【実施例】
【0075】
実施例1:二重標的抗体PMC‐201臨時生産用発現ベクターの製造
hDLL4に結合するNotch1 minimal decoy(Notch1の11〜12番目のcalcium‐結合EGF−類似ドメイン)をコードするDNAは、当該ドメインのアミノ酸塩基配列(
図1及び配列番号7)を把握した後、遺伝子合成(gene optimizationを含む、GeneArt、ドイツ)により確保した。
【0076】
前記77個のアミノ酸塩基配列を13個のアミノ酸からなるG4Sリンカー(S GGGG SGGGGS GS)を用いてタニビルマブ(国際特許出願第PCT/KR07/003077号に開示されたTTAC0001参照)発現ベクターの軽鎖N‐末端部分にクローニングして、293‐T細胞株(ATCC、CRL‐11268
TM)で発現が最適化した二重標的抗体PMC‐201発現ベクターを製造した(
図2)。確認された組み換えベクターは、「PMC‐201‐v213」と称した。
【0077】
実施例2:二重標的抗体PMC‐201の生産及び同定
完成された発現ベクターPMC‐201‐v213を293T細胞に形質導入による任意発現を誘導した後、SDS‐PAGE及びウェスタンブロッティングによりその発現可否を確認した。形質導入は、lipofectamine
TM 2000(Invitrogen #11668‐019、米国)を用いており、その方法は、製造社の説明にしたがった。略述すると、αMEM培地(Welgene、韓国)が入っている6‐ウェルプレート(well plate)に1ウェルあたり5×10
5個の293T細胞を接種した後、加湿が維持されるCO
2(5%)培養器を使用して37℃で24時間放置することで、細胞密度が80〜90%程度になるように粗密に培養した。組み換えベクター2μg(PMC‐201‐v213)と6μlのlipofectamin
TM 2000をそれぞれ250μlの無血清のαMEM培地に希釈し、常温で5分間放置した。
【0078】
DNA希釈液とlipofectamin
TM 2000希釈液を交ぜて常温で20分間反応させ、DNA‐lipofectamin
TM 2000複合体が形成されるようにした。培養された細胞で既存の培地を除去した後、DNA‐lipofectamin
TM 2000複合体500μlと無血清のαMEM培地500μlを各ウェルに添加して、37℃条件のCO
2培養器で6時間培養した。透析ウシ胎児血清が20%含まれたαMEM培地1mlを追加して48〜72時間培養した後、その上澄みのみを分離して抗体の発現可否をSDS‐PAGEにより確認した。SDS‐PAGEは、当業界で一般的に使用される方法を準用し、使用された試料は次のとおりである:12%SDS‐polyacrylamide Gel、PVDFメンブレン(Millipore #IPVH00010、米国)、HRP‐conjugated goat anti‐human IgG(kappa)抗体、また、HRP‐conjugated goat anti‐human IgG(Fc)抗体(Pierce、米国)。
【0079】
その結果、SDS‐PAGE及びウェスタンブロッティングにより二重標的抗体PMC‐201が発現されたことを確認することができ、Protein Aアフィニティーカラム、SP‐sepharoseカラム、サイズ排除カラムを用いたFPLCにより純度95%以上の精製された抗体を取得することができた(
図3)。
【0080】
実施例3:二重標的抗体PMC‐201の結合能試験
3‐1:VEGFR‐2及びhDLL4に対する結合能試験
二重標的抗体PMC‐201がVEGFR‐2及びhDLL4に対して結合するかを確認する結合能アッセイをELISAを用いて実施した。このために、96‐ウェルプレートにVEGFR‐2のExtracellular domain1〜3(以下、VEGFR‐2ECD)とDLL4をそれぞれ1μg/mlの濃度でウェルに分注し、室温で2時間コーティングした後、2%の脱脂乳/PBSを用いて室温でblocking反応を2時間行った。
【0081】
