针对血管内皮生长因子的人源化抗体的利记博彩app

专利名称：针对血管内皮生长因子的人源化抗体的利记博彩app
针对血管内皮生长因子的人源化抗体本申请是国际申请号为“PCT/US2004/039501”，国际申请日为2004年11月22日， 中国申请号为“200480040951. 6”，进入中国国家阶段日期为2006年7月25日”，发明名称 为“针对血管内皮生长因子的人源化抗体”的分案申请。对相关申请的交叉引用本申请是提交于2003 年 5 月 20 日，题为“Generation and Selection ofProtein Library in Silico”的美国申请号10/443，134的部分继续申请，所述美国申请号 10/443，134是提交于 2002年 5 月 20 日的，题为“Structure-BasedSelection And Affinity Maturation of Antibody Library”美国申请号10/153，159的部分继续申请，也是提交于 2002 ^ 5 ^ 20 H WH^J "Generation Affinity Maturation of Antibody Library in Silico”的申请号10/153，176的部分继续申请，上述两者是在2002年4月17日提交的题 % "Structure-based construction of human antibody library，，白勺美国专禾串i青系歹lj 号10/125，687的部分继续申请，所述美国专利申请系列号10/125，687要求在2001年4月 17 日提交的题为"Structure-based construction of humanantibody library，，的美国临 时申请序列号60/284，407的利益。将这些申请并入本文作为参考。
背景技术：
本发明提供针对人抗原的抗体和产生针对这些靶点的高亲和力抗体的方法。更具 体地，本发明提供针对血管内皮生长因子(VEGF)的人源化或人抗体和产生这样的抗-VEGF 的抗体的方法。此外，本发明提供使用这些抗体及其衍生物来体外抑制血管发生的组合物， 试剂盒和方法，所述组合物，试剂盒和方法用于诊断或治疗与异常血管发生相关的疾病诸 如癌症、类风湿性关节炎、与局部缺血-再灌注相关的脑水肿和损伤、皮质局部缺血、卵巢 增生和血管过多、子宫内膜异位、牛皮癣、糖尿病性视网膜病(retinopaphy)，和其它的眼科 血管源性疾病。血管发生涉及许多生理和病理过程。血管发生由多个步骤组成，其最终导致内皮 细胞的增生和分化，并且形成管和腔(血管发生)。促进血管发生的因子包括VEGF、aFGF、 bFGF、TGF-a、TGF-0、HGF、TNF-a、血管生成素、IL_8等，而抑制血管发生的因子包括血 小板反应蛋白(Good 等.Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87 :6624_6628 (1990))，促乳素的 N 末 端片段(Clapp等 Endocrinology, 133 1292-1299 (1993))，纤维蛋白溶酶原的三环5结构 域(Cao 等 ，J. Biol. Chem.，271 :29461_29467 (1996)，制管张素(0' Reilly 等 Cell, 79 315-328(1994))和内皮抑制素(0' Reilly 等 Cell，88 :277_285 (1996))。血管内皮细胞生长因子(VEGF)是与其在血管内皮细胞上的受体特异性作用从而 促进它们的血管发生的生长因子。已知血管发生在从在先存在的血管和/或循环内皮干 细胞中发展新的脉管系统中具有重要作用(Asahara等.，Science, 275 (5302) =964-967, 1997 ；Springer 等 ，Mol. Cell, 2(5) :549_558，1998 ；Folkman 和 Shing, J.Biol. Chem.， 267 10931-10934，1992)。血管发生还在许多生理过程中具有重要作用，所述生理过程诸如 胚胎发生、伤口愈合和月经。更重要的是，血管发生还涉及病理状态，所述病理状态诸如肿 瘤形成、转移、糖尿病性视网膜病等。已知实体肿瘤的生长需要肿瘤血管形成从而供应氧和养分并且肿瘤细胞的转移通过来自肿瘤血管化的血管而发生。认为VEGF是在肿瘤的这种 血管化中的关键生血管因子。因此，预期肿瘤的生长和转移可以通过某些物质中和VEGF的 血管化活性而得到抑制。最近的研究(Burrows和Thorpe，Pharmacol. Ther. ,64 155-174， 1994 ；Proc. Natl. Acad. Sci. USA,90 =8996-9000,1994)已经使用了这样策略来靶向实体肿 瘤的脉管系统。靶向肿瘤的血管，而不是肿瘤细胞本身，具有一些优势，因为其不大可能导 致抗性肿瘤细胞的发展，并且被靶向的细胞易于到达。而且，血管的破坏导致抗肿瘤效果的 扩大，因为许多肿瘤细胞依赖于单一的血管来供应它们的氧和养分。在几乎一半的糖尿病患者中，糖尿病性视网膜病的发生是由糖尿病的其中一个并 发症引起的。认为在糖尿病性视网膜病中的微细管的形成是由氧缺乏促进的。这些微细管 将迟早破裂出血从而形成瘢疤组织，导致视网膜脱离。年龄相关的斑(macular)退化是另 一种眼病，其已经被证实涉及视网膜的病理性血管化。因此，预期血管化的抑制可以预防视 网膜病的发展。基于使用猴的实验，Miller等报道VEGF与增生性(vegetative)视网膜病的 发展紧密相关(Miller等.Am. J. Pathol. 145，574-584 (1994))。为此，考虑将中和VEGF的 血管化活性的物质用于预防或治疗糖尿病性视网膜病和AMD (Lopez等.Invest. Ophtalmo. Vis. Sci. 37 :855-868(1996))。VEGF作为病理状态中的血管发生的主要刺激物的认识已经导致阻断VEGF活性的 各种尝试。已经提议将抑制性抗-VEGF受体抗体，可溶性受体构建体，反义策略，针对VEGF 的RNA适体和低分子量的VEGF受体酪氨酸激酶(RTK)抑制剂用在VEGF信号传导的干扰 中(Siemeister 等 ，Cancer Metastasis Rev. , 17(2) :241_248.，1998)。事实上，已经 显示针对VEGF的单克隆抗体在小鼠中抑制人肿瘤异种移植物生长和腹水形成(Kim等.， Growth Factors 7 53(1992) ；Nature 362 841-844 (1993) ；Asano 等.，Hybridoma,17 185-90，(1998) ；Mesiano 等.，Am. J. Pathol. , 153(4) 1249-1256，(1998) ；Luo 等.，Cancer Res. ；58(12) =2594-2600, (1998) ；CancerRes. ,58(12) :2652_2660，(1998) ；Borgstrom 等.Cancer Res. 56 :4032_4039(1996) ；Borgstrom 等 ，Prostate，35(1) :1_10，(1998))。 而且，已经将使用抗_生血管分子，抗-VEGF抗体和VEGF拮抗剂的相同策略用在AMD和糖 尿病性的视网膜病的实验性治疗中(Adamis等 Arch. Ophthalmol. 114 :66_71 (1996))。对 于这些治疗性应用而言，如果它们起初来自小鼠，通常通过人源化对抗体进行改造以减少 它们在重复剂量中的毒性，并提高其它的特性诸如通过亲和力成熟与靶分子的结合亲和 力(Winter 和 Milstein，Nature，349 :293-299，(1991) ；Baca 等，J. Biol. Chem.，272 (16) 10678-84，(1997) ；Presta,等 ，Cancer Res. ,57 :4593_4599，(1997) ；Chen 等 (1999) J. Mol.Biol. 293 :865-881 ；和 Ryan 等.(1999) Toxicologic Pathology, 27 (1) :78_86)。尽管前述研究强调VEGF在实体肿瘤生长中的重要性和其作为肿瘤治疗的靶标的 潜能，鉴定抑制VEGF-诱导的血管发生的另外的试剂将有利于扩展治疗选择的数量。特异 性抑制VEGF与其受体的结合的治疗剂的发展代表更有效靶向血管发生的重要备选，其具 有潜在改善的治疗效果。发明概述本发明提供以需要的结构和功能来改造蛋白质，特别是以来自治疗前景的理想特 性改造抗体的革新方法，所述理想特性包括对靶抗原的高结合亲和力，在体外和体内有效 抑制异常细胞增殖的能力，和最低的毒性或副作用。
在本发明的一个方面，提供用于在计算机上(in silico)和在体外设计和选择具 有高亲和力和特异性的针对人抗原的抗体的方法。在一些具体的实施方案中，提供设计和 选择具有高亲和力和特异性的针对血管内皮生长因子(VEGF)的人源化抗体或完全的人抗 体。在本发明的另一个方面，提供针对VEGF的单克隆抗体。具体而言，提供可以以高 亲和力结合人VEGF的人源化或人抗-VEGF单克隆抗体。优选地，这些抗体可以在体外抑制 内皮细胞的VEGF-诱导的增殖，并在体内抑制VEGF-诱导的血管发生。可以将这些抗体和它 们的衍生物用在广泛应用中诸如诊断、预防和治疗疾病诸如癌症、AMD、糖尿病性视网膜病、 和其它来自病理性血管发生的疾病。在一个实施方案中，以scFv，Fab，或抗体的其它形式，并在约4°C，25°C，37°C或 42 V的温度下进行测量，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，其解离常数Kd等于或低 于0. 2nM，任选地低于0. InM，任选地低于0. 08nM，任选地低于0. 05nM，任选地低于0. OlnM, 或任选地低于0. 005nM。优选地，如果以scFv的形式存在，并且在35_37°C下测量，抗-VEGF抗体的Kd低于 InM,任选地低于0. 8nM，任选地低于0. 5nM，任选地低于0. 2nM，任选地低于0. InM,任选地低 于0. 08nM,任选地低于0. 05nM,任选地低于0. OlnM,或任选地低于0. 005nM。也是优选地，如果以Fab的形式存在，并且在35_37°C的温度下进行测量，抗-VEGF 抗体的Kd低于0. 5nM，任选地低于0. 2nM，任选地低于0. InM,任选地低于0. 08nM,任选地低 于0. 05nM,任选地低于0. OlnM,或任选地低于0. 005nM。在体外的内皮细胞的VEGF诱导的增殖的抑制中，当以scFv，Fab或抗体的其它形 式存在时，所述抗-VEGF抗体优选地具有这样的抑制50%细胞增殖的有效剂量ED5(I，所述有 效剂量ED5(1等于或低于10nM，任选地低于5nM，任选地低于InM，任选地低于0. 5nM,任选地 低于0. InM,任选地低于0. 05nM,或任选地低于0. OlnM。在优选的实施方案中，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，并且所述单克隆 抗体具有包括下列氨基酸序列的\XiXsXsXqTQXsPSXsXTSXsXgXioGXnXuXuXMlXKG 五 16 五么 22^23 么 24WYQQX25PGX26AP 0PX511FGX52GTKX53X54IK,其中将下划线区域分别称为VyCDRl，Vl/CDR2,和&/CDR3，而将其余区域称为构 架，并且其中Xi是0』或A成是I，或T ;X3是V，E，K，R，Q，或T ;X4是M，或L式是5，或T， X6 是 S，或 T ;X7 是 L，或 V ；X8 是 A，或 V ;X9 是 S，或 T ；X10 是 P，V，L，A，或 I ；是 E，或 D ；X12 是 R，或 T ；X13 是 A，或 VI ；X14 是 T，或 A ；X15 是 T，S，或 A ；X16 是 S，R，N，K，H，或 Q ；X17 是 A，或 S ；X18 是 Q，或 R ；X19 是 S，D，A，或 P ；X20 是 S，G，R，T，或 Y ；X21 是 T，N，S，D，或 K ；X22 是 Y，或 D ；X23 是 L，或 I ；X24 是 A，N，或 T ；X25 是 K，或 I ；X26 是 Q，K，T，或 I ；X27 是 R，K，Q，N，H，S，或 E ；X28 是 V，或 L ；X29 是 I，或 V ；X30 是 F，A，G，D，或 S ；X31 是 A，或 T ；X32 是 S，或 T ；X33 是 N, S， R，或 T ；X34 是 A，H，或 Q ；X35 是 S，或 G ；X36 是 P，T ；X37 是 S，N，D，G，或 Y ；X38 是 S，或 T ；X39 是 G，或 R ；X40 是 T，或 A ；X41 是 S，或 R ；X42 是 S，或 R ；X43 是 P，或 A ；X44 是 E，或 D ；X45 是 F，V，或 S ；X46 是 V，T，I，A，或 S ；X47 是 Y，或 S ；X48 是 S，Y，或 N ；X49 是 S，或 T ；X50 是 T，V，A，P，K，G， S，或 I ；X51 是 W，或 Y ；X52 是 Q，或 G ；X53 是 V，或 L ；和 X54 是 E，D，或 A。
这些优选的\序列可以组合以优选的Vh序列或其它抗体的VH，条件是这样产生的 抗体以期望的亲和力与人VEGF结合。在另一个优选的实施方案中，提供与入VEGF特异性结合的单克隆抗体，所述单克 隆抗体具有包括下列氨基酸序列的\X1 X.XXTQPPSX, SXJPGQXc VTI SCSGX7X0SNXnGX1 ^NX1, VX1。WYQQX, ,PGX1 ,APKX1 .LX1 .YX1 ,NX1。 X19RPSGVPX20RX21SGSX22SX23TSASLAISGLX24SEDEADYYCX25^6WDM^7GnFGX28GTX29LTVL,其中将下划线的区域分别称为⑶Rl，⑶R2，和⑶R3，而将其余的区域称为 构架，并且其中X1是QL，或N ；X2是PAF，或S ;X3是V，或M ;X4是A，或T ；X5是G，或A ;X6是 R，或 S ;X7 是 S，或 T ；X8 是 S，TY，或 N ;X9 是 I，或 V ；X10 是 S，或 R ；X11 是 S，P，N，A，或 T ；X12 是 N，T，或 Y ；X13 是 L，或 F ；X14 是 T，或 A ；X15 是 V，L 或 F ；X16 是 M，或 I ；X17 是 G，T 或 S ；X18 是 N，或 D ；X19 是 Q，或 E ；X20 是 D，或 E ；X21 是 F，或 L ；X22 是 K，或 R ；X23 是 G，或 A ；X24 是 Q，L 或 R ；X25 是 A，或 G ；X26 是 A，S 或 T ；X27 是 N，S 或 T ；X28 是 T，或 A ；和 X29 是 K，或 Q。这些优选的\序列可以组合以优选的Vh序列或其它抗体的Vh,条件是这样产生的 抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个优选实施方案中，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，其具有包括 下列的氨基酸序列的八QSALTQPPSVSGAPGQRVTISCTGRSSNIGAGHDVHWYQQLPGTAPKLLIYANDQRPSGVPDRFSDSKS GTSASLGISGLRSEDEADYFCATffDDSLHGYVFGTGTKVTVL(SEQ ID No 54)。这些优选的\序列可以组合以优选的Vh序列或其它抗体的VH，条件是这样产生 的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个优选的实施方案中，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，其具有包 括下列氨基酸序列的Vh :X1X9QLVX,SGGGX,VQPGGX.LRLXKCAX,SGXbXqX1 nX,, X1 ,X1 ,GX1 ,NffX1 .RQAPGKGX, ,,EffVGffX1 ,NTX1
A^^c&II^A圣4EX25SRX26tx27sx28x29x3Qskx31x32x33ylqx34nslraedtavyycax35im36腿37型 yfdvwx38qgtlvtvss,其中按照Kabat命名法，分别将下划线区域称为⑶R1，⑶R2和⑶R3，而将其余的 区域称为构架，并且其中X1是E，或Q ;X2是V，或G ；X3是Q，或E ;X4是V，或L ;X5是S，或T ； X6 是 S T，或 R ;X7 是 A，或 V ;X8 是 Y，或 F ；X9 是 T，D，N，S，或 A ；X10 是 F，或 L ；X11 是 T，D，Y， A，S，或 N ；X12 是 N，H，或 S ；X13 是 Y，或 F ；X14 是 M，L，I 或 V ；X15 是 I，V，或 L ；X16 是 L，或 P ； X17 是 I，或 V ；X18 是 Y，或 N ；X19 是 T，或 N ；X20 是 E，或 A ；X21 是 P，T，或 S ；X22 是 A，或 V ；X23 是 A，H，Q，P，D，或 E ；X24 是 D，或 E ；X25 是 K，或 T ；X26 是 V，F，或 L ；X27 是 F，或 I ；X28 是 L，或 R ； X29 是 D，或 N ；X30 是 T，或 N ；X31 是 S，或 N ；X32 是 T，Q，P，或 K ；X33 是 A，V，或 P ；X34 是 L，或 M ； X35 是 K，或 R ；X36 是 H，或 Y ；X37 是 S，R，或 T ；和 X38 是 G，或 A。这些优选的Vh序列可以组合以优选的\序列或其它抗体的\，条件是这样产生的 抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，并且其具有这样的 Vl,所述\包括选自由SEQ ID Nos :2_54组成的组的氨基酸序列，更优选地包括选自由SEQ ID No :14、seq ID No :26、seq ID No :28、seq ID No :36、seq ID No :37、seq ID No :44、 SEQ ID No :47 JPSEQ ID No :54组成的组的氨基酸序列。
这些优选的\序列可以组合以优选的Vh序列或其它抗体的VH，条件是这样产生的 抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，其具有这样的VH，所 述Vh包括选自由SEQ ID Nos :57-110和SEQ IDNos :285_310组成的组的氨基酸序列，优选 地包括选自由 SEQ IDNos :61-64，SEQ ID No :67，68，70，75，83，88，89，90，91，92，93，94 和 96-110组成的组的氨基酸序列。这些优选的Vh序列可以组合以优选的\序列或其它抗体的\，条件是这样产生的 抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在还有的另一个实施方案中，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，其在八区 域中具有⑶Rl (AVtDRl)，所述⑶Rl包括选自由SEQ IDNos 164-194组成的组的氨基酸序 列。这些优选的AVtDRl可以组合以优选的轻链的其它区域，或其它轻链的其它区域， 和优选的重链可变区序列，或组合以其它的重链可变区序列，条件是这样产生的抗体以需 要的亲和力与人VEGF结合。在另一个实施方案中，提供与人VEGF特异性结合的单克隆抗体，其在\区域中具 有⑶R2 (Vl/⑶R2)，所述⑶R2包括选自由SEQ ID NOs 195-209组成的组的氨基酸序列。这些优选的AVtDR2可以组合以优选的轻链的其它区域，或其它轻链的其它区域， 和优选的重链可变区序列或组合以其它重链可变区序列，条件是这样产生的抗体结合人 VEGF0在还有的另一个实施方案中，提供特异性结合人VEGF的单克隆抗体，其在\区域 中具有⑶R3 ⑶R3)，所述⑶R3包括选自由SEQ IDNOs =210-228组成的组的氨基酸序列。这些优选的AVtDR3可以组合以优选的轻链的其它区域，或其它轻链的其它区域， 和优选的重链可变区序列或组合以其它重链可变区序列，条件是这样产生的抗体以需要的 亲和力结合人VEGF。在另一个实施方案中，提供特异性结合人VEGF的单克隆抗体，其在\区域中具有 构架区域(FR) CDR3(Vl/FR)，所述构架区域(FR) CDR3包括选自由SEQ ID NO 229-269组成 的组的氨基酸序列，并且优选地包括选自由SEQ ID NO :232，235，237，251，255，263，和265 组成的组的氨基酸序列。这些优选的可以组合以优选的轻链的⑶R区域，或其它轻链的⑶R区域，和 优选的重链可变区序列或组合以其它重链可变区序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲 和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，提供特异性结合于人VEGF的单克隆抗体，其在Vh区域中具有 ⑶Rl (Vh/⑶Rl)，所述⑶Rl包括GX1X2X3X4X5X6GX7N的氨基酸序列，其中X1是Y，或F ；X2是D， N，T，S，或 A ；X3 是 F，或 L ;X4 是 T，D，S，Y，A，或 N ；X5 是 H，N，或 S，X6 是 Y，或 F ；X7 是 M，L， I，或 V。此外，所述单克隆抗体的Vh/⑶Rl优选地包括选自由SEQ ID NOs :111_135组成的
