JP2008532520A - Toll様受容体8のシグナル伝達によるcd4+調節性t細胞の抑制機能の直接的な反転 - Google Patents
Toll様受容体8のシグナル伝達によるcd4+調節性t細胞の抑制機能の直接的な反転 Download PDFInfo
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Abstract
CD4+調節性T(Treg)細胞は宿主の免疫応答を大きく抑制するため、自己免疫疾患から保護し、その一方で、所望される免疫応答(例えば、抗腫瘍免疫性など)を制限する。合成されたホスホロチオエート保護のグアノシン含有オリゴヌクレオチドは、樹状細胞に影響を与えることなく、Treg細胞の抑制活性を直接に反転させることができる。この作用は、Treg細胞におけるToll様受容体(TLR)8を介するシグナル伝達、ならびに、MyD88分子およびIRAK4分子の関与によって伝達されるようである。ヒトTLR8に対する天然リガンドによるTreg細胞の刺激は、合成されたグアノシン含有オリゴヌクレオチドの作用を再現した。
Description
本出願は米国仮特許出願第60/660,028号(その内容は参考として本出願に組み込まれる)の利益を主張する。
本発明は、国立衛生研究所によって与えられた補助金番号R01CA90327、同R01CA101795、同P50CA58204、同P50CA093459および同PO1CA94237による政府援助により一部がなされた。合衆国政府は本発明において一定の権利を有し得る。
天然に存在するCD4+CD25+調節性T細胞(Treg細胞)および抗原誘導性Treg細胞は、宿主の免疫応答を抑制することによって自己寛容を誘導するので、多くの自己免疫疾患の防止において非常に重要な役割を果たしている。しかしながら、Treg細胞は、ワクチン接種または他の全身性抗原刺激によって誘発される免疫応答を潜在的には抑制するので、癌または他の病気に対する免疫治療への有害な作用を有し得る。様々なCD4+T細胞集団全体におけるCD4+CD25+Treg細胞の割合が増大が、肺、乳房および卵巣の腫瘍を含める種々のタイプの癌患者において観測されている。患者から採取した新鮮な腫瘍組織に由来する抗原特異的CD4+Treg細胞を単離することができ、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)株を確立することができる。これらの細胞はナイーブCD4+T細胞の増殖を抑制し、細胞−細胞の接触機構を介したCD4+エフェクター細胞によるインターロイキン(IL)−2の分泌を阻害しており、それらの抑制機能は高濃度のIL−2によって反転させることができなかった。従って、天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞および腫瘍部位に存在する腫瘍特異的Treg細胞はともに、癌および他の疾患の免疫治療を成功させることに対する大きな障害となっている。
Toll様受容体(TLRs)により、1組の保存された分子構造、いわゆる、病原体関連分子パターン(PAMP)を認識し、これにより、Toll様受容体は自然免疫応答および適応免疫応答を検知し、開始させることができる。そのような応答は一般には、樹状細胞(DC)がナイーブT細胞を活性化すること、および、DCがTreg細胞を制御する潜在能力を獲得することを可能にするDC成熟プログラムの誘導によってもたらされると考えられている。TLRリガンド(例えば、リポ多糖(LPS)およびCpG DNAなど)によるマウスDCの刺激は、サイトカイン(例えば、IL−6など)を分泌するように、またCD4+エフェクター細胞をTreg細胞媒介の抑制に対して不応性にするようにDCを誘導することが報告されている。
本発明は、CD4+CD25+Treg細胞および抗原誘導されたTreg細胞の免疫抑制能を阻害する方法に関連する。これらの細胞の免疫抑制活性は、TLR8−IRKA4−MyD88のシグナル変換経路を介して短いグアニン含有オリゴヌクレオチドによってダウンレギュレーションされる。本発明はまた、CD4+CD25+Treg細胞および抗原誘導されたTreg細胞の免疫抑制能を阻害する化合物を同定する方法を開示する。この方法は、ナイーブCD4+T細胞の並行サンプルの細胞成長速度および/または細胞分裂速度の比較を含む。阻害されていないTreg細胞にさらされたナイーブCD4+T細胞が、対照ナイーブCD4+T細胞、および、化合物で処理されたTreg細胞にさらされたナイーブCD4+T細胞と比較される。Treg抑制の反転が、様々に処理されたナイーブCD4+T細胞の相対的な成長によって測定される。本発明はまた、疾患(例えば、感染症またはガンなど)に苦しむ生物に関連して、Treg細胞媒介による免疫抑制を低下させるための特定された阻害化合物の適用を包含する。免疫活性における生じる増大は、疾患状態と闘うための生物の免疫応答を助ける。
上記は、下記の本発明の詳細な説明がより十分に理解されるために、本発明の特徴および技術的利点をかなり広く概略している。本発明の請求項の主題を形成する本発明のさらなる特徴および利点が本明細書中下記に記載される。開示された概念および具体的な実施形態は、本発明の同じ目的を実施するために他の構造を改変または設計するための基礎として容易に利用され得ることが当業者によって理解されるはずである。そのような等価な構築は、添付される請求項に示されるような本発明の精神および範囲から逸脱しないこともまた当業者によって認識されるはずである。さらなる目的および利点と一緒になって、操作のその構成および方法の両方に関して本発明に特徴的であると考えられる新規な特徴が、添付される図面に関連して検討されるとき、下記の説明からより十分に理解される。しかしながら、図面のそれぞれは例示および説明のために提供されるだけであり、本発明の範囲の定義として意図されないことを特に理解しなければならない。本明細書中に引用されるすべての記事、論文および他の参考文献は参照により組み込まれる。参照によるこの組み込みには、これらの組み込まれた記事、論文および他の参考文献において示されるか、または、そうでない場合には、これらの組み込まれた記事、論文および他の参考文献によって引用される記事、論文および他の参考文献が含まれる。
本発明をより完全に理解するために、次に、添付される図面と合わせて下記の説明が参照される。
定義
本明細書中で使用されるように、請求項および/または明細書における用語「含む」と併せて使用されるとき、単語「a」または「an」の使用は、「one(1つ)」を意味する場合があり、それはまた、「1つまたは複数」、「少なくとも1つ」および「1つまたは2つ以上」の意味と一致する。なおさらに、用語「有する」、用語「包含する」、用語「含有する」および用語「含む」は交換可能であり、当業者は、これらの用語が制約のない用語であることを認識している。本発明のいくつかの実施形態は、本発明の1つまたは複数の要素、方法工程および/または方法からなり得るか、あるいは、本発明の1つまたは複数の要素、方法工程および/または方法から本質的になり得る。本明細書中に記載される方法または組成物はどれも、本明細書中に記載される任意の他の方法または組成物に関して実行され得ることが意図される。
別途定義されない限り、本明細書中で使用される技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本発明の目的のために、下記の用語が下記において定義される。
「有効量」は、Treg細胞の免疫抑制活性を阻害することができる、Treg細胞の環境におけるオリゴヌクレオチドの濃度である。本明細書中で使用される用語「治療有効量」は、疾患または状態の症状の改善または治療をもたらす量を示す。
