JP2017532353A - ナチュラルキラー細胞のための方法及び組成物 - Google Patents

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Abstract

本明細書には、ナチュラルキラー(NK)細胞の刺激及び生成又は増殖を行うための新規な組成物並びに方法が開示される。NK細胞の数は、1種又は2種以上の刺激性ペプチドで修飾されたエクソソームとの接触後に増加し得る。刺激性ペプチドを含むエクソソームを生成するための方法及び組成物もまた記載される。また、開示されたNK−刺激エクソソーム又は開示された方法で刺激したNK細胞を使用する癌の治療方法が記載される。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2014年10月27日出願の米国仮出願第62/069,057号の利益を主張し、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。
(発明の分野)
本出願は概して、ナチュラルキラー(NK)細胞を含む組成物及び方法に関連する。更に詳細には、本出願は、内因性ナチュラルキラー(NK)細胞のin vivo、ex vivo、又はin vitroでの刺激及び増殖に関連し、この内因性ナチュラルキラー(NK)細胞は、癌細胞、ウイルス感染細胞、及び特定の免疫細胞を攻撃及び死滅させることができる。
遺伝子型でHLAが一致した同胞からの造血幹細胞移植(HSCT)は、血液悪性腫瘍及び骨髄不全症候群の患者の長期生存を改善した。毎年10,000人を超えるアメリカ人が、非血縁ドナー又は臍帯血ユニットからの骨髄移植が治癒の唯一の希望である、生命を脅かす疾患にかかる。しかし、同種幹細胞移植から利することができる70%を超える患者に、一致同胞ドナーがいない。これらの状況が治療を遅らせ、部分的に不一致のドナーの最適に満たない使用に頼らざるを得なくさせており、これが結果的に移植片対宿主病(GVHD)、移植不全、及び再発の発生率の増加につながり、その全てが患者の生存率を劇的に低下させる。
更なる制限は、移植プロセスの期間と、高価な金銭的負担、精神的負担、及び身体的負担と、によってもたらされる。したがって、非血縁ドナーからのHSCTの適用は、適切な社会経済的支援を持つ、プロセスに耐え得る、より若く健康な患者に制限される。
更なる課題は、残存癌細胞の根絶ができないことによる再発率の高さによってもたらされる。HSCTは治癒的であると考えられているが、癌再発率は驚異的である。したがって、より効果的で、好ましくは一致ドナーの必要がない、新規の、より標的化された免疫療法が必要である。HSCT後の急性骨髄性白血病(AML)再発の治療のためのドナーリンパ球輸注(DLI)は、1990年代に導入された。このアプローチは、元のドナーから再発疾患を持つAML患者へのリンパ球の投与で構成されていた。しかし、臨床的利益は限られており、腫瘍負荷のより少ない少数の患者でしか観察されず、T細胞媒介性GVHDは、多くの場合、結果を更に悪化させた。
NK細胞の数を増加させることを目的とした、新しい改善された方法論が大いに必要とされている。
開示した方法及び組成物の更なる利点が、以下の説明に部分的に記載されており、その一部は、説明から理解されるか、又は開示した方法及び組成物の実施によって習得され得る。開示した方法及び組成物の利点は、添付の「特許請求の範囲」で特に指摘された要素及び組み合わせを用いて実現及び達成されるであろう。上述の一般的な説明及び後述の「発明を実施するための形態」の両方は具体例であって、例示だけを目的としており、特許請求されている本発明の範囲の限定を意図するものではない。
本明細書には、ナチュラルキラー(NK)細胞の活性を高めるための改善された技術の方法が開示される。特定の実施形態において、本明細書に開示される方法は、NK細胞の数の増加をもたらす。特定の実施形態において、本明細書に開示される方法は、改善された活性を有するNK細胞をもたらす。特定の実施形態において、本明細書に開示される方法は、改善された活性を持つNK細胞の数の増加をもたらす。
本明細書には、少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームに接触させることを含む、NK細胞の数を増加させるための方法が開示される。エクソソームは、in vitroで生成されるエクソソーム分泌細胞の細胞外産物であり得る。場合によっては、エクソソームは、フィーダー細胞から分泌される。いくつかの態様において、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7、及び/又は他のホーミング受容体、DAP12、DAP10、及び/又は他のアダプタータンパク質を含んでいてもよい。場合によっては、エクソソーム膜は、IL−15を含まない。いくつかの態様において、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、4−1BBLと、IL−21と、を含む。刺激性ペプチドはまた、1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合されてもよい。膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つCD4又はIgGのセグメントを含んでいてもよい。あるいは、膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含んでいてもよい。1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合した1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態において、エクソソームは、NK細胞との共培養中において、フィーダー細胞によって生成される。現在の共培養方法に伴う1つの欠点は、汚染の可能性である。しかし、開示された方法ではフィーダー細胞とNK細胞との間に直接的な細胞間接触の必要がないため、細胞は、エクソソームの通過を可能にするような大きさの膜によって分離することができる。したがって、本明細書では、エクソソームの通過を可能にするような大きさの膜によって分離されたフィーダー細胞とNK細胞とを含むバイオリアクタも開示される。かかるバイオリアクタは、高分子多孔質膜によって分離された複数の区画、又はエクソソームの通過は可能だが細胞は通過させない高分子多孔質膜を持つ中空糸型で設計されてもよい。かかるバイオリアクタの設計は、細胞活性化、細胞増殖、又は細胞処理のためのより大きな装置又はシステムの一部として組み込まれ得る。
本明細書で使用されるエクソソームは、エクソソームの発現を改善するために操作される細胞株によって生成されてもよい。場合によっては、細胞株は、K562細胞などの白血病細胞株である。場合によっては、細胞株は、4−1BBL及びIL−21などの1種又は2種以上の刺激性ペプチドを発現するように操作されている。したがって、いくつかの実施形態において、細胞株は、K562−mb21−41BBLを含む。いくつかの実施形態において、エクソソームは、PBMCから生成される。場合によっては、細胞株は、EBV−LCL細胞などのエプスタイン−バールウイルス感染細胞株、又はサイトメガロウイルス感染細胞株、又は同時感染した細胞株である。
NK細胞は、in vitro、in vivo、又はex vivoでNK刺激エクソソームと接触しているか、又はNK−刺激エクソソームに曝露されていてもよい。例えば、NK細胞は、同種移植手順、半合致移植手順、又はin vivo免疫療法手順で、NK−刺激エクソソームと接触させてもよい。いくつかの態様において、同種移植、半合致移植、又はin vivo免疫療法におけるNK−刺激エクソソームの使用は、移植片対宿主病(GVHD)を引き起こさない。
いくつかの態様において、NK細胞は、未選択の末梢血単核細胞(PBMC)の集団に存在する。いくつかの実施形態において、被験体から単離した全血又はPBMCは、開示されたエクソソームとex vivoで接触して、PBMC内でNK細胞を増殖する。いくつかの実施形態において、エクソソームは、誘導多能性幹細胞(IPSC)、PBMC、臍帯血、単離したNK細胞前駆体、又はこれらの任意の組み合わせ由来のNK細胞と接触する。一度接触すると、全血、PBMC、増殖したNK細胞、単離したNK細胞、又は他のリンパ系細胞型を枯渇させたNK細胞産物を被験体に輸血して戻すことができる。活性化若しくは増殖のための、NK細胞のエクソソーム又はNK細胞含有細胞集団によるいずれかの刺激は、標準組織培養プレート若しくはフラスコ、クローズドバッグシステム(例えば、MiltenyiによるCliniMacs Prodigyシステム)、中空糸装置(TerumoBCTによるQuantum Cell Expansion System)、G−Rexフラスコ(Wilson Wolf)、又は他の装置で実施され得る。
本明細書には、NK−仲介溶解に影響されやすい細胞を処理するための方法が開示されており、この方法は、接触させたNK細胞を含む有効量の組成物を細胞に投与することを含む。接触させたNK細胞は、少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む方法によって生成されてもよく、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物である。いくつかの態様において、NK仲介溶解に影響されやすい細胞は、ウイルスに感染している場合がある。NK仲介溶解に影響されやすい細胞は、これらに限定されないが、AML、乳癌、膀胱癌、結腸及び直腸癌、腎臓癌、肺癌、前立腺癌、甲状腺癌、及び子宮癌が挙げられる、癌と関連のあるような悪性細胞を含んでいる場合がある。
幹細胞移植後の再発のリスクを低減するための方法と、接触させたNK細胞を含む有効量の組成物を投与することを含む補助療法のための方法と、が開示されており、接触させたNK細胞は、少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む方法によって生成され、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物である。
NK細胞−刺激エクソソームの生成方法が開示されており、この方法は、エクソソームの膜内に1種又は2種以上の刺激性ペプチドを包埋することを含む。刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7、及び/又は他のホーミング受容体、DAP12、DAP10、及び/又は他のアダプタータンパク質rを含んでいてもよい。刺激性ペプチドは、任意選択的に、膜挿入ペプチドに結合されてもよい。膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つCD4又はIgGを含んでいてもよい。あるいは、膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを更に含んでいてもよい。1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合した1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質を含んでいてもよい。いくつかの態様において、NK細胞−刺激エクソソームは、エクソソームの発現を改善するために操作された細胞株由来であってもよく、この細胞株には、細胞株K562−mb15−41BBL又は細胞株K562−mb21−41BBLが挙げられるが、これらに限定されない。
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK−刺激エクソソームを含む有効量の組成物を投与することを含む、癌を治療するための方法が開示される。NK刺激エクソソームの使用は、NK刺激エクソソームを被験体に投与することを含んでいてもよい。いくつかの態様において、NK刺激エクソソームの使用は、NK刺激エクソソームをex vivoでNK細胞に接触させて、接触させたNK細胞の集団を得ることと、接触させたNK細胞の集団を被験体に投与することと、を含んでいてもよい。
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含む組成物が開示される。刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7、及び/又は他のホーミング受容体、DAP12、DAP10、及び/又は他のアダプタータンパク質を含んでいてもよい。刺激性ペプチドは、任意選択的に、1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合されてもよい。膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つCD4又はIgGのセグメントを含んでいてもよい。あるいは、膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを更に含んでいてもよい。膜挿入ペプチドに結合した1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換え又はトランスジェニックDNAでコードした融合タンパク質を含んでいてもよい。NK刺激エクソソームは、エクソソームの発現を改善又は生成するために操作された細胞株由来であってもよく、この細胞株には、細胞株K562−mb21−41BBL又は誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの態様において、組成物は、医薬担体を更に含んでいてもよい。NK細胞を増強するための有効量の組成物を被験体に投与することを含む癌の治療方法が開示されており、組成物は、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームで修飾されたNK細胞を含む。NK細胞を増強するための有効量の組成物を被験体に投与することを含む癌の治療方法が開示されており、組成物は、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームで修飾されたNK細胞を含み、刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7及び/又は他のホーミング受容体、DAP12、DAP10、及び/又は他のアダプタータンパク質を含む。NK細胞を増強するための有効量の組成物を被験体に投与することを含む癌の治療方法が開示されており、組成物は、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームで修飾されたNK細胞を含み、組成物は、膜挿入ペプチドを更に含む。エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームを含む有効量の組成物を細胞集団に投与することを含むNK細胞の増殖方法が開示される。エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームを含む有効量の組成物を細胞集団に投与することを含むNK細胞の増殖方法が開示されており、刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7及び/又は他のホーミング受容体、DAP12、DAP10、及び/又は他のアダプタータンパク質を含む。NK細胞を増強するための有効量の組成物を被験体に投与することを含むNK細胞の増殖方法が開示されており、組成物は、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームで修飾されたNK細胞を含み、組成物は、膜挿入ペプチドを更に含む。NK細胞を増強するための有効量の組成物を被験体に投与することを含むNK細胞の増殖方法が開示されており、組成物は、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームで修飾されたNK細胞を含み、かつ組成物は、膜挿入ペプチドを更に含み、膜自己挿入(membrane self-inserting)ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含む。NK細胞を増強するための有効量の組成物を被験体に投与することを含む免疫系の調節方法が開示されており、組成物は、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームで修飾されたNK細胞を含み、組成物は、膜挿入ペプチドを更に含む。
