高亲和力的PD1胞外区突变体多肽及相关融合蛋白.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201810795499.8

申请日:

20180719

公开号:

CN108997492A

公开日:

20181214

当前法律状态:

有效性:

审查中

法律详情:

IPC分类号:

C07K14/705,C07K19/00,C12N15/62

主分类号:

C07K14/705,C07K19/00,C12N15/62

申请人:

海珂分子(北京)科技有限责任公司

发明人:

杭海英,赵云,王盛典

地址:

100094 北京市海淀区永澄北路2号院1号楼B座三层3008-83号

优先权:

CN201810795499A

专利代理机构:

北京市诚辉律师事务所

代理人:

梁婧文

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内容摘要

本发明涉及一组一种高亲和力的PD1胞外区突变体多肽及相关的融合蛋白,所述的突变体在如Seq ID No.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上,包含至少一个的如下突变位点:E13G、A17V、A17D、S29G、L32M、N33S、L46M、L46V、R52G、S54T、Q66H、S76P、W83S、L89P、A99V、K102E、I110V、E117G。所述的融合蛋白为所述多肽与人IgG1的Fc区融合而成的融合蛋白。

权利要求书

1.一组人PD1分子胞外区突变体多肽,其特征在于,所述的多肽在如SeqIDNo.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上,包含至少一个的如下突变位点:E13G、A17V、A17D、S29G、L32M、N33S、L46M、L46V、R52G、S54T、Q66H、S76P、W83S、L89P、A99V、K102E、I110V、E117G。 2.根据权利要求1所述的多肽,其特征在于,所述的多肽具体为,在如SeqIDNo.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上,包含如下表所示具体突变位点的21个突变体: 3.根据权利要求1所述的多肽,其特征在于,所述的多肽是在如SeqIDNo.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上,包含至少一个的如下突变位点:K102E、A99V。 4.包含权利要求1-3任一所述PD1胞外区的突变体的融合蛋白。 5.根据权利要求4所述的融合蛋白,其特征在于,所述的融合蛋白包含如下结构域:(1)所述的PD1胞外区的突变体多肽(2)人免疫球蛋白或其片段;以及,可选的:(3)其他功能性多肽片段,所述的功能性多肽片段可选自:细胞毒多肽、细胞激素、免疫检查点配体/受体、白介素等;或(4)可用特定检测方法检测的检测标记,所述的检测标记包括但不限于荧光成像标记基团、核磁共振标记基团或正电子发射断层扫描标记基团。 6.根据权利要求5所述的融合蛋白,其特征在于,所述的人免疫球蛋白是人IgG1。 7.根据权利要求5所述的融合蛋白,其特征在于,所述的人免疫球蛋白片段是免疫球蛋白恒定区(Fc区)或其片段。 8.根据权利要求6所述的融合蛋白,其特征在于,所述的融合蛋白的氨基酸序列如SeqIDNo.26~30所示。 9.包含权利要求1-3任一所述多肽或权利要求4-8任一所述的融合蛋白的检测试剂或药品。 10.编码权利要求1-3任一所述多肽或权利要求4-8任一所述的融合蛋白的核苷酸片段。

说明书

技术领域

本发明属于医药生物技术领域,具体而言,涉及一种高亲和力的PD1胞外区突变体多肽及相关融合蛋白。

背景技术

PD1(程序性死亡因子受体1,Programmed Death-1)是在激活的T细胞和B细胞上表达的免疫抑制性受体,其配体为PDL-1或PDL-2。PD-1属于B7家族,是大小为50-55kD的Ig超家族Ⅰ型跨膜糖蛋白;由胞外IgV区、跨膜区、胞内区三部分组成,通过结构和生化分析发现,由于缺少膜近端半胱氨酸残基,PD-1以单体存在(Xuewu Zhang and Almo,Immunity,2004,20,337–347)。PD1与配体PDL1相互作用,在免疫应答的负调控方面发挥着重要作用。许多肿瘤细胞系和肿瘤细胞高表达PDL1分子(Konishi J et al.,Clin.Cancer Res.,2004,10(15):5094-5100),其与淋巴细胞表面的PD1分子结合后,削弱了机体的抗肿瘤免疫应答(Radziewicz H et al.,J Virol,2007,81(6):2545-2553),从而导致肿瘤免疫逃逸的发生。

已有的PD1抗体的治疗效果,和肿瘤细胞表面具有功能活性PDL1分子的量存在一定的关系,但并无有效定量PDL1分子的制剂存在,虽然PDL1抗体能够特异性的结合PDL1分子,但抗体的抗原表位有可能并非PDL1与PD1结合的关键结构域,因此,使用PDL1抗体对PDL1分子进行定量,可能受到无活性的PDL1的干扰,因此,临床上需要更有效的用于定量PDL1分子的产品。

另外,PD1抗体分子量较大,大分子对于实体性肿瘤的治疗效果往往不佳,因此,获得分子量更小且同样具有与PD1抗体类似的竞争性结合PDL1配体并介导免疫反应的分子,也是具有极大的临床应用前景。

在天然状态下,PD1与其配体PDL1的结合亲和力不高,因此,可以通过基因工程的方法,优化PD1分子胞外区与PDL1分子的亲和力,从而解决上述问题。

发明内容

本发明首先涉及一组人PD1分子胞外区突变体多肽,所述的突变体多肽在如Seq ID No.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上,包含至少一个的如下突变位点:E13G、A17V、A17D、S29G、L32M、N33S、L46M、L46V、R52G、S54T、Q66H、S76P、W83S、L89P、A99V、K102E、I110V、E117G。

优选的,所述的突变体多肽具体为,在如Seq ID No.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上,包含如下表所示具体突变位点的21个突变体:

更优选的,所述的PD1胞外区的突变体多肽是在如Seq ID No.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上,包含至少一个的如下突变位点:K102E、A99V。

本发明还涉及一种包含所述PD1胞外区的突变体多肽的融合蛋白。

优选的,所述的融合蛋白包含如下结构域:

(1)所述的PD1胞外区的突变体多肽

(2)人免疫球蛋白或其片段;

以及,可选的:

(3)其他功能性多肽片段,所述的功能性多肽片段可选自:细胞毒多肽、细胞激素、免疫检查点配体/受体、白介素等。

(4)可用特定检测方法检测的检测标记,所述的检测标记包括但不限于荧光成像标记基团、核磁共振标记基团或正电子发射断层扫描标记基团。

优选的,所述的人免疫球蛋白是人IgG1;

优选的,所述的人免疫球蛋白片段是免疫球蛋白恒定区(Fc区)或其片段;

最优选的,所述的融合蛋白的氨基酸序列如Seq ID No.26~30所示。

本发明还涉及包含所述PD1胞外区的突变体多肽或融合蛋白的药品或检测试剂。

本发明还涉及编码所述PD1胞外区的突变体多肽或融合蛋白的核苷酸片段。

附图说明

图1、PDL1-Fc分子的电泳结果。

图2、CHO-PD1细胞株的构建流程示意图。

图3、流式细胞仪检测CHO-PD1细胞表面的PD1胞外区展示率及PD1胞外区与PDL1-Fc分子的结合亲和力。

图4、利用体细胞突变技术对展示在CHO-PD1细胞表面的PD1胞外区与PDL1-Fc分子的亲和力进行人工进化的流程图。

图5、通过流式细胞仪分选进化后的P3区域的CHO-PD1细胞。

图6、流式细胞仪检测第一轮进化后分选出的细胞与PDL1-Fc的结合能力。

图7、流式细胞仪检测四轮进化后分选出的细胞与PDL1-Fc的结合能力。

图8、流式细胞仪检测突变体与PDL1-Fc的结合能力,其中,数据归一化公式为:

[(LR%gated×LRmean)+(UR%gated×UR mean)]/UL%gated+UR%gated(具体可参见Xiufen Lei,Yong Zhu,et al;Nucleic Acids Research,2004,Vol.32,No.12,第六页表1)。

图9、流式细胞仪检测PD1(mut)-Fc和PD1(WT)-Fc竞争性结合PDL1的的能力。

图10、PD1-Fc融合蛋白二聚体结构示意图。

图11、融合蛋白的分子量测定结果。

具体实施方式

利用本实验室现有的基于CHO细胞和AID突变体系的蛋白人工进化系统,进化PD-1胞外区结构域与PDL1的亲和力,所用的CHO细胞株为在先专利(CN104531623B)中所保藏的细胞株。

实施例1、构建及扩增替换质粒pFRT-PD1-G4S-HA

替换目标细胞株中的PuroR基因,将PD1-G4S-HA稳定展示在细胞表面。

使用PUC57-optiPD1-G4S-HA(optiPD1-G4S-HA序列由南京金斯瑞生物科技有限公司合成后连入载体PUC57中)为扩增模板,该模板中含以下Seq ID No.1所示碱基序列;

其中,信号肽1的序列为Seq ID No.2所示,

野生型PD1分子的胞外区序列为Seq ID No.3所示,

信号肽1和野生型PD1分子之间的linker(G4Slinker)如Seq ID No.4所示,

HA标签(HA tag)的序列为Seq ID No.5所示,

具体实验步骤如下:

将上述碱基序列Seq ID No.2~Seq ID No.5通过如下步骤连入pFRT-SP-HA-TM-Loxp载体(该载体由本实验室自行保存)中,用于替换细胞CHO/dhFr--PuroR-TK-12中的PuroR基因序列:

(1)PCR扩增:利用Pyrobest高保真扩增酶(Takara)对目的基因(由金斯瑞公司合成)进行PCR扩增出来。(引物为Seq ID No.6和Seq ID No.7,模板为PUC57-optiPD1-G4S-HA),

扩增引物为:

PD1-EcoRI-SP-F:Seq ID No.6;

XhoI-HA-R:Seq ID No.7:

PCR条件为:退火56℃,72℃延伸1min,35个循环。

(2)胶回收PCR产物:上一步已完成的PCR反应物依照DNA凝胶试剂盒(QIAGEN)使用说明进行纯化。

(3)酶切目的基因片段和载体质粒:步骤(2)回收后得到的PCR产物以及载体(pFRT-SP-HA-TM-Loxp,本实验室自行保存)经核酸内切酶(EcoRI,XhoI,NEB)切割后采用DNA凝胶试剂盒(QIAGEN)回收。

(4)回收后的酶切片段以及载体用T4连接酶(NEB)连接,转化并扩增目标质粒:将步骤(3)酶切完成的质粒和PCR产物片段用T4连接酶连接,获得目标质粒pFRT-PD1-G4S-HA。将扩增质粒转入TOP10感受态细胞(Transgen Biotech)中进行扩增(转化步骤参照Transgen Biotech CD101产品说明书进行)。

(5)测序鉴定:挑取转化了目标片段的阳性单克隆(随机挑取六个克隆,提取质粒后EcoRI,XhoI进行酶切,经琼脂糖凝胶电泳分析有500bp片段的为阳性克隆),并进行测序(Biosune)。

