JP2004501364A - T−細胞レセプター相互作用のモジュレーション - Google Patents

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Abstract

T細胞レセプター(TCR)と主要組織適合複合体(MHC)抗原とを含む免疫複合体を調節する化合物の同定方法が開示されている。本発明は免疫応答を調節する成分を検出するための高速大量処理スクリーニングアッセイ法の提供など、多くの有用な応用性を有する。

Description

【0001】
本願は2000年5月25日出願の米国仮特許出願番号第06/206、920の一部継続出願であり、当該出願の開示内容は参照により本件の開示に含まれる。
【0002】
(技術分野)
本発明はT細胞レセプター(TCR)と主要組織適合複合体(MHC)抗原との間の相互作用を調節する化合物に関する。一側面において、本発明は試験化合物を同定する方法を特徴とする。他の側面において、本発明は当該方法により検出同定される試験化合物、該化合物を含有する医薬製剤、並びにこれらの化合物を治療に使用する方法を提供する。本発明は多くの重要な適用に、例えば、有害な免疫応答を減少または除去し得る化合物、または有益な免疫応答を増強または開始させ得る化合物選択のための高速大量処理スクリーニングフォーマットに使用し得る。
【0003】
(背景技術)
抗原特異T細胞は主要組織適合複合体(MHC、例えば、HLAとして既知のヒトMHC)の結合溝または間隙に結合する特異ペプチドを認識し、それに応答する。MHC分子によるペプチドの提示および抗原特異T細胞による認識は外来性抗原を同定し、それに応答する重要な免疫監視システムの代表である。抗原ペプチドは、MHCタンパク質の結合溝の多形残基により構成される特定の「結合ポケット」に非共有結合により結合する。MHC結合抗原ペプチドはT細胞表面のT細胞レセプター(TCR)と相互作用し、免疫応答を調節する。全般的参照文献:Foundamental Immunology (基礎免疫学) 3rd Ed., W. Paul Ed. Rsen Press LTD. New York (1993)。
ローデ(Rhode, P.)ら、米国特許5,869,270(スノル・モレキュラー・コーポレーション(Sunol Molecular Corporation))も参照。
【0004】
MHC分子はα鎖とβ鎖をもつ膜結合へテロ二量体糖タンパク質である。クラスII MHC分子では、α1とβ1ドメインが会合してペプチド結合溝を形成する。抗原性ペプチドは、ペプチド上のアンカーアミノ酸と、α1とβ1ドメインが形成する結合ポケット間の相互作用を介してMHC分子に結合する。インフルエンザウイルスのペプチドと複合体形成したヒトのクラスII HLA−DR1のX線結晶構造は、該ペプチドとMHC分子間の相互作用を原子単位で詳細に示す。参照文献:Brown, J.H. et al. (1993) Nature 364: 33−39; Stern, L.J. et al. (1994) Nature 368: 215−221; and Garboczi, D.N. et al. (1999) Immunity 10: 1−7。
【0005】
MHCクラスI分子はMHCクラスII分子とは異なるドメイン機構をもつ。クラスI MHC分子においては、α1およびα2ドメインが会合してペプチド結合溝を形成する。しかし、MHC分子は両クラスとも全体としては類似の構造を有し、膜ドメインに対し遠位置にペプチド結合部位または溝をもつ。参照文献:Rudensky, A.Y. et al., (1991) Nature 353: 622−626。MHC分子の考察については米国特許5,284,935;5,260,422;5,194,425;5,130,297;およびWO92/18150;WO93/10220も参照。
【0006】
T−細胞応答は抗原がT−細胞レセプター(TCR)に結合することにより調節する。TCRの一つの型はα鎖およびβ鎖からなる膜に結合したヘテロ二量体である。このTCRは免疫グロブリンの可変(V)領域および定常(C)領域に類似すると考えられる。TCRα鎖は共有結合したV−αおよびC−α鎖を含有しており、一方β鎖はC−β鎖に共有結合したV−β鎖を含む。V−αおよびV−β鎖はMHC分子との関連でスーパー抗原またはペプチド抗原に、または異質反応性MHC分子に結合し得るポケットまたは間隙を形成する。一般的な参照文献:上記の Paul, W. 参照。
【0007】
報告によると、もしTCRαおよびβ鎖が、特定のクラスター分化(CD)タンパク質を包含する複合体、すなわち、γ、δ、ε、およびζ鎖を含んでなるCD3複合体に組み込まれなければ、TCRは分解される。参照文献例:Shin et al. (1993) Science 259: 1901。
【0008】
抗原性ペプチドと複合体形成したMHC分子は幾つかの異なるメカニズムで選択的な免疫抑制を誘発し得るという認識がある。参照文献例:Guery, J. et al. (1993) Critical Reviews in Immunology 13(3/4): 195−206。
【0009】
より具体的な報告によると、抗原提示細胞(APC)表面上のペプチド−MHC複合体は、もし抗原提示細胞が同時刺激シグナルをも送達するなら、MHC結合ペプチドに特異的なT細胞株のクローン増殖を誘発するのみである。提案された一方法は、T細胞活性化のこの要件を利用するものであり、同時刺激シグナルがない状態でMHC分子に結合した抗原ペプチドとの相互作用によりT細胞の発生を阻害する。参照文献:Nicolle, M. et al., J. Clin. Invest. (1994) 93: 1361−1369; and Sharma, S., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1991) 88: 11465−11469。
【0010】
TCRとその適合性(同族体)MHCとの間に形成される免疫複合体を理解するために弛まぬ努力が重ねられている。その一手法が原子レベルで該複合体を研究するためのX線結晶学の利用である。参照文献:Garboczi, D.N., et al. (1996) Nature 384: 134−141; Garcia, K.C., et al. (1998) Science 279: 1166−1172; Ding, Y.H., et al. (1998) Immunity 8: 403−411; and Reinherz, E.L., et al. (1999) Science 286: 1913−1921。この手法を用い、異なるTCR:MHC/ペプチド免疫複合体は同様の結合相互作用を特徴付けると報告している。これらの報告は突然変異誘発の研究によって支持された。参照文献:Rabinowitz J.D. et al. (1996) Immunity 5: 125−135; Lyons D.S. et al. (1996) Immunity 5: 53−61; Brawley J.V. & Concannon P. (1999) J. Immunol. 163: 4946−4952; Hornell T.M.C. et al, (1999) J. Immunol. 163: 3217−3225。
【0011】
これまでの努力により、さらに抗原性ペプチドまたはMHC分子のいずれかにおけるアミノ酸変化が僅かであれば、MHC/ペプチド複合体を産生し得るが、それはT細胞応答を最適に刺激するものではないことがわかった。。例えば、かかる複合体はT細胞アンタゴニストであり、弱いアゴニストであることが報告されている。抗原性ペプチドの変化がMHC/ペプチド複合体の生成に至らしめ、それがT細胞スーパーアゴニストとして作用するというケースもある。
【0012】
TCRとその同族体MHC/ペプチド間の相互作用およびT細胞応答を促進する免疫複合体の形成理解に向けての努力が重ねられている。例えば、TCR:MHC/ペプチド免疫複合体の安定性は最適なT細胞応答にとって重要である。多重TCR:MHC/ペプチド免疫複合体のオリゴマー形成もまた最適な応答に重要である。参照文献:Lyons D.S. et al. (1996) Immunity 5: 53−61; Cochran, J.R. et al. (2000) Immunity 12: 241−250。
【0013】
細胞に基づくプロトコールおよびタンパク質に基づくプロトコールを用いて、化合物の検出を行う効率的なスクリーニング方法の開発に向けてもも努力がなされている。例えば、これら幾つかの選抜法によって、タンパク質:タンパク質相互作用を阻害する化合物を同定したとの報告もある。参照文献:Tian, S.S. et al. (1998) Science 281: 257−259; Kelly T.A. et al. (1999) J. Immunol. 163: 5173−5177, Jenh, C.H. et al. (1998) Anal. Biochem. 256: 47−55。
【0014】
TCRとその同族体MHC間の相互作用を調節する化合物が嘱望されている。さらに、広範な高速大量処理スクリーニングの模範となる、化合物の効率的検出方法も望まれている。
【0015】
(発明の要旨)
本発明はT細胞レセプター(TCR)と主要組織適合複合体(MHC;ヒトのHLAを含む)抗原の相互作用を調節する化合物に関する。また、本発明はTCRとその同族体MHC抗原分子の相互作用を調節する化合物を同定する方法を提示する。
【0016】
より詳しくは、本発明者らはTCR:MHC抗原相互作用を調節する化合物を、特にかかる分子間に形成される免疫複合体を増大または減少させることによって検出する方法を開発した。本発明方法に関する用語「調節する/変調させる(modulate)」は、検出された化合物が免疫複合体のアゴニストまたはアンタゴニストとして好適に作用すること、より包括的にはTCR:MHC抗原複合体それ自体のモジュレーターとして作用することを意味する。
【0017】
「MHC抗原」または「MHC抗原分子」という用語は、TCRに特異的に結合するMHCベースの分子に関して用いる。MHC抗原のMHC成分は古典的なまたは非古典的なMHCクラスIa、クラスIbまたはクラスII分子、またはMHC相同体から成るが、これらに限定されるものではない(参照:Maenaka, K. & Jones, E.Y. 1999. Curr. Opin. Struct. Biol. 9: 745−753)。該MHC抗原はMHC/ペプチド複合体、MHC/スーパー抗原複合体、MHC/脂質(または糖脂質)複合体または異質反応性(異種反応性)MHC分子から成るが、これらに限定されるものではない。
【0018】
本発明方法は、(上記定義の通り)広義に於いて、好ましくは、少なくとも一つ以上の試験化合物の存在下または非存在下に、少なくとも一つ以上のTCR分子と少なくとも一つ以上の同族体MHC抗原とを接触させることからなる。「同族体(cognate)」という用語は、特定のTCRまたはMHC抗原分子を参照するために用い、もう一方の分子に対して特異結合パートナーとして作用する分子を意味する。多くの態様において、該方法では約1個のTCR分子と約1個の同族体MHC抗原分子を包含する。典型的な分子間の接触は、通常、TCRとMHC抗原分子間の特異結合を促進する予め定められた条件下に実施する。このような特異的結合は一般的に免疫複合体の形成を助長し、その複合体の安定化を助けになり得る。検出された試験化合物は、少なくとも一つのコントロールに関してその特異結合を著しく増大または減少させるが、該コントロールは試験化合物を検出する際に、同時に実施してもよく、また異なる時点で実施してもよい。所望の活性または1つ以上のかかる活性を有する化合物は、免疫複合体の形成を調節する該方法により同定される。このように同定された化合物はさらに本発明に従って選択することができる。かかる同定・選択された化合物は、インビボおよびインビトロで広範な免疫応答を調節する(増大または低下させる)薬剤として使用する等、多くの重要な適用がある。かかる免疫応答の具体例として、免疫監視、自己免疫疾患、感染症、癌などの増殖性疾患、移植片受容などが挙げられる。
【0019】
本発明の実施は従来のスクリーニング試行を考慮した場合、特に多くの利点を提供する。例えば、本発明方法は広範なTCRおよびMHC抗原分子に完全に適合する。本発明のこの特徴は、試験化合物を検出するためのプローブフォーマットのレパートリーを広げる意味で重要である。一例として、本発明方法は完全可溶性のTCRおよびMHC抗原分子並びに細胞表面に発現された分子など、可溶性の低い分子にも適応させることができる。従って、本発明は非常に融通性があり、多種多様な試験フォーマット、例えば、完全可溶性タンパク質、細胞発現膜タンパク質、またはその組み合わせ、例えば、分子の1個が完全可溶性であり、他が所望の細胞により発現される分子のスクリーニング計画などの試験フォーマットに使用することができる。顕著な差異は、従来のスクリーニング試行では一種または二三種の分子型にしか使用出来ない、より制限されたスクリーニングフォーマットが採用されてきたことである。
【0020】
他の利点も本発明により提供される。本発明の実施に際して、例えば少なくとも1つのクラスIまたはクラスII MHC抗原分子を使用する特定の方法を用いる態様において、予め密結合ペプチドを負荷したMHC分子を抗原提示細胞(APC)から精製する必要がなくなった。従来のスクリーニング試行では、困難で時間のかかる精製工程により調製したMHC分子の使用が報告されているが、本発明方法では調製および使用が遥かに容易な幅広いクラスIまたはクラスIIのMHC抗原分子を使用することができる。参照文献例:米国特許5,869,270(ローデ(Rhode, P.)ら);本開示は本明細書中に参考として援用される。
【0021】
さらに本方法の多くの態様が従来のスクリーニング試行で報告されているよりもより高い敏感度を与える。例えば、MHC抗原複合体の多価配列は、ある種のTCR発現細胞を刺激するために必要であることが開示されている。すなわち、一価のMHC抗原複合体は多くのスクリーニング試行において良好なプローブとして作用しないことが報告された。顕著な差異は、本発明方法では、試験化合物検出に一価および多価分子を含む一連のクラスIまたはクラスIIのMHC抗原分子を用いることができることである。かかる分子の調製および使用に関する開示は下記考察参照;参照文献:米国特許5,869,270。
【0022】
さらに、従来のスクリーニング試行では、しばしば細胞の発現したTCRヘテロ二量体がプローブとして注目を集めていた。このフォーマットは必要以上に制限的であり、場合によってはスクリーニングの結果に強く否定的な影響を与える可能性が有るとされている。それと対照的に本発明方法は、特定のTCR分子または試験フォーマットに限定されることなく広い範囲のTCR分子、例えば、これらに限定されるものではないが、天然産TCR類、組換え一本鎖構築物を含む完全可溶性TCR分子、並びに細胞固着一本鎖およびヘテロ二量体TCR分子などに完全に適合する。
【0023】
本発明のさらなる適応性は、広い範囲のMHC抗原分子、例えば、天然産MHC分子、一本鎖構築物(これらに限定されるものではないが)を含む完全可溶MHC分子、並びに細胞表面分子として細胞が発現する構築物などを用いても良いことからわかる。さらに、「エンプティ」MHC分子として本明細書中に言及されているものも、使用することができる。
【0024】
従って、本発明の実施は試験可能なTCRおよびMHC抗原プローブ分子のプールを実質的に増大させることができる。この相当なプールサイズも試験可能な免疫複合体数を増加させ、それによって本発明により検出、同定および選択し得る試験化合物の範囲が拡張される。それと対照的に、従来のスクリーニング試行では1種または僅かに2〜3種のプローブ型、通常TCRとMHCヘテロ二量体に限られていた。こうした欠陥は多くのアッセイの設定において、検出される化合物の可能数を実質的に減じるものである。
【0025】
なおさらに、従来のスクリーニング試行では、一つまたは2〜3の制限された方法を使用するためにTCR:MHC−ペプチド相互作用を検出するには限界があった。典型的なかかる方法では細胞顆粒化の測定の感度が低く、不正確であることが多かった。顕著な差異は、本発明に於いて試験化合物の存在および非存在下に免疫複合体をモニターすることにより、これらの相互作用を検出するための多様な方法が提供されることである。より特異的な検出法は、より感度の高い、また信頼性の高いTCR:MHC抗原相互作用の指標を提供するもので、直接または間接技法を用いて実施することができる。
【0026】
とりわけ、多様な免疫複合体検出方法を適応させることができる本発明の受容能力は顕著な利点を提供する。その一つの利点はかかる方法が本発明をさらに適応性のあるもとし、広範で多様なスクリーニングに適合させ得ることである。
【0027】
例えば、免疫複合体の高感度検出が望まれる態様において、本発明は間接的な検出方法、例えば、TCR:MHC抗原相互作用に典型的な微弱なまたは間欠性のシグナルを増幅するために使用することができる。逆に、免疫複合体の存在がはっきり認識される態様においては、本発明は免疫複合体、そのTCRおよび/またはMHC抗原成分、または試験化合物の直接検出を伴う方法に於いて用いることができる。かかる態様は試験化合物の迅速スクリーニングが必要とされる設定において非常に実用的である。対照的に、報告されているTCR:MHC−ペプチド相互作用を検出する従来のスクリーニング法は、今まで非常に限定的かつ一般に感度が低く、多くの有用な試験化合物の検出機会を低下させたか、または失わせた。
【0028】
さらなる利点が本発明により提供される。
例えば、本発明の幾つかの態様において、対象の免疫複合体を調節する1種以上の試験化合物の受容能力は様々なコントロールと比較することが可能である。模範となるコントロールは試験化合物非在下での免疫複合体の検出である。しかし、免疫複合体に非特異的に影響する試験化合物に対しては、場合によってより純化されたコントロールを選択することが望ましい。殊に本発明は、主題のTCR:MHC抗原相互作用を特異的に調節する能力をもつ試験化合物検出の一助となる様々な所謂「内部コントロール」なるものを提供する。
【0029】
一態様において、かかる内部コントロールは主題の(第一)TCRまたはMHC抗原分子と少なくとも一つのTCRまたはMHC抗原分子に特異的に結合する抗体、通常モノクローナル抗体、を包含する。関心の特定の抗体は一般に免疫複合体の特異結合と形成に関与する領域外でTCRまたはMHC抗原分子に結合する。他の特定の抗体は、通常特異的に、TCR分子が細胞発現する態様において典型的に、TCR分子に密接に関与するCDタンパク質に適切に結合する。
【0030】
本発明の前記例示において、抗体とTCRまたはMHC抗原分子で形成される複合体は、本明細書において「コントロール免疫複合体」または同様の語句にて言及する。本発明に適うコントロール免疫複合体の形成は、細胞応答(これに限定されるものではないが)等に於ける検出可能な応答を円滑にする。かかる応答は(実験的)免疫複合体、すなわち、対象となる主題(第一)のTCRおよびMHC抗原分子間の相互作用により形成される複合体とは別に、あるいはそれと一緒に、直接または間接に測定し得る。特定の試験化合物は、望ましくは、実験免疫複合体の形成を調節するが、コントロール免疫複合体に与える影響はほんの僅かであるか、好ましくは全くない。
【0031】
他の一態様において、コントロール免疫複合体は第二TCR分子とその同族体MHC抗原分子を含み、好ましくはその場合の第二TCR分子は第一TCR分子とは異なる結合特異性を有する。本発明のこの例では、対象となる特定の試験化合物は主題の(第一)TCRとその同族体MHC抗原分子間で形成される免疫複合体を調節する。しかし、該試験化合物は第二TCR分子とその同族体MHC抗原分子とのコントロール免疫複合体には僅かしか、好ましくは全く影響を与えないものである。
【0032】
考察したように、開示した特定のコントロール免疫複合体を含む免疫複合体の存在は、多様な検出フォーマット、例えば、直接または間接技法に基づくフォーマットを用いて検出することができる。1種以上の内部コントロールの実施は試験化合物のスクリーニングの前、その間、またはその後に実施することができる。
【0033】
1種以上の前記コントロールを使用することが好ましい本発明の態様において、実質的な便益性を実現することができる。例えば、かかるコントロールを用いる方法は、遥かに良好な敏感度、選択性および/または信頼性を提供することができる。すなわち、考察した内部コントロールなどの少なくとも1種のコントロールを使用する態様において、コントロールの存在は、例えば、TCR:MHC抗原相互作用を非特異的に阻害する化合物を同定することにより、試験化合物の検出と選択を容易にする一助となる。本発明のこの特徴は、しばしば対象となる免疫複合体を特異的に調節する試験化合物の選抜を改善することができる。それと対照的に、従来のスクリーニング試行は常に良好なコントロールを提供するものではないので、かかる試行が敏感度が高く信頼性のある結果を出せるか否か定かではない。
【0034】
従って、本発明は非常に適応性に富み、多様な試験化合物の選抜に適合する。本発明に好適な試験化合物は、主題のTCR:MHC抗原相互作用を調節する能力を含む1種以上の所望の活性を提示する。
【0035】
例えば、本方法がアンタゴニストの検出に適合する態様において、適切な試験化合物は少なくとも1種の適切なコントロールに対して、該免疫複合体の存在下に、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし約100%の低下を示す。考察したように、この免疫複合体は主題のTCRとその同族体MHC抗原分子との間に形成される。さらに考察したように、該免疫複合体の存在は種々の直接または間接技法を用いて容易に検出することができる。実例となるコントロールは試験化合物非存在下でのアッセイ実施に関与する。あるいは、またはさらに、該コントロールは一つ以上の前述の内部コントロールであってもよいし、以下に考察する内部コントロールであってもよい。
【0036】
しかし、本発明をアゴニストの検出に使用する態様において、用いる該アッセイ法は、好ましくは該免疫複合体の存在下に、少なくとも1種の適切なコントロールに対して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし約100%、ないしは約500%ないし約1000%までの増加を示す。
【0037】
指摘したように、本発明は広範なフォーマットで使用することができる。例えば、本発明は「高速大量処理」または「超高速大量処理」型スクリーニング法として知られる方法に採用することができる。この態様において、本発明は該免疫複合体を調節する能力をもつ特定化合物について、試験化合物の大型プール、例えば、同様のライブラリーのスクリーニングに特に有用である。
【0038】
さらに、本発明方法は1種以上のインビボ・スクリーニング処方と組み合わせて使用し、主題のTCR:MHC−ペプチド相互作用を調節する検出された試験化合物の受容能力をより正確に決定することができる。例えば、一態様において、本発明は、免疫監視、自己免疫疾患、感染症、癌などの増殖性疾患、および/または移植片受容に影響を与える化合物の同定に使用される動物モデルに認知されている哺乳動物で用いるに当たって、適切な試験化合物を予め選抜(または同時選抜)するために使用することができる。該動物でのモニター機能は既存の、例えば、遺伝的性向であってもよく、または例えば、化学的または外科的に誘発してもよい。
【0039】
注目すべきは、本発明が多重検出フォーマット(例えば、インビトロおよびインビボアッセイの組み合わせ)として、TCR:MHC抗原相互作用を調節する非常に有用な試験化合物の検出、特に所望の免疫複合体の存在の検出を容易にし得ると期待されることである。本発明のこの特徴は本発明の適用範囲を大きく広げ、有用な試験化合物のより特異的な選択と同定とを可能とする。
【0040】
かかる多様なインビトロおよび/またはインビボによる試験法は、さらなる便益性を提供する。このように、例えば、本方法の多くが多重分析の実施に使用可能であり、それによって主題の免疫複合体を特異的に調節し、実質的な治療能力を示す試験化合物を同定する効率と確率とを上昇させることができる。本発明のこの特徴は、高速大量処理または超高速大量処理方法が使用される、大量の化合物を試験する必要のある場合にとりわけ有用である。例えば、試験化合物のライブラリーは標準的な合成方法、例えば、コンビナトリアル型の化学操作により作製可能であり、次いで本発明により試験することができる。あるいは、本発明方法はすでに入手可能な試験化合物、例えば、市販品として入手し得る化学ライブラリー中に存在する化合物を含め、小型分子、大型分子などについて使用することができる。
【0041】
従って、一側面において、本発明はTCR:MHC抗原相互作用を調節する化合物の同定方法を特徴とする。一態様において、本方法は少なくとも以下の工程の1工程、好ましくは全ての工程を含む:
a)少なくとも1種の試験化合物の存在下または非存在下に、第一のTCR分子とクラスIまたはクラスIIのMHC抗原分子とを、TCRおよびMHC抗原分子が特異的に免疫複合体として結合するのに十分な条件下で接触させること;
b)該試験化合物の存在下および非存在下に免疫複合体の存在を検出すること;および
c)TCRとMHC抗原分子との間の特異的な結合を変化させる試験化合物を選択すること。好ましくは、本方法はさらに、免疫複合体を調節するものとして当該選択化合物を同定することを包含する。
【0042】
本方法の特定の態様において、本発明はTCRとその同族体MHC抗原を含む免疫複合体を調節する試験化合物の同定選抜法を提供する。より具体的な態様において、本方法は少なくとも以下の工程の1工程、好ましくは全ての工程を含む:
a)試験化合物の存在下または非存在下に、T細胞ハイブリドーマなどの第一TCR分子を発現する細胞と、固形支持体に結合したクラスIまたはクラスIIのMHC抗原分子とを、TCRおよび結合したMHC抗原分子が特異的に免疫複合体として結合するのに十分な条件下で接触させること;
b)該試験化合物の存在下または非存在下に、該細胞からの細胞応答を測定することにより免疫複合体の存在を検出すること;および
c)第一TCRと、結合したMHC抗原分子との間の特異的な結合を変化させる試験化合物を選択すること。好ましくは、本方法はさらに、免疫複合体を調節するものとして当該選択化合物を同定することを包含する。
【0043】
考察したように、本発明方法は一つの方策またはその組み合わせを用いて、所望の試験化合物の選抜に使用することができる。さらに考察したように、コントロールとして、試験化合物の非存在下に免疫複合体を検出する1工程以上の工程を含めることが多くの場合非常に有用である。しかし、免疫複合体の存在が特定のアッセイフォーマットにおいてすでに理解されている態様においては、必要であればかかる工程を省略することができる。
【0044】
他の態様において、該コントロールは、試験化合物なしで免疫複合体を検出する代わりに、またはそれに加えて、少なくとも1種の適切な内部コントロールを含んでいてもよい。少なくとも1種の内部コントロールの使用が望ましい態様において、該方法は試験化合物の存在および非存在下にコントロール免疫複合体の存在を検出するための工程を一般に包含する。前記コントロールを含めるかどうかの選択は、使用されるTCRとMHC抗原分子、選択されたアッセイフォーマット、および必要な敏感度などが判明しているパラメータに基づいて進める。
【0045】
他のもう一つの側面において、本発明は本方法により検出され、同定される化合物の少なくとも1種を好適に含有する医薬組成物を提供する。かかる組成物は単独の治療剤として該化合物を含有するか、または1種以上の他の認知された薬剤、例えば、免疫系機能に対する作用の認められた医薬と組み合わせてもよい。
【0046】
本発明はまた哺乳動物の免疫応答を阻害する方法を提供する。一態様において、該方法はここで提供される少なくとも1種の治療有効量の医薬化合物を投与することからなる。該方法とは少なくとも1種の医薬化合物を単独活性剤として投与することであるが、これに限定されるものではない。他のもう一つの態様において、該方法は少なくとも1種の該医薬化合物を、少なくとも1種の他の認知された薬剤、例えば、免疫系に対する作用の認められた医薬などと組み合わせて投与することを可能とする。
【0047】
もう一つの他の側面において、本発明は本明細書に開示した方法を実施するためのキット、特に診断用キットまたは研究用キットを提供する。本発明の特定のキットは、好ましくはパッケージの組み合わせとして、少なくとも1種のTCR分子またはその機能的フラグメントを収容する第一容器および少なくとも1種のMHC抗原分子またはその機能的フラグメントを収容する第二容器からなる。選択肢として、該キットはさらに本方法を遂行するための1種以上の緩衝液、並びに該キット使用のための説明書を包含していてもよい。さらに選択肢として、該キットは本明細書に記載の1種以上のコントロールを包含していてもよい。一態様において、当該コントロールは同定されたTCR分子および同定されたMHC抗原分子またはその機能的フラグメント間の特異的結合を調節すると判断された受容能力をもつ少なくとも1種の天然産、合成または半合成化合物である。好ましくは、該化合物は特異結合を低下させる。
【0048】
本発明によりさらに提供されるのは、哺乳動物のCD3ζ(ゼータ)配列またはその機能的フラグメントを含有する組換えTCR分子である。かかる分子は、一態様において、細胞膜に機能的に位置することの可能な一本鎖構築物である。
【0049】
(発明を実施するための最良の形態)
上記考察の通り、本発明はTCRとその同族体MHC抗原分子間の相互作用を調節する化合物の検出方法を特徴とする。特に、本発明は該化合物を検出・同定する極めて有用なスクリーニング方法を提供する。さらに提供されるのは、当該方法により同定・選択される化合物、選択した試験化合物の少なくとも1種を含む医薬化合物または製剤、並びにヒト患者における免疫疾患を治療するためのこれら製剤の使用方法である。
【0050】
さらに考察したように、本発明は「高速大量処理」または「超高速大量処理」スクリーニングの代表例と言われるスクリーニングに広く適用し得る。本発明のこの態様はTCRとMHC抗原との相互作用を調節する良好な受容能力をもつ化合物について、大量の試験化合物のプールを処理、試験するのに殊に有用である。本発明方法により同定されたより特定の化合物は、不所望のTCRとMHC抗原の相互作用が引き金となる有害な免疫応答を低下させるか、または除去することができる。あるいは、かかる医薬化合物は患者の免疫疾患の重篤度を除去し、緩和し、またはその発症を遅延させる一助として予防的に使用するこができる。特定の患者は、免疫疾患、例えば、かかる疾患の予め判定された遺伝的性向をもつ患者など、該疾患を発症する「危険のある」患者をも含め、該疾患に罹患しているか、またはその疑いがある。
【0051】
MHC分子またはその抗原性(提示)ペプチド内での僅かなアミノ酸変化が、それが同類アミノ酸の変化であっても、T細胞応答刺激に関して、不活性であるか、またはアンタゴニスト、弱いアンタゴニスト、またはスーパーアゴニストとして作用するMHC/ペプチド複合体を提供し得る。TCRにおける同様の僅かなアミノ酸変化もペプチドとMHCに対するT細胞特異性を変化させることが示されている。参照例:Rabinowitz J.D. et al. (1996) Immunity 5: 125−135; Brawley J.V. & Concannon P. (1999) J. Immunol. 163: 4946−4952; Hornell T.M.C. et al. (1999) J. Immunol. 163: 3217−3225。MHC抗原複合体と相互作用し得る化学化合物またはTCRは同族体レセプターとの相互作用を変化させ、T細胞アンタゴニストまたはアゴニストとして同様に作用し得る。
【0052】
さらに、利用可能なX線結晶学の検討では、TCRとMHC上の同類または多形性側鎖間に顕著なアミノ酸相互作用の存在することを示唆している。さらにこれらの研究はTCRと該ペプチドの側鎖、およびMHCとペプチド両者のペプチド主鎖間に相互作用の存在することを示唆している。理論に拘束されることは意図しないが、本発明はこれらの相互作用に影響を与え、相互作用を遮断、または上昇させることができる化合物の検出に非常に適していると思われる。より好ましくは、かかる化合物はインビトロおよびインビボでTCRとMHC抗原間で形成される免疫複合体の特異的アンタゴニストまたはアゴニストとして作用し得る。
【0053】
説明のためであって制限するものではないが、図1A〜Bはある重要なTCR−ペプチド/MHC相互作用を示す。これら相互作用の多くはTCRとMHC抗原分子間の比較的低親和性結合の例証となる。とりわけ、図1Aは1個の全TCR:MHC/ペプチド複合体の全体にわたるペプチド主鎖構造(右パネル)、およびTCRのCDR(番号付与)とのペプチド/MHC結合部位をMHC/ペプチド構造に重ねて見た様子(左パネル)を示す(参照文献:Garboczi, D.N., et al. (1996) Nature 384: 134−141; Garcia, K.C., et al. (1998) Science 279: 1166−1172)。図1Bは異なる同族体TCRが接触した保存および可変MHC残基を示す(参照文献:Garboczi, D.N. & Biddison, W.E. (1999) Immunity 10: 1−7)。理論に拘束されることは意図しないが、本発明では、TCRとMHC抗原分子間のこれらの、また他の低親和性相互作用を調節する受容能力をもつ試験化合物を検出する際に、これらの相互作用が有利となる。
【0054】
図1A〜Bが提供する情報はTCR:MHC抗原複合体内の多重標的についての理解を容易にした。この理解はこれらの標的を調節する試験化合物の検出・同定のための本発明実行の一助となった。本方法により検出される化合物の多くは極めて特異的に作用し得るが、例えば、ペプチド特異的、MHCアルレ特異的、MHCファミリー特異的、またはMHCクラス特異的様式で作用する。
【0055】
さらに、TCR:MHC抗原複合体と相互作用する化合物は、該複合体の安定性または多量体化する複合体の能力を変化させることが可能である。これらの化合物はT細胞アンタゴニストまたはアゴニストとして作用し得る。
【0056】
すでに述べたように、一態様において、本発明では、例えば、特異的MHCアルレまたはMHCファミリーによるT細胞活性化に拮抗する化合物を検出することができる。本発明のこの特徴は広範な治療対策の開発と実行のために道を開くなどの重要な便益を与えることができる。かかる手法は、例えば、自己免疫疾患と認知されたような免疫疾患の治療を最適化する方法を包含する。重要なことは、多くの自己免疫疾患が特異的MHCアルレおよび/またはMHCファミリーと強い遺伝的関連性をもつことが認知されていることである。このように本発明のもうひとつの目的は、特定の患者または患者群に適合させ得る方法を提供し、MHCアルレおよび/またはMHCファミリーに特異的な様式でTCRとMHC相互作用を調節(例えば、緩和または遮断)する試験化合物を検出することである。
【0057】
上述のごとく、免疫複合体の形成はTCRとMHC抗原分子間の低親和性であるが特異的な相互作用の複合体配列により例示される。これらのファクターおよび他のファクターは高親和性レセプター−リガンド相互作用の検討、およびTCR:MHC抗原複合体形成の評価を行う方法の使用を制限することができる。これらの制限は感度の欠如、相互作用の特異性決定の難しさ、および高いアッセイ変動などである。本発明の多くの特徴はこれらの制限を処理するものである。以下により詳細に記載するように、本発明では適切なタンパク質および細胞に基づく試薬を採用し、免疫複合体の形成を検出するためのアッセイの感度を上昇させ、変動を低下させる。特定の態様において、本発明はまた適切な内部コントロールの使用を包含する。下記および実施例に示すように、非同族体TCRまたはMHC抗原を使用する内部コントロールは特に同族体TCR:MHC抗原相互作用の特異性を評価するのに有用である。本発明の他の内部コントロールの使用は、TCRとMHC抗原分子間の相互作用を特異的に調節する試験化合物の検出に有利である。
【0058】
以下により詳細に説明するように、本方法は多様なTCRとMHC抗原分子に適応させ得る。一般に言われるように、適切な分子は天然産または組換え体であり、一連の完全可溶性または細胞固着(膜結合)分子を有効に包含する。強調すべきことは、本発明の特徴が、例えば、多くの異なる有用なスクリーニングフォーマットの設計と実施のための骨組みを提供するものとして非常に重要であるということである。この特徴は重要な治療活性をもつ試験化合物の検出機会を広げる一助となる。かかるフォーマットの例示としては、すでに述べたアッセイ並びに以下に記載するアッセイ等、タンパク質に基づくか、または細胞に基づくスクリーニングアッセイである。
【0059】
「TCR分子」という用語または関連語句は、その用語の複数形を含め、本発明のスクリーニング方法に使用される分子を記述するために使用されるものであり、天然産または組換え分子を意味し、少なくともTCR V−αおよびV−β鎖、またはTCR V−γおよびV−δ鎖の一部を含む分子、および各鎖の全長、またはそれを含む分子である。好適な鎖長は、MHC分子に関連するスーパー抗原またはより好適には抗原に特異的に結合し得るか、または異質反応性MHC分子に結合し得るポケットまたは溝を形成するのに十分な長さである。殆どの場合、TCR分子は複数の非共有結合を介してMHC抗原分子に結合する。適切なTCR分子は特定のアッセイフォーマットに必要とされる一価または多価である。かかるTCR分子を同定する方法は既知であり、以下に記載のような標準的TCR結合試験を包含する。
【0060】
本発明にて使用し得るTCR分子の例は以下に開示されている。米国特許出願番号08/943,006(発明の名称:Soluble Single−chain T cell Receptors (可溶性一本鎖T細胞レセプター);1997年10月2日出願);および出願番号08/813,731(発明の名称:Fusion Proteins Comprising Bacteriophage Coat Protein and a Single−chain T cell Receptor (バクテリオファージコートタンパク質と一本鎖T細胞レセプターからなる融合タンパク質);1997年3月7日出願);これらの開示は本明細書中に参考として援用される。
【0061】
U.S.S.N.08/943,006および08/813,731の各出願は、本方法での使用に適した多様なTCR分子およびその機能的フラグメントを記載している。例えば、適切なsc−TCR分子は適切なペプチドリンカー配列を介して共有結合したV−αおよびV−β鎖を含んでいる。特に、V−α鎖はV−α鎖のC−末端とV−β鎖のN−末端に融合した適切なペプチドリンカー配列を介してV−β鎖に共有結合することができる。sc−TCR融合タンパク質のV−αとV−β鎖は一般に約200〜400のアミノ酸長、好ましくは約300〜350のアミノ酸長があり、天然産のTCRのV−αおよびV−β鎖に少なくとも90%、好ましくは100%一致している。「一致」という用語はV−αまたはV−β鎖のアミノ酸が、対応する天然産のTCR V−αまたはV−β鎖に100%相同であることを意味する。
【0062】
U.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願に開示されているように、sc−TCR分子のV−β鎖は、所望により、さらにV−β鎖のC−末端に融合したC−β鎖またはそのフラグメントを含むことができる。さらに、V−α鎖はV−α鎖のC−末端とペプチドリンカー配列のN−末端に融合したC−α鎖またはそのフラグメントを含むことができる。一般に、C−β鎖フラグメントを含むこれら融合タンパク質では、該フラグメントが約50ないし126個のアミノ酸長を有し、通常、127位置に最末端システイン残基を含まない。C−α鎖からなるこれらの融合タンパク質では、その長さが約1〜90個のアミノ酸の間で変わり得る(すなわち、C−α鎖は末端システインまでであるが、それは含まない)。例えば、一態様において、融合タンパク質は1ないし72のアミノ酸から始まる約1ないし72のアミノ酸間にC−α鎖フラグメントを含む。もう一つの他の態様において、C−α鎖フラグメントは、最初のアミノ酸から22番目(ロイシン)に始まる約1ないし22のアミノ酸の間にある。C−α鎖フラグメントは一般にシステイン残基を含まないが、例外的にC∝90変異体は2個のシステイン残基を含む。
【0063】
U.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願に記載されているように、完全可溶性の機能性タンパク質の発現を容易にするには、Ig−C鎖または適当なIg−Cフラグメントをsc−TCR分子に、例えば、V−β鎖またはC−βフラグメントのC−末端に共有結合させる。一般に好ましくはないが、Ig−CまたはそのフラグメントをV−α鎖のN−末端に共有結合させることは可能である。殆どの場合に、Cα鎖とCβ鎖の長さの選定は数種のパラメータ、例えば、選択した特定のV鎖、および可溶性融合分子の意図する用途により進める。
【0064】
本発明のさらなるsc−TCRタンパク質は、これらに限定されるものではないが、2つのペプチドリンカー配列を有するものであって、その第一ペプチドリンカー配列がV−α鎖のC−末端とV−β鎖のN−末端との間に融合したものである。V−β鎖のC−末端はC−β鎖フラグメントのN−末端に融合することができる。第二ペプチドリンカーは次いでV−β鎖またはC−β鎖フラグメントのC−末端、および、例えば、Ig−C鎖またはIg−C鎖フラグメントのN−末端、またはエフェクターまたはタグ標識分子に融合する。
【0065】
他の例示態様において、sc−TCRタンパク質はV−β鎖を適切なペプチドリンカーを介してV−α鎖に融合することにより調製し得るが、その際、V−β鎖またはそのC−β鎖フラグメントのC−末端およびV−α鎖のN−末端が共有結合する。Ig−C鎖またはフラグメントは所望する分子のC−またはN−末端に共有結合させることができるが、一般にはC−末端での結合が好ましい。
【0066】
sc−TCRタンパク質のペプチドリンカー配列は一般にsc−TCR分子が天然産のTCR V−αおよびV−β鎖に類似する結合部位を形成するように選択する。V−αおよびV−β鎖は未誘発T−細胞から誘導し得るが、殆どの場合、V鎖は病状、例えば、免疫障害または疾患と関連したものである。
具体的に好適なリンカー配列はU.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願全般に開示されている。
【0067】
一つの例示としては、Vα,β鎖を隔てるペプチドリンカー配列は、所望するMHC抗原などのリガンドに特異的に結合し得るポケットにV−鎖を柔軟に位置づける。例えば、sc−TCR融合タンパク質に結合するリガンドは、上記参照のU.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願に記載されたアッセイにより測定されたT−細胞活性を調節するのに使用することができる。Ig−C鎖またはIg−C鎖フラグメントとsc−TCR分子との融合はある設定において、例えば、sc−TCRの可溶性発現を容易にし、細胞媒体などの水溶液にsc−TCRの整合性を維持することにより、アッセイの性能を上昇させることができる。
【0068】
上記およびU.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願で考察したように、本発明のsc−TCR融合タンパク質は、所望により、例えば、sc−TCR分子のC−末端に共有結合したIg−C鎖または適切なIg−C鎖フラグメントを含有し得る。一態様において、sc−TCR融合タンパク質は、融合した哺乳動物Ig−C鎖、好ましくは完全長のマウスまたはヒトのIg−C鎖、例えば、Cκ鎖を含む。数種のIg−C鎖の核酸およびタンパク質配列は文献開示されている。参照例:Fundamental Immunology (基礎免疫学)(1993) 3rd Ed., W. Paul Ed. Rsen Press Ltd. New York; and Kabat, E.A., et al., (1991) Sequences of Proteins of Immunological Interest(免疫学の対象となるタンパク質の配列)(5th Ed.) Public Health Services, National Institutes of Health。
【0069】
Ig−C鎖という用語は免疫グロブリンの軽鎖定常領域を含み、該領域は開示された完全長配列から1個以上のアミノ酸の置換または付加により変化する。例えば、1個のアミノ酸は開示されたIg−C鎖配列に、その鎖の一端または両端で、例えば、常套の組換え法により付加することができる。さらに、組換え法は鎖の所定のアミノ酸を置換することにも使用し得る。一般にアミノ酸の付加は約1〜30個の中性または親水性アミノ酸、好ましくは約1〜10個のそのようなアミノ酸で行う。Ig−C鎖で別のアミノ酸と置換されるアミノ酸は同類または非同類アミノ酸置換である。従って、Ig−C鎖配列のチロシンアミノ酸がフェニルアラニンと置換されたのは同類アミノ酸置換の例であり、一方、アラニンと置換されたアルギニンは非同類アミノ酸置換の代表例であろう。Ig−C鎖フラグメントについて以下に指摘するように、融合Ig−C鎖からなるsc−TCR融合タンパク質は完全溶解性であり、機能的である。