组的氨基酸序列。这些优选的Vh/⑶Rl可以组合以优选的重链的其它区域或其它重链的其它区域， 和优选的轻链的可变区序列或组合以其它轻链可变区序列，条件是这样产生的抗体结合人VEGF0在一个实施方案中，提供特异性结合人VEGF的单克隆抗体，其在Vh区域中具有 CDR2 (Vh/CDR2)，所述 CDR2 包括 WXiNTX2X3GEX4TYX5X6X7FX8R 的氨基酸序列，其中 X1 是 I，或 V ； X2 是 Y，或 N ;X3 是 T，或 N ；X4 是 P，T，或 S ;X5 是 A，或 V ；X6 是 A，Q，P，H，D，或 E ；X7 是 D，或 E ；和X8是K，或T所述单克隆抗体的Vh/CDR2优选地包括选自由SEQ ID NOs 136-156组成的组的
氨基酸序列。这些优选的Vh/⑶R2可以组合以优选的重链的其它区域或其它重链的其它区域， 和优选的轻链的可变区序列或组合以其它轻链可变区序列，条件是这样产生的抗体以需要 的亲和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，提供特异性结合人VEGF的单克隆抗体，其在Vh区域中具有 CDR3 (Vh/CDR3)，所述CDR3包括KYPXJYG&SHWYFDV的氨基酸序列，其中X1是Y，或H，且X2 是Ro优选地，所述抗-VEGF抗体Vh/CDR3具有选自由SEQ ID NOs :311-337组成的组的
氨基酸序列。这些优选的Vh/⑶R3可以组合以优选的重链的其它区域或其它重链的其它区域， 和优选的轻链的可变区序列或组合以其它轻链可变结构域序列，条件是这样产生的抗体以 需要的亲和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，提供特异性结合人VEGF的单克隆抗体，其在Vh区域中具有 FR(VH/FR)，所述FR包括以下氨基酸序列XJQLVXjGGGXsVQPGGXiRLXsCAXeS/CDRl/WXpQAPGKGLEWVG/CDI^/RXsTXgSX^DXuSK X12X13X14YLQX15NSLRAEDTAVYYCA/CDR3/WX16QGTLVTVSS，其中X1 是 E，或 Q ;X2 是 Q，或 E ;X3 是 V，或 L ;X4 是 S，或 T ；X5 是 S，T，或 R ；X6 是 A， 或 V ;x7 是 I，或 V ;x8 是 F，或 V ;X9 是 F，或 I ；Xltl 是 L，或 R 是 X11 是 T，或 N ；X12 是 S，或 N ；X13 是T，Q，或K ；X14是A，或V ；X15是M，或L ；且X16是G，或A。在一个实施方案中，提供特异性与人VEGF结合的单克隆抗体，其具有这样的八和 Vh对，所述&和Vh对选自由下列组成的组SEQ ID N0:1和70;SEQ ID N0:1和67;SEQ ID N0:1 禾口 75;SEQ ID N0:1 禾口 83;SEQ ID NO : 14 禾口 55 ;SEQ ID NO : 1 禾口 101 ;SEQ ID NO 1 和 100 ； SEQ ID NO :14 禾口 102 ；SEQ ID NO :1 禾口 103 ； SEQ ID NO 1 禾口 104 ；SEQ ID NO :1 禾口 105 ；SEQ ID NO 36 禾口 100 ；SEQ ID NO 26 禾口 100 ；SEQ ID NO 28 禾口 100 ；SEQ ID NO 37 和 100 ；SEQ ID NO 44 和 100 ；SEQ ID NO 54 禾口 100 ；禾口 SEQ ID NO 47 禾口 100，优选地选自由 下列组成的组SEQ ID NO :28禾口61 ；SEQ ID NO :28禾口62 ；SEQ ID NO :28禾口63 ；SEQ ID NO 28 禾口 64;SEQ ID NO :28 禾口 68 ;SEQ ID NO :28 禾口 85 ;SEQ ID NO :28 禾口 86 ;SEQ ID N0:28 禾口 87 ；SEQ ID NO 28 禾口 88 ；SEQ ID NO 28 禾口 89 ；SEQ ID NO 28 禾口 90 ；SEQ ID NO 28 禾口 91 ； SEQ ID NO 28 禾口 92 ；SEQ ID NO 28 禾口 93 ；SEQ ID NO 28 禾口 94 ；SEQ ID NO 28 禾口 95 ；SEQ ID NO :28 禾口 96 ;SEQ ID NO 28 禾口 97 ；SEQ ID NO 28 禾口 98 ；SEQ ID NO 28 禾口 99 ；SEQ ID NO 28 和 106 ；SEQ ID NO 28 和 107 ；SEQ ID NO 28 和 108 ；SEQ ID NO 28 和 109 ；和 SEQ ID NO 28 和 110。以scFv，Fab或抗体的其它形式存在，并且在约4°C，25°C，37°C或42°C下测量时，
8由解离常数Kd所代表的上述抗体与人VEGF的结合亲和力，是任选地低于ΙΟΟηΜ，任选地低 于ΙΟηΜ，任选地低于8nM，任选地低于5nM，任选地低于InM，任选地低于0. 8nM，任选地低于 0. 5nM，任选地低于0. 2nM，任选地低于0. InM,任选地低于0. 08nM,任选地低于0. 05nM,任选 地低于0. OlnM,或任选地低于0. 005nM。本发明公开的来自全长V!^nVL，VH/CDR，VH/FR，VL/CDR，VL/FR的组合(例如，在图IA 和IB中提供的命中(hit)变体，和在图IC和ID中显示的氨基酸序列)的抗体在本发明的 范围内；并且这些组合不包括在美国专利申请顺序号09/056，160，公开号2002/0032315 中公开的抗-VEGF抗体。附图
简述图IA显示通过使用在计算机上的本发明方法来设计\命中变体的AA-PVP模式。图IB显示通过使用在计算机上的本发明方法来设计Vh命中变体的AA-PVP模式。图IC显示按照本发明的抗体的某些实施方案的全长\，VtDR，和八/FR的氨基酸 序列。图ID显示按照本发明的抗体的某些实施方案的全长VH，Vh/⑶R，和VH/FR的氨基酸 序列。图2A和2B显示在25°C下使用BioCore生物传感器进行的人源化抗-VEGF抗体的 一组变体的亲和力分析。将以单链形式存在的抗体片段如下面所述进行表达并进行纯化。 当纯化的抗体于25°C结合于固定在CM5生物芯片上的其抗原(VEGF)时，通过测量STO单 位(y_轴)对时间(χ-轴)的变化来进行测量。通过1^与1(。 的比率来计算Kd值。还计 算了对于每种变体抗体，变体Kd与hAB 1的Kd的比率。将K。n定义为被表示为抗体片段的 浓度(以摩尔表示)和时间(以秒表示)的倍数(multiple)的倒数的缔合速率常数；而将 K。ff定义为被表示为时间(以秒表示)的倒数的解离速率常数；将Kd定义为解离常数，其 是以摩尔浓度表示的K。ff与K。n的比率。hAB 1包含SEQl和SEQ55 (如果以Fab形式存在， 其将基本上是 Fab-12，如在 Chen 等.(1999) J. Mol. Biol. 293 :865_881 中所述)；hAB2 包含 SEQl 和 SEQ70 ；hAB3 包含 SEQl 和 SEQ67 ；hAB4 包含 SEQl 和 SEQ83 ；hAB5SEQl 和 SEQ75 ；hAB9 包含 SEQ14 和 SEQ102 ；hABlO 包含 SEQl 和 SEQ103 ；hAB 11 包含 SEQl 和 SEQ104 ；hAB12 包含 SEQl和SEQ105,分别作为Vl和VH。图2C显示在35°C下使用BioCore生物传感器进行的一组人源化抗-VEGF抗体 的变体进行的亲和力分析。将以单链形式存在的抗体片段如下所述表达并进行纯化。当 纯化的抗体于35°C结合于固定在CM5生物芯片上的其抗原(VEGF)时，通过测量STO单位 (y-轴)对时间(χ-轴)的变化来进行测量。通过1^与1(。 的比率来计算Kd值。还计算了 对于每种变体抗体，变体Kd与hAB 1的Kd的比率。hAB 1包含SEQl和SEQ55 (如果以Fab 形式存在，其将基本上是Fab-12，如在Chen等.(1999) J. Mol. Biol. 293 :865_881中所述)； hAB7 包含 SEQl 和 SEQlOl ；hAB8 包含 SEQl 和 SEQlOO ；hAB 13 包含 SEQl 和 SEQ56 (如果以 Fab 的形式存在，其将是 Y0317，如在 Chen 等.(1999) J. Mol. Biol. 293 :865_881 中所述)；hAB14 包含 SEQ36 和 SEQlOO ；hAB15 包含 SEQ26 和 SEQlOO ；hAB16 包含 SEQ28 和 SEQlOO ；hAB35 包 含 SEQ28 和 SEQ106 ；hAB36 包含 SEQ28 和 SEQ107 ；hAB37 包含 SEQ28 和 SEQ108 ；hAB38 包含 SEQ28 和 SEQ109 ；hAB39 包含 SEQ28 和 SEQl 10，分别作为 \ 和 VH。图3显示使用BIAcore生物传感器进行的6种人源化抗-VEGF抗体的亲和力分析。在测定前，将所述抗体于4°C，37°C，或42°C在IxPBS缓冲液中进行温育16小时。当纯化的 抗体于25°C结合固定在CM5生物芯片上的其抗原(VEGF)时，通过测量STO单位(y-轴)对 时间(χ-轴)的变化来进行测量。使用1 1 Langmuir结合模型来测定结合速率和脱离 速率二者的变化，而通过1(。 与1( 的比率来测定Kds。如下分别列出的组成hAB 1 包含 SEQl 和 SEQ55 ；hAB2 包含 SEQl 和 SEQ70 ；hAB3 包含 SEQl 和 SEQ67 ；hAB7 包含 SEQl 和 SEQlOl ；hAB8 包含 SEQl 和 SEQ100 ；hAB 13 包含 SEQl 和 SEQ56,分别作为 Vl 和 VH。图4总结了在图3中显示的人源化抗-VEGF抗体的稳定性的数据。y_轴显示在将 纯化的抗体如图3所述在4°C，37°C和42°C温育16小时后，在25°C使用BIAcore在结合固 定的VEGF抗原方面保持活性的抗体的百分比。将在不同条件下的每种抗体的最大结合表 示为在4°C的结合的百分位数。图5显示使用如下所述的大肠杆菌(E. coli)表达系统的人源化的抗-VEGF抗体 的表达。通过应用相同体积的来自相同级分的纯化物质，如通过SDS-PAGE/考马斯蓝染色 来检测所显示，来评价每种抗体片段的表达水平。如下分别列出\和Vh的组成hABl包含 SEQl 和 SEQ55 ；hAB35 包含 SEQ28 和 SEQ106 ；hAB36 包含 SEQ28 和 SEQ107 ；hAB37 包含 SEQ28 和 SEQ108 ；hAB38 包含 SEQ28 和 SEQ109 ；hAB39 包含 SEQ28 和 SEQl 10，分别作为 \ 和 VH。图6显示在如下所述的真核生物系统中的人源化抗-VEGF抗体的表达。通过应用 相同体积的来自相同级分的纯化物质，如通过SDS-PAGE/考马斯蓝染色检测所显示，来评 价每种抗体片段的表达水平。如下分别列出VL和VH的组成hABl包含SEQl和SEQ55 ；hAB2 包含 SEQl 和 SEQ70 ；hAB3 包含 SEQl 和 SEQ67 ；hAB5 包含 SEQl 和 SEQ75 ；hAB7 包含 SEQl 和 SEQlOl ；hAB8 包含 SEQl 和 SEQ100 ；hAB13 包含 SEQl 和 SEQ56,分别作为 Vl 和 VH。图7举例说明用于在大肠杆菌中表达可溶性抗体片段的载体的图谱。发明详述本发明提供以需要的结构和功能，来改造蛋白质，特别是抗体的革新性方法。在一 个方面，提供用于设计和选择具有高亲和力和特异性的针对人抗原的抗体。在一些具体的 实施方案中，提供用于设计和选择具有高亲和力和特异性的针对血管内皮生长因子(VEGF) 的人源化抗体或完全的人抗体的方法。在另一个方面，提供使用这些抗体及其衍生物来在 体外抑制血管发生的组合物、试剂盒和方法，且所述组合物、试剂盒和方法用于诊断或治疗 与异常血管发生相关的疾病诸如癌症、类风湿性关节炎、与局部缺血_再灌注相关的脑水 肿和损伤、皮质局部缺血、卵巢增生和血管过多、子宫内膜异位、牛皮癣、糖尿病性视网膜病 (retinopaphy)、和其它的眼科血管源性疾病。1. VEGF和针对VEGF的抗体VEGF是发育中的关键生血管因子，并且涉及通过刺激内皮细胞的实体肿瘤的生 长。发现鼠单克隆抗体阻止VEGF-依赖性的细胞增殖并减缓体内的肿瘤生长(Kim KJ, Li B,Winer J,Armanini M,Gillett N,Phillips HS,Ferrara N(1993)Nature 362,841-844)。 通过使用噬菌体展示和脱离速率选择(ChenY，Wiesmann C, Fuh G, Li B, Christinger HW, McKay P, de VosAM(1999) J Mol Biol 293,865-881)来对这种鼠抗体进行人源化(Presta LG,Chen H,0' Connor SJ,Chisholm V,Meng YG,Krummen L,Winkler Μ,Ferrara Ν(1997) Cancer Res. 57,4593-4599 ；Baca Μ, Presta LG, 0' Connor SJ, Wells JA(1997)J Biol Chem 272,10678-10684)和亲和力成熟化。报道了在VEGF和母体抗体之间形成的复合体的 X-射线结构(Muller YA, Chen Y, Christinger HW, Li B, Cunningham, BC, Lowman HB, de Vos AM(1998) Structure 6,1153-1167。)，以及在VEGF和成熟的抗体之间形成的X-射 丰勾(Chen Y, Wiesmann C, Fuh G, Li B, Christinger HW, McKay P, deVos AM, Lowman HB (1999) J. Mol Biol 293，，865-881)。此外，美国专利申请系列号09/056，160，公开号 2002/0032315公开了某些抗-VEGF抗体。将这些关于VEGF和抗-VEGF抗体的出版物的全 部内容并入本文作为参考。本发明提供以高亲和力和特异性结合人VEGF的新的抗-VEGF抗体。对这些 抗-VEGF抗体进行人源化，并且关于在结合亲和力、稳定性、表达效率中的一些重要特性进 行优化，所述重要特性对于研究、诊断和治疗应用是理想的。当以在约4°C、25°C、37°C或42°C测量的scFv，Fab，或抗体的其它形式存在时，由 解离常数Kd所代表的本发明的选定的抗-VEGF抗体对于人VEGF的结合亲和力，是任选地低 于ΙΟΟηΜ，任选地低于ΙΟηΜ，任选地低于8nM，任选地低于8nM，任选地低于5nM，任选地低于 InM,任选地低于0. 8nM，任选地低于0. 5nM，任选地低于0. 2nM，任选地低于0. InM,任选地低 于0. 08nM,任选地低于0. 05nM,任选地低于0. OlnM,或任选地低于0. 005nM。优选地，如果以scFv的形式存在，并且在35-37°C的温度测量，本发明的选定 抗-VEGF抗体的Kd低于InM，任选地低于0. 8nM，任选地低于0. 5nM，任选地低于0. 2nM，任 选地低于0. InM,任选地低于0. 08nM,任选地低于0. 05nM,任选地低于0. OlnM,或任选地低 于 0. 005nM。也是优选地，如果以Fab的形式存在，并且在35-37°C的温度进行测量，本发明的 选定的抗-VEGF抗体的Kd低于0. 5nM，任选地低于0. 2nM，任选地低于0. InM,任选地低于 0. 08nM，任选地低于0. 05nM,任选地低于0. OlnM,或任选地低于0. 005nM。在体外的内皮细胞的VEGF-诱导的增殖的抑制中，当以ScFV、Fab或抗体的其它形 式存在时，本发明的选定的抗-VEGF抗体优选地具有这样的ED5tl(抑制50%细胞增殖的有 效剂量)，所述ED5tl等于或低于10nM，任选地低于5nM，任选地低于InM，任选地低于0. 5nM, 任选地低于0. InM，任选地低于0. 05nM，或任选地低于0. OlnM。在优选的实施方案中，提供具有轻链可变区的抗-VEGF抗体，所述轻链可变区包 含下列氨基酸序列Xix2X3X4TQX5PSX6X7SX8X9X10GX11X12X13X14IX15G 五 I6 五 17_^18五191^20^21 么 MX23^24WYQQX25PGX26AP Xo7XoRLXoQYX^nX^1X^X^XX^X^t,GVX^X^7RFSGX^X^QSGTDFXj1nLTIXj11Xj1oLQX^Xj1j1DXj1 JVXj1fiYYCQQXj17Xj1JC1rX 0PX511FGX52GTKX53X54IK,其中将下划线区域分别称为VyCDRl，Vl/CDR2,和&/CDR3，而将其余区域称为构 架，并且其中指定为“X”的位置可以是下面列出的氨基酸=X1 :D，E或AX2:1，或 T
X3:V，E，K，R，Q，或 T
X4:M,或 L
X5:S，或 T，
X6:S，或 T
X7丄，或V
X8:A，或 V
X9 :s，或 T
XlOP, V, L，A，或 I
XnEjD
Xl2R，或T
Xl3AjVI
X14T，或A
Xl5T，S，或 A
Xl6S，R，N，K，H，或 Q
X17AjS
Xl8QjR
Xl9S，D，A，或 P
父20S，G，R，T，或 Y
父21T，N，S，D，或 K
父22Y，或D
父23L，或I
父24A，N，或 T
父25K，或I
父26Q，K，T，或 I
父27R, K, Q, N, H，S，或 E
父28VjL
父29I，或V
父30F，A，G，D，或 S
父31A，或T
父32S，或T
X33N，S，R，或 T
父34A，H，或 Q
父35S，或G
X36P, T
X37S，N，D，G，或 Y
X38S，或T
X39GjR
父40T，或A
X41S，或R
父42S，或R
父43P，或A
X44EjD
X45F，VjS
X46V, Τ, I，A，或 S
X47Y，或S
X48 :S，Y，或 NX49:S，或 TX5。T，V，A，P，K，G，S，或 IX51:W，或 YX52:Q，或 GX53X54:E，D，或 A。这些优选的轻链可变结构域可以组合以优选的重链可变结构域序列，或组合以其 它的重链可变结构域序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个优选的实施方案中，提供具有轻链可变区的抗-VEGF抗体，所述轻链可 变区包括下列氨基酸序列X1 X.XXTQPPSX, SXJPGQXc VTI SCSGX7X0SNXnGX1 ^NX1, VX1。WYQQX, ,PGX1 ,APKX1 .LX1 .YX1 ,NX1。 X19RPSGVPX20RX21SGSX22SX23TSASLAISGLX24SEDEADYYCX25^6WDM^7GnFGX28GTX29LTVL,其中将下划线的区域分别称为⑶Rl，vy⑶R2，和vy⑶R3，而将其余的区域称为 构架，并且其中指定为“X”的位置可以是下面列出的氨基酸X1:QL，或 NX2:PAF，或 SX3:V，或 MX4:A，或 TX5:G，或 AX6:R，或 SX7:S，或 TX8:S，TY，或 NX9:I，或 VX1。S，或 RX11 :S，P，N，A，或 TX12:N，T，或 YX13:L，或 FX14:T，或 AX15 :V，L 或 F，X16:M，或 IX17 :G，T 或 SX18:N，或 DX19=QjEX2。D，或 EX21X22:K，或 RX23:G，或 AX24 :Q，L 或 R
