JP2017114911A - Cd40およびパターン認識受容体アダプターを誘発することによる免疫応答を生成するための方法および組成物 - Google Patents

Cd40およびパターン認識受容体アダプターを誘発することによる免疫応答を生成するための方法および組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】CD40およびパターン認識受容体アダプターを誘発することによる免疫応答を生成するための方法および組成物の提供。
【解決手段】誘発性パターン認識受容体アダプターまたはアダプター断片およびCD40の活性を誘発することによって抗原提示細胞を活性化し、免疫応答を誘導するための方法が提供される。誘発性CD40ペプチドおよび誘発性パターン認識受容体アダプターまたはアダプター断片を含むキメラタンパク質をコードする配列を含む核酸組成物もまた提供される。
【選択図】なし

Description

関連する特許出願
優先権を、2009年5月27日に出願され、表題「Methods and Compositions for Generating an Immune Response by Inducing CD40 and Pattern Recognition Receptor Adapters」の米国仮出願第61/181,572号、2009年2月18日に出願され、表題「Methods and Compositions for Generating an Immune Response by Inducing CD40 and Pattern Recognition Receptor Adapters」の米国仮出願第61/153,562号、および2008年9月22日に出願され、表題「Methods and Compositions for Generating an Immune Response by Inducing CD40 and Pattern Recognition Receptor Adapters」の米国仮出願第61/099,163号(これらは、全てそれらの全体が参考として本明細書に引用され、そして援用される)に対して主張する。
発明の分野
本発明は、一般的に免疫学の分野、そして特に、抗原提示細胞を活性化する、および免疫応答を誘発するための方法および組成物に関する。
連邦政府によって後援された研究についての声明
本発明は、NIH助成金第R01−CA120411号の下、政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有し得る。
背景
抗原を処理し、かつ提示するそれらの特有の方法ならびに副刺激分子およびサイトカイン分子の高レベルの発現に対する潜在能力により、樹状細胞(DC)は、ナイーブT細胞を刺激し、かつ活性化するための、有効な抗原提示細胞(APC)となる(Banchereau J、Paczesny S、Blanco Pら Dendritic cells: controllers of the immune system and a new promise for immunotherapy. Ann N Y Acad Sci. 2003年;987巻:180〜187頁)。この特性は、有望な結果を伴う、多くの臨床試験における予防接種のための細胞のプラットフォームとしてのそれらの広範囲の使用に至った(O’Neill DW、Adams S、Bhardwaj N. Manipulating dendritic cell biology for the active immunotherapy of cancer. Blood. 2004年;104巻:2235〜2246頁;Rosenberg SA. A new era for cancer immunotherapy based on the genes that encode cancer antigens. Immunity. 1999年;10巻:281〜287頁)。しかしながら、癌患者におけるDCワクチンの臨床的有効性は、最適以下の活性化、流入領域リンパ節への限られた遊走、およびリンパ節環境における最適なT細胞活性化のための不十分な寿命を含む、おそらく多くの重大な欠失により、不満足なものであった。
DCベースの癌ワクチンの最適化におけるパラメーターは、CD4+、CD8+T細胞、および調節性T(Treg)細胞などのような免疫エフェクター細胞とのDCの相互作用である。これらの相互作用では、DCの成熟状態は、結果として生じるエフェクター機能を決定する重要な因子である(Steinman RM、Hawiger D、Nussenzweig MC. Tolerogenic dendritic cells. Annu Rev Immunol. 2003年;21巻:685〜711頁)。Treg増殖を最小限にしながら、CD4+およびCD8+T細胞刺激を最大限にするために、DCは、完全に成熟し、高レベルの副刺激分子(CD40、CD80、およびCD86のような)ならびにIL−12p70およびIL−6のような炎症誘発性サイトカインを発現する必要がある。等しく重要なことに、DCは、T細胞相互作用を開始するために予防接種の部位から流入領域リンパ節まで効率的に遊走することができなければならない(Vieweg J、Jackson A. Modulation of antitumor responses by dendritic cells. Springer Semin Immunopathol. 2005年;26巻:329〜341頁)。
単球由来未成熟DCのex vivo成熟については、大多数のDCベースの治験は、TNF−アルファ、IL−1ベータ、IL−6、およびPGEからなる、標準の成熟サイトカインカクテル(MC)を使用してきた。標準の成熟カクテルにおけるプロスタグランジンE2(PGE2)の主要な機能は、CCケモカイン受容体7(CCR7)を、そのリガンド、CCケモカインリガンド19(CCL19)およびCCL21に対して感作し、それにより流入領域リンパ節へのDCの遊走性能を増強することである(Scandella E、Men Y、Gillessen S、Forster R、Groettrup M. Prostaglandin E2 is a key factor for CCR7 surface expression and migration of monocyte−derived dendritic cells. Blood. 2002年;100巻:1354〜1361頁;Luft T、Jefford M、Luetjens Pら Functionally distinct dendritic cell (DC) populations induced by physiologic stimuli: prostaglandin E(2) regulates the migratory capacity of specific DC subsets. Blood. 2002年;100巻:1362〜1372頁)。しかしながら、PGE2はまた、T細胞増殖の抑制(Goodwin JS、Bankhurst AD、Messner RP. Suppression of human T−cell mitogenesis by prostaglandin. Existence of a prostaglandin−producing suppressor cell. J Exp Med. 1977年;146巻:1719〜1734頁;Goodwin JS. Immunomodulation by eicosanoids and anti−inflammatory drugs. Curr Opin Immunol. 1989年;2巻:264〜268頁)、炎症誘発性サイトカイン産生(例えばIL−12p70およびTNF−アルファ)の阻害(Kalinski P、Vieira PL、Schuitemaker JH、de Jong EC、Kapsenberg ML. Prostaglandin E(2) is a selective inducer of interleukin−12 p40 (IL−12p40) production and an inhibitor of bioactive IL−12p70 heterodimer. Blood. 2001年;97巻:3466〜3469頁;van der Pouw Kraan TC、Boeije LC、Smeenk RJ、Wijdenes J、Aarden LA. Prostaglandin−E2 is a potent inhibitor of human interleukin 12 production. J Exp Med. 1995年;181巻:775〜779頁))の阻害、ならびに主要組織適合複合体(MHC)II表面発現のダウンレギュレーション(Snyder DS、Beller DI、Unanue ER. Prostaglandins modulate macrophage Ia expression. Nature. 1982年;299巻:163〜165頁)を含む、免疫応答の刺激に対する、潜在的に有害な多数の特性を有することが報告されてきた。そのため、遊走を促進しながら、PGE2を回避することができる成熟プロトコールは、おそらく、DCベースのワクチンの治療上の有効性を改善するであろう。
CD40シグナル経路の標的一時的制御に基づくDC活性化系は、リンパ組織内のDCの刺激誘発性(pro−stimulatory)状態を拡張するために開発されてきた。DCの機能性は、CD40シグナル伝達の大きさおよび期間の両方を増加させることによって改善された(非特許文献1)。これを達成するために、CD40受容体は、CD40の細胞質ドメインが膜ターゲティング配列と共に合成リガンド結合ドメインに融合されるように再設計された。二量体化の化学的誘発物質(CID)と呼ばれる脂質透過性二量体化薬物AP20187(AP)の投与(非特許文献2)は、マウスDCにおけるCD40依存的シグナル伝達カスケードのin vivo誘発に至った。この誘発戦略は、他の活性化様式を用いて達成されるもの以上に、in vivoにおける、明示される抗原および腫瘍の両方に対する免疫原性を著しく増強した(非特許文献1)。マウスにおけるこのキメラリガンド誘発性CD40(iCD40と命名される)の強い効力は、この方法が、ヒトDCワクチンの効力を同様に増強するかもしれないことを示唆した。
Toll様受容体(TLR)シグナル伝達がその例であるパターン認識受容体(PRR)シグナル伝達もまた、DCの成熟および活性化の誘発における重大な役割を果たし、ヒトDCは、多数の別のTLRを発現する(非特許文献3)。11種の哺乳動物TLRは、様々な病原体由来巨大分子に応答し、適応免疫の開始と共に自然免疫応答の活性化に寄与する。リポ多糖(LPS)および臨床的に関係のある誘導体、モノホスホリルリピドA(MPL)は、細胞表面TLR−4複合体に結合し(非特許文献3)、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPK)p38およびc−Junキナーゼ(JNK)と共にNF−カッパBおよびIRF3などのような転写因子の誘発に結果的になる様々なシグナル経路に至る(非特許文献4;非特許文献5)。このプロセスの間に、DCは、成熟し、IL−6、IL−12、およびI型インターフェロンのような炎症誘発性サイトカインを部分的にアップレギュレートする(非特許文献6)。LPS誘発成熟は、DCがin vitroおよびin vivoにおいて抗原特異的T細胞応答を刺激する能力を増強することが示されてきた(非特許文献7)。CD40ペプチドをコードする核酸を細胞に形質導入するステップを含む、抗原提示細胞を活性化するための方法は、特許文献1において記載されており、誘発性CD40ペプチドおよびパターン認識受容体または経路における他の下流タンパク質を含むキメラタンパク質をコードする核酸を細胞にトランスフェクトするステップを含む、抗原提示細胞を活性化するための方法は、本明細書において参照によってこれによって組み込まれる、特許文献2として公開されている、2007年10月19日に提出された国際特許出願第PCT/US2007/081963号において記載されている。
米国特許第7,404,950号明細書 国際公開第2008/049113号
Hanks BA、Jiang J、Singh RAら Re−engineered CD40 receptor enables potent pharmacological activation of dendritic−cell cancer vaccines in vivo. Nat Med. 2005年;11巻:130〜137頁 Spencer DM、Wandless TJ、Schreiber SL、Crabtree GR. Controlling signal transduction with synthetic ligands. Science. 1993年;262巻:1019〜1024頁 Kadowaki N、Ho S、Antonenko Sら Subsets of human dendritic cell precursors express different toll−like receptors and respond to different microbial antigens. J Exp Med. 2001年;194巻:863〜869頁 Ardeshna KM、Pizzey AR、Devereux S、Khwaja A. The PI3 kinase, p38 SAP kinase, and NF−kappaB signal transduction pathways are involved in the survival and maturation of lipopolysaccharide−stimulated human monocyte−derived dendritic cells. Blood. 2000年;96巻:1039〜1046頁 Ismaili J、Rennesson J、Aksoy Eら Monophosphoryl lipid A activates both human dendritic cells and T cells. J Immunol. 2002年;168巻:926〜932頁 Rescigno M、Martino M、Sutherland CL、Gold MR、Ricciardi−Castagnoli P. Dendritic cell survival and maturation are regulated by different signaling pathways. J Exp Med. 1998年;188巻:2175〜2180頁 Lapointe R、Toso JF、Butts C、Young HA、Hwu P. Human dendritic cells require multiple activation signals for the efficient generation of tumor antigen−specific T lymphocytes. Eur J Immunol. 2000年;30巻:3291〜3298頁
誘発性CD40(iCD40)系は、ヒト樹状細胞(DC)に適用されており、iCD40シグナル伝達をパターン認識受容体(PRR)アダプター連結と組み合わせることにより、ヒトDCの持続性で強い活性化が引き起こされることが実証されてきた。これらの特徴は、例えば、進行ホルモン不応性前立腺癌のような癌を治療するための癌免疫療法の基礎を形成する。したがって、誘発CD40および誘発性PRRアダプターの組合せは、抗原提示細胞を相乗的に活性化し、抗原に対する免疫応答を誘発することが発見された。誘発性PRRアダプターは、例えば、MyD88およびTRIFを含み、例えばNOD様受容体、例えばNOD1またはNOD2およびRIG様ヘリカーゼ、例えばRIG−IまたはMda−5などのような誘発性パターン認識受容体もまた、誘発性CD40と組み合わせて使用されてもよい。抗原提示細胞を活性化するための方法であって、抗原提示細胞に、キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸を形質導入するステップであって、前記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、(iii)細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびに(iv)TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチドおよびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含むステップならびに前記抗原提示細胞を、前記リガンド結合領域に結合する非タンパク質多量体リガンドと接触させるステップを含み、それにより前記抗原提示細胞は活性化される方法が本明細書において提供される。
したがって、本明細書において、抗原提示細胞を活性化するための方法であって、抗原提示細胞に、キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸をトランスフェクトまたは形質導入するステップであって、前記キメラタンパク質は、膜ターゲティング領域、リガンド結合領域、細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびにMyD88ペプチド、TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチド、NOD2ペプチド、RIG−1ペプチド、およびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含むステップならびに前記抗原提示細胞を、前記リガンド結合領域に結合する非タンパク質多量体リガンドと接触させるステップを含み、それにより前記抗原提示細胞は活性化される方法が提供される。方法および組成物の細胞質CD40ポリペプチド領域は、例えば、配列番号2の細胞質領域のペプチド配列を有していてもよく、例えば、配列番号1における細胞質ポリペプチド領域をコードするポリヌクレオチド配列によってコードされてもよい。
抗原提示細胞を活性化するための方法であって、抗原提示細胞に、キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸をトランスフェクトまたは形質導入するステップであって、前記キメラタンパク質は、膜ターゲティング領域、リガンド結合領域、およびTIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチドを含むステップならびに前記抗原提示細胞を、前記リガンド結合領域に結合する非タンパク質多量体リガンドと接触させるステップを含み、それにより前記抗原提示細胞は活性化される方法もまた提供される。キメラタンパク質は、CD40ポリペプチド領域をさらに含んでいてもよい。
キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸を含む組成物であって、前記キメラタンパク質は、膜ターゲティング領域、リガンド結合領域、細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびにMyD88ペプチド、TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチド、NOD2ペプチド、RIG−1ペプチド、およびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含む組成物がさらに提供される。
抗原提示細胞は、活性化抗原提示細胞と関連する1つまたは複数の活性が、当業者によって観察および/または測定される可能性がある場合、「活性化されている」。例えば、抗原提示細胞は、本明細書において提示される発現ベクターとの接触後に、活性化と関連する活性が、発現ベクターと接触させていない、またはネガティブ対照ベクターと接触させた抗原提示細胞と比較して、発現ベクター接触細胞において測定され得る場合、活性化されている。一実施例では、増加した活性は、非接触細胞またはネガティブ対照と接触させた細胞の2、3、4、5、6、7、8、9、または10倍以上のレベルであってもよい。例えば、以下の活性のうちの1つは、発現ベクターと接触させた抗原提示細胞において増強されてもよい:抗原提示細胞上の副刺激分子発現、抗原提示細胞におけるNF−カッパBの核転座、例えばtoll様受容体発現もしくはCCR7発現などのようなDC成熟マーカー発現、例えば腫瘍細胞に対して向けられる特異的な溶解活性などのような特異的な細胞傷害性Tリンパ球応答、またはサイトカイン(例えばIL−2)もしくはケモカイン発現。抗原提示細胞の活性化をアッセイするための方法は、本明細書において、例えば実施例11〜17において提示される。
免疫応答を「増強する」、抗原提示細胞を活性化する組成物の量は、組成物を追加せずに測定される同じ免疫応答と比較して、組成物の追加により、多少なりとも大きい、または強化された、または並外れた免疫応答が観察される量を指す。例えば、細胞傷害性T細胞の溶解活性は、例えば、組成物を伴うおよびそれを伴わない51Cr放出アッセイを使用して測定することができる。組成物を伴わないCTL溶解活性と比較して、CTL溶解活性が増強される、物質の量は、抗原に対する動物の免疫応答を増強するのに十分な量であると表現される。例えば、免疫応答は、少なくとも約2の因子によってまたは例えば約3以上の因子によって増強されてもよい。分泌されるサイトカインの量もまた、変化してもよい。
増強される免疫応答は、能動免疫応答または受動免疫応答であってもよい。その代わりに、応答は、抗原提示細胞が被験体(例えば患者)から得られ、次いで、本明細書において提示される発現ベクターまたは構築物を含む組成物を形質導入されるまたはトランスフェクトされる、適応免疫療法アプローチの一部であってもよい。抗原提示細胞は、例えば被験体の血液または被験体の骨髄から得られてもよい。次いで、抗原提示細胞は、同じもしくは異なる動物または同じもしくは異なる被験体(例えば同じもしくは異なるドナー)に投与されてもよい。ある実施形態では、被験体(例えば患者)は、例えば前立腺癌などのような癌を有するもしくはそれを有する疑いがあるまたは感染症を有するもしくはそれを有する疑いがある。他の実施形態では、免疫応答を増強するための方法は、公知の癌療法または感染症を治療するための任意の公知の療法と共に実施される。
提供される方法のステップは、当業者に公知で、当業者によって選択される任意の適した方法を使用して実行されてもよく、これらの方法は、限定を伴うことなく、本明細書において提示される抗原提示細胞に核酸を形質導入する、形質転換する、または他の場合には提供するための方法を含む。いくつかの実施形態では、切断型MyD88ペプチドは、配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされる(DNAリンカーを有するまたは有していない)。他の実施形態では、ペプチドは、TRIFペプチドである。多くの場合、ペプチドは、配列番号9のヌクレオチド配列によってコードされる(DNAリンカーを有するまたは有していない)。いくつかの実施形態では、CD40細胞質ポリペプチド領域は、配列番号1におけるポリヌクレオチド配列によってコードされる。方法または組成物のいくつかの実施形態では、ペプチドは、配列番号6、配列番号10、配列番号12、配列番号14、および配列番号16からなる群より選択されるペプチド配列を有するまたはペプチドは、配列番号9、配列番号11、配列番号13、および配列番号15からなる群より選択されるヌクレオチド配列によってコードされる。ある実施形態では、切断型MyD88は、配列番号6のペプチド配列を有し、例えば、配列番号5のヌクレオチド(nucldotide)配列によってコードされてもよい。多くの場合、核酸は、ポリヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含む。一般に、用語「作動可能に連結される」は、プロモーター配列が第2の配列に機能的に連結されることを示すことを意味し、プロモーター配列は、第2の配列に対応するDNAの転写を開始し、媒介する。
当業者らは、限定を伴うことなく、本明細書において議論されるプロモーター配列を含む適切なプロモーター配列を選択してもよい。
当業者らは、限定を伴うことなく、ミリストイル化ターゲティング領域、パルミトイル化ターゲティング領域、プレニル化領域、または受容体膜貫通領域を含む、任意の適切な公知の膜ターゲティング領域を選択してもよい。多くの場合、膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域である。
ある実施形態では、リガンド結合領域は、FKBPリガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、ステロイド受容体リガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、およびテトラサイクリン受容体リガンド結合領域からなる群より選択される。多くの場合、リガンド結合領域は、Fv’Fvls配列を含む。時に、Fv’Fvls配列は、さらなるFv’配列をさらに含む。
いくつかの実施形態では、リガンドは、小分子である。当業者らは、選択されるリガンド結合領域に対する適切なリガンドを選択してもよい。多くの場合、リガンドは、二量体であり、時に、リガンドは、二量体FK506または二量体FK506アナログである。ある実施形態では、リガンドは、AP1903である。ある実施形態では、リガンドは、AP20187である。
いくつかの実施形態では、核酸は、ウイルスベクター内に含有される。当業者らは、適切なウイルスベクターを選択してもよい。ある実施形態では、ウイルスベクターは、アデノウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとex vivoにおいて接触させ、いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとin vivoにおいて接触させることが理解される。
いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、樹状細胞、例えば哺乳動物樹状細胞である。多くの場合、抗原提示細胞は、ヒト樹状細胞である。
ある実施形態では、抗原提示細胞はまた、抗原と接触させる。多くの場合、抗原提示細胞は、抗原とex vivoにおいて接触させる。時に、抗原提示細胞は、抗原とin vivoにおいて接触させる。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、被験体中にあり、免疫応答は、抗原に対して生成される。時に、免疫応答は、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)免疫応答である。時に、免疫応答は、腫瘍抗原に対して生成される。ある実施形態では、抗原提示細胞は、アジュバントを追加せずに活性化される。
いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入され、皮内投与によって被験体に投与される。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入され、皮下投与によって被験体に投与される。時に、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入される。時に、抗原提示細胞は、in vivoにおいて核酸が形質導入される。
抗原に対する細胞傷害性Tリンパ球(CTL)免疫応答を誘発するための方法であって、抗原を用いて感作されたヒト抗原提示細胞を、(a)本来のCD40に結合し、その多量体を形成する2つ以上の領域を有する多量体分子および(b)誘発性PRRアダプター、例えばMyD88、切断型MyD88、またはTRIFと接触させるステップを含み、それによりCTL免疫応答は、抗原に対して誘発される方法もまた提供される。MyD88によって、骨髄分化一次応答遺伝子88、例えば、これに限定されないが、ncbi遺伝子ID4615として引用されるヒトバージョンが意味される。TRIFによって、TIRドメイン含有アダプター誘発インターフェロン−ベータが意味される。「切断型」によって、タンパク質が完全長でなく、例えば、ドメインを欠いていてもよいことが意味される。例えば、切断型MyD88は、完全長でなく、例えば、TIRドメインが欠けていてもよい。切断型MyD88の例は、本明細書においてMyD88Lとして示され、また配列番号5(核酸配列)および6(ペプチド配列)としても提示される。配列番号5は、サブクローニングの間に追加されたリンカーを含む。当業者らは、「切断型MyD88」をコードする核酸配列によって、切断型MyD88ペプチドをコードする核酸配列が意味され、用語はまた、リンカーによってコードされる任意のアミノ酸を含む、クローニングの人工産物として追加される、任意のアミノ酸をコードする部分を含む核酸配列を指してもよいことを認識する。そのような方法では、多量体分子は、CD40の細胞外ドメイン中のエピトープに結合する抗体とすることができる(例えばヒト化抗CD40抗体;Taiら、Cancer Research 64巻、2846〜2852頁(2004年))、CD40リガンドとすることができる(例えば米国特許第6,497,876号(Maraskovskyら))、または他の副刺激分子(例えばB7/CD28)であってもよい。本明細書においてアッセイされるように、機能に影響を与えない、配列における保存的変異は、本発明の請求項の範囲内にあることが当業者らによって理解される。
本明細書において、キメラタンパク質をコードするポリヌクレオチド配列を有する核酸を含む組成物であって、前記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、(iii)細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびに(iv)TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチドおよびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含む組成物もまた提供される。いくつかの実施形態では、切断型MyD88ペプチドは、配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされる。他の実施形態では、ペプチドは、TRIFペプチドである。多くの場合、ペプチドは、配列番号9のヌクレオチド配列によってコードされる。いくつかの実施形態では、CD40細胞質ポリペプチド領域は、配列番号1におけるポリヌクレオチド配列によってコードされる。多くの場合、核酸は、ポリヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含む。当業者らは、限定を伴うことなく、本明細書において議論されるプロモーター配列を含む適切なプロモーター配列を選択してもよい。
当業者らは、限定を伴うことなく、ミリストイル化ターゲティング領域、パルミトイル化ターゲティング領域、プレニル化領域、または受容体膜貫通領域を含む、任意の適切な公知の膜ターゲティング領域を選択してもよい。多くの場合、膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域である。
ある実施形態では、リガンド結合領域は、FKBPリガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、ステロイド受容体リガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、およびテトラサイクリン受容体リガンド結合領域からなる群より選択される。多くの場合、リガンド結合領域は、Fv’Fvls配列を含む。時に、Fv’Fvls配列は、さらなるFv’配列をさらに含む。
いくつかの実施形態では、核酸は、ウイルスベクター内に含有される。当業者らは、適切なウイルスベクターを選択してもよい。ある実施形態では、ウイルスベクターは、アデノウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとex vivoにおいて接触させ、いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとin vivoにおいて接触させることが理解される。
いくつかの実施形態では、抗原提示細胞を活性化するための方法であって、抗原提示細胞に、キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸を形質導入するステップであって、前記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、ならびに(iii)MyD88ペプチドまたはTIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチドを含むステップならびに前記抗原提示細胞を、前記リガンド結合領域に結合する非タンパク質多量体リガンドと接触させるステップを含み、それにより前記抗原提示細胞は活性化される方法が提供される。多くの場合、MyD88ペプチドは、切断型であり、限定を伴うことなく、配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされる切断型MyD88ペプチドを含む。提供される方法のステップは、当業者に公知で、当業者によって選択される任意の適した方法を使用して実行されてもよく、これらの方法は、限定を伴うことなく、本明細書において提示される抗原提示細胞に核酸を形質導入する、形質転換する、または他の場合には提供するための方法を含む。多くの場合、核酸は、ポリヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含む。当業者らは、限定を伴うことなく、本明細書において議論されるプロモーター配列を含む適切なプロモーター配列を選択してもよい。
当業者らは、限定を伴うことなく、ミリストイル化ターゲティング領域、パルミトイル化ターゲティング領域、プレニル化領域、または受容体膜貫通領域を含む、任意の適切な公知の膜ターゲティング領域を選択してもよい。多くの場合、膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域である。
ある実施形態では、リガンド結合領域は、FKBPリガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、ステロイド受容体リガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、およびテトラサイクリン受容体リガンド結合領域からなる群より選択される。多くの場合、リガンド結合領域は、Fv’Fvls配列を含む。時に、Fv’Fvls配列は、さらなるFv’配列をさらに含む。
いくつかの実施形態では、リガンドは、小分子である。当業者らは、選択されるリガンド結合領域に対する適切なリガンドを選択してもよい。多くの場合、リガンドは、二量体であり、時に、リガンドは、二量体FK506または二量体FK506アナログである。ある実施形態では、リガンドは、AP1903である。ある実施形態では、リガンドは、AP20187である。
いくつかの実施形態では、核酸は、ウイルスベクター内に含有される。当業者らは、適切なウイルスベクターを選択してもよい。ある実施形態では、ウイルスベクターは、アデノウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとex vivoにおいて接触させ、いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとin vivoにおいて接触させることが理解される。
いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、樹状細胞、例えば哺乳動物樹状細胞である。多くの場合、抗原提示細胞は、ヒト樹状細胞である。
ある実施形態では、抗原提示細胞はまた、抗原と接触させる。多くの場合、抗原提示細胞は、抗原とex vivoにおいて接触させる。時に、抗原提示細胞は、抗原とin vivoにおいて接触させる。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、被験体中にあり、免疫応答は、抗原に対して生成される。時に、免疫応答は、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)免疫応答である。時に、免疫応答は、腫瘍抗原に対して生成される。ある実施形態では、抗原提示細胞は、アジュバントを追加せずに活性化される。
いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入され、皮内投与によって被験体に投与される。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入され、皮下投与によって被験体に投与される。時に、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入される。時に、抗原提示細胞は、in vivoにおいて核酸が形質導入される。
例えば、本発明の方法において使用されてもよい組成物もまた、本明細書において提供される。したがって、キメラタンパク質をコードするポリヌクレオチド配列を有する核酸を含む組成物であって、前記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、(iii)細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびに(iv)MyD88ペプチドまたはTIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチドを含む組成物が提供される。いくつかの実施形態では、MyD88ペプチドは、切断型である。時に、切断型MyD88ペプチドは、配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされる。多くの場合、核酸は、ポリヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含む。当業者らは、限定を伴うことなく、本明細書において議論されるプロモーター配列を含む適切なプロモーター配列を選択してもよい。
当業者らは、限定を伴うことなく、ミリストイル化ターゲティング領域、パルミトイル化ターゲティング領域、プレニル化領域、または受容体膜貫通領域を含む、任意の適切な公知の膜ターゲティング領域を選択してもよい。多くの場合、膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域である。
ある実施形態では、リガンド結合領域は、FKBPリガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、ステロイド受容体リガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、およびテトラサイクリン受容体リガンド結合領域からなる群より選択される。多くの場合、リガンド結合領域は、Fv’Fvls配列を含む。時に、Fv’Fvls配列は、さらなるFv’配列をさらに含む。
いくつかの実施形態では、核酸は、ウイルスベクター内に含有される。当業者らは、適切なウイルスベクターを選択してもよい。ある実施形態では、ウイルスベクターは、アデノウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとex vivoにおいて接触させ、いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ウイルスベクターとin vivoにおいて接触させることが理解される。
本明細書において提示される実施形態のいずれかの核酸組成物を形質導入された細胞を含む組成物もまた、提供される。いくつかの実施形態では、細胞は、抗原提示細胞である。多くの場合、細胞は、限定を伴うことなく、哺乳動物細胞、例えば、限定を伴うことなく、ヒト樹状細胞を含む樹状細胞である。
免疫応答を活性化することによる、状態の療法のための医薬の製造におけるキメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸を含む組成物であって、前記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、(iii)細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびに(iv)MyD88ペプチド、TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチド、NOD2ペプチド、RIG−1ペプチド、およびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含む組成物の使用もまた、本明細書において提供される。他の実施形態では、免疫応答を活性化することによる、状態の療法のための医薬の製造における、キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸を形質導入されたまたはトランスフェクトされた細胞を含む組成物の使用であって、キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、(iii)細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびに(iv)MyD88ペプチド、TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチド、NOD2ペプチド、RIG−1ペプチド、およびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含む、使用。組成物は、例えば、抗原提示細胞をトランスフェクトまたは形質導入するために使用されてもよい。ペプチドは、例えば、切断型MyD88ペプチドであってもよい。状態は、例えば、過剰増殖疾患または例えば感染症であってもよい。
本明細書において提示される免疫応答を誘発するための方法において、抗原提示細胞は、キメラタンパク質をコードする核酸をex vivoにおいてまたはin vivoにおいて形質導入することができる。抗原提示細胞は、抗原提示細胞を多量体リガンドと接触させるのと同時に、抗原に対して感作されてもよいまたは抗原提示細胞は、抗原提示細胞を多量体化リガンドと接触させる前に、抗原に対してあらかじめ感作することができる。いくつかの実施形態では、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて抗原と接触させる。ある実施形態では、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入され、皮内投与によって被験体に投与される。時に、抗原提示細胞は、ex vivoにおいて核酸が形質導入され、皮下投与によって被験体に投与される。抗原は、腫瘍抗原であってもよく、CTL免疫応答は、流入領域リンパ節への抗原提示細胞の遊走によって誘発することができる。
