抗人pd-1人源化单克隆抗体及其应用
【专利摘要】本发明涉及生物医药领域，尤其涉及一种抗人PD?1人源化单克隆抗体及其应用。本发明通过筛选得到了具有良好特异性、较高的亲和性和稳定性的抗人PD?L1人源化单克隆抗体，该抗体能够特异性地与人PD?1结合，并且不结合CD28家族其它成员，阻断PD?L1与PD?1相结合，部分恢复T细胞的功能，对肿瘤生长具有显著的抑制作用。
【专利说明】
抗人PD-1人源化单克隆抗体及其应用
技术领域
[0001] 本发明涉及生物医药领域，尤其涉及一种抗人ro-i人源化单克隆抗体及其应用。
【背景技术】
[0002] T细胞活化需要两个信号，第1信号来自T细胞抗原受体(TCR)与抗原肽-MHC复合物 的结合，为抗原特异性的;第2信号即协同刺激信号，由T细胞上粘附分子的受体与抗原提呈 细胞(APC)上相应的配体结合，为抗原非特异性的。第2信号在T细胞活化中具有重要的作 用，若无协同刺激分子提供第2信号，T细胞识别抗原后将处于无应答状态或凋亡。CD28/ CTLA-4与其配体B7-UB7-2的结合为T细胞活化所必需的协同刺激通路，参与机体抗原特异 性体液免疫和细胞免疫。CD28-B7家族的新成员，包括：ICOS(inducible costimulator)及 其配体B7RP-1 以及PD-1 (programmed death-1)及其配体PD-L1 和PD-L2<XD28和IC0S可传递 协同刺激(阳性)信号;而CTLA-4和ro-i则传递抑制性(阴性)信号。T细胞活化的阳性和阴性 信号之间的平衡，对机体抵抗外来抗原的入侵，防止自身免疫反应的发生起着关键作用。
[0003] PD-1是55KD的跨膜蛋白，与CD28、IC0S和细胞毒性T淋巴细胞（CTL)相关抗原4 (CTLA-4)同属免疫球蛋白超家族成员。其胞外区只有1个IgV样区，与CTLA-4有23%的同源 性，但无结合B7-1/B7-2必需的MYPPPY基序；胞浆区有2个酪氨酸残基，尾部有1个ITIM (immunoreceptor tryosine-based inhibitory motif)，而无 YXXM基序。其他CD28家族中 的成员以二硫键连接的同源二聚体形式而存在，而Η)-1则以单体形式存在。与CD28、CTLA-4 的局限性表达（主要在T细胞）不同，PD-1可表达于活化的T细胞、B细胞和骨髓细胞，以及 CD4-CD8-胸腺细胞。
[0004] ro-i有两个配体，ro-Ll(B7-Hl)和ro-L2(B7-DC)，均为B7家族中的新成员，胞外都 有1个IgV样区和1个IgC样区。PD-L1含有290个氨基酸，其胞外区与B7-UB7-2分别有20%和 15%的同源性，胞浆区变化多样，但二级结构同B7-UB7-2非常相似。在基因水平上TO-L2与 PD-L1有37.4%的同源性。？0-1^1和?0-1^的表达与调节不同。？0-1^11111^^在非淋巴组织(如胎 盘、心、肺和骨骼肌）中含量丰富，但除巨噬样细胞和胎盘滋养层外，PD-L1蛋白在正常组织 中几乎检测不到。在APC、T细胞和内皮细胞上经诱导可表达ro-Ll，而且多种人类的肿瘤中 富含ro-Ll。相反，PD-L2仅在树突状细胞(DC)和单核细胞上表达。用IFN- γ处理DC和单核细 胞后，PD-L1和PD-L2的表达均上调。但是，实际上PD-L1和PD-L2分别受Thl和Th2型细胞的调 节。在巨噬细胞上，Th 1细胞分泌的IFN- γ可经转录因子STAT1上调H)-L 1的表达;而IFN- γ 需经IL-4才能诱导PD-L2表达，STAT6参与了 IL-4下游的信号传导，提示PD-L2的表达受Th2 细胞的调节。
[0005] ro-i是免疫抑制性受体，与其配体ro-Li、ro-L2相互作用传递抑制性信号，在免疫 应答中发挥负向调控作用。PD-1与PD-L1 /PD-L2的结合，可抑制TCR介导的淋巴细胞增殖和 细胞因子(IL-2、IFN-y及IL-10)产生，导致细胞周期停滞，但不增加细胞死亡。分别阻断DC 上H)-Ll、ro-L2的表达，可导致T细胞增殖和细胞因子（IFN-γ和IL-10)产生增加，且同时阻 断二者表现的作用相加，表明H)-L1和PD-L2的功能是抑制T细胞活化。PD-1也可参与B细胞 应答的负调节。PD-1信号传导的作用是抑制B细胞增殖、分化、Ig类型转换，在建立和/或维 持外周自身耐受中起重要作用。PD-1抑制BCR介导的信号转导的分子机制（Molecular Mechanisms)是:PD-1通过其所含SH2区的酪氨酸磷酸酶2(SHP-2)，使BCR信号转导的重要信 号换能器去磷酸化，从而抑制效应分子的酪氨酸磷酸化，包括Igf3、Syk、PLC-y2&ERKl/2。 该抑制作用不需要Ι??Μ N-末端的酪氨酸，而需要C-末端的其他酪氨酸残基。
[0006] PD-1在抑制TCR介导的T细胞活化的同时，可减弱IC0S、IL-4和IL-21的作用，但不 影响CD28、IL-7和IL-15的效应。然而Η)-1信号传导能够抑制亚理想水平的CD28介导的协同 刺激作用。在某些情况下，PD-1 - PD-L通路可能是第2位的或后备的，只有当⑶28-B7协同刺 激通路缺乏或处于亚理想水平时，该通路才能发挥调节T细胞应答的作用。在其他情况下， 该通路对T细胞活化或分化起核心作用，这可能有赖于正在进行的免疫应答的特定阶段。 APC上抑制性ro-Ll/ro-L2和协同刺激B7-1/B7-2信号的相对水平，可能影响T细胞活化的程 度，决定广生耐受还是自身免疫。PD-Li在非淋巴组织上的表达，提不ro-i -ro-L可能是通 过抑制自身反应性Τ、Β细胞和效应T细胞而诱导免疫耐受及调节局部的炎症反应。
