JP2015211682A - 高親和性t細胞受容体およびその用途 - Google Patents
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Abstract
【課題】腫瘍関連抗原に対する高親和性T細胞受容体(TCR)、それをコードする単離された核酸分子、前記TCRを発現するT細胞、及び、前記腫瘍関連抗原を発現する悪性細胞関連疾患の治療に使用する薬学的組成物の提供。
【解決手段】腫瘍関連抗原、特にチロシナーゼに対して高い親和性を示す、TCR又はCDR3領域等のTCRの機能性部位をコードするそれらのフラグメント。更に、チロシナーゼ発現悪性細胞関連疾患、好ましくはメラノーマ、神経膠腫、膠芽細胞腫及び/又は外胚葉起源のまれな腫瘍を効果的に治療する、養子細胞療法に使用する薬学的組成物。
【選択図】図2a
【解決手段】腫瘍関連抗原、特にチロシナーゼに対して高い親和性を示す、TCR又はCDR3領域等のTCRの機能性部位をコードするそれらのフラグメント。更に、チロシナーゼ発現悪性細胞関連疾患、好ましくはメラノーマ、神経膠腫、膠芽細胞腫及び/又は外胚葉起源のまれな腫瘍を効果的に治療する、養子細胞療法に使用する薬学的組成物。
【選択図】図2a
Description
本発明は、腫瘍関連抗原に対する高親和性T細胞受容体(TCR)、それをコードする単離された核酸分子、前記TCRを発現するT細胞、および、前記腫瘍関連抗原を発現する悪性細胞関連疾患の治療に使用する薬学的組成物に関する。
TCRは、免疫グロブリンスーパーファミリーの一員であり、2つのサブユニット、すなわち、α−サブユニットおよびβ−サブユニットからなる。これらは、一つのN末端免疫グロブリン(Ig)可変(V)領域、一つのIg−定常(C)領域、膜貫通領域/細胞膜貫通領域、および、C末端に短い細胞質尾部を有する。前記TCRのα鎖およびβ鎖の両方の前記可変領域は、3つの超可変領域または相補性決定領域(CDRs)を有し、一方、前記β鎖の前記可変領域は、通常は抗原と接触しないためCDRであるとは考えられていない、超可変の付加領域(HV4)を有する。
CDR3は、処理抗原の認識を担う主要CDRであり、前記α鎖のCDR1は、抗原性ペプチドのN末端部に相互作用を示す。一方、前記β鎖のCDR1は、前記ペプチドのC末端部に相互作用する。CDR2は、MHCを認識すると考えられる。前記β鎖のCDR4は、抗原認識に関与すると考えられていないが、超抗原との相互作用を示す。前記TCR領域の前記定常領域は、短い連結配列からなり、前記連結配列において、システイン残基が2つの鎖の間を連結するジスルフィド結合を形成する。
特定の抗原へのTCRの親和性は、複数の治療アプローチに有益である。例えば、メラノーマ患者等のガン患者を、養子免疫療法の使用により、効果的に治療できる。
同種幹細胞移植(SCT)において、リンパ球の前記養子免疫伝達について、悪性血液疾患を根絶する免疫系の能力が説明されている(Kolb et al. 1995)。場合によっては、SCTが、腎細胞ガン(RCC)等の充実性腫瘍を除去する機能を有することも明らかとなっている(reviewed in Kolb et al. 2004 and Dudley and Rosenberg, 2003)。SCTレシピエントでは、特異的T細胞をin vivoで活性化し、その後、移植レシピエントにおける新たな造血系の発生により十分な量に増殖させなければならないため、悪性細胞の除去には数ヶ月から1年間もかかってしまう場合がある。また、前記SCTレシピエントにおける寛容が確立されるまでの期間(約60日)の経過後、未刺激で未分離のリンパ球の伝達は、腫瘍細胞に対する免疫応答の発生を加速させてしまう。繰り返しになるが、腫瘍細胞を攻撃し得る特異的なリンパ球を活性化し、これを、移植された未選択群のリンパ球の中に存在する低頻度のリンパ球前駆細胞から増殖させなければならない。SCT後の未選択のリンパ球群のドナーリンパ球注入(DLI)は、成長の遅い慢性骨髄性白血病(CML)の除去には十分に機能するが、悪性細胞の生育が、免疫細胞の増殖能を上回るという事実により、急性白血病の根絶にはほとんど効果がない。免疫細胞が腫瘍細胞より増殖が遅いことによる増殖の差は、急速に進行する充実性腫瘍の免疫除去が効果的でないことにも影響を与えている。DLIにおいて、未選択の混合リンパ球群の使用についての第2の障害は、レシピエントの正常な細胞および組織を攻撃する能力を有するT細胞が移植されてしまった場合、罹患率および死亡率が高い移植片対宿主病(GVHD)を引き起こしてしまうことである。
近年の研究において、確定したペプチド特異性を有する選択されたT細胞の前記養子免疫伝達により、自家移植において、特に、患者に非骨髄破壊的療法(non−myeloablative regimens)による前処理を施した場合、全身腫瘍組織量を大幅に減少させ得ることが説明されている(Dudley et al. 2002, 2003)。これにより、前記腫瘍患者にSCTを行う必要性がなくなり、GVHDの問題も回避される。
より急速に増殖する腫瘍を有する患者の治療に養子細胞療法(ACT)の使用可能性を拡大するために、正常な組織に対する本格的な攻撃を避け、効果的に腫瘍細胞を攻撃するリガンド特異性が選択された、十分量のペプチド特異的エフェクターT細胞(CD4ヘルパーT細胞および細胞傷害性Tリンパ球の両方)の移植が目標とされている。これらの細胞は、ex vivoで急速に大量に増殖させ、その後、ACTに使用される。また、このようなリガンド特異的T細胞の前記T細胞受容体(TCR)をクローニングし、レシピエント末梢血リンパ球、または十分に増殖でき、かつ、正常な宿主組織への攻撃能を有さない、確定した特異性を有する活性化T細胞のクローンのいずれかを使用し、活性化リンパ球におけるTCR導入遺伝子として発現できる。
例示として、レシピエントにより発現されないMHC分子に特異的な、増殖させた同種特異的T細胞クローン、または、サイトメガロウイルスもしくはエプスタイン−バーウイルス等のウイルスに特異的な増殖させたT細胞クローンを、遺伝子組換えTCRのレシピエント細胞として使用できる。異なるMHCペプチドリガンドを認識する遺伝子組換えTCRベクター群を、CD4およびCD8サブタイプの両方の前活性化T細胞を大量に増殖させるのに有効に使用できる。したがって、大量のエフェクターリンパ球を急速に調製でき、対応するTCRリガンドを発現する腫瘍の患者に移植できる。これにより、腫瘍成長を抑制するのに必要な量の特異的T細胞を得る時間を省き、あるいは、急速に進行する腫瘍を、より効果的に根絶できる。
充実性腫瘍細胞と同様に、特異的T細胞が白血病およびリンパ腫を認識する決定因子は、多くの場合、自己のMHC分子により提示される過剰発現タンパク質由来の自己のペプチドである。このため、T細胞受容体(TCR)の親和性が低い。自己免疫を避けるために、胸腺におけるリンパ球の増殖中に適用される負の選択により、親和性の高い受容体を有するT細胞が除外されてしまうためである。胸腺における増殖中に自己のMHC分子に対する負の選択がされていないリンパ球群から、前記T細胞を発生させれば、より効果的に腫瘍細胞を認識できる。
国際公開WO2006/031221号パンフレット(特許文献1)は、腫瘍関連抗原に対するT細胞受容体、それをコードする核酸、前記T細胞受容体をコードする核酸を含むベクターおよび細胞、ならびに、それらの使用方法に関連する。特に、MART−I、NY−ESO−Iおよびメラノーマ関連gp100を提示する腫瘍細胞に対して、T細胞に特異性を授与するTCRの形成能を有する、前記TCRのサブユニットが開示されている。
従来から、チロシナーゼを認識し、チロシナーゼに結合するTCRについて記載された複数の科学文献および特許文献が存在する。Visseren et al.(Int. J. Cancer (1997) 72, 1122−1128(非特許文献1))では、複数のチロシナーゼ特異的TCRの親和性および特異性が記載され、メラノーマ患者の有効な治療法として、これらのTCRの使用が提案されている。
Roszkowski et al. (J. Immunol.(2003) 170, 2582−2589(非特許文献2)、および、Cancer Res. (2005) 65, 1570−1576(非特許文献3))では、チロシナーゼ特異的TCRの特性が決定されている。
米国特許5,906,936号明細書(特許文献2)は、非MHC拘束的標的細胞を殺傷し、それ以外の細胞を殺傷しない、特異的TCR配列を含む細胞傷害性T細胞に関連する。
国際公開WO97/32603号パンフレット(特許文献3)は、非ヒトTCRおよびヒトHLA拘束的腫瘍抗原に特異的なTCRの製造方法に関連する。また、前記TCR核酸および組換えT細胞、ならびに、複数の疾患の治療にTCR遺伝子組換えT細胞の投与について記載されている。
国際公開WO2007/065957号パンフレット(特許文献4)には、抗原特異的TCRコードRNAで形質転換されたエフェクターT細胞が記載されており、前記形質転換されたT細胞は、前記MHC分子の複合体における前記抗原を認識し、前記抗原に結合する。腫瘍抗原として、MART−1(Melan−A)、チロシナーゼおよびサバイビン(survivin)があげられている。
国際公開WO2008/039818号パンフレット(特許文献5)には、MART−1およびチロシナーゼ特異的TCR配列が開示されており、CDR2領域の置換により抗原認識性が向上することが記載されている。
上記従来技術のTCR配列は、全て自己または異種に由来し、同種異系には由来していない。
例えば、TCR配列は、末梢血、またはHLA−A2陽性メラノーマ患者の腫瘍浸潤性リンパ球由来のものである。このことは、これら全てのTCRが、HLA−A2自己拘束的TCRであること、または、HLA−DP4拘束的、NY−ESO−1特異的、もしくは両方の自己起源由来であることを意味している。代案として、国際公開WO97/32603号パンフレット(特許文献3)には、HLA−A2遺伝子組換えマウス由来のTCRが開示されている。この場合、前記配列は、異種系であり、前記従来技術の文献には、同種拘束的およびチロシナーゼ特異的TCR配列は示されていない。
このため、腫瘍細胞上の特定のリガンドを認識可能な、高機能的な結合性TCRを有するT細胞を発生する手段を見出すことは、いまだに重要である。抗腫瘍機能を有する組換えT細胞受容体(TCR)を発現するT細胞の養子免疫伝達は、進行性腫瘍の患者の新たな治療法として有望であるが、種々の悪性腫瘍の治療に必要な特異的TCRを有する高結合性T細胞を同定することが重大なボトルネックとなっている。
Visseren et al. Int. J. Cancer (1997) 72, 1122−1128
Roszkowski et al. J. Immunol. (2003) 170, 2582−2589
Roszkowski et al. Cancer Res. (2005) 65, 1570−1576
したがって、本発明は、腫瘍関連抗原、特にチロシナーゼに対して高い親和性を示す、TCRまたはCDR3領域等のTCRの機能性部位の提供を目的とする。さらに、本発明は、チロシナーゼ発現悪性細胞関連疾患、好ましくはメラノーマ、神経膠腫、膠芽細胞腫および/または外胚葉起源のまれな腫瘍を効果的に治療する、養子細胞療法に使用する薬学的組成物の提供を目的とする。
これらの目的は、独立請求項の主題により解決される。好ましい態様を従属請求項に示す。
メラノーマ関連抗原であるチロシナーゼに対する特異的TCRは、本発明者等により単離された。同種拘束的クローン由来のTCRは、レシピエントのリンパ球における導入遺伝子としての発現後に、特定のペプチドおよび腫瘍細胞の認識性に優れていることが示された。したがって、TCR、およびCDR3領域等のTCRの機能性部位を同定し、複数の悪性腫瘍の治療に養子細胞療法(ACT)への適用を見出した。
種々の腫瘍関連抗原に特異性を有するT細胞クローンは、長年にわたって多数報告されている(上記参照)。これらのTCRのほとんどは、自己のMHC分子により拘束されてしまう。一方、ここで開示される前記TCR配列は、同種拘束的であるが、特定のリガンドの認識において高い結合性を示す。本発明のTCRは、自己MHC拘束的でないため、共通する過剰発現自己タンパク質を介して腫瘍細胞を標的とするMHCペプチドリガンドに対する相互作用のための高い構造的親和性を有する。実施例において要点を述べているように、本発明のTCRは、同種異系のHLA−*A0201分子および抗原を共発現している、HLA−A2陰性ドナー由来の自己樹状細胞でのCD8*T細胞の刺激により発生させたT細胞クローンに由来する。この結果、本発明のTCRは、HLA−A2陽性患者の治療に使用される。
より詳細には、腫瘍に対するT細胞応答は、過剰発現自己タンパク質に由来するペプチドを提示する自己MHC分子に対しても起こってしまう場合がある。一般的に、自己ペプチド/自己MHCリガンドに高い結合性を有するT細胞は、自己免疫を避けるために、負の選択により除外される。残存する自己リガンドに特異的なT細胞における前記TCRの親和性は、通常低いが、腫瘍を効果的に根絶するには、高結合性T細胞が必要である。負の選択は自己MHC分子に限定されるため、同種異系のMHC分子を認識するT細胞は、負の選択を受けない。一方、本発明において述べるように、同種異系のMHC分子によりペプチドが提示されれば、過剰発現自己タンパク質由来の共通する腫瘍関連リガンドに特異的な高結合性T細胞を得られる。
第1の態様によれば、本発明は、腫瘍抗原を認識するTCRのV(D)J領域をコードし、前記TCRのα鎖をコードする配列番号1の核酸配列、および/または、前記TCRのβ鎖をコードする配列番号2の核酸配列を有する核酸分子を提供する。
したがって、本発明のTCRおよびそれをコードする核酸配列は、ここで定義される前記α鎖配列または前記β鎖配列の一方のみを含んでもよいし、さらなるα鎖またはβ鎖との組み合わせでもよいし、両方の鎖を含んでもよい。
核酸に関してここで使用される「核酸」という用語は、自然発生の核酸を参照する。前記自然発生の核酸は、前記両方の配列同士が直接接触しておらず、由来となる細胞の自然発生ゲノムにおいては、前記配列が直接接触している(5’末端の配列および3’末端の配列)。例えば、核酸は、制限されず、任意の長さの組換えDNA分子でもよく、通常、自然発生ゲノムにおける組換えDNA分子を除去または欠損する直接フランキング(immediately flanking)が見出される核酸配列を含む。このため、核酸は、特に制限されず、ベクターに組み込まれた組換えDNAと同様に、他の配列から独立した分離分子(例えば、cDNA、または、PCRもしくは制限エンドヌクレアーゼ処理により製造されたゲノムDNAフラグメント)として存在する組換えDNA、自己複製プラスミド、ウイルス(例えば、レトロウイルスまたはアデノウイルス)があげられる。加えて、単離された核酸は、ハイブリッドまたは融合核酸配列の一部である、組換えDNA分子を含んでもよい。
