具有增强的治疗和诊断特性的带有改变的新生儿Fc受体结合的分子制造技术

本发明专利技术提供了这样的分子，这些分子包括蛋白质，更具体地免疫球蛋白：其体内半衰期通过在至少CH3结构域中具有一个或多个氨基酸残基的修饰的IgG恒定结构域或其FcRn结合片段（例如Fc区或铰链Fc区）（例如，来自人类IgG，例如人类IgG1）的存在而改变（增加或减少）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景近几年免疫球蛋白作为治疗剂的用途显著增加并且已扩展到不同的医学治疗领域。此类用途包括治疗无丙种球蛋白血症和低丙种球蛋白血症、作为免疫抑制剂用于治疗自身免疫性疾病和移植物抗宿主(GVH)疾病、治疗淋巴恶性肿瘤以及作为被动免疫治疗用于治疗不同的系统性和感染性疾病。而且，免疫球蛋白可用作例如诊断成像程序中的体内诊断工具。免疫治疗和免疫诊断的效力可受免疫球蛋白在循环中的持久性影响。例如，免疫球蛋白清除速率直接影响该免疫球蛋白的量和剂量频率。快速清除可能需要增加的剂量和剂量频率，这可进而导致患者的不良反应并且还增加医疗成本。另一方面，在某些其他诊断和治疗程序中，该免疫球蛋白的快速清除可能是希望的。IgG是人类和其他哺乳动物中最普遍的免疫球蛋白类别并且被利用在不同类型的免疫治疗和诊断程序中。在循环中IgG分解代谢的机制已通过与啮齿动物中的被动免疫通过胎盘或卵黄囊或通过初乳(IgG经由转胞吞作用的母胎转移)从母亲到胎儿/新生儿的转移相关的研究进行了解释(布兰布尔(Brambell)，柳叶刀(Lancet)，ii:1087-1093，1966；罗德瓦尔德(Rodewald)，细胞生物学杂志(J.CellBiol.)，71:666-670，1976；Morris(Morris)等人，在消化道对抗原的吸收(AntigenAbsorptionbytheGut)中，第3-22页，1978，巴尔的摩的宾州州立大学出版社(UniversityParkPress,Baltimore)；约恩(Jones)等人，临床研究杂志(J.Clin.Invest.)，51:2916-2927，1972)。高亲和力Fc受体新生儿Fc受体(FcRn)涉及到这种转移机制。已从乳鼠的十二指肠的上皮刷状缘细胞分离出FcRn受体(罗德瓦尔德等人，细胞生物学杂志，99:154s-164s，1984；西米斯特(Simister)等人，欧洲免疫学杂志(Eur.J.Immunol.)，15:733-738，1985)并且已克隆了相应基因(西米斯特等人，自然(Nature)，337:184，1989和冷泉港会议上定量生物学(ColdSpringHarborSymp.Quant.Biol.)，LIV，571-580，1989)。来自小鼠(豪斯(Ahouse)等人，免疫学杂志(J.Immunol.)，151:6076-6088，1993)和人类(斯托里(Story)等人，实验医学杂志(J.Exp.Med.)，180:2377-2381，1994)的FcRn编码基因的后来克隆证实了这些序列与大鼠FcRn的高度同源性，从而说明在这些物种中涉及FcRn的IgG的母胎传递机制类似。同时，还由布兰布尔团队(布兰布尔等人，自然，203:1352-1355，1964；布兰布尔，柳叶刀，ii:1087-1093，1966)提出了IgG分解代谢的机制。他们提出，循环中的一部分IgG分子与可饱和的某些细胞受体(即，FcRn)结合，由此IgG被保护免受降解并且最终再循环到循环中；另一方面，不与受体结合的IgG被降解。所提出的机制与在高丙种球蛋白血症或低丙种球蛋白血症患者中所观察的IgG分解代谢一致。此外，布兰布尔基于他的研究以及其他研究(参见，例如施皮格伯格(Spiegelberg)等人，实验医学杂志，121:323-338，1965；埃德尔曼(Edelman)等人，美国国家科学院院刊(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)，63:78-85，1969)还表明涉及IgG母胎转移和IgG分解代谢的机制可以是相同的或者至少是非常密切相关的(布兰布尔，柳叶刀ii:1087-1093，1966)。实际上，据后来报道，铰链Fc片段中的突变导致分解代谢、母胎转移、新生儿转胞吞作用以及尤其是与FcRn的结合的伴随变化(格赫特(Ghetie)等人，今日免疫学(ImmunologyToday)，18(12):592-598，1997)。已显示FcRn促进母体IgG经由胎盘向新生儿的转移和成人中的IgG和白蛋白水平体内平衡两者(格赫特等人(1996)欧洲免疫学杂志26，690-696；伊萨瑞尔(Israel)等人(1996)免疫学(Immunology)89，573-578；格赫特等人(2000)免疫学年评(Annu.Rev.Immunol.)18，739-766；罗佩尼安(Roopenian)等人(2007)自然评论免疫学7，715-725)。这些观察结果表明IgG恒定结构域的部分控制IgG新陈代谢，包括血清中通过与FcRn相互作用的IgG降解速率。实际上，增加的FcRn结合亲和力增加了分子的血清半衰期(金姆(Kim)等人，欧洲免疫学杂志，24:2429-2434，1994；波波夫(Popov)等人，分子免疫学(Mol.Immunol.)，33:493-502，1996；格赫特等人，欧洲免疫学杂志，26:690-696，1996；荣汉斯(Junghans)等人，美国国家科学院院刊，93:5512-5516，1996；伊萨瑞尔等人，免疫学，89:573-578，1996)。