【実施例】
【0165】
天然サイトカインの機能部位が繰り返されるものの、それ以外はトポロジまたはアミノ酸配列において無関係である、デノボサイトカイン模倣体を設計するための計算アプローチを説明する。この戦略は、IL−2およびインターロイキン−15(IL−15)
15のデノボ模倣体を設計するために使用されたもので、IL−2受容体βγ
cヘテロ二量体(IL−2Rβγ
c)
16,17に結合するが、IL−2RαまたはIL−15Rαの結合部位を有さない。設計は、超安定で、天然のサイトカインよりも高い親和性でヒトおよびマウスIL−2Rβγ
cに結合し、IL−2RαおよびIL−15Rαとは無関係に、下流の細胞シグナル伝達を誘発する。実験的に最適化された模倣体であるNeoleukin−2/15の結晶構造は、設計モデルに非常に近く、マウスIL−2Rβγ
c複合体についての最初の構造情報を提供する。Neoleukin−2/15は、黒色腫および結腸癌のマウスモデルにおいて、IL−2と比較して非常に効果的な治療活性を有し、毒性が低減され、免疫原性の兆候を有さない。超安定なデノボ模倣体を構築するためのこの戦略は、多数の天然サイトカインおよび他のシグナル伝達タンパク質に容易に適用でき、強化された臨床プロファイルを有する、優れた治療候補の生成を可能にする。
【0166】
天然のタンパク質ホルモンおよびサイトカインの強力な生物学的活性のために、タンパク質操作を通して、それらの潜在的な治療効果を改善するための広範な努力がなされてきた。そのような努力によって、製造を簡素化し、半減期を延長し、受容体相互作用を調節しようとしてきた
18−20。しかしながら、天然に存在する生物活性タンパク質から始める場合、新しい治療剤の開発には固有の課題がある。第一に、ほとんどの天然タンパク質はほんのわずかしか安定でないため
21−25、有効性を高めることを目的としたアミノ酸置換は、発現を低下させたり、凝集を引き起こしたりして、製造と保管を困難にする可能性がある。機能ドメインまたは標的化ドメインの欠失または融合などのより大幅な変更は、しばしば実行不可能であり、薬物動態特性および組織浸透を劇的に変化させる可能性がある
19。第二に、操作されたバリアントに対する免疫応答は、内因性分子
26−35と交差反応し、壊滅的な結果をもたらす可能性を有する。計算設計アプローチは、これらの課題を回避する改善された治療特性を備えた天然タンパク質の類似体を生成するために開発され、疾患の治療に最適な受容体結合界面の特定のサブセットを呈するデノボサイトカイン模倣体の操作に注力している。
【0167】
多くのサイトカインは、複数の異なる受容体サブユニット
15、16、36−39と相互作用し、ほとんどの天然に存在するタンパク質と同様に、安定性が損なわれるものの機能にとっては重要な、非理想的な構造的特徴を含んでいる。所望の受容体サブユニットと相互作用する構造要素が、空間的に固定され、理想化された球状タンパク質構造が、これらの要素を支持するように構築される、計算プロトコルが開発された。知識ベースのループ閉環と組み合わせた非実体化ヘリックスのパラメトリック構築で短鎖線状エピトープを支持するために、コンビナトリアル断片アセンブリを使用して、以前の取り組みを拡張した(
図1a〜b)。このアプローチは、ヒトIL−2Rβγ
c(hIL−2Rβγ
c)に対するヒトIL−2(hIL−2)およびヒトIL−15(hIL−15)の相互作用表面を模倣するが、IL−2受容体α(IL−2Rα)の相互作用表面を完全に欠いている、相互作用表面を有する安定な理想化されたタンパク質をデノボ設計することによって、試験された。変異
9,44,45(例えば、Super−2のF42A変異、H9
9としても知られている)またはPEG化(例えば、NKTR−214
9,13)のいずれかによって、hIL−2のα相互作用領域を除去する以前の取り組みは、hIL−2Rβγ
c受容体に対する安定性、結合および/またはサイトカインの効力を著しく減少させ、一方で、α相互作用を完全に除去することに失敗した。
【0168】
IL−2Rβγ
cに結合して活性化するIL−2/IL−15模倣体の計算設計:天然hIL−2は、長い不規則なループによって連結された4つのヘリックスで構成される。N末端ヘリックス(H1)は、IL−2受容体のβサブユニットおよびγサブユニットの両方と相互作用し、3番目のヘリックス(H3)は、βサブユニットと相互作用し、C末端ヘリックス(H4)は、γサブユニットと相互作用する。αサブユニットの相互作用表面は、不規則な2番目のヘリックス(H2)および2つの長いループによって形成され、片方は、H1をH2に連結し、他方は、H3とH4を連結する。H1、H3、H4によって形成された界面をβとγで再現し、H2をより良いパッキングを提供する通常のヘリックスに置き換える理想的なタンパク質が設計された。ヘリックスH1、H3、およびH4(
図1aを参照)を、結合部位のテンプレートとして使用し、一方、ヘリックスH2は、高度に表現されたクラスタ断片(方法を参照)のデータベースを使用して再構築した(H2’)。ヘリックスの対は、同じデータベースから抽出されたループで連結され(
図1bを参照)、得られたヘリックスヘアピンは、完全に連結された骨格に結合され(
図1cを参照)、ロゼッタ
46−48コンビナトリアルフレキシブル骨格配列の設計計算を、hIL−2Rβγ
cの存在下で実行した(方法を参照)。酵母ディスプレイによる実験的特性評価のために、上位の4つの計算設計、および8つの単一ジスルフィドステープルバリエーション(表S1を参照)を選択した(方法を参照)。8つの設計が、低ナノモル濃度で、蛍光タグ付きβ−γキメラIL−2受容体に結合することがわかった。最良の非ジスルフィド設計(G1_neo2_40)を、部位飽和変異誘発に供し、続いてマウスIL−2Rβγ
c(mIL−2Rβγ
c、
図10を参照)に対する親和性を増加させる置換を選択し、組み合わせた。最適化された設計(大腸菌で組換え発現された)は、低ナノモル濃度またはピコモル濃度でさえ、IL−2応答性のマウス細胞で、インビトロでpSTAT5シグナル伝達を誘発することがわかった(表E1を参照)ものの、熱安定性が比較的低かった(Tm約45℃未満、
図14および15を参照)。安定性を改善するために、計算設計プロトコルを繰り返し、最も親和性の高い第1ラウンド設計の骨格(G1_neo2_40_1F、トポロジ:H1→H4→H2’→H3)から開始し、ループ構築プロセスとヘリックス長のパラメトリック変動を組み合わせた(+/−8アミノ酸、
図1aの下部パネルを参照)。この第2のアプローチは、ヘリックスの各対を連結するループの実質的により多くの組み合わせの探索を可能にすることで、モデルの品質を改善した。G1_neo2_40_1Fの27のロゼッタ配列の再設計(表S3を参照)とともに、第2世代の14の最良の設計が、実験的に特徴付けられ、1つを除くすべてが、低ナノモル濃度でIL−2受容体に結合することがわかった(
図1d、表E1、および
図16)。3つの最も高い親和性および安定性の設計(1つの配列再設計と2つの新しい模倣体)を、mIL−2Rβγ
c結合について部位飽和変異誘発に供し(
図11〜13)、続いてヒトおよびマウスIL−2Rβγ
cの両方に対して親和性を増加させる置換を選択し、組み合わせた。成熟した設計(表S4を参照)は、超安定性を維持しながら、増強された結合を示した(表E1を参照)。最上位の設計であるNeoleukin−2/15(本明細書ではNeo−2/15とも呼ばれる)は、ヒトまたはマウスのIL−2とはまったく異なる新しいトポロジおよび配列を有する、100残基のタンパク質である(構造トポロジ非依存ベースの整列において、hIL−2と89残基にわたる29%の配列同一性、およびmIL−2と整列した76残基にわたる16%の配列同一性、表E1を参照)。
【0169】
Neoleukin−2/15の機能的特性評価:Neoleukin−2/15は、高い親和性で、ヒトおよびマウスIL−2Rβγ
cに結合するが(それぞれ、Kdが、約38nMおよび約19nM)、IL−2Rαとは相互作用しない(
図2a)。ヒトおよびマウスIL−2受容体(IL−2RβおよびIL−2Rβγ
c)に対するNeoleukin−2/15の親和性は、対応する天然IL−2サイトカインの親和性よりも有意に高い。天然IL−2とは対照的に、Neoleukin−2/15は、ヒトとマウスのIL−2応答細胞の両方で(
図2b、上)、およびマウスの初代T細胞(
図2b、下)で、IL−2Rα非依存性のシグナル伝達を誘発する。Neoleukin−2/15は、その高い結合親和性により、天然のヒトまたはマウスのIL−2よりも強力に、IL−2Rα細胞を活性化する。初代細胞では、Neoleukin−2/15は、おそらくIL−2Rα結合性が完全に欠如しているため、Super−2と比較して、IL−2Rα−細胞に対してより活性が高く、IL−2Rα+細胞に対してより活性が低い。Neoleukin−2/15は、超安定であり(
図17を参照)、80℃で2時間インキュベーションした後もhIL−2Rβγ
cに対する結合親和性を失わないが、hIL−2およびSuper−2は、10分で完全に失活する(失活の半減期は、それぞれ約4.2分および約2.6分、
図2c)。同様に、エクスビボ初代細胞培養では、Neoleukin−2/15は、95℃で60分間煮沸した後も、T細胞の生存を効果的に促進したが、これらの条件は、IL−2とSuper−2の両方を不活化した(
図2c、下)。他の多くの設計された模倣体について、熱変性研究が実施され、それらの熱安定性も同様に実証された(
図14〜16を参照)。サイトカイン様分子の、この前例のない安定性は、コールドチェーンストレージの必要性を排除するだけでなく、天然IL−2のものをはるかに超える、変異(
図13および18〜19を参照)、遺伝子融合、および化学修飾に対する堅牢性を示唆し、改善された、または新しい治療特性の開発に貢献する可能性がある(
図7を参照)。
【0170】
単量体Neoleukin−2/15およびmIL−2Rβγ
cとの三元複合体の構造:Neoleukin−2/15のX線結晶構造が決定され、それが、計算設計モデルと非常に近いことがわかった(r.m.s.d.
Cα=1.1〜1.3Å、非対称単位の6つのコピー、
図3a)。マウスIL−2Rβγ
c(
図3B、表E2)との三元複合体におけるNeoleukin−2/15の結晶構造が解明された。これは、デノボ設計タンパク質が、これまで未解決であった天然受容体複合体の構造決定を可能にした最初の例であり得る。Neoleukin−2/15設計モデル、およびマウス三元複合体構造との結晶構造整列、r.m.s.d.