本明細書における方法では、ペプチドの誘発性CD40部分は、誘発性PRRアダプタータンパク質部分の上流または下流に位置してもよい。また、誘発性CD40部分および誘発性PRRアダプタータンパク質部分は、シスで同じベクター上でまたはトランスで別個のベクター上で細胞の中にトランスフェクトされてもよいまたは形質導入されてもよい。
リンパ節への抗原提示細胞の遊走を評価するための方法であって、(a)検出可能なタンパク質を産生する抗原提示細胞を被験体に注射するステップおよび(b)動物のリンパ節における検出可能なタンパク質の量を決定するステップを含み、それによりリンパ節への抗原提示細胞の遊走は、リンパ節における検出可能なタンパク質の量から評価される方法もまた本明細書において提供される。そのような方法では、動物は、ラットまたはマウス(例えば照射マウス)などのようなげっ歯動物とすることができる。いくつかの実施形態では、検出可能なタンパク質は、コメツキムシ(chick)(例えばPyrophorus plagiophalamus)赤方偏移ルシフェラーゼタンパク質などのようなルシフェラーゼタンパク質である。ある実施形態では、抗原提示細胞は、検出可能なタンパク質をコードするポリヌクレオチド配列を有する核酸を用いて形質導入されている。ある実施形態では、リンパ節は、膝窩リンパ節または鼠径リンパ節である。抗原提示細胞は、ヒト樹状細胞などのような樹状細胞とすることができる。ある実施形態では、リンパ節は、検出可能なタンパク質の量が決定される前に動物から摘出され、時に、D−ルシフェリンは、摘出されたリンパ節に投与される。検出可能なタンパク質の量は、定質的なものであってもよい(例えば異なる試料にわたって比較される相対量)または定量的なものとすることができる(例えば濃度)。検出可能なタンパク質の量は、タンパク質を直接、検出することによって決定されてもよい。例えば、タンパク質は、蛍光であってもよい(例えば緑色蛍光タンパク質または赤方偏移もしくは青方偏移バージョン)または蛍光標識(例えば、蛍光体に連結された抗体)に結合することができる。その代わりに、検出可能なタンパク質の量は、タンパク質によって検出可能な産物に変換される基質を動物に投与し、検出可能な産物を検出することによって、間接的に決定することができる。例えば、ルシフェラーゼタンパク質の量は、D−ルシフェリンを動物に投与し、抗原提示細胞において産生されるルシフェラーゼによって生成されるD−ルシフェリン産物を検出することによって決定することができる。
ある実施形態では、以下で記載される領域などのような他のタイプの膜貫通標的領域から膜ターゲティング領域を選択することができるが、膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域である。いくつかの実施形態では、リガンドは、小分子であり、時に、分子は、二量体である。二量体分子の例は、二量体FK506および二量体FK506アナログである。ある実施形態では、リガンドは、AP1903またはAP20187である。いくつかの実施形態では、キメラタンパク質は、例えば、2つまたは3つのリガンド結合領域などのような、1つまたは複数のリガンド結合領域を含む。リガンド結合領域は、多くの場合、直列型である。
ある実施形態における核酸は、例えばアデノウイルスベクターなどのようなウイルスベクター内に含有される。いくつかの実施形態における抗原提示細胞は、時にex vivoにおいて抗原と接触させる。ある実施形態では、抗原提示細胞は、被験体中にあり、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)免疫応答などのような免疫応答は、抗原に対して生成される。ある実施形態では、免疫応答は、腫瘍抗原(例えばPSMA)に対して生成される。いくつかの実施形態では、核酸は、ex vivoにおいて調製され、例えば、皮内投与または皮下投与によって被験体に投与される。時に、抗原提示細胞は、ex vivoにおいてまたはin vivoにおいて核酸を形質導入またはトランスフェクトされる。いくつかの実施形態では、核酸は、ポリヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含む。その代わりに、核酸は、キメラタンパク質のタンパク質コード領域を含有する、ex vivo転写RNAを含む。
したがって、本発明は、以下の項目を提供する:
(項目1)
抗原提示細胞を活性化するための方法であって、上記方法は:
抗原提示細胞に、キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸をトランスフェクトまたは形質導入するステップであって、上記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、(iii)細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびに(iv)MyD88ペプチド、TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチド、NOD2ペプチド、RIG−1ペプチド、およびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含む、ステップと
上記抗原提示細胞を、上記リガンド結合領域に結合する非タンパク質多量体リガンドと接触させるステップと
を含み、それにより上記抗原提示細胞が活性化される、方法。
(項目2)
抗原提示細胞を活性化するための方法であって、上記方法は:
抗原提示細胞に、キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸をトランスフェクトまたは形質導入するステップであって、上記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、および(iii)TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチドを含む、ステップと
上記抗原提示細胞を、上記リガンド結合領域に結合する非タンパク質多量体リガンドと接触させるステップと
を含み、それにより上記抗原提示細胞が活性化される、方法。
(項目3)
上記キメラタンパク質は、細胞質CD40ポリペプチド領域をさらに含む、項目2に記載の方法。
(項目4)
上記ペプチドは、配列番号6、配列番号10、配列番号12、配列番号14、および配列番号16からなる群より選択されるペプチド配列を有するか、または上記ペプチドは、配列番号9、配列番号11、配列番号13、および配列番号15からなる群より選択されるヌクレオチド配列によってコードされる、項目1に記載の方法。
(項目5)
上記切断型MyD88は、配列番号6のペプチド配列を有する、項目1から4のいずれか一項に記載の方法。
(項目6)
上記切断型MyD88ペプチドは、配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされる、項目1から5のいずれか一項に記載の方法。
(項目7)
上記膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域、パルミトイル化ターゲティング領域、プレニル化領域、および受容体膜貫通領域からなる群より選択される、項目1から6のいずれか一項に記載の方法。
(項目8)
上記膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域である、項目1から7のいずれか一項に記載の方法。
(項目9)
上記CD40細胞質ポリペプチド領域は、配列番号2の細胞質領域のペプチド配列を有する、項目1または3から8のいずれか一項に記載の方法。
(項目10)
上記CD40細胞質ポリペプチド領域は、配列番号1における細胞質ポリペプチド領域をコードするポリヌクレオチド配列によってコードされる、項目1または3から9のいずれか一項に記載の方法。
(項目11)
上記リガンド結合領域は、FKBPリガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、ステロイド受容体リガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、およびテトラサイクリン受容体リガンド結合領域からなる群より選択される、項目1から10のいずれか一項に記載の方法。
(項目12)
上記リガンド結合領域はFv’Fvls配列を含む、項目1から11のいずれか一項に記載の方法。
(項目13)
上記リガンド結合領域はさらなるFv’配列をさらに含む、項目12に記載の方法。
(項目14)
上記リガンドは小分子である、項目1から13のいずれか一項に記載の方法。
(項目15)
上記リガンドは二量体である、項目1から14のいずれか一項に記載の方法。
(項目16)
上記リガンドは二量体FK506または二量体FK506アナログである、項目15に記載の方法。
(項目17)
上記リガンドはAP1903またはAP20187である、項目16に記載の方法。
(項目18)
上記核酸はウイルスベクター内に含有される、項目1から17のいずれか一項に記載の方法。
(項目19)
上記ウイルスベクターはアデノウイルスベクターである、項目18に記載の方法。
(項目20)
上記核酸はプラスミドベクター内に含有される、項目1から17のいずれか一項に記載の方法。
(項目21)
上記抗原提示細胞を、ex vivoにおいて上記ベクターと接触させる、項目18から19のいずれか一項に記載の方法。
(項目22)
上記抗原提示細胞を、抗原と接触させる、項目1から21のいずれか一項に記載の方法。
(項目23)
上記抗原提示細胞を、ex vivoにおいて上記抗原と接触させる、項目22に記載の方法。
(項目24)
上記抗原提示細胞は、ex vivoにおいて上記ベクターでトランスフェクトまたは形質導入され、そして被験体に投与される、項目21から23のいずれか一項に記載の方法。
(項目25)
上記ベクターは、上記被験体に皮内投与または皮下投与によって投与される、項目24に記載の方法。
(項目26)
上記抗原提示細胞が、in vivoにおいて上記核酸で形質導入またはトランスフェクトされる、項目18から20のいずれか一項に記載の方法。
(項目27)
上記抗原に対して免疫応答が生成される、項目24から26のいずれか一項に記載の方法。
(項目28)
上記免疫応答は細胞傷害性Tリンパ球(CTL)免疫応答である、項目27に記載の方法。
(項目29)
上記免疫応答は腫瘍抗原に対して生成される、項目27または28に記載の方法。
(項目30)
上記抗原提示細胞は樹状細胞である、項目1から29のいずれか一項に記載の方法。
(項目31)
上記抗原提示細胞はヒト樹状細胞である、項目30に記載の方法。
(項目32)
上記核酸は、上記ポリヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含む、項目1から31のいずれか一項に記載の方法。
(項目33)
上記抗原提示細胞は、アジュバントを追加せずに活性化される、項目1から32のいずれか一項に記載の方法。
(項目34)
キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸を含む組成物であって、上記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、(iii)細胞質CD40ポリペプチド領域、ならびに(iv)MyD88ペプチド、TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチド、NOD2ペプチド、RIG−1ペプチド、およびTRIFペプチドからなる群より選択されるペプチドを含む、組成物。
(項目35)
キメラタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する核酸を含む組成物であって、上記キメラタンパク質は、(i)膜ターゲティング領域、(ii)リガンド結合領域、および(iii)TIRドメインを欠く切断型MyD88ペプチドを含む、組成物。
(項目36)
上記キメラタンパク質は細胞質CD40ポリペプチド領域をさらに含む、項目35に記載の組成物。
(項目37)
上記ペプチドは、配列番号6、配列番号10、配列番号12、配列番号14、および配列番号16からなる群より選択されるペプチド配列を有するか、または上記ペプチドは、配列番号9、配列番号11、配列番号13、および配列番号15からなる群より選択されるヌクレオチド配列によってコードされる、項目34に記載の組成物。
(項目38)
上記切断型MyD88は配列番号6のペプチド配列を有する、項目34から37のいずれか一項に記載の組成物。
(項目39)
上記切断型MyD88ペプチドは、配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされる、項目34から38のいずれか一項に記載の組成物。
(項目40)
上記膜ターゲティング領域は、ミリストイル化ターゲティング領域、パルミトイル化ターゲティング領域、プレニル化領域、および受容体膜貫通領域からなる群より選択される、項目34から39のいずれか一項に記載の組成物。
(項目41)
上記膜ターゲティング領域はミリストイル化ターゲティング領域である、項目34から40のいずれか一項に記載の組成物。
(項目42)
上記CD40細胞質ポリペプチド領域は、配列番号2の細胞質領域のペプチド配列を有する、項目34または36から41のいずれか一項に記載の組成物。
(項目43)
上記CD40細胞質ポリペプチド領域は、配列番号1における細胞質ポリペプチド領域をコードするポリヌクレオチド配列によってコードされる、項目34または36から41のいずれか一項に記載の組成物。
(項目44)
上記リガンド結合領域は、FKBPリガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、ステロイド受容体リガンド結合領域、サイクロフィリン受容体リガンド結合領域、およびテトラサイクリン受容体リガンド結合領域からなる群より選択される、項目34から43のいずれか一項に記載の組成物。
(項目45)
上記リガンド結合領域はFv’Fvls配列を含む、項目34から44のいずれか一項に記載の組成物。
(項目46)
上記リガンド結合領域はさらなるFv’配列をさらに含む、項目45に記載の組成物。
(項目47)
上記核酸はウイルスベクター内に含有される、項目34から46のいずれか一項に記載の組成物。
(項目48)
上記ウイルスベクターはアデノウイルスベクターである、項目47に記載の組成物。
(項目49)
上記核酸はプラスミドベクター内に含有される、項目34から48のいずれか一項に記載の組成物。
(項目50)
上記核酸は、上記ポリヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含む、項目34から49のいずれか一項に記載の組成物。
(項目51)
項目34から50のいずれか一項に記載の核酸が形質導入された細胞を含む組成物。
(項目52)
上記細胞は抗原提示細胞である、項目51に記載の組成物。
(項目53)
上記細胞は樹状細胞である、項目51に記載の組成物。
(項目54)
上記細胞はヒト樹状細胞である、項目53に記載の組成物。
(項目55)
免疫応答を増強することによって被験体の状態を治療するための方法であって、項目34から54のいずれか一項に記載の組成物を上記被験体に投与するステップを含む方法。
(項目56)
上記状態は過剰増殖疾患である、項目55に記載の方法。
(項目57)
上記状態は感染症である、項目55に記載の方法。
図1は、iCD40およびヒトDCにおける発現の概略図である。Aは、ヒトCD40細胞質ドメインが、ミリストイル化ターゲティングドメイン(M)および2つのタンデムドメイン(Fv)の下流にサブクローニングできることを示す図である(Clackson T、Yang W、Rozamus LWら、Redesigning an FKBP−ligand interface to generate chemical dimerizers with novel specificity. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998年;95巻:10437〜10442頁)。本明細書において誘導性CD40(iCD40)と称される、M−Fv−Fv−CD40キメラタンパク質の発現は、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターの調節下であり得る。Bは、ウェスタンブロットにより評価した、CD40の内因性型(eCD40)および組換え誘導型(iCD40)の発現を示す図である。レーン1:野生型DC(内因性CD40対照)、レーン2:1マイクログラム/mlのLPSを用いて刺激したDC、レーン3および4:それぞれ、10,000VP/細胞(MOI約160)のAd5/f35−iCD40(iCD40−DC)を形質導入し、AP20187二量体化薬物を用いたDCおよびAP20187二量体化薬物を用いなかったDC、レーン5:LPSおよびAP20187を用いて刺激したiCD40−DC、レーン6:CD40L(CD40リガンド、TNFファミリーメンバーのタンパク質)およびLPSを用いて刺激したDC、レーン7:Ad5/f35−GFP(GFP−DC)をMOI160で形質導入し、AP20187およびLPSを用いて刺激したDC、レーン8:AP20187を用いて刺激したGFP−DC、レーン9:Ad5/f35−iCD40を形質導入した293T細胞(CD40の誘導型に対する陽性対照)。アルファチューブリンの発現レベルを内部対照とした。 図2は、iCD40の概略図である。脂質透過性二量体化薬物であるAP20187/AP1903の投与は、AP20187結合性ドメインおよびミリストイル化ターゲティング配列を含有するように改変された、CD40の細胞質ドメインのオリゴマー化をもたらす。 図3は、CID誘導性TLRの概略図である。 図4は、CID誘導性複合Toll様受容体(icTLR)の概略図である。 図5は、CD誘導性複合TLR(icTLR)/CD40の概略図である。 図6は、Toll様受容体(TLR)、それらのアダプター、それらに結合しているタンパク質キナーゼおよび下流のシグナル伝達効果の間の主な関係を示す図である。Nature 430巻、257〜263頁(2004年7月8日)。 図7は、293細胞中のiNod2およびiCD40の図である。293細胞に、(6ウェルプレートの)100万細胞/ウェルの割合で、3マイクログラムのキメラiNod−2のための発現プラスミド、および1マイクログラムのNFカッパB依存性SEAPレポータープラスミド(図においてRとして示した)を、一過性に共トランスフェクトした。iCD40は、陽性対照として使用した。 図8は、RAW264.7細胞中のiRIG−1およびiMyD88の図である。RAW264.7細胞に、3マイクログラムのiRIG−1のための発現プラスミドおよび1マイクログラムのIFNガンマ依存性SEAPレポータープラスミド;ならびに3マイクログラムのiMyD88および1マイクログラムのNF−カッパB依存性SEAPレポータープラスミドを一緒に、一過性に共トランスフェクトした。 図9は、パターン認識受容体の概略図である。 図10Aは、例であるiPRRプラスミドの概略図である。 図10Bは、例であるiPRRプラスミドの概略図である。 図10Cは、例であるiPRRプラスミドの概略図である。 図11は、iRIG、iNOD2およびiCD40をトランスフェクトした293細胞におけるNFカッパB SEAPレポーターの誘導のグラフである。 図12は、iRIG−IおよびiCD40をトランスフェクトした293細胞におけるNFカッパB SEAPレポーターの誘導のグラフである。 図13は、iRIG、iCD40およびiRIG+CD40をトランスフェクトした293細胞におけるNFカッパB SEAPレポーターの誘導のグラフである。 図14は、iRIG−IおよびiCD40をトランスフェクトしたJurkat Tag細胞におけるNFカッパB SEAPレポーターの誘導のグラフである。 図15Aおよび15Bは、それぞれ、pSH1−Sn−RIGI−Fv’−Fvls−EおよびpSH1−Sn−Fv’−Fvls−RIGI−Eに関するプラスミドマップの図である。「Sn」という用語は、クローニング目的で付加したNcoI部位を有する「S」を表す。「S」という用語は、非標的という用語を表す。 図16は、誘導性CD40およびMyD88受容体ならびにNFカッパB活性の誘導の概略図である。 図17は、誘導性キメラCD40/MyD88レポーターおよびNFカッパB活性の誘導の概略図である。 図18は、誘導性MyD88およびキメラMyD88−CD40受容体による、293細胞におけるNFカッパBの活性化のグラフである。CD40Tは、「ターボ」CD40を示し、受容体は、FKBP12v36ドメイン(Fv’)の3コピーを含む。 図19は、基質と共に3時間インキュベーション後の誘導性切断型MyD88(MyD88L)およびキメラ誘導性MyD88/CD40によるNFカッパB活性のグラフである。 図20は、基質と共に22時間インキュベーション後の誘導性切断型MyD88(MyD88L)およびキメラ誘導性MyD88/CD40によるNFカッパB活性のグラフである。このアッセイにおいて、いくつかのアッセイ飽和が存在する。 図21は、293T細胞のアデノウイルスMyD88L形質導入後のHAタンパク質のウェスタンブロットの図である。 図22は、293T細胞のアデノウイルスMyD88L−CD40形質導入後のHAタンパク質のウェスタンブロットの図である。 表示の誘導性CD40およびMyD88構築体による、DC由来骨髄のアデノウイルス感染後のELISAアッセイのグラフである。 図24は、図23におけるELISAアッセイと同様のELISAアッセイの結果のグラフである。 図25は、より多量のアデノウイルスを用いた感染後の、図23および24におけるELISAアッセイと同様のELISAアッセイの結果のグラフである。 図26は、iRIG−1およびiCD40をトランスフェクトした細胞における、NFカッパB SEAPレポーターアッセイの結果のグラフである。 図27は、iRIG−1およびiTRIFをトランスフェクトした細胞における、IFNベータSEAPレポーターアッセイの結果のグラフである。 図28は、トランスフェクトした細胞におけるNFカッパBおよびIFNベータレポーターのiTRIF活性化を比較するグラフである。 図29は、トランスフェクトした細胞におけるNFカッパBレポーターのiNOD2活性化のグラフである。 図30は、pShuttleX−iMyD88の構築物マップである。 図31は、pShuttleX−CD4−TLR4L3−Eの構築物マップである。 図32は、pShuttleX−iMyD88E−CD40の構築物マップである。 図33は、誘導性MyD88.CD40複合構築物を発現する、様々な感染の多重度のアデノウイルスを形質導入したヒト単球由来樹状細胞(moDC)におけるIL−12p70発現の用量依存性誘導の結果を表す棒グラフである。 図34は、さまざまな誘導性構築物を発現するアデノウイルスを形質導入したヒト単球由来樹状細胞(moDC)における、IL−12p70発現の薬物依存性誘導の結果を表す棒グラフである。 図35は、ワクチン接種前に形質導入した樹状細胞におけるIL−12p70レベルを表す棒グラフである。 図36(a)は、形質導入した樹状細胞をワクチン接種したマウスにおけるEG.7−OVA腫瘍成長阻害のグラフである。図36(b)は、代表的なワクチン接種されたマウスの写真である。図36(c)は、エラーバーを含む36(a)のグラフである。 図36(a)は、形質導入した樹状細胞をワクチン接種したマウスにおけるEG.7−OVA腫瘍成長阻害のグラフである。図36(b)は、代表的なワクチン接種されたマウスの写真である。図36(c)は、エラーバーを含む36(a)のグラフである。 図36(a)は、形質導入した樹状細胞をワクチン接種したマウスにおけるEG.7−OVA腫瘍成長阻害のグラフである。図36(b)は、代表的なワクチン接種されたマウスの写真である。図36(c)は、エラーバーを含む36(a)のグラフである。 図37(a)は、形質導入した樹状細胞により誘導されたAg特異的CD8+T細胞の頻度の増強を示す散布図であり、37(b)は、棒グラフである。 図38は、形質導入した樹状細胞により誘導されたAg特異的IFNガンマ+CD8+T細胞およびCD4+T1細胞の頻度の増強を示す棒グラフである。 図39は、in vivoの細胞傷害性リンパ球アッセイの概略および結果の図である。 図40は、樹状細胞により誘導された、in vivoのCTL活性の増強によるデータを要約する棒グラフである。 図41は、形質導入した樹状細胞により誘導されたマウスにおけるCTLアッセイの代表的結果の図である。 図42は、形質導入した樹状細胞を接種したマウスにおけるIL−4産生T2細胞に関する内部細胞染色の結果である。 図43は、Ad5−iCD40.MyD88を形質導入した細胞を用いて処理したマウスにおける腫瘍成長阻害アッセイの結果である。 Ad5−iCD40.MyD88を形質導入した細胞を用いて処理したマウスにおける腫瘍特異的T細胞アッセイの図である 図45は、エフェクターとして処理マウス由来脾細胞を使用する、ナチュラルキラー細胞アッセイの結果である。 図46は、エフェクターとして処理マウス由来脾細胞を使用する、細胞傷害性リンパ球アッセイの結果である。 図47は、表示のベクターを形質導入した樹状細胞と共培養したT細胞を使用する、IFNガンマELISPotアッセイの結果である。 図48は、表示のベクターを用いて形質転換した樹状細胞を使用し、アジュバントとしてLPSを用いた、または用いない、CCR7上方制御アッセイの結果である。 図49は、図48に提示されたCCR7上方制御アッセイの結果を提示し、多数の動物由来のデータが1つのグラフに含まれる。
本明細書において使用されるように、単語「1つの(a)」または「1つの(an)」の使用は、特許請求の範囲および/または明細書において用語「含む(comprising)」と共に使用される場合、「1つの(one)」を意味してもよいが、それはまた、「1つまたは複数の」、「少なくとも1つの」、および「1つのまたは1つを超える」の意味と一致している。さらに、用語「有する」、「含む(including)」、「含有する」、および「含む(comprising)」は、交換可能であり、当業者は、これらの用語が制約がない用語であることを認識している。
本明細書において使用される用語「同種異系」は、抗原性が別のHLA座またはMHC座を指す。したがって、同じ種から移された細胞または組織は、抗原性が別となり得る。同系マウスは、1つまたは複数の座で異なり得(コンジェニック)、同種異系マウスは、同じバックグラウンドを有し得る。
本明細書において使用される用語「抗原」は、免疫応答を誘発する分子として定義される。この免疫応答は、抗体産生もしくは特異的な免疫適格細胞の活性化またはその両方を含んでいてもよい。抗原は、生物、タンパク質/抗原のサブユニット、死滅または不活性化全細胞または溶解物に由来し得る。例示的な生物は、ヘリコバクター、カンピロバクター、クロストリジウム、Corynebacterium diphtheriae、Bordetella pertussis、インフルエンザウイルス、パラインフルエンザウイルス、呼吸器多核体ウイルス、Borrelia burgdorfei、プラスモジウム、単純ヘルペスウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、パピローマウイルス、Vibrio cholera、E. coli、麻疹ウイルス、ロタウイルス、赤痢菌、Salmonella typhi、Neisseria gonorrheaを含むが、これらに限定されない。そのため、当業者は、事実上すべてのタンパク質またはペプチドを含む任意の巨大分子が抗原として果たし得ることを理解する。さらに、抗原は、組換えまたはゲノムDNAに由来し得る。当業者は、病原性ゲノムのヌクレオチド配列もしくは部分的なヌクレオチド配列または免疫応答を誘導するタンパク質についての遺伝子もしくは遺伝子の断片を含有する任意のDNAは、抗原の合成をもたらすことを理解する。さらに、当業者は、本発明が、遺伝子またはゲノムの全核酸配列の使用に限定されないことを理解する。本発明は、1つを超える遺伝子またはゲノムの部分的な核酸配列の使用を含むが、これらに限定されず、これらの核酸配列が、所望の免疫応答を誘導するために様々な組合せで配置されることは容易に固有のものとなる。
用語「抗原提示細胞」は、その細胞表面上に(またはそれに)少なくとも1つの抗原または抗原断片を示す、獲得する、提示することができる様々な細胞のいずれかである。一般に、用語「抗原提示細胞」は、抗原または抗原組成物に対する免疫応答(つまり免疫系のT細胞またはB細胞アーム(arm)由来の)の増強を支援することによって本発明の目標を達成する任意の細胞とすることができる。そのような細胞は、本明細書において開示される、当技術分野における方法を使用して、当業者らによって定義することができる。当業者によって理解され(例えば、参照によって本明細書において組み込まれるKuby、2000年、Immunology、第4増補版、W.H. Freeman and companyを参照されたい)、ある実施形態において本明細書において使用されるように、免疫細胞にクラスII主要組織適合分子または複合体と共に抗原を正常にまたは優先的に示す、または提示する細胞は、「抗原提示細胞」である。ある態様では、細胞(例えばAPC細胞)は、所望の抗原を発現する組換え細胞または腫瘍細胞などのような他の細胞と融合されてもよい。2つ以上の細胞の融合物を調製するための方法は、例えば、それぞれが参照によって本明細書において組み込まれるGoding, J.W.、Monoclonal Antibodies: Principles and Practice、65〜66頁、71〜74頁(Academic Press、1986年);Campbell、in: Monoclonal Antibody Technology, Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology、13巻、Burden & Von Knippenberg、Amsterdam、Elseview、75〜83頁、1984年;Kohler & Milstein、Nature、256巻:495〜497頁、1975年;Kohler & Milstein、Eur. J. Immunol.、6巻:511〜519頁、1976年、Gefterら、Somatic Cell Genet.、3巻:231〜236頁、1977年において開示される方法などのように、当技術分野において周知である。いくつかの場合では、抗原提示細胞が抗原を示す、または提示する免疫細胞は、CD4+TH細胞である。APCまたは他の免疫細胞上に発現される、さらなる分子は、免疫応答の増強を支援してもよいまたは改善してもよい。例えばサイトカインおよびアジュバントなどのような分泌分子または可溶性分子もまた、抗原に対する免疫応答を支援してもよいまたは増強してもよい。そのような分子は、当業者に周知であり、様々な例は、本明細書において記載されている。
本明細書において使用される用語「癌」は、独自特性−正常な制御の損失−が、無秩序な成長、分化の欠如、局所的な組織浸潤、および転移をもたらす、細胞の過剰増殖として定義される。例として、黒色腫、非小細胞肺、小細胞肺、肺、肝細胞癌、白血病、網膜芽細胞腫、星状細胞腫、膠芽腫、歯肉、舌、神経芽細胞腫、頭部、頸部、乳房、膵臓、前立腺、腎臓、骨、精巣、卵巣、中皮腫、子宮頸部、胃腸、リンパ腫、脳、結腸、肉腫、または膀胱を含むが、これらに限定されない。
本明細書において使用される用語「細胞」、「細胞株」、および「細胞培養物」は、区別なく使用されてもよい。すべてのこれらの用語はまた、任意のおよびすべての続く世代となる、それらの子孫を含む。すべての子孫が、故意または偶然の突然変異により同一だとは限らなくてもよいことが理解される。
本明細書において使用されるように、用語「iCD40分子」は、誘発性CD40として定義される。このiCD40は、内因的なCD40シグナル伝達を失わせるメカニズムを回避することができる。用語「iCD40」は、「iCD40核酸」、「iCD40ポリペプチド」、および/またはiCD40発現ベクターを包含する。さらに、本明細書において使用されるiCD40の活性は、CIDによって駆動されることが理解される。
本明細書において使用されるように、用語「cDNA」は、鋳型としてメッセンジャーRNA(mRNA)を使用して調製されるDNAを指すことが意図される。ゲノムDNAまたはゲノムの、非処理もしくは部分的に処理されたRNA鋳型から重合されたDNAとは対照的に、cDNAを使用することの利点は、cDNAが対応するタンパク質のコード配列を主として含有するということである。非コード領域が最適な発現に必要とされる場合またはイントロンなどのような非コード領域がアンチセンス戦略において標的とされることになっている場合などのように、完全または部分的なゲノムの配列が好ましい場合がある。
用語「「樹状細胞」(DC)は、in vivoにおいて、in vitroにおいて、ex vivoにおいて、または宿主中にもしくは被験体中に存在し、または造血幹細胞もしくは単球に由来し得る抗原提示細胞である。樹状細胞ならびにそれらの前駆型は、様々なリンパ器官、例えば脾臓、リンパ節ならびに骨髄および末梢血から単離することができる。DCは、樹状細胞本体から多数の方向に拡張する薄いシート(thin sheet)(ラメリポディウム)を有する特徴的な形態を有する。典型的に、樹状細胞は、高レベルのMHCならびに副刺激(例えばB7−1およびB7−2)分子を発現する。樹状細胞は、in vitroにおいてT細胞の抗原特異的な分化を誘発することができ、in vitroおよびin vivoにおいて一次T細胞応答を開始することができる。
本明細書において使用されるように、用語「発現構築物」または「導入遺伝子」は、配列をコードする核酸の一部またはすべてを転写することができ、ベクターの中に挿入することができる、遺伝子産物をコードする核酸を含有する、任意のタイプの遺伝子構築物として定義される。転写物は、タンパク質に翻訳されるが、その必要はない。ある実施形態では、発現は、遺伝子の転写および遺伝子産物へのmRNAの翻訳の両方を含む。他の実施形態では、発現は、対象の遺伝子をコードする核酸の転写のみを含む。用語「治療用構築物」もまた、発現構築物または導入遺伝子を指すために使用されてもよい。当業者は、発現構築物または導入遺伝子が、例えば、癌などのような過剰増殖疾患または障害を治療するための療法として使用されてもよく、したがって、発現構築物または導入遺伝子が、治療用構築物または予防構築物となることを理解する。
本明細書において使用されるように、用語「発現ベクター」は、転写することができる、遺伝子産物の少なくとも一部をコードする核酸配列を含有するベクターを指す。いくつかの場合では、次いで、RNA分子は、タンパク質、ポリペプチド、またはペプチドに翻訳される。他の場合では、これらの配列は、例えばアンチセンス分子またはリボザイムの産生において翻訳されない。発現ベクターは、特定の宿主生物における、作動可能に連結されるコード配列の転写およびおそらく翻訳に必要な核酸配列を指す、様々な制御配列を含有することができる。転写および翻訳を調節する制御配列に加えて、ベクターおよび発現ベクターは、他の機能を同様に果たし、以下に記載される核酸配列を含有していてもよい。
本明細書において使用されるように、用語「ex vivo」は、体「の外部」を指す。当業者は、ex vivoおよびin vitroを区別なく使用することができることを知っている。
本明細書において使用されるように、本明細書において使用される用語「機能的に等価な」は、例えば、それが、CD40核酸断片、変異体、またはアナログを指すように、CD40ポリペプチドまたは腫瘍もしくは過剰増殖疾患を破壊するために免疫応答を刺激するCD40ポリペプチドをコードする核酸を指す。「機能的に等価な」は、例えば、細胞外ドメインを欠くが、抗原提示分子の樹状細胞発現をアップレギュレートすることによって、T細胞媒介腫瘍死滅応答を増幅することができるCD40ポリペプチドを指す。
用語「過剰増殖疾患」は、細胞の過剰増殖に起因する疾患として定義される。例示的な過剰増殖疾患は、癌または自己免疫疾患を含むが、これらに限定されない。他の過剰増殖疾患は、血管閉塞、再狭窄、アテローム性動脈硬化症、または炎症性腸疾患を含んでいてもよい。
本明細書において使用されるように、用語「遺伝子」は、機能的なタンパク質、ポリペプチド、またはペプチドコード単位として定義される。当業者らによって理解されるように、この機能的な用語は、タンパク質、ポリペプチド、ドメイン、ペプチド、融合タンパク質、および突然変異体を発現する、または発現するのに適応したゲノム配列、cDNA配列、およびより小さな操作された遺伝子セグメントを含む。
用語「免疫原性組成物」または「免疫原」は、免疫応答を誘発することができる物質を指す。免疫原の例は、例えば、抗原、自己免疫疾患の誘発において役割を果たす自己抗原、および癌細胞上に発現される腫瘍関連抗原を含む。
本明細書において使用される用語「免疫無防備状態の」は、低下したまたは衰弱した免疫系を有する被験体として定義される。免疫無防備状態の状態は、免疫系の欠損もしくは機能不全または感染症および/もしくは疾患に対する感受性を高める他の因子によるものであってもよい。そのような分類は評価のための概念的な基礎を可能にするが、免疫無防備状態の個人は、多くの場合、1つの群または他の群に完全には適合しない。体の防御メカニズムにおける1つを超える欠損が影響を与えられているかもしれない。例えば、HIVによって引き起こされる特異的なTリンパ球欠損を有する個人はまた、抗ウイルス療法のために使用される薬剤によって引き起こされる好中球減少症をも有しているかもしれないまたは皮膚および粘膜の完全性の欠陥のために免疫無防備状態であるかもしれない。免疫無防備状態の状態は、留置しているセントラルラインまたは静脈内薬物乱用による他のタイプの損傷に起因し得る、または二次悪性疾患、栄養失調症によってまたは結核もしくは性感染病、例えば梅毒もしくは肝炎などのような他の感染病原体に感染していることによって引き起こされ得る。
本明細書において使用されるように、用語「薬学的にまたは薬理学的に許容される」は、動物またはヒトに投与された場合に、有害な、アレルギー性の、または他の不都合な反応をもたらさない分子の実体および組成物を指す。
本明細書において使用されるように、「薬学的に許容されるキャリア」は、任意のおよびすべての溶媒、分散媒、コーティング剤、抗菌および抗真菌剤、等張および吸収遅延剤、ならびにその他同種のものを含む。薬学的に活性な物質に対するそのような媒体および作用物質の使用は、当技術分野において周知である。いかなる従来の媒体または作用物質も、本明細書において提示されるベクターまたは細胞と不適合性である場合以外は、治療用組成物におけるその使用は、企図される。補充性の活性成分もまた、組成物の中に組み込むことができる。
本明細書において使用されるように、用語「ポリヌクレオチド」は、ヌクレオチドの鎖として定義される。さらに、核酸は、ヌクレオチドの多量体である。したがって、本明細書において使用される核酸およびポリヌクレオチドは、交換可能である。当業者は、核酸が、単量体「ヌクレオチド」に加水分解することができるポリヌクレオチドであるという一般知識を有する。単量体ヌクレオチドは、ヌクレオシドに加水分解することができる。本明細書において使用されるように、ポリヌクレオチドは、限定を伴うことなく、組換え手段、つまり、通常のクローニング技術およびPCR(商標)ならびにその他同種のものを使用する、組換えライブラリーまたは細胞ゲノム由来の核酸配列のクローニングを含む、当技術分野において入手可能な任意の手段によってならびに合成手段によって得られるすべての核酸配列を含むが、これらに限定されない。さらに、当業者は、ポリヌクレオチドがポリヌクレオチドの突然変異を含み、当技術分野において周知の方法によるヌクレオチドまたはヌクレオシドの突然変異を含むが、これらに限定されないことを認識している。
本明細書において使用されるように、用語「ポリペプチド」は、明示される配列を通常有する、アミノ酸残基の鎖として定義される。本明細書において使用されるように、ポリペプチドという用語は、用語「ペプチド」および「タンパク質」と交換可能である。
本明細書において使用されるように、用語「プロモーター」は、遺伝子の特異的な転写を開始するために必要とされる、細胞の合成装置または導入された合成装置によって認識されるDNA配列として定義される。
本明細書において使用されるように、用語「免疫応答を調節する」または「免疫応答を調整する」は、免疫応答を修飾するための能力を指す。例えば、組成物は、免疫応答を増強および/または活性化することができる。さらに、組成物はまた、免疫応答を阻害することもできる。調節の形態は、組成物と共に使用されるリガンドによって決定される。例えば、化学物質の二量体アナログは、副刺激ポリペプチドの二量体化をもたらし、DCの活性化に至るが、化学物質の単量体アナログは、副刺激ポリペプチドの二量体化をもたらさず、これは、DCを活性化しないであろう。
用語「トランスフェクション」および「形質導入」は、交換可能であり、外因性DNA配列が真核生物宿主細胞の中に導入されるプロセスを指す。トランスフェクション(または形質導入)は、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、遺伝子銃送達、レトロウイルス感染、リポフェクション、スーパーフェクション(superfection)、およびその他同種のものを含む、多くの手段のいずれか1つによって達成することができる。
本明細書において使用されるように、用語「同系」は、同一であり、もしくは組織移植を可能にするのに十分に密接に関係し、または免疫学的に適合性である遺伝子型を有する細胞、組織、または動物を指す。例えば、同じ近交系の一卵性双生児または動物。同系および同遺伝子系は、交換可能に使用することができる。
本明細書において使用される用語「被験体」は、生物または動物;例えばヒト、非ヒト霊長動物(例えばサル)、マウス、ブタ、雌ウシ、ヤギ、ウサギ、ラット、モルモット、ハムスター、ウマ、サル、ヒツジ、または他の非ヒト哺乳動物を含む哺乳動物;例えば、トリ(例えばニワトリもしくはアヒル)または魚などのような非哺乳動物脊椎動物および非哺乳動物無脊椎動物を含む非哺乳動物を含むが、これらに限定されない。
本明細書において使用されるように、用語「転写制御下」または「作動可能に連結される」は、プロモーターが、RNAポリメラーゼ開始および遺伝子の発現を制御するために、核酸に関して正確な位置および方向づけにあるように定義される。
