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HER3活性抑制剂.pdf

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  • 文档编号:1192477
  • 上传时间:2018-04-05
  • 格式:PDF
  • 页数:55
  • 大小:1.06MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010551237.0

    申请日:

    2002.08.09

    公开号:

    CN102078613A

    公开日:

    2011.06.01

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):A61K 45/00申请公布日:20110601|||实质审查的生效IPC(主分类):A61K 45/00申请日:20020809|||公开

    IPC分类号:

    A61K45/00; A61K39/395; A61K49/00; A61P35/00; G01N33/50; C12N5/18; C07K16/28

    主分类号:

    A61K45/00

    申请人:

    马普科技促进协会

    发明人:

    A·乌尔里克; E·赫顿-范德霍斯特

    地址:

    德国慕尼黑

    优先权:

    2001.08.09 EP 01119260.6

    专利代理机构:

    中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

    代理人:

    罗菊华

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    内容摘要

    本发明涉及包含HER3活性抑制剂、特别是抗HER3抗体为活性剂的药物组合物。本发明进一步公开了该组合物在诊断、预防或治疗过度增殖性疾病、特别是肿瘤疾病中的用途。

    权利要求书

    1: 药物组合物, 其包含 HER3 活性抑制剂为活性剂以及药物可接受的载体、 稀释剂和 / 或助剂, 其中所述抑制剂与 HER3 的结合可降低 HER3 介导的信号转导。
    2: 权利要求 1 的组合物, 其中通过下调 HER3 导致所述信号转导降低。
    3: 权利要求 1 的组合物, 其中通过使 HER3 稳定于基本失活的形式而导致所述信号转导 降低。
    4: 权利要求 1-3 中任一项的组合物, 其中该抑制剂并不竞争 Heregulin 与 HER3 的结 合。
    5: 权利要求 1-4 中任一项的组合物, 其中所述抑制剂是抗 HER3 抗体。
    6: 权利要求 5 的组合物, 其中所述抗体是单克隆抗体或其片段。
    7: 权利要求 5 的组合物, 其中所述抗体是重组抗体或抗体片段。
    8: 权利要求 7 的组合物, 其中所述重组抗体或抗体片段选自嵌合抗体、 人源化抗体、 单 链抗体及其片段。
    9: 权利要求 5-8 的组合物, 其中所述抗体偶联标记基团或效应基团。
    10: 权利要求 5-9 的组合物, 其中该抗体选自杂交瘤细胞系 DSM ACC 2527 或 DSM ACC 2517 产生的抗体 1B4C3 和 2D1 D12、 其片段或其重组衍生物。
    11: 权利要求 1-10 中任一项的组合物, 其包含另一活性剂。
    12: 权利要求 1-11 中任一项的组合物, 其用于诊断性应用。
    13: 权利要求 1-11 中任一项的组合物, 其用于治疗性应用。
    14: 权利要求 1-10 中任一项定义的 HER3 活性抑制剂的用途, 用于制备供诊断、 预防或 治疗过度增殖性疾病、 特别是肿瘤疾病的药剂。
    15: 权利要求 14 的用途, 其中所述抑制剂是抗 HER3 抗体。
    16: 权利要求 15 的用途, 其中该抗体选自杂交瘤细胞系 DSM ACC2527 或 DSM ACC 2517 产生的抗体 1B4C3 和 2D1 D12、 其片段或其重组衍生物。
    17: 权利要求 14-16 中任一项的用途, 用于诊断、 预防或治疗乳癌、 胃肠癌、 胰腺癌、 前 列腺癌、 神经胶质瘤、 黑色素瘤或肿瘤转移形成。
    18: 权利要求 14-17 中任一项的用途, 其中所述疾病与 HER3 的磷酸化提高有关。
    19: 权利要求 14-18 中任一项的用途, 其中所述疾病与 HER2/HER3 的异二聚体化提高有 关。
    20: 权利要求 14-19 中任一项的用途, 其中所述疾病与 PI3 激酶、 c-jun 末端激酶、 AKT、 ERK2 和 / 或 PYK2 的活性提高有关。
    21: 诊断、 预防或治疗过度增殖性疾病、 特别是肿瘤疾病的方法, 其包含给予有此需要 的受试者有效量的权利要求 1-10 中任一项定义的 HER3 活性抑制剂。
    22: 权利要求 21 的方法, 其中所述抑制剂是抗 HER3 抗体。
    23: 权利要求 22 的方法, 其中该抗体选自杂交瘤细胞系 DSM ACC 2527 或 DSM ACC 2517 产生的抗体 1B4C3 和 2D1 D12、 其片段或其重组衍生物。
    24: 权利要求 21-23 中任一项的方法, 其中所述受试者是人。
    25: 用于诊断、 预防或治疗过度增殖性疾病、 特别是肿瘤疾病的新型药剂的鉴定方法, 其包含分析候选化合物是否能够抑制 HER3 活性, 其中所述抑制剂与 HER3 的结合可降低 HER3 介导的信号转导。 2
    26: 权利要求 25 的方法, 其中将 HER3 抑制剂或其衍生化合物配制成药物组合物。
    27: 杂交瘤细胞系 DSM ACC 2517 以及其衍生的细胞系。
    28: 杂交瘤细胞系 DSM ACC 2527 以及其衍生的细胞系。
    29: 权利要求 27 或 28 的细胞系产生的抗体。