测序结果显示,经酶切鉴定为阳性的克隆包含了正确的Seq ID No.2~Seq ID No.5的碱基序列。

实施例2、构建PDL1-Fc表达载体

为提高PD-1与其配体PDL1的亲和力,还需构建能够表达PDL1的质粒,本实施例中,我们将将PDL1胞外区C端偶联人的IgG1Fc序列,在293-F细胞中表达。

其中,人的IgG1Fc结构区域既可以用于蛋白纯化(Fc与修饰了Protein A的珠子有很高的亲和力),也可以用于亲和力检测时,与抗人的IgG1Fc的流式标签抗体结合。

人的IgG1Fc序列包括铰链区、CH2和CH3序列,碱基序列如Seq ID No.14所示,Protein A是一种金黄色葡萄球菌细胞壁蛋白质,能特异性地与人和哺乳动物抗体(主要是IgG)的Fc区结合。

扩增PDL1的引物对序列如下所示:

引物KpnI-SP-P1序列如Seq ID No.8所示:

引物Opti-PDL1-Fc-R序列如Seq ID No.11所示:

扩增Fc的引物对如下Seq ID No.9、10所示:

XhoI-Fc-P2序列如Seq ID No.9所示:

pti-PDL1-Fc-F序列如Seq ID No.10所示:

扩增模板为本实验室自行保存的包含目标片段DNA序列的质粒:

pUC57-opti-PD-L1模板,其中包含PD-L1碱基序列,

pCEP4-3f8-Fc模板,其中包含Fc(human IgG1)碱基序列,

1、构建并扩增pCEP4-PDL1-Fc质粒,步骤如下:

(1)引物KpnI-SP-P1及Opti-PDL1-Fc-R自pUC57-opti-PD-L1模板扩增出PD-L1片段;

(2)引物XhoI-Fc-P2及Opti-PDL1-Fc-F自pCEP4-3f8-Fc模板扩增出Fc片段;

(3)通过Overlap PCR将两片段进行连接,Overlap PCR所用引物为KpnI-SP-P1及XhoI-Fc-P2,获得纯化的连接产物后,用KpnI及XhoI进行酶切,与同样经KpnI及XhoI酶切后的表达载体pCEP4连接后,获得pCEP4-PDL1-Fc质粒;

(4)将pCEP4-PDL1-Fc质粒转入TOP10感受态细胞(Transgen Biotech,转化步骤参照Transgen Biotech CD101产品说明书进行),挑取阳性克隆进行测序,显示pCEP4-PDL1-Fc质粒中正确插入了PDL1-Fc序列片段。

信号肽2-PDL1-Fc的序列为Seq ID No.12所示,

信号肽2的序列如Seq ID No.13所示:

PD-L1胞外区的序列如Seq ID No.14所示:

人IgG1的Fc区序列如Seq ID No.15所示:

2、转染并培养293F细胞以表达PDL1-Fc蛋白

将测序正确的pCEP4-PDL1-Fc质粒经无内毒素质粒大提试剂盒(Tiangen无内毒素质粒大提试剂盒,具体操作按照说明书进行)进行质粒提取,转染293-F细胞,293-F细胞培养及转染过程参照FreeStyleTM MAX293Expression System(Thermo Scientific,货号:K900010)。

3、PDL1-Fc蛋白的回收及纯化

(1)转染后摇床继续培养6天,200g离心3分钟去掉细胞,10000g离心10分钟去掉培养基中的杂质;

(2)用30kd浓缩管在3800rmp条件下,4℃离心浓缩致原体积十分之一左右;

(3)蛋白纯化所用缓冲液及步骤均参照PierceTM Protein A Chromatography Cartridges(Thermo Scientific,货号:89924),纯化后的PDL1-Fc经nanodrop测定蛋白浓度,定量至浓度为1mg/ml。

4、电泳检测PDL1-Fc蛋白

取适量体积的蛋白质样品在SDS-PAGE胶上进行电泳,将电泳后的SDS-PAGE置于考马斯亮蓝染色液中染色2h,染色完成后置于脱色液中脱色过夜,观察蛋白条带位置及蛋白纯化质量。结果如图1所示,纯化后的PDL1-Fc分子量约为72KD(Fermentas预染蛋白Marker,货号:26616,Marker中的红色条带为72KD)。图中Herceptin是作为阳性对照的纯化后的人IgG1抗体,其重链及轻链分子量分别为55KD及25KD,图中最右边条带为纯化后PDL1-Fc。

实施例3、表面展示PD-1胞外区的细胞(CHO-PD1)的构建

利用现有的CHO细胞系统(可参见我们的在先专利CN104531623B)构建将PD-1胞外区展示在细胞表面的CHO细胞系,构建过程如图2所示

1、我们前期利用重组酶介导的盒式替换技术建立了只含有一个拷贝重组替换位点的细胞株PuroR-14,该细胞株为CN104531623B中构建的PuroR-14细胞株,保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC),编号CGMCC No.9717,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号。将质粒pCI-Flp-2A-Cre(本实验室构建,含重组酶)与实施例1中构建的质粒pFRT-PD1-G4S-HA共转染到该细胞株,通过重组酶Flp和Cre的作用,将PD1成功展示到细胞表面。

2、将转染后的CHO细胞培养48h,胰酶消化后收集细胞。PD-1胞外区被展示在CHO细胞表面后,由于其C端带HA标签,展示效率可用抗HA的流式标签抗体检测。用抗HA标签的抗体(Rabbit Anti-HA tag IgG:APC兔抗HA抗体(1:100稀释),Cayman,货号:13406)标记细胞,流式分选展示PD1胞外区的阳性细胞用于PD1胞外区的亲和力进化实验。

3、经流式细胞仪分选出的表面展示了带HA标签的PD1胞外区的细胞命名为CHO-PD1,细胞生长至107个/ml时,胰酶消化离心收集细胞后重悬于1ml无血清培养基Opti-MEM中,与实施例2制备得到的纯化的PDL1-Fc蛋白在4℃下进行孵育(纯化PDL1-Fc蛋白的浓度为1mg/ml,用无血清培养基Opti-MEM 1:1000稀释,然后每个样本加1ul即1ngPDL1-Fc),30min后用PBS洗去非特异性结合PDL1-Fc蛋白。

4、将细胞分别用:

(1)标记HA标签的抗体进行标记(来源同上),标记细胞表面展示的PD1;

及(2)标记Fc的带PE荧光基团的抗体进行标记(Anti-Human IgG(Fc gamma-specific)PE,ebioscience,1:200稀释,货号:12-4998-82),标记结合的PDL1-Fc;

流式细胞仪检测PD1的展示率及与PDL1-Fc的结合亲和力。

检测结果如图3所示:对照细胞为未替换PD1的细胞株(PuroR-14),横坐标为PD1与PDL1-Fc的亲和力,纵坐标为PD1的展示效率。(本研究中所用流式细胞仪均为BD公司生产,相关操作步骤及软件由仪器供应商指定。)

实施例4、对PD1胞外区与PDL1的亲和力进行人工进化

体细胞突变(SHM,somatichypermutation)结合胞嘧啶脱氨酶诱导激活(AID,activation-induced cytidinedeaminase)技术,能够在细胞增殖过程中,诱导目标蛋白的氨基酸序列变化,从而改善目标蛋白的亲和力、稳定性或专一性等性质(可参见我们的在专利CN104531623B)。通过该技术,对展示在CHO-PD1细胞表面的PD1胞外区与PDL1-Fc分子的亲和力进行人工进化,每轮的步骤及流程如图4所示。

向实施例3中制备的CHO-PD1的细胞中转入AID并进行目标分子的人工进化的方法可参考CN104531623B,具体如下:

1、将AID转入实施例3制备获得的CHO-PD1细胞株:将约2x105个CHO-PD1细胞转染pCEP4-Ig-Ek-NEO-mAID质粒(本实验室保存),该质粒为表达AID基因的质粒,带有neo基因,为G418抗性,在培养基中加入G418可以维持AID基因持续表达。

2、将转入pCEP4-Ig-Ek-NEO-mAID质粒的CHO-PD1细胞置于含有G148抗生素的培养基中培养7天(细胞增殖到约2x108个,随着细胞的增殖,转入的AID随机突变PD1胞外区的基因序列,产生大量的随机突变型的PD1胞外区分子并将其展示在细胞表面),胰酶消化后收集大约1x108个细胞,用抗HA标签的抗体(Rabbit Anti-HA tag IgG:APC兔抗HA抗体,1:100稀释,Cayman,货号:13406)和PDL1-Fc融合蛋白在4℃下共同标记细胞。

2、流式分选出亲和力最高的部分细胞(约占总细胞的0.02~0.05%),分选后的细胞置于无G418抗生素的培养基中培养3天,细胞扩增到约2x105个以上时,取2x105个细胞重新转染pCEP4-Ig-Ek-NEO-mAID质粒进行下一轮进化,其余的细胞继续扩增用于验证本轮的进化效果。

第一轮人工进化的结果如图5所示,用流式细胞仪AriaIII将图5中P3区域(AID诱导突变后,产生高活性突变的细胞)中的细胞分选出来,进行扩增培养,检测P3区域中的CHO-PD1细胞表面所展示的PD1胞外区分子与PDL1-Fc结合的亲和力,检测方法同实施例3,检测结果如图6所示,图中CHO-PD1-G4S-HA-S1样本为收集到的目标细胞,CHO-PD1-G4S-HA-S0为未进行人工进化的原始CHO-PD1细胞株,CHO-PD1-G4S-HA-S0+AID为刚转染了AID质粒且未进行增殖培养和筛选的CHO-PD1细胞株,结果可见,分选到的P3区域的细胞株表面展示的PD1胞外区分子对于PDL1-Fc的亲和力有明显提高。

在第一轮分选到的细胞(S1代细胞)的基础上,按照上述实验流程,再进行三轮人工进化,共计进化四轮,收集每轮进化的P3区域细胞,分别命名为CHO-PD1-G4S-HA-S2~S4,同样方法检测进化后的PD1胞外区与PDL1-Fc的亲和力,结果见图7,可见,随着进化轮次的提升,进化后的PD1胞外区分子与PDL1-Fc分子的亲和力有大幅提升。

实施例5、PD1胞外区突变体的鉴定及PD1-Fc融合蛋白的构建与检测

提取每轮进化后的S1~S4代的典型细胞的基因组,检测进化后的PD1胞外区突变体的序列结构。

1、每轮进化后分选出的P3区域的细胞,在无G418的培养基中扩增细胞后提取全基因组,基因组提取采用Genomic DNA Purification Kit提取试剂盒(Promega)提取,具体操作按照说明书进行。以基因组为模板,用引物

PD1-NheI-SP-F:序列如SEQ ID No.16所示;