用語「核酸」は当技術分野では広く知られている。本明細書中で使用される「核酸」は一般には、核酸塩基を含む、DNA、RNAまたはそれらの誘導体もしくはアナログの分子(すなわち、鎖)を示す。核酸塩基には、例えば、DNAに見出される天然に存在するプリン塩基またはピリミジン塩基(例えば、アデニン「A」、グアニン「G」、チミン「T」またはシトシン「C」)、あるいは、RNAに見出される天然に存在するプリン塩基またはピリミジン塩基(例えば、A、G、ウラシル「U」またはC)が含まれる。用語「核酸」は用語「オリゴヌクレオチド」および用語「ポリヌクレオチド」を包含する(それぞれが用語「核酸」の下位概念として)。用語「オリゴヌクレオチド」は、長さが約3個および約100個の間の核酸塩基の分子を示す。用語「ポリヌクレオチド」は、長さが約100個を超える核酸塩基の少なくとも1つの分子を示す。これらの定義は一般には一本鎖分子を示すが、特定の実施形態では、一本鎖分子に対して部分的、実質的または完全に相補性であるさらなる鎖もまた包含する。従って、核酸は、分子を構成する特定の配列の1つまたは複数の相補的な鎖または「相補体」を含む二本鎖分子または三本鎖分子を包含し得る。本明細書中で使用されるように、一本鎖核酸は接頭辞「ss」によって表示され、二本鎖核酸は接頭辞「ds」によって表示され、三本鎖核酸は接頭辞「ts」によって表示され得る。好ましくは、天然の有機塩基を含む核酸においては、塩基はメチル化されていない。核酸分子は、存在する核酸供給源から得ることができるが、好ましくは合成である。
用語「ライブラリー」には、小分子の検索可能な集団または分子の混合物が含まれる。1つの実施形態において、ライブラリーは、活性についてスクリーニングすることができるサンプルまたは試験画分(小分子または単離された小分子のいずれかの混合物)から構成される。例えば、サンプルをハイスループットスクリーニングアッセイに好適な様式でウエルに加えることができる。さらなる実施形態において、ライブラリーは、ライブラリーを目的とする標的(例えば、生細胞、タンパク質または核酸)と接触させることによって結合性化合物についてスクリーニングすることができる。
「D型CpGオリゴヌクレオチド」は、米国特許第6,977,245号(3参照により組み込まれる)によって開示されるように当技術分野では広く知られている。D型CpGオリゴヌクレオチドは一般には、CpGジヌクレオチド配列と、4個以上の連続したグアニン残基の領域とを含有する。D型CpGオリゴヌクレオチドは一般には、長さが18ヌクレオチドおよび30ヌクレオチドの間であり、下記の配列内容の1つまたは複数を含有し得る:
5’−X1X2TGCATCGATGCAGGGGGG−3’;(配列番号19)
5’−X1X2TGCACCGGTGCAGGGGGG−3’;(配列番号20)
5’−X1X2TGCGTCGACGCAGGGGGG−3’;(配列番号21)
5’−X1X2TGCGCCGGCGCAGGGGGG−3’;(配列番号22)
5’−GGTGCATCGATGCAGGGGGG−3’;(配列番号23)
5’−GGTGCGTCGACGCAGGGGGG−3’;(配列番号24)
5’−GGTGCACCGGTGCAGGGGGG−3;(配列番号25)または
5’−GGTGCATCGATGCAGGGGG−3’;(配列番号26),
式中、Xは任意の核酸塩基または非存在であり得る。
式中、Xは任意の核酸塩基または非存在であり得る。
「CpG非含有組換えDNA」は、CpGジヌクレオチド配列を含有しない組換えDNAである。
「ヌクレアーゼ耐性の残基間骨格結合」は、天然に存在するホスホジエステル結合と比較して、インビボでヌクレアーゼ分解に対してより抵抗性がある核酸における有機塩基間の化学的結合である。好ましい化学的結合は、ホスホロチオエート(すなわち、核酸分子のリン酸の酸素の少なくとも1つが硫黄によって置換される)またはホスホロジチオエート修飾された核酸分子である。他の安定化された核酸分子には、非イオン性DNAアナログ、例えば、荷電酸素成分がアルキル化されるアルキルホスホナートおよびアリールホスホナート、ホスホジエステルおよびアルキルホスホトリエステルなどが含まれる。ジオール(例えば、テトラエチレングリコールまたはヘキサエチレングリコールなど)をいずれかの末端または両末端に含有する核酸分子もまた、ヌクレアーゼ分解に対して実質的に抵抗性であることが示されている。
「ヌクレアーゼ感受性の残基間骨格結合」は、核酸における有機塩基間のホスホジエステル結合であり、または、ホスホジエステル結合と少なくとも同じ速度でヌクレアーゼ活性からインビボで分解する、当技術分野において知られている代替物である。
「免疫原性組成物」は、投与されたときに対象において免疫応答を誘発することができる任意の組成物である。本明細書中で使用される用語「ワクチン」は、その物質を投与したときに免疫応答(例えば、抗体の産生)を惹起させることにより、免疫性を与えるために使用される物質として定義される。従って、ワクチンは抗原性および/または免疫原性の組成物である。
「調節性T細胞」(Treg細胞)は、CD4+Tリンパ球の機能的に定義されたサブセットである。Treg細胞は、自己抗原に対する免疫学的反応性を制御するためにインビボで機能する。この機能は例えば、CD4+CD25−T細胞などのナイーブ免疫エフェクター細胞(CD4+およびCD8+)の活性化を抑制することができるTreg細胞の能力によって明らかにされる。Treg細胞の2つの主要なクラスが、胸腺由来の天然Treg細胞および抗原誘導されたTreg細胞である。天然に存在するTreg細胞は自己抗原の免疫寛容を媒介しており、それらの調節異常が自己免疫疾患において役割を果たし得る。抗原誘導されたTreg細胞が末梢の抗原刺激によって誘導される。この下位カテゴリーのTreg細胞が腫瘍浸潤リンパ球の中に見出され、腫瘍抗原への寛容を媒介している。Treg細胞の活性化は抗原特異的であり得るが、Tregの免疫抑制は抗原特異的ではない。従って、Tregの活性により、全体的に抑制免疫状態がもたらされる。Treg細胞は、IL−2受容体CD25を発現するCD4+T細胞の亜集団として特徴づけられている。しかしながら、いくつかの実験では、CD25が同じ条件のもとでTreg細胞によって発現されない場合があることが明らかにされている。Treg細胞に強く関連する他の分子マーカーが、転写因子FOXP3、および、グルココルチコイド誘導腫瘍壊死因子受容体ファミリー関連遺伝子(GITR、これはまたTNFRSF18として知られている)である。しかしながら、これらの分子マーカーはどれも、Tregの正体を確定するものではなく、また、Tregの免疫抑制活性と完全には相関していない。
「サイトカイン」は、免疫性、炎症および造血を媒介および調節する小さい分泌タンパク質である。サイトカインは免疫刺激因子に応答して新たに産生されなければならない。サイトカインは一般に(必ずしも常にではない)、短い距離および短い時間期間で、また、非常に低い濃度で作用する。サイトカインは、特異的な膜受容体に結合し、その後、その受容体が二次メッセンジャー(多くの場合、チロシンキナーゼ)を介してシグナルを細胞に伝えて、その挙動を変化させることによって作用する。サイトカインに対する応答には、膜タンパク質(サイトカイン受容体を含む)の発現を増大または減少させること、増殖、および、エフェクター分子の分泌が含まれる。サイトカインは一般的な名称であり、他の名称には、リンホカイン(リンパ球によって産生されるサイトカイン)、モノカイン(単球によって産生されるサイトカイン)、ケモカイン(走化性活性を有するサイトカイン)およびインターロイキン(ある種の白血球によって産生され、他の白血球に作用するサイトカイン)が含まれる。サイトカインは、サイトカインを分泌する細胞に作用することができ(オートクリン作用)、または、近くの細胞に作用することができ(パラクリン作用)、または、一部の場合には、遠方の細胞に作用することができる(エンドクリン作用)。サイトカインは多くの細胞集団によって産生されるが、主たる産生体はヘルパーT細胞(Th)およびマクロファージである。サイトカインの最大の群は免疫細胞の増殖および分化を刺激する。この群には、T細胞を活性化するインターロイキン1(IL−1);抗原により活性化されたT細胞およびB細胞の増殖を刺激するIL−2;B細胞の増殖および分化を刺激するIL−4、IL−5およびIL−6;マクロファージを活性化するインターフェロンガンマ(IFNg);ならびに、造血を刺激するIL−3、IL−7および顆粒球単球コロニー刺激因子(GM−CSF)が含まれる。
「対象」は、本明細書によって開示される方法に従って核酸が与えられている生物である。好ましくは、対象は機能的なTLR8を対象のTreg細胞において発現する。好ましくは、対象は、マウス(これは機能的なTLR8を発現しない)とは異なる哺乳動物であり、より好ましくはヒトである。