    说明书


    HER3 活性抑制剂

        发明描述
         本发明涉及包含 HER3 活性抑制剂、 特别是抗 HER3 抗体为活性剂的药物组合物。 本 发明进一步公开了该组合物在诊断、 预防或治疗过度增殖性疾病、 特别是肿瘤疾病中的用 途。
         已知蛋白质酪氨酸激酶是介导可调节细胞生长和分化的信号转导过程的酶。受 体蛋白质酪氨酸激酶通过配体刺激的底物酪氨酸磷酸化而起作用。HER3( 也称为 ErbB3) 是 受 体 蛋 白 质 酪 氨 酸 激 酶 表 皮 生 长 因 子 受 体 (EGFR) 亚 家 族 的 成 员 (Plowman 等 人, Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87(1990), 4905-4909 ; Kraus 等 人, Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A.86(1989), 9193-9197 以 及 Kraus 等 人, Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90(1993), 2900-2904)。
         已经发现 HER3 在若干癌症类型、 例如乳腺、 胃肠道和胰腺癌中过表达。若 HER3 与 受体蛋白质酪氨酸激酶 EGFR 亚家族的另一成员 HER2 共表达, 则形成活性异二聚体信号复 合物。
         针 对 HER3 的 单 克 隆 抗 体 (Rajkumar 等 人, Br.J.Cancer 70(1994), 459-456) 对表达 HER3 的细胞系的无贴壁依赖性生长具有激动效应。另一方面, 据报道美国专利 5,968,511( 对应于 WO 97/35885) 所述抗 HER3 抗体可降低 Heregulin 诱导的 HER2/HER3 异 二聚体形成。然而, 只是对提高 Heregulin 与 HER3 结合的抗体证明了这种活性。因此, 尚 不清楚哪种类型的抗 HER3 抗体 - 如果存在的话 - 具有供治疗性应用的潜能。
         Vadlamudi 等人 (Oncogenes 18(1999), 305-314) 描述了通过 HER2 受体调节环加 氧酶 (COX-2) 途径。发现 COX-2 的特异性抑制剂能够抑制结肠直肠癌细胞的促有丝分裂及 侵袭作用。进一步发现, 与单克隆抗 HER3 抗体温育可致 HER2/HER3 异二聚体水平下降, 但 是只部分降低 COX-2 表达。
         WO 00/31048 公开了可用作受体酪氨酸激酶 ( 例如 EGFR、 HER2 和 HER4) 抑制剂的 喹唑啉 (quinazoline) 衍生物。但未公开 HER3 的抑制。
         WO 00/78347 公开了阻止或抑制细胞生长的方法, 其中包含防止或降低 ErbB-2/ ErbB-3 异二聚体形成。例如, 该药剂可以是抗 HER2 胞外域抗体与抗 HER3 抗体 ( 例如购自 Neomarkers 的 HER3 抗体 H3.105.5) 的组合。然而尚不清楚需要何种类型的抗 HER3 抗体, 以获得所需治疗效果。
         美国专利 5,804,396 描述了用于治疗增殖性疾病的药剂的鉴定方法, 其中包含对 一种潜在的药剂通过 HER2/HER3 或 HER2/HER4 或 HER3/HER4 异二聚体抑制信号转导的活性 进行分析的步骤。并未公开特异性的 HER3 抑制剂。
         在表达不同 HER2 ∶ HER3 比例的侵袭性乳癌细胞系 MCR-7(DKFZ Heidelberg)、 MDA-MB-468(ATCC HTB-132) 和 MDA-MB231(ATCC HTB-26) 中, 我们比较了一种激动性的抗 HER2 单克隆抗体 Herceptin 与抗 HER3 抗体的生物学特性, 即 (i) 小鼠单克隆抗体 IgG1, α-HER3-ECD, Upstate Biotechnology, 目录号 #05-471, 针对 HER3 的 Heregulin 结合位点, (ii) 我们实验室的抗体 1B4C3 以及 (iii) 同样来自我们实验室的抗体 2D102。我们提供了
         证据, 证明利用抗 HER3 抗体在 α/β-Heregulin(α/β-HRG) 刺激之前预处理乳癌细胞系, 与 Herceptin 相比, 可减少 HER2/HER3 酪氨酸磷酸化程度。此外, 抗 HER3 抗体取消了 HER2/ HER3 的异二聚体化, 还降低了 PI3- 激酶的 p85 亚基和连接 (adaptor) 蛋白质 SHC 与 HER3 的 复合物形成, 分别导致 PI3- 激酶和 c-jun- 末端激酶活性 (JNK) 下降。与 Herceptin 相比, 抗 HER3 抗体也能够在 α/β-HRG 刺激之后下调细胞外信号调节的激酶 2(ERK2)。 此外我们 证明, 在利用抗 HER3 抗体预处理之后, 乳癌细胞系的迁移和增殖特性显著下降。我们的数 据清楚表明, 在 HRG 刺激之后, 抗 HER3 抗体比 Herceptin 更有效降低信号转导过程。此外, 在特定癌症类型例如黑色素瘤中, 抗 HER3 抗体可有效降低迁移和增殖特性, 而抗 HER2 抗体 根本没有任何 显著作用。这些数据证明, 抗 HER3 抗体或其它 HER3 抑制剂具有治疗乳癌及 其它以通过 HER3 及其异二聚体化配偶体的超级信号为特征的恶性肿瘤的巨大潜能。
