专利名称：抗表皮生长因子受体的人源化抗体的制作方法
技术领域：
本发明涉及人源化抗体及其片段，特别是，表皮生长因子受体(EGFR)特异的人源化抗体。
背景技术：
EGFR是一种肿瘤相关细胞表面抗原，是众所周知的抗体的靶标。Durrant等人(Prenatal Diagnosis，14，131-140，1994)描述了一种小鼠单克隆抗体，称为“340”，它可与EGFR高特异性地结合。表达该抗体的细胞系保藏于ECACC，保藏号为97021428。单克隆抗体340针对骨肉瘤细胞系791T。免疫沉淀研究表明，340识别来自骨肉瘤肿瘤和胎盘组织的一种分子量为170kDa的膜糖蛋白。对纯化抗原的末端氨基酸测序显示与表皮生长因子受体有序列同一性。为了证实340抗原是EGF受体，放射性标记的EGF和EGF受体抗体显示与S340抗体抗原结合。而且，340能与EGF竞争结合其受体，EGF能与340竞争结合其抗原。大量研究表明，340能与结肠直肠、胃、卵巢、骨肉瘤肿瘤细胞系结合。该抗体也能识别胚胎滋养层，并且已经用于从母体血液中分选胎细胞。
其它几种小鼠单克隆抗体显示可识别EGF受体。它们大致分为两类可与受体结合但不抑制EGF结合的抗体，可与受体结合并且抑制EGF结合的抗体。340单克隆抗体属于后者。
发现患者对啮齿动物抗体产生的免疫应答限制了啮齿动物(特别是小鼠)单克隆抗体在人类治疗和体内诊断中的应用。患者产生所谓的“HAMA”(人抗小鼠抗体)反应限制了抗体到达其抗原靶标的能力，使抗体的效能降低。为了减少HAMA反应，研制了嵌合抗体，其中小鼠可变(V)区与人恒定(C)区连接。该抗体证明在临床上有用，但是小鼠V区成分仍为患者中产生免疫原性提供了基础(LoBuglio等人，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，86，4220-4224，1989)。因此发展了人源化抗体技术，用于将啮齿动物抗体的互补决定区(CDRs)移植到人V区上并与人C区连接，产生“非人类”成分只是与人构架区相邻的CDR的抗体。然而，不久即认识到，简单移植CDR通常导致人源化抗体亲和力降低，因此为了恢复亲和力需要在人V区构架中引入某些非人类氨基酸。
生产人源化抗体的这些方法的共同方面是生产在人体中基本没有免疫原性的抗体。然而，实现手段是向啮齿动物抗体中引入尽可能多的人类序列。众所周知，某些短肽序列或“表位”在人体中可能有免疫原性。因此发展了通过计算机分析鉴定这些表位并置换氨基酸产生非免疫原性肽的技术(WO98/52976和WO00/34317)。
发明者已经生产了免疫原性降低的人源化340抗体(称为“340Ch”(对于小鼠人嵌合体)或“SC100”(对于去免疫的(deimmunised)抗体))，目的在于提供临床上有用的治疗工具。他们意外地发现这些人源化抗体与原始鼠抗体类似地结合表达EGFR的细胞，但抑制这些细胞生长的能力增强。
发明内容
因此，根据本发明的第一方面，提供了一种人源化形式的抗体340，它可由保藏于ECACC、保藏号为97021428的细胞系获得。
优选地，本发明的抗体含有人类抗体构架中提供的抗体340的CDRH3。该抗体还可含有340重链或轻链的一个或多个其它CDR。附图中的图2显示了这些CDR。它可含有抗体340的超变区。超变区之外的可变区可以来自于人类抗体的可变区。制备这些抗体的方法在本领域周知，例如Winter，美国专利号5,225,539。
抗体超变区之外的可变区也可来自于单克隆抗体340。制备这些抗体的方法在本领域周知，包括，例如Boss(Celltech)的美国专利号4,816,397和Cabilly(Genentech)的4,816,567所述。因此，在一个优选实施方案中，该抗体含有人类抗体构架和抗体340可变区的基本部分，优选地如图2所示的可变区。
在另一个实施方案中，该抗体含有人类抗体构架和如图6所示的VHb、c、d或e之一，和如图7所示的VKb、c或d之一。优选的抗体含有人类抗体构架与VHd和VKd或VHd或VKb。
人类抗体构架优选地是人类抗体恒定区的全部或一部分。例如，图2所示的基于VL区全部或一部分的人源化抗体可以在其C端与抗体轻链恒定域(包括人Cκ或Cλ链)连接。类似地，图2所示的基于VH区全部或一部分的抗体可以在其C端与来自任何抗体同种型(例如IgG、IgA、IgE和IgM)和任何同种型亚型(特别是IgG1和IgG4)的免疫球蛋白重链的全部或一部分连接，优选IgG1。
单克隆抗体通过在配体受体的配体结合部位附近结合，并在空间上阻断向配体接近，从而阻断配体。此外，抗体也可分子模拟配体并在配体结合部位处相互作用。发明者在此表示，340抗体及其SC100衍生物是独特的，因为它们不仅在配体结合部位结合，而且显示与通过二级结构聚集的配体之两个不同区域有氨基酸同源性。而且，CDRH3区的重要性在细胞结合研究中得到证实，当改变该区内的一个氨基酸时，SC100与EGFr的结合大大降低。这意味着，含有与肽配体显示同源性的CDR区的抗体能与配体有效地竞争结合受体。因此能阻断与配体/受体相互作用有关的胞内信号传导。在该实施例中，由于EGF既是生长因子又是存活因子，用其受体阻断其相互作用导致细胞生长抑制和凋亡。由于EGF受体在恶性肿瘤中普遍过量表达，用药物或抗体阻断EGF受体能抑制肿瘤生长。这些试剂显示在联合化学治疗中特别有效，能导致动物模型的肿瘤消退。