PD1-XhoI-HA-R:序列如SEQ ID No.17所示。

2、扩增出转入的PD1胞外区序列,经核酸内切酶(NheI,XhoI,NEB)酶切后回收,连接于pCDNA3.1(+)质粒上(本实验保存),随机挑取50个克隆进行测序,与野生型PD-1碱基序列比对检测有无突变发生。测序及比对结果显示:经过4轮的进化和分选,共获得30余个含有不同氨基酸突变或者氨基酸突变组合的突变体。

3、随机挑选其中21个突变体(突变体相比于野生型PD1胞外区的突变的氨基酸见下表1)将上述各种突变体连入pCDNA3.1(+)质粒(该质粒含有突变的PD-1序列及G4S-HA序列,可以瞬时表达在细胞表面,用于检测突变体的亲和力)后瞬时转染CHO/dhFr-细胞,48小时后收集细胞,经标记后流式检测不同PD1胞外区突变体对PDL1-Fc蛋白的结合能力(具体检测方法与实施例3所述一致)。结果如图8所示:mut1及mut2、mut3相对于其它突变体,与PDL1-Fc蛋白具有更高的结合能力。其中,mut1含有三个氨基酸突变,mut2含有两个氨基酸突变,mut3含有一个氨基酸突变。对突变体6~21的亲和力的归一化处理数据结果见下表2。

表1、PD1胞外区突变体突变氨基酸位点分析

突变体编号 突变位点分析 突变体编号 突变位点分析 Mut1 L46M、A99V、K102E Mut12 I110V、K102E Mut2 A99V、K102E Mut13 A17D、K102E Mut3 A99V Mut14 L46V、K102E Mut4 L46M、A99V Mut15 S29G、K102E Mut5 K102E Mut16 S76P、K102E Mut6 Q66H Mut17 L32M、K102E Mut7 A17V Mut18 W83S、K102E Mut8 R52G Mut19 L89P、K102E Mut9 N33S、K102E Mut20 A17V、K102E Mut10 S54T、K102E Mut21 E117G、K102E Mut11 E13G、K102E

表2、突变体6~21的亲和力的归一化数据处理结果

野生型PD1胞外区(WT PD1)的氨基酸序列如Seq ID No.23所示。

4、突变体亲和力检测:

4.1、融合蛋白PD1(WT)-Fc以及融合蛋白PD1(mut1-5)-Fc的构建与制备

(1)根据流式细胞仪分选及测序结果,我们将PD1胞外区野生型序列(WT)及突变体1-5序列(mut1-5)的N端连接上信号肽(Seq ID No.2所示信号肽),C端连接上人IgG Fc片段后,构建在pCEP4载体上形成表达载体pCEP4-PD1(Mut)-Fc和pCEP4-PD1(WT)-Fc,所用引物为:

PD1-SP-HindIII-F:序列如SEQ ID No.18所示;

Fc-BamHI-R:序列如SEQ ID No.19所示;

PD1-Fc-F:序列如SEQ ID No.20所示;

PD1-Fc-R:序列如SEQ ID No.21所示;

构建pCEP4-PD1(Mut)-Fc与pCEP4-PD1(WT)-Fc所用方法及步骤与实施例2中构建pCEP4-PDL1-Fc相同;

(2)将上述构建好的pCEP4-PD1(Mut)-Fc与pCEP4-PD1(WT)-Fc质粒纯化后分别转染293-F细胞,PD1胞外区(WT)与人IgGFc融合的融合蛋白PD1(WT)-Fc以及PD1胞外区突变体与人IgGFc融合的融合蛋白PD1(mut1-5)-Fc的表达及纯化与实施例2中所述的PDL1-Fc的表达纯化方法相同。

人IgG1的Fc区域的氨基酸序列如Seq ID No.24所示;

融合蛋白PD1(WT)-Fc的氨基酸序列如Seq ID No.25所示;

融合蛋白PD1(mut1)-Fc(L46M、A99V、K102E)的氨基酸序列如Seq ID No.26所示;

融合蛋白PD1(mut2)-Fc(A99V、K102E)的氨基酸序列如Seq ID No.27所示;

融合蛋白PD1(mut3)-Fc(A99V)的氨基酸序列如Seq ID No.28所示;

融合蛋白PD1(mut4)-Fc(L46M、A99V)的氨基酸序列如Seq ID No.29所示;

融合蛋白PD1(mut5)-Fc(K102E)的氨基酸序列如Seq ID No.30所示;

4.2、融合蛋白PDL1-his的构建

(1)构建pCEP4-PDL1-his质粒用于表达PDL1蛋白,所用引物为:

KpnI-SP-P1:序列如SEQ ID No.8所示;

XhoI-O-PDL1-P2:序列如SEQ ID No.22所示;

所用方法及步骤与实施例1中构建pFRT-PD1-G4S-HA质粒相同。

将上述构建的质粒纯化后转染293-F细胞,PDL1-his在293-F中表达后,用镍柱进行纯化,步骤为:

1)将上清加到填有硫酸镍(NiSO4)的Sepharose High Performance(Amersham Bioscience)的层析柱中;

2)用分别含有30、60、90、120、250mM咪唑的磷酸盐缓冲液洗脱,收集洗脱液,将洗脱液用超滤管浓缩后即得。

4.3、检测突变体PD1蛋白的亲和力

PD1(WT)-Fc蛋白、PD1(mut1~5)-Fc蛋白与其配体PDL1-his蛋白的亲和力测定使用ForteBio Octet分子相互作用技术平台(Octet biomolecular interaction technology Platform,ForteBio Octet,USA)进行测定。具体步骤和条件如下:

(1)用7根抗人Fc片段动能传感器(Anti-hFc kinetic grade biosensors(ForteBio:18-5060,USA))检测抗体的亲和力,检测条件为:

(i)基线(baseline)240s;

(ii)上样(loading)240s;

(iii)基线(baseline)180s;

(IV)结合(association)120s(结合过程中抗原浓度分别为1600nM,800nM,400nM,200nM,100nM,50nM,25nM);

(V)解离(dissociation)180s。

Kon and Koff由系统软件根据结合和解离曲线拟合得到,而Kd值则是通过Koff/Kon计算得出。

结果如下表3所示:

表3、蛋白和PDL1的结合常数

样品名称 KD值(M) Kon值(1/Ms) Koff值(1/s) WT 3.346×10-8 68800 2.302×10-3 Mut1 4.46×10-10 181700 8.102×10-5 Mut2 5.317×10-10 156000 8.294×10-5 Mut3 2.555×10-9 69710 1.781×10-4 Mut4 1.772×10-8 119300 2.114×10-3 Mut5 2.228×10-8 49250 1.098×10-3

结果显示:mut1及mut2、mut3相对于其它突变体,与带his标签的PDL1蛋白具有更高的结合能力。其中,mut1含有三个氨基酸突变,mut2含有两个氨基酸突变,mut3含有一个氨基酸突变。

实施例6、PD1(mut1-5)-Fc热稳定性测试

测试突变后的PD1-Fc融合蛋白的热力学稳定性。

将纯化的PD1(WT)-Fc及PD1(mut1-5)-Fc稀释至4uM,经sypro-orange染色后,用Applied实时定量PCR系统测定上述蛋白热力学稳定性,sypro-orange染料可以与蛋白暴露的疏水区域结合并发出荧光,Protein Thermal ShiftTM软件可识别Applied实时定量PCR仪器生成的文件来从而分析蛋白熔解温度),经Protein Thermal ShiftTM软件计算结果,得出如表4所示数据:

表4、融合蛋白热力学稳定性

该实验重复三次,有很好的一致性,可见,PD1(mut1-5)-Fc与PD1(WT)-Fc相比,其热力学稳定性没有明显的变化。

实施例7、PD1(mut1-5)-Fc与PDL1的竞争性结合分析

通过流式细胞仪检测PD1(mut1-5)-Fc与PD1(WT)-Fc对PDL1的竞争性结合情况

(1)将本实验室保存的质粒pEGFP-N1-PDL1瞬时转染293T细胞(实验室保存),48小时后收集2X107个表面展示了PDL1胞外区的细胞;

(2)按照参考文献的方法制备野生型PD1和鼠源的IgG2a Fc融合的融合蛋白PD1-mFc(Suppression of human T-cell responses to beta-cells by activation of B7-H4pathway.Cell Transplant.2006;15(5):399-410.Ou D1,Wang X,Metzger DL,Ao Z,Pozzilli P,James RF,Chen L,Warnock GL.),其中的质粒pMIgV质粒由本实验室保存;

(3)向上述细胞中加入纯化的野生型PD1-mFc1ug,混匀;

(3)分别加入不同比例的上述实施例中纯化得到的PD1(WT)-Fc、PD1(mut3)-Fc及PD1(mut2)-Fc,置于4℃孵育三十分钟,使加入的蛋白的与竞争性结合情况,其中,

1)CTR为空白对照;

2)CTR-O为细胞仅与PD1-mFc混合,不加上述竞争样本;

3)PD1(WT)-Fc样本分别加入0.33ug、1ug、3ug、9ug;

4)PD1(mut2)-Fc样本分别加入0.04ug、0.08ug、0.17ug、0.34ug;

5)PD1(mut3)-Fc样本分别加入0.04ug、0.08ug、0.17ug、0.34ug、0.75ug、1.5ug;

(4)PBS洗去非特性结合蛋白,加入荧光二抗anti-mIgG-APC(APC标记的抗鼠Fc的荧光二抗)(ebioscience)在4℃继续孵育二十分钟;

(5)洗去非特性结合的二抗,流式细胞仪检测APC荧光信号,检测的荧光信号的强度及反应PD1(WT)-Fc和PD1(mut)-Fc与PD1-mFc竞争结合PDL1(PDL1分子展示在步骤(1)制备的293细胞的表面)能力。

结果如下图9所示:纵坐标为细胞数,横坐标为APC荧光信号,即APC信号越弱,表示这种PD1-Fc的竞争能力越强。结果可见:PD1(WT)-Fc无法与PD1-mFc竞争结合PD-L1,而PD1(mut3)-Fc和PD1(mut2)-Fc均可以有效与PD1-mFc与竞争性结合PDL1,尤其是PD1(mut2)-Fc的竞争结合更为高效,在低至0.04ug时仍然可以高效替换PD1-mFc与PDL1的结合。

实施例8、PD1(WT)-Fc及PD1(mut3)-Fc蛋白分子量的测定

本工作制备的PD1-Fc融合蛋白,理论上会形成类似于抗体的二聚体形式,其结构如下图10所示,这样PD1融合蛋白的分子量会在90KD左右,我们用超速离心的方法对前述PD1(WT)-Fc蛋白及PD1(mut3)-Fc蛋白进行分子量测定(BECKMAN COULTER ProteomeLabTMXL-1,50000rpm,5hour,各蛋白浓度调整为0.8mg/ML),结果如图11所示,图中,标准品为商品化的的Anti-CRP antibody IgG,该抗体分子量为150KD,PD1(WT)-Fc融合蛋白的分子量为92.2KD,PD1(mut3)-Fc融合蛋白的分子量约为90KD,与预期一致。

