JP2009537584A - 免疫学的疾患の処置のためのチモシンα1の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
データは、3つの実験のうちの代表的な実験の3サンプルの平均±SEである。
チモシンα1は、TLR9(Blood. 2004;103:4232-4239)を包含するトル様レセプター(TLR)によるシグナル伝達によりヒトおよびネズミDCにおいて成熟およびサイトカイン産生を促進する天然胸腺ペプチド(Expert Opin. Biol. Ther. 2004;4:559-573)である。IL-12およびIL-10産生DCのバランスに影響を与えることによって、チモシンα1は、アスペルギルス・フミガタス(Aspergillus fumigatus)(Blood. 2004;103:4232-4239)に対する保護免疫性を誘導できる免疫調節剤として作用する。TLR9刺激は、自己分泌I型IFNシグナル伝達経路(J. Immunol. 2005;175:5601-5605; Eur. J. Immunol. 2005;36:8-11)を含む機構を介してIDO活性化へと導き、そして真菌類に対するIDO依存性の保護免疫の重要な成分であるCD4+CD25+細胞(J. Immunol. 2004;173:4433-4442)のpDC媒介性生成を促進できる(J. Immunol. 2005;174:2910-2918; J Immunol. 2006;176:1712-1723)。本発明に従って、DCによる免疫と寛容とのバランスおよびTreg細胞の生成におけるチモシンα1の活性を評価した。DCを、チモシンα1を用いるかまたは用いないで、通常のDCおよびpDC両方を増殖することが知られている(J. Immunol. 2005;174:6592-6597)GM-CSF/IL-4(GM-DC)またはFLT3リガンド(FL-DC)のいずれかを用いて、骨髄(ネズミ)または末梢血(ヒト)前駆体から得た。DCを、アスペルギルス・フミガタスおよび同種抗原に対してイン・ビトロおよびイン・ビボでTh1/Tregプライミングを仲介する、IDO発現および能力について分析した。様々なDC集団により、プライミングおよび寛容における特異性および相補性を見出した。しかし、TLR9およびI型IFNRシグナル伝達経路を介するIDO依存寛容原性プログラムを活性化することにより、チモシンα1は、DC分化中に作用して、炎症および寛容のバランスを変化させた。
マウス
メスの8〜10週齢の同系交配のBALB/cおよびC57BL6マウスを、Charles River/Harlan Breeding Laboratories (Calco, Italy)から得た。C57BL6バックグラウンドの同型接合性TLR9-/-またはIFN-αβR-/-マウスを、ペルジャ大学の動物施設(Perugia University, Perugia)において、特定病原体不含条件下で生育させた。動物および動物の飼育方法は、国内法および政策基準に沿って行った。
ヒト末梢血単核細胞を、記入されたインフォームド・コンセントにより、健康なドナーおよびT細胞枯渇ハプロ型同一性HSCTである7人のレシピエントから得た。ドナータイプ分類により、移植およびGVHDを記載のとおりに評価した(Blood. 2005;106:4397-4406)。実験用HSCTモデルの致死的に放射線を浴びた(8 Gy)C57BL6マウスに、BALB/cマウス由来のT細胞枯渇化骨髄細胞を用いて注射した(Blood. 2003;102:3807-3814)。GVHDに対して、精製したドナーCD3+T脾臓細胞を移植片に加えた(Science. 2002;295:2097-2100)。個々のマウスを、処置群の知識なしに各GVHD基準について(図3に対する説明を参照されたい)、週毎に0-2に分類した。
アスペルギルス・フミガタスの菌株、培養条件および感染を、Blood. 2004;103:4232-4239に記載のとおりに行った。マウスを2.5%アバーティン(avertin)で麻酔した(Sigma Chemical Co, St. Louis, MO)。肺内の真菌増殖の定量化をキチンアッセイによって行い、結果を一対の肺あたりのグルコサミンμgとして表し、PAS染色をBlood. 2004;103:4232-4239に記載のとおり行った。
