RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1699822 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 21.12.2004 04804151.1 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 23.04.2008 Europejski Biuletyn Patentowy 2008/17 EP 1699822 B1 (13) T3 (51) Int. Cl. C07K14/54 C12N15/62 A61K38/04 (2006.01) (2006.01) (2006.01) (54) Tytuł wynalazku: Białka fuzyjne IL-7 z częściami przeciwciała, ich otrzymywanie oraz ich zastosowanie (30) Pierwszeństwo: US20030533406P 30.12.2003 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 13.09.2006 Europejski Biuletyn Patentowy 2006/37 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 29.08.2008 Wiadomości Urzędu Patentowego 08/2008 (73) Uprawniony z patentu: Merck Patent GmbH, Darmstadt, DE PL/EP 1699822 T3 (72) Twórca (y) wynalazku: LAUDER Scott, Boxborough, US GILLIES Stephen D., Carlisle, US (74) Pełnomocnik: Kancelaria Patentowa Łukaszyk rzecz. pat. Łukaszyk Szymon 40-062 Katowice Głowackiego 8 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
ME311PL - 1 - EP 1699822 B1 Białka fuzyjne IL-7 z częściami przeciwciała, ich otrzymywanie oraz ich zastosowanie 5 10 15 20 25 30 [0001] Przedmiotem wynalazku są białka fuzyjne interleukiny-7 (IL-7), sposoby ich otrzymywania oraz zastosowanie tych białek. Tego rodzaju białka fuzyjne zawierają część immunoglobulinową połączoną bezpośrednio lub pośrednio z IL-7, która zostało zmodyfikowana na specyficznych pozycjach w porównaniu z IL-7 typu dzikiego w celu polepszenia jej biologicznych i farmaceutycznych właściwości. Białka według wynalazku są wyjątkowo korzystne do leczenia zaburzeń towarzyszących niedoborom immunologicznym a zwłaszcza chorób objawiających się niedoborem komórek T. STAN TECHNIKI [0002] Niedobór komórek immunologicznych dotyczy wielu różnych zaburzeń i związanych z nimi terapii. Przykładowo, zakażenie HIV powoduje utratę komórek T typu CD4+, zaś terapie takie jak chemioterapia i radioterapia zasadniczo skutkują utratą wielu różnego rodzaju komórek krwi. Podejmowano wiele prób w celu otrzymania specyficznych leków białkowych, które mogą powodować uzupełnianie określonych typów komórek immunologicznych, które są wynikiem choroby lub terapii. Przykładowo, w chemioterapii przeciwrakowej, w celu uzupełnienia czerwonych ciałek krwi stosowana jest erytropoetyna, w celu uzupełnienia neutrofili wykorzystywany jest czynnik stymulujący kolonie granulocytów (ang. granulocyte colony stimulating factor (G-CSF)) zaś w celu uzupełnienia granulocytów i makrofagów wykorzystywany jest czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów (ang. granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF)). Chociaż tego rodzaju leki białkowe mają pewne korzystne właściwości to cechują się one stosunkowo krótkim okresem półrozpadu w surowicy skutkującym tym, że uzupełnienie komórek immunologicznych jest często niewystarczające. Ponadto, w zastosowaniach klinicznych nie są obecnie stosowane żadne specyficzne terapie przeznaczone głównie do stymulowania rozwoju komórek T lub B, pomimo, że utrata tych komórek będąca rezultatem choroby lub pewnych terapii mieloablacyjnych jest znana jako czynnik wyjątkowo szkodliwy dla zdrowia pacjentów. Tak więc biorąc pod uwagę obecny stan techniki widoczna jest potrzeba dostarczania stymulatorów systemu immunologicznego oraz środków wzmacniających system immunologiczny,
ME311PL - 2 - EP 1699822 B1 oddziałujących zwłaszcza na limfocyty, które będą cechowały się przedłużonym okresem półrozpadu w surowicy. ISTOTA WYNALAZKU 5 10 15 20 25 30 [0003] Przedmiotowy wynalazek jest skierowany w stronę białek fuzyjnych interleukiny-7 (IL-7), które cechują się ulepszonymi właściwościami biologicznymi w porównaniu z odpowiadającymi im białkami IL-7 typu dzikiego. Ponadto, wynalazek jest częściowo oparty na odkryciu, że białka fuzyjne IL-7 mające specyficzne cechy strukturalne posiadają ulepszone właściwości biologiczne w porównaniu z rekombinacyjnym IL-7 typu dzikiego. [0004] Alternatywne białka fuzyjne IL-7 zostały opisane w międzynarodowych zgłoszeniach wynalazków WO 02/079232 (Lexigen) oraz WO 04/018681 (Cytheris). Zgłoszenie WO 04/018681, które zostało zgłoszone wcześniej niż przedmiotowe zgłoszenie ale jego publikacja nastąpiła po dacie zgłoszenia niniejszego wynalazku, opisuje konstrukty fuzyjne, przy czym konformery IL-7 zawierające modyfikacje w sekwencji aminokwasowej IL-7 obejmujące trzy mostki disulfidowe Cys:1-4 (Cys2- Cys92), 2-5 (Cys34-Cys129) oraz 3-6 (Cys47-cys141) są funkcjonalnie przyłączone do części Fc ciężkiego łańcucha IgG poprzez peptydowy region zawiasowy, przy czym rzeczone IgG jest ludzkim IgG1 lub IgG4. Powyższe specyficzne konstrukty zostały wyraźnie wyłączone z zakresu ochrony określonego w zastrzeżeniu 1. [0005] Według jednego aspektu wynalazku, wynalazek dotyczy białka fuzyjnego zawierającego pierwszą część zawierającą łańcuch immunoglobuliny (Ig) oraz drugą część zawierającą interleukinę-7 (IL-7), przy czym białko fuzyjne IL-7 ma zwiększoną aktywność biologiczną, przejawiającą się między innymi w przedłużonym okresie półrozpadu lub we wspomaganiu przeżywania lub ekspansji komórek immunologicznych, w porównaniu z IL-7 typu dzikiego. [0006] Według jednego z przykładów realizacji, wynalazek dotyczy białka fuzyjnego zawierającego pierwszą część obejmującą łańcuch Ig oraz drugą część obejmującą IL-7, przy czym reszty aminokwasowe na pozycjach 70 i 91 IL-7 są glikozylowane a reszta aminokwasowa na pozycji 116 IL-7 nie jest glikozylowana. W całym niniejszym opisie, pozycje aminokwasowe IL-7 dotyczą odpowiednich pozycji w dojrzałej sekwencji ludzkiego IL-7. Według kolejnego przykładu wykonania wynalazku, reszta
ME311PL - 3 - EP 1699822 B1 5 10 15 20 25 30 aminokwasowa na pozycji 116 IL-7 jest asparganiną. W innym przykładzie, reszta aminokwasowa na pozycji 116 IL-7 jest zmieniona w taki sposób, że nie pełni funkcji miejsca glikozylacji. W kolejnym przykładzie, wynalazek dotyczy cząsteczki IL-7 z wiązaniami disulfidowymi pomiędzy Cys2 a Cys92, Cys34 a Cys129 oraz Cys47 a Cys141 z uwzględnieniem wyłączenia zawartego w zastrzeżeniu 1. [0007] W jeszcze innym przykładzie realizacji, uwzględniając wyłączenie zawarte w zastrzeżeniu 1, wynalazek dotyczy białka fuzyjnego zawierającego pierwszą część obejmującą łańcuch Ig oraz drugą część obejmującą IL-7, przy czym wewnątrz cząsteczki IL-7 występują wiązania disulfidowe pomiędzy Cys2 a Cys92, Cys34 a Cys129 oraz Cys47 a Cys141. W innym przykładzie realizacji, reszta aminokwasowa na pozycji 116 IL-7 nie jest glikozylowana. W kolejnym przykładzie, reszta aminokwasowa na pozycji 116 IL-7 jest asparganiną lub jest zmieniona w taki sposób, że nie pełni funkcji miejsca glikozylacji. W jeszcze innym przykładzie, reszty aminokwasowe na pozycjach 70 i 91 IL-7 są glikozylowane. [0008] Łańcuch Ig jest zasadniczo nienaruszonym przeciwciałem lub jego częścią, taką jak region Fc. Łańcuch Ig białka fuzyjnego IL-7 może pochodzić z dowolnego znanego izotypu Ig i może obejmować co najmniej część jednej