したがって、開示されたエクソソームを薬学的に許容されるビヒクル内に含む医薬組成物も開示される。例えば、エクソソームは、好適な担体化学成分(carrier chemical component)を持つ注射剤として調製され得る。
開示されたNK−刺激エクソソーム及び/又は接触させたNK細胞は、単独で、又は治療用抗体、癌ワクチン、免疫チェックポイント阻害剤、及び養子免疫療法(ACT)を含むがこれらに限られない癌免疫療法と組み合わせて、被験体に投与され得る。
本明細書には、NK細胞を、少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む、NK細胞の刺激方法が開示されており、NK−刺激エクソソームには、siRNA又はmiRNAなどのNK−刺激機能性核酸が充填される。例えば、場合によっては、NK−刺激機能性核酸は、A2AR、P2YR、又はこれらの組み合わせの阻害剤(例えば、アンタゴニスト、発現阻害剤、又はサイレンサ)である。
本明細書に組み込まれ、また本明細書の一部を構成する添付の図面は、開示された方法及び組成物のいくつかの実施形態を例証し、以下の説明と共に、開示された方法及び組成物の原理を説明するよう機能する。
刺激性リガンド(IL−21及び41BBL)を含むK562−mb21−41BBL細胞の培養から単離したエクソソームが、癌治療の同種設定、半合致設定、自家設定、及び直接的なin vivo設定においてNK細胞を刺激するためにどのように使用され得るかを描写した図である。 K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームの特徴付けを示す図である。エクソソームは、NanoSight NS300(Malvern)を用いたビデオ顕微鏡法のナノ粒子トラッキング解析によって特徴付けした。単一フレームの光散乱画像(図2A)及び粒度分布のビニングされたヒストグラム(図2B)が示されている。IL−21の存在は、抗−IL21抗体を用いてウエスタンブロット解析によって免疫化学的に確認した(図2C)。抗IL−21抗体結合金ナノ粒子(GNP)を使用する解析(図2D)は、アイソタイプ対照抗体と結合したGNPの増加がないのと比較して、抗IL−21抗体結合GNPで動的光散乱強度の経時的な増加が観察される、エクソソームサンプルを持つIL−21の存在を示す。 K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームの特徴付けを示す図である。エクソソームは、NanoSight NS300(Malvern)を用いたビデオ顕微鏡法のナノ粒子トラッキング解析によって特徴付けした。単一フレームの光散乱画像(図2A)及び粒度分布のビニングされたヒストグラム(図2B)が示されている。IL−21の存在は、抗−IL21抗体を用いてウエスタンブロット解析によって免疫化学的に確認した(図2C)。抗IL−21抗体結合金ナノ粒子(GNP)を使用する解析(図2D)は、アイソタイプ対照抗体と結合したGNPの増加がないのと比較して、抗IL−21抗体結合GNPで動的光散乱強度の経時的な増加が観察される、エクソソームサンプルを持つIL−21の存在を示す。 K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームの特徴付けを示す図である。エクソソームは、NanoSight NS300(Malvern)を用いたビデオ顕微鏡法のナノ粒子トラッキング解析によって特徴付けした。単一フレームの光散乱画像(図2A)及び粒度分布のビニングされたヒストグラム(図2B)が示されている。IL−21の存在は、抗−IL21抗体を用いてウエスタンブロット解析によって免疫化学的に確認した(図2C)。抗IL−21抗体結合金ナノ粒子(GNP)を使用する解析(図2D)は、アイソタイプ対照抗体と結合したGNPの増加がないのと比較して、抗IL−21抗体結合GNPで動的光散乱強度の経時的な増加が観察される、エクソソームサンプルを持つIL−21の存在を示す。 K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームの特徴付けを示す図である。エクソソームは、NanoSight NS300(Malvern)を用いたビデオ顕微鏡法のナノ粒子トラッキング解析によって特徴付けした。単一フレームの光散乱画像(図2A)及び粒度分布のビニングされたヒストグラム(図2B)が示されている。IL−21の存在は、抗−IL21抗体を用いてウエスタンブロット解析によって免疫化学的に確認した(図2C)。抗IL−21抗体結合金ナノ粒子(GNP)を使用する解析(図2D)は、アイソタイプ対照抗体と結合したGNPの増加がないのと比較して、抗IL−21抗体結合GNPで動的光散乱強度の経時的な増加が観察される、エクソソームサンプルを持つIL−21の存在を示す。 K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームが、未選択のPBMC由来のNK細胞の特異的な増殖を刺激することを示す図である。未選択のPBMCを、35ng/mLの総タンパク質でK562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームと培養した。初期の遅延後、NK細胞は、20日間にわたり平均270倍に指数関数的に増殖し(図3A)、総リンパ球の相対存在量が74%に増加した(図3B)。全ての培養は二通りに増殖し、マーカーは、標準偏差を表す誤差バーを持つ平均を表す。 K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームが、未選択のPBMC由来のNK細胞の特異的な増殖を刺激することを示す図である。未選択のPBMCを、35ng/mLの総タンパク質でK562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームと培養した。初期の遅延後、NK細胞は、20日間にわたり平均270倍に指数関数的に増殖し(図3A)、総リンパ球の相対存在量が74%に増加した(図3B)。全ての培養は二通りに増殖し、マーカーは、標準偏差を表す誤差バーを持つ平均を表す。 エクソソームで刺激され増殖したNK細胞が、K562細胞に対して細胞毒性であることを示す図である。未選択のPBMCを、35ng/mLの総タンパク質でK562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームと培養し、K562細胞に対する細胞毒性を分析するために使用した。エクソソームで増殖したNK細胞(Ex21−NK細胞●)の細胞毒性は、フィーダー細胞で増殖したNK細胞(FC21−NK細胞▲)又はIL−21結合原形質膜粒子で増殖したNK細胞(PM21−NK細胞■)と比較して、わずかに低い。 PBMCSを持つフィーダー細胞として培養内でK562−mb21−41bblによって生成されたエクソソームが、NK細胞によって摂取されることを示す図である。K562−mb21−41bbl細胞は、AlexaFluor 647(AF647)で外部標識し、PBMCと共インキュベーションした後、10倍の対物レンズで18時間にわたり画像化した。数分〜約1時間後の間(図5A)、AF647標識の癒着を観察する。数時間後(図5B)、細胞内エンドソーム及び多小胞体の形成が観察される。その後、無細胞エクソソームが観察される(図5C及び図5D)。ライブ画像化した共培養からのサンプルを得て抗CD3及び抗CD56で染色し、蛍光共焦点顕微鏡法によって画像化した(図5E)。NK細胞は、AF647標識を摂取又はその後結合したが、T細胞は、優先的に摂取又は結合を行わない。示されているよりも広い領域が統計的妥当性について検査され、Z軸に沿った10個のスライスが画像化され、細胞内及び細胞外事象を識別した。矢印は、培養内の細胞内及び細胞外粒子又はエクソソームを示す。 PBMCSを持つフィーダー細胞として培養内でK562−mb21−41bblによって生成されたエクソソームが、NK細胞によって摂取されることを示す図である。K562−mb21−41bbl細胞は、AlexaFluor 647(AF647)で外部標識し、PBMCと共インキュベーションした後、10倍の対物レンズで18時間にわたり画像化した。数分〜約1時間後の間(図5A)、AF647標識の癒着を観察する。数時間後(図5B)、細胞内エンドソーム及び多小胞体の形成が観察される。その後、無細胞エクソソームが観察される(図5C及び図5D)。ライブ画像化した共培養からのサンプルを得て抗CD3及び抗CD56で染色し、蛍光共焦点顕微鏡法によって画像化した(図5E)。NK細胞は、AF647標識を摂取又はその後結合したが、T細胞は、優先的に摂取又は結合を行わない。示されているよりも広い領域が統計的妥当性について検査され、Z軸に沿った10個のスライスが画像化され、細胞内及び細胞外事象を識別した。矢印は、培養内の細胞内及び細胞外粒子又はエクソソームを示す。 PBMCSを持つフィーダー細胞として培養内でK562−mb21−41bblによって生成されたエクソソームが、NK細胞によって摂取されることを示す図である。K562−mb21−41bbl細胞は、AlexaFluor 647(AF647)で外部標識し、PBMCと共インキュベーションした後、10倍の対物レンズで18時間にわたり画像化した。数分〜約1時間後の間(図5A)、AF647標識の癒着を観察する。数時間後(図5B)、細胞内エンドソーム及び多小胞体の形成が観察される。その後、無細胞エクソソームが観察される(図5C及び図5D)。ライブ画像化した共培養からのサンプルを得て抗CD3及び抗CD56で染色し、蛍光共焦点顕微鏡法によって画像化した(図5E)。NK細胞は、AF647標識を摂取又はその後結合したが、T細胞は、優先的に摂取又は結合を行わない。示されているよりも広い領域が統計的妥当性について検査され、Z軸に沿った10個のスライスが画像化され、細胞内及び細胞外事象を識別した。矢印は、培養内の細胞内及び細胞外粒子又はエクソソームを示す。 PBMCSを持つフィーダー細胞として培養内でK562−mb21−41bblによって生成されたエクソソームが、NK細胞によって摂取されることを示す図である。K562−mb21−41bbl細胞は、AlexaFluor 647(AF647)で外部標識し、PBMCと共インキュベーションした後、10倍の対物レンズで18時間にわたり画像化した。数分〜約1時間後の間(図5A)、AF647標識の癒着を観察する。数時間後(図5B)、細胞内エンドソーム及び多小胞体の形成が観察される。その後、無細胞エクソソームが観察される(図5C及び図5D)。ライブ画像化した共培養からのサンプルを得て抗CD3及び抗CD56で染色し、蛍光共焦点顕微鏡法によって画像化した(図5E)。NK細胞は、AF647標識を摂取又はその後結合したが、T細胞は、優先的に摂取又は結合を行わない。示されているよりも広い領域が統計的妥当性について検査され、Z軸に沿った10個のスライスが画像化され、細胞内及び細胞外事象を識別した。矢印は、培養内の細胞内及び細胞外粒子又はエクソソームを示す。 PBMCSを持つフィーダー細胞として培養内でK562−mb21−41bblによって生成されたエクソソームが、NK細胞によって摂取されることを示す図である。K562−mb21−41bbl細胞は、AlexaFluor 647(AF647)で外部標識し、PBMCと共インキュベーションした後、10倍の対物レンズで18時間にわたり画像化した。数分〜約1時間後の間(図5A)、AF647標識の癒着を観察する。数時間後(図5B)、細胞内エンドソーム及び多小胞体の形成が観察される。その後、無細胞エクソソームが観察される(図5C及び図5D)。ライブ画像化した共培養からのサンプルを得て抗CD3及び抗CD56で染色し、蛍光共焦点顕微鏡法によって画像化した(図5E)。NK細胞は、AF647標識を摂取又はその後結合したが、T細胞は、優先的に摂取又は結合を行わない。示されているよりも広い領域が統計的妥当性について検査され、Z軸に沿った10個のスライスが画像化され、細胞内及び細胞外事象を識別した。矢印は、培養内の細胞内及び細胞外粒子又はエクソソームを示す。
開示した方法及び組成物は、特定の実施形態の以下の「発明を実施するための形態」及びそこに含まれる「実施例」、並びに図及びその前後の説明を参照することによって、より容易に理解され得る。国際出願PCT/US2013/048678号を含む本明細書で引用した全ての参考文献は、その全体が本明細書に組み込まれる。
開示した方法及び組成物は、特に指定されない限り、特定の合成方法、特定の分析技術、又は特定の試薬に限定されないため、変化する可能性があること理解するべきである。本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するための目的のものにすぎず、限定することを意図しないことも理解するべきである。
ドナーリンパ球輸注によって媒介される移植片対腫瘍(GVT)効果の大部分は、ナチュラルキラー(NK)細胞に起因する場合がある。ドナーの血液から単離されたNK細胞の輸注は、GVHDを引き起こすことなく有益なGVT効果をもたらし得る。前臨床及び臨床データは、GVHDなしで完全寛解に向かうNK細胞輸注の有効性を示した。したがって、NK細胞輸注は、自家移植と組み合わせて、又は独立型治療として、一致ドナーを有していないか、再発を経験したか、又は移植に適していない患者に対して、革新的かつ潜在的に非常に効果的な代替案を提供する。