Blockingが終了したプレートをPBSで洗浄した後、室温で予め準備した様々な濃度(0.18〜3000ng/ml)のTanibirumabとPMC‐201をVEGFR‐2ECDあるいはhDLL4がコーティングされたウェルに入れて、室温で1時間反応させた。反応が終了した後、PBSを用いて洗浄し、次に、2次抗体としてHRP‐conjugated goat anti‐human IgG antibody(Pierce、米国)を1:2000に希釈して添加し、常温で30分間反応させた後、TMB substrate reagent(BD Biosciences #555214、米国)を用いて発色反応を誘導し、2N硫酸(H
2SO
4)溶液50μlずつを添加して発色反応を中止した。発色反応の測定は、マイクロプレートリーダー(Tecan、スイス)を用いて、吸光度450nmと650nmで行われる。
【0082】
その結果、VEGFR‐2には、TanibirumabとPMC‐201が類似の結合能を示すことを確認した一方、hDLL4には、PMC‐201のみが結合能を有することを確認した(
図4)。
【0083】
3‐2:PMC‐201とhuman DLL4の親和度分析
PMC‐201のhuman DLL4に対する解離定数(Kd、dissociation constant)を確認するために、BIACORER 3000(GE Healthcare)を使用し、CM5 chipを使用した。解離定数は、Km値の類似値であり、酵素‐基質複合体において酵素の基質に対する親和性の指標として使用され、値が低いほど酵素と基質の親和度が高いことを意味する。
【0084】
試料の固定化は、Amine Coupling Kit(GE Healthcare)である400mM EDC(N‐ethyl‐N´‐(dimethylaminopropyl)Carbodiimide)、100mM NHS(N‐Hydroxysuccinimide)、1Mエタノールアミン塩酸塩(Ethanolamine hydrochloride、pH8.5)を使用し、再生バッファーとしては20mMの水酸化ナトリウム、固定化バッファーとしては1XPBSに希釈した後、pH5.0の10mMのアセテート(GE Healthcare)に分析試料を1/40に希釈した。固定化範囲としては4000RU(Response Unit)で固定化した。分析試料の吸着性測定バッファーは、HBS‐EPバッファー(GE Healthcare)を使用した。抗原としては、DLL4を測定濃度4.9、9.7、19.5、39.1、78.1、156.3、312.5nMでHBS‐EPバッファーを使用し、最終容積が200μlになるように段階別に希釈した。7個の濃度のうち5個の濃度を選択してfittingした。再生バッファーは、実際分析する前に予備に156.3nM試料を結合段階、解離段階を経た後、水酸化ナトリウムを利用ベースライン(base line)の+10%程度再生されるかを確認した後、使用濃度を選択した。分析流速は30μl/minであり、結合区間は60秒、解離区間は300秒とし、分析試料の親和度を測定した。
【0085】
各バッチ別の親和度を分析した結果、PMC‐201、Notch‐1Fcでそれぞれの親和度を確認し、本発明における二重標的抗体PMC‐201が、Notch‐1Fcに比べて親和度が高いことを確認した(
図5)。
【0086】
3‐3:細胞表面に発現するhDLL4とPMC‐201の結合能測定
ELISAとBiacoreは、solid‐phaseに固定されたhDLL4に対するPMC‐201の結合能を確認したものであり、PMC‐201が細胞表面に発現するhDLL4に結合するか否かを確認するために、FACS分析を行った(
図6)。
【0087】
先ず、hDLL4(配列番号12アミノ酸配列)を発現する293poolと細胞株を作製するために、GeneArtのGeneoptimizerにより、gene optimizationを行ったhDLL4のコード配列(配列番号11塩基配列)をpcDNA3.1(+)の制限酵素BamHIとEcoRIの位置にクローニングし、pcDNA‐hDLL4を構築した。次に、前記pcDNA‐hDLL4ベクターを293細胞に形質導入した。形質導入は、lipofectamine
