JP2015511489A - 二重特異性アダプター - Google Patents

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Abstract

本発明は、ウイルスを非ウイルス特異的宿主細胞へと向け直すための二重特異性アダプター、そのような二重特異性アダプターをコードするヌクレオチド配列を有するDNA分子を含む発現カセット、そのような発現カセットを含む組換えコロナウイルス、および医薬としてのそれらの使用、および腫瘍の治療におけるそれらの使用に関する。

Description

本発明は、ウイルスを非ウイルス特異的宿主細胞へと向け直すための二重特異性アダプター、そのような二重特異性アダプターをコードするヌクレオチド配列を有するDNA分子を含む発現カセット、そのような発現カセットを含む組換えコロナウイルス、および医薬としてのそれらの使用、および腫瘍の治療におけるそれらの使用に関する。
既にかなり前から、腫瘍治療における使用のための腫瘍溶解性ウイルスが研究されている(最近の総説としては、参考文献[1,2,3,4,5]を参照されたい)。癌細胞の破壊におけるそれらの成功は、選択的に感染し、これらの細胞を殺すそれらの能力にかかっている。幾つかの腫瘍溶解性ウイルスは腫瘍細胞に対する自然指向性を有するらしいが、ほとんどのウイルスは、これらの細胞における感染および/または溶解活性を達成するためには、何らかの方法で修飾される必要がある。腫瘍細胞の特異的感染を達成するための方法の1つは、そのような細胞上で発現されるエピトープに対してウイルスを向け直すことによるものである。したがって、種々の標的化アプローチが種々のウイルスに関して開発されている。これらには、シュードタイピング、ウイルス表面タンパク質の修飾、二重特異性アダプターの使用が含まれる(後記および[6,7,8]を参照されたい)。これらのアプローチの全ては、ウイルスの生存性が妨げられないこと、および特異的感染が可能となるように標的化部分が適切に露出されることを要する。適当な標的化エピトープが利用可能であることと共に特定のウイルスが遺伝的に修飾可能であることが該アプローチの成功を決定する。
現在のところ、癌治療におけるコロナウイルスに基づく腫瘍溶解性物質の使用の可能性を記載している少数の報告があるに過ぎない。コロナウイルスは、3つの膜タンパク質、スパイク(S)、エンベロープ(E)およびマトリックス(M)を含有するエンベロープに包囲された、約30kbゲノムおよびヌクレオキャプシド(N)タンパク質を含有するヌクレオキャプシドからなるプラス鎖RNAウイルスである。これらのうち、スパイク糖タンパク質Sは、それが細胞受容体に結合し、膜融合を誘導して、ウイルス侵入およびシンシチウム形成を引き起こす。
ほとんどのコロナウイルスは、スパイク−受容体相互作用により測定された場合に、厳密な種特異性を示す[12,13,14]。コロナウイルスネコ伝染性腹膜炎ウイルス(FIPV)は、例えば、ネコ細胞において、その受容体ネコアミノペプチダーゼN(fAPN)を介して選択的に感染し、シンシチウム形成を誘導する[15]。同様に、外部ドメインがFIPVスパイクタンパク質のものであるキメラスパイクを含有するマウス肝炎ウイルス(MHV)の誘導体である組換えネコ化マウス肝炎ウイルス(fMHV)[16]もfAPN分子を介してネコ細胞のみに感染し、融合する。それらの種限定的指向性の結果として、FIPVおよびMHVはそれぞれ非ネコ細胞または非マウス細胞に対して非病原性である。しかし、指向性障壁が低減したら、コロナウイルスは異なる種の細胞において複製しうる[16,17]。したがって、スパイクタンパク質が腫瘍細胞上の受容体を認識すれば、FIPVおよびMHVは癌の治療のための特異的溶解剤へと潜在的に変換されうる。
非ヒトコロナウイルスマウス肝炎ウイルス(MHV)は、最も良く研究されているコロナウイルスであり、より重要なことに、一般にコロナウイルスに関しては、コロナウイルスゲノムを修飾するために、簡便な逆遺伝学系が利用可能である[16,18]。MHVは、幾つかの他のコロナウイルスとして、それを腫瘍溶解性ウイルスとして適したものにする幾つかの魅力的な特徴を有する。第1に、それは、そのスパイク(S)糖タンパク質と細胞受容体mCEACAM1aとの相互作用により決定される狭い宿主域を有する[19]。mCEACAM1aは非マウス細胞上で発現されないため、MHVは正常または癌性非マウス細胞のいずれにおいても感染を確立し得ない。第2に、MHVによる感染は、感染細胞と周囲の未感染細胞との融合を意味する大きな多核シンシチウムの形成を誘導する[11]。したがって、その比較的短い複製周期をも考慮すると[6〜9]、MHVは、一旦感染すれば、細胞集団を迅速に破壊する。第3に、MHVの指向性は、ウイルススパイク外部ドメインの置換により、または二重特異性アダプターの使用により修飾されうる[20,21,22,23]。
これらの二重特異性アダプターは、ウイルス結合性部分と標的細胞結合性部分とを含むタンパク質である。一方においては、そのようなタンパク質はコロナウイルスに特異的に結合し、もう一方においては、それらは標的細胞上の特異的受容体に特異的に結合する。したがって、それらはコロナウイルスと標的細胞との間の中間体として作用し、そのようなものとして、それらは、特異的コロナウイルスを、そのコロナウイルスに通常は感染しない特異的標的細胞へと向け直すことが可能である。そのような二重特異性アダプターを使用して行われた研究は、宿主細胞指向性障壁が低減したら、例えば、MHVは非マウス細胞における感染を確立しうることを示した。
コロナウイルスに関しては、そのような二重特異性アダプターは、とりわけ、Wurdinger[22]により記載されている。この論文は、非ヒトコロナウイルスをヒト癌細胞へと標的化するための二重特異性アダプターとしての二重特異性一本鎖抗体の使用を記載している。この論文において使用されているウイルス結合性部分は、FIPスパイクタンパク質に対して産生した抗体に由来し、一方、標的細胞結合性部分は、ヒト上皮増殖因子受容体(EGFR)に対して産生した抗体に由来する。