13
X25X26 :A，S 或 TX27 :N，S 或 TX28:T，或 AΧ29:Κ，或 Q。这些优选的轻链可变结构域序列可以组合以优选的重链可变结构域序列，或组合 以其它重链可变结构域序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个优选的实施方案中，提供具有轻链可变区的抗-VEGF抗体，所述轻链可 变区包括下列氨基酸序列QSALTQPPSVSGAPGQRVTISCTGRSSNIGAGHDVHWYQQLPGTAPKLLIYANDQRPSGVPDRFSDSKS GTSASLGISGLRSEDEADYFCATffDDSLHGYVFGTGTKVTVL(SEQ ID NO 54),这些优选的轻链可变结构域序列可以组合以重链可变结构域序列，或组合以其它 重链可变结构域序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个优选的实施方案中，提供具有重链可变区的抗-VEGF抗体，所述重链可 变区包括下列氨基酸序列X1 X,QLVX,SGGGX,VQPGGX.LRLXXAX,SGXXX1 ,,X1, X1 ,X1 ,GX1 ,NffX1 .RQAPGKGX, .EffVGffX1 ,NTX1 A^^c&II^U^E^SRU^S^UWKXMUdLQXMNSLRAEDTAVYYCAUE^ne^SM YFDVffX38QGTLVTVSS,其中按照Kabat命名法将下划线区域分别称为⑶R1，⑶R2，和⑶R3，而将其余的区 域称为构架，其中被指定为“X”的位置可以是下面列出的氨基酸X1:E，或 QX2:V，或 GX3:Q，或 EX4:V，或 LX5:S，或 TX6:ST，或 RX7:A，或 VX8:Y，或 FX9 :T，D，N，S，或 AX10:F，或 LX11 :T，D，Y，A，S，或 NX12 :N，H，或 SX13=YjFX14:M，L，I 或 VX15:I，V，或 LX16:L，或 PX17:I，或 VX18=YjNX19=TjN
14
X20X21 :P,T,i^SX22:A，或 VX23 :A，H，Q，P，D，或 EX24:D，或 EX25 :K，或 TX26 :V, F，或 LX27 :F，或 IX28:L，或 RX29:D，或 NX30:T，或 NX31:S，或 NX32:T，Q，P，或 KX33 :A，VjPX34:L，或 MX35:K，或 RΧ36:Η，或 YX37:S，R，或 TX38:G，或 A。在另一个优选的实施方案中，提供具有重链可变区的抗-VEGF抗体，所述重链可 变区包括下列氨基酸序列X1X9QLVX,SGGGX,VQPGGX.LRLXKCAX,SGXbXqX1 nX,, X1 ,X1 ,GX1 ,NffX1 .RQAPGKGX, ,,EffVGffX1 ,NTX1
8X192X202121X1X22X2 si^AEiasIil^^sTXsTSXssXsgXsoSKXMX^XMYLQXMNSLRAIiDTAVYYQVXggXggX^^gXgg^X虹
2yyy^Lwx48QGTLvw，其中按照Kabat命名法，分别将下划线区域称为⑶R1，⑶R2，和⑶R3，而将其余的 区域称为构架，并且其中指定为“X”的位置可以是下面列出的氨基酸Xi:E,或 Q
X2:V，或 G
X3:Q，或 E
X4:V，或 L
X5:s，或 T
X6:ST，或 R
X7:A，或 V
X8:Y，或 F
X9:T, D，N，S，或 A
XlO:F,或 L
Xll:T，D，Y，A，S，或 N
Xl2:N, H，或 S
Xl3:Y，或 F
X14 :M, L，I 或 VX15:I，V，或 LX16=LjPX17:I，或 VX18 :Υ,或 NΧ19:Τ，或 NX20X21 :P,T,i^SX22 :A,或 VX23 :A，H，Q，P，D，或 EX24:D，或 EX25 :K，或 TX26 :V, F，或 LX27 :F，或 IX28:L，或 RX29:D，或 NX3。T，或 NX31:S，或 NX32:T，Q，P，或 KX33:A，V，或 PX34:L，或 MX35 :K，R 或 HX36 YAD 或 SX37 PRS 或 GX38 =YH,或 DX39 :Υ,或 FX40:YNS，或 HX41 :G,或 SX42:S，T，R，G 或 AX43 :S，Y，C，或 TX44 :H, P，C，N，Q 或 SX45 :ff, Q，或 CX46 :F，或 LX47 :V，L 或 YX48:G 或 A。这些优选的重链可变结构域序列可以组合以优选的轻链可变结构域序列或组合 以其它的轻链可变结构域序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，本发明提供优选地包含轻链可变结构域的抗-VEGF抗体，所 述轻链可变结构域包括下列其中之一的氨基酸序列=SEQID NO :2，SEQ ID NO :3，SEQ IDNO :4，SEQ ID NO :5，SEQ ID NO :6，SEQID NO :7，SEQ ID NO :8，SEQ ID NO :9，SEQ ID NO 10,SEQ ID N0:11，SEQ ID NO 12,SEQ ID NO 13,SEQ ID NO 15,SEQ ID NO 16,SEQ IDNO 17，SEQ ID NO :18，SEQ ID NO :19，SEQ ID NO :20，SEQ ID NO :21，SEQ ID NO :22，SEQ ID NO :23，SEQ ID NO :24，SEQ ID NO :25，SEQ IDNO :27，SEQID NO :29，SEQ ID NO :30，SEQ ID NO :31,SEQ ID NO 32,SEQ ID NO 33,SEQ ID NO 34,SEQ ID NO 35,SEQ ID NO 38,SEQID NO :39，SEQ ID NO :40，SEQ ID NO :41，SEQ ID NO :42，SEQ ID NO :43，SEQ ID NO :45，SEQ ID NO 46,SEQ ID NO 48,SEQ ID NO 49,SEQ ID NO 50,SEQ ID N0:51，SEQ ID N0:52，和 SEQ ID NO :53，另外优选地 SEQ ID NO 14, SEQ ID NO :26，SEQ ID NO :28，SEQ IDNO 36， SEQ ID NO 37, SEQ ID NO 44, SEQ ID N0:47，或 SEQ IDNO 54。这些优选的轻链可变结构 域序列可以组合以优选的重链可变结构域序列或组合以其它的重链可变结构域序列，条件 是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个实施方案中，本发明提供优选地包含重链可变结构域的抗-VEGF抗体， 所述重链可变结构域包括下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO =ID NO 57, SEQ ID NO: ID NO :58, SEQ IDNO :ID NO -.59, SEQID NO :ID NO :60，SEQ ID NO :ID NO :65，SEQ ID NO ID NO :66, SEQID NO :ID NO :69，SEQ ID NO :ID NO -.71, SEQ ID NO :ID NO -J2, SEQID NO ID NO 73,SEQ ID NO :ID NO 74,SEQ ID NO 76,SEQ IDNO 77,SEQ ID NO 78,SEQ ID NO: 79，SEQ ID NO :80，SEQ ID NO :81，SEQ ID NO :82，SEQ ID NO :84，SEQ ID NO :85，SEQ ID NO :86，SEQIDN0 :87，另外优选地 SEQ ID N0:61，或 SEQ ID N0:62，或 SEQ ID N0:63，或 SEQ ID N0:64，或 SEQ ID N0:67，或 SEQ ID N0:68，或 SEQID N0:70，或 SEQ ID N0:75，或 SEQ ID NO :83, SEQ ID N0:88，或 SEQID N0:89，或 SEQ ID N0:90，或 SEQ ID N0:91，或 SEQ ID NO 92,或 SEQ ID NO :93，或 SEQ ID NO :94，或 SEQ ID NO :95，SEQ ID NO :96，SEQ ID NO 97，SEQ ID N0:98，或 SEQ ID NO -.99, SEQ ID NO: 100，或 SEQ ID NO: 101，或 SEQ ID NO: 102，或SEQ ID NO: 103，或SEQ IDNO : 104，或SEQ ID NO: 105，或SEQ ID NO : 106，SEQ ID N0:107，或SEQ ID N0:108，或SEQ ID NO 109,SEQ ID NO:110 ；或SEQ ID NOs :285_310之 一。这些优选的重链可变区序列可以组合以优选的轻链可变区序列或组合以其它的轻链可 变区序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个实施方案中，本发明提供优选地包含轻链可变结构域的CDRl区域的 抗-VEGF抗体，所述⑶Rl区域包括下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO 164，SEQ ID NO 165,SEQ ID NO 166,SEQ ID NO 167,SEQ ID NO 168,SEQ ID NO 169,SEQ D NO 170, SEQ ID NO :171，SEQ ID NO :172，SEQ ID NO :173，SEQ ID NO :174，SEQ ID NO :175，SEQID NO 176,SEQ ID NO 177,SEQ ID NO 178,SEQ ID NO 179,SEQID NO 180,SEQ ID NO :181， SEQ ID NO :182，SEQ ID NO :183，SEQID NO :184，SEQ ID NO :185，SEQ ID NO :186，SEQ ID NO :187，SEQID NO :188，SEQ ID NO :189，SEQ ID NO :190，SEQ ID NO :191，SEQID NO :192， SEQ ID NO :193 JPSEQ ID N0:194。这些优选的轻链可变结构域的⑶Rl序列可以组合以 优选的轻链的其它区域，或其它轻链的其它区域，和优选的重链可变区序列或组合以其它 重链可变区序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个实施方案中，本发明提供优选地包含轻链可变结构域的CDR2区域的 抗-VEGF抗体，所述⑶R2区域包含下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO :195，SEQ ID NO 196, SEQ ID NO 197, SEQ ID NO 198, SEQ ID NO 199, SEQ ID NO 200, SEQ ID NO :201，SEQ ID NO :202，SEQ ID NO :203，SEQ ID NO :204，SEQ ID NO :205，SEQ ID NO :206，SEQID NO 207, SEQ ID NO :208 JPSEQ ID NO 209。这些优选的轻链可变结构域的序列可以组合 以优选的轻链的其它区域，或其它轻链的其它区域，和优选的重链可变区序列或组合以其 它重链可变区序列，条件是这样产生的抗体结合人VEGF。在另一个实施方案中，本发明提供优选地包含轻链可变结构域的CDR3区域的 抗-VEGF抗体，所述⑶R3区域包括下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO 210, SEQ ID NO :211,SEQ ID N0:212，SEQ IDNO :213,SEQ ID N0:214，SEQ ID N0:215，SEQ ID NO :216， SEQ ID NO :217,SEQ ID NO :218,SEQ ID NO :219,SEQ ID NO 220,SEQ ID NO :221,SEQ ID NO 222,SEQ ID NO 223,SEQ ID N0:224，SEQ ID NO :225，SEQID NO 226,SEQ ID NO :227， 和SEQ ID N0:228。这些优选的轻链可变结构域的⑶R3序列可以组合以优选的轻链的其 它区域，或其它轻链的其它区域，和优选的重链可变区序列或组合以其它重链可变区序列， 条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在另一个实施方案中，本发明提供优选地包含轻链可变结构域的构架区域的 抗-VEGF抗体，所述构架区域包含下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO 229, SEQ ID N0: 230，SEQ ID NO :231SEQ ID NO :233，SEQ IDNO :234，SEQ ID NO :236，SEQ ID NO :238，SEQ ID NO :239, SEQ IDNO :240，SEQ ID NO -.241, SEQ ID NO :242，SEQ ID NO -.243, SEQ IDNO 244，SEQ ID NO 245,SEQ ID NO 246,SEQ ID NO 247,SEQ IDNO 248,SEQ ID NO 249,SEQ ID NO :250, SEQ ID NO -.252, SEQ IDNO -.253, SEQ ID NO -.254, SEQ ID NO :256，SEQ ID NO 257，SEQ IDNO -.258, SEQ ID NO -.259, SEQ ID NO -.260, SEQ ID NO :261，SEQ IDNO -.262, SEQ ID NO :264, SEQ ID NO -.266, SEQ ID NO -.267, SEQ IDNO :268，禾口 SEQ ID NO 269 ；另夕卜，优 选地包含轻链可变结构域的构架区域，所述构架区域包含下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO :232，SEQID NO :235，SEQ ID NO :237，SEQ ID NO 251，SEQ ID NO :255，SEQ IDNO 263 JPSEQ ID NO 265。这些优选的轻链可变区的构架区域序列可以组合以优选的轻链的 CDR区域，或其它轻链的CDR区域，和优选的重链可变区序列，或组合以其它重链可变区序 列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，本发明提供优选地包含重链可变结构域的⑶Rl区域的 抗-VEGF抗体，所述CDRl区域包括下列其中之一的氨基酸序列=GX1X2X3X4X5X6GX7N,其中被指 定为“X”的位置可以是下面列出的氨基酸X1:Y，或 FX2 :D，N，Τ，S，或 AX3:F，或 LX4 :T，D，S，Y，A，或 NΧ5:Η，Ν，或 SX6 Y，或 FX7:M，L，I，或 V。另外，优选地，重链可变结构域的⑶Rl区域包含下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO :111，SEQ ID NO :113，SEQ ID NO :114，SEQ IDNO :115，SEQ ID NO :116，SEQ ID NO 117，SEQ ID NO 118, SEQ IDNO 119, SEQ ID NO 120, SEQ ID NO 121, SEQ ID NO 122, SEQ IDNO :123，SEQ ID NO :124，SEQ ID NO :125，SEQ ID NO :126，SEQ IDNO :127，SEQ ID NO 128，SEQ ID NO 129, SEQ ID NO 130, SEQ IDNO 131, SEQ ID NO 132, SEQ ID NO 133, SEQ ID NO :134，和SEQ IDNO :135。这些优选的重链可变结构域的⑶Rl序列可以组合以优选的 重链的其它区域或其它重链的其它区域，和优选的轻链可变区序列或组合以其它轻链可变 区序列，条件是这样产生的抗体结合人VEGF。在一个实施方案中，本发明提供优选地包含重链可变结构域的⑶R2的抗-VEGF抗 体，所述CDR2包括下列之一的氨基酸序列=WXiNTX2X3GEX4TYX5X6X7FX8R,其中被指定为“X”的 位置可以是下面列出的氨基酸X1:I，或 VX2 Y，或 NX3:T，或 NΧ4:Ρ，Τ，或 SX5 :Α,或 VX6:A，Q，P，H，D，或 EX7:D，或 EX8:K，或 T另外，优选地，重链可变结构域的⑶R2包括下列其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO 136, SEQ ID NO 137, SEQ ID NO 138，SEQ ID NO :139, SEQ ID NO : 140，SEQ ID NO: 141，SEQ ID NO -.142, SEQ ID N :143，SEQID NO :144，SEQ ID NO :145，SEQ ID NO :146，SEQ ID NO :147, SEQ IDNO :148，SEQ ID NO :149，SEQ ID NO :150，SEQ ID NO :151，SEQ ID NO 152，SEQ ID NO :153，SEQ ID NO :154，SEQ ID NO :155，和 SEQ ID NO :156。这些优选的重 链可变结构域的CDR2序列可以组合以优选的重链或其它重链的其它区域，和优选的轻链 可变区序列或组合以其它轻链可变区序列，条件是这样产生的抗体以需要的亲和力结合于 人 VEGF。在一个实施方案中，本发明提供包含重链可变结构域的⑶R3的抗-VEGF抗体，所 述CDR3包含氨基酸序列KYPXJYG&SHWYFDV，其中被指定为〃 X"的位置可以是下面列出 的氨基酸=X1 :Y，或H，和X2 =R0优选地，所述抗-VEGF抗体具有重链可变结构域的⑶R3，所述⑶R3具有SEQ ID NOs :311-337的氨基酸序列，和下列序列HSRHYYGSSPQYFDVKYGYYYGSSHWYFDVKYPHYYGASHWYFDVKYPHYYGGCHWYFDVKYPHYYGGSHWYFDVKYPHYYGGYNQYFDVKYPHYYGRSHWYFDVKYPHYYGRSQffYLDVKYPHYYSRTCQYFDVKYPHYYSSSHWYFDVKYPYFYGSSHWYFDV
19
KYPYYHGSSHWYFDVKYPYYNGSSHWYFDVKYPYYNSTSHWYFDVKYPYYSGTSHWYFDVKYPYYSGTSHWYFDYKYPYYYGRSHWYFDVKYPYYYGSSHWYFDVKYPYYYGSSSffYFDVKYPYYYSTSHWYFDVKYRDFNGSSHWYFDVKYSYYYGSSHWYFDVRARHYYGSSHCYFDLRDSHYYGSSHQYFDLKYPHYYGTSHWYFDVKYPHYYGSSHWYFDVKYPYYYGTSHWYFDV.这些优选的重链可变结构域的⑶R3序列可以组合以优选的重链或其它重链的其 它区域，和优选的轻链可变区序列或组合以其它轻链可变结构域序列，条件是这样产生的 抗体以需要的亲和力与人VEGF结合。在一个实施方案中，本发明提供优选地包含重链可变结构域的构架区域的 抗-VEGF抗体，所述构架区域包括下列其中之一的氨基酸序列XJQLVXjGGGXsVQPGGXiRLXsCAXeS/CDRl/WXpQAPGKGLEWVG/CDI^/RXsTXgSXiQDXuSK X12X13X14YLQX15NSLRAEDTAVYYCA/CDR3/WX16QGTLVTVSS，其中被指定为
XiΕ,或Q
Q，或E
X3VjL
X4S，或T
S，TjR
XeAjV
X7I，或V
\F，或V
\F，或I
XlO:L，或 R
Xll:T，或 N
Xl2:S，或 N
