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EP0318554B1

Targeted multifunctional proteins.

Abstract

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EP0318554B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 36

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Expired 19 May 2008, 18.3 years ago.

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42 claims: 31 independent, 11 dependent

  1. 1
    A single chain multi-functional biosynthetic protein expressed from a single gene derived by recombinant DNA techniques, said protein comprising:a biosynthetic antibody binding site capable of binding to a preselected antigenic determinant and comprising an amino acid sequence homologous with the sequence of a variable region of an immunoglobulin molecule capable of binding said preselected antigenic determinant,a first biofunctional domain comprising a polypeptide selected from the group consisting of effector proteins having a conformation suitable for biological activity in mammals, amino acid sequences capable of sequestering an ion, and amino acid sequences capable of selective binding to a solid support, anda first polypeptide linker disposed between said binding site and said first biofunctional domain, wherein said polypeptide linker comprises plural, hydrophilic, peptide-bonded amino acids and which defines a polypeptide which connects the C-terminal end of said binding site and the N-terminal end of said first biofunctional domain or the N-terminal end of said binding site and the C-terminal end of said first biofunctional domain, whereupon said binding protein assumes a conformation suitable for binding and said first biofunctional domain assumes a conformation suitable for biological activity, sequestering an ion, or selectively binding a solid support. 1. Einzelkettiges multifunktionelles biosynthetisches Protein, das durch ein durch rekombinante DNA-Techniken erhaltenes Einzelgen exprimiert wird, wobei das Protein aufweist: eine biosynthetische Antikörperbindungsstelle, die an eine vorgewählte antigene Determinante binden kann und eine Aminosäuresequenz aufweist, die homolog zu der Sequenz einer variablen Region eines Immunglobulinmoleküls ist, das die vorgewählte antigene Determinante binden kann,eine erste biofunktionelle Domäne, die ein Polypeptid aufweist, das unter Effektorproteinen mit einer für biologische Aktivität in Säugern geeigneten Konformation, Aminosäuresequenzen, die ein Ion maskieren können, und Aminosäuresequenzen, die selektiv an einen festen Träger binden können, ausgewählt ist undeinen ersten Polypeptidlinker, der zwischen der Bindungsstelle und der ersten biofunktionellen Domäne angeordnet ist, wobei der Polypeptidlinker mehrere hydrophile, peptidgebundene Aminosäuren aufweist und ein Polypeptid definiert, welches das C-terminale Ende der Bindungsstelle und das N-terminale Ende der ersten biofunktionellen Domäne oder das N-terminale Ende der Bindungsstelle und das C-terminale Ende der ersten biofunktionellen Domäne verbindet, wodurch das Bindungsprotein eine zum Binden geeignete Konformation annimmt und die erste biofunktionelle Domäne eine für die biologische Aktivität, Maskierung eines Ions oder selektive Bindung eines festen Trägers geeignete Konformation annimmt. 1. Une protéine biosynthétique multifonctionnelle à chaîne unique, exprimée à partir d'un gène unique dérivé par des techniques d'ADN recombinant, ladite protéine comprenant: un site de liaison d'un anticorps biosynthétique capable de se lier à un déterminant antigénique présélectionné et comprenant une séquence d'acides aminés homologue à la séquence d'une région variable d'une molécule d'immunoglobuline capable de lier ledit déterminant antigénique présélectionné,un premier domaine biofonctionnel comprenant un polypeptide sélectionné dans le groupe consistant en des protéines effectrices ayant une conformation appropriée pour une activité biologique chez des mammifères, des séquences d'acides aminés capables de séquestrer un ion et des séquences d'acides aminés capables de se lier sélectivement à un support solide, etun premier polypeptide de jonction disposé entre ledit site de liaison et ledit premier domaine biofonctionnel , où ledit polypeptide de jonction comprend des acides aminés multiples, hydrophiles, reliés en un peptide et qui définit un polypeptide qui relie l'extrémité C-terminale dudit site de liaison et l'extrémité N-terminale dudit premier domaine biofonctionnel ou l'extrémité N-terminale dudit site de liaison et l'extrémité C-terminale dudit premier domaine biofonctionnel, après quoi ladite protéine de liaison adopte une conformation appropriée pour la liaison et ledit premier domaine biofonctionnel adopte une conformation appropriée pour une activité biologique, la séquestration d'un ion ou la liaison sélective à un support solide.
