を使用して作製できる。部位特異的突然変異誘発[Carterら、Nucl.Acids Res.,13:4331(1986);Zollerら、Nucl.Acids Res.,10:6487(1987)]、カセット突然変異誘発[Wellsら、Gene,34:315(1985)]、制限選択突然変異誘発[Wellsら、Philos.Trans.R.Soc.London SerA,317:415(1986)]または他の公知の技法がクローン化DNAに実施されて、変異体AMPをコードするDNAを産生できる。
本発明のAMPまたは他のポリペプチドの断片も本明細書で提供される。このような断片は、N末端もしくはC末端で切断され得るか、またはたとえば全長未変性タンパク質と比較したときに内部残基を欠失し得る。ある断片は、本発明のAMPまたはポリペプチドの所望の生物活性に必須ではないアミノ酸残基を欠失している。したがって、ある実施形態において、本発明のAMPまたは他のポリペプチドの断片は、生物活性である。ある実施形態において、全長AMPの断片は、N末端シグナルペプチド配列を欠失している。ある実施形態において、全長AMPの断片は、膜結合AMPの可溶形である。たとえばAMPの可溶形は、膜貫通ドメインの全部または実質的な部分を欠失し得る。
本発明のAMPまたは他のポリペプチドの共有修飾は、本発明の範囲内に含まれる。共有修飾の1つの種類は、本発明のポリペプチドの標的化アミノ酸残基を、ポリペプチドの選択された側鎖あるいはNまたはC末端残基と反応可能である有機誘導体化剤と反応させるステップを含む。2官能性薬剤による誘導体化は、たとえばポリペプチドに対して抗体を精製する方法に使用する際に、ポリペプチドを非水溶性支持マトリクスまたは表面に架橋するために、および逆の場合に有用である。よく使用される架橋剤はたとえば、1,1−ビス(ジアゾアセチル)−2−フェニルエタン、グルタルアルデヒド、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、たとえば4−アジドサリチル酸とのエステル、3,3’−ジチオビス(スクシンイミジルプロピオネート)などのジスクシンイミジルエステルを含むホモ2官能性イミドエステル、ビス−N−マレイミド−1,8−オクタンなどの2官能性マレイミドおよびメチル−3−[(p−アジドフェニル)ジチオ]プロピオイミデートなどの薬剤を含む。
他の修飾としては、グルタミニル残基およびアスパラギニル残基の、それぞれ対応するグルタミル残基およびアスパルチル残基への脱アミド化、プロリンおよびリジンのヒドロキシル化、セリルまたはトレオニル残基のヒドロキシル基のホスホリル化、リジン、アルギニン、ならびにヒスチジン側鎖のα−アミノ基のメチル化[T.E.Creighton、Proteins:Structure and Molecular Properties,W.H.Freeman & Co.,San Francisco,pp.79−86(1983)]、N末端アミンのアセチル化、ならびに任意のC末端カルボキシル基のアミド化が挙げられる。
本発明の範囲内に含まれる本発明のポリペプチドの別の種類の共有修飾は、ポリペプチドの未変性グリコシル化パターンを改変することを含む。「未変性グリコシル化パターンを改変すること」は、本明細書の目的では、本発明のポリペプチドの未変性配列に見出される1つ以上の炭水化物部分を欠失させること(たとえば内在するグリコシル化部位を欠失させること、または化学的および/もしくは酵素的手段によってグリコシル化を欠失させることのどちらかによって)、および/またはポリペプチドの未変性配列には存在しない1つ以上のグリコシル化部位を付加することを意図する。さらに、該句は、存在する各種の炭水化物部分の性質および割合の変化を含む、未変性タンパク質のグリコシル化の定性的変化を含む。
本発明のポリペプチドは、別の異種ポリペプチドまたはアミノ酸配列に融合されたポリペプチドを含むキメラ分子を形成する方法でも修飾され得る。一実施形態において、キメラ分子は、ポリペプチドと、抗タグ抗体が選択的に結合可能であるエピトープを提供するタグポリペプチドとの融合物を含む。エピトープタグは一般に、ポリペプチドのアミノ末端またはカルボキシル末端に位置する。ポリペプチドのこのようなエピトープ標識形の存在は、標識ポリペプチドに対する抗体を使用して検出できる。またエピトープタグの供給によって、AMPは、抗タグ抗体またはエピトープタグに結合する他の種類のアフィニティーマトリクスを使用するアフィニティー精製によって容易に精製できる。各種のタグポリペプチドおよびその各抗体が当分野で周知である。例は、ポリ−ヒスチジン(poly−his)またはポリ−ヒスチジン−グリシン(poly−his−gly)タグ;flu HAタグポリペプチドおよびその抗体12CA5[Fieldら、Mol.Cell.Biol.,8:2159−2165(1988)];c−mycタグおよびこれに対する8F9、3C7、6E10、G4、B7および9E10抗体[Evanら、Molecular and Cellular Biology,5:3610−3616(1985)];ならびに単純ヘルペスウイルス糖タンパク質D(gD)タグおよびその抗体[Paborskyら、Protein Engineering,3(6):547−553(1990)]を含む。他のタグポリペプチドは、Flagペプチド[Hoppら、Bio Technology,6:1204−1210(1988)];KT3エピトープペプチド[Martinら,Science,255:192−194(1992)];チューブリンエピトープペプチド[Skinnerら、J.Biol.Chem.,266:15163−15166(1991)];およびT7遺伝子10タンパク質ペプチドタグ[Lutz−Freyermuthら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:6393−6397(1990)]を含む。
別の実施形態において、キメラ分子は、本発明のポリペプチドと免疫グロブリンまたは免疫グロブリンの特定の領域との融合物を含み得る。キメラ分子の2価形(「イムノアドヘシン」とも呼ばれる)では、このような融合物はIgG分子のFc領域に対してであり得る。Ig融合物は好ましくは、Ig分子内の少なくとも1つの可変領域の代わりに、本発明のポリペプチド(たとえばAMPまたはそのポリペプチド調節因子)の可溶形の置換を含む。特に好ましい実施形態において、免疫グロブリン融合物は、IgG1分子のヒンジ、CH2およびCH3、またはヒンジ、CH1、CH2およびCH3領域を含む。免疫グロブリン融合物の産生については、1995年6月27日に発行されたUS Patent No.5,428,130も参照。
1.ポリペプチドの調製
本発明のポリペプチドは、通常の組換え方法、たとえばAMPまたはそのポリペプチド調節因子をコードする核酸を含有するベクターによって形質転換またはトランスフェクトされた細胞を培養することによって調製され得る。任意のこのようなベクターを含む宿主細胞も提供する。一例として、宿主細胞はCHO細胞、大腸菌、または酵母である。本明細書に記載したポリペプチドのいずれかを産生するプロセスがさらに提供され、所望のポリペプチドの発現に好適な条件下で宿主細胞を培養するステップと、細胞培養物から所望のポリペプチドを回収するステップとを含む。
本発明のポリペプチドは、通常の組換え方法、たとえばAMPまたはそのポリペプチド調節因子をコードする核酸を含有するベクターによって形質転換またはトランスフェクトされた細胞を培養することによって調製され得る。任意のこのようなベクターを含む宿主細胞も提供する。一例として、宿主細胞はCHO細胞、大腸菌、または酵母である。本明細書に記載したポリペプチドのいずれかを産生するプロセスがさらに提供され、所望のポリペプチドの発現に好適な条件下で宿主細胞を培養するステップと、細胞培養物から所望のポリペプチドを回収するステップとを含む。
他の実施形態において、本発明は、異種ポリペプチドまたはアミノ酸配列に融合された本明細書に記載したポリペプチドのいずれかを含むキメラ分子を提供する。このようなキメラ分子の例は、これに限定されるわけではないが、エピトープタグ配列または免疫グロブリンのFc領域に融合された本明細書に記載したポリペプチドのいずれかを含む。
当分野で周知の代わりの方法を利用して、本発明のポリペプチドが調製され得る。たとえばポリペプチドまたはその一部をコードする配列は、固相技法を使用する直接ペプチド合成によって産生され得る[たとえばStewartら、Solid−Phase Peptide Synthesis,W.H.Freeman Co.,San Francisco,CA(1969);Merrifield,J.Am.Chem.Soc.,85:2149−2154(1963)を参照]。インビトロタンパク質合成は、手動技法を使用して、または自動化によって実施され得る。自動化合成はたとえば、製造者の説明書を用いてApplied Biosystems Peptide Synthesizer(Foster City,CA)を使用して達成され得る。本発明のポリペプチドの各種の部分またはその一部は、個別に化学的に合成され、全長ポリペプチドまたはその一部を産生する化学的または酵素的方法を使用して組合され得る。
本発明の組換え発現ポリペプチドは、培養培地からまたは宿主細胞溶解液から回収され得る。次の手順:イオン交換カラムの分画による;エタノール沈殿;逆相HPLC;シリカまたはDEAEなどのカチオン交換樹脂によるクロマトグラフィー;クロマトフォーカシング;SDS−PAGE;硫酸アンモニウム沈殿;たとえばSephadex G−75を使用するゲル濾過;IgGなどの汚染物質を除去するタンパク質A Sepharoseカラム;および本発明のポリペプチドのエピトープ標識形を結合するメタキレーティングカラムは、好適な精製手順の例である。タンパク質精製の各種の方法が利用されることがあり、このような方法は当分野で公知であり、たとえばDeutscher,Methods in Enzymology,182(1990);Scopes,Protein Purification:Principles and Practice,Springer−Verlag,New York(1982)に記載されている。選択する精製ステップは、たとえば使用する産生プロセスの性質および産生する特定のポリペプチドによって変わるであろう。LTポリペプチドは、たとえばLTα標識ポリペプチド(配列番号61)などの標識LTポリペプチドを発現することによって精製され得る。
2.遺伝子発現の検出
本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現は、当分野の各種の方法によって、たとえばポリペプチドをコードするmRNAの発現を検出することによって検出できる。本明細書で使用するように、「検出すること」という用語は、定量的または定性的検出を含む。本発明のポリペプチドの遺伝子発現を検出することによって、たとえばこの遺伝子を発現する組織を同定できる。遺伝子発現は、当業者に公知のある方法、たとえば本明細書で提供される配列に基づいて、適切に標識されたプローブを使用する、ノザンブロッティング(Thomas,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,77:5201 5205[1980]);定量的PCR;またはインサイチューハイブリダイゼーションを使用して測定され得る。または遺伝子発現は、遺伝子産物の発現を直接定量するために、免疫学的方法、たとえば組織切片の免疫組織化学的染色および細胞培養物または体液のアッセイによって測定され得る。免疫組織化学的染色およびサンプル液のアッセイに有用な抗体は、本明細書で提供する抗体のいずれも含む。好都合には、抗体は、たとえば本発明のAMPをコードする未変性配列に対して;AMP配列の断片を含む合成ペプチドに対して;または(合成ペプチドを含む)AMPポリペプチドまたはその断片に融合される外因性配列に対して調製され得る。
本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現は、当分野の各種の方法によって、たとえばポリペプチドをコードするmRNAの発現を検出することによって検出できる。本明細書で使用するように、「検出すること」という用語は、定量的または定性的検出を含む。本発明のポリペプチドの遺伝子発現を検出することによって、たとえばこの遺伝子を発現する組織を同定できる。遺伝子発現は、当業者に公知のある方法、たとえば本明細書で提供される配列に基づいて、適切に標識されたプローブを使用する、ノザンブロッティング(Thomas,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,77:5201 5205[1980]);定量的PCR;またはインサイチューハイブリダイゼーションを使用して測定され得る。または遺伝子発現は、遺伝子産物の発現を直接定量するために、免疫学的方法、たとえば組織切片の免疫組織化学的染色および細胞培養物または体液のアッセイによって測定され得る。免疫組織化学的染色およびサンプル液のアッセイに有用な抗体は、本明細書で提供する抗体のいずれも含む。好都合には、抗体は、たとえば本発明のAMPをコードする未変性配列に対して;AMP配列の断片を含む合成ペプチドに対して;または(合成ペプチドを含む)AMPポリペプチドまたはその断片に融合される外因性配列に対して調製され得る。
B.抗体
上述および後述のポリペプチドのいずれかに結合する抗体が提供される。一実施形態において、単離抗体は、本発明のAMPに結合して、それによりAMP活性を調節する、たとえばAMPの活性を上昇させる。例示的な抗体は、ポリクローナル、モノクローナル、ヒト化、ヒト、2重特異性、およびヘテロ接合抗体を含む。抗体は、抗体断片、たとえばFab、Fab’−SH、Fv、scFv、または(Fab’)2断片であり得る。一実施形態において、IL−22に結合する単離抗体が提供される。このような一実施形態において、抗体は、本発明のAMPの活性を部分的にまたは完全に上昇させる。
上述および後述のポリペプチドのいずれかに結合する抗体が提供される。一実施形態において、単離抗体は、本発明のAMPに結合して、それによりAMP活性を調節する、たとえばAMPの活性を上昇させる。例示的な抗体は、ポリクローナル、モノクローナル、ヒト化、ヒト、2重特異性、およびヘテロ接合抗体を含む。抗体は、抗体断片、たとえばFab、Fab’−SH、Fv、scFv、または(Fab’)2断片であり得る。一実施形態において、IL−22に結合する単離抗体が提供される。このような一実施形態において、抗体は、本発明のAMPの活性を部分的にまたは完全に上昇させる。
本発明のAMPを結合する例示的なモノクローナル抗体は、本明細書に記載する。これらの抗体は、3F11.3(「3F11」)、11H4.4(「11H4」)、および8E11.9(「8E11」)と呼ばれる抗IL−22抗体、ならびに7E9.10.8(「7E9」)、8A12.32(「8A12」)、8H11.32.28(「8H11」)、および12H5と呼ばれる抗Il−22R抗体を含む。一実施形態において、これらの抗体のいずれかを産生するハイブリドーマが提供される。一実施形態において、IL−22への結合で3F11.3、11H4.4、または8E11.9と競合するモノクローナル抗体が提供される。別の実施形態において、3F11.3、11H4.4、または8E11.9と同じエピトープに結合するモノクローナル抗体が提供される。別の実施形態において、IL−22Rへの結合で7E9、8A12、8H11、または12H5と競合するモノクローナル抗体が提供される。一実施形態において、7E9、8A12、8H11、または12H5と同じエピトープに結合するモノクローナル抗体が提供される。抗体の各種の実施形態は下に与える:
1.ポリクローナル抗体
抗体は、ポリクローナル抗体を含み得る。ポリクローナル抗体を調製する方法は当業者に公知である。ポリクローナル抗体は、たとえば免疫剤、および所望ならばアジュバントの1回以上の注射によって哺乳動物にて産生できる。通例、免疫剤および/またはアジュバントは、複数回の皮下または腹腔内注射によって哺乳動物に注射されるであろう。免疫剤は、興味のあるポリペプチドまたはその融合タンパク質を含み得る。免疫化される哺乳動物において免疫原性であることが公知のタンパク質に、免疫剤を接合することが有用であり得る。このような免疫原性タンパク質の例は、これに限定されるわけではないが、キーホール・リンペット・ヘモシアニン、血清アルブミン、ウシサイログロブリン、およびダイズトリプシン阻害薬を含む。利用され得るアジュバントの例としては、フロイント完全アジュバントおよびMPL−TDMアジュバント(モノホスホリルリピッドA、合成トレハロースジコリノミコレート)が挙げられる。免疫プロトコルは、過度の実験をすることなく、当業者によって選択され得る。
1.ポリクローナル抗体
抗体は、ポリクローナル抗体を含み得る。ポリクローナル抗体を調製する方法は当業者に公知である。ポリクローナル抗体は、たとえば免疫剤、および所望ならばアジュバントの1回以上の注射によって哺乳動物にて産生できる。通例、免疫剤および/またはアジュバントは、複数回の皮下または腹腔内注射によって哺乳動物に注射されるであろう。免疫剤は、興味のあるポリペプチドまたはその融合タンパク質を含み得る。免疫化される哺乳動物において免疫原性であることが公知のタンパク質に、免疫剤を接合することが有用であり得る。このような免疫原性タンパク質の例は、これに限定されるわけではないが、キーホール・リンペット・ヘモシアニン、血清アルブミン、ウシサイログロブリン、およびダイズトリプシン阻害薬を含む。利用され得るアジュバントの例としては、フロイント完全アジュバントおよびMPL−TDMアジュバント(モノホスホリルリピッドA、合成トレハロースジコリノミコレート)が挙げられる。免疫プロトコルは、過度の実験をすることなく、当業者によって選択され得る。
2.モノクローナル抗体
抗体はまたは、モノクローナル抗体であり得る。モノクローナル抗体は、Kohler and Milstein、Nature,256:495(1975)によって記載されるようなハイブリドーマ法を使用して調製され得る。ハイブリドーマ法では、マウス、ハムスター、または他の適切な宿主動物は通例、免疫剤に特異的に結合する抗体を産生する、または産生可能であるリンパ球を誘発するために免疫剤によって免疫化される。またはリンパ球はインビトロで免疫化され得る。
抗体はまたは、モノクローナル抗体であり得る。モノクローナル抗体は、Kohler and Milstein、Nature,256:495(1975)によって記載されるようなハイブリドーマ法を使用して調製され得る。ハイブリドーマ法では、マウス、ハムスター、または他の適切な宿主動物は通例、免疫剤に特異的に結合する抗体を産生する、または産生可能であるリンパ球を誘発するために免疫剤によって免疫化される。またはリンパ球はインビトロで免疫化され得る。
免疫剤は、興味のあるポリペプチドまたはその融合タンパク質を含むであろう。一般に、ヒト起源の細胞が所望の場合は、末梢血リンパ球(「PBL」)は使用されるか、または非ヒト哺乳動物起源が所望の場合に、脾臓細胞もしくはリンパ節細胞が使用されるかのどちらかである。リンパ球は次に、ハイブリドーマ細胞を形成するために、適切な融合剤、たとえポリエチレングリコールを使用して不死化細胞株と融合される[Goding,Monoclonal Antibodies:Principles and Practice,Academic Press,(1986)pp.59−103]。不死化細胞株は通常、形質転換された哺乳動物細胞、特にげっ歯類、ウシおよびヒト起源の骨髄腫細胞である。通常、ラットまたはマウス骨髄腫株化細胞が利用される。ハイブリドーマ細胞は、未融合の不死化細胞の増殖または生存を抑制する1つ以上の物質を好ましくは含有する適切な培養培地中で培養され得る。たとえば親細胞に酵素ヒポキサンチングアニンホスホリルトランスフェラーゼ(HGPRTまたはHPRT)が欠乏している場合、ハイブリドーマの培養培地は通例、ヒポキサンチン、アミノプテリン、およびチミジン(「HAT培地」)を含み、この物質は、HGPRT欠失細胞の増殖を防止する。
好ましい不死化株化細胞は、効率的に融合して、選択した抗体産生細胞によって抗体の安定な高レベル発現を支援し、HAT培地などの培地に感受性である細胞である。さらに好ましい不死化株化細胞は、たとえばthe Salk Institute Cell Distribution Center,San Diego,Californiaおよびthe American Type Culture Collection,Manassas,Virginiaから入手できる、マウス骨髄腫株である。ヒト骨髄腫およびマウス−ヒト異種骨髄腫株化細胞も、ヒトモノクローナル抗体の産生に関して記載されている[Kozbor,J.Immunol.,133:3001(1984);Brodeurら、Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,Marcel Dekker,Inc.,New York,(1987)pp.51−63]。
ハイブリドーマ細胞が培養される培養培地は次に、興味のあるポリペプチドに結合するモノクローナル抗体の存在についてアッセイできる。好ましくは、ハイブリドーマ細胞によって産生されたモノクローナル抗体の結合特異性は、免疫沈降によって、またはインビトロ結合アッセイ、たとえばラジオイムノアッセイ(RIA)または酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によって決定される。このような技法およびアッセイは当分野で公知である。モノクローナル抗体の結合親和性は、たとえばScatchard analysis of Munson and Pollard,Anal.Biochem.,107:220(1980)によって決定できる。
所望のハイブリドーマ細胞を同定した後に、クローンは限界希釈手順によってサブクローニングして、標準方法によって培養され得る[Goding,同上]。この目的での好適な培地はたとえば、ダルベッコ変法イーグル培地およびRPMI−1640培地を含む。またはハイブリドーマ細胞は哺乳動物においてインビボで腹水として増殖され得る。
サブクローンによって分泌されたモノクローナル抗体は、培養培地または腹水液から、慣習的な免疫グロブリン精製手順、たとえばタンパク質A−Sepharose、ヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析、またはアフィニティクロマトグラフィーによって単離または精製され得る。
モノクローナル抗体は、所望の1つまたは複数の活性を備えた抗体をスクリーニングするためにコンビナトリアルライブラリを使用して作製できる。たとえば、ファージ提示ライブラリを生成して、このようなライブラリで所望の結合特徴を有する抗体をスクリーニングする各種の方法が当分野で公知である。このような方法は一般に、Hoogenboomら(2001)in Methods in Molecular Biology 178:1−37(O’Brienら、ed.,Human Press,Totowa,NJ)に、およびある実施形態では、Leeら(2004)J.Mol.Biol.340:1073−1093に記載されている。
原則として、合成抗体クローンは、ファージコートタンパク質に融合した抗体可変領域(Fv)の各種の断片を提示するファージを含有するファージライブラリをスクリーニングすることによって選択される。このようなファージライブラリは、所望の抗原に対するアフィニティクロマトグラフィーによってパニングされる。所望の抗原に結合可能であるFv断片を発現するクローンは、抗原に吸着され、それゆえライブラリ内の非結合クローンから分離される。結合クローンは次に抗原から溶離されて、抗原吸着/溶離のさらなるサイクルによってさらに濃縮することができる。本発明の抗体のいずれも、興味のあるファージクローンについて選択するための好適な抗原スクリーニング手順の設計と、続いての、興味のあるファージクローンのFv配列およびKabatら、Sequences of Proteins of Immunological Interest,Fifth Edition,NIH Publication 91−3242,Bethesda MD(1991),vols.1−3に記載されている好適な定常領域(Fc)配列を使用する全長抗体クローンの構築とによって得ることができる。
モノクローナル抗体は、U.S.Patent No.4,816,567に記載されている方法などの、組換えDNA法によっても作製され得る。本発明のモノクローナル抗体をコードするDNAは、慣習的な手順を使用して(たとえばマウス抗体の重鎖および軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合可能であるオリゴヌクレオチドプローブを使用することによって)、ただちに単離および配列決定できる。本発明のハイブリドーマ細胞は、このようなDNAの好ましい供給源として作用する。DNAはいったん単離されると発現ベクター内に配置されて、発現ベクターは次に、トランスフェクトされなければ免疫グロブリンタンパク質を産生しない、シミアンCOS細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、または骨髄腫細胞などの宿主細胞にトランスフェクトされて、組換え宿主細胞におけるモノクローナル抗体の合成を行う。DNAは、たとえば相同マウス配列をヒト重鎖および軽鎖定常ドメインのコード配列で置換することによっても[U.S.Patent No.4,816,567;Morrisonら、同上]、または免疫グロブリンコード配列に非免疫グロブリンポリペプチドのコード配列の全部または一部を共有結合することによっても修飾され得る。このような非免疫グロブリンポリペプチドは、本発明の抗体の定常ドメインに対して置換できるか、またはキメラ2価抗体を生成するために本発明の抗体の1つの抗原結合部位の可変ドメインに対して置換できる。
3.1価抗体
1価抗体も提供される。1価抗体を調製する方法は当分野で周知である。たとえば1つの方法は、免疫グロブリン軽鎖および修飾された重鎖の組換え発現を含む。重鎖は、重鎖架橋を防止するために、一般にFc領域内の任意の箇所で切断される。または関連するシステイン残基は、架橋を防止するために、別のアミノ酸残基によって置換されるか、または除去される。
1価抗体も提供される。1価抗体を調製する方法は当分野で周知である。たとえば1つの方法は、免疫グロブリン軽鎖および修飾された重鎖の組換え発現を含む。重鎖は、重鎖架橋を防止するために、一般にFc領域内の任意の箇所で切断される。または関連するシステイン残基は、架橋を防止するために、別のアミノ酸残基によって置換されるか、または除去される。
1価抗体を調製するには、インビトロ法も好適である。その断片、特にFab断片を産生するための抗体の消化は、当分野で公知の通常の技法を使用して達成できる。
4.抗体断片
抗体断片も提供される。抗体断片は、酵素消化などの慣習的な手順によって、または組換え技法によって生成され得る。ある状況では、抗体全体よりも、抗体断片を使用することに利点がある。断片のサイズがより小さいと、迅速なクリアランスが可能となり、固形腫瘍へのアクセス改善がもたらされ得る。ある抗体断片の総説については、Hudsonら(2003)Nat.Med.9:129−134を参照。
抗体断片も提供される。抗体断片は、酵素消化などの慣習的な手順によって、または組換え技法によって生成され得る。ある状況では、抗体全体よりも、抗体断片を使用することに利点がある。断片のサイズがより小さいと、迅速なクリアランスが可能となり、固形腫瘍へのアクセス改善がもたらされ得る。ある抗体断片の総説については、Hudsonら(2003)Nat.Med.9:129−134を参照。
抗体断片の産生のために各種の技法が開発されてきた。慣習的には、これらの断片は、無処置抗体のタンパク質分解消化によって得られる(たとえばMorimotoら、Journal of Biochemical and Biophysical Methods 24:107−117(1992);およびBrennanら、Science,229:81(1985)を参照)。しかしこれらの断片は今や、組換え宿主細胞によって直接産生できる。Fab,FvおよびScFv抗体断片はすべて、大腸菌において発現および分泌されることが可能であり、それによりこれらの断片を大量に産生することが容易となる。抗体断片は、上述の抗体ファージライブラリから単離できる。またはFab’−SH断片を大腸菌から直接回収して、化学的に結合してF(ab’)2断片を形成することができる(Carterら、Bio/Technology 10:163−167(1992))。別の手法により、F(ab’)2断片は、組換え宿主細胞培養物から直接単離できる。サルベージ受容体結合エピトープ残基を含む、インビボ半減期が延長されたFabおよびF(ab’)2断片は、U.S.Pat.No.5,869,046に記載されている。抗体断片産生の他の技法は、熟練開業医に明らかとなるであろう。ある実施形態において、抗体は単鎖Fv断片(scFv)である。WO 93/16185;U.S.Pat.Nos.5,571,894;および5,587,458を参照。FvおよびscFvは、定常領域のない無処置結合部位を備えた唯一の種である;それゆえそれらは、インビボ使用中に低下した非特異的結合に好適であり得る。scFv融合タンパク質は、scFvのアミノ末端またはカルボキシ末端のどちらかにおいて、エフェクタタンパク質の融合を生じるために構築され得る。Antibody Engineering,ed.Borrebaeck、同上を参照。抗体断片は、たとえばU.S.Pat.No.5,641,870に記載されているように、「線形抗体」でもあり得る。このような線形抗体は、単一特異性または2重特異性であり得る。