         因此, 本发明涉及包含 HER3 活性的特定类型抑制剂为活性剂以及药物可接受的 载体、 稀释剂和 / 或助剂的药物组合物。 本发明的 HER3 抑制剂的特征在于, 该抑制剂与 HER3 的结合可降低 HER3 介导的信号转导。在一个实施方案中, 通过下调 HER3 引起 HER3 分子至 少部分从细胞表面消失, 从而导致 HER3 介导的信号转导下降。在本发明另一实施方案中, 通过使细胞表面的 HER3 分子稳定于基本失活的形式, 即比非稳定形式显示较低的信号转 导的形式, 从而导致 HER3 介导的信号转导下降。
         本发明的抑制剂可能影响 Heregulin 与 HER3 的结合, 特别是降低 Heregulin 与 HER3 的结合。但在另一实施方案中, 该抑制剂可能并不竞争 Heregulin 与 HER3 的结合。
         在优选实施方案中, 该抑制剂是抗 HER3 抗体。优选地, 该抗体针对 HER3 的胞外 域。然而应当注意, 也可能使用其它 HER3 抑制剂, 特别是低分子量抑制剂, 例如肽或有机化 合物。
         根据本发明, 术语” 抗体” 包括单克隆抗体、 多克隆抗体、 由至少两种抗体形成的多 特异性抗体 ( 例如双特异性抗体 ) 以及抗体片段, 只要其具有所需活性即可。
         该抗体可以是利用等人 (Nature 256(1975), 495) 所述杂交瘤方法或重组 DNA 方法 ( 例如参见美国专利 4,816,567) 获得的单克隆抗体。也可以利用 Clackson 等 人 (Nature 352(1991), 624-628) 以及 Marks 等人 (J.Mol.Biol.222(1991), 581-597) 所述 技术, 从噬菌体抗体文库中分离单克隆抗体。该抗体可以是 IgM、 IgG, 例如 IgG1、 IgG2、 IgG3 或 IgG4。
         抗体片段包含抗体的一部分, 一般是完整抗体的抗原结合区或可变区。抗体片段 的例子包括 Fab、 Fab′、 F(ab′ )2 和 Fv 片段、 双功能抗体 (Diabody)、 单链抗体分子以及多 特异性抗体片段。
         特别而言, 该抗体可以是重组抗体或抗体片段, 更特别而言, 选自 嵌合抗体或其 片 段 (Morrison 等 人, Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.81(1984), 6851-6855)、 人源化抗体 (Jones 等 人, Nature 321(1986), 522-525 ; Riechmann 等 人, Nature 332(1988), 323-329 以 及 Presta, Curr.Op.Struct.Biol.2(1992), 593-596)、单 链 Fv 抗 体 (Plücktuhn 在 : The Pharmacology of Monoclonal Antibodies 113, Rosenburg 和 Moore, EDS, Springer Verlag, N.Y.(1994), pp.269-315) 以及双功能抗体 (Hollinger 等人, Proc.Natl.Acad. Sci.U.S.A.90(1993), 6444-6448)。
         在特别优选的实施方案中, 该抗体选自杂交瘤细胞系 DSM ACC2527 或 DSM ACC2517 产生的抗体 1B4C3(IgG2a) 和 2D1D12(IgG1)、 其片段或其重组衍生物。1B4C3 是导致 HER3 内在化的抗体, 2D1 D12 是导致 HER3 稳定化的抗体。进一步优选与保藏的杂交瘤细 胞系所产生的抗体具有基本相同的生物学活性 ( 例如实施例所述 )、 例如结合到 HER3 的相 同表位的抗体, 例如嵌合或人源化抗体或其片段。按照 BudapestTreaty for the Deposit of Microorganisms, 杂交瘤细胞系 DSM ACC 2517 于 2001 年 7 月 24 日保藏在 Deutsche Sammlung von Mikroorganismenund Zellkulturen GmbH(DSMZ), Mascheroder Weg 1b, 38124Braunschweig, Germany。产生抗体 1B4C3 的杂交瘤细胞系 DSM ACC2527 于 2001 年 9 月 4 日保藏在 DSMZ。
         本发明的抗体可以偶联标记基团, 特别用于诊断性应用。 合适的标记基团的例子, 例如放射性基团、 荧光基团或其它标记基团为本领域已知。此外, 特别对治疗性应用而言, 该抗体可能偶联效应基团, 例如细胞毒性基团, 如放射性基团、 毒素或本领域已知的其它效 应基团。
         在进一步优选的实施方案中, 该抑制剂可能选自非抗体来源的结合蛋白质, 例如 纤连蛋白 III 型结构域或 anticalins(Skerra,″ Engineered protein scaffolds for molecular recognition″, J.Mol.Recog.13(2000), 167-187 以及在此引用的文献 ) 此外, 本申请涉及 HER3 活性抑制剂的用途, 用于制备药剂, 供诊断、 预防和 / 或治 疗过度增殖性疾病, 特别是肿瘤疾病, 例如乳癌、 胃肠癌、 胰腺癌、 前列腺癌、 神经胶质瘤、 黑 色素瘤或其它 HER3 表达或过 表达的癌症或肿瘤转移形成, 其中所述抑制剂结合到 HER3 可 降低 HER3 介导的信号转导。 该疾病可能与增强的 HER3 信号转导有关, 并可能与相伴的 HER2 表达或缺少 HER2 表达有关。特别而言, 该疾病与增强的 HER3 磷酸化、 和 / 或增强的 HER2/ HER3 异二聚体化、 和 / 或增强的 PI3 激酶活性、 和 / 或增强的 c-jun 末端激酶活性和 / 或 AKT 活性、 和 / 或增强的 ERK2 活性和 / 或 PYK2 活性有关。