由于抗体能以多种方式修饰，术语“抗体”应视为包括含有具有所需特异性的结合域的所有特异性结合成员或物质。因此，该术语包括抗体片段、衍生物、抗体的功能相当物和同源物，包括含有免疫球蛋白结合域的任何多肽。
完整抗体的片段能行使结合抗原的功能。结合片段的例子有(i)由VL、VH、CL和CH1域组成的Fab片段；(ii)由VH和CH1域组成的Fd片段；(iii)由单一抗体的VL和VH域组成的Fv片段；(iv)由VH域组成的dAb片段(Ward，E.S.等人，Nature 341544-546(1989))；(v)分离的CDR区；(vi)F(ab’)2片段，即含有两条连接的Fab片段的双价片段；(vii)单链Fv分子(scFv)，其中VH域和VL域通过一个允许两个域结合的肽接头连接，形成抗原结合部位(Bird等人，Science242423-426(1988)；Huston等人，PNAS USA 855879-5883(1988)；(viii)双特异性单链Fv二聚体(PCT/US92/09965)；(ix)“叠抗(diabodies)”，即通过基因融合构建的多价或多特异性片段(WO94/13804；P.Hollinger等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA906444-6448(1993))。
叠抗是多肽的多聚体，其中每条多肽含有含免疫球蛋白轻链结合区的第一个域和含免疫球蛋白重链结合区的第二个域，这两个域连接(例如通过肽接头)在一起，但不能彼此结合形成抗原结合部位，抗原结合部位由多聚体内一条多肽的第一个域与多聚体内另一条多肽的第二个域结合形成(WO94/13804)。
在使用双特异性抗体时，可以是常规的双特异性抗体，它们能用多种方法生产(Hollinger和Winter，Current Opinion Biotechnol.19934446-449)，例如化学制备或由杂交瘤产生，或者可以是上述任何双特异性抗体片段。使用scFv二聚体或叠抗而不使用完整抗体可能是优选的。叠抗和scFv可以只用可变域构建为不含Fc区，可能降低抗独特型反应的作用。双特异性抗体的其它形式包括Traunecker等人，EMBO Journal 103655-3659(1991)所述的单链“Janusins”。
双特异性叠抗，与双特异性完整抗体不同，也是特别有用的，因为它们易于构建和在大肠杆菌中表达。利用文库噬菌体展示(WO94/13804)能容易地筛选具有适当结合特异性的叠抗(和其它多种多肽，如抗体片段)。如果叠抗的一条臂保持恒定，例如，具有针对抗原X的特异性，则能构建另一条臂不同的文库，并筛选具有适当特异性的抗体。
免疫球蛋白可变域的基本部分至少含有3个CDR区，以及间插构架区。优选地，该部分也包含至少约50％的第一个和第四个构架区之一或两者，50％是第一个构架区的C端50％和第四个构架区的N端50％。可变域基本部分N端或C端的其它残基可以是与天然存在的可变域区通常无关的残基。例如，构建通过重组DNA技术制备的本发明的抗体可导致引入N端或C端残基，它们由为了便于克隆或其它操作步骤而引入的接头编码，包括引入接头将本发明的可变域与包括免疫球蛋白重链在内的其它蛋白质序列、其它可变域(例如在叠抗生产中)或如下详述的蛋白质标记相连接。
尽管在本发明的一个实施方案中，含有基于基本如图2所示的VL和VH区氨基酸序列的一对结合域的抗体是优选的，但基于这些序列之一的单结合域也构成本发明的其它方面。对于基于基本如图2所示的VH区氨基酸序列的结合域，这些结合域可用作靶试剂，因为众所周知免疫球蛋白VH域能以特异方式结合靶抗原。
对于单链特异性结合域的任一种，这些域可用来筛选能形成双域特异性结合成员的互补域，该成员具有与此处公开的抗体同样优良或者相当的体内特性。这可利用WO92/01047公开的所谓等级双组合法，通过噬菌体展示筛选法实现，其中用含有H或L链克隆的单个菌落感染编码另一条链(L或H)的克隆的完整文库，并用如参考文献所述的噬菌体展示技术筛选产生的双链特异性结合成员。
本领域技术人员应当理解，能在不丧失结合EGFR能力的情况下，修饰CDR、超变区和可变区的序列。例如，本发明的CDR区与图1和图2的特定区是相同或高度同源的。“高度同源”是指在CDR中可以进行1-5个，优选地1-4个，如1-3个或1-2个置换。另外也可以修饰超变区和可变区，使它们显示与此处公开的区域有基本同源性。(各CDR、超变区或可变区与未修饰的对应物之间的)同源性程度优选地至少为60％，更优选地70％，进一步优选地80％，更加优选地90％，或者最优选地95％。这些修饰序列属于本发明的范围，只要它们具有以高于抗体340的速度结合EGFR和抑制细胞生长的能力。术语“抗体”也应相当地进行解释。
两条氨基酸序列或两条核酸序列的百分同一性的确定方法是比对用于最佳比较的序列(例如为了与序列最佳比对，能在第一条序列中引入缺口)，并比较相应位点处的氨基酸残基或核苷酸。“最佳比对”是产生最高百分同一性的两条序列的比对。百分同一性取决于所比较的序列中相同氨基酸残基或核苷酸的数量(即，％同一性＝相同位点数/位点总数×100)。