5.ヒト化抗体
ヒト化抗体も提供される。非ヒト抗体をヒト化する各種の方法が当分野で公知である。たとえばヒト化抗体は、非ヒトである供給源からその中に導入された1つ以上のアミノ酸残基を有することができる。これらの非ヒトアミノ酸残基は、「インポート」残基と呼ばれることが多く、通例、「インポート」可変領域から得られる。ヒト化は、Winterおよび共同研究者の方法(Jonesら(1986)Nature 321:522−525;Riechmannら(1988)Nature 332:323−327;Verhoeyenら(1988)Science 239:1534−1536)に従って、超可変領域配列でヒト抗体の対応する配列を置換することにより本質的に実施できる。したがって、このような「ヒト化」抗体はキメラ抗体であり(U.S.Patent No.4,816,567)、ここで実質的に無処置ヒト可変ドメイン未満が非ヒト種からの対応する配列によって置換されている。実際に、ヒト化抗体は通例、一部の超可変領域残基およびおそらく一部のFR残基がげっ歯類抗体中の類似部位からの残基によって置換されているヒト抗体である。
ヒト化抗体も提供される。非ヒト抗体をヒト化する各種の方法が当分野で公知である。たとえばヒト化抗体は、非ヒトである供給源からその中に導入された1つ以上のアミノ酸残基を有することができる。これらの非ヒトアミノ酸残基は、「インポート」残基と呼ばれることが多く、通例、「インポート」可変領域から得られる。ヒト化は、Winterおよび共同研究者の方法(Jonesら(1986)Nature 321:522−525;Riechmannら(1988)Nature 332:323−327;Verhoeyenら(1988)Science 239:1534−1536)に従って、超可変領域配列でヒト抗体の対応する配列を置換することにより本質的に実施できる。したがって、このような「ヒト化」抗体はキメラ抗体であり(U.S.Patent No.4,816,567)、ここで実質的に無処置ヒト可変ドメイン未満が非ヒト種からの対応する配列によって置換されている。実際に、ヒト化抗体は通例、一部の超可変領域残基およびおそらく一部のFR残基がげっ歯類抗体中の類似部位からの残基によって置換されているヒト抗体である。
ヒト化抗体を作製するために使用される、軽鎖および重鎖の両方のヒト可変ドメインの選択は、抗原性を低下させるために重要であり得る。いわゆる「ベストフィット」法に従って、げっ歯類抗体の可変ドメインの配列は、公知のヒト可変ドメイン配列のライブラリ全体に対してスクリーニングされる。げっ歯類の配列に最も近いヒト配列は次に、ヒト化抗体のヒトフレームワークとして受入れられる(Simsら(1993)J.Immunol.151:2296;Chothiaら(1987)J.Mol.Biol.196:901。別の方法は、軽鎖および重鎖の特定のサブグループのヒト抗体すべてのコンセンサス配列に由来する特定のフレームワークを使用する。同じフレームワークが、いくつかの異なるヒト化抗体に使用され得る(Carterら(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89:4285;Prestaら(1993)J.Immunol.,151:2623。
抗体が抗原に対する高い親和性および他の好ましい生物特性の保持によってヒト化されることが、さらに一般に望ましい。1つの方法によってこの目標を達成するために、ヒト化抗体は、親配列およびヒト化配列の3次元モデルを使用する、親配列および各種の概念的ヒト化生成物の分析のプロセスによって調製される。3次元免疫グロブリンモデルは、一般に利用可能であり、当業者が精通している。選択した候補免疫グロブリン配列の考えられる3次元立体配座構造を図解および表示するコンピュータプログラムが利用可能である。これらの表示を検討することによって、候補免疫グロブリン配列の機能における残基の見込まれる役割の分析、すなわち候補免疫グロブリンがその抗原に結合する能力に影響を及ぼす残基の分析が可能となる。このようにして、FR残基は、標的抗原への親和性上昇などの所望の抗原特徴が達成されるように、レシピエントおよびインポート配列から選択されて組合されることができる。一般に、超可変領域残基は、抗原結合に直接および最も実質的に関与する。
6.ヒト抗体
ヒト抗体も提供される。ヒト抗体は、ヒト由来ファージ提示ライブラリから選択したFvクローン可変ドメイン配列を上述の公知のヒト定常ドメイン配列と組合せることによって構築できる。または本発明のヒトモノクローナル抗体は、ハイブリドーマ法によって作製できる。ヒトモノクローナル抗体の産生のためのヒト骨髄腫およびマウス−ヒト異種骨髄腫株化細胞はたとえば、Kozbor J.Immunol.,133:3001(1984);Brodeurら、Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,pp.51−63(Marcel Dekker,Inc.,New York,1987);およびBoernerら、J.Immunol.,147:86(1991)に記載されている。
ヒト抗体も提供される。ヒト抗体は、ヒト由来ファージ提示ライブラリから選択したFvクローン可変ドメイン配列を上述の公知のヒト定常ドメイン配列と組合せることによって構築できる。または本発明のヒトモノクローナル抗体は、ハイブリドーマ法によって作製できる。ヒトモノクローナル抗体の産生のためのヒト骨髄腫およびマウス−ヒト異種骨髄腫株化細胞はたとえば、Kozbor J.Immunol.,133:3001(1984);Brodeurら、Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,pp.51−63(Marcel Dekker,Inc.,New York,1987);およびBoernerら、J.Immunol.,147:86(1991)に記載されている。
免疫化時に内因性免疫グロブリン産生の非存在下でヒト抗体の全レパートリーを産生できるトランスジェニック動物(たとえばマウス)を産生することが、今や可能である。たとえば、キメラおよび生殖系列ミュータントマウスにおける抗体重鎖結合領域(JH)遺伝子のホモ接合欠失は、内因性抗体産生の完全な抑制を生じることが記載されている。このような生殖系列ミュータントマウスへのヒト生殖系列免疫グロブリン遺伝子アレイの転移は、抗原投与時にヒト抗体の産生を引き起こすであろう。たとえばJakobovitsら、Proc.Natl.Acad.Sci USA,90:2551(1993);Jakobovitsら、Nature,362:255(1993);Bruggermannら、Year in Immunol.,7:33(1993)を参照。
ヒト抗体が開始非ヒト抗体と同様の親和性および特異性を有する遺伝子シャッフリングも、非ヒト、たとえばげっ歯類抗体からヒト抗体を誘導するために使用できる。「エピトープインプリンティング」とも呼ばれるこの方法により、本明細書に記載されるようなファージ提示技法によって得た非ヒト抗体断片の重鎖または軽鎖可変領域のどちらかが、ヒトVドメイン遺伝子のレパートリーと置換され、非ヒト鎖/ヒト鎖scFvまたはFabキメラの集合を生成する。抗原を用いた選択によって、ヒト鎖が1次ファージ提示クローンにおける対応する非ヒト鎖の除去時に破壊された抗原結合部位を回復させる、非ヒト鎖/ヒト鎖キメラscFvまたはFabの単離が行われ、すなわちエピトープはヒト鎖パートナーの選択を支配(インプリント)する。残存する非ヒト鎖を置換するためにプロセスが反復されるときに、ヒト抗体が得られる(1993年4月1日に公開されたPCT WO 93/06213を参照)。CDRグラフト法による非ヒト抗体の慣習的なヒト化とは異なり、この技法によって、非ヒト起源のFRまたはCDR残基を有さない完全なヒト抗体が得られる。
7.2重特異性抗体
2重特異性抗体も提供される。2重特異性抗体は、少なくとも2つの異なる抗体に対する結合特異性を有するモノクローナル抗体である。ある実施形態において、2重特異性抗体はヒト抗体またはヒト化抗体である。ある実施形態において、結合特異性の一方は興味のあるポリペプチドに対してであり、他方はその他の抗原に対してである。ある実施形態において、2重特異性抗体は、興味のあるポリペプチドの2つの異なるエピトープに結合し得る。細胞表面ポリペプチドなどの興味のあるポリペプチドを発現する細胞に対する細胞毒性剤を局在化させるためにも、2重特異性抗体が使用され得る。このような抗体は、TAT226結合アームと、たとえばサポニン、抗インターフェロンα、ビンカアルカロイド、リシンA鎖、メトトレキサートまたは放射性同位体ハプテンなどの細胞毒性剤を結合するアームとを所有する。2重特異性抗体は、全長抗体または抗体断片(たとえばF(ab’)2 2重特異性抗体)として調製できる。
2重特異性抗体も提供される。2重特異性抗体は、少なくとも2つの異なる抗体に対する結合特異性を有するモノクローナル抗体である。ある実施形態において、2重特異性抗体はヒト抗体またはヒト化抗体である。ある実施形態において、結合特異性の一方は興味のあるポリペプチドに対してであり、他方はその他の抗原に対してである。ある実施形態において、2重特異性抗体は、興味のあるポリペプチドの2つの異なるエピトープに結合し得る。細胞表面ポリペプチドなどの興味のあるポリペプチドを発現する細胞に対する細胞毒性剤を局在化させるためにも、2重特異性抗体が使用され得る。このような抗体は、TAT226結合アームと、たとえばサポニン、抗インターフェロンα、ビンカアルカロイド、リシンA鎖、メトトレキサートまたは放射性同位体ハプテンなどの細胞毒性剤を結合するアームとを所有する。2重特異性抗体は、全長抗体または抗体断片(たとえばF(ab’)2 2重特異性抗体)として調製できる。
2重特異性抗体を作製する方法は当分野で公知である。慣習的に、2重特異性抗体の組換え産生は、2つの重鎖が異なる特異性を有する、2つの免疫グロブリン重鎖−軽鎖対の同時発現に基づく(Milstein and Cuello,Nature,305:537(1983))。免疫グロブリン重鎖および軽鎖のランダムな組合せのために、これらのハイブリドーマ(クアドローマ)によって、10の異なる抗体分子の潜在的な混合物が産生され、その1つのみが正しい2重特異性構造を有する。通常はアフィニティクロマトグラフィーで実施される正しい分子の精製は、どちらかと言えば煩雑であり、生成物の収率は低い。同様の手順は、1993年5月13日に公開されたWO 93/08829、およびTrauneckerら、EMBO J.,10:3655(1991)に開示されている。
異なる手法により、所望の結合特異性(抗体−抗原結合部位)を持つ抗体可変領域が免疫グロブリン定常ドメイン配列に融合される。融合はたとえば、少なくともヒンジ、CH2、およびCH3領域の部分を含む、免疫グロブリン重鎖定常ドメインによる。ある実施形態において、軽鎖結合に必要な部位を含有する第1重鎖定常領域(CH1)は、融合の少なくとも1つに存在する。免疫重鎖融合および、所望ならば免疫グロブリン軽鎖をコードするDNAは、別の発現ベクター内に挿入されて、好適な宿主生物中へ同時トランスフェクトされる。このことによって、構造内で使用された3つのポリペプチド鎖の比が等しくないことにより最適収率が得られる実施形態において、3つのポリペプチド断片の相互割合を調整する際に高い柔軟性が与えられる。しかし、同じ比の少なくとも2つのポリペプチド鎖の発現によって高い収率が生じるとき、または比が特に重要でないときには、2つまたは3つすべてのポリペプチド鎖に対するコード配列を1つの発現ベクターに挿入することが可能である。
この手法の一実施形態において、2重特異性抗体は、一方のアームにおける第1の結合特異性を備えたハイブリッド免疫グロブリン重鎖と、他方のアームにおける(第2の結合特異性を備えた)ハイブリッド免疫グロブリン軽鎖とで構成される。2重特異性分子の半分のみに免疫グロブリン軽鎖が存在することで容易な分離方法が提供されるため、この非対称構造によって、望ましくない免疫グロブリン鎖組合せからの所望の2重特異性化合物の分離が促進される。この手法はWO 94/04690に開示されている。2重特異性抗体生成のさらなる詳細事項については、たとえばSureshら、Methods in Enzymology,121:210(1986)を参照。
別の手法により、抗体分子の対の間の界面は、組み換え細胞培養物から回収されるヘテロ2量体のパーセンテージを最大にするように設計できる。界面は、抗体定常ドメインのCH3ドメインの少なくとも一部を含む。この方法では、第1の抗体分子からの1個以上の小型アミノ酸側鎖がより大型の側鎖(たとえばチロシンまたはトリプトファン)によって置換される。大型側鎖に対する同じまたは同様のサイズの代償性「空洞」が、大型アミノ酸側鎖をより小型の側鎖(たとえばアラニンまたはトレオニン)と置換することによって、第2の抗体分子の界面上に作製される。これはホモ2量体などの他の望ましくない最終生成物よりもヘテロ2量体の収率を向上させるための機構を提供する。
2重特異性抗体は、架橋または「ヘテロ接合」抗体を含む。たとえばヘテロ接合体における抗体の一方をアビジンに、他方をビオチンに結合させることができる。このような抗体はたとえば、望ましくない細胞に対する免疫系細胞を標的にするために(US Patent No.4,676,980)、およびHIV感染症の処置のために(WO 91/00360、WO 92/00373、およびEP 03089)提案されている。ヘテロ接合抗体は、任意の好都合な架橋法を使用して作製され得る。好適な架橋剤は当分野で公知であり、いくつかの架橋技法と共にU.S.Pat.No.4,676,980に開示されている。
抗体断片から2重特異性抗体を生成するための技法も文献に記載されている。たとえば二重特異性抗体は、化学結合を使用して調製できる。Brennanら、Science,229:81(1985)は、無処置抗体をタンパク質分解により切断してF(ab’)断片を産生する手順について記載している。このような断片は、近接するジチオールを安定化させて、分子間ジスルフィド形成を防止するために、ジチオール錯化剤の亜ヒ酸ナトリウムの存在化で還元される。産生されたFab’断片は次に、チオニトロベンゾアート(TNB)に変換される。Fab−TNB誘導体の1つは次に、メルカプトエチルアミンによる還元によってFab’−チオールに再変換され、等モル量の他のFab’−TNB誘導体と混合されて2重特異性抗体が形成される。産生された二重特異性抗体は、酵素の選択的固定化のための薬剤として使用され得る。
最近の進歩によって、化学的に結合して2重特異性抗体を形成することができるFab’−SH断片の、大腸菌からの直接回収が容易になっている。Shalabyら、J.Exp.Med.175:217−225(1992)は、完全ヒト化2重特異性抗体F(ab’)2分子の産生について記載している。各Fab’断片は、大腸菌から個別に分泌され、試験管内での定方向化学カップリングを受けて、2重特異性抗体を形成する。このように形成された二重特異性抗体は、HER2レセプタを過剰発現する細胞および正常ヒトT細胞に結合するのはもちろんのこと、ヒト乳房腫瘍標的に対してヒト細胞傷害性リンパ球の溶解活性を誘発させることも可能であった。
組み換え細胞培養物から2重特異性抗体断片を直接作製および単離する各種の技法も記載されている。たとえば2重特異性抗体は、ロイシンジッパーを使用して産生されてきた。Kostelnyら、J.Immunol.,148(5):1547−1553(1992)。FosおよびJunタンパク質によるロイシンジッパーペプチドは、2つの異なる抗体のFab’部分に遺伝子融合によって連結された。抗体ホモ2量体はヒンジ領域にて還元されてモノマーを形成し、次に再酸化されて抗体へテロ2量体を形成した。この方法は、抗体ホモ2量体の産生にも利用できる。Hollingerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:6444−6448(1993)によって記載された「ダイアボディ」技術は、2重特異性抗体断片を作製するための代わりの機構を提供している。断片は、同じ鎖上の2個のドメイン間の対形成を可能にするには短いリンカによって軽鎖可変ドメイン(VL)に結合された、重鎖可変ドメイン(VH)を含む。したがって1つの断片のVHドメインおよびVLドメインは、別の断片の相補的VHドメインおよびVLドメインと強制的に対形成させられて、それにより2個の抗原結合部位を形成する。単鎖Fv(sFv)2量体の使用により2重特異性抗体断片を作製する別の方法も報告されている。Gruberら、J.Immunol.,152:5368(1994)を参照。
2を超える価数を持つ抗体が考慮される。たとえば3重特異性抗体を調製できる。Tuttら、J.Immunol.147:60(1991)。
8.多価抗体
多価抗体も提供される。多価抗体は、抗体が結合する抗原を発現する細胞により、2価抗体よりも早く内部移行(および/または異化)され得る。本発明の抗体は、2つ以上の抗原結合部位を有する(IgMクラス以外である)多価抗体(たとえば4価抗体)であり、抗体のポリペプチド鎖をコードする核酸の組換え発現によってただちに産生できる。多価抗体は、2量体化ドメインおよび3つ以上の抗原結合部位を含むことができる。ある実施形態において、2量体化ドメインは、Fc領域またはヒンジ領域を含む(またはから成る)。このシナリオでは、抗体は、Fc領域およびFc領域に対してアミノ末端側の3つ以上の抗原結合部位を含むであろう。ある実施形態において、多価抗体は3〜8つの抗原結合部位を含む(またはから成る)。このような一実施形態において、多価抗体は4つの抗原結合部位を含む(またはから成る)。多価抗体は、2つ以上の可変ドメインを含む、少なくとも1つのポリペプチド鎖(たとえば2つのポリペプチド鎖)を含む。たとえばポリペプチド鎖はVD1−(X1)n−VD2−(X2)n−Fcを含むことがあり、式中、VD1は第1可変領域であり、VD2は第2可変領域であり、FcはFc領域の1つのポリペプチド鎖であり、X1およびX2はアミノ酸またはポリペプチドを表し、nは0または1である。たとえば、ポリペプチド鎖は:VH−CH1−可撓性リンカ−VH−CH1−Fc領域鎖;またはVH−CH1−VH−CH1−Fc領域鎖を含み得る。本明細書の多価抗体は、少なくとも2つ(たとえば4つ)の軽鎖可変ドメインポリペプチドをさらに含み得る。本明細書の多価抗体はたとえば、約2〜約8つの軽鎖可変ドメインポリペプチドを含み得る。本明細書で検討する軽鎖可変領域ポリペプチドは、軽鎖可変ドメインを含み、場合によりCLドメインをさらに含む。
多価抗体も提供される。多価抗体は、抗体が結合する抗原を発現する細胞により、2価抗体よりも早く内部移行(および/または異化)され得る。本発明の抗体は、2つ以上の抗原結合部位を有する(IgMクラス以外である)多価抗体(たとえば4価抗体)であり、抗体のポリペプチド鎖をコードする核酸の組換え発現によってただちに産生できる。多価抗体は、2量体化ドメインおよび3つ以上の抗原結合部位を含むことができる。ある実施形態において、2量体化ドメインは、Fc領域またはヒンジ領域を含む(またはから成る)。このシナリオでは、抗体は、Fc領域およびFc領域に対してアミノ末端側の3つ以上の抗原結合部位を含むであろう。ある実施形態において、多価抗体は3〜8つの抗原結合部位を含む(またはから成る)。このような一実施形態において、多価抗体は4つの抗原結合部位を含む(またはから成る)。多価抗体は、2つ以上の可変ドメインを含む、少なくとも1つのポリペプチド鎖(たとえば2つのポリペプチド鎖)を含む。たとえばポリペプチド鎖はVD1−(X1)n−VD2−(X2)n−Fcを含むことがあり、式中、VD1は第1可変領域であり、VD2は第2可変領域であり、FcはFc領域の1つのポリペプチド鎖であり、X1およびX2はアミノ酸またはポリペプチドを表し、nは0または1である。たとえば、ポリペプチド鎖は:VH−CH1−可撓性リンカ−VH−CH1−Fc領域鎖;またはVH−CH1−VH−CH1−Fc領域鎖を含み得る。本明細書の多価抗体は、少なくとも2つ(たとえば4つ)の軽鎖可変ドメインポリペプチドをさらに含み得る。本明細書の多価抗体はたとえば、約2〜約8つの軽鎖可変ドメインポリペプチドを含み得る。本明細書で検討する軽鎖可変領域ポリペプチドは、軽鎖可変ドメインを含み、場合によりCLドメインをさらに含む。
9.単一ドメイン抗体
単一ドメイン抗体も提供される。単一ドメイン抗体は、抗体の重鎖可変ドメインの全部もしくは一部または軽鎖可変ドメインの全部もしくは一部を含む単一ポリペプチドである。ある実施形態において、単一ドメイン抗体は、ヒト単一ドメイン抗体である(Domantis,Inc.,Waltham,MA;たとえばU.S.Patent No.6,248,516 B1を参照)。一実施形態において、単一ドメイン抗体は、抗体の重鎖可変ドメインの全部または一部から成る。
単一ドメイン抗体も提供される。単一ドメイン抗体は、抗体の重鎖可変ドメインの全部もしくは一部または軽鎖可変ドメインの全部もしくは一部を含む単一ポリペプチドである。ある実施形態において、単一ドメイン抗体は、ヒト単一ドメイン抗体である(Domantis,Inc.,Waltham,MA;たとえばU.S.Patent No.6,248,516 B1を参照)。一実施形態において、単一ドメイン抗体は、抗体の重鎖可変ドメインの全部または一部から成る。
10.抗体変異体
いくつかの実施形態において、本明細書に記載する抗体のアミノ酸配列修飾が検討される。たとえば、抗体の結合親和性および/または他の生物特性が改善されることが所望であり得る。抗体のアミノ酸変異体は、抗体をコードするヌクレオチド配列に適切な変化を導入することによって、またはペプチド合成によって調製され得る。このような修飾はたとえば、抗体のアミノ酸配列内の残基の欠失および・または挿入および/または置換を含む。最終構築物が所望の特徴を有するという条件で、最終構築物を達成するために欠失、挿入、および置換の任意の組合せを行うことができる。アミノ酸改変は、対象の抗体アミノ酸配列にその配列が作製されるときに導入され得る。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載する抗体のアミノ酸配列修飾が検討される。たとえば、抗体の結合親和性および/または他の生物特性が改善されることが所望であり得る。抗体のアミノ酸変異体は、抗体をコードするヌクレオチド配列に適切な変化を導入することによって、またはペプチド合成によって調製され得る。このような修飾はたとえば、抗体のアミノ酸配列内の残基の欠失および・または挿入および/または置換を含む。最終構築物が所望の特徴を有するという条件で、最終構築物を達成するために欠失、挿入、および置換の任意の組合せを行うことができる。アミノ酸改変は、対象の抗体アミノ酸配列にその配列が作製されるときに導入され得る。
突然変異誘発に好ましい位置である抗体のある残基または領域の同定に有用な方法は、Cunningham and Wells(1989)Science,244:1081−1085によって記載されたように、「アラニン走査突然変異誘発」と呼ばれる。ここで標的残基の残基または群は、同定され(たとえばarg、asp、his、lys、およびgluなどの荷電残基)、中性または負に荷電したアミノ酸(たとえばアラニンまたはポリアラニン)によって置換されて、アミノ酸と抗原との相互作用に影響を及ぼす。置換に対して機能的感受性を示すこれらのアミノ酸位置は次に、置換部位にて、または置換部位に対してさらなるまたは他の変異体を導入することによって改良される。それゆえ、アミノ酸配列変異を導入するための部位は予定されるのに対して、突然変異自体の性質は予定される必要がない。たとえば、所与の部位における突然変異の性能を分析するために、ala走査またはランダム突然変異誘発を標的コドンまたは領域で実施して、発現された免疫グロブリンを所望の活性についてスクリーニングする。
アミノ酸配列挿入は、長さが1つの残基から100以上の残基を含有するポリペプチドに及ぶアミノ末端および/またはカルボキシル末端融合はもちろんのこと、単一または複数のアミノ酸残基の配列内挿入も含む。末端挿入の例は、N末端メチオニル残基を持つ抗体を含む。抗体分子の他の挿入変異体は、抗体の血清半減期を延長する酵素(たとえばADEPTの場合)またはポリペプチドに対する抗体のN末端またはC末端への融合を含む。
ある実施形態において、本発明の抗体は、抗体がグリコシル化される程度を上昇または低下させるように改変される。ポリペプチドのグリコシル化は通例、N結合またはO結合のどちらかである。N結合は、アスパラギン残基の側鎖への炭水化物部分の結合である。Xがプロリン以外の任意のアミノ酸である、トリペプチド配列のアスパラギン−X−セリンおよびアスパラギン−X−トレオニンは、炭水化物部分のアスパラギン側鎖への酵素結合のための認識配列である。それゆえ、これらのトリペプチド配列のどちらかがポリペプチド中に存在すると、潜在的なグリコシル化部位が作製される。O結合グリコシル化は、糖のN−アセチルガラクトサミン、ガラクトース、またはキシロースの、ヒドロキシアミノ酸、最も一般的にはセリンまたはトレオニンへの結合を指すが、5−ヒドロキシプロリンまたは5−ヒドロキシリジンも使用され得る。
抗体に対するグリコシル化部位の付加または欠失は、上述のトリペプチド配列(N結合グリコシル化部位の場合)が作製または除去されるようにアミノ酸配列を改変することによって好都合に達成される。改変は、(O連結グリコシル化部位に対する)元の抗体の配列への1つ以上のセリンまたはトレオニン残基の付加、欠失、または置換によっても実施され得る。
抗体がFc領域を含む場合、それに結合された炭水化物が改変され得る。たとえば、抗体のFc領域に結合したフコースを欠失した成熟炭水化物構造を持つ抗体は、US Pat Appl No US 2003/0157108(Presta,L.)に記載されている。US 2004/0093621(Kyowa Hakko Kogyo Co.,Ltd)も参照。抗体のFc領域に結合した炭水化物にバイセクティングN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)を持つ抗体は、WO 2003/011878、Jean−MairetらおよびUS Patent No.6,602,684、Umanaらで言及されている。抗体のFc領域に結合されたオリゴサッカライド中に少なくとも1つのガラクトース残基を持つ抗体は、WO 1997/30087,Patelらで報告されている。そのFc領域に結合された改変炭水化物を持つ抗体に関連するWO 1998/58964(Raju,S.)およびWO 1999/22764(Raju,S.)も参照。修飾グリコシル化のある抗原結合分子に関するUS 2005/0123546(Umanaら)も参照。
ある実施形態において、グリコシル化変異体はFc領域を含み、Fc領域に結合された炭水化物構造はフコースを欠失している。このような変異体は改善されたADCC機能を有する。場合により、Fc領域は、ADCCをさらに改善する1つ以上のアミノ酸置換、たとえばFc領域の位置298、333、および/または334(残基のEUナンバリング)での置換をその中にさらに含む。「脱フコシル化」またはフコシル欠失抗体に関連する文献の例は:US 2003/0157108;WO 2000/61739;WO 2001/29246;US 2003/0115614;US 2002/0164328;US 2004/0093621;US 2004/0132140;US 2004/0110704;US 2004/0110282;US 2004/0109865;WO 2003/085119;WO 2003/084570;WO 2005/035586;WO 2005/035778;WO2005/053742;Okazakiら、J.Mol.Biol.336:1239−1249(2004);Yamane−Ohnukiら、Biotech.Bioeng.87:614(2004)を含む。脱フコシル化抗体を産生する株化細胞の例は、タンパク質フコシル化が欠失したLec13 CHO細胞(Ripkaら、Arch.Biochem.Biophys.249:533−545(1986);US Pat Appl No US 2003/0157108 A1,Presta,L;およびWO 2004/056312 A1、Adamsら、特に実施例11)、およびノックアウト株化細胞、たとえばアルファ−1,6−フコシルトランスフェラーゼ遺伝子、FUT8、ノックアウトCHO細胞(Yamane−Ohnukiら、Biotech.Bioeng.87:614(2004))を含む。
別の種類の変異体は、アミノ酸置換変異体である。これらの変異体は、異なる残基によって置換された少なくとも1つのアミノ酸残基を抗体分子中に有する。置換突然変異誘発のための興味のある部位は超可変領域を含むが、FR改変も検討される。保存的置換は、上の表3の「好ましい置換」の見出しの下に示す。このような置換が生物活性の所望の変化を生じる場合には、表3で「例示的な置換」と命名された、またはアミノ酸クラスに関連してさらに上述された、より実質的な変化が導入され得て、得られた抗体が所望の結合特性についてスクリーニングされる。
