説明

親和性成熟に基づく抗体最適化方法

本明細書では、抗体の構造/親和性または活性の関連性に基づいて、抗体またはその一部の活性を進化させる親和性成熟の合理的な方法が提供される。得られた親和性成熟抗体は、標的抗原に対し改善された、または最適化された結合親和性を示す。


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【特許請求の範囲】
【請求項1】
標的抗原に対する1次抗体またはその一部の親和性成熟方法であって、
a)対応する型の1次抗体よりも低下した標的抗原に対する活性を示す関連抗体またはその一部を特定するステップであって、関連抗体またはその一部が、関連可変重鎖または関連可変軽鎖を含み、
関連抗体の対応する可変重鎖または可変軽鎖の内の1つが、1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖に対する少なくとも75%のアミノ酸配列同一性を示すが、それに対する100%の配列同一性を示さない抗体であるか;または
関連抗体の可変重鎖をコードする核酸分子の少なくとも1つのVH、およびJ生殖系列セグメントが1次抗体の可変重鎖をコードする核酸分子の1つのVH、およびJ生殖系列セグメントと同じおよび/または少なくとも1つの可変軽鎖をコードする核酸分子のVkおよびJkもしくは少なくとも1つのVlおよびJl生殖系列セグメントが1次抗体の可変軽鎖をコードする核酸分子の1つのVkおよびJkもしくはVlおよびJl生殖系列セグメントに同じである抗体であるかのいずれかであるステップ;
b)1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖のアミノ酸配列と対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖のアミノ酸配列を比較するステップ;
c)1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖内の標的領域を特定するステップであって、標的領域が関連抗体中の同じ領域と比較して、少なくとも1つのアミノ酸の差異を示す1次抗体中の領域であるステップ;
d)それぞれ、可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む複数の改変抗体を産生するステップであって、少なくとも1つの可変重鎖または可変軽鎖がその標的領域内で単一アミノ酸残基の置換により改変され、それによりそれぞれの複数の抗体中の標的領域が、1次抗体に比べてアミノ酸の別のアミノ酸への置換を含むステップ;
e)複数の改変抗体のそれぞれを標的抗原に対する活性により選別するステップ;ならびに
f)1次抗体に比較して標的抗原に対する活性増加を示す改変抗体を選択するステップ、を含む方法。
【請求項2】
d)の複数の改変抗体が1次抗体の改変型の可変重鎖または可変軽鎖をコードする複数の核酸分子を産生することにより産生され、ここで、核酸分子が標的領域中のアミノ酸をコードする1つのコドン含み、このコドンは非改変可変重鎖または可変軽鎖とは異なるアミノ酸をコードし、それにより複数の各核酸分子が単一アミノ酸残基の置換により、標的領域中で改変される可変重鎖または可変軽鎖をコードする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
1次抗体中の標的領域が、関連抗体の対応する領域に比べて、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10アミノ酸差異を示す請求項1に記載の方法。
【請求項4】
関連抗体が1、2、3、4、または5関連抗体である請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】
活性が、結合、シグナル伝達、分化、遺伝子発現の変化、細胞増殖、アポトーシス、走化性、細胞障害性、癌細胞浸潤、内皮細胞増殖および管形成の中から選択される請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
【請求項6】
活性が結合であり、結合が、イムノアッセイ、全細胞パニングおよび表面プラズモン共鳴法(SPR)の中から選択される方法により評価される請求項5に記載の方法。
【請求項7】
イムノアッセイが、ラジオイムノアッセイ、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)および電気化学発光測定法の中から選択される請求項6に記載の方法。
【請求項8】
電気化学発光測定法が、メソ・スケール・ディスカバリー(MSD)である請求項7に記載の方法。
【請求項9】
抗体がFab型である場合、1次抗体が、10−4M未満;10−4M〜10−8M;または正確にもしくは約10−4M、10−5M、10−6M、10−7M、10−8M、またはそれ未満の結合親和性で標的抗原に結合する請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
【請求項10】
