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WO2019131964A1 - Il-2改変体 - Google Patents

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WO2019131964A1
WO2019131964A1 PCT/JP2018/048361 JP2018048361W WO2019131964A1 WO 2019131964 A1 WO2019131964 A1 WO 2019131964A1 JP 2018048361 W JP2018048361 W JP 2018048361W WO 2019131964 A1 WO2019131964 A1 WO 2019131964A1
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WO
WIPO (PCT)
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amino acid
formula
residue
peg
acid sequence
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2018/048361
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English (en)
French (fr)
Inventor
池田 昌弘
新平 山口
真淑 村上
小野寺 秀幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyowa Kirin Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Hakko Kirin Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2019562482A priority patent/JP7275049B2/ja
Priority to AU2018394189A priority patent/AU2018394189B2/en
Priority to CA3086842A priority patent/CA3086842A1/en
Priority to KR1020207018206A priority patent/KR102740971B1/ko
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    • A61P37/02Immunomodulators
    • A61P37/04Immunostimulants
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
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Definitions

  • the present invention relates to an IL-2 variant, a method for producing the IL-2 variant, a composition containing the IL-2 variant and a therapeutic agent, and a method for improving the affinity of IL-2 to an IL-2R alpha subunit
  • the present invention relates to a method of reducing the affinity of IL-2 to at least one of IL-2R ⁇ and ⁇ subunits, and a method of selectively activating regulatory T cells.
  • Treg Regulatory T cells
  • CD4 positive T cells characterized by expressing the transcription factor Foxp3 (forkhead box P3).
  • Treg produces inhibitory cytokines such as IL-10 and TGF- ⁇ , cytolysis via cytotoxic proteins such as perforin and granzymes, regulates the function of antigen-presenting cells via CTLA-4, etc., competes for using IL-2 It inhibits activation of effector T cells (Teff) by various mechanisms such as depletion by B., and negatively regulates excess immune responses (Non-patent Document 1).
  • Treg due to Foxp3 mutation causes IPEX (immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked) syndrome with severe systemic autoimmune reaction.
  • IPEX immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked
  • Treg-mediated immune control failure contributes to pathogenesis (Non-patent document 2, Non-patent document 3) ).
  • IL-2 Interleukin-2
  • Interleukin-2 is a cytokine produced mainly from activated T cells and contributes to the proliferation and activation of various immune cells.
  • the molecular weight of the mature body in human is about 15 kDa (133 residues) and has a four-helix bundle structure composed of four ⁇ -helices (Non-patent Document 4).
  • the IL-2 receptor is composed of three molecules, CD25 (IL-2R ⁇ ), CD122 (IL-2R ⁇ ), and CD132 ( ⁇ c ), and has moderate affinity to IL-2 sex (K D ⁇ 10 -9 M) heterodimeric receptor indicating the (IL-2R ⁇ ) or high affinity (K D ⁇ 10 -11 M) hetero trimer receptor indicating the (IL-2R ⁇ Signal) when it is formed.
  • CD25 alone binds to IL-2 with low affinity (K D 1010 ⁇ 8 M), it can not transmit a signal (Non-patent Document 5).
  • IL-2R The expression pattern of IL-2R differs from immune cell to immune cell.
  • CD56 low NK cells and naive T cells expression of CD25 is very low, and IL-2R functions as IL-2R ⁇ .
  • CD25 is expressed in Treg and CD56 high NK cells, and IL-2R functions as IL-2R ⁇ (Non-patent Document 6).
  • IL-2 In the binding of IL-2 and IL-2R ⁇ , IL-2 first binds to CD25, and then CD122 and CD132 sequentially to cause trimerization of IL-2R.
  • the dimerization of CD122 and CD132 by IL-2 promotes the recruitment of JAK1 to the CD122 intracellular domain and the recruitment of JAK3 to the CD132 intracellular domain, which in turn causes STAT5 phosphorylation.
  • Phosphorylated STAT5 (pSTAT5) forms a dimer and then translocates into the nucleus to promote transcription of a target gene (Non-patent Document 7, Non-patent Document 8).
  • IL-2 signaling plays an important role in the maintenance of Treg homeostasis.
  • PSTAT5 produced by IL-2 stimulation directly promotes Foxp3 expression, thereby enhancing Treg growth promotion, stabilization and Teff activation suppression function.
  • Treg has high protein phosphatase 1 (PP) 1 and PP2A activities that positively control IL-2 signal, so it is stimulated by IL-2 stimulation
  • Phosphorylation of Tret STAT5 and gene expression downstream thereof are caused at a concentration range about 10 to 100 times lower than that of memory T cells (Non-patent Document 6, Non-patent Document 9).
  • Non-Patent Document 10 Non-Patent Document 11
  • Non-Patent Document 12 Non-Patent Document 12
  • Non-Patent Document 13 Non-Patent Document 14, Non-Patent Document 15.
  • Non-patent Document 14 Non-patent Document 15, Non Patent Literature 16.
  • Patent Document 1 Patent Document 2
  • Patent Document 3 Patent Document 4
  • Patent Document 5 Patent Document 6
  • Patent Document 17 Non-Patent Document 17
  • Patent Document 2 Patent Document 4, Patent Document 7, Non-Patent Document 18
  • Patent Document 8 Patent Document 9, Patent Document 10, Patent Document 11, Non-Patent Document 19, Non-Patent Document 20.
  • Patent Document 12 Patent Document 13, Patent Document 14
  • Non-patent Document 19 modification of IL-2 with polyethylene glycol results in a decrease in biological activity.
  • NKTR-358 A Selective, First-in-Class IL-2 Pathway Agonist Which Increases Number and Suppressive Function of Regulatory T Cells for the Treatment of Immune Inflammatory Disorders, Langowski, J., et al. Http://www.nektar.com/application/files/6315/1001/4171/NKTR-358_2017ACR_ABS2715.pdf Biotechnology (N Y), 1990. 8 (4): 343-346
  • An object of the present invention is to provide a novel IL-2 variant which has improved selectivity to IL-2R ⁇ and selectively activates Treg.
  • the present invention is as follows.
  • Modified Interleukin-2 hereinafter abbreviated as IL-2.
  • the IL-2 variant according to (1) which is an IL-2 variant linked with a sugar chain and / or an IL-2 variant linked with polyethylene glycol (PEG).
  • IL-2R Modified Interleukin-2
  • the sugar chain is at least one selected from sugar chains having a structure represented by the following (formula 4) to (formula 8), (formula Y1), (formula Y2) or (formula Y3) 2)
  • the IL-2 variant according to any one of (2) to (5), which comprises an amino acid sequence substituted by a group derived from a linked cysteine residue or asparagine residue.
  • At least one amino acid residue selected from the group consisting of amino acid residues 91 and 119 includes an amino acid sequence in which a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue is substituted ((2 The IL-2 variant according to any one of (1) to (6). (8) The IL-2 variant according to (6) or (7), wherein the group derived from a cysteine residue to which a sugar chain is linked has a structure represented by the following (formula 1).
  • At least one amino acid residue selected from the group consisting of the amino acid residues at positions 4, 5, 6, 7, 8, 60, 78, 79, 99, 100, 101 and 129 in the amino acid sequence of IL-2
  • amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein the 125th amino acid residue of amino acid sequence is substituted with a serine residue, positions 4, 5, 8, 78 and 129 Any of (2), (3), (12) and (13), wherein at least one amino acid residue selected from the group consisting of amino acid residues of is substituted with an amino acid residue to which PEG is attached The IL-2 variant according to 1 or 2.
  • the non-natural amino acid residue to which PEG is attached is a group derived from an amino acid residue having a thiol group (-SH) to which PEG is attached, or a group derived from an amino acid residue having an azide group to which PEG is attached , (17).
  • the attached PEG is an average molecular weight of 10 kDa, 20 kDa, 30 kDa, 40 kDa, 50 kDa, 60 kDa, 70 kDa or 80 kDa.
  • the attached PEG is represented by the following (formula 13), (formula 14), (formula 15), (formula 16), (formula X7), (formula X8), (formula X9), (formula X10) , (Formula X11), (formula X13), (formula X14) or (formula X15), having a structure represented by at least one formula, described in any one of (2), (10) to (26) IL-2 variant of
  • (31) A method for producing an IL-2 variant according to any one of (1) to (30).
  • a therapeutic agent for immune diseases which comprises the IL-2 variant according to any one of (1) to (30).
  • a method for improving the selectivity of IL-2 for IL-2R ⁇ . (35) The method according to (34), which comprises attaching a sugar chain and / or PEG to IL-2. (36) Positions 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 84, 87, 88, 91, 92, 108, 115, 119, 122, 123 and 130 in the amino acid sequence of IL-2.
  • the sugar chain is at least one selected from sugar chains having a structure represented by the following (formula 4) to (formula 8), (formula Y1), (formula Y2) or (formula Y3) The method as described in (35) or (36).
  • IL-2 comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which the 125th amino acid residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is substituted with a serine residue 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 84, 88, 91, 92, 108, 115, 119, 122, 123 and at least one selected from the group consisting of amino acid residues
  • Saccharide shows a sugar chain.
  • the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence in which the 125th amino acid residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is substituted with a serine residue The method according to (42), wherein the amino acid sequence in which at least one amino acid residue selected from the group consisting of amino acid residues is substituted with an amino acid residue to which PEG is attached.
  • At least one amino acid residue selected from the group consisting of the amino acid residues at positions 4, 5, 6, 7, 8, 60, 78, 79, 99, 100, 101 and 129 in the amino acid sequence of IL-2
  • the non-natural amino acid residue to which PEG is attached is a group derived from an amino acid residue having a thiol group (-SH) to which PEG is attached, or a group derived from an amino acid residue having an azide group to which PEG is attached , The method described in (48).
  • the attached PEG is represented by the following (formula 13), (formula 14), (formula 15), (formula 16), (formula X7), (formula X8), (formula X9), (formula X10) , (Formula X11), (Formula X13), (Formula X14) or (Formula X15), having a structure represented by at least one formula, described in any one of (35), (42) to (57) the method of.
  • the IL-2 variant of the present invention selectively binds to IL-2R ⁇ highly expressed on Treg to selectively activate Treg.
  • an IL-2 variant, a method for producing said IL-2 variant, a composition comprising said IL-2 variant and a therapeutic agent for immune diseases selection of IL-2 to IL-2R ⁇ Method of increasing the affinity, method of improving the affinity of IL-2 for the IL-2R.alpha.
  • Subunits, and control Methods can be provided to selectively activate sexual T cells.
  • FIG. 1A is a diagram showing Treg growth promoting activity of various sugar chain-bound IL-2 variants.
  • Black circles indicate IL-2 [hereinafter referred to as IL-2 (P)] manufactured by Peprotech, black triangles indicate H16C-2, black squares indicate L19C-9, and black bars indicate N88C-2 activity.
  • the abscissa represents the IL-2 concentration (pM), and the ordinate represents the IL-2 dependent cell proliferation rate (%).
  • FIG. 1B is a diagram showing the Treg growth promoting activity of various sugar chain-bound IL-2 variants.
  • FIG. 1C is a view showing the Treg growth promoting activity of various Cys-PEGylated and glycosylated IL-2 variants.
  • Black circles indicate A1C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, black triangles indicate T3C-Li20 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, black squares indicate T3C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C -11, black diamond is T3C-Y50 (IAc) / E15C-11, black bar is T3C-V40 (IAc) / E15C-11, white circle is T3C-V80 (Mal) / E15C-11, white triangle is F78C-V40 (IAc) / L12C-11 activity is shown.
  • FIG. 1D shows Treg growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants. Black circles show the activity of 8His-IL-2, black triangles show the activity of 8His-F78 (oAzZK) -Li20, and black squares show the activity of 8His-I129 (oAzZK) -Li20.
  • the abscissa represents the IL-2 concentration (pM), and the ordinate represents the IL-2 dependent cell proliferation rate (%).
  • FIG. 1E is a diagram showing the Treg growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • FIG. 1F is a diagram showing Treg growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • FIG. 1G shows the Treg growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • FIG. 1H is a diagram showing the Treg growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • Black circles are 8His-F78 (oAzZK) -V40, black triangles are 8His-F78 (oAzZK) -W40, black squares are 8His-I129 (oAzZK) -Li40, black diamonds are 8His-I129 (oAzZK) -V40, black bars 8His-I129 (oAzZK) -W40, open circle 8His-I129 (oAzZK) -Y50, open triangle I129 (oAzZK) -V40, open square I129 (oAzZK) -W80, open diamond I129C-V40 (Mal) It shows activity.
  • FIG. 1I shows the Treg growth promoting activity of various PEG-conjugated IL-2 variants.
  • the black circle is 8His-S4 (oAzZK) -Li30 / I129 (oAzZK) -Li30
  • the black triangle is S4 (oAzZK) -Y50 / I129 (oAzZK) -Y50
  • the black square is 8His-S5 (oAzZK) -Li30 / I129 (oAzZK) ) -Li30
  • black diamond is S5 (oAzZK) -Y50 / I129 (oAzZK) -Y50
  • black bar is 8His-K8 (oAzZK) -Li30 / I129 (oAzZK) -Li30
  • white circle is K8 (oAzZK
  • FIG. 1J is a diagram showing Treg growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • the black circle is 8His-S4 (oAzZK) -Li30 / F78 (oAzZK) -Li30
  • the black triangle is 8His-S5 (oAzZK) -Li30 / F78 (oAzZK) -Li30
  • the black square is 8His-K8 (oAzZK) -Li30 / F78
  • the black diamonds show the activity of 8His-F78 (oAzZK) -Li30 / H79 (oAzZK) -Li30
  • the black bars show the activity of 8His-F78 (oAzZK) -Li30 / S99 (oAzZK) -Li30.
  • FIG. 2A is a diagram showing the NK cell proliferation promoting activity of various sugar chain-bound IL-2 variants. Black diamonds indicate IL-2 (P) activity, black squares indicate H16C-2, black triangles indicate L19C-9, and black circles indicate N88C-2 activity.
  • the abscissa represents the IL-2 concentration (pM), and the ordinate represents the IL-2 dependent cell proliferation rate (%).
  • FIG. 2B is a diagram showing the NK cell proliferation promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • FIG. 2C is a diagram showing the NK cell growth promoting activity of various PEG-conjugated IL-2 variants.
  • FIG. 2D is a diagram showing the NK cell growth promoting activity of various PEG-conjugated IL-2 variants.
  • FIG. 2E is a diagram showing the NK cell proliferation promoting activity of various PEG-conjugated IL-2 variants.
  • FIG. 2F is a diagram showing the NK cell growth promoting activity of various PEG-conjugated IL-2 variants.
  • Black circles are 8His-F78 (oAzZK) -V40, black triangles are 8His-F78 (oAzZK) -W40, black squares are 8His-I129 (oAzZK) -Li40, black diamonds are 8His-I129 (oAzZK) -V40, black horizontal bars Shows activity of 8His-I129 (oAzZK) -W40, white circle shows 8His-I129 (oAzZK) -Y50, white triangle shows I129 (oAzZK) -W80, and white square shows I129C-V40 (Mal).
  • FIG. 2G is a diagram showing the NK cell growth promoting activity of various PEG-conjugated IL-2 variants.
  • the black circle is 8His-S4 (oAzZK) -Li30 / I129 (oAzZK) -Li30
  • the black triangle is S4 (oAzZK) -Y50 / I129 (oAzZK) -Y50
  • the black square is 8His-S5 (oAzZK) -Li30 / I129 (oAzZK) ) -Li30
  • black diamond is S5 (oAzZK) -Y50 / I129 (oAzZK) -Y50
  • black horizontal bar is 8His-K8 (oAzZK) -Li30 / I129 (oAzZK) -Li30
  • white circle is K8 (oAzZK) -Y50 / Y50 / The activity of I129 (oAzZK) -Y50 is shown.
  • FIG. 2H is a diagram showing the NK cell proliferation promoting activity of various sugar chain-linked IL-2 variants and various Cys-PEGylated and sugar chain-linked IL-2 variants.
  • Black circles indicate L12C-11 / V91C-11, black triangles indicate A1C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, black squares indicate T3C-Li20 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, black diamonds indicate T3C -Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, black bar is T3C-Y50 (IAc) / E15C-11, white circle is T3C-V40 (IAc) / E15C-11, white triangle is T3C-V80 (Mal) / E15C-11, open squares show the activity of F78C-V40 (IAc) / L12C-11.
  • FIG. 2I is a diagram showing the NK cell growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • the black circle is IL-2 (P)
  • the black triangle is I129 (oAzZK)-V40
  • the black square is 8His-F78 (oAzZK)-Li30 / I129 (oAzZK)-Li30
  • the black diamond is 8His-H79 (oAzZK)-Li30 /
  • a black bar indicates the activity of 8His-S99 (oAzZK) -Li30 / I129 (oAzZK) -Li30.
  • FIG. 2I is a diagram showing the NK cell growth promoting activity of various PEG-linked IL-2 variants.
  • the black circle is 8His-S4 (oAzZK) -Li30 / F78 (oAzZK) -Li30
  • the black triangle is 8His-S5 (oAzZK) -Li30 / F78 (oAzZK) -Li30
  • the black square is 8His-K8 (oAzZK) -Li30 / F78
  • the black diamonds show the activity of 8His-F78 (oAzZK) -Li30 / H79 (oAzZK) -Li30
  • the black bars show the activity of 8His-F78 (oAzZK) -Li30 / S99 (oAzZK) -Li30.
  • FIG. 2K is a diagram showing the NK cell proliferation promoting activity of various sugar chain-bound IL-2 variants.
  • the abscissa represents the IL-2 concentration (pM), and the ordinate represents the IL-2 dependent cell proliferation rate (%).
  • FIG. 3 shows the proliferation rate of responder T cells (Tresp) in the presence of unstimulated Treg or various IL-2 variant-stimulated Treg.
  • FIG. 3 (A) shows the proliferation rate of CD4 positive Tresp
  • FIG. 3 (B) shows the proliferation rate of CD8 positive Tresp.
  • the horizontal axis indicates the abundance ratio of Tresp to Treg
  • the vertical axis indicates the growth rate (%) of Tresp.
  • White diamonds are unstimulated
  • black diamonds are IL-2 (P)
  • black squares are H16C-2
  • black triangles are L19C-9
  • black circles are N88C-2.
  • 4 (A) to 4 (E) show cytokine concentrations in the culture supernatant when various IL-2 variants were added to human PBMC reconstituted with autologous plasma and cultured.
  • the abscissa shows the concentration of added IL-2 (pM), and the ordinate shows the amount of cytokine production (pg / mL).
  • FIG. 4 (F) shows the results of evaluation of Treg selective proliferative activity.
  • the abscissa shows the added IL-2 concentration.
  • white diamonds are unstimulated, black diamonds are IL-2 (P), black squares are H16C-2, black triangles are L19C-9, and black circles are N88C-2.
  • Treg or “Treg cells” refers to regulatory T cells. Regulatory T cells are a class of T cells that suppress the activity of other immune cells and are defined by the cell marker phenotype CD4 + CD25 + FOXP3 + using flow cytometry.
  • CD4 + CD25 + CD127 low is a cell surface phenotype to define viable Tregs. Can be used.
  • Tregs also include various Treg subclasses, such as tTreg (thymus derived) and pTreg (derived from the periphery and differentiated from peripheral naive T cells). Although all Tregs express IL-2R ⁇ and proliferate in an IL-2 dependent manner, the IL-2 variants of the present invention can selectively activate at least one Treg subclass, preferably Can selectively activate any subclass.
  • IL-2 may be either wild type IL-2 or an IL-2 variant.
  • the "wild-type IL-2” includes any one of the following 1) to 3) IL-2.
  • the amino acid modification of the above 2) includes, for example, modification to attach a methionine residue encoded by the initiation codon to the N terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 to express IL-2 in E. coli, A modification in which an amino acid sequence represented by MHHHHHHHH (polyhistidine bound with methionine) is linked to the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in order to express IL-2 and conveniently purify it, In order to enhance the physical properties of -2, modifications such as substitution of the 125th amino acid residue of human-derived wild-type mature IL-2 with an alanine residue or a serine residue can be mentioned.
  • the IL-2 in which the amino acid residue at the N terminus of IL-2 is deleted is the alanine residue at the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, or an alanine residue and proline residue, for example. And IL-2 having a deleted amino acid sequence.
  • wild-type IL-2 is represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence in which a methionine residue is bound to the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 1
  • Amino acid sequence in which the amino acid sequence represented by MHHHHHHHH is bound to the N terminus of the amino acid sequence, amino acid sequence in which the alanine residue at the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is deleted represented by SEQ ID NO: 1
  • amino acid sequence at the N-terminal side and the 125th serine residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 are tolerated from the viewpoint of protein expression or protein stability without affecting the activity of IL-2 Variation of the present amino acid sequence, and the variation of the present amino acid sequence is also included in the IL-2 variant of the present invention.
  • the numbers of the amino acid residues of IL-2 described in the present invention indicate the numbers (positions) of the amino acid residues based on the amino acid sequence of IL-2 represented by SEQ ID NO: 1 . Accordingly, the alanine residue at the N-terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1 is defined as the first, the proline residue as the second, and the methionine residue linked to the N-terminus as the -1st.
  • IL-2 variant includes all proteins having the function of wild-type IL-2, which are produced by adding some modification to wild-type IL-2.
  • an IL-2 variant in which wild-type IL-2 has been modified by amino acid modification eg, substitution, deletion, addition, etc.
  • an IL- in which wild-type IL-2 has been modified by sugar chain modification 2 variants IL-2 variants in which wild-type IL-2 has been modified by chemical modification, and the like.
  • the above modifications include any naturally occurring modifications and artificial modifications.
  • “Function of wild-type IL-2” refers to binding to IL-2R ⁇ , binding to IL-2R ⁇ , activation of intracellular signal transduction pathways via intracellular regions of CD122 and CD132, and phosphorylation of JAK1 Oxidation, phosphorylation of JAK3, phosphorylation of STAT5, phosphorylation of STAT3, phosphorylation of PI3K, phosphorylation of MEK, stimulation of Foxp3 expression, stimulation of Foxp3-regulated genes, stimulation of Foxp3-regulated genes, TSDR of Foxp3 gene Treg-specific demethylation region) region of the DNA demethylation promoting, IL-2R [beta] [gamma] proliferation and survival of immune cells expressing cytokine production promoting immune cell expressing IL-2R [beta] [gamma], expressing the IL-2R ⁇ expressing growth and survival of immune cells, the IL-2R ⁇ Cytokine production promoting disease cells, Treg proliferation and survival, as well as
  • an IL-2 variant in which a sugar chain is linked to a predetermined region of IL-2 and an IL-2 variant in which PEG is linked to a predetermined region of IL-2
  • the bond includes, for example, covalent bond, non-covalent bond and the like, but the bonding mode does not matter.
  • amino acid residue may be either a naturally occurring amino acid residue or a non-naturally occurring amino acid residue.
  • the "natural amino acid residue” refers to a selenocysteine residue and the following 20 ⁇ -amino acid residues: alanine residue, asparagine residue, aspartic acid residue, glutamine residue, glutamic acid residue, glycine residue Histidine residue, isoleucine residue, leucine residue, lysine residue, methionine residue, phenylalanine residue, proline residue, serine residue, threonine residue, tryptophan residue, tyrosine residue, valine residue, or Cysteine residues are included. Natural amino acid residues include both L and D forms, and in humans, L form is preferred.
  • Non-naturally occurring amino acid residue refers to all amino acid residues other than naturally occurring amino acid residues. Examples of non-naturally occurring amino acid residues include amino acid residues obtained by modifying natural amino acid residues, and artificially designed amino acid residues.
  • Modification includes all modifications such as chemical modification and post-translational modification.
  • One embodiment of the IL-2 variant of the present invention includes an IL-2 variant with improved selectivity for IL-2R ⁇ .
  • the IL-2 variant selectivity for IL-2R ⁇ is improved, it is possible to selectively activate Treg expressing IL-2R ⁇ .
  • “Selectivity for IL-2R ⁇ ” refers to the property of IL-2 to selectively bind to IL-2R ⁇ over IL-2R ⁇ .
  • the "selectivity for IL-2R ⁇ is improved” means that compared to the wild-type IL-2, selectivity for IL-2 variant of the IL-2R ⁇ has improved .
  • the selectivity for IL-2R ⁇ , or selectivity for IL-2R ⁇ are improved can be determined by the method described in example below.
  • IL-2R EC 50 for Arufabetaganma is smaller than the EC 50 for IL-2R [beta] [gamma], or EC 50 ratio values (IL-2R ⁇ EC 50 / IL-2R ⁇ EC 50) if is greater than 1, the IL-2 is It can be judged that there is selectivity for IL-2R ⁇ .
  • wild-type than EC 50 ratio values of IL-2 is greater EC 50 ratio values of IL-2 variants, or standardized EC 50 ratio values (IL-2 variant of the EC 50 ratio value / wild-type IL-2
  • the EC 50 ratio value of (1) is greater than 1, it can be judged that the IL-2 variant has improved selectivity for IL-2R ⁇ .
  • the standardized EC 50 ratio value is greater than 1, 5 or more, 10 or more, 11 or more, 12 or more, 13 or more, 14 or more, 15 or more, 16 or more, 17 or more, 18 or more, 19 or more, 20 or more, 21 or more, 22 or more, 23 or more, 24 or more, 25 or more, 26 or more, 27 or more, 28 or more, 29 or more, preferably 30 or more.
  • IL-2 variants having EC 50 ratio values equivalent to wild type IL-2 may be used.
  • the method for measuring the EC 50 value include methods according to the procedures shown in the following (A) to (C). More specific methods include the methods described later in the Examples.
  • Biacore has affinity for the IL-2R extracellular domain (ECD) -Fc fusion protein CD25ECD-Fc, IL-2R ⁇ ECD-Fc for each of wild-type IL-2 and IL-2 variants taking measurement.
  • ECD extracellular domain
  • K D values of CD25ECD-Fc is small, and / or when a large K D values of IL-2R ⁇ ECD-Fc, the IL-2 variant IL-2R ⁇ It can be judged that the selectivity to is improved.
  • K D values for IL-2R ⁇ ECD-Fc for K D values of CD25ECD-Fc is when increasing at IL-2 variant than the wild-type, the IL-2 variant IL It can also be judged that the selectivity to -2R ⁇ is improved.
  • “To selectively activate Treg” refers to at least one of the following (a) to (c).
  • (C) The amount of production of inflammatory cytokines is lower in IL-2 variants than in wild-type IL-2 and / or the amount of production of anti-inflammatory cytokines is increased.
  • an IL-2 variant having an activity equivalent to that of wild type IL-2 may be used instead of wild type IL-2.
  • Treg proliferative activity and NK cell proliferative activity can be measured, for example, by the method described below.
  • Treg or NK cells were seeded in a 96-well plate, RLU value of well added control IL-2 was 100%, RLU value of well added medium without IL-2 was 0%, with test substance
  • the Treg or NK cell proliferation rate of certain IL-2 variants is calculated. More specific methods include the methods described later in the Examples.
  • Treg (%) / Teff (%) can be measured, for example, by the method described below.
  • Human peripheral blood mononuclear cells hereinafter also referred to as PBMC
  • PBMC Human peripheral blood mononuclear cells
  • the anti-CD3 antibody OKT3 is added thereto and seeded on a 96-well plate, and then various IL-2 is added and cultured.
  • a fluorescence labeled anti-human CD4 antibody, a fluorescence labeled CD25 antibody, and a fluorescence labeled anti-Foxp3 antibody measure various fluorescence intensities with a flow cytometer (for example, LSRFortessa manufactured by BD Biosciences) .
  • a flow cytometer for example, LSRFortessa manufactured by BD Biosciences
  • the obtained data is analyzed using data analysis software (for example, FLowJo, version 7.6.5 made by TreeStar Co., Ltd.) and CD25 + Foxp3 high fraction is Treg, CD25 + Foxp3 low in the CD4 positive fraction.
  • data analysis software for example, FLowJo, version 7.6.5 made by TreeStar Co., Ltd.
  • CD25 + Foxp3 high fraction is Treg, CD25 + Foxp3 low in the CD4 positive fraction.
  • the abundance ratio [Treg (%) / Teff (%)] is calculated using the fraction as effector T cells (Teff). More specific methods include the methods described later in the Examples.
  • the production amount of various cytokines can be measured, for example, by the method described below.
  • Human PBMCs are suspended in autologous plasma, and the anti-CD3 antibody OKT3 is added and seeded on a 96-well plate, and then various IL-2 is added and cultured, and the amount of cytokine production in the supernatant is quantified. More specific methods include the methods described later in the Examples.
  • an IL-2 variant modified by the binding of a sugar chain to IL-2 (hereinafter abbreviated as a “glycan-linked IL-2 variant”), IL IL-2 variants modified by the attachment of PEG to -2 (hereinafter also abbreviated as PEG-linked IL-2 variants) can be mentioned.
  • a sugar chain to IL-2 hereinafter abbreviated as a “glycan-linked IL-2 variant”
  • IL IL-2 variants modified by the attachment of PEG to -2 (hereinafter also abbreviated as PEG-linked IL-2 variants) can be mentioned.
  • PEG-linked IL-2 variants modified by the attachment of PEG to -2
  • Linked IL-2 variant One embodiment of the IL-2 variant of the present invention is 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 84, 88, 91, 92, 108, in the amino acid sequence of IL-2. Preferred is an IL-2 variant in which a sugar chain is bound to at least one amino acid residue selected from the amino acid residues 115, 119, 122, 123 and 130.
  • sugar chain refers to a monosaccharide or one in which two or more monosaccharides are linked via a glycosidic bond, and any sugar chain can be used.
  • the sugar chain binding to IL-2 is, for example, a group consisting of a sugar chain having a structure represented by the following (formula 4) to (formula 8) and (formula Y1) to (formula Y3) There is at least one selected.
  • a sugar chain having a structure represented by the following (formula 4) to (formula 8) and (formula Y1) to (formula Y3) There is at least one selected.
  • G1 N-acetylglucosamine
  • Sial non-reducing terminal Sialic acid
  • One embodiment of the IL-2 variant of the present invention is 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 84, 87, 88, 91, 92 in the amino acid sequence of wild-type IL-2.
  • at least one amino acid residue selected from the group consisting of amino acid residues 108, 115, 119, 122, 123 and 130 is substituted with a group derived from a cysteine residue or asparagine residue to which a sugar chain is bound
  • IL-2 variant comprising the amino acid sequence is preferably selected from at least one selected from the group consisting of the amino acid residues 12, 13, 15, 16, 19, 88, 91 and 119 in the amino acid sequence of wild-type IL-2
  • An IL-2 modification comprising an amino acid sequence in which one amino acid residue is substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue The body is more preferable.
  • the amino acid sequence of wild-type IL-2 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or the amino acid residue at amino acid residue 125 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 More preferred is a substituted amino acid sequence.
  • the group derived from a cysteine residue or an asparagine residue refers to a group in which the side chain amide of the side chain thiol or asparagine residue of the cysteine residue is modified, respectively.
  • the group derived from a cysteine residue or asparagine residue to which a sugar chain is linked refers to a group in which a sugar chain is linked to a side chain thiol of a cysteine residue or a side chain amide of an asparagine residue by chemical modification.
  • the group derived from the cysteine residue or asparagine residue may be modified by a linker or the like, and the cysteine residue or asparagine residue may be linked to the sugar chain via the linker.
  • an amino acid having a structure in which a sugar chain is linked to the side chain thiol of the cysteine residue via a CH 2 CONH linker Residues can be mentioned.
  • the side chain thiol of the cysteine residue and the sugar chain may be linked without a linker.
  • Saccharide represents a sugar chain.
  • Examples of the group derived from an asparagine residue to which a sugar chain is linked include, for example, a structure in which a sugar chain is linked to a side chain amide of an asparagine residue by chemical modification as shown in (Formula 2) below.
  • the side chain amide of the asparagine residue and the sugar chain may be linked via a linker.
  • Saccharide represents a sugar chain.
  • One embodiment of the IL-2 variant of the present invention is, for example, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 84, 87, 88, 91, in the amino acid sequence of wild-type IL-2.
  • An IL-2 variant in which at least one amino acid residue selected from the group consisting of amino acid residues 92, 108, 115, 119, 122, 123 and 130 is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue is It can be mentioned.
  • IL-2 variants in which one sugar chain is linked to wild type IL-2 include those described below.
  • -An IL-2 variant in which the amino acid residue at amino acid residue 12 in the amino acid sequence of wild-type IL-2 is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue.
  • -An IL-2 variant in which the amino acid residue at position 20 in the amino acid sequence of wild-type IL-2 is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue.
  • -An IL-2 variant in which the 84th amino acid residue in the amino acid sequence of wild-type IL-2 is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue.
  • -An IL-2 variant in which the 88th amino acid residue in the amino acid sequence of wild-type IL-2 is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue.
  • the sugar chain to which it is bound may be any sugar chain, for example, (formula 4), (formula 5), (formula 6), (formula 7), (formula 8) Or a sugar chain having a structure represented by (formula Y3).
  • the amino acid residue at position 19 in the amino acid sequence of wild type IL-2 is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1)
  • One embodiment of the present invention also includes an IL-2 variant in which at least two sugar chains are linked to wild type IL-2.
  • Examples of binding of two sugar chains to wild-type IL-2 include 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19 in the amino acid sequence of wild-type IL-2. , 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 87, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130: a group consisting of amino acid residues
  • IL-2 variants comprising an amino acid sequence in which at least two amino acid residues selected from are substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • Examples of IL-2 variants in which two sugar chains are bound to wild type IL-2 include 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, in the amino acid sequence of wild type IL-2. 16, 18, 19, 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 87, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130 From the group consisting of one amino acid residue selected from the group consisting of residues and the 11, 12, 18, 20, 84, 87, 88, 91, 108, 115, 119, 122 and 123 amino acid residues Preferred is an IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which one amino acid residue to be selected is substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • One embodiment of a specific IL-2 variant of the present invention includes the following.
  • -An IL-2 variant in which amino acid residues at positions 19 and 23 in the amino acid sequence of wild type IL-2 are substituted with amino acid residues to which sugar chains are linked, respectively.
  • -An IL-2 variant in which amino acid residues at positions 12 and 119 in the amino acid sequence of wild type IL-2 are substituted with amino acid residues to which sugar chains are linked respectively.
  • -An IL-2 variant in which the 19th and 115th amino acid residues in the amino acid sequence of wild-type IL-2 are each substituted with a sugar chain-bound amino acid residue.
  • -An IL-2 variant in which amino acid residues at positions 91 and 115 in the amino acid sequence of wild type IL-2 are each substituted with a sugar chain-bound amino acid residue.
  • -An IL-2 variant in which amino acid residues at positions 91 and 119 in the amino acid sequence of wild type IL-2 are substituted with amino acid residues to which sugar chains are bound, respectively.
  • the linked sugar chain may be any sugar chain, and examples thereof include a sugar chain having a structure represented by (formula 4) or (formula 8).
  • One embodiment of the present invention also includes an IL-2 variant in which at least three sugar chains are linked to wild type IL-2.
  • Examples of binding of three sugar chains to wild-type IL-2 include 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19 in the amino acid sequence of wild-type IL-2. , 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 87, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130: a group consisting of amino acid residues
  • IL-2 variants comprising an amino acid sequence in which at least three amino acid residues selected from are substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18, in the amino acid sequence of wild type IL-2 is bound to wild type IL-2. It consists of the amino acid residue of 19, 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130 At least one selected from the group consisting of at least one amino acid residue selected from the group consisting of the amino acid residues at positions 11, 12, 18, 20, 84, 87, 88, 91, 108, 115, 119, 122 and 123; More preferred is an IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which one amino acid residue is substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • One embodiment of the present invention also includes an IL-2 variant in which at least four sugar chains are linked to wild type IL-2.
  • Examples of binding of four sugar chains to wild-type IL-2 include 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19 in the amino acid sequence of wild-type IL-2. , 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 87, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130: a group consisting of amino acid residues
  • IL-2 variants comprising an amino acid sequence in which at least four amino acid residues selected from are substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18, in the amino acid sequence of wild type IL-2 It consists of the amino acid residue of 19, 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130 At least one selected from the group consisting of at least one amino acid residue selected from the group consisting of the amino acid residues at positions 11, 12, 18, 20, 84, 87, 88, 91, 108, 115, 119, 122 and 123; More preferred is an IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which one amino acid residue is substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • One embodiment of the present invention also includes an IL-2 variant in which at least five sugar chains are linked to wild type IL-2.
  • Examples of binding of five sugar chains to wild-type IL-2 include 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19 in the amino acid sequence of wild-type IL-2. , 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 87, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130: a group consisting of amino acid residues
  • IL-2 variants comprising an amino acid sequence in which five amino acid residues selected from are substituted with a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • 1, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18, in the amino acid sequence of wild type IL-2 is bound to wild type IL-2. It consists of the amino acid residue of 19, 20, 23, 32, 38, 51, 76, 84, 88, 91, 92, 100, 102, 104, 108, 115, 119, 122, 123, 127 and 130 At least one amino acid residue selected from the group consisting of at least one amino acid residue selected from the group and the amino acid residues at 1, 3, 5, 12, 32, 51, 76, 91, 100, 102 and 104 More preferred is an IL-2 variant comprising an amino acid sequence substituted by a group derived from a sugar chain-bound cysteine residue or asparagine residue.
  • One embodiment of the IL-2 variant of the present invention includes the following.
  • -IL-2 variant in which the third, twelfth, 32nd, 76th and 91st amino acid residues in the amino acid sequence of wild type IL-2 are each substituted with a sugar chain-bound amino acid residue .
  • -IL-2 variant in which the third, twelfth, 51st, 91st and 100th amino acid residues in the amino acid sequence of wild type IL-2 are substituted with amino acid residues to which sugar chains are bound respectively .
  • -An IL-2 variant in which the third, twelfth, 76th, 91st and 100th amino acid residues in the amino acid sequence of wild type IL-2 are each substituted with a sugar chain-bound amino acid residue .
  • the sugar chain bound thereto may be any sugar chain, and examples thereof include a sugar chain having a structure represented by (Formula 8).
  • the amino acid sequence of wild-type IL-2 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or the amino acid residue at amino acid residue 125 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 More preferred is a substituted amino acid sequence.
  • Method for producing glycosylated IL-2 variant As a method for producing a sugar chain-linked IL-2 variant, a method of chemically synthesizing a sugar chain-binding peptide and then folding it (chemical synthesis method) or an amino acid residue at a sugar introduction position in the amino acid sequence of wild type IL-2 A method of binding a sugar chain to an amino acid residue capable of binding to a sugar chain after expression of an IL-2 variant in which an amino acid residue capable of binding a sugar chain is expressed by a host cell such as E. coli Can be mentioned.
  • peptide refers to one in which a plurality of amino acid residues are linked via a peptide bond.
  • the side chain of each amino acid residue may contain a protecting group, and the amino group at the N-terminus and the carboxyl group at the C-terminus may be modified.
  • Glycosylated IL-2 variants may be produced by a combination of chemical synthesis and expression methods. Each method will be described below.
  • glycosylated IL-2 variant by chemical synthesis
  • chemical synthesis method it is preferable to produce a glycosylated IL-2 variant by sequentially linking at least one or more carbohydrate-binding peptide fragments and a peptide fragment and then folding them.
  • glycoconjugate peptide fragments and peptide fragments may be thioesterified and linked as glycoconjugate peptide thioesters and peptide thioesters.
  • pseudoproline J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 9218-9227
  • isopeptide Angew. Chem. Int.
  • a method for synthesizing a peptide fragment for example, polymerase chain amplification reaction (PCR), preparation of plasmid DNA, cleavage of DNA by restriction enzyme, preparation of oligonucleotide, ligation of DNA, according to a conventionally known method. Isolation of mRNA, acquisition of transformants by introduction of DNA into appropriate host cells, method of production by recombinant DNA methods including culture of transformants, or cell-free protein expression method (Current Opinion in Biotechnology 2002, 13: 297-303) and the like. Examples of methods for synthesizing peptide thioesters include the methods described in (Proc Natl Acad Sci USA 1998, 95: 6705-6710) and the like.
  • a method of linking a sugar chain to a peptide fragment for example, when a sugar chain is linked to a side chain thiol of a cysteine residue of a peptide fragment, the method described in Patent No. 4607017 or the like can be mentioned. Also, for example, when a sugar chain is attached to the side chain amide of an asparagine residue of a peptide fragment, the method described in Japanese Patent No. 4119428 and the like can be mentioned. Moreover, as a method for producing a sugar chain, for example, the method described in WO 03/008431 and the like can be mentioned.
  • NCL native chemical ligation
  • Linkage of peptide fragments and / or carbohydrate-binding peptide fragments can be carried out at any position, but when NCL method is used, a cysteine residue and an alanine residue as the N-terminal amino acid residue of the C-terminal side peptide fragment The group is preferred, more preferably a cysteine residue.
  • the sugar chain-linked IL-2 variant is, for example, polymerase chain amplification reaction (PCR), preparation of plasmid DNA, cleavage of DNA with restriction enzyme, preparation of oligonucleotide, DNA It can be produced by ligation, isolation of mRNA, preparation of transformants by introduction of DNA into appropriate host cells, recombinant DNA methods including culture of transformants, and glycosylation by chemical modification.