Xl3:T, QjK
X14:Α，或 V
Xl5:Μ，或 L
X16:G，或 A。在一个实施方案中，本发明提供优选地包含轻链可变结构域和重链可变结构域的 抗-VEGF抗体，其包括下列Vl和Vh对其中之一的氨基酸序列SEQ ID NO 1和SEQ ID NO 70 ；SEQ ID NO 1 和 SEQ ID NO 67 ；SEQ ID NO 1 和 SEQ ID NO 75 ；SEQ ID NO 1 和 SEQ ID NO 83 ；SEQ IDNO 14和 SEQ ID NO 55 ；SEQ ID NO :1 和 SEQ ID NO 101 ；SEQ IDNO :1 禾口 SEQ ID NO 100 ；SEQ ID NO: 14 禾口 SEQ ID NO 102 ； SEQ IDN0:lfPSEQ ID NO 103 ；SEQ ID NO :1 和 SEQ ID NO 104 ； SEQ IDNO :1 和 SEQ ID NO 105 ； SEQ ID NO 36 和 SEQ ID NO 100 ； SEQ IDNO :26 禾口 SEQ ID NO 100 ；SEQ ID N0:28 禾口 SEQ ID NO 100 ；SEQ IDNO :37 禾口 SEQ ID NO 100 ；SEQ ID NO :44 和 SEQ ID NO 100 ；SEQ IDNO :54 和 SEQ ID NO 100 ；和 SEQ ID NO 47 和 SEQ ID NO :100，另外优选地:SEQ ID NO 28 和 SEQ ID NO 61 ；SEQ ID NO 28 和 SEQ IDNO 62 ；SEQ ID NO 28 和 SEQ ID NO 63 ；SEQ ID NO 28 和 SEQ IDNO 64 ；SEQ ID NO 28 和 SEQ ID NO 68 ；SEQ ID NO :28 和 SEQ IDNO 85 ；SEQ ID NO :28 和 SEQ ID NO 86 ；SEQ ID NO 28 禾口 SEQ IDNO 87 ；SEQ ID NO 28 禾口 SEQ ID NO 88 ；SEQ ID NO 28 禾口 SEQ IDNO 89 ； SEQ ID NO 28 和 SEQ ID NO 90 ；SEQ ID NO 28 和 SEQ IDNO 91 ；SEQ ID NO 28 和 SEQ ID NO 92 ；SEQ ID NO 28 禾口 SEQ IDNO 93 ；SEQ ID NO 28 禾口 SEQ ID NO 94 ；SEQ ID NO 28 禾口 SEQ IDNO 95 ；SEQ ID NO :28 禾口 SEQID NO 96 ；SEQ ID NO :28 禾口 SEQ IDNO 97 ；SEQ ID NO 28和 SEQ ID NO 98 ；SEQ ID NO :28和 SEQ IDNO 99 ；SEQ ID NO :28和 SEQ ID NO 106 ；SEQ ID N0:28 禾口 SEQ IDNO 107 ；SEQ ID N0:28 禾口 SEQ ID NO 108 ；SEQ ID N0:28 禾口 SEQ IDNO 109 ；和 SEQ ID NO 28 和 SEQ ID NO 110。本发明公开的来自全长VdnVL，VH/CDR，VH/FR，VL/CDR，VL/FR的组合(例如，在图IA 和IB中提供的命中(hit)变体，和在图IC和ID中显示的氨基酸序列)的抗体在本发明的 范围内；并且这些组合不包括在美国专利申请顺序号09/056，160，公开号2002/0032315 中公开的抗-VEGF抗体。2.设计和构建人源化或完全的人抗-VEGF抗体的方法使用革新方法来设计本发明的抗体，所述方法包括在计算机上和在体外构建和选 择蛋白质文库。下面描述所述方法的一些方面。更详细的方法的描述出现在美国专利申请 号10/443, 134，10/153，159，10/153，176，10/125，687，和 60/284，407 中，将它们全部内容 并入本文作为参考。按照本发明，提供有效产生和筛选蛋白质文库得到具有理想生物学功能的优化的 蛋白质的革新方法，所述生物学功能诸如针对生物学和治疗上重要的靶分子的结合亲和 力。将所述方法用于通过产生具有提高的特性的蛋白质的新变体来优化蛋白质。具体而言， 将该方法用于设计文库用于非人抗体的人源化，和优化抗体的亲和力和其它特性。以人或 类人序列来产生抗体的氨基酸和核酸的新变体，同时它们的结合亲和力、稳定性和表达效 率得到显著提高。通过开采所有的生物，尤其是人的蛋白质序列的不断扩充的数据库，并通过使它 们的特异性序列或它们的变体与功能提高诸如通过实验检验的结合亲和力和稳定性相关 联而以高通量方式在计算机上实施本发明的方法。通过使用本发明的方法，可以基于极端 多样化的蛋白质序列的计算机评价和在计算机上的功能上相关的结构来构建扩充的和功 能上有偏向(biased)的蛋白质诸如抗体的文库，并将其随后通过实验筛选和体外或体内选择来进行检验。在本发明的一个方面，提供用于设计和选择具有理想的功能的蛋白质的方法。所 述方法基于在下文被称为“前导序列”的前导蛋白质的靶结构/功能性基序或结构域的氨 基酸序列，通过在计算机上(in silico)的蛋白质序列的选择，优选地，在计算机上来进行。 将所述前导序列用于搜索蛋白质序列的数据库。数据库的选择取决于设计的基序的具体功 能要求。例如，如果前导蛋白质是酶并且靶基序包括酶的活性位点，使用各种搜索标准来产 生命中的序列列表可以查询特定起源、生物、物种或其组合的蛋白质/肽的数据库，所述命 中的序列列表中的每个都可以取代前导蛋白质中的靶基序。可以将类似的方法用于设计前 导蛋白质的其它基序或结构域。可以将每个个体基序/结构域的设计的序列进行组合以产 生设计的蛋白质的文库。此外，为了减少用于人应用，诸如治疗或诊断的设计的蛋白质的免 疫原性，优选地搜索人起源的蛋白质或人源化蛋白质的数据库来产生命中的序列列表，所 述命中的序列列表尤其是针对来自前导蛋白质的位点的基序，所述基序充当前导蛋白质的 支架诸如抗体的构架。可以对被设计的蛋白质的文库通过实验进行检验从而产生具有超过 所述前导蛋白质的提高的生物学功能的蛋白质。在本发明的特定方面，所述本发明的方法在设计抗体中来进行，所述设计的抗体 在序列上多样然而在功能上彼此相关。基于被设计的抗体序列，可以构建抗体的文库从而 以高通量方式，包括在非人抗体的互补决定区域(CDRs)和/或人源化构架(FRs)中的多样 序列。可以针对广泛多样的靶分子来筛选这种抗体文库的新的或提高的功能。在本发明的另一个方面中，提供基于前导抗体中的区域的氨基酸序列，在计算机 上选择抗体序列的方法，所述氨基酸序列在下文被称为“前导序列”。将所述前导序列用于 搜索蛋白质序列的数据库。数据库的选择取决于被设计的基序的具体功能要求。例如为 了设计用于治疗性应用的可变链的构架区域，除了几个结构上关键的位点，应该使用蛋白 质序列的集合，所述蛋白质序列在进化上相关，诸如完全人的免疫球蛋白序列和人种系免 疫球蛋白序列。这将通过在这高度保守的区域(对于构架区域)中尽可能少的引入外源突 变体，通过保存序列的起源而减少免疫原性应答。在另一方面，可以将多样化的序列数据库 诸如genbank中的各种物种的免疫球蛋白序列或甚至不相关序列用于设计CDRs从而提高 在这种高度可变区中与抗原的结合亲和力。通过使用所述方法，可以构建多样的抗体序列 的文库，并且通过实验在体外或在体内来筛选具有改善或需要的功能的抗体的突变体。在一个实施方案中，所述方法包括下列步骤提供前导抗体的重链(Vh)或轻链 (Vl)的可变区的氨基酸序列；鉴定在前导抗体的CDRs中的氨基酸序列；选择在前导抗体的 Vh或\区域中的CDRs其中之一；提供在选定的CDR中包括至少3个连续氨基酸残基的氨基 酸序列，所述选定的氨基酸序列是前导序列；将前导序列与多种测试蛋白质序列进行比较； 和从多种测试蛋白质序列中选择至少两种肽片段，所述肽片段与前导序列具有至少15%的 序列同一性，所述选定的肽片段形成命中文库。所述方法还包括下列步骤构建包括编码所述命中文库的氨基酸序列的DNA片段 的核酸文库。任选地，所述方法还可以包括下列步骤构建命中文库的氨基酸位置 (positional)变体图谱；通过将氨基酸位置变体反向翻译(back-translating)成它们相 应的遗传密码子而将命中文库的氨基酸位置变体图谱转化成核酸位置变体图谱；和通过以组合方式将核酸位置变体组合在一起而构建DNA片段的简并核酸文库。任选地，所述遗传密码子可以是这样的密码子，其优选用于在细菌中的表达。任选 地，遗传密码子可以是这样的密码子，其可以减少选择的大小从而使DNA片段的简并核酸 文库的多样性在实验上可覆盖的多样性范围内，而无需过度的实验尝试，例如，低于lxlO7， 并且优选地低于lxlO6。在另一个实施方案中，所述方法包括下列步骤提供前导抗体的重链(Vh)或轻链 (Vl)的可变区的氨基酸序列；鉴定在前导抗体的CDRs和FRs中的氨基酸序列；选择在前导 抗体的Vh或\区域的CDRs其中之一；提供包括至少3个在选定的CDR中的连续的氨基酸残 基的第一氨基酸序列，所述选定的氨基酸序列是CDR前导序列；将CDR前导序列与多种CDR 测试(tester)蛋白质序列进行比较；从多种CDR测试蛋白质序列中选择至少两种肽片段， 所述肽片段与CDR前导序列具有至少15%的序列同一性，所述选定的肽片段形成CDR命中 文库；选择在前导抗体的Vh或\区域中的FRs的其中之一；提供在选定的FR中包括至少3 个连续的氨基酸残基的第二氨基酸序列，所述选定的氨基酸序列是FR前导序列；将所述FR 前导序列与多种FR测试蛋白质序列进行比较；并且从多种FR测试蛋白质序列中选择至少 两种肽片段，所述肽片段与所述FR前导序列具有至少15%的序列同一性，所述选定的肽片 段形成FR命中文库；并且将CDR命中文库和FR命中文库进行组合以形成命中文库。按照所述方法，多种CDR测试蛋白质序列可以包括人或非人抗体的氨基酸序列。此外，按照所述方法，多种FR测试蛋白质序列可以包括人起源，优选地人或人源 化抗体(例如，在Vh或\中具有至少50%人序列，优选地具有至少70%人序列，更优选地 具有至少90 %人序列，并且最优选地具有至少95 %人序列的抗体)，更优选地，完全的人抗 体，并且最优选地人种系抗体的氨基酸序列。此外，按照所述方法，将多种CDR测试蛋白质序列中的至少一种与多种FR测试蛋 白质序列中区分开。此外，按照所述方法，多种CDR测试蛋白质序列是人或非人抗体序列并且多种FR 测试蛋白质序列是人抗体序列，优选地人种系抗体序列。所述方法还包括下列步骤构建包括编码所述命中文库的氨基酸序列的DNA片段 的核酸文库。任选地，所述方法还可以包括下列步骤构建所述CDR命中文库的氨基酸位置变 体图谱；通过将氨基酸位置变体反向翻译(back-translating)成它们相应的遗传密码子 而将CDR命中文库的氨基酸位置变体图谱转化成第一核酸位置变体图谱；和通过以组合方 式将核酸位置变体组合在一起而构建DNA片段的简并CDR核酸文库。任选地，所述遗传密码子可以是这样的密码子，其优选用于在细菌中的表达。任选 地，遗传密码子可以是这样的密码子，其可以减少选择的大小从而使DNA片段的简并核酸 文库的多样性在实验上可覆盖的多样性范围内，而无需过度的实验尝试，例如，多样性低于 lxlO7，优选地低于IxlO6。在另一个实施方案中，所述方法包括下列步骤提供前导抗体的重链(Vh)或轻链 (Vl)的可变区的氨基酸序列；鉴定前导抗体的FRs的氨基酸序列；选择前导抗体的Vh或八 区域中的FRs的其中之一；提供包括在选定的FR中至少3个连续的氨基酸残基的第一氨基 酸序列，所述选定的氨基酸序列是第一 FR前导序列；将第一前导FR序列与多种FR测试蛋白质序列进行比较；和从多种FR测试蛋白质序列中选择至少两种肽片段，所述至少两种肽 片段与第一 FR前导序列具有至少15%的序列同一性，所述选定的肽片段形成第一 FR命中文库。所述方法还可以包括下列步骤提供在不同于选定的FR的包括FR中至少3个连 续的氨基酸残基的第二氨基酸序列，所述选定的氨基酸序列是第二 FR前导序列；将第二 FR 前导序列与多种FR测试蛋白质序列进行比较；和从多种FR测试蛋白质序列中选择至少两 种肽片段，所述肽片段与所述第二 FR序列具有至少15%的序列同一性，所述选定的肽片段 形成第二FR命中文库；并且将第一FR命中文库和第二FR命中文库进行组合从而形成命中 文库。按照所述方法，前导CDR序列可以包括选定的CDR中至少5个连续的氨基酸残基。 所述选定的CDR可以选自由所述前导抗体的Vh CDR1，VhCDR2，Vh CDR3，VlCDRI，VLCDR2，和\ ⑶R3组成的组。此外，按照所述方法，所述前导FR序列可以包括选定的FR中至少5个连续的氨 基酸残基。所述选定的FR可以选自由所述前导抗体的Vh FRl, VhFR2，VhFR3，VhFR4，VlFRI, VlFR2, VlFR3和八FR4组成的组。所述方法还可以包括下列步骤构建包括编码命中文库的氨基酸序列的DNA片段 的核酸或简并核酸文库。在本发明的另一个方面，提供基于在前导抗体中的区域的氨基酸序列，S卩，“前导 序列”及其3D结构，在计算机上选择抗体序列的方法。将前导序列的结构用于关于具有类 似的3D结构的片段对蛋白质结构的数据库进行搜索。将这些片段进行比对从而产生序列 图谱，在下文将其称为“前导序列图谱”。将所述前导序列图谱用于关于具有低序列同一性 然而在结构上类似的前导序列的远距离的同源物，对蛋白质序列进行数据库的搜索。通过 使用所述方法，可以构建多样的抗体序列的文库并且将其通过实验方法在体外或在体内筛 选具有提高的或需要的功能的抗体的突变体。在一个实施方案中，所述方法包括下列步骤提供前导抗体的重链(Vh)或轻链 (Vl)的可变区的氨基酸序列；鉴定前导抗体的CDRs中的氨基酸序列；选择在前导抗体的Vh 或八区域中的CDRs其中之一；提供包括选定的CDR中至少3个连续的氨基酸残基的氨基 酸序列，所述选定的氨基酸序列是前导序列；提供所述前导序列的三维结构；基于所述前 导序列的结构，构建前导序列图谱；将所述前导序列图谱与多种测试蛋白质序列进行比较； 和从多种测试蛋白质序列中选择至少两种肽片段，所述肽片段与前导序列具有至少10%的 序列同一性，所述选定的肽片段形成命中文库。按照所述方法，前导序列的三维结构可以是衍生自X-晶体学、核磁共振(NMR)光 谱学或理论结构建模的结构。按照所述方法，构建前导序列图谱的步骤可以包括将所述前导序列的结构与多 种测试蛋白质片段的结构进行比较；确定前导序列和测试蛋白质片段的主链构象的均方根 差；选择主链构象的均方根差小于5 A，优选地小于4 A，更优选地小于3 A，和最优选地小 于2人的测试蛋白质片段；并且将选定的测试蛋白质片段与所述前导序列的氨基酸序列进 行对比以构建前导序列图谱。任选地，多种测试蛋白质片段的结构从蛋白质数据库进行检索。
任选地，构建前导序列图谱的步骤可以包括将前导序列的结构与多种测试蛋白 质片段的结构进行比较；确定前导序列和测试蛋白质片段的主链构象的Z-得分(score)； 选择具有高于2，优选地高于3，更优选地高于4并且最优选地高于5的Z-得分的测试蛋白 质片段的片段；并且对选定的测试蛋白质片段与前导序列的氨基酸序列进行对比以构建前 导序列图谱。任选地，构建前导序列图谱的步骤可以通过选自由CE，MAPS, MonteCarlo和3D聚 簇算法组成的组的算法来进行。所述方法还可以包括下列步骤构建包括编码命中文库的氨基酸序列的DNA片段 的核酸文库。任选地，所述方法还可以包括下列步骤构建所述命中文库的氨基酸位置变体图 谱；通过将氨基酸位置变体反向翻译为它们相应的三核苷酸密码子来将命中文库的氨基酸 位置变体图谱转变为核酸位置变体图谱；和通过将核酸位置变体以组合方式组合在一起来 构建DNA片段的简并核酸文库。在本发明的另一个方面，提供基于前导抗体的3D结构来在计算机上选择抗体序 列的方法。将来自前导抗体的特定区域的前导序列或序列图谱用于关于前导序列的远同源 物进行对蛋白质序列数据库的搜索，所述前导序列的远同源物具有低序列同一性然而在结 构上类似。这些远同源物形成命中文库。对命中文库中的序列进行关于它们与前导抗体的 3D结构的结构相容性的评估，将所述3D结构在下文称为“前导结构模板”。选择在结构上 与前导结构模板在结构上相容的命中文库中的序列，并将其在体外或在体内，以实验方法 进行关于具有提高的或需要的功能的抗体突变体的筛选。在一个实施方案中，所述方法包括下列步骤提供前导抗体的重链(Vh)或轻链 (Vl)的可变区的氨基酸序列，所述前导抗体具有已知的被定义为前导结构模板的三维结 构；鉴定在前导抗体的⑶Rs中的氨基酸序列；选择前导抗体的Vh或\区域的⑶Rs其中之 一；提供包括选定的CDR中至少3个连续的氨基酸残基的氨基酸序列，所述选定的氨基酸 序列是前导序列；将所述前导序列图谱与多种测试蛋白质序列进行比较；从多种测试蛋白 质序列中选择至少两种肽片段，所述至少两种肽片段与前导序列具有至少10%的序列同一 性，所述选定的肽片段形成命中文库；使用得分函数来确定命中文库的成员在结构上与前 导结构模板是否相容；和选择命中文库的成员，所述成员的评分等于或好于或等于前导序 列。按照所述方法，得分函数是选自由静电相互作用、范德华相互作用、静电溶剂化 能、溶剂可及的表面溶剂化能，和构象熵组成的组的能量得分函数。任选地，所述得分函数是结合力场(forcefield)的函数，所述力场选自由Amber 力场，Charmm 力场，Discover cvff 力场，ECEPP 力场，GROMOS 力场，OPLS 力场，MMFF94 力 场，Tripos力场，MM3力场，Dreiding力场，UNRES力场和其它的基于常识的统计学力场(均 场)和基于结构的热力势函数组成的组。此外按照所述方法，选择命中文库的成员的步骤包括选择这样的命中文库的成 员，基于式A En= E^+Ee+E.+E^^+E-g计算，其与前导序列的总能量相比，具有更低或 相同的总能量。此外，按照所述方法，选择命中文库的成员的步骤包括选择这样的命中文库的成员，所述命中文库的成员与前导序列的结合自由能相比，具有更低的结合自由能，所述结合 自由能使用改进的得分函数被计算为在结合的和未结合的状态之间的差异AGb= Δ Gmm+Δ Gsol-T Δ Sss其中Δ Gmm= Δ Gele+Δ Gvdw(I)AGsol= AGele_sol+AGASA(2)所述方法还可以包括下列步骤构建包括DNA片段的核酸文库，所述DNA片段编码 所述命中文库的氨基酸序列。任选地，所述方法还可以包括下列步骤构建所述命中文库的氨基酸位置变体图 谱；通过将氨基酸位置变体反向翻译成它们相应的三核苷酸密码子来将命中文库的氨基酸 位置变体图谱转变为核酸位置变体图谱；和通过将核酸位置变体以组合方式组合在一起来 构建DNA片段的简并核酸文库。在本发明的另一个方面，提供基于以下总称为前导结构模板的前导抗体的3D结 构或结构集合(ensemble)或多个抗体的结构集合，在计算机上选择抗体序列的方法。前 导抗体特定区域的前导序列或序列图谱被用于搜索蛋白质序列数据库中前导序列的远 (remote)同源物，其具有低序列同一性然而结构类似。这些远同源物形成命中文库。基 于在前导序列每个位置上出现的氨基酸变体频率，构建命中文库的氨基酸位置变体图谱 (AA-PVP)。基于AA-PVP，通过以组合的方式组合前导序列每个位置的氨基酸变体并且截止 (cutoff)或不截止低频率变体来构建命中变体文库。将命中变体文库的序列进行它们与前 导结构模板的结构相容性的评估。选择命中文库中与前导结构模板结构相容的序列并用体 内或体外实验筛选具有改善或所需功能的抗体变体。在一个实施方案中，该方法包含以下步骤提供前导抗体的重链(Vh)或轻链 可变区的氨基酸序列，所述前导抗体具有被定义为前导结构模板的已知的三维结构；鉴定 前导抗体的⑶Rs中的氨基酸序列；选择前导抗体￥11或\区中的⑶Rs之一；提供包含选定 的CDRs中至少3个连续氨基酸残基的氨基酸序列，选定的氨基酸序列是前导序列；将前导 序列与多种测试蛋白质序列比较；从多种测试蛋白质序列中选择至少两种与前导序列具有 至少10%序列同一性的肽片段，选定的肽片段形成命中文库；基于在前导序列每个位置出 现的氨基酸变体频率，构建命中文库的氨基酸位置变体图谱；组合命中文库中的氨基酸变 体以产生形成命中变体文库的命中变体的组合；使用得分函数确定命中变体文库的成员是 否在结构上与前导结构模板相容；和选择得分等于或好于前导序列的命中变体文库成员。按照该方法，组合命中文库中氨基酸变体的步骤包括选择这样的氨基酸变体，所 述氨基酸变体具有比氨基酸截止发生的频率的2%，优选地5%，更优选地8%倍(times)， 和最优选地10%更高的出现频率，于是如果它们在截止后丢失则包括来自前导序列的一 些氨基酸；和组合命中文库中选定的氨基酸变体以产生形成命中变体文库的命中变体的组