TM 2000(Invitrogen #11668‐019、米国)を用いており、その方法は、製造社の説明にしたがった。略述すると、αMEM培地(Welgene、韓国)が入っている100mmのプレートに1×10
6個の293細胞を接種した後、加湿が維持されるCO
2(5%)培養器を使用して、37℃で24時間培養することで、細胞密度が20%程度になるようにした。ベクター16μg(DLL4 pcDNA3.1)と40μlのlipofectamin
TM 2000をそれぞれ1mlの無血清のαMEM培地に希釈し、常温で5分間incubation後、DNA希釈液とlipofectamin
TM 2000希釈液を交ぜて常温で20分間反応させ、DNA‐lipofectamin
TM 2000複合体が形成されるようにした。培養された細胞で既存の培地を除去した後、DNA‐lipofectamin
TM 2000複合体1mlと無血清のαMEM培地9mlを各ウェルに添加し、加湿が維持される37℃のCO
2培養器で6時間培養した後、透析ウシ胎児血清が10%含まれたDMEM培地に変えた。次に、37℃で72時間培養し、Trypsin‐EDTAを使用して細胞を分離した後、透析ウシ胎児血清が10%含まれたDMEM培地とneomycin(G418、500μg/ml)を添加して培養した。72時間後、同じ条件でG418濃度を1mg/mlに増加させた培地に変えて、コロニーが形成されるまで1週間前後に培養した。コロニーが形成されたプレートでそれぞれのコロニーをTrypsine‐EDTA処理し、24ウェルプレートに移して透析ウシ胎児血清が10%含まれたDMEM培地とneomycin(G418、500μg/ml)を添加して培養する一方、生長するすべてのコロニーを集めて、pool状態に培養した。
【0088】
1週間後、pool状態でanti‐hDLL4抗体(Biolegend、米国)でFACS分析を行ってhDLL4発現を確認してから使用し、選別された単一コロニー23種はこれらをそれぞれ6‐wellプレートと100mmプレートで継代しながら、透析ウシ胎児血清10%とneomycin(G418、500μg/ml)が含まれたDMEM培地で培養した。単一コロニーのうちhDLL4をよく発現する細胞1種を選択して、293‐hDLL4と称し、移行、PMC‐201のDLL4の拮抗効能関連分析に用いた。
【0089】
PMC‐201が293‐DLL4 poolによく結合するかを確認するためにFACS分析を実施した。まず、十分な数(FACSサンプルあたり1×10
6以上)の293‐DLL4 poolを培養した後、これらをTrypsin‐EDTAでsingle‐cell化し、1x FACS buffer(0.2%BSA in PBS)2mlを添加してよく交ぜ、1200rpmで3分間遠心分離した後、上澄みを捨て、沈殿した細胞に10nM濃度のPMC‐201、Notch‐1 Fc、Tanibirumabでiceで20分間1次染色した後、1x FACS bufferで洗浄し、PE‐anti‐human Fc抗体で2次染色(iceで20分)した後、洗浄した。次に、フローサイトメトリー(flow cytometry;FACSCalibur)で測定した。
【0090】
細胞表面に発現するhDLL4に対する結合可否を測定した結果、PMC‐201は、Notch‐1Fcに類似の結合能を示すことを確認した(
図6)。
【0091】
実施例4:二重標的抗体PMC‐201処理後、HUVECの増殖能分析
本発明に係る二重標的抗体PMC‐201処理後、血管内皮細胞(Human umbilical vein endothelial cell、HUVEC)(Lonza、スイス)の増殖能変化を確認するために、細胞増殖能分析を実施した。HUVECの培養は、20%のウシ胎児血清(Hyclone、米国)、ペニシリン100units/ml(Hyclone、米国)、ストレプトマイシン100μg/ml(Hyclone、米国)、線維芽細胞増殖因子(Upstate Biotechnology、米国)3ng/ml、ヘパリン5units/ml(Sigma‐Aldrich、米国)を添加したphenol red‐free M199培地(Invitrogen、米国)を使用し、細胞培養は、加湿された5%のCO