最后需要说明的是,以上实施例仅用作本领域技术人员理解本发明的实质,不用做对本发明保护范围的限定。

SEQUENCE LISTING

<110> 海珂分子(北京)科技有限责任公司

<120> 高亲和力的PD1胞外区突变体多肽及相关融合蛋白

<130> CP11802212C

<160> 30

<170> PatentIn version 3.3

<210> 1

<211> 408

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 1

atgacccggc tgaccgtgct ggccctgctg gccggcctgc tggcctcctc cagggccccc 60

cctactttct cccctgccct gctggtggtc accgaggggg acaatgctac cttcacatgc 120

agcttttcca acacatctga aagtttcgtg ctgaattggt acaggatgtc acctagcaac 180

cagactgata agctggccgc ttttccagag gaccggagcc agccaggaca ggattgccga 240

ttccgggtca cccagctgcc aaatggccgc gactttcaca tgtccgtggt ccgagcccgg 300

agaaacgatt ctggcacata cctgtgcgga gcaatcagtc tggcaccaaa ggcacagatc 360

aaggagtctc tgagagctga actgagggtg accgagaggc gcgcagaa 408

<210> 2

<211> 57

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 2

atgacccggc tgaccgtgct ggccctgctg gccggcctgc tggcctcctc cagggcc 57

<210> 3

<211> 351

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 3

ccccctactt tctcccctgc cctgctggtg gtcaccgagg gggacaatgc taccttcaca 60

tgcagctttt ccaacacatc tgaaagtttc gtgctgaatt ggtacaggat gtcacctagc 120

aaccagactg ataagctggc cgcttttcca gaggaccgga gccagccagg acaggattgc 180

cgattccggg tcacccagct gccaaatggc cgcgactttc acatgtccgt ggtccgagcc 240

cggagaaacg attctggcac atacctgtgc ggagcaatca gtctggcacc aaaggcacag 300

atcaaggagt ctctgagagc tgaactgagg gtgaccgaga ggcgcgcaga a 351

<210> 4

<211> 15

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 4

ggtggtggtg gttct 15

<210> 5

<211> 27

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 5

tatccatatg atgttccaga ttatgct 27

<210> 6

<211> 37

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 6

atacgcgaat tcatgacccg gctgaccgtg ctggccc 37

<210> 7

<211> 44

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 7

ctgtcctcga gagcataatc tggaacatca tatggataag aacc 44

<210> 8

<211> 31

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 8

tgactggtac catgacccgg ctgaccgtgc t 31

<210> 9

<211> 40

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 9

ctgtcctcga gttattattt acccggagac agggagaggc 40

<210> 10

<211> 69

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 10

ccccgaggaa aaccatactg cagagctggt catcgagccc aaatcttgtg acaaaactca 60

cacatgccc 69

<210> 11

<211> 69

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 11

gggcatgtgt gagttttgtc acaagatttg ggctcgatga ccagctctgc agtatggttt 60

tcctcgggg 69

<210> 12

<211> 1386

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 12

atgacccggc tgaccgtgct ggccctgctg gccggcctgc tggcctcctc cagggccgct 60

tttacagtca cggttcccaa ggatctgtac gtggtcgagt atggcagcaa tatgaccatc 120

gagtgcaagt tccctgtgga aaaacagctg gacctggccg ctctgattgt ctactgggag 180

atggaagata agaacatcat tcagtttgtg cacggcgagg aagacctgaa agtccagcat 240

agctcctata ggcagcgagc acgactgctg aaggaccagc tgtccctggg gaatgcagcc 300

ctgcagatca ctgacgtgaa actgcaggat gccggagtct accggtgcat gatctcttac 360

ggcggggctg attataagag aattaccgtg aaagtcaacg caccttataa caagatcaat 420

cagcggattc tggtggtcga cccagtgact agtgagcacg aactgacctg tcaggctgag 480

ggctacccaa aggcagaagt gatctggacc tctagtgatc atcaggtcct gtcagggaaa 540

accacaacta ccaacagcaa gagggaggaa aaactgttca atgtgacctc cacactgcgc 600

atcaacacaa ctaccaatga gattttctat tgcacatttc ggagactgga ccccgaggaa 660

aaccatactg cagagctggt catcgagccc aaatcttgtg acaaaactca cacatgccca 720

ccgtgcccag cacctgaact cctgggggga ccgtcagtct tcctcttccc cccaaaaccc 780

aaggacaccc tcatgatctc ccggacccct gaggtcacat gcgtggtggt ggacgtgagc 840

cacgaagacc ctgaggtcaa gttcaactgg tacgtggacg gcgtggaggt gcataatgcc 900

aagacaaagc cgcgggagga gcagtacaac agcacgtacc gtgtggtcag cgtcctcacc 960

gtcctgcacc aggactggct gaatggcaag gagtacaagt gcaaggtctc caacaaagcc 1020

ctcccagccc ccatcgagaa aaccatctcc aaagccaaag ggcagccccg agaaccacag 1080

gtgtacaccc tgcccccatc ccgggatgag ctgaccaaga accaggtcag cctgacctgc 1140

ctggtcaaag gcttctatcc cagcgacatc gccgtggagt gggagagcaa tgggcagccg 1200

gagaacaact acaagaccac gcctcccgtg ctggactccg acggctcctt cttcctctac 1260

agcaagctca ccgtggacaa gagcaggtgg cagcagggga acgtcttctc atgctccgtg 1320

atgcatgagg gtctgcacaa ccactacacg cagaagagcc tctccctgtc tccgggtaaa 1380

taataa 1386

<210> 13

<211> 60

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 13

atgacccggc tgaccgtgct ggccctgctg gccggcctgc tggcctcctc cagggccgct 60

<210> 14

<211> 624

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 14

tttacagtca cggttcccaa ggatctgtac gtggtcgagt atggcagcaa tatgaccatc 60

gagtgcaagt tccctgtgga aaaacagctg gacctggccg ctctgattgt ctactgggag 120

atggaagata agaacatcat tcagtttgtg cacggcgagg aagacctgaa agtccagcat 180

agctcctata ggcagcgagc acgactgctg aaggaccagc tgtccctggg gaatgcagcc 240

ctgcagatca ctgacgtgaa actgcaggat gccggagtct accggtgcat gatctcttac 300

ggcggggctg attataagag aattaccgtg aaagtcaacg caccttataa caagatcaat 360

cagcggattc tggtggtcga cccagtgact agtgagcacg aactgacctg tcaggctgag 420

ggctacccaa aggcagaagt gatctggacc tctagtgatc atcaggtcct gtcagggaaa 480

accacaacta ccaacagcaa gagggaggaa aaactgttca atgtgacctc cacactgcgc 540

atcaacacaa ctaccaatga gattttctat tgcacatttc ggagactgga ccccgaggaa 600

aaccatactg cagagctggt catc 624

<210> 15

<211> 702

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 15

gagcccaaat cttgtgacaa aactcacaca tgcccaccgt gcccagcacc tgaactcctg 60

gggggaccgt cagtcttcct cttcccccca aaacccaagg acaccctcat gatctcccgg 120

acccctgagg tcacatgcgt ggtggtggac gtgagccacg aagaccctga ggtcaagttc 180

aactggtacg tggacggcgt ggaggtgcat aatgccaaga caaagccgcg ggaggagcag 240

tacaacagca cgtaccgtgt ggtcagcgtc ctcaccgtcc tgcaccagga ctggctgaat 300

ggcaaggagt acaagtgcaa ggtctccaac aaagccctcc cagcccccat cgagaaaacc 360

atctccaaag ccaaagggca gccccgagaa ccacaggtgt acaccctgcc cccatcccgg 420

gatgagctga ccaagaacca ggtcagcctg acctgcctgg tcaaaggctt ctatcccagc 480

gacatcgccg tggagtggga gagcaatggg cagccggaga acaactacaa gaccacgcct 540

cccgtgctgg actccgacgg ctccttcttc ctctacagca agctcaccgt ggacaagagc 600

aggtggcagc aggggaacgt cttctcatgc tccgtgatgc atgagggtct gcacaaccac 660

tacacgcaga agagcctctc cctgtctccg ggtaaataat aa 702

<210> 16

<211> 37

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 16

atacgcgaat tcatgacccg gctgaccgtg ctggccc 37

<210> 17

<211> 44

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 17

ctgtcctcga gagcataatc tggaacatca tatggataag aacc 44

<210> 18

<211> 43

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 18

atacgcaagc ttgccaccat gacccggctg accgtgctgg ccc 43

<210> 19

<211> 41

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 19

atacgcggat ccttattatt tacccggaga cagggagagg c 41

<210> 20

<211> 58

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 20

gggtgaccga gaggcgcgca gaagagccca aatcttgtga caaaactcac acatgccc 58

<210> 21

<211> 58

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 21

gggcatgtgt gagttttgtc acaagatttg ggctcttctg cgcgcctctc ggtcaccc 58

<210> 22

<211> 77

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 22

ctgtcctcga gttattagtg atgatgatga tgatggtgat gatgatgatg atgagaacca 60

ccaccaccga tgaccag 77

<210> 23

<211> 117

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 23

Pro Pro Thr Phe Ser Pro Ala Leu Leu Val Val Thr Glu Gly Asp Asn

1 5 10 15

Ala Thr Phe Thr Cys Ser Phe Ser Asn Thr Ser Glu Ser Phe Val Leu

20 25 30

Asn Trp Tyr Arg Met Ser Pro Ser Asn Gln Thr Asp Lys Leu Ala Ala

35 40 45

Phe Pro Glu Asp Arg Ser Gln Pro Gly Gln Asp Cys Arg Phe Arg Val