Wurdingerによるもう1つの論文[21]においては、MHV結合性部分としての、MHV細胞受容体CEACAM1aのN末端部分、いわゆる可溶性受容体(soR)(細胞表面から突出している受容体の部分のN末端ドメイン)と、標的細胞結合性部分としての、ヒト上皮増殖因子受容体(EGFR)に対して産生した抗体とを含むもう1つの二重特異性アダプターが記載されている。
しかし、ウイルスを(腫瘍)細胞に標的化するためのそのような二重特異性アダプターの使用は以下の2つの欠点を有する:1)該二重特異性アダプターは別個に提供される必要があり、該ウイルスと一緒に、好ましくは該ウイルスに結合させて、宿主に投与される必要があること、ならびに2)それは、ウイルスが複製周期を終了し、新たなウイルス粒子を産生するたびに宿主に再投与される必要があること。これは、デノボ(de novo)産生ウイルス粒子を向け直して更なる(腫瘍)細胞に感染させるために必要である。
理論的には、これらの課題を克服するために、二重特異性アダプターをコードする遺伝情報をウイルスゲノム内に導入して、感染細胞内でウイルスが該アダプター自体を産生することを可能にすることができるであろう。
この概念の理論的実施可能性は、soRとHisタグとから構成される、二重特異性アダプターをコードする発現カセットを、MHVゲノム内に挿入することにより証明された[20]。この自己標的化組換えコロナウイルスは、人工Hisタグ受容体を発現する組換えヒト細胞に感染しうることが示された。[23]において、soRとヒト上皮増殖因子(EGF)とから構成される二重特異性アダプターを今やコードする比較しうる組換えMHVウイルスはEGF受容体発現細胞における多ラウンド感染が可能であり、著しい細胞−細胞融合および標的グリオブラストーマ細胞の効率的な殺傷をもたらすことが示された。ヌードマウスにおける侵襲性U87ΔEGFRグリオブラストーマの正所性頭蓋内腫瘍モデルを用いて、Verheije[23]は、向け直された組換えコロナウイルスが実際に腫瘍溶解能を有することを初めて示した。
しかし、以下の理由により、そのようなアプローチは非常に限られた適用可能性しか有していない。
1)コロナウイルスゲノムは、本質的に、挿入される発現カセットの特徴に関して非常に限られた許容性しか有さない。soRと18核酸のHisタグまたは159核酸のEGFのいずれかとをコードする発現カセットはコロナウイルスゲノム内に挿入されうるが、例えばsoRと一本鎖抗体とをコードする発現カセットは許容されない[20,21]。
2)該アプローチは、1)の理由、ならびに該ウイルスの腫瘍溶解適用ごとに新たな標的細胞結合性部分を見出し、開発し、クローニングする必要があり、通常、そのような新たな標的細胞結合性部分のサイズおよび/または遺伝子特性はコロナウイルスゲノムの挿入許容性を超えることから、万能アプローチではない。
したがって、より万能な腫瘍溶解性が必要とされている。
そのような腫瘍溶解性組換えコロナウイルスを提供することが本発明の目的である。
驚くべきことに、外来配列に対するコロナウイルスゲノムの非常に限られた許容性にもかかわらず、コロナウイルス結合性部分とラクダVHH抗体とを含む二重特異性アダプターがコロナウイルスにおいて成功裏に発現されうることが見出された。
本明細書中で用いる「コロナウイルス結合性部分とラクダVHH抗体部分とを含む二重特異性アダプター」は以下のとおりに理解されるべきである。そのようなアダプターは、一方の側ではコロナウイルスに結合し(これはコロナウイルス結合性部分である)、もう一方の側では細胞成分に結合しうるタンパク質であり、ここで、該細胞部分への前記のもう一方の側の結合は、前記のもう一方の側が該細胞成分に対するいわゆるラクダVHH抗体(これはラクダVHH抗体部分である)を含むために生じる。特に、本発明の二重特異性アダプターは、コロナウイルス結合性部分がVHH抗体部分のN末端側に位置し、あるいはコロナウイルス結合性部分がVHH抗体部分のC末端側に位置するタンパク質である。コロナウイルス結合性部分またはVHH抗体部分は該二重特異性アダプターのC末端またはN末端に存在することが絶対的に必要なわけではない。
そのような二重特異性アダプターの重要な利点の1つは、ラクダVHH抗体部分の使用により、それがそれぞれの腫瘍特異的タンパク質への結合のために容易に適合化されうることである。これは、そのような二重特異性アダプターを、腫瘍細胞へのコロナウイルスの標的化のための非常に万能な装置へと変える。そのような二重特異性アダプターのもう1つの利点は、そのようなアダプターを発現するカセットがコロナウイルスにより常に許容されることである。これは、とりわけ、ラクダVHH抗体部分をコードするカセットの部分が実質的に同じサイズを常に有するために、このカセットが実質的に同じ(小さな)サイズを常に有することによる。それはまた、VHHタンパク質が同じ基本構造を常に有することによる。1つのタンパク質に対して産生されたVHH抗体ともう1つのタンパク質に対して産生されたVHH抗体との間のアミノ酸配列における相違は比較的瑣末なものである。そして主な利点は、コロナウイルス内へのそのような発現カセットの挿入が、感染細胞において該ウイルスがアダプター自体を産生し、それにより自己標的化後代ウイルスを産生することを可能にすることである。
したがって、本発明の第1の実施形態は、該二重特異性アダプターがコロナウイルス結合性部分とラクダVHH抗体部分とを含むことを特徴とする二重特異性アダプターに関する。