  • PCR polymerase chain amplification reaction
  • a sugar chain-linked IL-2 variant has an expression comprising a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence in which a mutation has been introduced so as to contain an amino acid residue to which a sugar chain can bind.
  • nucleotide sequence encoding wild type IL-2 used for preparation of the above expression vector NCBI accession No. 2 is described.
  • IL-2 For the nucleotide sequence encoding IL-2, appropriate primers are designed from artificial gene synthesis and sequences registered in gene banks such as Japan DNA Data Bank (DDBJ), and mRNA extracted from cells or tissues of the animal, etc. It can be obtained by performing RT-PCR.
  • DDBJ Japan DNA Data Bank
  • mRNA extracted from cells or tissues of the animal etc. It can be obtained by performing RT-PCR.
  • the sugar chain-linked IL-2 variant can also be obtained by introducing the above expression vector into a host cell capable of biosynthesizing the target sugar chain.
  • the expression vector is, for example, downstream of the promoter in a vector suitable for expression in which the nucleotide sequence encoding IL-2 into which the mutation has been introduced is incorporated at a desired position (for example, the 5 'end).
  • a desired position for example, the 5 'end.
  • the expression vector may have a secretion signal according to the host.
  • a known method can be used as a method for site-directed mutagenesis of the amino acid sequence of wild-type IL-2 so as to include an amino acid residue to which a sugar chain can be bound (US Patent Application Publication 2004/0171154 Storici et al, 2001, Nature Biotechnology, 19, p. 773-776: Kren et al, 1998, Nat. Med., Vol. 4, p. 285-290; Calissano and Macino, 1996, Fungal Genet News lett., Vol. 43, p. 15-16).
  • a commercially available kit may be used for introducing a site-specific mutation.
  • an IL-2 variant in which the amino acid residue of wild-type IL-2 is substituted with a cysteine residue is disclosed in US Pat. It can be prepared according to the method described in the specification of 5206344, WO 2016/025385 and the like, and the conjugation of the sugar chain to the modified IL-2 is carried out according to the method described in Japanese Patent No. 4607017 Can.
  • the region containing the nucleotide sequence encoding IL-2 may have a translation initiation codon at the 5 'end and may have a translation termination codon at the 3' end.
  • the promoter is not particularly limited as long as it corresponds to the host used for gene expression.
  • Bacillus subtilis for example, SP01, SP02 and PenP promoters may be mentioned.
  • yeast for example, PH05, PGK, GAP and ADH promoters may be mentioned.
  • E. coli trp promoter (Ptrp), lac promoter and the like can be mentioned.
  • promoters derived from SV40 and promoters of retroviruses can be mentioned.
  • the IL-2 protein is E. coli.
  • E. coli can also be expressed without a signal sequence, and the protein can be recovered from inclusion bodies and refolded into an active form. Such expression systems are described in US Pat. No. 7,105,653.
  • Signal sequences can also be used to facilitate expression of the IL-2 protein.
  • a signal sequence of mammalian cells for example, a natural human IL-2 signal sequence, a signal sequence homologous to a TCR coding sequence, and a signal sequence homologous to a mouse IL-2 coding sequence can be mentioned.
  • suitable signal sequences / host cell pairs for example, B. for secretion in B. subtilis B. subtilis sacB signal sequence, and Saccharomyces cerevisiae alpha mating factor signal sequence for secretion by P. pastoris, or P. pastoris acid phosphatase phoI signal sequence.
  • the signal sequence may be connected directly to the protein coding sequence through a sequence encoding a signal peptidase cleavage site, or through a short nucleotide bridge.
  • Elements to enhance transcription and translation of eukaryotic protein expression systems may also be used, for example, transcription in plant cells by placing the cauliflower mosaic virus (CaMV) promoter on both sides of the heterologous promoter at 1000 bp. Levels can be increased 10 to 400 times.
  • CaMV cauliflower mosaic virus
  • Host cells are not particularly limited, and include prokaryotic cells and eukaryotic cells.
  • Preferred host cells include, for example, E. coli.
  • prokaryotic cells such as E. coli, Bacillus subtillus, and animal cells such as HEK, J558, NSO, SP2-O, CHO, COS, KB, NIH3T3, BALB / c3T3, umbilical vein endothelial cells, and S. coli.
  • Yeast strains such as S. cerevisiae, Pichia pastoris, and insect cells such as Sf9 or Tn.
  • the host cell may be one that has been modified so as to allow biosynthesis of the target sugar chain.
  • Transformation of the host may be carried out by any method commonly used or adaptable to each host.
  • the host is E. coli or yeast
  • an expression vector containing the recombinant DNA is introduced into competent cells prepared by the lithium method or the like by the temperature shock method or the electroporation method.
  • the host is an animal cell
  • an expression vector containing the recombinant DNA is introduced into cells in the growth phase by the calcium phosphate method, lipofection method or electroporation method.
  • the transformant obtained in this manner is cultured in a medium generally used for each host or an applicable culture solution to express a protein, and further chemically modified as necessary.
  • Carbohydrate-linked IL-2 protein can be produced by binding a carbohydrate chain.
  • the culture solution is, for example, a culture solution such as LB medium when the host is E. coli, a culture solution such as YPD medium when the host is yeast, and Dulbecco's MEM when the host is an animal cell.
  • the culture solution which added the serum is mentioned.
  • Culturing may be performed under commonly used conditions or applicable conditions for each host.
  • cultivation can be performed at about 25 to 37 ° C. for about 12 hours to 2 weeks, and aeration or agitation can be added as needed.
  • culture is carried out at 37 ° C., 5% carbon dioxide gas, 100% humidity for about 24 hours to 2 weeks, and if necessary, the gas phase conditions may be changed or agitated.
  • the amino acid residues 4, 5, 6, 7, 8, 60, 78, 79, 99, 100, 101 and 129 in the amino acid sequence of IL-2 are left Group is preferably a variant in which PEG is bound to at least one amino acid residue selected from the group consisting of groups, more preferably an IL-2 variant in which PEG is bound to at least one of the 78th and 129th amino acid residues. preferable.
  • the 4, 5, 6, 7, 8, 60, 78, 79, 99, 100, 101 and 129 of the amino acid sequence of wild-type IL-2 An IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue selected from the group consisting of amino acid residues is substituted by an amino acid residue to which PEG is attached is preferred, and at least one of amino acids 78 and 129 More preferred is an IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which the residue is replaced by an amino acid residue attached to PEG.
  • the amino acid sequence of wild type IL-2 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence in which a methionine residue is bound to the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 1
  • An amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence represented by is deleted, an amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is deleted and a methionine residue is linked
  • position 125 The amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1 is deleted and the methionine residue is linked,
  • PEG is a poly (ethylene glycol) molecule which is a water-soluble polymer containing a structure in which ethylene glycol polymerized by “— (CH 2 CH 2 O) n —” (n is 2 or more) is polymerized.
  • the PEG is preferably PEG4 having an average molecular weight of 10 kDa or more, and examples thereof include, but not particularly limited to, an average molecular weight of 10 kDa, 20 kDa, 30 kDa, 40 kDa, 50 kDa, 60 kDa, 70 kDa, 80 kDa, 90 kDa, 100 kDa and 200 kDa.
  • PEG poly(ethylene glycol)
  • linear shape may be sufficient and branched shape may be sufficient, it is not limited to these.
  • Chemical selectivity of PEG to the amino acid residue in the amino acid sequence of IL-2 can improve selectivity for IL-2R ⁇ .
  • Treg can be selectively activated by an IL-2 variant with improved selectivity for IL-2R ⁇ .
  • amino acid residues to which PEG is attached examples include cysteine residues to which PEG is attached and unnatural amino acid residues.
  • non-natural amino acid residue to which PEG is attached examples include a group derived from an amino acid residue having a thiol group to which PEG is attached and a group derived from an amino acid residue having an azide group to which PEG is attached.
  • Specific examples of the amino acid residue having a thiol group include, but are not limited to, acetylcysteine, homocysteine and the like.
  • Specific examples of the amino acid residue having an azide group include o-Az-Z-Lys residue, m-Az-Z-Lys residue, N 6 -diazolidine and p-azidophenylalanine. It is not limited to these.
  • Non-natural amino acid residues see, for example, WO 2017/030156, [Nature. 2017 Nov 29; 551 (7682): 644-647.], WO 2013/068874, US Patent Application Publication 2014 Chem., 2014, 25 (2), pp 351-361], WO 2014/044872, [Bioconj. Chem. 2015 Nov 18; 26 (11): 2249-60]. ], Non-naturally occurring amino acid residues described in WO 2014/124258, [Proc Natl Acad Sci US A. 2011 Jun 28; 108 (26): 10437-42] and the like.
  • PEG and the above non-natural amino acid residue may be linked via a linker.
  • the said linker can be suitably changed according to the kind of PEG or a nonnatural amino acid residue.
  • the o-Az-Z-Lys residue is an amino acid residue having a structure represented by the following (Formula 10).
  • the m-Az-Z-Lys residue is an amino acid residue having a structure represented by the following (Formula XX1).
  • the group derived from the o-Az-Z-Lys residue or the group derived from the m-Az-Z-Lys residue to which PEG is bound is specifically, for example, the following (Formula 11) and / or (Formula 12), Or the structure represented by the following (formula Y4) and / or (formula Y5) is mentioned.
  • various PEG can be used by the average molecular weight and structure of PEG.
  • Examples thereof include, but are not limited to, structures represented by the following (Formula X2) in the case of X1), an average molecular weight of 80 kDa, or (Formula X3) in the case of an average molecular weight of 40 kDa.
  • PEG is represented by the following (formula X2) in the case of X1),
  • a group derived from a cysteine residue to which PEG is bound is a group of the following (formula Y6) and / or (formula Y6) in which PEG is linked via a linker formed by reacting maleimide with thiol group of cysteine residue.
  • a structure represented by the formula Y7) and / or (formula Y8), a structure represented by the following (formula Y9) or the like in which PEG is linked via a linker formed by reacting a haloacetyl group to a thiol group of a cysteine residue But not limited thereto.
  • PEG is specifically represented by, for example, (formula X7) when the average molecular weight is 40 kDa, (formula X7) when the average molecular weight is 80 kDa, or (formula X8) when the average molecular weight is 80 kDa Are not limited to these.
  • the IL-2 variant described below is preferred.
  • IL-2 variant of the present invention includes the IL-2 variants described below, for example, one PEG attached to IL-2.
  • -An IL-2 variant in which the amino acid residue at the 5th amino acid residue in the amino acid sequence of wild type IL-2 is substituted with an amino acid residue to which PEG is bound.
  • An IL-2 variant in which the amino acid residue at position 60 in the amino acid sequence of wild-type IL-2 is substituted with an amino acid residue to which PEG is attached.
  • the size of PEG to be bound is preferably PEG having an average molecular weight of 20 kDa or more, for example, PEG having an average molecular weight of 20, 30, 40, 50, 60, 70 or 80 kDa.
  • IL-2 variants of the invention also includes the IL-2 variants described below, for example, one PEG attached to IL-2.
  • the amino acid residue of wild type IL-2 has an average molecular weight of 20 kDa or an average molecular weight of 30 kDa (formula 14), an average molecular weight of 40 kDa (formula X0), an average molecular weight of 50 kDa In some cases (formula 15), average molecular weight 40 kDa or 80 kDa (formula 16), average molecular weight 40 kDa (formula X1), average molecular weight 80 kDa (formula X2) or average molecular weight 40 kDa An IL-2 variant substituted with a group derived from a PEG-bonded o-Az-Z-Lys residue represented by (formula X3) in one case.
  • the amino acid residue at amino acid residue 99 in the amino acid sequence of wild type IL-2 is a group derived from the PEG-bonded o-Az-Z-Lys residue represented by (formula 14) when the average molecular weight is 30 kDa IL-2 variant substituted by.
  • amino acid residue at position 129 in the amino acid sequence of wild-type IL-2 is substituted with a group derived from the PEG-bonded o-Az-Z-Lys residue represented by (formula 16) when it is 40 kDa IL-2 variants.
  • the amino acid residue at amino acid residue 129 in the amino acid sequence of wild-type IL-2 has an average molecular weight of 40 kDa or 80 kDa, and the PEG represented by (Formula X7) and / or (Formula X8) is attached An IL-2 variant substituted to a group derived group.
  • the IL-2 variant described below in which at least two PEGs are bound to IL-2 is preferred.
  • the size of PEG to be bound is preferably PEG having an average molecular weight of 20 kDa or more, for example, PEG having an average molecular weight of 20, 30, 40, 50, 60, 70 or 80 kDa.
  • IL-2 variants described below in which at least two PEGs are bound to IL-2 are also preferred.
  • the eighth and 78th amino acid residues are represented by (Expression 14) when the average molecular weight is 30 kDa respectively (Formula 14) and (Expression X0) when the average molecular weight is 40 kDa
  • the fourth and 129th amino acid residues respectively have an average molecular weight of 30 kDa (formula 14), an average molecular weight of 40 kDa (formula X0) or an average molecular weight of 50 kDa
  • the fifth and 129th amino acid residues respectively have an average molecular weight of 30 kDa (formula 14), an average molecular weight of 40 kDa (formula X0) or an average molecular weight of 50 kDa
  • the amino acid sequence of wild type IL-2 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence in which a methionine residue is bound to the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 1
  • SEQ ID NO: 1 An amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is deleted; an amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is deleted and a methionine residue is linked;
  • An amino acid sequence in which a methionine residue is bound to the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, an amino acid sequence lacking the N terminal alanine residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1
  • P the amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1 is deleted and the
  • Methods for producing PEG-linked IL-2 variants include chemical synthesis methods and expression methods.
  • PEG-linked IL-2 variants may be produced by a combination of chemical synthesis and expression methods. Each method will be described below.
  • PEG-conjugated IL-2 variant by chemical synthesis for example, a chemical that enables site-specific PEGylation of a protein at the amino acid residue at the PEG introduction position in the amino acid sequence of wild-type IL-2
  • a method of producing a PEG-linked IL-2 variant by attaching PEG to an IL-2 variant obtained by chemically synthesizing a peptide substituted to a reactive amino acid residue and then folding it, and PEG There is a method of producing a PEG-conjugated IL-2 variant by chemically synthesizing a conjugated peptide fragment followed by folding.
  • PEG-conjugated peptide fragments can be produced by a method of introducing PEG into amino acid residues having chemical reactivity that enables site-specific PEGylation of proteins in the peptide fragment.
  • amino acid residues having chemical reactivity that allow site-specific PEGylation of proteins include amino acid residues having a thiol group and amino acid residues having an azide group.
  • amino acid residues having a thiol group include, but are not limited to, cysteine, acetylcysteine, homocysteine and the like.
  • amino acid residues having an azide group examples include, but are not limited to, o-Az-Z-Lys residue, m-Az-Z-Lys residue, N 6 -azidolysine, p-azidophenylalanine .
  • WO 2017/030156 [Nature. 2017 Nov 29; 551 (7682): 644-647.]
  • WO 2013/068874 US Patent Application Publication No. 2014/0046030, [Bioconj. Chem., 2014, 25 (2), pp 351-361], WO 2014/044872, [Bioconj. Chem. 2015 Nov 18; 26 (11): 2249-60], WO 2014 / No. 124,258 [Proc Natl Acad Sci US A. 2011 Jun 28; 108 (26): 10437-42].
  • PEG and the above non-natural amino acid residue may be linked via a linker.
  • the linker is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and carbon may be modified with oxygen, nitrogen, sulfur or the like, and carbon may be substituted with oxygen, nitrogen, sulfur.
  • the said linker can be suitably changed according to the kind of PEG or a nonnatural amino acid residue.
  • the amino acid residue at the PEG introduction position in the amino acid sequence of wild-type IL-2 the amino acid residue having a thiol group such as cysteine and / or the o-Az-Z-Lys residue
  • Chemical synthesis of a peptide substituted to an amino acid residue having an azido group such as a group, and then a method of producing a PEG-linked IL-2 variant by introducing PEG to the IL-2 variant obtained by folding is mentioned.
  • a method of attaching PEG to an IL-2 variant having a cysteine residue introduced the method described in US Pat. No. 5,206,344 and the like can be mentioned.
  • a peptide obtained by substituting an amino acid residue at a PEG introduction position in the amino acid sequence of wild-type IL-2 into a cysteine or a nonnatural amino acid residue is chemically synthesized and then obtained by folding
  • a method of introducing PEG to produce a PEG-linked IL-2 variant can be mentioned.
  • a PEG reagent represented by the following (Formula XX2) can be used for the synthesis of a PEG-linked IL-2 variant.
  • X represents a functional group reactive with a thiol group, a functional group reactive with an azide group, and a functional group selectively reactive with an N-terminal amino group.
  • thiol group examples include, for example, thiol group, maleimide group, acrylic group, iodoacetyl group, bromoacetyl group, chloroacetyl group and the like, preferably iodoacetyl group and maleimide group. Is good.
  • the functional group having reactivity with azide include, for example, acetylene group, DBCO group, DBN group, and cycloalkynes containing a hetero atom on the middle ring structure (Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54 , 1190-1194), a thioester group, etc., preferably DBCO.
  • Linker is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, carbon may be modified by oxygen, nitrogen, sulfur or the like, and carbon may be substituted by oxygen, nitrogen, sulfur.
  • n 0 or 1.
  • PEG is a poly (ethylene glycol) molecule which is a water-soluble polymer having a structure in which ethylene glycol represented by “— (CH 2 CH 2 O) m —” (m is 2 or more) is polymerized. is there.
  • Examples of the molecular weight of PEG include, but are not particularly limited to, PEG4, average molecular weight 20 kDa, 30 kDa, 40 kDa, 50 kDa, 60 kDa, 70 kDa, 80 kDa, 90 kDa, 100 kDa, or 200 kDa.
  • a shape of PEG although linear shape may be sufficient and branched shape may be sufficient, it is not limited to these.
  • stereoisomers, optical isomers, geometric isomers and the like may be formed, but these isomers may be separated and used by known methods, or may be used as a mixture. Since the resulting IL-2 variant is a macromolecule, the structural differences of the isomers of these partial structures are considered to have little effect.
  • a PEG reagent prepared from a commercially available PEG reagent can be prepared by condensing an amine having reactivity with a thiol group or an azide group to a PEG reagent having a carboxyl group or a carboxylic acid equivalent such as N-hydroxysuccinimide ester at the end .
  • PEG-conjugated IL-2 variant by expression method As a method for producing a PEG-linked IL-2 variant by an expression method, for example, a chemical reaction which enables site-specific PEGylation of a protein at the amino acid residue at the PEG introduction position in the amino acid sequence of wild-type IL-2 After expressing by a host cell such as E. coli an IL-2 variant in which the amino acid residue having the amino acid residue has been substituted, and then chemically modifying PEG to the amino acid residue in the IL-2 variant. -2 methods for producing variants.
  • the site of the protein at the PEG introduction position in the amino acid sequence of wild type IL-2 An expression cassette comprising a base sequence encoding an amino acid sequence into which substitution for an amino acid residue having chemical reactivity capable of specific PEGylation has been introduced is incorporated into a suitable expression vector, and the expression vector is transformed into E. coli etc.
  • the transformant is obtained by introducing it into a host cell of SEQ ID NO: 1, and the transformant is made to express an IL-2 variant, and the PEG residue is chemically modified to a cysteine residue or a non-natural amino acid residue of the IL-2 variant.
  • a linker may be introduced to the N-terminus of wild-type IL-2 to construct an expression cassette for expression efficiency, purification of the produced protein, and the like.
  • the linker include methionine residues, eight polyhistidines, and eight polyhistidines containing methionine residues.
  • a method for producing an IL-2 variant wherein the amino acid residue of IL-2 is substituted with o-Az-Z-Lys residue or m-Az-Z-Lys residue o-Az-Z-Lys residue, and, as a method of attaching PEG to the IL-2 variant, for example, the method described in WO 2017/030156 can be mentioned.
  • IL-2 variant in which a PEG or a sugar chain is further bound to a sugar chain-linked IL-2 variant or a PEG-linked IL-2 variant, and a method for producing the same The glycosylated IL-2 variant described above may further have PEG attached thereto.
  • a sugar chain may be further bound to the above-described PEG-linked IL-2 variant.
  • These IL-2 variants can be produced by combining the above-mentioned [Method for producing a glycosylated IL-2 variant] and [Method for producing a PEG-linked IL-2 variant].
  • PEG can also be selectively introduced into the N-terminal amino group according to WO 2012/065086 and the like.
  • an IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which a sugar chain is bound to at least one amino acid residue selected from the group consisting of the 91st, 92nd, 108, 115, 119, 122, 123 and 130th amino acid residues More preferably, an IL-2 variant in which a sugar chain is bound to at least one amino acid residue selected from the group consisting of the 12, 115 and 119 amino acid residues is more preferable.
  • an IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue selected from the group consisting of the 99th, 100th, 101st and 129th amino acid residues is substituted with a PEG-bound amino acid residue
  • More preferred is an IL-2 variant comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid residue selected from the group consisting of the 1, 3, 51 and 78 amino acid residues is substituted with a PEG-bound amino acid residue .
  • amino acid residue to which PEG is attached examples include a group derived from a cysteine residue to which PEG is attached, a group derived from an N-terminal amino acid residue, and a non-natural amino acid residue.
  • the group derived from a cysteine residue or the group derived from an N-terminal amino acid residue refers to a group in which PEG is bonded to the side chain thiol group of the cysteine residue or the main chain amino group of the N-terminal amino acid residue by chemical modification or the like.
  • PEG and a group derived from a cysteine residue or a group derived from an N-terminal amino acid residue may be linked via a linker.
  • the said linker can be suitably changed according to the kind of PEG or a nonnatural amino acid residue.
  • Examples of the unnatural amino acid residue to which PEG is bound include a group derived from an amino acid residue having a thiol group or a group derived from an amino acid residue having an azide group by chemical modification or the like.
  • Examples of the group derived from the amino acid residue having a thiol group include, but are not limited to, a group derived from an acetylcysteine residue to which PEG is bound, a group derived from a homocysteine residue to which PEG is bound, and the like.
  • a group derived from an amino acid residue having an azide group to which PEG is attached for example, a group derived from o-Az-Z-Lys residue to which PEG is attached, a group derived from m-Az-Z-Lys residue to which PEG is attached Groups, groups derived from N 6 -diazolidine residues to which PEG is attached, groups from p-azidophenylalanine residues to which PEG is attached, and the like, but not limited thereto.
  • non-natural amino acid residues see, for example, WO 2017/030156, [Nature. 2017 Nov 29; 551 (7682): 644-647.], WO 2013/068874, US Patent Application Publication 2014 Chem., 2014, 25 (2), pp 351-361], WO 2014/044872, [Bioconj. Chem. 2015 Nov 18; 26 (11): 2249-60]. ], WO 2014/124258, [Proc Natl Acad Sci US A. 2011 Jun 28; 108 (26): 10437-42], etc. may be used.
  • PEG and the above non-natural amino acid residue may be linked via a linker.
  • the said linker can be suitably changed according to the kind of PEG or a nonnatural amino acid residue.
  • a group derived from a cysteine residue to which PEG is attached a group derived from an o-Az-Z-Lys residue to which PEG is attached, m to which PEG is attached
  • a group derived from an Az-Z-Lys residue is preferred, and a group derived from a cysteine residue to which PEG is bound is more preferred.
  • the group derived from the N-terminal amino acid residue to which PEG is attached is a group in which PEG is attached via a linker formed by reacting an aldehyde to the main chain amino group of an alanine residue ( The structure etc. which are represented by Formula Z0 are mentioned.
  • PEG in the formula include, but are not limited to, the structures represented by the following (Formula X00) when the average molecular weight is 20 kDa.
  • a group derived from a cysteine residue to which PEG is attached is a compound of the following formula (formula (formula) in which PEG is attached via a linker formed by reacting a haloacetyl group to a side chain thiol group of a cysteine residue
  • the structure represented by X4), the following (formula X5) and / or (formula X6) and / or (formula X7) to which PEG is linked via a linker formed by reacting maleimide may be mentioned.
  • a group derived from an acetylcysteine residue to which PEG is attached is exemplified below by a PEG formed by reacting a side chain thiol group of an acetylcysteine residue with a haloacetyl group, and A structure represented by (Formula XX3), the following (Formula X8) and / or (Formula X9) and / or (Formula X10) in which PEG is linked via a linker formed by reacting maleimide may be mentioned.
  • PEG means, for example, the above (formula X11) when the average molecular weight is 40 kDa, the above (formula X13) when the average molecular weight is 40 kDa, the above (formula X13) when the average molecular weight is 80 kDa
  • the structure represented by Formula X13), the above (Formula X14) when the average molecular weight is 80 kDa, and the above (Formula X15) when the average molecular weight is 50 kDa can be mentioned, but not limited thereto.
  • the IL-2 variant described below is preferred.
  • the 11th amino acid residue is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue, and the first amino acid residue is substituted with a PEG-bound amino acid residue IL-2 variant.
  • the 19th amino acid residue is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue, and the first amino acid residue is substituted with a PEG-bound amino acid residue IL-2 variant.
  • the 38th amino acid residue is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue, and the first amino acid residue is substituted with a PEG-bound amino acid residue IL-2 variant.
  • the 91st amino acid residue is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue, and the first amino acid residue is substituted with a PEG-bound amino acid residue IL-2 variant.
  • the 15th amino acid residue is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue
  • the third amino acid residue is substituted with a PEG-bound amino acid residue IL-2 variant.
  • the 12th amino acid residue is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue
  • the 78th amino acid residue is substituted with a PEG-bound amino acid residue IL-2 variant.
  • the 15th amino acid residue is substituted with a sugar chain-bound amino acid residue
  • the 78th amino acid residue is substituted with a PEG-bound amino acid residue IL-2 variant.
  • PEGylation of the present invention a sugar chain to be linked to a sugar chain-linked IL-2 variant, and PEG can be used in combination of various ones described above.
  • the 11th amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 7), and the first amino acid residue is substituted with a group derived from the N-terminal amino acid residue to which PEG shown in (Formula X0) is attached, and (Formula X0)
  • An IL-2 variant which is a structure represented by (Formula X00), in which the structure of PEG is an average molecular weight of 20 kDa.
  • the twelfth amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 7), and the first amino acid residue is substituted with a group derived from the N-terminal amino acid residue to which PEG shown in (Formula X0) is attached, and (Formula X0)
  • An IL-2 variant which is a structure represented by (Formula X00), in which the structure of PEG is an average molecular weight of 20 kDa.
  • the 38th amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 7), and the first amino acid residue is substituted with a group derived from the N-terminal amino acid residue to which PEG shown in (Formula X0) is attached, and (Formula X0)
  • An IL-2 variant which is a structure represented by (Formula X00), in which the structure of PEG is an average molecular weight of 20 kDa.
  • the 91st amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 7), and the first amino acid residue is substituted with a group derived from the N-terminal amino acid residue to which PEG shown in (Formula X0) is attached, and (Formula X0)
  • An IL-2 variant which is a structure represented by (Formula X00), in which the structure of PEG is an average molecular weight of 20 kDa.
  • the 12th and 91st amino acid residues are substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound
  • the structure of Saccharide of Formula 1) is a structure represented by (Formula 8), and the first amino acid residue is substituted with a group derived from an acetylcysteine residue to which PEG represented by (Formula XX3) is bound
  • an IL-2 variant which is a structure represented by (formula X13) when the structure of PEG of (formula XX3) is 40 kDa or (formula X15) when it is 50 kDa.
  • the amino acid residue at position 19 in the amino acid sequence of wild type IL-2 is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 8), and the first amino acid residue is substituted with a group derived from an acetylcysteine residue to which PEG represented by (Formula XX3) is attached, and (Formula XX3)
  • the IL-2 variant which is a structure represented by (formula X15) when the structure of PEG of (iii) has an average molecular weight of 50 kDa, or (formula X13) when it has an average molecular weight of 40 kDa.
  • the 12th and 91st amino acid residues are substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and
  • the structure of Saccharide of Formula 1) is a structure represented by (Formula 8), and the third amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which PEG represented by (Formula X4) is attached.
  • the structure of the PEG of (Formula X4) has an average molecular weight of 20 kDa (Formula X11), or the structure having an average molecular weight of 40 kDa (Formula X11), or when the average molecular weight is 40 kDa (Formula X13), Or an IL-2 variant, which is a structure represented by (Formula X14) when the average molecular weight is 40 kDa, or (Formula X15) when the average molecular weight is 50 kDa.
  • the 12th and 91st amino acid residues are substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and
  • the structure of Saccharide of Formula 1) is a structure represented by (Formula 8), and the third amino acid residue is represented by (Formula X5) and / or (Formula X6) and / or (Formula X7)
  • the structure of PEG of (Formula X5) and / or (Formula X6) and / or (Formula X7) is substituted with a group derived from a cysteine residue to which PEG is attached (Formula X15) IL-2 variant, which is a structure shown in).
  • the amino acid residue at position 15 is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 8), and the third amino acid residue is a cysteine residue to which is attached a PEG represented by (Formula X5) and / or (Formula X6) and / or (Formula X7).
  • PEG of (Formula X5) and / or (Formula X6) and / or (Formula X7) is an average molecular weight of 80 kDa, and is a structure represented by (Formula X13) , IL-2 variants.
  • the 12th and 91st amino acid residues are substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and
  • the structure of Saccharide of Formula 1) is a structure represented by (Formula 8), and the 51st amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which PEG represented by (Formula X4) is attached.
  • IL-2 variant which is a structure represented by (formula X4) when the structure of PEG of (formula X4) has an average molecular weight of 40 kDa, or (formula X15) when it has an average molecular weight of 50 kDa.
  • the twelfth amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 8), and the 78th amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which PEG is bonded represented by (Formula X4), and (Formula X4)
  • An IL-2 variant which is a structure represented by (formula X11) when the structure of PEG of formula (IV) has an average molecular weight of 40 kDa, or (formula X13) when it has an average molecular weight of 40 kDa.
  • the twelfth amino acid residue is substituted with a group derived from a cysteine residue to which a sugar chain shown in (Formula 1) is bound, and the structure of Saccharide of (Formula 1) Is a structure represented by (Formula 8), and to a group derived from a cysteine residue to which PEG is attached, represented by (Formula X5) and / or (Formula X6) and / or (Formula X7) at 78th
  • the structure of PEG of (Formula X5) and / or (Formula X6) and / or (Formula X7) has an average molecular weight of 40 kDa or 80 kDa (Formula X13), or when the average molecular weight is 80 kDa
  • the IL-2 variant which is a structure represented by (Formula X14)
  • the amino acid sequence of wild type IL-2 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, the amino acid sequence in which a methionine residue is bound to the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 1
  • An amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence represented by is deleted, an amino acid sequence in which the N-terminal alanine residue of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is deleted and a methionine residue is linked
  • the half-life in blood can be controlled by binding a kinetic improvement element generally known to improve pharmacokinetics to the IL-2 variant of the present invention.
  • the kinetic improvement element include sugar chains, peptides, proteins, lipids and the like, and the methods described in [Therapeutic Proteins (Roland Kontermann, Ed., Wiley Blackwell, 2012)] can be used in combination. Specifically, sialylation, HESylation, O-glycosylation, peptide as PEG immic, protein fusion, so as not to affect the selectivity of Treg cell growth activity of the IL-2 variant of the present invention.
  • Fusion of antibody constant region or Fc region, fusion with serum protein such as albumin including methods of lipid transfer and fusion with albumin), or binding to phospholipid, nanoparticle, sealing to nanoparticle, etc.
  • serum protein such as albumin (including methods of lipid transfer and fusion with albumin)
  • binding to phospholipid, nanoparticle, sealing to nanoparticle, etc. The half-life in blood can be controlled by the method.
  • the biological activity of the IL-2 variants can be assessed by any suitable method known in the art.
  • the evaluation methods include those described in the examples below.
  • Specific examples of the method for evaluating the biological activity of the IL-2 variant include the following methods (a) to (e). These methods can also be used to determine the therapeutic efficacy, efficacy and pharmacodynamic properties of IL-2 variants.
  • (A) Method of measuring proliferation activity of Treg cells stimulated by IL-2 variant Treg cells are cultured in a medium to which IL-2 variant or wild type IL-2 is added, and proliferation rate of Treg cells is measured Do.
  • a method of measuring the proliferation activity of Treg cells for example, a method of measuring an increase in the number of Treg cells in a mixed cell population by flow cytometry, and a CD4 + CD25 + FOXP3 + marker phenotype or CD4 + Method of measuring the abundance ratio of the CD25 + CD127 low marker phenotype; measurement by incorporation of tritiated thymidine into isolated Treg cells; expression in Treg cells of cell cycle proteins related to proliferation such as Ki-67 Methods of measuring the increase; methods of measuring dilution related to cell division of a biofluorescent dye such as carboxyfluorescein succinimidyl ester (CFSE) in Treg cells by flow cytometry.
  • CFSE carboxyfluorescein succinimidyl ester
  • (B) Method of measuring proliferation activity of NK cells stimulated by IL-2 variant NK cells are cultured in a medium to which IL-2 variant or wild type IL-2 is added, and proliferation rate of NK cells is measured Do.
  • a method of measuring the proliferation activity of NK cells for example, a method of measuring an increase in the number of NK cells in a mixed cell population by flow cytometry, and a method of measuring the abundance ratio of the CD56 + marker phenotype
  • the method includes measuring the dilution associated with cell division of the fluorescent dye by flow cytometry.
  • the IL-2 variant of the present invention has high Treg proliferation activity and / or low NK cell proliferation activity as compared to wild type IL-2.
  • an IL-2 variant having Treg proliferation activity and / or NK cell proliferation activity equivalent to wild type IL-2 may be used.
  • Treg responder T cells
  • Treg stimulated by IL-2 variant
  • Treg is cultured in a medium supplemented with IL-2 variant or wild type IL-2
  • Growth rate of Tresp when cocultured with Tresp (CD4 + Tresp, CD8 + Tresp) in the presence of an appropriate TCR stimulus and growth of Tresp by an IL-2 variant compared to wild-type IL-2 Evaluate the inhibition rate.
  • the IL-2 variant of the present invention propagate Treg having at least equivalent growth inhibitory activity of Tresp as compared to wild type IL-2.
  • an IL-2 variant that propagates Treg having the growth inhibitory activity of Tresp equivalent to that of wild-type IL-2 may be used.
  • PBMC are cultured in a medium supplemented with IL-2 variant or wild type IL-2, The amount of cytokine production in the culture supernatant is measured. In addition, the production amount of anti-inflammatory cytokine may be measured by the same method.
  • the IL-2 variant of the present invention preferably reduces the production of inflammatory cytokines and / or increases the production of anti-inflammatory cytokines as compared to wild-type IL-2. Instead of wild-type IL-2, IL-2 variants that produce inflammatory cytokines and / or anti-inflammatory cytokines equivalent to wild-type IL-2 may be used.
  • the IL-2 variant of the present invention has an improved Treg / Teff ratio as compared to wild-type IL-2.
  • an IL-2 variant having a Treg / Teff ratio equivalent to wild type IL-2 may be used.
  • compositions comprising an effective amount of the IL-2 variant of the present invention.
  • compositions include, for example, pharmaceutical compositions and reagents.
  • a composition comprising the IL-2 variant of the present invention is a composition having an immunosuppressive action. It can be suitably used as an embodiment of the present invention, there is provided a therapeutic agent for an immune disease comprising the IL-2 variant of the present invention.
  • compositions of the present invention examples include systemic lupus erythematosus, psoriasis, chronic graft-versus-host disease, acute graft-versus-host disease, Crohn's disease, ulcerative colitis, inflammatory bowel disease, multiple inflammatory bowel disease Sclerosis, celiac disease, idiopathic thrombotic thrombocytopenic purpura, myasthenia gravis, Sjogren's syndrome, scleroderma, asthma, uveitis, epidermal hyperplasia, alopecia areata, Behcet's disease, Takayasu's arteritis, Cartilage inflammation, bone degradation, arthritis, juvenile arthritis, juvenile rheumatoid arthritis, small joint juvenile rheumatoid arthritis, articulated juvenile rheumatoid arthritis, generalized onset juvenile rheumatoid arthritis, juvenile ankylosing spondylitis, juvenile Enteropathic
  • composition in the present invention can be formulated by known pharmaceutical methods.
  • known pharmaceutical methods for example, capsules, tablets, pills, solutions, powders, granules, fine granules, film coatings, pellets, troches, sublingual agents, lozenges, buccal agents, pastes, syrups, suspensions, Use orally or parenterally as elixir, emulsion, coating, ointment, plaster, patch, transdermal preparation, lotion, suction, aerosol, injection, suppository, etc.
  • pharmacologically acceptable carriers specifically, for example, sterile water and saline, vegetable oils, solvents, bases, emulsifiers, suspensions, surfactants, stabilizers, flavors, Fragrance, excipient, vehicle, preservative, binder, diluent, tonicity agent, soothing agent, bulking agent, disintegrant, buffer, coating agent, lubricant, coloring agent, sweetener, viscosity It can be appropriately combined with a thickening agent, a flavoring agent, a solubilizing agent or other additives.
  • a syringe may be used to administer the composition in the present invention
  • other devices may be used.
  • the device include an injector pen, an auto injector device, a needleless device, a subcutaneous patch device and the like.
  • the composition of the present invention can be used for animals including humans, but is not particularly limited as non-human animals, and various livestock, poultry, pets, experimental animals, etc. can be targeted it can. Specific examples thereof include, but are not limited to, pigs, cows, horses, sheep, goats, chickens, ducks, ostrich, ducks, dogs, cats, rabbits, hamsters, mice, rats, monkeys and the like. In addition, it may be in a healthy state or in a diseased state. However, when the composition of the present invention is a pharmaceutical composition, a diseased animal is used as a subject.
  • the effective amount of IL-2 variant in the composition depends, for example, on the context and purpose of the treatment.
  • the appropriate dosage depends on the indication for which the IL-2 variant is used, the route of administration, and the size (body weight, body surface or organ size) and / or condition (age and health) of the subject to be administered. Can be adjusted.
  • the dose or intake per dose is generally 1 ng / kg body weight to 100 mg / kg body weight, preferably 0.01 ⁇ g / kg body weight to 1 mg / kg body weight.
  • the products (pharmaceuticals, reagents) of the composition of the present invention or instructions therefor may be labeled with an indication that they are used to suppress immunity.
  • "indicating the indication on the product or instruction” means that the indication is attached to the main body of the product, the container, the package or the like, or the instruction, the package insert, the advertisement, the other printed matter disclosing the information of the product. It means that the display is attached to etc.
  • One embodiment of the present invention is a method of improving the selectivity of IL-2 over IL-2R ⁇ .
  • the selectivity of IL-2 to IL-2R ⁇ can be improved by attaching a sugar chain or PEG to IL-2 and modifying it according to the method described above.
  • the affinity of the IL-2 variant for IL-2R ⁇ subunit is higher than that of wild-type IL-2 and In some cases, the affinity of the IL-2 variant for at least one of the IL-2R ⁇ and the ⁇ subunit may be lower than that of wild-type IL-2.
  • One embodiment of the present invention is a method of enhancing the affinity of IL-2 for IL-2R alpha subunit.
  • the affinity of IL-2 for the IL-2R alpha subunit is improved means that the affinity of the IL-2 variant for the IL-2R alpha subunit is improved as compared to wild-type IL-2.
  • the IL-2R ⁇ subunit of the produced IL-2 variant is generated more than wild type IL-2.
  • the affinity can be improved, and the selectivity of IL-2 to IL-2R ⁇ can be improved.
  • the affinity of IL-2 to the IL-2R ⁇ subunit is assessed by measuring the binding of IL-2 to IL-2R ⁇ (CD25) by Biacore and determining the dissociation constant K D using the steady state model be able to.
  • the binding of IL-2 to IL-2R ⁇ by Biacore can be measured by the method described later in the Examples.
  • K D of the IL-2 variant for IL-2R [alpha is preferably lower than the variants of the wild-type IL-2.
  • an IL-2 variant having an affinity to IL-2R alpha equivalent to that of wild-type IL-2 may be used.
  • One embodiment of the invention is a method of reducing the affinity of IL-2 for at least one of IL-2R ⁇ and ⁇ subunits.
  • the affinity of IL-2 for at least one of IL-2R ⁇ and ⁇ subunits is decreased means that at least one of IL-2R ⁇ and ⁇ subunits of the IL-2 variant is reduced compared to wild-type IL-2. It means that the affinity to one side is reduced.
  • IL-2R ⁇ and IL-2R ⁇ of the produced IL-2 variant as compared to wild-type IL-2 by linking and modifying a sugar chain or PEG to IL-2 by the method described above
  • the affinity to at least one of the ⁇ subunits can be reduced, and the selectivity of IL-2 to IL-2R ⁇ can be improved.
  • the affinity of IL-2 to IL-2R ⁇ subunit is evaluated by measuring the binding of IL-2 to IL-2R ⁇ by Biacore and determining the dissociation constant K D using a 1: 1 binding model can do.
  • the binding of IL-2 to IL-2R ⁇ by Biacore can be measured by the method described later in the Examples.
  • K D of IL-2 for IL-2R [beta] [gamma] is preferably higher compared to wild-type IL-2.
