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IgG4重链gai造zhuan利ji术要点简述
点jici数:2238 发瞛i掌冢2020-11-30  来源:微xin公众号- 闲谈 Immunology

起初ren为IgG4bu结合FcR,bu引起ADCC,CDC效应。后续的研究发现,虽ran结合力diyuIgG1,但是IgG4依ran可以结合FcγRI,FcγRIIB, FcγRIIC,  FcγRIIIA。

 

IgG亚型和FcγR亲和力(文xian1)

 

TGN1412 (anti-CD28superagonist IgG4) Phase 1临床,因为交联FcγRIIB,yu礿iao赴蜃臃鏱ao。

 

IgG1和IgG4的yao物shang的差异,是重链γ1和γ4。这些差异主要集中在铰链区和CH2,在生产过程中襜u醳ing响下游工艺。在dipH条件下,IgG4的稳ding性bu如IgG1。

 

γ4第228位丝an酸是IgG4s稳ding的关jianan基酸,且没有zhuan利保hu,被大liang使用。

 

15种已批准IgG4抗体中,12种在其恒ding重链中被修gai,而在50种已批准的IgG1基疗fa中只有14种含有恒ding的重链修饰。此外,目前处yuPhaseIII的大多数IgG4抗体都具有恒ding的重链修饰。

下表为IgG4抗体及其Fc段修饰情kuang

 

IgG4抗体重链gai造

 

1. 降diFc效应功能的突变

 

1989年哥伦比亚大学提chu了第一个zhuan利申请(WO8907142)。其想fa是絟uan籦u同IgG亚类的结构域,以获得具有所xu特性的抗体。jin管在1996年获得了一项ou洲zhuan利,但Celltech提chu了反对意见,该zhuan利最终在2006年被撤销。

 

1993年Arch Development提chu另一份申请(WO9428027),声称其IgG4(以L235E突变)处yu沉mozhuang态。这份申请是突变的抗CD3抗体,而bu是任何有这种突变的抗体。

 

1994年Celltech提chu了一项申请(WO9526403),对jianshao补体激活提chu了guang泛申请,但没有获得zhuan利。

 

2000年,Genentech提交了一份申请(WO200042072),其中包含了数百个单一的变体,后来获得了数shi项zhuan利。这些zhuan利与FcγR结合增qiang有关,但它们也包含jianshao与所有FcγR结合的突变的例子(例如D265A,US 7332581),这些zhuan利将yu2020年到期。

 

2003年,Xencor在WO2004029207中提chu了几项申请,其中包括数百个调节与FCγR亲和力的Fc变异体,获得了美国zhuan利,例如L328替代jianshaoADCC,或A330R突变jianshao与FCγRIIIA的结合。有ren反对,包括涵盖F243L突变的EP2364996B1zhuan利。

 

Alexion开发了一种废除效应功能的ji术,将IgG2(T260)与IgG4 Fc末duan连接,产生了一个与C1q和FcγR结合fei常ruo的分子。C5抗体(依库zhu单抗eculizumab(Soliris)和依库丽单抗raulizumab(ULTOMIRIS))使用了此ji术。

 

 

Centocor 申请了WO2011066501。Janssen(前Centocor)最终从WO2011066501zhuan利紋i寤竦昧艘桓霰湟霫gG4(S228P、F234A、L235A、G237A和P238S)的zhuan利(US 10053513B2)。

 

2011年,mo克申请WO2011149999miao述了youF243A/V264A突变zu簒ian槌傻耐僖夯疐c多肽。这些突变导致Fcγ受体与IgG4结合jianshao。

 

IgG4突变L234A和L235A,通过zuduanFc/Fcγ受体界mian内的一个jia心脯an酸基xu,进一步降di效应功能。葛兰素史克2016年申请zhuan利WO2017079369,miao述了xin的IgG2 Fc和IgG4 Fc突变zu合,特别是IgG4的E233P/F234A/L235A/G236del/G237A突变zu合。

 

 

IgG4及铰链区

 

2. 延长半衰期的突变

 

半衰期对yu任何用yu治疗的IgG亚类都是zhi关重要的,可以帮助jianshao剂liang或给yao间隔。

 

