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JP6027668B2 - 抗ヒトｉｌ−２１モノクローナル抗体 - Google Patents
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JP6027668B2 - 抗ヒトｉｌ−２１モノクローナル抗体 - Google Patents

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Description

発明の背景
免疫系は、病原体、すなわち、細菌、ウイルス、真菌などによって引き起こされる疾患、ならびに、身体自身の細胞および組織の異常増殖によって引き起こされる疾患(すなわち癌性腫瘍)に対抗する、身体の一次防御である。通常、免疫系は、身体の正常細胞または「自己」と外来病原体もしくは異常細胞または「非自己」とを区別することができる。免疫系が自分自身の身体に反応しないようにするプロセスは、寛容性と呼ばれる。時折、免疫系は、「自己」を正常と認識する能力を失い、組織または細胞を対象とするその後の応答は寛容性を失い、自己免疫の状態となる。自己免疫に起因する病態は、重篤な臨床転帰をしばしば有し、かつ、世界中、特に先進国における主要な健康問題の1つである。
IL-21は、強力な免疫調節性4-α-ヘリックスバンドルI型サイトカインであり、IL-21Rおよび共通のγ鎖から構成されるヘテロ二量体受容体に結合する(SpolskiおよびLeonard, Annu Rev Immunol. Nov 8; 2007にその総説がある)。IL-21は、NK-T細胞およびCD4+T細胞(炎症誘発性Th17細胞および胚中心応答に重要である濾胞ヘルパーTFH細胞を含む)によって産生され、B細胞およびT細胞の増殖の促進、CD8+T細胞およびナチュラルキラー(NK)細胞の細胞障害性の増大、免疫グロブリンを分泌する形質細胞へのB細胞の分化、およびTh17細胞系の調節(下記を参照されたい)を含む、先天性免疫応答および適応性免疫応答の両方に対する多面的作用を有する。また、IL-21は、樹状細胞の抗原提示機能を阻害することもでき、特定の条件下でB細胞およびNK細胞においてアポトーシスを誘導することもできる。IL-21は強力な抗腫瘍活性を有するが、全身性エリテマトーデス(SLE)、関節リウマチ(RA)、炎症性腸疾患(IBD)、および乾癬を含む様々な自己免疫疾患の発症にも関連付けられている(SpolskiおよびLeonard, Annu Rev Immunol. Nov. 8; 2007にその総説がある)。
IL-21は、B細胞に直接作用することによって抗体応答を調整することが示されている。(Mehta et al., J. Immunol., 170:4111-4118, 2003; Ozaki et al., Science, 298:1630-1634, 2002; Suto et al., Blood, 100:4565-4573, 2002)。IL-21は、ヒトナイーブB細胞の抗体分泌形質細胞への分化を誘導して(Ozaki et al. J. Immunol. 173:5361, 2004; Ettinger et al., J Immunol. 175:7867-79, 2005; Ettinger et al, J Immunol. 178:2872-82, 2007; Kuchen et al. J Immunol. 179:5886-96, 2007)、ヒトB細胞におけるIgE産生を刺激することができる(Kobayashi et al. Human Immunol. doi:10:1016/j.humimm.2008.10.)。IL-21またはIL-21Rを欠損した動物では、胚中心反応によって生成する抗体分泌細胞の数は少なく、親和性成熟が低下している(Zotos et al., 投稿中)。自己免疫に関係があるとされている濾胞外抗体形成細胞は、IL-21を分泌する特殊なCD4 T細胞の部分集団からの同族補助(cognate help)を必要とする(Odegard, et al., JEM 205(12):2873-2886, 2008)。
同種異系MHCに対する抗体生成は、移植拒絶における中心的現象である。抗MHC抗体力価を生じる移植レシピエント(著しく感受性が高い移植患者)は、慢性拒絶の危険があり、新たな移植に対して抗体を媒介とした拒絶を示す可能性があるため、新しい移植を施す候補としては良くない(Smith, et al., Am J Transplantation 8: 1-11, 2008)。急性腎臓同種移植拒絶のラットモデルにおいて、IL-21およびIL-21Rは、腎臓同種移植片の血管内単核細胞においては独自に増加するが、同系移植片の場合は増加しなかった(Hecker, et al., Immunobiology: doi:10.1016/j.imbio.2008.04.004, (2008))。拒絶を起こしているヒト心臓移植片において、IL-21およびIL-21Rの発現レベルはISHLT拒絶グレードと相関があり、最大の発現はグレード1Rおよび2Rの場合に認められる(Baan, et al., Transplantation 83(11): 1485-1492, 2007)。
移植片対宿主病(GVHD)では、抗アロ応答は、移植片に由来するTリンパ球の制御不能な活性化によって媒介され、Tリンパ球は宿主組織に対する炎症応答を指示する。調節性T細胞(Treg)は、動物モデルにおいてこの応答を調整することができる。IL-21は、Tregの調節機能に対抗することが示されている(Clough et al., J Immunol 180: 5395-5401, 2008)。GVHDマウスモデルにおいて、IL-21欠損T細胞を導入すると、WT T細胞と比べて臨床徴候および組織学的スコアが顕著に軽減し、生存期間が延びた。IFN-γを分泌するT細胞の出現率減少およびTregの増加が結腸粘膜において観察された。抗mIL-21 mAbを用いたIL-21妨害およびWT T細胞導入によっても同様の結果が得られた (Bucher et al., Blood (ASH Annual Meeting Abstracts) 2008 112: 要約2342番)。
また、IL-21がマウス炎症誘発性Th17細胞によって産生もされ、かつその分化のために必要ともされることも最近示された(Korn et al. Nature. 448:484-487, 2007; Nurieva et al. Nature 448:480-483, 2007; Zhou et al., Nat Immunol. 8:967-974, 2007 ; Wei et al. J Biol Chem. 282:34605-34610, 2007)。ヒトTh17細胞もまたIL-21を産生し、IL-21がマウスTh17細胞に対して作用するようにヒトTh17細胞に対しても自己分泌因子として作用するかどうかを判定する研究が進行中である。Ozaki et al. (J. Immunol. 173:5361, 2004)は、全身性エリテマトーデス(SLE)のモデルである、狼瘡易発性BXSB-Yaaマウスにおいて、自己免疫プロセスの初期の特徴が最初に明らかになる年齢でIL-21発現が増大していることを実証した。これらのBXSB-Yaaマウスを可溶性マウスIL-21受容体(mIL-21R-Fc)で治療すると、糸球体腎炎を含む様々な疾患パラメーターが一部抑制される(Bubier et al., Ann N Y Acad Sci. 1110:590-601, 2007)。mIL-21R-Fcを用いた治療はまた、SLEの別の前臨床疾患モデルであるMRL/lprマウス(Herber et al. J. Immunol. 178: 3822-3830, 2007)、ならびに関節リウマチのコラーゲン誘発関節炎(CIA)モデル(Young et al., Arthr Rheum 56:1152-1163, 2007)においても効果的であることが示された。 予備的なヒトデータからもまた、SLEにおけるIL-21およびIL-21Rの調節不全が示唆されている(Mitoma et al. Int J Mol Med.16:609-615, 2005; Wang et al., Chinese J. Cell. Mol. Immunol. 23(11):1041-1042, 2007; Sawalha et al. Ann Rheum Dis 67: 458-461, 2008)。さらに最近では、Rus et al. はSLE患者24名および健常な対照15名からデータを得た(Nguyen et al., ACR/ARHP Scientific Meeting, 1760/482, 2008 Oct 24-29 San Francisco, CA)。Rus et al.は、1)狼瘡患者由来のCD4+ T細胞では、対照と比べてIL-21 mRNA発現が有意に増加していること、2)活動期SLE患者由来の血清中のIL-21レベルは非活動期SLEまたは対照と比べて有意に上昇していること、3)IL-21は患者および対照においてCD4+T細胞およびCD19+B細胞の増殖を用量依存的に促進すること、4)IL-21は正常な対照およびSLE患者において抗CD40の誘導による形質細胞分化を促進すること、ならびに5)IL-21のレベル上昇は、SLEにおける自己反応性CD4+T細胞の増殖および形質細胞分化に寄与し得ること、を示した。
Monteleone et alは、IL-21 RNAおよびタンパク質の発現が、クローン病(CD)(およびそれより重症度の低い潰瘍性大腸炎)患者の炎症を起こした組織では増大しているが、炎症を起こしていない組織では増大していないこと、ならびにCD患者の固有層単核細胞由来のCD3+細胞によるIL-21産生もまた増大していることを実証した(Monteleone et al. Gastroenterology 128:687-694, 2005; Monteleone et al. Gut 55:1774-1780, 2006; Peluso et al., J Immunol 178:732-739, 2007)。これらの著者は、IL-21が、調節性T細胞(Treg)とTh17細胞の間のバランスを調整することによって実験的大腸炎を調節することを示唆した(Fantini et al. Eur. J. Immunol. 37:3155-3163, 2007)。大腸炎マウスモデルまたは大腸炎ラットモデルのいずれかにおいて可溶性IL-21受容体を用いてインビボでIL-21を阻害すると、大腸炎の臨床徴候が有意に減少する(Young et al. US 2006/0039902)。
IL-21受容体はNK細胞によって発現され、NK細胞は、インビボおよびインビトロの両方でIL-21治療に応答することが示された。組換えヒトIL-21で治療した腫瘍学的患者では、NK細胞を含む一部のリンパ球における再循環パターンの変化ならびにNK細胞活性化および細胞溶解性エフェクター能力のマーカーの発現増大が観察された(Frederiksen, et al., Cancer Immunol Immunother 57(10): 1439-1449, 2008)。自己免疫疾患において、NK細胞活性は、炎症および関連した組織損傷を促進する際に役割を果たし得る。NK細胞の組織ホーミングは、炎症部位で放出される化学誘引物質の指示を受ける(MorrisおよびLey, Curr Mol Med.;4(4):431-8, 2004)。クローン病患者由来の固有層NK細胞の方が、IL-21およびIgGによってインビトロで刺激された場合、対照由来のLPNK細胞と比べて多量のIFN-γおよびTNF-αを放出した(LiuおよびJiu, Chronic Inflammation of Liver and Gut, Falk Symposium abst. No. 163, 2008 Mar 14-15)。また、NK細胞は、未熟DCまたは活性化DCを死滅させることにより、ならびにDCの活性化状態および抗原提示機能に影響を及ぼすサイトカインを放出することにより、樹状細胞(DC)との相互作用を介して自己免疫および移植拒絶を調節することが報告されている(Vivier et al., Nat Immunol 9(5):503-510, 2008;Laffont et al., Blood 112:661-671, 2008)。寛容性肝臓同種移植レシピエントと非寛容性肝臓同種移植レシピエントの末梢血単核細胞を比較したところ、NK細胞の転写プログラムの変化が示された(Martinez-Llordella et al., J Clin Invest 118(8):2845-2857, 2008)。したがって、IL-21妨害により、NK細胞の活性化状態が調整され、自己免疫疾患における組織炎症へのそれらの寄与度が減少し、移植拒絶の臨床経過が変化し得る。また、NK細胞は、未熟DCまたは活性化DCを死滅させることにより、ならびにDCの活性化状態に影響を及ぼし、抗原提示機能を改変するサイトカインを放出することにより、樹状細胞(DC)との相互作用を介して自己免疫および移植拒絶を調節することが報告されている。したがって、IL-21妨害により、NK細胞の活性化が調整され、自己免疫疾患における組織炎症へのそれらの寄与度が減少し得る。
本発明は、自己免疫障害および炎症性障害として発現し、かつ、IL-21/IL-21受容体相互作用に関連している症状および生物活性を抑制する抗ヒトIL-21モノクローナル抗体およびそれらの抗体を使用する方法を提供する。
発明の簡単な説明
1つの局面において、本発明は、SEQ ID NO: 29のアミノ酸残基20番目〜145番目に対して少なくとも80％の同一性およびSEQ ID NO: 37のアミノ酸残基21番目〜126番目に対して少なくとも80％の同一性を含む抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。一定の態様において、これらの抗体は、SEQ ID NO:31の重鎖可変領域CDR1中に存在する、同一性が少なくとも80％の変化を含む。
別の局面において、本発明は、(a)(i)SEQ ID NO: 31を含む重鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 33を含む重鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 35を含む重鎖可変領域CDR3;を含む重鎖領域、ならびに(b)(i)SEQ ID NO: 39を含む軽鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 41を含む軽鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 43を含む軽鎖可変領域CDR3;を含む軽鎖領域を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。一定の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 29のアミノ酸残基20番目〜145番目およびSEQ ID NO: 37のアミノ酸残基21番目〜126番目を含む抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。他の態様において、抗体は、SEQ ID NO: 29のアミノ酸残基1番目〜145番目およびSEQ ID NO: 37のアミノ酸残基1番目〜126番目をさらに含む。本発明の別の態様は、362.78.1.44と呼ばれるハイブリドーマを提供し(このハイブリドーマは、米国微生物株保存機関(American Type Culture Collection)に寄託され、ATCC特許寄託番号(ATCC Patent Deposit Designation)PTA-8790を与えられている)、本発明は、このハイブリドーマによって産生される抗体を含む。
本発明の別の局面は、(a)(i)SEQ ID NO: 47を含む重鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 49を含む重鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 51を含む重鎖可変領域CDR3;を含む重鎖領域、ならびに(b)(i)SEQ ID NO: 55を含む軽鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 57を含む軽鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 59を含む軽鎖可変領域CDR3;を含む軽鎖領域を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。一定の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 45のアミノ酸残基20番目〜145番目およびSEQ ID NO: 53のアミノ酸残基21番目〜126番目を含む抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。他の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 45のアミノ酸残基1番目〜145番目およびSEQ ID NO: 53のアミノ酸残基21番目〜126番目をさらに含む。本発明の別の態様は、362.597.3.15と呼ばれるハイブリドーマを提供し(このハイブリドーマは、米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8786を与えられている)、本発明は、このハイブリドーマによって産生される抗体を含む。
別の局面において、本発明は、SEQ ID NO: 13のアミノ酸残基20番目〜141番目に対して少なくとも80％の同一性およびSEQ ID NO: 21のアミノ酸残基21番目〜126番目に対して少なくとも80％の同一性を含む抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。1つの態様において、本発明は、アミノ酸変化がいずれも保存的アミノ酸変化であるモノクローナル抗体を含む。
別の局面において、本発明は、(a)(i)SEQ ID NO: 15を含む重鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 17を含む重鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 19を含む重鎖可変領域CDR3;を含む重鎖領域、ならびに(b)(i)SEQ ID NO: 23を含む軽鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 25を含む軽鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 27を含む軽鎖可変領域CDR3;を含む軽鎖領域を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。一定の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 13のアミノ酸残基20番目〜141番目およびSEQ ID NO: 21のアミノ酸残基21番目〜126番目を含む抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を含む。別の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 13のアミノ酸残基1番目〜141番目およびSEQ ID NO: 21のアミノ酸残基1番目〜126番目をさらに含む。本発明の別の態様は、362.75.1.1.7と呼ばれるハイブリドーマ(このハイブリドーマは、米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8791を与えられている)およびこのハイブリドーマによって産生される抗体を提供する。
別の局面において、本発明は、(a)(i)SEQ ID NO: 79を含む重鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 81を含む重鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 83を含む重鎖可変領域CDR3;を含む重鎖領域、ならびに(b)(i)SEQ ID NO: 87を含む軽鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 89を含む軽鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 91を含む軽鎖可変領域CDR3;を含む軽鎖領域を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。1つの態様において、本発明は、SEQ ID NO: 77のアミノ酸残基20番目〜136番目およびSEQ ID NO: 85のアミノ酸残基23番目〜129番目を含む抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。別の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 77のアミノ酸残基1番目〜136番目およびSEQ ID NO: 85のアミノ酸残基1番目〜129番目をさらに含む。本発明の別の態様は、366.552.11.31と呼ばれるハイブリドーマ(このハイブリドーマは、米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8787を与えられている)およびこのハイブリドーマによって産生される抗体を提供する。
別の局面において、本発明は、(a)(i)SEQ ID NO: 63を含む重鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 65を含む重鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 67を含む重鎖可変領域CDR3;を含む重鎖領域、ならびに(b)(i)SEQ ID NO: 71を含む軽鎖可変領域CDR1;(ii)SEQ ID NO: 73を含む軽鎖可変領域CDR2;および(iii)SEQ ID NO: 75を含む軽鎖可変領域CDR3;を含む軽鎖領域を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。一定の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 61のアミノ酸残基20番目〜139番目およびSEQ ID NO: 69のアミノ酸残基23番目〜129番目を含む抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を提供する。他の態様において、本発明は、SEQ ID NO: 61のアミノ酸残基1番目〜139番目およびSEQ ID NO: 69のアミノ酸残基1番目〜129番目をさらに含む。本発明の別の態様は、366.328.10.63と呼ばれるハイブリドーマ(このハイブリドーマは、米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8789を与えられている)およびこのハイブリドーマによって産生される抗体を提供する。
別の局面において、本発明は、366.345.6.11と呼ばれるハイブリドーマを提供し(このハイブリドーマは、米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8788を与えられている)、このハイブリドーマによって産生される抗体を含む。
本発明の別の局面において、本発明は、IL-21タンパク質上の少なくとも2つの領域を含む不連続なエピトープに結合する単離されたモノクローナル抗体であって、第1の領域がSEQ ID NO: 2の残基Ile45から残基Leu56までの少なくとも1つのアミノ酸からなり、かつ第2の領域がSEQ ID NO: 2の残基Glu129から残基Leu144までの少なくとも1つのアミノ酸からなる、単離されたモノクローナル抗体を提供する。1つの態様において、本発明は、第1の領域がSEQ ID NO: 2の残基Ile45から残基Leu56までの1〜12個のアミノ酸からなり、かつ第2の領域がSEQ ID NO: 2の残基Glu129から残基Leu144までの1〜16個のアミノ酸からなるものを提供する。
前述の本発明の各局面において、モノクローナル抗体がFc部分をさらに含む態様、ならびにFc部分がIgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される別の態様、ならびにFc部分のエフェクター機能が低下している別の態様が含まれる。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において濾胞ヘルパーT細胞媒介性疾患またはB細胞媒介性疾患を治療する方法であって、濾胞ヘルパーT細胞媒介性疾患およびB細胞媒介性疾患が、全身性エリテマトーデス、自己免疫性難聴、グレーブス病、尋常性天疱瘡、重症筋無力症、視神経脊髄炎、グッドパスチャー症候群、自己免疫性腎炎、クリオグロブリン血症、ギラン・バレー症候群、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパシー(CIDP)、自己免疫性溶血性貧血、および特発性血小板減少性紫斑病(ITP)からなる群より選択される方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象においてTH1細胞媒介性疾患またはTH17細胞媒介性疾患を治療する方法であって、TH1細胞媒介性疾患およびTH17細胞媒介性疾患が、乾癬、脊椎関節症、反応性関節炎、腸疾患性関節炎、自己免疫性心筋炎、川崎病、セリアック病、ブドウ膜炎、ベーチェット病、冠動脈疾患、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、および間質性肺疾患からなる群より選択される方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において炎症性腸疾患(IBD)を治療する方法であって、炎症性腸疾患が、クローン病、潰瘍性大腸炎、および過敏性腸症候群からなる群より選択される方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において関節リウマチを治療する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において多発性硬化症を治療する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象においてI型糖尿病(IDDM)を治療する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象においてシェーグレン症候群を治療する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって移植対象を処置する方法であって、移植拒絶が抑制されるか、移植前の治療レジメンにおける寛容性が確立されるか、または対象の同種抗体力価が低減される方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において自己免疫疾患を治療する方法であって、自己免疫疾患が、膵炎、炎症性筋疾患(多発性筋炎、皮膚筋炎)、顕微鏡的多発性血管炎、自己免疫性再生不良性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性肝炎、ウェゲナー症候群、憩室症、強直性脊椎炎、強皮症、全身性硬化症、乾癬性関節炎、変形性関節炎、アトピー性皮膚炎、白斑、移植片対宿主病(GVHD)、皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)、糸球体腎炎、IgA腎症、感受性の高い移植患者、抗リン脂質症候群、および喘息、ならびに他の自己免疫疾患、またはIL-21アゴニストおよびIL-21受容体アゴニストによって媒介される他の疾患からなる群より選択される方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において全身性エリテマトーデス(SLE)を治療する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、治療的量の本明細書において説明する特許請求の範囲の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において乾癬を治療する方法を提供する。
[請求項1001]
SEQ ID NO: 29のアミノ酸残基20番目〜145番目に対して少なくとも80％の同一性およびSEQ ID NO: 37のアミノ酸残基21番目〜126番目に対して少なくとも80％の同一性を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1002]
少なくとも80％の同一性を有する変化を含むアミノ酸残基が、SEQ ID NO: 31の重鎖可変領域CDR1中に存在する、請求項1001記載のモノクローナル抗体。
[請求項1003]
アミノ酸変化がいずれも保存的アミノ酸変化である、請求項1001記載のモノクローナル抗体。
[請求項1004]
(a)(i)SEQ ID NO: 31を含む重鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 33を含む重鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 35を含む重鎖可変領域CDR3
を含む重鎖領域、ならびに
(b)(i)SEQ ID NO: 39を含む軽鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 41を含む軽鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 43を含む軽鎖可変領域CDR3
を含む軽鎖領域
を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1005]
SEQ ID NO: 29のアミノ酸残基20番目〜145番目およびSEQ ID NO: 37のアミノ酸残基21番目〜126番目を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1006]
SEQ ID NO: 29のアミノ酸残基1番目〜145番目およびSEQ ID NO: 37のアミノ酸残基1番目〜126番目をさらに含む、請求項1007記載の抗体。
[請求項1007]
Fc部分をさらに含む、請求項1005記載のモノクローナル抗体。
[請求項1008]
Fc部分が、IgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される、請求項1007記載のモノクローナル抗体。
[請求項1009]
Fc部分のエフェクター機能が低下している、請求項1007記載のモノクローナル抗体。
[請求項1010]
米国微生物株保存機関(American Type Culture Collection)に寄託され、ATCC特許寄託番号(ATCC Patent Deposit Designation)PTA-8790を有する、362.78.1.44と呼ばれるハイブリドーマ。
[請求項1011]
請求項1010記載のハイブリドーマによって産生される抗体。
[請求項1012]
(a)(i)SEQ ID NO: 47を含む重鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 49を含む重鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 51を含む重鎖可変領域CDR3;
を含む重鎖領域、ならびに
(b)(i)SEQ ID NO: 55を含む軽鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 57を含む軽鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 59を含む軽鎖可変領域CDR3;
を含む軽鎖領域
を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1013]
SEQ ID NO: 45のアミノ酸残基20番目〜145番目およびSEQ ID NO: 53のアミノ酸残基21番目〜126番目を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1014]
SEQ ID NO: 45のアミノ酸残基1番目〜145番目およびSEQ ID NO: 53のアミノ酸残基21番目〜126番目をさらに含む、請求項1012記載の抗体。
[請求項1015]
Fc部分をさらに含む、請求項1013記載のモノクローナル抗体。
[請求項1016]
Fc部分が、IgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される、請求項1015記載のモノクローナル抗体。
[請求項1017]
Fc部分のエフェクター機能が低下している、請求項1015記載のモノクローナル抗体。
[請求項1018]
米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8786を有する、362.597.3.15と呼ばれるハイブリドーマ。
[請求項1019]
請求項1018記載のハイブリドーマによって産生される抗体。
[請求項1020]
SEQ ID NO: 13のアミノ酸残基20番目〜141番目に対して少なくとも80％の同一性およびSEQ ID NO: 21のアミノ酸残基21番目〜126番目に対して少なくとも80％の同一性を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1021]
Fc部分をさらに含む、請求項1020記載のモノクローナル抗体。
[請求項1022]
アミノ酸変化がいずれも保存的アミノ酸変化である、請求項1020記載のモノクローナル抗体。
[請求項1023]
(a)(i)SEQ ID NO: 15を含む重鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 17を含む重鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 19を含む重鎖可変領域CDR3;
を含む重鎖領域、ならびに
