抗癌抗体
技术领域
本发明涉及抗癌制剂,特别是抑制人结肠癌细胞、前列腺癌细胞和乳腺癌细胞在体外和体内生长的制剂。本发明还涉及癌症疫苗。
背景技术
早在二十世纪八十年代,就特别感兴趣研制用作抗癌制剂的单克隆抗体(Mab)。在一些情况中,这些被设计为“魔弹”,通过缀合不同的细胞毒性化合物(例如毒素)或其它物质(例如同位素和药物),输送至癌细胞。然而,由于许多原因包括特异性低、穿透性低(即针对实体瘤而言)及产生人抗小鼠抗体(即HAMA)应答,这些基于Mab的抗癌制剂未获成功并大多已被放弃。
近年来,对基于Mab的抗癌制剂又重新注目,而且先前经历的许多问题已经通过遗传工程技术得以解决(Hudson PJ,“癌症治疗中的重组抗体构建体”,免疫学通用观点11,pp 548-557(1999);在此将其揭示内容并入作为参考)。确实,目前有三种Mab正在使用或在临床试验阶段(即治疗HER2/neu阳性乳腺癌的人源化的HER2/neu Mab,商品名为Transtuzu Mab;治疗非霍奇金淋巴瘤的人源化的抗CD20Mab,商品名为Rituxan;及C225,其是一种抗EGFR Mab)。这些抗体不是作为细胞毒性抗体发挥作用,也不是通过Fc介导的炎症应答而发挥作用,而是结合抗原以干扰细胞信号化及引起细胞凋亡。例如,以HER2/neu Mab为例,所述抗体阻止或“阻断”生长因子的结合,导致HER2/neu阳性乳腺癌细胞死亡。
显然需要更多抗癌制剂以补充现有的癌症治疗。通过用已知在某些癌细胞中表达的一种蛋白即Cripto-1蛋白或Cripto-1蛋白的抗原性部分(Montuori N等,“分离和定性CRIPTO常染色体基因及其X-连锁相关序列”,Am J Hum Genet,49(3),pp 555-565(1991))、或者Pim-1蛋白的一种融合蛋白(Friedmann M等,“定性原癌基因pim-1:激酶活性和底物识别序列”,Arch Biochem Biophys,298(2),pp 594-601(1992))、或者结肠癌细胞裂解物对大鼠进行免疫,结果令人惊奇地发现,本发明人生产的Mab可抑制不同癌细胞系生长,且在一些情况下引起这些癌细胞系的凋亡。
发明内容
第一方面,本发明提供了一种诱导癌细胞凋亡的方法,所述方法包括用Cripto-1蛋白的结合配偶体(binding partner)(例如单克隆抗体或其片段)处理所述细胞。
优选地,所述结合配偶体特异性结合Cripto-1蛋白,且更优选地,特异性结合Cripto-1氨基酸序列,所述序列基本上相应于:
CPPSFYGRNCEHDVRKE(SEQ ID NO:1)
或
ELNRTCCLNGGTCMLGSFCACPPSFYGRNCEHDVRKE(SEQID NO:2)。
第二方面,本发明提供了一种单克隆抗体或其片段,其能特异性结合Cripto-1蛋白,其中所述单克隆抗体或其片段能够诱导癌细胞凋亡。
第三方面,本发明提供了一种抗癌制剂,其包含上述第二方面的单克隆抗体或其片段,所述的单克隆抗体或其片段任选地与一种药用可接受的载体或稀释剂组合。
第四方面,本发明提供了一种治疗癌症患者的方法,所述方法包括为所述患者施用有效量的上述第三方面的抗癌制剂。
第五方面,本发明提供了一种癌症疫苗,其包含Cripto-1蛋白或其抗原性片段、或编码Cripto-1蛋白或其抗原性片段的一种可表达的DNA分子,所述的Cripto-1蛋白或其抗原性片段或所述的DNA分子任选地与一种药用可接受的赋形剂或佐剂组合。
第六方面,本发明提供了一种治疗癌症患者的方法,所述方法包括为所述患者施用有效量的上述第五方面的癌症疫苗。
第七方面,本发明提供了Pim-1蛋白的一种分离的结合配偶体,其中所述结合配偶体特异性结合Pim-1蛋白并抑制一或多类癌细胞生长。
第八方面,本发明提供了一种抗癌制剂,其包含上述第七方面的结合配偶体,所述的结合配偶体任选地与一种药用可接受的载体或稀释剂组合。
第九方面,本发明提供了一种治疗癌症患者的方法,所述方法包括为所述患者施用有效量的上述第八方面的抗癌制剂。
第十方面,本发明提供了结肠癌细胞裂解物中存在的一种抗原的一种分离的结合配偶体,其中所述抗原的分子量通过SDS-PAGE估计为16Kd或30Kd,且其中所述结合配偶体特异性结合所述抗原并抑制一或多类癌细胞的生长。
第十一方面,本发明提供了一种抗癌制剂,其包含上述第十方面的结合配偶体,所述的结合配偶体任选地与一种药用可接受的载体或稀释剂组合。
另一方面,本发明提供了一种治疗癌症患者的方法,所述方法包括为所述患者施用有效量的上述第十一方面的抗癌制剂。
具体实施方式