50 55 60

Thr Gln Leu Pro Asn Gly Arg Asp Phe His Met Ser Val Val Arg Ala

65 70 75 80

Arg Arg Asn Asp Ser Gly Thr Tyr Leu Cys Gly Ala Ile Ser Leu Ala

85 90 95

Pro Lys Ala Gln Ile Lys Glu Ser Leu Arg Ala Glu Leu Arg Val Thr

100 105 110

Glu Arg Arg Ala Glu

115

<210> 24

<211> 232

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 24

Glu Pro Lys Ser Cys Asp Lys Thr His Thr Cys Pro Pro Cys Pro Ala

1 5 10 15

Pro Glu Leu Leu Gly Gly Pro Ser Val Phe Leu Phe Pro Pro Lys Pro

20 25 30

Lys Asp Thr Leu Met Ile Ser Arg Thr Pro Glu Val Thr Cys Val Val

35 40 45

Val Asp Val Ser His Glu Asp Pro Glu Val Lys Phe Asn Trp Tyr Val

50 55 60

Asp Gly Val Glu Val His Asn Ala Lys Thr Lys Pro Arg Glu Glu Gln

65 70 75 80

Tyr Asn Ser Thr Tyr Arg Val Val Ser Val Leu Thr Val Leu His Gln

85 90 95

Asp Trp Leu Asn Gly Lys Glu Tyr Lys Cys Lys Val Ser Asn Lys Ala

100 105 110

Leu Pro Ala Pro Ile Glu Lys Thr Ile Ser Lys Ala Lys Gly Gln Pro

115 120 125

Arg Glu Pro Gln Val Tyr Thr Leu Pro Pro Ser Arg Asp Glu Leu Thr

130 135 140

Lys Asn Gln Val Ser Leu Thr Cys Leu Val Lys Gly Phe Tyr Pro Ser

145 150 155 160

Asp Ile Ala Val Glu Trp Glu Ser Asn Gly Gln Pro Glu Asn Asn Tyr

165 170 175

Lys Thr Thr Pro Pro Val Leu Asp Ser Asp Gly Ser Phe Phe Leu Tyr

180 185 190

Ser Lys Leu Thr Val Asp Lys Ser Arg Trp Gln Gln Gly Asn Val Phe

195 200 205

Ser Cys Ser Val Met His Glu Gly Leu His Asn His Tyr Thr Gln Lys

210 215 220

Ser Leu Ser Leu Ser Pro Gly Lys

225 230

<210> 25

<211> 349

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 25

Pro Pro Thr Phe Ser Pro Ala Leu Leu Val Val Thr Glu Gly Asp Asn

1 5 10 15

Ala Thr Phe Thr Cys Ser Phe Ser Asn Thr Ser Glu Ser Phe Val Leu

20 25 30

Asn Trp Tyr Arg Met Ser Pro Ser Asn Gln Thr Asp Lys Leu Ala Ala

35 40 45

Phe Pro Glu Asp Arg Ser Gln Pro Gly Gln Asp Cys Arg Phe Arg Val

50 55 60

Thr Gln Leu Pro Asn Gly Arg Asp Phe His Met Ser Val Val Arg Ala

65 70 75 80

Arg Arg Asn Asp Ser Gly Thr Tyr Leu Cys Gly Ala Ile Ser Leu Ala

85 90 95

Pro Lys Ala Gln Ile Lys Glu Ser Leu Arg Ala Glu Leu Arg Val Thr

100 105 110

Glu Arg Arg Ala Glu Glu Pro Lys Ser Cys Asp Lys Thr His Thr Cys

115 120 125

Pro Pro Cys Pro Ala Pro Glu Leu Leu Gly Gly Pro Ser Val Phe Leu

130 135 140

Phe Pro Pro Lys Pro Lys Asp Thr Leu Met Ile Ser Arg Thr Pro Glu

145 150 155 160

Val Thr Cys Val Val Val Asp Val Ser His Glu Asp Pro Glu Val Lys

165 170 175

Phe Asn Trp Tyr Val Asp Gly Val Glu Val His Asn Ala Lys Thr Lys

180 185 190

Pro Arg Glu Glu Gln Tyr Asn Ser Thr Tyr Arg Val Val Ser Val Leu

195 200 205

Thr Val Leu His Gln Asp Trp Leu Asn Gly Lys Glu Tyr Lys Cys Lys

210 215 220

Val Ser Asn Lys Ala Leu Pro Ala Pro Ile Glu Lys Thr Ile Ser Lys

225 230 235 240

Ala Lys Gly Gln Pro Arg Glu Pro Gln Val Tyr Thr Leu Pro Pro Ser

245 250 255

Arg Asp Glu Leu Thr Lys Asn Gln Val Ser Leu Thr Cys Leu Val Lys

260 265 270

Gly Phe Tyr Pro Ser Asp Ile Ala Val Glu Trp Glu Ser Asn Gly Gln

275 280 285

Pro Glu Asn Asn Tyr Lys Thr Thr Pro Pro Val Leu Asp Ser Asp Gly

290 295 300

Ser Phe Phe Leu Tyr Ser Lys Leu Thr Val Asp Lys Ser Arg Trp Gln

305 310 315 320

Gln Gly Asn Val Phe Ser Cys Ser Val Met His Glu Gly Leu His Asn

325 330 335

His Tyr Thr Gln Lys Ser Leu Ser Leu Ser Pro Gly Lys

340 345

<210> 26

<211> 349

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 26

Pro Pro Thr Phe Ser Pro Ala Leu Leu Val Val Thr Glu Gly Asp Asn

1 5 10 15

Ala Thr Phe Thr Cys Ser Phe Ser Asn Thr Ser Glu Ser Phe Val Leu

20 25 30

Asn Trp Tyr Arg Met Ser Pro Ser Asn Gln Thr Asp Lys Met Ala Ala

35 40 45

Phe Pro Glu Asp Arg Ser Gln Pro Gly Gln Asp Cys Arg Phe Arg Val

50 55 60

Thr Gln Leu Pro Asn Gly Arg Asp Phe His Met Ser Val Val Arg Ala

65 70 75 80

Arg Arg Asn Asp Ser Gly Thr Tyr Leu Cys Gly Ala Ile Ser Leu Ala

85 90 95

Pro Lys Val Gln Ile Glu Glu Ser Leu Arg Ala Glu Leu Arg Val Thr

100 105 110

Glu Arg Arg Ala Glu Glu Pro Lys Ser Cys Asp Lys Thr His Thr Cys

115 120 125

Pro Pro Cys Pro Ala Pro Glu Leu Leu Gly Gly Pro Ser Val Phe Leu

130 135 140

Phe Pro Pro Lys Pro Lys Asp Thr Leu Met Ile Ser Arg Thr Pro Glu

145 150 155 160

Val Thr Cys Val Val Val Asp Val Ser His Glu Asp Pro Glu Val Lys

165 170 175

Phe Asn Trp Tyr Val Asp Gly Val Glu Val His Asn Ala Lys Thr Lys

180 185 190

Pro Arg Glu Glu Gln Tyr Asn Ser Thr Tyr Arg Val Val Ser Val Leu

195 200 205

Thr Val Leu His Gln Asp Trp Leu Asn Gly Lys Glu Tyr Lys Cys Lys

210 215 220

Val Ser Asn Lys Ala Leu Pro Ala Pro Ile Glu Lys Thr Ile Ser Lys

225 230 235 240

Ala Lys Gly Gln Pro Arg Glu Pro Gln Val Tyr Thr Leu Pro Pro Ser

245 250 255

Arg Asp Glu Leu Thr Lys Asn Gln Val Ser Leu Thr Cys Leu Val Lys

260 265 270

Gly Phe Tyr Pro Ser Asp Ile Ala Val Glu Trp Glu Ser Asn Gly Gln

275 280 285

Pro Glu Asn Asn Tyr Lys Thr Thr Pro Pro Val Leu Asp Ser Asp Gly

290 295 300

Ser Phe Phe Leu Tyr Ser Lys Leu Thr Val Asp Lys Ser Arg Trp Gln

305 310 315 320

Gln Gly Asn Val Phe Ser Cys Ser Val Met His Glu Gly Leu His Asn

325 330 335

His Tyr Thr Gln Lys Ser Leu Ser Leu Ser Pro Gly Lys

340 345

<210> 27

<211> 349

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 27

Pro Pro Thr Phe Ser Pro Ala Leu Leu Val Val Thr Glu Gly Asp Asn

1 5 10 15

Ala Thr Phe Thr Cys Ser Phe Ser Asn Thr Ser Glu Ser Phe Val Leu

20 25 30

Asn Trp Tyr Arg Met Ser Pro Ser Asn Gln Thr Asp Lys Leu Ala Ala

35 40 45

Phe Pro Glu Asp Arg Ser Gln Pro Gly Gln Asp Cys Arg Phe Arg Val

50 55 60

Thr Gln Leu Pro Asn Gly Arg Asp Phe His Met Ser Val Val Arg Ala

65 70 75 80

Arg Arg Asn Asp Ser Gly Thr Tyr Leu Cys Gly Ala Ile Ser Leu Ala

85 90 95

Pro Lys Val Gln Ile Glu Glu Ser Leu Arg Ala Glu Leu Arg Val Thr

100 105 110

Glu Arg Arg Ala Glu Glu Pro Lys Ser Cys Asp Lys Thr His Thr Cys

115 120 125

Pro Pro Cys Pro Ala Pro Glu Leu Leu Gly Gly Pro Ser Val Phe Leu

130 135 140

Phe Pro Pro Lys Pro Lys Asp Thr Leu Met Ile Ser Arg Thr Pro Glu

145 150 155 160

Val Thr Cys Val Val Val Asp Val Ser His Glu Asp Pro Glu Val Lys

165 170 175

Phe Asn Trp Tyr Val Asp Gly Val Glu Val His Asn Ala Lys Thr Lys

180 185 190

Pro Arg Glu Glu Gln Tyr Asn Ser Thr Tyr Arg Val Val Ser Val Leu

195 200 205

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<210> 28

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<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 28

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<213> 人工序列

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810795499.8 (22)申请日 2018.07.19 (71)申请人 海珂分子 (北京) 科技有限责任公司 地址 100094 北京市海淀区永澄北路2号院 1号楼B座三层3008-83号 (72)发明人 杭海英赵云王盛典 (74)专利代理机构 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人 梁婧文 (51)Int.Cl. C07K 14/705(2006.01) C07K 19/00(2006.01) C12N 15/62(2006.01) (54)发明名称 高亲和力的P。

2、D1胞外区突变体多肽及相关融 合蛋白 (57)摘要 本发明涉及一组一种高亲和力的PD1胞外区 突变体多肽及相关的融合蛋白, 所述的突变体在 如SeqIDNo.23所示的野生型PD1分子胞外区多 肽序列的基础上, 包含至少一个的如下突变位 点: E13G、 A17V、 A17D、 S29G、 L32M、 N33S、 L46M、 L46V、 R52G、 S54T、 Q66H、 S76P、 W83S、 L89P、 A99V、 K102E、 I110V、 E117G。 所述的融合蛋白为所述多 肽与人IgG1的Fc区融合而成的融合蛋白。 权利要求书2页 说明书11页 序列表15页 附图6页 CN 108。

3、997492 A 2018.12.14 CN 108997492 A 1.一组人PD1分子胞外区突变体多肽, 其特征在于, 所述的多肽在如Seq ID No.23所示 的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上, 包含至少一个的如下突变位点: E13G、 A17V、 A17D、 S29G、 L32M、 N33S、 L46M、 L46V、 R52G、 S54T、 Q66H、 S76P、 W83S、 L89P、 A99V、 K102E、 I110V、 E117G。 2.根据权利要求1所述的多肽, 其特征在于, 所述的多肽具体为, 在如Seq ID No.23所 示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基。

