JP2013530949A - 抗原特異的Treg並びに関連する組成物、方法及びシステム - Google Patents

抗原特異的Treg並びに関連する組成物、方法及びシステム Download PDF

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Abstract

抗原特異的制御性T細胞、並びに、関連する組成物、方法及びシステムが説明される。抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法が提供され、該方法は、抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる前記抗原に特異的な制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞又は抗原提示細胞と、両性イオン多糖類とを、接触させることを含む。
【選択図】図21

Description

関連出願の相互参照
本出願は、引用によって全体が本明細書に組み込まれる2010年5月20日出願の米国特許出願第61/346,837号明細書の優先権を主張する。
政府の認可に関する声明
国立衛生研究所により授与された助成金第DK078938号に準じて、米国政府は、本発明に特定の権利を有する。
本発明は、免疫系、特には、抗体特異的な制御性T細胞、並びに、関連する組成物、方法及びシステムに関連する。
制御性T細胞(Treg)は、リンパ球として既知である白血球の一群に属し、細胞介在性免疫において中心的な役割を果たす。特には、Tヘルパー細胞(サプレッサーT細胞又はTh細胞としても既知)は、免疫系の機能を確立及び最大化する、並びに、特に、他の免疫細胞を活性化及び指揮する重要な役割を果たすリンパ球のサブグループ(白血球又はリンパ球の1種)である。
特にTregは、免疫反応に関与する他の細胞の生物活性を抑制する免疫系の一構成要素である。更に特には、Tregは、免疫抑制性サイトカインであるTGF−ベータ及びインターロイキン10を分泌することができ、炎症を制限又は抑制できることが知られている。
T細胞、特にTregは、抗原特異的免疫反応に関与する。特に抗原特異的Tregは、抗原のクリアランスのため、抗原特異的炎症性T細胞によって誘発される免疫反応を調節及び解消する。炎症性及び制御性反応の抗原特異性は、宿主の免疫を低下させることを回避するために最も重要である。
本明細書で提供するのは、抗原特異的制御性T細胞、並びに、関連する組成物、方法及びシステムであり、いくつかの実施形態でこれらは、インビトロ及び/又はインビボにおける抗原特異的炎症誘発細胞介在性及び/又は液性免疫反応を抑制することができる。
第1態様に従うと、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法が説明される。該方法は、抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞と、抗原に結合した両性イオン多糖類と、を接触させることを含む。
第2態様に従うと、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法が説明される。該方法は、抗原に対する炎症反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞と、本明細書で説明する組換えバクテロイデスフラジリス(Bacteroides fragilis)と、を接触させることを含む。
第3態様に従うと、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法が説明される。該方法は、抗原を提示する抗原提示細胞を発生させる時間及び条件で、抗原提示細胞と、抗原に結合した両性イオン多糖類と、を接触させることを含む。該方法は、抗原に対する炎症反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、抗原を提示する抗原提示細胞と、T細胞と、を接触させることを更に含む。
第4態様に従うと、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法が説明される。該方法は、抗原を提示する抗原提示細胞を発生させる時間及び条件で、抗原提示細胞と、本明細書で説明する組換えバクテロイデスフラジリスとを接触させることを含む。該方法は、抗原を提示する抗原提示細胞と、制御性T細胞とを接触させ、抗原に対する炎症反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させることを更に含む。
第5態様に従うと、組換えバクテロイデスフラジリスが説明され、組換えバクテロイデスフラジリスは、多糖類Aと結合した異種の抗原を発現する。
第6態様に従うと、本明細書で説明される抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法によって得ることのできる、抗原特異的抗炎症制御性T細胞が説明される。
第7態様に従うと、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生システムが説明される。該システムは、抗原を発現する組換えバクテロイデスフラジリス、両性イオン多糖類、T細胞及び抗原からなる群より選択される少なくとも2つを含む。
第8態様に従うと、個体において抗原特異的炎症を抑制する方法が説明される。該方法は、抗原に特異的な個体において抗原特異的制御性T細胞を誘発する時間及び条件で、抗原に結合した両性イオン多糖類によって、個体を治療することを含む。
第9態様に従うと、個体において抗原特異的炎症を抑制する方法が説明され、該方法は、抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、多糖類Aと結合した抗原を発現する組換えバクテロイデスフラジリスによって、個体を治療することを含む。
第10態様に従うと、個体における抗原特異的炎症誘発T細胞応答と関連する個体の疾患の治療方法が説明される。該方法は、抗原特異的抗炎症T細胞によって個体を治療することを含み、該抗原特異的抗炎症性T細胞は、抗原特異的炎症誘発T細胞応答の特異的抗原に特異的である。
本明細書で説明されるTreg、並びに、関連する組成物、方法及びシステムは、医学、薬学、獣医学用途、並びに、基礎生物学研究及び種々の用途に関連して使用することができ、抗原特異的Tregの発生が望ましい本明細書を読むことにより、当業者によって認識することができる。
一実施形態では、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法が提供され、該方法は、a)抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞と、抗原に結合した両性イオン多糖類とを、又は、b)抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、抗原提示細胞と、抗原に結合した両性イオン多糖類とを、接触させること、を含む。
別の実施形態では、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法が提供され、該方法は、a)抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞と、両性イオン多糖類とを、又は、b)抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、抗原提示細胞と、両性イオン多糖類とを、接触させること、を含む。
本開示の1以上の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の説明に示される。他の特徴、目的、利点は、本明細書及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかであろう。
本明細書に組み込まれ、一部を構成する添付の図面は、発明の詳細な説明及び実施例の項と共に、本発明の1以上の実施形態を説明し、発明の原則及び遂行を説明する役割を果たす。
図1は、PSAが、抑制性の制御性T細胞を機能的に拡張したことを示す。図1Aは、TNBSの直腸への注入前にPSA又はPBSによって1日おきに6日間治療したBalb/cマウスのMLNにおける、CD4+CD25+の集団内のFoxp3+細胞の割合のフローサイトメトリー(FC)分析の結果を示す。これらのデータは、3つの独立した実験の代表である。図1Bは、図1Aのように治療されたマウスのFC分析の結果を示し、MNL細胞を計上し、CD4+CD25+Foxp3+細胞の絶対数を決定した(x10)。数字は、1つの実験における4匹のマウスの平均を表す。図1Cは、MLNにおけるFoxp3の発現を示す。RNAを、図1Aのように治療されたマウスのMLNから抽出し、Foxp3の発現を、全リンパ節中におけるβ−アクチン発現に対して規格化した。図1Dは、結腸炎のPBS又はPSA治療マウスのMLNから精製し、CFSEパルスしたCD4+CD25−によって培養したCD4+CD25+細胞の、インビトロ抑制評価における分析を示す。数字は、エフェクターT細胞(Teff)と制御性T細胞(Treg)との2つの異なる比において少なくとも1つの細胞分割を受けた細胞の割合を示す。これらのデータは、2つの独立した実験の代表である。図1Eは、2週間1日置きにPSAを経口的に与えたC57B1/6マウスのFoxp3+T細胞のFC分析を示す。MLNを抽出し、CD4+CD25+区画内のFoxp3+T細胞の割合をFCによって分析した。各々の記号は、個々のマウスを表す。p値は、両側スチューデンツt検定によって決定した。図1Fは、PBS又はPSA治療マウスのMLNから精製し、CFSEパルスしたCD4+CD25−細胞、マイトマイシンC治療CD4−細胞及び精製α−CD3を使用してインキュベートした、CD4+CD25+細胞のインビトロ抑制評価の結果を示す。数字は、Treg細胞に対するTeffの3つの比率における増殖細胞の割合を示す。 図1Gは、実験的結腸炎の間、PSAが、B細胞ではなくTregの拡張を誘発することを示す。TNBSマウスのMLNを、B細胞の存在についてFACSにより分析した。 図2は、精製PSAが「誘発性」のFoxp3+Tregを活性化することを示す。図2Aにおいて、C57B1/6Foxp3−GFPマウスを、精製PSAによって、6日間1日おきに経口的に治療した。MLNを抽出し、CD4+Foxp3+又はCD4+Fox3−T細胞を、±GTF発現に基づく細胞選別により精製した。これらの細胞のタイプからRNAを抽出し、qRT−PCRに用いた。これらのデータは、3つの独立した試験の代表である。図2Bは、TNBS結腸炎の間、精製PSA治療が、Foxp3の発現を上方調節することを示す。 図3は、B.フラジリスの単独定着が、腸内環境における耐性T細胞応答を生じさせることを示す。図3Aは、RT−PCRの結果を示し、当該結果は、無菌動物のB.フラジリスによる単独感作が結腸内のIL−10の総量を増加させることを示す。示したマウスの結腸からRNAを抽出し、IL−10をqRT−PCRによって評価した。各々の記号は、個々のマウスを示す。統計的有意性は、両側スチューデントt検定によって決定した。図3Bは、放射線照射され、Foxp3−GFPマウスからの骨髄によって再形成したC57Bl/6無菌マウスの結果を示す。続いてマウスに、B.フラジリス株(示した通り)を8〜10週間定着させた。固有層リンパ球を結腸から精製し、ブレフェルディンAの存在下、PMA/イオノマイシンを用いて再び刺激した。各々の記号は、個々のマウスを示す。これらのデータは、2つの独立した試験の代表である。 図3Cは、図3Bのように抽出及び処理した細胞のFC分析を示す。個々のマウスの結腸固有層中のCD4+Foxp3+IL10+細胞からの割合を、FCによって決定した。 図3Dは、制御性T細胞と結合することが知られている遺伝子の分析を示す。CD4+Foxp3−GFP+T細胞をMLNから細胞選別によって精製した。RNAを抽出してqRT−PCRに使用して遺伝子を分析した。図3Eは、放射線を照射して骨髄によって再形成し、確実に無菌にしたマウスの排泄物試料から抽出したDNAを示す。ユニバーサル16sプライマーにより、無菌マウスが実験を通して無菌のままであったことが示された。 図4は、PSAの非存在下では、B.フラジリスの定着に対する腸内耐性が失われることを示す。図4Aは、示した動物(n=4/群)の結腸から抽出し、ブレフェルディンAの存在下、PMAとイオノマイシンによって5時間再び刺激した固有層リンパ球(LPL)のFC分析を示す。細胞を、α−CD4及びα−IL−17Aにより染色し、FCによって分析した。これらのデータは、4つの独立した試験の代表である。図4Bは、PMA及びイオノマイシンによって24時間再刺激した結腸LPL中のIL−17AのELISAを示す。qRT−PCRからのIL−17A(図4C)及びRORγT(図4D)の相対的発現が示される。CD4+Foxp3−GFP−を細胞選別し、RNAを抽出してqRT−PCRを行った。図4Eは、示したマウスのMLNから精製し、プレート固相化a−CD3のみで(白色のボックス)、又はTGF−βに加えて(薄いグレーのボックス)、又はTGF−β及びIL−6(濃いグレーのボックス)を使用してインキュベートしたCD4+T細胞のELISAを示す。細胞を72時間インキュベートし、IL−17AをELISAによって測定した。これらのデータは、3つの独立した試験の代表である。 図4Fは、B.フラジリスΔPSAを定着させた動物からの腸細胞のELISA分析を示し、該動物は、B.フラジリスからの分子に特異的な増加したレベルのIL−17を生ずる。T細胞欠乏脾細胞を、示した株の加熱死菌を使用して24時間インキュベートした。使用前にAPCを洗浄して、内面化していない菌を除去した。B.フラジリス(白色のボックス)又はB.フラジリスΔPSA(グレーのボックス)に単一感作させたマウスの結腸固有層リンパ球を、細菌性パルスAPCを使用して72時間インキュベートした。これらの培養物から分泌されたIL−17Aの量を、ELISAによって分析した。これらのデータは、3つの独立した実験の代表である。 図5は、バクテロイデスフラジリスが、制御性T細胞の成長を誘発することを示す。図5A及び5Bは、CD4+Foxp3−(GFP−)細胞のFACS分析を示す。CD4+Foxp3−(GFP−)細胞は、従来法で定着させた動物から選別されたFACSであり、同じ数の細胞をGFRag−/−受容マウスに移入し、該マウスは、無菌のままにするか、或いは、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAを定着させた。MLNをCD4+GFP+(Foxp3)T細胞について分析した。図5B中の細胞をインビトロで再び刺激し、a−CD4及びa−IL−10を染色した。細胞はCD4+T細胞についてゲーティング(gated)する。**p値<0.01。 図5Cは、B.フラジリスを定着させた動物のMLNから単離したTregが、PSAに依存する様式でTGF−βを誘発することを示す。 図6は、バクテロイデスフラジリスの定着が、天然Tregの存在には影響を及ぼさないが、PSA炎症反応の非存在下では反応を誘発することを示す。図6A及び図6Bは、CD4+Foxp3+T細胞のFC分析を示す。示した通りにマウスに定着させ、CD4+Foxp3+T細胞の割合をフローサイトメトリーによって決定した。各々の記号は、個々のマウスを表す。スチューデントのt検定により決定される通り、任意の群間で有意差はない。図6B中の各々の記号は、個々の動物を表す。 図6Cは、固有層内のCD4+IL−17A+細胞の割合を示す。固有層中のCD4+IL−17A細胞の割合は、同じ実験の個々のマウスから表される。これらのデータは4つの独立した実験の代表である。 図7は、PSAが、TLR2依存の様式で抑制活性によってTregを促進することを示す。図7A〜7Bは、TLR2−/−のマウスのCD4+Foxp3+細胞の割合を示す。TLR2−/−マウスはPSAを与えられた。MLNを抽出し、CD4+Fox3p+細胞の割合を分析した。各々の記号は、個々のマウスのCD4+Foxp3+の割合を表す。NS,有意でない。図7Bは、PSAを与えたTLR2−/マウスのMLNから選別したFACSであるCD4+CD25hi+及びCD4+CD25−のT細胞集団のqRT−PCR分析を示す。IL−10のレベルは、qRT−PCRによって分析した。薄い棒及び濃い棒グラフは、それぞれPBS又はPSA治療動物中のIL−10レベルを示す。結果は、2つの独立した試験の代表である。図7Cは、RORγT発現が、B.フラジリスΔPSAに単独感作させたマウスの結腸中で増加することを示す。結腸をホモジェナイズし、RNAを組織から抽出した。q−PCRによってRORγTの発現レベルを評価した。 図8は、精製PSAが、誘発性の表現型によって機能的Foxp3+Tregを誘発するのに十分であることを示す。