JP2018011603A - Tcrアルファ欠損t細胞を増殖させるためのプレtアルファまたはその機能性変種の使用 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】pTアルファまたはその機能性変種をTCRアルファ欠損T細胞で発現させ、それにより機能性CD3複合体を回復させることによって、前記細胞を増殖させる方法により、上記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第61/651,933号、2012年5月25日出願;および米国仮特許出願第61/696,612号、2012年9月4日出願に35 U.S.C.119(e)に基づいて優先権を主張する。
本発明は、細胞療法、より具体的にはプレTCRα(「pTアルファ」)またはその機能性変種をTCRアルファ欠損T細胞で発現させ、それにより機能性CD3複合体を回復させることによって、前記細胞を増殖させる方法に関する。本方法は、ドナー由来の初代T細胞を使用する免疫療法の効率を増強するために特に有用である。本方法は、TCRアルファ欠損T細胞を増殖させるためのpTアルファまたはその機能性変種およびそのようなポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドの使用を含む。そのような操作された細胞は、特異的低頻度切断エンドヌクレアーゼ、好ましくはTALE-ヌクレアーゼを使用することによって得ることができる。本発明は、そのような操作された細胞において悪性または感染細胞を標的化するためのキメラ抗原受容体(CAR)、特に多重鎖CARの使用にさらに関する。本発明は、がんおよびウイルス感染を治療するための標準的および安価な養子免疫療法戦略への道を切り開く。
先行する特性に加えて本発明は、続く記載および添付の図から明らかになる他の特性をさらに含む。本発明のさらに完全な理解およびそれに付随する多数の有利点は、下の詳細な記載と共に次の図を参照することによって同物がさらに理解されることによって容易に得られる。
本明細書で特に定義する場合を除いて、使用されるすべての技術的および科学的用語は、遺伝子治療、生化学、遺伝学および分子生物学の分野の当業者によって通常理解されるものと同じ意味を有する。
具体的な態様では本発明は、特に免疫療法のための、T細胞を操作する方法に関する。具体的には本方法は、
(a)少なくとも
- 免疫抑制薬に対する標的を発現している第1の遺伝子、および
- T細胞受容体(TCR)の構成成分をコードしている第2の遺伝子
を不活性化することによってT細胞を改変する工程
(b)前記細胞を(場合により前記免疫抑制薬の存在下で)増殖させる工程、
を含む。
(a)好ましくは細胞培養由来または血液試料由来のT細胞を用意する工程、
(b)免疫抑制薬に対する標的を発現している前記T細胞中の遺伝子を選択する工程、
(c)前記T細胞に
- 前記免疫抑制薬に対する標的をコードしている前記遺伝子、および
- T細胞受容体(TCR)の構成成分をコードしている少なくとも1つの遺伝子
をそれぞれDNA切断によって、好ましくは二本鎖ブレークによって選択的に不活性化できる低頻度切断エンドヌクレアーゼを導入する工程、
(d)前記細胞を(場合により前記免疫抑制薬の存在下で)増殖させる工程
の少なくとも1つを含む。
(a)好ましくは細胞培養由来または血液試料由来のT細胞を用意する工程、
(b)免疫抑制薬に対する標的を発現している前記T細胞中の遺伝子を選択する工程、
(c)前記T細胞を
- 前記免疫抑制薬に対する標的をコードしている前記遺伝子、および
- T細胞受容体(TCR)の構成成分をコードしている少なくとも1つの遺伝子
をそれぞれDNA切断によって、好ましくは二本鎖ブレークによって選択的に不活性化できる低頻度切断エンドヌクレアーゼをコードしている核酸で形質転換する工程、
(d)前記T細胞で前記低頻度切断エンドヌクレアーゼを発現させる工程、
(e)それらの細胞表面上にTCRを発現していない形質転換されたT細胞を選別する工程、
(f)前記細胞を(場合により前記免疫抑制薬の存在下で)増殖させる工程
を含む。
- 配列番号1から6(GR)、
- 配列番号37、57から60(TCRアルファ)、
- 配列番号38または39(TCRベータ)、および
- 配列番号40、61から65(CD52)
からなる群から選択される標的配列を認識および切断するものである。
(a)前記低頻度切断エンドヌクレアーゼが前記細胞のゲノムの1つの標的化配列において特異的に切断を触媒するように、前記細胞に少なくとも1つの低頻度切断エンドヌクレアーゼを導入する工程、