【0070】
本方法の一部態様においては、Ig−C鎖フラグメント、例えば、マウスまたはヒトのCκ鎖フラグメントを使用することが有用である。例えば、適切なIg−C鎖フラグメントは、融合タンパク質の分子量を最小化することが望ましい場合、sc−TCR分子に融合することができる。「適切なIg−C鎖フラグメント」という語句または関連用語は、所望のsc−TCR分子に融合したときに、下記定義の完全可溶性の機能的sc−TCR融合タンパク質を形成するIg−Cフラグメントを意味する。所望のIg−C鎖フラグメント(CκおよびCλ型の両者)は標準的な組換え方法に従い、例えば、マウスまたはヒトのCκまたはCλ鎖フラグメントのPCR増幅と、引き続きPCR産物を所望のsc−TCR分子をエンコードするDNAセグメントまたはベクターへ連結することにより調製することができる。以下に示すように、PCR産物はクローニングを容易にするために、制限酵素の切断部位を含むように操作することができる。一般に、適切なマウスまたはヒトのCκ鎖フラグメントは、そのアミノ酸の長さが、約70〜150、好ましくは約90〜120、より好ましくは約100〜110個である。適切なマウスまたはヒトのCκ鎖DNA配列を下記に開示する。下記実施例5、6および7参照。
【0071】
U.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願に開示された好適なsc−TCRタンパク質は完全に機能的、かつ可溶性である。「完全に機能的」という用語は、融合タンパク質がリガンド、特にMHC抗原に特異的に結合することを意味する。かかる特異的結合を検出するアッセイが本明細書に開示されており、ウエスタン・ブロッティングなどの標準的免疫ブロット技法を包含する。
【0072】
「特異的に結合」または同様の用語は、本明細書では、抗体と抗原間の結合を記載するために使用する。抗体(好ましくはモノクローナル抗体)は抗原に結合して特異な結合対を形成する。一般に、該抗体はウエスタン・ブロッティング、ELISA、RIA、ゲル移動度変異分析、酵素免疫アッセイ、競合アッセイ、飽和分析法または他の適切なタンパク質結合アッセイにより測定した場合、他の分子は認識せず、結合しない。
【0073】
「特異免疫複合体」という用語または同様の用語は、本明細書では、特異的TCR分子とその同族体MHC抗原分子とを含む結合対に言及するのに使用する。特異的免疫複合体は一つの型の抗原または一つ以上の型のものを含み得るが、ただし各抗原分子は特異結合対の形成を容易にする(すなわち、TCR:抗原:MHC分子)。
【0074】
特異免疫複合体の検出法は既知であり、本発明の意図した用途に応じて変化する。例えば、スクリーニングを実質的に無細胞フォーマットにて実施する態様において(すなわち、タンパク質−タンパク質に基づき)、好適な方法はウエスタン・ブロッティング、ELISA、RIA、ゲル移動度変異分析、酵素免疫アッセイ、競合アッセイ、飽和分析法または他の適切なタンパク質結合アッセイである。1種以上の細胞応答を候補化合物の同定に使用する選抜法など、本発明の細胞に基づく態様において、これら応答の検出は特異的免疫複合体の形成を指標として実施する。適切な細胞応答の例は以下に示すが、サイトカインの産生、特にT細胞からの産生を含む。
【0075】
U.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願に開示されたsc−TCR融合タンパク質はVα,β鎖からなり、この鎖については実質的に完全長のコーディング配列が容易に入手し得る。細胞起源からの完全長TCR V鎖配列の取得方法は既知である。別法として、Vα,β鎖領域は公的に入手可能なVα,β鎖のPCR増幅により取得し得るが、該鎖については少なくとも配列の一部が既知である。典型的なVβ遺伝子配列は、Vβ8.1、Vβ6.1、Vβ5.1、Vβ5.2、Vβ5.3、Vβ2.1、およびVβ2.3遺伝子配列を含む。参照文献:Abe et al. (1992) PNAS (USA) 89: 4066; Wang, et al. (1993); PNAS (USA) 90: 188; Lahesma et al. (1993) J. Immunol. 150: 4125; Kotzin, et al., (1991) PNAS (USA) 88: 9161; Uematsu, et al. (1991) PNAS (USA) 88: 8534。追加のTCR V鎖配列については Kabat, E.A., et al. supra and Chotia, C. et al., (1988) EMBO J. 7: 3745 も参照。
【0076】
特に、USSN08/943,066出願の実施例3および図7と8は種々のV−α鎖およびV−β鎖を増幅するPCR用のオリゴヌクレオチドプライマーを提供している。
【0077】
USSN08/943,066出願に特定して開示されているように、典型的なscTCR融合タンパク質は一般に共有結合により配列に組み込まれたDNAセグメントによりエンコードされる:プロモーター/リーダー配列/V−α鎖/一本鎖リンカー配列/V−β鎖/Cκ鎖;プロモーター/リーダー配列/V−α鎖/一本鎖リンカー配列/V−β鎖、C−β鎖フラグメント/Cκ鎖;プロモーター/リーダー配列/V−α鎖、C−α鎖/一本鎖リンカー配列/V−β鎖/Cκ鎖;またはプロモーター/リーダー配列/V−α鎖、C−α鎖フラグメント/一本鎖リンカー配列/V−β鎖、C−β鎖フラグメント/Cκ鎖。典型的なsc−TCR分子は上記のとおりであるが、例外としてCκ鎖はDNAセグメントによりエンコードされない。sc−TCRタンパク質をエンコードするDNAベクターは融合タンパク質の可溶性発現のために所望の細胞、例えば、本明細書に開示の特異的発現系に導入される。
【0078】
scTCR分子を調製し、それを使用するためのより具体的なベクターについてはU.S.S.N.08/943,006および08/813,731の出願全般に教示されている。
【0079】
本発明方法はヘテロ二量体フォーマットにおいてこれらを含む他のTCR分子の使用にも適合する。かかる分子の例は免疫グロブリン定常領域に共有結合したTCR V鎖である。参照例:Gregoire, C., et al. (1991) PNAS, 88, 8077(カッパ軽鎖(Cκ)のC領域に結合したCα、Vα配列を含むヘテロ二量体αβTCR鎖の調製法および使用法についての報告)。本文献はVβCβCκ配列も開示した。参照文献:Weber, S., et al. (1992) Nature, 356: 793。
【0080】
本発明で使用する他のscTCR分子の調製法および使用法についての例は以下の文献参照:Novotny, J. et al. PNAS (USA) 88, 8646 (1991); Soo Hoo, W.F. et al. PNAS (USA) 89, 4759 (1992); Wulfing, C. and Pluckthun, A., J. Mol. Biol. 242, 655 (1994); Kurucz, I. et al. PNAS (USA) 90, 3830(1993); PCT WO96/13593; Ward, E.S. et al., J. Mol. Biol. 224, 885, (1992); Schlueter, C.J. et al. J. Mol. Biol. 256, 859 (1996); Mariuzza, R.A. and Winter, G., (1989) 264: 7310; Gascoigne, N.R.J., et al., PNAS (USA)(1987), 84: 2936。
【0081】
本発明に従い使用し得る好適なTCR分子はTCRとMHC抗原との特異的結合を可能とする十分なサイズのものである。MHC抗原がペプチド−MHC分子である場合の態様において、TCR分子はMHC−ペプチド結合ポケットを形成するCDR結合ループを少なくとも含んでいる。MHC−ペプチド結合ポケットを含む有用なα/βTCR分子は、好ましくは、少なくともα鎖可変ドメイン(α鎖CDRの長さに応じてアミノ酸1近辺からアミノ酸110ないし約130近辺)とβ鎖可変ドメイン(β鎖CDRの長さに応じてアミノ酸1近辺からアミノ酸110ないし約130近辺)からなる。
【0082】
本発明に従い使用し得るより好適なTCR分子は、標準的なTCR結合試験において、有意な結合活性を示す。好ましくは、TCR分子はその同族体MHC抗原分子に、少なくとも約50%、好ましくは少なくとも約80%、より好ましくは適切なコントロールと同程度の少なくとも約90%ないし99%のレベルで特異的に結合する。適切なコントロールの例は天然に存在するTCR分子(すなわち、野生型へテロ二量体として)または組換えTCRとして存在する。殆どの場合に、該コントロールは完全溶解組換えTCR、好ましくは可溶性一本鎖TCRである。
【0083】
かかるアッセイにおいて、固相化MHC抗原とTCRの相互作用はBIAコア2000システム(BIAコア・インク)による表面プラズモン共鳴(SPR)によりモニターする。一般に、約500〜5000共鳴単位(RU)のMHC抗原が、標準的NHS/EDCカップリング化学によりBIAコアCM5チップに結合する。主題のTCRとコントロールTCR(PBS中)は別個に10〜50μl/分の流速でMHC抗原表面に注入する。多重注入は各TCR濃度を2μMないし20μMの範囲として実施する。SPRの結合曲線に基づき、BIAエバリュエーション2.1ソフトウエア(BIAコア・インク)を用いて速度定数分析を実施する。会合・解離速度定数、親和定数、およびコントロールTCR:MHC抗原相互作用の半減期の計算値を100%とする。
【0084】
「MHC抗原」という用語または関連語句は本発明のスクリーニング方法に使用される複数の形状を含み、TCRに特異的に結合するMHCに基づく分子に関連して使用する。MHC抗原は、これらに限定されるものではないが、MHC/ペプチド複合体、MHC/スーパー抗原複合体、MHC/脂質(または糖脂質)複合体または異質反応性(異種反応性)MHC分子からなり得る。MHC抗原のMHC成分は、これらに限定されるものではないが、古典的または非古典的MHCクラスIa、クラスIbまたはクラスII分子、またはMHC相同体からなり得る(ヒトHLA分子を含む)(参照文献:Maenaka, K & Jones, E.Y. 1999. Curr. Opin. Struct. Biol. 9: 745−753)。本発明のスクリーニング法に使用されるMHC成分は天然産または組換え分子を意味し、少なくとも各鎖の全長までの、そしてそれを含むMHC鎖の一部を含む。一態様において、これらの鎖は提示ペプチド(または脂質)に特異的に結合し得るペプチド(または脂質)結合溝または間隙を形成するのに十分なものである。本発明によると、提示ペプチドは「エンプティ」MHC成分のペプチド結合溝に安定な水素結合を介して非共有結合し得る。かかる複合体はしばしば「負荷される」という。また、本発明によると、MHC抗原分子は米国特許5,869,270に開示されたクラスIおよびクラスII分子などの共有結合(すなわち、融合)した提示ペプチドを包含する;該米国特許の開示は本明細書中に参考として援用される。本発明にて使用し得る適切なMHC抗原分子は以下に記載するように、一価ないし多価であってもよい。該MHC抗原分子が天然産または組換えのクラスI分子である態様において、MHC抗原分子はさらに天然産または組換えのβ2−ミクログロブリン分子を含んでもよい。
【0085】
もう一つの態様において、MHC抗原分子は少なくとも各鎖の全長までの、そしてそれを含むMHC鎖の一部およびスーパー抗原鎖を含む天然産または組換え分子からなり得る。これらの鎖はMHC/スーパー抗原複合体を形成するのに充分なものである。スーパー抗原はTCRの他の部分の性質に関係なく、特定のV遺伝子セグメントを利用してTCRに結合し得るタンパク質である。参照文献:Kotzin, B.L. et al (1993) Adv. Immunol. 54: 99−166。本発明の好適なスーパー抗原はMls抗原、SEA、SEB、SEC1、SEC2、SEC3、SED、SEE、SPE−A、SPE−B、SPEC、ExFTおよびTSSTである。
【0086】
もう一つの態様において、MHC抗原分子は少なくとも各鎖の全長までの、そしてそれを含む異質反応性(異種反応性)MHC鎖の一部を含む天然産または組換え分子からなり得る。これらの鎖は異質反応性MHC複合体を形成するために充分なものである。異質反応性MHC分子は(自己)T細胞により外来分子と認識される非自己MHC分子である。TCRの異質反応性MHC分子への結合は、MHC分子に結合する特定のペプチド抗原に依存していても、していなくともよい。参照文献:Obst, R. et al. (2000) J. Exp. Med. 191: 805−812。
【0087】
クラスI分子は内在性膜タンパク質であり、3つの細胞外ドメイン(すなわち、α1、α2およびα3)を有する糖タンパク質重鎖、膜貫通ドメインおよび細胞質ドメインを含んでなる。該重鎖は非共有結合により可溶性サブユニットβ2−ミクログロブリンと会合している。重鎖のα1およびα2ドメインは折りたたまれてペプチド結合溝を形成する。重鎖とβ2−ミクログロブリン間の会合はペプチド結合溝を安定化する働きをする。MHC成分がクラスI分子である態様において、該MHC成分は天然産または組換えクラスI重鎖(またはそのフラグメント)および天然産または組換えβ2−ミクログロブリン分子(またはそのフラグメント)の組み合わせから成り立ち得る。他の態様において、MHC成分はクラスI重鎖の一本鎖構築物(またはそのフラグメント)およびβ2−ミクログロブリン分子(またはそのフラグメント)から成り立ち得る。本発明のMHC成分はクラスI重鎖のいずれかのフラグメント(いずれかの分子配列において)および/またはβ2−ミクログロブリンからなり、機能的MHC抗原の形成を可能とするために充分なものである(すなわち、TCRとの特異的相互作用を可能とするMHC抗原)。本発明のMHC成分はまたクラスII鎖のいずれかのフラグメント(いずれかの分子配列において)、クラスI重鎖および/またはβ2−ミクログロブリンのキメラ分子からなり、機能的MHC抗原の形成を可能とするために充分なものである。
【0088】
本発明での使用に適したさらなるMHC抗原分子は、米国特許出願番号08/776,084(発明の名称:MHC Complexes and Uses Thereof (MHC複合体およびその用途);1997年1月17日出願;この出願はPCT出願PCT/US95/09816に基づくものであり、1995年2月1日に出願された米国特許出願番号08/382,454の継続出願であり、後者の出願は1994年7月29日に出願された米国特許出願番号08/283,302の継続出願である;本出願の開示は本明細書中に参考として援用される。
【0089】
特に、当該08/776,084、PCT/US95/09816、08/382,454、および08/283,302の特許出願に開示されたものは、本発明での使用に適した多様なヘテロ二量体MHC分子(クラスIおよびクラスII)である。参照文献:McCluskey, J. et al. J. Immunol. 141: 1451; PCT/US92/10030;および米国特許5,820,866(to Kappler and Marrack)(さらなるクラスIおよびクラスII MHC分子を開示);これらの開示は本明細書中に参考として援用される。
【0090】
さらに適切なMHC抗原分子は米国特許出願番号08/960,190(発明の名称:Soluble MHC Complexes and Methods of Use Thereof (可溶性MHC複合体およびその使用方法);1997年10月29日出願);PCT:WO96/04314;およびPCT97/28191;これらの開示は本明細書中に参考として援用される。
【0091】
簡単に説明すると、該出願は本発明での使用に適した極めて有用な一本鎖(「sc−」)MHCクラスIおよびクラスII複合体を開示している。特定して開示されているのは、sc−MHCクラスIおよびクラスII複合体であって、組換えにより融合した提示ペプチド(sc−MHCペプチド融合分子という)、エンプティsc−MHC分子(組換えにより融合した提示ペプチドを有しないという)、および負荷されたsc−MHC複合体(非共有結合により付加した提示ペプチドと含むという)などを有するものである。
【0092】
より詳しくは、修飾クラスIIβ2鎖および/または融合Ig−C鎖もしくは規定どおりの適当なIg−C鎖フラグメントをもつ様々なsc−MHC分子の調製法および使用法が08/960,190;PCT:WO96/04314;およびPCT97/28191の出願に開示されている。また、修飾クラスIIβ2鎖および/または融合Ig−C鎖もしくはIg−C鎖フラグメントを有するか、または有しない「多特異性」MHC複合体と言われる複合体も報告されている。
【0093】
参照:米国特許5,869,270(Rhode, P. et al.に付与)(本発明にて使用し得るさらに好適なsc−MHC分子を開示);この開示はすでに本明細書中に参考として援用されている。
【0094】
本発明より使用し得る特定のMHC抗原分子は、MHC抗原がTCRに特異的に結合することの可能な十分なサイズのMHC成分を含む。MHC抗原がペプチド−MHC分子である態様において、MHC成分は少なくともペプチドが結合する溝を有している。ペプチド結合溝を有する有用なクラスII MHC成分は、少なくともクラスIIα1ドメイン(α鎖のアミノ酸1の近辺からアミノ酸84の近辺)およびβ1ドメイン(β鎖のアミノ酸1の近辺からアミノ酸95の近辺)からなる。ペプチド結合溝を有する有用なクラスI MHC成分は、少なくともクラスIα1およびα2ドメイン(重鎖のアミノ酸1の近辺からアミノ酸182の近辺)からなる。MHC抗原が異質反応性MHC分子である態様において、MHC成分は少なくとも異質反応性MHC決定基を含み、異質反応性がペプチドに依存する場合には、ペプチド結合溝を有する。異質反応性MHC決定基の性質とペプチドへの依存性はTCRの特異性により変わり、実験的に決定することができる。参照:Obst, R. et al. (2000) J. Exp. Med. 191: 805−812。MHC抗原がスーパー抗原−MHC複合体である態様において、MHC成分は少なくともスーパー抗原結合部位を有している。MHC成分上のスーパー抗原結合部位はペプチド−結合溝の外側にあり、スーパー抗原成分によって変化する。参照文献:Kotzin, B.L. et al (1993) Adv. Immunol. 54: 99−166。適切なMHC抗原分子を同定する方法は下記の標準的なMHC抗原結合試験である。
【0095】
本発明に従い使用し得るより好適なMHC抗原分子は、標準的なMHC抗原結合試験と言われる方法において、有意な結合活性を示す。好ましくは、MHC抗原分子はその同族体TCR分子に対して、少なくとも約70%、好ましくは少なくとも約80%、より好ましくは適切なコントロールと同程度の少なくとも約90%ないし99%のレベルで特異的に結合する。適切なコントロールの例は天然に存在するMHC分子(すなわち、野生型へテロ二量体として)または組換えMHC抗原分子として存在する。殆どの場合に、該コントロールは完全溶解組換えMHC抗原分子、好ましくは可溶性一本鎖MHC抗原分子である。かかる分子の調製法および使用法については米国特許5,869,270を含む上記文献に詳細に記載されている。
【0096】
かかるアッセイにおいて、固相化TCRとMHC抗原との相互作用はBIAコア2000システム(BIAコア・インク)による表面プラズモン共鳴(SPR)によりモニターする。一般に、約500〜5000共鳴単位(RU)のTCRが、標準的NHS/EDCカップリング化学によりBIAコアCM5チップに結合する。主題のMHC抗原とコントロールMHC抗原(PBS中)は別個に10〜50μl/分の流速でTCR表面に注入する。多重注入は各MHC抗原濃度を2μMないし20μMの範囲として実施する。SPRの結合曲線に基づき、BIAエバリュエーション2.1ソフトウエア(BIAコア・インク)を用いて速度定数分析を実施する。会合・解離速度定数、親和定数、およびコントロールTCR:MHC抗原相互作用の半減期の計算値を100%とする。
【0097】
考察したように、一定の発明の態様においては、脂質、糖脂質、異質反応性、異種反応性および/またはスーパー抗原成分を含むMHC分子を使用することが有用である。
【0098】
MHC/脂質および糖脂質分子が対象となる態様においては、本発明で使用し得るMHCクラスI−様ファミリーの分子が存在する。当該ファミリーの好適なメンバーはCD1ファミリーとして知られる。この特異的なファミリーは細菌性脂質抗原をT細胞に提示することができると判明している。これら複合体の具体例はCD1c/ヘキソシル−1−ホスホイソプレノイド、CD1c/マンノシル−ベータ1−ホスホドリコール、CD1b/リポアラビノマンナン、CD1b/ミコール酸脂質などである。参照一般文献:Moody DB, et al. (1999) Immunol Rev. 172: 285−96 並びにそこに開示された文献。
【0099】
本発明により使用し得る特定の異質反応性MHC分子は、臓器または組織移植片中に存在する殆どのヒトMHC分子を包含し得る。好ましくは、当該分子は宿主が共有しない(宿主−対−移植片T細胞応答に導く)か、または移植片が共有しない宿主に存在するどのMHC分子も共有しない(移植片−対−宿主T細胞応答に導く)。一般に、移植片の生存はMHCクラスII抗原に対する異質反応応答の低下にもっとも依存する。より特異的な異質反応性MHC分子は白人種集団に優位に存在する分子であり、例えば、HLA−A1、HLA−A2、HLA−B7、HLA−B35、HLA−B44、HLA−DR1、HLA−DR2、HLA−DR3、HLA−DR4、HLA−DR5、HLA−DR6、HLA−DR7、HLA−DQ6、HLA−DQ7およびHLA−DQ8を包含する。参照一般文献:Cellular and Molecular Immunology 3rd Ed. Abbas, Lichtman, Pober, Abbas and Schmitt, W.B. Saunders, Philadelphia, 1997。
【0100】
さらに、異種移植片MHC分子などの多くの異種反応性MHC分子を本発明で使用することが可能である。より具体的な例はブタの異種移植片臓器移植におけるブタのMHC分子、異種移植片T細胞に反応性のヒトMHC分子などである。好適なヒトMHC分子は上記掲載のものである。好適なブタMHC分子はSLA−1ないし6、SLA−DR、およびSLA−DQ分子である。参照一般文献:Chardon P, et al. (1999) Immunol Rev. 167: 179−92 およびそこに開示の文献。
【0101】
本発明にて使用し得るさらに有用なTCR分子およびMHC抗原分子は下記実施例の項に開示する。
【0102】
もう一つの側面において、本発明は本明細書に開示した方法により検出・同定される適切な試験化合物を提供する。
【0103】
考察したように、本発明の実施により、タンパク質:タンパク質、タンパク質:細胞、または細胞:細胞のアッセイフォーマットにおいて、TCRとMHC抗原分子間の相互作用を調節する試験化合物の検出が可能となる。さらに考察したように、関連のTCRとMHC抗原相互作用は、一般には得られる免疫複合体を介して検出されるが、必要に応じて直接または間接に測定することができる。
【0104】
本発明の特定の方法はTCR分子と相互作用する(例えば、結合する)試験化合物を検出・同定するように設計する。用語「相互作用する」はTCR分子の細胞外ドメイン(ECD−TCR)または細胞質ドメイン(CD−TCR)を包含することを意味するが、これのみに限定されるものではない。好適な相互作用は同族体MHC抗原分子に対する特異的結合を受け容れる結合部位、ポケットまたは溝において、またはその近傍で起こる。このように特別に興味のある試験化合物は、適切なMHC分子の環境にあるスーパー抗原またはペプチド抗原に、または異質反応性MHC分子に結合し得るTCRポケットまたは溝と相互作用する。
【0105】
さらなる方法はMHC抗原分子と相互作用する(例えば、結合する)化合物を同定するために設計する。このように、MHC抗原分子の環境において「相互作用する」という用語は、これらに限定されるものではないが、MHC分子の細胞外ドメイン(ECD−MHC)または細胞質ドメイン(CD−MHC)、ペプチド抗原またはスーパー抗原を包含する。好適な相互作用はTCR分子との特異的結合に影響するMHCペプチド(または脂質)結合溝および他の部位において、またはその近傍で起こる。より特殊の化合物はMHCペプチド結合溝と、またはその溝の近傍でしばしば相互作用する。
【0106】
さらなる方法はTCR:MHC抗原複合体と相互作用する(例えば、結合する)化合物を同定するために設計する。このように、TCR:MHC抗原複合体の環境において「相互作用する」という用語は、これらに限定されるものではないが、ECD−TCR、CD−TCR、ECD−MHC、CD−MHC、ペプチド抗原またはスーパー抗原を包含する。好適な相互作用は該複合体の安定性に影響を与える部位、またはその近傍で、または多量体を形成する複合体の能力に影響する部位、またはその近傍で起こる。
【0107】
本発明のスクリーニング方法に従って使用し得る適切な試験化合物は、これらに限定されるものではないが、ペプチド、ポリペプチド、抗体およびそのフラグメント、およびTCR分子、MHC抗原分子およびその双方に結合する他の有機化合物(例えば、ペプチド模倣体および非ペプチド模倣体)を包含する;またTCRとMHC抗原分子間の特異結合が引き金となる活性を模倣するか(すなわち、アゴニスト化合物)、あるいは引き金となる活性を阻害する(すなわち、アンタゴニスト化合物);同様に、ペプチド、抗体またはそのフラグメント、および他の有機もしくは無機化合物であって、所望のTCR分子とその同族体MHC抗原分子間の特異的結合を上昇または低下させ得る化合物である。
【0108】
かかる化合物は特に、これらに限定されるものではないが、ペプチド、例えば、可溶性ペプチドとして、これらに限定されるものではないが、ランダム・ペプチド・ライブラリー(参照例:Lam, K.S. et al., 1991, Nature 354:82−84; Houghten, R. et al., 1991, Nature 354; 84−86)、およびコンビナトリアル化学誘導分子ライブラリーであって、D−および/またはL−配置アミノ酸、ホスホペプチド(これらに限定されるものではないが、ランダムまたは部分的に変性した定方向ホスホペプチド・ライブラリー;参照例:Songyang, Z. et al., 1993, Cell 72: 767−778)により調製されたものである。また期待されるのは、抗体、並びに小型、中型および大型の有機または無機分子を含むか、またはそれらから構成される化合物である(該抗体は、これらに限定されるものではないが、ポリクローナル、モノクローナル、ヒト化、抗イディオタイプ、キメラまたは一本鎖抗体、およびFab、F(ab’)およびFab発現ライブラリーフラグメント、およびそのエピトープ結合フラグメントを包含する)。参照例:米国特許5,980,892。
【0109】
本発明の使用に適する種々の分子ライブラリーの調製および使用に関係するより具体的な開示については、米国特許6,001,579(タグ標識エンコード・コンビナトリアルライブラリー)、5,573,905(エンコード・コンビナトリアルライブラリー)、5,639,603(多様な分子ライブラリー)、および5,880,972(コンビナトリアル化学ライブラリーを調製する方法および装置)を参照;これらの開示は本明細書中に参考として援用される。追加参照文献:Nielsen, J. et al. (1993) J. Am. Chem. Soc. 115: 9812; Brenner, S. and R. Lerner (1992) PNAS (USA) 89: 5381−5383; and Pinella, C. et al. (1992) Biotechniques, 13: 901。EPO公開番号0 432 691 A1(MHC分子に結合するある種のペプチドを開示)も参照。
【0110】
別法として、またはさらに、多くの有用な化学ライブラリーは市場供給メーカー、例えば、ケムブリッジ(Chembridge)、アルクレ(ArQule)、コンビケム(CombiChem)、ファーマコピア(Pharmacopeia)、トレガバイオファーマシューティカル(Trega Biopharmaceuticals)、およびトリポス(Tripos)などから入手し得る。
【0111】
しかし、ある幾つかの例では、試験化合物についてより焦点を絞った選抜が望ましい。これら事例の多くで、標準的コンピューターおよび検索技術が候補化合物の予備同定並びに以前に同定された化合物の取り扱いを可能にする。かかる化合物はこのように所定のTCRおよびMHC抗原分子間の相互作用を調節する受容能力について「予備スクリーニング」することができる。かかる候補化合物の「予備スクリーニング」は以下の一般的工程を実施することにより遂行することができる:
【0112】
1.例えば、かかるTCRとMHC抗原分子が特異的に相互作用して免疫複合体を形成することを見出すことで、その活性部位または領域を同定する。かかる活性部位は一般にリガンド結合部位、例えば、TCR分子、MHC抗原分子、またはその両方の分子の相互作用ドメインであり得る。活性部位は標準的な方法、例えば、TCRまたはMHC抗原ポリペプチド鎖のアミノ酸配列の確認から、またはTCRとその同族体MHC抗原との複合体の研究から同定することができる。前者の場合、他のTCRまたはMHC抗原分子上の既知活性部位と配列相同性を比較することにより、その活性部位を見出すことができる。後者の場合には、突然変異性、化学的またはX−線結晶学的方法を用いて、TCRまたはMHC抗原上、何処に同族体リガンドが見出せるかを見出し、それを見出すことにより活性部位を見出すことができる。
【0113】
2.次に、活性部位の3次元幾何学的構造を決定する。この決定は既知方法、例えば、X−線結晶学により実施可能であり、原子レベルでのほぼ完全な分子構造を決定することができる。他方、固相または液相NMRを用い、一定の分子内距離を決定することができる。他の実験的構造決定方法を使用して、部分的または完全な幾何学的構造を得ることもできる。幾何学的構造は複合体化した天然または人工的リガンドについて測定し得るが、それによって決定した活性部位構造の精度を上昇させることができる。
【0114】
もし決定された構造の正確さが不完全または不十分であるならば、コンピューターに基づく数値モデル化の方法を用いて、構造を完全なものとするか、またはその精度を向上させることができる。モデル化方法の殆ど、例えば、タンパク質または核酸などの特定の生体高分子に特異的なパラメータ化モデル、コンピューターによる分子運動に基づく分子の動的モデル、熱集団に基づく統計力学モデル、または組み合わせモデルなどが使用し得る。殆どの型のモデルにおいて、構成する原子および基間の力を表す標準的分子力の場がしばしば必要であり、物理化学において既知の力の場から選択することができる。不完全なまたは精度の低い実験構造は、これらのモデル化方法によりコンピューター解析された完全なより精度の高い構造に対し、制約として働き得る。
【0115】
3.最後に、実験的に、モデル化することにより、またはその組み合わせにより活性部位の構造を決定したことにより、候補調節化合物は、化合物についてそれらの分子構造に関する情報を一緒に含むデータベースを検索し、同定することができる。かかる検索は決定された活性部位構造に適合し、かつ活性部位を規定する基と相互作用する構造の化合物を探索する。かかる検索は手作業でもよいが、好ましくはコンピューターの助けを借りる。この検索から見出された化合物は、TCR:MHC抗原相互作用を調節する能力をもつ化合物と見なすことができる。
【0116】
あるいは、これらの方法は既知の調節化合物から改良した調節化合物を同定するために使用することができる。既知化合物の組成は改変することが可能であり、改変の構造に与える影響は、新しい組成に適用される上記の実験的およびコンピューター改変方法を使用して決定することができる。変更された構造は次いで該化合物の活性部位構造に比較し、改善されたものが適切であるか、または相互作用が生じるか判断することができる。このような方法で、組成中の系統的な変更、例えば、側基(例えば、メチル、ヒドロキシル、カルボニル、カルボキシル、水素など)を変えることによるなどの変更を迅速に評価し、改変された調節化合物または特異性もしくは活性の改善されたリガンドを得ることができる。
【0117】
分子モデル化システムの例は、チャーム(CHARMM)およびクァンタ(QUANTA)プログラム(ポリジェン・コーポレーション(Polygen Corporation);ウオルサム(Waltham)、マサチューセッツ)であるが、これらに限定されるものではない。チャームはエネルギーの最小化および分子力学関数を遂行する。クァンタは分子構造の構築、グラフモデル化、および分析を遂行する。クァンタは相互作用の構築、改変、可視化、および分子同士の行動様式の分析を可能にする。特異タンパク質と相互作用する薬物などの化合物のコンピューターモデル化に関する全般的な開示については以下の文献を参照:Rotivinen, et al., 1988, Acta Pharmaceutical Fennica 97: 159−166; Ripka, New Scientist 54−57 (Jun. 16, 1988); McKinaly and Rossmann, 1989, Annu. Rev. Pharmacol. Toxiciol. 29: 111−122; Perry and Davies, OSAR: Quantitative Structure−Activity Relationships in Drug Design (薬物設計における定量的構造−活性相関) pp. 189−193 (Alan R. Liss, Inc. 1989); and Lewis and Dean, 1989 Proc. R. Soc. Lond. 236: 125−140 and 141−162。
【0118】
化学物質を選抜し、図式化して描く他のコンピュータープログラムは、バイオデザイン・インク(BioDesign, Inc.)(パサデナ、カリフォルニア)、アレリックス・インク(Allelix, Inc.)(ミシソーガ(Mississauga)、オンタリオ、カナダ)、およびハイパーキューブ・インク(Hypercube, Inc.)(ケンブリッジ、オンタリオ)などの企業から入手し得る。これらは主として特定のタンパク質に特異的な薬物に適応するように設計されるが、それらは原理的にTCRとMHC抗原の相互作用を調節する薬物の設計に適合させ得るはずである。かかる薬物は本発明の方法に従ってさらに選抜することができる。
【0119】
上記のコンピューター支援法は本発明の一部態様において、候補化合物を「予備スクリーニング」するために使用し得るが、候補化合物の既知ライブラリーについて本方法を使用するのが多くの場合より望ましい。あるいは、極めて有用な化学ライブラリーを確立された手法に従い調製し、使用することができる。かかるライブラリーは、制限なく、天然物または合成化学物質、および生物学的に活性な物質、例えば、アミノ酸(修飾アミノ酸を含む)、ペプチド、ポリペプチド、およびタンパク質などである。かかるライブラリーはTCRおよびMHC抗原分子間の相互作用のアンタゴニストまたはアゴニストとして作用する化合物を同定するために選択し得る豊富な候補化合物源として役立つ。一般参照文献:Drews J. (2000) Science 287: 1960−1964; Schreiber S.L. (2000) Science 287: 1964−1969。
【0120】
本発明の最適実施は許容し得るインビトロ検出フォーマットを使用することであるが、該フォーマットは、すでに考察したように、必要に応じて直接的または間接的であってもよい。好適な検出フォーマットは主題のTCR分子、MHC抗原分子、またはその両方と相互作用する(例えば、結合する)化合物を検出するように設計する。かかる検出フォーマットは試験化合物の存在および非存在下に免疫複合体の存在を有益にモニターし、好適に定量する。
【0121】
既述のように、本発明は免疫複合体検出用フォーマットの一つまたは組み合わせと合致する。例えば、免疫複合体の存在(またはコントロール免疫複合体の一つでもよい)は確立された直接または間接検出原理に従って実現し得る。本発明分野の当業者は本明細書に提供した指針およびある場合には通常の実験の平均的レベルによって、TCRとMHC抗原分子の特定の組み合わせに対する操作可能な最適のアッセイ条件を決定することができるであろう。
【0122】
特定のフォーマットに関して、免疫複合体の存在を検出する一つの方法は、該複合体に特異的に結合し得る抗体を検出可能に標識することである。標識の一例は抗体を、通常はモノクローナル抗体を酵素に結合し、検出可能に標識した抗体を酵素イムノアッセイ(EIA)に使用することである。参照文献:Voller, A.,“The Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA)”(酵素結合免疫吸着検定法)1978, Diagnostic Horizons(診断への展望)2: 1−7, Microbiological Associates Quarterly Publication, Walkersville, Md.; Voller, A. et al., 1978, J. Clin. Pathol. 31: 507−520; Butler, J.E., 1981, Meth. Enzymol. 73: 482−523; Maggio, E.(ed.), 1980, Enzyme Immunoassay, CRC Press, Boca Raton, Fla.,; Ishikawa, E. et al, (eds.), 1981, Enzyme Immunoassay(酵素免疫測定法), Kgaku Shoin, Tokyo)。
【0123】
参照文献:Harlow and Lane (eds.) in: Antibodies: A Laboratory Manual(抗体:実験室マニュアル)1988, Cold Spring Harbor Laboratory, New York; and Bishop, G.A. et al. (1992) in Biotechniques 12: 326−330(細胞表面物質検出用細胞性ELISAを開示);and Kelly, T.A. et al. (1999) J. of Immunol. 5173−5177; これらの開示を本明細書中に参考として援用する。
【0124】
当該検出法のこの態様において、抗体に結合する酵素は、例えば、分光光度法、蛍光法により、または目視手段により検出し得る化学的部分を生じるような方式で適切な基質と、好ましくは色素原基質と反応する。抗体を検出可能に標識するのに使用し得る酵素は、これらに限定されるものではないが、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、ブドウ球菌ヌクレアーゼ、デルタ−5−ステロイドイソメラーゼ、酵母アルコールデヒドロゲナーゼ、アルファグリセロリン酸デヒドロゲナーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、西洋わさびペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、アスパラギナーゼ、グルコースオキシダーゼ、ベータ−ガラクトシダーゼ、リボヌクレアーゼ、ウレアーゼ、カタラーゼ、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ、グルコアミラーゼ、およびアセチルコリンエステラーゼなどである。検出は酵素用色素原基質を使用する比色法により実施することができる。検出はまた基質の酵素反応の程度を、同様に調製した標準との比較により、目視比較することによっても実施し得る。
【0125】
良好な検出は他の様々なイムノアッセイ法を使用しても達成し得る。例えば、免疫複合体に特異的に結合し得る抗体または抗体フラグメントを放射活性標識することによって、ラジオイムノアッセイ(RIA)の使用により、本発明方法でのTCR:MHC抗原相互作用を検出することが可能である(参照例:Weintraub, B., Principles of Radioimmunoassays, Seventh Training Course on Radioligand Assay Techniques(ラジオイムノアッセイの原理;第7回放射リガンド検定技法訓練コース)、The Endocrine Society, March, 1986;本文献を本明細書中に参考として援用する)。放射活性同位体はガンマカウンターまたはシンチレーションカウンターなどの使用により、またはオートラジオグラフィーにより検出することができる。
【0126】
蛍光化合物により抗体またはそのフラグメントを標識することも可能である。蛍光体により標識された抗体またはそのフラグメントが適切な波長の光に露光すると、その存在を蛍光により検出し得る。もっとも共通に使用される蛍光標識化合物は、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、フィコエリスリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o−フタルデヒド、およびフルオレスカミンである。
【0127】
さらに、該抗体またはそのフラグメントは152Euなどの蛍光放出金属またはその他のランタニド系を使用して検出可能に標識することもできる。これらの金属はジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)またはエチレンジアミン四酢酸(EDTA)などの金属キレート群を用いて抗体に結合することができる。
【0128】
例えば、パッカード・インストルーメント・カンパニー(Packard Instrument Company)が供給するユーロピウムを用いるアッセイの開発および高速大量処理スクリーニング用のHTRF(均一系時間分解蛍光)抗体試薬参照。参照文献:米国特許4,568,649;EPO0154734;および日本国特許出願番号84−52452;これらの開示を本明細書中に参考として援用する。
【0129】
抗体またはフラグメントを検出可能に標識する他の方法はこの分野での当業者に周知である。例えば、抗体は化学発光化合物に結合させることにより検出可能に標識することができる。化学発光タグ標識抗体の存在は、次いで化学反応の途上で生じる発光の存在を検出することにより判定することができる。とりわけ有用な化学発光標識化合物の例は、ルミノール、イソルミノール、サロマティック・アクリジニウムエステル、イミダゾール、アクリジニウム塩、アダマンチルジオキセタマー、チオキセン誘導体、およびシュウ酸エステルなどである。さらに、抗体またはフラグメントは光増感剤化合物を用いて検出可能に標識することができる。参照文献例:米国特許5,807,675およびそこに開示された文献。
【0130】
さらに想定されるのは、一部または全体として、分子のビオチニル化に基づき、かつビオチニル化分子を可視化するストレプトアビジンまたはその接合体を用いる検出フォーマットである。このフォーマットのより具体的な例は以下の実施例で提供する。
【0131】
同様に、生物発光化合物を使用して、免疫複合体の存在を検出するために使用する抗体またはフラグメントを検出可能に標識することもできる。生物発光は生物系に見出される化学発光の一種であって、触媒のタンパク質が化学発光反応の効率を高める。生物発光タンパク質の存在は発光の存在を検出することにより測定される。標識目的のための重要な生物発光化合物はルシフェリン、ルシフェラーゼおよびエクオリンである。
【0132】
抗体またはそのフラグメントは蛍光性を有するタンパク質で標識することもできる。かかるタンパク質の例は緑色蛍光タンパク質およびその誘導体である。
【0133】
さらに、バイオエフェクター・タグ標識を用いて、免疫複合体の存在を検出するために使用する抗体またはフラグメントを検出可能に標識することができる。バイオエフェクター・タグ標識は測定可能な生物応答、すなわち、インビトロで検出される細胞応答に影響し得る化合物である。有用なバイオエフェクター・タグ標識の例は、細胞性レセプターを標的とする天然または人工のリガンドまたは抗体(またはそのフラグメント)である。特に有用なバイオエフェクター・タグ標識はIL−2などのサイトカイン類である。
【0134】
他の適切なタンパク質(および非タンパク質)タグ標識の例は、1997年3月7日出願の米国特許出願番号08/813,781、並びに1999年10月21日出願の米国特許出願番号09/422,375に開示されている;これら出願の開示を本明細書中に参考として援用する。かかるプローブの特定の例はEE、myc、6Xhisである。さらに好適なのは、抗体、細胞レセプター、プロテインA、プロテインG、アビジン、ストレプトアビジン、またはその機能的フラグメントなどのタンパク質が特異的に結合するタグ標識である。さらに有用なタグ標識は、1種またはそれ以上のタンパク質分解酵素、プロテインキナーゼ、ビオチンリガーゼ、またはその機能的フラグメントにより直接または間接に修飾し得る標識である。
【0135】