[0007] 肿瘤细胞所具有的逃避免疫系统的能力，是通过在其表面产生的程序性死亡配体 (PD-L1)结合到τ细胞的ro-i蛋白上实现的。机体内的肿瘤微环境会诱导浸润的Τ细胞高表 达ro-i分子，肿瘤细胞会高表达PD-1的配体PD-L1和PD-L2，导致肿瘤微环境中ro-i通路持 续激活，T细胞功能被抑制而不能发现肿瘤以至于不能向免疫系统发出需要攻击肿瘤和杀 伤肿瘤细胞的治疗。
[0008] PD-1抗体是针对PD-1的一种抗体蛋白，使得前两种蛋白不能发生结合，阻断这一 通路，部分恢复T细胞的功能，使这些细胞能够继续杀伤肿瘤细胞。2014年7月，PMDA批准全 人源化IgG4抗Η)-1单克隆抗体Nivolumab在日本上市，用于治疗晚期黑色素瘤，成为首个获 得主要监管机构批准的PD-1抗体。20 15年，？04先后批准默沙东的1^7^11(1& (pembrolizumab)和百时美施贵宝的0PDIV0( nivolumab)两种]^-1抗体上市。
【发明内容】
[0009] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有良好特异性、较高的亲和性 和稳定性的抗人ro-i人源化单克隆抗体。
[0010]本发明第一方面涉及抗人ro-i人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其包括选自 于如下一组的⑶R区：
[0011] 重链CDR1、CDR2、CDR3的序列分别如SEQ ID 勵：17-19所示，轻链0)1?1、001?2、0)1?3 的序列分别如SEQ ID N0:35-37所示，或与上述序列结合相同抗原表位的序列。
[0012] 进一步的，本发明中抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其还包括选 自于如下的重链可变区框架区：FRl、FR2、FR3、FR4的序列分别如SEQIDN0 :20-23所示，或 分别与上述序列的同一性大于70%、80%、85%、90%、95%、99%的序列。
[0013] 进一步的，本发明中抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其还包括选 自于如下的轻链可变区框架区：FRl、FR2、FR3、FR4的序列分别如SEQIDN0 :38-41所示，或 分别与上述序列的同一性大于70%、80%、85%、90%、95%、99%的序列。
[0014] 进一步的，本发明中抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其包括选自 于如下的重链可变区：其序列如SEQ ID N0:16所示，或与上述序列结合相同抗原表位的序 列。
[0015] 进一步的，本发明中抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其包括选自 于如下的轻链可变区：其序列如SEQ ID N0:34所示，或者分别与上述序列的同一性大于 70%、80%、85%、90%、95%、99% 的序列。
[0016] 具体的，本发明中抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其重链的序列 如SEQ ID N0:8所示。
[0017] 具体的，本发明中抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其轻链的序列 如SEQ ID N0:25所示。
[0018] 根据本发明第二方面任一项的核酸分子，其包含能够编码抗体重链可变区的核酸 序列，所述重链可变区包含选自如下一组的氨基酸序列：
[0019] (l)SEQ ID N0：17-19；
[0020] (2)与前述（1)序列相比满足以下二者中至少一个的序列:a)结合相同抗原表位； b)同一性大于 70%、80%、85%、90% 或 97%。
[0021 ]进一步的，所述重链可变区包含选自如下一组的氨基酸序列：
[0022] SEQ ID N0:16,或与前述序列相比满足以下三者中至少一个的序列：a)结合相同 抗原表位、b)同一性大于70%、80%、85%、90%或97%、c)与前述序列框架区中含有一个到 几个核苷酸的替换。
[0023]在本发明的实施方案中所述核酸分子包含选自如SEQ ID N0:5所示的序列。
[0024] 进一步的，所述核酸分子包含选自如SEQ ID N0:7所示的序列。
[0025] 根据本发明第三方面任一项的核酸分子，其包含能够编码抗体轻链可变区的核酸 序列，所述轻链可变区包含选自如下一组的氨基酸序列：
[0026] (l)SEQ ID NO：35-37；
[0027] (2)与前述（1)序列相比满足以下二者中至少一个的序列:a)结合相同抗原表位； b)同一性大于 70%、80%、85%、90% 或 97%。
[0028] 进一步的，所述轻链可变区包含选自如下一组的氨基酸序列：
[0029] SEQ ID N0:34,或与前述序列相比满足以下三者中至少一个的序列：a)结合相同 抗原表位、b)同一性大于70%、80%、85%、90%或97%、c)与前述序列框架区中含有一个到 几个核苷酸的替换。
[0030]在本发明的实施方案中，所述核酸分子包含选自如SEQ ID N0:26所示的序列。 [0031] 进一步的，所述核酸分子包含选自如SEQ ID N0:24所示的序列。
[0032] 本发明第四方面涉及载体，其含有本发明第二或第三方面任一项的核酸分子。
[0033] 进一步的，本发明中所指的载体含有本发明第二方面任一项的核酸分子和第三方 面任一项的核酸分子。
