WO2024117938A1 - Methods for producing bioconjugates for liver-specific targeted proteome modulation - Google Patents
Methods for producing bioconjugates for liver-specific targeted proteome modulation Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024117938A1 WO2024117938A1 PCT/RU2023/050279 RU2023050279W WO2024117938A1 WO 2024117938 A1 WO2024117938 A1 WO 2024117938A1 RU 2023050279 W RU2023050279 W RU 2023050279W WO 2024117938 A1 WO2024117938 A1 WO 2024117938A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- antibody
- ligand
- phosphate
- target
- cetuximab
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/04—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length on carriers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/06—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length using protecting groups or activating agents
- C07K1/08—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length using protecting groups or activating agents using activating agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K17/00—Carrier-bound or immobilised peptides; Preparation thereof
- C07K17/02—Peptides being immobilised on, or in, an organic carrier
Definitions
- the invention relates to the field of biotechnology and medicine, namely, to the production of bioconjugates for liver-specific targeted modulation of the proteome, which can be used for the treatment of a wide range of diseases based on an imbalance in the activity or concentration of proteins.
- the resulting bioconjugates cause liver-specific targeted degradation of undesirable components of the proteome. Due to this, they can be aimed, in particular, at increasing the effectiveness of antitumor therapy and solving the problem of drug resistance of tumor cells.
- Modulation of the functions of most proteins is ensured by targeted proteolysis and further degradation in proteasomes and lysosomes.
- the therapeutic value of molecules of the antibody-linker-ligand type where the antibody is capable of specifically binding to a target located on the surface of cells (for example, a cell receptor), and the ligand is a fragment that mediates transport to lysosomes (in particular, the ligand to the mannose-6-phosphate receptor ), potentially very high. With the help of such molecules, it is possible to degrade both membrane (surface) and extracellular proteins responsible for the development of various diseases.
- the LYTAC method was improved: a method for liver-specific targeted degradation of target proteins using antibodies conjugated to ASGPR1 receptor ligands was described [Ahn G, Banik SM, Miller CL, Riley NM, Cochran JR, Bertozzi CR. LYTACs that engage the asialoglycoprotein receptor for targeted protein degradation. Nat Chem Biol. 2021 Sep;17(9):937-946. doi: 10.1038/s41589-021 -00770- 1. Epub 2021 Mar 25. PMID: 33767387; PMCID: PMC8387313.]. Both variations of LYTAC are reflected in the international application of Lycia Therapeutics WO 2021/142377.
- bioconjugates and their synthesis scheme proposed by Bertozzi’s group are appropriate for proving the concept of targeted protein degradation via lysosomes, but reveal their unsuitability upon transition to the synthesis of minimal industrially significant quantities of bioconjugates.
- the activated ligand is not released from unreacted components. Accordingly, the target antibody during conjugation is mixed with a solution of the ligand in an organic solvent, which, as in the case of the synthesis proposed by the Bertozzi group, can affect the conformation and functionality of the target antibody during the conjugation process, especially at a high molar ratio of antibody to linker (in publication use a ratio of 1:25, indicating that the higher the ratio, the greater the effect on the target protein).
- unused excess carbodiimide component, 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), in this mixture is capable of activating random carboxyl groups in the target antibody and causing intramolecular or intermolecular cross-linking, which is known to lead to the formation of non-functional forms of conjugates and their aggregation as a result of cross-linking (https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/dicyclohexylcarbodiimide).
- the technical objective of the invention is to develop a method for producing bioconjugate molecules capable of causing targeted degradation of proteins involved in pathological processes, ensuring a high yield of the resulting bioconjugates while maintaining the specificity of the antibody in the resulting bioconjugate.
- a method is proposed for producing antibody-ligand conjugates for liver-specific modulation of the proteome, in which the ligand is a molecule capable of binding to the ASGPR receptor, selected from the group consisting of where n is an integer selected from the range 3-12, where Ri represents
- R2 and R3 are independently selected from C3-Ciu-alkyl or C3-Ciu-alkyloxide having from 1 to 5 oxygen atoms, m is an integer selected from the range of 1-3; including stages:
- the antibody is a monospecific or bispecific antibody or antibody fragment comprising at least one heavy chain and light chain variable region that binds to a target selected from the group consisting of EGFR, VEGF-A, VEGFR2, CTLA-4, PD-1, PD-L1, PDGFRa, HER2, LOXL2 and PCSK9.
- the antibody is cetuximab.
- the ligand is a ligand of formula (I), wherein n is an integer selected from the range of 5-9.
- This ligand variant is hereafter referred to as triGalNac.
- the molar ratio of antibody to ligand is from 1:7.5 to 1:45.
- the developed method eliminates the use of organic solvents, which significantly affects the chemical purity and quality of the resulting conjugates, since the use of organic solvents, on the one hand, can negatively affect the conformation and functionality of the target antibody during the conjugation process, and secondly, requires additional purification of the resulting conjugates , which, however, cannot completely exclude forms of antibodies and impurities damaged by organic solvents;
- the developed method involves the use of reagents (such as solvents; reagents used to activate the ligand and to stop synthesis, etc.) that minimally cause denaturation of protein molecules, which minimizes serious damage to the antibody sites included in the conjugates, responsible for the specific binding of target proteins, to the nonspecific binding of such damaged antibodies and, accordingly, to the associated side effects;
- reagents such as solvents; reagents used to activate the ligand and to stop synthesis, etc.
- the developed method provides a high yield of bioconjugate molecules while maintaining the specificity of the antibody in the resulting bioconjugate;
- the resulting bioconjugates have high solubility due to the structure of the linker (high content of hydrophilic groups) formed as a result of synthesis, connecting the antibody and ligand(s) included in the bioconjugate.
- treatment means to cure, slow, stop, or reverse the progression of a disease or disorder.
- treating also means alleviating symptoms associated with a disease or disorder.
- the term “therapeutically effective amount” refers to an amount of a medicinal (biologically active) substance that is non-toxic but sufficient to provide the desired therapeutic (prophylactic) effect.
- the amount that is “effective” may vary depending on the particular drug substance or combination of substances, disease, severity of the condition, and the like, as known to those skilled in the art. Such an effective amount may also vary from subject to subject depending on the age, body weight, general condition of the individual, etc.
- the administration can be carried out either once or several times a day, more often in the form of a course of administration for over a period of time sufficient to achieve a therapeutic effect (from several days to a week, several weeks and up to months), while courses of drug administration can be repeated.
- the single dose, frequency and/or duration of administration of the conjugates according to the invention can be increased.
- the conjugate of the invention is administered to a patient as part of a pharmaceutical composition comprising, in addition to the active ingredient, pharmaceutically acceptable carriers and/or excipients.
- the terms "subject” and "patient” include any mammalian species, and more preferably include humans.
- antibody refers to a monospecific or bispecific antibody or antibody fragment containing at least one heavy chain and light chain variable region.
- the term “antibody” refers to a monoclonal antibody (mAb) containing two heavy chains and two light chains, or an antigen binding fragment thereof, in which at least one interchain disulfide bond is present, for example, a Fab, Fab' or F fragment (ab')2 .
- the antibodies of the invention may be of any isotype, such as IgG, IgA or IgM antibodies.
- the antibody is an IgG antibody, more preferably an IgG1 or IgG2 antibody.
- Antibodies can be chimeric, humanized or human.
- the antibodies are humanized. Even more preferably, the antibody is a humanized or human IgG antibody, most preferably a humanized or human IgG1 mAb.
- the antibody may have K (kappa) or L (lambda) light chains, preferably K (kappa) light chains, i.e., a humanized or human IgG1-K antibody.
- the antigen-binding complementarity determining regions (CDRs) in the HC and LC variable regions are derived from antibodies from a non-human species, typically mouse, rat or rabbit. These non-human CDRs can be placed among the human framework residues (FR1, FR2, FR3 and FR4) of the HC and LC variable regions. Selected amino acids in human FRs can be replaced with corresponding parent amino acids from a non-human species to improve binding affinity while maintaining low immunogenicity. Alternatively, selected amino acids from the original non-human FRs are replaced with their corresponding human amino acids to reduce immunogenicity while maintaining antibody binding affinity.
- the variable regions thus humanized are combined with human constant regions.
- the terms “monoclonal antibody” and “mAb”, as used herein, refer to an antibody derived from a population of essentially homogeneous antibodies, i.e., the individual antibodies making up the population are identical except for possible naturally occurring mutations that may present in small quantities.
- Antibodies can be produced by immunizing animals with a mixture of peptides representing the desired antigen. B lymphocytes are isolated and fused with myeloma cells, or individual B lymphocytes are cultured for several days in the presence of conditioned medium and feeder cells. Myeloma or B-lymphocyte supernatants containing The antibodies produced are tested to select suitable B lymphocytes or hybridomas.
- Monoclonal antibodies can be produced from suitable hybridomas by the hybridoma method first described in Kohler et al., Nature, 1975, 256, 495-497.
- RNA from suitable B cells or lymphoma can be lysed, the RNA can be isolated, reverse transcribed and sequenced.
- Antibodies can be produced by recombinant DNA in bacterial, eukaryotic animal or plant cells (see, for example, US Pat. No. 4816567).
- "Monoclonal antibodies” can also be isolated from phage antibody libraries using methods described in the art, for example, in Clackson et al., Nature 199, 1352, 624-628 and Marks et al., J. Mol. Biol. 1991, 222, 581-597.
- ligand as used herein is an asialoglycoprotein receptor (ASGPR)-specific binding molecule.
- ASGPR asialoglycoprotein receptor
- conjugate refers to an antibody, as defined herein above, to which one or more ligands are conjugated.
- the number of ligands conjugated to the antibody is generally expressed as the ratio ligand (drug) to antibody (DAR).
- DAR antibody-ligand conjugate
- conjugation methods as a rule, a heterogeneous mixture of various conjugate molecules is obtained, i.e. various variants of conjugates having different ligand to antibody ratios.
- conjugate also refers to such mixtures of conjugate variants.
- average DAR refers to the average DAR of a population of such DAR variants.
- the distribution of DAR and ligand loading can be determined, for example, using hydrophobic interaction chromatography (HIC) or reverse phase high performance liquid chromatography (RPHPLC). HIC is particularly useful for determining average DAR.
- the antibody-ligand conjugate has an average ligand to antibody ratio (DAR) of at least 1.0. In some other embodiments, the antibody-ligand conjugate has an average ligand to antibody ratio (DAR) of at least 25.0.
- Functional parts of polyfunctional molecules can also be used as parts of mono- and bifunctional molecules, as well as their isoforms and chemically modified variants.
- Figure 1 is a simplified diagram of the stages of synthesis of the active form of the ligand (1) and conjugation of the ligand with the target antibody (2).
- Figure 2 is a detailed diagram of the activation of the triGalNAC ligand.
- Fig.3 polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate (SDS PAGE) of conjugates obtained as a result of bioconjugation of an antibody (cetuximab) and a ligand (triGalNac) in a reaction with various molar ratios and buffer systems:
- a - antibody:ligand ratio 1: 45
- B - antibody:ligand ratio 1:15
- C - antibody:ligand ratio 1:7.5.
- FIG. 4 Western blot: degradation of EGFR after treatment of HepG2 cells with the resulting bifunctional molecule containing cetuximab and triGalNac in the structure for 48 hours. On the left is a lysate of control cells, on the right is cells after treatment with a bioconjugate.
- Figure 5 proliferative test (MTT test): reduction in proliferation of HepG2 hepatocellular carcinoma cells after treatment with cetuximab-triGalNac bioconjugate.
- Figure 6 proliferative test (assessment of cell density): reduction in proliferation of hepatocellular carcinoma cells HepG2 after treatment with cetuximab-triGalNac bioconjugate.
- the present invention relates to the production of bioconjugates for liver-specific targeted modulation of the proteome, which can be used for the treatment of a wide range of diseases based on an imbalance in the activity or concentration of proteins.
- a method has been proposed for producing conjugates comprising an antibody against a target of interest conjugated to ASGPR receptor ligands.
- ASGPR asialoglycoprotein receptors
- ASGPR releases GalNAc (or Gal) and is recycled back to the plasma membrane, while glycoproteins are directed to lysosomes for further degradation under acidic conditions.
- GalNAc or Gal
- the present invention relates to a method for specific proteolysis of a target protein using bifunctional bioconjugates that have a specific binding site for the target protein and binding sites for receptors and/or coreceptors that mediate the involvement of the target protein in the process of proteolysis within the intracellular organelle.
- the present invention can be used to obtain bioconjugates for the purpose of their use for the correction of various pathological processes associated with qualitative and quantitative protein imbalances, since the proteolytic process can be directed to target proteins associated with the cell membrane, intracellular proteins, as well as extracellular proteins .
- the patent also describes the structures and types of bifunctional molecules, possible target proteins for therapy and nosological forms for which targeting and proteolysis are relevant, while it is possible to use molecules and target proteins similar in structure (isoforms and chemically modified molecules).
- the present invention is directed to the production of bispecific conjugates containing an antibody against a target of interest conjugated to ASGPR receptor ligands.
- the result of the binding of such a conjugate to the target of interest and its interaction with the ASGPR receptor is the targeted degradation of the specified target; in this case, the target is selected depending on the purpose of therapy.
- the diseases listed in Table 1 are offered for treatment, because It is known that in these cases, cells of the organ region associated with the development of pathology, or its microenvironment, carry on the surface ASGPR, which can be used to direct the target protein involved in the pathogenesis of the disease into lysosomes.