本発明の実施では、別途示されない限り、当技術分野の技術に含まれる、分子生物学、微生物学および組換えDNAなどの従来の技術が用いられる。そのような技術が文献に詳しく説明されている。例えば、Sambrook、FritschおよびManiatis、MOLECULAR CLONING:A LABORATORY MANUAL(第2版、1989);OLIGONUCLEOTIDE SYNTHESIS(M.J.Gait編、1984);ANIMAL CELL CULTURE(R.I.Freshney編、1987);METHODS IN ENZYMOLOGYシリーズ(Academic Press,Inc.);GENE TRANSFER VECTORS FOR MAMMALIAN CELLS(J.M.MillerおよびM.P.Calos編、1987);HANDBOOK OF EXPERIMENTAL IMMUNOLOGY(D.M.WeirおよびC.C.Blackwell編);CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY(F.M.Ausubel、R.Brent、R.E.Kingston、D.D.Moore、J.G.Siedman、J.A.SmithおよびK.Struhl編、1987);CURRENT PROTOCOLS IN IMMUNOLOGY(J.E.Coligan、A.M.Kruisbeek、D.H.Margulies、E.M.ShevachおよびW.Strober編、1991);ANNUAL REVIEW OF IMMUNOLOGY、ならびに、雑誌におけるモノグラフ、例えば、ADVANCES IN IMMUNOLOGYなどを参照のこと。
説明
新しいクラスの免疫学的に活性なオリゴヌクレオチドが開示される。これらの免疫学的に活性なオリゴヌクレオチドは、Toll様受容体8(TLR8)を介して作用し、調節性T細胞(Treg細胞)におけるTLR8−IRKA4−MyD88シグナル交換経路を活性化する。このシグナル伝達により、免疫学的活性の低下をもたらすTreg細胞の活性がダウンレギュレーションされる。1つの実施形態において、この新しいクラスの免疫学的に活性なオリゴヌクレオチドには、グアノシンと、部分的に安定化された残基間骨格またはヌクレアーゼ耐性の残基間骨格とを伴うオリゴヌクレオチドが含まれる。代表的な一群のオリゴヌクレオチドが図2Fに示される(*はヌクレアーゼ耐性の残基間骨格結合を示す)。この新しいクラスのオリゴヌクレオチドには、当技術分野で既に知られているCpG−AオリゴヌクレオチドまたはD型CpGオリゴヌクレオチドは含まれない。図2Cに示されるように、この新しいクラスの免疫学的に活性なオリゴヌクレオチドは、CpGジヌクレオチド配列を有することに依存しない。オリゴヌクレオチドは安定性の理由のためにデオキシリボ核酸であることが好ましく、しかし、他の実施形態では、リボ核酸が含まれる場合がある。このようなオリゴヌクレオチドの好ましい長さは約4ヌクレオチド〜約15ヌクレオチドであり、より好ましくは約5ヌクレオチド〜約10ヌクレオチドである。部分的に安定化された骨格を伴う実施形態では、ヌクレアーゼ耐性の残基間結合をグアノシンと隣接残基との間に有することが好ましい。
本発明の別の実施形態は、この新しいクラスの免疫学的に活性なオリゴヌクレオチドを利用してTreg細胞の免疫抑制能を阻害する方法に関連する。図2A〜図2Eに示されるように、ナイーブCD4+T細胞に対するTreg細胞の免疫抑制活性が有効量のグアニン含有オリゴヌクレオチドによってダウンレギュレーションされる。具体的な実施形態において、Treg細胞の活性が、オリゴヌクレオチド投薬量の力価測定系列によって決定される有効量によりインビトロでダウンレギュレーションされる(図6)。このTreg抑制方法は、腫瘍由来の抗原特異的Treg細胞(図2A〜図2D)、および、胸腺由来の循環しているTreg細胞(図2E)に関して効果的である。従って、Treg細胞の活性を抑制するこの方法は、広範囲の様々な状況において、例えば、感染性疾患または癌の対象において効果的に適用することができる。
本発明の別の実施形態は、CD4+CD25+Treg細胞および抗原誘導されたTreg細胞の免疫抑制能を阻害する化合物を同定する新規な方法に関連する。図4Aに示される好ましい実施形態において、この方法は、ナイーブCD4+T細胞の並行サンプルの細胞成長速度および/または細胞分裂速度の比較を含む。阻害されていないTreg細胞にさらされたナイーブCD4+T細胞が、1)対照ナイーブCD4+T細胞、および、2)目的とする化合物で処理されたTreg細胞にさらされたナイーブCD4+T細胞と比較される。Treg抑制の反転が、様々に処理されたナイーブCD4+T細胞の相対的な成長速度によって測定される。具体的な実施形態において、化合物を同定するための方法は、化合物のライブラリーまたはコレクションをスクリーニングするために使用される。そのようなライブラリーは当技術分野では広く知られており、また、広範囲に入手可能である(例えば、NIH Molecular Libraries Small Molecule Repository、http://mlsmr.discoverypartners.com/MLSMR_HomePage/index.html)。ライブラリースクリーニングによって特定されたリード化合物は続いて、Treg細胞による免疫抑制を反転させるための医薬的に許容され得る化合物を得るために改変することができる。好ましい実施形態において、化合物を同定するための方法は、細胞に基づくアッセイのハイスループットライブラリースクリーニングのために当技術分野で広く知られているロボットシステムおよび他のデバイスを使用して半自動化または全自動化される(例えば、米国特許第6,400,487号(化学化合物をスクリーニングするための方法および装置)を参照のこと)。
実施例
Treg細胞株の確立および天然CD4+CD25+Treg細胞の精製
CD4+Tregクローンを、当技術分野で広く知られている方法(例えば、H.Y.Wang他、Immunity、20、107〜118(2004)を参照のこと)を使用してCD4+腫瘍浸潤リンパ球(TIL102およびTIL164)から確立し、10%ヒトAB血清および組換えIL−2(300IU/ml)を含有するRPMI1640培地で維持した。TIL102細胞またはTIL164細胞に由来するTregクローンを貯蔵し、Treg102またはTreg164と称した。天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞を、抗CD4抗体および抗CD25抗体による染色の後、新鮮なPBMC由来のCD4+T細胞集団を分取することによって得た。最適な拡大を得るために、OKT3拡大法を、当技術分野で広く知られている方法(例えば、H.Y.Wang他、Immunity、20、107〜118(2004)を参照のこと)を使用して行った。T細胞クローンを低いIL−2濃度(300IU/ml)で維持した。この研究で使用されたメラノーマ細胞株およびEBV形質転換B細胞株を、10%FCSを含有するRPMI1640培地で培養した。ヒト胚性腎臓(HEK)293細胞株およびエプスタイン・バールウイルス(EBV)形質転換B細胞株を、10%ウシ胎児血清(FCS)を含有するRPMI1640培地で維持した。
ナイーブT細胞集団のTreg抑制についてのアッセイ
A.樹状細胞(DC)を用いた増殖アッセイ:ナイーブCD4+T細胞を、マイクロビーズ(Miltenvi Biotec)を使用してPBMCから精製した。DCは、IL−4(500ng/ml)およびGM−CSF(800ng/ml)の存在下で、PBMC由来の単球から7日間で発生した。1x105個のナイーブCD4+T細胞を、2x104個のDCと、抗CD3抗体(100ng/ml)と、下記のTLRリガンドまたはサイトカインの1つとを含有する200ulの培地において異なる比率(1:0.2、1:0.1および1:0.05)で調節性T細胞とともに培養した:CpG−A(3ug/ml)、CpG−B(3ug/ml)、LPS(100ng/ml)、TNF−α(20ng/ml)、IFN−α(100ng/ml)またはIL−6(100ng/ml)。56時間の培養の後、[3H]チミジンを1uCi/ウエルの最終濃度で加え、その後、さらに16時間の培養を行った。[3H]チミジンの取り込みを、当技術分野で広く知られている方法(例えば、M.K.Levings他、J.Exp.Med.、196、1335〜46(2002)を参照のこと)を使用して液体シンチレーションカウンターにより測定した。すべての実験を三回行った。