两条序列之间百分同一性的确定能用本领域技术人员周知的数学算法实现。用于比较两条序列的数学算法的一个实例是Karlin和Altschul(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 872264-2268的算法，如Karlin和Altschul(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 905873-5877所述改进。Altschul等人(1990)J.Mol.Biol.215403-410的NBLAST和XBLAST程序使用了这种算法。BLAST核苷酸搜索能用NBLAST程序进行，得分＝100，字长＝12，以获得与本发明的核酸分子同源的核苷酸序列。BLAST蛋白质搜索能用XBLAST程序进行，得分＝50，字长＝3，以获得与本发明的蛋白质分子同源的氨基酸序列。为了获得为比较而引入缺口的序列比对，能使用Gapped BLAST，如Altschul等人(1997)Nucleic Acids Res.253389-3402所述。此外，也能用PSI-Blast进行迭代(iterated)搜索，检测分子间的远近关系(同上)。当使用BLAST、Gapped BLAST和PSI-Blast程序时，能使用各程序(例如XBLAST和NBLAST)的缺省参数。见http//www.ncbi.nlm.nih.gov。
用于序列比较的数学算法的另一个实例是Myers和Miller，CABIOS(1989)的算法。ALIGN程序(2.0版)是CGC序列比对软件包的一部分，它使用这种算法。本领域周知的其它序列分析算法包括如Torellis和Robotti(1994)Comput.Appl.Biosci.，103-5所述的ADVANCE和ADAM；和如Pearson和Lipman(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.852444-8所述的FASTA。在FASTA中，ktup是设置灵敏度和搜索速度的控制选项。
如此处所示，SC100的CDRH3显示与生长因子EGF有氨基酸同源性。以下描述的结果提示，SC100及其片段和衍生物能用作癌症治疗剂，抑制肿瘤细胞的生长或诱导其凋亡，例如肿瘤细胞系生长的抑制，肿瘤细胞系的凋亡，裸鼠中肿瘤异种移植物的体内抑制。因此，本发明进一步包括SC100或“SC100”家族其它多肽的“片段”或“衍生物”的应用，它们能抑制EGF的结合。一组优选的片段包括单克隆抗体SC100 CDR区的全部或一部分。SC100或SC100家族多肽的片段是指至少5-7个连续氨基酸的氨基酸残基片段。通常至少约7-9个连续氨基酸，一般至少约9-13个连续氨基酸，更优选地至少约20-30个或更多的连续氨基酸，最优选地至少约30-40个或更多的连续氨基酸。SC100或SC100家族多肽或SC100家族多肽片段的“衍生物”是指通过改变蛋白质的氨基酸序列，例如通过操作编码蛋白质的核酸或改变蛋白质本身而修饰的多肽。天然氨基酸序列的衍生物包括一个或多个氨基酸的插入、添加、缺失和/或置换，产生能诱发抗肿瘤T细胞反应的肽。优选地，衍生物包括25个或更少氨基酸、更优选地15个或更少、更优选地10个或更少、更优选地4个或更少、最优选地只有1个或2个氨基酸的插入、添加、缺失和/或置换。
本发明也提供与偶联配偶体(如效应分子、标记、药物、毒素和/或载体或转运分子)连接的上述抗体。将本发明的抗体与肽酰和非肽酰偶联配偶体偶联的技术在本领域众所周知。在一个实施方案中，载体分子是来自触角足(Antennapedia)同源域的一种16氨基酸肽(例如，商品名“Penetratin”)，它能通过末端Cys残基与肽偶联。WO 91/18981描述了“Penetratin”分子及其性质。
因此，本发明的抗体可以用检测标记物(例如放射性标记物，如131I或99Tc)标记，它们可以用抗体成像领域周知的常规化学法连接。标记物也包括酶标记物，如辣根过氧化物酶。标记物还包括可通过与特异同源可检测部分(例如标记的抗生物素蛋白)结合检测的化学部分(如生物素)。因此，本发明的抗体可以用功能标记物标记。功能标记物包括毒素(如蓖麻毒素)和酶(如细菌羧肽酶或硝基还原酶)，它们能在癌症部位将前体药物转化为活性药物。
本发明的抗体可以通过化学合成整个或部分地生产。能利用建立的标准液体或优选地固相肽合成法制备本发明的抗体，这些方法的概述可广泛获得(参见，例如，J.M.Stewart和J.D.Young，《固相肽合成》(Solid Phase Peptide Synthesis)，第二版，Pierce ChemicalCompany，Rockford，Illinois(1984)，M.Bodanzsky和A.Bodanzsky，《肽合成实践》(The Practice of Peptide Synthesis)，Springer Verlag，New York(1984)；Applied Biosystems 430A用户手册，ABI Inc.，FosterCity，California)，或者它们可以在溶液中、通过液相法或通过固相、液相和溶液化学法的组合制备，例如，首先完成各个肽部分，然后在希望和适当时，在除去存在的任何保护基之后，通过各自的碳酸或磺酸或其反应衍生物的反应引入残基X。
生产根据本发明的抗体(肽或多肽)的另一种合适方法是通过在表达系统中使用核酸，表达其编码核酸。
因此，本发明也提供编码本发明的抗体的核酸。