         令人吃惊的是, 发现本发明的 HER3 抑制剂, 特别是抗 HER3 抗体, 在降低信号转导 过程方面比 HER2 抑制剂、 例如 Herceptin 更为显著高效。特别而言, 在黑色素瘤细胞中, 抗 HER3 抗体有效, 虽然黑色素瘤细胞表达 HER2, 但 Herceptin 没有显著效果。
         优选地, 本发明的 HER3 抑制剂具有至少一种下列特征 :
         - 降低 Heregulin(p85) 与反式激活的 HER3 的结合, 优选基本上完全抑制 p85 与 HER3 的结合,
         - 抑制 GRB2 结合到 HER2、 HER2 结合到 HER3 和 / 或 GRB2 结合 SHC,
         - 抑制受体酪氨酸磷酸化,
         - 抑制 AKT 磷酸化,
         - 降低肿瘤侵袭性, 特别是乳癌和黑色素瘤,
         - 抑制 PYK2 酪氨酸磷酸化以及
         - 抑制 ERK2 磷酸化。
         本发明进一步涉及诊断、 预防或治疗过度增殖性疾病、 特别是肿瘤疾病的方法, 其 包含给予所需受试者 ( 例如人 ) 有效剂量的 HER3 活性抑制剂, 其中所述抑制剂结合到 HER3 可降低 HER3 介导的信号转导。
         通过活性剂与生理上可接受的载体、 稀释剂和 / 或助剂混合, 将该 HER3 抑制剂、 特 别是抗 HER3 抗体配制成例如冻干剂型、 含水溶液、 悬浮液或固体制剂, 例如片剂、 糖锭剂或
         胶囊剂, 如 Remington′ s Pharmaceutical Sciences 所述。
         该剂型可能包含多于一种的活性化合物, 例如其它受体蛋白质酪氨酸激酶、 例如 EGFR、 HER2、 HER4 或血管内皮生长因子 (VEGF) 的抑 制剂。或者或另外, 该组合物可能包含 细胞毒性剂例如阿霉素 (doxorubicin)、 顺铂 (cisplatin) 或卡铂 (carboplatin)、 或细胞 因子。
         本发明的抑制剂还适于诊断性应用, 例如以便确定 HER3 的表达和 / 或对靶细胞的 活性。这种诊断性应用可按照已知方法实现。
         根据待治疗疾病的类型及严重性, 可给予人类患者约 1μg/kg-15mg/kg 的抗体, 例如通过一次或多次分别给予或连续输注。典型的每日剂量可根据上述因素为约 1μg/kg 至约 100mg/kg 或更多。对于几天或更长时间的重复给药而言, 根据所治疗的疾病持续进行 治疗, 直至对疾病症状产生所需要的抑制为止。
         本发明进一步由以下附图及实施例进行说明。
         实施例
         1. 单克隆抗体 α-HER3ECD 降低 HER3 和 HER2 的受体酪氨酸磷酸化
         根 据 其 不 同 的 HER2 ∶ HER3 比 值 及 其 固 有 的 迁 移 特 性 选 择 乳 癌 细 胞 系 MCF-7(DKFZ-Heidelberg) 、MDA-MB-468(ATCC HTB-132) 和 MDA-MB-231(ATCC HTB-26), MDA-MB-231 是 最 具 侵 袭 性 的 细 胞 系。 为 了 与 trastuzumab(Herceptin) 比 较 ECD α-HER3 (Upstate Biotechnology, Cat.#05-471) 的功能性作用, 我们在 Heregulin(HRG) 刺激之前, 分别利用 α-HERECD 和 HC 预处理细胞, 进行受体免疫沉淀实验, 并利用抗磷酸 ECD 酪氨酸抗体 (PY) 进行探测 ( 图 1)。我们的数据表明, 利用 α-HER3 预处理基本上降低 α-HRG 刺激后 MCF-7( 图 1a) 和 MDA-MB-231( 图 1c) 中 HER3 和 HER2 的酪氨酸磷酸化程度, 但反而提高 MDA-MB-468 中 HER3 的酪氨酸磷酸化 ( 图 1b)。α-HER3ECD 甚至增强了 HER2 与 HER3 的结合, 尽管酪氨酰磷酸化受体的含量显著下降 ( 图 1a、 b 中上图泳道 4 和 8)。相比 之下, 所有细胞系在 HRG 存在与否的情况下, HC 上调受体酪氨酰磷酸化并促进 HER3 与 HER2 的结合 ( 图 1a、 b、 c 上图泳道 3、 7、 11 和 15)。至于对 α-HRG 不敏感的 MDA-MB-486 细胞, 使用 β-HRG 作为刺激物。
         2.α-HER3ECD 取消 SHC 和 PI3-K 与 HER3 以及 GRB2 与 HER2 的 结合