また、ここで使用される「核酸」という用語は、in silico情報に基づくDNA合成により得られた配列等の、人工合成のDNA配列またはRNA配列も含む。
本発明の核酸は、in vitroで、好ましくはT細胞中で、ポリペプチドを発現できる限り、天然ヌクレオチド、修飾ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、またはこれらの混合物を含んでもよい。本発明の核酸は、RNAが好ましく、より好ましくはDNAである。
また、本発明は、前述の核酸分子の誘導体も含み、前述の配列番号1および2に関連し、前記配列は、付加、欠失および/または置換により改変され、前記腫瘍抗原認識特性が維持もしくは向上される。すなわち、少なくとも、前記腫瘍抗原認識特性が維持される。
より正確には、このような誘導体は、前記α鎖または前記β鎖をコードし、前記鎖は、前記各鎖のCDR3領域の外側におけるアミノ酸1〜15個の1以上の付加もしくは欠失、および/または、アミノ酸1〜15個の保存的置換により改変される。これに関連して、前記CDR3領域は、改変されてもよいが、より少ない範囲がよい。これらの改良の定義は、後述のCDR3領域をコードするフラグメントの誘導体においても示す。
特に、全核酸配列における有用な改変は、コドン最適化およびエピトープタグの付加に関連し、詳細を、以下に説明する。このようなコドン最適化には、発現レベルの最適化、標的細胞に対する結合性の最適化、またはそれらの両方が含まれる。
一般的に、前記改変は、MHCとの関連で腫瘍関連抗原を認識するTCRの一部を形成する、コードされたポリペプチドの親和性を減少または改変させないようにすべきであり、ガン細胞の破壊を促進し、好ましくは腫瘍または他の癌の状態の抑制を促進すべきである。
例えば、発現されるアミノ酸配列内に保存的置換により改変を行える。機能に影響を及ぼさないのであれば、TCR鎖のアミノ酸配列の相補性決定領域および非相補性決定領域に、これらの変異を行える。ただし、上記のように、前記CDR3領域における付加および欠失(例えば、エピトープタグの付加等)は、行うべきではない。
「保存的アミノ酸置換」の概念は、当業者であれば理解でき、好ましくは、正電荷残基(H、KおよびR)をコードするコドンは、正電荷残基をコードするコドンで置換され、負電荷残基(DおよびE)をコードするコドンは、負電荷残基をコードするコドンで置換され、中立極性残基(C、G、N、Q、S、TおよびY)をコードするコドンは、中立極性残基をコードするコドンで置換され、中立非極性残基(A、F、I、L、M、P、VおよびW)をコードするコドンは、中立非極性残基をコードするコドンで置換されることを意味する。これらの変異は、自発的に発生してもよいし、ランダム変異導入法により導入されてもよいし、定方向突然変異誘発法により導入されてもよい。これらの変異は、ガン細胞を破壊可能な高い結合性を有するMHCに関連する抗腫瘍抗原を認識する、これらのポリペプチドの本質的な特性を破壊することなく行える。当業者であれば、変異アミノ酸および/またはそれをコードする核酸を、容易かつルーチンにスクリーニングし、これらの変異が、実質的にリガンド結合能を示すのか、破壊するのかを、公知の方法により決定できる。
更なる形態において、本発明は、腫瘍抗原を認識するTCRのCDR3領域をコードし、配列番号3もしくは4の核酸配列、または、配列番号5もしくは6のアミノ酸配列をコードする核酸配列を含む、前述の核酸分子のフラグメントを提供する。前記CDR3領域における改変は、後述の検討事項に基づいて行える。
また、本発明は、1〜3個以下の連続するアミノ酸を超えない、アミノ酸1〜5個以下の1以上の付加および/または欠失、および/または、アミノ酸1〜6個の保存的置換により前記CDR3領域が改変され、腫瘍抗原認識特性が維持もしくは向上される、誘導体を提供する。
より正確には、付加または欠失は、前記CDR3領域においてアミノ酸1〜5個を付加または欠失する範囲で行えることを意味する。1回以上の付加または欠失を行う場合、付加または欠失されるアミノ酸の全数が、5個を超えないのがよい。また、より大きな付加/欠失を行うことにより、前記リガンド結合能が低下するため、一箇所での1回の付加または欠失は、1〜3個のアミノ酸の範囲、すなわち、連続するアミノ酸1〜3個のみであるのがよい。
前記TCRの前記α鎖または前記β鎖をコードする核酸分子の好ましい誘導体は、配列番号1および2の元の配列が、コドン最適化により改変されたものである。腫瘍抗原を認識するTCRのV(D)J領域をコードする誘導体の好ましい例は、前記α鎖をコードする配列番号7の核酸配列、および、前記β鎖をコードする配列番号8の核酸配列である。
コドン最適化は、細胞系において外来遺伝子を最適に発現させる遺伝子技術である。最適なコドンの選択は、宿主ゲノムのコドンの使用頻度、ならびに、望ましい配列モチーフおよび望ましくない配列モチーフの存在に依存する。コドン最適化は、アミノ酸配列を改変しないため、ここに記載されるように、保存的置換の定義には該当しない。
好ましい態様において、前記腫瘍抗原は、チロシナーゼである。チロシナーゼを発現する悪性腫瘍は、罹患率が高く、例えば、毎年世界中で、およそ160,000人が新たにメラノーマと診断されている。WHOにより発行される報告書によれば、全世界で年間約48,000人が、メラノーマに関連して死亡している。このため、チロシナーゼは、腫瘍治療の標的となり得る適した腫瘍抗原である。
第2の形態において、本発明は、TCRを対象とし、好ましくは可溶性TCRであり、前述の核酸分子によりコードされるか、または、配列番号5および/または6のアミノ酸配列を含む。前記TCRは、下記a)およびb)を含み、機能性TCRα鎖および/または機能性TCRβ鎖の融合タンパク質の形状で存在することが好ましい。
a)少なくとも一つのエピトープタグ、および
b)前述のTCR、または、前述の要約のような核酸分子によりコードされるTCRのα鎖および/またはβ鎖のアミノ酸配列
前記エピトープタグは、下記i)〜iii)から選択される。
i)前記α鎖および/または前記β鎖のN末端および/またはC末端に付加されたエピトープタグ、または、前記α鎖および/または前記β鎖配列の内側で、かつ前記CDR3領域の外側に付加されたエピトープタグ
ii)前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域に挿入されたエピトープタグ、および
iii)前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域において、複数のアミノ酸を置換したエピトープタグ
a)少なくとも一つのエピトープタグ、および
b)前述のTCR、または、前述の要約のような核酸分子によりコードされるTCRのα鎖および/またはβ鎖のアミノ酸配列
前記エピトープタグは、下記i)〜iii)から選択される。
i)前記α鎖および/または前記β鎖のN末端および/またはC末端に付加されたエピトープタグ、または、前記α鎖および/または前記β鎖配列の内側で、かつ前記CDR3領域の外側に付加されたエピトープタグ
ii)前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域に挿入されたエピトープタグ、および
iii)前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域において、複数のアミノ酸を置換したエピトープタグ
エピトープタグは、特異的抗体を発生させ得る、アミノ酸の短いストレッチである。複数の実施形態において、生体組織または培養細胞に添加されたタグ付加タンパク質を、特異的に同定でき、追跡できる。タグ付加分子の検出は、複数の異なる技術を使用し行える。このような技術は、例えば、免疫組織化学、免疫沈降、フローサイトメトリー、免疫蛍光顕微鏡、ELISA、免疫ブロッティング(ウェスタン)およびアフィニティークロマトグラフィーがあげられる。エピトープタグは、目的のタンパク質に既知エピトープ(抗体結合部位)を付加し、多くの場合、高い親和性を有する既知抗体への結合を提供する。これにより、生体組織または培養細胞に添加されたタグ付加タンパク質を、特異的に同定でき、追跡できる。
本発明に関連して、「機能性」T細胞受容体(TCR)α鎖および/またはβ鎖の融合タンパク質は、前記鎖が、エピトープタグを含む、および/または、付加されたタグを有し、前記融合において、少なくとも実質的に融合タンパク質の生物活性が維持されている、α鎖および/またはβ鎖の融合タンパク質を意味してもよい。TCRの前記α鎖および/または前記β鎖の場合、このことは、生物学的機能、特に、前記TCRの特異的ペプチドMHC複合体に結合する機能、および/または、ペプチド活性化による機能性シグナル変換を発揮する、T細胞受容体(非修飾α鎖/β鎖、または、他の本発明の融合タンパク質α鎖および/またはβ鎖)の形成能が、両方の鎖に残存することを意味してもよい。
本発明によれば、機能性T細胞受容体(TCR)α鎖および/またはβ鎖の融合タンパク質は、前記エピトープタグが、6〜15個、好ましくは9〜11個のアミノ酸の鎖長を有するものが好ましい。
本発明によれば、機能性T細胞受容体(TCR)α鎖および/またはβ鎖の融合タンパク質は、間隔を空けて、または、直接相前後する、2つ以上のエピトープタグを含むのがより好ましい。前記融合タンパク質の具体例は、前記融合タンパク質が、その生物活性/活性(機能性)を維持する限り、例えば、2、3、4、5またはそれ以上のエピトープタグを含み得る。
本発明によれば、機能性T細胞受容体(TCR)α鎖および/またはβ鎖の融合タンパク質において、前記エピトープタグは、特に制限されず、CD20もしくはHer2/neuタグ、または、myc−タグ、FLAG−タグ、T7−タグ、HA(血球凝集素)−タグ、His−タグ、S−タグ、GST−タグもしくはGFP−タグ等の他の従来公知のタグから選択されることが好ましい。myc、T7、GST、GFPタグは、実在する分子由来のエピトープである。一方、FLAGは、高い抗原性に設計された合成エピトープタグである(例えば、米国特許4,703,004号明細書および米国特許4,851,341号明細書参照)。前記mycタグは、その検出に高品質試薬を利用できるため、好ましく使用できる。当然のことながら、エピトープタグは、抗体による認識以外に、1以上の付加機能を有してもよい。これらのタグの配列は、文献に記載されており、当業者に周知である。
本発明によれば、機能性T細胞受容体(TCR)α鎖および/またはβ鎖の融合タンパク質において、前記融合タンパク質は、例えば、α−TCR−鎖のN末端に付加された2つのmyc−タグ配列、および/または、前記2つのmyc−タグ配列に置換されたβ鎖の定常領域における突出ループ(protruding loop)領域の10個のアミノ酸から選択されてもよい。
本発明の実施形態において、本発明者は、T細胞受容体構造の複数の適切な部位に、mycタンパク質(myc−タグ)の一部に相当するアミノ酸配列を挿入し、T細胞中に、この修飾された受容体を形質導入した(後述の実施例を参照)。前記TCR構造にタグを導入することで、前記患者に前記タグ特異的抗体を投与することにより、前記修飾された細胞を激減できる。
機能性TCR融合タンパク質を、a)少なくとも一つのエピトープ提供アミノ酸配列(エピトープタグ)、および、b)前述のTCRのα鎖および/またはβ鎖のアミノ酸配列を含む融合タンパク質からなる群から選択される融合タンパク質を発現する宿主細胞群を選択する方法に使用してもよい。前記エピトープタグは、前記α鎖および/または前記β鎖のN末端および/またはC末端に付加されたエピトープタグ、または、前記α鎖および/または前記β鎖配列の内側で、かつ前記CDR3領域の外側に付加されたエピトープタグ、前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域に挿入されたエピトープタグ、および、前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域において、複数のアミノ酸を置換したエピトープタグから選択される。TCRは、前記宿主細胞表面において、前述の少なくとも一つの融合タンパク質を含む。前記宿主細胞群の選択方法は、免疫学的に前記エピトープタグに結合する結合剤に、試料中の宿主細胞を接触する工程、および、前記結合に基づく前記宿主細胞の選択工程を含む。
また、本発明は、ここで定義したように、挿入されたCDR3領域(またはその誘導体)を含む免疫グロブリン分子、アンチカリン(anticaline)、TCRγ鎖/δ鎖を提供する。
第3の形態において、本発明は、ここで定義したように、TCR、または、前述のCDR3領域の1つを含むTCRを発現するT細胞に関連する。
また、本発明は、前述の核酸分子を1つ以上含む、ベクター、好ましくはプラスミド、シャトルベクター、ファージミド、コスミド、発現ベクター、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、または、遺伝子治療用の粒子および/またはベクターを提供する。
本発明に関連して、「ベクター」は、宿主細胞に形質導入される核酸分子を意味してもよく、その結果、形質転換宿主細胞が製造される。ベクターは、例えば、複製起点等の、宿主細胞において複製を可能にする核酸配列を含んでもよい。ベクターは、1以上の選択マーカー遺伝子および当業者にとって既知の他の遺伝要素も含んでよい。ベクターは、前記核酸を発現させる配列に操作可能に連結された、本発明の核酸を含む発現ベクターが好ましい。
第4の形態は、前述のベクターにより形質転換された細胞、好ましくは末梢血リンパ球(PBL)を提供する。単離されたT細胞のT細胞受容体(TCR)のクローニング、および/または、PBMCにおけるTCR導入遺伝子の発現は、Engels et al.において記載されたような確立された方法により行える。
第5の形態において、本発明は、前述のTCR、T細胞または細胞(PBL)、および、薬学的に許容されるキャリアを含む薬学的組成物を提供する。
本発明の活性成分は、許容されるキャリアまたはキャリア材料に混合された用量で、前記疾患を治療または少なくとも緩和し得る、薬学的組成物に使用されるのが好ましい。このような組成物は、前記活性成分および前記キャリアに加えて、従来公知の充填剤、塩、緩衝剤、安定剤、可溶化剤、およびその他の材料を含んでもよい。
「薬学的に許容される」という用語は、前記活性成分の生物活性の有効性を妨げない、無毒性材料を意味する。前記キャリアは、用法に応じて選択する。
前記薬学的組成物は、前記活性成分の活性を増進するか、前記処置を補う付加成分を含んでもよい。このような付加成分および/または因子は、相乗効果を果たすか、不都合または望ましくない効果を最小化することにより、前記薬学的組成物の一部としてもよい。
本発明の活性成分の剤形または調製技術、および、用法/投薬については、「Remington’s Pharmaceutical Sciences」(Mack Publishing Co., Easton, PA)」の最新版に記載されている。適切な用法は、非経口投与、例えば、筋肉内注射、皮下注射、骨髄内注射、髄腔内注射、直接的な脳室内注射、静脈内注射、結節内注射、腹腔内注射または腫瘍内注射である。前記静脈注射は、患者の治療に最も好ましい。
