具体实施方式

本文公开了将包含诱导型IL-12的构建体工程化并使用所述构建体的方法和组合物。IL-12是有效的免疫激动剂，这导致它被认为是有前途的肿瘤治疗剂。然而，IL-12被证明具有非常狭窄的治疗窗。细胞因子诸如IL-12的血清半衰期短，并且也被认为是高效的。因此，细胞因子的治疗性施用产生了不期望的全身作用和毒性。为了在预期的细胞因子作用位点(例如，肿瘤)处达到所期望细胞因子水平需要施用大量细胞因子，这加剧了这些问题。不幸的是，由于细胞因子的生物学特性以及不能有效地靶向并控制其活性，因此细胞因子在肿瘤的治疗中未达到所希望的临床优势。

本文公开了克服毒性和半衰期短的问题的融合蛋白，所述问题严重限制了IL-12在肿瘤学中的临床应用。融合蛋白含有具有受体激动剂活性的IL-12多肽。但是在融合蛋白的情况下，IL-12受体激动剂的活性减弱并且循环半衰期延长。融合蛋白包含蛋白酶裂解位点，所述位点由与所期望IL-12活性位点(例如，肿瘤)相关的蛋白酶裂解，并且通常富集于或选择性地存在于具有所期望活性的位点。因此，在所期望活性位点处优先(或选择性)且有效地裂解融合蛋白，以将细胞因子的活性基本上限制在所期望活性位点，诸如肿瘤微环境。蛋白酶在所期望活性位点(诸如肿瘤微环境中)的裂解从融合蛋白中释放出一种形式的IL-12，所述IL-12作为IL-12受体激动剂的活性远大于融合蛋白(通常比融合蛋白大至少约100倍的活性)。在裂解融合蛋白时释放的IL-12形式通常具有较短的半衰期，所述半衰期通常基本上相似于天然存在的IL-12的半衰期，从而将IL-12活性进一步限制到肿瘤微环境。即使融合蛋白的半衰期延长，但是因为循环融合蛋白减弱并且活性细胞因子靶向肿瘤微环境，所以毒性显著降低或消除。本文所述的融合蛋白首次使得能够施用有效治疗剂量的细胞因子来治疗肿瘤，其中细胞因子的活性基本上限制到肿瘤微环境，并且显著降低或消除细胞因子的不需要的全身作用和毒性。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语、标记法和其他科学术语均意图具有本发明所属的领域的技术人员通常所理解的含义。在一些情况下，为了清楚和/或易于参考，本文定义了具有通常理解的含义的术语，并且本文中包括此类定义不一定应被解释为表示与本领域通常理解的内容的区别。本领域技术人员通常很好地理解本文所述或参考的技术和程序并通常使用常规方法来应用所述技术和程序，所述方法诸如Sambrook等人,Molecular Cloning:A Laboratory Manual第4版(2012)Cold Spring Harbor LaboratoryPress,Cold Spring Harbor,NY中所述的广泛应用的分子克隆方法。适当地，除非另外说明，否则通常根据制造商定义的方案和条件进行涉及使用可商购获得的试剂盒和试剂的程序。

“细胞因子”是熟知的技术术语，是指由细胞(尤其是免疫系统的细胞)分泌的并且是免疫系统的调节剂的任何一类免疫调节蛋白(诸如白介素或干扰素)。可用于本文所公开的融合蛋白中的细胞因子多肽包括但不限于转化生长因子，诸如TGF-α和TGF-β(例如，TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3)；干扰素，诸如干扰素-α、干扰素-β、干扰素-γ、干扰素-κ和干扰素-ω；白介素，诸如IL-1、IL-1α、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-9、IL-10、IL-11、IL-12、IL-13、IL-14、IL-15、IL-16、IL-17、IL-18、IL-21和IL-25；肿瘤坏死因子，诸如肿瘤坏死因子α和淋巴毒素；趋化因子(例如，C-X-C基序趋化因子10(CXCL10)、CCL19、CCL20、CCL21)和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CS)，以及活化细胞因子同源受体的此类多肽的片段(即前述功能片段)。“趋化因子”是本领域的术语，是指具有诱导附近的反应性细胞定向趋化的能力的任何小细胞因子家族。

众所周知，细胞因子的血清半衰期较短，经常只有几分钟或几小时。即使已经改变旨在延长血清半衰期但保留受体激动剂活性的氨基酸序列的细胞因子形式也通常具有较短的血清半衰期。如本文所用，“半衰期细胞因子”是指在受试者的血清中具有基本上短暂的半衰期循环的细胞因子，诸如小于10分钟、小于15分钟、小于30分钟、小于60分钟、小于90分钟、小于120分钟、小于240分钟或小于480分钟的血清半衰期。如本文所用，半衰期短的细胞因子包括其序列尚未修饰来在受试者体内实现比正常半衰期更长的半衰期的细胞因子，以及已经改变旨在延长血清半衰期但保留受体激动剂活性的氨基酸序列的多肽。后一种情况并不意味着包括添加异源蛋白结构域，诸如真正的半衰期延长元件，诸如血清白蛋白。通常，半衰期短的细胞因子多肽诸如IL-12多肽的血清半衰期与天然存在的IL-12相当，例如在天然存在的IL-12的5倍、4倍、3倍或2倍内。

“分选酶”是通过识别并裂解嵌入或末端连接于靶蛋白或肽的羧基端分选信号来修饰蛋白质的转肽酶。分选酶A催化靶蛋白上的Thr和Gly残基之间的LPXTG基序(SEQ IDNO:80)(其中X为任何标准氨基酸)的裂解，其中Thr残基短暂连接到所述酶上的活性位点Cys残基，从而形成酶硫酰基中间体。为了完成转肽作用并创建肽-单体缀合物，具有N端亲核基团(通常为寡甘氨酸基序)的生物分子攻击中间体，从而替代分选酶A并连接两个分子。

如本文所用，术语“空间阻断剂”是指可通过诸如接头的其他部分(例如呈嵌合多肽(融合蛋白)形式)直接或间接地共价键合到细胞因子多肽但不以其他方式共价键合到细胞因子多肽的多肽或多肽部分。空间阻断剂可例如通过静电键合、疏水键合、离子键合或氢键键合来非共价键合到细胞因子多肽。空间阻断剂通常由于其靠近细胞因子部分和相对大小而抑制或阻断细胞因子部分的活性。

如本文所用和描述的，“半衰期延长元件”是嵌合多肽的一部分，其例如通过改变其大小(例如，使其高于肾脏滤过界限)、形状、流体动力学半径、电荷、或吸收、生物分布、代谢和消除的参数来增加血清半衰期并改善pK。

如本文所用，术语“可活化的”、“活化”、“诱导”和“可诱导的”是指作为融合蛋白的一部分的蛋白质(即细胞因子)结合其受体并在从融合蛋白裂解其他元件时实现活性的能力。

如本文所用，“质粒”或“病毒载体”是将所公开的核酸运输到细胞中而不降解的剂，并且包含核酸分子和/或多肽在其所递送到的细胞中产生表达的启动子。

如本文所用，术语“肽”、“多肽”或“蛋白质”广泛地用于指由肽键连接的两个或更多个氨基酸。蛋白质、肽和多肽在本文中也可互换使用，以指示氨基酸序列。应当认识到，术语多肽在本文中并不用于暗示构成所述分子的氨基酸的特定大小或数量，并且本发明的肽可含有至多几个氨基酸残基或更多。

如通篇所用，“受试者”可为脊椎动物，更具体地为哺乳动物(例如人、马、猫、狗、牛、猪、绵羊、山羊、小鼠、兔、大鼠和豚鼠)、鸟类、爬行动物、两栖动物、鱼类和其他任何动物。术语不表示特定的年龄或性别。因此，旨在涵盖无论雄性还是雌性的成年和新生受试者。

如本文所用，“患者”或“受试者”可互换使用，并且可指患有疾病或病症(例如癌症)的受试者。术语患者或受试者包括人和兽医学受试者。

如本文所用，术语“治疗(treatment\treat\treating)”是指减少疾病或病状的作用或者疾病或病状的症状的方法。因此，在所公开的方法中，治疗可指确立的疾病或病状或疾病或病状的症状的严重程度至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或基本上完全减少。例如，如果与对照相比，受试者疾病的一个或多个症状减少10％，则认为用于治疗疾病的方法是一种治疗。因此，与天然或对照水平相比，减少可为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％或10％与100％之间的任何减少百分比。应理解，治疗不必指治愈或完全消除疾病、病状或者疾病或病状的症状。

如本文所用，术语“预防(prevent\preventing\prevention)”疾病或病症是指例如在受试者开始显示疾病或病症的一种或多种症状之前或大约同时发生的施用嵌合多肽或编码嵌合多肽的核酸序列的作用，其抑制或延迟疾病或病症的一种或多种症状的发作或加剧。

如本文所用，对“降低”、“减少”或“抑制”的提及包括与合适的对照水平相比，至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或更大的变化。此类术语可包括但不一定包括完全消除功能或特性，诸如激动剂活性。

“减弱的细胞因子受体激动剂”是与细胞因子受体的天然存在的激动剂相比，具有降低的受体激动剂活性的细胞因子受体激动剂。与受体的天然存在的激动剂相比，减弱的细胞因子激动剂可具有至少约10倍、至少约50倍、至少约100倍、至少约250倍、至少约500倍、至少约1000倍或更低的激动剂活性。当含有如本文所述的细胞因子多肽的融合蛋白被描述为“减弱的”或具有“减弱的活性”时，意指融合蛋白是减弱的细胞因子受体激动剂。

“完整融合蛋白”是其中结构域没有例如通过蛋白酶裂解去除的融合蛋白。结构域可通过蛋白酶裂解或其他酶活性去除，但是当融合蛋白为“完整的”时，这并没有发生。

如本文所用，“部分”是指分子的在该分子内具有不同功能的部分，并且该功能可在另一分子的情况下由该部分来执行。部分可为具有特定功能的化学实体，或具有特定功能的生物分子的一部分。例如，融合蛋白内的“阻断部分”是融合蛋白的能够阻断一些或所有融合多肽的活性的部分。这可能是蛋白质结构域，诸如血清白蛋白。

一般来讲，细胞因子的治疗应用受到其全身毒性的强烈限制。例如，最初发现TNF具有诱导一些肿瘤的出血性坏死的能力，并且对不同肿瘤细胞系具有体外细胞毒性作用，但它后来被证明具有很强的促炎活性，这可在过度产生的情况下对人体产生危险的影响。由于全身毒性是在人体中使用药物活性量的细胞因子的基本问题，因此目前正在评估新型衍生物和治疗策略，旨在降低此类生物效应物的毒性作用，同时保持其治疗功效。

白介素-12(IL-12)是两个单独编码的亚基(p35和p40)的二硫键连接的异源二聚体，所述亚基共价连接以产生所谓的生物活性异源二聚体(p70)分子(Lieschke等人，1997；Jana等人，2014)。除了形成异源二聚体(IL-12和IL-23)外，p40亚基还作为单体(p40)和同源二聚体(p40₂)分泌出来。本领域已知合成异源二聚体作为具有将p35连接到p40亚基的接头的单链，保留了异源二聚体的全部生物学活性。IL-12在感染的早期炎症应答和Th1细胞的生成中起着关键作用，这有利于细胞介导的免疫。已发现，IL-12的过量产生对宿主可能存在危险，因为它涉及许多自身免疫性炎性疾病(例如MS、关节炎、1型糖尿病)的发病机制。

IL-12受体(IL-12R)是由在活化T细胞和自然杀伤细胞表面上表达的IL-12Rβ1和IL-12Rβ2链组成的异源二聚体复合物(Trinchieri等人，2003)。IL-12Rβ1链与IL-12p40亚基结合，而与IL-12Rβ2缔合的IL-12p35具有细胞内信号传导能力(Benson等人，2011)。通过IL-12R进行信号转导诱导了Janus激酶(Jak2)和酪氨酸激酶(Tyk2)磷酸化，从而使信号转导及转录活化蛋白(STAT)1、STAT3、STAT4和STAT5磷酸化和活化。IL-12的特定细胞作用主要是由于STAT4的活化。IL-12诱导自然杀伤细胞和T细胞产生细胞因子，特别是干扰素(IFN)γ，所述细胞因子介导IL-12的许多促炎活性，包括CD4+ T细胞向Th1表型分化(Montepaone等人，2014)。

IL-12是多效性细胞因子，其作用在先天性免疫与适应性免疫之间建立了联系。IL-12首先被描述为由PMA诱导的EBV转化的B细胞系分泌的因子。根据其作用，IL-12已被指定为细胞毒性淋巴细胞成熟因子和自然杀伤细胞刺激因子。由于IL-12桥接先天性免疫和适应性免疫并有效刺激协调自然抗癌防御机制的细胞因子IFNγ的产生，所以它似乎是人肿瘤免疫治疗的理想候选物。然而，在临床研究中与全身施用IL-12相关联的严重副作用以及此细胞因子的非常狭窄的治疗指数显著降低了在癌症患者中使用此细胞因子的热情(Lasek等人，2014)。以肿瘤为靶点递送细胞因子的IL-12治疗的方法目前正在癌症的临床试验中，所述方法可减少IL-12治疗的一些先前问题。

本发明被设计为解决直接IL-2疗法和使用其他细胞因子的疗法的缺点，例如使用细胞因子阻断部分，例如空间阻断多肽、血清半衰期延长多肽、靶向多肽、连接多肽(包含蛋白酶可裂解的接头)及其组合。细胞因子当施用于患者时具有很高的效力，所述细胞因子包括白介素(例如IL-2、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18、IL-21、IL-23)、干扰素(IFN，包括IFNα、IFNβ和IFNγ)、肿瘤坏死因子(例如，TNFα、淋巴毒素)、转化生长因子(例如，TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3)、趋化因子(C-X-C基序趋化因子10(CXCL10)、CCL19、CCL20、CCL21)以及粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CS)。如本文所用，“趋化因子”意指具有诱导邻近反应性细胞中定向趋化能力的小细胞因子家族。细胞因子可提供有力的治疗，但伴随着临床上难以控制且限制细胞因子的临床使用的不期望的作用。本公开涉及可在不期望作用减少或消除的情况下在患者中使用的新形式的细胞因子。特别地，本公开涉及药物组合物，其包含嵌合多肽(融合蛋白)、编码融合蛋白的核酸的药物组合物和它们的药物制剂，其含有与相应细胞因子相比细胞因子受体活化活性降低的细胞因子或细胞因子的活性片段或突变蛋白。然而，在选定条件下或在选定生物环境中，嵌合多肽常常以与相应天然存在的细胞因子相同或更高的效力活化其同源受体。如本文所述，这通常使用细胞因子阻断部分来实现，所述细胞因子阻断部分在一般条件下而不是在选定条件下阻断或抑制细胞因子、其活性片段或突变蛋白(诸如在所期望细胞因子活性位点(例如，炎症位点或肿瘤)处存在的那些)的受体活化功能。