本发明的结合配偶体优选抑制以下一或多种癌细胞生长:结肠癌细胞、乳腺癌细胞、前列腺癌细胞、白血病细胞和肺癌细胞,所述结合配偶体特征在于其结合Cripto-1蛋白、Pim-1蛋白或结肠癌细胞裂解物中存在的抗原中的一种。
优选地,所述结合配偶体是一种抗体或其片段,但也可以是选自Cripto-1蛋白(Bianco C.等,“Cripto-1通过一种新受体间接刺激erb B-4的酪氨酸磷酸化”,生物化学杂志274(13),pp 8624-8629(1999))、Pim-1蛋白或结肠细胞裂解物抗原的受体蛋白,或者另外是特异性结合Cripto-1蛋白、Pim-1蛋白或结肠细胞裂解物抗原的任何其它肽、多肽或蛋白质。文中所用术语“特异性结合”是指肽、多肽或蛋白质的结合特性,其只结合Cripto-1蛋白、Pim-1蛋白或结肠细胞裂解物抗原,或者与其它哺乳动物蛋白的交叉反应可以忽略不计。
更优选地,本发明的结合配偶体选自抗体或其片段,而且特别选自结合Cripto-1蛋白抗原性决定簇的Mab或其片段,所述抗原性决定簇包含基本上相应于下面的氨基酸序列:
CPPSFYGRNCEHDVRKE(SEQ ID NO:1),
结合Pim-1蛋白的、或结合结肠癌细胞裂解物中存在的抗原的Mab或其片段,其中所述抗原的分子量通过SDS-PAGE估计为16Kd或30Kd。所述16Kd和/或30Kd的抗原可以是结肠癌细胞和/或乳腺癌细胞生长所需的生长因子。
本发明的Mab可以通过本领域的任何标准技术生产。Mab的片段如F(ab′)2、Fab和Fc可以通过例如本领域标准的胃蛋白酶和木瓜蛋白酶裂解方法生产,或者通过重组DNA技术生产,所述重组DNA技术包括表达分离自杂交瘤细胞系或产生抗体的动物细胞的抗体基因。
特别优选的抗体片段是单链Fv(scFv)抗体片段。生产scFv的方法见于Pluckthun A,生物/技术9,pp 545-551(1991)和美国专利No.4,946,778所述。这两个文献所揭示的内容在此并入作为参考。
确信本发明的抗体片段可以提供比Mab及其它“大型”结合配偶体更多的优势,因为它们对实体瘤特别是大肿瘤具有更佳的穿透性。
本发明的Mab及抗体片段可以根据美国专利No.5,225,539所述技术进行人源化(在此并入作为参考)。
Mab及抗体片段还可以通过使用取自免疫动物(例如小鼠或大鼠)的脾细胞生产,所述脾细胞融合于人骨髓瘤细胞系(例如Karpas707H人骨髓瘤细胞系;Karpas A等,“适于产生人Mab的人骨髓瘤细胞系”,美国科学院院报98,pp 1799-1804(2001)),以生产人抗体或抗体片段。嵌合的小鼠/人Mab可以根据Mount PF等所述方法生产(Mount PF等,“嵌合的(小鼠/人)抗结肠癌抗体c30.6抑制scid/SCID小鼠中人结肠直肠癌异种移植体生长”,癌症研究54,pp 6160-6166(1994),在此并入作为参考)。
Mab及抗体片段可以通过标准技术大量生产(例如通过组织培养或无血清发酵),及使用亲和层析柱纯化如A蛋白(例如针对小鼠Mab)、G蛋白(例如针对大鼠Mab)或MEP HYPERCEL(例如针对IgM和IgG Mab)。
本发明的结合配偶体可以与细胞毒性化合物或上述其它物质缀合。优选的细胞毒性化合物包括一线化疗药物如蒽环类抗生素(如依达比星、多柔比星、道诺霉素、表阿霉素)、5-氟尿嘧啶(5FU)、拓扑异构酶抑制剂(如伊立替康)、顺铂、卡铂和紫杉醇。
本发明的结合配偶体也可以与第一种结合蛋白(例如生物素)缀合以通过施用第二种结合蛋白(例如抗生物素蛋白)使结合配偶体之间交联,所述第二种结合蛋白结合第一种蛋白。在后文实施例11所述的体外试验中,与二级抗体的交联使对乳腺癌细胞的生长抑制得到增强。此外,初步试验表明用结肠癌细胞可以达到相似结果。
此外,本发明的结合配偶体可以与抗体交联,所述抗体如Panorex(Centacor,Glaxo)、Rituxin(Genentech,Roche)或Herceptin(Genentech,Roche)。已经证明,这些二级抗体可分别有效用于抗结肠癌、淋巴瘤和乳腺癌。
优选地,本发明的结合配偶体与一种合适的药用可接受的载体或稀释剂组合,以形成一种抗癌制剂(其可以用于人或动物)。合适的载体或稀释剂包括等渗盐水溶液,例如磷酸盐缓冲盐水。所述组合物可以配制为非肠道、肌内、静脉内、皮下、眼内、口服或经皮施用配方。典型地,所述结合配偶体(例如抗体或抗体片段)可以施用的剂量大约为0.01-30mg/kg体重,优选0.1-10mg/kg体重。然而,所述施用途径和剂量只作为指导,因为本领域技术人员可以易于对任何特殊患者和癌症病变确定最佳施用途径和剂量。