B.DC非存在下での増殖アッセイ:1x105個のCD4T細胞を、下記のTLRリガンドまたはサイトカインの存在下または非存在下、抗CD3mAb被覆(2ug/ml)の96ウエルプレートにおいて異なる比率(1:0.2、1:0.1および1:0.05)で調節性T細胞とともに培養した:CpG−A(3ug/ml)、CpG−B(3ug/ml)、LPS(100ng/ml)、TNF−α(20ng/ml)、IFN−α(100ng/ml)またはIL−6(100ng/ml)。56時間の培養の後、[3H]チミジンを1uCi/ウエルの最終濃度で加え、その後、さらに16時間の培養を行った。[3H]チミジンの取り込みを液体シンチレーションカウンターにより測定した。
C.Treg細胞の前処理:1x106個のTreg細胞を、CpG−A(3ug/ml)、CpG−B(3ug/ml)、LPS(100ng/ml)、TNF−α(20ng/ml)、IFN−α(100ng/ml)またはIL−6(100ng/ml)を含有する培地で3日間培養した。3回の洗浄の後、前処理されたTreg細胞を、それらの抑制機能を明らかにするために、抗CD3mAb被覆プレート(DC非存在)においてナイーブCD4+T細胞とともに培養した。56時間の培養の後、[3H]チミジンを1uCi/ウエルの最終濃度で加え、さらに16時間培養した。[3H]チミジンの取り込みを液体シンチレーションカウンターにより測定した。
FACS分析
Treg細胞におけるCD4、CD25およびGITRの発現を、特異的な抗体(R&D SystemsおよびBD Biosciencesから購入した)による染色の後、FACS分析によって測定した。天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞を単離するために、CD4+T細胞を、PEまたはFITCのいずれかに共役化された抗CD4抗体および抗CD25抗体により染色した。洗浄後、細胞をFACSARIAによってCD4+CD25+T細胞集団およびCD4+CD25−T細胞集団に分けた。カルボキシフルオレセインジアセタートスクシンイミジルエステル(CFSE)標識化細胞を用いた実験のために、ナイーブCD4+T細胞またはTreg細胞(1x107個)をCFSE(4.5uM)(Molecular Probesから得られる)により37℃で15分間染色した。数回の洗浄の後、標識化細胞を、10%ヒトAB血清およびIL−2(300IU/ml)を含有するRPMI1640培地で培養した。Treg細胞による細胞分裂の抑制を測定するために、非標識化Treg細胞を、CpG−AまたはポリG2(3ug/ml)の存在下または非存在下、OKT3(2ug/ml)により事前に被覆された24ウエルプレートにおいてCFSE標識化ナイーブT細胞に1:1の比率で加えた。3日間の培養の後、細胞を、CFSE標識化細胞を対象とするFACSによって分析した。
rtPCRおよび定量的PCR
全RNAを、Trizol試薬(Invitrogen,Inc.、San Diego、CA)およびSuperScriptII RTキット(逆転写)(Invitrogen,Inc.、San Diego、CA)を用いてT細胞から抽出した。2μgの全RNAを含有する20μlの逆転写混合物を42℃で1時間インキュベーションした。TLR7、TLR8およびTLR9のmRNAレベルを、ABI/PRISM7000配列検出システム(PE Applied Biosystems,Inc.、Foster City、CA)を用いてリアルタイムPCRによって定量した。PCR反応を、プライマー、TLR7、TLR8、TLR9、MyD88、IRAK4またはHPRTに対して特異的な内部の蛍光性TaqManプローブ(PE Applied Biosystems,Inc.(Foster City、CA)から購入した)を用いて行った。それぞれのサンプルにおけるTLR7、TLR8、TLR9、MyD88およびIRAK4のmRNAレベルを、HPRTの相対的な量に対して標準化した。すべてのサンプルを三回処理した。Treg細胞におけるTLR8、MyD88およびIRAK4の特異的なノックダウンのために、Treg細胞に、それぞれの遺伝子についての対応するsiRNAを感染させ、Treg細胞を形質導入(GFP+)細胞集団および非形質導入(GFP−)細胞集団に分けた。全RNAを、関連遺伝子の発現レベルをリアルタイムPCRによって明らかにするために、形質導入(GFP+)細胞集団および非形質導入(GFP−)細胞集団の両方から抽出した。関連性のない遺伝子の発現レベルを対照とした。従来の逆転写PCRのために、遺伝子特異的なプライマーを使用し、反応を、最初の変性については94℃で2分間の28サイクル、94℃で30秒間、56℃で30秒間および72℃で45秒間の28サイクルについて処理し、その後、72℃で10分間の伸長を行った。PCR生成物を1%アガロースゲルで分離した。
下記のプライマーをTLR7について使用した:
(TLR7−5P,5’GTTTCTGTGCACCTGTGATGCTGT;(配列番号27)
TLR7−3P,5’ACTGCCAGAAGTATGGGTGAGCTT),(配列番号28)
TLR8については、
(TLR8−5P,5’−ATTTCCCACCTACCCTCTGGCTTT;(配列番号29)
TLR8−3P,5’TGCTCTGCATGAGGTTGTCGATGA),(配列番号30)
TLR9については、
(TLR9−5P,5’CAAGGCCAAGGAGCTGGGAGAGC;(配列番号31)
TLR9−3P,5’GGCAGAAGTTCCGGTTATAGAAGTGC)(配列番号32)
レンチウイルスに基づくsiRNA
それぞれの遺伝子について数個のsiRNA配列(19ヌクレオチド)をコンピューター支援プログラムの使用によって選択した。siRNA配列、8ヌクレオチドのスペーサー、および、ポリT転写終結配列を含有するオリゴヌクレオチドを、当技術分野で広く知られている方法(例えば、D.A.Rubinson他、Nat.Genet.、33、401〜6(2003)を参照のこと)を使用してアニーリングさせ、その後、GFP発現用pLentilox3.7ベクターのHapI部位およびXhoI部位にクローン化した。siRNAはU6プロモーターの制御下にあった。IRAK4、MyD88、TLR7、TLR8およびTLR9のためのsiRNAを構築するために使用された下記のDNA配列は、それらの対応する遺伝子を沈黙させることにおいて効果的であった:
IRAK4 siRNA1,5’GCAGCAATGGTTGACATTA;(配列番号33)
IRAK4 siRNA2,5’GCAATGGTTGACATTACTA;(配列番号34)
IRAK4 siRNA3,5’GCCCAGACAGTCATGACTA;(配列番号35)
MyD88 siRNA1,5’GGCACCTGTGTCTGGTCTA;(配列番号36)
MyD88 siRNA2,5’GGGCATCACCACACTTGAT;(配列番号37)
MyD88 siRNA3,5’GCCTGTCTCTGTTCTTGAA;(配列番号38)
TLR7 siRNA1,5’GCCTTGAGGCCAACAACAT;(配列番号39)
TLR7 siRNA2,5’GGTCTATCGTGCATCTATGA;(配列番号40)
TLR7 siRNA3,5’GGCTTCTTTCATGTCTGTTA;(配列番号41)
TLR7 siRNA4,5’GGGGTATCAGCGTCTAATA;(配列番号42)
TLR8 siRNA1,5’GGTGGTGCTTCAATTAATA;(配列番号43)
TLR8 siRNA2,5’GACCCAACTTCGATACCTA;(配列番号44)
TLR8 siRNA3,5’GCAAGTCCCTGGTAGAATTA;(配列番号45)
TLR8 siRNA4,5’GTCGATTCCATTAAGCAATA;(配列番号46)
TLR9 siRNA1,5’GGCAACTGTTATTACAAGA;(配列番号46)
TLR9 siRNA2,5’GCCCTGCAAATACTAGATGT;(配列番号48)
TLR9 siRNA3,5’GGCGAGTGCCCTGCAAATA.(配列番号49)
ウエスタンブロッティングおよびRNA干渉