(b)(i)SEQ ID NO: 23を含む軽鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 25を含む軽鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 27を含む軽鎖可変領域CDR3;
を含む軽鎖領域
を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1024]
SEQ ID NO: 13のアミノ酸残基20番目〜141番目およびSEQ ID NO: 21のアミノ酸残基21番目〜126番目を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1025]
SEQ ID NO: 13のアミノ酸残基1番目〜141番目およびSEQ ID NO: 21のアミノ酸残基1番目〜126番目をさらに含む、請求項1024記載の抗体。
[請求項1026]
Fc部分をさらに含む、請求項1024記載のモノクローナル抗体。
[請求項1027]
Fc部分が、IgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される、請求項1026記載のモノクローナル抗体。
[請求項1028]
Fc部分のエフェクター機能が低下している、請求項1026記載のモノクローナル抗体。
[請求項1029]
米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8791を有する、362.75.1.1.7と呼ばれるハイブリドーマ。
[請求項1030]
請求項1029記載のハイブリドーマによって産生される抗体。
[請求項1031]
(a)(i)SEQ ID NO: 79を含む重鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 81を含む重鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 83を含む重鎖可変領域CDR3;
を含む重鎖領域、ならびに
(b)(i)SEQ ID NO: 87を含む軽鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 89を含む軽鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 91を含む軽鎖可変領域CDR3;
を含む軽鎖領域
を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1032]
SEQ ID NO: 77のアミノ酸残基20番目〜136番目およびSEQ ID NO: 85のアミノ酸残基23番目〜129番目を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1033]
SEQ ID NO: 77のアミノ酸残基1番目〜136番目およびSEQ ID NO: 85のアミノ酸残基1番目〜129番目をさらに含む、請求項1032記載の抗体。
[請求項1034]
Fc部分をさらに含む、請求項1032記載のモノクローナル抗体。
[請求項1035]
Fc部分が、IgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される、請求項1034記載のモノクローナル抗体。
[請求項1036]
Fc部分のエフェクター機能が低下している、請求項1034記載のモノクローナル抗体。
[請求項1037]
米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8787を有する、366.552.11.31と呼ばれるハイブリドーマ。
[請求項1038]
請求項1037記載のハイブリドーマによって産生される抗体。
[請求項1039]
(a)(i)SEQ ID NO: 63を含む重鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 65を含む重鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 67を含む重鎖可変領域CDR3;
を含む重鎖領域、ならびに
(b)(i)SEQ ID NO: 71を含む軽鎖可変領域CDR1;
(ii)SEQ ID NO: 73を含む軽鎖可変領域CDR2;および
(iii)SEQ ID NO: 75を含む軽鎖可変領域CDR3;
を含む軽鎖領域
を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1040]
SEQ ID NO: 61のアミノ酸残基20番目〜139番目およびSEQ ID NO: 69のアミノ酸残基23番目〜129番目を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
[請求項1041]
SEQ ID NO: 61のアミノ酸残基1番目〜139番目およびSEQ ID NO: 69のアミノ酸残基1番目〜129番目をさらに含む、請求項1040記載の抗体。
[請求項1042]
Fc部分をさらに含む、請求項1040記載のモノクローナル抗体。
[請求項1043]
Fc部分が、IgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される、請求項1042記載のモノクローナル抗体。
[請求項1044]
Fc部分のエフェクター機能が低下している、請求項1042記載のモノクローナル抗体。
[請求項1045]
米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8789を有する、366.328.10.63と呼ばれるハイブリドーマ。
[請求項1046]
請求項1045記載のハイブリドーマによって産生される抗体。
[請求項1047]
米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8788を有する、366.345.6.11と呼ばれるハイブリドーマ。
[請求項1048]
IL-21タンパク質上の少なくとも2つの領域を含む不連続なエピトープに結合する単離されたモノクローナル抗体であって、第1の領域がSEQ ID NO: 2の残基Ile45から残基Leu56までの少なくとも1つのアミノ酸からなり、かつ第2の領域がSEQ ID NO: 2の残基Glu129から残基Leu144までの少なくとも1つのアミノ酸からなる、単離されたモノクローナル抗体。
[請求項1049]
第1の領域がSEQ ID NO: 2の残基Ile45から残基Leu56までの1〜12個のアミノ酸からなり、かつ第2の領域がSEQ ID NO: 2の残基Glu129から残基Leu144までの1〜16個のアミノ酸からなる、請求項1048記載の抗体。
[請求項1050]
Fc部分をさらに含む、請求項1048記載のモノクローナル抗体。
[請求項1051]
Fc部分が、IgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される、請求項1048記載のモノクローナル抗体。
[請求項1052]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって、対象において濾胞ヘルパーT細胞媒介性疾患またはB細胞媒介性疾患を治療する方法であって、濾胞ヘルパーT細胞媒介性疾患およびB細胞媒介性疾患が、全身性エリテマトーデス、自己免疫性難聴、グレーブス病、尋常性天疱瘡、重症筋無力症、視神経脊髄炎、グッドパスチャー症候群、自己免疫性腎炎、クリオグロブリン血症、ギラン・バレー症候群、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパシー(CIDP)、自己免疫性溶血性貧血、および特発性血小板減少性紫斑病(ITP)からなる群より選択される、方法。
[請求項1053]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象においてTH1細胞媒介性疾患またはTH17細胞媒介性疾患を治療する方法であって、TH1細胞媒介性疾患またはTH17細胞媒介性疾患が、乾癬、脊椎関節症、反応性関節炎、腸疾患性関節炎、自己免疫性心筋炎、川崎病、セリアック病、ブドウ膜炎、ベーチェット病、冠動脈疾患、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、および間質性肺疾患からなる群より選択される、方法。
[請求項1054]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において炎症性腸疾患(IBD)を治療する方法であって、該炎症性腸疾患が、クローン病、潰瘍性大腸炎、および過敏性腸症候群からなる群より選択される、方法。
[請求項1055]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において関節リウマチを治療する方法。
[請求項1056]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において多発性硬化症を治療する方法。
[請求項1057]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象においてI型糖尿病(IDDM)を治療する方法。
[請求項1058]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象においてシェーグレン症候群を治療する方法。
[請求項1059]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって移植対象を処置する方法であって、移植拒絶が抑制されるか、移植前の治療レジメンにおける寛容性が確立されるか、または対象の同種抗体力価が低減される、方法。
[請求項1060]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において自己免疫疾患を治療する方法であって、自己免疫疾患が、膵炎、炎症性筋疾患(多発性筋炎、皮膚筋炎)、顕微鏡的多発性血管炎、自己免疫性再生不良性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性肝炎、ウェゲナー症候群、憩室症、強直性脊椎炎、強皮症、全身性硬化症、乾癬性関節炎、変形性関節炎、アトピー性皮膚炎、白斑、移植片対宿主病(GVHD)、皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)、糸球体腎炎、IgA腎症、感受性の高い移植患者、抗リン脂質症候群、および喘息、ならびに他の自己免疫疾患、またはIL-21アゴニストおよびIL-21受容体アゴニストによって媒介される他の疾患からなる群より選択される、方法。
[請求項1061]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において全身性エリテマトーデス(SLE)を治療する方法。
[請求項1062]
治療的量の請求項1001、1004、1012、1020、1023、1031、1039、または1048のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を投与することによって対象において乾癬を治療する方法。
クローン番号362.78.1.44(78)、362.597.3(597)、362.75.1.1(75)、366.552.11(552)、366,328.10(328)で表される抗体の可変重鎖領域を含むアミノ酸残基のアライメントである。 前述の抗体の可変軽鎖領域を含むアミノ残基のアライメントである。 IL-21単独およびIL-21免疫複合体から得られた、IL-21ペプチド配列領域のMALDI/TOF質量スペクトルを示す。遊離状態のIL-21のIL-21ペプチド配列、EKKPPKEF(SEQ ID NO: 2の残基129番目〜136番目)(m/z、1002.5619Da)およびLERFKSLL(SEQ ID NO: 2の残基137番目〜144番目)(m/z、1005.6091Da)(A)。IL-21 mAbの存在下でのアミド重水素化の滞留に起因するペプチド質量シフト変化(B)。遊離状態のIL-21の別のIL-21ペプチド配列領域、KSLLQKMIHQHLSSRTHGSEDS(SEQ ID NO: 2の残基141番目〜162番目)(m/z、2519.2451)(C)。IL-21 mAbの存在下でのアミド重水素化の滞留に起因する部分的なペプチド質量シフト変化(D)。 アセチル化ペプチドおよび非アセチル化ペプチドの選択イオンクロマトグラムを示す。IL-21のみから単離したアセチル化TCPSCDSYEKKPPKEF(SEQ ID NO: 2の残基119番目〜136番目)(m/z、1986Da)の単一選択イオンクロマトグラム(A)、およびIL-21免疫複合体の同じクロマトグラフ図(B)。図面に挿入された質量スペクトルは、三価に帯電した状態のペプチド質量である(m/z、662.9)。3番目の図は、IL-21のみから単離したアセチル化KSLLQKMI(SEQ ID NO: 2の残基141番目〜148番目)であるm/z 1018Daのペプチドイオンの選択イオンクロマトグラム(C)、およびIL-21免疫複合体の同じクロマトグラフ図(D)を示す。図面に挿入された質量スペクトルは、二価に帯電した状態のペプチド質量(m/z、509.1)である。
発明の説明
以下の定義は、本明細書において説明する本発明の理解を容易にするために提供される。
「アミノ末端」および「カルボキシル末端」という用語は、ポリペプチド内の位置を示すために本明細書において使用される。文脈が許す場合、これらの用語は、ポリペプチドの特定の配列または部分に関して、近接または相対的位置を示すために使用される。例えば、ポリペプチド内の参照配列に対してカルボキシ末端に位置した特定の配列は、その参照配列のカルボキシ末端の近位側に位置するが、必ずしもポリペプチド全体のカルボキシル末端にあるわけではない。
「アンタゴニスト」という用語は、別の分子の活性、活性化、または機能を低減させる、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、抗体、抗体断片、大分子、または小分子(10kD未満)を含む、任意の化合物を意味する。IL-21アンタゴニストは、次のうちの少なくとも1つを引き起こす:NK細胞、樹状細胞、T細胞サブセット、およびB細胞サブセットの免疫機能が低下する;IL-21に結合し、その結果、IL-21タンパク質とその受容体の相互作用が妨害、阻害、低減、または中和される。
「抗体」(Ab)および「免疫グロブリン」(Ig)は、同じ構造的特徴を有する糖タンパク質である。抗体は特定の抗原に対する結合特異性を示すのに対し、免疫グロブリンには抗体と抗原特異性を欠く他の抗体様分子の両方が含まれる。後者の種類のポリペプチドは、例えば、リンパ系によって低レベルで産生され、骨髄腫によって高いレベルで産生される。したがって、本明細書において使用される場合、「抗体」または「抗体ペプチド」という用語は、インタクト抗体、または特異的結合を得るためにインタクト抗体と競合するその結合断片を意味し、キメラ抗体、ヒト化抗体、完全なヒト抗体、および二重特異性抗体を含む。一定の態様において、結合断片は、組換えDNA技術によって作製される。さらなる態様において、結合断片は、インタクト抗体の酵素的切断または化学的切断によって作製される。結合断片には、Fab、Fab'、F(ab')2、Fv、および単鎖抗体ScFvが含まれるが、それらに限定されるわけではない。「ネイティブ(native)な抗体および免疫グロブリン」は通常、2つの同一な軽(L)鎖および2つの同一な重(H)鎖から構成される約150,000ダルトンのヘテロ四量体糖タンパク質である。各軽鎖は1つのジスルフィド共有結合によって重鎖に連結されており、ジスルフィド結合の数は様々な免疫グロブリンアイソタイプの重鎖によって異なる。また、各重鎖および軽鎖は、規則正しく間隔の空いた鎖内ジスルフィド架橋も有する。各重鎖は、一方の端に可変ドメイン(VH)を有し、いくつかの定常ドメインがそれに続く。各軽鎖は一方の端に可変ドメイン(VL)を有し、もう一方の端に定常ドメインを有する;軽鎖の定常ドメインは重鎖の最初の定常ドメインと向き合うように並び(aligned with)、軽鎖の可変ドメインは重鎖の可変ドメインと向き合うように並ぶ。特定のアミノ酸残基が、軽鎖可変ドメインと重鎖可変ドメインの間の境界面を形成すると考えられている(Chothia et al., J. Mol. Biol. 186:651 (1985); NovotnyおよびHaber, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 82:4592 (1985))。
「キメラ抗体(chimeric antibody)」または「キメラ抗体(chimeric antibodies)」という用語は、その軽鎖遺伝子および重鎖遺伝子が、典型的には遺伝子工学によって、異なる種に属する免疫グロブリン可変領域遺伝子および定常領域遺伝子から構築されている抗体を意味する。例えば、マウスモノクローナル抗体由来の遺伝子の可変セグメントが、γ1およびγ3などのヒト定常セグメントに連結され得る。したがって、他の哺乳動物種を使用してもよいが、典型的な治療用キメラ抗体は、マウス抗体由来の可変ドメインまたは抗原結合ドメインおよびヒト抗体由来の定常ドメインから構成されるハイブリッドタンパク質である。具体的には、ある免疫グロブリンの軽鎖、重鎖、または両方のヒンジ領域および定常領域の全体または一部分で、別の動物の免疫グロブリンの軽鎖または重鎖に由来する対応領域が置換されているキメラ抗体が、組換えDNA技術によって作製される。こうして、親モノクローナル抗体の抗原結合部分が、別の種の抗体の骨格上に接ぎ合わせられる。
「エピトープ」という用語は、免疫グロブリンまたはT細胞受容体に特異的に結合することができる任意のタンパク質決定基を意味する。エピトープの決定基は、通常、アミノ酸または糖側鎖などの分子の化学的に活性な表面基からなり、かつ、通常、特定の三次元構造特徴、ならびに特定の電荷特性を有する。より具体的には、本明細書において使用される「IL-21エピトープ」という用語は、動物、好ましくは哺乳動物、および最も好ましくはマウスまたはヒトにおいて抗原活性または免疫原活性を有するIL-21ポリペプチドの一部分を意味する。免疫原活性を有するエピトープは、動物における抗体応答を誘発する、IL-21ポリペプチドの一部分である。抗原活性を有するエピトープは、当技術分野において周知である任意の方法によって、例えばイムノアッセイ法によって決定されるように、抗体が免疫特異的に結合する、IL-21ポリペプチドの一部分である。抗原エピトープは、必ずしも免疫原性である必要はない。「不連続なエピトープ」は、IL-21タンパク質の一次配列中の少なくとも2つの別々の領域から形成されるコンフォメーショナルエピトープである。コンフォメーショナルエピトープは、(例えばウェスタンブロット解析において)変性溶媒の存在下では、特異的に結合する能力を失う。
本発明は、IL-21タンパク質およびIL-21ポリペプチドと特異的に結合するモノクローナル抗体および抗体断片を提供する。ヒトおよびマウスのIL-21ポリペプチド、タンパク質、およびそれらのポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、Parrish-Novak et al., Nature 408:57-63, 2003;米国特許第6,307,024号および同第6,686,178号;ならびに同第7,250,274号において開示されている。治療的モノクローナル抗体に対する標的として同定されたヒトIL-21タンパク質の構造的特徴および機能的特徴を定義する領域(エピトープ)が、本明細書において説明される。例示的なヒト抗ヒトIL-21モノクローナル抗体が提示される。これらの抗体の内のいくつかは、ネイティブなヒトIL-21タンパク質、組換え野生型ヒトIL-21タンパク質、組換え変異IL-21タンパク質、および/またはヒトIL-21のペプチド領域に結合する能力を有する。
本発明は、自己免疫疾患および炎症性疾患の治療的処置において有用である抗IL-21抗体を提供する。例えば、抗IL-21抗体は、乾癬、膵炎、I型糖尿病(IDDM)、グレーブス病、炎症性腸疾患(IBD)、クローン病、潰瘍性大腸炎、過敏性腸症候群、多発性硬化症、関節リウマチ、反応性関節炎、腸疾患性関節炎、脊椎関節症、自己免疫性心筋炎、川崎病、セリアック病、ブドウ膜炎、ベーチェット病、冠動脈疾患、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、間質性肺疾患、炎症性筋疾患(多発性筋炎、皮膚筋炎)、顕微鏡的多発性血管炎、自己免疫性再生不良性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性肝炎、ウェゲナー症候群、憩室症、全身性エリテマトーデス、強直性脊椎炎、強皮症、全身性硬化症、乾癬性関節炎、変形性関節炎、アトピー性皮膚炎、白斑、移植片対宿主病(GVHD)、皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)、シェーグレン症候群、糸球体腎炎、IgA腎症、自己免疫性腎炎、尋常性天疱瘡、重症筋無力症、自己免疫性難聴、視神経脊髄炎、グッドパスチャー症候群、クリオグロブリン血症、ギラン・バレー症候群、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパシー(CIDP)、自己免疫性溶血性貧血、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、移植拒絶、感受性の高い移植患者、抗リン脂質症候群、アレルギー、および喘息、ならびに他の自己免疫疾患、またはIL-21アゴニストおよびIL-21受容体アゴニストによって媒介される他の疾患の治療において有用である。
5つのクラスの免疫グロブリン、すなわちIgG、IgA、IgM、IgD、およびIgEが高等脊椎動物において同定されている。IgGタンパク質、IgDタンパク質、およびIgEタンパク質は、2つの同一な重鎖および2つの同一な軽鎖からなる特徴的にジスルフィド結合されたヘテロ四量体である。典型的には、IgMは四量体の五量体として存在し、一方、IgAは四量体の二量体として存在する。免疫グロブリン部分に改変を導入することができる。
IgGは主要クラスを構成し、血漿中に2番目に豊富に存在するタンパク質として通常は存在する。ヒトにおいて、IgGは、IgG1、IgG2、IgG3、およびIgG4と呼ばれる4つのサブクラスからなる。各免疫グロブリン重鎖は、所与のサブクラスにおいて不変である定常領域タンパク質ドメイン(CH1、ヒンジ、CH2、およびCH3)からなる定常領域を有する。IgGクラスの重鎖定常領域は、ギリシャ文字記号γを用いて特定される。例えば、IgG1サブクラスの免疫グロブリンは、γ1重鎖定常領域を含む。
Fc断片またはFcドメインは、ジスルフィド結合された重鎖ヒンジ領域、CH2ドメイン、およびCH3ドメインからなる。免疫グロブリン融合タンパク質において、IgG1は任意の血清タンパク質の内で血清半減期が最も長いため、IgG1サブクラスのFcドメインがしばしば免疫グロブリン部分として使用される。血清半減期が非常に長いことは、動物試験およびヒトへの治療的用途の可能性のために望ましいタンパク質の特徴であり得る。さらに、IgG1サブクラスは、抗体を介したエフェクター機能を実行する能力が最も大きい。免疫グロブリン融合タンパク質において最も有用であり得る主要なエフェクター機能は、IgG1抗体が抗体依存性細胞障害を媒介する能力である。その一方で、これは、アンタゴニストとして主に機能する融合タンパク質にとっては望ましくない機能となり得る。IgG1サブクラスにおける抗体定常領域を介した活性のために重要である特定のアミノ酸残基の内のいくつかが同定されている。したがって、これら特定のアミノ酸を包含するかまたは除外することによって、特定の免疫グロブリン定常領域を介した活性の包含または除外が可能になる(米国特許第5,648,260号;同第5,624,821号を参照されたい)。
改変ヒトIgG1 Fcが、Fc融合タンパク質を作り出すために作製されている。例えば、FcγRI結合および補体C1q結合を減少させることによってFcに媒介されるエフェクター機能を低減させるFc4変異、Fc5変異、およびFc6変異が、その全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許出願第2006-0034852号において説明されている。具体的には、3つのアミノ酸置換を導入してFcγRI結合を減少させた。これらは、EU指標の234位、235位、および237位における置換である。これらの位置における置換は、FcγRIへの結合を減少させることが示されている(Duncan et al., Nature 332:563 (1988))。また、これらのアミノ酸置換により、FcγRIIa結合、ならびにFcγRIII結合も減少し得る(Sondermann et al., Nature 406:267 (2000); Wines et al., J. Immunol. 164:5313 (2000))。エンドサイトーシスリサイクル経路を介してIgGを再利用することによって長期の血清半減期を促進するFcRnへの結合がこれらの変異によって変化することはない。
いくつかのグループが、補体C1q結合およびその後の補体結合にEU指標330位および331位が関連していることを説明した(CanfieldおよびMorrison, J. Exp. Med. 173:1483 (1991); Tao et al., J. Exp. Med. 178:661 (1993))。これらの位置におけるアミノ酸置換をFc4に導入すると、補体結合が減少した。Fc4のCH3ドメインは、停止コドンを除いて、対応する野生型ポリペプチドで見出されるものと同一である。停止コドンは、大腸菌(E. coli)のdamプラス株でクローン化DNAを増殖させる場合に、潜在的なdamメチル化部位を排除するためにTGAからTAAに変更された。Fc5において、EU指標218位のアルギニン残基はリジンであり、Fc5配列の残りの部分は、Fc4に関する上記の説明と一致する。
本発明はまた、前述の抗体に機能的に等価である、遺伝的に改変された抗体も含む。改善された安定性および/または治療的有効性を提供する修飾抗体が好ましい。修飾抗体の例には、アミノ酸残基の保存的置換、および、抗原結合の有用性を著しく改悪しない、アミノ酸の1つまたは複数の欠失または付加を含むものが含まれる。置換は、治療的有用性が維持される限り、1つまたは複数のアミノ酸残基の変更または修飾から、ある領域の完全な再設計まで及んでよい。本発明の抗体は、翻訳後に修飾されてよく(例えば、アセチル化およびリン酸化)、または、合成的に修飾されてもよい(例えば、標識基の結合)。
本発明の抗体は、それらが認識するか、または特異的に結合する本発明のIL-21ポリペプチドのエピトープまたは一部分の観点から説明または特定することができる。エピトープまたはポリペプチド部分は、本明細書において説明されるように、例えば、N末端位置およびC末端位置によって、または、連続したアミノ酸残基のサイズによって、特定することができる。本発明の抗体はまた、交差反応性の観点から説明または特定することもできる。本発明のポリペプチドの他のいかなる類似体にも、オルソログにも、ホモログにも結合しない抗体が含まれる。
エピトープビニング(binning)とは、IL-21タンパク質に同時に結合できるか、または結合できない抗体のペアを同定し、それによって、タンパク質上の同じエピトープまたは共通部分のあるエピトープに結合する抗体を同定するための競合的結合アッセイ法の使用を意味する。次いで、結合特異性が同じであるか、または共通の部分がある抗体のファミリー(またはビン)を用いて、IL-21上の特異的なエピトープの定義を援助することができる。エピトープビニング実験により、抗原的に異なるエピトープが存在するという証拠が提供される。しかしながら、それらは、それら自体によっては、IL-21タンパク質分子上の特定のアミノ酸配列または位置を確認することも、エピトープをそれらに「位置づける(map)」こともしない。
結合の際の競合は、任意のペアの抗体または断片に関して評価することができる。例えば、適切な検出試薬を用いて、任意の種/供給源に由来する抗体または結合断片の結合特異性を、本明細書において開示するモノクローナル抗体の結合特異性と比較することができる。エピトープビニングは、「単離された抗体」または細胞培養上清を用いて実施することができる。しばしば、ビニングは、その後に開発しようとするクローンの選択を導くために、最初の回のクローン上清を用いて実施される。比較しようとする抗体は、実質的に同種の抗原結合ドメインを有しているべきである。「二重特異性」抗体または「二機能性」抗体の場合、2種の異なる結合部位の結合特異性は、独立に評価またはビニングする必要がある。
本発明は、リガンド特異的な抗体を特徴とする。抗体の競合的結合の他に、エピトープビニングはまた、受容体へのリガンドの結合またはリガンドによる受容体活性化を競合的に妨げる、受容体またはリガンドのいずれかに対する抗体を同定するのに使用することもできる。しばしば、抗体のファミリー(またはビン)の有利な特性は、エピトープビンによって定義される特異的エピトープへの結合と関係付けることができる。
競合的結合実験は、結合親和力を直接的に測定しないが、試験される抗体は、競合相手として作用するのに十分な程度に強く結合しなければならない。一般に、実験条件は、結合親和力の差異の影響を最小化するように設計される。
抗IL-21抗体はまた、IL-21タンパク質の診断的アッセイ法、例えば、特定の細胞、組織、または血清における発現の検出においても有用であり得る。異なるビンに割り当てられ、かつ、IL-21の異なる免疫原性部分またはエピトープに結合できる抗体は、サンドイッチアッセイ法のための反応物として使用することができる。サンドイッチアッセイ法において、試験試料分析物は、固体支持体上に固定化された第1の抗体によって捕捉され、その後、その分析物に同様に結合する第2の抗体によって検出され、その結果、3部分からなる不溶性の複合体を形成する。例えば、米国特許第4,376,110号を参照されたい。二次抗体は、検出可能な部分でそれ自体を標識してよく(直接的サンドイッチアッセイ法)、または、検出可能な部分で標識された抗免疫グロブリン抗体を用いて測定してよい(間接的サンドイッチアッセイ法)。例えば、1つのタイプのサンドイッチアッセイ法はELISAアッセイ法であり、この場合、検出可能部分は酵素である。
本発明の抗体は、当技術分野において公知である任意の方法によって、特異的結合に関して分析することができる。多くの様々な競合的結合アッセイ形式をエピトープビニングのために使用することができる。使用され得るイムノアッセイ法には、ほんの数例を挙げれば、ウェスタンブロット、ラジオイムノアッセイ法、ELISA(酵素結合免疫吸着測定法)、「サンドイッチ」イムノアッセイ法、免疫沈降アッセイ法、沈降反応、ゲル拡散沈降反応、免疫拡散アッセイ法、凝集アッセイ法、補体結合アッセイ法、イムノラジオメトリックアッセイ法、蛍光イムノアッセイ法、プロテインAイムノアッセイ法などの技術を用いた競合的アッセイ系および非競合的アッセイ系が含まれるが、それらに限定されるわけではない。このようなアッセイ法は日常的であり、かつ、当技術分野において周知である(例えば、Ausubel et al,編、1994, Current Protocols in Molecular Biology, 第1巻、John Wiley & Sons, Inc., New Yorkを参照されたい)。例示的なイムノアッセイ法は、下記に手短に説明する(ただし、限定するためのものではない)。さらに、Antibodies, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Ed HarlowおよびDavid Lane(1988)に記載されているもののような日常的な交差ブロッキングアッセイ法も実施することができる。
BIACORE(登録商標)(GE Healthcare, Piscataway, NJ)は、モノクローナル抗体のパネルをエピトープビニングするのに日常的に使用される様々な表面プラズモン共鳴アッセイ形式のうちの1つにすぎない。多くの参考文献(例えば、The Epitope Mapping Protocols, Methods in Molecular Biology, 第66巻 Glenn E.Morris編 Humana Press, 1996)で、抗体をビニングするのに使用でき、かつ、IL-21タンパク質に対する抗体の結合特異性に関する同等の情報を提供すると予想される代替の方法が説明されている。BIACORE(登録商標)システムを使用する場合、エピトープビニング実験は、可溶性のネイティブ抗原または組換え抗原を用いて実施する。エピトープビニング研究は、BIACORE1000(登録商標)システム(GE Healthcare, Piscataway, NJ)を用いて実施することができる。BIAlogue(登録商標)バージョン1.2ソフトウェアを、試験方法をプログラムするために使用することができる。IL-21に対して産生させたマウスモノクローナル抗体をビニングするためにBIACORE(登録商標)を使用する例の場合、ポリクローナルヤギ抗マウスIgG Fc抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA)をBIACORE(登録商標)CM5センサーチップに共有結合的に固定化し、かつ、試験系列のモノクローナル一次抗体をそのチップに結合(捕捉)するのに使用することができる。次いで、ポリクローナルIgG Fc断片(Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA)を用いて、チップ上の空いているFc結合部位をブロックする。続いて、IL-21タンパク質を注入し、捕捉されたモノクローナル一次抗体に特異的に結合させる。BIACORE(登録商標)機器は、センサーチップに結合されたタンパク質の質量を測定し、一次抗体およびIL-21抗原の両方の結合を各サイクルにおいて確認することができる。一次抗体および抗原がチップに結合した後、可溶性の二次抗体を注入し、予め結合された抗原に結合させる。モノクローナル二次抗体がモノクローナル一次抗体と同時にIL-21抗原に結合できる場合、その結合は、BIACORE(登録商標)によって検出される。しかしながら、モノクローナル二次抗体がモノクローナル一次抗体と同時にIL-21抗原に結合できない場合、追加の結合は検出されない。各モノクローナル抗体を、陰性対照としてそれ自身に対して試験して、バックグラウンド(結合無し)シグナルのレベルを確かめる。