チモシンα1およびこのスクランブルペプチド(sチモシンα1)(両方をSciClone Pharmaceuticals, Inc. San Mateo, CAから得た)を、精製した内毒素を含まない滅菌凍結乾燥アセチル化ポリペプチド(Blood. 2004;103:4232-4239)として供給した。該凍結乾燥粉末を滅菌水中にとかす。
GM-DCまたはFL-DCを、rGM-CSF(Schering-Plough, Milan, Italy)およびrIL-4(Peprotech, Inalco, Milan, Italy)またはFLT3-L(Immunex Corporation, Seattle, WA)(Blood. 2004;103:4232-4239)の存在において、イスコフ改変培地中で7-9日間培養した健康なドナーまたは移植患者(HSCT後1ヶ月)由来の精製したCD14+単球から得た。DC回収率は、移植患者からの培養物において20-30%低下した。ネズミGM-DCまたはFL-DCを、記載したように(Blood. 2004;103:4232-4239)、7-9日骨髄細胞から得た。チモシンα1およびsチモシンα1を、20 ng/mLにて該培養物に添加した。DC(90-95% CD8-、5-10% CD8+および1-5% B220+細胞からなる>99% CD11c+)を、CD11c MicroBeads およびMidiMacs (Miltenyi Biotech)を用いて磁性活性化ソーティングにより脾臓(spDC)から精製した。DC集団を、CD8またはB220 MicroBeads (Miltenyi Biotech)を用いて、CD8-、CD8+およびB220+画分にさらに分離した。DCを、記載したとおりに、生存性非オプソニン化アスペルギルスの分生子またはサッカロマイセス・セレヴィシエ由来のザイモサン(Sigma)またはCpG-ODN 2006を用いて血清不含イスコフ培地で24時間パルス化した。食作用は記載のとおりに為された(Blood. 2004;103:4232-4239)。写真を、AxioVision Software Rel. 3.1(Carl Zeiss, Milan, Italy)を用いる高解像度の顕微鏡カラーカメラAxioCamを用いて撮影した。
DCを、PharMingen(Blood. 2004;103:4232-4239)からコンジュゲートmAbを用いて、CELLQuestTM softwareを備えたFACScanフローサイトメーター(Becton Dickinson, Mountain View, CA)により抗原発現について分析した。
IDO発現および機能活性を、Nat. Immunol. 2002;3:1097-1101., Generation, purification and activity of T reg cells に記載したとおりに評価した。脾臓CD4+T-細胞を、フローサイトメトリーまたはELISPOTアッセイの前に5-7日間、分生子をパルス化したDCと共に共培養した。1-MT(Sigma-Aldrich)を2μMで使用した。CD4+CD25+およびCD4+CD25-細胞(FACS分析で>90% 純粋)を、肺およびTLN(J. Immunol. 2006;176:1712-1723)から磁性細胞分類によって分離した。Treg細胞阻害について、両方が移植マウスからの、5×104TLNのTreg細胞を3×105CD4+CD25-細胞に加え、H3-チミジン標識の前に5日間、3×104の自己移植系アスペルギルス分生子をパルス化したspDCまたは1.5×105のナイーブドナーマウスからの同種異系spDCを用いて刺激した。精製した腹膜CD11b+Gr-1+PMN(FACS分析で>98%純粋)(2×106)を、酸素産生について60分間またはサイトカイン産生について24時間、4×105 CD4+CD25+の存在において休止分生子に暴露した(J. Immunol. 2006;176:1712-1723)。
サイトカイン含量を、酵素結合免疫吸着剤アッセイ(Endogen Human Elisa Kits, R&D Systems and Euroclone, Milan, Italy)により評価した。AID EliSpot Assay kits (Amplimedical, Buttigliera Alta, Turin, Italy)を、サイトカイン産生細胞(Blood. 2003;102:3807-3814)を確実にするために、分生子をパルスしたDCと共に5日間共培養された精製脾臓CD4+T細胞に用いた。1-MTを2μMで使用した。