それぞれの遺伝子の発現レベルを評価するために、IRAK4およびMyD88をFLAG付きpcDNA3発現ベクターにクローン化し、TLR7、TLR8、TLR9をHA付きpcDNA3発現ベクターにクローン化した。293T細胞(1.2x106個/ウエル)を6ウエルプレートに4時間播種し、その後、Lipofectamine2000を使用して、標的遺伝子をコードする2μgのプラスミド+/−対応するsiRNAプラスミドDNAまたは対照siRNAプラスミドDNA(2μg)によりトランスフェクションした。48時間後、トランスフェクションされた細胞を溶解し、サンプルをSDS−PAGEによって分離した。タンパク質をPVDF膜に転写した後、標的タンパク質の発現を、MyD88およびIRAK4については抗FLAG抗体(M2)、あるいは、TLR7、TLR8またはTLR9については抗HA抗体のいずれかによりプローブし、その後、西洋ワサビペルオキシダーゼ共役化二次抗体によりプローブした。β−アクチンがサンプル負荷のための対照として役立ち、これを抗アクチン抗体により検出した。ウエスタンブロットをChemiluminescent Substrate(KPL、Maryland)により発色させ、Kodak Image Station(Eastman Kodak Co.)で可視化した。
レンチウイルス上清の調製およびT細胞の形質導入
5x106個の293T細胞を100mmディッシュに事前に播種し、Lipofectamine2000を使用して、12μgのsiRNAレンチウイルスDNA、12μgのVSV−GプラスミドDNAおよび12μgのパッケージングウイルスCMVデルタ8.9プラスミドによりトランスフェクションした。新鮮な培養培地を8時間後に加えた後、細胞をさらに2日間〜3日間培養した。ウイルス上清を集め、0.45μMのフィルターに通し、超遠心分離によって20,000rpmで2時間濃縮した。ウイルスペレットを少量の培地に再懸濁し、ウイルス力価を、293T細胞に連続希釈量のウイルスを感染させることによって求めた。T細部の形質導入のために、T細胞(2x106個)を最初にOKT3(2ug/ml)被覆プレートによって活性化し、その後、8ug/mlのポリブレン(Sigma)を含有する0.5mlのT細胞培地の総体積において10〜15の感染多重度(MOI)で濃縮レンチウイルス上清と混合し、その後、1000xgで1時間、室温で遠心分離した。16時間のインキュベーションの後、0.5mlのT細胞培地をそれぞれのウエルに加えた。48時間後、T細胞を同じ濃度のウイルス上清により再び形質導入した。形質導入効率を形質導入後3日または4日で分析し、細胞をFACS ARIA分取装置によりGFP+細胞およびGFP−細胞に分けた。分取された細胞(GFP+およびGFP−)および形質導入されてないTreg細胞を、その後、機能的増殖アッセイにおけるポリG10によるそれらの可逆性を明らかにするために使用した。
TLRリガンドアッセイ
ナイーブCD4T+細胞を、マイクロビーズ(Miltenvi Biotec)を使用することによってPBMCから精製した。ナイーブCD4+T細胞(105個/ウエル)を、下記のリガンドを含有するOKT3(2ug/ml)被覆のU底96ウエルプレートにおいて10:1の比率で調節性T細胞とともに培養した:LPS(100ng/ml)、イミキモド(10μg/ml)、ロキソリビン(500μM)、ポリ(I:C)(25μg/ml)、ssRNA40/LyoVec(3μg/ml)、ssRNA33/LyoVec(3μg/ml)、pam3CSK4(200ng/ml)およびフラゲリン(10μg/ml)をInvivogen(San Diego、CA)から購入し、一方、CpG−Aオリゴヌクレオチド(3μg/ml)、CpG−Bオリゴヌクレオチド(3μg/ml)およびポリGオリゴヌクレオチド(3μg/ml)を、Integrated DNA Technologies、Inc.(Coralville、IA)において合成した。機能的アッセイは、上記で記載されたアッセイと同一であった。
Rag1−/−マウスおよびRag2−/−γC−/−マウスでの実験
100μlの緩衝化生理的食塩水中のヒト586mel腫瘍細胞(5x106個)をRag1−/−マウス(T細胞およびB細胞を有しない)またはRag2−/−γC−/−マウス(T細胞、B細胞およびNK細胞を有しない)に0日目に皮下注射した。腫瘍特異的なCD8+TIL586細胞(2.5x107個)(これは586mel細胞を認識し、殺す)を、ポリG10またはポリT10で前処理されたTreg102細胞(3x106個)とともに、または、Treg102細胞を伴うことなく、3日目に静脈内注射した。腫瘍サイズを2日〜3日毎にカリパスにより測定した。腫瘍体積を二次元での測定に基づいて計算した。腫瘍成長曲線をWilcoxonの順位和検定により比較した。
CpG−AによるCD4+Treg細胞の抑制機能の反転
2つのCD4+Treg細胞株(Treg102およびTreg164と称される)をTIL102細胞およびTIL164細胞に由来するTreg細胞クローンのパネルから作製した。予想されたように、両方の株は、可溶性の抗CD3抗体(100ng/ml)およびヒトDC(これは、GM−CSF(800ng/ml)およびIL−4(500ng/ml)を含有する培地において7日間の培養の後、末梢血単核細胞(PBMC)由来の単球から作製された)を含有する培地においてCD4+CD25−ナイーブT細胞の増殖を効果的に抑制した(図1A)。機能的増殖アッセイを用いて、CpG(TLR9リガンド)、LPS(TLR4リガンド)またはサイトカインのIL−6もしくはIFN−αが抗原特異的なヒトCD4+Treg細胞の抑制活性をDCの存在下で調節し得るかどうかを調べた。代表的なCpG−Aオリゴヌクレオチド(配列番号1)(G*GGGGACGATCGTCG*G*G*G*G*G、式中、*はホスホロチオエート結合を表す;これはまたD型CpGオリゴヌクレオチドと呼ばれる)によるDCの活性化は、Treg細胞媒介による抑制を反転させ、ナイーブCD4+T細胞の増殖を正常なレベルの50%〜80%に回復させた(図1A)。この作用はまた、Treg細胞対レスポンダーCD4+T細胞の高い比率(1:1)でさえ、Treg102細胞株およびTreg164細胞株の両方について観測された。それに反して、LPS、IL−6またはIFN−αによる処理は、CD4+Treg細胞の存在下においてナイーブCD4+T細胞の増殖能を回復させなかった(図1A)。興味深いことに、これらのTLRリガンドおよびサイトカインは、単独または組合せでのどちらでも、認められるほどの影響を、ナイーブCD4+T細胞、DC、単独でのTreg細胞、Treg細胞+DC、または、ナイーブT細胞+DCの増殖に対して及ぼさなかった(図1A)。
ナイーブCD4+T細胞増殖実験を、DCの非存在下であることを除いて、図1Aでの実験と同様に行った。精製されたナイーブCD4+T細胞は、抗CD3抗体(2μg/ml)により被覆されたプレートにおいて活発に増殖し、そのような増殖がCD4+Treg細胞の存在下では効果的に抑制された。驚くべきことに、CpG−A(配列番号1)は、Treg細胞媒介による抑制をDCの非存在下では一層より良好に反転させ、ナイーブCD4+T細胞の増殖をほぼ正常なレベルに回復させ、その一方で、ナイーブCD4+T細胞またはTreg細胞の単独での増殖に対する影響は何ら有していなかった(図1B)。CpG−A(配列番号1)の反転作用は、CpG−B(配列番号2)、LPS、TNF−α、IL−6またはIFN−αがCD4+T細胞に対するCD4+Treg細胞の抑制活性を阻止することができないこととは対照的である(図1B)。このデータは、ナイーブT細胞の増殖に対するTreg細胞の抑制機能を反転させるためにDCは全く要求されないことを示す。
精製されたCD4+T細胞に少数の単球またはDCが混入しているかもしれないという可能性を除外するために、培養されたCD4+Treg細胞(100%の純度)をCpG−A(配列番号1)により3日間にわたって前処理した。3回の洗浄の後、前処理されたCD4+Treg細胞を抗CD3抗体被覆プレートにおいてナイーブCD4+T細胞と混合して、ナイーブCD4+T細胞の増殖を抑制するその能力を評価した。図1Cに示されるように、CpG−A(配列番号1)前処理はCD4+Treg細胞株の抑制作用を反転させた。
CpG−AにおけるCpGモチーフが、CD4+Treg細胞株の抑制機能を反転させる能力を与えるかどうかを明らかにするために、CD4+Treg細胞株を、3日間、CpG−A(配列番号1)、非CpG−A(CpG−AにおいてCGをGCに変化させた;配列番号3)、CpG−B(配列番号2)、または、非CpG−B(CpG−BにおいてCGをGCに変化させた;配列番号4)により前処理し、それらを徹底的な洗浄の後で増殖アッセイにおいて使用した。CpG−A(配列番号1)または非CpG−A(配列番号3)のいずれかによる前処理はCD4+Treg細胞の抑制活性を等しく十分に反転させた。対照的に、CpG−B(配列番号2)および非CpG−B(配列番号4)は何らかの認められる影響を有していなかった(図1C;データは平均±SDとして示され、3回の独立した実験からの結果を表す)。これらの結果は、Treg細胞の抑制活性のCpG−A媒介による調節がCpGモチーフに依存しないことを示している。