好ましい態様によれば、前記薬学的組成物は、点滴または注射である。
注射可能な組成物は、薬学的に許容される液体組成物であり、少なくとも一つの活性成分、例えば、TCRを発現するT細胞群(例えば、自己または治療対象の患者に対して同種異系)を増殖させる活性成分を含む。前記活性成分は、通常、生理学的に許容されるキャリアに溶解または懸濁させる。前記組成物は、1以上の非毒性補助物質、例えば、乳化剤、防腐剤およびpH緩衝剤等を、少量付加的に含んでもよい。ここで開示する前記融合タンパク質とともに使用するのに有用な注射可能な組成物は、従来公知であり、適切な剤形は、当業者に周知である。
さらなる形態において、本発明は、養子免疫療法を必要とする患者の治療方法に関し、前記方法は、前記患者に前述の薬学的組成物を投与する工程を含む。治療対象の前記患者は、HLA−A2陽性患者群に属することが好ましい。
前記患者は、チロシナーゼ発現悪性細胞関連疾患、好ましくはメラノーマ、神経膠腫、膠芽細胞腫および/または外胚葉起源のまれな腫瘍を患っていることが好ましい。
以下、本発明を、添付の図面および実施例により説明する。以下の実施例は、本発明をさらに説明するが、当然のことながら、本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
図1:DC刺激後の限界希釈培養から得られたクローンのスクリーニング
T細胞を、HLA−A2およびチロシナーゼRNAを発現している樹状細胞で刺激した。in vitroで2ラウンドの刺激後、細胞を限界希釈によりクローニングした。14〜28日後、個々の培養ウェルにおいて十分に増殖したT細胞クローンを、光学顕微鏡で同定した。十分に増殖したクローンを取得し、2種類のメラノーマ標的細胞株に対する殺傷活性を、標準的な51Cr放出アッセイにより測定した。Mel−A375細胞は、HLA−A2を発現するが、チロシナーゼを発現しない。Mel−93.04A12細胞は、HLA−A2およびチロシナーゼを発現し、HLA−A2拘束的なチロシナーゼペプチド特異的T細胞により認識されるリガンドを形成し得る。Mel−A375細胞がT細胞クローンにより認識される場合、前記クローンがアロ反応性(alloreactive)であり、チロシナーゼペプチドと独立してHLA−A2を認識することを意味する(すなわち、クローンT41およびT42)。前記T細胞がMel−93.04A12細胞のみを認識する場合、前記T細胞は、HLA−A2−チロシナーゼペプチドリガンドに対する特異性を有する(すなわち、T58およびT43)。種々のT細胞クローンによる特異的溶解の割合を、2種類の標的メラノーマ細胞株について示す(x軸に表示)。矢印は、Mel−93.04A12に強力な殺傷性を示すが、Mel−A375には殺傷性を示さないクローンT58を示す。このクローンを、強力な増殖能に基づいて、さらなる特性評価用に選択した。
T細胞を、HLA−A2およびチロシナーゼRNAを発現している樹状細胞で刺激した。in vitroで2ラウンドの刺激後、細胞を限界希釈によりクローニングした。14〜28日後、個々の培養ウェルにおいて十分に増殖したT細胞クローンを、光学顕微鏡で同定した。十分に増殖したクローンを取得し、2種類のメラノーマ標的細胞株に対する殺傷活性を、標準的な51Cr放出アッセイにより測定した。Mel−A375細胞は、HLA−A2を発現するが、チロシナーゼを発現しない。Mel−93.04A12細胞は、HLA−A2およびチロシナーゼを発現し、HLA−A2拘束的なチロシナーゼペプチド特異的T細胞により認識されるリガンドを形成し得る。Mel−A375細胞がT細胞クローンにより認識される場合、前記クローンがアロ反応性(alloreactive)であり、チロシナーゼペプチドと独立してHLA−A2を認識することを意味する(すなわち、クローンT41およびT42)。前記T細胞がMel−93.04A12細胞のみを認識する場合、前記T細胞は、HLA−A2−チロシナーゼペプチドリガンドに対する特異性を有する(すなわち、T58およびT43)。種々のT細胞クローンによる特異的溶解の割合を、2種類の標的メラノーマ細胞株について示す(x軸に表示)。矢印は、Mel−93.04A12に強力な殺傷性を示すが、Mel−A375には殺傷性を示さないクローンT58を示す。このクローンを、強力な増殖能に基づいて、さらなる特性評価用に選択した。
図2:クローンT58とIVS−Bとの比較
図2a:メラノーマ細胞株に対する細胞傷害活性
クローンT58の殺傷能を、メラノーマ患者由来のクローンIVS−Bと比較した。比較の際、アミノ酸配列「YMDGTMSQV」の合成チロシナーゼペプチドを、x軸に示す種々の濃度(M)でパルスしたT2細胞株を、標的細胞として使用する。%相対的溶解を、y軸に示す。50%相対的溶解に対応するペプチド濃度は、線の交差により示され、クローンT58がクローンIVS−Bと比較して、実質的により低濃度でペプチドを認識できることを示す。
図2a:メラノーマ細胞株に対する細胞傷害活性
クローンT58の殺傷能を、メラノーマ患者由来のクローンIVS−Bと比較した。比較の際、アミノ酸配列「YMDGTMSQV」の合成チロシナーゼペプチドを、x軸に示す種々の濃度(M)でパルスしたT2細胞株を、標的細胞として使用する。%相対的溶解を、y軸に示す。50%相対的溶解に対応するペプチド濃度は、線の交差により示され、クローンT58がクローンIVS−Bと比較して、実質的により低濃度でペプチドを認識できることを示す。
図2b:多量体結合およびオフレートの測定
0時間における陽性細胞の割合を決定するために、2種類のクローンを、多量体とインキュベートした。両方のクローンとも、100%の割合で前記細胞に多量体を結合した。多量体を洗い流し、前記クローンを、HLA−A2特異的抗体を含む培地でインキュベートした。多量体が細胞表面から放出された場合、前記多量体は前記抗体に捕捉され、前記細胞に再結合できない。1時間および2時間後における多量体−陽性細胞の割合を、再度分析した。
0時間における陽性細胞の割合を決定するために、2種類のクローンを、多量体とインキュベートした。両方のクローンとも、100%の割合で前記細胞に多量体を結合した。多量体を洗い流し、前記クローンを、HLA−A2特異的抗体を含む培地でインキュベートした。多量体が細胞表面から放出された場合、前記多量体は前記抗体に捕捉され、前記細胞に再結合できない。1時間および2時間後における多量体−陽性細胞の割合を、再度分析した。
図2c:メラノーマ細胞株による刺激後のインターフェロン−γ分泌
クローンT58およびIVS−Bを、前記初期スクリーニング(図1に記載)に使用した2種類のメラノーマ細胞株と共培養し、24時間後に、培養液中へのIFN−γの分泌を、標準的なELISAにより評価した。n.d.は、不検出。データを、y軸にpg/mlで表す。
クローンT58およびIVS−Bを、前記初期スクリーニング(図1に記載)に使用した2種類のメラノーマ細胞株と共培養し、24時間後に、培養液中へのIFN−γの分泌を、標準的なELISAにより評価した。n.d.は、不検出。データを、y軸にpg/mlで表す。
図2d:メラノーマ細胞株に対する細胞傷害活性
前記クローンについて、図1に記載したのと同様に、標準的な51Cr放出アッセイを使用して、殺傷活性を比較した。データを、y軸に特異的溶解割合として示す。
前記クローンについて、図1に記載したのと同様に、標準的な51Cr放出アッセイを使用して、殺傷活性を比較した。データを、y軸に特異的溶解割合として示す。
図3:クローンT58およびIVS−Bによる初期メラノーマ腫瘍細胞の認識
(a)50μg HLA−A2 ivt−RNAで形質転換した、HLA−A2−メラノーマ患者の初期腫瘍細胞(12代継代)上のHLA−A2表面発現、ならびに、確立したメラノーマ細胞株Mel−93.04A12(HLA−A2+チロシナーゼ+)およびMel−A375(HLA−A2+チロシナーゼ−)上のHLA−A2表面発現を、HLA−A2特異的モノクローナル抗体で染色した後、フローサイトメトリーにより測定した。各ヒストグラムは、染色された試料(塗りつぶした曲線)および対応するコントロール試料(空白の曲線)を示す。コントロール曲線は、HLA−A2特異的モノクローナル抗体で染色された、形質転換されていない初期腫瘍細胞(左のヒストグラム)、または、アイソタイプのコントロール抗体で染色されたメラノーマ細胞株を表す。RNAで形質転換した初期腫瘍細胞上のHLA−A2タンパク質の発現を、エレクトロポレーションから10時間後に検出した。(b)患者由来のT細胞クローン(IVS−B)およびT細胞クローンT58のIFN−γの分泌能、または、(c)上記のメラノーマ細胞との共培養における放出パーフォリン(perforin)を、ELISPOTアッセイで測定した。
(a)50μg HLA−A2 ivt−RNAで形質転換した、HLA−A2−メラノーマ患者の初期腫瘍細胞(12代継代)上のHLA−A2表面発現、ならびに、確立したメラノーマ細胞株Mel−93.04A12(HLA−A2+チロシナーゼ+)およびMel−A375(HLA−A2+チロシナーゼ−)上のHLA−A2表面発現を、HLA−A2特異的モノクローナル抗体で染色した後、フローサイトメトリーにより測定した。各ヒストグラムは、染色された試料(塗りつぶした曲線)および対応するコントロール試料(空白の曲線)を示す。コントロール曲線は、HLA−A2特異的モノクローナル抗体で染色された、形質転換されていない初期腫瘍細胞(左のヒストグラム)、または、アイソタイプのコントロール抗体で染色されたメラノーマ細胞株を表す。RNAで形質転換した初期腫瘍細胞上のHLA−A2タンパク質の発現を、エレクトロポレーションから10時間後に検出した。(b)患者由来のT細胞クローン(IVS−B)およびT細胞クローンT58のIFN−γの分泌能、または、(c)上記のメラノーマ細胞との共培養における放出パーフォリン(perforin)を、ELISPOTアッセイで測定した。
図4:TCRレトロウイルス遺伝子伝達による抗原特異性の伝達
(a)ヒトTCR欠損T細胞株Jurkat769に、T細胞クローンT58のTCRを形質導入した。TCR発現を、チロシナーゼペプチド特異的なHLA−多量体を使用して検出した。TCR発現は、TCR−T58を形質導入したJurkat76細胞においてのみ検出され(右のヒストグラム)、形質導入していないJurkat76細胞では、検出されなかった(左のヒストグラム)。(b)健常ドナーのPBLに、レトロウイルスによりTCR−T58を形質導入した。10日後、形質導入していないPBLおよびTCR形質導入PBLについて、特異的HLA多量体を使用して、チロシナーゼTCR発現を分析した。染色する多量体をx軸に示し、染色するCD8をy軸に示す。多量体+CD8+T細胞の割合を、右上四分の一の位置に表示する。(c)TCR形質導入PBLの機能性を、標準的なIFN−γ放出アッセイを使用して測定した。段階的にチロシナーゼ369−377ペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞を、標的細胞とし、標的細胞に対する固定化エフェクターと1:1の割合で使用した。形質導入していないPBLをコントロールとしたところ、これは、チロシナーゼペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった(データ示さず)。データは、形質導入していないPBLコントロールによる分泌を差し引いた後のサイトカインpg/mlを示す。(d)メラノーマ細胞株SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+)、Mel−A375(HLA−A2+チロシナーゼ−)、Mel−624.38(HLA−A2+チロシナーゼ+)およびMel−93.04A12(HLA−A2+チロシナーゼ+)との共培養におけるIFN−γ分泌能を、標準的なIFN−γ放出アッセイを使用し、E:T=1:1で評価した(n.d.は、不検出)。
(a)ヒトTCR欠損T細胞株Jurkat769に、T細胞クローンT58のTCRを形質導入した。TCR発現を、チロシナーゼペプチド特異的なHLA−多量体を使用して検出した。TCR発現は、TCR−T58を形質導入したJurkat76細胞においてのみ検出され(右のヒストグラム)、形質導入していないJurkat76細胞では、検出されなかった(左のヒストグラム)。(b)健常ドナーのPBLに、レトロウイルスによりTCR−T58を形質導入した。10日後、形質導入していないPBLおよびTCR形質導入PBLについて、特異的HLA多量体を使用して、チロシナーゼTCR発現を分析した。染色する多量体をx軸に示し、染色するCD8をy軸に示す。多量体+CD8+T細胞の割合を、右上四分の一の位置に表示する。(c)TCR形質導入PBLの機能性を、標準的なIFN−γ放出アッセイを使用して測定した。段階的にチロシナーゼ369−377ペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞を、標的細胞とし、標的細胞に対する固定化エフェクターと1:1の割合で使用した。形質導入していないPBLをコントロールとしたところ、これは、チロシナーゼペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった(データ示さず)。データは、形質導入していないPBLコントロールによる分泌を差し引いた後のサイトカインpg/mlを示す。(d)メラノーマ細胞株SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+)、Mel−A375(HLA−A2+チロシナーゼ−)、Mel−624.38(HLA−A2+チロシナーゼ+)およびMel−93.04A12(HLA−A2+チロシナーゼ+)との共培養におけるIFN−γ分泌能を、標準的なIFN−γ放出アッセイを使用し、E:T=1:1で評価した(n.d.は、不検出)。
図5:TCRレトルウイルス遺伝子伝達による、HLA−A2およびチロシナーゼペプチド「YMDGTMSQV」に対するT58およびIVS−Bの特異性の伝達
(a)健常ドナーのPBLに、前記患者由来のTCR−IVS−Bまたは前記TCR−T58をレトロウイルスにより形質導入した。11日後、形質導入していないPBLおよびTCR形質導入PBLについて、チロシナーゼTCR発現を、特異的HLA多量体を使用して分析した。染色する多量体をx軸に示し、染色するCD8をy軸に示す。多量体+CD8+T細胞の割合を、右上四分の一の位置に表示する。(b)TCR形質導入PBLの機能性を、標準的なIFN−γ放出アッセイを使用して測定した。段階的にチロシナーゼ369−377ペプチド(10−11M〜10−5M)、または、10−5Mの無関係のインフルエンザマトリックスタンパク質58−66を負荷したT2細胞を、標的細胞とし、標的細胞に対する固定化エフェクターと1:1の割合で使用した。形質導入していないPBLをコントロールとしたところ、これは、チロシナーゼペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった(データ示さず)。データは、形質導入していないPBLコントロールによる分泌を差し引いた後のサイトカインpg/ml(平均値=318pg/ml;範囲=219〜368pg/ml)を、比較可能な多量体+細胞の調整値として示す。