非標識競合ELISA形式(LFC-ELISA)もまた、抗体をビニングするのに使用することができる。この方法は、Nagata et al., J. Immuno Methods 292:141-155, 2004によって説明されている。エピトープビニングのためのこの方法では、ビオチン標識したIL-21を使用した。IL-21に対して産生させたマウスモノクローナル抗体をビニングする例の場合、ELISA B(PBS, 0.1％ Tween 20, 1％ BSA)中で希釈した1μg/mLヤギ抗マウスIgG Fc-γ特異的抗体(Jackson ImmunoResearch)で、100μL/ウェルでマイクロタイタープレートをコーティングする。周囲温度で3時間、このコーティング抗体を結合させた後、mAbを含む各馴化培地をELISA B中で希釈してmAb濃度を約0.5μg/mLにし、かつ、4℃で一晩、ヤギ抗マウスIgGでコーティングしたプレートに結合させる(mAb#1)。平行して、馴化培地の第2のセット(mAb#2)をポリスチレン試験管中で希釈してELISA B中約0.5μg/mLのmAbとし、50ng/mLのビオチン標識IL-21抗原と混合し、かつ、4℃で一晩インキュベートする。mAb#1をコーティング抗体と共にインキュベーションした後、無関係の抗体でプレートをブロックして、プレート上の空いている結合部位を占有する。mAb#2-ビオチン-IL-21混合物をプレートに添加し、結合させる。アッセイ法における(非競合)の対照として、50ng/mLのビオチン標識IL-21を、(mAb#2とのプレインキュベーションを実施せずに)直接、固定化したmAb#1を含むウェルに添加する。ビオチン標識IL-21-mAb#2複合体と共にインキュベーションした後、ストレプトアビジン-HRP(Pierce, Rockford, IL)を0.5μg/mLでプレートに添加する。TMB基質(BioFX Laboratories, Owings Mills, MD)を用いてこれらのプレートを発色させ、かつ、個々のウェルの450nmでの吸光度を、プレートリーダー(Molecular Devices SPECTRAMAX(登録商標)340, Sunnyvale, CA)を用いて測定する。mAb#1がmAb#2とは異なるエピトープに結合する場合、ビオチン-IL-21-mAb#2複合体はプレートに結合して、吸光度の測定値は高くなると考えられる。mAb#1がmAb#2と同じエピトープに結合する場合、ビオチン-IL-21-mAb#2複合体はプレートに結合せず、吸光度の測定値は低くなると考えられる。
本発明のリガンド特異的な抗体は、IL-21に単に結合するか、IL-21のアンタゴニストとして作用することができる。例えば、本発明は、IL-21の受容体/リガンド相互作用を混乱させない抗体、またはIL-21の受容体/リガンド相互作用を部分的もしくは完全に混乱させる抗体を含む。本発明は、受容体の活性化を妨げるリガンド特異的な抗体を特徴とする。本発明は、リガンドに結合し、受容体へのリガンドの結合を妨げる中和抗体、ならびに、リガンドに結合し、それによって、受容体の活性化を妨げるが、リガンドが受容体に結合するのを妨げはしない抗体を含む。受容体活性化(すなわち、シグナル伝達)は、本明細書において説明するか、またはそうでなければ当技術分野において公知の技術によって決定することができる。例えば、受容体活性化は、免疫沈降法とそれに続くウェスタンブロットまたは(例えば、前記に説明したような)ルミネックス(luminex)に基づいた解析により、受容体またはその基質のリン酸化(例えば、チロシンまたはセリン/トレオニン)を検出することによって決定することができる。特定の態様において、抗体の不在下での活性の少なくとも90％、少なくとも80％、少なくとも70％、少なくとも60％、または少なくとも50％、リガンドまたは受容体活性を阻害する抗体が提供される。
抗IL-21抗体の作製
IL-21に対する抗体は、例えば、IL-21発現ベクターの産物または天然供給源から単離されたIL-21であるタンパク質を抗原として用いて作製することができる。本発明の抗IL-21抗体は、IL-21と「特異的に結合する」。抗体は、次の2つの特性のうち少なくとも1つを示す場合、特異的に結合するとみなされる:(1)抗体が、閾値レベルの結合活性にてIL-21に結合する、および(2)抗体が、IL-21に関連するポリペプチドと有意に交差反応しない。関連するポリペプチドには、共通γ鎖(γc)を含む受容体に結合するIL-2、IL-4、IL-7、IL-9、およびIL-15などの1型サイトカインの他のメンバーのものが含まれ得る。
第1の特徴に関して、抗体は、測定される親和性定数に反映される結合親和性でIL-21ポリペプチド、ペプチド、またはエピトープに結合する場合、特異的に結合する。親和性特徴を決定するために、表面プラズモン共鳴によって、IL-21アンタゴニストとIL-21抗原の相互作用に関して動力学的速度定数、平衡結合定数、および平衡解離定数の測定値を評価した。結合速度定数(ka(M-1s-1))は、抗原-アンタゴニスト複合体形成の速度を反映する値である。解離速度定数(kd(s-1))は、この複合体の安定性を反映する値である。平衡結合親和性は、典型的には、平衡解離定数(KD(M))または平衡結合定数(KA(M-1))のいずれかとして表される。KDは、解離速度定数を結合速度定数で割ることによって得られ(kd/ka)、KAは、結合速度定数を解離速度定数で割ることによって得られる(ka/kd)。同様のKD(または同様のKA)を有するアンタゴニストは、非常に多様な結合速度定数および解離速度定数を有し得る。したがって、kaおよびkdならびにKAまたはKDを測定することは、アンタゴニスト-抗原相互作用の親和性をより一意的に説明するのに役立つ。抗体の好ましい親和性は、106M-1またはそれ以上、好ましくは107M-1またはそれ以上、より好ましくは108M-1またはそれ以上、および最も好ましくは109M-1またはそれ以上のKA(平衡結合定数)に反映される。抗体の結合親和力は、当業者によって、例えば、スキャッチャード解析により(Scatchard, Ann. NY Acad. Sci. 51:660 1949)、または市販されているバイオセンサー機器を用いて、容易に決定することができる。第2の特徴に関して、例えば、標準的なウェスタンブロット解析または捕捉ELISAによって、抗体がIL- 21を検出するが、他の公知のポリペプチドを検出しない場合、抗体は、関連するポリペプチド分子と有意に交差反応しない。関連する公知のポリペプチドの例には、IL-21が属するIL-2ファミリーの公知のメンバー(例えば、IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、およびIL-15)が含まれる。
抗IL-21モノクローナル抗体は、抗原性のIL-21エピトープを有するペプチドおよびポリペプチドを用いて作製することができる。本発明の抗体は、SEQ ID NO:2または本明細書において開示する別のアミノ酸配列内に含まれる少なくとも9個、または15個〜約30個のアミノ酸の配列を含む抗原性のエピトープを有するペプチドおよびポリペプチドに結合する。しかしながら、30個〜50個のアミノ酸、またはポリペプチドのアミノ酸配列全体を含む長さまでの任意の長さを含む、アミノ酸配列のより多くの部分を含むペプチドまたはポリペプチドもまた、IL-21に結合する抗体を誘導するのに有用である。エピトープを有するペプチドのアミノ酸配列は、水溶性溶媒中で実質的な溶解性を提供するように選択されることが望ましい(すなわち、配列は、比較的親水性の残基を含み、疎水性残基は典型的には避けられる)。さらに、プロリン残基を含むアミノ酸配列もまた、大規模な抗体作製のために望ましい場合がある。
抗IL-21モノクローナル抗体は、当業者に公知の方法によって作製することができる。特定の抗原に対するげっ歯動物モノクローナル抗体は、公知の方法によって得ることができる(例えば、Kohler et al., Nature 256:495(1975), Coligan et al.(編)、 Current Protocols in Immunology、第1巻、2.5.1〜2.6.7頁(John Wiley & Sons 1991)[「Coligan」]、Picksley et al., 「Production of monoclonal antibodies against proteins expressed in E. coli」、DNA Cloning 2:Expression Systems、第2版、Glover et al.(編)、93頁(Oxford University Press 1995))。
本発明の抗体は、抗体を合成するための当技術分野において公知である任意の方法によって、特に、化学合成によって、または好ましくは、組換え発現技術によって、作製することができる。本発明の抗体、またはその断片、誘導体、もしくは類似体、例えば、本発明の抗体の重鎖または軽鎖の組換え発現は、その抗体をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターの構築を必要とする。本発明の抗体分子または抗体の重鎖もしくは軽鎖、またはその一部分(好ましくは、重鎖または軽鎖の可変ドメインを含む)をコードするポリヌクレオチドを一旦得ると、その抗体分子を作製するためのベクターは、当技術分野において周知の技術を使用する組換えDNA技術によって作製することができる。したがって、抗体をコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを発現させることによってタンパク質を調製するための方法を、本明細書において説明する。当業者には周知である方法を用いて、抗体をコードする配列ならびに適切な転写および翻訳の制御シグナルを含む発現ベクターを構築することができる。これらの方法には、例えば、インビトロの組換えDNA技術、合成技術、およびインビボの遺伝子組換えが含まれる。したがって、本発明は、プロモーターに機能的に連結された、本発明の抗体分子、またはその重鎖もしくは軽鎖、または重鎖もしくは軽鎖の可変ドメインをコードするヌクレオチド配列を含む複製可能なベクターを提供する。このようなベクターは、抗体分子の定常領域をコードするヌクレオチド配列を含んでよく(例えば、PCT公報WO 86/05807;PCT公報WO 89/01036;および米国特許第5,122,464号を参照されたい)、かつ、完全な重鎖または軽鎖を発現させるために、抗体の可変ドメインをそのようなベクターにクローニングすることができる。
従来技術によって宿主細胞に発現ベクターを導入し、次いで、トランスフェクトされた細胞を従来技術によって培養して、本発明の抗体を産生させる。したがって、本発明は、異種プロモーターに機能的に連結された、本発明の抗体またはその重鎖もしくは軽鎖をコードするポリヌクレオチドを含む宿主細胞を含む。二重鎖抗体を発現させるための好ましい態様において、重鎖および軽鎖の両方をコードするベクターは、下記に詳述するように、完全な免疫グロブリン分子を発現させるために宿主細胞において同時発現され得る。
様々な宿主発現ベクター系が、本発明の抗体分子を発現させるために使用され得る。このような宿主発現系は、それによって関心対象のコード配列を作製し、続いて精製することができる媒体(vehicle)を表すが、また、適切なヌクレオチドコード配列で形質転換またはトランスフェクトされた場合に、本発明の抗体分子をインサイチューで発現し得る細胞も表す。これらには、抗体をコードする配列を含む、組換えバクテリオファージDNA発現ベクター、組換えプラスミドDNA発現ベクター、もしくは組換えコスミドDNA発現ベクターで形質転換された細菌(例えば、大腸菌、枯草菌(B. subtilis))のような微生物;抗体をコードする配列を含む組換え酵母発現ベクターで形質転換された酵母(例えば、サッカロミケス属(Saccharomyces)、ピキア属(Pichia));抗体をコードする配列を含む組換えウイルス発現ベクター(例えばバキュロウイルス)に感染させた昆虫細胞系;組換えウイルス発現ベクター(例えば、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV);タバコモザイクウイルス(TMV))に感染させた植物細胞系、もしくは抗体をコードする配列を含む組換えプラスミド発現ベクター(例えば、Tiプラスミド)で形質転換された植物細胞系;または哺乳動物細胞のゲノムに由来するプロモーター(例えば、メタロチオネインプロモーター)、または哺乳動物のウイルスに由来するプロモーター(例えば、MPSV、CMV、アデノウイルス後期プロモーター;ワクシニアウイルス7.5Kプロモーター)を含む組換え発現構築物を保有する哺乳動物細胞系(例えば、COS細胞、CHO細胞、BHK細胞、293細胞、3T3細胞)が含まれるが、それらに限定されるわでではない。好ましくは、大腸菌のような細菌細胞、およびより好ましくは、特に、組換え抗体分子全体の発現のためには、真核細胞が、組換え抗体分子の発現のために使用される。例えば、ヒトサイトメガロウイルス由来の主要中初期(intermediate early)遺伝子プロモーターエレメント、CMVエンハンサー、またはMPSVプロモーターなどのベクターと組み合わせた、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)のような哺乳動物細胞は、抗体の効果的な発現系である(Foecking et al., 1986, Gene 45:101; Cockett et al., 1990, Bio/Technology 8:2)。
細菌系において、抗体分子の発現を目的とする使用に応じて、いくつかの発現ベクターを有利に選択することができる。例えば、抗体分子の薬学的組成物を製造するために、このようなタンパク質を多量に産生させようとする場合、容易に精製される融合タンパク質産物の高レベルの発現を指示するベクターが望ましい場合がある。このようなベクターには、抗体をコードする配列が、lacZをコードする領域とインフレームでベクターに個別に連結され得、その結果、融合タンパク質が産生される大腸菌発現ベクターpUR278(Ruther et al., 1983, EMBO J. 2:1791);およびpINベクター(InouyeおよびInouye、Nucleic Acids Res. 13:3101-3109, 1985; Van HeekeおよびSchuster, J. Biol. Chem. 24:5503-5509, 1989)などが含まれるが、それらに限定されるわけではない。pGEXベクターもまた、グルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)との融合タンパク質として外来ポリペプチドを発現させるために使用され得る。一般に、このような融合タンパク質は可溶性であり、かつ、溶解させた細胞から、マトリックスグルタチオン−アガロースビーズへの吸着および結合とそれに続く遊離グルタチオン存在下での溶出によって容易に精製することができる。pGEXベクターは、トロンビンまたはXa因子のプロテアーゼ切断部位を含むように設計され、その結果、クローン化された標的遺伝子産物は、GST部分から遊離され得る。
昆虫系において、オートグラファカリフォルニカ(Autographa californica)核多角体病ウイルス(AcNPV)は、外来遺伝子を発現させるためのベクターとして使用される。このウイルスは、スポドプテラ・フルギペルダ(Spodoptera frugiperda)細胞において増殖する。抗体をコードする配列を、このウイルスの非必須領域(例えばポリヘドリン遺伝子)中に個別にクローニングし、かつ、AcNPVプロモーター(例えばポリヘドリンプロモーター)の制御下に配置することができる。
哺乳動物宿主細胞において、いくつかのウイルスベースの発現系が使用され得る。アデノウイルスが発現ベクターとして使用される場合、関心対象の抗体コード配列は、アデノウイルスの転写/翻訳制御複合体、例えば、後期プロモーターおよび3分節リーダー配列に連結され得る。次いで、このキメラ遺伝子は、インビトロまたはインビボでの組換えによって、アデノウイルスゲノムに挿入することができる。ウイルスゲノムの非必須領域(例えば、E1領域またはE3領域)に挿入すると、生存能力があり、かつ、感染した宿主において抗体分子を発現できる組換えウイルスが生じる。(例えば、LoganおよびShenk、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:355-359, 1984を参照されたい)。特定の開始シグナルもまた、挿入された抗体コード配列の効率的な翻訳のために必要とされ得る。これらのシグナルには、ATG開始コドンおよび隣接する配列が含まれる。さらに、開始コドンは、挿入断片全体の翻訳を確実にするために、所望のコード配列のリーディングフレームと同調しなければならない。これらの外因性翻訳制御シグナルおよび開始コドンは、様々な起源のもの、すなわち天然および合成の両方であり得る。発現の効率は、適切な転写エンハンサーエレメント、転写ターミネーターなどを含めることによって向上させることができる(Bittner et al., Methods in Enzymol. 153:51-544, 1987を参照されたい)。
さらに、挿入された配列の発現を調節するか、または、所望の特定の様式で遺伝子産物を修飾およびプロセッシングする宿主細胞株を選択することができる。タンパク質産生物のこのような修飾(例えばグリコシル化)およびプロセッシング(例えば切断)は、タンパク質の機能にとって重要な場合がある。異なる宿主細胞は、タンパク質および遺伝子産物の翻訳後プロセッシングおよび修飾のための特徴的かつ特異的なメカニズムを有する。適切な細胞株または宿主系は、発現される外来タンパク質の正確な修飾およびプロセッシングを確実にするように選択され得る。このために、一次転写物の適切なプロセッシング、遺伝子産物のグリコシル化、およびリン酸化のための細胞機構を有する真核宿主細胞が使用され得る。このような哺乳動物宿主細胞には、CHO、VERO、BHK、Hela、COS、MDCK、293、3T3、WI38、および特に、例えば、BT483、Hs578T、HTB2、BT20、およびT47Dなどの乳癌細胞株、ならびに、例えば、CRL7030およびHs578Bstなど正常な乳腺細胞株が含まれるが、それらに限定されるわけではない。
組換えタンパク質を長期に渡って高収率で産生させるには、安定な発現が好ましい。例えば、抗体分子を安定に発現する細胞株を設計することができる。ウイルスの複製起点を含む発現ベクターを使用する代わりに、適切な発現制御エレメント(例えば、プロモーター配列、エンハンサー配列、転写ターミネーター、ポリアデニル化部位など)によって制御されるDNAおよび選択マーカーで宿主細胞を形質転換することができる。外来DNAを導入した後、操作された細胞を強化培地中で1日〜2日間増殖させてよく、次いで、選択培地に交換する。組換えプラスミド中の選択マーカーは、選択に対する耐性を与え、細胞が染色体中にプラスミドを安定に組み込み、かつ増殖して増殖巣を形成するのを可能にする。次に、この増殖巣をクローン化し、かつ増殖させて細胞株にすることができる。この方法は、抗体分子を発現する細胞株を設計するために、有利に使用され得る。このような操作された細胞株は、直接的または間接的に抗体分子と相互作用する化合物のスクリーニングおよび評価において、特に有用であり得る。
限定されるわけではないが、単純ヘルペス(herpes simplex)ウイルスチミジンキナーゼ遺伝子(Wigler et al., Cell 11:223, 1977)、ヒポキサンチン-グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ遺伝子(SzybalskaおよびSzybalski, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 48:202, 1992)、およびアデニンホスホリボシルトランスフェラーゼ遺伝子(Lowy et al., Cell 22:817, 1980)を含む、いくつかの選択系を使用することができ、tk-細胞、hgprt-細胞、またはaprt-細胞においてそれぞれ使用することができる。また、代謝拮抗物質耐性も、次の遺伝子を選択する根拠として使用され得る:メトトレキサートに対する耐性を与えるdhfr(Wigler et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:357, 1980; O'Hare et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:1527, 1981);ミコフェノール酸に対する耐性を与えるgpt(MulliganおよびBerg、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:2072, 1981); アミノグリコシドG-418に対する耐性を与えるneo(WuおよびWu、Biotherapy 3:87-95, 1991; Tolstoshev, Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 32:573-596, 1993; Mulligan, Science 260:926-932, 1993;ならびにMorganおよびAnderson、Ann. Rev. Biochem. 62:191-217, 1993; TIB TECH 11(5):155-215), May, 1993);ならびに、ヒグロマイシンに対する耐性を与えるhygro(Santerre et al., Gene 30:147, 1984)。使用され得る、組換えDNA技術の分野において一般に公知の方法は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、Ausubel et al.(編), 1993, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY; Kriegler, 1990, Gene Transfer and Expression, A Laboratory Manual, Stockton Press, NY;ならびに、Dracopoli et al.(編), 1994, Current Protocols in Human Genetics、12章および13章、John Wiley & Sons, NY.; Colberre-Garapin et al., J. Mol. Biol. 150:1, 1981に記載されている。
抗体分子の発現レベルは、ベクター増幅によって上昇させることができる(総説については、BebbingtonおよびHentschel、「The use of vectors based on gene amplification for the expression of cloned genes in mammalian cells」、DNA cloning、第3巻(Academic Press, New York, 1987)を参照されたい)。抗体を発現するベクター系中のマーカーが増幅可能である場合、宿主細胞の培養物中に存在する阻害物質のレベルが上昇すると、マーカー遺伝子のコピー数が増加すると考えられる。増幅される領域は抗体遺伝子と関連しているので、抗体の産生も増加すると考えられる(Crouse et al., Mol. Cell. Biol. 3:257, 1983)。
宿主細胞は、本発明の2種の発現ベクター、すなわち、重鎖由来のポリペプチドをコードする第1のベクターおよび軽鎖由来のポリペプチドをコードする第2のベクターで同時トランスフェクトすることができる。これら2種のベクターは、重鎖ポリペプチドおよび軽鎖ポリペプチドの等しい発現を可能にする同一の選択マーカーを含んでよい。あるいは、重鎖ポリペプチドおよび軽鎖ポリペプチドの両方をコードする単一のベクターを使用してもよい。このような状況では、重鎖より先に軽鎖を配置して、毒性の遊離重鎖が過剰になるのを避けるべきである(Proudfoot, Nature 322:52, 1986; Kohler, Proc. Natl. Acad. Sci.USA 77:2197, 1980)。重鎖および軽鎖のコード配列は、cDNAまたはゲノムDNAを含んでよい。
本発明の抗体分子は、組換えによって発現させた後、免疫グロブリン分子を精製するための当技術分野において公知である任意の方法によって、例えば、クロマトグラフィー(例えば、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー(特に、プロテインA後の特異的抗原に対する親和力による)、およびサイズによって選別するカラムクロマトグラフィー)、遠心分離、差示的溶解度によって、または、タンパク質を精製するための他の任意の標準的な技術によって、精製することができる。
特定の用途の場合、抗IL-21抗体の断片を調製することが望ましい場合がある。このような抗体断片は、例えば、抗体のタンパク分解性の加水分解によって得ることができる。抗体断片は、従来の方法による全抗体のペプシン消化またはパパイン消化によって得ることができる。例として、抗体断片は、F(ab')2と表される5S断片を提供するように、ペプシンで抗体を酵素的に切断することによって作製することができる。この断片をチオール還元剤によってさらに切断して、一価の3.5S Fab'断片を作製することができる。任意で、ジスルフィド結合の切断に起因するスルフヒドリル基に対するブロック基を用いて、切断反応を実施してよい。代替の方法として、ペプシンを用いた酵素的切断では、一価のFab断片2つおよびFc断片1つが直接生じる。これらの方法は、例えば、 Goldenbergの米国特許第4,331,647号;Nisonoff et al., Arch Biochem. Biophys. 89:230, 1960; Porter, Biochem. J. 73:119, 1959; Edelman et al., Methods in Enzymology第1巻、422頁(Academic Press 1967)ならびにColigan、2.8.1〜2.8.10頁および2.10〜2.10.4頁に記載されている。
一価の軽鎖-重鎖断片を形成するための重鎖の分離、断片のさらなる切断、または他の酵素的、化学的、もしくは遺伝的技術など抗体を切断する他の方法も、それらの断片が、インタクト抗体によって認識される抗原に結合する限りにおいて、使用してよい。
例えば、Fv断片は、VH鎖およびVL鎖の結合を含む。この結合は、Inbar et al., Proc. Nat'l Acad. Sci. USA 69:2659, 1972によって説明されているように、非共有結合性でよい。あるいは、これらの可変鎖は、分子間のジスルフィド結合によって連結され得るか、またはグルタルアルデヒドなどの化学物質によって架橋され得る(例えば、Sandhu, Crit. Rev. Biotech. 12:437, 1992を参照されたい)。
Fv断片は、ペプチドリンカーによって連結されたVH鎖およびVL鎖を含んでよい。これら単鎖の抗原結合タンパク質(scFv)は、オリゴヌクレオチドによって連結されたVHドメインおよびVLドメインをコードするDNA配列を含む構造遺伝子を構築することによって調製される。構造遺伝子は、発現ベクター中に挿入され、続いて、このベクターは、大腸菌のような宿主細胞中に導入される。組換え宿主細胞は、2つのVドメインを架橋するリンカーペプチドを有する単一のポリペプチド鎖を合成する。scFvを作製するための方法は、例えば、Whitlow et al., Methods: A Companion to Methods in Enzymology 2:97(1991)によって説明されている(また、Bird et al., Science 242:423, 1988、Ladner et al.、米国特許第4,946,778号、Pack et al., Bio/Technology 11:1271, 1993およびSandhu、前記も参照されたい)。
単量体タンパク質のコレクションを用いて代替フレームワークを構築して、単量体ドメインを形成させることもまた可能である。これらの単量体ドメインは、組織に入り込める程度に小さくてよい。単量体ドメインは、天然の変種もしくは非天然の変種、またはそれらの組合せでよい。単量体ドメインは、2つまたはそれ以上のドメインからなる多量体を形成することができる。単量体ドメインは、標的分子上の、本明細書において説明するエピトープに類似した位置に結合する。場合によっては、多量体は、様々な単量体ドメインから形成され得る(例えば、米国特許出願第2004-0132028号および米国特許出願第2006-0177831号を参照されたい)。
本発明の抗体には、修飾された、すなわち、抗体がIL-21に結合するのも受容体活性化を妨害するのも共有結合が妨げないように、任意のタイプの分子を抗体に共有結合させることによる、誘導体が含まれる。例えば、限定されるわけではないが、抗体誘導体には、例えば、公知の保護基/ブロック基、タンパク質分解切断、細胞性リガンドまたは他のタンパク質への連結などによるグリコシル化、アセチル化、ペグ化、ホスフィル化(phosphylation)、アミド化、誘導体化によって修飾された抗体が含まれる。限定されるわけではないが、特異的化学的切断、アセチル化、ホルミル化、ツニカマイシンの代謝的合成などを含む公知の技術によって、多数の化学修飾のいずれかを実施することができる。さらに、誘導体は、1つまたは複数の非古典的なアミノ酸を含んでよい。
抗IL-21抗体を検出可能な標識と結合させて、抗IL-21免疫複合体を形成させることができる。適切な検出可能標識には、例えば、放射性同位体、蛍光標識、化学発光標識、酵素標識、生物発光標識、またはコロイド金が含まれる。このような検出可能となるように標識された免疫複合体を作製および検出する方法は当業者に周知であり、かつ、下記により詳細に説明する。検出可能な標識は、オートラジオグラフィーによって検出される放射性同位体でよい。本発明の目的のために特に有用である同位体は、3H、125I、131I、35S、および14Cである。
抗IL-21免疫複合体はまた、蛍光性化合物で標識することもできる。蛍光標識した抗体の存在は、適切な波長の光にその免疫複合体を曝露させ、かつ、結果として生じる蛍光を検出することによって決定される。蛍光標識化合物には、フルオレセインイソチオシアナート、ローダミン、フィコエリテリン(phycoerytherin)、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o-フタアルデヒド(phthaldehyde)、アレクサ色素、蛍光ノンパーティクル(例えばQドット)、およびフルオレスカミンが含まれる。
抗体構成要素を化学発光化合物に結合させることによって抗IL-21免疫複合体を検出可能となるように標識できることもまた、可能である。化学発光タグ付き免疫複合体の存在は、化学反応の過程を通じて生じる発光の存在を検出することによって決定される。化学発光標識化合物の例には、ルミノール、イソルミノール、芳香族アクリジニウムエステル、イミダゾール、アクリジニウム塩、およびシュウ酸エステルが含まれる。
同様に、生物発光化合物を使用して、本発明の抗IL-21免疫複合体を標識することもできる。生物発光は、触媒的タンパク質によって化学発光反応の効率が高められる生物学的系において見出される、あるタイプの化学発光である。生物発光タンパク質の存在は、発光の存在を検出することによって決定される。標識するのに有用な生物発光化合物には、ルシフェリン、ルシフェラーゼ、およびエクオリンが含まれる。
あるいは、抗IL-21免疫複合体は、抗IL-21抗体構成要素を酵素に結合させることによって、検出可能に標識することもできる。抗IL-21-酵素結合体を適切な基質の存在下でインキュベートすると、酵素部分は基質と反応して、例えば、分光光度的手段、蛍光定量的手段、または視覚的手段によって検出できる化学的部分を生成する。多特異性の免疫複合体を検出可能に標識するのに使用できる酵素の例には、β-ガラクトシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、およびアルカリホスファターゼが含まれる。
当業者は、本発明に従って使用できる他の適切な標識について知っていると考えられる。抗IL-21抗体へのマーカー部分の結合は、当技術分野において公知である標準的な技術を用いて実施することができる。この点に関する典型的な方法論は、次の文献:Kennedy et al., Clin. Chim. Acta 70:1, 1976; Schurs et al., Clin. Chim. Acta 81:1, 1977; Shih et al., Int'l J. Cancer 46:1101, 1990; Stein et al., Cancer Res. 50:1330, 1990;およびColigan、前記によって説明されている。
さらに、免疫化学的検出の利便性および汎用性は、アビジン、ストレプトアビジン、およびビオチンと結合させた抗IL-21抗体を用いることによって高めることができる(例えば、Wilchek et al.(編)、「Avidin-Biotin Technology」、Methods In Enzymology、第184巻(Academic Press 1990)、および Bayer et al., 「Immunochemical Applications of Avidin-Biotin Technology」、Methods In Molecular Biology、第10巻、Manson(編)、149〜162頁(The Humana Press, Inc.1992を参照されたい)。
イムノアッセイ法を実施するための方法は、十分に確立されている。例えば、CookおよびSelf、「Monoclonal Antibodies in Diagnostic Immunoassays」、Monoclonal Antibodies:Production, Engineering, and Clinical Application、RitterおよびLadyman(編)、180〜208頁(Cambridge University Press, 1995)、Perry、「The Role of Monoclonal Antibodies in the Advancement of Immunoassay Technology」、Monoclonal Antibodies:Principles and Applications、BirchおよびLennox(編)、107〜120頁(Wiley-Liss, Inc. 1995)、ならびにDiamandis, Immunoassay(Academic Press, Inc. 1996)を参照されたい。