あるいは、免疫複合体を直接標識することは一部の態様において有用であり得る。これは種々の方法、例えば、TCR分子、MHC抗原分子、または試験化合物の少なくとも一つを適切に標識することによって達成し得る。標識すべき分子がタンパク質である場合、抗体の標識について本明細書に記載したいずれかの方法がTCRおよび/またはMHC抗原分子を標識するために同様に使用し得る。ヨウ素、例えば、125Iまたは131Iなどの放射性核種(放射活性同位体)の使用も提案し得る。試験化合物を検出可能に標識する態様において、適切な放射性核種の選定は、試験化合物の化学的性質および必要とする感度の度合いに左右される。かかる放射性核種はH、14C、32Pなどである。
【0136】
MHCペプチドを標識する特定の方法はEPO0 432 691 A1に開示されている。追加のペプチドも開示されている。参照文献:Hemmer et al. (1998) J. of Immunol. 3631−3636 および米国特許5,614,192(治療用T細胞レセプターペプチドを開示)。
【0137】
さらに特異的な検出フォーマットは本発明での使用によくマッチしている。
さらに特定の検出フォーマットは、例えば、少なくとも一つの細胞応答をモニターし、多くの場合定量することにより、免疫複合体の存在を検出することからなる。かかる細胞応答が免疫複合体の存在により影響を受けているかどうかを予め測定する。このように、本発明の多くの態様において、ある方法での細胞応答の検出を免疫複合体の存在の指標として採用する。適切な細胞応答の例は、細胞接着、膜電位、細胞内または細胞外イオン濃度、細胞内キナーゼ活性、ホスファターゼ活性、細胞内タンパク質輸送、内在性または異種遺伝子発現、少なくとも1種のサイトカインの産生を含むタンパク質の産生または分泌、細胞増殖、アポトーシス、RNA合成、またはDNA合成の中の少なくとも一つを増大または減少させることである。一般参照文献:Cellular and Molecular Immunology(細胞および分子免疫学)3rd Ed. Abbas, Lichtman, Pober Abbas and Schmitt, W.B. Saunders, Philadelphia, 1997。
【0138】
勿論、タンパク質:タンパク質スクリーニング法を採用する本発明の態様においては、免疫複合体の形成をすでに考察した線に沿って直接または間接にモニターすることはより有益であり得る。
【0139】
しかし、TCRまたはMHC抗原分子の少なくとも一方を細胞に基づくフォーマットにおいて操作する態様において、ある場合には、免疫複合体の指標であるとして細胞応答の少なくとも一つを検出することがより有用である。一態様において、TCR分子を発現する細胞、例えば、T細胞、T細胞ハイブリドーマまたは組換えTCRを発現する細胞は、細胞応答の少なくとも一つの発現についてモニターする。
【0140】
実例として、細胞がTCR分子を発現している態様において、検出される細胞応答の少なくとも一つは、少なくとも1種のサイトカイン、例えば、インターロイキン−2(IL−2)の細胞介在合成および分泌でもよい。本発明のこの例において、サイトカイン(または1種以上のサイトカイン)の産生は、1種以上の適切なコントロールと比較して、生産的TCR:MHC抗原相互作用の指標、より具体的には免疫複合体の存在の指標として採用する。上に考察した方法を含む異なる対策の一つまたは組み合わせを用いて、特定のアッセイフォーマットにおいてサイトカインの存在を検出することができる。より特定した例では、サイトカインの検出は抗体「サンドイッチ」型アッセイで行うが、そこでは第一抗体(通常モノクローナル抗体)を固相支持体に被覆し、そこでそれが特異的にサイトカインに結合し、また第二抗体(通常これもモノクローナル抗体)が第一抗体とは異なる部位で固定化されたサイトカインに結合する。多くの態様において、少なくとも第二抗体を検出可能に標識するのが一般に好適である。
サイトカインに関する考察についての参照文献:Schwarz, M.K. et al. (1999) in Curr. Opin. in Chem. Biol. 3: 407−417。
【0141】
さらなる態様において、TCR:MHC抗原免疫複合体の形成から生じる細胞応答は遺伝子発現の変化として検出し得る。遺伝子発現の変化は種々の方法、例えば、誘発性または抑制性遺伝子の転写活性またはメッセンジャーRNAレベルの測定などによって、測定することができる。さらに、プロモーター活性の変化は内在性または外来性「レポーター」遺伝子を用い試験することができる。例えば、レポーター構築物は、IL−2プロモーターなどのTCR応答性プロモーター要素をホタル・ルシフェラーゼまたは緑色蛍光タンパク質などの検出可能なタンパク質のためのレポーター遺伝子に結合させ、生成させることができる。該構築物は次いで細胞表面にTCRを発現する細胞株に安定的に導入することができる。これらの細胞において、レポーター遺伝子転写の誘発および生じるルシフェラーゼ活性の増加は、1種以上の適切なコントロールと比較して、生産的TCR:MHC抗原相互作用の指標、より具体的には免疫複合体の存在の指標として採用する。ルシフェラーゼ活性はルシフェリン基質のルシフェラーゼ依存性酸化による生物発光を検出するための標準的方法により測定することができる。例えば、高速大量処理スクリーニングフォーマットにてルシフェラーゼ活性を測定するために特別に設計されたアッセイ試薬(ステディ−グロTM(Steady−GloTM))は、プロメガ・コープ(Promega Corp.)から入手し得る。
【0142】
なおさらなる態様において、TCR:MHC抗原免疫複合体の形成から生じる細胞応答は、細胞内イオン濃度の変化として検出し得る。例えば、TCR:MHC抗原複合体の形成は細胞内カルシウムイオン濃度の上昇とT細胞の酸性化に至らしめる。これら応答のレベルは、アゴニスト、部分的アゴニストおよびアンタゴニストとして作用するMHC抗原の能力と相関する(参照文献:Wulfing, C. et al. 1997, J. Exp. Med. 185: 1815−1825)。本発明のこの例で、細胞内イオン濃度の変化は、1種以上の適切なコントロールと比較して、生産的TCR:MHC抗原相互作用の指標、より具体的には免疫複合体の存在の指標として採用する。異なる対策の一つまたは組み合わせにより、特定のアッセイフォーマットにおいて細胞内イオン濃度の変化を検出することができる。より特定した例では、細胞内カルシウムイオンの動態化はフルオ−3AMなどのフルオレセインに基づく試薬を用いて検出するが、これはその蛍光強度をCa2+の結合により約100倍に上昇させる。フルオ−3AM試薬と蛍光測定画像処理プレートリーダーを用いて細胞内カルシウム動態化を検出するための高速大量処理スクリーニング法(参照例:Jurewicz, A. et al. (1999) Genet. Eng. News 19, 44)は、生産的TCR:MHC抗原複合体形成が介在するT細胞における細胞応答の研究に使用し得る。
【0143】
この特定分野の当業者にはすぐに明らかとなるように、特定の検出フォーマットの選定は、認知されたパラメータ、例えば、対象のTCRとMHC分子、これら分子相互の親和性および/または親和性、および試験化合物の最適な検出に要求されるアッセイの特異性の度合いなどにより導かれる。
【0144】
特定の態様において、特定免疫複合体の特異的検出のために本発明を実施するには、適当な内部コントロールを含めることが一助となる。かかる内部コントロールはTCRと非同族体MHC抗原分子間、またはMHC抗原と非同族体TCR間で形成されるコントロール複合体である。一般的に述べたように、適当な非同族体分子は天然産または組換え体であり、また有益には一連の完全溶解性または細胞固着(膜結合)分子である。形成されるコントロール複合体の量は、TCR(またはMHC抗原)とその非同族体対との間の非特異的会合の度合いを表すものであり、TCRと同族体MHC抗原分子間の特異的相互作用を評価する場合のバックグランドコントロール値として使用することができる。
【0145】
「高速大量処理」または「超高速大量処理」スクリーニング法と言われている方法が望ましい態様においては、特定の検出フォーマットが極めて有用である。かかるフォーマットの例は、これらに限定されるものではないが、完全可溶性TCRとMHC分子を用いる本発明のこれらの態様などの無細胞系である。かかるフォーマットのより具体的な例は、これらに限定されるものではないが、光学的、蛍光もしくは発光強度に基づく無細胞アッセイ法、時間分解蛍光法、近接性に基づくエネルギー転移(蛍光共鳴エネルギー転移アッセイ、シンチレーション近接アッセイおよび発光近接アッセイを含む)、蛍光偏光分光測定法、および蛍光相関分光法などである。参照文献例:Silverman, L. et al. (1998) Curr. Opin. in Chem. Biol. 2: 397−403。
【0146】
様々な細胞に基づく検出フォーマットが本発明により使用し得るものとして開示されている。かかるフォーマットは、より具体的には、これらに限定されるものではないが、細胞に基づくアッセイ法として、例えば、光学的、蛍光もしくは発光強度に基づくアッセイ法、蛍光共鳴エネルギー転移、時間分解蛍光法、発光およびシンチレーション近接アッセイ、および2−ハイブリッドおよび3−ハイブリッド系として知られる方法などである。参照文献例:Fernandes, P.B. (1998) Curr. Opin. in Chem. Biol. 2: 597−603; Gonzalez, J.E. and Negulescu, P.A. (1998) Curr. Opin. in Chem. Biol. 9: 624−631; Jenh, C−H. (1998) Analytical Biochem. 256: 47−55; Wu, P. et al. (1997) Analytical Biochem. 249: 29−36。
【0147】
細胞に基づくフォーマットを使用する態様において特にさらに適切な検出方法は、蛍光活性化細胞選別(FACS)技法である。参照文献例:Altman, J.D. et al. (1996) Science 274: 94−96。
【0148】
本方法により検出および同定される化合物は、例えば、TCRとMHC抗原分子を含む免疫複合体の形成を減少または増加させること;免疫複合体の安定性を低下または上昇させること;またはTCRもしくはMHC抗原分子の他方に対する結合活性を低下または上昇させることなどに有用である。検出化合物の他の用途はインビボでのTCR類およびMHC抗原分子のモジュレーションに使用することなどである。より具体的なインビボ法、例えば、インビボでの免疫応答をモジュレーションする方法については以下に考察する。
【0149】
特定の検出フォーマット(またはフォーマット群)を一旦選択した場合、本発明方法を実施する際に考慮すべき重要なことは、少なくとも一つのTCR分子と少なくとも一つの対象MHC抗原分子を含む少なくとも一つの反応混合物を適切に調製することである。一態様において、MHC抗原分子は共有結合した(すなわち、融合した)提示ペプチドを有するMHC化合物から構成される。しかし、他の態様においては、認知された方法によりMHC分子に当該ペプチドを負荷することでペプチド−MHC複合体を生成させることがより有用である。他の態様において、MHC成分は共有結合したスーパー抗原を含み得る。あるいは、MHC成分は認知された方法によりスーパー抗原鎖に複合体形成させてもよい。少なくとも一つの試験化合物をこの混合物に加え、TCRとMHC抗原分子が相互作用し得るのに十分な条件下で該混合物を処理する。好ましくは、またTCR:MHC抗原相互作用に拮抗する試験化合物の非存在下に、TCRとMHC抗原分子は免疫複合体の形成を容易にする複数の特異的非共有結合を形成する。所望であれば、かかる免疫複合体は反応混合物から取り出し、例えば、すでに考察した方法により分析することができる。所望であれば、この免疫複合体は沈降遠心分離、電気泳動、濾過、クロマトグラフィーまたは関連の分子サイズ決定技法を用いて検出することができる。
【0150】
本発明方法に採用される特定のTCRとMHC抗原分子は、認知されたパラメータ、例えば、スクリーニング検定の目標とするもの、所望の感度、試験化合物プールの大きさ、および完全可溶性または細胞に基づくスクリーニングフォーマットのいずれを選択したかによって変化する。
【0151】
例えば、多くの態様において、後記実施例に提供した特異細胞を使用する細胞に基づく方法によってTCR分子を発現させることは有用である。本発明のこの例において、MHC抗原分子は、適当なAPCまたは必要とされる他の細胞により発現され得るものであるが、完全可溶性であり得る。TCR分子および/またはMHC抗原分子が完全長またはほぼ完全長の鎖からなる態様において、該免疫複合体の検出は、TCR分子、MHC抗原分子、またはその両者を、例えば、すでに説明した直接または間接的検出フォーマットを用いて検出することにより容易になる。
【0152】
本発明のより特定の方法は、特異的な反応フォーマットの一つまたは組み合わせを用いて使用することができる。該方法の一態様において、適切なMHC抗原分子は固形支持体または固相に固定化する。固定化されたMHC抗原分子は次いで適切なTCR分子、通常その同族体と接触させるが、要すれば検出可能に標識することができる。少なくとも一つの試験化合物をTCRおよびMHC抗原分子と次いで接触させるが、場合によってはTCR分子を添加する前に、例えば、MHC抗原分子を固相に固定化する前に、試験化合物を添加することが有益であることもある。あるいは、試験化合物を免疫複合体の形成後に添加することができる。コントロールとして、TCR分子は、MHC抗原分子が同一のまたは同様の固形支持体に結合させるもう一つの反応チャンバーに加える。しかし、試験化合物を添加する代わりに、水、緩衝液などの適当なブランク溶液の分割量を実験反応に使用される量と同容量で通常添加する。次に、免疫複合体を実験反応におけると同様に検出する。本発明方法のこれらの態様において、免疫複合体の検出は必要に応じて直接または間接の検出フォーマットを用い達成することができる。例えば、TCR分子、MHC抗原分子、試験化合物、またはこれら3種の分子すべてを直接または間接的に標識して免疫複合体の良好な検出を容易にすることもできる。次いで、上で考察した基準に従い、例えば、免疫複合体の形成および/または安定性を上昇または低下させる受容能力により試験化合物を選択する。
【0153】
「固形支持体」または「固相」という語句は、TCRまたはMHC抗原分子に結合し得る何らかの支持体を殆どの場合、意味する。周知の支持体または担体としては、ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、天然および改変セルロース、ポリアクリルアミド、斑レイ岩、磁鉄鉱、デンドリマー、およびシリコンウエーファなどである。担体の性質は本発明の目的にとってある程度可溶性でもよく、不溶性であってもよい。支持体材料は結合する分子が抗原または抗体に結合し得る限り、実質的に可能などのような構造的立体配置を有していてもよい。このように、支持体の立体配置はビーズなどの球体状、試験管の内面のような円筒状、または棒状の外面であってもよい。あるいは、該表面はシート、テストストリップのように平坦であってもよい。好適な支持体はポリスチレンビーズである。ビーズに基づく試薬は多様なフォーマットで市販品として入手可能であり、組換えタンパク質を結合/捕捉する高い受容能力、効率的な検出、および異なる分離と均一系アッセイ法の使用を可能とする。多くの高速大量処理スクリーニング法で、ビーズに基づく試薬が有利である。本発明分野の当業者はTCRとMHC抗原分子に結合させる多くの他の適当な担体について知悉していようし、また日常の実験に使用することでそれを確認することもできよう。
【0154】
本発明の実例は図2に概略図で示してある。図2では、小型の分子インヒビターがAPCのペプチド−MHCリガンドからなるMHC抗原と適切な細胞が発現するTCRとの間の相互作用を実質的に遮断する。この態様において、TCR:MHC抗原相互作用はCD分子などのもう一つのレセプターにより援助されている。小型の分子インヒビターが存在すると問題の免疫応答が遮断される。しかし、小型の分子インヒビターが存在しなければ、かかる免疫応答が発揮される。
【0155】
本発明のもう一つの態様を図3に示す。この例では、主題のTCR分子が検出可能に標識されており、試験分子は「高速大量処理」または「超高速大量処理」スクリーニングフォーマットとして反応に添加される。しかし、強調すべきことは、本発明を実施するためにかかる高容量スクリーニングは必要でないが、大量の試験化合物のプールの分析を助け得るということである。本発明のこの例では、複数の反応チャンバーをしばしば使用し、そこでは各反応チャンバーには検出可能に標識したTCR分子、固定化したMHC抗原分子、および反応チャンバー当たり少なくとも一つの、好ましくは約一つの試験分子を容れる。この態様に従って検出される試験化合物は、該試験化合物存在下に免疫複合体が存在すると、それに対応して減少するシグナルの有意な低下が容易に示される。一部の態様において、化合物のプールはプール内の各化合物の濃度がアッセイの検出限界を超える場合に使用することができる。
【0156】
別法として、図3に示した特定のスクリーニング法を適合させ、結果としてMHC抗原分子が検出可能に標識され、TCR分子が固形支持体または固相に固定化されるようにすることができる。もう一つの態様において、TCR分子および/またはMHC抗原分子の代わりに、またはそれに加えて試験化合物を検出可能に標識することができる。特定のスクリーニングの代表例を選択するには、スクリーニング検定の目標と必要とされる感度レベルなど、すでに考察したパラメータに従う。
【0157】
例えば、図3に説明した選抜は具体的な自己免疫疾患のアンタゴニストを検出するために容易に適合させることができた。この態様において、選抜に採用したTCRとMHC抗原分子は、免疫疾患に関与していると認知されているもの、または関与している疑いのあるものから構成されるように予め選択される。かかるTCRとMHC抗原分子の例は本明細書において、以下に示す実施例と考察にて提供する。
【0158】
強調すべきことは、TCR分子、MHC抗原分子、または試験化合物を本発明に従い取り扱う厳密な順序は、所望のスクリーニング結果を容易に満たす限りに、通常重要ではないということである。すなわち、免疫複合体の形成を調節する受容能力について化合物を試験することが望ましい場合、これらの化合物をTCRおよびMHC抗原分子の添加前に、またはその間に添加することがしばしば極めて有用である。しかし、すでに形成された免疫複合体を調節する試験化合物を検出するようにスクリーニング方法を設計する態様において、試験化合物はTCRおよびMHC抗原分子を要求どおりに組み合わせる前に、またはその間に、またはその後に添加することができる。このように、特定アッセイの設定における成分添加の順序は、実施するスクリーニングフォーマットの具体的目標など、認知されたパラメータにより導かれる。
【0159】
多くの場合に、本分野で「タイター」または「マイクロタイター」プレートと言われるものは、固相として簡便に利用し得る。
96穴マイクロタイタープレートは多くの場合に好適ではあるが、より多くのウエルをもつプレートも広範囲のスクリーニング例にとって必要とされる。固着成分は一般に認められた手法に従って、非共有結合または共有結合により固定化し得る。例えば、非共有結合による付着は、単純に固形表面をTCRまたはMHC抗原分子の溶液により、このものを固相に結合させるのに必要な時間、コーティングすることにより実施し得る。あるいは、固定化すべきタンパク質に特異的な固定化した抗体、好ましくはモノクローナル抗体を用いて該タンパク質を固体表面に固着させることができる。表面は前もって調製し、要すれば保存する。
【0160】
より具体的には、本発明の実施は非固定化化合物を、固着成分(TCR分子またはMHC抗原分子でもよい)含有の被覆表面に加えることからなる。反応終了後、形成された複合体が固形表面に固定したままで残るように未反応成分を(例えば、洗浄により)除去する。固形表面に固着した複合体の検出は、直接または間接の検出フォーマットを必要とする多くの方法により実施し得る。予め固定化していない成分を事前に標識化する場合、表面上に固定化した標識が検出されることは、TCRおよびMHC抗原分子間の免疫複合体が生産的であったことを物語る。予め固定化していない成分を事前に標識化しない場合、間接的標識を用いて、表面上に固着した複合体を検出することができる;例えば、予め固定化していない成分に特異的な標識化抗体を使用する(該抗体もまた直接標識するか、または標識した抗−Ig抗体で間接的に標識し得る)。
【0161】
本発明のもう一つの態様において、適切なMHC抗原分子は、96穴マイクロタイタープレートなどの適当な固相上に固定化する。この例で、MHC抗原分子は、共有結合により融合した提示ペプチドを担持するMHC成分からなる。あるいは、MHC抗原分子は、提示ペプチドがさらなる操作を実施する前にMHC成分上に好適に負荷されている場合の複合体からなり得る。他の態様において、MHC抗原は共有結合した、または結合していないスーパー抗原と複合体形成したMHC成分からなり得る。固定化を最大化するために約12時間ないし約48時間インキュベーションした後、MHC抗原分子をプレートから除去し、そのウエルを適当な細胞培養培地、例えば、DMEM、IMDMなどで満たす。次に、同族体TCR分子を発現する細胞の添加前にまたは添加の際に、各ウエルに試験化合物を添加する。次いで、結合したMHC抗原分子に応答するのに十分な時間、一般には約2〜3時間から約3日以上までの間、細胞をインキュベートする。免疫複合体の存在を検出するための好適な細胞応答はサイトカインの産生であり、好ましくはIL−2の産生である。
【0162】
例えば、図4はすでに説明したマルチウエルプレートなどの固形支持体上に固定化した所望のMHC抗原分子を示す。この態様において、MHC抗原分子は共有結合した提示ペプチドであるMHC成分からなる。しかし、すでに述べたように、エンプティMHC分子はこの方法において、提示ペプチドでの負荷が好ましい態様において使用し得る。他の態様において、MHC抗原は共有結合したまたは未結合のスーパー抗原と複合体形成したMHC成分からなり得る。本発明のこの例において、所望のTCR分子を発現する適切な細胞、例えば、天然産T細胞または組換えT細胞ハイブリドーマなどは、固定化したMHC抗原分子に接触させる。少なくとも1種以上の試験化合物が所望のフォーマットに従って、好ましくはすでに考察した「高速大量処理」または「超高速大量処理」の一つにより選抜され得る。試験化合物はアッセイのほぼいずれの時点でも、例えば、細胞をウエルに添加すること、またはこれらウエルにMHC抗原分子を固定化することの前、その間、またはその後に添加することができる。本発明のこの例示において、モニターする細胞応答はIL−2の産生である。図4にも見られるように、適切な試験化合物の存在しない場合、TCRとMHC抗原分子間の特異的結合は生産的であり、免疫複合体の形成に至らしめる。かかる免疫複合体はT細胞の活性化とIL−2サイトカインの産生の引き金を引く。しかし、免疫複合体形成のアンタゴニストなどの適切な試験化合物の結合は、細胞応答とT細胞から得られるIL−2産生を低下させる。試験化合物を次いで検出し、サイトカイン産生の減少を観察することにより他の化合物から選択する。
【0163】
さらに特定の態様において、細胞が産生し、培地中に分泌したサイトカインは、サイトカインに特異的な抗体を被覆したウエルに培地を移すことで検出する。サイトカインが固定化した抗体に結合するのに適当な培養時間(すなわち、25℃で2時間)の後、各ウエル中の培地を除き(PBSでの洗浄により)、サイトカイン分子に好適に結合する検出可能に標識した抗体をウエルに添加する。標識した抗体は、例えば、約2〜3時間ないし1日程度インキュベートした後、サイトカイン分子に結合した標識抗体を可視化するために適した異なる試薬の1種または組み合わせによりウエルを処理する。条件に合致する多くの可視化フォーマットはすでに言及したように、例えば、色素原の生成に関与するものなどである。すでに言及したように、一つのサイトカインはインターロイキン−2(IL−2)であるが、本発明のスクリーニング法は他の検出可能な分子の検出にも互換性があり、該分子は他のサイトカインを含む細胞応答の指標となる。
【0164】
本発明のもう一つの態様は、「原理の証明」の一例であることを意図する。これは図5Aに概略図として示す。この例では、DO11.10T細胞レセプターを発現するT細胞ハイブリドーマが使用される。MHC抗原分子は、例えば、マルチウエルプレートのウエルに結合するが、この例ではDO11.10TCRと特異的に相互作用する(sc−)IA/OVAタンパク質である。適切な試験化合物は、例えば、「高速大量処理」または「超高速大量処理」フォーマットで提供され、組換えT細胞の添加前、その間、またはその後に添加される。この例示でモニターする細胞応答はIL−2の産生である。
【0165】
図5Aにも見られるように、適切な試験化合物の存在下、DO11.10TCRとsc−IA/OVAMHC抗原分子との間の特異的結合が遮断され、それによって免疫複合体の形成が防止される。充分な免疫複合体が存在しない場合、T細胞の活性化およびIL−2サイトカインの産生は減少するか起こらない。IL−2サイトカイン量の減少は種々の直接または間接フォーマットを使用して容易に検出することが可能である。
【0166】
図5Aに示したスクリーニング法のもう一つの態様は図5Bに概略図として示す。本発明のこの例は時に「二重」アッセイフォーマットと言われ、1個または2〜3個のウエルでT細胞の刺激を実施し、T細胞応答を測定する方法の受容能力を表す。例えば、さらに特定の態様において、精製したsc−IA/OVAなどの適切なMHC抗原分子は、適当量の抗−IL−2モノクローナル抗体(すなわち、捕捉抗体)とともにマルチウエル培養プレートに固定化する。プレートの各ウエルは少なくとも1種の試験化合物および一般的にはかかる化合物の約一つを収容している。次いで、DO11.10TCRを発現するT細胞を各ウエルに加え、充分なインキュベーション時間を取った後に、洗い流す。次に、各ウエルにおけるIL−2の産生を、捕捉抗体により固定化したIL−2に特異的に結合し得る検出可能に標識した抗体の適当量を添加することにより測定する。一般に、ELISA検出フォーマットが好適であるが、特別の試験フォーマットを必要とする場合には、他の免疫学的検出フォーマットを使用してもよい。図5Bから分かるように、アンタゴニストとして作用する阻害化合物は光吸収測定により容易に同定される。
【0167】
前記選抜のさらに具体的な例については下記実施例10にて考察する。本発明のこの例示では、約2000種の小型分子が市販品として入手可能な化学ライブラリーから選抜された。注目すべきことは、実施例10では30種の化合物が検出され、それらが非常に低いIL−2の吸光度読み値を示したこと、すなわち、これらの化合物がDO11.10TCRとsc−IAd/OVAタンパク質の間で形成される免疫複合体の形成および/または安定性を低下させたことである。
【0168】
もう一つの態様において、所望のMHC抗原分子は細胞膜と会合する。この態様において、MHC抗原分子は提示ペプチドに共有結合したMHC成分から成り立ち得る。しかし、MHC分子はこの方法では、提示ペプチドによる負荷が好適である態様において使用することができる。他の態様において、MHC抗原は共有結合した、または未結合のスーパー抗原と複合体形成したMHC成分から成り立ち得る。例えば、MHC抗原は特定のペプチドでパルスしたAPC上に存在するMHC/ペプチド複合体から成り立ち得る。適当なペプチドを調製し、それをパルスする方法はこの分野では既知である。参照文献例:Sette, A. et al. (1987) Nature 328: 395−399 and Martin, R. et al. (1990) J. Immunol. 145: 540−548。本発明のこの例では、天然のT細胞または組換えT細胞ハイブリドーマなどの所望のTCR分子を発現する適切な細胞は、MHC抗原分子に接触させる。少なくとも一つの試験化合物を所望のフォーマットに従い選抜することができる。試験化合物は細胞をウエルに加える前、その間、またはその後と、アッセイのほとんどいずれの時点でも加えることができる。本発明のこの例示では、モニターする細胞応答はIL−2の産生である。適切な試験化合物が存在しなければ、TCRとMHC抗原分子との間の特異結合が生産的となり、免疫複合体の形成に至る。かかる免疫複合体はT細胞の活性化とIL−2サイトカインの産生の引き金となる。しかし、免疫複合体形成のアンタゴニストなどの適切な試験化合物の結合は、細胞応答を低下させ、その結果としてT細胞から得られるIL−2産生を減少させる。試験化合物を次いで検出し、サイトカイン産生の減少を観察することにより他の化合物から選択する。
【0169】
下記実施例10は、本発明のこの態様におけるより具体的な例示である。この実施例では、A20APC,OVAペプチドおよびDO11.10T細胞を混合して、A20細胞上にOVAペプチドとIA分子間の複合体を形成させ、IA/OVA複合体によってDO11.10T細胞を刺激させる。この例では、DO11.10T細胞の刺激を以下に記載するようにIL−2サイトカインの産生により測定する。試験化合物はOVAパルスA20:DO11.10T細胞混合物に添加し、免疫複合体の形成とサイトカイン産生に影響する試験化合物の能力を評価した。注目すべきことは、実施例10では4種の化合物が検出され、それらが非常に低いIL−2の吸光度読み値を示したこと、すなわち、これらの化合物がDO11.10TCRとIA/OVA複合体の間で形成される免疫複合体の形成および/または安定性を低下させたことである。
【0170】
すでに考察したように、本発明の目的は多数の試験化合物の検出を容易にし得る高効率のスクリーニング法を提供することにある。好ましくは、試験された試験化合物は同族体TCRとMHC抗原対との間に形成される免疫複合体を特異的に調節する。
【0171】
この目標に従って、本発明は、例えば、細胞からのIL−2産生に影響を与えることによって非特異的に細胞を変調させ得る試験化合物に対し、選択するための対策を提供する。この態様において、前記のいずれかの方法を繰り返し、検出化合物の非特異的T細胞刺激に対する影響をアッセイすることができる。
【0172】
例えば、非特異的T細胞刺激についての一つのアッセイ方法は、CD3などの分化クラスター(CD)タンパク質に結合し得る方法において抗体を使用することによる。すでに考察したように、CD3タンパク質は多くのTCRと密接に会合すると報告されている。本発明のこの例では、該抗体はTCRまたはMHC抗原分子の添加前、添加途上、または添加後にウエルに固定化することができる。固定化された抗体が存在すると、一般にT細胞を活性化し、刺激してIL−2などのサイトカインを産生させる。このように、T細胞の抗体介在活性化を阻害する試験化合物は、TCRとMHC抗原分子との間に形成される免疫複合体を特異的に変調しないものとして設計する。このような試験化合物は場合によって興味の対象となり得るが、本発明のより好適な試験化合物は、免疫複合体の存在または非存在下に検出されるように、TCR:MHC抗原相互作用を特異的に調節する。
【0173】
再度、図5Bに戻ると、この特定の選抜の一態様は抗−CD3抗体をコントロールとして使用する場合を示している。すでに考察したように、ある場合には、このコントロールは、「コントロール免疫複合体」、「内部コントロール」または類似の成句で言及される。
【0174】
本発明の重要な目標は、要すれば、T細胞のMHC抗原依存性刺激を特異的に調節するが、TCR/CD3などのTCR/CD複合体を介しての刺激に応答するこれら細胞の能力には全く影響しないか、または影響のすくない試験化合物を検出するために、それに適合し得る方法を提供することである。コントロール免疫複合体のより具体的な例示は下記実施例10にて考察する。ここで、対象となる特異的試験化合物は、TCR細胞のMHC抗原介在刺激を調節し、抗−CD3抗体が介在するIL−2産生について些細な、極僅かな阻害を示す。
【0175】
所望により、本方法はすでに言及したTCR/CD3複合体などのコントロール免疫複合体の一つとともに、または組み合わせて使用することができる。すでに考察したように、試験化合物の存在下または非存在下でのかかるコントロール免疫複合体の分析は特定の選抜を精緻なものとする一助となり(改善が必要であるとして)、免疫複合体を特異的に調節する化合物の検出を容易にする。例えば、本発明での使用に旨く適合するもう一つのコントロール免疫複合体は、抗−TCR抗体、通常抗−TCRモノクローナル抗体を含んでなる。この態様において、抗−TCR抗体は、好ましくは、レセプター結合部位外のTCRエピトープに特異的に結合する;すなわち、常套のタンパク質:タンパク質結合実験で測定した場合、TCRとその同族体MHC抗原分子との間の結合を妨げない。かかるモノクローナル抗体の例はこの分野で既知である。参照文献例:Haskins, K. et al. (1983) J. Exp. Med. 157: 1149−1169; Kubo, R.T. et al. (1989) J Immunol. 142: 2736−2742; and Brenner, M.B. et al. (1984) J Exp. Med. 160: 541−551。コントロール免疫複合体としての抗−TCR抗体の好適な使用は下記実施例11にて考察する。
【0176】
所望の試験化合物が所定のアッセイ設定において特定のTCRとMHC抗原相互作用を僅かにしか変調させないようなような場合は、かかるアッセイの感度を増幅することが極めて有用である。かかる増強は常套の方法を用いて免疫応答の直接または間接の検出を上昇させることなど、異なる対策の一つ、または組み合わせにより達成することができる。あるいは、かかる感度の増強は、多価複合体としてこれらの分子を提供することによるなど、TCRおよび/またはMHC抗原分子を操作することにより達成することができる。実施例15はこの技法の特定の例を示す。
【0177】
一態様において、アッセイ感度は免疫複合体からの刺激に応答する細胞の能力を増すことにより上昇させることができる。とりわけ、この分野では、T細胞表面上の特定のCD分子など共刺激性レセプターとその同族体リガンド間の相互作用が、TCR:MHC抗原相互作用の介在する分子内シグナルの開始と増幅を促進し得るという認識がある。かくして、本発明のさらなる目的は、所望のTCRまたはMHC抗原分子を発現する天然産または組換え細胞を提供することであり、当該細胞はさらに少なくとも一つの適当な共刺激性レセプター、例えば、CD28またはLFAを発現する。本発明のこの態様において、共刺激性レセプターとTCRおよび/またはMHC抗原分子との同時発現は、好適なアッセイ条件下で、免疫複合体に対する細胞性応答を上昇させることができ、それによってアッセイの感度と信頼性を増幅させることができる。好適なアッセイ条件は、これらに限定されるものではないが、共刺激性レセプターに結合し得る同族体リガンドまたは抗体(またはそのフラグメント)を添加することであり、その場合、同族体リガンドまたは抗体は可溶性、固定化または細胞会合分子として添加する。
【0178】
アッセイ感度を増幅するもう一つの方法は免疫複合体の良好な存在を提供することである。とりわけ、この分野では、特定のCDタンパク質がMHC抗原分子との相互作用を容易にし得るという認識がある。かくして、本発明のさらなる目的は、所望のTCRまたはMHC抗原分子を発現する天然産または組換え細胞を提供することであり、当該細胞は少なくとも一種の適切なCDタンパク質、例えば、CD4またはCD8をさらに発現する。本発明のこの態様において、CDタンパク質とTCRおよび/またはMHC抗原分子との同時発現は免疫複合体の形成を容易にし、それによってアッセイ感度と信頼性を増幅することができる。
【0179】
本方法の特定の態様において、細胞は所望のTCR分子、例えば、sc−TCR融合分子、および細胞表面上のCD4タンパク質またはそのフラグメントを発現するように設計調製する。もう一つの態様において、所望のTCR分子はsc−TCR融合分子として提供するが、当該分子は融合タンパク質の一部として、少なくともCD3ζまたはその機能的フラグメントなど他のCD分子の一部を包含するように設計調製する。さらにもう一つの態様において、sc−TCR−CD3ζ構築物はCD分子と、通常はCD4またはCD8と同時発現される。多くの場合、TCR分子とCDタンパク質(類)との同時発現は、MHC抗原分子による刺激に対しより敏感であることを可能とする。この例では、MHC抗原分子は必要に応じて完全可溶性タンパク質として、または細胞に基づくフォーマットで提供し得る。
【0180】
下記実施例12は本発明のこの態様のより具体的な例示である。ここで、DO11.10TCRは、組換えCD4タンパク質をも細胞表面上に発現する細胞により発現されるsc−CD3ζ融合タンパク質として存在する。同族体MHC抗原分子、scIA/OVAは適切なマルチウエルプレート上に適切な抗−IL−2抗体、通常はモノクローナル抗体とともに、一般に約12〜48時間固定化する。当該抗体はMHC抗原分子の固定化の前に、その間に、またはそれとともに添加し得る。次いで、一本鎖TCRとCD4タンパク質を同時発現する組換え細胞をウエルに加え、数時間ないし2〜3日以上培養する。該細胞によるIL−2産生はすでに記載した線に沿って測定する。
【0181】
本方法の態様において、MHC抗原構築物はIgM、IgG、IgAなどの免疫グロブリンフラグメント、並びにその機能的フラグメントに共有結合させ得る。要すれば、コントロールのウエルを調製し、そこでの細胞刺激を異なるMHC抗原にて測定する。この場合にも要すれば、さらなるコントロールを、実施例に具体的に記載したものも含め、上記の内部コントロールの少なくとも一つを用い実施する。本発明のこの態様において、組換え細胞の刺激を調節する試験化合物の受容能力は、該細胞が産生するサイトカイン量の対応する増減として測定する。MHC抗原によるT細胞の刺激を阻害するが、抗−TCR抗体による刺激は阻害しない試験化合物は、先導化合物として追求することができる。
【0182】
この方法の具体例を図6Aに概略図として示す。ここで、採用されるTCRとMHC抗原プローブは多発性硬化症(MS)に関係している;MSは共通のヒト自己免疫疾患であり、重篤な軸策脱髄に至る。図6AはMS TCRおよびMHC抗原プローブとの相互作用を調節する化合物について、試験化合物を選抜する方法の一態様を示す。T細胞は、好ましくは、ヒトMS患者から得られるT細胞から誘導する。示したように、代わりとなる細胞(すなわち、組換えMS TCR細胞)は、本明細書に示したものなど、TCRクローニングおよび発現工程により調製する。組換えMS TCR細胞は、次いで、前記の線に沿って、マルチウエルプレート(MHC抗原分子が結合している)に加える。この例示では、少なくとも1種の試験化合物、通常は約一種類の試験化合物を、組換えMS TCR細胞の添加前、その間、またはその後にウエルに添加する。好ましくは、この方法は高速大量処理スクリーニングフォーマットで実施する。本発明のこの例では試験化合物を、少なくとも一種の適切なコントロールとみなされるMS TCR細胞によって産生されたIL−2量、例えば、試験化合物の非存在下で細胞から産生されるIL−2量を、削減または除去により検出する。
【0183】
図6Bに示したように、精製したsc−DR2/MBP(ペプチドを提示する融合MBPを有する一本鎖クラスII MHC)をマルチウエル細胞培養プレートに固定化する。適切には、該プレートは化学ライブラリーを収容するが、それぞれのウエルは、好ましくは少なくとも一種の、通常は約一種の試験化合物を収容する。次に、関連TCRを発現するT細胞を、MSに罹患している、またはその疑いのある、または罹患する恐れのある患者から常套の手段で入手する。しかし、殆どの場合、患者は認知されたパラメータで診断した場合、MSに罹患している。代わりのものとして、関連TCRを発現する組換え細胞を生成させ得る。T細胞の適量を次いで各ウエルに加え、上述の線に沿って選抜を行う。この態様において、細胞応答は化学ライブラリーからの試験化合物の存在および非存在下に測定する;この応答は既述のようにサイトカイン産生である。
【0184】
勿論、MS免疫複合体を調節する試験化合物の前記特異的検出方法は、対象とする他のTCRおよびMHC抗原分子の選抜に容易に適合させることができる。
【0185】
前記スクリーニング方法のより具体的な例は、下記実施例13に示す。本発明のこの例においては、適当なT細胞V−αおよびV−β鎖がミエリン塩基性タンパク質(MBP)について制限された特異ヒトMS T細胞株から得られる。当該鎖をエンコードする核酸は、要すればヒトCD3ζ配列またはその配列の機能的フラグメントに融合することができる。得られる構築物はその結果適当な細胞および特に不死化T細胞中で発現される。このような形質導入細胞は次いですでに考察した線に沿って操作する。すなわち、不死化T細胞をマルチウエルプレートに加えるが、各ウエルは固定化または細胞発現同族体MHC抗原、例えば、MBPペプチド−負荷DR2APCを収容している。別法として、MHC抗原分子は、本明細書および米国特許5,869,270に開示されているように、提示ペプチドをMHCに共有結合させて生成させてもよい。このように、本発明の態様における検出フォーマットは、すべて細胞に基づくものである。
【0186】
より詳しくは、実施例13では、MS制限TCRが細胞に基づくものであり、同族体MHC抗原分子(sc−DR2/MBP)がウエルに固定化されている検出フォーマットを提供する。本発明のこの例では、MHC抗原タンパク質をIgM、IgG、IgAなどの受容可能な免疫グロブリン分子またはそのフラグメントに融合させることができる。scDR2/MBP分子を2〜3時間ないし1日程掛けてウエルに固定化した後、組換えT細胞を培地中ウエルに加え、2〜3時間ないし2〜3日培養する。各ウエルには少なくとも一種の、また多くの場合一種の試験化合物を適当な溶媒に溶かして容れる。該試験化合物はアッセイのいずれの時点で加えてもよい;例えば、T細胞の添加またはMHC抗原分子の固定化の前、その間、またはその後のいずれでもよい。しかし、試験化合物はT細胞とともに添加することが本発明のこの例では一般に好適である。MHC抗原とTCR分子間の相互作用を調節する化合物の受容能力は、すでに記載したように直接または間接にモニターすることができる。また、この例では、IL−2の産生をすでに考察した線に沿って測定する。所望により、この特定方法には、試験化合物なしでの組換え細胞培養など、一つ以上のコントロールを含めることができる。さらに採用し得るコントロールは、初めに記載したこれらコントロール免疫複合体である。本方法により検出される特定の試験化合物は、有意にTCRとMHC抗原分子間の相互作用を調節するが、上記の抗−TCRまたは抗−CD3抗体による刺激を調節するものではない。このアッセイ法において好適なのは、実質的なアンタゴニスト作用を示す試験化合物である。
【0187】
もう一つの態様において、本発明は細胞に基づくスクリーニング法を提供するが、この方法では少なくとも2種の異なる抗原特異TCRが細胞表面上で発現されるように細胞を設計する。本発明ではこの特定の例が有利となる。例えば、多くの場合、この方法は異なるTCRに向け明確な作用を示す試験化合物に対し、より高感度となる。この例示におけるように、試験化合物はTCR分子の一つを変調させるが、他のものについては余り、または全く変調させないという受容能力を発揮する。
【0188】
本態様の例示として、不死化T細胞などの適切な細胞は、本明細書で「コントロール」または「第二」TCR分子と称する分子とともに、所望の(第一)TCR分子を発現するように設計調製する。かかる細胞は従ってすでに考察した線に沿って、例えば、対象のMHC抗原分子を発現するAPCとともに、または固定化したMHC抗原分子とともに使用することが可能であった。MHC抗原と第一TCR分子との間の相互作用を調節する化合物の受容能力は、すでに記載したように直接または間接にモニターすることができる。かかる相互作用は次いで第二TCR分子とその同族体MHC抗原との間の特異的相互作用を調節する化合物の受容能力と比較することができる。多くの場合、すでに概説した方法に従い、細胞によるIL−2の分泌など、サイトカイン産生を測定することが望ましい。対象となる特定の化合物は第一TCRとその同族体MHC抗原との間の相互作用を調節するが、第二TCR分子とその同族体MHC抗原との間の調節は殆どないか、または全くないであろう。
【0189】
従って、本発明の目的は、必要に応じて少なくとも一つの適切な内部コントロールを含む方法を提供することにある。かくして、前記方法の一つは少なくとも以下の工程の一つを含むことができる:
1)主題のTCR分子、例えば、第一TCR分子と、好ましくはMHC抗原分子が結合した部位以外の一つ以上のエピトープにてTCRと特異的に結合し得る少なくとも一つの抗体、好ましくはモノクローナル抗体とを接触させる工程であって、該接触を試験化合物の存在下または非存在下に、またTCRとコントロール免疫複合体としての抗体とが結合するのに十分な条件下で実施すること;
2)該試験化合物の存在下および非存在下にコントロール免疫複合体の存在を検出すること;および
3)TCRと抗体との間の特異的な結合を検出可能に変化(増加または減少)させない試験化合物を選択すること。
【0190】
もう一つの態様において、該方法は必要に応じて少なくとも以下の工程の一つを含むことができる:
1)第二TCR分子とその同族体MHC抗原分子とを接触させる工程であって、該接触を該試験化合物の存在下または非存在下に、また第二TCRとコントロール免疫複合体としてのMHC抗原とが結合するのに十分な条件下で実施すること;
