具有改良的抗原结合亲和力的改变的抗体制造技术

本发明专利技术涉及通过使用对应溶剂中的抗体和抗原之间的复合物结构的数据测定最小化溶剂中的抗体和抗原间结合自由能的静电作用的抗体ＣＤＲｓ的电荷分布的表示法以调节抗体的抗原结合亲和力的方法。通过这些测定的引导，抗体被相应修饰（改变）以通过修饰至少一个氨基酸残基改良例如，抗体／抗原的结合以降低当在溶剂中结合时抗体和抗原之间的结合自由能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及合理的药物设计，并且更特别地，涉及基于将对溶剂中的配体和其靶向分子之间的连接的静电贡献最小化的配体上电荷分布的预测的合理的药物设计，该预测将对溶剂中的配体和其靶向分子之间的连接的静电贡献最小化。本程序还涉及做出所述预测和增强的连接的配体的方法和工具，以及涉及如此制成的配体的诊断和治疗用途。
技术介绍
计算的合理药物设计方法包括两种常规途径筛选整个分子以及探测局部位点并通过结合分子片段或嫁接化学基团到亲代结构以构建分子。DOCK是全分子算法的例子，其使用了查找所给靶位点互补形状的操作(I.D.Kuntz等，J.Mol.Biol.161269(1982)(Kuntz)；R.L.DesJarlais等，J.Med.Chem.31722(1988)(DesJarlais))。大大分子化合物数据库可以进行计算“筛选”，其首先去除形状与靶位点不相容的分子(通过计算与互补形状的重叠)，然后尝试将余下的分子根据近似能量函数分类排列。该操作成功的识别出大量结合靶位点的配体。不幸的是，X射线晶体研究显示通常配体结合的位点与预测的不同。对于这种预测和事实之间差异的一种可能的解释是虽然形状互补算法有效的去除了非常不相容的实验配体，但近似能量函数在定义更高水平的结合细节上非常不准确。MCSS(多拷贝同时搜索(Multiple Copy Simultaneous Search))算法是最常用的基于片段的配体设计方法之一(P.J.Goodford，J.Med.Chem.28849(1985)；A.Miranker和M.Karplus，ProteinsStrut.，Funct.，Genet.1129(1991)；和A.Caflisch等，J.Med.Chem.362142(1993))。基本设想是使用表示功能基团(羰基、氨基、胺、羧酸盐、羟基等)库的探针搜索结合位点的区域，测定具有特别有利的互作用能的位点。当探针成功的置于结合位点后，连接各种小分子团集形成凝聚分子。对于该问题开发了两种途径。一种尝试将数据库中的小分子装配结合到以功能基团(HOOK)(M.B.Eisen等，ProteinsStrut.，Funct.，Genet.19199(1995)，另一种使用模拟退火方案以产生片段间的连接体原子和键从而获得具有良好共价几何结构和非键合相互作用的配体候选物(DLD，动态配体设计(dynamic ligand design))(A.Miranker和M.Karplus，ProteinsStrut.，Funct.，Genet.1129-34(1991)和23472(1995)).。现有的用于合理药物设计的方法可有效的提出新的和诱发令人感兴趣的几何结构，其显示大约粗略互补于位点中的氢键基团。不幸的是，现有方法使用近似值，其可能不准确且会导致难以准确的将候选物分类排列。因此，虽然存在大量的计算算法可用于分析结合位点和结合复合物，以及合理设计配体和其它药物候选物，基于结构的设计依然是不准确和不确定的努力企图。专利技术概述现有技术的局限被通过以下步骤克服(i)精确处理靶分子与候选配体的非结合和结合状态中的溶剂化、介电和远距离静电效果，和(ii)将提出的配体分类排列的详细的定量方法。本方法基于以下发现，对溶剂化、远距离静电和介电效果的粗糙处理，以及缺乏对靶分子与候选配体非结合状态的合适处理，限制了合理设计和识别新的用于结合预定靶分子的候选配体。本计算机执行程序通过提供考虑配体/靶分子结合的交换性质的方法克服了这些局限，其中与溶剂的相互作用被交换为配体和其互补靶分子间的相互作用。与现有技术不同，本文所述方法考虑了在溶剂中配体与其靶受体间的结合中的溶剂化、远距离静电和介电效果。因此，在一方面，提供了方法识别配体在溶剂中结合靶分子(如受体、酶)的性质的方法，其条件是提供了靶分子三维形状的表示法。