1つの種類の置換変異体は、親抗体(たとえばヒト化またはヒト抗体)の1つ以上の超可変領域残基を置換することを含む。一般に、さらなる開発のために選択される、得られた変異体は、変異体が生成される親抗体に関連する修飾(たとえば改善)生物特性を有するであろう。このような置換変異体を生成する好都合な方法は、ファージ提示を用いる親和性突然変異誘発を含む。簡潔には、いくつかの超可変領域部位(たとえば6〜7部位)が突然変異されて、各部位に考えられるすべてのアミノ酸置換を生成する。このように生成された抗体は繊維状ファージ粒子から、各粒子内にパッケージされたファージコートタンパク質の少なくとも一部(たとえばM13の遺伝子III生成物)への融合物として提示される。ファージ提示変異体は次に、その生物活性(たとえば結合親和性)についてスクリーニングされる。修飾の候補超可変領域部位を同定するために、走査突然変異誘発(たとえばアラニン走査)を実施して抗原結合に著しく寄与する超可変領域残基を同定できる。代わりにまたは加えて、抗体と抗原との間の接触点を同定するために抗原−抗体複合体の結晶構造を分析することが有利であり得る。このような接触残基および隣接残基は、本明細書で産生されたものを含む、当分野で公知である技法による置換の候補である。このような変異体が生成されると、本明細書に記載されたものを含む、変異体のパネルが当分野の技法を使用するスクリーニングを受け、1つ以上の関連アッセイにおいて優れた特性を有する抗体がさらなる開発のために選択され得る。
抗体のアミノ酸配列変異体をコードする核酸分子は、当分野で公知の各種の方法によって調製される。これらの方法は、これに限定されるわけではないが、天然源からの単離(天然発生型アミノ酸配列変異体の場合)または抗体の早期に調製された変異体もしくは非変異体バージョンのオリゴヌクレオチド媒介(または部位特異的)突然変異誘発、PCR突然変異誘発、およびカセット突然変異誘発による調製を含む。
本発明の抗体のFc領域に1つ以上のアミノ酸修飾を導入して、それによりFc領域変異体を生成することが所望であり得る。Fc領域変異体は、ヒンジシステインの位置を含む1つ以上のアミノ酸位置にアミノ酸修飾(たとえば置換)を含むヒトFc領域配列(たとえばヒトIgG1、IgG2、IgG3またはIgG4 Fc領域)を含み得る。
本説明および当分野の教示に従って、いくつかの実施形態において、本発明の抗体がたとえばFc領域に、野生型の対応する抗体と比べて1つ以上の改変を含み得ることが検討される。これらの抗体はそれにもかかわらず、その野生型の対応する抗体と比較して、処置有用性に必要な、実質的に同じ特徴を保持している。たとえば、改変(すなわち改善または減弱のどちらかがなされた)C1q結合および/または補体依存性細胞毒性(CDC)を生じるであろうある改変が、たとえばWO99/51642に記載されているように、Fc領域に作製できることが考えられる。Fc領域変異体の他の例に関しては、Duncan & Winter Nature 322:738−40(1988);U.S.Patent No.5,648,260;U.S.Patent No.5,624,821;およびWO94/29351も参照。WO00/42072(Presta)およびWO 2004/056312(Lowman)は、FcRに対する改善または減弱された結合を持つ抗体変異体について記載している。これらの特許文献の内容は、参照により本明細書に特に組入れられている。ShieldsらJ.Biol.Chem.9(2):6591−6604(2001)も参照。母性IgGの胎児への転移に関与する、半減期が延長され、新生児Fc受容体(FcRn)への結合が改善された抗体(Guyerら、J.Immunol.117:587(1976)およびKimら、J.Immunol.24:249(1994))は、US2005/0014934A1(Hintonら)に記載されている。これらの抗体は、Fc領域のFcRnへの結合を改善する1つ以上の置換をその中に持つFc領域を含む。改変Fc領域アミノ酸配列およびC1q結合能力の上昇または低下を有するポリペプチド変異体は、US patent No.6,194,551B1、WO99/51642に記載されている。これらの特許公報の内容は、参照により本明細書に特に組入れられている。Idusogieら、J.Immunol.164:4178−4184(2000)も参照。
一実施形態において、本発明は、ヘテロ2量体化を容易にする、および/または促進する修飾を、Fc領域を含むFcポリペプチドの界面に含む抗体を提供する。これらの修飾は、第1のFcポリペプチドへの隆起の、および第2のFcポリペプチドへの空腔の導入を含み、第1および第2のFcポリペプチドの複合体化を促進するために、隆起を空腔内に位置決めすることができる。これらの修飾を備えた抗体を生成する方法は、たとえばU.S.Pat.No.5,731,168に記載されているように当分野で公知である。
11.抗体誘導体
抗体は、当分野で公知であり、ただちに入手できるさらなる非タンパク質性部分を含有するようにさらに修飾できる。好ましくは、抗体の誘導体化に好適な部分は水溶性ポリマーである。水溶性ポリマーの非制限的な例は、これに限定されるわけではないが、ポリエチレングリコール(PEG)、エチレングリコール/プロピレングリコールのコポリマー、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ−1,3−ジオキソラン、ポリ−1,3,6−トリオキサン、エチレン/無水マレイン酸コポリマー、ポリアミノ酸(ホモポリマーまたはランダムコポリマーのどちらか)、およびデキストランまたはポリ(n−ビニルピロリドン)ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールホモポリマー、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシドコポリマー、ポリオキシエチル化ポリオール(たとえばグリセロール)、ポリビニルアルコール、およびその混合物を含む。ポリエチレングリコールプロピオンアルデヒドは、その水中での安全性により製造時に利点を有し得る。ポリマーはいずれの分子量でもよく、分枝または非分枝であり得る。抗体に結合するポリマーの数は変化することがあり、1つを超えるポリマーが結合される場合、それらは同じまたは異なる分子であることが可能である。一般に、誘導体化に使用されるポリマーの数および/または種類は、これに限定されるわけではないが、改善される抗体の特定の特性または機能、抗体誘導体が定義された条件下の療法で使用されるか否かなどを含む考慮事項に基づいて決定できる。
抗体は、当分野で公知であり、ただちに入手できるさらなる非タンパク質性部分を含有するようにさらに修飾できる。好ましくは、抗体の誘導体化に好適な部分は水溶性ポリマーである。水溶性ポリマーの非制限的な例は、これに限定されるわけではないが、ポリエチレングリコール(PEG)、エチレングリコール/プロピレングリコールのコポリマー、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ−1,3−ジオキソラン、ポリ−1,3,6−トリオキサン、エチレン/無水マレイン酸コポリマー、ポリアミノ酸(ホモポリマーまたはランダムコポリマーのどちらか)、およびデキストランまたはポリ(n−ビニルピロリドン)ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールホモポリマー、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシドコポリマー、ポリオキシエチル化ポリオール(たとえばグリセロール)、ポリビニルアルコール、およびその混合物を含む。ポリエチレングリコールプロピオンアルデヒドは、その水中での安全性により製造時に利点を有し得る。ポリマーはいずれの分子量でもよく、分枝または非分枝であり得る。抗体に結合するポリマーの数は変化することがあり、1つを超えるポリマーが結合される場合、それらは同じまたは異なる分子であることが可能である。一般に、誘導体化に使用されるポリマーの数および/または種類は、これに限定されるわけではないが、改善される抗体の特定の特性または機能、抗体誘導体が定義された条件下の療法で使用されるか否かなどを含む考慮事項に基づいて決定できる。
別の実施形態において、放射線への曝露によって選択的に加熱され得る抗体および非タンパク質性部分の接合体が提供される。一実施形態において、非タンパク質性部分はカーボンナノチューブである(Kamら、Proc.Natl.Acad.Sci.102:11600−11605(2005))。放射線は、いずれの波長でもよく、これに限定されるわけではないが、通常細胞に損傷を与えないが、非タンパク質性部分を抗体−非タンパク質性部分に近位にある細胞が死滅する温度まで加熱する波長を含む。
一実施形態において、抗体は標識され得るか、および/または固体担持体に固定され得る。さらなる実施形態において、抗体は抗イディオタイプ抗体である。
12.ヘテロ接合抗体
ヘテロ接合抗体も提供される。ヘテロ接合抗体は、2つの共有結合された抗体で構成されている。このような抗体はたとえば、望ましくない細胞に対する免疫系細胞を標的にするために[U.S.Patent No.4,676,980]、およびHIV感染症の処置のために[WO 91/00360;WO 92/00373;EP 03089]提案されている。架橋剤を含むものを含む、合成タンパク質化学において公知の方法を使用してインビトロで抗体が調製され得ることが検討される。たとえばイムノトキシンは、ジスルフィド交換反応を使用して、またはチオエーテル結合を形成することによって構築され得る。この目的に好適な試薬の例は、イミノチオラートおよびメチル−4−メルカプトブチルイミデートならびにたとえばU.S.Patent No.4,676,980に開示された試薬を含む。
ヘテロ接合抗体も提供される。ヘテロ接合抗体は、2つの共有結合された抗体で構成されている。このような抗体はたとえば、望ましくない細胞に対する免疫系細胞を標的にするために[U.S.Patent No.4,676,980]、およびHIV感染症の処置のために[WO 91/00360;WO 92/00373;EP 03089]提案されている。架橋剤を含むものを含む、合成タンパク質化学において公知の方法を使用してインビトロで抗体が調製され得ることが検討される。たとえばイムノトキシンは、ジスルフィド交換反応を使用して、またはチオエーテル結合を形成することによって構築され得る。この目的に好適な試薬の例は、イミノチオラートおよびメチル−4−メルカプトブチルイミデートならびにたとえばU.S.Patent No.4,676,980に開示された試薬を含む。
13.エフェクタ機能設計
微生物障害を処置する際にたとえば抗体の有効性を向上させるために、エフェクタ機能に関して抗体を修飾することが所望であり得る。たとえば、システイン残基はFc領域に導入されて、それによりこの領域における鎖間ジスルフィド結合形成を可能にし得る。抗抗微生物活性が向上したヘテロ2量体抗体も、ヘテロ2官能性架橋剤を使用して調製され得る。またはデュアルFc領域を有し、それにより活性の向上を有し得る抗体を設計できる。
微生物障害を処置する際にたとえば抗体の有効性を向上させるために、エフェクタ機能に関して抗体を修飾することが所望であり得る。たとえば、システイン残基はFc領域に導入されて、それによりこの領域における鎖間ジスルフィド結合形成を可能にし得る。抗抗微生物活性が向上したヘテロ2量体抗体も、ヘテロ2官能性架橋剤を使用して調製され得る。またはデュアルFc領域を有し、それにより活性の向上を有し得る抗体を設計できる。
14.ベクター、宿主細胞、および組換え方法
一実施形態において、抗体の組換え産生では、抗体をコードする核酸が単離されて、さらなるクローニング(DNAの増幅)または発現のために、複製可能なベクター内に挿入される。抗体をコードするDNAは、慣習的な手順を使用して(たとえば抗体の重鎖および軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合可能であるオリゴヌクレオチドプローブを使用することによって)、ただちに単離および配列決定できる。多くのベクターが利用できる。ベクターの選択は一部は、使用される宿主細胞によって代わる。一般に、原核または真核(一般に哺乳動物)のどちらかの起源である。IgG、IgM、IgA、IgD、およびIgE定常領域を含む任意のアイソタイプの定常領域はこの目的で使用可能であることと、このような定常領域が任意のヒトまたは動物種から取得できることとが認識されるであろう。
一実施形態において、抗体の組換え産生では、抗体をコードする核酸が単離されて、さらなるクローニング(DNAの増幅)または発現のために、複製可能なベクター内に挿入される。抗体をコードするDNAは、慣習的な手順を使用して(たとえば抗体の重鎖および軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合可能であるオリゴヌクレオチドプローブを使用することによって)、ただちに単離および配列決定できる。多くのベクターが利用できる。ベクターの選択は一部は、使用される宿主細胞によって代わる。一般に、原核または真核(一般に哺乳動物)のどちらかの起源である。IgG、IgM、IgA、IgD、およびIgE定常領域を含む任意のアイソタイプの定常領域はこの目的で使用可能であることと、このような定常領域が任意のヒトまたは動物種から取得できることとが認識されるであろう。
a)原核宿主細胞を使用する抗体の生成:
(1)ベクター構築
抗体のポリペプチド成分をコードするポリペプチド配列は、標準組換え技法を使用して得ることができる。所望のポリヌクレオチド配列は、ハイブリドーマ細胞などの細胞を産生する抗体から単離および配列決定され得る。またはポリヌクレオチドはヌクレオチド合成装置またはPCR技法を使用して合成できる。ポリペプチドをコードする配列は、いったん得られると、原核宿主内で異種ポリヌクレオチドを複製および発現することができる組換えベクター内に挿入される。入手可能であり、当分野で公知である多くのベクターは、本発明の目的に使用できる。適切なベクターの選択は主に、ベクター中に挿入される核酸のサイズおよびベクターによって形質転換される特定の宿主細胞によって変わるであろう。各ベクターは、その機能(異種ポリヌクレオチドの増幅もしくは発現、または両方)およびベクターが存在する特定の宿主細胞とのその適合性に応じて、各種の成分を含有する。ベクター成分は一般に、これに限定されるわけではないが:複製起点、選択マーカー遺伝子、プロモーター、リボソーム結合部位(RBS)、シグナル配列、異種核酸インサートおよび転写終結配列を含む。
(1)ベクター構築
抗体のポリペプチド成分をコードするポリペプチド配列は、標準組換え技法を使用して得ることができる。所望のポリヌクレオチド配列は、ハイブリドーマ細胞などの細胞を産生する抗体から単離および配列決定され得る。またはポリヌクレオチドはヌクレオチド合成装置またはPCR技法を使用して合成できる。ポリペプチドをコードする配列は、いったん得られると、原核宿主内で異種ポリヌクレオチドを複製および発現することができる組換えベクター内に挿入される。入手可能であり、当分野で公知である多くのベクターは、本発明の目的に使用できる。適切なベクターの選択は主に、ベクター中に挿入される核酸のサイズおよびベクターによって形質転換される特定の宿主細胞によって変わるであろう。各ベクターは、その機能(異種ポリヌクレオチドの増幅もしくは発現、または両方)およびベクターが存在する特定の宿主細胞とのその適合性に応じて、各種の成分を含有する。ベクター成分は一般に、これに限定されるわけではないが:複製起点、選択マーカー遺伝子、プロモーター、リボソーム結合部位(RBS)、シグナル配列、異種核酸インサートおよび転写終結配列を含む。
一般に、宿主細胞と適合する種に由来するレプリコンおよび制御配列を含有するプラスミドベクターが、これらの宿主と関連して使用され得る。ベクターは普通、複製配列はもちろんのこと、形質転換細胞において表現型選択を提供することができるマーキング配列も保持している。たとえば大腸菌は通例、大腸菌種に由来するプラスミドであるpBR322を使用して形質転換される。pBR322は、アンピシリン(Amp)およびテトラサイクリン(Tet)耐性をコードする遺伝子を含有し、それゆえ形質転換細胞を容易に同定する手段を提供する。pBR322、その誘導体、または他の微生物プラスミドもしくはバクテリオファージも、内因性タンパク質の発現のために微生物が使用できるプロモーターを含有し得る、または含有するように修飾され得る。特定の抗体の発現に使用されるpBR322誘導体の例は、Carterら、U.S.Patent No.5,648,237に詳細に記載されている。
さらに、宿主微生物と適合するレプリコンおよび制御配列を含有するファージベクターは、これらの宿主と関連して形質転換ベクターとして使用できる。たとえばλGEM(商標)11などのバクテリオファージは、大腸菌LE392などの感受性の宿主細胞を形質転換するのに使用できる組換えベクターを作製するのに利用され得る。
本発明の発現ベクターは、ポリペプチド成分それぞれをコードする、2つ以上のプロモーターシストロン対を含み得る。プロモーターは、その発現を調節するシストロンの上流(5’)に位置する未翻訳制御配列である。原核生物プロモーターは通例、誘導性および構成性の2つのクラスに分類される。誘導性プロモーターは、培養条件の変化、たとえば栄養素の存在もしくは非存在または温度変化に応答してその制御下でシストロンの転写レベルの上昇を開始するプロモーターである。
各種の潜在的な宿主細胞によって認識された多数のプロモーターが周知である。選択されたプロモーターは、制限酵素消化によってソースDNAからプロモーターを除去して、単離されたプロモーター配列を本発明のベクター内に挿入することにより、軽鎖または重鎖をコードするシストロンDNAに作動的に連結することができる。未変性プロモーター配列および多くの異種プロモーターのどちらも、標的遺伝子の増幅および/発現を指示するのに使用され得る。いくつかの実施形態において、異種プロモーターが利用されるのは、それらが一般に、未変性標的ポリペプチドプロモーターと比較して、発現された標的遺伝子のより高い転写およびより高い収率を可能にするためである。
原核宿主との使用に好適なプロモーターは、PhoAプロモーター、β−ガラクタマーゼおよびラクトースプロモーター系、トリプトファン(trp)プロモーター系およびtacまたはtrcプロモーターなどのハイブリッドプロモーターを含む。しかし、細菌内で機能性である他のプロモーター(他の公知の細菌またはファージプロモーターなど)も同様に好適である。そのヌクレオチド配列は公開されており、それにより当業者は、任意の必要な制限部位を供給するためのリンカまたはアダプタを使用して、それらを標的軽鎖および重鎖をコードするシストロンに作動的に結合させることができる(Siebenlistら(1980)Cell 20:269)。
本発明の一実施形態において、組換えベクター内の各シストロンは、発現されたポリペプチドの膜での転位を指示する分泌シグナル配列成分を含む。一般に、シグナル配列はベクターの成分であり得るか、またはベクター内に挿入される標的ポリペプチドDNAの一部であり得る。本発明の目的のために選択されたシグナル配列は、宿主細胞によって認識および処理(すなわちシグナルペプチドによって切断)されるシグナル配列であるべきである。異種ポリペプチドに由来するシグナル配列を認識および処理しない原核生物宿主細胞の場合、シグナル配列は、たとえばアルカリホスファターゼ、ペニシリナーゼ、Ipp、または熱安定性エンテロトキシンII(STII)リーダ、LamB、PhoE、PelB、OmpAおよびMBPからなる群より選択される原核生物シグナル配列によって置換される。本発明の一実施形態において、発現系の両方のシストロンで使用されるシグナル配列は、STIIシグナル配列またはその変異体である。
別の実施形態において、本発明による免疫グロブリンの産生は宿主細胞の細胞質で起こることが可能であり、したがって各シストロン内に分泌シグナル配列が存在する必要はない。この点で、免疫グロブリン軽鎖および重鎖は発現され、折畳まれ、そして集められて、細胞質内で機能性免疫グロブリンを形成する。ある宿主株(たとえば大腸菌trxB株)は、ジスルフィド結合形成に好ましい細胞質状態を与えて、それにより発現されたタンパク質サブユニットの適正な折畳みおよび集合が可能となる。Proba and Pluckthun Gene,159:203(1995)。
本発明の抗体は、本発明の分泌されて、適正に集められた抗体の収率を最大限にするために、発現されたポリペプチド成分の量比を調節できる発現系を使用することによっても産生できる。このような調節は少なくとも一部は、ポリペプチド成分の翻訳強度を同時に調節することによって達成される。
翻訳強度を調節する1つの技法は、Simmonsら、U.S.Pat.No.5,840,523に開示されている。その技法は、シストロン内で翻訳開始領域(TIR)の変異体を利用する。所与のTIRでは、ある範囲の翻訳強度を用いて一連のアミノ酸または核酸配列変異体を作製することが可能であり、それにより特定の鎖の所望の発現レベルにこの因子を調整する好都合な手段が与えられる。TIR変異体は、アミノ酸配列を改変できるコドン変化を生じる慣習的な突然変異誘発技法によって産生できる。ある実施形態において、ヌクレオチド配列の変化はサイレントである。TIRの改変はたとえば、シグナル配列の改変と共に、シャイン−ダルガノ配列の数またはスペーシングの改変を含むことができる。突然変異体シグナル配列を生成する1つの方法は、シグナル配列のアミノ酸を変化させない(すなわち変化はサイレントである)、コード配列の始めにおいての「コドンバンク」の生成である。このことは、各コドンの第3のヌクレオチドの位置を変化させることによって達成できる;さらに、ロイシン、セリン、およびアルギニンなどのいくつかのアミノ酸は、バンクの作製をさらに複雑にし得る複数の第1および第2の位置を有する。突然変異誘発のこの方法は、Yansuraら(1992)METHODS:A Companion to Methods in Enzymol.4:151−158に詳細に記載されている。
一実施形態において、ベクターのセットは、その中のシストロンに対するある範囲のTIR翻訳強度を用いて生成される。この制限されたセットによって、各鎖の発現レベルの比較はもちろんのこと、各種のTIR強度の組合せでの所望の抗体生成物の収率も得られる。TIR強度は、Simmonsら、U.S.Pat.No.5,840,523で詳細に記載されているように、レポータ遺伝子の発現レベルを定量することによって決定できる。翻訳強度の比較に基づいて、本発明の発現ベクター構築物で組合される所望の個々のTIRが選択される。
本発明の抗体を発現させるのに好適な原核生物宿主細胞は、グラム陰性またはグラム陽性生物などの古細菌および真正細菌を含む。有用な細菌の例は、エシェキリア(たとえば大腸菌)、バチルス(たとえば枯草菌)、腸内細菌、シュードモナス種(たとえば緑膿菌)、ネズミチフス菌、セラチア・マルセッセンス、クレブシエラ、プロテウス、赤痢菌、根粒菌、ビトレオシラ、またはパラコッカスを含む。一実施形態において、グラム陰性細胞が使用される。一実施形態において、大腸菌細胞は本発明の宿主として使用される。大腸菌株の例は、W3110株(Bachmann,Cellular and Molecular Biology,vol.2(Washington,D.C.:American Society for Microbiology,1987),pp.1190−1219;ATCC Deposit No.27,325)および遺伝子型W3110 ΔfhuA(ΔtonA)ptr3 lac Iq lacL8 ΔompTΔ(nmpc−fepE)degP41 kanRを有する33D3株(U.S.Pat.No.5,639,635)を含むその誘導体を含む。大腸菌294(ATCC 31,446)、大腸菌B、大腸菌1776(ATCC 31,537)および大腸菌RV308(ATCC 31,608)などの他の株および誘導体も好適である。このような例は、制限的というよりも例証的である。定義された遺伝子型を有する上述の細菌のいずれかの誘導体を構築する方法は、当分野で公知であり、たとえばBassら、Proteins,8:309−314(1990)に記載されている。一般に、細菌の細胞中でのレプリコンの複製可能性を考慮して、適切な細菌を選択することが必要である。たとえば大腸菌、セラチア、またはサルモネラ種は、pBR322、pBR325、pACYC177、またはpKN410などの周知のプラスミドがレプリコンを供給するために使用されるときに、好適に使用できる。通例、宿主細胞は最小限の量のタンパク質分解酵素を分泌すべきであり、さらなるプロテアーゼ阻害薬が望ましくは細胞培養物中に包含され得る。
(2)抗体産生
宿主細胞は、上述の発現ベクターを用いて形質転換され、プロモーターを誘導する、形質転換体を選択する、または所望の配列をコードする遺伝子を増幅するために必要に応じて修飾された慣習的な栄養培地中で培養される。
宿主細胞は、上述の発現ベクターを用いて形質転換され、プロモーターを誘導する、形質転換体を選択する、または所望の配列をコードする遺伝子を増幅するために必要に応じて修飾された慣習的な栄養培地中で培養される。
形質転換とは、DNAが染色体外要素として、または染色体組込体によって複製可能であるように、DNAを原核生物宿主内に導入することを意味する。使用した宿主細胞に応じて、形質転換は、このような細胞に適切な標準技法を使用して実施される。塩化カルシウムを利用するカルシウム処理は、実質的な細胞壁障壁を含有する細菌細胞に一般に使用される。形質転換の別の方法は、ポリエチレングリコール/DMSOを利用する。使用されるなお別の技法は電気穿孔である。
本発明のポリペプチドを産生するために使用される原核生物細胞は、当分野で公知であり、選択した宿主細胞の培養に好適である培地中で培養される。好適な培地の例は、必要な栄養素サプリメントが追加されたルリアブロス(LB)を含む。いくつかの実施形態において、培地は、発現ベクターを含有する原核生物細胞の増殖を選択的に可能にするために、発現ベクターの構築に基づく選択剤も含有する。たとえば、アンピシリンは、アンピシリン耐性遺伝子を発現する細胞の増殖のために培地に添加される。
単独でまたは複合窒素源などの別のサプリメントもしくは培地との混合物として導入された、炭素、窒素、および無機リン酸塩源以外の任意の必要なサプリメントも、適切な濃度で含まれ得る。場合により培養培地は、グルタチオン、システイン、シスタミン、チオグリコラート、ジチオエリスリトールおよびジチオスレイトールからなる群より選択される1つ以上の還元剤を含有し得る。
原核生物宿主細胞は、好適な温度において培養される。ある実施形態において、大腸菌増殖では、増殖温度は、約20℃〜約39℃に;約25℃〜約37℃に;または約30℃に及ぶ。培地のpHは、主に宿主生物に応じて、約5〜約9に及ぶ任意のpHであり得る。ある実施形態において、大腸菌では、pHは約6.8〜約7.4、または約7.0である。
本発明の発現ベクターで誘導性プロモーターが使用される場合、タンパク質発現は、プロモーターの活性化に好適な条件下で誘導される。本発明の一実施形態において、PhoAプロモーターは、ポリペプチドの転写を制御するために使用される。したがって、形質転換された宿主細胞は、誘導のためにリン酸塩制限培地で培養される。ある実施形態において、リン酸塩制限培地はC.R.A.P.培地である(たとえばSimmonsら、J.Immunol.Methods(2002),263:133−147を参照)。当分野で公知であるように、利用されるベクター構築物に従って各種の他の誘導物質が使用され得る。
一実施形態において、本発明の発現されたポリペプチドは、宿主細胞のペリプラズムに分泌されて、そこから回収される。タンパク質回収は通例、一般に浸透圧衝撃、音波処理または溶解などの手段によって、微生物を破壊することを含む。細胞が破壊されたら、遠心分離または濾過によって細胞破片または全細胞が除去され得る。タンパク質は、たとえばアフィニティー樹脂クロマトグラフィーによってさらに精製され得る。またはタンパク質を培地中に輸送して、その中で分離することができる。細胞を培地から除去して、産生されたタンパク質のさらなる精製のために培養上清を濾過および濃縮してもよい。発現されたポリペプチドは、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)およびウェスタンブロットアッセイなどの一般に公知の方法を使用して、さらに単離および同定できる。
本発明の一実施形態において、抗体産生は発酵プロセスによって大量で実施される。組換えタンパク質の産生には、各種の大規模流加発酵手順が利用できる。大規模発酵は、少なくとも1000リットルの容量を、およびある実施形態においては、約1,000〜100,000リットルの容量を有する。これらの発酵槽は、酸素および栄養素、特にグルコース(好ましい炭素/エネルギー源)を分布させるために撹拌インペラを使用する。小規模発酵は一般に、容積が約100リットルを超えない発酵槽での発酵を指し、約1リットル〜約100リットルに及ぶことが可能である。