NK細胞の輸注は、血液癌(急性骨髄性白血病又は多発性骨髄腫など)及びいくつかの固形腫瘍(例えば、脳腫瘍、ユーイング肉腫、及び横紋筋肉腫)を含む、NK細胞溶解に影響されやすい癌の患者に対する治療選択肢である(Harada,Saijo et al.2002;Ruggeri,Capanni et al.2002;Miller,Soignier et al.2005;Cho,Shook et al.2010)。機能的NK細胞の数の増加はまた、とりわけ、リンパ腫、大腸癌、肺癌、及び乳癌を含むいくつかの癌の治療に使用される治療用抗体の有効性を有意に高めることができる(Hatjiharissi,Xu et al.2007;Triulzi,Vertuani et al.2010;Houot,Kohrt et al.2011;Tai,Horton et al.2012)。しかし、何万ドルもかかる典型的な抗体含有レジメンを伴うこれらのタイプの個別治療は、非常に高価である。更に、既存の方法の期待される有効性は、免疫無防備状態の癌患者における免疫細胞の関与の欠如のためにしばしば達成されない(Dewan,Takada et al.2009;Mamessier,Sylvain et al.2011)。
癌治療方法として有効であるためには、有効な治療量に達する程度のNK細胞の増殖を達成することが望ましい。いくつかの研究は、刺激細胞の表面上に発現した受容体(4−1BBL)を活性化するためにサイトカイン(IL−15又はIL−21など)及びのリガンドが刺激された場合、NK細胞は、in vitro培養において、指数関数的かつ優先的に末梢血単核細胞(PBMC)の混合物中で増殖することを示した(Imai,Iwamoto et al.2005;Cho and Campana 2009;Lee,Verneris et al.2010;Somanchi,Senyukov et al.2011)。
サイトカインIL−15及びIL−21については、膜結合型インターロイキンの交差提示は、正常な樹状細胞におけるように、可溶型のこれらのサイトカインよりも更に強力にNK細胞の増殖を誘導する。更に、かかる刺激条件下では、低濃度の可溶性IL−12のみが、NK細胞の生存に必要とされるため、T細胞の観察可能な増殖なしに、PBMC混合物内でNK細胞の選択的増殖が可能になる。可溶型のIL−15及びIL−21サイトカイン又は高用量のIL−2は、NK細胞よりもT細胞の増殖を更に強力に刺激する。Campana及び共同研究者によって以前に発表された研究は、膜結合型IL−15及び4−1BBLを有するK562細胞株によるNK細胞のin vitro培養での刺激は、いずれかの分子を単独で発現するK562細胞では観察されないNK細胞の強力な増殖につながることを示した(Imai,Iwamoto et al.2005;Fujisaki,Kakuda et al.2009)。しかし、NK細胞の増殖はいくつかの分裂に限定され、細胞は老化を達成し、増殖を停止し、テロメア短縮の観察と一致した。追跡研究において、膜結合型IL−15の代わりに膜結合型IL−21による刺激は、無数の世代にわたってNK細胞の連続的な増殖を刺激し、培養が新鮮な刺激細胞で定期的に補充される限り、NK細胞の連続的な増殖が可能であることが見出された(Somanchi,Senyukov et al.2011;Denman,Senyukov et al.2012)。これらの方法が、効率的なin vitroでのNK細胞の増殖を可能にする一方、生きたフィーダー細胞に対する必要性は、この方法論を、大規模なGMP施設及び能力を有さない臨床設定に移すことを困難にする。また、患者に輸注されるNK細胞は、フィーダーによる連続的な刺激の欠如により、分裂を停止する可能性が高い。更に、患者に再輸注した場合、in vitroで培養したNK細胞が意図したとおりに機能する能力に関する情報が未だ不足している(Miller 2009)。現在、IL−2の投与が、唯一FDAに承認された、in vivoでのNK細胞の増殖方法である。IL−15は現在、第I相臨床試験においてIL−2投与の代替アプローチとして試験されているが、前臨床の結果に基づいて、体系的に投与された場合は、依然として有意な毒性を有することが予想される。したがって、両方の方法が患者に対して有意な毒性を運搬し、更に制御性T細胞を含むT細胞の増殖を誘導して、NK細胞の短い持続性(平均21日未満)につながる。
成功したパイロット試験では、ドナーの血液から単離された精製されたNK細胞の輸注は安全であり、GVHDなしでAMLの完全寛解に至ることができることが示された。治療量に達するため、NK細胞は、高容量のIL−2を毎日投与することによって、リンパ球枯渇患者においてin vivoで増殖させた。しかし、リンパ球枯渇に必要な集中的な前処置レジメン及び本研究で使用した高容量のIL−2は、有意な毒性及び長期入院をもたらし、更に多くの場合、NK細胞に対する低いin vivoでの増殖をもたらした。更に、IL−2の全身投与は、NK細胞の数及び機能を抑制する制御性T細胞の増殖につながるため、患者におけるNK細胞の持続性及び効率を制限する。したがって、NK細胞のin vivo又はex vivoでの増殖のための代替アプローチが必要である。
NK細胞免疫療法の有効性は、患者に投与された又はin vivoでの増殖による輸注後に到達したNK細胞の用量に依存する。現在利用可能な技術は、患者における治療効果を達成するために必要なNK細胞の増殖レベルを達成できないことによって制限される。より単純な臨床的増殖プロトコルの欠如は、NK細胞由来の免疫療法の進展及び広範な普及にとって大きな障壁である。現在のex vivoでの増殖プロトコルは、高用量のサイトカインと、白血病由来のフィーダー/刺激細胞株で発現した活性化リガンドとの組み合わせを使用しており、ほとんどのセンターにおいて臨床設定への移行に著しい不利益をもたらし、直接的なin vivoでの増殖には適さない。本明細書に記載されるエクソソームを含む粒子技術の使用は、刺激細胞に対する必要性を排除するため、方法論を単純化し、直接的及び選択的なin vivoでの増殖を可能にする。
いくつかのグループが、NK細胞をex vivoで増殖する方法を追求してきた。しかし、現在開発されているex vivoでの方法の大部分は、高濃度の様々なサイトカイン、主にIL−2の存在下で、腫瘍細胞株及びNK細胞の共培養系に依存している(Cho and Campana 2009;Suck and Koh 2010を参照)。NK細胞の増殖を引き起こすために使用した細胞には、照射した自家又は同種PBMC、RPMI8866、HFWT、K562、K562−mb15−41BBL(4−1BBLでトランスフェクトしたK562及び膜結合型IL−15)、K562−mb21−41BBL、並びにEBV−LCLが挙げられる(Harada,Saijo et al.2004;Imai,Iwamoto et al.2005;Berg,Lundqvist et al.2009;Fujisaki,Kakuda et al.2009;Siegler,Meyer−Monard et al.2010)。NK細胞の増殖は、これらの細胞株(7〜21日以内に30〜10,000倍)のいくつかで有意であり得るが、フィーダー細胞の使用は、数百万ドルかかる現在のGood Manufacturing Practice(cGMP)施設の要件のため、ほとんどのセンターで、臨床設定への移行に対する著しい欠点をもたらしている(Cho and Campana 2009;Suck and Koh 2010を参照)。更に、フィーダー細胞の連続培養は高価であり、専任の人材のサポートが必要である。アメリカ国立衛生研究所(NIH)は以前、Production Assistance for Cellular Therapy(PACT)の形式で、細胞療法のための細胞の製造におけるサポートを提供していた。しかし、NK細胞は、冷凍保存中にその活性を失うように思われる(PACTワークショップのプレゼンテーション)。したがって、生産現場から移植センターへの増殖したNK細胞の貯蔵及び輸送は、療法の適用を成功させる上で別の障害である。更なる懸念は、これらの形質転換細胞及び培養成分(例えば、ウシ胎児血清)から放出された、生きたフィーダー細胞及び/又は遺伝物質をレシピエント患者へ輸注する可能性である。
Miltenyi Biotechは、抗体で被覆されたビーズを使用して活性化NK細胞受容体を架橋するin vitroでの増殖キットを導入した。しかし、この方法は、高濃度のIL−2の使用を必要とする。実験室用途に有用である一方、高濃度のサイトカインを使用して培養したNK細胞は、サイトカイン離脱のために輸注後急速なアポトーシスを受けるため、この方法は、臨床設定に移行することができない(Miller 2009)。
PBMC内でのNK細胞の増殖は、最初の5日間、高濃度のIL−2及び抗CD3抗体による刺激が報告されている(Carlens,Gilljam et al.2001;Alici,Sutlu et al.2008)。全体的なNK細胞の増殖は1000倍に近かったが、NK細胞の大部分は、実際はNK様T細胞であった(Berg and Childs 2010)。したがって、これらの方法の全てが臨床適用への移行に対して著しい困難をもたらし、直接的なin vivoでの増殖に使用可能な方法はない。
NK細胞の数を増加させるための方法
少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む、NK細胞の数を増加させるための方法が開示されており、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物である。
刺激性ペプチド
本明細書に開示される方法での使用に適した刺激性ペプチドには、NK細胞活性化剤(即ち、刺激性リガンド)、サイトカイン、又は接着分子が挙げられてもよいが、これらに限定されない。NK細胞活性化剤及び刺激性ペプチドの例には、41BBL、IL−2、IL−12、IL−21、IL−18、MICA、LFA−1、2B4、BCM/SLAMF2、CCR7及び/又は他のホーミング受容体が挙げられるが、これらに限定されない。サイトカインの例には、IL−2、IL−12、IL−21、及びIL−18が挙げられるが、これらに限定されない。接着分子の例には、LFA−1、MICA、BCM/SLAMF2が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の一態様において、エクソソームは、刺激性ペプチドを運搬するために使用されるビヒクルである。刺激性ペプチドは、エクソソーム膜に存在し得る。刺激性ペプチドは膜結合である一方、他の治療薬又は診断薬は、原形質膜小胞の内部に輸送され得る。
刺激性ペプチドに結合した膜挿入ペプチド
少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む、NK細胞の数を増加させるための方法が開示されており、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物であり、1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、任意選択的に、1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合されてもよい。
膜挿入ペプチドは、膜への挿入を促進する分子であってもよい。膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つCD4又はIgGのセグメントを含んでいてもよい。また、代替の膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含んでいてもよい。膜自己挿入ペプチドは、細胞膜内に挿入することで知られる任意のペプチドであってもよい。膜自己挿入ペプチドコンジュゲートの使用に応じて、特定の膜自己挿入ペプチドは、他よりも良好な選択であり得る。当業者は、どの膜自己挿入ペプチドが異なる状況下で理想的であるかを理解するであろう。例えば、in vivoでの使用について、pHLIP膜自己挿入ペプチドが適切であり得る。pHLIP膜自己挿入ペプチドは、低pHの条件下でのみ膜内に挿入される。したがって、pHLIPコンジュゲートは、正常な生理的条件下では細胞膜内に挿入されない。しかし、腫瘍環境への輸注の場合、腫瘍環境は正常な生理的条件よりも更に酸性であるため、pHLIPコンジュゲートを腫瘍細胞の細胞膜内に挿入することができる。腫瘍環境へのこの挿入は、腫瘍領域でのNK細胞の活性化を可能にする。したがって、pHLIPを使用して、ランダムな細胞膜内への不必要な挿入を防止する。
膜挿入ペプチドは、様々な方法で1種又は2種以上の刺激性ペプチドに結合されてもよく、ペプチドを結合するための技術は、当該分野において既知である。刺激性ペプチドに結合した膜挿入ペプチドはまた、膜挿入ペプチドコンジュゲートと称され得る。いくつかの態様において、膜挿入ペプチドに結合した1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質を含んでいてもよく、かかる融合タンパク質は、細菌細胞で生成され得る。特定の実施形態において、融合タンパク質は、リポソーム又は細胞膜に繋留するために、疎水性ペプチド、GPI、又はヒトFcなどの親油性分子にコンジュゲート又は結合した1種又は2種以上の刺激性ペプチドで構成され得る(Hunt,Rath et al.1997;Kueng,Leb et al.2007;Paulick,Forstner et al.2007;Paulick,Wise et al.2007;Reshetnyak,Segala et al.2007)。これらの融合タンパク質のcDNAベクターは、細菌(大腸菌)細胞、昆虫細胞、又は哺乳動物細胞での発現を可能にする発現プラスミドに連結され得る。特定の実施形態において、cDNAベクターは、FLAGタグ付き又はHISタグ付きであり得る。細菌細胞は、Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual.2nd ed.Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)に記載されるような、標準的な塩化カルシウムトランスフェクション法を使用してトランスフェクトされ得る。細菌細胞はまた、LB培地で培養されてもよく、細胞は、フレンチプレスを使用して収集及び溶解することができる。対象となるタンパク質は、親和クロマトグラフィーによって可溶化液から精製され得る。パルミチン酸コンジュゲートタンパク質A及び精製Fc融合タンパク質は、文献に記載されているように、これらを4℃で1:2(w/w)で混合することによってコンジュゲートされ得る(Kim & Peacock,Journal of Immunological Methods,1993 Jan.14;158(1):57〜65及びLiu et al.,Journal of Immunology,2007 Mar.1;178(5);3301〜3306を参照のこと)。コンジュゲートはその後、腫瘍内に直接輸注されてもよく、又はリポソームに組み込まれてもよい。
結合の種類及び結合方法は、当業者に周知である。本明細書で使用するとき、用語「結合」は、ペプチド又はタンパク質などの別の分子実体にコンジュゲート、接続、又はそうでない場合は連結している膜自己挿入ペプチドを指す。例えば、刺激性ペプチドに結合した膜挿入ペプチドは、融合タンパク質であり得、膜挿入ペプチドは、ジスルフィド結合を介して別のタンパク質に結合される。結合又はコンジュゲートは、膜自己挿入ペプチドとNK細胞エフェクター剤との間に化学結合があることを意味し得る。