図8Aは、CD4+CD25+Tregのインビトロ抑制評価の結果を示す。マウスにPBS又はPSAを与え、示した動物からCD4+CD25+Tregを精製し、滴定して評価に供した。各々の棒グラフは、1回の分裂を表し、統計的有意性p<0.05を示す。*は、統計的有意差p<0.05を示す。図8Bは、MLNの定量的RT−PCRの結果を示す。Foxp3−GFP動物に、精製PSAを強制飼養した。MLNを抽出し、CD4+Foxp3−(GFP−)及びCD4+Foxp3+(GFP+)細胞集団を分類し、RNAを回収した。濃い棒グラフは、PSAで治療したマウスの転写レベルを表す。薄いバーは、PBSで処理した動物から得たデータを表す。定量的リアルタイムPCRを行って、各々の試料中のICOS、パーフォリン及びTbetのレベルを決定した。 図8Cは、q−PCRによるT−betの発現レベルを示す。示したマウスからCD4+Foxp3+細胞を精製し、T−betの発現レベルを分析した。MLNからの細胞(図8D)又は示した動物からの脾細胞(図8E)を、ブレフェルディンAの存在下、PMA及びイノマイシンによって5時間再び刺激した。続いて、示したサイトカインについて細胞を染色した。プロットは、生存CD4+細胞についてゲーティング(gated)した。図8Fは、内腔ATPの異常調節は、増加したレベルの結腸IL−17が、B.フラジリスΔPSA動物中で誘発されるメカニズムではないことを示す。 図9は、Thl7細胞応答がPSAの非存在下で誘発されることを示す。図9Aは、CD4+T細胞中のIL−17Aを示す。CD4+T細胞を、示したマウス(図中に示す通り種々の細菌を定着させた)のMLNから精製し、プレート固相化a−CD3のみ(白色ボックス)、又はTGF−βに加えて(薄いグレーのボックス)、又はTGF−b及びIL−6(濃いグレーのボックス)を使用してインキュベートした。誤差バーは、3つの試料の標準偏差を表し、3つの独立した試験の代表である。 図10は、B.フラジリスへの適応免疫反応が抗原特異的であることを示す。図10Aは、結腸LPLSにおけるELISAによるIL−17Aの分泌を示す。結腸LPLを、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAを定着させた動物から単離し、示した細菌種によってパルスしたAPCを使用してインキュベートした。誤差バーは、3つの試料の標準偏差を表す。これらのデータは、3つの独立した試験の代表である。図10Bは、IL−17A及びIL−10の産生を示す。無菌動物を放射線照射し、Foxp3−GFP動物からの骨髄によって再形成した。その後、動物を無菌のままにするか、或いは、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAを定着させた。CD4+Foxp3−(GFP−)細胞を、これらの動物群からFACSによって精製し、B.フラジリスΔPSAに単独感作させたRag−/−受容マウスに移入した。移入の10日後、細胞をIL−17A及びIL−10産生について評価した。これらのデータは、2つの独立した実験の代表である。 図10Cは、B.フラジリスに特異的なIgAのELISA分析を示す。各々の記号は、個々のマウスを表す。試料は、回収した結腸内容物の重量に規格化した。*p値<0.05。図10Dは、B.フラジリス、B.テタイオタオミクロン又はB.バルガトゥス抗原へのIgA反応性のELISA分析を示す。誤差バーは、3つの試料の標準偏差を表す。図10Eは、ポリアクリルアミドゲル上で分離してPVDE膜に移入した、示した細菌からの総細胞抽出物を示す。B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAを定着させた動物からの抗体配合物を用いてブロットを調べ、HRPに連結した二次抗マウスIgAによって免疫反応性種を検出した。白色矢印は、野生型B.フラジリスではなく、B.フラジリスΔPSAを定着させた動物から単離したIgAと反応する抗原バンドを示す。これらのデータは、2つの独立した実験の代表である。 図11は、B.フラジリスに対する適応免疫反応が抗原特異的であるという更なる証拠を提供する。図11は、結腸内容物中のIgAの総量のELISA結果を図示する。値は、単離した結腸内容物の重量に規格化した。各々の記号は、1匹のマウスの結腸内IgAを表す。 図12は、他の細菌ではなくB.フラジリスに対するPSA介在性耐性を示す。図12Aは、B.フラジリス及びB.バルガトゥス反応性のIgAのレベルのELISA分析を示す。無菌マウスに、同数のB.バルガトゥスと、野生型B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAとを共定着させ、B.フラジリス及びB.バルガトゥス反応性のIgAのレベルをELISAによって分析した。データは、結腸内容物の重量に対して規格化した細菌特異的なIgA結合として表される。誤差バーは、個々のマウス(n=4)の標準偏差である。データは、2つの独立した実験の代表である。図12Bは、B.フラジリス又はB.バルガトゥスに対するIgAの反応性のFC分析を示す。図12Cは、B.フラジリス特異的IgA(左のパネル)又は総IgA(右のパネル)を示す。無菌マウスに、野生型B.フラジリス、B.フラジリスΔPSA又はB.フラジリスとB.フラジリスΔPSAとの双方を共定着させた。**<0.01のp値。NS,有意でない。データは、3つの独立した試験の代表である。 図12D及び図12Fは、野生型B.フラジリス及びB.フラジリスΔPSAの共定着後の、B.フラジリスに対するIgAの反応性のFC分析を示す。図12Eは、滴定曲線(左から右へ、IgA希釈は、1:6、1:4及び1:2)を示す。図12Eにおける誤差バーは、群(n=4)内の標準偏差を表す。データは、3つの独立した試験の代表である。 図13は、複合腸内定着の間の、B.フラジリスに対するPSA介在性の抗体特異的な耐性を示す。図13Aは、マウスの該定着を示す。野生型B.フラジリス及びB.フラジリスΔPSAに共感作させた動物から排泄物を回収した。野生型B.フラジリスは、クロラムフェニコール耐性を付与されたプラスミドを保持する。どちらの株もマウスに同程度定着した。図13Bは、試験した各々の細菌株のユニットを形成するコロニーを示す。野生型B.フラジリス及びB.バルガトゥスを共定着させた動物から排泄物を回収し、各々の細菌株のコロニー形成単位をプレーティングによって決定した。図13Cは、ELISAを使用したB.バルガトゥス抗原に対する反応性を示す。溶解性の結腸含有物を、無菌、B.フラジリス又はB.バルガトゥスに単独感作させたマウスから採取し、B.バルガトゥス抗原に対する反応性について試験した。 図14は、共生の間、適応炎症反応の抑制にFoxp3+Tregが必要であることを示す。図14Aは、DT処理によるCD4+Foxp3+Tregの除去を示す動物のMLNのFCプロットを示す。図14B及び図14Cは、CD4+T細胞によるIL−17A及びIFNγ産生を示す。Rag欠乏又は放射線照射無菌マウスをFoxp3−DTR動物からの骨髄によって再形成し、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAを定着させた。マウスを、ジフテリアトキシン(DT)及びLPによって処理し、MLNについて、CD4+T細胞によるIL−17A及びIFNγ産生を評価した。数字は、各象限内の細胞の割合を示す。これらのデータは、3つの独立した試験の代表である。 図14Dは、IL17A発現のqRT−PCT分析を示す。示したマウスの結腸LPLを単離し、プレート固相化α−CD3及びα−CD28によって24時間、再び刺激した。図14Eは、ELISAによるB.フラジリス特異的な反応性を示す。IgAを、示した動物の回腸及び結腸から回収し、B.フラジリス特異的な反応性を、標準的なELISAプロトコールを用いて決定した。これらのデータは、3つの独立した試験の代表である。 図15は、Foxp3+Tregが、B.フラジリスに対する適応免疫の抑制に必要であるという更なる証拠である。図15Aは、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAに単独感作させたDT処理動物中のCD4+IFNγ+T細胞の割合を示す。図15Bに示す通り、IgAは、Tregの非存在下では大きく異ならない。腸内容物を、材料と方法に記載される通りに抽出し、ELISAによって総IgAを測定した。図15Cにおいて、PSA特異的なIgAをELISAによって測定し、相対単位を結腸内容物の重量に対して規格化した。 図16は、バクテロイデスフラジリスからの膜外小胞がPSAを含むことを示す。図16Aは、野生型B.フラジリス及びB.フラジリスΔPSAによって産生されたOMVを示し、EDL(電子密度層)強化B.フラジリスの透過型電子顕微鏡法によって検出された。 図16Bは、野生型及びPSA変異細菌の全細胞(WC)及び膜外小胞(OMV)抽出物の免疫ブロット分析を示す。 図16Cは、精製OMVの免疫金標識を示し、抗PSA及び抗IgGコロイド状金複合体(5nm)によって染色され、電子顕微鏡法で分析された。 PSAは、T細胞への直接的なTLR2シグナル伝達によるIL−10産生を生じさせる。図17Aは、脾臓cdllc+細胞をWT又はTLR2−/−動物の脾臓で強化し、抗CD3及びTGF−βと共に、WT又はTLR2−/−動物の脾臓から精製したCD4+T細胞と共に、PSAの存在下又は非存在下、合計5日間共培養した実験の結果を示す。上清を培養物から回収し、IL−10をELISAによって評価した。培養は、三回行った。*は、0.05未満のp値を示し、***は、0.005未満のp値を示す。これらの結果は、3つの独立した実験の代表である。図17B−17Cは、IL−10−GFP(WTコントロールとしての)又はTLR2−/−動物の骨髄由来樹状細胞(BMDC)を、抗CD3及びTGF−βによって培養したIL−10−GFP(WTコントロールとしての)又はTLR2−/−動物の脾臓から精製したCD4+T細胞と共に、精製PSAの非存在下(−)又は存在下、共培養した実験の結果を示す。GFP(IL−10)を発現するCD4細胞の割合が示される。***は、0.01未満のp値を示す。図17Cは、細胞が図17Aと同様に培養された実験の結果を示し、分泌されたIFN−γの量をELISAによって評価した。*は、0.05未満のp値を示す。NSは、有意ではないことを示す。 PSAは、T細胞上のTLR2によって、APCの非存在下、直接的にシグナル伝達することができ、TLR1又はTLR6を必要としない。図18A−18Bは、CD4+T細胞を野生型(WT)TLR1−/−、TLR2−/−、TLR6−/−又はCD14−/−動物から単離した実験の結果を示す。細胞を抗CD3によって、TGF−βの存在下、PSAと共に(+)又は無しに(−)刺激した。インビトロの培養を4日間インキュベートし、上清に分泌されたIL−10をELISAによって測定した。*は、統計的有意性p=<0.05を示す。細胞培養物は純度94%であった。図18Cは、BMDCをWT,TLR2−/−動物から作製し、WTマウスからの精製CD4+T細胞によってインキュベートした実験の結果を示す。培養物を抗CD3及びTGF−βで刺激し、4日間インキュベートした。これら培養物から分泌されたIFN−γを、ELISAによって評価した。*は、統計的有意性p≦0.05を示す。 PSAは、独特のTLR2リガンドである。図19Aは、CD4+Foxp3−T細胞上のPSA、PAM3CysK及びFSL1によって行われた実験の結果を示す。PAM3CysKは、既知のTLR1/TLR2リガンドであるが、FSL1は、既知のTLR2/6リガンドである。非Treg細胞の高度に純化された集団(99%を超える純粋なCD4+Foxp3−T細胞)からIL−10を誘発するPSA能力を評価した。非Treg細胞(CD4+Foxp3−)は、Foxp3−GFP動物から選別したFACであり、TGF−β及び示したTLRリガンドPSA又はPAM3CysKの存在下、抗CD3によって刺激した。IL−10の分泌をELISAによって評価した。 PSAは、インビトロでTreg機能を増強させることができる。図20は、CD4+Foxp3+T細胞が、Foxp3−GFPマウスから選別されたFACSであり、Tregの抑制能力を増強させるPSAの能力を測定した実験の結果を示す。精製CD4+CD25−細胞は、CFSEパルスに供され、BMDCの存在下、Treg細胞によって培養し、CFSEの希釈によって抗CD3細胞増殖を評価した。 PSAは、TregがIL−10及びTGF−Bを産生することを直接的に誘発することができる。図21は、Facsによって選別された野生型又はTLR2−/−動物のCD4+Foxp3+T細胞をTGF−βの存在下、抗CD−3によって刺激し、PSA有り及び無しにインキュベートした実験の結果を示す。培養5日後、RNAを細胞から抽出し、IL−10をqRT−PCRによって評価した。
発明の詳細な説明
本明細書で提供されるのは、抗原特異的制御性T細胞の発生方法及びシステムである。
本明細書で使用する「T細胞」の語は、当業者によって認識可能な種々の細胞タイプが含まれる白血球の1つのタイプを示し、Tヘルパー細胞又はTh細胞の種々のサブタイプが含まれることを示す。「制御性T細胞」又は「Treg」の語は、サプレッサーTh細胞、即ち、免疫系の活性化を抑制することによって免疫系ホメオスタシスと自己抗原に対する寛容を維持するTh細胞を示す。特には、T制御性細胞は、機能的には、Tヘルパー細胞増殖等の免疫反応を抑制することのできるCD4+T細胞タイプとして定義することができる。Tregの検出及び/又は同定に用いることのできるバイオマーカーは、Foxp3、IL−10、IL−35、CTLA−4、GITR、CD25、TGF、パーフォリン、グランザイムBの任意の組み合わせを含む。一般的には、Tregは、免疫寛容の維持に極めて重要である。ヒト等の個体におけるTregの主な役割は、免疫反応の終わりに向かってT細胞介在性免疫を阻害することと、胸腺における陰性選択のプロセスを回避する自己反応性T細胞を抑制することである。CD4+制御性T細胞の2つの主要なクラスについて説明したが、これらには、天然Treg細胞と適応型Treg細胞が含まれる。天然Tregは、細胞を産生する宿主又は生命体(即ち、マウス及びヒト等の個体)からの「シグナル」に基づき、発達するTregである。適応型又は誘導性Tregは、環境からシグナルを受け取る、未処理のT細胞に由来する(例えば、Tregについては腸内細菌)。
「抗原特異的制御性T細胞」の語は、本明細書で使用する場合、特異的な抗原に対する免疫反応の活性化を抑制することによって、該特異的な抗原への耐性を誘発することのできるTregを示す。特には、抗原特異的なTregは、典型的には、Tヘルパー細胞の増殖と抗原特異的炎症とを抑制することのできるTregである。
「抗原」の語は、本明細書で使用する場合、免疫系によって認識される分子を示す。典型的な抗原は、主要組織適合性遺伝子複合体(MHC)によって抗体に特異的に結合する分子と結合することができ、T−細胞レセプターに提示される任意の分子又は分子断片とが含まれる。「自己」抗原は通常、免疫系によって許容される一方、「非自己」抗原は、免疫系によって侵入者として認識され、攻撃される。抗原特異的Tregを認識及び/又は検出するのに使用することができるバイオマーカーは、典型的には、CD25、GITR、CTLA−4の表面発現又はFoxp3の核発現を含む。かかる「抗原」は、下記段落[0076]〜[0088]に見出される種々の条件に関連するものであってよい。
「阻害」、「阻害する」又は「抑制」の語は、本明細書で使用する場合、生体反応又は作用を低下させる活性を示す。従って、特定の生体反応又は作用に干渉することによって、その生体反応又は作用を減少させることができる場合、物質は、前記反応又は作用を「阻害」する。例えば、物質は、生体反応又は作用に関連する別の物質(例えば酵素)の活性を低減又は抑制することによって、例えば、(いくつかの場合には特異的に)前記他の物質に結合することによって、特定の生体反応又は作用を阻害することができる。生体反応又は作用の阻害は、生体反応又は作用に関与する分析物の検出によって検出することができる。「検出する」又は「検出」の語は、本明細書で使用する場合、空間の限られた部分での分析物又は関連するシグナルの実在、存在又は事実の決定を示し、限定するものではないが、これらには、試料、反応混合物、分子複合体及び物質が含まれる。分析物又は関連するシグナルの数量又は量の測定(定量ともいう)に言及する、関連する又は伴う場合には、検出は、「定量的」であり、限定するものではないが、分析物又は関連するシグナルの量又は割合を決定するように設計された任意の分析が挙げられる。定量されていない別の分析物又は関連するシグナルに対する相対的存在量の観点から、分析物又は関連するシグナルの質又種類の特定に言及する、関連する又は伴う場合には、「検出」は「定性的」である。