2)該試験化合物の存在下および非存在下にコントロール免疫複合体の存在を検出すること;および
3)第二TCRとMHC抗原分子との間の特異的な結合を検出可能に変化(増加または減少)させない試験化合物を選択すること。好ましくは、当該第二TCRは、上に示した主題の(第一)TCR分子とは異なるMHC抗原結合特異性を有する。
【0191】
考察したように、一つ以上の内部コントロールを含めるか否かの選択は一般に認知されたパラメータ、例えば、選抜すべき試験化合物および必要な敏感度と選択性の程度などによって導かれる。
【0192】
下記実施例14は、特に内部コントロールを含めることに関して、本発明のもう一つの具体例を提供する。この実施例では、第一TCR分子が一本鎖D011.10TCR分子であり、第二TCR分子が内在性TCRである。この細胞の第一および第二TCR分子を介しての刺激に対する応答性を評価するために、適当なコントロールMHC抗原分子を容れた適切なマルチウエルプレート中で細胞を培養する。例えば、適当なコントロールMHC抗原は、特定のペプチドによりパルスした適切なAPC上に存在するMHC/ペプチド複合体から成り立ち得る。適当なペプチドを調製し、パルスする方法はこの分野で既知である。参照文献例:Sette, A. et al. (1987) Nature 328: 395−399; Martin, R. et al. (1990) J. Immunol. 145: 540−548。好ましくは、かかるペプチドは、APCとの関連で提示された場合、第一TCRではなく第二TCRを優先的に刺激する。第一TCRに対する同族体MHC抗原分子は、すでに概説したように、通常ウエルに固定化する。MHC抗原分子は融合提示ペプチドを担持するか、または所望のペプチドを負荷したMHC成分から成り立ち得る。かかるペプチドは、好ましくは、第一TCR分子に特異的であるが、第二TCR分子には特異的でない。他の態様において、MHC抗原は共有結合しているか、または未結合のスーパー抗原と複合体形成したMHC成分から成り立ち得る。かかるスーパー抗原は、好ましくは、第一TCR分子に特異的であるが、第二TCR分子には特異的でない。
【0193】
本発明のこの例では、少なくとも一つの試験化合物は、すでに考察した線に沿って、APCの添加またはMHC抗原分子の固定化の前、その間、またはその後にウエルに添加することができる。例示のように、試験化合物はMHC抗原分子の固定化後、かつTCR分子を発現する細胞の添加前に添加することができる。好適な細胞応答はサイトカイン産生、とりわけIL−2産生であるが、ある場合には本明細書で言及した他の細胞応答をモニターすることも有益である。この態様において、対象となる特定試験化合物は第一TCRとそのMHC抗原間の相互作用を調節するが、一方、第二TCRとそのMHC抗原間の相互作用はあまり変調節させないか、または全く変調させない。対象となる、より特定の試験化合物は第一TCRとその同族体MHC抗原間の相互作用を良好に阻害するが、第二TCRとその同族体MHC抗原間の相互作用に関しては同様の阻害作用を示さない。
【0194】
より具体的な態様において、本発明は、好ましくは、異なるMHC抗原により制限された少なくとも2種類のTCR分子により再構築された細胞株を利用するスクリーニング方法を包含する。本発明のこの特徴はアッセイの多様性を最小化するなど、多くの利点を提供する。
【0195】
下記の多くの例は、とりわけさらなる内部コントロールを包含することに関して、本発明のもう一つの具体例を提供する。例えば、内部コントロールはTCRと非同族体MHC抗原分子間、またはMHC抗原と非同族体TCR間に形成されるコントロール複合体を含み得る。記載したように、これらのコントロール複合体はTCR(またはMHC抗原)とその非同族体対間の非特異的会合を代表し、TCRと同族体MHC抗原分子間の特異的相互作用のレベルを評価するための陰性コントロールとして有用であり得る。例えば、実施例3、5、11、12、14、15および16に説明した特定の態様は、TCRと非同族体MHC抗原分子間の非特異的会合を確立するために、適当なMHC抗原分子を利用する。これら実施例の各々で、非同族体MHC抗原はTCRにより特異的に認識される同族体ペプチドとは異なるペプチドを担持するペプチド−MHC複合体である。実施例11、14および15に説明した他の態様では、MHC抗原分子と非同族体TCR間の非特異的会合を確立するために適当なTCRを利用する。
【0196】
本発明の実施は、とりわけ従来の細胞に基づくスクリーニング試行に照らして特に多くの利点を提供する(参照:すなわち、WO96/36881)。例えば、本発明の方法は広範囲のTCRとMHC抗原分子と完全に互換性がある。本発明のこの特徴は試験化合物を検出するための細胞およびタンパク質に基づくアッセイフォーマットのレパートリーが拡大するにつれて重要となる。従来のスクリーニング試行と対照的に、本発明方法は細胞応答を非特異的に調節する試験化合物に対して選択する数多くの内部コントロールをも提供する。すでに記載したように、一般に細胞に基づくスクリーニングアッセイでの主な制限の一つは、非特異的または間接的に測定された細胞性応答を調節する「擬陽性」化合物の検出であった。本発明を好適に使用することで、擬陽性または判断を誤らせる試験結果が実質的に減少し、ある場合には除去される。
【0197】
すでに考察したように、本発明の感度を増幅または上昇させる一つの方法は、多価複合体として主題のTCR分子および/またはMHC抗原分子を提供することである。この態様において、本発明は顕著な利点を提供し得る。例えば、この分野で認知されていることは、多価MHC抗原分子がT細胞の応答を、単量体MHC抗原分子よりもより大きな度合いまで、ある場合には遥かに大きな度合いまで刺激することができることである。参照例:Abastado, J. (1995) J. Exp. Med. 182: 439−447 and Hamad, A.R.et al. (1998) J. Exp. Med. 188: 1633−1640。
【0198】
例えば、多価TCRおよび/またはMHC抗原分子による方法の実施では、相互作用の弱いTCR:MHC抗原分子の結合活性を望みどおりに上昇させることができる。この結果を達成する一つの方法は、少なくとも1個の「アダプター」または「タグ標識」分子を、TCR分子、MHC抗原分子、または両分子に共有結合させること、あるいは融合させることである。これらのアダプターまたはタグ標識は直接または間接に多価複合体の形成を促進するように働く。例示としてのアダプターまたはタグ標識は、ビオチン、ストレプトアビジン、および免疫グロブリン可変および/または定常ドメイン、例えば、IgGおよびIgM重鎖、κおよびλ鎖などの免疫グロブリン分子、またはその機能的フラグメントなどである。対象となる特定のアダプターは、もう一つの分子、例えば、プロテインA、プロテインG、ビオチン、ストレプトアビジン、またはモノクローナル抗体などの抗体が特異的に結合し得るものである。該抗体は必要に応じて検出可能に標識してもよいし、しなくてもよい。対象となる他のアダプターはロイシンジッパードメインなど、会合して多量体複合体を形成し得るタンパク質ドメインである。MHC抗原とTCR分子の多価形状は、当該分子を直接または間接的に、化学的に架橋結合させることにより生成させることもできる。本発明におけるMHC抗原分子の多価形状についてのさらなる記載は米国特許出願08/960,190に見出し得る。
【0199】
本発明TCRの多価形状についてのさらなる記載は米国特許出願09/422,375(発明の名称:Polyspecific Binding Molecules and Uses Thereof(多重特異的結合分子とその用途;1999年10月21日出願)に見出し得る;本出願の開示は参照としてすでに本明細書中に援用されている。
【0200】
他のMHC抗原分子とTCR分子に関して、かかる分子の多価形状など、本発明での使用について開示する参照文献:米国特許出願09/422,375に見出し得る。
【0201】
例えば、一態様において、主題のMHC抗原分子は標準的な方法により、適切なアダプターまたはタグ標識分子、例えば、IgGまたはその機能的フラグメントなどの免疫グロブリン定常ドメインに融合することができる。特定の例において、MHC抗原分子は融合した提示ペプチドとアダプターとを含む一本鎖MHC構築物として構成される。通常、アダプターまたはタグ標識は一本鎖構築物のC−末端に融合させるが、N−末端に融合させるなど、他の配列も、ある適用では示し得る。特定の多価複合体は一般に約2〜約10単位、好ましくは約2〜5単位を有するが、多くの適用に有用なのは約4単位(すなわち、四量体)である。
【0202】
下記実施例3および5は、免疫複合体の形成を検出するアッセイの感度を上昇させるために多価複合体を使用する本発明のより具体的な方法を記載する。これらの実施例においては、多価MHC抗原を生成させ、固形支持体、すなわち、すでに記載したマルチウエルプレートに固定化する。この態様において、MHC抗原分子は提示ペプチドに共有結合するMHC成分である。しかし、エンプティMHC分子は、この方法においては提示ペプチドでの負荷が好ましい態様において使用し得る。他の態様において、MHC抗原は、共有結合した、または未結合のスーパー抗原と複合体形成したMHC成分から成立し得る。記載したごとき多価複合体を生成させるには、異なる方法を使用することができる。実施例3では、MHC抗原分子、scIA/OVAをIgG重鎖とκ鎖の免疫グロブリン定常ドメインに融合させた。実施例4では、scIA/OVA分子をIgM重鎖の免疫グロブリン定常ドメインに融合させた。両方の実施例においてscIA/OVA分子の多量体化は免疫グロブリン骨格を仲介とした。本発明のこの態様においては、DO11.10TCRを発現する細胞をウエルに加え、数時間ないし2〜3日以上培養する。細胞によるIL−2産生は、前記記載の線に沿って測定する。下記実施例3および5に記載したように、アッセイ感度の有意な上昇(2ないし10倍)が多価複合体の使用により達成される。
【0203】
多価MHC抗原分子を使用する他の態様において、同族体TCR分子を発現する細胞は、少なくとも1種の完全可溶性多価MHC抗原分子と、一般的には一夜のインキュベーションで接触させる。試験化合物はすでに考察した線に沿って、細胞または多価MHC抗原分子の添加前、その間、またはその後にウエルに添加することができる。引き続いて、細胞を洗浄し、多価MHC抗原分子(今は細胞に結合)に特異的に結合し得る検出可能に標識化した抗体と接触させる。次いで、検出可能な標識が存在するか、存在しないかについて細胞を分析する。検出可能な標識の存在をTCR:MHC抗原複合体形成の指標とする。対象となる特定試験化合物は、本明細書にて言及した1種以上のコントロールと比較して、免疫複合体の形成を調節する能力を示す化合物である。
【0204】
本方法のより具体的な例は下記実施例15に記載のプレートに基づくアッセイフォーマットである。本発明のこの例示において、MHC抗原分子はsc−IA/GD−Ig融合タンパク質であり、細胞はDO11.10またはGD12TCRを発現するT細胞ハイブリドーマである。多価MHC抗原分子は、本方法においてビオチンで検出可能に標識した抗−Igモノクローナル抗体とのインキュベーションにより調製する。かかるビオチンはそれ自体シトクロムに結合したストレプトアビジンとさらにインキュベーションすることによりタグ標識する。本発明の特定の例において実施されるコントロールは、多価MHC抗原とDO11.10T細胞発現細胞との同時インキュベーションである。実施例15で説明するように、染色した細胞のフローサイトメトリー(すなわち、FACS)では、scIA/GD−Ig分子がGD12T細胞ハイブリドーマを染色するが、DO11.10細胞発現細胞は染色し得ないことを示した。
【0205】
実施例15に例示した発明の態様は、上記の高速大量処理アッセイまたは超高速大量処理アッセイなどの様々なスクリーニングフォーマットにおいて、また下記実施例において試験化合物を選抜するために適合させることができる。一般に、試験化合物はGD12T細胞ハイブリドーマとその同族体多価MHC抗原分子との間の相互作用を特異的に調節する受容能力について同定し、選択する。対象となる特定の試験化合物は、細胞シグナルにおける容易に検出し得る変化(増減)を明らかに示す。この特異的アッセイ法は他のTCR:MHC抗原対の選抜にさらに適合し、要すれば、DO11.10細胞はTCR:MHC抗原相互作用を非特異的に調節する試験化合物について有用なコントロールとして採用することができる。
【0206】
もう一つの態様において、本発明は完全可溶性TCRおよびMHC抗原分子などの可溶性分子を利用する方法を提供する。一態様において、本発明はとりわけTCR:MHC抗原相互作用を調節する試験化合物を検出するタンパク質に基づくスクリーニング方法を提供する。本発明のこの特徴は、一部の事例において細胞応答に対する非特異作用から生じる「擬陽性」シグナルを減少させるか、または除去するなどの重要な利点を提供し得る。一般的に、ELISA、蛍光に基づく均一アッセイフォーマットなどの方法が好適であるが、他の直接または間接的検出フォーマットも特定のスクリーニング例ではより有用であり得る。
【0207】
本発明のELISAに基づくフォーマットの特定例において、当該選抜には3つの有用な成分を要する:1:同族体MHC抗原分子を認識する可溶性TCR;2:可溶性同族体MHC抗原分子;および3:TCRとMHC抗原分子との間の特異的相互作用を遮断する阻害化合物。本アッセイではこの例のために形式を整え、TCR(1)がマイクロタイタープレートに固定化し、次いでMHC抗原分子(2)と阻害化合物(3)を加えてTCR(1)に結合させ、次いでMHC抗原を認識して化学反応(標識=西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)またはアルカリホスファターゼ(AP))によるか、または直接の測定(標識=放射活性同位体または蛍光化合物)による読み取り値を与える標識抗体または他の試薬を添加することにより結合の度合いが明らかとなるようにする。
【0208】
例えば、一つの方法において、組換え細胞は、例えば、組換え一本鎖フォーマットにおいて可溶性の主題TCRを発現するように調製する。sc−TCRの適量を精製し、次いでマルチウエルプレートなどの固形支持体または固相に、通常2〜3時間ないし約24時間までの時間あるいはそれ以上、固定化する。一般に、プレートの各ウエルには固定化TCR分子を容れる。引き続き、適量の検出可能に標識したMHC抗原分子を各ウエルに加える。一態様において、検出可能な標識はMHC抗原分子の多量体化に備えて選択するが、他の態様においての標識は多量体化に備える必要はない。必要に応じて、MHC抗原分子は融合した提示ペプチドを担持するMHC成分から成り立ち得る。あるいは、MHC分子はエンプティであってもよく、その場合、該分子は確立された手法に従って提示ペプチドを負荷することができる。他の態様においては、MHC抗原は共有結合した、または未結合のスーパー抗原と複合体形成したMHC成分から成り立ち得る。しかし、多量体MHC抗原分子を使用する場合には、相互作用の弱い複合体の結合活性を増幅することが多くの場合可能である。このように、本発明のこの態様は、主題の免疫複合体について相互作用の弱いことが分かっているか、またはその疑いのある場合に好適である。
【0209】
この例において、試験化合物はすでに考察した線に沿って、TCRまたはMHC抗原分子の添加前、その間、またはその後にウエルに添加することができる。対象となる特定の試験化合物は所望どおりにTCR分子と多量体化または単量体化MHC抗原分子間の特異結合を調節する。
【0210】
この態様の特定例は、下記実施例16に提供する。この態様において、スクリーニング方法は264TCRとその同族体MHC抗原、p53ヒト腫瘍サプレッサータンパク質のペプチド264〜272フラグメントを負荷したHLA−A2クラスI分子との間に形成される免疫複合体を変調し得る試験化合物を検出するように設計する。
【0211】
この態様のもう一つの特定例は、下記実施例17に提供する。この態様において、スクリーニング法はMS患者から誘導される一本鎖TCRとその同族体MHC抗原、MBPペプチドに共有結合した一本鎖HLA−DR2分子との間で形成される自己免疫の免疫複合体を調節する試験化合物を検出するように設計する。
【0212】
このアッセイのフォーマットは多様である。例えば、MHC抗原はプレート上に固定し、可溶性の一価または多価のTCRでプローブする。あるいは、該反応は溶液中で実施するようにフォーマット化するが、そのために該試薬の一方または他方をビーズまたはデンドリマーに固定し、溶液の化学、捕捉または検出が容易となるようにする。
【0213】
より具体的な例示において、選抜は以下のようにフォーマット化する:MHC抗原をプレートに付着させ、そのプレートを洗浄し、ブロックし、可溶性TCRを加えて室温で1時間インキュベートするようにする。プレートを洗浄し、酵素またはビオチン結合抗体を加え、TCR複合体と30分ないし1時間相互作用させる。このプレートを洗浄し、(要すれば)酵素結合アビジンで再プローブし、洗浄する。色素原酵素基質を加え、酵素が基質を発色団産物に変換させるようにする。反応を止め、プレートリーダー上、発色団産物に適した波長で吸光度を測定し、結果を集める。MHC抗原がペプチド−MHC複合体からなる場合、MHC抗原に対するTCRの全体としての結合活性は、ペプチドを持たないか、または無関係のペプチドをもつMHCに対するTCRの親和性の総計(Reich at al. (1997) Nature 387: 617−620; 測定されたこの相互作用のKは2B4TCRおよびエンプティIEに対し>2mMである)、適切なペプチドを負荷したMHCに対するTCRの親和性(Reich et al. ibid. −K of 2B4 for IE/MCC peptide = 50−90mM; Seibel et al. (1997) J. Exp. Med. 185: 1919−1927 −K of DO11 for IA/OVA peptide = 31mM)、およびオリゴマー形成により提供されるさらなる安定性(Reich et al.)である。使用されるTCRの原子価は全体のアッセイ条件に影響し(O’Herrin S.M. et al. (1997) J. Exp. Med. 186: 1333−1345: 二価対一価のTCRを使用した場合の約50倍高い親和性を示した)、改善を必要とする変数の一つである。
【0214】
もう一つの態様において、アッセイは均一系アッセイとしてフォーマット化し、サンプルの移動と洗浄工程関連の問題を回避するのがよい。均一系アッセイは高速大量処理および超高速大量処理スクリーニングにとって好適である。特に好ましい均一系アッセイは免疫複合体形成について蛍光または発光プローブに依存するアッセイ法である。かかるフォーマットのより具体的な例は、これらに限定されるものではないが、光学的、蛍光もしくは発光強度に基づくアッセイ法、時間分解蛍光法、近接性に基づくエネルギー転移(蛍光共鳴エネルギー転移アッセイ、シンチレーション近接アッセイおよび発光近接アッセイを含む)、蛍光偏光分光測定法、および蛍光相関分光法などである。
【0215】
下記実施例18はこの態様の特定例を提供する。この実施例において、スクリーニング法はMS患者から誘導される一本鎖TCRとその同族体MHC抗原、MBPペプチドに共有結合した一本鎖HLA−DR2分子との間で形成される自己免疫の免疫複合体を変調させうる試験化合物を検出するように設計する。精製したMSsc−TCRおよびsc−DR2/MBPタンパク質は、供与および受容ビーズにそれぞれ固定化する。受容ビーズは固定化TCRとMHC抗原分子間の相互作用により接近したときに、化学発光シグナルを放出するように設計する。TCR−およびMHC抗原−被覆ビーズはマイクロタイターのウエルに添加し、免疫複合体の生産的形成から生じる発光シグナルを時間分解モードで測定する。試験化合物は以前に考察した線に沿って、TCRまたはMHC抗原分子の添加前、その間、またはその後にウエルに添加することができる。対象となる特定の試験化合物は、所望どおりにTCR分子とMHC抗原分子間の特異結合を調節する。
【0216】
以前のスクリーニング方法は、T細胞応答を阻害または刺激する化合物を検出するのに使用していた。一つの方法では、エンプティMHC分子のペプチド結合溝に結合したときに、他のペプチド抗原を提示するMHC分子の能力を遮断し得るペプチドまたはペプチド模倣体について選抜していた(参照文献:Lamont A.G. et al. (1990) J. Immunol. 144: 2493−2498; Falcioni F. et al. (1999) Nature Biotech. 17: 562−567)。すでに開示したように、この方法では機能的なMHC抗原分子の形成を遮断する化合物(すなわち、MHCアンタゴニスト)を同定した。もう一つの方法ではエンプティMHC分子のペプチド結合溝に結合したときに、TCRアンタゴニストまたはアゴニストとして作用し得るMHC−ペプチド複合体の形成に至らしめるペプチドについて選抜していた(参照文献:De Magistris M.T. et al. (1992) Cell 68: 625−634; Sette A. et al. (1994) Annu. Rev. Immunol. 12: 413−413; Wilson D.B. et al. (1999) J. Immunol. 163: 6424−6434; Hiemstra, H.S. et al. (2000) Curr. Opin. Immunol. 12: 80−84; Abrams S.I. et al. (2000) Curr. Opin. Immunol. 12: 85−91)。すでに報告されているように、この方法では、ペプチド抗原および抗原模倣体(アゴニスト)またはいわゆる変更したペプチドリガンド(アンタゴニスト)としてMHCとの関連で作用する化合物を同定していた。
【0217】
本発明は前項に記載した特定の選抜法などの上記の方法とは異なるスクリーニング法を特徴とする。例示のように、本発明は(予め形成された)同族体ペプチド−MHC複合体など、TCRとその同族体MHC抗原間の相互作用を調節する化合物を検出・同定する方法を特徴とする。本発明の方法はエンプティMHC分子のペプチド結合溝に結合する化合物を同定することに拘束されるものではない。かくして、本発明の方法はTCRとMHC抗原分子間の相互作用を調節する広く多様な(または広範な)化合物を検出する上での便益性を提供する。さらに、本発明はTCRおよび/またはMHC抗原分子と相互作用する化合物を検出する上での特別の利点を提供する。すでに教示したように、本発明方法により同定される化合物は上記の方法で同定された化合物とは異なる性質(すなわち、結合特異性、成分、薬理作用)を有すると期待される。
【0218】
強調されることは、上で考察した具体例にもかかわらず、本発明は完全可溶性分子、細胞に基づくフォーマット、およびその組み合わせの使用(例えば、一つの完全可溶性分子および一つの細胞発現分子)などの異なるスクリーニングフォーマットの一つまたは組み合わせの使用に対して、またTCR:MHC抗原相互作用が役割を演じる何らかの疾患に対して極めて柔軟であり、かつ適応性に富むことである。
【0219】
本発明の多くの適用にとって、特異的選抜の成分は、可溶性一本鎖TCR、遺伝的に結合したペプチドまたはスーパー抗原をもつかまたはもたない可溶性一本鎖MHC、小型分子または他の潜在的に可能なアゴニストまたはアンタゴニスト作用因子のライブラリー、および検出可能なシグナルを生成するのに必要な他の化合物などである。アンタゴニスト化合物はTCRとMHC抗原との相互作用を特異的に遮断する化合物を同定するために選抜する。MHC抗原がペプチド−MHC複合体である場合、スクリーニング法ではMHC分子が提示するペプチドとのTCR相互作用を遮断するアンタゴニスト化合物、並びにMHC成分または特異的MHCファミリーとの相互作用を一般的に阻害する化合物を同定する。MHC抗原がスーパー抗原−MHC複合体である場合、スクリーニング法ではMHC分子が結合したスーパー抗原とのTCR相互作用を遮断するアンタゴニスト化合物、並びにMHC成分との相互作用を一般的に阻害する化合物を同定する。MHC抗原が異質反応性(異種反応性)MHC分子である場合、スクリーニング法では異質反応性(異種反応性)MHC成分とのTCR相互作用を遮断するアンタゴニスト化合物を同定する。
【0220】
この態様において、本方法はさらに利点を提供し得る。すでに考察したように、該選抜はTCRとユニークペプチドを担持するMHC分子との相互作用を特異的に阻害する試験化合物または特定MHCファミリーとの相互作用を阻害する試験化合物を効率的に選抜し得る。この化合物は従って抗原提示細胞(MHCと会合するペプチドを担持)とT細胞(TCR担持)との相互作用が引き金となる自己免疫疾患またはアレルギー症状を抑制するために使用し得る。これらの阻害化合物は、該疾患に対し特異的な反応を阻害するが、他の免疫応答は損なうことがなく、全体としての免疫応答を抑制する治療法をしのぐ有意な利点を提供する。
【0221】
もう一つの態様において、該選抜法はTCRとスーパー抗原を担持するMHC分子との相互作用を特異的に阻害する試験化合物を効率的に選択し得る。この化合物は従ってT細胞(TCR担持)と抗原提示細胞(MHCと会合したスーパー抗原担持)との相互作用が引き金となる疾病または疾患の症状を抑制するために使用することができる。再度、これらの阻害化合物は、疾患に特異的な反応を阻害するが、他の免疫応答は損なうことがなく、全体としての免疫応答を抑制する治療法をしのぐ有意な利点を提供する。
【0222】
さらにもう一つの態様において、該選抜法はTCRと異質反応性(異種反応性)MHC分子との相互作用を特異的に阻害する試験化合物を効率的に選抜することができる。この化合物は従ってT細胞(TCR担持)と抗原提示細胞(異質反応性または異種反応性MHC担持)との相互作用が引き金となる組織移植と関連する免疫応答を抑制するために使用することができる。再度、これらの阻害化合物は、疾患に特異的な反応を阻害するが、他の免疫応答は損なうことがなく、全体としての免疫応答を抑制する治療法をしのぐ有意な利点を提供する。
【0223】
他の態様において、アゴニスト化合物はTCRとMHC抗原との相互作用を特異的に増大する化合物を同定するために選抜する。MHC抗原がペプチド−MHC複合体である場合、スクリーニングはMHC分子が提示するペプチドとのTCR相互作用を増大するアゴニスト化合物、並びにMHC成分または特異的MHCファミリーとの相互作用を一般的に増大する化合物を同定する。MHC抗原がスーパー抗原−MHC複合体である場合、スクリーニングはMHC分子が結合するスーパー抗原とのTCR相互作用を増大するアゴニスト化合物、並びにMHC成分との相互作用を一般的に増大する化合物を同定する。MHC抗原が異質反応性MHC分子である場合、スクリーニングは異質反応性MHC成分とTCRとの相互作用を増大するアゴニスト化合物を同定する。
【0224】
この態様において、本方法はさらなる利点を提供し得る。考察したように、該選抜はTCRとユニークペプチドを担持するMHC分子との相互作用を特異的に増大する試験化合物または特定MHCファミリーとの相互作用を増大する試験化合物を効率的に選抜し得る。この化合物は従って抗原提示細胞(MHCと会合するペプチドを担持)とT細胞(TCR担持)との相互作用が引き金となる免疫応答を刺激するために使用し得る。かかる化合物は感染性作用因子および癌の治療に有用である。これらのアゴニスト化合物は該疾患に特異的な免疫反応を刺激するユニークな方法を提供することにより、有意な利点を提供する。これらの化合物はワクチンなど伝統的な免疫刺激療法と関連して有用である。
【0225】
他の態様において、該アゴニスト化合物は自己免疫疾患およびアレルギーなどの免疫異常の治療に有用である。かかる化合物の使用は有害な免疫応答をダウンレギュレーションまたは抑制し得る免疫応答の免疫変更または誘導に導き得る。
【0226】
すでに考察したように、TCRは、例えば、アッセイの条件に左右される可溶性分子の幾つかの形状の一つであり得る。前掲の考察と以下の例示は、これら可溶性TCR分子の多くを提供する。例えば、当該分子は3つのドメインをもつ一本鎖形状(scTCR)として発現される;すなわち、アルファ可変ドメイン(Vα)はベータ可変ドメイン(Vβ)とベータ定常ドメイン(Vβ)とに、20個のアミノ酸グリシン−セリン・リンカー([GS])を介して融合している。その単量体形状において、TCRは可溶性一本鎖として、またはカッパ定常領域に融合して発現され得る。TCRの多量体複合体は多くの方法により、例えば、Ig定常領域(CH1、CH2、およびCH3)に遺伝的に融合させ二量体を産生すること、細胞においてscTCR−IgGカッパ鎖とscTCR−IgG重鎖を同時発現して四量体複合体を産生すること、並びに本明細書に記載の他の方法などにより調製し得る。
【0227】
該スクリーニング法は他のTCR分子にも適合し得る。例えば、高次多量体はIgGをIgAまたはIgMに変換することにより調製し得る。機能的多量体もまたscTCRを化学的に架橋し、デンドリマーなどの可溶性固形支持体の形状とすることができる。多量体TCR分子の形状と他の用途に関する記載は別に特許出願の予定である。米国特許出願09/422,375も参照。TCR分子の別の形状はコレセプターCD4またはCD8のMHC結合領域を含むようにも産生し得る。
【0228】
当該選抜に採用されるMHC抗原分子は遺伝的に繋いだ(提示)ペプチドを含んでいてもよく、アッセイの条件次第で可溶性分子の幾つかの形状の一つであってもよい。この特定のMHC抗原分子の可溶性形状についての記載は、例えば、米国特許出願08/596,387および米国特許出願08/960,190に見出し得る。MHC抗原の多量体形状は、TCRについて記載したのと同様、要すればアッセイのために産生させてもよい。
【0229】
考察したように、本スクリーニング方法は、例えば、主題のTCR/MHC抗原分子および所望の結果により、異なる試験化合物を検出し、同定、選択するように調整することができる。
【0230】
例えば、特定の免疫複合体のアンタゴニストとして挙動する試験化合物を検出することが多くの場合好ましい。この態様において、採用される特定の試験方法では、ここで提供される適当なコントロールの少なくとも一つに比較して、主題の免疫複合体の形成および/または安定性が少なくとも約10%低下して示される。
【0231】
さらに好適な試験化合物は、もし該試験方法において、ここで提供される適当なコントロールの少なくとも一つに比較して、免疫複合体の形成および/または安定性が少なくとも約10%上昇して示されるならば、該免疫複合体のアゴニストであり得るとみなす。
【0232】
より具体的に好適な試験化合物は、主題の免疫複合体の形成を阻害または除去し得る。さらに好適な試験化合物は免疫複合体の親和性定数[K]を増加または低下させ得る。
【0233】
親和性定数を測定する方法はこの分野で既知であり、通常の熱力学的測定値である。参照文献例:Alam, SM et al. (1999) Immunity 10: 227−237。より具体的には、仮に[TCR]を未結合TCR分子のモル濃度とし、[MHC抗原]を未結合MHC抗原分子のモル濃度とし、かつ[TCR/MHC抗原]を免疫複合体のモル濃度するなら、Kはほぼ平衡状態での免疫複合体量を測定することにより容易に決定することができる。アンタゴニストとしての試験化合物の検出を示す態様において、かかる化合物は、好ましくは、試験化合物の存在しない場合のKなど、ここで準備した適当なコントロールの少なくとも一つに比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%の親和性定数の低下を示す。
【0234】
しかし、主題の免疫複合体のアゴニストについて選抜するために検出方法を最適化する他の態様においては、好適な試験化合物はコントロールに比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%から500%ないし約1000%までの親和性定数Kの上昇を示す。
【0235】
さらに好適な試験化合物は免疫複合体の形成速度を加速または減速させると思われる化合物である。
【0236】
免疫複合体の形成速度は通常の熱力学的方法により確認することができる。参照文献例:Alam, SM et al. (1999) Immunity 10: 227−237。とりわけ、免疫複合体の形成速度[k]および解離速度[k−1]はかかる方法と関連の技法を用いて容易に確認することができる。一般に、形成速度と解離速度を決めるためには、特定のTCRとMHC抗原分子との間の主題の免疫複合体の形成を、試験化合物の存在および非存在下に、経時的(例えば、2〜3秒ないし数分以上まで)にモニターする。当該試験化合物がアンタゴニストであると思われる態様において、かかる化合物は、好ましくは、ここで考察した適当なコントロールの少なくとも一つ、例えば、試験化合物が存在しない場合の免疫複合体の形成速度に比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%の免疫複合体形成速度[k]の低下を示す。
【0237】
あるいは、試験化合物が免疫複合体を不安定化し、かつ解離速度を上昇させると思われる態様において、かかる化合物は、好ましくは、コントロールに比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%から500%ないし約1000%までの解離速度[k−1]の上昇を示す。
【0238】
試験化合物が免疫複合体の解離速度を上昇させるこれらの態様において、試験化合物は場合によりTCR/MHC抗原の相互作用を不安定化するか、および/または免疫複合体を不安定化するとここで言及することができる。
【0239】
さらに好適な試験化合物は免疫複合体の結合活性を調節する受容能力を示す化合物である。結合活性は要すれば以下に記載する方法など、免疫学的技法の一つまたは組み合わせにより観察し、定量化することができる。特定の試験化合物がTCRとMHC抗原分子の結合活性を低下させる態様において、かかる化合物は、好ましくは、ここで提供した適当なコントロールの少なくとも一つ、例えば、試験化合物が存在しない場合の結合活性などと比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%の結合活性の低下を示す。しかし、試験化合物がアゴニストであると思われるもう一つの態様において、かかる化合物は、好ましくは、コントロールに比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%から500%ないし1000%までの結合活性の増大を示す。
【0240】
さらに好ましい試験化合物は免疫複合体の多量体化を調節する受容能力を示す化合物である。多量体化は技法の一つまたは組み合わせにより観察し、定量化することができる。参照文献例:Alam et al. (1999) Immunity 10: 227−237; Reich et al. (1997) Nature 387: 617−620。特定の試験化合物はTCRとMHC抗原分子の多量体化を減ずる態様においては、かかる化合物は、好ましくは、ここで提供した適当なコントロールの少なくとも一つ、例えば、試験化合物が存在しない場合のかかる多量体化と比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%の結合活性の低下を示す。しかし、試験化合物がアゴニストであると思われるもう一つの態様において、かかる化合物は、好ましくは、コントロールに比較して、少なくとも約10%、好ましくは少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約50%、さらにより好ましくは少なくとも約75%ないし100%から500%ないし約1000%までの多量体化の増大を示す。
【0241】
さらに好ましい試験化合物は、少なくとも一つの細胞応答、典型的にはT細胞またはT細胞ハイブリドーマの応答を調節する化合物、すなわち、適当なコントロールに比較して約1.5ないし約100倍増減させる化合物である。ここに開示した方法の特定態様において、好適な応答はサイトカインの産生、特にIL−2サイトカインの産生である。
【0242】
本発明のさらに適当な試験化合物は、好ましくは、コントロール免疫複合体の形成を調節する能力が無視しうるものである。一態様において、かかるコントロール免疫複合体はTCR分子およびTCR分子上のエピトープに特異的に結合する抗体であって、ペプチド結合MHC分子などの特定のMHC抗原分子が特異的に結合していないもの(抗−TCR抗体)である。あるいは、コントロールの免疫複合体は、例えば、細胞膜中でTCRと会合した少なくとも一種の分化クラスター(CD)タンパク質である。好ましくは、CDタンパク質はCD3であり、抗体はTCR分子と会合したCD3に特異的に結合し得るものである(抗−CD3抗体)。
【0243】
考察したように、本発明の目的は本方法により検出される試験化合物の少なくとも一つを含む有用な医薬組成物を提供することである。かかる組成物は数種のいずれかの方法で被験者に投与することができる。例えば、所定の試験化合物または組み合わせた試験化合物は、標的とする免疫症状の発症を予防するか、またはその重篤度を緩和するために予防薬として投与することができる。あるいは、かかる試験化合物または医薬組成物は、標的とする症状の進行前、その間、またはその後に投与することができる。
【0244】
本発明の医薬化合物は場合により治療化合物とも呼称するが、被験者に対し、単独で、または1種以上の治療薬との組み合わせで、通常の添加剤、すなわち、医薬的に許容し得る有機または無機の担体物質であって、活性化合物と有害な反応をせず、またその受容者に有害とならない、非経口、経腸または鼻腔内投与に適したものと混合した医薬組成物として投与することができる。適当な医薬的に許容し得る担体とは、これらに限定されるものではないが、水、塩溶液、アルコール、植物油、ポリエチレングリコール、ゼラチン、ラクトース、アミロース、ステアリン酸マグネシウム、タルク、ケイ酸、粘性パラフィン、芳香油、脂肪酸モノグリセリドおよびジグリセリド、石油エーテル脂肪酸エステル、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドンなどである。医薬製剤は無菌化可能であり、要すれば、補助薬、例えば、滑沢剤、保存剤、安定剤、湿潤剤、懸濁剤、浸透圧に影響する塩、緩衝剤、着色剤、風味剤および/または芳香物質など、活性化合物と有害に反応しないものと混合することができる。
【0245】
かかる組成物は、非経口投与用には、特に液状の溶液または懸濁液の形状で、経口投与用には、特に錠剤またはカプセル剤の形状で、鼻腔内用には、特に粉末、鼻腔滴剤、またはエアゾールの形状で、膣用、局所用には、例えば、クリームの形状で、直腸用には、例えば、座剤などとして調製することができる。
【0246】
医薬製剤は単位投与量の形状で簡便に投与することが可能であり、製剤技術上周知の方法で調製し得る;記載文献例:Remington’s Pharmaceutical Sciences(レミントンの薬学)(Mack Pub. Co., Easton, PA, 1980)。非経口用の製剤は一般的な添加剤、例えば、無菌水または生理塩溶液、ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコール、植物起源の油、水素化ナフタレンなどを含んでもよい。とりわけ、生体適合性、生分解性ラクチドポリマー、ラクチド/グリコリドコポリマー、またはポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンコポリマーなどが本発明の方法により同定された特定試験化合物の放出制御のために有用な添加剤である。
【0247】
他の潜在的に有用な非経口送達システムはエチレン−ビニル酢酸コポリマー粒子、浸透圧ポンプ、移植可能注入システム、およびリポソームなどである。吸入投与用製剤は添加剤として、例えば、ラクトースを含んでいてもよく、または例えば、ポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル、グリコール酸塩およびデオキシコール酸塩を含む水溶液であっても、あるいは鼻腔滴剤の形状で投与するための油溶液であってもよいし、または鼻腔内に適用するゲル剤としてもよい。非経口用製剤は口腔内投与用のグリコール酸塩、直腸投与用のメトキシサリチル酸塩、または膣投与用クエン酸であってもよい。他の送達システムでは身体の対象部位に直接治療剤を投与する。
【0248】
本発明の医薬組成物は現在の治療方法に唯一の活性医薬製剤として採用することが可能であり、あるいは免疫調整作用の認められた既知薬剤を含む他の活性成分と組み合わせて使用することもできる。かかる薬剤の例は、これらに限定されるものではないが、サイクロスポリン、ある種の細胞毒性薬剤、リンパ球免疫グロブリン、副腎皮質ステロイド、スルファサラジン、FK−506、メトキサレン、ラパマイシン、およびサリドマイドなどである。これらの薬剤および他の有用な薬剤に関係する開示についての参照文献例:The Pharmacological Basis of Therapeutics (8th ed.) Gilman, A. et al. (eds.) McGraw−Hill Health Professionals Division, pp. 1264−1276 (1993)。
【0249】
治療用組成物における一種以上の治療化合物の濃度は、多くの因子、例えば、投与すべき特定製剤の投与用量、採用する組成物の化学的特性(例えば、疎水性)、および意図する投与様式と経路などにより変化する。一般的に言って、一種以上の検出された試験化合物は、約0.1ないし10%w/vの非経口投与用化合物を含む水性生理的緩衝液として提供し得る。
【0250】
所定の治療法にて使用される活性化合物の実際の好適な量が、例えば、利用される具体的な化合物、製剤化される特定の組成物、投与様式および被験者の特徴、例えば、被験者の人種、性別、体重、全身の健康状態、年齢などによって変わるということは認識しなければならない。所定の投与プロトコールについての最適投与率は、当業者が前記のガイドラインに照らして実施する通常の投与用量決定試験に従い、容易に確認することができる。適当な用量範囲は体重1kg当たり1日量、約1μgないし約100mgである。
【0251】
本発明の治療用化合物は、プロトン化された水溶性形状で、例えば、医薬的に許容し得る塩、代表的には無機酸付加塩などの酸付加塩、例えば、塩酸塩、硫酸塩、またはリン酸塩、あるいは有機酸付加塩、例えば、酢酸塩、マレイン酸塩、フマール酸塩、酒石酸塩、またはクエン酸塩などの形状で適切に投与される。本発明の治療用化合物の医薬的に許容し得る塩は、金属塩、とりわけナトリウム塩またはカリウム塩などのアルカリ金属塩、マグネシウム塩またはカルシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩またはテトラメチルアンモニウム塩などのアンモニウム塩、またはリジン、グリシンまたはフェニルアラニン塩などのアミノ酸付加塩などでもよい。
【0252】
本発明の多くの適用にとって、特に完全可溶性分子を使用する態様においては、実質的に純粋なTCRとMHC抗原分子を使用することが役に立つ。好ましくは、かかる分子は本来それを伴う細胞代替物から単離されており、結果として融合タンパク質は少なくとも90〜95%の相同性(w/w)で存在する。少なくとも98〜99%の相同性(w/w)を有する組換え融合タンパク質を含むTCRとMHC抗原分子は、本発明の多くの適用、例えば、医薬、臨床および研究用途などに最も好適である。一旦、実質的に精製される限り、該分子はかかる適用のために実質的に汚染物質を含まないはずである。一旦、部分的にまたは実質的純度まで精製される限り、該分子は治療的に、または本明細書に開示したインビトロまたはインビボのアッセイを実施する際に使用することができる。実質的な純度は、クロマトグラフィーおよびゲル電気泳動などの様々な標準的技法により決定することができる。これら標準的方法の多くに関して考察する一般的文献:Sambrook et al. in Molecular Cloning: A Laboratory Manual(分子クローニング:実験室マニュアル)(2d ed. 1989); and Ausubel et al. (1989), Current Protocols in Molecular Biology(分子生物学における最新のプロトコール), John Wiley & Sons, New York;これらの開示を本明細書中に参考として援用する。
【0253】
すでに考察したように、TCRとMHC抗原分子は既知の技法を適切に組み合わせることにより分取・精製することができる。これらの方法は、例えば、塩沈殿および溶媒沈殿などの溶解性を利用する方法、透析、限外濾過、ゲル濾過、およびSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動などの分子量の差を利用する方法、イオン交換カラムクロマトグラフィーなどの電荷の差を利用する方法、アフィニティクロマトグラフィーなどの特異的親和性を利用する方法、逆相高速液体クロマトグラフィーなどの疎水性の差を利用する方法、および等電点電気泳動、Ni−NTAなどの金属アフィニティカラムなどの等電点pHの差を利用する方法などである。これらの方法に関する開示は、上記一般的文献:Sambrook et al. and Ausubel et al.