lub wielu stałych domen. Przykładowo, stała domena może być wybrana z grupy obejmującej region CH1, region zawiasowy, region CH2 i region CH3. W jednym przykładzie realizacji, jednostka Ig obejmuje region zawiasowy, region CH2 i region CH3. Opcjonalnie łańcuch Ig jest połączony do części IL-7 poprzez łącznik. [0009] Według wynalazku dopuszczalne są również jednostki Ig pojedynczego izotypu przeciwciała, takie jak IgG1 czy IgG2, i hybrydowe jednostki Ig. Przykładowo, według jednego przykładu realizacji, jednostka Ig obejmuje region zawiasowy pochodzący od jednego izotypu (to znaczy IgG2) oraz region CH z innego izotypu (to znaczy IgG1). Łańcuch Ig zawierający część Fc IgG1 może korzystnie być modyfikowany w celu uzyskania mutacji Asn297Gln oraz Tyr296Ala. Ponadto, łańcuch Ig obejmujący część Fc IgG2 może być korzystnie modyfikowany w celu uzyskania mutacji Asn297Gln oraz Phe296Ala. [0010] Opisana powyżej część IL-7 białka fuzyjnego IL-7 może zawierać dojrzałą część części IL-7. W jednym przykładzie realizacji, część IL-7 może ponadto obejmować delecję, taką jak delecja wewnętrzna. W jednym przykładzie realizacji, IL-
ME311PL - 4 - EP 1699822 B1 7 może obejmować delecję 18 aminokwasów od aminokwasu 96 do aminokwasu 114 sekwencji SEQ ID NO :1. 5 [0011] W innych przykładach realizacji, wynalazek dotyczy oczyszczonych kwasów nukleinowych kodujących opisane powyżej białka fuzyjne IL-7 oraz komórki gospodarzy zawierające takie kwasy nukleinowe. [0012] W innym aspekcie, wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania białka fuzyjnego IL-7 obejmujący realizację ekspresji opisanego wyżej kwasu nukleinowego w komórce gospodarza i zbieranie białka fuzyjnego. 10 [0013] W kolejnym aspekcie, wynalazek dotyczy kompozycji takiej jak kompozycja farmaceutyczna, która zawiera opisane powyżej białko fuzyjne. [0014] W jeszcze innym aspekcie, wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania kompozycji dla leczenia pacjenta poprzez podawanie białek fuzyjnych Fc-IL-7. OPIS FIGUR RYSUNKU Na załączonym rysunku kolejne figury przedstawiają odpowiednio: 15 20 [0015] Fig. 1 przedstawia sekwencję aminokwasową ludzkiego IL-7 (SEQ ID NO:1), przy czym sekwencja sygnałowa została oznaczona pogrubioną czcionką zaś sekwencja 18 aminokwasów, która może być poddana delecji z sekwencji IL-7, została oznaczona pogrubioną kursywą; [0016] Fig. 2 przedstawia sekwencję aminokwasową krowiego IL-7 (SEQ ID NO:2), przy czym sekwencja sygnałowa została oznaczona pogrubioną czcionką; [0017] Fig. 3 przedstawia sekwencję aminokwasową owczego IL-7 (SEQ ID NO:3), przy czym sekwencja sygnałowa została oznaczona pogrubioną czcionką; [0018] Fig. 4 przedstawia sekwencję aminokwasową dojrzałego ludzkiego Fcγ1-IL-7 (SEQ ID NO:4); 25 [0019] Fig. 5 przedstawia sekwencję aminokwasową dojrzałego ludzkiego Fcγ2(h)(FN>AQ)-IL-7 (SEQ ID NO:5); [0020] Fig. 6 przedstawia sekwencję aminokwasową dojrzałego ludzkiego Fcγ1(łącznik1)-IL-7 (SEQ ID NO:6);
ME311PL - 5 - EP 1699822 B1 [0021] Fig. 7 przedstawia sekwencję aminokwasową dojrzałego ludzkiego Fcγ1(YN>AQ)(łącznik2)-IL-7 (SEQ ID NO:7); [0022] Fig. 8 przedstawia sekwencję aminokwasową dojrzałego ludzkiego Fcγ1(YN>AQ,d)(łącznik2)-IL-7 (SEQ ID NO:8); 5 [0023] Fig. 9 przedstawia sekwencję kwasu nukleinowego dla regionu Fc ludzkiego Fcγ1-IL-7 (SEQ ID NO:22); [0024] Fig. 10 przedstawia sekwencję kwasu nukleinowego dla regionu Fc ludzkiego Fcγ1(YN>AQ)-IL-7 (SEQ ID NO:21); 10 [0025] Fig. 11 przedstawia sekwencję kwasu nukleinowego dla regionu Fc ludzkiego Fcγ2(h)-IL-7 (SEQ ID NO:20); [0026] Fig. 12 przedstawia sekwencję kwasu nukleinowego dla regionu Fc ludzkiego Fcγ2(h)(FN>AQ)-IL-7 (SEQ ID NO:19); 15 20 25 [0027] Fig. 13 przedstawia graficzną reprezentację profilu farmakokinetycznego rekombinowanego ludzkiego IL-7 (puste kwadraty) oraz białka fuzyjnego Fcγ2(h)(FN>AQ)-IL-7 (puste romby) dla przykładu 7; stężenie surowicze podanych białek fuzyjnych (podane w ng/ml) było mierzone wraz z upływem czasu (podanym w godzinach); [0028] Fig. 14 przedstawia graficzną reprezentację odtwarzania komórek B u napromieniowanych myszy z transplantacją szpiku kostnego leczonych rekombinowanym ludzkim IL-7 (symbole puste), ludzkim Fc-IL-7 (symbole wypełnione) lub PBS (znaczniki X); białka podawano co drugi dzień (kwadraty) lub raz na tydzień (trójkąty); linia punktowa reprezentuje stężenie komórek B u myszy dawców; [0029] Fig 15 przedstawia graficzną reprezentację odtwarzania komórek T u napromieniowanych myszy z transplantacją szpiku kostnego leczonych rekombinowanym ludzkim IL-7 (symbole puste), ludzkim Fc-IL-7 (symbole wypełnione) lub PBS (znaczniki X); białka podawano co drugi dzień (kwadraty) lub raz na tydzień (trójkąty); linia punktowa reprezentuje stężenie komórek T u myszy dawców;
ME311PL - 6 - EP 1699822 B1 5 10 [0030] Fig. 16 przedstawia wykres kropkowy stanowiący reprezentację populacji limfocytów dla próbek z krwi (górny rząd) oraz śledziony (dolny rząd) napromieniowanych myszy z transplantacją szpiku kostnego leczonych białkiem hufcγ2(h)(fn>aq)-il-7 (pierwsze dwie kolumny) oraz myszy nie leczonych stanowiących grupę kontrolną (kolumna ostatnia); pierwsza kolumna zawiera dane dla odtworzonych limfocytów endogennych (CD45.2+) zaś druga kolumna zawiera dane dla odtworzonych limfocytów donorowych (CD45.1+); limfocyty T były określane jako pozytywne komórki CD3, jeśli znalazły się w dolnym prawym kwadrancie, natomiast limfocyty B były określane jako pozytywne komórki B220 jeśli znalazły się w górnym lewym kwadrancie. SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU 15 20 25 30 [0031] Wynalazek dostarcza białek fuzyjnych IL-7 wykazujących zwiększoną aktywność biologiczną w porównaniu do białek IL-7 typu dzikiego. W szczególności, wynalazek dostarcza białek fuzyjnych IL-7 zawierających część immunoglobulinową (Ig). Tego rodzaju białka fuzyjne IL-7 mają zwiększoną aktywność biologiczną, przejawiającą się między innymi w przedłużonym w porównaniu z białkami IL-7 typu dzikiego okresie półrozpadu w surowicy, co czyni je odpowiednimi do zastosowania w leczeniu stanów towarzyszących niedoborom komórek immunologicznych takim jak niedobór limfocytów. [0032] Ponadto wynalazek jest częściowo oparty na odkryciu, że białka fuzyjne IL-7 cechujące się specyficznymi cechami konstrukcyjnymi wykazują również polepszone właściwości biologiczne. Podczas gdy sekwencja aminokwasowa IL-7 ssaków jest dobrze znana, to wiele kwestii dotyczących eukariotycznie derywowanych białek IL-7, w tym na przykład tego jak białko to zwija się lub jaki jest wpływ jego przewidywanych miejsc glikozylacji z wiązaniem N-glikozydowym na jego aktywność biologiczną, pozostaje ciągle niewyjaśnionych. Przykładowo, ludzkie białko IL-7 ma cysteinę na pozycjach 2, 34, 47, 92, 129 i 141 białka dojrzałego oraz trzy potencjalne miejsca glikozylacji z wiązaniem N-glikozydowym na pozycjach asparganiny Asn70, Asn91 i Asn 116. Niemniej jednak, nie jest znana precyzyjna struktura IL-7 zsyntetyzowanego w warunkach eukariotycznych.