一実施形態において、「阻害」、「阻害する」又は「抑制」は、当業者によって決定される通り、コントロールに見出された値よりも低い、測定された反応、活性又は物質の任意の値又は量を意味してもよい。例えば、反応がPSA若しくはOMV小胞及び/又は抗原を含まない場合のコントロール試料、即ち、コントロール媒質のみを含んだコントロール(即ちPBSコントロール)である。同様に、「増加する」又は「増加」活性若しくは量は、当業者によって決定される通り、コントロールに見出された値よりも大きい、測定された反応、活性又は物質の任意の値若しくは量である。
「炎症反応」、「炎症誘発反応」及び「炎症」の語は、本明細書で使用する場合、有害な刺激、例えば病原菌、損傷細胞又は刺激物等に対する個体の脈管組織の複合的な生物学的応答を示し、サイトカイン及び特には炎症誘発性サイトカイン、即ち、活性化された免疫細胞(例えばミクログリア等)によって主に産生され、炎症反応の増幅に関与するサイトカインの分泌を含む。典型的な炎症誘発性サイトカインとしては、限定するものではないが、IL−1、IL−6、TNF−a、IL−17、IL21、IL23及びTGFβが挙げられる。典型的な炎症としては、急性炎症及び慢性炎症が挙げられる。「急性炎症」の語は、本明細書で使用する場合、血漿及びリンパ球による組織の浸透によって、炎症の典型的な兆候(腫れ、赤み、疼痛、熱及び機能低下)によって特徴付けられる短期間プロセスを示す。急性炎症は典型的には、有害な刺激が存在する限り生じ、刺激が除去されるか、弱まるか、或いは、瘢痕化(線維症)によって閉じられると、停止する。「慢性炎症」の語は、本明細書で使用する場合、並行活動性炎症、組織破壊と修復の試みとによって特徴付けられる状態を示す。慢性炎症は、先に列挙した急性炎症の典型的な兆候によっては特徴付けられない。その代わり、慢性的に炎症を起こす組織は、単核免疫細胞(単球、マクロファージ、リンパ球及び血漿細胞)の浸透、組織破壊及び治癒の試みによって特徴付けられ、血管形成と線維症とが挙げられる。炎症は、本開示の意味において、個体における炎症と関連する複合的な生物学的応答を形成する事象のいずれかに作用することにより、特に阻害することにより、抑制することができる。
「抗原特異的炎症反応」とは、特定の抗原に特異的な炎症反応を示し、典型的にはTh細胞を含む他の白血球を刺激又は相互作用する、サイトカイン、タンパク質又はペプチドを分泌する抗原特異的炎症性T細胞又はエフェクターTh細胞の活性化を伴う。典型的な炎症性T細胞は、Th1、Th2及びTh/17を含む。
本願の他の部分で拡張されるように、興味のある任意の抗原が、多糖類(即ちPSA)と同じ小胞内又は小胞上に位置するか若しくは発現してもよく、次いで小胞を用いてT細胞及び/又は抗体提示細胞のいずれかと接触させることにより、抗原特異的炎症反応を阻害することのできる抗原特異的Tregを発生させる。
別の実施形態において、興味のある任意の抗原が、多糖類(即ちPSA)に結合するのに対し、多糖類は実際には小胞上に位置してもよく(即ち、細胞表面結合)、次いで小胞を使用して、T細胞及び/又は抗原提示細胞と接触させ、それによって、抗原特異的炎症反応を阻害することのできる抗原特異的Tregを発生させる。
更に別の実施形態において、興味のある任意の抗原が、精製した天然又は合成多糖類(即ちPSA)に結合してもよく(即ち、小胞の中でもその一部でもなく)、その後、結合した多糖類−抗原複合体を使用して、T細胞及び/又は抗原提示細胞と接触させることによって、抗原特異的炎症反応を阻害することのできる抗原特異的Tregを発生させる。
一実施形態において、T細胞、Treg又は抗原提示細胞を、個体又は患者から精製し、次いでこれらの患者特異的な細胞を使用して、インビトロにおいて、抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる条件で、抗原に結合した両性イオン多糖類と一定時間接触させてもよい。
別の実施形態では、段落[0035]で上述した、得られた患者特異的な抗原特異的制御性T細胞を、同じ個体/患者に注入し返してもよく、該個体又は患者は、疾患、即ち炎症性疾患に罹患したか又は移植を受けている。
一実施形態において、抗原特異的抗炎症制御性T細胞は、抗原を提示する抗原提示細胞(APC)を発生させる時間及び条件で、APCと、抗原に結合した両性イオン多糖類と、を接触させることにより、及び、抗原に対する抗炎症反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、抗原を提示するAPCと、制御性T細胞と、を接触させることにより、発生する。
「接触」及び「インキュベート」の語は、本明細書で使用する場合、2つの項目間の相互的若しくは非相互的な作用又は影響のうちの少なくとも1つが発揮され得るような時間及び条件で提供される、2つの項目間の空間的関係の構築を対象とする作用を示す。特にインキュベーションは、結合した抗原と細胞との間で行われてもよく、抗原と細胞との間の直接的な接触及び/又は相互作用をもたらすか、或いは、細胞の組換えの後、結合した抗原の間接的な作用(例えば、後の、細胞と直接的に相互作用する別の化合物の活性化又は改変)をもたらしてもよい。
インキュベーションが、第1の細胞と第2の細胞との間で行われた後、第1の細胞と抗原とを接触させてもよく、第1の細胞と第2の細胞との間の直接的な接触及び/又は相互作用をもたらすか、或いは、第2の細胞の改変後、第1の細胞の間接的な作用(例えば、サイトカイン又は第2の細胞に直接的に相互作用する他の分子の分泌)をもたらしてもよい。
「抗原提示細胞」又は「APC」の語は、本明細書で使用する場合、主要組織適合性遺伝子複合体(MHC)をその表面に有する抗原複合体を提示する細胞を示す。特には、抗原提示細胞には、樹状細胞、マクロファージ、B細胞、上皮細胞、線維芽細胞、グリア細胞及び当業者に認識可能な更なる細胞が含まれる。
「両性イオン多糖類」又は「ZP」の語は、本明細書で使用する場合、グリコシド結合によって互いに結合した1以上の単糖類を含み、且つ、正に荷電した部分を少なくとも1つと、負に荷電した部分を少なくとも1つ含んだ合成又は天然ポリマーを示す。両性イオン多糖類としては、限定するものではないが、任意の長さのポリマー、単糖類ポリマー若しくは二糖類ポリマーから、数百又は数千の単糖類を含んだポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態において、両性イオン多糖類は、繰り返し単位を含み、各々の繰り返し単位が、2〜10の単糖類と、正に荷電した部分(例えば、正に荷電した、遊離アミノ部分)と、負に荷電した部分(スルホネート、サルフェート、ホスフェート及びホスホネート等)とを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、ZPは、500Da〜2,000,000Daの分子量を有していてもよい。いくつかの実施形態において、ZPは、200〜2500の分子量を有していてもよい。典型的なZPとしては、限定するものではないが、バクテロイデスフラジリスからのPSA及びPSB、黄色ブドウ球菌からのCP5/CD8、並びに、肺炎連鎖球菌からのSpl/CPlが挙げられる。両性イオン多糖類は、天然供給源、特には細菌供給源から、例えば精製によって単離されてよい。両性イオン多糖類は、化学的又は生化学的方法、及び、当業者によって認識可能な全ての組み換え微生物技術によって生成されてもよい。従って、それらの方法及び技術は、詳細は本明細書で更には説明されない。
「多糖類A」の表現は、本明細書で使用する場合、バクテロイデスフラジリスのPSA遺伝子座によって製造される分子、及び、その誘導体を示し、限定するものではないが、繰り返し単位:
Figure 2013530949
[式中、AATGalは、アセタミド−アミノ−2,4,6−トリデオキシガラクトースであり、ガラクトピラノシル残基は、O−4及びO−6に渡るピルベート置換基によって修飾されている]から作製されたポリマーが挙げられる。「誘導体」の語は、第1の多糖類(例えばPSA)を参照して本明細書で使用する場合、第1の多糖類に構造的に関連し、且つ、第1の多糖類の官能性を保持しつつ、第1の多糖類には存在しない特徴を導入する改良によって第1の多糖類から得られる第2の多糖類を示す。従って、PSAの誘導体多糖類は通常、元の多糖類に存在しない更なる機能に関連するか又は関連しない、繰り返し単位又は1以上の繰り返し単位の単糖類成分の改良によって元の多糖類とは異なっている。しかしながら、PSAの誘導体多糖類は、1以上の機能的活性を保持し、該活性は、本明細書では、PSAの抗炎症活性に関連するPSAに関連して記載される。
「結合した(conjugated)」又は「結合(conjugate)」の語は、本明細書中で使用する場合、結合した化合物/物質を抗体提示細胞に接触させる場合に、抗原提示細胞の同じエンドソーム内で化合物及び/又は物質を内部化させる2以上の化合物及び/又は物質間の連結を示す。実施例の項で詳細に説明される結果は、PSAとB.フラジリス特異的な分子との外膜小胞(OMV)での共封入、並びに、特に前記分子とPSAとの近接が、Tregの抗原特異的活性化の決定因子であるという出願人の結論を裏付ける(特には例7〜9、更に特には例9を参照されたい,例9では、B.フラジリスによって生成したPSAが、内臓に存在する他の抗原に対する抗原特異的応答を抑制することができない)。結果として、出願人は、本明細書の意味において、同じ閉環境内での共封入、又は、抗原とZP(又はPSA)との間の直接的な連結が、抗原特異的Tregの活性化を誘発し得ると結論付けた。更には、APCに関する知見は、結合した抗原とZPとがAPCと接する場合に、連結及び近接が、同じエンドソーム内での封入を許容するという結論を裏付ける。
従って、本明細書の意味において、結合は、物理的連結を含み、直接的又は間接的連結、並びに、特には、共有結合的連結、及び/又は、結合化合物/物質間の他の化学的結合による連結が挙げられる。本明細書の意味において、結合には、同じ/一般的/共有の小胞又は他の閉じられた空間内への結合化合物/物質の封入によって確立される連結、並びに、空間の限定された部分における結合した項目の近接を許容する、2以上の化合物/物質の濃度の増加によって生じた他の相互作用若しくは関係(空間的関係等)も含まれる。
一実施形態において、両性イオン多糖類は、実施例の項に例示される通り、PSA及び/又はPSBであってよい。一実施形態において、PSA又は他のZPは、抗原との物理的連結(例えば、PSAが発現する同じ細胞区画内における抗原の封入等)によって抗原に結合してもよい(例えば、単独感作した動物においてPSAを発現する、実施例7〜9のB.フラジリスを参照のこと)。ZPと抗原との同様の近接を確実にする更なる連結は、同様の結果を提供すると予測され、本明細書中に含まれることが意図され、例えば第3化合物によってZPが抗原に連結する場合、抗原に対する直接的又は間接的な共有結合的連結を含む。
一実施形態において、抗原とのZPの結合は、水性環境を包囲する脂肪膜によって形成される小胞内にZP及び抗原を封入することによって行うことができる。特には、小胞は、水性環境内にZPと抗原とを含み、膜に結合していてもよい。特には、一実施形態において、小胞は、例12に記載されるB.フラジリス外膜小胞(OMV)によって形成されてもよい。
一実施形態において、PSA又は他のZPは、非自己抗原、例えば、天然Treg応答を活性化しないものへと結合してもよく、病原体由来の抗体(例えば、病原性細菌若しくはウイルス)又は自己免疫疾患に関与する既知の抗原(即ちMOGペプチド)を含んでもよい。一実施形態において、PSA又は他のZPが、自己免疫疾患に関与する自己抗原と結合してもよい。かかる自己免疫疾患としては、限定するものではないが、リウマチ性関節炎、心筋炎症、硬皮症、I型糖尿病、多発性硬化症、クローン病、潰瘍性大腸炎、シェーグレン症候群、橋本甲状腺炎、グレーブス病、自己免疫性肝炎及び重症筋無力症が挙げられる。
いくつかの実施形態において、抗原に結合したZP、並びに、特にはPSA及び/又はPSBの有効量は、25グラムのマウスにつき25μg〜100μgである。実施例の項に説明する結果は、5μg/25グラムマウスの用量が言及される。10μg/マウス未満、200μg/マウスを超える範囲は、本明細書の意味においてTreg活性化を提供することも期待される。
別の実施形態において、ZP、抗原、ZP−抗原複合体、T細胞、Treg、抗原提示細胞、及び/又は小胞、並びにこれらの任意の組み合わせの有効量は、当業者によって決定され、コントロールと比較して、例えばZPの非存在下での反応と比較して、炎症誘発免疫反応を妨げるか、阻害するか、或いは低減させる。かかるコントロールは、当業者によって設計することができる。
一実施形態において、結合PSA−抗原とAPCとの接触は、Tregの非存在下で行われ、続いて、得られた抗原を提示するAPCとTregとを接触させてもよい。一実施形態において、結合PSA−抗原とAPCとの接触は、Tregの存在下行われ、抗原提示細胞をTregに送達してもよい。これらの実施形態において、結合は、特には抗原とZPとを小胞又は同様の閉空間に封入することによって行われてもよい。一実施形態において、抗体特異的な抗炎症性の制御性T細胞を、抗原に対する炎症誘発反応を阻害することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞と、抗原に結合した両性イオン多糖類と、を接触させることによって発生させる。
一実施形態において、接触は、抗原に結合したZPと、T細胞、特にはTregと、を直接的にインキュベートし、寛容原生の免疫反応を活性化することにより行ってもよい。これらの実施形態のうちの一部において、結合は、物理的連結、特には共有結合的な直接的又は間接的なZPと抗原との連結によって行われてもよい。実施例の項、特に例13〜19に説明するPSAを直接的に接触ささせることによって行われるTreg活性化が参照される。
抗原に結合したZPと、抗原提示細胞及び/又はT細胞との典型的な接触は、1種類以上の細胞を含んだ試料全体を、適当な条件下インビトロで、抗原を含んだ溶液中に入れることを含み、該条件は、特異的細胞及び特異的抗原に依存し、且つ、本明細書を読むことにより当業者に認識可能である。更には、抗原に結合したZPと、抗原提示細胞及び/又はT細胞との典型的な接触を、適当な条件下、精製した細胞の細胞培養液にZP結合抗原を導入することによってインビトロで、及び、個体をZP結合抗原で処理することによってインビボで、行われてもよい。
ZP結合抗原とAPCとをインビトロで接触させる更なる例は、例8及び9並びに17で説明され、ここでは、抗原提示細胞を精製し、抗原結合多糖類によってインキュベートし、続いてTリンパ球によってインキュベートし、Treg応答を生じさせる。他の方法では、個体にZP結合抗原を導入して、インビボでTregを発生させてもよい。特には、個体は、抗原特異的抗炎症制御性T細胞を、抗原特異的な個体中で誘発する時間及び条件で、抗原に結合した両性イオン多糖類によって処理してもよい。
一実施形態において、続いてTreg細胞を、個体から精製してもよい。典型的な抗原特異的Tregは、例3及び図5Aに示される。更なる例は、図2Aによって提供され、図2Aは、PSA処理に応答して誘発され、且つ、IL−10、Foxp3、パーフォリン、TGF−B及びグランザイムBの発現を含むTregの表現型を示す。
一実施形態において、T細胞と両性イオン多糖類とは、抗原に対する炎症誘発反応を阻害することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で抗原に結合する。
発生したTregの検出は、適当な標識と、本明細書を読むことにより当業者が特定可能な適当な関連技術を用いて行うことができる。
「標識」及び「標識された分子」の語は、検出可能な分子を参照して複合体又は分子の成分として本明細書で使用する場合、限定するものではないが、放射性同位体、蛍光色素分子、化学発光染料、発色団、酵素、酵素基質、酵素補助因子、酵素阻害剤、染料、金属イオン、ナノ粒子、金属ゾル、リガンド(例えばビオチン、アビジン、ストレプタビジン又はヘプタン等)等が含まれる。「蛍光色素分子」の語は、検出可能な画像において、蛍光を呈することのできる物質又はその一部をいう。結果として、「シグナル」又は「標識シグナル」の表現は、本明細書で使用する場合、標識から放出され、標識の検出を可能にするシグナルを意味し、限定するものではないが、放射能、蛍光、化学発光、酵素反応の結果の化合物の生成等が挙げられる。