本明細書において使用されるように、用語「治療」、「治療する」、「治療される」、または「治療すること」は、予防法および/または療法を指す。例えば、感染症に関して使用される場合、用語は、病原体による感染症に対する被験体の抵抗性を増加させ、または言いかえれば、被験体が病原体に感染し、もしくは感染症に起因する病気の徴候を示す見込みを減少させる予防的治療ならびに被験体が感染した後に、感染症と戦う、例えば、感染症を低下させ、もしくは排除し、またはそれがより悪くなるのを予防するための治療を指す。
本明細書において使用されるように、用語「ワクチン」は、動物に投与することができる形態をしている、本明細書において提示される組成物を含有する製剤を指す。典型的に、ワクチンは、組成物が懸濁または溶解される従来の生理食塩水または緩衝水溶液媒体を含む。この形態では、組成物は、状態を予防する、回復させる、または他の場合には治療するために好都合に使用することができる。被験体への導入に際して、ワクチンは、抗体、サイトカインの産生、および/または他の細胞応答を含むが、これらに限定されない免疫応答を誘発することができる。
樹状細胞
自然免疫系は、微生物中に存在する、保存された分子パターンの認識のために生殖細胞系コード受容体のセットを使用する。これらの分子パターンは、リポ多糖、ペプチドグリカン、リポタイコ酸、ホスファチジルコリン、リポタンパク質を含む細菌特異的タンパク質、細菌DNA、ウイルス一本鎖および二本鎖RNA、非メチル化CpG−DNA、マンナン、ならびに様々な他の細菌および菌細胞壁成分を含む、微生物のある種の構成物中に生じる。そのような分子パターンはまた、植物アルカロイドなどのような他の分子中にも生じ得る。自然免疫認識のこれらの標的は、それらが感染宿主生物によってではなく微生物によって産生されるので、病原体関連分子パターン(PAMP)と呼ばれる(Janewayら(1989年)Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol.、54巻:1〜13頁;Medzhitovら、Nature、388巻:394〜397頁、1997年)。
PAMPを認識する自然免疫系の受容体は、パターン認識受容体(PRR)と呼ばれる(Janewayら、1989年;Medzhitovら、1997年)。これらの受容体は構造が異なり、いくつかの異なるタンパク質ファミリーに属する。これらの受容体のいくつかは、PAMPを直接、認識する(例えばCD14、DEC205、コレクチン)が、他のもの(例えば補体受容体)は、PAMP認識によって生成される産物を認識する。これらの受容体ファミリーのメンバーは、一般に、3つのタイプ:1)血漿中で循環する体液性受容体、2)免疫細胞表面上に発現されるエンドサイトーシス受容体、および3)細胞表面上にまたは細胞内で発現することができるシグナル伝達受容体に分類することができる(Medzhitovら、1997年;Fearonら(1996年)Science 272巻:50〜3頁)。
細胞のPRRは、適応免疫においてプロフェッショナル抗原提示細胞(APC)として機能する細胞を含む、自然免疫系のエフェクター細胞上に発現される。そのようなエフェクター細胞は、マクロファージ、樹状細胞、Bリンパ球、および表面上皮(surface epithelia)を含むが、これらに限定されない。この発現プロファイルは、PRRが、自然エフェクターメカニズムを直接、誘発することおよびまた、下記に議論される炎症性サイトカインおよびケモカインなどのような内因的なシグナルのセットの発現を誘発することによって、感染病原体の存在に対して宿主生物に警告することをも可能にする。この後者の機能は、侵入物を退治するためのエフェクター力の効率的な動員を可能にする。
樹状細胞(DC)の主要な機能は、末梢組織において抗原を獲得し、二次リンパ組織に移動し、免疫系のエフェクターT細胞に抗原を提示することである(Banchereau, J.ら、Annu Rev Immunol、2000年、18巻:767〜811頁;Banchereau, J., & Steinman, R. M. Dendritic cells and the control of immunity. Nature 392巻、245〜252頁(1998年))。DCが免疫応答においてそれらの重大な役割を実行するので、それらは、それらがそれぞれの環境に対して適切な機能を実行することを可能にする成熟変化を受ける(Termeer, C. C.ら、J Immunol、2000年8月15日 165巻:1863〜70頁)。DCの成熟の間に、抗原取り込み潜在能力は、失われ、主要組織適合複合体(MHC)クラスIおよびクラスII分子の表面密度は、10〜100倍増加し、CD40、副刺激分子、および接着分子発現もまた、大幅に増加する(Lanzavecchia, A.およびF. Sallusto、Science、2000年 290巻:92〜96頁)。さらに、他の遺伝子改変は、DCが、流入領域リンパ節の、T細胞に富んだ傍皮質に帰り、ナイーブおよび記憶T細胞を誘引し、抗原特異的ナイーブTH0細胞を刺激するT細胞ケモカインを発現することを可能にする(Adema, G. J.ら、Nature、1997年6月12日 387巻:713〜7頁)。このステージの間に、成熟DCは、CD4+ヘルパーT細胞にそれらのMHC II分子を介して抗原を提示して、DC CD40受容体に引き続いて結合するT細胞CD40リガンド(CD40L)のアップレギュレーションを誘発する。このDC:T細胞相互作用は、MHC I分子およびII分子、接着分子、副刺激分子(例えばB7.1、B7.2)、サイトカイン(例えばIL−12)、ならびに抗アポトーシスタンパク質(例えばBcl−2)のさらなるアップレギュレーションを含む、強力なCD8+細胞傷害性Tリンパ球(CTL)応答の開始に重大である、さらなるDC分子の急速な発現を誘発する(Anderson, D. M.ら、Nature、1997年11月13日 390巻:175〜9頁;Ohshima, Y.ら、J Immunol、1997年10月15日 159巻:3838〜48頁;Sallusto, F.ら、Eur J Immunol、1998年9月28日:2760〜9頁;Caux, C. Adv Exp Med Biol. 1997年、417巻:21〜5頁;)。CD8+T細胞は、リンパ節を出て、循環に再び入り、病原体または悪性細胞を破壊するために炎症の本来の部位に帰る。
DCの機能に影響を及ぼす重要な1つのパラメーターは、DCの「電源投入スイッチ(on switch)」として果たすCD40受容体である(Bennett, S. R.ら、Nature、1998年6月4日 393巻:478〜80頁;Clarke, S. R.、J Leukoc Biol、2000年5月 67巻:607〜14頁;Fernandez, N. C.ら、Nat Med、1999年4月5日:405〜11頁;Ridge, J. P.、D. R. F、およびP. Nature、1998年6月4日 393巻:474〜8頁;Schoenberger, S. P.ら、Nature、1998年6月4日 393巻:480〜3頁)。CD40は、TNF受容体スーパーファミリーの48kDa膜貫通メンバーである(McWhirter, S. M.ら、Proc Natl Acad Sci U S A、1999年7月20日 96巻:8408〜13頁)。CD40−CD40L相互作用は、TNF受容体関連因子(TRAF)を含むシグナル伝達カスケードを開始するために必要なCD40三量体形成を誘発する(Ni, C.ら、PNAS、2000年、97巻(19号):10395〜10399頁;Pullen, S.S.ら、J Biol Chem、1999年5月14日 274巻:14246〜54頁)。CD40は、NF−カッパB、AP−1、STAT3、およびp38MAPKを含む、DC中のいくつかの転写因子を活性化するためにこれらのシグナル伝達分子を使用する(McWhirter, S.M.ら、1999年)。
新規なDC活性化系は、DCにおける活性化および/または生存の延長/増加をもたらす、DCのプラスミド膜(plasmid membrane)への、シグナル伝達分子または副刺激ポリペプチドの補充に基づいて提供される。副刺激ポリペプチドは、NF−カッパB経路、Akt経路、および/またはp38経路を活性化する任意の分子またはポリペプチドを含む。DC活性化系は、副刺激ポリペプチドが、オリゴマー化をもたらすリガンド(つまり脂質透過性有機二量体化薬物)により活性化および/または調節される、リガンド結合ドメイン(つまり小分子結合ドメイン)に融合される組換えシグナル伝達分子の利用に基づく。副刺激ポリペプチドを架橋する、またはそれのオリゴマー化のために使用されてもよい他の系は、抗体、天然リガンド、および/または人工交差反応リガンドもしくは合成リガンドを含む。さらに、企図される他の二量体化系は、クーママイシン/DNAジャイレースB系を含む。
使用することができる副刺激ポリペプチドは、NF−カッパBおよび他の可変性のシグナル伝達カスケード、例えばp38経路および/またはAkt経路を活性化するものを含む。そのような副刺激ポリペプチドは、パターン認識受容体、C−反応性タンパク質受容体(つまりNod1、Nod2、PtX3−R)、TNF受容体(つまりCD40、RANK/TRANCE−R、OX40、4−1BB)、ならびにHSP受容体(Lox−1およびCD−91)を含むが、これらに限定されない。パターン認識受容体は、エンドサイトーシスパターン認識受容体(つまりマンノース受容体、スカベンジャー受容体(つまりMac−1、LRP、ペプチドグリカン、タイコ酸(techoic acid)、毒素、CD11c/CR4));外部シグナルパターン認識受容体(Toll様受容体(TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10)、ペプチドグリカン認識タンパク質(PGRPは細菌ペプチドグリカンおよびCD14に結合する);内部シグナルパターン認識受容体(つまりNOD受容体1&2)、RIG1、ならびに図8中に示されるPRRを含むが、これらに限定されない。当業者らはまた、例えばWerts C.ら、Cell Death and Differentiation(2006年)13巻:798〜815頁;Meylan,
E.ら、Nature(2006年)442巻:39〜44頁;およびStrober, W.ら、Nature Reviews(2006年)6巻:9〜20頁において議論されるものを含む、本発明の方法および組成物に適した他のパターン認識受容体を知っている。
発現構築物の操作
すべてが作動可能に連結される、副刺激ポリペプチドおよびリガンド結合ドメインをコードする発現構築物もまた提供される。より詳細には、1つを超えるリガンド結合ドメインが、発現構築物中に使用される。さらに、発現構築物は、膜ターゲティング配列を含有する。当業者は、適切な発現構築物が、上記のFKBPリガンド結合エレメントのどちらかの側に副刺激ポリペプチドエレメントを含んでいてもよいことを理解する。発現構築物は、ベクター、例えばウイルスベクターまたはプラスミドの中に挿入されてもよい。
A.副刺激ポリペプチド
副刺激ポリペプチド分子は、抗原提示分子の樹状細胞発現をアップレギュレートすることによってT細胞媒介応答を増幅することができる。企図される副刺激タンパク質は、例えば腫瘍壊死因子(TNF)ファミリーのメンバー(つまりCD40、RANK/TRANCE−R、OX40、4−1B)、Toll様受容体、C−反応性タンパク質受容体、パターン認識受容体、およびHSP受容体を含むが、これらに限定されない。典型的に、これらの副刺激ポリペプチド由来の細胞質ドメインは、発現ベクター中に使用される。認識配列が細胞質ドメインと関連する転写の開始に関与するその突然変異体を含む、様々な副刺激ポリペプチドの1つからの細胞質ドメインは、公知であり、またはそのような配列に応答性の遺伝子が公知である。
特定の実施形態では、副刺激ポリペプチド分子は、CD40である。CD40分子は、(1)公知のCD40遺伝子の配列を有する核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、(2)CD40ポリペプチドをコードする核酸分子を含む。CD40ポリペプチドは、ある実施例では、細胞外ドメインを欠いていてもよい。CD40ポリペプチドをコードする例示的なポリヌクレオチド配列は、配列番号1および他の種由来のCD40アイソフォームを含むが、これらに限定されない。CD40の他の正常なまたは突然変異体の変異体は、本発明の方法および組成物において使用することができることが企図される。したがって、CD40領域は、1つまたは複数のアミノ酸置換、欠失、および/または挿入によって本来の配列と異なるアミノ酸配列を有し得る。例えば、1つまたは複数のTNF受容体関連因子(TRAF)結合領域は、排除されてもよいまたは有効に排除されてもよい(例えば、CD40アミノ酸配列は、TRAFタンパク質が結合しないまたはそれが本来のCD40配列に結合するよりも低い親和性で結合するように欠失し、または改変される)。特定の実施形態では、TRAF3結合領域は、それが排除され、または有効に排除されるように欠失し、または改変される(例えば、アミノ酸250〜254は、改変され、または欠失していてもよい;Hauerら、PNAS 102巻(8号):2874〜2879頁(2005年))。
ある実施形態では、本発明の方法は、CD40の誘発性形態(iCD40)をコードする発現構築物を産生するための遺伝物質の操作を含む。そのような方法は、例えば、CD40細胞質ドメインをコードする異種核酸配列を含有する発現構築物の生成およびその発現のための手段を含む。ベクターは、適切なヘルパー細胞中で複製することができ、ウイルス粒子は、そこから産生されてもよく、細胞は、組換えウイルス粒子に感染されてもよい。
したがって、本明細書において提示されるCD40分子は、例えば、細胞外ドメインを欠いていてもよい。特定の実施形態では、細胞外ドメインは、切断型であり、または除去される。細胞外ドメインは、機能的な細胞外ドメインを有していないCD40分子を産生するために標準の突然変異誘発、挿入、欠失、または置換を使用して突然変異させることができることもまた企図される。CD40核酸は、配列番号1の核酸配列を有していてもよい。CD40核酸はまた、配列番号1の配列を有する核酸の相同体および対立遺伝子ならびに先の核酸の機能的に等価な断片、変異体、およびアナログを含む。誘発性CD40ベクターを構築するための方法は、例えば、2008年7月29日に発行された米国特許第7,404,950号において記載されている。
遺伝子療法との関連において、遺伝子は、ベクターのバックボーンを提供する、ウイルスゲノム以外の供給源に由来する異種ポリヌクレオチド配列となるであろう。遺伝子は、細菌、ウイルス、酵母、寄生生物、植物、またはさらに動物などのような原核生物または真核生物の供給源に由来する。異種DNAはまた、1つを超える供給源、つまり多重遺伝子構築物または融合タンパク質に由来する。異種DNAはまた、ある供給源に由来する調節配列および異なる供給源由来の遺伝子を含んでいてもよい。
B.リガンド結合領域
発現構築物のリガンド結合(「二量体化」)ドメインは、天然または非天然リガンド、例えば非天然合成リガンドを使用する誘発を可能にするであろう任意の好都合なドメインとすることができる。リガンド結合ドメインは、構築物の性質およびリガンドの選択に依存して、細胞の膜に対して内部または外部であってもよい。上記に示される細胞質領域と結合するリガンド結合タンパク質を含む、受容体を含む、種々様々のリガンド結合タンパク質は、公知である。本明細書において使用されるように、用語「リガンド結合ドメインは、用語「受容体」と交換可能とすることができる。リガンド(例えば小さな有機リガンド)が公知であり、または容易に産生されてもよいリガンド結合タンパク質が特に興味深い。リガンド結合ドメインまたは受容体は、FKBPおよびサイクロフィリン受容体、ステロイド受容体、テトラサイクリン受容体、上記に示される他の受容体、ならびにその他同種のものならびに抗体から得ることができる「非天然」受容体、特に重鎖サブユニットまたは軽鎖サブユニット、その突然変異配列、確率的な手順、コンビナトリアル合成、およびその他同種のものによって得られるランダムアミノ酸配列を含む。例として、例えばKopytek, S.J.ら、Chemistry & Biology 7巻:313〜321頁(2000年)およびGestwicki, J.E.ら、Combinatorial Chem. & High Throughput Screening 10巻:667〜675頁(2007年);Clackson T(2006年)Chem Biol Drug Des 67巻:440〜2頁;Clackson, T.「Controlling Protein−Protein Interactions Using Chemical Inducers and Disrupters of Dimerization」in Chemical Biology: From Small Molecules to Systems Biology and Drug Design(Schreiber, s.ら編、Wiley、2007年))において記載されるものを含む。
大部分については、リガンド結合ドメインまたは受容体ドメインは、天然ドメインまたはその切断型活性部分として、少なくとも約50アミノ酸、約350アミノ酸未満、通常、200アミノ酸未満であろう。結合ドメインは、例えば、小さくてもよい(<25kDa、ウイルスベクターにおいて効率的なトランスフェクションを可能にするために)、単量体(これはアビジン−ビオチン系を除外する)、非免疫原性であってもよく、二量体化のために構成することができる、合成的に入手可能であり、細胞透過性で、無毒性のリガンドを有するはずである。
受容体ドメインは、発現構築物の設計および適切なリガンドの入手可能性に依存して、細胞内または細胞外のものとすることができる。疎水性リガンドについては、結合ドメインは、膜のどちらの側にもあり得るが、親水性リガンド、特にタンパク質リガンドについては、結合ドメインは、結合に利用可能である形態をしたリガンドを内部移行するための輸送系がない限り、通常、細胞膜に対して外部にあるであろう。細胞内受容体については、構築物は、受容体ドメイン配列の5’または3’にシグナルペプチドおよび膜貫通ドメインをコードすることができ、または受容体ドメイン配列の5’に脂質結合シグナル配列を有していてもよい。受容体ドメインがシグナルペプチドおよび膜貫通ドメインの間にある場合、受容体ドメインは、細胞外のものとなるであろう。
受容体をコードする発現構築物の部分は、様々な理由で突然変異誘発にかけることができる。突然変異誘発されたタンパク質は、より高い結合親和性をもたらすことができる、自然発生の受容体および突然変異誘発された受容体のリガンドによる区別を可能にすることができる、受容体−リガンド対を設計するための自由度を提供する、またはその他同種のことをすることができる。受容体における変化は、結合部位にあることが公知のアミノ酸における変化、コンビナトリアル技術を使用するランダム突然変異誘発を含むことができ、結合部位と関連するアミノ酸または立体構造変化と関連する他のアミノ酸についてのコドンは、特定のアミノ酸についてコドン(複数可)を公知の変化を用いてまたはランダムに交換することによって突然変異誘発にかけ、適切な原核生物の宿主において、結果として生じるタンパク質を発現させ、次いで、結合について、結果として生じるタンパク質をスクリーニングすることができる。
抗体および抗体サブユニット、例えば重鎖もしくは軽鎖、特に断片、より詳細には可変領域のすべてもしくは一部、または重鎖および軽鎖の融合物は、高親和性結合を引き起こすために、結合ドメインとして使用することができる。企図される抗体は、免疫応答を引き起こさず、一般に、末梢において(つまりCNS/脳エリアの外部で)発現されないであろう、細胞外ドメインなどのような、異所的に発現されるヒト産物であるものを含む。そのような例は、低親和性神経増殖因子受容体(LNGFR)および胚表面タンパク質(つまり癌胎児性抗原)を含むが、これらに限定されない。
さらに、抗体は、生理学的に許容されるハプテン分子に対して調製することができ、個々の抗体サブユニットは、結合親和性についてスクリーニングすることができる。サブユニットをコードするcDNAは、単離し、リガンドに対して適切な親和性を有する結合タンパク質ドメインを得るために、定常領域、可変領域の部分の欠失、可変領域の突然変異誘発、またはその他同種のものによって修飾することができる。このように、ほぼあらゆる生理学的に許容されるハプテン化合物は、リガンドとしてまたはリガンドに対するエピトープを提供するために用いることができる。抗体単位の代わりに、天然受容体を用いることができ、結合ドメインは、公知であり、結合に有用なリガンドがある。
C.オリゴマー化
他の結合イベント、例えばアロステリック活性化をシグナルを開始するために用いることができるが、伝達されるシグナルは、通常、キメラタンパク質分子のリガンド媒介オリゴマー化、つまり、リガンド結合後のオリゴマー化の結果に起因するであろう。キメラタンパク質の構築物は、様々なドメインのオーダーおよび個々のドメインの繰り返しの数に関して変わるであろう。
受容体の多量体を形成するために、キメラ表面膜タンパク質のリガンド結合ドメイン/受容体ドメインに対するリガンドは、それが、少なくとも2つの結合部位を有し、それぞれの結合部位が、リガンド受容体ドメインに結合することができるという意味で、通常、多量体であろう。望ましいように、本発明のリガンドは、二量体またはより高いオーダーの、通常、約四量体を超えないオリゴマーの小さな合成有機分子となり、個々の分子は、典型的に少なくとも約150Daかつ約5kDa未満、通常、約3kDa未満となるであろう。様々な対の合成リガンドおよび受容体を用いることができる。例えば、天然受容体を含む実施形態では、二量体FK506は、FKBP12受容体と共に使用することができ、二量体化シクロスポリンAは、シクロフィリン受容体と共に使用することができ、二量体化エストロゲンは、エストロゲン受容体と共に、二量体化グルココルチコイドは、グルココルチコイド受容体と共に、二量体化テトラサイクリンは、テトラサイクリン受容体と共に、二量体化ビタミンDは、ビタミンD受容体と共に使用することができるなどである。その代わりに、より高いオーダーのリガンド、例えば三量体を使用することができる。非天然受容体、例えば抗体サブユニット、修飾抗体サブユニット、または修飾受容体、およびその他同種のものを含む実施形態については、任意の種々様々の化合物を使用することができる。これらのリガンド単位の重要な特徴は、それぞれの結合部位が高い親和性で受容体に結合することができ、それらが化学的に二量体化することができることである。また、当業者らは、それらが、機能的レベルで血清中に溶解することができ、さらに、ほとんどの適用のために形質膜にわたって拡散することができるように、リガンドの疎水性/親水性の平衡を保つための方法をも知っている。
ある実施形態では、本発明の方法は、条件的に制御されるタンパク質またはポリペプチドを産生するために、化学的に誘発される二量体化(CID)の技術を利用する。この技術が誘発性であることに加えて、それはまた、不安定な二量体化剤の分解または単量体競合的阻害剤の投与により、可逆的となる。
CID系は、リガンド結合ドメインに融合されたシグナル伝達分子を急速に架橋するために合成二価リガンドを使用する。この系は、細胞表面タンパク質(Spencer, D. M.ら、Science、1993年、262巻:1019〜1024頁;Spencer D. M.ら、Curr Biol 1996年、6巻:839〜847頁;Blau, C. A.ら、Proc Natl Acad.Sci. USA 1997年、94巻:3076〜3081頁)もしくは細胞質タンパク質(Luo, Z.ら、Nature 1996年、383巻:181〜185頁;MacCorkle, R. A.ら、Proc Natl Acad Sci USA 1998年、95巻:3655〜3660頁)のオリゴマー化および活性化、転写を調整するための、DNAエレメントへの転写因子の動員(Ho, S. N.ら、Nature 1996年、382巻:822〜826頁;Rivera, V. M.ら、Nat.Med. 1996年、2巻:1028〜1032頁)、またはシグナル伝達を刺激するための、形質膜へのシグナル伝達分子の動員(Spencer D. M.ら、Proc.Natl.Acad.Sci. USA 1995年、92巻:9805〜9809頁;Holsinger, L. J.ら、Proc.Natl.Acad.Sci. USA 1995年、95巻:9810〜9814頁)を引き起こすために使用されてきた。
CID系は、表面受容体の凝集が下流のシグナル伝達カスケードを有効に活性化するという見解に基づく。最も単純な実施形態では、CID系は、脂質透過性免疫抑制薬の二量体アナログ、FK506を使用し、これは、その正常な生物活性を失っているが、FK506結合タンパク質、FKBP12に遺伝子的に融合された分子を架橋するための能力を獲得している。1つまたは複数のFKBPおよびミリストイル化配列を標的受容体の細胞質シグナル伝達ドメインに融合することによって、二量体化化合物薬剤依存的にではあるが、リガンドおよび外部ドメイン非依存的にシグナル伝達を刺激することができる。これは、一時的な制御を有する系、単量体薬剤アナログを使用する可逆性、および増強された特異性を提供する。それらの結合ドメイン、FKBP12に対する第3世代AP20187/AP1903 CIDの高い親和性は、内因的なFKBP12を通しての非特異的副作用の誘発を伴うことなく、in vivoにおいて組換え受容体の特異的な活性化を可能にする。さらに、合成リガンドは、プロテアーゼ分解に対して抵抗性であり、ほとんどの、送達されるタンパク質作用物質よりも、in vivoにおいて受容体を活性化することにおいてそれらをより効率的にする。
使用されるリガンドは、2つ以上のリガンド結合ドメインに結合することができる。当業者は、キメラタンパク質が、1つを超えるリガンド結合ドメインを含有する場合、1つを超えるリガンドに結合することができてもよいことを理解する。リガンドは、典型的に、非タンパク質または化学物質である。例示的なリガンドは、二量体FK506(例えばFK1012)を含むが、これらに限定されない。
CD40活性化のメカニズムは、三量体形成に基本的に基づくので、この受容体は、CID系に対して特に適用可能である。CID調節は、1)一時的な制御、2)自己免疫反応の徴候に際しての非活性単量体の追加による可逆性、および3)非特異的副作用に対する限られた潜在能力を有する系を提供する。さらに、誘発性in vivo DC CD40活性化は、CD40シグナル伝達の完全な誘発のために通常、必要とされる第2の「危険」シグナルの必要を回避し、in situにおいてDCの生存を潜在的に促進し、T細胞刺激の増強を可能にするであろう。したがって、iCD40を発現させるためのDCワクチンの操作は、抗原提示分子、接着分子、TH1促進サイトカイン、および生存促進性因子のDC発現をアップレギュレートすることによって、T細胞媒介死滅応答を増幅する。
企図される他の二量体化系は、クーママイシン/DNAジャイレースB系を含む。クーママイシン誘発二量体化は、修飾Rafタンパク質を活性化し、MAPキナーゼカスケードを刺激する。Farrarら、1996年を参照されたい。
D.膜ターゲティング
膜ターゲティング配列は、細胞膜へのキメラタンパク質の輸送をもたらし、同じまたは他の配列が、細胞膜へのキメラタンパク質の結合をコードすることができる。細胞膜と結合する分子は、膜結合を促進する、ある種の領域を含有し、そのような領域は、膜ターゲティング分子を生成するためにキメラタンパク質分子の中に組み込むことができる。例えば、いくつかのタンパク質は、アシル化されるN末端またはC末端の配列を含有し、これらのアシル成分は、膜結合を促進する。そのような配列は、アシルトランスフェラーゼによって認識され、多くの場合、特定の配列モチーフと一致する。ある種のアシル化モチーフは、単一アシル成分(その後、陰イオン脂質頭部の基との結合を改善するためのいくつかの正荷電残基が続くことが多い
)を用いて修飾ことができ、他のものは、多数のアシル成分を用いて修飾することができる。例えば、タンパク質チロシンキナーゼSrcのN末端配列は、単一のミリストイル成分を含むことができる。二重のアシル化領域は、Srcファミリーメンバーのサブセット(例えばYes、Fyn、Lck)およびG−タンパク質アルファサブユニットなどのようなある種のプロテインキナーゼのN末端領域内に位置する。そのような二重のアシル化領域は、多くの場合、そのようなタンパク質の最初の18アミノ酸内に位置し、配列モチーフ、Met−Gly−Cys−Xaa−Cysに一致し、Metは、切断され、Glyは、N−アシル化され、一方のCys残基は、S−アシル化される。Glyは、多くの場合、ミリストイル化され、Cysは、パルミトイル化することができる。G−タンパク質ガンマサブユニットおよび他のタンパク質のC末端由来のC15またはC10イソプレニル成分を用いて修飾することができる配列モチーフCys−Ala−Ala−Xaa(いわゆる「CAAXボックス」)に一致するアシル化領域(例えばワールドワイドウェブアドレスebi.ac.uk/interpro/DisplayIproEntry?ac=IPR001230)もまた、利用することができる。これらおよび他のアシル化モチーフは、当業者に公知であり(例えばGauthier−Campbellら、Molecular Biology of the Cell 15巻:2205〜2217頁(2004年);Glabatiら、Biochem. J. 303巻:697〜700頁(1994年)、およびZlakineら、J. Cell Science 110巻:673〜679頁(1997年))、膜局在化を誘発するためにキメラ分子中に組み込むことができる。ある実施形態では、アシル化モチーフを含有するタンパク質由来の本来の配列は、キメラタンパク質の中に組み込まれる。例えば、いくつかの実施形態では、そのようなタンパク質由来の最初の25N−末端アミノ酸以下のアミノ酸(例えば、任意の突然変異を有する本来の配列の約5〜約20アミノ酸、約10〜約19アミノ酸、または約15〜約19アミノ酸)などのような、Lck、Fyn、もしくはYesまたはG−タンパク質アルファサブユニットのN末端部分は、キメラタンパク質のN末端内に組み込まれてもよい。ある実施形態では、CAAXボックスモチーフ配列を含有するG−タンパク質ガンマサブユニット由来の約25アミノ酸以下のアミノ酸(例えば、任意の突然変異を有する本来の配列の約5〜約20アミノ酸、約10〜約18アミノ酸、または約15〜約18アミノ酸)のC末端配列は、キメラタンパク質のC末端に連結することができる。
いくつかの実施形態では、アシル成分は、+1〜+6の対数p値を有し、時に、+3〜+4.5の対数p値を有する。対数p値は、疎水性の指標であり、多くの場合、オクタノール/水分配研究に由来し、より高い度数での、オクタノールの中へのより高い疎水性分配を有する分子は、より高い対数p値を有すると特徴付けられる。対数p値は、多くの親油性分子について公開されており、対数p値は、公知の分配プロセスを使用して計算することができる(例えばChemical Reviews、71巻、6号、599頁、エントリー4493は、4.2の対数p値を有するラウリン酸を示す)。任意のアシル成分は、上記に記載されるペプチド組成物に連結することができ、公知の方法および以下に記載されるものを使用して、抗菌活性について試験することができる。アシル成分は、時に、例えばC1〜C20アルキル、C2〜C20アルケニル、C2〜C20アルキニル、C3〜C6シクロアルキル(cyclalkyl)C1〜C4ハロアルキル、C4〜C12シクロアルキルアルキル(cyclalkylalkyl)、アリール、置換アリール、またはアリール(C1〜C4)アルキルである。任意のアシル含有成分は、時に、脂肪酸であり、脂肪酸成分の例は、プロピル(C3)、ブチル(C4)、ペンチル(C5)、ヘキシル(C6)、ヘプチル(C7)、オクチル(C8)、ノニル(C9)、デシル(C10)、ウンデシル(C11)、ラウリル(C12)、ミリスチル(C14)、パルミチル(C16)、ステアリル(C18)、アラキジル(C20)、ベヘニル(C22)、およびリグノセリル成分(C24)であり、それぞれの成分は、0、1、2、3、4、5、6、7、または8つの不飽和(つまり二重結合)を含有することができる。アシル成分は、時に、ホスファチジル脂質(例えばホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリン)、スフィンゴ脂質(例えばスフィンゴミエリン(shingomyelin)、スフィンゴシン、セラミド、ガングリオシド、セレブロシド)、またはその修飾バージョンなどのような脂質分子である。ある実施形態では、1、2、3、4、または5以上のアシル成分は、膜結合領域に連結される。
本明細書におけるキメラタンパク質はまた、単一通過または複数回通過膜貫通配列を含んでいてもよい(例えばキメラタンパク質のN末端またはC末端に)。単一通過膜貫通領域は、ある種のCD分子、チロシンキナーゼ受容体、セリン/トレオニンキナーゼ受容体、TGFベータ、BMP、アクチビン、およびホスファターゼにおいて見つけられる。単一通過膜貫通領域は、多くの場合、約20〜約25アミノ酸のシグナルペプチド領域および膜貫通領域を含み、これらの多くは、疎水性アミノ酸であり、αヘリックスを形成する。正荷電アミノ酸の短いトラックは、多くの場合、膜中にタンパク質を固着させるために膜貫通スパンに続く。複数回通過タンパク質は、イオンポンプ、イオンチャネル、および輸送体を含み、複数回、膜をわたる2つ以上のヘリックスを含む。すべてまたは実質的にすべての複数回通過タンパク質は、時に、キメラタンパク質中に組み込まれる。単一通過および複数回通過膜貫通領域についての配列は、公知であり、当業者によって、キメラタンパク質分子の中への組み込みのために選択することができる。
宿主において機能的であり、キメラタンパク質の他のドメインの1つと結合していてもよいまたは結合していなくてもよい任意の膜ターゲティング配列を、用いることができる。いくつかの実施形態では、そのような配列は、ミリストイル化ターゲティング配列、パルミトイル化ターゲティング配列、プレニル化配列(つまりファルネシル化、ゲラニル−ゲラニル化(geranylation)、CAAXボックス)、タンパク質−タンパク質相互作用モチーフ、または受容体由来の膜貫通配列(シグナルペプチドを利用する)を含むが、これらに限定されない。例として、例えばten Klooster JPら、Biology of the Cell(2007年)99巻、1〜12頁、Vincent, S.ら、Nature Biotechnology 21巻:936〜40頁、1098頁(2003年)において記載されるものを含む。
様々な膜でタンパク質保持を増加させることができるさらなるタンパク質ドメインが存在する。例えば、約120アミノ酸プレクストリン相同性(PH)ドメインは、典型的に細胞内シグナル伝達に関与する200以上のヒトタンパク質中に見つけられる。PHドメインは、膜内の様々なホスファチジルイノシトール(PI)脂質に結合することができ(例えばPI(3,4,5)−P、PI(3,4)−P、PI(4,5)−P)、したがって、異なる膜または細胞コンパートメントにタンパク質を動員する際に重要な役割を果たす。多くの場合、PI脂質のリン酸化状態は、PI−3キナーゼまたはPTENによってなどのように、調節され、したがって、PHドメインとの膜の相互作用は、アシル脂質によるものほど安定していない。
E.選択可能マーカー
ある実施形態では、発現構築物は、発現が、発現構築物中にマーカーを含むことによってin vitroまたはin vivoにおいて同定される核酸構築物を含有する。そのようなマーカーは、細胞に同定可能な変化を与え、発現構築物を含有する細胞の簡単な同定を可能にするであろう。通常、薬剤選択マーカーの包含は、クローニングおよび形質転換体の選択を支援する。例えば、ネオマイシン、ピューロマイシン、ハイグロマイシン、DHFR、GPT、zeocin、およびヒスチジノールに対する抵抗性を与える遺伝子は、有用な選択可能マーカーである。その代わりに、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(tk)などのような酵素が用いられる。細胞外非シグナル伝達ドメインまたは様々なタンパク質(例えばCD34、CD19、LNGFR)を含有する免疫性表面マーカーもまた、用いることができ、磁気または蛍光抗体媒介ソーティングのための簡単な方法を可能にする。用いられる選択可能マーカーは、それが、遺伝子産物をコードする核酸と同時に発現させることができる限り、重要であると考えられない。さらなる選択可能マーカーの例は、当業者に周知であり、EGFP、ベータ−gal、またはクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)などのようなレポーターを含む。
F.制御領域
1.プロモーター
対象のポリヌクレオチド配列の発現を制御するために用いられる特定のプロモーターは、それが標的細胞においてポリヌクレオチドの発現を指示することができる限り、重要であると考えられない。したがって、ヒト細胞が標的とされる場合、ポリヌクレオチド配列コード領域を、ヒト細胞において発現することができるプロモーターに隣接して、プロモーターの制御下に位置づけることが好ましいかもしれない。概して言えば、そのようなプロモーターは、ヒトまたはウイルスプロモーターを含んでいてもよい。
様々な実施形態では、ヒトサイトメガロウイルス(CMV)前初期遺伝子プロモーター、SV40初期プロモーター、ラウス肉腫ウイルス末端反復配列、β−アクチン、ラットインスリンプロモーター、およびグリセリンアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼは、対象のコード配列の高レベルの発現を得るために使用することができる。対象のコード配列の発現を達成するための、当技術分野において周知の他のウイルスまたは哺乳動物細胞または細菌ファージプロモーターの使用は、同様に企図される、ただし、発現のレベルが所与の目的に十分であることを条件とする。周知の特性を有するプロモーターを用いることによって、トランスフェクションまたは形質転換後の対象のタンパク質の発現のレベルおよびパターンは、最適化することができる。
特異的な生理的または合成シグナルに応じて調節されるプロモーターの選択は、遺伝子産物の誘発性発現を可能にすることができる。例えば、多重シストロン(multicistronic)ベクターが利用される場合の導入遺伝子(複数可)の発現が ベクターが産生される細胞に対して毒性である場合、1つまたは複数の導入遺伝子の発現を妨げ、または低下させることは望ましい。プロデューサー細胞株に対して毒性である導入遺伝子の例は、アポトーシス促進性およびサイトカイン遺伝子である。いくつかの誘発性プロモーター系は、導入遺伝子産物が毒性であるウイルスベクターの産生のために利用可能である(より誘発性のプロモーター中に追加)。
エクジソン系(Invitrogen、Carlsbad、CA)は、1つのそのような系である。この系は、哺乳動物細胞における対象の遺伝子の発現の調節を可能にするように設計される。それは、200倍の誘導性を超えるが、事実上、導入遺伝子の基本レベルの発現を可能にしない、緻密に調節される発現メカニズムから成る。系は、Drosophilaのヘテロ二量体エクジソン受容体に基づき、エクジソンまたはムリステロンAなどのようなアナログが受容体に結合する場合、受容体は、プロモーターを活性化して、下流導入遺伝子の発現をオンにし、高レベルのmRNAの転写が達成される。この系では、ヘテロ二量体受容体の両方の単量体は、1つのベクターから恒常的に発現されるのに対して、対象の遺伝子の発現を駆動するエクジソン応答性プロモーターは、他のプラスミド上にある。そのため、対象の遺伝子移入ベクターの中へのこのタイプの系の操作は、有用であろう。プロデューサー細胞株における、対象の遺伝子および受容体単量体を含有するプラスミドの同時トランスフェクションは、次いで、潜在的に毒性の導入遺伝子の発現を伴わないで遺伝子移入ベクターの産生を可能にするであろう。適切な時に、導入遺伝子の発現は、エクジソンまたはムリステロン(muristeron)Aを用いて活性化することができる。
有用であろう他の誘発性系は、もともとGossenおよびBujardによって開発されたTet−Off(商標)またはTet−On(商標)系(Clontech、Palo Alto、CA)である(GossenおよびBujard、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、89巻:5547〜5551頁、1992年;Gossenら、Science、268巻:1766〜1769頁、1995年)。この系もまた、テトラサイクリンまたはドキシサイクリンなどのようなテトラサイクリン誘導体に応じて高レベルの遺伝子発現が調節されることを可能にする。Tet−On(商標)系では、遺伝子発現は、ドキシサイクリンの存在下においてオンにされるのに対して、Tet−Off(商標)系において、遺伝子発現は、ドキシサイクリンの非存在下においてオンにされる。これらの系は、E. coliのテトラサイクリン抵抗性オペロンに由来する2つの調節エレメントに基づく。テトラサイクリンリプレッサーが結合するテトラサイクリンオペレーター配列およびテトラサイクリンリプレッサータンパク質。対象の遺伝子は、その中に存在するテトラサイクリン応答性のエレメントを有するプロモーターの後に、プラスミドの中にクローニングされる。第2のプラスミドは、テトラサイクリン制御トランス活性化因子と呼ばれる調節エレメントを含有し、これは、Tet−Off(商標)系において、単純ヘルペスウイルス由来のVP16ドメインおよび野生型テトラサイクリン(tertracycline)リプレッサーから構成される。したがって、ドキシサイクリンの非存在下において、転写は、恒常的にオンの状態である。Tet−On(商標)系において、テトラサイクリンリプレッサーは、野生型ではなく、ドキシサイクリンの存在下において、転写を活性化する。遺伝子療法ベクター産生のために、Tet−Off(商標)系は、プロデューサー細胞が、テトラサイクリンまたはドキシサイクリンの存在下において成長し、潜在的に毒性の導入遺伝子の発現を予防することができるが、ベクターが患者に導入された場合、遺伝子発現が恒常的にオンの状態となるように使用されてもよい。
いくつかの環境では、遺伝子療法ベクターにおいて導入遺伝子の発現を調節することは望ましい。例えば、様々な強さの活性を有する異なるウイルスプロモーターは、所望の発現のレベルに依存して利用される。哺乳動物細胞では、CMV前初期プロモーターは、多くの場合、強力な転写活性化をもたらすために使用される。CMVプロモーターは、Donnelly, J.J.ら、1997年 Annu. Rev. Immunol..