(a)健常ドナーのPBLに、前記患者由来のTCR−IVS−Bまたは前記TCR−T58をレトロウイルスにより形質導入した。11日後、形質導入していないPBLおよびTCR形質導入PBLについて、チロシナーゼTCR発現を、特異的HLA多量体を使用して分析した。染色する多量体をx軸に示し、染色するCD8をy軸に示す。多量体+CD8+T細胞の割合を、右上四分の一の位置に表示する。(b)TCR形質導入PBLの機能性を、標準的なIFN−γ放出アッセイを使用して測定した。段階的にチロシナーゼ369−377ペプチド(10−11M〜10−5M)、または、10−5Mの無関係のインフルエンザマトリックスタンパク質58−66を負荷したT2細胞を、標的細胞とし、標的細胞に対する固定化エフェクターと1:1の割合で使用した。形質導入していないPBLをコントロールとしたところ、これは、チロシナーゼペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった(データ示さず)。データは、形質導入していないPBLコントロールによる分泌を差し引いた後のサイトカインpg/ml(平均値=318pg/ml;範囲=219〜368pg/ml)を、比較可能な多量体+細胞の調整値として示す。
図6:腫瘍細胞株および初期メラノーマ腫瘍細胞のチロシナーゼペプチド特異的CTL認識
各列に、腫瘍細胞株群との共培養における、自己拘束的D115CTLおよび同種拘束的T58CTLにより分泌されたIFN−γ量(pg/ml)を表す。左から右にかけて:MaCa1(HLA−A2−チロシナーゼ−);SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+);Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2およびUTS CC 1588(全てHLA−A2+チロシナーゼ−);Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4(全てHLA−A2+チロシナーゼ+)。T細胞は、刺激細胞以外はCTLを使用する。前記HLA−A2+チロシナーゼ−腫瘍細胞株Mel−A375、RCC−26およびMaCa1/A2に、10−5Mの無関係のfluペプチドまたは10−5MのチロシナーゼペプチドYMDを外部から負荷し、IFN−γの分泌をELISAにより測定し、pg/mlで示した。
各列に、腫瘍細胞株群との共培養における、自己拘束的D115CTLおよび同種拘束的T58CTLにより分泌されたIFN−γ量(pg/ml)を表す。左から右にかけて:MaCa1(HLA−A2−チロシナーゼ−);SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+);Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2およびUTS CC 1588(全てHLA−A2+チロシナーゼ−);Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4(全てHLA−A2+チロシナーゼ+)。T細胞は、刺激細胞以外はCTLを使用する。前記HLA−A2+チロシナーゼ−腫瘍細胞株Mel−A375、RCC−26およびMaCa1/A2に、10−5Mの無関係のfluペプチドまたは10−5MのチロシナーゼペプチドYMDを外部から負荷し、IFN−γの分泌をELISAにより測定し、pg/mlで示した。
図7:TCR−D115およびTCR−T58のレトルウイルス遺伝子伝達による、抗原特異性の伝達
健常ドナーのPBLに、TCR−D115またはTCR−T58を形質導入した。腫瘍細胞株との共培養におけるIFN−γ放出により、認識の特異性を評価した。左から右にかけて:MaCa1(HLA−A2−チロシナーゼ−);SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+);Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2およびUTS CC 1588(全てHLA−A2+チロシナーゼ−);Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4(全てHLA−A2+チロシナーゼ+)。T細胞は、刺激細胞以外はCTLを使用する。前記HLA−A2+チロシナーゼ−腫瘍細胞株Mel−A375、RCC−26およびMaCa1/A2に、10−5Mの無関係のfluペプチドまたは10−5MのチロシナーゼペプチドYMDを外部から負荷し、IFN−γの分泌をELISAにより測定し、pg/mlで示した。
健常ドナーのPBLに、TCR−D115またはTCR−T58を形質導入した。腫瘍細胞株との共培養におけるIFN−γ放出により、認識の特異性を評価した。左から右にかけて:MaCa1(HLA−A2−チロシナーゼ−);SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+);Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2およびUTS CC 1588(全てHLA−A2+チロシナーゼ−);Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4(全てHLA−A2+チロシナーゼ+)。T細胞は、刺激細胞以外はCTLを使用する。前記HLA−A2+チロシナーゼ−腫瘍細胞株Mel−A375、RCC−26およびMaCa1/A2に、10−5Mの無関係のfluペプチドまたは10−5MのチロシナーゼペプチドYMDを外部から負荷し、IFN−γの分泌をELISAにより測定し、pg/mlで示した。
図8:TCR−D115およびTCR−T58のレトルウイルス遺伝子伝達による、抗原特異性の伝達
(A)健常ドナーのPBLに、TCR−D115またはTCR−T58を形質導入した。未分類のTCR形質導入PBLを、無関係のB7−pp65およびA2−pp65多量体、ならびに、特異的A2−tyr多量体を使用し、遺伝子組換えTCR発現から10日後に分析した。形質導入していないPBLは、多量体への結合を示さなかった(0.1%、データ示さず)。多量体+CD8+T細胞の割合を、右上四分の一の位置に表示する。
(B)および(C)は、段階的にチロシナーゼペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞を用いて、2:1の割合で刺激した、未分類のTCR形質導入PBLのIFN−γ放出を示す。(B)において、相対的IFN−γ放出を%で表示し、(C)において、前記特異的なIFN−γ放出をpg/mlで表示する。(D)未分類のTCR形質導入PBLの機能性を、チロシナーゼペプチド(10−11M〜10−6M)を負荷した自己HLA−A2+PBMCを刺激細胞とし、2:1の割合で用いたIFN−γ放出により、測定した。形質導入していないPBL(▲)は、ペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった。(E)前記HLA−A2+チロシナーゼ−腫瘍細胞株Mel−A375、RCC−26およびMaCa1/A2に、10−5Mの無関係のfluペプチド(f)または10−5Mのチロシナーゼ−ペプチドYMD(t)を外部から負荷し、IFN−γ分泌をELISAにより測定し、pg/mlで示した。(F)腫瘍細胞株との共培養におけるIFN−γ放出により、認識の特異性を評価した。左から右にかけて:MaCa1(HLA−A2−チロシナーゼ−);SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+);Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2およびUTS CC 1588(全てHLA−A2+チロシナーゼ−);Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4(全てHLA−A2+チロシナーゼ+)。T細胞は、刺激細胞以外はCTLを使用する。
(A)健常ドナーのPBLに、TCR−D115またはTCR−T58を形質導入した。未分類のTCR形質導入PBLを、無関係のB7−pp65およびA2−pp65多量体、ならびに、特異的A2−tyr多量体を使用し、遺伝子組換えTCR発現から10日後に分析した。形質導入していないPBLは、多量体への結合を示さなかった(0.1%、データ示さず)。多量体+CD8+T細胞の割合を、右上四分の一の位置に表示する。
(B)および(C)は、段階的にチロシナーゼペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞を用いて、2:1の割合で刺激した、未分類のTCR形質導入PBLのIFN−γ放出を示す。(B)において、相対的IFN−γ放出を%で表示し、(C)において、前記特異的なIFN−γ放出をpg/mlで表示する。(D)未分類のTCR形質導入PBLの機能性を、チロシナーゼペプチド(10−11M〜10−6M)を負荷した自己HLA−A2+PBMCを刺激細胞とし、2:1の割合で用いたIFN−γ放出により、測定した。形質導入していないPBL(▲)は、ペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった。(E)前記HLA−A2+チロシナーゼ−腫瘍細胞株Mel−A375、RCC−26およびMaCa1/A2に、10−5Mの無関係のfluペプチド(f)または10−5Mのチロシナーゼ−ペプチドYMD(t)を外部から負荷し、IFN−γ分泌をELISAにより測定し、pg/mlで示した。(F)腫瘍細胞株との共培養におけるIFN−γ放出により、認識の特異性を評価した。左から右にかけて:MaCa1(HLA−A2−チロシナーゼ−);SK−Mel−28(HLA−A2−チロシナーゼ+);Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2およびUTS CC 1588(全てHLA−A2+チロシナーゼ−);Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4(全てHLA−A2+チロシナーゼ+)。T細胞は、刺激細胞以外はCTLを使用する。
図9:TCR伝達が維持するサイトカインプロファイルの相違
(A−D)左側は、メラノーマ株Mel−A375(HLA−A2+チロシナーゼ−)およびMel−624.38(HLA−A2+チロシナーゼ+)との共培養における、TCR形質導入PBLのサイトカイン放出を示す。右側は、段階的にチロシナーゼペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞による刺激後の、対応するサイトカイン放出を示す。形質導入していないPBL(▲)は、ペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった。以下のサイトカインが検出された:IFN−γ(A)、IL−2(B)、TNF−α(C)およびMIP−1β(D)。全4種類のサイトカイン分泌レベルは、同種拘束的TCR−T58を形質導入したPBLを使用した場合が、より高かった。T2細胞に対する応答において、形質導入していないPBLが非常に高いレベルでMIP−1βを分泌したため、このサイトカインの前記ペプチド滴定は、評価できなかった。
(A−D)左側は、メラノーマ株Mel−A375(HLA−A2+チロシナーゼ−)およびMel−624.38(HLA−A2+チロシナーゼ+)との共培養における、TCR形質導入PBLのサイトカイン放出を示す。右側は、段階的にチロシナーゼペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞による刺激後の、対応するサイトカイン放出を示す。形質導入していないPBL(▲)は、ペプチド特異的IFN−γ放出を示さなかった。以下のサイトカインが検出された:IFN−γ(A)、IL−2(B)、TNF−α(C)およびMIP−1β(D)。全4種類のサイトカイン分泌レベルは、同種拘束的TCR−T58を形質導入したPBLを使用した場合が、より高かった。T2細胞に対する応答において、形質導入していないPBLが非常に高いレベルでMIP−1βを分泌したため、このサイトカインの前記ペプチド滴定は、評価できなかった。
[実施例1]
本発明者らは、HLA−A2陰性健常ドナー由来の刺激性樹状細胞(DC)を調製した1、2。前記DCは、in vitroで転写されたチロシナーゼおよびHLA−A2の(ivt)−RNAをエレクトロポレーションした成熟DCを使用し、同種異系のHLA−A*0201分子およびチロシナーゼタンパク質を共発現させたものである。これらのDCは、精製された自己CD8+T細胞の刺激に使用した。新鮮に調製したDCにより、2ラウンドの刺激を行った。2ラウンドの刺激後、HLA−A2−チロシナーゼ369−377ペプチド複合体を認識するT細胞受容体(TCR)を有するCD8+T細胞を、チロシナーゼ369−377/HLA−A2*0201多量体を使用して染色した3。CD8+多量体+細胞を、蛍光活性化セルソーティングにより単離した。ソートした細胞を、限界希釈培養でクローニングし、HLA−A2/チロシナーゼペプチド特異性を示す単離クローンを、抗原依存刺激の使用により増殖させた4。前記T細胞クローンT58を、良好な機能的活性を有するクローンとして、初期スクリーニングにおいて同定した(図1)。
本発明者らは、HLA−A2陰性健常ドナー由来の刺激性樹状細胞(DC)を調製した1、2。前記DCは、in vitroで転写されたチロシナーゼおよびHLA−A2の(ivt)−RNAをエレクトロポレーションした成熟DCを使用し、同種異系のHLA−A*0201分子およびチロシナーゼタンパク質を共発現させたものである。これらのDCは、精製された自己CD8+T細胞の刺激に使用した。新鮮に調製したDCにより、2ラウンドの刺激を行った。2ラウンドの刺激後、HLA−A2−チロシナーゼ369−377ペプチド複合体を認識するT細胞受容体(TCR)を有するCD8+T細胞を、チロシナーゼ369−377/HLA−A2*0201多量体を使用して染色した3。CD8+多量体+細胞を、蛍光活性化セルソーティングにより単離した。ソートした細胞を、限界希釈培養でクローニングし、HLA−A2/チロシナーゼペプチド特異性を示す単離クローンを、抗原依存刺激の使用により増殖させた4。前記T細胞クローンT58を、良好な機能的活性を有するクローンとして、初期スクリーニングにおいて同定した(図1)。
