TW201900674A - 含有TGF-β受體的融合蛋白及其醫藥用途 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及含有TGF-β受體的融合蛋白及其醫藥用途。進一步地,本發明涉及包含該PD-L1抗體靶向部分和TGF-βRII胞外區的雙功能融合蛋白,以及包含該含有TGF-β受體融合蛋白的醫藥組成物,以及其作為抗癌藥物的用途。
Description
本發明涉及腫瘤免疫治療藥物領域。具體地說,本發明涉及用於癌症治療的融合蛋白,包括包含靶向分子和免疫調節因子如TGF-βRII的融合蛋白。更具體地涉及靶向分子PD-L1抗體和免疫調節因子如TGF-βRII的融合蛋白,包含其的醫藥組成物,以及其作為抗癌藥物的應用。
在腫瘤治療中,人們早已認識到化療所帶來的高毒性及可導致耐藥性癌細胞產生的負面影響。即使是靶向性針對與腫瘤生存生長相關的過度表達或啟動的蛋白的治療手段,仍會有癌細胞藉由變異來減少或逃脫對靶向性治療所針對通路的依賴,並利用其它的通路繼續生存。腫瘤免疫治療近年來備受關注,是腫瘤治療領域的焦點,較難產生耐藥性是該療法的突出優勢。腫瘤免疫治療主要藉由免疫學原理和方法,提高腫瘤細胞的免疫原性和對效應細胞殺傷的敏感性,激發和增強機體抗腫瘤免疫應答,並應用免疫細胞和效應分子輸注宿主體內,協同機體免疫系統殺傷腫瘤、抑制腫瘤生長。
程式性死亡受體1(programmed death 1,PD-1)為CD28超家族成員。PD-1表達於活化的T細胞,B細胞及髓系細胞,其有兩個配體,即程式性死亡配體-1(programmed death ligand 1,PD-L1)和PD-L2。PD-L1與T細胞上的受體PD-1相互作用,在免疫應答的負調控方面發揮著重要作用。在許多人類腫瘤組織中均可檢測到PD-L1蛋白的表達,腫瘤部位的微環境可誘導腫瘤細胞上的PD-L1的表達,表達的PD-L1有利於腫瘤的發生和生長,誘導抗腫瘤T細胞的凋亡。PD-1/PD-L1通路抑制劑可以阻斷PD-1與PD-L1的結合,阻斷負向調控信號,使T細胞恢復活性,從而增強免疫應答,因此,以PD-1/PD-L1為靶點的免疫調節對腫瘤抑制有重要的意義。
轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)屬於調節細胞生長和分化的TGF-β超家族。TGF-β藉由異源四聚體受體複合物傳遞信號,這個受體複合物是由兩個I型和兩個II型的跨膜絲胺酸/蘇胺酸激酶受體組成。
TGF-β是一種多功能的細胞因子,以細胞或背景依賴的方式發揮腫瘤抑制或腫瘤促進的作用。TGF-β信號的腫瘤抑制作用源於其誘導多個基因表達的能力。當腫瘤發展過程中引入突變或表觀遺傳修飾時,癌細胞逐漸耐受TGF-β信號的抑制作用,最終導致腫瘤的發展。
研究發現阻斷TGF-β信號傳導通路能夠減少腫瘤的轉移。運用截短的Smad2/3顯負性突變體抑制乳腺腫瘤細胞系的TGF-β信號通路,結果發現腫瘤細胞的轉移能力被抑 制。結腸癌的微小衛星體不穩定性研究發現,TGF-βRII無活性的突變,使轉移減少,增加了患者術後的存活率。但總體而言,抑制TGF-β信號通路的抑制劑單用在臨床治療中效果微弱,可能跟TGF-β主要在腫瘤細胞內異常性高表達及信號通路抑制劑的生物利用度有關。
因此,在靶向中和腫瘤微環境的TGF-β基礎上抑制PD-1/PD-L1通路,可以使T細胞恢復活性,增強免疫應答,更有效地提高抑治腫瘤發生和發展的效果。本申請人在先的PCT申請PCT/CN2016/104320提供了一種PD-L1抗體。
目前已有抗體/TGF-β受體融合蛋白公開,如WO2006074451A2、WO2009152610A1、WO2011109789A2、WO2013164694A1、WO2014164427A1、WO2015077540A2、WO9309228A1、WO9409815A1、WO2015077540A2、WO2015118175A2。但一些融合蛋白仍存在不穩定或表達量不高的問題。在實際生產和臨床應用上仍需進一步開發具有更優性能的產品。本發明提供一種更利於生產,性能更穩定的技術方案。
本發明提供一種含有TGF-β受體的融合蛋白,包含靶向部分和TGF-β受體部分,其中,該TGF-β受體部分為TGF-βRII胞外區的N端截短形式。
在本發明一個較佳的實施方案中,TGF-βRII胞外區的N端截短形式選自在TGF-βRII胞外區的N端上有26個以 下連續胺基酸的缺失,較佳14-26個連續胺基酸的缺失,更佳14-21個連續胺基酸的缺失;最佳包含14-21個連續胺基酸的缺失,非限制性實施例包括SEQ ID NO:14或SEQ ID NO:15所示的序列。
在本發明一個較佳的實施方案中,TGF-βRII胞外區的序列如SEQ ID NO:13所示。
在本發明一個較佳的實施方案中,該靶向部分為細胞特異性靶向部分;較佳的,該靶向部分為癌細胞特異性靶向部分。
在本發明一個較佳的實施方案中,該癌細胞特異性靶向部分選自抗體或其抗原結合片段、生長因子、激素、肽、受體或細胞因子。
在本發明一個較佳的實施方案中,該抗體或其抗原結合片段選自全長抗體、嵌合抗體、Fab’、Fab、F(ab’)2、單結構域抗體(DAB)、Fv、scFv、小抗體、雙特異性抗體、三特異性抗體或其混合物。
在本發明一個較佳的實施方案中,該抗體或其抗原結合片段結合選自以下一種或多種多肽或蛋白:HER2、HER3、免疫檢驗點分子、CD33、VEGF、VEGFR、VEGFR-2、CD152、TNF、IL-1、IL-5、IL-17、IL-6R、IL-1、IL-2R、BLYS、PCSK9、EGFR、c-Met、CD2、CD3、CD11a、CD19、CD30、CD38、CD20、CD52、CD60、CD80、CD86、TNF-α、IL-12、IL-17、IL-23、IL-6、IL-1β、RSVF、IgE、RANK、BLyS、α4β7、PD-1、CCR4、SLAMF7、GD2、CD21、CD79b、 IL20Rα、CD22、CD79a、CD72、IGF-1R和RANKL;較佳該抗體或其抗原結合片段結合免疫檢驗點分子。
在本發明一個較佳的實施方案中,所述的抗體為PD-L1抗體;較佳的,該PD-L1抗體選自:MSB0010718C、MEDI4736、BMS-936559、MPDL3280A的PD-L1抗體,或包含1個或多個選自以下的CDR區序列或CDR區序列的突變序列的抗體:HCDR1:SYWMH SEQ ID NO:1 HCDR2:RI X1PNSG X2TSYNEKFKN SEQ ID NO:2 HCDR3:GGSSYDYFDY SEQ ID NO:3 LCDR1:RASESVSIHGTHLMH SEQ ID NO:4 LCDR2:AASNLES SEQ ID NO:5 LCDR3:QQSFEDPLT SEQ ID NO:6;其中X1選自H或G,較佳為G;X2選自G或F,較佳為F。
在本發明一個較佳的實施方案中,該抗體或其抗原結合片段為嵌合抗體或其功能片段、人源化抗體或其功能片段、或人抗體或其或其功能片段。
在本發明一個較佳的實施方案中,該人源化抗體的重鏈可變區具有如SEQ ID NO:7所示的序列,較佳具有如SEQ ID NO:9所示的序列。
在本發明一個較佳的實施方案中,該人源化抗體進一步包括序列SEQ ID NO:11所示的重鏈。
在本發明一個較佳的實施方案中,該人源化抗體包含 SEQ ID NO:8或10所示的抗體輕鏈可變區序列或輕鏈可變區的突變序列。
在本發明一個較佳的實施方案中,該人源化抗體包含序列SEQ ID NO:12所示的輕鏈。
在本發明一個較佳的實施方案中,該含有TGF-β受體的融合蛋白如通式(I)所示:Ab-L-TGF-βRII ECD (I)
其中TGF-βRII ECD為TGF-βRII胞外區的截短形式;Ab為抗體;L為連接序列。
在本發明一個較佳的實施方案中,該連接序列L為(G4S)xG,其中x為3-6,較佳為4-5。
本發明進一步提供一種醫藥組成物,其含有治療有效量的如上所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,以及一種或多種藥學上可接受的載體、稀釋劑或賦形劑。
本發明進一步提供一種編碼如上所述的含有TGF-β受體的融合蛋白的DNA分子。
本發明進一步提供一種含有如上所述的DNA分子的表達載體。
本發明進一步提供一種用如上所述的表達載體轉化的宿主細胞,該宿主細胞選自細菌、酵母菌和哺乳動物細胞;較佳哺乳動物細胞。