(b)場合により前記細胞に、前記切断の上流にある配列に対して相同性を有する第1の領域、前記細胞のゲノムに挿入された配列および前記切断の下流にある配列に対して相同性を有する第2の領域を連続的に含む外来性核酸を導入する工程であって、
前記導入される外来性核酸が遺伝子を不活性化し、目的の少なくとも1つの組換えタンパク質をコードしている少なくとも1つの外来性ポリヌクレオチド配列を組み込む工程を含む不活性化工程であってよい。別の実施形態では前記外来性ポリヌクレオチド配列は、CD52、GR、TCRアルファおよびTCRベータからなる群から選択される遺伝子内に組み込まれる。
(a)CD52、GR、TCRアルファおよびTCRベータからなる群から選択される遺伝子内の標的配列に結合するように操作された転写活性化因子様エフェクター(TALE)DNA結合ドメイン;
(b)切断ドメインまたは切断ハーフドメイン
を含むTALE-ヌクレアーゼに関する。
- 配列番号1から6(GR)、
- 配列番号37、57から60(TCRアルファ)、
- 配列番号38または39(TCRベータ)、および
- 配列番号40、61から65(CD52)
からなる群から選択される標的配列を認識および切断するものである。
別の態様では本発明は、前記T細胞pTアルファ(プレTCRαとも称される)またはその機能性変種に導入する工程および前記細胞を(場合によりCD3複合体の刺激を通じて)増殖させる工程を含む、TCRアルファ欠損T細胞を増殖させる方法に関する。好ましい実施形態では方法は、
a)CD3表面発現を支持するためにpTアルファの断片を少なくともコードしている核酸で前記細胞を形質転換する工程、
b)前記細胞で前記pTアルファを発現させる工程、
c)場合により前記細胞を(場合によりCD3複合体の刺激を通じて)増殖させる工程
を含む。
別の実施形態では本発明は、多重鎖キメラ抗原受容体(CAR)(具体的には本発明の操作されたT細胞の産生および増殖に適合された)に関する。多重鎖CARは次の構成成分:
a)FcεRIアルファ鎖の膜貫通ドメインおよび細胞外リガンド結合ドメインを含む1つのポリペプチド、
b)FcεRIベータ鎖のNおよびC末端細胞質側尾部の一部および膜貫通ドメインを含む1つのポリペプチド、ならびに/または
c)FcsRIガンマ鎖の細胞質内尾部および膜貫通ドメインそれぞれの一部を含む2つのポリペプチド
の少なくとも2つを含み、それによりさまざまなポリペプチドが二量体、三量体または四量体CARを形成するように自発的に合わせて多量体化する。
治療用抗腫瘍免疫を活性化するための1つの別の手法は、免疫チェックポイントの遮断である。免疫応答は、刺激および阻害のシグナルの均衡によって制御されている。免疫チェックポイントタンパク質の発現は、腫瘍によって制御不全にされる場合があり、重要な免疫耐性機序である可能性がある。T細胞機能の負の制御因子は、CTLA-4(T細胞活性化およびPDCD1としても周知のプログラム死-1(programmed death-1)(PD1)の経路を下方制御する鍵となる負の制御分子)、膜貫通受容体(活性化されたT細胞上で上方制御されており、そのリガンド(プログラム死リガンド-1、PD-L1)に結合した場合にサイトカイン産生およびT細胞の増殖の減少を導く)(Pardoll 2012)などの分子を含む。したがって阻害シグナルのアンタゴニストは抗原特異的T細胞応答の増幅を生じる。
(a)T細胞を用意する工程、
(b)DNA切断によってPDCD1遺伝子またはCTLA-4遺伝子を選択的に不活性化できる低頻度切断エンドヌクレアーゼを前記T細胞に導入する工程、および
(c)前記細胞を増殖させる工程
の1つを含む。
さらなる実施形態により、既に記載のさまざまな方法によって得られた操作されたT細胞は、二特異性抗体にさらに曝露される場合がある。前記T細胞は、患者への投与の前にex vivoでまたは患者への投与に続いてin vivoで二特異性抗体に曝露される場合がある。前記二特異性抗体は、操作された細胞を標的抗原の近接に運ぶことができる別々の抗原特性を有する2つの可変領域を含む。非限定的例として前記二特異性抗体は、腫瘍マーカーおよび、CD3などのリンパ球抗原に対して方向付けられており、任意の循環T細胞を腫瘍に対して再方向付けるおよび活性化する可能性を有する。
上に記載のさまざまな方法は、pTアルファまたはその機能性変種、低頻度切断エンドヌクレアーゼ、TALE-ヌクレアーゼ、CARまたは多重鎖CARを(場合によりDNA末端プロセシング酵素または外来性核酸を伴うと共に)細胞に導入する工程を含む。
本発明のより好ましい実施形態、本発明によるポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドは、例えば電気穿孔法によって細胞に直接導入されるmRNAであってよい。本発明者らは、T細胞におけるmRNA電気穿孔法のための最適な条件を決定した。
