[发明专利]重链和结构域抗体

说明书

本申请是申请日为2005年11月3日，申请号为200580040337.4的、发明名称和本发明相同的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及适于处置导致肠道疾病的微生物感染的VHH或VNAR型重链免疫球蛋白，或免疫球蛋白重链或轻链的结构域抗体(dAbs)或其片段。本发明也涉及含这些VHH或VNAR型重链免疫球蛋白，或免疫球蛋白重链或轻链的结构域抗体(dAbs)或其片段的递送系统，及含编码这些VHH或VNAR型重链免疫球蛋白，或免疫球蛋白重链或轻链的结构域抗体(dAbs)或其片段的表达载体的宿主。本发明进一步涉及含将抗体递送到胃肠道(GIT)的递送系统的食品或药物制剂，其中抗体在肠道中是有活性的。

发明背景

免疫球蛋白(也称为抗体)是糖蛋白，可特异识别外源分子。这些被识别的外源分子称为抗原。当抗原侵入人体或动物时，启动免疫应答，包括由B淋巴细胞产生抗体。通过免疫应答，可使微生物、较大的寄生虫、病毒和细菌毒素成为无害的。抗体特异识别并以高亲和力结合与各种类型抗原的特性使其成为医学和科学研究中的有用分子。

在脊椎动物中有5种免疫球蛋白类型，包括IgG、IgM、IgA、IgD和IgE，其在免疫系统中的功能各不相同。IgGs是血液中最丰富的免疫球蛋白。其基本结构是含有2个相同的重(H)链多肽和两个相同的轻(L)链多肽。H和L链通过二硫桥和非共价键结合在一起。链本身可分为可变区和恒定区。氨基酸序列高度变化的重链和轻链可变区(VH和VL)位于抗体分子的N末端部分。VH和VL一起形成特异的抗原识别位点。其余的C末端区的氨基酸序列变化较小，称为CH1、CH2、CH3和CL。

抗体分子的非抗原结合部分称为恒定区Fc，具有几个免疫功能，例如与靶细胞上的受体结合及补体固定功能。抗体的特异抗原结合位点包括重链和轻链可变区(VH和VL)。每个结构域含4个框架区(FR)和3个称为CDRs(互补决定区)的区域或高变区。CDRs序列高度变化，决定抗体的特异性。VL和VH区一起形成与特异抗原结合的结合位点。

可通过抗体的蛋白水解作用，例如通过木瓜蛋白酶消化、胃蛋白酶消化或其它酶学方法来产生几种具有功能的抗原结合抗体片段。这种技术可用于产生Fab、Fv或单结构域片段。Fab片段是抗体分子的抗原结合结构域。可通过木瓜蛋白酶消化整个抗体的来制备Fab片段。Fv片段是含整个IgG抗体的完整抗原结合位点的最小片段(～30kDa)。Fv片段由可变重链(VH)和可变轻链(VL)结构域组成。这个称为Fv片段(即可变片段)的异源二聚体仍可与抗原结合。

重链抗体构成了由camelids——例如骆驼和美洲驼所产生的IgG抗体的约四分之一部分(Hamers-Casternian C，et al.(1993))。这些抗体由两个重链形成，但不含轻链。因此，可变抗原结合部分是指VHH结构域，是最小的天然发生的完整的抗原结合位点，长度约120个氨基酸((Desmyter，A.，et al.(2001))。可通过免疫作用产生针对各种抗原的具有高特异性和亲和性的重链抗体(van der Linden，R.H.，et al.(1999))，VHH部分可在酵母中克隆和表达(Frenken，L.G.J.，et al.(2000))。其表达水平、可溶性和稳定性比传统的F(ab)或Fv片段高((Ghahroudi，M.A.et al.(1997))。鲨鱼也在其抗体中也有单VH样结构域，称为VNAR(Nuttall et al.(2003))；(Dooley et al.(2003))；(Nuttall et al.(2004))。

Holt等(2003)综述了称为“结构域抗体”或dAbs的抗原结合片段，它仅含抗体的VH或VL结构域，因此比例如Fab和scFv更小。DAbs是已知最小的抗体的抗原结合片段，从11kDa到15kDa。它们在微生物细胞培养物中高度表达。每个dAb含抗体的6个天然存在的互补决定区(CDRs)中的3个。

由于单克隆抗体技术的发展，生成用于传统免疫治疗的抗体成为可能。因此抗体可应用于包括研究、医学及最近的消费者应用在内的多种领域。

遗憾的是，传统的免疫治疗存在很多问题。这种应用依赖于抗体的大规模生产并涉及作为从例如抗体表达系统收获的蛋白的抗体或抗体片段本身的使用。因此，包括在给药前需要进行抗体纯化等的相关生产花费都是非常昂贵的，从而阻碍了其作为免疫制剂的广泛应用。另外，为了治疗大部分群体，需要大量传统的免疫治疗产物。例如，如果治疗基于初乳和/或免疫的鸡蛋，则很难得到大规模所需量的免疫治疗产物。