I=I ο按照所述方法，得分函数是选自由下列各项组成的组的能量得分函数静电相互 作用，范德华相互作用，静电溶剂化能，溶剂可及表面溶剂化能，和构象熵。任选地，得分函数是结合选自由下列各项组成的组的力场的函数=Amber力场， Charmm 力场，Di scover cvff 力场，ECEPP 力场，GROMOS 力场，OPLS 力场，MMFF94 力场，Tripos
26力场，匪3力场，Dreiding力场，和UNRES力场，以及其它基于知识的统计学力场(均场)和 基于结构的热力学势函数。所述方法还可以包含以下步骤构建包含编码命中变体文库的选定成员的氨基酸 序列的DNA片段的核酸文库。任选地，所述方法还可以包含以下步骤将命中变体的选定成员划分和解析成至 少两个命中变体子文库；选择命中变体子文库；构建选定的命中变体子文库的氨基酸位置 变体图谱；通过将氨基酸位置变体反翻译成它们相应的三核苷酸密码子，将选定的命中变 体子文库的氨基酸位置变体图谱转变成核酸位置变体图谱；和通过以组合的方式组合核酸 位置变体构建DNA片段的简并核酸文库。解析(parsing)命中变体文库的步骤可包括随机选择10_30个得分等于或好于 前导序列的命中变体文库成员，所述选定的成员形成变体子文库。任选地，解析命中变体文库的步骤可以包括构建命中变体文库的氨基酸位置变 体图谱，得到命中变体图谱；基于前导序列的结构或结构集合的Ca或Ci3或重原子在特定 距离截止值(8A-4.5A)范围内的接触图谱，将命中变体图谱解析成子变体图谱的片段。结 构模型或前导结构模板在8A，优选6 A，更优选5 A，和最优选4.5 A的距离内。在另一实施方案中，该方法包含以下步骤提供前导抗体的重链(Vh)或轻链
可变区的氨基酸序列，所述前导抗体具有已知的三维结构；提供一个或多个抗体的3D结 构，所述一个或多个抗体与前导抗体相比在Vh或\区具有不同的序列；通过组合前导抗体 和一个或多个抗体的结构形成结构集合；将结构集合定义为前导结构模板；鉴定前导抗体 的CDRs中的氨基酸序列；选择前导抗体Vh或\区中的CDRs之一；提供在选定的CDRs中 包含至少3个连续氨基酸残基的氨基酸序列，所述选定的氨基酸序列是前导序列；将前导 序列与多种测试蛋白质序列比较；从多种测试蛋白质序列中选择至少两种与前导序列具有 至少10%序列同一性的肽片段，所述选定的肽片段形成命中文库；基于在前导序列每个位 置出现的氨基酸变体的频率，构建命中文库的氨基酸位置变体图谱；组合命中文库中的氨 基酸变体以产生形成命中变体文库的命中变体的组合；使用得分函数确定命中变体文库的 成员是否在结构上与前导结构模板相容；和选择得分等于或好于前导序列的命中变体文库 成员。在具体实施方案中，所述方法包含以下步骤a)提供前导抗体的重链(Vh)或轻链 (Vl)可变区的氨基酸序列，所述前导抗体具有已知的三维结构；b)鉴定前导抗体的CDRs中 的氨基酸序列；c)选择前导抗体Vh或\区中的⑶Rs之一 ；d)提供包含选定⑶Rs中至少3 个连续氨基酸残基的氨基酸序列，将选定氨基酸序列定义为前导序列；e)将前导序列与多 种测试蛋白质序列比较；f)从多种测试蛋白质序列中选择至少两种与前导序列具有至少 10%序列同一性的肽片段，选定肽片段形成命中文库；g)基于在前导序列每个位置出现的 氨基酸变体频率，构建命中文库的氨基酸位置变体图谱；h)组合命中文库中的氨基酸变体 以产生形成命中变体文库的命中变体的组合；I)使用得分函数确定命中变体文库的成员 是否在结构上与前导结构模板相容；j)选择得分等于或好于前导序列的命中变体文库成 员；k)构建包含编码命中变体文库选定成员的氨基酸序列的DNA片段的简并核酸文库；1) 测定核酸文库的多样性，如果多样性高于lxlO6，重复步骤j)至1)直至核酸文库的多样性 等于或低于IxlO6 ；m)将简并核酸文库中的DNA片段引入宿主生物体细胞；η)在所述宿主细胞中表达DNA片段以使在宿主生物体细胞中产生含有命中文库的氨基酸序列的重组抗体； ο)选择以高于IO6M4的亲和力结合靶抗原的重组抗体；和ρ)如果未发现以高于IO6M4的亲 和力结合靶抗原的重组抗体，重复步骤e)至O)。在另一个具体实施方案中，所述方法包含以下步骤a)提供前导抗体的重链(Vh)或轻链可变区的氨基酸序列，所述前导抗体具 有已知的被定义为前导结构模板的三维结构；b)鉴定前导抗体的CDRs中的氨基酸序列；c) 选择前导抗体Vh或\区中的⑶Rs之一 ；d)提供包含选定的⑶Rs中至少3个连续氨基酸 残基的氨基酸序列，所述选定的氨基酸序列被定义为前导序列；e)通过用一个或多个不同 的氨基酸残基替代前导序列的一个或多个氨基酸残基突变前导序列，产生前导序列突变文 库；f)使用第一得分函数确定前导序列突变文库的成员是否与前导结构模板在结构上相 容；g)选择分数等于或好于前导序列的前导序列突变体；h)将前导序列与多种测试蛋白质 序列比较；I)从多种测试蛋白质序列中选择至少两种与前导序列具有至少10%序列同一 性的肽片段，所述选定的肽片段形成命中文库；j)基于在前导序列每个位置出现的氨基酸 变体频率，构建命中文库的氨基酸位置变体图谱；k)组合命中文库中的氨基酸变体以产生 命中变体的组合；1)结合所述选定的前导序列突变体和命中变体的组合以产生命中变体 文库；m)使用第二得分函数确定命中变体文库的成员是否在结构上与前导结构模板相容； η)选择分数等于或好于前导序列的命中变体文库的成员；ο)构建包含编码命中变体文库 的选定成员的氨基酸序列的DNA片段的简并核酸文库；ρ)测定核酸文库的多样性，如果多 样性高于lxlO6，重复步骤η)至ρ)直至核酸文库的多样性等于或低于IxlO6 ；q)将简并核 酸文库中的DNA片段引入宿主生物体的细胞；r)在宿主细胞中表达DNA片段以使在宿主生 物体细胞中产生包含命中文库的氨基酸序列的重组抗体；s)选择以高于IO6M-1的亲和力结 合靶抗原的重组抗体；和t)如果未发现以高于IO6M-1的亲和力结合靶抗原的重组抗体，重 复步骤e)至s)。在本发明的另一方面，提供基于前导抗体构建突变抗体文库的计算机实现的方 法。在一个实施方案中，该方法包含将包含前导抗体CDR区域中至少3个连续氨基酸 残基的氨基酸序列作为输入，所述氨基酸序列为前导序列；利用计算机可执行的逻辑比较 前导序列和多种测试蛋白质序列；从多种测试蛋白质序列中选择至少两种与前导序列具有 至少15%序列同一性的肽片段；和产生作为输出的形成命中文库的选定的肽片段。按照上述方法中任何一种，前导序列的长度优选为介于5-lOOaa之间，更优选介 于6_80aa之间，最优选介于8_50aa之间。按照上述方法中任何一种，通过使用Kabat标准或Chothia标准进行鉴定⑶Rs中 氨基酸序列的步骤。此外，按照上述方法中任何一种，前导序列可包含来自前导抗体Vh或Vl中特定区 域，CDRl，CDR2 或 CDR3,或来自 CDR 和 FRs 的组合，如 CDR1-FR2，FR2-CDR2-FR3，和全长 Vh 或\序列的氨基酸序列。前导序列优选包含选定的CDR中至少6个连续氨基酸残基，更优 选地选定CDR中至少7个连续氨基酸残基，最优选选定CDR中所有氨基酸残基。还按照上述方法中任何一种，前导序列还可包含至少一个紧邻选定⑶R的氨基酸 残基。
还按照上述方法中任何一种，前导序列还可包含至少一个在选定⑶R侧翼的FRs。还按照上述方法中任何一种，前导序列可另外包含一个或多个邻近选定⑶R的 C-末端或N-末端的CDRs或FRs。还按照上述方法中任何一种，前导结构模板可以是完全组装前导抗体或前导抗体 重链或轻链可变区(例如⑶R，FR及其组合)的3D结构。还按照上述方法中任何一种，多种测试蛋白质序列包括优选地，抗体序列，更优选 人抗体序列，和最优选人种系抗体序列(V-数据库)，特别是关于构架区。还按照上述方法中任何一种，从NIH的genbank或Swiss-Prot数据库或关于抗体 CDRs的Kabat数据库中检索多种测试蛋白质序列。还按照上述方法中任何一种，比较前导序列与多种测试蛋白质序列的步骤是通过 选自由BLAST，PSI-BLAST,图谱匪，和C0BLATH组成的组的算法来实现。还按照上述方法中任何一种，命中文库中选定肽片段与前导序列的序列同一性优 选地是至少25 %，优选地是至少35 %，最优选地是至少45 %。还按照上述方法中任何一种，该方法另外包含下列步骤将核酸或简并核酸文库 中的DNA片段引入宿主生物体细胞中；在宿主细胞中表达DNA片段以使含有由核酸或简并 核酸文库编码的命中文库的氨基酸序列的重组抗体在宿主生物体细胞中生产；和选择以高 于ΙΟΙ1，任选地ΙΟΙ1，任选地IO8M.1,任选地ΚΑΤ1，任选地ΖχΙ ΛΤ1，任选地δχΙ ΛΤ1，任选 地lxlCTM—1，任选地δχΙ ΓΜ—1，和任选地lxlO^M—1的亲和力结合靶抗原的重组抗体。重组抗体可以是完全组装的抗体，Fab片段，Fv片段，或单链抗体。宿主生物包括能够表达转移的外源基因序列的任何生物或其细胞系，包括但不限 于细菌，酵母，植物，昆虫，和哺乳动物。重组抗体可以是完全组装的抗体，Fab片段，Fv片段，或单链抗体。例如重组抗体 可以在细菌细胞中表达和在噬菌体颗粒的表面上展示。在噬菌体颗粒上展示的重组抗体可 以是在Vh和\之间形成的双链杂二聚体。通过在分别与Vh和\链融合的两条非抗体多肽 链之间形成的杂二聚体可促进Vh和Vj连的杂二聚体化。例如，这两个非抗体多肽可以分别 来源于杂二聚体的受体GABAb Rl (GRl)和R2 (GR2)。备选地，在噬菌体颗粒上展示的重组抗体可以是含有通过肽接头连接和八的 单链抗体。通过单链抗体与GRl的融合和噬菌体pill衣壳蛋白与GR2的融合之间形成的 杂二聚体可以促进噬菌体颗粒表面上单链抗体的展示。筛选针对的靶抗原包括小分子和大分子如蛋白质，肽，核酸和多糖。上述方法的任一种还可以包含下列步骤将核酸或简并核酸文库中的DNA片段 引入宿主生物的细胞中；在宿主细胞中表达所述DNA片段，从而在宿主生物细胞中产生含 有命中文库氨基酸序列的重组抗体；以及选择以高于IO6M-1的亲和力结合靶抗原的重组抗 体。选定的重组抗体与靶抗原的结合亲和力任选地高于lOl1，任选地高于IO8M4,任 选地高于IxlO9M-1,任选地高于ZxlO9M-1,任选地高于δχΙΟ 1，任选地高于SxlOl1，任选地 高于IxIOkT1,任选地高于2x10"^，任选地高于δχΚΓΜ—1，任选地高于8x10"^，或任选地 高于 ΙχΙΟ11]^1。选定的抗体与其抗原的结合亲和力可以根据被测试的抗体的形式而变化。被测试
29的选定的抗体可以以包括的单链抗体(scFv)的形式存在，所述Vh和\通过使用 本发明的方法进行设计。任选地，被测试的选定的抗体可以以包括Vh和\的Fab的形式存 在，所述Vh和\通过使用本发明的方法进行设计。可能，由于其更高的构象柔性和不稳定 性，与以Fab形式存在的选定的抗体相比，以scFv形式存在的选定的抗体的结合亲和力可 以低1-2个数量级。因此，对于以scFv形式存在的选定的抗体，解离常数优选地低于IO6M-1, 任选地高于ΙΟΙ1，任选地高于IxlO8M-1,任选地高于ZxlO8M-1,任选地高于δχΙΟ 1，任选地 高于SxlO8M-1,任选地高于IxlO9M-1,任选地高于ZxlO9M-1,任选地高于SxIO9M1,任选地高于 SxlO9M-1,任选地高于Ix IOkT1,任选地高于δχΚΓΜ—1，或任选地高于ΙχΙΟ^Μ—1。选定的重组抗体与靶抗原的结合亲和力也可以由解离常数Kd表示，所述解离常 数Kd，例如通过使用仪器诸如BIAcore生物传感器(见实施例)，在特定温度(例如，4°C， 251，351，371，或421)下，以在抗体和靶抗原之间的结合相互作用的动力学研究来进 行测量。一般来说，测量的Kd越低，抗体的亲和力越高；对于相同的抗体而言，测量的温度 约高，测量得到的Kd越高。如果以SCFV、Fab或抗体的其他形式存在，在约4°C，25°C，35°C，37°C，或42°C的温 度下测量，选定的抗体的Kd任选地低于ΙΟΟηΜ，任选地低于ΙΟηΜ，任选地低于8nM，任选地低 于8nM，任选地低于5nM，任选地低于InM，任选地低于0. 8nM，任选地低于0. 5nM，任选地低于 0. 2nM，任选地低于0. InM,任选地低于0. 08nM,任选地低于0. 05nM,任选地低于0. OlnM,或 任选地低于0. 005nM,按照上述实施方案的任一个，设计的蛋白质(例如，抗体)可以在任何生物的细 胞中合成或表达，所述生物包括，但不限于，细菌、酵母、植物、昆虫和哺乳动物。具体类型 的细胞包括但不限于果蝇(Drosophilamelanogaster)细胞，酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和其它酵母，大肠杆菌(E. coli)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，SF9细 胞，C129细胞，293细胞，脉孢菌(Neurospora), BHK, CH0, C0S，和HeLa细胞，成纤维细胞， Schwanoma细胞系，无限增殖的哺乳动物骨髓和淋巴细胞系，Jurkat细胞，肥大细胞和其它 内分泌和外分泌细胞，和神经元细胞。哺乳动物细胞的实例包括但不限于，所有类型的肿瘤 细胞(特别是黑素瘤，骨髓性白血病，肺癌，乳腺癌，卵巢癌，结肠癌，肾癌，前列腺癌，胰腺 癌和睾丸癌)，心肌细胞，内皮细胞，上皮细胞，淋巴细胞(T-细胞和B-细胞)，肥大细胞，嗜 酸性粒细胞，血管内膜细胞，肝细胞，白细胞，包括单核白细胞，干细胞如造血干细胞，神经 干细胞，皮肤干细胞，肺干细胞，肾干细胞，肝干细胞和肌干细胞，破骨细胞，软骨细胞和其 它结缔组织细胞，角质形成细胞，黑素细胞，肝细胞，肾细胞，和脂肪细胞。优选地，按照本领域技术人员已知的方法在表达后纯化或分离设计的蛋白质。纯 化方法的实例包括电泳，分子，免疫学和层析技术，包括离子交换，疏水，亲和和反相HPLC 层析法，和层析聚焦。所需纯化的程度将取决于设计的蛋白质的应用。在一些情形中，不需 要纯化。还按照上述实施方案中的任何一种，可以筛选设计的蛋白质的期望功能，优选 地生物学功能如它们与已知结合配偶体的结合，生理活性，稳定性曲线(pH，热，缓冲液条 件)，底物特异性，免疫原性，毒性等。在使用基于细胞的测定的筛选中，基于改变的细胞表型，优选以某一可检测和/ 或可测量的方式，可以选择设计的蛋白质。表型改变的实例包括但不限于，总物理变化如细胞形态、细胞生长、细胞生存力，与基质或其它细胞的粘附、和细胞密度的变化；一种或多种 RNAs、蛋白质、脂质、激素、细胞因子或其它分子的表达变化；平衡状态(即半衰期)或一种 或多种RNAs、蛋白质、脂质、激素、细胞因子、或其它分子的变化；一种或多种RNAs、蛋白质、 脂质、激素、细胞因子、或其它分子的定位的变化；一种或多种RNAs、蛋白质、脂质，激素、细 胞因子、受体、或其它分子的生物活性或比活性的变化；离子、细胞因子、激素、生长因子、或 其它分子的分泌的变化；细胞膜电势、极化、完整性或转运的变化；病毒和细菌病原体的感 染性、敏感性、潜伏期、粘附、和摄取的变化。按照上述实施方案中任何一种，可以合成或作为与标记蛋白质或肽的融合蛋白表 达设计的蛋白质(例如抗体)。标记蛋白质或肽可以用于设计蛋白质的鉴定、分离、信号传 导、稳定、柔性增加、降解增加、分泌增加、转运或胞内保留或表达增加。本发明还提供分离编码所述抗体的核酸；包括该核酸的载体，所述载体任选地 与控制序列可操作地连接，所述控制序列由以所述载体转化的宿主细胞所识别；包括该载 体的宿主细胞；产生所述抗体的方法，所述方法包括培养所述宿主细胞，从而使核酸进行表 达，和任选地，从所述宿主细胞培养物中回收所述抗体。3.使用本发明的抗体的方法通过使用本发明方法设计的抗体可以用于诊断或治疗处理各种疾病，包括但不限 于，癌症，自身免疫疾病如多发性硬化，类风湿性关节炎，系统性红斑狼疮，I型糖尿病，和重 症肌无力，移植物抗宿主疾病，心血管疾病，病毒感染如HIV，肝炎病毒，和单纯疱疹病毒，细 菌感染，变态反应，II型糖尿病，血液病如贫血症。所述抗体也可以用作与诊断或治疗部分连接的缀合物，或与化学治疗剂或生物制 剂联合。本发明的抗体还可以用作亲和力纯化试剂。在该方法中，使用本领域众所周知的 方法，将所述抗体固定在固相如S印hadex树脂或滤纸上。使固定的抗体与待纯化的包含 VEGF蛋白质(或其片段)的样品接触，随后用适合的溶剂来洗涤所述支持体，所述适合的 溶剂将基本上去除样品中所有的物质，除了结合于固定的抗体的VEGF蛋白质。最终，用另 一种适合的溶剂，诸如甘氨酸缓冲液，PH 5. 0来洗涤所述支持体，所述溶剂将从抗体中释放 VEGF蛋白质。抗-VEGF抗体还可以用在对于VEGF蛋白质的诊断测定中，例如在特异性细胞、组 织或血清中检测其表达。这些诊断方法可以用在癌症诊断中。对于诊断应用而言，可以以可检测的部分来标记所述抗体。例如，可以使用例如在 Current Protocols in Immunology,卷 1 禾口 2, Coligen 等，Ed. ffiley-Interscience, New York, New York, Pubs. (1991)中所述的技术，以放射性同位素，诸如35S，14C，125I，3H,和131I 来标记所述抗体，并且使用闪烁计数来测量放射性。所述抗体还可以缀合以荧光标记诸如稀土元素螯合剂(例如，铕螯合剂)，荧光素 及其衍生物，罗丹明及其衍生物，丹酰，丽斯胺，藻红素和得克萨斯红。例如，使用在上文的 Current Protocols in Immunology中公开的技术，可以将荧光标记缀合于所述抗体。使用 荧光计可以对荧光进行量化。可以以各种酶-底物标记诸如在美国专利号4，275，149中公开的那些，对抗体进 行标记。酶通常催化显色底物的化学变化，所述显色底物可以使用各种技术进行测量。例如，所述酶可以催化底物的颜色变化，其可以通过分光光度法进行测量。备选地，所述酶可 以改变底物的荧光或化学发光。 在一种诊断应用中，本发明提供确定VEGF蛋白质存在的方法，所述方法包括将怀 疑含有VEGF蛋白质的样品暴露于抗-VEGF抗体并且确定所述抗体与所述样品的结合。对 于该应用而言，本发明提供包括所述抗体的试剂盒和使用所述抗体来检测所述VEGF蛋白 质的说明书。 还可以配制本发明的抗体以用于通过各种各样的给药途径进行递送。通过将具有 需要纯度的抗体与任选的生理接受的载体、赋形剂或稳定剂混合，以冻干制剂或水溶液的 形式来制备所述抗体的治疗制剂以进行贮存(Remington' s Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed. (1980))。例如，所述抗体可以通过口服，局部，肠胃外，腹膜内， 静脉内，动脉内，透皮，舌下，肌内，直肠，透颊，鼻内，经吸入，阴道，眼内，经局部传递(例如 通过导管或支架)，皮下，脂肪内(intraadiposally)，关节内，或鞘内进行施用或共同施 用。根据所述疾病的类型和严重性，约1 μ g/kg到约50mg/kg(例如，0. l_20mg/kg， 0. 5-15mg/Kg，和l-10mg/kg)的抗体是施用于患者的起初候选剂量，无论，例如，是通过一 次或多次单独施用，还是通过持续输注。根据上述提及的因素，典型的每日一次或每周一次 的剂量范围可以在约1 μ g/kg到约20mg/kg或更多的范围内。根据状况，对于在数天或更 多天内的重复施用，重复所述治疗直到发生疾病症状的所需的抑制。然而，其他的剂量给药 方案可以是有用的。这种治疗的方法通过例如包括放射显影肿瘤成像的常规技术和测定容 易地进行监测。可以将本发明的抗-VEGF抗体用于治疗广泛种类的适应证，因为抗-VEGF抗体具 有治疗活性。这些适应症包括，但不限于再狭窄(例如，冠状动脉、颈动脉和大脑病变)， 良性肿瘤，各种类型的癌症诸如原发肿瘤和肿瘤转移，内皮细胞的异常刺激(动脉粥样硬 化)，由于外科手术造成的对身体组织的损伤，异常的伤口愈合，异常的血管发生，产生组织 纤维化的疾病，肌肉变性，重复性运动疾病，未高度脉管化的组织的疾病，和与器官移植相 关的增生反应。良性肿瘤的实例包括，血管瘤，肝细胞腺瘤，多孔血管瘤，病灶性(focal)结节增 生，听神经瘤，神经纤维瘤，胆小管腺瘤，胆小管cystanoma，纤维瘤，脂肪瘤，平滑肌瘤，间皮 瘤，畸胎瘤，粘液瘤，结节状的再生性增生，沙眼和化脓性肉芽肿(pyogenic granulomas)。特定类型的癌症包括，但不限于，白血病，乳腺癌，皮肤癌，骨癌，前列腺癌，肝癌， 肺癌，脑癌，喉癌，胆囊癌，胰腺癌，直肠癌，甲状旁腺癌，甲状腺癌，肾上腺癌，神经组织癌， 头颈癌，结肠癌，胃癌，支气管癌，肾癌，基底细胞癌，溃烂性和乳头状类型的鳞状细胞癌， 转移性皮肤癌，骨肉瘤，尤因肉瘤，veticulum细胞肉瘤，骨髓瘤，巨细胞肿瘤，小细胞肺肿 瘤，胆石，胰岛细胞肿瘤，原发性脑肿瘤，急性和慢性淋巴细胞和粒细胞肿瘤，毛细胞肿瘤， 腺瘤，增生，髓样癌，嗜铬细胞瘤，粘膜neuronms，肠ganglioneuromas，增生性角膜神经 肿瘤，马方综合征体型(marfanoid habitus)肿瘤，维尔姆斯瘤，精原细胞瘤，卵巢肿瘤， Ieiomyomater肿瘤，宫颈发育异常和原位癌，神经母细胞瘤，视网膜母细胞瘤，软组织肉瘤， 恶性的类癌瘤，局部皮肤病变，覃样霉菌病，横纹肌肉瘤，卡波西肉瘤，成骨的和其他肉瘤， 恶性高钙血症，肾细胞肿瘤，红细胞增多症(polycythermia vera)，腺癌，多形性成胶质细