  2. 2
    La protéine de la revendication 1, dans laquelle ledit site de liaison comprend au moins deux domaines de liaison reliés en un peptide par un second polypeptide de jonction disposé entre lesdits domaines, où ledit second polypeptide de jonction comprend des acides aminés multiples, hydrophiles, reliés en un peptide et qui définit un polypeptide d'une longueur suffisante pour franchir la distance s'éparant l'extrémité C-terminale de l'un desdits domaines de liaison de l'extrémité N-terminale de l'autre desdits domaines de liaison, quand ladite protéine de liaison adopte une conformation appropriée pour la liaison , quand elle est placée en solution aqueuse. 2. Protein nach Anspruch 1, wobei die Bindungsstelle mindestens zwei Bindungsdomänen aufweist, die durch einen zweiten Polypeptidlinker peptidgebunden sind, der zwischen den Domänen angeordnet ist, wobei der zweite Polypeptidlinker mehrere hydrophile peptidgebundene Aminosäuren aufweist und ein Polypeptid mit einer ausreichenden Länge zur Überbrückung des Abstandes zwischen dem C-terminalen Ende einer der Bindungsdomänen und dem N-terminalen Ende der anderen der Bindungsdomänen definiert, wenn das Bindungsprotein eine zur Bindung geeignete Konformation einnimmt, wenn es in wäßrige Lösung gebracht wird. 2. The protein of claim 1 wherein said binding site comprises at least two binding domains peptide bonded by a second polypeptide linker disposed between said domains, wherein said second polypeptide linker comprises plural, hydrophilic, peptide-bonded amino acids and which defines a polypeptide of a length sufficient to span the distance between the C-terminal end of one of said binding domains and the N-terminal end of the other of said binding domains when said binding protein assumes a conformation suitable for binding when disposed in aqueous solution.
  3. 3
    La protéine de la revendication 2, dans laquelle la séquence d'acides aminés de chacun desdits domaines de liaison comprend un jeu de CDR interposé entre un jeu de FR, chacun d'entre aux étant respectivement homologue aux CDR et FR de ladite région variable d'une molécule d'immunoglobuline capable de lier ledit déterminant antigénique présélectionné. 3. Protein nach Anspruch 2, wobei die Aminosäuresequenz jeder der Bindungsdomänen einen Satz von CDRs aufweist, die zwischen einem Satz von FRs angeordnet sind, welche jeweils entsprechend homolog zu CDRs und FRs einer variablen Region eines Immunglobulinmoleküls sind, das die vorgewählte antigene Determinante binden kann. 3. The protein of claim 2 wherein the amino acid sequence of each of said binding domains comprises a set of CDRs interposed between a set of FRs, each of which is respectively homologous with CDRs and FRs from a said variable region of an immunoglobulin molecule capable of binding said preselected antigenic determinant.
  4. 4
    La protéine de la revendication 2, dans laquelle au moins un desdits domaines de liaison comprend un jeu de CDR en question, homologue aux CDR de la première immunoglobuline et un jeu de FR homologue aux FR d'une seconde immunoglobuline distincte. 4. Protein nach Anspruch 2, wobei mindestens eine der Bindungsdomänen einen Satz von CDRs, die zu den CDRs eines ersten Immunglobulins homolog sind, und einen Satz von FRs, die zu den FRs eines zweiten, verschiedenen Immunglobulins homolog sind, aufweist. 4. The protein of claim 2 wherein at least one of said binding domains comprises a said set of CDRs homologous with the CDRs in a first immunoglobulin and a set of FRs homologous with the FRs in a second, distinct immunoglobulin.
  5. 5
    La protéine de la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite protéine effectrice est une enzyme, une toxine, un récepteur, un site de liaison, un site de liaison d'un anticorps biosynthétique, un facteur de croissance, un facteur de différentiation cellulaire, une lymphokine, une cytokine, une hormone, un fragment détectable à distance ou un anti-métabolite. 5. Protein nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Effektorprotein um ein Enzym, ein Toxin, einen Rezeptor, eine Bindungsstelle, eine biosynthetische Antikörperbindungsstelle, einen Wachstumsfaktor, einen Zelldifferenzierungsfaktor, ein Lymphokin, ein Cytokin, ein Hormon, einen indirekt nachweisbaren Rest oder einen Antimetaboliten handelt. 5. The protein of claim 1 or 2 wherein said effector protein is an enzyme, toxin, receptor, binding site, biosynthetic antibody binding site, growth factor, cell-differentiation factor, lymphokine, cytokine, hormone, a remotely detectable moiety, or anti-metabolite.