ME311PL - 7 - EP 1699822 B1 5 10 15 [0033] Zakres niniejszego wynalazku obejmuje białka fuzyjne IL-7 charakteryzujące się specyficznymi formami strukturalnymi oraz polepszoną aktywnością biologiczną. Przykładowo, białka fuzyjne IL-7 mające system wiązań disulfidowych obejmujący Cys2-Cys92, Cys34-Cys129 oraz Cys47-Cys141 z uwzględnieniem wyłączenia zdefiniowanego w zastrzeżeniu 1 cechują się większą aktywnością w warunkach in vivo w porównaniu z białkiem rekombinacyjnym IL-7 typu dzikiego. [0034] Ponadto, wynalazek dostarcza formy białka fuzyjnego IL-7, w której tylko dwa z trzech potencjalnych miejsc glikozylacji z wiązaniem N-glikozydowym są glikozylowane. W szczególności, glikozylowane są pozycje Asn70 i Asn91 białka dojrzałego, podczas gdy przewidywane miejsce glikozylacji z wiązaniem N- glikozydowym na pozycji Asn116 IL-7 nie jest glikozylowane. Takie białko fuzyjne IL- 7 jest bardziej aktywne w warunkach in vivo niż rekombinant IL-7 typu dzikiego. [0035] Wynalazek obejmuje także białka fuzyjne IL-7, w których jednostka IL-7 zawiera delecję oraz w których utrzymana jest aktywność porównywalna do odpowiednich niezmodyfikowanych białek fuzyjnych IL-7. Przykładowo wynalazek dostarcza formy Ig-IL-7, w której jednostka IL-7 zawiera wewnętrzną delecję 18 aminokwasów odpowiadającą sekwencji VKGRKPAALGEAQPTKSL (SEQ ID NO:9). Białka fuzyjne interleukiny-7 20 25 30 [0036] Typowo część białka IL-7 jest połączona z białkiem nośnikowym. W jednym przykładzie realizacji wynalazku, białko nośnikowe jest rozmieszczone w kierunku końca N białka fuzyjnego a białko IL-7 jest rozmieszczone w kierunku końca C. W innym przykładzie, białko fuzyjne IL-7 jest rozmieszczone w kierunku końca N białka fuzyjnego zaś białko nośnikowe jest rozmieszczone w kierunku końca C. [0037] Według niniejszego opisu, sformułowanie interleukina-7 lub IL-7 oznacza polipeptydy IL-7 oraz ich pochodne i analogi mające zasadniczo sekwencję aminokwasową identyczną z sekwencją dojrzałego IL-7s ssaków typu dzikiego i zasadniczo równoważną mu aktywność biologiczną, określaną na przykład w standardowych testach biologicznych czy testach powinowactwa wiązania dla receptora IL-7. Przykładowo, IL-7 dotyczy sekwencji aminokwasowej polipeptydu rekombinacyjnego lub nierekombinacyjnego mającego sekwencję aminokwasową: i) naturalnego lub występującego naturalnie allelicznego wariantu polipeptydu IL-7. ii)
ME311PL - 8 - EP 1699822 B1 5 10 15 20 25 30 biologicznie aktywnego fragmentu polipeptydu IL-7, iii) biologicznie aktywnego analoga polipeptydowego polipeptydu IL-7, lub iv) biologicznie aktywnego wariantu polipeptydu IL-7. Polipeptydy IL-7 według wynalazku mogą być otrzymywane z dowolnych gatunków, na przykład od człowieka, krowy czy owcy. Kwas nukleinowy IL-7 lub sekwencje aminokwasowe IL-7 są dobrze znane ze stanu techniki. Przykładowo, sekwencja aminokwasowa ludzkiego IL-7 jest dostępna w bazie danych genetycznych sekwencji nukleotydowych Genbank pod numerem NM 000880 (SEQ ID NO:1) i została przedstawiona na rysunku fig. 1; sekwencja aminokwasowa mysiego IL-7 jest dostępna w bazie Genbank pod numerem NM 008371; sekwencja aminokwasowa szczurzego IL-7 jest dostępna w bazie Genbank pod numerem AF 367210; sekwencja aminokwasowa krowiego IL-7 jest dostępna w bazie Genbank pod numerem NM 173924 (SEQ ID NO:2) i została przedstawiona na rysunku fig. 2; zaś sekwencja aminokwasowa owczego IL-7 jest dostępna w bazie Genbank pod numerem U10089 (SEQ ID NO:3) i została przedstawiona na rysunku fig. 3. Sekwencja sygnałowa dla każdego z tych gatunków polipeptydów została zaznaczona na wszystkich figurach pogrubioną czcionką i nie jest typowo zawarta w przypadkach gdzie część IL-7 jest połączona do końca C białka nośnikowego. [0038] Według wynalazku, określenie wariant białka IL-7 oznacza sekwencję aminokwasową, w której zmianie uległa jedna lub większa liczba aminokwasów. Wariant może zawierać zmiany konserwatywne, gdzie podstawiony aminokwas ma podobną strukturę lub właściwości chemiczne, takie jak na przykład zamiana leucyny w izoleucynę. Znacznie rzadziej wariant może zawierać zmiany niekonserwatywne, takie jak na przykład zamiana glicyny na tryptofan. Podobnego rodzaju mniejsze zmiany mogą również obejmować delecje i/lub insercje aminokwasów. Informacje określające, które reszty aminokwasowe mogą być przedmiotem podstawienia, insercji lub delecji bez pogarszania aktywności biologicznej i jak zrealizować te procesy można pozyskać dzięki odpowiednim programom komputerowym dobrze znanym ze stanu techniki, takim jak na przykład oprogramowanie do modelowania cząsteczkowego lub do określania zgodności strukturalnej. Warianty białek IL-7 wchodzące w zakres niniejszego wynalazku obejmują białka IL-7, które zachowują aktywność IL-7. Polipeptydy IL-7, które zawierają także addycje, substytucje lub delecje również wchodzą w zakres przedmiotowego wynalazku jeśli tylko białka te zachowują zasadniczo aktywność biologiczną równoważną aktywności IL-7.