32胞瘤，白血病，淋巴瘤，恶性黑素瘤，表皮样瘤癌症，和其他的癌症和肉瘤。与异常血管发生相关的疾病包括，但不限于，类风湿性关节炎、与局部缺血_再灌 注相关的脑水肿和损伤、皮质局部缺血、卵巢增生和血管过多、(多囊卵巢综合症)、子宫内 膜异位、牛皮癣、糖尿病性视网膜病，和其它的眼科血管源性疾病诸如早熟性视网膜病(晶 状体后纤维形成)、斑退化、角膜移植排异反应、neuroscular青光眼和Oster Webber综 合症。在具体的实施方案中，可以将本发明的抗-VEGF抗体用于治疗年龄相关的斑退化 (AMD)。视网膜/脉络膜新血管形成的实例包括，但不限于，贝斯特病、近视、视窝(optic pits)、施塔加特病、佩吉特病、静脉闭塞、动脉闭塞、镰状细胞贫血、类肉瘤、梅毒、假黄瘤 elasticum肉样瘤abostructive病、慢性眼色素炎/玻璃体炎、分支杆菌感染、莱姆病、系统 性红斑狼疮、早熟性视网膜病、伊尔斯病、糖尿病性视网膜病、斑退化、Bechets病、导致视网 膜炎或脉络膜炎的感染、推定的眼组织胞浆菌病、扁平部睫状体炎、慢性视网膜脱离、高粘 滞性综合症、弓形体病、损伤和激光后并发症、与rubesis相关的疾病(踝的新血管形成) 和由纤维血管或纤维性组织的异常增生造成的疾病，包括所有形式的增生性玻璃体视网膜 病。角膜新血管形成的实例包括，但不限于，流行性角结膜炎、维生素A缺陷、接触 透镜过度磨损、异位角膜炎、上缘(superior limbic)角膜炎、翼状胬肉角膜炎sicca、 sjogrens、玫瑰痤疮、phylectenulosis、糖尿病性视网膜病、早熟性视网膜病、角膜移植排 异反应、莫伦溃疡、Terrien' s缘退化、缘角质分离、多动脉炎、Wegener肉样瘤病、巩膜炎、 periphigoid辐射状角膜切开术、新血管青光眼和晶状体后纤维增生、梅毒、分枝杆菌感染、 脂质退化、化学烧伤、细菌性溃疡、真菌性溃疡、单纯疱疹感染、带状疱疹感染、原生动物感 染和卡波西肉瘤。可以将本发明的抗-VEGF抗体与抗血管发生药剂组合在一起使用以治疗与异常 血管发生相关的疾病。抗血管发生的药剂的实例包括，但不限于，视黄酸及其衍生物，2-甲氧基雌二醇， ANGI0STATIN 蛋白质，END0STATIN 蛋白质，苏拉明，角鲨胺，金属蛋白酶I的组织抑制 剂，金属蛋白酶_2的组织抑制剂，纤溶酶原激活物抑制剂-1，纤溶酶原激活物抑制剂_2， 软骨衍生的抑制剂，紫杉醇，血小板因子4，硫酸鱼精蛋白(鲱精蛋白)，硫酸化的几丁质 衍生物(制备自母蟹壳)，硫酸化的多糖肽聚糖复合物(sp-pg)，星形孢菌素，基质代谢的 调节剂，包括例如，脯氨酸类似物((铃兰氨酸(LACA)，顺式羟基脯氨酸，d，1-3，4-脱氢 脯氨酸，thiaproline), α , α-二吡啶基，β -氨基丙腈富马酸盐，4_丙基_5-(4_吡啶 基)-2(3h)_噁唑酮；甲氨蝶呤，米托蒽醌，肝素，干扰素，2巨球蛋白-血清，chimp-3，胰 凝乳蛋白酶抑制剂，β-环糊精十四硫酸盐，印onemycin;夫马洁林，金硫丁二钠，d_青 霉胺(⑶ΡΤ)，β-1-抗胶原酶-血清，□ 2-抗纤维蛋白溶酶，比生群，氯苯扎利二钠， η-(2-羧苯基-4-chloroanthronilic acid 二钠或"CCA"，沙利度胺；angostatic 类固 醇，cargboxynaminolmidazole ；金属蛋白酶抑制剂诸如BB94。其它的抗血管发生药剂包括 抗体，诸如针对这些生血管生长因子bFGF，aFGF，FGF-5，VEGF同工型，VEGF-C, HGF/SF和 Ang-l/Ang-2的单克隆抗体。 本发明的抗-VEGF抗体，优选地具有与抗-VEGF抗体的治疗协同作用的那些，可以与所述抗-VEGF抗体组合使用从而进一步增加这两种类型药物的治疗效果。治疗剂的实例 包括，但不限于，烷化剂，抗生素药，抗代谢药，激素药，植物衍生药和生物制剂。烷化剂的实例包括，但不限于，二氯乙胺(氮芥，例如，苯丁酸氮芥，环磷酰胺，异 环磷酰胺，氮芥，美法仑，尿嘧啶氮芥)，吖丙啶(例如，塞替派)，磺酸烷酮(例如，白消安)， 亚硝基脲(例如，卡莫斯汀，洛莫斯汀，链佐星)，非经典烷化剂(六甲蜜胺，达卡巴嗪，和丙 卡巴胼)，钼化合物(卡钼和顺钼)。抗生素药的实例包括，但不限于，蒽环霉素(例如，多柔比星，柔红霉素，表 柔比星，伊达比星和蒽二酮(anthracenedione))，丝裂霉素C，博来霉素，放线菌素D， plicatomycin。抗代谢药的实例包括，但不限于，氟尿嘧啶(5-FU)，氟尿苷(5-FUdR)，甲氨蝶呤， 亚叶酸，羟基脲，硫鸟嘌呤(6-TG)，巯嘌呤(6-MP)，阿糖胞苷，喷司他丁，磷酸氟达拉滨，克 拉曲滨(2-CDA)，天冬酰胺酶，甲磺酸伊马替尼(或GLEEVAC )，和吉西拉滨。这些激素药的实例是合成雌激素(例如，二乙基己烯雌酚)，抗雌激素药(例如，他 莫昔芬，托瑞米芬，fluoxymesterol和雷洛昔芬)，抗雄激素药(比拉鲁胺，尼鲁米特，氟他 胺)，芳香酶抑制剂(例如，氨鲁米特，阿那曲唑和四唑)，酮康唑，醋酸戈舍瑞林，亮丙立德， 醋酸甲地孕酮和米非司酮。植物衍生的药剂的实例包括，但不限于，长春花生物碱(例如，长春新碱，长春 碱，长春地辛，长春利定和长春瑞滨)，鬼白毒素(例如，依托泊甙(VP-16)和替尼泊苷 (VM-26))，喜树碱化合物(例如，20(S)喜树碱，托泊替康，卢比替康，和伊立替康)，紫杉烷 类(例如，紫杉醇和多西他赛)。生物制剂的实例包括，但不限于，免疫调剂蛋白质诸如细胞因子，针对肿瘤抗原的 单克隆抗体，肿瘤抑制基因，和癌症疫苗。可以与本发明的抗体组合使用的白介素的实例包 括，但不限于，白介素2(IL-2)，和白介素4(IL-4)，白介素12(IL-12)。可以与本发明的抗体 组合使用的干扰素的实例包括，但不限于，干扰素a，干扰素b (成纤维细胞干扰素)和干扰 素g (成纤维细胞干扰素)。这些细胞因子的实例包括，但不限于，红细胞生成素(印oietin a)，粒细胞-CSF (非格司亭)，和粒细胞，巨噬细胞-CSF (沙格司亭)。除了细胞因子，其他 的免疫调节剂包括，但不限于卡介苗，左旋咪唑和奥曲肽。本发明的抗-VEGF抗体还可以与肿瘤坏死因子(TNF)或其突变蛋白组合使用在上 述疾病或病症的治疗中。重复施用抗-VEGF抗体和TNF直到达到需要的临床效果。在其中 实体肿瘤见于四肢或其它位点的情形中，可以将所述抗体和/或TNF施用于分离的肿瘤或 器官，所述其它位点易感于从一般循环中分离。在其它的实施方案中，将FGF或血小板衍生 的生长因子(PDGF)拮抗剂，诸如抗-FGF或抗-PDGF中和抗体与抗-VEGF抗体组合施用于 患者。用抗-VEGF抗体进行的治疗最好可以在伤口愈合的时期或需要的新血管化过程中暂 停。可以与本发明的抗-VEGF抗体组合使用的针对肿瘤抗原的单克隆抗体的实 例包括，但不限于，HERCEPTIN (Trastruzumab)，RITUXAN (利妥昔单抗)， MYLOTARG (吉姆单抗奥佐米星)，CAMPATH (阿仑单抗)，ZEVALIN )(替
伊莫单抗(ibritumomab yiuxetan))，PANOREX (依决可单抗)，BEXXAR (托西 莫单抗)，ERBITUX (西妥昔单抗)，和AVASTIN (贝伐单抗)。
所述肿瘤抑制基因的实例包括，但不限于，DPC-4，NF-I，NF-2，RB, p53，WTl，BRCAL 禾口 BRCA2。癌症疫苗的实例包括，但不限于，神经节苷脂(GM2)，前列腺特异性抗原(PSA)，甲 胎球蛋白(AFP)，癌胚抗原(CEA)(由结肠癌和其它腺癌，例如，乳腺癌、肺癌、胃癌和胰腺癌 产生)，黑素瘤相关抗原(MART-l，gp 100，MAGE 1，3酪氨酸酶)，乳头瘤病毒E6和E7片段， 自体肿瘤细胞和异源肿瘤细胞的整个细胞或部分/裂解物。可以将佐剂用于增大针对TAAs的免疫应答。佐剂的实例包括，但不限于，卡介苗 (BCG)，内毒素脂多糖，匙孔血蓝蛋白(GKLH)，白介素_2 (IL-2)，粒细胞-巨噬细胞集落刺激 因子(GM-CSF)和环磷酰胺，认为当以低剂量给药时，会减少肿瘤诱导抑制的化疗剂。
实施例1.在i十算机卜.设i十用干人源仆JP亲和力成孰的杭-VEGF杭体将在本发明中提供的方法用于设计非人抗体的人源化的文库和优化抗体的亲和 力和其它特性。以人或人样序列来产生抗体的氨基酸和核酸的新变体，同时它们的结合亲 和力、稳定性、表达得以显著提高。通过开采所有的生物，尤其是人的蛋白质序列的不断扩充的数据库，并通过使它 们的特异性序列或它们的变体与功能提高诸如通过实验检验的结合亲和力和稳定性关联， 而以高通量方式在计算机上实施本发明的方法。通过使用本发明的方法，可以基于极端多 样化的蛋白质序列和在计算机上的功能上相关的结构的计算机评价来构建扩充的和功能 上有偏向的抗体文库，并将其随后通过实验筛选和体外或体内选择来进行检验。通常，所述方法基于在下文被称为“前导序列”的前导蛋白质中的靶结构/功能基 序或结构域的氨基酸序列，通过在计算机上的蛋白质序列的选择，在计算机上来进行。将所 述前导序列用于搜索蛋白质序列的数据库。数据库的选择取决于设计的基序的具体功能要 求。例如，如果前导蛋白质是酶并且靶基序包括酶的活性位点，可以使用各种搜索标准来查 询特定起源、生物、物种或其组合的蛋白质/肽的数据库，产生命中序列的列表，所述命中 序列的列表中的每个都可以取代前导蛋白质中的靶基序。可以将类似的方法用于设计前导 蛋白质的其它基序或结构域。可以将每个个体基序/结构域的设计的序列进行组合以产生 被设计的蛋白质的文库。此外，为了减少用于人应用，诸如治疗或诊断的被设计的蛋白质的 免疫原性，优选地搜索人起源的蛋白质或人源化蛋白质的数据库来产生命中的序列列表， 所述命中的序列列表尤其是针对来自前导蛋白质的位点的基序，其充当前导蛋白质的支架 诸如抗体的构架。可以对设计的蛋白质的文库通过实验进行检验从而产生具有超过所述前 导蛋白质的改善的生物学功能的蛋白质。在本实施例中，将本发明方法用在设计抗-VEGF抗体中，所述抗-VEGF抗体在序列 上多样，然而在功能上彼此相关。基于被设计的抗体序列，对抗体文库进行构建从而以高通 量方式在非人抗体的互补决定区(CDRs)和/或人源化构架(FRs)中包括多样序列。为了 改善的功能诸如结合亲和力和药物代谢动力学特性，针对人VEGF筛选这种抗体文库。在设计所述抗-VEGF抗体中，基于前导抗-VEGF抗体中区域或基序的氨基酸序列， 以下称为“前导序列”，在计算机上选择抗体序列。使用前导序列来搜索蛋白质序列数据库。 数据库的选择取决于设计的基序的特定功能要求。例如为了针对治疗应用设计可变链的构架区，除了一些结构关键位点以外，应当使用进化上相关蛋白质序列如完全人免疫球蛋 白序列和人种系免疫球蛋白序列的集合。通过在该高度保守区域(对于构架区)引入尽可 能少的外源突变体而保留序列来源，这将减小免疫原应答。在另一方面，不同序列的数据库 如genbank中的各种物种的免疫球蛋白序列或甚至不相关序列可以用于设计CDRs以便改 善该高变区中与抗原的结合亲和力。通过使用该方法，构建多样的抗体序列的文库，并通过 实验方法在体外和/或体内筛选具有改善的或需要的功能的抗体突变体。1) 十纖hi^iftfr -VEGF秘f睡〒麵力縫鼠抗-VEGF抗体的可变重链区的氨基酸序列和构架及CDRs的片段(下划线和注 解的)是EIQLVQSGPELKQPGETVRISCKASGYTFTNYGMN(VH/CDR1)VVKQAPGKGLKffMGffINTYTGE PTYAADFKR(VH/CDR2)RFTFSLETSASTAYLQISNLKNDDTATYFCAKYPHYYGSSHffYFDV(VH/CDR3) WGAGTTVTVSS(SEQ IDNO 283)该Vh序列在下文被称为“母体抗-VEGF抗体”。按照Kabat标准(KabatEA， Redi-Miller Μ,Perry HM,Gottesman KS (1987)Sequences of Proteins ofImmunological Interest 第 4 版，National Institutes of Health，Bethesda，MD)来设计所述构架和 CDRs。使用计算机模块进化设计方法来靶向所述抗体的CDR和构架区，所述设计方法如 在美国专利申请系列号 10/443，134，10/153，159，10/153，176，10/125，687，和 60/284，407 中所详细描述，将其全部内容并入作为参考。使用鼠抗-VEGF抗体作为前导蛋白质及其Vh ⑶R3作为前导序列，通过下列方法构建Vh⑶R3的数字式文库。所述前导序列包括母体抗-VEGF抗体的Vh⑶R3和来自邻近构架区 CAKYPHYYGSSHWYFDVffG的几个氨基酸残基。通过从序列数据库中搜索和选择针对Vh CDR3 的命中氨基酸序列来构建命中文库。基于命中文库，来构建变体图谱以列出在每个位点的 所有的变体，并以一定的截止值来过滤它们从而减少得到的命中变体文库的大小到在计算 机或实验限制范围内。还构建变体图谱从而促进i)对覆盖适合度景观(landscape)中的 优选区域的序列空间进行取样；ii)靶向优选的肽的集合序列的简并核酸文库的划分和合 成；iii)实验筛选所述抗体文库的所需功能；和iv)以反馈分析实验结果以进行进一步设 计和优化。前导结构模板获自在VEGF和抗-VEGF抗体之间形成的复合体的可获得的X-射线 结构。将VEGF和母体抗-VEGF抗体的复合结构称为IBJl，并且在VEGF和成熟的抗-VEGF 抗体之间形成的复合结构称为1CZ8。以扫描序列的相对等级次序，来自1CZ8结构模板的结 果类似于来自IBJl的那些。还可以使用抗-VEGF抗体的结构模型。按照Kabat分类由母体抗-VEGF抗体取得Vh⑶R3的前导序列，其中氨基酸残基 CAK和WG分别来自在N和C末端的Vh CDR3序列的侧翼的邻近构架区。只利用母体抗体的 Vh⑶R3序列建立HMM用于搜索蛋白质数据库。校准利用单一前导序列或结构集合序列建立的HMM并将其用于搜索Kabat数据 库(Johnson, G 和 Wu，TT (2001) Nucleic Acids Research，29，205-206)。列出在期望值或 E-值以上的所有序列命中，并利用HAMMER2. 1. 1软件包进行比对。在从命中列表中除去冗 余序列后，前导HMM的其余命中序列形成命中文库。
利用每个位置上的变体图谱建立AA-PVP表(氨基酸位置变体图谱)，其给出了每 种氨基酸残基在每个位置上出现的数目。可以将变体图谱进行过滤以利用基于结构的评分除去以某种截止值频率或比它 更小的频率和/或组合变体重作图(!^profiling)而发生的变体。来自序列库的变体图谱 提供了信息数据以鉴定前导序列中的位置，其既可以是变化的也可以是固定的。所述位点 可以分成三类i)在进化过程中保守的结构保守性位点。高频残基可以用来保持这些位置 上靶基序的支架；ii)可变功能性热点应当以集中的突变进行靶向；iii)组合i)和ii)使 靶支架稳定化，同时提供功能性热点上的可变性。一组来自功能变体的氨基酸应当按照它们在变体图谱中的频率包括在功能热点 上，因为它们是在进化上选择或优化的。而且，在每个位置上的变体都可以进行过滤或区分 优先次序来包括其它可能有益的突变体或排除可能不需要的突变体以满足计算机和实验 的限制。尽管所述变体图谱对每个位置上的优选氨基酸残基和以优选次序排列的特定突 变体是信息性的，未修饰的，它包括了大量的重组子。一些利用频率截止值的过滤能够可以 减少组合序列，所述组合序列需要通过计算机筛选进行评估或被实验文库直接进行靶向。应用基于结构的评分来筛选命中文库及其形成命中变体文库的组合序列。母体 抗-VEGF抗体的Vh CDR3的侧链在每个残基位置上被来自命中变体文库的相应氨基酸变 体的旋转异构体所取代。利用主链依赖型旋转异构体文库，通过使用程序SCWRJL (版 本 2. 1)建立和优化旋转异构体的构象(Bower MJ, Cohen FE, Dunbrack RL (1997) JMB 267， 1268-82)。在存在和缺少抗原VEGF结构的情况下，通过使用CONGEN[Bruccoleri和 Karplus (1987) Biopolymers 26 137-168]中的 Amber94 力场的 100-200 个步骤，通过搜索 最优旋转异构体和最小化能量完成评分。在有和/无VEGF抗原时基于计算得分的抗VEGF 变体文库的能量得分表明对于各种变体文库来说有大量的序列比母体序列具有更高的得 分。可以使用一种包括侧链熵、非极性溶剂化能和静电溶剂化能的改进的自定制得分 函数(custom scoring function)来校准用于评分的简单函数。计算三种能量术语侧链 熵、非极性溶剂化能和静电溶剂化能以及环的主链熵。如通过GEP0L93算法计算的，使非静电溶剂化能与分子表面成比例，缩放比例常 数为 70cal/mol/A2 (Tunon I，Silla Ε, Pascual-Ahuir JL(1992)Prot Eng 5,715-716), 利用在 CONGEN 中执行的 GEPOL(Pascual-AhuirJL，Silla E(1993) J Comput Chem 11， 1047-1060)命令。使用如在UHBD 程序(Davis ME, Madura JD, Luty ΒΑ, McCammon JA (1991) Comput Phys Commun 62，187-197)中进行的有限差PB(FDPB)方法计算静电溶剂化能。将聚焦法用 于突变周围区域。自动方案产生三个格子粗糙的，精细的，和焦点格子。格子单位分别是 1.5，0.5，和0.25埃。聚焦格子是跨越由突变残基占有的笛卡儿体积的立方格子。精细格 子是跨越整个蛋白质或复合体体积的立方格子。粗糙格子是设定为每个轴中精细格子大约 两倍大小的立方格子，并覆盖约8倍体积的精细格子。粗糙格子用于说明长范围的溶剂效 应和设定精细格子的边界条件。类似地，精细格子说明蛋白质内部的静电贡献和设定焦点格子的边界条件。焦点格子说明由于突变导致的局部效应的更细微的细节。将蛋白质内部 和外部的介电常数分别设定为4和78。温度设定为300开尔文和离子强度设定为150mM。 最大迭代设定为200。用统一的电介质重复计算从而使内部和外部电介质设定为4，计算两 种能量之间的差异。后者计算代表由于将电荷带到格子中导致的能量。定制评分函数或使用CONGEN中的Amber94力场加上来自本文所用UHBD中PB的 溶剂化术语的分子力学能量类似于MM-PBSA或MM-GBSA。能量函数显示与实验数据更好的 —至文(Sharp ΚΑ. (1998)Proteins 33,39-48 ；Novotny J, Bruccoleri RE, Davis Μ, Sharp KA(1997) JMol Biol 268，401-411)，特别是当通过分子动力学计算的结构整体(ensemble) 用于提供更准确的基于能量函数整体平均值对序列和它的变体评分的方法(Kollman PA, Massova I, Reyes C, Kuhn B, Huo SH, Chong LT, Lee M, Lee TS, Duan Y, Wang W, Donini O,Cieplak P,Srinivasan P,Case DA, ^P Cheatham TE(2000)Acc. Chem Res. 33，889-897)。过滤来自如上所述的命中变体文库的变体图谱，以便减小潜在文库大小而同时保 持大多数优选残基。基于有利分数和/或可能参与有利相互作用的残基的存在选择最佳序 列的策略被用于鉴定一个或多个用于核酸文库设计的氨基酸序列簇。如上所述，分别选择 对于Vh⑶R3，⑶R2和⑶Rl的计算筛选的序列簇用于进一步体外实验测试。用单一简并核酸文库来靶向上述构建的命中变体文库。使用以最小的大小组合的 具体生物的最佳密码子，来构建核酸序列图谱。通过将碱基的混合物结合到每个简并位置 中来合成简并核酸文库。作为合成的组合效应的结果，这种简并核酸文库编码扩充的氨基 酸文库。Vh和Vl的每个位置的变体分别显示在VH和VL氨基酸位置变体图谱中。将Vh和/ 或Vl⑶R3，CDR2，和CDR1，FR123的详细结果总结在抗-VEGF VH和VL表中。这些实验证明， 通过使用本发明的方法，不仅可以用多样序列和系统发生距离，还可以用与靶VEGF抗原结 合的改善的结合亲和力来选择抗体。图IA是对于使用上述方法设计的抗-VEGF抗体的\的氨基酸位置变体图谱 (AA-PVP)。所述 Vl 链的 AA-PVP 使用 Baca 等.(1997) J BiolChem 272 10678-10684 的人 源化的VJSEQ ID NO :1)作为参考序列。点表示与参考相同的氨基酸。将CDRs以粗体字 母强调表示。图IB是对于使用上述方法设计的抗-VEGF抗体的氨基酸位置变体图谱 (AA-PVP)。所述Vh链的AA-PVP使用Baca等.(1997)上文的人源化的Vh (SEQ ID NO 55) 作为参考序列。点表示与参考相同的氨基酸。将CDRs以粗体字母强调表示。通过使用新的噬菌体展示系统，来检验所述抗体文库与抗原，VEGF，结合的能力， 所述抗体文库通过使用上述方法，基于母体抗-VEGF抗体的前导序列，在计算机上进行设 计。2)产生抗-VEGF抗体文库来进行构架优化发现鼠单克隆抗体封闭VEGF-依赖型细胞增殖并且减慢体内肿瘤生长(Kim KJ,Li B,Winer J,Armanini M,Gillett N,Phillips HS,Ferrara N(1993)Nature 362,841-844)。 在移植抗原_结合环后使用一些关键构架位置上的随机诱变，来对这种鼠抗体进行人源化 (Presta LG,Chen H,0' ConnorSJ,Chisholm V, Meng YG,Krummen L, Winkler Μ,Ferrara N(1997)Cancer Res. 57，4593-4599 ；Baca Μ, Presta LG, 0' Connor SJ, Wells JA(1997)