  • IL-2 variants with similar affinity to IL-2R ⁇ subunits as wild-type IL-2 can be used.
  • One embodiment of the present invention is a method of selectively activating regulatory T cells using the IL-2 variant of the present invention.
  • the IL-2 variant of the present invention can be administered to a subject to selectively activate regulatory T cells.
  • Example 1 Synthesis of sugar chain-bound IL-2 variant Various IL-2 variants shown in Tables 1 to 5 were prepared by the method described below.
  • Carbohydrate binding position Position from the N terminus of the amino acid sequence of wild type mature human IL-2 (SEQ ID NO: 1) (hereinafter, also simply described as wild type IL-2) Cys mutation position: Table in SEQ ID NO: 1 Position 125 from the N-terminus of the amino acid sequence to be mutated: Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1. When no mutation is added-, when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is described as S.
  • the C-sugar (GlcNAc, glucose, lactose, trisaccharide, pentasaccharide, asialo, disialo, tetrasialo) is represented by the following (formula 1) in which a sugar chain is introduced to the side chain thiol of cysteine via a CH 2 CONH linker. Indicate that the structure is
  • Saccharide shows a sugar chain.
  • the N-sugar indicates a structure represented by the following (Formula 2) in which a sugar chain is introduced to the side chain amide of asparagine.
  • Saccharide shows a sugar chain.
  • GlcNAc shows the structure represented by the following (formula Y1).
  • Glucose indicates a structure represented by the following (formula Y2).
  • Lactose shows the structure represented by the following (Formula 4).
  • trisaccharide refers to a structure represented by the following (formula 5).
  • the pentasaccharide shows the structure represented by the following (Formula 6).
  • Asialo indicates a structure represented by the following (formula 7).
  • Disialo indicates a structure represented by the following (formula 8).
  • Tetrasialo represents a structure represented by the following (formula Y3).
  • Mutation position Position 125 from the N-terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1 mutation: Indicates the presence or absence of a mutation of the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO. When no mutation is added-, when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is described as S.
  • Step 1 Synthesis of Peptide Segment 1 A peptide thioester or a glycoconjugate peptide thioester of the IL-2 amino acid sequence 1-57 was prepared by the following method.
  • Step 1-1a-1 Synthesis of Peptide Hydrazide
  • a tritylhydrazine resin obtained according to the method described in [Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6978-6981] was prepared by adding Fmoc-Gln (Trt) -OH
  • the first amino acid residue was supported on the resin in DMF using (5 equivalents), 1-hydroxybenzotriazole (5 equivalents), N, N'-diisopropylcarbodiimide (5 equivalents).
  • a peptide hydrazide was prepared in which the position at which the sugar chain was introduced was mutated to cysteine.
  • a peptide hydrazide in which one was mutated to cysteine and the other to S-acetamide methyl cysteine was prepared.
  • Step 1-1a-2 Synthesis of Cys-sugar chain linked peptide hydrazide or Cys-acetamide linked peptide hydrazide Bromoacetyl sugar chain to the peptide hydrazide obtained in (step 1-1 a-1)
  • the sugar chain introduction using the method described in 010053 is carried out by the method described in [Tetrahedron Lett., 2004, 45, 3287-3290, Carbohydr. Res. 2009, 344, 762-770].
  • the target carbohydrate linked peptide hydrazide was synthesized.
  • Step 1-1b Synthesis of Asn-carbohydrate-linked peptide hydrazide
  • Glycosylation Asn (prepared according to the method described in WO 2004/005330) was extended by the method described in WO 2004/005330.
  • Elongated peptides were removed from the resin with trifluoroacetic acid (TFA), triisopropylsilane (TIPS), water, and after removing the side chain protecting group, dropped into ice-cold ether, and the resulting precipitate Were collected by centrifugation. Purification was carried out using a reverse phase HPLC column [proteonavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.] to synthesize Asn-glycolinked peptide hydrazide.
  • Step 1-2a Synthesis of Peptide Thioester or Carbohydrate-Linked Peptide Thioester
  • Step 1-2 b Synthesis of Two Types of Sugar Chain-Linked Peptide Thioester
  • acetic acid is added to the reaction solution of the sugar chain linked peptide hydrazide obtained in (Step 1-1 a-2).
  • the suspended silver acetate was added and stirred for 6 hours to remove the S-acetamidomethyl group.
  • dithiothreitol the supernatant obtained by centrifugation was subjected to solvent exchange by gel filtration (Superdex G-75) into 4 mol / L guanidine hydrochloride, 5 mmol / L phosphate buffer (pH 5).
  • a second type of sugar chain is introduced into the obtained sugar chain-bound peptide thioester according to the method described in (Step 1-1a-2), reverse phase HPLC column [proteanavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd. And purified two types of sugar chain-bound peptide thioester.
  • Step 2 Synthesis of Peptide Segment 2 A peptide hydrazide or a glycoconjugate peptide hydrazide of IL-2 amino acid sequence 58-104 was prepared by the following method.
  • Step 2-1a-1 Synthesis of peptide hydrazide To the tritylhydrazine resin obtained according to the method described in [Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6978-6981], Fmoc-Met-OH (5 equivalents) The 1st amino acid residue was supported on the resin using DMF, 1-hydroxybenzotriazole (5 equivalents) and N, N'-diisopropylcarbodiimide (5 equivalents).
  • Elongated peptides were removed from the resin with trifluoroacetic acid (TFA), triisopropylsilane (TIPS), water, and after removing the side chain protecting group, dropped into ice-cold ether, and the resulting precipitate Were collected by centrifugation. It refine
  • TFA trifluoroacetic acid
  • TIPS triisopropylsilane
  • Step 2-1a-2 Synthesis of Synthesis of Cys-sugar chain linked peptide hydrazide or Cys-acetamide linked peptide hydrazide Bromoacetyl sugar chain to the peptide hydrazide obtained in (Step 2-1 a-1)
  • Step 2-1b Synthesis of Asn-sugar chain linked peptide hydrazide Asn-sugar chain linked peptide hydrazide was prepared in the same manner as (Step 1-1 b).
  • Step 3 Synthesis of Peptide Segment 3 A peptide or a glycoconjugate peptide of IL-2 amino acid sequence 105-133 was prepared by the following method.
  • Step 3-1 Preparation of Solubilization Tag (HC (Npys) RRRRR-NH 2 ) Rink-amide resin, Fmoc amino acid in DMF (5.3 equivalents), HCTU (5 equivalents), N- The amino acid was elongated by repeating the elongation of the amino acid with methyl morpholine (5 equivalents) and the deprotection with a 20% piperidine-DMF solution.
  • Solubilization Tag HC (Npys) RRRRR-NH 2
  • Fmoc amino acid in DMF 5.3 equivalents
  • HCTU HCTU
  • N- The amino acid was elongated by repeating the elongation of the amino acid with methyl morpholine (5 equivalents) and the deprotection with a 20% piperidine-DMF solution.
  • Elongated peptides were removed from the resin with trifluoroacetic acid (TFA), triisopropylsilane (TIPS), water, and after removing the side chain protecting group, dropped into ice-cold ether, and the resulting precipitate was collected by centrifugation to prepare a solubilization tag (HC (Npys) RRRRR-NH 2 ).
  • TFA trifluoroacetic acid
  • TIPS triisopropylsilane
  • HC solubilization tag
  • Step 3-2 Synthesis of Solubilized Tag-Introduced Peptide
  • a peptide of IL-2 amino acid sequence 105-133 was prepared by the following method. HMPB-ChemMatrix resin to Fmoc-Thr (tBu) -OH (5 equivalents), 1- (mesitylene-2-sulfonyl) -3-nitro-1,2,4-triazole (5 equivalents), 1-methylimidazole (5 equivalents)
  • the amino acid residue of the first residue was loaded onto the resin using 3.5 equivalents).
  • Elongated peptides were removed from the resin with trifluoroacetic acid (TFA), triisopropylsilane (TIPS), water, and after removing the side chain protecting group, dropped into ice-cold ether, and the resulting precipitate was collected by centrifugation to obtain a crude purified product of the peptide.
  • TFA trifluoroacetic acid
  • TIPS triisopropylsilane
  • the solubilized tag (3 equivalents relative to the crude peptide product) obtained in (Step 3-1) is dissolved in 6.8 mol / L guanidine hydrochloride, 310 mmol / L phosphate buffer (pH 7), 5 equivalents The acetic anhydride of was added, and it stirred under room temperature for 1 hour. After 10 equivalents of arginine hydrochloride were added, the above crude peptide product dissolved in 8 mol / L guanidine hydrochloride, 250 mmol / L aqueous trishydroxymethylaminomethane hydrochloride (pH 8) was added, and the mixture was stirred for 1 hour at room temperature. It refine
  • Step 3-3 Carbohydrate Introduction to Solubilized Tag-Introduced Peptide
  • the solubilized tag-introduced peptide obtained in (Step 3-2) is 8 mol / L guanidine hydrochloride, 5 mmol / L tris (2-carboxyethyl) phosphine Dissolved in 200 mmol / L phosphate buffer (pH 6), 6 mol / L guanidine hydrochloride of bromoacetyl sugar chain (5 equivalents, prepared by the method described in WO 2005/010053), 200 mmol / L phosphorus
  • the acid buffer (pH 7) solution was added and allowed to react for 5 hours.
  • methoxyamine hydrochloride dissolved in 6 mol / L guanidine hydrochloride, 200 mmol / L phosphate buffer (pH 7) 300 equivalents
  • methoxyamine hydrochloride was added, adjusted to pH 4 with 2 mol / L hydrochloric acid, and allowed to react for 1 hour. It refine
  • Step 4 Synthesis of IL-2 variant and sugar chain-linked IL-2 variant (step 4-1) Ligation reaction of peptide segments 1 and 2 With the peptide segment 1 obtained in the above (step 1) and the above (step 2) (1. 1 equivalent) and 8 mol / L guanidine hydrochloride, 100 mM tris (2-carboxyethyl) phosphine, 100 mM ascorbic acid, 50 mmol / L 4-mercaptophenylacetic acid, 200 mmol / L After being dissolved in L phosphate buffer (pH 7) and reacted, purification was carried out using a reverse phase HPLC column (ProteoNavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.) to synthesize a conjugate of peptide segments 1 and 2.
  • a reverse phase HPLC column ProteoNavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.
  • Step 4-2 Thioesterification of conjugate of peptide segments 1 and 2
  • the conjugate of peptide segments 1 and 2 obtained in the above (Step 4-1) is subjected to the same procedure as (Step 1-2a). Thioesterified.
  • Step 4-3 Linkage with Peptide Segment 3
  • the peptide thioester obtained in the above (Step 4-2) and the peptide segment 3 (1 equivalent) obtained in the above (Step 3) are each 8 mol / L guanidine hydrochloride Salt, dissolved in 100 mM tris (2-carboxyethyl) phosphine, 100 mM ascorbic acid, 50 mmol / L 4-mercaptophenylacetic acid, 200 mmol / L phosphate buffer (pH 7), reacted, and then reverse phase HPLC column [Proteo Navi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.] to synthesize a conjugate of peptide segments 1, 2 and 3.
  • Step 4-4 Deprotection of Acetamidomethyl Group If the cysteine of the conjugate of peptide segments 1, 2 and 3 obtained in the above (Step 4-3) is protected with an acetamide methyl group, acetamide methyl methyl is selected according to the method shown below. The group was removed.
  • the conjugates of peptide segments 1, 2 and 3 were dissolved in 6 mol / L urea, 5 mmol / L phosphate buffer (pH 5), and silver acetate (420 equivalents) suspended in acetic acid was added and stirred for 5 hours. After adding an excess amount of dithiothreitol, the supernatant obtained by centrifugation was purified with a reverse phase HPLC column [proteanavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.] to obtain a deacetamidomethyl compound.
  • Step 4-5 Deprotection of Sialic Acid Benzyl Ester
  • the sialic acid side chain carboxylic acid on the sugar chain of the conjugate of peptide segments 1, 2 and 3 obtained in the above (Step 4-3) is protected by a benzyl group If it has been used, the benzyl group is removed according to the method described in WO 2004/005330, and then purified with a reverse phase HPLC column [ProteoNavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.] to remove the debenzylated product. I got
  • Step 4-6 Synthesis of IL-2 variant, sugar chain-binding IL-2 variant Peptide segment 1, 2 synthesized in (Step 4-3) or (Step 4-4) or (Step 4-5) After dissolving the conjugates of and 3 in 6 mol / L guanidine hydrochloride, 100 mmol / L trishydroxymethylaminomethane hydrochloride (pH 8), 100 mmol / L trishydroxymethylaminomethane hydrochloride, 10 mmol / L reduced glutathione, 1 mmol / L oxidized glutathione (pH 8) was added and stirred at room temperature for 18 hours. Purification was carried out using a reverse phase HPLC column [proteonavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.] to obtain an IL-2 variant and a sugar chain-linked IL-2 variant.
  • a reverse phase HPLC column [proteonavi (trade name), manufactured by Shiseido Co., Ltd.]
  • the obtained IL-2 variant and the sugar chain-linked IL-2 variant are identical in mass spectrometry to the calculated value and actual value, and / or the CD spectrum is consistent with wild-type IL-2
  • Example 2 N-terminal PEGylation, synthesis of sugar chain-linked IL-2 variant
  • the N-terminal PEGylation shown in Table 7 and sugar chain-linked IL-2 were prepared by the method described below.
  • Carbohydrate binding position, PEG conjugation position Position from the N terminus of amino acid sequence of wild type mature human IL-2 (SEQ ID NO: 1) (hereinafter, also simply described as wild type IL-2)
  • Mutation at position 125 Sequence Indicates the presence or absence of a mutation of the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence represented by No. 1. When no mutation is added-, when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is described as S.
  • the structures described in the column of amino acid residues after substitution of the sugar chain binding position are shown below.
  • the C-sugar indicates a structure represented by the following (Formula 1) in which a sugar chain is introduced to the side chain thiol of cysteine via a CH 2 CONH linker.
  • saccharide represents a sugar chain.
  • Asialo indicates a structure represented by the following (formula 7).
  • A1-PEG (CHO) [Li20 (CHO)] indicates that the structure is represented by the following (formula Z0) in which PEG is introduced to the alanine main chain amino group via a (CH 2 ) 3 linker .
  • Li20 indicates that in the above (formula Z0), PEG has a structure represented by the following (formula X00) and having an average molecular weight of about 20 kDa.
  • the purity of the purified N-terminal PEGylated and glycosylated IL-2 variant was confirmed by SDS-PAGE. As a result, in all the variants, a single band with increased molecular weight of PEG was observed, and it was confirmed that highly pure N-terminal PEGylated and glycosylated IL-2 variant were obtained.
  • glycosylation position 1 and 2 position from the N-terminus of the amino acid sequence of wild type mature human IL-2 (SEQ ID NO: 1) (hereinafter, also simply described as wild type IL-2)-125 Mutation: Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1.
  • SEQ ID NO: 1 wild type mature human IL-2
  • SEQ ID NO: 1 (hereinafter, also simply described as wild type IL-2)-125 Mutation: Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1.
  • SEQ ID NO: 1 wild type mature human IL-2
  • SEQ ID NO: 1 (hereinafter, also simply described as wild type IL-2)-125 Mutation: Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence
  • the C-sugar indicates a structure represented by the following (formula 1) in which a sugar chain is introduced to the side chain thiol of cysteine via a CH 2 CONH linker.
  • Saccharide represents a sugar chain.
  • Lactose shows the structure represented by the following (Formula 4).
  • disialo indicates a structure represented by the following (formula 8).
  • C-PEG (IAc) [Li20 (IAc), Li40 (IAc), V40 (IAc), W40 (IAc), Y50 (IAc)] contains a CH 2 CONH (CH 2 ) 3 O linker in the cysteine side chain It shows that it is a structure represented by the following (formula X4) in which PEG was introduced via
  • C-PEG (Mal) [V40 (Mal), V80 (Mal), W80 (Mal), Y50 (Mal)] and 3- (3-thio-2,5-dioxopyrrolidine-1) in the cysteine side chain It is shown that the structure is represented by the following (formula X5) in which PEG is introduced via -yl) -propyloxy linker.
  • C-PEG (Mal) may be a structure represented by (Formula X6) or (Formula X7) in which the dioxopyrrolidine ring is opened.
  • AcC-PEG (IAc) [Li40 (IAc), Y50 (IAc)] is a table below (Formula XX3) in which PEG is introduced to the acetylcysteine side chain via a CH 2 CONH (CH 2 ) 3 O linker. Indicate that the structure is
  • AcC-PEG (Mal) [V80 (Mal), W80 (Mal), Y50 (Mal)] refers to 3- (3-thio-2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) in the N-acetylcysteine side chain It shows that it is a structure represented by the following (formula X8) in which PEG was introduced via the) -propyloxy linker.
  • AcC-PEG (Mal) may be a structure represented by (Formula X9) or (Formula X10) in which the dioxopyrrolidine ring is opened.
  • Li20 indicates that PEG has a structure represented by the following (formula X11) and having an average molecular weight of about 20 kDa,
  • Li40 represents that PEG has a structure represented by the above (formula X11) and having an average molecular weight of about 40 kDa,
  • V40 represents a structure represented by the following (formula X13) having an average molecular weight of about 40 kDa in the above (formula X4) to (formula X10),
  • V80 indicates that PEG has a structure represented by the above (formula X13) and having an average molecular weight of about 80 kDa;
  • Y50 is a PEG having an average molecular weight of 10 kDa as (CH 2 CH 2 O) m and an average molecular weight of (CH 2 CH 2 O) n as 20 kDa;
  • the structure is represented by (Formula X15).
  • Step 2 Synthesis of Cys-PEGylated, modified glycan linked IL-2 1 mmol / L EDTA, 20 mmol / L phosphate buffer solution (pH 5.5) of modified glycan IL-2 shown in Table 5 PEG-haloacetyl (5 equivalents, compound synthesized in step 1 above or SUNBRIGHT ME-200IA; NOF Corporation or SUNBRIGHT ME-400IA; NOF Corporation) or PEG-maleimide (5.0 nmol, SUNBRIGHT) at room temperature.
  • PEG-haloacetyl 5 equivalents, compound synthesized in step 1 above or SUNBRIGHT ME-200IA; NOF Corporation or SUNBRIGHT ME-400IA; NOF Corporation
  • PEG-maleimide 5.0 nmol, SUNBRIGHT
  • Az-Z-Lys introduction position position from the N terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1
  • Modification at position 1 modification of the first alanine residue from the N terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1
  • Mutation at position 125 Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. When no mutation is added-, when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is described as S.
  • M-Az-Z-Lys represents a structure represented by the following (Formula XX1).
  • IL-2 the amino acid residue at position 125 of the wild type mature human IL-2 amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with cysteine to serine, and a methionine and polyhistidine sequence (HHHHHHHH) tag at the N terminus
  • the above expression vector was prepared based on 8His-IL-2 (amino acid sequence: SEQ ID NO: 2, base sequence encoding the amino acid sequence: SEQ ID NO: 3) consisting of the amino acid sequence to which was attached.
  • pFLAG in which a base sequence of pyrrolidine tRNA and a base sequence encoding pyrrolidinyl tRNA synthetase (hereinafter also referred to as Pyl tRNA, tRNA Pyl ) is inserted immediately downstream of the lac repressor gene lacI of pFLAG-CTS (manufactured by SIGMA) E.
  • pFLAG-CTS-Pyl TS — 8His-hIL-2 was constructed.
  • a nucleotide sequence in which a codon corresponding to a site for introducing o-Az-Z-Lys or m-Az-Z-Lys based on the nucleotide sequence of 8His-IL-2 is substituted with an amber (TAG) codon (SEQ ID NO: 4 to 18, 27 to 37) were prepared by PCR method or artificial gene synthesis (Nippon Gene Withs Co., Ltd.). The obtained nucleotide sequence was replaced with the nucleotide sequence of 8His-IL-2 of pFLAG-CTS-Pyl TS-8His-hIL-2.
  • Example 5 Preparation of 8His-IL-2 and o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 and m-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 8His-IL-2 and o- shown in Table 10 Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 and m-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 were prepared by the following method.
  • Az-Z-Lys introduction position position from the N terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1
  • Modification at position 1 modification of the first alanine residue from the N terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1
  • Mutation at position 125 Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. When no mutation is added-, when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is described as S.
  • M-Az-Z-Lys represents a structure represented by the following (Formula XX1).
  • Add 100 ng of 8His-IL-2 expression vector and various o-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 expression vector or m-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 expression vector to 100 ⁇ L of competent cells Mix gently and let stand on ice for 30 minutes.
  • IPTG isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside
  • the bacterial cell solution after culture is centrifuged (CR21E (manufactured by Hitachi, Ltd.), 7000 rpm, 4 ° C., 5 minutes) to recover E. coli cells, and then 40 mL of B-PER Bacterial Protein Extraction Reagent (manufactured by Thermo Scientific) ) was added to cause lysis, and centrifugation (12000 ⁇ g, 4 ° C., 5 minutes) was performed to obtain inclusion bodies.
  • C21E manufactured by Hitachi, Ltd.
  • B-PER Bacterial Protein Extraction Reagent manufactured by Thermo Scientific
  • the obtained inclusion body was dissolved in 32 mL of Inclusion Body Solubilization Reagent (manufactured by Thermo Scientific), and then centrifuged again (12000 ⁇ g, 4 ° C., 30 minutes) to recover a supernatant.
  • the above eluate is diluted 3-fold with refolding buffer [100 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 1 mmol / L oxidized glutathione (Sigma-Aldrich)], and allowed to stand overnight at 4 ° C. Placed. Thereafter, it was concentrated with Amicon Ultra-4 (3 kDa) (manufactured by Merck Millipore).
  • the obtained fraction was diluted 2-fold with D-PBS (manufactured by Nacalai Tesque), allowed to stand at room temperature for 6 hours, and buffer-replaced with D-PBS by ultrafiltration using Amicon Ultra-4 (3 kDa).
  • Example 6 Preparation of o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 Expression Vector for E. coli
  • the o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 expression vector for E. coli shown in Table 11 was prepared by the following method.
  • Az-Z-Lys introduction position position from the N terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1
  • Modification at position 1 modification of the first alanine residue from the N terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 1
  • MA represents that methionine is bound to the N-terminal alanine residue.
  • M represents that a mutation has been added to replace the amino acid residue from alanine to methionine.
  • Mutation at position 125 Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. When no mutation is added-, when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is described as S.
  • o-Az-Z-Lys described in the column of amino acid residues after substitution means a structure represented by the following (Formula 10).
  • an IL- consisting of an amino acid sequence in which the amino acid residue at position 125 of the wild type mature human IL-2 amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is replaced with cysteine to serine and 2 (amino acid sequence: SEQ ID NO: 38, base sequence encoding the amino acid sequence: SEQ ID NO: 39), or the 125th amino acid residue of the wild type mature human IL-2 amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 from cysteine
  • An IL-2 consisting of an amino acid sequence (Amino acid sequence: SEQ ID NO: 40, base sequence encoding the amino acid sequence: SEQ ID NO: 41) substituted for serine, deleted at the first alanine residue, and methionine linked at the N terminus
  • a nucleotide sequence in which a codon corresponding to a site for introducing o-Az-Z-Lys is substituted for an amber (TAG) codon between the NdeI restriction enzyme site and the SalI restriction enzyme site of pFLAG-CTS-Pyl TS (SEQ ID NO: 42)
  • TAG amber
  • pFLAG-CTS-Pyl TS_hIL-2 various o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 expression vectors for E. coli
  • Example 7 Preparation of o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 o-Az-Z-Lys in which any amino acid residue of IL-2 shown in Table 12 is substituted with o-Az-Z-Lys residue Lys-introduced IL-2 was prepared by the following method.
  • o-Az-Z-Lys described in the column of amino acid residues after substitution means a structure represented by the following (Formula 10).
  • the o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 expression vector for E. coli prepared in Example 6 was used as E. coli B-95. It was introduced into delA [Sci Rep, 2015. 5 (9699)], and an inclusion body lysate was prepared by the method described in Example 5.
  • Oxidized glutathione was added to 2 mmol / L and allowed to stand overnight at 4 ° C. Then, the solution is concentrated with Amicon Ultra-4 (3 kDa) (manufactured by Merck Millipore), and 10 mmol containing 0.4 w / v arginine hydrochloride and 5 w / v% trehalose using a NAP column (made by GE Healthcare). / L The buffer was replaced with acetate buffer (pH 4.5).
  • the prepared o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 was confirmed by SDS-PAGE to have a molecular weight predicted from the amino acid sequence.
  • Example 8 PEGylation of o-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 or m-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 or o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 Table 13- PEGylated form of o-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 or m-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 or o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 shown in 15 An IL-2 variant is described in the following manner.
  • (OAzZK) -PEG (PEG4, Li20, Li30, Li40, V40, V80, W40, W80, Y50, IIII40) is a compound in which PEG is introduced to the side chain amino group of lysine via a linker (formula 11) Or a structure represented by formula (12),
  • (MAzZK) -PEG (V40) indicates a structure represented by the following (Formula XX4) or (Formula XX5) in which PEG is introduced to the side chain amino group of lysine via a linker.
  • PEG4 is a structure represented by the following (formula 13),
  • Li20 represents a structure represented by the following (formula 15) when the average molecular weight is about 20 kDa,
  • Li30 represents a structure represented by the above (formula 15) when the average molecular weight is about 30 kDa,
  • Li40 is a structure represented by the following (formula X105) having an average molecular weight of about 40 kDa,
  • Y50 is a structure represented by the following (formula X107) in which the average molecular weight of (CH 2 CH 2 O) m is 10 kDa and the average molecular weight of (CH 2 CH 2 O) n is 20 kDa ,
  • V40 represents a structure represented by the following (formula X109) having an average molecular weight of 40 kDa,
  • V80 represents a structure represented by the above (formula X109) having an average molecular weight of 80 kDa,
  • W40 is a structure represented by the following (formula X111) in which the average molecular weight of (CH 2 CH 2 O) m is 5 kDa and the average molecular weight of (CH 2 CH 2 O) n is 7.5 kDa Show,
  • W80 is a structure represented by the following (formula X112) in which the average molecular weight of (CH 2 CH 2 O) m is 5 kDa and the average molecular weight of (CH 2 CH 2 O) n is 17.5 kDa Show,
  • IIII40 shows that it is a structure represented by the following (Formula X113) whose average molecular weight is 40 kDa.
  • Step 1a Preparation of PEG-DBCO 1
  • PEG-carboxylic acid mPEG-AA 40K; manufactured by Creative PEG Works
  • 1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide Hydrochloride 5 equivalents
  • 4-dimethylaminopyridine 5 equivalents
  • Dibenzocyclooctyne-amine 5 equivalents, A2763; Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • Ether-isopropanol 1/1 was added, and the precipitated solid was collected by filtration to synthesize PEG-DBCO.
  • Step 2 Preparation of PEG-conjugated IL-2 variant PEG-DBCO (DBCO-PEG4-FLAG (DYKDDDDK) (manufactured by Jena Bioscience), DBCO-PEG 20 kDa (manufactured by Click Chemistry Tools), DBCO-PEG 30 kDa (Click Or PEG-DBCO prepared in step 1a or step 1b is dissolved in D-PBS, and this is introduced with o-Az-Z-Lys introduced 8His-IL-2 or m-Az-Z-Lys introduced 20 mol equivalent of 8His-IL-2 or o-Az-Z-Lys-introduced IL-2 was added, and allowed to stand overnight at room temperature.
  • DBCO-PEG4-FLAG DYKDDDDK
  • DBCO-PEG 20 kDa manufactured by Click Chemistry Tools
  • DBCO-PEG 30 kDa lick Or PEG-DBCO prepared in step 1a or step 1
  • the PEG-conjugated IL-2 variant to which DBCO-PEG4-FLAG was conjugated was purified using ANTI-FLAG M2 Affinity Agarose Gel (manufactured by Sigma-Aldrich) according to the procedure described in the manufacturer's manual.
  • the PEG-conjugated IL-2 variant to which PEG other than DBCO-PEG4-FLAG was attached was first subjected to cation exchange chromatography using Mono S 5/50 GL (manufactured by GE Healthcare) to remove unreacted PEG.
  • a mobile phase 50 mmol / L phosphate buffer (pH 3.0) was used.
  • the PEG-conjugated IL-2 variant was fractionated by size exclusion chromatography using Superrose 6 increase 10 / 30GL (manufactured by GE Healthcare).
  • 100 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 2 mol / L guanidine hydrochloride was used.
  • the obtained PEG-conjugated IL-2 variant is subjected to ultrafiltration using Amicon Ultra-4 (3 kDa) or NAP column with D-PBS or 10 mM acetate buffer (pH 4.5) containing 5 w / v% trehalose or 0 Buffer substitution was carried out with 10 mM acetate buffer (pH 4.5) containing 4 mol / L arginine hydrochloride, 5 w / v% trehalose.
  • Example 9 Preparation of I129C mutant IL-2 expression vector The first amino acid residue in the wild type mature human IL-2 amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is deleted, and the 125th amino acid residue is changed from cysteine to serine And IL-2 (amino acid sequence: SEQ ID NO: 51, base sequence encoding the amino acid sequence: SEQ ID NO: 52), wherein the amino acid residue at position 129 is substituted from isoleucine to cysteine, and methionine is bound to the N terminus
  • the above expression vector was prepared based on the following expression (IL-2_I129C).
  • the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 52) of IL-2_I129C was prepared by artificial gene synthesis (Lagous Japan Ltd.), and it was between the NdeI restriction enzyme site and the BamHI restriction enzyme site of pET-22b (+) (manufactured by Novagen)
  • An IL-2_I129C expression vector for E. coli (hereinafter referred to as pET-22b (+)-hIL-2_I129C) was prepared.
  • Cys mutation position position from the N terminus of SEQ ID NO: 1
  • Modification at position 1 represents modification of the first alanine residue from the N terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.
  • M indicates that an amino acid residue is substituted from alanine to methionine.
  • Mutation at position 125 Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. When no mutation of amino acid residue is added, it is described as S when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is added.
  • Example 10 Preparation of IL-2_I129C IL-2_I129C was prepared by the method described below.
  • the pET-22b (+)-hIL-2_I129C for E. coli prepared in Example 9 was introduced into E. coli BL21 (DE3) (manufactured by Novagen), and an inclusion body was obtained by the method described in Example 5.
  • inclusion body is dissolved in 15 mL of 6 mmol / L guanidine hydrochloride, 5 mmol / L DTT, 5 mmol / L EDTA in 100 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 8.0), and then at 60 ° C. for 30 minutes. The supernatant was recovered by warming and centrifugation (19000 ⁇ g, 4 ° C., 30 minutes) (inclusion body lysate).
  • Refolding was performed in the following manner. After buffer exchange of the monomeric IL-2_I129C prepared above to 100 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 6 mol / L guanidine hydrochloride using a NAP column, 2 mol / L guanidine hydrochloride, 10 vol % Glycerol, 6.9 mmol / L reduced glutathione, and 0.7 mmol / L oxidized glutathione was added to 100 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 8.0), and allowed to stand overnight at room temperature. Thereafter, the refolding fraction was fractionated by reverse phase HPLC using Proteovavi (manufactured by Shiseido Co., Ltd.), and lyophilized.
  • Proteovavi manufactured by Shiseido Co., Ltd.
  • the purity of the produced IL-2_I129C was confirmed by SDS-PAGE. As a result, a single band having a molecular weight predicted from the amino acid sequence was identified.
  • Example 11 PEGylation of IL-2_I129C
  • a PEG-conjugated IL-2 variant was prepared by the following method.
  • -PEG introduced position the position from the N-terminus of SEQ ID NO: 1.
  • Modification at position 1 represents modification of the first alanine residue from the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.
  • M indicates that an amino acid residue is substituted from alanine to methionine.
  • Mutation at position 125 Indicates the presence or absence of a mutation at the 125th amino acid residue from the N-terminus of SEQ ID NO: 1. When no mutation of amino acid residue is added, it is described as S when a mutation that substitutes an amino acid residue from cysteine to serine is added.
  • C-PEG (Mal) (V40, V80, W80)
  • PEG was introduced to the cysteine side chain via a 3- (3-thio-2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) -propyloxy linker It shows that it is a structure represented by the following (formula X119).
  • C-PEG (Mal) may be a structure represented by (Formula X120) or (Formula X121) in which the dioxopyrrolidine ring is opened.
  • V40 represents a structure represented by the following (formula X122) having an average molecular weight of about 40 kDa in the above (formula X119) to (formula X121),
  • V80 represents that PEG has a structure represented by the above (formula X122) and having an average molecular weight of about 80 kDa;
  • the lyophilized product of IL-2_I129C prepared in Example 10 was dissolved in 20 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 7.0) containing 2 mol / L guanidine hydrochloride, 1 mmol / L EDTA.
  • PEG-maleimide (SUNBRIGHT GL2-400MA; NOF Corporation or SUNBRIGHT GL2-800MA; NOF Corporation or SUNBRIGHT GL4-800MA; NOF Corporation) is dissolved in D-PBS and this is added to IL-2_I129C. 20 mol equivalent was added and left to stand overnight at room temperature.
  • PEG-conjugated IL-2_I129C was purified by the method described in Example 8.
  • the obtained PEG-conjugated IL-2_I129C was buffer-replaced with 10 mM acetate buffer (pH 4.5) containing 0.4 mol / L arginine hydrochloride, 5 w / v% trehalose using a NAP column.
  • Example 12 Evaluation of IL-2R ⁇ Selectivity The selectivity of the prepared IL-2 variant to human IL-2R ⁇ was evaluated by the following method.
  • human IL-2R ⁇ or human IL-2R ⁇ in the mouse pro B cell line Ba / F3 (RCB 0805), a human IL-2 dependent viable cell line was generated.
  • Each cell is human IL-2R ⁇ linked human CD25, human CD122, human CD132 and monomeric Azami-Green through furin cleavage sequence (RAKR) and 2A peptide sequence (APVKQTLNFDLLKLAGDVESNPGP) derived from foot-and-mouth-disease virus Gene sequence (SEQ ID NO: 20) encoding the amino acid sequence (SEQ ID NO: 19) of the Azamigreen fusion or human CD122, human CD132 and monomeric Azami-Green, furin cleavage sequence and 2A peptide sequence from foot-and-mouth-disease virus human IL-2R ⁇ -Azamigreen fusion amino acid sequence of linked via a (SEQ ID NO: 21) was obtained by introducing a pDELTA vector having the gene sequence to be expressed (SEQ ID
  • Ba / F3-hIL-2R ⁇ and Ba / F3-hIL-2R ⁇ were collected in a centrifuge tube, and after centrifugation at 1200 rpm for 3 minutes, the supernatant was removed by aspiration. After washing four times with D-PBS, 50 mL of inactivated FBS (GIBCO) and 5 mL of a penicillin-streptomycin mixed solution (Nacalai Tesque) were added to 500 mL of assay medium [RPMI 1640 (Nacalai Tesque)]. The cells were suspended at 5.0 ⁇ 10 4 cells / mL in medium] and seeded at 100 ⁇ L / well in a 96-well white flat bottom plate (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.).
  • Assay medium (0% control), commercial IL-2 solution (final concentration 65 nmol / L, 100% control) diluted to 390 nmol / L in assay medium, and 6 times the final concentration in assay medium Diluted commercial IL-2 Peprotech's IL-2 [hereinafter described as IL-2 (P)] and Thermo Fisher Scientific IL-2 [hereinafter described as IL-2 (T)] or 20 ⁇ L / well of various sugar chain-bound IL-2 solutions (maximum final concentration 65 nM, 9 conditions with a 10-fold dilution series) were added, and the cells were cultured at 37 ° C. under 5% CO 2 for 24 to 48 hours.
  • P commercial IL-2
  • T Thermo Fisher Scientific IL-2
  • the ratio (EC 50 ⁇ / EC 50 ⁇ ) of the EC 50 values (EC 50 ⁇ ) was defined as EC 50 ratio values and used as an indicator of IL-2R ⁇ selectivity.
  • IL-2 and EC 50 ratio value (P) or IL-2 (T) when a 1 the EC 50 ratio values of the various sugar chain binding IL-2 variant as standardized EC 50 ratio values, Table 18 - Shown at 20.
  • sugar chain-linked IL-2 variants and N-terminal PEGylation, sugar chain linked IL-2 and Cys-PEGylation, sugar chain linked IL-2 are IL-2 (P)
  • the variant is higher in IL-2R ⁇ selectivity than IL-2 (T).
  • Table 21 and Table 22 show the results of calculating the standardized EC 50 ratio values by measuring the IL-2 dependent cell growth rate in the same manner for various PEG-linked IL-2 variants.
  • the control of the carbohydrate-linked IL-2 variant was IL-2 (P) or IL-2 (T)
  • the control of the PEG-linked IL-2 variant was IL-2 (P) or 8His-IL-2 was used.
  • Treg proliferation activity Cell proliferation activity of various IL-2 against human Treg was measured by the following method.
  • various IL-2 as a sugar chain binding IL-2 variant, H16C-2, E15C-11, L19C-9, L19C-11, N88C-2, L12C-11 / V91C-11, V91C-11 / V115C-11 , V91C-11 / N119C-11 and A1C-11 / T3C-11 / S5C-11 / L12C-11 / V91C-11, Cys-PEGylated, as a glycoconjugate IL-2 variant, A1C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Li20 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Y50 (IAc) / E15C-11, T3C-V40 (IA
  • PBMC peripheral blood mononuclear cells
  • cell sorter SH800 The CD4 + CD25 + CD127 low fraction (Treg) was separated with SONY).
  • Treg and CD3 / CD28 Dynabeads (Thermo Fischer SCIENTIFIC) washed three times with the culture medium, and suspend each with 3.4 ⁇ 10 4 cells / mL of culture medium, 150 ⁇ L / well was seeded in a 96-well U-bottom plate (manufactured by Corning).
  • Various IL-2 solutions diluted to a final concentration of 4 times with culture medium were added at 50 ⁇ L / well each, and culture was started at 37 ° C. under 5% CO 2 .
  • the RLU value of a well containing control IL-2 (P) or 8His-IL-2 at a final concentration of 65 nmol / L is 100%, and the RLU value of a well containing IL-2 free medium is 0%, Treg proliferation rates of various IL-2 were calculated.
  • FIGS. 1A-J The results obtained are shown in FIGS. 1A-J.
  • IL-2 P
  • the sugar chain binding IL-2 modification was shown H16C-2, E15C-11, L19C-9, L19C-11 *, N88C-2, L12C-11 / V91C-11, V91C-11 / V115C-11 and V91C-11 / N119C-11
  • Cys- The PEGylated, sugar chain-linked IL-2 variant T3C-Y50 (IAc) / E15C-11 showed an IL-2-dependent cell proliferation rate of 80% or more at an IL-2 concentration of 650 to 6500 pmol / L. .
  • L12C-11 / F78C-V40 which is a Cys-PEGylated, sugar chain-linked IL-2 variant, has an IL-2 dependent cell proliferation rate of 80% or more at an IL-2 concentration of 65 nmol / L. showed that.
  • A1C-11 / T3C-11 / S5C-11 / L12C-11 / V91C-11 which is a sugar chain linked IL-2 variant, Cys-PEGylated
  • A1C-Y50 which is a sugar chain linked IL-2 variant (IAc) / L12C-11 / V91C-11
  • T3C-Li20 IAc
  • T3C-Y50 IAc) / L12C-11 / V91C-11
  • T3C-V40 IAc) / E15C -11 and T3C-V80
  • E15C-11 exhibited an IL-2 dependent cell growth rate of 80% or less even at an IL-2 concentration of 65 nmol / L.
  • 8His-IL-2 as a control exhibited an IL-2-dependent cell proliferation rate of 80% or more at an IL-2 concentration of 6500 pmol / L, whereas it showed PEG-conjugated IL.
  • IL-2 variants have cell proliferation activity of Treg.
  • various IL-2 variants, and A1C-11 / T3C-11 / S5C which are sugar chain-bound IL-2 variants, relative to the control IL-2 (P) or 8His-IL-2 (P) -11 / L12C-11 / V91C-11, Cys-PEGylated, A1C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Li20 (IAc) / L12C-, which is a sugar chain-linked IL-2 variant 11 / V91C-11, T3C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-V40 (IAc) / E15C-11, T3C-V80 (Mal) / E15C-11 and F78C-V40 (IAc) / L12 C-11, a PEG-conjugated IL-2 variant, I129 (oAzZK) -W80, 8His-IL-2 variant
  • NK Cell Proliferation Activity Cell proliferation activity of human NK cells of various types of IL-2 was measured by the following method.
  • IL-2 variants as a sugar chain binding IL-2 variant, H16C-2, E15C-11, L19C-9, L19C-11 *, N88C-2, L12C-11 / V91C-11, V91C-11 / V115C-11, V91C-11 / N119C-11 and A1C-11 / T3C-11 / S5C-11 / L12C-11 / V91C-11, Cys-PEGylated, A1C- as a glycoconjugate IL-2 variant Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Li20 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Y50 (IAc) / E15C-11, T3C-V
  • NK cells from human PBMC was separated by the following method. Frozen human PBMCs were thawed by the method described in Example 13, and CD56 + NK cells were separated using NK Cell Isolation Kit human (manufactured by Miltenyi Biotech). The separated cells were washed three times with culture medium (1500 rpm, room temperature, 5 minutes), and subjected to the following proliferation assay.