         我们随后探询 α-HER3ECD 是否作用于 HER3 的已知底物, 即分别引起 MAPK 级联活化 以及脂质信号的效应蛋白质 SHC 和磷脂酰 -3-OH- 激酶 (PI3-K)。 因此, 我们在上述实验条件 下免疫沉淀 SHC 和 PI3-K, 评估这些效应物的酪氨酸磷酸化。如图 2 所示, α-HER3ECD 显著降 低 MCF-7 和 MDA-MB-486 细胞系中 SHC 的酪氨酸磷酸化 ( 图 2a、 b 泳道 13 和 16 比较 )。引 人注意的是, 在 MCF-7 细胞中 SHC 的结合衰减, 而在 MDA-MB-486 中, α-HER3ECD 引起 HER3 与 SHC 的结合提高。PI3-K 调节亚基的免疫沉淀产生基本相似的结果。酪氨酸磷酸化的 HER3 与 PI3-K 的结合在 MCF-7 中消失, 在 MDA-MB-486 中则观察到提高 ( 图 1b、 2b)。然而, 利用 ECD α-HER3 预处理 MDA-MB-486 细胞, 导致 SHC 和 PI3-K 与 HER3 的结合提高, 而 HC 再次在所 有细胞系中显示交联特性。由于 SHC 在 HRG 刺激之后与连接分子 GRB2 结合, 我们通过测定 GRB2 结合研究了 SHC 降低的酪氨酸磷酸化的作用 ( 图 2c)。为此我们按前述相同的实验设 计, 使用 GST-GRB2 融合子在 MCF-7 细胞中进行 GST 下拉 (GST-pulldown) 分析。降低的 SHC 酪氨酰磷酸化确实导致 GRB2 与 SHC 的结合剧烈下降 ( 图 2c 下图, 比较泳道 5 和 8), 并完全抑制其结合 HER2( 图 2c 中图, 比较泳道 5 和 8)。这些数据清楚表明, α-HER3ECD 在 MCF-7 中 抑制 SHC 和 PI3-K 结合 HER3, 在 MDA-MB-486 中则不然, 两种蛋白质都结合 HER3, 而与 HER3 的磷酸化状态无关。
         3.α-HER3ECD 下调 JNK1 和 PI3-K 活性
         连接蛋白质 SHC 介导生长因子受体下游的 MAPK 信号途径, 分别活化 ERK2 和 JNK。 ECD 为研究 α-HER3 对 ERK2 和 JNK 的作用, 我们在 MCF-7 和 MB-468 中于相同实验条件下进行 MAPK 激酶分析 ( 图 3)。 我们在所有细胞系中观察到 JNK 活性剧烈下降, 但只在 MCF-7 中检测 ECD 到 HC 对 JNK 的等效作用 ( 图 3a)。ERK2 活性通过 α-HER3 仅仅略微但显著下降, 而 HC 对 ERK2 活性没有作用 ( 数据略 )。由于最近证明 PI3-K 与癌侵袭有关, 我们研究了 α-HER3ECD 对 PI3-K 活性的抑制特性, 并进行了 PI3-K 分析 ( 图 3)。在 MCF-7 和 MDA-MB-486 中, 与 HRG 处 理的细胞相比, PI3-K 活性剧烈下降 ( 图 3a、 b)。在 MDA-MB-486 中, HC 对 PI3-K 活性的 ECD ECD 作用甚至强于 α-HER3 。这些数据提示, α-HER3 在 MCF-7 和 MDA-MB-486 细胞中分别 下调 JNK 和 PI3-K 活性。
         4.α-HER3ECD 增强 HER3 的内吞下调
         在 HRG 刺激之后, HER2 和 HER3 被内吞并再循环。我们感兴趣确定 α-HER3ECD 介导 的抑制 HER3 酪氨酸磷酸化是否起源于加速的内吞作用。为进一步理解, 我们利用 MCF-7 细 ECD 胞, 分别在 α-HER3 或 HRG 存在与否的情况下, 继之以 HRG 刺激, 进行时间过程分析 ( 图 4)。然后在膜蛋白质生物素化之后, 对 HER3 进行免疫沉淀。我们观察到利用 α-HER3ECD 预 处理之后, HER3 被快速内吞 ( 图 4b 上图 )。给予细胞 HRG 具有相同作用, 差别在于, HER3 于 2 小时以后回输到膜, 3 小时以后再次被内吞。利用 PY 探测全细胞裂解物 (WCL), 作为对 照 ( 图 4b 下图 )。与 3 小时后酪氨酰磷酸化蛋白质含量降低的 HRG 处理的细胞相比, 利用 ECD ECD α-HER3 预处理 1 小时后发生 HER3 的加速内吞作用。为比较 α-HER3 和 HC, 我们利用 HC 和免疫沉淀的 HER2 进行相同实验 ( 图 4a 上图 )。惊人的是, 利用 HC 预处理之后, HER2 在任何时间点均未被内吞, 而 HRG 则引起快速内吞作用。比较利用抗磷酸化酪氨酸 (PY) 探 测的内吞受体及全细胞裂解物, 清楚显示利用 α-HER3ECD 则磷酸化酪氨酸含量下降, 利用 ECD HC 则不然 ( 图 4b 下图 )。 我们的数据表明, α-HER3 通过加速的内吞作用快速下调 HER3, 从而致使细胞对 HRG 刺激不敏感。
         5.a-HER3ECD 抑制乳癌细胞系的迁移和增殖特性
         为评价 α-HER3ECD 对乳癌细胞系迁移及增殖特性的生物学功能, 我们在 α-HER3ECD 存在与否的情况下继之以 HRG 刺激, 进行 BrdU 掺入分析。利用 α-HER3ECD 预处理使 MCF-7 和 MDA-MB-486 的增殖分别降低 28.7% ±6.18%和 21.1% ±7.62%。观察到的增殖抑制 与 ERK2 分析有关, 而 HC 在这些细胞系中没有作用 ( 数据略 )。此外, 为研究 α-HER3ECD 对 乳癌细胞迁移特性的作用, 我们在 α-HER3ECD 存在与否的情况下, 利用 MCF-7 和 MDA-MB-486 进行趋化 (chemotaxis) 实验。我们观察到 MCF-7 和 MDA-MB-486 的迁移率分别剧烈下降 59.1% (P = 0.018) 和 55.4% (P = 0.00005)。另外, MDA-MB231 的迁移也被抑制 35%, 但显著性略低 (P = 0.06)。我们的数据清楚表明 α-HER3ECD 对 MCF-7 和 MDA-468 增殖和迁 移的抑制作用。
         6. 产生抗 HER3 的单克隆抗体