(A)通常の抗体(左)および重鎖のみの抗体(中央)の概要図。CH、VH:重鎖の定常および可変ドメイン;CHH、VHH:重鎖のみの抗体からの重鎖の定常および可変ドメイン;(B)HER2結合性VHHの11A4 en 1C8のアミノ酸配列。 soRに基づく標的化構築物の概要図。soR:mCEACAM1のaN末端ドメイン;Igκ:シグナル配列;myc:mycタグ;His:6−ヒスチジン残基タグ;Ala:3−アラニン残基タグ;VHH:重鎖のみの抗体配列からの重鎖の可変ドメイン;T7:T7プロモーター。 ヒト卵巣癌細胞に対する、VHHに基づくアダプタータンパク質を使用するMHVの標的化。ワクシニアT7に基づく発現系において産生されたアダプタータンパク質をMHVと共にインキュベートし、ついで、それを使用して(A)対照CHO−scFv.His、(B)ヒト卵巣MCF7、および(C)ヒト卵巣SKOV3細胞に接種した。感染後20時間の時点で、該細胞を固定し、MHVに対する抗体で染色した。
ラクダVHH抗体は既に20年以上前から当技術分野で良く知られている。それらは現在、ナノボディ(Nanobodies(登録商標))と称されることも多い。VHH抗体は、ラマ・グラマ(Llama glama)を含むラクダ科動物に存在する重鎖のみの抗体の可変領域として定義される。重鎖のみの抗体の存在は20年以上前に見出され、それ以来、これらの抗体からの可変領域の適用が種々の目的で開発されている。細胞へのウイルスの特異的標的化のための二重特異性アダプターにおけるそのようなナノボディの使用は未知であった。勿論、ウイルスにおいてそのような二重特異性アダプターを発現する発現カセットの組込みが示唆されていないことは言うまでもない。本発明の二重特異性アダプターにおけるラクダVHH抗体部分としての使用に適したラクダVHH抗体は、ヒトコブラクダまたはラマのようなラクダを標的細胞の細胞表面タンパク質で免疫化することにより容易に誘導される。そのような標的細胞は腫瘍細胞でありうる。そしてその場合、細胞表面タンパク質は腫瘍特異的細胞表面タンパク質として機能するであろう。腫瘍特異的抗原は、特定のタイプの腫瘍により産生される抗原であって、該腫瘍が発生した組織の正常細胞上に存在しないか又は遥かに少ない量で存在する抗原である。多数のヒト腫瘍特異的抗原が当技術分野で公知であり、例えば、Erb[これは、上皮増殖因子受容体(EGRF)およびヒト上皮増殖因子受容体2(HER2)を含む]のような増殖因子受容体のに属する受容体が挙げられる。EGFRは全腫瘍の60〜70%において過剰発現されるが、Her2は乳癌の特異的マーカーである。他の腫瘍特異的抗原の例としては、癌胎児性抗原(CEA)、細胞表面結合ムチン1(MUC−1)、上皮腫瘍抗原(ETA)、肝細胞増殖因子受容体、IGF様増殖因子受容体1(IGF−1R)、血管内皮増殖因子(VEGF)、炭酸脱水酵素IX(CA−IX)およびグルコース輸送体1(Glut1)が挙げられる。イヌにおいて見出される腫瘍特異的抗原の例としては、例えば、皮膚癌特異的タンパク質Ki67、乳癌特異的c−kitプロトオンコジーン(PDGF受容体)、IX型コラーゲン、およびリンパ腫特異的タンパク質AgNOR、およびErbBファミリーの受容体(EGFRおよびHer2)が挙げられる。これらの腫瘍マーカーからは、Her2受容体がイヌ骨肉腫において頻繁に(過剰)発現される。
それに続く、免疫化動物からの抗原結合性フラグメントのレパトワの単離、およびファージ提示ベクター内へのクローニング、およびパンニングによる抗原特異的クローンの選択が、既に10年以上前から、抗原特異的分子を選択するための常套的な方法となっている[24,25]。この方法はナノボディに適合化されており、これにより、ナノボディの一本鎖特性が該方法を相当に単純化している[26]。免疫化ヒトコブラクダまたはラマの重鎖抗体の抗原結合性レパトワのタッピング(tapping)は、通常の抗体、例えば、一本鎖可変性フラグメント(scFV)形態の抗体のレパトワクローニングほどは複雑でない。なぜなら、無傷抗原結合部位が単一遺伝子フラグメントによりコードされているからである。
一般に、cDNAは、免疫化ヒトコブラクダまたはラマから単離された末梢血リンパ球から調製される。全てのナノボディは1つの単一遺伝子ファミリーに属しているため、それらは、相同境界配列を伴う単一エキソンによりコードされている。したがって、単一免疫化動物の完全インビトロ成熟ナノボディレパトワは1組のプライマーにより増幅されうる。ついで、より大量の物質を得、クローニング目的の制限酵素部位を含有させるために、ネスティッドプライマーを使用する第2のポリメラーゼ連鎖反応を行う。適当な発現ベクターにおける増幅ナノボディ遺伝子フラグメントのクローニングの後、無傷インビトロ成熟抗原結合レパトワを含有するナノボディライブラリーが得られる[26]。VHHのインビボ成熟ゆえに、約10〜10個のナノボディ遺伝子のライブラリーは通常、対応抗原に対してナノモルのアフィニティを有するナノボディの単離をもたらしている[26,27,28]。ナノボディライブラリーは、直接コロニースクリーニングにより又はパンニングにより、抗原特異的結合体の存在に関してスクリーニングされうる。パンニングによる結合体の回収は好ましい方法である。なぜなら、パンニングは、最高アフィニティを有する結合体の選択を可能にするからである[29]。二重特異性アダプターをコードする発現カセット内への、所望のナノボディをコードするDNAのクローニング、およびコロナウイルスゲノム内へのそのような発現カセットの導入の一例が、後記の実施例に示されている。ナノボディ、それらの使用およびそれらの製造方法は、とりわけ、[30〜33]における総説に記載されている。ヒトに対する使用の場合、ナノボディは、所望により、とりわけ「34」に記載されているとおりにヒト化されうる。