インビボでの半減期の長い抗体またはその断片は、当業者に公知の技術によって作製することができる。例えば、インビボでの半減期の長い抗体またはその断片は、FcドメインとFcRn受容体の相互作用に関与していることが確認されたアミノ酸残基を改変(例えば、置換、除去、または付加)することによって作製することができる(例えば、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、国際公開WO 97/34631およびWO 02/060919を参照されたい)。インビボでの半減期の長い抗体またはその断片は、高分子量のポリエチレングリコール(PEG)のようなポリマー分子を、該抗体または抗体断片に結合させることによって作製することができる。PEGは、例えば、該抗体もしくは抗体断片のN末端もしくはC末端にPEGを部位特異的に結合させることによって、または、リシン残基上に存在するεアミノ基を介して、多官能性リンカーを使用または使用せずに、該抗体または抗体断片に結合させることができる。生物活性の損失が最小限である直鎖状または分枝状のポリマー誘導体化が使用される。抗体へのPEG分子の適切な結合を徹底させるために、結合の程度は、SDS-PAGEおよび質量分析によって厳密にモニターされる。未反応のPEGは、例えば、サイズ排除クロマトグラフィーまたはイオン交換クロマトグラフィーによって、抗体-PEG結合体から分離することができる。
薬学的組成物
本発明はさらに、薬学的に許容される担体、および本明細書において説明するポリペプチドまたは抗体を含む薬学的組成物も含む。薬学的組成物は、限定されるわけではないが、細胞障害性物質、サイトトキシン、例えば、細胞増殖抑制物質もしくは細胞破壊物質、治療物質、または放射性金属イオンを含む、付加的な治療物質を含んでよい。サイトトキシンまたは細胞障害性物質には、細胞に有害である任意の作用物質が含まれる。例には、パクリタキソール(paclitaxol)、サイトカラシンB、グラミシジンD、臭化エチジウム、エメチン、マイトマイシン、エトポシド、テノポシド、ビンクリスチン、ビンブラスチン、コルヒチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ジヒドロキシアントラシンジオン、ミトキサントロン、ミトラマイシン、アクチノマイシンD、1-デヒドロテストステロン、糖質コルチコイド、プロカイン、テトラカイン、リドカイン、プロプラノロール、およびピューロマイシン、ならびにそれらの類似体またはホモログが含まれる。治療物質には、代謝拮抗剤(例えば、メトトレキサート、6-メルカプトプリン、6-チオグアニン、シタラビン、5-フルオロウラシルデカルバジン)、アルキル化剤(例えば、メクロレタミン、チオエパクロラムブシル(thioepa chlorambucil)、メルファラン、カルムスチン(BSNU)およびロムスチン(CCNU)、シクロトスファミド(cyclothosphamide)、ブスルファン、ジブロモマンニトール、ストレプトゾトシン、マイトマイシンC、およびcis-ジクロロジアミン白金(II)(DDP)(シスプラチン)、アントラサイクリン(例えばダウノルビシン(以前はダウノマイシン)およびドキソルビシン)、抗生物質(例えば、ダクチノマイシン(以前はアクチノマイシン)、ブレオマイシン、ミトラマイシン、およびアントラマイシン(AMC))、ならびに抗有糸分裂物質(例えば、ビンクリスチンおよびビンブラスチン)が含まれるが、それらに限定されるわけではない。例えば、薬学的組成物は、所望の生物活性を有するタンパク質またはポリペプチドを含んでよい。このようなタンパク質には、例えば、アブリン、リシンA、シュードモナスエキソトキシン、もしくはジフテリア毒素などの毒素;腫瘍壊死因子、α-IFN、β-IFN、神経成長因子、血小板由来増殖因子、組織プラスミノーゲンアクチベーター、血栓性物質、もしくは抗血管新生物質、例えば、アンギオスタチンもしくはエンドスタチンなどのタンパク質;または、例えば、リンフォカイン、インターロイキン-1(IL-1)、インターロイキン-2(IL-2)、インターロイキン-6(IL-6)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)などの生体応答調節物質、生体応答調節物質に拮抗するように設計された抗体、他の抗体、他のFc融合タンパク質、または他の増殖因子が含まれ得る。
治療法のために、抗IL-21抗体分子および薬学的に許容される担体は、治療的有効量で患者に投与される。本発明の治療的分子および薬学的に許容される担体の組合せは、投与される量が生理学的に有意である場合、「治療的有効量」で投与されると言われる。作用物質は、その存在により、受容者である患者の生理機能に検出可能な変化がもたらされる場合、生理学的に有意である。例えば、炎症を治療するのに使用される作用物質は、その存在により、炎症応答が軽減される場合、生理学的に有意である。
分解性ポリマーマイクロスフェアは、治療タンパク質の高い全身レベルを維持するために設計された。 マイクロスフェアは、ポリ(ラクチド-co-グリコリド)(PLG)、ポリ無水物、ポリ(オルトエステル)、非生分解性酢酸エチルビニルポリマーなどの分解性ポリマーから調製され、その際、タンパク質はポリマー中に閉じ込められる(GombotzおよびPettit, Bioconjugate Chem. 6:332, 1995; Ranade、「Role of Polymers in Drug Delivery」、Drug Delivery Systems, RanadeおよびHollinger(編)、51〜93頁(CRC Press 1995);RoskosおよびMaskiewicz、「Degradable Controlled Release Systems Useful for Protein Delivery」、Protein Delivery:Physical Systems、SandersおよびHendren (編)、45〜92 頁(Plenum Press 1997);Bartus et al., Science 281:1161, 1998;PutneyおよびBurke、Nature Biotechnology 16:153, 1998;Putney, Curr. Opin. Chem. Biol. 2:548, 1998)。ポリエチレングリコール(PEG)でコーティングされたナノスフェアもまた、治療用タンパク質の静脈内投与のための担体を提供し得る(例えば、Gref et al., Pharm. Biotechnol. 10:167, 1997を参照されたい)。
他の剤形は、例えば、AnselおよびPopovich、Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems、第5版(Lea&Febiger 1990)、Gennaro(編)、Remington's Pharmaceutical Sciences、第19版(Mack Publishing Company 1995)により、ならびにRanadeおよびHollinger、Drug Delivery Systems(CRC Press 1996)により示されているように、当業者によって考案され得る。
薬学的組成物は、中和性抗IL-21抗体を含む容器を含むキットして供給され得る。治療的ポリペプチドは、単回投与もしくは複数回投与用の注射液剤の形態で、または、注射前に溶解される滅菌粉末として、提供され得る。あるいは、このようなキットは、治療的ポリペプチドを投与するための乾燥粉末分散装置、液体エアロゾル発生装置、またはネブライザーも含んでよい。このようなキットは、薬学的組成物の適応症および使用法に関する書面情報をさらに含んでよい。
抗IL-21抗体を含む薬学的組成物は、液状形態で、エアロゾルで、または固形形態で提供され得る。液状形態の例は、注射液剤、エアロゾル、液滴、トポロジー(topological)液剤、および経口懸濁剤である。例示的な固形形態には、カプセル剤、錠剤、および制御放出形態が含まれる。後者の形態の例は、ミニ浸透圧ポンプおよび埋め込み剤である(Bremer et al., Pharm.Biotechnol. 10:239, 1997; Ranade、「Implants in Drug Delivery」、Drug Delivery Systems、RanadeおよびHollinger(編)、95〜123頁(CRC Press 1995); Bremer et al.、「Protein Delivery with Infusion Pumps」、Protein Delivery:Physical Systems、SandersおよびHendren(編)、239〜254頁(Plenum Press 1997); Yewey et al.、「Delivery of Proteins from a Controlled Release Injectable Implant」、Protein Delivery:Physical Systems、SandersおよびHendren (編)、93〜117頁(Plenum Press 1997))。他の固形形態には、クリーム剤、パスタ剤、および他のトポロジー適用などが含まれる。
抗IL-21抗体の治療的用途
IL-21は、最適なCD8+T細胞性免疫、NK細胞活性化、ならびに、抗体産生およびB 細胞成熟など最適な体液性応答のために重要であるCD4+T細胞由来のサイトカインである。IL-21は、IL-18、IL-15、IL-5、IL-6、IL-7A、IL-17F、TNFRII、sCD25、およびRANTESなどいくつかの炎症誘発性のケモカインおよびサイトカインを誘導することが示されている。IL-21はまた、IV注射またはSC注射によって投与された場合に、非ヒト霊長類およびヒトにおいて、急性期応答も誘導する(Dodds et al., Cancer Immunol Immunother 2008 Oct 17[電子出版])。インビトロにおいて、多発性骨髄腫細胞および急性T細胞白血病など特定の新生物性免疫細胞集団の増殖を刺激する(Brenne et al Blood 99(10):3756-62 (2002), diCarlo E, et al Cancer Immunol Immunother 56(9):1323-1324 (2007))。IL-21はまた、ホジキンリンパ腫においてホジキン病リード・シュテルンベルク細胞によっても産生される(Lamprecht et al., Blood 112(8):3339-47, 2008)。IL-21受容体発現の増大が、全身性硬化症(Distler et al., Arthritis & Rheumatism 52:865-864, 2004)および関節リウマチ滑膜線維芽細胞(Jungel et al., Arthritis & Rheumatism 50:1468-1476, 2004)に罹患している患者の表皮において示されている。さらに、自己免疫性の糖尿病NODマウスでも、IL-21受容体発現が増大していた(King et al., Cell 117:265-277, 2004)。IgGおよびIL-21の発現が、自己免疫性エリテマトーデス様疾患を発症するBXSB-Yaaマウスモデルにおいて増大していることが示された(Ozaki et al., J. Immunol. 173:5361-5371, 2004);狼瘡易発性サンロケ(sanroque)マウスにおいて、IL-21発現はより強い(Vinuesa et al. Nature 435:452, 2005);クローン病患者の炎症を起こしていない腸組織よりも炎症を起こした組織の方が、IL-21発現が強い(Monteleone, et al., Gastroenterology 128:687-694, 2005)。また、IL-21は、セリアック病患者の粘膜でも過剰産生される(Finn et al. Gut, PMID:17965065, 2007)。
抗IL-21抗体の治療的有効量とは、対象に投与された場合に、疾患または障害に関連した症状または生物活性を予防、遅延、軽減、または阻害するのに有効である抗体の量を意味する。投与は、単回投与または複数回投与からなってよく、かつ、他の薬学的組成物と組み合わせて与えられ得る。
本発明は、乾癬、膵炎、I型糖尿病(IDDM)、グレーブス病、炎症性腸疾患(IBD)、クローン病、潰瘍性大腸炎、過敏性腸症候群、多発性硬化症、関節リウマチ、反応性関節炎、腸疾患性関節炎、脊椎関節症、自己免疫性心筋炎、川崎病、セリアック病、ブドウ膜炎、ベーチェット病、冠動脈疾患、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、間質性肺疾患、炎症性筋疾患(多発性筋炎、皮膚筋炎)、顕微鏡的多発性血管炎、自己免疫性再生不良性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性肝炎、ウェゲナー症候群、憩室症、全身性エリテマトーデス、強直性脊椎炎、強皮症、全身性硬化症、乾癬性関節炎、変形性関節炎、アトピー性皮膚炎、白斑、移植片対宿主病(GVHD)、皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)、シェーグレン症候群、糸球体腎炎、IgA腎症、自己免疫性腎炎、尋常性天疱瘡、重症筋無力症、自己免疫性難聴、視神経脊髄炎、グッドパスチャー症候群、クリオグロブリン血症、ギラン・バレー症候群、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパシー(CIDP)、自己免疫性溶血性貧血、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、移植拒絶、感受性の高い移植患者、抗リン脂質症候群、アレルギー、および喘息、ならびに他の自己免疫疾患などの炎症性および免疫性の疾患または状態において抗IL-21モノクローナル抗体を使用するための組成物および方法を提供する。本発明は、多発性骨髄腫、急性T細胞白血病、またはホジキンリンパ腫など特定の免疫細胞癌に対する治療法において抗IL-21モノクローナル抗体を使用するための組成物および方法を提供する。
接触性皮膚炎
アレルギー性接触性皮膚炎は、皮膚と接触する抗原に対するT細胞性免疫反応と定義される。アレルゲン依存性のT細胞応答が、CLA+細胞集団にほとんど限局されているため、CLA+T細胞集団は、皮膚炎の開始に関与していると考えられている(Santamaria-Babi, et al., J Exp Med 181:1935,(1995)を参照されたい)。最近のデータから、一般的な接触過敏症アレルゲンであるニッケルに応答して増殖し、かつ1型(IFN-γ)サイトカインおよび2型(IL-5)サイトカインの両方を産生するのは、記憶(CD45RO+)CD4+CLA+T細胞のみであり、CD8+T細胞は産生しないことが判明した。さらに、CD4、CD45RO(記憶)、またはCD69と組み合わせてCLAを発現する細胞は、ニッケル特異的な刺激の後に増加し、かつ、ケモカイン受容体CXCR3、CCR4、CCR10を発現するが、CCR6は発現しない。Moed et al., Br J Dermatol 51:32,(2004)を参照されたい。
動物モデルにおいて、アレルギー性接触性皮膚炎がT細胞依存性であること、およびアレルギー応答性T細胞が、アレルゲン適用部位に遊走することが実証された。一般に、Engeman, et al., J Immunol 164:5207, (2000); FergusonおよびKupper、J Immunol 150:1172, (1993);ならびにGorbachevおよびFairchild, Crit Rev Immunol. 21:451(2001)を参照されたい。
接触過敏症のマウスモデルに対する抗IL-21抗体の投与は、症状を改善し、かつ疾患の経過を変更する抗IL-21抗体の臨床的有用性を評価するために使用される。
アトピー性皮膚炎
アトピー性皮膚炎(AD)は、この数10年の間に発病率が劇的に増加している、慢性的に再発する炎症性皮膚疾患である。臨床的に、ADは、慢性的な再発性経過を示す、著しくそう痒性で、しばしば擦りむけた斑および丘疹を特徴とする。ADの診断は、主として、主要な臨床所見および軽微な臨床所見に基づく。 Hanifin J.M., Arch Dermatol 135: 1551(1999)を参照されたい。組織病理学により、急性病変における海綿状態、過錯角化、および限局的な錯角化が明らかになるのに対し、過錯角化および錯角化、アカントシス/顆粒層肥厚、ならびにリンパ球および大量の肥満細胞による真皮の血管周囲浸潤を伴う著しい表皮過形成は、慢性病変の特徴である。
T細胞は、組織における局所的免疫応答開始の中心的役割を果たし、かつ、証拠により、特に、皮膚浸潤性のT細胞が、皮膚における調節されていない免疫応答の開始および維持において重要な役割を果たし得ることが示唆されている。皮膚炎症部位中の浸潤性T細胞の約90％は、Eセレクチン、すなわち内皮上の誘導性接着分子に結合する、皮膚リンパ球関連抗原を発現する(Santamaria-Babi, et al., Eur J Dermatol 14:13,(2004)に総説がある)。対照個体と比較して有意な、AD患者における循環血中CLA+ T細胞の増加が実証されているのに対し(Teraki, et al., Br J Dermatol 143:373(2000)を参照されたい)、他の研究者らは、AD患者由来のCLA+記憶T細胞が、CLA-集団と比較してアレルゲン抽出物に優先的に応答することを実証した(Santamaria-Babi, L.F., et al., J Exp Med. 181:1935,(1995)を参照されたい)。ヒトにおいて、皮膚のアトピー性障害の病因は、IL-5およびIL-13に類似したTh-2型サイトカインを高いレベルで発現するCLA+ T細胞の増加に関連付けられている。Akdis et al., Eur J Immunol 30:3533(2000)およびHamid et al., J Allergy Clin Immunol 98:225(1996)を参照されたい。
NC/Ngaマウスは、約6週齢〜8週齢で、指定された病原体を有する(非SPF)条件で飼育した場合、臨床経過および臨床徴候、組織病理学および免疫病理学を含む多くの局面でヒトADに類似しているAD様病変を自然発症的に発症する。一方、SPF条件下で飼育されたNC/Ngaマウスは、皮膚病変を発症しない。しかしながら、自然発症的皮膚病変の発症および引っ掻き行動は、天然のままのチリダニ抗原を毎週皮内注射することによって、SPF施設で飼育されたNC/Ngaマウスにおいて同時発生させることができる。Matsuoka et al., Allergy 58:139(2003)を参照されたい。したがって、NC/NgaにおけるADの発症は、AD治療用の新規な治療物質を評価するための有用なモデルである。
自然発症的ADのNC/Ngaモデルの他に、OVAを用いたマウス皮膚感作もまた、感作マウスの皮膚における単核浸潤物による抗原依存性の表皮肥厚および真皮肥厚を誘導するモデルとして使用することができる。これは、通常、全IgEおよび特定のIgEの血清レベルの上昇と同時に発生するが、皮膚バリアの機能不全もそう痒症も、このモデルにおいて普通は発生しない。Spergel et al., J Clin Invest, 101:1614,(1998)を参照されたい。DO 11.10 OVA TCRトランスジェニックマウスをOVAで感作することにより、皮膚バリアの調節不全およびそう痒症を誘導するために、このプロトコールを改良することができる。感作抗原を認識できる抗原特異的T細胞の数を増加させると、皮膚の炎症レベルが上昇して、目に見える引っ掻き行動および皮膚の苔癬化/落屑が誘導され得る。
アトピー性皮膚炎のマウスモデルに対する抗IL-21抗体の投与は、症状を改善し、かつ疾患の経過を変更する抗IL-21抗体の臨床的有用性を評価するために使用される。
関節炎
変形関節炎、関節リウマチ、および傷害が原因で関節炎を起こした関節などを含む関節炎は、抗炎症性の抗体および結合ポリペプチドの治療的使用から利益を受けると思われる一般的な炎症性状態である。例えば、関節リウマチ(RA)は、身体全体に影響を及ぼす全身性疾患であり、関節炎の最も一般的な形態の1つである。これは、疼痛、こわばり、熱感、発赤、および腫脹を引き起こす、関節の内側を覆う膜の炎症を特徴とする。炎症細胞は、硬骨および軟骨を消化し得る酵素を放出する。関節リウマチの結果として、炎症を起こした関節の内層、すなわち滑膜は、硬骨および軟骨に浸入し、かつそれらを損傷して、他の生理的作用に混じって関節の劣化および重度の疼痛をもたらし得る。巻き込まれた関節は、その形状および配列を失って、疼痛および動作低下をもたらし得る。
関節リウマチ
関節リウマチ(RA)は、重度の障害および死亡率の上昇を招く、炎症およびそれに続く組織損傷を特に特徴とする免疫介在性疾患である。様々なサイトカインが、リウマチ関節において局所的に産生される。多数の研究により、2種のプロトタイプの炎症誘発性サイトカインであるIL-1およびTNF-αが、滑膜炎症および進行性の関節破壊に関与するメカニズムにおいて重要な役割を果たしていることが実証された。実際、TNF-αおよびIL-1の阻害物質をRA患者に投与すると、炎症の臨床徴候および生物学的徴候が劇的に改善し、かつ、骨びらんおよび軟骨破壊の放射線医学的徴候が減少した。しかしながら、これらの有望な結果にもかかわらず、かなりの比率の患者がこれらの作用物質に応答しないことから、他のメディエーターも関節炎の病態生理に関与していることが示唆されている(Gabay, Expert. Opin. Biol. Ther. 2(2):135-149, 2002)。
当技術分野において公知である、いくつかの関節リウマチ動物モデルがある。例えば、コラーゲン誘発関節炎(CIA)モデルでは、マウスは、ヒト関節リウマチによく似ている慢性の炎症性関節炎を発症する。CIAは、RAと同様の免疫学的特徴および病理学的特徴を有するため、これは、潜在的なヒト抗炎症性化合物をスクリーニングするための理想的なモデルになる。CIAモデルは、存在するために、免疫応答および炎症応答の両方に依存する、周知のマウスモデルである。免疫応答は、抗原として投与されるコラーゲンに応答したB細胞およびCD4+T細胞の相互作用を含み、かつ、抗コラーゲン抗体の産生をもたらす。炎症期は、これらの抗体の一部がマウス固有のコラーゲンに交差反応し、かつ補体カスケードを活性化した結果としての、炎症メディエーターに由来する組織応答の結果である。CIAモデルを使用する利点は、病因の基本的メカニズムが公知であるということである。II型コラーゲン上のT細胞およびB細胞関連エピトープが同定されており、かつ、免疫介在性関節炎に関係する様々な免疫学的パラメーター(例えば、遅延型過敏症および抗コラーゲン抗体)ならびに炎症性パラメーター(例えば、サイトカイン、ケモカイン、およびマトリックス分解酵素)が決定されており、したがって、CIAモデルにおける試験化合物の有効性を評価するのに使用することができる(Wooley, Curr. Opin. Rheum. 3:407-20, 1999; Williams et al., Immunol. 89:9784-788, 1992; Myers et al., Life Sci. 61:1861-78, 1997;およびWang et al., Immunol. 92:8955-959, 1995)。
これらのCIAモデルマウスに対する抗IL-21抗体の投与は、抗IL-21抗体を使用することにより、症状が改善され、かつ疾患の経過が変化するかを評価するために使用される。
炎症性腸疾患(IBD)
アメリカ合衆国では、約500,000人の人々が炎症性腸疾患(IBD)に罹患しており、この疾患は、結腸および直腸(潰瘍性大腸炎)、または小腸および大腸の両方(クローン病)のいずれかを冒し得る。これらの疾患の病因は不明であるが、これらは罹患組織の慢性的な炎症を伴う。潰瘍性大腸炎(UC)は、一般に結腸(colon)と呼ばれる大腸の炎症性疾患であり、結腸の粘膜または最も内側の壁の炎症および潰瘍を特徴とする。この炎症は、結腸の頻繁な排便を引き起こし、結果として下痢を生じる。症状には、ゆるい大便、ならびに付随する腹部の有痛性痙攣、発熱、および体重減少が含まれる。UCの正確な原因は不明であるが、最近の研究により、身体の天然の防御が、免疫系が「非自己」であると考える身体中のタンパク質に対抗して作用すると示唆されている(「自己免疫反応」)。おそらく、これらのタンパク質が腸中の細菌タンパク質に似ているため、それらは、結腸の内壁を破壊し始める炎症プロセスを扇動または刺激する可能性がある。結腸の内壁が破壊される間に、潰瘍が形成して、粘液、膿、および血液を放出する。この疾患は、通常、直腸領域で始まり、最終的には大腸全体に拡大し得る。炎症のエピソードが繰り返されると、瘢痕組織によって腸および直腸の壁が肥厚する。結腸組織の死滅または敗血症が、重度の疾患と共に発生し得る。潰瘍性大腸炎の症状の重症度は様々であり、かつ、それらの発症は漸進的または急激であり得る。呼吸器感染症またはストレスを含む多くの因子によって、発病が引き起こされ得る。
UCの有効な治療法は現在は無いが、治療は、結腸内壁における異常な炎症プロセスを抑制することに焦点を合わせられている。コルチコステロイド免疫抑制薬(例えば、アザチオプリン、メルカプトプリン、およびメトトレキサート)ならびにアミノサリシテート(aminosalicytate)を含む治療薬が、この疾患を治療するために利用可能である。しかしながら、コルチコステロイドおよびアザチオプリンなどの免疫抑制薬を長期間使用すると、骨の希薄化、白内障、感染症、ならびに肝臓および骨髄に対する作用を含む、深刻な副作用をもたらし得る。現在の治療法が成功していない患者においては、外科手術が選択肢である。しかしながら、外科手術は、結腸全体および直腸の除去を含む。
慢性の潰瘍性大腸炎を部分的に再現することができるいくつかの動物モデルがある。最も広く使用されているモデルは、結腸中に慢性の炎症および潰瘍を誘発する2,4,6-トリニトロベンスルホン酸(trinitrobenesulfonic acid)/エタノール(TNBS)誘発性大腸炎モデルである。直腸内への点滴注入によって感受性の高いマウスの結腸中にTNBSを導入すると、結腸の粘膜においてT細胞性免疫応答が誘導され、この場合、大腸壁全体にわたるT細胞およびマクロファージの密な浸潤を特徴とする広範囲の粘膜炎症が生じる。さらに、この組織病理学的な病像は、進行性の体重減少(衰弱)、血性下痢、直腸脱、および大腸壁肥厚の臨床像を伴う(Neurath et al. Intern. Rev. Immunol. 19:51-62, 2000)。非主要組織適合性が不一致なマウスまたは同系の免疫無防備状態マウスにナイーブT細胞を養子移入すると、大腸炎(Leach MW et al 1996, Powrie F et al, 1997)ならびに乾癬に似た皮膚病変(Schon MP et al., Nat Med. 2:183-8, 1997; Davenport CM et al., Int Immunopharmacol. 5:653-72, 2002)が発症する。BALB/CマウスまたはB10.D2マウスに由来するCD4+CD25- T細胞をわずか20万個だけ免疫無防備状態のC.B-17 SCIDマウスに移植すると、体重減少、ヘモカルト陽性の便、および皮膚病変の発症がもたらされる。これらのマウスにおける症状は群によって様々である。この大腸炎/乾癬モデルにはヒトクローン病および乾癬とのいくつかの類似点があり、ヒトにおけるこれらの疾患に対する治療薬の有効性を試験するために広く使用されている。
別の大腸炎モデルは、血性下痢、体重減少、結腸の短縮、および好中球浸潤を伴う粘膜潰瘍を発症する急性大腸炎を誘導するデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を使用する。DSS誘発性大腸炎は、組織学的には、リンパ様過形成、限局的な陰窩損傷、および上皮潰瘍と共に、固有層中への炎症細胞の浸潤を特徴とする。これらの変化は、上皮に対するDSSの毒性作用に起因し、かつ、固有層細胞の食作用ならびにTNF-αおよびIFN-γの産生によって起こると考えられている。一般的に使用されているものの、DSS誘発性疾患のメカニズムおよびヒト疾患との関連性に関するいくつかの問題は、依然として解明されていない。SCIDマウスのようなT細胞欠損動物において観察されるため、DSSは、T細胞に依存しないモデルとみなされている。
これらのTNBSモデル、DSSモデル、またはCD4+T細胞移入モデルに対する抗IL-21抗体の投与は、IL-21アンタゴニストの使用により、胃腸疾患の症状が改善され、かつそれらの経過が変化するかを評価するために使用することができる。IL-21は、大腸炎での炎症応答においてある役割を果たしている可能性があり、IL-21アンタゴニストの投与によるIL-21活性の中和は、IBDに対する潜在的な治療アプローチである。
乾癬
乾癬は、700万人を超えるアメリカ人に発症する慢性皮膚病態である。乾癬は、新しい皮膚細胞が異常に増殖した結果、炎症を起こし、隆起し、かつ鱗屑を有する皮膚部分を生じ、その場所でのケラチノサイトの最終分化が変化する場合に発生する。最も一般的な型である尋常性乾癬は、銀白の鱗屑で覆われた、皮膚の炎症部分(「病変」)を特徴とする。乾癬は、少数のプラークに限定されるか、または中程度から広範囲の皮膚領域を含む場合があり、頭皮、膝、肘、および胴に最も一般的に現れる。極めて目立つが、乾癬は、接触感染性疾患ではない。これらの疾患の病因は、T細胞活性化、抗原提示の変化、および炎症性樹状細胞によるサイトカイン産生、ならびに罹患組織の慢性的炎症を含む。本発明の抗IL-21抗体は、乾癬、他の炎症性皮膚疾患、皮膚アレルギーおよび粘膜アレルギー、ならびに関連した疾患における炎症および病理学的作用を減少させる有益な治療物質としての機能を果たす可能性がある。
乾癬は、かなりの不快感を引き起こし得る、皮膚のT細胞性炎症性障害である。これは、治療法が無く、かつあらゆる年齢の人々に発症する疾患である。乾癬は、ヨーロッパ人および北米人の人口の約2％に発症する。軽度の乾癬に罹患している個体は、しばしば、局所剤を用いて疾患を制御することができるが、世界中の100万人を超える患者は、紫外線治療または全身的免疫抑制療法を必要とする。残念ながら、紫外線放射は不便でリスクがあり、かつ、多くの治療法は毒性があるため、長期の使用には制限がある。さらに、患者は、通常、乾癬を再発し、症例によっては、免疫抑制療法の中止後すぐに、元に戻る。抗IL-21抗体は、最近開発された、CD4+CD45RB導入モデルに基づく乾癬モデルを用いて試験することができる(Davenport et al., Internat. Immunopharmacol., 2:653-672, 2002)。
本明細書において説明する他の疾患モデルに加えて、ヒト乾癬病変に由来する炎症組織に対する抗IL-21抗体の活性は、重症複合免疫不全(SCID)ベースのマウスモデルを用いてインビボで測定することができる。ヒト細胞またはヒト組織移植片が免疫不全マウスに移植された、いくつかのマウスモデルが開発されている(まとめて、異種移植モデルと呼ばれる)。例えば、CattanおよびDouglas、Leuk. Res. 18:513-22, 1994ならびにFlavell, Hematological Oncology 14:67-82, 1996を参照されたい。乾癬のインビボ異種移植モデルとして、ヒト乾癬皮膚組織をSCIDマウスに移植し、続いて、適切なアンタゴニストをそれらのマウスに攻撃接種する。さらに、当技術分野における他の乾癬動物モデルも、IL-21アンタゴニストを評価するのに使用することができ、例えば、AGR129マウスモデルにヒト乾癬皮膚移植片を移植し、かつ、適切なアンタゴニストを攻撃接種する(例えば、Boyman et al., J. Exp. Med. オンライン出版番号20031482, 2004を参照されたい)。同様に、ヒト結腸炎、IBD、関節炎、または他の炎症性病変由来の組織または細胞をSCIDモデルにおいて使用して、本明細書において説明する抗IL-21 抗体の抗炎症性特性を評価することができる。
治療の有効性は、当技術分野において周知の方法を用いて、処置集団における抗炎症作用の経時的な増大として測定され、かつ統計学的に評価される。いくつかの例示的な方法には、例えば、乾癬モデルにおいて、表皮の厚さ、真皮上層中の炎症細胞の数、および錯角化のグレードを測定することが含まれるが、それらに限定されるわけではない。このような方法は当技術分野において公知であり、かつ本明細書において説明する。例えば、Zeigler et al., Lab Invest 81:1253, 2001; Zollner et al., J. Clin. Invest. 109:671, 2002; Yamanaka et al., Microbiol. Immunol. 45:507, 2001; Raychaudhuri et al., Br. J. Dermatol. 144:931, 2001; Boehncke et al., Arch. Dermatol. Res. 291:104, 1999; Boehncke et al., J. Invest. Dermatol. 116:596, 2001; Nickoloff et al., Am. J. Pathol. 146:580, 1995; Boehncke et al., J. Cutan. Pathol. 24:1, 1997; Sugai et al., J. Dermatol. Sci. 17:85, 1998;およびVilladsen et al., J. Clin. Invest. 112:1571, 2003を参照されたい。また、フローサイトメトリー(またはPCR)のような周知の方法を用いて経時的に炎症をモニターして、試料中に存在する炎症細胞または損傷細胞の数、IBDに関するスコア(体重減少、下痢、直腸出血、結腸の長さ)、CIA RAモデルの足疾患スコアおよび炎症スコアを定量することもできる。
これらの乾癬モデルマウスに対する抗IL-21抗体の投与は、抗IL-21抗体を使用することにより、症状が改善され、かつ疾患の経過が変化するかを評価するために使用される。
全身性エリテマトーデス
全身性エリテマトーデス(SLE)は、遍在する自己抗原を対象とする慢性的なIgG抗体(例えば抗dsDNA)産生を特徴とする、免疫複合体に関連した障害である。糸球体腎炎がいくつかの症例(すなわちループス腎炎)をもたらす場合があるものの、SLEの作用は、特定の器官に限局されるよりはむしろ全身性である。多数の染色体座位がこの疾患に関係付けられており、かつ、抗dsDNA抗体および糸球体腎炎など、疾患の様々な局面をもたらしている可能性がある。CD4+T細胞は、SLEのマウスモデルにおいて活動的な役割を果たすことが示されている(Horwitz, Lupus 10:319-320, 2001; YellinおよびThienel, Curr. Rheumatol. Rep., 2:24-37, 2000)。CD8+T細胞の役割は、明瞭に定義されていないが、狼瘡患者において「サプレッサー」CD8+T細胞機能が障害されていることを示唆する証拠がある(Filaci et al., J. Immunol., 166:6452-6457, 2001; Sakane et al, J. Immunol., 137:3809-3813, 1986)。