Cαが、それぞれ1.27および1.29Å(
図3c)。Neoleukin−2/15(IL−2番号付け)のヘリックスの順序は、H1→H3→H2’→H4である(
図1aおよび
図3a、dを参照)。H1−H3ループは、三元複合体で無秩序であるが、ヘリックスH3は、予測された構造と密接に一致している。単量体構造と比較して、ヘリックスH4とH2’−H4ループの外向きの動きもある(
図3c)。Neoleukin−2/15は、ヘリックスH1およびH3を介してmIL−2Rβと相互作用し、H1およびH4へリックスを介してγ
cと相互作用する(
図3c)。これらの領域は、計算設計モデル(
図3a)および単量体結晶構造の両方と密接に整列する(
図3c)。以前に報告されたhIL−2受容体複合体
49の結晶構造への構造整列は、2つのタンパク質のトポロジが異なっているにもかかわらず、結合部位におけるNeoleukin−2/15とhIL−2のヘリックス骨格間の密接な一致を明らかにする(
図3d−e)。hIL−2−hIL−2Rβγ複合体において、Neoleukin−2/15とmIL−2Rβγ
cの間にいくつかの側鎖相互作用が存在するが、他のものは、例えば、L19Yは、計算設計プロセス中に生じたものである。
【0171】
Neoleukin−2/15の治療用途:IL−2は、主に毒性によって臨床的使用が制限されていた
50−52。ヒトにおけるIL−2の毒性の原因となる相互作用は、完全には理解されていないが、マウスモデルにおいて、毒性はT細胞に依存せず、IL−2Rα鎖(CD25+)を欠損した動物では緩和される。したがって、IL−2Rαとの相互作用を弱めるために、IL−2を再操作することに多くの努力が向けられてきたが、CD25結合部位の変異は、非常に不安定化させる可能性がある
6。IL−2の固有の低い安定性と、CD25に対する密接に進化した依存性は、再操作されたIL−2化合物の翻訳に対して障壁となっている。他の取り組みでは、IL−15
53,54に焦点が当てられてきたが、なぜならIL−15が、CD25に対して親和性を有さないが、IL−2Rβγ
cを二量体化することによって、IL−2と同様のシグナル伝達を誘発するためである。しかしながら、IL−15は、主に抗原提示細胞とナチュラルキラー細胞が呈するIL−15α(CD215)受容体による、トランス提示に依存している。天然IL−15の安定性の低さと、トランス提示への依存も、再操作の取り組みに対する実質的な障壁となっている
53−55。
【0172】
ナイーブマウスの用量漸増研究では、mIL−2は、CD25+細胞への優先的な結合と一致して
41,56,57、制御性T細胞を優先的に増殖させるのに対して、Neoleukin−2/15は、主にCD8
+T細胞の増殖を促進させる(
図4a)、試験した最高用量でさえ、制御性T細胞の増殖を誘導しないか、または最小限しか誘導しない。同様に、気道炎症のマウスモデルでは、通常、組織に常在するCD8+T細胞をわずかな割合で誘導するが、Neoleukin−2/15は、リンパ器官のCD4
+Foxp3
+抗原特異的Tregを増加させることなく、Thy1.2
−CD44
+CD8
+T細胞の増加をもたらす(
図4b)。
【0173】
デノボタンパク質設計により、天然サイトカインの構造的制限を回避できるが、抗薬物抗体を誘発する可能性がある。Neoleukin−2/15が抗薬物反応を誘発するかどうかを試験するために、担癌マウスを2週間にわたって毎日Neoleukin−2/15で処置し、処置されたどの動物にも抗薬物抗体の証拠は観察されなかった(
図4c、左パネル、他のデノボ設計の治療剤候補について同様の免疫応答の欠如が観察された
41)。Neoleukin−2/15に対するポリクローナル抗体は、完全フロイントアジュバント中の不活性Neoleukin−2/15変異体(K.O.Neoleukin)をマウスにワクチン接種することによって産生された。これらのポリクローナル抗Neoleukin−2/15抗体は、ヒトまたはマウスのIL−2と交差反応しなかった(
図4c)。天然IL−2への結合がないことは、Neoleukin−2/15に対する免疫応答があったとしても、この応答が内因性IL−2と交差反応する可能性が低いことを示唆している。さらに、Neoleukin−2/15とhIL−2の間の配列同一性が低いため(<30%、表E1を参照)、宿主IL−2に対する自己免疫応答は、以前に操作されたhIL−2バリアント(例えば、Super−2、表E1を参照)で、はるかに可能性が高く、ほんのわずかの変異による内因性IL−2とは異なっている。
【0174】
Neoleukin−2/15の治療効果は、免疫原性が低いB16F10黒色腫、および免疫原性がより高いCT26結腸癌マウスモデルで試験された。Neoleukin−2/15による単剤処置は、両方の癌モデルにおいて腫瘍増殖の用量依存的な遅延をもたらした。CT26結腸癌では、単剤処置は組換えmIL−2で観察されたものよりも改善された有効性を示した(
図4dおよび
図5)。B16F10黒色腫では、抗黒色腫抗体TA99(抗TRP1)との併用処置により、腫瘍の成長が有意に遅延したが、TA99処置のみではほとんど効果がなかった(
図4eおよび
図6)。長期生存実験(8週間)では、TA99と組み合わせたNeoleukin−2/15は、mIL−2と比較して、毒性が大幅に低下し、全体的に優れた治療効果を示した(
図4e)。mIL−2とTA99の組み合わせで処置されたマウスは着実に体重が減少し、全体的な健康状態は安楽死を必要とするところまで減少したが、Neoleukin−2/15とTA99の組み合わせではほとんど減少は観察されなかった(
図4e)。治療上の利点と一致して、Neoleukin−2/15処置は、腫瘍内CD8:T
reg比の有意な増加をもたらし(
図4fおよび
図5を参照)、これは以前、効果的な抗腫瘍免疫応答と相関していた
58。Neoleukin−2/15によるCD8:T
reg比の増加は、用量と抗原に依存する(
図4f)。最適な治療効果は、高用量で、および他の免疫療法と組み合わせて得られた(
図6を参照)。まとめると、これらのデータは、Neoleukin−2/15が、免疫増強活性のようなIL−2に由来する予測される恒常性の利益を示すが、CD25
+の優先的結合に関連する有害な効果がないことを示している。これらの強化された特性と低毒性により、組換えIL−2が広く使用されていない他の免疫療法のために、Neoleukin−2/15を日常的に使用できるようになる可能性がある。そのような使用の例として、CAR−T細胞療法を増強するためのNeoleukin−2/15の潜在的な適用を調査した(
図8を参照)。0.5×10
6個のRAJI腫瘍細胞を接種したNSGマウスを、未処置のままにしたか、0.8×10
6個の抗CD19 CAR−T細胞(腫瘍細胞接種後に7日間の注入)で処置したか、あるいは、腫瘍接種後の8〜14日目での20μg/日のヒトIL−2またはNeoleukin−2/15のいずれかに加えて、抗CD19 CAR−T細胞で同様に処置した。予想通り、Neoleukin−2/15は、このモデルで、CAR−T細胞療法の抗腫瘍効果を有意に増強し、腫瘍の増殖を遅らせ、マウスの生存を延長した(データは示さず)。
【0175】
タンパク質模倣体のデノボ設計は、タンパク質ベースの治療法の分野を変革する可能性を有し、サイトカインだけでなく、既知または正確に予測可能な構造を持つ事実上あらゆる生物学的に活性な分子に対して、治療特性が強化され、副作用が低減された、バイオスーペリア分子の開発を可能にする。現在の従来の操作アプローチの漸進的な性質のために(例えば、1〜3アミノ酸置換、単一部位での化学修飾)、親分子の欠点のほとんどは、必然的に、しばしば悪化した形で、得られる操作されたバリアントに受け継がれる。模倣体をデノボ構築することによって、これらの欠点を完全に回避することができる。組換えIL−2およびhIL−2の操作されたバリアントとは異なり、Neoleukin−2/15は大腸菌で可溶的に発現でき(
図17を参照)、高温で活性を保持し、IL−2Rαと相互作用せず、新しい機能の操作を可能にする実質的な配列変化に対して頑強である(
図7)。デノボ設計タンパク質は、サイズが小さく、安定性が高いため、免疫原性は低いようであり、hIL−2の漸増的バリアントとは対照的に、模倣体に対するいずれの抗体反応も、天然の親サイトカインと交差反応する可能性が低い。それらの高い安定性と頑強性、およびそれらの仕立てられた相互作用表面のために、設計された模倣体は、異なるタンパク質の機能性を組み合わせた次世代治療法、例えば、Neoleukin−2/15の標的バージョン、において特に強力である可能性が高い。
【0176】
Neoleukin−2/15の頑強なモジュール性。ジスルフィドステープリングとIL−4模倣体への再操作:Neoleukin−2/15は、高度にモジュール性であるため、その安定性を増加させる、または結合優先度を変更するなど、その性質を容易に調整することができる。このモジュール性と頑強性は、計算設計で、Neoleukin−2/15
59の機能を保持する安定性強化の単一ジスルフィドステープルを導入することによる利点が活用された。このために、2つの直交的戦略を使用した。最初に、好ましい幾何学的配置を有する位置の対を検索し、続いて柔軟な骨格を最小化することによって、ジスルフィド架橋を導入した。最終的な設計では、残基38と75の間に単一ジスルフィドが導入され、ヘリックスH3およびH2が安定化された。第2のアプローチでは、Neoleukin−2/15のN末端とC末端をリモデリングして、タンパク質全体を包含する単一ジスルフィドステープルを導入できるようにした(末端PおよびS残基の除去後、N末端およびC末端について、それぞれ、配列CNSN(配列番号260)およびNFQC(配列番号261)を付加した、
図18を参照)。両方のジスルフィドステープリング戦略は、Neoleukin−2/15の配列と機能にほとんど影響を与えないまま、Neoleukin−2/15の安定性を高めた(融解温度Tm>95℃)(
図18を参照)。Neoleukin−2/15のモジュール性の特性を使用して、その結合優先度を改変した。インターロイキン2ファミリーのすべてのサイトカインは、γ
cと相互作用し、共通のアーキテクチャを共有する。したがって、Neoleukin−2/15は、IL−2Rβ(ヘリックスH1およびH3)と相互作用する結合部位の半分のアミノ酸のみを変更することによって、IL−2ファミリーの別のサイトカイン模倣体に変換できるものと仮定された。概念の証拠として、ヒトインターロイキン−4(hIL−4)を、標的として選択した。なぜなら、それがIL−2と広範な構造的相同性を共有し、再生医療で潜在的な用途があるためである
60,61。Neo−2/15モデルを、ヒトIL−4がそのIL−4受容体に結合した構造に整列すること、およびNeo−2/15の14残基を変異させ、IL−4とIL−4rの間の相互作用を媒介するそれらの構造的位置でIL−4のアミノ酸と一致させることによって、Neo−2/15が、ヒトIL−4受容体に結合するが(IL−4Rαおよびγ
cを含む)、ヒトIL−2受容体には結合しない(IL−2Rβおよびγ
cを含む)ように改変した(
図7)。結合を、ランダム変異誘発を使用した定向進化および高結合親和性バリアントのスクリーニングによって、さらに最適化した。2つの追加のアミノ酸置換を導入し、IL−4タンパク質から移植した14個の元の残基のうちの1つを改変することによって、Neoleukin−2/15から、合計16個の変異を有する新しいタンパク質Neoleukin−4を生成した。得られた最適化された設計であるNeoleukin−4(表S5を参照)を、大腸菌から組換え発現および精製し、結合について試験した。Neoleukin−4は、IL−4Rα受容体に高い親和性で結合し、IL−4Rαγ
cに協同して結合し(
図7参照)、IL−2受容体には結合せず、なんら親和性を有さない(データは示さず)。Neoleukin−4は、Neoleukin−2/15の優れた熱安定性を保持し(
図20b、cを参照)、IL−4のIL−13受容体に対する天然の交差反応性を考慮すると、予想通り、IL−13受容体に結合する(データは示さず)。全体として、これは、Neoleukin−2/15がモジュール的な足場として機能するのに十分頑強であり、その機能または物理的特性を非常に予測可能な方法で改変するために、かなりの合理的な配列変更が、導入され得ることを示している。
【0177】
方法
デノボサイトカイン模倣体の設計計算:デノボサイトカイン模倣体の設計は、設計のためのテンプレートとしてのIL−2Rβγ
c受容体との四次複合体中のhIL−2の構造を定義することによって開始した。検査後、結合部位を構成する残基は、Rosetta(ロゼッタ)のメタデータ(PDBInfoLabels)を使用してホットスポットとして定義された。構造は、PyRosettaでプログラムされた新しい模倣設計プロトコルに送り込まれ、標的テンプレートを構成するコア−二次構造要素を自動的に検出し、設計用の完全なRosettaScripts互換情報を含む、結果として得られるデノボ模倣骨格を産生することができる。簡単には、模倣構築アルゴリズムは、次のように機能する。第1世代の設計では、非常に理想的な断片(断片サイズが4アミノ酸)のクラスタ化されたデータベースからのループを使用して再構築することにより、各コア要素が理想化された。理想化後、模倣構築プロトコルは、理想化された要素を、すべての可能な組み合わせの対により、再連結することを目的としている。これを行うには、データベースからの配列非依存的断片のコンビナトリアル断片アセンブリを使用し、続いて潜在的なソリューションのデカルト制約骨格最小化を使用する(すなわち、構築された断片のN端とC端が2つの二次構造を連結するのに十分近い場合)。最小化後、ソリューションに、非常に理想的な断片が含まれること(すなわち、2つの連結された要素を構成するあらゆる重複する断片もデータベース内に含まれる)、および骨格が標的(コンテキスト)受容体と衝突しないことを検証する。次に、通過する骨格ソリューションを、断片の同じデータベースを使用して特性を明らかにし、各位置で最も可能性の高いアミノ酸を決定した(この情報は設計のメタデータにコード化された)。次に、連結された二次構造の対のソリューションを組み合わせて再結合し、グラフ理論の連結された構成要素を使用することによって、完全に連結された骨格を産生した。ソリューションの数は要素の対ごとに指数関数的に増加するため、断片の組み合わせの各ステップで、コア要素の対間の相互連結が短いものを優先するように設計をランク付けし、次のステップに進むために最上位のソリューションのみを保持した。次に、完全に連結されたソリューションを、層(界面、コア、非コア表面、表面)ごとに特性を明らかにして、可能なアミノ酸の同一性を、層と互換性のあるものに制限した。最後に、ホットスポット、互換性のある構築断片のアミノ酸および層に関するすべての情報が組み合わされた(ホットスポットはアミノ酸の確率よりも優先され、アミノ酸の確率はレイヤーよりも優先される)。次に、これらの完全に特性が明らかにされた骨格は、柔軟な骨格の設計とフィルタリングのためにRosettaScriptsに渡された(付録Aのrosetta−scriptを参照)。第2世代の設計については、2つのアプローチを採用した。最初のアプローチでは、最良の第1世代の最適化設計の配列再設計が実行された(G1_neo2_40_1F、付録Bを参照)。第2のアプローチでは、G1_neo2_40_1Fを標的テンプレートとして使用して、新しい模倣体が操作された。この第2世代の模倣設計プロトコルは、第1世代で説明されたものと似ているが、2つの重要な違いがある。まず、コア断片は、もはや断片から構築されなくなったが、代わりに、標的ヘリックスの各々をできる限り近くに再現させた繰り返しの二次構造をもたらす繰り返しのφ角およびψ角(ωは180°に固定)のパラメトリック方程式を見出すことによって、ヘリックスに曲率を有する可能性を与えるために(最終パラメータ:H1、H2、H3、H4)、あらゆるX−アミノ酸についてφ角およびψ角での「ピッチ」を可能にし、これらのパラメトリック方程式を使用することで、ループ構築プロセスと組み合わせて(最大/最小8アミノ酸)、標的構造中のコア要素の各々のサイズを随意に変更することが可能になり(サイズを拡大または縮小する)、コア要素のサイズが減少しても、ホットスポットが結合部位から除去されないようにした。第2世代の設計における2つ目の違いは、二次構造のコア要素を再連結する代わりに、7アミノ酸の断片サイズが使用され、2つ以上の断片のコンビナトリアルアセンブリは許容されなかったことである(すなわち、単一の断片で、二次構造の対を閉じることができるはずである)。残りの設計アルゴリズムは、本質的に、第1世代で採用されたものと同様であった(付録Cを参照)。使用されたロゼッタエネルギー関数は、第1世代と第2世代の設計で、それぞれ「talaris2013」と「talaris2014」であった。