【0254】
「完全可溶性」または同様の用語は、主題のTCRまたはMHC抗原分子が低G力遠心分離(例えば、標準の遠心分離において約30,000回転/分未満)の下で、水性緩衝液、例えば、細胞培地から容易には沈降しないことを意味する。さらに、融合分子は約5〜37℃以上の温度で、かつアニオン性または非イオン性界面活性剤が低濃度で存在するか、存在しない条件下、pH中性又はその近辺で水溶液のままであるならば可溶性である。これらの条件下、可溶性タンパク質は多くの場合低沈降値を有し、例えば、約10〜50スベドベリ単位未満である。
【0255】
本明細書にて使用される場合、TCR分子に関連して使用される用語「フラグメント」または「機能的フラグメント」は、かかる分子の一部であって(ヘテロ二量体または本質的に完全長のV鎖を含んでなる一本鎖構築物)、対応する完全長の分子と比較した場合、特定MHC抗原分子の少なくとも約70%、好ましくは少なくとも約80%、90%、95%から100%以上までに特異的に結合し得る分子を意味する。例示のように、完全長sc−TCRとは完全長V−αおよびV−β鎖をもつ分子と定義される。同様に、完全長TCRヘテロ二量体は完全長α鎖およびβ鎖を有する分子、特に対応する膜貫通細胞質ドメインをもつ分子と定義される。
【0256】
本明細書に開示されるMHC抗原分子に関連して使用される場合、用語「フラグメント」または「機能的フラグメント」は、かかる分子の一部であって(ヘテロ二量体または本質的に完全長の鎖を含んでなる一本鎖構築物)、対応する完全長の分子と比較した場合、特定TCR分子の少なくとも約70%、好ましくは少なくとも約80%、90%、95%から100%以上までに特異的に結合し得る分子を意味する。例示のように、完全長sc−MHCとは完全長αおよびβ鎖をもつ分子と定義される。同様に、完全長MHCまたはHLAヘテロ二量体は、完全長α鎖およびβ鎖を有する分子、特に対応する膜貫通細胞質ドメインをもつ分子と定義される。
【0257】
特定のCD3ζ配列と関連して使用される場合、用語「フラグメント」または「機能的フラグメント」は、本発明の細胞性応答を誘発し得る完全長配列の一部を意味する。好適なフラグメントは、対応する完全長の分子と比較した場合、特定細胞性応答の少なくとも約70%、好ましくは少なくとも約80%、90%、95%から100%以上までを結合し得るフラグメントである。
【0258】
開示したフラグメントまたは機能的フラグメントの特異的結合を検出するアッセイ法について本明細書にて考察するが、そのアッセイ法の具体例はフローサイトメトリーとBIAコアアッセイである。
【0259】
実施例1:一価一本鎖MHC/ペプチド複合体の生成
A.特異提示ペプチドを有する可溶性一本鎖IEMHCクラスII分子を発現するベクターの構築
これらの研究の目標は、MHC/ペプチド複合体などのMHC抗原分子とT細胞レセプター(TCR)間の相互作用のアゴニストおよびアンタゴニストを検出するスクリーニング法の開発にあった。以前に証明されているように、MHCクラスII/ペプチド複合体は、TCRとの相互作用能力を保持してT細胞応答を刺激する組換え一本鎖分子として生成させることができる(Rhode et al. 1996. J. Immunol. 157: 4885; WO99/21572;USSN09/204,979)。一本鎖(sc)マウスIA/ペプチドとヒトHLA−DR2/ペプチド複合体の生成はすでに記載されている(WO99/21572;USSN09/204,979)。sc−クラスII分子はβ1−β2フラグメントとα1−α2フラグメントとの間の柔軟なペプチドリンカーを介する融合体から成り立つ。さらに、抗原性ペプチド配列はペプチドリンカーを介してβ1ドメインのアミノ末端に結合していた。例えば、ニワトリのオボアルブミン・ペプチドOVA323−339(ISQAVHAAHAEINEAGR)またはHSV−1糖タンパク質DペプチドGD246−261(APYTSTLLPPELSETP)をエンコードする配列を、scIA遺伝子融合体のβ1遺伝子フラグメントに結合し、scIA/OVAおよびscIA/GD分子をそれぞれ創生した。抗原性ペプチドは適切に折りたたまれたα1とβ1ドメインにより形成されるペプチド結合溝に結合し得るように配置した。これらの分子はインビトロでT細胞応答を特異的に刺激し得ることを示した。例えば、scIA/OVAタンパク質は、組織培養プレート上に固定化した場合、DO11.10T細胞ハイブリドーマからのIL−2放出を刺激し得たが、一方、scIA/GDタンパク質はGD12T細胞ハイブリドーマからのIL−2放出を刺激した(Rhode et al. 1996. J. Immunol. 157: 4885)。下記例に記載したように、これらのT細胞アッセイはT細胞応答を刺激するsc−MHC/ペプチド分子の能力を阻害する化合物を同定するように改変した。これらインヒビターのMHC特異性のためのコントロールとして、異なるマウスsc−クラスII/ペプチド複合体を用いる、特異的な刺激を関与させるT細胞アッセイ法を開発した。このマウスsc−クラスII/ペプチド分子の生成はPCC88−104に結合した一本鎖IE(scIE/PCC)であり、以下のように記載する。
【0260】
scIE/PCC構築物に使用するMHCクラスII遺伝子は、適切なAPC、CH12細胞から生成するcDNAのPCR増幅により単離した。IEαおよびβ鎖の遺伝子フラグメントの改変版は、鋳型DNAとしてクローン化遺伝子を用い、PCR増幅により生成させた。これらのフラグメントは図面の説明の項の図7A〜Cに示したクローニング図式のように組み立て、一本鎖IE分子に結合した抗原ペプチドPCC88−104をエンコードするキメラ遺伝子とする。
【0261】
個々のαおよびβ鎖フラグメントを含む種々の遺伝子構築物の開発について、以下の項に記載する。α1−α2遺伝子フラグメント第一鎖cDNAは、プライマーVW487(470)およびVW489(477)を用いてPCR増幅のための鋳型として役立つ。クローニングに使用するオリゴヌクレオチドの配列を表1に示す。このフラグメントはVW487(470)とVW485(471)により再増幅することにより3′側にて伸張し、結果としてアミノ酸配列MSGGGGCが続くIA膜貫通「ヒンジ」領域で終結するαフラグメントに至る。このフラグメントはpGEM Tイージイ(Easy)(クロンテック(Clonetech)、パロアルト、カリフォルニア)にクローン化し、プラスミドpTVW406とする。引き続き、このα鎖挿入物をプライマーVW487(470)およびVW490により増幅し、3′側にインビトロ・ビオチニル化のための「birA」部位を含む、XhoIおよびEcoRIが両側を接するフラグメントを得た。このフラグメントはpGEM T−イージイにクローン化し、プラスミドpTVW420−8を得た。C−末端およびBirA末端フラグメントは共に5′側にXhoI制限部位を、また3′側にEcoRI制限部位を含む。β1−β2遺伝子フラグメント第一鎖cDNAはプライマーVW486(469)およびVW488(472)を用い、PCR増幅用の鋳型として役立つ。このフラグメントは5′側でVW484(468)およびVW486(469)での再増幅により伸張させ、LSSASで始まるβ−フラグメントに至るが、この場合、LSに対するコドンはAflII制限部位を表し、ASに対するコドンはNheI制限部位を表す。このフラグメントをpGEM Tイージイ(Easy)(クロンテック(Clonetech)、パロアルト、カリフォルニア)にクローン化し、プラスミドpTVW407−1および−3とする。得られた構築物は成熟β鎖の最初のアミノ酸に先行して13個のアミノ酸を有していた(LS(AflII)S AS(NheI)GGGGSGGG)。PCCペプチド(KAERADLIAYLKQATAK)をエンコードし、AflIIおよびNheIによる消化により残された部分に適合する付着末端をぶら下げたオリゴヌクレオチドプライマーVW482(466)およびVW483(467)を、予めAflII+NheIで消化したpTVW407−3にアニールし、クローン化してプラスミドpTVW410−35とした。
【0262】
scIEの構築に関する記載は以下のとおりである。scIA/OVA融合遺伝子を含むpGEM Tイージイベクターを構築し、scIE遺伝子のクローニング鋳型として使用した。scIA/OVA融合遺伝子を含むプラスミドSSC1(WO99/21572およびUSSN09/204,979参照)からのNcoIからEcoRIのフラグメントを、同じ制限酵素で切断したpGEM Tイージイに基づくベクター(pTVW406)に導入した。ここに得られるクローニング鋳型(pTVW408)は、β鎖リーダー配列、制限部位AflII+SpeIにより隣接させた結合ペプチドを有するβ鎖、20個のアミノ酸リンカー配列(GS)、および制限部位XhoIおよびEcoRIが隣接したα鎖を含む。pVW406−2から誘導されるカルボキシル末端Cを有するアルファ鎖配列は、制限フラグメントとしてpTVW408に導入し、XhoIおよびEcoRIにより結合し、IAβ鎖およびIEα鎖を含むベクター406+408を得た。結合したPCCペプチドまたは単一セリンを含むIEβ鎖フラグメント(pTVW407−3および410−35からそれぞれ誘導)を、AflIIおよびSpeIによる消化後のこのプラスミドの主鎖にクローン化し、それぞれプラスミドpTVW417−6およびpTVW416−6とした。これら構築物のβ鎖はアミノ酸38がアスパラギン(N)からセリン(S)に換わった突然変異を含んでいた。これはpTVW417−6とpTVW416−6のHindIIIからSpeIまでのフラグメントをpTVW407−1(是正したβ鎖配列を含有)からの一つと置き換えることにより是正し、プラスミドpTVW422−1(PCCペプチド含有)およびpTVW423−2(セリン含有)とした。得られたscIE遺伝子融合物をAflII/EcoRIフラグメントとしてプラスミドSSC1にクローン化して戻し、プラスミドpTVW424−1(PCC)およびpTVW425−2(S)とした。これは効率的な翻訳のために重要な配列を取り込ませるために実施した(すなわち、コザック配列)。birA部位をエンコードする配列は、XhoIからEcoRIのフラグメントをpTVW420−8からpTVW423−2へクローニングすることにより一本鎖構築物に付加し、プラスミドpTVW427−3とした。
【0263】
scIE遺伝子を含む昆虫細胞発現ベクターをプラスミドpBluBac4.5(インビトロゲン(InVitrogen))に組み込み、βとα鎖の以下の組み合わせのそれぞれをエンコードさせた;αに結合し、カルボキシル末端システインをもつPCCペプチドが先行するβ(PCC/C);αに結合し、カルボキシル末端システインをもつセリン(「ブランク」形状)が先行するβ(S/C);αに結合し、カルボキシル末端birA配列をもつPCCペプチドが先行するβ(PCC/birA);およびαに結合し、カルボキシル末端birAをもつセリン(「ブランク」形状)が先行するβ(S/birA)。該ベクターのPCC/CおよびS/C形状はXmaIからEcoRIのフラグメントをそれぞれpTVW424−1およびpTVW425−2から同じ酵素で切断したpBlueBac4.5にクローニングすることで構築し、それぞれプラスミドpTVW429−2およびpTVW428−1とした。これらベクターのbirA形状はSpeIからEcoRIまでのフラグメントをpTVW427−3からpTVW429−2およびpTVW428−1へとクローニングし、pTVW431−1(PCC/birA)およびpTVW430−1(S/birA)を得た。
【0264】
【表1】
Figure 2004501364
【0265】
B.昆虫細胞における可溶性scIE/PCC分子の産生
精製したプラスミドpTVW429−2、pTVW430−1およびpTVW401−1を用い、Bac−N−BlueDNA(インビトロゲン)を同時形質導入し、組換えウイルスを単離して、インビトロゲンのBac−N−Blueとランスフェクションキット・マニュアル(バージョンF)の記載どおりに濃厚化した。SF9細胞を全工程で使用した。
【0266】
プレートまたは生産フラスコからの上清サンプルについて、ELISAにより組換え産物(scIE)が存在するかどうか試験した。ELISAはヌンク・マキシソープ(Nunc Maxisorp)プレートのウエルに100ngの14−4−4S(ファーミンゲン(PharMingen))抗−IE抗体を100μlのPBS(リン酸緩衝塩溶液)中、4℃で一夜、被覆したもので行った。ブロッキングは200μlの10%FBS(ウシ胎児血清)PBSにより少なくとも1時間37℃で行い、プレートは洗浄用バッファー(トリス緩衝塩溶液(TBS)−0.1%トゥイーン20)で3回洗浄した。サンプルを100μl/ウエル加え、室温で1時間インキュベートした。プレートを次いで200μlの洗浄バッファーで4回洗い、50ngのビオチニル化抗体17−7−3(ファーミンゲン)を100μlの10%FBS−PBS液として加え、室温で1時間インキュベーションした。プレートを洗浄バッファーで5回洗い、100μlの100ng/mlニュウトラアビジン(NeutrAvidin)西洋わさびペルオキシダーゼ接合体(ピアース(Pierce))を加えた。室温で1時間のインキュベーションの後、プレートを洗浄バッファーで5回洗浄し、3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジン(TMB)試薬(バイオFXラボラトリーズ)100μlをウエルごとに加えた。100μlの0.18M−HSOを加えて反応を止め、450nmでの吸光度を読み取った。
【0267】
同時形質導入混合物をインビトロゲンのマニュアル概説どおりに個々のプラークに塗布した。分離したブループラークを用い、ウイルス保存液として使用するために小規模プレート溶菌液を調製し、上記のELISAによりIE反応性について試験した。pTVW431−1(PCC/birA)での同時形質導入から得られた5つのプラークからの上清についてのA450値の例を表2に示す。シグナルの特異性はSF9細胞により培養上清中に分泌されたscIE/PCCによるものである。
【0268】
【表2】
Figure 2004501364
【0269】
高タイターウイルス保存液を小規模プレート溶菌液から調製し、それを用いて1×10細胞/mlまで増殖したSF9細胞培養液1リットルに感染させた。これら感染液からの上清を用いて下記のscIEを精製した。結合したPCCペプチドをもつ精製scIEは、下記2B4T細胞ハイブリドーマの活性化を調節する能力についてアッセイした。
【0270】
C.昆虫細胞において発現されたscIE/PCC分子の精製
scIE/PCCタンパク質を発現する組換えバキュロウイルスを感染させたSF9細胞から、その上清を感染5日後に取得した。培地から9,500×g、4℃、10分間の遠心分離により細胞を除去した。澄明となった上清のpHを8に調整すると濁った白色の沈殿を生じた。この沈殿を12,000×g、4℃、30分ないし2時間の遠心分離により除去した。この遠沈からの上清は、免疫アフィニティクロマトグラフィー調製品用の0.2μフィルターで濾過した。
【0271】
免疫アフィニティクロマトグラフィーは、ATCC(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション)細胞株HB225が産生する抗−IAおよびIE抗体、N22を架橋したセファロース(Sepharose)4B(ファルマシア)のカラムに、上記のように調製したサンプルを加えることにより実施した。カラムを20mMトリスpH8.0で平衡化し、A280nmのベースラインに達するまでこのバッファーで洗浄した。次いで、抗体カラムを1M−NaCl含有の同じバッファーで洗浄して非特異結合タンパク質を除去した。IEタンパク質はPBSを適用し、次いで50mMグリシン−NaOH(pH11)を適用して溶出した。タンパク質は2本のピーク(A280にてモニター)として、第一ピークはPBSで、第二ピークはpH11で溶出された。pH11で溶出されたピークは直ちにHClにてpH7〜8に調整した。次いで、各ピークからのサンプルを濃縮し、バッファーは限外濾過によりPBSに換えた。IEサンプルの純度と機能性はドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動およびT細胞活性化アッセイ(下記参照)によりそれぞれ試験した。この調製物からの精製scIE/PCCはクマシー染色ポリアクリルアミドゲル上にバンドの汚染はなく、吸光度で検定した総タンパク質濃度は0.37mg/mlであった。
【0272】
D.scIE/PCC複合体によるT細胞の活性化
T細胞ハイブリドーマ2B4はIL−2を産生することによって、IEクラスII MHC分子との関連でPCCペプチドに応答する。IL−2の産生は、以下の項に記載するように実施した活性化アッセイにより検定した。ヌンク・マキシソープ(Nunc Maxisorp)プレートの個々のウエルを、100μlのPBS中に懸濁したscIE/PCCと抗−マウスIL−2抗体(ファーミンゲン(PharMingen)、18161D)の混合物で被覆し、scIE分子が400〜12.5ng/ウエルの濃度で存在し、抗−IL−2抗体が100ng/ウエルで存在するようにした。一夜4℃で被覆した後、溶液をプレートから除去し、1ウエル当たり1×10個の2B4細胞となるよう10%FBS含有IMDM100μlを加えた。プレートを8時間37℃で10%CO中インキュベートし、次いで、洗浄バッファー(0.1%トゥイーン20含有TBS)で3回洗浄した。ビオチン標識抗−マウスIL−2抗体(ファーミンゲン、18172D)を10%FBS−PBS溶液として加え、4℃で一夜インキュベートした。次いで、プレートを洗浄バッファーで3回洗い、100ng/mlのニュウトラアビジン(NeutrAvidin)西洋わさびペルオキシダーゼ接合体(ピアース)100μlを加え、室温で15分ないし1時間インキュベートした。このインキュベーションに続き、洗浄バッファーで3回洗浄し、TMB基質100μlを加えて発色させた。100μlの0.18M−HSOを加えて反応を止め、450nmでの吸光度を読み取った。scIE/PCCが2B4細胞を活性化することを示した1アッセイの結果を表3に示す。刺激のピークは、プレートに固定化したscIE/PCC100〜200ngで生じ、吸光度値はより高濃度および低濃度で減少した。
【0273】
【表3】
Figure 2004501364
【0274】
実施例2:多価一本鎖IA/ペプチド−ビオチン/アビジン複合体の生成
A.scIA/ペプチド−BirA複合体発現用ベクターの構築
実施例1はT細胞応答を刺激するに際しての一価sc−クラスII/ペプチド分子の生成と使用について記載する。MHC抗原−TCR相互作用に対するプローブとしての一価複合体の限界の一つは、MHC抗原分子とTCR間の固有の低い親和性である。この問題は多価MHC抗原複合体の形成によって克服し得る。これらの多価複合体は、MHC抗原−TCR相互作用のインヒビターを検出するためのスクリーニング方法(下記実施例に記載)の開発に多くの用途をもつ。本実施例および実施例3〜5に記載した方法は多価一本鎖MHC抗原複合体を生成させる方法である。
【0275】
多価MHC/ペプチド複合体などの多価MHC抗原を生成させる一つの方法はMHC/ペプチド分子をビオチン化し、このビオチン化分子を4個まで1個のアビジン分子に結合させることである。ビオチンリガーゼ酵素に対し標的配列として働く特異的ペプチド配列は、MHC/ペプチド分子に付加させることができる。これらの配列はMHC/ペプチド分子ごとに単一ビオチン部分の酵素付加を可能とする。このビオチン化MHC/ペプチド分子は従ってビオチンとアビジンの高いアフィニティ相互作用を介して多価複合体(二量体ないし四量体)を形成することができる。
【0276】
例えば、ビオチンリガーゼBirA標的配列、GGGSLNDIFEAQKIEWHE、でタグ標識したIAα1−α2フラグメントをエンコードするDNA配列は、XhoI−EcoRIフラグメントとしてのpTVW421−41からpTVW408−1へ形質導入し、pMBBir1を創生した。このベクターはSalIで切断し、突き出した制限部位を消化して平滑末端とした。このベクターを次いでNcoIで切断し、DNA挿入フラグメントを精製した。BluBacIIIベクター(インビトロゲン・パーツ番号120415)HindIIIで切断し、突き出した制限部位を消化して平滑末端とした。このベクターを次いでNcoIで切断し、ベクターの主鎖フラグメントを精製し、挿入フラグメントに連結した。得られるBluBacIIIベクター、pMB033はscIA/OVA−birA挿入片を担持している。
【0277】
B.昆虫細胞における可溶性scIA/OVA−BirA分子の産生
scIA/OVA−BirAを担持するBluBacIIIベクターを同時形質導入に使用し、野生型AcMNPvからプラーク精製により組換えウイルスを濃厚化した(参照文献:D.R. O’Reilly et al. Baculovirus expression vectors: A laboratory Manual.(バキュロウイルス発現ベクター;実験室マニュアル) W.H. Freeman & Co. New York (1992);およびインビトロゲンBac−N−Blue形質導入キットの操作マニュアル・バージョンGカタログ#K855−01)。全工程でSF9細胞を使用した。
【0278】
昆虫細胞はTNMFH昆虫細胞倍地(JRHバイオサイエンス・パーツ番号51942−79P)中、10%ウシ胎児血清(ハイクローン(Hyclone)SH30071.03)により高感染多重度(moi)で感染させ、組換えscIA/OVA−BirAタンパク質を産生させた。感染の約96時間後に、感染上清のpHを10N−NaOHで8.0に調整し、高速遠心分離(10,000×g以上)して粒子状物質を除去し、0.2μmで濾過した。処理した上清をすでに記載したようにIA−特異ELISAで試験した(Rhode et al. 1996. J. Immunol. 157: 4885)。
【0279】
C.scIA/OVA−BirA分子の精製と多量体化
pH8.0で濾過した感染上清を、抗−IAモノクローナル抗体、M5を架橋したプロテインAセファロースのカラムに負荷した。サンプルの負荷に続いて、この免疫アフィニティカラムを20mMトリスHCl(pH8.0)でA280nmのベースラインに達するまで洗浄した。次いで抗体カラムを1M−NaCl含有の同じバッファーで上記のように洗浄し、非特異的に結合したタンパク質を除去した。scIA/OVA−BirAタンパク質は、次いで50mMグリシンNaOH(pH11)にて溶出した。溶出したピークタンパク質(A280nmにてモニター)を直ちに2Mグリシン(pH2.0)でpH8.0に調整し、濃縮して、バッファーを限外濾過によりPBSに変換した。精製サンプルは4〜8℃にて保存した。scIA/OVA−BirAサンプルの純度と機能性は、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)により試験した。
【0280】
BirAタグ標識のリジンのビオチン化は、大腸菌ビオチンリガーゼ酵素(アビディティBIRA500)およびビオミックスバッファーAおよびB(アビディティ、ビオチンリガーゼとともに供給)を加えることにより達成した。ビオチン化したタンパク質はアビジンとインキュベートしてscIA/OVA−BirAの複合体を形成した。scIA/OVA−BirA:アビジンの比4:1で、約80%のscIA/OVA−BirA分子が、SDS−PAGEで見られるように、単量体よりも大きい多量体複合体を形成した。
【0281】
D.多価scIA/OVA−BirA複合体によるT細胞の活性化
これら多量体の活性を試験するために、多量体またな単量体(アビジンなし)のいずれかをヌンク・タイタープレートのウエルに被覆し、DO11.10細胞を加えて、24時間後に上清を取得し、相対的IL−2レベルを前記のようにELISAで定量した(Rhode et al. 1996. J. Immunol. 157: 4885)。代表的な実験での吸光度値を表4に示す。
【0282】
【表4】
Figure 2004501364
【0283】
ここで示されたことは、scIA/OVA−BirA分子をビオチン化し得たこと、1個のアビジン分子が1個以上のビオチン化scIA/OVA−BirAに結合し得たこと、また多量体が単量体よりも遥かに強力なIL−2の刺激剤であることである。
【0284】
実施例3:多価一本鎖IA/ペプチド−IgG複合体の生成
A.scIA/ペプチド−IgG複合体を発現するベクターの構築
多価MHC抗原複合体を創生する第二の対策は、免疫グロブリンの定常ドメインを分子骨格として使用することであった。この方法において、発現ベクターは、IgG重鎖および軽鎖の定常ドメインに融合させたものとして一本鎖MHC/ペプチド分子をエンコードするように構築した。免疫グロブリンCκドメインに融合したペプチド−結合一本鎖MHCクラスII分子を発現するDNA構築物の生成は、すでに以前に記載がある(WO99/21572)。pIADKベクターは、マウスIgGCκドメインに融合したscIAに結合してOVA323−339ペプチドをエンコードする発現カセットを含んでいる。pDRHKベクターは、ヒトIgGCκドメインに融合したscDR2(1501)に結合してヒトMBP84−102ペプチドをエンコードする発現カセットを含んでいる。これらベクターの組み立てについてはすでに以前に詳細な記載がある(WO99/21572)。これらのベクターはブダペスト条約に従って、ATCCに寄託されている。DNAベクターは1997年9月17日に寄託され、寄託番号209274(pDRHK)および209275(pIADK)を付されている。これらのベクターおよびその構築中間体は下記および実施例4に記載したベクターの構築用原材料として役立つ。
【0285】
さらに一つのベクターをscIA/GD−マウスIgGCκ融合物の哺乳動物での発現用に構築した。このベクターを構築するために、scIA/OVA構築物を含む細菌シャトルベクターpJA(WO99/21571)をEcoRVおよびNheIで消化し、OVAペプチドをエンコードする配列を除去する。gD246−261ペプチドをエンコードするアニールしたオリゴヌクレオチド(OPR225/OPR226−オリゴヌクレオチドを表5に掲載する)を、消化したpJAベクターにサブクローン化し、pIAGKシャトルベクターとした。pIAGKベクターは次いでEcoRVおよびBstBIで消化した。scIA/GD遺伝子を含むフラグメントを精製し、EcoRV/BstBI消化したpIADKベクターにサブクローン化し、pIAGMK発現ベクターとした。このベクターは哺乳動物細胞においてscIA/GD−Cκ融合体を発現し得る。
【0286】
scIA/ペプチド分子とマウスIgG2b重鎖のC1−C2−C3ドメイン間の融合体を発現し得るベクターはすでに構築されている。scIA/OVA構築物に対して、pIADKはオリゴヌクレオチドプライマーOPR237およびOPR239を使用するPCR増幅用鋳型DNAとして役立った。scIA/GD構築物にとって、pIAGMKはオリゴヌクレオチドプライマーOPR238およびOPR239を使用するPCR増幅用鋳型DNAとして役立った。得られるPCR産物は哺乳動物発現ベクターpSUN7へのクローニングに必要な5′NruI部位および3′EcoRI部位を担持するscIA/OVAまたはscIA/GD遺伝子融合物を担持する。このpCDNA3に基づくベクターは、免疫グロブリンリーダー配列とマウスIgG2bのC1−C2−C3ドメインをエンコードする発現カセットを担持する。このベクターにおいて、NruIおよびEcoRI制限部位はリーダー配列の3′末端およびC1ドメインの開始点(5′側)近傍にそれぞれ位置する。PCR産物は、scIA/GD構築物用のpGEM−GD7ベクターとscIA/OVA構築物用のpGEM−OVA3とを生成するpGEM−Tイージイ(Easy)にクローン化した。配列の確認に続き、scIA/GDおよびscIA/OVA遺伝子フラグメントを単離し、NruIおよびEcoRIで消化した。精製したフラグメントをNruI/EcoRI−切断したpSUN7にサブクローン化し、それぞれscIA/GD−IgG重鎖融合物およびscIA/OVA−IgG重鎖融合物用のpJA−IgG2b/GDおよびpJA−IgG2b/OVA発現ベクターとした。
【0287】
【表5】
Figure 2004501364
【0288】
B.多量体scIA/ペプチドIgG融合物の哺乳動物細胞での産生および精製
scIA/GD−IgG分子を発現させるために、哺乳動物細胞に、pIAGMKとpJA−IgG2b/GDのベクター、およびピューロマイシン抵抗性付与遺伝子を含有するベクターpPUR(クロンテック(Clontech))を形質導入した。簡単に説明すると、CHO細胞を線状化プラスミドDNAと混合し、製造業者の指示書(キアゲン(Qiagen))に従いスーパーフェクト(Superfect)形質導入試薬を用いて形質導入した。形質導入した細胞を非選択的IMDM培地中で一夜増殖した。ピューロマイシン選択培地(IMDM培地、20μg/mlピューロマイシン)を次いで加え、細胞を96穴平底組織培養プレートに移した。該ベクターを同時形質導入した細胞のコロニーが、14〜21日後に明瞭となった。scIA/GD−CκとscIA/GD−Ig重鎖ベクターの両方を担持する形質導入体を拡げ、IgG2b重鎖/κ鎖多量体に特異的なELISAにより可溶性scIA−Ig融合分子の発現を選抜した。簡単に説明すると、ELISAは100ngのヤギ抗−マウスIgG2b(サザン・バイオテクノロジー・アソシエーツ(Southern Biotechnology Associates))をヌンク・マキシソープ(Nunc Maxisorp)プレートのウエルに100μlのPBS(リン酸緩衝塩溶液)中4℃で一夜被覆することで行う。コーティング溶液を除去し、200μlの10%FBS(ウシ胎児血清)PBSを各ウエルに加え、室温で2〜3時間ウエルをブロックした。ブロック溶液を除去し、サンプルを100μl/ウエルあて加え、室温で1時間インキュベートした。プレートを200μlの洗浄バッファーと100μlのヤギ抗−マウスカッパ鎖−HRP(サザン・バイオテクノロジー・アソシエーツ;サンプル希釈剤で1/1000に希釈した保存液)で4回洗い、室温で2時間インキュベートした。プレートを洗浄バッファーで6回洗浄し、TMB100μlを加えた。発色後に、100μlの0.18M−HSOを加えて反応を止め、450nmでの吸光度を読み取った。陽性のウエルを前記のIA−特異ELISA(WO99/21572;USSN09/204,979)によりさらに選抜した。これらアッセイの結果に基づき、陽性形質導入体を選択し、前記の限界希釈クローニングによりクローン化した(USSN09/204,979)。クローン化した形質導入体を広げ、複数のT175組織培養フラスコ中で2〜3週間増殖させ、scIA/GD−IgG多重体を含む培地2〜4Lを得た。同様の作業を実施して、pIADKとpJA−IgG2b/OVAベクターを同時に形質導入したCHO細胞株を生成させた。これらの形質導入体をT175フラスコに広げ、scIA/OVA−IgG多重体を含む培地2〜4Lを産生させた。
【0289】
sc−クラスII−IgG融合分子は、標準的な方法論によるプロテインA−セファロースを用いるアフィニティクロマトグラフィーにて精製した(USSN09/204,979)。場合によっては、さらに抗−牛IgGAbカラムを用いるクロマトグラフィーの工程を加えて、残余のウシ血清免疫グロブリンを除去した。精製したscIA/OVA−IgおよびscIA/GD−Ig分子のSDS−PAGE分析を図8に示す。
【0290】
C.多価scIA/OVA−IgG複合体によるT細胞の活性化
精製したscIA/OVA−IgGとscIA/GD−IgGとの複合体については、IL−2産生により測定した場合の、ペプチド特異的T細胞ハイブリドーマを活性化する能力を試験した。この方法はscIA/ペプチド−IgGタンパク質およびラット抗−マウスIL−2モノクローナル抗体(ファーミンゲン(PharMingen)パーツ番号18161D)をマキシソープ(Maxisorp)ウエル(ヌンク(NUNC)パーツ番号469949)に、PBS中、4℃一夜、被覆したもので行う。コーティング溶液を除き、1ウエルにつき1×10個のT細胞(DO11.10またはGD12)を10%FBS含有IMDM(メディアテック・セルグロ(MediaTech Cellgro)パーツ番号15−016−CV)200μlに加えた。保湿インキュベーター中、10%CO下、37℃にて8時間インキュベーションした後、プレートを3回洗浄バッファーで洗い、ビオチンに接合した抗−IL−2抗体(ファーミゲンパーツ番号18172D)を100ng/ウエルあて10%FBS−PBS100μlに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄バッファーで3回洗い、10%FBS−PBS100μl中の250ngアビジンペルオキシダーゼ(シグマ(Sigma)パーツ番号A3151)をウエルごとに加えた。37℃にて30分間インキュベーションした後、ウエルを洗浄バッファーにて5回洗い、100μlのABTS基質(カークガード・アンド・ペリー(Kirkegaard and Perry)パーツ番号5060−00)をウエルごとに加えた。405nmでの吸光度を測定した。DO11.10細胞を用いる活性化アッセイの結果を表6に示し、GD12細胞を用いての結果を表7に示す。scIA−IgG構築物の抗原性ペプチドをOVAからGDに変換したことで、一本鎖分子がDO11.10細胞によるIL−2産生を刺激するその能力は除かれたが、一方、逆の特異性がGD12細胞について見られた。T細胞応答を活性化するscIA/ペプチド−IgGタンパク質の能力については、T細胞活性化アッセイにより一価のscIA/OVA分子と比較することによりさらに評価した。これらのアッセイでは、固定化したscIA/ペプチド−IgG分子のT細胞応答の刺激が、scIA/ペプチド単量体の2〜8倍であった。
【0291】
【表6】
Figure 2004501364
【0292】
【表7】
Figure 2004501364
【0293】
実施例4:多価一本鎖DR2/MBP−IgG複合体の生成
A.多量体一本鎖DR2/MBP−IgG複合体を発現するベクターの構築
scDR2/MBP−IgG重鎖融合体を発現するベクターの構築は以下のように実施した。pDRHKベクターは、オリゴヌクレオチドプライマーOPR254およびOPR257を使用するPCR増幅のための鋳型DNAとしての役目を果たした(表8参照)。得られるPCR産物は、scDR2/MBP遺伝子融合体および哺乳動物発現ベクターpJRS355へのクローニングに必要な5′BsiWI部位と3’EcoRI部位とを担持している。このpCDNA3に基づくベクターは、免疫グロブリンリーダー配列とヒトIgG1C1−C2−C3ドメインをエンコードする発現カセットを担持している。このベクターにおいて、BsiWIおよびEcoRI制限部位は、それぞれ、リーダー配列の3′端近傍とC1ドメインの開始点(5’側)近傍に位置している。PCR産物はJA−DR2−3ベクターを生成するpGEM−Tにクローン化した。配列の確認の後、scDR2/MBP遺伝子フラグメントはBsiWIおよびEcoRIで消化した後に、JA−DR2−3から単離した。精製したフラグメントをBsiWI/EcoRI切断したpJRS355にサブクローン化し、pD2MIgH発現ベクターとした。
【0294】
【表8】
Figure 2004501364
【0295】
B.多量体scDR2/MBP−IgG融合体の哺乳動物細胞での産生と精製
多量体scDR2/MBP−IgG分子を発現する細胞株を生成させるために、以前にpDRKH発現ベクターを形質導入したCHO細胞株を使用した。これらの細胞については、USSN09/204,979に詳細に記載されている。pDRKH形質導入CHO細胞を、線状化したpD2MIgHおよび超らせんpMACSプラスミドDNAと混合し、ジーン・パルサー(Gene Pulser)(バイオラッド(Biorad))を用いてエレクトロポレーションした。pMACSベクターは膜結合CD4タンパク質の一過性発現を可能とする。同時形質導入した細胞は、すでに記載されているように、細胞表面CD4発現のために選択された(USSN09/204,979)。該細胞は96穴平底組織培養プレートにて非選択的IMDM培地中で増殖した。該ベクターを形質動入した細胞のコロニーは14〜21日後に明瞭となった。scDR2/MBP−CκとscDR2/MBP−Igの両重鎖ベクターを担持する形質導入体を広げ、重鎖−HLA−DR融合体に特異的なELISAにより可溶性scDR2−Ig融合分子の発現について選抜した。簡単に説明すると、ELISAはヌンク・マキシソープ(Nunc Maxisorp)プレートのウエルにヒツジ抗−Fd抗血清(ザ・バインディング・サイト(The Binding Site))1μgを、PBS(リン酸緩衝塩溶液)100μlで一夜4℃にて被覆することにより行う。コーティング液を除き、300μlの10%FBS(ウシ胎児血清)PBSを各ウエルに加えて、室温で2〜3時間、ウエルをブロックした。ブロッキング液を除去し、サンプルを100μl/ウエルの量で加え、室温で1時間インキュベートした。次いで、プレートを洗浄バッファー200μlと100μlの抗−HLA−DRモノクローナル抗体L243−HRP(サンプル希釈剤で1/1000に希釈した保存液)で4回洗浄し、室温で2時間インキュベートした。プレートを洗浄バッファーで6回洗い、100μlのTMBを加えた。発色させた後、100μlの0.18M−HSOを加えて反応を止め、450nmでの吸光度を読み取った。陽性の形質導入体は、すでに記載されているDR特異ELISAにより選抜した(WO99/21572;USSN09/204,979)。これらアッセイの結果に基づき、陽性の形質導入体は、すでに記載されている限界希釈クローニングによりクローン化した(USSN09/204,979)。クローン化した形質導入体を広げて、複数のT157組織培養フラスコ中、2〜3週間増殖させ、scDR2/MBP−IgG多量体含有培地2〜4Lを製造した。
【0296】
実施例5:多価scIA/ペプチド−IgM分子の生成
A.昆虫細胞における可溶性scIA/ペプチド−IgM融合分子を発現するベクターの構築
Ig骨格を用いて多価複合体を形成するもう一つの方法として、一本鎖MHC/ペプチド分子をエンコードする発現ベクターをIgMのC2−C3−C4ドメインへの融合体として構築した。ヒトIgM重鎖のC2−C3−C4部分は、ヒトBリンパ腫細胞株RL(ATCC番号CRL−2261)からRT/PCRを用いて増幅した。全RNAはキアゲン(Qiagen)全RNAキット(パーツ番号14162)を用いて調製し、cDNAはプライマーMBimr(5’−GGG GGG CCA TGG CTC GAG TCA GTA GCA GGT GCC AGC TG−3′)を使用して産生させた。cDNAはMBimrおよびMBimf(5’−GGGG GGA TCC GTG ATT GCT GAG CTG CCT CC−3’)を使用してなされたPCR増幅用の鋳型としての役目を果たした。増幅した遺伝子フラグメントは配列確認のために、インビトロゲン(InVitrogen)pGEM T−イージイベクター(パーツ番号A1360)に連結し、BamHI/XhoIフラグメントとしてPSL1190ベクター(ファルマシア)に移行させた。
【0297】
pMBSC2.1(USSN5,869,270)として記載されているscIA融合体に遺伝的に結合したOVA323−339またはHSV246−261抗原性ペプチドのいずれかを含有する遺伝子フラグメントは、プライマーMB101(5’−GGG CCA TGG CTC TGC AGA TCC CCA GCC−3’)およびMB100(5’−GGG GGA TCC ACT AGC CCG GGA CCA GTG−3’)を用い、PCRにより増幅した。PCR産物をNcoIとBamHIで消化し、NcoI/BamHIで切断したIgM−PSL1190ベクターに移入し、scIA/OVA−IgM構築物を担持するpMB062およびscIA/GD−IgM構築物を担持するpMB063とした。全遺伝子融合体はNcoI/HindIIIフラグメントとしてインビトロゲンからのpBlubacIIIベクター(パーツ番号120415)に移入し、scIA/OVA−IgM構築物を担持するpMB060およびscIA/GD−IgM構築物を担持するpMB061とした。
【0298】
B.昆虫細胞における可溶性scIA/ペプチド−IgM融合分子の産生
挿入物を有するベクターpMB060およびpMB061をそれぞれ同時形質導入に使用し、組換えウイルスを野生型AcMNPvからプラーク精製により濃厚化した(参照文献:O’Reilly et al. Baculovirus expression vectors: A laboratory manual(バキュロウイルス発現ベクター:実験室マニュアル);W.H. Freeman & Co. New York (1992) and the InVitrogen Bac−N−Blue Transfection Kit Instruction Manual Version G(インビトロゲンBac−N−Blue形質導入キット指示書版G)カタログ#K855−01)。全工程にわたりSF9細胞を使用した。
【0299】
10%ウシ胎児血清(ハイクローン(Hyclone)SH30071.03)含有TNMFH昆虫細胞培地(JRHバイオサイエンス・パーツ番号51942−79P)にて、昆虫細胞を高感染効率(moi)で感染させ、組換えscIA/OVA−IgMタンパク質を産生させた。感染の約96時間後、感染上清のpHを10N−NaOHで8.0に調整し、高速遠心(10,000×g以上)して粒状物を除き、0.2μmで濾過した。処理した上清をELISAにより試験し、可溶性融合タンパク質を同定した。ELISAは50μlのPBS中、96穴マイクロタイタープレートのウエルに100ngのM5/114(ATCC TIB120)抗−IAを被覆して実施した。125μlの10%FBS−PBSにより高タンパク質洗浄処理を行い、未結合抗体を除去した。サンプルを10%FBS−PBSに希釈し、100μl/ウエルとして添加した。37℃、1時間後、洗浄バッファー(0.05%トゥイーン20含有PBS)375μlで3回洗った。ビオチン化ヤギ抗−ヒトIgM(シグマ・パーツ番号B−1265)を100μlの10%FBS−PBS 10%FBS中に1:4000希釈して加えた。37℃で1時間後、プレートを洗浄バッファーにて3回洗浄した。アビジンペルオキシダーゼ(シグマ・パーツ番号A3151)を100μlの10%FBS−PBS中、250ng/ウエルで添加し、37℃で30分間インキュベートした。次いで、プレートを375μlの洗浄バッファーで5回洗浄し、100μlのABTS基質(カークガード・アンド・ペリー(Kirkegaard and Perry)パーツ番号5060−00)をウエルごとに加えた。405nmでの吸光度を測定した。
【0300】
感染処理は1個の精製プラークを、SF9細胞を高生存度で含有する増殖培地50mlに添加することにより実施した。72時間後、50ml感染物のうちの10mlをウイルス保存液として用い、400mlのSF9細胞に感染させた。96時間後、400ml感染物からの上清について、上記のようにELISAを実施した。二重測定したウエルの平均吸光度を下記表9に示す。観察されたシグナルの特異性は、scIA/OVA−IgMがSF9により感染物上清に分泌されたことを示している。