IL-21は、抗体分泌形質細胞へのナイーブヒトB細胞の分化を誘導することが説得力を持って示されている(Ozaki et al., J. Immunol. 173:5361, 2004; Ettinger et al., J Immunol. 175:7867-79, 2005; Ettinger et al, J Immunol. 178:2872-82, 2007; Kuchen et al. J Immunol. 179:5886-96, 2007)。また、Ozaki et al. (J. Immunol. 173:5361, 2004)は、SLEモデルである、狼瘡易発性BXSB-Yaaにおいて、自己免疫プロセスの初期の特徴が最初に明らかになる年齢でIL-21発現が増大していることを実証した。これらのBXSB-YaaマウスをマウスIL-21アンタゴニストで治療すると、糸球体腎炎を含む様々な疾患パラメーターが一部抑制される(Bubier et al., Ann N Y Acad Sci. 1110:590-601, 2007)。また、同じIL-21アンタゴニストが、SLEの別の前臨床疾患モデルであるMRL/lprマウスにおいても有効であることが示された(Herber et al. J. Immunol. 178: 3822-3830, 2007)。さらに、IL-21はTreg細胞の発達を制限するため、抗IL-21抗体の投与により、T細胞サプレッサー機能が弱まっている狼瘡患者において、より強力なT細胞サプレッサー機能が提供され得る(Lamprecht et al. Blood. 112(8):3339-47, 2008)。
SLE患者24名および健常な対照15名から得られたデータから、1)狼瘡患者由来のCD4+ T細胞では、対照と比べてIL-21 mRNA発現が有意に増加していること、2)市販のIL-21 ELISAキット(Invitrogen, Carlsbad, CA)を用いて測定すると、活動期SLE患者由来の血清中のIL-21レベルは非活動期SLEまたは対照と比べて有意に上昇していること、3)IL-21は患者および対照においてCD4+T細胞およびCD19+B細胞の増殖を用量依存的に促進すること、4)IL-21は正常な対照およびSLE患者において抗CD40の誘導による形質細胞分化を促進すること、ならびに5)IL-21のレベル上昇は、SLEにおける自己反応性CD4+T細胞の増殖および形質細胞分化に寄与し得ることが示された(Rus, V., ACR Presentation #1760, 2008 American College of Rheumatology meeting, October 24-29, 2008)。
抗IL-21抗体は、IFNγ、NOVANTRONE(登録商標)、ENBREL(登録商標)、BETAFERON(登録商標)、REMICADE(登録商標)、LEUKINE(登録商標)、およびPROLEUKIN(登録商標)などの免疫調節物質を含む、自己免疫において既に使用されている他の作用物質と組み合わせて投与することができる。抗IL-21抗体は、THALOMID(登録商標)など多発性骨髄腫、ホジキンリンパ腫、もしくは急性T細胞白血病の癌療法において既に使用されている他の作用物質またはデキサメタゾンもしくはプレドニゾンなどのステロイドと組み合わせて投与することができる。最適用量レベルの確立および抗IL-21抗体のスケジュール決定は、抗IL-21抗体の薬物動態および薬力学の研究、動物モデルにおける有効量の決定、ならびに抗IL-21抗体の毒性評価を含む、様々な手段によって実施される。次いで、霊長類および臨床試験において実施される直接的な薬物動態学的測定を用いて、患者において生物学的応答を実現するのに十分な大きさおよび持続期間の血漿中抗IL-21抗体レベルを実現する、患者における理論的用量を予測することができる。
移植拒絶
固形臓器を移植されたレシピエントは、組織適合性不一致が原因で同種移植片の急性拒絶または慢性拒絶を発症する場合がある。これらの患者におけるHLA分子を対象とする抗体(同種抗体)の生成は、T細胞への外来抗原の提示の結果として起こる。同種抗体は、結合された同種抗体によって指示される免疫複合体の形成、補体結合、および抗体を媒介とした細胞障害活性を介して、移植片に組織損傷をもたらし得る。また、補体カスケードは、内皮細胞を活性化し、移植片内部に脈管障害を引き起こす局所的因子を放出する。補体生成物C4dは、急性移植拒絶および慢性移植拒絶両方の初期マーカーであり、明白な病理学的変化より前に無症候性症例において検出することができる(RacusenおよびHaas, Clin J Am Soc Nephrol 1: 415-420, 2006; MollおよびPascual, Am J Transplantation 5: 2611-2618, 2005; TinkamおよびChandraker, Clin J Am Soc Nephrol 1: 404-414, 2006)。移植前に、患者は抗HLA同種抗体(パネル反応性抗体)についてスクリーニングされる。患者は、以前の同種移植失敗、輸血、または多胎妊娠が原因で著しく感受性が高い場合がある。感受性の高い移植患者中に同種抗体が存在すると、免疫抑制療法の強化が必要とされる場合があり、急性拒絶の可能性が高いため、治療が複雑になる(Baid et al., Curr Opin Immunol 13:577-581, 2001)。場合によっては、B細胞標的物質(ミコフェノール酸またはリツキシマブ)が使用されるが、この治療戦略は、抗体分泌形質細胞を直接標的とはしない。また、プラスマフェレーシスも、循環血中の免疫グロブリンを減少させるために使用される。すべての場合において、移植レシピエントは、拒絶リスクを低下させるためのT細胞を標的とした免疫抑制剤で治療し、移植片に対する寛容性が確立されるにつれ、これらの治療計画からゆっくりと「離れ」させてよい(Seyfort-MargolisおよびTurka, J Clin Invest 118(8): 2684-2685, 2008; Taylor et al., Crit Rev Oncol Hematol 56:23-46, 2005; AmanteおよびEjercito, Transplant Proc 40: 2274-2280, 2008)。
抗体分泌形質細胞の発達には、形質細胞の生存を支援する特殊な微環境に加えて、CD4 T細胞からの同族補助(cognate help)も必要である(Tarlington et al., Curr Opin Immunol 20:162-169, 2008)。活性化T細胞によるサイトカイン分泌は、分化および形質細胞の生存のために必要であり、抗体応答およびIgアイソタイプの性質に影響を及ぼすことが公知である。マウス種および非ヒト霊長類種におけるT細胞依存性抗体応答をモニターするためのモデルが存在する。これらの方法は当業者によって十分に理解されている。卵白アルブミン、破傷風トキソイド、ヒツジ赤血球、またはトリニトロフェニルで修飾したキーホールリンペットヘモシアニンなどのモデルペプチド抗原に対する一次抗体応答または二次抗体応答の動態および規模は、処置された動物の血清中のIgGサブタイプ、IgM、IgE、またはIgAを含む全抗体または抗原特異的抗体を検出するアッセイ法を用いてモニターされる。いくつかのモデルでは、抗体の親和性成熟もモニターすることができる。これらのモデルを用いて、T細胞によるB細胞補助を変化させる治療薬物ならびに形質細胞の分化および生存にとって重要であると考えられているサイトカインを妨害する治療薬物の効果を試験することができる。
同種移植拒絶の研究は多くの動物種で実施されている。例えば、カニクイザルの腎臓移植モデルは、ヒトにおける同種抗体を媒介とした慢性腎臓同種移植拒絶の影響を表し得る。場合によっては、同種移植寛容化(tolerizing)治療計画が移植より前に実施される。ドナー特異的同種抗体の存在は、不一致な末梢血白血球を有するレシピエント血清のフローサイトメトリー解析によってモニターされ、補体生成物C4dの沈着は、腎臓同種移植片から得た生検材料において検出される(Smith et al., Am J Transplant 6:1790-1798, 2006; Smith et al., Am J Transplant 8:1-11, 2008)。急性および慢性の移植モデルは、当業者がマウス種において作製することができる。
T細胞依存性抗体応答モデルまたは同種移植拒絶モデルにおける抗IL-21抗体投与は、同種抗体応答を低減させるため、および同種移植拒絶の症状を軽減するため、または感受性の高い移植患者を含む移植レシピエントに対する移植前の治療的もしくは寛容化治療計画の一環としての抗IL-21抗体の臨床的有用性を評価するのに使用される。
本発明は、以下の非限定的な実施例によってさらに例示される。
実施例1 IL-21タンパク質および抗体の調製
A. 免疫化およびハイブリドーマ
IL-21タンパク質を、その全体が本明細書に組み入れられる米国特許第7,250,274号で説明されているようにして作製した。可溶性IL-21受容体タンパク質を、いずれもその全体が本明細書に組み入れられる米国特許出願第2007-0122413号および米国特許第6,777,539号で説明されているようにして作製した。抗IL-21モノクローナル抗体を、マウス抗体を生成する野生型マウスおよび完全ヒト抗体を生成するトランスジェニックマウスにおいて産生させた(Medarex, Princeton, NJ)。マウスをヒトIL-21タンパク質で免疫化した。簡単に説明すると、BSA(Imject Pharmalink Immunogen Kit, Pierce)と結合させた精製組換えIL-21(ZymoGeneticsにより大腸菌中で作製された)30μgを皮下注射し、製造業者の取扱い説明書に従ってCpG(オリゴヌクレオチド、マウスTLR9リガンド)およびGM-CSF (Granulocyte Macrophage Colony Stimulatory Factor、R&D, Minneapolis, MN)ならびにEmulsigen(登録商標)-Pアジュバント(MVP Laboratories, INC, Omaha, NE)と組み合わせて投与して、マウスを最初に免疫化した。最初の免疫化に続いて、Emulsigen(登録商標)-Pアジュバントに溶かしたIL-21 30μgを週に一度の間隔でさらに3回各マウスに皮下経路で与えた。4回目の免疫化後7日目に、後眼窩神経叢経由でマウスから採血し、IL-21に結合する能力を解析するために血液から血清を分離した。
脾細胞を2匹の高力価BALB/cマウスまたはトランスジェニックマウスから採取し、集め、かつ、単一の融合手順でPEG 1450を用いて、P3-X63-Ag8.653マウス骨髄腫細胞と融合させた(脾細胞対骨髄腫細胞の融合比2:1「Antibodies:A Laboratory Manual」、E. HarlowおよびD. Lane、Cold Spring Harbor Press)。融合後9日間増殖させた後、特異的抗体産生ハイブリドーマのプールを、特異的抗体標的としてタグ無しの組換えIL-21タンパク質およびヒトIgG Fcタグ付き組換えIL-21タンパク質を使用する直接および捕捉ELISAによって同定した。陽性のハイブリドーマプールを、リガンドの受容体結合を妨害する能力に関してさらに解析した。これは、IL-21受容体配列を発現するBaF3細胞における精製組換えIL-21タンパク質のリガンド-受容体相互作用後のSTAT3-リン酸化レベルとして測定される)(「リン酸-STAT3中和アッセイ法」)。組織培養培地から精製したモノクローナル抗体を、受容体配列を発現するBaf3細胞における精製組換えIL-21のリガンド-受容体相互作用を妨害する能力に関して特徴付けた(「リン酸-STAT3中和アッセイ法」)。このようにして「中和性」モノクローナル抗体を同定した。
「リン酸-STAT3中和アッセイ法」およびELISA形式によって陽性の結果を生じたハイブリドーマプールを、限界希釈によって少なくとも2回クローニングした。これらのアッセイ法では、標準的な低濃度希釈(ウェル当たりの細胞数1個未満)によって試料を滴定して、どのクローンが最も高いOD測定値を維持するか調べた。中和アッセイ法および滴定アッセイ法の両方の結果を用いて、最初の大元の各ウェルから特定のクローン2種をさらに解析するために選択した。これらをさらにもう1回のクローニングに供して、培養物の均質性を徹底し、かつ、直接ELISAによってスクリーニングする。さらにもう1回の滴定アッセイ法の後、2種の最終的なIL-21クローンを選択した。ハイブリドーマクローンは、2mM L-グルタミン、100μg/mLペニシリン、および100μg/mL硫酸ストレプトマイシン、ならびに10％ Fetal Clone I Serum(Hyclone Laboratories)を含む90％イスコフ改変ダルベッコ培地からなる増殖培地で培養した。これらのクローンは、2×105細胞/mlで培養物を播種し、かつ、37℃、5％〜6％CO2、1×105細胞/ml〜5×105細胞/mlの間で維持することによって、増殖させた。その後の移動の際に、細胞を無血清条件に順応させた。90％血清、10％ DMSO中で細胞を凍結し、かつ、液体窒素冷凍器の気相中で保存する。
ハイブリドーマクローンによって産生される精製モノクローナル抗体を、ビニング(すなわち、各抗体が他の任意の抗体が結合するのを阻害し得るかを決定すること)、ペプチドを使用するエピトープマッピング、相対的親和性、および中和を含むいくつかの方法で特徴付けた。
トランスジェニックマウスから異種抗体を作製するための方法は公知である。例えば、Lonberg, Nat. Biotech. 23(9):1117-25, 2005; Tomizuka et al. PNAS 97(2):722-727, 2000;および米国特許第5,625,126号を参照されたい。
マウス抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を産生する次のハイブリドーマは、米国微生物株保存機関(Manassas, VA)に寄託されている:クローン338.5.4 ATCC番号(PTA-8317)、クローン338.11.5 ATCC番号(PTA-8314)、クローン338.14.3 ATCC番号(PTA-8313)、クローン338.15.5 ATCC番号(PTA-8315)、クローン338.17.3 ATCC番号(PTA-8316)、クローン338.24.5 ATCC番号(PTA-8430)、クローン338.25.6 ATCC番号(PTA-8431)、クローン338.39.5 ATCC番号(PTA-8432)、クローン338.29.2 ATCC番号(PTA-8433)、クローン338.28.6 ATCC番号(PTA-8434)。
ヒト抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を産生する次のハイブリドーマは、米国微生物株保存機関(Manassas, VA)に寄託されている。表1では、抗体の可変重鎖 (VH) および可変軽鎖(VL)の完全アミノ酸配列が提供される。また、各抗体のVH領域およびVL領域のCDR1、CDR2、およびCDR3の配列も含まれる。対応するヌクレオチド配列は配列リストに記載される。表1には含まれないが寄託物に含まれるのは、ATCC番号PTA-8788の366.345.6.11と呼ばれるハイブリドーマである。
（表１）
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1B. 362.78-CHOを作製するための、哺乳動物細胞株におけるクローン362.78.1.44免疫グロブリン重鎖遺伝子および軽鎖遺伝子の発現
2つの発現カセットを用いて、ヒト抗ヒトIL-21モノクローナル抗体(ハイブリドーマクローン362.78.1.44由来)をCHO細胞において発現させた。改変したヒトIgG1定常領域にVH鎖を融合させた。改変IgG1であるIgG1.1は、エフェクター機能を低下させる5つのアミノ酸置換を含んだ。配列内リボソーム進入部位(IRES)配列を有するジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)選択マーカーにヒト抗ヒトIL-21重鎖を連結した。ヒト抗ヒトIL-21重鎖およびDHFR選択マーカーの発現を、ヒトサイトメガロウイルス(CMV)エンハンサーおよび骨髄増殖性肉腫ウイルス(MPSV)エンハンサー/プロモーターの融合物からなる構成的な合成プロモーターによって指示した。サルウイルス40(SV40)ポリアデニル化シグナルを用いて、DHFR選択マーカーの末端で転写を終結させた。ヒト免疫グロブリンκ定常領域にVL鎖を融合させた。IRES配列を有するピューロマイシン耐性(puroR)選択マーカーにヒト抗ヒトIL-21軽鎖を連結した。ヒト抗ヒトIL-21軽鎖およびpuroR選択マーカーの発現を、ヒトCMVエンハンサーおよびMPSVエンハンサー/プロモーターの融合物からなる構成的な合成プロモーターによって指示した。SV40ポリアデニル化シグナルを用いて、puroR選択マーカーの末端で転写を終結させた。ヒト抗ヒトIL-21重鎖及び軽鎖の発現カセットをCHO DXB-11宿主細胞に同時トランスフェクトした。ピューロマイシン選択に続いてメトトレキサート選択を行って、ヒト抗ヒトIL-21モノクローナル抗体の高く安定な発現を得た。IL-21 mAbクローン362.78.1.44をCHOで発現させた種類を以下の実施例では「362.78-CHO」と呼ぶ。
実施例2 抗IL-21モノクローナル抗体はヒトIL-21タンパク質およびヒトIL-21ペプチドに結合する
2A. ペプチドの結合および中和
抗ヒトIL-21結合性モノクローナル抗体および抗ヒトIL-21中和性モノクローナル抗体がヒトIL-21、変異ヒトIL-21タンパク質、およびヒトIL-21配列由来の合成ペプチドに結合する能力を、直接(Direct)ELISAアッセイ形式で実証した。
次のペプチドを使用した:
Figure 0006027668
組換えヒトIL-21(SEQ ID NO: 2)、ヒトIL-21配列由来合成ペプチド、および組換え変異ヒトIL-21(SEQ ID NO: 7)を、コーティング緩衝液(0.1M Na2CO3、pH9.6)に濃度1μg/mLで溶かし体積100μL/ウェルを96ウェルポリスチレンELISAプレートの表面に別々に固定した。プレートを4℃で一晩インキュベートした後、未結合タンパク質を吸引し、かつ、洗浄緩衝液(0.137M NaCl、0.0022M KCl、0.0067M Na2HPO4、0.0020M KH2PO4、0.05％(v/w)ポリソルベート20、pH7.2と定義されるPBS-Tween)をウェル当たり300μL用いて、プレートを2回洗浄した。200μL/ウェルのブロッキング緩衝液(PBS-Tweenに加えて1％(w/v)ウシ血清アルブミン(BSA))でウェルを1時間ブロックし、その後、プレートを洗浄緩衝液で2回洗浄した。5％ウシ胎児血清(FBS)/イスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM)培地中で抗体希釈物を調製し、かつ1ug/mlに調整した。次いで、抗ヒトIL-21タンパク質に結合させるために、各抗体希釈物の二つ組の試料を100μL/ウェルでアッセイプレートに移した。周囲温度で1時間インキュベーションした後、これらのウェルを吸引し、かつ、前述したようにプレートを2回洗浄した。次いで、5％FBS/IMDM培地を用いて1:5000で希釈したFc特異的な西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP) 標識ヤギ抗マウスIgG、またはFc特異的なヤギ抗ラットIgG、またはFc特異的なヤギ抗ヒトIgG(Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA)を各ウェルに100μL/ウェルで添加し、かつ、プレートを周囲温度で1時間インキュベートした。未結合のHRP結合抗体を除去した後、プレートを5回洗浄し、100μL/ウェルのテトラメチルベンジジン(TMB)(BioFX Laboratories, Owings Mills, MD)を各ウェルに添加し、かつ、プレートを周囲温度で3分間インキュベートした。100μL/ウェルの450nm TMB停止試薬(BioFX Laboratories, Owings Mills, MD)を添加することによって発色を停止し、かつ、ウェルの吸光度の値をMolecular Devices Spectra MAX 340機器によって450nmで読み取った。
（表２）ヒトIL-21タンパク質、変異ヒトIL-21タンパク質、およびヒトIL-21配列由来ペプチドに対するマウス抗ヒトIL-21モノクローナル抗体の反応性
Figure 0006027668
（表３）ヒトIL-21タンパク質、変異ヒトIL-21タンパク質、およびヒトIL-21配列由来ペプチドに対するヒト抗ヒトIL-21モノクローナル抗体の反応性
Figure 0006027668
2B. ヒトIL-21およびカニクイザルIL-21への抗ヒトIL-21モノクローナル抗体362.78-CHOの結合親和性の表面プラズモン共鳴(Biacore)による測定
表面プラズモン共鳴を用いて、ヒト組換えIL-21およびカニクイザル組換えIL-21に対する結合親和性に関して抗IL-21モノクローナル抗体362.78-CHOを評価した。
親和性測定:表面プラズモン共鳴によって、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体362.78-CHOとヒトIL-21およびカニクイザルIL-21との相互作用の動力学的速度定数および平衡解離定数を測定した。結合速度定数(ka(M-1s-1))は、抗原-抗体複合体形成の速度を反映する値である。解離速度定数(kd(s-1))は、この複合体の安定性を反映する値である。解離速度定数を結合速度定数で割ることによって(kd/ka)、平衡解離定数(KD(M))が得られる。この値は、相互作用の結合親和性を説明する。同様のKDを有する抗体は、非常に多様な結合速度定数および解離速度定数を有し得る。したがって、抗体のkaおよびkdの両方を測定することは、抗体-抗原相互作用の親和性をより一意的に説明する助けとなる。
材料および方法:Biacore T100(商標)システム(GE Healthcare, Piscataway, NJ)を用いて、結合動態研究および親和性研究を実施した。Biacore T100(商標)のための方法は、BIACORE T100(商標)コントロールソフトウェア、バージョン1.1.1を用いてプログラムした。これらの実験のために、362.78-CHO抗体をヤギ抗ヒトIgG Fc-γ抗体(Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA)を介してCM4センサーチップ上に捕捉するか、またはPBS緩衝液(pH7.4)に溶かした質量比1:100のSulfo-NHS-LC-Biotin (Pierce, Rockford, IL)で最小限のビオチン標識を施し、次いで、ストレプトアビジン(SA)チップ上に捕捉した。結合実験はすべて、10mM HEPES、300mM NaCl、5mM CaCl2、0.05％ Surfactant P20(Biacore)、1mg/mLウシ血清アルブミン、pH8.0の緩衝液中、25℃で実施した。
ヤギ抗ヒトIgG Fc-γ抗体を用いた実験のために、捕捉抗体を10mM酢酸ナトリウム(pH5.0)中で濃度50μg/mLに希釈し、次いで、アミンカップリング化学反応(EDC:NHS)を用いてCM4センサーチップの4つのフローセルすべてに共有結合的に固定した。抗体の固定後、フローセル上に残存する活性部位を1Mエタノールアミンでブロックした。約3500RUの捕捉抗体濃度が得られた。CM4チップのフローセル2、3、および4上に3種の異なる密度(25RU〜150RUの範囲)で抗IL-21抗体362.78-CHOを捕捉させた。固定化される表面への362.78-CHO抗体の捕捉は、流速10μL/分で実施した。センサーチップ表面に結合されたタンパク質の質量をBiacore機器で測定し、このようにして、各サイクルにおいて試験抗体の捕捉を確認した。ヒト組換えIL-21またはカニクイザル組換えIL-21(ZymoGenetics)の40nM〜0.003nM(1:5段階希釈物)の段階希釈物を調製した。段階希釈物を表面一面に注入して、センサーチップ上に捕捉された362.78-CHO抗体に特異的に結合させた。各IL-21抗原濃度について2つ1組の注入を実施し、6.5分または7分いずれかの結合時間および10分、15分、または60分いずれかの解離時間を与えた。動力学的結合の研究を流速50μL/分で実施した。サイクルとサイクルの間に、20mM塩酸でフローセルを洗浄して表面を再生した。この洗浄段階により、捕捉された試験抗体および結合された任意の抗原の両方が、固定された抗体表面から除去された。続いて、次のサイクルで362.78-CHO抗体を再び捕捉した。
最小限のビオチン標識を施した362.78-CHOを用いた実験のために、SAチップのフローセル2、3、および4上に3種の異なる密度(150RU〜1200RUの範囲)でビオチン標識抗体を捕捉させた。表面へのビオチン標識362.78-CHO抗体の捕捉は、流速10μL/分で実施した。ヒト組換えIL-21またはカニクイザル組換えIL-21(ZymoGenetics)の50nM〜0.001nM(1:4段階希釈物)または40nM〜0.003nM(1:5段階希釈物)いずれかの段階希釈物を調製した。これらの段階希釈物を表面一面に注入して、センサーチップ上に捕捉された362.78-CHO抗体に特異的に結合させた。各IL-21抗原濃度について2つ1組の注入を実施し、6.5分または7分いずれかの結合時間および10分、15分、または60分いずれかの解離時間を与えた。動力学的結合の研究を流速50μL/分で実施した。サイクルとサイクルの間に、20mM塩酸でフローセルを洗浄して表面を再生した。この洗浄段階により、結合された任意の抗原が、固定された抗体表面から除去された。この洗浄段階では、ビオチン標識362.78-CHO抗体はセンサー表面から除去されず、続いて、抗体は次の抗原試料に結合するために利用可能になった。
BIACORE T100(商標)評価ソフトウェア(バージョン1.1.1)を用いてデータをまとめた。参照フローセルおよびブランク注入の値を引くことによって、データを処理した。再生段階により、一連の注入の間ずっと変わらない結合表面が確実に提供されるように、ベースラインの安定性を評価した。2つ1組の注入曲線の再現性をチェックした。二価抗体への一価のIL-21の結合に基づき、1:1結合相互作用モデルが適切であると判定された。3つのフローセル(FC2-1、FC3-1、FC4-1)から得た基準値を引いた結合曲線を、複数Rmaxを用いRIをゼロに設定して、1:1結合モデルに全体的にフィットさせた。データは1:1結合モデルにうまくフィットし、実験による結合曲線と理論上の結合曲線は良く一致した。これらのフィッティングに関連するカイ二乗および標準誤差は低かった。残差には傾向(trending)が無かった。
結果:362.78-CHOとヒトIL-21の相互作用に関しては、別々の実験4回からのデータをまとめた。複数回の実験のkaは、3E+07〜5+07(M-1s-1)の範囲であり、kdは3E-06〜3E-05(s-1)の範囲であった。算出されたKDは、0.9E-13〜8E-13(M)の範囲であった。
362.78-CHOとカニクイザルIL-21の相互作用に関しては、別々の実験3回からのデータをまとめた。各実験のkaは、3E+07(M-1s-1)であり、kdは2E-04〜5E-04(s-1)の範囲であった。算出されたKDは、0.9E-11〜2E-11(M)の範囲であった。
実施例3 種交差反応性実験
抗ヒトIL-21抗体がマウスIL-21タンパク質もしくはカニクイザルIL-21タンパク質またはヒトIL-21配列由来合成ペプチドと交差反応し結合する能力の測定
種交差反応性研究は、治療的アンタゴニストの開発戦略のために特異性を実証するのに重要であり得る。本明細書において説明する抗ヒトIL-21結合性実体および中和性実体がマウスIL-21またはカニクイザルIL-21と交差反応し結合し得るかどうかを判定する(したがって、カニクイザルまたはマウスを実用的な試験種として正当と認める)ためには、組換えヒトIL-21、組換えマウスIL-21、および組換えカニクイザルIL-21に対する抗体の類似した結合を様々なアッセイ形式で実証する必要があった。モノクローナル抗体の結合を試験するための方法の1つは、イムノブロット(ウェスタンブロット)アッセイ法において実施することによる。卵白アルブミン、または無関係な対照サイトカイン、組換えヒトIFN-λ(ZymoGenetics)に結合させた組換えヒトIL-21 (SEQ ID NO: 2)、組換えマウスIL-21 (SEQ ID NO: 11)、組換えカニクイザルIL-21 (SEQ ID NO: 9)、ヒトIL-21配列由来合成ペプチド:ペプチド1番pyr30-K50(Seq ID 3)、ペプチド2番、N54-C71(Seq ID NO: 4)、ペプチド3番N97-C122(Seq ID NO: 5)、ペプチド4番C125-S153(Seq ID NO: 6)を4〜12％BisTrisポリアクリルアミドゲル(Invitrogen, Inc.)を用いるドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)に供し、標準的な方法ならびに25mM Tris、186mMグリシン、および40％メタノールを含む緩衝液を用いてニトロセルロース膜に移した。
ウェスタンブロットの場合、20mM Tris、pH7.4、0.5mM EDTA、0.5％ IGEPAL CA-630、150mM NaCl、0.25％ゼラチン、および1％カゼイン加水分解物ブロッキング溶液(ウェスタンブロッキング試薬、Roche Diagnostics, Inc., Basel Switerzerland)を含む緩衝液(ブロッキング緩衝液)を用いて膜上の非特異的部位をブロックした。次いで、ブロッキング緩衝液に溶かした精製モノクローナル抗体(10ng/mlまたは100ng/ml)と共に膜を室温で2時間インキュベートし、続いて、ペルオキシダーゼを結合させたロバ抗ヒトIgG(Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME)と共に2時間インキュベートした。カゼイン加水分解物を含まないTris/EDTA/IGEPAL/NaCl/ゼラチンブロッキング緩衝液で膜を5回洗浄し、化学発光検出用のSUPERSIGNAL(商標)DuraWestルミノール/エンハンサー/ペルオキシダーゼ溶液(Pierce, Rockford, IL)を用いて発色させた。X線フィルムをベースとした標準的方法によってブロットを可視化した。
（表４）ウェスタンブロット解析におけるヒト抗ヒトIL-21モノクローナル抗体の反応性
Figure 0006027668
実施例4 抗ヒトIL-21抗体がヒトγc-ファミリーサイトカインIL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15と交差反応し結合する能力の評価
特異的抗体の別の重要な特徴は、抗体が標的タンパク質に結合し拮抗するが、関連するタンパク質(非標的)と有意な程度には結合しない能力である。抗ヒトIL-21抗体が関連サイトカインに結合する能力をウェスタンブロット形式で試験した。γc-サイトカインファミリーの全メンバーの試料を獲得し、SDS-PAGEで電気泳動し、ブロッティング用のニトロセルロース膜に移した。組換えヒトIL-2(202-IL/CF)、ヒトIL-4(204-IL/CF)、ヒトIL-7(207-IL/CF)、ヒトIL-9(209-IL/CF)、ヒトIL-15(247-IL/CF)(すべてR&D Systems, Minneapolis MNから入手)、ヒトIL-21(ZymoGenetics)、およびヒトIFN-λ(米国特許第6,927,040号;同第7,252,969号)を用いて抗体の特異性を評価した。試験した抗体はすべて、ヒトIL-21を除くγc-ファミリーサイトカインに対してバックグラウンドを上回る検出可能な結合を示さず(ヒトIL-21の場合は明らかな結合が観察された)、これらの抗体を用いた先のウェスタンブロットと一致していた(実施例3を参照されたい)。
（表５）ウェスタンブロット解析における抗ヒトIL-21モノクローナル抗体のγcサイトカインに対する反応性
Figure 0006027668
（表６）ウェスタンブロット解析におけるマウス抗ヒトIL-21モノクローナル抗体およびラット抗ヒトIL-21モノクローナル抗体の反応性
Figure 0006027668
実施例5 競合的エピトープビニング研究
エピトープビニング実験を実施して、どの抗IL-21モノクローナル抗体がヒトIL-21に同時に結合できるかを判定した。ヒト抗体およびマウス抗体の両方を示した。抗原上の同じまたは共通部分がある結合部位(エピトープ)を得るために競合する抗IL-21モノクローナル抗体は同時に結合することができず、1つのファミリーまたは「エピトープビン」に機能的にグループ分けされる。抗原上の同じ結合部位を得るために競合しない抗IL-21モノクローナル抗体は同時に結合することができ、別々のファミリーまたは「エピトープビン」にグループ分けされる。実験はBIACORE T100(商標)機器を用いて実施した。可溶性ヒトIL-21(ZymoGenetics)を抗原として用いてエピトープビニング実験を実施した。
エピトープビニング研究は、BIACORE T100(商標)システム(GE Healthcare, Piscataway, NJ)を用いて実施した。方法は、BIACORE T100(商標)コントロールソフトウェア、バージョン1.1.1を用いてプログラムした。BIACORE CM4センサーチップの別々のフローセルに個々の抗IL-21モノクローナル抗体を共有結合的に固定した。続いて、IL-21抗原を注入し、センサーチップ上に固定されたモノクローナル抗体に特異的に結合させた。BIACORE機器は、センサーチップ表面に結合されたタンパク質の質量を測定し、したがって、試験ペアの一次抗体の固定および一次抗体へのIL-21抗原の特異的結合が各試験サイクルにおいて確認された。IL-21抗原の結合後、抗IL-21モノクローナル二次抗体を注入し、結合させた。抗IL-21モノクローナル二次抗体がモノクローナル一次抗体と同時に抗原に結合できる場合、チップ表面での質量の増加または結合が検出された。しかしながら、抗IL-21モノクローナル二次抗体がモノクローナル一次抗体と同時に抗原に結合できない場合、質量の追加も結合も検出されなかった。それ自体に対して試験された各抗IL-21モノクローナル抗体を陰性対照として使用して、バックグラウンド(結合無し)シグナルのレベルを確かめた。