T58は、HLA−A2*0201陰性ドナーから単離されたため、in vivoで負の選択を受けない同種拘束的T細胞クローンである。前記T58クローンの活性を、転移性メラノーマ患者から単離されたIVS−Bクローンと比較した5。このクローンは、クローンT58のように、同じHLA−A2/チロシナーゼペプチドリガンドを正確に認識するが、HLA−A*0201陽性患者の生体内で活性化されるため、自己拘束的である。患者由来のこのT細胞クローンは、生体内で胸腺における自己ペプチド/自己MHC分子に対する負の選択を受ける、末梢レパートリーに利用されるT細胞の一種である。
クローンT58とIVS−Bとの比較対照により、前記自己拘束的IVS−Bクローンに対して、前記同種拘束的T58クローンが優れた性質を有することが証明された。チロシナーゼ369−377認識における機能的T細胞の結合性を、段階的に外来ペプチドでパルスしたHLA−A2+T2細胞を標的細胞として使用し、51Cr放出アッセイにより測定した。50%相対的溶解に要する前記ペプチドの濃度を、半値溶解値と定義した6。前記同種拘束的T細胞クローンT58は、クローンIVS−Bと比較して、ペプチドでパルスしたT2細胞により、実質的により少ないペプチドで活性化された(6.0×10−10M vs.3.0×10−8M)(図2a)。
構造的なTCR−MHC/ペプチド結合親和性の判断として、経時的な多量体結合の減少を測定した(すなわち、HLA−多量体オフレート)。オフレートが遅いということは、TCR−リガンド相互作用がより安定的であり、より高い構造的親和性を示す7。多量体との最初のインキュベートおよび洗浄の後に、放出された多量体の細胞への再結合を妨げるためのHLA−A2特異的抗体の存在下、多量体を使用せずに、T細胞を1時間および2時間インキュベートした。前記メラノーマ患者由来のT細胞クローンIVS−Bは、中程度の多量体結合を示した。0時間で全細胞が多量体+であり、1時間および2時間で細胞の約40%が多量体を保持した(図2b)。一方、クローンT58のオフレートはより遅く、1時間で、クローンIVS−Bが41%であるのに対し、74%の陽性結合を示し、2時間後でも、より多量体+細胞を有していた(55% vs.40%)。
両方のT細胞クローンについて、IFN−γ放出アッセイにより、機能および特異性を分析した(図2c)。前記クローンを、HLA−A2分子を発現し且つチロシナーゼタンパク質の発現がそれぞれで異なる2種類のメラノーマ細胞株と共培養した。メラノーマ細胞Mel−93.04A12は、両方のタンパク質を共発現するが(HLA−A2+チロシナーゼ+)、Mel−A375は、チロシナーゼタンパク質を発現せず(HLA−A2+チロシナーゼ−)、前記T細胞クローンに認識される前記MHCペプチドリガンドを発生しない。同種拘束的T細胞クローンT58は、チロシナーゼ発現メラノーマ細胞株により、IFN−γの分泌が高いレベルで誘導されたが、IVS−B細胞では、わずかなサイトカイン分泌しか見られなかった(1,234pg/ml vs.106pg/ml)。HLA−A2チロシナーゼリガンドを発現する腫瘍細胞の認識において、クローンT58が非常に優れた機能を有することが証明された。予想したとおり、前記クローンにおいて、Mel−A375細胞による刺激後、IFN−γ分泌が検出されず、腫瘍細胞認識におけるHLA−A2およびチロシナーゼ発現に対する特異性が証明された。
同種拘束的クローンT58の前記殺傷能も、51Cr放出アッセイを使用し、クローンIVS−Bと比較した(図2d)。クローンT58が優れた機能を有することが改めて示された(76% vs.24%特異的溶解)。
両方のクローンについて、初期メラノーマ細胞の認識能を評価した。初期HLA−A2+メラノーマ細胞を使用せずに、DCと同様に、腫瘍細胞にHLA−A2のivt−RNAを導入した(図3a)。初期腫瘍細胞における放射線標識の高い自然放出を避けるために、IFN−γ分泌およびパーフォリン放出を検出するELISPOTアッセイを使用し、機能を測定した。HLA−A2RNAを欠損する初期腫瘍細胞が認識されなかったため、初期腫瘍細胞の認識は、HLA−A2拘束的であることが示された。IFN−γ分泌(図3b)およびパーフォリン分泌(図3c)による評価が示すように、前記患者の自己拘束的IVS細胞はほとんど認識しないのに対して、同種拘束的T58は良好に認識するという、強力な相違が確認された。
TCRによる同種拘束的T58細胞の優れた機能的結合性を証明するために、クローンT58のTCRα鎖およびβ鎖について、別々の組換えレトロウイルスを作製した8。ヒトTCR欠損Jurkat76細胞9に、前記α鎖および前記β鎖レトロウイルスを共感染させ、遺伝子組換えTCRの発現を、多量体染色により測定した。TCR−T58は、良好なレベルで発現し、前記それぞれのレトロウイルス上清が適切な品質であることが証明された(図4a)。つぎに、健常HLA−A2−ドナーの活性化末梢血リンパ球(PBL)に形質導入し、チロシナーゼ特異的TCR発現用の多量体により分析した(図4b)。低頻度にも関わらず、TCR−T58を形質導入したPBLは、段階的にチロシナーゼペプチドでパルスしたT2細胞による刺激で、多量のIFN−γを放出した(図4c)。TCR−T58形質導入PBLは、HLA−A2およびチロシナーゼを発現するメラノーマ細胞株による刺激に対して、特異的に応答した(図4d)。これにより、HLA−A2またはチロシナーゼを発現しなかった腫瘍細胞には応答せず、T58による認識について、改めてHLA−A2チロシナーゼリガンドの特異性が証明された。
IVS−B細胞における前記TCRのα鎖およびβ鎖をコードする、2シストロン性(Bi−cistronic)のレトロウイルスベクターを調製し、活性化PBLへの形質導入に使用した。同時に、同じ活性化PBLを、TCR−T58における前記2本の鎖をコードする2シストロン性のレトロウイルスベクターで、形質導入した。対応する受容体を発現するPBLを、CD8および多量体の共染色により同定したところ、陽性を示した細胞は少数であった(図5a)。低頻度にも関わらず、TCR−T58を形質導入したPBLは、段階的にチロシナーゼペプチドでパルスしたT2細胞での刺激により、多量のIFN−γを放出した。TCR−IVS−Bを発現するPBLは、ごく少量しかIFN−γを分泌しなかった。形質導入していないPBLコントロール細胞では、チロシナーゼペプチド特異的サイトカイン分泌が検出されなかった。データは、形質導入していないPBLコントロールによる分泌を差し引いた後のサイトカインpg/ml(平均値=318;範囲=219〜368pg/ml)を示す(図5b)。
表1に、TCR−T58の前記α鎖および前記β鎖における、VJおよびVDJの遺伝子断片の遺伝情報をそれぞれ示す。IMGTに基づく前記CDR3領域について、核酸配列およびアミノ酸配列を示す。全長VJ領域および全長VDJ領域のコドン最適化配列をあわせて示す。
材料と方法
細胞株
前記ヒトメラノーマ細胞株Mel−A375(HLA−A2+、チロシナーゼ−;CRL−1619、American Type Culture Collection(ATCC)、Bethesda、MD)、Mel−93.04A12(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of P.Schrier、Department of Immunohematology、Leiden University Hospital、The Netherlands)、Mel−624.3810(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of M.C.Panelli、National Institutes of Health、Bethesda、MD)、SK−Mel−28(HLA−A2−、チロシナーゼ+;MTB−72、ATCC)、前記リンパ細胞株T2(CRL−1992、ATCC)、および、前記ヒトTCR欠損Jurkat769T細胞株を、12%ウシ胎仔血清(FBS)、2mM L−グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウムおよび非必須アミノ酸を添加したRPMI1640培地で培養した。
細胞株
前記ヒトメラノーマ細胞株Mel−A375(HLA−A2+、チロシナーゼ−;CRL−1619、American Type Culture Collection(ATCC)、Bethesda、MD)、Mel−93.04A12(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of P.Schrier、Department of Immunohematology、Leiden University Hospital、The Netherlands)、Mel−624.3810(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of M.C.Panelli、National Institutes of Health、Bethesda、MD)、SK−Mel−28(HLA−A2−、チロシナーゼ+;MTB−72、ATCC)、前記リンパ細胞株T2(CRL−1992、ATCC)、および、前記ヒトTCR欠損Jurkat769T細胞株を、12%ウシ胎仔血清(FBS)、2mM L−グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウムおよび非必須アミノ酸を添加したRPMI1640培地で培養した。
前記HLA−A*0201拘束的チロシナーゼ369−377ペプチド特異的メラノーマ患者由来IVS−B T細胞クローンを培養した5。
チロシナーゼおよびHLA−A2 ivt−RNAの生産
HLA−A*0201 cDNAを含むプラスミドpCDM8−HLA−A2、および、チロシナーゼcDNAを含むpZeoSV2+/huTyrを直線化し、mMESSAGE mMACHINE T7 kit(Ambion、Austin、TX)により、製造者の説明書に従って、in vitroでのRNA生産ための転写テンプレートとして使用した。
HLA−A*0201 cDNAを含むプラスミドpCDM8−HLA−A2、および、チロシナーゼcDNAを含むpZeoSV2+/huTyrを直線化し、mMESSAGE mMACHINE T7 kit(Ambion、Austin、TX)により、製造者の説明書に従って、in vitroでのRNA生産ための転写テンプレートとして使用した。
RNAでパルスしたDCによるDe novoT細胞刺激
健常ドナーの血液試料を、インフォームドコンセント、およびthe Institutional Review Board of the University Hospital of the Ludwig−Maximilians−Universityの(Munich、Germany)の承認を得た後に採取した。末梢血リンパ球(PBL)を、Ficoll密度勾配遠心法により単離した。PBLは、1.5%ヒト血清(DC培地)を添加した超低濃度エンドトキシン(VLE)RPMI1640培地(Biochrom、Belrin、Germany)15mlに、75cm2の培養フラスコあたり7.5×107個となるように再懸濁し、37℃および5%CO2で1時間インキュベートした。非接着細胞を、洗浄により注意深く除去した。成熟DCを、接着した単球から調製し、前述のように、エレクトロポレーションによりivt−RNAで形質転換した2。HLA−A2−ドナーのDCを、24μg チロシナーゼivt−RNAおよび48μg HLA−A2 ivt−RNAで、共形質転換した。その日のうちに、自己CD8+Tリンパ球を、市販キット(CD8+ T cell Isolation Kit II(human)、Miltenyi、Bergisch Gladbach、Germany)を使用し、製造者の説明書に従って、負の選択によりPBLから濃縮した。共培養は、RPMI1640中の1×106個のCD8+T細胞に対して、RNAでパルスした1×105個のDCを添加することにより、24穴プレート(TPP、Trasadingen、Switzerland)におけるDCエレクトロポレーションから10時間後に開始した。RPMI1640は、10%熱不活性化ヒト血清、4mM L−グルタミン、12.5mM HEPES、50μM β−メルカプトエタノールおよび100U/ml ペニシリン/ストレプトマイシンを添加した培地(T細胞培地)とした。IL−7(5ng/ml)(Promokine、Heidelberg、Germany)を、0日目に添加し、50U/ml IL−2(Chiron Behring、Marburg、Germany)を、2日後に添加し、ついで、3日おきに添加した。IL−2の添加は、非特異的CD8+T細胞の増殖の減少を遅延させた4。2回目のT細胞刺激は、新たに調製したRNAでパルスしたDCを使用し、7日後に行った。
健常ドナーの血液試料を、インフォームドコンセント、およびthe Institutional Review Board of the University Hospital of the Ludwig−Maximilians−Universityの(Munich、Germany)の承認を得た後に採取した。末梢血リンパ球(PBL)を、Ficoll密度勾配遠心法により単離した。PBLは、1.5%ヒト血清(DC培地)を添加した超低濃度エンドトキシン(VLE)RPMI1640培地(Biochrom、Belrin、Germany)15mlに、75cm2の培養フラスコあたり7.5×107個となるように再懸濁し、37℃および5%CO2で1時間インキュベートした。非接着細胞を、洗浄により注意深く除去した。成熟DCを、接着した単球から調製し、前述のように、エレクトロポレーションによりivt−RNAで形質転換した2。HLA−A2−ドナーのDCを、24μg チロシナーゼivt−RNAおよび48μg HLA−A2 ivt−RNAで、共形質転換した。その日のうちに、自己CD8+Tリンパ球を、市販キット(CD8+ T cell Isolation Kit II(human)、Miltenyi、Bergisch Gladbach、Germany)を使用し、製造者の説明書に従って、負の選択によりPBLから濃縮した。共培養は、RPMI1640中の1×106個のCD8+T細胞に対して、RNAでパルスした1×105個のDCを添加することにより、24穴プレート(TPP、Trasadingen、Switzerland)におけるDCエレクトロポレーションから10時間後に開始した。RPMI1640は、10%熱不活性化ヒト血清、4mM L−グルタミン、12.5mM HEPES、50μM β−メルカプトエタノールおよび100U/ml ペニシリン/ストレプトマイシンを添加した培地(T細胞培地)とした。IL−7(5ng/ml)(Promokine、Heidelberg、Germany)を、0日目に添加し、50U/ml IL−2(Chiron Behring、Marburg、Germany)を、2日後に添加し、ついで、3日おきに添加した。IL−2の添加は、非特異的CD8+T細胞の増殖の減少を遅延させた4。2回目のT細胞刺激は、新たに調製したRNAでパルスしたDCを使用し、7日後に行った。