方法包括选择以三维定义的配体的三维形状，其形状互补于(符合)所选靶分子所选部分的形状；测定配体上电荷分布的表示法，其该电荷分布最小化溶剂中配体和靶分子间结合的静电作用。在一些实施方式中，电荷分布的表示法是一组多极。在其它实施方式中，方法进一步包括识别具有符合电荷分布表示法的点电荷的分子的步骤。这些方法在设计用于结合具有已知配体的靶分子的结合增强配体中特别有效。如在本文中所使用的，结合增强配体表示的配体，其结构依据靶分子的已知配体，但根据本文所述方法进行了修饰从而具有最小化溶剂中配体和靶分子间结合的静电作用的电荷分布。因此，本计算机执行程序提供提供了合理药物设计的方法，其识别结合具有已知或可预测的三维结构的靶分子的该增强改进的配体。方法包括选择配体的以三维结构定义的形状，其符合该形状与所选靶分子部分的形状相匹配，测定配体上电荷分布的表示法，其该电荷分布最小化溶剂中配体和靶分子间结合的静电作用。用所要求方法识别的其配体的靶分子是分子三维形状的表示法已知或可以预测的分子。该靶分子包括生物高聚物和非生物高聚物。生物高聚物的例子包括蛋白、核酸、脂类、糖类和前述的混合物(如糖蛋白、脂蛋白等等)。非生物高聚物的例子包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚烷撑、聚烷撑二醇、聚烷撑氧化物、polyalkylene terphthalates、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚乙烯卤化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙醇酸交酯、聚硅氧烷、聚氨基甲酸酯、烷基纤维素、丙烯酸和甲基丙酸烯酸酯的聚合体、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚乙撑氧、poly(ethylene terphthalate)、聚乙烯醇、多乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、乳酸和羟基乙酸的聚合体、聚酐、多正酯类、聚亚安酯、poly(butic acid)、聚戊酸、poly(lactide-cocaprolactone)及其共聚物。在本文中，术语“蛋白”或“多肽”可互换使用以包含大量由氨基酸组成的生物多聚物，如受体、激素和酶。需要理解的是如本文中所述，涉及“蛋白”、“多肽”或“受体”通常都也可用于类似结构，如脂蛋白、糖蛋白、连接有其它有机或无机基团的蛋白以及多链和多结构域的多肽结构，如大分子酶和病毒，和包括非生物多聚物。在这些例子中，出现关于配体和蛋白分子间结合的静电作用的类似结果问题。在一些实施方式中，靶分子为蛋白，本计算机执行程序被用于识别新的和/或增强改进的配体以在溶剂中结合具有已知三维结构的蛋白。配体和蛋白的已知结合伴侣包括激素/受体、辅因子或抑制剂/酶、抗原/抗体等等。对于配体以前已经被识别了的蛋白，本方法被用于识别对已知配体结构的合适修饰以获得“增强”“改进”配体上的电荷分布，其与未修饰(天然)配体的电荷分布相比，最小化了增强改进的配体和蛋白间结合的静电作用。实施例中提供了作为示例的配体/蛋白结合伴侣，其被用作根据本方法识别“增强”“改进的”配体的起点。在另一方面，提供了识别结合蛋白靶分子的新的和/或结合增前强的配体的方法。已知蛋白根据氨基酸序列(蛋白一级结构)和蛋白所处的溶剂折叠为三维结构。蛋白的生物学活性和稳定性依赖于蛋白的三维结构。可以通过多种方法测定和或预测蛋白的三维结构。最常见的用于测定蛋白结构的方法包括使用X射线晶体分析法。蛋白三维结构也可以使用圆形二色性、光散射、或通过测量辐射能的吸收和发散本文档来自技高网...

【技术保护点】
调节抗体的抗原结合亲和力的方法，包括：　　　　确定抗体氨基酸的最佳电荷分布的空间表示法以及抗体当在溶剂中结合抗原时结合自由能的相关改变；　　　　识别抗体的至少一个候选氨基酸残基位置，当结合抗原时该残基位置将被修饰以改变抗体的结合自由能；并且　　　　为所述的氨基酸位置的取代挑选选定的氨基酸残基，　　　　从而使得取代后，抗体的抗原结合亲和力被调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔曼范维里杰曼，布赖恩WH谢曼，亚历克西A卢戈夫斯科伊，
申请(专利权)人：比奥根艾迪克MA公司，马萨诸塞州技术研究院，
类型：发明
国别省市：US[美国]