該二重特異性アダプターのコロナウイルス結合性部分に関しては、コロナウイルス結合性部分としてコロナウイルススパイクタンパク質受容体を選択することが非常に有利である。MHVが、選択された腫瘍溶解性ウイルスである場合、スパイクタンパク質細胞受容体CEACAM1aが、選択される細胞受容体であろう。CEACAM1aは前記に記載されている(前記を参照されたい)。幾つかの他のコロナウイルスに関しても、コロナウイルススパイクタンパク質受容体が公知である。伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)に関しては、細胞受容体はブタアミノペプチダーゼNである[35,36]。ネコ伝染性腹膜炎ウイルス(FIP)に関しては、それはネコアミノペプチダーゼNである[37]。興味深いことに、FIPスパイクタンパク質細胞受容体は幾つかのI群コロナウイルス、例えばヒトコロナウイルスHCV−229Eに、およびTGEVに結合し、したがって、I群コロナウイルスに対する、より万能な受容体として使用されうる。
したがって、この実施形態の好ましい形態は、コロナウイルス結合性部分がコロナウイルススパイク−タンパク質受容体を含む、本発明の二重特異性アダプターに関する。
原則として、CEACAM1aのN末端部分、いわゆる可溶性受容体(soR)、細胞表面から突出している受容体の部分のドメイン、またはブタアミノペプチダーゼNもしくはネコアミノペプチダーゼNのスパイク結合性ドメインが、コロナウイルス結合性部分として好ましいであろう。該受容体の可溶性部分のみの使用は、スパイクタンパク質への結合能が維持されることを保証すると同時に、疎水性領域の存在による二重特異性アダプターの不適切な発現およびプロセシングのリスクが排除される。
したがって、この実施形態のより好ましい形態は、該コロナウイルス結合性部分がコロナウイルススパイク−タンパク質受容体の可溶性部分のみを含むことを特徴とする、本発明の二重特異性アダプターに関する。
コロナウイルススパイク−タンパク質受容体がコロナウイルス結合性部分として選択された場合、好ましくは、コロナウイルススパイク受容体はMHVスパイク−タンパク質受容体、FIPスパイク−タンパク質受容体またはTGEFスパイク−タンパク質受容体である。
したがって、この実施形態のより一層好ましい形態は、該コロナウイルススパイク−タンパク質受容体が、MHVスパイク−タンパク質受容体、FIPスパイク−タンパク質受容体およびTGEVスパイク−タンパク質受容体、特に、これらの受容体の可溶性部分からなる群から選択される、本発明の二重特異性アダプターに関する。
前記のとおり、本発明の二重特異性アダプターの最も重要な用途の1つは、腫瘍溶解性コロナウイルスの宿主細胞特異性を腫瘍細胞に標的化することである。したがって、この実施形態のより一層好ましい形態は、該ラクダVHH抗体部分が腫瘍特異的抗原に対するものである、本発明の二重特異性アダプターに関する。
前記のとおり、該二重特異性アダプターは、例えば、該二重特異性アダプターの遺伝暗号を含むヌクレオチド配列を発現させることにより製造されうる。このヌクレオチド配列は、好ましくは更に、該二重特異性アダプターの発現に影響を及ぼす調節配列を含む。本発明の二重特異性アダプターをコードするヌクレオチド配列は、好ましくは、機能的転写調節配列(TRS)の制御下に配置される。プラス鎖RNA(コロナ−)ウイルスにおいては、転写調節配列は、ウイルスゲノム内の下流遺伝子の発現を調節するための細胞プロモータの等価体として機能する。本発明の発現カセットがウイルスゲノム内に組込まれる場合には、それは通常、転写調節配列(TRS)を含み、および/またはTRSの下流に組込まれるであろう。好ましくは、これはコロナウイルスTRSである。そのようなTRSおよび適当な挿入部位の例は、とりわけ、de Haan(2002)および(2003)[48,51]に記載されている。
したがって、本発明のもう1つの実施形態は、TRSの制御下に本発明の二重特異性アダプターをコードするヌクレオチド配列を含むRNAまたはDNA分子を含む発現カセットに関する。該ウイルスにおいては該発現カセットはRNAの形態であるが、該発現カセットのクローニング段階中には該カセットはDNAの形態であろう。これは後記実施例に例示されている(後記を参照されたい)。発現カセットは、TRSの制御下に本発明の二重特異性アダプターをコードする遺伝情報を含むRNAまたはDNAの伸長であると理解される。
前記のとおり、驚くべきことに、挿入発現カセットに対するコロナウイルスゲノムの非常に限られた許容性にもかかわらず、コロナウイルス結合性部分とラクダVHH抗体部分とを含む二重特異性アダプターをコードする発現カセットを含む組換えコロナウイルスは尚も生存可能であることが見出された。したがって、本発明のもう1つの実施形態は、該組換えコロナウイルスが本発明の発現カセットを含むことを特徴とする組換えコロナウイルスに関する。
本発明の更にもう1つの実施形態は、医薬としての使用のための、本発明の組換えコロナウイルスに関する。
この実施形態の好ましい形態は、腫瘍の治療(根治)における使用のための、本発明の組換えコロナウイルスに関する。
本発明の組換えコロナウイルスの使用に関しては、以下のとおりに示されうる。該ウイルスは、それらのスパイクに結合したアダプターを既に含有する生形態で投与される。したがって、投与直後に、該ウイルスは、VHHを産生させた抗原である特異的腫瘍特異的抗原を提示する腫瘍細胞を標的とするであろう。そして本発明の組換えコロナウイルスは感染細胞内で該アダプター自体を産生しうるため、それらは自己標的化後代ウイルスを産生する。この後代ウイルスは今度は新たな腫瘍細胞に感染しうる。したがって、少量のウイルス粒子でさえも最終的に多数の腫瘍細胞を排除しうる。したがって、僅か10個のウイルスの量が原理的には腫瘍を最終的に排除すると予想されうる。しかし、本発明の組換えコロナウイルスは、腫瘍特異的タンパク質を提示する細胞のみに結合するため、それらは、基本的に、非腫瘍細胞に対しては無毒性である。したがって、原則として、10個のウイルス粒子までの、より高い用量が、副作用を伴うことなく適用されうる。
