用于治療神經疾病的人抗體及其診斷和治療用圖
【專利說明】用于治療神經疾病的人抗體及其診斷和治療用途
[0001] 政府支持聲明
[000引本申請是申請日為2011年10月19日，申請號為201180061125.X(國際申請號為 PCT/US2011/001773)，發明名稱為"用于治療神經疾病的人抗體及其診斷和治療用途"的發 明專利申請的分案申請。
[000引 本文所述發明全部或部分受國立衛生研究院（^tional Institutes of Health) (資助號 ROINS 24180、ROINS 32129、R01CA104996、R01CA096859)及全國多發性硬化協會 (^tional Multiple Sclerosis Society)(資助號 CA 1011A8-3)的支持。美國政府在本 發明中享有一定權利。 發明領域
[0004] 本發明設及能夠結合并識別CNS中的神經元并能夠引起CNS神經元反應的抗體， 特別是人天然抗體、來源天然抗體的重組抗體及其片段。該些抗體可用于診斷和治療與神 經損害、損傷或變性有關的病況、神經變性疾病、慢性神經損傷或損害和突發性神經損傷或 損害。本發明的抗體、其可變區或其CDR結構域序列及其片段還可用于與化學療法、免疫調 節劑或神經活性劑和/或與其它抗體或其片段組合的療法中。本發明總的來說設及中樞 神經系統中的神經生長的調節，更具體地說設及用于改善CNS神經生長的方法和相關作用 劑、構建體和組合物。
[000引發明背景
[0006] 神經再生是指神經組織、細胞或細胞產物的再生長或修復。該類機制可包括髓銷 再生、新的神經元、神經膠質、軸突、髓磯脂或突觸的產生。神經再生因所設及的兩種功能機 制W及再生程度和速度而在周圍神經系統（PNS)和中樞神經系統（CN巧間有所不同。
[0007] 在損傷后成熟哺乳動物中樞神經系統（CN巧中的軸突再生非常有限。因此，在脊 髓損傷（SCI)、創傷性腦損傷、中風和設及軸突斷裂的相關病況之后功能缺陷持續存在。該 種情形不同于哺乳動物周圍神經系統（PNS)中的情況，周圍神經系統中長距離軸突再生和 實質性功能恢復可發生在成體中。神經元的胞外分子和內在生長能力兩者影響再生的成 功。
[000引成年哺乳動物中，中樞神經系統（CN巧軸突在損傷后不會自發地再生。相比之下， 周圍神經系統（PN巧軸突容易再生，允許在周圍神經損害后恢復功能。Aguayo與同事證實， 至少一些成熟CNS神經元當提供有允許的周圍神經移植物時保持再生的能力巧ichardson PM，McGuinness UM，Aguayo AJ(1980)化1:腳6 284:264-265 ;I?ichardson PM，Issa VM， Aguayo AJ(1984)J Neurocytol 13 ；165-182 ；David S, Aguayo AJ(1981)Science 214； 931-933 ;Benfey M，Aguayo AJ(1982)化Uire 296:150-152)。該研究表明對于軸突生長， PNS環境是刺激性的和/或CNS環境是抑制性的。隨后的研究鑒定出PNS中的生長促進因 子和CNS中的生長抑制因子兩者。再生的抑制劑包括CNS髓磯脂中的特定蛋白質和與星形 膠質癒痕有關的分子。另外，CNS中相對于PNS的較慢的碎片清除可妨礙軸突再生。了解 影響軸突生長的因素對開發促進CNS再生的治療劑至關重要。
[0009] 在周圍神經損傷后，軸突容易再生。與胞體斷開的軸突的遠端部分進行沃勒變性。 該種活性過程導致軸突斷裂和分解。碎片被神經膠質細胞（主要為巨瞻細胞）除去。近端 軸突然后可再生，并且使其目標重新受神經支配，使得功能恢復。
[0010] CNS再生抑制劑的兩個主要類別是髓磯脂相關抑制劑（MM)和硫酸軟骨素蛋白聚 糖（CSPG)。該些分子限制軸突再生，并且通過干擾其功能，在成體CNS中實現某種程度的 生長。細胞自主性因子也是CNS再生失敗的重要決定因素。CNS神經元不會增量調節生長 相關基因至與PNS神經元相同的程度。因此甚至在沒有抑制劑時，其再生能力也受到限制。 提高神經元的內在生長能力允許CNS內適度的軸突再生炬omze歷等（2001)化t Neurosci 4；38-43 ；Neumann S, Woolf CJ(1999)Neuron 23 ；83-91)〇