Genentech是第一批申请zhuan利zhe,其基因突变可以增qiangren抗体与FcRn的结合。他们从WO200042072zhuan利紋i寤竦昧巳顉huan利,she及307、380和434位点。434位突变的zhuan利只涵盖IgG1,在2020年到期。

 

另一个先驱,Medimmune(现shua斯利kang),2001年从WO02060919申请紋i寤竦昧艘幌蠲拦鷝huan利(US 7083784),并提chu了guang泛权益,she及252/254/256/309/311/433/434/436位点的修gai。该zhuan利涵盖了著名的M252Y/S254T/T256E(YTE)突变zu合,该突变zu合可使猴的血qing抗体半衰期增jia近4倍,并使motavizumab在ren类体内的半衰期延长zhi100天。该紋i寤故谟枇似渌呦顉huan利,将保hu范围扩大到位yu或接近Fc/FcRn接口的其他突变zu合(308/311/385/386/389/428)。ou洲zhuan利则bu同,因为EP1355919B1zhuan利主要保hu单一252位点(Y、F、W、T突变),EP2354149B1zhuan利主要保hu433K/434F/436Hzu合,2022年到期。

 

从WO2004035752zhuan利紋i逯校珹bbott被授予美国和ou洲羓iao顉huan利,其中包括T250Q/E和M428L/F替huan抗体。bu同亚类和bu同CDR的抗体,包括突变zu合T250Q/M428L(QL),在恒hemi猴中表现chu近2倍的IgG半衰期增qiang。

 

Xencor拥有多个guang泛zhuan利,包括美国和ou洲的zhuan利:1)N434S、308 W、308 Y和308 F突变(WO2006053301紋i澹2026年到期);2)M252Y/M428L和D259I/V308Fzu合(WO2009058492);3)著名的M428L/N434S(LS)突变zu合(WO2009086320),据bao在ren类中有4倍的延长半衰期(将yu2028年到期)。Xencor的zhuan利zu合还包括T307Q/N434S、M428L/V308F和Q311V/N434Szu合zhuan利。

 

2009年,LFB获得美国zhuan利(WO2010106180),she及12个突变zu合,增qiangFcRn结合。

 

2009年,Genentech提chu了一项zhuan利申请(WO2010045193),襶uanu先前的申请中已经miao述的位zhi的突变zu合,特别是youT307Q/N434A突变zu成的zu合,它导致了25天半衰期。jin管被zhi申请疑xin颖性,但美国和ou洲的申请蓌ing捶牌

 

其他申请,例如2013年的BioAtla(WO2013163630)。发布了几个bu同突变,(US 20180186863)申请中的E258F/V427T突变zu合。ran而,在其他申请中并没有miao述它们的突变体;示例部分只指chu,与野生型Fc和中性pH下的正常结合相比,在酸性pH条件下,被测变异体的FcRn结合liang为2~80倍。挪威奥斯陆大学(WO2017158426)、Kookmin大学(KR101792191多个申请)和MacroGenics(US20190010243)也发蟴hi诵yue茉銮kang膞in突变。

 

通过用带正dian荷的an基酸代替带负dian荷的an基酸,降di等dian点,降di血qing半衰期。例如,中外制yao获得了一项guang泛的ou洲zhuan利(EP 2006381),该zhuan利she糱aü齡ai变等dian点的可变区域的任何修gai来调节血qing半衰期。Alexion和其他ren一起反对这项zhuan利,中外制yao的zhuan利最终被撤销,但中外制yao对这一决ding提chu了shang诉。

 

从WO2016227母体申请中,Xencor还拥有一项oumeng(EP3029066)和羓iao蠲拦鷝huan利(US 8697641和US9605061),she及恒ding区域的等dian点修gai,但它们仅限yu特ding的突变zu合。

IgG结合FcRn(Am J Transplant. 2019 July ; 19(7): 1881–1887)

 

3. 与稳ding和下游工艺相关的突变

 

S228P突变解决了IgG4稳ding性问题。

 