所述抗癌制剂可以用于治疗癌症患者的方法中。所述方法可以缩小癌症、或者至少抑制其生长和/或蔓延。所述方法还可以与传统癌症治疗组合使用,如组合放疗、化疗(例如使用蒽环类抗生素、5FU、拓扑异构酶抑制剂、顺铂和卡铂)或激素疗法或者利用激素修饰物(例如Catamoxifen)治疗。
本发明还涉及癌症疫苗及其在治疗癌症患者的方法中的应用。此类疫苗可以包含Cripto-1蛋白(或其抗原性片段)、Pim-1蛋白(或其抗原性片段)或结肠癌细胞裂解物中存在的一种抗原,或者可以包含编码Cripto-1蛋白(或其抗原性片段)、Pim-1蛋白(或其抗原性片段)或结肠癌细胞裂解物中存在的一种抗原的一种可表达的DNA分子。
典型地,这种疫苗制备为可注射的液体溶液或悬浮液形式;也可以制备为在注射之前溶解于或悬浮于液体中的固体形式。所述制品还可以是乳化的,或者将蛋白质或DNA置入脂质体胶囊。所述蛋白质或DNA也可以与药用可接受的赋形剂或佐剂混合。合适的赋形剂例如是水、盐水、葡萄糖、甘油、乙醇等或这些物质的组合。合适的佐剂包括氢氧化铝、磷酸铝和硫酸钾铝(明矾)。
本发明还涉及一种诱导癌细胞凋亡的方法,所述方法包含用Cripto-1蛋白、Pim-1蛋白或结肠癌细胞裂解物中存在的一种抗原的结合配偶体处理所述细胞。用于处理癌细胞的结合配偶体的量根据特定结合配偶体的种类和特性以及癌细胞的环境(例如在体外细胞培养物中或在体内病灶如肿瘤模型或癌症患者中)而变化。然而,本领域技术人员完全可以确定有效产生细胞凋亡作用的所述结合配偶体的量。
本发明还涉及一种使癌细胞对细胞毒性化合物敏感的方法,所述方法包括用Cripto-1蛋白、Pim-1蛋白或结肠癌细胞裂解物中存在的一种抗原的结合配偶体处理所述细胞。用于致敏癌细胞的结合配偶体的量根据特定结合配偶体的种类和特性以及癌细胞的环境(例如在体外细胞培养物中或在体内病灶如肿瘤模型或癌症患者中)、及使所述细胞对其敏感的细胞毒性细胞的种类和特性而变化。然而,本领域技术人员完全可以确定结合配偶体的有效致敏量。
最后,本发明涉及诱导针对癌细胞的CTL应答的方法,所述方法包括为所述患者施用有效量的肽或其抗原性片段,所述肽包含基本上相应于下面的氨基酸序列:
ELNRTCCLNGGTCMLGSFCACPPSFYGRNCEHDVRKE(SEQID NO:2)。
在本说明书中,术语“包含”应理解为包括指定的一种因子、整体或步骤,或一组因子、整体或步骤,但不排除任何其它一种因子、整体或步骤,或一组因子、整体或步骤。
本文所用关于一种氨基酸序列的术语“基本上相应于”是指涵盖特异的氨基酸序列以及相关氨基酸序列,不同之处仅在于包含一或多个氨基酸取代、插入或添加而基本不改变所述特异氨基酸序列的生物活性。特别地,该术语是指涵盖相关氨基酸序列,不同之处仅在于包括一或多个保守氨基酸取代。就保守氨基酸取代而言,所述组合是:G,A;V,I,L,M;D,E;N,Q;S,T;K,R,H;F,Y,W,H;及P,Nα-烷基氨基酸。
本说明书中提及的任何文献、案例、资料、设备、论文等只是为本发明提供了阐述背景,而不应理解为如下含义,即由于其在本申请的各项权利要求的优先权日之前既已存在,上述任一或所有便构成了本发明相关领域的部分现有技术基础或公知常识。
本发明通过以下非限制性实施例和所附图表得以进一步阐述。
附图说明
图1:示出在温育72小时后,通过3H-胸苷掺入测定的Mab C4对LS174T结肠癌细胞的抑制,以及由Mab C4所致的所述细胞对顺铂(Cis)敏感性增强的示意图。
图2:提供了表明Mab C3、C4和C13及对照的Mab BCP7(抗粘液素1(mucin1)Mab)对结肠癌细胞系LS174T的抑制作用的条线图。
图3:提供了乳腺癌组织(A)和正常乳腺组织(B)样品用Mab C4进行免疫过氧化物酶染色的照片。在正常乳腺组织中未见染色。
图4A:提供了示出在SCID小鼠中Mab C4的抑制作用图示结果。SCID小鼠用2x106个前列腺癌DU145细胞经皮下接种,并用MabC4处理。
图4B:提供了在接种前列腺癌DU145细胞和Mab C4后24天,Mab C4对处理和未处理的SCID小鼠的肿瘤大小(重量)的作用条线图。
图5A:提供了示出在SCID小鼠中Mab C13的抑制作用图示结果。SCID小鼠用2.5x106个结肠癌Ls174T细胞经皮下接种及用MabC13处理。
图5B:提供了在接种结肠癌LS174T细胞和Mab C13后25天,Mab C13对处理和未处理的SCID小鼠的肿瘤大小(重量)作用结果的条线图。
图6:示出由抗Cripto-1Mab,C3诱导的凋亡细胞的DNA片段化结果。
图7:提供了在用Mab C4和对照的Mab,Mab BCP7处理72小时的结肠癌细胞LS174T中,确定碘化丙锭染色(PI)——细胞凋亡检测试剂——的FACS分析结果图示。