  • the isolated NK cells are suspended in culture medium or X-vivo 10 SFM (manufactured by Lonza) to 1.3 ⁇ 10 5 cells / mL, and 150 ⁇ L / well (2 ⁇ 10 4 cells) in a 96-well U-bottom plate. / Well). 50 ⁇ L / well of IL-2 solution diluted to a final concentration of 4 times with culture medium or X-vivo 10 SFM was added thereto, and the cells were cultured at 37 ° C. under 5% CO 2 for 4 to 6 days. Thereafter, the NK cell proliferation rates of various IL-2 were calculated by the method described in Example 13.
  • FIGS. 2A-H The results obtained using the growth medium are shown in FIGS. 2A-H and the results obtained using X-vivo 10 SFM are shown in FIGS. 2I-K.
  • IL-2 (P) showed an IL-2 dependent cell growth rate of 80% or more in the growth medium at an IL-2 concentration of 6500 pmol / L
  • the chain-binding IL-2 variants H16C-2 and L19C-9 have an IL-2 dependent cell growth rate of 20% or more but less than 80% even at an IL-2 concentration of 65 nmol / L, N88C-2 and L12C-11 / V91C-11 which are IL-2 variants, Cys-PEGylated, A1C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11 which is a sugar chain-linked IL-2 variant , T3C-Li20 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Y50 (IAc) / L12C-11 / V91C-11, T3C-Y50 (IAc) / E15C-11, T3C -V40 (IAc
  • IL-2 (P) showed an IL-2-dependent cell growth rate of 80% or more in X-vivo 10 SFM at an IL-2 concentration of 65 pmol / L
  • a sugar chain-bound IL-2 variant E15C-11 shows an IL-2-dependent cell growth rate of 80% or more at an IL-2 concentration of 6500 pmol / L
  • L19C-11 *, V91C-11 / V115C-11 and V91C-11 / N119C-11 show an IL-2-dependent cell growth rate of 80% or more at an IL-2 concentration of 65 nmol / L
  • A1C-11 / T3C-11 / S5C-11 / L12C-11 / V91C-11 had an IL-2 dependent cell growth rate of 20% or less even at an IL-2 concentration of 65 nmol / L.
  • 8His-IL-2 showed an IL-2-dependent cell proliferation rate at an IL-2 concentration of 6500 pmol / L as in IL-2 (P) in growth medium. While 80% or more was shown, the PEG-conjugated IL-2 variant, 8His-S4 (oAzZK) -Li20, 8His-S5 (oAzZK) -Li20, 8His-S6 (oAzZK) -Li20, 8His-T7 (OAzZK) -Li20, 8His-K8 (oAzZK) -Li20, 8His-E60 (oAzZK) -Li20, 8His-F78 (oAzZK) -Li20, 8His-H79 (oAzZK) -Li20, 8His-R81 (oAzZK) -Li20 , 8His
  • IL-2 showed an IL-2-dependent cell growth rate of 80% or more in X-vivo 10 SFM at an IL-2 concentration of 65 pmol / L, it was I129 (oAzZK) -V40, 8His-S5 (oAzZK) -Li30 / F78 (oAzZK) -Li30 and 8His-F78 (oAzZK) -Li30 / S99 (oAzZK) -Li30 at IL-2 concentrations of 65 nmol / L -8-dependent cell growth rate is 80% or more, and is a PEG-conjugated IL-2 variant, 8His-S4 (oAzZK) -Li30 / F78 (oAzZK) -Li30, 8His-K8 (oAzZK) -Li30 / F78 (OAzZK) -Li30, 8His-F78 (oA
  • Tregs express IL-2R ⁇
  • NK cells express IL-2R ⁇ . From the results of Examples 13 and 14, it is apparent that all the IL-2 variants evaluated selectively propagate Treg expressing IL-2R ⁇ , but not NK cells expressing IL-2R ⁇ . became.
  • Example 15 Growth Inhibitory Activity of Tresp by IL-2-Stimulated Treg
  • the growth inhibitory activity of human Tresp by human Treg stimulated and expanded with various IL-2 was measured by the method described below. All cells were separated from the same lot of frozen human PBMC.
  • As various IL-2s a glycan-bound IL-2 variant H16C-2, L19C-9, and N88C-2 and IL-2 (P) as a control were used.
  • Treg was separated from frozen human PBMCs by the method described in Example 13.
  • the resulting cells were used as IL-2 stimulated Tregs.
  • Treg was isolated from frozen human PBMC by the method described in Example 13, and this was designated as unstimulated Treg.
  • the cells After separating CD3 + CD25 - T cells from frozen human PBMC using EasySep Human T Cell Enrichment Kit (STEMCELL Technologies) and EasySep Human Pan-CD 25 Positive Selection and Depletion Kit (STEMCELL Technologies), the cells contain 10% FBS.
  • the cells were labeled by reacting Celltrace violet (manufactured by Thermo Fischer SCIENTIFIC) diluted in RPMI 1640 medium to 40 ⁇ mol / L for 5 minutes at room temperature.
  • HLA-DR + cells were separated from frozen human PBMC using Anti-HLA-DR MicroBeads, human (manufactured by Miltenyi Biotec). The obtained cells were used as APC (Antigen presenting cells).
  • the cells are stained with anti-human CD4-APC (BD Pharmingen) and anti-human CD8-PE (BD Pharmingen) for 15 minutes at room temperature, and then flow cytometer FACS Canto II (BD Biosciences) The various fluorescence intensities were measured by the company.
  • anti-human CD4-APC BD Pharmingen
  • anti-human CD8-PE BD Pharmingen
  • flow cytometer FACS Canto II BD Biosciences
  • the obtained data is output as an FCS file and analyzed using the data analysis software FLowJo (TreeStar, version 7.6.5) about the division index value, which is the average number of cell divisions in CD4 + Tresp or CD8 + Tresp. went.
  • the division index value of Treg-free wells is 100% control, and the division index value of wells added Tresp only is 0%, unstimulated Treg, or Tres at the time of IL-2 stimulation Treg addition Cell proliferation rate was calculated.
  • the obtained results are shown in FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B).
  • IL-2-stimulated Tregs proliferation of CD4 + Tresp was inhibited up to about 40 to 60%, and proliferation of CD8 + Tresp was inhibited up to about 30 to 40%.
  • the commercially available IL-2 stimulated Tregs and the carbohydrate-linked IL-2 variant stimulated Tregs had similar growth inhibition rates to Tresp.
  • Example 16 Ex vivo assay The production amount of various cytokines of human PBMC stimulated with various IL-2 was measured by the method described below. As various IL-2s, a sugar chain-bound IL-2 variant H16C-2, L19C-9, and N88C-2 and IL-2 (P) as a positive control were used.
  • Human peripheral blood was dispensed into a 15 mL centrifuge tube, centrifuged at 2000 rpm for 10 minutes, and the supernatant was collected to obtain human plasma.
  • the obtained plasma was filter-sterilized using a 0.22 ⁇ m filter.
  • PBS was added to peripheral blood in equal amounts to the collected plasma and diluted, human PBMC was obtained by density gradient centrifugation using Ficoll Paque plus (manufactured by GE Healthcare).
  • the resulting human PBMCs were suspended in autologous plasma at 5 ⁇ 10 6 cells / mL, to which an anti-CD3 antibody OKT3 was added to a final concentration of 0.5 ⁇ g / mL. After seeding in a 96-well U-bottom plate at 180 ⁇ l / well, 20 ⁇ l / well of various IL-2 diluted to a final concentration of 10 times with 0.1% BSA-PBS was added. After culturing for 5 days at 37 ° C. under 5% CO 2 , the culture supernatant was collected, and the cytokine production amount in the supernatant was quantified using Human Th1 / 2/17 CBA kit (manufactured by BD Biosciences).
  • Treg selective proliferative activity of various IL-2 was measured by the method described below using the obtained human PBMC.
  • cells are fixed and permeabilized using PerFix EXPOSE Buffer 1 and PerFix EXPOSE Buffer 2 of PerFix-EXPOSE Phospho Epitope Exposure Kit (Beckman Coulter).
  • PerFix EXPOSE Buffer 3 containing anti-human CD25-PE (manufactured by BD Biosciences) and anti-human Foxp3 Alexa 647 (manufactured by Biolegend, Cat # 320214) was added to stain cells (light blocking, room temperature, 60 minutes) .
  • the obtained data was output as an FCS file, and then analyzed using data analysis software FLowJo (manufactured by TreeStar, version 7.6.5).
  • the CD25 + Foxp3 high fraction is Treg
  • the CD25 + Foxp3 low fraction is effector T cells (Teff)
  • the abundance ratio [Treg (%) / Teff (%)] is calculated, Treg was used as an indicator of selective growth activity.
  • IL-2 (P) is one of all the cytokines of IL-4, IL-6, IL-10, IFN ⁇ and TNF ⁇ among the measured cytokines. It was promoting production.
  • the amount of IL-6 and IL-10 produced in the sugar chain-linked IL-2 variant was comparable to that of commercial IL-2, but the production of IL-4, IFN ⁇ and TNF ⁇ was reduced. Production of IL-17A was below the detection limit in any culture condition.
  • IL-10 is an anti-inflammatory cytokine
  • IL-6, IL-4, IFN ⁇ , and TNF ⁇ are inflammatory cytokines.
  • the obtained Treg / Teff ratio is shown in FIG. 4 (F).
  • the Treg / Teff ratio was about 0.2 to 0.3 when stimulated with IL-2 (P).
  • the Treg / Teff ratio in the case of stimulation with the oligosaccharide chain bound IL-2 variants H16C-2, L19C-9, and N88C-2 was all about 0.3 to 0.5.
  • the glycosylated IL-2 variant produced selects Treg more than Teff compared to IL-2 (P). It became clear that it was made to grow. Although both Treg and Teff express IL-2R ⁇ , the IL-2 variant has the property of selectively proliferating Treg over Teff, and is a desirable IL-2 for suppressing inflammation. It is a variant.
  • Example 17 Affinity Analysis The affinity of various IL-2 to human CD25 ECD-Fc and human IL-2R ⁇ ECD-Fc was measured by the following method.
  • various IL-2 glycan-binding IL-2 variants L12C-2, L12C-9, L12C-11, H16C-2, L19C-9, L12C-11, N88C-2 and V91C-11, and wild type as a control The types IL-2, 8His-IL-2 and IL-2 (P) were used.
  • the human CD25 ECD-Fc-Avitag expression vector for mammalian cells was constructed by inserting the designed base sequence (SEQ ID NO: 24) into the BglII restriction enzyme site and the BamHI restriction enzyme site of the INPEP4 vector.
  • CD122 ECD-Fc (Knob) -Avitag-8His consisting of human IgG1-derived Fc region having the extracellular region of human CD122 and Y354C / T366W mutation and Avitag sequence and polyhistidine tag sequence (HHHHHHHH) at the C-terminus
  • human CD132 CD132 ECD-Fc (hole) -FLAG consisting of the extracellular region of the mouse, the Y349C / T366S / L368A / Y407V mutation and a human IgG1-derived Fc region having a FLAG tag sequence at the C-terminus, a furin cleavage sequence and a foot-and-mouth-disease virus
  • SEQ ID NO: 25 amino acid sequence of human CD122 ECD-Fc-Avitag-8His_human CD132 ECD-Fc-FLAG linked via the derived 2A peptide sequence
  • IL-2 (P) diluted to an optimal concentration with HBS-EP (+) buffer was added as an analyte to the flow cell for affinity measurement and the flow cell for reference to obtain a sensorgram. 3 mol / L MgCl 2 was used for the regeneration reaction of the flow cell.
  • Biacore T-100 Evaluation software was used to calculate the kinetic constant from the obtained sensorgram.
  • a steady state model was used for analysis of binding to CD25 ECD-Fc, and the dissociation constant K D was determined.
  • 1: 1 binding model was used, and binding rate constant k a and dissociation rate constant k d and K D were determined respectively.
  • the obtained K D is shown in Table 23.
  • K D values for CD25 were comparable between the glycan-linked IL-2 variant and IL-2 (P).
  • the K D value for IL-2R ⁇ was higher for the glycoconjugate IL-2 variant than for IL-2 (P).
  • Example 18 Influence of sugar chain and PEG structure
  • Example 1 The standardized EC 50 ratio values of L19C, L19C-acetamide, L19N, and various o-Az-z-Lys-introduced 8His-IL-2 prepared in Example 5 were measured in the same manner as described in Example 12. It was measured. The obtained results are shown in Table 24.
  • the standardized EC 50 ratio values of L19C, L19C-acetamide, and L19N were 5 to 30, respectively.
  • the standardized EC 50 ratio values of L19C-2, L19C-9, L19C-11 and L19C-11 * were 30 or more, so L19C-2, L19C-9, L19C-11 and It was revealed that L19C-11 * has improved selectivity for IL-2R ⁇ by sugar chain binding.
  • the standardized EC 50 ratio values of the o-Az-Z-Lys-introduced 8His-IL-2 variants other than 8His-Q126 (oAzZK) were 5 or less.
  • SEQ ID NO: 1 Amino acid sequence of wild type mature human IL-2
  • SEQ ID NO: 2 Amino acid sequence of 8His-IL-2
  • SEQ ID NO: 3 Base sequence of 8His-IL-2 Base of SEQ ID NO: 4: 8 His-S4 (oAzZK)
  • SEQ ID NO: 5 8His-S5 (oAzZK) base sequence
  • SEQ ID NO: 6 8His-S6 (oAzZK) base sequence

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Abstract

本発明は、IL-2Rαβγに対する選択性が向上し、且つTregを選択的に活性化する新規なIL-2改変体を提供することを目的とする。本発明は、IL-2改変体、該IL-2改変体の製造方法、該IL-2改変体を含む組成物および免疫疾患の治療剤、IL-2のIL-2Rαβγへの選択性を増加させる方法、IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性を向上させる方法、IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくともいずれか1つに対するIL-2の親和性を低下させる方法、並びに制御性T細胞を選択的に活性化させる方法に関する。

Description

IL-2改変体
 本発明は、IL-2改変体、該IL-2改変体の製造方法、該IL-2改変体を含む組成物および治療剤、IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性を向上させる方法、IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくともいずれか1つに対するIL-2の親和性を低下させる方法、並びに制御性T細胞を選択的に活性化させる方法に関する。
 制御性T細胞(Treg)は転写因子Foxp3(forkhead box P3)を発現することを特徴とするCD4陽性T細胞サブセットである。TregはIL-10やTGF-βなど抑制性サイトカインの産生、パーフォリンやグランザイムなど細胞傷害性タンパク質を介した細胞溶解、CTLA-4などを介した抗原提示細胞の機能調節、IL-2の利用競合による枯渇など多様なメカニズムによってエフェクターT細胞(Teff)の活性化を阻害し、過剰な免疫応答を負に制御している(非特許文献1)。
 Foxp3の変異によるTregの欠損は重篤な全身性の自己免疫反応を呈するIPEX(immune dysregulation,polyendocrinopathy,enteropathy,X-linked)症候群を発症する。また、複数の自己免疫疾患においてTregの量や質が低下していることから、Tregを介した免疫制御の破綻が病態発症に寄与していると考えられる(非特許文献2、非特許文献3)。
 IL-2(Interleukin-2)は主に活性化T細胞から産生されるサイトカインであり、様々な免疫細胞の増殖および活性化に寄与する。ヒトにおける成熟体の分子量は約15kDa(133残基)であり、4つのα-ヘリックスから構成されるfour-helix bundle構造を有している(非特許文献4)。
 IL-2受容体(IL-2R)はCD25(IL-2Rα)、CD122(IL-2Rβ)、CD132(γ)の3つの分子から構成されており、IL-2に対して中親和性(K≒10-9M)を示すヘテロダイマー型受容体(IL-2Rβγ)か、高親和性(K≒10-11M)を示すヘテロトライマー型受容体(IL-2Rαβγ)が形成された場合にシグナルを伝達する。CD25はそれ単体でもIL-2と低親和性(K≒10-8M)で結合するが、シグナルを伝達することは出来ない(非特許文献5)。
 IL-2Rの発現パターンは免疫細胞ごとに異なる。CD56lowNK細胞やナイーブT細胞ではCD25の発現は非常に低く、IL-2RはIL-2Rβγとして機能している。一方、TregやCD56highNK細胞ではCD25が発現しており、IL-2RはIL-2Rαβγとして機能する(非特許文献6)。
 IL-2とIL-2Rαβγの結合では、IL-2は初めにCD25に結合した後に、CD122、CD132と順次結合していくことでIL-2Rの三量体化を引き起こす。IL-2によるCD122とCD132の二量体化はCD122細胞内領域へのJAK1のリクルートおよびCD132細胞内領域へのJAK3のリクルートを促し、次いでSTAT5のリン酸化を引き起こす。リン酸化STAT5(pSTAT5)は二量体を形成した後に核内に移行し、標的遺伝子の転写を促す(非特許文献7、非特許文献8)。 
 IL-2シグナルはTregの恒常性維持において重要な役割を担っている。IL-2刺激によって生じるpSTAT5は直接的にFoxp3の発現を促すことで、Tregの増殖促進、安定化およびTeffの活性化抑制機能を向上させる。Tregは高親和性受容体であるIL-2Rαβγを発現していることに加え、IL-2シグナルを正に制御するProtein phosphatase 1(PP)1およびPP2A活性が高いため、IL-2刺激によるTregのSTAT5のリン酸化やその下流の遺伝子発現は、メモリーT細胞のそれよりも10~100倍程度低い濃度域で引き起こされる(非特許文献6、非特許文献9)。
 IL-2遺伝子やIL-2R遺伝子を欠損したマウスでは、Tregの減少と重篤な自己免疫反応を呈する。ヒトにおいても同様に、CD25遺伝子の欠損は自己反応性T細胞の増殖やIPEX症候群と類似の症状を呈する。SLE(systemic lupus erythematosus)患者やI型糖尿病患者では、T細胞によるIL-2産生能の低下と、それに伴ったTregの減少が認められる(非特許文献10、非特許文献11、非特許文献12)。 
 IL-2シグナルの活性化はTreg機能を増強する。SLE様の症状を呈するMRL/lprマウスへのIL-2の投与は、炎症反応を抑制し病態を改善する。また、GVHD(graft-versus-host disease)患者やSLE患者へのIL-2の投与はTregの増幅を促し、病態を改善する(非特許文献13、非特許文献14、非特許文献15)。
 しかし、野生型IL-2の投与はしばしばNK細胞や好酸球の増加を引き起こし、投与部位反応や発熱およびインフルエンザ様症状などを引き起こす。また、IL-2の血中半減期は約1時間と非常に短いことから、低用量IL-2療法では、IL-2を連日投与する必要がある(非特許文献14、非特許文献15、非特許文献16)。
 上記の課題解決に向けて、Tregを選択的に活性化し、且つ血中半減期が延長されたIL-2改変体の創製が試みられている。
 IL-2のIL-2Rαβγ選択性を向上させる試みが行われている。一手法では、IL-2Rβγと相互作用するアミノ酸残基に変異を導入したり、抗IL-2抗体と免疫複合体を形成させたりする手法が試みられている(特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、非特許文献17) 。
 しかし、アミノ酸変異の導入は変異に起因した免疫原性増加が生じる。アミノ酸変異を施したヒトIL-2改変体のカニクイザルへの投与は、抗薬物抗体が産生されている。抗IL-2抗体によるIL-2へのIL-2Rαβγ選択性の付与は、ベルシェイプ様の活性となる(特許文献2、特許文献6)。
 IL-2の血中半減期を向上させる試みが行われている。一手法では、抗体由来Fc 配列を付加する手法が試みられている(特許文献2、特許文献4、特許文献7、非特許文献18)。他の手法では、ポリエチレングリコール(PEG)などの非毒性水溶性ポリマーを付加する方法が知られている。(特許文献8、特許文献9、特許文献10、特許文献11、非特許文献19、非特許文献20)。また、糖鎖を導入する手法も試みられている(特許文献12、特許文献13、特許文献14)。
 しかし、IL-2のポリエチレングリコールによる修飾は、生物活性の低下が生じる(非特許文献19)。
国際公開第2010/085495号 国際公開第2014/153111号 米国特許出願公開第2015/0374788号明細書 米国特許第7186804号明細書 国際公開第2014/028748号 国際公開第2015/109212号 米国特許出願公開第2017/0051029号明細書 国際公開第2016/025385号 日本国特開2016-202187号公報 米国特許第4902502号明細書 米国特許第5206344号明細書 米国特許第5153310号明細書 米国特許第5312903号明細書 米国特許第5417970号明細書
Front Immunol, 2013. 4(378) Nat Rev Immunol, 2014. 14(5):343-349 Autoimmun Rev, 2015. 14(2):105-116 Annu Rev Immunol, 2008. 26:453-479 Immunity, 2013. 38(1):13-25 Diabetes, 2015. 64(6):2172-2183 J Biol Chem, 1997. 272(50):31821-31828 Nat Rev Immunol. 2012 Feb 17;12(3):180-90 Nat Rev Immunol. 2015 May;15(5):283-94 Proc Natl Acad Sci USA, 1997. 94(7):3168-3171 N Engl J Med, 2011. 365(22):2110-2121 Curr Diab Rep, 2014. 14(12):553 J Immunol, 2014. 193(5):2168-2177 N Engl J Med, 2011. 365(22):2055-2066 Ann Rheum Dis, 2015. 74(4):791-792 Blood. 2014 Dec 4;124(24):3572-6. Curr Pharm Des, 2002. 8(24):2171-83 J Autoimmun, 2015. 56:66-80 American College of Rheumatology Annual Meeting, San Diego, CA, 2017. Poster Abstract 2715: NKTR-358: A Selective, First-in-Class IL-2 Pathway Agonist Which Increases Number and Suppressive Function of Regulatory T Cells for the Treatment of Immune Inflammatory Disorders, Langowski, J., et al. http://www.nektar.com/application/files/6315/1001/4171/NKTR-358_2017ACR_ABS2715.pdf Biotechnology (N Y), 1990. 8(4):343-346
 本発明は、IL-2Rαβγに対する選択性が向上し、且つTregを選択的に活性化する新規なIL-2改変体を提供することを目的とする。
 上記課題を鋭意検討した結果、本発明者らは、IL-2に糖鎖またはPEGを結合させることにより改変したIL-2改変体により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)Interleukin-2(以下、IL-2と略記する)改変体。
(2)糖鎖が結合したIL-2改変体および/またはポリエチレングリコール(PEG)が結合したIL-2改変体である(1)に記載のIL-2改変体。
(3)IL-2受容体(以下IL-2R)αβγに対する選択性が向上している、(1)または(2)に記載のIL-2改変体。
(4)IL-2のアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基に糖鎖が結合している、(2)または(3)に記載のIL-2改変体。
(5)糖鎖が下記(式4)~(式8)、(式Y1)、(式Y2)または(式Y3)で表される構造を有する糖鎖より選ばれる少なくとも1つである、(2)~(4)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
(6)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含む、(2)~(5)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(7)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、12、15、16、19、88、91および119番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含む、(2)~(6)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(8)糖鎖が結合したシステイン残基由来の基が、下記(式1)で表される構造を有する、(6)または(7)に記載のIL-2改変体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
[(式1)中、Saccharideは糖鎖示す。]
(9)糖鎖が結合したアスパラギン残基由来の基が、下記(式2)で表される構造を有する、(6)または(7)に記載のIL-2改変体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
[(式2)中、Saccharideは糖鎖を示す。]
(10)糖鎖が結合したIL-2改変体にさらにPEGが結合したIL-2改変体である、(2)~(9)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(11)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、1、3、51および78番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含む、(2)~(10)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(12)IL-2のアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基にPEGが結合している、(2)または(3)に記載のIL-2改変体。
(13)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1のアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含む、(2)、(3)および(12)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(14)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における4、5、8、78および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合しているアミノ酸残基に置換されている、(2)、(3)、(12)および(13)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(15)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における4、5、8、78および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも2つのアミノ酸残基が、PEGが結合しているアミノ酸残基に置換されている、(2)、(3)、(12)~(14)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(16)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、4、5および8番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基、ならびに、78番目または129番目のアミノ酸残基が、PEGが結合しているアミノ酸残基に置換されている、(2),(3)、(12)~(15)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(17)PEGが結合したアミノ酸残基が、PEGが結合した非天然アミノ酸残基である、(2)、(3)、(12)~(16)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(18)PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、PEGが結合したチオール基(-SH)を有するアミノ酸残基由来の基、またはPEGが結合したアジド基を有するアミノ酸残基由来の基である、(17)に記載のIL-2改変体。
(19)PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、N-[{(o-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(o-Az-Z-Lys)残基由来の基、N-[{(m-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(m-Az-Z-Lys)残基由来の基またはシステイン残基由来の基である、(17)または(18)に記載のIL-2改変体。
(20)PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式11)および/または(式12)で表される構造を有する、(19)に記載のIL-2改変体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
(21)PEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式X4)および/または(式X5)で表される構造を有する、(19)に記載のIL-2改変体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
(22)PEGが結合したシステイン残基由来の基が、下記(式X11)および/または(式X12)および/または(式X13)で表される構造を有する、(19)に記載のIL-2改変体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
(23)PEGが直鎖状である、(2)、(10)~(22)いずれか1に記載のIL-2改変体。
(24)PEGが分岐状である、(2)、(10)~(22)いずれか1に記載のIL-2改変体。
(25)PEGが、平均分子量10kDa以上のPEGである、(2)、(10)~(24)いずれか1に記載のIL-2改変体。
(26)結合しているPEGが、平均分子量10kDa、20kDa、30kDa、40kDa、50kDa、60kDa、70kDaまたは80kDaのPEGである(2)、(10)~(25)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(27)結合しているPEGが、下記(式13)、(式14)、(式15)、(式16)、(式X7)、(式X8)、(式X9)、(式X10)、(式X11)、(式X13)、(式X14)または(式X15)の少なくとも1つの式で表される構造を有する、(2)、(10)~(26)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
(28)IL-2のN末端にさらにメチオニン残基が結合している、(1)~(27)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(29)IL-2のN末端のアラニンが欠損している、(1)~(28)のいずれか1に記載のIL-2改変体。
(30)IL-2のN末端のアラニンが欠損し、さらにメチオニンが結合している、(1)~(29)に記載のIL-2改変体。
(31)(1)~(30)のいずれか1に記載のIL-2改変体の製造方法。
(32)(1)~(30)のいずれか1に記載のIL-2改変体を含む組成物。
(33)(1)~(30)のいずれか1に記載のIL-2改変体を含む、免疫疾患の治療剤。
(34)IL-2のIL-2Rαβγに対する選択性を向上させる方法。
(35)IL-2に糖鎖および/またはPEGを結合させることを含む、(34)に記載の方法。
(36)IL-2のアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基に、糖鎖を結合させることを含む、(35)に記載の方法。
(37)糖鎖が、下記(式4)~(式8)、(式Y1)、(式Y2)または(式Y3)で表される構造を有する糖鎖より選ばれる少なくとも1つである、(35)または(36)に記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
(38)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列を含むIL-2において、該アミノ酸配列の11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基を、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換することを含む、(35)~(37)のいずれか1に記載の方法。
(39)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、12、15、16、19、88、91および119番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換することを含む、(35)~(38)のいずれか1に記載の方法。
(40)糖鎖が結合したシステイン残基由来の基が、下記(式1)で表される構造を有する、(38)または(39)に記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
[(式1)中、Saccharideは糖鎖示す。]
(41)糖鎖が結合したアスパラギン残基由来の基が、下記(式2)で表される構造を有する、(38)または(39)に記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000097
[(式2)中、Saccharideは糖鎖を示す。]
(42)糖鎖が結合したIL-2改変体にさらにPEGを結合させることを含む(35)~(41)のいずれか1に記載の方法。
(43)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、1、3、51および78番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含む、(42)に記載の方法。
(44)IL-2のアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基にPEGが結合している、(35)に記載の方法。
(45)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1のアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含む、(35)または(44)に記載の方法。
(46)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における4、5、8、78および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合しているアミノ酸残基に置換されている、(35)、(44)および(45)のいずれか1に記載の方法。
(47)配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における4、5、8、78および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも2つのアミノ酸残基が、PEGが結合しているアミノ酸残基に置換されている、(35)、(44)~(46)のいずれか1に記載の方法。
(48)PEGが結合したアミノ酸残基が、PEGが結合した非天然アミノ酸残基である、(35)、(42)~(47)のいずれか1に記載の方法。
(49)PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、PEGが結合したチオール基(-SH)を有するアミノ酸残基由来の基、またはPEGが結合したアジド基を有するアミノ酸残基由来の基である、(48)に記載の方法。
(50)PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、N-[{(o-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(o-Az-Z-Lys)残基由来の基、N-[{(m-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(m-Az-Z-Lys)残基由来の基またはシステイン残基由来の基である、(48)または(49)に記載の方法。
(51)PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式11)および/または(式12)で表される構造を有する、(50)に記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000099
(52)PEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式X4)および/または(式X5)で表される構造を有する、(50)に記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000101
(53)PEGが結合したシステイン残基由来の基が、下記(式X11)および/または(式X12)および/または(式X13)で表される構造を有する、(50)に記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000103
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000104
(54)PEGが直鎖状である、(35)、(42)~(53)のいずれか1に記載の方法。
(55)PEGが分岐状である、(35)、(42)~(53)のいずれか1に記載の方法。
(56)PEGが、平均分子量10kDa以上のPEGである、(35)、(42)~(55)のいずれか1に記載の方法。
(57)PEGが、平均分子量10kDa、20kDa、30kDa、40kDa、50kDa、60kDa、70kDaまたは80kDaのPEGである(35)、(42)~(56)のいずれか1に記載の方法。
(58)結合しているPEGが、下記(式13)、(式14)、(式15)、(式16)、(式X7)、(式X8)、(式X9)、(式X10)、(式X11)、(式X13)、(式X14)または(式X15)の少なくとも1つの式で表される構造を有する、(35)、(42)~(57)のいずれか1に記載の方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000105
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000107
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000111
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000112
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000113
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000114
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000115
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000116
(59)IL-2のN末端にさらにメチオニン残基が結合している、(34)~(58)のいずれか1に記載の方法。
(60)IL-2のN末端のアラニンが欠損している、(34)~(59)のいずれか1に記載の方法。
(61)IL-2のN末端のアラニンが欠損し、さらにメチオニンが結合している、(34)~(60)のいずれか1に記載の方法。
(62)制御性T細胞を選択的に活性化させる方法。
(63)IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくとも一方に対するIL-2の親和性を低下させる方法。
(64)IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性を向上させる方法。
 本発明のIL-2改変体は、Tregに高発現しているIL-2Rαβγに選択的に結合してTregを選択的に活性化する。本発明によれば、IL-2改変体、該IL-2改変体の製造方法、該IL-2改変体を含む組成物および免疫疾患の治療剤、IL-2のIL-2Rαβγへの選択性を増加させる方法、IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性を向上させる方法、IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくともいずれか1つに対するIL-2の親和性を低下させる方法、並びに制御性T細胞を選択的に活性化させる方法を提供することができる。
図1Aは各種糖鎖結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸はPeprotech社製IL-2[以下、IL-2(P)と記載]、黒三角はH16C-2、黒四角はL19C-9、黒横棒はN88C-2の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Bは各種糖鎖結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸はE15C-11、黒三角はL19C-11*、黒四角はL12C-11/V91C-11、黒ひし形はV91C-11/V115C-11、黒横棒はV91C-11/N119C-11、白丸はA1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Cは各種Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸はA1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、黒三角はT3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、黒四角はT3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、黒ひし形はT3C-Y50(IAc)/E15C-11、黒棒はT3C-V40(IAc)/E15C-11、白丸はT3C-V80(Mal)/E15C-11、白三角はF78C-V40(IAc)/L12C-11の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Dは各種PEG結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-IL-2、黒三角は8His-F78(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-I129(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Eは各種PEG結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S4(oAzZK)-Li20、黒三角は8His-S5(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-S6(oAzZK)-Li20、黒ひし形は8His-T7(oAzZK)-Li20、黒横棒は8His-K8(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Fは各種PEG結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-E60(oAzZK)-Li20、黒三角は8His-H79(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-R81(oAzZK)-Li20、黒ひし形は8His-L94(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Gは各種PEG結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S99(oAzZK)-Li20、黒三角は8His-E100(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-T101(oAzZK)-Li20、黒ひし形は8His-Q126(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Hは各種PEG結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-F78(oAzZK)-V40、黒三角は8His-F78(oAzZK)-W40、黒四角は8His-I129(oAzZK)-Li40、黒ひし形は8His-I129(oAzZK)-V40、黒棒は8His-I129(oAzZK)-W40、白丸は8His-I129(oAzZK)-Y50、白三角はI129(oAzZK)-V40、白四角はI129(oAzZK)-W80、白ひし形はI129C-V40(Mal)の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Iは各種PEG結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、黒三角はS4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、黒四角は8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、黒ひし形はS5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、黒棒は8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、白丸はK8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、白三角は8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、白四角は8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、白ひし形は8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図1Jは各種PEG結合IL-2改変体のTreg増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、黒三角は8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、黒四角は8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、黒ひし形は8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、黒棒は8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Aは各種糖鎖結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒ひし形はIL-2(P)、黒四角はH16C-2、黒三角はL19C-9、黒丸はN88C-2の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Bは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-IL-2、黒三角は8His-F78(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-I129(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Cは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S4(oAzZK)-Li20、黒三角は8His-S5(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-S6(oAzZK)-Li20、黒ひし形は8His-T7(oAzZK)-Li20、黒横棒は8His-K8(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Dは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S99(oAzZK)-Li20、黒三角は8His-E100(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-T101(oAzZK)-Li20、黒ひし形は8His-Q126(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Eは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-E60(oAzZK)-Li20、黒三角は8His-H79(oAzZK)-Li20、黒四角は8His-R81(oAzZK)-Li20、黒ひし形は8His-L94(oAzZK)-Li20の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Fは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-F78(oAzZK)-V40、黒三角は8His-F78(oAzZK)-W40、黒四角は8His-I129(oAzZK)-Li40、黒ひし形は8His-I129(oAzZK)-V40、黒横棒は8His-I129(oAzZK)-W40、白丸は8His-I129(oAzZK)-Y50、白三角はI129(oAzZK)-W80、白四角はI129C-V40(Mal)の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Gは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、黒三角はS4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、黒四角は8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、黒ひし形はS5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、黒横棒は8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、白丸はK8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Hは各種糖鎖結合IL-2改変体および各種Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸はL12C-11/V91C-11、黒三角はA1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、黒四角はT3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、黒ひし形はT3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、黒棒はT3C-Y50(IAc)/E15C-11、白丸はT3C-V40(IAc)/E15C-11、白三角はT3C-V80(Mal)/E15C-11、白四角はF78C-V40(IAc)/L12C-11の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Iは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸はIL-2(P)、黒三角はI129(oAzZK)-V40、黒四角は8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、黒ひし形は8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、黒棒は8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Iは各種PEG結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸は8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、黒三角は8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、黒四角は8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、黒ひし形は8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、黒棒は8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図2Kは各種糖鎖結合IL-2改変体のNK細胞増殖促進活性を示す図である。黒丸はE15C-11、黒三角はL19C-11*、黒四角はV91C-11/V115C-11、黒ひし形はV91C-11/N119C-11、黒棒はA1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11の活性を示す。横軸にIL-2濃度(pM)、縦軸にIL-2依存性細胞増殖率(%)を記す。 図3は未刺激Treg又は各種IL-2改変体刺激Treg共存下でのレスポンダーT細胞(Tresp)の増殖率を示す図である。図3(A)はCD4陽性Trespの増殖率、図3(B)はCD8陽性Trespの増殖率である。いずれの図も横軸にTrespとTregの存在比、縦軸にTrespの増殖率(%)を記す。白ひし形は未刺激、黒ひし形はIL-2(P)、黒四角はH16C-2、黒三角はL19C-9、黒丸はN88C-2を示す。 図4(A)-図4(E)は自己血漿で再構成したヒトPBMCに各種IL-2改変体を添加し培養した際の培養上清中のサイトカイン濃度を示す図である。図4(A)はIL-4濃度、図4(B)はIL-6濃度、図4(C)はIL-10濃度、図4(D)はIFNγ濃度および図4(E)はTNFα濃度である。いずれの図も横軸に添加したIL-2濃度(pM)、縦軸にサイトカイン産生量(pg/mL)を記す。図4(F)はTreg選択的増殖活性を評価した結果を示す図である。縦軸に、CD4陽性画分のうち、CD25Foxp3high画分をTreg、CD25Foxp3low画分をエフェクターT細胞(Teff)とした時の、その比[Treg(%)/Teff(%)]を示した。横軸に、添加したIL-2濃度を示す。いずれの図も、白ひし形は未刺激、黒ひし形はIL-2(P)、黒四角はH16C-2、黒三角はL19C-9、黒丸はN88C-2を示す。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 「Treg」または「Treg細胞」とは、制御性T細胞を示す。制御性T細胞とは、他の免疫細胞の活性を抑制するT細胞のクラスであり、フローサイトメトリーを使用して、細胞マーカー表現型であるCD4CD25FOXP3により規定される。