マウスに、HSCT後の日を開始日として、一週間の間隔で2回、DCの腹腔内注射を与え、最後のDC投与後の1週間に感染させた。3日後に、肺ホモジネート、特異的なMiltenyi Biotec isolation kitを用いて精製したCD4+T細胞(FACS分析で>98%)、CD4+CD25-(>98%)またはCD4+CD25+(>82%)を、前炎症性および抗炎症性(肺ホモジネート中のTNF-a/IL-10)のパターン、アスペルギルスパルス化DC(Blood. 2003;102:3807-3814)を用いて刺激されたCD4+細胞によるTh1(IFN-.)またはTh2(IL-4)のサイトカイン産生、CD25+IL-10+TGF-β+Treg細胞の頻度、リンパ球増殖およびRT-PCRによる遺伝子発現について評価した。増殖について、TLN CD4+Tリンパ球を、H3-チミジン標識の5日前に、105細胞/ウェルの照射同種異系脾臓細胞または分生子でパルス化した自己移植系spDCまたは10μg/mL Con Aを用いて播種した(105細胞/ウェル)。
アスペルギルス特異的ヒトCD4+T細胞クローンを、放射線照射した(20Gy)供給(feeder)自己移植末梢血細胞に限界希釈濃度で加えた末梢血CD4+CD45RA+T細胞から作成して、分生子をパルス化したDCまたは同種異系DCを用いて刺激した(Blood. 2005;106:4397-4406)。クローン増殖を、2日後の上清中のH3-チミジン標識(Amersham Biosciences, Little Chalfont, UK)またはサイトカイン含量(Blood. 2005;106:4397-4406)により、真菌パルス化DC、同種異系DC、自己移植系照射細胞(ネガティブコントロールとして)および0.5% フィトヘムアグルチニン(ポジティブコントロールとして)に対する特異性について評価した。
RNA抽出物、cDNAの合成およびPCR、遺伝子特異的プライマーの配列、アニーリング温度および増殖サイクルを、J Immunol. 2006;176:1712-1723に記載したとおりに行った。増殖効果を、GAPDHについて評価し、正規化した。
スチューデント対応のあるt検定を使用して、実験群における有意値を決定した(有意をP<0.05として規定した)。生存データを、マン・ホイットニーU検定を用いて分析した。イン・ビボでの該群は6匹の動物で構成した。
チモシンα1が骨髄前駆体由来のpDCを増殖させ、トリプトファン異化を活性化する。
どのようにチモシンα1がネズミDCの表現型分類および機能特性に影響するかを評価するために、骨髄細胞を、チモシンα1またはコントロール、スクランブルペプチドの存在下において、GM-CSF/IL4またはFLT3Lを含有する培地中で7-9日間培養した。成熟後、フローサイトメトリーおよび光学顕微鏡(図1A)により細胞を分析した。FLT3Lとは違い、GM-CSF/IL-4処置単独では、FACS分析でのB220+CD11c+細胞の%および光学顕微鏡を用いる形態学試験から明らかなように、高分画のpDCの出現は認められなかった。しかし、B220+CD11c+DCの数がより高いことおよび通常のCD11b+CD11c+細胞の回収率が若干低下したことから明らかなように、細胞の全収量に影響しなかったチモシンα1はGM-DC中のpDCの出現を大きく増加させた。
チモシンα1は骨髄DCによるIL-12の誘導およびpDC.16によりIL-10の誘導を促進する
チモシンα1は、アスペルギルス分生子に対する応答においてGM-DCによるIL-12およびIL-10の放出と、FL-DCにより、IL-12よりもIL-10の放出を誘導した(図1B)。真菌に対する応答においてDCによるIL-10の産生は、IDO依存経路により制御された(J Immunol. 2005;174:2910-2918);現行の設定では、チモシンα1に対する応答において、いずれかの集団によりIL-10産生は、TLR9-/-またはIFN-αβR-/-マウス由来の細胞と共に生じず、IDO阻害剤1-メチル-DL-トリプトファン(1-MT)を該培地に添加することによって同様に遮断された(図1B)。FL-DCおよびGM-DC中のチモシンα1による機能的IDOの誘導を、トリプトファンのキヌレニンへのDC変換に関して、免疫ブロット分析および酵素活性の評価により確認した。また、IDOタンパク質の誘導およびチモシンα1による機能は、TLR9-/-またはIFN-αβR-/-マウス由来のDCでは観察されなかった(図1C)。