【0301】
【表9】
Figure 2004501364
【0302】
サンプル希釈剤を含む陰性コントロール(A405=0.171)およびIgM尾部をもたないscIA/OVAを産生する昆虫細胞(A405=0.175)は、このアッセイでバックグランドレベルの結合を示した。
【0303】
scIA/GD−IgM発現カセットを担持するバキュロウイルスで感染した昆虫細胞からの上清は、このELISAにより同様のscIA/GD−IgM分子の産生を示した。
【0304】
C.scIA/ペプチド−IgM融合分子の精製
pH8.0で濾過した感染物上清を、抗−IAモノクローナル抗体M5を架橋したプロテインAセファロースのカラムに付加した。サンプルを付加した後の免疫アフィニティカラムを20mMトリスHCl(pH8.0)により、A28 0nmのベースラインに達するまで洗浄した。次いで、抗体カラムを1M−NaClを含有する上記と同じバッファーにて洗浄し、非特異的に結合したタンパク質を除去した。次いで、scIA/OVA−IgMタンパク質を50mMグリシン−NaOH(pH11)にて溶出した。溶出したピークタンパク質(A280nmにてモニター)を直ちに2Mグリシン(pH2.0)でpH8.0に調整し、濃縮後、バッファーを限外濾過によりPBSに取り替えた。精製サンプルは4〜8℃に保存した。scIA/OVA−IgMサンプルの純度と機能性は、SDS−PAGEとT細胞活性化によりそれぞれ試験した。この調製物から精製したscIA/OVA−IgMは、クマシー染色ポリアクリルアミドゲル上に汚染物のバンドを示さなかった。全タンパク質は、全タンパク質アッセイにより60mg/mlであった。鎖間ジスルフィド結合を還元せずに分析した場合、scIA/OVA−IgMタンパク質は、高次(三量体以上)の多量体からなるものとして検出される。同様の精製方法を用いて、感染昆虫細胞培養上清からscIA/GD−IgMタンパク質を生成させた。
【0305】
D.T細胞応答刺激におけるscIA/ペプチド−IgM複合体の活性
精製したscIA/OVA−IgM複合体について、OVA特異DO11.10T細胞ハイブリドーマを活性化するか否か、IL−2の産生測定により試験した。この方法では、scIA/OVA−IgMタンパク質(またはコントロールとしてscIA/GD−IgMタンパク質)およびラット抗−マウスIL−2モノクローナル抗体(ファーミンゲン(PharMingen)パーツ番号18161D)をマキシソープ(Maxisorp)ウエル(ヌンク(NUNC)パーツ番号469949)にPBS中、4℃で一夜被覆することで行った。コーティング溶液を除去し、1ウエル当たり1×10個のDO11.10細胞を、10%FBS含有IMDM(メディアテック・セルグロ(MediaTech Cellgro)パーツ番号15−016−CV)200μlに加えた。保湿インキュベーター中、10%CO下、37℃にて8時間インキュベーションした後、プレートを3回洗浄バッファーで洗い、ビオチンに接合した抗−IL−2抗体(ファーミゲンパーツ番号18172D)を100ng/ウエルあて10%FBS−PBS100μlに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄バッファーで3回洗い、10%FBS−PBS100μl中の250ngアビジンペルオキシダーゼ(シグマ(Sigma)パーツ番号A3151)をウエルごとに加えた。37℃にて30分間インキュベーションした後、ウエルを洗浄バッファーにて5回洗い、100μlのABTS基質(カークガード・アンド・ペリー(Kirkegaard and Perry)パーツ番号5060−00)をウエルごとに加えた。405nmでの吸光度を測定した。一つの活性化アッセイの結果を下記表10に示す。scIA−IgM構築物の抗原性ペプチドをOVAからGDに変換したことで、一本鎖分子がDO11.10細胞によるIL−2産生を刺激するその能力は除かれた。固定化した抗−IL−2抗体のみを有するDO11.10細胞も、scIA/GD−IgMと抗−IL−2抗体を有するDO11.10細胞も、IL−2の分泌には至らなかった。
【0306】
【表10】
Figure 2004501364
【0307】
T細胞応答を活性化するscIA/ペプチド−IgMタンパク質の能力をさらに評価するために、上記のT細胞活性化アッセイにより、多価scIA/ペプチド−IgM分子を一価scIA/ペプチド分子と直接比較した。DO11.10およびGD12T細胞を用いるアッセイ結果をそれぞれ表11および12に示す。これらのアッセイが示したことは、固定化したscIA/ペプチド−IgM分子が、T細胞応答刺激において、scIA/ペプチド単量体の5〜10倍活性であったことである。応答のペプチド特異性は、単量体および多量体scIA/ペプチド分子の両方に観察された。
【0308】
【表11】
Figure 2004501364
【0309】
【表12】
Figure 2004501364
【0310】
実施例2、3および5からの結果は、scIA/ペプチド複合体の多価形状が、T細胞応答の刺激において一価の形状よりもより強力であることを明瞭に示している。これらの複合体は、MHC/ペプチドに対するT細胞応答がTCR:MHC/ペプチド相互作用の閾値の上昇を必要とする場合のスクリーニング方法に好適である。組換えscTCR−CD3ζ融合体を発現するT細胞を使用して実施するかかるスクリーニング方法について下記実施例11〜14に記載する。多価MHC/ペプチド複合体もまた、MHC/ペプチド複合体および膜結合TCR(実施例15参照)または精製TCR(実施例16および17)間の相互作用の検出に依存するスクリーニング方法において好ましい。
【0311】
実施例6:多価DO11.10一本鎖T細胞レセプター複合体の生成
A.DO11.10scTCR/マウスIgG2b融合分子を発現するベクターの構築
上記のように、MHC抗原分子とTCR間の相互作用を検出するスクリーニング方法の開発は、一価の、また好ましくは多価のMHC抗原複合体とTCR試薬が入手し得ることで非常に容易となり得る。一価および多価一本鎖TCR(scTCR)分子を生成させる方法は、すでに記載がある(Weidanz, et al. 1998. J. Immunol. Methods 221: 59;米国特許出願番号08/813,731および08/943,086)。この例は、実施例16および17に記載された方法などへの適用をスクリーニングするための多価DO11.10scTCR分子を創生するために、これらの方法の使用について記載する。
【0312】
DO11.10scTCRのクローニングについては、係属中の米国特許出願番号08/813,731(「バクテリオファージコートタンパク質および一本鎖T細胞レセプターからなる融合タンパク質」)および08/943,086(「一本鎖T細胞レセプターおよび免疫グロブリン軽鎖定常領域からなる融合タンパク質」)に記載されている。
【0313】
哺乳動物IgG2b発現ベクターpSUN7については、最新のTCR特許出願に記載されている(「多特異結合分子およびその用途;文献番号48,531−P)。
【0314】
DO11.10scTCR/マウスIgG2b融合分子の構築のために、pSUN7発現ベクターをNruIおよびEcoRIにより消化した(最初にベクターにクローン化したscFvを脱落させる)。DO11.10scTCRは特異的プライマーKC267(5′NruI)およびKC268(3′EcoRI)を用いてpSUN23から再増幅した(表13参照)。PCR産物は配列決定のためにpGEM−Tイージイベクターにクローン化した。正しいDO11.10scTCRフラグメントを制限消化/ゲル精製により単離し、次いで、NruI/EcoRI消化したpSUN7発現ベクターに連結し、最終のDO11.10scTCR/マウスIgG2b発現ベクターを創生した。
【0315】
【表13】
Figure 2004501364
【0316】
B.DO11.10scTCR/マウスIgG2b融合分子の哺乳動物での発現
CHO細胞を冷DPBSで洗浄し、形質導入用に準備した。大よそ10個の細胞をDPBSに再懸濁し、20μgのPvuI−線状化DO11.10scTCR/マウスIgG2bDNAと混合した。氷上、5分後、細胞はジーン・パルサー(Gene Pulser)(バイオラッド(BioRad))セットを用いて、1パルス250ボルト、0.25μFdとして送達し、エレクトロポレーションを行った。パルス細胞を5分間氷上に放置した。細胞を10mlのIMDM(10%FBS含有)に希釈し、T−25cmフラスコ中で37℃一夜、5%CO下で増殖した。
【0317】
形質導入した細胞を1:200に希釈し、翌日、96穴プレート中の選択培地(すなわち、0.75mg/mlのG−418硫酸塩含有10%FBS−IMDM)に塗布した。
【0318】
約2週間後、タンパク質の発現についてELISAによりコロニーを試験した。96穴プレート(ヌンク・マキシソープ)にPBS中、KJ−1mAb(本mAbは正しく折りたたまれたDO11.10TCRを認識する)を4℃で一夜被覆した。10%FBS−PBSにより1時間ブロックした後、コロニー上清を加え、室温で30分間インキュベートした。洗浄後、抗−マウスIgG2b−HRP接合ポリクローナル抗体(カルタグ(Caltag))を加えて30分間放置した。ELISAはTMB基質により発色し、0.1N硫酸で反応停止した。450nmで吸光度を読み取った。
【0319】
試験したコロニーの僅か10%のみがELISA陽性であった。3つの候補化合物を展開し、限界希釈により一次クローニングするために選定した。
【0320】
約10日後、一次クローンをELISAにより試験し、タンパク質高生産性細胞株を選択した。ELISAはKJ−1mAbの代わりにF23.1mAb(このmAbはTCR Vベータ8鎖の一部を検出する)を使用した以外、上記のアッセイと同様であった。4つの候補化合物を展開させ、最高のTCR発現レベル(#13−1)をもつクローンをさらに特性研究するために選定した。
【0321】
C.多価DO11.10scTCR融合分子の生成
哺乳動物細胞中でのDO11.10scTCR/マウスIgG2b融合分子の発現は、図9に示すようにTCRの単量体と二量体を産生する。IgG2b重鎖融合体を補完するカッパ鎖融合体を加えると、四量体分子の形成に導くことができた。この仮説を試験するために、先ず必要なことは、TCR/IgG2b融合分子がscTCR/カッパ融合分子と有効に対形成し得ることを確立することであった。
【0322】
DO11.10scTCR/マウスカッパ融合分子のクローニングについては、係属中の米国特許出願番号08/943,086に記載されている。重鎖/カッパ鎖対形成を証明するために、キアゲン(Qiagen)の、接着性細胞の一過性形質導入用のスーパーフェクト(Superfect)トランスフェクション試薬プロトコールに従い、一過性形質導入実験を設定した。簡単に説明すると、2.5×10個のCos−7細胞を6穴プレート(のウエルごと)に播種した。翌日、2μgのDNA(1μgのDO11.10scTCR/カッパ+1μgのDO11.10scTCR/IgG2b)を100μlのIMDM培地に加えた。スーパーフェクト試薬(キアゲン)10μlを加え、撹拌した。室温、10分間インキュベーションしてDNA/デンドリマーを形成させた後、10%FBS含有IMDM600μlを複合体に加えた。COS細胞をDPBSで洗浄し、複合体をピペットで細胞上に移した。37℃で2時間後、細胞を再洗浄し、新たな10%FBS含有IMDMをウエルに加えた。形質導入体はアッセイの前に、5%CO下、37℃で3日間インキュベートした。
【0323】
一過性形質導入体の上清につき、scTCR/IgG2b融合分子とTCR/カッパ融合分子との対が形成されているか、ELISAにより試験した。96穴プレート(ヌンク・マキシソープ)に、PBS中、ヤギ抗−マウスカッパポリクローナル抗体(サザン・バイオテック(Southern Biotech))を4℃で一夜被覆した。10%FBS−PBSにより1時間ブロックした後、一過性上清を添加して室温で30分間インキュベートした。洗浄後、抗−マウスIgG2b−HRP接合ポリクローナル抗体(カルタグ(Caltag))を加えて30分間放置した。ELISAはTMB基質により発色し、0.1N硫酸で反応停止した。(450nmで読み取った)吸光度は陰性コントロールよりも40倍大きく、scTCR/カッパとscTCR/IgG2bの対形成が成功であったことを示した。
【0324】
以下の実施例は組換えT細胞レセプターを発現する細胞株の生成について記載する。
実施例7:組換えT細胞レセプターを担持するマウスT細胞ハイブリドーマの生成
MHC抗原分子とTCR間の相互作用を検出する細胞に基づくスクリーニング方法の開発は、適切なTCRを発現する不死化T細胞株が入手可能であることで非常に容易になり得る。分離T細胞と胸腺腫細胞(すなわち、BW5147)間の融合は、マウスT細胞ハイブリドーマを生成させることで達成されている。しかし、不死化ヒトT細胞株の生成には、同じ方法を容易に適用することができない。より一般化された方法として、不死化T細胞株は形質導入により生成させ、その細胞表面に組換えTCRを発現させている(参照文献:Engel et al. 1992. Science 256: 1318; Hastings et al.1996. J. Immunol. 157: 3460; Brawley, J.V. and P. Concannon. 1999. J. Immunol. 163: 4946)。同様の方法を本実施例と次の2つの実施例に記載する。各場合において、融合はTCRの細胞外抗原認識ドメインとCD3−ζ鎖の細胞内シグナル伝達ドメイン間で実施された。T細胞に形質導入した場合、融合分子はMHC−ペプチド複合体での刺激により機能的活性を示した。この実施例において、形質転換に使用したT細胞株は、その表面に内在性TCRを発現するハイブリドーマであった。実施例8および9において、用いたT細胞株はその表面に機能的内在性TCRを発現しない。
【0325】
A.DO11.10scTCR/CD3ζ融合分子の構築
DO11.10scTCRのクローニングについては、係属中の米国特許出願番号08/813,731(「バクテリオファージコートタンパク質および一本鎖T細胞レセプターからなる融合タンパク質」)および08/943,086(「一本鎖T細胞レセプターおよび免疫グロブリン軽鎖定常領域からなる融合タンパク質」)に記載されている。
【0326】
最新の特許出願(「多特異結合分子およびその用途;文献番号48,531−P)に、pGEMT−イージイに基づく「シャトルベクター」について、その構築が記載された。当該ベクターはpGEMT−イージイベクターにクローン化された5′AgeI−3′HpaI/BspEI/NruI/ClaI DNAフラグメントとして増幅されたscTCRから成り立っていた。従って、3′端はリンカーscFv付加用のポリリンカー領域として、また二面特異分子を創生する精製タグ標識として作用する。
【0327】
DO11.10scTCR/CD3ζ融合分子の構築のために、DO11.10scTCR/リンカー/scFv/タグ/pGEM−Tイージイ「シャトルベクター」をHpaIおよびClaIで消化してポリリンカー領域を除去し、pGEM−Tイージイにおける5′AgeI−3′HpaIフラグメントとしてDO11.10scTCRのみを残した。
【0328】
CD3ζ鎖はマウス特異プライマーKC312(5′HpaI)およびKC304(3′ClaI)またはヒト特異プライマーKC303(5′HpaI)およびKC304を使用して、cDNA(マウスcDNAは2B4T細胞ハイブリドーマRNAから作製した;ヒトCD3ζcDNAはリンダ・シャーマン(Linda Sherman)博士の研究室から恵与頂いた)から増幅した。KC304プライマーはまた5′停止コドンとスプライス部位をエンコードしていた。PCR産物は配列決定のためにpGEMベクター(プロメガ(Promega)からのオリジナルベクター)にクローン化した。正しいCD3ζフラグメントを制限消化/ゲル精製により分離し、次いで、HpaI/ClaI消化DO11.10/pGEMベクター(上記)に連結して、図10に示すように、pGEM−TイージイにおけるDO11.10scTCR/マウスCD3ζまたはDO11.10scTCR/ヒトCD3ζ融合構築物を創生した。
【0329】
哺乳動物IgGカッパベクターpSUN9(係属中米国特許出願番号08/943,086に記載)は、scTCR/CD3ζ融合分子の発現用に選択した。発現ベクターおよび融合構築物(pGEM−Tイージイ内)は共にAgeIおよびClaIにて消化した。scTCR/CD3ζDNAフラグメントを単離し、切断したpSUN9ベクターに連結し、最終的哺乳動物細胞発現ベクターDO11.10scTCR/マウスCD3ζおよびDO11.10scTCR/ヒトCD3ζを創生した。
【0330】
B.膜結合DO11.10scTCR/マウスCD3ζ融合分子を発現する2B4細胞の生成
2B4T細胞ハイブリドーマはBW5147細胞株をもつB10.AマウスからのT細胞の融合産物である。2B4細胞は、IEとの関連で提示された場合、ハト・シトクロムC(PCC)を認識する。
【0331】
2B4細胞は冷DPBSで洗浄することにより形質導入用に準備した。大よそ10個の細胞をDPBSに再懸濁し、20μgのPvuI−線状化DO11.10scTCR/マウスCD3ζDNAと混合した。氷上、5分後、細胞はジーン・パルサー(Gene Pulser)(バイオラッド(BioRad))セットを用いて、1パルス250ボルト、960μFdとして送達し、エレクトロポレーションを行った。パルス細胞を5分間氷上に放置した。細胞を10mlの10%IMDMに希釈し、T−25cmフラスコ中で37℃一夜、5%CO下で増殖した。
【0332】
24時間後、細胞をT−75cmフラスコに移し、選択培地(すなわち、1mg/mlのG418含有10%FBS−IMDM)40mlを加えた。3日後に、「バルク」2B4形質導入体を96穴プレートに、選択培地中、1ウエル当たり、10、100または1000個の細胞として塗布した。およそ2週間後、塗布した形質導入体をフローサイトメトリーによりDO11.10の発現について選抜した。この細胞を、氷上、ビオチン化F23.1mAbにより30分間染色した。F23.1mAbはTCR Vベータ8鎖の一部を検出する;従って、DO11.10TCRには結合するが、2B4TCRには結合しない。細胞を緩やかに回転し、上清を吸引して、ストレプトアビジン標識サイクローム(CyChrome)を加えた。氷上15分後、細胞を1%FBS/DPBSで2回洗浄し、再懸濁した。細胞染色の結果は、ベクトンディッキンソン(Becton Dickinson)FACSスキャン(FACScan)装置により取得した。
【0333】
大よそ90%の試験コロニーがDO11.10scTCR発現陽性であった。2つの候補化合物を限界希釈により一次クローニング用に選択した。
【0334】
2週間後、前記のようにフローサイトメトリーにより一次クローンを選抜した。CD4およびDO11.10scTCR発現レベルの様々な6つのクローンをさらなる評価研究のために選択した。組換えscIA/OVA複合体によるT細胞活性化の研究においてのこれらクローンの使用については、実施例11に記載する。
【0335】
実施例8:組換えT細胞レセプターおよび組換えCD4分子を担持するマウスT細胞株の生成
A.膜結合DO11.10scTCR/CD3ζ融合分子を発現するBW5147細胞の生成
BW5147(BW)細胞株は、TCRアルファおよびベータ鎖の表面発現を欠失するマウス胸腺腫である(この細胞株は多くの場合、T細胞ハイブリドーマを生成するT細胞との融合パートナーとして使用する)。
【0336】
BW細胞は冷DPBSで洗浄することにより形質導入用に準備した。大よそ10個の細胞をDPBSに再懸濁し、20μgのPvuI−線状化DO11.10scTCR/マウスCD3ζDNAと混合した。別のチューブでは、10個の細胞を20μgのPvuI−線状化DO11.10scTCR/ヒトCD3ζDNAと混合した。氷上、5分後、細胞はジーン・パルサー(Gene Pulser)(バイオラッド(BioRad))セットを用いて、1パルス250ボルト、960μFdとして送達し、エレクトロポレーションを行った。パルス細胞を5分間氷上に放置した。細胞を10mlの10%IMDMに希釈し、T−25cmフラスコ中で37℃一夜、5%CO下で増殖した。
【0337】
24時間後、細胞をT−75cmフラスコに移し、選択培地(すなわち、1mg/mlのG418含有10%FBS−IMDM)40mlをそれぞれに加えた。3日後に、「バルク」BW形質導入体を96穴プレートに、選択培地中、1ウエル当たり、10、100または1000個の細胞として塗布した。「バルク」形質導入した培養物についてもそれぞれ維持した。
【0338】
大よそ2週間後、「バルク」形質導入した培養物をフローサイトメトリーにより陽性の形質導入体について選抜した。この細胞を、氷上、FITC−接合H57−597mAbにより30分間染色した。H57−597mAbはTCR Cβ鎖の線状エピトープを検出する。細胞を1%FBS/DPBSで2回洗浄した後、同じバッファーに再懸濁した。細胞染色の結果は、ベクトンディッキンソン(Becton Dickinson)FACSスキャン(FACScan)装置により得た。「バルク」形質導入した培養物は、図11に示すように、広範なTCR発現を示した。
【0339】
「バルク」形質導入した培養物は、固定化H57−597mAbを用いて、活性化アッセイにより試験した。96穴プレートを300ng/ウエルのmAbで一夜被覆した。翌日、10個の細胞を各ウエルに加え、5%CO下、37℃で一夜インキュベートすることによりアッセイした。アッセイからの上清を前記のようにマウスIL−2サンドイッチELISAにより試験した(WO99/21572;USSN09/204,979)。「バルク」形質導入した培養物は特異的に刺激を受け、本アッセイに基づくIL−2を産生した。
【0340】
1000細胞/ウエルプレート上で増殖した形質導入体は、実施例7に記載のように、DO11.10scTCR/マウスCD3ζ分子の発現について、フローサイトメトリーにより選抜した。試験した候補化合物の1/3ないし2/3が、TCR発現陽性であった。発現レベルの最も高いDO11.10scTCR/マウスCD3ζ形質導入体(BW/D−Z#8)を一次クローン化し、展開して、さらに評価した。
【0341】
BW/D−Z#8からの一次クローンをフローサイトメトリーにより選抜した。一つのクローン(#8−39)を最良の細胞株として選択し、さらに特性を検討するために使用した。
【0342】
BW/D−Z細胞株は、scTCR遺伝子をクローン化した当初のT細胞ハイブリドーマDO11.10に比較することとした。2つの細胞株を並べて染色すると、形質導入したBW細胞上のTCR発現レベルが、H57−597mAbにより染め出された本来のT細胞ハイブリドーマにおけるよりも高いことが明瞭であった。両細胞株を刺激して、OVAペプチドを負荷したAPC(A20細胞)の存在下にIL−2を産生させた。しかし、精製一本鎖IA/OVAをプレートに固定化した場合、DO11.10T細胞ハイブリドーマは活性化されたが、BW/D−Z細胞株は検出し得るレベルのIL−2を産生し得なかった。これは、MHC抗原/TCR相互作用の安定化に関与するアクセサリー分子が、活性化アッセイにおいて欠失成分となっていると信じられた。CD4分子は最も理に適った選択であったが、その理由は、それがMHC分子に結合するTCRに直接関与し、BW/D−Z細胞はその表面にCD4を発現しないからである。
【0343】
B.膜結合CD4レセプター発現用ベクターの構築
この構築に使用するCD4レセプターは、当初、マウスT細胞ハイブリドーマGD12から生成したcDNAのPCR増幅により分離した(Grammer, S.F. et al. J. Immunol. 145: 249 (1990))。
【0344】
2つの異なるCD4レセプターを構築した:細胞外、膜貫通(TM)および細胞質(CM)ドメインを含む完全長遺伝子、並びに細胞質ドメインを欠失する端部切断レセプター。後者の構築物は、CD4細胞外レセプタードメインのTCR:MHC/ペプチド相互作用に対する寄与、およびその細胞質ドメインを介するこの相互作用の増幅への寄与を解明するために着想したものである。
2つのCD4レセプター遺伝子はPCRにより生成させ、発現ベクターpCDNA3.1:Hygro+にクローン化した。
【0345】
完全長CD4遺伝子を生成させるために、2種のオリゴヌクレオチドプライマー(表14参照)を設計し、CD4レセプター遺伝子の全オープンリーディングフレームと169bpの上流配列を含む1550bpのPCRフラグメントを増幅した。オリゴヌクレオチドCDF1およびCDF3をPCRに用いて、完全長CD4遺伝子を増幅し、一方、CDF1およびCDF4を用いてCD4デルタCM遺伝子を増幅した。両DNAフラグメントは近接するHindIIIおよびXhoI制限部位をもつように構築した。XhoI部位はCD4の開始メチオニンの95bp上流に存在するので、完全長遺伝子をクローン化するために、1480bpのXhoIフラグメントを生成させ、XhoI消化pCDNA3.1Hygro+ベクター(クロンテック(Clontech))に連結した。得られるプラスミドをBglIIで線状化し、(実施例7に記載したように)BW/D−Z細胞に形質導入するために使用した。
【0346】
末端切除CD4遺伝子を生成させるために、同様の戦略を考案した。オリゴヌクレオチドプライマーCDF1およびCDF4を用い、細胞質ドメインを欠失するCD4レセプター遺伝子のオープンリーディングフレームと169bpの上流配列を含む1497bpのPCRフラグメントを増幅した。このフラグメントはHindIIIおよびXhoI制限部位が隣接していた。XhoI部位は開始メチオニンの95bp上流に存在する。1427bpのXhoIフラグメントはXhoI消化pCDNA3.1Hygro+ベクター(クロンテック)に連結し、得られるプラスミドをBglIIで線状化し、BW/D−Z細胞に形質導入するために使用した。
【0347】
【表14】
Figure 2004501364
【0348】
C.膜結合CD4レセプターを発現するBW:D−Z細胞の生成
完全長または末端切除したCD4遺伝子で形質導入したBW/D−Z細胞を10%ウシ胎児血清(FBS)および1mg/mlのハイグロマイシンを含有するIMDM培地中で増殖させた。耐性コロニーを限界希釈によりクローン化し、CD4レセプターの表面発現についてFACS分析により試験した。約10個の細胞をFITC標識ラット抗マウスCD4抗体(ファーミンゲン(PharMingen))と、1%血清含有PBS50μl中、混合した。組換えCD4レセプターの細胞表面発現について、図12Aに示すように、フローサイトメトリーにより分析した。
【0349】
陽性クローンはDO11.10scTCRの膜結合発現について、FACS分析により試験した。約10個の細胞を抗−TCRベータ鎖ビオチン化抗体H57と混合した。細胞を洗い、ストレプトアビジン−FITCと混合し、図12Bに示すように、フローサイトメトリーにより分析した。試験した二重陽性細胞株の中、BWDZ:CD4+(2E11)およびBWDZ:デルタCM(D6)を、同族体OVA−ペプチド提示細胞(APC)を用いるさらなるTCR:MHC/ペプチド相互作用研究のために選択した。実施例12に記載した固定化組換えscIA/OVA分子による刺激の検討に、同じT細胞株を使用した。
【0350】
D.ペプチド負荷APCによるBWDZ:CD4+T細胞の刺激
BWDZ:CD4+細胞が同族体APCにより刺激を受けることを証明するために、A20細胞をOVAペプチドと混合した。APCを二倍段階希釈し、10個のT細胞と混合した。細胞混合物を10%FBS含有IMDM培地200μl中、37℃で一夜インキュベートした。培地中のIL−2産生を、前記のIL−2特異ELISAにより定量した。IL−2の産生は、図13に示すように、T細胞刺激の程度を示す。DO11.10細胞は陽性コントロールとして用い、BW細胞は陰性コントロールとして用いた。CD4を発現する2種の細胞株のIL−2産生を、2B4/DZと比較した。完全長CD4アクセサリー分子を付加すると、BW/DZ細胞のIL−2産生はDO11.10細胞の75%〜80%まで回復した。細胞質ドメインを欠失する末端切除CD4分子は、比較すると、僅かに10%の回復であった。予測されるとおり、CD4細胞質ドメインは、lck56のリクルートを介してTCR:MHC/ペプチド相互作用の増幅において主たる役割を演じる。
【0351】
実施例9:組換えヒトT細胞レセプターを発現するヒトT細胞株の生成
A.ヒトMBP反応性細胞株E11からTCRαおよびβ鎖のcDNAクローンを含有するベクターの構築
ヒトT細胞株E11はヒトMHCIIタンパク質HLA−DR2(DRB1*1501)との関連で、ミエリン塩基性タンパク質(MBP83−102、YDENPVVHFFKNIVTPRTPP)からのペプチドを認識し、かつそれと反応する。このものは当初、多発性硬化症の患者から単離されたものであり、コリキサ・コープ(Corixa Corp.)が凍結細胞ペレットとして我々に提供した。
【0352】
全RNAはキアゲン(Qiagen)からのRNイージイ(RNeasy)キットを用い、1×10個の細胞から調製した。RLT(溶菌)バッファーに希釈した後、調製物をさらに処理加工するために、1×10個の細胞に等量分割した。最終RNA濃度は分光測光法により定量した。第一鎖cDNAは、5′RACEcDNA合成プライマーおよびSMARTIIオリゴ(クロンテック(Clonetech)、メンローパーク(Menlo Park)、カリフォルニア)を用い、業者の使用者マニュアル(PT3269−1、1999年3月)にある説明どおりに調製した。使用したオリゴヌクレオチドを表15に掲載する。第一鎖(RACE)のPCR増幅は、次の場合を除き、指示どおりに実施した:反応容量は二倍の100μlとし、ExTaq酵素とバッファー(パンベラ・コープ(Panvera Corp.))を用いた。この反応に使用する遺伝子特異プライマーは、αおよびβ鎖の定常領域、可変領域(「N末端」)に密接して、または末端(「C末端」)位もしくはその近傍に準備した。RACE反応は4つすべての組み合わせに対して期待通りのサイズの産物を生じ、これらの産物は、次いで配列分析のためにpGEM−Tイージイ(プロメガ・コープ、マジソン、ウィスコンシン)にクローン化した。12種のβ鎖候補化合物を分析して、2つの可変領域遺伝子配列を得た;12のクローンの中、11種はTRVB12−4であり、12クローンの中の一つはTRVB14であった(IGMT命名法については、インムノジーンティック(ImMunoGeneTics)データベース参照:http;//imgt.cnusc.fr:8104)。14種のα鎖を分析して、ほぼ等しい頻度で2つの配列を得た;14種のクローンの中、5種はTRAV9s1であり、14クローンの中、7種はTRAV22s1であり、残りの2種はTRAV1s3とTRAV4s1であった(IGMT命名法)。
【0353】
【表15】
Figure 2004501364
【0354】
B.ヒトCD3ζへの融合体としてTCRαおよびβ鎖のcDNAクローン含有哺乳動物発現ベクターのヒトMBP反応性細胞株E11からの構築並びに哺乳動物細胞の形質導入
TCRαまたはβ鎖を含むキメラ分子を、ヒトCD3ζの膜貫通および細胞質ドメインに遺伝子的に融合したE11細胞株から構築した。インゲル(Engel)、オッテンホッフ(Ottenhoff)およびクラウスナー(Klausner)(Science 256: 1318−1321, 1992)は、ヒトについて下に記載したと同様に、マウスの構築物が、ラットの好塩基球白血病細胞株にて発現したとき、特異MHC抗原分子によって活性化された細胞を生じることを証明した。
【0355】
β鎖TRVB12−4とα鎖TRVA22s1と9s1の可変領域およびその対応する定常領域を含むE11クローンは、開始メチオニンの5′および膜貫通領域前の定常ドメインの末端に制限エンドヌクレアーゼ部位を導入するためのプライマーでの増幅用鋳型として役立つ。増幅に使用するα鎖クローンはpTVW443−1および−7(それぞれ、α9s1および22s1)であり、それらを増幅するために使用するオリゴヌクレオチドプライマーは、表16に掲載する。簡単に説明すると、5′プライマーは制限部位SalIとKpnIを含んでいた。3′プライマーは消化と連結によるヒトCD3ζフラグメントとのインフレーム融合を可能とするHpaI制限部位を含んでいる(すなわち、実施例7に記載したDO11.10scTCR/ヒトCD3ζpGEM−Tイージイベクターにおいて)。増幅に用いるβ鎖クローンはpTVW441−2(β12−4)であった。この構築物の5′プライマーは、制限部位SalIおよびHindIIIを含んでおり、3′プライマーはヒトCD3ζに対するインフレーム融合のためのHpaI部位を含んでいた。記載のオリゴヌクレオチドを用いるPCRによる増幅は適切なフラグメントを生成するが、これらのフラグメントは次いでpGEM−Tイージイにクローン化し、プラスミドpTVW450−1、pTVW451−1およびpTVW449−1(それぞれ、α9s1、α22s1およびβ12−4をエンコードするフラグメントを含む)とした。これらのプラスミドはSalIおよびHpaIで消化し、同じ酵素で切断したDO11.10scTCR/ヒトCD3ζpGEM−Tイージイベクターにクローニングするために必要なフラグメントとした。得られるプラスミド、pTVW455−1、pTVW454−1およびpTVW453−1(それぞれ、α9s1、α22s1およびβ12−4をエンコードする)は、ヒトCD3ζ膜貫通および細胞質ドメインとインフレーム融合したTCRαまたはβ鎖の細胞外ドメインを含んでいた。これらの融合フラグメントは、次いで、哺乳動物細胞での発現用のインビトロゲン(InVitrogen)(カールスバッド(Carlsbad)、カリフォルニア)のベクター、すなわち、β鎖用のpcDNA3.1(+)(G418選択)またはα鎖用のpcDNA3.1(+)/ハイグロ(ハイグロマイシン抗生物質耐性)に移入した。交互薬物耐性マーカーは、形質導入哺乳動物細胞において両プラスミド存在下での選択を可能とした。α9s1/hCD3ζフラグメントは、KpnIからNotIまでのフラグメントとしてpcDNA3.1(+)/ハイグロにクローン化した。α22s1/hCD3ζフラグメントは、制限酵素SalIで切断し、酵素T4ポリメラーゼで補完することにより形成した平滑断端とNotI末端を含むフラグメントとしてpcDNA3.1(+)/ハイグロにクローン化した。対応するpcDNA3.1(+)/ハイグロベクターは、制限酵素HindIIIで切断し、T4ポリメラーゼで補完し、次いでNotIで切断することにより調製した。β12−4/hCD3zフラグメントは、HindIIIからNotIまでのフラグメントとしてpcDNA3.1(+)にクローン化した。これらのクローニング工程から得られるベクターは、pTVW456−1、pTVW459−1およびpTVW457−1と指定し、それぞれα9s1/hCD3ζ、α22s1/hCD3ζおよびβ12−4/hCD3ζを含んでいる。
【0356】
【表16】
Figure 2004501364
【0357】
ヒトT細胞株J.RT3(ATCC番号TIB−153)は、TCR−hCD3ζ融合体を形質導入するために選択したものであり、TCRβ鎖を発現しないジャーカットリンパ芽球株の誘導体である。これらの細胞はエレクトロポレーションにより、プラスミドpTVW456−1、pTVW459−1およびpTVW457−1単独で、またはα鎖+β鎖の対、すなわち、pTVW456−1+pTVW457−1またはpTVW459−1+pTVW457−1として形質導入した。形質導入体の選択は適切な抗生物質、G418またはハイグロマイシンまたはその両方を用いて実施した。二重の選択(両抗生物質使用)は2段階で実施した。細胞は形質導入し、抗生物質不含培地で1〜2日間増殖した。次いで、形質導入体の増殖をG418含有培地にて選択した。7日後に、ハイグロマイシンを増殖培地に添加した。TCR融合分子の発現は、抗体で染色した細胞のFACS分析により評価した。該抗体はT−細胞レセプター複合体のヒトα/β鎖の単形性決定基(クローンBMA031、ベックマン・クールター(Beckman Coulter)、マイアミ、フロリダ)または該複合体の特異的β鎖可変領域(クローン56C5、ベックマン・クールター)を検出するものである。これらの細胞はDR2制限抗原提示細胞DO208915(ジョン・ホプキンス・ラボラトリーズ(Johns Hopkins Laboratories)、ボルチモア、メリーランド)により活性化されるかをアッセイするものであり、該細胞はアミノ酸残基83〜102個を含むヒトMBPペプチド(アミノ酸配列:YDENPVVHFFKNIVTPRTPP)でパルスし、α鎖とβ鎖の組み合わせが機能的TCRを生じることを確認してあった。スクリーニングアッセイに組換えT細胞を使用することについては、実施例13に記載する。
【0358】
以下の実施例はMHC/ペプチド複合体からなるMHC抗原を用いての本発明の種々のスクリーニング方法論に関する。
【0359】
実施例10:細胞に基づくT細胞活性化アッセイの使用によるTCR:MHC/ペプチド相互作用を阻害する化合物の同定
T細胞に基づくスクリーニングアッセイは、TCR:MHC/ペプチド相互作用のインヒビターを検出するために開発した。通常、T細胞は、それらの表面に特異的MHC/ペプチド複合体を担持する抗原提示細胞(APC)と接触させたときに活性化される。例えば、OVAペプチドでパルスしたIA−陽性A20APCとインキュベーションすると、DO11.10T細胞は活性化されて、IL−2を産生する。多くの異なる細胞表面レセプター間の相互作用はT細胞応答のレベルに関係するが、DO11.10TCRとOVA/IA複合体間の特異的相互作用は応答開始のために必要とされる。TCRとMHC/ペプチド複合体間の相互作用のみによる応答を他の表面レセプターが関係する応答と区別するために、精製組換え一本鎖MHC/ペプチド複合体によりT細胞応答を刺激するアッセイ方法を開発した。この方法は、以前に記載されている異なるMHC/ペプチド複合体に応答するT細胞の能力をモニターするために使用することができる(USSN09/204,979)。この方法は、MHC/ペプチド複合体に応答するT細胞の能力を阻害または刺激する化合物を検出するのに特に有用である。
【0360】
とりわけ興味深いのは、低分子量化合物、例えば、MHC/ペプチド複合体に応答するT細胞を阻害またはそれに拮抗する有機化合物、ペプチドおよび核酸類の検出である。より具体的には、TCRとMHC/ペプチド複合体間の相互作用に拮抗する低分子化合物の検出に大きな関心がある。かかる化合物は、免疫疾患治療のための免疫抑制剤候補の開発に有益である。MHC/ペプチド複合体に応答するT細胞の能力を刺激する化合物は、ワクチン対策の展開に有益である。
【0361】
膨大な数の化合物の分析を容易にするために、「二重」アッセイフォーマットを開発したが、このフォーマットでは、T細胞の刺激とT細胞応答の測定の両方を、図5Bに示すように、マイクロタイタープレートの単一のウエルで実施することができる。このアッセイでは、抗−サイトカインmAbと刺激性sc−MHC/ペプチド複合体をウエルに固定化する。MHC/ペプチド−制限T細胞は、可溶性試験化合物または化合物の希釈物とともにこのウエルに加える。活性化T細胞により産生されたサイトカインは、抗−サイトカイン抗体が捕捉する。一定時間インキュベーションした後、T細胞と化合物を除き、ウエルを洗浄して二次抗−サイトカインmAbを加えて、T細胞が産生したサイトカイン量を検出するようにする。固定化sc−MHC/ペプチド複合体によるT細胞刺激を阻害する化合物は、希釈した化合物を容れたウエルで観察されるよりも、サイトカインの産生を低下させる。
【0362】
例えば、精製したscIA/OVAタンパク質50ngとラット抗−マウスIL−2mAb(ファーミンゲン・パーツ番号18161D)100ngとを、同時に、96穴マイクロタイタープレート(ヌンク・マキシソープ)のウエルにPBS(セルグロ(Cellgro)カタログ番号21−031−cv)50μl中で被覆した。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド(DMSO;シグマ・パーツ番号2650)含有培地(10%FBS含有IMDM)100μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地100μlを容れた。次いで、DO11.10T細胞(培地100μl中1×10細胞)を加えた。10%CO下、37℃で8時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(ファーミンゲン・パーツ番号18172D)(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ(シグマ・パーツ番号A3151)250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、TMB基質(バイオFXラボラトリーズ・カタログ番号TMBW−0100−01)100μlを加えた。基質反応を1M硫酸で停止させ、TMB発色団産物の吸光度を450nmで読み取った。このアッセイにおいて、吸光度の読み取り値は、細胞が産生したIL−2量と相関する。
【0363】
各アッセイ成分を滴定することにより、シグナル/ノイズ比5以上を達成した。化学ライブラリーからの小型分子2000種につき、上記アッセイフォーマットでIL−2産生を阻害するか、試験した。各プレートの複数ウエルに希釈化合物(DMSO)を容れ、scIA/OVA刺激DO11.10T細胞が産生するIL−2量を確定した。IL−2産生量を有意に低下させた化合物、すなわち、本アッセイで標準偏差が3を超えるIL−2吸光度読み取り値が、希釈剤ウエルで観察されるよりも低い値を示した化合物について、さらに評価した。
【0364】
例えば、アッセイプレート5−2において、DO11.10T細胞刺激は、コントロール化合物の希釈剤としてDMSOを用い、上記のように8個のウエルでアッセイした。これらウエルでの平均IL−2吸光度読み取り値は2.198であり、標準偏差は0.248であった。40種の化合物につき、このマイクロタイタープレート上で二重測定を実施した。2種の化合物(5E11および5F6)が、コントロール(平均値−3SD=1.454)よりも有意に低いIL−2吸光度読み取り値(それぞれ、1.256および0.136)を示し、これらの化合物がscIA/OVA刺激DO11.10T細胞によるIL−2産生を阻害することを示している。他の38種の化合物を収容したウエルの平均IL−2吸光度読み取り値は、1.454未満となることはなく、これが阻害応答の範囲を示している。試験した2000種の化合物の中、46種がこのアッセイフォーマットにおいてscIA/OVA刺激DO11.10T細胞によるIL−2産生を阻害することが、繰り返し認められた。
【0365】