投与されるウイルス粒子の量に関しては、宿主の免疫系は該ウイルスを外来物として認識し、免疫反応を生成することにより応答することに留意すべきである。免疫応答の誘導は或る速度で生じる。したがって、少量のウイルス粒子の投与の欠点は、宿主内のウイルス力価が全腫瘍細胞への攻撃に十分に高くなるまでに、数ラウンドの複製を要しうることである。そして、この期間中に、免疫系が成熟し、該ウイルスの中和が開始する。この問題は、大量のウイルスを投与することにより、容易に回避されうる。その結果、宿主内のウイルス力価が全腫瘍細胞への攻撃に十分に高くなるまでに、より少数の複製ラウンドで済むであろう。そのような場合、10〜10個のウイルス粒子の用量が、好ましい用量でありうる。
免疫の誘導の作用から逃れるためのエレガントな代替手段を以下に示す。最初の攻撃は本発明の第1コロナウイルスでなされうる。このウイルスに対する免疫応答が、コロナウイルスの除去を招くレベルに達したら直ぐに、同じ細胞(および好ましくは同じ特異的受容体)に標的化される本発明の第2コロナウイルスが第2攻撃のために使用されうる。この第2コロナウイルスが第1コロナウイルスとの有意な免疫学的交差反応を示さないならば、第2コロナウイルスは、第1コロナウイルスに対して誘導される免疫反応によっては妨げられないであろう。単なる一例に過ぎないが、このアプローチにおいては、本発明のコロナウイルスはMHVであることが可能であり、本発明の第2コロナウイルスはFIPVであることが可能である。
該腫瘍特異的抗原が完全には腫瘍特異的でないと考えられる理由があり、したがって、遥かに少ない量ではあるが非腫瘍細胞上に存在しうる場合には、より低い用量のウイルス粒子を投与することが安全であろう。そのような場合には、10〜10個のウイルス粒子の用量が、好ましい用量でありうる。
本発明の組換えコロナウイルスの投与は、好ましくは、注射により行われる。該ウイルスは、好ましくは、医薬上許容される溶液、例えば生理塩液またはバッファー中で投与される。腫瘍は、典型的に、十分に潅流されるため、該ウイルスは、例えば、血流中に直接的に投与されうる。しかし、充実性腫瘍の治療のためには、該腫瘍において又は該腫瘍の周囲に該ウイルスを投与することも有利でありうる。投与されるウイルスの量に応じて、複数の部位および/または時点において複数用量が要求されうる。
また、本発明のもう1つの実施形態は、本発明の二重特異性アダプターを含む医薬組成物に関する。
本発明の更にもう1つの実施形態は、本発明の発現カセットを含む医薬組成物に関する。
本発明の更にもう1つの実施形態は、本発明の組換えコロナウイルスを含む医薬組成物に関する。
後記実施例は、インビボ状況における本発明の組換えコロナウイルスの投与方法に関する十分な情報を提供する。
実施例1
MCF7細胞でのラマ・グラマの免疫化
ヒト卵巣癌細胞の細胞表面タンパク質に対する体液性免疫応答を誘導するために、MCF7細胞(注射当たり約10個の細胞)の無傷ヒト細胞調製物をラマに注射した。各動物は7用量の皮下投与抗原の投与を1週間間隔で受けた。第0日(免疫化前)ならびに免疫化の4および6週間後に、免疫前血清および免疫血清を集めた。最後の抗原注射の4日後に、血液を集め、末梢血リンパ球(PBL)をFicoll−Paque(商標)PLUS勾配(Amersham Biosciences,Little Chalfont,UK)上の密度勾配遠心分離により精製して、約10個のPBLを単離した。
ファージVHHレパトワの構築
全RNAを、記載されているとおりに(50)、これらのPLBから抽出し、オリゴ−dTプライマーおよびSuperScript III First−Strand Synthesis System for RT−PCR(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を該製造業者のプロトコールに従い使用して、cDNAへと転写した。次に、cDNAをRNAアーゼHで処理して、残留RNAを枯渇させた後、QIAquick PCR Purification Kit (Qiagen,Venlo,The Netherlands)を使用して精製を行った。ついで、精製されたcDNAを鋳型として使用し、2つのフォワードフレームワーク1(FR1)特異的プライマー:5’−GGCTGAGCTGGGTGGTCCTGG−3’および5’−GGCTGAGTTTGGTGGTCCTGG−3’を4:1の比で、そしてリバースCH2フラグメントプライマー:5’−GGTACGTGCTGTTGAACTGTTCC−3’を使用して、Ig重鎖コード化遺伝子セグメントのレパトワを増幅した。この増幅操作は約700bp(FR1からCH2までの重鎖のみの抗体に相当する)のPCR断片を与えた。ついで、それらの2つのクラスの重鎖コード化遺伝子をアガロースゲル上でサイズ分離し、重鎖のみのIgGをコードする遺伝子をQIAquick PCR精製キット(Qiagen,Venlo,The Netherlands)で精製した。次の工程において、精製されたDNAをネスティッドPCRにおいて鋳型として使用した。該PCRにおいては、フォワードFR1特異的プライマー:5’−CATTTGAGTTGGCCTAGCCGGCCATGGCAGAGGTGCAGCTGGTGGAGTCTGGGGG−3’により、重鎖のみの抗体フラグメントの5’末端にSfi部位を導入した。BstEII制限部位はVHH遺伝子のFR4の約90%において天然に存在するため、PCR増幅遺伝子のレパトワをSfiIおよびBstEIIで切断し、生じた400bpのcDNA断片をゲル電気泳動により精製した。最後に、cDNA断片を、繊維状バクテリオファージ上の提示のためにファジミドベクターpUR8100内に連結し(52)、大腸菌(Escherichia coli)TG1(K12,Δ(lac−pro),supE,thi,hsdD5/F’traD36,proA+B+,lacIq,lacZΔM15)内に電気形質転換(electo−transform)した。これはそれぞれ約10個の形質転換体の「免疫」VHHレパトワを与えた。