15巻:617〜48頁において考察されている。それほど強力でない、CMVプロモーターの修正バージョンもまた、導入遺伝子の発現のレベルの低下が所望の場合、使用されてきた。造血細胞における導入遺伝子の発現が所望の場合、MLVまたはMMTV由来のLTRなどのようなレトロウイルスプロモーターが、多くの場合、使用される。所望の結果に依存して使用される他のウイルスプロモーターは、SV40、RSV LTR、HIV−1およびHIV−2 LTR、E1A、E2A、またはMLP領域などに由来するアデノウイルスプロモーター、AAV LTR、HSV−TK、ならびにトリ肉腫ウイルスを含む。
同様に、組織特異的プロモーターは、非標的組織に対する潜在的な毒性または望ましくない影響を低下させるために特異的な組織または細胞において転写を達成するために使用される。これらのプロモーターは、CMVプロモーターなどのような、より強力なプロモーターと比較して、発現の低下をもたらしてもよいが、また、より限られた発現および免疫原性をもたらしてもよい(Bojak, A.ら、2002年 Vaccine. 20巻:1975〜79頁;Cazeaux., N.ら、2002年 Vaccine 20巻:3322〜31頁)。例えば、PSA関連プロモーターもしくは前立腺特異的腺性カリクレインまたは筋肉クレアチンキナーゼ遺伝子などのような組織特異的プロモーターは、適切な場合、使用されてもよい。
ある種の適用では、遺伝子療法ベクターの投与の後の特定の時に転写を活性化することが望ましい。これは、ホルモンまたはサイトカイン調節可能なものなどのようなプロモーターを用いて行われる。使用することができるサイトカインおよび炎症性タンパク質応答性プロモーターはKおよびTキニノーゲン(Kageyamaら、(1987年)J. Biol. Chem.、262巻、2345〜2351頁)、c−fos、TNF−アルファ、C−反応性タンパク質(Arconeら、(1988年)Nucl. Acids Res.、16巻(8号)、3195〜3207頁)、ハプトグロビン(Olivieroら、(1987年)EMBO J.、6巻、1905〜1912頁)、血清アミロイドA2、C/EBPアルファ、IL−1、IL−6(PoliおよびCortese、(1989年)Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、86巻、8202〜8206頁)、補体C3(Wilsonら、(1990年)Mol. Cell. Biol.、6181〜6191頁)、IL−8およびアルファ−1酸性糖タンパク質(ProwseおよびBaumann、(1988年)Mol Cell Biol、8巻、42〜51頁)、アルファ−1抗トリプシン、リポタンパク質リパーゼ(Zechnerら、Mol. Cell. Biol.、2394〜2401頁、1988年)アンギオテンシノゲン(Ronら、(1991年)Mol. Cell. Biol.、2887〜2895頁)、フィブリノーゲン、c−jun(ホルボールエステル、TNF−アルファ、UV照射、レチノイン酸、および過酸化水素によって誘発性)、コラゲナーゼ(ホルボールエステルおよびレチノイン酸によって誘発される)、メタロチオネイン(重金属およびグルココルチコイド誘発性)、ストロメライシン(ホルボールエステル、インターロイキン−1、およびEGFによって誘発性)、アルファ−2マクログロブリン、ならびにアルファ−1抗キモトリプシンを含む。他のプロモーターは、例えば、SV40、MMTV、ヒト免疫不全ウイルス(MV)、モロニーウイルス、ALV、エプスタインバーウイルス、ラウス肉腫ウイルス、ヒトアクチン、ミオシン、ヘモグロビン、およびクレアチンを含む。
上記のプロモーターのいずれも、単独でまたは他のものと組み合わせて、所望の作用に依存して有用となり得ることが認識される。プロモーターおよび他の調節エレメントは、それらが所望の細胞または組織において機能的となるように、当業者らによって選択される。さらに、プロモーターのこの列挙は、網羅的なまたは限定するものとして解釈されるべきでなく、当業者らは、本明細書において開示されるプロモーターおよび方法と共に使用される他のプロモーターを知っているであろう。
2.エンハンサー
エンハンサーは、DNAの同じ分子上の離れた位置に配置される、プロモーターからの転写を増加させる遺伝エレメントである。以前の例は、共に、コード配列の側面に位置し、いくつかのイントロン内に生じる、免疫グロブリンおよびT細胞受容体と関連するエンハンサーを含む。CMV、SV40、およびレトロウイルスLTRなどのような多くのウイルスプロモーターは、エンハンサー活性と密接に関連し、多くの場合、単一エレメントのように処理される。エンハンサーは、プロモーターのように非常に組織化されている。すなわち、それらは、多くの個々のエレメントから構成され、これらのそれぞれは、1つまたは複数の転写タンパク質に結合する。エンハンサーおよびプロモーターの基本的な特徴は、使用可能である。エンハンサー領域は、全体として、離れておよび多くの場合、方向づけと無関係に転写を刺激することができなければならず、これは、プロモーター領域またはその成分エレメントに当てはまる必要はない。他方では、プロモーターは、特定の部位でおよび特定の方向づけでRNA合成の開始を指示する1つまたは複数のエレメントを有していなければならないが、エンハンサーは、これらの特異性を欠く。プロモーターおよびエンハンサーは、多くの場合、重複し、近接しており、多くの場合、非常に類似するモジュール構造を有するように思われる。エンハンサーのサブセットは、ゲノムの中に統合された場合、転写活性を増加させることができるだけでなく、(インスレーターエレメントを用いて)隣接配列由来の転写エレメントを遮断するのを支援することができる、座制御領域(LCR)である。
任意のプロモーター/エンハンサー組合せ(真核生物プロモーターデータベースEPDBにより)は、多くが、特定の組織型または組織のサブセットに発現を限るが、遺伝子の発現を駆動するために使用することができる(例えばKutzler, M.A.およびWeiner, D.B.、2008年 Nature Reviews Genetics 9巻:776〜88頁において考察されている)。例として、ヒトアクチン、ミオシン、ヘモグロビン、筋肉クレアチンキナーゼ配列由来のならびにウイルスCMV、RSV、およびEBV由来のエンハンサーを含むが、これらに限定されない。当業者らは、特定の適用に適切なエンハンサーを選択することができるであろう。真核細胞は、送達複合体の一部としてまたはさらなる遺伝子発現構築物として適切な細菌ポリメラーゼが提供される場合、ある種の細菌プロモーターからの細胞質転写を支持することができる。
3.ポリアデニル化シグナル
cDNA挿入物が用いられる場合、遺伝子転写物の適切なポリアデニル化を達成するためのポリアデニル化シグナルを含むことが典型的に望まれるであろう。ポリアデニル化シグナルの性質は、本発明の方法の実施の成功にとって重大であると考えられず、ヒトまたはウシ成長ホルモンおよびSV40ポリアデニル化シグナルおよびLTRポリアデニル化シグナルなどのような任意のそのような配列が用いられる。非限定的な1つの例は、pCEP3プラスミド中に存在するSV40ポリアデニル化シグナルである(Invitrogen、Carlsbad、California)。ターミネーターもまた、発現カセットのエレメントとして企図される。これらのエレメントは、メッセージレベルを増強し、かつカセットから他の配列への読み過ごしを最小限にするように果たし得る。終止またはポリ(A)シグナル配列は、例えば、mRNAの3’末端の保存配列(AAUAAA)から約11〜30ヌクレオチド下流に位置づけられてもよい(Montgomery, D.L.ら、1993年 DNA Cell Biol. 12巻:777〜83頁;Kutzler, M.A.およびWeiner, D.B.、2008年 Nature Rev. Gen. 9巻:776〜88頁)。
4.開始シグナルおよび内部リボソーム結合部位
特異的な開始シグナルもまた、コード配列の効率的な翻訳のために必要とされてもよい。これらのシグナルは、ATG開始コドンまたは隣接配列を含む。ATG開始コドンを含む外因性翻訳制御シグナルが提供される必要があってもよい。当業者は、これを容易に決定し、必要なシグナルを提供することができるであろう。開始コドンは、全挿入物の翻訳を確実にするために、所望のコード配列のリーディングフレームと共に、インフレームでなければならないことが周知である。外因性翻訳制御シグナルおよび開始コドンは、天然または合成のものとすることができる。発現の効率は、適切な転写エンハンサーエレメントの包含によって増強されてもよい。
ある実施形態では、内部リボソーム進入部位(IRES)エレメントの使用は、多重遺伝子または多シストロン性メッセージを作るために使用される。IRESエレメントは、5’メチル化キャップ依存的翻訳のリボソームスキャニングモデルを回避し、内部部位で翻訳を始めることができる(PelletierおよびSonenberg、Nature、334巻:320〜325頁、1988年)。ピコルナウイルスファミリーの2つのメンバー由来のIRESエレメント(polioおよびencephalomyocarditis)(PelletierおよびSonenberg、1988年)、加えて、哺乳動物メッセージ由来のIRES(MacejakおよびSarnow、Nature、353巻:90〜94頁、1991年)が記載されている。IRESエレメントは、異種オープンリーディングフレームに連結することができる。多数のオープンリーディングフレームは、共に転写することができ、それぞれがIRESによって分離され、多シストロン性伝令RNAを作る。IRESエレメントによって、それぞれのオープンリーディングフレームは、効率的な翻訳のためにリボソームに到達できる。多数の遺伝子は、単一のメッセージを転写するために単一のプロモーター/エンハンサーを使用して効率的に発現することができる(米国特許第5,925,565号および第5,935,819号を参照されたい。それぞれが、参照によって本明細書において組み込まれる)。
G.配列最適化
タンパク質産生はまた、導入遺伝子中のコドンを最適化することによって増加されてもよい。当業者らに公知の種特異的コドン変化は、タンパク質産生を増加させるために使用されてもよい。また、コドンは、最適化されたRNAを産生するために最適化されてもよく、これは、より効率的な翻訳をもたらしてもよい。RNA中に組み込まれることとなるコドンを最適化することによって、不安定性を引き起こす二次構造をもたらすものなどのようなエレメント、例えばリボソーム結合を阻害し得る二次mRNA構造、またはmRNAの核外輸送を阻害し得る潜在性配列を除去することができる(Kutzler, M.A.およびWeiner, D.B.、2008年 Nature Rev. Gen. 9巻:776〜88頁;Yan., J.ら、2007年 Mol. Ther. 15巻:411〜21頁;Cheung, Y.K.ら、2004年 Vaccine 23巻:629〜38頁;Narum., D.L.ら、2001年 69巻:7250〜55頁;Yadava, A.およびOckenhouse, C.F.、2003年 Infect. Immun. 71巻:4962〜69頁;Smith., J.M.ら、2004年 AIDS Res. Hum. Retroviruses 20巻:1335〜47頁;Zhou, W.ら、2002年 Vet. Microbiol. 88巻:127〜51頁;Wu, X.ら、2004年 Biochem. Biophys. Res. Commun. 313巻:89〜96頁;Zhang, W.ら、2006年 Biochem. Biophys. Res. Commun. 349巻:69〜78頁;Deml, L.A.ら、2001年 J. Virol. 75巻:1099〜11001頁;Schneider, R. M.ら、1997年 J. Virol. 71巻:4892〜4903頁;Wang, S.D.ら、2006年 Vaccine 24巻:4531〜40頁;zur Megede, J.ら、2000年 J. Virol. 74巻:2628〜2635頁)。
H.リーダー配列
リーダー配列は、mRNAの安定性を増強し、より効率的な翻訳をもたらすために、当業者らに公知のものとして、追加されてもよい。リーダー配列は、小胞体にmRNAを向けることに通常、関与する。例として、それ自体の切断を遅らせる、HIV−1外被糖タンパク質(Env)のためのシグナル配列およびIgE遺伝子リーダー配列を含む(Kutzler, M.A.およびWeiner, D.B.、2008年 Nature Rev. Gen. 9巻:776〜88頁;Li, V.ら、 2000年 Virology 272巻:417〜28頁;Xu, Z.L.ら 2001年 Gene 272巻:149〜56頁;Malin, A.S.ら、2000年 Microbes Infect. 2巻:1677〜85頁;Kutzler, M.A.ら、2005年 J. Immunol. 175巻:112〜125頁;Yang., J.S.ら、2002年 Emerg. Infect. Dis. 8巻:1379〜84頁;Kumar., S.ら、2006年 DNA Cell Biol. 25巻:383〜92頁;Wang, S.ら、2006年 Vaccine 24巻:4531〜40頁)。IgEリーダーは、小胞体の中への挿入を増強するために使用されてもよい(Tepler, Iら(1989年)J. Biol. Chem. 264巻:5912頁)。
導入遺伝子の発現は、当業者らに公知の、発現を最適化するための適切な方法の選択によって最適化されてもよいおよび/または制御されてもよい。これらの方法は、例えば、プロモーター、送達方法、および遺伝子配列の最適化を含む(例えば、Laddy, D.J.ら、2008年 PLoS.ONE 3巻 e2517頁;Kutzler, M.A.およびWeiner, D.B.、2008年 Nature Rev. Gen. 9巻:776〜88頁において提示される)。
遺伝子移入の方法
細胞における導入遺伝子発現の効果を媒介するために、細胞の中に発現構築物を移入することが必要であろう。そのような移入は、遺伝子移入のウイルスまたは非ウイルス方法を用いてもよい。この節は、遺伝子移入の方法および組成物の議論を提供する。
発現ベクターを含む形質転換細胞は、細胞の中に発現ベクターを導入することによって生成される。現在の方法と共に使用するための、細胞小器官、細胞、組織、または生物の形質転換のためのポリヌクレオチド送達のために適した方法は、本明細書において記載され、または当業者に公知である、ポリヌクレオチド(例えばDNA)を細胞小器官、細胞、組織、または生物の中に導入することができる任意の方法を事実上、含む。
宿主細胞は、ベクターのためのレシピエントとして使用することができ、使用されてきた。宿主細胞は、所望の結果が、ベクターの複製またはベクターコードポリヌクレオチド配列の一部もしくはすべての発現かどうかに依存して、原核生物または真核生物に由来してもよい。多数の細胞株および培養物は、宿主細胞として使用するために入手可能であり、それらは、生きている培養物および遺伝物質のための記録保管所として果たす組織であるAmerican Type Culture Collection(ATCC)を通して得ることができる。特定の実施形態では、宿主細胞は、抗原提示細胞である樹状細胞である。
適切な宿主を決定することは、十分に、当業者の知識および技術の範囲内にある。一般に、これは、ベクターバックボーンおよび所望の結果に基づく。プラスミドまたはコスミドは、例えば、多くのベクターの複製のために原核生物宿主細胞の中に導入することができる。ベクター複製および/または発現のために宿主細胞として使用される細菌細胞は、DH5アルファ、JM109、およびKC8ならびにSURE(登録商標) Competent CellおよびSOLOPACK Gold Cell(STRATAGENE(登録商標)、La Jolla、CA)などのような、多くの市販で入手可能な細菌宿主を含む。その代わりに、E. coli LE392などのような細菌細胞は、ファージウイルスのための宿主細胞として使用することができる。宿主細胞として使用することができる真核細胞は、酵母、昆虫、および哺乳動物を含むが、これらに限定されない。ベクターの複製および/または発現のための哺乳動物真核生物の宿主細胞の例は、HeLa、NIH3T3、Jurkat、293、COS、CHO、Saos、およびPC12を含むが、これらに限定されない。酵母株の例は、YPH499、YPH500、およびYPH501を含むが、これらに限定されない。
核酸ワクチンは、当業者らに公知であり、例えば、非ウイルスDNAベクター、「裸の」DNAおよびRNA、ならびにウイルスベクターを含む。これらのワクチンを細胞に形質転換し、これらのワクチン中に含まれる遺伝子の発現を最適化するための方法は、公知であり、また、本明細書においても議論される。
A.核酸またはウイルスベクター移入の方法の例
1.ex vivo形質転換
ex vivo環境において、生物から摘出される血管細胞および組織にトランスフェクトするための方法は、当業者らに公知である。例えば、イヌ内皮細胞は、レトロウイルス遺伝子移入によってin vitroにおいて遺伝的に改変され、イヌの中に移植された(Wilsonら、Science、244巻:1344〜1346頁、1989年)。他の例において、Yucatan minipig内皮細胞は、in vitroにおいてレトロウイルスがトランスフェクトされ、ダブルバルーンカテーテルを使用して、動脈の中に移植された(Nabelら、Science、244巻(4910号):1342〜1344頁、1989年)。したがって、細胞または組織は、摘出され、本明細書において提示されるポリヌクレオチドを使用してex vivoにおいてトランスフェクトされてもよいことが企図される。特定の態様では、移植細胞または組織は、生物の中に配置されてもよい。したがって、動物から樹状細胞を単離し、発現ベクターを細胞にトランスフェクトし、次いで、トランスフェクトまたは形質転換された細胞を動物に投与して戻すことは、十分に、当業者の知識の範囲内にある。
2.注射
ある実施形態では、ポリヌクレオチドは、例えば皮下に、皮内に、筋肉内に、静脈内に、腹腔内になどのように、1回または複数回の注射(つまり針注射)を介して細胞小器官、細胞、組織、または生物に送達されてもよい。ワクチンの注射の方法は、当業者らに周知である(例えば、食塩水を含む組成物の注射)。さらなる実施形態は、直接的なマイクロインジェクションによるポリヌクレオチドの導入を含む。使用される発現ベクターの量は、抗原の性質および使用される細胞小器官、細胞、組織、または生物で変わってもよい。
皮内注射、結節内(intranodal)注射、またはリンパ内注射は、DC投与の、より一般に使用される方法のうちのいくつかである。皮内注射は、血流の中への低い吸収速度であるが、リンパ系の中への急速な取り込みによって特徴付けられる。真皮における、多くのランゲルハンス樹状細胞の存在は、そのままのおよび処理された抗原を流入領域リンパ節に輸送するであろう。適切な部位の処理は、これを正確に実行するのに必要である(つまり、体毛は適切な針の配置を確認するために切られなければならない)。結節内注射は、リンパ組織への抗原の直接的な送達を可能にする。リンパ内注射は、DCの直接的な投与を可能にする。
3.エレクトロポレーション
ある実施形態では、ポリヌクレオチドは、エレクトロポレーションを介して細胞小器官、細胞、組織、または生物の中に導入される。エレクトロポレーションは、高電圧放電への細胞の浮遊液およびDNAの曝露を含む。この方法のいくつかの変形では、ペクチン分解酵素などのようなある種の植物細胞壁分解酵素は、未処理細胞よりも、エレクトロポレーションによる形質転換に対して標的レシピエント細胞を、より感受性にするために用いられる(参照によって本明細書において組み込まれる米国特許第5,384,253号)。
エレクトロポレーションを使用する真核細胞のトランスフェクションは、完全に成功してきた。このようにして、マウスプレBリンパ球は、ヒトカッパ免疫グロブリン遺伝子がトランスフェクトされ(Potterら、(1984年)Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、81巻、7161〜7165頁)、ラット肝細胞は、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子がトランスフェクトされた(Tur−Kaspaら、(1986年)Mol. Cell Biol.、6巻、716〜718頁)。
4.リン酸カルシウム
他の実施形態では、ポリヌクレオチドは、リン酸カルシウム沈降を使用して、細胞に導入される。ヒトKB細胞は、この技術を使用してアデノウイルス5 DNAがトランスフェクトされた(Grahamおよびvan der Eb、(1973年)Virology、52巻、456〜467頁)。さらに、このようにして、マウスL(A9)、マウスC127、CHO、CV−1、BHK、NIH3T3、およびHeLa細胞は、ネオマイシンマーカー遺伝子がトランスフェクトされ(ChenおよびOkayama、Mol. Cell Biol.、7巻(8号):2745〜2752頁、1987年)、ラット肝細胞は、様々なマーカー遺伝子がトランスフェクトされた(Rippeら、Mol. Cell Biol.、10巻:689〜695頁、1990年)。
5.DEAE−デキストラン
他の実施形態では、ポリヌクレオチドは、DEAE−デキストラン、その後にポリエチレングリコールを使用して、細胞の中に送達される。このようにして、レポータープラスミドは、マウス骨髄腫および赤白血病の細胞の中に導入された(Gopal, T.V.、Mol Cell Biol. 1985年5月;5巻(5号):1188〜90頁)。
6.超音波処理負荷(sonication loading)
さらなる実施形態は、直接的な音波負荷(sonic loading)によるポリヌクレオチドの導入を含む。LTK線維芽細胞は、超音波処理負荷によってチミジンキナーゼ遺伝子がトランスフェクトされた(Fechheimerら、(1987年)Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、84巻、8463〜8467頁)。
7.リポソーム媒介トランスフェクション
さらなる実施形態では、ポリヌクレオチドは、例えばリポソームなどのような脂質複合体中に封入されてもよい。リポソームは、リン脂質二重層膜および内部水性媒体によって特徴付けられる小胞構造である。多重膜リポソームは、水性媒体によって分離される、多数の脂質層を有する。リン脂質が過剰な水溶液中に懸濁される場合、それらは、自然に形成される。脂質成分は、閉鎖構造の形成前に自己再配列を受け、脂質二重層の間に水および溶解された溶質を封入する(GhoshおよびBachhawat、(1991年)In: Liver Diseases, Targeted Diagnosis and Therapy Using Specific Receptors and Ligands. 87〜104頁)。Lipofectamine(Gibco BRL)またはSuperfect(Qiagen)と複合体を形成したポリヌクレオチドもまた、企図される。
8.受容体媒介トランスフェクション
さらに、ポリヌクレオチドは、受容体媒介送達媒介物を介して標的細胞に送達されてもよい。これらは、標的細胞中に生じるであろう受容体媒介エンドサイトーシスによる巨大分子の選択的な取り込みを利用する。様々な受容体の細胞型特異的分布を考慮して、この送達方法は、他の特異性を付加する。
ある種の受容体媒介遺伝子ターゲティング媒介物は、細胞受容体特異的リガンドおよびポリヌクレオチド結合剤を含む。他のものは、送達されることとなるポリヌクレオチドが作動可能に結合された細胞受容体特異的リガンドを含む。いくつかのリガンドは、受容体媒介遺伝子移入のために使用されており(WuおよびWu、(1987年)J. Biol. Chem.、262巻、4429〜4432頁;Wagnerら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、87巻(9号):3410〜3414頁、1990年;Peralesら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、91巻:4086〜4090頁、1994年;Myers、EPO 0273085)、これは、技術の操作性を確立する。他の哺乳動物細胞型との関連における特異的な送達が記載されてきた(WuおよびWu、Adv. Drug Delivery Rev.、12巻:159〜167頁、1993年;参照によって本明細書において組み込まれる)。ある態様では、リガンドは、標的細胞集団上に特異的に発現される受容体に対応させるように選ばれる。
他の実施形態では、細胞特異的ポリヌクレオチドターゲティング媒介物のポリヌクレオチド送達媒介物成分は、リポソームと組み合わせた特異的な結合リガンドを含んでいてもよい。送達されることとなるポリヌクレオチド(複数可)は、リポソーム内に含まれ、特異的な結合リガンドは、リポソーム膜の中に機能的に組み込まれる。したがって、リポソームは、標的細胞の受容体(複数可)に特異的に結合し、細胞に内容物を送達するであろう。そのような系は、例えば、上皮増殖因子(EGF)が、EGF受容体のアップレギュレーションを示す細胞へのポリヌクレオチドの受容体媒介送達において使用される系を使用して、機能的であることが示されてきた。
さらなる実施形態において、標的とされる送達媒介物のポリヌクレオチド送達媒介物成分は、例えば、細胞特異的結合を指示する1つまたは複数の脂質または糖タンパク質を含んでいてもよいリポソーム自体であってもよい。例えば、ラクトシル−セラミド、ガラクトース末端アシアロガングリオシドは、リポソームの中に組み込まれ、肝細胞によるインスリン遺伝子の取り込みの増加が確認されてきた(Nicolauら、(1987年)Methods Enzymol.、149巻、157〜176頁)。組織特異的形質転換構築物は、類似する方法で標的細胞の中に特異的に送達されてもよいことが企図される。
9.微粒子銃
微粒子銃技術は、少なくとも1つの細胞小器官、細胞、組織、または生物の中にポリヌクレオチドを導入するために使用することができる(米国特許第5,550,318号;米国特許第5,538,880号;米国特許第5,610,042号;およびPCT出願WO 94/09699;それぞれが参照によって本明細書において組み込まれる)。この方法は、DNAコート微粒子を高速度まで加速するための能力に依存し、それらが細胞膜を貫通し、かつそれらを死滅させることなく細胞に入ることを可能にする(Kleinら、(1987年)Nature、327巻、70〜73頁)。当技術分野において公知の種々様々の微粒子銃技術があり、これらの多くは、本発明の方法に適用可能である。
この微粒子銃では、1つまたは複数の粒子は、少なくとも1つのポリヌクレオチドを用いてコートされ、推進力によって細胞の中に送達されてもよい。小さな粒子を加速するためのいくつかのデバイスが、開発されている。そのような1つのデバイスは、電流を生成するために高電圧放電に依存し、これは、引き続いて原動力を提供する(Yangら、(1990年)Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、87巻、9568〜9572頁)。使用される微粒子は、タングステンもしくはゴールド粒子またはビーズなどのような生物学的に不活性の物質から成った。例示的な粒子は、タングステン、白金、およびある例ではゴールドから成るものを含む。いくつかの実例では、金属粒子上へのDNA沈降は、微粒子銃を使用する、レシピエント細胞へのDNA送達に必要ではないであろうということが企図される。しかしながら、DNAを用いてコートされるのではなく、粒子がDNAを含有していてもよいことが企図される。DNAコート粒子は、粒子銃を介してのDNA送達のレベルを増加させてもよいが、それら自身およびそれらだけでは必要とならない。
B.ウイルスベクター媒介移入の方法の例
ある実施形態では、導入遺伝子は、細胞への遺伝子移入を媒介するために、ウイルス粒子の中に組み込まれる。典型的に、ウイルスは、生理的条件下で適切な宿主細胞に単に曝露され、ウイルスの取り込みを可能にするであろう。本発明の方法は、下記に議論されるように、様々なウイルスベクターを使用して有利に用いられる。
1.アデノウイルス
アデノウイルスは、その中型のDNAゲノム、操作の容易性、高い力価、広い標的細胞範囲、および高い感染力のために遺伝子移入ベクターとしての使用に特に適している。約36kbのウイルスゲノムは、100〜200塩基対(bp)逆位末端配列(ITR)によって境界をつけられ、ウイルスDNA複製およびパッケージングに必要なシス作用エレメントが含有されている。異なる転写単位を含有するゲノムの初期(E)および後期(L)領域は、ウイルスDNA複製の開始によって分けられる。
E1領域(E1AおよびE1B)は、ウイルスゲノムおよび少数の細胞遺伝子の転写の調節を担うタンパク質をコードする。E2領域(E2AおよびE2B)の発現は、ウイルスDNA複製のためのタンパク質の合成をもたらす。これらのタンパク質はDNA複製、後期遺伝子発現、宿主細胞の停止に関与する(Renan, M. J.(1990年)Radiother Oncol.、19巻、197〜218頁)。大多数のウイルスカプシドタンパク質を含む後期遺伝子(L1、L2、L3、L4、およびL5)の産物は、主な後期プロモーター(MLP)によって生じた単一の主要な転写物の著しい処理の後にのみ発現される。MLP(16.8マップ単位の位置する)は、感染症の後期の間に特に効率的であり、このプロモーターから生じたmRNAはすべて、5’三連リーダー(tripartite leader)(TL)配列を有し、これは、それらを翻訳に有用にする。
アデノウイルスが遺伝子療法のために最適化されるために、DNAの大きなセグメントを含むことができるように運搬能を最大限にすることが必要である。ある種のアデノウイルス産物と関連する毒性および免疫反応を低下させることもまた非常に望ましい。2つの目標は、アデノウイルス遺伝子の除去が両方の目的を果たすという点で、ある程度、一致している。本発明の方法の実施によって、比較的容易に、治療用構築物を操作するための能力を保持しながら、これらの両方の目標を達成することが可能である。
DNAの大規模な置換は、ウイルスDNA複製に必要とされるシスエレメントが、すべて、線状ウイルスゲノムのどちらかの末端の逆位末端配列(ITR)(100〜200bp)中に局在化するので、可能である。ITRを含有するプラスミドは、非欠損アデノウイルスの存在下において複製することができる(Hay, R.T.ら、J Mol Biol. 1984年6月5日;175巻(4号):493〜510頁)。そのため、アデノウイルスベクターにおけるこれらのエレメントの包含は、複製を可能にするはずである。
さらに、ウイルス封入のためのパッケージングシグナルは、ウイルスゲノムの左端の194〜385bp(0.5〜1.1マップ単位)の間に局在化する(Hearingら、J.(1987年)Virol.、67巻、2555〜2558頁)。このシグナルは、バクテリオファージラムダDNA中のタンパク質認識部位に似ており、左端に近いが、付着末端配列の外部の特異的配列が、頭部構造の中へのDNAの挿入に必要とされるタンパク質への結合を媒介する。AdのE1置換ベクターは、ウイルスゲノムの左端の450bp(0〜1.25マップ単位)断片が293細胞においてパッケージングを指示することができたことを実証した(Levreroら、Gene、101巻:195〜202頁、1991年)。
以前に、アデノウイルスのゲノムのある種の領域を、哺乳動物細胞のゲノムの中に組み込むことができ、それによって、コードされた遺伝子を発現させることができたことが示された。これらの細胞株は、細胞株によってコードされるアデノウイルスの機能が欠乏したアデノウイルスベクターの複製を支持することができる。ベクター、例えば野生型ウイルスまたは条件的に欠損の突然変異体を「支援する」ことによる、複製欠乏アデノウイルスベクターの補完の報告もまたある。
複製欠乏アデノウイルスベクターは、ヘルパーウイルスによってトランスで補完することができる。しかしながら、複製機能を提供するために必要であるヘルパーウイルスの存在が、あらゆる調製物を汚染するので、この知見のみでは、複製欠乏ベクターの単離を可能にしない。したがって、複製欠乏ベクターの複製および/またはパッケージングに特異性を追加する、さらなるエレメントが必要であった。そのエレメントは、アデノウイルスのパッケージング機能に由来する。
アデノウイルスのためのパッケージングシグナルは、従来のアデノウイルスマップの左端中に存在することが示された(Tibbettsら(1977年)Cell、12巻、243〜249頁)。後の研究は、ゲノムのE1A(194〜358bp)領域中に欠失を有する突然変異体が、初期(E1A)機能を補完した細胞株中でさえ不十分にしか成長しなかったことを示した(HearingおよびShenk(1983年)J. Mol. Biol. 167巻、809〜822頁)。代償アデノウイルスDNA(0〜353bp)が突然変異体の右端の中に組換えられた場合、ウイルスは正常にパッケージされた。さらなる突然変異分析により、Ad5ゲノムの左端中に短く、繰り返される、位置依存的エレメントが同定された。繰り返しの1つのコピーは、ゲノムのどちらかの末端に存在するが、Ad5 DNA分子の内部の方に移動しない場合、効率的なパッケージングに十分であることが分かった(Hearingら、J.(1987年)Virol.、67巻、2555〜2558頁)。
パッケージングシグナルの突然変異バージョンを使用して、様々な効率でパッケージされるヘルパーウイルスを作ることが可能である。典型的に、突然変異は、点突然変異または欠失である。低効率パッケージングを有するヘルパーウイルスが、ヘルパー細胞中で成長する場合、野生型ウイルスと比較して低下した速度にもかかわらず、ウイルスは、パッケージされ、それによってヘルパーの増殖を可能にする。しかしながら、これらのヘルパーウイルスが野生型パッケージングシグナルを含有するウイルスと共に細胞中で成長する場合、野生型パッケージングシグナルは、突然変異バージョンに対して優先的に認識される。限られた量のパッケージング因子を考慮すると、野生型シグナルを含有するウイルスは、ヘルパーと比較した場合、選択的にパッケージされる。優先度が十分に大きい場合、均質に近づく株が達成されるはずである。
特定の組織または種に対するADV構築物のトロピズムを改善するために、受容体結合ファイバー配列は、多くの場合、アデノウイルスの分離株の間で置換することができる。例えばアデノウイルス5において見つけられたコクサッキー−アデノウイルス受容体(CAR)リガンドは、アデノウイルス35由来のCD46結合ファイバー配列と置換し、ヒト造血細胞に対する非常に改善された結合親和性を有するウイルスを作製することができる。結果として生じる「シュードタイプ」ウイルス、Ad5f35は、いくつかの臨床的に開発されたウイルス分離株の基礎となってきた。さらに、様々な生化学的方法が、樹状細胞などのような標的細胞に対するウイルスの再ターゲティングを可能にするためにファイバーを修飾するために存在する。方法は、二機能性抗体の使用(CARリガンドに結合する一方の末端および標的配列に結合する一方の末端)ならびに注文生産されたアビジンベースのキメラリガンドとの結合を可能にするための、ファイバーの代謝性のビオチン化を含む。その代わりに、リガンド(例えば抗CD205)をヘテロ二機能性リンカー(例えばPEG含有)によってアデノウイルス粒子に結合することができる。
2.レトロウイルス
レトロウイルスは、逆転写のプロセスによってそれらのRNAを感染細胞中で二本鎖DNAに変換するための能力によって特徴付けられる一本鎖RNAウイルスのグループである(Coffin、(1990年)In:Virology、New York:Raven Press編、1437〜1500頁)。次いで、結果として生じるDNAは、プロウイルスとして細胞の染色体の中に安定して統合し、ウイルスタンパク質の合成を指示する。統合は、レシピエント細胞およびその子孫におけるウイルス遺伝子配列の保持をもたらす。レトロウイルスゲノムは、カプシドタンパク質、ポリメラーゼ酵素、および外被成分をそれぞれコードする3つの遺伝子−gag、pol、およびenv−を含有する。psiと称される、gag遺伝子の上流に見つけられる配列は、ビリオンの中へのゲノムのパッケージングのためのシグナルとして機能する。2つの末端反復配列(LTR)配列は、ウイルスゲノムの5’および3’末端に存在する。これらは、強力なプロモーターおよびエンハンサー配列を含有し、宿主細胞ゲノム中への統合に必要とされる(Coffin、1990年)。
レトロウイルスベクターを構築するために、プロモーターをコードする核酸は、複製欠損のウイルスを産生するために、ある種のウイルス配列の場所のウイルスゲノムの中に挿入される。ビリオンを産生するために、gag、pol、およびenv遺伝子を含有するが、LTRおよびpsi成分を有していないパッケージング細胞株が、構築される(Mannら、(1983年)Cell、33巻、153〜159頁)。レトロウイルスLTRおよびpsi配列と一緒にヒトcDNAを含有する組換えプラスミドが、この細胞株の中に導入される場合(例えばリン酸カルシウム沈降によって)、psi配列は、組換えプラスミドのRNA転写物がウイルス粒子の中にパッケージされることを可能にし、次いで、これらは、培養培地の中に分泌される(Nicolas, J.F.およびRubenstein, J.L.R.、(1988年)In: Vectors: a Survey of Molecular Cloning Vectors and Their Uses、RodriquezおよびDenhardt編).NicolasおよびRubenstein;Teminら、(1986年)In: Gene Transfer、Kucherlapati(編)、New York:Plenum Press、149〜188頁;Mannら、1983年)。組換えレトロウイルスを含有する媒体は、収集され、任意選択で濃縮され、遺伝子移入に使用される。レトロウイルスベクターは、広く様々な細胞型に感染することができる。しかしながら、多くの型のレトロウイルスの統合および安定した発現は、宿主細胞の分裂を必要とする(Paskindら、(1975年)Virology、67巻、242〜248頁)。
レトロウイルスベクターの特異的なターゲティングを可能にするように設計されたアプローチは、最近、ウイルス外被へのガラクトース残基の化学的追加によるレトロウイルスの化学的修飾に基づいて最近、開発された。これが所望される場合、この修飾は、アシアロ糖タンパク質受容体を介しての、肝細胞などのような細胞の特異的感染を可能にすることができる。
レトロウイルス外被タンパク質および特異的な細胞受容体に対するビオチン化抗体が使用される、組換えレトロウイルスのターゲティングに対する異なるアプローチが、設計された。抗体は、ストレプトアビジンを使用することによってビオチン成分を介して結合された(Rouxら、(1989年)Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、86巻、9079〜9083頁)。主要組織適合複合体クラスIおよびクラスII抗原に対する抗体を使用して、それらの表面抗原を運ぶ、様々なヒト細胞の感染は、in vitroにおいて、エコトロピックウイルスを用いて実証された(Rouxら、1989年)。
3.アデノ随伴ウイルス
AAVは、約4700塩基対の線状一本鎖DNAを利用する。逆位末端配列は、ゲノムの側面に位置する。ゲノム内に2つの遺伝子が存在し、多くの別の遺伝子産物を誘発する。第1のcap遺伝子は、VP−1、VP−2、およびVP−3と命名される、3つの異なるビリオンタンパク質(VP)を産生する。第2のrep遺伝子は、4つの非構造タンパク質(NS)をコードする。1つまたは複数のこれらのrep遺伝子産物は、AAV転写をトランス活性化することを担う。
AAV中の3つのプロモーターは、ゲノム中のマップ単位中のそれらの位置によって命名される。これらは、左から右に、p5、p19、およびp40となる。転写は、6つの転写物を誘発し、2つは、3つのプロモーターのそれぞれで開始され、それぞれの対の一方は、スプライスされている。マップ単位42〜46に由来するスプライス部位は、それぞれの転写物で同じである。明らかに、4つの非構造タンパク質は、長い方の転写物に由来し、3つのビリオンタンパク質はすべて、最も小さな転写物から生じる。
AAVは、ヒトにおけるあらゆる病的状態にも関連しない。興味深いことには、効率的な複製のために、AAVは、単純ヘルペスウイルスIおよびII、サイトメガロウイルス、仮性狂犬病ウイルス、ならびにもちろんアデノウイルスなどのようなウイルスからの「支援」機能を必要とする。最も特徴付けられたヘルパーは、アデノウイルスであり、このウイルスの多くの「初期」機能が、AAV複製を支援することが示されてきた。AAV repタンパク質の低レベルの発現は、AAV構造発現を抑制すると考えられ、ヘルパーウイルス感染は、このブロックを除去すると考えられる。
AAVベクター末端配列は、AAVまたは修飾AAVゲノムを含有する、p201などのようなプラスミドの制限酵素消化によって(Samulskiら、J. Virol.、61巻:3096〜3101頁(1987年))またはAAVの公開配列に基づく末端配列の化学的もしくは酵素的合成を含むが、これらに限定されない当業者に公知の他の方法によって得ることができる。当業者は、機能、つまり安定した部位特異的な統合を可能にするために必要とされるAAV ITRの最小の配列または部分を、欠失分析などのような周知の方法によって決定することができる。当業者はまた、安定した部位特異的な統合を指示するための末端配列の能力を維持しながら配列のどの小さな修飾を許容することができるかを決定することができる。
AAVベースのベクターは、in vitroにおける遺伝子送達のための安全で有効な媒介物であることが証明されており、これらのベクターは、開発されており、ex vivoおよびin vivoの両方における潜在的な遺伝子療法における広範囲の適用のために前臨床および臨床的ステージにおいて試験されている(CarterおよびFlotte、(1995年)Ann. N.Y. Acad. Sci.、770巻;79〜90頁;Chatteijeeら、(1995年)Ann. N.Y. Acad. Sci.、770巻、79〜90頁;Ferrariら、(1996年)J. Virol.、70巻、3227〜3234頁;Fisherら、(1996年)J. Virol.、70巻、520〜532頁;Flotteら、Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、90巻,10613〜10617頁、(1993年);Goodmanら(1994年)、Blood、84巻、1492〜1500頁;Kaplittら、(1994年)Nat’l Genet.、8巻、148〜153頁;Kaplitt, M.G.ら、Ann Thorac Surg. 1996年12月;62巻(6号):1669〜76頁;Kesslerら、(1996年)Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、93巻、14082〜14087頁;Koeberlら、(1997年)Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、94巻、1426〜1431頁;Mizukamiら、(1996年)Virology、217巻、124〜130頁)。