本發明進一步提供一種該含有TGF-β受體的融合蛋白或包含其的醫藥組成物,在製備用於腫瘤治療的藥物中的 用途;較佳在製備用於治療PD-L1介導的腫瘤的藥物中的用途;更佳為表達PD-L1的癌症。
本發明進一步提供一種治療和預防腫瘤的方法,包括給予所需患者治療有效量的本發明所述的含有TGF-β受體的融合蛋白或包含其的醫藥組成物。
本發明進一步提供一種截短的TGF-βRII胞外區,其中該TGF-βRII胞外區的截短選自在SEQ ID NO:13的N端上有26個以下連續胺基酸的缺失,較佳N端14-26個連續胺基酸的缺失,更佳N端14-21個連續胺基酸的缺失;最佳包含14-21個連續胺基酸的缺失,非限制性實施例包括SEQ ID NO:14或SEQ ID NO:15所示的序列。
本發明進一步提供一種醫藥組成物,其含有治療有效量的本發明所述的截短的TGF-βRII胞外區,以及一種或多種藥學上可接受的載體、稀釋劑或賦形劑。
本發明進一步提供一種本發明所述的截短的TGF-βRII胞外區或包含其的醫藥組成物,在製備用於治療、抑制癌細胞增殖或轉移的疾病或病症的藥物中的用途。
本發明進一步提供一種治療和預防腫瘤的方法,包括給予所需患者治療有效量的本發明所述的截短的TGF-βRII胞外區或包含其的醫藥組成物。
本公開中所述腫瘤或癌症選自以下部位的腫瘤或癌症:結直腸、乳腺、卵巢、胰腺、胃、前列腺、腎、宮頸、骨髓瘤、淋巴瘤、白血病、甲狀腺、子宮內膜、子宮、膀胱、神經內分泌、頭部頸部、肝、鼻咽、睾丸、小細胞肺 癌、非小細胞肺癌、黑素瘤、基底細胞皮膚癌、鱗狀細胞皮膚癌、隆突性皮膚纖維肉瘤、梅克爾細胞癌、成膠質細胞瘤、膠質瘤、肉瘤、間皮瘤,和骨髓增生異常綜合征。
第1圖為融合蛋白結構示意圖。
第2圖為融合蛋白體外結合人源TGF-β1的結果。
第3圖為融合蛋白體外結合人源TGF-β1的結果。
第4圖為融合蛋白體外結合人源PD-L1的結果。
第5圖為融合蛋白體外檢測PD-1/PD-L1通路阻斷實驗結果。
第6圖為融合蛋白以劑量依賴性形式抑制TGFß誘導的pSMAD3報告物活性。
第7圖為融合蛋白樣品均能夠增強啟動的T淋巴細胞分泌細胞因子IFN-γ。
第8圖為融合蛋白對荷瘤小鼠瘤重的影響。
一、術語
為了更容易理解本發明,以下具體定義了某些技術和科學術語。除非在本文中另有明確定義,本文使用的所有其它技術和科學術語都具有本發明所屬領域的一般技術人員通常理解的含義。
本發明所用胺基酸三字母代碼和單字母代碼如J.biol.chem,243,p3558(1968)中所述。
本發明所述的“抗體”指免疫球蛋白,是由兩條相同的 重鏈和兩條相同的輕鏈藉由鏈間二硫鍵連接而成的四肽鏈結構。免疫球蛋白重鏈恆定區的胺基酸組成和排列順序不同,故其抗原性也不同。據此,可將免疫球蛋白分為五類,或稱為免疫球蛋白的同種型,即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE,其相應的重鏈分別為μ鏈、δ鏈、γ鏈、α鏈、和ε鏈。同一類Ig根據其鉸鏈區胺基酸組成和重鏈二硫鍵的數目和位置的差別,又可分為不同的亞類,如IgG可分為IgG1、IgG2、IgG3、IgG4。輕鏈藉由恆定區的不同分為κ鏈或λ鏈。五類Ig中每類Ig都可以有κ鏈或λ鏈。
在本發明中,本發明所述的抗體輕鏈可進一步包含輕鏈恆定區,該輕鏈恆定區包含人源或鼠源的κ、λ鏈或其變體。
在本發明中,本發明所述的抗體重鏈可進一步包含重鏈恆定區,該重鏈恆定區包含人源或鼠源的IgG1、IgG2、IgG3、IgG4或其變體。
抗體重鏈和輕鏈靠近N端的約110個胺基酸的序列變化很大,為可變區(Fv區);靠近C端的其餘胺基酸序列相對穩定,為恆定區。可變區包括3個高變區(HVR)和4個序列相對保守的骨架區(FR)。3個高變區決定抗體的特異性,又稱為互補性決定區(CDR)。每條輕鏈可變區(LCVR)和重鏈可變區(HCVR)由3個CDR區4個FR區組成,從胺基端到羧基端依次排列的順序為:FR1,CDR1,FR2,CDR2,FR3,CDR3,FR4。輕鏈的3個CDR區指LCDR1、LCDR2、和LCDR3;重鏈的3個CDR區指HCDR1、HCDR2 和HCDR3。本發明所述的抗體或抗原結合片段的LCVR區和HCVR區的CDR胺基酸殘基在數量和位置符合已知的Kabat編號規則(LCDR1-3,HCDE2-3),或者符合kabat和chothia的編號規則(HCDR1)。
本發明的抗體包括選自鼠源抗體、嵌合抗體、人源化抗體的全長抗體,較佳人源化抗體。
術語“鼠源抗體”在本發明中為根據本領域知識和技能製備的對人PD-L1的單株抗體。製備時用PD-L1抗原注射試驗對象,然後分離表達具有所需序列或功能特性的抗體的融合瘤。在本發明一個較佳的實施方案中,該鼠源PD-L1抗體或其抗原結合片段,可進一步包含鼠源κ、λ鏈或其變體的輕鏈恆定區,或進一步包含鼠源IgG1、IgG2、IgG3或其變體的重鏈恆定區。
術語“嵌合抗體(chimeric antibody)”,是將鼠源性抗體的可變區與人抗體的恆定區融合而成的抗體,可以減輕鼠源性抗體誘發的免疫應答反應。建立嵌合抗體,要先建立分泌鼠源性特異性單抗的融合瘤,然後從小鼠融合瘤細胞中選殖可變區基因,再根據需要選殖人抗體的恆定區基因,將小鼠可變區基因與人恆定區基因連接成嵌合基因後插入人載體中,最後在真核工業系統或原核工業系統中表達嵌合抗體分子。在本發明一個較佳的實施方案中,該PD-L1嵌合抗體的抗體輕鏈進一步包含人源κ、λ鏈或其變體的輕鏈恆定區。該PD-L1嵌合抗體的抗體重鏈進一步包含人源IgG1、IgG2、IgG3、IgG4或其變體的重鏈恆定區。 人抗體的恆定區可選自人源IgG1、IgG2、IgG3或IgG4或其變體的重鏈恆定區,較佳包含人源IgG2或IgG4重鏈恆定區,或者使用胺基酸突變後無ADCC(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用)毒性的IgG4。
術語“人源化抗體(humanized antibody)”,也稱為CDR接枝抗體(CDR-grafted antibody),是指將小鼠的CDR序列接枝到人的抗體可變區框架,即不同類型的人種系抗體構架序列中產生的抗體。可以克服嵌合抗體由於攜帶大量小鼠蛋白成分,從而誘導的强烈的抗體可變抗體反應。此類構架序列可以從包括種系抗體基因序列的公共DNA數據庫或公開的参考文獻獲得。如人重鏈和輕鏈可變區基因的種系DNA序列可以在“VBase”人種系序列數據庫(在因特網www.mrccpe.com.ac.uk/vbase可獲得),以及在Kabat,E.A.等人,1991 Sequences of Proteins of Immunological Interest,第5版中找到。為避免免疫原性下降的同時,引起的活性下降,可對所述的人抗體可變區框架序列進行最少反向突變或回復突變,以保持活性。本發明的人源化抗體也包括進一步由噬菌體展示對CDR進行親和力成熟後的人源化抗體。
術語“人抗體”與“人源抗體”可以互換使用,是指有一或多個可變區和恆定區來源於人免疫球蛋白序列。其中一個較佳的方式是所有的可變區和恆定區均來自於人免疫球蛋白序列,即“完全人源抗體”或“全人抗體”。這些抗體可 以藉由多種方式製備獲得,包括藉由噬菌體展示技術,從人PBMC、脾臟、淋巴結組織分離B細胞,構建天然單鏈噬菌體人抗體庫,或者藉由免疫可表達人抗體輕重鏈的轉基因小鼠,篩選獲得的抗體。
本發明中所述的“抗體或其抗原結合”或“功能片段”,指具有抗原結合活性的Fab片段,Fab‘片段,F(ab’)2片段,以及與抗體結合的Fv片段ScFv片段。Fv片段含有抗體重鏈可變區和輕鏈可變區,但沒有恆定區,並具有全部抗原結合位點的最小抗體片段。一般地,Fv抗體還包含在VH和VL結構域之間的多肽接頭,且能夠形成抗原結合所需的結構。也可以用不同的連接物將兩個抗體可變區連接成一條多肽鏈,稱為單鏈抗體(single chain antibody)或單鏈Fv(sFv)。本發明的術語“與PD-L1結合”,指能與人PD-L1相互作用。本發明的術語“抗原結合位點”指抗原上不連續的,由本發明抗體或抗原結合片段識別的三維空間位點。
本發明中所述的“ADCC”,即antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用,是指表達Fc受體的細胞藉由識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細胞。可藉由對IgG上Fc段的修飾,降低或消除抗體的ADCC效應功能。該修飾指在抗體的重鏈恆定區進行突變,如選自IgG1的N297A、L234A、L235A;IgG2/4嵌合體,IgG4的F234A/L235A突變。