関連抗体またはその一部が、対応する型の1次抗体より80%以下の活性;対応する型の1次抗体の5%〜80%の活性;または対応する型の1次抗体の約80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、5%または5%未満の活性もしくは前記数値未満の活性を示す請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項11】
関連抗体が、陰性対照に比べて、同じまたは類似のレベルの標的抗原に対する活性を示す請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項12】
関連抗体が、1次抗体の結合親和性より小さい結合親和性を示し、それによりそのFab型の関連抗体の結合親和性が10−4M以下;10−4M〜10−8M;または正確にもしくは約10−4M、10−5M、10−6M、10−7M、10−8Mまたはそれ未満である請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
標的領域が1次抗体の可変重鎖内で特定され、そこからステップd)〜f)が行われる請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
標的領域が1次抗体の可変軽鎖内で特定され、そこからステップd)〜f)が行われる請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
標的領域が1次抗体の可変重鎖内で特定され、そこからステップd)〜f)が行われ;さらに
別々に、かつ独立に、標的領域が1次抗体の可変軽鎖内で特定され、そこからステップd)〜f)が行われる、
請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項16】
対応する関連可変重鎖を含む関連抗体が、対応する関連可変軽鎖を含む関連抗体とは異なる請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
【請求項17】
対応する関連可変重鎖を含む関連抗体が、対応する関連可変軽鎖を含む関連抗体と同じである請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
【請求項18】
1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖が、対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖と少なくとも80%以上の配列同一性;対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖と80%〜99%の配列同一性;または対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖と少なくとも正確にまたは約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%もしくは99%の配列同一性を示す請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
【請求項19】
1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖が、対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖と少なくとも95%配列同一性を示す請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法。
【請求項20】
関連抗体が、関連可変重鎖または可変軽鎖を含み、1次抗体の可変重鎖をコードする核酸分子の少なくとも1つのV、DおよびJ生殖系列セグメントが、関連抗体の可変重鎖をコードする核酸分子の1つのV、DおよびJ生殖系列セグメントに同じ抗体である;および/または少なくとも1つのVkおよびJkまたは1次抗体の可変軽鎖をコードする核酸分子の少なくとも1つのVlおよびJl生殖系列セグメントが、関連抗体の可変軽鎖をコードする核酸分子の1つのVkおよびJkまたはVlおよびJl生殖系列セグメントと同じ抗体である請求項1〜19のいずれか1項に記載の方法。
【請求項21】
関連抗体が、関連可変重鎖または可変軽鎖を含み、1次抗体の可変重鎖をコードする核酸分子の少なくとも1つのV、DおよびJ生殖系列セグメントが、関連抗体の可変重鎖をコードする核酸分子の1つのV、DおよびJ生殖系列セグメントと同じ遺伝子ファミリー由来の抗体である;および/または少なくとも1つのVkおよびJkまたは1次抗体の可変軽鎖をコードする核酸分子の少なくとも1つのVlおよびJl生殖系列セグメントが、関連抗体の可変軽鎖をコードする核酸分子の1つのVkおよびJkまたはVlおよびJl生殖系列セグメントと同じ遺伝子ファミリー由来の抗体である請求項1〜20のいずれか1項に記載の方法。
【請求項22】