HLA−多量体の染色およびソーティング
RNAでパルスしたDCによるCD8濃縮T細胞の2回目の刺激から7日後に、HLA−A2拘束的チロシナーゼ特異的T細胞を、PE標識化HLA−A*0201/htyr369−377ペプチド/ヒトβ2m多量体11、抗CD8−APC抗体(クローンRPA−T8、BD Pharmingen、Franklin Lakes、NJ)およびヨウ化プロピジウム(PI:2μg/ml)による染色で検出した。ソーティングのため、5×106個以下の細胞を、0.5%ヒト血清含有PBS 100μlにおいて、12μgの多量体とインキュベートした。ついで、添加から25分後に、CD8−APC抗体を1/50で添加した。染色細胞を2回洗浄した後、ソーティング用のPIを含む0.5%ヒト血清含有PBSに希釈した。刺激した培養あたり、合計20〜50×106個の細胞を、ソーティングのために染色した。PI陰性細胞を区別し、CD8+多量体+T細胞を、70μmノズルを備えるFACSAria cell sorter(BD Biosciences)により、15,000events/sの割合でソートした。
RNAでパルスしたDCによるCD8濃縮T細胞の2回目の刺激から7日後に、HLA−A2拘束的チロシナーゼ特異的T細胞を、PE標識化HLA−A*0201/htyr369−377ペプチド/ヒトβ2m多量体11、抗CD8−APC抗体(クローンRPA−T8、BD Pharmingen、Franklin Lakes、NJ)およびヨウ化プロピジウム(PI:2μg/ml)による染色で検出した。ソーティングのため、5×106個以下の細胞を、0.5%ヒト血清含有PBS 100μlにおいて、12μgの多量体とインキュベートした。ついで、添加から25分後に、CD8−APC抗体を1/50で添加した。染色細胞を2回洗浄した後、ソーティング用のPIを含む0.5%ヒト血清含有PBSに希釈した。刺激した培養あたり、合計20〜50×106個の細胞を、ソーティングのために染色した。PI陰性細胞を区別し、CD8+多量体+T細胞を、70μmノズルを備えるFACSAria cell sorter(BD Biosciences)により、15,000events/sの割合でソートした。
HLA−多量体オフレートアッセイのため、多量体結合後、細胞を洗浄し、分離した多量体を捕捉し、T細胞への再結合を妨げるための飽和量のBB7.2モノクローナル抗体(ATCC)含有FACSバッファーに再懸濁した。試料を、1時間または2時間後、1%パラフォルムアルデヒド含有FACSバッファー中で固定し、フローサイトメトリーにより分析した7。
ペプチド特異的T細胞クローンの培養
多量体でソートしたT細胞を、限界希釈法によりクローニングした。クローンを、96穴丸底プレート(TPP)において、200μl/ウェルのT細胞培地に播種した。50IU/ml IL−2を3日ごとに添加するとともに、5ng/ml IL−7および10ng/ml IL−15(PeproTech Inc., Rocky Hill、NJ)を7日ごとに添加した。T細胞クローンを、抗CD3抗体(0.1μg/ml;OKT−3)により非特異的に刺激し、96ウェルごとに、5人の関連のないドナーのプール由来の放射線(50Gy)照射PBLからなる1×105個のフィーダー細胞、および、放射線(150Gy)を照射した1×104個のEBV形質転換同種異系B−LCLを、2週間ごとに供給した。増殖するT細胞を、24穴プレート(TPP)に移し、サイトカインを添加したT細胞培地1.5mlで培養した。24穴プレートの各ウェルあたり、1×106個の同種異系の放射線照射PBL、および、1×105個の放射線照射EBV形質転換同種異系B−LCLを、フィーダー細胞として添加した。クローン性を、TCR−β鎖受容体分析により決定した12。
多量体でソートしたT細胞を、限界希釈法によりクローニングした。クローンを、96穴丸底プレート(TPP)において、200μl/ウェルのT細胞培地に播種した。50IU/ml IL−2を3日ごとに添加するとともに、5ng/ml IL−7および10ng/ml IL−15(PeproTech Inc., Rocky Hill、NJ)を7日ごとに添加した。T細胞クローンを、抗CD3抗体(0.1μg/ml;OKT−3)により非特異的に刺激し、96ウェルごとに、5人の関連のないドナーのプール由来の放射線(50Gy)照射PBLからなる1×105個のフィーダー細胞、および、放射線(150Gy)を照射した1×104個のEBV形質転換同種異系B−LCLを、2週間ごとに供給した。増殖するT細胞を、24穴プレート(TPP)に移し、サイトカインを添加したT細胞培地1.5mlで培養した。24穴プレートの各ウェルあたり、1×106個の同種異系の放射線照射PBL、および、1×105個の放射線照射EBV形質転換同種異系B−LCLを、フィーダー細胞として添加した。クローン性を、TCR−β鎖受容体分析により決定した12。
T2細胞へのペプチド負荷
外来ペプチドのパルスのため、1×106個のT2細胞を、10μg/ml ヒトβ2−ミクログロブリン(Calbiochem、San Diego、CA)、および、10−5M〜10−12Mの範囲のチロシナーゼペプチドYMD(チロシナーゼ369−377、YMDGTMSQV、Metabion、Martinsried、Germany)と、37℃および5%CO2で2時間インキュベートした。10−5M インフルエンザペプチドGIL(インフルエンザマトリックスタンパク質58−66 GILGFVTL、Metabion)でパルスしたT2細胞を、ネガティブコントロールとした。洗浄後、ペプチドを負荷したT2細胞を標的細胞とし、細胞傷害性またはIFN−γ放出アッセイに使用した。
外来ペプチドのパルスのため、1×106個のT2細胞を、10μg/ml ヒトβ2−ミクログロブリン(Calbiochem、San Diego、CA)、および、10−5M〜10−12Mの範囲のチロシナーゼペプチドYMD(チロシナーゼ369−377、YMDGTMSQV、Metabion、Martinsried、Germany)と、37℃および5%CO2で2時間インキュベートした。10−5M インフルエンザペプチドGIL(インフルエンザマトリックスタンパク質58−66 GILGFVTL、Metabion)でパルスしたT2細胞を、ネガティブコントロールとした。洗浄後、ペプチドを負荷したT2細胞を標的細胞とし、細胞傷害性またはIFN−γ放出アッセイに使用した。
IFN−γ放出アッセイ
特異性の調査のため、T細胞クローン(100μl中2×103個)を、代表的なメラノーマ細胞株、または、ペプチドでパルスしたT2細胞(100μl中1×104個)と培養した。共培養から24時間後、培養上清を収集し、OptEIA(登録商標) Human IFN−γ Set(BD Biosciences Pharmingen)を使用して、標準的なELISAにより評価した。
特異性の調査のため、T細胞クローン(100μl中2×103個)を、代表的なメラノーマ細胞株、または、ペプチドでパルスしたT2細胞(100μl中1×104個)と培養した。共培養から24時間後、培養上清を収集し、OptEIA(登録商標) Human IFN−γ Set(BD Biosciences Pharmingen)を使用して、標準的なELISAにより評価した。
細胞傷害性アッセイ
T細胞クローンの細胞傷害活性を、標準的な4h 51−クロム放出アッセイにより分析した。メラノーマ細胞またはペプチドを負荷したT2細胞を、標的細胞として使用した。すなわち、1×106個の標的細胞を、100μCi Na2 51CrO4(ICN Biochemicals、Irvine、CA)により、1〜1.5時間標識化した。V底96穴組織培養プレート(Greiner、Solingen、Germany)中の12% FCS含有RPMI1640 100μl/ウェルにおいて、51Cr標識化標的細胞を、T細胞と培養した。機能的結合性の決定のため、1×104個のT細胞に、滴定量のペプチドを負荷した、ペプチドでパルスしたT2細胞 1×103個を、E:Tを10:1の割合で添加した。
T細胞クローンの細胞傷害活性を、標準的な4h 51−クロム放出アッセイにより分析した。メラノーマ細胞またはペプチドを負荷したT2細胞を、標的細胞として使用した。すなわち、1×106個の標的細胞を、100μCi Na2 51CrO4(ICN Biochemicals、Irvine、CA)により、1〜1.5時間標識化した。V底96穴組織培養プレート(Greiner、Solingen、Germany)中の12% FCS含有RPMI1640 100μl/ウェルにおいて、51Cr標識化標的細胞を、T細胞と培養した。機能的結合性の決定のため、1×104個のT細胞に、滴定量のペプチドを負荷した、ペプチドでパルスしたT2細胞 1×103個を、E:Tを10:1の割合で添加した。
37℃、4時間の共培養後、50μlの上清を回収し、γ線カウンターにより放射線を測定した。特異的溶解の割合を、100×(実験による放出−自然放出)/(最大放出−自然放出)として算出した。自然放出は、エフェクター細胞不在下での標的細胞の培養により評価したところ、概して15%未満であった。相対的溶解の割合を算出するために、特異的溶解の最大割合を、100%の参照値として設定し、この参照に対応させて換算値を算出した。半値溶解の決定のため、相対的溶解の割合をペプチド濃度に対してプロットした。50%相対的溶解を横切る曲線におけるペプチド濃度を、半値溶解の値として採用した6。
ELISPOT
抗体を予め被覆したPVDFプレート(Mabtech AB、Nacka、Sweden)を、非特異的結合の防止のため、CTL Test培地(登録商標、Cellular Technology Ltd., Cleveland、Ohio)中、37℃で2時間インキュベートした。IFN−γ ELISPOTのため、プレートを、IFN−γ特異的捕捉抗体クローン1−D1Kにより予め被覆し、プレートを、パーフィリンELISPOTのため、パーフィリン特異的捕捉抗体(クローンPf−80/164;Mabtech AB)により予め被覆した。刺激されたT細胞を、CTL Wash(登録商標) Supplement culture medium(Cellular Technology Ltd)で洗浄し、1×103個の応答T細胞を、CTL Test(登録商標)培地150μl中、5×103個のメラノーマ細胞により刺激し、24時間後、IFN−γ ELISPOTにより、または48時間後、パーフィリンELISPOTにより評価した。PBS/0.01% TweenおよびPBS単独で洗浄後、プレートを、IFN−γ ELISPOTのため、ストレプトアビジン−アルカリフォスファターゼ(ALP)を直接コンジュゲートした検出抗体(クローン7−B6−1;Mabtech AB)と、室温で2時間インキュベートした。また、プレートを、パーフィリンELISPOTのため、ビオチン化検出抗体(クローンPf−344;Mabtech AB)と、室温で2時間インキュベートし、ついで、ストレプトアビジン−アルカリフォスファターゼ(ALP)と1時間インキュベートした。前記プレートを、再度洗浄し、ready−to−use BCIP/NBT−plus substrate solution(Mabtech AB)を添加した。スポットを、the AID reader system ELR03 with the software version 4.0(AID Autoimmun Diagnostika GmbH、Strassberg、Germany)によりカウントした。
抗体を予め被覆したPVDFプレート(Mabtech AB、Nacka、Sweden)を、非特異的結合の防止のため、CTL Test培地(登録商標、Cellular Technology Ltd., Cleveland、Ohio)中、37℃で2時間インキュベートした。IFN−γ ELISPOTのため、プレートを、IFN−γ特異的捕捉抗体クローン1−D1Kにより予め被覆し、プレートを、パーフィリンELISPOTのため、パーフィリン特異的捕捉抗体(クローンPf−80/164;Mabtech AB)により予め被覆した。刺激されたT細胞を、CTL Wash(登録商標) Supplement culture medium(Cellular Technology Ltd)で洗浄し、1×103個の応答T細胞を、CTL Test(登録商標)培地150μl中、5×103個のメラノーマ細胞により刺激し、24時間後、IFN−γ ELISPOTにより、または48時間後、パーフィリンELISPOTにより評価した。PBS/0.01% TweenおよびPBS単独で洗浄後、プレートを、IFN−γ ELISPOTのため、ストレプトアビジン−アルカリフォスファターゼ(ALP)を直接コンジュゲートした検出抗体(クローン7−B6−1;Mabtech AB)と、室温で2時間インキュベートした。また、プレートを、パーフィリンELISPOTのため、ビオチン化検出抗体(クローンPf−344;Mabtech AB)と、室温で2時間インキュベートし、ついで、ストレプトアビジン−アルカリフォスファターゼ(ALP)と1時間インキュベートした。前記プレートを、再度洗浄し、ready−to−use BCIP/NBT−plus substrate solution(Mabtech AB)を添加した。スポットを、the AID reader system ELR03 with the software version 4.0(AID Autoimmun Diagnostika GmbH、Strassberg、Germany)によりカウントした。
レトロウイルスベクターの構築、ウイルス上清の調製ならびにJurkat76 T細胞およびPBLへの形質導入
腫瘍特異的T細胞クローンのTCRを同定するために、相補性決定領域(CDR3)を含むTCRα鎖配列およびTCRβ鎖配列の一部を、各定常領域プライマーを組み合わせたTCRVαおよびTCRVβプライマーセットを使用し、PCRにより増幅した13。T細胞クローンT58およびIVS−Bの前記TCRα鎖遺伝子およびTCRβ鎖遺伝子を、遺伝子特異的プライマーを用いたPCRにより増幅し、NotIおよびEcoRI制限酵素認識部位で、レトロウイルスベクターMP71PRE8にクローニングした。ヒトTCR−T58の両方の鎖(Vα7、Vβ23)およびTCR−IVS−Bの両方の鎖(Vα3、Vβ14)を、シングルのTCR遺伝子ベクター(single−TCR gene vectors)またはダブルのTCR遺伝子ベクター(double−TCR gene vectors)(pMP71−T58αおよびpMP71−T58β、pMP71−IVS−BαおよびpMP71−IVS−Bβ;pMP71−T58β−P2A−T58αおよびpMP71−IVS−Bβ−P2A−IVS−Bα)として構築した。レトロウイルスベクタープラスミドを、Moloney MLV gag/polおよびMLV−10A1 env遺伝子をコードする発現プラスミドとともに、293T細胞に共形質転換し、それぞれ両種性MLV偽型レトロウイルスを調製した14。前記ヒトTCR欠損T細胞株Jurkat76およびPBLに形質導入した14。Jurkat76細胞(形質導入から5日後)およびPBL(形質導入から10日後)を、PE標識化HLA−A*0201/htyr369−377ペプチド/ヒトβ2m多量体、および、抗CD8−FITC抗体を使用して染色した。13日目に、段階的にチロシナーゼ369−377ペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞、または、10−5Mのインフルエンザマトリックスタンパク質58−66ペプチドでパルスしたT2細胞、ならびに、腫瘍細胞株SK−Mel−28、Mel−A375、Mel−624.38およびMel−93.04A12を、刺激細胞とし、E:T=1:1の割合で使用し、IFN−γ放出アッセイを行った。形質導入していないペプチド刺激PBLのコントロール値を、各ペプチド濃度における形質導入細胞の値から差し引き、ついで、全TCR遺伝子組換え細胞について、比較可能な数値に調整した。