【0178】
デノボ模倣体の骨格の設計に使用される非常に理想的な断片のデータベースは、RCSBタンパク質データバンクからの非冗長な一般に利用可能なタンパク質構造の広範なデータベースを使用して(第1世代の設計に使用した4−merデータベース用の16767個のPDB、および第2世代の設計に使用した7−merデータベース用の7062個のPDBからなる)、新しいロゼッタアプリケーションである「kcenters_clustering_of_fragments」を用いて構築された。
【0179】
酵母ディスプレイ:酵母を、線状化pETcon3ベクターと一緒に、ディスプレイ用のタンパク質をコードする遺伝子で形質転換した。ベクターを、NdeIおよびXhoI(New England Biolabs)による100倍の過剰消化によって線状化し、次いで、ゲル抽出(Qiagen)で精製した。遺伝子は、5’および3’末端の両方に、ベクターとの50塩基の重複を含み、相同組換えによって、遺伝子が、ベクター上のAGA2遺伝子とmycタグとの間に、インフレームで配置されるようにした。前述のように、酵母を、C−Trp−Ura培地で増殖させた後、SGCAA培地で誘導した。誘導の12〜18時間後、細胞を冷したディスプレイ緩衝液(50mMのNaPO
4 pH8、20mMのNaCl、0.5%BSA)で洗浄し、4℃で撹拌しながら、さまざまな濃度のビオチン化受容体(いずれかヒトもしくはマウスIL−2Rα、IL−2Rβ、IL−2Rγ、またはヒトIL−4Rα)とともにインキュベートした。約30分後、細胞を、冷やした緩衝液中で再度洗浄し、次いでFITC結合抗c−Myc抗体(3×10
6細胞あたり1uL)およびストレプトアビジン−フィコエリトリン(酵母の100μLの体積当たり1μLの)とともに、氷上で5分間インキュベートした。次に、酵母を洗浄し、フローサイトメトリー(Accuri C6)でカウントするか、またはFACS(Sony SH800)で選別した。最初の受容体インキュベーションが、ビオチン化IL−2Rγと非ビオチン化IL−4Rαとの組み合わせで行った実験では、非ビオチン化受容体が、モル過剰で提供された。
【0180】
変異誘発および親和性成熟:エラープローンPCRベースの変異誘発の場合、変異させる設計をpETcon3ベクターにクローニングし、MutaGene II変異誘発キット(Invitrogen)を製造元の指示に従って使用して増幅し、ヌクレオチドあたり約1%の変異頻度を得た。1μgのこの変異遺伝子を、1μgの線状化されたpETcon3ベクターとともに、10
8程度の形質転換効率で、EBY100酵母にエレクトロポレーションした。その酵母を、集団が収束するまで、受容体の濃度を徐々に減少させながら、連続して複数回誘導および選別した。各選別間で、酵母を、C−Trp−Ura培地で再増殖させた。
【0181】
部位飽和変異誘発(SSM)ライブラリは、Genscriptの合成DNAから構築された。各設計テンプレートの各アミノ酸について、フォワードプライマーとリバースプライマーを設計し、PCR増幅で、縮重NNKコドンを含む5’PCR産物、および3’PCR産物、が得られるようにした。COFおよびCORプライマーによる「左」および「右」産物の増幅から、一連のテンプレート産物が得られ、それぞれ、異なる残基位置での縮重NNKコドンからなっていた。各設計について、これらの産物をプールして、SSMライブラリを得た。SSMライブラリは、Benatuilらによって以前に記載されたプロトコルを使用して、線状化pETCON3ベクターとともに、Saccharomyces cerevisiae株であるEBY100細胞にエレクトロポレーションすることによって、形質転換された。
【0182】
コンビナトリアルライブラリは、あいまいなヌクレオチドを含むGenscriptからの合成DNAから構築され、同様に、線状化pETCON3ベクターに形質転換された。
【0183】
タンパク質発現:設計されたタンパク質配列をコードする遺伝子を合成し、pET−28b(+)E.coliプラスミド発現ベクター(GenScript、N末端6xHisタグおよびトロンビン切断部位)にクローニングした。次いで、プラスミドを化学的にコンピテントな大腸菌Lemo21細胞(NEB)に形質転換した。Terrific BrothおよびM塩を使用してタンパク質発現を行い、OD
600が約0.8に達するまで、培養物を37℃で増殖させた後、1mMのイソプロピルβ−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)で発現を誘導し、温度を18℃に下げた。約18時間の発現後、細胞を回収し、Microfluidics M110Pマイクロフルイダイザを用いて、18,000psiで溶解し、24,000gで20分間遠心分離して、可溶性画分を澄ませた。可溶性画分は、Immobilized Metal Affinity Chromatograpy(Qiagen)、続いてFPLCサイズ排除クロマトグラフィー(Superdex 75 10/300 GL、GE Healthcare)によって精製した。精製されたNeoleukin−2/15は、溶液中の分子量種の質量分析(MS)検証(Thermo Scientific)、単量体状態および分子量を検証するためのサイズ排除−多角度レーザー光散乱(SEC−MALLS)(Agilent、Wyatt)、SDS−PAGE、ならびにエンドトキシンレベル(Charles River)によって特徴づけられた。
【0184】
hIL−2(1〜133アミノ酸)、hIL−2Rα(1〜217アミノ酸)、hIL−2Rβ(1〜214アミノ酸)、hIL−2Rγ(1〜232アミノ酸)、mIL−2(1〜149アミノ酸)、mIL−2Rα外部ドメイン(1〜213アミノ酸)、mIL−2Rβ外部ドメイン(1〜215アミノ酸)、およびmγ
c外部ドメイン(1〜233アミノ酸)を含むヒトおよびマウスIL−2複合体成分は、以前に記載されているように
17,49、バキュロウイルス発現システムを使用して、分泌および精製された。すべてのタンパク質は、HBSで平衡化されたSuperdex 200サイジングカラム(GE Healthcare)を使用して>98%の均一性まで精製された。純度は、SDS−PAGE分析によって確認した。ビオチン化ヒトIL−2およびマウスIL−2受容体サブユニットの発現については、C末端ビオチンアクセプターペプチド(BAP)−LNDIFEAQKIEWHE(配列番号262)を含むタンパク質を発現させ、Ni−NTAアフィニティクロマトグラフィーを介して記載されたように精製し、次いで、0.5mMのBicine pH8.3、100mMのATP、100mMの酢酸マグネシウム、および500mMのビオチン(Sigma)中で、可溶性BirAリガーゼ酵素を用いてビオチン化した。過剰なビオチンは、HBSで平衡化したSuperdex200カラムでのサイズ排除クロマトグラフィーによって除去した。
【0185】
Neoleukin−2結晶および共結晶構造:C末端6xHisタグ付きエンドグリコシダーゼH(endoH)とマウスIL−2RβおよびIL−2Rγを、前述のように、バキュロウイルスシステムを使用してHi−five細胞で別々に発現させた。IL−2Rγは、5μMキフネンシンの存在下で増殖させた。約72時間後、分泌されたタンパク質を、Ni−NTAアガロースカラムに通すことによって培地から精製し、HBS緩衝液(150mMのNaCl、10mMのHEPES pH7.3)中の200mMのイミダゾールで溶出した。EndoHは、透析濾過によりHBS緩衝液に交換した。mIL−2Rγを、1:75(w/w)のendoHとともに一晩インキュベーションすることによって、脱グリコシル化した。mIL−2RβおよびmIL−2Rγを、さらに精製し、S200カラム(GE Life Sciences)を使用して、FPLCで緩衝液交換した。
【0186】
単量体のNeoleukin−2/15を、12mg/mlに濃縮し、2.4Mのマロン酸ナトリウムpH7.0からの蒸気拡散によって結晶化し、結晶を回収し、さらなる凍結保護せずに急速冷凍した。結晶は、スタンフォードシンクロトロン放射光研究所のビームライン12−2で、2.0Åの分解能で回折し、XDSを使用して、指数付けて積分した(Kabsch,2010)。空間群は、Pointless(Evans,2006)で割り当てられ、スケーリングは、CCP4 suite(Winn et al.,2013)のAimless(Evans and Murshudov,2013)で実行した。本発明者らの予測モデルを検索アンサンブルとして使用して、非対称ユニットに配置された6つのプロトマーを用いて、Phaser(McCoy et al.,2007)の分子置換によって構造を解析した。Autobuild(Terwilliger et al.,2008)で最初に再構築した後、Coot(Emsley et al.,2010)とPhenix(Adams et al.,2010)を使用して、手動の再構築と精密化の反復サイクルを実行した。
【0187】
三元Neoleukin:mIL−2Rβ:mIL−2Rγ複合体を結晶化するために、3種類のタンパク質を等モル比で組み合わせ、1:100(w/w)のカルボキシペプチダーゼAおよびBで一晩消化して精製タグを除去し、S200カラムを使用してFPLCで精製した。3種類のタンパク質すべてを含む画分をプールし、20mg/mlに濃縮した。最初の針状微結晶は、0.1MイミダゾールpH8.0、1Mクエン酸ナトリウムからの蒸気拡散によって形成され、マイクロシードマトリックススクリーニングで後に使用するための、マイクロシードストックの調製に使用した(MMS、(D’Arcy et al.,2014))。MMSを1回繰り返した後、同じ沈殿剤で成長させた結晶を、30%エチレングリコールで凍結保護し、収穫して、Advanced Photon Sourceのビームライン23ID−Bで、3.4Åx3.8Åx4.1Åの分解能で異方的に回折した。この構造は、検索アンサンブルとしてヒトIL−2RβおよびIL−2Rγ構造(pdb ID 2B5I)を使用したPhaserでの分子置換によって解析された。これによって、2つのポリアラニンアルファヘリックスを手動で構築できる電子密度マップが得られた。Phenixでの剛体精密化(rigid body refinement)に続いて、2つのモデル化されていないαヘリックスの電子密度が、BCループといくつかの芳香族側鎖とともに可視化され、単量体Neoleukinのドッキングが可能になった。MMSをさらに2回繰り返し、添加剤スクリーン(Hampton Research)を使用すると、150nlのタンパク質、0.1MのTris pH7.5を含む125nlのウェル溶液、5%デキストラン硫酸、2.1M硫酸アンモニウム、および1.3M硫酸アンモニウム、50mMのTris pH7.5、50mMイミダゾールpH8.0、300mMクエン酸ナトリウムを含む25nlのマイクロシードストックを使用して、蒸気拡散によって成長した結晶が産生された。3Mマロン酸ナトリウムで凍結保護された結晶を瞬間冷凍し、Advanced Light Sourceのビームライン5.0.1で、異方的に2.5Åx3.7Åx3.8Åに回折した。XDSでデータを処理した後、STARANISOサーバー(Bruhn et al.,2017)を使用して、楕円分解能限界が適用された。モデルの迅速な収束は、TLSを使用したこれらの反射に対する精密化と、Buster(Smart et al.,2012、Bricogne et al.,2016)での高分解能ヒト受容体(PDB id 2B5I)およびNeoleukin−2/15構造への標的拘束によって得られ、Cootでの手動再構築、続いてPhenixでの標的拘束なしの最終ラウンドの精密化を用いた。構造図は、PyMol(Schrodinger,LLC.2010.The PyMOL Molecular Graphics System,Version 2.1.0)で作成された。このプロジェクトで使用されたソフトウェアは、SBGridによってインストールされ、構成された(Morin et al.,2013)。
【0188】
細胞株:非修飾YT−1
64およびIL−2Rα
+YT−1ヒトナチュラルキラー細胞
65は、RPMI完全培地で培養した(10%ウシ胎児血清、2mMのL−グルタミン、最小非必須アミノ酸、ピルビン酸ナトリウム、25mMのHEPES、およびペニシリン−ストレプトマイシン[Gibco]を補充したRPMI1640培地)。ATCCから購入したCTLL−2細胞は、ConA(Corning)を含む10%T−STIM培養の補充で補完されたRPMIで培養した。全ての細胞は、5%CO
2を含む加湿雰囲気中、37℃で維持した。IL−2Rαを発現するYT−1細胞の亜集団は、以前に記載されているように、磁気選択を介して精製した
17。IL−2Rα発現の濃縮と持続性は、PE結合抗ヒトIL−2Rα(Biolegend)抗体の結合をAccuri C6フローサイトメーター(BD Biosciences)で分析することによってモニターした。
【0189】
円二色性(CD):遠紫外CD測定は、AVIV分光計モデル420を用いて、1mm光路長のキュベット内のPBS緩衝液(pH7.4)中、約0.20mg/ml(本文で特に明記しない限り)のタンパク質濃度で行った。温度を25から95℃へと融解し、222nmでの吸収シグナルをモニターした(2℃/分のステップ、ステップごとに30秒の平衡化)。波長スキャン(195〜260nm)を、25℃と95℃で収集し、急速リフォールディング後(〜5分)、25℃で再び収集した。