ME311PL - 9 - EP 1699822 B1 5 10 15 20 25 30 Przykładowo, formy skrócone IL-7, które zachowują aktywność biologiczną porównywalną z aktywnością formy białka IL-7 o pełnej długości są objęte zakresem wynalazku. Aktywność białek IL-7 może być określana testami proliferacji komórkowej w warunkach in vitro, tak jak opisano na przykład w Przykładzie 6. Aktywność wariantów IL-7 według wynalazku wynosi co najmniej 10%, 20%, 40%, 60% a bardziej korzystnie co najmniej 80%, 90%, 95% czy nawet jeszcze bardziej korzystnie 99% aktywności IL-7 typu dzikiego. [0039] Warianty białka IL-7 obejmują także polipeptydy, których sekwencje są identyczne z sekwencją IL-7 typu dzikiego w co najmniej 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 92%, 95%, 97%, 98%, 99% czy nawet w jeszcze większym zakresie. W celu określenia procentowej identyczności dwóch sekwencji aminokwasowych lub dwóch kwasów nukleinowych, sekwencje te są wyrównywane dla celów uzyskania optymalnego porównania (przykładowo do sekwencji pierwszego aminokwasu lub sekwencji kwasu nukleinowego mogą być wprowadzane luki celem optymalnego wyrównania względem sekwencji drugiego aminokwasu lub kwasu nukleinowego). Procentowa identyczność pomiędzy dwoma sekwencjami jest funkcją liczby identycznych pozycji znajdujących się w tych sekwencjach (to znaczy % homologia = liczba identycznych pozycji/całkowitą liczbę pozycji x 100). Określenie procentowej homologii pomiędzy dwoma sekwencjami może być zrealizowane z wykorzystaniem algorytmu matematycznego. Korzystnym i nie stanowiącym żadnego ograniczenia przykładem takiego algorytmu matematycznego wykorzystywanym do porównywania dwóch sekwencji jest algorytm stworzony przez Karlin i Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-68, następnie przez nich zmodyfikowany jak opisano w (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-77. Algorytm ten został wbudowany do programów Altschul NBLAST oraz XBLAST, jak opisano et al. (1990) J. Mol. Biol. 215:403-10. Poszukiwania nukleotydów BLAST mogą być realizowane z wykorzystaniem programu NBLAST, wynik=100, długość słowa=12. Poszukiwania białek BLAST mogą być realizowane z wykorzystaniem programu XBLAST, wynik=50, długość słowa=3. W celu uzyskania odpowiedniego wyrównania z wprowadzaniem odpowiednich luk dla celów przeprowadzenia porównania, można wykorzystać oprogramowanie Gapped BLAST opisane przez Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Research 25(17):3389-3402. Wykorzystując programy BLAST oraz
ME311PL - 10 - EP 1699822 B1 Gapped BLAST, programy te (na przykład XBLAST czy NBLAST) mogą być skonfigurowane domyślnymi wartościami parametrów ich pracy. 5 [0040] Potencjalne epitopy komórek T lub komórek B w jednostce IL-7 mogą być usunięte lub zmodyfikowane w białku fuzyjnym IL-7 według wynalazku. Przykładowe nie-immunizowane jednostki IL-7 są ujawnione w amerykańskim tymczasowym zgłoszeniu patentowym zatytułowanym Warianty IL-7 o zredukowanej immunogeniczności (numer akt sprawy rzecznika LEX-035PR), które zostało zgłoszone w Urzędzie Patentowym Stanów Zjednoczonych dnia 9 grudnia 2004 r. Białko nośnikowe 10 15 20 25 30 [0041] Białko nośnikowe może być dowolną jednostką połączoną kowalencyjnie z białkiem IL-7. W jednym z przykładów realizacji wynalazku, białkiem nośnikowym jest albumina, taka jak na przykład albumina surowicy ludzkiej. W innym przykładzie, białkiem nośnikowym jest jednostka immunoglobuliny (Ig), taka jak ciężki łańcuch Ig. Łańcuch Ig może pochodzić od IgA, IgD, IgE, IgG lub IgM. Według przedmiotowego wynalazku, jednostka Ig może tworzyć nienaruszone przeciwciało i może kierować białko fuzyjne IL-7 do specyficznych miejsc docelowych w tym przeciwciele. Białka fuzyjne wykorzystujące nakierowywanie na przeciwciała są znane ze stanu techniki. W kolejnym przykładzie realizacji jednostka nośnikowa Ig zawiera ponadto lekki łańcuch Ig. [0042] W innym przykładzie realizacji wynalazku, jednostka Ig zawiera region Fc. Według wynalazku, określenie część Fc obejmuje domeny pochodzące od stałego regionu immunoglobuliny, korzystnie immunoglobuliny ludzkiej, włączając w to fragmenty, analogi, warianty, mutanty oraz derywatywy tego stałego regionu. Odpowiednie immunoglobuliny obejmują IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 oraz inne klasy. Stały region immunoglobuliny jest zdefiniowany jako naturalnie występujący lub otrzymany syntetycznie polipeptyd homologiczny z regionem końca C immunoglobuliny, oraz może obejmować domenę CH1, zawias, domenę CH2, domenę CH3 lub domenę CH4, oddzielnie lub w dowolnej kombinacji. Według wynalazku, część Fc typowo zawiera co najmniej domenę CH2, Przykładowo, część Fc może zawierać zawias-ch2-ch3. Alternatywnie, część Fc może obejmować cały lub część regionu zawiasowego, domeny CH2 i/lub domeny CH3 i/lub domeny CH4.