嵌合多肽和编码嵌合多肽的核酸可使用任何合适的方法来制备。例如，编码嵌合多肽的核酸可使用重组DNA技术、合成化学或这些技术的组合来制备，并在合适的表达系统诸如CHO细胞中表达。可类似地制备嵌合多肽，例如通过使用合成或半合成化学技术等表达合适的核酸来制备。在一些实施方案中，可通过分选酶介导的缀合将阻断部分连接到细胞因子多肽。“分选酶”是通过识别并裂解嵌入或末端连接于靶蛋白或肽的羧基端分选信号来修饰蛋白质的转肽酶。分选酶A催化靶蛋白上Thr和Gly残基之间的LPXTG基序(SEQ ID No.:193)(其中X为任何标准氨基酸)的裂解，其中Thr残基与酶上的活性位点Cys残基短暂连接，从而形成酶-硫酰基中间体。为了完成转肽作用并创建肽-单体缀合物，具有N端亲核基团(通常为寡甘氨酸基序)的生物分子攻击中间体，从而替代分选酶A并连接两个分子。

为了形成细胞因子-阻断部分融合蛋白，首先在N端用聚甘氨酸序列标记细胞因子多肽，或可替代地在C端用LPXTG基序(SEQ ID NO.:80)标记细胞因子多肽。阻断部分或其他元件具有连接的用作标记多肽的受体位点的相应肽。对于与通过其N端连接的携带LPXTG(SEQ ID NO.:80)受体肽的结构域的缀合，多肽将标记有N端聚甘氨酸拉伸物。对于与通过其C端连接的携带聚甘氨酸肽的结构域的缀合，多肽将在其C端用LPXTG(SEQ ID NO.:80)分选酶识别序列进行标记。识别聚甘氨酸和LPXTG(SEQ ID NO.:80)序列，分选酶将在聚合物多肽和标记多肽之间形成肽键。分选酶反应裂解甘氨酸残基作为中间体，并在室温下发生。

可利用多种机制来去除或减少由阻断部分引起的抑制。例如，药物组合物可包含具有蛋白酶可裂解的接头的IL-12多肽和阻断部分，例如空间阻断部分，所述蛋白酶可裂解的接头包含位于IL-12多肽和细胞因子阻断部分之间或细胞因子阻断部分内的蛋白酶裂解位点。当蛋白酶裂解位点被裂解时，阻断部分可与细胞因子解离，并且然后细胞因子可活化细胞因子受体。

可使用任何合适的接头。例如，接头可包含甘氨酸-甘氨酸、分选酶识别基序或分选酶识别基序和肽序列(Gly₄Ser)_n(SEQ ID NO.:81)或(Gly₃Ser)_n(SEQ ID NO.:82)，其中n为1、2、3、4或5。通常，分选酶识别基序包含肽序列LPXTG(SEQ ID NO.:80)，其中X为任何氨基酸。在一些实施方案中，共价键是在连接到细胞因子多肽的C端的反应性赖氨酸残基与连接到阻断剂或其他结构域的N端的反应性天冬氨酸之间。在其他实施方案中，共价键是在连接到细胞因子多肽的N端的反应性天冬氨酸残基与连接到所述阻断剂或其他结构域的C端的反应性赖氨酸残基之间。

因此，如本文中详细描述的，所使用的细胞因子阻断部分(IL-12阻断部分)可为空间阻断剂。如本文所用，“空间阻断剂”是指可直接或通过诸如接头的其他部分(例如呈嵌合多肽(融合蛋白)的形式)间接地共价键合到细胞因子多肽但不以其他方式共价键合到细胞因子多肽的多肽或多肽部分。空间阻断剂可例如通过静电键合、疏水键合、离子键合或氢键键合来非共价键合到细胞因子多肽。空间阻断剂通常由于其靠近细胞因子部分和相对大小而抑制或阻断细胞因子部分的活性。可通过在空间上分离细胞因子部分与空间阻断剂，诸如通过在空间阻断剂和细胞因子多肽之间的位点处酶促裂解包含空间阻断剂和细胞因子多肽的融合蛋白来去除细胞因子部分的空间抑制作用。

如本文中更详细描述的，阻断功能可与药物组合物中的额外功能性组分(诸如靶向结构域、血清半衰期延长元件和蛋白酶可裂解的连接多肽)组合或由于所述组分存在。例如，血清半衰期延长多肽也可为空间阻断剂。

各种元件确保IL-2在所期望IL-2活性位点的优先递送和活性，并通过优先与血清半衰期延长策略相关的阻断和/或靶向策略严重限制对白介素的全身暴露。在此血清半衰期延长策略中，白介素的阻断版本的循环时间延长(优选地1至2周或更多周)，但活化版本具有典型的白介素血清半衰期。

在本发明的一些实施方案中，半衰期延长元件通过接头连接到白介素，所述接头在作用位点被裂解(例如通过炎症特异性或肿瘤特异性蛋白酶)，从而在所期望位点释放白介素的全部活性，并还将其与未裂解版本的半衰期延长分离。在此类实施方案中，完全活性和游离白介素将具有非常不同的药代动力学(pK)特性，半衰期为数小时而不是数周。此外，暴露于活性细胞因子仅限于所期望的细胞因子活性位点(例如，炎症位点或肿瘤)以及全身暴露于活性细胞因子及相关毒性和副作用降低。

在下文进一步详细描述的阻断部分也可用于促进与一种或多种受体的结合或所述受体的活化。可通过去除特定环境中的阻断部分，例如通过对将一个或多个阻断部分连接至细胞因子的接头进行蛋白水解裂解来消除这种阻断。

在另一个方面，可应用类似方法来改善其他细胞因子，特别是用作免疫刺激剂，例如用于治疗癌症。例如，在此方面，可调整细胞因子(例如，IL-2、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18、IL-21、IL-23、IFNα、IFNβ和IFNγ、TNFα、淋巴毒素、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3、GM-CSF、CXCL10、CCL19、CCL20和CCL21)的药代动力学和/或药效动力学以在所期望活性的位点(诸如肿瘤中，但优选不是全身性)处最大程度地活化效应细胞(例如，效应T细胞、NK细胞)和/或细胞毒性免疫应答促进细胞(例如，诱导树突状细胞成熟)。

因此，本文所提供的药物组合物包含至少一种细胞因子多肽，诸如白介素(例如，IL-2、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18、IL-21、IL-23)、干扰素(IFN，包括IFNα、IFNβ和IFNγ)、肿瘤坏死因子(例如，TNFα、淋巴毒素)、转化生长因子(例如，TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3)、趋化因子(例如CXCL10、CCL19、CCL20、CCL21)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CS)或前述任一种的功能片段或突变蛋白。多肽通常还包含至少一个接头氨基酸序列，其中在某些实施方案中，氨基酸序列能够被内源蛋白酶裂解。在一个实施方案中，接头包含有包含HSSKLQ(SEQID NO.:24)、GPLGVRG(SEQ ID NO.:83)、IPVSLRSG(SEQ ID NO.:84)、VPLSLYSG(SEQ IDNO.85)或SGESPAYYTA(SEQ ID NO.86)的氨基酸序列。在其他实施方案中，嵌合多肽还含有能够阻断白介素多肽活性的阻断部分，例如空间阻断多肽部分。例如，阻断部分可包含人血清白蛋白(HSA)结合结构域或任选地分支或多臂的聚乙二醇(PEG)。可替代地，药物组合物包含第一细胞因子多肽或其片段以及阻断部分，例如空间阻断多肽部分，其中阻断部分阻断在细胞因子受体上的细胞因子多肽的活性，并且其中在某些实施方案中，阻断部分包含蛋白酶可裂解的结构域。在一些实施方案中，仅通过将具有非常短的接头的额外结构域连接到白介素结构域的N端或C端来实现细胞因子活性的阻断和降低。在此类实施方案中，预期通过蛋白酶消化阻断部分或将阻断剂连接至白介素的短接头来减轻阻断。一旦结构域被剪断或释放，它将不再能够实现细胞因子活性的阻断。

药物组合物例如嵌合多肽可包含两种或更多种细胞因子，其可为相同的细胞因子多肽或不同的细胞因子多肽。例如，两种或更多种不同类型的细胞因子具有互补功能。在一些实例中，第一细胞因子为IL-12，并且第二细胞因子为IL-2。在一些实施方案中，两种或更多种不同类型的细胞因子多肽中的每一种都具有调节其他细胞因子多肽活性的活性。在含有两个细胞因子多肽的嵌合多肽的一些实例中，第一细胞因子多肽为T细胞活化的，并且第二细胞因子多肽为非T细胞活化的。在含有两个细胞因子多肽的嵌合多肽的一些实例中，第一细胞因子为趋化剂，例如CXCL10，并且第二细胞因子为免疫细胞活化剂。

优选地，本文所公开的融合蛋白中所包含的IL-12多肽(包括功能片段)未经突变或工程化来改变天然存在的细胞因子的特性，包括受体结合亲和力和特异性或血清半衰期。然而，可接受天然存在的(包括野生型)细胞因子的氨基酸序列的改变，以例如促进克隆和实现所期望的表达水平。

阻断部分

阻断部分可为抑制细胞因子结合和/或活化其受体的能力的任何部分。阻断部分可抑制细胞因子结合和/或活化其受体从而在空间上阻断和/或通过非共价结合至细胞因子的能力。合适的阻断部分的实例包括细胞因子同源受体的全长或细胞因子结合片段或突变蛋白。也可使用结合细胞因子的抗体及其片段，包括多克隆抗体、重组抗体、人抗体、人源化抗体、单链可变片段(scFv)、单结构域抗体(诸如重链可变结构域(VH)、轻链可变结构域(VL)和骆驼型纳米抗体的可变结构域(VHH))、dAb等。也可使用结合细胞因子的其他合适的抗原结合结构域，包括模拟抗体结合和/或结构的非免疫球蛋白蛋白，诸如anticalin、遍在蛋白(affilin)、亲和体(affibody)分子、亲和性多聚体(affimer)、affitin、α体(alphabody)、高亲合性多聚体(avimer)、DARPin、菲诺体(fynomer)、库尼茨型(kunitz)结构域多肽、单体(monobody)，以及基于其他工程化支架诸如SpA、GroEL、纤维连接蛋白、脂质体和CTLA4支架的结合结构域。合适的阻断多肽的其他实例包括在空间上抑制或阻断细胞因子与其同源受体的结合的多肽。有利地，此类部分还可用作半衰期延长元件。例如，通过与水溶性聚合物诸如PEG缀合而修饰的肽可在空间上抑制或阻止细胞因子与其受体的结合。也可使用具有较长血清半衰期的多肽或其片段，诸如血清白蛋白(人血清白蛋白)、免疫球蛋白Fc、转铁蛋白等，以及此类多肽的片段和突变蛋白。

与例如具有较长血清半衰期的蛋白质(诸如HSA、免疫球蛋白或转铁蛋白)结合或与循环到质膜的受体(诸如FcRn或转铁蛋白受体)结合的抗体和抗原结合结构域也可抑制细胞因子，特别是当结合其抗原时。此类抗原结合多肽的实例包括单链可变片段(scFv)、单结构域抗体(诸如重链可变结构域(VH)、轻链可变结构域(VL)和骆驼型纳米抗体的可变结构域(VHH))、dAb等。也可使用结合细胞因子的其他合适的抗原结合结构域，包括模拟抗体结合和/或结构的非免疫球蛋白蛋白，诸如anticalin、affilin、亲和体分子、亲和性多聚体、affitin、α体、高亲合性多聚体、DARPin、菲诺体、库尼茨型结构域多肽、单体，以及基于其他工程化支架诸如SpA、GroEL、纤维连接蛋白、脂质体和CTLA4支架的结合结构域。

在示例性实例中，当IL-12为嵌合多肽中的细胞因子时，阻断部分可为IL-12受体的第一分子(IL-12Rβ1)或β(IL-12Rβ2)的全长或片段或突变蛋白、抗IL-2单结构域抗体(dAb)或scFv、抗IL-12Rβ1抗体或其片段、抗IL-12Rβ2抗体或其片段以及抗HAS dAb或scFv等。

本发明的额外方面

1.一种融合蛋白，所述融合蛋白包含与结合部分可操作地连接的细胞因子部分，所述结合部分包含非CDR环和可裂解的接头，其中所述结合部分能够掩蔽所述细胞因子与其受体的结合和/或所述细胞因子对所述受体的活化。

2.如方面1所述的融合蛋白，其中所述结合部分为天然肽、合成肽、工程化支架或工程化大血清蛋白。

3.如方面1或2所述的融合蛋白，其中所述工程化支架包括sdAb、scFv、Fab、VHH、纤连蛋白III型结构域、免疫球蛋白样支架、DARPin、胱氨酸结肽、脂质运载蛋白、三螺旋束支架、蛋白G相关白蛋白结合模块、或DNA或RNA适体支架。

4.如方面1至2中任一项所述的融合蛋白，其中所述结合部分能够结合大血清蛋白。

5.如方面1至3中任一项所述的融合蛋白，其中所述非CDR环来自可变结构域、恒定结构域、C1组结构域、C2组结构域、I结构域或其任何组合。

6.如方面1至4中任一项所述的融合蛋白，其中所述结合部分还包含互补决定区(CDR)。

7.如方面5所述的融合蛋白，其中所述结合部分能够结合大血清蛋白。

8.如方面6所述的融合蛋白，其中所述大血清蛋白为半衰期延长蛋白。

9.如方面6或7所述的融合蛋白，其中所述大血清蛋白为白蛋白、转铁蛋白、XIII因子或纤维蛋白原。

10.如方面5至8中任一项所述的融合蛋白，其中所述CDR环提供对大血清蛋白或免疫球蛋白轻链或其任何组合具有特异性的结合位点。

11.如方面1至9中任一项所述的融合蛋白，其中所述可裂解的接头包含裂解位点。

12.如方面10所述的融合蛋白，其中所述裂解位点由蛋白酶识别。

13.如方面11所述的融合蛋白，其中所述结合部分结合至所述细胞因子。

14.如方面11或11所述的融合蛋白，其中所述结合部分与所述细胞因子共价连接。

15.如方面11、11或14所述的融合蛋白，其中所述结合部分能够通过所述结合部分和所述细胞因子之间的特异性分子间相互作用来掩蔽所述细胞因子与其靶标的结合。

16.如方面11至14中任一项所述的融合蛋白，其中所述非CDR环提供对所述部分和所述细胞因子的结合具有特异性的结合位点。

17.如方面11至15中任一项所述的融合蛋白，其中在裂解所述可裂解的接头后，所述结合部分与所述细胞因子分离，并且所述细胞因子与其靶标结合。

18.如方面1至16中任一项所述的融合蛋白，其中所述细胞因子结合细胞因子受体。

19.如方面17所述的融合蛋白，其中所述细胞因子受体包括I型细胞因子受体、I型IL受体、II型IL受体、趋化因子受体或肿瘤坏死受体超家族受体。

20.如方面1至18中任一项所述的融合蛋白，其中所述可裂解的接头包含裂解位点。

21.如方面20所述的融合蛋白，其中所述裂解位点由蛋白酶识别。

22.如方面21所述的融合蛋白，其中所述蛋白酶裂解位点由丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶、谷氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、明胶酶或天冬酰胺肽裂解酶识别。