チモシンα1誘発性IDO+DCはイン・ビトロでTreg細胞を活性化する
潜在的な調節活性と、DCによるIDO発現およびIL-10産生と相関するために、アスペルギルス分生子に対する応答において脾臓のCD4+Tリンパ球により、イン・ビトロでの抗原特異的Th1/T reg プライミングを誘導するためにチモシンα1誘発性DCの相対能力を試験した。図2Aは、チモシンα1が、GM-DCによるIFN-.-/IL-10 産生CD4+T細胞について、およびFL-DCによるIL-10産生細胞についてのプライミングを増加させたことを示す。IDO遮断と同様に、チモシンα1-GM-DC由来のB220+CD11c+の枯渇により、Treg細胞活性化が消失した(データを示していない)。1-MTによるIDO遮断は、IL-10産生CD4+細胞の活性化を防止したが、IFN-.産生細胞に対する効果を示さなかった。これは、IDOが、IL-10産生T細胞についてのプライミングに因果的かつ選択的に関与することを示唆している。TLR9刺激がIDOを活性させ(J. Immunol. 2005;175:5601-5605)、またpDC媒介性のCD4+CD25+Treg細胞の生成(J. Immunol. 2004;173:4433-4442)、即ちTreg活性に関するCD4+CD25+T細胞発現マーカーの出現、例えばフォークヘッド転写ファクターFoxp3および細胞毒性Tリンパ球抗原4(CTLA-4)を促進する。細胞蛍光分析により、CD4+CD25+T細胞が、DCを用いる共培養(図2B)により増殖したことが判った。しかしながら、チモシンα1誘発性DCの存在において培養した場合に、CD4+CD25+T細胞の有意な割合が細胞内Foxp3および表面CTLA-4について陽性に染色された。該効果はIDO遮断により否定された。また、FL-DCは、低い程度であるが、Foxp3+Treg細胞を誘導した。図1Cのデータに従って、トリプトファン異化がFLT3Lにより増強されることが示唆され、1-MTは、FL-DCと共に共培養したFoxp3+CTLA4+CD25+T細胞の増殖と干渉することがわかった。従って、イン・ビトロでのCD4+CD25+Treg細胞の発生は、DCトリプトファン異化作用に関するメカニズムを介して起こり、チモシンα1により促進される。
チモシンα1前処置GM-DCは、HSCTにおいてアルペルギルス症から宿主を保護する。
真菌をパルス化したDCは、実験用HSCT.7において強力な真菌ワクチンとして作用する。そのため、HSCT24,25ならびに抗真菌免疫において、炎症と寛容のバランスをとるための調節が絶対に必要である(J. Immunol. 2005;174:2910-2918)。
GM-DCを前処置するチモシンα1は、免疫毒性を鈍化する免疫成分を生成させる。
組織病理学により、局所的な炎症性細胞動員および反応は、GM-DC処理マウスの肺において高いが、チモシンα1処置GM-DCまたはFL-DCで注射したマウスにおいて低いことが明らかとなった(図3B)。これらの知見は、重度の炎症性毒性が遊走GM-DCと関連がある傾向にあり、効果はGM-DCのチモシンα1前処理により緩和されることを示唆した。DCの免疫毒性およびチモシンα1によるその順化についての可能性を直接マスクしないように、様々なDC集団を、移植片と共に様々なドナーT細胞数を受容するマウスに注射した。
チモシンα1誘発性DCは抗真菌Th1/Treg応答に対してプライムする