ヒトIL-21に免疫のあるマウスの脾臓のハイブリドーマ融合物から得た精製抗IL-21モノクローナル抗体の結合特性を試験するために、一連の実験を完了した。EDC:NHSを用いて、試験ペアの第1の抗IL-21モノクローナル抗体を約1000RUの密度になるまで共有結合的に固定した。IL-21抗原を100nMに希釈し、固定化した抗体の表面全体を流れさせた。続いて、試験ペアの二次抗体を5μg/mL(約32.2nM)に希釈し、捕捉されたIL-21抗原に結合させた。抗IL-21モノクローナル抗体のサブセットを、抗IL-21モノクローナル二次抗体の完全なパネルと組み合わせて一次抗体として試験した。結合実験は、流速30μL/分、25℃で実施した。これらの研究のための緩衝液は、10mM Hepes、0.3M NaCl、0.05％ Surfactant P20、5mM CaCl2、1mg/mLウシ血清アルブミンからなった(pH 8.0)。サイクル間に、20mM塩酸を用いてチップ上の抗体を再生した。BIACORE T100(商標)評価ソフトウェア(バージョン1.1.1)を用いてデータをまとめ、次いで、さらにデータ処理をするためにEXCEL(商標)に移した。
精製抗IL-21モノクローナル抗体を特徴付け、エピトープビンに割り付けた。BIACOREによって報告されるシグナル(RU、応答単位)は、センサーチップ表面での質量に直接的に相関している。陰性対照に付随するバックグラウンドシグナル(RU)のレベルを確立した後(同じ抗IL-21モノクローナル抗体を一次抗体および二次抗体の両方として使用)、ビニングの結果を陽性結合または陰性結合のいずれかとして報告した。陽性結合の場合、2つの異なる抗IL-21モノクローナル抗体が抗原に同時に結合できることが示される。陰性結合の場合、2つの異なる抗IL-21モノクローナル抗体が抗原に同時に結合できないことが示される。この実験の陽性応答値と陰性応答値との差は顕著であり、抗IL-21モノクローナル抗体を6つの別個のファミリーまたはエピトープビンに明白に割り付けることが可能になった。第1のエピトープビンの代表は、例えば、クローン338.5.4、362.78.1、および362.597.3に由来する抗IL-21モノクローナル抗体であった。第2のビンの代表は、例えば、クローン338.14.3、362.75.1.1、および366.328.10に由来する抗IL-21モノクローナル抗体であった。その他の第3のビンは、ビン1およびビン2の抗体の結合エピトープと重複することが判明した。この代表は、例えばクローン366.552.11に由来するモノクローナル抗体であった。IL-21を中和する抗体は、これら3つのビンそれぞれに存在する。
その他に3つのエピトープビンが同定された。これらの各ビンの代表は、例えば、ハイブリドーマクローン366.345.6.11(ビン4番)、338.28.6(ビン5番)、および338.39.5(ビン6番)に由来するモノクローナル抗体であった。これら3つのビンで同定された抗体は、ヒトIL-21の生物活性を中和しない。
実施例6 可溶性受容体の競合研究
どの抗ヒトIL-21モノクローナル抗体がIL-21可溶性受容体と同時にIL-21に結合できるかを判定するために、競合実験を実施した。抗原上の同じまたは共通の部分がある結合部位(エピトープ)を得るために可溶性受容体と競合する抗ヒトIL-21モノクローナル抗体は同時に結合することができない。抗原上の同じ結合部位を得るために可溶性受容体と競合しない抗IL-21モノクローナル抗体は同時に結合することができる。可溶性組換えヒトIL-21を抗原として用いて競合実験を実施した。IL-21可溶性受容体と競合させる前に、IL-21抗原をモノクローナル抗体に結合させた。これらの研究でモノクローナル抗体を解析するために、2種類のIL-21可溶性受容体(両方ともZymoGenetics社製)を使用した。1種類目の受容体は、ヒト免疫グロブリンに由来するFc分子に融合されたIL-21受容体の細胞外ドメインから構成されるホモ二量体受容体(IL-21R-Fc)からなる。第2の可溶性受容体の形態は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる共同出願の米国特許第6,777,539号で説明されているように、ヒト免疫グロブリンに由来するFc分子に融合されたIL-21受容体の細胞外ドメインを含む1つのサブユニットおよびヒト免疫グロブリンに由来するFc分子に融合された共通のγ共通鎖の細胞外ドメインを含む第2のサブユニットから構成されるヘテロ二量体受容体(IL-21R/γc-Fc)であった。
競合研究は、BIACORE T100(商標)システム(GE Healthcare, Piscataway, NJ)を用いて実施した。方法は、BIACORE T100(商標)コントロールソフトウェア、バージョン1.1.1を用いてプログラムした。BIACORE CM4センサーチップの別々のフローセルに個々の抗IL-21モノクローナル抗体を共有結合的に固定した。続いて、IL-21抗原(SEQ ID NO: 2)を注入し、センサーチップ上に固定されたモノクローナル抗体に特異的に結合させた。Biacore機器は、センサーチップ表面に結合されたタンパク質の質量を測定し、したがって、一次抗体の固定および一次抗体へのIL-21抗原の特異的結合が各試験サイクルにおいて確認された。IL-21抗原の結合に続いて、可溶性受容体を注入し結合させた。可溶性受容体がモノクローナル一次抗体と同時に抗原に結合できる場合、チップ表面での質量の増加または結合が検出された。しかしながら、可溶性受容体がモノクローナル一次抗体と同時に抗原に結合できない場合、質量の追加も結合も検出されなかった。それ自体に対して試験された各抗IL-21モノクローナル抗体を陰性対照として使用して、バックグラウンド(結合無し)シグナルのレベルを確かめた。陽性対照として、各IL-21モノクローナル抗体を異なるエピトープビンに由来する抗IL-21抗体に対して試験して、陽性(結合)シグナルのレベルを測定した。
ヒトIL-21に結合する5種類の精製抗IL-21モノクローナル抗体(ハイブリドーマクローン362.78.1、366.75.1.1、366.328.10、366.552.11.31、および366.345.6.11由来)の結合特性を試験するために、一連の実験を完了した。0.4M EDC[N-ethyl-N'-(3-diethylamino-propyl) carbodiimide]および0.1M NHS(N-hydroxysuccinimide)の混合物を用いて、試験ペアの第1の抗IL-21モノクローナル抗体を約1000RUの密度になるまで共有結合的に固定した。抗体の固定後、フローセル上の活性部位を1Mエタノールアミンでブロックした。IL-21抗原を100nMに希釈し、固定化した抗体の表面全体を流れさせた。続いて、可溶性受容体を10μg/mLに希釈し、捕捉されたIL-21抗原に結合させた。結合実験は、流速30μL/分、25℃で実施した。これらの研究のための緩衝液は、10mM Hepes、0.3M NaCl、0.05％ Surfactant P20、5mM CaCl2、1mg/mLウシ血清アルブミンからなった(pH 8.0)。サイクルとサイクルの間に、20mM塩酸でフローセルを洗浄して表面を再生した。この洗浄段階により、IL-21抗原および結合された任意の可溶性受容体が、固定された抗体表面から除去され、次の試験試料を続いて結合することが可能になった。BIACORE T100(商標)評価ソフトウェア(バージョン1.1.1)を用いてデータをまとめた。
精製抗IL-21モノクローナル抗体を、IL-21抗原への結合を得るためにヒトIL-21可溶性受容体と競合する能力に関して特徴付けた。BIACOREによって報告されるシグナル(RU、応答単位)は、センサーチップ表面での質量に直接的に相関している。陰性対照に付随するバックグラウンドシグナル(RU)のレベルを確立した後(同じ抗IL-21モノクローナル抗体を一次抗体および二次抗体の両方として使用)、競合結果を陽性結合または陰性結合のいずれかとして報告した。陽性結合の場合、抗IL-21モノクローナル抗体およびIL-21可溶性受容体が抗原に同時に結合できることが示される。陰性結合の場合、抗IL-21モノクローナル抗体およびIL-21可溶性受容体が抗原に同時に結合できないことが示される。この実験の陽性応答値と陰性応答値との差は顕著であり、抗IL-21モノクローナル抗体とIL-21可溶性受容体との競合を明白に判定することが可能になった。
ハイブリドーマクローン362.78.1および366.552.11.31に由来するモノクローナル抗体は、ヒトIL-21抗原への結合を得るためにIL-21可溶性受容体の両方のタイプ(ホモ二量体IL-21R-Fcおよびヘテロ二量体IL-21R/γc-Fc)と競合した。ハイブリドーマクローン366.328.10および366.345.6.11に由来するモノクローナル抗体は、抗原への結合を得るために可溶性受容体のいずれのタイプとも競合しなかった。ハイブリドーマクローン362.75.1.1に由来するモノクローナル抗体は、可溶性受容体の両方の型との結合を求めて部分的な競合を示した。これらの研究は、モノクローナル抗体に予め結合させたIL-21抗原を用いて実施した。これらの抗体の内の3種(362.78.1、366.328.10、366.552.11.31)はヒトIL-21を中和することが示されたのに対し、ハイブリドーマクローン362.75.1.1および366.345.6.11に由来するモノクローナル抗体抗体は、アッセイ法によって、ヒトIL-21生物活性の非常に弱い中和物質または非中和物質である。
実施例7 IL-21 Baf3/huIL-21R STAT3生物活性アッセイ法
下記のリン酸化STAT3バイオアッセイ法を一次スクリーニングとして用いて、マウス血清中の中和性抗IL-21の力価ならびにハイブリドーマ上清および精製抗IL-21抗体によるIL-21中和の相対的レベルを測定した。Baf3/KZ134/huIL-21R細胞におけるリガンド-受容体相互作用後のSTAT3リン酸化レベルを測定することによってIL-21活性を測定した(SpolskiおよびLeonard, Annu Rev Immunol. Nov 8; 2007を参照されたい)。EC50濃度のIL-21およびアンタゴニストの漸増物(titration)を用い、リン酸化STAT3レベルの低下に基づいて、相対的中和活性を決定した。
96ウェル丸底組織培養プレート(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ)中に40,000細胞/ウェルで播種する前に、アッセイ用培地(5％ウシ胎児血清、1×Glutamax、1％ピルビン酸ナトリウム、および2μM β-メルカプトエタノール(すべてInvitrogen(Carlsbad, CA)社製)を添加したRPMI 1640)でBaf3/KZ134/huIL-21R細胞を2回洗浄した。試験溶液を調製する間、37℃組織培養インキュベーター中に細胞を置いた。このアッセイ法においてIL-21のEC50濃度およびEC90濃度を決定するために、組換えヒトIL-21の段階希釈物をアッセイ用培地中で調製し、別々の96ウェルU底プレートに播種した。あるいは、IL-21中和を試験するために、EC50濃度(33pMと決定された)のIL-21を、IL-21で免疫化したマウス血清の段階希釈物、使用済みハイブリドーマ培地、精製可溶性ヒトIL-21R/γc-Fc、または精製モノクローナル抗IL-21抗体と共にプレインキュベートした。次いで、細胞プレートと溶液プレートの両方を、加湿組織培養庫中でインキュベートして37℃および5％CO2で30分間平衡にさせた。30分後、IL-21溶液を細胞プレートに移し、37℃および5％CO2で10分間インキュベートすることによって反応を開始した。
10分間インキュベーションした後、プレートを氷上に置き、氷冷した細胞洗浄緩衝液(BIO-PLEX細胞溶解キット、BIO-RAD Laboratories, Hercules, CA)125μLを各ウェルに添加することによって、反応を停止させた。1500rpm、4℃で5分間、細胞を遠心沈殿し、培地を吸引した。細胞を溶解させるために、溶解緩衝液(製造業者の取扱い説明書に従って調製、BIO-RAD Labs)50μL/ウェルを各ウェルに添加した。次いで、細胞溶解物を氷上で、5回上下にピペッティングし、600rpm、4℃で20分間、マイクロプレートプラットホーム振盪機上で攪拌した。次いで、3000rpm、4℃で20分間、プレートを遠心分離した。上清を集め、新しいマイクロタイタープレートに移し、-20℃で保存するために分析用緩衝液(BIO-RAD)と1:1で混合した。
製造業者の取扱い説明書に従って、捕捉ビーズ(BIO-PLEX リン酸-STAT3アッセイ法, BIO-RAD Laboratories)を希釈し、96ウェルフィルター(Millipore Corporation, Ireland)中に入れた。洗浄緩衝液(BIO-RAD)でプレートを2回洗浄し、細胞溶解物混合物50μLを各ウェルに移した。次いで、各プレートをアルミニウムホイルに包み、300rpm、室温で一晩振盪した。翌日、プレートをマイクロタイター吸引装置に移し、洗浄緩衝液で2回洗浄した。25μL/ウェルの検出抗体(BIO-RAD)を添加した後、ホイルで覆ったプレートを300rpmで振盪しながら室温で30分間インキュベートした。プレートを濾過し、洗浄緩衝液で2回洗浄した。ストレプトアビジン-PE(BIO-RAD;50μL/ウェル)を添加し、ホイルで覆ったプレートを300rpmで振盪しながら室温で15分間インキュベートした。プレートを濾過し、2回洗浄し、ビーズ再懸濁緩衝液(BIO-RAD)125μL/ウェル中に再懸濁した。次いで、製造業者の取扱い説明書に従ってアレイリーダー(BIO-PLEX, BIO-RAD Laboratories)を用いて、リン酸化-STAT3のレベルを評価した。解析ソフトウェア(BIO-PLEX MANAGER 3.0, BIO-RAD Laboratories)を用いてデータを解析した。溶解物中に存在するリン酸化STAT3転写因子のレベルの上昇は、IL-21 受容体-リガンド相互作用を示した。中和アッセイ法の場合、溶解物中に存在するリン酸化STAT3転写因子のレベルの低下は、IL-21受容体-リガンド相互作用の中和を示した。IC50(リガンド活性の50パーセントの阻害をもたらすアンタゴニスト濃度)値をGraphPad Prism(登録商標)4ソフトウェア(GraphPad Software, Inc., San Diego CA)を用いて算出し、中和アッセイ法における各試薬のモル濃度として表した。
ヒトIL-21は、用量依存的にSTAT3リン酸化を誘導し、EC50濃度は約33pMであると決定された。表7において、陽性対照(可溶性ヒトIL-21R/γc-Fc融合タンパク質)および本明細書において説明するIL-21中和性実体のIC50値を要約する。これらのデータから、IL-21中和抗体が活性であったこと、およびIL-21によって誘導されたSTAT3リン酸化を減少させるにあたって陽性対照と同等であるかまたは優れていたことが示される。
（表７）STAT3リン酸化アッセイ法におけるIC50値
Figure 0006027668
*実験3は96pMのIL-21を用いて実施した。
実施例8 IL-21 Baf3/huIL-21R STATルシフェラーゼ生物活性アッセイ法
この24時間アッセイ法では、Baf3/KZ134/huIL-21Rをトランスフェクトされた細胞においてIL-21によって誘導されたSTAT-ルシフェラーゼ活性を測定する。96ウェル平底乳白色培養プレート(Corning/Costar, Lowell, MA)中に40,000細胞/ウェルで播種する前に、アッセイ用培地(5％ウシ胎児血清、1×Glutamax、1％ピルビン酸ナトリウム、および2μM β-メルカプトエタノール(すべてInvitrogen(Carlsbad, CA)社製)を添加したフェノールレッド無添加RPMI 1640)で、Baf3/KZ134/huIL-21Rをトランスフェクトされた細胞を2回洗浄した。次いで、試験溶液を調製する間、組織培養インキュベーター中に細胞を置いた。別々のプレートで、ヒトIL-21を培地または一連のIL-21アンタゴニスト(モノクローナル抗体もしくは可溶性ヒトIL-21受容体/γc-Fcのいずれか)のいずれかと混合した。混合した後、このプレートもまた、加湿した37℃組織培養インキュベーターに移した。30分後、試験溶液を細胞プレートに移し、混合した。次いで、このプレートをインキュベーターに戻して24時間置いた。24時間後、細胞をインキュベーターから取り出し、室温まで放冷させた。次いで、各ウェルを体積100μLのSteady-Gloルシフェラーゼ試薬(Promega, Madison, WI)で1:1希釈し、完全に混合した。プレートをカバーし、室温で10分間振盪し、ルシフェラーゼ相対単位(RLU)を照度計で測定した。
このアッセイ法においてIL-21のEC50濃度およびEC90濃度を決定するために、組換えヒトIL-21の0〜100ng/mLの範囲の段階希釈物を試験した。IL-21のEC90濃度、すなわち約15ng/mL(961pM)を後続の中和実験で使用した。これらの実験において、クローン362.78.1(ならびにそのサブクローン362.78.1.44およびCHOで発現された対応物である362.78-CHO;実施例1を参照されたい)ならびに362.328.10.63が最も強力な抗IL-21活性を示し、IC50濃度は300〜850pMの範囲であったのに対し、可溶性ヒトIL-21受容体/γc-Fc対照のIC50値は650〜1830pMの範囲であった。本明細書において説明する中和性実体の相対的活性を表8に要約する。
（表８）24時間STAT-ルシフェラーゼアッセイ法におけるIC50値
Figure 0006027668
実施例9 カニクイザル、マウス、またはラットのIL-21活性に対する交差反応
種間交差反応研究(特に非ヒト霊長類の交差反応性に関する)は、治療的アンタゴニストを開発する場合、前臨床薬理学/毒物学研究の前に完了することが重要である。本明細書において説明する抗ヒトIL-21中和性実体が、カニクイザルIL-21、マウスIL-21、またはラットIL-21と交差反応し、それらによって誘導される活性を中和し得るかどうかを判定する(したがって、カニクイザル、マウス、および/またはラットのいずれかを実用的な試験種として正当と認める)ために、組換えカニクイザルIL-21、マウスIL-21、およびラットIL-21の生物活性を最初に実証する必要があった。実施例8で説明したIL-21 STAT-ルシフェラーゼ活性アッセイ法のための方法を用いて、組換えヒトIL-21、カニクイザルIL-21、マウスIL-21、およびラットIL-21(すべてZymoGenetics社製)のEC50値およびEC90値を決定した。結果から、このアッセイ法においてヒトIL-21、カニクイザルIL-21、およびマウスIL-21によって誘導されるSTAT-ルシフェラーゼ活性のレベルは広範囲に渡って様々であることが示される。後続の実験で使用されるEC90値は、次のとおりであると決定された:ヒトIL-21は961pM;カニクイザルIL-21は102pM;マウスIL-21は6.41nM;およびラットIL-21は1.08nM。IL-21可溶性受容体(hIL-21R/γc-Fc)により、カニクイザル、マウス、およびラットの作用が中和された。
IL-21。表9に示す精製抗IL-21モノクローナル抗体を添加したところ、カニクイザルIL-21は様々な程度まで中和されたが、マウスIL-21もラットIL-21も中和されなかった(362.78-CHOおよび366.552.11のみをラットIL-21に対して試験したことに留意されたい)。本明細書において説明する中和性実体によるカニクイザルIL-21の中和のIC50値は約100pM〜431pMの範囲であった。これを表9に要約する。最も優れたヒトIL-21中和抗体はすべてカニクイザルIL-21を効果的に中和できたが、マウスIL-21もラットIL-21も中和できなかったことに留意すべきである。さらに、CHO細胞によって産生されたIL-21 mAb(362.78-CHO)を、濃度800pMのカニクイザルIL-21を用いた別の実験でも試験した。
（表９）STATルシフェラーゼアッセイ法におけるカニクイザルIL-21、マウスIL-21、およびラットIL-21に対するhIL-21アンタゴニストの交差反応
Figure 0006027668
*注意:クローン362.78-CHO(実施例1b)は、他の実験で使用した100pMの代わりに濃度800pMのcIL-21を用いて試験した。N/T=試験未実施。
実施例10 細胞ベースのアッセイ法におけるIL-4に対する潜在的交差反応の評価
治療的サイトカインアンタゴニストを開発する場合、構造的に関係のあるサイトカインとそれが交差反応し、中和するかを知ることが重要である。この初代B細胞増殖アッセイ法は、本明細書において説明するIL-21中和性実体をヒトIL-4に対する交差反応および中和に関して試験するために設計した。
初代B細胞の単離:初代B細胞を得るために、末梢血200mLを健常なヒトボランティアから採取した(ZymoGenetics)。血液を室温のPBSで400mlまで希釈し、50mlコニカル試験管中で35mLのアリコートを作製した。室温のFicoll/Hypaque(Pharmacia, Uppsala, Sweden)14mLの上に重層し、チューブを2000rpmで20分間回転させた。PBMC境界層を吸引し、MACS緩衝液(PBS、HEPES 20mM、および1％BSA; Invitrogen, Carlsbad, CA)で2回洗浄した。細胞を計数し、製造業者によって概説されたプロトコールに従ってMiltenyi Biotec (Auburn, CA)社製のB細胞単離キットを用いてB細胞をネガティブ選択した。精製B細胞の少量の試料の純度をFACS解析によって試験し、全実験において純粋なCD19+B細胞が97％を超えることを見出した。
増殖アッセイ法:B細胞は、固定された抗IgMとのIL-4同時培養に応答して増殖する。抗IL-21 mAbによるIL-4に対する潜在的な交差反応および中和を測定するために、予め単離したB細胞を、1.0μg/mL抗IgM(Southern Biotech, Birmingham, AL)で予めコーティングした96ウェルU底組織培養プレート(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ)中に40,000〜50,000細胞/ウェルの濃度で最初に播種した。次いで、細胞を10ng/mLの組換えヒトIL-4(R&D Systems; Minneapolis, MN)およびIL-21アンタゴニストの漸増系列(titration series)(試験抗体または対照)で処理した。次いで、これらの細胞を加湿組織培養インキュベーター中、37℃、5％ CO2で3日間インキュベートした。3日後、これらの細胞を1μCi/ウェルの[3H]-チミジン(Amersham Biosciences, Piscataway, NJ)でパルス標識した。16時間後、これらの細胞をグラスファイバーフィルター上に採取し、[3H]取込みの量をβカウンター(Topcount NXT, Packard)によって定量した。試験した3種の抗IL-21モノクローナル抗体(362.78.1、366.328.10.6、および366.552.11.31)のどれも、最高250倍のモル過剰の状態で、IL-4によって誘導される増殖の中和は全く示さなかった。
実施例11
11A. 細胞ベースのアッセイ法におけるIL-2およびIL-15に対する潜在的交差反応の評価
治療的サイトカインアンタゴニストを開発する場合、構造的に関係のあるサイトカインとそれが交差反応し、中和するかを判定することが重要である。マウスT細胞株CTLL-2は、ヒトIL-2またはIL-15に応答して増殖するように誘導することができる。したがって、本明細書において説明するIL-21中和性実体をヒトIL-2およびIL-15に対する交差反応および中和に関して試験するためにこのアッセイ法を選択した。
増殖バイオアッセイ用培地(RPMI 1640、2×Glutamax、10％ FBS、2×NaPyr、1×B-メルカプトエタノール、および20mM Hepes;Invitrogen, Carlsbad, CA)中でCTLL-2細胞を3回洗浄し、96ウェル丸底組織培養プレート(Becton Dickinson, Franklin Falls, NJ)に50000細胞/ウェルの濃度で播種した。これらの細胞に、所定のEC90用量のIL-2(3.0ng/mL)またはIL-15(0.5ng/mL)のいずれかをIL-21中和性実体の段階希釈物と組み合わせて添加した。サイトカインと抗体の比率の範囲は、250倍モル過剰〜比率1:1であった。抗IL-2中和抗体または抗IL-15中和抗体(両方ともR&D Systems(Minneapolis, MN)社製)を陽性対照として使用した。次いで、これらの細胞を加湿組織培養インキュベーター中、37℃、5％ CO2で24時間インキュベートした。24時間後、これらの細胞を1μCi/ウェルの[3H]-チミジン(Amersham Biosciences, Piscataway, NJ)でパルス標識した。16時間後、これらの細胞をグラスファイバーフィルター上に採取し、[3H]取込みの量をβカウンター(Topcount NXT, Packard)によって定量した。
結果:試験した3種の抗IL-21モノクローナル抗体(362.78.1、366.328.10.6、および366.552.11.31)のどれも、IL-2またはIL-15によって誘導される増殖の中和は全く示さなかった。
11B. IL-21 mAb 362.78-CHOがIL-21に関連したヒトサイトカインIL-2、IL-4、IL-7、IL-9、およびIL-15に結合しないことを表面プラズモン共鳴(Biacore)を用いて確認
ヒトIL-2、ヒトIL-4、ヒトIL-7、ヒトIL-9、およびヒトIL-15に対する抗IL-21 mAb 362.78-CHOの潜在的交差反応性を表面プラズモン共鳴によって評価した。
材料および方法:ヒトIL-2、ヒトIL-4、ヒトIL-7、ヒトIL-9、およびヒトIL-15に対する抗IL-21モノクローナル抗体362.78-CHOの交差反応性を試験するために実験を完了した。BIACORE T100(商標)(GE Healthcare, Piscataway, NJ)を用いて結合研究を実施した。方法は、BIACORE T100(商標)コントロールソフトウェア、バージョン2.0を用いてプログラムした。アミンカップリング化学反応(EDC:NHS)を用いて、CM4センサーチップのフローセル1および2にヤギ抗ヒトIgG Fc-γ特異的抗体(Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA)を共有結合的に固定した。続いて、精製抗IL-21モノクローナル抗体362.78-CHOを、約240RUの濃度でセンサーチップのフローセル2上に捕捉した。フローセル1は参照表面として使用した。
IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、およびIL-15(すべてR&D System(Minneapolis, MN)から購入)を、捕捉された抗体表面(フローセル2)および参照フローセル(フローセル1)の上に濃度100nM、20nM、および4nMで注入した。この実験セットの陽性対照として、IL-21(ZymoGeneticsで作製された)もまた同一濃度で注入した。流速25μL/分、結合時間2分、および解離時間3分で結合研究を実施した。結合実験はすべて、10mM HEPES、300mM NaCl、5mM CaCl2、0.05％ Surfactant P20(Biacore)、1mg/mLウシ血清アルブミン、pH8.0の緩衝液中、25℃で実施した。サイクルとサイクルの間に、20mM塩酸でフローセルを洗浄して表面を再生した。この洗浄段階により、捕捉された362.78-CHO抗体および結合された任意の抗原の両方が、チップ表面から除去された。BIACORE T100(商標)評価ソフトウェア(バージョン2.0)を用いてデータをまとめた。参照フローセルおよびブランク注入の値を引くことによって、データを処理した。再生段階により、一連の注入の間ずっと変わらない結合表面が確実に提供されるように、ベースラインの安定性を評価した。
結果:362.78-CHO抗体へのIL-2、IL-4、IL-7、IL-9、およびIL-15の結合は観察されなかった。一方、IL-21陽性対照は、用量依存的結合を示し、これは以前の研究と一致していた。
続いて、この交差反応性の欠如をクローン362.78のエピトープマッピング研究によって説明した(実施例17を参照されたい)。クローン362.78が結合することが示された、IL-21のDらせん中およびその近くに位置するアミノ酸(EKKPPKEFLERFKSLL; SEQ ID NO: 2の残基129番目〜144番目)は、下記の表10に示すように、関連するヒトγ鎖サイトカインの中でも、マウスIL-21内でも十分に保存されていない。
（表１０）
Figure 0006027668
ヒトIL-21はSEQ ID NO: 2として示され;マウスIL-21はSEQ ID NO: 11として示され;ヒトIL-15はSEQ ID NO: 92として示され;ヒトIL-2はSEQ ID NO: 93として示され;ヒトIL-4はSEQ ID NO: 94として示され;ヒトIL-7はSEQ ID NO: 95として示され;ヒトIL-9はSEQ ID NO: 96として示される。
実施例12 B細胞増殖アッセイ法
初代B細胞アッセイ法
IL-21中和性実体の活性をさらに試験するために、2つの初代B細胞アッセイ法を開発した。B細胞増殖アッセイ法を用いて、4日間に渡るIL-21によって誘導された増殖の中和を実証した。B細胞分化アッセイ法では、8日間に渡るIL-21によって誘導された形質細胞分化の中和が実証された。これらの実験から、長期の生物学的に関連するアッセイ法におけるIL-21の中和が実証された。
初代ヒトB細胞の単離:初代B細胞を得るために、末梢血200mLを健常なヒトボランティアから採取した(ZymoGenetics)。200mlの室温PBSで血液を希釈し、50mlコニカル試験管中で35mLのアリコートを作製した。室温のFicoll/Hypaque(Pharmacia, Uppsala, Sweden)14mLの上に重層し、チューブを2000rpmで20分間回転させた。PBMC境界層を吸引し、MACS緩衝液(PBS、HEPES 20mM、および1％BSA; Invitrogen, Carlsbad, CA)で2回洗浄した。細胞を計数し、製造業者によって概説されたプロトコールに従ってMiltenyi Biotec (Auburn, CA)社製のB細胞単離キットを用いてB細胞をネガティブ選択した。精製B細胞の少量の試料の純度をFACS解析によって試験し、全実験において純度が97％を超えることを見出した。
増殖アッセイ法:B細胞は、抗CD40およびIL-21との同時培養に応答して増殖する。抗IL-21 mAbの中和活性を測定するために、96ウェルU底組織培養処理済みプレート(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ)中に40,000〜50,000細胞/ウェルの濃度でB細胞を播種した。次いで、これらの細胞を0.1μg/mLの抗CD40(ヤギ抗ヒトCD40ポリクローナル;R&D Systems, Minneapolis, MN)、50ng/mL (3.21nM)組換えIL-21(ZymoGenetics, A1207F)、およびIL-21アンタゴニストの漸増物(試験mAbまたは対照)で処理した。次いで、細胞を入れたプレートを加湿インキュベーター中、37℃、5％ CO2で3日間インキュベートした。3日後、これらの細胞を1μCi/ウェルの[3H]-チミジン(Amersham Biosciences, Piscataway, NJ)でパルス標識した。16時間後、これらの細胞を次いでグラスファイバーフィルター上に採取し、[3H]取込みの量をβカウンター(Topcount NXT, Packard)によって定量した。IL-21によって誘導された増殖の効果的な中和を測定するIC50曲線を算出し、モル濃度として表した。本明細書において説明する上位の中和性mAbのIC50値は0.71nM〜6.55nMの範囲であった。これらを表11に要約する。
（表１１）B細胞増殖アッセイ法におけるIL-21の中和
Figure 0006027668
B細胞分化アッセイ法:抗体産生形質細胞へのナイーブB細胞の分化は、IL-21を抗CD40およびIL-4と組み合わせた場合にインビトロで大いに促進される(Ettinger et al., J Immunol. 175:7867-79, 2005; Ettinger et al, J Immunol. 178:2872-82, 2007; Kuchen et al. J Immunol. 179:5886-96, 2007)。実施例7および8で説明したBaf3ベースの2つのスクリーニングアッセイ法よりも長期間のアッセイ法で活性を実証するために、本明細書において説明する中和性実体を用いてIL-21を中和し、ヒト形質細胞分化を阻害した。これを遂行するために、96ウェル平底組織培養処理済みプレート(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ)に150,000細胞/ウェルの濃度で初代ヒトB細胞を播種した。次いで、これらの細胞を0.1μg/mLの抗CD40(ヤギ抗ヒトCD40ポリクローナル;R&D Systems, Minneapolis, MN)、10ng/mL組換えヒトIL-4(R&D Systems)、および25ng/mL(1.6nM)組換えヒトIL-21(ZymoGenetics)で処理した。次いで、IL-21アンタゴニスト(試験mAbまたは対照)を添加し、加湿インキュベーター中、37℃、5％CO2で8日間、細胞をインキュベートした。8日間の最後に、順化培地を採取し(抗体力価を得るため)、後続のフローサイトメトリー解析のために細胞をペレット状にした。
フローサイトメトリーを用いたB細胞解析:Fc受容体をブロックするために5分間、細胞をヒトFACS緩衝液(HBSS、20mM HEPES、1％ BSA(すべてInvitrogen社製)および2％ヒトAb血清(Gemini Bio-Products, Woodland, CA)中に再懸濁した。次いで、細胞を遠心分離し(1200rpmで5分)、吸引した。抗体をヒトFACS緩衝液中で1:100に希釈し、1つの試料につき100μLを分取することによって、染色の準備をした。次の抗体を用いて、単一染色(サイトマー(cytomer)の補正設定を調整するため)および多重染色混合物を調製した:抗CD138-FITC、抗IgD-PE、抗CD38-PE-Cy5.5、および抗CD19-APC。形質細胞を、大型(前方光散乱によって評価される)CD19+、IgDlo、CD38+、およびCD138+細胞と定義した。全B細胞に対する形質細胞の百分率を用いて、本明細書において説明する中和性実体の有効性を判定した。