本發明所述的“突變序列”中的“突變”包括但不限於“回復突變”、“保守修飾”或“保守置換或取代”。本公開中 所述的“保守修飾”或“保守置換或取代”是指具有類似特徵(例如電荷、側鏈大小、疏水性/親水性、主鏈構象和剛性等)的其它胺基酸置換蛋白中的胺基酸,使得可頻繁進行改變而不改變蛋白的生物學活性。本領域技術人員知曉,一般而言,多肽的非必需區域中的單個胺基酸置換基本上不改變生物學活性(參見例如Watson等(1987)Molecular Biology of the Gene,The Benjamin/Cummings Pub.Co.,第224頁,(第4版))。另外,結構或功能類似的胺基酸的置換不大可能破環生物學活性。
本發明所述的“突變序列”是指對本發明的核苷酸序列和胺基酸序列進行適當的替換、插入或缺失等突變修飾情況下,得到的與本發明的核苷酸序列和胺基酸序列具有不同百分比序列同一性程度的核苷酸序列和胺基酸序列。
本發明中所述“同一性”是指兩個多核苷酸序列之間或兩個多肽之間的序列相似性。本發明中的序列同一性可以至少為85%、90%或95%,較佳至少為95%。非限制性實施例包括85%,86%,87%,88%,89%,90%,91%,92%,93%,94%,95%,96%,97%,98%,99%,100%。兩個序列之間的序列比較和同一性百分比測定可以藉由National Center For Biotechnology Institute網站上可得的BLASTN/BLASTP演算法的預設設置來進行。
本發明所述的“PD-L1抗體或其抗原結合蛋白”可包括本領域中所述的任何抗PD-L1抗體或其抗原結合片段。抗PD-L1抗體可以是市售可得的或已藉由文獻公開的PD-L1 抗體。包括但不限於,如PD-L1抗體BMS-936559,MPDL3280A,MEDI4736,MSB0010718C(參見US2014341917、US20130034559、US8779108)等。抗體可以是單株抗體、嵌合抗體、人源化抗體,或人抗體。抗體片段包括具有抗原結合活性的Fab片段,Fab‘片段,F(ab’)2片段,以及與抗體結合的Fv片段和ScFv片段。本發明示例性的PD-L1抗體製備過程參見(PCT/CN2016/104320)包括如下所述的重鏈可變區的CDR序列:
HCDR1:SYWMH SEQ ID NO:1
HCDR2:RI X1PNSG X2TSYNEKFKN SEQ ID NO:2
HCDR3:GGSSYDYFDY SEQ ID NO:3
在可選的實施方式中,X1選自H或G,X2選自G或F。
在另一個實施方式中,本發明示例性的PD-L1抗體進一步包括如下所述的輕鏈可變區的CDR序列:
LCDR1選自:RASESVSIHGTHLMH SEQ ID NO:4
LCDR2選自:AASNLES SEQ ID NO:5
LCDR3選自:QQSFEDPLT SEQ ID NO:6;在另一個實施方式中,本發明對上述的CDR區採用CDR移植策略進行抗體人源化,人源化構架的人源化輕鏈模板為IGKV7-3*01和hjk2.1,人源化重鏈模板為IGHV1-46*01和hjh6.1,人源化可變區序列如下:
人源化重鏈可變區 SEQ ID NO:7
人源化輕鏈可變區 SEQ ID NO:8
注:順序為FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4,序列中斜體為FR序列,下加底線為CDR序列。
在另一個實施方式中,對本發明人源化抗體的回復突變設計,見下表1:
“植入”代表鼠抗體CDR植入人種系FR區序列。
表中各種輕重鏈的突變組合可得到新的人源化抗體。
本發明的另一方面,提供一種人源化選殖構建的實施例,如下:設計引子PCR搭建各人源化抗體VH/VK基因片段, 再與表達載體pHr(帶信號肽及恆定區基因(CH1-FC/CL)片段)進行同源重組,構建抗體全長表達載體VH-CH1-FC-pHr/VK-CL-pHr。
1、引子設計:利用線上軟體DNAWorks(v3.2.2)(http://helixweb.nih.gov/dnaworks/)設計多條引子合成VH/VK含重組所需基因片段:5’-30bp信號肽+VH/VK+30bp CH1/CL-3’。
2、片段接合:按照TaKaRa公司Primer STAR GXL DNA聚合酶操作說明書,用上面設計的多條引子,分兩步PCR擴增得到VH/VK含重組所需基因片段。
3、表達載體pHr(帶信號肽及恆定區基因(CH1-FC/CL)片段)構建及酶切
利用一些特殊的限制性內切酶,如BsmBI,識別序列與酶切位點不同的特性設計構建表達載體pHr(帶信號肽及恆定區基因(CH1-FC/CL)片段)。BsmBI酶切載體,切膠回收備用。
4、重組構建表達載體VH-CH1-FC-pHr/VK-CL-pHr VH/VK含重組所需基因片段與BsmBI酶切回收表達載體pHr(帶信號肽及恆定區基因(CH1-FC/CL)片段)按3:1比例分別加入DH5H感受態細胞中,0℃冰浴30min,42℃熱擊90s,加入5倍體積LB介質,37℃孵育45min,塗布LB-Amp平板,37℃培養過夜,挑取單株送測序得到各目的純株。
5、根據本實施例的設計方案構建質粒,然後表達純化蛋白,用檢測例SPR測定所得蛋白親和力。
6、最終用BIACORE測試人源化回復突變體與人源PD-L1-his或融合瘤抗體的親和力,篩選得到的人源化回復突變位點的選擇及序列組合如下:
重鏈可變區: SEQ ID NO:9其中,CDR2為SEQ ID NO:7的X1為G,X2為F。
輕鏈可變區: SEQ ID NO:10
註:順序為FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4,序列中斜體為FR序列;下加底線為CDR序列。
本發明的另一方面,提供一種構建和表達抗PD-L1人源IgG4類型的實施例,並進一步用於融合蛋白構建的PD-L1抗體。該PD-L1抗體也可用作本發明中的測試例對照分子。
由於PD-L1在活化T細胞中也有表達,如果採用野生型IgG1恆定區會引起Fc介導的效應作用,比如ADCC和CDC,從而導致活化T細胞的消減。本發明選擇突變IgG4以得到無ADCC和CDC的抗體。將親和力成熟得到的純 株轉換成IgG4類型,IgG4的核心鉸鏈區包含S228P突變。並進一步引入F234A和L235A突變(mAbs 4:3,310-318;May/June 2012)。同時,為防止抗體重鏈C末端在引入連接肽連接TGF-βRII胞外區時發生斷裂,又將PD-L1抗體重鏈的最後一位K突變成A,以增加融合蛋白的穩定性。本發明用於融合蛋白構建的的PD-L1抗體序列如下:PD-L1抗體重鏈序列:IgG4(AA)(S228P) SEQ ID NO:11
PD-L1抗體輕鏈序列 SEQ ID NO:12
注:劃線部分為抗體重鏈或輕鏈的可變區序列,或編碼其的核苷酸序列;未劃線部分為抗體恆定區序列及其相應的編碼核苷酸序列。
本發明中所述的融合蛋白是一種藉由DNA重組得到的兩個基因共表達的蛋白產物。現有技術中熟知生產和純化抗體和抗原結合片段的方法,如冷泉港的抗體實驗技術指南,5-8章和15章。例如,小鼠可以用人PD-L1或其片段免疫,所得到的抗體能被覆性、純化,並且可以用常規的方法進行胺基酸測序。抗原結合片段同樣可以用常規方法製備。發明所述的抗體或抗原結合片段用基因工程方法在非人源的CDR區加上一個或多個人源FR區。人FR種系序列可以藉由比對IMGT人類抗體可變區種系基因資料庫和MOE軟體,從ImMunoGeneTics(IMGT)的網站http://imgt.cines.fr得到,或者從免疫球蛋白雜誌,2001ISBN012441351上獲得。
本發明工程化的抗體或抗原結合片段可用常規方法製備和純化。比如,編碼重鏈和輕鏈的cDNA序列,可以選殖並重組至GS表達載體。重組的免疫球蛋白表達載體可以穩定地轉染CHO細胞。作為一種更推薦的現有技術,哺乳動物類表達系統會導致抗體的糖基化,特別是在Fc區的 高度保守N端位點。藉由表達與人PD-L1特異性結合的抗體得到穩定的純株。陽性的純株在生物反應器的無血清培養基中擴大培養以生產抗體。分泌了抗體的培養液可以用常規技術純化。比如,用含調整過的緩衝液的A或G Sepharose FF管柱進行純化。洗去非特異性結合的組分。再用PH梯度法洗脫結合的抗體,用SDS-PAGE檢測抗體片段,收集。抗體可用常規方法進行過濾濃縮。可溶的混合物和多聚體,也可以用常規方法去除,比如分子篩、離子交換。得到的產物需立即冷凍,如-70℃,或者凍乾。