いくつかの態様において、1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、in situでの自己組織化のために膜自己挿入ペプチド又はGPIアンカーに結合され得る。例えば、41−BBL及びIL−21は、酸性条件下で細胞膜に自身を挿入するpHLIPペプチドに結合されてもよいため、刺激性リガンドの腫瘍近傍の細胞への繋留を可能にする。刺激性ペプチド41BBL、IL−2、IL−12、IL−21、BCM/SLAMF2、CCR7、及び/又は他のホーミング受容体は、細菌細胞で生成するか、又は市販の供給源から購入してもよく、これらのタンパク質のcDNAベクターは、任意選択的に、細菌(大腸菌)細胞、昆虫細胞、又は哺乳動物細胞での発現を可能にするpTriEX発現プラスミドに連結され得る。cDNAベクターは、FLAGタグ又はHISタグの発現をコードしてもよい。細菌細胞は、標準的な塩化カルシウムトランスフェクション法を使用してトランスフェクトすることができ、かつLB培地で培養され得る。細胞は、フレンチプレスを使用して収集及び溶解することができ、対象となるタンパク質は、次いで、親和クロマトグラフィーによって可溶化液から精製され得る。
いくつかの実施形態において、pHLIPは、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル化学を使用して固相ペプチド合成によって調製してもよく、生成物は、逆相クロマトグラフィーによってC18カラムで精製され得る。pHLIPはその後、ベンゾフェノン−4−ヨードアセトアミドなどの架橋剤と共にインキュベーションすることによって、刺激性ヒトタンパク質リガンドにコンジュゲートされ得る。数回の洗浄後、コンジュゲートしたpHLIPタンパク質は、培地(例えば、生理食塩水)に再懸濁させ、腫瘍内に又は静脈内に輸注され得る。先行文献(Imai,Iwamoto et al.2005;Liu,Breiter et al.2007;Fujisaki,Kakuda et al.2009;Somanchi,Senyukov et al.2011;Denman,Senyukov et al.2012)及び実験結果で示された証拠に基づき、そのような修飾された腫瘍細胞の表面上における、NK細胞と、IL−21及び41−BBLなどの刺激性リガンドとの相互作用は、in situでのNK細胞の増殖を刺激して、腫瘍に対するこれらの細胞傷害反応を引き起こし得る。このタイプの刺激性アプローチは、酸性pH下でin situで腫瘍細胞に挿入するNK刺激性リガンドを、低用量のIL−2単独で又はNK細胞と共に患者の腹腔内空間に輸注することができる場合、卵巣癌などの固形腫瘍の治療に使用され得る(Geller,Cooley et al.2011)。NK細胞などの高レベルのFCγIII R(CD16)を発現する細胞毒性リンパ球が、治療用抗体による癌治療の有効性にとって重要であるという強力な証拠がある(Kute,Savage et al.2009;Reim,Dombrowski et al.2009;Mamessier,Sylvain et al.2011)。したがって、このアプローチは、治療用抗体と組み合わせて使用することもできる。
機能性核酸
本明細書には、NK細胞機能(例えば、NK細胞活性化)を修飾するための方法が開示されており、この方法は、NK細胞機能を調節する機能性核酸を送達することを含む。方法は、NK細胞を少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることによって、siRNA、shRNA、又はmiRNAを含むがこれらに限定されない機能性核酸をNK細胞に送達することを含んでもよく、NK−刺激エクソソームには、機能性核酸が充填される。例えば、場合によっては、機能性核酸は、A2AR、P2YR、又はこれらの組み合わせの発現レベルを調節することを意図している。
機能性核酸は、標的分子を結合すること又は特定の反応を触媒することなどの特定の機能を有する、核酸分子である。機能性核酸分子は、以下のカテゴリに分類することができるが、これらに限定するものではない。例えば、機能性核酸には、アンチセンス分子、アプタマー、リボザイム、三重鎖形成分子、RNAi、及び外部ガイド配列が挙げられる。機能性核酸分子は、標的分子が持つ特定の活性の影響因子、阻害因子、修飾因子、及び刺激因子として作用することができ、あるいは機能性核酸分子は、任意の他の分子から独立してde novo活性を持つことができる。
機能性核酸分子は、DNA、RNA、ポリペプチド、又は炭水化物鎖などの任意の高分子と相互作用することができる。したがって、機能性核酸は、mRNA若しくはゲノムDNAと相互作用することができるか、又はポリペプチドと相互作用することができる。多くの場合、機能性核酸は、標的分子と機能性核酸分子との間の配列相同性に基づいて、他の核酸と相互作用するように設計されている。他の状況では、機能性核酸分子と標的分子との間の特異的認識は、機能性核酸分子と標的分子との間の配列相同性に基づいていないが、むしろ特異的認識が起こることを可能にする三次構造の形成に基づいている。
アンチセンス分子は、標準又は非標準塩基対合のいずれかを介して標的核酸分子と相互作用するように設計される。アンチセンス分子と標的分子との相互作用は、例えば、RNAseH媒介RNA−DNAハイブリッド分解による標的分子の破壊を促進するように設計される。あるいは、アンチセンス分子は、転写又は複製のなどの、標的分子上で通常起こる処理機能を中断するように設計される。アンチセンス分子は、標的分子の配列に基づいて設計され得る。標的分子の最も到達可能な領域を見つけることによってアンチセンス効率を最適化するための多数の方法が存在する。例示的な方法は、DMS及びDEPCを使用する、in vitroでの選抜実験及びDNA修飾研究である。アンチセンス分子が、10−6、10−8、10−10、10−12以下の解離定数(K)で標的分子を結合することが好ましい。アンチセンス分子の設計及び使用に役立つ方法及び技術の代表的なサンプルは、米国特許第5,135,917号、同第5,294,533号、同第5,627,158号、同第5,641,754号、同第5,691,317号、同第5,780,607号、同第5,786,138号、同第5,849,903号、同第5,856,103号、同第5,919,772号、同第5,955,590号、同第5,990,088号、同第5,994,320号、同第5,998,602号、同第6,005,095号、同第6,007,995号、同第6,013,522号、同第6,017,898号、同第6,018,042号、同第6,025,198号、同第6,033,910号、同第6,040,296号、同第6,046,004号、同第6,046,319号、及び同第6,057,437号に見出すことができる。
アプタマーは、好ましくは特定の方法で標的分子と相互作用する分子である。典型的にはアプタマーは、ステムループ又はGカルテットなどの、規定された二次及び三次構造に折り畳まれる長さが15〜50塩基の範囲の小さな核酸である。アプタマーは、ATP(米国特許第5,631,146号)及びテオフィリン(米国特許第5,580,737号)などの小さな分子、並びに逆転写酵素(米国特許第5,786,462号)及びトロンビン(米国特許第5,543,293号)などの大きな分子を結合し得る。アプタマーは、10−12M未満の標的分子からのKと非常に強く結合することができる。アプタマーは、10−6、10−8、10−10、又は10−12未満のKで標的分子を結合することが好ましい。アプタマーは、非常に高度の特異性で標的分子を結合することができる。例えば、分子上の単一位置でのみ異なる、標的分子と別の分子との間の結合親和性の差が10,000倍を超えるアプタマーが単離されている(米国特許第5,543,293号)。アプタマーが、バックグラウンド結合分子を持つKより、少なくとも10倍、100倍、1000倍、10,000倍、又は100,000倍低い標的分子を持つKを有することが好ましい。例えばポリペプチドの比較を行う場合、バックグラウンド分子が異なるポリペプチドであることが好ましい。どのようにアプタマーを作製及び使用して、様々な異なる標的分子を結合するかの代表的な例は、米国特許第5,476,766号、同第5,503,978号、同第5,631,146号、同第5,731,424号、同第5,780,228号、同第5,792,613号、同第5,795,721号、同第5,846,713号、同第5,858,660号、同第5,861,254号、同第5,864,026号、同第5,869,641号、同第5,958,691号、同第6,001,988号、同第6,011,020号、同第6,013,443号、同第6,020,130号、同第6,028,186号、同第6,030,776号、及び同第6,051,698号に見出すことができる。
リボザイムは、分子内又は分子間のいずれかの化学反応を触媒することが可能な核酸分子である。したがって、リボザイムは、触媒核酸である。リボザイムが、分子間反応を触媒することが好ましい。天然の系において見られるリボザイムに基づくヌクレアーゼ又は核酸ポリメラーゼタイプの反応を触媒する、ハンマーヘッド型リボザイム(米国特許第5,334,711号、同第5,436,330号、同第5,616,466号、同第5,633,133号、同第5,646,020号、同第5,652,094号、同第5,712,384号、同第5,770,715号、同第5,856,463号、同第5,861,288号、同第5,891,683号、同第5,891,684号、同第5,985,621号、同第5,989,908号、同第5,998,193号、同第5,998,203号、Ludwig and Sproatによる国際特許出願国際公開第9858058号、Ludwig and Sproatによる同第9858057号、及びLudwig and Sproatによる同第9718312号)、ヘアピン型リボザイム(例えば、米国特許第5,631,115号、同第5,646,031号、同第5,683,902号、同第5,712,384号、同第5,856,188号、同第5,866,701号、同第5,869,339号、及び同第6,022,962号)、並びにテトラヒメナリボザイム(例えば、米国特許第5,595,873号、及び同第5,652,107号)などの、異なるタイプのリボザイムが数多くある。また、天然の系においては見出されないが、de novoでの特異的反応を触媒するように操作されるリボザイムが数多くある(例えば、米国特許第5,580,967号、同第5,688,670号、同第5,807,718号、及び同第5,910,408号)。好ましいリボザイムは、RNA又はDNA基質を開裂し、更に好ましくはRNA基質を開裂する。リボザイムは典型的には、標的基質の認識及び結合、及びその後の開裂を通して、核酸基質を開裂する。この認識は主に、標準又は非標準塩基対の相互反応に基づいていることが多い。この特性は、標的基質の認識が標的基質配列に基づいているため、リボザイムを核酸の標的特異的開裂のための特に良好な候補にする。どのようにリボザイムを作製及び使用して、様々な異なる反応を触媒するかの代表的な例は、米国特許第5,646,042号、同第5,693,535号、同第5,731,295号、同第5,811,300号、同第5,837,855号、同第5,869,253号、同第5,877,021号、同第5,877,022号、同第5,972,699号、同第5,972,704号、同第5,989,906号、及び同第6,017,756号に見出すことができる。
三重鎖形成機能性核酸分子は、二本鎖又は一本鎖核酸のいずれかと相互作用し得る分子である。三重鎖分子が標的領域と相互作用する場合、三重鎖と称される構造が形成され、この構造では、ワトソンクリック及びフーグスティーン型塩基対合の両方に依存する複合体を形成するDNAの三本の鎖が存在する。三重鎖分子は、高親和性及び高い特異性で標的領域を結合することができるため、好ましい。三重鎖形成分子が、10−6、10−8、10−10、又は10−12未満のKで標的分子を結合することが好ましい。どのように三重鎖形成分子を作製及び使用して、様々な異なる標的分子を結合するかの代表的な例は、米国特許第5,176,996号、同第5,645,985号、同第5,650,316号、同第5,683,874号、同第5,693,773号、同第5,834,185号、同第5,869,246号、同第5,874,566、及び同第5,962,426号に見出すことができる。
外部ガイド配列(EGS)は、複合体を形成する標的核酸分子を結合する分子であり、この複合体は、標的分子を開裂するRNase Pによって認識される。EGSは、選択したRNA分子を特異的に標的化するように設計され得る。RNAse Pは、細胞内での転移RNA(tRNA)の処理に役立つ。標的RNA:EGS複合体が天然tRNA基質を模倣するように導くEGSの使用により、細菌RNAse Pを、実質的に任意のRNA配列を開裂するように動員することができる。(Yaleによる国際公開第92/03566号、及びForster and Altman,Science 238:407〜409(1990))。
同様に、真核生物のEGS/RNAse P誘導性RNA開裂は、真核生物細胞内で所望の標的を開裂するために利用することができる。(Yuan et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:8006〜8010(1992);Yaleによる国際公開第93/22434号;Yaleによる同第95/24489号;Yuan and Altman,EMBO J 14:159〜168(1995)、及びCarrara et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)92:2627〜2631(1995))。どのようにEGS分子を作製及び使用して、様々な異なる標的分子の開裂を容易にするかの代表的な例は、米国特許第5,168,053号、同第5,624,824号、同第5,683,873号、同第5,728,521号、同第5,869,248号、及び同第5,877,162号に見出すことができる。
遺伝子発現はまた、RNA干渉(RNAi)によって、非常に特異的な様式で効果的にサイレンシングされ得る。このサイレンシングは、元は二本鎖RNA(dsRNA)の添加で観察された(Fire,A.,et al.(1998)Nature,391:806〜11;Napoli,C.,et al.(1990)Plant Cell 2:279〜89;Hannon,G.J.(2002)Nature,418:244〜51)。dsRNAが細胞に入ると、RNase III様酵素、Dicerによって、3’末端に2つのヌクレオチドオーバーハングを含む長さが、二本鎖低分子干渉RNA(siRNA)21〜23ヌクレオチドに開裂される(Elbashir,S.M.,et al.(2001)Genes Dev.,15:188〜200;Bernstein,E.,et al.(2001)Nature,409:363〜6;Hammond,S.M.,et al.(2000)Nature,404:293〜6)。APT依存性工程において、siRNAは、siRNAを標的RNA配列に導く、RNAi誘導サイレンシング複合体(RISC)として一般的に知られているマルチサブユニットタンパク質複合体に組み入れられるようになる(Nykanen,A.,et al.(2001)Cell,107:309〜21)。ある時点で、siRNA二本鎖は巻き戻され、アンチセンス鎖はRISCに結合したままであり、エンドヌクレアーゼとエクソヌクレアーゼとの組み合わせによって相補的mRNA配列の分解を指示すると見られる(Martinez,J.,et al.(2002)Cell,110:563〜74)。しかし、iRNA又はsiRNAの効果若しくはこれらの使用は、いかなるタイプの機構にも限定されない。