[0011] 作為CNS髓磯脂的組分，MI是由少突膠質細胞表達的蛋白質。MI體外削弱神 經突增生，被認為在CNS損傷后體內限制軸突生長。MI包括Nog〇-A(Chen MS等（2000) 化化re 403 ;434-439 ;GrandPreT 等（2000)化化re 403 ;439-44)、髓磯脂相關糖蛋白 (MAG) (McKerracher L 等（1994)Neuron 13 ;805-811)、少突膠質細胞髓磯脂糖蛋白（0M甜） 〇(ottis V 等（2002)J Neurochem 82:1566-1569)、肝配蛋白-B3 炬 enson MD 等（2005)Proc P'Jat Acad Sci USA 102:10694-10699)和腦信號蛋白 4D(Sema4D) (Moreau-Fauvarque C 等 (2003)J Neurosci 23 ;9229-9239)。該些中的 3種（Nog〇-A、MAG和 OM甜）與神經元Nogo-66 受體1(N濁1)相互作用從而限制軸突生長。該3種在結構上不相關的配體還對第二種軸 突生長抑制性受體（配對免疫球蛋白樣受體B(PirB))顯示親和力（Atwal JK等（2008) Science 322 ；967-970)〇
[0012] 已鑒定出幾種識別分子，其充當構成促進和/或抑制神經突生長的基礎的分子線 索。在神經突增生促進性識別分子中，神經細胞粘附分子L1在介導神經突增生中起突出作 用（Schachner M(1990) Seminars in the Neurosciences 2:497-507) oLl 依賴性神經突增 生受嗜同性化omo地ilic)相互作用介導。LI促進表達LI的神經突和施萬細胞及LI轉染的 成纖維細胞中的神經突增生炬ixby等（1982)Proc化tl Acad. Sci. U. S. A. 84 ;2555-2559 ; Chang 等（1987)J Cell Biol 104:355-362 ;Lagenaur 等（1987)Proc 化tl Acad Sci USA 84 ;7753-7757 ;Seilheimer 等（1988)J Cell Biol 107 ;：M1-351 ;Kadmon 等（1990)J Cell Biolll0;193-208;Williams 等（1992) J Cell Biol 119:883-892)。
[0013] 神經系統損傷每年影響90, 000多人，如果包括腦血管事件例如中風，則人數大更 多。據估計，僅脊髓損傷每年就影響10, 000人。由于神經損傷該種高的發生率，神經再生 和修復（神經組織工程學的分支學科），正成為致力于發現損傷后恢復神經功能的新方法 的快速發展的領域。神經系統被分成兩部分；由腦和脊髓組成的中樞神經系統及由腦神經 和脊神經連同其相關神經節組成的周圍神經系統。雖然周圍神經系統具有修復和再生的內 在能力，但是相比之下，且就絕大多數而言，中樞神經系統在其自我修復和再生能力方面受 到限制。目前還沒有可接受并獲得批準的在中樞神經系統損傷后恢復人神經功能的治療 法。
[0014] 在脊髓損傷（SCI)后，軸突保護和修復作為防止運動神經元損失和永久失能的有 效策略仍具有巨大潛力。使用防止損害和促進損傷后軸突修復的祀向營養因子已實現了神 經元保護。該些分子主要采用基于體外系統（其集中于祀向特異性小分子神經營養因子） 的選擇策略而鑒定。雖然該些分子在臨床前模型中顯示神經保護結果，但是臨床試驗的結 果不太有利。