ME311PL - 11 - EP 1699822 B1 5 10 15 20 25 30 [0043] Stały region immunoglobuliny jest odpowiedzialny za wiele ważnych funkcji przeciwciała włączając w to wiązanie receptora Fc (FcR) oraz wiązanie komplementarne. Występuje pięć głównych klas stałego regionu ciężkiego łańcucha, sklasyfikowanych jako IgA, IgG, IgD, IgE oraz IgM. Przykładowo IgG jest z kolei dzielony na cztery podklasy: 1, 2, 3 i 4, znane także odpowiednio jako IgG1, IgG2, IgG 3 i IgG4. [0044] Cząsteczki IgG wchodzą w interakcje z różnorakimi klasami receptorów komórkowych włączając w to trzy klasy receptorów Fcγ (FcγR) specyficzne dla klasy IgG przeciwciał, a mianowicie FcγRI, FcγRII oraz FcγRIII. Stwierdzono, że ważne sekwencje dla wiązania IgG do receptorów FcγR znajdują się w domenach CH2 i CH3. Okres półrozpadu przeciwciała w surowicy zależy od zdolności danego przeciwciała do wiązania się do receptora Fc (FcR). W podobny sposób, okres półrozpadu białka fuzyjnego immunoglobuliny w surowicy zależy od zdolności do wiązania się z takimi receptorami (Gillies, et al., (1999) Cancer Res. 59:2159-66). W porównaniu z domenami IgG1, domeny CH2 oraz CH3 IgG2 i IgG4 mają biochemicznie niewykrywalne lub zredukowane powinowactwo wiązania do receptorów Fc. Stwierdzono, że białka fuzyjne immunoglobuliny zawierające domeny CH2 ora CH3 IgG2 i IgG4 cechują się dłuższym okresem półrozpadu w surowicy w porównaniu z odpowiednimi białkami fuzyjnymi zawierającymi domeny CH2 oraz CH3 IgG1 (patent amerykański US 5,541,087; Lo et al., (1998) Protein Engineering, 11:495-500). Według pewnych przykładów realizacji wynalazku, korzystne domeny CH2 i CH3 pochodzą odpowiednio od izotypu przeciwciała o zredukowanym powinowactwie wiązania dla receptorów i funkcjach efektorowych, takiego jak na przykład IgG2 lub IgG4, przy czym bardziej korzystne są domeny CH2 i CH3 pochodzące od IgG2. [0045] Region zawiasowy jest typowo umiejscowiony C-końcem do domeny CH1 stałego regionu ciężkiego łańcucha. W izotopach IgG, wiązania disulfidowe występują typowo wewnątrz tego regionu zawiasowego, umożliwiając w ten sposób utworzenie finalnej cząsteczki tetramerycznego przeciwciała. Region ten jest zdominowany przez proliny, seryny oraz treoniny. Według przedmiotowego wynalazku, region zawiasowy jest typowo co najmniej homologiczny do regionu naturalnie występującej immunoglobuliny, który zawiera reszty cysteinowe w celu
ME311PL - 12 - EP 1699822 B1 5 10 15 20 25 30 utworzenia wiązań disulfidowych łączących dwie jednostki Fc. Reprezentatywne sekwencje regionów zawiasowych dla ludzkich i mysich immunoglobulin są znane ze stanu techniki i mogą być odnalezione w pracy Borrebaeck, ed., (1992) Antibody Engineering. A Practical Guide. W.H. Frejman and Co. Odpowiednie dla wynalazku regiony zawiasowe mogą pochodzić od IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 oraz innych klas immunoglobulin. [0046] Region zawiasowy IgG1 zawiera trzy cysteiny, z których druga i trzecia biorą udział w wiązaniach disulfidowych pomiędzy dwoma ciężkimi łańcuchami immunoglobuliny. Te same dwie cysteiny umożliwiają skuteczne i zgodne wiązanie części Fc. Dlatego korzystny region zawiasowy według wynalazku pochodzi od IgG1, korzystniej od ludzkiego IgG1, przy czym cysteina jest korzystnie zmutowana do postaci innego aminokwasu, korzystnie seryny. [0047] Region zawiasowy izotypu IgG2 ma cztery wiązania disulfidowe, które dążą do wywołania wspomagania oligomeryzacji i o ile to możliwe nieprawidłowego wiązania disulfidowego podczas sekrecji w systemach rekombinacyjnych. Odpowiedni region zawiasowy może pochodzić od zawiasu IgG2; każda z pierwszych dwóch cystein jest korzystnie zmutowana do innego aminokwasu. [0048] Znany jest fakt, że region zawiasowy IgG4 nieskutecznie tworzy disulfidowe wiązania międzyłańcuchowe. Niemniej jednak, odpowiedni dla przedmiotowego wynalazku region zawiasowy może pochodzić od regionu zawiasowego IgG4, korzystnie zawierającego mutację, która wzmacnia poprawne formowanie wiązań disulfidowych pomiędzy jednostkami pochodzącymi od ciężkich łańcuchów (Angal et al. (1993) Mol. Immuno., 30:105-8). [0049] Według wynalazku, część Fc może zawierać domeny CH2 i/lub CH3 i/lub CH4 oraz region zawiasowy, które pochodzą od różnych izotypów przeciwciał, to znaczy hybrydową część Fc. Przykładowo według jednego przykładu realizacji, część Fc zawiera domeny CH2 i/lub CH3 pochodzące od IgG2 lub IgG4 oraz zmutowany region zawiasowy pochodzący od IgG1. W niniejszym opisie określenie Fcγ2(h) odnosi się do przykładu realizacji, w którym zawias pochodzi od IgG1 a pozostałe stałe domeny są z IgG2. Alternatywnie, w hybrydowej części Fc wykorzystywany jest zmutowany region zawiasowy z innej podklasy IgG. Przykładowo, zastosowana
ME311PL - 13 - EP 1699822 B1 5 10 15 20 25 30 może zostać zmutowana forma zawiasu IgG4 umożliwiająca wytworzenie skutecznego wiązania disulfidowego pomiędzy dwoma ciężkimi łańcuchami. Zmutowany zawias może również pochodzić od zawiasu IgG2, w którym każda z pierwszych dwóch cystein jest zmutowana do postaci innego aminokwasu. Tego rodzaju hybrydowe części Fc ułatwiają ekspresję na wysokim poziomie i polepszają poprawne tworzenie się białek fuzyjnych Fc-IL-7. Tworzenie takich hybrydowych części Fc jest znane ze stanu techniki i zostało opisane w opublikowanym amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 2003-0044423. [0050] W niektórych przykładach wykonania, część Fc zawiera modyfikacje aminokwasowe, które zasadniczo przedłużają okres półrozpadu białka fuzyjnego Fc w osoczu. Tego rodzaju modyfikacje aminokwasowe obejmują mutacje zasadniczo zmniejszające lub eliminujące aktywność dotyczącą wiązania receptora Fc lub wiązania dopełniacza. Przykładowo, miejsce glikozylacji wewnątrz części Fc ciężkiego łańcucha immunoglobuliny może zostać usunięte. W IgG1, miejsce glikozylacji występuje na pozycji Asn297 wewnątrz sekwencji aminokwasowej Gln- Tyr-Asn-Ser (SEQ ID NO:30). W innych izotopach immunoglobuliny, miejsce glikozylacji odpowiada pozycji Asn297 IgG1. Przykładowo, w IgG2 i IgG4, miejscem glikozylacji jest asparganina wewnątrz sekwencji aminokwasowej Gln-Phe-Asn-Ser (SEQ ID NO:29). Mutacja Asn297 IgG1 usuwa odpowiednio miejsce glikozylacji w części Fc pochodzącej od IgG1. W jednym przykładzie wykonania, Asn297 zostały zastąpione przez Gln. W innych przykładach realizacji, tyrozyna wewnątrz sekwencji aminokwasowej Gln-Tyr-Asn-Ser (SEQ ID NO:30) jest ponadto zmutowana w celu wyeliminowania potencjalnego niejednolitego epitopu komórki T wynikającego z mutacji asparganiny. Według wynalazku, epitop komórki T jest sekwencją polipeptydową w białku, która wchodzi w interakcję lub wiąże cząsteczkę MHC klasy II. Przykładowo, sekwencja aminokwasowa Gln-Tyr-Asn-Ser (SEQ ID NO:30) wewnątrz ciężkiego łańcucha IgG1 może być zastąpiona sekwencją aminokwasową Gln-Ala-Gln-Ser (SEQ ID NO:28). W podobny sposób, w IgG2 i IgG4, mutacja asparganiny wewnątrz sekwencji aminokwasowej Gln-Phe-Asn-Ser (SEQ ID NO:29) usuwa miejsce glikozylacji w części Fc pochodzącej od ciężkiego łańcucha IgG2 lub IgG4. W jednym z przykładów realizacji, fenyloalanina wewnątrz sekwencji aminokwasowej Gln-Phe-Asn-Ser (SEQ ID NO:29) jest ponadto zmutowana w celu wyeliminowania potencjalnego niejednolitego epitopu komórki T wynikającego z