4、础上, 包含如下表所示具体突变位点的21个突变 体: 3.根据权利要求1所述的多肽, 其特征在于, 所述的多肽是在如Seq ID No.23所示的野 生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上, 包含至少一个的如下突变位点: K102E、 A99V。 4.包含权利要求1-3任一所述PD1胞外区的突变体的融合蛋白。 5.根据权利要求4所述的融合蛋白, 其特征在于, 所述的融合蛋白包含如下结构域: (1)所述的PD1胞外区的突变体多肽 (2)人免疫球蛋白或其片段; 以及, 可选的: (3)其他功能性多肽片段, 所述的功能性多肽片段可选自: 细胞毒多肽、 细胞激素、 免疫 检查点配体/受体、 白介素等; 。

5、或(4)可用特定检测方法检测的检测标记, 所述的检测标记包括但不限于荧光成像标 记基团、 核磁共振标记基团或正电子发射断层扫描标记基团。 6.根据权利要求5所述的融合蛋白, 其特征在于, 所述的人免疫球蛋白是人IgG1。 7.根据权利要求5所述的融合蛋白, 其特征在于, 所述的人免疫球蛋白片段是免疫球蛋 白恒定区(Fc区)或其片段。 8.根据权利要求6所述的融合蛋白, 其特征在于, 所述的融合蛋白的氨基酸序列如Seq ID No.2630所示。 9.包含权利要求1-3任一所述多肽或权利要求4-8任一所述的融合蛋白的检测试剂或 权利要求书 1/2 页 2 CN 108997492 A 2 药品。。

6、 10.编码权利要求1-3任一所述多肽或权利要求4-8任一所述的融合蛋白的核苷酸片 段。 权利要求书 2/2 页 3 CN 108997492 A 3 高亲和力的PD1胞外区突变体多肽及相关融合蛋白 技术领域 0001 本发明属于医药生物技术领域, 具体而言, 涉及一种高亲和力的PD1胞外区突变体 多肽及相关融合蛋白。 背景技术 0002 PD1(程序性死亡因子受体1, Programmed Death-1)是在激活的T细胞和B细胞上表 达的免疫抑制性受体, 其配体为PDL-1或PDL-2。 PD-1属于B7家族, 是大小为50-55kD的Ig超 家族 型跨膜糖蛋白; 由胞外IgV区、 跨膜区。

7、、 胞内区三部分组成, 通过结构和生化分析发现, 由于缺少膜近端半胱氨酸残基, PD-1以单体存在(Xuewu Zhang and Almo,Immunity,2004, 20,337347)。 PD1与配体PDL1相互作用, 在免疫应答的负调控方面发挥着重要作用。 许多肿 瘤细胞系和肿瘤细胞高表达PDL1分子(Konishi J et al.,Clin.Cancer Res.,2004, 10 (15):50945100), 其与淋巴细胞表面的PD1分子结合后, 削弱了机体的抗肿瘤免疫应答 (Radziewicz H et al.,J Virol, 2007,81(6):25452553),。

8、 从而导致肿瘤免疫逃逸的发 生。 0003 已有的PD1抗体的治疗效果, 和肿瘤细胞表面具有功能活性PDL1分子的量存在一 定的关系, 但并无有效定量PDL1分子的制剂存在, 虽然PDL1抗体能够特异性的结合PDL1分 子, 但抗体的抗原表位有可能并非PDL1与PD1结合的关键结构域, 因此, 使用PDL1抗体对 PDL1分子进行定量, 可能受到无活性的PDL1的干扰, 因此, 临床上需要更有效的用于定量 PDL1分子的产品。 0004 另外, PD1抗体分子量较大, 大分子对于实体性肿瘤的治疗效果往往不佳, 因此, 获 得分子量更小且同样具有与PD1抗体类似的竞争性结合PDL1配体并介导免疫。

9、反应的分子, 也是具有极大的临床应用前景。 0005 在天然状态下, PD1与其配体PDL1的结合亲和力不高, 因此, 可以通过基因工程的 方法, 优化PD1分子胞外区与PDL1分子的亲和力, 从而解决上述问题。 发明内容 0006 本发明首先涉及一组人PD1分子胞外区突变体多肽, 所述的突变体多肽在如Seq ID No.23所示的野生型PD1分子胞外区多肽序列的基础上, 包含至少一个的如下突变位点: E13G、 A17V、 A17D、 S29G、 L32M、 N33S、 L46M、 L46V、 R52G、 S54T、 Q66H、 S76P、 W83S、 L89P、 A99V、 K102E、 。

10、I110V、 E117G。 0007 优选的, 所述的突变体多肽具体为, 在如Seq ID No.23所示的野生型PD1分子胞外 区多肽序列的基础上, 包含如下表所示具体突变位点的21个突变体: 说明书 1/11 页 4 CN 108997492 A 4 0008 0009 0010 更优选的, 所述的PD1胞外区的突变体多肽是在如Seq ID No.23所示的野生型PD1 分子胞外区多肽序列的基础上, 包含至少一个的如下突变位点: K102E、 A99V。 0011 本发明还涉及一种包含所述PD1胞外区的突变体多肽的融合蛋白。 0012 优选的, 所述的融合蛋白包含如下结构域: 0013 (。

11、1)所述的PD1胞外区的突变体多肽 0014 (2)人免疫球蛋白或其片段; 0015 以及, 可选的: 0016 (3)其他功能性多肽片段, 所述的功能性多肽片段可选自: 细胞毒多肽、 细胞激素、 免疫检查点配体/受体、 白介素等。 0017 (4)可用特定检测方法检测的检测标记, 所述的检测标记包括但不限于荧光成像 标记基团、 核磁共振标记基团或正电子发射断层扫描标记基团。 0018 优选的, 所述的人免疫球蛋白是人IgG1; 0019 优选的, 所述的人免疫球蛋白片段是免疫球蛋白恒定区(Fc区)或其片段; 0020 最优选的, 所述的融合蛋白的氨基酸序列如Seq ID No.2630所示。。

12、 0021 本发明还涉及包含所述PD1胞外区的突变体多肽或融合蛋白的药品或检测试剂。 0022 本发明还涉及编码所述PD1胞外区的突变体多肽或融合蛋白的核苷酸片段。 附图说明 0023 图1、 PDL1-Fc分子的电泳结果。 0024 图2、 CHO-PD1细胞株的构建流程示意图。 0025 图3、 流式细胞仪检测CHO-PD1细胞表面的PD1胞外区展示率及PD1胞外区与PDL1- Fc分子的结合亲和力。 0026 图4、 利用体细胞突变技术对展示在CHO-PD1细胞表面的PD1胞外区与PDL1-Fc分子 的亲和力进行人工进化的流程图。 说明书 2/11 页 5 CN 108997492 A 。

13、5 0027 图5、 通过流式细胞仪分选进化后的P3区域的CHO-PD1细胞。 0028 图6、 流式细胞仪检测第一轮进化后分选出的细胞与PDL1-Fc的结合能力。 0029 图7、 流式细胞仪检测四轮进化后分选出的细胞与PDL1-Fc的结合能力。 0030 图8、 流式细胞仪检测突变体与PDL1-Fc的结合能力, 其中, 数据归一化公式为: 0031 (LRgatedLRmean)+(URgatedUR mean)/ULgated+URgated(具体可 参见Xiufen Lei, Yong Zhu, et al; Nucleic Acids Research, 2004, Vol.32, 。

14、No.12, 第六页 表1)。 0032 图9、 流式细胞仪检测PD1(mut)-Fc和PD1(WT)-Fc竞争性结合PDL1的的能力。 0033 图10、 PD1-Fc融合蛋白二聚体结构示意图。 0034 图11、 融合蛋白的分子量测定结果。 具体实施方式 0035 利用本实验室现有的基于CHO细胞和AID突变体系的蛋白人工进化系统, 进化PD-1 胞外区结构域与PDL1的亲和力, 所用的CHO细胞株为在先专利(CN104531623B)中所保藏的 细胞株。 0036 实施例1、 构建及扩增替换质粒pFRT-PD1-G4S-HA 0037 替换目标细胞株中的PuroR基因, 将PD1-G4S。

15、-HA稳定展示在细胞表面。 0038 使用PUC57-optiPD1-G4S-HA(optiPD1-G4S-HA序列由南京金斯瑞生物科技有限公 司合成后连入载体PUC57中)为扩增模板, 该模板中含以下Seq ID No.1所示碱基序列; 0039 其中, 信号肽1的序列为Seq ID No.2所示, 0040 野生型PD1分子的胞外区序列为Seq ID No.3所示, 0041 信号肽1和野生型PD1分子之间的linker(G4Slinker)如Seq ID No.4所示, 0042 HA标签(HA tag)的序列为Seq ID No.5所示, 0043 具体实验步骤如下: 0044 将上述。

16、碱基序列Seq ID No.2Seq ID No.5通过如下步骤连入pFRT-SP-HA-TM- Loxp载体(该载体由本实验室自行保存)中, 用于替换细胞CHO/dhFr-PuroR-TK-12中的 PuroR基因序列: 0045 (1)PCR扩增: 利用Pyrobest高保真扩增酶(Takara)对目的基因(由金斯瑞公司合 成)进行PCR扩增出来。 (引物为Seq ID No.6和Seq ID No.7, 模板为PUC57-optiPD1-G4S- HA), 0046 扩增引物为: 0047 PD1-EcoRI-SP-F: Seq ID No.6; 0048 XhoI-HA-R: Seq 。

17、ID No.7: 0049 PCR条件为: 退火56, 72延伸1min, 35个循环。 0050 (2)胶回收PCR产物: 上一步已完成的PCR反应物依照DNA凝胶试剂盒(QIAGEN)使用 说明进行纯化。 0051 (3)酶切目的基因片段和载体质粒: 步骤(2)回收后得到的PCR产物以及载体 (pFRT-SP-HA-TM-Loxp, 本实验室自行保存)经核酸内切酶(EcoRI,XhoI,NEB)切割后采用 DNA凝胶试剂盒(QIAGEN)回收。 说明书 3/11 页 6 CN 108997492 A 6 0052 (4)回收后的酶切片段以及载体用T4连接酶(NEB)连接, 转化并扩增目标质。

18、粒: 将 步骤(3)酶切完成的质粒和PCR产物片段用T4连接酶连接, 获得目标质粒pFRT-PD1-G4S-HA。 将扩增质粒转入TOP10感受态细胞(Transgen Biotech)中进行扩增(转化步骤参照 Transgen Biotech CD101产品说明书进行)。 0053 (5)测序鉴定: 挑取转化了目标片段的阳性单克隆(随机挑取六个克隆, 提取质粒 后EcoRI,XhoI进行酶切, 经琼脂糖凝胶电泳分析有500bp片段的为阳性克隆), 并进行测序 (Biosune)。 0054 测序结果显示, 经酶切鉴定为阳性的克隆包含了正确的Seq ID No.2Seq ID No.5的碱基序。