阻害作用がscIA/OVA:DO11.10TCR相互作用の特異的干渉によるかどうか、また他の非特異的阻害起源によるものではないのかを決めるために、抗−CD3mAbによるT細胞刺激に対する阻害化合物の影響を評価した。抗−CD3抗体は、MHC/ペプチド複合体が認識する部位とは異なる部位でTCR/CD3複合体に結合することができる。この抗体をウエルに固定化した場合、DO11.10T細胞によるIL−2産生を刺激することができる。このアッセイのために、抗−CD3抗体(ファーミンゲン・パーツ番号01511D)25ngおよびラット抗−マウスIL−2mAb100ngを96穴マイクロタイタープレートのウエルにPBS50μl中で同時に被覆した。24時間後、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)100μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地100μlを容れた。次いで、DO11.10T細胞(培地100μl中1×10細胞)を加えた。10%CO下、37℃で8時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、TMB基質100μlを加えた。基質反応を1M硫酸で停止させ、TMB産物の吸光度を450nmで読み取った。代表的なアッセイ結果を図14に示す。scIA/OVA介在刺激を阻害した30種の化合物は、抗−CD3アッセイにおいて、微々たるIL−2産生阻害しか示さないことが判明した。これらの結果は、これらの化合物が、MHC/ペプチド依存性刺激を阻害するにもかかわらず、TCR/CD3複合体を介する刺激に対して応答するT細胞の能力には影響しないことを示している。従って、これらの化合物は、IL−2の産生または放出に導く細胞間メカニズムの阻害を介して作用するとは思われない。
【0366】
この30種の阻害化合物について、次いで、scIA/OVAおよび抗−CD3Abアッセイにおいて滴定し、scIA/OVA介在刺激を用量依存的に阻害することを示した。これら滴定曲線の例を図15Aおよび15Bに示し、30種の阻害化合物の中の代表的なものを図16に示す。
【0367】
阻害作用がscIA/OVA複合体中のOVAペプチドとの相互作用に特異的なものであったのかどうかを決定するために、scIA/GDによるT細胞刺激に対する阻害化合物の影響を評価した。固定化したscIA/GDがGD12T細胞ハイブリドーマを刺激してIL−2を産生させることは、以前に示されている。当該阻害化合物もまたGD12細胞に影響を与えるかどうかを試験するために、精製したscIA/GDタンパク質100ngとラット抗−マウスIL−2mAb100ngとを、同時に、96穴マイクロタイタープレートのウエルにPBS50μl中で被覆した。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)100μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地100μlを容れた。次いで、GD12T細胞(培地100μl中1×10細胞)を加えた。10%CO下、37℃で8時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、TMB基質100μlを加えた。基質反応を1M硫酸で停止させ、TMB産物の吸光度を450nmで読み取った。scIA/OVA介在DO11.10刺激を阻害した化合物はすべてscIA/GD刺激GD12細胞によるIL−2産生をも阻害し、当該化合物がペプチドに特異的な様式で刺激を阻害するのではないことを示した。
【0368】
阻害化合物の特異性について、異なるMHC/ペプチド:T細胞の組み合わせによりさらに検討した。実施例1に記載したように、IE/PCCを一本鎖MHCクラスII分子として構築し、それが2B4T細胞を活性化してIL−2を分泌させることを見出した。二重フォーマットアッセイ法を2B4細胞とscIE/PCCタンパク質を用いて上記のように開発した。このアッセイでは、精製したscIE/PCCタンパク質200ngとラット抗−マウスIL−2mAb100ngとを、同時に、96穴マイクロタイタープレートのウエルにPBS50μl中で被覆した。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)100μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地100μlを容れた。次いで、2B4T細胞(培地100μl中1×10細胞)を加えた。10%CO下、37℃で8時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、TMB基質100μlを加えた。基質反応を1M硫酸で停止させ、TMB産物の吸光度を450nmで読み取った。抗−CD3Abに比較して、固定化scIA/OVAでのIL−2分泌により強い阻害を示した22種の小型分子について、scIE/PCC:2B4アッセイにより試験した。一つの小型分子(427−F8)は、IL−2の分泌で測定した場合、scIE/PCC:2B4T細胞相互作用よりもscIA/OVA:DO11.10T細胞相互作用のより強い阻害作用を示した。両方のアッセイにおいて、427−F8を多数回投与したときの阻害率を示す典型的な滴定曲線を表17に示す。3回の別々のアッセイにおいて同様の結果を観察した。この結果は、試験化合物がTCR:MHC/ペプチド相互作用の阻害に対しある程度の特異性を示し得ることを示唆している。
【0369】
【表17】
Figure 2004501364
【0370】
阻害化合物の活性はさらに刺激アッセイにより検討したが、当該アッセイでは、表面に適切なMHCを担持する抗原提示細胞(APC)に外来性ペプチドを負荷し、それを用いてインビトロでT細胞応答を刺激する。このアッセイにおいては、抗−IL−2抗体100ngを96穴マイクロタイタープレートのウエルに被覆した。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに、培地(10%FBS含有IMDM)100μl中2×10個のA20細胞(IA分子担持APC)、培地10μl中OVAペプチド5μg、培地100μl中1×10個のDO11.10T細胞、およびPBS中の試験化合物5μlを容れた。10%CO下、37℃で3時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(ファーミンゲン・パーツ番号18172D)(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。37℃で1時間経過後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ(シグマ・パーツ番号A3151)250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、ABTS基質(バイオFXラボラトリーズ)100μlを加えた。基質反応を発色させ、405nmで吸光度を読み取った。吸光度の読み取り値は、DO11.10TCRと相互作用し、IL−2産生を刺激するA20細胞上のOVAペプチド−負荷IA分子の能力と相関する。MHC/ペプチド複合体とTCR間の相互作用と拮抗する化合物の能力は、405nmでの吸光度読み取り値の低下として測定する。候補阻害化合物についてのこれらの典型的な研究結果を表18に示すが、これらの結果は、該化合物がペプチド負荷APCの能力を遮断し、T細胞応答を刺激し得ることを示している。
【0371】
【表18】
Figure 2004501364
【0372】
要約すると、TCR:MHC抗原相互作用を妨害する物質を選抜する実用的な方法が開発された。
【0373】
実施例11:表面DO11.10scTCR−CD3ζ融合タンパク質を発現するように設計調製したT細胞ハイブリドーマを使用するスクリーニングアッセイの開発
目標は、TCRとMHC抗原分子間の相互作用に干渉し得るアゴニストおよびアンタゴニストを同定するための細胞−タンパク質に基づく方法を開発することであった。本実施例に記載するように、組換え一本鎖T細胞レセプターを発現する不死化T細胞株を用いて、アッセイフォーマットを開発した。この方法の利点は、膨大な数の試験化合物をスクリーニングするために、十分な量の細胞を生成させることができるということである。実施例7に記載したように、2B4マウスT細胞ハイブリドーマを用いて、3ドメインscTCR−CD3ζ融合タンパク質としてDO11.10TCRをその表面に発現する新規な細胞株を創生した。DO11.10scTCR−CD3ζをエンコードするDNAで形質導入した2B4T細胞では、図17Aに示すように、OVAペプチドでパルスしたA20細胞とともに細胞をインキュベートすると、特異的な刺激が観察された。さらに、これらの同じ細胞は、GDペプチドでパルスしたA20細胞に露呈しても刺激されなかった。表面結合scIA/OVAを発現するNSOミエローマ細胞(NDO細胞)を使用するもう一つの実験では、図18に示すように、DO11.10scTCR形質導入Tハイブリドーマ細胞の刺激が観察された。NDO細胞の存在下にインキュベートした(表面に2B4TCRを発現する)野生型2B4T細胞は非応答性であった。これらのデータは、scTCR−CD3ζ融合物が新しい抗原特異性をもつT細胞を再構築するために使用し得るという主張を支持するものである。
【0374】
上に考察したように、化学ライブラリーをスクリーニングする理想的な方法は、精製した組換えMHC/ペプチド複合体が刺激し得る細胞株を開発することであろう。表面scTCR−CD3ζ融合タンパク質を発現するように設計調製したT細胞株を刺激するために精製したMHC/ペプチド分子を使用するという概念を試験するために、1000または160ngのscIA/OVA−IgM融合タンパク質でウエルを被覆し、適切なT細胞を添加した。細胞刺激は培養上清に分泌されたIL−2タンパク質をアッセイすることにより測定した。IL−2の検出はファーミンゲン(PharMingen)から購入した1組の抗−マウスIL−2抗体を用いて実施し、すでに記載されているサンドイッチELISAフォーマットに使用した(Rhode et al. 1996. J. Immunol. 157: 4885)。コントロールウエルには組換えscIA/GD−IgMタンパク質を使用した以外、タンパク質を同じ濃度で被覆した。10個の2B4細胞または2B4形質導入体を、ウエル中、5%COの存在下、37℃で14時間インキュベートした後、上清100μlを集め、IL−2についてアッセイした。図19は1実験からの結果を示す。予期どおりに、scIA/gD−IgMを被覆したコントロールウエルは、DO11.10scTCR2B4形質導入体も野生型2B4T細胞をも刺激し得なかった。さらに重要なことは、形質導入体のみが固定化scIA/OVA−IgMタンパク質で提示した場合にIL−2を産生し、対照的に、同一のタンパク質は野生型の2B4T細胞を刺激しなかったことである。これらの結果は、組換えDO11.10scTCR−CD3ζをその表面に発現するT細胞は、固定化IA/OVA複合体の存在下で効率的に刺激され得るが、scIA/GD−IgM複合体では刺激されないことを示す。
【0375】
形質導入細胞株を使用するスクリーニングアッセイ法をさらに開発するために、種々濃度の固定化scIA分子を用いて、二重フォーマットアッセイ法を設定した。アッセイ条件は実施例10に記載の条件と同じとした。このアッセイ結果を表19に示す。これらの結果は、scIA/OVAおよびscIA/OVA−IgMの両方がDO11.10scTCR形質導入体を刺激し得ることを示している。以前に観察したように、固定化したscIA/OVA−IgM分子は応答刺激において、固定化したscIA/OVA分子よりもより強力であった。形質導入体のペプチド特異性も観察された。MHC抗原複合体に対しIgMフォーマットを使用すると、多価フォーマットの使用がどの程度アッセイの感度を上昇させるかが分かる。
【0376】
【表19】
Figure 2004501364
【0377】
上に示した結果に基づき、TCR形質導入T細胞株と固定化MHC抗原分子を用いて、スクリーニング方法を開発することができた。例えば、精製したscIA/OVA−IgMタンパク質とラット抗−マウスIL−2mAbを50μlのPBS中、96穴マイクロタイターのウエルに同時に被覆した。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)100μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地100μlを容れた。次いで、DO11.10scTCR2B4形質導入体(培地100μl中1×10細胞)を加えた。10%CO下、37℃で8時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、TMB基質100μlを加えた。基質反応を0.18M硫酸で停止させ、反応産物の吸光度を450nmで読み取った。MHC/ペプチド複合体と組換えTCR間の相互作用に拮抗する化合物の能力は、T細胞形質導入体が培地に分泌したサイトカイン量の低下として測定する。T細胞を刺激するMHC/ペプチド複合体の代わりに抗−TCR Abを用いるアッセイは、阻害性化合物がTCR:MHC/ペプチド複合体の相互作用に拮抗することにより作用するのか、または異なるメカニズムにより作用するのかを決定するために実施する。MHC/ペプチド複合体によるT細胞刺激を阻害するが、抗−TCR抗体による刺激を阻害しない化合物は、リード(手掛かりとなる)化合物として追求し得る。
【0378】
実施例12:表面DO11.10scTCR−CD3ζ融合タンパク質と組換えCD4レセプターを発現するように設計調製したT細胞ハイブリドーマを使用するスクリーニングアッセイの開発
次の目標は、細胞に基づくスクリーニング方法をさらに精緻なものとすることであった。組換えT細胞は一本鎖TCR−CD3ζ融合物とCD4レセプターを細胞表面に発現するように設計調製した。これらの操作は、これらの細胞がMHC/ペプチド複合体により刺激を受けるようにすることができる。この手法の利点は、細胞を特定のアッセイパラメータに適するように設計し、最適化し得ることである。例えば、高レベルの組換えscTCRおよび/またはCD4レセプターを発現する細胞は、MHC/ペプチド複合体による刺激に、より高い感度を示し得る。実施例8に記載したように、安定なBWDZ−CD4+T細胞形質導入体は、DO11.10scTCR−CD3ζ融合タンパク質および組換えCD4レセプター両方を細胞膜上に発現するように生成した。BWDZ:CD4+T細胞株の刺激に関わる精製MHC/ペプチド分子を使用するという概念を試験するために、種々濃度のscIA/OVA−IgM融合タンパク質をウエルに被覆した。実施例10に記載したように、ラット抗−マウスIL−2抗体をウエルに被覆した。次いで、BWDZ:CD4+T細胞を添加し、T細胞の刺激は、実施例10に記載したように、培養上清に分泌されたIL−2をアッセイすることにより測定した。コントロールウエルは、組換えscIA/GD−IgMタンパク質を使用したこと以外、同じ濃度のタンパク質で被覆した。かかるアッセイの結果を表20に示す。結果は、固定化したscIA/OVA−IgMが特異的に表面DO11.10scTCRおよびCD4レセプターを発現する組換えBWDZ:CD4+T細胞を刺激し得ること、また組換えT細胞株および固定化MHC/ペプチド分子を用いるスクリーニング方法を開発し得たことを示している。
【0379】
【表20】
Figure 2004501364
【0380】
例えば、精製したscIA/OVA−IgMタンパク質およびラット抗−マウスIL−2mAbを50μlのPBS中、96穴マイクロタイターのウエルに同時に被覆した。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)100μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地100μlを容れた。次いで、BWDZ:CD4+形質導入体(培地100μl中1×10細胞)を加えた。10%CO下、37℃で8時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、TMB基質100μlを加えた。基質反応を0.18M硫酸で停止させ、吸光度を450nmで読み取った。MHC/ペプチド複合体と組換えTCR間の相互作用に拮抗する化合物の能力は、T細胞形質導入体が培地に分泌したサイトカイン量の低下として測定する。T細胞を刺激するMHC/ペプチド複合体の代わりに抗−TCR Abを用いるアッセイは、阻害性化合物がTCR:MHC/ペプチド複合体の相互作用に拮抗することにより作用するのか、または異なるメカニズムにより作用するのかを決定するために実施する。MHC/ペプチド複合体によるT細胞刺激を阻害するが、抗−TCR抗体による刺激を阻害しない化合物は、リード(手掛かりとなる)化合物として追求し得る。
【0381】
実施例13:自己免疫TCR:MHC/ペプチド相互作用のインヒビターを検出するための細胞に基づくスクリーニングアッセイ法の開発
我々の目標は、ヒト自己免疫疾患と関係するTCRとMHC抗原分子間の相互作用に干渉し得るアンタゴニストを同定するための細胞−タンパク質に基づく方法をさらに開発することにあった。本実施例に記載するように、多発性硬化症の患者から分離したT細胞より誘導される組換えT細胞レセプターを発現する不死化T細胞株を用いて、アッセイフォーマットを考案した。ヒトT細胞株またはクローンを培養により大量に増殖させることは非常に困難であり、増殖を拡張した後では多くの場合、その抗原に対する特異性を失ってしまう。組換えT細胞を用いる手法の利点は、膨大な数の試験化合物をスクリーニングするために、十分な量の細胞を生成させることができるということである。実施例9に記載したように、TCRα鎖およびβ鎖は、MBP制限ヒトMS T細胞株E11からクローン化した。ヒトCD3ζ膜貫通および細胞質ドメインと枠内融合したTCRα鎖およびβ鎖の細胞外ドメインを発現し得る発現ベクターを生成させ、不死化T細胞に形質導入した。形質導入した細胞はMBPペプチド負荷DR2APCによる刺激アッセイに使用する。E11 TCR形質導入細胞株を用い、その結果として、固定化したscDR2/MBPタンパク質によるスクリーニングアッセイ法を開発することができる。
【0382】
例えば、精製したscDR2/MBP−IgGタンパク質(実施例4参照)および抗−ヒトIL−2mAbを50μlのPBS中、96穴マイクロタイターのウエルに同時に被覆した。組換えT細胞から直線的応答を引き出すために必要なscDR2/MBP−IgGの量は実験的に決定する。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)100μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地100μlを容れた。次いで、E11 TCR T細胞形質導入体(培地100μl中1×10細胞)を加えた。10%CO下、37℃で8時間インキュベーションした後、細胞を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄した。ビオチン化抗−IL−2mAb(10%FBS含有PBS100μl中100ng)を各ウエルに加えた。4℃で一夜インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、10%FBS−PBS100μl中のアビジンペルオキシダーゼ250ngを各ウエルに加えた。37℃30分後、ウエルを洗い、TMB基質100μlを加えた。基質反応を0.18M硫酸で停止させ、吸光度を450nmで読み取った。MHC/ペプチド複合体と組換えTCR間の相互作用に拮抗する化合物の能力は、T細胞形質導入体が培地に分泌したサイトカイン量の低下として測定する。T細胞を刺激するMHC/ペプチド複合体の代わりに抗−TCR Abを用いるアッセイは、阻害性化合物がTCR:MHC/ペプチド複合体の相互作用に拮抗することにより作用するのか、または異なるメカニズムにより作用するのか、を決定するために実施する。MHC/ペプチド複合体によるT細胞刺激は阻害するが、抗−TCR抗体による刺激は阻害しない化合物は、リード(手掛かりとなる)化合物として追求し得る。
【0383】
実施例14:TCR:MHC抗原相互作用を調節する化合物を同定するためのモデル細胞に基づくスクリーニング法の開発
本実施例では、TCRとMHC抗原分子との相互作用を特異的に調節するアゴニストおよびアンタゴニストについて化学ライブラリーをスクリーニングするための、細胞に基づくモデルとなるスクリーニングシステムにつき記載する。このモデルは2種以上の異なる抗原特異T細胞レセプターをその表面に発現する不死化T細胞株(例えば、T細胞ハイブリドーマ)に基づいている。例えば、当該T細胞はその内在性TCRおよびユニーク抗原特異性をもつ組換え一本鎖TCRをも発現し得た。スクリーニングアッセイの目標は、TCRの一つについて、他のTCRと比較して、TCR:MHC/ペプチド相互作用を増強(アゴニスト)するか、または減弱(アンタゴニスト)する際に分別作用を示す化合物を同定することである。これらの細胞は、上記の固定化MHC/ペプチド分子(例えば、一本鎖単量体、IgGまたはIgM)を予め被覆したウエルによるプレートアッセイに使用する。MHC/ペプチドはT細胞によるIL−2分泌を刺激する。化合物は、T細胞によるIL−2分泌を増強するか、または阻害するその能力について選抜する。TCRとMHC/ペプチド複合体との間の相互作用は一般に弱く、またIL−2の産生/分泌過程には多くのステップがあるために、多くの化合物の同定は、IL−2産生の低下により証明されるように、T細胞刺激に(特異的に、また非特異的に)干渉する化合物について予測する。ユニーク標的に特異的な2つのTCRを発現するT細胞の使用は、非特異的(TCR:MHC/ペプチドとは関係のない)メカニズムによりT細胞刺激を阻害する化合物に対し内部コントロールを提供することにより、スクリーニング過程を容易なものとする。例えば、選抜すべき化合物の多くは、必ずしもTCRとMHC/ペプチドとの相互作用の時点ではなく、恐らくTCRが引き金を引いた後のシグナル伝達経路に沿う時点で、IL−2産生を遮断する。一般的な細胞毒性の影響をもつ化合物もまたIL−2産生を遮断する。異なるMHC/ペプチド複合体での刺激の試験によると、二重のTCR細胞株は、阻害化合物がTCR:MHC/ペプチド相互作用に干渉することで作用するのか、またはIL−2産生/分泌過程のある他の時点で作用するのかを決定する上で非常に有用である。
【0384】
この実施例のために、内在性2B4TCRおよび組換えDO11.10scTCRを発現するモデル細胞株を実施例7記載のように生成させた。2B4およびDO11.10TCRを介しての刺激に対するT細胞株の応答性を評価するために、該細胞を、ペプチドパルスした抗原提示細胞(APC)を収容するウエル中でインキュベートした。例えば、2B4形質導入体をOVAまたはPCCでパルスしたA20(IA)細胞とともに、またはOVAまたはPCCでパルスしたCH12(IE)細胞とともにインキュベートした。これらの実験結果(図17Aおよび図17B)は、2B4形質導入体と野生型2B4細胞がPCCでパルスしたCH12細胞には応答するが、OVAでパルスしたCH12細胞またはPCCでパルスしたA20には応答しないことを示した。しかし、OVAでパルスしたA20細胞の存在下では、2B4形質導入体が応答し、IL−2を産生したが、野生型の2B4細胞は非応答性であった。これらのデータが示唆することは、T細胞は少なくとも2種類の機能的に識別可能な抗原特異TCRを発現するように設計調製することができるということである。次の実験は、これらの2B4形質導入体が固定化したMHC/ペプチド分子に応答性を示すか、試験することであった。これらの検討を進める理論的根拠は実施例10で説明し、その結果を実施例11に示す。
【0385】
モデルアッセイシステムは、DO11.10scTCRと固定化したscIA/OVAとの相互作用を遮断する化合物を同定するために開発する。DO11.10scTCR2B4形質導入体を用いるアッセイは、実施例11に記載のように実施する。DO11.10TCRとIA/OVAとの相互作用を遮断することにより細胞の刺激を阻害することのできる化合物は、従って、同じDO11.10scTCR2B4形質導入体と固定化したscIE/PCCを用いて刺激アッセイにより選抜する。2B4TCRとscIE/PCCとの連結が細胞刺激に至る場合には、インヒビター化合物は恐らくDO11.10TCRとscIA/OVAとの相互作用の特異的遮断を標的とすることにより作用する。しかし、細胞刺激の阻害が、使用したMHC/ペプチド複合体とは無関係であることが判明した場合には、当該化合物は恐らくT細胞刺激の非特異的インヒビターとして分類されよう。
【0386】
長期目標は、異なるMHCファミリーにより限定される2種以上のTCRで再構築した一つの細胞株を創生することである。この手法の利点は、各スクリーニング実験内で複数の細胞株を取り扱い、処理する煩雑さが除かれるということである。
【0387】
実施例15:TCR:MHC/ペプチド相互作用のインヒビター同定用細胞表面レセプターに基づく検出アッセイ法の開発
多価MHC/ペプチド複合体とTCRを用い、その表面に同族体レセプターを担持する細胞を蛍光染色した(Altman J.D. et al. (1996) Science 274: 94−96)。例えば、T細胞ハイブリドーマは多量体sc−クラスII−Ig分子を用いて特異的に染色することができる。本研究において、GD12またはDO11.10T細胞ハイブリドーマ(5×10細胞/ウエル)を10μg/ウエルのscIA/GD−Ig分子とともに37℃で一夜インキュベートした。GD12TCRはIAとの関連でgD246−261ペプチドに特異的であり、一方、DO11.10TCRはIAとの関連でOVA323−339ペプチドに特異的である。一夜インキュベーションした後、細胞をPBSで洗い、抗−マウスIgG2bmAb−ビオチンおよびストレプトアビジン−サイクローム(Cychrome)と4℃で1時間インキュベートした。次いで、細胞をPBS、1%ホルムアルデヒド含有PBS、およびPBSで洗浄した。染色した細胞のフローサイトメトリーは、scIA/GD−Ig分子がGD12T細胞ハイブリドーマを特異的に染色すること、しかし、DO11.10T細胞は染色し得なかったことを示した(図20)。抗−マウスIgG2bmAb−ビオチンおよびストレプトアビジン−サイクロームのみとインキュベートしたGD12T細胞では、細胞染色を観察しなかった。これらの結果は、本アッセイが多価MHC/ペプチド複合体をプローブとして使用して、細胞表面TCRを検出し得ることを証明している。
【0388】
T細胞表面上の抗原を検出するための単一プレート基準細胞ELISAについては、文献にも記載されている(参照:Grunow, R. et al. (1994) J. Immunol. Methods 171: 93−102)。これらのアッセイ法ではモノクローナル抗体の結合を検出したが、同様のアッセイフォーマットを、多価MHC/ペプチド複合体と細胞表面TCRとの相互作用を阻害する化合物を検出するために開発し得た。例えば、GD12T細胞をポリリジン被覆96穴マイクロタイタープレートの増殖培地に加える。プレートを10%CO下に37℃でインキュベートし、T細胞ハイブリドーマが被覆ウエルに接着するようにする。多価scIA/GD−Ig分子を試験化合物(またはコントロールとしての希釈化合物)とともに細胞に加える。インキュベーション後、未結合scIA/GD−Ig分子を除き、接着細胞を洗浄する。様々な市販入手可能なプローブ、例えば、酵素結合および蛍光色素結合抗体などを使用し、scIA/GD−Ig分子とGD12TCR間の相互作用を示すことが可能であった。例えば、抗−IgG2bmAb−HPRプローブを添加して、TCR−結合scIA/GD−Ig分子を検出することができる。未結合の抗体を除去し、ウエルをTMB基質とインキュベートし、TCR:scIA/GD−Ig:抗−IgG2bmAb−HPR複合体を検出する。発色後、1M硫酸で反応を停止し、450nmでの吸光度を測定する。最初の検討では、T細胞の適当な数、およびMHC/ペプチド−TCR相互作用の良好な感度の直線性検出に必要な多価sc−クラスII−Ig分子の量と開示抗体プローブの量を決定する。コントロール実験は、異なるMHC多量体、例えば、scIA/OVA−IgなどをscIA/GD−Igの代わりに加え、アッセイのバックグランドを確立する。特異的MHC/ペプチド−TCR相互作用を阻害する試験化合物の能力はシグナルの減損として測定する。例えば、細胞表面GD12TCRとscIA/GD−Ig多量体間の相互作用を阻害する試験化合物は、希釈化合物と当該細胞とMHC/ペプチドプローブとを含むコントロールウエルにて観察されるよりも、吸光度の読み取り値が低くなる。阻害化合物の特異性は、従って、異なるTCRとその対応する多価MHC/ペプチドプローブを担持する細胞を用いて、他の細胞に基づくELISAにて検討することができた。
【0389】
実施例16:TCR:MHC抗原相互作用を増強および阻害する化合物を同定するためのタンパク質に基づくスクリーニング方法の開発
本実施例の目標は、組換えTCRとMHC抗原試薬を用いて、タンパク質−タンパク質結合アッセイ法を開発することであった。タンパク質に基づくアッセイ法を確立することによって、高速大量処理スクリーニング法が開発され、標的のTCR:MHC/ペプチド相互作用を直接増強または低下させる化合物の同定が可能となった。かかるスクリーニングアッセイ法の利点は、細胞に基づくアッセイ法に比べて、細胞毒性であるか、または非特異的細胞性応答に影響するものとして検出される「擬陽性」化合物の数を減少させることである。ここで採られる手法は、精製組換えTCRとMHC抗原複合体を用いて、ELISAフォーマットを確立するためのものであった。
【0390】
簡単に説明すると、264TCR(野生型ヒト腫瘍サプレッサータンパク質p53から分離され、HLA−2によって制限されているペプチドフラグメント264〜272)をエンコードするcDNAはリンダ・シャーマン(Linda Sherman)博士(スクリップス(Scripps)研究所、ラホーラ、カリフォルニア)から提供頂いた。Vα3.1およびVβ3.0遺伝子の増幅は、係属中の米国特許出願番号08/813,731(バクテリオファージコートタンパク質および一本鎖T細胞レセプターを含んでなる融合タンパク質)および08/943,086(一本鎖T細胞レセプターおよび免疫グロブリン軽鎖定常領域を含んでなる融合タンパク質)に記載のとおりに実施したが、使用したオリゴヌクレオチドは264TCRに特異的なものであった。3−ドメインscTCR−Cカッパ融合タンパク質としての264TCRのクローニングは、DO11.10TCRについて記載されている方法と同様に実施した(上記係属中の米国特許出願参照)。264scTCRカッパ融合ベクターは、培地中可溶性タンパク質発現用CHO細胞に形質導入した。次いで、264scTCRタンパク質は、SDS−PAGE分析により確認しながら、アフィニティカラム上均一となるまで精製した。
【0391】
別に、HLA−A2およびベータ−2−ミクログロブリン分子の調製に使用するベクターシステムは、ジョン・アルトマン(John Altman)博士(エモリー大学、アトランタ、ジョージア)に提供頂いたが、これらについてはアルトマンらが記載している(Altman, J.D., P.A.H. Moss, P.J.R. Goulder, D.H. Barouch, M.G. McHeyzer−Williams, J.I. Bell, A.J. McMichael & M.M. Davis. 1996. Science 274: 94−96)。対象となるペプチドを負荷したHLA−A2分子を調製するために、マーク・デービス(Mark Davis)博士(スタンフォード大学、パロアルト、カリフォルニア)によるプロトコールに従い、機能的分子を形成した(参照文献:Altman et al. 1996. Science 274: 94−96)。正しく折りたたまれたペプチド/HLA−A2複合体を、50kDに移動した単一ピークとしてセファデックス−200サイズ排除カラムにより単離した。次いで、このタンパク質複合体をビオチンリガーゼ(アビディティ(Avidity)、デンバー、コロラド)によりビオチン化し、C−末端BirA配列に1個のビオチン部分を付着させた。ビオチン化A2複合体はストレプトアビジンにより多量体化したが、ストレプトアビジンは1分子当たり4個までのビオチン残基を結合させることのできるビオチン特異タンパク質である。HLA−A2とストレプトアビジンタンパク質をそれぞれ4:1のモル比で用いて、四量体のHLA−A2/ペプチド複合体を生成させた。(単量体に比較して)四量体を使用することの利点は、TCRとの相互作用に際して四量体が発揮する結合活性がより大きいことである。この事実を支持するものとして、BIAコア装置を用いてのタンパク質結合の研究は、可溶性四量体HLA−A2/264ペプチド複合体が、単量体HLA−A2/264ペプチド複合体よりも、相当に強く、固定化264scTCR−Cカッパ融合タンパク質に結合することを示した。
【0392】
これらの知見に基づき、TCR:MHC/ペプチド相互作用を証明するために、HLA−A2/264ペプチド四量体技法を用いてELISAを開発した。このアッセイでは、264scTCR−Cカッパ融合タンパク質を、2、1および0.5μg/ウエルの量で96穴プレートに被覆した。次いで、プレートを洗浄し、264/HLA−A2四量体でプローブした。結果を図21に示すが、この結果は、264ペプチドを含むが、149ペプチドは含まないHLA−A2四量体が、ペプチドに特異的な様式で、固定化した264scTCR−Cカッパタンパク質に結合したことを示唆している。この研究は、TCRとMHC/ペプチド分子の相互作用を検出するために、タンパク質に基づくELISAを使用するための「原理の証明」を立証している。ここに記載した結果は、このアッセイフォーマットを他のTCR:MHC/ペプチド対に適用して、高速大量処理スクリーニング方法によるアゴニストおよびアンタゴニスト化合物を同定するタンパク質に基づくアッセイ手技を確立し得ることを示唆している。
【0393】
例えば、精製した264scTCR−Cカッパ融合タンパク質を、50μlのPBS中、96穴マイクロタイターのウエルに被覆する。直線的応答を引き出すために必要な264scTCR−Cカッパ融合タンパク質の量は実験的に決定する。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)50μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地50μlを容れる。次いで、HLA−A2/264四量体(50μl培地中)を加える。室温で30分間インキュベーションした後、タンパク質溶液を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄する。ウサギ抗−ストレプトアビジン抗血清を各ウエルに加える。室温で20分間インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、HRPに接合したヤギ抗−ウサギIg抗血清を加える。室温30分後、ウエルを洗浄し、ABTS基質を加える。基質反応を発色させ、405nmでの吸光度を読み取る。吸光度読み取り値は264scTCR被覆ウエルに結合したHLA−A2/264ペプチド四量体の量と相関する。
【0394】
MHC/ペプチド複合体と組換えTCR間の相互作用に拮抗する化合物の能力は、405nmでの吸光度の読み取り値の低下として測定する。MHC/ペプチド複合体の代わりに抗−TCR Abを用いたときのアッセイは、阻害化合物がTCR:MHC/ペプチド複合体相互作用に拮抗することにより作用するのか、またはタンパク質:タンパク質相互作用の一般的な阻害を介して作用するのかを決定するために実施する。MHC/ペプチド複合体の結合を阻害するが、抗−TCR抗体の結合は変えない化合物は、リード(手掛かりとなる)化合物として追求し得る。TCRとMHC/ペプチド分子の他の対を用いるアッセイは、阻害化合物の特異性を決定するために実施する。
【0395】
MHC/ペプチド複合体と組換えTCR間の相互作用を増大させる化合物の能力は、405nmでの吸光度読み取り値の増加として測定する。上記のように、TCRとMHC/ペプチド分子又は抗−TCR抗体の他の対を用いるアッセイは、刺激性化合物の特異性を決定するために実施する。HLA−A2/p53 264−272ペプチド複合体は腫瘍抗原でもあるので、TCRとこの抗原との相互作用を特異的に刺激する化合物は、治療用抗癌剤の開発に有用であることが分かる。当該ペプチドが感染性病原から誘導したものである場合に、TCRとMHC抗原複合体間の特異的相互作用を刺激する化合物を同定するために、同様のスクリーニング方法を開発することができた。かかる方法の最終ゴールは、抗感染剤を単離することである。
【0396】
実施例17:ヒト自己免疫疾患と関連するTCR:MHC/ペプチド相互作用を阻害する化合物を同定するためのタンパク質に基づくスクリーニング方法の開発
本実施例の目標は、ヒト自己免疫疾患と関連する組換えヒトTCRおよびヒトMHC抗原試薬を用いて、タンパク質−タンパク質結合アッセイ法を開発することであった。タンパク質に基づくアッセイ法を確立することによって、自己免疫TCR:MHC/ペプチド相互作用に直接拮抗する化合物を同定するために、高速大量処理選抜法を開発することができた。これらの化合物は潜在的に選択的免疫抑制剤の開発につながる可能性を秘めている。
【0397】
E11ヒトT細胞クローンから誘導されるTCRは、哺乳動物細胞において組換え3−ドメイン一本鎖可溶性TCRとして発現される。適切な発現ベクターの構築、哺乳動物細胞の形質導入と選択、およびscTCRの産生と精製に使用する方法については、実施例6および以下の文献に記載されている:Weidanz, et al. 1998. J. Immunol. Methods 221: 59; 米国特許出願番号08/813,731および08/943,086。
【0398】
自己免疫TCR:MHC/ペプチド相互作用を証明するために、E11scTCRとscDR2/MBP−Ig(実施例4参照)を用い、ELISAを開発することができた。このアッセイ法においては、E11scTCRタンパク質を96穴プレートに被覆する。次いで、プレートを洗浄し、scDR2/MBP−Igでプローブする。洗浄工程に続いて、結合したscDR2/MBP−Igをヤギ抗−ヒトIgG−HRPでプローブし、TMB基質での発色により検出する。450nmでの吸光度にて、E11scTCR被覆ウエルに結合したscDR2/MBP−Igの量を決定する。本研究は自己免疫TCRとMHC/ペプチドの相互作用を検出するために、タンパク質に基づくELISAを使用することについて「原理の証明」を立証しており、高速大量処理スクリーニング方法によるアンタゴニスト化合物を同定するタンパク質に基づくアッセイ手技を確立する。
【0399】
例えば、精製したE11scTCRタンパク質を50μlのPBS中、96穴マイクロタイターのウエルに被覆する。直線的応答を引き起こすために必要なE11scTCR融合タンパク質の量は実験的に決定する。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)50μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地50μlを容れる。次いで、scDR2/MBP−Ig(50μl培地中)を加える。室温でインキュベーションした後、タンパク質溶液を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄する。HRPに接合したヤギ抗−ヒトIg抗血清を加える。室温30分後、ウエルを洗浄し、TMB基質を加える。基質反応を0.18M硫酸で停止させ、450nmでの吸光度を読み取る。吸光度読み取り値は、E11scTCR被覆ウエルに結合したscDR2/MBP−Igの量と相関する。
【0400】
MHC/ペプチド複合体と組換えTCR間の相互作用に拮抗する化合物の能力は、450nmでの吸光度読み取り値の低下として測定する。MHC/ペプチド複合体の代わりに抗−TCR Abを用いたときのアッセイは、阻害化合物がTCR:MHC/ペプチド複合体相互作用に拮抗することにより作用するのか、またはタンパク質:タンパク質相互作用の一般的な阻害を介して作用するのかを決定するために実施する。MHC/ペプチド複合体の結合を阻害するが、抗−TCR抗体の結合は変えない化合物はリード(手掛かりとなる)化合物として追求し得る。TCRとMHC/ペプチド分子の他の対を用いるアッセイは、阻害化合物の特異性を決定するために実施する。自己免疫TCRとその同族体MHC/ペプチド複合体との相互作用を特異的に阻害する化合物は、治療用免疫抑制剤の開発に有用であることが分かる。
【0401】
実施例18:ヒト自己免疫疾患と関連するTCR:MHC/ペプチド相互作用を阻害する化合物を同定するための均一系スクリーニング方法の開発
本実施例の目標は、ヒト自己免疫疾患と関連する組換えヒトTCRおよびヒトMHC/ペプチド試薬を用いて、タンパク質−タンパク質結合均一系アッセイ法を開発することにあった。均一系アッセイが有利な点は、未結合成分の分離を要しないこと、あるいは洗浄工程を必要としないことである。数多くの異なるシステムが均一系アッセイを、細胞に基づくアッセイまたはタンパク質に基づくアッセイとして実施することを可能にしている。
【0402】
本実施例に記載したアッセイフォーマットでは、特殊化したビーズまたは微粒子を採用する。ビーズに基づく試薬は広範なフォーマットで市販品として入手可能であり、例えば、組換えタンパク質の高い受容能力をもつ結合/捕捉、効率的な検出、および異なる分離法と均一系アッセイ方法の使用が可能となる。多くの高速大量処理スクリーニング方法にとって、ビーズに基づく試薬は有利である。
【0403】
例えば、アルファスクリーン試薬(パッカード(Packard)バイオサイエンス)に基づく均一系発光近接アッセイは、自己免疫TCR:MHC/ペプチド相互作用を証明するために、E11TCRおよびDR2/MBP分子を用いて開発することができる。このアッセイフォーマットにおいては、2個の小ビーズをTCRとMHC/ペプチド複合体で標識し、TCR:MHC/ペプチド相互作用により接近させる。レーザー光励起により、「ドナー(供与体)」ビーズが化学信号を発するが、これは「アクセプター(受容体)」ビーズが密に接近しなければ検出されない。TCR:MHC/ペプチド相互作用がビーズを会合させると、化学反応のカスケードが作用して著しく増幅されたシグナルを発生させる。このTCR:MHC/ペプチド相互作用がシグナルを発生させる能力を調節(増減)する能力について、化合物を試験することができる。
【0404】
E11ヒトT細胞クローンから誘導したTCRは、記載のように、哺乳動物細胞において組換え3−ドメイン一本鎖可溶性TCRとして発現される。実施例1および2に記載した方法を用いて、E11scTCRのC末端にbirA標的配列を包含させる。精製したE11scTCRタンパク質は、実施例1および2に記載のように、ビオチンリガーゼでビオチン化する。
【0405】