【0190】
結合研究:表面プラズモン共鳴(SPR):IL−2受容体親和性滴定研究では、ビオチン化ヒトまたはマウスIL−2Rα、IL−2Rβ、およびIL−2Rγ受容体を、ストレプトアビジンでコーティングされたチップに固定化して、BiacoreT100機器(GE Healthcare)で分析した。非特異的結合を差し引くために、無関係なビオチン化タンパク質を、参照チャネルに固定化した。物質移動効果を最小限に抑えるために、100応答ユニット(RU)未満の各リガンドを固定化した。hIL−2、mIL−2、Super−2、または操作IL−2模倣体の3倍段階希釈液を、固定化リガンド上に60秒間流し、解離を240秒間測定した。IL−2Rβγ
c結合研究については、飽和濃度のhIL−2Rβ(3uM)またはmIL−2Rβ(5uM)を、それぞれ、示された濃度のhIL−2またはmIL−2に加えた。表面の再生は、すべての相互作用について、10mM酢酸ナトリウムpH5.5中の1MのMgCl2への15秒間の曝露を使用して行った。SPR実験は、0.2%ウシ血清アルブミン(BSA)を補充したHBS−P+緩衝液(GE Healthcare)で25℃で実施し、すべての結合研究は、分析物の再結合を防ぐために、50L/minの流速で実施した。データは、Biacore T100評価ソフトウェアバージョン2.0(GE Healthcare)を使用して、視覚化および処理した。平衡滴定曲線のフィッティングと平衡結合解離(KD)値の決定は、すべての結合相互作用が一次であると仮定して、GraphPadPrismを使用して実行された。バイオレイヤー干渉測定(biolayer interferometry):結合データはOctet RED96(ForteBio,Menlo Park,CA)で収集され、1:1結合モデルを使用して、機器の統合ソフトウェアを使用して処理された。ビオチン化標的受容体、ヒトまたはマウスのIL−2Rα、IL−2Rβ、IL−2Rγ、もしくはヒトIL−4Rαのいずれかを、結合緩衝液(10mMのHEPES [pH7.4]、150mMのNaCl、3mMのEDTA、0.05%界面活性剤P20、0.5%脱脂粉乳)中、1μg/mlで、300秒間、ストレプトアビジンでコーティングされたバイオセンサ(SA ForteBio)に機能化した。分析物タンパク質を、濃縮ストックから結合緩衝液へと希釈した。結合緩衝液のみでベースラインを測定した後、バイオセンサを100nMの設計タンパク質を含むウェルに浸し(結合)、次いで、そのセンサを、ベースラインウェルに再度浸して(解離)、結合速度をモニターした。結合実験では、IL−2Rγがセンサに結合している間に、IL−2RβまたはIL−4Rαのいずれかを溶液に補充し、補充タンパク質は、2.5倍モル過剰で提供された。
【0191】
STAT5リン酸化研究:インビトロ研究:約2x10
5個のYT−1、IL−2Rα
+YT−1、またはCTLL−2細胞を、96ウェルプレートの各ウェルにプレーティングし、hIL−2、mIL−2、Super−2、または操作IL−2模倣体の段階希釈を含むRPMI完全培地に再懸濁した。細胞を、37℃で15分間刺激し、ホルムアルデヒドを1.5%まで添加することによって直ちに固定し、室温で10分間インキュベートた。細胞の透過処理は、氷冷した100%メタノールに4℃で30分間再懸濁することで達成された。固定および透過処理した細胞を、FACS緩衝液(0.1%ウシ血清アルブミンを含むリン酸緩衝生理食塩水[PBS]pH7.2)で2回洗浄し、FACS緩衝液で希釈したAlexaFluor(登録商標)647結合抗STAT5pY694(BD Biosciences)と2時間インキュベートした。次に、細胞をFACS緩衝液で2回洗浄し、CytoFLEXフローサイトメーター(Beckman−Coulter)でMFIを測定した。用量反応曲線をロジスティックモデルに適合させ、未刺激細胞の平均蛍光強度(MFI)を差し引き、最大シグナル強度に正規化した後、GraphPad Prismデータ分析ソフトウェアを使用して半最大有効濃度(EC
50値)を計算した。実験を3重で行い、3回実施したところ、同様の結果が得られた。エクスビボ研究:脾臓およびリンパ節は、Jackson Laboratoryから購入した野生型C57BL/6JマウスまたはB6;129S4−Il2ra
tm1Dw(CD25KO)マウスから採取し、ソート緩衝液(pH7.2のリン酸緩衝生理食塩水中2%ウシ胎児血清)中の、単一の細胞懸濁液に調製した。CD4+T細胞は、細胞懸濁液を、ビオチン結合抗B220、CD8、NK1.1、CD11b、CD11c、Ter119、およびCD19抗体(1:100)で、氷上で30分間染色することによって、負の選択を通して濃縮した。ソート緩衝液で洗浄後、抗ビオチンマイクロビーズ(Miltenyi Biotec)を、10
7個の全細胞あたり20μL、細胞懸濁液に添加し、氷上で20分間インキュベートした。細胞を洗浄し、再懸濁し、EasySep Magnet(STEMCELL Technologies)を使用して、負の選択を行った。約1x10
5個の濃縮細胞を、96ウェルプレートの各ウェルへ、mIL−2、Super−2、またはNeoleukin−2/15の10倍段階希釈を含む5%FCS含有RPMI完全培地中に添加した。細胞を、5%CO
2中、37℃で20分間刺激し、4%PFAで固定し、4℃で30分間インキュベートした。固定後、細胞を回収し、ソート緩衝液で2回洗浄し、透過処理のために、dH
2O中の90%氷冷メタノール500μLで、30分間氷上で再度固定した。細胞を、Perm/Wash緩衝液(BD Biosciences)で2回洗浄し、Perm/Wash緩衝液中の抗CD4−PerCP(1:300)、抗CD44−Alexa Fluor 700(1:200)、抗CD25−PE−Cy7(1:200)、および試料あたり5μLの抗pSTAT5−PE pY694で、暗中室温で45分間染色した。細胞を、Perm/Washで洗浄し、BD LSR IIフローサイトメーター(BD Biosciences)で分析するためにソート緩衝液に再懸濁した。
【0192】
インビボマウス気道炎症実験:C57BL/6Jは、Jackson Laboratoryから購入した。マウスに、PBSに再懸濁した20μLの全ハウスダストダニ抗原(Greer)を、マウス1匹あたりDerp1が計23μgになるように、鼻腔内接種した。1〜7日目から、マウスに、滅菌PBS(pH7.2)中の20μgのmIL−2、滅菌PBS中のモル当量のNeoleukin−2/15、または注射なしで、腹腔内注射を毎日行った。8日目に、以前に記載されているように(Hondowicz,Immunity,2016)、循環T細胞を、血管内標識し、リンパ節および脾臓または肺から、四量体陽性細胞を濃縮した。フローサイトメトリー分析のために、カラムの素通り画分と結合画分の両方を保存した。細胞を抗体で表面染色し、BD LSR IIフローサイトメーター(BD Biosciences)で分析した。動物モデル:C57BL/6マウスは、Jackson Laboratoryから購入するか、社内で飼育した。BALB/cマウスは、Charles Riverから購入した。動物は、Dana−Farber Cancer Institute(DFCI)のInstitutional Animal Care and Use Committee、Direcao Geral de Veterinaria、およびiMM Lisboa ethical committeeによって承認されたプロトコルに従って維持した。
【0193】
結腸直腸癌のインビボマウス実験:CT26細胞は、ポルトガルのIGC(Instituto Gulbenkian de Ciencia)にあるJocelyne Demengeotの研究グループから供給された。0日目に、5x10^5細胞を、50μLのダルベッコ改変イーグル培地(Gibco)とMatrigel(Corning)の1:1混合液とともに、BALB/cマウスの側腹部に皮下(s.c.)注射した。腫瘍体積が約100mm3に達した6日目から、50μLのPBS(Gibco)中のNeoleukin−2/15およびmIL−2(Peprotech)を、毎日腹腔内(i.p.)注射することによって投与した。抗PD−1抗体(Bio X Cell)による処置は、マウスあたり200μg(PBS中)を、週に2回、腹腔内注射することによって実施した。腫瘍体積が1,300mm3に達したとき、マウスを犠牲にした。
【0194】
黒色腫のインビボ実験:B16F10細胞は、ATCCから購入した。0日目に、500μLのハンクス平衡塩類溶液(Gibco)中の5×10
5細胞を、皮下注射することによって接種した。1日目から、200μLのLPSフリーPBS(Teknova)中のNeoleukin−2/15およびmIL−2(Peprotech)を、毎日腹腔内(i.p.)注射することによって投与した。示されているように、数日後に、150μg/マウスのTA99(マサチューセッツ工科大学のNoor MominおよびDane Wittrup両氏からの寄贈)による処置を追加した。腫瘍体積が2,000mm3に達したとき、マウスを犠牲にした。
【0195】
フローサイトメトリー:切除した腫瘍を細かく切り刻み、酵素で消化し(Miltenyi Biotec)、40μmフィルターを通した。脾臓および腫瘍流入領域リンパ節からの細胞を、1mLシリンジプランジャーの背面を使用して、40μmセルストレーナを通してPBSに分散させた。すべての細胞懸濁液を、PBSで1回洗浄し、細胞ペレットを、フルオロフォア結合抗体を含有する2%不活化ウシ胎児血清に再懸濁した。細胞を、4℃で15分間インキュベートした後、固定し、透過処理し、BioLegend FoxP3染色キットを使用して染色した。試料は、BD Fortessaフローサイトメーターで分析した。黒色腫実験で使用された抗体(BioLegend)は、CD45−BV711(クローン30−F11)、CD8−BV650(53−6.7)、CD4−BV421(GK1.5)、TCRβ−BV510(H57−597)、CD25−AF488(PC61)、FoxP3−PE(MF−14)であった。結腸癌実験で使用された抗体(eBioscience)は、CD45−BV510(30−F11)、CD3−BV711(17A2)、CD49b−FITC(DX5)、CD4−BV605(GK1.5)、CD8−PECy7(53−6.7)、Foxp3−APC(FJK−16s)であった。Fixable Viability Dye eFluor 780(eBioscience)を使用して、死細胞を除外した。
【0196】
抗Neoleukin−2/15ポリクローナル抗体の生成:マウスに、PBSと完全フロイントアジュバントの1:1エマルジョン200μL中の500μgのK.O.Neoleukinを、腹腔内注射した。7日目および15日目に、マウスに、PBSと不完全フロイントアジュバントの1:1エマルジョン200μL中の500μgのKONeoleukinを、追加免疫した。20日目に、血清を採取し、ELISAにより、Neoleukin−2/15の認識を確認した。
【0197】
酵素結合免疫吸着測定法(ELISA):高結合96ウェルプレート(Corning)を、炭酸緩衝液中の100ng/mLのNeoleukin−2/15、mIL−2(Peprotech)、hIL−2(Peprotech)またはオボアルブミン(Sigma−Aldrich)を用いて、4℃で一晩コーティングした。標的タンパク質への抗体結合は、75ng/mLのHRP結合ヒツジ抗マウスIgG(GE Healthcare)を使用して検出した。プレートは、テトラメチルベンジジンおよびHClで現像した。EnVisionマルチモードプレートリーダー(PerkinElmer)を使用して、450nmで吸光度を測定した。
【0198】
T細胞増殖アッセイ:EasySep T Cell Isolation Kit(Stemcell Technologies)を使用して、マウスの脾臓から細胞を単離した。それらを、96ウェル培養プレートのRPMI中に、10,000細胞/ウェルの密度でプレーティングした。培地には、通常または熱処理されたNeoleukin−2/15、rmIL−2、またはSuper−2が補充された。37℃で5日間培養した後、CellTiter−Glo Luminescent Cell Viability Assay(Promega)で細胞の生存と増殖を測定した。
【0199】
統計分析および検定力分析:インビボでのマウス気道炎症実験:MIKELインビボでのマウス結腸癌実験:CARLOSインビボでのマウス黒色腫実験:担癌マウスの生存率の比較は、ログランク(マンテル・コックス)検定を使用して行った。担癌マウスの体重減少の比較は、両側t検定を使用して行った。0.05未満のP値を、有意であると見なした。最小群サイズは、予想される大きな効果量(Cohenのd=1.75)について、G*Powerを使用して決定した。
【0200】
Neoleukin−2/15とのマウス血清アルブミン(MSA)融合のバイオレイヤー干渉測定分析。半減期の延長のためにNeoleukin−2/15をMSAに遺伝子融合しても、サイトカイン模倣体は、マウスIL−2RBetaおよびIL−2RGammaに対する元々の結合親和性(33.5±0.2nM)を維持する(データ未掲載)。この研究で利用した構築物は以下の通りであった:
任意選択的:(括弧内のHisTag TEV切断部位)
マウス血清アルブミン(イタリック体)
リンカー
Neo2/15(太字)
【化89】
[この文献は図面を表示できません]
(配列番号244)
【0201】
ビオチン−mIL2γをストレプトアビジンバイオセンサに固定化し、MSA−Neo2の濃度を、飽和濃度のmIL2Betaの存在下で、729から1nMに滴定した。バイオレイヤー干渉測定は、上記のように実行された。結合データは、Octet RED96(ForteBio,Menlo Park,CA)で収集され、1:1の結合モデルを使用して、機器の統合ソフトウェアを使用して処理された。ビオチン化標的受容体、ヒトまたはマウスのIL−2Rα、IL−2Rβ、IL−2Rγ、もしくはヒトIL−4Rαのいずれかを、結合緩衝液(10mMのHEPES [pH7.4]、150mMのNaCl、3mMのEDTA、0.05%界面活性剤P20、0.5%脱脂粉乳)中、1μg/mlで、300秒間、ストレプトアビジンでコーティングされたバイオセンサ(SA ForteBio)に機能化した。分析物タンパク質を、濃縮ストックから結合緩衝液へと希釈した。結合緩衝液のみでベースラインを測定した後、バイオセンサを100nMの設計タンパク質を含むウェルに浸し(結合)、次いで、そのセンサを、ベースラインウェルに再度浸して(解離)、結合速度をモニターした。
【0202】