根据本发明的核酸一般是一种分离物，为分离和/或纯化的形式，或者不含或基本不含与之天然结合的物质，例如，除了可能有一条或多条用于表达的调节序列之外，不含或基本不含人类基因组中该基因侧翼的核酸。核酸可以是全部或部分合成的，包括基因组DNA、cDNA或RNA。根据本发明的核酸包括RNA，所示序列应被视为RNA的相当物，以U替换T。
编码根据本发明的多肽或肽的核酸序列能由熟练技术人员利用此处所述信息和参考文献和本领域周知的技术制备(例如，参见，Sambrook，Fritsch和Maniatis，《分子克隆实验室手册》(MolecularCloning，A Laboratory Manual)，冷泉港实验室出版社，1989，和Ausubel等人，《分子生物学简明方案》(Short Protocols in MolecularBiology)，John Wiley and Sons，1992)，只要这些核酸序列和克隆可以获得。这些技术包括(i)利用聚合酶链反应(PCR)扩增核酸样品，例如从基因组来源，(ii)化学合成，或(iii)制备cDNA序列。编码SC100片段的DNA可以用本领域技术人员周知的任何适宜方法生产并使用，包括获取编码DNA，鉴定位于表达部分任一侧的适当的限制酶识别位点，从DNA中切除该部分。该部分然后可在标准商品表达系统中与合适的启动子有效连接。另一种重组方法是用合适的PCR引物扩增DNA的有关部分。能对序列进行修饰，例如利用定点诱变，以使修饰的肽表达或考虑密码子在用来表达该核酸的宿主细胞中的偏性。
为了获得核酸序列的表达，能将该序列掺入含有一种或多种控制序列的载体中，该控制序列与核酸序列有效连接，以控制其表达。载体可包含其它序列，如引导插入核酸表达的启动子或增强子、核酸序列，使得多肽或肽产生为融合体和/或编码分泌信号的核酸，使细胞分泌宿主细胞产生的多肽。然后通过用该载体转化载体在其中具有功能的宿主细胞，培养该宿主细胞使其产生多肽，并从宿主细胞或培养基中回收多肽，获得多肽。原核和真核细胞均可用于此目的，包括大肠杆菌、酵母和真核细胞株，如COS或CHO细胞。
因此，本发明也包括制备本发明的抗体的方法，该方法包括由编码该抗体的核酸(一般是根据本发明的核酸)表达。这可通过在引起或允许抗体表达的适当条件下培养含该载体的宿主细胞实现。多肽和肽也可在体外系统如网织红细胞裂解物中表达。
在多种不同宿主细胞中克隆和表达多肽的系统众所周知。合适的宿主细胞包括细菌、真核细胞(如哺乳动物和酵母)和杆状病毒系统。本领域中可用于表达异源多肽的哺乳动物细胞系包括中国仓鼠卵巢细胞、HeLa细胞、幼仓鼠肾细胞、COS细胞等。一种常用的、优选的细菌宿主是大肠杆菌。
能选择或构建合适的载体，它们含有适当的调节序列，包括启动子序列、终止子片段、聚腺苷酸化序列、增强子序列、标记基因和其它适当序列。载体可以是质粒、病毒，例如噬菌体或噬粒。进一步的细节参见，例如《分子克隆实验室手册》，第二版，Sambrook等人，1989，冷泉港实验室出版社。核酸操作的许多技术和方法，例如核酸构建体的制备、诱变、测序、向细胞中导入DNA和基因表达，以及蛋白质分析，在《现代分子生物学方法》中详述，Ausubel等人编写，John Wiley and Sons，1992。
因此，本发明的另一个方面提供一种含有此处公开的异源核酸的宿主细胞。
本发明的核酸可以整合到宿主细胞的基因组(例如染色体)中。通过标准技术使其含有可促进与基因组重组的序列，可以促进整合。核酸可位于细胞内的染色体外载体上，或者对于细胞是异源或外源的。
本发明的另一个方面提供一种包括向宿主细胞中导入核酸方法。这种导入(特别是体外导入)一般不加限制地称为“转化”，可以使用任何可用的技术。对于真核细胞，合适的技术包括磷酸钙转染、DEAE-葡聚糖、电穿孔、脂质体介导的转染和利用逆转录病毒或其它病毒(例如痘苗病毒，或者对于昆虫细胞为杆状病毒)转导。对于细菌细胞，合适的技术包括氯化钙转化、电穿孔和利用噬菌体转染。此外也能直接注射核酸。
在鉴定含有目的核酸的克隆时可以使用标记基因，如抗生素抗性或敏感性基因，本领域众所周知。
例如，在导入后，可通过在基因表达条件下培养宿主细胞(可包括实际转化的细胞，尽管这些细胞更可能是转化细胞的子代)，引起或允许由核酸表达，产生编码的多肽(或肽)。如果多肽与合适的信号前导肽偶联表达，它可由细胞分泌到培养基中。表达生产后，可以从宿主细胞和/或培养基中分离和/或纯化多肽或肽，根据具体情况，随后如希望地用于配制可能含有一种或多种其它成分的组合物，如含有一种或多种药学可接受的赋形剂或载体的药用组合物(例如见下文)。
如上所述，多肽也可以与效应分子偶联。效应分子行使多种有用的功能，如抑制肿瘤生长，使多肽进入细胞如肿瘤细胞，引导多肽至细胞内的适当位置。
例如，效应分子可以是细胞毒性分子。细胞毒性分子可以是蛋白质或非蛋白质有机化疗剂。合适的化疗剂的例子包括，例如阿霉素、紫杉醇和顺铂。
适于与本发明的多肽偶联的效应分子的其它例子包括信号转导抑制剂、ras抑制剂和细胞周期抑制剂。信号转导抑制剂的例子包括蛋白质酪氨酸激酶抑制剂，如栎精(Grazieri等人，Biochim.Biophs.Acta714，415(1981))；薰草菌素A(Onoda等人，J.Nat.Produc.52，1252(1989))；和除莠霉素A(Ushara等人，Biochem.Int.，41831(1988))。