         我 们 然 后 利 用 HER3 胞 外 部 分 和 His-Tag C 末 端 的 重 组 人 融 合 蛋 白 质(HER3-6xHis-CT) 免疫 Balb/c 小鼠, 产生抗 HER3 胞外域的小鼠单克隆抗体。 通过在 HEK293 细胞中转染、 G418 选择以及稳定表达构建体, 获得免疫原, 收集最高表达水平克隆的细胞 培养上清, 于硫酸铵沉淀、 透析以及随后的金属离子亲和层析 (Ni-NTA) 之后纯化蛋白质。 利用 Western 印迹进行质量保证 ( 数据略 )。按照厂家规程 (Qiagen ImmunEasy Mouse Adjuvant) 腹膜内注射 22μg HER3-6xHis-CT 进行免疫。使用标准方法得到产生单克隆抗 体的杂交瘤细胞系。
         7. 抗 HER3 的单克隆抗体优先结合其蛋白质主链, 并对 HER3 的内吞过程具有不同 作用
         我们利用 FACS 分析鉴定了可特异性识别 MCF-7 细胞表面的天然 HER3 的 3 株单克 隆抗体 ( 数据略 )。1 B4C2 和 1 B4C3 是 IgG2a 同型抗体, 而 2D1 D12 是 IgG1 同型抗体。 未检测到与 EGFR 家族其它成员有交叉反应性 ( 数据略 )。然后我们试图确定该抗体结合 HER3 的糖基化结构还是结合 HER3 的蛋白质主链, 及其对受体内吞调节的影响。为此, 我们 利用已知可防止细胞表面蛋白质 N- 连接糖基化的抗生素 Tunicamycin, 在其存在与否的情 况下预处理 MCF-7 细胞 16 小时。裂解细胞之后, 我们利用单克隆抗体 2F1 2( 针对 HER3 的 ECD 胞内部分 )、 α-HER3 (HER3 的胞外部分 )、 1 B4C2、 1 B4C3 和 2D1 D12 免疫沉淀 HER3。我 ECD 们的数据表明, α-HER3 、 1 B4C3 和 2D1 D12 均优先结合 HER3 的蛋白质主链, 而 1 B4C3 对 HER3 的糖基化形式也具有亲和性 ( 图 6A)。
         为研究 1 B4C3 和 2D1 D12 对 HER3 内吞过程的作用, 我们分别利用 1 B4C3 或 2D1 D12 温育 MCF-7 细胞不同时间, 进行时间过程实验。将细胞表面蛋白质生物素化, 利用抗 ECD HER3 胞内域的抗体沉淀, 利用链亲和素检测。我们观察到 1 B4C3 类似于 α-HER3 加速 HER3 的内吞作 用, 2D1 D12 则有稳定作用, 从而在细胞表面积聚 HER3( 图 6B)。
         8. 单克隆抗体 1 B4C3 和 2D1 D12 抑制 HER3 和 HER2 的下游信号
         然后我们探询 1 B4C3 和 2D1 D12 是否可以抑制 HER2 和 HER3 底物 SHC 的酪氨酸磷 酸化。由于 GRB2 与 HRG 刺激的 HER2 结合, 并按与 SHC 相同的方式传递促分裂信号到 MAPK 途径, 我们在未处理或经抗体预处理并随后经 HRG 刺激的 MCF-7 细胞中免疫沉淀 SHC, 同时 进行 GST-GRB2 下拉分析 ( 图 6C)。该实验表明, 两种抗体均抑制 SHC 的酪氨酸磷酸化以及 GRB2 与 SHC 的结合。此外, 该抗体抑制 SHC 和 HER3 的结合以及 HER2 和 HER3 的异二聚体 化。这些数据表明, 下游信号受 1 B4C3 和 2D1 D12 抑制, 虽然 2D1 D12 比 1 B4C3 的抑制作 用更强。
         9. 单克隆抗体 2D1 D12 抑制乳癌细胞系 MDA-MB-435S、 ZR-75-1 和黑色素瘤细胞 系 Mel Gerlach 的增殖
         我 们 然 后 着 手 研 究 1 B4C3 和 2D1 D12 在 两 株 乳 癌 细 胞 系 MDA-MB-435S(ATCC HTB-129)、 ZR-75-1(ATCC CRL-1500) 以及黑色素瘤细胞系 Mel Gerlach(Klinikum Groβ hadern, Munich) 中 的 生 物 学 活 性。 我 们 因 其 在 裸 鼠 中 的 致 瘤 性 及 其 HER3 高 表 达 水 平而选择这些细胞系。应当注意, 黑色素瘤细胞过表达 HER3, 因为 HER3 在黑色素细胞 (melanocytes) 以及少突胶质细胞 (oligodendrocytes) 的发育过程中是非常关键的。为 了检验我们有关 1 B4C3 和 2D1 D12 取消促细胞分裂信号、 因而取消癌细胞的增殖特性的假 说, 我们在抗体存在与否的情况下进行 BrdU 掺入分析 ( 图 7)。2D1 D12 极大降低所有细胞 系的增殖, 而 1 B4C3 只在 Mel Gerlach 中具有抑制作用。总之, 我们的数据构成了第一个证据, 证明抗 HER3 单克隆抗体可潜在视作抗癌的新治疗武器。
         产生抗体 1B4C3 和 2D1 D12 的杂交瘤细胞系分别于 2001 年 9 月 4 日和 2001 年 7 月 24 日保藏在 DSMZ。
         10.HER3 抗体对信号转导的作用
         10.1. 方法
         MDA-MB-435S 得 自 ATCC(HTB-129), Mel-Juso 得 自 Cell Lines Servive(CLS) (0282-HU)。GST-p85(a.a 333-430) 得 自 Santa Cruz。GST-GRB2 如 前 所 述 纯 化。 Phospho-AKT(P-Ser 473) 来自 New England Biolabs(NEB)。HER2 抗体按所述纯化自杂交 瘤培养上清 (ATCCCRL-10463)。GST 下拉分析中使用 1.25μg 诱饵 (bait) 蛋白质。如前所 述进行 BrdU 掺入及侵袭分析。所有实验至少进行两次。