CD4+Treg細胞の抑制機能の直接的な反転に関わるCpG−Aにおける配列エレメントの同定。
観測された反転作用に関わるCpG−A(配列番号1)配列をさらに明確にするために、CpG−NG(配列番号5)およびポリG10(配列番号6)を、Treg細胞の抑制機能を反転させるそれらの能力について調べた。ナイーブCD4+T細胞を、CpG−NG(配列番号5)、CpG−A(配列番号1)またはポリG10(配列番号6)を含有する200μlの培地を伴う抗CD3抗体被覆の96ウエルにおいてCD4+Treg細胞と混合した。増殖アッセイを図1に記載されるように行った。図2Aに示されるように、Treg抑制の反転がCpG−NG(配列番号5)処理細胞では失われ、しかし、ポリG10(配列番号6)では保持または一層強化された。対照的に、ポリA10(配列番号7)、ポリC10(配列番号8)およびポリT10(配列番号9)(これらはすべて、同じ保護されたホスホロチオエート骨格を有する)は、Treg細胞の抑制活性を反転させる能力を失っていた(図2B)。図2Bに示される実験のために、ナイーブCD4+T細胞を、ポリA10(配列番号7)、ポリT10(配列番号9)またはポリC10(配列番号8)を含有する200μlの培地を伴う抗CD3抗体被覆の96ウエルにおいてCD4+Treg細胞と混合し、その一方で、ポリG10(配列番号6)オリゴヌクレオチドを陽性対照とした。
グアノシンヌクレオシドの数を減少させた一連のオリゴヌクレオチドを、反転作用のために要求される最少数を明らかにするために構築した。図2Cにおける実験のために、CD4+T細胞を、様々な長さのオリゴヌクレオチドを含有する保護されたホスホロチオエートにより連結されたグアノシンヌクレオシドとともに培地を含む抗CD3抗体被覆の96ウエルにおいてCD4+Treg細胞と混合し、その一方で、保護されていない5個のグアノシン(配列番号10)を対照とした。Treg細胞の抑制機能を反転させるこれらの一本鎖オリゴヌクレオチドの能力は、オリゴヌクレオチドにおけるグアノシンの数が減少するにつれて徐々に増大した(図2C)。このことは、より短いオリゴヌクレオチドがより容易にTLR8に結合することを示す。しかしながら、通常のホスホジエステル骨格を有するグアノシンの領域(G5)(配列番号10)は、Treg細胞の抑制活性を反転させることができなかった。これは、ヌクレアーゼによる迅速な分解のためである可能性が最も高い。A4G1(配列番号11)、T4G1(配列番号12)およびC4G1(配列番号13)もまた調べられ、これらは、ナイーブT細胞に対するTreg細胞の抑制活性を反転させることが見出された(図2D)。このことは、保護されたホスホロチオエート結合を伴う1個のグアノシン+他のヌクレオチドが、Treg細胞の機能を反転させるために十分であることを示している。
図2E:CD4+CD25+T細胞およびCD4+CD25−T細胞の両方を、単離されたばかりの新鮮なヒトCD4+T細胞を抗CD4抗体および抗CD25抗体で染色した後で、分取した。分取されたT細胞の純度をFACSによって求めた。データは平均±SDとして示され、2つの独立した実験からの結果を表す。図2Eに示されるデータは、効果的なポリG5(配列番号14)構築物は、天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞の抑制機能を反転させることができることを示す。新鮮なヒトPBMCからのCD4+T細胞を抗CD4抗体および抗CD25抗体で染色し、CD4+CD25+T細胞集団およびCD4+CD25−T細胞集団に分けた。分取された細胞集団の純度が図2Eにおいて左側に示される。分取されたCD4+CD25+Treg細胞はCD4+CD25−T細胞の増殖を明瞭に抑制し、しかし、その抑制活性はポリG5(配列番号14)オリゴヌクレオチドによる処理によって完全に反転した(図2E)。まとめると、これらの結果は、2つのグアノシン、または、AG、TGおよびCGを、ホスホロチオエート結合とともに含有する短いオリゴヌクレオチドは、抗原特異的なTreg細胞または天然に存在するTreg細胞のいずれかの抑制機能を反転させることにおいて、より長いオリゴヌクレオチドよりも効果的であることを示す。
MyD88−IRAK4経路が、Treg細胞の抑制機能を反転させるために要求される。
TLRシグナル伝達経路の現在のモデルでは、TLR1、TLR2、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8およびTLR9が、MyD88を、シグナルを伝達するための唯一の受容体−近位アダプターとして使用し、TLR3がインターフェロン調節因子3(IRF3)を病原体認識に対する応答におけるINF−αの産生のために使用し、その一方で、TLR4がMyD88依存的経路およびMyD88非依存的経路の両方に結び付けられることが予測される。MyD88はほとんどのTLRのシグナル伝達活性のために重要であるので、その依存的経路(この場合、IRKA4がシグナルをMyD88からTRAF6および他の下流側分子に伝達する)が、グアノシン含有オリゴヌクレオチドによって開始されるTLRシグナル伝達に関与すると考えることは無理のないことであった。U6駆動のsiRNAを含有する4つまたは5つのeGFP発現用レンチウイルス構築物を、それぞれの遺伝子について作製し、それらのそれぞれの標的タンパク質を特異的にノックダウンするそれらの能力について調べた。機能的なIRAK4siRNA構築物およびMyD88siRNA構築物についての代表的なデータが図3Aに示される。図3Aにおいて、siRNAによるノックダウン効率はウエスタンブロット分析によって求められた。IRAK4およびMyD88はともにFLAGエピトープで、抗FLAG抗体(M2)によって検出された。FLAG−IRAK4またはFLAG−MyD88のいずれかでトランスフェクションされた293T細胞が陽性対照として役立ち、その一方で、トランスフェクションされなかった293T細胞が陰性対照であった。各レーンにおけるβ−アクチンの量はサンプルについての負荷対照として役立った。ウエスタンブロット分析によって、IRAK4およびMyD88が、対応するsiRNAによって特異的にノックダウンされ、一方、対照TLR9siRNAはどちらのタンパク質の発現にも影響を及ぼさなかった。次にTreg102細胞に、IRAK4siRNA1レンチウイルスを形質導入した。3日間培養した後、細胞をFACSによる形質導入(GFP+)Treg細胞集団および非形質導入(GFP−対照)Treg細胞集団に分けた(図3B)。GFP+細胞およびGFP−細胞の純度をFACS分析によって確認した。GFP+Treg細胞は、形質導入されていない親細胞と同じ可逆的な抑制機能を有していた(図3C)。形質導入(GFP+)Treg細胞はナイーブCD4+T細胞の増殖を抑制することができたが、この活性はポリG10(配列番号6)オリゴヌクレオチドにより反転させることができなかった。このことは、IRAK4がTreg細胞の抑制機能の直接的な反転のために要求されることを示唆している。この考えは、Treg102細胞がMyD88siRNAにより形質導入された実験によってさらに裏付けられた。形質導入(GFP+)Treg102細胞は、ナイーブCD4+T細胞の増殖を依然として抑制することができたが、ポリG10(配列番号6)による処理に応答するその能力を完全に失っていた(図3B)。抑制活性または抑制の可逆性はどちらも、Treg細胞が対照siRNAウイルスにより形質導入されたときには影響を受けなかった(図3C)。図3Cについて、非感染の親Treg108細胞およびポリT10オリゴヌクレオチドを対照とした。データは平均±SDとして示され、3つの独立した実験からの結果を表す。類似する結果がTreg164細胞株を用いて得られた。