23.如方面21所述的融合蛋白，其中所述蛋白酶裂解位点由以下蛋白酶识别：组织蛋白酶B、组织蛋白酶C、组织蛋白酶D、组织蛋白酶E、组织蛋白酶K、组织蛋白酶L、激肽释放酶、hK1、hK10、hK15、纤溶酶(plasmin)、胶原酶、IV型胶原酶、溶基质素、Xa因子、糜蛋白酶样蛋白酶、胰蛋白酶样蛋白酶、弹性蛋白酶样蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶、猕猴桃蛋白酶、菠萝蛋白酶、钙蛋白酶、半胱天冬酶、半胱天冬酶-3、Mir1-CP、木瓜蛋白酶、HIV-1蛋白酶、HSV蛋白酶、CMV蛋白酶、凝乳酶、肾素、胃蛋白酶、蛋白裂解酶、豆荚蛋白、纤溶酶(plasmepsin)、猪笼草蛋白酶、金属外肽酶、金属内肽酶、基质金属蛋白酶(MMP)、MMP1、MMP2、MMP3、MMP8、MMP9、MMP10、MMP11、MMP12、MMP13、MMP14、ADAM10、ADAM17、ADAM12、尿激酶纤溶酶原活化剂(uPA)、肠激酶、前列腺特异性靶标(PSA、hK3)、白介素-1β转化酶、凝血酶、FAP(FAP-α)、二肽基肽酶或二肽基肽酶IV(DPPIV/CD26)、II型跨膜丝氨酸蛋白酶(TTSP)、中性粒细胞弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、蛋白酶3、中性粒细胞丝氨酸蛋白酶4、肥大细胞糜酶、肥大细胞类胰蛋白酶、二肽基肽酶和二肽基肽酶IV(DPPIV/CD26)。

24.一种条件活性结合蛋白，其包含结合部分(M)，所述结合部分包含非CDR环、细胞因子和可裂解的接头(L)，其中所述非CDR环能够结合所述细胞因子，并且其中所述结合部分能够抑制所述细胞因子与其受体的结合和/或抑制所述细胞因子对所述受体的活化。

25.如方面24所述的条件活性结合蛋白，其中所述结合部分能够结合半衰期延长蛋白。

26.如方面24或25所述的条件活性结合蛋白，其中所述结合部分为天然肽、合成肽、工程化支架或工程化大血清蛋白。

27.如方面26所述的条件活性结合蛋白，其中所述工程化支架包括sdAb、scFv、Fab、VHH、纤连蛋白III型结构域、免疫球蛋白样支架、DARPin、胱氨酸结肽、脂质运载蛋白、三螺旋束支架、蛋白G相关白蛋白结合模块、或DNA或RNA适体支架。

28.如方面24至27中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述非CDR环来自可变结构域、恒定结构域、C1组结构域、C2组结构域、I结构域或其任何组合。

29.如方面24至28中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述结合部分还包含互补决定区(CDR)。

30.如方面24至29中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述结合部分包含对大血清蛋白具有特异性的结合位点。

31.如方面30所述的条件活性结合蛋白，其中所述大血清蛋白为白蛋白、转铁蛋白、XIII因子或纤维蛋白原。

32.如方面29至31中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述CDR提供对大血清蛋白或免疫球蛋白轻链或其任何组合具有特异性的结合位点。

33.如方面29至32中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述结合部分能够通过结合部分和细胞因子之间的特异性分子间相互作用来掩蔽细胞因子与其靶标的结合。

34.如方面29至33中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述非CDR环提供对结合部分和细胞因子的结合具有特异性的结合位点。

35.如方面24至34中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述细胞因子结合细胞因子受体。

36.如方面35所述的条件活性结合蛋白，其中所述细胞因子受体包含I型细胞因子受体、I型IL受体、II型IL受体、趋化因子受体或肿瘤坏死受体超家族受体。

37.如方面24至36中任一项所述的条件活性结合蛋白，其中所述可裂解的接头包含裂解位点。

38.如方面37所述的条件活性结合蛋白，其中所述裂解位点由蛋白酶识别。

39.如方面38所述的条件活性结合蛋白，其中所述蛋白酶裂解位点由丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶、谷氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、明胶酶或天冬酰胺肽裂解酶识别。

40.如方面38所述的条件活性结合蛋白，其中所述蛋白酶裂解位点由以下蛋白酶识别：组织蛋白酶B、组织蛋白酶C、组织蛋白酶D、组织蛋白酶E、组织蛋白酶K、组织蛋白酶L、激肽释放酶、hK1、hK10、hK15、纤溶酶、胶原酶、IV型胶原酶、溶基质素、Xa因子、糜蛋白酶样蛋白酶、胰蛋白酶样蛋白酶、弹性蛋白酶样蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶、猕猴桃蛋白酶、菠萝蛋白酶、钙蛋白酶、半胱天冬酶、半胱天冬酶-3、Mir1-CP、木瓜蛋白酶、HIV-1蛋白酶、HSV蛋白酶、CMV蛋白酶、凝乳酶、肾素、胃蛋白酶、蛋白裂解酶、豆荚蛋白、纤溶酶、猪笼草蛋白酶、金属外肽酶、金属内肽酶、基质金属蛋白酶(MMP)、MMP1、MMP2、MMP3、MMP8、MMP9、MMP10、MMP11、MMP12、MMP13、MMP14、ADAM10、ADAM17、ADAM12、尿激酶纤溶酶原活化剂(uPA)、肠激酶、前列腺特异性靶标(PSA、hK3)、白介素-1β转化酶、凝血酶、FAP(FAP-α)、二肽基肽酶或二肽基肽酶IV(DPPIV/CD26)、II型跨膜丝氨酸蛋白酶(TTSP)、中性粒细胞弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、蛋白酶3、中性粒细胞丝氨酸蛋白酶4、肥大细胞糜酶、肥大细胞类胰蛋白酶、二肽基肽酶和二肽基肽酶IV(DPPIV/CD26)。

41.如方面24所述的条件活性结合蛋白，其还包含结合至所述结合部分的半衰期延长结构域，其中所述半衰期延长结构域为结合蛋白提供安全开关，并且其中在所述接头裂解时，通过分离所述结合部分和所述半衰期延长结构域与所述细胞因子来活化所述结合蛋白，并且由此将所述结合蛋白与所述安全开关分离。

42.如方面41所述的条件活性结合蛋白，其中所述接头的裂解位于肿瘤微环境中。

43.一种条件活性结合蛋白，其包含通过结合部分内的非CDR环与细胞因子结合的结合部分，其中所述结合部分进一步连接至半衰期延长结构域并包含可裂解的接头，其中所述结合蛋白在其通过裂解接头而活化之前具有延长的半衰期，并且其中在活化时，所述结合部分和所述半衰期延长结构域与所述细胞因子分离，并且其中所述结合蛋白在活化状态下不具有延长的半衰期。

44.如方面43所述的条件活性结合蛋白，其中所述接头的裂解位于肿瘤微环境中。

体内半衰期延长元件

优选地，嵌合多肽包含体内半衰期延长元件。增加天然地具有短半衰期的治疗分子的体内半衰期允许更可接受且可管理的给药方案而不牺牲有效性。如本文所用，“半衰期延长元件”是嵌合多肽的一部分，其例如通过改变其大小(例如，使其高于肾脏滤过界限)、形状、流体动力学半径、电荷、或吸收、生物分布、代谢和消除的参数来增加体内半衰期并改善pK。改善多肽pK的示例性方式是通过在多肽链中表达与受体结合的元件，所述受体再循环到细胞质膜而不是在溶酶体中降解，诸如内皮细胞上的FcRn受体和转铁蛋白受体。三种类型的蛋白质(例如人IgG、HSA(或片段)和转铁蛋白)在人血清中的存留时间比仅由其大小预测的时间长得多，这是它们与再循环而不是在溶酶体中降解的受体结合的能力的功能。保留FcRn结合的这些蛋白质或它们的片段通常与其他多肽连接，以延长其血清半衰期。在一个实施方案中，半衰期延长元件为人血清白蛋白(HSA)结合结构域。HSA(SEQ ID NO:1)也可直接结合至药物组合物或通过短接头结合。也可使用HSA的片段。HSA及其片段可用作阻断部分和半衰期延长元件。人IgG也可执行类似的功能。

血清半衰期延长元件也可为与具有较长血清半衰期的蛋白质诸如血清白蛋白、转铁蛋白等结合的抗原结合多肽。此类多肽的实例包括抗体及其片段，包括多克隆抗体、重组抗体、人抗体、人源化抗体、单链可变片段(scFv)、单结构域抗体(诸如重链可变结构域(VH)、轻链可变结构域(VL)和骆驼型纳米抗体的可变结构域(VHH))、dAb等。其他合适的抗原结合结构域包括模拟抗体结合和/或结构的非免疫球蛋白蛋白，诸如anticalin、affilin、亲和体分子、亲和性多聚体、affitin、α体、高亲合性多聚体、DARPin、菲诺体、库尼茨型结构域多肽、单体，以及基于其他工程化支架诸如SpA、GroEL、纤维连接蛋白、脂质体和CTLA4支架的结合结构域。抗原结合多肽的其他实例包括所期望受体的配体、受体的配体结合部分、凝集素和与一种或多种靶抗原结合或缔合的肽。

一些优选的血清半衰期延长元件是包含互补决定区(CDR)和任选地非CDR环的多肽。有利地，此类血清半衰期延长元件可延长细胞因子的血清半衰期，并且还用作细胞因子的抑制剂(例如，通过空间阻断、非共价相互作用或其组合)和/或作为靶向结构域。在一些情况下，血清半衰期延长元件是衍生自免疫球蛋白分子(Ig分子)或模拟抗体结构和/或结合活性的工程化蛋白支架的结构域。Ig可为任何类别或子类(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA、IgE、IgM等)。Ig分子的多肽链折叠成一系列由环连接的平行β链。在可变区中，三个环构成确定分子的抗原结合特异性的“互补决定区”(CDR)。IgG分子包含通过二硫键相互连接的至少两条重(H)链和两条轻(L)链或其抗原结合片段。每条重链由重链可变区(本文中缩写为VH)和重链恒定区构成。重链恒定区包含三个结构域CH1、CH2和CH3。每条轻链由轻链可变区(本文中缩写为VL)和轻链恒定区构成。轻链恒定区包含一个结构域CL。VH和VL区可进一步细分为高变区，称为互补决定区(CDR)，其在序列上具有高变异性和/或参与抗原识别和/或通常形成结构明确的环，中间穿插有更保守的区域，称为框架区(FR)。每个VH和VL由三个CDR和四个FR构成，以下列顺序由氨基端至羧基端排列：FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。在本公开的一些实施方案中，FR1、FR2、FR3和FR4的氨基酸序列中的至少一些或所有是本文所述的结合部分的“非CDR环”的一部分。如图5所示，免疫球蛋白分子的可变结构域具有排列成两股的几条β链。轻免疫球蛋白链和重免疫球蛋白链的可变结构域含有三个高变环或互补决定区(CDR)。V结构域的三个CDR(CDR1、CDR2、CDR3)在β桶的一端聚簇。CDR是连接免疫球蛋白折叠的β链B-C、C’-C”和F-G的环，而连接免疫球蛋白折叠的β链AB、CC’、C”-D和E-F的底部环和连接免疫球蛋白折叠的D-E链的顶部环是非CDR环。在本公开的一些实施方案中，恒定结构域、CH1、CH2或CH3的至少一些氨基酸残基是本文所述的结合部分的“非CDR环”的一部分。在一些实施方案中，非CDR环包含Ig或Ig样分子的C1组结构域的AB、CD、EF和DE环中的一个或多个；Ig或Ig样分子的C2组结构域的AB、CC’、EF、FG、BC和EC’环；Ig或Ig样分子的I(中间)组结构域的DE、BD、GF、A(A1A2)B和EF环。

在可变结构域内，CDR被认为负责抗原识别和结合，而FR残基被认为是CDR的支架。然而，在某些情况下，一些FR残基在抗原识别和结合中起重要作用。影响Ag结合的框架区残基分为两类。第一类是与抗原接触的FR残基，因此是结合位点的一部分，并且这些残基中的一些在序列上与CDR接近。其他残基是在序列上远离CDR但在分子的3-D结构中与其紧邻的残基，例如重链中的环。血清半衰期延长结构域(例如，包含CDR的结构域)可包含至少一个非CDR环。在一些实施方案中，非CDR环提供用于结合细胞因子、大血清蛋白或其他靶抗原的结合位点。

除含有CDR之外或可替代地含有CDR，血清半衰期延长元件还包含非CDR环。在一些实施方案中，修饰非CDR环以产生对所期望靶抗原(诸如大血清蛋白，诸如白蛋白)或对细胞因子部分或其他靶向抗原具有特异性的抗原结合位点。设想可使用各种技术来修饰非CDR环，例如定点诱变、随机诱变、插入非CDR环氨基酸序列外来的至少一个氨基酸、氨基酸取代。在一些实例中，抗原肽被插入非CDR环。在一些实例中，抗原性肽取代非CDR环。在一些情况下，仅产生一个非CDR环的修饰以产生抗原结合位点。在其他情况下，对多于一个非CDR环进行修饰。例如，修饰在图5所示的非CDR环(即AB、CC’、C”D、EF和D-E)中的任一个。在一些情况下，修饰DE环。在其他情况下，修饰AB、CC’、C”–D、E-F环中的所有四个。

在一些实例中，血清半衰期延长元件具有双重结合特异性，并含有特异性结合大血清蛋白(诸如血清白蛋白)的CDR和特异性结合并阻断细胞因子结构域的非CDR环。在其他实例中，血清半衰期延长元件含有特异性结合靶抗原诸如细胞因子结构域或其他靶抗原的CDR和特异性结合大血清蛋白诸如血清白蛋白的非CDR环。优选地，血清半衰期延长元件例如通过空间闭塞、通过特定分子间相互作用或两者的组合来抑制细胞因子结构域与同源细胞因子受体的结合。