38J Biol Chem272，10678-10684)。典型地，在数轮定点诱变和选择后，通过在某些预定的关 键位置，以来自母体非人抗体的非人氨基酸置换人或保守(concensus)人构架，来产生人 源化的抗体。通常，这些人源化抗体将以相对于其母体抗体的减少的亲和力，结合于其母体 抗体的同源抗原(对于人源化的抗-VEGF，相对于其母体鼠抗体，约6倍更弱，见Baca M, Presta LG, 0' ConnorSJ,ffells JA (1997) J Biol Chem 272，10678-10684，并且对于人源化 抗-VEGF 的另一种形式，2 倍更弱，见 Presta LG, Chen H, O' Connor SJ, Chisholm V,Meng YG, Krummen L, Winkler Μ, Ferrara N(1997)Cancer Res. 57,4593-4599 ；Baca Μ, Presta LG, O' Connor SJ, Wells JA(1997) J BiolChem 272，10678_10684)。通过使用 CDRs 中的 亲和力成熟来恢复这种结合亲和力的损失(Chen Y,Wiesmann C,Fuh G，Li B,Christinger HW McKay P, de Vos AM, Lowman HB(1999) J. Mol Biol 293,865-881)。使用所述的本发明方法，我们已经发现这样的一些人源化的构架，其在构架优化 后，在结合亲和力上数倍于(对于hAB2是3. 3倍，对于hAB3是4倍并且对于hAB4是2倍) 报道的人源化的抗-VEGF抗体序列(对于在文献(Presta LG, Chen H，O' Connor SJ, Chisholm V,Meng YG,Krummen L,Winkler Μ,Ferrara N(1997)Cancer Res. 57，4593-4599) 中报道的人源化的抗-VEGF抗体构架，见图2中的hABl)。因为报道的人源化抗-VEGF抗 体是 2倍弱于其相应的鼠抗体，我们的人源化抗体(hAB2和hAB3)在人源化后与相应的 鼠抗体相比，应该具有 2倍更高的结合亲和力。此外，通过相对于报道的人源化的抗体 (hABl)，增加结合速率(K。n)或减小脱离速率(K。ff)，我们可以获得这样的改善(见图2)。鼠抗-VEGF抗体的构架frl23区的氨基酸序列是EIQLVQSGPELKQPGETVRISCKASWVKQAPGKGLKWMGRFTFSLETSASTAYLQISNLKNDDTATYFC A.该序列在下文中称作“鼠抗-VEGF抗体”的frl23，见Presta LG, Chen H， O' Connor SJ, Chisholm V, Meng YG, Krummen L, Winkler Μ, Ferrara N(1997)Cancer Res. 57,4593-4599)。如果需要可以利用相同方法对相对恒定的构架4进行设计。按照 Kabat 标准对构架和 CDRs 进行指定(Kabat EA，Redi-MiIler M，Perry HM, Gottesman KS(1987)Sequences of Proteins ofImmunological Interest 第 4 版，National Institutes of Health，Bethesda，MD)，尽管也可以使用其它分类。另外，可以分别地对构 架FRl或FR2或FR3和FR4的单独片段进行设计并且如果需要将其粘在一起。利用本文所 述的方法，通过设计每个片段或片段的组合可以同时设计⑶Rs和FRs的组合。所述⑶Rs与 来自鼠抗-VEGF的SEQ283或利用本文所述方法设计的那些中的CDRs相同。不过，还可以设 计不同的⑶Rs并且与设计的FR123文库组合使用。利用基于鼠抗-VEGF抗体的Vh FR123前 导序列的人Vh种系序列，生成命中文库的变体图谱并且通过利用一定的截止值进行过滤。 在每个位置上的变体都可以基于其与抗体结构的结构相容性、利用总能量或其它评分项目 进行排序。基于其总能量或特异性折叠，发现一些参考氨基酸在某些位置上是有利的，尽管 它们的出现频率非常低。利用源于Kabat的人VH序列、基于鼠抗VEGF抗体的Vh FR123前 导序列可以生成和改进命中文库的变体图谱。如果只使用抗体结构的话，可以对经过滤的 变体图谱作进一步计算性筛选以反映结构相容性的排序次序。尽管人相对非人序列在整个 Vh链的许多位置上不同，在其它人源化方法中使用的氨基酸文库集中在移植的CDRs侧翼的 少许位置上的随机化，而在优选的实施方案中，人源化文库靶向VH和VL链上的各个位置，在那些位置上对于起始抗-VEGF抗体有少许突变。在优选的实施方案中，每种基序如构架FR1，FR2，FR3和FR4或其组合如抗体的 FR123可以利用模块计算机进化设计方法进行靶向。已理解的是，对于每种基序或其组合 只有有限数目的构象(称为正则结构)。抗体的这些结构特征对于基于抗体结构的广泛分 析，通过利用抗体各区上结构化基序测试进化序列设计提供了极好的系统。在不同的物种 之间观察到这些结构和序列的保守性。事实上，抗体的支架，或免疫球蛋白折叠，是自然界 中观察到的最丰富的结构之一，并且在各种抗体和相关分子之间高度保守。在优选的实施方案中，该方法还可以用来利用基于序列的方法或含有CDRs中诱 导的结构变化的结构集合来设计抗体构架。利用鼠抗-VEGF抗体构架作为前导蛋白和其 VhFR123作为前导序列，构建VhFR123的数字式文库。在优选的实施方案中，通过利用Vh FR123作为前导序列搜索和选择命中氨基酸序 列来构建命中文库。建立变体图谱以便基于命中文库在每个位置上列出所有变体，并且以 一定截止值进行过滤以便减小得到的命中变体文库的大小在计算机或实验限制内。还建立 变体图谱以便促进i)覆盖适合度景观中优选区域的序列空间的取样；ii)靶向优选的肽集 合序列的简并核酸文库的划分和合成；iii)对抗体文库实验筛选所需功能；和iv)以反馈 分析实验结果作进一步设计和优化。前导结构模板获自在VEGF和抗VEGF抗体之间形成的复合体的可获得的X-射线 结构。将VEGF和母体抗-VEGF抗体的复合结构命名为IBJl，而在VEGF和成熟抗-VEGF抗 体之间形成的复合结构命名为1CZ8。来自1CZ8结构模板的结果与来自IBJl的结果在所 扫描序列的相对排列次序上相似。模型化的结构或结构集合或集合均值也可以用于筛选序 列。VhFR123(SEQ283)的前导序列按照Kabat分类取自鼠抗-VEGF抗体。校准利用单一前导 序列建立的HMM并用于搜索源自Kabat数据库(Johnson，G和Wu，TT (2001) Nucleic Acids Research, 29, 205-206)的人重链种系序列数据库和/或人序列数据库(包括人种系和人源 化序列)。列出在期望值或E-值以上的所有序列命中并利用HAMMER 2. 1. 1软件包进行比 对。在从命中列表中除去冗余序列后，前导HMM的其余命中序列形成命中文库。来自人Vh 种系的命中序列与前导序列的序列同一性为40到68%，而来自源于Kabat数据库(该数据 库被解析为frl23片段以便增加搜索的敏感性以及它们的相对排序)(如果包含人起源的 免疫球蛋白序列则使用其它数据库)的人免疫球蛋白序列的命中序列的对应序列同一性 为 30 至Ij 75%。通过禾[I用禾呈序 TreeView 1. 6. 5 (http //taxonomy. zooIory. Rla. ac. uk/ rod/rod, html)可以分析命中序列之间的进化距离。AA-PVP表给出了每个位置上每种氨基酸残基出现的数目。在来自人VH种系的命 中序列与来自源于Kabat的人Vh序列的命中序列之间有一些差异来自在结构上重要以稳 定靶抗体等的支架的氨基酸的非人起源的氨基酸。如果仅使用抗体结构的话，可以进一步 在计算机上对这种过滤的变体图谱进行筛选从而反映结构相容性的排列顺序。简而言之， 使用人起源的不同的数据库进行构架优化将提供多样的但是有效的氨基酸的选择来进行 构架优化，包括以改善的结合亲和力和稳定性的人源化。随着我们在开发治疗性抗体中知 识的增加，越来越多的抗体序列数据被积累并且使用本发明指导我们的设计。不需要在前 的假设来假定关键位置和与那些位置相关的氨基酸。因为使用本发明的方法自动揭示了这 种信息，因此随着当更多的数据被积累时它们在数据库中出现的增加，其将更好地被限定。可以使用基于结构的标准，对变体进行重作图或区分优先次序来包括其他可能有利的突变 体。基于结构的能量评分提供了另一种方式来对命中变体文库在每个位置的变体的出现进 行重新作图，所述命中变体文库起初基于选自蛋白质数据库的序列的作图进行构建。一些 使用频率截止值的过滤可以减少需要通过计算机筛选来评价或被实验文库直接靶向的组 合序列。即使对变体图谱应用了截止值，在进行实验筛选的最终序列中，仍旧有大量的组合 序列需要进行评分和评价。应用基于结构的评分来筛选命中文库及其形成命中变体文库的组合序列。使用 主链依赖型旋转异构体文库，通过使用程序SCWRJL (版本2.1)，以在每个残基位置上 来自命中变体文库的相应氨基酸变体的旋转异构体来取代在1CZ8或IBJl中的抗-VEGF 抗体的 VHFR123 的侧链(BowerMJ，Cohen FE, Dunbrack RL (1997) JMB 267，1268-82)。在 存在和缺乏抗原VEGF的结构的情况下，使用在CONGEN中[Bruccoleri和Karplus (1987) Biopolymers 26 :137_168]的Amber94力场，使用最优旋转异构体和能量最低化对结构进 行优化后，使用能量项目或它们与对于每个项目的标度因子的组合来进行评分。设计的构架VH frl23相对于鼠对照，与结构具有良好的结构相容性。利用设计序 列与来自人种系或人源化构架的那些的系统发生距离分析，也对如部分由其数据库限定的 构架优化的人样特征进行评价。对如上所述来自命中变体文库的变体图谱进行过滤以便减小可能的文库规模，同 时在消除一定氨基酸之后和/或通过基于它们与结构支架的相容性来筛选序列而保持大 多数获自命中变体文库的优选残基，所述氨基酸具有比截止值低的出现率。以简并寡核苷酸靶向上面构建的命中变体文库。将上面构建的简并核酸文库克隆 入噬菌体展示系统并基于噬菌体展示抗体与包被到96孔板上的固定VEGF的结合来选择噬 菌体展示抗体(ccFv)。将文库置于噬菌体展示载体PABMD12中，其中抗-VEGF 被所述 文库所替代。作为结果，Vl和多种由文库生成的Vh将配对以形成抗-VEGF的功能性ccFv。 随后利用噬菌体展示文库对于固定的VEGF蛋白抗原作进一步淘洗(panning)。为了生成能够覆盖广泛散布的简并性位置的文库，在设计文库的位点上以简并性 位置合成多种重叠性简并DNA寡核苷酸。组装方法由两个PCR反应，组装PCR和扩增PCR组 成。设计组装寡核苷酸，35-40链节，被15-20个碱基重叠，平均熔点温度为大约60°C。产 生另外一对扩增寡核苷酸引物(Amp93和Amp94)进行设计产物的最后扩增。因此，所述组 装PCR包括在最终总浓度为8 μ M，dNTP 0. 8 μ M，Ixpfu缓冲液(Strategene)，和2. 5单 位的pfu turbo (Strategene)中等量的组装寡核苷酸引物。热循环如下进行94°C x45"， 58°C x45〃 ,72°C x45〃进行30个循环以及在72°C上进行10分钟的最后延伸。将PCR产物 混合物稀释10倍并且用作扩增PCR的模板，其中所有试剂都保持相同，除了加入最终浓度 为ΙμΜ的扩增引物以外。热循环如下进行94°C χ45" ,60 °C χ45"，72°Cx45"进行30个 循环以及在72°C上进行20分钟的最后延伸。将最终产物(VH文库)纯化，用HindIII和 StyI消化，并且最后亚克隆入载体PABMD12中以替换原始的鼠VH。利用文库电转化TGl感 受态细胞，其又通过辅助噬菌体K07(Amersham)扩增和救获(rescue)，随后按照标准方法 在30°C下过夜生产文库噬菌体。为了筛选上面实施例中所述构建的文库，将纯化的同型二聚VEGF蛋白 (Calbiochem)以指定浓度稀释在包被缓冲液(0. 05M NaHCO3,pH 9.6)中并于4°C过夜固定在Maxisorb孔(Nunc)上。随后在将稀释于PBS中的噬菌体文库应用在孔中于37°C温育2 小时之前，将经包被的孔在5%奶中于37°C封闭1小时。温育混合物还常规包含2%的奶以 使非特异性结合最小化。在温育结束时，洗涤孔并且随后在感染TGl细胞之前通过1. 4%的 三乙胺洗脱结合的噬菌体，在所述感染之后由K07辅助噬菌体进行拯救来扩增。为了扩增 所述噬菌体，随后在收获噬菌体文库之前在存在羧苄青霉素和卡那霉素时将感染的和拯救 的TGl细胞于30°C过夜生长。将扩增的噬菌体用作输入文库进行下一轮淘洗。同时，随后 对来自第5轮等的淘洗的单个克隆随机取样进行噬菌体ELISA，其中将证实与固定VEGF的 特异性结合，并且证明从第5轮到第7轮淘洗100%的阳性。最后，从第5轮淘洗(P5)开 始，对在2xYT/羧苄青霉素(100yg/ml)/卡那霉素(70yg/ml)的平板上生长的分离克隆 取样测序，以便确定针对设计的命中位置和命中序列。图IC显示选定的抗-VEGF抗体的全长VJ勺氨基酸序列(与Baca等(1997) J Biol Chem 272 10678-10684 中人源化 Vl 的氨基酸序列(SEQ IDNO 1)，和 Kim 等(1993) Nature 362 841-844中的小鼠抗-VEGF单克隆抗体的氨基酸序列(SEQ ID NO 284)进行比较)， VyCDR，和的氨基酸序列。图ID显示选定抗-VEGF抗体的全长Vh的氨基酸序列(与Baca等(1997) J Biol Chem 272 10678-10684 中人源化 Vh 的氨基酸序列(SEQ IDNO 55)，Chen 等(1999) J. Mol. Biol. 293 =865-881的亲和力成熟Vh的氨基酸序列(SEQ ID NO 56)，以及Kim等(1993) Nature 362 :841_844中的小鼠抗-VEGF单克隆抗体的氨基酸序列(SEQ ID NO 283)进行 比较)，Vl/CDR，Vh/CDR，和 Vh/FR。为了与其它方法生成的抗-VEGF抗体进行直接比较的目的，本发明中公开的人源 化 Vl (SEQ ID NO 1)与 Chen 等(1999) J. Mol. Biol. 293 :865_881 中所述抗体 Y0317 的 Vl 相 同；而本发明中公开的Vh(SEQ IDNO 55)与Chen等(1999)，同上中所述的抗体Y0192的\ 相同。本发明中公开的人源化和亲和力成熟VH(SEQ ID NO 56)与Chen等(1999)，同上中 所述的抗体Y0317的Vh相同。选定的优化Vh构架也与人源化Vh序列聚类在一起，与人种系Vh3家族的系统发生 距离非常近，而鼠Vh构架与优化Vh构架和人种系非常远。命中序列相对于Vh的完整人免 疫球蛋白所有组成成分的系统发育分析提示它们实际上与人种系家族III关系最近。这支持这样的结论，即本发明的方法可以用于以优化抗体的完整人或人样序列设 计优化的构架，这依赖于人样序列和与结构模板或来自集合结构或结构平均值的模板的相 容性之间的很好平衡。利用我们所述的发明方法，我们发现多种重链(例如，SEQ ID NO :70，SEQ ID NO 67和SEQ ID NO 75)人源化构架在构架优化后具有比母体或参考抗-VEGF抗体序列(SEQ ID NO 55)更高的结合亲和力。这种改进主要是来自由构架人源化作用单独带来的结合速 率(κ。η)的较大提高和脱离速率(K。ff)的小的降低。图2A显示5种抗体，母体抗体(hABl) 和利用BIAcore生物传感器选自设计文库的抗-VEGF抗体的优化构架(hAB2，hAB3, hAB5) 的亲和力数据。所述测量是通过测量当纯化的抗体结合其抗原(VEGF)时Sra单位(y-轴) 对时间(χ-轴)的变化而实施的，所述抗原(VEGF)于25°C固定于CM5生物芯片上。两种人 源化的构架hAB2和hAB3在构架优化后在结合亲和力(以单链形式)方面是文献中报道的 母体 / 参考抗-VEGF 抗体序列(Presta LG，Chen H, 0' Connor SJ, Chisholm V, Meng YG,Krummen L, Winkler Μ, Ferrara N(1997)Cancer Res. 57,4593-4599) 4 倍，这两种人源 化抗体在人源化后应当具有 2倍于对应鼠抗体的结合亲和力。2.候选抗体的选择1) ccFv-杂二聚体卷曲螺旋稳定化的抗体本发明提供一种新的策略以使Vh和\杂二聚体稳定化。设计独特的杂二聚体化 序列对并且用来生成Fab样的功能性人工Fv片段ccFv (US200030027247A1)。这种序列对 特异性地形成卷曲-螺旋结构并且介导GABAb-RI和GABAb-R2受体的功能性杂二聚体化作 用。每种杂二聚体序列对分别源自杂二聚体受体GABAb Rl和R2的卷曲螺旋结构域。为了 改造抗体Vh和\杂二聚体的目的，将序列GRl和GR2的对分别融合到Vh和\片段的羧基 末端上。因而Vh和\，ccFv (卷曲螺旋Fv)的功能性配对，由GRl和GR2的特异性杂二聚化 作用介导。表达具有分子量为35kDa的重组ccFv抗体片段。将抗-VEGF抗体的Vh和八序列克隆到表达两种融合蛋白的载体中Vh-GRI和 VL-GR2-pIII融合蛋白中。表达的Vh-GRI和Vl_GR2_pIII融合蛋白分泌入壁膜间隙中，在那 里它们进行杂二聚体化以通过卷曲_螺旋结构域形成稳定的ccFv抗体。为了在丝状噬菌 体的表面上展示ccFv抗体，将上面的载体转化入细菌TGl细胞中，用K07辅助噬菌体对其
作进一步超感染。2)衔梓子(adaptor)介导的噬菌体展示系统在常规的噬菌体展示系统中，将目标蛋白融合到噬菌体衣壳蛋白如pill上以便 在噬菌体的表面进行展示。这种融合蛋白将与由辅助噬菌体如K07提供的野生型噬菌体蛋 白一起组装成噬菌体颗粒。将如US20030104355A1中所述的称作衔接子定向的展示系统的 新噬菌体展示系统用来将各种抗体片段展示于噬菌体表面。通常，抗体片段如单链可变片 段由一对衔接子携带到噬菌体颗粒的表面上，所述一对衔接子特异性形成杂二聚体，一种 融合以表达载体中的展示蛋白而另一种融合了辅助载体中的噬菌体衣壳蛋白。特别地，杂 二聚体序列对GRl和GR2的每个分别源自杂二聚体的受体GABAb RI和R2的卷曲螺旋结构 域。为了展示抗体片段的目的，将序列GRl在原核表达载体中融合到抗体片段的羧基末端 上，而GR2则融合到噬菌体基因组壳体蛋白III的氨基末端上。所述杂二聚体通过一种序 列对形成，所述序列对特异性形成卷曲_螺旋结构并且在通过辅助噬菌体救获携带表达载 体的大肠杆菌之后介导抗体片段的功能性展示。3)候选抗体文库的制备基于PCR组装，利用标准的PCR方法制备候选抗体文库的DNA。随后将所述DNA进 行限制性核酸内切酶消化，纯化，并且连接入如上所述适合的载体中。连接后，将DNA转化 入TGl细胞中。通过辅助噬菌体感染从TGl细胞中制备噬菌体。将感染的TGl细胞于30°C 过夜培养于2xYT/Amp/Kan中。通过PEG/NaCl由培养物上清液沉淀噬菌粒颗粒，并将其重 悬于PBS中。4)候诛抗体t库的诛雇使用候选抗体的噬菌体文库相对于固定的VEGF进行文库选择。纯化的重组人 VEGFI65购自Calbiochem(批号=80054-994)。人VEGF的165个氨基酸残基变体的糖基 化的，二硫化物连接的同型二聚体具有42kD的表观分子量(Burke等，Biochem. Biophys. Res. Commun. 207 :348 (1995) ；Neufeld φ, Prog. Growth Factor Res. 5 89(1994) ；Leung