  6. 6
    La protéine de la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite séquence capable de séquestrer un ion est la calmoduline, la métallothionéine, un fragment de celles-ci ou une séquence d'acides aminés riche en au moins l'un d'entre les acide glutamique, acide aspartique, lysine et arginine. 6. Protein nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der ein Ion maskierenden Sequenz um Calmodulin, Methallothionein, ein Fragment davon oder um eine Aminosäuresequenz, die zumindest reich an einer der Aminosäuren Glutaminsäure, Asparaginsäure, Lysin und Arginin ist, handelt. 6. The protein of claim 1 or 2 wherein said sequence capable of sequestering an ion is calmodulin, methallothionein, a fragment thereof, or an amino acid sequence rich in at least one of glutamic acid, aspartic acid, lysine, and arginine.
  7. 7
    La protéine de la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite séquence polypeptidique capable de se lier sélectivement à un support solide est une séquence d'acides aminés chargée positivement ou négativement, une séquence d'acides aminés contenant de la cystéine, la streptavidine ou un fragment de la protéine A de Staphylococcus. 7. Protein nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der selektiv an einen festen Träger bindenden Polypeptidsequenz um eine positiv oder negativ geladene Aminosäuresequenz, eine cysteinhaltige Aminosäuresequenz, Streptavidin oder ein Fragment von Protein A aus Staphylococcus handelt. 7. The protein of claim 1 or 2 wherein said polypeptide sequence capable of selective binding to a solid support is a positively or negatively charged amino acid sequence, a cysteine-containing amino acid sequence, streptavidin, or a fragment of Staphylococcus protein A.
  8. 8
    La protéine de la revendication 2 comprenant une pluralité de sites de liaison d'un anticorps biosynthétiques, chaque site de liaison comprenant deux desdits domaines de liaison reliés par un polypeptide de jonction. 8. Protein nach Anspruch 2, das eine Vielzahl von biosynthetischen Antikörperbindungsstellen aufweist, wobei jede Bindungsstelle zwei der durch einen Polypeptidlinker verbunden Bindungsdomänen aufweist. 8. The protein of claim 2 comprising a plurality of biosynthetic antibody binding sites, each binding site comprising two said binding domains connected by a polypeptide linker.
  9. 9
    A DNA encoding the protein of claim 1. 9. DNA, die das Protein nach Anspruch 1 codiert. 9. Un ADN codant pour la protéine de la revendication 1.
  10. 10
    A host cell harboring and capable of expressing the DNA of claim 9. 10. Une cellule hôte renfermant et étant capable d'exprimer l'ADN de la revendication 9. 10. Wirtzelle, welche die DNA nach Anspruch 9 enthält und exprimieren kann.