発酵プロセスでは、タンパク質発現の誘導は通例、細胞が好適な条件下で所望の密度、たとえば約180〜220のOD550まで増殖した後に開始され、この段階で細胞は初期静止期にある。当分野で公知であり、上述したように、利用されるベクター構築物に従って各種の他の誘導物質が使用され得る。細胞は、誘導の前に短期間にわたって増殖され得る。細胞は通常、約12〜50時間誘導されるが、より長いまたは短い誘導時間が使用され得る。
本発明のポリペプチドの産生収率および品質を改善するために、各種の発酵条件を修飾できる。たとえば、分泌抗体ポリペプチドの適正な集合および折畳みを改善するために、シャペロンタンパク質、たとえばDsbタンパク質(DsbA、DsbB、DsbC、DsbDおよびまたはDsbG)またはFkpA(シャペロン活性を有するペプチジルプロピル、シス、トランス−イソメラーゼ)を過剰発現するさらなるベクターを使用して、宿主原核生物細胞を同時形質転換させることができる。シャペロンタンパク質は、細菌宿主細胞内で産生された異種タンパク質の適切な折畳みおよび溶解性を助長することが証明されている。Chenら(1999)J.Biol.Chem.274:19601−19605;Georgiouら、U.S.Patent No.6,083,715;Georgiouら、U.S.Patent No.6,027,888;Bothmann and Pluckthun(2000)J.Biol.Chem.275:17100−17105;Ramm and Pluckthun(2000)J.Biol.Chem.275:17106−17113;Arieら(2001)Mol.Microbiol.39:199−210。
発現された異種タンパク質(特にタンパク質分解に感受性である異種タンパク質)のタンパク質分解を最小限にするために、本発明ではタンパク質分解酵素が欠失したある宿主株が使用できる。たとえば宿主細胞株は、プロテアーゼIII、OmpT、DegP、Tsp、プロテアーゼI、プロテアーゼMi、プロテアーゼV、プロテアーゼVIおよびその組合せなどの公知の細菌プロテアーゼをコードする遺伝子にて遺伝子突然変異を生じるように修飾され得る。一部の大腸菌プロテアーゼ欠失株が入手可能であり、たとえばJolyら(1998)、同上;Georgiouら、U.S.Patent No.5,264,365;Georgiouら、U.S.Patent No.5,508,192;Haraら、Microbial Drug Resistance,2:63−72(1996)に記載されている。
一実施形態において、タンパク質酵素を欠失しており、1つ以上のシャペロンタンパク質を過剰発現するプラスミドによって形質転換された大腸菌株は、本発明の発現系において宿主細胞として使用される。
(3)抗体精製
一実施形態において、本明細書で産生された抗体をさらに精製して、さらなるアッセイおよび使用のために実質的に同種である調製物を得る。当分野で公知の標準タンパク質精製方法が利用できる。次の手順は、好適な精製手順の例である:イムノアフィニティまたはイオン交換カラムでの分画、エタノール沈殿、逆相HPLC、シリカまたはDEAEなどのカチオン交換樹脂によるクロマトグラフィー、クロマトフォーカシング、SDS−PAGE、硫酸アンモニウム沈殿、およびたとえばSephadex G−75を使用するゲル濾過。
一実施形態において、本明細書で産生された抗体をさらに精製して、さらなるアッセイおよび使用のために実質的に同種である調製物を得る。当分野で公知の標準タンパク質精製方法が利用できる。次の手順は、好適な精製手順の例である:イムノアフィニティまたはイオン交換カラムでの分画、エタノール沈殿、逆相HPLC、シリカまたはDEAEなどのカチオン交換樹脂によるクロマトグラフィー、クロマトフォーカシング、SDS−PAGE、硫酸アンモニウム沈殿、およびたとえばSephadex G−75を使用するゲル濾過。
一実施形態において、固相に固定されたタンパク質Aは、本発明の抗体生成物のイムノアフィニティ精製に使用される。タンパク質Aは、抗体のFc領域に高い親和性で結合する、黄色ブドウ球菌からの41kD細胞壁タンパク質である。Lindmarkら(1983)J.Immunol.Meth.62:1−13。タンパク質Aが固定される固相は、ガラスもしくはシリカ表面を含むカラム、または孔径制御カラムもしくはケイ酸カラムであり得る。いくつかの用途において、カラムは、汚染物質の非特異的付着をおそらく防止するために、グリセロールなどの試薬によってコートする。
精製の第1ステップとして、上述の細胞培養物に由来する調製物をタンパク質A固定固相に塗布して、興味のある抗体をタンパク質Aに特異的に結合させることができる。固相を次に洗浄して、固相に非特異的に結合した汚染物質を除去する。最後に、興味のある抗体を固相から溶離によって回収する。
b)真核生物宿主細胞を使用する抗体の生成:
真核生物宿主細胞で使用するためのベクターは一般に、次の非制限的成分の1つ以上を含む:シグナル配列、複製起点、1つ以上のマーカー遺伝子、エンハンサー要素、プロモーター、および転写終結配列。
真核生物宿主細胞で使用するためのベクターは一般に、次の非制限的成分の1つ以上を含む:シグナル配列、複製起点、1つ以上のマーカー遺伝子、エンハンサー要素、プロモーター、および転写終結配列。
(1)シグナル配列成分
真核生物宿主細胞で使用するためのベクターは、シグナル配列または興味のある成熟タンパク質またはポリペプチドのN末端に特異的切断部位を有する他のポリペプチドも含有し得る。選択された異種シグナル配列は、宿主細胞によって認識および処理される(すなわちシグナルペプチドによって切断される)シグナル配列である。哺乳動物細胞発現において、哺乳動物シグナル配列は、ウイルス分泌リーダ、たとえば単純ヘルペスgDシグナルと同様に利用できる。このような前駆体領域のDNAは、読み枠内で抗体をコードするDNAに結合される。
真核生物宿主細胞で使用するためのベクターは、シグナル配列または興味のある成熟タンパク質またはポリペプチドのN末端に特異的切断部位を有する他のポリペプチドも含有し得る。選択された異種シグナル配列は、宿主細胞によって認識および処理される(すなわちシグナルペプチドによって切断される)シグナル配列である。哺乳動物細胞発現において、哺乳動物シグナル配列は、ウイルス分泌リーダ、たとえば単純ヘルペスgDシグナルと同様に利用できる。このような前駆体領域のDNAは、読み枠内で抗体をコードするDNAに結合される。
(2)複製起点
一般に、複製起点成分は哺乳動物発現ベクターには不要である。たとえばSV40起点は、初期プロモーターを含有しているために、通例使用され得る。
一般に、複製起点成分は哺乳動物発現ベクターには不要である。たとえばSV40起点は、初期プロモーターを含有しているために、通例使用され得る。
(3)選択遺伝子成分
発現およびクローニングベクターは、選択可能マーカーとも呼ばれる選択遺伝子を含有し得る。代表的な選択遺伝子は、(a)抗生物質または他の毒素、たとえばアンピシリン、ネオマイシン、メトトレキセート、またはテトラサイクリンに対する耐性を与える、(b)関連する場合には、栄養要求性欠失を補う、または(c)複合培地から入手できない必須栄養素を供給する、タンパク質をコードする。
発現およびクローニングベクターは、選択可能マーカーとも呼ばれる選択遺伝子を含有し得る。代表的な選択遺伝子は、(a)抗生物質または他の毒素、たとえばアンピシリン、ネオマイシン、メトトレキセート、またはテトラサイクリンに対する耐性を与える、(b)関連する場合には、栄養要求性欠失を補う、または(c)複合培地から入手できない必須栄養素を供給する、タンパク質をコードする。
選択スキームの一例は、宿主細胞の増殖を停止する薬物を利用する。異種遺伝子によって正しく形質転換されるこのような細胞は、薬物耐性を与え、それゆえ選択レジメンを生き抜くタンパク質を産生する。このような有力な選択の例は、ネオマイシン、ミコフェノール酸およびハイグロマイシンなどの薬物を使用する。
哺乳動物細胞の好適な選択可能マーカーの別の例は、抗体核酸、たとえばDHFR、チミジンキナーゼ、メタロチオネイン−Iおよび−II、好ましくは霊長類メタロチオネイン遺伝子、アデノシンデアミナーゼ、オルニチンデカルボキシラーゼなどを取込む能力のある細胞の同定を可能にする選択可能マーカーである。
たとえば、いくつかの実施形態において、DHFR選択遺伝子によって形質転換された細胞は、DHFRの競合アンタゴニストである、メトトレキセート(Mtx)を含有する培養培地においてすべての形質転換体を培養することによって最初に同定される。いくつかの実施形態において、野生型DHFRが利用されるときの適切な宿主細胞は、DHFR活性を欠失したチャイニーズハムスター卵巣(CHO)株化細胞(たとえばATCC CRL−9096)である。
または抗体、野生型DHFRタンパク質、およびアミノグリコシド−3’−ホスホトランスフェラーゼ(APH)などの別の選択可能マーカーによって形質転換または同時形質転換された宿主細胞(特に内因性DHFRを含有する野生型宿主)は、アミノグリコシド系抗生物質、たとえばカナマイシン、ネオマイシン、またはG418などの選択可能マーカーのための選択剤を含有する培地での細胞増殖によって選択できる。U.S.Pat.No.4,965,199を参照。
(4)プロモーター成分
発現およびクローニングベクターは通常、宿主生物によって認識され、興味のあるポリペプチド(たとえば抗体)をコードする核酸に操作可能に連結されたプロモーターを含有する。真核生物では、プロモーター配列は公知である。たとえば、実質的にすべての真核生物遺伝子は、転写が開始される部位から約25〜30塩基上流に位置するATリッチ領域を有する。多くの遺伝子の転写開始から70〜80塩基上流に見出された別の配列は、Nが任意のヌクレオチドであり得るCNCAAT領域である。大半の真核生物遺伝子の3’末端は、コード配列の3’末端へのポリA尾部の付加のシグナルであり得る、AATAAA配列であろう。ある実施形態において、これらの配列のいずれも真核生物発現ベクター内に好適に挿入され得る。
発現およびクローニングベクターは通常、宿主生物によって認識され、興味のあるポリペプチド(たとえば抗体)をコードする核酸に操作可能に連結されたプロモーターを含有する。真核生物では、プロモーター配列は公知である。たとえば、実質的にすべての真核生物遺伝子は、転写が開始される部位から約25〜30塩基上流に位置するATリッチ領域を有する。多くの遺伝子の転写開始から70〜80塩基上流に見出された別の配列は、Nが任意のヌクレオチドであり得るCNCAAT領域である。大半の真核生物遺伝子の3’末端は、コード配列の3’末端へのポリA尾部の付加のシグナルであり得る、AATAAA配列であろう。ある実施形態において、これらの配列のいずれも真核生物発現ベクター内に好適に挿入され得る。
哺乳動物宿主細胞中のベクターからの転写は、ポリオーマウイルス、鶏痘ウイルス、アデノウイルス(アデノウイルス2など)、ウシパピローマウイルス、トリ肉腫ウイルス、サイトメガロウイルス、レトロウイルス、B型肝炎ウイルスおよびシミアンウイルス40(SV40)などのウイルスのゲノムから得たプロモーターによって、異種哺乳動物プロモーター、たとえばアクチンプロモーターまたは免疫グロブリンプロモーターから、熱ショックプロモーターから、このようなプロモーターが宿主細胞系と適合性であるという条件で制御される。
SV40ウイルスの初期および後期プロモーターは、SV40ウイルス複製起点も含有するSV40制限断片として好都合に得られる。ヒトサイトメガロウイルスの前初期プロモーターは、HindIII E制限断片として好都合に得られる。ウシパピローマウイルスをベクターとして使用して哺乳動物宿主でDNAを発現する系はU.S.Patent No.4,419,446に開示されている。この系の修飾は、U.S.Patent No.4,601,978に記載されている。単純ヘルペスウイルスからのチミジンキナーゼプロモーターの制御下でのマウス細胞におけるヒトβ−インターフェロンcDNAの発現について記載している、Reyesら、Nature 297:598−601(1982)も参照。またはラウス肉腫ウイルス長端末反復は、プロモーターとして使用できる。
(5)エンハンサー要素成分
より高等な真核生物による本発明の抗体をコードするDNAの転写は、エンハンサー配列をベクター内に挿入することによって上昇することが多い。哺乳動物遺伝子(グロブリン、エラスターゼ、アルブミン、α−フェトタンパク質、およびインスリン)からの多くのエンハンサー配列が今や公知である。しかし、通例、真核生物細胞ウイルスからのエンハンサーが使用される。例は、複製起点の後期側のSV40エンハンサー(bp 100−270)、サイトメガロウイルス初期プロモーターエンハンサー、複製起点の後期側のポリオーマエンハンサー、およびアデノウイルスエンハンサーを含む。真核生物プロモーターの活性化のためのエンハンサー要素について記載しているYaniv,Nature 297:17−18(1982)も参照。エンハンサーは、抗体ポリペプチドコード配列の5’または3’側の位置でベクター内にスプライスされるが、一般にプロモーターの5’部位に配置される。
より高等な真核生物による本発明の抗体をコードするDNAの転写は、エンハンサー配列をベクター内に挿入することによって上昇することが多い。哺乳動物遺伝子(グロブリン、エラスターゼ、アルブミン、α−フェトタンパク質、およびインスリン)からの多くのエンハンサー配列が今や公知である。しかし、通例、真核生物細胞ウイルスからのエンハンサーが使用される。例は、複製起点の後期側のSV40エンハンサー(bp 100−270)、サイトメガロウイルス初期プロモーターエンハンサー、複製起点の後期側のポリオーマエンハンサー、およびアデノウイルスエンハンサーを含む。真核生物プロモーターの活性化のためのエンハンサー要素について記載しているYaniv,Nature 297:17−18(1982)も参照。エンハンサーは、抗体ポリペプチドコード配列の5’または3’側の位置でベクター内にスプライスされるが、一般にプロモーターの5’部位に配置される。
(6)転写終結成分
真核生物宿主細胞で使用する発現ベクターは、転写終結およびmRNAの安定化に必要な配列も含有し得る。このような配列は、真核生物またはウイルスDNAまたはcDNAの5’、および場合により3’未翻訳領域から一般に入手できる。これらの領域は、抗体をコードするmRNAの未翻訳部分において、ポリアデニル化断片として転写されたヌクレオチドセグメントを含有する。1つの有用な転写終結成分は、ウシ成長ホルモンポリアデニル化領域である。WO94/11026および本明細書で開示する発現ベクターを参照。
真核生物宿主細胞で使用する発現ベクターは、転写終結およびmRNAの安定化に必要な配列も含有し得る。このような配列は、真核生物またはウイルスDNAまたはcDNAの5’、および場合により3’未翻訳領域から一般に入手できる。これらの領域は、抗体をコードするmRNAの未翻訳部分において、ポリアデニル化断片として転写されたヌクレオチドセグメントを含有する。1つの有用な転写終結成分は、ウシ成長ホルモンポリアデニル化領域である。WO94/11026および本明細書で開示する発現ベクターを参照。
(7)宿主細胞の選択および形質転換
本明細書においてベクター中でDNAをクローニングまたは発現するために好適な宿主細胞は、脊椎動物宿主細胞を含めた、本明細書に記載するより高等な真核細胞を含む。培養物(組織培養物)中での脊椎動物細胞の増殖は、日常的な手順となっている。有用な哺乳動物宿主株化細胞の例は、SV40によって形質転換されたサル腎臓CV1系統(COS−7,ATCC CRL 1651);ヒト胚腎臓系統(懸濁培養物中での増殖のためにサブクローニングされた293または293細胞、Grahamら、J.Gen Virol.36:59(1977));ベビーハムスター腎臓細胞(BHK、ATCC CCL 10);チャイニーズハムスター卵巣細胞/−DHFR(CHO、Urlaubら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77:4216(1980));マウスセルトリ細胞(TM4、Mather,Biol.Reprod.23:243−251(1980));サル腎臓細胞(CV1 ATCC CCL 70);アフリカミドリザル腎臓細胞(VERO−76、ATCC CRL−1587);ヒト子宮頸癌細胞(HELA、ATCC CCL 2);イヌ腎臓細胞(MDCK、ATCC CCL 34);バッファローラット腎臓細胞(BRL 3A、ATCC CRL 1442);ヒト肺細胞(W138、ATCC CCL 75);ヒト腎臓細胞(Hep G2、HB 8065);マウス乳腺癌(MMT 060562、ATCC CCL51);TRI細胞(Matherら、Annals N.Y.Acad.Sci.383:44−68(1982));MRC 5細胞;FS4細胞;およびヒト肝細胞系(Hep G2)である。
本明細書においてベクター中でDNAをクローニングまたは発現するために好適な宿主細胞は、脊椎動物宿主細胞を含めた、本明細書に記載するより高等な真核細胞を含む。培養物(組織培養物)中での脊椎動物細胞の増殖は、日常的な手順となっている。有用な哺乳動物宿主株化細胞の例は、SV40によって形質転換されたサル腎臓CV1系統(COS−7,ATCC CRL 1651);ヒト胚腎臓系統(懸濁培養物中での増殖のためにサブクローニングされた293または293細胞、Grahamら、J.Gen Virol.36:59(1977));ベビーハムスター腎臓細胞(BHK、ATCC CCL 10);チャイニーズハムスター卵巣細胞/−DHFR(CHO、Urlaubら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77:4216(1980));マウスセルトリ細胞(TM4、Mather,Biol.Reprod.23:243−251(1980));サル腎臓細胞(CV1 ATCC CCL 70);アフリカミドリザル腎臓細胞(VERO−76、ATCC CRL−1587);ヒト子宮頸癌細胞(HELA、ATCC CCL 2);イヌ腎臓細胞(MDCK、ATCC CCL 34);バッファローラット腎臓細胞(BRL 3A、ATCC CRL 1442);ヒト肺細胞(W138、ATCC CCL 75);ヒト腎臓細胞(Hep G2、HB 8065);マウス乳腺癌(MMT 060562、ATCC CCL51);TRI細胞(Matherら、Annals N.Y.Acad.Sci.383:44−68(1982));MRC 5細胞;FS4細胞;およびヒト肝細胞系(Hep G2)である。
宿主細胞は、抗体産生のための上述の発現またはクローニングベクターを用いて形質転換され、プロモーターを誘導する、形質転換体を選択する、または所望の配列をコードする遺伝子を増幅するために必要に応じて修飾された慣習的な栄養培地中で培養される。
(8)宿主細胞の培養
本発明の抗体を産生するために使用する宿主細胞は、各種の培地で培養され得る。Ham’s F10(Sigma)、最小必須培地((MEM)、(Sigma)、RPMI−1640(Sigma)、およびダルベッコ変法イーグル培地((DMEM)、Sigma)などの市販の培地は、宿主細胞を培養するのに好適である。さらにHamら、Meth.Enz.58:44(1979),Barnesら、Anal.Biochem.102:255(1980)、U.S.Pat.Nos.4,767,704;4,657,866;4,927,762;4,560,655;または5,122,469;WO 90/03430;WO 87/00195;またはU.S.Patent Re.30,985に記載された培地のいずれも、宿主細胞の培養培地として使用され得る。これらの培地のいずれも、必要に応じて、ホルモンおよび/または他の成長因子(インスリン、トランスフェリン、または上皮成長因子など)、塩(塩化ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、およびリン酸塩など)、緩衝剤(HEPESなど)、ヌクレオチド(アデノシンおよびチミジンなど)、抗生物質(ゲンタマイシン(商標)薬など)、微量元素(マイクロモル範囲の最終濃度で通常存在する無機化合物として定義される)、およびグルコースまたは同等のエネルギー源を添加され得る。その他のサプリメントも、当業者に公知であろう適切な濃度にて含まれ得る。たとえば温度、pHなどの培養条件は、発現のために選択した宿主細胞で先に使用した培養条件であり、当業者に明らかになるであろう。
本発明の抗体を産生するために使用する宿主細胞は、各種の培地で培養され得る。Ham’s F10(Sigma)、最小必須培地((MEM)、(Sigma)、RPMI−1640(Sigma)、およびダルベッコ変法イーグル培地((DMEM)、Sigma)などの市販の培地は、宿主細胞を培養するのに好適である。さらにHamら、Meth.Enz.58:44(1979),Barnesら、Anal.Biochem.102:255(1980)、U.S.Pat.Nos.4,767,704;4,657,866;4,927,762;4,560,655;または5,122,469;WO 90/03430;WO 87/00195;またはU.S.Patent Re.30,985に記載された培地のいずれも、宿主細胞の培養培地として使用され得る。これらの培地のいずれも、必要に応じて、ホルモンおよび/または他の成長因子(インスリン、トランスフェリン、または上皮成長因子など)、塩(塩化ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、およびリン酸塩など)、緩衝剤(HEPESなど)、ヌクレオチド(アデノシンおよびチミジンなど)、抗生物質(ゲンタマイシン(商標)薬など)、微量元素(マイクロモル範囲の最終濃度で通常存在する無機化合物として定義される)、およびグルコースまたは同等のエネルギー源を添加され得る。その他のサプリメントも、当業者に公知であろう適切な濃度にて含まれ得る。たとえば温度、pHなどの培養条件は、発現のために選択した宿主細胞で先に使用した培養条件であり、当業者に明らかになるであろう。
(9)抗体の精製
組換え技法を使用するときに、抗体は細胞内で産生できるか、または培地中に直接分泌できる。第1ステップとして抗体が細胞内で産生される場合、宿主細胞または溶解断片のどちらかである粒子状破片が、たとえば遠心分離または限外濾過によって除去され得る。抗体が培地中に分泌される場合、このような発現系からの上清は最初に、市販のタンパク質濃縮フィルタ、たとえばAmiconまたはMillipore Pellicon限外濾過ユニットを使用して濃縮され得る。タンパク質分解を抑制するために、上述のステップのいずれにおいてもPMSFなどのプロテアーゼ阻害薬を包含することができ、外来汚染物質の増殖を防止するために、抗生物質は包含することができる。
組換え技法を使用するときに、抗体は細胞内で産生できるか、または培地中に直接分泌できる。第1ステップとして抗体が細胞内で産生される場合、宿主細胞または溶解断片のどちらかである粒子状破片が、たとえば遠心分離または限外濾過によって除去され得る。抗体が培地中に分泌される場合、このような発現系からの上清は最初に、市販のタンパク質濃縮フィルタ、たとえばAmiconまたはMillipore Pellicon限外濾過ユニットを使用して濃縮され得る。タンパク質分解を抑制するために、上述のステップのいずれにおいてもPMSFなどのプロテアーゼ阻害薬を包含することができ、外来汚染物質の増殖を防止するために、抗生物質は包含することができる。
細胞から調製された抗体組成物は、たとえばヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析、およびアフィニティクロマトグラフィーを使用して精製可能であり、アフィニティクロマトグラフィーは好都合な技法である。タンパク質Aの親和性リガンドとしての適合性は、抗体中に存在する任意の免疫グロブリンFcドメインの種およびアイソタイプによって変わる。タンパク質Aは、ヒトγ1、γ2、またはγ4重鎖に基づく抗体を精製するために使用できる(Lindmarkら、J.Immunol.Methods 62:1−13(1983))。タンパク質Gは、すべてのマウスアイソタイプおよびヒトγ3に推奨される(Gussら、EMBO J.5:15671575(1986))。親和性リガンドが結合するマトリクスは、アガロースであり得るが、他のマトリクスも利用できる。孔径制御ガラスまたはポリ(スチレンジビニル)ベンゼンなどの機械的に安定なマトリクスによって、アガロースによって達成されるよりも高い流量および短い処理時間が可能となる。抗体がCH3ドメインを含む場合、精製にはBakerbond ABX(商標)樹脂(J.T.Baker,Phillipsburg,NJ)が有用である。イオン交換カラムでの分画、エタノール沈殿、逆相HPLC、シリカでのクロマトグラフィー、ヘパリンでのクロマトグラフィー、アニオンまたはカチオン交換樹脂(たとえばポリアスパラギン酸カラム)でのSEPHAROSE(商標)クロマトグラフィー、クロマトフォーカシング、SDS−PAGE、および硫酸アンモニウム沈殿などのタンパク質精製の他の技法も、回収される抗体に応じて利用可能である。
任意の予備精製ステップの後に、興味のある抗体および汚染物質を含有する混合物をさらなる精製、たとえば、好ましくは低塩濃度(たとえば約0〜0.25M塩)で実施される、約2.5〜4.5のpHの溶離緩衝剤を使用する低pH疎水性相互作用クロマトグラフィーにかけてもよい。
一般に、研究、検査、および臨床用途に使用するための抗体を調製する各種の方法は、当分野で確立されている上述の方法と一致している、および/または特定の興味のある抗体について当業者によって適切と見なされている。
C.アゴニストおよびアンタゴニスト
本発明のAMPのアゴニストおよびアンタゴニストが提供される。このようなAMP調節因子は、本発明に含まれ、本明細書で与えられるような微生物障害を処置するのに有用である。
本発明のAMPのアゴニストおよびアンタゴニストが提供される。このようなAMP調節因子は、本発明に含まれ、本明細書で与えられるような微生物障害を処置するのに有用である。
一実施形態において、本発明のAMPのアゴニストおよびアンタゴニストは、抗体、たとえばIL−22抗体または抗IL−22R抗体である。ある実施形態において、抗IL−22抗体は、IL−22のIL−22Rとの相互作用を促進するアゴニスト抗体である。別の実施形態において、抗IL−22抗体は、IL−22のIL−22Rとの相互作用を完全または部分的に遮断するアンタゴニスト抗体である。ある実施形態において、抗IL−22R抗体は、IL−22Rの細胞外リガンド結合ドメインに結合する。たとえば、抗IL−22R抗体は、約アミノ酸18−228からの配列番号3に見出される、ヒトIL−22Rの細胞外リガンド結合ドメインに結合し得る。
詳細な実施形態において、IL−22アゴニストは、IL−22BPを結合して、IL−22BPのIL−22への結合を遮断または抑制し、それによりIL−22活性(たとえばIL−22Rへの結合)を誘導するまたは上昇させる、抗体である。
さらなる実施形態において、本発明のAMPのアゴニストまたはアンタゴニストは、AMPに結合するオリゴペプチドである。一実施形態において、オリゴペプチドは、IL−22Rの細胞外リガンド結合ドメインに結合する。オリゴペプチドは、公知のオリゴペプチド合成方法を使用して化学的に合成され得るか、または組換え技術を使用して調製および精製され得る。このようなオリゴペプチドは通常、長さが少なくとも約5アミノ酸、または長さが少なくとも約6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、または100アミノ酸である。このようなオリゴペプチドは、周知の技法を使用して、過度の実験なしに同定され得る。この点で、ポリペプチド標的に特異的に結合できるオリゴペプチドについてオリゴペプチドライブラリをスクリーニングする技法が、当分野で周知であることに注目する(たとえばU.S.Patent Nos.5,556,762、5,750,373、4,708,871、4,833,092、5,223,409、5,403,484、5,571,689、5,663,143;PCT Publication Nos.WO 84/03506およびWO84/03564;Geysenら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,81:3998−4002(1984);Geysenら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82:178−182(1985);Geysenら、in Synthetic Peptides as Antigens,130−149(1986);Geysenら、J.Immunol.Meth.,102:259−274(1987);Schoofsら、J.Immunol.,140:611−616(1988),Cwirla,S.E.ら(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:6378;Lowman,H.B.ら(1991)Biochemistry,30:10832;Clackson,T.ら(1991)Nature,352:624;Marks,J.D.ら(1991),J.Mol.Biol.,222:581;Kang,A.S.ら(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,88:8363、およびSmith,G.P.(1991)Current Opin.Biotechnol.,2:668を参照)。