腫瘍特異的T細胞クローンのTCRを同定するために、相補性決定領域(CDR3)を含むTCRα鎖配列およびTCRβ鎖配列の一部を、各定常領域プライマーを組み合わせたTCRVαおよびTCRVβプライマーセットを使用し、PCRにより増幅した13。T細胞クローンT58およびIVS−Bの前記TCRα鎖遺伝子およびTCRβ鎖遺伝子を、遺伝子特異的プライマーを用いたPCRにより増幅し、NotIおよびEcoRI制限酵素認識部位で、レトロウイルスベクターMP71PRE8にクローニングした。ヒトTCR−T58の両方の鎖(Vα7、Vβ23)およびTCR−IVS−Bの両方の鎖(Vα3、Vβ14)を、シングルのTCR遺伝子ベクター(single−TCR gene vectors)またはダブルのTCR遺伝子ベクター(double−TCR gene vectors)(pMP71−T58αおよびpMP71−T58β、pMP71−IVS−BαおよびpMP71−IVS−Bβ;pMP71−T58β−P2A−T58αおよびpMP71−IVS−Bβ−P2A−IVS−Bα)として構築した。レトロウイルスベクタープラスミドを、Moloney MLV gag/polおよびMLV−10A1 env遺伝子をコードする発現プラスミドとともに、293T細胞に共形質転換し、それぞれ両種性MLV偽型レトロウイルスを調製した14。前記ヒトTCR欠損T細胞株Jurkat76およびPBLに形質導入した14。Jurkat76細胞(形質導入から5日後)およびPBL(形質導入から10日後)を、PE標識化HLA−A*0201/htyr369−377ペプチド/ヒトβ2m多量体、および、抗CD8−FITC抗体を使用して染色した。13日目に、段階的にチロシナーゼ369−377ペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞、または、10−5Mのインフルエンザマトリックスタンパク質58−66ペプチドでパルスしたT2細胞、ならびに、腫瘍細胞株SK−Mel−28、Mel−A375、Mel−624.38およびMel−93.04A12を、刺激細胞とし、E:T=1:1の割合で使用し、IFN−γ放出アッセイを行った。形質導入していないペプチド刺激PBLのコントロール値を、各ペプチド濃度における形質導入細胞の値から差し引き、ついで、全TCR遺伝子組換え細胞について、比較可能な数値に調整した。
T58−TCR分析
チロシナーゼ特異的クローンT58のT細胞受容体分析のため、CDR3領域を含むTCRα鎖およびβ鎖の一部を、各TCRの定常領域プライマーを組み合わせたTCRVαおよびTCRVβプライマーセットを用いたRT−PCRにより増幅した。増幅産物をシークエンスし、IMGTに基づいて指定した(表1;IMGT、the international ImMunoGeneTics information system(登録商標)、http://imgt.cines.fr)。
チロシナーゼ特異的クローンT58のT細胞受容体分析のため、CDR3領域を含むTCRα鎖およびβ鎖の一部を、各TCRの定常領域プライマーを組み合わせたTCRVαおよびTCRVβプライマーセットを用いたRT−PCRにより増幅した。増幅産物をシークエンスし、IMGTに基づいて指定した(表1;IMGT、the international ImMunoGeneTics information system(登録商標)、http://imgt.cines.fr)。
TCR配列の修飾
TCR mRNAの翻訳を促進するために、T58−TCR両鎖のVJ/VDLJ領域のコドン最適化を行った(表1)。例えば、myc−タグ15(特許出願番号:06014606.5−1212)等の抗体タグ、または、例えば、CD20エピトープ等の他の修飾は、任意の箇所、すなわち、除去抗体に認識され、TCRの機能性を妨げない、前記TCRα鎖のN末端に導入可能である。
TCR mRNAの翻訳を促進するために、T58−TCR両鎖のVJ/VDLJ領域のコドン最適化を行った(表1)。例えば、myc−タグ15(特許出願番号:06014606.5−1212)等の抗体タグ、または、例えば、CD20エピトープ等の他の修飾は、任意の箇所、すなわち、除去抗体に認識され、TCRの機能性を妨げない、前記TCRα鎖のN末端に導入可能である。
TCRα鎖(VJ領域)、TCRβ鎖(VDJ領域)およびCDR3の長さは、IMGT(IMGT、the international ImMunoGeneTics information system(登録商標)、http://imgt.cines.fr)に基づいて指定した。
[実施例2]
実施例1において、HLA−A*0201分子により提示されるチロシナーゼ由来のペプチド(すなわち、YMDGTMSQV、以下、YMDという)を特異的に認識する、2種類のT細胞クローンを比較するデータを提供した。前記T細胞クローンT58は、同種拘束的であり、HLA−A2陰性ドナー由来のペプチド特異的T細胞クローンである。前記T細胞クローンIVS−Bは、転移性のメラノーマを患うHLA−A*0201陽性患者に由来する。このメラノーマは、チロシナーゼを発現する。
実施例1において、HLA−A*0201分子により提示されるチロシナーゼ由来のペプチド(すなわち、YMDGTMSQV、以下、YMDという)を特異的に認識する、2種類のT細胞クローンを比較するデータを提供した。前記T細胞クローンT58は、同種拘束的であり、HLA−A2陰性ドナー由来のペプチド特異的T細胞クローンである。前記T細胞クローンIVS−Bは、転移性のメラノーマを患うHLA−A*0201陽性患者に由来する。このメラノーマは、チロシナーゼを発現する。
本実施例においては、HLA−A*0201陽性患者由来で、同じYMDペプチドを認識するT細胞クローンの一種D115を含めて比較した。クローンIVS−Bとは対照的に、クローンD115は、健常者の血液由来の応答性T細胞を使用し、in vitroで発生させた。したがって、このT細胞クローンは、生体内の腫瘍環境(すなわち、メラノーマ)から、負の影響を受けるおそれは無い。
図6に、新たなクローンD115および、本特許の主題であるクローンT58の標的細胞認識のパターン比較を示す。明らかに示されるように、D115およびT58の両方は、種々の腫瘍細胞株(x軸および図中の凡例)との共培養後における、インターフェロン−γ分泌(y軸)により検出された認識パターンが同じであることを示した。HLA−A2陰性であるがチロシナーゼを発現する腫瘍細胞、または、HLA−A2陽性であるがチロシナーゼ陰性の腫瘍細胞のどちらも、クローンは認識しなかった。一方、両方のT細胞クローンは、HLA−A2およびチロシナーゼの両方が陽性である複数種類の腫瘍細胞株を認識した。この認識における前記YMDペプチドの役割は、チロシナーゼを発現せず、YMDペプチドを内部で処理し、提示のために、HLA−A2分子により細胞表面に輸送させるHLA−A2陽性腫瘍細胞が、合成YMDペプチドを担持でき、D115とT58によりそれらを認識させるとの知見により示される。したがって、両方のクローンは、HLA−A2分子により提示される前記YMDペプチドに対して同じ特異性を示す。クローンT58による認識効率は、インターフェロン−γ分泌のレベルが示すように、クローンD115よりはるかに優れている。このことは、例えば、D115ではメラノーマ細胞株SK−Mel−29をほとんど認識しないのに対し、T58では明確に認識することから分かる。
クローンD115およびT58の前記TCRを、活性化したレシピエントのリンパ球において、組換えタンパク質として発現させた(図7)。これらのTCR形質導入リンパ球について、同じ標的細胞群により改めて分析した際、元のT細胞クローンと同じ特異性パターンを示し、図6に示す結果から、TCR認識が重要な役割を担っていることが証明された。図7において、クローンT58の前記TCRは、HLA−A2およびチロシナーゼを発現する前記メラノーマ腫瘍細胞株、および、YMDペプチドでパルスしたHLA−A2陽性腫瘍細胞の認識性に優れていることが、改めて証明された。
図8Aは、前記YMDペプチドを提示するHLA−A2分子を含むMHC多量体に結合するT細胞を、約11%含む形質導入群において、前記TCR形質導入リンパ球が、比較可能なレベルで各組換えTCRを発現していることを示す。このような結合は、ヒトサイトメガロウイルスのpp65タンパク質由来の他のペプチドを提示するコントロール多量体では確認されていない。
種々の濃度のYMDペプチド(x軸に示す)でパルスしたHLA−A2陽性抗原提示細胞(すなわち、T2細胞)により、前記2群のTCR形質導入PBLを刺激した場合、TCR−T58を発現する細胞が、100倍の低濃度のペプチドで、インターフェロン−γ(y軸)を最大レベルの50%放出するのが確認された。このペプチド感受性アッセイは、TCR−D115と比較して、前記TCR−T58が高い機能的結合性を有することを示す(図8B)。
この相違は、TCR−D115形質導入リンパ球に対する、TCR−T58形質導入リンパ球で産生されるインターフェロン−γの最大レベルについての強力な相違により、さらに証明された。TCR−T58細胞の場合、前記最大値は、24時間で5000pg/mlに達するが、TCR−D115では、約2000pg/mlでしかない。また、2000pg/mlのインターフェロン−γを放出させるための、T2細胞により提示されるペプチド量は、TCR−T58形質導入リンパ球の場合、TCR−D115形質導入リンパ球と比較して、15,000倍低い(図8C)。
図8Dは、滴定量のYMDペプチド(x軸)でパルスした末梢血単核細胞を使用した場合の、他のペプチド感受性アッセイを示す。TCR−T58を発現するリンパ球により放出されるインターフェロン−γ量は、TCR−D115と比較して改めて多かった。矢印は、TCR−D115と比較してTCR−T58に1000倍少ないペプチドにより発生する、サイトカイン分泌の最初の検出を示す。
図8Eおよび図8Fは、ペプチドでパルスした腫瘍細胞(図8E)、または、HLA−A2およびチロシナーゼを発現する腫瘍細胞株(図8F)に対する、前記形質導入されたリンパ球群の特異性を証明している。全ての場合において、TCR−D115に対して、TCR−T58を発現するリンパ球による認識が優れている。
前記優れたサイトカイン分泌は、インターフェロン−γには限られない。インターロイキン−2、TNF−αおよびMIP−1βの分泌レベルも、TCR−T58が優れている。このことは、腫瘍細胞またはペプチドでパルスしたT2細胞によるTCR形質導入リンパ球の刺激後に確認された(図9)。
材料と方法
細胞株
前記ヒトメラノーマ細胞株Mel−A375(HLA−A2+、チロシナーゼ−;CRL−1619、American Type Culture Collection(ATCC))、Mel−93.04A12(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of P.Schrier、Department of Immunohematology、Leiden University Hospital、The Netherlands)、Mel−624.381およびSK−Mel−23(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of M.C.Panelli、National Institutes of Health、Bethesda、MD)、SK−Mel−28(HLA−A2−、tyrosinase+;MTB−72、ATCC)、SK−Mel−29(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of P.Rieber、Institute of Immunology、Technical University Dresden、Germany)、WM−266−4(HLA−A2+、チロシナーゼ+;CRL−1676、ATCC)、および、ヒトメラノーマ(6〜12代継代)の初期培養およびMaCal(HLA−A2−、チロシナーゼ−、gift of R.Wank、M.D.Munich、Germany)、MaCalの安定型HLA−A*0201形質転換体(MaCa1/A2)(HLA−A2+、チロシナーゼ−、gift of E.Noessner、Institute of Molecular Immunology、Helmholtz Zentrum Munchen、Germany)、RCC−262(HLA−A2+、チロシナーゼ−)、PancTu1(HLA−A2+、チロシナーゼ−、gift of P.Nelson、Department for Biological Chemistry University Hospital LMU Munich、Germany)、UTS CC 1588(HLA−A2+、チロシナーゼ−、gift of M.Schmitz、Institute of Immunology、Technical University Dresden、Germany)、および、前記リンパ細胞株T2(CRL−1992、ATCC)を、12%ウシ胎仔血清(FBS)、2mM L−グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウムおよび非必須アミノ酸を添加したRPMI1640培地で培養した。
細胞株