图8A:示出用以下物质处理3小时的LS174T细胞中JNK和p38的激活情况:培养基(泳道1),C3(5,10μg/ml)(泳道2,3);顺铂(25,50μg/ml)(泳道4,5);及C3(10μg/ml)和顺铂(25,50μg/ml)组合(泳道6,7)。JNK以剂量依赖性方式激活。C3与顺铂(Cis)的组合还增强JNK的激活。P38不受C3影响,但由顺铂激活。
图8B:示出用培养基(m),C4在10μg/ml温育8,24或16小时的LS174T细胞中JNK和p38的激活情况。
图8C:示出在用培养基(1),C3(10,μg/ml)(2),C4(10,μg/ml)和顺铂(25μg/ml)(4),顺铂(25μg/ml)(5)和C13(10μg/ml)(6)温育16小时后,LS174T细胞中JNK和p38的激活情况。
图8D:示出在用培养基(M),C4(10μg/ml)温育24小时,48小时和72小时(泳道2,3,4);C3(10μg/ml),C13温育48小时(泳道5,6)和72小时(泳道7,8);C3温育48小时(泳道9)后,LS174T细胞中JNK和p38的激活情况。
图9:提供了示出由抗-Cripto-1Mab(即C3和C13)及抗-Pim-1Mab(即P4和P9)对CCRF-CEM和CEM/A7R细胞(Austin研究所,Heidelberg,Victoria,Australia)生长的抑制作用结果示意图。
图10:示出表明药物表阿霉素对三个细胞系的作用:白血病细胞CEM A7,耐药变体CEM A7/R和小鼠thyoma细胞E3(A),Mab C4对用表阿霉素处理的耐药白血病细胞系CEM/A7R(B)和小鼠thyoma细胞E3(C)的作用结果示意图。
图11:提供了示出Mab C3对前列腺癌细胞PC3生长的抑制作用结果示意图。
图12:提供了示出抗Cripto-1Mab C3对前列腺癌细胞系DU 145生长的超长抑制作用结果图表。
图13:提供了低浓度的抗Cripto-1Mab,C3和顺铂组合对前列腺癌细胞系PC3生长的抑制作用结果图表。
图14:示出低浓度的抗Cripto-1Mab,C3和顺铂组合对前列腺癌细胞系DU 145生长的抑制作用图表。
图15:提供了示出Mab C3和表阿霉素(7.9-125μg/ml)对LS174T细胞生长的抑制作用结果示意图。
图16:提供了示出Mab C13和5FU(0-3.0μg/ml)对LS174T细胞生长的抑制作用结果示意图。
图17:提供了示出只用抗Cripto-1Mab,C3或者当组合细胞毒性药物顺铂(Cis)、5-氟尿嘧啶(5FU)或卡铂(Carb)(David BullLaboratories,USA)时,对乳腺癌细胞系MCF7(ATCC,USA)生长的抑制作用结果示意图。
图18:示出Mab C13和表阿霉素(E)对乳腺癌细胞MCF-7的抑制作用。
图19:提供了示出交联的Mab C3对乳腺癌细胞系MCF7的抑制作用结果示意图。
图20(A):提供了将小鼠thyoma E3细胞(Austin研究所,Heidelberg,Victoria,澳大利亚),在存在抗Cripto-1Mab C3和C13及抗Pim-1Mab P4和P9情况下温育24-72小时的结果示意图,示出与未暴露于Mab、对照抗体BC3、抗粘液素1抗体(Austin研究所,Heidelberg,Victoria,Australia)和半数致死浓度20ng的药物表阿霉素(DavidBull实验室,美国)处理的细胞相对比,细胞数目减少。
图20(B)提供了与图20(A)相同试验的结果,但在此示出其中没有Mab的对照组中细胞生长抑制百分率。
图21:提供了示出抗Cripto-1Mab,C3和抗Pim-1Mab,P4与对照抗体BC3相比,对结肠癌细胞系HT29(ATCC,美国)生长的抑制作用结果示意图。
图22:提供了示出单独施用抗Pim-1Mab,P4或者组合浓度增加的顺铂对结肠癌细胞系LS174T生长的抑制作用结果示意图。
图23:提供了示出通过3H-胸苷掺入百分率变化,Mab 1.14、1.68、2.20和3.60对结肠癌细胞系LS174T(ATCC,USA)和乳腺癌细胞系MCF7生长的抑制作用结果示意图,使用抗粘液素1抗体BCP7作对照。
图24:示出Mab 1.14(针对结肠癌细胞裂解物而产生的)和顺铂组合对前列腺癌细胞系DU 145生长的作用。
图25:示出使用37-mer Cripto-1肽包被的平板通过ELISA测试的小鼠血清滴定结果。