- Such diseases include for example, hepatocellular carcinoma, because In this type of cancer, malignant transformation is directly experienced by hepatocytes, and, as is known, they are characterized by a high level of ASGPR expression.
- the antibody included in the conjugate of the invention is directed against a target protein responsible for the growth, invasion and migration of hepatocellular carcinoma cells.
- target proteins include the epidermal growth factor receptor EGFR; G protein-coupled receptors (GPCRs), including prostaglandin E2 receptors (EP1, EP2, EP3, and EP4); C-C chemokine receptors (CCR1, CCR2, CCR5, CCR6, CCR7, CCR9); CC chemokines (eg CCL2, CCL21); nucleolin; C-X-C chemokine receptor (CXCR2, CXCR4, CXCR6, CXCR7, XCR1); chemokine receptor ligands (CXCL5, CXCL9, CXCL12, CXCL16, CX3CL1/CX3CR1); metalloproteases (MMP2; MMP9; MMP10); transforming growth factor beta (TGF-P), but not limited to.
- GPCRs G protein-coupled receptors
- Table 1 provides examples of known antibodies that are approved for the treatment of these diseases, are in late-stage clinical trials, or have promising studies showing their effectiveness in the case of these pathologies. Accordingly, it is expected that conjugates of these antibodies (or biosimilars of these antibodies, or antibodies matching the antigen specificity with antibodies according to Table 1) with ASGPR receptor ligands (ASGPR1) may have therapeutic efficacy significantly superior to that of antibodies not conjugated to these ligands .
- ASGPR receptor ligands ASGPR receptor ligands
- a method for producing bifunctional bioconjugates that have a specific binding site for the target protein and binding sites for receptors and/or coreceptors that mediate the involvement of the target protein in the process of proteolysis inside the intracellular organelle.
- the present invention relates to a method for producing an antibody-ligand conjugate, comprising the steps (see Figure 1):
- the ligand first reacts with the carbodiimide agent 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) to form the ligand ester and 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide.
- EDC carbodiimide
- the resulting ester then reacts with the sulfo form of the N-hydroxysuccinimide agent (N-hydroxysulfosuccinimide, sulfo-NHS) to form an ester of the ligand and N-hydroxysulfosuccinimide, which is the activated ligand.
- N-hydroxysulfosuccinimide N-hydroxysulfosuccinimide, sulfo-NHS
- the activation reaction with EDC and sulfo-NHS is most effective at pH 4.5-7.2 and room temperature (about 15-25°C). It is preferable to carry out the reaction in phosphate or phosphate-buffered saline with a concentration of 10 to 100 mM and a pH of 5.0 to 7.0, because this ensures compatibility with the subsequent bioconjugation reaction of the sulfo-NHS-activated ligand to the target protein.
- the activation reaction occurs in a phosphate buffer at pH 6.0
- the sulfo-INZ-activated form of the ligand (1) is attached to the target antibody.
- the binding of the activated ligand occurs at primary amine residues in the protein sequence of the antibody, predominantly N-terminal amines and lysine amines.
- the reaction takes place in phosphate or phosphate-buffered saline at pH 7.2-7.4 and room temperature (about 15-25°C).
- the target activated ligand ester and the target antibody must first be dissolved or transferred to the reaction buffer, as described above.
- the solution of the target ligand and the solution of the target antibody are mixed based on different molar ratios of antibody: ligand.
- the optimal range of molar ratios is from 1:7.5 to 1:45, and with increasing proportion of the ligand in the reaction mixture the number of ligands introduced into the target antibody molecule increases.
- the chemistry of the bioconjugation reaction is depicted in Figure 1 .
- buffer solutions that do not contain components with carboxyl and amino groups can be used to avoid inactivation of the reaction components.
- Preferred buffer systems for carrying out the bioconjugation reaction are phosphate or phosphate-saline buffer in the concentration range from 10 mM to 100 mM and in the pH range from 7.0 to 7.5, or carbonate buffer in the concentration range from 10 mM to 100 mM and in the pH range from 7.5 up to 8.0.
- the activation of the ligand and the bioconjugation reaction are carried out in aqueous solutions, which allows minimizing the contact of the target antibody with organic solvents that can affect its functionality.
- ligand preparation or activation is carried out in organic solvents such as dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO), which can affect protein conformation (On the Structural Stability and Solvent Denaturation of Proteins III. DENATURATION BY THE AMIDES, https://www .jbc.org/article/S0021 -9258(18)62563-3/pdf).
- DMF dimethylformamide
- DMSO dimethyl sulfoxide
- the proposed optimized process for the synthesis of bioconjugates allows one to stop one of the stages of synthesis using the proteinogenic amino acid glycine, which is normally present in tissues and cells, is not toxic and does not damage proteins.
- the proposed method for the synthesis of bioconjugates is carried out in only two stages, which leads to the least loss of antibody molecules at the conjugation stage.
- the proposed synthesis method uses reagents (solvents; reagents used to activate the ligand and to stop the synthesis, etc.) that minimally cause denaturation of protein molecules (antibodies), which avoids serious damage to their areas responsible for specific binding target proteins, as well as to avoid nonspecific binding of such damaged antibodies and, accordingly, possible side effects (which are difficult to assess in advance, at the development stage; and which can vary greatly from batch to batch of the produced bioconjugate, which is incompatible with modern requirements for medicinal products molecules) [On the Structural Stability and Solvent Denaturation of Proteins III.
- linker is represented by a small fragment of polyethylene glycol, bounded on both sides by amide bonds, similar in nature and in expected stability to peptide bonds already present in living systems, including in the molecule of the conjugated antibody. It is known that polyethylene glycol is well compatible with living systems, has exceptional hydrophilicity and is therefore widely used to solve the problem of drug bioavailability - see, for example,
- the antibody cetuximab was isolated from the finished drug product Erbitux.
- the drug was purified from excipients that could interfere with the bioconjugation reaction.
- the procedure for transferring the target antibody from the storage buffer system to the reaction (suitable for conjugation) buffer system was carried out using ultrafiltration.
- centrifugal concentrators UFC905024 Amicon Ultra-15 Centrifugal Filters Ultracel - 50K (MerkMillipore) were used.
- the buffer was replaced with phosphate buffered saline, prepared from P4417-100TAB Phosphate buffered saline tablets (Sigma) and deionized water at the rate of 1 tablet per 200 ml of water.
- the resulting concentrate in phosphate-buffered saline was combined in 1 test tube and adjusted with the same buffer to a volume of 1.9-2 ml.
- spectrophotometric concentration measurements were carried out using a microvolume cuvette pCuvette G1.0 with an optical path length of 1 mm for absorption at a wavelength of 280 nm on an Eppendorf Biospectrometer Kinetic spectrophotometer. Loss of target protein (cetuximab) due to aggregation and no precipitation was observed during ultrafiltration into the reaction buffer system. The retentate remains transparent.
- an activation reaction of the carboxyl group was carried out using the carbodiimide agent EDC (, Thermo Scientific, Product No. 22980) and the sulfo form of the N-hydroxysuccinimide agent (Thermo Scientific , Product No. 24510).
- EDC carbodiimide agent
- Thermo Scientific , Product No. 24510 The reaction scheme is shown in Figure 2.
- the conjugation reaction of cetuximab and the sulfo-NH3-ester of the triGalNac ligand was carried out at different pH values, molar ratios of antibody:ligand, and incubation durations. The options are below:
- the change in the molecular weight of the antibody chains was assessed using reducing denaturing SDS-PAGE (gradient 4-15%) electrophoresis with gel staining using a reagent based on Coomassie blue dye.
- Gel documentation was carried out on a ThermoFisher Invitrogen iBright 1500 device in the Coomassie blue mode. The measurement results are shown in Fig.3.
- the EGFR protein is expressed in 60% of cases on the surface of hepatocellular carcinoma cells and causes their proliferation, and the membrane was incubated with PierceTM Clear Milk buffer (10X) with primary antibodies against EGFR, clone C4.
- the Western blot shown in Figure 4 has two lanes, the first is treatment control (DMSO), the second is treatment of cells with a bifunctional molecule, 30 nM. Actin was used as a control for housekeeping protein. As follows from the presented data, the cetuximab-triGalNac conjugate causes effective targeted degradation of EGFR.
- Hepatocellular carcinoma cells were divided into several groups: 1. control group (cells treated with DMSO); 2. cells treated with Cetuximab (Ctx) at concentrations of 15 nM; 3. cells treated with cetuximab-triGalNac bioconjugate at a concentration of 5 nM; 4. cells treated with cetuximab-triGalNac bioconjugate at a concentration of 12.5 nM.
- Performing the MTT test Cells were seeded in a 96-well plate at a density of 175,000 cells/well and incubated in DMEM for 24 hours. Then the medium was changed to OptiMeM and incubated for 24 hours. Next, DMSO and cetuximab-triGalNac bioconjugate molecules of various concentrations (5 nM and 12.5 nM) were added to the corresponding wells and incubated for another 24 hours. After this, 100 ⁇ l of medium was taken from each well and 10 ⁇ l of 5 mg/ml 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) was added and incubated overnight.
- MTT 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide
- the MTT test showed a decrease in the proliferation of HepG2 hepatocellular carcinoma cells after treatment with the cetuximab-triGalNac bioconjugate at a concentration of 12.5 nM (group 4) compared to the control.
- Treatment of cells with cetuximab (2) and treatment of cells with cetuximab-triGalNac at a concentration of 5 nM (group 3) did not reduce cell proliferation.
- Cell Density Test Cells were seeded in a 96-well plate at a density of 175,000 cells/well and incubated in DMEM for 24 hours. Then we changed the environment to OptiMeM. Next, DMSO and cetuximab-triGalNac bioconjugate molecules of varying concentrations (5 nM and 12.5 nM) were added to the corresponding wells and incubated for 48 hours. Automatic assessment of confluency (cell density) was carried out on a Spark YuM tablet spectrophotometer.
- the experimental antibody (cetuximab) was dissolved in 1 ml sodium phosphate buffer (PBS), and 200 ⁇ l was collected. The concentration was checked by absorbance on a Nabi spectrophotometer in a 5 ⁇ l drop. Absorption 0.152 O.U. at 280 nm was taken to correspond to a concentration of 1 mg/ml. 4 ml PBS was added and desalted on a 10 kDa Amicon centrifuge filter, concentrating to a volume of 200 ⁇ l. The concentration according to the spectrophotometer did not change. From 200 ⁇ l of the experimental antibody solution, after washing, 60 ⁇ l were taken in three reactions (0.35 nmol each). The remaining 20 ⁇ l was used for analysis (SEC-HPLC).
- SEC-HPLC sodium phosphate buffer
- 1,3-Dicyclohexylcarbodiimide (0.88 mg) was dissolved in 100 ⁇ l of DMF, 2 ⁇ l (0.018 mg, 87 nmol) was taken.
- N-hydroxysuccinimide (0.67 mg) was dissolved in 100 ⁇ l of DMF, 3 ⁇ l (0.020 mg, 174 nmol) was taken.
- the DCC solution was added to the triGalNAc solution, followed by the NHS solution.
- the total reaction volume was 9 ⁇ l. The reaction was kept for 1 hour at room temperature.
- reaction mixture was diluted 10 times by adding 81 ⁇ l of DMF and added to Eppendorfs with antibody: 2 ⁇ l (1:3, 0.35 nmol: 1.29 nmol), 7 ⁇ l (1:12 0.35 nmol: 4.51 nmol), 14 ⁇ l (1: 250.35 nmol:9.02 nmol). Incubated overnight on a rotator at a maintained temperature of 20°C.
- HPLC results are shown in Figure 7 (for clarity, all 4 obtained chromatograms are shown in one figure). As can be seen from the figure, the HPLC data correlate with the data obtained on the spectrophotometer.
- the yield of the conjugate as a result of the reaction was extremely low. Most likely, this is due to the fact that antibodies aggregate during conjugation and are retained on the filter membrane.
- the known method for producing conjugates of antibodies and ASGPR receptor ligands has significant limitations for practical use.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИОКОНЪЮГАТОВ ДЛЯ ПЕЧЕНЬ-СПЕЦИФИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОЙ МОДУЛЯЦИИ ПРОТЕОМА METHODS FOR OBTAINING BIOCONJUGATES FOR LIVER-SPECIFIC TARGETED PROTEOME MODULATION
Область техники Field of technology
Изобретение относится к области биотехнологии и медицины, а именно, к получению биоконъюгатов для печень-специфической направленной модуляции протеома, которые могут быть использованы для терапии широкого спектра заболеваний, в основе которых лежит дисбаланс активности или концентрации белков. Получаемые биоконъюгаты вызывают печень-специфическую направленную деградацию нежелательных компонентов протеома. За счет этого они могут быть направлены, в частности, на повышение эффективности противоопухолевой терапии и на решение проблемы лекарственной устойчивости опухолевых клеток. The invention relates to the field of biotechnology and medicine, namely, to the production of bioconjugates for liver-specific targeted modulation of the proteome, which can be used for the treatment of a wide range of diseases based on an imbalance in the activity or concentration of proteins. The resulting bioconjugates cause liver-specific targeted degradation of undesirable components of the proteome. Due to this, they can be aimed, in particular, at increasing the effectiveness of antitumor therapy and solving the problem of drug resistance of tumor cells.