2混合空気条件の37℃培養器で培養した。血管内皮細胞の生存率分析のために、これら細胞を24‐ウェルプレートに2×10
4細胞/ウェルの密度で24時間培養した。次に、M199培地で2回洗浄した後、1%のウシ胎児血清(Hyclone、米国)が含まれたM199培地の低い血清濃度条件で6時間培養した。様々な濃度の抗体を細胞に30分間前処理した後、20ng/ml VEGF(R&D systems、米国)を処理した。48時間培養後、WST−8(Dojindo、日本)を2時間処理して450nm波長での吸光度を測定することで、各条件での細胞増殖能を比較した。
【0092】
その結果、初代培養したHUVEC細胞に対する細胞増殖能アッセイにより、二重標的抗体PMC‐201がVEGFによって誘発されるHUVEC細胞の増殖能を親抗体であるタニビルマブ(Tanibirumab)に比べてより強力に阻害することができることを確認した(
図7)。
【0093】
実施例5:FACSを用いた競争的human DLL4結合能分析
293‐hDLL4細胞株に結合するhNotch1‐FcにPMC‐201が競合的に結合するかを確認するためにFACS分析を実施した。まず、十分な数(FACSサンプルあたり細胞数1×10
6以上)の293‐hDLL4を培養した後、これらをTrypsin−EDTAで処理して、単一細胞に分離した後、1 X FACS buffer(0.2% BSA in PBS)2mlを添加した。次に、単一細胞に分離した細胞を回収し、1,200rpmで3分間遠心分離した後、上澄みを捨て、沈殿した細胞に16μg/ml濃度のタニビルマブ又はPMC‐201とAlexa‐488(Zenon、#Z‐25402)をラベリングしたrhNotch1‐Fcを1μg/mlでともに入れて、氷で30分間1次染色した後、1X FACS bufferで洗浄し、次に、フローサイトメトリー(flow cytometry;FACSCalibur)で測定した。
【0094】
その結果、HUVECに結合するrhNotch1‐Fcの結合が、PMC‐201によって幾何平均(Geometric mean)で見たとき、4倍以上減少したことを確認した。一方、タニビルマブの場合、抗体非処理群と類似に、rhNotch1‐Fcの結合を阻害することができなかった(
図8)。
【0095】
実施例6:Notch‐1の一プロモーター活性分析
1×10
5個のLS174T細胞(colon cancer cell line;ATCC、CL‐188
TM)を10%のウシ胎児血清が含まれたRPMI培地に24時間培養し、Cignal Reporter Assay Kit(#336841 CCS‐014L、QIAGEN)に含まれたNotch Cignal reporter DNA 0.8μgとlipofectamine(#11668‐500;Invitrogen)2μlをopti‐MEM media 100μlと交ぜて20分間静置した後、よく交ぜて、トランスフェクションの際に、400μl opti‐MEMを添加して6時間培養した。6時間後、10%のウシ胎児血清が含まれMEM培地に培地を交換した後。一晩中培養した。翌日、1×10
5個の293‐hDLL4細胞にタニビルマブとPMC‐201(それぞれ20mg/ml)を交ぜて1時間前処理(pretreatment)した後、Notch Cignal reporter DNAがトランスフェクションされたLS174T細胞と24時間共培養(coculture)した。DAPT(5mM)は、前処理せず、トランスフェクションされたLS174T細胞に293‐hDLL4細胞とともに交ぜて、24時間共培養(coculture)した。
【0096】