图26:示出对INFγ分泌进行ELISPOT分析的结果。将取自免疫的小鼠和首次用于实验的小鼠(正常1和2)的脾细胞,用和不用37-mer肽刺激过夜,通过解剖显微镜计数斑点形成单位(SFU)。
图27:示出肺癌Ben和Colo 338细胞随着Mab C4浓度增加的作用,在培养72小时后3H-胸苷掺入百分率的变化,示出Mab C4导致Ben和Colo338细胞分别抑制90%和60%。点、一式三份实验的平均值、条、SD。
实施例
导言
在结肠癌中,尽管近年来用拓扑异构酶抑制剂伊立替康有一定改善,但其仍对放疗无反应,对药物如5FUDR,左旋咪唑的反应很小。患有高度进展的结肠癌(即Dukes B,C,D)的患者预后不好,其通过淋巴结由局部扩散至远处转移(Dukes D);在Dukes D中,很少患者在诊断后存活一年。
就乳腺癌而言,预后相对较好,除了具有原发疾病的那些患者,许多患者用细胞毒性/激素处理和放疗处理获得较好疗效。而在乳腺癌是HER-2/neu阳性情况中(大约30%患者),一部分患者对上述HER-2/neuMab反应良好。
仍需要确定和研制结肠癌和乳腺癌的新治疗方法。
抗体的生产:
(1)将Lewis大鼠根据本领域标准技术用衍生自Cripto-1蛋白的KLH偶联的17个氨基酸的肽免疫,所述肽具有序列CPPSFYGRNCEHDVRKE(SEQ ID NO:1)。这个序列相应于人和小鼠Cripto-1蛋白的第97-113位残基。其形成了修饰的类EGF基序部分,可以将Cripto-1与其它EGF家族成员区分开(Brandt R,等,“表皮生长因子相关的蛋白质cripto-1的鉴别和生物学定性”,生物化学杂志269,pp 17320-17328(1994);Salomon DS.“Cripto:乳腺发育和瘤形成中一种新表皮生长因子(EGF)相关的肽”,生物分析21,pp61-70(1999)).。
(2)将Balb C小鼠根据标准技术用结肠细胞裂解物免疫,所述结肠细胞裂解物通过冻干肿瘤组织随后解冻,重复三次而制备。然后将冻干/解冻样品在含有蛋白酶抑制剂的磷酸盐缓冲盐水中均质1分钟,重复三次。
(3)将Balb C小鼠根据标准技术用Pim-1与谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的59kD的融合蛋白(由Dr Nancy S Magnuson提供,美国华盛顿大学微生物系)免疫。
分离取自免疫大鼠的脾细胞,并与骨髓瘤NS1细胞融合(XingPX,等,“粘液素VNTR肽的Mab”,分子生物学方法125,pp 369-381(2000)),以产生分泌抗体的杂交瘤。最初通过确定含有抗体的上清在体外抑制癌细胞系(即结肠癌细胞系LS174T和HT29及乳腺癌细胞系MCF7)生长的能力筛选杂交瘤,使用简便的分析方法,包括将LS174T和MCF7细胞(1x105)在25cm2烧瓶中(含有10ml培养基)在存在或没有50μg/ml抗Cripto-1Mab(C3和C13)的情况下生长。存活细胞在培养第6天通过使用相差显微镜计数。
癌细胞生长抑制分析
生长抑制通过测定含氚胸苷吸收的抑制情况,通过台盼蓝排阻分析人工计数细胞数目或通过使用比色细胞毒性分析SRB(sulforhodamine B)而确定,所述比色细胞毒性分析SRB是测定细胞蛋白含量的一种快速而灵敏方法(Skehan P,“抗癌药物筛选的新比色细胞毒性分析”,J Natl Cancer Inst.82,pp 1107-1112(1990))。
实施例1:分离抗Cripto-1抗体及实验结果概要
将两种分离的Mab(即C3和C13)结合Cripto-1(EGF家族的一个成员,在人体由CR1编码,在小鼠由tdgfl编码),一种可溶的或者可能细胞表面(Mr 36Kd)GPI-连接的蛋白质,其表现是一种生长因子,促进细胞存活和增殖,而且对胚胎发育和癌症也很重要(Brandt R,如前),对其已经在许多物种中加以阐述(例如非洲爪蟾属、斑马鱼、小鼠和人)。重要的是在本发明中,Cripto-1的表达在人结肠、胃、胰腺、乳腺和肺癌中提高几倍,而且这种提高可以在癌前病变中检测(BrandtR,如前;Saeki T.等,“在人正常结肠和结肠直肠肿瘤中双调蛋白和cripto的示差免疫组织化学检测”,癌症研究52,pp 3467-3473(1992);Salomon DS,如前;Panico L.等,“人正常和恶变组织中转化生长因子α,双调蛋白和CRIPTO的示差免疫组织化学检测”,Int J Cancer,65,pp 51-56(1996))。例如,正常结肠和乳腺细胞不含有Cripto-1,而在约85%的结肠癌和乳腺癌患者体内发现其存在。