CAR−T細胞のインビボ実験:インビトロT細胞増殖アッセイ。初代ヒトT細胞は、健康なドナーから入手した。末梢血単核細胞(PBMC)は、Ficoll−Hypaque(Sigma)上で遠心分離によって分離した。T細胞は、EasySep(商標)CD8またはCD4ネガティブ単離キット(STEMCELL Technologies)を使用して単離した。T細胞を刺激するために、T細胞を解凍し、50IU/ml(3.1ng/ml)のIL2を補充した培地中で、抗CD3/CD28 Dynabeads(Gibco)と、1:1の比率でインキュベートした。4日間のインキュベーション後、ビーズを除去した。刺激した、または新たに解凍して刺激していないT細胞を、96ウェルフォーマットで、それぞれ30000または50000細胞/ウェルでプレーティングし、示された濃度のIL2またはNeoleukin−2/15で、3重で培養した。3日後、CellTiter−Glo2.0を使用して、増殖を測定した(プロメガ)。
【0203】
インビボRAJI実験:6〜8週齢のNSGマウスは、Jackson Laboratoryから入手した。ffluc/eGFPで形質導入された0.5*10^6個のRAJI腫瘍細胞は、NSGマウスに尾静脈注射された。腫瘍注射の7日後、(Liu et al,2016)に記載されているように調製したレンチウイルス形質導入抗CD19 CAR T細胞(0.4*10^6個のCD4、0.4*10^6個のCD8)を、マウスに静脈内注入した。20μg/マウスのhIL2またはNeoleukin−2/15を、腫瘍注射後8〜16日目に腹腔内投与した。
【0204】
PEG化ポリペプチドの調製:単一または二重のシステイン変異を有するNeo−2/15ストックをリン酸緩衝液(pH7.0)に透析し、1.0〜2.0mg/mlに調整した。TCEPを、タンパク質に対して10:1のモル比で添加し、RTで10分間インキュベートして、ジスルフィドを還元した。マレイミド修飾PEG40k(PEG40k−MA)またはPEG30k(PEG30k−MA)粉末を、還元タンパク質溶液に、10:1のPEG:システインのモル比で直接添加し、撹拌しながら2時間インキュベートした。SDS−PAGE用に一定分量を、反応混合物から直接採取した。これらのデータは、予想される化学量論において、PEG40k−MAまたはPEG30k−MAとNeo−2/15システイン変異体との間の共有結合の迅速で、自発的で、かつほぼ定量的な形成を実証している。
【0205】
Neo−2/15およびPEG化Neo−2/15−E62C(Neo−2/15−PEG)による処置は、複数の炎症マーカーのレベルの変化を実証した:2個体の非ヒト霊長類(NHP)、1群あたり1人の男性および1人の女性は、いずれか、ビヒクル(群1)、Neo−2/15(PEGなし)(群2〜4)またはNeo−2/15 PEG(群5〜7、E62Cの単一システイン変異およびPEG40K)による治療に割り当てられた。ビヒクルまたはNeo−2/15(PEGなし)で処置された動物は、研究1、2、3、4、5、6および7日目(1日1回を1週間)に、いずれか、0(ビヒクル)、または0.07、0.21もしくは0.14mg/kg/日のNeo2/15(PEGなし)(それぞれ、群2、3および4)の用量調整値の用量レベルで、静脈内(IV)ボーラスにより投与された。Neo−2/15 PEGで処置された動物は、研究1日目および7日目に、0.05、0.15、または0.10mg/kg/日のNeo−2/15PEG(それぞれ、群5、6および7)の用量レベルで、静脈内ボーラスにより投与された。サイトカイン試料は、1日目および7日目に、投与後0、4、8、および24時間の時点で、採取された。サイトカインの血清試料を調製し、−70℃未満で凍結し、分析用に出荷した。試料は、Luminexマルチプレックスイムノアッセイシステムで分析された。IL−15およびIL−10を含むいくつかのサイトカインは、サイトカイン産生の時間経過で顕著な違いを実証し、PEG化分子のより持続的な薬力学的効果と一致していた。
【0206】
標的化Neo−2/15融合体は、それらのIL−2R結合親和性を保持し、抗腫瘍効果を実証した。選択された標的化ドメインは、ペプチドリンカーを介してNeo−2/15のN末端またはC末端に融合され、バイオレイヤー干渉測定によって、ヒトおよびマウスIL−2Rへのそれらの結合親和性を特徴づけるために、インビトロで試験された。その結果、N末端またはC末端のいずれかにNeo−2/15を融合しても、IL−2Rに結合するその能力が妨げられないことを確認した。その後のインビトロのフローサイトメトリー研究から、これらの融合タンパク質が、細胞の表面上の標的受容体に結合できることを確認した。標的構築物の有効性は、インビボのマウス実験で評価され、腫瘍細胞または免疫細胞に対する標的Neo−2/15部分が、非標的対照よりも有益な抗腫瘍効果を有することが実証された(データは示さず)。
【0207】
試験された融合としては、限定されないが、以下が含まれる:(i)配列番号100のリンカーを介したNeo 2/15のC末端への抗CD47ナノボディの融合、(b)配列番号100のリンカーを介したNeo2/15のN末端への抗CD47ナノボディの融合、(c)配列番号100のリンカーを介したNeo2/15のC末端への抗CTLA4ナノボディの融合、(d)配列番号100のリンカーを介したNeo2/15のN末端への抗CTLA4ナノボディの融合、(e)配列番号100のリンカーを介したNeo2/15のC末端への抗PDL−1ナノボディの融合、(f)配列番号100のリンカーを介したNeo2/15のN末端への抗PDL−1ナノボディの融合。
【0208】
Neo−2/15へのアルブミンの融合は、IL−2R結合親和性を維持した。マウス血清アルブミン(MSA)を、ペプチドリンカーを介してNeo 2/15のN末端に融合し、バイオレイヤー干渉測定によってインビトロで試験して、マウスIL−2Rへのその結合親和性を特徴づけた。ビオチン−mIL2γをストレプトアビジンバイオセンサに固定化し、MSA−Neo2の濃度を、飽和濃度のmIL2Betaの存在下で、729から1nMに滴定した。これらの融合は、IL−2R結合能力を維持した(データは示さず)。
【0209】
PEG化および非PEG化Neo−2/15は、非ヒト霊長類(NHP)で意味のある抗薬物抗体(ADA)応答を誘発しない。PEG化および非PEG化Neo−2/15(PEG化Neo−2/15の場合:E62Cの単一システイン変異およびPEG40K)が、ADAを誘発する可能性について、非ヒト霊長類で試験した。動物に、いずれかの化合物を1週間静脈内投与した:PEG化Neo−2/15を1目および7日目に、野生型Neo−2/15を1〜7日目に。その後、様々な時点で採血し、投与した化合物に特異的な抗体の存在について分析した。各用量群は、1匹のオスと1匹のメスのマカクで構成された。非PEG化Neo−2/15は、0.1m/kg、0.2mg/kg、または0.3mg/kgで、7日間連続で、毎日の静脈内ボーラス注射を介して投与した。PEG化Neo−2/15は、1日目と7日目に、0.015mg/kg、0.050mg/kg、0.10mg/kgの静脈内ボーラス注射を介して投与された。ビヒクル対照群には、等量の生理食塩水を、7日間連続で、毎日投与した。研究1日目(投与前)、22、29、および43日目のADA分析のために、橈側皮静脈または伏在静脈を介して各動物から約750ulの血液を採取した。湿った氷上で、血清分離管を使用して血液から血清を抽出し、その後、分析するまで−80℃で保存した。ビヒクルまたはPEG化Neo−2/15のいずれかを投与されたすべてのカニクイザルでは、22、29、および43日目のADAが、試験で陰性であり、PEG化Neo−2/15が、マカクの免疫系に対してまったく外来的な計算上設計されたタンパク質であるにもかかわらず、反復投与後であっても、検出可能な免疫応答が誘発されなかったことを実証している。ビヒクル対照を投与された両方(雄1匹、雌1匹)のマカクは、1、15、22、および28日目において、野生型Neo−2/15に対するADAが、試験で陰性であった。非PEG化Neo−2/15を投与された群のすべての動物(雄3匹、雌2匹)は、1日目(投与前)に、ADAが試験で陰性であった。これらのうち、5匹のうちの3匹(60%)は、22、29、および43日目に、ADAに対して陰性のままであった。残りの2匹の動物では、その後、22、29、または43日目に、ADAに対して試験で陽性であった。1人の対象は、22日目と29日目に試験で陽性であったが、43日目には陰性に戻った。その対象の場合、ADA応答は低くて一過性であり、臨床的意義が最小限であることを示唆している。別の対象は、22、29、および43日目に試験で陽性であった。その対象の場合、測定されたADA濃度は100ng/mlをはるかに下回っていたため、臨床的関連性は不明であった。
【0210】
データ表
表E1。IL−2/IL−15のいくつかのデノボ設計模倣体の特性評価。この表は、デノボIL−2/IL−15模倣体および参照サイトカイン:mIL−2Rβ、mIL−2Rβγc、のKd、EC
50、hIL−2(PDB:2B5I)およびmIL−2(PDB:)に対する構造整列(MICAN
63)による配列類似性、各分子の親、そのアミノ酸長、ならびにデノボIL−2模倣体の配列を示している。「N/S」は有意差なし(non−significant)を意味し、「N/A」はデータなし(non−available)を意味する。
【表9-1】
[この文献は図面を表示できません]
【表9-2】
[この文献は図面を表示できません]
【表9-3】
[この文献は図面を表示できません]
【表10】
[この文献は図面を表示できません]
【表11】
[この文献は図面を表示できません]
【表12】
[この文献は図面を表示できません]
【表13-1】
[この文献は図面を表示できません]
【表13-2】
[この文献は図面を表示できません]
【表13-3】
[この文献は図面を表示できません]
【表14】
[この文献は図面を表示できません]
Neoleukin−2/15−H8Y−K33E:H1−>H3−>H2’−>H4
【化90】
[この文献は図面を表示できません]
(配列番号94)
【0211】
Neoleukin−2/15−H8Y−K33EのIL2受容体への結合を、バイオレイヤー干渉測定によって測定したところ、IL2Rbetaのみに対して試験した場合と、IL2Rbeta−gamma複合体に対して試験した場合との両方で、IL2−Rbetaに対して、Neoleukin−2よりも結合親和性が高いことがわかった。この親和性の増加は、主に、IL2−Rbetaからの解離速度(off−rate)の改善に起因していた。
【表15】
[この文献は図面を表示できません]
付録A.模倣体第1世代の配列設計のためのRosettaScriptsXMLプロトコル。
<ROSETTASCRIPTS>
<SCOREFXNS>
<SFXN6 weights=talaris2013.wts />
<SFXN6dA weights=talaris2013_downAla.wts />
</SCOREFXNS>
<FILTERS>
<SSPrediction name=“sspred” cmd=“/work/dadriano/PROGRAMS/psipred/runpsipred_single” use_probability=“0” use_svm=“0” threshold=0.80 confidence=“1”/>
<ScoreType name=“rama” scorefxn=“SFXN6” score_type=“rama” threshold=0.0 confidence=“0” />
<PackStat name=pack threshold=0.63 confidence=1/>
<Holes name=holes threshold=1.2 confidence=0/>
<ScoreType name=“score” scorefxn=“SFXN6” score_type=“total_score” threshold=0.0 confidence=“0” />
<ResidueCount name=“nres” confidence=“0” />
<CalculatorFilter name=“score_res” equation=“SCORE/NRES” threshold=“−1.7” confidence=“1”>
<SCORE name=“SCORE” filter_name=“score” />
<NRES name=“NRES” filter_name=”nres” />
</CalculatorFilter>
<CompoundStatement name=filt>
<AND filter_name=sspred />
<AND filter_name=rama />
<AND filter_name=score_res />
<AND filter_name=pack />
</CompoundStatement>
</FILTERS>
<TASKOPERATIONS>
<InitializeFromCommandline name=“init”/>
<IncludeCurrent name=“inclcur”/>
<LimitAromaChi2 name=limitchi2 />
DisallowIfNonnative name=“not_aa_H” disallow_aas=“H”/>
<ReadResfile name=“resfile” filename=“./input.resfile” />
</TASKOPERATIONS>
<MOVERS>
<Dssp name=dssp/>
<FastDesign name=“fdesign” task_operations=“init,resfile,limitchi2” scorefxn=“SFXN6dA” allow_design=“1” only_design_worst_region=“0” design_by_psipred=“0” design_by_frag_qual=“0” repeats=“2” clear_designable_residues=“0” max_redesigns=”2000” />
<FastRelax name=relax />
<ParsedProtocol name=“complexDesign” >
<Add mover_name=“fdesign” />
<Add mover_name=“relax” />
<Add mover_name=“dssp” />
</ParsedProtocol>
<LoopOver name=“fastDesignProtein” mover_name=“complexDesign” filter_name=filt drift=0 iterations=“10” ms_whenfail=FAIL_DO_NOT_RETRY/>
</MOVERS>
<APPLY_TO_POSE>
</APPLY_TO_POSE>
<PROTOCOLS>
<Add mover_name=fastDesignProtein />
<Add filter_name=sspred />
<Add filter_name=pack />
<Add filter_name=score />
<Add filter_name=score_res />
<Add filter_name=holes />