在一些实施方案中，血清半衰期延长元件非共价地直接结合细胞因子并抑制其活性。

在某些实例中，结合部分通过AB、CC’、C”D和E-F环中的一个或多个与细胞因子结合，并通过BC、C’C”和FG中的一个或多个与大血清蛋白诸如白蛋白结合。在某些实例中，结合部分通过其AB、CC’、C”D或EF环与大血清蛋白诸如白蛋白结合，并通过其BC、C’C”或FG环与细胞因子结合。在某些实例中，结合部分通过其AB、CC’、C”D和EF环与大血清蛋白诸如白蛋白结合，并通过其BC、C’C”和FG环与细胞因子结合。在某些实例中，结合部分通过AB、CC’、C”D和E-F环中的一个或多个与大血清蛋白诸如白蛋白结合，并通过BC、C’C”和FG中的一个或多个与细胞因子结合。

结合部分为任何种类的多肽。例如，在某些情况下，结合部分为天然肽、合成肽或纤连蛋白支架或工程大血清蛋白。大血清蛋白包括例如白蛋白、纤维蛋白原或球蛋白。在一些实施方案中，结合部分为工程化支架。工程化支架包括例如sdAb、scFv、Fab、VHH、III型纤连蛋白结构域、免疫球蛋白样支架(如Halaby等人，1999Prot Eng 12(7):563-571中提出的那样)、DARPin、胱氨酸结肽、脂质运载蛋白、三螺旋束支架、蛋白G相关白蛋白结合模块、或DNA或RNA适体支架。

在一些情况下，血清半衰期延长元件通过其非CDR环结合细胞因子结构域，并且如本文所述，细胞因子结构域进一步连接至靶向结构域。在一些情况下，血清半衰期延长元件包含大血清蛋白的结合位点。在一些实施方案中，CDR提供大血清蛋白的结合位点。在一些实例中，大血清蛋白为球蛋白、白蛋白、转铁蛋白、IgG1、IgG2、IgG4、IgG3、IgA单体、XIII因子、纤维蛋白原、IgE或五聚体IgM。在一些实施方案中，CDR形成免疫球蛋白轻链(诸如Igκ游离轻链或Igλ游离轻链)的结合位点。

一种示例性条件活性蛋白在图6中示出。在所示实例中，血清白蛋白结合结构域(例如dAb)中的非CDR环可形成细胞因子IL-12的结合位点。在此实例中，血清白蛋白的结合位点可由血清白蛋白结合结构域的CDR形成。

血清半衰期延长元件可为任何类型的结合结构域，包括但不限于来自单克隆抗体、多克隆抗体、重组抗体、人抗体、人源化抗体的结构域。在一些实施方案中，结合部分为单链可变片段(scFv)、单结构域抗体，诸如重链可变结构域(VH)、轻链可变结构域(VL)和骆驼衍生纳米抗体的可变结构域(VHH)。在其他实施方案中，结合部分为非Ig结合结构域，即抗体模拟物，诸如anticalin、affilin、亲和体分子、亲和性多聚体、affitin、α体、高亲合性多聚体、DARPin、菲诺体、库尼茨型结构域多肽和单体。

在其他实施方案中，血清半衰期延长元件可为水溶性聚合物或与水溶性聚合物(诸如PEG)缀合的肽。如本文所用，“PEG”、“聚乙二醇”和“聚(乙二醇)”是可互换的，并包含任何非肽水溶性聚(环氧乙烷)。术语“PEG”也意指含有大部分，即大于50％的-OCH₂CH₂-重复亚基的聚合物。关于特定形式，PEG可采用多种分子量中的任何数量，以及将在下文更详细描述的结构或几何形状，诸如“分支”、“线性”、“叉状”、“多功能”等。PEG不限于特定的结构，并且可为线性的(例如，封端的，例如，烷氧基PEG或双官能PEG)、分支或多臂的(例如，叉状PEG或与多元醇核连接的PEG)、树突状(或星形)结构，每个结构具有或不具有一个或多个可降解的连接部分。此外，PEG的内部结构可以任何数量的不同重复模式来组织，并且可选自由均聚物、交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、交替三元共聚物、无规三元共聚物和嵌段三元共聚物组成的组。PEG可通过任何合适的方法与多肽和肽缀合。通常，使反应性PEG衍生物(诸如N-羟基琥珀酰亚胺酯PEG)与包含具有侧链的氨基酸的肽或多肽反应，所述侧链含有胺、巯基、羧酸或羟基官能团，所述氨基酸诸如半胱氨酸、赖氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、酪氨酸、丝氨酸、天冬氨酸和谷氨酸。

靶向结构域和保留结构域

对于某些应用，可能需要使构建体在其体内期望位置存在的时间最大化。这可通过在嵌合多肽(融合蛋白)中包含另一个结构域以影响其在体内的运动来实现。例如，嵌合核酸可编码将多肽引导至体内某个位置(例如肿瘤细胞或炎症位点)的结构域；此结构域被称为“靶向结构域”和/或编码将多肽保留在体内某个位置(例如肿瘤细胞或炎症位点)的结构域；此结构域称为“保留结构域”。在一些实施方案中，结构域可用作靶向结构域和保留结构域。在一些实施方案中，靶向结构域和/或保留结构域对富含蛋白酶的环境具有特异性。在一些实施方案中，编码的靶向结构域和/或保留结构域对调节性T细胞(Treg)具有特异性，例如靶向CCR4或CD39受体。其他合适的靶向和/或保留结构域包括具有在炎症组织中过表达的同源配体的那些，例如IL-1受体或IL-6受体。在其他实施方案中，合适的靶向和/或保留结构域包括具有在肿瘤组织中过表达的同源配体的那些，例如Epcam、CEA或间皮素。在一些实施方案中，靶向结构域通过接头与白介素连接，所述接头在作用位点被裂解(例如通过炎症或癌症特异性蛋白酶)，从而在期望的位点释放白介素的全部活性。在一些实施方案中，靶向和/或保留结构域通过接头与白介素连接，所述接头不在作用位点被裂解(例如通过炎症或癌症特异性蛋白酶)，从而使细胞因子保留在所期望位点。

在一些情况下，选择的抗原在病变细胞或组织(例如肿瘤或癌细胞)的表面上表达。可用于肿瘤靶向和保留的抗原包括但不限于成纤维细胞活化蛋白α(FAPa)、滋养层细胞糖蛋白(5T4)、肿瘤相关钙信号转导子2(Trop2)、纤连蛋白EDB(EDB-FN)、FOLR1、纤连蛋白EIIIB结构域、EpCAM、EGFR、HER-2、HER-3、c-Met、FOLR1和CEA。本文所公开的药物组合物还包含含有两个靶向和/或保留结构域的蛋白质，所述两个靶向和/或保留结构域与已知在病变细胞或组织上表达的两个不同靶抗原结合。示例性抗原结合结构域对包括但不限于EGFR/CEA、EpCAM/CEA和HER-2/HER-3。

合适的靶向和/或保留结构域包括抗原结合结构域，诸如抗体及其片段，包括多克隆抗体、重组抗体、人抗体、人源化抗体、单链可变片段(scFv)、单结构域抗体(诸如重链可变结构域(VH)、轻链可变结构域(VL)和骆驼型纳米抗体的可变结构域(VHH))、dAb等。其他合适的抗原结合结构域包括模拟抗体结合和/或结构的非免疫球蛋白蛋白，诸如anticalin、affilin、亲和体分子、亲和性多聚体、affitin、α体、高亲合性多聚体、DARPin、菲诺体、库尼茨型结构域多肽、单体，以及基于其他工程化支架诸如SpA、GroEL、纤维连接蛋白、脂质体和CTLA4支架的结合结构域。抗原结合多肽的其他实例包括所期望受体的配体、受体的配体结合部分、凝集素和与一种或多种靶抗原结合或缔合的肽。

在一些实施方案中，靶向和/或保留结构域特异性结合细胞表面分子。在一些实施方案中，靶向和/或保留结构域特异性结合肿瘤抗原。在一些实施方案中，靶向多肽特异性地且独立地结合选自以下至少一种的肿瘤抗原：成纤维细胞活化蛋白α(FAPa)、滋养层细胞糖蛋白(5T4)、肿瘤相关钙信号转导子2(Trop2)、纤连蛋白EDB(EDB-FN)、纤连蛋白EIIIB结构域、FOER1、EpCAM、EGFR、HER-2、HER-3、cMet、CEA和FOLR1。在一些实施方案中，靶向多肽特异性地且独立地结合两个不同的抗原，其中抗原中的至少一个为选自成纤维细胞活化蛋白α(FAPa)、滋养层细胞糖蛋白(5T4)、肿瘤相关钙信号转导子2(Trop2)、纤连蛋白EDB(EDB-FN)、纤连蛋白EIIIB结构域、EpCAM、EGFR、HER-2、HER-3、cMet、CEA和FOLR1的肿瘤抗原。

靶向和/或保留抗原可为在肿瘤细胞上表达的肿瘤抗原。肿瘤抗原是本领域中熟知的，并且包括例如成纤维细胞活化蛋白α(FAPa)、滋养层细胞糖蛋白(5T4)、肿瘤相关钙信号转导子2(Trop2)、纤连蛋白EDB(EDB-FN)、纤连蛋白EIIIB结构域、EpCAM、EGFR、HER-2、HER-3、c-Met、FOLR1、PSMA、CD38、BCMA和CEA、5T4、AFP、B7-H3、钙粘蛋白-6、CAIX、CD117、CD123、CD138、CD166、CD19、CD20、CD205、CD22、CD30、CD33、CD352、CD37、CD44、CD52、CD56、CD70、CD71、CD74、CD79b、DLL3、EphA2、FAP、FGFR2、FGFR3、GPC3、gpA33、FLT-3、gpNMB、HPV-16E6、HPV-16E7、ITGA2、ITGA3、SLC39A6、MAGE、间皮素、Muc1、Muc16、NaPi2b、连接素-4、P-钙粘蛋白、NY-ESO-1、PRLR、PSCA、PTK7、ROR1、SLC44A4、SLTRK5、SLTRK6、STEAP1、TIM1、Trop2、WT1。

靶向和/或保留抗原可为免疫检查点蛋白。免疫检查点蛋白的实例包括但不限于CD27、CD137、2B4、TIGIT、CD155、ICOS、HVEM、CD40L、LIGHT、TIM-1、OX40、DNAM-1、PD-L1、PD1、PD-L2、CTLA-4、CD8、CD40、CEACAM1、CD48、CD70、A2AR、CD39、CD73、B7-H3、B7-H4、BTLA、IDO1、IDO2、TDO、KIR、LAG-3、TIM-3或VISTA。

靶向和/或保留抗原可为细胞表面分子，诸如蛋白质、脂质或多糖。在一些实施方案中，靶向和/或保留抗原是在肿瘤细胞、病毒感染的细胞、细菌感染的细胞、受损的红细胞、动脉斑块细胞、发炎或纤维化组织细胞上。靶向和/或保留抗原可包含免疫应答调节剂。免疫应答调节剂的实例包括但不限于粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、白介素2(IL-2)、白介素3(IL-3)、白介素12(IL-12)、白介素15(IL-15)、B7-1(CD80)、B7-2(CD86)、GITRL、CD3或GITR。

靶向和/或保留抗原可为细胞因子受体。细胞因子受体的实例包括但不限于I型细胞因子受体，诸如GM-CSF受体、G-CSF受体、I型IL受体、Epo受体、LIF受体、CNTF受体、TPO受体；II型细胞因子受体，诸如IFN-α受体(IFNAR1、IFNAR2)、IFB-β受体、IFN-γ受体(IFNGR1、IFNGR2)、II型IL受体；趋化因子受体，诸如CC趋化因子受体、CXC趋化因子受体、CX3C趋化因子受体、XC趋化因子受体；肿瘤坏死受体超家族受体，诸如TNFRSF5/CD40、TNFRSF8/CD30、TNFRSF7/CD27、TNFRSF1A/TNFR1/CD120a、TNFRSF1B/TNFR2/CD120b；TGF-β受体，诸如TGF-β受体1、TGF-β受体2；Ig超家族受体，诸如IL-1受体、CSF-1R、PDGFR(PDGFRA、PDGFRB)、SCFR。

接头

如上文所述，药物组合物包含一个或多个接头序列。接头序列用于提供多肽之间的柔性，使得例如阻断部分能够抑制细胞因子多肽的活性。接头序列可位于细胞因子多肽、血清半衰期延长元件和/或阻断部分中的任何或所有之间。如本文所述，接头中的至少一个为蛋白酶可裂解的，并且含有(一种或多种)所期望蛋白酶的(一个或多个)裂解位点。优选地，所期望蛋白酶在所期望的细胞因子活性位点(例如肿瘤微环境)富集或选择性表达。因此，融合蛋白在所期望细胞因子活性的位点被优选地或选择性地裂解。

药物组合物的组分的取向在很大程度上是设计选择的问题，并且已经认识到多种取向是可能的，并且所有取向都旨在由本公开涵盖。例如，阻断部分可位于细胞因子多肽的C端或N端。

已知与患病细胞或组织相关的蛋白酶包括但不限于丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶、谷氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、天冬酰胺肽裂解酶、血清蛋白酶、组织蛋白酶、组织蛋白酶B、组织蛋白酶C、组织蛋白酶D、组织蛋白酶E、组织蛋白酶K、组织蛋白酶L、激肽释放酶、hKl、hK10、hK15、纤溶酶、胶原酶、IV型胶原酶、溶基质素、Xa因子、糜蛋白酶样蛋白酶、胰蛋白酶样蛋白酶、弹性蛋白酶样蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶、猕猴桃蛋白酶、菠萝蛋白酶、钙蛋白酶、半胱天冬酶、半胱天冬酶-3、Mir1-CP、木瓜蛋白酶、HIV-1蛋白酶、HSV蛋白酶、CMV蛋白酶、凝乳酶、肾素、胃蛋白酶、蛋白裂解酶、豆荚蛋白、纤溶酶、猪笼草蛋白酶、金属外肽酶、金属内肽酶、基质金属蛋白酶(MMP)、MMP1、MMP2、MMP3、MMP8、MMP9、MMP13、MMP11、MMP14、尿激酶纤溶酶原活化剂(uPA)、肠激酶、前列腺特异性靶标(PSA，hK3)、白介素-1β转化酶、凝血酶、FAP(FAP-a)、二肽基肽酶、跨膜肽酶、颗粒酶和二肽基肽酶IV(DPPIV/CD26)。能够裂解由本文所提供的嵌合核酸序列编码的氨基酸序列的蛋白酶可例如选自由以下组成的组：前列腺特异性抗原(PSA)、基质金属蛋白酶(MMP)、A双歧蛋白和金属蛋白酶(ADAM)、纤溶酶原活化剂、组织蛋白酶、半胱天冬酶、肿瘤细胞表面蛋白酶和弹性蛋白酶。MMP可为例如基质金属蛋白酶2(MMP2)或基质金属蛋白酶9(MMP9)。