  11. 11
    A single polypeptide chain comprising:a pair of polypeptide domains together defining a site for binding a preselected antigen, and being joined through the C-terminus of one to the N-terminus of the other by a polypeptide linker, wherein the amino acid sequence of each of said polypeptide domains mimics an immunoglobulin variable region, and at least one said domain comprises: a set of CDR amino acid sequences together defining a recognition site for said preselected antigen, wherein said CDR sequences are non-human sequences,a set of FR amino acid sequences linked to said set of CDR sequences, wherein said FR amino acid sequences are homologous to sequences obtained from a human immunoglobulin, andsaid linked sets of CDR and FR amino acid sequences together defining a chimeric binding domain which, when disposed in aqueous solution, assumes a tertiary structure suitable for immunological binding with said preselected antigen. 11. Polypeptideinzelkette, die aufweist: ein Paar Polypeptiddomänen, die zusammen eine Bindungsstelle für ein vorgewähltes Antigen definieren und über einen Polypeptidlinker mit dem C-Terminus der einen an den N-Terminus der anderen gebunden sind, wobei die Aminosäuresequenz jeder der Polypeptiddomänen eine variable Region eines Immunglobulins nachahmt und mindestens eine der Domänen aufweist: einen Satz CDR-Aminosäuresequenzen, die zusammen eine Erkennungsstelle für das vorgewählte Antigen definieren, wobei es sich bei den CDR-Sequenzen um nichtmenschliche Sequenzen handelt,einen Satz FR-Aminosäuresequenzen, die an den Satz CDR-Sequenzen gebunden sind, wobei die FR-Aminosäuresequenzen zu aus einem menschlichen Immunglobulin erhaltenen Sequenzen homolog sind,wobei die gebundenen Sätze CDR- und FR-Aminosäuresequenzen zusammen eine chimäre Bindungsdomäne definieren, die in wäßriger Lösung eine zur immunologischen Bindung mit dem vorgewählten Antigen geeignete Tertiärstruktur annimmt. 11. Une chaîne polypeptidique unique comprenant: une paire de domaines polypeptidiques définissant ensemble un site pour la liaison à un antigène présélectionné et étant joints par l'intermédiaire du C-terminal de l'un et du N-terminal de l'autre, par un polypeptide de jonction, où la séquence d'acides aminés de chacun desdits domaines polypeptidiques mime une région variable d'une immunoglobuline et au moins un desdits domaines comprend:un jeu de séquences d'acides aminés CDR définissant ensemble un site de reconnaissance pour ledit antigène présélectionné, dans lequel lesdites séquences CDR sont des séquences non-humaines,un jeu de séquences d'acides aminés FR reliées audit jeu de séquences CDR, dans lequel lesdites séquences d'acides aminés FR sont homologues aux séquences obtenues à partir d'une immunoglobuline humaine, etlesdits jeux reliés de séquences d' acides aminés CDR et FR définissant ensemble un domaine de liaison chimérique qui, quand il est placé en solution aqueuse, adopte une structure tertiaire appropriée pour une liaison immunologique avec ledit antigène présélectionné.
  12. 12
    A single polypeptide chain comprising:a pair of polypeptide domains defining a site for binding a preselected antigen joined by a polypeptide linker spanning the distance between the C-terminal of one to the N-terminal of the other, wherein the amino acid sequence of at least one of said polypeptide domains comprises a recombinant variable region comprising: a set of CDR amino acid sequences together defining a recognition site for said preselected antigen, wherein said CDR sequences are homologous to sequences obtained from a first immunoglobulin.a set of FR amino acid sequences linked to said set of CDR sequences, wherein said FR amino acid sequences are homologous to sequences obtained from a second immunoglobulin, andsaid linked sets of CDR and Fr amino acid sequences together defining a chimeric single chain variable region binding polypeptide which, when disposed in aqueous solution, assumes a tertiary structure suitable for immunological binding with said preselected antigen. 12. Polypeptideinzelkette, die aufweist: ein Paar Polypeptiddomänen, die eine Bindungsstelle für ein vorgewähltes Antigen definieren und durch einen Polypeptidlinker verbunden sind, der den Abstand zwischen dem C-Terminus der einen und dem N-Terminus der anderen überbrückt, wobei die Aminosäuresequenz mindestens einer der Polypeptdiddomänen eine rekombinierte variable Region enthält, die aufweist:einen Satz CDR-Aminosäuresequenzen, die zusammen eine Erkennungsstelle für das vorgewählte Antigen definieren, wobei die CDR-Sequenzen zu aus einem ersten Immunglobulin erhaltenen Sequenzen homolog sind,einen Satz FR-Aminosäuresequenzen, die an den Satz CDR-Sequenzen gebunden sind, wobei die FR-Aminosäuresequenzen zu aus einem zweiten Immunglobulin erhaltenenen Sequenzen homolog sind, wobei die gebundenen Sätze CDR- und FR-Aminosäuresequenzen zusammen ein chimäres Einzelkettenbindungspolypeptid mit variabler Region definieren, das in wäßriger Lösung eine zur immunologischen Bindung mit dem vorgewählten Antigen geeignete Tertiärstruktur annimmt. 12. Une chaîne polypeptidique unique comprenant: une paire de domaines polypeptidiques définissant un site pour la liaison à un antigène présélectionné, reliés par un polypeptide de jonction franchissant la distance séparant le C-terminal de l'un du N-terminal de l'autre, dans laquelle la séquence d'acides aminés de au moins un desdits domaines polypeptidiques comprend une région variable recombinante comprenant:un jeu de séquences d'acides aminés CDR définissant ensemble un site de reconnaissance pour ledit antigène présélectionné, dans lequel lesdites séquences CDR sont homologues aux séquences obtenues à partir d'une première immunoglobuline,un jeu de séquences d'acides aminés FR, relié audit jeu de séquences CDR, dans lequel lesdites séquences d'acides aminés FR sont homologues aux séquences obtenues à partir d'une seconde immunoglobuline, etlesdits jeux reliés de séquences d'acides aminés CDR et FR définissent ensemble un polypeptide de liaison d'une région variable, à chaîne unique, chimérique, qui, quand il est placé en solution aqueuse, adopte une structure tertiaire appropriée pour une liaison immunologique avec ledit antigène présélectionné.