抗HER2 VHH断片のファージ提示選択
ヒトHER2受容体に結合する抗体を選択するために、幾つかのファージ提示選択を行った。第1のアプローチにおいては、捕捉組換え精製HER2外部ドメイン(ECD)(R&D Systems,Oxon,UK)上で抗HER2ファージを選択した。Maxisorpプレート(Nunc,Rochester,MN,USA)を1/500の希釈度のポリクローナルウサギ抗ヒトIgG抗体(DakoCytomation,Glostrup,Denmark)で4℃で一晩コートし、ついで該プレートをPBSで3回洗浄し、PBS中の漸減量の組換え精製HER2−ECD(0,5μg/ウェル;0,1μg/ウェル;0,05μg/ウェル;0,01μg/ウェル)と共に室温で2時間インキュベートした。未結合HER2−ECDをPBSで洗い落とし、該コート化ウェルをPBS中の4% 乳粉末で室温で1時間ブロッキングした。該「免疫」ライブラリーから調製され4% 乳粉末で室温で30分間にわたってヘッド・オーバー・ヘッド(head−over−head)で予備ブロッキングされたファージを次いで、固定化HER2−ECDへの結合のためにパンニングした。PBS/0.05% Tween−20での徹底的な洗浄の後、PBS中の1mg/ml トリプシン(Sigma−Aldrich)でファージを30分間溶出し、ついでMilliQ(Sigma−Aldrich)中の2mg/ml トリプシンインヒビターの添加によりトリプシンを中和した。追い出されたファージを使用して、指数関数的に増殖している大腸菌(E.coli)TG1に37℃で30分間にわたって感染させた。2%(w/v)グルコースおよび100μg/ml アンピシリンを含有するLB寒天プレート上で細菌をプレーティングした。この設定においては、VHH−ファージ1C8を、HER2−ECD外部ドメインに高いアフィニティで結合するその能力に基づいて選択した。
第2のアプローチにおいては、2つの工程で、すなわち、第1ラウンドにおいては溶液中の生BT474細胞上で、そして第2ラウンドにおいてはビオチン化HER2−ECD上で、「免疫」ライブラリーから調製されたファージをパンニングした。簡潔に説明すると、HybriCare Medium(ウシ胎児血清、ペニシリン、ストレプトマイシンおよびグルタミンを含有する)中の種々の量のBT474細胞(410細胞〜410細胞)と共に、ファージを、室温で回転させながら2時間インキュベートした。未結合ファージを、500×gで5分間の遠心分離により、PBSでの3回の連続的洗浄工程において除去した。最後の洗浄工程の後、細胞をPBS中の1mlg/ml トリプシンに再懸濁させ、室温で30分間インキュベートした。トリプシンインヒビター(MQ中の2mg/ml)を加えて該酵素を中和し、細胞を500×gで5分間遠心沈降させた。溶出ファージを使用して、指数関数的に増殖している大腸菌(E.coli)TG1に37℃で30分間にわたって感染させた。感染細菌を、100μg アンピシリンおよび2% グルコースで補足されたLB培地に加え、振とう器内で37℃でO/Nで増殖させた。この選択で得られたものを第2ラウンドにおいて使用し、ここで、PBS中の2% BSAで30分間にわたって予備ブロッキングされたファージを10nM〜10pM ビオチン化HER2−ECDと共にヘッド・オーバー・ヘッド・ローターにおいて室温で2時間インキュベートした。5倍モル過剰のビオチン(ThermoScientific,Rockford,USA)を使用し、EZ−Link(登録商標)NHS−ビオチンを該製造業者のプロトコールに従い使用して、HER2−ECDをビオチン化した。未結合ビオチンをゼバ脱塩遠心カラム(Zeba Desalt Spin Columns)(ThermoScientific,Rockford,USA)上で除去した。Dynabeads(登録商標)M−270ストレプトアビジン(Invitrogen Dynal AS,Oslo,Norway)をPBSで1回洗浄し、PBS中の2% BSAで室温で30分間ブロッキングし、ついでファージおよびビオチン化HER2−ECDの溶液に室温で1時間にわたって加えた。ヘッド・オーバー・ヘッド・ローター上のインキュベーションの後、該ビーズをPBS中の0.05% Tween−20で10回およびPBS中で2回洗浄した。結合ファージをトリプシンで溶出し、それを使用して、前記のとおりに大腸菌(E.coli)TG1に感染させた。この設定においては、VHH−ファージ11A4を、HER2外部ドメインに高いアフィニティで結合するその能力に基づいて選択した。Qiagen Midiprep DNA単離法(Qiagen,Venlo,The Netherlands)を用いて、1C8および11A4クローンの細菌細胞培養からDNAを単離した。最後に、配列解析を行うことにより、VHH 1C8および11A4のコード配列を特定した。VHH 1C8および11A4のアミノ酸配列を図1に示す。
VHHコード化アダプター構築物の構築
mCEACAM1a受容体のアミノ末端D1ドメイン(soR)をコードする遺伝子の構築は既に記載されている(20)。簡潔に説明すると、フォワードプライマー:5’−CATGGGCCCAGCCGGCCGAGCTGGCCTCAGCACAT−3’およびリバースプライマー:5’−CATGGCGGCCGCGGGGTGTACATGAAATCG−3’を使用して、プラスミドpCEP4:sMHVR−Ig(T.Gallagherにより快く提供されたもの)上でPCRを行った。得られたDNA断片soRは、5’SfiIおよび3’NotI部位(該プライマーにおいて下線で示されている)を含有していた。ついで、これらの制限酵素を使用して、該断片を発現ベクターpSecTag2内にクローニングして、soR−VHH発現カセットの生成を可能にする発現ベクターpSTsoR−x−mychisを得た(20)。発現カセットVHH−soRを得るために、まず、NotI部位の下流に追加的なHpaI部位を含有するリンカーを発現ベクターpSecTag2に含有させた。該soR遺伝子を、その天然シグナル配列を欠く、より小さなsoR[これは、それぞれNotIおよびHpaI制限部位(下線部)を有するフォワードプライマー:5’−CAGTGCGGCCGCCGAAGTCACCATTGAGGCTGT−3’および5’−ACTGGTTAACGGGGTGTACATGAAATCGC−3’を使用するPCRにより得られた]で置換した。これは発現ベクターpST−x−soRmychisを与えた。