なお別の実施形態において、本発明のAMPのアゴニストまたはアンタゴニストは、本明細書に記載するオリゴペプチドまたは抗体以外の、AMPに結合する有機分子である。有機分子はたとえば、小型分子であり得る。一実施形態において、有機分子は、IL−22Rの細胞外ドメインに結合する。本発明のAMPに結合する有機分子は、公知の方法を使用して同定および化学的に合成され得る(たとえばPCT Publication Nos.WO00/00823およびWO00/39585)。このような有機分子は通常、サイズが約2000ダルトン未満、またはサイズが約1500、750、500、250もしくは200ダルトン未満であり、本発明のAMPに結合できるこのような有機分子は、周知の技法を使用する過度の実験なしに同定され得る。この点で、ポリペプチド標的に結合できる分子について有機分子ライブラリをスクリーニングする技法が当分野で周知であることに注目する(たとえばPCT Publication Nos.WO00/00823およびWO00/39585を参照)。
詳細な実施形態において、IL−22アゴニストは、IL−22BPを結合して、IL−22BPのIL−22への結合を遮断または抑制し、それによりIL−22活性(たとえばIL−22Rへの結合)を誘導するまたは上昇させる、有機分子である。
詳細な実施形態において、IL−22アンタゴニストは可溶性IL−22受容体、たとえば膜結合していないIL−22Rの形である。IL−22Rのこのような可溶形は、IL−22への結合で膜結合IL−22Rと競合し得る。ある実施形態において、IL−22Rの可溶形は、IL−22Rの細胞外ドメインのすべてまたはリガンド結合部分、たとえば配列番号3のアミノ酸18−228を含むポリペプチドのすべてまたはリガンド結合部分を含み得る。ある実施形態において、IL−22Rの可溶形は膜貫通ドメインを欠失している。たとえば、ヒトIL−22Rの可溶形は、配列番号3の約アミノ酸229−251からの膜貫通ドメインのすべてまたは実質的な部分を欠失し得る。
IL−22の天然型可溶性受容体が報告されている。Dumoutier L.ら、“Cloning and characterization of IL−22 binding protein,a natural antagonist of IL−10−related T cell−derived inducible factor/IL−22,”J.Immunol.166:7090−7095(2001);およびXu W.ら、“A soluble class II cytokine receptor,IL−22RA2,is a naturally occurring IL−22 antagonist,”Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.98:9511−9516(2001)を参照。その受容体は、当分野では様々に「IL−22BP」または「IL−22RA2」と呼ばれる。ヒトIL−22BPの配列を図4に示す。「IL−22BP」または「IL−22結合タンパク質」という用語は、本明細書に記載するように、別途指摘しない限り、霊長類(たとえばヒトおよびサル)およびげっ歯類(マウスおよびラット)などの哺乳動物を含む、任意の脊椎動物源からの任意の未変性IL−22BPを指す。
また別の実施形態において、IL−22のアンタゴニストは、IL−22またはIL−22R遺伝子の発現を低下させる(すなわちIL−22またはIL−22R遺伝子の転写および/またはIL−22またはIL−22R mRNAの翻訳を低下させる)アンチセンス核酸である。ある実施形態において、アンチセンス核酸は、IL−22またはIL−22Rをコードする核酸(DNAまたはRNA)に結合する。ある実施形態において、アンチセンス核酸は、長さが約10〜30ヌクレオチドのオリゴヌクレオチドである(それらの終点間のすべての点を含む)。ある実施形態において、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、修飾糖−ホスホジエステル主鎖(または、ホスホロチオアート結合およびWO 91/06629に記載された結合を含む、他の糖結合)を含み、このような修飾糖−ホスホジエステル主鎖は内因性ヌクレアーゼに耐性である。一実施形態において、アンチセンス核酸はオリゴデオキシリボヌクレオチドであり、これはIL−22またはIL−22RをコードするmRNAの分解および/または転写もしくは翻訳の低下を引き起こす。ある実施形態において、アンチセンス核酸は、「RNA干渉」(「RNAi」)によって標的核酸の発現を低下させるRNAである。RNAiの総説については、たとえばNovinaら、(2004)Nature 430:161−164を参照。このようなRNAは、たとえば低分子干渉RNA(siRNAs)およびマイクロRNAに由来する。siRNAはたとえば、長さが約18〜26ヌクレオチドの2重鎖オリゴリボヌクレオチドとして合成され得る。同上。
また別の実施形態において、IL−22のアゴニストが提供される。例示的なアゴニストは、これに限定されるわけではないが、未変性IL−22もしくはIL−22R;未変性ポリペプチドの少なくとも1つの活性を保持するIL−22もしくはIL−22Rの断片、変異体、もしくは修飾形;IL−22Rに結合して活性化することができる薬剤;およびIL−22もしくはIL−22Rの過剰発現を誘導する薬剤またはIL−22もしくはIL−22Rをコードする核酸を含む。
D.医薬製剤
本発明は医薬製剤を提供する。一実施形態において、医薬製剤は1)活性剤、たとえば上述のポリペプチド、抗体、アゴニスト、またはアンタゴニストのいずれか;および2)製薬的に許容される担体を含む。さらなる実施形態において、医薬製剤は、少なくとも1つの処置剤をさらに含む。
本発明は医薬製剤を提供する。一実施形態において、医薬製剤は1)活性剤、たとえば上述のポリペプチド、抗体、アゴニスト、またはアンタゴニストのいずれか;および2)製薬的に許容される担体を含む。さらなる実施形態において、医薬製剤は、少なくとも1つの処置剤をさらに含む。
医薬製剤は、所望の純度を有する薬剤を任意の製薬的に許容される担体、賦形剤または安定剤(Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition,Osol,A.Ed.[1980])と混合することによって、凍結乾燥製剤または水性液剤の形で貯蔵用に調製される。許容される担体、賦形剤および安定剤は、利用される投薬量および濃度においてレシピエントに対して非毒性であり、緩衝剤、たとえばリン酸塩、クエン酸塩および他の有機酸;アスコルビン酸およびメチオニンを含む抗酸化薬;保存料(たとえばオクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド;ヘキサメチオニウムクロライド;ベンザルコニウムクロライド、ベンゼトニウムクロライド;フェノール、ブチルまたはベンジルアルコール;アルキルパラベン、たとえばメチルまたはプロピルパラベン;カテコール;レゾルシノール;シクロヘキサノール;3−ペンタノール;およびm−クレゾール);低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;タンパク質、たとえば血清アルブミン、ゼラチン、または免疫グロブリン;親水性ポリマー、たとえばポリビニルピロリドン;アミノ酸、たとえばグリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、またはリジン;グルコース、マンノースまたはデキストリンを含む、単糖類、2糖類および他の炭水化物;キレート剤、たとえばEDTA;糖類、たとえばスクロース、マンニトール、トレハロースまたはソルビトール;塩形成対イオン、たとえばナトリウム;金属錯体(たとえばZn−タンパク質錯体);および/または非イオン性界面活性剤、たとえばTWEEN(商標)、PLURONICS(商標)もしくはポリエチレングリコール(PEG)を含む。
薬剤を細胞中に送達するために、リポフェクションまたはリポソームも使用できる。薬剤が抗体断片である場合、標的タンパク質に特異的に結合する最小阻害断片が好ましい。たとえば、抗体の可変領域配列に基づいて、標的タンパク質配列に結合する能力を保持するペプチド分子を設計できる。このようなペプチドは、組換えDNA技術によって化学的に合成および/または産生することができる(たとえばMarascoら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90,7889−7893[1993]を参照)。本明細書に開示する抗体は、免疫リポソームとしても製剤され得る。抗体を含有するリポソームは、Epsteinら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82:3688(1985);Hwangら、Proc.Natl Acad.Sci.USA,77:4030(1980);およびU.S.Pat.Nos.4,485,045および4,544,545に記載されているような、当分野で公知の方法によって調製される。循環時間が延長されたリポソームは、U.S.Patent No.5,013,556に開示されている。特に有用なリポソームは、ホスファチジルコリン、コレステロール、およびPEG誘導体化ホスファチジルエタノールアミン(PEG−PE)を含む脂質組成物を用いた逆相蒸発法により生成できる。リポソームを所定の孔径のフィルタを通して押出して、所望の直径を有するリポソームを得る。本発明の抗体のFab’断片は、Martinら、J.Biol.Chem.,257:286−288(1982)に記載されたように、ジスルフィド交換反応によってリポソームに接合できる。化学療法剤(ドキソルビシンなど)は場合によりリポソーム内に含有される。Gabizonら、J.National Cancer Inst.,81(19):1484(1989)を参照。
薬剤は、たとえばコアセルベーション技法によって、または界面重合によって調製されたマイクロカプセル、たとえばヒドロキシメチルセルロースもしくはゼラチン−マイクロカプセルおよびポリ(メチルメタクリレート)マイクロカプセルにそれぞれ、コロイド薬物送達系(たとえばリポソーム、アルブミンミクロスフェア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子およびナノカプセル)に、またはマクロエマルジョンにも捕捉され得る。このような技法は、Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition,Osol,A.Ed.(1980)に開示されている。
薬剤の持続放出調製物が調製され得る。持続放出調製物の好適な例は、薬剤を含有する固体疎水性ポリマーの半透性マトリクスを含み、マトリクスは成形品、たとえばフィルム、またはマイクロカプセルの形である。持続放出マトリクスの例は、ポリエステル、ハイドロゲル(たとえばポリ(2−ヒドロキシエチル−メタクリレート)、またはポリ(ビニルアルコール))、ポリ乳酸(U.S.Patent No.3,773,919)、L−グルタミン酸とγ−エチル−L−グルタメートとのコポリマー、非分解性エチレン−酢酸ビニル、分解性乳酸−グリコール酸コポリマー、たとえばLUPRON DEPOT(商標)(乳酸−グリコール酸コポリマーおよび酢酸ロイプロリドより構成される注射用マイクロスフェア)、およびポリ−D−(−)−3−ヒドロキシ酪酸を含む。エチレン−酢酸ビニルおよび乳酸−グリコール酸などのポリマーは100日間にわたる分子の放出を可能にするが、あるハイドロゲルは、より短い期間にわたってタンパク質を放出する。カプセル化抗体が体内に長期間残存するとき、それらは37℃における水分への曝露の結果として、変性または凝集することがあり、生物活性の消失および免疫原性の起こり得る変化を引き起こす。関与する機構に応じて、安定化のための合理的な方法を考案できる。たとえば、凝集機構がチオ−ジスルフィド交換による分子間S−S結合形成であることが見いだされた場合、安定化は、スルフヒドリル残基を修飾すること、酸性溶液から凍結乾燥すること、水分含有量を制御すること、適切な添加剤を使用すること、および特異的なポリマーマトリクス組成物を開発することによって達成され得る。
本明細書の医薬製剤は、処置される特定の適応症のための1つを超える活性成分も、必要に応じて含有し得る。たとえば、一実施形態において、1つを超える活性化合物を含有する医薬製剤は、1)IL−22の少なくとも1つのアゴニスト、たとえばIL−22に結合する抗体および/またはIL−22Rに結合する抗体;ならびに2)IL−6またはIL−23に結合する少なくとも1つの抗体(ここで2)に挙げた任意の抗体は、任意の組合せで選択され得る)を含む。別の実施形態において、医薬製剤は、相補活性を有する2つ以上の化合物を含有する。
E.処置方法
本発明は、微生物障害を処置する方法をさらに提供する。別の実施形態において、本発明は、AMPまたはAMPの調節因子を含む有効量の医薬組成物を被験体に投与するステップを含む、被験体における微生物障害を処置する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。一実施形態において、障害は、EHECまたはEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)または、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)およびクローン病(CD)である。
本発明は、微生物障害を処置する方法をさらに提供する。別の実施形態において、本発明は、AMPまたはAMPの調節因子を含む有効量の医薬組成物を被験体に投与するステップを含む、被験体における微生物障害を処置する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。一実施形態において、障害は、EHECまたはEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)または、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)およびクローン病(CD)である。
一実施形態において、本発明は、AMPまたはAMPの調節因子を含む有効量の医薬組成物を被験体に投与するステップを含む、被験体における微生物病原体(たとえば細菌またはウイルス)による感染症を処置する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。
別の実施形態において、本発明は、細胞にAMPまたはAMPの調節因子を接触させるステップを含む、微生物病原体(たとえば細菌またはウイルス)に罹患した被験体の細胞におけるAMPの活性を調節する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III(たとえばREG IIIβまたはREG IIIγ)、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。
別の実施形態において、本発明は、被験体の細胞にAMPまたはAMPの調節因子をコードする核酸分子(たとえばDNAまたはRNA分子)を接触させるステップを含む、被験体における微生物障害を処置する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。一実施形態において、障害は、EHECまたはEPEC誘発下痢、炎症性腸疾患(IBD)または、さらに詳細には潰瘍性大腸炎(UC)またはクローン病(CD)である。
別の実施形態において、本発明は、細胞にAMPまたはAMPの調節因子をコードする核酸分子(たとえばDNAまたはRNA分子)を接触させるステップを含む、微生物病原体(たとえば細菌またはウイルス)に罹患した被験体の細胞におけるAMPの活性を調節する方法を提供し、AMPは:LT、IL−6、IL−18、IL−22、IL−23、REG Iα、REG Iβ、HIP/PAP、REG III(たとえばREG IIIβまたはREG IIIγ)、REG IVおよびReg関連配列(RS)からなる群より選択される。
微生物病原体の例は、これに限定されるわけではないが、細菌またはウイルスを含む。一実施形態において、微生物病原体は細菌、たとえばグラム陰性またはグラム陽性細菌である。詳細な実施形態において、細菌はグラム陰性細菌である。別の実施形態において、細菌は腸管接着性または微絨毛消滅性(A/E)細菌、およびさらに詳細には、腸出血性大腸菌(EHEC)または腸病原性大腸菌(EPEC)である。一実施形態において、細菌は腸出血性大腸菌(EHEC)、大腸菌O157:H7または大腸菌O55:H7である。
本発明の処置方法は、本発明の1つ以上の組成物または医薬製剤を含む。このような方法は、別途指摘しない限り、インビトロ、エクスビボ、およびインビボ処置方法を含む。
各種の実施形態において、本発明は、AMP媒介シグナル伝達経路および/またはThIL−17細胞機能を刺激または抑制することによって抗微生物免疫応答を調節する方法を提供する。このような方法は、微生物障害の処置に有用である。たとえば、一実施形態において、本発明は、AMP媒介シグナル伝達経路たとえば、ならびにIL−22および/またはIL−23媒介シグナル伝達経路を刺激することによって抗微生物免疫応答を向上させる方法を提供する。別の実施形態において、本発明は、サイトカイン媒介シグナル伝達経路を刺激または抑制することによって抗微生物免疫応答を調節する方法を提供する。たとえば、一実施形態において、本発明は、サイトカイン媒介シグナル伝達経路、たとえばIL−22および/またはIL−23媒介シグナル伝達経路を刺激することによって抗微生物免疫応答を向上させる方法を提供する。さらに、本発明は、ThIL−17細胞機能を刺激または抑制することによって抗微生物免疫応答を調節する方法を提供する。
一実施形態において、本発明は、AMPアゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系においてAMP媒介シグナル伝達経路を刺激する方法を提供する。このような生物系の例は、これに限定されるわけではないが、インビトロ細胞培養系またはインビボの生物における哺乳動物細胞を含む。別の実施形態において、本発明は、AMPアンタゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系においてAMP媒介シグナル伝達経路を抑制する方法を提供する。
詳細な実施形態において、本発明は、IL−22またはIL−22アゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系でIL−23および/またはIL−22媒介シグナル伝達経路を刺激することによって生物系における抗微生物免疫応答を向上させる方法を提供する。一実施形態において、IL−22アゴニストはIL−22である。別の実施形態において、IL−22アゴニストは、IL−22に結合する抗体である。
別の実施形態において、IL−22アンタゴニストを生物系に供給するステップを含む、生物系においてIL−23媒介シグナル伝達経路を抑制する方法を提供する。一実施形態において、IL−22のアンタゴニストは抗体、たとえば中和抗IL−22抗体および/または中和抗IL−22抗体である。
別の実施形態において、本発明は、ThIL−17細胞を、IL−23媒介シグナル伝達経路(たとえばIL−23、IL−6、またはIL−22)を媒介するAMPのアゴニストに曝露するステップを含む、ThIL−17細胞機能を刺激する方法を提供する。このような方法は、微生物障害を処置するのに有用である。一実施形態において、IL−22アゴニストはIL−22である。別の実施形態において、IL−22アゴニストは、IL−22に結合する抗体である。
別の実施形態において、ThIL−17細胞を、IL−23媒介シグナル伝達経路(たとえばIL−23、IL−6、またはIL−22)を媒介するAMPのアンタゴニストに曝露するステップを含む、ThIL−17細胞機能を刺激する方法が提供される。一実施形態において、アンタゴニストはIL−22抗体、たとえば中和抗IL−22抗体である。
例示的なThIL−17細胞機能は、これに限定されるわけではないが、細胞媒介免疫の刺激(遅延型過敏性);自然免疫細胞、たとえば骨髄性細胞(たとえば単球および好中球)の炎症部位への補充;および炎症性細胞浸潤の組織中への刺激を含む。一実施形態において、ThIL−17細胞機能は、IL−23および/またはIL−22によって媒介される。
本発明の組成物は、哺乳動物、好ましくはヒトに、公知の方法、たとえばボーラスとしてまたはある期間にわたる持続注入としての静脈内投与、筋肉内、腹腔内、脳脊髄内、皮下、関節内、滑液包内、くも膜下腔内、経口、局所、または吸入(鼻内、肺内)経路によって投与される。ポリペプチドおよび抗体の静脈内または吸入投与が好ましい。
微生物障害の処置またはその重症度の低下のために、本発明の組成物の適切な投薬量は、上で定義したような、処置される障害の種類、障害の重症度および経過、薬剤の投与が予防目的か処置目的か、以前の処置、患者の臨床暦および化合物に対する応答、および担当医の判断によって変わるであろう。化合物は、患者に1回または一連の処置にわたって好適に投与される。
たとえば、障害の種類および重症度に応じて、ポリペプチドまたは抗体約1mg/kg〜15mg/kg(たとえば0.1〜20mg/kg)が、たとえば1回以上の個別の投与、または持続注入にかかわらず、患者への投与の初期候補投薬量である。代表的な1日投薬量は、上述の因子に応じて、約1μg/kg〜100mg/kgまたはそれ以上に及ぶことがある。数日以上にわたる反復投与の場合、状態に応じて、処置は疾患症状の所望の抑制が生じるまで維持される。しかし、他の投薬計画も有用であり得る。この処置の進捗は、慣習的な技法およびアッセイによって容易に監視される。
F.診断方法および検出方法
一実施形態において、本発明は、抗体のAMPへの結合に許容される条件下で生体サンプルをAMPに対する抗体と接触させるステップと、抗体とAMPとの間に複合体が形成されるか否かを検出するステップとを含む、生体サンプル中のAMPの存在を検出する方法を提供する。
一実施形態において、本発明は、抗体のAMPへの結合に許容される条件下で生体サンプルをAMPに対する抗体と接触させるステップと、抗体とAMPとの間に複合体が形成されるか否かを検出するステップとを含む、生体サンプル中のAMPの存在を検出する方法を提供する。
一実施形態において、本発明は、処置が必要な被験体から得た組織細胞の試験サンプル中でのAMPをコードする遺伝子の発現レベルを検出するステップを含み、試験サンプル中の発現レベルが検出される、被験体における微生物障害の処置を監視する方法を提供する。検出は定性的または定量的であり得る。一実施形態において、試験サンプルは血液または血清を含む。一実施形態において、AMPをコードする遺伝子の発現レベルを検出することは、(a)抗AMP抗体を哺乳動物から得た試験サンプルと接触させるステップと、(b)抗体と試験サンプル中のAMPとの複合体の形成を検出するステップとを含む。抗体は検出可能な標識に結合され得る。複合体の形成は、たとえば光学顕微鏡、フローサイトメトリー、蛍光分析、または当分野で公知の他の技法によって監視できる。試験サンプルは、微生物障害を有することが疑われる個体から得られる。
一実施形態において、AMPをコードする遺伝子の発現レベルを検出することは、遺伝子からmRNA転写のレベルを検出するステップを含む。mRNA転写のレベルは、当業者に公知の各種の方法によって、定量的または定性的のどちらかで検出され得る。mRNA転写のレベルはまた、直接またはmRNAから生成されたcDNAのレベルを検出することによって間接的に検出され得る。mRNA転写のレベルを検出する例示的な方法は、これに限定されるわけではないが、リアルタイム定量RT−PCRならびにマイクロアレイ・ベース・アッセイおよびノザンブロットなどのフィルタ・ベース・アッセイを含むハイブリダイゼーション・ベース・アッセイを含む。
別の実施形態において、本発明は、抗体のAMPへの結合に許容される条件下で生体サンプルをAMPに対する抗体と接触させるステップと、抗体とAMPとの間に複合体が形成されるか否かを検出するステップとを含む、生体サンプル中のAMPの存在を検出する方法を提供する。
別の実施形態において、本発明は、好適なパッケージに抗AMPを含有する診断キットに関する。キットは好ましくは、AMPを検出するための抗体を使用する説明書を含有する。一実施形態において、診断キットは、微生物障害を診断するためである。一実施形態において、診断キットは、微生物感染を診断するためである。
別の実施形態において、本発明は、本発明の1つ以上のAMPおよび/またはその調節因子を含むキットを提供する。別の実施形態において、本発明は、本発明のAMPまたはその調節因子をそれぞれ含む1つ以上の医薬組成物を含むキットを提供する。
G.アッセイ
1.細胞ベースアッセイおよび動物モデル
免疫疾患のための細胞ベースアッセイおよび動物モデルは、本発明のある実施形態を実施するのに有用である。下の実施例に与えたある細胞ベースアッセイは、たとえばIL−22アンタゴニストまたはアゴニストの有効性を試験するのに有用である。
1.細胞ベースアッセイおよび動物モデル
免疫疾患のための細胞ベースアッセイおよび動物モデルは、本発明のある実施形態を実施するのに有用である。下の実施例に与えたある細胞ベースアッセイは、たとえばIL−22アンタゴニストまたはアゴニストの有効性を試験するのに有用である。
本発明のある実施形態を実施するのに、インビボ動物モデルも有用である。下の実施例には、例示的な動物モデルも記載されている。このようなモデルのインビボ特性によって、ヒト患者における応答を予測することができる。免疫関連疾患の動物モデルは、非組換え動物および組換え(トランスジェニック)動物の両方を含む。非組換え動物モデルはたとえば、げっ歯類、たとえばマウスモデルを含む。このようなモデルは、標準技法、たとえば皮下注射、尾静脈注射、脾臓移植、腹腔内移植、腎被膜下移植などを使用して同系マウスに細胞を導入することによって生成できる。
対宿主性移植片病モデルによって、MHC抗原およびマイナー移植抗原に対するT細胞反応性を評価する手段が与えられる。対宿主性移植片病は、免疫担当細胞が免疫抑制または寛容患者に移植されるときに発生する。ドナー細胞は、宿主抗原を認識して、宿主抗原に応答する。応答は、生命を脅かす重症の炎症から下痢および体重減少の軽症まで多様である可能性がある。対宿主性移植片病を評価する好適な手順は、上述のCurrent Protocols in Immunology、unit 4.3に詳細に記載されている。
皮膚同種移植拒絶の動物モデルは、T細胞がインビボ組織破壊を媒介する能力を試験する手段および移植拒絶でのその役割の尺度である。最も一般的で認められたモデルは、マウス尾皮膚移植片を使用する。反復実験により、皮膚同種移植拒絶は抗体ではなく、T細胞、ヘルパーT細胞およびキラー−エフェクタT細胞によって媒介されることが示されている。Auchincloss,H.Jr.and Sachs,D.H.,Fundamental Immunology,2nd ed.,W.E.Paul ed.,Raven Press,NY,1989,889−992。好適な手順は、上のCurrent Protocols in Immunology、unit 4.4に詳細に記載されている。本発明の化合物を試験するために使用できる他の移植拒絶モデルは、Tanabe,M.ら、Transplantation(1994)58:23およびTinubu,S.A.ら、J.Immunol.(1994)4330−4338によって記載された同種心臓移植モデルである。
接触過敏症は、細胞媒介免疫機能(遅延型過敏症)の簡単なインビボアッセイである。この手順では、外因性ハプテンへの皮膚曝露によって遅延型過敏症反応が引き起され、これが測定および定量される。接触過敏症は、初期感作期と、それに続く誘発期とを含む。誘発期は、Tリンパ球が以前に接触したことのある抗原に遭遇したときに起こる。膨張および炎症が起こることにより、これがヒトアレルギー接触皮膚炎の優れたモデルとなる。好適な手順は、Current Protocols in Immunology,Eds.J.E.Cologan,A.M.Kruisbeek,D.H.Margulies,E.M.Shevach and W.Strober,John Wiley & Sons,Inc.,1994,unit 4.2に詳細に記載されている。Grabbe,S.and Schwarz,T,Immun.Today 19(1):37−44(1998)も参照。