19、列。 0055 实施例2、 构建PDL1-Fc表达载体 0056 为提高PD-1与其配体PDL1的亲和力, 还需构建能够表达PDL1的质粒, 本实施例中, 我们将将PDL1胞外区C端偶联人的IgG1Fc序列, 在293-F细胞中表达。 0057 其中, 人的IgG1Fc结构区域既可以用于蛋白纯化(Fc与修饰了Protein A的珠子有 很高的亲和力), 也可以用于亲和力检测时, 与抗人的IgG1Fc的流式标签抗体结合。 0058 人的IgG1Fc序列包括铰链区、 CH2和CH3序列, 碱基序列如Seq ID No.14所示, Protein A是一种金黄色葡萄球菌细胞壁蛋白质, 能特异性地与人。

20、和哺乳动物抗体(主要是 IgG)的Fc区结合。 0059 扩增PDL1的引物对序列如下所示: 0060 引物KpnI-SP-P1序列如Seq ID No.8所示: 0061 引物Opti-PDL1-Fc-R序列如Seq ID No.11所示: 0062 扩增Fc的引物对如下Seq ID No.9、 10所示: 0063 XhoI-Fc-P2序列如Seq ID No.9所示: 0064 pti-PDL1-Fc-F序列如Seq ID No.10所示: 0065 扩增模板为本实验室自行保存的包含目标片段DNA序列的质粒: 0066 pUC57-opti-PD-L1模板, 其中包含PD-L1碱基序列,。

21、 0067 pCEP4-3f8-Fc模板, 其中包含Fc(human IgG1)碱基序列, 0068 1、 构建并扩增pCEP4-PDL1-Fc质粒, 步骤如下: 0069 (1)引物KpnI-SP-P1及Opti-PDL1-Fc-R自pUC57-opti-PD-L1模板扩增出PD-L1片 段; 0070 (2)引物XhoI-Fc-P2及Opti-PDL1-Fc-F自pCEP4-3f8-Fc模板扩增出Fc片段; 0071 (3)通过Overlap PCR将两片段进行连接, Overlap PCR所用引物为KpnI-SP-P1及 XhoI-Fc-P2, 获得纯化的连接产物后, 用KpnI及Xho。

22、I进行酶切, 与同样经KpnI及XhoI酶切后 的表达载体pCEP4连接后, 获得pCEP4-PDL1-Fc质粒; 0072 (4)将pCEP4-PDL1-Fc质粒转入TOP10感受态细胞(Transgen Biotech, 转化步骤参 照Transgen Biotech CD101产品说明书进行), 挑取阳性克隆进行测序, 显示pCEP4-PDL1- Fc质粒中正确插入了PDL1-Fc序列片段。 0073 信号肽2-PDL1-Fc的序列为Seq ID No.12所示, 0074 信号肽2的序列如Seq ID No.13所示: 0075 PD-L1胞外区的序列如Seq ID No.14所示: 。

23、说明书 4/11 页 7 CN 108997492 A 7 0076 人IgG1的Fc区序列如Seq ID No.15所示: 0077 2、 转染并培养293F细胞以表达PDL1-Fc蛋白 0078 将测序正确的pCEP4-PDL1-Fc质粒经无内毒素质粒大提试剂盒(Tiangen无内毒素 质粒大提试剂盒, 具体操作按照说明书进行)进行质粒提取, 转染293-F细胞, 293-F细胞培 养及转染过程参照FreeStyleTM MAX293Expression System(Thermo Scientific, 货号: K900010)。 0079 3、 PDL1-Fc蛋白的回收及纯化 0080。

24、 (1)转染后摇床继续培养6天, 200g离心3分钟去掉细胞, 10000g离心10分钟去掉培 养基中的杂质; 0081 (2)用30kd浓缩管在3800rmp条件下, 4离心浓缩致原体积十分之一左右; 0082 (3)蛋白纯化所用缓冲液及步骤均参照PierceTM Protein A Chromatography Cartridges(Thermo Scientific, 货号: 89924), 纯化后的PDL1-Fc经nanodrop测定蛋白浓 度, 定量至浓度为1mg/ml。 0083 4、 电泳检测PDL1-Fc蛋白 0084 取适量体积的蛋白质样品在SDS-PAGE胶上进行电泳, 将。

25、电泳后的SDS-PAGE置于考 马斯亮蓝染色液中染色2h, 染色完成后置于脱色液中脱色过夜, 观察蛋白条带位置及蛋白 纯化质量。 结果如图1所示, 纯化后的PDL1-Fc分子量约为72KD(Fermentas预染蛋白Marker, 货号: 26616, Marker中的红色条带为72KD)。 图中Herceptin是作为阳性对照的纯化后的人 IgG1抗体, 其重链及轻链分子量分别为55KD及25KD, 图中最右边条带为纯化后PDL1-Fc。 0085 实施例3、 表面展示PD-1胞外区的细胞(CHO-PD1)的构建 0086 利用现有的CHO细胞系统(可参见我们的在先专利CN104531623。

26、B)构建将PD-1胞外 区展示在细胞表面的CHO细胞系, 构建过程如图2所示 0087 1、 我们前期利用重组酶介导的盒式替换技术建立了只含有一个拷贝重组替换位 点的细胞株PuroR-14, 该细胞株为CN104531623B中构建的PuroR-14细胞株, 保藏于中国普 通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center, CGMCC), 编号CGMCC No.9717, 地址: 北京市朝阳区北辰西路1号院3号。 将质粒pCI- Flp-2A-Cre(本实验室构建, 含重组酶)与实施例1中构建的质粒pFRT。

27、-PD1-G4S-HA共转染到 该细胞株, 通过重组酶Flp和Cre的作用, 将PD1成功展示到细胞表面。 0088 2、 将转染后的CHO细胞培养48h, 胰酶消化后收集细胞。 PD-1胞外区被展示在CHO细 胞表面后, 由于其C端带HA标签, 展示效率可用抗HA的流式标签抗体检测。 用抗HA标签的抗 体(Rabbit Anti-HA tag IgG:APC兔抗HA抗体(1: 100稀释), Cayman, 货号: 13406)标记细胞, 流式分选展示PD1胞外区的阳性细胞用于PD1胞外区的亲和力进化实验。 0089 3、 经流式细胞仪分选出的表面展示了带HA标签的PD1胞外区的细胞命名为C。

28、HO- PD1, 细胞生长至107个/ml时, 胰酶消化离心收集细胞后重悬于1ml无血清培养基Opti-MEM 中, 与实施例2制备得到的纯化的PDL1-Fc蛋白在4下进行孵育(纯化PDL1-Fc蛋白的浓度 为1mg/ml, 用无血清培养基Opti-MEM 1: 1000稀释, 然后每个样本加1ul即1ngPDL1-Fc), 30min后用PBS洗去非特异性结合PDL1-Fc蛋白。 0090 4、 将细胞分别用: 0091 (1)标记HA标签的抗体进行标记(来源同上), 标记细胞表面展示的PD1; 说明书 5/11 页 8 CN 108997492 A 8 0092 及(2)标记Fc的带PE荧。

29、光基团的抗体进行标记(Anti-Human IgG(Fc gamma- specific)PE, ebioscience, 1: 200稀释, 货号: 12-4998-82), 标记结合的PDL1-Fc; 0093 流式细胞仪检测PD1的展示率及与PDL1-Fc的结合亲和力。 0094 检测结果如图3所示: 对照细胞为未替换PD1的细胞株(PuroR-14), 横坐标为PD1与 PDL1-Fc的亲和力, 纵坐标为PD1的展示效率。 (本研究中所用流式细胞仪均为BD公司生产, 相关操作步骤及软件由仪器供应商指定。 ) 0095 实施例4、 对PD1胞外区与PDL1的亲和力进行人工进化 0096 。

30、体细胞突变(SHM, somatichypermutation)结合胞嘧啶脱氨酶诱导激活(AID, activation-induced cytidinedeaminase)技术, 能够在细胞增殖过程中, 诱导目标蛋白的 氨基酸序列变化, 从而改善目标蛋白的亲和力、 稳定性或专一性等性质(可参见我们的在专 利CN104531623B)。 通过该技术, 对展示在CHO-PD1细胞表面的PD1胞外区与PDL1-Fc分子的 亲和力进行人工进化, 每轮的步骤及流程如图4所示。 0097 向实施例3中制备的CHO-PD1的细胞中转入AID并进行目标分子的人工进化的方法 可参考CN104531623B, 。

31、具体如下: 0098 1、 将AID转入实施例3制备获得的CHO-PD1细胞株: 将约2x105个CHO-PD1细胞转染 pCEP4-Ig-Ek-NEO-mAID质粒(本实验室保存), 该质粒为表达AID基因的质粒, 带有neo基因, 为G418抗性, 在培养基中加入G418可以维持AID基因持续表达。 0099 2、 将转入pCEP4-Ig-Ek-NEO-mAID质粒的CHO-PD1细胞置于含有G148抗生素的培养 基中培养7天(细胞增殖到约2x108个, 随着细胞的增殖, 转入的AID随机突变PD1胞外区的基 因序列, 产生大量的随机突变型的PD1胞外区分子并将其展示在细胞表面), 胰酶消。

32、化后收 集大约1x108个细胞, 用抗HA标签的抗体(Rabbit Anti-HA tag IgG:APC兔抗HA 抗体, 1: 100稀释, Cayman, 货号: 13406)和PDL1-Fc融合蛋白在4下共同标记细胞。 0100 2、 流式分选出亲和力最高的部分细胞(约占总细胞的0.020.05), 分选后的细 胞置于无G418抗生素的培养基中培养3天, 细胞扩增到约2x105个以上时, 取2x105个细胞重 新转染pCEP4-Ig-Ek-NEO-mAID质粒进行下一轮进化, 其余的细胞继续扩增用于验证本轮的 进化效果。 0101 第一轮人工进化的结果如图5所示, 用流式细胞仪AriaI。

33、II将图5中P3区域(AID诱 导突变后, 产生高活性突变的细胞)中的细胞分选出来, 进行扩增培养, 检测P3区域中的 CHO-PD1细胞表面所展示的PD1胞外区分子与PDL1-Fc结合的亲和力, 检测方法同实施例3, 检测结果如图6所示, 图中CHO-PD1-G4S-HA-S1样本为收集到的目标细胞, CHO-PD1-G4S-HA- S0为未进行人工进化的原始CHO-PD1细胞株, CHO-PD1-G4S-HA-S0+AID为刚转染了AID质粒 且未进行增殖培养和筛选的CHO-PD1细胞株, 结果可见, 分选到的P3区域的细胞株表面展示 的PD1胞外区分子对于PDL1-Fc的亲和力有明显提高。