共にヒトHER2に対するものである1C8および11A4のVHH配列を、フォワードプライマー:5’−GCGGCCGCCGAGGTGCAGCTGGTGGAG−3’およびリバースプライマー:5’−GCGGCCGCTGAGGAGACGGTGACCTG−3’を使用するPCRにより得た。得られたPCR断片をNotI(プライマーにおける下線部)で消化し、ついで両方の発現ベクターにおけるこの制限部位内にクローニングした。該インサートの正しい配向および配列が配列決定により確認された。
該構築物の概要図を図2に示す。全ての構築物はmCEACAM1aのN末端ドメインをVHH配列との融合体(C末端においてsoR−VHHまたはN末端においてVHH−soR)としてコードしている。それらの前方にはアミノ末端Igκシグナル配列が、後方にはカルボキシ末端myc−Hisタグが、T7プロモーターの制御下で存在する。soR断片とVHH断片との間に3Alaリンカーが存在する。
アダプタータンパク質の製造
soRに基づくアダプタータンパク質の製造のために、Ost7−1細胞のサブコンフルエント単層にT7ポリメラーゼを発現するワクシニアウイルス(vTF7−3)を5の感染多重度で感染させ(t=0時間)、それを、リポフェクチン(Lipofectin)(Life Technologies,Ltd.,Paisley,United Kingdom)を使用して、pST−soR、pST−soR−VHHまたはpST−VHH−soRでトランスフェクトした。培地をt=4.5時間において新鮮なものにし、t=20時間において回収し、3,000rpmで10分間遠心分離して、それを細胞残渣から取り出した。soRタンパク質を含有する上清を20% スクロースクッション上にローディングし、13,000rpmで90分間遠心分離して、vTF7−3ウイルスを除去した。該タンパク質バッチを−20℃で貯蔵した。
細胞およびウイルス
マウスOst7−1細胞(53)(B.Mossから入手)、ハムスターCHO−His.scFv(54)(T.Nakamuraから入手)、ヒト卵巣癌細胞系SKOV3(ATCC HTB−77)およびMCF7(ATCC HTB−22)を全て、10% ウシ胎児血清(FCS)、100IU/ml ペニシリンおよび100μg/ml ゲンタマイシン(全て、Life Technologies,Ltd.,Paisley,United Kingdomからのもの)を含有するダルベッコ変法イーグル培地(DMEM;Cambrex Bio Science,Verviers,Belgium)中で維持した。MHV−A59のストックを増殖させ、力価測定した(既に記載されているとおりに行った(51))。
細胞培養のイムノペルオキシダーゼ染色
アダプタータンパク質の存在下または非存在下にMHVが接種された細胞を、接種後20時間の時点で、3.7% パラホルムアルデヒドを含有するPBSで固定した。該細胞を、1% Triton X−100を含有するPBSで透過性亢進させ、ついで、1:300に希釈されたk134抗MHV血清と共に、ついで、1:300に希釈されたブタ抗ウサギペルオキシダーゼ(DAKO,Glostrup,Denmark)と共に(どちらも、5% ウシ胎児血清を含有するPBS中)、インキュベートした。該細胞を、AEC(Brunschwig,Amsterdam,The Netherlands)を該製造業者のプロトコールに従い使用して染色し、光学顕微鏡法により分析した。
結果
アダプタータンパク質の機能性
該soR−VHHアダプタータンパク質の標的化能を調べるために、まず、対照細胞系CHO−scFv.His細胞(人工His受容体を構成的に発現する)に感染するその能力を試験することにより、これらのタンパク質が適切に産生されるかどうかを試験した。MHV−A59をsoR−1C8、soR−11A4、1C8−soR、11A4−soRと共に、または標的化装置を伴わないsoRを含有する対照上清と共にプレインキュベートし、これらの混合物を、並行して、これらの細胞上へ2時間接種した。接種後20時間の時点で、該細胞を固定し、MHVに対するポリクローナル抗体を使用して免疫染色を行った。全ての場合において染色が観察されたため、全てのアダプタータンパク質がMHVをCHO−His.scFv細胞に向け直すことが可能であったことを、データは示している(図3A)。また、コロナウイルス感染の目印であるシンシチウム形成が観察できた。模擬トランスフェクト化細胞からの細胞培養上清が接種された細胞は、予想どおり、陰性のままであった(示されていない)。興味深いことに、soR−VHHおよびVHH−soRは共に、MHVを向け直すことが可能であった。このことは、VHHのN末端およびC末端の両方の伸長が許容され、その標的化能に有害でなかったことを示している。
ヒトHER2を発現する細胞の可溶性受容体媒介性MHV感染
次に、類似した標的化実験を行った。この場合、HER2発現ヒト卵巣癌細胞にMHV−アダプタータンパク質混合物を接種した。この目的には、それぞれ高い及び低いHER2発現を示すMCF7細胞およびSKOV3細胞の両方を使用した。感染後20時間の時点で、該接種細胞の免疫染色は、両方の細胞系が、VHH含有アダプタータンパク質で向け直されたMHVには感染しうるが、対照タンパク質には感染し得ないことを示した(図3Bおよび3C)。感染MCF7細胞の数は陽性SKOV3細胞の数より相当に少なかったが、これはこれらの細胞によるHER2受容体発現における相違によるものだと考えられうる。また、明らかなシンシチウム形成がSKOV3では観察できたが、MCF7細胞では観察できなかった。結論としては、該感染は、特異的VHHにより代表される標的化部分とHER2受容体発現の両方に依存的であった。