本發明所述的“免疫調節分子”可用於削弱癌細胞的免疫耐受性。本發明採用TGF-βRII胞外結構域的截短形式作為融合蛋白中免疫調節分子部分。“TGF-β受體II(TGF-βRII)”以高親和力結合配體TGF-β1和3。TGF-β RII/TGF-β複合物招募TGF-β RI以形成信號轉導複合物(Won等,Cancer Res.1999;59:1273-7)。TGF-βRII的胞外結構域是TGF-βRII細胞外自N端開始的一段長136個胺基酸殘基的肽段,其中一個示例性的例子如SEQ ID NO:13所示。其他長度約為136個胺基酸,並且來源於人的具有TGF-βRII的胞外區的能夠與TGF-β1和3相結合的變體同樣同樣屬於本發明TGF-βRII的胞外結構域的範圍。本發明研究發現,TGF-βRII胞外結構域N端連續截短形式的結構和功能較未截短分子穩定。含TGF-βRII胞外結構域N端未截短(SEQ ID NO:13所示的1-136多肽)形式的融合蛋白容易斷裂。尤其是在其N端作26個以下胺基酸的截 短後更為穩定,較佳14-26個胺基酸的截短,更佳N端14-21個胺基酸截短形式,具有更高的表達量,最佳截短N端19或21個連續胺基酸。
“給予”和“處理”當應用於動物、人、實驗受試者、細胞、組織、器官或生物流體時,是指外源性藥物、治療劑、診斷劑或組合物與動物、人、受試者、細胞、組織、器官或生物流體的接觸。“給予”和“處理”可以指例如治療、藥物代謝動力學、診斷、研究和實驗方法。細胞的處理包括試劑與細胞的接觸,以及試劑與流體的接觸,其中該流體與細胞接觸。“給予”和“處理”還意指藉由試劑、診斷、結合組成物或藉由另一種細胞體外和離體處理例如細胞。“處理”當應用於人、獸醫學或研究受試者時,是指治療處理、預防或預防性措施,研究和診斷應用。
“治療”意指給予患者內用或外用治療劑,例如包含本發明的任一種結合化合物的組成物,該患者具有一種或多種疾病症狀,而已知該治療劑對這些症狀具有治療作用。通常,在受治療患者或群體中以有效緩解一種或多種疾病症狀的量給予治療劑,以誘導這類症狀退化或抑制這類症狀發展到任何臨床右測量的程度。有效緩解任何具體疾病症狀的治療劑的量(也稱作“治療有效量”)可根據多種因素變化,例如患者的疾病狀態、年齡和體重,以及藥物在患者產生需要療效的能力。藉由醫生或其它專業衛生保健人士通常用於評價該症狀的嚴重性或進展狀況的任何臨床檢測方法,可評價疾病症狀是否已被減輕。儘管本發明的實 施方案(例如治療方法或製品)在緩解每個目標疾病症狀方面可能無效,但是根據本領域已知的任何統計學檢驗方法如Student t檢驗、卡方檢驗、依據Mann和Whitney的U檢驗、Kruskal-Wallis檢驗(H檢驗)、Jonckheere-Terpstra核對總和Wilcoxon檢驗確定,其在統計學顯著數目的患者中應當減輕目標疾病症狀。
“保守修飾”或“保守置換或取代”是指具有類似特徵(例如電荷、側鏈大小、疏水性/親水性、主鏈構象和剛性等)的其它胺基酸置換蛋白中的胺基酸,使得可頻繁進行改變而不改變蛋白的生物學活性。本領域技術人員知曉,一般而言,多肽的非必需區域中的單個胺基酸置換基本上不改變生物學活性(參見例如Watson等(1987)Molecular Biology of the Gene,The Benjamin/Cummings Pub.Co.,第224頁,(第4版))。另外,結構或功能類似的胺基酸的置換不大可能破環生物學活性。
“有效量”包含足以改善或預防醫學疾病的症狀或病症的量。有效量還意指足以允許或促進診斷的量。用於特定患者或獸醫學受試者的有效量可依據以下因素而變化:例如,待治療的病症、患者的總體健康情況、給藥的方法途徑和劑量以及副作用嚴重性。有效量可以是避免顯著副作用或毒性作用的最大劑量或給藥方案。
“外源性”指根據情況在生物、細胞或人體外產生的物質。“內源性”指根據情況在細胞、生物或人體內產生的物質。
“同源性”是指兩個多核苷酸序列之間或兩個多肽之間的序列相似性。當兩個比較序列中的位置均被相同鹼基或胺基酸單體亞基佔據時,例如如果兩個DNA分子的每一個位置都被腺嘌呤佔據時,那麼該分子在該位置是同源的。兩個序列之間的同源性百分率是兩個序列共有的匹配或同源位置數除以比較的位置數×100的函數。例如,在序列最佳比對時,如果兩個序列中的10個位置有6個匹配或同源,那麼兩個序列為60%同源。一般而言,當比對兩個序列而得到最大的同源性百分率時進行比較。
“免疫檢驗點(immune checkpoint)分子”包括刺激性免疫檢驗點分子和抑制性免疫檢驗點分子,示例性分子包括CD27、CD28、CD40、CD40L、CD122、OX40、OX40L、GITR、ICOS、A2AR、B7-H3、B7-H4、BTLA、CTLA-4、IDO、KIR(Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor)、LAG3、PD-1、PD-L1、PD-L2、TIM-3、VISTA等。
本文使用的表述“細胞”、“細胞系”和“細胞培養物”可互換使用,並且所有這類名稱都包括繼代。因此,單詞“轉化體”和“轉化細胞”包括原代受試細胞和由其衍生的培養物,而不考慮轉移數目。還應當理解的是,由於故意或非有意的突變,所有後代在DNA含量方面不可能精確相同。包括具有與最初轉化細胞中篩選的相同的功能或生物學活性的突變後代。在意指不同名稱的情況下,其由上下文清楚可見。
本文使用的“聚合酶鏈式反應”或“PCR”是指其中微量 的特定部分的核酸、RNA和/或DNA如在例如美國專利號4,683,195中所述擴增的程式或技術。一般來說,需要獲得來自目的地區域末端或之外的序列資訊,使得可以設計寡核苷酸引子;這些引子在序列方面與待擴增模板的對應鏈相同或相似。2個引子的5’末端核苷酸可以與待擴增材料的末端一致。PCR可用於擴增特定的RNA序列、來自總基因組DNA的特定DNA序列和由總細胞RNA轉錄的cDNA、噬菌體或質粒序列等。一般參見Mullis等(1987)Cold Spring Harbor Symp.Ouant.Biol.51:263;Erlich編輯,(1989)PCR TECHNOLOGY(Stockton Press,N.Y.)。本文使用的PCR被視為用於擴增核酸測試樣品的核酸聚合酶反應法的一個實例,但不是唯一的實例,所述方法包括使用作為引子的已知核酸和核酸聚合酶,以擴增或產生核酸的特定部分。
“視需要”或“視需要地”意味著隨後所描述地事件或環境可以但不必發生,該說明包括該事件或環境發生或不發生的場合。例如,“視需要包含1-3個抗體重鏈可變區”意味著特定序列的抗體重鏈可變區可以但不必須存在。
“醫藥組成物”表示含有一種或多種本文所述化合物或其生理學上/可藥用的鹽或前體藥物與其他化學組分的混合物,所述其他組分例如生理學/可藥用的載體和賦形劑。醫藥組成物的目的是促進對生物體的給藥,利於活性成分的吸收進而發揮生物活性。
二、實施例與測試例
以下結合實施例進一步描述本發明,但這些實施例並非限制著本發明的範圍。
本發明實施例或測試例中未註明具體條件的實驗方法,通常按照常規條件,或按照原料或商品製造廠商所建議的條件。參見Sambrook等,分子選殖,實驗室手冊,冷泉港實驗室;當代分子生物學方法,Ausubel等著,Greene出版協會,Wiley Interscience,NY。未注明具體來源的試劑,為市場購買的常規試劑。
實施例
實施例1:融合蛋白PD-L1/TGF-β trap選殖和表達
採用TGF-βRII胞外結構域(SEQ ID NO:13的全長或截短形式)作為融合蛋白中免疫調節分子部分,將PD-L1抗體作為融合蛋白的靶向部分,形成PD-L1抗體/TGF-βRII胞外區融合蛋白(PD-L1/TGF-β trap)。研究發現,TGF-βRII胞外結構域截短形式的結構和功能較為穩定,尤其是在其N端作26個以下胺基酸的截短後更為穩定,較佳14-26個胺基酸的截短,更佳N端截短14-21個連續胺基酸的形式,具有更高的表達量和穩定的結構,更佳N端截短14、19或21個連續胺基酸的形式。本發明TGF-βRII胞外結構域及其截短形式的非限制性實施例序列如下:TGF-βRII胞外結構域序列:ECD(1-136) SEQ ID NO:13
TGF-βRII胞外結構域序列在N端有19個胺基酸的截短或缺失:ECD(20-136) SEQ ID NO:14