  13. 13
    La chaîne polypeptidique de la revendication 12, dans laquelle les séquences FR sont homologues aux séquences obtenues à partir d'une immunoglobuline humaine et les séquences CDR sont homologues aux séquences obtenues à partir d'une immunoglobuline murine. 13. Polypeptidkette nach Anspruch 12, wobei die FR-Sequenzen zu aus einem menschlichen Immunglobulin erhaltenen Sequenzen homolog sind und die CDR-Sequenzen zu aus einem Mäuse-Immunglobulin erhaltenen Sequenzen homolog sind. 13. The polypeptide chain of claim 12 wherein the FR sequences are homologous with sequences obtained from a human immunoglobulin and the CDR sequences are homologous with sequences obtained from a murine immunoglobulin.
  14. 14
    La chaîne polypeptidique de la revendication 11 ou 12, dans laquelle ladite paire de domaines polypeptidiques est un peptide relié à un domaine biologiquement actif, par l'intermédiaire d'un second polypeptide de jonction disposé entre ledit polypeptide de liaison et ledit domaine biologiquement actif, dans laquelle ledit second polypeptide de jonction comprend des acides aminés multiples, hydrophiles, reliés en un peptide, qui, ensemble, adoptent une configuration polypeptidique non-structurée, en solution aqueuse et relient l'extrémité C-terminale dudit site de liaison et l'extrémité N-terminale dudit domaine biologiquement actif ou l'extrémité N-terminale dudit site de liaison et l'extrémité C-terminale dudit domaine biologiquement actif, après quoi ledit polypeptide de liaison adopte une conformation appropriée pour la liaison et ledit domaine biologiquement actif adopte une conformation appropriée pour une activité biologique, la séquestration d'un ion ou la liaison sélective à un support solide. 14. Polypeptidkette nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Paar Polypeptiddomänen an eine biologisch aktive Domäne peptidgebunden ist, und zwar über einen zweiten Polypeptidlinker, der zwischen dem Bindungspolypeptid und der biologisch aktiven Domäne angeordnet ist, wobei der zweite Polypeptidlinker mehrere hydrophile peptidgebundene Aminosäuren aufweist, die zusammen in wäßriger Lösung eine unstrukturierte Polypeptidkonfiguration annehmen, und das C-terminale Ende der Bindungsstelle und das N-terminale Ende der biologisch aktiven Domäne oder das N-terminale Ende der Bindungsstelle und das C-terminale Ende der biologisch aktiven Domäne verbindet, wodurch das Bindungspolypeptid eine zur Bindung geeignete Konformation annimmt und die biologisch aktive Domäne eine für die biologische Aktivität, zur Maskierung eines Ions oder zur selektiven Bindung eines festen Trägers geeignete Konformation annimmt. 14. The polypeptide chain of claim 11 or 12 wherein said pair of polypeptide domains are peptide bonded to a biologically active domain via a second polypeptide linker disposed between said binding polypeptide and said biologically active domain, wherein said second polypeptide linker comprises plural, hydrophilic, peptide-bonded amino acids, which together assume an unstructured polypeptide configuration in aqueous solution, and connect the C-terminal end of said binding site and the N-terminal end of said biologically active domain or the N-terminal end of said binding site and the C-terminal end of said biologically active domain, whereupon said binding polypeptide assumes a conformation suitable for binding and said biologically active domain assumes a conformation suitable for biological activity, sequestering an ion, or selectively binding a solid support.