1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖が、対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖と少なくとも60%以上の配列同一性;対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖と60%〜99%の配列同一性;または対応する関連抗体の関連可変重鎖または可変軽鎖と少なくとも、もしくは約60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%もしくは99%の配列同一性を示す請求項20または21のいずれか1項に記載の方法。
【請求項23】
標的領域が、CDR1、CDR2、CDR3、FR1、FR2、FR3およびFR4の中から選択される請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法。
【請求項24】
標的領域が、CDR1、CDR2またはCDR3である請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法。
【請求項25】
a)1次抗体がコンビナトリアル抗体ライブラリーの選別により特定され;
b)コンビナトリアル抗体ライブラリーが:
i)インフレームでのV、DおよびJヒト生殖系列セグメントまたはその一部を組み合わせてVH鎖またはその一部をコードする核酸分子の配列を生成するステップ、
ii)インフレームのVkおよびJkヒト生殖系列セグメントもしくはその一部、またはVlおよびJl生殖系列セグメントもしくはその一部を組み合わせて、VL鎖またはその一部をコードする核酸分子の配列を生成し、
ステップi)およびii)で、V、D、J、Vk、Jk、VlまたはJlの各部分が、抗原結合部位を形成するのに充分なVHまたはVLもしくはその一部を含む抗体またはその一部を産生するのに充分であるステップ、
iii)ステップi)およびii)を複数回繰り返して、複数の異なる核酸分子の配列を生成するステップ、
iv)核酸分子を合成して2つのライブラリーを作成し、
第1のライブラリーが、VH鎖またはその一部をコードする核酸分子を含み;および
第2のライブラリーが、VL鎖またはその一部をコードする核酸分子を含むステップ、
v)第1のライブラリー由来および第2のライブラリー由来の核酸分子を細胞中に導入し、これを複数回繰り返して細胞のライブラリーを作成し、各細胞が細胞ライブラリー中の細胞間で相互に異なる組み合わせのVHおよびVLをコードする核酸分子を含むステップ、および
vi)細胞を増殖して各細胞中で抗体またはその一部を発現させ、それにより複数の抗体またはその一部を産生し、ライブラリー中の各抗体またはその一部が異なる組み合わせのVHおよびVL鎖またはライブラリー中の全ての他の抗体またはその一部から抗原結合部位を形成するのに充分なその一部を含むステップを含む方法により作成され、および
c)ライブラリーの選別を、
i)ライブラリー中の抗体またはその一部を標的タンパク質と接触させ;
ii)抗体またはその一部の標的タンパク質に対する結合および/または抗体またはその一部が標的タンパク質の機能活性を調節するかどうかを評価し、および
iii)標的タンパク質に対し活性を示す抗体またはその一部を特定する(特定された抗体またはその一部が1次抗体である)ことにより実行する、請求項1〜24のいずれか1項に記載の方法。
【請求項26】
関連抗体もまた、コンビナトリアル抗体ライブラリーをステップa)〜c)に従い選別することにより特定され、それにより、関連抗体が、1次抗体に比べて、標的抗原に対する活性の減少を示す請求項25に記載の方法。
【請求項27】
ライブラリーがアドレス指定できるライブラリーであり、それにより:
ステップiv)で、合成核酸配列が個別にアドレス指定され、それにより、第1のアドレス指定される核酸ライブラリーおよび第2のアドレス指定される核酸ライブラリーを生成し;
ステップv)で、細胞がアドレス指定され、各座位が、アドレス指定される細胞ライブラリー中の全ての他の細胞からのVHおよびVLの異なる組み合わせをコードする核酸分子を含む細胞を含み;および
ステップvi)で、複数の抗体またはその一部がアドレス指定され:
ライブラリー中の各座位の抗体またはその一部が、同じ抗体であり、また、各および全ての他の座位のものと異なり;および
抗体またはその一部の同一性をそのアドレスにより知ることができる、請求項25または26に記載の方法。
【請求項28】
アドレス指定できるライブラリー中の抗体が空間アレイ中に配置され、アレイの各個別座位が異なる抗体メンバーに対応する請求項27に記載の方法。
【請求項29】
空間アレイがマルチウェルプレートである請求項28に記載の方法。
【請求項30】
アドレス指定できるライブラリー中の抗体が、フィルター、チップ、スライド、ビーズまたはセルロースの中から選択される固体支持体に結合し、異なる抗体メンバーが、その表面に固定された請求項28に記載の方法。
【請求項31】
標的抗原が、ポリペプチド、炭水化物、脂質、核酸または小分子である請求項1〜30のいずれか1項に記載の方法。
【請求項32】
標的抗原が、ウイルス、細菌、腫瘍もしくは他の細胞の表面上に発現している、または組換え型タンパク質もしくはペプチドである請求項1〜31のいずれか1項に記載の方法。
【請求項33】
標的抗原が、治療介入のための標的タンパク質である請求項1〜32のいずれか1項に記載の方法。