バイオマーカー発現の典型的な検出方法は、当業者に既知の方法によって行われ、該方法としては、限定するものではないが、ELISA、Q−PCR、及び、FACsによって検出される細胞内サイトカイン染色が挙げられる。いくつかの実施形態において、バイオマーカーの発現は、バイオマーカー特異的抗体又はそれに結合した分子(蛍光色素分子で標識した)を使用して行われる細胞培養で読み出した情報に基づき、蛍光によって検出されてもよく、蛍光色素分子としては、非包括的に、小分子染料、タンパク質発色団、量子ドット及び金ナノ粒子が挙げられる。一実施形態において、バイオマーカーの発現は、バイオマーカープロモータのインビボ(例えば動物細胞中での)又はインビトロでの(細胞培養液中での)転写制御下、標識の発現を検出することによって見いだされてもよい。それらの実施形態の一部において、バイオマーカーは、特にIL−10又はFoxp3であってよい。更なる方法は、GFPと呼ばれる蛍光色素分子の使用を含んでもよい。GFP又は緑色蛍光タンパク質は、フローサイトメータによって検出することができる。GFPは、IL−10又はFoxp3の発現を促進するプロモータの制御下に設置される。GFPによるこれらの遺伝子のいずれかの誘発を用いて、発生したTregを検出してもよい(例えば、例2及び3を参照のこと)。
一実施形態において、結合は、組換えB.フラジリスに、所定の抗原を発現させて行ってもよい。続いて、精製した結合多糖類を、樹状細胞等の抗原提示細胞(APC)によってインキュベートした後、T制御性細胞によってインキュベートして、抗原特異的寛容反応を生じさせるであろう。
本明細書で説明する方法及びシステムによって阻害することのできる、特定抗原の実体(細菌を含む)に対する炎症反応は、例7〜9並びに図4、9及び10に示す通り、炎症性TH17細胞又は液性反応(例えばIgA産生)の誘発を含む。
特に、本明細書で説明する典型的な抗原特異的炎症誘発反応は、TH17細胞(例えば図4に示すもの)の誘発を含む。PSA又は他のZPによって抑制することのできる他の炎症性メディエータとしては、TNF−α及びIL−1が挙げられる。Tエフェクター細胞の増殖は、抗原特異的Tregによって抑制されてもよい。
一実施形態において、接触は、抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる抗原特異的制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、抗原を発現する組み換えバクテロイドフラジリスによって行われてもよい。
特に、組み換えB.フラジリスが使用される実施形態において、細菌は、PSAに結合する抗原を発現するよう組み換えられるであろう。次いで、この細菌を被験者に経口的に送達してもよい。その後、細菌を腸に定着させ、PSAと抗原との両方を結腸免疫系に送達してもよく、それによって、かかる特異的抗原に対してTregが発生するであろう。
組み換えB.フラジリスが生ずる実施形態において、結合は、PSAと同じ細胞区画で抗原を発現させることによって達成されてもよい。よって、精製PSAに対して結合した抗原は、それらが共に送達されることを確実にする。更に、B.フラジリスの組換え株の表面における抗原の発現は、抗原をPSAと同じ位置に置く(細菌表面、特には外膜上に)。
一実施形態において、組換えバクテロイデスフラジリスは、異種抗体を発現する、組み換えられたバクテロイデスフラジリスである。上述の通り、抗原は、PSAと同じ位置に発現できるように、細菌表面に発現するよう組み換えられるであろう。B.フラジリスは、B.フラジリス遺伝子の発現を促進するプロモータの制御の下、抗原配列を設置することにより、外因性抗原を発現するよう組み換えられてもよい。特には、B.フラジリス(例えば、タンパク質A又は当業者に認識可能な他の化合物)の外膜上に発現されることが既知であるか又は認識される遺伝子である。例えば、pFD340と称される、B.フラジリスのために十分に特徴付けられたクローニングベクターが、係る異種抗体発現に使用されてもよい。
一実施形態において、本明細書に記載する、抗原に結合した両性イオン多糖類、抗原を発現する組換えB.フラジリス及び/又は抗原特異的Tregが、個体における炎症に関与する疾患を治療又は予防する方法において投与されてもよい。該方法は、個体に、治療上有効量のPSAを投与することを含む。
「治療上有効量」の語は、個体において、炎症誘発反応の低減、阻害又は予防をもたらす量である。これを達成するZP又はPSAの量は、当業者によって決定されてもよい。
「個体」の語は、本明細書で使用する場合、炎症が生じ得る1つの生物有機体であり、動物に限定するものではなく、特には高等動物、特には哺乳類等の脊椎動物、特にはヒトが挙げられる。
「疾患」の語は、本明細書で使用する場合、全体又は1以上の部分としての個体の体の身体状況を示す。本明細書で説明する疾患としては、限定するものではないが、障害及び疾患が挙げられ、「障害」の語は、体又はその部分のいずれかの通常の機能に関連する生きた個体の状態を示し、「疾患」の語は、体又はその部分のいずれかの通常の機能を損なった生きた個体の状態を示し、典型的には、兆候又は症状を区別することによって明らかになる。典型的な疾患としては、限定するものではないが、損傷、障害(精神的及び肉体的障害を含む)、症候群、感染、個体の逸脱行動、並びに、個体又はその一部の体の構造及び機能の非定型の変形が挙げられる。疾患には、個体が、移植組織/器官又は移植片を有する又は受けようとしている状況も含み得る。かかる疾患又は障害としては、限定するものではないが、リウマチ性関節炎、心筋炎、硬皮症、I型糖尿病、多発性硬化症、クローン病、潰瘍性大腸炎、シェーグレン症候群、橋本甲状腺炎、グレーブス病、自己免疫性肝炎及び重症筋無力症が挙げられてもよい。
「関連する」の表現は、2つの項目を参照して本明細書で使用する場合、第1の項目の存在が、第2の項目の存在に付随するような2つの項目間の関係を示し、限定するものではないが因果関係及び兆候/症候−疾患関係が挙げられる。
炎症に関連する疾患としては、限定するものではないが、炎症性腸疾患、クローン病、潰瘍性大腸炎、ぜんそく、皮膚炎、関節炎、重症筋無力症、グレーブス病、硬化症、乾癬が挙げられる。
「治療」の語は、本明細書で使用する場合、疾患の医療的ケアの一部であるか、或いは、状態を医療的又は外科的に治療する任意の活動を示す。
「予防」の語は、本明細書で使用する場合、個体において、死亡又は病的状態の負担を疾患から低減する、任意の活動を示す。これは、一次、二次及び三次予防レベルで行われ、a)一次予防は、疾患の発達を回避する;b)二次予防活動は、初期の疾患治療を目的とし、それによって、疾患の進行及び症候の発生を予防する介入の機会を増加させる;c)三次予防は、機能を回復させ、疾患関連合併症を低減させることによって、既に確立された疾患の負の影響を低減する。
特には、一実施形態において、PSA又はZPは、所定の抗原に結合した後、個体に(例えば経口的に又は全身的に)投与され、抗原特異的免疫反応を生じさせてもよい。この方法は、精製した多糖類及び精製した抗原のみを必要とし、必ずしもインビトロでのTregの発生を必要としないが、代わりに個体において、これらのTregを誘発するであろう。
別の実施形態において、B.フラジリスは、説明した通り組み換えられて、PSAに結合した抗原を発現し、その後、患者に投与されてもよい。B.フラジリスは、患者に定着し、PSA及び抗原の持続的供給源を提供することができる。B.フラジリスが、患者に定着できない場合、所定の抗原を発現するB.フラジリスを、精製PSA又は他のZPの投与時間に匹敵することが予測される一定期間に亘って経口的に投与することができる。別の実施形態では、治療上有効量のZP結合抗原は、上記範囲内にある標的組織において一定濃度のZP−結合抗原を可能にする用量を含む。
一実施形態において、疾患は、移植片拒絶であってよく、組換えTregがドナー抗原に対する細胞応答を特異的に抑制する方法は、移植片受容の成功率を増加させることが期待される。
一実施形態において、疾患は、リウマチ性関節炎であってよい。マウスモデルにおけるTregの欠乏は、疾患の重症度を増大させる一方、Tregの移送は疾患を改善し、Tregは、リウマチ性関節炎の予防又は治療に治療的役割を果たしてもよいことを示す。この疾患は、関節で見出される抗原を標的としているので、Tregは、タンパク質と接続させるよう設計されてもよい。リウマチ性関節炎に関連するかかる抗原としては、限定するものではないが、コラーゲン、ヒト軟骨細胞グリコプロテイン39、プロテオグリカン、熱ショックタンパク質、シトルリン化フラグリン、グルコース−6−ホスフェートイソメラーゼ、p205及びBiPが挙げられる。
一実施形態において、疾患は、心筋症であってよい。この疾患は、心臓の筋肉の炎症を特徴とする。これは、感染から、胸痛、心不全及び最終的には死につながる可能性のある毒性物質又は免疫学的病因への曝露をもたらす可能性がある。Treg欠乏細胞を受容したマウスは、ヒトにおける巨細胞性心筋炎に似た重症の心筋炎を発達させ、Tregは、この種の炎症を予防する重要な要因である可能性があることを示すことを立証した。心臓及び/又は心筋抗原に対する炎症反応を抑制するよう設計されたTregは、この疾患を治療するための適当な治療であることが期待される。
一実施形態において、疾患は、硬皮症であってよい。この自己免疫疾患は、慢性的な炎症性疾患であり、皮膚又は他の器官の硬化を特徴とする。現在の治療法には、メトトレキサート等の一般的な免疫抑制剤の使用を含む。皮膚の抗原に特異的なTregの設計は、適当な治療であると考えられる。硬化症に関連するかかる抗原としては、限定するものではないが、中心体又は中心体自己抗原、例えばCENP−C、Ufd2、SSSCA1、PM−Scl及びB23等が挙げられる。
一実施形態において、疾患は、I型糖尿病であってよい。膵臓ベータ細胞内での炎症を制御するTregの役割を裏付ける多数の証拠があるため、Treg治療に適切であると予測されている。I型糖尿病に関連するかかる抗原としては、限定するものではないが、インスリン、プロインスリン、クロモグラニン及びGAD65が挙げられる。
一実施形態において、疾患は、多発性硬化症であってよい。この疾患における標的抗原は、本開示に従って十分に特徴付けられ、抗原特異的Tregである。多発性硬化症に関連するかかる抗原としては、限定するものではないが、ミエリン塩基性タンパク質、プロテオソーム、B−クリスタリン、ミエリンデンドロサイト糖タンパク質、プロテオリピドタンパク質、トランスケトラーゼ、エノラーゼ及びアレスチンが挙げられる。
一実施形態において、疾患は、クローン病又は潰瘍性大腸炎であってよい。我々のこれまでのデータは既に、PSAが、結腸内において炎症を抑制することができることを立証しており、また、現在のデータは、結腸からの保護の間、PSAがTregを誘発することによって、PSAを、腸炎治療のための見込みのある候補にすることを示唆する。
一実施形態において、疾患は、シェーグレン症候群等の自己免疫疾患であってよく、対応する標的抗原は、限定するものではないが、ミエリン塩基性タンパク質、プロテオソーム、B−クリスタリン、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質、プロテオリピドタンパク質、トランスケトラーゼ、エノラーゼ及びアレスチンであってよい。
一実施形態において、疾患は、SLE(紅斑性狼瘡)等の自己免疫疾患であってよく、対応する標的抗原としては、限定するものではないが、二重鎖DNA、U−1核内低分子リボ核タンパク質複合体であってよい。
一実施形態において、疾患は、橋本甲状腺炎等の自己免疫疾患であってよく、対応する標的抗原は、限定するものではないが、ヒドロペルオキシターゼ(TPO)、サイログロブリン(Tg)及び甲状腺刺激ホルモン(TSH)受容体であってよい。
一実施形態において、疾患は、グレーブス病等の自己免疫疾患であってよく、対応する標的抗原は、限定するものではないが、チロトロピン受容体であってよい。
一実施形態において、疾患は、自己免疫性肝炎等の自己免疫疾患であってよく、対応する標的抗原は、限定するものではないが、核膜の210−kD糖タンパク質(Gp210)、ヌクレオポリンp62、サイクリンA、ラミンBレセプター、前骨髄球性白血病関連タンパク質PML、SP100及びCYP2D6であってよい。
一実施形態において、疾患は、重症筋無力症等の自己免疫疾患であってよく、対応する標的抗原は、限定するものではないが、ニコチン性アセチルコリン受容体であってもよい。
ZP、バクテロイデスフラジリス及び/又は抗原特異的Tregが投与されてもよく、精製した結合多糖類を、全身的に(腹腔内若しくは静脈内に)送達するか、又は、経口的に投与してもよい。B.フラジリスが経口的に送達されてもよい。特に、投与は、ZP及び抗原が、互いに結合した標的組織に送達されることを確実にする方法及び処方によって行われる。従って、いくつかの実施形態において、経口投与は、胃腸内の酸を中和させる処方を必要とする(例えば、適当なカプセル処方によって)。
一実施形態において、場合によっては、本明細書で説明する抗原を発現する組換えバクテロイデスフラジリス、両性イオン多糖類及び抗原を、本明細書で説明する方法において使用するのに適当な他の試薬と共にシステムに提供してもよい。
システムは、部品を含んだキットの形態で提供されてもよい。部品を含んだキットにおいて、バクテロイデスフラジリス、両性イオン多糖類、抗原及び他の試薬が、1以上の組成に含まれてもよく、各々のバクテロイデスフラジリス、両性イオン多糖類、抗原及び試薬は、適当なビヒクル(vehicle)と共に組成中に含まれてもよい。
更なる成分としては、抗炎症性若しくは炎症性バイオマーカー又はその発現に関連する分子に特異的な標識、標識分子、特には標識捕捉剤、マイクロ微小流体チップ、参照基準、並びに、本明細書を読むことにより当業者が認識可能な更なる成分が挙げられてよい。
「捕捉剤」の語は、本明細書で使用する場合、標的に特異的に結合することのできる化合物を示す。「特異的」、「特異的に」又は「特異性」の表現は、第1の分子の第2の分子への結合を参照して本明細書で使用する場合、第1の分子と第2の分子との間での認識、接触及び安定な錯体の形成であって、第1及び第2の分子の各々と存在し得る別の分子との間での認識、接触及び安定な錯体の形成は、相当少ないか全くないことを言う。典型的な特異的結合は、抗体−抗原相互作用、細胞受容体−リガンド相互作用、ポリヌクレオチドハイブリダイゼーション、触媒基質相互作用等である。「安定な複合体」は、より大きい安定性が一般的には好ましいが、検出可能であり、且つ、任意のレベルの安定性を要求しない複合体を意味する。いくつかの実施形態において、キットは、標識したポリヌクレオチド又は標識した抗体を含んでいてもよい。
キットの成分は、本明細書に説明する方法を行うために、適当な説明書と他の必要な試薬と共に提供されてもよい。キットは通常、別々の容器に組成物を含んでいるであろう。評価を行うための説明書、例えば、紙又は電子補助物に記載の又は音声の説明書(例えば、テープ又はCD−ROM等)は通常、キットに含まれるであろう。キットは、使用される特定の方法に応じて、他の包装された試薬及び材料(即ち洗浄緩衝液等)を含んでいてもよい。
「化合物」の語は、本明細書で使用する場合、1以上の化学成分から成る任意の化学物質を示し、種々の物質、分子又は成分を含み、限定するものではないが、例えば、生体分子及び特には薬剤が挙げられる。「生体分子」の語は、本明細書で使用する場合、生物活性に関連する物質化合物又は成分を意味し、限定するものではないが、糖、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、有機分子、ハプテン、エピトープ、生物細胞、生物細胞の一部、ビタミン、ホルモン等が挙げられる。「薬剤」の語は、本明細書で使用する場合、生物の体内に吸収される場合に、通常の身体機能を変化させる物質を示す。特には、本明細書の意味では、薬剤には、疾患の治療、治癒、予防又は診断に使用されるか、或いは、肉体的又は精神的健康を増進させるのに使用される化学物質が含まれる。
本明細書の意味において、「粘膜」の語は、大部分が内胚葉起源の裏層を示し、これは、吸収及び分泌に関与する上皮を被覆する。個体において、粘膜は、外側の環境及び内臓器官に曝露される様々な体腔の内側を覆う。粘膜は、皮膚と連続する様々な場所、例えば鼻孔、口、唇、瞼、耳、生殖器部及び肛門に位置する。
本明細書の意味において、「小胞」の語は、脂質を形成する膜と、水性環境に集まった更なる分子とによって形成される超分子複合体である。特には、本明細書で説明する小胞において、膜形成脂質は、本明細書でサイトゾルとも示される内部の水性環境を包囲する脂質膜に配置される。
本明細書で使用される「膜形成脂質」又は「両親媒性脂質」の語は、水性環境において、極性脂質として既知の両親媒性の1又は2つの対向する層からなる脂質層構造中に集まる、親水性及び疎水性の両方を有する脂質を示す。各々の極性脂質は、親水性部分、即ち極性基(例えば誘導化ホスフェート又は単糖類基)と、疎水性部分(即ち、長い炭化水素鎖)とを有する。典型的な極性脂質としては、リン脂質、スフィンゴ脂質、糖脂質、エーテル脂質、ステロール及びアルキルホスホコリンが挙げられる。両親媒性脂質としては限定するものではないが、膜脂質、即ち、生体膜の構成要素である両親媒性脂質が挙げられ、例えば、ジミリソイルホスファチジルコリン(DMPC)又はジオレイルホスフォエタノールアミン(DOPE)又はジオレイルホスファチジルコリン(DOPC)のようなリン脂質である。一実施形態において、小胞の膜は、プラズマ膜(外側の環境から細胞の内部を分離し、水性環境を包囲する生体膜)を模倣する脂質二重層、特にはB.フラジリスの外膜によって形成される。