表1列出了可用于本文所公开的方法的蛋白酶，并且表1a列出了示例性蛋白酶及其裂解位点：

表1.与炎症和癌症相关的蛋白酶

表1a：示例性蛋白酶和蛋白酶识别序列

本文提供包含多肽序列的药物组合物。与所有肽、多肽和蛋白质(包括其片段)一样，应当理解，嵌合多肽的氨基酸序列中可能发生另外的修饰(氨基酸序列变体)，但这些修饰不会改变肽、多肽或蛋白质的性质或功能。此类修饰包括保守性氨基酸取代，并在下文更详细地讨论。

本文提供的组合物具有所期望的功能。组合物至少包含IL-12细胞因子多肽；阻断部分，例如空间阻断多肽；和任选的血清半衰期延长元件，以及任选的靶向多肽，其中一个或多个接头连接组合物中的每个多肽。提供第一多肽(例如IL-12多肽)作为活性剂。提供阻断部分以阻断白介素的活性。提供接头多肽，例如蛋白酶可裂解多肽，以被在活性剂的预期靶标上特异性表达的蛋白酶裂解。任选地，阻断部分通过结合白介素多肽来阻断第一多肽的活性。在一些实施方案中，阻断部分(例如空间阻断肽)通过蛋白酶可裂解的接头与白介素连接，所述蛋白酶可裂解的接头在作用位点被裂解(例如通过炎症特异性蛋白酶)，从而在所期望位点释放细胞因子的全部活性。

蛋白酶裂解位点可为天然存在的蛋白酶裂解位点或人工工程化的蛋白酶裂解位点。人工工程化的蛋白酶裂解位点可被多于一种对将发生裂解的所期望环境(例如肿瘤)具有特异性的蛋白酶裂解。蛋白酶裂解位点可被至少一种蛋白酶、至少两种蛋白酶、至少三种蛋白酶或至少四种蛋白酶裂解。

在一些实施方案中，接头包含甘氨酸-甘氨酸、分选酶识别基序或分选酶识别基序和肽序列(Gly₄Ser)_n(SEQ ID NO.:81)或(Gly₃Ser)_n(SEQ ID NO.:82)，其中n为1、2、3、4或5。在一个实施方案中，分选酶识别基序包含肽序列LPXTG(SEQ ID NO.:80)，其中X为任何氨基酸。在一个实施方案中，共价键是在连接到细胞因子多肽的C端的反应性赖氨酸残基与连接到阻断部分或其他部分的N端的反应性天冬氨酸之间。在一个实施方案中，共价键是在连接到细胞因子多肽的N端的反应性天冬氨酸残基与连接到阻断部分或其他部分的C端的反应性赖氨酸残基之间。

裂解和诱导性

如本文所述，在融合蛋白的情况下，细胞因子多肽的活性减弱，并且在所期望的活性位点(诸如在肿瘤微环境中)进行蛋白酶裂解，从融合蛋白中释放出一种形式的细胞因子，所述细胞因子作为细胞因子受体激动剂比融合蛋白的活性高得多。例如，融合多肽的细胞因子-受体活化(激动剂)活性可比作为单独的分子实体的细胞因子多肽的细胞因子受体活化活性低至少约10倍、至少约50倍、至少约100倍、至少约250倍、至少约500倍或至少约1000倍。当作为融合蛋白的一部分的细胞因子多肽含有与细胞因子多肽基本相同且基本上不包含额外氨基酸并且不与其他分子缔合(通过共价或非共价键)的氨基酸时，则作为单独的分子实体存在。如果必要的话，作为单独的分子实体的细胞因子多肽可包含一些额外氨基酸序列，诸如标签或短序列，以帮助表达和/或纯化。

在其他实例中，融合多肽的细胞因子-受体活化(激动剂)活性比含有通过裂解融合蛋白中的蛋白酶可裂解的接头而产生的细胞因子多肽的多肽的细胞因子受体活化活性低至少约10倍、至少约50倍、至少约100倍、至少约250倍、至少约500倍或约1000倍。换句话讲，含有通过裂解融合蛋白中的蛋白酶可裂解的接头而产生的细胞因子多肽的多肽的细胞因子受体活化(激动剂)活性比融合蛋白的细胞因子受体活化活性高至少约10倍、至少约50倍、至少约100倍、至少约250倍、至少约500倍或至少约1000倍。

多肽取代

本文所述的多肽可包含具有与相应天然存在的蛋白质(例如，IL-2、IL-15、HSA)相同的氨基酸序列或只要保持所期望的功能可具有不同于天然存在的蛋白质的氨基酸序列的组分(例如，细胞因子、阻断部分)。应当理解，对所公开的蛋白质和编码它们的核酸的任何已知修饰和衍生物或可能出现的修饰和衍生物进行定义的一种方式是通过根据与特定已知参考序列的同一性来定义序列变体。具体公开的多肽和核酸与本文所提供的嵌合多肽具有至少70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％同一性。例如，提供的多肽或核酸与本文所述的任何核酸或多肽的序列具有至少70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％同一性。本领域技术人员容易理解如何确定两个多肽或两个核酸的同一性。例如，可在比对两个序列之后计算同一性，以使同一性处于其最高水平。

计算同一性的另一种方式可通过公布的算法执行。用于比较的最佳序列比对可通过以下方法进行：Smith和Waterman Adv.Appl.Math.2:482(1981)的局部同一性算法；Needleman和Wunsch,J.Mol.Biol.48:443(1970)的同一性比对算法；Pearson和Lipman,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:2444(1988)的相似性探索方法；这些算法的计算机化实现(在Wisconsin Genetics软件包中的GAP、BESTFIT、FASTA和TFASTA，Genetics ComputerGroup,575Science Dr.,Madison,Wis.)；或检查。

对于核酸，相同类型的同一性可通过例如Zuker,Science 244:48-52(1989)；Jaeger等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:7706-7710(1989)；Jaeger等人,MethodsEnzymol.183:281-306(1989)中公开的算法获得，所述文献中关于至少与核酸比对相关的材料以引用的方式并入本文。应当理解，通常可使用任何方法，并且在某些情况下，这些各种方法的结果可能不同，但是技术人员理解，如果使用这些方法中的至少一种发现同一性，则可认为序列具有所述同一性，并在本文中公开。

蛋白质修饰包括氨基酸序列修饰。氨基酸序列的修饰可能自然出现为等位基因变异(例如，由于遗传多态性)，可能由于环境影响(例如，通过暴露于紫外线)而出现，或可能由人为干预(例如，通过诱变克隆的DNA序列)产生，诸如诱导点、缺失、插入和取代突变体。这些修饰可导致氨基酸序列发生变化，提供沉默突变，修饰限制性位点或提供其他特异性突变。氨基酸序列修饰通常属于三种类别中的一种或多种：取代、插入或缺失修饰。插入包括氨基和/或羧基端融合以及单个或多个氨基酸残基的序列内插入。插入通常将比氨基或羧基端融合的插入小，例如约一至四个残基。缺失的特征在于从蛋白质序列中去除一个或多个氨基酸残基。通常，在蛋白质分子内的任一位点处缺失不超过约2至6个残基。氨基酸取代通常是单个残基，但是也可同时在多个不同位置处出现；插入通常为约1至10个氨基酸残基；并且缺失的范围是约1至30个残基。缺失或插入优选在相邻对中进行，即2个残基缺失或2个残基插入。取代、缺失、插入或其任何组合可以进行组合以得到最终构建体。突变不能将序列置于阅读框外，并且优选地将不创建可以产生二级mRNA结构的互补区。取代修饰是其中至少一个残基已被去除并且在其位置插入不同残基的修饰。此类取代通常根据下表2进行，并将其称为保守取代。

表2.示例性氨基酸取代

通过已知方法进行修饰，包括特定氨基酸取代。例如，通过对编码多肽的DNA中的核苷酸进行位点特异性诱变来进行修饰，从而产生编码所述修饰的DNA，并随后在重组细胞培养物中表达DNA。用于在具有已知序列的DNA的预先确定位点处进行取代突变的技术是熟知的，例如M13引物诱变和PCR诱变。

可选择修饰以优化结合。例如，亲和力成熟技术可用于通过在互补决定区(CDR)内引入随机突变来改变scFv的结合。可使用多种技术引入此类随机突变，所述技术包括放射、化学诱变剂或易错PCR。可使用例如噬菌体展示进行多轮突变和选择。

本公开还涉及编码本文所述的嵌合多肽的核酸，并且涉及此类核酸产生嵌合多肽以及用于治疗目的的用途。例如，本发明包括编码嵌合多肽的DNA和RNA分子(例如，mRNA、自我复制RNA)，以及此类DNA和RNA分子的治疗用途。

示例性组合物

本发明的示例性融合蛋白以多种取向组合上文所述的元件。本节中描述的取向仅作为实例，并且不应视为限制性的。

在一些实施方案中，融合蛋白包含IL-12多肽、阻断部分和半衰期延长元件。在一些实施方案中，IL-12多肽位于半衰期延长元件和阻断部分之间。在一些实施方案中，IL-12多肽位于阻断部分和半衰期延长元件的N端。在一些此类实施方案中，IL-12多肽位于阻断部分近端；在一些此类实施方案中，IL-12多肽位于半衰期延长元件近端。在所有实施方案中必须包括至少一种蛋白酶可裂解的接头，使得IL-12多肽可在裂解时具有活性。在一些实施方案中，IL-12多肽位于阻断部分和半衰期延长元件的C端。额外元件可通过可裂解的接头、不可裂解的接头或通过直接融合来彼此连接。

在一些实施方案中，所使用的阻断结构域能够延长半衰期，并且IL-12多肽位于两个此类阻断结构域之间。在一些实施方案中，IL-12多肽位于两个阻断结构域之间，其中一个能够延长半衰期。

在一些实施方案中，两种细胞因子包含在同一构建体中。在一些实施方案中，细胞因子各自连接到两个阻断结构域(一个分子中总共三个)，其中阻断结构域位于两个细胞因子结构域之间。在一些实施方案中，可包括一个或多个额外半衰期延长结构域来优化药代动力学特性。

在一些实施方案中，三种细胞因子包含在同一构建体中。在一些实施方案中，第三种细胞因子可代替其他两种细胞因子之间的阻断结构域来起到阻断其他两种细胞因子的作用。

用于融合蛋白的优选的半衰期延长元件为人血清白蛋白(HSA)、结合血清白蛋白的抗体或抗体片段(例如scFV、dAb)、人或人源化IgG、或前述任一种的片段。在一些优选的实施方案中，阻断部分为人血清白蛋白(HSA)、或结合血清白蛋白的抗体或抗体片段、结合细胞因子并阻止结合活化或细胞因子受体即另一种细胞因子活化的抗体、或前述任一种的片段。在包含额外靶向结构域的优选的实施方案中，靶向结构域为结合富集在癌细胞表面上的细胞表面蛋白(诸如EpCAM、FOLR1和纤连蛋白)的抗体。

治疗方法和药物组合物

还提供了治疗患有疾病或病症或处于发展所述疾病或病症的风险下的受试者的方法，所述疾病或病症诸如增殖性疾病、肿瘤性疾病、炎性疾病、免疫性病症、自身免疫性疾病、感染性疾病、病毒性疾病、过敏反应、寄生虫反应或移植物抗宿主疾病。所述方法向有此需要的受试者施用有效量的如本文所公开的融合蛋白，所述融合蛋白通常作为药物组合物施用。在一些实施方案中，所述方法还包括选择患有此种疾病或病症或处于发展所述疾病或病症的风险下的受试者。药物组合物优选地包含在炎症位点处活化的阻断的IL-12多肽、其片段或突变蛋白。在一个实施方案中，嵌合多肽包含IL-12多肽、其片段或突变蛋白以及血清半衰期延长元件。在另一个实施方案中，嵌合多肽包含IL-12多肽、其片段或突变蛋白以及阻断部分，例如空间阻断多肽，其中空间阻断多肽能够在空间上阻断IL-12多肽、其片段或突变蛋白的活性。在另一个实施方案中，嵌合多肽包含IL-12多肽、其片段或突变蛋白、阻断部分以及血清半衰期延长元件。

炎症是人体组织对有害刺激(诸如病原体、受损细胞或刺激物)的复杂生物应答的一部分，并且是涉及免疫细胞、血管和分子介质的保护性应答。炎症的功能是消除细胞损伤的初始原因，清除最初损伤和炎症过程中受损的坏死细胞和组织，并开始组织修复。炎症可由感染引起，作为症状或疾病出现，例如癌症、动脉粥样硬化、过敏、肌病、HIV、肥胖症或自身免疫性疾病。自身免疫性疾病是由对自身抗原的异常免疫应答引起的慢性病状。可用本文所公开的多肽治疗的自身免疫性疾病包括但不限于狼疮、腹腔疾病、1型糖尿病、格雷氏病(Graves disease)、炎性肠病、多发性硬化、牛皮癣、类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮。

药物组合物可包含一种或多种蛋白酶可裂解的接头序列。接头序列用于提供多肽之间的柔性，使得每个多肽能够抑制第一多肽的活性。接头序列可位于细胞因子多肽、其片段或突变蛋白、阻断部分和血清半衰期延长元件中的任何或所有之间。任选地，组合物包含两个、三个、四个或五个接头序列。所述接头序列即两个、三个或四个接头序列可为相同或不同的接头序列。在一个实施方案中，接头序列包含GGGGS(SEQ ID NO.:87)、GSGSGS(SEQID NO.:88)或G(SGGG)₂SGGT(SEQ ID NO.:89)。在另一个实施方案中，接头包含选自由以下组成的组的蛋白酶可裂解的序列：HSSKLQ(SEQ ID NO.:24)、GPLGVRG(SEQ ID NO.:83)、IPVSLRSG(SEQ ID NO.:84)、VPLSLYSG(SEQ ID NO.:85)和SGESPAYYTA(SEQ ID NO.:86)。

合适的接头可具有不同的长度，诸如1个氨基酸(例如，Gly)至20个氨基酸、2个氨基酸至15个氨基酸、3个氨基酸至12个氨基酸，包括4个氨基酸至10个氨基酸、5个氨基酸至9个氨基酸、6个氨基酸至8个氨基酸或7个氨基酸至8个氨基酸，并且可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59或60个氨基酸。