このデータは、グアノシン含有オリゴヌクレオチドによるTreg細胞の抑制活性の直接的な反転が、MyD88−IRAK4経路を介するTLRシグナル伝達に依ることを明らかにしている。従って、そのようなリガンドに対する受容体は、MyD88−IRAK4をその唯一または一次のシグナル伝達経路として使用する受容体に限定されなければならない。すべての知られているTLRリガンドの性質をレビューすると、TLR3、TLR7、TLR8およびTLR9が、ヌクレオチド関連リガンドと結合するための最も確からしい候補であることが示された。TLR3は二本鎖RNAを認識するが、TLR3は、MyD88−IRAK4に依存しないシグナル伝達経路に頼っている。TLR7、TLR8およびTLR9(これらは進化的クラスターを形成する)は、エンドソームに存在し、MyD88−IRAK4経路を介してシグナル伝達を開始することが考えられる。TLR9は、CpGオリゴヌクレオチドに対する受容体として同定されており、一方、TLR7およびTLR8は、合成されたグアノシンアナログ(ロキソリビンおよびイミダゾキノリン)および一本鎖RNAに対する受容体として機能する。いくつかのTLRは、マウスCD4+CD25+Treg細胞によって発現されることが報告されているが、ヒトCD4+Treg細胞によるTLRの発現は、本明細書中のデータによって初めて明らかにされている。
TLR8は、Treg細胞の抑制機能のグアノシンオリゴヌクレオチド誘導による反転に関わる受容体である。
逆転写PCRにより、TLR7またはTLR9のいずれもが、抗原特異的なTreg細胞株、CD4+CD25+Treg細胞またはCD4+CD25−T細胞において発現されず、だが、TLR7がDCおよびEBV形質転換B細胞において多く発現されたことが明らかにされた(図10)。それに反して、TLR8が、天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞、抗原特異的なTreg細胞株、PBMC、単球由来のDC(mDC)、ならびに、CD4+CD25−T細胞によって一貫して発現していたが、EBV形質転換B細胞または293T細胞では検出できなかった(図10)。類似する結果が、TLR7およびTLR8についてのリアルタイムPCRにより得られた。TLR7はすべてのT細胞において陰性であった;TLR8がCD4+Treg細胞では非常に発現していたが、CD4+CD25−T細胞では弱く発現していた(図10;TLR7およびTLR8の発現が、TLR8、TLR8またはHPRT(ヒポキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ)についてのプライマーおよび内部の蛍光性プローブを使用して、各サンプルからのcDNAのリアルタイムPCR分析によって測定された。各サンプルにおけるTLR7およびTLR8の相対的な量をHPRTの相対的な量に対して標準化した)。
Treg細胞におけるTLR7、TLR8およびTLR9の発現パターンに基づいて、TLR8は、グアノシン含有オリゴヌクレオチドに対する可能性のある受容体であった。いくつかのレンチウイルスsiRNA構築物を、TLR7、TLR8およびTLR9に対してスクリーニングした。対応するsiRNAによるTLR7、TLR8およびTLR9の機能的なノックダウンについての代表的なデータが図8に示される(抗FLAG抗体(M2)を用いたウエスタンブロット分析によって測定された)。Treg102細胞にTLR8siRNA1ウイルスを感染させ、細胞を形質導入(GFP+)Treg集団および非形質導入(GFP−)Treg集団に分けた。形質導入されていない親Treg102細胞を機能的アッセイのための対照とした。TLR8siRNAにより形質導入されたTreg102細胞(GFP+)の抑制機能は、その抑制活性が親のTreg102細胞と同じほど容易に反転した非形質導入(GFP−)Treg細胞とは対照的に、ポリG10(配列番号6)によって反転させることができなかった(図3Cおよび図4B);Treg102細胞に、TLR7siRNA1、TLR8siRNA1またはTLR9siRNA1を感染させ、3日後に、細胞を形質導入(GFP+)細胞集団および非形質導入(GFP−)細胞集団に分け、それらをポリG10(配列番号6)またはポリT10(配列番号9)の存在下での機能的アッセイで調べた。TLR7siRNAまたはTLR9siRNAにより形質導入されたTreg細胞(GFP+)は、非形質導入(GFP−)のTreg102細胞および親のTreg102細胞と同じ可逆的な抑制機能を保持していた。このことは、TLR7またはTLR9ではなく、TLR8が実際に、グアノシン含有オリゴヌクレオチドを認識し、シグナルを、Treg細胞の抑制機能を制御するMyD88−IRAK4経路を介して開始する受容体であることを示唆する。
TLR8−MyD88−IRAK4のシグナル伝達経路が、Treg細胞の抑制機能の直接的な反転のために必要かつ十分であるならば、ヒトTLR8に対する天然リガンドによりそのような作用を生じさせることが可能であるはずである。図4A〜図4Bでは、ナイーブCD4+T細胞を、種々のTLRリガンドの存在下、抗CD3抗体被覆ウエルにおいて、Treg102細胞、Treg164細胞、または、天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞と混合した。データは平均±SDとして示され、3つの独立した実験からの結果を表す。図4A〜図4Bに示されるように、ssRNA40およびssRNA33(ヒトTLR8に対する2つの天然リガンド)は、天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞と同様に、抗原特異的なTreg102細胞およびTreg164細胞の抑制機能を完全に反転させた。イミキモド(ヒトTLR7およびTLR8に対する合成リガンド)は抗原特異的なTreg細胞の抑制機能の部分的反転を示したが、天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞に対する影響をほとんどまたは全く有していなかった(図4A〜図4B)。他のリガンド(例えば、TLR2に対するpamsCSK4、TLR3に対するポリ(I:C)、TLR4に対するLPS、TLR5に対するフラゲリン、TLR7に対するロキソリビン、および、TLR9に対するCpG−B(配列番号2)など)は、Treg細胞の存在下、ナイーブCD4+T細胞の増殖を回復させることができなかった(図4A〜図4B)。
図4A〜図4Bにおけるデータにより、TLR8が、合成グアノシン含有オリゴヌクレオチド、ならびに、HIV−1ウイルスに由来する天然のssRNA40リガンドおよびssRNA33リガンドに対する受容体として役立つこと、および、合成されたDNAリガンドまたはssRNAリガンドによるエンドソームにおけるその活性化により、Treg細胞の抑制機能を反転させることができるシグナル伝達経路が開始されることが確認される。グアノシン含有オリゴヌクレオチドにより誘導されるインビボでのTreg細胞機能の反転を調べるために、ヒト腫瘍モデルを、586melヒト腫瘍細胞をRag1−/−マウス(T細胞およびB細胞が欠損するマウス)に皮下注射することによって確立した。Rag1欠損マウスにヒト586mel腫瘍細胞を0日目に注入し、その後、マウスを3日目に、ポリG10(配列番号6)またはポリT10(配列番号9)とともに、あるいは、ポリG10(配列番号6)またはポリT10(配列番号9)を伴うことなく、自己の腫瘍特異的CD8+TIL586細胞の単独、または、自己の腫瘍特異的CD8+TIL586細胞+Treg102細胞により処理した。Treg細胞は、養子移植の前に、OKT3により事前に活性化され、洗浄された。腫瘍体積を測定し、平均±SDとして表した(n=6匹のマウス/群)。P値を、示されるように群間で求めた。結果は3つの独立した実験を表す。予想されたように、586mel腫瘍細胞が与えられたマウスは進行性の腫瘍成長を示し、一方、586mel+自己の腫瘍特異的CD8+TIL586細胞(これは586mel細胞を殺すことができる)が与えられたマウスでは、腫瘍成長が阻害された(図4C)。CD8+TIL586細胞およびTreg102細胞が、ポリT10(対照オリゴヌクレオチド;配列番号9)とともに、または、ポリT10を伴うことなく、腫瘍保有マウスに養子移植されたとき、586mel細胞は、586mel細胞が単独で与えられたマウスの場合よりも速く成長した。このことは、Treg102細胞が腫瘍特異的なCD8+T細胞および残存する宿主の免疫細胞を阻害し、従って、腫瘍成長を高めたことを示唆する。それに反して、ポリG10(配列番号6)、Treg102細胞およびTIL586細胞が与えられたマウスでは、腫瘍成長が、586mel細胞の腫瘍注入の後の最初の42日の期間中には検出されなかった(図4C)。このことは、グアノシン含有オリゴヌクレオチドによる処理はTreg細胞の抑制機能を反転させただけでなく、T細胞媒介による抗腫瘍免疫性をインビボで劇的に高めたこともまた示している。