<Add filter_name=rama />
</PROTOCOLS>
</ROSETTASCRIPTS>
付録B.G1_Neo2_40_1F(すなわち、第2世代)の配列再設計のためのRosettaScriptsXMLプロトコル。
<ROSETTASCRIPTS>
<SCOREFXNS>
<SFXN6_vanilla weights=“./talaris2014_cart.wts” symmetric=0 />
<SFXN6dA_vanilla weights=“./talaris2014_cart_downAla.wts” symmetric=0 />
<SFXN6dA_norep_elect weights=“./talaris2014_cart_downAla.wts” symmetric=0 >
<Reweight scoretype=fa_rep weight=0.05 />
<Reweight scoretype=fa_elec weight=1.0 />
</SFXN6dA_norep_elect >
<SFXN6dA_elect weights=“./talaris2014_cart_downAla.wts” symmetric=0 >
<Reweight scoretype=fa_elec weight=2.0 />
</SFXN6dA_elect >
</SCOREFXNS>
<MOVERS>
<SwitchChainOrder name=“keep_only_chain_A” chain_order=“1”/>
</MOVERS>
<FILTERS>
<!−−Not Enabled−−>
<Holes name=“holes_disabled” threshold=“1.2” confidence=“0”/>
<ScoreType name=“score_disabled” scorefxn=“SFXN6_vanilla” score_type=“total_score” threshold=0.0 confidence=“0” />
<ResidueCount name=“nres_disabled” confidence=“0” />
<PackStat name=packstat_disabled threshold=“0.65” repeats=“3” confidence=“0” />
<SSPrediction name=“sspred_disabled” cmd=“/work/dadriano/PROGRAMS/psipred/runpsipred_single” use_probability=“0” use_svm=“0” threshold=0.85 confidence=“0”/>
<BuriedUnsatHbonds name=“unsat_core_disabled” cutoff=0 task_operations=“only_core_residues” jump_number=0 confidence=“0”/>
<RmsdSimple name=“rmsd1_chainA_disabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“0”/>
<RmsdSimple name=“rmsd2_chainA_disabled“reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“0”/>
<RmsdSimple name=“rmsd3_chainA_disabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“0”/>
<CalculatorFilter name=“score_res_disabled” equation=“SCORE/NRES” threshold=“−1.8” confidence=“0”>
<SCORE name=“SCORE” filter_name=“score_disabled” />
<NRES name=“NRES” filter_name=“nres_disabled” />
</CalculatorFilter>
<!−−Enabled−−>
<PackStat name=“packstat_enabled” threshold=“0.65” repeats=“3” confidence=“1” />
<SSPrediction name=“sspred_enabled” cmd=“/work/dadriano/PROGRAMS/psipred/runpsipred_single” use_probability=“0” use_svm=“0” threshold=0.85 confidence=“1”/>
<CalculatorFilter name=“score_res_enabled” equation=“SCORE/NRES” threshold=“−1.8” confidence=“1”>
<SCORE name=“SCORE” filter_name=“score_disabled” />
<NRES name=“NRES” filter_name=“nres_disabled” />
</CalculatorFilter>
<CavityVolume name=“cav_vol_disabled” />
<BuriedUnsatHbonds name=“unsat_core_enabled” cutoff=0 task_operations=“only_core_residues” jump_number=0 confidence=“1”/>
<RmsdSimple name=“rmsd1_chainA_enabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“1”/>
<RmsdSimple name=“rmsd2_chainA_enabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“1”/>
<RmsdSimple name=“rmsd3_chainA_enabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“1”/>
<CompoundStatement name=all_enabled_filters >
<AND filter_name=sspred_enabled />
<AND filter_name=score_res_enabled />
<AND filter_name=packstat_enabled />
<AND filter_name=unsat_core_enabled />
</CompoundStatement>
</FILTERS>
<FILTERS>
<!−−Chain A Filters−−>
<!−−Not Enabled−−>
<MoveBeforeFilter name=“packstat_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=packstat_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“sspred_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=sspred_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“score_res_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=score_res_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“cav_vol_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=cav_vol_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“unsat_core_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=unsat_core_disabled confidence=“0”/>
<!−−Enabled−−>
<MoveBeforeFilter name=“packstat_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=packstat_enabled confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“sspred_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=sspred_enabled confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“score_res_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=score_res_enabled confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“all_enabled_filters_chainA” mover=“keep_only_chain_A” filter=all_enabled_filters confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“unsat_core_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=unsat_core_enabled confidence=“1”/>
</FILTERS>
<RESIDUE_SELECTORS>
<ResiduePDBInfoHasLabel name=“hotspots” property=“HOTSPOTB” />
</RESIDUE_SELECTORS>
<TASKOPERATIONS>
<InitializeFromCommandline name=“init”/>
<IncludeCurrent name=“inclcur”/>
<LimitAromaChi2 name=limitchi2 />
<DisallowIfNonnative name=“only_native_H” disallow_aas=“H”/>
<ReadResfile name=“resfile” filename=“./input.resfile” />
<PreventChainFromRepacking name=“not_chain_B” chain=“2” />
<PreventChainFromRepacking name=“not_chain_C” chain=“3” />
<PreventChainFromRepacking name=“not_chain_D” chain=“4” />
<!−−Select designable residues by sasa and packable by flag−−>
<SelectBySASA name=“only_core_residues” mode=“mc” probe_radius=2.0 core_asa=20.0 surface_asa=30.0 core=1 boundary=0 surface=0 verbose=1 />
<!−−Restrict Hotspots to Repacking−−>
<OperateOnResidueSubset name=“hotspot_onlyrepack” selector=“hotspots” >
<RestrictToRepackingRLT/>
</OperateOnResidueSubset>
<!−−Layer Design as Tom Helped to set omit operations.Thanks Tom L.:)−−>
<LayerDesign name=“layer_all” layer=“all” use_sidechain_neighbors=“True” pore_radius=“2.0” verbose=“true” >
<NoRepackDisulfides name=“disulf” >
<all aa=“c” specification=“fixed” operation=“omit” />
</NoRepackDisulfides>
<OperateOnResidueSubset name=“hotspot_onlyrepack_layerdesignOmit” selector=“hotspots” >
<PreventRepackingRLT/>
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</OperateOnResidueSubset>
<ReadResfile name=“resfile_layerdesignOmit” filename=“./input_fix.resfile” >
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</ReadResfile>
<core>
<all append=“M” />
</core>
<boundary>
<all append=“M” />
</boundary>
</LayerDesign>
<LayerDesign name=“layer_boundary_surface” layer=“boundary_surface” use_sidechain_neighbors=“True” pore_radius=“2.0” verbose=“true” >
<NoRepackDisulfides name=“disulf” >
<all aa=“c” specification=“fixed” operation=“omit” />
</NoRepackDisulfides>
<OperateOnResidueSubset name=“hotspot_onlyrepack_layerdesignOmit” selector=“hotspots” >
<PreventRepackingRLT/>
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</OperateOnResidueSubset>
<ReadResfile name=“resfile_layerdesignOmit” filename=“./input_fix.resfile” >
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</ReadResfile>
<core>
<all append=“M” />
</core>
<boundary>
<all append=“M” />
</boundary>
</LayerDesign>
</TASKOPERATIONS>
<MOVERS>
<SavePoseMover name=“save_RMSDreference_conformation” reference_name=“reference_conformation”/>