 FOXP3は、細胞内タンパク質であり、染色のために、細胞の固定と透過処理を必要とすることから、生存するTregを規定するためには、細胞表面表現型である、CD4CD25CD127lowを使用することができる。
 Tregはまた、tTreg(胸腺由来)およびpTreg(末梢由来であり、末梢のナイーブT細胞から分化させた)など、多様なTregサブクラスも含む。全てのTregは、IL-2Rαβγを発現し、IL-2依存的に増殖するが、本発明のIL-2改変体は、少なくとも1のTregサブクラスを選択的に活性化することができ、好ましくはいずれのサブクラスも選択的に活性化し得る。
 「IL-2」とは、野生型IL-2、IL-2改変体いずれの場合もある。
 「野生型IL-2」とは、下記1)~3)のIL-2いずれのものも含む。
1)配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるヒト由来野生型成熟IL-2。
2)上記1)の遺伝子組換え体を作製する際に加え得るアミノ酸改変を有するIL-2。
3)上記1)および上記2)のIL-2のN末端のアミノ酸残基が欠失したIL-2。
 上記2)のアミノ酸改変とは、例えば大腸菌でIL-2を発現させるために配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端に開始コドンによってコードされるメチオニン残基を結合させる改変や、大腸菌でIL-2を発現させ、かつ簡便に精製するために配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端に、MHHHHHHHHで表されるアミノ酸配列(メチオニンが結合したポリヒスチジン)を結合させる改変や、IL-2の物性を高めるためにヒト由来野生型成熟IL-2の125番目のアミノ酸残基をアラニン残基またはセリン残基に置換する改変等が挙げられる。
 上記3)のIL-2のN末端のアミノ酸残基が欠失したIL-2とは、例えば、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基、またはアラニン残基およびプロリン残基が欠失したアミノ酸配列を有するIL-2等が挙げられる。
 野生型IL-2は、具体的には、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にMHHHHHHHHで表されるアミノ酸配列が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基が欠失したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基が欠失し、かつメチオニンが結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基およびプロリン残基が欠失したアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にMHHHHHHHHで表されるアミノ酸配列が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基が欠失したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基が欠失し、かつメチオニンが結合したアミノ酸配列、もしくは配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基およびプロリン残基が欠失したアミノ酸配列において、125番目のアミノ酸残基をセリン残基もしくはアラニン残基に置換したアミノ酸配列を有するIL-2が挙げられる。上述、N末端側のアミノ酸配列及び配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のセリン残基は、IL-2の活性に影響を与えることなく、タンパク質発現またはタンパク質安定性の観点から許容されるアミノ酸配列のバリエーションであり、本発明のIL-2改変体においても本アミノ酸配列のバリエーションが含まれる。
 なお、本発明において記載されるIL-2のアミノ酸残基の番号は、いずれも配列番号1で表されるIL-2のアミノ酸配列を基準とした時のアミノ酸残基の番号(位置)を示す。従って、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端のアラニン残基が1番目、プロリン残基が2番目、N末端に結合したメチオニン残基は-1番目として定義される。
 「IL-2改変体」とは、野生型IL-2に何らかの改変を加えて作製された、野生型IL-2の機能を有する全てのタンパク質を含む。改変体としては、例えばアミノ酸改変(例えば、置換、欠失、付加など)により野生型IL-2が改変されたIL-2改変体、糖鎖修飾により野生型IL-2が改変されたIL-2改変体、化学修飾により野生型IL-2が改変されたIL-2改変体などが挙げられる。上記の改変は、自然に生じる改変および人為的な改変のいずれの改変も含む。
 「野生型IL-2の機能」とは、IL-2Rαβγへの結合、IL-2Rβγへの結合、CD122およびCD132の細胞内領域を介した細胞内シグナル伝達経路の活性化、JAK1のリン酸化、JAK3のリン酸化、STAT5のリン酸化、STAT3のリン酸化、PI3Kのリン酸化、MEKのリン酸化、Foxp3発現促進、Foxp3により転写が制御されている遺伝子群の発現促進、Foxp3遺伝子のTSDR (Treg-specific demethylation region)領域のDNA脱メチル化促進、IL-2Rβγを発現する免疫細胞の増殖および生存促進、IL-2Rβγを発現する免疫細胞のサイトカイン産生促進、IL-2Rαβγを発現する免疫細胞の増殖および生存促進、IL-2Rαβγを発現する免疫細胞のサイトカイン産生促進、Treg増殖および生存促進、ならびにTregのTeff活性化抑制能の向上から選ばれる少なくとも1つの機能を示す。
 本発明のIL-2改変体の一態様としては、IL-2の所定の領域に糖鎖が結合したIL-2改変体、およびIL-2の所定の領域にPEGが結合したIL-2改変体、およびIL-2の所定の領域に糖鎖およびPEGが結合したIL-2改変体が挙げられる。結合としては、例えば、共有結合、非共有結合などが挙げられるが、結合様式は問わない。
 「アミノ酸残基」は天然アミノ酸残基と非天然アミノ酸残基のいずれの場合もある。
 「天然アミノ酸残基」とは、セレノシステイン残基、及び以下の20種のα-アミノ酸残基:アラニン残基、アスパラギン残基、アスパラギン酸残基、グルタミン残基、グルタミン酸残基、グリシン残基、ヒスチジン残基、イソロイシン残基、ロイシン残基、リジン残基、メチオニン残基、フェニルアラニン残基、プロリン残基、セリン残基、スレオニン残基、トリプトファン残基、チロシン残基、バリン残基、又はシステイン残基が挙げられる。天然アミノ酸残基はL体とD体の両方を含み、ヒトにおいてはL体のほうが好ましい。
 「非天然アミノ酸残基」とは、天然アミノ酸残基以外の全てのアミノ酸残基をいう。非天然アミノ酸残基としては、例えば、天然アミノ酸残基を修飾したアミノ酸残基、人工的にデザインされたアミノ酸残基が挙げられる。
 「修飾」とは、化学修飾、翻訳後修飾など、あらゆる修飾を含む。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、IL-2Rαβγに対する選択性が向上しているIL-2改変体が挙げられる。IL-2Rαβγに対する選択性が向上しているIL-2改変体により、IL-2Rαβγを発現しているTregを選択的に活性化させることができる。
 「IL-2Rαβγに対する選択性」とは、IL-2がIL-2RβγよりもIL-2Rαβγに選択的に結合する性質をいう。また、「IL-2Rαβγに対する選択性が向上している」とは、野生型IL-2と比較して、IL-2改変体のIL-2Rαβγに対する選択性が向上していることをいう。
 IL-2Rαβγに対する選択性、またはIL-2Rαβγに対する選択性が向上していることは、例えば以下に記載する方法で判断することができる。
(1)各種IL-2について、IL-2Rαβγに対する結合活性のEC50値と、IL-2Rβγに対する結合活性のEC50値を測定する。IL-2RαβγのEC50がIL-2RβγのEC50よりも小さい、またはEC50ratio値(IL-2Rβγ EC50/IL-2Rαβγ EC50)が1より大きければ、当該IL-2はIL-2Rαβγに対する選択性があると判断できる。
 また、野生型IL-2のEC50 ratio値よりもIL-2改変体のEC50 ratio値が大きい、または標準化EC50 ratio値(IL-2改変体のEC50ratio値/野生型IL-2のEC50 ratio値)が1より大きい場合、当該IL-2改変体はIL-2Rαβγに対する選択性が向上していると判断できる。標準化EC50 ratio値は、1より大きい、5以上、10以上、11以上、12以上、13以上、14以上、15以上、16以上、17以上、18以上、19以上、20以上、21以上、22以上、23以上、24以上、25以上、26以上、27以上、28以上、29以上、30以上の順で好ましい。野生型IL-2の代わりに、野生型IL-2と同等のEC50 ratio値を有するIL-2改変体を使用してもよい。
 EC50値の測定方法としては、具体的には例えば、下記(A)~(C)に示す手順による方法が挙げられる。より具体的な方法としては、実施例において後述する方法が挙げられる。
(A)哺乳動物細胞にヒトIL-2Rαβγ、又はヒトIL-2Rβγを発現させて、ヒトIL-2依存性生存細胞株を作製し、各細胞株を96穴プレートに播種する。
(B)コントロールのIL-2を1000ng/mlで添加したウェルのrelative fluorescence units(RLU)値を100%、IL-2を含まない培地を添加したウェルのRLU値を0%として、被験物質であるIL-2改変体のIL-2依存性細胞増殖率を算出する。
(C)(A)で得られたデータを元に統計解析ソフト(例えば、IBDS社製XLfit5 version 5.3.1.3)を用いてEC50値を算出する。
 (2)野生型IL-2とIL-2改変体のそれぞれで、IL-2R細胞外ドメイン(ECD)-Fc融合タンパク質であるCD25ECD-Fc、IL-2RβγECD-Fcに対する親和性をBiacoreで測定する。野生型よりもIL-2改変体で、CD25ECD-FcのK値が小さい、および/またはIL-2RβγECD-FcのK値が大きいとき、当該IL-2改変体はIL-2Rαβγに対する選択性が向上していると判断することができる。また、CD25ECD-FcのK値に対するIL-2RβγECD-FcのK値の相対値が、野生型よりもIL-2改変体で増加しているとき、当該IL-2改変体はIL-2Rαβγに対する選択性が向上していると判断することもできる。
 「Tregを選択的に活性化させる」とは、下記(a)~(c)の少なくともいずれか一つをいう。
(a)野生型IL-2よりもIL-2改変体のTreg増殖活性が高い、および/またはNK細胞増殖活性が低い。
(b)野生型IL-2よりもIL-2改変体で、細胞集団中のエフェクターT細胞(Teff)の割合に対するTregの割合の比[Treg(%)/Teff(%)]が高い。
(c)野生型IL-2よりもIL-2改変体で炎症性サイトカインの産生量が低下している、および/または抗炎症性サイトカインの産生量が増加している。
 上記(a)~(c)のいずれの場合も、野生型IL-2の代わりに野生型IL-2と同等の活性を有するIL-2改変体を使用してもよい。
 Treg増殖活性、およびNK細胞増殖活性は、例えば以下に記載する方法で測定することができる。TregまたはNK細胞を96穴プレートに播種し、コントロールのIL-2を添加したウェルのRLU値を100%、IL-2を含まない培地を添加したウェルのRLU値を0%として、被験物質であるIL-2改変体のTregまたはNK細胞増殖率を算出する。より具体的な方法としては、実施例において後述する方法が挙げられる。
 Treg(%)/Teff(%)は、例えば、以下に記載する方法で測定することができる。ヒト末梢血単核細胞(以下、PBMCとも略す)を自己血漿に懸濁し、そこに抗CD3抗体OKT3を添加して96穴プレートに播種後、各種IL-2を添加して培養する。得られたヒトPBMCと、蛍光標識抗ヒトCD4抗体、蛍光標識CD25抗体、蛍光標識抗Foxp3抗体と反応させた後、フローサイトメーター(例えば、BD Biosciences社製LSRFortessa)にて各種蛍光強度を測定する。
 得られたデータを、データ解析ソフト(例えば、TreeStar社製FLowJo、version7.6.5)を用いて解析し、CD4陽性画分の中で、CD25Foxp3high画分をTreg、CD25Foxp3low画分をエフェクターT細胞(Teff)として、その存在比[Treg(%)/Teff(%)]を算出する。より具体的な方法としては、実施例において後述する方法が挙げられる。
 各種サイトカインの産生量は、例えば、以下に記載する方法で測定することができる。ヒトPBMCを自己血漿に懸濁し、抗CD3抗体OKT3を添加して96穴プレートに播種後、各種IL-2を添加して培養し、上清中のサイトカイン産生量を定量する。より具体的な方法としては、実施例において後述する方法が挙げられる。
 本発明のIL-2改変体の一態様としては、IL-2に糖鎖が結合することにより改変されたIL-2改変体(以下、糖鎖結合IL-2改変体とも略す。)、IL-2にPEGが結合することにより改変されたIL-2改変体(以下、PEG結合IL-2改変体とも略す。)が挙げられる。以下、各改変体について説明する。
[糖鎖結合IL-2改変体]
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、IL-2のアミノ酸配列における11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基に糖鎖が結合しているIL-2改変体が好ましい。 
 本明細書において、「糖鎖」とは、単糖または2以上の単糖がグリコシド結合という結合を介して結合したものをいい、いずれの糖鎖を用いることもできる。
 IL-2に結合する糖鎖としては、具体的には例えば、下記(式4)~(式8)および(式Y1)~(式Y3)で表される構造を有する糖鎖からなる群より選ばれる少なくとも1が挙げられる。IL-2のアミノ酸配列における前記アミノ酸残基に該糖鎖を結合させることにより、IL-2Rαβγに対する選択性を向上させることができる。また、(式6)のα1-6アーム、α1-3アームのMannose(Man)のそれぞれにN-acetylglucosamine(GlcNAc)が1つ結合した糖鎖、(式7)のα1-6アーム、α1-3アームのMan-GlcNAcのそれぞれからGalactose(Gal)が1つ除かれた糖鎖(G1)、(式8)の非還元末端のSialic acid(Sial)が1つ除かれた糖鎖、および(式Y3)の非還元末端のSialが1~4個除かれた糖鎖も本発明のIL-2改変体の糖鎖に用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000117
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000118
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000119
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000120
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000121
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000122
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000123
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000124
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体が好ましく、野生型IL-2のアミノ酸配列における、12、13、15、16、19、88、91および119番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体がより好ましい。
 本実施形態においては、野生型IL-2のアミノ酸配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基またはアラニン残基に置換したアミノ酸配列がより好ましい。
 システイン残基またはアスパラギン残基由来の基とは、それぞれシステイン残基の側鎖チオールまたはアスパラギン残基の側鎖アミドが修飾されている基をいう。 
 糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基とは、システイン残基の側鎖チオールまたはアスパラギン残基の側鎖アミドに化学修飾により糖鎖が結合した基をいう。システイン残基またはアスパラギン残基由来の基は、リンカー等により修飾されていてもよく、リンカーを介してシステイン残基またはアスパラギン残基と糖鎖とが結合していてもよい。
 糖鎖が結合したシステイン残基由来の基としては、例えば、下記(式1)に示すように、システイン残基の側鎖チオールにCHCONHリンカーを介して糖鎖が結合した構造を有するアミノ酸残基が挙げられる。システイン残基の側鎖チオールと糖鎖とは、リンカーを介さずに結合していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000125
 上記(式1)中、Saccharideは糖鎖を示す。
 糖鎖が結合したアスパラギン残基由来の基としては、例えば、下記(式2)に示すように、アスパラギン残基の側鎖アミドに化学修飾により糖鎖が結合した構造が挙げられる。アスパラギン残基の側鎖アミドと糖鎖とは、リンカーを介して結合していてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000126
 上記(式2)中、Saccharideは糖鎖を示す。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、例えば野生型IL-2のアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体が挙げられる。
 野生型IL-2に糖鎖が1つ結合したIL-2改変体の例としては、以下に記載する物が挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、11番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、16番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、18番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、20番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、84番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、87番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、88番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、92番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、108番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、115番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、119番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、122番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、123番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、130番目のアミノ酸残基が、糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されている、IL-2改変体。
 上記IL-2改変体において、結合している糖鎖はいずれの糖鎖であってもよいが、例えば(式4)、(式5)、(式6)、(式7)、(式8)または(式Y3)で示される構造を持つ糖鎖が挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、11番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式7)または(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)または(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)、(式8)または(式Y3)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、16番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)、(式5)、(式6)または(式7)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、18番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)または(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)、(式7)、(式8)、または(式Y3)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、20番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)または(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、84番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、87番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)または(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、88番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)、(式7)または(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)、(式7)または(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、92番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、108番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)または(式7)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、115番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)または(式7)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、122番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、123番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、130番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)または(式7)で示される構造である、IL-2改変体。
 本発明の一実施形態としては、野生型IL-2に少なくとも2つの糖鎖を結合させたIL-2改変体も挙げられる。野生型IL-2に2つの糖鎖を結合させた例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1、3、4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも2つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されたアミノ酸配列を含むIL-2改変体が挙げられる。
 野生型IL-2に糖鎖が2つ結合したIL-2改変体の例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1、3、4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる1つのアミノ酸残基、および、11、12、18、20、84、87、88、91、108、115、119、122および123番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体が好ましい。
本発明の具体的なIL-2改変体の一実施形態としては、以下に示すものが挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目および19番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および16番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目および119番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目および23番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および91番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および115番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および119番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目および91番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目および115番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目および119番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目および115番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目および115番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目および119番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
 上記IL-2改変体において、結合している糖鎖はいずれの糖鎖であってもよいが、例えば(式4)または(式8)で示される構造を持つ糖鎖が挙げられる。
 また、本発明の具体的なIL-2改変体の一実施形態としては、以下に示すものも挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目および19番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および16番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ12番目に結合する(式1)のSaccharideの構造が(式8)であり、かつ16番目に結合する(式1)のSaccharideの構造が(式4)であり、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目および23番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および115番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目および91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目および115番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、13番目および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目および115番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目および115番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
 本発明の一実施形態としては、野生型IL-2に少なくとも3つ糖鎖を結合させたIL-2改変体も挙げられる。野生型IL-2に3つの糖鎖を結合させた例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1,3,4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも3つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されたアミノ酸配列を含むIL-2改変体が挙げられる。
 また、野生型IL-2に糖鎖が3つ結合した例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1、3、4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基と、11、12、18、20、84、87、88、91、108、115、119、122および123番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体がより好ましい。
 本発明の一実施形態としては、野生型IL-2に少なくとも4つ糖鎖を結合させたIL-2改変体も挙げられる。野生型IL-2に4つの糖鎖を結合させた例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1、3、4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも4つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されたアミノ酸配列を含むIL-2改変体が挙げられる。
 また、野生型IL-2に糖鎖が4つ結合した例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1、3、4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基と、11、12、18、20、84、87、88、91、108、115、119、122および123番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体がより好ましい。
 本発明の一実施形態としては、野生型IL-2に少なくとも5つ糖鎖を結合させたIL-2改変体も挙げられる。野生型IL-2に5つの糖鎖を結合させた例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1、3、4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる5つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されたアミノ酸配列を含むIL-2改変体が挙げられる。
 また、野生型IL-2に糖鎖が5つ結合した例としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における1、3、4、5、8、11、12、13、15、16、18、19、20、23、32、38、51、76、84、87、88、91、92、100、102、104、108、115、119、122、123、127および130番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基と、1、3、5、12、32、51、76、91、100、102および104番目のアミノ酸残基からなる群から選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体がより好ましい。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、以下に示すものが挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、3番目、12番目、32番目、76番目および91番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、1番目、3番目、5番目、12番目および91番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、3番目、12番目、51番目、91番目および100番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、3番目、12番目、76番目、91番目および100番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目、91番目、100番目、102番目および104番目のアミノ酸残基が、それぞれ糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
 上記IL-2改変体において、結合している糖鎖はいずれの糖鎖でもよいが、例えば(式8)で示される構造を持つ糖鎖が挙げられる。
 また、本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、以下に示すものも挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、3番目、12番目、32番目、76番目および91番目のアミノ酸残基が、(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、1番目、3番目、5番目、12番目および91番目のアミノ酸残基が、(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、3番目、12番目、51番目、91番目および100番目のアミノ酸残基が、(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、3番目、12番目、76番目、91番目および100番目のアミノ酸残基が、(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目、91番目、100番目、102番目および104番目のアミノ酸残基が、(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)であるIL-2改変体。
 本実施形態においては、野生型IL-2のアミノ酸配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基またはアラニン残基に置換したアミノ酸配列がより好ましい。
[糖鎖結合IL-2改変体の製造方法]
 糖鎖結合IL-2改変体の製造方法としては、糖鎖結合ペプチドを化学合成した後にフォールディングさせる手法(化学合成法)、または野生型IL-2のアミノ酸配列における糖鎖導入位置のアミノ酸残基を糖鎖が結合し得るアミノ酸残基へと置換したIL-2改変体を大腸菌などの宿主細胞により発現させた後に、糖鎖が結合し得るアミノ酸残基へ糖鎖を結合させる方法(発現法)が挙げられる。
 本明細書において「ペプチド」とは、複数のアミノ酸残基がペプチド結合を介して鎖状につながったものをいう。特に記載のない場合は、各アミノ酸残基の側鎖には保護基を含んでいてもよく、N末端のアミノ基、C末端のカルボキシル基が修飾されていてもよい。
 糖鎖結合IL-2改変体は、化学合成法および発現法の組み合わせによって製造されてもよい。以下、各方法について説明する。
(化学合成法による糖鎖結合IL-2改変体の製造)
 化学合成法においては、少なくとも一つ以上の糖鎖結合ペプチドフラグメントとペプチドフラグメントとを順次連結させた後にフォールディングさせることにより糖鎖結合IL-2改変体を製造することが好ましい。
 連結させるペプチドフラグメントと糖鎖結合ペプチドフラグメントの総数として、好ましくは2~15個のフラグメント、より好ましくは2~5個のフラグメントを用いることが好ましい。糖鎖結合ペプチドフラグメントおよびペプチドフラグメントはチオエステル化し、糖鎖結合ペプチドチオエステルおよびペプチドチオエステルとして連結させてもよい。
 ペプチドフラグメント、ペプチドチオエステルを合成する方法としては、例えば、ペプチド合成で常用される方法[例えば、第5版 実験化学講座16 有機化合物の合成IV:カルボン酸・アミノ酸・ペプチド(日本化学会編、丸善株式会社、2005年)、Chemical Ligation: Tools for Biomolecule Synthesis and Modification(Luca D. DiAndreaら著、Wiley、2017年)等に記載の方法]が挙げられる。
 この際、ペプチドの溶解性を向上させるなどのために、2アミノ酸の代わりにシュードプロリン(J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 9218-9227)またはイソペプチド(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 8226-8230)を使用することも出来る。
 また、ペプチドフラグメント、ペプチドチオエステルを合成する方法としては、例えば、ペプチド固相合成法の代わりに高橋らによって開発されたAjiphase技術(Tetrahedron Lett., 2012, 53, 1936.)、および岡田らによって開発されたMolecular Hiving技術(J. Org. Chem., 2013, 78, 320-327)などの液相合成法が挙げられる。
 また、ペプチドフラグメントを合成する方法としては、例えば、従来公知の方法に従い、例えば、ポリメラーゼ連鎖増幅反応(PCR)、プラスミドDNAの調製、制限酵素によるDNAの切断、オリゴヌクレオチドの調製、DNAのライゲーション、mRNAの単離、適切な宿主細胞へのDNAの導入による形質転換体の取得、形質転換体の培養を含む組換えDNA法により製造する方法、または無細胞タンパク質発現法(Current Opinion in Biotechnology 2002, 13:297-303)などに記載の方法が挙げられる。ペプチドチオエステルを合成する方法としては、例えば、(Proc Natl Acad Sci USA 1998, 95:6705-6710)などに記載の方法が挙げられる。
 ペプチドフラグメント、ペプチドチオエステルなどに糖鎖を結合させる方法としては、例えば、ペプチドフラグメントのシステイン残基の側鎖チオールに糖鎖を結合させる場合、特許第4607017号公報などに記載の方法が挙げられる。また、例えば、ペプチドフラグメントのアスパラギン残基の側鎖アミドに糖鎖を結合させる場合、特許第4119428号公報などに記載の方法が挙げられる。また、糖鎖の製造方法としては、例えば、国際公開第03/008431号に記載の方法などが挙げられる。
 ペプチドフラグメントおよび/または糖鎖結合ペプチドフラグメントを連結する方法としては、ペプチド合成で常用される方法[例えば、第5版 実験化学講座16 有機化合物の合成IV:カルボン酸・アミノ酸・ペプチド(日本化学会編、丸善株式会社、2005年)、Chemical Ligation: Tools for Biomolecule Synthesis and Modification(Luca D. DiAndreaら著、Wiley、2017年)、Chemoselective and Bioorthogonal Ligation Reactions Volume 1、 2(W.Russ Algarら著、Wiley、2017年)等に記載の方法]が挙げられ、C末端をチオエステルとしたペプチドフラグメントと、N末端がシステイン残基である別のペプチドフラグメントとのネイティブケミカルライゲーション(NCL)法が好ましい。
 ペプチドフラグメントおよび/または糖鎖結合ペプチドフラグメントの連結は任意の箇所で行うことができるが、NCL法を用いる場合には、C末端側ペプチドフラグメントのN末端アミノ酸残基としてはシステイン残基およびアラニン残基が好ましく、より好ましくはシステイン残基である。
 ペプチドフラグメントおよび/または糖鎖結合ペプチドフラグメントを連結する方法としては、具体的には例えば、C末端側フラグメントのN末端アミノ酸残基としてアラニン残基を用いる場合には、定法[Chemical Ligation: Tools for Biomolecule Synthesis and Modification(Luca D. DiAndreaら著、Wiley、2017年)等に記載の方法]に従い、アラニン残基をシステインへ残基と置換したC末端側ペプチドフラグメントとN末端側ペプチドチオエステルフラグメントとをNCL法により連結した後に脱硫反応によりシステイン残基をアラニンへ残基と変換する方法が挙げられる。
 糖鎖結合ペプチドをフォールディングする方法としては、例えば、ペプチドのフォールディングで常用される方法[例えば、第5版 実験化学講座16 有機化合物の合成IV:カルボン酸・アミノ酸・ペプチド(日本化学会編、丸善株式会社、2005年)、Chemical Ligation: Tools for Biomolecule Synthesis and Modification(Luca D. DiAndreaら著、Wiley、2017年)等に記載の方法]が挙げられる。
(発現法による糖鎖結合IL-2改変体の製造)
 発現法においては、糖鎖結合IL-2改変体は、従来公知の方法に従い、例えば、ポリメラーゼ連鎖増幅反応(PCR)、プラスミドDNAの調製、制限酵素によるDNAの切断、オリゴヌクレオチドの調製、DNAのライゲーション、mRNAの単離、適切な宿主細胞へのDNAの導入による形質転換体の取得、形質転換体の培養を含む組換えDNA法、および化学修飾による糖鎖導入により製造できる。
 糖鎖結合IL-2改変体は、例えば、野生型IL-2のアミノ酸配列において、糖鎖が結合し得るアミノ酸残基を含むように変異が導入されたアミノ酸配列をコードする塩基配列を含む発現カセットを適切な発現ベクターに組み込み、宿主細胞に該発現ベクターを導入して、得られたタンパク質に化学修飾で糖鎖を結合させることにより、糖鎖結合IL-2改変体を得ることができる。
 上記発現ベクターの作製に用いる野生型IL-2をコードする塩基配列としては、NCBIアクセションNo.NM_000586で表される塩基配列からシグナル配列をコードする塩基配列を除いた塩基配列、配列番号1に記載されるアミノ酸配列をコードする塩基配列などが挙げられる。
 IL-2をコードする塩基配列は、人工遺伝子合成や、日本DNAデータバンク(DDBJ)など遺伝子バンクに登録された配列から適当なプライマーを設計し、当該動物の細胞または組織等から抽出したmRNAよりRT-PCRを行うことにより取得できる。
 また、糖鎖結合IL-2改変体は、上記発現ベクターを目的の糖鎖を生合成できる宿主細胞に導入することにより、得ることもできる。
 前記発現ベクターは、具体的には例えば、前記変異が導入されたIL-2をコードする塩基配列を所望の位置(例えば、5’末端)に組み込んだ発現に適したベクター中のプロモーターの下流に連結することにより、発現ベクターを得ることができる。当該発現ベクターは、宿主に合わせて分泌シグナルを有していてもよい。
 糖鎖が結合し得るアミノ酸残基を含むように野生型IL-2のアミノ酸配列に部位特異的に変異を導入する方法としては、公知の方法を用いることができる(米国特許出願公開2004/0171154号明細書;Storici et al, 2001, Nature Biotechnology, 19, p.773-776:Kren et al, 1998, Nat. Med., vol.4, p.285-290;Calissano and Macino, 1996, Fungal Genet. News lett., Vol. 43, p.15-16)。また、部位特異的な変異の導入には、市販のキットを用いてもよい。
 具体的には、例えば、糖鎖が結合し得るアミノ酸残基としてシステイン残基を用いる場合、野生型IL-2のアミノ酸残基をシステイン残基に置換したIL-2改変体は、米国特許第5206344号明細書、国際公開第2016/025385号等に記載の方法に従い調製することが出来、該IL-2改変体への糖鎖の結合は、特許第4607017号公報に記載の方法に従い行うことができる。
 IL-2をコードする塩基配列を含む領域は、5’末端に翻訳開始コドンを有し、また、3’末端には翻訳終始コドンを有していてもよい。また、IL-2をコードする塩基配列を発現させるには、その上流にプロモーターを接続することが好ましい。
 プロモーターとしては、遺伝子の発現に用いる宿主に対応したプロモーターであれば特に制限されない。形質転換する宿主が枯草菌である場合は、例えば、SP01、SP02およびPenPプロモーターが挙げられる。宿主が酵母である場合は、例えば、PH05、PGK、GAPおよびADHプロモーターが挙げられる。宿主が大腸菌の場合は、trpプロモーター(Ptrp)、lacプロモーター等が挙げられる。宿主が動物細胞である場合は、例えば、SV40由来のプロモーターおよびレトロウイルスのプロモーターが挙げられる。
 IL-2タンパク質はE.coli内でシグナル配列を伴わずに発現させることもでき、該タンパク質は、封入体から回収し、活性形態へとリフォールディングさせることができる。このような発現系は米国特許第7105653号明細書に記載されている。
 シグナル配列を使用して、IL-2タンパク質の発現を容易にすることもできる。哺乳動物細胞のシグナル配列としては、例えば、天然ヒトIL-2シグナル配列、TCRコード配列と相同なシグナル配列、マウスIL-2コード配列と相同なシグナル配列が挙げられる。また、他の適切なシグナル配列/宿主細胞対としては、例えば、B.subtilis内で分泌させるためのB.subtilis sacBシグナル配列、およびP.pastorisによる分泌のためのSaccharomyces  cerevisiae α接合因子シグナル配列、またはP.pastoris酸ホスファターゼphoIシグナル配列を含む。シグナル配列は、シグナルペプチダーゼ切断部位をコードする配列を介して、タンパク質コード配列へと直接接続することもでき、短いヌクレオチド架橋を介して接続することもできる。
 真核生物タンパク質発現系の転写および翻訳を増強するためのエレメントを用いてもよく、例えば、異種プロモーターの両側1000bpの位置に、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)プロモーターを置くことにより、植物細胞内の転写レベルを、10~400倍高めることができる。
 宿主細胞としては、特に限定されず、原核細胞および真核細胞が挙げられる。好ましい宿主細胞としては、例えば、E.coli、Bacillus subtillusなどの原核細胞、並びにHEK、J558、NSO、SP2-O、CHO、COS、KB、NIH3T3、BALB/c3T3、臍帯静脈内皮細胞等の動物細胞およびS.cerevisiae、Pichia pasto ris等の酵母株およびSf9またはTn等などの昆虫細胞が挙げられる。
 宿主細胞は、目的の糖鎖の生合成ができるように改変されたものであってもよい。
 宿主の形質転換は、それぞれの宿主について一般的に行われている方法または適応可能な方法であればよい。例えば、宿主が大腸菌や酵母であれば、リチウム法などで作製したコンピテント細胞に組み換えDNAを含む発現ベクターを温度ショック法またはエレクトロポレーション法により導入する。宿主が動物細胞であれば、増殖期等の細胞に組み換えDNAを含む発現ベクターをリン酸カルシウム法、リポフェクション法またはエレクトロポレーション法により導入する。
 このようにして得られた形質転換体は、それぞれの宿主に一般的に用いられている培地、あるいは適用可能な培養液を用いて培養してタンパク質を発現させ、必要に応じてさらに化学修飾で糖鎖を結合させることにより、糖鎖結合型IL-2タンパク質を製造することができる。培養液としては、例えば、宿主が大腸菌である場合はLB培地などの培養液、宿主が酵母である場合はYPD培地などの培養液、宿主が動物細胞である場合はDulbecco’s MEMにウシ胎児血清を加えた培養液が挙げられる。
 培養は、それぞれの宿主について一般的に用いられている条件あるいは適用可能な条件であればよい。例えば、宿主が酵母であれば、約25~37℃にて約12時間~2週間培養を行い、必要により、通気や撹拌を加えることができる。宿主が動物細胞の場合は、37℃にて、5%炭酸ガス、100%湿度の条件で約24時間~2週間培養を行い、必要により、気相の条件を変化または撹拌してもよい。
[PEG結合IL-2改変体]
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、IL-2のアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基にPEGが結合している改変体が好ましく、78および129番目の少なくとも一方のアミノ酸残基にPEGが結合しているIL-2改変体がより好ましい。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、野生型IL-2のアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体が好ましく、78および129番目の少なくとも一方のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体がより好ましい。
 本実施形態において、野生型IL-2のアミノ酸配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損しメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列もしくは配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損したアミノ酸配列、および配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損しメチオニン残基が結合したアミノ酸配列において、125番目のアミノ酸残基をセリン残基またはアラニン残基に置換したアミノ酸配列がより好ましい。
 「PEG」とは、「-(CHCHO)-」(nは2以上)で表されるエチレングリコールが重合した構造を含む水溶性ポリマーである、ポリ(エチレングリコール)分子である。PEGとしては、PEG4、平均分子量10kDa以上のものが好ましく、例えば、平均分子量10kDa、20kDa、30kDa、40kDa、50kDa、60kDa、70kDa、80kDa、90kDa,100kDa,200kDa等が挙げられるが、特に限定されない。またPEGの形状としては、直鎖状でもよいし、分岐鎖状でもよいが、これらに限定されない。IL-2のアミノ酸配列における前記アミノ酸残基にPEGを化学的に結合させることにより、IL-2Rαβγに対する選択性を向上させることができる。IL-2Rαβγに対する選択性を向上させたIL-2改変体により、Tregを選択的に活性化させることができる。
 PEGが結合したアミノ酸残基としては、例えばPEGが結合したシステイン残基および非天然アミノ酸残基が挙げられる。
 PEGが結合した非天然アミノ酸残基としては、例えば、PEGが結合したチオール基を有するアミノ酸残基由来の基並びにPEGが結合したアジド基を有するアミノ酸残基由来の基が挙げられる。チオール基を有するアミノ酸残基としては、具体的には例えば、アセチルシステイン、ホモシステインなどが挙げられるが、これらに限定されない。アジド基を有するアミノ酸残基としては、具体的には例えば、o-Az-Z-Lys残基、m-Az-Z-Lys残基、N-ジアゾリジン、p-アジドフェニルアラニンが挙げられるが、これらに限定されない。非天然アミノ酸残基としては、他に、国際公開第2017/030156号、[Nature. 2017 Nov 29;551(7682):644-647.]、国際公開第2013/068874号、米国出願公開第2014/0046030号明細書、[Bioconj. Chem., 2014, 25 (2), pp 351-361]、国際公開第2014/044872号、[Bioconj. Chem. 2015 Nov 18;26(11):2249-60]、国際公開第2014/124258号、[Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Jun 28;108(26):10437-42]等に記載される非天然アミノ酸残基でもよい。PEGと上記非天然アミノ酸残基とは、リンカーを介して結合していてもよい。当該リンカーはPEGや非天然アミノ酸残基の種類に応じて適宜変更することができる。
 前記o-Az-Z-Lys残基は、下記(式10)で表される構造を有するアミノ酸残基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000127
 前記m-Az-Z-Lys残基は、下記(式XX1)で表される構造を有するアミノ酸残基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000128
 PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基またはPEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基とは、o-Az-Z-Lys残基またはm-Az-Z-Lysのアジド基にアセチレンを反応させてできたリンカーを介して、PEGが結合した構造が挙げられる。アセチレンとしては、例えば、Dibenzylcyclooctyne(DBCO)、Bicyclo[6.1.0]nonyne(BCN)等が挙げられる。また、アセチレンの代わりに、[J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, pp 8820]、[Org. Lett. 2000, 2, pp2141]、[Org. Lett. 2000, 2, pp1939.]等に記載の方法に従い、アミド結合を介して、PEGが結合した構造等が挙げられるが、これらに限定されない。
 PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基またはm-Az-Z-Lys残基由来の基は、具体的には例えば、下記(式11)および/または(式12)、または下記(式Y4)および/または(式Y5)で表される構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000129
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000130
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000131
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000132
 式中PEGとしては、PEGの平均分子量や構造により多様なPEGを用いることができる。具体的には例えば、下記(式13)、平均分子量20kDaである場合の下記式(14)、平均分子量30kDaである場合の下記式(14)、平均分子量40kDaである場合の下記(式X0)、平均分子量50kDaである場合の下記(式15)、平均分子量40kDaである場合の下記(式16)、平均分子量80kDaである場合の下記(式16)、平均分子量40kDaである場合の下記(式X1)、平均分子量80kDaである場合の下記(式X2)または平均分子量40kDaである場合の下記(式X3)で表される構造が挙げられるが、これらに限定されない。また、式中PEGが下記(式X3)で表される場合、O(CHCHO)CHの4分岐鎖に限らず、2分岐鎖または3分岐鎖のものも同様に用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000133
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000134
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000135
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000136
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000137
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000138
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000139
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000140
 PEGが結合したシステイン残基由来の基とは、具体的には例えば、システイン残基のチオール基にマレイミドを反応させてできたリンカーを介してPEGが結合した下記(式Y6)および/または(式Y7)および/または(式Y8)で表される構造、システイン残基のチオール基にハロアセチル基を反応させてできたリンカーを介してPEGが結合した下記(式Y9)で表される構造などが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000141
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000142
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000143
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000144
 式中PEGとは、具体的には例えば、平均分子量40kDaである場合の(式X7)または平均分子量80kDaである場合の(式X7)または平均分子量80kDaである場合の(式X8)で表される構造が挙げられるが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000145