在一些实施方案中，接头被选自由以下组成的组的蛋白酶裂解：激肽释放酶、凝血酶、糜酶、羧肽酶A、组织蛋白酶G、弹性蛋白酶、PR-3、颗粒酶M、钙蛋白酶、基质金属蛋白酶(MMP)、纤溶酶原活化剂、组织蛋白酶、半胱天冬酶、类胰蛋白酶或肿瘤细胞表面蛋白酶。

还提供了治疗患有癌症或处于发展癌症的风险下的受试者的方法。所述方法包括向有此需要的受试者施用有效量的如本文所公开的嵌合多肽(融合蛋白)，所述嵌合多肽通常作为药物组合物施用。在一些实施方案中，所述方法还包括选择患有癌症或处于发展癌症的风险下的受试者。药物组合物优选地包含在肿瘤位点处活化的阻断的细胞因子、其片段或突变蛋白。优选地，肿瘤为实体肿瘤。癌症可以是结肠癌、肺癌、黑色素瘤、肉瘤、肾细胞癌、乳腺癌。

所述方法还可包括施用一种或多种额外剂来治疗癌症，所述一种或多种额外剂诸如化学治疗剂(例如，阿霉素(Adriamycin)、柔红霉素(Cerubidine)、博莱霉素(Bleomycin)、马法兰(Alkeran)、长春碱(Velban)、长春新碱(Oncovin)、氟尿嘧啶、噻替派、甲氨蝶呤、比生群、米托蒽醌(Noantrone)、硫鸟嘌呤(Thiguanine)、阿糖胞苷(Cytaribine)、丙卡巴肼(Procarabizine))、免疫肿瘤剂(例如，抗PD-L1、抗CTLA4、抗PD-1、抗CD47、抗GD2)、细胞疗法(例如，CAR-T、T细胞疗法)、溶瘤病毒等。

本文提供含有嵌合多肽和药学上可接受的载剂的药物制剂或组合物。本文所提供的组合物适合于体外或体内施用。药学上可接受的载剂意指不为在生物学上或另外不合需要的材料，即所述材料向受试者施用而不引起不期望的生物作用或以有害方式与含有所述材料的药物制剂或组合物的其他组分相互作用。选择载剂以使活性成分的降解最小化并使受试者的不良副作用最小化。

合适的载剂及其制剂描述于Remington:The Science and Practice ofPharmacy,第21版,David B.Troy编,Lippicott Williams&Wilkins(2005)中。通常，在制剂中使用适当量的药学上可接受的盐以使制剂等渗，尽管在需要时制剂可为高渗或低渗的。药学上可接受的载剂的实例包括但不限于无菌水、盐水、缓冲溶液(如林格氏溶液)和右旋糖溶液。溶液的pH通常为约5至约8或约7至7.5。其他载剂包括持续释放制剂，诸如含有免疫原性多肽的固体疏水性聚合物的半透性基质。基质呈成形制品的形式，例如膜、脂质体或微粒。根据例如施用途径和所施用组合物的浓度，某些制剂可能为更优选的。载剂是适合于将嵌合多肽或编码嵌合多肽的核酸序列施用于人或其他受试者的那些载剂。

药物制剂或组合物根据是需要局部治疗或全身治疗以及待治疗的区域来以多种方式施用。通过若干种施用途径中的任一种施用组合物，所述施用途径包括局部、口服、肠胃外、静脉内、关节内、腹膜内、肌肉内、皮下、腔内、经皮、肝内、颅内、雾化/吸入或通过经由支气管镜检安装。在一些实施方案中，组合物局部(非全身性)施用，包括肿瘤内、关节内、鞘内等。

用于肠胃外施用的制剂包括无菌水性或非水性溶液、悬浮液以及乳液。非水性溶剂的实例为丙二醇、聚乙二醇、植物油(诸如橄榄油)和可注射有机酯(诸如油酸乙酯)。水性载剂包括水、醇/水性溶液、乳液或悬浮液，包括盐水和缓冲介质。肠胃外媒介物包括氯化钠溶液、林格氏右旋糖、右旋糖和氯化钠、乳酸化林格氏溶液或不挥发性油。静脉内媒介物包括流体和营养补充剂、电解质补充剂(如基于林格氏右旋糖的那些)等。任选地存在防腐剂和其他添加剂，诸如例如抗微生物剂、抗氧化剂、螯合剂和惰性气体等。

局部施用的制剂包括软膏、洗剂、乳膏、凝胶、滴剂、栓剂、喷雾剂、液体和粉末。常规药物载剂、水性、粉末或油性基质、增稠剂等任选地为必需或期望的。

用于口服施用的组合物包括粉末或颗粒、水或非水性介质中的悬浮液或溶液、胶囊、囊剂或片剂。增稠剂、调味料、稀释剂、乳化剂、分散助剂或结合剂任选地为期望的。

任选地，嵌合多肽或编码嵌合多肽的核酸序列由载体施用。有许多组合物和方法可用于通过例如表达载体在体外或体内将核酸分子和/或多肽递送至细胞。这些方法和组合物主要可分为两类：基于病毒的递送系统和基于非病毒的递送系统。此类方法为本领域中熟知的，并且易于适用于本文所述的组合物和方法。此类组合物和方法可用于体外或体内转染或转导细胞，以例如产生表达并优选地分泌编码的嵌合多肽的细胞系或将核酸治疗性地递送至受试者。本文所公开的嵌合核酸的组分通常在框架内可操作地连接以编码融合蛋白。

如本文所用，质粒或病毒载体是将所公开的核酸运输到细胞中而不降解的剂，并且包括使核酸分子和/或多肽在其所递送到的细胞中产生表达的启动子。病毒载体为例如腺病毒、腺相关病毒、疱疹病毒、痘苗病毒、脊髓灰质炎病毒、辛德毕斯(Sindbis)和其他RNA病毒，包括具有HIV骨架的这些病毒。还优选共享这些病毒的特性而使其适合用作载体的任何病毒家族。逆转录病毒载体通常由Coffin等人,Retroviruses,Cold Spring HarborLaboratory Press(1997)描述，其中载体及其制备方法以引用的方式并入本文。已经描述了复制缺陷型腺病毒的构建(Berkner等人,J.Virol.61:1213-20(1987)；Massie等人,Mol.Cell.Biol.6:2872-83(1986)；Haj-Ahmad等人,J.Virol.57:267-74(1986)；Davidson等人,J.Virol.61:1226-39(1987)；Zhang等人,BioTechniques 15:868-72(1993))。这些病毒作为载体的益处和用途是它们可扩散到其他细胞类型上的程度受到限制，因为它们可以在初始感染的细胞内复制，但不能形成新的感染性病毒颗粒。重组腺病毒已显示在直接体内递送至气道上皮、肝细胞、血管内皮、CNS实质和许多其他组织位点之后实现高效率。其他有用的系统包括例如复制型和宿主限制性非复制型痘苗病毒载体。

所提供的多肽和/或核酸分子可通过病毒样颗粒递送。病毒样颗粒(VLP)由衍生自病毒结构蛋白的一种或多种病毒蛋白组成。用于制备和使用病毒样颗粒的方法描述于例如Garcea和Gissmann,Current Opinion in Biotechnology 15:513-7(2004)。

所提供的多肽可通过亚病毒致密体(DB)递送。DB通过膜融合将蛋白质运输到靶细胞中。用于制备和使用DB的方法描述于例如Pepperl-Klindworth等人,Gene Therapy 10:278-84(2003)。

所提供的多肽可通过外皮聚集体递送。用于制备和使用外皮聚集体的方法描述于国际公布号WO 2006/110728中。

基于非病毒的递送方法可包括含有核酸分子和编码多肽的核酸序列的表达载体，其中核酸可操作地连接到表达控制序列。合适的载体骨架包括例如本领域常规使用的那些，诸如质粒、人工染色体、BAC、YAC或PAC。许多载体和表达系统可从诸如Novagen(Madison,Wis.)、Clonetech(Pal Alto,Calif.)、Stratagene(La Jolla,Calif.)和Invitrogen/Life Technologies(Carlsbad,Calif.)的公司商购获得。载体通常含有一个或多个调节区。调节区包括但不限于启动子序列、增强子序列、应答元件、蛋白质识别位点、诱导性元件、蛋白质结合序列、5’和3’非翻译区(UTR)、转录起始位点、末端序列、聚腺苷酸化序列和内含子。此类载体还可用于通过在合适宿主细胞诸如CHO细胞中表达来制备嵌合多肽。

控制哺乳动物宿主细胞中载体转录的优选启动子可获自各种来源，例如病毒的基因组，诸如多瘤病毒、猿猴病毒40(SV40)、腺病毒、逆转录病毒、乙型肝炎病毒和最优选的巨细胞病毒(CMV)；或获自异源哺乳动物启动子，例如β-肌动蛋白启动子或EF1α启动子；或获自杂合或嵌合启动子(例如，融合至β-肌动蛋白启动子的CMV启动子)。当然，来自宿主细胞或相关物种的启动子也可用于本文。

增强子通常是指DNA中距转录起始位点不固定距离处起作用的序列，并且可位于转录单元的5’或3’。此外，增强子可位于内含子内以及在编码序列本身内。它们的长度通常在10个与300个碱基对(bp)之间，并且它们以顺式起作用。增强子通常起到增加附近启动子转录的作用。增强子还可含有介导转录调节的应答元件。虽然已知许多增强子序列来自哺乳动物基因(球蛋白、弹性蛋白酶、白蛋白、甲胎蛋白和胰岛素)，但人们通常将使用来自真核细胞病毒的增强子进行一般表达。优选的实例为复制起点后侧上的SV40增强子、巨细胞病毒早期启动子增强子、复制起点后侧上的多瘤增强子以及腺病毒增强子。

启动子和/或增强子可为可诱导型的(例如化学或物理调节的)。化学调节的启动子和/或增强子可例如通过醇、四环素、类固醇或金属的存在来调节。物理调节的启动子和/或增强子可例如由环境因素诸如温度和光来调节。任选地，启动子和/或增强子区可充当组成型启动子和/或增强子，以最大化待转录的转录单元区的表达。在某些载体中，启动子和/或增强子区域可以细胞类型特异性方式具有活性。任选地，在某些载体中，启动子和/或增强子区域可在所有真核细胞中具有活性，而与细胞类型无关。这种类型的优选启动子为CMV启动子、SV40启动子、β-肌动蛋白启动子、EF1α启动子和逆转录病毒长末端重复序列(LTR)。

载体还可包含例如复制起点和/或标记。标记基因可在细胞上赋予可选择表型，例如抗生素抗性。标记产物用于确定载体是否已被递送至细胞，并且一旦递送就被表达。哺乳动物细胞的可选择标记的实例为二氢叶酸还原酶(DHFR)、胸苷激酶、新霉素、新霉素类似物G418、潮霉素、嘌呤霉素和杀稻瘟菌素。当此类可选择标记成功地转移到哺乳动物宿主细胞中时，如果置于选择压力下，则转化的哺乳动物宿主细胞可存活。其他标记的实例包括例如大肠杆菌(E.coli)lacZ基因、绿色荧光蛋白(GFP)和荧光素酶。另外，表达载体可包括被设计为促进表达的多肽的操纵或检测(例如，纯化或定位)的标签序列。标签序列诸如GFP、谷胱甘肽S-转移酶(GST)、聚组氨酸、c-myc、血凝素或FLAG^TM标签(Kodak；New Haven,Conn.)序列通常表达为与编码的多肽的融合物。此类标签可插入多肽内的任何位置，包括羧基端或氨基端。

如本文所用，术语肽、多肽或蛋白质广泛地用于指由肽键连接的两个或更多个氨基酸。蛋白质、肽和多肽在本文中也可互换使用，以指氨基酸序列。应当认识到，术语多肽在本文中并不用于暗示构成所述分子的氨基酸的特定大小或数量，并且本发明的肽可含有至多几个氨基酸残基或更多。如通篇所用，受试者可为脊椎动物，更具体地为哺乳动物(例如人、马、猫、狗、牛、猪、绵羊、山羊、小鼠、兔、大鼠和豚鼠)、鸟类、爬行动物、两栖动物、鱼类和其他任何动物。术语不表示特定的年龄或性别。因此，旨在涵盖无论雄性还是雌性的成年和新生受试者。如本文所用，患者或受试者可互换使用，并且可指患有疾病或病症(例如癌症)的受试者。术语患者或受试者包括人和兽医学受试者。

处于发展疾病或病症的风险下的受试者可能在遗传上易患所述疾病或病症，例如具有家族史或具有引起所述疾病或病症的基因的突变，或表现出所述疾病或病症的早期体征或症状。当前患有疾病或病症的受试者具有疾病或病症的一种或多于一种症状，并且可能已诊断为患有所述疾病或病症。

如本文所述的方法和剂可用于预防性治疗和治疗性治疗。为了预防性应用，在发作之前(例如，在癌症或炎症的明显体征之前)或在早发期间(例如，在癌症或炎症的早期体征和症状时)向受试者施用治疗有效量的本文所述的嵌合多肽或编码所述嵌合多肽的嵌合核酸序列。预防性施用可在表现癌症或炎症症状之前发生若干天至若干年。例如，预防性施用可用于预防性治疗诊断为患有癌症遗传倾向的受试者。治疗性治疗涉及在诊断或发展为癌症或炎症(例如，自身免疫性疾病)后，向受试者施用治疗有效量的本文所述的嵌合多肽或编码所述嵌合多肽的核酸序列。当患者正在接受预期会发炎的治疗(例如，化学疗法)时，也可使用预防性应用。

根据本文教导的方法，向受试者施用有效量的剂(例如，嵌合多肽)。术语有效量和有效剂量可互换使用。术语有效量定义为产生所期望的生理应答所必需的任何量。可凭经验确定施用所述剂的有效量和方案，并且进行此类确定是在本领域技术范围内的。施用的剂量范围是足够大以产生所期望的效果的剂量范围，其中疾病或病症的一种或多种症状受到影响(例如，减少或延迟)。剂量不应大到导致严重的不良副作用，诸如不需要的交叉反应、过敏反应等。一般来讲，剂量随着年龄、病状、性别、疾病类型、疾病或病症程度、施用途径或方案中是否包含其他药物而变化，并且可由本领域技术人员确定。在任何禁忌症的情况下，可由个体医师调节剂量。剂量可变化，并且可以每日一个或多个剂量施用来施用，历时一天或几天。关于给定类别药物产品的适当剂量，指导可发现于文献中。

如本文所用，术语治疗(treatment、treat或treating)是指减少疾病或病状的作用或者疾病或病状的症状的方法。因此，在公开的方法中，治疗可指确立的疾病或病状或者疾病或病状的症状的严重程度的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％减少。例如，如果与对照相比，受试者疾病的一个或多个症状减少10％，则认为用于治疗疾病的方法是一种治疗。因此，与天然或对照水平相比，减少可为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％或10％与100％之间的任何减少百分比。应理解，治疗不必指治愈或完全消除疾病、病状或者疾病或病状的症状。