チモシンα1処理DCがTreg細胞をイン・ビボで誘導するかどうかを決定するために、肺ホモジネート中のTNF-a/IL-10産生、TLN CD4+T細胞によるIFN-./IL-4産生、IFN-.をコードする遺伝子およびTLN CD4+T細胞におけるTh2-特異的転写ファクターGATA-3およびFoxp3の発現のレベルを評価した。機能的に異なるTreg集団がアスペルギウス症罹患マウスの肺およびTLNにおいて見出されたので(J. Immunol. 2006;176:1712-1723)、肺およびTLNにおけるCD4+CD25+T細胞の存在も評価した。結果は、様々な群内でのTNF-a/IL-10産生の異なるパターンを示した。非処理またはGM-DCを用いて注射したマウスにおいては、TNF-aは高く、IL-10は低かった、逆の事が、FL-DC、特にチモシンα1処置GM-DCマウスを投与したマウスにおいては真実である(図4A)。CD4+T細胞による実際のIFN-./IL-4産生の評価から、投与されたマウスにおいてIFN-.の量がより高く、IL-4の量が低いことが明らかとなった。
抗真菌Treg細胞は同種反応性および炎症を阻害する
CD25+Treg細胞の抑制活性を評価するために、異なるDCサブセットを与えたマウス由来のTLN細胞を、同種異系脾臓細胞、アスペルギルス分生子または有糸分裂促進物質に対する増殖性応答について評価した。結果は、アスペルギルス特異的ではない、同種異系の増殖を、T細胞単独またはGM-DCと共に与えたマウスにおい観察されたことを示した。これに対して、同種反応活性は低下したが、しかし病原体特異的反応活性は、ドナーコントロールと比較して低い程度であったがFL-DCまたはチモシンα1処置GM-DCを与えたマウスにおいて回復した(図5A)。有糸分裂促進物質に対する応答はDC処置マウスの間で同程度であったので、これらの結果から、Treg細胞は、両方の同種異系および病原体特異的Th1反応性に直接影響を与えることが示唆された。この問題を解明するために、TLNから精製したCD4+CD25+T細胞を、アスペルギルス特異的または同種抗原特異的な、対応するCD4+CD25-T細胞の増殖およびCD4+CD25+T細胞によるIFN-.産生を遮断する能力について評価した。CD4+CD25+T細胞は同種抗原およびアスペルギルスに対して低応答性であったが、同種反応活性および該抗原特異的応答の双方は、FL-DCまたはチモシンα1処置GM-DCを与えたマウス由来のCD4+CD25+T細胞の存在において低下した(図5B)。肺のTreg細胞は肺のアスペルギウス症で強力な抗炎症性活性を持つので(J. Immunol. 2006;176:1712-1723)、好中球の抗真菌エフェクター活性、例えばTNF-aおよび酸素産生に対する肺のCD4+CD25+T細胞の抑制活性もまた試験した(J. Immunol. 2006;176:1712-1723)、なぜならこれらの機能はTreg細胞の抑制活性に非常に感受性があるためである。両方の機能は、肺Treg細胞、特にチモシンα1処置GM-DCにより誘導されたTreg画分により顕著に阻害された(図5B)。
チモシンα1は、ヒトDCの動員およびTh1/Treg抗真菌プライミングを促進する
チモシンα1がヒトDCの潜在的Th1/Tregプライミングに影響し得るかどうかを評価するために、GM-DCまたはFL-DCを、チモシンα1の存在下において健康なドナーからのCD14+細胞から得た。ネズミDC培養物と同様に、チモシンα1は、GM-CSF/IL-4処理培養物中のCD1a+DCの動員を低下させながら、CD123+pDCの動員を促進した。
Claims (8)
- 哺乳類対象における、移植片対宿主病または臓器移植における移植拒絶反応の予防または処置に有用な医薬物を調製するための、チモシンα1の使用。
- 哺乳類対象がヒト患者である、請求項1記載の使用。
- 患者が細胞、組織または臓器のレシピエントである、請求項1または2記載の使用。
- 移植のための細胞、組織または臓器が、幹細胞、造血幹細胞、骨髄、心臓、肝臓、腎臓、肺、膵臓、小腸、角膜または皮膚からなる群から選択される、請求項3記載の使用。
- 患者が骨髄機能破壊的前処置中である、請求項1記載の使用。
- 患者が骨髄機能非破壊的前処置中である、請求項1記載の使用。
- チモシンα1が、移植前および/または後の予め決定した時間枠内で、医薬的に有効な量で患者に投与される、請求項1記載の使用。
- チモシンα1が、プレドニソロン、メチルプレドニソロン、シクロホスファミド、シクロスポリンA、FK506、サリドマイド、アザチオプリン、ダクリズマブ、インフリキシマブ、MEDI-205、abx-cblまたはATGからなる群から選択される免疫抑制剤を組み合せて投与される、請求項1記載の使用。
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