后来发现IgGFc与新生儿Fc受体(FcRn)之间的相互作用是IgG体内平衡的基础，使得循环的IgG的血清半衰期较长。一旦抗体被内吞，FcRn受体就通过在酸性(pH6.0)内体中与抗体高亲和力结合并且随后将抗体在中性细胞表面释放而返回到循环中来保护抗体免受溶原性降解。小鼠IgG的Fc区中的不同位点特异性诱变实验使得鉴定出涉及IgG与FcRn之间的相互作用的某些氨基酸残基(金姆等人，欧洲免疫学杂志，24:2429-2434，1994；麦迪森(Medesan)等人，欧洲免疫学杂志，26:2533，1996；麦迪森等人，免疫学杂志，158:2211-2217，1997)。这些研究和序列比较研究发现，在人类IgG和啮齿动物IgG中位置253处的异亮氨酸、位置310处的组氨酸和位置435处的组氨酸(根据卡巴特编号(Kabatnumbering)，卡巴特等人，具有免疫学意义的蛋白质序列(SequencesofProteinsofImmunologicalInterest)，第5版，1991NIH公布号91-3242，该文献通过引用以其全文结合在此)是高度保守的，这表明了它们在IgG-FcRn结合中的重要性。负责IgG的再循环的清除剂机制是高度pH依赖性的并且具体地在pH大约6下通过IgG的Fc中的组氨酸310和435而实现。具有pKa大约6-6.5的组氨酸的咪唑侧链在pH7.4下具有净中性电荷，但是在较低pH环境中获得正电荷。因此，Fc/FcRn相互作用的结合亲和力和pH依赖性两者是体内药物代谢动力学功能的重要调节子。另外，不同的出版物描述了用于获得生理活性分子的方法，这些生理活性分子的半衰期通过以下方式进行修饰：通过将FcRn结合多肽引入到这些分子中(WO97/43316；美国专利号5,869,046；美国专利号5,747,035；WO96/32478；WO91/14438)或者通过将这些分子与其FcRn结合亲和力被保持但对其他Fc受体的亲和力被大大降低的抗体融合(WO99/43713)或与抗体的FcRn结合结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含Fc区的修饰IgG，该Fc区相对于野生型Fc区包含根据卡巴特的EU编号索引进行编号的位置432至437中的两个或更多个处的氨基酸取代；其中(i)位置432和437中的至少一个用半胱氨酸取代；或(ii)位置432和437中的至少一个用选自下组的氨基酸取代，该组由以下各项组成：谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸；并且其中与具有该野生型Fc区的IgG的半衰期相比，该修饰IgG具有改变的半衰期。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 US 61/9943791.一种包含Fc区的修饰IgG，该Fc区相对于野生型Fc区包含根据卡巴特的EU编号索引进行编号的位置432至437中的两个或更多个处的氨基酸取代；其中(i)位置432和437中的至少一个用半胱氨酸取代；或(ii)位置432和437中的至少一个用选自下组的氨基酸取代，该组由以下各项组成：谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸；并且其中与具有该野生型Fc区的IgG的半衰期相比，该修饰IgG具有改变的半衰期。2.如权利要求1所述的修饰IgG，该修饰IgG是人类或人源化IgG。3.如权利要求1或2所述的修饰IgG，其中(i)位置432和437两者均用半胱氨酸取代；或(ii)位置432和437两者均用独立地选自下组的氨基酸取代，该组由以下各项组成：谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸。4.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，进一步包含在位置437之后的氨基酸插入。5.如权利要求4所述的修饰IgG，其中该氨基酸插入是谷氨酸。6.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG在pH6.0下对FcRn的结合亲和力高于具有该野生型Fc区的该IgG在pH6下对FcRn的结合亲和力。7.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG在pH7.4下对FcRn的结合亲和力高于具有该野生型Fc区的该IgG在pH7.4下对FcRn的结合亲和力。8.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG在pH6.0下对FcRn的KD小于500nM，并且在pH7.4下的该KD是至少1000nM。9.如权利要求1至7中任一项所述的修饰IgG，其中在pH6.0下的该KD小于500nM并且在pH7.4下的该KD小于1000nM。10.如权利要求1至7中任一项所述的修饰IgG，其中在pH6.0下的该KD大于500nM并且在pH7.4下的该KD是至少1000nM。11.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中与具有该野生型Fc区的该IgG相比，该修饰IgG表现出增加的对FcRn的结合亲和力的pH依赖性。12.