本明細書で説明する小胞はまた、小胞膜に結合するか又は小胞の水性環境に含まれるリポ多糖類(LPS)を含む。本明細書で使用される「リポ多糖類」の語は、共有結合により結合した脂質と多糖類とからなる大分子を示し、グラム陰性細菌の外膜に見出され、エンドトキシンとして作用し、動物において強い免疫反応を生じさせる。特には、本明細書で説明する小胞は、当業者によって認識可能なB.フラジリスの1以上のLPSを含む。
特に、本明細書で説明する小胞は、小胞の膜に結合するか又は小胞の水性環境に存在するペプチドグリカンを含んでいてもよい。「ペプチドグリカン」の語は、本明細書で使用する場合、糖類及びアミノ酸からなるポリマーを示し、該ポリマーは、細菌(真正細菌であり、古細菌ではない)のプラズマ膜の外側に網目状の層を形成し、細胞壁を形成する。特には、本明細書で説明する小胞は、当業者によって認識されるB.フラジリスの1以上のペプチドグリカンを含む。
一実施形態において、両性イオン多糖類(即ちPSA)又はPSA自体を含む小胞は、治療の必要のある個体又は患者に投与される「化合物」又は「組成物」の一部をいう。例えば、炎症又は炎症性障害を有する患者に投与される。
小胞中に存在し得る更なる化合物は、膜タンパク質、膜脂質炭水化物及び核酸、特には、B.フラジリスの膜タンパク質、膜脂質炭水化物及び核酸を含む。
本明細書の意味において、典型的な小胞は、物質を保存又は輸送することのできる小膜包囲嚢を含む。小胞は、膜形成脂質の性質によって自然に形成することができ、細菌の膜から調製されてもよい。ほとんどの小胞は、それらが膜及び/又は水性環境に含む材料に応じて特殊な機能を有する。
一実施形態において、本明細書で説明する小胞は、細菌の膜の一部によって形成される。一実施形態において、小胞は、細菌の外膜小胞(OMV)によって形成される。
組成物が個体に投与されるいくつかの実施形態において、該組成物は、医薬組成物であり、各々がPSAを含んだ小胞を1以上含んでいてもよい。特定の実施形態では、医薬組成物は、各々が、PSAと1以上の別の化合物と、及び/又は、薬学的に許容可能な若しくは適当な担体/ビヒクルとを含んだ小胞を1以上含んでもよい。
別の実施形態において、上記医薬組成物は、PSAと1以上の別の化合物と、及び/又は、薬学的に許容可能な若しくは適当な担体/ビヒクルとを含んだ小胞を1以上含み、この組成物を与えた炎症性疾患又は炎症を有する個体/患者は改善を示す。
いくつかの実施形態において、本明細書で説明する小胞は、賦形剤又は希釈剤とともに医薬組成物中に含まれてもよい。特には、いくつかの実施形態において、医薬組成物は、本明細書で説明する小胞を、1以上の相溶性且つ薬学的に許容可能なビヒクル、及び特には、薬学的に許容可能な希釈剤又は添加剤と組み合わせて含む。
「賦形剤」の語は、本明細書で使用する場合、薬剤の活性成分のための、薬学的に許容可能な又は適当な担体として使用される不活性な物質を示す。本明細書に開示される医薬組成物のための適当な賦形剤には、個体の身体の能力を増強させ、本明細書で記載する小胞を吸収する任意の物質が含まれる。適当な賦形剤には、本明細書で説明する小胞によって処方の嵩を大きくし、使い勝手が良く且つ精密な投薬量とするのに使用することができる任意の物質も含まれる。賦形剤は、単回投与量での使用に加え、本明細書で説明する小胞を取り扱うのに役立つ製造方法において使用されてもよい。投与経路及び剤形に応じて、種々の賦形剤が使用されてもよい。典型的な賦形剤としては、限定するものではないが、接着防止剤、結合剤、コーティング崩壊剤、充填剤、調味剤(甘味料等)、及び、着色剤、流動促進剤、潤滑剤、防腐剤、吸収剤が挙げられる。
薬学的に許容可能な又は適当な担体は、限定するものではないが、有機若しくは無機の固体又は液体賦形剤であり、選択された投与方法、例えば経口投与又は注射の方法に適当であり、慣習的な医薬品の形態で投与されてよい。かかる医薬品としては、錠剤、顆粒、粉末、カプセル等の固体、及び、溶液、エマルション、懸濁液等の液体が挙げられる。前記担体としては、デンプン、ラクトース、グルコース、スクロース、デキストリン、セルロース、パラフィン、脂肪酸グリセリド、水、アルコール、アラビアゴム等が挙げられる。必要な場合には、助剤、安定化剤、乳化剤、潤滑剤、結合剤、pH調節剤、等張剤及び他の慣習的な添加剤が添加されてもよい。
薬学的に許容可能な又は適当な担体には、障害された内臓の状況に有益であることが既知である他の化合物(例えば、ビタミンC、ビタミンE、セレニウム又は亜鉛等の酸化防止剤)又は食品成分が含まれていてもよい。食品組成物は、限定するものではないが、ミルク、ヨーグルト、凝乳、チーズ、発酵乳、乳系発酵産物、アイスクリーム、発酵穀物系産物、乳系粉末、特殊調製粉乳、錠剤、液体細菌懸濁液、乾燥経口サプリメント又は湿潤経口サプリメントであってよい。
「希釈剤」の語は、本明細書で使用する場合、組成物の活性成分を希釈又は担持するために供給される、希釈する物質を意味する。適切な希釈剤としては、医薬品の粘度を減少させることのできる任意の物質が挙げられる。
特定の実施形態では、組成物、化合物、特に医薬組成物は、腸内投与のために処方されてもよく、限定するものではないが、例えば、i)口から(経口的に)錠剤、カプセル又は液滴として、ii)経胃栄養チューブ、経十二指腸チューブ又は胃瘻造設、経腸栄養法によって、及び、iii)坐薬として直腸からのものが挙げられる。
いくつかの実施形態において、本明細書で説明される、PSAを含むビヒクルは、個体の状態を治療又は予防する方法に使用されてもよい。
方法は、個体に、有効量の組成物又は医薬組成物を投与することを含む。「個体」の語は、本明細書で使用する場合、炎症を生じ得る1つの生物有機体を含み、限定するものではないが、動物、特には高等動物、特には哺乳類等の脊椎動物及び特にはヒトが挙げられる。
組成物の適当な担体剤又は助剤の特定のための更なる詳細、並びに、キットの一般的製造及び包装は、本明細書を読むことによって当業者によって特定され得る。
本明細書で説明する方法及びシステム並びに関連する組成物が、以下の例において更に説明され、例は説明を目的として提供され、限定することを意図するものではない。
特に、以下の例は、B.フラジリスに特異的な、抗原特異的T制御性細胞の発生に関する。特にここで説明されるのは、B.フラジリス自体に対して宿主によって引き起こされる免疫反応を特異的に阻害することのできるPSA及び/又はB.フラジリスによって発生するTregである。当業者は、B.フラジリスに結合したPSA又はPSAを発現するB.フラジリスについて本明細書で例示する方法及びシステムの、別の抗原(他の細菌又は病原体若しくはそれに結合した分子を含む)に結合した両性イオン多糖類への適用性について、本明細書の教示を考慮して理解するであろう。更に、当業者は、所定の抗原が疾患を誘発し、抗原に特異的なTregを組み換えて免疫を抑制することができる炎症介在性疾患の治療又は予防のための抗原の投与への本明細書で例示する方法及びシステムの適用性を理解するであろう。
以下の物質及び方法は、本明細書で例示する方法及びシステムの全てに使用された。
マウス及び細菌
生後8〜10週間のSPF(特定病原体未感染の)C57Bl/6マウスを、タコニックファーム社から購入した。タコニック社から購入した生後8〜10週間のSPFBalb/cマウスを、結腸炎TNBSモデルに使用した。C57Bl/6バックグラウンドのFoxp3−GFPは、タラル・シャティラ(Talal Chatila)(カリフォルニア大学ロサンジェルス校)からの厚意による寄贈であった。Foxp3−GFPマウスは、ヘリコバクター種を持たなかった。TLR2−/−マウスは、ジャクソン社から購入した。無菌のC57Bl/6及びRag−/−マウスを、カリフォルニア工科大学のプラスチックトレクスラーアイソレータ(plastic Trexler isolators)で飼育し、加圧滅菌処理した食物及び水を与え、毎週、PCR及び微生物プレート法でスクリーンをかけ、確実に無菌にした。無菌C57Bl/6Foxp3−GFP又はFoxp3−DTRの骨髄キメラを得るために、C57Bl/6又はRag−/−無菌マウスに、致死的な放射線を照射し、Foxp3−GFPドナーの骨髄によって、後眼窩注射又は眼窩内注射することによって再形成した。マウスは即座に、新たな加圧滅菌したケージに置かれ、2ヶ月の再形成期間に亘って抗生物質(100mg/mlのゲンタマイシン及び10mg/lのエリスロマイシン)を含んだ水を与えられた。マウスには、エリスロマイシン及びゲンタマイシンに耐性である、B.フラジリスNCTC9343の株を経口的な強制飼養によって定着させた。移入実験のため、細胞の移入前に24時間、無菌Rag−/−マウスに亜致死的に放射線照射した。ジフテリアトキシン実験のため、マウスに50μg/kgのジフテリアトキシンを腹腔内に(i.p.)連続2日、その後3日置きに投与した。治療の10〜14日後の間にマウスを屠殺した。マウスは全てLbDiet500010の食事を与えられ、カリフォルニア工科大学のIACUCガイドラインの下、世話された。
インビトロ抑制評価
CD4+CD25+又はCD4+Foxp3+細胞を、Tregの供給源として使用した。CD4+CD25−細胞を、1mlの5mMCFSEストックによって37℃で10分間パルスに供した。CFSE標識細胞をPBSで2度洗浄し、すぐに使用した。1x10マイトマイシンC(シグマ社)処理したCD4欠損脾細胞を、CFSEパルス化CD4+CD25−(又はFoxp3−)応答細胞と混合した。CD4+CD25+Treg細胞の示した希釈物を丸底の96穴プレート中に滴定し、1μg/mlの抗CD3を添加した。培養物を3〜4日間インキュベートした後、フリーサイトメトリーによって分析した。
定量的リアルタイムポリメラーゼ鎖反応
トライゾル(インビトロゲン社)を使用して、RNAを、徴候を示した細胞から回収した。cDNAは、製造業者の指示書(バイオ−ラッド社)により、iSCRIPTcDNAsynインビトロ論文キットを用いて作製した。qRT−PCR反応を、製造業者の指示書(バイオラッド社)によってIQ SYBRグリーンスーパーミックスを使用して行った。反応はバイオ−ラッドIQ5 q−PCR機で行った。プライマーは、以下の通りである。
ICOS: F 5'-TAC TTC TGC AGC CTG TCC AT3'(配列番号1) & R 5'- CAG CAG AGC TGG GAT TCA TA-3' (配列番号2); FOXP3:F 5'-GCA ATA GTT CCT TCC CAG AGT TCT-3' (配列番号3) & R 5'-GGA TGG CCC ATC GGA TAA G-3' (配列番号4); IL-10: F-5' CTG GAC AAC ATA CTG CTA ACC G-3' (配列番号5) & R 5'-GGG CAT CAC TTC TAC CAG GTA A-3'(配列番号6); EBI3:F 5'- AGC AGC AGC CTC CTA GCC T-3'(配列番号7) & R 5'-ACG CCT TCC GGA GGG TC-3'(配列番号8); GITR: F-5' TGC CCA GCT ATA CCC TTG GT-3'(配列番号9) & R5' CCG CTC TCA TAC ACC CAC TTC-3'(配列番号10); CD25: F 5'- AAC CATAGT ACC CAG TTG TCG G-3' (配列番号11) & R 5' -TCC TAA GCA ACG CAT ATA GAC CA3'(配列番号12); L32: F 5'-AAG CGA AAC TGG CGG AAA C-3'(配列番号13) & R 5 'TAA CCG ATG TTG GGC ATC AG-3'(配列番号14).
実験的結腸炎
生後8週間のBalb/cマウスをタコニック社から購入した。50μgのPSAで動物を、TNBSの投与前の6日間、1日置きに、事前処理した。50%エタノール中の0.75〜1.5%のTNBS(シグマ社)を、3.5Frシリコーンカテーテル(インステックソロモン社)を使用して直腸から染みこませた。TNBS投与後5日間、剖検まで毎日マウスの体重を量った。
固有層リンパ球抽出
結腸は、腸間膜及び残った脂肪を注意深く洗浄し、長手方向に切り裂かれた後、大きな断片(1〜1.5cm)に切り分けられた。断片を50mlのコニカルビーカーに入れ、良く冷えたPBS(インビトロゲン社)によって十分にゆすいだ。洗浄した腸断片を、15mlの上皮細胞解離溶液(5mMEDTA及び10mM Hepesを含んだ、Ca+及びMg+を含まないHBSS)中に37℃で15分間、穏やかな攪拌(100rpm)下に設置した。この工程をもう一度繰り返した。次いで断片を、カミソリの刃で細かく切り刻み、その後、消化溶液(5%FBS、3ユニット/mlのディスパーゼ、0.5mg/mlのコラゲナーゼD及び0.5mg/mlのDNAaseI(全てワーシントンバイオケミカル社から)を含んだHBSS)中に設置し、37℃でゆっくりとした回転によって20分間消化し、十分にボルテックスに供した。上清を40μm細胞ろ過器によってろ過して回収した。消化を更に2回繰り返し、LPLを8mlの40%パーコールに再懸濁し、これを80%パーコール(GEヘルスケア社)5mlの上に重ねた。遠心分離の後、LPLを40及び80%勾配の界面から回収し、洗浄し、説明される通りに使用した。
細胞内での細胞染色
Foxp3の細胞内での細胞染色については、0.5〜1x10の細胞をまず表面染色した後、100mlの固定及び浸透緩衝液(イーバイオサイエンス社)中で浸透させ、固定した。IL−10及びIFNγ細胞内サイトカイン染色には、固有層リンパ球を抽出し、750ng/mlのイオノマイシンと50ng/mlのPMA(カルバイオケム社)によって、0.5μlのゴルジプラグ(BDバイオサイエンス社)の存在下、37℃で4〜5時間、再活性化した。続いて細胞を、表面染色し、2%のパラホルムアルデヒドによって固定した。1x10の細胞に、100μlの固定及び浸透緩衝液(イーバイオサイエンス社)を一晩浸透させた。細胞を0.3μgの抗IL−17A又はIL−10で、4℃で20分間染色した。抗体は全て、エーバイオサイエンス社から購入した。
細菌性抗原の調製
細菌培養物を集菌し、PBSで十分に洗浄し、超音波処理に供した。崩壊した培養物を10,000Xgで20分間回転させ、上清を回収した。タンパク質濃度の決定のためにブラッドフォードを使用した。使用するまで上清を−20℃で保存した。
細菌のFACS
スラックらのプロトコールを使用して、IgAの細菌への結合を直接的に測定した(スラックら、2009年)。要するに、1mlの細菌培養物を緩衝液(PBS 1%BSA,0.05%アジ化ナトリウム)で洗浄した。溶解性の結腸内容物を緩衝液中、1:10に希釈し、更に希釈した(1:2、1:4、1:6)。25μlの抗体溶液と25μlの細菌懸濁液とを混合し、4℃で1時間インキュベートした。染色前に、モノクローナルPE−amouseIgA(1:250;エビオサイエンス社)によって細菌を30分間4℃で洗浄した。細菌を洗浄し、PFA中に固定し、対数モードでFSC及びSSCのパラメータを使用してフローサイトメトリーにより分析した。
IgA免疫ブロット
細菌培養物1mlをペレット化して十分に洗浄し、PBS1ml中に懸濁し、超音波処理に供した。細菌性の溶菌液を20分間、10,000xgで回転させ、上清をブラッドフォードに供した。等量の溶菌液をSDSポリアクリルアミドゲル上に走らせ、PVDF膜へと移動した。膜を、5%のミルクによって室温で一晩塞いだ。等量の溶解性結腸内容物(ブラッドフォードによって測定された通り)を使用して、これらの膜を一晩、4℃でプローブした。膜を十分に洗浄した後、ビオチン結合抗マウスIgA及びストレプトアビジン−HRPによってプローブした。
結腸IgAの回収及びELISA
小腸又は結腸を、長手方向に開き、腸内容物(排泄物及び粘液を含む)を、プロテイナーゼインヒビターの混合物を含んだ500μLのPSB(ロシュ社)中に回収した。試料の重量を測定し、8000xgで、4℃で10分回転させた。上清を回収し、使用するまで−20℃で保存した。細菌特異的なIgAELISAについては、96穴プレートを、B.フラジリス、B.テタイオタオミクロン又はB.バルガトゥスから回収した、PBS(100μL/穴)中の2μg/mlの溶菌液で、4℃で一晩、被覆した。プレートを、アッセイ希釈液(エーバイオサイエンス社)で1時間、室温で塞いだ。10μLの結腸内容物を100μLのアッセイ希釈液に希釈し、連続的に更に1/10倍まで逐次希釈した。試料を4℃で一晩放置した。ビオチンに結合した抗マウスIgAを室温で1時間、1/1000の希釈で使用し、ストレプトアビジン−HRP(サザンバイオテック社)を室温で1時間、1/1000の希釈で使用した。
統計学
データセット間での差を、マン−ホイットニーU試験又はスチューデントt検定によって、マイクロソフトエクセル又はプリズム5.0を使用して分析した。
例1.