【請求項34】
標的抗原が、細胞増殖および分化、細胞遊走、アポトーシスまたは血管新生に関与する請求項1〜33のいずれか1項に記載の方法。
【請求項35】
標的抗原が、VEGFR−1、VEGFR−2、VEGFR−3(血管内皮細胞増殖因子受容体1、2、および3)、上皮増殖因子受容体(EGFR)、ErbB−2、ErbB−3、IGF−R1、C−Met(肝細胞増殖因子受容体;HGFRとしても知られる)、DLL4、DDR1(ジスコイジンドメイン受容体)、KIT(c−kit受容体)、FGFR1、FGFR2、FGFR4(繊維芽細胞増殖因子受容体1、2、および4)、RON(recepteur d’origine nantais;マクロファージ刺激1受容体としても知られる)、TEK(内皮細胞特異的受容体チロシンキナーゼ)、TIE(内皮細胞に存在する受容体型チロシンキナーゼ)、CSF1R(コロニー刺激因子1受容体)、PDGFRB(血小板由来増殖因子受容体B)、EPHA1、EPHA2、EPHB1(エリトロポイエチン産生肝細胞受容体A1、A2およびB1)、TNF−R1、TNF−R2、HVEM、LT−βR、CD20、CD3、CD25、NOTCH、G−CSF−R、GM−CSF−R、EPO−R.、カドヘリン、インテグリン、CD52、CD44、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、PIGF、EGF、HGF、TNF−α、LIGHT、BTLA、リンホトキシン(LT)、IgE、G−CSF、GM−CSFならびにEPO、の中から選択される請求項1〜34のいずれか1項に記載の方法。
【請求項36】
標的領域中のサブセットのアミノ酸残基がアミノ酸置換により改変されている請求項1〜35のいずれか1項に記載の方法。
【請求項37】
標的領域中の1次抗体と関連抗体の間で異なるアミノ酸残基のみが、アミノ酸置換により改変される請求項1〜36のいずれか1項に記載の方法。
【請求項38】
標的領域中の1次抗体と関連抗体の間の同じアミノ酸残基のみがアミノ酸置換により改変される請求項1〜36のいずれか1項に記載の方法。
【請求項39】
標的領域中の全てのアミノ酸残基がアミノ酸置換により改変される請求項1〜35のいずれか1項に記載の方法。
【請求項40】
標的領域中で改変される各アミノ酸残基が、全19の他のアミノ酸残基、または制限されたそのサブセットに改変される請求項1〜39のいずれか1項に記載の方法。
【請求項41】
複数の核酸分子が、PCR変異誘発、カセット変異導入、部位特異的変異誘発、ランダム点変異誘発、テンプレート含有ウラシルを使った変異誘発、オリゴヌクレオチド指定変異誘発、ホスホロチオエート修飾DNA変異誘発、ギャップ二重鎖DNAを使った変異誘発、ポイントミスマッチ修復、修復欠損宿主株を使った変異誘発、制限選択および制限精製、欠失変異誘発、全遺伝子合成による変異誘発、および二重鎖切断修復、の中から選択される方法により生成される請求項2〜40のいずれか1項に記載の方法。
【請求項42】
方複数の核酸分子が、NNK、NNS、NNN、NNYまたはNNR変異誘発の中から選択される方法により生成される請求項2〜40のいずれか1項に記載の方法。
【請求項43】
ステップd)の前に、
g)1次抗体の系統的変異導入を行うステップで、可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む複数の改変抗体を産生し、少なくとも1つの可変重鎖または可変軽鎖が、標的領域の単一アミノ酸残基のスキャンアミノ酸残基による置換により改変され、それにより、複数の抗体がそれぞれ、1次抗体に比べ標的領域中にアミノ酸を含む改変抗体であるステップ;
h)標的抗原に対する活性により複数の改変抗体のそれぞれを選別するステップ;および
i)アミノ酸置換不含の1次抗体に比較して、標的抗原に対する活性の保持または増加を示す改変抗体の中から2次抗体を選択し、それにより、ステップb)で1次抗体の代わりに2次抗体が使われるステップ、
をさらに含む請求項1〜42のいずれか1項に記載の方法。
【請求項44】
ステップg)で複数の改変抗体が、標的領域を含む改変型の1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖をコードする複数の核酸分子を産生することにより産生され、核酸分子が、スキャンアミノ酸をコードしない非改変可変重鎖または可変軽鎖の対応するコドンに比べて、標的領域中のスキャンアミノ酸をコードする1つのコドンを含み、それにより各複数の核酸分子が、標的領域内の単一アミノ酸残基の同じスキャンアミノ酸残基による置換により改変される可変重鎖または可変軽鎖をコードする請求項43に記載の方法。
【請求項45】
対応する型の1次抗体の少なくとも75%以上の活性;対応する型の1次抗体の少なくとも75%〜200%;または、対応する型の1次抗体の少なくとも、もしくは約75%、80%、85%、90%、95%、100%、105%、110%、115%、120%、130%、140%、150%、200%またはそれ以上の活性を示す2次抗体が選択される請求項43〜44のいずれか1項に記載の方法。
【請求項46】
