專利名稱：使用il-31拮抗劑在神經(jīng)元性組織中治療疼痛和炎癥的方法
使用IL-31拮抗劑在神經(jīng)元性組織中 治療疼痛和炎癥的方法
與相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求提交于2006年1月10日的美國臨時申請序列號No. 60/758,066、提交于2006年1月10日的美國臨時申請序列號No. 60/757,979、提交于2006年2月14日的美國臨時申請序列號No. 60/773, 031、提交于2006年6月22日的美國臨時申請序列號No. 60/805, 552、提交于2006年6月22日的美國臨時申請序列號No. 60/805, 550、提交于2006年6月22日的美國臨時申請序列號No. 60/805, 55、提交于2006年8月30日的美國臨時申請序列號No. 60/823， 982以及提交于2006年8月30日的美國臨時申請序列號No. 60/823， 987的權(quán)益，所有這些文獻都通過參考并入本文。
背景技術(shù)：
炎性過程使得神經(jīng)系統(tǒng)活化，導致炎性疼痛和對運動功能的破壞。 對感覺神經(jīng)的刺激產(chǎn)生血管舒張(vasodialtion)和血漿外滲，導致 神經(jīng)性炎癥和刺激，進而導致感覺刺激、超敏感性和疼痛。
神經(jīng)源性炎癥是組織中有疼痛反映的、熱敏感性末端(endings) 的活化導致的，其可由先天病況(例如自身免疫疾病，包括變應(yīng))、 病毒感染以及受傷導致。來自上述病況的神經(jīng)源性炎癥可影響到軀體 感覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多種感覺受體構(gòu)成，這些受體作用于產(chǎn)生下述感 覺，所述感覺例如壓力、觸碰、溫度、疼痛、發(fā)癢(Uch)、酥癢(tickle)、 刺痛和麻木。被活化的神經(jīng)可通過誘導細胞因子的分泌、活化單核細 胞和趨化性使得炎癥始終存在(perpetuate)。
神經(jīng)源性炎癥中有活性的蛋白可用作為診斷和治療疾病的治療性 手段的靶。
4用于治療疼痛的藥品的一個例子是鎮(zhèn)頑癲(Neurontin)(加巴噴 丁 (gabapentin))，其用于治療糖尿病性外周神經(jīng)炎(作為皰滲后 神經(jīng)痛)。因此，人們需要額外的藥來治療神經(jīng)病性疼痛。
發(fā)明描述
本文提供下述定義，用于協(xié)助對本文描述的發(fā)明的了解。 術(shù)語"抗體"或"抗體肽"指完整抗體或其能針對特異性結(jié)合與 完整抗體竟爭的結(jié)合片段，其包括嵌合抗體、人化抗體、完全的人抗 體和雙特異性抗體。在某些實施方式中，結(jié)合片段是通過重組DNA技 術(shù)產(chǎn)生的。在其它一些實施方式中，結(jié)合片段是通過對完整抗體進行 酶促切割或化學切割產(chǎn)生的。結(jié)合片段包括但不限于Fab、 Fab'、 F(abO. sub. 2、 Fv和單鏈抗體。
術(shù)語"經(jīng)分離的抗體"指已被鑒定出并且已從其天然環(huán)境的組分 分離出和/或回收的抗體。其天然環(huán)境的污染性組分是可能干擾抗體的 診斷或治療性用途的材料，其可能包括酶、激素和其它蛋白質(zhì)性或非 蛋白質(zhì)性溶質(zhì)。在一些實施方式中，抗體將被純化至下述程度(1) 按重量計抗體超過95% (通過Lowry方法測定的)，包括按重量計超 過99%， ( 2 )足以通過使用旋杯式順序分析儀獲得至少15個殘基的 N-末端或內(nèi)部氨基酸序列的程度，或(3)在還原或非還原條件下，使 用考馬斯藍或優(yōu)選銀染，通過SDS-PAGE測定為均質(zhì)。經(jīng)分離的抗體包 括原位存在于重組細胞中的抗體，因為抗體天然環(huán)境中的至少一種組 分將不存在。但是，通常，通過至少一個純化步驟來制備經(jīng)分離的抗 體。