短干渉RNA(siRNA)は、配列特異的転写後遺伝子サイレンシングを誘導し、それによって遺伝子発現を低減又は更には阻害し得る、二本鎖RNAである。一例において、siRNAは、siRNAと標的RNAとの両方の間の配列同一性の領域内で、mRNAなどの相同RNA分子の特異的分解を引き起こす。例えば、国際公開第02/44321号は、3’オーバーハング末端と塩基対合されると、標的mRNAの配列特異的分解が可能なsiRNAを開示しており、これらのsiRNAの作製方法については、参照により本明細書に組み込まれる。配列特異的遺伝子サイレンシングは、酵素ダイサーによって生成したsiRNAを模倣する合成の、短鎖二重鎖RNAを使用して、哺乳動物細胞において達成され得る(Elbashir,S.M.,et al.(2001)Nature,411:494 498)(Ui−Tei,K.,et al.(2000)FEBS Lett 479:79〜82)。siRNAは、化学的に又はin vitroで合成され得、あるいは、細胞内でsiRNAへと処理される短鎖二本鎖ヘアピン様RNA(shRNA)の結果であり得る。合成siRNAは、一般的に、アルゴリズム及び従来のDNA/RNA合成機を使用して設計される。供給業者には、Ambion(Austin,Texas)、ChemGenes(Ashland,Massachusetts)、Dharmacon(Lafayette,Colorado)、Glen Research(Sterling,Virginia)、MWB Biotech(Esbersberg,Germany)、Proligo(Boulder,Colorado)、及びQiagen(Vento,The Netherlands)が挙げられる。siRNAはまた、AmbionのSILENCER(登録商標)siRNA Construction Kitなどのキットを使用してin vitroで合成され得る。
ベクターからのsiRNAの生成は、短ヘアピン型RNA(shRNA)の転写を介して、より一般的に行われる。shRNAを含むベクターの生成用キットが利用可能であり、例えば、ImgenexのGENESUPPRESSOR(商標)Construction Kits及びInvitrogenのBLOCK−IT(商標)誘導性RNAiプラスミド及びレンチウイルスベクターである。本明細書には、本明細書に開示される炎症性メディエータの配列に基づいて、上述したように設計された任意のshRNAが開示される。
NK細胞
少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む、NK細胞の数を増加させるための方法が開示されており、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物であり、NK細胞は、未選択の末梢血単核細胞(PBMC)の集団内に存在する。
ヒトNK細胞は、CD56又はCD16の発現及びT細胞受容体(CD3)の不在によって規定される末梢血リンパ球のサブセットである(Ljunggren and Malmberg 2007;Woan and Reddy 2007)。NK細胞は、主要組織適合抗原複合体(MHC)クラスI分子が欠如している標的細胞を感知して死滅させる。受容体を活性化するNK細胞には、とりわけ、自然細胞障害性受容体(NKp30、NKp44、及びNKp46)と、レクチン様受容体NKG2D及びDNAM−1と、が挙げられる。これらのリガンドは、ストレス細胞、形質転換細胞、又は感染細胞で発現するが、正常細胞では発現せず、正常細胞に、NK細胞殺傷性に対する耐性を示させる(Bottino,Castriconi et al.2005;Gasser,Orsulic et al.2005;Lanier 2005)。NK細胞の活性化は、キラー免疫グロブリン(Ig)様受容体(KIR)、NKG2A/CD94、及び白血球Ig様受容体−1(LIR−1)などの抑制性受容体を介して負に調節される。1つの抑制性受容体の関与は、標的溶解を防止するのに十分であり得る(Bryceson,Ljunggren et al.2009)。したがって、NK細胞は多くのストレス誘発性リガンドを発現するが、MHCクラスIリガンドはほとんど発現しない細胞を効率的に標的化する。
NK細胞は、様々な異なる方法で、腫瘍細胞、ストレス細胞、及びウイルス感染細胞を効率的に破壊する。まず標的細胞を直接結合させ、これらの膜を透過させ、その後いくつかのアポトーシスタンパク質を開裂及び活性化するタンパク質を輸注することにより、標的細胞のプログラムされた細胞死(アポトーシス)を開始する。また、NK細胞の表面は、腫瘍壊死要因(TNF)関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)のための受容体などの受容体を、アポトーシスプログラムされた細胞死のための内部シグナルを活性化する標的細胞上で結合及び活性化し得るタンパク質リガンドを含む。刺激されると、NK細胞は、ウイルス及び腫瘍を阻害するだけでなく、他の免疫細胞へのシグナル侵襲も阻害する、INFγ及びTNFαなどのサイトカインも分泌する。NK細胞のこの広範かつ多様な抗癌活性は、医療分野にNK細胞への大きな関心を持たせている。
NK細胞は、免疫系において顕著な役割を果たすため、NK細胞の数を増加させる能力は、少ない数のNK細胞では不可能であったか、又は効果が低かった治療機会を提供する。
エクソソーム
本明細書に開示されるように、NK細胞の数を増加させるための方法は、少なくとも1つのNK細胞を、少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む。本明細書で利用されるエクソソームは、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含み、このエクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物である。特定の実施形態において、エクソソームは、エクソソームの改善された形成又は解放のために操作される細胞株によって生成され、かかる細胞株には、細胞株K562−mb15−41BBL又は細胞株K562−mb21−41BBLが挙げられるが、これらに限定されない。エクソソームは、多くの異なるタイプの細胞によって分泌される天然ビヒクルであって、様々な体液中に見出される(Immune modulation of T−cell and NK(natural killer)cell activities by TEXs(tumour−derived exosomes)Whiteside TL,Biochem Soc Trans.2013 Feb 1;41(1):245〜51)。エクソソームの分泌は、高度に調節されたプロセスによって行われ、生成される粒子は、30〜100nmの大きさである。エクソソームは、脂質及びタンパク質からなり、特定のエクソソームに見られるタンパク質の同一性は、これらを生成した細胞に依存する。特定のエクソソームで見出されるタンパク質の同一性及び組成物は、どのようにエクソソームが他の細胞にシグナルを与え、影響を及ぼし、相互作用するのかを決定する。エクソソームは、免疫細胞及び腫瘍細胞を調節することが特徴付けられており、免疫細胞及び腫瘍細胞の生物活性を操作するために使用され得る。
より小さいサイズのエクソソームは、他のより大きいサイズの原形質膜粒子と比較して、エクソソームの生理学的障壁及び生体内分布によるエクソソームの拡散を増加させる可能性が高い。更に、より小さいサイズのエクソソームにより、エクソソームの静脈内注射が可能であり、環循系を介したNK細胞の増殖及び生体内分布を改善し得る。
場合によっては、エクソソームは、直径30〜100nmである。
エクソソームの使用
少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む、NK細胞の数を増加させるための方法が開示されており、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物であり、NK細胞は、in vitro、in vivo、又はex vivoでNK−刺激エクソソームと接触する。NK細胞は、同種移植手順、半合致移植手順、又はin vivo免疫療法手順で、NK−刺激エクソソームに接触され得る。いくつかの態様において、同種移植、半合致移植、又はin vivo免疫療法におけるNK−刺激エクソソームの使用は、移植片対宿主病(GVHD)を引き起こさない。
治療方法
NK仲介溶解に影響されやすい細胞を治療するための方法が開示されており、この方法は、接触させたNK細胞を含む有効量の組成物を投与することを含み、接触させたNK細胞は、少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む方法によって生成され、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物である。いくつかの態様において、NK仲介溶解に影響されやすい細胞は、ウイルスに感染している場合がある。NK仲介溶解に影響されやすい細胞は、AML、乳癌、膀胱癌、結腸及び直腸癌、腎臓癌、肺癌、前立腺癌、甲状腺癌、及び子宮癌を含んでいる場合がある。
幹細胞移植後の再発のリスクを低減するための方法と、接触させたNK細胞を含む有効量の組成物を投与することを含む補助療法を提供するための方法と、が開示されており、接触させたNK細胞は、少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含む方法によって生成され、エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物である。
NK細胞の数を増加させるために使用される増殖したNK細胞、組成物、及び/又は方法は、NK細胞仲介溶解に影響されやすい癌の患者、及び造血幹細胞移植を受けた患者のための治療方法として使用され得る。NK細胞増殖組成物及び方法は、残存腫瘍細胞の増加したクリアランス及び/又は再発防止のための幹細胞移植後に、細胞毒性NK細胞の量を増加させるために使用され得る。NK細胞増殖組成物及び方法はまた、ウイルス感染患者の治療にも使用され得る。
NK細胞増殖組成物及び方法は、NK細胞輸注後の治療方法として使用することができ、NK細胞療法の有効性(即ち、寛解を達成した患者及び/又は寛解を維持している患者の数)を増加させるための細胞毒性NK細胞の数及びin vivoでの持続性を増加させる。
NK細胞増殖組成物を含む又はこれを含まないNK細胞は、リンパ腫、大腸癌、肺癌、結腸癌、頭頚部癌、及び乳癌を含むがこれらに限定されない様々な癌の治療のために治療用抗体と組み合わせて使用され、抗体医薬療法に反応し、寛解を達成及び/又は寛解を維持する患者の数を増加させるであろう。
NK細胞の増殖方法は、癌治療、ウイルス感染治療、NK細胞研究、多発性硬化症治療、免疫監視、及び移植片対宿主病治療にとって有益である。任意のNK細胞関連障害は、NK細胞の増殖によって治療又は影響を受け得る。例えば、活性化したT細胞を増加させることで知られる多発性硬化症などの疾患は、開示される組成物で治療することができるが、これは、これらの組成物が、活性化したT細胞を標的化及び死滅させるNK細胞の増殖を引き起こすためである。したがって、開示された組成物は、活性化したT細胞を減少させるために使用され得る。
エクソソームの生成方法
NK細胞−刺激エクソソームの生成方法が開示されており、この方法は、エクソソームの膜内に1種又は2種以上の刺激性ペプチドを包埋することを含む。刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7、及び/又は他のホーミング受容体、DAP12、DAP10、及び/又は他のアダプタータンパク質を含んでいてもよい。刺激性ペプチドは、任意選択的に、1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合され得る。膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つCD4又はIgGを含んでいてもよい。また、代替の膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含んでいてもよい。1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合した1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質を含んでいてもよい。いくつかの態様において、NK細胞−刺激エクソソームは、エクソソームの発現を改善するために操作された細胞株由来であり得、例えば、NK細胞−刺激エクソソームは、細胞株K562−mb21−41BBL由来であり得る。
エクソソームは、多くの異なるタイプの細胞によって分泌された天然ビヒクルであって、様々な体液中に見出される(Whiteside 2013)。エクソソームは、脂質及びタンパク質からなり、特定のエクソソームに見られるタンパク質の同一性は、これらを生成した細胞に依存する。したがって、刺激性ペプチド及び/又は膜挿入ペプチドに結合した刺激性ペプチドを発現する細胞株は、エクソソームの膜に包埋された1種又は2種以上の刺激性ペプチドを有するエクソソームを生成し得る。
エクソソームは、当該分野で既知の任意の技術を使用して調製され得る。例えば、細胞によって分泌されたエクソソームは、濾過によって細胞培養培地から単離され得る(図1)。エクソソームを調製するための一般的なプロトコルが使用され得る。
癌の治療方法及びエクソソーム組成物
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK−刺激エクソソームを含む有効量の組成物を投与することを含む、癌を治療するための方法が開示される。NK刺激エクソソームの使用は、NK刺激エクソソームを被験体に投与することを含んでいてもよい(図1)。いくつかの態様において、NK刺激エクソソームの使用は、接触させたNK細胞の集団を得るために、NK刺激エクソソームを、ex vivoでNK細胞に接触させることと、接触させたNK細胞の集団を被験体に投与することと、を含み得る(図1)。