34、。 0102 在第一轮分选到的细胞(S1代细胞)的基础上, 按照上述实验流程, 再进行三轮人 工进化, 共计进化四轮, 收集每轮进化的P3区域细胞, 分别命名为CHO-PD1-G4S-HA-S2S4, 同样方法检测进化后的PD1胞外区与PDL1-Fc的亲和力, 结果见图7, 可见, 随着进化轮次的 提升, 进化后的PD1胞外区分子与PDL1-Fc分子的亲和力有大幅提升。 0103 实施例5、 PD1胞外区突变体的鉴定及PD1-Fc融合蛋白的构建与检测 0104 提取每轮进化后的S1S4代的典型细胞的基因组, 检测进化后的PD1胞外区突变 说明书 6/11 页 9 CN 108997492 A 。

35、9 体的序列结构。 0105 1、 每轮进化后分选出的P3区域的细胞, 在无G418的培养基中扩增细胞后提取全基 因组, 基因组提取采用Genomic DNA Purification Kit提取试剂盒(Promega)提取, 具体操作按照说明书进行。 以基因组为模板, 用引物 0106 PD1-NheI-SP-F: 序列如SEQ ID No.16所示; 0107 PD1-XhoI-HA-R: 序列如SEQ ID No.17所示。 0108 2、 扩增出转入的PD1胞外区序列, 经核酸内切酶(NheI, XhoI, NEB)酶切后回收, 连 接于pCDNA3.1(+)质粒上(本实验保存), 随。

36、机挑取50个克隆进行测序, 与野生型PD-1碱基序 列比对检测有无突变发生。 测序及比对结果显示: 经过4轮的进化和分选, 共获得30余个含 有不同氨基酸突变或者氨基酸突变组合的突变体。 0109 3、 随机挑选其中21个突变体(突变体相比于野生型PD1胞外区的突变的氨基酸见 下表1)将上述各种突变体连入pCDNA3.1(+)质粒(该质粒含有突变的PD-1序列及G4S-HA序 列, 可以瞬时表达在细胞表面, 用于检测突变体的亲和力)后瞬时转染CHO/dhFr-细胞, 48小 时后收集细胞, 经标记后流式检测不同PD1胞外区突变体对PDL1-Fc蛋白的结合能力(具体 检测方法与实施例3所述一致)。

37、。 结果如图8所示: mut1及mut2、 mut3相对于其它突变体, 与 PDL1-Fc蛋白具有更高的结合能力。 其中, mut1含有三个氨基酸突变, mut2含有两个氨基酸 突变, mut3含有一个氨基酸突变。 对突变体621的亲和力的归一化处理数据结果见下表2。 0110 表1、 PD1胞外区突变体突变氨基酸位点分析 0111 突变体编号突变位点分析突变体编号突变位点分析 Mut1L46M、 A99V、 K102EMut12I110V、 K102E Mut2A99V、 K102EMut13A17D、 K102E Mut3A99VMut14L46V、 K102E Mut4L46M、 A99。

38、VMut15S29G、 K102E Mut5K102EMut16S76P、 K102E Mut6Q66HMut17L32M、 K102E Mut7A17VMut18W83S、 K102E Mut8R52GMut19L89P、 K102E Mut9N33S、 K102EMut20A17V、 K102E Mut10S54T、 K102EMut21E117G、 K102E Mut11E13G、 K102E 0112 表2、 突变体621的亲和力的归一化数据处理结果 说明书 7/11 页 10 CN 108997492 A 10 0113 0114 野生型PD1胞外区(WT PD1)的氨基酸序列如Se。

39、q ID No.23所示。 0115 4、 突变体亲和力检测: 0116 4.1、 融合蛋白PD1(WT)-Fc以及融合蛋白PD1(mut1-5)-Fc的构建与制备 0117 (1)根据流式细胞仪分选及测序结果, 我们将PD1胞外区野生型序列(WT)及突变体 1-5序列(mut1-5)的N端连接上信号肽(Seq ID No.2所示信号肽), C端连接上人IgG Fc片段 后, 构建在pCEP4载体上形成表达载体pCEP4-PD1(Mut)-Fc和pCEP4-PD1(WT)-Fc, 所用引物 为: 0118 PD1-SP-HindIII-F: 序列如SEQ ID No.18所示; 0119 Fc。

40、-BamHI-R: 序列如SEQ ID No.19所示; 0120 PD1-Fc-F: 序列如SEQ ID No.20所示; 0121 PD1-Fc-R: 序列如SEQ ID No.21所示; 0122 构建pCEP4-PD1(Mut)-Fc与pCEP4-PD1(WT)-Fc所用方法及步骤与实施例2中构建 pCEP4-PDL1-Fc相同; 0123 (2)将上述构建好的pCEP4-PD1(Mut)-Fc与pCEP4-PD1(WT)-Fc质粒纯化后分别转 染293-F细胞, PD1胞外区(WT)与人IgGFc融合的融合蛋白PD1(WT)-Fc以及PD1胞外区突变体 与人IgGFc融合的融合蛋白P。

41、D1(mut1-5)-Fc的表达及纯化与实施例2中所述的PDL1-Fc的表 达纯化方法相同。 0124 人IgG1的Fc区域的氨基酸序列如Seq ID No.24所示; 0125 融合蛋白PD1(WT)-Fc的氨基酸序列如Seq ID No.25所示; 0126 融合蛋白PD1(mut1)-Fc(L46M、 A99V、 K102E)的氨基酸序列如Seq ID No.26所示; 0127 融合蛋白PD1(mut2)-Fc(A99V、 K102E)的氨基酸序列如Seq ID No.27所示; 0128 融合蛋白PD1(mut3)-Fc(A99V)的氨基酸序列如Seq ID No.28所示; 说明书。

42、 8/11 页 11 CN 108997492 A 11 0129 融合蛋白PD1(mut4)-Fc(L46M、 A99V)的氨基酸序列如Seq ID No.29所示; 0130 融合蛋白PD1(mut5)-Fc(K102E)的氨基酸序列如Seq ID No.30所示; 0131 4.2、 融合蛋白PDL1-his的构建 0132 (1)构建pCEP4-PDL1-his质粒用于表达PDL1蛋白, 所用引物为: 0133 KpnI-SP-P1: 序列如SEQ ID No.8所示; 0134 XhoI-O-PDL1-P2: 序列如SEQ ID No.22所示; 0135 所用方法及步骤与实施例1中。

43、构建pFRT-PD1-G4S-HA质粒相同。 0136 将上述构建的质粒纯化后转染293-F细胞, PDL1-his在293-F中表达后, 用镍柱进 行纯化, 步骤为: 0137 1)将上清加到填有硫酸镍(NiSO4)的Sepharose High Performance(Amersham Bioscience)的层析柱中; 0138 2)用分别含有30、 60、 90、 120、 250mM咪唑的磷酸盐缓冲液洗脱, 收集洗脱液, 将洗 脱液用超滤管浓缩后即得。 0139 4.3、 检测突变体PD1蛋白的亲和力 0140 PD1(WT)-Fc蛋白、 PD1(mut15)-Fc蛋白与其配体PDL。

44、1-his蛋白的亲和力测定使 用ForteBio Octet分子相互作用技术平台(Octet biomolecular interaction technology Platform, ForteBio Octet,USA)进行测定。 具体步骤和条件如下: 0141 (1)用7根抗人Fc片段动能传感器(Anti-hFc kinetic grade biosensors (ForteBio:18-5060,USA)检测抗体的亲和力, 检测条件为: 0142 (i)基线(baseline)240s; 0143 (ii)上样(loading)240s; 0144 (iii)基线(baseline)1。

45、80s; 0145 (IV)结合(association)120s(结合过程中抗原浓度分别为1600nM, 800nM, 400nM, 200nM, 100nM, 50nM, 25nM); 0146 (V)解离(dissociation)180s。 0147 Kon and Koff由系统软件根据结合和解离曲线拟合得到, 而Kd值则是通过Koff/ Kon计算得出。 0148 结果如下表3所示: 0149 表3、 蛋白和PDL1的结合常数 0150 样品名称KD值(M)Kon值(1/Ms)Koff值(1/s) WT3.34610-8688002.30210-3 Mut14.4610-10181。

46、7008.10210-5 Mut25.31710-101560008.29410-5 Mut32.55510-9697101.78110-4 Mut41.77210-81193002.11410-3 Mut52.22810-8492501.09810-3 0151 结果显示: mut1及mut2、 mut3相对于其它突变体, 与带his标签的PDL1蛋白具有更 高的结合能力。 其中, mut1含有三个氨基酸突变, mut2含有两个氨基酸突变, mut3含有一个 说明书 9/11 页 12 CN 108997492 A 12 氨基酸突变。 0152 实施例6、 PD1(mut1-5)-Fc热稳定。

47、性测试 0153 测试突变后的PD1-Fc融合蛋白的热力学稳定性。 0154 将纯化的PD1(WT)-Fc及PD1(mut1-5)-Fc稀释至4uM, 经sypro-orange染色后, 用 Applied实时定量PCR系统测定上述蛋白热力学稳定性, sypro-orange染料可以 与蛋白暴露的疏水区域结合并发出荧光, Protein Thermal ShiftTM软件可识别Applied 实时定量PCR仪器生成的文件来从而分析蛋白熔解温度), 经Protein Thermal ShiftTM软件计算结果, 得出如表4所示数据: 0155 表4、 融合蛋白热力学稳定性 0156 0157 0。

48、158 该实验重复三次, 有很好的一致性, 可见, PD1(mut1-5)-Fc与PD1(WT)-Fc相比, 其 热力学稳定性没有明显的变化。 0159 实施例7、 PD1(mut1-5)-Fc与PDL1的竞争性结合分析 0160 通过流式细胞仪检测PD1(mut1-5)-Fc与PD1(WT)-Fc对PDL1的竞争性结合情况 0161 (1)将本实验室保存的质粒pEGFP-N1-PDL1瞬时转染293T细胞(实验室保存), 48小 时后收集2X107个表面展示了PDL1胞外区的细胞; 0162 (2)按照参考文献的方法制备野生型PD1和鼠源的IgG2a Fc融合的融合蛋白PD1- mFc(Su。

49、ppression of human T-cell responses to beta-cells by activation of B7- H4pathway.Cell Transplant.2006; 15(5):399-410.Ou D1,Wang X,Metzger DL,Ao Z, Pozzilli P,James RF,Chen L,Warnock GL.), 其中的质粒pMIgV质粒由本实验室保存; 0163 (3)向上述细胞中加入纯化的野生型PD1-mFc1ug, 混匀; 0164 (3)分别加入不同比例的上述实施例中纯化得到的PD1(WT)-Fc、 PD1(mut3)-Fc及 PD1(mut2)-Fc, 置于4孵育三十分钟, 使加入的蛋白的与竞争性结合情况, 其中, 0165 1)CTR为空白对照; 0166 2)CTR-O为细胞仅与PD1-mFc混合, 不加上述竞争样本; 01。

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