"變體"抗IL-31抗體在本文中指氨基酸序列與"親本"抗IL-31 抗體的氨基酸序列有所不同的分子，所述不同是親本抗體序列中一個 或多個氨基酸殘基的添加、缺失和/或取代造成的。在一種實施方式中， 變體包含處于親本抗體一個或多個高度可變區(qū)域中的一處或多處氨基 酸取代。例如，變體可在親本抗體的一個或多個高度可變區(qū)域中包含 至少一處，例如大約一處至大約十處，以及大約兩處至大約五處的取 代。通常，變體將具有與親本抗體重鏈或輕鏈可變結(jié)構(gòu)域序列有至少75%的氨基酸序列同一性的氨基酸序列，更優(yōu)選地，至少80%,更優(yōu)選 地，至少85%，更優(yōu)選地，至少90%，最優(yōu)選地，至少95%。關(guān)于該序 列的同 一性或同源性在本文中被定義為對序列進行比對以及如果需 要的話引入缺口以獲得最大百分比序列同 一性后，候選序列中與親本 抗體殘基相同的氨基酸殘基的百分比?？贵w序列的N-末端、C-末端或 內(nèi)部的延伸、缺失或插入均不應(yīng)被解釋為影響到序列同一性或同源性。 變體保留與人IL-31結(jié)合的能力，其優(yōu)選具有優(yōu)于親本抗體的性質(zhì)。 例如，變體可具有更強的結(jié)合親和性、增強的抑制IL-31誘導的對免 疫細胞的刺激的能力。為分析此類性質(zhì)，人們應(yīng)當，例如，用變體的 Fab形式與親本抗體的Fab形式比較，或者用變體的全長形式與親本 抗體的全長形式比較，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在本文公開的生物學活性檢驗 中，抗IL-31抗體的形式將影響其活性。本文中具有特殊興趣的變體 抗體是較之親本抗體展示出至少大約10倍，優(yōu)選至少大約20倍，最 優(yōu)選至少大約50倍的生物學活性增強的變體抗體。
術(shù)語"親本抗體，，在本文中使用時指用于制備抗體的氨基酸序列 編碼的抗體。優(yōu)選地，親本抗體具有人框架區(qū)域，以及如果存在的話， 具有人抗體恒定區(qū)域。例如，親本抗體可以是人化抗體或人抗體。
術(shù)語"激動劑，，指能增加另一分子的活性、作用或功能的任何化 合物，包括蛋白、多肽、肽、抗體、抗體片段、大分子或小分子(小 于10kD) 。 IL-31激動劑能導致，例如對NK細胞、T細胞亞組和B 細胞亞組以及樹突細胞的刺激。
術(shù)語"拮抗劑，，指能減少另一分子的活性、作用或功能的任何化 合物，包括蛋白、多肽、肽、抗體、抗體片段、大分子或小分子(小 于10 kD) 。 IL-31拮抗劑能導致，例如NK細胞、T細胞亞組和B 細胞亞組和樹突細胞的免疫功能的減少；與IL-31結(jié)合，使得IL-31 蛋白的相互作用被阻礙、抑制、降低、拮抗或中和。
在某些實施方式中，"雙價抗體"與"多特異性"或"多功能性" 抗體不同，其應(yīng)當被理解為包含具有相同抗原特異性的結(jié)合位點。
"雙特異性"或"雙功能"抗體是具有兩種不同重/輕鏈對和兩種不同結(jié)合位點的雜交抗體。雙特異性抗體可通過多種方法產(chǎn)生，所述
方法包括但不限于雜交瘤融合或Fat/片段的連接。見，例如， Songsivilai & Lachmann, Clin. Exp. Immunol. 2i: 315-321 (1990); Kostelny et al.， J. Immunol.里1547-1553 (1992)。
術(shù)語"嵌合抗體"(或其復數(shù)形式)指這樣的抗體，其輕鏈和重 鏈基因是從屬于不同物種的免疫球蛋白的可變和恒定區(qū)域基因構(gòu)建 的，所述構(gòu)建典型地通過遺傳工程來進行。例如，來自小鼠單克隆抗 體的基因的可變片斷可連接到人恒定片斷(例如Y 1和Y 3)上。因此，
典型的治療性嵌合抗體是由來自小鼠的可變或抗原結(jié)合結(jié)構(gòu)域和來自 人抗體的恒定結(jié)構(gòu)域構(gòu)成的，雖然其它哺乳動物物種也可以使用。
術(shù)語"表位"包括能與免疫球蛋白或T-細胞受體特異性結(jié)合的任 何蛋白決定子。表位決定子通常由具有化學活性的分子表面基團(例 如氨基酸或糖側(cè)鏈)構(gòu)成，其通常具有特異性的三維結(jié)構(gòu)特征以及特 異性的電荷特征。更具體地，術(shù)語"IL-31表位"在本文中使用時指 IL-31多肽的在動物(優(yōu)選哺乳動物，最優(yōu)選小鼠或人)中具有抗原 或免疫原性活性的部分。具有免疫原性活性的表位是IL-31多肽的能 在動物中引發(fā)抗體應(yīng)答的部分。具有抗原活性的表位是IL-31多肽的 能被抗體免疫特異性結(jié)合的部分，所述結(jié)合是通過本領(lǐng)域公知的任何 方法(例如免疫檢驗)測定的?？乖砦徊灰欢ū仨氁敲庖咴缘?。