[0034]本发明第五方面涉及宿主细胞，其含有本发明第二或第三方面任一项的核酸分子 或本发明第四方面任一项的载体。
[0035]本发明第六方面涉及偶联物，其含有本发明第一方面任一项的抗人ro-i人源化单 克隆抗体或其抗原结合部分，以及其它生物活性物质，所述抗人PD-1人源化单克隆抗体或 其抗原结合部分直接或通过连接片段与其它生物活性物质偶联。
[0036]在本发明的实施方案中，所述其它生物活性物质选自可直接或间接抑制细胞生长 或杀灭细胞、或通过激活机体免疫反应从而抑制或杀灭细胞，从而达到治疗肿瘤的化学物 质、毒素、多肽、酶、同位素、细胞因子或其他具有生物活性的单一物质或混合物质。
[0037] 本发明第七方面涉及组合物(例如药物组合物），其含有本发明第一方面任一项的 抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分、第二方面或第三方面任一项的核酸分子、 第四方面任一项的载体、第五方面任一项的宿主细胞、或者本发明第六方面任一项的偶联 物，以及任选的药学上可接受的载体或赋形剂，以及任选的其它生物活性物质。
[0038] 根据本发明第七方面任一项的组合物(例如药物组合物），所述其它生物活性物质 包括但不限于其它抗体、融合蛋白或药物(例如抗肿瘤药物，如放、化疗药物）。
[0039] 本发明还涉及诊断试剂或试剂盒，其含有本发明第一方面任一项的抗人ro-i人源 化单克隆抗体或其抗原结合部分，所述诊断试剂或试剂盒用于在体外(例如细胞或组织)或 体内（例如人或动物模型)诊断与ro-ι相关的疾病(例如肿瘤或病毒感染，例如ro-Li高表达 的病毒感染或ro-Li高表达的肿瘤）。
[0040] 在本发明的实施方案中，所述肿瘤包括但不限于肺癌、卵巢癌、结肠癌、直肠癌、黑 色素瘤、肾癌、膀胱癌、乳腺癌、肝癌、淋巴瘤、恶性血液病、头颈癌、胶质瘤、胃癌、鼻咽癌、喉 癌、宫颈癌、子宫体癌、骨肉瘤、甲状腺癌、前列腺癌;所述病毒感染包括但不限于急性、亚急 性或慢性耶￥、!1(^、!11￥感染。
[0041] 本发明还涉及本发明第一方面任一项的抗人PD-1人源化单克隆抗体或其抗原结 合部分、第二方面或第三方面任一项的核酸分子、第四方面任一项的载体、第五方面任一项 的宿主细胞、第六方面任一项的偶联物或第七方面任一项组合物用于制备预防或治疗与 ro-ι相关的疾病(例如肿瘤，微生物或病毒感染，例如ro-Li高表达的肿瘤或ro-Li高表达的 病毒感染)的药物的用途。
[0042] 在本发明的实施方案中，所述肿瘤包括但不限于肺癌、卵巢癌、结肠癌、直肠癌、黑 色素瘤、肾癌、膀胱癌、乳腺癌、肝癌、淋巴瘤、恶性血液病、头颈癌、胶质瘤、胃癌、鼻咽癌、喉 癌、宫颈癌、子宫体癌、骨肉瘤、甲状腺癌、前列腺癌;所述微生物感染包括但不限于细菌、真 菌、原生动物感染;所述病毒感染包括但不限于急性、亚急性或慢性HBV、HCV、HIV感染。
[0043] 以下对本发明做进一步描述:在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学 和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且，本文中所用的蛋白质和核酸化 学、分子生物学、细胞和组织培养、微生物学、免疫学相关术语和实验室操作步骤均为相应 领域内广泛使用的术语和常规步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定 义和解释。
[0044] 在本发明中，术语"抗体"是指通常由两对相同的多肽链(每对具有一条"轻"（L)链 和一条"重"（H)链)组成的免疫球蛋白分子。抗体轻链可分类为κ和λ轻链。重链可分类为μ、 I γ、α或ε，并且分别将抗体的同种型定义为IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。在轻链和重链内，可 变区和恒定区通过大约12或更多个氨基酸的"J"区连接，重链还包含大约3个或更多个氨基 酸的"D"区。各重链由重链可变区（V H)和重链恒定区（CH)组成。重链恒定区由3个结构域 (CH1、Ch2和Ch3 )组成。各轻链由轻链可变区（VL)和轻链恒定区（α)组成。轻链恒定区由一个 结构域α组成。抗体的恒定区可介导免疫球蛋白与宿主组织或因子，包括免疫系统的各种 细胞(例如，效应细胞)和经典补体系统的第一组分(Clq)的结合。V H和VL区还可被细分为具 有高变性的区域(称为互补决定区(CDR))，其间散布有较保守的称为构架区(FR)的区域。各 VH和VL由按下列顺序:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4从氨基末端至羧基末端排列的3 个CDR和4个FR组成。各重链/轻链对的可变区(VH和VL)分别形成抗体结合部位。氨基酸至各 区域或结构域的分配遵循Kabat Sequences of Proteins of Immunological Interest (National Institutes of Health，Bethesda，Md·(1987and 1991))，或Chothia&Lesk (1987) J.Mol .Biol .196 :901-917 ;Chothia等人（1989)Nature 342:878-883的定义。术语 "抗体"不受任何特定的产生抗体的方法限制。例如，其包括，特别地，重组抗体、单克隆抗体 和多克隆抗体。抗体可以是不同同种型的抗体，例如，IgG(例如，IgGl，IgG2，IgG3或IgG4亚 型），IgAl，IgA2，IgD，IgESlgi^j^·^。