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000146
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、以下に記載するIL-2改変体が好ましい。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、例えばIL-2に1つのPEGが結合した、以下に記載するIL-2改変体が挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、5番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、6番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、7番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、60番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、79番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、99番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、100番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、101番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、129番目のアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
 上記のIL-2改変体において、結合するPEGの大きさとしては、平均分子量20kDa以上のPEGが好ましく、例えば平均分子量20、30、40、50、60、70、または80kDaのPEGが挙げられる。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、例えばIL-2に1つのPEGが結合した、以下に記載するIL-2改変体も挙げられる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目のアミノ酸残基が、平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、5番目のアミノ酸残基が、平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、6番目のアミノ酸残基が、平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、7番目のアミノ酸残基が、平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目のアミノ酸残基が、平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、60番目のアミノ酸残基が、平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目のアミノ酸残基に平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)、平均分子量40kDaである場合の(式X0)、平均分子量50kDaである場合の(式15)、平均分子量40kDaまたは80kDaである場合の(式16)、平均分子量40kDaである場合の(式X1)、平均分子量80kDaである場合の(式X2)または平均分子量40kDaである場合の(式X3)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、79番目のアミノ酸残基が、平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、99番目のアミノ酸残基が、平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、100番目のアミノ酸残基が、平均分子量20kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、101番目のアミノ酸残基が、平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、129番目のアミノ酸残基に(式13)、あるいは平均分子量20kDaまたは平均分子量30kDaである場合の(式14)、平均分子量40kDaである場合の(式X0)、平均分子量40kDaまたは80kDaである場合の(式16)、平均分子量40kDaである場合の(式X1)、平均分子量80kDaである場合の(式X2)、平均分子量50kDaである場合の(式15)または平均分子量40kDaである場合の(式X3)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、129番目のアミノ酸残基が、40kDaである場合の(式16)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、129番目のアミノ酸残基が、平均分子量40kDaまたは80kDaである場合の(式X7)および/または(式X8)で表されるPEGが結合したしステイン残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、IL-2に少なくとも2つのPEGが結合した以下に記載するIL-2改変体が好ましい。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、5番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目および79番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目および99番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、5番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、79番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、99番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれPEGが結合したアミノ酸残基に置換されたIL-2改変体。
 上記のIL-2改変体において、結合するPEGの大きさとしては、平均分子量20kDa以上のPEGが好ましく、例えば平均分子量20、30、40、50、60、70、もしくは80kDaのPEGが挙げられる。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、IL-2に少なくとも2つのPEGが結合した、以下に記載するIL-2改変体も好ましい。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量40kDaである場合の(式X0)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量50kDaである場合の(式15)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、5番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、5番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量40kDaである場合の(式X0)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目および78番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)、平均分子量40kDaである場合の(式X0)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目および79番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目および99番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、78番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、4番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)、平均分子量40kDaである場合の(式X0)または平均分子量50kDaである場合の(式15)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、5番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)、平均分子量40kDaである場合の(式X0)または平均分子量50kDaである場合の(式15)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、8番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)、平均分子量40kDaである場合の(式X0)または平均分子量50kDaである場合の(式15)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、79番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、99番目および129番目のアミノ酸残基が、それぞれ平均分子量30kDaである場合の(式14)で表されるPEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基に置換されたIL-2改変体。
 本実施形態において、野生型IL-2のアミノ酸配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損しかつメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列もしくは配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損しかつメチオニン残基が結合したアミノ酸配列において、125番目のアミノ酸残基をセリン残基またはアラニン残基に置換したアミノ酸配列が好ましい。
[PEG結合IL-2改変体の製造法]
 PEG結合IL-2改変体の製造方法としては、化学合成法と発現法が挙げられる。PEG結合IL-2改変体は、化学合成法および発現法の組み合わせによって製造されてもよい。以下、各方法について説明する。
(化学合成法によるPEG結合IL-2改変体の製造)
 化学合成法によるPEG結合IL-2改変体の製造方法としては、例えば、野生型IL-2のアミノ酸配列におけるPEG導入位置のアミノ酸残基をタンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基へと置換したペプチドを化学合成した後に、フォールディングさせて得られるIL-2改変体に対し、PEGを結合させてPEG結合IL-2改変体を製造する手法、およびPEG結合ペプチドフラグメントを化学合成した後にフォールディングさせることによりPEG結合IL-2改変体を製造する方法が挙げられる。
 PEG結合ペプチドフラグメントは、ペプチドフラグメントにおけるタンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基へPEGを導入する方法により製造することができる。
 PEG結合ペプチドフラグメントを化学合成した後にフォールディングさせる方法としては、少なくとも一つ以上のPEG結合ペプチドフラグメントとペプチドフラグメントを順次連結させた後にフォールディングする方法、または化学合成したIL-2全長ペプチドフラグメントに対してPEGを導入した後にフォールディングさせる方法等が挙げられる。
 ペプチドフラグメントを合成する方法、およびペプチドフラグメントを順次連結させた後にフォールディングさせる方法としては、例えば、(化学合成法による糖鎖結合IL-2改変体の製造)の項において上記した方法と同様の方法が挙げられる。
 野生型IL-2のアミノ酸配列におけるPEG導入位置のアミノ酸残基をタンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基へと置換したペプチドを合成したのち、フォールディングにより得られるIL-2改変体に対し、PEGを導入する方法としては、例えば、米国特許第5206344号明細書、国際公開第2012/065086号に記載の方法が挙げられる。また、ペプチドフラグメントにおけるタンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基へPEGを導入する方法としては[Biomaterials 22 (2001) 405-417]、[Int. J. Mol. Sci. 2015, 16, 25831-25864]、[J. Pharm. Sci., 105 (2016) 460-475]に記載の方法が挙げられる。
 タンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基としては、例えば、チオール基を有するアミノ酸残基並びにアジド基を有するアミノ酸残基が挙げられる。チオール基を有するアミノ酸残基としては、例えば、システイン、アセチルシステイン、ホモシステインなどが挙げられるが、これらに限定されない。
 アジド基を有するアミノ酸残基としては、例えば、o-Az-Z-Lys残基、m-Az-Z-Lys残基、N-アジドリジン、p-アジドフェニルアラニンが挙げられるが、これらに限定されない。他には、国際公開第2017/030156号、[Nature. 2017 Nov 29;551(7682):644-647.]、国際公開第2013/068874号、米国特許出願公開第2014/0046030号明細書、[Bioconj. Chem., 2014, 25 (2), pp351-361]、国際公開第2014/044872号、[Bioconj. Chem. 2015 Nov 18;26(11):2249-60]、国際公開第2014/124258号、[Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Jun 28;108(26):10437-42]に記載される非天然アミノ酸残基でもよい。PEGと上記非天然アミノ酸残基とは、リンカーを介して結合していてもよい。
 上記リンカーとは、炭素数1~20の炭化水素基であり、炭素が酸素、窒素、硫黄などで修飾されていてもよく、また炭素が酸素、窒素、硫黄に置換されていてもよい。当該リンカーはPEGや非天然アミノ酸残基の種類に応じて適宜変更することができる。
 化学合成法としては、具体的には例えば、野生型IL-2のアミノ酸配列におけるPEG導入位置のアミノ酸残基を、システインなどチオール基を有するアミノ酸残基および/またはo-Az-Z-Lys残基などアジド基を有するアミノ酸残基へと置換したペプチドを化学合成したのち、フォールディングにより得られるIL-2改変体に対し、PEGを導入してPEG結合IL-2改変体を製造する方法が挙げられる。システイン残基を導入したIL-2改変体にPEGを結合させる方法としては、米国特許第5206344号明細書に記載の方法などが挙げられる。
 また、具体的には例えば、野生型IL-2のアミノ酸配列におけるPEG導入位置のアミノ酸残基を、システインまたは非天然アミノ酸残基へと置換したペプチドを化学合成したのち、フォールディングにより得られるIL-2改変体に対し、PEGを導入してPEG結合IL-2改変体を製造する方法が挙げられる。
 PEG結合IL-2改変体の合成には、下記(式XX2)で表すPEG試薬を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000147
 式中、Xは、チオール基と反応性を有する官能基、アジド基と反応性を有する官能基、N末端アミノ基と選択的に反応する官能基を示す。
 チオールと反応性を有する官能基としては、具体的には例えば、チオール基、マレイミド基、アクリル基、ヨードアセチル基、ブロモアセチル基、クロロアセチル基などが挙げられ、好ましくはヨードアセチル基、マレイミド基が良い。
 アジドと反応性を有する官能基としては、具体的には例えば、アセチレン基、DBCO基、DBN基、中員環構造上にヘテロ原子を含むシクロアルキン(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54,1190-1194)、チオエステル基などが挙げられ、好ましくはDBCOが挙げられる。
 N末端アミノ基と選択的に反応する官能基としては、具体的には例えばアルデヒドなどが挙げられる。
 式中、Linkerとしては、炭素数1~20の炭化水素基であり、炭素が酸素、窒素、硫黄などで修飾されていてもよく、炭素が酸素、窒素、硫黄に置換されていてもよい。
 式中、nは0または1を表す。
 式中、PEGとは、「-(CHCHO)m-」(mは2以上)で表されるエチレングリコールが重合した構造を含む水溶性ポリマーである、ポリ(エチレングリコール)分子である。PEGの分子量は、例えば、PEG4、平均分子量20kDa、30kDa、40kDa、50kDa、60kDa、70kDa、80kDa、90kDa、100kDa、または200kDa等が挙げられるが、特に限定されない。またPEGの形状としては、直鎖状でもよいし、分岐鎖状でもよいが、これらに限定されない。
 用いるPEG試薬によって、立体異性体、光学異性体、幾何異性体などが形成される場合があるが、これらの異性体は公知の方法で分離して用いてもよく、混合物として用いてもよい。得られるIL-2改変体は巨大分子であるためこれら部分構造の異性体の構造的相違はほぼ影響しないものと考えられる。
 上記PEG試薬は、市販のPEG試薬以外にも、市販のPEG試薬から調製したPEG試薬を使用することもできる。例えば、末端にカルボキシル基やN-ヒドロキシスクシンイミドエステルなどのカルボン酸等価体を有するPEG試薬に対し、チオール基またはアジド基と反応性を有するアミンを縮合させることで、PEG試薬を調製することができる。また、末端にアミノ基を有するPEG試薬に対し、チオール基またはアジド基と反応性を有するカルボキシル基やN-ヒドロキシスクシンイミドエステルなどのカルボン酸等価体を縮合することなどによっても合成することができるが、これらに限定されない。
(発現法によるPEG結合IL-2改変体の製造)
 発現法によるPEG結合IL-2改変体の製造方法としては、例えば、野生型IL-2のアミノ酸配列におけるPEG導入位置のアミノ酸残基をタンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基に置換したIL-2改変体を大腸菌などの宿主細胞により発現させた後に、該IL-2改変体における該アミノ酸残基へ化学修飾によってPEGを結合させることによりPEG結合IL-2改変体を製造する方法が挙げられる。
 具体的には、例えば、(発現法による糖鎖結合IL-2改変体の製造)の項において上記した方法と同様にして、野生型IL-2のアミノ酸配列におけるPEG導入位置に、タンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基への置換が導入されたアミノ酸配列をコードする塩基配列を含む発現カセットを適切な発現ベクターに組み込み、該発現ベクターを大腸菌などの宿主細胞に導入して形質転換体を得て、該形質転換体にIL-2改変体を発現させて、該IL-2改変体のシステイン残基または非天然アミノ酸残基に化学修飾によってPEGを結合させることにより、PEG結合IL-2改変体を得る方法が挙げられる。
 大腸菌を宿主細胞とする場合、発現効率または作製したタンパク質の精製等のために、野生型IL-2のN末端にリンカーを導入して発現カセットを構成してもよい。該リンカーとしては、例えば、メチオニン残基、8個のポリヒスチジン、およびメチオニン残基を含む8個のポリヒスチジン等が挙げられる。
 IL-2のアミノ酸残基をシステイン残基に置換したIL-2改変体の調製方法としては、例えば、米国特許第5206344号明細書、国際公開第2016/025385号等に記載の方法が挙げられる。
 IL-2のアミノ酸残基をタンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有する非天然アミノ酸残基に置換したIL-2改変体の調製方法としては、国際公開第2017/030156号、[Nature. 2017 Nov 29;551(7682):644-647.]、国際公開第2013/068874号、米国特許出願公開2014/0046030号明細書、[Bioconj. Chem., 2014, 25 (2), pp 351-361]、国際公開第2014/044872号、[Bioconj. Chem. 2015 Nov 18;26(11):2249-60]、国際公開第2014/124258号、[Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Jun 28;108(26):10437-42]、に記載される方法が挙げられる。 
 また、IL-2のアミノ酸残基をo-Az-Z-Lys残基またはm-Az-Z-Lys残基o-Az-Z-Lys残基に置換したIL-2改変体の製造方法、および当該IL-2改変体にPEGを結合させる方法としては、例えば、国際公開第2017/030156号に記載の方法が挙げられる。
 IL-2のアミノ酸配列におけるPEG導入位置のアミノ酸残基をタンパク質の部位特異的なPEG化を可能とする化学的反応性を有するアミノ酸残基に置換したIL-2改変体対しPEGを導入する方法としては、日本国特許第5206344号公報、国際公開第2012/065086号、国際公開第2017/030156号、[Nature. 2017 Nov 29;551(7682):644-647.]、国際公開第2013/068874号、米国出願公開第2014/0046030号明細書、[Bioconj. Chem., 2014, 25 (2), pp 351-361]、国際公開第2014/044872号、[Bioconj. Chem. 2015 Nov 18;26(11):2249-60]、国際公開第2014/124258号、[Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Jun 28;108(26):10437-42]に記載の方法などに従いPEGを導入することができる。
[糖鎖結合IL-2改変体またはPEG結合IL-2改変体に、さらにPEGまたは糖鎖を結合させたIL-2改変体、およびその製造方法]
 上述した糖鎖結合IL-2改変体は、さらにPEGが結合していてもよい。また、上述したPEG結合IL-2改変体も、さらに糖鎖が結合していてもよい。これらIL-2改変体は、上述の[糖鎖結合IL-2改変体の製造方法]、および[PEG結合IL-2改変体の製造方法]を組み合わせて製造することができる。また、国際公開第2012/065086号などに従い、N末端のアミノ基に選択的にPEGを導入することもできる。
 PEG結合IL-2改変体に対してさらに糖鎖を導入する場合、野生型IL-2のアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1のアミノ酸残基に糖鎖が結合しているアミノ酸配列を含むIL-2改変体が好ましく、12、115および119番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基に糖鎖が結合しているIL-2改変体がより好ましい。
 糖鎖結合IL-2改変体に対してさらにPEGを導入する場合、野生型IL-2のアミノ酸配列における、1、3、4、5、6、7、8、51、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体が好ましく、1、3、51および78番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含むIL-2改変体がより好ましい。
 PEGが結合したアミノ酸残基としては、例えばPEGが結合したシステイン残基由来の基、N末端アミノ酸残基由来の基および非天然アミノ酸残基が挙げられる。
 システイン残基由来の基またはN末端アミノ酸残基由来の基とは、システイン残基の側鎖チオール基またはN末端アミノ酸残基の主鎖アミノ基に化学修飾などによりPEGが結合した基をいう。PEGと、システイン残基由来の基またはN末端アミノ酸残基由来の基とは、リンカーを介して結合していてもよい。当該リンカーはPEGや非天然アミノ酸残基の種類に応じて適宜変更することができる。
 PEGが結合した非天然アミノ酸残基としては、例えばチオール基を有するアミノ酸残基由来の基またはアジド基を有するアミノ酸残基由来の基に化学修飾などによりPEGが結合した基などが挙げられる。チオール基を有するアミノ酸残基由来の基としては、例えば、PEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基、PEGが結合したホモシステイン残基由来の基などが挙げられるが、これらに限定されない。
 PEGが結合したアジド基を有するアミノ酸残基由来の基としては、例えば、PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基、PEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基、PEGが結合したN-ジアゾリジン残基由来の基、PEGが結合したp-アジドフェニルアラニン残基由来の基などが挙げられるが、これらに限定されない。
 非天然アミノ酸残基としては、他に、国際公開第2017/030156号、[Nature. 2017 Nov 29;551(7682):644-647.]、国際公開第2013/068874号、米国出願公開第2014/0046030号明細書、[Bioconj. Chem., 2014, 25 (2), pp 351-361]、国際公開第2014/044872号、[Bioconj. Chem. 2015 Nov 18;26(11):2249-60]、国際公開第2014/124258号、[Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Jun 28;108(26):10437-42]等に記載される非天然アミノ酸残基でもよい。PEGと上記非天然アミノ酸残基とは、リンカーを介して結合していてもよい。当該リンカーはPEGや非天然アミノ酸残基の種類に応じて適宜変更することができる。
 野生型IL-2のアミノ酸配列における1番目のアミノ酸残基を、PEGが結合したアミノ酸残基に置換する場合、PEGが結合したN末端アミノ酸残基由来の基、PEGが結合したシステイン残基由来の基、PEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基、PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基、PEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基が好ましく、PEGが結合したN末端アミノ酸残基由来の基、PEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基がより好ましい。
 野生型IL-2のアミノ酸配列における3、4、5、6、7、8、51、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基をPEGが結合したアミノ酸残基に置換する場合、PEGが結合したシステイン残基由来の基、PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基、PEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基が好ましく、PEGが結合したシステイン残基由来の基がより好ましい。
 PEGが結合したN末端アミノ酸残基由来の基とは、具体的には例えば、アラニン残基の主鎖アミノ基に対してアルデヒドを反応させてできたリンカーを介してPEGが結合された下記(式Z0)で表される構造などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000148
式中PEGとは、具体的には例えば、平均分子量20kDaである場合の下記(式X00)で表される構造が挙げられるがこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000149
 PEGが結合したシステイン残基由来の基とは、具体的には例えば、システイン残基の側鎖チオール基に対してハロアセチル基を反応させてできたリンカーを介してPEGが結合された下記(式X4)で表される構造、マレイミドを反応させてできたリンカーを介してPEGが結合された下記(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000150
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000151
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000152
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000153
 式中PEGとして具体的には、平均分子量20kDaである場合の下記(式X11)、平均分子量が40kDaである場合の下記(式X11)、平均分子量が40kDaである場合の下記(式X13)、平均分子量が80kDaである場合の下記(式X13)、平均分子量が40kDaである場合の下記(式X14)、平均分子量が80kDaである場合の下記(式X14)、平均分子量が50kDaである場合の下記(式X15)で表される構造が挙げられるがこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000154
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000155
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000156
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000157
 PEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基とは、具体的には例えば、アセチルシステイン残基の側鎖チオール基に対してハロアセチル基を反応させてできたリンカーを介してPEGが結合された下記(式XX3)で表される構造、マレイミドを反応させてできたリンカーを介してPEGが結合された下記(式X8)および/または(式X9)および/または(式X10)などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000158
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000159
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000160
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000161
 式中PEGとは、具体的には例えば、平均分子量が40kDaである場合の上記(式X11)、平均分子量が40kDaである場合の上記(式X13)、平均分子量が80kDaである場合の上記(式X13)、平均分子量が80kDaである場合の上記(式X14)、平均分子量が50kDaである場合の上記(式X15)で表される構造が挙げられるがこれらに限定されない。
 本発明のIL-2改変体の一実施形態としては、以下に記載するIL-2改変体が好ましい。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、11番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ1番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ1番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ1番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、38番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ1番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ1番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および91番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ1番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目および119番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ1番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および91番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ3番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ3番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および119番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ3番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および91番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ51番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ78番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および119番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ78番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目のアミノ酸残基が糖鎖が結合したアミノ酸残基に置換され、かつ78番目のアミノ酸残基がPEGが結合したアミノ酸残基に置換されているIL-2改変体。
 上述本発明のPEG化、糖鎖結合IL-2改変体に結合させる糖鎖、PEGは、上述種々のものを組み合わせて用いることができる。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、11番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式7)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式X0)に示すPEGが結合したN末端アミノ酸残基由来の基に置換されており、かつ(式X0)のPEGの構造が平均分子量20kDaである場合の(式X00)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式7)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式X0)に示すPEGが結合したN末端アミノ酸残基由来の基に置換されており、かつ(式X0)のPEGの構造が平均分子量20kDaである場合の(式X00)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、38番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式7)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式X0)に示すPEGが結合したN末端アミノ酸残基由来の基に置換されており、かつ(式X0)のPEGの構造が平均分子量20kDaである場合の(式X00)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式7)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式X0)に示すPEGが結合したN末端アミノ酸残基由来の基に置換されており、かつ(式X0)のPEGの構造が平均分子量20kDaである場合の(式X00)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基および91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式XX3)で表されるPEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式XX3)のPEGの構造が平均分子量40kDaである場合の(式X13)または平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基および91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式X8)および/または(式X9)および/または(式X10)で表されるPEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X8)および/または(式X9)および/または(式X10)のPEGの構造が平均分子量80kDaである場合の(式X13)、または平均分子量50kDaである場合の(式X15)、または平均分子量80kDaである場合の(式X14)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、19番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式XX3)で表されるPEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式XX3)のPEGの構造が平均分子量50kDaである場合の(式X15)、または平均分子量40kDaである場合の(式X13)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、91番目および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ1番目のアミノ酸残基が(式XX3)で表されるPEGが結合したアセチルシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式XX3)のPEGの構造が平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基および91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量20kDaである場合の(式X11)、または平均分子量40kDaである場合の(式X11)、または平均分子量40kDaである場合の(式X13)、または平均分子量40kDaである場合の(式X14)、または平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基および91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)のPEGの構造が平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)のPEGの構造が平均分子量80kDaである場合の(式X14)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式4)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量40kDaである場合の(式X13)または平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)のPEGの構造が平均分子量80kDaである場合の(式X13)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)のPEGの構造が平均分子量80kDaである場合の(式X13)、または均分子量80kDaである場合の(式X14)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ3番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基および91番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ51番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量40kDaである場合の(式X11)、または平均分子量50kDaである場合の(式X15)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ78番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量40kDaである場合の(式X11)、または平均分子量40kDaである場合の(式X13)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ78番目の(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)のPEGの構造が平均分子量40kDaまたは80kDaである場合の(式X13)、または均分子量80kDaである場合の(式X14)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ78番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量40kDaである場合の(式X13)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、12番目および119番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ78番目の(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X5)および/または(式X6)および/または(式X7)のPEGの構造が平均分子量80kDaである場合の(式X13)、または均分子量80kDaである場合の(式X14)で示される構造である、IL-2改変体。
・野生型IL-2のアミノ酸配列において、15番目のアミノ酸残基が(式1)に示す糖鎖が結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式1)のSaccharideの構造が(式8)で表される構造であり、かつ78番目のアミノ酸残基が(式X4)で表されるPEGが結合したシステイン残基由来の基に置換されており、かつ(式X4)のPEGの構造が平均分子量40kDaである場合の(式X12)で示される構造である、IL-2改変体。
 本実施形態において、野生型IL-2のアミノ酸配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損しメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列もしくは配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が結合したアミノ酸配列、配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損したアミノ酸配列、および配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端アラニン残基が欠損しメチオニン残基が結合したアミノ酸配列において、125番目のアミノ酸残基をセリン残基またはアラニン残基に置換したアミノ酸配列が好ましい。
 本発明のIL-2改変体には、一般的に体内動態を改善することが知られている動態改善素子を結合させることで、血中半減期を制御することがきる。動態改善素子としては、糖鎖、ペプチド、タンパク質、脂質などがあげられ、[Therapeutic Proteins(Roland Kontermann編、Wiley Blackwell、2012年)]に記載の方法を組合せて用いることができる。具体的には、本発明のIL-2改変体のTreg細胞増殖活性の選択性に影響を与えないように、シアリル化、HESylation、O-グリコシル化、PEGミミックとしてのぺプチド、タンパク質の融合、抗体の定常領域又はFc領域の融合、アルブミンなどの血清蛋白質との融合(脂質導入してアルブミンと融合させる方法も含む)、またはリン脂質、ナノ粒子との結合、ナノ粒子への封中などの方法によって血中半減期を制御することができる。
[IL-2改変体が有する生物活性の評価]
 IL-2改変体の生物活性は、当該技術分野における公知の任意の適した方法によって評価することができる。評価方法には後述する実施例において記載のものを含む。IL-2改変体の生物活性を評価する方法としては、具体的には例えば、以下の(a)~(e)の方法が挙げられる。これらの方法は、IL-2改変体の治療効果、効能および薬力学的特性の測定にも使用できる。
(a)IL-2改変体により刺激されるTreg細胞の増殖活性を測定する方法
 IL-2改変体または野生型IL-2を添加した培地でTreg細胞を培養し、Treg細胞の増殖率を測定する。他に、Treg細胞の増殖活性を測定する方法としては、例えば、フローサイトメトリーにより、混合細胞集団内のTreg細胞数の増大を測定する方法、およびCD4CD25FOXP3マーカー表現型またはCD4CD25CD127lowマーカー表現型の存在比率を測定する方法;分離したTreg細胞へのトリチウム化チミジンの取り込みにより測定する方法;Ki-67などの増殖に関連する細胞周期タンパク質のTreg細胞内の発現の増大を測定する方法;Treg細胞内のカルボキシフルオレセインスクシンイミジルエステル(CFSE)などの生体蛍光色素の細胞分裂に関連する希釈をフローサイトメトリーにより測定する方法が挙げられる。
(b)IL-2改変体により刺激されるNK細胞の増殖活性を測定する方法
 IL-2改変体または野生型IL-2を添加した培地でNK細胞を培養し、NK細胞の増殖率を測定する。他に、NK細胞の増殖活性を測定する方法としては、例えば、フローサイトメトリーにより、混合細胞集団内のNK細胞数の増大を測定する方法、およびCD56マーカー表現型の存在比率を測定する方法;分離したNK細胞へのトリチウム化チミジンの取り込みにより測定する方法;Ki-67などの増殖に関連する細胞周期タンパク質のNK細胞内の発現の増大を測定する方法;NK細胞内のCFSEなどの生体蛍光色素の細胞分裂に関連する希釈をフローサイトメトリーにより測定する方法が挙げられる。
 本発明のIL-2改変体は、野生型IL-2と比較して、Treg増殖活性が高い、および/またはNK細胞増殖活性が低いことが好ましい。野生型IL-2の代わりに、野生型IL-2と同等のTreg増殖活性および/またはNK細胞増殖活性を有するIL-2改変体を用いてもよい。
(c)IL-2改変体により刺激されたTregによるレスポンダーT細胞(Tresp)の増殖阻害活性を測定する方法
 IL-2改変体または野生型IL-2を添加した培地でTregを培養し、これと適当なTCR刺激存在下でTresp(CD4Tresp、CD8Tresp)と共培養したときのTrespの増殖率を測定し、野生型IL-2と比較してIL-2改変体によるTrespの増殖阻害率を評価する。本発明のIL-2改変体は、野生型IL-2と比較して、少なくとも同等のTrespの増殖阻害活性を有するTregを増殖させることが好ましい。野生型IL-2の代わりに、野生型IL-2と同等のTrespの増殖阻害活性を有するTregを増殖させるIL-2改変体を用いてもよい。
(d)Ex vivoアッセイ 
 TeffやNK細胞の機能的エフェクター分子であるIL-4、IL-6、IFNγまたはTNFα等の炎症性サイトカインについて、IL-2改変体または野生型IL-2を添加した培地でPBMCを培養し、培養上清中のサイトカイン産生量を測定する。また、同様の方法で抗炎症性サイトカインの産生量を測定してもよい。本発明のIL-2改変体は、野生型IL-2と比較して、炎症性サイトカインの産生量を減少させる、および/または、抗炎症性サイトカインの産生量が増加させることが好ましい。野生型IL-2の代わりに、野生型IL-2と同等の炎症性サイトカインおよび/または抗炎症性サイトカインを産生させるIL-2改変体を用いてもよい。
(e)Treg/Teff比の測定
 IL-2改変体または野生型IL-2を添加した培地で培養したPMBCを抗ヒトCD4抗体、抗ヒトCD25抗体、抗ヒトFoxp3抗体と反応させ、フローサイトメトリーによるCD4陽性画分の中でCD25FOXP3high画分をTreg、CD25FOXP3low画分をエフェクターT細胞(Teff)とし、その存在比[Treg(%)/Teff(%)](Treg/Teff比)を算出する。データの解析は市販のデータ解析ソフト(例えば、TreeStar社製Flowjo、version7.6.5)により行う。本発明のIL-2改変体は、野生型IL-2と比較して、Treg/Teff比が向上していることが好ましい。野生型IL-2の代わりに、野生型IL-2と同等のTreg/Teff比を有するIL-2改変体を用いてもよい。
[組成物]
 本発明の一実施形態は、有効量の本発明のIL-2改変体を含む組成物である。組成物の形態としては、例えば、医薬組成物および試薬が挙げられる。
 後述する実施例において示すように、本発明のIL-2改変体によりTregを選択的に活性化させることから、本発明のIL-2改変体を含む組成物は、免疫抑制作用を有する組成物として好適に用いることができる。また、本発明の一実施形態として、本発明のIL-2改変体を含む免疫疾患の治療剤が提供される。
 本発明の組成物が用いられる病態または疾患としては、例えば、全身性エリテマトーデス、乾癬、慢性移植片対宿主病、急性移植片対宿主病、クローン病、潰瘍性大腸炎、炎症性腸疾患、多発性硬化症、セリアック病、特発性血栓性血小板減少性紫斑病、重症筋無力症、シェーグレン症候群、強皮症、喘息、ブドウ膜炎、表皮過形成、円形脱毛症、ベーチェット病、高安動脈炎、軟骨炎症、骨分解、関節炎、若年性関節炎、若年性関節リウマチ、少関節型若年性関節リウマチ、多関節型若年性関節リウマチ、全身性発症若年性関節リウマチ、若年性強直性脊椎炎、若年性腸疾患性関節炎、若年性反応性関節炎、若年性ライター症候群、SEA症候群(血清陰性、腱付着部症、関節症症候群)、若年性皮膚筋炎、若年性乾癬性関節炎、若年性強皮症、若年性全身性エリテマトーデス、若年性脈管炎、少関節型関節リウマチ、多関節型関節リウマチ、全身性発症関節リウマチ、強直性脊椎炎、腸疾患性関節炎、反応性関節炎、ライター症候群、皮膚筋炎、乾癬性関節炎、脈管炎、筋炎、多発性筋炎、皮膚筋炎、変形性関節症、結節性多発動脈炎、ウェゲナー肉芽腫、動脈炎、リウマチ性多発筋痛、サルコイドーシス、硬化症、原発性胆汁性肝硬変、硬化性胆管炎、皮膚炎、アトピー性皮膚炎、アテローム性動脈硬化症、スティル病、慢性閉塞性肺疾患、ギラン・バレー症候群、1型糖尿病、グレーブス病、アジソン病、レイノー現象、自己免疫性肝炎、ウィスコット・アルドリッチ症候群など炎症性疾患、自己免疫疾患、アレルギー性疾患等が挙げられる。
 本発明における組成物は、公知の製剤学的方法により製剤化することができる。例えば、カプセル剤、錠剤、丸剤、液剤、散剤、顆粒剤、細粒剤、フィルムコーティング剤、ペレット剤、トローチ剤、舌下剤、咀嚼剤、バッカル剤、ペースト剤、シロップ剤、懸濁剤、エリキシル剤、乳剤、塗布剤、軟膏剤、硬膏剤、パップ剤、経皮吸収型製剤、ローション剤、吸引剤、エアゾール剤、注射剤および坐剤などとして、経口的または非経口的に使用することができる。
 これら製剤化においては、薬理学上許容される担体、具体的には例えば、滅菌水や生理食塩水、植物油、溶剤、基剤、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香味剤、芳香剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、結合剤、希釈剤、等張化剤、無痛化剤、増量剤、崩壊剤、緩衝剤、コーティング剤、滑沢剤、着色剤、甘味剤、粘稠剤、矯味矯臭剤、溶解補助剤あるいはその他の添加剤等と適宜組み合わせることができる。
 また、本発明における組成物の投与にはシリンジを使用してもよいが、他のデバイスを使用してもよい。デバイスとしては、例えばインジェクターペン、オートインジェクターデバイス、無針デバイス、または皮下パッチデバイス等が挙げられる。
 本発明の組成物は、ヒトを含む動物を対象として使用することができるが、ヒト以外の動物としては特に制限はなく、種々の家畜、家禽、ペット、実験用動物などを対象とすることができる。具体的には、例えば、ブタ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ニワトリ、カモ、ダチョウ、アヒル、イヌ、ネコ、ウサギ、ハムスター、マウス、ラット、サルなどが挙げられるが、これらに制限されない。また、健常状態であってもよく、羅患状態であってもよい。ただし、本発明の組成物が医薬組成物である場合には、罹患状態の動物を対象として使用する。
 組成物におけるIL-2改変体の有効量は、例えば、治療の状況および目的に依存する。適切な投与量は、IL-2改変体が使用される適応症、投与のルート、並びに投与する対象のサイズ(体重、体表面または器官サイズ)および/または状態(年齢および健康状態)に依存して調整し得る。
 例えば、1回当たりの投与量または摂取量は、一般に、1ng/kg体重~100mg/kg体重であり、好ましくは、0.01μg/kg体重~1mg/kg体重である。
 本発明の組成物の製品(医薬品、試薬)またはその説明書は、免疫を抑制するために用いられる等の旨の表示を付したものであり得る。ここで「製品または説明書に表示を付した」とは、製品の本体、容器、包装などに表示を付したこと、あるいは製品の情報を開示する説明書、添付文書、宣伝物、その他の印刷物などに表示を付したことを意味する。
[IL-2Rへの選択性]
 本発明の一実施形態は、IL-2Rαβγに対するIL-2の選択性を向上させる方法である。本実施形態においては、上記した方法によりIL-2に糖鎖またはPEGを結合させて改変することにより、IL-2Rαβγに対するIL-2の選択性を向上できる。
 IL-2Rαβγに対するIL-2の選択性が向上しているとき、IL-2Rαサブユニットに対するIL-2改変体の親和性が、野生型IL-2の親和性よりも向上している場合と、IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくとも一方に対するIL-2改変体の親和性が、野生型IL-2の親和性よりも低下している場合とがあり得る。
 本発明の一実施形態は、IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性を向上させる方法である。「IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性が向上する」とは、野生型IL-2と比較して、IL-2改変体のIL-2Rαサブユニットに対する親和性が向上していることをいう。本実施形態においては、上記した方法によりIL-2に糖鎖またはPEGを結合させて改変することにより、野生型IL-2よりも、作製されたIL-2改変体のIL-2Rαサブユニットに対する親和性を向上させ、IL-2Rαβγに対するIL-2の選択性を向上させることができる。
 IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性は、IL-2Rα(CD25)に対するIL-2の結合性をBiacoreにより測定し、steady stateモデルを用いて解離定数Kを求めることにより評価することができる。BiacoreによるIL-2Rαに対するIL-2の結合性は、実施例において後述する方法により測定できる。本実施形態においては、IL-2Rαに対するIL-2改変体のKは、野生型IL-2の改変体よりも低いことが好ましい。野生型IL-2の代わりに、野生型IL-2と同等のIL-2Rαへの親和性を有するIL-2改変体を用いてもよい。
 本発明の一実施形態は、IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくとも一方に対するIL-2の親和性を低下させる方法である。「IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくとも一方に対するIL-2の親和性が低下する」とは、野生型IL-2と比較して、IL-2改変体のIL-2Rβおよびγサブユニットの少なくとも一方に対する親和性が低下していることをいう。本実施形態においては、上記した方法によりIL-2に糖鎖またはPEGを結合させて改変することにより、野生型IL-2と比較して、作製されたIL-2改変体のIL-2Rβおよびγサブユニットの少なくとも一方に対する親和性を低下させ、IL-2Rαβγに対するIL-2の選択性を向上できる。
 例えば、IL-2Rβγサブユニットに対するIL-2の親和性は、IL-2のIL-2Rβγに対する結合性をBiacoreにより測定し、1:1 binding modelを用いて解離定数Kを求めることにより評価することができる。BiacoreによるIL-2Rβγに対するIL-2の結合性は、実施例において後述する方法により測定できる。本実施形態においては、IL-2Rβγに対するIL-2のKは野生型IL-2と比較して高いことが好ましい。野生型IL-2の代わりに、野生型IL-2と同等のIL-2Rβγサブユニットへの親和性を有するIL-2改変体を用いることができる。
[制御性T細胞を選択的に活性化させる方法]
 本発明の一実施形態は、本発明のIL-2改変体を用いて制御性T細胞を選択的に活性化させる方法である。本実施形態においては、本発明のIL-2改変体を被験対象に投与して、制御性T細胞を選択的に活性化させることができる。
 以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]糖鎖結合IL-2改変体の合成
 表1~5に示す各種IL-2改変体を下記に記載の方法で作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000162
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000163
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000164
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000165
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000166
〈表1~5の説明〉
・糖鎖結合位置:野生型成熟ヒトIL-2のアミノ酸配列(配列番号1)(以下、単に野生型IL-2とも記載する)のN末端からの位置
・Cys変異位置:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端からの位置
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、糖鎖結合位置の置換後のアミノ酸残基の列に記載した構造について以下に示す。
 C-糖(GlcNAc、glucose、lactose、trisaccharide、pentasaccharide、asialo、disialo、tetrasialo)とは、システインの側鎖チオールにCHCONHリンカーを介して糖鎖が導入された下記(式1)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000167
 上記(式1)中、Saccharideは糖鎖示す。
 N-糖(GlcNAc、disialo)とは、アスパラギンの側鎖アミドに糖鎖が導入された下記(式2)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000168
 上記(式2)中、Saccharideは糖鎖示す。
 GlcNAcとは下記(式Y1)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000169
 Glucoseとは下記(式Y2)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000170
 lactoseとは下記(式4)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000171
 trisaccharideとは下記(式5)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000172
 pentasaccharideとは下記(式6)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000173
 asialoとは下記(式7)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000174
 disialoとは下記(式8)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000175
 tetrasialoとは下記(式Y3)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000176
・表中、Cys変異位置の置換後のアミノ酸残基の列に記載したAcCとは下記(式XXX)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000177
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000178
〈表6の説明〉
・変異位置:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端からの位置
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、置換後のアミノ酸残基の列に記載したC-acetamideとは、下記(式9)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000179
(工程1)ペプチドセグメント1の合成
 IL-2アミノ酸配列1-57のペプチドチオエステルまたは糖鎖結合ペプチドチオエステルを以下の方法にて調製した。
(工程1-1a-1)ペプチドヒドラジドの合成
 [Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6978-6981]に記載される方法に従い得られるトリチルヒドラジン樹脂に、Fmoc-Gln(Trt)-OH(5当量)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(5当量)、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド(5当量)を用いてDMF中で1残基目のアミノ酸残基を樹脂へ担持した。定法に従い、DMF中での、Fmocアミノ酸(5.3当量)、HCTU(5当量)、N-メチルモルホリン(5当量)または2,4,6-トリメチルピリジン(5当量)を用いたアミノ酸の伸長と、20%ピペリジン-DMF溶液による脱保護を繰り返すことで、2残基目以降のアミノ酸を伸長した。伸長したペプチドは、トリフルオロ酢酸(TFA)、トリイソプロピルシラン(TIPS)、水を用いて樹脂からの脱離と側鎖保護基を除去した後、氷冷したエーテル中に滴下し、生じた沈殿を遠心分離によって回収した。逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、ペプチドヒドラジドを合成した。
 この際、システインへ糖鎖を導入する場合には糖鎖を導入する位置をシステインへと変異させたペプチドヒドラジドを調製した。また、2種類の糖鎖を導入する場合は、一方をシステイン、もう一方をS-アセタミドメチルシステインへと変異させたペプチドヒドラジドを調製した。