術(shù)語"標簽化的表位，，在本文中使用時指與"表位標簽"融合的 抗IL-31抗體。表位標簽多肽具有足夠的殘基，以提供可針對其制造 抗體的表位，但所述表位標簽多肽仍足夠短，使得不會千擾到IL-31 抗體的活性。表位標簽優(yōu)選足夠獨特，使得抗體不會與其它表位發(fā)生 實質(zhì)上的交叉反應(yīng)。合適的標簽多肽通常具有至少6個氨基酸殘基， 其通常在大約8-50個氨基酸殘基之間(優(yōu)選地，大約9-30個殘基之 間)。例子包括流感HA標簽多肽及其抗體12CA5 ( Field etal. Mol. Cell. Biol. !: 2159-2165 (1988) ) ; c-myc標簽及其8F9、 3C7、 6E10、 G4 、 B7 和 9E10 抗體(Evan et al.， Mol. Cell. Biol. 5 (12): 3610-3616 (1985))和單純性皰滲病毒糖蛋白D ( gD )標簽及其
7抗體(Paborsky et al. ， Protein Engineering 3 (6): 547-55 3 (1990))。 在某些實施方式中，表位標簽是"救助(salvage)受體結(jié)合表位"。 在本文中使用時，術(shù)語"救助受體結(jié)合表位"指IgG分子(例如IgG^ IgG2、 IgG3或IgG4)的Fc區(qū)域的下述表位，所述表位作用于增加IgG 分子的體內(nèi)血清半壽期。
術(shù)語"片段"在本文中使用時指這樣的肽或多肽，其包含IL-31 多肽或能與IL-31多肽免疫特異性結(jié)合的抗體的氨基酸序列的至少5 個連續(xù)氨基酸殘基，至少IO個連續(xù)氨基酸殘基，至少15個連續(xù)氨基 酸殘基，至少20個連續(xù)氨基酸殘基，至少25個連續(xù)氨基酸殘基，至 少40個連續(xù)氨基酸殘基，至少50個連續(xù)氨基酸殘基，至少60個連續(xù) 氨基酸殘基，至少70個連續(xù)氨基酸殘基，至少連續(xù)的80個氨基酸殘 基，至少連續(xù)的90個氨基酸殘基，至少連續(xù)的IOO個氨基酸殘基，至 少連續(xù)的125個氨基酸殘基，至少150個連續(xù)的氨基酸殘基的氨基酸 序列。
在本文中使用時，術(shù)語"免疫球蛋白"指由實質(zhì)上由免疫球蛋白 基因編碼的一種或多種多肽構(gòu)成的蛋白。免疫球蛋白的一種形式構(gòu)成 抗體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單位。該形式是四聚體，其由兩對相同的免疫球蛋白 鏈對構(gòu)成，每對具有一條輕鏈和一條重鏈。在每對中，輕鏈和重鏈可 變區(qū)域一起作用于使抗原結(jié)合，恒定區(qū)域作用于抗體效應(yīng)器功能。
全長免疫球蛋白"輕鏈"由NH2-末端的可變區(qū)域基因和COOH-末 端的K或A恒定區(qū)域編碼。簡單地，全長免疫球蛋白"重鏈"由可變 區(qū)域基因和提到的其它恒定區(qū)域基因之一編碼(大約330個氨基酸)。 重鏈被分為Y、 U、 a、 5或s，其將抗體的同種型分別定義為IgG (包括IgGl、 IgG4) 、 IgM、 IgA、 IgD和IgE。在輕鏈和重鏈中，可 變區(qū)域和恒定區(qū)域通過大約12個或更多個氨基酸的"J"區(qū)域連起來， 重鏈還包括大約10個或更多個氨基酸的"D"區(qū)域(一般見， Fundamental Immunology (Paul, W. ， ed. ， 2nd ed. Raven Press, N. Y. 1989)， Ch. 7,其通過引用整體并入本文)。
免疫球蛋白輕鏈或重鏈可變區(qū)域由被三個高度可變區(qū)域隔開的"框架"區(qū)域構(gòu)成。因此，術(shù)語"高度可變區(qū)域"指抗體中作用于抗 原結(jié)合的氨基酸殘基。高度可變區(qū)域包含來自"互補性決定區(qū)域"或