Treg細胞を種々の濃度のクロロキンにおいてポリG2(配列番号15)により前処理して、酸性化がグアノシン含有オリゴヌクレオチドの機能のために要求されるかどうかを調べた。徹底的な洗浄の後、前処理されたTreg細胞を機能的アッセイのために使用した。ポリG2(配列番号15)オリゴヌクレオチドの反転作用はクロロキンの濃度の増大とともに低下した。このことは、グアノシン含有DNAオリゴヌクレオチドまたはグアノシン含有RNAオリゴヌクレオチドのいずれかによるエンドソームにおけるTLR8の結合および活性化がTreg抑制機能の反転における重要な段階であることを示唆する。
Treg細胞の増殖および細胞毒性
図5。Treg102細胞(1x107個)をCFSEにより標識化し、T細胞培地(RPMI1640/10%ヒト血清および300IUのIL−2)で培養し、3つの群に分けた:1)OKT3刺激を伴わないCFSE標識化Treg細胞(対照)、2)OKT3の存在下で等しい数のナイーブCD4+T細胞と混合されたCFSE標識化Treg細胞、および、3)OKT3およびCpG−A(3μg/ml)の存在下で等しい数のナイーブCD4+T細胞と混合されたCFSE標識化Treg細胞。3日間の培養の後、増殖プロファイルをFACS分析によって明らかにした。OKT3刺激を伴わないCFSE標識化Treg細胞をゲート化のための対照として使用した。死細胞をヨウ化プロピジウム染色によって除外した。結果は、Treg細胞が、ナイーブT細胞、OKT3、IL−2および/またはCpG−Aの存在下では増殖しないことを示している。Treg細胞の数はCpG−Aの存在下または非存在下において変化しなかった。このことは、Treg細胞が細胞毒性でないことを示唆する。
Treg細胞の抑制機能の直接的な反転に関わるCpG−Aにおける配列エレメントの同定および力価測定。
図6。A.Treg細胞の抑制機能の反転に対するポリGオリゴヌクレオチドの用量応答。ナイーブCD4+T細胞を、様々な長さのポリGの種々の濃度とともに培地を含む抗CD3抗体被覆の96ウエルにおいてCD4+Treg細胞と混合し、その一方で、通常のホスホジエステル結合を有する5個のグアノシン(G5)を対照とした。データが、Treg細胞の存在下でのナイーブCD4+T細胞の増殖のパーセント反転として示される(この場合、Treg細胞の非存在下でのナイーブT細胞の増殖が100%として解釈される)。
B.A4G1オリゴヌクレオチド、C4G1オリゴヌクレオチドおよびT4G1オリゴヌクレオチドによるTreg細胞の可逆性についての用量応答の関係性。実験をパネルAでのように行った。
CD4+CD25+Treg細胞の精製および抑制機能ならびにポリG5によるその機能的反転。
図7。分取されたCD4+CD25+Treg細胞およびCD4+CD25−T細胞の純度をFACSによって求めた。CD4+CD25+Treg細胞の抑制機能を、(示されるような)異なる数のCD4+CD25+Treg細胞を一定数のナイーブT細胞に加えることによって明らかにした。天然に存在するCD4+CD25+Treg細胞の抑制機能を、ポリT10ではなく、ポリG5によって反転させることができた。
RNA干渉によるIRAK4、MyD88、TLR7、TLR8およびTLR9のノックダウン。
図8。IRAK4およびMyD88の両方をFLAGエピトープにより標識化し、一方、TLR7、TLR8およびTLR9をHA付きpcDNA3発現ベクターにクローン化した。それぞれの遺伝子についての発現レベルおよびノックダウンの効率を、抗FLAG(M2)抗体または抗HA抗体を使用してウエスタンブロット分析によって求めた。各レーンにおけるβ−アクチンの量をサンプルについての負荷対照とした。
MyD88−IRAK4経路が、Treg164細胞の抑制機能を反転させるために要求される。
図9。ポリG10オリゴヌクレオチドによる形質導入(GFP+)Treg164細胞および非形質導入(GFP−)Treg164細胞の可逆性(反転性)の評価。非感染の親Treg164細胞およびポリT10オリゴヌクレオチドを対照とした。IRAK4siRNA形質導入(GFP+)Treg164細胞およびMyD88siRNA形質導入(GFP+)Treg164細胞はともに、ポリG10の存在下で抑制機能を反転させる能力を失っていた。それに反して、対照siRNAによる形質導入は、ナイーブCD4+T細胞の増殖のTreg細胞媒介による抑制に対する影響は何ら有していなかった。
遺伝子特異的プライマーを用いた異なる細胞株におけるリアルタイムPCR分析によって明らかにされるTreg細胞中のTLR7およびTLR8の発現レベル。
図10。293細胞由来のRNAを陰性対照とした。各サンプルにおけるTLR7およびTLR8の相対的な量がHPRTの相対的な量に対して標準化された。
本発明およびその利点が詳しく記載されているが、様々な変化、置換および代替が、添付されている請求項によって定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく本明細書において行われ得ることを理解しなければならない。そのうえ、本出願の範囲は、本明細書に記載されるプロセス、装置、製造、組成物、手段、方法および工程の特定の実施形態に限定されることは意図されない。当業者は本発明の開示から容易に理解するように、本明細書中に記載される対応する実施形態と実質的に同じ機能を果たすか、または、本明細書中に記載される対応する実施形態と実質的に同じ結果を達成する、現在存在するか、または、今後開発されるプロセス、装置、製造、組成物、手段、方法または工程を本発明に従って利用することができる。従って、添付されている請求項は、その範囲内において、そのようなプロセス、装置、製造、組成物、手段、方法または工程を含むことが意図される。
Claims (15)
- CD4+T調節性細胞の活性を抑制する方法であって、T調節性細胞の活性を抑制することができるオリゴヌクレオチドの有効量を細胞に与えることを含み、オリゴヌクレオチドがD型CpGオリゴヌクレオチドではない、方法。
- オリゴヌクレオチドがCpG非含有オリゴヌクレオチドとしてさらに定義される、請求項1に記載の方法。
- オリゴヌクレオチドが約4個〜約15個のヌクレオチド残基を含む、請求項1に記載の方法。
- オリゴヌクレオチドが、グアニンと、ヌクレアーゼ耐性の残基間骨格結合とを含む、請求項1に記載の方法。
- オリゴヌクレオチドがヌクレアーゼ感受性の残基間骨格結合をさらに含む、請求項4に記載の方法。
- オリゴヌクレオチドが、グアニンを隣接する核酸塩基に連結するヌクレアーゼ耐性の残基間骨格結合を含む、請求項4または5に記載の方法。
- 細胞が対象体内に存在する、請求項1に記載の方法。
- 対象がヒトである、請求項7に記載の方法。
- ヒトに免疫原性組成物を与えることをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- オリゴヌクレオチドが、配列番号6、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17および配列番号18、またはそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- グアニンと、グアニンを隣接する核酸塩基につなぐヌクレアーゼ耐性の残基間骨格結合とを含むオリゴヌクレオチドであって、オリゴヌクレオチドが4個〜15個のヌクレオチド残基を有し、残基間骨格結合がヌクレアーゼ感受性であるオリゴヌクレオチド。
- 配列番号6、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17および配列番号18、またはそれらの組合せからなる群から選択されるオリゴヌクレオチド。
- Treg細胞の抑制機能を阻害する化合物についてスクリーニングするための方法であって、
a.Treg細胞を、スクリーニングされる化合物にさらす工程、
b.ナイーブT細胞の増殖を刺激する工程、
c.ナイーブT細胞をTreg細胞にさらす工程、および
d.ナイーブT細胞の成長の程度を決定する工程
を含む、方法。 - 化合物が化合物のライブラリーまたはコレクションから選択される、請求項13に記載の方法。
- ナイーブT細胞の成長の程度が、対照ナイーブT細胞の成長との比較によって測定される、請求項13に記載の方法。
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