ステップi)の後に、2次抗体中で、アミノ酸置換不含1次抗体に比べて、中性アミノ酸を含むように改変されたアミノ酸残基位置を測定するステップをさらに含む請求項43〜44のいずれか1項に記載の方法。
【請求項47】
スキャンアミノ酸が、アラニン、トレオニン、プロリンおよびグリシンの中から選択される請求項43〜46のいずれか1項に記載の方法。
【請求項48】
アミノ酸がアラニンである請求項47に記載の方法。
【請求項49】
スキャンアミノ酸が非天然アミノ酸である請求項43〜46のいずれか1項に記載の方法。
【請求項50】
標的領域中のサブセットのアミノ酸残基が、スキャンアミノ酸へのアミノ酸置換により改変される請求項43〜49のいずれか1項に記載の方法。
【請求項51】
標的領域内の1次抗体と関連抗体の間で異なるアミノ酸残基のみが、スキャンアミノ酸へのアミノ酸置換により改変される請求項44〜50のいずれか1項に記載の方法。
【請求項52】
標的領域内の1次抗体と関連抗体の間で同じアミノ酸残基のみが、スキャンアミノ酸へのアミノ酸置換により改変される請求項44〜51のいずれか1項に記載の方法。
【請求項53】
標的領域内の全てのアミノ酸が、スキャンアミノ酸へのアミノ酸置換により改変される請求項44〜52のいずれか1項に記載の方法。
【請求項54】
選択された改変抗体が、1次抗体に比べ、2倍、5倍、10倍、100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍、1000倍、2000倍、3000倍、4000倍、5000倍、10000倍またはそれ超改善された標的抗原に対する活性を示す請求項1〜53のいずれか1項に記載の方法。
【請求項55】
改変抗体が1次抗体の結合親和性よりも大きく、また、1x10−9M以下;1x10−9M〜1x10−11M;または正確に、もしくは約1x10−9M、2x10−9M、3x10−9M、4x10−9M、5x10−9M、6x10−9M、7x10−9M、8x10−9M、9x10−9M、1x10−10M、2x10−10M、3x10−10M、4x10−10M、5x10−10M、6x10−10M、7x10−10M、8x10−10M、9x10−10Mもしくはそれ未満の結合親和性を示す請求項1〜54のいずれか1項に記載の方法。
【請求項56】
アミノ酸置換不含の1次抗体に比べて、改変抗体で変得られたアミノ酸改変を測定するステップをさらに含む請求項1〜55のいずれか1項に記載の方法。
【請求項57】
ステップg)で特定された改変抗体が選択され、ステップa)での、次に続く親和性成熟用の1次抗体として使用されて、反復繰り返される請求項1〜56のいずれか1項に記載の方法。
【請求項58】
標的領域内の選択改変抗体の1つまたは複数の可変重鎖または1つまたは複数の可変軽鎖の1つまたは複数のアミノ酸置換が組み合わされて、さらなる改変抗体を生成し、それにより、さらなる改変抗体が標的抗原に対する活性により選別され、1次抗体および選択改変抗体に比較して、標的抗原に対する活性の増加を示す改変抗体を特定する請求項1〜57のいずれか1項に記載の方法。
【請求項59】
1次抗体の可変重鎖にステップa)〜f)を実行し、それぞれ標的領域にアミノ酸置換を含む1次改変抗体を選択し;
a)〜f)1次抗体の可変軽鎖に、独立に、かつ別々にステップa)〜f)を実行し、それぞれ標的領域にアミノ酸置換を含む2次改変抗体を選択し;
1次改変抗体の可変重鎖を2次改変抗体の可変軽鎖と結合して、それぞれ可変重鎖および可変軽鎖の標的領域内のアミノ酸置換を含む複数の異なる3次改変抗体を生成し;および
標的抗原に対する結合により複数の3次改変抗体をそれぞれ選別し;さらに
1次および2次改変抗体に比較して、標的抗原に対する活性の増加を示す3次改変抗体を選択するステップを含む請求項1〜58のいずれか1項に記載の方法。
【請求項60】
ステップf)で1次改変抗体を選択後:
j)さらなる変異誘発のために、1次改変抗体の可変重鎖または可変軽鎖内の別の異なる領域を選択するステップ;
k)1次改変抗体の改変型の可変重鎖または可変軽鎖をコードする複数の核酸分子を産生し、核酸分子が、選択領域中に、1次改変可変重鎖または可変軽鎖とは異なるアミノ酸をコードする1つのコドンを含み、それにより、複数の各核酸分子が単一アミノ酸残基の置換により改変される可変重鎖または可変軽鎖をコードするステップ;
l)それぞれ可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む複数のさらなる改変抗体を産生し、少なくとも1つの可変重鎖または可変軽鎖がステップk)で産生されたものであり、それにより、それぞれ複数の抗体の選択領域が、1次改変抗体に比べて、アミノ酸の異なるアミノ酸への置換を含むステップ;
m)標的抗原に対する結合により、それぞれ複数のさらなる改変抗体を選別するステップ;および
n)1次改変抗体に比べて、標的抗原に対する活性の増加を示すさらなる改変抗体を選択するステップ、
をさらに含む請求項1〜59のいずれか1項に記載の方法。
【請求項61】
異なる領域が、CDR1、CDR2、CDR3、FR1、FR2、FR3およびFR4の中から選択される請求項60に記載の方法。
【請求項62】