TGF-βRII胞外結構域序列在N端有21個胺基酸的截短或缺失:ECD(22-136) SEQ ID NO:15
TGF-βRII胞外結構域序列在N端有14個胺基酸的截短或缺失:ECD(15-136) SEQ ID NO:16
利用同源重組技術將本發明PD-L1抗體的重鏈C末端胺基酸藉由(G4S)xG連接不同長度TGF-βRII胞外區,與輕鏈一起,藉由293表達系統進行常規表達,得到如表2所 示的融合蛋白:
編碼PD-L1抗體的核苷酸序列、編碼TGF-βRII胞外 區的核苷酸序列、接頭蛋白片段((G4S)xG)的核苷酸序列藉由所屬領域常規技術手段獲得。利用同源重組技術將PD-L1抗體的C末端核苷酸藉由接頭蛋白連接不同長度TGF-βRII胞外區的N末端核苷酸,選殖到Phr-BsmbI載體上。重組的PD-L1/TGF-β trap在293細胞表達,藉由實施例2進行純化。純化的蛋白可用於下述各實施例實驗中。
實施例2:PD-L1/TGF-β trap融合蛋白純化
細胞培養液高速離心後收集上清,利用親合層析進行第一步純化。層析介質為與Fc相互作用的Protein A或者衍生填料,如GE的Mabselect。平衡緩衝液為1×PBS(137mmol/L NaCl,2.7mmol/L KCl,10mmol/L Na2HPO4,2mmol/L KH2PO4,pH7.4),平衡5倍管柱體積後,將細胞上清上樣結合,流速控制為樣品在管柱上保留時間≧1min。上樣結束後,用1×PBS(pH7.4)沖洗管柱,直至A280紫外吸收降至基線。然後用0.1M甘胺酸(pH3.0)的洗脫緩衝液沖洗層析管柱,根據A280紫外吸收峰收集洗脫峰,收集的洗脫樣品用1M Tris(pH8.5)中和。
將上述中和後的洗脫樣品超濾濃縮後進行體積排阻層析,緩衝液為1×PBS,層析管柱為XK26/60 Superdex200(GE),流速控制在4ml/min,上樣體積小於5ml,根據A280紫外吸收合併目的蛋白峰。收集的蛋白經SEC-HPLC鑒定純度大於95%,經LC-MS鑒定為正確後分裝備用。得到PD-L1/TGF-β trap。
以下用生化測試方法驗證本發明性能及有益效果。
體外活性生物學評價
測試例1:ELISA檢測PD-L1/TGF-β trap體外結合TGF-β1實驗:
檢測流程描述如下:
a.以1μg/ml濃度的人源TGF-β1(8915LC,CST)為抗原按100μl/孔包被96孔板,4℃過夜。
b.250μl 1×PBST洗滌3次,加入250μl 5%牛奶PBS,37℃封閉2小時。
c.250μl 1×PBST洗滌3次,加入梯度稀釋的PD-L1/TGF-β trap,TGF-β trap和陽性對照,37℃孵育1小時。
d.250μl 1×PBST洗滌3次。
e.每孔加入100μl Anti-human FC antibody-HRP(1:4000),37℃孵育40分鐘。
f.每孔加入100μl TMB,室溫孵育10分鐘後加入100μl 1M H2SO4終止反應。
g.酶標儀上檢測450nm測吸收值,Graphpad Prism5分析資料。
融合蛋白體外結合人源TGF-β1的結果如第2圖、第3圖所示。ELISA顯示表2中融合蛋白1未保留對人源TGF-β1的結合活性。質譜分析結果顯示融合蛋白1(即TGF-βRII胞外區非截短形式(1-136))不穩定,容易在重鏈TGF-βRII部分斷裂,陽性對照同樣存在相同情況,而融合蛋白7、9、10、12-15等TGFβRII胞外區N端截短形式的 融合蛋白對於結合至人源TGF-β1是具有特異性的。
測試例2:ELISA檢測PD-L1/TGF-β trap體外結合PD-L1實驗:
檢測用抗原:PD-L1-His SEQ ID NO:17
檢測流程描述如下:
a.以5μg/ml濃度的人源PD-L1-His(SEQ ID NO:17)為抗原按100μl/孔包被96孔板,4℃過夜。
b.250μl 1×PBST洗滌3次,加入250μl 5%牛奶PBS 37℃封閉2小時。
c.250μl 1×PBST洗滌3次,加入梯度稀釋的PD-L1/TGF-β trap,PD-L1抗體為陽性對照,37℃孵育1小時。
d.250μl 1×PBST洗滌3次。
e.每孔加入100μl抗人FC抗體-HRP(1:4000),37℃孵育40分鐘。
f.每孔加入100μl TMB,室溫孵育10分鐘後加入100μl 1M H2SO4終止反應。
g.酶標儀上檢測450nm測吸收值,Graphpad Prism5分析資料。
本發明融合蛋白體外結合人源PD-L1的結果如第4圖所示。ELISA顯示融合蛋白均保留了對人源PD-L1的結合活性。
測試例3:體外檢測PD-1/PD-L1通路阻斷實驗
1、測試目的:
為了研究PD-L1/TGF-β trap對PD-1/PD-L1信號通路的阻斷作用,採用來自Promaga公司構建的分別帶有人源PD-1和PD-L1受體分子的細胞,進行基於細胞水準上的抗體阻斷實驗。
2、測試樣品:
①PD-L1抗體:SEQ ID NO:11,SEQ ID NO:12;
②對照1(20T-Fc):ECD(20-136)-Fc,TGF-βRII胞外區截短片段ECD(20-136)與Fc的融合蛋白
序列如下: SEQ ID NO:18;
③對照2(22T-Fc):ECD(22-136)-Fc,TGF-βRII胞外區截短片段ECD(22-136)與Fc的融合蛋白
序列如下: SEQ ID NO:19;
④融合蛋白9,融合蛋白15;
⑤人IgG:空白對照,從混合的正常人血清中,利用傳統的親和層析方法如ProteinA純化獲得的人免疫球蛋白;
⑥陽性對照(M7824,參考專利WO2015118175製備):PD-L1抗體/TGF-βRII胞外區融合蛋白
PD-L1抗體輕鏈的胺基酸序列 SEQ ID NO:20
PD-L1抗體重鏈/TGF-βRII胞外區(1-136)的H鏈的胺基酸序列: SEQ ID NO:21。
3、測試過程
取CHO/PD-L1細胞(CS187108,Promega),消化並用F-12 Nutrient Mixture(Ham)完全培養基重懸細胞,根據細胞計數結果使用完全培養基調整細胞密度至4×105/mL,將細胞懸液轉移至加樣槽中,使用多道移液器以100μL/孔加入到96孔板中,放置於37℃,5%CO2培養箱培養20~24h;第二天製備Jurkat/PD-1(CS187102,Promega)細胞懸液,根據細胞計數結果使用分析培養基重懸細胞,並調整細胞密度至1.25×106/mL;將加入CHO/PD-L1細胞的細胞培養板從培養箱中取出,使用多道移液器每孔取出95μL培養液,按照40μL/孔加入梯度稀釋的融合蛋白,以及PD-L1抗體及陽性對照(M7824),然後將Jurkat/PD-1細胞懸液轉移至加樣槽中,以40μL/孔加入到細胞培養板中,置於37℃,5%CO2培養箱培養5~6h。在蛋白孵育期間,將Bio-GloTM Reagent取出使其溫度恢復至室溫。取出細胞培養板,置於室溫放置5~10min,然後每孔加入40μL Bio-GloTM Reagent,置於安全櫃中孵育5~10min,使用多功能酶標儀讀取化學發光信號值。
4、結果
如第5圖所示,本發明融合蛋白9同陽性分子一樣均能夠有效地阻斷表達有PD-1分子的Jurkat細胞同CHO/PD-L1細胞結合,並且有藥物濃度劑量依賴效應。融合蛋白15與融合蛋白9有相同水準的阻斷能力。
測試例4:Biacore檢測體外結合親和力和動力學實驗
藉由Biacore T200(GE)測定待測分子與人或鼠源TGF-β1或人源PD-L1蛋白的親和力,實驗過程描述如下:用Protein A晶片親和捕獲一定量的PD-L1/TGF-β trap,然後於晶片表面流經人或鼠源TGF-β1(8915LC,CST)或人源PD-L1(Sino Biological),利用Biacore即時檢測反應信號,從而獲得結合和解離曲線,然後用甘胺酸-鹽酸(pH 1.5,GE)將生物晶片洗淨再生。實驗中用到的緩衝溶液為HBS-EP Buffer(GE)。實驗得到的資料用BIAevaluation version 4.1軟體(GE)以(1:1)Langmuir模型進行擬合,得出如表3所示的親和力數值。
融合蛋白結合活性見表3,結果表明,本發明融合蛋白9和15均對人,小鼠TGF-β1以及人PD-L1具極高的親和力。
測試例5:SMAD3報告基因抑制實驗
1、測試目的