         10.2. 结果与讨论
         为了检测 HER2 和 HER3 受体在 MDA-MB-435S 和 Mel-Juso 中的表面表达, 我们另外 利用 FACS 分析测定其表达水平 ( 图 8A、 B)。我们观察了 HER2 和 HER3 在这些细胞系中的 表达, 继而仔细分析 HER3 抗体作用于 Heregulin(HRG) 介导的信号转导的分子机制。为此, 我们在人乳癌细胞系 MDA-MB-435S 和黑色素瘤细胞系 Mel-Juso 中进行 GST 下拉分析 ( 图 8)。 休眠细胞经 HER3 抗体 1 B4C3, 2D1 D12、 对照抗 HER2 抗体以及 PI(3)K 抑制剂 LY294002 预处理, 然后经 β-HRG 刺激。细胞裂解以后, 归一化蛋白质水平, 由于 HER3 具有 6 个潜在 的 p85 结合位点, 利用 GST-p85(a.a.333-430) 为诱饵进行 GST 下拉分析。针对磷酸酪氨酸 (PY) 的 Western 印迹表明, 抗 HER2 和 1 B4C3 同样降低 p85 与反式活化的 HER3 的结合, 而 LY294002( 阴性对照 ) 对 MDA-MB-435S 中 p85 的结合没有抑制作用 ( 图 8C)。 然而, 2D1 D12 几乎完全取消 MDA-MB-435S 中 p85 与 HER3 的结合 ( 图 8C)
         在人黑色素瘤细胞系 Mel-Juso 中, 1 B4C3 和 2D1 D12 同样降低 p85 与 HER3 的结 合, 而抗 HER2 显示更显著降低 p85 的受体结合 ( 图 8D)。LY294002 再次显示对 p85 的结合 没有抑制作用 ( 图 8D)。 此外, 我们在磷酸酪氨酸印迹中观察到某些显著的酪氨酸磷酸化条 带, 在 MDA-MD-435S 中为 125kDa 和 66kDA, 而在 Mel-Juso 中只有 125kDA 的一条主带。已 知 PI(3)K 物理上结合粘着斑激酶 (FAK), 因而我们利用 FAK 抗体重新探测该印迹 ( 图 8C、 D 下图 )。我们的数据表明, 在两株细胞系中, 只有 2D1 D12 和 PI(3)K 抑制剂 LY294002 可 取消 FAK 与 p85 的结合。利用 HER2 和 HER3 抗体重新探测该印迹, 确认捕获的 HER3 的量减 少, 其与 HER2 的异二聚体化降低 ( 图 8C、 D 中图 )。总之, 我们 的数据表明, 虽然 HER3 和 HER2 抗体降低受体酪氨酸磷酸化水平, 但它们能够在受体结合效应蛋白质的次级水平调节 不同的应答。
         由于 GRB2 只直接结合 HER2, 并通过 SHC 间接结合 HER3, 我们在相同的实验条件下 利用 GST-GRB2 为诱饵以及上述人肿瘤细胞系进行另外的 GST 下拉实验 ( 图 9A, B)。我们观 察到 1B4C3 和 2D1D12 减少 160 和 185kDa 之间的受体酪氨酸磷酸化, 而 LY294002 没有抑制 作用 ( 图 9A、 B 上图 )。然而, 利用抗 HER2 抗体预处理细胞导致受体酪氨酸磷酸化提高, 这 可由 β-HRG 进一步加强。利用 HER2、 HER3 和 SHC 抗体重新探测表明, 1 B4C3 和 2D1 D12 基 本上抑制 GRB2 结合 HER2 及其间接结合 HER3( 图 9A、 B 中图 ), 及其在两株细胞系中与 SHC 的结合 ( 图 9A、 B 下图 )。另一方面, 抗 HER2 抗体提高 GRB2 与 HER2 和 SHC 的结合。
         为更加了解抗体介导的下游信号, 我们还分析了上述实验的全细胞裂解物 (WCL)( 图 10)。当我们关注总细胞蛋白质的磷酸蛋白质含量时, 我们观察到在两株细胞系中, 抗 HER2 组成型活化受体, 而 1B4C3 和 2D1D12 抑制受体酪氨酸磷酸化 ( 图 10A 上图 )。 LY294002 仍没有作用。
         已经非常确定, HRG 可活化促细胞分裂剂活化的蛋白质激酶 (MAPK) 途径, 引起细 胞增殖、 细胞存活并增强各种基因的转录。为检测 HER2 和 HER3 抗体对 HRG 诱导的 MAPK 活 化的作用, 利用 phospho-ERK(T202/Y204) 抗体探测 MDA-MB435S 和 Mel-Juso 全细胞提取物 的免疫印迹 ( 图 10)。MAPK ERK1/2(p44/p42) 的磷酸化表明, 虽然活化受体, 但抗 HER2 轻 微降低 ERK1 磷酸化, 而 1B4C3 和 2D1 D12 对 ERK1 磷酸化没有抑制作用 ( 图 10A 中图 )。进 一步重新探测该印迹, 确认上样了等量蛋白质 ( 图 10A 下图 )。
         另外, 我们研究了 AKT 的活化状态, AKT 是 PI(3)K 的下游靶分子, 在细胞存活中具 有重要作用。 我们观察到抗 HER2、 1B4C3 和 2D1 D12 显著抑制 Mel-Juso 黑色素瘤细胞中 AKT 的磷酸化 ( 图 10B 上图 )。在 MDA-MB-435S 乳癌细胞中, HER2 和 HER3 抗体均显著降低 AKT 磷酸化 ( 图 10C)。 LY294002 作为阳性对照。 此观察结果极为重要, 因为活化 的 AKT 表达显 著提高的乳癌患者更易复发远端转移, 而致临床结果较差 (Perez-Tenorio G 等人 British Journal of Cancer, 86, 540-545(2002)。 单克隆抗体 1 B4C3 和 2D1 D12 抑制乳癌细胞系 MDA-MB-435S 和黑色素瘤细胞系 Mel-Juso 的增殖和迁移