PSAは、炎症の存在又は非存在下でTregの成長及び拡大を誘発し、誘発されたTregは、インビトロ及びインビボで機能的に抑制的である
有名なヒト共生生物であるバクテロイデスフラジリスは、カプセル状多糖類、PSAの産生によって、腸炎及び実験的結腸炎を予防する(27)。実験的腸炎からの保護の間、PSAのFoxp3+Tregに対する影響を決定するため、腸炎を誘発し、精製PSAによって経口的に治療した動物の免疫細胞を分析した。著しく体重を失った治療動物は、結腸の著しい肥大、リンパ球の進入及び上皮過形成を示したので、TNBS治療によってT細胞介在性の結腸免疫反応が得られた(データなし、引用文献(27))。既に報告されているように、疾患は、PSAを与えたTNBS治療動物中では明らかではなかった。
ビヒクル処理(PBS)及びPBS処理TNBS動物(TNBS+PBS)は、腸管膜リンパ節(MLN)内で同様のTreg細胞割合を有していた(図1A)。PSAの抗炎症性と一致して、PSAを与えたマウスは、MLNのCD4+CD25+区画内でFoxp3+細胞の割合を、再生可能な方法で10%増加させた(図1A)。
更には、MLN中のCD4+CD25+Foxp3+細胞の絶対数は、PBS又はビヒクル治療動物と比較した場合、PSA治療動物中で著しく高かった(図1B)。MLN中のB細胞の割合は、PBS及びPSAを与えたマウス間では相違は無かったため、Foxp3+Treg集団のPSA拡大は特異的であった(図1G)。PSA治療マウス中のFoxp3+細胞の割合の増加に一致して、総MLN中のFoxp3+転写産物の発現が増加した(図1C)。Foxp3発現が、結腸からのPSA介在性の保護の間、CD4+CD25+細胞において1細胞ごとの基準で、増加したことも見出され(図2B)、このことは、PSAが、比例的且つ細胞固有のFoxp3発現を上方調節することを立証した。動物のPSA治療が、未知のCD4+T細胞の小集団を拡大することも以前に報告されており(7)、現在の結果は、この集団がCD4+CD25+Foxp3+Treg細胞の可能性があることを示唆する。
Treg細胞の主要な機能の1つは、炎症性Tエフェクター細胞の活性化及び増殖を抑制することである。Treg細胞の機能的能力は、蛍光色素分子であるCFSE(この染料の希釈は、細胞分割の期間と比例する)によってパルスされた未処理CD4+CD25+T細胞による、インビトロでの増殖の抑制を測定することによって評価することができる。実験的結腸炎からのPSA介在性保護の間のTregの抑制能力は、ビヒクルのMLN(PBSのみでTNBSなし)及びPBS−若しくはPSA治療結腸炎マウスから精製した、様々な量のCD4+CD25+Treg細胞を添加することによって決定された。予想された通り、Tregの非存在下、90%を超えるエフェクター細胞が増殖し(データなし)、これは、ビヒクル又はPBS治療結腸炎マウスからのTregが培養物に添加されたときに部分的に抑制された(図1D)。しかしながら、とりわけ、PSAを与えたマウス(TNBS+PSA)のMLNから単離したTregは、未治療動物の細胞と比較して、著しく高いレベルまでT細胞増殖を抑制し(Teff:Treg比1:2で43.5%増殖細胞対63.5%)、このことは、PSAによって結腸炎から保護した動物のTregが、機能的に抑制活性を有することを立証する。
腸炎応答の間に著しい変化(抗原特異的T及びBリンパ球の拡大、自己免疫細胞の活性化、及び、炎症性サイトカインの多量の分泌が含まれる)が生ずる。これらの事象は、サイトカイン環境と、免疫経路の数多くの配列に影響を及ぼす能力との複合をもたらす。しかしながら、定常状態の間、これらのサイトカインの多くは発現されず、細胞及び分子的な腸内環境は、免疫の間に見られるのとは大きく異なっている。
ホメオスタシスの間(共生定着の間等)にPSAがTregを拡大させるかを決定するために、マウスにPSAを与え、定常状態の間のMLN内のTregのCD4+CD25+Foxp3+集団をモニターした。PSA治療しマウスは一貫して、MLN中のCD4+CD25+Foxp3+小集団内で増加した割合のFoxp3+細胞を有していた(図1E)。更にはホメオスタシスの間、PSA治療動物から単離したTregは、コントロール動物と比較して、エフェクターT細胞応答を抑制する非常に高い能力を示した(Teff:Treg比1:2で28.5%の増殖細胞対43.0%)(図1F)。
本願の例で説明される知見は、腸炎の存在下又は非存在下で、PSAが機能的Tregを誘発することを示す。
例2.PSAは、MHCTCR認識によって機能抑制的Tregの成長を誘発することができる
微生物叢は、免疫系の発達及び機能に大きな影響を有する(マクファーソン及びハリス、2004年)。無菌動物へのバクテロイデスフラジリスの定着は、免疫細菌共生関係の研究のモデルシステムを示す(マスマニアンら、2005年)。最近の研究は、腸のホメオスタシスの維持の間にTreg産生IL10にとって重要な役割を有することを示したので(ルトソブら、2008年)、B.フラジリスの定着が、Foxp3+Tregの成長及びサイトカイン産生にどのように影響を与えるかを理解することが必要である。
無菌のC57B1/6マウスを、野生型B.フラジリス又はPSA欠損株(B.フラジリスΔPSA)に単独定着させた(図4,6)。最近の研究(アタラシら、2008年;イヴァノヴら、2008年)と一致して、結腸内のCD4+Foxp3+Tregの割合は群間で有意な差はなく(図6)、このことは、微生物叢が、腸内では天然のTreg細胞に影響を及ぼさなかったことを示唆する。
興味深いことに、微生物叢の非存在下では、IL−10転写物の産生はなく、更には、B.フラジリスの定着は、結腸内においてPSA依存的様式でIL−10産生を修復する(図3A)。B.フラジリスの無菌動物への単独定着によって、IL−10産生CD4+Foxp3+Tregの割合が著しく増加する(図3)。B.フラジリスΔPSAを定着させた動物からのTregは、無菌マウスと同様のIL−10レベルを有するので、B.フラジリスによるFoxp3+T細胞からのIL−10の誘発は、PSAに依存する。B.フラジリスの定着は、ほぼ例外なくFoxp3+(及びFoxp3−)T細胞からのIL−10産生を指揮する(図2A,3D)。従来法で定着させた動物と比べると、無菌マウスは、CD4+Foxp3+Tregにより産生された、より低い発現レベルのIL−10、Foxp3及びTGF−β2を示す(図2A及び図5C)。B.フラジリスの単独感作は、これらの抗炎症性遺伝子の発現、即ち、完全にPSA依存性である表現型を著しく回復させる。CD25等の天然のTregマーカーは変化しない。従って、PSAは、内臓内のFoxp3+IL−10+Tregの成長を、動物への通常の定着の間に誘発する。
PSAは、新たにTreg変換を指揮することができるか否かを調べるため、CD4+Foxp3−T細胞をFoxp3−GFP動物から精製し(リンら、2007年)、無菌Rag−/−リンパ球減少マウスに適合移植した。動物の群を、無菌のまま残すか或いは野生型又はB.フラジリスΔPSAを定着させた。図5Aは、Treg変換が無菌マウスでは起こらなかったのに対し、野生型B.フラジリスによる定着が、著しいレベルのFoxp3+Tregを誘発したことを示す。B.フラジリスΔPSAを定着させた動物が無菌動物に匹敵する数のTreg細胞を含んでいたので、PSAは、Treg変換に必要である(図5A)。更には、B.フラジリス定着動物中のFoxp3+T細胞は、IL−10発現を獲得した(図5B)。
総合すると、結腸内のCD4+Foxp3+IL−10+Tregの系統的分化は、内臓細菌を必要とし、このことは、PSAが、Foxp3+Tregの成長を調節する腸内微生物叢の第1細菌分子であることを明らかにした。
例3.PSAにより誘発されたTregは、特徴的且つPSA特異的な抗炎症性遺伝子発現プロファイルを示す
Tregは、IL−10、TGF−β及びIL−35の分泌によって炎症反応を強く抑制する(コリソンら、2007年;メイナードら、2007年)。更には、接触依存性のメカニズムには、パーフォリン及びグランザイムの分泌(ゴンデックら、2005年)、並びに、抗炎症性表面レセプター(GITR及びCTLA−4等)の発現(ヴィグナリら、2008年)によるエフェクターT細胞の細胞溶解が含まれる。
Tregの多くの小集団がFoxp3+集団内に存在するため、PSAがFoxp3+Tregの機能的能力にどのように影響を及ぼすかを理解するべく、PSA治療に応答したTreg関連遺伝子の発現を分析した。Foxp3−GFPマウス(緑色蛍光タンパク質がFoxp3+タンパク質を示す)をPSAによって(又はPSBコントロールによって)経口的に治療し、MLNからのCD4+Foxp3+又はCD4+Foxp3−T細胞の両方について、遺伝子発現分析を行った。予測したとおり、IL−10、TGF−β2を含んだTreg関連遺伝子は、Foxp3−T細胞と比較して、Foxp3+を著しく増加させた(PBS試料;図2A)。PSAは、CD4+Foxp3+Tregから8倍を超える増加したレベルのIL−10を著しく誘発したが、CD4+Foxp3−T細胞には実質的には何ら影響を及ぼさなかった。
従って、PSAは、Foxp3+Treg細胞中でTGF−β2の著しい誘発を引き起こした。PSA治療は、グランザイムB、パーフォリン及びCCR6の転写も著しく増加させ、ケモカインレセプターは、Treg細胞の移動に関与していることが示された(図2A)(ヤマザキら、2008年)。PSAは、TGF−β1の発現のように、Treg由来のサイトカイン全てに全体的に影響を及ぼすわけではなく、Ebi3は変化せず、このことは、区別可能なTregプロファイルへの特異性を立証する。更には、PSA治療に応答する、「天然の」Treg結合表面分子CTLA−4、GITR、CD25及びICOSの産生は、Foxp3+細胞内では変化しない(図2A)。総合すると、これらのデータは、PSAが、「誘発性」のFoxp3+iTregを活性化し、Foxp3+Treg細胞内での、PSA特異的な遺伝子発現プログラムを明らかにすることを示唆する。
別の実験では、Foxp3−GFPマウスを、PSA(又はPBSコントロール)によって強制飼養し、RNAを、MLNのCD4+Foxp3−非Treg又はCD4+Foxp3+Treg細胞から抽出し、その後FACS精製に供した。予測されるように、Foxp3−及びFoxp3+T細胞の小集団での遺伝子発現は、著しく異なっており、Foxp3+T細胞中のIL−10、TGF−β1、CD25、GITR、ICOS及びCTLA−4のより高い基礎レベル値を含んでいた(図2A)。腸炎からのPSA介在性保護には、未知のCD4+T細胞集団によるIL−10産生が必要とされることがこれまでに報告されている(27)。非常に興味深いことには、PSAは、PBS治療細胞中で発現したものと比較して、CD4+Foxp3+からの8倍を超える増加したレベルのIL−10を誘発する(図2A)。PSAは、非Treg細胞中でTGF−β2発現をわずかに上方調節するが、Treg細胞中で7倍を超えるTGF−β2の誘発を引き起こす。PSA治療もまた、Foxp3+TregからのグランザイムB及びパーフォリンの転写を著しく増加する。PSAは、Treg由来のサイトカインに、Ebi3の発現のように全体的には影響を及ぼさず、TGF−β1は変化せず、このことは、PSA誘発性Tregプロファイルの特異性を立証することは重要である。更には、PSA治療に応答した、「天然の」Treg結合表面レセプターであるCD25、GITR、ICOS及びCTLA−4の産生は、Foxp3+細胞内では変化しない(図2A)。
総合すると、これらのデータは、PSAが、サイトカイン及び細胞溶解性のメカニズムによって炎症を抑制する、「誘発性」のFoxp3+Tregを活性化し、このことはTreg細胞内でのPSA特異的な遺伝子発現プログラムを明らかにすることを示唆する。
例4.PSAによって誘発されたTregは、IL10産生及び/又はTh1プロファイルの活性化によってT細胞耐性を活発に生じさせる
Tregを拡大させるのにPSAのみで十分であるかを決定するべく、従来法で定着させたマウスにPSAを与え、MLN内でのCD4+Foxp3+Tregの割合をモニターした。PSAによって経口的に治療したマウスは、MLN内でCD4+Foxp3+T細胞の増加した割合を示す(図1A)。Treg細胞の主要な機能のうちの1つは、炎症性Tエフェクター細胞の活性化及び増殖を抑制することである。Treg機能は、MLNから精製したCD4+CD25+T細胞と、未処理CD4+CD25−T細胞とを様々な割合で添加することによって決定した。PSA治療動物から単離したTregは、PBS治療コントロール動物と比較してインビトロでT細胞応答を抑制する、相当高い能力を示す(例えば、1:2のTreg:Teff比で、28.5%の増殖細胞対43.0%)ことが見出された(図1F)。これらの知見は、従来法で定着させた動物において、PSAが、増強した抑制能力を有する機能性Foxp3+Tregを誘発することを立証する。
出願人は、これまでに、無菌動物にPSA産生細菌を定着させることによって、脾臓CD4+T細胞内でTh1サイトカインインターフェロン−g(IFNγ)を増加させることを報告した(マスマニアンら、2005年)。特に、出願人はこれまでに、PSAによって誘発されたTregが、Th1/Th2応答を指揮する能力を有することを示した(マスマニアンら、2005年参照)。Th1応答は一般的には、転写因子T−betによって調節することができると考えられているが、近年の報告は、Foxp3+Tregの小集団は、T−betを発現するが、IFNγ発現を欠くことを明らかにした(コホら、2009年)。
野生型B.フラジリスを定着させた動物のMLN内のCD4+Foxp3+T細胞は、PSA依存様式でT−betを発現することが見出された(図8B)。興味深いことに、これらの細胞は、IFNγを産生しない(図8D)。しかしながら、同じ動物の脾臓CD4+T細胞は、PSA依存様式で非TregからIFNγを発現する(図8)。脾臓T細胞は、MLNとは異なり、IL−10を産生しない。
これらの結果は、防御反応を生じさせるPSA誘発性Tregの能力における区画差を明らかにする。特には、PSA誘発性Tregが脾臓においてTh1プロファイルを誘発することができるが、内臓での対応するTregは、IL−10産生によって耐性を促進することができる。更には、内臓内でFox3+IL10+Treg細胞の成長を促進するPSAの能力は、更に、PSAが粘膜耐性を活発に生じさせるという考えを裏付ける。
例5.マウスへのB.フラジリスの単独感作は、B.フラジリス特異的なPSA依存性Treg応答を生じさせる
無菌マウスは、数々の発育上及び機能的欠陥を有し、このことは、微生物叢が、腸内免疫応答に大きな影響を及ぼすことを示唆する(4)。無菌マウスの単独感作は、個々の細菌種の生理学的寄与を分析し、細菌変異体の比較定着によって分子機能を割り当てる、理想のモデルシステムを提供する。B.フラジリスの定着がTreg細胞の成長にどのように影響を及ぼすかを更に理解するべく、無菌のC57Bl/6マウスを、(全ての造血細胞を欠損させるべく)致死的に放射線照射し、それらを、Foxp3−GFP動物の骨髄によって再形成した。続いてマウスを、無菌のままにするか、或いは、野生型B.フラジリス又はPSA欠損した株(B.フラジリスΔPSA)を単独感作させた。
マウスを毎週PCRによってモニターし、それらの微生物学的状態を確実にした(図3E)。最近の報告(21,23)と一致して、MLN又は結腸内に存在するTreg(CD4+Foxp3+)細胞の割合は、群間で大きな差はなく(データなし)、このことは、微生物叢が、腸内の天然Treg細胞の存在の必要条件ではないことを示唆する。しかしながら、腸内のFoxp3+TregのIL−10産生は、微生物叢の非存在下では欠損しており、更にはB.フラジリスの定着は、PSA依存様式で結腸内でのIL−10産生を回復させる(図3A)。無菌動物へのB.フラジリスの単独感作によって、結腸内のIL−10産生Tregの割合の2.5倍を超える増加をもたらす(図3B及び3C)。B.フラジリスΔPSA定着動物内で分析したTregは、無菌マウスと同様のIL−10レベルを有するので、Foxp3+細胞からのB.フラジリスによるIL−10の誘発は、ほぼ完全にPSAに依存している。最近の研究は、Foxp3+TregからのIL−10産生が、粘膜表面におけるホメオスタシスを維持するのには非常に重要であることを示している(31)。従って、B.フラジリスによる共生定着は、腸の区画内の機能的なIL−10−産生Tregの成長を指揮する。
Tregの遺伝子発現プロファイルに対する微生物定着の影響を調査するべく、CD4+Foxp3+T細胞を従来法によって定着させた無菌のB.フラジリス又はB.フラジリスΔPSA単独感作マウスのMLNから精製した。無菌マウスは、従来法で定着させたマウスと比較した場合、CD4+Foxp3+Treg集団内でのIL−10、Foxp3及びTGF−β2発現の欠損を示した(図3D)。B.フラジリスの単独感作は、完全に、これらの遺伝子3の全ての発現を回復させた。B.フラジリスΔPSAの動物への単独感作は、これらの抑制遺伝子の発現を向上させないので、IL−10、Foxp3及びTGF−β2の誘発は、B.フラジリスによるPSA産生に完全に依存している。CD25は、恒常性細菌定着によって影響されないので、遺伝子発現の変化は、誘発性Tregマーカーに特異的である。従って、共生細菌による定着が、Treg関連遺伝子のプログラミングに著しい影響を与え、このことは、B.フラジリスが、宿主の共生の間に寛容原性腸内免疫環境を誘発することを実証する。
例6.Tregに対するPSA活性は、トール様レセプター2シグナル伝達を必要とする