[0045] 在本发明中，术语抗体的"抗原结合部分"是指全长抗体的一个或多个部分，所述 部分保持结合抗体所结合的相同抗原(例如，PD-1)的能力，与完整抗体竞争对抗原的特异 性结合。通常参见，Fundamental Immunology，Ch· 7(Paul，W.，ed·，第2版，Raven Press， N.Y. (1989)，其以其全文通过引用合并入本文，用于所有目的。可通过重组DNA技术或通过 完整抗体的酶促或化学断裂产生抗原结合部分。在一些情况下，抗原结合部分包括Fab、 Fab'、F(ab'）2、Fd、Fv、dAb和互补决定区（Q)R)片段、单链抗体(例如，scFv)、嵌合抗体、双抗 体(diabody)和这样的多肽，其包含足以赋予多肽特异性抗原结合能力的抗体的至少一部 分。
[0046] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明通过筛选得到了具有良好特异 性、较高的亲和性和稳定性的抗人PD-1人源化单克隆抗体，该抗体能够特异性地与人PD-1 结合，并且不结合CD28家族其它成员，对肿瘤生长具有显著的抑制作用。
[0047] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0048]图1是鼠源Η)-1抗体的ELISA结合活性结果图；
[0049] 图2是鼠源ro-Ι抗体的ELISA抑制活性结果图；
[0050] 图3是鼠源ro-i抗体的细胞结合活性结果图；
[0051 ]图4是鼠源ro-i抗体的细胞抑制活性结果图；
[0052] 图5是鼠源ro-i抗体的MLR实验结果图；
[0053] 图6是人源化ro-i抗体的ELISA直接结合活性结果图；
[0054] 图7是人源化ro-i抗体的ELISA抑制结合活性结果图；
[0055] 图8是人源化ro-i抗体细胞结合活性结果图；
[0056] 图9是人源化ro-i抗体人源化ro-i抗体在混合淋巴细胞反应中对细胞因子IFN-γ 分泌的影响图；
[0057] 图10是人源化PD-1抗体人源化PD-1抗体在混合淋巴细胞反应中对细胞因子IL-2 分泌的影响图；
[0058] 图11是人源化ro-i抗体在血清中的稳定性结果图；
[0059] 图12是人源化ro-i抗体与人CD28、CTLA-4的结合特异性及与不同物种的ro-i蛋白 的结合结果图。
【具体实施方式】
[0060] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0061] 实施例一鼠源抗体筛选
[0062] 1.1动物免疫
[0063] 采用经典的免疫时间表，对BALB/c小鼠免疫，免疫原为hPD-Ι (人源Η)-1)蛋白（购 自北京义翘神州生物技术有限公司），以使动物产生抗hPD-Ι的抗体，具体方案如表1所示： [0064]表ihro-ι蛋白动物免疫方案
[0065]
[0066]
[0067] 1.2细胞融合及杂交瘤细胞筛选
[0068] 融合前调整小鼠骨髓瘤SP2/0的状态，保证其生长密度不超过于1.0X106个细胞， 提前3天进行终免，终免采用尾静脉注射的方式，提前一天准备饲养细胞，铺板数量为2.0 X 104个细胞/孔。通过PEG融合，保证脾细胞与SP2/0细胞的数量比在10:1到5:1之间，每孔所 铺脾细胞数量不超过1.0X10 5。融合7天以后收获上清液并更换培养基。
[0069]收获的上清液首先通过直接ELISA结合方法进行初筛，将筛得的阳性克隆扩增后 收上清液进行复筛。
[0070]复筛采用细胞结合以及细胞抑制实验进行两轮筛选，筛选得到的阳性克隆采用有 限稀释法进行亚克隆，铺96孔板，分别为5个/孔，2个/孔和1个/孔。培养7天后采用直接 ELISA结合实验进行筛选，挑选阳性亚克隆进行扩增并保种。
[0071 ]其中，所涉及的各实验方法的具体步骤如下：
[0072] A、ELISA 结合方法
[0073] 包被hPD-1-Fc在板上，加入梯度稀释的抗体，孵育洗涤后，再加入羊抗鼠 -HRP，显 色，读数拟合出反应曲线，计算出EC50值。
[0074] B、细胞结合实验
[0075]提前一天将hPD-1-Fc过表达细胞铺至用于检测培养的细胞板，次日封闭后加入梯 度稀释的抗体，再加入anti-mouse-EU，读数即可。
[0076] C、细胞抑制实验
[0077]提前一天将hPD-1-Fc过表达细胞铺至用于检测培养的细胞板，次日封闭后加入梯 度稀释的抗体，再加入FOl-Fc-Biotin，再加入Europium-labeled streptavidin，读数即 可。
[0078] 1.3鼠源抗体的制备及活性鉴定
[0079] 将挑选阳性亚克隆的杂交瘤细胞接种至SFM培养基内，培养7天左右，收集上清，离 心过滤后用Protein G纯化柱纯化，纯化抗体分别进行ELISA结合活性、ELISA抑制活性、细 胞结合活性、细胞抑制活性检测和mlr实验。经过筛选，获得活性最高的一株鼠源抗ro-i单 克隆抗体，命名为mouse anti-PD-1。
[0080] 其中，所涉及的各实验方法的具体步骤如下：
[0081] A、ELISA 结合活性
[0082] 包被PD1-His在板上，加入梯度稀释的抗体，孵育洗涤后，再加入羊抗鼠-HRP，显 色，读数拟合出反应曲线，结果如图1所示，计算出EC50值，其与hPD-Ι结合活性EC50为 2.402ng/mL〇
[0083] B、ELISA 抑制活性
[0084] 梯度稀释的抗体和一定浓度的roi-Fc-His预先孵育，再将混合物加入到包被roi-Fc的板上，孵育洗涤后再加入anti-His-HRP，显色，读数拟合出反应曲线，结果如图2所示， 计算IC50值，其抑制活性IC50为3.827nM。
[0085] C、细胞结合活性