这些抗Cripto-1Mab所结合的组织的分布情况还有待充分确定(尤其在发育中的人乳腺、哺乳期和妊娠期),但是对新鲜或经福尔马林固定的人体组织使用免疫过氧化物酶染色,表明此类Mab是癌症特异性的而且结合结肠癌(60%)和乳腺癌(70%)中存在的而在正常结肠组织中没有的抗原。此外,本申请人观测到抗Cripto-1Mab与小鼠肿瘤发生反应。更重要地,这些抗体示出在组织培养中明显抑制结肠癌细胞系LS174T和乳腺癌细胞系MCF7的生长。此外,这些Mab还示出抑制白血病、肺癌细胞和前列腺癌细胞的生长。
在其它实验中,发现通过将所述抗体在体外与二级抗大鼠抗体交联,可以提高细胞凋亡。也在体外用细胞毒性化合物包括5FU、顺铂和卡铂进行了剂量反应试验,示出当Mab与细胞毒性化合物组合使用时,对癌细胞分裂和生长的抑制水平提高,而且细胞数目确实减少,表明所述Mab诱导癌细胞凋亡。
实施例2:Cripto-1的单克隆抗体C4
另一种的抗Cripto-1单克隆抗体,Mab C4,通过使用与产生MabC3和C13相同的方法获得。通过以下步骤选择每个Cripto-1Mab:a)检测免疫过氧化物酶染色以确定抗体与靶组织的结合,b)在选择的细胞系中进行细胞生长抑制分析例如3H-胸苷分析(通过胸苷掺入分析,抗体示出>60%抑制),及c)通过台盼蓝排阻分析测定细胞数目减少两倍。图1的大字标题示出在共同培养72小时后,Mab C4对LS174T结肠癌细胞系的抑制,同时图2示出在用30μg/ml每种MabC4、C3和C13抗体在于25cm2的烧瓶中的10ml培养基中培养1×104个细胞7天后,细胞计数减少。所述抗体还增强LS174T对顺铂的敏感性,其中将所述Mab加入处理的细胞中相对于只用0.0938-0.75μg/ml药物温育减少3H胸苷掺入。
使用表阿霉素和5FU获得相似结果。在用0、10、20和30μg/mlMab C4温育72小时后,在存在0.04、0.08、0.1625和0.125μg/ml表阿霉素的情况下,LS174T细胞含氚胸苷抑制50-90%。就5FU而言,在存在1.5、1.9、2.1和2.4μg/ml所述药物的情况下,胸苷掺入抑制50-90%。5FU是治疗结肠直肠癌的主要药物,而且是抗代谢物。Mab与5FU、顺铂或表阿霉素联合应用的协同作用在临床上是有益的。
实施例3:测试抗Cripto-1抗体与癌组织和正常组织的结合
当通过FACS和免疫过氧化物酶染色测试时,抗Cripto-1Mab与许多癌细胞系反应,如LS174T,HT29(结肠癌),MCF7,T47D(乳腺癌),DU145和PC3(前列腺癌),Ben和Colo 235(肺癌),但与胚肾细胞系293不反应。通过免疫过氧化物酶染色分析表明,这三种Mab还与福尔马林固定的组织反应,如结肠癌(7/9),乳腺癌(5/7),所有类型肺癌(18/20),胃癌(3/4),胰腺癌(1/2),但与正常乳腺(0/4),结肠(0/8),肺(0/4),胃(0/2),胰腺(0/2),肝(0/3)和淋巴细胞(0/3)不反应。染色的密度和百分率从阴性变化至强阳性,表明Cripto-1在不同的癌症中不同程度地表达。图3A示出Mab C4对乳腺癌组织的免疫过氧化物酶染色,相比之下,图3B示出所述抗体对正常乳腺组织无染色。
实施例4:在小鼠中,抗Cripto-1抗体对结肠癌细胞和前列腺癌细胞生长的体内抑制作用
在第0天,将SCID小鼠(6-8周龄)皮下接种2×106个前列腺癌细胞系DU145,6小时后,将小鼠用500μg的Mab C4经腹膜内施用进行处理,随后在第2,4,7,9和10天用250μg处理,在第14和17天,用125μg处理。使用磷酸盐缓冲盐水(PBS)(0.5ml)作为对照。
在第24天切除肿瘤并进行测定。用Mab C4处理的肿瘤大小和重量明显降低(图4A和4B)。
在结肠癌模型中,在接种LS174T细胞后16小时用500μg MabC13处理,然后在第2、7、9、11和13天用250μg处理,获得相似结果(图5A和5B)。在第25天切除肿瘤测定重量。
实施例5:由抗Cripto-1抗体诱导的细胞凋亡
抗Cripto-1Mab终止细胞分裂(通过3H胸苷吸收降低测定),并降低细胞数目(分别见图1和2),表明Mab诱导癌细胞凋亡。这通过DNA片段化和FACS分析进一步论证(图6和7)。
在图6中,可溶的DNA从已经用50μg/ml的Mab C3处理72小时的LS174T细胞中提取,并在2%琼脂糖凝胶上电泳。对照样品取自用细胞培养基处理的细胞。
图7示出用30μg/ml Mab C4或对照抗体Mab BCP7处理72小时LS174T细胞,然后通过流式细胞仪分析以确定碘化丙锭(PI)染色,这是细胞凋亡的指征。结果示出在用测试的Mab处理的细胞中,PI染色增加。