Предшествующий уровень техники Prior Art
Модулирование функций большинства белков обеспечивается направленным протеолизом и дальнейшей деградацией в протеасомах и лизосомах. Modulation of the functions of most proteins is ensured by targeted proteolysis and further degradation in proteasomes and lysosomes.
В 2020 году группой ученых во главе с К. Бертоцци описан вариант способа направить этот естественный процесс на решение медицинских задач, а именно метод направленной деградации мембранных белков с помощью гликоконъюгатов, получивший название LYTAC [Banik SM, Pedram К, Wisnovsky S, Ahn G, Riley NM, Bertozzi CR. Lysosome-targeting chimaeras for degradation of extracellular proteins. Nature. 2020 Aug;584(7820):291 -297. doi: 10.1038/S41586-020-2545-9. Epub 2020 Jul 29. PMID: 32728216] In 2020, a group of scientists led by K. Bertozzi described a variant of a way to direct this natural process to solve medical problems, namely the method of targeted degradation of membrane proteins using glycoconjugates, called LYTAC [Banik SM, Pedram K, Wisnovsky S, Ahn G, Riley NM, Bertozzi CR. Lysosome-targeting chimaeras for degradation of extracellular proteins. Nature. 2020 Aug;584(7820):291 -297. doi:10.1038/S41586-020-2545-9. Epub 2020 Jul 29. PMID: 32728216]
Терапевтическая ценность молекул вида антитело-линкер-лиганд, где антитело способно специфически связывать мишень, расположенную на поверхности клеток (например, клеточный рецептор), а лиганд представляет собой фрагмент, опосредующий транспортировку в лизосомы (в частности, лиганд к маннозо-6-фосфатному рецептору), потенциально очень высока. С помощью таких молекул можно подвергать деградации как мембранные (поверхностные), так и внеклеточные белки, ответственные за развитие разного рода заболеваний. The therapeutic value of molecules of the antibody-linker-ligand type, where the antibody is capable of specifically binding to a target located on the surface of cells (for example, a cell receptor), and the ligand is a fragment that mediates transport to lysosomes (in particular, the ligand to the mannose-6-phosphate receptor ), potentially very high. With the help of such molecules, it is possible to degrade both membrane (surface) and extracellular proteins responsible for the development of various diseases.
В 2021 году метод LYTAC был усовершенствован: был описан метод печень- специфической направленной деградации белков-мишеней посредством антител, конъюгированных с лигандами ASGPR1 рецептора [Ahn G, Banik SM, Miller CL, Riley NM, Cochran JR, Bertozzi CR. LYTACs that engage the asialoglycoprotein receptor for targeted protein degradation. Nat Chem Biol. 2021 Sep;17(9):937-946. doi: 10.1038/s41589-021 -00770- 1. Epub 2021 Mar 25. PMID: 33767387; PMCID: PMC8387313.]. Обе вариации LYTAC отражены в международной заявке компании Lycia Therapeutics WO 2021/142377. In 2021, the LYTAC method was improved: a method for liver-specific targeted degradation of target proteins using antibodies conjugated to ASGPR1 receptor ligands was described [Ahn G, Banik SM, Miller CL, Riley NM, Cochran JR, Bertozzi CR. LYTACs that engage the asialoglycoprotein receptor for targeted protein degradation. Nat Chem Biol. 2021 Sep;17(9):937-946. doi: 10.1038/s41589-021 -00770- 1. Epub 2021 Mar 25. PMID: 33767387; PMCID: PMC8387313.]. Both variations of LYTAC are reflected in the international application of Lycia Therapeutics WO 2021/142377.
Однако предлагаемые группой Бертоцци биоконъюгаты и схема их синтеза целесообразны для доказательства концепции направленной деградации белков посредством лизосом, но обнаруживают свою непригодность при переходе к синтезу минимальных промышленно значимых количеств биоконъюгатов. However, the bioconjugates and their synthesis scheme proposed by Bertozzi’s group are appropriate for proving the concept of targeted protein degradation via lysosomes, but reveal their unsuitability upon transition to the synthesis of minimal industrially significant quantities of bioconjugates.
Так, известно, что распространенной проблемой при синтезе лекарственных биоконъюгатов являются остаточные количества токсичных органических растворителей [https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003267014010927]. При этом известно, что при биоконъюгации, описанной группой Бертоцци, присутствует диметилсульфоксид (ДМСО), токсичность которого хорошо известна. Thus, it is known that a common problem in the synthesis of medicinal bioconjugates is residual amounts of toxic organic solvents [https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003267014010927]. It is known that the bioconjugation described by Bertozzi's group involves the presence of dimethyl sulfoxide (DMSO), the toxicity of which is well known.
Соответственно, требуется стадия очистки результирующего биоконъюгата. Однако даже она не решает проблемы денатурации белка, уже произошедшей при контакте с растворителем. Действительно, проводя синтез аналогично предлагаемому группой Берточчи, с использованием органических растворителей, мы столкнулись с низким выходом биоконъюгатов, предположительно связанным с тем, что антитела агрегируют и задерживаются на мембране фильтра. Accordingly, a purification step for the resulting bioconjugate is required. However, even this does not solve the problem of protein denaturation that has already occurred upon contact with the solvent. Indeed, while carrying out a synthesis similar to that proposed by Bertocci's group, using organic solvents, we encountered low yields of bioconjugates, presumably due to the fact that antibodies aggregate and are retained on the filter membrane.
В статье Zhou Y. et al. Development of Triantennary N-Acetylgalactosamine Conjugates as Degraders for Extracellular Proteins // ACS Cent. Sci. 2021 , 7, 3, 499-506 описано получение конъюгатов тримерного GalNAc с антителом с образованием бифункциональных молекул, которые могут избирательно направлять внеклеточные белки в лизосомы клеток печени для деградации. Синтез, предложенный этой научной группой, требует отдельной стадии активации лиганда с карбокси-формой (РЕС)4-линкера с помощью смеси N- гидроксисукцинимид (NHS) / 1 ,3-дициклогексилкарбодиимид (DCC) в среде диметилформамида (ДМФ). При этом не происходит освобождения активированного лиганда от непрореагировавших компонентов. Соответственно, целевое антитело в процессе конъюгации смешивают с раствором лиганда в органическом растворителе, что, как и в случае синтеза, предложенного группой Бертоцци, может влиять на конформацию и функциональность целевого антитела в процессе конъюгации, особенно при высоком молярном соотношении антитела к линкеру (в публикации используют соотношение 1 :25, указывая, что чем выше это соотношение, тем более выраженный эффект воздействия на целевой белок). Кроме того, неиспользованный избыток карбодиимидного компонента, 1 ,3- дициклогексилкарбодиимида (DCC), в составе этой смеси способен активировать случайные карбоксильные группы в целевом антителе и вызывать внутримолекулярную или межмолекулярную сшивку, что, как известно, приводит к образованию нефункциональных форм конъюгатов и их агрегации в результате кросс-сшивки (https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/dicyclohexylcarbodiimide). The article by Zhou Y. et al. Development of Triantennary N-Acetylgalactosamine Conjugates as Degraders for Extracellular Proteins // ACS Cent. Sci. 2021, 7, 3, 499-506 describes the preparation of trimeric GalNAc-antibody conjugates to form bifunctional molecules that can selectively target extracellular proteins to the lysosomes of liver cells for degradation. The synthesis proposed by this research group requires a separate activation step of the ligand with the carboxy form of the (PEC)4 linker using an N-hydroxysuccinimide (NHS)/1,3-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) mixture in dimethylformamide (DMF). In this case, the activated ligand is not released from unreacted components. Accordingly, the target antibody during conjugation is mixed with a solution of the ligand in an organic solvent, which, as in the case of the synthesis proposed by the Bertozzi group, can affect the conformation and functionality of the target antibody during the conjugation process, especially at a high molar ratio of antibody to linker (in publication use a ratio of 1:25, indicating that the higher the ratio, the greater the effect on the target protein). In addition, unused excess carbodiimide component, 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), in this mixture is capable of activating random carboxyl groups in the target antibody and causing intramolecular or intermolecular cross-linking, which is known to lead to the formation of non-functional forms of conjugates and their aggregation as a result of cross-linking (https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/dicyclohexylcarbodiimide).
Раскрытие изобретения Disclosure of the Invention
Технической задачей изобретения является разработка способа получения молекул биоконъюгатов, способных вызывать направленную деградацию белков, вовлеченных в патологические процессы, обеспечивающего высокий выход получаемых биоконъюгатов с сохранением специфичности антитела в составе получаемого биоконъюгата. Для этого предложен способ получения конъюгатов антитело-лиганд для печень- специфической модуляции протеома, в которых лиганд представляет собой молекулу, способную связываться с рецептором ASGPR, выбранную из группы, состоящей из где п - целое число, выбранное из диапазона 3-12, где Ri представляет собой The technical objective of the invention is to develop a method for producing bioconjugate molecules capable of causing targeted degradation of proteins involved in pathological processes, ensuring a high yield of the resulting bioconjugates while maintaining the specificity of the antibody in the resulting bioconjugate. To this end, a method is proposed for producing antibody-ligand conjugates for liver-specific modulation of the proteome, in which the ligand is a molecule capable of binding to the ASGPR receptor, selected from the group consisting of where n is an integer selected from the range 3-12, where Ri represents
R2 и R3 независимо выбраны из Сз-Сю-алкила или Сз-Сю-алкилоксида, имеющего от 1 до 5 атомов кислорода, m - целое число, выбранное из диапазона 1-3; включающий стадии: R2 and R3 are independently selected from C3-Ciu-alkyl or C3-Ciu-alkyloxide having from 1 to 5 oxygen atoms, m is an integer selected from the range of 1-3; including stages:
- активации лиганда в процессе последовательного взаимодействия с 1 -этил-3-(3- диметиламинопропил)карбодиимидом (EDC) и N-гидроксисульфосукцинимидом в фосфатном или фосфатно-солевом буфере при pH 5.0-7.0 с образованием N- гидроксисульфосукцинимид-эфира лиганда; - activation of the ligand in the process of sequential interaction with 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) and N-hydroxysulfosuccinimide in phosphate or phosphate-saline buffer at pH 5.0-7.0 with the formation of N-hydroxysulfosuccinimide ester of the ligand;
- биоконъюгации, в процессе которой N-гидроксисульфосукцинимид-эфир лиганда взаимодействует с первичной аминогруппой антитела в фосфатном или фосфатносолевом буфере при pH 7.2-7.4. - bioconjugation, during which the N-hydroxysulfosuccinimide ester of the ligand interacts with the primary amino group of the antibody in a phosphate or phosphate-saline buffer at pH 7.2-7.4.
В некоторых вариантах изобретения антитело представляет собой моноспецифическое или биспецифическое антитело или фрагмент антитела, содержащий по меньшей мере одну вариабельную область тяжелой цепи и легкой цепи, связывающееся с мишенью, выбранной из группы, состоящей из EGFR, VEGF-A, VEGFR2, CTLA-4, PD-1 , PD-L1 , PDGFRa, HER2, LOXL2 и PCSK9. В некоторых частных вариантах изобретения антитело представляет собой цетуксимаб. In some embodiments, the antibody is a monospecific or bispecific antibody or antibody fragment comprising at least one heavy chain and light chain variable region that binds to a target selected from the group consisting of EGFR, VEGF-A, VEGFR2, CTLA-4, PD-1, PD-L1, PDGFRa, HER2, LOXL2 and PCSK9. In some particular embodiments of the invention, the antibody is cetuximab.
В некоторых вариантах изобретения лиганд представляет собой лиганд формулы (I), в котором п - целое число, выбранное из диапазона 5-9. В некоторых частных вариантах изобретения лиганд представляет собой лиганд формулы (I), в котором п=5 (36-[[2- (ацетиламино)-2-дезокси-р-О-галактопиранозил]окси]-21 ,21-бис[[3-[[3-[[5-[[2- (ацетиламино)-2-дезокси-р-Э-галактопиранозил]окси]-1 -окопентил]амино]пропил]амино]- 3-оксопропокси]метил]-19,26,32-триоксо-4,7,10,13,16,23-гексаокса-20,27,31 - триазагексатриаконтановую кислоту). Этот вариант лиганда далее обозначен как triGalNac. In some embodiments, the ligand is a ligand of formula (I), wherein n is an integer selected from the range of 5-9. In some particular embodiments of the invention, the ligand is a ligand of formula (I), in which n=5 (36-[[2-(acetylamino)-2-deoxy-p-O-galactopyranosyl]oxy]-21,21-bis[[ 3-[[3-[[5-[[2-(acetylamino)-2-deoxy-p-E-galactopyranosyl]oxy]-1-ocopentyl]amino]propyl]amino]-3-oxopropoxy]methyl]-19 ,26,32-trioxo-4,7,10,13,16,23-hexaoxa-20,27,31 - triazahexatriacontanoic acid). This ligand variant is hereafter referred to as triGalNac.
В некоторых вариантах изобретения молярное соотношение антитела и лиганда составляет от 1 :7.5 до 1 :45. In some embodiments, the molar ratio of antibody to ligand is from 1:7.5 to 1:45.