"CDR，，的氨基酸殘基(見，Kabat et al.， Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed. Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda， Md. (1991)和Chothia and Lesk， 1987， J. Mol. Biol. 196: 901-917 )(這兩篇文獻都通 過引用并入本文)。"框架區(qū)域"或"FR"殘基是并非本文定義的高 度可變區(qū)域殘基的那些可變區(qū)域殘基。不同輕鏈或重鏈的框架區(qū)域的 序列在物種中相對保守。因此，"人框架區(qū)域"是與天然存在的人免 疫球蛋白高度相同(大約85%或更高，通常90-95%或更高)的框架區(qū) 域?？贵w的框架區(qū)域(其是組成型輕鏈和重鏈的框架區(qū)域的組合)作 用于對CDR's定位和比對。CDR' s主要作用于與抗原表位的結(jié)合。
因此，術(shù)語"人化，，免疫球蛋白指包含人框架區(qū)域和來自非人(通 常小鼠或大鼠)免疫球蛋白的一個或多個CDR's的免疫球蛋白。提供 CDR's的非人免疫球蛋白被稱為"供體"，提供框架的人免疫球蛋白 被稱為"接受體，，。恒定區(qū)域并不必須要存在，但是如果它們存在的 話，它們必須與人免疫球蛋白恒定區(qū)域高度相同，即，至少大約 85-90%，優(yōu)選大約95%或更相同。因此，人化免疫球蛋白的所有部分 (可能除了 CDR's)與天然人免疫球蛋白序列的對應(yīng)部分高度相同。 "人化抗體，，是包含人化輕鏈和人化重鏈免疫球蛋白的抗體。例如， 人化抗體將不包括上文定義的典型嵌合抗體，例如，因為嵌合抗體的 整條輕鏈是非人的。
在本文中使用時，術(shù)語"人抗體"包括具有人免疫球蛋白氨基酸 序列的抗體，以及包括從人免疫球蛋白文庫或從轉(zhuǎn)基因有一種或多種 人免疫球蛋白并且不表達內(nèi)源免疫球蛋白的轉(zhuǎn)基因動物分離的抗體， ^口上文戶斤述，例:i口，見Kucherlapati et al. in U.S. Patent No. 5， 939， 598。
術(shù)語"經(jīng)遺傳工程改造的抗體"表示這樣的抗體，其中氨基酸序 列與天然抗體的氨基酸序列已有不同。因為抗體的產(chǎn)生與重組DNA技術(shù)有關(guān)，因此其不必被限定為天然抗體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸序列；抗體可 被重新設(shè)計，以獲得想要的特征?？赡艿淖兓泻芏?，其范圍為從一 個或數(shù)個氨基酸的改變到對例如可變或恒定區(qū)域的完全重新設(shè)計。通 常，恒定區(qū)域中的改變將被用來改進或改變下述特征，例如，補體固 定、與膜的相互作用和其它效應(yīng)器功能。可變區(qū)域中的變化將被用來 改進抗原結(jié)合特征。
除了抗體之外，免疫球蛋白還可以以多種其它形式存在，包括， 例如，單鏈或Fv、 Fab和(Fab')2以及微型雙功能抗體(diabody)、 線性抗體、多價或多特異性雜交抗體(如上文所述，在Lanzavecchia et al.， Eur. J. Immunol. U， 105 (1987)中有詳細描述)以及以 單鏈存在(例如，Huston et al.， Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., ^ 5879-5883 (1988) and Bird et al.， Science, 242: 423-426 (1988)，其通過引用并入本文)(一般而言，見Hood et al.， "Immunology", Benjamin, N. Y. ， 2nd ed. (1984)， and HunkapUler and Hood， Nature, 1^15-16 (1986)，其通過引用并入本文)。
在本文中使用時，術(shù)語"單鏈Fv"、"單鏈抗體"、"Fv"或"scFv" 指這樣的抗體片段，其包含來自重鏈和輕鏈的可變區(qū)域，但其缺少恒 定區(qū)域，但它們處于單多肽鏈中。通常，單鏈抗體還包含VH和VL結(jié) 構(gòu)域之間的多肽接頭，這使其可以形成想要的允許抗體結(jié)合的結(jié)構(gòu)。 單鏈抗體由 Pluckthun 在 The Pharmacology of Monoclonal Antibodies, vol. 113， Rosenburg and Moore eds. Springer-Verlag, New York, pp. 269-315 (1994)中詳細討論過；還見國際專利申請公 開文本No. W0 88/01649和美國專利號Nos. 4， 946， 778和5， 260， 203， 其公開內(nèi)容通過引用以任何目的并入本文。在一些特別的實施方式中， 單鏈抗體還可以是雙特異性的和/或人化的。