43等，Science 246:1306(1989))。通常，在结合的温育期后，洗去未结合的噬菌体，洗脱结 合的噬菌体并扩增进行下一轮淘洗。过去已经举例说明了通常用于噬菌体展示的类似方 ..法(Barbas 等’ Phage display -.a laboratory manual, Cold SpringHarbor Laboratory Press,2001)。例如，首先将100 μ 1的2 μ g/ml纯化人重组VEGFI65的等分试样固定到96孔板 的每孔上。在PBS中以5%的牛奶进行封闭后，将2%牛奶/PBS中的文库噬菌体的等分试 样加入孔中并进行温育。随后将含有溶液的噬菌体弃去，并洗涤孔。最后以IOOmM三乙胺 洗脱结合的噬菌体，并将其加入到TGl培养物中进行感染。随后将由感染的TGI细胞制备 的噬菌体用于下一轮淘洗。随后通过对于VEGF抗原蛋白的ELISA确认阳性克隆，其中通过 用针对噬菌体外壳蛋白PVIII的HRP缀合的抗-M13抗体温育来检测结合到固定抗原上的 噬菌体。使用底物ABTS[2，2'连氮基-二(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)]进行HRP活性 的测量。对确认为阳性的那些克隆的DNA进行测序。随后将取样的DNA序列翻译成氨基酸 序列。将选定的序列组合以生成新的变体。将选定的变体进行表达以生产可溶性抗体片段 进行亲和力评估。3.来自人PBLs的Vk和V1的扩增从人外周血淋巴细胞(PBLs)中提取总RNA，并用作第一链cDNA合成的模板，所述 cDNA合成是通过利用寡-dT引物和反转录酶以标准方法进行的(第一链cDNA合成试剂盒 购自Roche Applied Science)。通过PCR由单链cDNA扩增抗体轻链可变基因。设计PCR 引物并基于Kaba V-基因数据库进行合成(表1)。为了扩增Vk基因的全部6个亚家族，使 用靶向40个种系人Vk基因5’末端的6种简并引物和靶向5种人Jk片段基因3’末端的3 种简并引物。为了进行Vl基因全部10个亚家族的PCR扩增，使用靶向31个种系人Vl基 因5’末端的8种简并引物和靶向4种Jl片段基因3’末端的2种简并引物。将PCR扩增 的Vk和Vl基因进一步克隆入噬菌粒载体中以生成噬菌体展示文库，所述载体携带人源化 抗-VEGF抗体VH。表1 Vk和Vl扩增的引物
4.可溶性抗体片段的表达可以在原核(大肠杆菌)和真核(酵母)表达系统中生成以单链可变片段(scFv) 形式存在的可溶性抗体片段用于生物物理分析的目的。scFv的构建包括如在前研究所述 的通过(G4S)3 接头连接的 VH 片段和 VL 片段((Barbas 等，Phage display :a laboratory manual, Cold Spring HarborLaboratory Press, 2001) 用于原核表达的表达载体例示于 图7中。制备感受态细菌细胞，例如，BL21，并用携带抗体片段的载体按照本领域已知的方 法进行转化(Sambrook，Fritsch 禾口 Maniatis，Molecular Cloning :ALaboratory Manual， 第二片反，Cold Spring Harbor Press，Cold Spring Harbor，N. Y.，(1989) ；Antibodies :A Laboratory Manual，Cold Spring Harbor Laboratory，1988)。在适于蛋白表达的条件下 培养转化的细胞。这些条件是本领域技术人员公知的并且因此不在此详述。利用本领域已 知的常规方法收获表达的抗体并用于进一步分析。使用购自Irwitrogen的Pichia表达试 剂盒并按照生产商的说明书进行酵母中的表达。所有的抗体都在C末端用HA-His6标志物 进行标记，并通过NTA和Superdex 75柱进行纯化。为了测定抗体片段的纯度和表达产率， 通过SDS-PAGE凝胶分析20 μ 1纯化的蛋白质，并通过用考马斯亮蓝R-250染色进行显影。5.选定的抗体片段的亲和力分析利用BIAcore Biosensor Assay测定抗体亲和力。通过胺偶联将VEGF蛋白(购自 Calbiochem)偶联到CM-5生物传感器芯片(ship)上。固定后，将具有200-1000反应单位的 VEGF的CM-5芯片在使用前保持于4°C。所有实验都在25°C或35°C上进行。利用Biacore 1000 (Biacore AB, Sweden)将PBS缓冲液中的每种样品以20 μ 1/min的流速注射到VEGF表 面上，并在每个循环结束时通过10 μ 1的甘氨酸-HC1，PH 1. 5将结合的抗体从芯片上去除。 记录每个传感图(sensorgrams)并相对于PBS基线进行标准化。为了测定抗体亲和力，包
45括缔合和解离速率常数，利用BIAevalvation version 3软件通过拟合1 ILangmuir结 合模型的结合曲线对传感图进行分析。6.抗体片段稳定性的评估为了评估所定义抗体片段的稳定性，将PBS中的可溶性抗体分别在4°C，37°C，和 42°C下进行温育。抗体浓度为0. 5 μ M或1 μ M。在指定的温育时间后，将抗体溶液置于25°C 下1小时，随后在Biacore 1000中直接注射到VEGF表面上。记录抗体结合RU，并用于稳定 性分析。序列表<110> 钟苹羽罗培志凯文C·王马克·赫斯荷李艳<120>针对血管内皮生长因子的人源化抗体<130>26050-709.601<150>US 60/284,407<151>2001-04-17<150>US 10/125, 687<151>2002-04-17<150>US 10/153， 176<151>2002-05-20<150>US 10/443， 134<151>2003-05-20<150>US 10/723, 434<151>2003-11-26<160>156<170>PatentIn version 3. 1<210>1<211>107<212>PRT<213>人工序列<220><223>VL<400>1Asp lie Gln Met Thr Gln Ser Pro Ser15 10Asp Arg Val Thr lie Thr Cys Ser Ala2025Leu Asn Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly
Ser Leu Ser Ala Ser Val Gly 15
Ser Gln Asp lie Ser Asn Tyr 30
Lys Ala Pro Lys Val Leu lie
<213>人工序列0688]<220>0689]<223>VL0690]<400>70691]Asp IleValMetThrGlnSerProSerSerLeuSerAlaThrProGly0692]1510150693]Glu ArgValThrIleSerCysSerAlaSerGlnAsplieSerAsnTyr0694]2025300695]Leu AsnTrpTyrGlnGlnLysProGlyLysAlaProSerLeuLeuVal0696]3540450697]Tyr PheThrSerSerLeuHisSerGlyValProSerArgPheSerGly0698]5055600699]Ser GlySerGlyThrAspPheThrLeuThrlieSerArgLeuGlnAla0700]657075800701]Glu AspPheAlaIleTyrTyrCysGlnGlnTyrSerThrValProTrp0702]8590950703]Thr PheGly GlnGlyThrLys ValGlulieLys0704]1001050705]<210>80706]<211>1070707]<212>PRT0708]<213>人工序列0709]<220>0710]<223>VL0711]<400>80712]Asp IleValLeuThrGlnSerProSerSerLeuSerAlaThrProGly0713]1510150714]Asp ArgValThrIleSerCysSerAlaSerGlnAsplieSerAsnTyr0715]2025300716]Leu AsnTrpTyrGlnGlnLysProGlyGlnAlaProGlnLeuLeulie0717]3540450718]Tyr PheThrSerSerLeuHisSerGlyValProSerArgPheSerGly0719]5055600720]Ser GlySerGlyThrAspPheThrLeuThrlieSerSerLeuGlnAla0721]657075800722]Glu AspValAlaThrTyrTyrCysGlnGlnTyrSerThrValProTrp0723]8590950724]Thr PheGlyGlnGlyThrLys ValGlulieLys0725]100105页
0726]<210>90727]<211>1070728]<212>PRT0729]<213>人工序列0730]<220>0731]<223>VL0732]<400>90733]Asp lie ValLeuThrGlnSerProSerSerLeuSerAlaThrProGly0734]1510150735]Glu Arg AlaThrIleThrCysSerAlaSerGlnAsplieSerAsnTyr0736]2025300737]Leu Asn TrpTyrGlnGlnLysProGlyLysAlaProHisLeuLeulie0738]3540450739]Tyr Phe ThrSerSerLeuHisSerGlyValProTyrArgPheSerGly0740]5055600741]Ser Gly SerGlyThrAspPheThrLeuThrlieSerSerLeuGlnAla0742]657075800743]Glu Asp PheAlaIleTyrTyrCysGlnGlnTyrSerThrValProTrp0744]8590950745]Thr Phe Gly GlnGlyThrLysValGlulieLys0746]1001050747]<210>100748]<211>1070749]<212>PRT0750]<213>人工序列0751]<220>0752]<223>VL0753]<400>100754]Asp lie GluMetThrGlnSerProSerSerLeuSerAlaThrProGly0755]1510150756]Asp Arg ValThrIleThrCysSerAlaSerGlnAsplieSerAsnTyr0757]2025300758]Leu Asn TrpTyrGlnGlnLysProGlyLysAlaProArgValLeulie0759]3540450760]Tyr Phe ThrSerSerLeuHisSerGlyValProSerArgPheSerGly0761]5055600762]Ser Gly SerGlyThrAspPheThrLeuThrlieSerArgLeuGlnPro0763]657075800764]Glu Asp ValAlaThrTyrTyrCysGlnGlnTyrSerThrValProTrp0765]8590950766]Thr Phe Gly GlnGlyThrLys ValGlulieLys0767]1001050768]<210>110769]<211>1070770]<212>PRT0771]<213>人工序列0772]<220>0773]<223>VL0774]<400>110775]Asp lie Glu MetThrGlnSer ProSerSerLeuSerValThrProGly0776]1 510150777]Asp Arg Val ThrIleThrCys SerAlaSerGlnAsplieSerAsnTyr0778]2025300779]Leu Asn Trp TyrGlnGlnLys ProGlyLysAlaProHisLeuLeulie0780]3540450781]Tyr Phe Thr SerSerLeuHis SerGlyValProAspArgPheSerGly0782]5055600783]Ser Gly Ser GlyThrAspPhe ThrLeuThrlieSerArgLeuGlnPro0784]65 7075800785]Glu Asp Phe AlaThrTyrTyr CysGlnGlnTyrSerThrValProTrp0786]8590950787]Thr Phe Gly GlnGlyThrLys ValGlulieLys0788]1001050789]<210>120790]<211>1070791]<212>PRT0792]<213>人工序列0793]<220>0794]<223>VL0795]<400>120796]Asp lie Glu LeuThrGlnSer ProSerSerLeuSerAlaThrLeuGly0797]1 510150798]Glu Arg Val ThrIleSerCys SerAlaSerGlnAsplieSerAsnTyr0799]2025300800]Leu Asn Trp TyrGlnGlnLys ProGlyLysAlaProHisValLeulie0801]3540450802]Tyr Phe Thr SerSerLeuHis SerGlyValProSerArgPheSerGly0803]505560
52
<400>18
AspIleValMetThrGlnSerProSerSerLeuSerAlaSerProGly
151015
GluArgAlaThrlieThrCysHisAlaSerGlnSerlieGlyThrTyr
202530
LeuAlaTrpTyrGlnGlnLysProGlyGlnAlaProHisValLeulie
354045
TyrGlyAlaSerAsnLeuAlaSerGlyValProAsnArgPheSerGly
505560
SerArgSerGlyThrAspPheThrLeuThrlieSerSerLeuGlnPro
65707580
AspAspPheAlaValTyrTyrCysGlnGlnTyrAsnSerThrProTrp
859095
ThrPheGly GlyGlyThrLys ValGlulieLys
100105
<210>19
<211>107
<212>PRT
<213>人工序列
<220>
<223>VL
<400>19
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151015
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202530
LeuAlaTrpTyrGlnGlnLysProGlyGlnAlaProArgValLeulie
354045
TyrAspAlaSerAsnLeuAlaSerGlyValProAsnArgPheSerGly
505560
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65707580
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859095
ThrPheGly GlyGlyThrLys ValGlulieLys
100105
<210>20
<211>107
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Gln
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Gly
Tyr
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1510
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<211>10
<212>PRT
<213>人工序列
<220>
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Gly Tyr Asn Phe Ser His Phe Gly Leu Asn
1510
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<211>10
<212>PRT
<213>人工序列
<220>
<223>VH/CDR1 <400>135
Gly Tyr Asp Phe Thr His Phe Gly Leu Asn
1510
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<211>17
<212>PRT
<213>人工序列
<220>
<223>VH/CDR2 <400>136
Trp lie Asn Thr Tyr Thr Gly Glu Pro Thr Tyr Ala His Glu Phe Thr
151015
Arg
<210>137 <211>17 <212>PRT <213>人工序列 <220>
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权利要求
特异性结合人VEGF的单克隆抗体的轻链可变结构域，其由SEQ IDNO28的氨基酸序列组成。
2.特异性结合人VEGF的单克隆抗体的重链可变结构域，其由SEQIDN0:106的氨基酸 序列组成。
3.特异性结合人VEGF且具有轻链可变结构域的单克隆抗体，其中所述轻链可变结构 域包括分别由SEQ ID NO 172, SEQ ID N0:195和SEQ IDNO :212的氨基酸序列组成的CDR1， CDR2 和 CDR3 区。
4.特异性结合人VEGF且具有重链可变结构域的单克隆抗体，其中所述重链可变结构 域包括分别由SEQ ID NO 131, SEQ ID N0:152和SEQ IDNO :327的氨基酸序列组成的CDR1， CDR2 和 CDR3 区。
5.特异性结合人VEGF且具有VL的单克隆抗体，其中所述VL包括分别由SEQID NO 170，SEQ ID NO : 195 禾口 SEQ ID NO 214 的氨基酸序列组成的 CDR1, CDR2 和 CDR3 区。
6.特异性结合人VEGF且具有VL的单克隆抗体，其中所述VL包括分别由SEQID NO 182，SEQ ID NO 201 和 SEQ ID NO 222 的氨基酸序列组成的 CDR1, CDR2 和 CDR3 区。
全文摘要
本发明提供在计算机上和在体外设计和选择具有高亲和力和特异性的针对人抗原的抗体的方法。在一些具体实施方案中，提供设计和选择具有高亲和力和特异性的针对血管内皮生长因子(VEGF)的人源化或完全人抗体的方法。在本发明的另一个方面，提供针对VEGF的单克隆抗体。具体而言，提供人源化或人抗-VEGF单克隆抗体，其具有以高亲和力结合人VEGF，体外抑制VEGF-诱导的内皮细胞的增殖和体内抑制VEGF-诱导的血管发生的能力。可以将这些抗体及其衍生物用在广泛应用中，诸如诊断、预防和治疗疾病诸如癌症、AMD、糖尿病性视网膜病和其他来自病理性血管发生的疾病。
文档编号C07K16/00GK101899113SQ20091026214
公开日2010年12月1日 申请日期2004年11月22日 优先权日2003年11月26日
发明者凯文·C·王, 李艳, 罗培志, 钟苹羽, 马克·赫斯荷 申请人:埃博马可西斯公司