結果:IL-21をIL-4および抗CD40と組み合わせた場合、8日目に生存している大型B細胞の約50％はIgDlow、CD138+形質細胞であった。IL-21が無い場合、形質細胞の比率は大型B細胞の約8％であった。IL-21を含む培養物に様々なIL-21アンタゴニストを添加すると、形質細胞の比率が用量依存的に減少した。クローン362.78.1が最も効果的な中和物質であり、10:1および2.5:1のアンタゴニスト:リガンド比率でほぼ完全にIL-21活性を中和した。試験した他の抗体、すなわちクローン366.328.10.63および366.552.11.31は、IL-21によって駆動される分化を中和する際にほぼ同じくらい効果的であった。このデータを下記の表12に要約する。
（表１２）中和性抗hIL-21 mAbによるヒト形質細胞分化の阻害
Figure 0006027668
*クローン366.552.11.31の場合の実際のアンタゴニスト:リガンドの比が14.4:1、3.6:1、0.9:1、および0.22:1であったことに留意されたい。
実施例13 DTHマウスモデル
DTH応答は、CD4+T細胞によって開始され、かつ、T細胞、好中球、およびマクロファージによって媒介される古典的な免疫応答である。DTH応答は、CD4+T細胞によって媒介される応答の好適な指標である。2種類のアジュバント、すなわち完全フロイントアジュバント(CFA; Sigma)またはRibi(Sigma;MPL+TDM+CWSアジュバントとしても知られる)のいずれかに溶かしたニワトリ卵白アルブミンタンパク質(OVA)を皮下投与して、マウスを免疫化する。この段階は、感作期(0日目〜6日目)と呼ぶ。7日後に耳測定値を測定する。次いで、マウスの耳に対照のPBS(左耳)またはOVA(右耳)を注射する。この段階は、攻撃接種期(7日目〜8日目)と呼ぶ。OVAに対して生じさせた免疫応答により、耳に炎症が誘導され、結果として、OVAで処置した耳は24時間で耳の厚さが増すが、PBSで処置した耳では耳の厚みは増さない。これは、カリパスを用いて測定する。
総体積200μlのCFA中で乳化させたニワトリ卵白アルブミン(OVA)100μgをC57BL/6マウス(n=8/群)の背中に投与して免疫化する。CFAの代わりにRibiを使用する場合は、RIBIを入れた1つのバイアルに0.5mg/ml卵白アルブミンを添加し、2分間勢いよくボルテックスして、マウスに注射するのに使用する乳濁液を形成させる。免疫化後7日目に、マウスの左耳にPBS 10μl(対照)を、右耳に体積10μlのPBS中OVA 10μgを注射する。マウスの耳に注射する前に、すべてのマウスの耳の厚さを測定する(0時点測定値)。攻撃接種後24時間目に、耳の厚さを測定する。耳の厚さの0時点測定値と24時間目の測定値の差を計算し、耳の炎症を示す。0日目〜6日目(感作期)または7日目〜8日目(攻撃接種期)のいずれかから、PBSまたは様々な濃度の抗IL-21抗体をマウス群に腹腔内注射する。7日目および8日目の注射は、0時点および24時間時点に耳の厚さを測定する2時間前に実施する。24時間の期間の最後に、耳の厚さを測定した後、耳を切断し、かつ組織学的分析のためにホルマリン中に入れる。
実施例14 多発性硬化症のマウスモデル
抗IL-21が多発性硬化症に対して何らかの作用を有するかどうかを試験するために、MSのマウスモデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE-MS)を抗IL-21抗体が抑制する能力を試験する。十分に特徴付けられているC57BL/6マウスのT細胞依存性ミエリン乏突起膠細胞糖タンパク質(MOG)35-55ペプチド免疫化モデルを使用する。この実験は、抗IL-21抗体が、DCを介した抗原提示を阻害することによって、またはCD8 T細胞応答を増強することによってEAEを遅延させるか、かつ/またはその疾患スコアを抑制し得るかを決定するために実施する。このモデルにおいて効率的なCD8 T細胞応答が無いと、EAEが増悪する(Malipiero et. al., Eur. J. Immunol., 27:3151-3160, 1997)。EAEモデルの疾患の発症が用量依存的な様式で遅延することから、抗IL-21抗体の使用がMSにおいて有益であり得ることが示唆される。
EAEはMSのマウスモデルである。1つのこのようなモデルにおいて、CFAアジュバント中に乳化させたMOGペプチド(MOG35-55)100μgまたは組換えMOGタンパク質100μgでC57BL/6マウスを免疫化する。CFAを入れたバイアルに、PBS中0.5mg/mlのMOG35-55調製物2mlを添加し、かつ、勢いよくボルテックスして溶液を乳化させるか、または、1:1の比率のCFA中組換えMOGを調製する。マウスの背中を剪毛し、マウスの背中にMOG/CFA 100μgを皮下注射する。免疫化の2日前および免疫化後毎日、マウスの体重を測定する。次いで、2日目に、最終濃度が200ng/マウスとなるように百日咳毒素(PT)200μlをマウスに静脈注射する。マウスの臨床スコアを毎日モニターする。0日目〜20日目、または1週3回で3週間、体積200μlのPBS 200μl、BSA 100μg、抗IL-21抗体10μg〜200μgをマウス群に腹腔内注射する。マウスの体重、臨床スコア、および発病率を評価し、解析のためにプロットする。
実施例15:抗mIL-21抗体によって、T細胞養子移入による大腸炎および乾癬のマウスモデルにおける疾患の発生率が減少し、進行が遅れる
非主要組織適合性が不一致なマウスまたは同系の免疫無防備状態マウスにナイーブT細胞を養子移入すると、大腸炎(Leach MW et al 1996, Powrie F et al, 1997)ならびに乾癬に似た皮膚病変(Schon MP et al., Nat Med. 2:183-8, 1997; Davenport CM et al., Int Immunopharmacol. 5:653-72, 2002)が発症する。BALB/CマウスまたはB10.D2マウスに由来するCD4+CD25- T細胞をわずか20万個だけ免疫無防備状態のC.B-17 SCIDマウスに移植すると、体重減少、ヘモカルト陽性の便、および皮膚病変の発症がもたらされる。これらのマウスにおける症状は群によって様々である。
この大腸炎/乾癬モデルにはヒトクローン病および乾癬とのいくつかの類似点があり、ヒトにおけるこれらの疾患に対する治療薬の有効性を試験するために広く使用されている。この実験のために、マウス(B10.D2雌マウスドナー8匹;C.B-17 SCID雌レシピエント50匹)をJackson LaboratoriesまたはCharles River Laboratoriesからそれぞれ入手した。B10.D2マウス8匹から脾臓を採取した。当技術分野において公知の標準的な方法論を用いて、集めた脾臓からCD4+CD25-T細胞を単離した。T細胞集団の純度をフローサイトメトリーによって評価した。
0日目に、未処置のC.B-17 SCIDマウスにCD4+CD25-T細胞(B10.D2マウスの脾臓から単離したもの)5×105個を静脈注射した。すべてのマウスを1週間に少なくとも5回計量し、大腸炎と関係している可能性がある体重減少を注意深く観察した。さらに、大腸炎の臨床スコア[便の硬さおよび便中の血液]を1週間に少なくとも1日採点した。また、1週間に少なくとも5日、マウスを注意深くモニターし、乾癬症状(脱毛、引っ掻き行動、脱毛症など)の徴候にスコアを割り付けた。
マウス群へのラット抗マウスIL-21(mIL-21)抗体、ラットアイソタイプ対照抗体、またはビヒクル(PBS)の投与を0日目に開始した。1週間に2回、腹腔内注射によって治療薬を送達し、マウス1匹当たり1回当たり0.2mgまたは0.8mgの抗体を投与した。これらは、同様の投薬計画または他の投与経路を用いて送達することもできる。抗IL21抗体群のマウスは1群当たり9〜10匹、アイソタイプ対照抗体群のマウスは1群当たり6〜7匹、PBS群のマウスは1群当たり10匹であった。この投薬計画は「予防的投薬」と呼ぶ。
別の実験において、前述した同じ抗体および用量で投薬したマウス群(1群当たりマウス10匹)の処置を細胞移入後12日目に開始した。これは、マウスが乾癬および/または大腸炎の徴候を示し始めた日に近い。この投薬計画は「治療的投薬」と呼ぶ。
研究の最後の時点で(45日目)、結腸組織を大腸炎の組織学的エビデンス調査にまわし、血清をサイトカインレベルおよびケモカインレベルの解析にまわした。
予防的投薬の結果:用量0.2mgおよび0.8mgの両方で抗mIL-21抗体を与えられたマウスは、PBSまたは対照アイソタイプモノクローナル抗体0.2mgを投与されたマウスと比べて、実験期間中一貫して、体重減少の有意な(少なくともp<0.05またはそれより良い)減少ならびに乾癬性皮膚および大腸炎症状の有意な低減を特徴とした。研究の最後の時点で(45日目)、いずれかの用量のmIL-21抗体で処置したマウスの体重は開始時の体重のほぼ100％であったのに対し、PBSで処置したマウスの体重は開始時の体重から平均16％減少し、対照アイソタイプ抗体で処置したマウスの体重は開始時の体重から10〜15％減少した。45日目に、いずれかの用量のmIL-21抗体で処置したマウスの大腸炎臨床スコアの平均は約6.5分の1〜7分の1であり、乾癬性皮膚スコアの平均は約5分の1〜7分の1であった。抗mIL-21抗体0.2mgで処置したマウスの20％だけが軽度の乾癬を発症したのに対し、用量0.8mgで処置したマウスはどれも、乾癬性皮膚症状をまったく示さなかった。その一方で、PBSで処置したマウスは乾癬を100％発症し、これらのマウスの約50％が重度の症状を示した。研究の最後の時点で、抗mIL-21抗体で処置したマウスでは、PBS処置マウスおよび対照アイソタイプ0.2mgで処置したマウスと比べて、大腸炎の組織学的指数(腸の炎症、病変、および構造に関して採点される)の有意な減少も認められた。
抗mIL-21抗体で処置したマウスのIL-6、RANTES、TNF-α、およびMIP-1βの血清中レベルはPBS処置マウスと比べて有意に低かったことから、抗mIL-21抗体の抗炎症性の役割がさらに裏付けられた。
治療的投薬の結果:T細胞移入後12日目から開始して、用量0.2mgおよび0.8mgの両方で抗mIL-21抗体を与えられたマウスは、対照アイソタイプモノクローナル抗体を投与されたマウスと比べて、実験期間中一貫して、体重減少の減少および大腸炎症状の有意な低減を特徴とした。45日目の時点で、いずれかの用量の抗mIL-21抗体で処置したマウスの大腸炎臨床スコアの平均は、対照アイソタイプ抗体で処置したマウスと比べて約3.5分の1〜4分の1であった。用量0.8mgの抗mIL-21抗体で処置したマウスの乾癬スコアは、対照アイソタイプ抗体で処置したマウスまたはPBS処置マウスよりも低かった。
要約:まとめると、これらの結果から、抗mIL-21抗体のインビボ投与が、T細胞移入マウスモデルにおいて大腸炎および乾癬の発症および重症度を低減させるにあたって効果的であることが示され、抗IL-21抗体がヒトの炎症性腸疾患および/または乾癬を治療するにあたって効果的であり得ることが示唆される。
実施例16 接触過敏症マウスモデル
接触過敏症は、ジニトロフルオロベンゼン(DNFB)およびオキサゾロンを含む様々な接触アレルゲンを用いて、マウスにおいて誘発することができる。アセトンおよびオリーブ油からなるビヒクル中のアレルゲンでマウスを局所的に感作し、次いで、オリーブ油のみに溶かしたアレルゲンを耳に攻撃接種する。耳の厚さの変化は、アレルゲンに対する免疫応答の尺度である。感作期(0日目〜5日目)に、または攻撃接種期(5日目〜6日目)の間に抗IL-21抗体を投与する。IL-21に拮抗することによって耳の厚さが抑制されることから、接触過敏症を誘発する際のIL-21の役割が示唆される。
0日目に、アセトン:オリーブ油(4:1)中0.5％DNFBまたはアセトン:オリーブ油のみをC57Bl/6マウスの背中に塗る。5日目に、カリパスを用いてマウスの耳の厚さを測定し、かつ、溶液25μlを耳に滴下することによって、オリーブ油のみ(対照)またはオリーブ油中0.25％DNFBをマウスの耳に攻撃接種する。耳の厚さの変化を6日目に測定し、かつ、5日目と6日目の耳の厚さの差として、炎症を算出する。0日目〜5日目または5日目〜6日目のいずれかに、PBSまたは抗IL-21抗体10μg〜100μgをマウス群に腹腔内注射する。
抗IL-21抗体によって耳の厚さが抑制されることから、抗IL-21抗体が、接触過敏症を抑制する際に有用であり得ることが実証される。
実施例17 エピトープマッピング
A. 水素-重水素交換(HDx)実験
抗IL-21 mAbである362.78.1.44、362.597.3、366.328.10、366.552.11、および可溶性hIL-21R/γc-Fcを中和することによって認識されるIL-21のエピトープ領域を同定しようとして、イムノアフィニティーに基づいた水素重水素交換(HDx)方法を適用し、続いて質量分析による解析を行った。具体的には、CNBr活性化セファロースビーズ上に精製mAbを固定し、重水素緩衝液に変更した。重水素化 IL-21をインキュベーションによってイムノアフィニティービーズに結合させ、重水素化緩衝液でビーズを洗浄して未結合タンパク質を除去した。次いで、抗原-抗体複合体をPBS溶液に供して、IL-21の未結合領域におけるアミド水素への逆交換(back-exchange)を開始した。次いで、重水素-水素交換を停止し、低pH緩衝液中にIL-21を溶出させ、次いでそれを固定ペプシンによるタンパク質分解消化に供した。次いで、ペプチド質量マップをMALDI-TOF質量分析法を用いて作成し、PBS溶液での希釈によって重水素化IL-21からアミド水素に逆交換された遊離状態のIL-21から作成した対照試料のものと比較した。図3は、遊離状態のIL-21(図3Aおよび3C)および抗体が結合したIL-21(図3Bおよび3D)の両方のペプシン消化ペプチドの質量スペクトルの拡大図を示す。図3Aに示すように、重なった(overlapping)ペプチドアイソトープを、質量精度10 ppm以内の理論上のペプチド質量を用いて、遊離状態のIL-21の対応するペプチドEKKPPKEF(SEQ ID NO: 2の残基129番目〜136番目)(m/z、1002.5619Da)およびLERFKSLL(SEQ ID NO: 2 の137番目〜144番目)(m/z、1005.6091Da)に割り当てた。不完全なアミド水素交換が原因で、少量の残存する重水素化ペプチドがm/z1002.5619Daの付近で観察された。
図3Bは、図3Aと同じ質量範囲のスペクトルであり、1014.49m/zおよび1015.00m/zにモノアイソトピックイオンを有する2つの重なったペプチドアイソトープエンベロープ(envelope)を示す。2つのペプチドイオンは同じ質量範囲の近くで塊になっていたため、各ペプチドアイデンティティを2種類のイオンに割り付けるのは困難であった。しかしながら、図3Aおよび3Bのペプチドイオンのタンデム型質量分析データから、それらが同一のペプチド断片化パターンを有することが示された(データ不掲載)。抗原-抗体複合体から得た試料から低比率の非重水素化ペプチドが検出されたが、ペプチドイオンの大多数は重水素を保持し、抗体/抗原結合領域への溶媒の接近容易性が制限されることが原因でより高い質量領域にシフトしたことから、mAb結合部位が領域
Figure 0006027668
(SEQ ID NO: 2の残基129番目〜144番目)を含む可能性が高いことが示唆された。
図3Cおよび3Dに示すように、遊離状態のIL-21と抗原-抗体複合体の両方に由来する別のペプシン消化ペプチドが観察され、IL-21のペプシン消化ペプチド断片の理論上の質量に基づいて
Figure 0006027668
(SEQ ID NO: 2の残基141番目〜162番目)(m/z、2519.2451)と同定された。図3Dに示すように、このアミノ酸残基22個のペプチドの質量シフト(Δ質量=9.0Da)を2種類の上流残基(図2B、EKKPPKEF(SEQ ID NO: 2の残基129番目〜136番目)およびLERFKSLL(SEQ ID NO: 2の残基137番目〜144番目)の質量シフトと比較したところ、この領域はmAbの結合の際にごくわずかしか保護されなかったことから、このペプチドのごく一部のみがmAbへの結合に関与し得ることが示唆された。実際には、このペプチド配列はC末端尾部であり、mAbによって顕著に保護されると思われたペプチド(LERFKSLL (SEQ ID NO: 2の残基137番目〜144番目)と重複するアミノ酸残基4個を含む。重水素保持のこれらの質量分析測定値に基づいて、本発明者らはmAbを結合するIL-21エピトープを
Figure 0006027668
(SEQ ID NO: 2の残基129番目〜144番目)および
Figure 0006027668
(SEQ ID NO: 2の残基141番目〜162番目)の上流配列であると推定した。
B. リジン標識保護実験
HDxアッセイ法を用いて、IL-21 mAb結合エピトープ領域を推定した。推定された結合エピトープ領域にリジン残基5個(IL-21中の合計12個のリジン残基に由来する)が存在することが観察された。リジン残基は帯電が特徴であるのでタンパク質の溶媒接近可能領域に存在する可能性が最も高いため、リジンは、抗原エピトープ領域を並行して決定するために選択的化学修飾を施すのに理想的な選択と思われる。化学修飾戦略の背景にある概念は、抗体の存在下および不在下での抗原のリジン修飾の保護がその結合エピトープと相互に関係するというものである(Scholten et al., J. Amer. Soc. Mass Spectr. 17: 983-994, 2006)。したがって、エピトープ領域をさらに特徴付けするために、およびmAb結合に関与しているリジン残基を決定するために、親和性結合した状態のIL-21および遊離状態のIL-21の両方においてリジン残基の選択的アセチル化を実施した。リジン修飾/保護の部位は、MALDI-TOF質量分析およびエレクトロスプレーイオン化法(ESI)質量分析を用いた全質量解析およびペプチドマッピング解析によって決定した。
Scholten et al., (Scholten et al., J. Amer. Soc. Mass Spectr. 17: 983-994, 2006)は、溶媒接近可能なリジン残基の完全なアセチル化のためにアセチル化試薬(NHS-アセタート)と抗原のモル比を調査し、250倍モル過剰の試薬を用いて3分間反応させると標識が効果的であることを発見した。結合エピトープを決定するために、遊離状態IL-21およびいくつかの中和性IL-21 mAbと親和性結合したIL-21の両方ならびにIL-21ヘテロ二量体受容体タンパク質(IL-21R/γc-Fc)に対して同じ標識反応条件を使用した。所与の標識反応条件を用いると、IL-21単独と親和性結合したIL-21とではリジン残基の溶媒接近容易性が異なるため、IL-21分子上にリジンアセチル化の分布(アセチル占有)が生じた。親和性結合したIL-21上の保護されたリジン残基の数を、最も強いイオンを基準としてIL-21単独の場合と比較した。最も強いイオンに基づいてスペクトルを配列したところ、様々な免疫複合体から単離した抗原上のリジンアセチル化の数は異なることがはっきりと示された。親和性結合したIL-21へのリジン標識試薬の接近容易性は劣ることが明らかであった。したがって、抗原が抗体に結合することによってアセチル化が減少していた。
アセチル化保護されたリジン(リジンは、mAbの結合に関与し得る)を、プロテアーゼ消化、続いて、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いたペプチド質量マッピング解析によってさらに厳密に調べた。共有結合的に修飾されたリジン残基はトリプシン消化に耐性であるため、タンパク分解酵素ペプシンを用いて、より詳細にリジン修飾を研究するために質量分析法での検出可能度が高いペプチドを作製した。単一ペプチドイオンクロマトグラフィーを用いて個々のペプチドの修飾を調査した。図4に示すように、対照(IL-21単独)試料と試験試料(親和性結合したIL-21分子)の両方から、選択イオンクロマトグラムを作成してアセチル化リジン残基および非アセチル化リジン残基を決定した。図4Aは、所与のクロマトグラフ条件において56.22分で溶出するタンパク質分解ペプチドの選択イオンクロマトグラムである。モノアイソトピックペプチドイオン質量は662.9Daであり、挿入図の質量スペクトルで示されるように三価に帯電した状態(Δm=0.3Da)であると思われた。三価に帯電した状態のこのペプチドを、リジンをアセチル化したペプシン消化ペプチド断片
Figure 0006027668
(SEQ ID NO: 2の残基119番目〜136番目)(m/z、1986Da)と同定した。一方、非アセチル化ペプチドの質量は1860Da(m/z)である。質量の差(アセチル化ペプチド/非アセチル化ペプチド)は126Daであったことから、遊離状態のIL-21ではこのペプチド中の3つのリジン残基すべてがアセチル化されていることが示された。しかしながら、親和性結合されたIL-21の選択イオンクロマトグラムはペプチドのトレースを示さなかったことから(図4B)、3つのリジン残基はIL-21抗体結合によって完全に保護されていることが示された。
その他のペプシン消化ペプチド(KSLLQKMI(SEQ ID NO: 2の残基141番目〜148番目)も、IL-21 mAbの結合の際に保護されていることが判明した(図4Cおよび4D)。そのモノアイソトピックイオンは二価に帯電したイオンとして(Δm=0.5Da)509Da(m/z)に存在し、質量差(アセチル化ペプチド/非アセチル化ペプチド)は42Daであったことから、このペプチド中の2つのリジン残基の内の1つだけが保護されていることが示された。先のH/D交換実験では、ペプチド配列
Figure 0006027668
(SEQ ID NO: 2の残基141番目〜162番目)のC末端尾部の上流のリジンが抗体結合によって保護される可能性が最も高いことが示されていた。したがって、K119ではなくK113が抗体結合に関与している可能性が最も高い。
4個のリジン残基(K102、K103、K106、およびK113)が、クローン362.78.1.44および362.597.3の結合によってアセチル化から保護されており、それらは、HDxアッセイ法で決定された推定のIL-21 mAb結合エピトープ領域内部に位置していた。まとめると、アセチル化保護アッセイ法により、特定のリジン残基が抗原-抗体相互作用に関与することが示され、HDxアッセイ法で推定されたエピトープ配列がさらに確認された。
17C. 様々な種に由来するIL-21アミノ酸配列の比較
実施例3および9の種交差反応性の結果をさらに良く理解するために、IL-21 mAbが結合したIL-21上の所定のエピトープの視点から(実施例17Aおよび17B)、アミノ酸配列を獲得し、複数の種に渡ってIL-21を比較した(表13)。ヒト配列全体は、カニクイザル配列およびアカゲザル配列との同一性は96％を超えたのに対し、げっ歯動物IL-21配列との同一性は61〜65％に過ぎなかった。特に、実施泥17で説明したクローン362.78.1.44および362.597.3によって結合された不連続なエピトープ(表13では下線を引いた)はヒトIL-21、カニクイザルIL-21、およびアカゲザルIL-21において同一であったのに対し、ラットIL-21配列ではこれらの領域中の残基6個がヒトIL-21とは異なり、マウスIL-21配列では残基7個が異なる。
（表１３）ヒトIL-21、カニクイザルIL-21、アカゲザルIL-21、ラットIL-21、およびマウスIL-21のIL-21アミノ酸配列アライメント
Figure 0006027668
ヒトIL-21をSEQ ID NO: 2として示し;マウスIL-21をSEQ ID NO: 11として示し;カニクイザルIL-21をSEQ ID NO: 9として示し;アカゲザルIL-21をSEQ ID NO: 9として示し;ラットIL-21をSEQ ID NO: 97として示す。
2つの関連性が高い抗hIL-21 mAbである362.78.1および362.597.3の決定された不連続なエピトープには上記で下線を引いている。
実施例18 前臨床イムノアッセイ法および臨床イムノアッセイ法で使用するための、362.78-CHOに対する抗イディオタイプモノクローナル抗体
前臨床イムノアッセイ法および臨床イムノアッセイ法に応用するために、362.78-CHOに特異的な抗イディオタイプmAbを作製した。これにより、この治療的抗IL-21 mAbで治療した個体における潜在的な抗362.78-CHO抗体応答を特異的に測定できる。
それ自体が抗体でもある免疫原(362.78-CHO)とこの実施例の抗イディオタイプ抗体を本実施例において区別するために、免疫原をAb1と名付け、抗イディオタイプ抗体をAb2と名付ける。抗イディオタイプ抗体は、抗原(IL-21)へのAb1の結合を阻害(中和)するはずである。しかしながら、このプロセスにおいて、抗イディオタイプではない抗Ab1抗体が生成されるであろうことに留意すべきである。定義上、これらは抗362.78-CHO結合性の非中和性抗体であり、これらもまた前臨床イムノアッセイ法および臨床イムノアッセイ法において有用である可能性がある。
方法:マウスを362.78-CHOで免疫化するために、6〜8週齢のBALB/cマウス(Charles River Laboratories, Wilmington, MA) 5匹を362.78-CHOで免疫化した。精製362.78-CHO(ロット番号A2125F)約50μgをEmulsigen(登録商標)-Pアジュバント(MVP Laboratories INC, Omaha, NE)と組み合わせて製造業者の取扱い説明書に従って皮下注射することによって、これらのマウスを最初に免疫化した。最初の免疫化に続いて、Emulsigen(登録商標)-Pアジュバントに溶かしたさらに50μgの362.78-CHOを6週間の期間に渡って2週間毎に各マウスに皮下経路で与えた。3回目の免疫化および4回目の免疫化後7日目に、後眼窩神経叢経由でマウスから採血し、362.78-CHOに結合する能力を解析するために血液から血清を分離した。
捕捉アッセイ法および中和アッセイ法の両方を用いた、融合動物の選択
捕捉アッセイ法:抗血清中のマウス抗362.78-CHO(Ab2、抗イディオタイプ)抗体の362.78-CHO(Ab1、CHO細胞中で作製、ロット番号E10569)への結合能力を、捕捉スタイルのELISAアッセイ法を用いて評価した。このアッセイ法において、コーティング緩衝液(0.1M Na2CO3、pH9.6)に濃度1μg/mLで溶かしたヤギ抗ヒトIgG Fc特異的抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA)をウェル当たり100μL用いて、96ウェルポリスチレンELISAプレートのウェルを最初にコーティングした。プレートを4℃で一晩インキュベートした後、未結合抗体を吸引し、かつ、洗浄緩衝液(0.137M NaCl、0.0022M KCl、0.0067M Na2HPO4、0.0020M KH2PO4、0.05％(v/w)ポリソルベート20、pH 7.2と定義されるPBS-Tween)をウェル当たり300μL用いて、プレートを2回洗浄した。200μL/ウェルのブロッキング緩衝液(PBS-Tweenに加えて1％(w/v)ウシ血清アルブミン(BSA))でウェルを室温(RT)で60分間ブロックし、吸引し、これらのプレートを300μL/ウェルのPBS-Tweenで2回洗浄した。ウェルを濃度1μg/mlの(1％BSA含有PBS-Tween溶液に溶かした)362.78-CHO(Ab1、CHO細胞において作製したZG1、ロット番号E10569)と共にインキュベートした。室温で1時間インキュベーションした後、これらのウェルを吸引し、かつ、前述したようにプレートを2回洗浄した。1:1000の初期希釈率で始まって1:1,000,000に及ぶ(1％BSA含有PBS-Tween溶液に溶かした)抗血清(Ab2)の10倍段階希釈物を調製した。次いで、各希釈物の2つ1組の試料を100μL/ウェルでアッセイプレートに移した。正常マウス血清は陰性対照としての機能を果たした。室温で1時間インキュベーションした後、これらのウェルを吸引し、かつ、前述したようにプレートを2回洗浄した。次いで、HRPを結合させた希釈率1:5000のFc特異的なヤギ抗マウスIgG抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories)を100μL/ウェルでウェルに添加した。室温で1時間インキュベーションした後、未結合の検出抗体をウェルから吸引し、プレートを2回洗浄した。吸引後、100μL/ウェルのテトラメチルベンジジン(TMB)(BioFX Laboratories, Owings Mills, MD)を各ウェルに添加し、プレートを室温で1分間インキュベートした。100μL/ウェルの停止試薬(BioFX Laboratories, Owings Mills, MD)を添加することによって発色を停止し、かつ、ウェルの吸光度の値をMolecular Devices Spectra MAX 340機器によって450nmで読み取った。
中和アッセイ法:抗血清中のマウス抗362.78-CHO抗イディオタイプ抗体(Ab2)が362.78-CHO(Ab1)の結合活性を阻害する(中和する)能力を、プレートベースの中和アッセイ法を用いて評価した。このアッセイ法では、96ウェルのポリスチレン製ELISAプレートのウェルを、コーティング緩衝液(0.1M Na2CO3、pH9.6)中の濃度1μg/mLのヒトIL-21リガンド(ロット番号A1207F)をウェル当たり100μL用いて最初にコーティングした。プレートを4℃で一晩インキュベートした後、未結合リガンドを吸引し、かつ、洗浄緩衝液(0.137M NaCl、0.0022M KCl、0.0067M Na2HPO4、0.0020M KH2PO4、0.05％(v/w)ポリソルベート20、pH7.2と定義されるPBS-Tween)をウェル当たり300μL用いて、プレートを2回洗浄した。200μL/ウェルのブロッキング緩衝液(PBS-Tweenに加えて1％(w/v)ウシ血清アルブミン(BSA))でウェルを1時間ブロックし、その後、プレートを洗浄緩衝液で2回洗浄した。1:100の初期希釈率で始まって1:100,000に及ぶ(1％BSA含有PBS-Tween溶液に溶かした)抗血清(Ab2)の10倍段階希釈物を調製した。正常マウス血清は陰性対照としての機能を果たした。次いで、各希釈物の2つ1組の試料を100μL/ウェルで96ウェル希釈プレートに移した。Ab1は2倍溶液として100μL/ウェルを加えた。室温で45分間インキュベーションした後、ブロッキング緩衝液を吸引した後に100μL/ウェルをアッセイプレートに移した。室温で1時間インキュベーションした後、これらのウェルを吸引し、かつ、前述したようにプレートを2回洗浄した。次いで、1:5000で希釈した西洋ワサビペルオキシダーゼ標識ヤギ抗ヒトIgG(Fc特異的、HRP結合型)(Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA)を各ウェルに100μL/ウェルで添加し、かつ、プレートを室温で1時間インキュベートした。未結合の検出抗体を除去した後、プレートを2回洗浄し、100μL/ウェルのテトラメチルベンジジン(TMB)(BioFX Laboratories, Owings Mills, MD)を各ウェルに添加し、かつ、プレートを室温で2分間インキュベートした。100μL/ウェルの停止試薬(BioFX Laboratories, Owings Mills, MD)を添加することによって発色を停止し、かつ、ウェルの吸光度の値をMolecular Devices Spectra MAX 340機器によって450nmで読み取った。
融合:抗362.78-CHO中和力価が最も高いマウス2匹に、アジュバント無しのPBSに溶かした362.78-CHO(Ab1)約50μgを皮下注射して最終の免疫化を行った。4日後に、これらのマウスの脾臓およびリンパ節を採取した。Cyto-pulse CEEF-50装置(Cyto Pulse Sciences Inc., Glen Burnie, MD)を用いて、リンパ球をマウス骨髄腫P3-X63-Ag8.653細胞(米国微生物株保存機関, CRL 1580)と1:1のリンパ球-骨髄腫比で融合させるために、当技術分野において公知の標準的方法によって電気融合を実施した。融合混合物を96ウェル平底プレートに分配した。ハイブリドーマ増殖培地の70％置換物(1×L-グルタミン(100×)、1×ペニシリン-ストレプトマイシン(100×)(すべてGibco Invitrogen(Carlsbad, CA)社製)、熱失活させていない10％ Fetalclone1血清(HyClone, Logan, UT)、10％ハイブリドーマクローニング因子(BM Condimed H1, Roche Diagnostic, Indianapolis, IN)、1×HAT補充物(50×、Gibco Invitrogen)を含むIMDM)を融合物プレートのウェルに3回供給した。融合物の播種後10日目にウェルを分析した。
マスターウェルの選択:培養プレートから得たハイブリドーマ上清を希釈せずに試験した以外は前述したようにして捕捉スタイルのELISAを用いて、96ウェルの融合プレートをマウス抗362.78-CHOイディオタイプ抗体の存在についてスクリーニングした。陽性ウェルのハイブリドーマ細胞を、首尾よく24ウェルプレート中で培養状態に増殖させた。24ウェル培養物の濃度が約4〜6×105細胞/mLになったら、上清(約1.5mL)を各ウェル毎に個別に採取して保存し、各ウェルから得た細胞を凍結保存した。凍結培地は90％ Fetalclone1血清および10％ DMSOからなった。前述の捕捉ELISAアッセイ法とプレートベースの中和ELISAアッセイ法の両方で24ウェルの各上清を再解析した。結果から、増殖後、マスターウェル上清のすべてが、溶液中の362.78-CHO抗体(Ab1)を認識する能力を保持していたことが示された。マスターウェル上清の内の7個は、ヒトIL-21リガンドへのAb1の結合を中和する能力を保持していた。
クローニング:マスターウェル5個から得た細胞を中和活性に基づいて選択し、関心対象の中和mAbを産生するクローンハイブリドーマを単離するために、1×HT(100×, Gibco Invitrogen)を添加したハイブリドーマ増殖培地中でクローン化した。標準的な低濃度希釈(ウェル当たりの細胞数1個未満)アプローチを用いて96ウェルマイクロタイター細胞培養プレート中で細胞をクローン化し、アッセイ法の前に、単一の増殖巣(a single foci of growth)があるか顕微的にウェルを検査することによって単クローン性を評価した。播種後6日目に、抗362.78-CHO抗イディオタイプ阻害抗体を求めて全プレートを中和ELISAによってスクリーニングした。陽性ウェルに由来するハイブリドーマ細胞を、首尾よく24ウェルプレート中で増殖させた。