蛋白质和非蛋白质化疗剂可以通过本领域周知的方法与本发明的抗体偶联。这些方法包括，例如对于阿霉素的偶联，如Greenfield等人，Cancer Research 50，6600-6607(1990)所述；对于铂化合物的偶联，如Arnon等人，Adv.Exp.Med.Biol.303，79-90(1991)和Kiseleva等人，Mol.Biol.(USSR)25，508-514(1991)所述。优选阿霉素、紫杉醇和顺铂。
本发明的抗体能配制于含有药学可接受载体的药用组合物中。这些组合物除了上述物质之一外，还可含有药学可接受的赋形剂、缓冲液、稳定剂或本领域技术人员周知的其它物质。这些物质应当是无毒的，并且不干扰活性成分的效能。载体或其它物质的确切性质依赖于施用途径，例如口服、静脉内、皮肤或皮下、经鼻、肌内、腹膜内途径。制剂优选地是液体，通常是含有pH6.8-7.6的非磷酸缓冲液的生理盐溶液，或者可以是冻干粉末。
含有本发明的抗体或用于其施用的组合物优选地以“治疗有效量”对个体施用，该量足以显示对个体有利。实际施用量和施用的速度和时程取决于所治疗的疾病的性质和严重程度。治疗处方，例如剂量的确定等，属于普通执业医生和其它医生的职责，一般要考虑所治疗的疾病、患者的状况、施用部位、施用方法和执业医生周知的其它因素。
本发明的抗体与癌症的治疗和最初治疗或手术后癌症复发的预防特别有关。上述技术和方法的例子可见《Remington制药学》，第16版，Oslo，A.(编写)，1980。因此，本发明也提供(a)本发明的抗体或核酸在癌症治疗或预防药物生产中的应用，和(b)一种治疗或预防癌症的方法，包括对患者施用治疗有效量的本发明的抗体或核酸。
当对人体施用有效量的本发明的抗体时，能显著抑制肿瘤细胞的生长。最佳剂量由医生根据许多参数确定，包括，例如年龄、性别、体重、所治疗疾病的严重程度、所施用的活性成分和施用途径。一般希望多肽和抗体的血清浓度能使EGF受体饱和。大约0.1nM过量的浓度通常足够。例如，剂量为100mg/m2的抗体使得在大约8天时间内血清浓度约为20nM。
大体原则是，抗体剂量可以是每周10-300mg/m2。为了使血清水平保持在使EGF受体饱和的过量浓度，应当以更频繁的间隔使用相当剂量的抗体片段。
合适的施用途径包括静脉内、皮下和肌内施用。优选静脉内施用。
本发明的抗体可以与其它药学可接受的成分一起施用。这些成分包括，例如免疫系统刺激剂和化疗剂，如上所述。
根据所治疗的疾病，组合物可以单独施用或联合其它治疗分开、同时或连续施用。其它癌症治疗包括其它单克隆抗体、其它化疗剂、其它放射治疗技术或本领域周知的其它免疫治疗。本发明的组合物的一种特殊用途是作为手术的辅助，即帮助减少肿瘤切除后癌症复发的危险。
可以想象，注射(iv)是治疗性施用本发明的抗体的主要途径，也可采用静脉内施用或通过导管或其它手术置管施用。可以使用由粉末制剂重建的液体制剂。
抗体也可通过置于特定组织(包括血液)中的小球体、脂质体、其它微颗粒输送系统或缓释制剂施用。缓释载体的合适实例包括共用物形式的半透性聚合基质，例如栓剂或微胶囊。可植入或微胶囊缓释基质包括polylactides(美国专利号3,773,919、EP-A-0058481)、L-谷氨酸和γ-乙基-L-谷氨酸的共聚物(Sidman等人，Biopolymers 22(1)547-556，1985)、聚(2-羟乙基-异丁烯酸)或乙烯乙烯基乙酸(Langer等人，J.Biomed.Mater.Res.15167-277，1981，和Langer，Chem.Tech.1298-105，1982)。含多肽的脂质体利用众所周知的方法制备DE 3,218,121A；Epstein等人，PNAS USA，823688-3692，1985；Hwang等人，PNAS USA，774030-4034，1980；EP-A-0052522；E-A-0036676；EP-A-0088046；EP-A-0143949；EP-A-0142541；JP-A-83-11808；美国专利号4,485,045和4,544,545。脂质体通常是小的(约200-800埃)单层，其中液体含量超过约30mol.％胆固醇，调节比例以达到最佳多肽释放速度。
本发明的抗体可以以局部方式向肿瘤部位或其它希望的部位施用，或者可以以靶向肿瘤或其它细胞的方式施用。
抗体剂量取决于所用试剂的性质，例如，其结合活性和体内血浆半衰期，制剂中多肽的浓度，施用途径，施用部位和速度，有关患者的临床耐受性，患者的病理状况等，医生可很好地掌握。例如，每名患者每次300μg多肽的剂量是优选的，尽管剂量可以是每次约10μg-1mg。在一系列连续接种中使用不同的剂量；医生可进行最初的接种，然后用相对小量的抗体加强。
本发明的抗体能以多种方式对不同类别的受体施用。能用抗体治疗的癌症类型的实例包括结肠直肠癌、肺癌、乳腺癌、胃癌和卵巢癌。
本发明也涉及优化免疫程序，以提高对癌症的保护免疫应答。
本发明各方面的优选特点加以必要修改能用于其它方面。此处所述的现有技术文件在此以法律许可的最大限度引用作为参考。
本发明将参照下列非限制性实施例进一步描述。参考附图
图1显示小鼠单克隆抗体340Vh和Hk序列的DNA序列；图2显示小鼠单克隆抗体340VH和VK序列的翻译的蛋白质序列。加粗的和下划线标出的序列代表连续的CDR，即对于每一条链，CDR1是第一种序列，CDR3是最后一种序列；图3显示用于扩增鼠Vh和Vk序列的引物序列；图4是用于表达重链的表达载体的图示；图5是用于表达轻链的表达载体的图示；图6显示去免疫的重链序列的比对，包括去免疫的重链变体中MHC结合表位的位置；图7显示去免疫的轻链序列的比对，包括去免疫的轻链变体中MHC结合表位的位置；图8显示a340嵌合和a340小鼠单克隆抗体的A431细胞结合试验的结果；图9显示Vhd去免疫变体的A431细胞结合试验的结果；图10显示Vhe去免疫变体的A431细胞结合试验的结果；图11显示Vhb去免疫变体的A431细胞结合试验的结果；图12说明SC100单克隆抗体与EGF之间的氨基酸同源性。SC100抗体免疫球蛋白重链互补决定区3的推断的氨基酸序列显示与公开的表皮生长因子序列的特定区域有明显的同源性；图13是比较EGF与SC100的分子模型。这些示图分别显示SC100重链和EGF，说明图6所示的两个氨基酸同源区的结构相似性。这些示图特别显示EGF结构中两个相似序列区如何靠近，SC100抗体CDRH3中的同源序列如何模拟它们；图14a显示去免疫的SC100抗体(克隆VhdVkd)(a)和去免疫的SC100(克隆VhdVkb)(b)与小鼠340单克隆抗体相比，对A431细胞生长的％抑制。
实施例实施例1-来自α340的嵌合抗体的构建使用Qiagen RNeasy试剂盒按照使用说明书从5×106杂交瘤α340细胞中分离总RNA(Durrant等人，Prenatal Diagnostics，14，131，1994)。用Promega(Southampton，UK)逆转录酶、缓冲液和dNTP将RNA转化为cDNA。可变区重链(VH)和轻链(VL)cDNAs用Jones和Bendig(Bio/Technology，9，188，1991)的方法的引物组扩增。凝胶纯化扩增的DNA，克隆到载体pGemT Easy(Promega)中。用373A型Applied Biosystems自动测序仪(Applied Biosystems，Warrington，UK)对PCR产物双向测序。得到的VH和VLDNA序列示于图1中，蛋白质序列示于图2中(在此使用时VL与VK相同)。
互补决定区(CDR)的位置参照其它抗体序列确定(Kabat EA等人，US Department of Health and Human Services，1991)。α340VH能归于小鼠重链亚类III(B)(Kabat等人，1991)，α340VK能归为小鼠Kappa链亚类II(Kabat等人，1991)。
嵌合抗体由鼠可变区与人恒定区连接组成。当检测去免疫的抗体时，嵌合抗体也用相同的人恒定区提供有用的控制(见下文)。载体VH-PCR1和VK-PCR1(Riechmann等人，Nature，332，323，1988)作为模板，用于在鼠VH和VK基因周围引入5’侧翼序列(包括前导信号肽、前导内含子和鼠免疫球蛋白启动子)，和3’侧翼序列(包括剪接位点和内含子序列)。使用pfu校读聚合酶(pfu turbo，Stratagene，La Jolla，California)，用与VH/VK-PCR1载体序列重叠的引物(见图3)扩增鼠VH和VK序列。这能构建全长嵌合重链和轻链。这些PCR引物用于从VH/VKPCR-1载体扩增VH/VK区和5’和3’人类区。
连接5’HuH/K、VH/K和3’HuH/K区，并用识别VH/K1和VH/K12PCR引物末端的侧翼引物(VH/K13，VH/K14)扩增，产生完整的嵌合抗体表达盒。该产物用BamHI和HindIII限制酶酶切，连接于BamHI/HindIII酶切的pUC19(酶来自Promega，pUC19来自Amersham Pharmacia)。如前所述通过测序证实表达盒的序列。
作为HindIII-BamHI片段从pUC19上切下鼠VH和VL表达盒，其中包含鼠重链免疫球蛋白启动子、前导信号肽、前导内含子、VH或VL序列和剪接位点。将其转移到表达载体pSVgpt和pSVhyg中(图4和图5)，它们分别含有人IgG1或K恒定区和用于在哺乳动物细胞中选择的标记。证实表达载体中VH和VL的DNA序列是正确的。实施例2-α340去免疫序列的设计下列实施例描述了降低现有治疗用抗体引发的人体免疫应答的方法。实现方法包括两步第一步将鼠重链和轻链序列与人种系序列数据库相比较。选择最相似的种系序列作为去免疫序列的人类模板，并引入使鼠种系序列转化为人序列所必需的改变。对于抗体结构和结合至关重要的残基不包含于该方法中，并且不改变。保持于该阶段的鼠残基除了如N端残基外主要是非表面的隐蔽残基，它们在最终抗体中靠近CDRs。该方法生产大致类似于“镶嵌”(veneered)抗体的序列，表面残基主要是人源的，而隐蔽残基是鼠源序列。
在本实施例中，将α340抗体的可变区蛋白质序列与人种系VH/K序列逐个比较。对于α340，α340VH链看似与种系序列VHDP42和JH6最相似。α340VK链显示与VKDP15和JK2有最大相似性。
第二步包括确定负责免疫应答的抗体VH/K表位，和为了去除这些序列修饰抗体序列。通过新的肽穿线(threading)法分析α340。应用MPT1.0版软件(Biovation，Aberdeen，UK)通过计算机进行分析。该软件包按照WO98/52976所述的方法进行肽穿线。该软件能提供可能与18种不同MHCII类DR等位基因结合的肽的索引，它们覆盖了人群体中存在的96％以上的HLA DR同种异型。
用来模拟上述人种系序列的α340抗体链用该方法穿线，并鉴定可能的MHCII类表位。通过将负责MHCII类结合的氨基酸置换为类似的残基，突变这些表位。这些置换旨在保持总体抗体结构和抗原结合能力，而去除MHC表位。
每条链设计几种变体，用来产生具有不同水平的MHC结合链和来自原始鼠α340的突变的多种抗体。设计3种DIVK和4种DIVH变体(VKb，VKc，VKd，VHb，VHc，VHd和VHe)，能在各自的比对中用于显示MHC表位，并引入突变以去除它们(见图6和图7)。
引入的突变包括α340抗体CDR中的两个。VK区CDR1中含有VKb的I-L突变。VH区CDR3中类似地含有VHe的V-A突变。这些置换对α340抗体的抗原结合能力有相当大的影响，说明生产具有不同突变的其它变体的重要性。实施例3-去免疫抗体序列的构建去免疫的可变区通过重叠PCR重组法构建。克隆的鼠VH和VK基因作为模板，用于将构架区诱变为需要的去免疫序列。合成几组包含将要改变的区域的诱变引物对。
诱变引物对的应用要求采用48℃-50℃的退火温度。所有扩增均使用pfu turbo校读聚合酶(Stratagene，La Jolla，California)。α340嵌合VH和VK构建体作为模板，用于导入5’侧翼序列，包括前导信号肽、前导内含子和鼠重链免疫球蛋白启动子，和3’侧翼序列，包括剪接位点和内含子序列以及将要修饰的可变区。为了产生嵌合表达盒，用相同侧翼引物(VH/K13，VH/K14)进行重叠PCR。将产生的去免疫的V区克隆到pUC19中，证实每个去免疫的VH和VL的完整DNA序列都是正确的。
去免疫的重链和轻链V区作为HindIII-BamHI片段从pUC19上切下，其包含鼠重链免疫球蛋白启动子、前导信号肽、前导内含子、VH或VL序列和剪接位点。将其转移到表达载体pSVgpt和pSVhyg中，它们分别含有人IgG1或K恒定区和用于在哺乳动物细胞中选择的标记。证实表达载体中去免疫的VH和VL的DNA序列是正确的。为了制备用于转化的构建体，用pvuI(Promega，Southampton，UK)消化约50μg VK和25μg VH质粒(每次转化)实现。然后乙醇沉淀DNA，干燥DNA沉淀。在转化前将沉淀重悬浮于10μl分子生物学级水中(每次转化)。实施例4-α340去免疫抗体的表达用于抗体表达的宿主细胞系是NS0，它是一种不产免疫球蛋白的小鼠骨髓瘤，获自欧洲动物细胞培养物保藏中心，Porton，UK(ECACC号85110505)。重链和轻链表达载体以多种组合通过电穿孔共转染NS0细胞。每条DIVH链与每条DIVK链转染，产生12种去免疫的变异抗体。另外也转染嵌合VH和VK区，产生一种表达嵌合α340抗体(α340Ch)的细胞系。α340Ch抗体作为对照，显示去免疫前抗体的结合。
NS0细胞在75cm3摇瓶(NalgeNunc Int.，Rochester，NY，USA)中的20ml Dulbecco′s改良Eagle′s培养基(DMEM)中生长，每500ml培养基中补充10％胎牛血清(FBS)、5ml抗生素/抗真菌素溶液(GibcoBRL，Paisley，UK.目录号15240-062)、2.5ml庆大霉素(Gibco BRL，Paisley，UK.目录号15710-049)和5ml丙酮酸钠(Gibco BRL，Paisley，UK.目录号11360-039)。一旦铺满，即离心细胞形成沉淀，重悬浮于0.5ml(每次转化)相同培养基中。然后将这0.5ml细胞加至预先消化的DNA，沉淀，重悬浮，在冰上温育5分钟。然后将细胞等分到2mm比色杯(Biorad，Hercules，CA，USA)中，用Biorad Genepulser II以170伏和975μF脉冲，然后置于冰上恢复20分钟。将细胞等分到20ml如上所述的DMEM/10％FBS中，在37℃和5％CO2下生长过夜。
24小时后，离心细胞，重悬浮于85ml选择性DMEM/10％FBS中(每500ml培养基中含有上述成分，加5ml 25mg/ml黄嘌呤和160μl2.5mg/ml霉酚酸。它们是psv重链载体gpt基因的选择剂)。然后等分到4×96孔板中，每孔200μl等份。培养板培养10天，直到形成抗性集落。
对于人IgG，通过ELISA测定转染细胞克隆产生的人抗体。筛选分泌抗体的细胞系，最初扩增到24孔板中。然后放大到25cm3摇瓶和75cm3摇瓶中。通过与已知浓度的人对照抗体相比，经ELISA测定抗体的产生。然后将每次转染的最佳抗体生产克隆放大到175cm3摇瓶中，其它克隆在液氮中冻存。
VHC型转染的细胞不产生抗体。还不清楚这是为什么，但在三种不同情况下产生大量转染子集落，而没有发现产生抗体的集落。如述继续生产含有VHb、VHd和VHe的变体，但VHc不继续。实施例5-去免疫α340抗体的生产和检测通过用0.5ml ProSepA(Bioprocessing Ltd)搅拌过夜，从500ml-11静置培养液中纯化抗体。然后通过亲和层析分离Prosep A。用0.1M甘氨酸(pH3.0)洗脱抗体，中和，并对PBS透析过夜。纯化的抗体制品过滤除菌，贮存于4℃。对于人IgG，通过ELISA测定纯化抗体的浓度。
通过ELISA检测α340 DI抗体变体与A431细胞(ECCAC号85090402)的结合。这些上皮单层细胞过量表达表皮生长因子受体(EGFR)，因此适于测定α340与EGFR抗原的结合。A431细胞在96孔板中的DMEM/10％FBS培养基和1％非必需氨基酸(NEAA，GibcoBRL，目录号11140-035)中生长至铺满。去除培养基，用PBS洗涤细胞3次。在免疫测定稳定器(Quadratech)中室温温育1小时。弃去溶液，使培养板在室温下干燥。然后将培养板在-4℃下贮存。
比较α340Ch抗体与原始鼠α340的实验表明，嵌合形式有类似的结合(图9)。用含0.05％Tween(Sigma)的PBS洗涤。对于嵌合和小鼠抗体，分别用辣根过氧化物酶偶联的山羊抗人IgG(The Binding Site，Cambridge，UK)和绵羊抗小鼠IgG(The Binding Site，Cambridge，UK)进行检测。用邻苯二胺底物(Sigma，Poole，Dorset，UK)显色。
由于使用了可能具有不同结合能力的不同的第二抗体，结果无法直接比较。然而，清楚地表明，α340Ch与A431细胞的EGFR结合，并且能作为阳性对照，用来比较DIα340变体的结合亲和力。
为了测定DIα340变体，在免疫测定板上用倍比稀释(从每孔100ng开始)的DI变体和α340嵌合抗体(也从每孔100ng开始)作为阳性对照。进行ELISA，以显示哪种变体具有与α340Ch抗体相当的结合能力。
图10-12显示3种去免疫α340重链与3种去免疫α340轻链组合的结合试验的结果。由去免疫的重链b和d结合去免疫的轻链b、c和d组成的抗体，显示与A431的结合类似于嵌合抗体，表明引入VK区的突变不会减弱α340与EGFR的结合。然而，引入VHe唯一的突变(VHCDR3中的V-A)使得与EGFR的结合活性降低约3-4倍。
选择去免疫的VHd.VKb作为先导去免疫α340抗体，因为它只含有一个可能的表位。除去这最后一个表位使抗体与EGFR的结合基本丧失。实施例6-SC100单克隆抗体与EGF之间的氨基酸同源性Biosoft的适用于Macintosh的Gene Jockey II软件包进行蛋白质序列的成对序列比较，以确定相似性/同源性区。SC100的CDRH3区与EGF的蛋白质序列比较时，在EGF的两个不同区域中发现氨基酸同源性。然而，当在EGF的NMR解析结构上突出这些区域时，发现它们通过二级结构聚集在一起，类似于SC100 CDRH3。实施例7-体外肿瘤生长抑制的证实A431细胞在37℃和5％二氧化碳下培养于含10％胎牛血清的RPMI1640中。用胰蛋白酶/EDTA收获活细胞的铺满培养物，洗涤，重悬浮为5×104细胞/ml。
然后将100μl等份细胞悬液分配到平底96孔培养板中，还含有含量提高的340小鼠抗体、去免疫的SC100(VHdVKd或VHd，VKb)抗体。培养液放置5天，通过结晶紫染色确定剩余活细胞的数量。结果是4个孔的平均值+SE。没有误差条的情况是由于数值太小而被数据点覆盖。
VHdVKb和VHdVKd SC100克隆都能比小鼠单克隆抗体340更有效地抑制A431细胞的生长。实际上，VHdVKb克隆显示70％的细胞生长抑制。
权利要求
1.一种人源化形式的抗体340，其可由保藏于ECACC、保藏号为97021428的细胞系获得。
2.如权利要求1所述的抗体，其含有人抗体构架中提供的抗体340的CDRH3。
3.如权利要求2所述的抗体，它还含有抗体340的CDRL1、CDRL2、CDRL3、CDRH1和CDRH2之一种或多种。
4.如权利要求3所述的抗体，其含有抗体340的超变区。
5.如上述任意一项权利要求所述的抗体，其含有抗体340可变区的基本部分。
6.如权利要求5所述的抗体，其含有如图2所示的可变区。
7.如权利要求1或权利要求2所述的抗体，其含有VHb、c、d或e之一，和VKb、c或d之一。
8.如权利要求7所述的抗体，其含有VHd和VKd或VHd和VKb。
9.如权利要求2-8中任意一项所述的抗体，其中人抗体构架是人抗体恒定区的全部或一部分。
10.如上述任意一项权利要求所述的抗体，它与一种偶联配偶体或效应分子连接。
11.编码如上述任意一项权利要求所述的抗体的核酸。
12.一种载体，其含有一种或多种控制序列，所述控制序列与权利要求11所述的核酸有效连接，用来控制其表达。
13.一种细胞，其含有如权利要求11所述的核酸或如权利要求12所述的载体。
14.一种制备抗体的方法，该方法包括由权利要求11所述的核酸表达。
15.如权利要求14所述的方法，包括在引起或允许抗体表达的适当条件下培养如权利要求13所述的宿主细胞。
16.一种药用组合物，其含有如权利要求1-10中任意一项所述的抗体和一种药学可接受的载体。
17.如权利要求1-10中任意一项所述的抗体或如权利要求11所述的核酸在药物上的应用。
18.如权利要求1-10中任意一项所述的抗体或如权利要求11所述的核酸在制备癌症治疗或预防药物中的应用。
19.一种治疗或预防癌症的方法，包括对患者施用治疗有效量的如权利要求1-10中任意一项所述的抗体或如权利要求11所述的核酸。
全文摘要
本发明提供一种人源化形式的抗体340，它可由保藏于ECACC、保藏号为97021428的细胞系获得。发现该抗体杀死细胞的能力高于鼠抗体340。也提供编码该抗体的核酸，以及该抗体在药物上、特别是在癌症治疗中的应用。
文档编号C07K19/00GK1432063SQ0181064
公开日2003年7月23日 申请日期2001年5月21日 优先权日2000年5月19日
发明者J·R·M·艾里斯, L·G·杜兰特 申请人:梨树化学株式会社