"Fab片段，，包含一條輕鏈和一條重鏈的可變區(qū)域和CH1。 Fab分
子的重鏈不能與另一重鏈分子形成二硫鍵。
"Fab'片段，，含有一條輕鏈和含有位于Cm和CH2結(jié)構(gòu)域之間的恒 定區(qū)域的大部分的一條重鏈，使得兩條重鏈間可形成鏈間二硫鍵，以形成F(ab。2分子。
"F(ab')2片段"含有兩條輕鏈和兩條重鏈，所述重鏈含有位于 Q和CH2結(jié)構(gòu)域之間的恒定區(qū)域的部分，使得兩條重鏈間形成鏈間二硫鍵。
術(shù)語"微型雙功能抗體"指具有兩處抗原結(jié)合位點的小抗體片段， 所述片段包含與同一多肽鏈(Vh-VJ輕鏈可變結(jié)構(gòu)域(VJ相連的重 鏈可變結(jié)構(gòu)域(Vh)。通過使用短到不能允許相同鏈的兩個結(jié)構(gòu)域間 配對的接頭，迫使結(jié)構(gòu)域與另一鏈的互補結(jié)構(gòu)域配對，產(chǎn)生兩處抗原 結(jié)合位點。微型雙功能抗體在例如EP 404,097 、 W0 93/11161和 Hollinger et al. ， Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 6444-6448 (1993) 中描述得更充分。
術(shù)語"線性抗體，，指Zapata et al. Protein Eng. 8 (10): 1057-1 062 (1995)描述的抗體。簡言之，這些抗體包含串聯(lián)的Fd片斷 (VrCfn-VK-CB1)的對，其形成抗原結(jié)合區(qū)域的對。線性抗體可以是雙 特異性的或單特異性的。
術(shù)語"免疫功能性免疫球蛋白片段"在本文中使用時指至少含有 免疫球蛋白重鏈和輕鏈的可變結(jié)構(gòu)域的多肽片段。本發(fā)明的免疫功能 性免疫球蛋白片段能與配體結(jié)合，防止配體與其受體結(jié)合，阻斷配體 與受體結(jié)合導致的生物學應(yīng)答，或者上迷的任何組合。
術(shù)語"單克隆抗體"指源自單個克隆(包括任何真核、原核或噬 菌體克隆)的抗體，其并非指生產(chǎn)其的方法。
本發(fā)明部分基于下述發(fā)現(xiàn)與IL-31 (例如IL-31Ra和0SMRb )結(jié) 合的異二聚受體的亞基在神經(jīng)細胞(例如背根神經(jīng)節(jié)細胞)上表達。 因此，本發(fā)明包括IL-31的拮抗劑在抑制疼痛和驗證以及炎性腸病、 Crohn's癥、瘙癢癥和神經(jīng)源性疼痛和敏感化的癥狀中的用途。本發(fā) 明還包括IL-31拮抗劑在通過對背根神經(jīng)節(jié)細胞的刺激來提高敏感化 中的用途。
IL-31是以前在公開的美國專利申請中作為Zcytol7rlig被描述 的細胞因子的HUGO名稱(見，公開的美國專利申請?zhí)?0030224487(提交于2003年1月21日的美國專利申請序列號10/352,554,其現(xiàn)被授 權(quán)為美國專利號7,064,186 ) ; Sprecher, Cindy et al, ， 2003，它 們通過引用被并入本文)。針對IL-31的異二聚受體包含IL-31Ra和 抑瘤素M受體e (OSMRb)之間形成的異二聚體。IL-31Ra是在共同所 有的美國公開專利申請?zhí)?0030215838 (提交于2003年1月21日的 美國專利申請序列號10/351,157 )中被稱為zcytorl7的蛋白的HUGO 名稱。針對人IL-31的多核苷酸和多肽序列分別如SEQ ID NOs: l和 2所示。針對鼠IL-31的多核苷酸和多肽序列分別如SEQ ID NOs: 3 和4所示。在本文中使用時，術(shù)語IL-31將表示上文所述的美國專利
發(fā)明者C·科耶薩, J·比爾斯伯羅格, L·祖克曼, M·羅格, 約 姚 申請人:津莫吉尼蒂克斯公司