[0015] 使用損傷和疾病的多個模型，證實了天然自體反應性單克隆抗體在CNS細胞中的 有益生物功能。使用小鼠單克隆IgM，IN-1，體內證實了神經元存活、軸突再生和功能恢復 的抗體介導的促進炬regman BS 等（1995)化化'6 378 化556) ;498-501 ;Caroni P，Schw油 ME (1988) Neuron 1(1) ;85-96)。在CNS損傷前使用脊髓勻漿物（SCH)免疫，獲得類似結果 巧llezam B，Bertrand J，Der曲am P，McKerracher L(2003)Neurobiol Dis 12(1) ; 1-10 ; Huang DW 等（1999)Neuron 24(3) ;639-647)。
[0016] 多發性硬化（M巧是一種慢性、頻繁進行性、炎性中樞神經系統（CN巧疾病，其病 理學特征在于原發性脫髓銷，通常沒有最初的軸突損傷。MS的病因和發病機制未知。MS 的幾個免疫學特征及其與某些主要組織相容性復合體等位基因適度相關，引起了 MS是免 疫介導的疾病的推測。自身免疫假設得到實驗性自身免疫（變應性）腦脊髓炎（EA巧模 型的支持，其中將某些髓磯脂組分注射給遺傳易感動物導致T細胞介導的CNS脫髓銷。然 而，在MS患者的CNS中未明確鑒定出特異性自身抗原和致病性髓磯脂反應性T細胞，MS 也不與其它自身免疫疾病有關。基于流行病學數據的備擇假設是環境因素，或許是未鑒 定的病毒促成了 CNS中的炎癥反應，其導致直接或間接（"旁路對象化ystander)")的髓 磯脂破壞，可能伴有受誘導的自身免疫組分。該種假設得到W下證據的支持：在人和動物 兩者中若干天然存在的病毒感染可引起脫髓銷。一個普遍應用的實驗性病毒模型由泰勒 氏（Theiler' s)鼠腦脊髓炎病毒（TMEV)誘導值al Canto, M. C.和 Lipton，H. L.，Am. J. 化th. ，88 ;497-500(1977))。
[0017] MS和其它脫髓銷或神經變性疾病的現有療法的有限功效激起了對改善該些疾病 的新療法的興趣。然而，由于該些疾病顯然復雜的發病機理，可能設及環境和自身免疫兩種 因素，因此仍存在對該些脫髓銷病癥有效治療的需要。
[001引在MS的情況下，脫髓銷最終導致神經細胞死亡。然而，脫髓銷后的軸突死亡不 是即時的。如果提供合適的支持分子或細胞，神經系統則具有明顯的修復能力。保護CNS 的軸突有希望成為限制存活軸突的喪失和防止永久失能的有效策略。可通過調節損傷中 的潛在神經毒性炎性環境來實現神經保護。正在研究設計W限制興奮性毒性、抑制一氧 化氮或阻斷離子通道的試劑作為保護處于危險中的軸突的方法（Pitt, D.，P. Werner和 C.S. Raine (2000) P'Jat Med 6:67-70 ;0kuda，Y 等（1997) Journal of neuroimmunology 73; 107-116 ;Waxman，S.G. (2002) J Reh油il Res Dev 39:233-242)。該些試劑中的許多是具 有已經證實的毒性并全身作用于所有細胞的小分子。
[0019] 已鑒定出人單克隆自身抗體，其在中樞神經系統中顯示活性，并且與刺激髓銷再 生特別有關。將合乎需要的是，鑒定、表征和開發在CNS中具有活性且具有促進神經再生和 /或保護神經元免受疾病、損傷、損害和/或死亡的能力的人單克隆抗體，特別是具有該些 活性的重組抗體。本發明針對的正是該目標的完成。
[0020] 本文參考文獻的引用不應解釋為承認所述文獻是本發明的現有技術。
[0021] 發明概述
[0022] 本發明設及在CNS中具有特定有效性的神經調節劑，所述調節劑包含選自IgM亞 型的抗體、其活性片段、其單體、其激動劑及其組合的物質。本發明的神經調節劑或抗體具 有W下一個或多個特征；它們保護和/或穩定神經元；它們祀向CNS或神經細胞損害、受損 (compromise)或損傷的部位；它們減少或阻止細胞死亡，例如過氧化氨誘導的細胞死亡。
[0023] 本發明提供神經元結合單克隆抗體，其具有促進神經突延伸、在神經再生中起作 用和/或保護神經元免受損害W用于中樞神經系統的診斷和治療目的的能力。具體地講， 提供特異性重組抗體，其中所述抗體識別并能夠結合神經元，包括皮質神經元、海馬神經 元