实施例6:抗Cripto-1抗体介导的信号转导
(i)抗Cripto-1Mab诱导JNK激活
由蛋白激酶控制的信号转导途径调节重要的细胞功能,包括细胞生长、分化和细胞凋亡。已经鉴别了控制细胞凋亡的三种主要的激酶级联,在激活三种不同的促分裂原活化蛋白激酶中达到顶点:胞外信号调节激酶(ERK),JNK/SAPK和p38。ERK由促分裂原和存活因子激活,而JNK/SAPK和p38由应激信号刺激。应激激活的激酶级联包括JNK/SAPK,p38途径在应答不同的细胞凋亡刺激中激活,而且似乎在细胞凋亡中起决定性作用。
JNK和p38活化在抗Cripto-1介导的细胞凋亡中的作用,在结肠癌LS17T细胞系中使用不同浓度的Mab和不同的温育时间加以研究。特别地,JNK/SPAK在LS174T细胞中在用抗Cripto-1Mab温育3小时后,以剂量依赖性方式激活(图8A)。JNK活化水平在暴露24小时后最高(图8B和8D),在48小时内降低,在温育72小时降至基本水平(图8D),表明由抗Cripto-1抗体对JNK的激活是时间依赖性的。
(ii)抗Cripto-1抗体对JNK的激活先于p38的激活
应激相关的p38途径也在用抗Cripto-1Mab处理的LS174T细胞中加以研究,在暴露于Mab下48小时后,当激活的JNK水平降低时,p38激活。在72小时当提高的JNK降至基本水平时,p38进一步激活(图8D)。因此,JNK激活发生在Mab诱导的细胞凋亡之前,同时p38在当细胞凋亡发生期间激活,提示这两个信号也许参与Mab诱导的细胞凋亡。相反,顺铂诱导JNK和p38MAPK均激活(图8A和8C),表明Mab以不同于顺铂的方式激活JNK和p38。抗Cripto-1Mab增强顺铂的细胞毒性(图1)通过JNK磷酸化(图8A)和p38MAPK(图8B)提高而实现。
因此,抗Cripto-1Mab通过激活JNK和p38诱导细胞凋亡。
(iii)ERK和Akt磷酸化及Cripto-1表达
Mab对ERK和Akt(图8B和8D)存活途径的抑制作用还未证实。在Mab处理后观测到Cripto-1表达水平无变化(图B和8D)。这些初步信号化研究清晰示出抗Cripto-1Mab通过JNK激活途径导致细胞凋亡。
实施例7:抗Cripto-1抗体对白血病细胞的抑制
图9提供了示出Mab C3和C13抑制T细胞原淋巴细胞白血病细胞系CCRF-CEM生长的结果。所述抗体还抑制这个细胞系的耐药变体CEM/A7R的生长,其通过P-糖蛋白的过表达获得这个特性。因此,这个细胞系对多种天然产生的化疗药物有正常抗性。
Mab C4示出对耐药细胞系CEM/A7和CEM/A7R及对药物敏感的小鼠胸腺瘤细胞系(即E3)的相似抑制作用。
与E3相比,CEM/A7和CEM/A7R对表阿霉素的抗性分别为大约80和40倍(图10A)。所述抗体表现为使耐药细胞(图10B)和药物敏感细胞(图10C)对表阿霉素敏感。因此,C4可以克服耐药,耐药是急性白血病的一个常见问题。
实施例8:抗Cripto-1抗体对前列腺癌的作用
将取自前列腺癌细胞系PC3的细胞用30μg/ml Mab C3培养6天。在第2,3和6天计数细胞数目。图11示出在存在所述抗体的情况下,细胞数目明显减少。在耐药DU 145细胞中也观测到相似作用,如图12所示。
Mab C3也能使PC3细胞对药物表阿霉素敏感,及使DU 145细胞对药物顺铂敏感,分别如图13和14所示。
实施例9:抗Cripto-1抗体和抗癌药物的作用
Mab C4在结肠癌细胞LS174T中增强细胞毒性药物如顺铂的抑制作用的能力如上述实施例2所示。关于表阿霉素和5FU分别使用Mab C3和13观测到相似结果,如图15和16所示。
实施例10:抗Cripto-1抗体和乳腺癌
如图17所示,Mab C3抑制乳腺癌细胞MCF7的生长,还进一步使所述细胞对顺铂,卡铂和5FU敏感。使用Mab C13和表阿霉素观测到相似结果(图18)。
实施例11:抗Cripto-1抗体的交联
Mab C3通过抗大鼠抗体交联。Mab交联的作用在乳腺癌细胞系MCF7中加以研究,将细胞用所述抗体温育2小时,然后用兔抗大鼠抗体温育4小时,随后进行PI染色。未交联的BCP7和MabC3用作对照。图19示出交联Mab明显增加细胞死亡,使用PI通过流式细胞仪测定。
实施例12:分离抗Pim-1抗体
两种分离的Mab(即P4和P9)是针对Pim-1癌基因的产物产生的。这个基因编码属于丝氨酸-苏氨酸激酶类的蛋白质。抗Pim-1抗体抑制小鼠thyoma E3细胞的生长(图20)及测试的结肠癌细胞系(图21和22)和乳腺癌细胞系,这些抗体还示出抑制白血病和前列腺癌细胞系(数据未示出)。