さらに、本発明の組成物は、乾癬様疾患の動物モデルに対して試験できる。たとえば本発明の組成物は、マウスが乾癬に似た組織病理学的皮膚病変を示す、Schon,M.P.ら、Nat.Med.(1997)3:183によって記載されたscid/scidマウスモデルで試験できる。別の好適なモデルは、Nickoloff,B.J.ら、Am.J.Path.(1995)146:580によって記載されたように調製したヒト皮膚/scidマウスキメラである。ヒト乾癬前皮膚をAGR129マウスに移植して、乾癬皮膚病変の発症を引き起こす別の好適なモデルは、Boymanら、J Exp Med.(2004)199(5):731−6に記載されている。
ポリペプチドをコードする内因性遺伝子とその遺伝子が改変されているDNA分子との間の相同組換えの結果として、本明細書で同定したポリペプチドをコードする欠陥または改変遺伝子を有する、ノックアウト動物を構築することができる。たとえば、特定のポリペプチドをコードするcDNAは、確立された技法に従ってそのポリペプチドをコードするゲノムDNAをクローニングするために使用できる。特定のポリペプチドをコードするゲノムDNAの一部は、欠失させることができるか、または別の遺伝子、たとえば組込みを監視するために使用できる選択可能なマーカーをコードする遺伝子によって置換することができる。通例、数キロベースの未改変フランキングDNA(5’および3’末端の両方にて)がベクターに含まれる[相同組換えベクターの説明については、たとえばThomas and Capecchi,Cell,51:503(1987)を参照]。ベクターは胚性幹細胞株(たとえば電気穿孔によって)内に導入され、導入されたDNAが内因性DNAと相同組換えされた細胞が選択される[たとえばLiら、Cell,69:915(1992)を参照]。選択された細胞を次に動物(たとえばマウスまたはラット)の胚盤胞に注入して、凝集キメラを形成する[たとえばBradley,in Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical Approach,E.J.Robertson,ed.(IRL,Oxford,1987),pp.113−152を参照]。キメラ胚を次に好適な偽妊娠メス養育動物に移植し、胚を出産予定日まで到達させて、「ノックアウト」動物を作製する。その生殖細胞中に相同組換えDNAを持つ子孫は、標準技法によって同定可能であり、動物のすべての細胞が相同組換えDNAを含有する動物を繁殖させるために使用できる。ノックアウト動物は、たとえばある病的状態を防ぐその能力およびポリペプチドの非存在による病的状態のその発生を特徴とすることが可能である。
2.薬物候補のスクリーニングアッセイ
薬物候補のスクリーニングアッセイは、本明細書で同定されたポリペプチドまたはその生物活性断片に結合するもしくはそれと複合体を形成する、またはそうでなければポリペプチドと他の細胞タンパク質との相互作用を妨害する化合物を同定するために設計される。このようなスクリーニングアッセイは、化学ライブラリの高スループットスクリーニングに適したアッセイを含み、これによりアッセイは小型細胞薬物候補を同定するのに特に好適となる。検討される小型分子は、ペプチド、好ましくは可溶性ペプチド、(ポリ)ペプチド−免疫グロブリン融合体を含む合成有機または無機化合物、および特に、制限なく、ポリ−およびモノクローナル抗体および抗体断片、単鎖抗体、抗イディオタイプ抗体を含む抗体、ならびにこのような抗体または断片のキメラまたはヒト化バージョンはもちろんのこと、ヒト抗体および抗体断片も含む。アッセイは、当分野で十分に特徴付けられている、タンパク質−タンパク質結合アッセイ、生化学スクリーニングアッセイ、イムノアッセイおよび細胞ベースアッセイを含む各種の形式で実施できる。すべてのアッセイは、ポリペプチドを試験化合物と相互作用させるのに十分な条件および時間で、試験化合物を本明細書で同定されたポリペプチドと接触させることをそれらが必要するという点で共通している。
薬物候補のスクリーニングアッセイは、本明細書で同定されたポリペプチドまたはその生物活性断片に結合するもしくはそれと複合体を形成する、またはそうでなければポリペプチドと他の細胞タンパク質との相互作用を妨害する化合物を同定するために設計される。このようなスクリーニングアッセイは、化学ライブラリの高スループットスクリーニングに適したアッセイを含み、これによりアッセイは小型細胞薬物候補を同定するのに特に好適となる。検討される小型分子は、ペプチド、好ましくは可溶性ペプチド、(ポリ)ペプチド−免疫グロブリン融合体を含む合成有機または無機化合物、および特に、制限なく、ポリ−およびモノクローナル抗体および抗体断片、単鎖抗体、抗イディオタイプ抗体を含む抗体、ならびにこのような抗体または断片のキメラまたはヒト化バージョンはもちろんのこと、ヒト抗体および抗体断片も含む。アッセイは、当分野で十分に特徴付けられている、タンパク質−タンパク質結合アッセイ、生化学スクリーニングアッセイ、イムノアッセイおよび細胞ベースアッセイを含む各種の形式で実施できる。すべてのアッセイは、ポリペプチドを試験化合物と相互作用させるのに十分な条件および時間で、試験化合物を本明細書で同定されたポリペプチドと接触させることをそれらが必要するという点で共通している。
結合アッセイでは、相互作用は結合であり、形成された複合体は反応混合物中で単離または検出できる。詳細な実施形態において、ポリペプチドまたは試験化合物は固相、たとえばマイクロタイタープレートに共有または非供給結合によって固定される。非共有結合は一般に、固体表面をポリペプチドまたは試験化合物の溶液でコーティングして、乾燥させることによって得られる。または固定抗体、たとえば固定されるポリペプチドに特異的なモノクローナル抗体を使用してポリペプチドを固体表面に固着させることができる。アッセイは、検出可能な標識によって標識され得る非固定成分を固定成分、たとえば固着成分を含有するコート表面に添加することによって実施する。反応が完了したときに、未反応成分はたとえば洗浄によって除去され、固体表面に固着した複合体が検出される。最初に固定されていない成分が検出可能な標識を保持している場合、表面に固定された標識の検出によって、複合体化が起こったことが示される。最初に固定されていない成分が検出可能な標識を保持していない場合、複合体化はたとえば、固定された複合体を特異的に結合する標識抗体を使用することによって検出できる。
試験化合物が本明細書で同定された特定のポリペプチドと相互作用するが、結合しない場合、そのタンパク質とのその相互作用は、タンパク質間相互作用を検出するための周知の方法によってアッセイできる。このようなアッセイは、慣習的な手法、たとえば架橋、同時免疫沈降、および勾配またはクロマトグラフィーカラムによる同時精製を含む。さらに、タンパク質間相互作用は、Chevray and Nathans,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89,5789−5793(1991)によって開示されたような、Fieldsおよび共同研究者[Fields and Song,Nature(London)340,245−246(1989);Chienら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,9578−9582(1991)]によって記載された酵母ベース遺伝子系を使用することによって監視できる。多くの転写活性化因子、たとえば酵母GAL4は、一方はDNA結合ドメインとして作用するのに対して、他方は転写活性化ドメインとして機能する、2つの物理的に別個のモジュラードメインより成る。上述の公報に記載された酵母発現系(一般に「2ハイブリッド系」と呼ばれる)は、こと特性を利用しており、2つのハイブリッドタンパク質を利用し、その一方では標的タンパク質がGAL4のDNA結合ドメインに融合しており、他方では候補活性化タンパク質が活性化ドメインに結合している。GAL4活性化プロモーターの制御下でのGAL1−lacZレポータ遺伝子の発現は、タンパク質間相互作用を介したGAL4活性化の再構成によって変わる。相互作用ポリペプチドを含有するコロニーは、β−ガラクトシダーゼの色素形成基質によって検出される。2ハイブリッド技法を使用して2つの特異的タンパク質間のタンパク質間相互作用を同定するための完成キット(MATCHMAKER(商標))は、Clontechから市販されている。本系は、特異的タンパク質相互作用に関与するタンパク質ドメインをマッピングすることにはもちろんのこと、これらの相互作用に不可欠であるアミノ酸残基を特定することにも拡張できる。
本明細書で同定したポリペプチドと他の細胞内または細胞外成分との間の相互作用を妨害する化合物を同定するために、ポリペプチドおよび成分を含有する反応混合物がポリペプチドと成分との相互作用を可能にする条件下で調製され得る。試験化合物が相互作用を抑制する能力を試験するために、反応混合物を試験化合物の存在下および非存在下で調製する。試験化合物の存在下でポリペプチドと成分との相互作用の低下がある場合には、試験化合物はポリペプチドと成分との相互作用を抑制すると言われる。
ある実施形態において、AMPのアゴニストまたはアンタゴニストを同定する方法は、AMPを候補アゴニストまたはアンタゴニスト分子と接触させるステップと、AMPと通常関連する1つ以上の生物活性の検出可能な変化を測定するステップとを含む。このような活性は、これに限定されるわけではないが、下の実施例に記載されている活性を含む。
一実施形態において、本発明は、IL−22ポリペプチドを候補アゴニスト分子と接触させるステップと、IL−22ポリペプチドと通常関連する1つ以上の生物活性の検出可能な変化を測定するステップとを含む、IL−22ポリペプチドのアゴニストを同定する方法を提供する。このような活性は、これに限定されるわけではないが、下の実施例に記載されている活性を含む。
3.抗体結合アッセイ
抗体結合研究は、任意の公知のアッセイ方法、たとえば競合結合アッセイ、直接および間接サンドイッチアッセイ、および免疫沈降アッセイで実施され得る。Zola,Monoclonal Antibodies:A Manual of Techniques,pp.147−158(CRC Press,Inc.,1987)。
抗体結合研究は、任意の公知のアッセイ方法、たとえば競合結合アッセイ、直接および間接サンドイッチアッセイ、および免疫沈降アッセイで実施され得る。Zola,Monoclonal Antibodies:A Manual of Techniques,pp.147−158(CRC Press,Inc.,1987)。
競合結合アッセイは、限定量の抗体との結合について標識標準が試験サンプル検体と競合する能力に依存している。試験サンプル中の標的タンパク質の量は、抗体に結合されるようになる標準の量に反比例する。結合されるようになる標準の量の決定を容易にするために、抗体に結合された標準および検体が結合しないままである標準および検体から好都合に分離され得るように、抗体は好ましくは競合の前後に不溶化される。
サンドイッチアッセイは、検出されるタンパク質の異なる免疫原性部分、またはエピトープにそれぞれ結合可能である、2つの抗体の使用を含む。サンドイッチアッセイにおいて、試験サンプル検体は、固体担持体に固定された第1の抗体によって結合され、その後、第2の抗体が検体に結合して、それゆえ不溶性3部複合体が形成される。たとえばU.S.Pat No.4,376,110を参照。第2の抗体は、検出可能な部分によってそれ自体標識され得るか(直接サンドイッチアッセイ)、または検出可能な部分によって標識された抗免疫グロブリン抗体を使用して測定され得る(間接サンドイッチアッセイ)。たとえば、サンドイッチアッセイの1種はELISAアッセイであり、その場合、検出可能な部分は酵素である。
免疫組織化学も、抗体が結合する抗原の細胞位置を決定するために使用され得る。免疫組織化学では、組織サンプルは、新鮮であるかもしくは凍結されることもあり、またはパラフィン包埋されて、たとえばホルマリンなどの保存料によって固定されることもある。
製品
別の実施形態において、本発明は、本明細書に記載する微生物障害の診断または処置に有用な組成物を含む製品を提供する。製品は、容器および説明書を含む。好適な容器は、たとえば瓶、バイアル、注射器、および試験管を含む。容器はガラスまたはプラスチックなどの各種の材料から形成され得る。容器は、状態を診断または処置するのに有効である組成物を保持して、滅菌アクセスポートを有し得る(たとえば容器は、皮下注射針によって貫通できるストッパを有する静脈内液剤バッグまたはバイアルであり得る)。組成物中の活性剤は通常、本発明のポリペプチド、抗体、アゴニスト、またはアンタゴニストである。容器に貼付け、または添付された説明書またはラベルは、組成物が選択した状態の診断または処置に使用されることを示す。製品は、リン酸緩衝食塩水、リンゲル液およびデキストロース溶液などの製薬的に許容される緩衝剤を含む第2の容器をさらに含み得る。製品は、他の緩衝剤、希釈剤、フィルタ、針、注射器、および添付文書を使用説明書と共に含む、商業的視点およびユーザの視点から望ましい他の物質をさらに含み得る。
別の実施形態において、本発明は、本明細書に記載する微生物障害の診断または処置に有用な組成物を含む製品を提供する。製品は、容器および説明書を含む。好適な容器は、たとえば瓶、バイアル、注射器、および試験管を含む。容器はガラスまたはプラスチックなどの各種の材料から形成され得る。容器は、状態を診断または処置するのに有効である組成物を保持して、滅菌アクセスポートを有し得る(たとえば容器は、皮下注射針によって貫通できるストッパを有する静脈内液剤バッグまたはバイアルであり得る)。組成物中の活性剤は通常、本発明のポリペプチド、抗体、アゴニスト、またはアンタゴニストである。容器に貼付け、または添付された説明書またはラベルは、組成物が選択した状態の診断または処置に使用されることを示す。製品は、リン酸緩衝食塩水、リンゲル液およびデキストロース溶液などの製薬的に許容される緩衝剤を含む第2の容器をさらに含み得る。製品は、他の緩衝剤、希釈剤、フィルタ、針、注射器、および添付文書を使用説明書と共に含む、商業的視点およびユーザの視点から望ましい他の物質をさらに含み得る。
一実施形態において、本発明は:
(a)AMPまたはその調節因子(たとえばIL−22アゴニスト)を含む物質の組成物と;
(b)前記組成物を含有する容器と;
(c)微生物障害の処置における前記アゴニストの使用に言及する、前記容器に貼付けられたラベル、または前記容器に含まれる添付文書と;
を含む、製品を提供する。組成物は、有効量のアゴニストを含み得る。
(a)AMPまたはその調節因子(たとえばIL−22アゴニスト)を含む物質の組成物と;
(b)前記組成物を含有する容器と;
(c)微生物障害の処置における前記アゴニストの使用に言及する、前記容器に貼付けられたラベル、または前記容器に含まれる添付文書と;
を含む、製品を提供する。組成物は、有効量のアゴニストを含み得る。
以下は本発明の方法および組成物の例であり、例示目的のみで本明細書で提供され、本発明の範囲を制限することを意図していない。本明細書で提供される一般的な記載を考慮すれば、各種の他の実施形態が実施され得ることが理解される。
実施例で言及される市販の試薬は、別途指摘しない限り、製造者の説明書に従って使用した。ATCCアクセション番号によって以下の実施例、および明細書を通じて示されたこのような細胞の供給源は、American Type Culture Collection,Manassas,VAである。
本明細書に示したデータによって、IL−22が、A/E細菌性病原体の早期感染中に適応的免疫応答および生得的上皮防御を橋渡しする重要なサイトカインの1つであることが初めて示されている。本明細書で示すように、Reg IIIβおよびReg IIIγの誘導によって、IL−22が各種の細菌感染を制御するのにより広範な機能を有し得ることも示される。データは、感染性疾患および自己免疫疾患におけるTh17細胞およびそのエフェクタサイトカインの役割をさらに裏付けている。最後に、本研究によって、IL−22ならびにReg IIIβおよびReg IIIγなどのその下流生成物が、ある感染性疾患の処置に有利であり得ることが示される。
(実施例1)
IL−23は、感染性疾患プロセスの間のIL−22制御に不可欠である。
IL−23は、感染性疾患プロセスの間のIL−22制御に不可欠である。
本明細書のデータによって、IL−23は、感染性疾患プロセスの間のIL−22制御に不可欠であることが示されている。
IL−22受容体対の両方である、IL−22RおよびIL−10Rβ鎖は、野生型C57Bl/5マウスの胃腸管内で発現される(図1A)。十二指腸、空腸、回腸、および結腸におけるその発現は、IL−22が過形成を誘導することが示された組織である皮膚にそれらが存在するときよりも高い。常に結腸上皮細胞および上皮下筋線維芽細胞の両方が、IL−22に応答することが報告されている。C.rodentium感染の間、IL−23のp19およびp40サブユニット(図1C−D)、ならびにIL−6(図1E)を含むTh17細胞分化を促進するサイトカインと同様に、IL−22は野生型マウスの結腸内で誘導される(図1B)。これらのサイトカインすべては迅速に誘導され、ピーク発現は接種4日後ごろであった。対照的に、IL−17誘導は、より低速の動態を有し、接種12日後にその最高レベルに到達した(図1F)。
IL−23またはIL−6のどちらかがインビトロでT細胞からのIL−22産生を促進するため、本発明者らは、C.rodentium感染の間のIL−22産生の制御におけるその役割を最初に定義しようとした。C.rodentium感染後の野生型p19−/−、p40−/−、およびIL−6−/−マウスの生存率を比較したときに、p40−/−群(図1G)またはp19−/−群(データは示さず)の両方からのすべてのマウスが接種10日後に死亡することを常に見出した。興味深いことに、第12日ごろにIL−6−/−群で60%の死亡率も観察され(図1G)、C.rodentium感染の完全な制御のためにはIL−6がある程度まで必要であることが示されている。次に我々は、p19−/−およびIL−6−/−マウスにおけるIL−22およびIL−18発現を調査した(図1H)。IL−17発現はp19−/−マウスでは改変されなかったが(15)、IL−22の誘導は野生型マウスと比較してp19−/−マウスでは減少した。しかしIL−6−/−マウスにおいて、IL−22ピークレベルは野生型マウスのIL−22ピークレベルに匹敵していたが、その誘発は著しく遅延された(図1H)。さらにIL−6−/−マウスにおいて、IL−17に対するIL−6の必須の役割と一致して、IL−17の誘発は著しく低下した。
感染マウスによる結腸のエクスビボ培養物中のIL−22/IL−17タンパク質をELISAによって直接測定することによって、C.rodentium感染中のIL−22/IL−17産生の動態およびp19−/−マウスからのIL−22誘導の非存在が確認された(図11)。これらのデータによって、IL−23が感染性疾患プロセスの間のIL−22制御に不可欠であることが初めて示されている。
これらのデータによって、IL−23が感染性疾患プロセスの間のIL−22制御に不可欠であることが初めて示されている。
(実施例2)
IL−22は、微生物感染の制御におけるIL−23の生物学に寄与する主要な下流エフェクタサイトカインである。
(実施例2)
IL−22は、微生物感染の制御におけるIL−23の生物学に寄与する主要な下流エフェクタサイトカインである。
IL−23欠失マウスおよびIL−6−/−マウスの両方におけるIL−22制御の改変により、IL−22がC.rodentium感染に対する宿主防御で重要な役割を果たし得ることが示された。IL−22の役割をさらに調査するために、IL−22−/−マウスにC.rodentiumを接種した。野生型同腹子は一時的に体重が減少したが、第6日以降に完全に回復できたのに対して、IL−22−/−マウスはC.rodentium感染後に体重減少が続いた(図2A)。IL−22−/−マウスの約80%が、C.rodentium接種12日後に瀕死となるか、または死亡した(図2A)。第8日の感染IL−22−/−マウスからの結腸の組織学的分析によって、WTマウスの粘膜厚と比較したときに粘膜厚の増大が示された(図2B)。同時に、粘膜下炎症の増加もあった(矢印、図2B)。さらに、対照マウスにおいてC.rodentium感染は主に表面的であるのに対して、IL−22−/−マウスでは多数の細菌が結腸陰窩まで深く侵入した(矢印、図2C)。抗IL−22R抗体を用いたFACS分析(図12)によって、IL−22Rは、E−カドヘリン陽性初代マウス結腸上皮細胞によって発現されるが、CD45+上皮内リンパ球(IEL)または固有層単核細胞(LPMC)によっては発現されないこと(図12A)が明らかになった。同様に、初代ヒト結腸上皮細胞もIL−22Rを発現した(図12B)。これらのデータによって、結腸上皮細胞はIL−22によって直接標的とされたことが示される。
これらのデータは、C.rodentium感染に対する宿主防御におけるIL−22の重要性を裏付けて、IL−22が微生物感染を制御する際にIL−23の生物学に寄与する主要な下流エフェクタサイトカインの1つであり得ることを示している。
(実施例3)
IL−17AおよびIL−17F経路は、C.rodentium感染に対する宿主防御には不要である。
IL−17AおよびIL−17F経路は、C.rodentium感染に対する宿主防御には不要である。
C.rodentiumに対するIL−6−/−マウスにおける宿主防御の部分的欠陥も、これらのマウスにおけるIL−22の誘導遅延によって説明できる(図1H、左パネル)。しかし、C.rodentium感染IL−6−/−マウスの致死性は、それらがIL−17を上方制御できないことが原因であったかもしれないことも考えられる(図1H、右パネル)。IL−17経路は、Klebsiella pneumoniaeなどの多くの細胞外細菌感染の制御に不可欠である。IL−17は、IL−17RおよびIL−17RCを介してシグナル伝達して(D.Toyら、J Immunol 177,36(2006年7月1日))、上皮細胞を含む多くの細胞の種類から炎症誘発応答を誘導する(J.Witowski,K.Ksiazek,A.Jorres,Cell Mol Life Sci 61,567(2004年3月))。C.rodentium感染中のIL−17経路の役割を分析するために、IL−17RC−/−マウスを生成した(図5)。野生型同腹子と比較して、IL−17RC−/−マウスには、T細胞、B細胞および他の免疫細胞の発生または組成に関して明白な欠陥はなかった(図は示さず)。しかし、IL−17RC−/−マウスの尾端(図5C)または肺組織(データを示さず)から生成した線維芽細胞は、IL−17AまたはIL−17Fのいずれかによって刺激したときにIL−6を全く産生できず、IL−17RCがIL−17AまたはIL−17Fの両方の媒介機能に不可欠な受容体であることが示されている。C.rodentium接種後、IL−17RC−/−マウスおよび野生型同腹子の両方が何らかの著しい体重減少(図2D)または結腸の何らかの組織学的相違(データを示さず)を伴わずに、感染の過程で生き残った。
これらの結果によって、IL−17AおよびIL−17F経路がC.rodentium感染に対する宿主防御には必要ないことが示され、IL−17産生の欠陥がIL−6−/−マウスの観察された死亡率の主な原因であるという可能性はすぐに除外される。それゆえ、IL−6−/−マウスで観察されたIL−22の誘導遅延は、これらのマウスが感染で生き残れない理由であるかもしれない。しかし、IL−6の下流の他の因子も重要であり得る。IL−6−/−マウスからの結果によって、致死性を防止するために宿主がC.rodentium感染に対する十分な応答を起こすには、IL−22の早期誘導が重要であるかもしれないことが示唆される。
(実施例3)
IL−22は、細菌感染の早期に重要な役割を果たす。
IL−22は、細菌感染の早期に重要な役割を果たす。
致死性を防止するために宿主がC.rodentium感染に対する十分な応答を起こすのにIL−22の早期誘発が重要か否かを判定するために、抗IL−22中和抗体を接種後0日および8日のどちらかから開始して1日おきに投与した。予想したように、抗IL−22mAbを細菌接種と同時に投与されたマウスは、引き続き体重が減少して、接種後12日にはすべて瀕死となるかまたは死亡した。対照的に、すべてのアイソタイプ対照抗体処置動物は生き残った(図2E)。接種後8日から開始して抗IL−22mAbを投与されたマウスは、アイソタイプmAb処置マウスと同様の結果を得て、感染から完全に回復した。
したがって、これらのデータによって、IL−22がC.rodentium感染の早期には重要な役割を果たすが、細菌が根絶されている宿主防御の後期の間には何の役割も果たさないことが示された。
(実施例4)
IL−19、IL−20、およびIL−24は、細菌感染に対する宿主防御に必要でない。
IL−19、IL−20、およびIL−24は、細菌感染に対する宿主防御に必要でない。
他のIL−10ファミリーのサイトカイン、IL−19、IL−20、およびIL−24はすべて、表皮角化細胞においてIL−22によって誘導されたのと同様の生物機能を誘導する(S.M.Saら、J Immunol 178,2229(2007年2月15日))。IL−19、IL−20、およびIL−24はすべて、C.rodentium感染の間に野生型マウス結腸において上方制御された(図6)。したがってそれらは、C.rodentium感染の間にIL−22が行うのと同様の役割を果たす。IL−19はIL−20RαおよびIL−20Rβ鎖を通じてシグナル伝達する。IL−20およびIL−24は、2つの異なる受容体対、IL−20Rα/IL−20RβおよびIL−22R/IL−20Rβを通じてシグナル伝達できる(J.−C.Renauld,Nature Reviews Immunology 3,667(2003))。したがってIL−20Rβは、これらの3つのサイトカインに共通の受容体である。胃腸管において、IL−20RαおよびIL−20Rβ鎖の発現は、皮膚におけるこれらの鎖の発現よりも著しく低かった(図7)。
C.rodentium感染中のこれら3つのサイトカインの役割に十分に対処するために、IL−20Rβ−/−マウスを生成した(図8)。これらのマウスは、野生型マウスと比較したときにすべての主要なリンパ器官における同様のリンパ球組成および発生で、正常な発生を示した(データは示さず)。これらのマウスの耳皮膚は、組換えIL−20によって処理したときにS100ファミリータンパク質を上方制御することができず、インビボでのIL−20シグナル伝達の欠陥が示された(図8C)。
IL−20Rβ−/−マウスは野生型マウスと同様にC.rodentium感染で生き残り(図2F)、IL−19、IL−20、およびIL−24は、細菌感染に対する宿主防御に必要でないことが証明された。
(実施例5)
IL−22欠失は、C.rodentium感染早期における上皮完全性を損なうことがある。
IL−22欠失は、C.rodentium感染早期における上皮完全性を損なうことがある。
本発明者らは、C.rodentium感染の間にIL−22の下流機構を調査した。0日に抗IL−22mAbで処置したIL−22−/−マウスおよび野生型マウスはどちらも、C.rodentium接種8日後に対照マウスと比較して、より重篤な出血性下痢および直腸脱の発生率上昇を来たした。IL−22−/−マウス(データを示さず)または0日の抗IL−22mAb処置マウスの結腸は、接種10日後には対照マウスと比較して、肥厚して短くなっているのはもちろんのこと(図3A)、盲腸も小さくなっていた。組織学的分析によって、IL−22シグナル伝達がない結腸での炎症の増加がさらに明らかになった(図3B)。IL−22−/−および抗IL−22mAb処置マウスの両方に、顕著な多病巣性粘膜潰瘍および経壁炎症の複数の病巣もあった(図3C、および図9)。さらに、IL−22−/−マウスの腸間膜リンパ節、脾臓、および肝臓における細菌負荷は、野生型マウスと比較して著しく上昇した。興味深いことに、野生型マウスおよびIL−22−/−マウスの結腸における細菌負荷の差は無視できるほどだった(図3D)。これらの結果と一致して、塞栓性微小膿瘍を伴う多病巣性肝細胞壊死が明らかであるIL−22−/−マウスの肝臓では特に、細菌が全身へ蔓延した証拠もあった(図3E)。
結論として、これらのデータによって、C.rodentium感染早期のIL−22−/−マウスでは上皮完全性が損なわれることが示される。
(実施例6)
IL−22欠失は抗細菌IgG力価の低下につながる