如权利要求1至10中任一项所述的修饰IgG，其中与具有该野生型Fc区的该IgG相比，该修饰IgG表现出减少的对FcRn的结合亲和力的pH依赖性。13.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG保持选自下组的至少一种属性的野生型水平，该组由以下各项组成：(i)与至少一种Fcγ受体的结合，(ii)与C1q的结合，或(iii)效应子功能。14.如权利要求13所述的修饰IgG，其中该Fcγ受体选自下组，该组由以下各项组成：FcγRI受体、FcγRII受体和FcγRIII受体。15.如权利要求13所述的修饰IgG，其中该效应子功能选自下组，该组由以下各项组成：抗体依赖性细胞毒性(ADCC)、补体依赖性细胞毒性(CDC)、抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP)。16.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG具有位置432、433、434、435、436或437中的三个或更多个的氨基酸取代。17.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG具有位置432、433、434、435、436或437中的四个或更多个的氨基酸取代。18.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中位置432和437各自用半胱氨酸取代；位置433是组氨酸或用精氨酸、脯氨酸、苏氨酸、赖氨酸、丝氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸或天冬酰胺取代；位置434是天冬酰胺或用精氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸或苏氨酸取代；位置435是组氨酸或用组氨酸取代；并且位置436是酪氨酸或苯丙氨酸或用亮氨酸、精氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、组氨酸、丝氨酸或苏氨酸取代。19.如权利要求18所述的修饰IgG，其中位置433是组氨酸。20.如权利要求18所述的修饰IgG，其中位置433用精氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、苏氨酸或赖氨酸取代。21.如权利要求18至20中任一项所述的修饰IgG，其中位置434用精氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸或酪氨酸取代。22.如权利要求21所述的修饰IgG，其中位置434用精氨酸取代。23.如权利要求18至21中任一项所述的修饰IgG，其中位置436用亮氨酸、精氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸或组氨酸取代。24.如权利要求18所述的修饰IgG，其中位置433是组氨酸或用精氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、苏氨酸或赖氨酸取代；位置434用精氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸或酪氨酸取代；并且位置436用亮氨酸、精氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸或组氨酸取代。25.如权利要求18所述的修饰IgG，包含CXRHXC(SEQIDNO:11)的位置432至437处的氨基酸序列，其中位置433是组氨酸或用精氨酸、天冬酰胺、脯氨酸或丝氨酸取代，并且位置436用精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸或丝氨酸取代。26.如权利要求18所述的修饰IgG，包含CRRHXC(SEQIDNO:12)的位置432至437处的氨基酸序列，其中位置436用亮氨酸、精氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、组氨酸、丝氨酸或苏氨酸取代。27.如权利要求25所述的修饰IgG，其中位置436用亮氨酸、异亮氨酸、丝氨酸或苏氨酸取代。28.如权利要求18所述的修饰IgG，包含CXRHRC(SEQIDNO:13)的位置432至437处的氨基酸序列，其中位置433是精氨酸、脯氨酸、苏氨酸、赖氨酸、丝氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸或天冬酰胺。29.如权利要求1至17中任一项所述的修饰IgG，包含ZXXHXZ的位置432至437处的氨基酸序列，其中位置432用谷氨酸、谷氨酰胺、组氨酸或天冬氨酸取代；位置433是组氨酸或用精氨酸、丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丝氨酸或谷氨酰胺取代；位置434用酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、丝氨酸或色氨酸取代；位置436是酪氨酸或用精氨酸、组氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸或缬氨酸取代；并且位置437用谷氨酰胺、组氨酸、谷氨酸或天冬氨酸取代。