В результате осуществления изобретения достигаются следующие результаты:As a result of the invention, the following results are achieved:
- разработан новый способ получения молекул конъюгатов, способных вызывать направленную деградацию белков, вовлеченных в патологические процессы; - a new method has been developed for producing conjugate molecules capable of causing targeted degradation of proteins involved in pathological processes;
- разработанный способ исключает использование органических растворителей, что существенно влияет на химическую чистоту и качество получаемых конъюгатов, поскольку использование органических растворителей, с одной стороны, может отрицательно влиять на конформацию и функциональность целевого антитела в процессе конъюгации, а во- вторых требует дополнительной очистки полученных конъюгатов, которая, тем не менее, не может полностью исключить поврежденные органическими растворителями формы антител и примеси; - the developed method eliminates the use of organic solvents, which significantly affects the chemical purity and quality of the resulting conjugates, since the use of organic solvents, on the one hand, can negatively affect the conformation and functionality of the target antibody during the conjugation process, and secondly, requires additional purification of the resulting conjugates , which, however, cannot completely exclude forms of antibodies and impurities damaged by organic solvents;
- разработанный способ предполагает использование реагентов (как то: растворителей; реагентов, используемых для активации лиганда и для остановки синтеза, и пр.), в минимальной степени вызывающих денатурацию белковых молекул, что сводит к минимуму серьезные повреждениям участков антител, входящих в конъюгаты, ответственных за специфическое связывание белков-мишеней, к неспецифическому связыванию таких поврежденных антител и, соответственно, к связанным с этим побочным эффектам; - the developed method involves the use of reagents (such as solvents; reagents used to activate the ligand and to stop synthesis, etc.) that minimally cause denaturation of protein molecules, which minimizes serious damage to the antibody sites included in the conjugates, responsible for the specific binding of target proteins, to the nonspecific binding of such damaged antibodies and, accordingly, to the associated side effects;
- разработанный способ обеспечивает высокий выход молекул биоконъюгатов с сохранением специфичности антитела в составе получаемого биоконъюгата; - the developed method provides a high yield of bioconjugate molecules while maintaining the specificity of the antibody in the resulting bioconjugate;
- получаемые биоконъюгаты обладают высокой растворимостью, благодаря строению линкера (высокому содержанию гидрофильных групп), образующегося в результате синтеза, связывающему антитело и лиганд(-ы), входящие в биоконъюгат.- the resulting bioconjugates have high solubility due to the structure of the linker (high content of hydrophilic groups) formed as a result of synthesis, connecting the antibody and ligand(s) included in the bioconjugate.
Определения и термины Definitions and terms
Следующие термины и определения применяются в данном документе, если иное не указано явно. Ссылки на методики, используемые при описании данного изобретения, относятся к хорошо известным методам, включая изменения этих методов и замену их эквивалентными методами, известными специалистам. The following terms and definitions apply throughout this document unless otherwise expressly stated. References to techniques used in the description of this invention refer to well known techniques, including modifications of these techniques and replacement thereof with equivalent techniques known to those skilled in the art.
В описании данного изобретения термины «включает» и «включающий» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из». As used herein, the terms “includes” and “including” are interpreted to mean “including, but not limited to.” These terms are not intended to be construed as “consisting only of.”
Термин «и/или» означает один, несколько или все перечисленные элементы. The term “and/or” means one, more, or all of the above.
Термин «лечение» означает излечение, замедление, остановку, либо реверсию прогрессирования заболевания или нарушения. В настоящем документе «лечение» также означает смягчение симптомов, ассоциированных с заболеванием или нарушением. The term “treatment” means to cure, slow, stop, or reverse the progression of a disease or disorder. As used herein, “treating” also means alleviating symptoms associated with a disease or disorder.
В рамках изобретения термин «терапевтически эффективное количество» относится к количеству лекарственного (биологически активного) вещества, которое является нетоксичным, но достаточным для обеспечения желаемого терапевтического (профилактического) эффекта. Количество, которое является «эффективным», может варьировать в зависимости от конкретного лекарственного вещества или комбинации веществ, заболевания, тяжести состояния и тому подобного, как известно специалистам в данной области. Такое эффективное количество также может варьировать от субъекта к субъекту в зависимости от возраста, массы тела, общего состояния индивидуума и др. При проведении лечения и/или профилактики введение может осуществляться как разово, так и несколько раз в день, чаще в виде курсового введения на протяжении времени, достаточного для достижения терапевтического эффекта (от нескольких дней до недели, нескольких недель и до месяцев), при этом курсы введения лекарственного средства могут проводиться повторно. В частности, при среднетяжелых формах заболевания разовая доза, кратность и/или длительность введения конъюгатов по изобретению могут быть увеличены. Предпочтительно конъюгат по изобретению вводят пациенту в составе фармацевтической композиции, включающей, помимо активного компонента, фармацевтически приемлемые носители и/или наполнители. Термины «субъект» и «пациент» охватывают любые виды млекопитающих, более предпочтительно, подразумевают человека. As used herein, the term “therapeutically effective amount” refers to an amount of a medicinal (biologically active) substance that is non-toxic but sufficient to provide the desired therapeutic (prophylactic) effect. The amount that is “effective” may vary depending on the particular drug substance or combination of substances, disease, severity of the condition, and the like, as known to those skilled in the art. Such an effective amount may also vary from subject to subject depending on the age, body weight, general condition of the individual, etc. When carrying out treatment and/or prophylaxis, the administration can be carried out either once or several times a day, more often in the form of a course of administration for over a period of time sufficient to achieve a therapeutic effect (from several days to a week, several weeks and up to months), while courses of drug administration can be repeated. In particular, in moderate forms of the disease, the single dose, frequency and/or duration of administration of the conjugates according to the invention can be increased. Preferably, the conjugate of the invention is administered to a patient as part of a pharmaceutical composition comprising, in addition to the active ingredient, pharmaceutically acceptable carriers and/or excipients. The terms "subject" and "patient" include any mammalian species, and more preferably include humans.
Термин «антитело», в рамках изобретения, относится к моноспецифическому или биспецифическому антителу или фрагменту антитела, содержащему по меньшей мере одну вариабельную область тяжелой цепи и легкой цепи. В частных вариантах термин «антитело» относится к моноклональному антителу (mAb), содержащему две тяжелые цепи и две легкие цепи, или к его антигенсвязывающему фрагменту, в котором присутствует по меньшей мере одна межцепьевая дисульфидная связь, например, фрагменту Fab, Fab’ или F(ab’)2 . Антитела по изобретению могут принадлежать любому изотипу, такому как антитела IgG, IgA или IgM. Предпочтительно, антитело представляет собой антитело IgG, более предпочтительно, антитело lgG1 или lgG2. Антитела могут являться химерными, гуманизированными или человеческими. Предпочтительно, антитела являются гуманизированными. Даже более предпочтительно, антитело представляет собой гуманизированное или человеческое антитело IgG, наиболее предпочтительно, гуманизированное или человеческое mAb lgG1. Антитело может иметь легкие цепи к (каппа) или Л (лямбда), предпочтительно, легкие цепи к (каппа), т.е., представлять собой гуманизированное или человеческое антитело lgG1-K. The term "antibody", as used herein, refers to a monospecific or bispecific antibody or antibody fragment containing at least one heavy chain and light chain variable region. In specific embodiments, the term "antibody" refers to a monoclonal antibody (mAb) containing two heavy chains and two light chains, or an antigen binding fragment thereof, in which at least one interchain disulfide bond is present, for example, a Fab, Fab' or F fragment (ab')2 . The antibodies of the invention may be of any isotype, such as IgG, IgA or IgM antibodies. Preferably, the antibody is an IgG antibody, more preferably an IgG1 or IgG2 antibody. Antibodies can be chimeric, humanized or human. Preferably, the antibodies are humanized. Even more preferably, the antibody is a humanized or human IgG antibody, most preferably a humanized or human IgG1 mAb. The antibody may have K (kappa) or L (lambda) light chains, preferably K (kappa) light chains, i.e., a humanized or human IgG1-K antibody.
В гуманизированных антителах, антигенсвязывающие определяющие комплементарность области (CDR) в вариабельных областях НС и LC происходят из антител из не относящегося к человеку вида, обычно, мыши, крысы или кролика. Эти не относящиеся к человеку CDR могут быть помещены среди человеческих каркасных остатков (FR1 , FR2, FR3 и FR4) из вариабельных областей НС и LC. Выбранные аминокислоты в человеческих FR можно заменять на соответствующие исходные аминокислоты из не относящегося к человеку вида для улучшения аффинности связывания, с сохранением в то же время низкой иммуногенности. Альтернативно, выбранные аминокислоты из исходных FR не относящегося к человеку вида заменяют на соответствующие им человеческие аминокислоты для уменьшения иммуногенности, в то же время сохраняя аффинность связывания антитела. Гуманизированные таким образомвариабельные области комбинируют с человеческими константными областями. Термины «моноклональное антитело» и «тАЬ», в рамках изобретения, относятся к антителу, полученному из популяции по существу однородных антител, т.е., индивидуальные антитела, составляющие популяцию, являются идентичными, за исключением возможных встречающихся в природе мутаций, которые могут присутствовать в незначительных количествах. Антитела можно получать посредством иммунизации животных смесью пептидов, представляющих желательный антиген. В- лимфоциты выделяют и сливают с клетками миеломы, или отдельные В-лимфоциты культивируют в течение нескольких суток в присутствии кондиционированной среды и фидерных клеток. Супернатанты миеломы или В-лимфоцитов, содержащие продуцированные антитела, тестируют для отбора подходящих В-лимфоцитов или гибридом. Моноклональные антитела можно получать из подходящих гибридом способом гибридомы, впервые описанным в Kohler et al., Nature, 1975, 256, 495-497. Альтернативно, РНК из подходящих В-клеток или лимфомы можно лизировать, можно выделять РНК, подвергать обратной транскрипции и секвенировать. Антитела можно получать способом рекомбинантной ДНК в клетках бактерий, эукариотических животных или растений (см., например, Патент США No. 4816567). «Моноклональные антитела» можно выделять также из фаговых библиотек антител с использованием способов, описанных в данной области, например, в Clackson et al., Nature 199, 1352, 624-628 и Marks et al., J. Mol. Biol. 1991 , 222, 581 -597. In humanized antibodies, the antigen-binding complementarity determining regions (CDRs) in the HC and LC variable regions are derived from antibodies from a non-human species, typically mouse, rat or rabbit. These non-human CDRs can be placed among the human framework residues (FR1, FR2, FR3 and FR4) of the HC and LC variable regions. Selected amino acids in human FRs can be replaced with corresponding parent amino acids from a non-human species to improve binding affinity while maintaining low immunogenicity. Alternatively, selected amino acids from the original non-human FRs are replaced with their corresponding human amino acids to reduce immunogenicity while maintaining antibody binding affinity. The variable regions thus humanized are combined with human constant regions. The terms “monoclonal antibody” and “mAb”, as used herein, refer to an antibody derived from a population of essentially homogeneous antibodies, i.e., the individual antibodies making up the population are identical except for possible naturally occurring mutations that may present in small quantities. Antibodies can be produced by immunizing animals with a mixture of peptides representing the desired antigen. B lymphocytes are isolated and fused with myeloma cells, or individual B lymphocytes are cultured for several days in the presence of conditioned medium and feeder cells. Myeloma or B-lymphocyte supernatants containing The antibodies produced are tested to select suitable B lymphocytes or hybridomas. Monoclonal antibodies can be produced from suitable hybridomas by the hybridoma method first described in Kohler et al., Nature, 1975, 256, 495-497. Alternatively, RNA from suitable B cells or lymphoma can be lysed, the RNA can be isolated, reverse transcribed and sequenced. Antibodies can be produced by recombinant DNA in bacterial, eukaryotic animal or plant cells (see, for example, US Pat. No. 4816567). "Monoclonal antibodies" can also be isolated from phage antibody libraries using methods described in the art, for example, in Clackson et al., Nature 199, 1352, 624-628 and Marks et al., J. Mol. Biol. 1991, 222, 581-597.
Термин «лиганд» в рамках изобретения - молекула, специфически связывающая асиалогликопротеиновый рецептор (ASGPR). The term "ligand" as used herein is an asialoglycoprotein receptor (ASGPR)-specific binding molecule.
Термин «конъюгат антитело-лиганд» («конъюгат», «биоконъюгат»), в рамках изобретения, относится к антителу, как определено в настоящем описании выше, с которым конъюгированы один или более лигандов Количество лигандов, конъюгированных с антителом, обычно обозначают как отношение лиганда (лекарственного средства) к антителу (DAR). Способами конъюгации, как правило, получают гетерогенную смесь различных молекул конъюгатов, т.е. различных вариантов конъюгатов, имеющих различные отношения лиганда к антителу. Таким образом, термин «конъюгат» относится также к таким смесям вариантов конъюгатов. Термин «среднее DAR» относится к среднему DAR популяции таких вариантов DAR. Как хорошо известно в данной области, распределение DAR и нагрузки лиганда можно определять, например, с использованием хроматографии гидрофобного взаимодействия (HIC) или обращеннофазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (RPHPLC). HIC является особенно пригодной для определения среднего DAR. В некоторых вариантах изобретения конъюгат антитело-лиганд имеет среднее отношение лиганда к антителу (DAR) по меньшей мере 1 ,0. В некоторых других вариантах конъюгат антитело-лиганд имеет среднее отношение лиганда к антителу (DAR) по меньшей мере 25,0. The term "antibody-ligand conjugate" ("conjugate", "bioconjugate"), as used herein, refers to an antibody, as defined herein above, to which one or more ligands are conjugated. The number of ligands conjugated to the antibody is generally expressed as the ratio ligand (drug) to antibody (DAR). By conjugation methods, as a rule, a heterogeneous mixture of various conjugate molecules is obtained, i.e. various variants of conjugates having different ligand to antibody ratios. Thus, the term “conjugate” also refers to such mixtures of conjugate variants. The term "average DAR" refers to the average DAR of a population of such DAR variants. As is well known in the art, the distribution of DAR and ligand loading can be determined, for example, using hydrophobic interaction chromatography (HIC) or reverse phase high performance liquid chromatography (RPHPLC). HIC is particularly useful for determining average DAR. In some embodiments, the antibody-ligand conjugate has an average ligand to antibody ratio (DAR) of at least 1.0. In some other embodiments, the antibody-ligand conjugate has an average ligand to antibody ratio (DAR) of at least 25.0.