[0086] 提前一天将H)1-27(PD1过表达CH0-K1稳转细胞)铺至用于检测培养的细胞板，次 日封闭后加入梯度稀释的抗体，洗涤再加入ant i-mouse-EU，然后洗涤加入荧光增强液，读 数即可，拟合出反应曲线，结果如图3所示，计算出其细胞结合活性EC50为87.80ng/mL。 [0087] D、细胞抑制活性
[0088] 提前一天将H)1-27(PD1过表达CH0-K1稳转细胞)铺至用于检测培养的细胞板，次 日封闭后加入梯度稀释的抗体，再加入HH-Fc，洗涤加入anti-Human-EU，然后洗涤加入荧 光增强液，拟合出反应曲线，结果如图4所示，计算出其细胞抑制活性IC50为284. Ing/mL。
[0089] e、MLR 实验
[0090] 将磁珠分选出来的⑶4+T细胞和DC细胞以一定比例混合铺板，再加入不同浓度的 anti-PDl鼠单抗，培养5天后，用试剂盒检测IFN- γ的浓度，结果如图5所示，anti-PDl鼠单 抗能显著促进IFN- γ的表达
[0091] 实施例二鼠源抗体人源化及亲和力成熟
[0092] 2.1鼠源抗体基因获取
[0093] 米用Purelink RNA Micro kit提取mouse anti-PD-1 杂交瘤总RNA，之后用 PrimeScript? II 1st Strand cDNA Synthesis Kit逆转录总RNA制备cDNA。分别用Leader primer扩增抗体的重链及轻链可变区，反应体系及PCR条件分别如表2和表3所示。
[0094] 表2鼠源抗体基因 cDNA PCR反应体系 Γ00951
[0096] 表3鼠源抗体基因 cDNA PCR反应条件
[0097]
[0098] 电泳分析PCR结果，在有扩增产物的反应管中加入0.5μ1 LA Taq酶，72°C反应 lOmin。之后进行酶连，反应体系如表4所示。
[0099] 表4酶连反应体系
[0100]
[0101]酶连完成后转化，挑克隆，保种，得到鼠源抗人PD-1抗体。测序后，得到其重链可变 区核酸序列和氨基酸序列分别如SEQ ID N0:1和2所示，轻链可变区核酸序列和氨基酸序列 分别如SEQ ID NO:3和4所示。
[0102] 2.2人源化设计
[0103]分析鼠源抗体序列，与人胚系（germ line)基因比对，最终确定重链FR1模板来源 于HM855688(IGHV3-21*04)，重链FR2模板来源于L06614(IGHV3-30*07)，重链FR3模板来源 于M77327(IGHV3-30*15)，并确定轻链的人源化模板为X63397(IGKV2-28*01)。通过CDR-grafting，将重链和轻链的CDR并置到构架序列，构建人源化抗体，基因合成人源化抗体可 变区的片段。得到其重链可变区核酸序列如SEQ ID N0:5所示，轻链可变区核酸序列如SEQ ID N0:6所示。
[0104] 2.3抗体库构建
[0105] 分析鼠源抗体CDR的DNA序列，确定可变区CDR中的突变位点。设计引物序列，将突 变位点所在的位置设计为NNS，使之编码任意的氨基酸。以人源化抗体scFv为模板，PCR扩增 scFv抗体库，将scFv的抗体库，通过sfH酶切位点，构建到噬菌体质粒中，构建二级抗体库。
[0106] 2.4抗体库筛选
[0107]然后通过噬菌体展示进行高亲和力抗体筛选，具体方法如下：
[0108] A、通过电转化，将含scFv的抗体库的噬菌体质粒转化到大肠杆菌TG1中，经过37 °C，220rpm，lh的恢复后，将辅助菌体(helper phage)加入到剩余的菌液中，另加入氨节 西林，37°C，220rpm，lh。2500rpm X 5min离心去上清，用2 X YT-AK培养基吹悬菌泥，37 °C， 220rpm过夜培养；
[0109] B、包被抗原:用包被缓冲液稀释roi-Fc-His，混匀加入到免疫管中，4°C包被过夜；
[0110] C、重组噬菌体收集:上述过夜培养菌液，2500rpmX5min离心，收集上清10ml，加入 2ml PEG/NaCl，混匀放置冰上30-60min，10000g X 20min离心，去上清，用2 X YT培养基溶解 噬菌体库；
[0111] D、封闭：免疫管用PBS洗两次，加入封闭液，室温lh。另外，取等体积封闭液与噬菌 体库混合，室温封闭l〇-15min;
[0112] E、孵育噬菌体库:免疫管用PBS洗2次，加入封闭好的噬菌体库，37 °C培养箱2-3h;
[0113] F、洗脱：取100μΙ TG1菌液（前一天接种）到10ml 2XYT中，37°C，220rpm培养到 A600值0.4-0.5。用TOST洗涤免疫管8次，再用roS洗2次，加入5ml对数期生长的菌液，37 °C， 220rpm,lh；
[0114] G、0UTPUT:稀释上述菌液至10-\10-2,分别取100ul涂平板；
[0115] H、下一轮筛选:取200μ1 helper phage加入到5ml洗脱后的菌液中，同时加入5μ1 氨苄西林，37°(：，220邝111，111。2500印111\5111丨11离心去上清，用1011112\￥1^1(吹悬菌泥，37°(：， 220rpm过夜培养。
[0116] 重复步骤B-H。
[0117] 经过三轮筛选，挑选单克隆，制备重组噬菌体，通过Phage ELISA方法，检测重组噬 菌体活性，具体如下：
[0118] 八、包被诎0-1+(：，4°(：过夜；
[0119] B、PBST 洗两次，加入 phage 上清，25°C，lh;
[0120] C、PBST 洗三次，加入稀释的 anti-M13-biotinAb，25°C，lh;
[0121] D、PBST洗三次，加入稀释的HRP-streptavidin，25°C，lh;