DAPT(N‐[N‐(3,5‐Difluorophenacetyl)‐L‐alanyl]‐S‐phenylglycine t‐butyl ester)は、一般的にNotch1活性を抑制すると知られており、γ‐secretaseの活性を抑制して、NICDの生産増加を減少させる役割をする(Andrea Geling et al.,EMBO Rep.,:3(7):688,2002;Ie‐Ming Shih and Tian‐Li Wang,Cancer Research,67:1879,2007)。
【0097】
24時間共培養した後、Dual‐Luciferase Reporter Assay System(Cat.# E1910;Promega)に含まれた溶解バッファー(lysis buffer)で溶解した後、基質とATPを交ぜ、Luminometerを使用して発光程度を測定した。
【0098】
その結果、LS174T細胞のNotch‐1活性化によって示されるNICDのプロモーター活性化が、抗体を処理していない比較群に比べて、二重標的抗体PMC‐201を処理した場合に、DAPT処理群だけNICDのプロモーター活性化が減少したことを確認した(
図9)。
【0099】
実施例7:Notch‐1の活性化による細胞内ドメイン(NICD)増加分析
6‐ウェルプレートに組み換えhDLL4を1μg/mlの濃度で一晩中(16時間)コーティングした。1XPBSで洗浄した後、各ウェル(well)にヒトIgG(hIgG)、タニビルマブ、PMC‐201(20μg/ml)濃度で1時間処理した後、処理した抗体溶液を除去し、5×10
5個のHUVECとIgG、タニビルマブ、PMC‐201(20μg/ml)を交ぜて6‐ウェルプレートにそれぞれ処理した。24時間培養後、溶解バッファー(最終1%SDS、1mM Na3VO4、1x protease inhibitor cocktail)を使用して細胞を溶解した後、細胞溶解液を集めてエッペンチューブに移して、95℃で10分間加熱した後、氷で冷やした後、BCA定量法を用いて全体タンパク質を定量した後、実施例2のウェスタンブロット法と同じ方法でNICDを測定した。
【0100】
この際、1次抗体としては、Cleaved Notch1(Val1744)(D3B8)抗体(Rabbit)を1:1000に、β‐actin抗体(Rabbit)は1:2000に、5%、0.05%TBSTで満たされたskim milkに希釈し、2次抗体としては、anti‐Rabbit IgG(R&D HAF008)を1:1000に希釈して使用した。
【0101】
その結果、HUVEC細胞でhNotch‐1活性化によって現れるNICDの量が、親抗体であるタニビルマブに比べて、DLL4をターゲッティングする二重標的抗体PMC‐201によって相当減少していることを確認した(
図10)。
【0102】
一方、hDLL4をコーティングせず、細胞培養と共培養(co‐culture)だけでNICDを検出する分析方法のために、以下を行った。
【0103】
先ず、6‐ウェルプレートにHUVECを5×10
5細胞/ウェルで24時間培養した。次に、293‐hDLL4(ヒトDLL4過発現293細胞株)2.5×10
5細胞/ウェルとhIgG、PMC‐201(10μg/ml)DAPT(5μM)を1時間処理した後、抗体(hIgG、PMC‐201)とDAPTが処理された293‐hDLL4細胞を抗体溶液を除去していない状態で、前記6‐ウェルプレートに初期培養されたHUVECに添加して24時間共培養した。比較群としては293‐T細胞株を処理してHUVECと共培養した。
【0104】
このように、24時間共培養された細胞を溶解バッファー(final 1%SDS、1mM Na3VO4,1x protease inhibitor cocktail)を使用して細胞を溶解した後、細胞溶解液を集めてエッペンチューブに移し、95℃で10分加熱した後、氷で冷やした後、BCA定量法を用いて全体タンパク質を定量した後、実施例2のウェスタンブロット法と同じ方法でNICDを測定した。
【0105】
その結果、HUVEC細胞でNotch‐1活性化によって現れるNICDの量が、hIgGに比べて、DLL4をターゲッティングする二重標的抗体PMC‐201によって50%未満に減少したことを確認した(
図11)。