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含む組成物が開示される。1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA、2B4、BCM1/SLAMF2、CCR7、及び/又は他のホーミング受容体を含み得る。刺激性ペプチドは、任意選択的に、1種又は2種以上の膜挿入ペプチドに結合され得る。膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つCD4又はIgGのセグメントを含み得る。あるいは、膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含んでいてもよい。膜挿入ペプチドに結合した1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質を含み得る。NK刺激エクソソームは、エクソソームの発現を改善するために操作された細胞株由来であり得る。NK刺激エクソソームは、細胞株K562−mb21−41BBL由来であり得る。いくつかの態様において、組成物は、医薬担体を更に含んでいてもよい。
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含む組成物で癌を治療することは、これらの組成物の存在下でのNK細胞の数の増殖又は増加によって起こり得る。NK細胞の増殖は、より多くのNK細胞が腫瘍細胞を標的化及び死滅させることを可能にするため、腫瘍細胞を減少させ、最終的に癌の治療又は再発防止につながる。
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含む本明細書に開示される組成物は、予防効果を提供し得る。NK細胞は、免疫監視を提供することで知られる。したがって、NK細胞の増殖をもたらす組成物を投与することは、より多くのNK細胞が免疫監視を提供し、癌発生前に前癌性細胞を標的化及び死滅させることを可能にする。
いくつかの態様において、NK刺激エクソソームの使用は、NK刺激エクソソームの直接注射によってNK刺激エクソソームを被験体に投与して、in vivoでのNK細胞の増殖を引き起こすことを含み得る。
いくつかの態様において、NK刺激エクソソームの使用は、開示された組成物をin vitro又はex vivoで細胞集団に投与することと、その後それらの処理した細胞を被験体に投与することと、を含み得る。例えば、NK刺激エクソソームを含む組成物は、ドナーからアフェレーシスによって単離されたPBMCからのNK細胞に投与することができ、接触させたNK細胞は、同種移植手順又は半合致移植手順で患者に輸注され得る(図1)。組成物はまた、患者からアフェレーシスによって単離されたPBMCからのNK細胞に投与することができ、接触させたNK細胞は、患者に輸注され得る(図1)。
投与
開示された組成物は、in vitro又はin vivoで投与され得る。いくつかの態様において、この方法は、in vitro及びin vivoでの投与の組み合わせを含む。組成物は、薬学的に許容される担体でin vivoで投与され得る。当業者に周知であるように、用語「薬学的に許容される」には、生物学的に又はその他の点で望ましくない物質を含み、即ち、物質は、望ましくない生物学的効果を引き起こすことなく、又は物質が含まれる医薬組成物の他の成分のいずれかと有害な様式で相互作用することなく、エクソソーム又は膜自己挿入ペプチドコンジュゲートと共に被験体に投与され得る。担体は、当業者に周知であるように、活性成分の分解を最小限にするため、及び被験体における任意の有害な副作用を最小限にするため、当然選択される。
本明細書に開示される組成物は、例えば、経口的に、非経口的に(例えば、静脈内に)、筋肉内注射によって、腹腔内注射によって、腫瘍内投与によって、経皮的に、体外に、局所的に投与されてもよく、これには、局所鼻腔内投与又は吸入による投与が含まれる。本明細書で使用するとき、「局所鼻腔内投与」は、鼻孔の一方又は両方を通る鼻及び鼻孔への組成物の送達を含み、噴霧機構若しくは液滴機構による送達、又は原形質膜小胞のエアロゾル化による送達を含み得る。吸入による組成物の投与は、噴霧又は液滴機構による送達を介して鼻又は口を通して行われ得る。送達はまた、挿管を介して呼吸器系(例えば、肺)の任意の領域に直接行われ得る。必要とされる組成物の正確な量は、被験体の人種、年齢、体重及び全身状態、治療される疾患の重症度、使用される特定の組成物、組成物の投与様式などに依存して、被験体によって異なるであろう。適量は、本明細書の教示に鑑みて、通常の実験のみを使用して、当業者によって決定され得る。
医薬担体
本明細書に記載される組成物は、薬学的に許容される担体と組み合わせて治療的に使用され得る。
好適な担体及びこれらの製剤は、例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy(19th ed.)ed.A.R.Gennaro,Mack Publishing Company,Easton,Pa.1995に記載される。典型的には、適量の薬学的に許容される塩を製剤に使用して、製剤等張性を与える。薬学的に許容される担体の例には、これらに限定されないが、生理食塩水、リンゲル溶液、及びデキストロース溶液が挙げられる。溶液のpHは、好ましくは、約5〜約8、より好ましくは、約7〜約7.5である。更に、担体は、抗体を含む固体疎水性ポリマーの半透性マトリックスのような徐放性製剤を含み、マトリックスは、フィルム、リポソーム又は微粒子などの成形品の形態である。例えば、投与経路及び投与される組成物の濃度によって、特定の担体が更に好ましいことは、当業者には明白であろう。
医薬担体は、当業者に既知である。これらは、最も典型的には、滅菌水、生理食塩水、及び生理的pHの緩衝液などの溶液を含む、ヒトへの薬剤投与のための標準的な担体である。組成物は、筋肉内又は皮下に投与され得る。他の化合物は、当業者によって使用される標準的な手順に従って投与されるであろう。
医薬組成物には、選択した分子に加えて、担体、増粘剤、希釈剤、緩衝剤、防腐剤、界面活性剤などが含まれ得る。医薬組成物にはまた、抗菌剤、抗炎症剤、麻酔薬などの、1種又は2種以上の有効成分が含まれ得る。
医薬組成物は、局所治療又は全身治療が望まれているかどうか、及び治療する領域に応じて、多数の方法で投与され得る。投与は、局所的に(眼科的、経腟的、経直腸的、鼻腔内を含む)、経口的に、吸入により、又は非経口的に、例えば静脈内点滴、皮下、腹腔内、若しくは筋肉内注射によって行われ得る。開示された抗体は、静脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、腔内、又は経皮的に投与され得る。
非経口的投与の製剤は、滅菌水溶液又は非水溶液、懸濁液、及び乳濁液を含む。非水溶液の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブオイルなどの植物油、及びオレイン酸エチルなどの注射用有機エステルである。水性担体は、生理食塩水及び緩衝媒体を含む、水、アルコール性/水性溶液、乳濁液又は懸濁液を含む。非経口ビヒクルは、塩化ナトリウム溶液、リンゲルデキストロース(Ringer's dextrose)、デキストロース及び塩化ナトリウム、乳酸加リンゲル(lactated Ringer's)、又は不揮発性油を含む。静脈内ビヒクルは、流体及び栄養補充剤、電解質補充剤(例えば、リンゲルデキストロースに基づくもの)などを含む。防腐剤及び他の添加剤はまた、例えば、抗菌剤、抗酸化剤、キレート剤、及び不活性ガスとして存在し得る。
局所投与のための製剤には、軟膏、ローション、クリーム、ゲル、液滴、坐剤、スプレー、液体、及び粉末が挙げることができる。従来の医薬担体、水性、粉末、又は油性基剤、増粘剤などが、必要又は望ましい場合がある。
経口投与のための組成物には、粉末又は顆粒、水若しくは非水性媒体中の懸濁液又は溶液、カプセル、小袋、又はタブレットが挙げられる。増粘剤、香味料、希釈剤、乳化剤、分散助剤、又は結合剤が望ましい場合がある。
いくつかの組成物は、塩酸、臭化水素酸、過塩素酸、硝酸、チオシアン酸、硫酸、及びリン酸などの無機酸類と、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、乳酸、ピルビン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、及びフマル酸などの有機酸類と、の反応によって、又は水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウムなどの無機塩基と、モノ、ジ、トリアルキル並びにアリールアミン及び置換エタノールアミンなどの有機塩基類と、の反応によって形成される、薬学的に許容される酸又は塩基付加塩として、潜在的に投与され得る。
併用療法
癌、ウイルス感染、多発性硬化症、及び移植片対宿主病の治療方法が開示されており、これらの方法は、開示された組成物のうち1つと、治療される疾病又は障害の既知の治療と、を組み合わせて被験体に投与することを含む。例えば、癌の治療方法が開示されており、この方法は、1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含む有効量の組成物と、これらに限定されないが、化学療法、免疫療法、放射線療法、又は疼痛療法などの既知の癌治療と、を組み合わせて投与することを含む。
免疫療法には、2つの異なる種類があり、受動免疫療法は、免疫系の成分を使用して、必ずしも患者内の免疫応答を開始させることなく、癌細胞に対する標的細胞傷害活性を指向する一方、能動免疫療法は、内在性免疫応答を積極的に引き起こす。受動的な計画には、特異的抗原に応答するB細胞によって生成されるモノクローナル抗体(mAb)の使用が含まれる。1970年代のハイブリドーマ技術の開発及び腫瘍特異抗原の同定は、免疫系による破壊のために腫瘍細胞を特異的に標的化することができるmAbの医薬開発を可能にした。これまでのところ、mAbは、免疫療法の最大の成功事例であり、2012年に最もよく売れた抗癌剤の上位3位はmAbであった。リツキシマブ(Rituxan,Genentech)はそのうちの1つであり、これは、非ホジキンリンパ腫(NHL)などのB細胞悪性腫瘍の表面上で高度に発現されるCD20タンパク質に結合する。リツキシマブは、化学療法と組み合わせた、NHL及び慢性リンパ性白血病(CLL)の治療のための使用がFDAによって承認されている。他の重要なmAbは、トラスツズマブ(Herceptin;Genentech)であり、これは、HER2の発現を標的化することによって、HER2(ヒト上皮成長因子受容体2)−陽性乳癌の治療を変革した。
最適な「キラー」CD8T細胞応答を生成するためには、T細胞受容体活性化に加えて同時刺激も必要であり、これらは、OX40(CD134)及び4−1BB(CD137)を含む、腫瘍壊死因子受容体ファミリーメンバーの連結を介して提供され得る。OX40は、活性化(アゴニスト)抗OX40mAbによる治療が、T細胞の分化及び細胞溶解機能を増強して、様々な腫瘍に対して抗腫瘍免疫を高めるため、特に興味深い。
いくつかの実施形態において、開示されたワクチンは、キメラ抗原受容体(CAR)、T細胞受容体(TCR)、及び腫瘍浸潤リンパ球(TIL)などの、養子免疫療法(ACT)と組み合わせて使用される。
用語「腫瘍浸潤リンパ球」又は「TIL」は、血流を離れて腫瘍内に流入した白血球を指す。T細胞などの、腫瘍浸潤リンパ球を含むリンパ球の増殖は、当該技術分野において周知であるように、多数の方法のいずれかによって達成され得る。例えば、T細胞は、フィーダーリンパ球及びインターロイキン−2(IL−2)、IL−7、IL−15、IL−21、又はこれらの組み合わせの存在下で、非特異的T細胞受容体刺激を使用して急速に増殖され得る。非特異的T細胞受容体刺激は、例えば、マウスモノクロナール抗CD3抗体である、約30ng/mLのOKT3を含み得る(Ortho−McNeil(R)(Raritan,N.J.)又はMiltenyi Biotec(Bergisch Gladbach,Germany)から入手可能)。あるいは、T細胞は、約200〜400Ill/mL、例えば300lU/mLのIL−2又はIL−15(IL−2が好ましい)などのT細胞増殖因子の存在下で、in vitroで末梢血単核細胞(PBMC)を1種又は2種以上の抗原(エピトープなどの、その抗原性部分、又は癌細胞を含み、これらは例えば、およそ0.3μMのMART−1:26〜35(27L)又はgp100:209〜217(210M)で、ヒト白血球型抗原A2(HLA−A2)結合ペプチドなどのベクターから任意選択的に発現させることができる)で刺激することによって急速に増殖され得る。in vitroで誘発したT細胞は、HLA−A2発現抗原提示細胞にパルスした癌と同じ抗原で再刺激することによって急速に発現する。あるいは、T細胞は、例えば、照射された自己リンパ球で、又は照射されたHLA−A2+同種リンパ球及びIL−2で、再刺激され得る。増殖したTILの特異的腫瘍反応性は、当該分野において周知の任意の方法で試験することができ、例えば、腫瘍細胞との共培養後にサイトカイン放出(例えば、インターフェロンガンマ)を測定することによって試験され得る。一実施形態において、自己ACT法は、細胞の急速な増殖前に、CD8+T細胞の培養TILを濃縮することを含む。IL−2でのTILの培養後、T細胞を、例えば、(例えば、CliniMACS<plus>CD8マイクロビーズシステム(Miltenyi Biotec)を用いる)CD8マイクロビーズ分離を用いて、CD4+細胞について枯渇させ、CD8+細胞について濃縮する。いくつかの実施形態において、自己T細胞の増殖及び活性化を促進するT細胞増殖因子は、自己T細胞と同時に、又は自己T細胞に続いて、哺乳動物に投与される。T細胞増殖因子は、自己T細胞の増殖及び活性化を促進する任意の好適な増殖因子であり得る。好適なT細胞増殖因子の例には、インターロイキン(IL)−2、IL−7、IL−15、IL−12、及びIL−21が挙げられ、これらは単独で使用するか、又はIL−2及びIL−7、IL−2及びIL−15、IL−7及びIL−15、IL−2、IL−7及びIL−15、IL−12及びIL−7、IL−12及びIL−15、若しくはIL−12及びIL2などの様々な組み合わせで使用することができる。