以前の研究によって、細菌のクリアランスにおける抗C.rodentium抗体の本質的な役割が確立された。感染後の野生型マウスからの血清の移入によって、CD4−/−マウスはC.rodentium接種後の死から完全に救出された(Bryら、J Immunol.172,433−441(2004))。我々の研究では、IL−22欠失マウスは、抗体応答が野生型マウスで十分に発現されていないときに、第8日ごろから始まって瀕死となるか、または死亡した(図3F)。第8日に、抗C.rodentium力価は、野生型マウスにおける第16日の力価の50分の1未満であった。しかし、我々が野生型およびIL−22−/−マウスからの第8日の抗C.rodentium抗体の力価を比較したときに、野生型マウスと比較してIL−22−/−マウスの抗C.rodentium IgG力価に予想外の著しい低下があった(図3G)。対照的に、IL−22−/−マウスの総IgG、IgM、IgAまたは抗C.rodentium IgおよびIgA力価の低下はなかった(図10Aおよびデータは示さず)。さらなるIgGサブタイプ分析によって、接種8日後には野生型にもIL−22−/−マウスにも抗C.rodentium IgG1はなかったが、IgG2a、IgG2b、IgG2cおよびIgG3を含む他の抗C.rodentium IgGサブタイプはすべてにおいて著しく低下することが明らかになった(図10B)。特にIgGは結腸粘膜管腔に標的化されておらず、野生型マウスとIL−22−/−マウスの両方での結腸細菌負荷は同様であるので、抗菌特異的IgGの違いはこの時点での結腸からのC.rodentiumのクリアランスには寄与しそうもない(図3D)。しかし、最近の研究によって、C.rodentiumの全身クリアランスには分泌性IgAまたはIgMではなく、循環IgGが必要であることが証明されたため、抗C.rodentium IgGを循環させることが腸上皮バリアを通じたC.rodentiumの侵入の制御と、全身への蔓延の防止とに重要であり得る可能性がある(C.Maaserら、Infect.Immun.72,3315(2004年6月1日))。IL−22欠失が抗細菌IgG力価の低下をもたらす方法は不明である。IL−22Rの発現はB細胞では検出できないため、IL−22はB細胞に直接作用しそうもない(S.Lecartら、Int.Immunol.14,1351(2002年11月1日))。それにもかかわらず、抗C.rodentium IgGの低下は、C.rodentium感染の間のIL−22−/−マウスにおける宿主防御応答不全に寄与する因子の1つかもしれない。
IL−22欠失は抗細菌IgG力価の低下につながる
以前の研究によって、細菌のクリアランスにおける抗C.rodentium抗体の本質的な役割が確立された。感染後の野生型マウスからの血清の移入によって、CD4−/−マウスはC.rodentium接種後の死から完全に救出された(Bryら、J Immunol.172,433−441(2004))。我々の研究では、IL−22欠失マウスは、抗体応答が野生型マウスで十分に発現されていないときに、第8日ごろから始まって瀕死となるか、または死亡した(図3F)。第8日に、抗C.rodentium力価は、野生型マウスにおける第16日の力価の50分の1未満であった。しかし、我々が野生型およびIL−22−/−マウスからの第8日の抗C.rodentium抗体の力価を比較したときに、野生型マウスと比較してIL−22−/−マウスの抗C.rodentium IgG力価に予想外の著しい低下があった(図3G)。対照的に、IL−22−/−マウスの総IgG、IgM、IgAまたは抗C.rodentium IgおよびIgA力価の低下はなかった(図10Aおよびデータは示さず)。さらなるIgGサブタイプ分析によって、接種8日後には野生型にもIL−22−/−マウスにも抗C.rodentium IgG1はなかったが、IgG2a、IgG2b、IgG2cおよびIgG3を含む他の抗C.rodentium IgGサブタイプはすべてにおいて著しく低下することが明らかになった(図10B)。特にIgGは結腸粘膜管腔に標的化されておらず、野生型マウスとIL−22−/−マウスの両方での結腸細菌負荷は同様であるので、抗菌特異的IgGの違いはこの時点での結腸からのC.rodentiumのクリアランスには寄与しそうもない(図3D)。しかし、最近の研究によって、C.rodentiumの全身クリアランスには分泌性IgAまたはIgMではなく、循環IgGが必要であることが証明されたため、抗C.rodentium IgGを循環させることが腸上皮バリアを通じたC.rodentiumの侵入の制御と、全身への蔓延の防止とに重要であり得る可能性がある(C.Maaserら、Infect.Immun.72,3315(2004年6月1日))。IL−22欠失が抗細菌IgG力価の低下をもたらす方法は不明である。IL−22Rの発現はB細胞では検出できないため、IL−22はB細胞に直接作用しそうもない(S.Lecartら、Int.Immunol.14,1351(2002年11月1日))。それにもかかわらず、抗C.rodentium IgGの低下は、C.rodentium感染の間のIL−22−/−マウスにおける宿主防御応答不全に寄与する因子の1つかもしれない。
(実施例7)
IL−22は、細菌感染の間の結腸上皮細胞からのReg IIIβおよびReg IIIγなどの抗微生物レクチンの誘導に不可欠であった。
IL−22は、細菌感染の間の結腸上皮細胞からのReg IIIβおよびReg IIIγなどの抗微生物レクチンの誘導に不可欠であった。
エクスビボでの未感染野生型マウスからの結腸組織のIL−22処置は、マイクロアレイ分析により、S100A8、S100A9、Reg IIIβ、Reg IIIγ、ハプトグロビン、SAA3、およびラクトトランスフェリンを含む多くの抗微生物タンパク質を上方制御した(図4A、19、および20)。これらのタンパク質の誘導は、リアルタイムRT−PCRによって確認された(図4Bおよびデータは示さず)。しかし、C.rodentium感染の間、野生型マウスと比較してIL−22−/−マウスでは、S100A8、S100A9、Reg IIIβおよびReg IIIγのみが異なって発現された(図4C)。他のすべての遺伝子は、誘導されないか、または野生型対IL−22−/−マウスの結腸で違いがないかのどちらかであった(データは図示せず)。S100A8およびS100A9の発現はどちらも第4日および第6日に、野生型結腸よりもIL−22−/−マウスの結腸でわずかに高く、これらのタンパク質の発現差は、C.rodentium感染中にIL−22−/−マウスで観察された死亡率の上昇に関与に最も関与しそうにないことが示唆されている。感染した上皮の宿主防御に重要であるタンパク質のディフェンシンの発現は、野生型マウスとIL−22−/−マウスとの間で差が見られなかった(T.Ganz,Science 286,420(1999年10月15日))(データは示さず)。興味深いことに、野生型マウスで観察されたReg IIIβおよびReg IIIγの上方制御は、C.rodentium接種後のIL−22−/−マウスで完全に無効となり(図4C)、これらの2つのタンパク質がC.rodentium感染の制御に潜在的な機能を有することが示された。Reg IIIβおよびReg IIIγはどちらも、分泌C型レクチンタンパク質のファミリーに属する(H.L.Cash,C.V.Whitham,L.V.Hooper,Protein Expression and Purification 48,151(2006))。Reg IIIβおよびReg IIIγの発現レベルは、細菌コロニー化に応答してはもちろんのこと、マウスにおける他の炎症刺激の後にも劇的に上昇する(S.A.Keilbaughら、Gut 54,623(2005年5月1日)H.Ogawaら、Inflammatory Bowel Diseases 9,162(2003)H.Ogawa,K.Fukushima,I.Sasaki,S.Matsuno,Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 279,G492(2000年9月))。
IL−22−/−対野生型マウスの結腸からの細菌負荷に差が見られなかったので、Reg IIIβおよびReg IIIγは、結腸陰窩までの深い侵入を防止し得る(図3D)。または、Reg IIIβおよびReg IIIγタンパク質は、上皮修復および/または腸炎環境での保護で役割を果たす自己分泌成長因子として作用し得る(H.Ogawaら、Inflammatory Bowel Diseases 9,162(2003);S.L.Pull,J.M.Doherty,J.C.Mills,J.I.Gordon,T.S.Stappenbeck,PNAS 102,99(2005年1月4日);V.Moucadelら、Eur J Cell Biol 80,156(2001年2月))。
(実施例8)
適応免疫は、C.rodentium感染に対するIL−22媒介早期宿主防御に必須ではない。
適応免疫は、C.rodentium感染に対するIL−22媒介早期宿主防御に必須ではない。
上のデータは、自然免疫および適応免疫の両方でIL−22の役割を示した。したがって、我々は組換え活性化遺伝子2欠失(Rag2−/−)マウスを使用して、C.rodentium感染中の自然免疫対適応免疫でのIL−22の機能を十分に調査した。Rag2−/−マウスは、マウスにBおよびT細胞が欠失していることと、結果としてマウスが抗C.rodentium抗体応答を開始できないこととによって、徐々に体重が減少して、第30日ごろに最終的に瀕死となるか、または死亡した(図13A)。p19−/−またはIL−22−/−マウスとは対照的に、いずれのRag2−/−マウスも感染の最初の2週間の間には、その体重が10%を超えて減少したり、または死亡したりしなかった。さらに、抗IL−22mAbで処置したRag2−/−マウスは、抗IL−22mAbによって処置したマウス(図2E)と同様に、非常に迅速に体重が減少した(図13A)。抗IL−22mAbで処置したRag2−/−マウスはすべて、第10日ごろに瀕死となるか、または死亡した(図13)。これらのデータは、IL−22経路がRag2−/−マウスにおいてなお活性であることと、IL−22が適応免疫の非存在下でC.rodentium感染の早期の間にマウスの死を防止するのに不可欠であることとを示している。Rag2−/−マウスで抗体が産生されないことだけが感染後に迅速な体重減少および早期の死を引き起こしたわけではないため、これらのデータは、抗C.rodentium IgG力価の低下がC.rodentium感染後にIL−22−/−マウスで観察された罹患および死亡の原因として不十分であることを示している。
Rag2−/−マウスでのIL−22産生は、感染後のWTマウスのIL−22産生と匹敵していた(図13B)。対照的に、IL−17Aの誘導はRag2−/−マウスでは著しく低下した(図13BおよびC)。したがってT細胞およびB細胞は、このモデルでのIL−22の供給源ではなかった。抗IL−22mAbを用いた免疫組織化学的染色(図15)によって、C.rodentiumに感染したWTマウスの結腸内でIL−22陽性細胞が検出されたが、未感染結腸または感染IL−22−/−マウスからの結腸では検出されなかった。IL−22陽性細胞は、Rag2−/−マウスの結腸内で主にCD11c+細胞クラスタと同時局在化したが(図13D)、F4/80、Gr−1、またはDX5陽性細胞とは同時局在化しなかった(データは示さず)。さらに、IL−23は、インビトロでCD11c+DCから直接、IL−22産生を誘導する(図13E)。まとめると、我々のデータによって、DCがC.rodentium感染の間にIL−22産生の主な供給源の1つであることと、IL−23がDCからのIL−23産生を直接促進できることとが示される。
(実施例9)
Reg IIIは、細菌感染の間に重要な役割を果たす。
Reg IIIは、細菌感染の間に重要な役割を果たす。
興味深いことに、野生型マウスで観察されたReg IIIβおよびReg IIIγの上方制御は、C.rodentium接種後のp19−/−マウスと同様に(図16)、IL−22−/−マウスで完全に無効となった(図4C)。Reg IIIβおよびReg IIIγは、分泌C型レクチンタンパク質のファミリーに属する。我々は、Reg IVを除いて(データは示さず)、Reg I、Reg II、Reg IIIα、およびReg IIIδを含む他のファミリーメンバー(図17)もC.rodentium感染結腸で上方制御されることと、その誘導がIL−22−/−マウスで完全に無効であることとを見出した。外因性マウスReg IIIγ融合タンパク質(rmReg IIIγ)は、C.rodentium感染によって誘導された体重減少からIL−22−/−マウスを著しく保護して、rmReg IIIγ融合タンパク質処置動物の約50%が感染を生き抜いたのに対して、対照処置IL−22−/−マウスの100%が瀕死となるか、または死亡した(図14A)。これらのデータは、Reg IIIγなどのRegファミリータンパク質がIL−22の下流でC.rodentium感染を制御する必須の機能を媒介するという仮説を裏付けている。
最後に、ヒト系でのIL−23/IL−22/Reg軸の存在も検証された。ヒトIL−23は、ヒトDCからのhIL−22産生を誘導する(図14B)。初代ヒト結腸上皮細胞(図12B)およびヒト結腸上皮株化細胞、HT29およびHCT15は、IL−22Rを発現する(図14C)。インビトロでは、初代ヒト結腸上皮細胞はゆっくりと増殖して、膨張の間にそのIL−22Rの発現を徐々に消失した(データは示さず)。したがって、我々は結腸上皮株化細胞を使用して、ヒトIL−22に対するその応答を試験した。IL−22はこれらの結腸上皮株化細胞でのSTAT3活性化を誘導して(図14D)、Reg IIIβおよびReg IIIγの両方がIL−22によって著しく誘導された(図14D)。重要なことに、rmReg IIIγ融合タンパク質などのヒトReg IIIγ融合タンパク質(rhReg IIIγ)はまた、C.rodentium感染後のIL−22−/−マウスの死亡率を、対照IL−22−/−マウスの100%死亡率と比較して、40%に低下させた(図18)。結論として、我々のデータによって、IL−22経路が、ヒト胃腸管における細菌感染、特にA/E細菌感染を制御するのに不可欠な役割を果たし得ることが示される。
概要
本発明は、IL−22が腸管接着性微絨毛消滅性(A/E)細菌性病原体に対する早期宿主防御で不可欠の役割を果たすことを本明細書で示す。
本発明は、IL−22が腸管接着性微絨毛消滅性(A/E)細菌性病原体に対する早期宿主防御で不可欠の役割を果たすことを本明細書で示す。
本明細書のデータによって、IL−22が腸上皮バリアの完全性を保護して、2つの機構によって全身への蔓延を伴う細菌侵入を防止することが指摘される。第1に、IL−22は早期抗菌IgG応答の誘発に関与する。第2に、IL−22は、細菌感染の間の結腸上皮細胞からのReg IIIβおよびReg IIIγなどの抗微生物レクチンの誘導に不可欠である。これらの機構の一方または両方が欠けることは、C.rodentium感染中のIL−22−/−マウスにおける全身への蔓延および死亡率の上昇を伴う、宿主防御応答の低下の原因となり得る。
これらの病原体のクリアランスには適応免疫応答が必須であるが(L.Bry,M.B.Brenner,J Immunol 172,433(2004年1月1日))、感染の早期に免疫細胞によって産生されるIL−22などのサイトカインも、病原性細菌の宿主への全身的侵入を防止するために、腸上皮細胞が十分な抗微生物応答および創傷治癒応答を誘発するのに必要である。本明細書で示すように、Reg IIIβおよびReg IIIγの誘導によって、IL−22が各種の細菌感染を制御するのにより広範な機能を有し得ることも示される。データは、感染性疾患および自己免疫疾患におけるTh17細胞およびそのエフェクタサイトカインの役割をさらに裏付けている。最後に、本研究によって、IL−22ならびにReg IIIβおよびReg IIIγなどのその下流生成物が、ある感染性疾患の処置に有利であり得ることが示される。
物質および方法
マウス
C57Bl/6、IL−12p40−/−、およびIL−6−/−マウスは、Jackson Laboratoryから購入した。IL−22−/−マウスおよびIL−12p19−/−は、上述のように生成した(11、図5)。IL−17RC−/−およびIL−20Rβ−/−マウスは、上述の方法を使用してLexicon Pharmaceuticals(The Woodlands,TX)が生成した(図5および図8)。簡潔には、ノックアウトマウスは、表示した標的化ベクターを使用して標準相同組換えによって作製した。標的ベクターは129系統ES細胞に電気穿孔して、標的クローンを同定した。標的クローンを宿主胚盤胞に微量注入して、キメラを産生する。キメラをC57Bl/6動物と交配して、F1ヘテロ接合体を産生する。ヘテロ接合体を交雑させて、F2野生型ヘテロ接合体およびホモ接合体コホートを産生する。これらの研究で使用したマウスは、3つのプライマのプールを使用するPCRによって尾DNAによって遺伝子型を同定した。IL−20Rβ−/−マウスの野生型対立遺伝子の増幅に使用したプライマは、5’−GTG GAA GCT ACT TGA TGA GTA GGG−3’(p1)および5’−AGA TGC GAA AAT GGA GAT TAA AAG−3’(p2)であり、595bp生成物が得られた。IL−20Rβ−/−マウスの突然変異対立遺伝子増幅に使用したプライマは、5’−CTA CCC GTG ATA TTG CTG AAG AG−3’(p3)およびp2であり、351bp生成物が得られた。IL−17RC−/−マウスの野生型対立遺伝子の増幅に使用したプライマは、5’−GAG CCT GAA GAA GCT GGA AA−3’(P3)および5’−CAA GTG TTG GCA GAG ATG GA−3’(P2)であり、534bp生成物が得られた。IL−17RC−/−マウスの突然変異対立遺伝子増幅に使用したプライマは、5’−TCG CCT TCT TGA CGA GTT CT−3’(P1)およびp2であり、404bp生成物が得られた。
マウス
C57Bl/6、IL−12p40−/−、およびIL−6−/−マウスは、Jackson Laboratoryから購入した。IL−22−/−マウスおよびIL−12p19−/−は、上述のように生成した(11、図5)。IL−17RC−/−およびIL−20Rβ−/−マウスは、上述の方法を使用してLexicon Pharmaceuticals(The Woodlands,TX)が生成した(図5および図8)。簡潔には、ノックアウトマウスは、表示した標的化ベクターを使用して標準相同組換えによって作製した。標的ベクターは129系統ES細胞に電気穿孔して、標的クローンを同定した。標的クローンを宿主胚盤胞に微量注入して、キメラを産生する。キメラをC57Bl/6動物と交配して、F1ヘテロ接合体を産生する。ヘテロ接合体を交雑させて、F2野生型ヘテロ接合体およびホモ接合体コホートを産生する。これらの研究で使用したマウスは、3つのプライマのプールを使用するPCRによって尾DNAによって遺伝子型を同定した。IL−20Rβ−/−マウスの野生型対立遺伝子の増幅に使用したプライマは、5’−GTG GAA GCT ACT TGA TGA GTA GGG−3’(p1)および5’−AGA TGC GAA AAT GGA GAT TAA AAG−3’(p2)であり、595bp生成物が得られた。IL−20Rβ−/−マウスの突然変異対立遺伝子増幅に使用したプライマは、5’−CTA CCC GTG ATA TTG CTG AAG AG−3’(p3)およびp2であり、351bp生成物が得られた。IL−17RC−/−マウスの野生型対立遺伝子の増幅に使用したプライマは、5’−GAG CCT GAA GAA GCT GGA AA−3’(P3)および5’−CAA GTG TTG GCA GAG ATG GA−3’(P2)であり、534bp生成物が得られた。IL−17RC−/−マウスの突然変異対立遺伝子増幅に使用したプライマは、5’−TCG CCT TCT TGA CGA GTT CT−3’(P1)およびp2であり、404bp生成物が得られた。
細菌株およびマウスの感染
6〜8週齢マウスを8時間絶食させてから、マウス当り総体積200μlの2×109 C.rodentium株DBS100(ATCC 51459;American Type Culture Collection)を経口接種した。絶食の間、マウスは水を自由に飲めた。接種およびその後の操作すべては、BL−2バイオセイフティキャビネット内で実施した。動物は接種後には自由に食物を与えた。細菌はLBブロス中で37℃にて一晩振とうしながらのインキュベーションによって調製した。細菌の相対濃度はOD600での吸収を測定することによって評価し、各接種培養物は段階希釈およびプレーティングして、投与したCFUを確認した。
6〜8週齢マウスを8時間絶食させてから、マウス当り総体積200μlの2×109 C.rodentium株DBS100(ATCC 51459;American Type Culture Collection)を経口接種した。絶食の間、マウスは水を自由に飲めた。接種およびその後の操作すべては、BL−2バイオセイフティキャビネット内で実施した。動物は接種後には自由に食物を与えた。細菌はLBブロス中で37℃にて一晩振とうしながらのインキュベーションによって調製した。細菌の相対濃度はOD600での吸収を測定することによって評価し、各接種培養物は段階希釈およびプレーティングして、投与したCFUを確認した。
組織収集、組織学およびCFUカウント
対照または感染マウスには、記載したように接種した。全血、脾臓、肝臓、腸間膜リンパ節、および結腸のサンプルを無菌条件下で除去した。結腸を肛門管まで切開して、末端の0.5cm片をCFU分析に使用した。近位分節を10%中性緩衝ホルマリンで固定した。切片をH&Eで染色して、組織病態を評価した。脾臓、肝臓、腸間膜リンパ節、および結腸を秤量およびホモジナイズした。ホモジネートを段階希釈して、MacConkey寒天(Remel)にトリプリケートでプレーティングした。C.rodentiumコロニーは、ピンク色コロニーとして同定された。コロニーは、37℃での24時間のインキュベーションの後にカウントして、組織1グラム当りのlog10CFUを決定した。
対照または感染マウスには、記載したように接種した。全血、脾臓、肝臓、腸間膜リンパ節、および結腸のサンプルを無菌条件下で除去した。結腸を肛門管まで切開して、末端の0.5cm片をCFU分析に使用した。近位分節を10%中性緩衝ホルマリンで固定した。切片をH&Eで染色して、組織病態を評価した。脾臓、肝臓、腸間膜リンパ節、および結腸を秤量およびホモジナイズした。ホモジネートを段階希釈して、MacConkey寒天(Remel)にトリプリケートでプレーティングした。C.rodentiumコロニーは、ピンク色コロニーとして同定された。コロニーは、37℃での24時間のインキュベーションの後にカウントして、組織1グラム当りのlog10CFUを決定した。
RNA単離およびリアルタイムRT−PCR
細胞および組織のRNAは、製造者の指示に従ってRNeasy Mini Kit(Qiagen)によって単離した。リアルタイムRT−PCRは、プライマおよびプローブを用いてABI 7500 Real−Time PCRシステム(Applied Biosystems)で、TaqMan one−step RT−PCR master mix試薬(Applied Biosystems)を使用して実施した。プライマおよびプローブの配列は次の通りである:mIL−22、フォワード、5’−TCC GAG GAG TCA GTG CTA AA−3’、リバース、5’−AGA ACG TCT TCC AGG GTG AA−3’、およびプローブ、5’−TGA GCA CCT GCT TCA TCA GGT AGC A−3’(FAM,TAMRA);mIL−17A、フォワード、5’−GCT CCA GAA GGC CCT CAG A−3’、リバース、5’−CTT TCC CTC CGC ATT GAC A−3’、およびプローブ、5’−ACC TCA ACC GTT CCA CGT CAC−3’(FAM,TAMRA);マウス・リボソーム・ハウスキーピング遺伝子RPL−19、フォワード、5’−GCA TCC TCA TGG AGC ACA T−3’、リバース、5’−CTG GTC AGC CAG GAG CTT−3’、およびプローブ、5’−CTT GCG GGC CTT GTC TGC CTT−3’(FAM,TAMRA);mIL−19、フォワード、5’−AGC CTG GAT TGA CAG GAA TC−3’、リバース、5’−GAT AAT CAG ACG AGG CGT TTC−3’、およびプローブ、5’−TCT GGA AAC TCC TGC AGC CTG ACA C−3’(FAM,TAMRA);mIL−20、フォワード、5’−TTT GGG AGA ACT AGG CAT TCT T−3’、リバース、5’−TCT TGG ACA GGA GTG TTC TCA−3’、およびプローブ、5’−CAG CCT CTC CAC TTT CAT CTA TAG CAT CTC C−3’(FAM,TAMRA);mIL−24、フォワード、5’−GCT CTC CAT GCC ATT TCA A−3’、リバース、5’−TGG CCA AGG GTC TGA AGT−3’、およびプローブ、5’−TGT ACA TCC CTG CTG TCC TCA AGG C−3’(FAM,TAMRA);mIL−6、フォワード、5’−TCC AAT GCT CTC CTA ACA GAT AAG−3’、リバース、5’−CAA GAT GAA TTG GAT GGT CTT G−3’、およびプローブ、5’−TCC TTA GCC ACT CCT TCT GTG ACT CCA−3’(FAM,TAMRA);mS100A8、フォワード、5’−TGT CCT CAG TTT GTG CAG AAT ATA AA−3’、リバース、5’−TCA CCA TCG CAA GGA ACT CC−3’、およびプローブ、5’−CGA AAA CTT GTT CAG AGA ATT GGA CAT CAA TAG TGA−3’(FAM,TAMRA);mS100A9、フォワード、5’−GGT GGA AGC ACA GTT GGC A−3’、リバース、5’−GTG TCC AGG TCC TCC ATG ATG−3’、およびプローブ、5’−TGA AGA AAG AGA AGA GAA ATG AAG CCC TCA TAA ATG−3’(FAM,TAMRA);mRegIIIγ、フォワード、5’−ATG GCT CCT ATT GCT ATG CC−3’、リバース、5’−GAT GTC CTG AGG GCC TCT T−3’、およびプローブ、5’−TGG CAG GCC ATA TCT GCA TCA TAC C−3’(FAM,TAMRA);mPAP/HIP/RegIIIβ、フォワード、5’−ATG GCT CCT ACT GCT ATG CC−3’、リバース、5’−GTG TCC TCC AGG CCT CTT T−3’、およびプローブ、5’−TGA TGC AGA ACT GGC CTG CCA−3’(FAM,TAMRA);mIL−12p40、フォワード、5’−ACA TCT ACC GAA GTC CAA TGC A−3’、リバース、5’−GGA ATT GTA ATA GCG ATC CTG AGC−3’、およびプローブ、5’−TGC ACG CAG ACA TTC CCG CCT−3’(FAM,TAMRA); mIL−23p19、フォワード、5’−GGT GGC TCA GGG AAA TGT−3’、リバース、5’−GAC AGA GCA GGC AGG TAC AG−3’、およびプローブ、5’−CAG ATG CAC AGT ACT CCA GAC AGC AGC−3’(FAM,TAMRA);mIL−20Rβ、フォワード、5’−CAG GTG CTT CCA GTC CGT CT−3’、リバース、5’−CTC TCC TGG AAT CCC CAA AGT−3’、およびプローブ、5’−CAG CAC AGA TGC CAA CGG CCT CAT−3’(FAM, TAMRA);mIL−20Rα、フォワード、5’−CTG GCC GCT TCG GGA CGC−3’、リバース、5’−AAC CAC AGA AGA CAC AAG GAA CTG−3’、およびプローブ、5’−TCT GCT GCT GGC CGC TTC GG−3’(FAM,TAMRA);mIL−22R、フォワード、5’−GCT GGA CTC CCT TGT GTG T−3’、リバース、5’−CAC ATG GCC TCA GTC TCA A−3’、およびプローブ、5’−CGC GGG ACC CTC ATC CTT TG−3’(FAM,TAMRA);mIL−10Rβ、フォワード、5’−TCC ACA GCA CCT GAA GGA GTT−3’、リバース、5’−GGA GGG AAG GAG AAC AGC AGA−3’、およびプローブ、5’−TGG GCC ACC CCC ATC ACA GC−3’(FAM,TAMRA)。反応はデュプリケートで実施して、サンプルを対照ハウスキーピング遺伝子RPL−19に対して正規化し、ΔΔCt法:ΔΔCt=ΔCtサンプル−ΔCt参照に従って報告した。