肺中のAAV媒介性の効率的な遺伝子移入および発現は、嚢胞性線維症の治療のための臨床試験に至った(CarterおよびFlotte、1995年;Flotteら、Proc. Nat’l Acad. Sci. USA、90巻、10613〜10617頁、(1993年))。同様に、骨格筋へのジストロフィン遺伝子のAAV媒介性の遺伝子送達による筋ジストロフィー症の、脳へのチロシンヒドロキシラーゼ遺伝子送達によるパーキンソン病の、肝臓への第IX因子遺伝子送達による血友病Bの、および潜在的に、心臓への血管内皮増殖因子遺伝子による心筋梗塞の治療の見込みは、これらの器官におけるAAV媒介性の導入遺伝子発現が高度に効率的なことが最近示されたので、有望に見える(Fisherら、(1996年)J. Virol.、70巻、520〜532頁;Flotteら、1993年;Kaplittら、1994年;1996年;Koeberlら、1997年;McCownら、(1996年)Brain Res.、713巻、99〜107頁;Pingら、(1996年)Microcirculation、3巻、225〜228頁;Xiaoら、(1996年)J. Virol.、70巻、8098〜8108頁)。
4.他のウイルスベクター
他のウイルスベクターは、本発明の方法および組成物において発現構築物として用いられる。ワクシニアウイルス(Ridgeway、(1988年)In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and their uses、467〜492頁;BaichwalおよびSugden、(1986年)In, Gene Transfer、117〜148頁;Couparら、Gene、68巻:1〜10頁、1988年)、カナリアポックスウイルス、およびヘルペスウイルスなどのようなウイルスに由来するベクターが用いられる。これらのウイルスは、様々な哺乳動物細胞の中への遺伝子移入において使用するためのいくつかの特徴を提供する。
一度、構築物が細胞の中に送達されたら、導入遺伝子をコードする核酸は、異なる部位に位置づけられ、発現する。ある実施形態では、導入遺伝子をコードする核酸は、細胞のゲノムの中に安定して統合される。この統合は、相同組換えを介して関連する位置および方向づけにある(遺伝子置換)またはそれは、ランダムで非特異的な位置に統合される(遺伝子増大)。さらなる実施形態では、核酸は、DNAの別個のエピソームセグメントとして細胞において安定して維持される。そのような核酸セグメントまたは「エピソーム」は、宿主細胞サイクルと無関係のまたはそれと同期した維持および複製を可能にするのに十分な配列をコードする。発現構築物がどのように細胞に送達され、細胞において核酸がどこにとどまるかは、用いられる発現構築物のタイプに依存する
免疫応答の増強
ある実施形態では、NF−カッパB経路、Akt経路、および/またはp38経路を活性化するシグナル伝達副刺激ポリペプチドの操作を組み込む新規なDC活性化戦略が、企図される。このDC活性化系は、それがAPC活性化の間のCD4+T細胞支援のための必要を補充するので、免疫応答を増強するために標準のワクチンと共にまたはそれを伴わないで使用することができる(Bennett, S. R.ら、Nature、1998年6月4日 393巻:478〜80頁;Ridge, J. P.、D. R. F、およびP. Nature、1998年6月4日 393巻:474〜8頁;Schoenberger, S. P.ら、Nature、1998年6月4日 393巻:480〜3頁)。したがって、本明細書において提示されるDC活性化系は、MHCクラスII特異的ペプチドの生成の必要性を回避することによって免疫応答を増強する。
特定の実施形態では、DCの活性化は、CD40活性化を介してのものである。したがって、内因的なCD40/CD40L相互作用によるDCの活性化は、負のフィードバックによるダウンレギュレーションになりやすく、「IL−12切れの結果」に急速に至り得る。CD40活性化後の7〜10時間以内に、CD40(II型)の代替スプライスアイソフォームが、分泌可能因子として産生される(Tone, M.ら、Proc Natl Acad Sci U S A、2001年 98巻(4号):1751〜1756頁)。II型CD40は、優性の負の受容体として作用し、CD40Lを通してのシグナル伝達をダウンレギュレートし、生成される免疫応答の効力を潜在的に制限し得る。そのため、本発明の方法は、化学的に誘発される二量体化(CID)と称される技術を通して、細胞外ドメインを欠き、その代わりに合成二量体化リガンド(Spencer, D. M.ら、Science、1993年 262巻:1019〜1024頁)によって活性化されるCD40の誘発性形態(iCD40)を作ることによって、CD40の自然調節を選ぶ。
本発明の方法は、被験体において免疫応答を増強するための方法であって、発現ベクター、発現構築物、または形質導入抗原提示細胞を被験体に投与するステップを含む方法を含む。発現ベクターは、iCD40などのような副刺激ポリペプチドをコードする。
ある実施形態では、抗原提示細胞は、ヒト、非ヒト霊長動物、雌ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、イヌ、ネコ、またはげっ歯動物などのような動物中に含まれる。被験体は、例えばヒト、例えば感染症に罹患している患者および/または免疫無防備状態であり、もしくは過剰増殖疾患に罹患している被験体であってもよい。
さらなる実施形態では、発現構築物および/または発現ベクターは、抗原提示細胞を活性化する組成物または物質として利用することができる。「抗原提示細胞を活性化する」または「活性抗原提示細胞を増強する」ような組成物は、抗原提示細胞と関連する、1つまたは複数の活性を刺激するための能力を指す。そのような活性は、当業者らによって周知である。例えば、本発明の方法の発現構築物またはベクターなどのような組成物は、抗原提示細胞上の副刺激分子のアップレギュレーションを刺激する、抗原提示細胞におけるNF−カッパBの核転座を誘発する、抗原提示細胞におけるtoll様受容体またはサイトカインもしくはケモカインを伴う他の活性を活性化することができる。
発現構築物、発現ベクター、ならびに/または形質導入抗原提示細胞は、例えば、高度に精製された、もしくは組換え抗原などのような、より弱い抗原の免疫原性を増強することによって、免疫応答に必要とされる抗原の量を低下させることによって、防御免疫をもたらすのに必要とされる免疫化の頻度を低下させることによって、新生児、高齢者、および免疫無防備状態の個人などのような、低下もしくは衰弱した免疫応答を有する被験体においてワクチンの有効性を改善することによって、ならびに粘膜の免疫などのような標的組織の免疫を増強することによってワクチンの有効性を増強し、もしくはそれに寄与することができ、または特定のサイトカインプロファイルを誘導することによって細胞性もしくは体液性免疫を促進することができる。
さらに、免疫無防備状態の個人または被験体は、低下または衰弱した免疫応答を有する被験体である。そのような個人はまた、衰弱した免疫系をもたらす、化学療法もしくは任意の他の療法を受けたことのある被験体、移植レシピエント、免疫抑制薬を現在、服用している被験体、高齢の個人、または低下したおよび/もしくは障害性のCD4ヘルパーT細胞を有する任意の個人を含んでいてもよい。本発明の方法は、免疫無防備状態の被験体においてCD4ヘルパーT細胞の量および/または活性を増強するために利用することができることが企図される。
特定の実施形態では、形質導入抗原提示細胞を投与する前に、細胞は、抗原(本明細書において「標的抗原」とも称される)を用いて抗原投与される。抗原投与の後に、形質導入され、負荷をかけられた抗原提示細胞は、非経口的に、皮内に、結節内に、またはリンパ内に被験体に投与される。さらなる非経口ルートは、皮下、筋肉内、腹腔内、静脈内、動脈内、心筋内、経心内膜、経心外膜(transepicardial)、髄腔内、および注入技術を含むが、これらに限定されない。
本明細書において使用される標的抗原は、抗原または抗原上の免疫学的エピトープであり、これは、哺乳動物における、免疫認識および疾患を引き起こす作用物質または疾患状態の最終の排除または制御において重大である。免疫認識は、細胞性および/または体液性であってもよい。細胞内病原体および癌の場合には、免疫認識は、例えばTリンパ球応答であってもよい。
標的抗原は、例えば、HIV(Korberら編 HIV Molecular Immunology Database、Los Alamos National Laboratory、Los Alamos、N. Mex. 1977年)、インフルエンザ、単純ヘルペス、ヒトパピローマウイルス(米国特許第5,719,054号)、B型肝炎(米国特許第5,780,036号)、C型肝炎(米国特許第5,709,995号)、EBV、サイトメガロウイルス(CMV)、およびその他同種のものを含むウイルスなどのような病原微生物に由来してもよいまたはそれから単離されてもよい。標的抗原は、例えばクラミジア(米国特許第5,869,608号)、ミコバクテリア、レジオネラ、髄膜炎菌、A群レンサ球菌、サルモネラ、リステリア、Hemophilus influenzae(米国特許第5,955,596号)、およびその他同種のものなどのような病原細菌に由来してもよいまたはそれから単離されてもよい。
標的抗原は、例えばアスペルギルス、侵襲性のカンジダ(米国特許第5,645,992号)、ノカルジア、ヒストプラスモーシス、クリプトスポリジウム、およびその他同種のものを含む病原性酵母に由来してもよいまたはそれから単離されてもよい。
標的抗原は、例えば、Pneumocystis carinii、トリパノソーマ、リーシュマニア(米国特許第5,965,242号)、プラスモジウム(米国特許第5,589,343号)、およびToxoplasma gondiiを含むが、これらに限定されない病原性原生動物および病原性寄生体に由来してもよいまたはそれから単離されてもよい。
標的抗原は、新生物発生前または過形成の状態と関連する抗原を含む。標的抗原はまた、癌と関連してもよいまたはその原因となってもよい。そのような標的抗原は、例えば腫瘍特異的抗原、腫瘍関連抗原(TAA)、組織特異的抗原、そのエピトープ、およびそのエピトープアゴニストであってもよい。そのような標的抗原は、CAP−1、CAP−1−6D、およびその他同種のもの(GenBank受入番号M29540)などのような癌胎児性抗原(CEA)およびそのエピトープ、MART−1(Kawakarniら、J. Exp. Med. 180巻:347〜352頁、1994年)、MAGE−1(米国特許第5,750,395号)、MAGE−3、GAGE(米国特許第5,648,226号)、GP−100(Kawakamiら Proc. Nat’l Acad. Sci. USA 91巻:6458〜6462頁、1992年)、MUC−1、MUC−2、点突然変異ras癌遺伝子、正常および点突然変異p53癌遺伝子(Hollsteinら Nucleic Acids Res. 22巻:3551〜3555頁、1994年)、PSMA(Israeliら Cancer Res. 53巻:227〜230頁、1993年)、チロシナーゼ(Kwonら PNAS 84巻:7473〜7477頁、1987年)、TRP−1(gp75)(Cohenら Nucleic Acid Res. 18巻:2807〜2808頁、1990年;米国特許第5,840,839号)、NY−ESO−1(Chenら PNAS 94巻:1914〜1918頁、1997年)、TRP−2(Jacksonら EMBOJ、11巻:527〜535頁、1992年)、TAG72、KSA、CA−125、PSA、HER−2/neu/c−erb/B2、(米国特許第5,550,214号)、BRC−I、BRC−II、bcr−abl、pax3−fkhr、ews−fli−1、TAAおよび組織特異的抗原の修飾体、TAAのスプライス変異体、エピトープアゴニスト、ならびにその他同種のものを含むが、これらに限定されない。他のTAAは、米国特許第4,514,506号において開示されるものなどのような、当技術分野において公知の方法によって同定され、単離され、クローニングされてもよい。標的抗原はまた、1つまたは複数の増殖因子およびそれぞれのスプライス変異体を含んでいてもよい。
抗原は、非癌細胞よりも癌細胞においてより頻繁に発現されてもよい。抗原は、修飾樹状細胞を、前立腺特異的膜抗原(PSMA)またはその断片と接触させることに起因してもよい。ある実施形態では、修飾樹状細胞は、配列番号4のアミノ酸配列(例えば、配列番号3のヌクレオチド配列によってコードされる)を有するPSMA断片と接触させる。
DNAゲノムを含有する生物については、対象の標的抗原またはその免疫学的エピトープをコードする遺伝子は、ゲノムDNAから単離される。RNAゲノムを有する生物については、所望の遺伝子は、ゲノムのcDNAコピーから単離されてもよい。ゲノムの制限地図が入手可能な場合、対象の遺伝子を含有するDNA断片は、当技術分野においてルーチン的な方法によって制限エンドヌクレアーゼ消化によって切断される。所望の遺伝子が以前にクローニングされた実例では、遺伝子は、入手可能なクローンから容易に得られてもよい。その代わりに、遺伝子のDNA配列が公知の場合、遺伝子は、デオキシリボ核酸の合成のための従来の技術のいずれかによって合成することができる。
対象の抗原をコードする遺伝子は、例えば、細菌宿主の中に遺伝子をクローニングすることによって増幅することができる。この目的のために、様々な原核生物のクローニングベクターを使用することができる。例としてプラスミドpBR322、pUC、およびpEMBLがある。
少なくとも1つの標的抗原またはその免疫学的エピトープをコードする遺伝子は、標準の技術によるウイルスを用いる組換えのために設計されるプラスミドベクターの中への挿入のために調製することができる。一般に、クローニングされた遺伝子は、制限酵素消化によって原核生物のクローニングベクターから切り取ることができる。ほとんどの場合では、切り取られた断片は、遺伝子の全コード領域を含有するであろう。クローニングされた遺伝子を運搬するDNA断片は、例えば、ウイルスを用いる組換えのために使用されるDNAベクターの挿入部位と適合性の断片の末端を作製するために必要に応じて修飾することができ、次いで、制限エンドヌクレアーゼ切断部位(クローニング部位)でのベクターの中への挿入前に精製することができる。
抗原を用いる樹状細胞の抗原負荷は、例えば、ポリペプチド、DNA(裸もしくはプラスミドベクター内)、またはRNAとまたは抗原発現組換え細菌またはウイルス(例えばワクシニア、鶏痘、アデノウイルス、もしくはレンチウイルスベクター)と樹状細胞または前駆細胞をインキュベートすることによって達成されてもよい。負荷前に、ポリペプチドは、T細胞支援を提供する免疫学的パートナー(例えばキャリア分子)に共有結合で結合体化されてもよい。その代わりに、樹状細胞は、別々にまたはポリペプチドの存在下において、非結合体化免疫学的パートナーを適用されてもよい。細胞由来の抗原またはMHC分子は、当技術分野において公知の酸溶出または他の方法によって得られてもよい(Zitvogel Lら、J Exp Med 1996年 183巻:87〜97頁を参照されたい)。
さらなる実施形態では、形質導入抗原提示細胞は、腫瘍細胞mRNAがトランスフェクトされる。形質導入されたトランスフェクト抗原提示細胞は、細胞傷害性Tリンパ球およびナチュラルキラー細胞の抗腫瘍抗原免疫応答を達成するために動物に投与され、二量体FK506および二量体FK506アナログを使用して調節される。腫瘍細胞mRNAは、例えば、前立腺腫瘍細胞由来のmRNAであってもよい。
さらに、形質導入抗原提示細胞は、腫瘍細胞溶解物を適用される。適用された形質導入抗原提示細胞は、細胞傷害性Tリンパ球およびナチュラルキラー細胞の抗腫瘍抗原免疫応答を達成するために動物に投与され、二量体FK506および二量体FK506アナログを使用して調節される。腫瘍細胞溶解物は、例えば、前立腺腫瘍細胞溶解物であってもよい。
当業者は、本発明の副刺激分子の活性化が、その活性を誘発するために、リガンド結合ドメインのオリゴマー化、例えばCIDに依存することを十分に知っている。特定の実施形態では、リガンドは、非タンパク質である。例えば、リガンドは、二量体FK506または二量体FK506アナログであってもよく、これは、免疫応答の増強または正の調節をもたらす。単量体FK506または単量体FK506アナログの使用は、免疫応答における阻害または低下を負にもたらす。
Tリンパ球は、本明細書において議論される発現ベクターを含む抗原提示細胞との接触によって活性化されてもよく、抗原提示細胞は、抗原を抗原投与、トランスフェクト、適用または電気融合されている。
電気融合は、ハイブリッド細胞を生成するための方法である。電気融合によって細胞のハイブリッドを産生するのにいくつかの利点がある。例えば、融合パラメーターは、融合されることとなる細胞に依存する条件に容易におよび正確に電子的に制御することができる。さらに、細胞の電気融合は、化学的手段による、または生物学的融合剤(fusogen)を介しての融合に対して融合効率を増加させる能力を示した。電気融合は、浮遊液中の細胞に電気パルスをかけることによって実行される。交流電場に細胞を曝露することによって、細胞は、誘電泳動整列と称されるプロセスにおいてパールチェーンを形成する際に互いに接近するようになる。続くより高い電圧パルスにより、細胞はより近くに接触するようになり、細胞膜を可逆的に透過性にし、機械的に破壊する際に可逆的なエレクトロポア(electropore)が形成され、融合をもたらす。
T細胞は、それらの膜上に特有の抗原結合受容体(T細胞受容体)を発現し、これは、他の細胞の表面上の主要組織適合複合体(MHC)分子と結合した抗原のみを認識することができる。ヘルパーT細胞およびT細胞傷害性細胞などのようなT細胞のいくつかの集団がある。ヘルパーT細胞およびT細胞傷害性細胞は、それぞれ、膜結合糖タンパク質CD4およびCD8のそれらの表示によって主として区別される。ヘルパーT細胞は、B細胞、T細胞傷害性細胞、マクロファージ、および免疫系の他の細胞の活性化のために重大である、様々なリンホカインを分泌する。対照的に、抗原−MHC複合体を認識するナイーブCD8 T細胞は、増殖し、細胞傷害性CD8 Tリンパ球(CTL)と呼ばれるエフェクター細胞に分化する。CTLは、細胞溶解をもたらす物質を産生することによって、ウイルス感染細胞および腫瘍細胞などのような、抗原を示す、体の細胞を排除する。
CTL活性は、本明細書において記載され、または当業者に公知であろう方法によって評価することができる。例えば、CTLは、標準の4時間の51Cr放出マイクロ毒性(microtoxicity)アッセイを使用して、PBMCから確立されたフィトヘマグルチニン(phytohaemaglutinin)刺激IL−2増殖細胞株において新たに単離された末梢血単核細胞(PBMC)において(Bernardら、AIDS、12巻(16号):2125〜2139頁、1998年)または以前に免疫した被験体から単離され、抗原を含有するアデノウイルスベクターを感染させたDCを用いて6日間、新たに再刺激されたT細胞によって評価されてもよい。あるタイプのアッセイは、クローニングT細胞を使用する。クローニングT細胞は、リダイレクト細胞毒性アッセイ(redirected cytotoxicity assay)においてパーフォリンおよびFasリガンド依存的死滅の両方を媒介するそれらの能力について試験されてきた(Simpsonら、Gastroenterology、115巻(4号):849〜855頁、1998年)。クローニング細胞傷害性Tリンパ球は、Fasおよびパーフォリン−依存的死滅の両方を示した。最近、新しい蛍光増幅系を利用するin vitroデヒドロゲナーゼ放出アッセイが、開発されている(Page, B.ら、Anticancer Res.1998年7月〜8月;18巻(4A号):2313〜6頁)。このアプローチは、感度がよく、急速で、再生可能であり、混合リンパ球反応(MLR)に有利に使用されてもよい。それは、容易に、細胞膜完全性を使用して大規模細胞毒性試験のためにさらに自動化されてもよく、したがって、よく考えられている。細胞媒介性細胞傷害の検出のために開発された他の蛍光定量的アッセイでは、使用される蛍光体は、無毒性分子AlamarBlueである(Nociariら、J. Immunol. Methods、213巻(2号):157〜167頁、1998年)。AlamarBlueは、ミトコンドリアの還元が生じるまで、蛍光が消光されており(つまり低い量子収量)、これは、次いで、AlamarBlue蛍光強度の劇的な増加をもたらす(つまり、量子収量の増加)。このアッセイは、非常に感度がよく、特異的であることが報告されており、標準の51Cr放出アッセイよりも著しく少ない数のエフェクター細胞を必要とする。
本発明の方法によって誘発される他の免疫細胞は、ナチュラルキラー細胞(NK)を含む。NKは、抗原特異的受容体を欠き、自然免疫系の一部であるリンパ球様細胞である。典型的に、感染細胞は、細胞表面MHCに結合した外来粒子によって警告されたT細胞によって通常、破壊される。しかしながら、ウイルス感染細胞は、抗体によって認識されるウイルスタンパク質を発現することによって感染をシグナル伝達する。これらの細胞は、NKによって死滅させることができる。腫瘍細胞において、腫瘍細胞がMHC I分子の発現を失う場合、それはNKに対して感受性であるかもしれない。
患者への投与のための製剤およびルート
臨床適用が企図される場合、意図した適用に適切な形態をした医薬組成物、発現構築物、発現ベクター、融合タンパク質、形質導入細胞、活性化DC、形質導入し、負荷をかけたDCを調製することが必要となるであろう。一般に、これは、発熱物質およびヒトまたは動物に対して有害となり得る他の不純物が本質的にない組成物を調製することを要するであろう。
送達ベクターを安定させ、かつ標的細胞による取り込みを可能にするために適切な塩および緩衝液を用いることを一般に望んでもよい。組換え細胞が患者の中に導入される場合、緩衝液もまた、用いられてもよい。水性組成物は、薬学的に許容されるキャリアまたは水性媒体中に溶解されたまたは分散した、細胞に対する有効量のベクターを含む。そのような組成物はまた、接種物とも称される。「薬学的にまたは薬理学的に許容される」という語句は、動物またはヒトに投与された場合に、有害な、アレルギー性の、または他の不都合な反応をもたらさない分子の実体および組成物を指す。薬学的に許容されるキャリアは、任意のおよびすべての溶媒、分散媒、コーティング剤、抗菌および抗真菌剤、等張および吸収遅延剤、ならびにその他同種のものを含む。薬学的に活性な物質に対するそのような媒体および作用物質の使用は、当技術分野において周知である。いかなる従来の媒体または作用物質も、ベクターまたは細胞と不適合性である場合以外は、治療用組成物におけるその使用は、企図される。補充性の活性成分もまた、組成物の中に組み込むことができる。
活性組成物は、典型的な医薬調製物を含んでいてもよい。標的組織がそのルートを介して利用可能である限り、これらの組成物の投与は、任意の一般的なルートを介してのものとなるであろう。これは、例えば経口、経鼻、頬側、直腸、腟内、または局部を含む。その代わりに、投与は、同所性、皮内、皮下、筋肉内、腹腔内、または静脈内注射によるものであってもよい。そのような組成物は、本明細書において議論される、薬学的に許容される組成物として通常、投与されるであろう。
注射用の使用に適した医薬形態は、滅菌注射液または分散剤の即時調製のための滅菌水溶液または分散剤および滅菌粉末剤を含む。すべての場合において、その形態は、滅菌でなければならず、容易な注射可能性(syringability)が存在する程度まで液体でなければならない。それは、製造および保管の条件下で安定していなければならず、細菌および菌類などのような微生物の汚染作用に対して保護されなければならない。キャリアは、例えば水、エタノール、ポリオール(例えばグリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール、ならびにその他同種のもの)、その適した混合物、ならびに植物油を含有する溶媒または分散媒とすることができる。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのようなコーティング剤の使用によって、分散剤の場合に必要とされる粒径の維持によって、および界面活性剤の使用によって維持することができる。微生物の作用の予防は、様々な抗菌、抗真菌剤、例えばパラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、チメロサール、およびその他同種のものによってもたらされ得る。ある実施例では、等張剤、例えば糖または塩化ナトリウムが、含まれていてもよい。注射用組成物の吸収の延長は、吸収を遅らせる作用物質、例えばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンの組成物における使用によってもたらすことができる。
経口投与のために、組成物は、添加剤が組み込まれてもよく、非摂取可能なうがい薬および歯みがき剤の形態で使用されてもよい。うがい薬は、ホウ酸ナトリウム溶液などのような適切な溶媒において必要とされる量の活性成分を組み込んで、調製されてもよい(ドーベル液)。その代わりに、活性成分は、ホウ酸ナトリウム、グリセリン、および炭酸水素カリウムを含有する防腐洗浄液の中に組み込まれてもよい。活性成分はまた、例えばゲル、ペースト剤、粉末剤、およびスラリーを含む歯みがき剤中に分散されてもよい。活性成分は、例えば水、結合剤、研磨剤、香味料、起泡剤、および湿潤剤を含んでいてもよいペースト歯みがき剤に治療有効量で追加されてもよい。
組成物は、中性または塩の形態で製剤されてもよい。薬学的に許容される塩は、例えば酸付加塩(タンパク質の遊離アミノ基を用いて形成される)を含み、これは、例えば塩酸もしくはリン酸などのような無機酸または酢酸、シュウ酸、酒石酸、マンデル酸、およびその他同種のもののような有機酸を用いて形成される。遊離カルボキシル基を用いて形成される塩もまた、例えばナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、または水酸化第二鉄などのような無機塩基ならびにイソプロピルアミン、トリメチルアミン、ヒスチジン、プロカイン、およびその他同種のもののような有機塩基に由来し得る。
製剤に際して、溶液は、投薬製剤と適合性となるようにおよび治療上有効となる量で加えられるであろう。製剤は、注射液、薬剤放出カプセル剤、およびその他同種のものなどのような様々な剤形で容易に投与される。水溶液中の非経口投与について、例えば、溶液は、必要ならば、適切に緩衝剤で処理をされるべきであり、液体希釈液は、最初に、十分な生理食塩水またはグルコースを用いて等張にしなければならない。これらの特定の水溶液は、静脈内、筋肉内、皮下、および腹腔内投与に特に適している。この関係では、用いることができる滅菌水性媒体は、本発明の開示を考慮して当業者らに公知になるであろう。例えば、1回分の投薬量は、1mlの等張NaCl溶液中に溶解することができ、1000mlの皮下注入の液体に追加し、または注入の提唱部位に注射することができる(例えば「Remington’s Pharmaceutical Sciences」第15版、1035〜1038頁および1570〜1580頁を参照されたい)。投薬におけるいくつかの変更は、治療されている被験体の状態に依存して必然的に生じるであろう。投与の担当者は、どんな場合も、個々の被験体に適切な用量を決定するであろう。さらに、ヒト投与について、調製物は、FDA Office of Biologics standardsによって必要とされる無菌性、発熱性、ならびに一般的な安全性および純度の基準を満たすべきである。
疾患を治療するための方法
本発明の方法はまた、病原微生物によって引き起こされる疾患および/または過剰増殖疾患の治療または予防の方法をも包含する。
治療されてもよいまたは予防されてもよい疾患は、ウイルス、細菌、酵母、寄生生物、原生動物、癌細胞、およびその他同種のものによって引き起こされる疾患を含む。医薬組成物(形質導入DC、発現ベクター、発現構築物など)は、全身性免疫エンハンサー(DC活性化組成物または系)として使用されてもよく、そのため、疾患を治療する際に有用性を有する。治療および/または予防することができる例示的な疾患は、HIV、インフルエンザ、ヘルペス、ウイルス性肝炎、エプスタインバー、ポリオ、ウイルス性脳炎、麻疹、水痘、パピローマウイルスなどのようなウイルス病因の感染症;または肺炎、結核、梅毒などのような細菌病因の感染症;またはマラリア、トリパノソーマ症、リーシュマニア症、トリコモナス症、アメーバ症などのような寄生生物病因の感染症を含むが、これらに限定されない。
医薬組成物(形質導入DC、発現ベクター、発現構築物など)を使用して治療されてもよいまたは予防されてもよい新生物発生前か過形成の状態は、結腸ポリープ、クローン病、潰瘍性大腸炎、乳房病変、およびその他同種のものなどのような新生物発生前または過形成の状態を含むが、これらに限定されない。
医薬組成物を使用して治療されてもよい癌は、原発性または転移性黒色腫、腺癌、扁平上皮癌、腺扁平上皮細胞癌(adenosquamous cell carcinoma)、胸腺腫、リンパ腫、肉腫、肺癌、肝臓癌、非ホジキンリンパ腫、ホジキンリンパ腫、白血病、子宮癌、乳癌、前立腺癌、卵巣癌、膵癌、結腸癌、多発性骨髄腫、神経芽細胞腫、NPC、膀胱癌、子宮頸癌、およびその他同種のものを含むが、これらに限定されない。
本明細書において提示されるDC活性化系を使用して治療されてもよい他の過剰増殖疾患は、関節リウマチ、炎症性腸疾患、変形性関節症、平滑筋腫、腺腫、脂肪腫、血管腫、線維腫、血管閉塞、再狭窄、アテローム性動脈硬化症、新生物発生前病変(腺腫様増殖および前立腺上皮内腫瘍など)、上皮内癌、口腔毛様白斑症、または乾癬を含むが、これらに限定されない。
治療の方法では、医薬組成物(発現構築物、発現ベクター、融合タンパク質、形質導入細胞、活性化DC、形質導入し、負荷をかけたDC)の投与は、「予防」または「治療」目的のためのものであってもよい。予防的に提供される場合、医薬組成物は、あらゆる症状より前に提供される。医薬組成物の予防の投与は、あらゆる続く感染症または疾患を予防し、または回復させるように果たす。治療上、提供される場合、医薬組成物は、感染症または疾患の症状の発症時にまたはその後に提供される。したがって、本明細書において提示される組成物は、疾患を引き起こす作用物質への予期される曝露もしくは疾患状態の前にまたは感染症もしくは疾患の開始の後に提供されてもよい。
用語「単位用量」は、それが接種物に関するように、哺乳動物のための単一体の投薬として適した物理的に別々の単位を指し、それぞれの単位は、必要とされる希釈液と関連して、所望の免疫原性効果をもたらすように計算された、医薬組成物の所定の量を含有する。接種物の新規な単位用量についての規格は、規定され、医薬組成物の特有の特徴および達成されることとなる特定の免疫効果に依存的である。
医薬組成物の有効量は、免疫応答を増強するこの選択される結果を達成する量となり、そのような量は、当業者によってルーチンとして決定することができる。例えば、免疫系欠失を治療するための有効量は、免疫系の活性化を引き起こし、抗原への曝露に際して抗原特異的免疫応答の増強をもたらすのに必要な量とすることができる。用語はまた、「十分な量」とも同義である。
任意の特定の適用のための有効量は、治療されている疾患もしくは状態、投与されている特定の組成物、被験体のサイズ、および/または疾患もしくは状態の重症度などのような因子に依存して変わり得る。当業者は、不必要な実験を必要とせずに、本明細書において提示される特定の組成物の有効量を経験的に決定することができる。
A.遺伝子ベースの療法
ある実施形態では、細胞は、抗原提示細胞などのような細胞にCD40などのような副刺激ポリペプチドを提供し、CD40を活性化することができる発現構築物を提供される。発現ベクターおよびそこに用いられる遺伝エレメントの長い議論は、参照によってこの節の中に組み込まれる。ある実施例では、発現ベクターは、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニアウイルス、およびレトロウイルスなどのようなウイルスベクターであってもよい。他の実施例では、ベクターは、リソソーム被包性発現ベクターであってもよい。
当業者らは、in vivoおよびex vivoの状況への遺伝子送達を適用する方法を十分に知っている。ウイルスベクターについて、一般に、ウイルスベクター株を調製するであろう。ex vivoにおけるウイルスベクター媒介遺伝子送達の例は、本出願において提示されている。ウイルスの種類および達成可能な力価に依存するin vivo送達について、例えば、1×10、1×10、1×10、1×10、1×10、1×10、1×1010、1×1011、または1×1012感染性粒子を患者に送達するだろう。同様の量は、相対的な取り込み効率を比較することによってリポソームまたは他の非ウイルス製剤について推定されてもよい。薬学的に許容される組成物としての製剤は、下記に議論される。
B.細胞ベースの療法
企図される他の療法は、形質導入抗原提示細胞の投与である。抗原提示細胞は、in vitroにおいて形質導入されてもよい。薬学的に許容される組成物としての製剤は、本明細書において議論される。
細胞ベースの療法では、形質導入抗原提示細胞は、例えば、mRNAもしくはDNAなどのような標的抗原核酸またはタンパク質がトランスフェクトされてもよい、細胞溶解物、タンパク質、もしくは核酸を適用されてもよい、または細胞と電気融合されてもよい。細胞、タンパク質、細胞溶解物、または核酸は、腫瘍細胞などのような細胞または他の病原微生物、例えばウイルス、細菌、原生動物に由来してもよい。
C.併用療法
本明細書において提示される発現ベクターの有効性を増加させるために、疾患の治療において有効な作用物質とこれらの組成物および方法を組み合わせることは望ましいかもしれない。
ある実施形態では、抗癌剤は、本発明の方法と組み合わせて使用されてもよい。「抗癌」剤は、例えば、1つもしくは複数の癌細胞を死滅させる、1つもしくは複数の癌細胞においてアポトーシスを誘発する、1つもしくは複数の癌細胞の増殖速度を低下させる、転移の発生率もしくは数を低下させる、腫瘍のサイズを低下させる、腫瘍の増殖を阻害する、腫瘍または1つもしくは複数の癌細胞への血液供給を低下させる、1つもしくは複数の癌細胞または腫瘍に対する免疫応答を促進する、癌の進行を予防もしくは阻害し、または癌を有する被験体の寿命を増加させることによって、被験体において癌に負に影響を与えることができる。抗癌剤は、例えば化学療法剤(化学療法)、放射線療法剤(放射線療法)、外科手技(外科手術)、免疫療法剤(免疫療法)、遺伝子療法剤(遺伝子療法)、ホルモン療法、他の生物学的作用物質(生物療法)、および/または代替療法を含む。
さらなる実施形態では、抗生物質は、感染症を治療および/または予防するために医薬組成物と組み合わせて使用することができる。そのような抗生物質は、アミカシン、アミノグリコシド(例えばゲンタマイシン)、アモキシシリン、アムホテリシンB、アンピシリン、アンチモン薬、アトバコンナトリウムスチボグルコネート、アジスロマイシン、カプレオマイシン、セフォタキシム、セホキシチン、セフトリアキソン、クロラムフェニコール、クラリスロマイシン、クリンダマイシン、クロファジミン、サイクロセリン、ダプソン、ドキシサイクリン、エタンブトール、エチオナミド、フルコナゾール、フルオロキノロン、イソニアジド、イトラコナゾール、カナマイシン、ケトコナゾール、ミノサイクリン、オフロキサシン、パラアミノサリチル酸、ペンタミジン、ポリミキシンデフェンシン(definsins)、プロチオナミド、ピラジンアミド、ピリメタミンスルファジアジン、キノロン(例えばシプロフロキサシン)、リファブチン、リファンピン、スパルフロキサシン、ストレプトマイシン、スルホンアミド、テトラサイクリン、チアセタゾン、トリメトプリム(trimethaprim)−スルファメトキサゾール合剤、バイオマイシン、またはその組合せを含むが、これらに限定されない。
より一般に、そのような作用物質は、癌細胞および/または微生物を死滅させ、またはその増殖を阻害するのに有効な発現ベクターと組み合わせた量で提供されるであろう。このプロセスは、作用物質(複数可)および医薬組成物と細胞(複数可)を同時にまたはある期間内に接触させることを含んでいてもよく、細胞、組織、または生物への医薬組成物および作用物質の別個の投与は、所望の治療上の有益性をもたらす。これは、単一の組成物または医薬組成物および1つもしくは複数の作用物質の両方を含む薬理学的製剤と細胞、組織、もしくは生物を接触させることによってまたは2つ以上の別の組成物もしくは製剤と細胞を接触させることによって達成されてもよく、一方の組成物は、医薬組成物を含み、他方は1つまたは複数の作用物質を含む。
用語「接触させる」および「曝露する」は、細胞、組織、または生物に適用される場合、医薬組成物および/または例えば化学療法もしくは放射能療法剤などのような他の作用物質が、標的細胞、組織、または生物に送達され、または標的細胞、組織、もしくは生物と直接、並べて置かれるプロセスを記載するために本明細書において使用される。細胞死滅または血行静止を達成するために、医薬組成物および/またはさらなる作用物質(複数可)は、細胞(複数可)を死滅させ、またはそれらが分裂するのを予防するのに有効な、組み合わせた量で、1つまたは複数の細胞に送達される。
医薬組成物の投与は、数分間〜数週間の範囲の間隔で、他の作用物質(複数可)に先行してもよい、それと並行(co−current)してもよい、および/またはそれに続いてもよい。医薬組成物および他の作用物質(複数可)が細胞、組織、または生物に別々に適用される実施形態では、一般に、医薬組成物および作用物質(複数可)が、細胞、組織、または生物に対する、有利に組み合わせられた効果をなお働かせることができるように、それぞれの送達の回の間に長期間が過ぎてしまわないことを確実にするであろう。例えば、そのような実例では、2、3、または4回以上の様式で、細胞、組織、または生物を医薬組成物と実質的に同時に(つまり約1分間未満以内)接触させてもよいことが企図される。他の態様では、1つまたは複数の作用物質は、発現ベクターを投与する前および/またはその後に、実質的に同時に、約1分間〜約24時間、約7日間、約1週間〜約8数週間以上およびその中の推論可能な任意の範囲以内に投与されてもよい。さらに、本明細書において提示される医薬組成物および1つまたは複数の作用物質の様々な組合せのレジメンが用いられてもよい。
以下に説明する実施例は例示であり、本発明を限定するものではない。
(実施例1)
材料および方法
この後に続く実施例に記載の研究に利用する材料および方法を、この後に記載する。
腫瘍細胞系およびペプチド
NA−6−Mel、T2、SK−Mel−37およびLNCaP細胞は、American Type Culture Collection(ATCC)(Manassas、VA)から購入した。HLA−A2拘束性ペプチドMAGE−3 p271−279(FLWGPRALV)、インフルエンザマトリックス(IM)p58−66(GILGFVFTL)およびHIV−1 gag p77−85(SLYNTVATL)を使用し、CD8+T細胞応答を分析した。ヘルパーT細胞分極実験において、破傷風トキソイドペプチドTTp30 FNNFTVSFWLRVPKVSASHLEを使用した。すべてのペプチドは、Genemed Synthesis Inc(San Francisco、CA)により合成され、HPLC決定純度は95%を超える。
ヒト誘導性CD40をコードする組換えアデノウイルス
ヒトCD40細胞質ドメインは、XhoI隣接5’プライマー(5hCD40X)、5’−atatactcgagaaaaaggtggccaagaagccaacc−3’およびSalI隣接3’プライマー(3hCD40S)、5’−atatagtcgactcactgtctctcctgcactgagatg−3’を使用する、ヒト単球由来DC cDNAから増幅されたPfuIポリメラーゼ(Stratagene、La Jolla、California)であった。PCR断片を、SalI消化pSH1/M−FvFvls−E15にサブクローニングし、配列決定し、pSH1/M−FvFvls−CD40−Eを作製した。誘導性CD40を、次いで、サイトメガロウイルス初期/即時型プロモーターの下でトランス遺伝子を発現する、非複製E1、E3欠失Ad5/f35に基づくベクターにサブクローニングした。iCD40コード配列を、制限消化および配列決定によって確認した。すべてのアデノウイルスの増幅、精製および力価決定は、Viral Vector Core Facility of Baylor College of Medicineにおいて実施した。
ウェスタンブロット
全細胞抽出液を、プロテアーゼ阻害カクテル(Sigma−Aldrich、St.Louis、MO)を含有するRIPA緩衝液を用いて調製し、界面活性剤相溶性タンパク質濃度アッセイ(detergent−compatible protein concentration assay)(Bio−Rad、Hercules、CA)を使用して定量した。10〜15マイクログラムの全タンパク質を、常法に従って12%SDS−PAGEゲルにおいて分離し、タンパク質をニトロセルロース膜(Bio−Rad)に転写した。ブロットを、ヤギ抗CD40(T−20、Santa Cruz Biotechnology、Santa Cruz、CA)およびマウス抗アルファチューブリン(Santa Cruz Biotechnology)Abとハイブリダイズさせ、その後、それぞれロバ抗ヤギおよびヤギ抗マウスIgG−HRP(Santa Cruz
Biotechnology)とハイブリダイズさせた。ブロットを、SuperSignal West Dura Stable substrate system(Pierce、Rockford、Illinois)を使用して発光させた。
ヒトDCの作製および刺激