多くの微生物生産物は、トール様レセプター(TLR)等のパターン認識レセプターによって感知される。TLRシグナル伝達は、歴史的に見て、炎症を誘発すると考えられていたが、一連の研究は、TLRシグナル伝達が、抗炎症反応も促進することができることを示す(ファンマレンら、2008年に概説される)。PSAは、近年、TLR2シグナル伝達によって、自然免疫細胞からのサイトカインの産生と連動していることを示したが(ワンら、2006)、Treg成長におけるTLR2の役割は未知のままである。PSAがTreg生物学と連動しているメカニズムを理解するべく、TLR2欠損動物を、PSAを用いて経口的に治療し、CD4+Foxp3+T細胞成長について分析した。野生型動物に見られるTreg拡大とは対照的に(図7A)、PSAによって治療したTLR2−/−マウスにおけるCD4+Foxp3+T細胞の割合に差が観察されなかった(図7)。更には、PSAに応答したTregによるIl−10の誘発は、TLR2発現の非存在下では失われる(図7B)。当該知見は、TLR2ノックアウトマウスがFoxp3+Treg細胞を欠損しているという報告と完全に一致している(リウら、2006年;ストミュラーら、2006年)。自然免疫シグナル伝達がTregの系統的分化にどのように寄与するかを完全に理解するには、更なる研究が必要であるが、PSA介在性のTregの成長は、TLR2依存的なメカニズムである。
例7.PSAの非存在下、B.フラジリスは、B.フラジリス特異的な炎症性免疫応答を誘発する
ほとんど全ての細菌は、パターン認識レセプターのための微生物リガンド(例えば、LPS(エンドドキシン)、ペプチドグリカン、非メチル化CpG等)を共有し、このことは、分子メカニズムが、粘膜免疫系に、共生細菌と病原性細菌とを区別させなければならないことを示唆する。この区別のための現行の理論は、免疫系と微生物叢(免疫学的無視)との空間分離、及び、自然免疫抑制を含む(フーパー、2009年)。微生物の感染を制御すべく、免疫系は、炎症誘発Th17細胞の機能を生じさせる。宿主組織への付随的な損傷を予防するため、Tregは、Thl7免疫を制御し、Tregの機能は、無害の非自己及び自己抗原の双方への免疫反応の抑制のに必要である。更には、共生及び病原性細菌は、パターン認識レセプターのための多くの微生物リガンドを共有し、このことは、分子メカニズムが、免疫系に有益細菌と有害細菌とを区別させなければならないことを示唆する。
哺乳類の腸の一生の定着の間、B.フラジリス(及び考えられる他の共生生物)は、宿主における有害な炎症を予防すべく、‘自己’として許容されなければならないと結論付けられた。従って、PSAは、Th17応答を抑制することによって、B.フラジリス抗原に対する免疫耐性を許容するように発達してきた可能性があるという仮説が立てられた。既刊文献(21,23)とも一致して、無菌動物は、従来法によって定着させた動物と比較した場合、結腸内に実質的にTh17細胞を持たない(図4A及び図6C)(図9A)。B.フラジリス単独感作動物は、結腸内でTh17細胞を著しく生じさせないが、PSAの非存在は、実質的に増加した腸内Th17細胞応答をもたらす。B.フラジリスΔPSAに単独感作させた動物から単離した結腸固有層リンパ球は、増加したIL−17Aの分泌(図4A)(図9)及び増加したRORytの転写、Th−17特異的な系統的分化因子(図4D)(図7C)を有する。更には、B.フラジリスΔPSA定着動物のMLNから精製したCD4+Foxp3−T細胞は、IL−17A及びRORγtのレベルを増加させた(図4C及び図4D)。
増加したTh17細胞を有する動物では結腸炎の徴候は観察されなかった。Th17細胞の分化は、TGF−β及びIL−6の存在下でのT細胞レセプターの刺激に応答して生ずる。特異的に定着させた動物からのT細胞応答の大きさを決定すべく、CD4+T細胞をMLNから精製し、IL−17Aを産生する細胞の能力を、インビトロでのTh17スキューイングアッセイ中に評価した。B.フラジリスに単独感作させた動物の細胞は、TGF−β及びIL−6の存在下においてさえ、無菌動物と同等のレベルのIL−17A産生を有する。とりわけ、PSAを欠損したB.フラジリス(B.フラジリスΔPSA)を定着させた動物のCD4+T細胞は、野生型を定着させた動物から回収した細胞と比較して、著しく増加したレベルのIL−17A産生を示す(図4E)。
これらのデータは、B.フラジリスに単独感作した動物から単離したT細胞が、Th17分化に対して本質的に耐性があることを示す。ATPは、近年、腸内の微生物叢がTh17細胞の成長を腸内で開始させることができるメカニズムとして実証された(23)。増加したレベルの内腔ATPが、従来法によって定着された動物に一貫して見出されるが、無菌及びB.フラジリスにより単独感作した動物は、PSAの非存在によっては変化しない著しく低いレベルのATPを有し、B.フラジリスΔPSA動物に見られる増加したIL−7の原因としてのATP異常調節の役割を排除する(図8F)。これらのデータは、ヒトミクロビオームの共生細菌が実際に、病原体と同様の腸内免疫応答を誘発し得ることを明らかにする。しかしながら、PSA専用の産生によって、B.フラジリスに対する免疫誘発Th17の成長は、活発に抑制され、このことは、(免疫学的無視ではなく)PSA介在性耐性が、B.フラジリスに対するTh17応答を防ぐモデルを裏付ける。
データは、B.フラジリスが、宿主の免疫系によって単に無視されるのではなく、むしろ、専用のPSA産生によって寛容原性の腸内環境を活発に誘発することを実証する。PSAの非存在下の結果起こる宿主の免疫応答は、非特異的な免疫細胞プライミングを表すか又はB.フラジリスを対象とするものではないかと考えられている。この考えを検証するべく、腸細胞による炎症誘発免疫応答を、自家又は異種の共生細菌によって惹起された、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSA単独感作動物から測定した。単離した結腸固有層細胞を、加熱死共生細菌の様々な株によってパルスした抗原提示細胞(APC)によって活性化し、これらの培養のIL−17産生を分析した。最小のIL−17誘発を、抗原の非存在下(細菌なし)検出した(図4F)。更には、バクテロイデステタイオタミクロン又はバクテロイデスバルガトゥスによるAPCのインキュベーションによって提供される抗原の添加は、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSA単独感作動物から単離した細胞によって、基礎レベル値のIL−17のみを誘発した。
珍しいことに、B.フラジリス単独感作動物の結腸の固有細胞が、B.フラジリス由来の抗原に応答してほとんどIL−17を誘発しなかったのに対して、B.フラジリスPSAを定着させた後、B.フラジリス(他の密接に関係するバクテロイデス種ではなく)により刺激したマウスから単離した細胞は、著しい量のIL−17を誘発した。更には、B.フラジリスPSA定着動物からの細胞によるIL−17産生は、野生型B.フラジリスによってAPCをパルスした場合に、より低く、このことは、これまでに報告されていた通り(27)、PSAが、インビトロでの抗炎症性を有することを示す。B.フラジリスΔPSA細胞による増強したIL−17産生は、MLNでも観察される(図4E)。従って、当該知見は、PSAの非存在下、宿主が、とりわけB.フラジリスに対する炎症反応を増加させることを明らかにし、このことは、この共生細菌がPSAを進化させ、宿主−細菌の共生の間にそれ自体に対する炎症を抑制することを示唆する。
例8.B.フラジリスに対するTh17細胞応答は、抗原特異的である
PSAの非存在の結果として生ずる宿主炎症反応は、非特異的T細胞活性化を表すか又はB.フラジリスの抗原を対象とするのではないかと考えられている。これらの2つの可能性のあるメカニズムを区別するべく、T細胞によるIL−17産生を、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSA定着動物から種々の共生細菌の抗原まで測定した。抗原提示細胞(APC)を細菌抽出物でパルスし、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSA定着動物から採取した固有層リンパ球によって共培養した。更なる刺激を加えず、抗原特異的応答を正確に測定する。最小のIL−17誘発を、細菌非存在下で検出した(図9A)。
バクテロイデステタイオタミクロン又はバクテロイデスバルガトゥス抗原によってパルスしたAPCは、B.フラジリス及びB.フラジリスΔPSA単独感作動物両方の細胞によって基礎レベル値のIL−17のみを生じさせた。更には、両方のグループの同等のIL−産生によって、B.フラジリスΔPSA定着マウスの細胞は、非B.フラジリス抗原への反応性が低いことが示される。驚くべきことに、野生型B.フラジリス単独感作動物の細胞は、無視できる程度の応答を誘発するが、B.フラジリスΔPSAを定着させた後、B.フラジリスをパルスしたAPC(他の密接に関連したバクテロイデス種ではない)によって共培養したマウスは、著しい量のIL−17を誘発した。これまでの研究と一致して、APCが野生型B.フラジリスによってパルスされる場合、B.フラジリスΔPSAと比較して応答はより低く、このことは、PSAが、インビトロ細胞培養の間、抗炎症性活性を有することを示す(マスマニアンら、2008年)。B.フラジリスΔPSA動物からの増強したIL−17産生は、同様にMLNからの細胞中でも観察される(図9A)。これらの知見は、宿主が、B.フラジリス抗原への炎症性IL−17応答を、PSAの非存在下で選択的に開始することを明らかにする。
データは、B.フラジリス抗原に対するTh17細胞の応答が、PSAの非存在下で発展することを示唆する。インビボでこの考えを試験するべく、無菌マウスを、Foxp3−GFP動物からの骨髄によって再形成し、無菌のままとするか、或いは、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSAにより単独感作させた。このアプローチは、PSAの存在下又は非存在下、Th17細胞の誘発を生じさせる。CD4+Foxp3−エフェクターT細胞を、3つの定着した群から精製し、B.フラジリスΔPSAを単独定着させたRag欠損動物へと移動した。Th17細胞応答を、B.フラジリス抗原に対するT細胞反応性の指標として分析した。B.フラジリスに単独感作させた動物由来のエフェクターT細胞は、B.フラジリスΔPSAを定着させた動物へと移動した場合に、Th17の最小の発現を有し(図5A)、このことは、B.フラジリス抗原への無視できる程度の反応性を示す。しかしながら、B.フラジリスΔPSAを定着させたドナーからの細胞を受容したマウスは、B.フラジリス抗原への再曝露によってTh17細胞の割合に著しい増加をもたらした。これらのデータは、B.フラジリス抗原に対するインビボでのTh17細胞成長は、PSAによって妨げられることを示す。
例9.PSAは、B.フラジリスに対する抗原特異的IgA応答を抑制する
粘膜免疫グロブリンA(IgA)は、定着の間に内臓細菌に対して産生されるので(スラックら、2009年)、PSAもまた抗B.フラジリス抗原産生の発達を妨げているのではないかと考えられている。B.フラジリス特異的なIgAのレベルは、B.フラジリス、B.フラジリスΔPSA又は密接に関連した種であるB.テタイオタオミクロン及びB.バルガトゥスに単独感作させた動物において測定した。無菌、B.テタイオタミクロン又はB.バルガトゥスを単独定着させた動物から単離した結腸の抗原が、B.フラジリス抗原に対して反応性を持たないので、腸内の抗体反応は、非常に特異的である(図4F)。更には、B.フラジリスを単独感作させた動物の腸内IgAは、B.テタイオタミクロン又はB.バルガトゥスからの抗原とは反応しなかった(図11D)。増加したT細胞応答の知見と一致して、B.フラジリスΔPSAを定着させた動物は、PSAを発現するB.フラジリスとは反対に、B.フラジリス特異的なIgAの増加したレベルを示す(図11C)。
B.フラジリスΔPSA定着動物中で宿主によって認識される性質及び抗原を決定するため、細菌抽出物を、ポリアクリルアミドゲル上で分離させ、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSA単独感作動物からのIgAによって調べた。B.フラジリス定着動物から単離したIgAは、B.テタイオタオミクロン又は大腸菌からの抗原に対しては反応性が観察されないので、種特異的である(図4F)。B.フラジリス抽出物が、B.フラジリスΔPSA単独感作動物から単離したIgAによって検査される場合、野生型定着マウスと比較して、より多い数且つより高い強度の抗原性の種が検出された(図10C)。更には、総IgAのレベルは、B.フラジリス又はB.フラジリスΔPSA定着動物の間で大きな差がなく(図12)、このことは、B.フラジリス抗原のみに対する特異的な反応性の特異的な増加を実証する。総合すると、これらのデータは、宿主−細菌共生の間に、B.フラジリスがPSAを発達させて、抗原特異的適応免疫を抑制すること、及び、PSAによって誘発されるTreg活性化は、B.フラジリスに特異的であることを実証する。
例10.PSAは、他の共生細菌ではなくB.フラジリスに対するIgA応答を阻害し、抗原特異的粘膜耐性を活発に生じさせる
単独感作試験は、免疫応答の抗原特異性を決定するのに有益である。該知見は、PSAが、B.フラジリスに対する適応免疫を抑制することを示すが、それらは、1)PSAが、特異的にB.フラジリス抗原への耐性を誘発し、2)PSAが、他の細菌の抗原に対して耐性のある免疫環境を誘発すると解釈することができる。これらの2つの可能性を区別するべく、動物にB.フラジリス及びB.バルガトゥスを共定着させ、同じ微生物叢に存在する両方の微生物に対するIgA応答を測定した。B.フラジリス及びB.バルガトゥスは、同等のレベルで動物に定着する(図12)。B.フラジリス抗原に対する抗体レベルは、共定着の間にPSAによって再度抑制されたが、PSAの存在又は非存在が、B.バルガトゥスに対するIgA反応性には効果がなかった(図13)。無菌又はB.フラジリス単独感作動物から単離した溶解性の結腸内容物は、B.バルガトゥス由来の抗原と反応しないので、抗体応答は特異的である(図13)。定量的フローサイトメトリーに基づく評価を使用して、B.フラジリスΔPSAを定着させた動物が、B.フラジリス表面抗原に対して著しく多いIgAを発生させることが確定された(図12B及び12C)。表面抗原の位相変化のために低いレベルの結合が起こる可能性がある(リウら、2008年)。B.バルガトゥス抗原に対する結合における差異は、野生型又はフラジリスΔPSAの共定着の間には観察されず(図12B,12C及び13)、このことは、PSAが、同じ微生物叢に存在する他の共生細菌の抗原に対する耐性を促進することができないことを実証する。これらの結果は、PSAが、恒常的定着の間に、内臓の一般的な寛容原性免疫環境を誘発しないことを立証する。
Foxp3+Tregは、優勢寛容によって抑制を行う。PSAがB.フラジリス抗原への耐性を介在するTregを誘発する場合、次に野生型細菌が、B.フラジリスΔPSAの抗原への反応を妨げるTregを誘発するべきである。珍しいことに、動物が野生型及びB.フラジリスΔPSAを同じ数保持している場合(図11)、B.フラジリス抗原に対するIgA反応性の増加は観察されず(図12)、このことは、PSA産生細菌が、PSAを欠いたB.フラジリス細胞への反応を妨げることを示す。共定着の間のB.フラジリス特異的なIgAのレベルは、野生型を単独定着させた動物のものと同等であり、総IgAレベルが変化しないので、特異的である(図11)。更には、B.フラジリス抗原のIgA認識は、定量的FC評価を使用した共定着の間には増加しない(図12E)。この証拠に基づいて、B.フラジリスによって発現したPSAは、その抗原に対する優勢な耐性を媒介するが、同じ微生物叢に見出されるB.バルガトゥス抗原に対しては媒介しないことが結論付けられた。まとめると、当該研究は、PSAが抗原特異的粘膜耐性を活発に生じさせることを確認した。
例11.Foxp3+Tregは、B.フラジリスに対する適応免疫の抑制に必要である
Focp3+Tregが適応免疫反応のPSA介在性の抑制のためのメカニズムを提供することを立証すべく、B.フラジリスを定着させた後、CD4+Foxp4+T細胞の特異性を除去して、Th17及びIgAの応答を試験した。Foxp3−DTRマウスは、Foxp3プロモータの制御下、ジフテリアトキシンレセプター(DTR)を発現する。ジフテリアトキシン(DT)によるマウスの治療は、Foxp3+T細胞の除去をもたらし、インビボでのTregの機能分析を可能にする(キムら、2007年)。これまでの知見(図14における)と一致して、Foxp3−DTRによって再形成した、B.フラジリスΔPSAを定着させた無菌動物は、野生型のB.フラジリスを定着させた動物と比較した場合、増加したTh17細胞を、結腸(LP)及びMLNの両方に保持する(図14A及び14B;左のパネル、−DT)。
同じ組織に由来するCD4+T細胞を産生するIFNgに対する効果が無かったため、この相違は、Th17特異的である(図14C)。最も重要なことであるが、B.フラジリス単独感作動物におけるTregの除去は、結腸固有層及びMLN中でのTh17細胞を著しく増加させるが、B.フラジリスΔPSA動物中のTh17応答は増強しない(図14B;右のパネル、+DT)。DT治療の後、両方の群のマウスにおけるIFNg産生は、MLNで増加し(図14B)、また、Th17応答への特異性を示す。Th17細胞のレベルは、B.フラジリスΔPSA定着マウスで実際に減少した。この異常な表現型については説明できないが、CD4+IL−17+細胞の割合は、その後DT投与を行ったこの群だけで増加するので、結果は、野生型細菌についてTh17の特異的増加を明確に示す(図14A)。ジフテリアトキシン(+DT)によるマウスの治療は、動物中のFoxp3+T細胞のほぼ完全な除去を裏付ける(図14A)。従って、結腸LPにおけるIL−17A転写物の発現は、DT治療した動物中で著しく増加する(図14D)。これらのデータは、PSAが、共生的定着の間にB.フラジリスに対するTh17応答を活発に抑制する、機能的Foxp3+Tregを誘発することを明らかにする。