[0122] E、PBST洗三次，加入预热的TMB，25°C，10min，加入1M H2S04中止反应，0D450检测 吸光值。挑选阳性克隆，送测序，通过PCR，重链可变区或轻链可变区拼接至其对应的人源抗 体的恒定区序列，扩增的抗体重链和轻链全长片段(包含信号肽)分别克隆入PCDNA3.1GS。 共转染轻链质粒、重链质粒至EXPI 293细胞株，培养7天后，用Protein A(GE)纯化上清，最 终获得亲和力成熟抗体。亲和力成熟抗体分别进行Elisa结合活性、Elisa抑制活性和Cell 结合活性检测。
[0123] A、ELISA 结合活性
[0124] 包被PD1-His在板上，加入梯度稀释的抗体，孵育洗涤后，再加入羊抗鼠-HRP，显 色，读数拟合出反应曲线，结果如图6所示，计算出EC50值，其与hPD-Ι结合活性EC50为 6.094ng/mL〇
[0125] B、ELISA 抑制活性
[0126] 梯度稀释的抗体和一定浓度的roi-Fc-His预先孵育，再将混合物加入到包被roi-Fc的板上，孵育洗涤后再加入anti-His-HRP，显色，读数拟合出反应曲线，结果如图7所示， 计算IC50值，其抑制活性IC50为406.1nM。
[0127] C、细胞结合活性
[0128] 提前一天将H)1-27(PD1过表达CH0-K1稳转细胞)铺至用于检测培养的细胞板，次 日封闭后加入梯度稀释的抗体，洗涤再加入ant i-mouse-EU，然后洗涤加入荧光增强液，读 数即可，拟合出反应曲线，结果如图8所示，计算出其细胞抑制活性IC50为103.2ng/mL。 [0129] 2.5抗体筛选结果
[0130] 经过三轮筛选，挑选单克隆76个进行检测，选择其中40个克隆测序，结果显示，克 隆序列与原始的人源化抗体可变区序列一致。将人源化抗体可变区序列与人源抗体的恒定 区序列拼接，形式全抗体序列，构建表达质粒P3 . lGS-hup01-HC和P3 . lGS-hup01-LC，瞬转 293细胞制备抗体并检测抗体活性。
[0131] anti-ro-Ι重链核苷酸序列和氨基酸序列分别如SEQ ID N0:7和8所示。其中，重链 可变区核苷酸序列为：
[0132] GAGGTGCAACTGGTGGAAAGCGGCGGAGGACTGGTGAAGCCCGGAGGATCCCTGAGGCTGTCCTGTGCCGCCTCCGG CTTCACCTTCAGCAGCTACACCATGTCCTGGGTGAGGCAGGCTCCCGGAAAGGGCCTGGAGTGGGTGGCTACCATCA GCAACGGAGGCTCCTTCACCTATTACCCTGACTCCATGAAGGGCAGGTTCACAATCTCCCGGGACAACTCCAAGAAC ACCCTGTACCTGCAGATGTCCAGCCTGAGGGCTGAGGACACCGCCGTGTATTACTGCGCCAGGGACAGCGACTATTA CGGCATCTTCGACTACTGGGGCCAGGGAACAACCGTGACAGTGAGCTCC(SEQ ID NO：5)
[0133] 横线部分分别为CDRl、CDR2、CDR3，其序列编号分别为SEQIDN0:9-ll;未划横线 部分分别为FRl、FR2、FR3、FR4，其序列编号分别为SEQIDN0:12-15。
[0134] 对应的，重链可变区氨基酸序列为：
[0135] EVQLVESGGGLVKPGGSLRLSCAASGFTFSSYTMSffVRQAPGKGLEffVATISNGGSFTYYPDSMKGRFTISRDNSKN TLYLQMSSLRAEDTAVYYCARDSDYYGIFDYWGQGTTVTVSS(SEQ ID NO：16)
[0136] 横线部分分别为CDRl、CDR2、CDR3，其序列编号分别为SEQIDN0:17-19;未划横线 部分分别为FRl、FR2、FR3、FR4，其序列编号分别为SEQIDN0 :20-23。
[0137] anti-ro-1轻链核苷酸序列和氨基酸序列分别如SEQ ID N0:24和25所示。其中，轻 链可变区核苷酸序列为：
[0138] GACATCGTGATGACCCAGTCCCCTCTGTCCCTGCCTGTGACACCCGGAGAGCCTGCCTCCATCAGCTGCAGGAGCTC CAAGAGCCTGCTGTACAAAGACGGCAAGACCTACCTGAACTGGTATTTACAGAAGCCTGGCCAGTCCCCCCAGCTGC TGATCTACCTCATGTCCACCAGGGCCTCCGGAGTGCCTGATCGGTTCAGCGGATCCGGCAGCGGCACCGATTTCACC CTCAAGATCTCCAGGGTGGAGGCCGAGGACGTGGGAGTGTACTATTGCCAGCAGCTGGTGGAGGACCCCTTCACCTT CGGCCAAGGCACAAAGCTGGAGATCAAGAGGACTGTG(SEQ ID NO：26)
[0139] 横线部分分别为CDRl、CDR2、CDR3，其序列编号分别为SEQIDN0:27-29;未划横线 部分分别为FRl、FR2、FR3、FR4，其序列编号分别为SEQIDN0 :30-33。
[0140] 对应的，轻链可变区氨基酸序列为：
[0141] DIVMTQSPLSLPVTPGEPASISCRSSKSLLYKDGKTYLNVYLQKPGQSPQLLIYLMSTRASGVPDRFSGSGSGTDFT LKISRVEAEDVGVYYCQQLVEDPFTFGQGTKLEIKRTY(SEQ ID NO：34)