Функциональные части полифункциональных молекул (фрагменты) также могут быть использованы как части моно- и бифункциональных молекул, а также их изоформ и химически модифицированных вариантов. Functional parts of polyfunctional molecules (fragments) can also be used as parts of mono- and bifunctional molecules, as well as their isoforms and chemically modified variants.
Терминология использована только для описания функциональных частей молекулы, понимания механизма таргетирования белков-мишеней и не является лимитирующей, возможны другие названия молекул, описанных в данном патенте. The terminology is used only to describe the functional parts of the molecule, to understand the mechanism of targeting target proteins and is not limiting; other names for the molecules described in this patent are possible.
Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе. Краткое описание рисунков Unless otherwise defined, technical and scientific terms in this application have their standard meanings commonly accepted in the scientific and technical literature. Brief description of the drawings
Фиг.1 - упрощенная схема этапов синтеза активной формы лиганда (1) и конъюгации лиганда с целевым антителом (2). Figure 1 is a simplified diagram of the stages of synthesis of the active form of the ligand (1) and conjugation of the ligand with the target antibody (2).
Фиг.2 - подробная схема активации лиганда triGalNAC. Figure 2 is a detailed diagram of the activation of the triGalNAC ligand.
Фиг.З - электрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (SDS PAGE) конъюгатов, полученных в результате биоконъюгации антитела (цетуксимаб) и лиганда (triGalNac) в реакции с различными молярными соотношениями и буферными системами: А - соотношение антитело:лиганд = 1 :45, Б - соотношение антитело:лиганд = 1 :15, В - соотношение антитело:лиганд = 1 :7.5. Образцы в дорожках: 1) Оригинальный препарат эрбитукс (антитело цетуксимаб), 2) Препарат после ультрафильтрации/диафильтрации (UF/DF) в PBS, 3) Биоконъюгация в PBS при pH 7.4 в течение 1 часа, 4) Биоконъюгация в PBS при pH 7.4 в течение 3 часов, 5) Биоконъюгация в PBS при pH 7.4 в течение ночи, М) Маркер молекулярных масс PageRullerPlus, 6) Препарат после LIF/DF в PBS (повтор образца 2), 7) Биоконъюгация в PBS при pH 8.1 в течение 1 часа, 8) Биоконъюгация в PBS при pH 8.1 в течение 3 часов, 9) Биоконъюгация в PBS при pH 8.1 в течение ночи Fig.3 - polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate (SDS PAGE) of conjugates obtained as a result of bioconjugation of an antibody (cetuximab) and a ligand (triGalNac) in a reaction with various molar ratios and buffer systems: A - antibody:ligand ratio = 1: 45, B - antibody:ligand ratio = 1:15, C - antibody:ligand ratio = 1:7.5. Samples in lanes: 1) Original Erbitux (cetuximab antibody), 2) Ultrafiltration/Diafiltration (UF/DF) in PBS, 3) Bioconjugation in PBS at pH 7.4 for 1 hour, 4) Bioconjugation in PBS at pH 7.4 for 3 hours, 5) Bioconjugation in PBS at pH 7.4 overnight, M) PageRullerPlus molecular weight marker, 6) Preparation after LIF/DF in PBS (repeat sample 2), 7) Bioconjugation in PBS at pH 8.1 for 1 hours, 8) Bioconjugation in PBS at pH 8.1 for 3 hours, 9) Bioconjugation in PBS at pH 8.1 overnight
Фиг.4 - вестерн-блот: деградация EGFR после обработки клеток HepG2 полученной бифункциональной молекулой, содержащей в структуре цетуксимаб и triGalNac, в течение 48 часов. Слева - лизат контрольных клеток, справа - клеток после обработки биоконъюгатом. Figure 4 - Western blot: degradation of EGFR after treatment of HepG2 cells with the resulting bifunctional molecule containing cetuximab and triGalNac in the structure for 48 hours. On the left is a lysate of control cells, on the right is cells after treatment with a bioconjugate.
Фиг.5 - пролиферативный тест (МТТ тест): снижение пролиферации клеток гепатоклеточной карциномы HepG2 после обработки биоконъюгатом цетуксимаб-triGalNac. Figure 5 - proliferative test (MTT test): reduction in proliferation of HepG2 hepatocellular carcinoma cells after treatment with cetuximab-triGalNac bioconjugate.
Фиг.6 - пролиферативный тест (оценка клеточной плотности): снижение пролиферации клеток гепатоклеточной карциномы HepG2 после обработки биоконъюгатом цетуксимаб-triGalNac. Figure 6 - proliferative test (assessment of cell density): reduction in proliferation of hepatocellular carcinoma cells HepG2 after treatment with cetuximab-triGalNac bioconjugate.
Фиг.7 - результаты ВЭЖХ: 1 (красный) - профиль ВЭЖХ антитела до модификации; 2-4 профили ВЭЖХ антитела после модификации: 2 (черный) - соотношение АТ : tri- GalNAc-COOH 1 :3; 3 (голубой) - соотношение АТ : tri-GalNAc-COOH 1 :12; 4 (синий) - соотношение АТ : tri-GalNAc-COOH 1:25. Figure 7 - HPLC results: 1 (red) - HPLC profile of the antibody before modification; 2-4 HPLC profiles of antibodies after modification: 2 (black) - AT ratio: tri-GalNAc-COOH 1:3; 3 (blue) - ratio AT: tri-GalNAc-COOH 1:12; 4 (blue) - ratio AT: tri-GalNAc-COOH 1:25.
Подробное описание изобретения Detailed Description of the Invention
Настоящее изобретение относится к получению биоконъюгатов для печень- специфической направленной модуляции протеома, которые могут быть использованы для терапии широкого спектра заболеваний, в основе которых лежит дисбаланс активности или концентрации белков. Для этого предложен способ получения конъюгатов, включающих антитело против интересующей мишени, конъюгированное с лигандами рецептора ASGPR. The present invention relates to the production of bioconjugates for liver-specific targeted modulation of the proteome, which can be used for the treatment of a wide range of diseases based on an imbalance in the activity or concentration of proteins. To this end, a method has been proposed for producing conjugates comprising an antibody against a target of interest conjugated to ASGPR receptor ligands.
На поверхности гепатоцитов представлено порядка 0.5-1 млн. асиалогликопротеиновых рецепторов (ASGPR). Способность ASGPR переносить через мембрану гликозилированные белки, высокая степень экспрессии, быстрый цикл регенерации и преимущественное расположение на поверхности гепатоцитов и клеток гепатоклеточной карциномы делают его перспективной мишенью для адресной доставки биологически активных веществ при лечении заболеваний. ASGPR распознает гликопротеины, несущие лиганды D-галактозы (Gal) и М-ацетил-О-галактозамина (GalNAc), и интернализует их посредством клатрин-опосредованного эндоцитоза. После интернализации и эндосомального закисления ASGPR высвобождает GalNAc (или Gal) и рециркулирует обратно на плазматическую мембрану, в то время как гликопротеины направляются к лизосомам для дальнейшего разрушения в кислых условиях. Такой механизм обеспечивает возможность использования ASGPR как мишень для транспорта целевых соединений в гепатоциты и их дальнейшей деградации в лизосомах, в том числе для деградации внеклеточных белков, включая мембранные белки. On the surface of hepatocytes there are about 0.5-1 million asialoglycoprotein receptors (ASGPR). ASGPR ability to transport glycosylated proteins across the membrane, high expression level, rapid cycle regeneration and preferential location on the surface of hepatocytes and hepatocellular carcinoma cells make it a promising target for targeted delivery of biologically active substances in the treatment of diseases. ASGPR recognizes glycoproteins bearing D-galactose (Gal) and M-acetyl-O-galactosamine (GalNAc) ligands and internalizes them through clathrin-mediated endocytosis. Following internalization and endosomal acidification, ASGPR releases GalNAc (or Gal) and is recycled back to the plasma membrane, while glycoproteins are directed to lysosomes for further degradation under acidic conditions. This mechanism makes it possible to use ASGPR as a target for the transport of target compounds into hepatocytes and their further degradation in lysosomes, including the degradation of extracellular proteins, including membrane proteins.
Таким образом, настоящее изобретение относится к методу специфического протеолиза белка-мишени с помощью бифункциональных биоконъюгатов, которые имеют сайт специфического связывания для белка-мишени и сайты связывания с рецепторами и/или корецепторами, опосредующими вовлечение белка-мишени в процесс протеолиза внутри внутриклеточной органеллы. Thus, the present invention relates to a method for specific proteolysis of a target protein using bifunctional bioconjugates that have a specific binding site for the target protein and binding sites for receptors and/or coreceptors that mediate the involvement of the target protein in the process of proteolysis within the intracellular organelle.
Настоящее изобретение может быть использовано для получения биоконъюгатов с целью их применения для коррекции патологических процессов разного рода, связанных с качественным и количественным дисбалансом белков, поскольку протеолитический процесс может быть направлен на белки-мишени, ассоциированные с мембраной клеткой, внутриклеточные белки, а также внеклеточные белки. Также в патенте описаны структуры и типы бифункциональных молекул, возможные белки-мишени для терапии и нозологические формы, для которых актуально таргетирование и протеолиз, при этом возможно применение схожих по структуре молекул и белков-мишеней (изоформ и химически модифицированных молекул). The present invention can be used to obtain bioconjugates for the purpose of their use for the correction of various pathological processes associated with qualitative and quantitative protein imbalances, since the proteolytic process can be directed to target proteins associated with the cell membrane, intracellular proteins, as well as extracellular proteins . The patent also describes the structures and types of bifunctional molecules, possible target proteins for therapy and nosological forms for which targeting and proteolysis are relevant, while it is possible to use molecules and target proteins similar in structure (isoforms and chemically modified molecules).
Более конкретно, настоящее изобретение направлено на получение биспецифических конъюгатов, содержащих антитело против интересующей мишени, конъюгированное с лигандами рецептора ASGPR. Результатом связывания такого конъюгата с интересующей мишенью и его взаимодействия с рецептором ASGPR является целевая деградация указанной мишени; при этом мишень выбирается в зависимости от цели терапии. More specifically, the present invention is directed to the production of bispecific conjugates containing an antibody against a target of interest conjugated to ASGPR receptor ligands. The result of the binding of such a conjugate to the target of interest and its interaction with the ASGPR receptor is the targeted degradation of the specified target; in this case, the target is selected depending on the purpose of therapy.
В частности, предлагаются к лечению заболевания, указанные в Таблице 1 , т.к. известно, что в этих случаях клетки участка органа, связанного с развитием патологии, или его микроокружения несут на поверхности ASGPR, который может быть использован для направления белка-мишени, участвующего в патогенезе заболевания, в лизосомы. In particular, the diseases listed in Table 1 are offered for treatment, because It is known that in these cases, cells of the organ region associated with the development of pathology, or its microenvironment, carry on the surface ASGPR, which can be used to direct the target protein involved in the pathogenesis of the disease into lysosomes.
В особенности рекомендуются к лечению с использованием синтезируемых молекул те заболевания, при которых несут на поверхности ASGPR непосредственно клетки того участка органа, который связан с развитием патологии. К таким заболеваниям относится, например, гепатоцеллюлярная карцинома, т.к. при этом виде рака злокачественное перерождение испытывают непосредственно гепатоциты, а, как известно, они отличаются высоким уровнем экспрессии ASGPR. Particularly recommended for treatment using synthesized molecules are those diseases in which ASGPR is carried on the surface directly by the cells of that part of the organ that is associated with the development of pathology. Such diseases include for example, hepatocellular carcinoma, because In this type of cancer, malignant transformation is directly experienced by hepatocytes, and, as is known, they are characterized by a high level of ASGPR expression.
В варианте гепатоцеллюлярной карциномы антитело, входящее в конъюгат согласно изобретению, направлено против белка-мишени, ответственного за рост, инвазию и миграцию клеток гепатоцеллюлярной карциномы. Примерами таких белков-мишеней могут быть рецептор эпидермального фактора роста EGFR; рецепторы, сопряжённые с G-белком (GPCR), включающие связывающие с простагландином Е2 (ЕР1 , ЕР2, ЕРЗ, и ЕР4); С-С- рецепторы хемокинов (CCR1 , CCR2, CCR5, CCR6, CCR7, CCR9); СС-хемокины (например, CCL2, CCL21); нуклеолин; С-Х-С рецептор хемокина (CXCR2, CXCR4, CXCR6, CXCR7, XCR1); лиганды рецепторов хемокинов (CXCL5, CXCL9, CXCL12, CXCL16, CX3CL1/CX3CR1); металлопротеазы (ММР2; ММР9; ММР10); трансформирующий фактор роста бета (TGF-P), но не ограничиваясь ими. В варианте других заболеваний антитело, входящее в конъюгат согласно изобретению, направлено против белка-мишени, ответственного за развитие такого заболевания. In the hepatocellular carcinoma embodiment, the antibody included in the conjugate of the invention is directed against a target protein responsible for the growth, invasion and migration of hepatocellular carcinoma cells. Examples of such target proteins include the epidermal growth factor receptor EGFR; G protein-coupled receptors (GPCRs), including prostaglandin E2 receptors (EP1, EP2, EP3, and EP4); C-C chemokine receptors (CCR1, CCR2, CCR5, CCR6, CCR7, CCR9); CC chemokines (eg CCL2, CCL21); nucleolin; C-X-C chemokine receptor (CXCR2, CXCR4, CXCR6, CXCR7, XCR1); chemokine receptor ligands (CXCL5, CXCL9, CXCL12, CXCL16, CX3CL1/CX3CR1); metalloproteases (MMP2; MMP9; MMP10); transforming growth factor beta (TGF-P), but not limited to. In the case of other diseases, the antibody included in the conjugate according to the invention is directed against a target protein responsible for the development of such a disease.