(a)1センチメートルあたり2250から3000Vの電圧範囲、0.1msのパルス幅ならびに工程(a)および(b)の電気パルス間に0.2から10msのパルス間隔を有する1回の電気パルス;
(b)2250から3000Vの電圧範囲、100msのパルス幅および工程(b)の電気パルスと工程(c)の最初の電気パルス間に100msのパルス間隔を有する1回の電気パルス;ならびに
(c)325Vの電圧、0.2msのパルス幅および4回の各電気パルス間に2msのパルス間隔を有する4回の電気パルス
からなるアジャイルパルス(agile pulse)シーケンスをT細胞に適用する工程を含むT細胞を形質転換する方法に関する。
(a)1センチメートルあたり2250、2300、2350、2400、2450、2500、2550、2400、2450、2500、2600、2700、2800、2900または3000Vの電圧、0.1msのパルス幅および工程(a)と(b)との電気パルスの間に0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10msのパルス間隔を有する1回の電気パルス;
(b) 2250から2250、2300、2350、2400、2450、2500、2550、2400、2450、2500、2600、2700、2800、2900または3000Vの電圧範囲、100msのパルス幅および工程(b)の電気パルスと工程(c)の最初の電気パルスとの間に100msのパルス間隔を有する1回の電気パルス;ならびに
(c)325Vの電圧、0.2msのパルス幅および4回の各電気パルスの間に2msのパルス間隔を有する4回の電気パルス
からなるアジャイルパルスシーケンスをT細胞に適用する工程を含む。
T細胞の遺伝的改変の前または後に関わらず、T細胞は、例えば米国特許第6,352,694号;第6,534,055号;第6,905,680号;第6,692,964号;第5,858,358号;第6,887,466号;第6,905,681号;第7,144,575号;第7,067,318号;第7,172,869号;第7,232,566号;第7,175,843号;第5,883,223号;第6,905,874号;第6,797,514号;第6,867,041号;および米国特許出願公開第20060121005号に記載の方法を使用して一般に活性化および増殖させることができる。T細胞はin vitroまたはin vivoで増殖させることができる。
本発明の範囲には、既に記載のいずれか1つの方法によって得られた単離されたT細胞も包含される。本発明による前記T細胞は、幹細胞に由来する場合がある。幹細胞は、成体幹細胞、胚性幹細胞、さらに具体的には非ヒト幹細胞、臍帯血幹細胞、前駆細胞、骨髄幹細胞、人工多能性幹細胞、全能性幹細胞または造血幹細胞であってよい。代表的なヒト細胞は、CD34+細胞である。前記単離された細胞は、樹状細胞、NK細胞、B細胞または、炎症Tリンパ球、細胞傷害性Tリンパ球、制御性Tリンパ球またはヘルパーTリンパ球からなる群から選択されるT細胞であってもよい。別の実施形態では前記細胞は、CD4+Tリンパ球およびCD8+Tリンパ球からなる群に由来する場合がある。本発明の細胞の増殖および遺伝的改変の前に、細胞の供給源は種々の非限定的方法を通じて対象から得ることができる。T細胞は、末梢血単核球、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺組織、感染部位由来の組織、腹水、胸水、脾臓組織および腫瘍を含む多数の非限定的供給源から得ることができる。本発明の特定の実施形態では、入手可能で当業者に周知の任意の数のT細胞株が使用できる。別の実施形態では前記細胞は、健康なドナー由来、がんと診断された患者由来または感染を有すると診断された患者由来であってよい。別の実施形態では前記細胞は、異なる表現型特徴を表す混合された細胞の集団の一部である。本発明の範囲には、既に記載の方法に従って形質転換されたT細胞から得られた細胞株も包含される。免疫抑制処置に耐性であり、前述の方法によって容易に得られる改変された細胞は、本発明の範囲に包含される。
(a)前記個体から細胞を回収する工程、
(b)TCRアルファまたはTCRベータ遺伝子を不活性化する工程によって前記細胞をex-vivoで遺伝的に改変する工程、
(c)遺伝的に改変されたT細胞をin vitroで前記細胞を増殖させるために適した条件下で培養する工程
を含む。
別の実施形態では、さまざまな方法によって得られた単離された細胞または既に記載のとおりの前記単離された細胞由来の細胞株は薬として使用できる。別の実施形態では前記薬は、必要とする患者においてがんまたは感染を治療するために使用できる。別の実施形態では、本発明による前記単離された細胞または前記単離された細胞由来の細胞株は、必要とする患者におけるがんまたはウイルス性感染の治療のための薬の製造において使用できる。