該實驗藉由HepG2細胞表達帶螢光素酶報告基因的Smad3結合原件(SBE)來研究PD-L1/TGF-β trap對TGF-β1誘導Smad3活化的抑制作用,根據IC50大小評價PD-L1/TGF-β trap的體外活性。
2、測試樣品:融合蛋白9、陽性對照(M7824)
3、測試過程
HepG2細胞使用含有10% FBS的MEM完全培養基(GE,SH30243.01)培養,每3天傳代一次。實驗第一天以每孔25,000個細胞的密度接種於96孔板(Corning,3903),在37℃、5% CO2條件下培養24小時。第二天,棄去細胞培養板中的培養基,每孔轉染100ng 3TP-Lux質粒。細胞在37℃、5% CO2條件下繼續培養24小時。加入待測樣品前6小時,棄去96孔板中完全培養基,每孔加入80μL不完全培養基(MEM+0.5%FBS)。6小時後再加入10μL使用不完全培養基配製的人TGF-β1(R&D,240-B-010)溶液,終濃度為2ng/mL和10μL待測樣品,終濃度為500、50、5、0.5、0.05、0.005、0.0005和0nM,以人TGF-β1溶劑為對照,細胞在37℃、5% CO2條件下繼續培養18h。然後每孔加入100μL配製好的螢光素酶底物ONE-GloTM Luciferase Assay system(promega,E6110),室溫避光放置10分鐘,然後使用Victor3多功能酶標儀(Perkin Elmer)讀取發光信號值。待測樣品的IC50值使用資料處理軟體Graphpad Prism5.0計算得到。
第6圖顯示融合蛋白9以劑量依賴性形式抑制TGF β誘導的pSMAD3報告物活性,且與陽性對照M7824具有相當的功效和IC50(抑制最大活性的50%所需的濃度)。PD-L1抗體的測試結果顯示其不具有抑制作用(IC50>500nM)。
測試例6:體外檢測結核桿菌素(TB)刺激PBMC釋放IFNγ實驗
1、測試目的
為了研究PD-L1/TGF-β trap對T淋巴細胞的啟動作用,收集和純化人外周血單核細胞(PBMC),採用結核桿菌素(TB)體外刺激5天,檢測IFNγ細胞因子的分泌水準。
2、測試樣品:①Human IgG;②PD-L1抗體;③融合蛋白9;④對照1(20T-Fc):ECD(20-136)-Fc;⑤PD-L1抗體+對照1(20T-Fc)。
3、測試過程
新鮮分離純化的PBMC,15mL約3×107個,加入20μL結核菌素,37℃、5% CO2培養箱培養5天。第6天,收集上述培養的細胞離心,用PBS洗一次,重懸至新鮮的培養基中,調整密度為1×106個每毫升,接種至96孔細胞培養板,每孔90μL。將不同濃度的抗體分別加入上述96孔細胞培養板的對應孔中,每孔10μL,對照組和空白組分別加入10μL PBS。細胞培養板置於37℃,5% CO2培養箱孵育3天。取出細胞培養板,離心(4000rpm,10min)每孔取上清,10倍稀釋後,採用ELISA的方法(人IFN-γ檢測試劑 盒,欣博盛,EHC102g.96)檢測IFN-γ的水準。具體操作參考試劑說明書。結果如圖所示,PD-L1/TGF-β trap融合蛋白樣品均能夠增強啟動的T淋巴細胞分泌細胞因子IFN-γ,並且有藥物濃度劑量效應。
4、結果
如第7圖、表4所示,融合蛋白9能夠劑量依賴地增強啟動的T淋巴細胞分泌細胞因子IFN-γ,並且具有比PD-L1抗體,20T-FC更強的啟動作用。
藥物代謝動力學評價
測試例7:
實驗用SD大鼠3隻,雌性,12/12小時光/暗調節,溫度24±3℃恆溫,濕度50-60%,自由進食飲水。購自傑思捷實驗動物有限公司。實驗當天對SD大鼠分別尾靜脈注射融合蛋白,給藥劑量為6mg/kg,注射體積為5ml/kg。
取血時間點為:第1天給藥後15min、7h、24h(第2天),第3天,第4天,第6天,第8天,第10天,第15天,於大鼠眼底靜脈取血,每次200μl(相當於取血清100μl);收集的血樣在室溫下置放半小時至凝集,然後4℃下10000 x g離心10分鐘。收集上清,立即放置-80℃貯存。用ELISA檢測血清中的融合蛋白濃度。
檢測流程描述如下:
a.以2μg/ml濃度的人源PD-L1-His為抗原按100μl/孔包被96孔板,4℃過夜。
b.250μl 1×PBST洗滌4次,加入250μl 5%牛奶PBS,37℃封閉3小時。
c.250μl 1×PBST洗滌4次,加入100μl梯度稀釋的待測血清,以融合蛋白9為陽性對照,37℃孵育1小時。
d.250μl 1×PBST洗滌5次。
e.每孔加入100μl生物素化的抗人源TGF-βRII的抗體(R&D),37℃孵育1小時。
f.250μl 1×PBST洗滌5次。
g.每孔加入100μl TMB,室溫孵育10分鐘後加入100μl 1M H2SO4終止反應。
h.酶標儀上檢測450nm測吸收值,Graphpad Prism5分析資料。
參見表5,PK分析結果表明,本發明融合蛋白分子融合蛋白9在大鼠體內的半衰期約為236h(9.8天)。
體內活性生物學評價
測試例8:PD-L1/TGF-β trap對人乳腺癌MDA-MB-231小鼠皮下移植瘤的療效
本實驗應用的小鼠品系為NOD/SCID雌性小鼠(卡文斯),實驗使用的人外周血單個核細胞從新鮮採集的血液中提取獲得,提取方法如下:將肝素抗凝處理的靜脈血與同體積含2% FBS的PBS混合,混勻後將25ml稀釋後的血液緩慢加入到含15ml淋巴細胞分離液的離心管中,室溫下1200g離心10分鐘,吸取淋巴細胞層轉移到另一個離心管,加入PBS清洗細胞,室溫下300g離心8分鐘,重複一次後,用含10%FBS的RPMI-1640培養基重懸細胞,將細胞加入到事先包被好CD3抗體(OKT3,40ng/ml)的6孔板中,每孔2×106個細胞(2ml),置於37℃培養箱中培養4天。
實驗樣品:
①空白對照:PBS;②融合蛋白9-4.8mpk;③融合蛋白9-24mpk;④PD-L1抗體-4mpk;⑤PD-L1抗體-20mpk; ⑥PD-L1抗體-4mpk+對照1(20T-Fc)-2.14mpk;⑦對照1(20T-Fc)-2.14mpk。
將MDA-MB-231細胞重懸於無血清RPMI-1640培養基中,與等體積基質膠混合後100μl(2.3×106)接種於NOD/SCID小鼠右肋部皮下,11天後去除腫瘤體積過大過小動物後,將小鼠隨機分組,每組9隻。將5×105個刺激後的PBMC(60μl)注射到腫瘤組織中,剩餘的PBMC停止刺激並繼續培養,1週後將5×106個PBMC(100μl)腹腔注射到荷瘤小鼠體內,視為第1輪注射。整個實驗週期,進行2輪半、共5次PBMC注射。首次瘤內注射當日開始腹腔給藥,一週三次,共給藥14次,給藥方式見表6。每週2次測量瘤體積,稱體重。實驗結果見表7。實驗結束後將荷瘤小鼠安樂死並剝瘤稱重。
第0天:第一次給藥時間;*p<0.05 **p<0.01 ***p<0.001藉由student t檢驗與PBS對比。
實驗結果如第8圖顯示,抗體融合蛋白9(4.8、24mg/kg)能明顯抑制人乳腺癌MDA-MB-231小鼠皮下移植瘤的生長,高低劑量間呈現劑量依賴關係,且優於各自等同摩爾劑量的參比藥物PD-L1抗體(4、20mg/kg)、TGF-βRII對照分子20T-FC(2.14mg/kg)和聯用組(PD-L1抗體-4mg/kg+20T-FC-2.14mg/kg)。各劑量的融合蛋白9從給藥後14d開始,就一直保持理想的抑瘤效果,且其高劑量與PD-L1抗體-20mpk相比,優勢非常明顯(p<0.05);給藥後 25d,各抗體抑瘤效果最好,融合蛋白9和PDL-1抗體低、高劑量與聯用組的抑瘤率分別為37.24%、52.38%、30.24%、28.01%、31.38%;給藥後32天,融合蛋白9的抑瘤作用仍十分明顯,低高劑量組%TGI分別為36.68%和50.76%,且瘤體積與對照組相比都存在統計學差異(p<0.05)。
測試例9:PD-L1/TGF-β trap的物理穩定性
本測試例用於檢測融合蛋白融合蛋白9和融合蛋白15的穩定性。
利用DSC(Differential scanning calorimetry,差示掃描量熱法)檢測不同抗體的熱穩定性,比較了不同的緩衝體系下的穩定性情況,不同緩衝體系如10mM醋酸鹽/135mM NaCl(pH 5.5)和10mM醋酸鹽/9%海藻糖(pH 5.5)。
將樣品置換到對應緩衝液中,控制樣品濃度在50mg/ml左右,利用MicroCal* VP-Capillary DSC(Malvern)進行檢測。檢測前,將各個樣品及空白緩衝液用真空脫氣器脫氣1~2min。樣品板每個孔加入400μl樣品或空白緩衝液(儀器上樣量為300μl)。最後兩對孔板分別加入14% Decon 90和ddH2O,以備清洗用,樣品板加樣完畢後,套上塑膠軟蓋板。掃描溫度從25℃開始到100℃結束,掃描速率60℃/h。具體結果如下表8所示,在兩個測試體系中融合蛋白9、融合蛋白15均表現了良好的熱穩定性。