[0142] 横线部分分别为CDRl、CDR2、CDR3，其序列编号分别为SEQIDN0:35-37;未划横线 部分分别为FRl、FR2、FR3、FR4，其序列编号分别为SEQIDN0:38-41。
[0143] 实施例三人源化抗体表达质粒构建
[0144] 以P3. lGS-hup01-HC和P3. lGS-hup01-LC为模板，通过PCR扩增全长抗体重链片段 和轻链片段，构建人源化抗体表达质粒。
[0145] 轻链和重链上下游引物、反应体系及PCR条件如表5、表6和表7所示。
[0146] 表5人源化抗体轻链和重链PCR反应的上下游引物
[0147]
[0148] 表6人源化抗体轻链和重链PCR反应体系
[0149]
[0150]表7人源化抗体轻链和重链PCR反应条件
[0151]
[0152] 用PCR产物回收试剂盒回收轻链、重链的全长序列。对抗体片段轻链、重链以及质 粒分别进行双酶切，电泳后胶回收抗体酶切和质粒酶切片段，之后对片段进行酶连。酶连之 后的人源化抗体表达质粒命名为P3.1GS-PD-1。反应体系如表8-表10所示。
[0153] 表8人源化抗体轻链和重链双酶切反应体系
[0154]
[0155]
[0156]
[0157]
[0158]
[0159] 将上述酶连产物加入到lOOyL XL1-10感受态中，冰上30分钟，然后，42°C热击90 秒，迅速放置冰上2分钟，接着加入500yL LB培养基，37°C摇床培养1小时，将菌液于4000rpm 离心5分钟，弃500yL上清，用枪吹悬菌泥，涂布于含50yg/mL AMP的LB固体平板上，37°C过夜 培养。挑单菌落到5mL LB液体培养基(50yg/mL AMP)，37°C250rpm培养6小时，PCR验证克隆， 用15%灭菌甘油保藏阳性菌种，每个克隆2根，取一份冻存管送测序，另一份保存-20°C。
[0160] 实施例四稳定细胞系构建
[0161 ]人源化抗体表达质粒P3.1GS-PD-1，转染前采用Pvul对其进行线性化;采用电转染 的方法，将含有人源化抗体轻链、重链基因的线性化质粒转染至CH0-KSM4，转染了四次，将 转染后的细胞分别命名为 20150703T，20150704T，20150708T 及 20150714T。
[0162] 转染后撤谷氨酰氨进行加压筛选，其中20150708Τ及20150714Τ待转染细胞恢复2 天后进行加压铺板。培养约30-40天后，96孔板可观察到克隆长出，此时进行产量鉴定。将高 产克隆转移并扩增培养。待细胞数目达到2X10 6cellS/mL左右接种进行补料分批培养，培 养结束后收获上清进行产量鉴定，获得备选母克隆。而20150703T及20150704T的母克隆由 半固体铺板方法筛选获得。将高产的克隆开展亚克隆筛选:半固体铺板，6孔板每孔3000-5000个细胞，培养基2.5mL，铺板后置于37°C、5 %C02静置培养，培养7-12天可挑选单克隆。 将挑选的单克隆进行产量鉴定，获得备选克隆。
[0163] 通过补料筛选获得高产细胞株，摇瓶补料方案为:采用CDM4CH0为基础培养基进行 接种，接种密度为5 X 105cel 1 s/mL，接种后置于37 °C、5 % C02、120rpm培养，接种当天记为第 〇天，培养至第3天开始补加70g/L的cell Boost 5,每天补加接种体积的6%直至细胞收获。 根据补料筛选结果，选择不同转染中相对高产的细胞株建立PCB，冻存保种，并进行传代稳 定性研究。表达的抗体名anti-PD-1。
[0164] 实施例五抗体的结合特异性和结合动力学比较
[0165]采用Biacore分析实施例四中的细胞株表达抗体的亲和力及结合动力学。利用标 准胺偶联化学和由Biacore提供的试剂盒，经伯胺将羊抗人IgG共价连接至CM5芯片。将抗体 以30yL/min的流速在HBS EP缓冲液中流动而测量结合。结合时间300秒，解离时间7200秒。 测定的ka、kd和KD值如表11所示。
[0166] 表11人源化抗体anti-PD-Ι的结合动力学结果
[0167]
[0168] 实施例六抗体在混合淋巴细胞反应中对细胞因子分泌的影响
[0169] 先用roS缓冲液1:1稀释血液，移取3mL的LSM至离心管内，加入稀释过的血液4mL， 注意加入的时候，确保使稀释后的血液至于LSM的上层，不可混勾。400g，RT离心30-40min。 最后吸出分离出的上层的PBMC，100g离心lOmiruBD公司CD4+细胞分离磁珠分离CD4+T细胞， 使用BD公司DC细胞分离磁珠分离DC细胞。96孔板每孔⑶4+T细胞数量1 X 105，DC数量1 X 104，体积共计100yL共培养。加入梯度稀释的抗体，培养5天后检测IFN- γ，IL-2的浓度。 [0170] 结果分别如图9和图10所示，抗体能有效的促进混合淋巴细胞分泌IFN-γ和IL-2。 [0171 ]实施例七抗体在血清中的稳定性
[0172]用猴血清稀释人源化抗体anti-PD-Ι，浓度为O.Smg/mLJT-C分别放置0天、1天、4 天、7天。
[0173] 重组人PD-1融合蛋白以0.5yg/mL的浓度在包被缓冲液中4°C过夜。次日弃去孔内 溶液用TOST洗两次。然后加入1%BSA，37°C封闭1小时然后用TOST洗两次。稳定性抗体样品 以lyg/mL起始依次进行3倍稀释共8个浓度梯度，37°C孵育1小时，PBST洗三次。用羊抗人 FAB-HRP，1:10000稀释，37 °C孵育1小时，PBST洗三次。加入TMB显色15min，以0 · 5M的H2SO4中 止反应并在450nm读出吸光度。
[0174] 结果如图11所示，人源化抗体anti-PD-Ι显示出了良好的血清稳定性，7天之内均 未显示明显的活性衰减。