30.如权利要求27所述的修饰IgG，其中位置432用谷氨酸或组氨酸取代；位置433用精氨酸、丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸或亮氨酸取代；位置434用苯丙氨酸或酪氨酸取代；位置436用精氨酸、组氨酸、天冬酰胺或赖氨酸取代；并且位置437用谷氨酰胺或谷氨酸取代。31.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，进一步包含根据卡巴特的EU编号索引的位置251-256、285-290、308-314、385-389和428-431中的任何一个或多个处的突变。32.如权利要求31所述的修饰IgG，进一步包含在位置252处用酪氨酸的取代、在254处用苏氨酸的取代、以及在位置256处用谷氨酸的取代。33.如权利要求1至3中任一项所述的修饰IgG，选自下组，该组由以下各项组成：N3、YC37-YTE、YC56-YTE、YC59-YTE、Y3-YTE、Y31-YTE、Y12-YTE、Y83-YTE、Y37-YTE和Y9-YTE，如表1中所示。34.如权利要求1至3中任一项所述的修饰IgG，包含选自下组的位置432至437处的氨基酸序列，该组由以下各项组成：N3-YTE、N3E-YTE、SerN3-YTE、Y54-YTE、Y74-YTE、Y8-YTE，如表1中所示。35.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG具有在氨基酸位置435处的组氨酸。36.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，包含在位置432至437处的E(R/A)(W/S/F)HRQ(SEQIDNO:15)的氨基酸序列。37.如前述权利要求中任一项所述的修饰IgG，其中该修饰IgG结合选自下组的抗原，该组由以下各项组成：病毒抗原、细菌抗原、原生生物抗原、朊病毒和哺乳动物自体抗原。38.一种包含IgG分子的Fc区的至少FcRn结合部分的多肽，其中所述FcRn结合部分相对于野生型FcRn结合部分包含根据卡巴特的EU编号索引进行编号的位置432至437中的两个或更多个处的氨基酸取代；其中(i)位置432和437中的至少一个用半胱氨酸取代；或(ii)位置432和437中的至少一个用选自下组的氨基酸取代，该组由以下各项组成：谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸和组氨酸。39.如权利要求38所述的多肽，其中(i)位置432和437两者均用半胱氨酸取代；或(ii)位置432和437两者均用独立地选自下组的氨基酸取代，该组由以下各项组成：谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸和组氨酸。40.如权利要求39所述的多肽，其中位置432和437各自用半胱氨酸取代；位置433是组氨酸或用精氨酸、脯氨酸、苏氨酸、赖氨酸、丝氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸或天冬酰胺取代；位置434是天冬酰胺或用精氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸或苏氨酸取代；位置435是组氨酸或用组氨酸取代；并且位置436是酪氨酸或苯丙氨酸或用亮氨酸、精氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、组氨酸、丝氨酸或苏氨酸取代。41.如权利要求39所述的多肽，包含ZXXHXZ的位置432至437处的氨基酸序列，其中位置432用谷氨酸、谷氨酰胺、组氨酸或天冬氨酸取代；位置433是组氨酸或用精氨酸、丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丝氨酸或谷氨酰胺取代；位置434用酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、丝氨酸或色氨酸取代；位置436是酪氨酸或用精氨酸、组氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸或缬氨酸取代；并且位置437用谷氨酰胺、组氨酸、谷氨酸或天冬氨酸取代。42.如权利要求41所述的多肽，包含在位置432至437处的E(R/A)(W/S/F)HRQ(SEQIDNO:15)的氨基酸序列。43.如权利要求41或42中任一项所述的多肽，进一步包含在位置437之后的氨基酸插入，其中该氨基酸插入是谷氨酸。44.如权利要求38至43中任一项所述的多肽，其中该Fc区的该FcRn结合部分包含IgG分子的根据卡巴特的EU编号索引的从约231-446的氨基酸残基。45.如权利要求38至43中任一项所述的多肽，其中该Fc区的该FcRn结合部分包含IgG分子的根据卡巴特的EU编号索引的从约216-446的氨基酸残基。46.一种融合蛋白，包含共价地连接到IgG分子的Fc区的至少FcRn结合部分上的非IgG多肽，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：P徐，M博罗克，W达拉夸，Y吴，N贝亚兹卡武库，
申请(专利权)人：免疫医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US