 また、アミノ酸配列3位または51位をシステインへと変異させたIL-2改変体を調製する際には、糖鎖を導入する位置をシステイン、アミノ酸配列3位または51位をS-アセタミドメチルシステインへと変異させたペプチドヒドラジドを調製した。
 また、アミノ酸配列1位をアセチルシステインへと変異させたアナログを調製する際には、糖鎖を導入する位置をシステイン、アミノ酸配列1位をS-アセタミドメチルシステインへと変異させたペプチドを樹脂上で伸長した後、N末端アミノ基を無水酢酸、ピリジンを用いてアセチル化し、上記方法に従い樹脂からの脱離と側鎖保護基の除去、精製を行い、1位をアセチルシステインへと変異させたペプチドヒドラジドを調製した。
(工程1-1a-2)Cys-糖鎖結合ペプチドヒドラジドまたはCys-アセタミド結合ペプチドヒドラジドの合成
 (工程1-1a-1)にて得られるペプチドヒドラジドへのブロモアセチル糖鎖(国際公開第2005/010053号に記載される方法に従い調製)を用いた糖鎖導入は、[Tetrahedron Lett., 2004, 45, 3287-3290, Carbohydr. Res. 2009, 344, 762-770]に記載される方法で実施し、目的の糖鎖結合ペプチドヒドラジドを合成した。
 ブロモアセチル糖鎖の代わりに、ブロモアセタミドを用いて、上記と同様の手法にてCys-アセタミド結合ペプチドヒドラジドを合成した。
(工程1-1b)Asn-糖鎖結合ペプチドヒドラジドの合成
 [Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6978-6981]に記載される方法に従い得られるトリチルヒドラジン樹脂に、Fmoc-Gln(Trt)-OH(5当量)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(5当量)、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド(5当量)を用いてDMF中で1残基目のアミノ酸残基を樹脂へ担持した。定法に従い、DMF中での、Fmocアミノ酸(5.3当量)、HCTU(5当量)、N-メチルモルホリン(5当量)を用いたアミノ酸の伸長と、20%ピペリジン-DMF溶液による脱保護を繰り返すことで、2残基目以降の糖鎖結合Asn以外のアミノ酸を伸長した。
 糖鎖結合Asn(国際公開2004/005330号に記載される方法に従い調製)は、国際公開第2004/005330号に記載される方法で伸長した。伸長したペプチドは、トリフルオロ酢酸(TFA)、トリイソプロピルシラン(TIPS)、水を用いて樹脂からの脱離と側鎖保護基を除去した後、氷冷したエーテル中に滴下し、生じた沈殿を遠心分離によって回収した。逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、Asn-糖鎖結合ペプチドヒドラジドを合成した。
(工程1-2a)ペプチドチオエステルまたは糖鎖結合ペプチドチオエステルの合成
 (工程1-1a-1)にて得られるペプチドヒドラジドまたは(工程1-1a-2)にて得られるCys-糖鎖結合ペプチドヒドラジドまたはにて得られるCys-アセタミド結合ペプチドヒドラジドまたは(工程1-1b)にて得られるAsn-糖鎖結合ペプチドヒドラジドを6mol/L グアニジン塩酸塩、200mmol/L リン酸緩衝液(pH3)に溶解し―20℃に冷却した後、200mmol/L 亜硝酸ナトリウム、6mol/L グアニジン塩酸塩、200mmol/L リン酸緩衝液(pH7)を加え5分間撹拌した。400mmol/L 2-メルカプトエタンスルホン酸ナトリウム、6mol/L グアニジン塩酸塩、200mmol/L リン酸緩衝液(pH6)を加え―15℃で1時間半撹拌した後、逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、ペプチドチオエステルまたは糖鎖結合ペプチドチオエステルを得た。
(工程1-2b)2種類の糖鎖結合ペプチドチオエステルの合成
 2種類の糖鎖を導入する場合、(工程1-1a-2)にて得られる糖鎖結合ペプチドヒドラジドの反応溶液に、酢酸に懸濁させた酢酸銀を加え6時間撹拌しS-アセタミドメチル基を除去した。ジチオトレイトールを加えた後、遠心分離して得られる上清をゲル濾過(Superdex G-75)によって4mol/L グアニジン塩酸塩、5mmol/L リン酸緩衝液(pH5)へと溶媒交換した。溶出液に、6mol/L グアニジン塩酸塩、200mmol/L リン酸緩衝液(pH3)を加え、2mol/L 塩酸を用いてpH3に調整した後、-15℃に冷却した。
 6mol/L グアニジン塩酸塩、200mmol/L 亜硝酸ナトリウム、50mmol/L リン酸緩衝液(pH7)を加えて、―15℃で5分間撹拌した後、6mol/L グアニジン塩酸塩、400mmol/L 2-メルカプトエタンスルホン酸ナトリウム、200mmol/L リン酸緩衝液(pH6)を加え、―15℃で1時間半撹拌し、逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、糖鎖結合ペプチドチオエステルを得た。
 得られた糖鎖結合ペプチドチオエステルに対し、(工程1-1a-2)に記載の方法に従い、2種類目の糖鎖を導入し、逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、2種類の糖鎖結合ペプチドチオエステルを得た。
(工程2)ペプチドセグメント2の合成
 IL-2アミノ酸配列58-104のペプチドヒドラジドまたは糖鎖結合ペプチドヒドラジドを以下の方法にて調製した。
(工程2-1a-1)ペプチドヒドラジドの合成
 [Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6978-6981]に記載される方法に従い得られるトリチルヒドラジン樹脂に、Fmoc-Met-OH(5当量)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(5当量)、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド(5当量)を用いてDMF中で1残基目のアミノ酸残基を樹脂へ担持した。
 定法に従い、DMF中での、Fmocアミノ酸(5.3当量)、HCTU(5当量)、N-メチルモルホリン(5当量)または2,4,6-トリメチルピリジン(5当量)を用いたアミノ酸の伸長と、20%ピペリジン-DMF溶液による脱保護を繰り返すことで、2残基目以降のアミノ酸を伸長した。
 伸長したペプチドは、トリフルオロ酢酸(TFA)、トリイソプロピルシラン(TIPS)、水を用いて樹脂からの脱離と側鎖保護基を除去した後、氷冷したエーテル中に滴下し、生じた沈殿を遠心分離によって回収した。逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、ペプチドヒドラジドを合成した。
 この際、糖鎖を導入する場合には糖鎖を導入する位置をシステインへと変異し、さらにアミノ酸配列58をチオプロリンへと変異させたペプチドヒドラジドを調製した。アミノ酸配列78位をシステインへと変異させたアナログを調製する際には、アミノ酸配列78位をシステインへと変異させたペプチドヒドラジドを調製した。アミノ酸配列91位に糖鎖を導入し、アミノ酸配列78位をシステインへと変異したアナログを調製する際は、アミノ酸配列91位をシステイン、アミノ酸配列78位をS-アセタミドメチルシステインへと変異させたペプチドヒドラジドを調製した。
(工程2-1a-2)Cys-糖鎖結合ペプチドヒドラジドまたはCys-アセタミド結合ペプチドヒドラジドの合成の合成
 (工程2-1a-1)にて得られるペプチドヒドラジドへのブロモアセチル糖鎖(国際公開第2005/010053号に記載される方法で調製)を用いた糖鎖導入を、[Tetrahedron Lett., 2004, 45, 3287-3290, Carbohydr. Res. 2009, 344, 762-770]に記載される方法に従い実施した反応溶液に対し、ブロモアセチル糖鎖に対して10当量の2-メルカプトエタンスルホン酸ナトリウムを加えた後、8mol/L グアニジン塩酸塩水溶液、2mol/L 塩酸、メトキシアミン塩酸塩を加えてpH4に調整し、室温にて20分反応させた。逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、Cys-糖鎖結合ペプチドヒドラジドを合成した。
 ブロモアセチル糖鎖の代わりに、ブロモアセタミドを用いて、上記と同様の手法にてCys-ブロモアセタミド結合ペプチドヒドラジドを合成した。
(工程2-1b)Asn-糖鎖結合ペプチドヒドラジドの合成
 (工程1-1b)と同様の手法にてAsn-糖鎖結合ペプチドヒドラジドを調製した。
(工程3)ペプチドセグメント3の合成
 IL-2アミノ酸配列105-133のペプチドまたは糖鎖結合ペプチドを以下の方法にて調製した。
(工程3-1)可溶化タグ(H-C(Npys)RRRRR-NH)の調整
 Rink-アミド樹脂に、DMF中でのFmocアミノ酸(5.3当量)、HCTU(5当量)、N-メチルモルホリン(5当量)を用いたアミノ酸の伸長と、20%ピペリジン-DMF溶液による脱保護を繰り返すことでアミノ酸を伸長した。伸長したペプチドは、トリフルオロ酢酸(TFA)、トリイソプロピルシラン(TIPS)、水を用いて樹脂からの脱離と側鎖保護基を除去した後、氷冷したエーテル中に滴下し、生じた沈殿を遠心分離によって回収し、可溶化タグ(H-C(Npys)RRRRR-NH)を調製した。
(工程3-2)可溶化タグ導入ペプチドの合成
 IL-2アミノ酸配列105-133のペプチドを以下の方法にて調製した。
 HMPB-ChemMatrix樹脂に、Fmoc-Thr(tBu)-OH(5当量)、1-(メシチレン-2-スルホニル)-3-ニトロ-1,2,4-トリアゾール(5当量)、1-メチルイミダゾール(3.5当量)を用いて1残基目のアミノ酸残基を樹脂に担持した。定法に従い、DMF中での、Fmocアミノ酸(5.3当量)、HCTU(5当量)、N-メチルモルホリン(5当量)または2,4,6-トリメチルピリジン(5当量)を用いたアミノ酸の伸長と、20%ピペリジン-DMF溶液による脱保護を繰り返すことで、2残基目以降のアミノ酸を伸長した。
 伸長したペプチドは、トリフルオロ酢酸(TFA)、トリイソプロピルシラン(TIPS)、水を用いて樹脂からの脱離と側鎖保護基を除去した後、氷冷したエーテル中に滴下し、生じた沈殿を遠心分離によって回収しペプチドの粗精製物を得た。この際、システインへ糖鎖を導入する場合には糖鎖を導入する位置をシステインへと変異し、さらにアミノ酸配列105をチオプロリンへと変異させたペプチドを調製した。
 (工程3-1)にて得られる可溶化タグ(ペプチド粗生成物に対して3当量)を6.8mol/L グアニジン塩酸塩、310mmol/L リン酸緩衝液(pH7)に溶解し、5当量の無水酢酸を加え室温下1時間撹拌した。10当量のアルギニン塩酸塩を加えた後、8mol/Lグアニジン塩酸塩、250mmol/L トリスヒドロキシメチルアミノメタン塩酸塩水溶液(pH8)に溶解した上記ペプチド粗生成物を加え室温下1時間撹拌した。逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、可溶化タグ導入ペプチドを合成した。
(工程3-3)可溶化タグ導入ペプチドへの糖鎖導入
 (工程3-2)にて得られる可溶化タグ導入ペプチドを8mol/L グアニジン塩酸塩、5mmol/L トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン、200mmol/Lリン酸緩衝液(pH6)に溶解し、ブロモアセチル糖鎖(5当量、国際公開第2005/010053号に記載される方法で調製)の6mol/L グアニジン塩酸塩、200mmol/L リン酸緩衝液(pH7)溶液を加え5時間反応させた。
 ブロモアセチル糖鎖に対して4当量の2-メルカプトエタンスルホン酸ナトリウムを加え1時間撹拌した後、6mol/L グアニジン塩酸塩、200mmol/L リン酸緩衝液(pH7)に溶解したメトキシアミン塩酸塩(300当量)を加え、2mol/L 塩酸を用いてpH4に調整し1時間反応させた。逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、糖鎖結合ペプチドを合成した。
(工程4)IL-2改変体、糖鎖結合IL-2改変体の合成
(工程4-1)ペプチドセグメント1と2の連結反応
 上記(工程1)にて得られるペプチドセグメント1と上記(工程2)にて得られるペプチドセグメント2(1.1当量)とを、8mol/L グアニジン塩酸塩、100mM トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン、100mM アスコルビン酸、50mmol/L 4-メルカプトフェニル酢酸、200mmol/L リン酸緩衝液(pH7)に溶解し、反応させた後、逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、ペプチドセグメント1と2の連結体を合成した。
(工程4-2)ペプチドセグメント1と2の連結体のチオエステル化
 上記(工程4-1)にて得られるペプチドセグメント1と2の連結体を、(工程1-2a)と同様の手法にてチオエステル化した。
(工程4-3)ペプチドセグメント3との連結
 上記(工程4-2)にて得られるペプチドチオエステルと上記(工程3)にて得られるペプチドセグメント3(1当量)とを、8mol/L グアニジン塩酸塩、100mM トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン、100mM アスコルビン酸、50mmol/L 4-メルカプトフェニル酢酸、200mmol/L リン酸緩衝液(pH7)に溶解し、反応させた後、逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、ペプチドセグメント1、2および3の連結体を合成した。
(工程4-4)アセタミドメチル基の脱保護
 上記(工程4-3)にて得られるペプチドセグメント1、2および3の連結体のシステインがアセタミドメチル基で保護されている場合、以下に示す方法でアセタミドメチル基を除去した。
 ペプチドセグメント1、2および3の連結体を、6mol/L 尿素、5mmol/L リン酸緩衝液(pH5)に溶解し、酢酸に懸濁させた酢酸銀(420当量)を加え5時間撹拌した。過剰量のジチオトレイトールを加えた後、遠心分離して得られる上清を逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、脱アセタミドメチル体を取得した。
(工程4-5)シアル酸ベンジルエステルの脱保護
 上記(工程4-3)にて得られるペプチドセグメント1、2および3の連結体の糖鎖上のシアル酸側鎖カルボン酸がベンジル基で保護されている場合、国際公開第2004/005330号に記載される方法に従い、ベンジル基を除去した後、逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、脱ベンジル体を取得した。
(工程4-6)IL-2改変体、糖鎖結合IL-2改変体の合成
 (工程4-3)または(工程4-4)または(工程4-5)で合成したペプチドセグメント1、2および3の連結体を、6mol/L グアニジン塩酸塩、100mmol/L トリスヒドロキシメチルアミノメタン塩酸塩(pH8)に溶解した後、100mmol/L トリスヒドロキシメチルアミノメタン塩酸塩、10mmol/L 還元型グルタチオン、1mmol/L酸化型グルタチオン(pH8)を加え、室温下18時間撹拌した。逆相HPLCカラム[プロテオナヴィ(商品名)、資生堂社製]にて精製し、IL-2改変体、糖鎖結合IL-2改変体を取得した。
 得られたIL-2改変体、糖鎖結合IL-2改変体は、質量分析にて計算値と実測値が一致していること、および/または、CDスペクトルが野生型IL-2と一致すること、および/または、SDS-PAGEで検出されるバンドが想定分子量のバンドの位置であることを確認できたことから、品質および純度が問題ないことを確認した。
[実施例2]N末PEG化、糖鎖結合IL-2改変体の合成
 表7に示すN末PEG化、糖鎖結合IL-2を下記に記載の方法で作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000180
<表7の説明>
・糖鎖結合位置、PEG結合位置:野生型成熟ヒトIL-2のアミノ酸配列(配列番号1)(以下、単に野生型IL-2とも記載する)のN末端からの位置
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
・表中、糖鎖結合位置の置換後のアミノ酸残基の列に記載した構造について以下に示す。
 C-糖(asialo)とは、システインの側鎖チオールにCHCONHリンカーを介して糖鎖が導入された下記(式1)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000181
 上記(式X1)において、Saccharideは糖鎖示す。
 asialoとは下記(式7)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000182
 表中、PEG結合位置の置換後のアミノ酸残基の列に記載した構造について以下に示す。
 A1-PEG(CHO)[Li20(CHO)]とは、アラニン主鎖アミノ基に(CHリンカーを介してPEGが導入された下記(式Z0)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000183
 Li20とは、上記(式Z0)中、PEGが平均分子量約20kDaの下記(式X00)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000184
 糖鎖結合IL-2改変体の1 mM EDTA, 20 mmol/L リン酸緩衝液 (pH5.5)に、室温下でPEG-アルデヒド (10当量、PJK-241;Creative PEG Works)の20 mmol/L リン酸緩衝液 (pH5.5)を加え室温下30分撹拌した後、NaBH(CN)(1000当量)を加え3時間撹拌した。
 Amicon Ultra-0.5(10kDa)を用いた限外濾過により0.05%トリフルオロ酢酸、2%アセトニトリリル水溶液に溶媒置換した後、サイズ排除クロマトグラフィー(カラム;Waters製、XBridge BEH450A、3.5μm、7.8×150mmとXBridge BEH200A、3.5μm、 7.8×150mmを連結)にて精製し、N末PEG化、糖鎖結合IL-2改変体を合成した。
 精製したN末PEG化、糖鎖結合IL-2改変体の純度をSDS-PAGEにて確認した。その結果すべての改変体において、PEGの分子量が増加した単一のバンドが認められ、高純度のN末PEG化、糖鎖結合IL-2改変体が得られたことが確認できた。
[実施例3]Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体の合成
 表8に示すCys-PEG化、糖鎖結合IL-2を下記に記載の方法で作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000185
〈表8の説明〉
・PEG結合位置、糖鎖結合位置1および2:野生型成熟ヒトIL-2のアミノ酸配列(配列番号1)(以下、単に野生型IL-2とも記載する)のN末端からの位置
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
・表中、糖鎖結合位置の置換後のアミノ酸残基の列に記載した構造について以下に示す。
 C-糖(lactose、disialo)とは、システインの側鎖チオールにCHCONHリンカーを介して糖鎖が導入された下記(式1)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000186
 上記(式1)において、Saccharideは糖鎖示す。
 lactoseとは下記(式4)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000187
disialoとは下記(式8)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000188
 表中、PEG結合位置の置換後のアミノ酸残基の列に記載した構造について以下に示す。
 C-PEG(IAc)[Li20(IAc)、Li40(IAc)、V40(IAc)、W40(IAc)、Y50(IAc)]とは、システイン側鎖にCHCONH(CHOリンカーを介してPEGが導入された下記(式X4)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000189
 C-PEG(Mal)[V40(Mal)、V80(Mal)、W80(Mal)、Y50(Mal)]とは、システイン側鎖に3-(3-チオ-2,5-ジオキソピロリジン-1-イル)-プロピルオキシリンカーを介してPEGが導入された下記(式X5)で表される構造であることを示す。この際、C-PEG(Mal)はジオキソピロリジン環が開環した(式X6)または(式X7)で表される構造であっても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000190
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000191
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000192
 AcC-PEG(IAc)[Li40(IAc)、Y50(IAc)]とは、アセチルシステイン側鎖にCHCONH(CHOリンカーを介してPEGが導入された下記(式XX3)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000193
 AcC-PEG(Mal)[V80(Mal)、W80(Mal)、Y50(Mal)]とは、N-アセチルシステイン側鎖に3-(3-チオ-2,5-ジオキソピロリジン-1-イル)-プロピルオキシリンカーを介してPEGが導入された下記(式X8)で表される構造であることを示す。この際、AcC-PEG(Mal)はジオキソピロリジン環が開環した(式X9)または(式X10)で表される構造であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000194
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000195
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000196
 Li20とは、上記(式X4)~(式X10)中、PEGが平均分子量約20kDaの下記(式X11)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000197
 Li40とは、上記(式X4)~(式X10)中、PEGが平均分子量約40kDaの上記(式X11)で表される構造であることを示し、
 V40とは、上記(式X4)~(式X10)中、PEGが平均分子量約40kDaの下記(式X13)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000198
 V80とは、上記(式X4)~(式X10)中、PEGが平均分子量約80kDaの上記(式X13)で表される構造であることを示し、
 W40とは、上記(式X4)~(式X10)中、PEGが(CHCHO)の平均分子量が5kDaであり、(CHCHO)の平均分子量が7.5kDaである下記(式X14)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000199
 W80とは、上記(式X4)~(式X10)中、PEGが(CHCHO)の平均分子量が5kDaであり、(CHCHO)の平均分子量が17.5kDaである上記(式X14)で表される構造であることを示し、
 Y50とは、上記(式X4)~(式X10)中、PEGが(CHCHO)の平均分子量が10kDaであり、(CHCHO)の平均分子量が20kDaである下記(式X15)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000200
(工程1)PEG-ハロアセチルの調製
 PEG-アミン(SUNBRIGHT GL2-400PA;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL3-400PA100U;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL4-400PA;日油株式会社)をクロロホルムに溶解し、1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Hydrochloride(5当量)、4-ジメチルアミノピリジン(5当量)、ヨード酢酸  (5当量)を加え室温下90時間撹拌した。エーテル/イソプロパノール=1/1を加え、析出した固体をろ取した。残渣を水に溶解し、Amicon Ultra-0.5(10kDa)を用いた限外濾過によりヨード酢酸を除去し、凍結乾燥することでPEG-IAcを合成した。
(工程2)Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体の合成
 表5に示す糖鎖結合IL-2改変体の 1mmol/L EDTA、20 mmol/L リン酸緩衝液(pH5.5)に、室温下でPEG-ハロアセチル(5当量、上記工程1で合成した化合物またはSUNBRIGHT ME-200IA;日油株式会社またはSUNBRIGHT ME-400IA;日油株式会社)またはPEG-マレイミド (5.0nmol、SUNBRIGHT GL2-800MA;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL4-400MA100U;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL4-800MA;日油株式会社)の1mmol/L EDTA、20mmol/L リン酸緩衝液(pH5.5)を加えた後、0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH7.2~7.4に調整し、2時間撹拌した。サイズ排除クロマトグラフィー(カラム;Waters製、XBridge BEH450A、3.5μm、7.8×150mmとXBridge BEH200A、3.5μm、7.8×150mmを連結)にて精製し、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体を合成した。
 精製したCys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体の純度をSDS-PAGEにて確認した。その結果すべての改変体において、PEGの分子量が増加した単一のバンドが認められ、高純度のCys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体が得られたことが確認できた。
[実施例4]大腸菌用8His-IL-2およびo-Az-Z-Lys導入ヒトIL-2およびm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2発現ベクターの調製
 表9に示す大腸菌用8His-IL-2発現ベクターおよびo-Az-Z-Lys導入8His-IL-2発現ベクターおよびm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2発現ベクターを以下の方法により作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000201
〈表9の説明〉
・Az-Z-Lys導入位置:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端からの位置
・1位修飾:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から1番目のアラニン残基の修飾を表す。MHHHHHHHHAとは、N末端アラニン残基にメチオニンおよびポリヒスチジン配列(HHHHHHHH)タグが結合していることを表す。
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、置換後のアミノ酸残基の列に記載したo-Az-Z-Lysとは下記(式10)で表される構造を示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000202
 m-Az-Z-Lysとは下記(式XX1)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000203
 IL-2としては、配列番号1で表される野生型成熟ヒトIL-2アミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をシステインからセリンに置換し、かつN末端にメチオニンおよびポリヒスチジン配列(HHHHHHHH)タグが結合したアミノ酸配列からなる8His-IL-2(アミノ酸配列:配列番号2、当該アミノ酸配列をコードする塩基配列:配列番号3)をもとにして、上記発現ベクターを作製した。
 pFLAG-CTS(SIGMA社製)のlacリプレッサー遺伝子lacIの直下流に、ピロリジンtRNAの塩基配列およびピロリジルtRNA合成酵素(以下Pyl tRNA、tRNAPylとも記載する)をコードする塩基配列が挿入されたpFLAG-CTS-Pyl TS(国際公開第2017/030156号)のNdeI制限酵素サイトとSalI制限酵素サイトの間に、8His-IL-2をコードする塩基配列(配列番号3)を挿入することで、大腸菌用の8His-IL-2発現ベクター(以下pFLAG-CTS-Pyl TS_8His-hIL-2と記載する)を作製した。
 8His-IL-2の塩基配列を基にして、o-Az-Z-Lysまたはm-Az-Z-Lysを導入する部位に相当するコドンをアンバー(TAG)コドンに置換した塩基配列(配列番号4~18、27~37)をPCR法または人工遺伝子合成(日本ジーンウィズ株式会社)にて作製した。得られた塩基配列を、pFLAG-CTS-Pyl TS-8His-hIL-2の8His-IL-2の塩基配列と置換した。
[実施例5]8His-IL-2およびo-Az-Z-Lys導入IL-2およびm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2の調製
 表10に示す8His-IL-2およびo-Az-Z-Lys導入8His-IL-2およびm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2を以下の方法により作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000204
〈表10の説明〉
・Az-Z-Lys導入位置:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端からの位置
・1位修飾:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から1番目のアラニン残基の修飾を表す。MHHHHHHHHAとは、N末端アラニン残基にメチオニンおよびポリヒスチジン配列(HHHHHHHH)タグが結合していることを表す。
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、置換後のアミノ酸残基の列に記載したo-Az-Z-Lysとは下記(式10)で表される構造を示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000205
 m-Az-Z-Lysとは下記(式XX1)で表される構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000206
 実施例4で作製した大腸菌用8His-IL-2発現ベクターおよびo-Az-Z-Lys導入8His-IL-2発現ベクターまたはm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2発現ベクターを大腸菌B-95.delA[Sci Rep, 2015. 5(9699)]に導入した。8His-IL-2発現ベクターおよび各種o-Az-Z-Lys導入8His-IL-2発現ベクターまたはm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2発現ベクター100ngを100μLのコンピテントセルに加えて緩やかに混和し、氷上で30分間静置した。
 続いて、42℃の温浴に30秒間加温した後、再度氷上に2分間静置した。LB培地500μLを加えて37℃に設定したインキュベータにて60分間振とう培養を行った後、終濃度100μg/mLのアンピシリン(和光純薬社製)を含むLBプレート(1.5w/v%アガロース)に全量をプレーティングした。37℃に設定したインキュベータで一晩培養を行った後、プレートで生育してくる大腸菌を遺伝子導入株として選抜した。
 得られた遺伝子導入株を全量回収し、終濃度1mMのo-Az-Z-Lysまたはm-Az-Z-Lys(国際公開第2017/030156号に記載の方法に従いGVK Biosciences社にて合成)、終濃度100μg/mLのアンピシリンを添加した800mLのSuper Broth[MOPS(ナカライテスク社製) 1w/v%、Tryptone(DIFCO社製) 3w/v%、Yeast Extract(DIFCO社製) 2w/v%]に播種し、37℃に設定したバイオシェーカーで、165rpmで振とう培養した。
 菌体溶液の600nmの吸光度の値が1.5~2.0になった段階で終濃度1.0mmol/Lのイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)(ナカライテスク社製)を添加し、42℃に設定したバイオシェーカーで、165rpmで3時間振とう培養して各ヒトIL-2を発現させた。
 培養後の菌体溶液を遠心分離[CR21E(日立製作所社製)、7000rpm、4℃、5分間]することで大腸菌菌体を回収後、40mLのB-PER Bacterial Protein Extraction Reagent(Thermo Scientific社製)を添加し溶菌させ、遠心分離(12000×g、4℃、5分間)することで封入体を得た。
 得られた封入体を32mLのInclusion Body Solubilization Reagent(Thermo Scientific社製)にて溶解後、再度遠心分離(12000×g、4℃、30分間)し、上清を回収した。
 封入体可溶化液を6mol/L グアニジン塩酸塩(和光純薬社製)を含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(和光純薬社製)(pH8.0)で3倍容量に希釈後、TALON Metal Affinity Resin(Clontech社製)に添加した。6mol/L グアニジン塩酸塩を含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)で洗浄後、250mmol/L イミダゾールおよび6mol/L グアニジン塩酸塩を含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)で溶出した。280nmの吸光度を測定することで、溶出液のタンパク質濃度を測定した。
 リフォールディングバッファー[1mmol/L 酸化型グルタチオン(Sigma-Aldrich社製)を含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)]で上記溶出液を3倍希釈し、4℃にて一晩静置した。その後、Amicon Ultra-4(3kDa)(メルクミリポア社製)で濃縮した。
 AKTA FPLC(GEヘルスケア社製)にSuperdex75 10/300GL(GEヘルスケア社製)を接続し、移動相として2mol/L グアニジン塩酸塩を含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)を送液した。上記濃縮液をSECカラムに添加し、単量体画分を回収した。
 得られた画分はD-PBS(ナカライテスク社製)で2倍希釈し室温にて6時間静置後、Amicon Ultra-4(3kDa)を用いた限界ろ過によりD-PBSにバッファー置換した。
 作製したすべてのo-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2は、SDS-PAGEにて8His-IL-2と同じ分子量のバンドであること確認した。
[実施例6]大腸菌用o-Az-Z-Lys導入IL-2発現ベクターの調製
 表11に示す大腸菌用o-Az-Z-Lys導入IL-2発現ベクターを以下の方法により作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000207
〈表11の説明〉
・Az-Z-Lys導入位置:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端からの位置
・1位修飾:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から1番目のアラニン残基の修飾を表す。MAとは、N末端アラニン残基にメチオニンが結合していることを表す。Mとは、アラニンからメチオニンにアミノ酸残基を置換する変異を加えていることを表す。
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、置換後のアミノ酸残基の列に記載したo-Az-Z-Lysとは下記(式10)で表される構造をいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000208
 IL-2としては、配列番号1で表される野生型成熟ヒトIL-2アミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をシステインからセリンに置換し、かつN末端にメチオニン結合したアミノ酸配列からなるIL-2(アミノ酸配列:配列番号38、当該アミノ酸配列をコードする塩基配列:配列番号39)、または配列番号1で表される野生型成熟ヒトIL-2アミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をシステインからセリンに置換し、1番目のアラニン残基を欠損し、かつN末端にメチオニン結合したアミノ酸配列(アミノ酸配列:配列番号40、当該アミノ酸配列をコードする塩基配列:配列番号41)からなるIL-2をもとにして、上記発現ベクターを作製した。
 pFLAG-CTS-Pyl TSのNdeI制限酵素サイトとSalI制限酵素サイトの間に、o-Az-Z-Lysを導入する部位に相当するコドンをアンバー(TAG)コドンに置換した塩基配列(配列番号42~50)を挿入することで、大腸菌用の各種o-Az-Z-Lys導入IL-2発現ベクター(以下pFLAG-CTS-Pyl TS_hIL-2と記載する)を作製した。
[実施例7]o-Az-Z-Lys導入IL-2の調製
 表12に示すIL-2の任意のアミノ酸残基をo-Az-Z-Lys残基に置換したo-Az-Z-Lys導入IL-2は以下の方法で作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000209
<表12の説明>
・o-Az-Z-LysK導入位置:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端からの位置
・1位修飾:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から1番目のアラニン残基の修飾を表す。MAとは、N末端アラニン残基にメチオニンが結合していることを表す。Mとは、アラニンからメチオニンにアミノ酸残基を置換する変異を加えていることを示す。
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、置換後のアミノ酸残基の列に記載したo-Az-Z-Lysとは下記(式10)で表される構造をいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000210
 実施例6で作製した大腸菌用o-Az-Z-Lys導入IL-2発現ベクターを大腸菌B-95.delA[Sci Rep, 2015. 5(9699)]に導入し、実施例5に記載の方法にて封入体可溶化液を調製した。
 AKTA FPLCにHiPrep 26/60 Sephacryl S-100 HR(GEヘルスケア社製)を接続し、移動相として2mol/L グアニジン塩酸塩を含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)を送液した。上記封入体可溶化液をSECカラムに添加し、単量体画分を回収した。
 酸化型グルタチオンを2 mmol/Lになるよう添加し、4℃にて一晩静置した。その後、Amicon Ultra-4(3kDa)(メルクミリポア社製)で濃縮しNAPカラム(GEヘルスケア社製)を用いて0.4 mol/L アルギニン塩酸塩、5 w/v% トレハロースを含む10 mmol/L 酢酸緩衝液(pH4.5)にバッファー置換した。
 作製したo-Az-Z-Lys導入IL-2は、SDS-PAGEにてアミノ酸配列から予想される分子量を有することを確認した。
[実施例8]o-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはo-Az-Z-Lys導入IL-2のPEG化
 表13~15に示すo-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはo-Az-Z-Lys導入IL-2のPEG化体(以下PEG結合IL-2改変体と記載する)を以下の方法で調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000211
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000212
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000213
〈表13、14および15の説明〉
・PEG導入位置:配列番号1のN末端からの位置
・1位修飾:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から1番目のアラニン残基の修飾を表す。MAとは、N末端アラニン残基にメチオニンが結合していることを表し、MHHHHHHHHAとは、N末端アラニン残基にメチオニンおよびポリヒスチジン配列(HHHHHHHH)タグが結合していることを表す。
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。アミノ酸残基の変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、置換後のアミノ酸残基の列に記載した構造について以下に示す。
 (oAzZK)-PEG(PEG4、Li20、Li30、Li40、V40、V80、W40、W80、Y50、IIII40)とは、リジンの側鎖アミノ基に、リンカーを介してPEGが導入された下記(式11)または式(12)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000214
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000215
 (mAzZK)-PEG(V40)とは、リジンの側鎖アミノ基に、リンカーを介してPEGが導入された下記(式XX4)または(式XX5)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000216
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000217
 PEG4とは下記(式13)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000218
 Li20とは、平均分子量約20kDaである場合の下記(式15)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000219
 Li30とは、平均分子量約30kDaである場合の上記(式15)で表される構造であることを示し、
 Li40とは、平均分子量約40kDaの下記(式X105)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000220
 Y50とは、(CHCHO)の平均分子量が10kDaであり、(CHCHO)の平均分子量が20kDaである下記(式X107)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000221
 V40とは、平均分子量が40kDaである下記(式X109)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000222
 V80とは、平均分子量が80kDaである上記(式X109)で表される構造であることを示し、
 W40とは、(CHCHO)の平均分子量が5kDaであり、(CHCHO)の平均分子量が7.5kDaである下記(式X111)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000223
 W80とは、(CHCHO)の平均分子量が5kDaであり、(CHCHO)の平均分子量が17.5kDaである下記(式X112)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000224
 IIII40とは、平均分子量が40kDaである下記(式X113)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000225
(工程1a)PEG-DBCOの調製1
 PEG―カルボン酸(mPEG-AA 40K;Creative PEG Works社製)をクロロホルムに溶解し、1-Ethyl-3-(3―dimethylaminopropyl)carbodiimide Hydrochloride (5当量)、4-ジメチルアミノピリジン(5当量)、Dibenzocyclooctyne―amine  (5当量、A2763;東京化成工業)を加え室温下3時間撹拌した。エーテル/イソプロパノール=1/1を加え、析出した固体をろ取することで、PEG-DBCOを合成した。
(工程1b)PEG-DBCOの合成2
 PEG-NHS(SUNBRIGHT GL2-400GS2;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL2-800GS2;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL4-400GS2;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL4-800TS;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL2-400GS100U;日油株式会社またはSUNBRIGHT XY4-400TS;日油株式会社)をクロロホルムに溶解し、Dibenzocyclooctyne―amine  (5当量、A2763;東京化成工業)を加え室温下3時間撹拌した。エーテル/イソプロパノール=1/1を加え、析出した固体をろ取することで、PEG-DBCOを合成した。
(工程2)PEG結合IL-2改変体の調製
 PEG-DBCO(DBCO-PEG4-FLAG(DYKDDDDK)(Jena Bioscience社製)、DBCO-PEG 20kDa(Click Chemistry Tools社製)、DBCO-PEG 30kDa(Click Chemistry Tools社製)または工程1aもしくは工程1bにて調製したPEG-DBCOをD-PBSで溶解し、これをo-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはo-Az-Z-Lys導入IL-2に20mol当量添加し、室温にて一晩静置した。
 DBCO-PEG4-FLAGを結合させたPEG結合IL-2改変体はANTI-FLAG M2 Affinity Agarose Gel(Sigma-Aldrich社製)を用いて、メーカーマニュアルに記載の手順で目的タンパク質を精製した。
 DBCO-PEG4-FLAG以外のPEGを結合させたPEG結合IL-2改変体は、はじめにMonoS 5/50GL(GEヘルスケア社製)を用いた陽イオン交換クロマトグラフィーにより未反応のPEGを除去した。移動相には50 mmol/Lリン酸緩衝液(pH3.0)を用いた。ついでSuperrose6 increase 10/30GL(GEヘルスケア社製)を用いたサイズ排除クロマトグラフィーによりPEG結合IL-2改変体を分取した。移動相には、2 mol/L グアニジン塩酸塩を含む100 mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)を用いた。
 得られたPEG結合IL-2改変体は、Amicon Ultra-4(3kDa)を用いた限界ろ過、またはNAPカラムによりD-PBS又は5w/v% トレハロースを含む10mM酢酸バッファー(pH4.5)又は0.4 mol/Lアルギニン塩酸塩、5w/v% トレハロースを含む10mM酢酸緩衝液(pH4.5)にバッファー置換した。
 精製したPEG結合IL-2改変体の純度をSDS-PAGEにて確認した。その結果すべてのPEG結合IL-2改変体において、o-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはm-Az-Z-Lys導入8His-IL-2またはo-Az-Z-Lys導入IL-2に対してPEGの分子量が増加した単一のバンドが認められ、高純度のPEG結合IL-2改変体が得られたことが確認できた。
[実施例9] I129C変異IL-2発現ベクターの調製
 配列番号1で表される野生型成熟ヒトIL-2アミノ酸配列の1番目のアラニンを欠損し、125番目のアミノ酸残基をシステインからセリンに、129番目のアミノ酸残基をイソロイシンからシステインに置換し、かつN末端にメチオニンが結合したアミノ酸配列からなるIL-2(アミノ酸配列:配列番号51、当該アミノ酸配列をコードする塩基配列:配列番号52、以下IL-2_I129Cと記載する)をもとにして、上記発現ベクターを作製した。
 IL-2_I129Cの塩基配列(配列番号52)を人工遺伝子合成(株式会社ラグアスジャパン)にて調製し、pET-22b(+)(Novagen社製)のNdeI制限酵素サイトとBamHI制限酵素サイトの間に挿入することで、大腸菌用のIL-2_I129C発現ベクター(以下pET-22b(+)-hIL-2_I129Cと記載する)を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000226
<表16の説明>
・Cys変異位置:配列番号1のN末端からの位置
・1位修飾:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から1番目のアラニン残基の修飾を表す。Mとは、アラニンからメチオニンにアミノ酸残基を置換していることを示す。
・125位変異:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。アミノ酸残基の変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
[実施例10]IL-2_I129Cの調製
 IL-2_I129Cを下記に記載の方法で作製した。実施例9で作製した大腸菌用pET-22b(+)-hIL-2_I129Cを大腸菌BL21(DE3)(Novagen社製)に導入し、実施例5に記載の方法にて封入体を得た。
 得られた封入体を15 mLの6mol/L グアニジン塩酸塩、5mmol/L DTT、5mmol/L EDTAを含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)にて溶解後、60℃で30分間加温し、遠心分離(19000×g、4℃、30分間)することで上清を回収した(封入体可溶化液)。
 封入体可溶化液に15mLの100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)を添加し室温で10分間静置後、遠心分離(19000×g、4℃、30分間)することで沈殿を回収した。
 得られた沈殿を再度6mol/L グアニジン塩酸塩、5mmol/L DTT、5mmol/L EDATを含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)にて溶解した(沈殿可溶化液)。
 AKTA FPLCにHiPrep 26/60 Sephacryl S-100HR(GEヘルスケア社製)を接続し、移動相として6 mol/L グアニジン塩酸塩、5mmol/L DTT、5mmol/L EDTAを含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)を送液した。上記沈殿可溶化液をSECカラムに添加し、単量体画分を回収した。
 リフォールディングは以下の方法で実施した。上記で調製した単量体IL-2_I129CをNAPカラムを用いて6mol/L グアニジン塩酸塩を含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)にバッファー交換後、2mol/L グアニジン塩酸塩、10vol%グリセロール、6.9mmol/L 還元型グルタチオン、0.7mmol/L 酸化型グルタチオンを含む100mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH8.0)にし、室温で一晩静置した。その後、Proteovavi(資生堂社製)を用いた逆相HPLCにてリフォールディング画分を分取し、凍結乾燥した。
 作製したIL-2_I129Cの純度をSDS-PAGEにて確認した。その結果、アミノ酸配列から予想される分子量を有する単一のバンドを確認した。
[実施例11] IL-2_I129CのPEG化
 表17に示すIL-2_I129CのPEG化体(以下PEG結合IL-2改変体と記載する)を以下の方法で調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000227
〈表17の説明〉
・PEG導入位置:配列番号1のN末端からの位置。
・1位修飾:配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端から1番目のアラニン残基の修飾を表す。Mとは、アラニンからメチオニンにアミノ酸残基を置換していることを示す。
・125位変異:配列番号1のN末端から125番目のアミノ酸残基の変異の有無を示す。アミノ酸残基の変異を加えていない場合は-、システインからセリンにアミノ酸残基を置換する変異を加えている場合はSと記載する。
 表中、置換後のアミノ酸残基の列に記載した構造について以下に示す。
 C-PEG(Mal)(V40、V80、W80)とは、システイン側鎖に3-(3-チオ-2,5-ジオキソピロリジン-1-イル)-プロピルオキシリンカーを介してPEGが導入された下記(式X119)で表される構造であることを示す。この際、C-PEG(Mal)はジオキソピロリジン環が開環した(式X120)または(式X121)で表される構造であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000228
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000229
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000230
 V40とは、上記(式X119)~(式X121)中、PEGが平均分子量約40kDaの下記(式X122)で表される構造であることを示し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000231
 V80とは、上記(式X119)~(式X121)中、PEGが平均分子量約80kDaの上記(式X122)で表される構造であることを示し、
 W80とは、上記(式X119)~(式X121)中、PEGが(CHCHO)の平均分子量が5kDaであり、(CHCHO)の平均分子量が17.5kDaである下記(式X128)で表される構造であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000232
 実施例10で調製したIL-2_I129Cの凍結乾燥品を2mol/L グアニジン塩酸塩、1mmol/L EDTAを含む20 mmol/L Tris-HCl緩衝液(pH7.0)にて溶解した。PEG-マレイミド(SUNBRIGHT GL2-400MA;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL2-800MA;日油株式会社またはSUNBRIGHT GL4-800MA;日油株式会社)をD-PBSで溶解し、これをIL-2_I129Cに対して20mol当量添加し、室温にて一晩静置した。PEG結合IL-2_I129Cは、実施例8に記載の方法で精製した。得られたPEG結合IL-2_I129Cは、NAPカラムを用いて0.4mol/L アルギニン塩酸塩、5w/v% トレハロースを含む10mM酢酸緩衝液(pH4.5)にバッファー置換した。
 精製したPEG結合IL-2改変体の純度をSDS-PAGEにて確認した。その結果すべてのPEG結合IL-2改変体において、IL-2_I129Cに対してPEGの分子量が増加した単一のバンドが認められ、高純度のPEG結合IL-2改変体が得られたことが確認できた。
[実施例12]IL-2Rαβγ選択性の評価
 作製したIL-2改変体のヒトIL-2Rαβγに対する選択性を以下の方法で評価した。
 マウスpro B細胞株Ba/F3(RCB0805)にヒトIL-2Rαβγ、又はヒトIL-2Rβγを発現させることで、ヒトIL-2依存性生存細胞株を作製した。各細胞は、ヒトCD25、ヒトCD122、ヒトCD132およびmonomeric Azami-Greenをfurin切断配列(RAKR)とfoot-and-mouth-disease virus由来2Aペプチド配列(APVKQTLNFDLLKLAGDVESNPGP)を介して連結したヒトIL-2Rαβγ-Azamigreen融合体のアミノ酸配列(配列番号19)をコードする遺伝子配列(配列番号20)またはヒトCD122、ヒトCD132およびmonomeric Azami-Greenをfurin切断配列とfoot-and-mouth-disease virus由来2Aペプチド配列を介して連結したヒトIL-2Rβγ-Azamigreen融合体のアミノ酸配列(配列番号21)をコードする遺伝子配列(配列番号22)を有するpDELTAベクターをNucleofector 2b(Lonza社製)を用いてBa/F3に遺伝子導入し、ヒトIL-2に依存性を示すクローンを選抜することで得た。得られた細胞はそれぞれBa/F3-hIL-2RαβγおよびBa/F3-hIL-2Rβγとした。
 Ba/F3-hIL-2RαβγおよびBa/F3-hIL-2Rβγを遠心管に回収し、1200rpmで3分間遠心分離後、上清を吸引除去した。D-PBSにて4回洗浄後、アッセイ用培地[RPMI 1640培地(ナカライテスク社製) 500mLに非働化FBS 50mL(GIBCO社製)およびペニシリン-ストレプトマイシン混合溶液(ナカライテスク社製)5mLを加えた培地]にて細胞を5.0×10cells/mLに懸濁し、96穴白色平底プレート(住友ベークライト社製)に100μL/wellずつ播種した。
 アッセイ用培地(0%コントロール)、アッセイ用培地にて390nmol/Lに希釈した市販IL-2溶液(終濃度65nmol/L、100%コントロール)および、アッセイ用培地にて終濃度の6倍濃度に希釈した市販IL-2であるPeprotech社製IL-2[以下、IL-2(P)と記載する]およびThermo Fisher Scientific社製IL-2[以下、IL-2(T)と記載する]又は各種糖鎖結合IL-2溶液(最高終濃度65nM、10倍の希釈系列で9条件)を20μL/wellずつ添加し、37℃、5%CO下で24~48時間培養した。
 Celltiter-Glo溶液(Promega社製)を80μL/wellずつ添加し、室温にて10分間静置後、マルチプレートリーダーARVO(Perkin Elmer社製)にて発光値を測定した。
 IL-2(P)またはIL-2(T)を終濃度 65nmol/mLで添加したウェルのrelative fluorescence units(RLU)値を100%、IL-2を含まない培地を添加したウェルのRLU値を0%として、各種改変体のIL-2依存性細胞増殖率(% of IL-2-dependent proliferation)を算出した。得られたデータを基に、統計解析ソフトXLfit5 version 5.3.1.3(IBDS社製)を用いてEC50値の算出を行った。
 IL-2(P)またはIL-2(T)よび各種糖鎖結合IL-2改変体に関し、Ba/F3-hIL-2Rαβγに対するEC50値(EC50αβγ)とBa/F3-hIL-2RβγのEC50値(EC50βγ)の比(EC50βγ/EC50αβγ)をEC50 ratio値と定義し、IL-2Rαβγ選択性の指標として用いた。
 IL-2(P)またはIL-2(T)のEC50 ratio値を1とした時の、各種糖鎖結合IL-2改変体のEC50 ratio値を標準化EC50 ratio値として、表18~20に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000233
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000234
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000235
 表18~20において、標準化EC50 ratio値が5以上の糖鎖結合IL-2改変体およびN末PEG化、糖鎖結合IL-2およびCys-PEG化、糖鎖結合IL-2を、コントロールであるIL-2(P)またはIL-2(T)よりもIL-2Rαβγ選択性が高い改変体と判断した。
 表18~20に示すように、多数の糖鎖結合IL-2改変体およびN末PEG化、糖鎖結合IL-2およびCys-PEG化、糖鎖結合IL-2がIL-2(P)またはIL-2(T)よりもIL-2Rαβγ選択性が高い改変体であることが確認できた。さらに、Q13C-2、Q13C-11、E15C-2、E15C-11、H16C-2、H16C-3、H16C-5、H16C-9、L19C-2、L19C-9、L19C-11、L19C-11*、N88C-2、I92C-2、S130C-2、S130C-9、E15C-17、L19C-17、L12C-11/V91C-11、L12C-11/V115C-11、L12C-11/N119C-11、Q13C-11/V91C-11、Q13C-11/V115C-11、Q13C-11/N119C-11、L19C-11/V115C-11、V91C-11/V115C-11、V91C-11/N119C-11、A1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11、T3C-11/L12C-11/T51C-11/V91C-11/E100C-11、T3C-11/L12C-11/K76C-11/V91C-11/E100C-11、L12C-11/V91C-11/E100C-11/T102C-11/M104C-11、A1-Li20(CHO)/Q11C-9、A1-Li20(CHO)/L12C-9、A1-Li20(CHO)/R38C-9、A1-Li20(CHO)/V91C-9、A1C-Li40(IAc)/L12C-11/V91C-11、A1C-V80(Mal)/L12C-11/V91C-11、A1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、A1C-Y50(Mal)/L12C-11/V91C-11、A1C-W80(Mal)/L12C-11/V91C-11、A1C-Y50(IAc)/L19C-11、A1C-V40(IAc)/L19C-11、A1C-Y50(IAc)/V91C-11/N119C-11、T3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Li40(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-2、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(Mal)/L12C-11/V91C-11、T3C-V40(IAc)/E15C-11、T3C-V80(Mal)/E15C-11、T3C-Y50(IAc)/E15C-11、F78C-Li40(IAc)/L12C-11、F78C-V40(IAc)/L12C-11、F78C-V40(Mal)/L12C-11、F78C-V80(Mal)/L12C-11、F78C-W80(Mal)/L12C-11、F78C-Li40(IAc)/E15C-11は標準化EC50 ratio値が30より大きく、コントロールであるIL-2(P)またはIL-2(T)よりもIL-2Rαβγに対する選択性が非常に高い糖鎖結合IL-2改変体およびN末PEG化、糖鎖結合IL-2およびCys-PEG化、糖鎖結合IL-2であることが確認できた。