実施例2:
標的化組換えのためのベクターの構築
MHV−A59のウイルスゲノムにおける追加的な発現カセットからの該アダプタータンパク質の発現を可能にするために、上流転写調節配列(TRS)(20)を含む、VHH−soRmychisおよびsoR−VHH−mychisをコードする遺伝子を、まず、MHV−A59のS遺伝子に融合したレプリカーゼ遺伝子1bの約1,200bpの3’末端を含有するpXH1802(48)内にクローニングする。この目的のために、該インサートを、該ベクターをEcoRVおよびPmeIで消化することにより得、該精製断片をpXH1802のクレノウ処理HindIII部位内にクローニングする。ついで、得られたプラスミドをRsrIIおよびAvrIIで消化し、得られた断片を、同じ酵素で処理されたpMH54(16)内にクローニングする。これは、標的化組換えに適した転写ベクターpMH−soR−VHH−myHisおよびpMH−VHH−soR−mycHisを与えた。
標的化組換え
アダプター遺伝子VHH−soR−myHisおよびsoR−VHH−mycHisを追加的な発現カセットとして、既に記載されているとおりに(48,16,49,20)、標的化RNA組換えにより、MHVゲノム内に導入する。簡潔に説明すると、PacIで線状化されたプラスミドpMH−VHH−soR−myHisおよびpMH−soR−VHH−mycHisからインビトロで転写されたドナーRNAを、4時間前に0.5の感染多重度(MOI)でfMHVに感染したネコFCWF−4細胞内にエレクトロポレーションによりトランスフェクトする。ついで、これらの細胞を培養フラスコ内でプレーティングし、24時間後に培養上清を集める。後代ウイルスをプラーク精製し、ウイルスストックをLR7細胞上で増殖させる。これらのウイルスストックからの精製ウイルスRNAでの逆転写(RT)−PCRによる該追加的発現カセットの存在の確認の後、該ストックのウイルス力価をLR7細胞上の終点希釈により決定する。ついで、これらの継代2ウイルスストックを該実験において使用する。各ウイルスに関して、該ウイルスゲノムの他の部分における意図されない突然変異により引き起こされる作用に関する対照としての、2つの独立した組換え体を作製する。
ウイルスRNA単離およびRT−PCR
まず、QIAGENウイルスRNA単離キット(製造業者に従う)を使用して、140μlのウイルス含有培養上清からウイルスRNAを単離する。ついで、MHVゲノム(GenBankアクセッション番号NC 001846)のnt 24,110〜24,128に位置するリバースプライマー1127(5’−CCAGTAAGCAATAATGTGG−3’)を使用して、該単離RNAでの逆転写を行う。挿入された発現カセットを含有する領域を重複しているプライマー1173 (5’−GACTTAGTCCTCTCCTTGATTG−3’,nt 21650〜21671)および1260(5’−CTTCAACGGTCTCAGTGC−3’,nt 24,041〜24,058)を使用して、PCRを行う。ついで、該インサートの配列を確認するために、得られた断片を配列決定する。
標的細胞の接種
1×10個の量のCHO−His.scFv、SKOV3およびMCF7細胞に0.5×10 TICD50を接種する。接種後16時間の時点で、該細胞を固定し、MHV抗血清(前記のとおり)を使用するイムノペルオキシダーゼ染色を行って、該細胞がウイルスタンパク質を発現したかどうか、したがって組換えMHVに感染したかどうかを分析する。
文献:
Figure 2015511489

Figure 2015511489

Figure 2015511489

Claims (8)

  1. 二重特異性アダプターをコードするヌクレオチド配列を含むRNAまたはDNA分子を含む発現カセットを組換えコロナウイルスが含むことを特徴とする組換えコロナウイルスであって、該二重特異性アダプターが、コロナウイルス結合性部分とラクダVHH抗体部分とを含むタンパク質であり、二重特異性アダプターをコードするヌクレオチド配列が転写調節配列(TRS)の制御下にある、組換えコロナウイルス。
  2. 該コロナウイルス結合性部分がコロナウイルススパイク−タンパク質受容体を含む、請求項1記載の組換えコロナウイルス。
  3. 該コロナウイルス結合性部分のみが該コロナウイルススパイク−タンパク質受容体の可溶性部分を含むことを特徴とする、請求項2記載の組換えコロナウイルス。
  4. 該コロナウイルススパイク−タンパク質受容体が、マウス肝炎ウイルス(MHV)スパイク−タンパク質受容体、ネコ伝染性腹膜炎ウイルス(FIPV)スパイク−タンパク質受容体および伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)スパイク−タンパク質受容体からなる群から選択されることを特徴とする、請求項2または3記載の組換えコロナウイルス。
  5. 該ラクダVHH抗体部分が腫瘍特異的抗原に対するものであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の組換えコロナウイルス。
  6. 医薬としての使用のための、請求項1〜5のいずれか1項記載の組換えコロナウイルス。
  7. 腫瘍の治療における使用のための、請求項1〜4のいずれか1項記載の組換えコロナウイルス。
  8. 請求項1〜5のいずれか1項記載の組換えコロナウイルスを含む医薬組成物。
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