最終的には、Tregの存在下又は非存在下でのB.フラジリス特異的な抗原産生を決定した。B.フラジリス単独感作動物は、回腸及び結腸の両方でB.フラジリス特異的抗体を産生する(図15)。Foxp3+Treg除去によって、B.フラジリス特異的IgAは、小腸及び大腸の全体に亘って著しく増加し、結腸中で最も高い(10倍を超える)増加を有する(図15)。腸全体に亘ってPSA特異的及び総IgA抗体産生の両方がTregの非存在によって影響されないので、これは、抗原特異的反応性における定量的増加を反映する(図15)。まとめると、B.フラジリスが、内臓においてTreg細胞を誘発する免疫調節分子を産生することが示され、抗原特異的適応免反応を抑制する。これらの知見は、哺乳類が、どのように宿主−細菌片利共生の間、共生細菌分子を許容するかについて、新規な細胞機構及び分子機構を明らかにする。
例12:免疫調節カプセル状多糖類PSAは、B.フラジリスのOMVに積極的に仕分けされる
EDL強化B.フラジリスの極薄の部分は、材料と方法で記載される通りに調製され、透過型電子顕微鏡法によって撮像される。
図16に説明される結果は、OMVが細菌によって豊富に産生され、細菌のエンベロープからの発芽を確認できたことを説明する(図17A、より大きな拡大図)。出願人のこれまでの研究は、PSAの除去が、B.フラジリスの免疫調節能力を無効にすることを示している(マスマニアン、リウ、チアナボス及びカスパー(2005年),共生細菌の免疫調節分子が、宿主の免疫系の成熟を指揮する(An Immunomodulatory Molecule of Symbiotic Bacteria Directs Maturation of the Host Immune System)、Cell 122: 1 第107-118頁.) (マスマニアン、ラウンド及びカスパー(2008年),細菌共生因子が、腸の免疫疾患を予防する(A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease.), Nature. 453 (7195) 第620-625頁)。PSA変異株の電子顕微鏡写真は、OMV合成の欠損を説明せず、生成したOMVの大きさ、形状及び存在量は、野生型細菌と区別がつかない(図17A)。特には、図17Aで説明する結果は、小胞が、細菌の表面から活発に発芽していることを明らかにする。
PSAが、B.フラジリスのOMVと結合しているか否かを決定するべく、野生型及びΔPSA細菌から精製した小胞を、材料と方法の項で説明する通り、免疫ブロット分析に供した。
図16Bに説明する結果は、野生型からの小胞が、B.フラジリスPSAからのOMVとは異なり、PSAに対して免疫反応を示したことを示す。B.フラジリスは、PSA−PSHと名付けられる細菌細胞の表面を被覆する少なくとも8つの別々のカプセル状の多糖類を産生する。小胞の調製においてPSBもまた検出されるが、PSGは、存在せず、このことは、OMVと共にパッケージされる特定の多糖類への選択性を実証する(図17B)。従って、図17Bの結果は、PSA及びPSBが、小胞に結合しており、一方PSGのみが細胞表面に見出されることを示す。カプセル状多糖類の欠失変異体は、各々の抗血清の特異性を裏付ける。
免疫ブロット分析の結果は、材料と方法の項に記載される通りに行われる免疫金標識の試験によって確認された。図17Cに説明する精製した小胞の免疫金標識の結果は、PSAが、OMVと物理的に結合すること、及び、野生型B.フラジリス株のOMVの大部分がPSAについて陽性に染色する(データなし)ことを確認する。PSAの非存在が、OMVの分子組成を変化させないことを立証するべく、質量分析計によってプロテオーム解析を行い、野生型又はPSA変異体細菌の小胞間でタンパク質組成に主要な定性的又は定量的差異がないことを明らかにした(データなし)。
PSAは、繰り返しサブユニットの異種ポリマーである。細胞抽出物全体からクロマトグラフィーによって回収したPSAのサイズ分離は、材料と方法で示した細胞全体及び精製OMVのカプセル状多糖類の調製の抗PSAによって免疫ブロット分析と同様に行われた。
図16Dに説明される関連結果は、驚くべきことに、低分子量種のみがOMVと結合することを示し、PSAの小胞中へのパッケージングの特異性を説明する。特には、図16Dの結果は、細菌細胞のエンベロープに結合したままである高分子量(H−PSA)種とは異なり、低分子量PSA(LPSA)のみが、小胞にパッケージされることを示す。
総合すると、上記結果は、免疫調節カプセル状多糖類PSAが、積極的にB.フラジリスのOMVへと仕分けされることを明らかにする。
例13:PSAは、T細胞上の直接的なTLR2シグナル伝達によってIL−10産生を生じさせる
PSAは、図17A〜17Dに説明する一連の実験において脾臓から精製したCD4+T細胞とともに培養した脾臓細胞又は樹状細胞由来の骨髄(BMDC)と接触させた。結果は、PSAがT細胞上のTLR2シグナル伝達によってIL−10産生を生じさせ得るという結論を裏付ける。
例14:PSAは、APCの非存在下、TLR2によってT細胞へ直接的にシグナルを伝達することができ、これはTLR1又はTLR6を必要としない
図18A及び18Bに説明する実験セットにおいて、野生型(WT)TLR1−/−、TLR2−/−、TLR6−/−又はCD14−/−動物から単離したT細胞とPSAとを接触させた。結果は、PSAが、(APCの非存在下)T細胞を直接刺激し、IL−10を誘発し得ることを示す。PSAによるIL−10の誘発は、TLR2を必要とするが、TLR1もTLR6も必要としない。TLR2は、ホモ二量体としては作用せず、TLR1及びTLR6とヘテロ二量化することが知られているため、このことは、PSAがTLR2によってIL−10を誘発するように特異的に作用していることを示す。
PSAを、図18に説明する実験セットにおいて、WT、TLR−/−、TLR2−/−、TLR6−/−及びCD14−/−動物のBMDC、並びに、WTマウスの精製CD4+細胞とも接触させた。結果は、実験条件下、IL−10産生を生じさせる精製PSAの能力が、TLR1、TLR2又はTLR6による樹状細胞上のシグナル伝達に依存しないことを示す。しかしながら、これらの結果に従うと、IFN−γ産生は、樹状細胞上のTLR1及びTLR2両方のシグナル伝達を必要とする。
例15:PSAは、独特なTLR2リガンドである
PSA、TLR1/TLR2リガンドPAM3CysK及びTLR2/6リガンドFSL1を、図19に説明する実験セットにおいてCD4+Foxp3−細胞と接触させた。結果は、PSAが、非Treg細胞を直接刺激してIL−10を産生し得ることを示す。PAM3CysKのような他のTLR2リガンドは、この同じ集団の非Treg細胞からIL−10産生を誘発しないので、非常に独特である。更には、他のTLR2リガンドが、T細胞によってIFN−γ産生を実際に抑制し、T細胞を活性化するPSAの独特の能力を更に示す。
TLR2リガンド、PSA、PAM3CysK又はFSL1は、図20で説明する実験セットでCD4+T細胞と接触させた。PSAは、他の既知のTLR2リガンドと比較して、APCの非存在下、T細胞からより多くのIL−10産生を生じさせることを示す。
図20に説明する実験セットにおいて、PSAを、WT又はTLR2−/−動物のCD4+CD25−T細胞と接触させた。結果は、PSAによる、非Treg細胞によるIL−10の誘発が、T細胞上のTLR2シグナル伝達に依存することを示す。
例16:PSAは、Tregを直接的に誘発し、IL−10を生産させ、インビトロ培養でのTregの生存を増強することができる
図21に説明する実験セットにおいて、CD4+Fox3T細胞を、TGF−βの存在下、抗CD−3によって刺激し、PSA有り及び無しでインキュベートした。結果は、PSAが直接的に、TregにIL−10の遺伝子発現を誘発させることができることを示す。
CD4+Fox3+T細胞を、BMCDによってインキュベートし、培養物を、図21で説明する実験セットで抗CD3及びTGF−βにより刺激した。結果は、PSAが、T制御性細胞をインビトロで発現するFoxp3の生存又は増殖を増強させ得ることを示す。
例13〜16で説明する結果は、1)PSAが、T細胞中のTLR2に作用し、IFNyγではなくIL−10を誘発する、2)PSAが、IL−10産生にT細胞上でTLR1又はTLR6を必要としない、3)PSAが、T細胞に直接的に作用し、IL−10を誘発することができ(APCは必要ない)、PSAは他のTLR2リガンドとは異なる様式で作用するようである(2及び3は、トールリガンドとして、PSAの独特の性質を際立たせるのに重要である)、4)IL−10をT細胞上で直接的に誘発するPSAの能力は、TLR2に依存する、5)1つの実験が、PSAがインビトロで高いレベルで変換され得る(%及び絶対数の両方で)、6)PSAは、精製TregからもIL−10を誘発することができ、cd4foxp3の多い集団を維持/拡大するようである、という結論を裏付ける。
バクテロイデスフラジリスは、宿主の免疫を調節し、それ自体の抗原に対する炎症反応を抑制することのできる細菌分子を産生することによって、宿主耐性をもたらす。B.フラジリスの多糖類A(PSA)は、機能的に抑制性のFoxp3+制御性T細胞において、特異的な遺伝子発現プロファイルを誘発し、寛容原性の免疫環境の確立を調整する。最も注目すべきは、B.フラジリスΔPSAを定着させた動物から回収した宿主細胞は、B.フラジリスに対してより反応性が高いが、他の(密接に関連した)共生細菌に対してはそうではないことである。これらのデータは、宿主免疫系が、B.フラジリスの存在を無視するわけではなく、むしろPSAがこれらの炎症反応を活発に抑制していることを実証する。共生細菌は、免疫学的に無視されず、炎症の誘発は、在外微生物(共生的及び病原性の双方)に対するデフォルトの応答であると考えられる。病原体によって採用される毒性因子とよく似ているが、共生細菌は、共生因子を発達させ、免疫系をプログラミングし、内臓定着の間に抗原特異的応答を阻害することにより、宿主免疫を制御すると考えられる。PSAが実験的結腸炎から動物を保護するので、病原体とは反対に、B.フラジリスによる定着は実際に、宿主の健康に有益な結果をもたらす(26)。従って、B.フラジリスは、それ自体の耐性を積極的に誘発するだけでなく、生存のために定着する適所の完全性も保存する。
先に示した例は、Tregの実施形態の製造及び使用方法に関する完全な開示及び説明、並びに、本開示のシステム及び方法を当業者に提供するために示され、発明者らが開示とみなす範囲を制限することを意図しない。開示を実施するために先に説明した様式の変更は、当業者に明らかであり、以下の特許請求の範囲の範囲内にあることが意図される。本明細書で述べた特許及び公開公報の全ては、本開示が属する分野の当業者の技術水準を示す。本開示において言及される全ての参考文献は、各々の参考文献の全体が引用によって個別に組み込まれているのと同じレベルで、引用によって組み込まれる。
背景技術、要約、詳細な説明及び実施例において言及される各々の文献(特許、特許出願、学術論文、摘要、実習手引書、書籍又は他の開示を含む)の全体的開示は、引用により本明細書に組み込まれる。更には、本明細書に添付して提出される配列表のハードコピー及びコンピュータ可読の対応する形態はどちらも、その全体を引用によって本明細書に組み込まれる。
本開示は、特定の組成物又は生物系に限定されるものではなく、当然のことながら変化するものと理解される。本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的とすると解釈され、限定するこことを意図しない。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「1(a)」,「1(an)」及び「その(the)」には、内容が明確に反対の意味を指示しない限り、複数の指示対象が含まれる。「複数」の語には、内容が明確に反対の意味を指示しない限り、2以上の指示対象が含まれる。特に示さない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本開示が関連する分野の一当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。
本明細書で説明されるのと同様又は同等の任意の方法及び材料を、具体的な実施例の試験の実施に使用することができるが、適当な材料及び方法が本明細書で記載される。
本開示に関する多数の実施形態が説明される。それにもかかわらず、本開示の精神及び範囲を逸脱することなく種々の変更が行われてもよいことが理解される。従って、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。
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Claims (30)

  1. a)抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる当該抗原に特異的な制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞と、前記抗原に結合した両性イオン多糖類とを、又は、
    b)抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる当該抗原に特異的な制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、抗原提示細胞と、前記抗原に結合した両性イオン多糖類とを、
    接触させることを含む、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法。
  2. 前記多糖類がPSAである、請求項1に記載の発生方法。
  3. 前記T細胞が制御性T細胞である、請求項1又は2に記載の発生方法。
  4. 前記b)について、前記抗原提示細胞が、前記抗原に結合した前記両性イオン多糖類と接触した後に、前記抗原提示細胞と制御性T細胞とを接触させることを更に含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発生方法。
  5. 前記b)について、前記制御性T細胞の存在下、前記抗原提示細胞と、前記抗原に結合した前記両性イオン多糖類とを接触させる、請求項1に記載の発生方法。
  6. 同じ小胞上又は小胞内に前記両性イオン多糖類と前記抗原とを含ませることによって、前記両性イオン多糖類が前記抗原に結合する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発生方法。
  7. 前記小胞が、OMVである、請求項6に記載の発生方法。
  8. 前記両性イオン多糖類が、物理的結合によって前記抗原に結合する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発生方法。
  9. 前記両性イオン多糖類が、直接的又は間接的な共有結合によって、前記抗原に結合する、請求項1に記載の発生方法。
  10. 前記炎症誘発反応が、細胞介在性炎症反応である、請求項1に記載の発生方法。
  11. 前記炎症誘発反応が、液性炎症反応である、請求項1に記載の発生方法。
  12. 前記接触がインビトロで行われる、請求項1に記載の発生方法。
  13. 前記T細胞が個々の患者から得られる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の発生方法。
  14. 前記発生した抗原特異的抗炎症制御性T細胞を、前記個体に注入し返す、請求項13に記載の発生方法。
  15. 前記接触がインビボで行われる、請求項1に記載の発生方法。
  16. 前記接触が、前記抗原に結合した前記両性イオン多糖類の局所又は全身投与によって行われ、個体の内臓において、前記抗原特異的Tregを発生させる、請求項15に記載の発生方法。
  17. 前記抗原が、リウマチ性関節炎、心筋炎症、硬皮症、I型糖尿病、多発性硬化症、クローン病、潰瘍性大腸炎、シェーグレン症候群、橋本甲状腺炎、グレーブス病、自己免疫性肝炎及び重症筋無力症からなる群より選択される疾患に関連する、請求項1に記載の発生方法。
  18. 個体において、抗原特異的抗炎症制御性T細胞を誘発する時間及び条件で、特異的な抗原に結合した両性イオン多糖類によって前記個体を治療することを含む、前記個体における抗原特異的炎症の抑制方法。
  19. 前記多糖類がPSAである、請求項18に記載の抑制方法。
  20. 同じ小胞上又は小胞内に、前記両性イオン多糖類と前記抗原とを含ませることにより、前記両性イオン多糖類が前記抗原に結合する、請求項18又は19に記載の抑制方法。
  21. 前記両性イオン多糖類が、物理的結合によって前記抗原に結合する、請求項18に記載の抑制方法。
  22. 前記両性イオン多糖類が、直接的又は間接的な連結によって前記抗原に結合する、請求項18に記載の抑制方法。
  23. 前記抗原が、リウマチ性関節炎、心筋炎症、硬皮症、I型糖尿病、多発性硬化症、クローン病、潰瘍性大腸炎、シェーグレン症候群、橋本甲状腺炎、グレーブス病、自己免疫性肝炎及び重症筋無力症からなる群より選択される疾患に関連する、請求項18に記載の抑制方法。
  24. a)抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる当該抗原に特異的な制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、T細胞と、両性イオン多糖類とを、又は、
    b)抗原に対する炎症誘発反応を抑制することのできる、当該抗原に特異的な制御性T細胞を発生させる時間及び条件で、抗原提示細胞と、両性イオン多糖類とを、
    接触させることを含む、抗原特異的抗炎症制御性T細胞の発生方法。
  25. 前記多糖類が、PSAである、請求項24に記載の発生方法。
  26. 前記両性イオン多糖類が、小胞内又は小胞の細胞表面上に存在する、請求項24又は25に記載の発生方法。
  27. 前記小胞がOMVである、請求項26に記載の発生方法。
  28. 前記両性イオン多糖類が、抗原に結合している、請求項24に記載の発生方法。
  29. 前記接触が、インビトロで行われる、請求項24に記載の発生方法。
  30. 前記発生した抗原特異的制御性T細胞が、患者に注射される、請求項24に記載の発生方法。
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