         为评价 1 B4C3 和 2D1 D12 对细胞周期进程及肿瘤侵袭的抑制功能, 我们进行了 BrdU 掺入及侵袭分析 ( 图 11)。
         我们发现在 2D1 D12 预处理的 MDA-MB-435S 和 Mel-Juso 细胞中, β-HRG 刺激的 BrdU 掺入剧烈下降 ( 图 11A)。侵袭分析显示, 抗 HER3 抗体 2D1 D12 和 1 B4C3 基本降低 MDA-MB-435S 乳癌和 Mel-Juso 黑色素瘤细胞的侵袭力。令人惊讶的是, HER2 抗体 4D5 只在 MDA-MB-435S 中显示抑制作用, 在黑色素瘤细胞系 Mel-Juso 中则不然, 尽管在细胞表面表 达受体 ( 图 11B、 C 及图 8A、 B)。我们的结果提示, 可以使用抗 HER3 抗体治疗乳癌和黑色素 瘤。
         单克隆抗体 2D1d12 抑制 Heregulin 刺激的 PYK2 磷酸化
         我们先前证明, 胞内酪氨酸激酶 PYK2 可结合 HER3 并由 HER3 磷酸化, 提示 PYK2 具 有 HER3 活性介导剂的功能。与此相一致, 显性失活的 (dominant-negative)PYK2 可抑制 HRG 介导的神经胶质瘤细胞侵袭。为此, 我们试图研究抗 HER3 抗体对 HRG 诱导的 PYK2 酪氨 酸磷酸化的作用。我们利用抗 HER2、 1 B4C3 和 2D1 D12 预处理休眠的 SF767 人神经胶质瘤 细胞, 然后利用 α-HRG 刺激细胞。 裂解后按相同蛋白质数量归一化, 我们免疫沉淀了 PYK2, 并针对磷酸酪氨酸 (PY) 进行印迹。我们观察到抗 HER2 和 1 B4C3 对 PYK2 的酪氨酸磷酸化 没有抑制作用, 而 2D1 D12 显著降低 PYK2 的酪氨酸磷酸化 ( 图 12A)。因此, 抗 HER3 抗体可 有效抑制 HRG 诱导的 PYK2 酪氨酸磷酸化。
         通过利用 phospho-ERK 抗体探测 WCL 的免疫印迹, 我们观察到利用抗 HER2、 1 B4C3 和 2D1 D12 预处理细胞可抑制 α-HRG 活化的 ERK2 磷酸化 ( 图 12B 中图 )。利用 ERK 抗体 重新探测, 确认上样了等量蛋白质 ( 图 12B 下图 )。我们的数据再次显示, HER3 抗体可下 调 MDA-MB-435S、 Mel-Juso 和 SF767 中 HRG 介导的信号事件。另外, 我们的分析提示,针对 HER2 和 HER3 胞外域的抗体可调节不同的信号, 引起下游效应蛋白质的不同响应。
         附图说明 : 图1: 受体免疫沉淀实验, 其表明单克隆抗体 α-HER3ECD 降低 HER3 和 HER2 的受体酪氨 酸磷酸化。 图2: α-HER3ECD 取消 SHC 和 PI3-K 与 HER3 以及 GRB2 与 HER2 的结合。 图3: α-HER3ECD 下调 JNK1 和 PI3-K 活性。 图 4/5 : α-HER3ECD 增强 HER3 的内吞下调。 图 6a : 针对 HER3 的单克隆抗体优选结合蛋白质主链, 并对 HER3 的内吞过程具有不同 作用。 图 6b : 1B4C3 加速 HER3 的内吞作用, 而 2D1D12 具有稳定作用且且在细胞表面上积聚 HER3。 图 6c : 单克隆抗体 1B4C3 和 2D1D12 抑制 HER3 和 HER2 的下游信号。 图7: 单克隆抗体 2D1D12 抑制乳腺癌细胞系 MDA-MB-435S、 ZR-75-1 和黑色素瘤细胞系 Mel Gerlach 的增殖。 图 8a/b : 通过 FACS 分析的 HER2 和 HER 3 受体在 MDA-MB-435S 和 Mel-Juso 中的表达。 图 8c : 抗 HER2 和 1B4C3 同样降低 p85 与反式活化的 HER3 的结合, 而 LY294002( 阴性 对照 ) 对 MDA-MB-435S 中 p85 的结合没有抑制作用 ; 2D1D12 几乎完全取消 MDA-MB-435S 中 p85 与 HER3 的结合 图 8d : 在人黑色素瘤细胞系 Mel-Juso 中, 1B4C3 和 2D1D12 同样降低 p85 与 HER3 的结 合, 而抗 HER2 显示更显著降低 p85 的受体结合 ; LY294002 对 p85 的结合没有抑制作用。 图 9a/b : 1B4C3 和 2D1D12 基本上抑制 GRB2 结合 HER2 及其间接结合 HER3。 图 10a : 1B4C3 和 2D1D12 抑制受体酪氨酸磷酸化。 图 10b : 抗 HER2、 1B4C3 和 2D1D12 抑制黑色素瘤细胞 Mel-Juso 的 AKT 磷酸化。 图 10c : 在 MDA-MB-435S 乳腺癌细胞中, HER2 和 HER3 抗体均减少 AKT 磷酸化。 图 11a-c : 单克隆抗体 1B4C3 和 2D1D12 抑制乳腺癌细胞系 MDA-MB-435S 和黑色素瘤细 胞系 Mel-Juso 的增殖和迁移。 图 12 : 单克隆抗体 2D1D12 抑制 Heregulin 刺激的 PYK2 磷酸化。

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