В Таблице 1 приведены примеры известных антител, одобренных для лечения указанных заболеваний, или находящихся на поздних стадиях клинических испытаний, или же имеющих многообещающие исследования, свидетельствующие в пользу их эффективности в случае указанных патологий. Соответственно, ожидаемо, что конъюгаты этих антител (или биоаналогов этих антител, или антител, совпадающих по антигенспецифичности, с антителами согласно Таблице 1) с лигандами рецептора ASGPR (ASGPR1) могут иметь терапевтическую эффективность, существенно превосходящую таковую для антител, не конъюгированных с этими лигандами. Table 1 provides examples of known antibodies that are approved for the treatment of these diseases, are in late-stage clinical trials, or have promising studies showing their effectiveness in the case of these pathologies. Accordingly, it is expected that conjugates of these antibodies (or biosimilars of these antibodies, or antibodies matching the antigen specificity with antibodies according to Table 1) with ASGPR receptor ligands (ASGPR1) may have therapeutic efficacy significantly superior to that of antibodies not conjugated to these ligands .
Очевидно, что в будущем могут быть разработаны и испытаны более эффективные терапевтические антитела против тех же антигенов, которые также могут быть преобразованы в предлагаемые согласно изобретению конъюгаты по предлагаемой схеме синтеза. It is obvious that in the future more effective therapeutic antibodies against the same antigens can be developed and tested, which can also be converted into the conjugates proposed according to the invention according to the proposed synthesis scheme.
Таблица 1. Заболевания и молекулярные мишени для перспективного использования предлагаемых конъюгатов Table 1. Diseases and molecular targets for promising use of the proposed conjugates
Согласно изобретению, предлагается способ получения бифункциональных биоконъюгатов, которые имеют сайт специфического связывания для белка-мишени и сайты связывания с рецепторами и/или корецепторами, опосредующими вовлечение белка-мишени в процесс протеолиза внутри внутриклеточной органеллы. According to the invention, a method is proposed for producing bifunctional bioconjugates that have a specific binding site for the target protein and binding sites for receptors and/or coreceptors that mediate the involvement of the target protein in the process of proteolysis inside the intracellular organelle.
В более конкретных вариантах, настоящее изобретение относится к способу получения конъюгата антитело-лиганд, включающему стадии (см. Фиг.1): In more specific embodiments, the present invention relates to a method for producing an antibody-ligand conjugate, comprising the steps (see Figure 1):
1) Этап №1 - активация лиганда. 1) Stage No. 1 - activation of the ligand.
На этой стадии происходит преобразование карбоксильной группы лиганда (1) в сульфо- NHS-активированную форму. At this stage, the carboxyl group of ligand (1) is converted to the sulfo-NHS-activated form.
Для этого лиганд сначала взаимодействует с карбодиимидным агентом 1-этил-3-(3- диметиламинопропил)карбодиимидом (EDC) с образованием сложного эфира лиганда и 1 - этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимида. Далее образовавшийся сложный эфир взаимодействует с сульфо-формой N-гидроксисукцинимидного агента (N- гидроксисульфосукцинимидом, сульфо-NHS) с образованием сложного эфира лиганда и N-гидроксисульфосукцинимида, представляющего собой активированный лиганд. Реакция активации с EDC и сульфо-NHS наиболее эффективна при pH 4.5-7.2 и комнатной температуре (порядка 15-25°С). Предпочтительно проведение реакции в фосфатном или фосфатно-солевом буфере с концентрацией от 10 до 100 мМ и pH от 5.0 до 7.0, т.к. это обеспечивает совместимость с последующей реакцией биоконъюгации сульфо-NHS- активированного лиганда с целевым белком. В частных вариантах реакция активации протекает в фосфатном буфере при pH 6.0 To do this, the ligand first reacts with the carbodiimide agent 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) to form the ligand ester and 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide. The resulting ester then reacts with the sulfo form of the N-hydroxysuccinimide agent (N-hydroxysulfosuccinimide, sulfo-NHS) to form an ester of the ligand and N-hydroxysulfosuccinimide, which is the activated ligand. The activation reaction with EDC and sulfo-NHS is most effective at pH 4.5-7.2 and room temperature (about 15-25°C). It is preferable to carry out the reaction in phosphate or phosphate-buffered saline with a concentration of 10 to 100 mM and a pH of 5.0 to 7.0, because this ensures compatibility with the subsequent bioconjugation reaction of the sulfo-NHS-activated ligand to the target protein. In particular embodiments, the activation reaction occurs in a phosphate buffer at pH 6.0
Этап №2 - биоконъюгация. Stage No. 2 - bioconjugation.
На втором этапе происходит пришивка сульфо-ИНЗ-активированной формы лиганда (1) к целевому антителу. Пришивка активированного лиганда происходит по остаткам первичных аминов в белковой последовательности антитела, преимущественно N- терминальных аминов и аминов лизинов. В предпочтительных вариантах изобретения реакция протекает в фосфатном или фосфатно-солевом буфере при pH 7.2-7.4 и комнатной температуре (порядка 15-25°С). Для проведения реакции биоконъюгации целевой активированный эфир лиганда и целевое антитело должны быть предварительно растворены, либо переведены в реакционный буфер, как описано выше. Раствор целевого лиганда и раствор целевого антитела смешивают из расчета различного молярного соотношения антитело : лиганд. Оптимальным диапазоном молярных соотношений является от 1 :7.5 до 1 :45, причем при повышении доли лиганда в реакционной смеси увеличивается количество лигандов, введенных в молекулу целевого антитела. Химизм реакции биоконъюгации изображен на Фиг.1. At the second stage, the sulfo-INZ-activated form of the ligand (1) is attached to the target antibody. The binding of the activated ligand occurs at primary amine residues in the protein sequence of the antibody, predominantly N-terminal amines and lysine amines. In preferred embodiments of the invention, the reaction takes place in phosphate or phosphate-buffered saline at pH 7.2-7.4 and room temperature (about 15-25°C). To carry out the bioconjugation reaction, the target activated ligand ester and the target antibody must first be dissolved or transferred to the reaction buffer, as described above. The solution of the target ligand and the solution of the target antibody are mixed based on different molar ratios of antibody: ligand. The optimal range of molar ratios is from 1:7.5 to 1:45, and with increasing proportion of the ligand in the reaction mixture the number of ligands introduced into the target antibody molecule increases. The chemistry of the bioconjugation reaction is depicted in Figure 1 .
В качестве буферной системы для проведения реакции биоконъюгации могут быть использованы буферные растворы, не содержащие компонентов с карбоксильными и аминогруппами, во избежание инактивации компонентов реакции. Предпочтительными буферными системами для проведения реакции биоконъюгации являются фосфатный или фосфатно-солевой буфер в диапазоне концентраций от 10 мМ до 100 мМ и в диапазоне pH от 7.0 до 7.5, либо карбонатный буфер в диапазоне концентраций от 10 мМ до 100 мМ и в диапазоне pH от 7.5 до 8.0. As a buffer system for carrying out the bioconjugation reaction, buffer solutions that do not contain components with carboxyl and amino groups can be used to avoid inactivation of the reaction components. Preferred buffer systems for carrying out the bioconjugation reaction are phosphate or phosphate-saline buffer in the concentration range from 10 mM to 100 mM and in the pH range from 7.0 to 7.5, or carbonate buffer in the concentration range from 10 mM to 100 mM and in the pH range from 7.5 up to 8.0.
Таким образом, в предлагаемом методе активация лиганда и реакция биоконъюгации проводятся в водных растворах, что позволяет минимизировать контакт целевого антитела с органическими растворителями, способными повлиять на его функциональность. Часто подготовка лиганда или его активация проводится в органических растворителях, таких как диметилформамид (ДМФА) и диметилсульфоксид (ДМСО), способных влиять на конформацию белка (On the Structural Stability and Solvent Denaturation of Proteins III. DENATURATION BY THE AMIDES, https://www.jbc.org/article/S0021 -9258(18)62563-3/pdf). Для снижения этого влияния процесс биоконъюгации проводили в водных растворах в описанных выше буферных системах. Thus, in the proposed method, the activation of the ligand and the bioconjugation reaction are carried out in aqueous solutions, which allows minimizing the contact of the target antibody with organic solvents that can affect its functionality. Often, ligand preparation or activation is carried out in organic solvents such as dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO), which can affect protein conformation (On the Structural Stability and Solvent Denaturation of Proteins III. DENATURATION BY THE AMIDES, https://www .jbc.org/article/S0021 -9258(18)62563-3/pdf). To reduce this effect, the bioconjugation process was carried out in aqueous solutions in the buffer systems described above.
Предлагаемый оптимизированный процесс синтеза биоконъюгатов позволяет осуществлять остановку одной из стадий синтеза с помощью протеиногенной аминокислоты глицина, которая присутствует в тканях и клетках в норме, не является токсичной и не повреждает белки. The proposed optimized process for the synthesis of bioconjugates allows one to stop one of the stages of synthesis using the proteinogenic amino acid glycine, which is normally present in tissues and cells, is not toxic and does not damage proteins.
Таким образом, предлагаемый способ синтеза биоконъюгатов проводится всего в две стадии, что приводит к наименьшим потерям молекул антител на этапе конъюгации. При этом в предлагаемом способе синтеза используют реагенты (растворители; реагенты, используемые для активации лиганда и для остановки синтеза, и др.), в минимальной степени вызывающие денатурацию белковых молекул (антител), что позволяет избежать серьезных повреждений их участков, ответственных за специфическое связывание белков- мишеней, а также избежать неспецифического связывания таких поврежденных антител и, соответственно, возможных побочных эффектов (которые при этом затруднительно оценить заранее, на этапе разработки; и которые могут сильно варьировать от партии к партии произведенного биоконъюгата, что несовместимо с современными требованиями к лекарственным молекулам) [On the Structural Stability and Solvent Denaturation of Proteins III. DENATURATION BY THE AMIDES https://www.ibc.org/article/S0021 -9258 62563-3/pdf. Таким образом, предлагаемые условия синтеза биоконъюгатов решают задачу сохранения специфичности антитела в составе получаемого биоконъюгата. Thus, the proposed method for the synthesis of bioconjugates is carried out in only two stages, which leads to the least loss of antibody molecules at the conjugation stage. In this case, the proposed synthesis method uses reagents (solvents; reagents used to activate the ligand and to stop the synthesis, etc.) that minimally cause denaturation of protein molecules (antibodies), which avoids serious damage to their areas responsible for specific binding target proteins, as well as to avoid nonspecific binding of such damaged antibodies and, accordingly, possible side effects (which are difficult to assess in advance, at the development stage; and which can vary greatly from batch to batch of the produced bioconjugate, which is incompatible with modern requirements for medicinal products molecules) [On the Structural Stability and Solvent Denaturation of Proteins III. DENATURATION BY THE AMIDES https://www.ibc.org/article/S0021 -9258 62563-3/pdf. Thus, the proposed conditions for the synthesis of bioconjugates solve the problem of preserving the specificity of the antibody in the resulting bioconjugate.
Дополнительным преимуществом предлагаемого способа синтеза и получаемых конъюгатов является то, что в линкере после биоконъюгации не остается DBCO- группировка. Вместо этого линкер представлен небольшим фрагментом полиэтиленгликоля, ограниченным с двух сторон амидными связями, аналогичными по своей сути и по ожидаемой стабильности пептидным связям, уже присутствующим в живым системах, в том числе и в молекуле конъюгируемого антитела. Известно, что полиэтиленгликоль хорошо совместим с живыми системами, обладает исключительной гидрофильностью и за счет этого широко используется для решения проблемы биодоступности лекарств, - см., например,An additional advantage of the proposed synthesis method and the resulting conjugates is that no DBCO- remains in the linker after bioconjugation. grouping. Instead, the linker is represented by a small fragment of polyethylene glycol, bounded on both sides by amide bonds, similar in nature and in expected stability to peptide bonds already present in living systems, including in the molecule of the conjugated antibody. It is known that polyethylene glycol is well compatible with living systems, has exceptional hydrophilicity and is therefore widely used to solve the problem of drug bioavailability - see, for example,
[https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/nr/d1 nr02065j]. [https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/nr/d1 nr02065j].
Возможность объективного проявления технического результата при осуществлении изобретения подтверждена достоверными данными, приведенными ниже в примерах, содержащих сведения экспериментального характера, полученные в процессе проведения исследований по методикам, принятым в данной области. The possibility of objective manifestation of the technical result in the implementation of the invention is confirmed by reliable data given below in the examples containing experimental information obtained in the process of conducting research using methods accepted in this field.