細胞および組織のRNAは、製造者の指示に従ってRNeasy Mini Kit(Qiagen)によって単離した。リアルタイムRT−PCRは、プライマおよびプローブを用いてABI 7500 Real−Time PCRシステム(Applied Biosystems)で、TaqMan one−step RT−PCR master mix試薬(Applied Biosystems)を使用して実施した。プライマおよびプローブの配列は次の通りである:mIL−22、フォワード、5’−TCC GAG GAG TCA GTG CTA AA−3’、リバース、5’−AGA ACG TCT TCC AGG GTG AA−3’、およびプローブ、5’−TGA GCA CCT GCT TCA TCA GGT AGC A−3’(FAM,TAMRA);mIL−17A、フォワード、5’−GCT CCA GAA GGC CCT CAG A−3’、リバース、5’−CTT TCC CTC CGC ATT GAC A−3’、およびプローブ、5’−ACC TCA ACC GTT CCA CGT CAC−3’(FAM,TAMRA);マウス・リボソーム・ハウスキーピング遺伝子RPL−19、フォワード、5’−GCA TCC TCA TGG AGC ACA T−3’、リバース、5’−CTG GTC AGC CAG GAG CTT−3’、およびプローブ、5’−CTT GCG GGC CTT GTC TGC CTT−3’(FAM,TAMRA);mIL−19、フォワード、5’−AGC CTG GAT TGA CAG GAA TC−3’、リバース、5’−GAT AAT CAG ACG AGG CGT TTC−3’、およびプローブ、5’−TCT GGA AAC TCC TGC AGC CTG ACA C−3’(FAM,TAMRA);mIL−20、フォワード、5’−TTT GGG AGA ACT AGG CAT TCT T−3’、リバース、5’−TCT TGG ACA GGA GTG TTC TCA−3’、およびプローブ、5’−CAG CCT CTC CAC TTT CAT CTA TAG CAT CTC C−3’(FAM,TAMRA);mIL−24、フォワード、5’−GCT CTC CAT GCC ATT TCA A−3’、リバース、5’−TGG CCA AGG GTC TGA AGT−3’、およびプローブ、5’−TGT ACA TCC CTG CTG TCC TCA AGG C−3’(FAM,TAMRA);mIL−6、フォワード、5’−TCC AAT GCT CTC CTA ACA GAT AAG−3’、リバース、5’−CAA GAT GAA TTG GAT GGT CTT G−3’、およびプローブ、5’−TCC TTA GCC ACT CCT TCT GTG ACT CCA−3’(FAM,TAMRA);mS100A8、フォワード、5’−TGT CCT CAG TTT GTG CAG AAT ATA AA−3’、リバース、5’−TCA CCA TCG CAA GGA ACT CC−3’、およびプローブ、5’−CGA AAA CTT GTT CAG AGA ATT GGA CAT CAA TAG TGA−3’(FAM,TAMRA);mS100A9、フォワード、5’−GGT GGA AGC ACA GTT GGC A−3’、リバース、5’−GTG TCC AGG TCC TCC ATG ATG−3’、およびプローブ、5’−TGA AGA AAG AGA AGA GAA ATG AAG CCC TCA TAA ATG−3’(FAM,TAMRA);mRegIIIγ、フォワード、5’−ATG GCT CCT ATT GCT ATG CC−3’、リバース、5’−GAT GTC CTG AGG GCC TCT T−3’、およびプローブ、5’−TGG CAG GCC ATA TCT GCA TCA TAC C−3’(FAM,TAMRA);mPAP/HIP/RegIIIβ、フォワード、5’−ATG GCT CCT ACT GCT ATG CC−3’、リバース、5’−GTG TCC TCC AGG CCT CTT T−3’、およびプローブ、5’−TGA TGC AGA ACT GGC CTG CCA−3’(FAM,TAMRA);mIL−12p40、フォワード、5’−ACA TCT ACC GAA GTC CAA TGC A−3’、リバース、5’−GGA ATT GTA ATA GCG ATC CTG AGC−3’、およびプローブ、5’−TGC ACG CAG ACA TTC CCG CCT−3’(FAM,TAMRA); mIL−23p19、フォワード、5’−GGT GGC TCA GGG AAA TGT−3’、リバース、5’−GAC AGA GCA GGC AGG TAC AG−3’、およびプローブ、5’−CAG ATG CAC AGT ACT CCA GAC AGC AGC−3’(FAM,TAMRA);mIL−20Rβ、フォワード、5’−CAG GTG CTT CCA GTC CGT CT−3’、リバース、5’−CTC TCC TGG AAT CCC CAA AGT−3’、およびプローブ、5’−CAG CAC AGA TGC CAA CGG CCT CAT−3’(FAM, TAMRA);mIL−20Rα、フォワード、5’−CTG GCC GCT TCG GGA CGC−3’、リバース、5’−AAC CAC AGA AGA CAC AAG GAA CTG−3’、およびプローブ、5’−TCT GCT GCT GGC CGC TTC GG−3’(FAM,TAMRA);mIL−22R、フォワード、5’−GCT GGA CTC CCT TGT GTG T−3’、リバース、5’−CAC ATG GCC TCA GTC TCA A−3’、およびプローブ、5’−CGC GGG ACC CTC ATC CTT TG−3’(FAM,TAMRA);mIL−10Rβ、フォワード、5’−TCC ACA GCA CCT GAA GGA GTT−3’、リバース、5’−GGA GGG AAG GAG AAC AGC AGA−3’、およびプローブ、5’−TGG GCC ACC CCC ATC ACA GC−3’(FAM,TAMRA)。反応はデュプリケートで実施して、サンプルを対照ハウスキーピング遺伝子RPL−19に対して正規化し、ΔΔCt法:ΔΔCt=ΔCtサンプル−ΔCt参照に従って報告した。
Ig ELISA
収集した全血からの血清に対する分析は、先に記載されたように実施した(10)。簡潔には、ELISAプレート(Nunc)を、PBS(SouthernBiotech)で1/1000に希釈した加熱殺滅C.rodentiumまたは抗ヤギ−マウスIg捕捉Abでコーティングした。コーティングしたプレートは、0.05% Tween 20を添加したPBS中で洗浄して、遮断緩衝液(PBS+0.5% BSA+10PPM Proclin)300μlで1時間遮断し、段階希釈標準(SouthernBiotechからのマウスモノクローナルIgA、IgG、IgG3、およびIgM;Sigma−AldrichからのIgG1、IgG2a、およびIgG2bアイソタイプ;Bethyl Laboratoriesから入手したマウスIgG2c)または不明物を添加する前に洗浄した。サンプルを室温で4時間インキュベートした。プレートを5回洗浄して、Igアイソタイプをホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)に接合されたヤギ抗マウスIgA、IgM、IgG、IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG2c、およびIgG3(SouthernBiotech)によって検出して、アッセイ希釈液(PBS+0.5% BSA+0.05% Tween 20+10PPM Proclin、pH7.4)で1/4,000に希釈して、室温にて1時間インキュベートした。洗浄後、TMBペルオキシダーゼ基質を各ウェルに添加して、15分間展開させて、次に停止溶液(1Mリン酸)を各ウェルに添加した。450nmの吸収を、Molecular Devices(Sunnyvale,CA)プレートリーダでOD450にて読み取った。
収集した全血からの血清に対する分析は、先に記載されたように実施した(10)。簡潔には、ELISAプレート(Nunc)を、PBS(SouthernBiotech)で1/1000に希釈した加熱殺滅C.rodentiumまたは抗ヤギ−マウスIg捕捉Abでコーティングした。コーティングしたプレートは、0.05% Tween 20を添加したPBS中で洗浄して、遮断緩衝液(PBS+0.5% BSA+10PPM Proclin)300μlで1時間遮断し、段階希釈標準(SouthernBiotechからのマウスモノクローナルIgA、IgG、IgG3、およびIgM;Sigma−AldrichからのIgG1、IgG2a、およびIgG2bアイソタイプ;Bethyl Laboratoriesから入手したマウスIgG2c)または不明物を添加する前に洗浄した。サンプルを室温で4時間インキュベートした。プレートを5回洗浄して、Igアイソタイプをホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)に接合されたヤギ抗マウスIgA、IgM、IgG、IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG2c、およびIgG3(SouthernBiotech)によって検出して、アッセイ希釈液(PBS+0.5% BSA+0.05% Tween 20+10PPM Proclin、pH7.4)で1/4,000に希釈して、室温にて1時間インキュベートした。洗浄後、TMBペルオキシダーゼ基質を各ウェルに添加して、15分間展開させて、次に停止溶液(1Mリン酸)を各ウェルに添加した。450nmの吸収を、Molecular Devices(Sunnyvale,CA)プレートリーダでOD450にて読み取った。
インビトロ結腸培養
C57Bl/6マウスから結腸を除去した。冷PBSで洗浄した後に、結腸を縦に切断した。結腸は、100mmペトリ皿に2.5μg/mlファンギゾン−アムホテリシンB、10μg/mlゲンタマイシン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン(すべてGIBCO,Invitrogenより)を含有するHBSS(Mediatech)緩衝液10mlと共に入れた。結腸を静かに掻き取り、ペトリ皿の縁で粘液を除去して、新しいHBSS緩衝液を含む新しいペトリ皿に移した。結腸を1〜2mm片に切断して、24ウェルプレートに結腸50mg/1ml/ウェルで、10%熱不活性化FCS(HyClone)、2.5μg/mlファンギゾン−アムホテリシンB、10μg/mlゲンタマイシン、2mM L−グルタミン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを含有するRPMI緩衝液中に移した。10μg/ml IL−22(R&D systems)を培養物に添加して、37℃にて24時間インキュベートした。
C57Bl/6マウスから結腸を除去した。冷PBSで洗浄した後に、結腸を縦に切断した。結腸は、100mmペトリ皿に2.5μg/mlファンギゾン−アムホテリシンB、10μg/mlゲンタマイシン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン(すべてGIBCO,Invitrogenより)を含有するHBSS(Mediatech)緩衝液10mlと共に入れた。結腸を静かに掻き取り、ペトリ皿の縁で粘液を除去して、新しいHBSS緩衝液を含む新しいペトリ皿に移した。結腸を1〜2mm片に切断して、24ウェルプレートに結腸50mg/1ml/ウェルで、10%熱不活性化FCS(HyClone)、2.5μg/mlファンギゾン−アムホテリシンB、10μg/mlゲンタマイシン、2mM L−グルタミン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを含有するRPMI緩衝液中に移した。10μg/ml IL−22(R&D systems)を培養物に添加して、37℃にて24時間インキュベートした。
マイクロアレイ分析
全RNAサンプルの量および品質は、ND−1000分光光度計(Nanodrop Technologies)およびBioanalyzer 2100(Agilent Technologies)を使用してそれぞれ決定した。Cy染料標識cRNAの調製およびアレイハイブリダイゼーションの方法は、Agilent Technologiesによって提供された。簡潔には、AgilentのLow RNA Input Fluorescent Linear Amplification Kitを使用して、全RNAサンプルを2本鎖cDNAに、そして次にCy染料標識cRNAに変化した。標識cRNAは、RNeasy mini kit(Qiagen)を使用して精製した。cRNA収率およびCy−dye含有量はND−1000分光光度計を使用して決定した。標識cRNA 750ngを断片化して、AgilentのWhole Mouse Genomeアレイに、製造者のIn situ Hybridization kit−plusに記載されているようにハイブリダイズした。すべてのサンプルはCy5で標識して、Cy3標識共通マウス参照(Stratagene)に対してハイブリダイズした。ハイブリダイズ後に、アレイを洗浄して、乾燥させ、AgilentのDNAマイクロアレイスキャナでスキャンした。AgilentのFeature Extractionソフトウェア8.5を使用して、取り込まれたアレイ画像を解析した。マイクロアレイのデータクラスタリングでは(図20)、標準方法によって発現データをAgilent対数比データに処理した。選択した遺伝子をピアソン相関係数によって最も高度に関連付けられたベクターの反復凝集によってクラスタ化して、凝集したベクターのデータを群平均法によって集計した。
全RNAサンプルの量および品質は、ND−1000分光光度計(Nanodrop Technologies)およびBioanalyzer 2100(Agilent Technologies)を使用してそれぞれ決定した。Cy染料標識cRNAの調製およびアレイハイブリダイゼーションの方法は、Agilent Technologiesによって提供された。簡潔には、AgilentのLow RNA Input Fluorescent Linear Amplification Kitを使用して、全RNAサンプルを2本鎖cDNAに、そして次にCy染料標識cRNAに変化した。標識cRNAは、RNeasy mini kit(Qiagen)を使用して精製した。cRNA収率およびCy−dye含有量はND−1000分光光度計を使用して決定した。標識cRNA 750ngを断片化して、AgilentのWhole Mouse Genomeアレイに、製造者のIn situ Hybridization kit−plusに記載されているようにハイブリダイズした。すべてのサンプルはCy5で標識して、Cy3標識共通マウス参照(Stratagene)に対してハイブリダイズした。ハイブリダイズ後に、アレイを洗浄して、乾燥させ、AgilentのDNAマイクロアレイスキャナでスキャンした。AgilentのFeature Extractionソフトウェア8.5を使用して、取り込まれたアレイ画像を解析した。マイクロアレイのデータクラスタリングでは(図20)、標準方法によって発現データをAgilent対数比データに処理した。選択した遺伝子をピアソン相関係数によって最も高度に関連付けられたベクターの反復凝集によってクラスタ化して、凝集したベクターのデータを群平均法によって集計した。
インビトロマウス尾端線維芽細胞培養物および刺激
尾端線維芽細胞(TTF)を樹立するために、IL−17RC−/−成マウスおよび野生型同腹子を剥皮して、1cm片に刻み、培養皿に置いて、高グルコースDMEM(10% FCS、2nmグルタミン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを含有)中で5日間インキュベートした。移植片から遊走した細胞を新たなプレートに移動して(継代2)、同じ培地で維持した。我々は刺激実験のために、継代3でTTFを使用した。TTFを24ウェルプレートに、ウェル当り1.2×105の密度で播種した。播種の24時間後、組換えマウスIL−17AおよびIL−17F(R&D Systems)を培養培地に各種濃度で添加した。培養培地上清をサイトカイン添加の24時間後に収集して、マウスIL−6 ELISAセット(BD Biosciences)によるマウスIL−6のレベルを酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によって、製造者の説明書に従って測定した。
尾端線維芽細胞(TTF)を樹立するために、IL−17RC−/−成マウスおよび野生型同腹子を剥皮して、1cm片に刻み、培養皿に置いて、高グルコースDMEM(10% FCS、2nmグルタミン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを含有)中で5日間インキュベートした。移植片から遊走した細胞を新たなプレートに移動して(継代2)、同じ培地で維持した。我々は刺激実験のために、継代3でTTFを使用した。TTFを24ウェルプレートに、ウェル当り1.2×105の密度で播種した。播種の24時間後、組換えマウスIL−17AおよびIL−17F(R&D Systems)を培養培地に各種濃度で添加した。培養培地上清をサイトカイン添加の24時間後に収集して、マウスIL−6 ELISAセット(BD Biosciences)によるマウスIL−6のレベルを酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によって、製造者の説明書に従って測定した。
インビボでのマウスIL−22の遮断
遮断抗マウスIL−22(クローン8E11、アイソタイプマウスIgG1)mAb(11)を、C.rodentium感染の前(第0日)または8日後(第8日)に150μg/マウスの用量で1日おきに腹腔内注射した。ある対照群にもアイソタイプIgG1 mAbを投与した。
遮断抗マウスIL−22(クローン8E11、アイソタイプマウスIgG1)mAb(11)を、C.rodentium感染の前(第0日)または8日後(第8日)に150μg/マウスの用量で1日おきに腹腔内注射した。ある対照群にもアイソタイプIgG1 mAbを投与した。
統計
統計的有意性は、Prismソフトウェア(GraphPad)を使用して一元または二元ANOVAによって計算した。0.05以下のp値はすべて有意と見なして、本文で示す。別途規定しない限り、データが示された試験はすべて、少なくとも2回の独立した実験を表す。
統計的有意性は、Prismソフトウェア(GraphPad)を使用して一元または二元ANOVAによって計算した。0.05以下のp値はすべて有意と見なして、本文で示す。別途規定しない限り、データが示された試験はすべて、少なくとも2回の独立した実験を表す。
上の発明は、理解を明瞭にする目的で例証および例示のためにやや詳細に記載されているが、明細書および実施例は、本発明の範囲を制限するとして解釈されるべきではない。本明細書で引用したすべての特許および科学文献の開示、参照によりその全体が明示的に組入れられている。
(実施例10)
LT経路は、Citrobacer rodentium感染の間にIL−22が媒介する。
LT経路は、Citrobacer rodentium感染の間にIL−22が媒介する。
IL−22がLT遮断によって生じる死亡率にとって重要か否かを判定するのを補助するために、我々は、マウスにおいてLTbR−Fc処置と同時にIL−22を発現させるレスキュー実験を実施した。我々がIL−22発現に使用した方法は、マウスIL−22をコードするプラスミドDNAの流体力学的尾静脈送達であった。ヒトLTbR−Igは、次のように構築した:細胞外ドメイン(位置1〜位置224;配列番号57)を含むヒトLTbRを、LTbR配列下流のヒトIgG1 Fc領域を(配列番号58)コードする修飾pRK5発現ベクター内にクローニングした。タンパク質をCHO細胞中で過剰発現させて、タンパク質Aアフィニティクロマトグラフィーによって精製した。マウスLTbR−Igは次のように構築した:細胞外ドメイン(位置1〜位置222;配列番号59)を含むマウスLTbRを、LTbR配列下流のマウスIgG2a Fc領域(配列番号60)をコードする修飾pRK5発現ベクター内にクローニングした。
図21において、我々は、LTbR−FcによってIL−22遮断と同様の体重減少曲線(図21右パネル)および死亡曲線(図21左パネル)が作成されることを見出し、このことによって我々はLTとIL−22との間の関係を調査した。C.rodetium感染は、結腸でのIL−22の早期発現を引き起こす。
図21は、Citrobacter rodentiumを接種したマウスの生存パーセントを示す。6〜8週齢Balb/cマウスを8時間絶食させてから、マウス当り総体積200μlの2×109 C.rodentium株DBS100(ATCC 51459;American Type Culture Collection)を経口接種した。絶食の間、マウスは水を自由に飲めた。接種およびその後の操作すべては、BL−2バイオセイフティキャビネット内で実施した。動物は接種後には自由に食物を与えた。細菌はLBブロス中で37℃にて一晩振とうしながらのインキュベーションによって調製した。細菌の相対濃度はOD600での吸収を測定することによって評価し、各接種培養物は段階希釈およびプレーティングして、投与したCFUを確認した。接種日には、マウスに抗gp120mAb、抗IL−22 8E11mAb、またはLTbR−Fc 150ugも週3回接種した。
LT経路は、IL−22産生に重要な複数の上流態様を制御する。
図22は、C.rodentium感染後のLT経路に関するデータを与える。A、C、E。結腸は、C.rodentium接種後の異なる時点で収集した。マウスには、抗gp120またはLTbR−Fc 150ugを1日おきに注射した。RNAは、Qiagen RNeasyキットを使用して抽出した。Taqmanを実施して、第0日時点に対するIL−22、Reg IIg、p19、またはp40の発現を決定した。B.注射後の第4日に、結腸を収集した。冷PBSで洗浄した後に、結腸を縦に切断した。結腸は、100mmペトリ皿に2.5μg/mlファンギゾン−アムホテリシンB、10μg/mlゲンタマイシン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン(すべてGIBCO,Invitrogenより)を含有するHBSS(Mediatech)緩衝液10mlと共に入れた。結腸を静かに掻き取り、ペトリ皿の縁で粘液を除去して、新しいHBSS緩衝液を含む新しいペトリ皿に移した。結腸を1〜2mm片に切断して、24ウェルプレートに結腸50mg/1ml/ウェルで、10%熱不活性化FCS(HyClone)、2.5μg/mlファンギゾン−アムホテリシンB、10μg/mlゲンタマイシン、2mM L−グルタミン、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシンを含有するRPMI緩衝液中に移した。10ng/ml IL−22(R&D systems)を培養物に添加して、37℃にて24時間インキュベートした。IL−22 ELISA用に上清を収集した。D.第6日の結腸固有層細胞。DCは、CD11c+およびMHC II+によって決定した。結腸を収集して、2% FBSおよび10mM HEPESを含む、カルシウムおよびマグネシウム不含有HBSS(Invitrogen)で洗い流した。結腸を縦に切り、次に2〜4cm片に切断して、カルシウムおよびマグネシウム不含有HBSS、2% FBS、1mM EDTA、10mM HEPES、ならびに1mM DTT(Sigma−Aldrich)を含む10cm皿に結腸片を移した。IEL画分を収集して、200rpmで振とうしながら37℃で45分間インキュベーションした後に廃棄した。LPMC単離では、残存する上皮層を剥離して、結腸片をサイコロ大に切り、10% FCS、20mM HEPES、および0.5mg/mlコラゲナーゼ/ディスパーゼ(Roche Diagnostics)を含有するRPMI中に入れた。結腸片は、振とうしながら37℃にて1時間インキュベートした。単離した上皮細胞を洗浄して、FACS分析に使用した。
図22において、我々は、IL−22によって誘導されることが示されたReg IIIgと同様に、LTbR−FcがIL−22の誘導を遮断することを見出した(図22A〜C)。樹状細胞がIL−22を産生することが以前に示されており、我々は、感染6日後に結腸固有層におけるDC数のわずかな減少を見出している(図22D)。LTbR−Fcによって引き起こされたIL−22の減少はIL−23の消失による可能性が最も高いのは、p19およびp40の両方の発現が感染中のLTbR−Fc処置後に抑制されるためである(図22E)。
IL−22は、LTbR処置マウスで見られる欠陥を一部救助する。図23は、ITbR処置マウスに対するIL−22の効果に関するデータを与える。A.IL−22プラスミドの尾静脈注射後の血清中のIL−22および結腸でのReg IIIgの発現の試験。B.IL−22プラスミドによるLTbRFc効果の救助。
第1日に、動物を秤量およびグループ分けして、余分なマウスは安楽死させた。秤量後、動物すべてを14時間絶食させた。翌朝(第0日)、すべてのマウスにPBS 200ul中のC.rodentium 2〜4×10e9CFUを経口接種した。PBS 200ul中のC対照mAbまたはFc融合タンパク質150ugを、細菌接種と同じ日から開始して、週3回、2週間にわたって腹腔内注射した。接種後に研究者によって食物が再び置かれた。6時間後、プラスミドDNAを尾静脈によって注射した。尾静脈注射実験:1)DNA構築物(pRKベクターまたはpRK−mIL−22)をリンゲル液で、10マイクログラム/マウス/注射の最終用量が得られる濃度まで希釈した。2)各マウスの尾静脈に、リンゲル液中にDNAを含有する溶液約1.6mlを静脈内注射した。3)用量をボーラス静脈内注射(尾静脈)として、DNAの最大接種のために4〜5秒(最大8秒)の期間にわたって投与した。マウスは麻酔なしで、体温を上昇させて、血管を拡張させるための発熱体を備えた円筒状アクリル製固定器で固定した。4)各動物には使い捨て滅菌注射器を使用した。動物は臨床的に正常になるまで、引き続き監視した。5)動物は、投薬後少なくとも20分間にわたって、なんらかの有害な臨床徴候について観察した。動物が投薬1時間後までに臨床的に正常でならない場合、動物を安楽死させるか、または動物が臨床的に正常になるまで監視した。瀕死の動物は安楽死させた。すべての操作は、BL−2バイオセイフティキャビネット内で実施した。感染の間、瀕死の動物または障害の軽減を示さないもしくは直腸脱を示す動物は安楽死させた。
マウスは4週間にわたって毎日監視した。LTbR−Fc処置マウスが瀕死になり得る第5日〜第17日の間、マウスを週末を含めて1日2回監視した。糞粒を毎週収集して、C.rodentiumのCFUを測定した。マウスは試験の間、週1回秤量した。マウスが15%以上の体重減少を示した場合、毎日秤量した。体重減少が20%を超える場合、マウスを安楽死させた。試験終了時に、すべてのマウスを安楽死させて、脾臓、および結腸を組織学的、RNAまたはFACS分析のために収集した。
図23Aに示すように、我々は、注射2時間後から開始してマウス血清中のIL−22の発現を検出することが可能であり、発現は72時間で低下する。我々が結腸でReg IIIgの発現も検出できる場合、この方法で発現されたときに活性IL−22が結腸に作用できることが示唆される。IL−22は、感染中にITb−Fc処置によって誘導された死亡率および体重減少を医一部救助できた(図23B)。
マウスのIL−22mAb(8E11)による処置。図24は、抗IL−22mAb 8E11による処置が結腸濾胞の減少、B/T細胞組織の損傷、ならびに結腸におけるDC、T細胞およびB細胞の数の減少をもたらすことを表すデータを示す。A.注射6日後、結腸を収集して、縦方向に切った。カルシウムおよびマグネシウム不含有HBSS、2% FBS、1mM EDTA、10mM HEPES、ならびに1mM DTT中での30分間のインキュベーションの後、結腸を静かに掻いて、上皮細胞を除去した。濾胞は白色の円形塊として同定された。群当りのマウスは5匹であり、各結腸を見出された総濾胞数および発見された1mmを超える総濾胞数としてカウントおよびプロットした。B.感染6日後、結腸を冷PBSで洗い、OCT中で急速凍結させた。6ミクロンの切片を切断、乾燥させて、次にアセトン中で固定した。切片を10%血清で遮断して、それぞれ10ug/mlの抗CD5 FITCおよび抗B220 APCでインキュベートした。画像はNIKON BX61顕微鏡で取り込んだ。C.感染6日後、結腸固定層を上述のように単離した。FAC分析を実施して、8E11処置後の樹状細胞、CD3 T細胞、およびB細胞の数を決定した。
図24に示すように、我々は、結腸リンパ構造の形成においてIL−22が役割を有し得るか否かを判定するために、マウスをIL−22遮断抗体またはLTbR−Fcのどちらかによって処置して、感染6日後に結腸内のリンパ濾胞をカウントした。我々は1mmを超える濾胞の減少を見出し、IL−22およびLTが感染後の濾胞サイズの増大に重要であり得ることが示唆された(図24A)。組織学的分析によって、遮断IL−22は濾胞のTおよびB細胞帯を破壊して、同時にLT遮断は同様の効果を有したことが示されている(図24B)。我々は次に、IL−22の遮断が結腸固定層の細胞数の変化をもたらすか否かを判定した。我々は、IL−22遮断が感染中にDC、T細胞、およびB細胞の数の減少をもたらすことを見出した。結論として、IL−22はリンパ濾胞形成に重要であると思われ、結腸におけるリンホトキシン経路の重要な下流成分であり得る。
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