1巡目のクローンの選択:特異的mAbに関して陽性であり、かつ、単一のハイブリドーマ増殖コロニーのみを示したウェルに由来する各クローン化ハイブリドーマ株のウェル約6個の上清を各クローニングセットから採取し、様々な希釈率で中和ELISAによって再スクリーニングして、最も優れた中和mAb産生クローンを同定した。24ウェル培養物の最良クローンの濃度が約4〜6×105細胞/mLになったら、上清を各ウェル毎に個別に採取して保存し、各ウェルから得た細胞を凍結保存した。
要約:組換えによって発現させた362.78-CHO抗体(Ab1)に対して反応性のマウスモノクローナル抗体(Ab2)を作製した。これらは、362.78-CHO抗体のヒトIL-21への結合を妨害することができる中和活性を示す。これらの抗体は前臨床イムノアッセイ法および臨床イムノアッセイ法で反応物として使用することができる。
実施例19 IL-21 mAb 362.78.1.44によるネイティブな細胞内ヒトIL-21およびカニクイザルIL-21の結合(ただしマウスIL-21にもラットIL-21にも結合しない)
ヒト免疫グロブリン遺伝子を発現する、組換えヒトIL-21で免疫化したトランスジェニックマウスにおいて本明細書において説明する中和性抗IL-21モノクローナル抗体を作製した(実施例1を参照されたい)。IL-21 mAbクローン362.78.1.44が組換え型IL-21に加えてネイティブなヒトIL-21に結合し中和できることを確認することが重要であった。さらに、前臨床毒物学研究を支援するために、様々な種のネイティブなIL-21に対するIL-21 mAbクローン362.78.1.44の結合能力を理解することは役立つ。これを試験するための1つのアプローチは、IL-21 mAbクローン362.78.1.44を蛍光色素で標識し、それを用いて活性化T細胞中の細胞内IL-21をフローサイトメトリーによって検出することである。この研究において、新しく単離したヒトおよびカニクイザルの末梢血白血球ならびにラットおよびマウスの脾細胞をインビトロでPMAおよびイオノマイシンで24時間活性化してIL-21産生を誘導した。細胞を回収、固定、透過処理し、ALEXA FLUOR-647(AF-647)で標識したIL-21 mAbクローン362.78.1.44を用いてCD3またはCD4(ヘルパーT細胞集団を明確にするため)およびIL-21の発現に関して染色し、アイソタイプを一致させた対照抗体によって誘導された染色強度と比較した。このアッセイ法の陽性シグナルが対照アイソタイプmAbで観察されたシグナルを上回っていたことから、これはIL-21中和活性の指標ではないものの、試験種の内因性IL-21へのIL-21 mAbクローン362.78.1.44の特異的結合が実証される。試験の結果、IL-21と抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44との結合に関して陽性と判定される種におけるIL-21中和を実証するためには、さらなる研究が必要である(実施例20を参照されたい)。
ヒトPBMCの単離:健常なヒトボランティア(ZymoGenetics)から、緑色のキャップのヘパリン入りVacutainerチューブ(Becton Dickinson, San Jose, CA)中に末梢血100mLを採取した。100mlの室温PBSで血液を希釈し、50mlコニカル試験管中に35mLのアリコートを分配した。室温のFicoll/Paque PLUS(Pharmacia, Uppsala, Sweden)14mLの上に重層し、チューブを2000rpmで20分間回転させた。PBMC境界層を取り出し、アッセイ用培地(補充用ペニシリン/ストレプトマイシン、10％ウシ胎児血清、ピルビン酸ナトリウム、2μM β-メルカプトエタノール(すべてInvitrogen(Carlsbad, CA)社製)を添加したRPMI 1640)で2回洗浄した。標準的技術によってトリパンブルーを用いて生存細胞を計数した。
カニクイザルPBMCの単離:シアトルのワシントン大学で飼育されたカニクイザルから、緑色のキャップのヘパリン入りVacutainer採血チューブ(BD Biosciences)中に末梢血40mLを採取した。40mLの室温PBSで血液を希釈し、50mlコニカル試験管中に35mLのアリコートを分配した。室温のFicoll/Paque PLUS(Pharmacia, Uppsala, Sweden)14mLの上に重層し、チューブを2000rpmで25分間回転させた。PBMC境界層を取り出し、アッセイ用培地(補充用ペニシリン/ストレプトマイシン、10％ウシ胎児血清、ピルビン酸ナトリウム、2μM β-メルカプトエタノールを添加したRPMI 1640)で2回洗浄した。標準的技術によってトリパンブルーを用いて生存細胞を計数した。
マウス脾細胞およびラット脾細胞の単離:ラット脾細胞およびマウス脾細胞の両方を以下のプロトコールに従って調製した。新しく採取した脾臓を、すりガラスのガラススライド2枚の端を用いて穏やかに破壊して単細胞懸濁液にした。次いで、細胞を70μMナイロンメッシュフィルターに通して塊を除去した。ACK溶解緩衝液2mL中に室温で10分間、細胞ペレットを再懸濁することによって、赤血球を溶解させた。アッセイ用培地を添加することによってこの反応を停止させ、次いで細胞を遠心分離(1200RPMで5分間)し、再懸濁し、別のナイロンメッシュフィルターに通して塊を除去した。標準的技術によってトリパンブルーを用いて生存細胞を計数した。
PMAおよびイオノマイシンを用いて細胞を一晩活性化する:すべての種に由来する細胞を2.0×10e6細胞/mLの濃度で再懸濁した。次いで、20ng/mL PMAおよび200ng/mLイオノマイシンを添加するかまたは添加せずに、細胞1mLを24ウェルプレートに播種し、加湿5％ CO2組織培養インキュベーター中、37℃で20時間、インキュベートした。20時間後、GolgiPlug (BD Pharmingen)1.0μLを各ウェルに添加し、さらに4時間細胞をインキュベートした。
細胞の回収および表面染色:前述の24時間のインキュベーションの後、細胞を回収し、冷FACS緩衝液で洗浄し、96ウェル組織培養プレート(Becton Dickinson and Co., Franklin Lakes, NJ)に2.0×105〜5.0×10e5細胞/ウェルの濃度で播種した。次いで、1μg/mLの1種または複数種の次の抗体で細胞を適宜染色した:抗マウスCD4-PE、抗ラットCD3-PE、抗ラットB220-PE、もしくは抗サルCD4-PE、または抗ヒトCD4-PE、氷上で20分間。次いで、固定に備えて、細胞をPBS中で2回洗浄した。
細胞の固定と透過処理:細胞を固定するために、各細胞ペレットを2％パラホルムアルデヒド200μL中に再懸濁し、室温で5分間インキュベートした。次いで、細胞を遠心分離(1200rpmで5分)し、上清を吸引し、細胞を透過処理緩衝液[0.1％サポニン(Calbiochem)および0.5％BSA(Sigma)を添加したPBS]中に室温で10分間再懸濁した。
細胞内染色:固定および透過処理に続いて、約1μg/mLの次の標識抗体の内の1種で細胞を染色した:抗マウスIL-21-AF647、抗ヒトIL-21クローン362.78.1.44-AF647(両方ともZymoGeneticsによって作製された)またはBD Pharmingen社製の比較用(comparator)抗ヒトIL-21-AF647抗体。次いで、室温、暗所で40分間、細胞をインキュベートした。40分後、FACS緩衝液(1％BSA、2％ヒトAB血清、および0.05％HEPESを添加したHBSS)で細胞を2回洗浄した。
データの取得および解析:染色および洗浄を完了したら、細胞をFACS緩衝液400μL中に再懸濁し、CellQuestソフトウェアを実行するFACS Calibur (BD Pharmingen)を用いてデータを収集した。FCS Expressデータ解析ソフトウェア(De Novo Software, Los Angeles, CA)を用いてデータを解析した。
結果:PMA+イオノマイシンで刺激したヒトT細胞におけるヒトIL-21の検出:アイソタイプ対照を用いた場合は0.015％のCD3+T細胞しか陽性に染色されなかったが、AF-647で標識したIL-21 mAbクローン362.78.1.44を用いた場合、約9％のCD4+ T細胞がIL-21陽性に染色された。eBiosciences社製の市販のIL-21 mAbを用いた場合も、同じ割合のIL-21+細胞が検出された。このことから、IL-21 mAbが、ヒトCD4+T細胞中で内因的に産生されたIL-21に結合できることが実証される。
PMA+イオノマイシンで刺激した末梢血単核細胞におけるカニクイザルIL-21の検出:アイソタイプ対照を用いた場合は0.1％が陽性であったのに対し、AF-647で標識したIL-21 mAbクローン362.78.1.44を用いた場合、約3.6％のCD3+cynoT細胞がIL-21陽性に染色された。この数は、eBiosciences社製の市販の抗ヒトIL-21 mAbを用いた場合に検出される数よりも多い。この食い違いは、eBiosciences社製抗体の方がカニクイザルIL-21に対する結合親和性が弱いことに起因する可能性がある。これらの結果から、抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44が、カニクイザルCD3+T細胞中で内因的に産生されたIL-21に結合できることが実証される。
PMA+イオノマイシンで刺激された脾細胞におけるマウスIL-21の検出:ZymoGeneticsによって作製されたラット抗マウスIL-21モノクローナル抗体を陽性対照として用いた場合、約13.5％の活性化マウスCD4+T細胞がIL-21陽性であった。しかしながら、抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44がマウスIL-21に結合もせず中和もしない(実施例3および9を参照されたい)ことを示すウェスタンブロットおよび生物活性中和アッセイ法から予測されるように、AF647で標識した抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44はIL-21陽性細胞を全く検出しなかった。このことから、抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44はマウスIL-21に結合しないことがさらに実証される。
PMA+イオノマイシンで刺激された脾細胞におけるラットIL-21の検出:PMAおよびイオノマイシンの存在下でラット脾細胞を一晩刺激した。これらの刺激条件は、ヒトT細胞、カニクイザルT細胞、およびマウスT細胞においてIL-21陽性T細胞を生じさせるのに十分であった。この実験では、抗マウスIL-21 mAbも抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44も、IL-21陽性である細胞を全く検出しなかった。しかしながら、この実験では陽性対照が存在しなかったため、この陰性の結果は、抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44がラットIL-21に結合できる可能性を決定的に排除するものではない。しかしながら、他のアッセイ法において抗ヒトIL-21 mAbクローン362.78.1.44によるラットIL-21生物活性の中和が無かったことと共に考察すると(実施例9を参照されたい)、これらのデータから、このmAbがラットIL-21に結合しない可能性が高いことが強く示唆される。
結論:本明細書において説明するIL-21 mAbクローン362.78.1.44は、ネイティブなヒト型およびカニクイザル型のIL-21タンパク質に結合することが明らかであるが、マウスIL-21にもラットIL-21にも結合しない。
（表１４）
Figure 0006027668
*(このmAbはcynoIL-21に強く結合しない可能性がある)
実施例20 クローン362.78.1.44によるネイティブなヒトIL-21への結合およびその生物活性の中和
ヒト免疫グロブリン遺伝子を発現する組換えヒトIL-21で免疫化したトランスジェニックマウスにおいて、本明細書において説明する中和性抗IL-21モノクローナル抗体(IL-21 mAb)を作製した(実施例1を参照されたい)。IL-21 mAbクローン362.78.1.44が組換え型IL-21に加えてネイティブなヒトIL-21に結合し中和できることを確認することが重要であった。ネイティブなIL-21の中和を実証するために、先に説明したBaf3/IL-21R pSTAT細胞ベースのアッセイ法(実施例7を参照されたい)を使用し、活性化CD4+T細胞順化培地試料をネイティブなIL-21の供給源として使用した。この実験では、T細胞順化培地試料を様々な量のIL-21 mAbクローン362.78.1.44と共にプレインキュベートし、次いで、Baf3/hIL-21RトランスフェクタントにおいてIL-21によって誘導されたSTAT3リン酸化(pSTAT3)のレベルを測定した。別々の健常ヒトドナー4名からの活性化T細胞順化培地試料を用いて、ネイティブなIL-21の中和を実証した。
ヒトPBMCの単離およびT細胞順化培地試料の作製:健常なヒトボランティア4名(ZymoGenetics)から、緑色のキャップのヘパリン入りVacutainerチューブ(Becton Dickinson, San Jose, CA)中に末梢血100mLを採取した。次いで、100mlの室温PBSで血液を希釈し、50mlコニカル試験管中に35mLのアリコートを分配した。室温のフィコール/パックPLUS(Pharmacia, Uppsala, Sweden)14mLの上に重層し、チューブを2000rpmで20分間回転させた。PBMC境界層を取り出し、アッセイ用培地(補充用ペニシリン/ストレプトマイシン、10％ウシ胎児血清、ピルビン酸ナトリウム、2μM β-メルカプトエタノール(すべてInvitrogen(Carlsbad, CA)社製)を添加したRPMI 1640)で2回洗浄した。標準的技術によってトリパンブルーを用いて生存細胞を計数した。製造業者によって概説されたプロトコールに従ってMiltenyi Biotec (Auburn, CA)社製のヒトCD4+T細胞選択キットを用いてT細胞をネガティブ選択した。続いて、標準的な免疫表現型検査技術を用いて、CD4+T細胞の純度が95％を超えることをフローサイトメトリーによって決定した。次いで、5.0μg/mLの抗IFNγ、1.0μg/mL抗CD28を含むTh1偏向培地に溶かした5.0μg/mLの抗CD3抗体(すべてBecton Dickinson社製)および10ng/mLの組換えIL-12(R&D Systems, Minneapolis, MN)で予めコーティングした24ウェルプレートの各ウェルにおいて5×10e5細胞の濃度でT細胞を3日間インキュベートした。3日後、細胞を洗浄し、25ng/mL PMAおよび500ng/mLイオノマイシンを含む培地に再度播種し、37℃で5時間インキュベートした。5時間後、順化培地試料を回収し、実験する日まで-80℃で凍結して保存した。
T細胞順化培地試料中のIL-21の概算濃度を推定するために、1:4段階希釈物を調製し、Baf3/hIL-21RトランスフェクタントにおけるSTAT3リン酸化の誘導について試験した。実施例7で概説した10分間のpSTAT3バイオアッセイ法プロトコールに続いて、組換えIL-21の漸増物を用いて生じさせたレベルにpSTAT3レベルを比較することによって、各順化培地試料中のIL-21の相対濃度を推定した。これらのデータを用いて、4つの順化培地試料それぞれのIL-21の濃度が5.0ng/mL〜10.0ng/mLの間であることを決定した。
ネイティブなIL-21によって誘導されたSTAT3リン酸化の中和を実証するために、4つのT細胞順化培地試料の1:10希釈物(IL-21の最終濃度は0.5ng/mL〜1.0ng/mLの間)を、IL-21 mAbクローン362.78.1.44の1:4段階希釈物と共に37℃で30分間プレインキュベートした。クローン362.78.1.44の濃度は0.4ng/mL〜400ng/mLの範囲であった。30分後、順化培地+IL-21 mAb試料をBaf3/hIL-21R細胞プレートに移し、37℃でさらに10分間インキュベートした。10分後、冷洗浄緩衝液でこれらの反応を停止させ、細胞を溶解し、実施例7で説明した方法を用いてpSTAT3の量を測定した。
4つの順化培地試料すべてにおいて、クローン362.78.1.44 IL-21 mAbは、IL-21活性を効果的に中和した(データを表15に要約する)。これらのデータから、クローン362.78.1.44によるネイティブなヒトIL-21への効果的な結合およびその中和が明瞭に実証される。
（表１５）IL-21 mAbクローン362.78.1.44によるネイティブなIL-21の中和
Figure 0006027668
実施例21
21A. カニクイザルにおけるIL-21 mAb 362.78-CHOを用いた毒性パイロット研究
IL-21 mAb 362.78-CHOのエピトープ特異性はヒト、アカゲザル、およびカニクイザルに共通しており(実施例17および17bを参照されたい)、したがって、安全性評価のために関連種であるカニクイザルにおいてIL-21 mAbの許容性および毒性を試験した。
IL-21 mAb 362.78-CHOを1回注射してカニクイザルを処置し、処置後4〜8週間、臨床徴候をモニターした。IL-21 mAbは、5mg/kgまたは100mg/kgの用量を皮下注射または静脈注射によって送達した。臨床徴候は観察されなかった。体重の意味ある変化も凝血も観察されなかった。薬物毒性に起因し得る血清化学または血液学の変化は観察されなかった。5mg/kgまたは100mg/kgのIL-21 mAb 362.78-CHOによる1回の処置は、すべての動物が十分に許容した。
高用量(100mg/kg)を与えた動物において剖検を実施した。著しい解剖学的変化は観察されなかった。高用量を与えた動物の組織病理学的解析により、リンパ組織におけるわずかなリンパ様過形成が示された。リンパ組織の免疫組織化学解析から、濾胞サイズおよび濾胞に関連した細胞型の中程度の増加が示された。IL-21はリンパ濾胞からのB細胞の発達および放出に直接影響を及ぼすこと、ならびにクラススイッチ、親和性成熟、および形質細胞発達を支援することが公知であるため、これらの変化は、IL-21 mAb 362.78-CHOの薬理学的活性に関係し得る。
IL-21 mAb 362.78-CHOの薬物動態学的な挙動および生物学的利用能を、カニクイザルにおける単回投与研究においてモニターした。雄カニクイザル8匹をIL-21 mAb 362.78-CHOで処置した。5mg/kgの皮下注射によって3匹を処置し、5mg/kgの静脈注射によって3匹を処置した。100mg/kgの静脈注射によって2匹を処置した。100mg/kgの群については処置後4週間の間、5mg/kgの2つの群については処置後8週間の間のIL-21 mAb 362.78-CHOレベルを解析するために血清試料を採取した。薬物動態プロファイルの非コンパートメント解析により、5mg/kgまたは100mg/kgのIL-21 mAbを静脈内投与した場合、用量に比例して曝露が増大することが示された。皮下投与後のIL-21 mAb 362.78-CHOの生物学的利用能は、約50％であった。IL-21 mAbの推定終末半減期は10〜14日であった。カニクイザルにおけるIL-21 mAb *挿入物(insert):362.78-CHOの推定終末半減期は10〜14日であった。
21B. カニクイザルにおける362.78-CHOを用いた薬理学パイロット研究
IL-21 mAb 362.78-CHOのエピトープ特異性はヒト、アカゲザル、およびカニクイザルに共通しており(実施例17および17bを参照されたい)、したがって、薬力学的評価のために関連種であるカニクイザルにおいてIL-21 mAbのインビボの薬理学を試験した。
IL-21 mAb 362.78-CHOを1回注射してカニクイザルを処置し、処置後4〜8週間、臨床徴候をモニターした。IL-21 mAb 362.78-CHOは、5mg/kgまたは100mg/kgの用量を皮下注射または静脈注射によって送達した。すべての動物の末梢血白血球組成の変化をフローサイトメトリーによってモニターした。単球濃度またはB細胞濃度に処置に関連した変化は観察されず、T細胞のCD4サブセットおよびCD8サブセットにも、CD4細胞とCD8細胞の比にも変化は観察されなかった。IL-21 mAb 362.78-CHO投与後に、NK細胞濃度の低下が観察された。全処置群で、処置後24時間目の末梢血NK細胞はベースライン値と比べて減少していた。動物8匹のうち5匹において、NKレベルは少なくとも2週間、ベースライン値の60％を下回ったままであった。この観察結果を確認するには、末梢血NK細胞濃度の変動をもたらすストレスおよび他の原因を処理するための適切な対照を用いた確認研究が必要とされると考えられる。
実施例22 抗mIL-21抗体はマウスコラーゲン誘発関節炎(CIA)モデルにおいて疾患の発生率を低下させ進行を遅らせる
マウスコラーゲン誘発関節炎(CIA)モデル
当技術分野において公知である、いくつかの関節リウマチ動物モデルがある。例えば、コラーゲン誘発関節炎(CIA)モデルにおいて、マウスはヒトの関節リウマチに非常に似た慢性炎症性関節炎を発症する。CIAはRAと同様な免疫学的特徴および病理学的特徴を共有するため、これは、潜在的なヒト用抗炎症性化合物をスクリーニングするための理想的なモデルとなる。CIAモデルは、その発生が免疫応答および炎症応答の両方に依存する、周知のマウスモデルである。免疫応答は、抗原として与えられるコラーゲンに応答したB細胞およびCD4+T細胞の相互作用を含み、かつ、抗コラーゲン抗体の産生を招く。炎症相は、これらの抗体のいくつかがマウスの生来のコラーゲンと交差反応し、かつ補体カスケードを活性化させた結果としての炎症のメディエーターからの組織応答の結果である。CIAモデルを使用する際の利点は、病因の基本的なメカニズムが公知であることである。II型コラーゲン上の関連するT細胞エピトープおよびB細胞エピトープが同定されており、かつ、免疫介在性関節炎に関する様々な免疫学的パラメーター(例えば、遅延型過敏症および抗コラーゲン抗体)ならびに炎症性パラメーター(例えば、サイトカイン、ケモカイン、およびマトリックス分解酵素)が決定されており、したがって、これらを用いて、CIAモデルにおける試験化合物の有効性を評価することができる(Wooley, Curr. Opin. Rheum. 3:407-20, 1999; Williams et al., Immunol. 89:9784-788, 1992; Myers et al., Life Sci. 61:1861-78, 1997;およびWang et al., Immunol. 92:8955-959, 1995)。ZymoGeneticsによって作製されたラット抗マウスIL-21 mAbの潜在的な有効性を、後述するようにCIAモデルにおいて試験した。
10週齢の雄DBA/1Jマウス(Jackson Labs)を治療的投薬のために(すなわち、マウスが確立した疾患を発症した際に)使用した。21日前に、(Chondrex(Redmond, WA)によって調製された)完全フロイントアジュバント中で調製した1mg/mLヒヨコII型コラーゲン100μlをすべての動物の尾部に皮内注射し、3週間後の0日目に、不完全フロイントアジュバント中で調製した以外は同じ注射液をそれらに注射した。マウスが確立された疾患を発症したらすぐに、抗IL-21抗体またはビヒクル(PBS)を腹腔内注射として1日おきに合計6回投与した。マウス(処置当たりn=7)に動物一匹当たり1回当たり0.15mgの抗IL-21抗体または対照ビヒクルPBS (Life Technologies, Rockville, MD)を与えた。動物は、2回目のコラーゲン注射後に関節炎の症状を示し始め、ほとんどの動物が1〜2週間以内に炎症を発症した。各足の疾患の程度を、足の厚みを測定するためのカリパスを用い、かつ、各足に対して臨床スコア(0〜3)を割り当てることによって評価した(下記を参照されたい)。
疾患のモニタリング:
動物は、2回目のコラーゲン注射後すぐに足の炎症の徴候を示し始める場合があり、一部の動物は、2回目のコラーゲン注射の前に足指炎症の徴候を持ち始めることさえあり得る。ほとんどの動物は、追加免疫注射から1〜2週間以内に関節炎を発症するが、一部の動物は、より長い期間を必要とする場合がある。このモデルにおける疾患の発生率は、典型的には90％〜100％であり、動物60匹を用いた研究では、典型的には非応答動物0匹〜5匹(6週間の観察後に判定)が認められる。この研究は、疾患の確立したマウスのみを含んだため、関節炎を発症しないマウスは使用しなかった。炎症が始まると、多様な軽度の足炎症または足指炎症が一般的に一過性に発生し得ることに留意されたい。この理由から、動物は、顕著で持続的な足の腫脹を発症するまでは、確立された疾患を有するとみなさなかった。
全ての動物を毎日観察して、足の疾患の状態を評価した。これは、各足に定性的臨床スコアを割り当てることによって実施した。毎日、臨床疾患の状態に従って、各動物の4つの足を採点した。臨床スコアを決定するために、足は、3つの領域、すなわち足指、足それ自体(手または足)、および手首または足首の関節を有すると考えることができる。以下を含む、これらの領域に対する炎症の程度および重症度を考慮に入れた:各足指の腫脹の観察;爪の裂傷または足指の発赤;任意の足における浮腫または発赤の任意の証拠に関する記録;腱または骨の微細解剖学的境界の任意の消失に関する記録;手首または足首の任意の浮腫または発赤の評価;および、炎症が脚の基部方向に及んでいるかの記録。足スコア1、2、または3は、第1に重症度の全体的印象に基づき、第2に、いくつの領域が関与しているかに基づいた。臨床スコアリングのために使用される尺度を以下に示す。
臨床スコア:
0＝正常
0.5＝1つまたは複数の足指が関与しているが、足指のみが炎症を起こしている
1=足を含む軽度の炎症(1つの領域)。1つまたは複数の足指を含んでよい
2＝足における中等度の炎症。足指のうちいくつかおよび/または手首/足首を含んでよい(2つの領域)
3＝足、手首/足首、および足指の一部または全体における重度の炎症(3つの領域)。
確立された疾患は、連続して2日間持続する、1またはそれ以上にランク付けされる定性的スコアの足炎症と定義した。確立された疾患が存在するようになったら、その日付を記録し、「確立された疾患」を有する動物の最初の日と名付けた。
抗mIL-21抗体を与えられたマウスは、実験過程の間の足腫脹の軽減を特徴とし、PBSを与えられたマウスと比べて平均関節炎スコアが約25％低かった。これらの結果から、抗mIL-21抗体は、この関節炎モデルに付随する足腫脹および疾患進行を低減させたことが示され、抗IL-21抗体がヒト関節炎の治療において有効であり得ることが示唆される。
実施例23 ヒト乾癬皮膚試料におけるIL-21Rの発現
IL-21Rの発現は造血系由来の細胞に一般に限定されている。しかしながら、炎症性疾患の設定では、非造血細胞におけるIL-21R発現が、罹患組織の機能的変化をもたらす細胞型への直接的刺激を提供し得る。乾癬では、ケラチノサイトの増殖が正常に調節されず、乾癬状の表皮過形成、異常な最終分化、および角質層の不完全発達を伴う。乾癬性皮膚中の浸潤性Th1細胞およびTh17細胞によって産生されるIL-21は、細胞増殖、ケモカイン産生、および分化の変化を含む、ケラチノサイトの機能的変化を促進し得る。したがって、乾癬性皮膚病変中のケラチノサイト上のIL-21Rの存在を調査した。
方法:ZymoGeneticsによって作製されたヒトIL-21Rに対するマウスIgG1抗体を用いて、正常ヒトドナー4名および乾癬患者9名に由来する皮膚生検試料18個の免疫組織化学解析を実施した。乾癬患者の場合、サブセット(5)によって、病変皮膚と非病変皮膚の両方に由来する試料を提供した。全ドナーに由来する病変皮膚の組織病理学的検査において、高度の表皮過形成が注目された。特異的細胞型上のIL-21Rの免疫反応性(染色)を、陽性細胞の出現率および染色強度に基づいて採点した。
結果:乾癬患者の正常皮膚および非病変皮膚において、ところどころの表皮内単核細胞(MNC)、散在するマクロファージ細胞、および線維芽細胞様細胞においてIL-21R染色が陽性であった。乾癬患者由来の病変試料すべてにおいて、多数のMNC上でIL-21Rの陽性染色が存在した。対照マウスアイソタイプ抗体で染色した試料は陰性であった。正常皮膚由来の表皮ケラチノサイト上ではIL-21R染色はわずかに存在するか、または全く存在しなかった。乾癬患者由来の非病変皮膚生検材料では、4つの試料の表皮ケラチノサイトで軽度の染色が観察され、5番目の試料では有棘層で中程度の染色が観察された。乾癬患者9名中8名の病変試料において、ケラチノサイトの病巣領域に軽度〜強度の染色が認められた。
結論:乾癬性皮膚病変において、IL-21Rの発現は浸潤性白血球に限定されておらず、表皮ケラチノサイトでも上方調節されている。乾癬患者由来の非病変皮膚の方が、正常対照と比べて強い表皮ケラチノサイト上のIL-21R染色が存在することから、関与していない皮膚においてさえ、ケラチノサイトがIL-21刺激に異常に応答し得ることが示唆される。炎症がある場合、浸潤性MNC上および過形成性表皮層中のIL-21Rの増加が注目された。したがって、IL-21阻止抗体で乾癬を治療すると、炎症細胞と表皮ケラチノサイトの両方へのIL-21シグナルを妨害することによって炎症を抑制し得る。
（表１６）正常皮膚、非病変乾癬性皮膚、および病変乾癬性皮膚におけるIL-21R免疫反応性1
Figure 0006027668
１尺度:IL-21R発現に関して、0=無し、1=軽度、2=中程度、および3=強度
2試験した全試料のスコア中央値
3試料のうち5個は、ドナーの一致した非病変皮膚生検材料を有した

Claims (15)

  1. (a)(i)SEQ ID NO: 47からなる重鎖可変領域CDR1;
    (ii)SEQ ID NO: 49からなる重鎖可変領域CDR2;および
    (iii)SEQ ID NO: 51からなる重鎖可変領域CDR3;
    を含む重鎖領域、ならびに
    (b)(i)SEQ ID NO: 55からなる軽鎖可変領域CDR1;
    (ii)SEQ ID NO: 57からなる軽鎖可変領域CDR2;および
    (iii)SEQ ID NO: 59からなる軽鎖可変領域CDR3;
    を含む軽鎖領域
    を含む、抗ヒトIL-21モノクローナル抗体であって、ヒトのIL-21を中和する抗体。
  2. 重鎖がSEQ ID NO: 45のアミノ酸残基20番目〜145番目のアミノ酸残基を含み、および軽鎖がSEQ ID NO: 53のアミノ酸残基21番目〜126番目のアミノ酸残基を含む、請求項1記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
  3. Fc部分をさらに含む、請求項1または2記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
  4. Fc部分が、IgG1、IgG2、およびIgG4からなる群より選択される、請求項1から3のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
  5. 野生型のFc部分を含む同じ抗体と比較して、Fc部分のエフェクター機能が低下している、請求項1から4のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体。
  6. 米国微生物株保存機関に寄託され、ATCC特許寄託番号PTA-8786を有する、362.597.3.15と呼ばれるハイブリドーマ。
  7. 請求項6記載のハイブリドーマによって産生される抗体。
  8. 請求項1〜5、または7のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を含む、クローン病、潰瘍性大腸炎、および過敏性腸症候群からなる群より選択される、対象における炎症性腸疾患(IBD)の治療に使用するための薬学的組成物。
  9. 請求項1〜5、または7のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を含む、対象における関節リウマチ、多発性硬化症、I型糖尿病(IDDM)、シェーグレン症候群、全身性エリテマトーデス(SLE)、または、乾癬の治療に使用するための薬学的組成物。
  10. I型糖尿病(IDDM)の治療に使用するための請求項9記載の薬学的組成物。
  11. 請求項1〜5、または7のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を含む、移植対象の治療に使用するための薬学的組成物であって、移植拒絶が抑制されるか、移植前の治療レジメンにおける寛容性が確立されるか、または対象の同種抗体力価が低減される、薬学的組成物。
  12. 請求項1〜5、または7のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を含む、膵炎、炎症性筋疾患、顕微鏡的多発性血管炎、自己免疫性再生不良性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性肝炎、ウェゲナー症候群、憩室症、強直性脊椎炎、強皮症、全身性硬化症、乾癬性関節炎、変形性関節炎、アトピー性皮膚炎、白斑、移植片対宿主病(GVHD)、皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)、糸球体腎炎、IgA腎症、抗リン脂質症候群、および喘息からなる群より選択される、対象における自己免疫疾患の治療に使用するための薬学的組成物。
  13. 請求項1〜5、または7のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を含む、全身性エリテマトーデス、自己免疫性難聴、グレーブス病、尋常性天疱瘡、重症筋無力症、視神経脊髄炎、グッドパスチャー症候群、自己免疫性腎炎、クリオグロブリン血症、ギラン・バレー症候群、慢性炎症性脱髄性多発ニューロパシー(CIDP)、自己免疫性溶血性貧血、および特発性血小板減少性紫斑病(ITP)からなる群より選択される、対象における濾胞ヘルパーT細胞媒介性疾患またはB細胞媒介性疾患の治療に使用するための薬学的組成物。
  14. 請求項1〜5、または7のいずれか一項記載の抗ヒトIL-21モノクローナル抗体を含む、乾癬、脊椎関節症、反応性関節炎、腸疾患性関節炎、自己免疫性心筋炎、川崎病、セリアック病、ブドウ膜炎、ベーチェット病、冠動脈疾患、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、および間質性肺疾患からなる群より選択される、対象におけるTH1細胞媒介性疾患またはTH17細胞媒介性疾患の治療に使用するための薬学的組成物。
  15. 炎症性筋疾患が、多発性筋炎または皮膚筋炎である、請求項12記載の薬学的組成物。
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