<AddConstraintsToCurrentConformationMover name=constrainCA task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” CA_only=1 />
<ClearConstraintsMover name=clearAllConstraints />
<PackRotamersMover name=“design_all_norep” scorefxn=“SFXN6dA_norep_elect” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<PackRotamersMover name=“design_onlyCore_norep” scorefxn=“SFXN6dA_norep_elect” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,only_core_residues,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<TaskAwareMinMover name=“min_vanilla_SC” scorefxn=“SFXN6_vanilla” bb=“0” chi=“1” jump=“1” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<TaskAwareMinMover name=“min_vanilla_BBSC” scorefxn=“SFXN6_vanilla” bb=“1” chi=“1” jump=“1” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<FastDesign name=“fdesign_all_elec” scorefxn=“SFXN6dA_vanilla” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” only_design_worst_region=“0” design_by_psipred=“0” design_by_frag_qual=“0” repeats=“3” clear_designable_residues=“0” max_redesigns=“2000” >
<FastRelax name=fast_relax_vanilla scorefxn=“SFXN6dA_vanilla”>
<MoveMap name=“mappyfr”>
<Chain number=1 chi=1 bb=1/>
<Chain number=2 chi=0 bb=0/>
<Chain number=3 chi=0 bb=0/>
<Chain number=4 chi=0 bb=0/>
<Jump number=1 setting=0/>
</MoveMap>
</FastRelax>
<ParsedProtocol name=“design_all_w_minimize_vanilla” >
<Add mover_name=“constrainCA” /> <!−− START CA−contraints −−>
<Add mover_name=“design_all_norep” />
<Add mover_name=“min_vanilla_SC” />
<Add mover_name=“min_vanilla_BBSC” />
Add filter_name=“rmsd_chainA_enabled” /> <!−− Check RMSD −−>
<Add mover_name=“clearAllConstraints” /> <!−− END CA−contraints −−>
</ParsedProtocol>
<GenericSimulatedAnnealer name=“SA_DesignProtein”
mover_name=“design_onlyCore_norep” trials=“100”
periodic_mover=“design_all_w_minimize_vanilla” eval_period=“20” history=“10”
bolz_rank=“1” recover_low=“1” preapply=“0” drift=“1”
checkpoint_file=“mc” keep_checkpoint_file=“0”
filter_name=“cav_vol_chainA_disabled” temperature=“1.5” sample_type=“low”
stopping_condition=“all_enabled_filters_chainA” >
<Filters>
<AND filter_name=unsat_core_chainA_disabled sample_type=“low” temperature=0.05 />
<AND filter_name=“score_res_chainA_disabled” sample_type=“low” temperature=0.05 />
</Filters>
</GenericSimulatedAnnealer>
<GenericMonteCarlo name=“MC_FastDesignProtein”
mover_name=“fdesign_all_elec”
filter_name=“cav_vol_chainA_disabled”
sample_type=“low”
trials=“3” preapply=“0”
stopping_condition=“all_enabled_filters_chainA” >
<Filters>
<AND filter_name=“unsat_core_chainA_disabled” sample_type=“low” />
<AND filter_name=“score_res_chainA_disabled” sample_type=“low” />
</Filters>
</GenericMonteCarlo>
</MOVERS>
<APPLY_TO_POSE>
</APPLY_TO_POSE>
<PROTOCOLS>
<Add mover_name=save_RMSDreference_conformation />
<Add mover_name=SA_DesignProtein />
<Add filter_name=rmsd1_chainA_enabled />
<Add mover_name=MC_FastDesignProtein />
<Add filter_name=rmsd2_chainA_enabled />
<Add mover_name=fast_relax_vanilla />
<Add filter_name=rmsd3_chainA_enabled />
<Add filter_name=unsat_core_chainA_enabled />
<Add filter_name=score_res_chainA_enabled />
<Add filter_name=sspred_chainA_enabled />
<Add filter_name=packstat_chainA_disabled />
<Add filter_name=cav_vol_chainA_disabled />
</PROTOCOLS>
</ROSETTASCRIPTS>
付録C.新しい模倣体第2世代(すなわち、テンプレートとしてG1_Neo2_40_1Fに基づくミメティック)の配列設計のためのRosettaScriptsXMLプロトコル。
<ROSETTASCRIPTS>
<SCOREFXNS>
<SFXN6_vanilla weights=“./talaris2014_cart.wts” symmetric=0 />
<SFXN6dA_vanilla weights=“./talaris2014_cart_downAla.wts” symmetric=0 />
<SFXN6dA_norep_elect weights=“./talaris2014_cart_downAla.wts” symmetric=0 >
<Reweight scoretype=fa_rep weight=0.05 />
<Reweight scoretype=fa_elec weight=1.0 />
</SFXN6dA_norep_elect >
<SFXN6dA_elect weights=“./talaris2014_cart_downAla.wts” symmetric=0 >
<Reweight scoretype=fa_elec weight=2.0 />
</SFXN6dA_elect >
</SCOREFXNS>
<MOVERS>
<SwitchChainOrder name=“keep_only_chain_A” chain_order=“1”/>
</MOVERS>
<FILTERS>
<!−−Not Enabled−−>
<Holes name=“holes_disabled” threshold=“1.2” confidence=“0”/>
<ScoreType name=“score_disabled” scorefxn=“SFXN6_vanilla” score_type=“total_score” threshold=0.0 confidence=“0” />
<ResidueCount name=“nres_disabled” confidence=“0” />
<PackStat name=packstat_disabled threshold=“0.65” repeats=“3” confidence=“0” />
<SSPrediction name=“sspred_disabled” cmd=“/work/dadriano/PROGRAMS/psipred/runpsipred_single” use_probability=“0” use_svm=“0” threshold=0.85 confidence=“0”/>
<BuriedUnsatHbonds name=“unsat_core_disabled” cutoff=0 task_operations=“only_core_residues” jump_number=0 confidence=“0”/>
<RmsdSimple name=“rmsd1_chainA_disabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“0”/>
<RmsdSimple name=“rmsd2_chainA_disabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“0”/>
<RmsdSimple name=“rmsd3_chainA_disabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“0”/>
<CalculatorFilter name=“score_res_disabled” equation=“SCORE/NRES” threshold=“−1.8” confidence=“0”>
<SCORE name=“SCORE” filter_name=“score_disabled” />
<NRES name=“NRES” filter_name=“nres_disabled” />
</CalculatorFilter>
<!−−Enabled−−>
<PackStat name=“packstat_enabled” threshold=“0.65” repeats=“3” confidence=“1” />
<SSPrediction name=“sspred_enabled” cmd=“/work/dadriano/PROGRAMS/psipred/runpsipred_single” use_probability=“0” use_svm=“0” threshold=0.85 confidence=“1”/>
<CalculatorFilter name=“score_res_enabled” equation=“SCORE/NRES” threshold=“−1.8” confidence=“1”>
<SCORE name=“SCORE” filter_name=“score_disabled” />
<NRES name=“NRES” filter_name=“nres_disabled” />
</CalculatorFilter>
<CavityVolume name=“cav_vol_disabled” />
<BuriedUnsatHbonds name=“unsat_core_enabled” cutoff=0 task_operations=“only_core_residues” jump_number=0 confidence=“1”/>
<RmsdSimple name=“rmsd1_chainA_enabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“1”/>
<RmsdSimple name=“rmsd2_chainA_enabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“1”/>
<RmsdSimple name=“rmsd3_chainA_enabled” reference_name=“reference_conformation” chain=“1” align=“1” threshold=“1.0” confidence=“1”/>
<CompoundStatement name=all_enabled_filters >
<AND filter_name=sspred_enabled />
<AND filter_name=score_res_enabled />
<AND filter_name=packstat_enabled />
<AND filter_name=unsat_core_enabled />
</CompoundStatement>
</FILTERS>
<FILTERS>
<!−−Chain A Filters−−>
<!−−Not Enabled−−>
<MoveBeforeFilter name=“packstat_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=packstat_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“sspred_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=sspred_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“score_res_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=score_res_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“cav_vol_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=cav_vol_disabled confidence=“0”/>