如本文所用，术语疾病或病症的预防(prevent、preventing和prevention)是指例如在受试者开始显示疾病或病症的一种或多种症状之前或大约同时发生的施用嵌合多肽或编码嵌合多肽的核酸序列的作用，其抑制或延迟疾病或病症的一个或多个症状的发作或加剧。如本文所用，对降低、减少或抑制的提及包括与对照水平相比10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更大的变化。此类术语可包括但不一定包括完全消除。

所公开的材料、组合物以及组分可用于所公开的方法和组合物，可与所公开的方法和组合物联用，可用来制备所公开的组合物，或者是所公开的方法和组合物的产品。本文公开了这些材料及其他材料，并且应理解，在公开了这些材料的组合、子组、相互作用、群组等，而没有明确地具体提及各种个体和集体组合的每一种组合以及这些化合物的排列方式时，每种情况均具体地涵盖并描述在本文中。例如，如果公开并讨论了方法并且讨论了可对多个分子(包括所述方法)进行的多种修改，除非明确地相反指示，否则明确涵盖了所述方法的每一种组合和排列以及可能的修改。同样，还特别预期并公开这些的任何子集或组合。这个概念适用于本公开的所有方面，包括但不限于使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果有多种附加步骤可进行，那么应理解，这些附加步骤中的每一个可与所公开的方法的任何具体方法步骤或方法步骤的组合一起实施，并且每种此类组合或组合的子集都在本发明的预想之中并应视为得到公开。

本文引用的出版物和引用它们的材料特此以引用的方式整体明确地并入。

实施例

以下是本发明的方法和组合物的实例。应理解，鉴于本文所提供的一般描述，可实施各种其他实施方案。

实施例1：通过MMP9蛋白酶对融合蛋白进行蛋白酶裂解

本领域技术人员将熟悉建立蛋白质裂解测定的方法。用1ug活性MMP9(Sigma目录号SAE0078-50或Enzo目录BML-SE360)裂解1xPBS pH 7.4中的100ug蛋白质，并在室温下孵育至多16小时。随后将消化的蛋白质用于功能测定或在测试之前储存于-80℃下。使用本领域中熟知的方法通过SDS PAGE监测裂解的程度。

实施例2：HEK Blue测定

将HEK-Blue IL12细胞(InvivoGen)以250,000个细胞/孔的浓度的悬浮液接种在含有或不含40mg/ml人血清白蛋白(HSA)的培养基中，并在37℃和5％CO₂下用系列稀释的重组hIL12、嵌合IL12(小鼠p35/人p40)或可活化hIL12刺激24小时。测试未裂解和裂解的可活化hIL12的活性。通过用活性MMP9孵育产生裂解的诱导型hIL12。。通过使用试剂QUANTI-Blue(InvivoGen)对分泌型碱性磷酸酶(SEAP)活性进行定量(即基于比色的测定)来评定IL12活性。

实施例3：脾细胞T-Blast测定。

将HEK-Blue IL2细胞(InvivoGen)以250,000个细胞/孔浓度的悬浮液接种在含有或不含40mg/ml人血清白蛋白(HSA)的培养基中，并在37℃和5％的CO₂下用系列稀释的重组hIL12、嵌合IL12(小鼠p35/人p40)或可活化hIL12刺激24小时。测试未裂解和裂解的可活化hIL12的活性。通过用活性MMP9孵育产生裂解的可诱导hIL12。通过使用试剂QUANTI-Blue(InvivoGen)对分泌型碱性磷酸酶(SEAP)活性进行定量(即基于比色的测定)来评定IL12活性。

实施例4.蛋白酶活化的融合蛋白的体内递送导致肿瘤生长减少

检查嵌合多肽以确定其在体内是否可具有生物作用。对于这些实验，使用一种系统，其中腹膜内注射的肿瘤细胞快速且优先附着于乳白色斑点并在其上开始生长，所述乳白色斑点是在网膜上发现的一系列有组织的免疫聚集体(Gerber等人,Am.J.Pathol.169:1739-52(2006))。这种系统提供了一种方便的方式来检查融合蛋白治疗对肿瘤生长的影响，因为融合蛋白可多次经腹膜内递送，并且可通过检查解离的网膜细胞来分析肿瘤生长。对于这些实验，可使用在体外表达MMP2和MMP9的快速生长的肿瘤细胞系结肠38细胞系。网膜组织通常表达相对少量的MMP2和MMP9，但是当网膜上出现结肠38肿瘤时，MMP水平升高。使用此肿瘤模型，检查IL-2突变蛋白融合蛋白影响肿瘤生长的能力。腹膜内注射结肠38细胞，使其附着并生长1天，并且然后每天用融合蛋白腹膜内处理。在第7天，处死动物，并且使用流式细胞术并通过集落形成测定法检查网膜的肿瘤生长。

实施例5：靶向CD20的示例性可活化白介素蛋白的构建

产生可活化白介素结构域

人IL-12p35链的标准序列为Uniprot登录号P29459。人IL-12p40链的标准序列为Uniprot登录号P29460。将IL-12p35和IL-12p40克隆到表达构建体中。蛋白酶裂解位点包含在IL-12p35和IL-12p40结构域之间。能够与存在于肿瘤中或肿瘤细胞上的CD20多肽结合的IL-12多肽如下产生。产生含有以下核酸序列的核酸：(1)编码IFNg多肽序列和(2)一个或多个多肽接头。可活化的白介素质粒构建体可具有任选的Flag、His或其他亲和标签，并且被电穿孔到HEK293或其他合适的人或哺乳动物细胞系中并被纯化。验证测定包括使用在蛋白酶存在下对IL-12刺激产生反应的T细胞进行的T细胞活化测定。

产生scFv CD20结合结构域

CD20是存在于B淋巴细胞上的细胞表面蛋白中的一种。CD20抗原存在于正常和恶性的前B和成熟B淋巴细胞中，包括超过90％的B细胞非霍奇金氏淋巴瘤(NHL)中的那些。抗原在造血干细胞、活化的B淋巴细胞(浆细胞)和正常组织中不存在。这样，已经描述了几种主要来源于鼠类的抗体：1F5、2B8/C2B8、2H7和1H4。

因此，人或人源化抗CD20抗体用于产生可活化白介素蛋白的CD20结合结构域的scFv序列。获得编码人或人源化VL和VH结构域的DNA序列，并且任选地优化构建体的密码子以在智人的细胞中表达。VL和VH结构域在scFv中出现的顺序是变化的(即VL-VH或VH-VL取向)，并且“G4S”(SEQ ID NO.:87)或“G₄S”(SEQ ID NO.:87)亚基(G₄S)₃(SEQ ID NO.:90)的三个拷贝连接可变结构域以创建scFv结构域。抗CD20 scFv质粒构建体可具有任选的Flag、His或其他亲和标签，并且被电穿孔到HEK293或其他合适的人或哺乳动物细胞系中并被纯化。验证测定包括通过FACS进行的结合分析、使用Proteon进行的动力学分析和对CD20表达细胞进行的染色。

克隆编码可活化白介素蛋白的DNA表达构建体

具有蛋白酶裂解位点结构域的可活化白介素构建体用于构建可活化白介素蛋白与抗CD20 scFv结构域和血清半衰期延长元件(例如，HSA结合肽或VH结构域)的组合。为了在CHO细胞中表达可活化白介素蛋白，将所有蛋白结构域的编码序列克隆到哺乳动物表达载体系统中。简言之，单独合成并亚克隆编码可活化白介素结构域的基因序列、血清半衰期延长元件和CD20结合结构域以及肽接头L1和L2。然后将所得构建体按CD20结合结构域–L1–IL-12p35–L2–蛋白酶裂解结构域–L3–IL-12p40–L4–抗CD20 scFv–L5–血清半衰期延长元件的顺序连接在一起，以产生最终构建体。所有表达构建体被设计为含有N端信号肽和C端六聚组氨酸(6xHis)标签的编码序列(SEQ ID NO.:205)，以分别促进蛋白质分泌和纯化。

可活化白介素蛋白在稳定转染的CHO细胞中表达

使用CHO-K1中国仓鼠卵巢细胞(ATCC，CCL-61)的衍生物CHO细胞表达系统((Flp-Life Technologies)(Kao和Puck,Proc.Natl.Acad Sci USA 1968；60(4):1275-81)。根据Life Technologies提供的标准细胞培养方案对贴壁细胞进行传代培养。

为了适应悬浮液中的生长，将细胞与组织培养瓶分离，并将其置于无血清培养基中。将悬浮液适应的细胞冷冻保存在含10％DMSO的培养基中。

通过转染悬浮液适应的细胞来产生稳定表达分泌的可活化白介素蛋白的重组CHO细胞系。在用抗生素潮霉素B进行选择期间，每周两次测量活细胞密度，并且将细胞离心分离并以0.1x10⁶个活细胞/mL的最大密度悬浮于新鲜的选择培养基中。选择2至3周后，回收稳定表达可活化白介素蛋白的细胞库，此时将细胞转移至摇瓶中的标准培养基中。通过进行蛋白凝胶电泳或流式细胞术来确认重组分泌蛋白的表达。将稳定的细胞库冷冻保存在含有DMSO的培养基中。

在稳定转染的CHO细胞系的10天分批补料培养中通过分泌到细胞培养上清液中产生可活化白介素蛋白。10天后以通常>75％培养活力收获细胞培养上清液。每隔一天从生产培养物中收集样品，并评定细胞密度和活力。在收获当天，通过离心和真空过滤清除细胞培养上清液，之后进一步使用。

通过SDS-PAGE分析细胞培养上清液中的蛋白质表达滴度和产物完整性。

纯化可活化白介素蛋白

以两步程序从CHO细胞培养上清液中纯化可活化白介素蛋白。在第一步中对构建体进行亲和色谱，之后在第二步中在Superdex 200上进行制备性尺寸排阻色谱法(SEC)。对样品进行缓冲液交换，并通过超滤浓缩至>1mg/mL的典型浓度。通过在还原和非还原条件下进行SDS PAGE来评定最终样品的纯度和均质性(通常>90％)，之后分别通过使用抗HSA或抗独特型抗体进行免疫印迹以及通过分析型SEC来评定。纯化的蛋白质以等分形式储存于-80℃下直至使用。

实施例6：通过流式细胞术确定抗原亲和力

测试前述实施例的可活化白介素蛋白与人CD20⁺细胞和食蟹猴CD20⁺细胞的结合亲和力。

将CD20⁺细胞与100μL前述实施例的可活化白介素蛋白的连续稀释液和至少一种蛋白酶一起孵育。用FACS缓冲液洗涤三次后，将细胞与0.1mL的10μg/mL小鼠单克隆抗独特型抗体一起在同一缓冲液中于冰上孵育45min。在第二次洗涤循环后，将细胞与0.1mL的15μg/mL FITC缀合的山羊抗小鼠IgG抗体一起在与之前相同的条件下孵育。作为对照，将细胞与抗His IgG一起孵育，之后与不含可活化白介素蛋白的FITC缀合的山羊抗小鼠IgG抗体一起孵育。然后将细胞再次洗涤，并重悬于含有2μg/mL碘化丙啶(PI)的0.2mL FACS缓冲液中，以便排除死细胞。用使用MXP软件(Beckman-Coulter,Krefeld,Germany)的Beckman-Coulter FC500 MPL流式细胞仪或用使用Incyte软件(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)的Millipore Guava EasyCyte流式细胞仪测量1x10⁴个活细胞的荧光。使用CXP软件(Beckman-Coulter,Krefeld,Germany)或Incyte软件(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)计算细胞样品的平均荧光强度。在减去仅用二级和三级试剂染色的细胞的荧光强度值之后，然后将这些值用于利用GraphPad Prism(Windows版本6.00，GraphPad软件，LaJolla California USA)的单点结合(双曲线)方程计算K_D值。

评定在人CD20⁺肿瘤细胞系上的CD20结合和交叉反应性。使用在表达重组人或重组食蟹猴抗原的CHO细胞系上确定的K_D值计算交叉反应性的K_D比。

实施例7：细胞毒性测定

体外评估前述实施例的可活化白介素蛋白对CD20⁺靶细胞的免疫应答的调节。

将荧光标记的CD20⁺REC-1细胞(被套细胞淋巴瘤细胞系，ATCC CRL-3004)与随机供体的分离的PBMC或作为效应细胞的CB15 T细胞(标准化T细胞系)一起在前述实施例的可活化白介素蛋白和至少一种蛋白酶的存在下孵育。在湿润的培养箱中于37℃下孵育4h后，在荧光分光光度计中测定荧光染料从靶细胞到上清液中的释放。在不使用前述实施例的可活化白介素蛋白的情况下孵育的靶细胞和在孵育结束时通过添加皂苷完全溶解的靶细胞分别充当阴性和阳性对照。

基于测量的剩余活靶细胞，根据以下公式计算特定细胞裂解的百分比：[1-(活靶_(样品)数目/活靶_(自发)数目)]×100％。使用GraphPad软件通过非线性回归/4参数逻辑拟合计算S型剂量应答曲线和EC₅₀值。使用对于给定的抗体浓度所获得的裂解值，以通过使用Prism软件的4参数对数拟合分析来计算S型剂量应答曲线。

实施例8：可活化白介素蛋白的药代动力学

在动物研究中评估前述实施例的可活化白介素蛋白的半衰期消除。

将可活化白介素蛋白以0.5mg/kg团注入隐静脉以施用于食蟹猴。另一食蟹猴组接受大小相当的细胞因子，但缺少血清半衰期延长元件。第三和第四组分别接受具有血清半衰期延长元件的细胞因子和具有CD20和血清半衰期延长元件的细胞因子，并且两者的大小均与可活化白介素蛋白相当。每个测试组由5只猴子组成。在指定的时间点采集血清样品，进行连续稀释，并使用CD20的结合ELISA测定蛋白质的浓度。

使用测试制品的血浆浓度进行药代动力学分析。当针对给药后的时间作图时，每个测试制品的组平均血浆数据符合多指数曲线。数据通过具有用于分布阶段和消除阶段的团注输入和一级速率常数的标准两室模型拟合。静脉内施用数据的最佳拟合的一般方程为：c(t)＝Ae^-αt+Be^-βt，其中c(t)是时间t时的血浆浓度，A和B是Y轴上的截距，并且α和β分别是分布阶段和消除阶段的表观一级速率常数。α阶段是初始清除阶段并且反映蛋白质在动物所有细胞外流体中的分布，而衰减曲线的第二或β阶段代表真正的血浆清除。用于拟合此类方程的方法是本领域中熟知的。例如，A＝D/V(α-k21)/(α-β)，B＝D/V(β-k21)/(α-β)，并且α和β(对于α>β)是二次方程的根r²+(k12+k21+k10)r+k21k10＝0，其使用以下估计参数：V＝分布体积，k10＝消除速率，k12＝从房室1到房室2的传输速率，k21＝从房室2到房室1的传输速率，以及D＝施用的剂量。