多くの抗癌剤もまた、本発明の方法及び組成物との組み合わせのために利用可能である。以下は、放射線治療と併用され得る抗癌(抗悪性腫瘍)剤の非包括的なリストである。アシビシン、アクラルビシン、塩酸アコダゾール、アクロニン、アドゼレシン、アルデスロイキン、アルトレタミン、アンボマイシン、酢酸アメタントロン、アミノグルテチミド、アムサクリン、アナストロゾール、アントラマイシン、アスパラギナーゼ、アスペルリン、アザシチジン、アゼテパ、アゾトマイシン、バチマスタット、ベンゾデパ、ビカルタミド、ビサントレン塩酸塩、ビスナフィドジメシレート、ビゼレシン、ブレオマイシン硫酸塩、ブレキナルナトリウム、ブロピリミン、ブスルファン、カクチノマイシン、カルステロン、カラセミド、カルベチマー、カルボプラチン、カルムスチン、カルビシン塩酸塩、カルゼルシン、セデフィンゴール、クロラムブシル、シロレマイシン、シスプラチン、クラドリビン、クリスナトールメシレート、シクロホスファミド、シタラビン、ダカルバジン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン塩酸塩、デシタビン、デキソルマプラチン、デザグアニン、デザグアニンメシレート、ジアジクオン、ドセタキセル、ドキソルビシン、ドキソルビシン塩酸塩、ドロロキシフェン、ドロロキシフェンクエン酸塩、プロピオン酸ドロモスタノロン、デュアゾマイシン、エダトレキサート、エフロミチン塩酸塩、エルサミトルシン、エンロプラチン、エンプロマート、エピプロピジン、エピルビシン塩酸塩、エルブロゾール(Erbulozole)、エソルビシン塩酸塩、エストラムスチン、エストラムスチンリン酸ナトリウム、エタニダゾール、エチオダイズド油I 131、エトポシド、リン酸エトポシド、エトプリン、塩酸ファドロゾール、ファザラビン、フェンレチニド、フロクスウリジン、リン酸フルダラビン、フルオロウラシル、フルロシタビン(Flurocitabine)、ホスキドン、フォストリエシンナトリウム、ゲムシタビン、ゲムシタビン塩酸塩、金(Au)198、ヒドロキシ尿素、イダルビシン塩酸塩、イホスファミド、イルモホシン、イプロプラチン、イリノテカン塩酸塩、ランレオチド酢酸塩、レトロゾール、リュープロリド酢酸塩、リアロゾール塩酸塩、ロメトレキソールナトリウム、ロムスチン、ロソキサントロン塩酸塩、マソプロコール、メイタンシン、塩酸メクロレタミン、酢酸メゲストロール、酢酸メレンゲストロール、メルファラン、メノガリル、メルカプトプリン、メトトレキサート、メトトレキサートナトリウム、メトプリン、メツレデパ、ミチンドミド、ミトカルシン、ミトクロミン、ミトギリン、ミトマルシン、マイトマイシン、ミトスペル、ミトタン、ミトキサントロン塩酸塩、ミコフェノール酸、ノコダゾール、ノガラマイシン、オルマプラチン、オキシスラン、パクリタキセル、ペグアスパラガーゼ、ペリオマイシン、ペンタムスチン、ペプロマイシン硫酸塩、ペルホスファミド、ピポブロマン、ピポスルファン、ピロキサントロン塩酸塩、プリカマイシン、プロメスタン、ポルフィマーナトリウム、ポルフィロマイシン、プレドニマスチン、プロカルバジン塩酸塩、ピューロマイシン、ピューロマイシン塩酸塩、ピラゾフリン、リボプリン、ログレチミド、サフィンゴール、サフィンゴール塩酸塩、セムスチン、シムトラゼン、スパルホサートナトリウム、スパルソマイシン、スピロゲルマニウム塩酸塩、スピロムスチン、スピロプラチン、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、塩化ストロンチウムSr 89、スロフェヌル、タリソマイシン、タキサン、タキソイド、テコガランナトリウム、テガフール、テロキサントロン塩酸塩、テモポルフィン、テニポシド、テロキシロン、テストラクトン、チアミプリン、チオグアニン、チオテパ、チアゾフリン、チラパザミン、トポテカン塩酸塩、トレミフェンクエン酸塩、酢酸トレストロン、リン酸トリシリビン、トリメトレキサート、グルクロン酸トリメトレキサート、トリプトレリン、ツブロゾール塩酸塩、ウラシルマスタード、ウレデパ、バプレオチド、ベルテポルフィン、硫酸ビンブラスチン、硫酸ビンクリスチン、ビンデシン、硫酸ビンデシン、硫酸ビネピジン、硫酸ビングリシナート、硫酸ビンロイロシン、ビノレルビン酒石酸塩、硫酸ビンロシジン、硫酸ビンゾリジン、ボロゾール、ゼニプラチン、ジノスタチン、ゾルビシン塩酸塩。
いくつかの態様において、癌治療薬及びNK刺激エクソソームは、同じ組成物中で調製され得る。いくつかの態様において、癌治療薬及びNK−刺激エクソソームは、異なる組成物中で調製され得る。
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームと、癌治療薬と、を含む組成物は、同時に又は異なる時間に投与され得る。いくつかの態様において、1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームは、治療される疾患又は障害の既知の治療薬の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、若しくは31日前又は後に投与される。いくつかの態様において、1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームは、治療される疾患又は障害の既知の治療薬の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11若しくは12カ月前又は後に投与される。
装置
1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含む装置が開示される。例えば、アフェレーシス中に使用される容器は、1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含み得る。したがって、アフェレーシスの間、容器を通過する細胞は、NK刺激エクソソームとインキュベーションするか、又はこれと接触させた状態で配置することができ、NK細胞の刺激及び最終的にはNK細胞の増殖を可能にする。
キット
上述した物質及び他の物質は、開示された方法の実施、又はその実施を助けるために有用なキットとして、任意の適切な組み合わせで共に梱包することができる。与えられたキットの中のキットの成分が、開示された方法で共に使用するように設計及び適合される場合、有用である。
開示されたキットはまた、刺激性ペプチドを含み得る。キットは、NK刺激エクソソームを調製するための成分を更に含み得る。
定義
本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用されるとき、単数形「a」、「an」、及び「the」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を包含することに留意が必要である。したがって、例えば、「エクソソーム(an exosome)」への言及は、複数のかかるエクソソームを含み、「刺激性ペプチド(the stimulatory peptide)」への言及は、1種又は2種以上の刺激性ペプチド及び当業者に周知のその等価物への言及である。
「エクソソーム」は、生きた細胞によって生成又は分泌された膜小胞を指す。この用語は、遊離脂質成分由来の合成リポソーム又は破壊した細胞脂質膜を処理することによって形成した原形質膜小胞を含まない。この用語はまた、微小胞、エピディディモソーム(epididimosome)、アルゴソーム、エクソソーム様小胞、プロミニノソーム、デックス、テックス、アーキオソーム(archeosome)、及びオンコソームを含むが、それは、これらが細胞によって生成又は分泌される場合に限る。いくつかの実施形態において、小胞は、多胞体が原形質膜と融合すると、細胞から放出される。場合によっては、小胞は、原形質膜から直接放出される。
「NK−刺激エクソソーム」又は「NK細胞−刺激エクソソーム」又は「NK刺激エクソソーム」は、NK細胞の生成若しくはNK細胞の数の増加を刺激することが可能なエクソソーム、及び/又は、NK細胞の細胞傷害活性によって溶解される標的細胞へのホーミング/標的化を強化することを含むが、これに限定されない、NK細胞活性を強化することが可能なエクソソームを指す。「NK−刺激エクソソーム」又は「NK細胞−刺激エクソソーム」又は「NK刺激エクソソーム」は、1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含み得る。
「原形質膜小胞」は、細胞からの原形質膜の調製物又は人工的に作製した原形質膜若しくはリポソームを指す。
「膜挿入ペプチド」は、細胞膜に挿入又は繋留することが可能なペプチドである。
「刺激性ペプチド」は、NK細胞の表面に存在する活性化受容体に結合する刺激性リガンドを指す。刺激性ペプチドはまた、NK細胞の増殖、刺激、活性化、又はNK細胞への接着を引き起こす薬剤を指す。刺激性ペプチドは、サイトカイン、接着分子、又はNK細胞活性化剤であり得る。「調節」又は「調節すること」は、本明細書で使用するとき、増加又は減少を指す。調節することは、正常な機能と比較して任意の差につながる。例えば、免疫系を調節することは、免疫細胞を増加又は減少させることを指す。
「任意選択的」又は「任意選択的に」は、引き続いて記載された事象、状況、又は物質が、存在してもしなくてもよいことと、説明が、事象、状況、又は物質が発生若しくは存在する場合の例、及びそれらが発生若しくは存在しない場合の例を含むことと、を意味する。
「接触させること」は、本明細書で使用するとき、実体が互いに影響を与え得るように、1つ又は2つ以上の実体を近接させることを意味する。「接触させること」は、物理的接触を含んでもよいし、含まなくてもよい。「接触させる」、「接触させた」、「接触させること」、及びこれらの変形は、直接的又は間接的な相互作用を介して曝露され、影響を与えることを更に含み、その効果は、細胞間又は分子相互作用を含むがこれらに限定されない相互作用によって媒介されてもされなくてもよく、これと協調してもしなくてもよく、あるいは、これの結果であってもなくてもよい。
本明細書で使用するとき、用語「被験体」は、開示された組成物を、例えば、実験、診断、及び/又は治療目的で投与することができる任意の生物を指す。典型的な被験体には、動物(例えば、非ヒト霊長類、及びヒトなどの哺乳動物、鳥類、猫、犬、羊、山羊、牛、馬、及び豚などの家庭内動物又は家畜、ネズミ、ラット、及びモルモットなどの実験動物、ウサギ、魚、爬虫類、動物園及び野生の動物)が挙げられる。典型的に、「被験体」は、ヒト及び霊長類などの哺乳動物を含む動物などである。被験体はまた、細胞又は細胞株を指し得る。
本明細書において、範囲は、「約」1つの特定の値から、及び/又は「約」別の特定の値までとして表されてもよい。また、そのような範囲が表されている場合、文脈上特に指示がない限り、1つの特定の値から及び/又は他の特定の値までの範囲が特に考慮され、開示されると考えられる。同様に、値が近似値として表される場合、先行する「約」の使用によって、特定の値は、文脈上別段の指示がない限り、開示されるべきと考えられる別の具体的に考慮される実施形態を形成することが理解されよう。文脈上別段の指示がない限り、範囲のそれぞれの端点が、他の端点に関して及び他の端点とは独立して両方とも有意であると更に理解されるであろう。最後に、明示的に開示された範囲内に含まれる個々の値及び部分的範囲の値の全ても具体的に企図され、文脈上別段の指示がない限り、開示されると考えるべきであることを理解されたい。特定の場合において、これらの実施形態のいくつか又は全てが明示的に開示されているかどうかにかかわらず、上記は適用される。
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、開示された方法及び組成物が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されているものと類似している又は同等の任意の方法及び物質が、本発明の方法及び組成物の実施又は試験において使用され得るが、特に有用な方法、装置、及び物質は、記載されるとおりである。本明細書に引用した論文及びそれらが引用されている資料は、参照により具体的に本明細書に組み込まれる。本明細書中のいかなるものも、本発明が、先行発明の効力によってこのような開示に対して先行する権利を与えられていないことを認めるものとして解釈されるべきではない。いかなる参考文献も先行技術を構成するとは認められない。参考文献の議論では、著者の主張が述べられており、出願人は、引用した文献の正確性及び適切性に異議申し立てする権利を留保している。本明細書において多数の論文が参照されているが、そのような参考文献は、これらの文献のいずれかが当該技術分野における一般的な知識の一部をなすことを認めるものではないことは明らかである。
本明細書の説明及び「特許請求の範囲」の全体を通して、単語「含む(comprise)」及び本単語の変化形(例えば、「comprising」及び「comprises」)は、「含むが、これらに限定されない」を意味しており、例えば、他の添加剤、構成成分、整数又は工程を除外することを意図するものではない。特に、1つ若しくは2つ以上の工程又は操作を含むと述べられた方法では、各工程が、(工程が、「からなる」などの制限用語を含まない限り)列挙されたものを含むことが具体的に企図されており、これは、各工程が、例えば、工程に列挙されていない他の添加剤、成分、整数、又は工程を除外することを意図するものではない。
開示された方法及び組成物のために使用され得る、これらと併用して使用され得る、これらを調製するために使用され得る、又はこれらの生成物である、物質、組成物、及び化合物が開示される。これら及び他の物質が本明細書で開示されており、これらの物質の組み合わせ、サブセット、相互作用、群などが開示されている場合、これらの化合物のそれぞれの様々な個々及び集合的な組み合わせ及び順列の具体的な言及は、明示的に開示されていない場合があるが、それぞれが具体的に企図され、本明細書に記載されることを理解されたい。例えば、膜自己挿入ペプチドコンジュゲートが開示及び議論されており、膜自己挿入ペプチドコンジュゲートを含む多数の分子に対してなされる多数の修飾が議論されている場合、膜自己挿入ペプチドコンジュゲートと可能な修飾との組み合わせ及び置換はいずれも全て、特にそれとは反対の指示がない限り、具体的に企図される。したがって、分子A、B、及びCのクラスが開示されており、同様に分子D、E、及びFのクラス及び分子A〜Dの組み合わせの例が開示されている場合、更にそれぞれが個々に列挙されていない場合、それぞれが個々に及び集合的に考慮される。したがって、本例は、A〜E、A〜F、B〜D、B〜E、B〜F、C〜D、C〜E、及びC〜Fの組み合わせのそれぞれが具体的に企図されており、A、B、及びC;D、E、及びF;並びにA〜Dの例示的な組み合わせの開示から開示されると考えられるべきである。同様に、これらの任意のサブセット又は組み合わせも、具体的に考慮及び開示される。したがって、例えば、A〜E、B〜F、及びC〜Eの下位群が具体的に企図され、A、B、及びC;D、E、及びF;並びにA〜Dの例示的な組み合わせの開示から開示されると考えられるべきである。この概念は、本出願の全ての態様に適用され、開示された組成物の作製及び使用方法における工程を含むが、これに限定されない。したがって、実行され得る様々な追加工程がある場合、これらの追加工程のそれぞれは、開示された方法の任意の特定の実施形態又は実施形態の組み合わせと共に実行することができ、それぞれのかかる組み合わせは具体的に企図されており、開示されると考えられる。
実施例1:粗製エクソソームの調製によるNK細胞の増殖
結果
本明細書において実証するように、NK細胞の増殖は、K562−mb21−41BBL刺激細胞の培養由来のエクソソームを使用することによって発生し得る。これらの細胞は、NK細胞を非常に強く増殖し、培養開始前に末梢血単核細胞(PBMC)混合物からNK細胞を単離する必要がないと報告されているため、K562−mb21−41BBLの培養を、エクソソームの単離のために選択した。更に、刺激性リガンド41BBL及びmbIL21の存在は、抗体染色によって容易に追跡して、フィーダー細胞上でのこれらの分子の発現及び単離したエクソソームでのこれらの分子の存在を確認することができる。