<MoveBeforeFilter name=“unsat_core_chainA_disabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=unsat_core_disabled confidence=“0”/>
<!−−Enabled−−>
<MoveBeforeFilter name=“packstat_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=packstat_enabled confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“sspred_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=sspred_enabled confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“score_res_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=score_res_enabled confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“all_enabled_filters_chainA” mover=“keep_only_chain_A” filter=all_enabled_filters confidence=“1”/>
<MoveBeforeFilter name=“unsat_core_chainA_enabled” mover=“keep_only_chain_A” filter=unsat_core_enabled confidence=“1”/>
</FILTERS>
<RESIDUE_SELECTORS>
<ResiduePDBInfoHasLabel name=“hotspots” property=“HOTSPOTB” />
</RESIDUE_SELECTORS>
<TASKOPERATIONS>
<InitializeFromCommandline name=“init”/>
<IncludeCurrent name=“inclcur”/>
<LimitAromaChi2 name=limitchi2 />
<DisallowIfNonnative name=“only_native_H” disallow_aas=“H”/>
<ReadResfile name=“resfile” filename=“./input.resfile” />
<PreventChainFromRepacking name=“not_chain_B” chain=“2” />
<PreventChainFromRepacking name=“not_chain_C” chain=“3” />
<PreventChainFromRepacking name=“not_chain_D” chain=“4” />
<!−−Select designable residues by sasa and packable by flag−−>
<SelectBySASA name=“only_core_residues” mode=“mc” probe_radius=2.0 core_asa=20.0 surface_asa=30.0 core=1 boundary=0 surface=0 verbose=1 />
<!−−Restrict Hotspots to Repacking−−>
<OperateOnResidueSubset name=“hotspot_onlyrepack” selector=“hotspots” >
<RestrictToRepackingRLT/>
</OperateOnResidueSubset>
<!−−Layer Design as Tom Helped to set omit operations.Thanks Tom L.:)−−>
<LayerDesign name=“layer_all” layer=“all” use_sidechain_neighbors=“True” pore_radius=“2.0” verbose=“true” >
<NoRepackDisulfides name=“disulf” >
<all aa=“c” specification=“fixed” operation=“omit” />
</NoRepackDisulfides>
<OperateOnResidueSubset name=“hotspot_onlyrepack_layerdesignOmit” selector=“hotspots” >
<PreventRepackingRLT/>
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</OperateOnResidueSubset>
<ReadResfile name=“resfile_layerdesignOmit” filename=“./input_fix.resfile” >
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</ReadResfile>
<core>
<all append=“M” />
</core>
<boundary>
<all append=“M” />
</boundary>
</LayerDesign>
<LayerDesign name=“layer_boundary_surface” layer=“boundary_surface” use_sidechain_neighbors=“True” pore_radius=“2.0” verbose=“true” >
<NoRepackDisulfides name=“disulf” >
<all aa=“c” specification=“fixed” operation=“omit” />
</NoRepackDisulfides>
<OperateOnResidueSubset name=“hotspot_onlyrepack_layerdesignOmit” selector=“hotspots” >
<PreventRepackingRLT/>
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</OperateOnResidueSubset>
<ReadResfile name=“resfile_layerdesignOmit” filename=“./input_fix.resfile” >
<all specification=“fixed” operation=“omit” />
</ReadResfile>
<core>
<all append=“M” />
</core>
<boundary>
<all append=“M” />
</boundary>
</LayerDesign>
</TASKOPERATIONS>
<MOVERS>
<SavePoseMover name=“save_RMSDreference_conformation” reference_name=“reference_conformation”/>
<AddConstraintsToCurrentConformationMover name=constrainCA task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” CA_only=1 />
<ClearConstraintsMover name=clearAllConstraints />
<PackRotamersMover name=“design_all_norep” scorefxn=“SFXN6dA_norep_elect” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<PackRotamersMover name=“design_onlyCore_norep” scorefxn=“SFXN6dA_norep_elect” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,only_core_residues,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<TaskAwareMinMover name=“min_vanilla_SC” scorefxn=“SFXN6_vanilla” bb=“0” chi=“1” jump=“1” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<TaskAwareMinMover name=“min_vanilla_BBSC” scorefxn=“SFXN6_vanilla” bb=“1” chi=“1” jump=“1” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” />
<FastDesign name=“fdesign_all_elec” scorefxn=“SFXN6dA_vanilla” task_operations=“init,resfile,inclcur,limitchi2,only_native_H,layer_all,hotspot_onlyrepack,not_chain_B,not_chain_C,not_chain_D” only_design_worst_region=“0” design_by_psipred=“0” design_by_frag_qual=“0” repeats=“3” clear_designable_residues=“0” max_redesigns=“2000” >
<FastRelax name=fast_relax_vanilla scorefxn=“SFXN6dA_vanilla”>
<MoveMap name=“mappyfr”>
<Chain number=1 chi=1 bb=1/>
<Chain number=2 chi=0 bb=0/>
<Chain number=3 chi=0 bb=0/>
<Chain number=4 chi=0 bb=0/>
<Jump number=1 setting=0/>
</MoveMap>
</FastRelax>
<ParsedProtocol name=“design_all_w_minimize_vanilla” >
<Add mover_name=“constrainCA” /> <!−− START CA−contraints −−>
<Add mover_name=“design_all_norep” />
<Add mover_name=“min_vanilla_SC” />
<Add mover_name=“min_vanilla_BBSC” />
Add filter_name=“rmsd_chainA_enabled” /> <!−− Check RMSD −−>
<Add mover_name=“clearAllConstraints” /> <!−− END CA−contraints −−>
</ParsedProtocol>
<GenericSimulatedAnnealer name=“SA_DesignProtein”
mover_name=“design_onlyCore_norep” trials=“100”
periodic_mover=“design_all_w_minimize_vanilla” eval_period=“20” history=“10”
bolz_rank=“1” recover_low=“1” preapply=“0” drift=“1”
checkpoint_file=“mc” keep_checkpoint_file=“0”
filter_name=“cav_vol_chainA_disabled” temperature=“1.5” sample_type=“low”
stopping_condition=“all_enabled_filters_chainA” >
<Filters>
<AND filter_name=unsat_core_chainA_disabled sample_type=“low” temperature=0.05 />
<AND filter_name=“score_res_chainA_disabled” sample_type=“low” temperature=0.05 />
</Filters>
</GenericSimulatedAnnealer>
<GenericMonteCarlo name=“MC_FastDesignProtein”
mover_name=“fdesign_all_elec”
filter_name=“cav_vol_chainA_disabled”
sample_type=“low”
trials=“3” preapply=“0”
stopping_condition=“all_enabled_filters_chainA” >
<Filters>
<AND filter_name=“unsat_core_chainA_disabled” sample_type=“low” />
<AND filter_name=“score_res_chainA_disabled” sample_type=“low” />
</Filters>
</GenericMonteCarlo>
</MOVERS>
<APPLY_TO_POSE>
</APPLY_TO_POSE>
<PROTOCOLS>
<Add mover_name=save_RMSDreference_conformation />
<Add mover_name=SA_DesignProtein />
<Add filter_name=rmsd1_chainA_enabled />
<Add mover_name=MC_FastDesignProtein />
<Add filter_name=rmsd2_chainA_enabled />
<Add mover_name=fast_relax_vanilla />
<Add filter_name=rmsd3_chainA_enabled />
<Add filter_name=unsat_core_chainA_enabled />
<Add filter_name=score_res_chainA_enabled />
<Add filter_name=sspred_chainA_enabled />
<Add filter_name=packstat_chainA_disabled />
<Add filter_name=cav_vol_chainA_disabled />
</PROTOCOLS>
</ROSETTASCRIPTS>