藉由SEC-HPLC監測樣品純度考察一定濃度條件下週期性穩定性,示例性的條件比如將樣品濃度控制在約50mg/ml,在10mM醋酸鹽/135mM NaCl(pH 5.5)比較在比如-80℃重複凍融5次及40℃保存一個月的穩定性情況。利用Xbridge protein BEH SEC 200A(Waters)HPLC柱子檢測。檢測結果如下表9所示,兩個融合蛋白均表現出良好的穩定性。
測試例10:融合蛋白的化學穩定性
脫醯胺修飾是抗體中可能影響後期穩定性的一種常見的化學修飾,尤其是CDR區域的部分胺基酸高度脫醯胺修飾一般選擇儘量避免或者突變降低。取1600μg待測抗體溶於200μl 10mM醋酸鹽/135mM NaCl(pH 5.5)中,40℃恆溫箱存放;分別於0、14、28天取樣,用於酶解實驗。將100μg不同時間點取樣的樣品溶於100μl 0.2M His-HCl,8M Gμa-HCl,pH 6.0溶液中,加3μl 0.1g/mL DTT,50℃水浴1小時,後用0.02M His-HCl,pH 6.0的溶液超濾兩次,加入3μL 0.25mg/mL的胰蛋白酶,37℃水浴酶解過夜。Agilent 6530 Q-TOF進行LC-MS檢測脫醯胺修飾情況,結果如下表10所示。
質譜檢測結果顯示兩個融合蛋白都沒有明顯的脫醯胺修飾位點,提示其後期化學穩定性良好。
<110> 江蘇恆瑞醫藥股份有限公司、上海恆瑞醫藥有限公司
<120> 含有TGF-β受體的融合蛋白及其醫藥用途
<130> 780027CPCT
<160> 21
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 5
<212> PRT
<213> 小鼠
<400> 1
<210> 2
<211> 17
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> PD-L1抗體HCDR2抗體可變區
<220>
<221> MISC_FEATURE
<222> (3)..(3)
<223> Xaa表示His或Gly
<220>
<221> MISC_FEATURE
<222> (8)..(8)
<223> Xaa表示Gly或Phe
<400> 2
<210> 3
<211> 10
<212> PRT
<213> 小鼠
<400> 3
<210> 4
<211> 15
<212> PRT
<213> 小鼠
<400> 4
<210> 5
<211> 7
<212> PRT
<213> 小鼠
<400> 5
<210> 6
<211> 9
<212> PRT
<213> 小鼠
<400> 6
<210> 7
<211> 119
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> PD-L1抗體人源化抗體可變區
<220>
<221> MISC_FEATURE
<222> (52)..(52)
<223> Xaa表示His或Gly
<220>
<221> MISC_FEATURE
<222> (57)..(57)
<223> Xaa表示Gly或Phe
<400> 7
<210> 8
<211> 111
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> PD-L1抗體人源化輕鏈可變區
<400> 8
<210> 9
<211> 119
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 人源化回復突變位點PD-L1抗體重鏈可變區
<400> 9
<210> 10
<211> 111
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 人源化回復突變位點PD-L1抗體輕鏈可變區
<400> 10
<210> 11
<211> 446
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> PD-L1抗體重鏈序列
<400> 11
<210> 12
<211> 218
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> PD-L1抗體輕鏈序列
<400> 12
<210> 13
<211> 136
<212> PRT
<213> 智人
<220>
<223> TGF-β RII胞外結構域序列:ECD(1-136)
<400> 13
<210> 14
<211> 117
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> TGF-β RII胞外結構域序列在N端有19個胺基酸的截短或缺失: ECD(20-136)
<400> 14
<210> 15
<211> 115
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> TGF-β RII胞外結構域序列在N端有21個胺基酸的截短或缺失: ECD(22-136)
<400> 15
<210> 16
<211> 122
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> TGF-β RII胞外結構域序列在N端有14個胺基酸的截短或缺失: ECD(15-136)
<400> 16
<210> 17
<211> 236
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 檢測用抗原:PD-L1-His
<400> 17
<210> 18
<211> 346
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 對照1(20T-Fc):ECD(20-136)-Fc,TGF-β RII胞外區截短片段ECD(20-136)與Fc的融合蛋白
<400> 18
<210> 19
<211> 344
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 對照2(22T-Fc):ECD(22-136)-Fc,TGF-β RII胞外區截短片段ECD(22-136)與Fc的融合蛋白
<400> 19
<210> 20
<211> 216
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 陽性對照:PD-L1抗體輕鏈的胺基酸序列
<400> 20
<210> 21
<211> 607
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> PD-L1抗體重鏈/TGF-β RII胞外區的H鏈的胺基酸序列
<400> 21
Claims (40)
- 一種含有TGF-β受體的融合蛋白,包含靶向部分和TGF-β受體部分,其中,該TGF-β受體部分為TGF-βRII胞外區的N端截短形式。
- 如申請專利範圍第1項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該TGF-βRII胞外區的N端截短形式選自在TGF-βRII胞外區的N端上有26個以下連續胺基酸的缺失。
- 如申請專利範圍第2項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該TGF-βRII胞外區的N端截短形式選自在TGF-βRII胞外區的N端上有14-26個連續胺基酸的缺失。
- 如申請專利範圍第3項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該TGF-βRII胞外區的N端截短形式選自在TGF-βRII胞外區的N端上有14-21個連續胺基酸的缺失。