このアッセイ法では、E11scTCR−ビオチンタンパク質をストレプトアビジン被覆ドナービーズに結合させる。scDR2/MBP−Ig(実施例4参照)は抗−ヒトIgG被覆アクセプタービーズに結合する。ビーズを混合し、E11scTCRタンパク質とscDR2/MBP複合体間で会合させる。この相互作用はドナービーズとアクセプタービーズとを接近させ(<200nm)、光誘発化学反応を起こし、検出可能なシグナルを生成させる。ドナービーズとアクセプタービーズを最適に被覆し、タンパク質被覆ビーズ間の相互作用を可能とするのに必要な条件は、実験的に決定する。ドナービーズでの化学反応を680nmの光で誘発する。近接アクセプタービーズへのエネルギー転移に続いて、発生するシグナルは520〜620nmで測定可能である。この測定は時間分解モードで実施し、アッセイにおける蛍光化合物のバックグランドの影響を最小とすることができる。本研究は自己免疫TCRとMHC/ペプチドの相互作用を検出するために、均一系タンパク質に基づく均一アッセイを使用することについて「原理の証明」を立証しており、高速大量処理スクリーニング方法によるアンタゴニスト化合物を同定するための均一系アッセイ手技を確立する。
【0406】
例えば、E11scTCRドナービーズとscDR2/MBPアクセプタービーズとをマイクロタイターウエル中で混合し、検出可能なシグナルを発生させる。直線的応答を生じさせるために必要な反応条件は実験的に決定する。2.5%ジメチルスルホキシド含有媒体または2.5%DMSO中の試験化合物を含有する媒体をウエルに加える。680nmでのレーザー励起に続いて、蛍光シグナルはアルファクエスト(AlphaQuest)HSTマイクロプレート・アナライザー(パッカード)を用い、時間分解モード(20m秒遅延)、550nmで検出する。蛍光シグナルはE11scTCRドナービーズに結合したscDR2/MBPアクセプタービーズの量と相関する。
【0407】
MHC/ペプチド複合体とTCRとの相互作用に拮抗する化合物の能力は、550nmでの蛍光シグナル量の減少として測定する。MHC/ペプチド複合体の代わりに抗−TCR Abを用いたときのアッセイは、阻害化合物がTCR:MHC/ペプチド複合体相互作用に拮抗することにより作用するのか、またはタンパク質:タンパク質相互作用の一般的な阻害を介して作用するのかを決定するために実施する。MHC/ペプチド複合体の結合を阻害するが、抗−TCR抗体の結合は変えない化合物はリード(手掛かりとなる)化合物として追求し得る。TCRとMHC/ペプチド分子の他の対を用いるアッセイは、阻害化合物の特異性を決定するために実施する。自己免疫TCRとその同族体MHC/ペプチド複合体との相互作用を特異的に阻害する化合物は、治療用免疫抑制剤の開発に有用であることが分かる。
【0408】
実施例19:TCR:MHC抗原相互作用を増強および阻害する化合物を同定するためのタンパク質に基づくスクリーニング方法の開発
本実施例の目標は、組換えTCRとMHC抗原試薬を用いて、タンパク質−タンパク質結合アッセイ法を開発することであった。タンパク質に基づくアッセイ法を確立することによって、高速大量処理スクリーニング法が開発され、標的のTCR:MHC/ペプチド相互作用を直接増強または低下させる化合物の同定が可能となった。かかるスクリーニングアッセイ法の利点は、細胞に基づくアッセイ法に比べて、細胞毒性であるか、または非特異的に細胞性応答に影響するものとして検出される「擬陽性」化合物の数を減少させることである。ここで採られる手法は、精製組換えTCRとMHC抗原複合体を用いて、ELISAフォーマットを確立するためのものであった。
【0409】
簡単に説明すると、264TCR(野生型ヒト腫瘍サプレッサータンパク質p53から分離され、HLA−A2によって制限されているペプチドフラグメント264〜272)をエンコードするcDNAはリンダ・シャーマン(Linda Sherman)博士(スクリップス(Scripps)研究所、ラホーラ、カリフォルニア)から提供頂いた。Vα3.1およびVβ3.0遺伝子の増幅は、係属中の米国特許出願番号08/813,731(バクテリオファージコートタンパク質および一本鎖T細胞レセプターを含んでなる融合タンパク質)および08/943,086(一本鎖T細胞レセプターおよび免疫グロブリン軽鎖定常領域を含んでなる融合タンパク質)に記載のとおりに実施したが、使用したオリゴヌクレオチドは264TCRに特異的なものであった。3−ドメインscTCR−Cカッパ融合タンパク質としての264TCRのクローニングは、DO11.10TCRについて記載されている方法と同様に実施した(上記係属中の米国特許出願参照)。264scTCRカッパ融合ベクターは、培地中可溶性タンパク質発現用CHO細胞に形質導入した。次いで、264scTCRタンパク質は、SDS−PAGE分析により確認しながら、アフィニティカラム上均一となるまで精製した。
【0410】
別に、HLA−A2およびベータ−2−ミクログロブリン分子の調製に使用するベクターシステムは、ジョン・アルトマン(John Altman)博士(エモリー大学、アトランタ、ジョージア)に提供頂いたが、これらについてはアルトマンらが記載している(Altman, J.D., P.A.H. Moss, P.J.R. Goulder, D.H. Barouch,M.G. McHeyzer−Williams, J.I. Bell, A.J. McMichael & M.M. Davis. 1996. Science 274: 94−96)。対象となるペプチドを負荷したHLA−A2分子を調製するために、マーク・デービス(Mark Davis)博士(スタンフォード大学、パロアルト、カリフォルニア)によるプロトコールに従い、機能的分子を形成した(参照文献:Altman et al. 1996. Science 274: 94−96)。正しく折りたたまれたペプチド/HLA−A2複合体を、50kDに移動した単一ピークとしてセファデックス−200サイズ排除カラムにより単離した。次いで、このタンパク質複合体をビオチンリガーゼ(アビディティ、デンバー、コロラド)によりビオチン化し、C−末端BirA配列に1個のビオチン部分を付着させた。ビオチン化A2複合体はストレプトアビジンにより多量体化したが、ストレプトアビジンは1分子当たり4個までのビオチン残基を結合させることのできるビオチン特異タンパク質である。HLA−A2とストレプトアビジンタンパク質をそれぞれ4:1のモル比で用いて、四量体のHLA−A2/ペプチド複合体を生成させた。(単量体に比較して)四量体を使用することの利点は、TCRとの相互作用に際して四量体が発揮する結合活性がより大きいことである。この事実を支持するものとして、BIAコア装置を用いてのタンパク質結合の研究は、可溶性四量体HLA−A2/264ペプチド複合体が、単量体HLA−A2/264ペプチド複合体よりも、相当に強く、固定化264scTCR−Cカッパ融合タンパク質に結合することを示した。
【0411】
これらの知見に基づき、TCR:MHC/ペプチド相互作用を証明するために、HLA−A2/264四量体技法を用いてELISAを開発した。このアッセイでは、264scTCR−Cカッパ融合タンパク質を、2、1および0.5μg/ウエルの量で96穴プレートに被覆した。次いで、プレートを洗浄し、264/HLA−A2四量体でプローブした。結果を図21に示すが、この結果は、264ペプチドを含むが、149ペプチドは含まないHLA−A2四量体が、ペプチドに特異的な様式で、固定化した264scTCR−Cカッパタンパク質に結合したことを示唆している。
【0412】
第二のELISAはHLA−A2/264またはHLA−A2/149四量体技法を用いて開発した。本アッセイのために、四量体は上記のように調製したが、ただし、ビオチン化HLA−A2複合体はストレプトアビジンペルオキシダーゼ(カークガード・アンド・ペリー(Kirkegaard and Perry)ラボラトリーズ)を用いて多量体化し、HLA−A2/264−HRPまたはHLA−A2/149−HRP四量体を形成した。次いで、標識した四量体をプローブとして用い、プレート結合TCRを検出した。TCRを固定化するために、抗−TCRベータ定常ドメイン特異抗体H57(BDファーミンゲン)を50μlのPBS中、250ng/ウエルの量で、4℃で一夜のインキュベーションにより96穴マイクロタイタープレートのウエルに被覆した。抗体を除去し、ウエルをPBS中10%の血清で1時間ブロックした。ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液200μlで3回洗浄した。精製した264scTCR−Cカッパ融合タンパク質を1%血清含有PBS50μlに加えた。室温で1時間後、ウエルを洗浄し、HLA−A2/264−HRP(またはコントロールHLA−A2/149−HRP)四量体を1%血清含有PBS50μlに加えた。室温で2時間後、ウエルを洗浄し、ABTS基質100μlを加え、20分間発色させた。基質反応は405nmの吸光度で読み取ったが、これはTCR融合タンパク質が結合した標識MHC/ペプチドの量を表す。これらの検討結果は、264scTCRとHLA−A2/264−HRPプローブとの間に特異的相互作用のあることを示したが、264TCRとコントロールHLA−A2/149−HRPプローブとの間には相互作用がなかった(図22Aおよび22B)。直線応答を生じるために必要な264scTCR−Cカッパ融合タンパク質およびHLA−A2.264−HRPプローブの量は、実験的に決定した。上昇する264scTCR濃度対上昇するHLA−A2/264−HRP濃度のマトリックス検討も実施し、応答の直線性範囲を決定した(図23Aおよび23B)。もう一つの検討では、精製した264scTCR−IgG1融合タンパク質と264scTCR−Cカッパ融合タンパク質との間の比較を行った。両方のタンパク質がその能力において同等であり、HLA−A2/264−HRPプローブと相互作用することが判明した(図24A〜D)。
【0413】
これらの研究は、TCRおよびMHC/ペプチド分子の相互作用を検出するために、タンパク質に基づくELISAを使用するための「原理の証明」を立証している。ここに記載したこれらの結果は、このアッセイフォーマットを他のTCR:MHC/ペプチド対に適用してタンパク質に基づくアッセイ手法を確立し、高速大量処理スクリーニング方法により、アゴニストおよびアンタゴニスト化合物を同定し得ることを示唆している。
【0414】
例えば、上記の264scTCR−Cカッパ:HLA−A2/264−HRP ELISAは、TCR:MHC/ペプチド相互作用を阻害する化合物用に、化学ライブラリーを選抜するために使用した。この実験においては、HLA−A2/264−HRPプローブを264scTCR被覆ウエルに加えることにより、80種の異なる化合物を50μMの濃度で個々に試験した。ELISAは上に記載のとおりに実施した。ELISA反応を阻害する各化合物の能力を測定した。一つの化合物が基質反応を50μMで80%まで阻害し、そのID50が2μMであることが判明した。これらの結果は、TCRとMHC抗原間の相互作用に拮抗する化合物の同定に、かかるタンパク質に基づくアッセイを用いる可能性を示している。
【0415】
もう一つの例において、精製した264scTCR−Cカッパ融合タンパク質は、PBS50μl中、96穴マイクロタイターのウエルに被覆する。直線的応答を引き出すために必要な264scTCR−Cカッパ融合タンパク質の量は実験的に決定する。24時間後に、被覆溶液を除き、ウエルに2.5%ジメチルスルホキシド含有培地(10%FBS含有IMDM)50μlまたは2.5%DMSO中に試験化合物を含む培地50μlを容れる。次いで、HLA−A2/264四量体(50μl培地中)を加える。室温で30分間インキュベーションした後、タンパク質溶液を除き、ウエルを1%トリトンX−100含有トリス緩衝塩溶液で洗浄する。ウサギ抗−ストレプトアビジン抗血清を各ウエルに加える。室温で20分間インキュベーションした後、ウエルを洗浄し、HRPに接合したヤギ抗−ウサギIg抗血清を加える。室温30分後、ウエルを洗浄し、ABTS基質を加える。基質反応を発色させ、405nmでの吸光度を読み取る。吸光度読み取り値は、264scTCR被覆ウエルに結合したHLA−A2/264四量体の量と相関する。
【0416】
MHC/ペプチド複合体と組換えTCRとの相互作用に拮抗する化合物の能力は、405nmでの吸光度読み取り値の減少として測定する。MHC/ペプチド複合体の代わりに抗−TCR Abを用いたときのアッセイは、阻害化合物がTCR:MHC/ペプチド複合体相互作用に拮抗することにより作用するのか、またはタンパク質:タンパク質相互作用の一般的な阻害を介して作用するのかを決定するために実施する。MHC/ペプチド複合体の結合を阻害するが、抗−TCR抗体の結合は変えない化合物はリード(手掛かりとなる)化合物として追求し得る。TCRとMHC/ペプチド分子の他の対を用いるアッセイは、阻害化合物の特異性を決定するために実施する。
【0417】
MHC/ペプチド複合体と組換えTCRとの相互作用を増大させる化合物の能力は、405nmでの吸光度読み取り値の増加として測定する。上記のように、TCRおよびMHC/ペプチド分子または抗−TCR抗体の他の対を使用するアッセイは、刺激性化合物の特異性を決定するために実施する。HLA−A2/p53 264−272ペプチド複合体は腫瘍抗原でもあるので、TCRとこの抗原との相互作用を特異的に刺激する化合物は、治療用抗癌剤の開発に有用であることが分かる。当該ペプチドが感染性病原から誘導したものである場合のTCRとMHC抗原複合体間の特異的相互作用を刺激する化合物を同定するために、同様のスクリーニング方法を開発することができた。かかる方法の最終ゴールは、抗感染剤を単離することである。
【0418】
本明細書に開示した文献はすべて本明細書中に参考として援用される。
本発明について具体的な態様に関連させて記載したが、本発明の改変および変動は、例えば、上記特許請求の範囲に定義した本発明の範囲から逸脱することなく構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1A〜Bは種々のT細胞レセプター(TCR)と同族体主要組織適合(MHC)ペプチド複合体との間の相互作用を示す図面である。
【図2】
図2は試験化合物検出のための本発明の一方法を示す概略図である。この例では、小分子インヒビターがTRC/MHC抗原相互作用を阻害し、不所望の免疫応答を遮断する一助となる。
【図3】
図3は自己免疫疾患を遮断する試験化合物検出のための特定タンパク質に基づく方法を示す概略図である。
【図4】
図4は自己免疫応答を遮断する試験化合物検出のための特定細胞に基づく方法を示す概略図である。
【図5】
図5AはDO11.10TCRおよびsc−IA/OVA相互作用のインヒビターについて化学ライブラリーをスクリーニングする際の本発明の「原理証明」例を示す概略図である。
図5Bは高速大量処理スクリーニングフォーマットを使用してDO11.10TCRおよびsc−IA/OVA相互作用のインヒビターを検出する際の、別の本発明「原理証明」例を示す概略図である。検出されるインヒビターは、内部コントロールと比較した吸光度の差により同定される。
【図6】
図6Aは多発性硬化症(MS)を阻害する試験化合物を検出する方法の具体例を示す概略図である。
図6Bは高速大量処理スクリーニングを使用する試験化合物の具体的検出法を示す概略図である。この図において、該方法は多発性硬化症(MS)を阻害する分子の検出のために最適化される。
【図7】
図7A〜CはIEクローニングのために実施した工程を示す図面である。図7A:種々のαおよびβ鎖フラグメントを含む遺伝的構築物。図7B:一本鎖IE分子の結合したペプチドとの構築。図7C:IE一本鎖を含む昆虫細胞発現ベクター。各図に使用した略号は図7Cに定義する。
【図8】
図8はsc−IA−IgG分子を還元型(レーン1〜2)および非還元型(レーン3〜4)で示すSDS−PAGEゲルの写真である。レーン5はタンパク質のサイズマーカーを示す。レーン番号は左から右への順で示す。
【図9】
図9はDO11.10sc−TCR−IgG2b融合を示すSDS−PAGEゲルの写真である。レーン1は抗体コントロールを示し、レーン2はDO11.10sc−TCR−IgG2b融合タンパク質を示す。
【図10】
図10は本発明の種々のTCR−CD3ζ融合構築物を示す概略図である。
【図11】
図11は蛍光活性化セルソーター(FACS)実験の結果を示すグラフであり、種々のDO11.scTCR−CD3ζ融合構築物を発現するBW5147形質移入体は抗−TCR抗体プローブで染色した。
【図12】
図12Aおよび12BはBWDZ:CD4+形質移入体のFACS特性を示す。図12A:FACSによる表面CD4発現の検出。図12B:FACSによる表面DO11.10scTCR発現の検出。
【図13】
図13はペプチド−パルス抗原提示細胞(APC)によるBWDZ:CD4+細胞の刺激結果を示すグラフである。
【図14】
図14はDO11.10T細胞刺激アッセイにおけるIL−2産生阻害の結果を示すグラフである。
【図15】
図15Aおよび15Bは2種類の検出された試験化合物180B10(図15A)および29D11(図15B)の滴定結果を示すグラフである。
【図16】
図16は例示となる阻害化合物を示す図面である。
【図17】
図17Aおよび17Bはペプチド−パルスAPCによるDO11.10scTCR2B4形質移入体刺激の結果を示すグラフである。図17AはOVAペプチド負荷A20APCを用いるT細胞刺激アッセイを示す。図17BはPCCペプチド負荷CH12細胞を用いるT細胞刺激アッセイを示す。
【図18】
図18はNDOAPCによるDO11.10scTCR2B4形質移入体刺激の結果を示すグラフである。
【図19】
図19はDO11.10scTCR−CD3ζ融合移入2B4 T細胞ハイブリドーマの刺激結果を示すグラフである。
【図20】
図20は多価MHC/ペプチド分子を用いるT細胞染色を説明するグラフである。
【図21】
図21はHLA−A2/264ペプチドと264sc−TCR−カッパの相互作用に対するELISA値を示すグラフである。
【図22】
図22Aはタンパク質に基づくELISAアッセイの応答特異性を示す表である。この情報をグラフ化して図22Bに示す。
【図23】
図23Aはタンパク質ELISAにおける濃度依存性を示す表である。この情報をグラフ化して図23Bに示す。
【図24】
図24Aおよび24Bは、タンパク質ELISAにおいて異なるTCR試薬の比較を示すグラフである。グラフ中の情報を図24Cおよび24Dにそれぞれ示す。

Claims (155)

  1. T−細胞レセプター(TCR)と主要組織適合複合体(MHC)抗原とを含有してなる免疫複合体を調節する化合物の同定方法であって、
    a)少なくとも1種の試験化合物の存在下または非存在下に、第一のTCR分子とMHC抗原分子とを、TCRおよびMHC抗原分子が特異的に免疫複合体として結合するのに十分な条件下で接触させること;
    b)該試験化合物の存在下および非存在下に免疫複合体の存在を検出すること;
    c)TCRとMHC抗原分子との間の特異的な結合を変化させる試験化合物を選択すること;および
    d)免疫複合体を調節するものとして当該選択化合物を同定すること;
    を含んでなることを特徴とする方法。
  2. 該MHC抗原が、MHC/ペプチド複合体、MHC/スーパー抗原複合体、MHC/脂質(または糖脂質)複合体、または異質反応性もしくは異種反応性MHC分子を含有してなるMHCに基づく分子である請求項1記載の方法。
  3. TCRまたはMHC成分の少なくとも一方がヘテロ二量体である請求項1および2記載の方法。
  4. 該ヘテロ二量体が天然産または組換え体である請求項3記載の方法。
  5. 該TCR分子が組換え一本鎖(sc−)分子である請求項1ないし4に記載の方法。
  6. 該TCR分子が完全可溶性である請求項1ないし5に記載の方法。
  7. 該TCR分子が表面分子として細胞により発現されるものである請求項1ないし5に記載の方法。
  8. 該TRC分子が膜貫通型ドメインを含有してなる請求項7記載の方法。
  9. 該TCR分子が多価性である請求項1ないし8に記載の方法。
  10. 該TCR分子が少なくとも哺乳動物の免疫グロブリン分子の一部を含有してなる請求項1ないし9に記載の方法。
  11. 該融合免疫グロブリン分子が定常ドメインまたはその機能的フラグメントを含有してなる請求項10記載の方法。
  12. 該定常ドメインが少なくともκまたはλ軽鎖の定常ドメイン(C)の一部を含有してなる請求項11記載の方法。
  13. 該定常ドメインが重鎖定常ドメインである請求項11記載の方法。
  14. 該免疫グロブリン分子がIgG、IgM、IgAまたはキメライソタイプを有する請求項10ないし13に記載の方法。
  15. 該哺乳動物重鎖がIgGイソタイプを有し、少なくともCH2−CH3ドメインを含有してなる請求項14記載の方法。
  16. 該哺乳動物のIgG重鎖がC1−C2−C3ドメインを含有してなる請求項15記載の方法。
  17. 該哺乳動物重鎖がIgMイソタイプを有し、CH2−CH3−CH4ドメインを含有してなる請求項14記載の方法。
  18. 該哺乳動物の免疫グロブリン分子がマウスまたはヒトの配列を含有してなるか、または該配列からなるものである請求項10記載の方法。
  19. 該TCR分子がさらに2個以上のTCR分子を結合させるための少なくとも1個のタグ標識を含有してなる請求項9ないし18に記載の方法。
  20. 該TCR分子が二量体、三量体、四量体またはより高次の複合体を形成し得るものである請求項19記載の方法。
  21. 該TCR分子が少なくとも融合した哺乳動物のCD3ζ配列の一部を含有してなる請求項1ないし20に記載の方法。
  22. 該融合した哺乳動物のCD3ζ配列が膜貫通ドメインおよび細胞質ドメインまたはその機能的フラグメントを含有してなる請求項21記載の方法。
  23. 該MHC抗原のMHC成分がクラスI、クラスII、またはその組み合わせである請求項1ないし22に記載の方法。
  24. 該MHC抗原のMHC成分がヘテロ二量体であるか、または組換え一本鎖分子である請求項23記載の方法。
  25. 該MHC抗原分子がMHC/ペプチド複合体であり、各MHC抗原分子が融合した提示ペプチドを含有してなる請求項24記載の方法。
  26. 該MHC抗原分子がMHC/ペプチド複合体であり、該方法がさらに該MHC成分に適切な提示ペプチドを負荷することを含んでなるものである請求項24記載の方法。
  27. 該提示ペプチドの負荷を接触工程に先立ち、またはその間に実施する請求項26記載の方法。
  28. 該MHC抗原分子が完全可溶性である請求項1ないし27に記載の方法。
  29. 該MHC抗原分子が表面分子として細胞により発現されるものである請求項1ないし28に記載の方法。
  30. 該MHC抗原分子が少なくとも膜貫通ドメインの一部を含有してなる請求項29記載の方法。
  31. 該MHC抗原分子が多価性である請求項1ないし30に記載の方法。
  32. 該MHC抗原分子が少なくとも融合した哺乳動物の免疫グロブリン分子の一部を含有してなる請求項1ないし31に記載の方法。
  33. 該MHC抗原分子の融合した免疫グロブリン分子が定常ドメインまたはその機能的フラグメントを含有してなる請求項32記載の方法。
  34. 該定常ドメインが少なくともκまたはλ軽鎖定常ドメイン(C)の一部を含有してなる請求項33記載の方法。
  35. 該定常ドメインが重鎖定常ドメインである請求項33記載の方法。
  36. 該免疫グロブリン分子がIgG、IgM、IgAまたはキメライソタイプを有するものである請求項32ないし35に記載の方法。
  37. 該哺乳動物の重鎖がIgGイソタイプを有し、少なくともCH2−CH3ドメインを含有してなる請求項32ないし36に記載の方法。
  38. 該哺乳動物のIgG重鎖がC1−C2−C3ドメインを含有してなる請求項37記載の方法。
  39. 該哺乳動物の重鎖がIgMイソタイプを有し、C2−C3−C4ドメインを含有してなる請求項32ないし36に記載の方法。
  40. 該哺乳動物の免疫グロブリン分子がマウスまたはヒトの配列を含有してなるか、または該配列からなるものである請求項32記載の方法。
  41. 該MHC抗原分子がさらに2個以上のMHC抗原分子を結合させるための少なくとも1個のタグ標識を含有してなる請求項31ないし40に記載の方法。
  42. 該MHC抗原分子が二量体、三量体、四量体またはより高次の複合体を形成し得るものである請求項41記載の方法。
  43. 該MHC抗原分子が少なくとも融合した哺乳動物のCD3ζ配列の一部を含有してなる請求項1ないし42に記載の方法。
  44. 該融合した哺乳動物のCD3ζ配列が膜貫通ドメインおよび細胞質ドメインまたはその機能的フラグメントを含有してなる請求項43記載の方法。
  45. 該TCR分子が少なくとも1個の膜貫通ドメインまたはその機能的フラグメントを含有してなる表面分子として細胞により発現されるものである請求項1ないし5、および7ないし44に記載の方法。
  46. 該同族体MHC抗原分子が固形支持体に結合している請求項45記載の方法。
  47. 該MHC抗原分子が少なくとも1個の膜貫通ドメインを含有してなる表面分子として細胞により発現されるものである請求項1ないし27、および29ないし46に記載の方法。
  48. 該TCR分子が固形支持体に結合している請求項47記載の方法。
  49. 該結合したMHC抗原またはTCR分子の少なくとも一方が少なくとも1個のデンドリマー、合成または半合成ポリマーに結合している請求項46または48記載の方法。
  50. 該固形支持体が組織培養ウエルもしくはプレート、テストストリップ、クロマトグラフィーマトリックス、電気泳動マトリックス、またはビーズである請求項49記載の方法。
  51. 該ビーズが磁性である請求項50記載の方法。
  52. 該検出工程がさらにTCR分子を発現する細胞、MHC抗原分子を発現する細胞、またはその両方からの少なくとも1つの応答を検出することを含んでなり、該応答が免疫複合体の安定な形成から生じるものである請求項45および47記載の方法。
  53. 当該方法により検出される細胞応答が、細胞接着、膜電位、細胞内もしくは細胞外イオン濃度、細胞内キナーゼ活性、ホスファターゼ活性、細胞内タンパク質輸送、内在性もしくは異種遺伝子発現、少なくとも1種のサイトカイン産生を含むタンパク質産生もしくは分泌、細胞増殖、アポトーシス、RNA合成、またはDNA合成の内の少なくとも1つである請求項52記載の方法。
  54. 該方法がさらにTCR分子を発現する細胞による少なくとも1種のサイトカインの産生を測定することを含んでなる請求項53記載の方法。
  55. 該発現細胞により産生されるサイトカインがインターロイキン−2(IL−2)である請求項54記載の方法。
  56. サイトカインと、該サイトカインに特異的に結合し得る第一抗体とを接触させ、該第一抗体とサイトカインとを含有してなる複合体を形成させることにより当該産生を測定することからなる請求項54ないし55に記載の方法。
  57. 該第一抗体が固形支持体に結合している請求項56記載の方法。
  58. 該複合体と、サイトカインに特異的に結合し得る検出可能に標識した第二抗体とを接触させることにより、該サイトカインの産生をさらに測定することからなる請求項56ないし57に記載の方法。
  59. 検出可能に標識した第二抗体の存在が、試験化合物の存在および非存在下に形成される免疫複合体の指標である請求項58記載の方法。
  60. 検出された細胞応答がT細胞の活性化または増殖である請求項53記載の方法。
  61. 該T細胞の活性化を標準的T細胞活性化アッセイにより測定する請求項60記載の方法。
  62. 該TCR発現細胞が少なくとも1種の他のタイプの細胞表面TCR分子を発現するものである請求項45記載の方法。
  63. 当該他のタイプの細胞表面TCR分子が、第一TCR分子とは異なるMHC抗原結合特異性を有する第二TCR分子を含有してなるか、または該第二TCR分子からなるものである請求項62記載の方法。
  64. 該第二細胞表面TCR分子を該方法においてコントロールとして使用する請求項63記載の方法。
  65. 該第二TCR分子が発現細胞内在性の天然産TCRレセプターである請求項62ないし64に記載の方法。
  66. 該第二TCR分子が組換えへテロ二量体または一本鎖(sc−)分子である請求項62ないし64に記載の方法。
  67. 該試験化合物の、第二TCR分子とその同族体MHC抗原を含有してなるコントロール免疫複合体の形成を調節する能力が無視し得るものである請求項62ないし66に記載の方法。
  68. 該試験化合物の、第二TCR分子とその同族体MHC抗原を含有してなるコントロール免疫複合体の安定性を調節する能力が無視し得るものである請求項62ないし67に記載の方法。
  69. 該方法がさらにTCR分子(類)と少なくとも1種の分化クラスター(CD)分子とを同時に発現することを含んでなる請求項45ないし68に記載の方法。
  70. 該CD分子が少なくとも1種の細胞応答を増強し得るものである請求項69記載の方法。
  71. 該CD分子が組換え体である請求項70記載の方法。
  72. 該細胞により同時発現される組換えCD分子がCD4である請求項71記載の方法。
  73. 該T細胞がT細胞ハイブリドーマである請求項1ないし72記載の方法。
  74. 該T細胞ハイブリドーマが少なくとも1種のサイトカインを産生し得るものである請求項73記載の方法。
  75. 該サイトカインがインターロイキン−2(IL−2)である請求項74記載の方法。
  76. 該タグ標識が少なくとも1個のビオチンリガーゼ標的配列を含有してなるアミノ酸配列を含有してなる請求項19ないし20および41ないし42に記載の方法。
  77. 該ビオチンリガーゼ標的配列が少なくともBirA配列を含有してなる請求項76記載の方法。
  78. 該TCRまたはMHC抗原分子の少なくとも一方が検出可能に標識されたものである請求項1ないし77記載の方法。
  79. 該標識が直接的または間接的に検出可能なものである請求項1ないし78記載の方法。
  80. 該標識が直接的に検出可能であり、蛍光、りん光、発光、色素原もしくは化学発光標識またはその前駆体である請求項79記載の方法。
  81. 該標識が放射性核種である請求項79記載の方法。
  82. 該標識が間接的に検出可能であり、タグ標識または酵素の少なくとも一方である請求項79記載の方法。
  83. 該タグ標識が抗体、細胞レセプター、プロテインA、プロテインG、アビジン、ストレプトアビジンまたはその機能的フラグメントに特異的に結合するか、またはタンパク質分解酵素、プロテインキナーゼ、ビオチンリガーゼまたはその機能的フラグメントによる特異的改変の標的である請求項82記載の方法。
  84. 該酵素が西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)、ベータ−ガラクトシダーゼ(b−gal)、またはアルカリホスファターゼ(AP)である請求項82記載の方法。
  85. 該検出がELISA検出フォーマットを用いることにより実施するものである請求項78ないし84記載の方法。
  86. 該選択工程がさらに試験化合物についてコントロール免疫複合体の形成を調節する能力を殆ど無視し得ると確認することを含んでなる請求項1ないし85に記載の方法。
  87. 該選択工程がさらに試験化合物についてコントロール免疫複合体の安定性を調節する能力を殆ど無視し得ると確認することを含んでなる請求項1ないし86に記載の方法。
  88. 該コントロール免疫複合体が、第一TCRと該第一TCRに特異的に結合し得る抗体を含有してなる請求項86または87に記載の方法。
  89. 該コントロール免疫複合体が、CD3分子とCD3タンパク質に特異的に結合し得る抗体を含有してなる請求項86または87に記載の方法。
  90. 該コントロール免疫複合体が、第二TCRとその同族体MHC抗原分子を含有してなる請求項86または87に記載の方法。
  91. 該第二TCR分子が第一TCR分子とは異なるMHC抗原結合特異性を有するものである請求項90記載の方法。
  92. 該第二TCR分子とその同族体MHC抗原分子が天然産であるか、または組換え分子である請求項90および91に記載の方法。
  93. 該コントロール免疫複合体の形成または安定性が、TCR分子またはCD3分子を発現する細胞により少なくとも1種のサイトカインの産生を測定することにより検出するものである請求項86ないし92に記載の方法。
  94. 該MHC抗原分子のMHC成分がsc−MHCもしくはHLA分子またはMHCもしくはHLAヘテロ二量体である請求項1ないし93に記載の方法。
  95. 該MHC抗原が、M1s抗原、SEA、SEB、SEC1、SEC2、SEC3、SED、SEE、SPE−A、SPEC、ExFTまたはTSSTスーパー抗原を含有してなるスーパー抗原−MHC複合体である請求項1ないし94に記載の方法。
  96. T細胞レセプター(TCR)と主要組織適合複合体(MHC)抗原とを含有してなる免疫複合体を調節する化合物の同定方法であって、
    a)試験化合物の存在下または非存在下に、第一のTCR分子を発現する細胞と、固形支持体に結合したMHC抗原分子とを、TCRおよび結合したMHC抗原分子が特異的に免疫複合体として結合するのに十分な条件下で接触させること;
    b)該試験化合物の存在下または非存在下に、少なくとも1つの該細胞からの応答を測定することにより免疫複合体の存在を検出すること;
    c)第一TCRと、結合したMHC抗原分子との間の特異的な結合を変化させる試験化合物を選択すること;および
    d)免疫複合体を調節するものとして当該選択化合物を同定すること;
    を含んでなることを特徴とする方法。
  97. 検出工程において測定される細胞応答がサイトカインの産生またはT細胞増殖である請求項96記載の方法。
  98. 測定された細胞応答がサイトカイン・インターロイキン−2(IL−2)の産生である請求項97記載の方法。
  99. 該方法がさらにIL−2に特異的に結合し、かつ抗体複合体を形成し得る第一抗体またはその機能的フラグメントを固形支持体に結合することを含んでなる請求項98記載の方法。
  100. 該方法がさらに該抗体複合体と、IL−2に特異的に結合し得る検出可能に標識した抗体またはその機能的フラグメントとを接触させることを含んでなる請求項95記載の方法。
  101. 該方法がさらに検出可能な標識を直接または間接に定量することを含んでなる請求項100記載の方法。
  102. 該方法がELISA検出フォーマットを含んでなる請求項101記載の方法。
  103. 該TCR分子の発現細胞がさらに第二(コントロール)TCR分子またはCDタンパク質の少なくとも一方を発現する請求項96ないし102に記載の方法。
  104. 該CDタンパク質がCD4である請求項103記載の方法。
  105. 該選択工程がさらに試験化合物について、第一TCRとMHC抗原分子間の免疫複合体形成を低減または除去し得るものと同定することを含んでなる請求項96ないし104に記載の方法。
  106. 該選択工程がさらに試験化合物について、第二TCR分子とその同族体MHC抗原とを含有してなるコントロール免疫複合体の形成を調節する能力を殆ど無視し得るものと確認することを含んでなる請求項96ないし105に記載の方法。
  107. 該T細胞が多発性硬化症(MS)TCR分子を発現し、該同族体MHC抗原分子がミエリン塩基性タンパク質(MBP)ペプチドを含有してなるMHC/ペプチド複合体である請求項96ないし106に記載の方法。
  108. 該MS TCR分子がMBP−制限MS T細胞株からのTCRアルファ鎖およびベータ鎖を含有してなる請求項107記載の方法。
  109. 該MS TCRがヘテロ二量体または組換え一本鎖分子である請求項108記載の方法。
  110. 該MS T細胞株がE11である請求項108ないし109に記載の方法。
  111. 該MS T細胞分子が共有結合したCD3ζ配列またはその機能的フラグメントを含有してなる請求項96ないし110記載の方法。
  112. 該同族体MHC抗原分子が一本鎖(sc−)DR2/MBPタンパク質またはその機能的フラグメントである請求項96ないし111記載の方法。
  113. 該MHC抗原分子のMHC成分がエンプティMHCクラスII HLA−DR2(DRB1*1501)またはその機能的フラグメントである請求項96ないし112記載の方法。
  114. 該方法がさらにMHC成分とMBP(アミノ酸83〜102)ペプチドとを接触させ、MHC成分にMBPペプチドを負荷し、MHC抗原分子を形成させることを含んでなる請求項113記載の方法。
  115. 該負荷工程を、固形支持体への結合前、後、またはそれと同時に実施するものである請求項114記載の方法。
  116. 該MHC抗原分子が融合MBP(アミノ酸83〜102)ペプチドを含有してなるMHCクラスII HLA−DR2(DRB1*1501)複合体である請求項96ないし113に記載の方法。
  117. 該DR2/MBPタンパク質がさらに共有結合したIgG重鎖定常ドメインまたはその機能的フラグメントを含有してなる請求項112ないし116に記載の方法。
  118. 該DR2/MBP分子のMHC成分がヘテロ二量体または組換え一本鎖である請求項113ないし116に記載の方法。
  119. TCRとMHC分子が特異的に結合するのに十分な条件が、適切な増殖培地中、37℃で約8時間、約10%の二酸化炭素雰囲気下でインキュベーションすることである請求項96ないし118に記載の方法。
  120. 該試験化合物を適切な溶媒に溶解する請求項1ないし119に記載の方法。
  121. 該溶媒が、水、生理塩溶液、組織培養培地、約2.5%のジメチルスルホキシド、または生理的に許容し得る緩衝液または担体の少なくとも1種である請求項120記載の方法。
  122. 該TCRまたはMHC分子が多価性であり、かつ融合免疫グロブリンドメインを含有してなる請求項1ないし121に記載の方法。
  123. 該融合CD3ζ鎖がマウスまたはヒトの配列を含有してなる請求項21、22、43、44および111に記載の方法。
  124. 該第一TCR分子が完全可溶性であり、MHC抗原分子がMHC/ペプチド複合体である請求項1記載の方法。
  125. 第一TCR分子が組換え一本鎖(sc−)TCR分子であり、MHC抗原がクラスI重鎖およびベータ−2ミクログロブリンを含有してなる組換えクラスI/ペプチド複合体である請求項124記載の方法。
  126. 該第一TCR分子が固形支持体に結合している請求項124ないし125に記載の方法。
  127. 該MHC抗原分子が固形支持体に結合している請求項124ないし126に記載の方法。
  128. 該第一TCR分子とMHC抗原分子が固形支持体に結合している請求項124ないし127に記載の方法。
  129. TCRまたはMHC抗原分子の少なくとも一方を固形支持体に結合する前に、またはその間に、またはその後に、または同時に該固形支持体を試験化合物と接触させる請求項46ないし128に記載の方法。
  130. TCRまたはMHC分子の少なくとも一方を検出可能に標識する請求項124ないし129に記載の方法。
  131. 検出可能な標識がビオチンである請求項130記載の方法。
  132. 該方法がさらに該固形支持体と、ビオチンに特異的に結合し、ビオチンを含有してなる複合体を形成し得るストレプトアビジンまたはアビジンとを接触させることを含んでなる請求項131記載の方法。
  133. 該複合体の形成について、該複合体と特異的に結合し得る検出可能に標識した抗体と該複合体とを接触させることにより検出する請求項132記載の方法。
  134. 当該検出をELISAフォーマットの使用により実施する請求項130ないし133に記載の方法。
  135. 当該検出を均一系アッセイフォーマットの使用により実施する請求項1ないし134に記載の方法。
  136. 当該検出を光学、蛍光、または発光測定手段により実施する請求項1ないし135に記載の方法。
  137. 該試験化合物の、TCR分子および以下のa)またはb)と特異的に結合し得る抗体を含有してなるコントロール免疫複合体の形成を調節する能力が無視し得るものである請求項1ないし136に記載の方法:
    a)TCR分子上のエピトープであって、MHC抗原分子に特異的に結合しないエピトープ(抗−TCR抗体);または
    b)細胞膜においてTCR分子と会合したクラスター分化(CD)タンパク質。
  138. 該CDタンパク質がCD3であり、抗体がTCR分子と会合したCD3と特異的に結合し得るものである(抗−CD3抗体)請求項137記載の方法。
  139. 第一TCRとMHC抗原分子とを接触させる前に、またはその間に、またはその後に、または同時に第一TCRまたはMHC抗原分子の少なくとも一方を試験化合物と接触させる請求項1ないし138に記載の方法。
  140. 請求項1ないし139に記載の方法のいずれか一つにより同定される試験化合物。
  141. 該試験化合物がTCR分子とその同族体MHC抗原分子間の免疫複合体形成を調節し得るものである請求項140記載の試験化合物。
  142. 該試験化合物がTCR分子とMHC抗原分子間の免疫複合体形成速度を減速または加速し得るものである請求項140ないし141に記載の試験化合物。
  143. 該試験化合物がTCR分子とMHC抗原分子間の会合率を減少または増加させ得るものである請求項140ないし141に記載の試験化合物。
  144. 該試験化合物がTCR分子とMHC抗原分子間の免疫複合体の結合活性を低下または増大させ得るものである請求項140ないし143に記載の試験化合物。
  145. 該試験化合物がTCR分子とMHC抗原分子間の免疫複合体の多量体化を減少または増大させ得るものである請求項140ないし144に記載の試験化合物。
  146. 該試験化合物が適切なコントロールに対して少なくとも1種の細胞応答を約1.5倍ないし約100倍低下または上昇させるものである請求項140ないし145に記載の試験化合物。
  147. 該細胞応答がサイトカインの産生である請求項140記載の試験化合物。
  148. 産生されるサイトカインがインターロイキン−2(IL−2)である請求項147記載の試験化合物。
  149. 適切なコントロールが、抗−TCRまたは抗−CD3抗体の存在下に産生されるサイトカインである請求項146ないし148に記載の試験化合物。
  150. 請求項140ないし149に記載の化合物の少なくとも1種を含有してなる医薬組成物。
  151. 哺乳動物における免疫応答を阻害する方法であって、請求項150に記載の医薬化合物の治療有効量を投与することを特徴とする方法。
  152. 哺乳動物における免疫応答を促進する方法であって、請求項150に記載の医薬化合物の治療有効量を投与することを特徴とする方法。
  153. 請求項1ないし139、151および152に記載の方法の少なくとも一つを実施するためのキット。
  154. 哺乳動物のCD3ζ配列またはその機能的フラグメントを含有してなる組換えTCR分子。
  155. 該CD3ζ配列またはその機能的フラグメントがマウスまたはヒトの配列を含有してなる請求項154に記載の組換えTCR分子。
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