可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む抗体が、Fab、Fab’、F(ab’)、単鎖Fv(scFv)、Fv、dsFv、ダイアボディ、FdおよびFd’断片、Fab断片、Fd断片scFv断片、ならびにscFab断片、の中から選択される請求項1〜61のいずれか1項に記載の方法。
【請求項63】
標的抗原に対して抗体またはその一部の親和性成熟を行う方法であって:
a)改変型の1次抗体の可変重鎖または可変軽鎖をコードする複数の核酸分子を産生することを含む1次抗体の系統的変異導入を行うステップであって、核酸分子が他のアミノ酸をコードしない非改変可変重鎖または可変軽鎖に対応するコドンに比べて、別のアミノ酸をコードする1つのコドンを含み、それにより、コード化可変重鎖または軽鎖の完全長全体にわたる全ての位置が置換されるように、またはコード化可変重鎖または可変軽鎖の選択領域中の全ての位置が置換されるように、複数の各核酸分子が単一アミノ酸残基を別のアミノ酸への置換により改変される可変重鎖または可変軽鎖をコードし、また、それにより、各置換が同じアミノ酸残基への置換であるステップ;
b)それぞれ可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む複数の改変抗体を産生するステップであって、少なくとも1つの可変重鎖または可変軽鎖がステップa)で産生されたものであり、それにより、それぞれ複数の抗体が、1次抗体に比べて、アミノ酸位置の別のアミノ酸による置換を含むステップ;
c)それぞれ複数の改変抗体を標的抗原に対する活性により選別するステップ;
d)アミノ酸置換不含1次抗体に比べて、標的抗原に対して活性の保持または増加を示す改変抗体の中から2次抗体を選択するステップ;
e)2次抗体のさらなる変異誘発を行うステップであって、2次抗体の改変型の可変重鎖または可変軽鎖をコードする複数の核酸分子を産生することを含み、核酸分子が、スキャンアミノ酸位置に、2次抗体中のスキャンアミノ酸とは異なるアミノ酸をコードする1つのコドンを含み、それにより、各複数の核酸分子が、スキャンアミノ酸位置で単一のアミノ酸残基により改変される可変重鎖または可変軽鎖をコードするステップ;および
f)それぞれ可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む複数のさらなる改変抗体を産生するステップであって、少なくとも1つの可変重鎖または可変軽鎖がステップe)で産生されたものであり、それにより、2次抗体に比べて、スキャンアミノ酸位置が異なるアミノ酸への置換を含むステップ;
g)それぞれ複数のさらなる改変抗体を標的抗原に対する活性により選別するステップ;および
h)1次抗体に比べ、または2次抗体に比べ、標的抗原に対し活性増加を示す3次抗体を選択するステップ、
を含む方法。
【請求項64】
ステップa)で、コード化可変重鎖または可変軽鎖の領域中の全ての位置が置換される請求項63に記載の方法。
【請求項65】
選択領域が、CDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2およびCDRL3の中から選択される可変重鎖または可変軽鎖中の相補性決定領域である請求項64に記載の方法。
【請求項66】
対応する型の1次抗体の少なくとも75%以上の活性;対応する型の1次抗体の75%〜200%の活性;または対応する型の1次抗体の少なくとも、もしくは約75%、80%、85%、90%、95%、100%、105%、110%、115%、120%、130%、140%、150%、200%もしくはそれ超の活性である2次抗体が選択される請求項63〜65のいずれか1項に記載の方法。
【請求項67】
ステップd)の後ろに、アミノ酸置換不含1次抗体に比べて、2次抗体でスキャンアミノ酸を含むように改変されるアミノ酸残基位置を測定するステップをさらに含む請求項63〜66のいずれか1項に記載の方法。
【請求項68】
他のアミノ酸が、アラニン、トレオニン、プロリンおよびグリシンの中から選択される請求項63〜67のいずれか1項に記載の方法。
【請求項69】
アミノ酸がアラニンである請求項68に記載の方法。
【請求項70】
他のアミノ酸が非天然アミノ酸である請求項63〜67のいずれか1項に記載の方法。
【請求項71】
それぞれ、複数の核酸分子が、単一アミノ酸残基の同じスキャンアミノ酸への置換により改変される可変重鎖または可変軽鎖をコードする請求項63〜70のいずれか1項に記載の方法。
【請求項72】
ステップe)で、スキャンアミノ酸位置が、全ての他のアミノ酸残基、または制限されたそのサブセットへのアミノ酸置換によって改変される請求項63〜71のいずれか1項に記載の方法。
【請求項73】
改変が、1次抗体のその位置のスキャンアミノ酸への、または元のアミノ酸へのアミノ酸置換を含まない請求項72に記載の方法。
【請求項74】
ステップe)で産生される複数の核酸分子が、PCR変異誘発、カセット変異導入、部位特異的変異誘発、ランダム点変異誘発、テンプレート含有ウラシルを使った変異誘発、オリゴヌクレオチド指定変異誘発、ホスホロチオエート修飾DNA変異誘発、ギャップ二重鎖DNAを使った変異誘発、ポイントミスマッチ修復、修復欠損宿主株を使った変異誘発、制限選択および制限精製、欠失変異誘発、全遺伝子合成による変異誘発、ならびに二重鎖切断修復、の中から選択される方法により生成される請求項63〜73のいずれか1項に記載の方法。