 各種PEG結合IL-2改変体についても、同様の方法でIL-2依存性細胞増殖率を測定して標準化EC50 ratio値を算出した結果を、表21および表22に示す。ただし、糖鎖結合IL-2改変体のコントロールはIL-2(P)またはIL-2(T)であったのに対し、PEG結合IL-2改変体のコントロールはIL-2(P)または8His-IL-2を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000236
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000237
 表21および表22において、標準化EC50 ratio値が5以上のPEG結合IL-2改変体を、コントロールである8His-IL-2よりもIL-2Rαβγ選択性が高い改変体と判断した。
表21および表22に示すように、多数のPEG結合IL-2改変体が8His-IL-2よりもIL-2Rαβγ選択性が高い改変体であることが確認できた。さらに8His-F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li40、8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-F78(oAzZK)-Y50、F78(oAzZK)-Li40、F78(oAzZK)-V40、F78(oAzZK)-W40、F78(oAzZK)-IIII40、F78(oAzZK)-V80、F78(oAzZK)-W80、8His-I129(oAzZK)-Li30、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(mAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40, 8His-I129(oAzZK)-Y50、I129(oAzZK)-Li30、I129(oAzZK)-Li40、I129(oAzZK)-V40、I129(oAzZK)-W40、I129(oAzZK)-IIII40、I129(oAzZK)-V80、I129(oAzZK)-W80、desAla-I129(oAzZK) -V40、desAla-I129(oAzZK)-W80、desAla-I129(oAzZK)-V80、I129C-V40(Mal)、I129C-V80(Mal)、I129C-W80(Mal)、8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、S4(oAzZK)-Li40/F78(oAzZK)-Li40、S4(oAzZK)-Y50/F78(oAzZK)-Y50、8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、S5(oAzZK)-Li40/F78(oAzZK)-Li40、8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、K8(oAzZK)-Li40/F78(oAzZK)-Li40、8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、S4(oAzZK)-Li40/I129(oAzZK)-Li40、S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S5(oAzZK)-Li40/I129(oAzZK)-Li40、S5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、K8(oAzZK)-Li40/I129(oAzZK)-Li40、K8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30および8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30は標準化EC50 ratio値が30より大きく、コントロールであるIL-2(P)または8His-IL-2よりもIL-2Rαβγに対する選択性が非常に高いPEG結合IL-2改変体であることが確認できた。
 上記の実験において、IL-2(P)、IL-2(T)、野生型IL-2および8His-IL-2のEC50 ratio値が同程度であることを確認している。したがって、表18~20において標準化EC50 ratio値が5以上の糖鎖結合IL-2改変体、およびPEG化糖鎖結合IL-2改変体、ならびに表21および表22において標準化EC50 ratio値が5以上のPEG結合IL-2改変体は、野生型IL-2よりもIL-2Rαβγ選択性が高い改変体である。
[実施例13]Treg増殖活性
 各種IL-2のヒトTregに対する細胞増殖活性を以下の方法で測定した。各種IL-2として、糖鎖結合IL-2改変体としてH16C-2、E15C-11、L19C-9、L19C-11、N88C-2、L12C-11/V91C-11、V91C-11/V115C-11、V91C-11/N119C-11およびA1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体として、A1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/E15C-11、T3C-V40(IAc)/E15C-11、T3C-V80(Mal)/E15C-11およびF78C-V40(IAc)/L12C-11、PEG結合IL-2改変体として、8His-S4(oAzZK)-Li20、8His-S5(oAzZK)-Li20、8His-S6(oAzZK)-Li20、8His-T7(oAzZK)-Li20、8His-K8(oAzZK)-Li20、8His-E60(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-H79(oAzZK)-Li20、8His-R81(oAzZK)-Li20、8His-L94(oAzZK)-Li20、8His-S99(oAzZK)-Li20、8His-E100(oAzZK)-Li20、8His-T101(oAzZK)-Li20、8His-Q126(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40、8His-I129(oAzZK)-Y50、I129(oAzZK)-V40、I129(oAzZK)-W80、I129C-V40(Mal)、8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、K8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30および8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30ならびにコントロールとしてIL-2(P)および8His-IL-2を使用した。
 凍結ヒト末梢血単核球細胞(PBMC)(AllCells社製)を37℃の温浴にて溶解後、培養用培地[X-vivo15 SFM(Lonza社製) 1000mL、非働化ヒトAB血清 (SIGMA社製)150mL]10mLに懸濁し、接着用T-75フラスコ(greiner bio-one社製)に播種して24時間静置培養した(37℃、95vol% air/5vol% CO下)。細胞を全量回収し、EasySep Human CD4 Tcells Enrichment kit(STEMCELL Technologies社製)を用いてCD4T細胞を濃縮した。
 Anti-human CD4-Alexa488(Biolegend社製)、anti-human CD25-PE(BD Pharmingen社製)、anti-human CD127-BV421(Biolegend社製)にて染色後(氷上、30分間)、セルソーターSH800(SONY社製)にてCD4CD25CD127low画分(Treg)を分離した。
 分離したTregおよび培養用培地にて3回洗浄したCD3/CD28 Dynabeads(Thermo Fischer SCIENTIFIC社製)を混合して、それぞれ3.4×10個/mLになるよう培養用培地にて懸濁し、96穴U底プレート(corning社製)に150μL/wellずつ播種した。培養用培地で終濃度の4倍濃度に希釈した各種IL-2溶液を50μL/wellずつ添加して、37℃、5% CO下で培養を開始した。
 5~7日間培養した後、各ウェルの全液量のうち50μLを、96穴白色プレートに移した。Celltiter-Glo溶液を50μL/wellずつ添加し、室温にて10分間静置した後、ルミノメーター(TURNER BIOSYSTEMS社製)にて発光値を測定した。
 コントロールのIL-2(P)または8His-IL-2を終濃度65nmol/Lで添加したウェルのRLU値を100%、IL-2を含まない培地を添加したウェルのRLU値を0%として、各種IL-2のTreg増殖率を算出した。
 得られた結果を図1A~Jに示す。図1A~Cに示すように、IL-2(P)はIL-2濃度650pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示したのに対し、糖鎖結合IL-2改変体であるH16C-2、E15C-11、L19C-9、L19C-11*、N88C-2、L12C-11/V91C-11、V91C-11/V115C-11およびV91C-11/N119C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体であるT3C-Y50(IAc)/E15C-11は、IL-2濃度650~6500pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示した。
 また、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体である、L12C-11/F78C-V40(IAc)は、IL-2濃度65nmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示した。糖鎖結合IL-2改変体である、A1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体である、A1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-V40(IAc)/E15C-11およびT3C-V80(Mal)/E15C-11は、IL-2濃度65nmol/LにおいてもIL-2依存性細胞増殖率は80%以下であった。
 また、図1D~Jに示すように、コントロールである8His-IL-2はIL-2濃度6500pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示したのに対し、PEG結合IL-2改変体である8His-S4(oAzZK)-Li20、8His-S5(oAzZK)-Li20、8His-S6(oAzZK)-Li20、8His-T7(oAzZK)-Li20、8His-K8(oAzZK)-Li20、8His-E60(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-H79(oAzZK)-Li20、8His-R81(oAzZK)-Li20、8His-L94(oAzZK)-Li20、8His-S99(oAzZK)-Li20、8His-E100(oAzZK)-Li20、8His-T101(oAzZK)-Li20、8His-Q126(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40、8His-I129(oAzZK)-Y50、I129(oAzZK)-V40、I129C-V40(Mal)、8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30、8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、および8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30は、IL-2濃度650~6500pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示した。
 また、PEG結合IL-2改変体であるI129(oAzZK)-W80、8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、S5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、K8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50および8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30は、IL-2濃度65nmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示した。
 以上の結果から、評価した全てのIL-2改変体がTregの細胞増殖活性を有することが確認された。また、コントロールであるIL-2(P)または8His-IL-2(P)に対して、各種IL-2改変体、糖鎖結合IL-2改変体であるH16C-2、E15C-11、L19C-9、L19C-11*、N88C-2、L12C-11/V91C-11、V91C-11/V115C-11およびV91C-11/N119C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体であるT3C-Y50(IAc)/E15C-11、並びにPEG結合IL-2改変体である8His-S4(oAzZK)-Li20、8His-S5(oAzZK)-Li20、8His-S6(oAzZK)-Li20、8His-T7(oAzZK)-Li20、8His-K8(oAzZK)-Li20、8His-E60(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-H79(oAzZK)-Li20、8His-R81(oAzZK)-Li20、8His-L94(oAzZK)-Li20、8His-S99(oAzZK)-Li20、8His-E100(oAzZK)-Li20、8His-T101(oAzZK)-Li20、8His-Q126(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40, 8His-I129(oAzZK)-Y50、I129(oAzZK)-V40、I129C-V40(Mal)、8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30、8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、および8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30のTreg増殖活性は維持されていた。
 また、コントロールであるIL-2(P)または8His-IL-2(P)に対して、各種IL-2改変体、糖鎖結合IL-2改変体であるA1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体であるA1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-V40(IAc)/E15C-11、T3C-V80(Mal)/E15C-11およびF78C-V40(IAc)/L12C-11、PEG結合IL-2改変体である、I129(oAzZK)-W80、8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、S5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、K8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50および8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30のTreg増殖活性は低下した。
[実施例14]NK細胞増殖活性
 各種IL-2のヒトNK細胞の細胞増殖活性を以下の方法で測定した。各種IL-2改変体として、糖鎖結合IL-2改変体として、H16C-2、E15C-11、L19C-9、L19C-11*、N88C-2、L12C-11/V91C-11、V91C-11/V115C-11、V91C-11/N119C-11およびA1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体として、A1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/E15C-11、T3C-V40(IAc)/E15C-11、T3C-V80(Mal)/E15C-11およびF78C-V40(IAc)/L12C-11、PEG結合IL-2改変体として、8His-S4(oAzZK)-Li20、8His-S5(oAzZK)-Li20、8His-S6(oAzZK)-Li20、8His-T7(oAzZK)-Li20、8His-K8(oAzZK)-Li20、8His-E60(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-H79(oAzZK)-Li20、8His-R81(oAzZK)-Li20、8His-L94(oAzZK)-Li20、8His-S99(oAzZK)-Li20、8His-E100(oAzZK)-Li20、8His-T101(oAzZK)-Li20、8His-Q126(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40、8His-I129(oAzZK)-Y50、I129(oAzZK)-V40、I129(oAzZK)-W80、I129C-V40(Mal)、8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、K8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30および8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30ならびにコントロールとしてIL-2(P)および8His-IL-2を使用した。
 ヒトPBMCからのNK細胞の分離は下記方法で実施した。実施例13に記載の方法にて凍結ヒトPBMCを解凍し、NK Cell Isolation Kit human(Miltenyi Biotech社製)を用いてCD56 NK細胞を分離した。分離した細胞を培養用培地にて3回洗浄後(1500rpm、室温、5分間)、下記の増殖アッセイに供した。
 分離したNK細胞を1.3×10cells/mLになるよう培養用培地またはX-vivo10 SFM(Lonza社製)にて懸濁し、96穴U底プレートに150μL/well(2×10cells/well)ずつ播種した。培養用培地またはX-vivo10 SFMで終濃度の4倍濃度に希釈したIL-2溶液を50μL/wellずつ添加し、37℃、5% CO下で4~6日間培養した。その後、各種IL-2のNK細胞増殖率を実施例13に記載の方法にて算出した。
 増殖用培地を用いて得られた結果を図2A~Hに、X-vivo 10 SFMを用いて得られた結果を図2I~Kに示す。
 図2A、HおよびKに示すように、IL-2(P)は増殖用培地ではIL-2濃度6500pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示したのに対し、糖鎖結合IL-2改変体である、H16C-2およびL19C-9は、IL-2濃度65nmol/LにおいてもIL-2依存性細胞増殖率は20%以上、80%未満であり、糖鎖結合IL-2改変体である、N88C-2およびL12C-11/V91C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体である、A1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/E15C-11、T3C-V40(IAc)/E15C-11、T3C-V80(Mal)/E15C-11およびL12C-11/F78C-V40(IAc)は、IL-2濃度65nmol/LにおいてもIL-2依存性細胞増殖率は20%未満を示した。
 また、IL-2(P)はX-vivo 10 SFMではIL-2濃度65pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示したのに対し、糖鎖結合IL-2改変体である、E15C-11はIL-2濃度6500pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示し、糖鎖結合IL-2改変体である、L19C-11*、V91C-11/V115C-11およびV91C-11/N119C-11は、IL-2濃度65nmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示し、糖鎖結合IL-2改変体である、A1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11はIL-2濃度65nmol/LにおいてもIL-2依存性細胞増殖率は20%以下であった。
 次いで図2B~GおよびI~Jに示すように、8His-IL-2は増殖用培地ではIL-2(P)と同様にIL-2濃度6500pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示したのに対し、PEG結合IL-2改変体である、8His-S4(oAzZK)-Li20、8His-S5(oAzZK)-Li20、8His-S6(oAzZK)-Li20、8His-T7(oAzZK)-Li20、8His-K8(oAzZK)-Li20、8His-E60(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-Li20、8His-H79(oAzZK)-Li20、8His-R81(oAzZK)-Li20、8His-L94(oAzZK)-Li20、8His-S99(oAzZK)-Li20、8His-E100(oAzZK)-Li20、8His-T101(oAzZK)-Li20および8His-Q126(oAzZK)-Li20 はIL-2濃度65nmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示し、PEG結合IL-2改変体である、8His-I129(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40および8His-I129(oAzZK)-Y50はIL-2濃度65nmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が20%以上、80%未満であり、PEG結合IL-2改変体である、I129(oAzZK)-W80、I129C-V40(Mal)、8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30およびK8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50はIL-2濃度65 nmol/LにおいてもIL-2依存性細胞増殖率は20%未満であった。また、IL-2(P)はX-vivo 10 SFMではIL-2濃度65pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示したのに対し、PEG結合IL-2改変体である、I129(oAzZK)-V40、8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30および8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30はIL-2濃度65nmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率が80%以上を示し、PEG結合IL-2改変体である、8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、、8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30および8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30はIL-2濃度65nmol/LにおいてもIL-2依存性細胞増殖率は20%以上、80%未満であった。8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30は最大添加濃度6500 pmol/LにおいてIL-2依存性細胞増殖率は30%であった。
 以上の結果から、評価した全てのIL-2改変体においてNK細胞に対する細胞増殖活性が低下していることが確認された。特に、糖鎖結合IL-2改変体であるH16C-2、E15C-11、L19C-9、L19C-11*、N88C-2、L12C-11/V91C-11、V91C-11/V115C-11、V91C-11/N119C-11およびA1C-11/T3C-11/S5C-11/L12C-11/V91C-11、Cys-PEG化、糖鎖結合IL-2改変体であるA1C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Li20(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/L12C-11/V91C-11、T3C-Y50(IAc)/E15C-11、T3C-V40(IAc)/E15C-11、T3C-V80(Mal)/E15C-11およびL12C-11/F78C-V40(IAc)、PEG結合IL-2改変体である8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-I129(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40、8His-I129(oAzZK)-Y50、I129(oAzZK)-V40、I129(oAzZK)-W80、I129C-V40(Mal)、8His-S4(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li30/F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/H79(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/S99(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、8His-S4(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S4(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-S5(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、S5(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-K8(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30、K8(oAzZK)-Y50/I129(oAzZK)-Y50、8His-H79(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30および8His-S99(oAzZK)-Li30/I129(oAzZK)-Li30は、コントロールであるIL-2(P)および8His-IL-2よりも大きく細胞増殖活性が低下していることが確認された。
 TregはIL-2Rαβγを発現しており、NK細胞はIL-2Rβγを発現している。実施例13および14の結果から、評価した全てのIL-2改変体は、IL-2Rβγを発現するNK細胞ではなく、IL-2Rαβγを発現するTregを選択的に増殖させることが明らかとなった。
[実施例15]IL-2刺激Tregによる、Trespの増殖阻害活性
 以下に記載する方法で、各種IL-2で刺激して増殖させたヒトTregによる、ヒトTrespの増殖阻害活性を測定した。すべての細胞は同一ロットの凍結ヒトPBMCより分離した。各種IL-2としては、糖鎖結合IL-2改変体H16C-2、L19C-9、およびN88C-2ならびにコントロールとしてIL-2(P)を使用した。
 アッセイの7日前に、実施例13に記載の方法で、凍結ヒトPBMCからTregを分離した。得られたTregをCD3/CD28 Dynabeads(Treg:beads=1:1)および各種IL-2(終濃度65nM)存在下で7日間培養した。得られた細胞をIL-2刺激Tregとした。
 試験当日の細胞調製は次の通りに実施した。実施例13に記載の方法で凍結ヒトPBMCからTregを分離し、これを未刺激Tregとした。凍結ヒトPBMCからEasySep Human T Cell Enrichment Kit(STEMCELL Technologies社製)およびEasySep Human Pan-CD25 Positive Selection and Depletion Kit(STEMCELL Technologies社製)を用いてCD3CD25T細胞を分離後、10%FBS含有RPMI1640培地で40μmol/Lに希釈したCelltrace violet(Thermo Fischer SCIENTIFIC社製)を室温にて5分間反応させることで細胞をラベリングした。
 得られた細胞はレスポンダーT細胞(Tresp)とした。凍結ヒトPBMCからAnti-HLA-DR MicroBeads,human(Miltenyi Biotec社製)を用いてHLA-DR+細胞を分離した。得られた細胞はAPC(Antigen presenting cell)とした。
 得られた細胞は抗CD3抗体OKT3(Biolegend社製)を終濃度0.5μg/mLになるよう添加したX-vivo15SFMで懸濁後、Trespは2×10cells/well(50μL)、APCは1×10cells/well(50μL)、Tregは1.6×10~5×10cells/well(50μL)(Tresp:Treg=4:1~128:1)で96穴V底プレート(住友ベークライト社製)に播種し、37℃、5% CO下で4日間培養した。
 その後、細胞をanti-human CD4-APC(BD Pharmingen社製)およびanti-human CD8-PE(BD Pharmingen社製)で染色(室温にて15分間)した後に、フローサイトメーターFACS Canto II(BD Biosciences社製)にて各種蛍光強度を測定した。
 得られたデータは、FCS fileとして出力した後に、データ解析ソフトFLowJo(TreeStar、version7.6.5)を用いてCD4TrespまたはCD8Trespにおける細胞の平均分裂回数であるdivision index値について解析を行った。
 APCとTrespを添加し、Treg無添加のウェルのdivision index値を100%コントロール、Trespのみ添加したウェルのdivision index値を0%コントロールとして、未刺激Treg、またはIL-2刺激Treg添加時のTrespの細胞増殖率を算出した。得られた結果を図3(A)および図3(B)に示す。
 図3(A)および図3(B)に示すように、CD4TrespおよびCD8Trespの細胞増殖は、未刺激Tregを用いた場合、Tregを最大量の5×10cells/well(Tresp:Treg=4:1)で添加した場合でも阻害されなかった。
 一方、IL-2(P)、糖鎖結合IL-2改変体H16C-2、L19C-9、およびN88C-2を用いて刺激し、増殖させたIL-2刺激Tregを添加した場合は、いずれも未刺激Tregを添加したときよりもTrespの増殖が阻害された。
 IL-2刺激Tregにより、CD4Trespの増殖は最大40~60%程度、CD8Trespの増殖は最大30~40%程度阻害された。市販IL-2で刺激したTregと、糖鎖結合IL-2改変体で刺激したTregとでは、Trespの増殖阻害率は同等であった。
 以上の結果から、作製した糖鎖結合IL-2改変体は、Tregの抑制活性をIL-2(P)と同程度に増強することが明らかとなった。
[実施例16]Ex vivoアッセイ
 各種IL-2で刺激したヒトPBMCの各種サイトカインの産生量を以下に記載する方法で測定した。各種IL-2としては、糖鎖結合IL-2改変体H16C-2、L19C-9、およびN88C-2ならびにポジティブコントロールとしてIL-2(P)を使用した。
 ヒト末梢血を15mL遠心管に分注後、2000rpmで10分間遠心分離し、上清を回収することでヒト血漿を得た。得られた血漿は0.22μmフィルターを用いて濾過滅菌した。回収した血漿と等量のPBSを末梢血に添加し希釈後、Ficoll Paque plus(GEヘルスケア社製)を用いた密度勾配遠心法によりヒトPBMCを得た。
 得られたヒトPBMCを自己血漿で5×10cells/mLに懸濁し、そこに抗CD3抗体OKT3を終濃度0.5μg/mLになるよう添加した。96穴U底プレートに180μl/wellで播種後、0.1%BSA-PBSで終濃度の10倍濃度に希釈した各種IL-2を20μl/wellずつ添加した。37℃、5% CO下で5日間培養後、培養上清を回収し、上清中のサイトカイン産生量をHuman Th1/2/17 CBA kit(BD Biosciences社製)を用いて定量した。
 また得られたヒトPBMCを用いて、以下に記載する方法で各種IL-2のTreg選択的増殖活性を測定した。ヒトPBMCと、Anti-human CD4-Alexa488を反応後、PerFix-EXPOSE Phospho Epitope Exposure Kit(Beckman Coulter社製)のPerFix EXPOSE Buffer 1およびPerFix EXPOSE Buffer 2を用いて細胞の固定および透過処理を行った後に、anti-human CD25-PE(BD Biosciences社製)とanti-human Foxp3 Alexa647(Biolegend社製、Cat#320214)を含むPerFix EXPOSE Buffer 3を添加し、細胞を染色した(遮光、室温、60分間)。
 さらに、PerFix EXPOSE Buffer 4を添加して細胞を2回洗浄後(2500rpm、3分間遠心分離)、フローサイトメーターLSRFortessa(BD Biosciences社製)にて各種蛍光強度を測定した。
 得られたデータは、FCS fileとして出力した後に、データ解析ソフトFLowJo(TreeStar社製、version7.6.5)を用いて解析を行った。CD4陽性画分の中で、CD25Foxp3high画分をTreg、CD25Foxp3low画分をエフェクターT細胞(Teff)とし、その存在比[Treg(%)/Teff(%)]を算出し、Treg選択的増殖活性の指標とした。
 測定されたサイトカイン産生量の結果を図4(A)~図4(E)に示す。図4(A)~図4(E)に示すように、IL-2(P)は、測定したサイトカインのうち、IL-4、IL-6、IL-10、IFNγおよびTNFαの全てのサイトカインの産生を促進していた。
 一方、糖鎖結合IL-2改変体ではIL-6およびIL-10産生量は市販IL-2と同程度であったが、IL-4、IFNγおよびTNFαの産生量が低下していた。IL-17Aの産生はどの培養条件でも検出限界以下であった。
 IL-10は抗炎症性サイトカインであり、IL-6、IL-4、IFNγ、およびTNFαは炎症性サイトカインである。
 以上の結果から、作製した糖鎖結合IL-2改変体の炎症性サイトカインの産生促進活性は、IL-2(P)よりも大幅に低下していることが確認できた。
 また、得られたTreg/Teff比を図4(F)に示す。図4(F)に示すように、IL-2(P)で刺激した場合のTreg/Teff比は0.2~0.3程度であった。一方、糖鎖結合IL-2改変体H16C-2、L19C-9、およびN88C-2で刺激した場合のTreg/Teff比は、いずれも0.3~0.5程度であった。
 以上の結果から、生体内の環境に近い多様な免疫細胞が存在する培養条件下において、作製した糖鎖結合IL-2改変体はIL-2(P)と比べて、TeffよりもTregを選択的に増殖させることが明らかとなった。TregおよびTeffはともにIL-2Rαβγを発現しているが、当該IL-2改変体は、TeffよりもTregを選択的に増殖させる性質を有し、炎症を鎮静化させるのに望ましいIL-2改変体である。
[実施例17]親和性解析
 下記の方法で、各種IL-2のhuman CD25ECD-Fcおよびhuman IL-2RβγECD-Fcに対する親和性を測定した。各種IL-2として、糖鎖結合IL-2改変体L12C-2、L12C-9、L12C-11、H16C-2、L19C-9、L12C-11、N88C-2およびV91C-11、ならびにコントロールとして野生型IL-2、8His-IL-2およびIL-2(P)を使用した。
 human CD25ECD-Fcおよびhuman IL-2RβγECD-FcヒトCD25の細胞外領域とC末端にAvitag配列(GLNDIFEAQKIEWHE)を有するヒトIgG1由来Fcから成るCD25ECD-Fc-Avitagのアミノ酸配列(配列番号23)を基に設計した塩基配列(配列番号24)を、INPEP4ベクターのBglII制限酵素サイトとBamHI制限酵素サイトに挿入することで、哺乳類細胞用のヒトCD25ECD-Fc-Avitag発現ベクターを作製した。
 また、ヒトCD122の細胞外領域とY354C/T366W変異およびC末端にAvitag配列およびポリヒスチジンタグ配列(HHHHHHHH)を有するヒトIgG1由来Fc領域から成るCD122ECD-Fc(knob)-Avitag-8Hisと、ヒトCD132の細胞外領域とY349C/T366S/L368A/Y407V変異およびC末端にFLAGタグ配列を有するヒトIgG1由来Fc領域から成るCD132ECD-Fc(hole)-FLAGをfurin切断配列とfoot-and-mouth-disease virus由来2Aペプチド配列を介して連結したヒトCD122ECD-Fc-Avitag-8His_ヒトCD132ECD-Fc-FLAGのアミノ酸配列(配列番号25)を基に設計した塩基配列(配列番号26)を、INPEP4ベクターのBglII制限酵素サイトとBamHI制限酵素サイトに挿入することで、哺乳類細胞用のヒトIL-2RβγECD-Fc発現ベクターを作製した。
 得られたプラスミドとExpi293 Expression System(ThermoFisher SCIENTIFIC社製)を用いて、各種Fc融合タンパク質を培養上清中に発現させた。CD25ECD-FcはMabselect sure(GEヘルスケア社製)を用いて粗精製後、Superdex200 10/300GL(GEヘルスケア社製)を用いたサイズ排除クロマトグラフィーによりモノマー画分を分取した(移動相:D-PBS)。
 一方、IL-2RβγECD-FcはMabselect sureを用いて粗精製後、Superdex200 10/300GLを用いたサイズ排除クロマトグラフィー(移動相:D-PBS)およびANTI-FLAG M2 Affinity Agarose Gelを用いた精製によりモノマー画分を分取した。
 Series S Sensor chip CM5(GEヘルスケア社製)をBiacore T-100(GEヘルスケア社製)にセットし、Human Antibody Capture Kit(GEヘルスケア社製)を用いて、親和性測定用フローセルおよびリファレンス用フローセルにanti-human Fcを固定化した。
 次に、HBS-EP(+)バッファー(GEヘルスケア社製)にて流路を置換した後、リガンドとして、HBS-EP(+)にて希釈したCD25ECD-Fc又はIL-2RβγECD-Fcを、親和性測定用フローセルにのみ添加した(固定化量:200~900RU)。
 その後、アナライトとして、HBS-EP(+)バッファーにて至適濃度に希釈したIL-2(P)を親和性測定用フローセルおよびリファレンス用フローセルに添加し、センサーグラムを得た。フローセルの再生反応には3mol/L MgClを用いた。
 得られたセンサーグラムからの速度論定数の算出にはBiacore T-100 Evaluation softwareを用いた。CD25ECD-Fcに対する結合の解析にはsteady stateモデルを用い、解離定数Kを求めた。IL-2RβγECD-Fcに対する結合の解析には1:1 binding modelを用い、結合速度定数k、解離速度定数kおよびKをそれぞれ求めた。得られたKを表23に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000238
 表23に示すように、CD25に対するK値は、糖鎖結合IL-2改変体とIL-2(P)とで同程度であった。一方、IL-2Rβγに対するK値は、糖鎖結合IL-2改変体がIL-2(P)よりも高かった。
 表18~20の結果と合わせると、IL-2Rβγに対するK値が高いものほど、IL-2Rαβγ選択性が高くなる傾向が確認できた。
 以上の結果から、糖鎖結合IL-2改変体は、CD25に対する親和性を維持している一方、IL-2Rβγに対する親和性が低下することで、IL-2Rαβγ選択性が向上したと考えられた。
[実施例18]糖鎖・PEG構造の影響
 IL-2にアミノ酸改変を行うことや、糖鎖またはPEGを結合させることがIL-2Rαβγ選択性に与える影響を評価するため、実施例1で作製したL19C、L19C-acetamide、L19N、および実施例5で作製した各種o-Az-z-Lys導入8His-IL-2を実施例12に記載の方法と同様の手法で標準化EC50 ratio値を測定した。得られた結果を表24に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000239
 表24に示すように、L19C、L19C-acetamide、L19Nの標準化EC50 ratio値が5~30であった。表18に示すように、L19C-2、L19C-9、L19C-11およびL19C-11*の標準化EC50 ratio値は30以上であったことから、L19C-2、L19C-9、L19C-11およびL19C-11*は糖鎖結合によりIL-2Rαβγに対する選択性が向上していることが明らかになった。
また、表24に示すように、8His-Q126(oAzZK)以外のo-Az-Z-Lys導入8His-IL-2改変体の標準化EC50 ratio値が5以下であった。表21および表22に示すように、8His-S4(oAzZK)-Li20、8His-S4(oAzZK)-Li30、8His-S5(oAzZK)-Li20、8His-S5(oAzZK)-Li30、S6(oAzZK)-Li20、8His-S6(oAzZK)-Li30、8His-T7(oAzZK)-Li30、8His-K8(oAzZK)-Li20、8His-K8(oAzZK)-Li30、8His-E60(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li20、8His-F78(oAzZK)-Li30、8His-F78(oAzZK)-Li40、8His-F78(oAzZK)-V40、8His-F78(oAzZK)-W40、8His-F78(oAzZK)-Y50、8His-H79(oAzZK)-Li20、8His-H79(oAzZK)-Li30、8His-S99(oAzZK)-Li30、8His-E100(oAzZK)-Li20、8His-T101(oAzZK)-Li20、8His-T101(oAzZK)-Li30、8His-I129(oAzZK)-PEG4、8His-I129(oAzZK)-Li20、8His-I129(oAzZK)-Li30、8His-I129(oAzZK)-Li40、8His-I129(oAzZK)-V40、8His-I129(oAzZK)-W40および8His-I129(oAzZK)-Y50の標準化EC50 ratio値は5以上であったことから、これらPEG結合IL-2改変体はPEGが結合されることによりIL-2Rαβγに対する選択性が向上していることが明らかになった。
 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお、本出願は、2017年12月27日付けで出願された日本特許出願(特願2017-252224)に基づいており、その全体が引用により援用される。
配列番号1:野生型成熟ヒトIL-2のアミノ酸配列
配列番号2:8His-IL-2のアミノ酸配列
配列番号3:8His-IL-2の塩基配列
配列番号4:8His-S4(oAzZK)の塩基配列
配列番号5:8His-S5(oAzZK)の塩基配列
配列番号6:8His-S6(oAzZK)の塩基配列
配列番号7:8His-T7(oAzZK)の塩基配列
配列番号8:8His-K8(oAzZK)の塩基配列
配列番号9:8His-E60(oAzZK)の塩基配列
配列番号10:8His-F78(oAzZK)の塩基配列
配列番号11:8His-H79(oAzZK)の塩基配列
配列番号12:8His-R81(oAzZK)の塩基配列
配列番号13:8His-L94(oAzZK)の塩基配列
配列番号14:8His-S99(oAzZK)の塩基配列
配列番号15:8His-E100(oAzZK)の塩基配列
配列番号16:8His-T101(oAzZK)の塩基配列
配列番号17:8His-Q126(oAzZK)の塩基配列
配列番号18:8His-I129(oAzZK), 8His-I129(mAzZK)の塩基配列
配列番号19:ヒトIL-2Rαβγ-Azamigreen融合体のアミノ酸配列
配列番号20:ヒトIL-2Rαβγ-Azamigreen融合体の塩基配列
配列番号21:ヒトIL-2Rβγ-Azamigreen融合体のアミノ酸配列
配列番号22:ヒトIL-2Rβγ-Azamigreen融合体の塩基配列
配列番号23:ヒトCD25ECD-Fc-Avitagのアミノ酸配列
配列番号24:ヒトCD25ECD-Fc-Avitagの塩基配列
配列番号25:ヒトCD122ECD-Fc-Avitag-8His_ヒトCD132ECD-Fc-FLAGのアミノ酸配列
配列番号26:ヒトCD122ECD-Fc-Avitag-8His_ヒトCD132ECD-Fc-FLAGの塩基配列
配列番号27:8His-S4(oAzZK)/ F78(oAzZK)の塩基配列
配列番号28:8His-S5(oAzZK)/F78(oAzZK) の塩基配列
配列番号29:8His-K8(oAzZK)/F78(oAzZK) の塩基配列
配列番号30:8His-F78(oAzZK)/H79(oAzZK) の塩基配列
配列番号31:8His-F78(oAzZK)/S99(oAzZK) の塩基配列
配列番号32:8His-F78(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号33:8His-S4(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号34:8His-S5(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号35:8His-K8(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号36:8His-H79(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号37:8His-S99(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号38:N末端メチオニン付加IL-2 C125Sのアミノ酸配列
配列番号39:N末端メチオニン付加IL-2 C125Sの塩基配列
配列番号40:desAla_IL-2 C125Sのアミノ酸配列
配列番号41:desAla_IL-2 C125Sの塩基配列
配列番号42:F78(oAzZK) の塩基配列
配列番号43:I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号44:desAla_I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号45:S4(oAzZK)/ F78(oAzZK) の塩基配列
配列番号46:S5(oAzZK)/F78(oAzZK) の塩基配列
配列番号47:K8(oAzZK)/F78(oAzZK) の塩基配列
配列番号48:S4(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号49:S5(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号50:K8(oAzZK)/I129(oAzZK) の塩基配列
配列番号51:I129Cのアミノ酸配列
配列番号52:I129Cの塩基配列

Claims (57)

  1.  Interleukin-2(以下、IL-2と略記する)改変体。
  2.  糖鎖が結合したIL-2改変体および/またはポリエチレングリコール(PEG)が結合したIL-2改変体である請求項1に記載のIL-2改変体。
  3.  IL-2受容体(以下IL-2R)αβγに対する選択性が向上している、請求項1または2に記載のIL-2改変体。
  4.  IL-2のアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基に糖鎖が結合している、請求項2または3に記載のIL-2改変体。
  5.  糖鎖が下記(式4)~(式8)、(式Y1)、(式Y2)または(式Y3)で表される構造を有する糖鎖より選ばれる少なくとも1つである、請求項2~4のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
  6.  配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含む、請求項2~5のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  7.  配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、12、15、16、19、88、91および119番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換されているアミノ酸配列を含む、請求項6に記載のIL-2改変体。
  8.  糖鎖が結合したシステイン残基由来の基が、下記(式1)で表される構造を有する、請求項6または7に記載のIL-2改変体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    [(式1)中、Saccharideは糖鎖示す。]
  9.  糖鎖が結合したアスパラギン残基由来の基が、下記(式2)で表される構造を有する、請求項6または7に記載のIL-2改変体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    [(式2)中、Saccharideは糖鎖を示す。]
  10.  糖鎖が結合したIL-2改変体にさらにPEGが結合したIL-2改変体である、請求項2~9のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  11.  IL-2のアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基にPEGが結合している、請求項2または3に記載のIL-2改変体。
  12.  配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1のアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含む、請求項2、3および11のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  13. 配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における4、5、8、78および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合しているアミノ酸残基に置換されている、請求項2,3,11および12のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  14.  PEGが結合したアミノ酸残基が、PEGが結合した非天然アミノ酸残基である、請求項2、3、11~13のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  15. PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、PEGが結合したチオール基(-SH)を有するアミノ酸残基由来の基、またはPEGが結合したアジド基を有するアミノ酸残基由来の基である、請求項14に記載のIL-2改変体。
  16.  PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、N-[{(o-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(o-Az-Z-Lys)残基由来の基、N-[{(m-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(m-Az-Z-Lys)残基由来の基またはシステイン残基由来の基である、請求項14または15に記載のIL-2改変体。
  17.  PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式11)および/または(式12)で表される構造を有する、請求項16に記載のIL-2改変体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
  18.  PEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式X4)および/または(式X5)で表される構造を有する、請求項16に記載のIL-2改変体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
  19.  PEGが結合したシステイン残基由来の基が、下記(式X11)および/または(式X12)および/または(式X13)で表される構造を有する、請求項16に記載のIL-2改変体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
  20.  PEGが直鎖状である、請求項2、3、10~19いずれか1項に記載のIL-2改変体。
  21.  PEGが分岐状である、請求項2、3、10~19いずれか1項に記載のIL-2改変体。
  22. PEGが、平均分子量10kDa以上のPEGである、請求項2、3、10~21いずれか1項に記載のIL-2改変体。
  23.  PEGが、平均分子量10kDa、20kDa、30kDa、40kDa、50kDa、60kDa、70kDaまたは80kDaのPEGである請求項2、3、10~22のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  24.  PEGが、下記(式13)、(式14)、(式15)、(式16)、(式X7)、(式X8)、(式X9)、(式X10)、(式X11)、(式X13)、(式X14)または(式X15)の少なくとも1つの式で表される構造を有する、請求項2、3、10~23のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
  25.  IL-2のN末端にさらにメチオニン残基が結合している、請求項1~24のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  26. IL-2のN末端のアラニンが欠損している、請求項1~25のいずれか1項に記載のIL-2改変体。
  27.  請求項1~26のいずれか1項に記載のIL-2改変体の製造方法。
  28.  請求項1~26のいずれか1項に記載のIL-2改変体を含む組成物。
  29.  請求項1~26のいずれか1項に記載のIL-2改変体を含む、免疫疾患の治療剤。
  30.  IL-2のIL-2Rαβγに対する選択性を向上させる方法。
  31.  IL-2に糖鎖および/またはPEGを結合させることを含む、請求項30に記載の方法。
  32.  IL-2のアミノ酸配列における、11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基に、糖鎖を結合させることを含む、請求項31に記載の方法。
  33.  糖鎖が、下記(式4)~(式8)、(式Y1)、(式Y2)または(式Y3)で表される構造を有する糖鎖より選ばれる少なくとも1つである、請求項31または32のいずれか1項に記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
  34.  配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列を含むIL-2において、該アミノ酸配列の11、12、13、15、16、18、19、20、84、87、88、91、92、108、115、119、122、123および130番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基を、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換することを含む、請求項31~33のいずれか1項に記載の方法。
  35.  配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、12、15、16、19、88、91または119番目のアミノ酸残基のうち少なくとも1つのアミノ酸残基を、糖鎖が結合したシステイン残基またはアスパラギン残基由来の基に置換することを含む、請求項31~34のいずれか1項に記載の方法。
  36.  糖鎖が結合したシステイン残基由来の基が、下記(式1)で表される構造を有する、請求項34または35に記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
    [(式1)中、Saccharideは糖鎖示す。]
  37.  糖鎖が結合したアスパラギン残基由来の基が、下記(式2)で表される構造を有する、請求項34または35に記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
    [(式2)中、Saccharideは糖鎖を示す。]
  38.  糖鎖が結合したIL-2改変体にさらにPEGを結合させることを含む請求項31~37のいずれか1項に記載の方法。
  39.  IL-2のアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基にPEGが結合している、請求項31に記載の方法。
  40.  配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1のアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における、4、5、6、7、8、60、78、79、99、100、101および129番目のアミノ酸残基からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合したアミノ酸残基に置換されているアミノ酸配列を含む、請求項31または39に記載の方法。
  41. 配列番号1で表されるアミノ酸配列、または配列番号1で表されるアミノ酸配列の125番目のアミノ酸残基をセリン残基に置換したアミノ酸配列における4、5、8、78および129番目のうちから選ばれる少なくとも1つのアミノ酸残基が、PEGが結合しているアミノ酸残基に置換されている、請求項31,39および40のいずれか1項に記載の方法。
  42.  PEGが結合したアミノ酸残基が、PEGが結合した非天然アミノ酸残基である、請求項31、39~41のいずれか1項に記載の方法。
  43. PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、PEGが結合したチオール基(-SH)を有するアミノ酸残基由来の基、またはPEGが結合したアジド基を有するアミノ酸残基由来の基である、請求項42に記載の方法。
  44.  PEGが結合した非天然アミノ酸残基が、N-[{(o-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(o-Az-Z-Lys)残基由来の基、N-[{(m-azidobenzyl)oxy}carbonyl]-L-lysine(m-Az-Z-Lys)残基由来の基またはシステイン残基由来の基である、請求項42または43に記載の方法。
  45.  PEGが結合したo-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式11)および/または(式12)で表される構造を有する、請求項44に記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
  46.  PEGが結合したm-Az-Z-Lys残基由来の基が、下記(式X4)および/または(式X5)で表される構造を有する、請求項44に記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
  47.  PEGが結合したシステイン残基由来の基が、下記(式X11)および/または(式X12)および/または(式X13)で表される構造を有する、請求項44に記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
  48.  PEGが直鎖状である、請求項31、38~47のいずれか1項に記載の方法。
  49.  PEGが分岐状である、請求項31、38~47のいずれか1項に記載の方法。
  50. PEGが、平均分子量10kDa以上のPEGである、請求項31、38~49のいずれか1項に記載の方法。
  51.  PEGが、平均分子量10kDa、20kDa、30kDa、40kDa、50kDa、60kDa、70kDaまたは80kDaのPEGである請求項31、38~50のいずれか1項に記載の方法。
  52.  PEGが、下記(式13)、(式14)、(式15)、(式16)、(式X7)、(式X8)、(式X9)、(式X10)、(式X11)、(式X13)、(式X14)または(式X15)の少なくとも1つの式で表される構造を有する、請求項31、38~51のいずれか1項に記載の方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
  53.  IL-2のN末端にさらにメチオニン残基が結合している、請求項30~52のいずれか1項に記載の方法。
  54.  IL-2のN末端のアラニンが欠損している、請求項30~53のいずれか1項に記載の方法。
  55.  制御性T細胞を選択的に活性化させる方法。
  56.  IL-2Rβおよびγサブユニットの少なくとも一方に対するIL-2の親和性を低下させる方法。
  57.  IL-2Rαサブユニットに対するIL-2の親和性を向上させる方法。
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