ME311PL - 14 - EP 1699822 B1 mutacji asparganiny. Przykładowo, sekwencja aminokwasowa Gln-Phe-Asn-Ser (SEQ ID NO:29) wewnątrz ciężkiego łańcucha IgG2 lub IgG4 może być zastąpiona sekwencją aminokwasową Gln-Ala-Gln-Ser (SEQ ID NO:28). 5 10 15 20 25 [0051] Ponadto zaobserwowano, że zmiana aminokwasów w pobliżu połączenia części Fc i części nie będącej częścią Fc może wyjątkowo wyraźnie zwiększyć okres półrozpadu białka fuzyjnego Fc w surowicy (amerykańskie opublikowane zgłoszenie patentowe nr 2002-0147311). Tak więc, region połączenia białka fuzyjnego Fc-IL-7 lub IL-7-Fc według wynalazku może zawierać zmiany, które, w porównaniu do naturalnie występujących sekwencji ciężkiego łańcucha immunoglobuliny i IL-7, leżą korzystnie wewnątrz około 10 aminokwasów wokół punktu połączenia. Tego rodzaju zmiany aminokwasów mogą powodować wzrost hydrofobowości, przykładowo poprzez zmianę lizyny końca C części Fc w hydrofobowy aminokwas taki jak alanina lub leucyna. W jeszcze innym przykładzie realizacji wynalazku, lizyna końca C i poprzedzająca ją glicyna w części Fc są usunięte. [0052] W innych przykładach wykonania, część Fc zawiera zmiany aminokwasów segmentu Leu-Ser-Leu-Ser w pobliżu końca C części Fc ciężkiego łańcucha immunoglobuliny. Podstawienia aminokwasowe segmentu Leu-Ser-Leu-Ser (SEQ ID NO:27) eliminują potencjalne połączeniowe epitopy komórek T. W jednym przykładzie realizacji, sekwencja aminokwasowa Leu-Ser-Leu-Ser (SEQ ID NO:27) w pobliżu końca C części Fc jest zastąpiona sekwencją Ala-Thr-Ala-Thr (SEQ ID NO:26). W innych przykładach, aminokwasy wewnątrz segmentu Leu-Ser-Leu-Ser (SEQ ID NO:27) zostają zastąpione innymi aminokwasami takimi jak glicyna lub prolina. Szczegółowe sposoby tworzenie substytucji aminokwasowych segmentu Leu-Ser-Leu-Ser (SEQ ID NO:27) w pobliżu końca C IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 lub cząsteczek innych klas immunoglobulin, jak również innych przykładowych modyfikacji dla zmiany połączeniowych epitopów komórek T zostały opisane w opublikowanym amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 2003-0166877. Odstępnik (ang. spacer) 30 [0053] W jednym przykładzie wykonania, pomiędzy białko nośnikowe o białko fuzyjne IL-7 wstawiony jest odstępnik lub peptyd łącznikowy. Przykładowo, odstępnik ten jest umieszczony bezpośrednio końcem C do ostatniego aminokwasu stałego regionu Ig. Odstępnik lub peptyd łącznikowy jest korzystnie nienaładowany a korzystniej
ME311PL - 15 - EP 1699822 B1 5 10 niepolarny lub hydrofobowy. Długość odstępnika lub peptydu łącznikowego wynosi korzystnie od 1 do około 100 aminokwasów, korzystniej od 1 do około 50 aminokwasów, lub od 1 do około 25 aminokwasów, a jeszcze bardziej korzystnie od 1 do około 15 aminokwasów, a szczególnie korzystnie mniej niż 10 aminokwasów. W jednym przykładzie wykonania, odstępnik zawiera sekwencję (G 4 S) n, gdzie n jest mniejsze od 5. W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, odstępnik zawiera sekwencję G 4 SG 4 (SEQ ID NO:25). W jeszcze innym przykładzie realizacji, odstępnik zawiera motyw, który uznawany jest za miejsce glikozylacji z wiązaniem N- glikozydowym. W jeszcze innym przykładzie realizacji, odstępnik zawiera motyw, który jest uznawany za agenta rozrywającego specyficznego względem miejsca. W alternatywnym przykładzie realizacji wynalazku, białko nośnikowe oraz białko fuzyjne IL-7 są oddzielone syntetycznym odstępnikiem, na przykład odstępnikiem PNA, który jest korzystnie nienaładowany, a jeszcze korzystniej niepolarny lub hydrofobowy. Otrzymywanie białek fuzyjnych IL-7 15 20 25 30 [0054] Nie stanowiące ograniczenia wynalazku sposoby syntetyzowania użytecznych przykładów realizacji wynalazku zostały opisane Przykładach zawartych w dalszej części niniejszego opisu, gdzie ponadto przedstawiono użyteczne testy do badania właściwości w warunkach in vitro oraz aktywności farmakokinetycznej i aktywności w warunkach in vivo w modelach zwierzęcych. [0055] Białka fuzyjne IL-7 według wynalazku mogą być wytwarzane z zastosowaniem rekombinacyjnych wektorów ekspresyjnych znanych ze stanu techniki. Termin wektor ekspresyjny odnosi się do replikowalnego konstrukta DNA wykorzystywanego do przeprowadzania ekspresji DNA, które koduje wymagane białko fuzyjne IL-7 oraz które zawiera jednostkę transkrypcji zawierającą układ (1) elementu(ów) genetycznego(ych) pełniącego(ych) funkcję regulującą w ekspresji genowej, na przykład promotorów, operatorów lub sekwencji wzmacniających, operatywnie połączonego(ych) do (2) sekwencji DNA kodującej wymagane białko fuzyjne, która podlega transkrypcji w mrna i translacji w białko, oraz (3) odpowiednie sekwencje inicjujące i zakańczające transkrypcję i translację. Wybór promotora i innych elementów regulatorowych zasadniczo zależy od przewidywanych do zastosowania komórek gospodarza. Korzystnym wektorem ekspresyjnym według
ME311PL - 16 - EP 1699822 B1 wynalazku jest wektor ekspresyjny Fc pochodzący od wektora ekspresyjnego PdCshuFc opisanego w pracy Lo et al., Protein Engineering (1998) 11:495. 