【請求項75】
ステップe)で産生される複数の核酸分子が、NNK、NNS、NNN、NNYまたはNNR変異誘発、の中から選択される方法により生成される請求項63〜73のいずれか1項に記載の方法。
【請求項76】
活性が、結合、シグナル伝達、分化、遺伝子発現の変化、細胞増殖、アポトーシス、走化性、細胞障害性、癌細胞浸潤、内皮細胞増殖および管形成、の中から選択される請求項63〜75のいずれか1項に記載の方法。
【請求項77】
活性が結合であり、イムノアッセイ、全細胞パニングおよび表面プラズモン共鳴法(SPR)の中から選択される方法により結合が評価される請求項76に記載の方法。
【請求項78】
イムノアッセイが、ラジオイムノアッセイ、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)および電気化学発光測定法の中から選択される請求項77に記載の方法。
【請求項79】
電気化学発光測定法がメソ・スケール・ディスカバリー(MSD)である請求項78に記載の方法。
【請求項80】
標的抗原が、ポリペプチド、炭水化物、脂質、核酸または小分子である請求項63〜79のいずれか1項に記載の方法。
【請求項81】
標的抗原が、ウイルス、細菌、腫瘍または他の細胞の表面上に発現している、または組換え型タンパク質もしくはペプチドである請求項63〜80のいずれか1項に記載の方法。
【請求項82】
標的抗原が、治療介入用の標的タンパク質である請求項63〜81のいずれか1項に記載の方法。
【請求項83】
標的抗原が、細胞増殖および分化、細胞遊走、アポトーシスまたは血管新生に関与する請求項63〜82のいずれか1項に記載の方法。
【請求項84】
標的抗原が、VEGFR−1、VEGFR−2、VEGFR−3(血管内皮細胞増殖因子受容体1、2、および3)、上皮増殖因子受容体(EGFR)、ErbB−2、ErbB−3、IGF−R1、C−Met(肝細胞増殖因子受容体;HGFRとしても知られる)、DLL4、DDR1(ジスコイジンドメイン受容体)、KIT(c−kit受容体)、FGFR1、FGFR2、FGFR4(繊維芽細胞増殖因子受容体1、2、および4)、RON(recepteur d’origine nantais;マクロファージ刺激1受容体としても知られる)、TEK(内皮細胞特異的受容体チロシンキナーゼ)、TIE(内皮細胞に存在する受容体型チロシンキナーゼ)、CSF1R(コロニー刺激因子1受容体)、PDGFRB(血小板由来増殖因子受容体B)、EPHA1、EPHA2、EPHB1(エリトロポイエチン産生肝細胞受容体A1、A2およびB1)、TNF−R1、TNF−R2、HVEM、LT−βR、CD20、CD3、CD25、NOTCH、G−CSF−R、GM−CSF−R、EPO−R.、カドヘリン、インテグリン、CD52、CD44、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、PIGF、EGF、HGF、TNF−α、LIGHT、BTLA、リンホトキシン(LT)、IgE、G−CSF、GM−CSFならびにEPO、の中から選択される請求項63〜83のいずれか1項に記載の方法。
【請求項85】
抗体がFab型の場合、1次抗体が、10−4M未満;10−4M〜10−8M;または正確にもしくは約10−4M、10−5M、10−6M、10−7M、10−8M、またはそれ未満の結合親和性で標的抗原に結合する請求項63〜84のいずれか1項に記載の方法。
【請求項86】
系統的変異導入を1次抗体の可変重鎖内で行い、そこからステップa)〜h)を行う請求項63〜85のいずれか1項に記載の方法。
【請求項87】
系統的変異導入を1次抗体の可変軽鎖内で行い、そこからステップa)〜h)を行う請求項63〜86のいずれか1項に記載の方法。
【請求項88】
系統的変異導入を1次抗体の可変重鎖内で行い、そこからステップa)〜h)を行い;および
別々に、かつ独立に、系統的変異導入を1次抗体の可変軽鎖内で行い、そこからステップa)〜h)を行う、
請求項63〜87のいずれか1項に記載の方法。
【請求項89】
3次抗体が、1次抗体または2次抗体に比べて、標的抗原に対し少なくとも2倍改善された活性;1次抗体または2次抗体に比べて、標的抗原に対し2倍〜10000倍または2倍〜1000倍改善された活性;または1次抗体または2次抗体に比べて、標的抗原に対し少なくとも2倍、5倍、10倍、100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍、1000倍、2000倍、3000倍、4000倍、5000倍、10000倍またはそれ超の改善された活性を示す請求項63〜88のいずれか1項に記載の方法。
【請求項90】
3次抗体が、1次抗体の結合親和性よりも大きな結合親和性、および1x10−9M未満;1x10−9M〜1x10−11M;または正確に、もしくは約1x10−9M、2x10−9M、3x10−9M、4x10−9M、5x10−9M、6x10−9M、7x10−9M、8x10−9M、9x10−9M、1x10−10M、2x10−10M、3x10−10M、4x10−10M、5x10−10M、6x10−10M、7x10−10M、8x10−10M、9x10−10Mもしくはそれ未満の結合親和性を示す請求項63〜89のいずれか1項に記載の方法。