Celltech的研究renyuan在1992发表的文xian表明,在IgG4以外的所有IgG亚类中秊ia幸桓鯯228P替huan(脯an酸存在yu此位zhi),zu以xiao除renIgG4抗体的异zhi性。1994年,Celltech公司提chu了一项zhen对E-选ze素抗体的zhuan利申请(WO9526403),其中包括降di效应功能的L235E替代和废除半抗体分子xing成的S228P替代。ran而,这种众所周知的突变从未得到过zhuan利保hu。

 

这一发现对IgG4yan生抗体的发展产生了重大ying响。这种突变几乎包含在大多xin开发的IgG4抗体中。

 

2006年,IgG4稳dingzhuan利转移到CH3,通过突变R409来解决IgG4在dipH条件下聚集的问题(WO2006033386)。在示例部分,他们表明S228P/L235E/R409K变异体在dipH条件下比S228P/L235E变异体表现chujiaoshao的聚集倾xiang。美国和ou洲的zhuan利都被授予了关yu抑制IgG4聚集的突变zu合的guang泛权益。

 

Genmab申请(WO2008145142),miao述了一个相同的突变jianshao了Fab-Arm的絟uan唬撬莖u洲zhuan利遭到反对,主要是因为之前xie和麒麟的zhuan利。

 

Genmab对其他gai善稳ding性突变的申请(WO2010063785),例如K370Q/E(以及其他),都获得了美国和ou洲的zhuan利。2016年,他们还提交了一份申请(US2017029521),要qiu在370位zhi进行任何突变,但仅限yuyouCXPC或CPXC(feiS228P)xu列zu成的多肽铰链区域。

 

2010年,Biogen提chuzhuan利申请(WO2010085682),该ji术she及IgG 1 CH3结构域的qiongzhi化、稳dingIgG4。他们的想fa是构建一种具有大liang突变的沉mo的IgG,以jianshaoyou酰基化引起的re稳ding性损shi。他们miao述了许多突变,例如297、299、307、309、399、409和427位点突变,以及与疏shui斑kuai中大liang疏shuian基酸相关的valine替huan(在240、262、264和266中)。ran而,他们撤回了申请。

 

S228P并bu是唯一ji能调节二硫jianxing成又能稳ding分子的突变。2010年,UCB提chu了一项申请(WO2012022982),并获得了guang泛IgG4的ou洲zhuan利,在131位的任何an基酸替huan为shang铰链中的半胱an酸。除了S228P突变外,他们还产生了大羕ang腎gG4变异体,Fabre稳ding性增qiang,产品异zhi性降di。ran而,与唯一的S228P突变相比,尚buqing楚这些xin的突变是否具有真正的优势。

 

中外制yao获得WO2009041613紋i宓膐u洲zhuan利,包括删除G446和K447,jianshaoIgG4C末duan异zhi性。根据他们的xu列列表和他们的主zhang,这种保hu适用yu任何具有S228P突变的IgG4。jin管中外制yao通过删除G446和K447an基酸而具有降diCduan异zhi性的zhuan利,但仅K447的缺shi已被用yu一些抗体中,如blosozumab (anti-sclerostin),dupilumab (Dupixent®, anti-IL-4Rα), emibetuzumab (anti-cMet), ixekizumab (Taltz®, anti-IL-17)。guang是这种突变似乎bu被任何zhuan利所涵盖。根据中外制yaozhuan利WO2009041613的说fa,与唯一的K447缺shi相比,它的双重缺shi可以进一步降di异zhi性。

 

根据Bristol-Myers Squibb在2017年提交的WO2018119380申请,S228P稳ding的IgG4会导致bu良的生物分析和生物jia工。在示例部分,他们发现S228PIgG4在CEX-HPLCshang可能是以双fengxing式逃逸,可能是youzhu内的两种结合构象引起的。为了限制这种衳ing谥亓粗幸肓送槐洹V饕196位任何其他an基酸qu代赖an酸,或在217/220/(224或225)位zhi替huan赖an酸。

 

参考文xian:

  1. Jose M. M. Caaveiro et al,Structural analysis of Fc/FccR complexes: a blueprint for antibody design,Immunological Reviews 2015 Vol. 268: 201–221

  2. Christophe Dumet,Insights into the IgG heavy chain engineering patent landscape as applied to IgG4 antibody development,MABS,2019。


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