数据分析：使用KaleidaGraph(KaleidaGraph^TM V.3.09Copyright 1986-1997Synergy Software.Reading,Pa.)制得浓度相对于时间曲线的曲线图。报告为小于可报告(LTR)的值不包括在PK分析中，并且不以图形表示。使用WinNonlin软件(Professional V.3.1WinNonlin^TM Copyright 1998-1999.PharsightCorporation.Mountain View,Calif.)通过房室分析确定药代动力学参数。药代动力学参数的计算如Ritschel W A和Kearns G L,1999的Handbook Of Basic PharmacokineticsIncluding Clinical Applications,第5版,American Pharmaceutical Assoc.,Washington,D.C中所述。

预期与缺乏血清半衰期延长元件的蛋白质相比，前述实施例的可活化白介素蛋白具有改善的药代动力学参数，诸如消除半衰期增加。

实施例9：异种移植肿瘤模型

在异种移植模型中评估前述实施例的可活化白介素蛋白。

雌性免疫缺陷型NOD/scid小鼠经亚致死性照射(2Gy)，并且在右背侧皮下接种4x10⁶个Ramos RA1细胞。当肿瘤达到100至200mm³时，将动物分为3个处理组。将第2组和第3组(每组8只动物)腹膜内注射1.5x10⁷个活化的人T细胞。三天后，随后用总共9个50μg静脉内剂量的前述实施例的可活化白介素蛋白(qdx9d)处理第3组的动物。第1组和第2组仅使用载体处理。持续30天测定体重和肿瘤体积。

预期与相应载体处理的对照组相比，用前述实施例的可活化白介素蛋白处理的动物在肿瘤生长上具有统计学上显著的延迟。

尽管本文已示出并描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员来说将显而易见的是，此类实施方案仅作为实例提供。本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换而不偏离本发明。应理解，本文所述的本发明的实施方案的各种替代方案可用于实行本发明。所意图的是，以下权利要求限定本发明的范围以及由此涵盖这些权利要求及其等同物范围内的方法和结构。

实施例10：MC38实验

使用在体外表达MMP9的快速生长的结肠腺癌细胞系MC38细胞系。使用此肿瘤模型，检查融合蛋白影响肿瘤生长的能力。

实施例10a：MC38 IFNa和IL-12

剂和处理：

#-对照组

程序：

用异氟烷麻醉小鼠以植入细胞以减少溃疡。将308只CR雌性C57BL/6小鼠的侧腹皮下建立有0％Matrigel中的5x10⁵个MC38肿瘤细胞。细胞注射体积为0.1mL/小鼠。在开始日期时小鼠年龄为8至12周。当肿瘤的平均大小达到100-150mm³并开始治疗时，进行配对。在开始时测量体重，并且然后每两周测量一次直到结束。每两周进行一次卡尺测量直到结束。任何不良反应都应立即报告。对单次观察体重减轻超过30％或连续三次体重减轻超过25％的任何个体动物实施安乐死。平均体重减轻>20％或死亡率>10％的任何组均停止给药；此组并不实施安乐死，并且使其恢复。在体重减轻>20％的组中，对达到体重减轻终点的个体实施安乐死。如果与组治疗相关的体重减轻恢复到原始体重的10％以内，则以较低剂量或较不频繁的给药方案恢复给药。非治疗体重％恢复的例外在个案基础上是允许的。终点是肿瘤生长延迟(TGD)。单独地监测动物。实验的终点是肿瘤体积达到1500mm³或45天，以先到者为准。响应者的追踪时间更长。当达到终点时，将对动物实施安乐死。

实施例11：条件活性融合蛋白含有作为血清白蛋白结合结构域的阻断部分

此实施例描述了通常通过在阻断部分和活性部分之间的接头裂解后将阻断部分从活性部分中分离出来而具有可诱导活性(即它们在被诱导之前是无活性的)的融合蛋白(优选细胞因子)的产生和活性。融合蛋白含有单个抗体可变结构域(dAb)，其通过CDR环结合血清白蛋白，并通过一个或多个非CDR环(例如C环)结合到活性部分(此处为抗CD3scFV)。血清白蛋白结合阻断部分通过蛋白酶可裂解的接头可操作地连接到活性部分，并且活性部分通过非蛋白酶可裂解的接头可操作地连接到靶向结构域(此处为抗表皮生长因子受体(EGFR)dAb或抗前列腺特异性膜抗原(PSMA)dAb)。这些融合蛋白可作为非活性蛋白施用，所述非活性蛋白在裂解蛋白酶可裂解的接头并随后释放抑制性白蛋白结合结构域时被活化。融合蛋白中的抗CD3 scFV是本公开中描述的融合蛋白中所期望的细胞因子的替代物。可使用本文描述和例证的方法制备含有所期望的细胞因子(例如IL-2、IL-12、干扰素)或其功能片段或突变蛋白、靶向结构域和白蛋白结合dAb(也结合并抑制细胞因子或其功能片段或突变蛋白)的类似融合蛋白。结合并抑制所期望的细胞因子或其功能片段或突变蛋白的活性的抗血清白蛋白dAb可提供细胞因子的空间掩蔽(通过接近结合血清白蛋白的细胞因子)和细胞因子的特异性掩蔽(通过经由非CDR环(例如，C环)结合细胞因子))。可使用合适的方法获得结合并抑制所期望的细胞因子或其功能片段或突变蛋白活性的抗血清白蛋白dAb，所述方法诸如通过将氨基酸序列多样性引入到抗血清白蛋白结合dAb的非CDR环(例如，C环)中并筛选与所期望的细胞因子的结合。任何合适的方法都可用于选择，诸如噬菌体展示。例如，可使用的示例性抗血清白蛋白dab具有以下序列，并且C环中的氨基酸序列(加粗下划线)可多样化(例如，随机化)，并且筛选通过CDR相互作用与血清白蛋白结合和通过非CDR环相互作用与细胞因子结合的所得dAb。如果需要的话，可将已知细胞因子结合肽的氨基酸序列移植到C环中。

A.蛋白酶活化ProTriTAC导致体外活性显著增强

测试纯化的ProTriTAC(前药)、不可裂解的ProTriTAC[前药(不可裂解)]和模仿蛋白酶活化的ProTriTAC(活性药物)的重组活性药物片段在ELISA测定中与重组人CD3的结合，在流式细胞术测定中与纯化的人原代T细胞的结合，以及在T细胞依赖性细胞毒性测定中的功能效价。

对于ELISA，将指定浓度的可溶性ProTriTAC蛋白与固定化的重组人CD3e(R&DSystems)一起在室温下在补充有15mg/ml人血清白蛋白的PBS中孵育1h。使用SuperBlock(Thermo Fisher)阻断板，使用具有0.05％Tween-20的PBS洗涤，并使用非竞争性抗CD3独特型单克隆抗体11D3，之后使用过氧化物酶标记的二抗和TMB-ELISA底物溶液(ThermoFisher)进行检测。

对于流式细胞术，将指定浓度的可溶性ProTriTAC蛋白与纯化的人原代T细胞一起在具有2％胎牛血清和15mg/ml人血清白蛋白的PBS存在下于4℃下孵育1h。用具有2％胎牛血清的PBS洗涤板，使用AlexaFluor 647标记的非竞争性抗CD3独特型单克隆抗体11D3检测，并使用FlowJo 10(FlowJo,LLC)分析数据。

对于在T细胞依赖性细胞毒性测定中的功能效价，将指定浓度的可溶性ProTriTAC蛋白与纯化的静息人T细胞(效应细胞)和HCT116癌细胞(靶细胞)一起以10:1的效应子:靶细胞比例在37℃下孵育48h。HCT116靶细胞系已被荧光素酶报告基因稳定转染，从而允许通过ONE-Glo(Promega)测量特异性T细胞介导的细胞杀伤。

B.ProTriTAC在啮齿动物肿瘤异种移植模型中表现出强大的蛋白酶依赖性抗肿瘤活性

在免疫受损的NCG小鼠中，在与扩增的人T细胞混合的HCT116皮下异种移植肿瘤中评估ProTriTAC的体内抗肿瘤活性。具体地，在第0天将每只小鼠的5x106个HCT116细胞与2.5x106个扩增的T细胞混合。从第二天开始，通过腹膜内注射以q.d.x10方案进行ProTriTAC的给药。使用卡尺测量确定肿瘤体积测量，并在指定时间使用公式V＝(长度x宽度x宽度)/2计算。

C.示例性ProTriTAC三特异性分子的表达、纯化和稳定性蛋白质生产

将编码诱导型融合蛋白分子的序列克隆到哺乳动物表达载体pcDNA 3.4(Invitrogen)中，在这之前是前导序列，并且之后是6x组氨酸标签(SEQ ID NO.:91)。将Expi293F细胞(Life Technologies A14527)以0.2至8x1e6个细胞/ml之间的悬浮液保持在Expi 293培养基中的Optimum Growth Flasks(Thomson)中。按照Expi293表达系统试剂盒(Life Technologies，A14635)的方案将纯化的质粒DNA转染到Expi293细胞中，并将其在转染后保持4至6天。可替代地，将编码融合蛋白分子的序列克隆到转染到CHO-DG44 dhfr-细胞中的哺乳动物表达载体pDEF38(CMC ICOS)中，产生稳定的库，并在纯化之前在生产培养基中培养多达12天。使用具有蛋白A尖端((ForteBio/Pall)的Octet RED 96仪器，使用标准曲线的对照融合蛋白对条件培养基中示例性融合蛋白的量进行定量。过滤来自任一宿主细胞的条件培养基，并通过亲和和脱盐色谱法进行部分纯化。随后通过离子交换对融合蛋白进行抛光，并在级分合并后配制成含有赋形剂的中性缓冲液。通过使用溶解于水/有机流动相中的Acquity BEH SEC 200 1.7u4.6x150mm柱(Waters Corporation)的SDS-PAGE和分析SEC评定最终纯度，其中赋形剂在1290LC系统上的中性pH条件下，并且峰集成有Chemstation CDS软件(Agilent)。从CHO宿主细胞纯化的融合蛋白在以下描述的SDS-PAGE中示出。

稳定性评定

将两种制剂中纯化的融合蛋白再分装到无菌管中，并通过五个冻融循环施加压力，每个循环包括在-80℃和室温下超过1小时或在37℃下孵育1周。通过使用UV透明96孔板(Corning 3635)使用SpectraMax M2和SoftMaxPro软件(Molecular Devices)进行的UV光谱法、SDS-PAGE和分析SEC来对应力样品的浓度和浊度进行评估，并与对照的非应力样品的相同分析进行比较。下文描述了从293个宿主细胞纯化的单个示例性ProTriTAC分子的对照样品和应力样品的分析SEC色谱图的覆盖图。

结果表明，ProTriTAC的产量与CHO稳定库中的常规TriTAC的产量相当；并且在反复冻融并在37℃下1周后，蛋白质是稳定的。

D.在三周食蟹猴药代动力学研究中证明ProTriTAC在体内的功能性掩蔽和稳定性

将单剂量靶向PSMA的ProTriTAC(SEQ ID NO.:74)、不可裂解的ProTriTAC(SEQ IDNO.:75)、不可掩蔽/不可裂解的TriTAC(SEQ IDNO.:78)和模仿蛋白酶活化的ProTriTAC(SEQ IDNO.:76)的活性药物以0.1mg/kg的剂量通过静脉内注射到食蟹猴中。在指定时间点收集血浆样品。使用利用生物素化重组人PSMA(R&D systems)和MSD测定(Meso ScaleDiagnostic，LLC)中磺基标记的抗CD3独特型抗体克隆11D3的配体结合测定来确定ProTriTAC浓度。使用Phoenix WinNonlin药代动力学软件，使用与静脉推注施用途径一致的非房室方法，估计药代动力学参数。

为了计算体内前药转化率，通过求解以下微分方程组来估计循环中的活性药物浓度，其中P为前药的浓度，A为活性药物的浓度，k_a为循环中前药活化率，k_c,P为前药的清除率，并且k_c,A为活性药物的清除率。

凭经验确定食蟹猴的前药、活性药物和不可裂解的前药对照(k_c,NCLV)的清除率。为了估计循环中前药活化率，假设可裂解前药和不可裂解前药的清除率之间的差异仅源于循环中的非特异性活化。因此，通过从不可裂解前药中减去可裂解前药的清除率来估计前药在循环中转化为活性药物的比率。

k_a＝k_c，NCLV-k_c，P

凭经验确定循环中前药的初始浓度，并假设活性药物的初始浓度为零。

结果和讨论

此实施例11的结果表明，可制备包含具有所期望治疗活性的多肽的融合蛋白，诸如细胞因子或其功能片段或突变蛋白或抗CD3 scFV，其中治疗活性被结合血清白蛋白和活性多肽的掩蔽结构域掩蔽。掩蔽结构域通过蛋白酶可裂解的接头可操作地连接到活性结构域。结果表明，此类型的融合蛋白可作为失活蛋白施用，所述失活蛋白在所期望的治疗活性位置诸如肿瘤处被蛋白酶裂解后被活化。

实施例11中使用的融合蛋白的氨基酸序列以SEQ ID NO:71-78给出。

表3中详细描述了样品融合蛋白构建体。在表3中，“L”为“接头”的缩写，并且“cleav.link.”为“可裂解的接头”的缩写。其他缩写“mIFNg”指示小鼠干扰素γ(IFNg)；“hAlbumin”指示人血清白蛋白(HSA)；“mAlbumin”指示小鼠血清白蛋白。

表3：构建体置换表

序列表

以引用的方式并入

本文引用的所有专利和非专利出版物的全部公开内容各自出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

其他实施方案

上文阐述的公开内容可包括具有独立效用的多种不同的发明。虽然已经以其一个或多个优选的形式公开了这些发明中的每一种，但是本文公开并例示的它们的特定实施方案不应被认为是限制意义的，因为多种变化是可能的。本发明的主题包括本文所公开的各种元件、特征、功能和/或性质的全部新颖的和不明显的组合和子组合。以下权利要求特别指出被视为新颖的和不明显的某些组合和子组合。在本申请中、在要求本申请优先权的申请中或在相关申请中，可要求保护以特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合体现的发明。此类权利要求与原始权利要求相比无论是针对不同的发明还是相同的发明，以及无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被认为包括在本公开的发明主题内。