健康なドナー由来の末梢血単核球(PBMC)を、Lymphoprep(Nycomed、Oslo、Norway)におけるヘパリン添加血の密度遠心分離により単離した。PBMCをPBSで洗浄し、CellGenix DC培地(Freiburg、Germany)に再懸濁し、培養プレート中で37℃および5%COにおいて2時間接着させた。非接着性細胞を多数回の洗浄により取り除き、接着性単球を単球500U/mlのhIL−4および800U/mlのhGM−CSF(R&D Systems、Minneapolis、MN)の存在下で、5日間培養した。形態分析およびFACS分析により評価されたように、得られた未熟DC(imDC)はMHC−クラスI、IIhiおよび発現CD40lo、CD80lo、CD83lo、CD86loであった。imDCは、CD14negであり、CD3+T細胞、CD19+B細胞のおよびCD16+NK細胞の汚染を3%未満含有した。
およそ2×10細胞/mlを24ウェルディッシュにおいて培養し、アデノウイルスを10,000ウイルス粒子(vp)/細胞(約160MOI)で、37℃および5%COにおいて90分間形質導入した。形質導入後すぐに、DCを、MPL、FSL−1、Pam3CSK4(InvivoGen、San Diego、CA)、LPS(Sigma−Aldrich、St.Louis、MO)、AP20187(ARIAD Pharmaceuticals、Cambridge、MAのご好意による贈呈)または10ng/mlのTNF−アルファ、10ng/mlのIL−1β、150ng/mlのIL−6(R&D Systems、Minneapolis、MN)および1マイクログラム/mlのPGE2(Cayman Chemicals、Ann Arbor、MI)を含有する成熟化カクテル(MC)を用いて刺激した。T細胞アッセイにおいて、DCを、アデノウイルス形質導入の前後24時間に50マイクログラム/mlのPSMAまたはMAGE3ペプチドをパルスした。
表面マーカーおよびサイトカインの産生
細胞表面染色を、蛍光色素結合体化モノクロナール抗体(BD Biosciences、San Diego、CA)を用いて実施した。細胞を、FACSCalibur血球計算器(BD Biosciences、San Jose、CA)において分析した。サイトカインを、ヒトIL−6およびIL−12p70(BD Biosciences)用の酵素結合免疫吸着アッセイキットを使用して培養上清中で測定した。
ヒトSOCS1に関するリアルタイムQ−PCRアッセイ
全RNAを精製し、SuperScript II RTase(Invitrogen、Carlsbad、CA)を使用して、ランダムな六量体を用いて逆転写した。mRNAのレベルを、cDNAを、GeneAmp 5700 Sequence Detection System(Applied Biosystems、Foster City、CA)を使用して、TaqMan PCR分析に供することによって、DCにおいて定量した。フォワードおよびリバースプライマーならびに蛍光発生性TaqMan FAM標識ハイブリダイゼーションプローブを含む、ヒトSOCS1および18S rRNAに特異的なPre−developed配列検出試薬(Applied Biosystems)を、混合物として供給し、1マイクロリットル/20マイクロリットルPCRで使用した。試料は、2連で処理した。個々の試料におけるSOCS1の発現レベルを、同じ試料に由来する18S rRNAのレベルに対して、比較2−デルタ・デルタCT法(Livak KJ、Schmittgen TD. Analysis of relative gene express data using real−time quantitative PCR and the 2(−Delta Delta C(T)) Method. Methods. 2001年;25巻:402〜408頁)を使用して正規化した。
DC遊走アッセイ
DCの走化性を、96−Multiwell HTS Fluoroblokプレート(BD Biosciences)において、8マイクロメーターの細孔径を有するポリカーボネートフィルターを通過する遊走によって測定した。100ng/mlのCCL19(R&D Systems)を含有するアッセイ培地(250マイクロリットル)またはアッセイ培地単独(自然発生的遊走に関する対照として)を、下方のチャンバーに投入した。DC(50,000)を、Green−CMFDA cell tracker(Invitrogen)を用いて標識し、刺激はしない、または表示の試薬を用いて48時間刺激し、総容量50マイクロリットルで37℃および5%COにおいて1時間、上方チャンバーに加えた。微細孔膜を通過して遊走した細胞の蛍光を、FLUOstar OPTIMAリーダー(BMG Labtech Inc.、Durham、NC)を使用して測定した。自然発生的に遊走する細胞の平均蛍光を、各条件に関する総遊走細胞数から差し引いた。
IFNガンマELISPOTアッセイ
HLA−A2陽性の健康なボランティア由来のDCに、MAGE−3 A2.1ペプチド(271〜279残基;FLWGPRALV)を培養4日目にパルスし、その後Ad−iCD40を形質導入し、5日目にさまざまな刺激剤を用いて刺激した。自己T細胞を、陰性選択(Miltenyi Biotec、Auburn、CA)によりPBMCから精製し、DC:T細胞が1:3で、DCと混合した。細胞を、20U/mlのhIL−2(R&D Systems)および25マイクログラム/mlのMAGE3 A2.1ペプチドと共に完全RPMI中でインキュベートした。T細胞を、7日目に再刺激し、培養14日目にアッセイした。
ELISPOTによる定量
平底の96ウェルニトロセルロースプレート(MultiScreen−HA;Millipore、Bedford、MA)を、IFN−ガンマmAb(2μg/ml、1−D1K;Mabtech、Stockholm、Sweden)を用いてコーティングし、4℃において一晩インキュベートした。0.05%のTWEEN20を含有するPBSを用いて洗浄後、プレートを、完全RPMIを用いて、37℃において2時間ブロックした。総量1×10の予備感作CD8+Tエフェクター細胞を各ウェルに加え、25マイクログラム/mlのペプチドと一緒に20時間インキュベートした。その後、プレートを、0.05%のTWEEN20を含有するPBSを用いて完全に洗浄し、抗IFN−mAb(0.2μg/ml、7−B6−1−ビオチン;Mabtech)を各ウェルに加えた。37℃において2時間インキュベーション後、プレートを洗浄し、ストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ(1μg/ml;Mabtech)を用いて、室温において1時間発色させた。洗浄後、基質(3−アミノ−9−エチル−カルバゾール;Sigma−Aldrich)を加え、5分間インキュベートした。暗いピンク色のスポットを提示するプレート膜をスキャンし、ZellNet Consulting Inc.(Fort Lee、NJ)が分析した。
クロム放出アッセイ
抗原認識を、クロム−51(Amersham)を用いて37℃において1時間標識し、3回洗浄した標的細胞を使用して評価した。次いで、標識標的細胞(50マイクロリットル中5000細胞)を、エフェクター:標的細胞の表示の割合で、V底のマイクロウェルプレートにおいて表示の濃度で、エフェクター細胞(100マイクロリットル)に加えた。上清を37℃において6時間インキュベーション後に収穫し、クロム放出を、MicroBeta Triluxカウンター(Perkin−Elmer Inc、Torrance CA)を使用して測定した。LNCaP細胞に関連するアッセイを18時間実施した。比溶解のパーセントを、100×[(実験の放出−自然発生的放出)/(最大放出−自然発生的放出)]として計算した。
四量体染色
MAGE−3.A2ペプチド(FLWGPRALV)と会合したHLA−A2四量体を、Baylor College of Medicine Tetramer Core Facility(Houston、TX)から入手した。0.5%のFCSを含有する50μlのPBS中の予備感作CD8+T細胞を、PE標識四量体を用いて氷上において15分間、FITC−CD8mAb(BD Biosciences)の添加前に染色した。、洗浄後、結果をフローサイトメトリによって分析した。
ナイーブヘルパーT細胞の分極化
HLA−DR11.5陽性ドナー由来のナイーブCD4+CD45RA+T細胞(FASTYPE HLA−DNA SSPタイピングキット;BioSynthesis、Lewisville、TXを使用して遺伝子型を同定)を、ナイーブCD4+T細胞単離キット(Miltenyi Biotec、Auburn、CA)を使用する陰性選択によって単離した。T細胞を、破傷風トキソイド(5FU/ml)をパルスした自己DCを用いて刺激し、刺激物質とレスポンダーの比が1:10でさまざまな刺激剤を用いて刺激した。7日後、T細胞を、HLA−DR11.5拘束性ヘルパーペプチドのTTp30をパルスした自己DCを用いて再刺激し、アデノベクターAd−iCD40を形質導入した。細胞を、PE−抗−CD4Ab(BD Biosciences)を用いて染色し、固定し、BD Cytofix/Cytopermキット(BD Biosciences)を使用して透過処理し、次いで、hIFN−ガンマmAb(eBioscience、San Diego、CA)を用いて染色し、フローサイトメトリによって分析した。上清を、ヒトTH1/TH2 BD Cytometric Bead Array Flex Set on BD FACSArray Bioanalyzer(BD Biosciences)を使用して分析した。
PSMAタンパク質の精製
PSMA(44〜750残基)の細胞外部分のcDNAを含有する、バキュロウイルストランスファーベクター、pAcGP67A(BD Biosciences)は、Dr
Pamela J.Bjorkman(Howard Hughes Medical Institute、California Institute of Technology、Pasadena、CA)のご厚意により提供された。PSMAは、疎水性分泌シグナル、Xa因子切断部位およびN末端6×His親和性タグと融合させた。高力価バキュロウイルスは、Baylor College of Medicineのバキュロウイルス/モノクロナール抗体中核施設によって作製された。PSMAタンパク質は、組換えウイルスに感染したHigh5細胞中に産生され、以前に記載されたように(Cisco RM、Abdel−Wahab Z、Dannull Jら、Induction of human dendritic cell maturation using transfection with RNA encoding a dominant positive toll−like receptor 4. J Immunol. 2004年;172巻:7162〜7168頁)、細胞の上清から、Ni−NTAアフィニティカラム(Qiagen、Chatsworth、CA)を使用して精製した。精製後、PSMAタンパク質の約100kDaの単一バンドを、アクリルアミドゲルの銀染色によって検出した。
マウス宿主におけるヒトDCの遊走 in vivoのヒトDCの遊走を評価するために、Pyrophorus plagiophalamusクリックビートル由来の赤方偏移(発光ピーク=613nM)ルシフェラーゼ(Promega、Madison、WI)を発現するアデノベクターAd5−CBRを発育させた。ヒトDCに、約50MOIのAd5−CBRおよび160MOIのAd5f35−iCD40を形質導入した。その後、DCを、MCまたは1マイクログラム/mlのLPS(Sigma−Aldrich、St.Louis、MO)を用いて成熟させた。DC由来のマウス骨髄を13以前に記載のように得、1マイクログラム/mlのLPSを用いて成熟させた。およそ2×10のDCを、被照射(250Rad)Balb/cマウス(3匹のマウスの両方の後ろ肢/群、n=6)の左右の後肢足蹠に注射した。マウスに、D−ルシフェリン(約1mg/25g動物)をi.p.注射し、IVIS(商標)100イメージングシステム(Xenogen Corp.、Alameda、CA)を使用して数日にわたって画像化した。発光シグナルを3マウス/群において測定し、膝窩および鼠径のリンパ節(LN)を、DC接種の2日後に取り出した。LNのシグナルを測定し、各群に関してバックグラウンドを差し引いた(n=6)。
データ分析
結果を、平均±標準誤差で表した。試料サイズを、パワーが0.8、片側アルファレベルが0.05で決定した。実験群間の差は、スチューデントt検定によって決定した。
(実施例2)
iCD40の発現およびDC成熟の誘導
iCD40のシグナル伝達が、ヒトDCの免疫原性機能を増強できるかどうかを調査するために、誘導性ヒトCD40受容体を発現するアデノウイルス、Ad5/f35−ihCD40(Ad−iCD40に対して単純化)を、前記マウスiCD40ベクター13(図1)に基づき作製した。普通の当業者は、これが、キメラiCD40タンパク質、例えば、iCD40−MyD88または本明細書における他のキメラの例などの形質導入後の、DC成熟を試験するために使用できるアッセイの例であることを認識するであろう。ヒトCD40細胞質のシグナル伝達ドメインを、ミリストイル化ターゲティングドメインおよび2つのタンデムドメイン(ヒトFKBP12(V36)由来、「Fv’」と指定)の下流にクローニングし、これは、二量化剤のAP20187(Clackson T、Yang W、Rozamus LWら Redesigning an FKBP−ligand interface to generate chemical dimerizers with novel specificity. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998年;95巻:10437〜10442頁)と結合する。未熟DCは、LPSおよびCD40Lにより誘導される内因性CD40を発現した。Ad−iCD40の形質導入は、区別可能なサイズのiCD40の発現をもたらし、このことは内因性CD40の発現に干渉しなかった。興味深いことに、iCD40の発現は、LPSの刺激によって有意に増強され、「構成的」CMVプロモーターと結合する普遍的転写因子の誘導性のためと思われる。
成熟状態は、活性化、免疫原性状態に対する寛容原性からの推移と関連しているので、DCに基づくワクチンの設計に関する問題の1つは、完全に成熟し、活性化したDCを得ることである(Steinman RMら、Annu Rev Immunol. 2003年;21巻:685〜711頁;Hanks BA, ら、Nat Med. 2005年;11巻:130〜137頁;Banchereau J, Steinman RM. Dendritic cells and the control of immunity. Nature. 1998年;392巻:245〜252頁)。マウス変異体Ad−iCD40の発現が、ネズミ骨髄由来DCの成熟を誘導できることが示されている(Hanks BAら、Nat Med.2005年;11巻:130〜137頁)。ヒト化iCD40が、DC中の成熟マーカーの発現に影響を与えるかどうかを決定するために、DCにAd−iCD40を形質導入し、成熟マーカーであるCD40、CD80、CD83およびCD86の発現を評価した。LPSまたはその誘導体のMPLにより仲介されるTLR−4のシグナル伝達は、DC成熟の強力なインデューサーである(Ismaili Jら、J Immunol. 2002年;168巻:926〜932頁;Cisco RMら、J Immunol. 2004年;172巻:7162〜7168頁;De Becker G、Moulin V、Pajak Bら、The adjuvant monophosphoryl lipid A increases the function of antigen−presenting cells. Int Immunol. 2000年;12巻:807〜815頁;Granucci F、Ferrero E、Foti M、Aggujaro D、Vettoretto K、Ricciardi−Castagnoli P. Early events in dendritic cell maturation induced by LPS. Microbes Infect. 1999年;1巻:1079〜1084頁)。内因性CD40のシグナル伝達が、ヒトDCにおいてCD83の発現を特異的に上方制御することも、以前に報告されていた(Megiovanni AM、Sanchez F、Gluckman JC、Rosenzwajg M. Double−stranded RNA stimulation or CD40 ligation of monocyte−derived dendritic cells as models to study their activation and maturation process. Eur Cytokine Netw. 2004年;15巻:126〜134頁)。これらの先の報告と一致して、CD83の発現レベルは、Ad−iCD40の形質導入において上方制御され、CD83の発現は、LPSまたはMPLの追加後にさらに上方制御された。
(実施例3)
iCD40のシグナル伝達と、誘導性PRRアダプタータンパク質のライゲーションとの間の相乗効果に関するアッセイ
普通の当業者は、この実施例において提示されるアッセイを改良し、iCD40のシグナル伝達と、誘導性PRRアダプタータンパク質のライゲーションとの間の相乗効果を観察できる。
インターロイキン−12(IL−12)は、T細胞およびNK細胞の応答を活性化し、IFN−ガンマの産生を誘導する。インターロイキン−12(IL−12)は、TH1細胞の分化を助け、先天性面系および獲得免疫の間の生体リンクである(Banchereau Jら、Ann N Y Acad Sci. 2003年;987巻:180〜187頁;Puccetti P、Belladonna ML、Grohmann U.
Effects of IL−12 and IL−23 on antigen−presenting cells at the interface between
innate and adaptive immunity. Crit Rev Immunol. 2002年;22巻:373〜390頁)。したがって、生物学的に活性なIL−12p70ヘテロ二量体の誘導は、最適なDCに基づくワクチンにとって重要であると思われる。それにもかかわらず、PGE2を含む現在のDCワクチン接種プロトコールは、限られたIL−12だけを産生する(Lee AW、Truong T、Bickham Kら、A clinical grade cocktail of cytokines and PGE2 results in uniform maturation of human monocyte−derived dendritic cells: implications for immunotherapy. Vaccine. 2002年;20巻Suppl4:A8〜A22)。IL−12は、p40およびp35鎖からなるヘテロ二量体サイトカインである。すでに、誘導性CD40のシグナル伝達が、マウス骨髄由来DCにおいてIL−12p70のp35サブユニットの発現を促進することが報告されていた(Hanks BAら、Nat Med. 2005年;11巻:130〜137頁)。TLR−4のライゲーションが、p40の発現を促進できることもまた報告されていた(Liu J、Cao S、Herman
LM、Ma X. Differential regulation of interleukin (IL)−12 p35 and p40 gene expression and interferon (IFN)−gamma−primed IL−12 production by IFN regulatory factor 1. J Exp Med. 2003年;198巻:1265〜1276頁)。したがって、iCD40−DCを、LPSまたはMPLの存在下で培養し、上清をELISAにより、IL−12p70の産生に関してアッセイした。
予想通りに、標準的MCを用いて処理したDCと同様に、iCD40−DCは検出可能なIL−12p70ヘテロ二量体を産生しなかった。PGE2がMCに抑制される場合、DCは、検出可能であるが低レベルのIL−12p70を産生し、PGE2に関する潜在的に有害な役割と一致する。さらに、LPSまたはMPL単独の存在下で12時間培養されたDCもまたIL−12を産生できない(<30pg/ml)。しかし、Ad−iCD40−形質導入DCを、MPLまたはLPSのどちらかの存在下で培養した場合、それらは、非常に高レベルのIL−12p70を産生した(MPLに関して16.4±7.8ng/ml)。IL−12のこのレベルは、PGE2を欠く標準MCにより誘導されたレベルより約25倍高かった。興味深いことに、iCD40とTLR4とのこの相乗効果は、AP20187の添加から部分的に独立しており、基本的なiCD40シグナル伝達が、TLR4のライゲーションと相乗効果を与え得ることを暗示する。IL−12のレベルはウイルス粒子の用量と相関したので、iCD40−DCにおけるIL−12p70の産生は、用量依存性である。
CD40のシグナル伝達は、通常は比較的短時間に厳しく制限されているので、(Contin C、Pitard V、Itai T、Nagata S、Moreau JF、Dechanet−Merville J. Membrane−anchored CD40 is processed by the tumor necrosis factor−alpha−converting enzyme. Implications for CD40 signaling. J Biol Chem. 2003年;278巻:32801〜32809頁;Tone M、Tone Y、Fairchild PJ、Wykes M、Waldmann H. Regulation of CD40 function by its isoforms generated through alternative splicing. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001年;98巻:1751〜1756頁)、潜在的には獲得免疫にかぎって、iCD40が、TLR−4−刺激DCにおけるIL−12p70の発現の増強だけでなく、延長も誘導できるかどうかを決定した。IL−12発現の動態を評価するために、LPS処理iCD40−DCと、LPSおよびCD40Lにより刺激したDCとを比較した。LPS刺激を除去した場合、IL−12p70の発現が停止される、CD40Lまたは対照ベクター形質導入DCと比較して、iCD40−DCが、刺激後72時間にわたってIL−12p70を産生できることが観察された。これらの結果は、誘導性CD40シグナル伝達により、DCがTLR−4刺激に応答して、増加レベルのIL−12p70を連続的に産生可能になることを示す。
最終的に、サイトカインシグナル伝達のサプレッサー(SOCS1)の誘導を評価した。SOCS1は、DC活性化のネガティブフィードバック阻害剤であり、弱毒化できる(Wesemann DR、Dong Y、O’Keefe GM、Nguyen VT、Benveniste EN. Suppressor of cytokine signaling 1 inhibits cytokine induction of
CD40 expression in macrophages. J Immunol. 2002年;169巻:2354〜2360頁)LPSおよびサイトカイン刺激に対して応答性である(Evel−Kabler K、Song XT、Aldrich M、Huang XF、Chen SY. SOCS1 restricts dendritic cells’ ability to break self tolerance and induce antitumor immunity by regulating IL−12 production and signaling. J Clin Invest. 2006年;116巻:90〜100頁)。以前に報告されたように、LPSの刺激は、DCにおいてSOCS1の発現を上方制御した(Wesemann DRら、J Immunol. 2002年;169巻:2354〜2360頁)。しかし、LPSの存在下では著しく、iCD40−DCはCD40L刺激DCよりSOCS1の発現レベルが3倍低かった。さらに、iCD40はCD40Lとは異なり、それ自体ではSOCS1を誘導しなかった。これらのデータは、ヒトDCにおいてiCD40がSOCS1誘導を部分的にバイパスでき、IL−12レベルおよびDC成熟マーカーの持続的上昇の観察を部分的に説明できることを示す。
IL−12に加えて、IL−6は、細胞生存および制御性T細胞に対する耐性において重要な役割を果たす(Rescigno Mら、J Exp Med. 1998年;188巻:2175〜2180頁;Pasare C、Medzhitov R. Toll pathway−dependent blockade of CD4+CD25+ T cell−mediated suppression by dendritic cells Science. 2003年;299巻:1033〜1036頁)。Ad−iCD40のトランスフェクションにおいて、iCD40−DCを二量化剤およびTLR−4リガンドを用いて刺激した場合、IL−6の発現は有意に増強され、さらに上方制御されたことが観察された。したがって、iCD40のシグナル伝達は、一部の炎症性サイトカインの産生には十分であるが、鍵となるTH1サイトカインのIL−12の産生のためにはさらなるTLRのシグナル伝達が必要である。
(実施例4)
抗原特異的TH1の分極化
抗原特異的TH1の分極化アッセイを、本明細書において提示する。普通の当業者は、誘導性PRRおよびPRRアダプタータンパク質の関連において分極化をアッセイするために提示された実施例を改良できる。
TLR−4リガンドにより成熟されたiCD40−DCが、CD4+ヘルパーT(TH)細胞を有効に予備刺激するかどうかをさらに調査するために、それらが、CD4+エピトープ特異的T細胞応答をin vitroで増大できるかどうかを決定した。ナイーブCD4+CD45RA+T細胞を、モデル抗原の破傷風トキソイドをパルスした自己Ad−iCD40DCの存在下で、7日間刺激した。7日目に、T細胞を、MHCクラスII拘束性破傷風トキソイドのエピトープ、TTp30を用いて刺激した。IFN−ガンマの産生は、iCD40−DCと同時培養したCD4+T細胞およびMPLまたはMCのどちらかを用いて刺激したiCD40−DCにおいて有意に増加した。IFN−ガンマの産生は、対照ウイルスAd−GFP形質導入DCによって、またはMPLもしくはMC刺激単独によって誘導されなかったので、IFN−ガンマの産生はiCD40特異的であった。さらに、T細胞の分極化を、T細胞の上清中のTH1/TH2サイトカインレベルを、サイトメトリービーズアレイ(cytometric bead array)を使用して評価することによって分析した。IFN−ガンマ、TNF−アルファ、IL−4およびIL−5分泌サイトカインのレベルは、iCD40−DCによって刺激されたヘルパーT細胞において増加し、TH1およびTH2両方の分極化T細胞の拡大を示す。しかし、TH1サイトカインのレベルは、TH2関連サイトカインより有意に高く、TH1細胞の拡大の優勢を示す。対照的に、ナイーブCD4+CD45RA+細胞由来のTT特異的CD4+ヘルパーT細胞の、MC−成熟DCを使用する誘導は、TTエピトープ特異的なTH1の分化において中程度の偏向のみをもたらした。これらの結果はDCにおけるiCD40のシグナル伝達が、おそらくIL−12のより多くの産生のために、DCを、抗原特異的なTH1の分化を有効に誘導可能にすることを示唆する。
(実施例5)
腫瘍抗原特異的CTL応答アッセイ
本明細書において、抗原特異的TH1分極化アッセイを提示する。普通の当業者は、誘導性PRRおよびPRRアダプタータンパク質の関連において分極化をアッセイするために提示された実施例を改良できる。
iCD40およびMPLが、免疫原性の不十分なメラノーマ自己抗原のMAGE−3に対する細胞傷害性Tリンパ球(CTL)応答を増強できるかどうかを決定した。HLA−A2陽性ドナー由来のiCD40−DCに、クラス−I HLA−A2.1拘束性MAGE3由来免疫優勢ペプチドのFLWGPRALVをパルスし、自己T細胞と同時培養した。一連の刺激後、抗原特異的T細胞の頻度を、IFN−ガンマ特異的ELISPOTアッセイによって評価した。MPLを用いて刺激したiCD40−DCは、MCを用いて刺激したiCD40−DCと比較して、MAGE−3特異的T細胞において50%の増加をもたらし、対照の非形質導入(WT)DCと比較して、抗原特異的T細胞において約5倍の増加をもたらした。
iCD40−DCが、抗原特異的様式で腫瘍細胞のCTL仲介死を増強できるかどうかをさらに決定した。HLA−A2陽性の健康なボランティア由来の未熟DCに、Ad−iCD40をトランスフェクトし、MAGE−3タンパク質をパルスし、刺激物質として使用し、in vitroでCTLを作製した。SK−MEL−37細胞(HLA−A2+、MAGE−3+)およびMAGE−3 A2.1ペプチド(HLA−A2+、MAGE−3+)をパルスしたT2細胞を標的として利用した。NA−6−MEL細胞(HLA A2−、MAGE−3+)および無関係なA2.1拘束性インフルエンザマトリックスペプチドをパルスしたT2細胞(HLA−A2+)は陰性対照として機能した。iCD40−DCにより誘導されたCTLは、それらの同種の標的(SK−MEL−37)およびさらにMAGE−3 A2.1ペプチドをパルスしたT2細胞をも有効に認識し、溶解でき、MAGE−3特異的CTLの存在を示す。対照的に、対照標的は、有意に低いレベルで溶解された。MPLまたはMCを用いて処理したiCD40−DCを刺激物質として使用した場合、MPLまたはMC単独で処理した非形質導入DCと比較した溶解活性の改善は連続的に観察された。加えて、MPLを用いて処理したiCD40−DCによる、MAGE−3/HLA−A2特異的四量体陽性CD8+CTLの有意な拡大が観察された。
同様に、LPSおよびiCD40刺激DCがCTL溶解活性を増強できるかどうかを試験するために、前立腺特異的膜抗原(PSMA)に対する耐性を壊すそれらの能力を検査した。健康なHLA−A2+ボランティアから作製したDCに、PSMAタンパク質(Davis MI、Bennett MJ、Thomas LM、Bjorkman PJ. Crystal structure of prostate−specific
membrane antigen, a tumor marker and peptidase. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005年;102巻:5981〜5986頁)またはMAGE−3をパルスし、AD−iCD40またはAd−Lucを形質導入し、自己T細胞と同時培養した。3ラウンドの刺激後、抗原特異的CTL活性を、クロム放出アッセイにより、LNCaP細胞(HLA−A2+PSMA+)を標的として、およびSK−Mel−37(HLA−A2+PSMA−)をPSMA−パルスDCに対する対照として使用して測定した。同じドナーのDCにMAGE−3をパルスし、LNCaP細胞(MAGE−3−)を陰性対照として使用した場合、SK−Mel−37細胞(MAGE−3+)を標的として使用した。まとめると、これらのデータはiCD40−形質導入DCは、MC処理DCより強力な抗原特異的CTL応答をin vitroで有意に誘導できることを示す。普通の当業者は、このアッセイを改良して、キメラiCD40誘導性PRRアダプタータンパク質を使用して、腫瘍抗原特異的CTL応答を試験できる。
(実施例6)
誘導性CD40は、CCR7の発現およびPGE2有さないDCの遊走能力を増強する。
抗原特異的TH1の分極化アッセイを本明細書において提示する。普通の当業者は、誘導性PRRおよびPRRアダプタータンパク質の関連において分極化をアッセイするために提示された実施例を改良できる。
他の成熟マーカーに加えて、CCR7は、成熟に関してDCにおいて上方制御され、それらの流入領域リンパ節へ向かう遊走に関与する(Cyster JG. Chemokines and cell migration in secondary lymphoid organs. Science. 1999年;286巻:2098〜2102頁)。近年、いくつかの報告により、走化性とは別に、CCR7もまたDCの「細胞構築」、エンドサイトーシスの速度、生存、遊走速度および成熟に影響を与えることが示された(Sanchez−Sanchez N、Riol−Blanco L、Rodriguez−Fernandez JL. The Multiple Personalities of the Chemokine Receptor CCR7 in Dendritic Cells. J Immunol. 2006年;176巻:5153〜5159頁)。共刺激分子およびTH1サイトカインに加えて、iCD40は、ヒトDCにおいてCCR7の発現を特異的に上方制御する。さらに、CCR7の発現は、Ad−iCD40ウイルス用量の増大と相関した。
CCR7の発現レベルは、MIP−3ベータCCL19に向かう遊走の増強と相関するので、ヒトiCD40−DCが、MIP−3ベータに向かってin vitroで遊走できるかどうかを、トランスウェルアッセイにおいて決定した。AP20187二量体化薬物を用いて処理したiCD40−DCは、MCにより誘導された遊走レベルに相当する遊走レベルを有する。さらに、iCD40−DCの遊走は、PGE2が例え存在しない場合も、MPLまたはMCの刺激によりさらに増加した。これらのデータは高度に再現可能であり、PGE2がヒトDCのリンパ節ホーミングにとって必須であるという、広く支持されている意見とは対照的に、iCD40がin vitroのCCR7の発現およびDCの遊走を誘導するのに十分であることを示す。
ケモカインおよびケモカイン受容体は、1つの種の中および種の間で、配列同一性を高い割合で共有している(De Vries IJ、Krooshoop DJ、Scharenborg NMら、Effective migration of antigen−pulsed dendritic cells to lymph nodes in melanoma patients is determined by their maturation state. Cancer Res. 2003年;63巻:12〜17頁)。この知見に基づいて、in vivoでヒトDCにおいて遊走をモニタリングするための新規な異種移植片モデルを開発した。ヒトDCにiCD40を形質導入し、LPSまたはMCを用いて成熟させ、マウスDCを、LPSを用いて成熟させた。DCにAd5−CBRを同時形質導入したので、生物発光は即時に可視化された。期待通りに、未熟DCは膝窩の流入リンパ節に遊走しなかった。しかし、LPSまたはMCを用いて成熟させたiCD40−DCは、異種の膝窩リンパ節において、接種2日後以内に検出可能であった。LPSを用いて刺激したiCD40−DCの遊走は、非刺激DCより有意に高く(p=0.036)、マウスDCの遊走に相当した。さらに、2日目に、iCD40−DCが鼠径LNにおいて検出され、一方MC刺激DCは検出されず、iCD40−DCの遊走能力はMCを用いて刺激されたDCよりも高いことを示唆した。まとめると、これらの結果は、DCにおけるiCD40のシグナル伝達が、CCR7の発現の調節におい重要な役割を果たし、リンパ節へのDCの遊走にとって十分であることを示している。iCD40−DCの遊走は、細胞をLPSを用いて刺激した場合さらに増強され、CCR7の発現の増強と相関する。普通の当業者は、キメラiCD40誘導性PRRアダプタータンパク質のアッセイのために、このアッセイを改良できる。
(実施例7)
iCD40およびPRRを用いた、実施例2から実施例6において提示したアッセイによる観察の要約
樹状細胞の有効性は、多くの変異、特に成熟状態およびリンパ節への効率的な遊走に依存する。癌患者におけるいくつかの臨床試験は、腫瘍特異的抗原に対する獲得免疫を誘導するDCの効力を示した(Nestle FO、Banchereau J、Hart D. Dendritic cells: On the move from bench to bedside. Nat Med. 2001年;7巻:761〜765頁;Schuler G、Schuler−Thurner B、Steinman RM. The use of dendritic cells in cancer immunotherapy. Curr Opin Immunol. 2003年;15巻:138〜147頁;Cranmer LD、Trevor KT、Hersh EM. Clinical applications of dendritic cell vaccination in the treatment of cancer. Cancer Immunol Immunother. 2004年;53巻:275〜306頁)。しかし、臨床応答は一時的であり、DCワクチン設計のさらなる改善を保証する(Ridgway D. The first 1000 dendritic cell vaccines. Cancer Invest. 2003年;21巻:873〜886頁;Dallal RM、Lotze MT. The dendritic cell and human cancer vaccines. Curr Opin Immunol. 2000年;12巻:583〜588頁)。現在のDCに基づくワクチンの制限は、リンパ組織内の一時的活性化状態、CD4+T細胞免疫の誘導の低さおよび流入領域リンパ節への遊走能力の損傷である(Adema GJ、de Vries IJ、Punt CJ、Figdor CG. Migration of dendritic cell based cancer vaccines: in vivo veritas? Curr Opin Immunol. 2005年;17巻:170〜174頁)。LPSへの曝露後24時間未満で、DCは、TH1−分極化サイトカインのIL−12の合成を終了し、さらなる刺激剤に対して不応性になり(Langenkamp A、Messi M、Lanzavecchia A、Sallusto F. Kinetics of dendritic cell activation: impact on priming of TH1, TH2 and nonpolarized T cells. Nat Immunol. 2000年;1巻:311〜316頁)、ヘルパーT細胞およびCTLを活性化するそれらの能力を制限する。他の研究は、皮内投与された成熟DCの5%未満がリンパ節に到達し、非効率的なホーミング39を示すことを示している。これらの発見は、活性化状態の延長およびDCの遊走能力および/またはリンパ節内の同系のT細胞が関与するDC活性化「ウインドウ」の時間的調整のいずれかの必要性を強調している。
in vivoでマウスDC機能を促進する方法を、キメラ誘導性CD40受容体の操作によって開発した(Hanks BAら、Nat Med. 2005年;11巻:130〜137頁)。誘導性CD40の取り組みは、ヒトDCの免疫刺激性機能の増強においても有効であることが観察されている。IL−12p70分泌に関するTLRおよびCD40シグナル伝達の組み合わせの相乗的活性の以前の報告に一致して、iCD40+TLR4シグナル伝達は、高レベルのIL−12分泌、DCの成熟、T細胞刺激機能および遊走能力の拡大を誘導した(Lapointe Rら、Eur J Immunol. 2000年;30巻:3291〜3298頁;Napolitani G、Rinaldi A、Bertoni F、Sallusto F、Lanzavecchia A. Selected Toll−like receptor agonist combinations synergistically trigger a T helper type 1−polarizing program in dendritic cells. Nat Immunol. 2005年;6巻:769〜776頁)。
iDCにおけるIL−12p70の分泌の増加および延長は、IL−12シグナル伝達を阻害するSOCS1の産生を最優先に一部起因すると思われる自己免疫寛容を壊すことができることを実証した(Evel−Kabler Kら、J Clin Invest. 2006年;116巻:90〜100頁)。可溶性CD40Lにより刺激された内因性CD40のシグナル伝達は、SOCS1の上方制御をもたらすが、iCD40は、有意なSOCS1導入が無くてもDCを活性化することが決定されている。加えて、iCD40のシグナル伝達は、DCにおいて、CD4+T細胞およびCTLの刺激における効力の増強を示すIL−12p70の高度かつ延長された発現を招く。
IL−6は、p38MAPK、ERK1,2 47およびPI3−キナーゼなどの抗アポトーシス経路の活性化による、多くの異なる細胞型の生存に関わっている(Bisping G、Kropff M、Wenning Dら、Targeting receptor kinases by a novel indolinone derivative in multiple myeloma: abrogation of stroma−derived innterleukin−6 secretion and induction of apoptosis in cytogenetically defined subgroups. Blood. 2006年;107巻:2079〜2089頁)。DCにおけるiCD40およびTLR−4のシグナル伝達によるIL−6の発現の誘導を、さらに特定した。この発見は、前記のDCの生存延長を部分的に説明できる(Hanks BAら、Nat Med. 2005年;11巻:130〜137頁)。さらに、IL−6の発現は、CD4+CD25+制御性T細胞の作製を阻害するDCの能力において重要である(Pasare CおよびMedzhitov R.、Science. 2003年;299巻:1033〜1036頁)。この関連において、iCD40−DC−に基づくワクチンは、ターゲッティング抗原に対する末梢寛容を阻害する、負の制御因子を、in vivoで潜在的に抑制できる。
癌免疫療法の1つの主要な焦点は癌患者において強力な腫瘍抗原特異的CTL応答を促進するワクチンの設計であった(Rosenberg SA.、Immunity. 1999年;10巻:281〜287頁)。しかし、累積証拠は、CD4+T細胞は、CD8+T細胞の誘導、持続および拡大に寄与するので、CD4+T細胞が、抗腫瘍免疫において重要な役割を果たすこと示唆している(Kalams SA、Walker BD.