前記ヒトメラノーマ細胞株Mel−A375(HLA−A2+、チロシナーゼ−;CRL−1619、American Type Culture Collection(ATCC))、Mel−93.04A12(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of P.Schrier、Department of Immunohematology、Leiden University Hospital、The Netherlands)、Mel−624.381およびSK−Mel−23(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of M.C.Panelli、National Institutes of Health、Bethesda、MD)、SK−Mel−28(HLA−A2−、tyrosinase+;MTB−72、ATCC)、SK−Mel−29(HLA−A2+、チロシナーゼ+、gift of P.Rieber、Institute of Immunology、Technical University Dresden、Germany)、WM−266−4(HLA−A2+、チロシナーゼ+;CRL−1676、ATCC)、および、ヒトメラノーマ(6〜12代継代)の初期培養およびMaCal(HLA−A2−、チロシナーゼ−、gift of R.Wank、M.D.Munich、Germany)、MaCalの安定型HLA−A*0201形質転換体(MaCa1/A2)(HLA−A2+、チロシナーゼ−、gift of E.Noessner、Institute of Molecular Immunology、Helmholtz Zentrum Munchen、Germany)、RCC−262(HLA−A2+、チロシナーゼ−)、PancTu1(HLA−A2+、チロシナーゼ−、gift of P.Nelson、Department for Biological Chemistry University Hospital LMU Munich、Germany)、UTS CC 1588(HLA−A2+、チロシナーゼ−、gift of M.Schmitz、Institute of Immunology、Technical University Dresden、Germany)、および、前記リンパ細胞株T2(CRL−1992、ATCC)を、12%ウシ胎仔血清(FBS)、2mM L−グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウムおよび非必須アミノ酸を添加したRPMI1640培地で培養した。
T2細胞、PBMCおよび腫瘍細胞へのペプチドの負荷
外来ペプチドのパルスのため、10μg/ml ヒトβ2−ミクログロブリン(Calbiochem)、および、滴定量の範囲10−5M〜10−11MのチロシナーゼペプチドYMD(チロシナーゼ369−377、YMDGTMSQV、Metabion)と、1×106個のT2細胞を、37℃および5%CO2で2時間インキュベートした。10−5M インフルエンザペプチドGIL(flu:インフルエンザマトリックスタンパク質58−66 GILGFVTL、Metabion)でパルスしたT2細胞を、ネガティブコントロールとした。T2細胞と同様に、チロシナーゼペプチドを、滴定量の範囲10−6M〜10−11Mで、PBMCに負荷した。T2細胞と同様に、10−5Mのfluペプチドまたは10−5MのチロシナーゼペプチドYMDを、腫瘍細胞に負荷した。洗浄後、ペプチドを負荷したT2細胞、PBMCまたは腫瘍細胞を刺激細胞とし、IFN−γ放出アッセイに使用した。
外来ペプチドのパルスのため、10μg/ml ヒトβ2−ミクログロブリン(Calbiochem)、および、滴定量の範囲10−5M〜10−11MのチロシナーゼペプチドYMD(チロシナーゼ369−377、YMDGTMSQV、Metabion)と、1×106個のT2細胞を、37℃および5%CO2で2時間インキュベートした。10−5M インフルエンザペプチドGIL(flu:インフルエンザマトリックスタンパク質58−66 GILGFVTL、Metabion)でパルスしたT2細胞を、ネガティブコントロールとした。T2細胞と同様に、チロシナーゼペプチドを、滴定量の範囲10−6M〜10−11Mで、PBMCに負荷した。T2細胞と同様に、10−5Mのfluペプチドまたは10−5MのチロシナーゼペプチドYMDを、腫瘍細胞に負荷した。洗浄後、ペプチドを負荷したT2細胞、PBMCまたは腫瘍細胞を刺激細胞とし、IFN−γ放出アッセイに使用した。
サイトカインアッセイ
特異性の調査のため、CTL(100μl中2×103個)を、前述の同様に、ペプチドでパルスまたは未パルスの種々の腫瘍細胞(100μl中1×104個)と培養した。共培養から24時間後、培養上清を回収し、OptEIA(登録商標) Human IFN−γ Set(BD Biosciences)を使用し、標準的なELISAにより評価した。データは、2度の測定により算出した対応する平均偏差とあわせて、平均値を示す。%相対的IFN−γ放出の算出のため、最大IFN−γ放出を100%の参照値として設定し、この参照に対応させて、換算値を算出した。同時に複数のサイトカイン(IFN−γ、IL−2、TNF−αおよびMIP−1β)を調査するために、腫瘍細胞、およびチロシナーゼペプチドでパルスまたは未パルスのT2細胞(10−5M)とのCTLの共培養上清におけるサイトカイン分泌を、multiplex protein array system technology(Bio−Rad Laboratories、Hercules、CA)を使用して測定した。
特異性の調査のため、CTL(100μl中2×103個)を、前述の同様に、ペプチドでパルスまたは未パルスの種々の腫瘍細胞(100μl中1×104個)と培養した。共培養から24時間後、培養上清を回収し、OptEIA(登録商標) Human IFN−γ Set(BD Biosciences)を使用し、標準的なELISAにより評価した。データは、2度の測定により算出した対応する平均偏差とあわせて、平均値を示す。%相対的IFN−γ放出の算出のため、最大IFN−γ放出を100%の参照値として設定し、この参照に対応させて、換算値を算出した。同時に複数のサイトカイン(IFN−γ、IL−2、TNF−αおよびMIP−1β)を調査するために、腫瘍細胞、およびチロシナーゼペプチドでパルスまたは未パルスのT2細胞(10−5M)とのCTLの共培養上清におけるサイトカイン分泌を、multiplex protein array system technology(Bio−Rad Laboratories、Hercules、CA)を使用して測定した。
レトロウイルスTCR遺伝子伝達
腫瘍特異的CTLのTCRを同定するために、CDR3をコードするTCRα鎖およびTCRβ鎖の領域を、各定常領域プライマーを組み合わせたTCRVαおよびTCRVβプライマーセットを使用し3、PCRにより増幅した。CTLクローンT58およびD115の前記TCRα鎖遺伝子および前記TCRβ鎖遺伝子の全長を、cDNAを鋳型として使用し、PCRにより増幅した。プライマー配列は、依頼に応じて供給できる。TCRの両方の鎖の定常領域は、TCRの安定性を向上するマウスカウンターパート(murine counterparts)により改変した4。前記TCR鎖を、2Aペプチドリンカー(TCRβ−P2A−TCRα)により連結し5、コドンを最適化し(Geneart)6、NotIおよびEcoRI制限酵素認識部位で、レトロウイルスMP71PREにクローニングした5。レトロウイルスベクタープラスミドを、Moloney MLV gag/polおよびMLV−10A1 env遺伝子をコードする発現プラスミドとともに、293T細胞に共形質転換し、それぞれ両種性MLV偽型レトロウイルスを調製した5。2回目の形質導入から10日後、PBLを、PE標識化A2−tyr多量体およびFITC標識化CD8特異的抗体を使用して染色した。サイトメガロウイルスpp65由来のペプチドを提示する多量体を、コントロールとして使用した。PE標識化HLA−B7 pp65417−427(B7−pp65)を、HLAコントロールとし、HLA−A2 pp65495−503多量体を、ペプチド特異性コントロールとした。15日目に、段階的にチロシナーゼペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞または自己PBMC、ならびに、前記腫瘍細胞MaCa1、SK−Mel−28、Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2、UTS CC 1588、Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4を、刺激細胞とし、E:T=2:1の割合で使用し、IFN−γ放出アッセイを行った。
腫瘍特異的CTLのTCRを同定するために、CDR3をコードするTCRα鎖およびTCRβ鎖の領域を、各定常領域プライマーを組み合わせたTCRVαおよびTCRVβプライマーセットを使用し3、PCRにより増幅した。CTLクローンT58およびD115の前記TCRα鎖遺伝子および前記TCRβ鎖遺伝子の全長を、cDNAを鋳型として使用し、PCRにより増幅した。プライマー配列は、依頼に応じて供給できる。TCRの両方の鎖の定常領域は、TCRの安定性を向上するマウスカウンターパート(murine counterparts)により改変した4。前記TCR鎖を、2Aペプチドリンカー(TCRβ−P2A−TCRα)により連結し5、コドンを最適化し(Geneart)6、NotIおよびEcoRI制限酵素認識部位で、レトロウイルスMP71PREにクローニングした5。レトロウイルスベクタープラスミドを、Moloney MLV gag/polおよびMLV−10A1 env遺伝子をコードする発現プラスミドとともに、293T細胞に共形質転換し、それぞれ両種性MLV偽型レトロウイルスを調製した5。2回目の形質導入から10日後、PBLを、PE標識化A2−tyr多量体およびFITC標識化CD8特異的抗体を使用して染色した。サイトメガロウイルスpp65由来のペプチドを提示する多量体を、コントロールとして使用した。PE標識化HLA−B7 pp65417−427(B7−pp65)を、HLAコントロールとし、HLA−A2 pp65495−503多量体を、ペプチド特異性コントロールとした。15日目に、段階的にチロシナーゼペプチド(10−12M〜10−5M)を負荷したT2細胞または自己PBMC、ならびに、前記腫瘍細胞MaCa1、SK−Mel−28、Mel−A375、RCC−26、PancTu 1、MaCa1/A2、UTS CC 1588、Mel−624.38、Mel−93.04A12、SK−Mel−23、SK−Mel−29およびWM−266−4を、刺激細胞とし、E:T=2:1の割合で使用し、IFN−γ放出アッセイを行った。
参照文献
1. Liao, X., et al. Transfection of RNA encoding tumor antigens following maturation of dendritic cells leads to prolonged presentation of antigen and the generation of high−affinity tumor−reactive cytotoxic T lymphocytes. Mol Ther 9, 757−764 (2004).
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Claims (12)
- 腫瘍抗原を認識するTCRのV(D)J領域をコードし、
前記TCRのα鎖をコードする配列番号1の核酸配列、および/または、前記TCRのβ鎖をコードする配列番号2の核酸配列を有する核酸分子
または
前記各鎖のCDR3領域の外側におけるアミノ酸1〜15個の1以上の付加もしくは欠失、および/または、アミノ酸1〜15個の保存的置換により前記鎖が改変され、腫瘍抗原認識特性が維持もしくは向上される、前記α鎖または前記β鎖をコードする、それらの誘導体、
または
配列番号3もしくは4の核酸配列、または、配列番号5もしくは6のアミノ酸配列をコードする核酸配列を含み、腫瘍抗原を認識するTCRのCDR3領域をコードする、それらのフラグメント、
または
1〜3個以下の連続するアミノ酸を超えない、アミノ酸1〜5個以下の1以上の付加および/または欠失、および/または、アミノ酸1〜6個の保存的置換により前記CDR3領域が改変され、前記腫瘍抗原認識特性が維持もしくは向上される、前記フラグメントの誘導体。 - 前記α鎖または前記β鎖をコードする配列の誘導体が、コドン最適化による配列番号1および2に由来し、
前記TCRのα鎖をコードする配列番号7の核酸配列、および/または、前記TCRのβ鎖をコードする配列番号8の核酸配列を含む、請求項1記載の単離された核酸分子。 - 前記腫瘍抗原が、チロシナーゼである、請求項1または2記載の核酸分子。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の1以上の核酸によりコードされる、または、配列番号5および/または6のアミノ酸配列を含む、TCR、好ましくは可溶化TCR。
- a)少なくとも一つのエピトープタグ、および
b)請求項1から4のいずれか一項に記載の1以上のTCRのα鎖および/またはβ鎖のアミノ酸配列を含み、
前記エピトープタグが、下記i)〜iii)から選択される機能性TCRα鎖および/またはβ鎖の融合タンパク質。
i)前記α鎖および/または前記β鎖のN末端および/またはC末端に付加されたエピトープタグ、または、前記α鎖および/または前記β鎖配列の内側で、かつ前記CDR3領域の外側に付加されたエピトープタグ
ii)前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域に挿入されたエピトープタグ、および
iii)前記α鎖および/または前記β鎖の定常領域において、複数のアミノ酸を置換したエピトープタグ - 請求項4または5記載のTCR、または、請求項1記載の一つの前記CDR3領域を含むTCRを発現するT細胞。
- 挿入された請求項1記載のCDR3領域を含む免疫グロブリン分子、アンチカリン(anticaline)、TCRγ鎖/δ鎖。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の1以上の核酸、または、請求項4または5記載のTCRをコードする核酸を含むベクター、好ましくはプラスミド、シャトルベクター、ファージミド、コスミド、発現ベクター、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、または、遺伝子治療用の粒子および/またはベクター。
- 請求項8記載のベクターにより形質転換された細胞、好ましくはPBL。
- 請求項4または5記載のTCR、請求項6記載のT細胞、請求項7記載の免疫グロブリン分子、アンチカリン、TCRγ鎖/δ鎖、または、請求項9記載の細胞、および、薬学的に許容されるキャリアを含む薬学的組成物、好ましくは点滴または注射。
- 養子細胞療法に使用する薬剤の製造のための請求項10記載の薬学的組成物の使用。
- 前記薬剤が、患者の疾患、好ましくはHLA−A2陽性患者の疾患、チロシナーゼ発現悪性細胞関連疾患、好ましくはメラノーマ、神経膠腫、膠芽細胞腫および/または外胚葉起源のまれな腫瘍(rare tumors)の治療用である請求項11記載の使用。
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