实施例13:分离结肠细胞裂解物抗原的抗体
五种分离的Mab(即1.14,1.68,2.20,3.60和4.57)是针对未知的抗原通过用新鲜结肠癌组织的裂解物免疫大鼠而产生的。
还发现这些抗体在组织培养物中抑制结肠癌细胞系LS174T和乳腺癌细胞系MCF7生长(图23)。当与顺铂组合使用时,这些抗体还抑制前列腺癌细胞系DU 145(图24)。
实施例14:抗体的人源化
完全的人抗Cripto-1抗体是通过使用偶联于KLH的两种肽作为抗原进行免疫而产生的,一种肽称为17-mer(97-113)肽(SEQ ID NO:1),用于生产Mab C3,C4和C13,另一种肽称为37-mer肽p47(77-113),其含有所述17-mer肽及Cripto-1的推定的结合位点及其受体ELNRTCCLNGGTCMLGSFCACPPSFYGRNCEHDVRKE(SEQ IDNO:2),并以与生产大鼠抗Cripto-1Mab相同方式在体外和体内测试。
将所述抗原用于免疫小鼠,随后与非分泌的骨髓瘤细胞系NSO-bcl 2(其没有免疫球蛋白基因)融合并筛选,或者此外用于免疫人Ig小鼠(例如XenoMouse),其中所述小鼠免疫球蛋白基因已经“剔除”并用人抗体置换,这样它们只产生人抗体(nb可以进行多次免疫,并对小鼠筛选高亲和性抗体的存在情况),随后使用基于微平板的细胞生长抑制分析鉴别产生具有抑制功能性质的抗体的B细胞。
然后回收各个B细胞产生的抑制抗体的抗体编码基因,并用于产生一组合适的重组候选抗体产物,每种均易于按比例扩大规模生产。
实施例15:抗体的临床应用
将根据实施例14所述产生的人Mab,以0.5mg-10mg/kg体重的剂量通过静脉内注射施用于患者。所述患者也可以施用合适的抗癌药物。
实施例16:Cripto-1免疫的作用
与“被动”施用于受者的抗体相反,Cripto蛋白或其抗原性片段可以用于“主动”免疫,并产生一种疫苗。在这个程序中,将Cripto抗原与一种载体组合(例如明矾、甘露聚糖、载体珠或其它佐剂),并用于免疫癌症患者作为癌症的预防措施。产生的免疫应答可以是:
a)产生抗体,包括但非限于上述那些;
b)产生T细胞,其识别由MHC I类或II类分子呈递的Cripto抗原(产生的T细胞应答可以测定是以下情况的效应细胞:细胞毒性T细胞,细胞因子(例如产生干扰素的细胞如ELISPOT或通过其它方式),T细胞增殖和/或迟发型的体内超敏反应);和/或
c)抗体和细胞免疫的组合。
因此,Cripto-1可用于生产施用于受者的抗体,或者Cripto-1可用于“接种”患者以产生抗体、T细胞或这二者。
将小鼠用与KLH缀合的实施例14所述Cripto-137-mer肽免疫,KLH用CFA乳化。通过ELISA和ELISPOT IFNγ分析测试免疫应答。小鼠在这两种抗体和INFγ产品中均应答(如图25和26所示)。
实施例17:抗Cripto-1抗体与肺癌
Mab C4也以剂量依赖性方式抑制肺癌细胞Ben和Colo 38中3H掺入。在Ben细胞中,在用Mab温育72小时后与对照细胞相比,掺入抑制90%。在Colo 38细胞中,抑制为60%(图27)。
肺癌细胞系Ben或肺癌组织也示出Mab C3免疫过氧化物酶染色,观测到肺癌细胞表面和胞质均染色,而在正常肺组织中未见染色。
本领域技术人员意识到在不偏离广泛阐述的本发明精神或范围内,可以对本发明加以各种改变和/或修改。因此本发明的实施方案只是例证了本发明而无限制之意。
序列表
<110>奥斯汀研究院
<120>抗癌抗体
<130>MOD:13135464
<140>澳大利亚临时专利申请No.PR3958
<141>2002-03-26
<160>2
<170>PatentIn version 3.1
<210>1
<211>17
<212>PRT
<213>智人
<400>1
Cys Pro Pro Ser Phe Tyr Gly Arg Asn Cys Glu His Asp Val Arg Lys
1 5 10 15
Glu
<210>2
<211>37
<212>PRT
<213>智人
<400>2
Glu Leu Asn Arg Thr Cys Cys Leu Asn Gly Gly Thr Cys Met Leu Gly
1 5 10 15
Ser Phe Cys Ala Cys Pro Pro Ser Phe Tyr Gly Arg Asn Cys Glu His
20 25 30
Asp Val Arg Lys Glu
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