The critical need for CD4 help in maintaining effective cytotoxic T lymphocyte responses. J Exp Med. 1998年;188巻:2199〜2204頁)。本発明者らの研究は、iCD40−DCがナイーブT細胞を有効に刺激し、免疫応答の両方の腕(すなわち、MAGE−3およびPSMA特異的CTLならびにTT特異的CD4+T細胞)を表す抗原特異的細胞を有効に拡大することを示した。TH1(IFN−ガンマおよびTNF−アルファ)サイトカインが、iCD40−DC刺激CD4+T細胞の環境下で優勢に産生されたことを実証し、TH1細胞の拡大を示す。PGE2(MCの鍵となる成分)は、TH1応答の強力なサプレッサーであるので、T細胞を、MC処理DCを用いて刺激した場合、期待通りに、これらのサイトカインは検出されなかった(Kalinski P、Hilkens CM、Snijders A、Snijdewint FG、Kapsenberg ML. Dendritic cells, obtained from peripheral blood precursors in the presence of PGE2, promote Th2 responses. Adv Exp Med Biol. 1997年;417巻:363〜367頁;Mcllroy A、Caron G、Blanchard Sら、Histamine and prostaglandin E up−regulate the production of Th2−attracting chemokines (CCL17 and CCL22) and down−regulate IFN−gamma−induced CXCL10 production by immature human dendritic cells. Immunology. 2006年;117巻:507〜516頁;Meyer F、Ramanujam KS、Gobert AP、James SP、Wilson KT. Cutting edge: cyclooxygenase−2 activation suppresses Th1 polarization in response to Helicobacter pylori. J Immunol. 2003年;171巻:3913〜3917頁)。
近年のマウス研究により、DCの遊走がT細胞の増殖と直接相関することが示された(Martln−Fontecha A、Sebastiani S、Hopken UEら、Regulation of dendritic cell migration to the draining lymph node: impact on T lymphocyte traffic and priming. J Exp Med. 2003年;198巻:615〜621頁)。したがって、遊走の増加は、DCに基づくワクチン45の有効性を増強するはずである。最新のDCワクチンのプロトコールは、炎症性サイトカインを用いたワクチン注射部位のプレコンディショニングまたはTLRリガンドおよび主にMC成分からなる炎症促進性サイトカインを用いたDCのex vivo刺激を含む(Martln−Fontecha Aら、J Exp Med. 2003年;198巻:615〜621頁;Prins RM、Craft N、Bruhn KWら、The TLR−7 agonist, imiquimod, enhances dendritic cell survival and promotes tumor antigen−specific T cell priming: relation to central nervous system antitumor immunity. J Immunol. 2006年;176巻:157〜164頁)。CCR7およびそのリガンドに対する感作の両方を上方制御することによって、DCの遊走能力を刺激するので、その多数の免疫抑制機能8〜12にもかかわらず、PGE2は過去数年の間、DC成熟カクテルの不可欠な成分として使用されてきた。PGE2を用いないDCの遊走能力を増強する別の取り組みは、DCに基づくワクチンの改善によって有益であるはずである。
これらの研究の結果は、DCにおいてiCD40のシグナル伝達がCCR7の発現を上方制御するだけでなく、in vitroでCCL19に対するそれらの走化性を刺激することを示す。加えて、iCD40を形質導入した未熟DCは、in vitroおよびin vivoの両方で、MC刺激DCと同様に効率的に遊走できた。さらに、iCD40−DCの遊走は、細胞を、TLR−4リガンドを用いて刺激した場合さらに誘導された。CCR7の刺激は、DCの遊走速度を上昇させ、この受容体がDCの移動および運動性を制御できることを示すことが最近示された(Riol−Blanco L、Sanchez−Sanchez N、Torres Aら、The chemokine receptor CCR7 activates in dendritic cells two signaling modules that independently
regulate chemotaxis and migratory speed. J Immunol. 2005年;174巻:4070〜4080頁;Palecek SP、Loftus JC、Ginsberg MH、Lauffenburger DA、Horwitz AF. Integrin−ligand−binding properties govern cell migration speed through cell−substratum adhesiveness. Nature. 1997年;385巻:537〜540頁;Yanagawa Y、Onoe K. CCL19 induces rapid dendritic extension of murine dendritic cells. Blood. 2002年;100巻:1948〜1956頁)。CCR7の刺激は、DC58の成熟表現型を増強することが示されている。したがって、DCにiCD40を形質導入することによって、CCR7の発現、DCの遊走および成熟状態は、増強され、PGE2の必要性が取り除かれる。
最終的に、DCのiCD40刺激は、標的LNCaP細胞の死を有意に増加できる前立腺特異的抗原、PSMAに対する強力な細胞傷害性T細胞応答を誘導できる(Dudley ME、Wunderlich JR、Yang JCら、Adoptive cell transfer therapy following non−myeloablative but lymphodepleting chemotherapy for the treatment of patients with refractory metastatic melanoma. J Clin Oncol。2005年;23巻:2346〜2357頁;Morgan RA、Dudley ME、Wunderlich JRら、Cancer Regression in Patients After Transfer of Genetically Engineered Lymphocytes. Science. 2006年)。本明細書に引用した他の文献は、「Induced Activation In Dendritic Cells」と題され、発明者としてSpencerらの名が挙げられ、現在米国特許第7,404,950号として発行された、2004年2月18日提出の米国特許出願第10/781,384号に参照された。
(実施例8)
誘導性CD40
先天性免疫系は、パターン認識受容体、PRRのいくつかのファミリーを使用して病原体感染または損傷を感知する。PRRの1つのファミリーは、現在哺乳動物中に約11のメンバーを含むToll様受容体(TLR)である。これらは通常、ロイシンリッチモチーフ(LRM)を介して多価リガンドと結合する。リガンドは、細菌、ウイルス、真菌または宿主細胞に由来でき、細胞表面または細胞内小胞(特にTLR3、7、8および9)内のどちらかにおいてTLRと結合できる。それらの細胞質シグナル伝達ドメイン内で、それらは、下流のTIR含有アダプター分子、例えば、MyD88およびTRIF/TICAM−1ならびにアダプターTIRAM/TICAM−2およびMAL/TIRAPと結合する、保存TIR(Toll/IL−1R)ドメインを共有する。さらなるPRRは、NOD様受容体(例えば、NOD1およびNOD2)およびRIG様ヘリカーゼ、RIG−IおよびMda−5を含む。多くのPRRは、フレキシブルLRMを介してリガンドと結合し、タンパク質−タンパク質結合モチーフ、例えば、TIRまたはCARD(カスパーゼ動員ドメイン)ドメインを介して下流のシグナル伝達分子とカップリングする。
TLR−4を介した刺激と、共刺激性分子CD40を介したシグナル伝達とを併せると、ヒト単球由来樹状細胞(MoDC)において高レベルの成熟および遊走特性を促進できる。公開および非公開データ2〜7の両方に基づき、in vitroおよび/またはin vivoのヒトMoDCの活性化状態のこの延長および増強は、獲得免疫療法のための自己腫瘍特異的T細胞の活性化および拡大の両方を促進でき、ワクチン接種のための自己限定ex vivo成熟DCの問題を克服できる。
さまざまな取り組みは、さまざまなPRRと、誘導性CD40との組み合わせの使用を評価するために利用できる。これらの取り組みおよびこれらの評価を実施するために使用した実験方法はまた、誘導性CD40と、誘導性PRRアダプタータンパク質、例えば、MyD88およびTRIFとの組み合わせを研究するためにも使用できる。
複合体を交換するために、不明なところが多いMoDC成熟カクテル、またはアジュバントならびにCD40シグナル伝達、Toll様受容体4のCID誘導性型(iTLR4と呼ばれる)および他のiTLR(すなわち、TLR3、7、8および9)との組み合わせを開発し、iTLRを、同じポリペプチド鎖内でトランスまたはシスのどちらかでiCD40との相乗効果に関してアッセイする。有効性は、転写因子NFカッパBおよびIRF3/7の誘導ならびにDC系、D2SC/1におけるp38およびJNKのリン酸化に基づく。最も強力な誘導性受容体を、MoDCの効率的な形質導入のために、アデノベクター内にサブクローニングする。
樹状細胞(DC)は、獲得免疫の開始および制御において重要な役割を果たす7、8。「危険なシグナル」の検出において、DCは、遺伝的成熟プログラムを受けることによって、それらの微小環境に生理学的に適応する。抗原提示および共刺激性分子を使用して、DCは、ナイーブ抗原特異的Tリンパ球を強力に活性化でき、それらのその後の表現型および機能を制御できる。ほとんどの場合、DCによる強固な細胞傷害性Tリンパ球(CTL)免疫の開発は、CD4T細胞由来の「ヘルパー」シグナルを必要とする10。このシグナルは、可溶性サイトカイン、例えばIL−2およびDCの表面CD40受容体のCD40L仲介刺激の両方からなる11〜13。腫瘍壊死因子受容体(TNFR)スーパーファミリーのメンバー、CD40は、いくつかの抗原提示、共刺激性サイトカインおよび生存促進性遺伝子の上方制御をもたらすDC内でさまざまな経路を誘発し、CD40は、集約的にDCがCTLの活性化を誘導できるようにする14、15
抗原提示細胞(APC)としてのDCの抜群の役割を得、それらを、さまざまな悪性腫瘍の治療のためのワクチン接種プロトコールにおける天然のアジュバントとして活用できる16、17。通常、適用は、いくつかの方法のうちの1つ、例えば、未熟DCへの非分画腫瘍溶解物のパルス、MHC溶出ペプチド、腫瘍由来熱ショックタンパク質(HSP)、腫瘍関連抗原(TAA(ペプチドまたはタンパク質))あるいはDCへの巨大腫瘍のmRNAまたはTAAをコードするmRNAのトランスフェクト(18、19において再考される)による、白血球除去、GM−CSFおよびIL−4中の培養における分化ならびに未熟単球(またはCD34前駆体細胞)−由来DC(MoDC)への腫瘍抗原の投入を介した末梢血単球の収穫を含む。次いで、抗原投入DCを、炎症性サイトカイン(例えば、TNFアルファ、IL1ベータ、IL6およびPGE)または他のアジュバント(例えば、LPS、CpGオリゴヌクレオチド)を用いて、通常通りex vivoで成熟させ、患者に注射した。個々の場合において、DCの免疫刺激特性は、多くの変異、特にリンパ節への遊走能力および完全な成熟状態に依存する。しかし、DC免疫療法を用いた最近の臨床試験における成功が限定されていることは、DCに基づく免疫療法が、抗癌治療のより従来型のモダリティと平行して治療の宝庫に含まれる場合、現在のプロトコールを改良する必要を示唆している20、21
DCに基づくワクチンの2つの鍵となる制限は、成熟DCの寿命の短さおよびリンパ組織内でのそれらの一時的活性化状態である。リポ多糖類(LPS)への曝露後24時間未満で、DCは、T1−分極化サイトカインのIL−12の合成を終了し、さらなる刺激剤に対して不応性になり22、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)を活性化するそれらの能力を制限する。他の研究は、流入領域リンパ節(LN)内の抗原パルスDCの生存は、それらの送達後48時間だけに制限され、主として抗原特異的CTLによる排除によるものであることを示す23。これらの発見は、DCの活性化状態および寿命の延長および/またはLN内の同系のT細胞が関与するDC活性化「ウインドウ」の時間的調整のいずれかの方法の改良の必要性を強調している。したがって、DCの活性化および生存の増強は、腫瘍に対する免疫の促進に重要であると思われる。
DCの生存は、少なくとも部分的には、1種または複数種の保存Toll様受容体(TLR)およびT細胞発現共刺激性分子(例えば、CD40LおよびTRANCE)を介して作用する病原体由来分子により制御され、抗アポトーシス活性に関してBcl−2およびBcl−xに部分的に依存する3、24〜27。TLR−、CD40−またはBcl−2に仲介されるDCの長寿は十分立証されているが、恒常性フィードバック機構は、腫瘍ワクチンプロトコールにおけるDCの長寿を拡大するTLR−リガンドまたはBcl−2ファミリーのメンバーの有用性を制限すると思われる。これらは、受容体の脱感作または下方制御4、28、29、IRAK−M30およびSOCS−1のようなTLR/IL−1Rに対する負のレギュレーターの発現ならびにBim31などのアポトーシス促進性分子の誘導を含み、TLRシグナルによる抗アポトーシス分子の中和をもたらす。
操作のための魅力的な標的は、TNFファミリー受容体、CD40である。DCが末梢のいたるところで遭遇する炎症促進性サイトカインまたは病原体関連分子とは異なり、DC発現CD40受容体は、その同質リガンド、CD40Lを介して、LN副皮質内でCD4ヘルパーT細胞により関与される12、13、37。最近の研究は、CD40の刺激が、DCを「交差提示」抗原可能にし38、末梢T細胞寛容性を克服し39、CD40の刺激に基づく治療研究を促進することをさらに示した。戦略は、CD40特異的モノクロナール抗体(mAb)または三量体CD40L40の全身送達を含み、CD40刺激の利用、抗原投入DCに基づくワクチン41および遺伝子改変CD40リガンド(CD40L)発現DCの投与42を含んだ。大きな潜在力にもかかわらず、B細胞、マクロファージおよび内皮細胞を含むさまざまな他の細胞型によるCD40のユビキタスな発現を含む、CD40のいくつかの特性はその治療的開発を制限し14、CD40刺激剤の全身投与による副作用の可能性を増加する。さらに、いくつかの機序は、マトリックスメタロプロテアーゼ酵素によるCD40L誘導性切断29、選択的にスプライシングされたCD40アイソフォームによるネガティブフィードバックの分解28およびCD40のCD40L仲介エンドサイトーシスを含む、その細胞外ドメインをターゲティングすることによってCD40の表面発現を制御する。
したがって、DCターゲット化の機能性を提供することによりリンパ組織内のDCの刺激促進状態を拡大するための、CD40シグナル伝達経路に基づくDCの活性化系、時間的制御およびCD40制御機構に対する耐性が開発されている。この操作された組換え受容体は、リガンド結合ドメインと融合されたCD40の細胞質ドメインおよび膜ターゲティング配列を含む(図2)。脂質透過性二量体化薬物の腹腔内投与は、CD40依存性シグナル伝達カスケードの強力な誘導をもたらし、他の活性化モダリティと比較して、in
vivoの規定された抗原および腫瘍の両方に対して免疫原性が非常に改善された。それ故、キメラCD40を、誘導性CD40(iCD40)と名付けた。マウス中のiCD40活性化DCの高度な有用性は、内因性CD40シグナル伝達を安定化させる方法が、DCワクチンの効力を増強させるであろうことを示唆した。
TLRはさまざまなウイルスおよび細菌由来分子と結合し、これらは標的細胞、例えばT細胞、マクロファージおよび樹状細胞の活性化を誘発する。10種ほどの哺乳動物のTLRの大部分が、誘導性PRRアダプタータンパク質である、NFカッパBの活性化をもたらすMyD88により開始されるシグナル伝達を利用するが、TLR3は、その代わりに、IRF3およびI型インターフェロンの誘導をもたらす誘導性PRRアダプターTRIFに頼る。一緒になって、これらのシグナル伝達経路は相乗効果を与えて、高レベルのTh1サイトカイン、IL−12を産生できる43。興味深いことに、TLR−4は、強力なマイトジェン、LPSまたは誘導体の結合後に両方の経路を利用できる。共刺激分子CD40を介したシグナル伝達と併せたTLR−4を介した刺激は、ヒトMoDCにおいて高レベルの成熟および遊走特性を促進できる。
細胞膜を通過するシグナルを生み出す多くの細胞表面受容体のように、TLRはホモもしくはヘテロ二量体化またはオリゴマー化によってすべて活性化されると思われる。TLR−4のホモ二量体化およびTLR2およびTLR1ならびにTLR6のヘテロ二量体化仲介活性化の報告がすでにある44〜48。さらに、最近の記事で、Ian Wilsonおよび同僚は、TLR−3を結晶化し、細胞外ドメイン内の二量体化領域を特定し、dsRNAの結合後のホモ二量体として、二量体化領域がシグナル伝達することを示唆した49。したがって、TLR、特にTLR−4の化学的に誘導された二量体化は、それらの誘導をもたらすと思われる。
ex vivoで成熟した、単球由来「増強」ヒトDCの開発に関する考察。公開および非公開の研究は、in vivoでDC機能を増強する2つの強力な方法、最適化された構成的Akt(Myr−ΔAkt)の異所性発現およびin vivoのキメラ誘導性CD40の操作を示唆している。この作業を完全にするために、Si−Yi Chen(Baylor College of Medicine、Houston、Texas)は、DCにおいてSOCS−1レベルを低下させることが、有効性をさらに増強可能にすることを示している。iCD40、Myr−ΔAktおよびSOCS−1の取り組みに関する、マウスにおける有意に支持するデータは蓄積されているが、ヒトMoDCは、ネズミ骨髄由来DCと同一ではない。特に、最も一般的に使用されるヒトDCワクチンのプロトコールは、TNF−アルファ、IL−1−ベータ、IL−6およびPGEを含有する「ゴールドスタンダード」炎症促進性成熟カクテルを用いた治療に先立って、単球由来MoDCの分化に関与する。PGEは、CCR7の上方制御およびリンパ節由来ケモカイン、CCL19およびCCL21に対する走化性反応の増加に必要であると思われるが50、51、PGEは、生理活性IL12p70の産生の抑制によって、DCシグナル伝達を損なうこともあり得る52。IL12の抑制はin vivoで永続性であるとは考えにくいが、DCワクチンのゆっくりと積み上げられている成功率を得、上に要約したどの方法が、遊走能力に干渉せずに、ヒトMoDCにおけるPGE仲介IL12抑制を最もよく克服できるかを、臨床応用前に決定することが重要であると思われる。
DCに基づくワクチンにおける臨床成功は中程度であるが7、20、非常に低い副作用および申し分の無い特異性および感受性がこのモダリティを魅力的にしている。抗原特異的T細胞との相互作用が延長されるように思われるので、これらの増強されたDCは、DCワクチンの臨床転帰を改善すると思われる。増強された抗原発現DCの開発は、悪性腫瘍の治療に対する潜在的適用性を有するだけでなく、多くの病原体などの治療にも適用可能なはずである。さらに、この高度に影響を与える取り組みは、腫瘍抗原を特定した、多数の研究室による先行する試みを補完するはずである。
一次DCにおけるiCD40の機能性の特徴付けおよびiCD40発現DCに基づく前立腺癌ワクチンの開発。新鮮に単離されたDCの多くの特徴を保有する、ネズミD2SC/1細胞におけるiCD40の機能性の実証後(および非掲載)、一次骨髄由来DC(BMDC)におけるiCD40の機能性を、iCD40発現アデノウイルスを利用することにより試験した。Ad−iCD40−GFPと名付けた、ヘルパー依存性、ΔE1、ΔE3−の5型アデノウイルスベクターを、CMV初期/即時型プロモーター/エンハンサーの調節下で、iCD40およびEGFPの両方を発現するように操作した。Ad−iCD40−GFPの形質導入に成功し、精製BMDCにおいてAd−iCD40−GFPはiCD40トランス遺伝子およびEGFPマーカーを発現した。B7.2(CD86)のiCD40誘導性上方制御を測定しながら、Ad−iCD40−GFPを力価決定することにより、最大の薬剤仲介iCD40活性化はおよそ100moiで起こり、より高いウイルス力価で漸近的に停滞状態が始まることが示された(データ非掲載)。効果は中程度であったが、AP20187は、iCD40発現BMDCにおいて100moiでMHCクラスIK、B7.2ならびに内因性CD40の表面発現を誘導したが、非形質導入DCにおいては誘導しなかった。その後、BMDCについてのAd−iCD40−GFPの効果を、T1分極化サイトカイン、IL−12のDCにおける発現を評価するための細胞内サイトカイン染色を使用して、調査した。これらの発見は、空のアデノウイルスベクターが、このサイトカインの低レベルの産生を刺激することによって、バックグラウンドの蛍光読み取りに寄与できるという多数の先の報告を確認した53。これらの実験は、iCD40トランス遺伝子が、CIDが存在しなくてもこれらの力価で有意なレベルの基底シグナル伝達を発生できることを、さらに明らかにした。しかし、これらのiCD40発現DCのAP20187への曝露は、何とか再生可能な方法でこれらの累積効果を克服し、IL−12DCのパーセントをさらに増加させた。興味深いことに、LPSおよびCD40Lを用いたIL−12p70/p40合成の刺激は、8時間でピークに達し、その後減少したが、IL−12DCのパーセントは、少なくともAd−iCD40−GFP形質導入後24時間まで増加し続けた。Langenkampらによる以前の研究は、DCのLPS処理の延長は、サイトカイン産生に関するそれらの能力を使い果たすことを実証している54。これらの結果は、LPSの危険なシグナルに対抗するAd−iCD40−GFPベクターが、BMDCによるより耐久性のあるIL−12応答の促進および維持を可能にすることを暗示する。
DC活性化状態に加えて、DCの長寿が、T細胞依存性免疫の発生に影響を与える別の重要な変異である。事実、DCのCTL仲介死は、宿主を自己免疫疾患から保護しながら、免疫応答を調節する有意な機序と考えられる55、56。他の研究は、DCのCD40刺激は、抗アポトーシスタンパク質のbcl−XおよびグランザイムB阻害剤のSpi−6の上方制御を含むさまざまな機序により、それらの生存を延長する57、58。DCの生存に関する、CD40Lと比較したiCD40の効果を、in vitroの血清飢餓培養アッセイにおいて比べた。生体染色色素(ヨウ化プロピジウム(PI))陽性細胞集団を、フローサイトメトリによって分析することによって、BMDCを発現するiCD40が、CD40Lを用いて処理した非形質導入DCと比較して、これらの条件下でより長い長寿を示すことが発見された。Ad−GFP−形質導入DCは、これらの条件下で生存の改善に反映できなかったのでこの効果はiCD40依存性であった。この研究は、未処理BMDCと比較して、iCD40BMDCのAP20187二量体化薬物への曝露が、この生存効果をさらに増強することをさらに示した。さらに、Ad−iCD40形質導入DCをCFSE染色し、足蹠に注射した場合、in vitroで刺激されたiCD40DCまたはLPS/CD40L処理DCに対して、AP20187のi.p.注射後にDC数の有意な増加が膝窩リンパ節において発見された。
一次BMDCにおけるiCD40の周知のAd依存性成熟シグナルおよび基底シグナル伝達効果にもかかわらず、AP20187の存在下でDC活性化の増強が検出された。全体として、このデータは、薬剤に対する応答のために設計された誘導性CD40受容体が、CD40L刺激のより一時的な効果および抗CD40抗体の潜在的により複合的な効果と比較して、活性化の持続状態で一次DCを維持できることを示唆する。このデータは、内因性CD40を標的とする刺激剤に対する短期DC調節のみを記載する初期発見と一致する。
抗腫瘍DNAワクチンのための強力なアジュバントとしてのiCD40活性化スイッチ機能。
以前の研究は、DCが、T細胞に応答するDNAワクチンの加工および提示において重要な役割を果たすことを実証している59。iCD40DCに基づくワクチンのin vivoの抗腫瘍有効性および腫瘍の免疫学的監視におけるiCD40発現DCのin situの役割を研究した。治療的腫瘍モデルを確立するために、C57BL/6マウスにEG.7−OVA胸腺腫瘍系を皮下に接種し、腫瘍体積がおよそ0.5cmに達するまで進行させた。これらの腫瘍支持マウスに、SIINFEKLパルスwtまたはiCD40BMDCのどちらかをワクチン接種した。wtBMDCのワクチン接種、未処理もしくはLPSおよびCD40Lを含む培養においての刺激またはin vivoでの抗CD40mAbの使用のいずれもが、全体の腫瘍成長速度を遅くできなかった。しかし、BMDCワクチンのin vivoの薬剤仲介iCD40活性化は、腫瘍サイズの持続的縮小をもたらした。さらに、in vivoの活性化iCD40発現BMDCワクチンに対する応答速度は、すべての他のワクチン接種条件(70%対30%)の下で、野生型BMDCに対する応答速度より有意に速かった。腫瘍支持マウスにおける腫瘍抗原特異的T細胞応答の誘発を確認するために、本発明者らは、H−2KOVA257−264四量対分析を、末梢血CD8T細胞について実施した。この分析は、in vivoの活性化iCD40BMDCをワクチン接種したマウスにおいて排他的な、KOVA257−264特異的CD8T細胞の拡大した集団の存在を検証した。
皮下腫瘍モデルは、腫瘍サイズの概算のために便利なツールを提供するが、それらの有用性は、通常、ある程度左右対称な非同所性腫瘍に限られる。さらに転移の定量は安楽死を必要とし、単一の測定に限られる。この主力の取り組みについての改善として、Caribbean click beetles(Pyrophorus plagiophthalamus)由来の赤方偏移ルシフェラーゼを安定して発現するように腫瘍細胞を発達させた。基質のD−ルシフェリンの投与後の、マウスにおける画像化が、冷却CCDカメラ(IVIS(商標)Imaging System、Xenogen Corp.)または標準的キャリパーのどちらかによって容易に検出されることを確認する。さらに、赤方偏移(約613nM発光)ルシフェラーゼレポーターは、表面遠隔転移のより線形の定量を可能にするはずである。
CID誘導性TLR(iTLR)の発達:亜局在性および利用したシグナル伝達経路に基づくTLRのいくつかのサブグループがある。リガンド結合細胞外ドメインの通常の細胞内局在に関わらず、シグナル伝達ドメインは細胞質であり、ホモ二量体化が通常のシグナル伝達機序である場合、すべての場合において適切にシグナル伝達するはずである。iCD40に類似して、TLR細胞質シグナル伝達ドメインを、2つの二量体化の化学インデューサー(CID)結合ドメイン(CBD)、FKBP12V36の5’側または3’側のサブクローニングのための隣接するXhoIおよびSalI制限部位にPCR増幅した。キメラCBD−TLRを、細胞膜に、ミリストイル化ターゲティングモチーフを使用して局在化した(図3)。
TLRの初期試験は、発現ベクターとNFカッパB応答性SEAP(分泌型アルカリホスファターゼ)レポータープラスミドとを併せたJurkat−TAgまたは293細胞への同時トランスフェクションを含んだ66。興味深いことに、予備データは、iTLR7およびiTLR8だけがJurkat−TAg細胞において機能し、CBDおよびTLRの相対的な位置に関わらずiTLR3、4および9は機能しなかったことを示唆した。細胞のパネルにおけるさらなるトランスフェクションは、このことが、これらのキメラの構築物の生理学的組織特異的シグナル伝達の差または他の特異体質を反映するかどうかを決定する必要があるだろう。
普通の当業者は、以下の方法において、TLRではなくアダプタータンパク質の使用のために実施可能な改良を認識するであろう。
誘導性TLRの開発:誘導性キメラTLRは、DCの活性化において、病原体由来(または合成)アジュバントの必要性を回避するために開発できる。初めに、キメラiTLR3,4,7,8および9を、CID−結合ドメインのTLR5’(上流)または3’(下流)の細胞質シグナル伝達ドメインをクローニングすることによって開発した(図3)。Jurkat−TAG細胞における最初のスクリーニングは、iTLR8(およびより少ない程度にiTLR7)が、NFカッパBの最も大きな誘導を誘発することを明らかにした。しかし、さまざまなTLRの相対的強度は、組織特異的パラメーターであってよい。このことに対処するために、これらの構築物を、多重発現プラスミドの標的細胞への一過性トランスフェクションに基づくNFカッパB SEAPレポーター系を使用して、NFカッパBの活性化に関して、DC細胞系のD2SC/1において試験できる。2DSC/1細胞は、未熟DC表現型および活性化シグナルに従った成熟能力の両方を保有する不死化DC系の稀なサブセットを表す67。NFカッパBの誘導はTLRの唯一の機能ではないので、IRF3/7の導入はIRFと結合するインターフェロン(IFN)刺激性応答要素(ISRE)−SEAPレポータープラスミドを使用してスクリーニングでき、レポーター活性を誘導する。ISRE−SEAPを開発するために、ISRE−luc(Stratagene)由来のISRE含有プロモーターは、構成的レポータープラスミドpSH1/kSEAP中のSRアルファプロモーターを交換できる。TLRシグナル伝達の二次誘導として、JNKおよびp38のリン酸化を、リン酸化特異的抗体を使用してウェスタンブロットによりモニターする。
さまざまな異なるTLRが、IRFおよびNFカッパBを差次的に誘導でき、DCの活性化およびIL−12の産生において相乗効果を与えることができ43、誘導性TLRの初期試験は、iTLRの同時トランスフェクションにより2つ同時にコンビナトリアル試験を続けることができる。通常のホモ二量体かおよびより予測不可能なヘテロ二量体化の両方が起こりうるが、この取り組みは、TLRの異なるクラスの間の相乗効果を明らかにするはずである。TLR対の相乗的活性化は、DCに免疫刺激能力の増強をもたらすはずである。相乗効果が検出できる場合、誘導性複合TLR(icTLR)と呼ばれる2つのタンデムな異なる(または同一の)TLRからなる新規な一連の構築物を試験する(図4)。この場合、上記の細胞質XhoI−SalI−隣接TLRシグナル伝達ドメインを、CBDの上流および下流でさまざまな配置で組み合わせる。最終的に2つの最も強力な構築物を、CD40の細胞質ドメインを含有するように改良し、CIDにより活性化されることがすでに実証さている(図5)。
DCのトランスフェクションは問題があり得るが、エレクトロポレーションの改善された方法が、Viewegおよび同僚によって最近記載された68。彼らの取り組みでは、エレクトロポレーション後の生存が、(300V、150mF(Gene Pulser
II:Bio−Rad))高カリウムイオンのViaSpan緩衝液(Barr Laboratories)中にDC(4×10/ml)を再懸濁することによって増強される。加えて、トランスフェクションの有効性が未だ低い場合、本発明者らのpSH1シリーズの発現ベクターを増幅するためにSV40ラージT抗原を含有する、すべてがSV40複製起点を含有する発現ベクターpRSV−TAgを同時トランスフェクトする。
一体化された活性化遺伝子icTLR/CD40を発現するアデノベクターの開発:D2SC/1は、前臨床試験のための有用な細胞モデルであるが、臨床適用の前に、一次マウスおよびヒトDCにおいて免疫制御遺伝子を次にアッセイするつもりである。一次細胞への有効な遺伝子輸送を容易にするために、最も強力な構築物(複数可)に、アデノウイルスシャトルベクター、pShuttle−XまたはpDNR−CMVをサブクローニングし、それぞれ、Ad5ベクター、pAdeno−X(BD)またはAdXLP(BD)に転写した。高力価ウイルスの調製を実施する。すでに開発されたAd5/f35−iCD40を用いて達成されているように、このベクターを、ヒトおよびマウスの両方のDCにおいて試験する。Ad5/f35偽型アデノベクターは、形質導入の有効性をヒトDCにおいて少し改善するが、「純粋な」Ad5に包まれるアデノベクターは、ネズミDCのさらなる形質導入を可能にするために使用できる。
ヒトの研究のために、MoDCを、GM−CSFおよびIL−4において接着性末梢血DC前駆体の標準的インキュベーションにより、調製する。未熟DCに、開発されたicTLR/CD40ベクターおよび対照ベクター(例えば、Ad5/f35−iCD40およびAd5/f35−EGFP)を形質導入する。成熟および活性のための標準的MoDCアッセイを本明細書に記載し、成熟および活性のための標準的MoDCアッセイは、例えば、成熟マーカー(例えば、CD40、CD80、CD86、HLAクラスIおよびII、CCR7)、IL−12の産生、抗原特異的T細胞の遊走および活性化のフローサイトメトリ分析をさらに含む。
CD40およびTLRシグナル伝達ドメインをタンデムに配置することが、単離ドメインにより活性化されるシグナル伝達経路に干渉し得る事象において、構築物は、別の戦略、例えば、バイシストロニック発現カセットの使用またはデルタE1デルタE3アデノベクターのE3領域へのクローニングなどを使用して、ウイルスベクターにおいて同時発現できる。さらに、キメラ受容体は、内因性タンパク質と同一にシグナル伝達できない。特定のPRRまたはPRRアダプターは骨髄DCの活性化にとって最も強力なTLRであると考えられるが、CID活性化受容体に転換した場合、代替物はよりよく機能できる。さらに、さまざまな誘導性PRRおよびPRRアダプターと、構成的Akt、M−デルタAktまたはsiRNA SOCS−1との間の相乗効果は、より強力であることが発見され得る。これらの場合、免疫制御遺伝子のさまざまな組み合わせは、マルチシストロニックなアデノベクターにおいて組み合わせることができる。
CID誘導性アダプターをアッセイするさらなる方法
当業者は、以下の方法において、TLRではなくアダプタータンパク質の使用のために実施可能な改良を認識するであろう。
獲得免疫の制御においてDCが果たす極めて重要な役割のために、DC活性を下方制御する多くの恒常性機序がある。それにもかかわらず、増大した活性化が、腫瘍由来またはウイルス由来の寛容原性機序を克服するために必要であり得る。これらの恒常性機序を回避するいくつかの方法を、本明細書おいて考察する。誘導性CD40は、免疫学的シナプスとの関連でin vivoで活性化でき、その細胞外ドメインを欠いており、このドメインを標的とするいくつかのネガティブフィードバック機序を回避する。「最適化された」構成的に活性なAkt、M−デルタAktは、切断型Akt1対立遺伝子の脂質ラフトターゲティングに基づく。siRNA技術を用いた阻害剤SOCS−1の減少は、toll−受容体シグナル伝達およびI型インターフェロン産生を増加させる。したがって、3つすべての方法は、MoDCを増強する能力を有する。
MoDCの調製:増強DC(eDC)の最適化に基づく実験の大部分に関して、単球由来DCは分化し、Blood Bankまたは健康なボランティアから得た末梢血単核細胞から濃縮された。簡潔に言うと、DC前駆体を、浮遊密度技術(Histopaque:Sigma−Aldrich)によって単離し、その後接着(および半接着)細胞を無血清X−VIVO15DC培地(Cambrex Bio Science)において、サイトカインGM−CSF(800U/ml)およびIL−4(500U/ml)(R&DSystems、Minneapolis、MN)の存在下で5日間培養した。培養5日後、未熟DCを、iCD40を発現するアデノベクター(すなわち、Ad5/f35−iCD40)、構成的Akt(Ad5/f35−MF−deltaAkt)、shRNA
SOCS1(Ad5−shSOCS1)またはAd5−iTLR/CD40を10,000ウイルス粒子(vp)/細胞(注:Ad5ベクターは、20,000vpで加え、形質導入の効率の若干の減少を部分的に補うことができる)の存在下でさらに24時間インキュベートする。試料のサブセットにおいて、さらなるTLR4リガンドモノホスホリルリピドA(MPL;1mg/ml)または二量体化薬物AP20817(100nM;iCD40−DCのみ)を、完全な成熟のために加えるものとする。
MoDCの成熟状態の決定:CD25、CD40、CD80、CD83、CD86、HLAクラスIおよびクラスII、CCR7などを含む多くの表面タンパク質(「マーカー」)を、MoDC活性化の間に誘導する。予備試験により、iCD40シグナル伝達単独で、MoDCに関してCD83およびCCR7の上方制御に十分であることが実証された(非掲載)。さらなるTLR4シグナル伝達(MPL経由)は、全成熟マーカーの相加的(または相乗的)活性化をもたらす。したがって、固定vp数で、4種のウイルスベクターすべてによる、単独またはMPLと組み合わせた成熟マーカーの誘導(フローサイトメトリにより決定)を評価した。これらの実験および以下の実験において、IL−1a、IL−6、TNFアルファおよびPGEを含む先の「ゴールドスタンダード」成熟カクテル(MC)による成熟は、陽性対照として作用し、未処理(mock)の未熟DCは、陰性対照として機能する。細胞表面マーカーの表現型分析に加えて、IL−12および他のT1分極化サイトカイン(例えば、IL−23、TNFアルファ)の産生もまた、最適な抗腫瘍免疫にとって重要である。iCD40は、IL−12の産生にとって十分ではないが、MPLとiCD40との組み合わせは、IL−12の強力な相乗的産生をもたらす。したがって、上記のように刺激したDCの培養上清を、形質導入および成熟の24時間および48時間後に収穫する。IL−12 p70のレベル、IL−12/IL−23p40二量体およびTNFアルファの濃度を、比色サンドイッチELISAアッセイ(BD
Biosciences)によって決定した。あるいは、多数のさらなるサイトカイン(例えば、IL−1、IL−6、IFNアルファなど)を同時にアッセイするために、BDにより開発されたマルチプレックスビーズを使用できる。
遊走能力の決定:LNの遊走にとって有能な、ネズミ骨髄由来DC(BMDC)とは異なり、この極めて重要な機能において、未熟MoDCが欠けている。通常、PGEがCCR7および遊走能力の上方制御に使用されるが、PGEの有用性は、CD40シグナル伝達およびIL−12の産生の下方制御およびIL−10の上方制御を含む、潜在的悪影響によって抑えられている50、52、69。さらに、PGEの存在下でさえ、LNに対する遊走は中程度であり、注射した細胞のおよそ1〜2%である70。CCR7の発現は、リンパ節への遊走にとって必須条件であると思われるが、LN由来CCR7ケモカイン、CCL19およびCCL21に対する走化性反応は、リンパ節への遊走のより直接的尺度であると思われる。したがって、CCL19/MIP3bへの遊走は、改良された2チャンバーアッセイにおいて比較できる。
予備実験は、iCD40のシグナル伝達は、PGEが不在であっても遊走能力にとって十分であるという驚くべき結果を実証している。このアッセイにおいて、MoDCにAd5/f35−ihCD40を形質導入し、蛍光染料Green−CMFDA(Molecular Probes)を用いて標識した。細胞を、2チャンバー8mmアッセイプレートの上方チャンバーに配置し、下方チャンバーにおける全蛍光を定量し、PGE仲介刺激と比較した。同様に、iCD40−TLR−、iCD40−およびAkt−のMoDCならびにSOCS1−欠損MoDCのin vitroの遊走能力を、個別に、およびTLR4リガンドと組み合わせて、または組み合わせないで比較できる。
遊走能力のための第2の直接アッセイとして、in vivoの遊走を、eDCを、非骨髄機能廃絶的に放射線照射した免疫不全SCIDマウスの下肢に注射することによって比較できる。最小の放射(約250Rad)は、異種細胞に対するナチュラルキラー(NK)細胞の活性を抑制するために必要である。種の違いに関わらず、ヒトMoDCは、ネズミケモカインに応答し、流入領域LNに遊走する71。遊走に成功したMoDCを可視化するために、細胞を蛍光染料のGreen−CMFDAセルトラッカーを用いて標識し、フローサイトメトリにより定量する。第2に、アデノベクター仲介「増強」に加えて、MoDCに、アデノベクター、Ad5/f35−CBRを形質導入し赤方偏移(励起ピーク510nm)click beetles(Pyrophorus plagiophthalamus)ルシフェラーゼ(Promega)を発現する。CBRルシフェラーゼ対立遺伝子の使用は、流入領域膝窩LN内、およびより離れた膜遠位部位の両方において、生物発光DCをより容易に検出させるはずである(本発明者らのIVIS(登録商標)Imaging System(Xenogen Corp、Alameda、CA)を使用)。
自己T細胞の活性化および分極化:成熟および遊走に加えて、T1−偏向抗原特異的免疫応答のin vivoの活性化能力は、固形腫瘍に対するDCワクチン接種の必須条件である。したがって、ヘルパーTおよび細胞傷害性機能の両方を刺激するeDCの能力が評価可能である。初めに、同種異系CD4T細胞の増殖の刺激をアッセイできる。増強されたDCは、上記の条件を使用して成熟し、活性化され、放射線照射(3000rad)され、同種異系の磁気ビーズにより精製された(Miltenyi Biotec、Auburn、CA)CD4T細胞と1:10で培養さる。[H]−チミジンと共に16時間インキュベーション後、4日後に増殖を評価した。これらの研究を補完するために、さまざまな標準またはeDCによるT1の分極化(IL−4およびIFNガンマに対するELISpotアッセイにより決定)能力を決定できる。DCの成熟状態をより具体的にアッセイするために、ナイーブCTL機能を刺激する能力を、HLA−A2拘束性四量体分析およびCTLアッセイを使用して決定する(注:いくつかのHLA−A2担体は、近年遺伝子型が同定されている)。HLA−A2拘束性抗原の、一方は強く、一方は弱い2種の異なるカクテルを提示するさまざまなeDCによる、健康なドナーの自己T細胞の活性化を比較する。CTLアッセイは、標準またはeDCを用いて上記のように刺激されたT細胞の抗原比溶解活性に基づくものである。これらの4種のT細胞アッセイは、釣り合った増強されたDCの前臨床分析と共にさまざまな取り組みの機能分析を提供するはずである。
本実施例において参照した、および/またはさらなる技術支援を提供する引用文献
(実施例9)
発現構築物および試験