5 10 15 20 25 30 [0056] W korzystnym przykładzie realizacji, kwas nukleinowy kodujący białko fuzyjne IL-7 jest transfektowany do komórki gospodarza z wykorzystaniem rekombinacyjnych technik DNA. W rozumieniu wynalazku, obce DNA obejmuje sekwencję kodującą białka według wynalazku. Odpowiednie komórki gospodarza obejmują komórki prokariotyczne, komórki drożdży lub wyższe komórki eukariotyczne, przy czym korzystne są komórki eukariotyczne. [0057] Rekombinacyjne białko fuzyjne IL-7 może ulegać ekspresji w komórkach drożdży, korzystnie w komórkach z gatunku Saccharomyces, takich jak S. cerevisiae. Ponadto wykorzystywane mogą być również drożdże innych klas takich jak Pichia lub Kluyveromyces. Wektory drożdżowe będą zasadniczo zawierały oryginał replikacji z plazmidu drożdży lub autonomicznie replikującą się sekwencję (ARS), promotor, DNA kodujące białko fuzyjne IL-7, sekwencje dla poliadenylacji i zakończenia transkrypcji oraz gen selekcji. Odpowiednie sekwencje promotorów w wektorach drożdżowych obejmują promotory dla metalotioneiny, kinazy 3-fosfogliceranianowej lub inne enzymy glikolityczne, takie jak enolaza, dehydrogenaza gliceryloaldehydo-3- fosforanowa, heksokinaza, dekarboksylaza pirogronianowa, fosfofruktokinaza, izomeraza glukozo-4-fosforanowa, mutaza 3-fosfoglicerynianowa, kinaza pirogronianowa, izomeraza triozofosforanowa, izomeraza fosfoglukozowa i glukokinaza. [0058] Do przeprowadzenia ekspresji rekombinacyjnego białka możliwe jest wykorzystanie różnego rodzaju systemów hodowli komórek ssaków lub owadów. Systemy bakulowirusowe dla wytwarzania białek w komórkach owadów są dobrze znane ze stanu techniki. Przykładowe linie odpowiednich komórek gospodarzy ssaków obejmują linie komórek NS/0, komórek L, C127, 3T3, komórek jajnika chomika chińskiego (ang. chinese hamster ovary (CHO)), HeLa oraz BHK. Ponadto do grupy odpowiednich komórek gospodarza ssaków należą pochodzące z nerki małpy komórki CV-1 (ATCC CCL70) oraz komórki COS-7. Inne odpowiednie komórki należące do linii komórek nerki małpy oznaczone jako CV-1/EBNA zostały uzyskane poprzez transfekcję linii komórek CV-1 z genem kodującym jądrowy antygen-1 (EBNA-1) wirusa Epstein-Barr i z wektorem zawierającym sekwencje regulatorowe
ME311PL - 17 - EP 1699822 B1 CMV (McMahan et al., (1991) EMBO J. 10:2821). Gen EBNA-1 pozwala na episomalną replikację wektorów ekspresyjnych, takich jak HAV-EO czy pdc406, które zawierają sekwencję początku replikacji EBV. 5 10 15 20 25 30 [0059] Wektory ekspresyjne ssaków mogą zawierać elementy nie transkrybowane takie jak początek replikacji, odpowiedni promotor lub sekwencja wzmacniająca przyłączona do genu, który ma być ekspresowany, oraz inne 5 lub 3 flankujące nietranskrybowane sekwencje, i 5 lub 3 sekwencje nie podlegającej translacji, takie jak wymagane miejsca wiązania rybosomów, miejsce poliadenylacji, miejsca przyłączenia donora i akceptora i transkrypcyjne sekwencje zakończenia. Powszechnie stosowane promotory i sekwencje wzmacniające pochodzą od Polyoma, Adenovirus 2, Simian Wirus 40 (SV40) oraz ludzkiego cytomegalowirusa. Sekwencje DNA pochodzące od wirusowego genomu SV40, takie jak na przykład miejsca początku replikacji SV40, wczesnego i późnego promotora, sekwencji wzmacniającej i miejsca połączenia czy poliadenylacji mogą być wykorzystywane do dostarczenia elementów genetycznych wymaganych do ekspresji heterologicznej sekwencji DNA. [0060] Dla wydzielania białka fuzyjnego IL-7 z komórki gospodarza, wektor ekspresyjny zawiera DNA kodujące peptyd sygnałowy lub peptyd lidera. Według niniejszego wynalazku, możliwe jest wykorzystanie DNA kodującego natywną sekwencję sygnałową IL-7 albo alternatywnie DNA kodującego heterologiczną sekwencję sygnałową, taką jak sekwencja sygnałowa z innej interleukiny lub z wydzielonej cząsteczki Ig. [0061] Niniejszy wynalazek dostarcza również sposobu do otrzymywania białek rekombinacyjnych według wynalazku obejmujący hodowanie komórki gospodarza transformowanej wektorem ekspresyjnym zawierającym sekwencję DNA kodującą białko fuzyjne IL-7 w warunkach wspomagających ekspresję. Pożądane białko jest następnie oczyszczane z ośrodka hodowlanego lub ekstraktów komórek. Przykładowo, supernatanty z systemów ekspresyjnych, które wydzielają białko rekombinacyjne w ośrodku hodowlanym mogą być najpierw koncentrowane z wykorzystaniem komercyjnie dostępnego filtru służącego do koncentrowania białek, takiego jak na przykład jednostka ultrafiltracyjna Amicon lub Milipore Pallicon. Po etapie koncentrowania, otrzymany koncentrat może być aplikowany na odpowiednią
ME311PL - 18 - EP 1699822 B1 matrycę oczyszczającą znaną ze stanu techniki. Przykładowo, białka fuzyjne IL-7 są dogodnie wydobywane z wykorzystaniem matrycy sprzężonej z proteiną A. 5 10 15 20 25 30 [0062] Izolowane lub oczyszczone białko fuzyjne IL-7 lub jego biologicznie aktywna część jest zasadniczo wolna od materiału komórkowego lub innych białek zanieczyszczających z komórek lub tkanek źródłowych, z których pochodzi białko fuzyjne IL-7, albo zasadniczo wolne od chemicznych prekursorów lub innych czynników chemicznych w przypadku syntezy chemicznej. Sformułowanie zasadniczo wolna od materiału komórkowego obejmuje preparaty białka fuzyjnego IL-7, w których białko to jest oddzielone od komponentów komórkowych komórek, z których jest ono wyizolowane lub wytworzone rekombinacyjnie. Według jednego z przykładów realizacji wynalazku, sformułowanie zasadniczo wolna od materiału komórkowego obejmuje preparaty białka fuzyjnego IL-7 zawierające mniej niż około 30% (suchej wagi) białek fuzyjnych (nazywanych także białkiem zanieczyszczającym ) nie będących białkiem IL-7, a bardziej korzystnie mniej niż około 20% białek fuzyjnych nie będących białkiem IL-7, jeszcze korzystnie mniej niż około 10 % białek fuzyjnych nie będących białkiem IL-7, zaś najkorzystniej mniej niż około 5% białek fuzyjnych nie będących białkiem IL-7. Kiedy białko fuzyjne IL-7 lub jego biologicznie aktywna część jest oczyszczona ze źródła rekombinacyjnego, to w takim stanie jest ona również korzystnie zasadniczo wolna od ośrodka hodowlanego, to znaczy, że ośrodek hodowlany stanowi mniej niż około 20%, korzystniej mniej niż około 10% a najkorzystniej mniej niż około 5% objętościowych preparatu białkowego. [0063] Termin zasadnicze czyste białko fuzyjne Ig-IL-7 oznacza preparat, w którym białko fuzyjne Ig-IL-7 stanowi co najmniej 60%, 70%, 80%, 90%, 95% lub 99% białek w preparacie. Według jednego z przykładów realizacji, wynalazek obejmuje zasadniczo czyste preparaty białek fuzyjnych Ig-IL-7 zawierających wzory wiązania disulfidowego pomiędzy Cys2 a Cys 92, Cys34 a Cys129, Cys47 a Cys141 przy uwzględnieniu warunku zdefiniowanego w zastrzeżeniu 1. Według innego przykładu realizacji, wynalazek dotyczy zasadniczo czystych preparatów białek fuzyjnych Ig-IL- 7, gdzie Asn116 nie jest glikozylowane zaś Asn70 oraz Asn91 są glikozylowane. Sposoby leczenia z wykorzystaniem białek IL-7 [0064] Białka fuzyjne IL-7 według wynalazku są użyteczne w leczeniu niedoborów immunologicznych oraz w przyspieszaniu naturalnego odtwarzania systemu