[0175] 实施例八ELISA测定与人CD28、CTLA-4的结合特异性及与不同物种的PD-1蛋白的 结合
[0176] 测试重组⑶28家族成员重组人⑶28、重组人CTLA-4、重组鼠 ro-Ι、重组食蟹猴H)-1、重组人ro-1蛋白与抗体结合。不同蛋白以0.5yg/mL的浓度在包被缓冲液中4 °C过夜。次日 弃去孔内溶液用PBST洗两次。然后加入1 % BSA，37 °C封闭1小时然后用PBST洗两次。加入0.5 yg/mL抗体样品，孵育1小时，PBST洗三次。用羊抗人FAB-HRP，1:10000稀释，37°C孵育1小时， PBST洗三次。加入TMB显色15min，以0.5M的H2S04中止反应并在450nm读出吸光度。
[0177] 结果如图12所示，抗体不结合CD28家族其它成员。抗体以类似的亲和力结合人和 食蟹猴重组ro-i蛋白。
[0178] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和 变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种抗人PD-L1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其特征在于:包括选自于如下 一组的CDR区： 重链CDR1、CDR2、CDR3的序列分别如SEQ ID腸：17-19所示，轻链〇)1?1工01?2、〇)1?的序 列分别如SEQ ID N0:35-37所示，或与上述序列结合相同抗原表位的序列。2. 根据权利要求1所述的抗人PD-L1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其特征在 于:还包括选自于如下的重链可变区框架区：FR1、FR2、FR3、FR4的序列分别如SEQIDN0 : 20-23所示，或分别与上述序列的同一性大于70 %、80 %、85 %、90 %、95 %、99 %的序列。3. 根据权利要求2所述的抗人PD-L1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其特征在 于:其重链的序列如SEQ ID NO:8所示。4. 根据权利要求1所述的抗人PD-L1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其特征在 于:还包括选自于如下的轻链可变区框架区：FR1、FR2、FR3、FR4的序列分别如SEQIDN0 : 38-41所示，或分别与上述序列的同一性大于70 %、80 %、85 %、90 %、95 %、99 %的序列。5. 根据权利要求4所述的抗人PD-L1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分，其特征在 于:其轻链的序列如SEQ ID NO:25所示。6. -种核酸分子，其特征在于:其包含能够编码抗体重链可变区的核酸序列，所述重链 可变区包含选自如下一组的氨基酸序列： (1) SEQ ID NO：17-19； (2) 与前述（1)序列相比满足以下二者中至少一个的序列：a)结合相同抗原表位;b)同 一性大于70%、80%、85%、90%或97%。7. 根据权利要求6所述的核酸分子，其特征在于:所述重链可变区包含选自如下一组的 氨基酸序列： SEQ ID NO: 16,或与前述序列相比满足以下三者中至少一个的序列：a)结合相同抗原 表位、b)同一性大于70%、80%、85%、90%或97%、c)与前述序列框架区中含有一个到几个 核苷酸的替换。8. -种核酸分子，其特征在于:其包含能够编码抗体轻链可变区的核酸序列，所述轻链 可变区包含选自如下一组的氨基酸序列： (1) SEQ ID NO：35-37； (2) 与前述（1)序列相比满足以下二者中至少一个的序列：a)结合相同抗原表位;b)同 一性大于70%、80%、85%、90%或97%。9. 根据权利要求8所述的核酸分子，其特征在于:所述轻链可变区包含选自如下一组的 氨基酸序列： SEQ ID N0:34,或与前述序列相比满足以下三者中至少一个的序列：a)结合相同抗原 表位、b)同一性大于70%、80%、85%、90%或97%、c)与前述序列框架区中含有一个到几个 核苷酸的替换。10. -种载体，其特征在于:其含有权利要求6-9任一项的核酸分子。11. 一种宿主细胞，其特征在于：其含有权利要求6-9任一项的核酸分子或权利要求10 的载体。12. -种偶联物，其特征在于:其含有权利要求1-5任一项的抗人PD-L1人源化单克隆抗 体或其抗原结合部分，以及其它生物活性物质，所述抗人ro-Li人源化单克隆抗体或其抗原 结合部分直接或通过连接片段与其它生物活性物质偶联。13. -种组合物，其特征在于:其含有权利要求1-5任一项的抗人PD-L1人源化单克隆抗 体或其抗原结合部分、权利要求6-9的核酸分子、权利要求10的载体、权利要求11的宿主细 胞、或者权利要求12的偶联物，以及任选的药学上可接受的载体或赋形剂，以及任选的其它 生物活性物质。14. 权利要求1-5任一项的抗人PD-L1人源化单克隆抗体或其抗原结合部分、权利要求 6-9的核酸分子、权利要求10的载体、权利要求11的宿主细胞、权利要求12的偶联物、或者权 利要求13的组合物用于制备预防或治疗肿瘤、免疫系统相关疾病(T细胞功能障碍）、微生物 或病毒引起的感染的用途。
【文档编号】A61P35/00GK106008714SQ201610345750
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】李戈, 郭树华, 张佳春, 朱翔, 朱一翔
【申请人】瑞阳(苏州)生物科技有限公司