【請求項91】
アミノ酸置換不含1次抗体に比べて、3次抗体で変えられたアミノ酸改変を測定するステップをさらに含む請求項63〜90のいずれか1項に記載の方法。
【請求項92】
ステップh)で特定された3次抗体が、ステップa)で、それのさらなる成熟のために1次抗体として選択および使用され、それにより、改変されるアミノ酸残基がその後のこの方法の繰り返しによりこれ以上改変されない、反復繰り返される請求項63〜91のいずれか1項に記載の方法。
【請求項93】
選択3次抗体の1つまたは複数の可変重鎖または1つまたは複数の可変軽鎖内の1つまたは複数のアミノ酸置換が組み合わされて、さらなる改変抗体を生成し、それにより、さらなる改変抗体が標的抗原に対する活性により選別され、1次抗体、2次抗体および選択3次抗体に比べて、標的抗原に対して活性増加を示すさらなる改変抗体を特定する請求項63〜92のいずれか1項に記載の方法。
【請求項94】
1次抗体の可変重鎖にステップa)〜h)を行い、対応する1次抗体の可変重鎖に比べて、それぞれ、可変重鎖内にアミノ酸置換を含む3次抗体を選択するステップ;
独立に、かつ、別々に、1次抗体の可変軽鎖にステップa)〜h)を行い、対応する1次抗体の可変軽鎖に比べて、それぞれ、可変軽鎖内にアミノ酸置換を含む別の3次抗体を選択するステップ;
3次抗体の可変重鎖を別の3次抗体の可変軽鎖と組み合わせて、対応する1次抗体の可変重鎖および可変軽鎖に比べて、それぞれ、可変重鎖および可変軽鎖のアミノ酸置換を含む複数の異なるさらなる改変抗体を生成するステップ;
複数のさらなる改変抗体を標的抗原に対する結合により選別するステップ;および
1次抗体、2次抗体、および3次抗体に比べて、標的抗原に対する活性の増加を示す4次抗体を選択するステップ、
を含む請求項63〜93のいずれか1項に記載の方法。
【請求項95】
ステップh)の3次抗体選択ステップの後ろに、
i)さらなる変異誘発のために、3次抗体の可変重鎖または可変軽鎖内の別の異なる領域を選択するステップ;
j)3次抗体の改変型の可変重鎖または可変軽鎖をコードする複数の核酸分子を産生するステップであって、核酸分子が、選択領域中に、1次改変可変重鎖または可変軽鎖とは異なるアミノ酸をコードする1つのコドンを含み、それにより、それぞれ複数の核酸分子が、選択領域で単一のアミノ酸残基の置換により改変される可変重鎖または可変軽鎖をコードしているステップ;
k)それぞれ可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む複数のさらなる改変抗体を産生するステップであって、可変重鎖または可変軽鎖の少なくとも1つがステップj)で産生されたものであり、それにより、選択領域が、3次抗体に比べ、それぞれ複数の抗体がアミノ酸の異なるアミノ酸への置換を含むステップ;
l)複数のさらなる改変抗体を標的抗原に対する結合により選別するステップ;および
m)3次抗体に比べて、標的抗原に対する活性の増加を示すさらなる改変抗体を選択するステップ、
をさらに含む請求項63〜94のいずれか1項に記載の方法。
【請求項96】
異なる領域が、CDR1、CDR2、CDR3、FR1、FR2、FR3およびFR4の中から選択される請求項95に記載の方法。
【請求項97】
可変重鎖および可変軽鎖、またはその一部を含む抗体が、Fab、Fab’、F(ab’)、単鎖Fv(scFv)、Fv、dsFv、ダイアボディ、FdおよびFd’断片、Fab断片、Fd断片、scFv断片、ならびにscFab断片、の中から選択される請求項63〜96のいずれか1項に記載の方法。

【図1】
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【図2A】
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【図2B】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図4C】
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【図5】
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【公表番号】特表2013−510164(P2013−510164A)
【公表日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−537994(P2012−537994)
【出願日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【国際出願番号】PCT/US2010/055489
【国際公開番号】WO2011/056997
【国際公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【出願人】(511110706)ファブラス エルエルシー (3)
【Fターム(参考)】