ME311PL - 19 - EP 1699822 B1 5 10 15 immunologicznego występującego na przykład po chorobach lub terapiach będących z natury immunosupresyjnymi. Przykładowo, białka fuzyjne IL-7 mogą być stosowane do leczenia infekcyjnych czynników chorobotwórczych, zaburzeń immunologicznych oraz do wspomagania wzrostu specyficznych typów komórek immunologicznych. Ponadto, białka fuzyjne IL-7 mogą być stosowane w leczeniu raków takich jak rak pęcherza, rak płuca, rak mózgu, rak piersi, rak skóry lub rak prostaty. W jednym z przykładów realizacji wynalazku, opisane powyżej białka fuzyjne IL-7 są użyteczne do leczenia pacjentów, którzy przeszli jeden lub więcej cykli chemioterapii, pomagając w uzupełnianiu ich komórek immunologicznych, Alternatywnie, białka fuzyjne IL-7 są użyteczne w adopcyjnych transplantacjach komórek T. Białka fuzyjne IL-7 mogą być przykładowo podawane w celu ułatwienia ekspansji i polepszania przeżywania transplantowanych komórek T albo w celu powodowania wzrostu populacji izolowanych komórek T w warunkach ex vivo. Alternatywnie, użyteczne może być także podawanie opisanych powyżej białek fuzyjnych IL-7 pacjentom z HIV, starszym pacjentom otrzymującym przeszczep lub innym pacjentom z ograniczonym działaniem systemu immunologicznego. Podawanie 20 25 30 [0065] Białka fuzyjne IL-7 według wynalazku mogą być inkorporowane do kompozycji farmaceutycznych odpowiednich do podawania. Kompozycje takie zawierają w typowych przypadkach białko fuzyjne IL-7 oraz farmaceutycznie tolerowany nośnik. W niniejszym opisie sformułowanie farmaceutycznie tolerowany nośnik obejmuje dowolne rozpuszczalniki, ośrodki dyspersyjne, powłoki, czynniki antybakteryjne i przeciwgrzybowe, czynniki izotoniczne i czynniki opóźniające absorpcję, i tym podobne substancje odpowiednie w zastosowaniach do podawania farmaceutycznego. Zastosowanie takich ośrodków oraz czynników do farmaceutycznie aktywnych substancji jest dobrze znane ze stanu techniki. [0066] Kompozycja farmaceutyczna według wynalazku jest tworzona tak aby była odpowiednia do przeznaczonej dla niej drogi podawania. Przykładowe drogi podawania obejmują podawanie przyjelitowe, na przykład dożylne, śródskórne, podskórne, doustne (na przykład inhalacja), przezskórne (miejscowe), przezśluzówkowe oraz doodbytnicze. Roztwory lub zawiesiny do zastosowania przyjelitowego, śródskórnego lub podskórnego mogą obejmować następujące
ME311PL - 20 - EP 1699822 B1 5 10 komponenty: sterylny rozcieńczalnik taki jak woda do wstrzykiwania, fizjologiczny roztwór soli, oleje stałe, glikole polietylenowe, gliceryna, glikol propylenowy lub inne rozpuszczalniki syntetyczne; czynniki antybakteryjne takie jak alkohol benzylowy lub paraben metylu, antyutleniacze takie jak kwas askorbinowy lub dwusiarczyn sodu; czynniki chelatujące takie jak kwas etylenodiaminotetraoctowy; bufory takie jak octany, cytryniany lub fosforany oraz czynniki do dostosowywania toniczności takie jak chlorek sodu lub dekstroza. ph może być dostosowywane z wykorzystaniem kwasów lub zasad, takich jak na przykład kwas chlorowodorowy lub wodorotlenek sodu. Podawanie przyjelitowe może być realizowane z wykorzystaniem ampułek, strzykawek jednorazowego użytku lub fiolek z różnorakimi dawkami wykonanymi ze szkła lub tworzywa sztucznego. [0067] Leki zawierające białka fuzyjne IL-7 według wynalazku mogą posiadać stężenie od 0.01 do 100% (w/w), chociaż ilość ta zmienia się w zależności od formy dawkowania leku. 15 20 25 [0068] Podawane dawki zależą od wagi ciała pacjentów, powagi choroby oraz opinii lekarskiej. Niemniej jednak zasadniczo zalecane jest podawanie od około 0.01 do około 10 mg/kg wagi ciała na dzień, korzystnie od około 0.02 do około 2 mg/kg a jeszcze korzystniej około 0.5 mg/kg w przypadku wstrzykiwania. Dawka może być podawana jeden raz lub wiele razy dziennie w zależności od powagi choroby oraz opinii lekarskiej. [0069] Kompozycje według wynalazku są użyteczne w przypadku podawania ich w połączeniu z jednym lub większą liczbą czynników terapeutycznych, na przykład z cząsteczką znaną ze swej użyteczności w procesie uzupełniania komórek krwi. Cząsteczką tą może być na przykład erytropoetyna, która znana jest z wykorzystywania w procesach uzupełniania czerwonych ciałek krwi, G-CSF wykorzystywany przy uzupełnianiu neutrofili lub GM-CSF stosowany przy uzupełnianiu granulocytów i makrofagów. PRZYKŁAD 1 Klonowanie ludzkiego (hu) Fc-IL-7 oraz wariantów hufc-il-7 30 [0070] Kwas nukleinowy kodujący dojrzałą formę ludzkiego IL-7 (to znaczy pozbawioną jego sekwencji sygnałowej końca N) jest wzmacniany przez reakcję
ME311PL - 21 - EP 1699822 B1 5 10 15 20 25 30 łańcuchową polimerazy (ang. polymerase chain reaction (PCR)), z wykorzystaniem postępowych i rewersyjnych primerów, które inkorporowały miejsca restrykcji odpowiednio dla Sma I oraz Xho I. Wzmocniony produkt PCR jest klonowany do wektora pcrii (Invotrogen, Carlsbad, CA) a jego sekwencja jest weryfikowana. Sekwencja aminokwasowa dojrzałego IL-7 została przedstawiona jako SEQ ID NO:1. Fragment IL-7 trawiony Sma I/Xho I jest transferowany do poddanego podobnemu oddziaływaniu wektora ekspresyjnego pochodzącego od pdcs-hufc, dając w rezultacie sekwencję chimeryczną pomiędzy hufc a IL-7, z IL-7 umiejscowionym wewnątrz ramki, bezpośrednio w dół sekwencji kodującej jednostkę CH3 Fc (zobacz Lo et al., Protein Engineering (1998) 11:495). [0071] Serie wektorów ekspresyjnych są uzyskiwane z wektora pdcs-hufc, który koduje fragment Fc, który zasadniczo zawiera zawias, domenę CH2 oraz domenę CH3 Ig, i który został skonstruowany do inkorporowania specyficznych zmian w regionie Fc. Tak więc poprzez transportowanie fragmentu IL-7 pomiędzy tymi wektorami, generowane były serie białek fuzyjnych hufc-il-7 różniące się swoimi szkieletami Fc. Dla tworzenia różnych szkieletów, w pierwszej kolejności do sekwencji Fc mogą być wprowadzane odpowiednie mutacje przy wykorzystaniu sposobów znanych ze stanu techniki. Ponieważ region Fc wektora pochodzącego od pdcs-hufc jest flankowany przez miejsce restrykcji AfIII oraz miejsce restrykcji SmaI, poprzez poddawanie kwasu nukleinowego odpowiednio zmodyfikowanego szkieletu procesowi PCR z wykorzystaniem trymerów, które inkorporują miejsca restrykcji odpowiednio dla AfIII i SmaI, powstający fragment kwasu nukleinowego kodujący Fc może być następnie podstawiony do wektora pochodzącego od pdcs-hufc jako AfIII do fragmentu SmaI. Sekwencja AfIII CTTAAGC (SEQ ID NO:24) jest sekwencją upstream sekwencji Fc rozpoczynającą GAGCCCAAA (SEQ ID NO:23), która reprezentuje początek regionu zawiasowego jak przedstawiono na rysunku fig. 20. Miejsce Smal CCCGGGT (SEQ ID NO:17) jest zwrócone w stronę końca regionu CH3 jak zobrazowano poprzez podkreślone aminokwasy na rysunku fig. 12 i koduje aminokwasy Pro-Gly prowadzące mutację reszty alaniny z lizyny do alaniny na końcu regionu CH3. [0072] Przykładowo, hufcγ1-il-7 jest skonstruowane tak, że posiada region zawiasowy, domeny CH2 i CH3 pochodzące od podklasy IgG 1. W kontekście białka