本実験は、刺激細胞の培養由来のエクソソームが、刺激細胞と同様の方法でNK細胞の増殖を支持したかどうかを試験するために行った。PBMCを50U/mLのIL−2の培養に曝露し、K562−mb21−41BBL小胞の培養培地から単離した粗製エクソソームの濃度を24日間にわたって減少させたとき、PBMC混合物中のNK細胞内容物が増加した(図4)。エクソソームの濃度は、エクソソームに包埋されたタンパク質の濃度によって示される。粗製エクソソームの調製物は、エクソソームのより高い濃度で培養の増殖を阻害する、培養由来の特定の物質を含む可能性が高い。しかし、粗製エクソソームの調製は、希釈したときに、より効果的であった。使用したエクソソームの希釈濃度(50μg/mL)では、NK細胞のおよそ240倍の増殖が観察され、NK細胞の割合は、70%以上増加した。したがって、この実験は、NK細胞が、フィーダー細胞を含まない刺激性リガンドを包埋したエクソソームを使用して、PBMC混合物内で選択的に増殖され得ることを示す。
材料及び方法
細胞株K562−mb15−41BBL及びK562−mb21−41BBL(K562−clone9.mbIL21)はそれぞれ、Dr.Dario Campana(St.Jude Children’s Research Hospital)及びDr.Dean Lee(MD Anderson)から取得した。使用したK562細胞株は、American Tissue Culture Collection(ATCC)から購入した。粗製エクソソームを刺激するNK細胞の調製は、次のように行った。K562−mb21−41BBL細胞を、10%のFBSを補充したRPMI培地で培養し、培養を1Lまでスケールアップした。スケールアップ後、K562−mb21−41BBL培養を、2マイクロモルのモネシンで処理した。培地を10N(1,000×g)での遠心分離によって細胞培養から取り出し、細胞をペレット化した。取り出した培地は、0.45μmのフィルタを使用して濾過し、その後100KDa MWCO膜を使用して濃縮した。BCAアッセイを使用して、エクソソーム及び培地に包埋されたタンパク質の、結合した見掛けのタンパク質濃度を決定した。
Ficol−Paque密度勾配によって血液から単離したPBMCは、10%FBS、50U/mLのIL−2で補充したSCGM Cell Gro培地で増殖し、エクソソームの濃度を低下させた。細胞は、5%COの加湿雰囲気において37℃に維持した。5日目から、培地の半分を新鮮な培地と置換することによって、培養培地を1日おきに交換し、培養培地の置換によって除去したエクソソームを置換した。細胞は1日おきに数え、培養内容物を確認した。
実施例2:エクソソームの特徴付け
NK細胞刺激エクソソームを、K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離した。細胞を、およそ1×10細胞/mLの密度まで培養し、洗浄し、無血清RPMIで再懸濁し、2μMのモネンシンで処理した。細胞を、10分間10N(1000×g)で遠心分離することによって除去し、その後0.22μmのPES膜を通して濾過した。濾過した培地はその後、100,000KDa MWCO膜を使用して限外濾過することによって濃縮した。
図2A〜図2Dは、K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームの特徴付けを示す。エクソソームは、PBS中で再懸濁し、NanoSight NS300(Malvern)を用いたビデオ顕微鏡法のナノ粒子トラッキング解析(NTA)によって特徴付けした。NTAは、光散乱強度及び拡散速度論の分析に基づいて粒度を決定する。単一フレームの光散乱画像(図2A)及び粒度分布のビニングされたヒストグラム(図2B)が示されている。IL−21の存在は、抗−IL21抗体を用いてウエスタンブロット解析によって免疫化学的に確認した(図2C)。抗IL−21抗体結合金ナノ粒子(GNP)を使用する解析(図2D)は、アイソタイプ対照抗体と結合したGNPの増加がないのと比較して、抗IL−21抗体結合GNPで動的光散乱強度の経時的な増加が観察される、エクソソームサンプルを持つIL−21の存在を示す。
図3A及び3Bは、K562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームが、未選択のPBMC由来のNK細胞の特異的な増殖を刺激することを示す。初期濃度が100,000NK細胞/mLの未選択のPBMCを、10%FBSで補充したSCGM培地において、総タンパク質が35ng/mLのK562−mb21−41bbl細胞の培地から単離したエクソソームと共に培養した。初期の遅延後、NK細胞は、20日間にわたり平均270倍に指数関数的に増殖し(図3A)、総リンパ球の相対存在量が74%に増加した(図3B)。培養は、エクソソームを含む新鮮な培地で、1日おきに再懸濁した。遺伝子導入により発現されるmbIL−21及び4−1BBLを有さない通常の非形質転換K562の培養から単離したエクソソームは、NK細胞の増殖を誘導しなかった。全ての培養は二通りに増殖し、マーカーは、標準偏差を表す誤差バーを持つ平均を表す。
エクソソームで増殖したNK細胞を、K562 CML腫瘍細胞に対する細胞毒性について分析した。K562細胞は、TFL4色素で前標識した。標的腫瘍細胞は、37℃、5%CO雰囲気中で2時間にわたり、示されたE:T比で、NK細胞と0.5×10K562細胞/mLで共培養した。その後細胞を、Annexin V−FITCを含むAnnexin V標識緩衝剤中で遠心分離及び再懸濁し、4℃で15分間インキュベーションした。標識細胞は、250μLに希釈し、Accuri機器(BD Bioscience)のフローサイトメトリーによって分析した。図4は、エクソソームで刺激され増殖したNK細胞が、K562細胞に対して細胞毒性であることを示す。未選択のPBMCを、35ng/mLの総タンパク質でK562−mb21−41bbl細胞の培養から単離したエクソソームで培養し、K562細胞に対する細胞毒性を分析するために使用した。比較のため、NK細胞はまた、K562−mb21−41bblフィーダー細胞及びPM21−粒子(200μg/mL)で増殖した。エクソソームで増殖したNK細胞(Ex21−NK細胞●)の細胞毒性は、フィーダー細胞で増殖したNK細胞(FC21−NK細胞▲)又はIL−21結合原形質膜粒子で増殖したNK細胞(PM21−NK細胞■)と比較して、わずかに低い。
PBMCとK562−mb21−41bblフィーダー細胞との共培養中でのエクソソームの存在は、ビデオ顕微鏡法によって確認した。図5A〜図5Eは、PBMCを持つフィーダー細胞(100,000NK細胞/mL)として、かつ10倍過剰のフィーダー細胞として培養内でK562−mb21−41bblによって生成され、その後生きた細胞の画像形成段階を備えたPerkin Elmer Ultraview Microscopyシステムの10倍の対物レンズにより、18時間にわたって画像化された、エクソソームを示す。数分〜約1時間後の間(図5A)、AF647標識の癒着を観察する。数時間後(図5B)、細胞内エンドソーム及び多小胞体の形成が観察される。その後、無細胞エクソソームが観察される(図5C及び図5D)。ライブ画像化した共培養からのサンプルを得て抗CD3及び抗CD56で染色し、蛍光共焦点顕微鏡法によって画像化した(図5E)。NK細胞は、AF647標識を摂取又はその後結合したが、T細胞は、優先的に摂取又は結合を行わない。示されているよりも広い領域が統計的妥当性について検査され、Z軸に沿った10個のスライスが画像化され、細胞内及び細胞外事象を識別した。
開示された方法及び組成物は、変化し得るため、記載された特定の方法論、プロトコル、及び試薬に限定されないことが理解されよう。本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するための目的のものにすぎず、添付の「特許請求の範囲」によってのみ限定されるであろう本発明の範囲を限定することを意図しないことも理解するべきである。
当業者は、本明細書に記載された方法及び組成物の特定の実施形態に対する多くの等価物を、日常的な実験のみを用いて、認識するか又は確認することができるであろう。かかる等価物は、以下の特許請求の範囲によって包含されるものとする。

Claims (35)

  1. NK細胞の数を増加させるための方法であって、
    少なくとも1つのNK細胞を、エクソソーム膜に存在する1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含む少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含み、該エクソソームは、エクソソーム分泌細胞の細胞外産物である、方法。
  2. 前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7、DAP12、及びDAP10からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、膜挿入ペプチドに結合される、請求項1に記載の方法。
  4. 前記膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つ、膜挿入が可能な融合ペプチドを含み、前記融合ペプチドは、IG4、CD4、又はこれらの組み合わせのセグメントを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 膜挿入ペプチドに結合した前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質である、請求項3に記載の方法。
  6. 前記膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含む、請求項3に記載の方法。
  7. 前記NK細胞は、未選択の末梢血単核細胞(PBMC)の集団に存在する、請求項1に記載の方法。
  8. 前記エクソソームは、エクソソームの発現を改善するために操作される細胞株によって生成される、請求項1に記載の方法。
  9. 前記NK細胞は、in vitro、in vivo、又はex vivoで前記NK−刺激エクソソームと接触している、請求項1に記載の方法。
  10. 前記NK細胞は、硬膜外腔内で、腹腔内、皮下、又は静脈内においてin vivoで増殖する、請求項9に記載の方法。
  11. 前記NK細胞は、同種移植手順、半合致移植手順、又はin vivo免疫療法手順で前記NK−刺激エクソソームと接触する、請求項9に記載の方法。
  12. 同種移植、半合致移植、又はin vivo免疫療法におけるNK−刺激エクソソームの使用は、移植片対宿主病(GVHD)を引き起こさない、請求項11に記載の方法。
  13. 請求項1の方法に従って接触させたNK細胞を含む有効量の組成物を投与することを含む、NK仲介溶解に影響されやすい細胞を処理するための方法。
  14. 前記NK仲介溶解に影響されやすい細胞は、ウイルス感染している、請求項13に記載の方法。
  15. 前記NK仲介溶解に影響されやすい細胞には、AML、乳癌、膀胱癌、結腸及び直腸癌、腎臓癌、肺癌、前立腺癌、甲状腺癌、及び子宮癌を含む、請求項13に記載の方法。
  16. 請求項1の方法に従って接触させたNK細胞を含む有効量の組成物を投与することを含む、幹細胞移植後の再発のリスクを低減するための方法。
  17. エクソソームの膜内に1種又は2種以上の刺激性ペプチドを包埋することを含む、NK細胞−刺激エクソソームの生成方法。
  18. 前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、IL−21、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7、DAP12、及びDAP10からなる群から選択される、請求項17に記載の方法。
  19. 前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、膜挿入ペプチドに結合される、請求項17に記載の方法。
  20. 前記膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つCD4又はIgGを含む、請求項19に記載の方法。
  21. 膜挿入ペプチドに結合した前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質である、請求項19に記載の方法。
  22. 前記膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含む、請求項19に記載の方法。
  23. 前記NK細胞−刺激エクソソームは、エクソソームの発現を改善するために操作される細胞株由来である、請求項17に記載の方法。
  24. 1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK−刺激エクソソームを含む有効量の組成物を投与することを含む、癌を治療するための方法。
  25. (a)1種又は2種以上の刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを、ex vivoでNK細胞に接触させて、接触させたNK細胞の集団を得ることと、(b)該接触させたNK細胞の集団を被験体に投与することと、を含む、癌を治療するための方法。
  26. 4−1BBL及びIL−21刺激性ペプチドを含むNK刺激エクソソームを含む、組成物。
  27. 4−1BBL、IL−2、IL−12、IL−18、MICA/B、ULBP2、ICAM−1、2B4、BCM1/SLAMF2、CD155、CD112、CCR7、DAP12、及びDAP10からなる群から選択される1種又は2種以上の刺激性ペプチドを更に含む、請求項26に記載の組成物。
  28. 前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、膜挿入ペプチドに結合される、請求項26に記載の組成物。
  29. 前記膜挿入ペプチドは、脂質二重層に対する親和性を持つ、CD4、IgG、又はこれらの組み合わせのセグメントを含む、請求項28に記載の組成物。
  30. 膜挿入ペプチドに結合した前記1種又は2種以上の刺激性ペプチドは、組換えDNAでコードした融合タンパク質である、請求項28に記載の組成物。
  31. 前記膜挿入ペプチドは、ヒトFc、GPI、膜貫通型T細胞受容体、又はpHLIPを含む、請求項28に記載の組成物。
  32. 前記NK刺激エクソソームは、エクソソームの発現を改善するために操作される細胞株由来である、請求項26に記載の組成物。
  33. 医薬担体を更に含む、請求項26に記載の組成物。
  34. NK細胞機能を修飾するための方法であって、少なくとも1つのNK細胞を、少なくとも1つのNK−刺激エクソソームと接触させることを含み、該NK−刺激エクソソームには、NK細胞機能を修飾する機能性核酸が充填されている、方法。
  35. 前記機能性核酸は、microRNA(miRNA)、RNAi、又はこれらの組み合わせを含む、請求項34に記載の方法。
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