Следует понимать, что приведенные в материалах заявки примеры не являются ограничивающими и приведены только для иллюстрации настоящего изобретения. It should be understood that the examples given in the application materials are not limiting and are provided only to illustrate the present invention.
Пример 1. Получение биоконъюгата цетуксимаб-triGalNac способом по изобретению Example 1. Preparation of cetuximab-triGalNac bioconjugate by the method according to the invention
Антитело цетуксимаб выделяли из готового лекарственного препарата Эрбитукс. Для этого препарат очищали от вспомогательных веществ, способных интерферировать с реакцией биоконъюгации. Процедуру перевода целевого антитела из буферной системы хранения в реакционную (пригодную для конъюгации) буферную систему осуществляли с помощью ультрафильтрации. Для этого использовали центрифужные концентраторы UFC905024 Amicon Ultra-15 Centrifugal Filters Ultracel - 50K (MerkMillipore). Замену буфера проводили на фосфатно-солевой буфер, приготовленный из таблеток Р4417-100ТАВ Phosphate buffered saline (Sigma) и деионизованной воды из расчета 1 таблетка на 200 мл воды. The antibody cetuximab was isolated from the finished drug product Erbitux. For this purpose, the drug was purified from excipients that could interfere with the bioconjugation reaction. The procedure for transferring the target antibody from the storage buffer system to the reaction (suitable for conjugation) buffer system was carried out using ultrafiltration. For this purpose, centrifugal concentrators UFC905024 Amicon Ultra-15 Centrifugal Filters Ultracel - 50K (MerkMillipore) were used. The buffer was replaced with phosphate buffered saline, prepared from P4417-100TAB Phosphate buffered saline tablets (Sigma) and deionized water at the rate of 1 tablet per 200 ml of water.
2 мл препарата Эрбитукс распределяли по 1 мл в 2 пробирки Amicon 50К, проводили процесс ультрафильтрации/диафильтрации следующим образом: к 1 мл образца добавляли 9 мл буфера, проводили центрифугирование на центрифуге Тегто Scientific SL16R, в бакет-роторе со вставками для 50 мл пробирок при 4С и 4000g (RCF) в течение 10 мин, повторяли процедуру концентрирования-разбавления трижды. Таким образом, при снижении содержания исходного буфера не менее, чем в 1000 раз, содержание интерферирующих веществ становится пренебрежимо мало. Полученный в результате концентрат в фосфатно-солевом буфере объединяли в 1 пробирке, доводили этим же буфером до объема 1.9-2 мл. Далее проводили спектрофотометрическое измерение концентрации с использованием кюветы для микрообъемов pCuvette G1.0 с длиной оптического пути 1 мм по поглощению при длине волны 280 нм на спектрофотометре Eppendorf Biospectrometer Kinetic. Потерь целевого белка (цетуксимаба) за счет агрегации и преципитации в процессе ультрафильтрации в реакционную буферную систему не наблюдалось. Ретентат остается прозрачным. 2 ml of the Erbitux preparation were distributed into 1 ml of 2 Amicon 50K tubes, the ultrafiltration/diafiltration process was carried out as follows: 9 ml of buffer was added to 1 ml of sample, centrifugation was carried out on a Tegto Scientific SL16R centrifuge, in a swing-bucket rotor with inserts for 50 ml tubes at 4C and 4000g (RCF) for 10 min, repeating the concentration-dilution procedure three times. Thus, when the content of the initial buffer is reduced by at least 1000 times, the content of interfering substances becomes negligible. The resulting concentrate in phosphate-buffered saline was combined in 1 test tube and adjusted with the same buffer to a volume of 1.9-2 ml. Next, spectrophotometric concentration measurements were carried out using a microvolume cuvette pCuvette G1.0 with an optical path length of 1 mm for absorption at a wavelength of 280 nm on an Eppendorf Biospectrometer Kinetic spectrophotometer. Loss of target protein (cetuximab) due to aggregation and no precipitation was observed during ultrafiltration into the reaction buffer system. The retentate remains transparent.
Для получения активного эфира лиганда, способного формировать амидные связи с первичными аминами целевого белка (антитела цетуксимаба) проводили реакцию активации карбоксильной группы с помощью карбодиимидного агента EDC (, Thermo Scientific, Product No. 22980) и сульфо-формы N-гидроксисукцинимидного агента (Thermo Scientific, Product No. 24510). Схема реакции приведена на Фиг.2. Реакцию конъюгации цетуксимаба и сульфо^НЗ-эфира лиганда triGalNac проводили при различном значении pH, молярном соотношении антитело : лиганд и длительности инкубации. Варианты приведены ниже: To obtain an active ester of a ligand capable of forming amide bonds with the primary amines of the target protein (cetuximab antibody), an activation reaction of the carboxyl group was carried out using the carbodiimide agent EDC (, Thermo Scientific, Product No. 22980) and the sulfo form of the N-hydroxysuccinimide agent (Thermo Scientific , Product No. 24510). The reaction scheme is shown in Figure 2. The conjugation reaction of cetuximab and the sulfo-NH3-ester of the triGalNac ligand was carried out at different pH values, molar ratios of antibody:ligand, and incubation durations. The options are below:
Таблица 2. Варианты применяемых параметров конъюгации Table 2. Options for applied conjugation parameters
ON - overnight, инкубация в течение ночи (~17 часов) ON - overnight, incubation overnight (~17 hours)
Оценку изменения молекулярной массы цепей антитела проводили с помощью восстанавливающего денатурирующего СДС-ПААГ (градиент 4-15%) электрофореза с окраской геля с помощью реагента на базе красителя кумасси синего. Проводили гель- документирование на приборе ThermoFisher Invitrogen iBright 1500 в режиме для кумасси синего. Результаты измерений приведены на Фиг.З. The change in the molecular weight of the antibody chains was assessed using reducing denaturing SDS-PAGE (gradient 4-15%) electrophoresis with gel staining using a reagent based on Coomassie blue dye. Gel documentation was carried out on a ThermoFisher Invitrogen iBright 1500 device in the Coomassie blue mode. The measurement results are shown in Fig.3.
Подтверждением образования ковалентной связи между белком и лигандом является наличие сдвига в область более высокой молекулярной массы тяжелой и легкой цепей биоконъюгата относительно немодифицированной формы антитела. На дорожках 3-5, где были нанесены биоконъюгаты цетуксимаб-triGalNac, виден сдвиг полосы вверх относительно контрольных дорожек 1-2, где нанесен оригинальный препарат цетуксимаб, что подтверждает успешность проведенной конъюгации (увеличение молекулярной массы за счет конъюгации антитела с triGalNac). Аналогичные результаты получены для препаратов, конъюгированных в буферном растворе с pH 8.1. Confirmation of the formation of a covalent bond between the protein and the ligand is the presence of a shift to a region of higher molecular weight of the heavy and light chains of the bioconjugate relative to the unmodified form of the antibody. In lanes 3-5, where cetuximab-triGalNac bioconjugates were applied, a band shift upward relative to control lanes 1-2, where the original drug cetuximab was applied, is visible, which confirms the success of the conjugation (increase in molecular weight due to conjugation of the antibody with triGalNac). Similar results were obtained for drugs conjugated in a buffer solution with pH 8.1.
Пример 2. Оценка функциональной активности полученного биоконъюгата цетуксимаб-triGalNac Example 2. Evaluation of the functional activity of the resulting cetuximab-triGalNac bioconjugate
Белок EGFR экспрессирован в 60% случаев на поверхности клеток гепатоклеточной карциномы и обуславливает их пролиферацию, а такжебуфером Pierce™ Clear Milk (10Х) мембрана была инкубирована с первичными антителами против EGFR, клон С4. Представленный на Фиг.4 Вестерн-блот имеет две дорожки, первая - контроль обработки (DMSO), вторая - обработка клеток бифункциональной молекулой, 30 нМ. В качестве контроля house keeping белка был использован актин. Как следует из представленных данных, конъюгат цетуксимаб-triGalNac вызывает эффективную целевую деградацию EGFR. The EGFR protein is expressed in 60% of cases on the surface of hepatocellular carcinoma cells and causes their proliferation, and the membrane was incubated with Pierce™ Clear Milk buffer (10X) with primary antibodies against EGFR, clone C4. The Western blot shown in Figure 4 has two lanes, the first is treatment control (DMSO), the second is treatment of cells with a bifunctional molecule, 30 nM. Actin was used as a control for housekeeping protein. As follows from the presented data, the cetuximab-triGalNac conjugate causes effective targeted degradation of EGFR.
2. Оценка функциональной активности биоконъюгата методом пролиферативного теста (МТТ-тест и тест оценки клеточной плотности). 2. Assessment of the functional activity of the bioconjugate using the proliferative test (MTT test and cell density test).
Оценка пролиферативной активности спустя 96 часов после обработки молекулами биоконъюгата цетуксимаба и triGalNac (соотношение молярности 1 :15) проводилась с помощью пролиферативного МТТ теста и теста оценки клеточной плотности. Assessment of proliferative activity 96 hours after treatment with cetuximab and triGalNac bioconjugate molecules (molarity ratio 1:15) was carried out using a proliferative MTT test and a cell density test.
Клетки гепатоклеточной карциномы (HepG2) были разделены на несколько групп: 1. контрольная группа (клетки, обработанные DMSO); 2. клетки, обработанные Цетуксимабом (Ctx) в концентрациях 15 нМ; 3. клетки, обработанные биоконъюгатом цетуксимаб-triGalNac в концентрации 5 нМ; 4. клетки, обработанные биоконъюгатом цетуксимаб-triGalNac в концентрации 12.5 нМ. Hepatocellular carcinoma cells (HepG2) were divided into several groups: 1. control group (cells treated with DMSO); 2. cells treated with Cetuximab (Ctx) at concentrations of 15 nM; 3. cells treated with cetuximab-triGalNac bioconjugate at a concentration of 5 nM; 4. cells treated with cetuximab-triGalNac bioconjugate at a concentration of 12.5 nM.
Проведение МТТ теста: Клетки высеяли в 96-луночный планшет с плотностью 175000 клеток/лунку и инкубировали в среде DMEM в течение 24 часов. Затем сменили среду на OptiMeM и инкубировали 24 ч. Далее в соответствующие лунки добавили DMSO, молекулы биоконъюгата цетуксимаб-triGalNac различной концентрацией (5 нМ и 12.5 нМ) и инкубировали ещё 24 часа. После этого из каждой лунки отобрали по 100 мкл среды и добавили по 10 мкл 5 мг/мл 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолиум бромида (МТТ) и инкубировали в течение ночи. Утром добавили, предварительно растворённый в 1 мл HCI (0,01 М), SDS из расчёта 100 мкл на каждую лунку и инкубировали в течение 4 часов при 37°С. Измерение поглощения (А) считывали при 570 нм с помощью планшетного (спектро)фотометра Spark ЮМ. В данном методе принималось, что поглощение при 570 нм по завершении теста позволяет говорить о числе живых клеток в лунке планшета.Performing the MTT test: Cells were seeded in a 96-well plate at a density of 175,000 cells/well and incubated in DMEM for 24 hours. Then the medium was changed to OptiMeM and incubated for 24 hours. Next, DMSO and cetuximab-triGalNac bioconjugate molecules of various concentrations (5 nM and 12.5 nM) were added to the corresponding wells and incubated for another 24 hours. After this, 100 μl of medium was taken from each well and 10 μl of 5 mg/ml 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) was added and incubated overnight. In the morning, SDS was added, pre-dissolved in 1 ml of HCI (0.01 M), at the rate of 100 μl per well and incubated for 4 hours at 37°C. Absorbance measurement (A) was read at 570 nm using a Spark YuM tablet (spectro)photometer. In this method, it was assumed that the absorbance at 570 nm at the end of the test allows us to talk about the number of living cells in the well of the plate.
В результате МТТ теста было показано снижение пролиферации клеток гепатоклеточной карциномы HepG2 после обработки биоконъюгатом цетуксимаб -triGalNac в концентрации 12.5 нМ (группа 4) по сравнению с контролем. Обработка клеток цетуксимабом (2) и обработка клеток цетуксимаб-triGalNac в концентрации 5 нМ (группа 3) не снижала пролиферацию клеток. The MTT test showed a decrease in the proliferation of HepG2 hepatocellular carcinoma cells after treatment with the cetuximab-triGalNac bioconjugate at a concentration of 12.5 nM (group 4) compared to the control. Treatment of cells with cetuximab (2) and treatment of cells with cetuximab-triGalNac at a concentration of 5 nM (group 3) did not reduce cell proliferation.