- 如申請專利範圍第4項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該TGF-βRII胞外區的N端截短形式選自在TGF-βRII胞外區的N端上有14、19或21個連續胺基酸的缺失。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該TGF-βRII胞外區的序列如SEQ ID NO:13所示的序列。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的含有TGF-β 受體的融合蛋白,其中該TGF-βRII胞外區的序列包含SEQ ID NO:14、15或16所示的序列。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該靶向部分為細胞特異性靶向部分。
- 如申請專利範圍第8項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該靶向部分為癌細胞特異性靶向部分。
- 如申請專利範圍第9項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該癌細胞特異性靶向部分選自抗體或其抗原結合片段、生長因子、激素、肽、受體或細胞因子。
- 如申請專利範圍第10項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該抗體或其抗原結合片段選自全長抗體、嵌合抗體、Fab’、Fab、F(ab’) 2、單結構域抗體、Fv、scFv、小抗體、雙特異性抗體、三特異性抗體或其混合物。
- 如申請專利範圍第10或11項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該抗體或其抗原結合片段結合選自以下一種或多種多肽或蛋白:HER2、HER3、免疫檢驗點分子、CD33、VEGF、VEGFR、VEGFR-2、CD152、TNF、IL-1、IL-5、IL-17、IL-6R、IL-1、IL-2R、BLYS、PCSK9、EGFR、c-Met、CD2、CD3、CD11a、CD19、CD30、CD38、CD20、CD52、CD60、CD80、CD86、TNF-α、IL-12、IL-17、IL-23、IL-6、IL-1β、RSVF、IgE、RANK、BLyS、α4β7、PD-1、CCR4、SLAMF7、 GD2、CD21、CD79b、IL20Rα、CD22、CD79a、CD72、IGF-1R和RANKL。
- 如申請專利範圍第12項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該抗體或其抗原結合片段結合免疫檢驗點分子。
- 如申請專利範圍第10至13項中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該抗體為PD-L1抗體。
- 如申請專利範圍第14項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該PD-L1抗體選自:MSB0010718C、MEDI4736、BMS-936559、MPDL3280A的PD-L1抗體,或包含1個或多個選自以下的CDR區序列或CDR區序列的突變序列的抗體:如SEQ ID NO:1所示的HCDR1;如SEQ ID NO:2所示的HCDR2;如SEQ ID NO:3所示的HCDR3;如SEQ ID NO:4所示的LCDR1;如SEQ ID NO:5所示的LCDR2;如SEQ ID NO:6所示的LCDR3。
- 如申請專利範圍第10至15中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該抗體或其抗原結合片段為嵌合抗體或其功能片段、人源化抗體或其功能片段、或人抗體或其功能片段。
- 如申請專利範圍第16項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該人源化抗體的重鏈可變區具有如SEQ ID NO:7所示的序列。
- 如申請專利範圍第17項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該人源化抗體的重鏈可變區具有如SEQ ID NO:9所示的序列。
- 如申請專利範圍第16項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該人源化抗體包括序列SEQ ID NO:11所示的重鏈。
- 如申請專利範圍第16項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該人源化抗體包含SEQ ID NO:8或10所示的輕鏈可變區序列或輕鏈可變區的突變序列。
- 如申請專利範圍第16項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該人源化抗體包含序列SEQ ID NO:12所示的輕鏈。
- 如申請專利範圍第1至21中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該含有TGF-β受體的融合蛋白如通式(I)所示:Ab-L-TGF-βRII ECD (I)其中TGF-βRII ECD為TGF-βRII胞外區的截短形式;Ab為抗體;L為連接序列。
- 如申請專利範圍第22項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該連接序列為(G 4S) xG,其中x為3-6。
- 如申請專利範圍第23項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,其中該連接序列為(G 4S) xG,其中x為4-5。
- 一種醫藥組成物,其含有治療有效量的如申請專利範圍第1至24項中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白,以及一種或多種藥學上可接受的載體、稀釋劑或賦形劑。
- 一種DNA分子,其編碼如申請專利範圍第1至24項中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白。
- 一種表達載體,其含有如申請專利範圍第26項所述的DNA分子。
- 一種宿主細胞,其含有如申請專利範圍第27項所述的表達載體,該宿主細胞選自細菌、酵母菌和哺乳動物細胞。
- 如申請專利範圍第28巷所述的宿主細胞,其中該宿主細胞為哺乳動物細胞。
- 如申請專利範圍第1至24項中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白或如申請專利範圍第25項所述的醫藥組成物的用途,其用在製備用於腫瘤治療的藥物。
- 如申請專利範圍第31項所述的用途,其用在製備用於治療PD-L1介導的腫瘤的藥物。
- 如申請專利範圍第32項所述的用途,其用在製備用於治療表達PD-L1的癌症的藥物
- 一種治療和預防腫瘤的方法,包括給予所需患者治療有效量的如申請專利範圍第1至24項中任一項所述的含有TGF-β受體的融合蛋白或如申請專利範圍第25項 所述的醫藥組成物。
- 一種截短的TGF-βRII胞外區,其中該TGF-βRII胞外區的截短選自在SEQ ID NO:13的N端上有26個以下連續胺基酸的缺失。
- 如申請專利範圍第34項所述的截短的TGF-βRII胞外區,其中該TGF-βRII胞外區的截短選自在SEQ ID NO:13的N端上有14-26個連續胺基酸的缺失。
- 如申請專利範圍第35項所述的截短的TGF-βRII胞外區,其中該TGF-βRII胞外區的截短選自在SEQ ID NO:13的N端上有14-21個連續胺基酸的缺失。
- 如申請專利範圍第36項所述的截短的TGF-βRII胞外區,其中該截短的TGF-βRII胞外區包含SEQ ID NO:14、SEQ ID NO:15或SEQ ID NO:16所示的序列。
- 一種醫藥組成物,其含有治療有效量的如申請專利範圍第34至37項中任一項所述的截短的TGF-βRII胞外區,以及一種或多種藥學上可接受的載體、稀釋劑或賦形劑。
- 一種申請專利範圍第34至37項中任一項所述的截短的TGF-βRII胞外區或申請專利範圍第38項所述的醫藥組成物的用途,其用在製備用於治療、抑制癌細胞增殖或轉移的疾病或病症的藥物。
- 一種治療和預防腫瘤的方法,包括給予所需患者治療有效量的如申請專利範圍第34至37項中任一項所述的截短的TGF-βRII胞外區或如申請專利範圍第38項 所述的醫藥組成物。
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