TLR3、4、7、8および9は、単球由来DCにおいてTh1サイトカイン、IL−12を誘発することが知られている異なるサブファミリー由来のTLRを提示するので、まず、TLR3、4、7、8および9を、誘導性キメラタンパク質を構築するために選択した。さらに、TLR4は、異種細胞外ドメインを介したキメラTLR4対立遺伝子の架橋後、シグナル伝達を誘発することが示されている。個々の(TIRを含む)細胞質ドメインをPCR増幅し、2つの(2)FKBP12(V36)(FおよびFv’(ゆらぎ(wobbled)))遺伝子に隣接して(5’および3’)配置し、これらはc−Src由来のミリストイル化−ターゲティング配列を使用して細胞膜に結合した。第3のFKBP遺伝子を有するキメラタンパク質は、オリゴマー化の改善のために開発されている。
加えて、誘導性PRRアダプターMyD88およびTRIFのキメラ型は、これらの細胞質タンパク質と、2つの(2)FKBPとの融合によって作製されている。最終的に、細胞質のPRR、NOD2およびRIG−I由来のタンデムCARDドメインは、タンデムFKBPに融合される。これらの構築物およびレポーターアッセイを以下に記載する。
構築物:
(i)誘導性iTLR:TLR3、4、7、8および9をMoDCに由来するcDNAからPCR増幅した。PCRプライマーを、XhoIおよびSalI制限部位に隣接させ、それぞれ、pSH1/M−Fv’−Fvls−EのXhoIおよびSalI部位にタンデムFKBPの5’および3’にクローニング可能にした1、2。使用したプライマーは、(a)5TLR3cX(5’−cgatcactcgagggctggaggatatctttttattgg−3’)および3TLR3cS(5’−tgatcggtcgacatgtacagagtttttggatccaagtg−3’)であり、pSH1/M−TLR3−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−TLR3−Eを得た;(b)5TLR4cX(5’−cgatcactcgagtataagttctattttcacctgatgcttc−3’)および3TLR4cS(5’−tgatcggtcgacgatagatgttgcttcctgccaattg−3’)でありpSH1/M−TLR4−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−TLR4−Eを得た;(c)5TLR7cS(5’−cgatcagtcgacgatgtgtggtatatttaccatttctg−3’)および3TLR7cS(5’−tgatcggtcgacgaccgtttccttgaacacctgac−3’)であり、pSH1/M−TLR7−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−TLR7−Eを得た;(d)5TLR8cX(5’−cgatcactcgaggatgtttggtttatatataatgtgtg−3’)および3TLR8cS(5’−tcggtcgacgtattgcttaatggaatcgacatac−3’)であり、pSH1/M−TLR8−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−TLR8−Eを得た;(e)5TLR9cX(5’−cgatcactcgaggacctctggtactgcttccacc−3’)および3TLR9cS(5’−tgatctgtcgacttcggccgtgggtccctggc−3’)であり、pSH1/M−TLR9−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−TLR9−Eを得た。すべてのインサートはシークエンシングにより確認し、3’ヘマグルチニン(hemagluttinin)(HA)エピトープ(E)に対する適切なサイズに関してはウェスタンブロットにより確認した。M、c−Src由来のミリストイル化−ターゲティング配列(1〜14残基)。pSH1、発現ベクター。加えて、第3のXhoI/SalI−連結Fv’ドメインを、pSH1/M−Fv’−Fvls−TLR4−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−TLR8−EのXhoI部位に加え、それぞれ、pSH1/M−Fv’2−Fvls−TLR4−EおよびpSH1/M−Fv’2−Fvls−TLR8−Eを得、オリゴマー化を改善した。
生理学的TLR4シグナル伝達を忠実に反映するために、完全長2.5−kb TLR4を、TLR4 cDNA(Medzhitov labから)から、それぞれ、SacIIおよびXhoI結合プライマーの5hTLR4(5’−aatctaccgcggccaccatgatgtctgcctcgcgcctg−3’)および3hTLR4(5’−tcagttctcgaggatagatgttgcttcctgccaattg−3’)を使用してPCR増幅した。2546−bpのPCR産物を、pCR−Blunt−TOPOにサブクローニングし、シークエンシングした。配列検証済インサートを、SacII/XhoI消化し、SacII/XhoI消化(および「CIPped」)pSH1/M−Fv’−Fvls−Eにサブクローニングし、pSH1/hTLR4−Fv’−Fvls−Eを得た。さらなるFv’を、XhoI部位に付加しpSH1/hTLR4−Fv’2−Fvls−Eを得た。
(ii)誘導性複合体iTLR4−CD40:191−bpのXhoI−SalI−連結ヒトCD40細胞質ドメインを、プライマーhCD405X(5’−atatactcgagaaaaaggtggccaagaagccaacc−3’)およびhCD403Sns(5’−acatagtcgacctgtctctcctgcactgagatg−3’)を用いてPCR増幅し、pSH1/hTLR4−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/hTLR4−Fv’2−Fvls−EのSalI部位にサブクローニングし、pSH1/hTLR4−Fv’−Fvls−CD40−EおよびpSH1/hTLR4−Fv’2−Fvls−CD40−Eを得た。
(iii)誘導性iNOD2:約800−bpのPRR NOD2(タンデムCARDドメイン含有)のアミノ末端を、XhoI/SalI−連結プライマー5NOD2X(5’−atagcactcgagatgggggaagagggtggttcag−3’)および3NOD2Sb(5’−cttcatgtcgacgacctccaggacattctctgtg−3’)を用いてPCR増幅し、pSH1/M−Fv’−Fvls−EのXhoIおよびSalI部位にサブクローニングし、pSH1/M−NOD2−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−NOD2−E=Fv’NOD2を得た。
(iv)誘導性iRIG−I:約650bpのRNAヘリカーゼRIG−I(タンデムCARDドメイン含有)のアミノ末端を、XhoI/SalI−連結プライマー5RIGX(5’−atagcactcgagaccaccgagcagcgacgcag−3’)および3RIGS(5’−cttcatgtcgacaatctgtatgtcagaagtttccatc−3’)を用いてPCR増幅し、pSH1/M−Fv’−Fvls−EのXhoIおよびSalI部位にサブクローニングし、pSH1/M−RIGI−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−RIGI−E=Fv’RIG−Iを得た。
(v)誘導性iMyD88:ヒトTIR含有誘導性PRRアダプターMyD88(約900−bp)を、293cDNAからXhoI/SalI−連結プライマー5MyD88S(5’−acatcaactcgagatggctgcaggaggtcccgg−3’)および3MyD88S(5’−actcatagtcgaccagggacaaggccttggcaag−3’)を使用してPCR増幅し、pSH1/M−Fv’−Fvls−EのXhoIおよびSalI部位にサブクローニングし、それぞれ、pSH1/M−MyD88−Fv’−Fvls−EおよびpSH1/M−Fv’−Fvls−MyD88−Eを得た。
(vi)誘導性iTRIF:ヒトTIR含有誘導性PRRアダプターTRIF2(約2150−bp)を、293のcDNAからXhoI/SalI−連結プライマー5TRIFX(5’−acatcaactcgagatggcctgcacaggcccatcac−3’)および3TRIFS(5’−actcatagtcgacttctgcctcctgcgtcttgtcc−3’)を使用してPCR増幅し、SalI消化pSH1/M−Fv’−Fvls−Eにサブクローニングし、pSH1/M−Fv’−Fvls−TRIF−Eを得た。
(vii)IFNb−SEAP:最小IFNbプロモーターを、ヒトゲノムDNAからプライマー5IFNbMl(5’−aactagacgcgtactactaaaatgtaaatgacataggaaaac−3’)および3IFNbH(5’−gacttgaagcttaacacgaacagtgtcgcctactac−3’)を使用してPCR増幅した。MluI−HindIII消化断片を、プロモーターレスSEAPレポータープラスミドにサブクローニングした。
特定の構築物は、Fyn由来ミリストイル化配列およびTIRAPのPIP2膜ターゲティングドメインを使用して、細胞膜脂質ラフトを特異的に標的化した。(5) 分泌型アルカリホスファターゼ(SEAP)アッセイ:レポーターアッセイを、ヒトJurkat−TAg(T細胞)または293(腎臓胚上皮)細胞またはネズミRAW264.7(マクロファージ)細胞において実施した。対数増殖期のJurkat−TAg細胞(10)を、2mgの発現プラスミドおよび2mgのレポータープラスミドNF−kB−SEAPまたはIFNb−TA−SEAPを用いて、エレクトロポレートした(950mF、250V)(上を参照されたい)。対数期の293またはRAW264.7細胞(約2×10細胞/35−mmディッシュ)に、6mlのFuGENE−6を成長培地においてトランスフェクトした。24時間後、形質転換細胞を、CIDを用いて刺激した。さらに20時間後、上清を、前記のようにSEAP活性に関してアッセイした
組織培養:Jurkat−TAgおよびRAW264.7細胞を、RPMI1640培地、10%ウシ胎児血清(FBS)、10mMのHEPES(pH7.l4)、ペニシリン(100U/ml)およびストレプトマイシン(100mg/ml)において成長させた。293細胞は、ダルベッコ変法イーグル培地、10%FBSおよびpen−strepにおいて成長させた。
ウェスタンブロット分析:タンパク質の発現を、一般的なヘマグルチニン(HA)エピトープ(E)タグに対する抗体を使用して、ウェスタンブロットにより決定した。
結果
キメラiTLR4は、PIP2膜ターゲティングモチーフにより、2倍活性される。構築物は、2つのリガンド結合ドメインをコードする。しかし、残りのiTLRは、レポーターアッセイにおいて観察されるように、293、RAWまたはD2SC1細胞においてCIDにより強いレベルで誘導されない。このことが、iTLRの多様な膜ターゲティングの必要条件の原因であると思われる。したがって、本発明者らは、細胞膜に対するターゲティングを必要としない細胞質PRRである、誘導性Nod2およびRIG−1を開発した。iNod2は293細胞において二量体化薬物により2倍に活性化されたが、RAW264.7細胞においてはこのような効果は観察されない。CIDの漸増濃度の添加により、RAW細胞においてiNod2活性は減少する。さらに、iNod2およびiCD40一緒の効果は、NFカッパB活性化について293細胞において相加的である(図7)。iRIG−1は、2.5倍に活性化される(図8)。TLRのシグナル伝達下流の一次メディエーターである、完全長誘導性PRRアダプター分子のMyD88およびTRIFの誘導型は、スクリーニング過程に存在する。
本実施例において参照した、およびさらなる技術支援を提供する引用文献
(実施例10)
iRIG−I、iCD40およびiNOD2をトランスフェクトされた細胞におけるNFカッパB活性の薬物依存性誘導
293細胞に、1マイクログラムのNFカッパB−SEAPレポーター構築物+1マイクログラムの誘導性PRR構築物を、Fugene6トランスフェクション試薬を使用してトランスフェクトした。トランスフェクションは6ウェルプレートにおいて、1×10細胞/ウェルまたはトランスフェクションで実施した。
Jurkat TAg細胞に、2マイクログラムのNFカッパB−SEAPレポーター構築物および3マイクログラムの誘導性PRR構築物を、950マイクロFおよび0.25kVでエレクトロポレーションを使用してトランスフェクトした。この細胞に、10×10細胞/トランスフェクションでトランスフェクトした。
24時間後、細胞を、96ウェルプレートに、2種の異なる濃度のAP20187(100nMおよび1000nM)で播種した。37℃、5%COにおいて、さらにインキュベーション24時間後、上清を回収し、SEAP基質、リン酸4−メチルウンベリフェリル(MUP)と一緒のインキュベーションによりSEAP活性に関して分析した。蛍光を、励起355nmおよび発光460nmにおいて、FLUOstar Optimaプレートリーダー(BMG Labtech)を使用して決定した。
iNOD2および組み合わせ実験に関して、トランスフェクションを、全DNAに対して「空」発現ベクター、pSH1/S−Fv’−Fvls−Eを使用して正規化した。
図11〜14は、NFカッパB活性およびSEAPレポーターカウントの薬物依存性誘導を示すグラフである。各グラフは、別々の個別の実験の代表である。
グラフにおける明確さのために、いくつかのベクターを図のために新たに命名した。
Fv’RIG−I=pSH1−Fv’Fvls−RIG−I=pSH1/M−Fv’−Fvls−RIG−I
Fv’NOD2=pSH1−Fv’Fvls−NOD2=pSH1/M−Fv’−Fvls−NOD2−E
Fv’2NOD2=pSH1−Fv’2Fvls−NOD2
Fv’NOD2+=pSH1−Fv’Fvls−NOD2(Nunez NOD2配列と同じ)
Fv’CD40=pSH1−Fv’Fvls−CD40
(実施例11)
誘導性MyD88および複合体MyD88−CD40は、293細胞においてNFカッパBを活性化する。
構築物のセットを、TIRドメインを欠いたMyD88の切断型を含む、誘導性受容体を発現するように設計した。293細胞に、NFカッパBレポーターを同時トランスフェクトし、SEAPレポーターアッセイを、基本的にSpencer, D.M.、Wandless, T.J.、Schreiber, S.L.およびCrabtree, G.R. Controlling signal transduction with synthetic ligands. Science262巻、1019〜1024頁(1993年)に記載のように実施した。独自に設計したベクターは、pBJ5−M−MyD88L−Fv’Fvls−Eであった。pShuttleX−M−MyD88L−Fv’Fvlsを使用して、アデノウイルスを作製した。これらのベクターの両方を、SEAPアッセイにおいて試験した。24時間後、AP20187を加え、さらに20時間後、細胞上清をSEAP活性に関して試験した。これらのキメラ構築物および活性化に関するグラフを、図16および17に提供する。結果を図18に示す。
構築物:
対照:NFカッパBレポーターだけをトランスフェクトした
TLR4on:pShuttleX−CD4/TLR4−L3−E:CD4/TLR4L3−Eは、マウスCD4の細胞外ドメインとタンデムでヒトTLR4の膜貫通ドメインおよび細胞質ドメイン(Medzhitov R、 Preston−Hurlburt
P、Janeway CA Jr、A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity. Nature. 1997年7月24日;388巻(6640号):394〜7頁に記載のように)続いて3つの6アミノ酸リンカーおよびHAエピトープを含有するTLR4の構成型である。
iMyD88:M−MyD88L−Fv’Fvls−E含有
iCD40:M−Fv’−Fvls−CD40−E含有
iCD40T:M−Fv’−Fv’−Fvls−CD40−E含有−iCD40Tは追加のFv’を含有する(バリンにゆらぎを有するFKBP)
iMyD88:CD40:M−MyD88L−CD40−Fv’Fvls−E含有
iMyD88:CD40T:M−MyD88LCD40−Fv’Fv’Fvls−E含有−iMyD88:CD40と比較して追加のFv’を含有する。
(実施例12)
誘導性CD40−MyD88、CD40−RIG−1およびCD40:NOD2
以下の構築物を設計し、NFカッパBレポーター系においてアッセイした。293細胞に、NFカッパBレポーターおよび構築物の1つを同時トランスフェクトした。24時間後、AP20187を加え、さらに3時間(図19)または22時間(図20)後、細胞上清を、SEAP活性に関して試験した。トランスフェクション約20〜24時間後、細胞を、二量体化薬物のAP20187を用いて処理した。二量体化薬物を用いた処理後約20〜24時間、細胞を、SEAP基質のリン酸4−メチルウンベリフェリル(MUP)を用いて処理した。一晩のインキュベーション後(16〜22時間の範囲)、SEAPカウントを、FLUOStar OPTIMA機において記録した。
MyD88LFv’FvlsCD40:pBJ5骨格およびMyD88Lから上流のミリストイル化配列で作製された。
Fv’FvlsCD40MyD88L:pBJ5骨格およびFv’から上流のミリストイル化配列で作製された。
MyD88LCD40Fv’Fvls:2つのベクター骨格(pBJ5)およびMyD88Lから上流のミリストイル化配列で作製された。
CD40Fv’FvlsMyD88L:pBJ5骨格およびCD40から上流のミリストイル化配列で作製された。
Fv’2FvlsCD40stMyD88L:CD40の後ろの終止配列が、MyD88Lを翻訳から保護する構築物。iCD40Tとも呼ばれる。
Fv’2Fvlsは、gtcgag配列で隔てられたFv’の2コピーを含む。
MyD88LFv’Fvls
Fv’FvlsMyD88L:pBJ5骨格およびFv’から上流のミリストイル化配列で作製された。
Fv’FvlsCD40:pBJ5およびpShuttleXにおいて利用可能
CD40Fv’Fvls:pBJ5骨格およびCD40から上流のミリストイル化配列で利用可能
MFv’Fvls:pBJ5骨格およびMで示されるミリストイル化配列で利用可能
Fv’’FvlsNOD2:pBJ5−Sn−Fv’Fvls−NOD2−Eミリストイル化配列を有さないpBJ5骨格および、2つのFKBP続けてNOD2の2つのCARDドメインおよびHAエピトープを含有。
Fv’FvlsRIG−1:pBJ5−Sn−Fv’Fvls−RIG−I−Eミリストイル化配列を有さないpBJ5骨格および、2つのFKBP続けてRIG−Iの2つのCARDドメインおよびHAエピトープを含有。
アデノウイルス産生のために使用したpShuttleX型に関する構築マップの例を、図30、31および32に提示する。普通の当業者は、これらの構築物の改良方法に気が付き、本明細書に記載した方法および組成物に使用した他の構築物を作製する。
(実施例13)
293T細胞のMyD88Lアデノウイルストランスフェクションはタンパク質発現をもたらす。
以下のpShuttleX構築物は、アデノウイルス産生のために構築された。
pShuttleX−MyD88L−Fv’Fvls−E
pShuttleX−MyD88LCD40−Fv’Fvls−E
pShuttleX−CD4/TLR4−L3−E
L3は、DNA配列:GGAGGCGGAGGCAGCGGAGGTGGCGGTTCCGGAGGCGGAGGTTCT
タンパク質配列:GlyGlyGlyGlySerGlyGlyGlyGlySerGlyGlyGlyGlySer
を有する3つの6アミノ酸のリンカーを示し、
EはHAエピトープである。
組換えアデノウイルスを、普通の当業者に公知の方法を使用して、および基本的にHe, T.C., S. Zhouら、(1998年) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95巻(5号):2509〜14頁に記載のように得た。
個々のアデノウイルス アッセイのために、いくつかのウイルスプラーク由来の粗生成物を、ウェスタンブロッティングにより、タンパク質の発現に関してアッセイした。ウイルス粒子を、Vector Core at Baylor College of Medicine (world wide web address of http://vector.bcm.tmc.edu/)により供給された細胞ペレットから、凍結解凍ペレットにより3回放出した。293T細胞を、1×10細胞/ウェルで6ウェルプレートに播種した。培養24時間後、細胞を、抗生物質を含む無血清DMEM培地を用いて2回洗浄し、続いて25マイクロリットルまたは100マイクロリットルのウイルス溶解物を、500マイクロリットルの無血清培地中の細胞単層に加えた。2時間後、2.5mlの血清補給DMEMを、6ウェルプレートの各ウェルに加えた。
24〜48時間後、細胞を収穫し、1×PBSを用いて2回洗浄し、RIPA溶解緩衝液に再懸濁した(100マイクロモルのPMSF含有)(例えば、MilliporeまたはThermo Scientificから入手可能)。細胞を、10分ごとに混合しながら、氷上で30分間インキュベートし、続いて、10,000gで4℃において15分間回転させた。上清を、SDS Laemmli緩衝液+ベータ−メルカプトエタノールと1:2の割合で混合し、100℃において10分間インキュベートし、SDSゲルに投入し、HAエピトープに対する抗体を使用してニトロセルロース膜においてプローブした。結果を、図21および22に示す。残存細胞溶解物は、今後の使用のために−80℃において保存した。細胞に、個別に各ウイルス、viz.、Ad5−iMyD88およびAd5−TLRonを別々に形質導入した。
(実施例14)
MyD88L−アデノウイルス形質導入細胞におけるIL−12p70の発現
骨髄由来樹状細胞(BMDCs)を、抗生物質を含む無血清RPMI培地を用いて2回洗浄後、0.25×10細胞/ウェルで、48ウェルプレートに播種した。細胞に、125マイクロリットルの無血清培地中6マイクロリットルの粗ウイルス溶解物を、形質導入した。2時間後、375マイクロリットルの血清補給RPMIを、48ウェルプレートの各ウェルに加えた。48時間後、上清を収穫し、マウスIL−12p70 ELISAキット(BD OptEIA(BD BioSciences、New Jersey)を使用して分析した。2連のアッセイを、100nMのAP21087を添加して、または添加しないでのいずれかで、各試料関して実施した。CD40−Lは、CD40のリガンド、CD40受容体に結合するTNFファミリーメンバーである。LPSリポ多糖類である。結果を図23に示す。アッセイの反復の結果を図24に示す。粗アデノウイルス溶解物を、6.2マイクロリットル/25万細胞で加えた。図25は、より多くのウイルス溶解物、12.5マイクロリットル/25万細胞を使用し、BMDCを感染させた、追加のアッセイの結果を示す。
(実施例15)
誘導性iRIG−1、iNOD2およびiTRIFの活性
pBJ5−Fv’Fvls−RIG−1およびpBJ5−Fv’Fvls−CD40のそれぞれ1マイクログラムを、1マイクログラムのNFカッパB−SEAPレポーターと共に、293細胞にトランスフェクトし、細胞を、漸増用量の二量体化薬物AP20187による処理についてのレポーター活性に関して分析した。pBJ5−RIG−1−Fv’Fvls構築物もまた試験した。結果を、図26に示す。結果は、iRIG−IおよびiCD40両方の構築物を293細胞にトランスフェクトした場合、NFカッパBレポーターアッセイにおいて見られる相加効果により実証されるように、iRIG−IはiCD40と共に潜在的に十分作用できることを示す。
1マイクログラムのpBJ5−Fv’Fvls−RIG−1を、1マイクログラムのIFNベータ−SEAPレポーターと共に293細胞にトランスフェクトし、細胞を、二量体化薬物AP20187の半対数希釈液(half−log dilution)を用いた処理についてのレポーター活性に関して分析した。同時に、iTRIF(pBJ5−Fv’Fvls−TRIF)構築物もまた、漸増量で、293細胞へトランスフェクトすることによって試験した。pBJ5−M−Fv’Fvls−TRIF−Eは、pBJ5骨格およびミリストイル化配列、2つのFKBP、完全長TRIFおよびHAエピトープで作製された。結果を図27および28に示す。結果は、iTRIFは、293細胞において、NFカッパBを構成的に活性化し、より高い程度で、IFNベータレポーターを活性化することを実証している。
同様のアッセイを、図29に示すように、iNOD2を使用して実施した。結果は、iNOD2がNFカッパBを、薬物依存性の様式で活性化することを示す。NFカッパBのこの活性化は、第3のFKBPドメインのiNOD2(iNOD2Turbo)への付加において増加する。pBJ5−Sn−Fv’Fv’Fvls−NOD2−Eは、pBJ5骨格で作製され、ミリストイル化配列、3つのFKBP、NOD2の2つのCARDドメインおよびHAエピトープを含有する。
(実施例16)
MyD88L−アデノウイルス形質導入ヒト単球由来樹状細胞におけるIL−12p70の発現
未熟ヒト単球由来樹状細胞(moDC)を、抗生物質を含む無血清RPMI培地を用いて2回洗浄後、0.25×10細胞/ウェルで、48ウェルプレートに播種した。細胞に、さまざまな感染の多重度(MOI)のアデノウイルスAD5−iMyD88.CD40を形質導入し、100nMの二量体化薬物AP20187を用いて刺激した。使用したウイルスは、実施例13および14に使用したウイルス溶解物の最適化型であった。48時間後、上清を収穫し、IL12p70ELISAアッセイにおいてアッセイした。図33は、この力価決定の結果を表す。
未熟ヒトmoDCを、抗生物質を含む無血清RPMI培地を用いて2回洗浄後、0.25×10細胞/ウェルで、48ウェルプレートに播種した。次いで、細胞に、Ad5f35−iCD40(10,000VP/細胞)、Ad5−iMyD88.CD40(100MOI)、Ad5.iMyD88(100MOI)またはAd5−TLR4on(100MOI)のいずれかを形質導入し、示した1マイクログラム/ミリリットルLPSおよび図34に示した100nMの二量体化薬物AP20187を用いて刺激した。48時間後、上清を収穫し、IL12p70 ELISAアッセイにおいてアッセイした。
Ad5f35−iCD40を、pShuttleX−ihCD40(M−Fv’−Fvls−hCD40;pShuttleX−M−Fv’−Fvls−hCD40としても公知)を使用して作製した。図33および34に示したように、MyD88は、本明細書においてMyD88Lとして示した型と同じMyD88の切断型である。Ad5.iMyD88として示したアデノウイルスを、pShuttleX−MyD88L−Fv’Fvls−Eを使用して作製した。Ad5−iMyD88.Cd40として示したアデノウイルスを、pShuttleX−MyD88LCD40−Fv’Fvls−Eを使用して作製した。Ad5−TLR4Onとして示したアデノウイルスは、pShuttleX−CD4/TLR4−L3−Eを使用して作製した。
(実施例17)
樹状細胞の非ウイルス性形質転換
Fv’Fvls配列に作動可能に連結したiMyD88−CD40配列、例えばpShuttleX−MyD88LCD40−Fv’Fvls−Eインサートを含むプラスミドベクターを構築する。プラスミド構築物は、MyD88lCD40−Fv’Fvls−E配列に作動可能に連結した以下の制御要素:プロモーター、開始コドン、終止コドン、ポリアデニル化シグナルをさらに含む。ベクターは、エンハンサー配列をさらに含むことができる。MyD88L、CD40およびFvFvls配列を、最適化コドンを含む、当分野において公知の合成技術を使用して改良できる。
未熟ヒト単球由来樹状細胞(MoDC)を、抗生物質を含む無血清RPMI培地を用いて2回洗浄後、0.25×10細胞/ウェルで48ウェルプレートに播種した。細胞に、普通の当業者に公知の任意の適切な方法、例えば、AMAXAキットを使用したヌクレオフェクション(nucleofection)、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム、DEAE−デキストラン、超音波処理、リポソーム仲介トランスフェクション、受容体仲介トランスフェクションまたは微粒子銃照射(microprojectile
bombardment)を使用して形質導入した
DNAワクチンは、例えば、2008年11月6日公開の米国特許公開第20080274140号において論じられている。Fv’Fvls配列に作動可能に連結したiMyD88−CD40配列をDNAワクチンベクターに挿入し、これらは、例えば、宿主組織においてiMyD88−Cd40Fv’Fvlsキメラタンパク質の発現にとって必要な制御要素を含む。これらの制御要素は、限定するものではないが、プロモーター、開始コドン、終止コドン、ポリアデニル化シグナルおよびエンハンサーを含み、キメラタンパク質をコードするコドンは最適化できる。
(実施例18)
マウス腫瘍モデルを使用した、in vivoのMyD88CD40形質転換樹状細胞の評価
骨髄樹状細胞を、本明細書の実施例において提示したアデノウイルスベクターを使用して形質導入した。これらの形質導入BMDCを、EG.7−OVAモデルにおいて、それらの腫瘍成長の阻害能力に関して試験した。EG.7−OVA細胞(5×10細胞/100ml)を、C57BL/6雌マウスの右わき腹に接種した。全群のBMDCに、50マイクログラム/mlのオボアルブミンタンパク質をパルスし、上記のように活性化した。腫瘍細胞摂取のおよそ7日後、BMDCを解凍し、マウスの後肢足蹠に皮下注射した。
腫瘍成長を、全群のマウスにおいて週に2回モニターした。全群のランダム選択のマウス由来の末梢血を四量体染色およびin vivoのCTLアッセイによって分析した。表1は実験計画を表し、これは、非形質導入樹状細胞(第1群および第2群)、対照アデノウイルスベクターを形質導入した樹状細胞(第3群)、ベクターをコードするCD40細胞質を形質導入した樹状細胞(第4群)、切断型MyD88ベクターを形質導入した樹状細胞(第5群および第6群)およびキメラCD40−切断型MyD88ベクターを形質導入した樹状細胞(第7群および第8群)を含む。細胞を、AP−1903、LPSまたはCD40リガンドを用いて、表示のように刺激した。
腫瘍接種マウスのワクチン接種前に、形質導入樹状細胞のIL−12p70レベルをin vitroで測定した。IL−12p70レベルは、図35に提示する。図36は、形質導入マウスにおいて観察された腫瘍成長阻害のチャートを示す。MyD88を形質導入し、AP1903で処理した樹状細胞の接種は、1/6の治癒率をもたらし、一方、AP1903を用いない、MyD88−CD40形質導入樹状細胞の接種は、4/6の治癒率をもたらし、二量体独立性の効果の可能性を示した。アスタリスクは、Luc+LPS+APと、iCD40MyD88+LPS+/−AP1903との比較を示す。図36は、代表的なワクチン接種マウスの写真をさらに提供する。
図37は、iMyD88−CD40形質導入樹状細胞を用いて処理したマウスにおける、Ag特異的CD8+T細胞の誘導頻度増強の分析を提示する。7日目にワクチン接種した10日後に、処理マウス由来の末梢骨髄細胞を収穫した。PBMCを、抗mCD8−FITCおよびH2−K−SIINFEKL−四量体−PEを用いて染色し、フローサイトメトリにより分析した。
図38は、iMyD88−CD40−形質導入樹状細胞処理後のマウスにおいて誘導された、Ag特異的CD8+T細胞およびCD4+T1細胞の頻度増強を提示する。全実験群の3匹のマウスをワクチン接種18日後に犠牲にした。3匹のマウス/群の脾細胞を一緒に「プール」し、IFN−ガンマELISPOTアッセイにより分析した。Millipore MultiScreen−HAプレートを、10マイクログラム/mlの抗マウスIFN−ガンマAN18抗体(Mabtech AB、Inc.、Nacka、Sweden)を用いてコーティングした。脾細胞を加え、完全ELISpot培地(RPMI、10%FBS、ペニシリン、ストレプトマイシン)中で、5%CO中37℃において20時間培養した。脾細胞を、2マイクログラム/mlのOT−1(SIINFEKL)、OT−2(ISQAVHAAHAEINEAGR)またはTRP−2ペプチド(対照の非標的化ペプチド)と共にインキュベートした。洗浄後、マウスIFN−ガンマ(R4−6A2、Mabtech AB)に対するビオチン化モノクロナール二次抗体を、1マイクログラム/mlの濃度でウェルに適用し、続いて,ストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ複合体(Vector Laboratories、Ltd.、Burlingame、CA)と共にインキュベートした。その後、プレートをアルカリホスファターゼ基質、3−アミノ−9エチルカルバゾール(Sigma−Aldrich,Inc.、St.Louis、MO)を用いて発色させた。ウェル中のスポットの数を、ZellNet Consulting,Inc.および自動ELISPOTリーダーシステム(Carl Zeiss,Inc、Thornwood NY)により点数化した。
図39は、in vivoの細胞傷害性リンパ球アッセイの概略図および結果を提示する。DCワクチン接種の18日後、in vivoのCTLアッセイを実施した。同系ナイーブ脾細胞を、in vivoの標的細胞として使用した。同系ナイーブ脾細胞を、CTL培地中6マイクロモルのCFSE(CFSEhi細胞)または0.6マイクロモルのCFSE(CFSElo細胞)のどちらかと共に、37℃において10分間のインキュベーションによって標識した。CFSEhi細胞に、OT−1 SIINFEKLペプチドをパルスし、CFSElo細胞を、対照TRP2ペプチドと共にインキュベートした。4×10のCFSEhi+4×10のCFSElo細胞の混合物を、尾静脈を介して静脈注射した。in vivoのインキュベーション16時間後、脾細胞を回収し、単一細胞懸濁液を、CFSE−標識細胞の検出および定量に関して分析した。図40は、接種マウスにおいてiMyD88−CD40−形質導入樹状細胞により誘導されたCTL活性の増強を提示するチャートである。図41は、iMyD88−CD40形質導入樹状細胞により誘導されたin vivoのCTL活性の増強を示す、選択試料に関する未加工のCTLヒストグラムを示す。
図42は、形質導入細胞をワクチン接種したマウスにおいて、T2細胞を産生するIL−4に関する細胞内染色の結果を提示する。マウスの脾細胞(3匹のマウスからプールした細胞)を、2マイクログラム/mlのOT−2ペプチドを用いて再構成した。細胞を、10マイクログラム/mlのブレフェルジンAと共に6時間インキュベートし、分泌を抑制した。その後、細胞を固定し、透過処理し、抗mIL−4−APCおよび抗mCD4−FITCを用いた細胞内染色により分析した。
iCD40−MyD88配列を含むアデノウイルスベクターを、マウスモデルにおいて腫瘍細胞を阻害するその能力に関して、再度評価した。第1の実験において、薬物依存性腫瘍成長阻害を、誘導性CD40−切断型MyD88ベクターを用いて改良された樹状細胞(Ad−iCD40.MyD88)の接種後測定した。C57BL/6マウス由来の骨髄由来樹状細胞に、10マイクログラム/mのオボアルブミンをパルスし、アデノウイルス構築物、Ad5−iCD40.MyD88、Ad5−iMyD88またはAd5−Luc(対照)の20,000ウイルス粒子/細胞(VP/c)を形質導入した。細胞を2マイクログラム/mlのCD40L、200ng/mlのLPSまたは50nMのAP1903二量化剤のいずれかを用いて活性化した。5×10のE.G7−OVA胸腺腫細胞を、C57BL/6マウス(N=6/群)の背中に接種した。腫瘍が直径約5mmに達した時(接種後8日目)、マウスを、2×10のBMDCの皮下注射により処理した。翌日、細胞ワクチン接種後、マウスを、5mg/kgのAP1903の腹腔内注射により処理した。腫瘍成長を、週に2回モニターした。結果を図43Aに示す。実験の別のセットにおいて、上記のようにE.G7−OVA腫瘍を確立させた。マウス(N=6/群)を、2×10のBMDC(オボアルブミン添加)を用いて処理し、20,000または1,250VP/cのどちらかのAd5−iCD40.MyD88を形質導入した。AP1903群のBMDCを、50nMのAP1903を用いてin vitroで処理した。翌日、細胞ワクチン接種後、AP1903群のマウスを、5mg/kgのAP1903の腹腔内注射により処理した。結果を図43Bに示す。図43Cは、冷凍保存前の、さまざまなワクチン細胞を一晩培養した後に産生された相対的IL−12p70レベルを表す。IL−12p70はELISAアッセイによりアッセイした。
改良された骨髄樹状細胞により免疫化されたマウス由来の血液を、四量体染色を使用して、腫瘍特異的T細胞の頻度および機能に関して分析した。図44Aは、マウス(N=3〜5)を、皮下にBMDCを用いて免疫化し、オボアルブミンをパルスし、図43に記載のように活性化した実験の結果を示す。ワクチン接種の1週間後、末梢血単核細胞(PBMC)を、抗mCD8−FITCおよびSIINFEKL−H2−K−PEを用いて染色し、フローサイトメトリにより分析した。図44Bは、上記のようにBMDCをワクチン接種されたマウスにおいて実施したin vivoのCTLアッセイの結果を示す。BMDCによる免疫化の2週間後、同系C57BL/6マウス由来の脾細胞に、TRP−2対照ペプチドのSVYDFFVWLまたは標的ペプチドのSINFEKL標的のどちらかをパルスし、in vivo標的として使用した。脾細胞の半数を、6マイクロモルのCFSE(CFSEhi細胞)または0.6マイクロモルのCFSE(CFSElo細胞)を用いて標識した。CFSEhi細胞に、OT−1(SIINFEKL)ペプチドをパルスし、CFSElo細胞を、対照TRP−2(SVYDFFVWL)ペプチドと共にインキュベートした。4×10のCFSEhi+4×10のCFSElo細胞の混合物を、尾静脈を介して静脈注射した。翌日、脾細胞を回収し、単一細胞懸濁液を、CFSE−標識細胞の検出および定量に関して分析した。図44Cおよび44Dは、IFN−ガンマアッセイの結果を示す。図43に記載のように処理したE.G7−OVA支持マウス由来の末梢血単核細胞(PBMC)を、1マイクログラム/mlのSIINFEKLペプチド(OT−1)、ISQAVHAAHAEINEAGR(OT−2)およびTRP−2(無関係なH2−K拘束性)ペプチドを用いてIFN−ガンマELISpotアッセイにおいて分析した。IFN−ガンマ産生リンパ球の数を、3連のウェルにおいて評価した。3匹のマウス/群由来の細胞をプールし、3連のウェルにおいてIFN−ガンマELISpotにより分析した。アッセイは2回実施した。
図45は、この実施例に示されたように処理されたマウス由来の脾細胞を使用して実施したナチュラルキラー細胞アッセイの結果を提示する。マウス(3匹/群)から得た脾細胞を、エフェクター(E)として使用した。Yac−1細胞を、51Crを用いて標識し、標的(T)として使用した。EL−4細胞系を、無関係な対照として使用した。
図46は、抗原特異的細胞傷害性リンパ球の検出に関するアッセイの結果を提示する。マウス(3匹/群)から得た脾細胞を、エフェクターとして使用した。EG.7−Ova細胞を、51Crを用いて標識し、標的(T)として使用した。EL−4細胞系を、無関係な対照として使用した。
図47は、誘導性CD40−切断型MyD88(iCD40.MyDD)アデノウイルスベクターを形質導入した人細胞の活性化の結果を提示する。3つの異なるHLA−A2+ドナー由来の樹状細胞(培養5日目)を、プラスチック接着法により精製し、10,000VP/細胞のAd5−iCD40.MyD88、Ad5−iMyD88またはAd5−Lucを形質導入した。細胞を、100nMのAP1903または0.5マイクログラム/mlのCD40Lおよび250ng/mlのLPSまたはTNF−アルファ、IL−1ベータ、IL−6およびプロスタグランジンE2(PGE)を含有する標準成熟カクテル(MC)を用いて活性化した。自己CD8+T細胞を、マイクロビーズを使用して陰性選択により精製し、10マイクログラム/mlのHLA−A2拘束性FLWGPRALV MAGE−3ペプチドを1:5(DC:T)の割合でパルスしたDCと、7日間同時培養した。DCによる刺激の第2ラウンドの5日後(7日目)、T細胞を、標準的IFN−ガンマELISpotアッセイにおいてアッセイした。細胞に、1マイクログラム/mlのMAGE−3または無関係のHLA−A2拘束性PSMAペプチド(PSMA−P2)をパルスした。実験は3連に実施した。
図48および49は、細胞遊走アッセイの結果である。
mBMDCに、10,000VP/細胞のAd5.ルイシフェラーゼまたはAd5.iMyD88.CD40を、Gene Jammer(Stratagene、San Diego、California)の存在下で形質導入し、100nMのAP1903(AP)またはLPS(1マイクログラム/ml)により48時間刺激した。CCR7の発現を、CD11c+樹状細胞の表面において、PerCP.Cy5.5結合体化抗体を使用する細胞内染色により分析した。図48は、個別に提示された各アッセイの実験結果を示し、図49は、同じグラフにおける結果を提供する。
(実施例19)
具体的な核酸配列およびアミノ酸配列の例。
本明細書において参照した個々の特許、特許出願、刊行物および文献の全体は、参照によって組み込まれる。上記の特許、特許出願、刊行物および文献の引用は、前述のいずれもが関連のある先行技術であることの承認ではなく、これらの広報または文献の内容または日付に関していかなる承認をも構成するものではない。
本発明の基本的態様から逸脱することなく、改良が可能である。本発明は、1つまたは複数の具体的実施形態の参照により、実質的に詳細に記載されているが、普通の当業者は、本出願において具体的に開示される実施形態に対する変更が実施可能であることを認識すると思われ、さらにこれらの改良および改善は、本発明の範囲および精神の範囲内である。
本明細書に例示的に記載された発明は、本明細書に具体的に開示されない任意の要素(複数可)の不在下でも、適切に実践可能である。したがって、例えば、本明細書のいかなる場合においても、「含む」、「から本質的になる」および「からなる」という用語のいずれも、他の2つの用語のどれとも交換可能である。採用されている用語および表現は、説明の用語として使用し、限定するものではなく、このような用語および表現の使用は、示されたまたは記載された特徴の任意の均等物またはそれらの一部を排除するものではなく、特許請求した本発明の精神の範囲内でさまざまな改良が可能である。1つの要素か、または複数の要素のどちらかを記載していることが文脈上明らかでない限り、「1つの(a)」または「1つの(an)」という用語は、それが修飾する1つまたは複数の要素を指す(例えば、「1つの試薬(a reagent)」は1つまたは複数の試薬を意味することができる)。本明細書において使用する「約」という用語は、基本的なパラメーターの10%以内の値を指し(すなわち、プラスマイナス10%)、一連の値の先頭にある「約」という用語の使用は、個々の値を修飾する(すなわち、「約1、2および3」は約1、約2および約3)。例えば、「約100グラム」の重量は、90グラムから110グラムの間の重量を含むことができる。したがって、本発明は、代表的実施形態および任意選択の特徴により具体的に開示されているが、本明細書に開示の概念の、改良および変更は、当業者により再分類可能であると理解するべきであり、このような改良および変更は本発明の範囲内であると考えられる。
本発明の実施形態は、以下に続く特許請求の範囲において説明する。

Claims (1)

  1. 免疫応答を生成するための方法および組成物。
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