Тест оценки клеточной плотности: Клетки высеяли в 96-луночный планшет с плотностью 175000 клеток/лунку и инкубировали в среде DMEM в течение 24 часов. Затем сменили среду на OptiMeM. Далее в соответствующие лунки добавили DMSO, молекулы биоконъюгата цетуксимаб-triGalNac различной концентрацией (5 нМ и 12.5 нМ) и инкубировали 48 часов. Автоматическую оценку конфлуэнтности (клеточной плотности) проводили на планшетном спектрофотометре Spark ЮМ. В результате было показано снижение пролиферации клеток гепатоклеточной карциномы HepG2 после обработки биоконъюгатом цетуксимаб-triGalNac в концентрации 12.5 нМ (группа 4) по сравнению с контролем (группа 1). Обработка клеток цетуксимабом (группа 2) и обработка клеток цетуксимаб-triGalNac в концентрации 5 нМ (группа 3) не влияла на пролиферацию клеток. Cell Density Test: Cells were seeded in a 96-well plate at a density of 175,000 cells/well and incubated in DMEM for 24 hours. Then we changed the environment to OptiMeM. Next, DMSO and cetuximab-triGalNac bioconjugate molecules of varying concentrations (5 nM and 12.5 nM) were added to the corresponding wells and incubated for 48 hours. Automatic assessment of confluency (cell density) was carried out on a Spark YuM tablet spectrophotometer. The result showed a decrease in the proliferation of HepG2 hepatocellular carcinoma cells after treatment cetuximab-triGalNac bioconjugate at a concentration of 12.5 nM (group 4) compared to the control (group 1). Treatment of cells with cetuximab (group 2) and treatment of cells with cetuximab-triGalNac at a concentration of 5 nM (group 3) did not affect cell proliferation.
В обоих пролиферативных тестах полученный биоконъюгат показал существенное преимущество над цетуксимабом без конъюгированного лиганда, что свидетельствует об эффективном специфическом связывании и функциональной активности конъюгатов, полученных предлагаемым способом. In both proliferation tests, the resulting bioconjugate showed a significant advantage over cetuximab without a conjugated ligand, which indicates effective specific binding and functional activity of the conjugates obtained by the proposed method.
Пример 3. Получение биоконъюгата цетуксимаб-triGalNac способом, в соответствии с описанным в публикации Zhou Y. et al. Development of Triantennary N- Acetylgalactosamine Conjugates as Degraders for Extracellular Proteins // ACS Cent. Sci. 2021 , 7, 3, 499-506 Example 3. Preparation of cetuximab-triGalNac bioconjugate by the method described in Zhou Y. et al. Development of Triantennary N-Acetylgalactosamine Conjugates as Degraders for Extracellular Proteins // ACS Cent. Sci. 2021, 7, 3, 499-506
Экспериментальное антитело (цетуксимаб) растворили в 1 мл натрий-фосфатном буфере (PBS), отобрали 200 мкл. Концентрацию проверяли по поглощению на спектрофотометре Nabi в капле 5 мкл. Поглощение 0.152 О.Е. при 280 нм приняли соответствующим концентрации 1 мг/мл. Добавили 4 мл PBS и обессолили на центрифужном фильтре 10 кДа Amicon, сконцентрировав до объема 200 мкл. Концентрация по спектрофотометру не изменилась. Из 200 мкл раствора экспериментального антитела после промывки отбирали по 60 мкл в три реакции (по 0. 35 нмоль). Оставшиеся 20 мкл использовали для аналитики (SEC-HPLC). The experimental antibody (cetuximab) was dissolved in 1 ml sodium phosphate buffer (PBS), and 200 μl was collected. The concentration was checked by absorbance on a Nabi spectrophotometer in a 5 μl drop. Absorption 0.152 O.U. at 280 nm was taken to correspond to a concentration of 1 mg/ml. 4 ml PBS was added and desalted on a 10 kDa Amicon centrifuge filter, concentrating to a volume of 200 µl. The concentration according to the spectrophotometer did not change. From 200 μl of the experimental antibody solution, after washing, 60 μl were taken in three reactions (0.35 nmol each). The remaining 20 μl was used for analysis (SEC-HPLC).
Синтез эфира: Ether synthesis:
1 мг tr-GalNAc растворили в 40 мкл М,М-Диметилформамида (ДМФ), отобрали 4 мкл (58 нмоль). 1 mg tr-GalNAc was dissolved in 40 μl of M,M-Dimethylformamide (DMF), and 4 μl (58 nmol) was taken.
1 ,3-дициклогексилкарбодиимид (DCC) (0.88 мг) растворили в 100 мкл ДМФ, отобрали 2 мкл (0.018 мг, 87 нмоль). 1,3-Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) (0.88 mg) was dissolved in 100 μl of DMF, 2 μl (0.018 mg, 87 nmol) was taken.
N-гидроксисукцинимид (NHS) (0.67 мг) растворили в 100 мкл ДМФ, отобрали 3 мкл (0.020 мг, 174 нмоль). N-hydroxysuccinimide (NHS) (0.67 mg) was dissolved in 100 μl of DMF, 3 μl (0.020 mg, 174 nmol) was taken.
К раствору triGalNAc добавили раствор DCC, затем раствор NHS. Общий объем реакции составил 9 мкл. Реакцию выдержали 1 час при комнатной температуре. The DCC solution was added to the triGalNAc solution, followed by the NHS solution. The total reaction volume was 9 μl. The reaction was kept for 1 hour at room temperature.
Конъюгирование с антителом: Antibody conjugation:
Реакционную смесь разбавили в 10 раз добавлением 81 мкл ДМФ и добавили в эппендорфы с антителом: по 2 мкл (1:3, 0.35 нмоль: 1.29 нмоль), 7 мкл (1 :12 0.35 нмоль: 4.51 нмоль), 14 мкл (1 :250.35 нмоль:9.02 нмоль). Инкубировали в течение ночи на ротаторе при поддерживаемой температуре 20°С. The reaction mixture was diluted 10 times by adding 81 μl of DMF and added to Eppendorfs with antibody: 2 μl (1:3, 0.35 nmol: 1.29 nmol), 7 μl (1:12 0.35 nmol: 4.51 nmol), 14 μl (1: 250.35 nmol:9.02 nmol). Incubated overnight on a rotator at a maintained temperature of 20°C.
Реакционные смеси промывали и концентрировали до 60 мкл на центрифужных фильтрах 10 кДа Amicon Ultra Ultracel-10 regenerated cellulose membrane, 0.5 мл (5 раз по 400 мкл PBS). Поглощение на спектрофотометре Nabi показало, что в последней реакции вещества мало (см. Таблицу 3). Таблица 3. Результаты измерения поглощения The reaction mixtures were washed and concentrated to 60 µl on centrifuge filters 10 kDa Amicon Ultra Ultracel-10 regenerated cellulose membrane, 0.5 ml (5 times 400 µl PBS). Absorbance on a Nabi spectrophotometer showed that the latter reaction contained little substance (see Table 3). Table 3. Absorption measurement results
Концентрация, мг/мл Concentration, mg/ml
В промывке вещества не оказалось. Возможно, модифицированное экспериментальное антитело остается на мембране из-за своей структуры; или слишком большое содержание ДМФ в реакции негативно влияет на мембрану. There was no substance in the wash. It is possible that the modified experimental antibody remains on the membrane due to its structure; or too much DMF in the reaction negatively affects the membrane.
Для дополнительного анализа наличия в растворах конъюгата была проведена ВЭЖХ.For additional analysis of the presence of the conjugate in solutions, HPLC was performed.
Условия ВЭЖХ: HPLC conditions:
Колонка BioSep™ 5 мкм SEC-S2000 145 A, LC Column 300 х 4.6мм. Column BioSep™ 5 µm SEC-S2000 145 A, LC Column 300 x 4.6 mm.
Скорость 0.5 мл/мин. Speed 0.5 ml/min.
Пики с Rt 6.8 и Rt 8.2 - буфер PBS. Peaks with Rt 6.8 and Rt 8.2 - PBS buffer.
Результаты ВЭЖХ приведены на Фиг.7 (для наглядности все 4 полученные хроматограммы приведены на одном рисунке). Как видно из рисунка, данные ВЭЖХ коррелируют с данными, полученными на спектрофотометре. The HPLC results are shown in Figure 7 (for clarity, all 4 obtained chromatograms are shown in one figure). As can be seen from the figure, the HPLC data correlate with the data obtained on the spectrophotometer.
Таким образом, как показали результаты эксперимента, выход конъюгата в результате проведенной реакции оказался крайне низок. Скорее всего, это связано с тем, что антитела в процессе конъюгации агрегируют и задерживаются на мембране фильтра. В связи с этим, известный способ получения конъюгатов антител и лигандов рецептора ASGPR имеет существенные ограничения для практического применения. Thus, as the experimental results showed, the yield of the conjugate as a result of the reaction was extremely low. Most likely, this is due to the fact that antibodies aggregate during conjugation and are retained on the filter membrane. In this regard, the known method for producing conjugates of antibodies and ASGPR receptor ligands has significant limitations for practical use.
Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения. Although the invention has been described with reference to the disclosed embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the specific experiments detailed are provided for purposes of illustrating the present invention only and should not be construed as limiting the scope of the invention in any way. It should be understood that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2022131274A RU2806913C1 (en) | 2022-11-30 | Methods for obtaining bioconjugates for liver-specific targeted modulation of proteome | |
| RU2022131274 | 2022-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024117938A1 true WO2024117938A1 (en) | 2024-06-06 |
Family
ID=91324493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2023/050279 Ceased WO2024117938A1 (en) | 2022-11-30 | 2023-11-30 | Methods for producing bioconjugates for liver-specific targeted proteome modulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024117938A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017137457A1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | Synaffix B.V. | Antibody-conjugates with improved therapeutic index for targeting cd30 tumours and method for improving therapeutic index of antibody-conjugates |
| WO2021113657A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Ashvattha Therapeutics, Inc. | Triantennary n-acetylgalactosamine modified hydroxyl polyamidoamine dendrimers and methods of use thereof |
| WO2022222986A1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-10-27 | Microbio (Shanghai) Co., Ltd. | Cyclic peptide-n-acetylgalactosamine (galnac) conjugates for drug delivery to liver cells |
-
2023
- 2023-11-30 WO PCT/RU2023/050279 patent/WO2024117938A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017137457A1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | Synaffix B.V. | Antibody-conjugates with improved therapeutic index for targeting cd30 tumours and method for improving therapeutic index of antibody-conjugates |
| WO2021113657A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Ashvattha Therapeutics, Inc. | Triantennary n-acetylgalactosamine modified hydroxyl polyamidoamine dendrimers and methods of use thereof |
| WO2022222986A1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-10-27 | Microbio (Shanghai) Co., Ltd. | Cyclic peptide-n-acetylgalactosamine (galnac) conjugates for drug delivery to liver cells |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| E. S. SHCHEGRAVINA, A. A. SACHKOVA, S. D. USOVA, A. V. NYUCHEV, IU. A. GRACHEVA, A. YU. FEDOROV: "Napravlennaia dostavka s primeneniem uglevodnykh sistem: ozhidaniia i realnost [Target Delivery Using Carbohydrate Systems: Expectations and Reality]", BIOORGANICHESKAYA KHIMIYA, IZDATEL'STVO NAUKA, RU, vol. 47, no. 1, 1 January 2021 (2021-01-01), RU , pages 76 - 105, XP009555331, ISSN: 0132-3423 * |
| SAENZ DE JUBERA, HERBISON JAMES H., KOMAKI YUKAKO, PLEWA MICHAEL J., MOORE JEFFREY S., CAHILL DAVID G., MARIÑAS BENITO J.: "Development and Performance Characterization of a Polyamide Nanofiltration Membrane Modified with Covalently Bonded Aramide Dendrimers", ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, US, US , pages 130711065921008, XP093180669, ISSN: 0013-936X, DOI: 10.1021/es400765q * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12441795B2 (en) | Anti-ROR1 antibodies and preparation method and uses thereof | |
| EP1999153B1 (en) | Agonist antibodies against tshr | |
| Zhang et al. | Rational design of humanized dual-agonist antibodies | |
| JP2021523874A (en) | Anti-mesocerin antibody and its antibody drug conjugate | |
| CN115252813A (en) | Nectin-4 targeted antibody drug conjugate and preparation method and application thereof | |
| US20240084043A1 (en) | Methods of treating an eye disorder | |
| TW202134277A (en) | N-terminal scfv multispecific binding molecules | |
| JP2021508694A (en) | Anti-SEZ6 antibody drug conjugate and usage | |
| TW202246323A (en) | Antibodies against claudin-6 and uses thereof | |
| JP2020524669A (en) | Antibody-drug conjugates containing anti-globoh antibodies and uses thereof | |
| KR20220028566A (en) | A humanized antibody to Digoxigenin and use thereof | |
| TWI870360B (en) | Downstream processing of bispecific antibody constructs | |
| WO2023231942A1 (en) | Pharmaceutical composition of recombinant anti-human cldn18.2 monoclonal antibody-mmae conjugate | |
| CN113912712B (en) | Preparation and application of monoclonal antibody for resisting alpha-synuclein | |
| CN118852442A (en) | Anti-PTK7 antibodies and uses thereof | |
| CN119735674B (en) | Anti-VMAT 2 antibodies or antigen binding fragments thereof, compositions and uses thereof | |
| EP4397685A1 (en) | Anti-cd3 humanized antibody | |
| RU2806913C1 (en) | Methods for obtaining bioconjugates for liver-specific targeted modulation of proteome | |
| WO2024117938A1 (en) | Methods for producing bioconjugates for liver-specific targeted proteome modulation | |
| CN115348971A (en) | Antibody-drug conjugates | |
| US20250136717A1 (en) | Novel masked antibodies | |
| KR20250070618A (en) | Fully human monoclonal antibody to human progranulin | |
| WO2023143547A1 (en) | Anti-cd28 antibody and use thereof | |
| KR20250164808A (en) | Nanobodies that bind to GPRC5D and their uses | |
| JP2022552349A (en) | B-lymphocyte-specific amatoxin antibody conjugates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23898429 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 23898429 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |