优化的Fc变体及其产生方法_2

文档序号:8467622阅读:来源:国知局
分 地与受体结合(Jefferis等?,2002,ImmunolLett82 :57-65)。所有FeyR结合IgGFc 上相同的区域,亦具有不同的亲和力:高亲和力受体FeYRI对IgG具有IOlT1的Kd,反 之低亲和力受体FcyRII和FcyRIII通常分别以KT6和10-5M-1的Kd结合。FcyRIIIa 与FeYRIIIb胞外结构域具有96 %同一性,但是FeYRIIIb没有胞内信号域。此外,尽管 FeyRI、FeyRlla/c和FeyRIIIa是免疫复合物触发激活作用的正调节物,通过具有含有 基于免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM)的胞内结构域而得到鉴定,但是FcyRIIb含有基于 免疫受体酪氨酸的抑制基序(ITIM)并因此而具有抑制性。因此,前者称为激活性受体而 FeYRIIb称为抑制性受体。在不同的免疫细胞中受体也具有不同的表达谱和表达水平。然 而,在人蛋白质组中另一种复杂性水平是存在着许多FeyR多态性。与临床意义特别相关 的多态性是V158/F158FcYRllla。人IgGl与V158同种异型的结合较与F158同种异型的结 合具更高亲和力。不同亲和力以及其对ADCC和/或ADCP的可能影响已显示了是抗-CD20 抗体利妥昔单抗(rituximab) (Rituxan?,IDECPharmaceuticalsCorporation的注册商 标)功效的重要决定因素。具有V158同种异型的患者对利妥昔单抗治疗响应良好;然而, 具有低亲和力F158同种异型的患者响应不良(Cartron等,2002,Blood99:754-758)。大 约10-20%的人是¥158八158纯合子,45%是¥158/^158杂合子,以及35-45%的人是?158/ F158 纯合子(Lehmbecher等?,1999,Blood94 :4220-4232;Cartron等?,2002,Blood99 : 754-758)。因此80-90%的人是不良应答者,它们具有至少一个F158FcyRIIIa的等位基 因。 图1显示了Fe上重叠但分离的位点,其作为与补体蛋白Clq作用的界面。同样地,Fe/ ?(3丫1?结合介导了40(1:^(3/(:4结合介导了补体依赖性细胞毒作用〇:0〇。(:4与丝氨酸蛋 白酶Clr形成复合物,再与Cls形成Cl复合物。虽然Clq与两种IgGs的结合就足以激活补 体级联,但是其能结合6种抗体。类似于Fe与FeyR的相互作用,不同IgG亚类对Clq具有 不同亲和力,IgGl和IgG3 -般较IgG2和IgG4能更充分地与FeYR结合(JefTeris等?, 2002,ImmunolLett82 :57-65)。当前没有获得Fc/Clq复合物结构;但是,诱变研宄已将人 IgG上与Clq的结合位点定位于包含残基D270、K322、K326、P329和P331,以及E333的区 域(Idusogie等?,2000,JImmunol164 :4178-4184;Idusogie等,2001,JImmunol166 : 2571-2575)〇 图1显示了Fe上Cy2和Cy3结构域之间的位点,其介导与新生受体FcRn的相互 作用,它们的结合使胞吞的抗体从内涵体再循环回血液中(Raghavan等.,1996,AnnuRev CellDevBiol12 :181-220;Ghetie等.,2000,AnnuRevImmunol18:739-766)。该过 程结合由于较大尺寸的全长分子不被肾滤过,产生了有利的抗体血清半衰期,该半衰期变 化范围从一周到三周。在抗体转运中Fe与FcRn的结合也扮演着关键角色。Fe上结合 FcRn的结合位点也是细菌蛋白A和G的结合位点。通过在蛋白纯化过程中使用蛋白A或 蛋白G亲和层析,这些蛋白质的牢固结合通常用作为纯化抗体的手段。因此,对于抗体的 临床性能及其纯化而言,Fe上该区域的可信度具有重要作用。已获得的大鼠Fc/FcRn复 合物结构(Martin等?,2001,MolCell7 :867-877),以及Fe与蛋白A和G的复合物结构 (Deisenhofer,1981,Biochemistry20 :2361-2370 ;Sauer-Eriksson等?,1995,Structure 3 :265-278Jashiro等.,1995,CurrOpinStructBiol5 :471-481)提供了对Fe与这些 蛋白相互作用的了解。 在Fe区起关键作用的是存在于N297的保守的N-连接的糖基化,如图1所示。对于抗 体而言,该糖,或有时称为寡糖的,扮演着关键的结构和功能角色,并且是使用哺乳动物表 达系统产生抗体的主要原因之一。虽然不应限制于一种理论,但据信该糖结构上的用途可 稳定或增溶Fc,决定Cy3与Cy2结构域间特定角度或柔性程度,阻止两个Cy2结构域横 越中心轴的相互聚集,或这些的组合。Fc与FeyR以及Clq的有效结合需要这种修饰,N297 糖组成的改变或消除影响这些蛋白的结合(Umana等.,1999,NatBiotechnol17 :176-180 ; Davies等.,2001,BiotechnolBioeng74:288-294;Mimura等,2001,JBiolChem276: 45539-45547.;Radaev等?,2001,JBiolChem276 :16478-16483;Shields等?,2001,J BiolChem276 :6591-6604;Shields等?,2002,JBiolChem277 :26733-26740;Simmons 等.,2002,JImmunolMethods263:133-147)。然而,即使与FcyR有任何特异性接触,该 糖的参与也少(Radaev等.,2001,JBiolChem276 :16469-16477),表明在介导Fc/FcyR 结合中N297糖的功能角色可能是通过在决定Fe构象中其所扮演的结构角色来实现的。该 结论通过所收集到的四个不同Fc糖型(glycoform)的晶体结构而得到支持,这些结构显 示了寡糖影响了Cy2构象并因此影响Fc/FcyR界面(Krapp等.,2003,JMolBiol325: 979-989)〇 上述所讨论的抗体特征-特异于靶,能介导免疫效应机制及在血清中的长半衰期-使 得抗体可有效地用于治疗。单克隆抗体可用于治疗多种疾病,包括癌症、炎症和心血管病。 目前已有超过10种抗体产品上市,并有数百种产品正在开发中。除抗体外,在研宄和治疗 中发现Fc融合体这类抗体样蛋白用途广泛(Chamow等?,1996,TrendsBiotechnol14 : 52-60;Ashkenazi等,1997,CurrOpinImmunol9 :195-200)。Fe融合体是一种蛋白质,其 中一个或多个多肽可操作地连接Fc。Fc融合体使抗体的Fc区与受体的靶结合区、配体或 一些其它蛋白或蛋白结构域结合,并因此有利于其效应器功能和药物代谢动力学。后者的 角色是用于介导靶识别,并因而在功能上与抗体可变区相似。因为Fc融合体与抗体在结构 和功能上重叠,所以在本发明中对于抗体的讨论可直接扩展至Fc融合体。 尽管具有这样广泛的用途,对于临床使用而言,抗体并不是优化的。抗体的两个主要缺 点是它们并不理想的抗癌效力和它们过分苛求的生产必备条件。本发明解决了这些缺陷。 存在许多可能的抗体破坏肿瘤细胞机制,包括通过阻断必需的生长途径以抗增殖、导 致细胞凋亡的胞内信号、增强的下调作用和/或受体的转换(turnover)、CDC、ADCC、ADCP 以及启动获得性免疫应答(adaptiveimmuneresponse)(Cragg等?,1999,CurrOpin Immunol11 :541-547;Glennie等?,2000,ImmunolToday21 :403-410)。抗肿瘤效力可 基于这些机制的组合,而且在临床治疗中它们各自的重要性依肿瘤的不同而不同。尽管是 抗肿瘤武器的兵工厂,但是抗体作为抗癌剂的效果却并不令人满意,具体而言是它们的高 成本。患者肿瘤响应数据显示了相对于常规的单一试剂细胞毒素化学疗法而言,在治疗成 功率上单克隆抗体仅提供了很少的改善。举例来说,在全部复发的低度非霍奇金淋巴瘤患 者中只有一半对抗-CD20抗体利妥昔单抗响应(McLaughlin等.,1998,JClin
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