(a)既に記載のいずれか1つの方法によって得られるT細胞を用意する工程;
(b)前記形質転換されたT細胞を前記患者に投与する工程、
の少なくとも1つを含む。
本発明のより良い理解のために、免疫療法のためのヒト同種細胞を操作する方法の一例を図5に例示する。方法は、次の工程の1つまたは複数の組合せを含む:
1.細胞培養からまたは個々の患者からの血液試料または血液バンクからT細胞を用意する工程、および抗CD3/C28活性化因子ビーズを使用して前記T細胞を活性化する工程。ビーズは、T細胞の活性化および増殖のために必要である初回および同時刺激シグナルの両方を提供する。
2.a)CD3表面発現を支持し、CD3複合体の刺激を通じた細胞の増殖を可能にするためにpTアルファまたはその機能性変種の導入遺伝子で前記細胞を形質導入する工程。TCR破壊は、TCR複合体を排除することが予測され、アロ反応性(GvHD)を除去するが、CD3シグナリング構成成分の欠損のために同種細胞増殖を変化させる可能性がある。形質導入された細胞は、pTアルファ鎖またはその機能性変種を発現することが予測される。このpTアルファ鎖は、TCRベータ鎖およびCD3シグナリング構成成分と対合し、プレTCR複合体を形成し、それにより機能性CD3複合体を回復させ、不活性化TCRアルファ細胞の活性化または刺激を支持する。T細胞へのpTアルファレンチウイルスベクターでの形質導入は、TCRアルファ不活性化の前または後に実施されてよい。
b)リンパ腫および固形腫瘍を含む種々の悪性病変由来の標的細胞の表面に発現される抗原に対してT細胞を再方向付けできるように多重鎖CARで前記細胞を形質導入する工程。同時刺激ドメインの機能を改善するために本発明者らは、既に記載のFcεRI由来の多重鎖CARを設計した。形質導入は、TCRアルファおよびCD52遺伝子の不活性化の前または後に実施されてよい。
3.非アロ反応性および免疫抑制性耐性のT細胞を操作する工程:
a)細胞の表面由来のTCRを除き、同種のTCRによる宿主組織の外来としての認識を予防し、それによりGvHDを回避するために前記細胞中のTCRアルファを不活性化することは可能である。
b)移植されたT細胞に影響を与えずに移植片拒絶を予防するために前記細胞を免疫抑制処置耐性にするために、免疫抑制薬に対する標的をコードしている1つの遺伝子を不活性化することも可能である。この例では、免疫抑制薬の標的はCD52であり、免疫抑制薬はヒト化モノクローナル抗CD52抗体である。
T細胞内の高率のDSB事象を可能にすることからTALE-ヌクレアーゼの使用は、T細胞における上記二重不活性化を達成するために特に有利であったことが本発明者らによって示された。好ましくは、TCRアルファおよびCD52遺伝子は、T細胞に前記遺伝子を標的化するTALE-ヌクレアーゼをコードしているmRNAを電気穿孔する工程によって不活性化される。高い形質転換率を生じるmRNAを使用する工程は、T細胞に害が少なく、T細胞を操作するプロセスにおいて重要であったことが本発明者らによって見出された。それにより不活性化されたT細胞は、磁性ビーズを使用して選別される。例えばCD52を発現しているT細胞は固体表面への固定によって除去され、不活性化された細胞はカラムを通されるストレスに曝されない。この穏やかな方法は、適正に操作されたT細胞の濃度を増加させる。
4.患者への投与前の操作されたT細胞のin vitroでの、または患者への投与に続くCD3複合体の刺激を通じたin vivoでの増殖。投与工程の前に患者は、CAMPATH1-H、ヒト化モノクローナル抗体抗CD52などの免疫抑制処置に供される。
5.場合により、操作された細胞を標的抗原近接に運ぶために、前記細胞は患者への投与の前にex vivoで、または患者への投与後にin vivoで二特異性抗体に曝露される。
- ポリペプチド配列中のアミノ酸残基は、本明細書において1文字表記に従って指定され、例えばQはGlnまたはグルタミン残基を意味し、RはArgまたはアルギニン残基を意味し、DはAspまたはアスパラギン酸残基を意味する。
ヒトGR遺伝子を切断するTALE-ヌクレアーゼ
ヒトGR遺伝子のエクソンを標的化する6個のヘテロ二量体TALE-ヌクレアーゼを設計および産生した。下のTable 1(表1)は、各TALE-ヌクレアーゼによって切断される標的配列を示す。GR TALE-ヌクレアーゼは、15bpスペーサーによって分離された2つの17bp長配列(ハーフ標的と称される)から構成されるGR標的配列に結合および切断するように操作された反復配列をそれぞれ含有する2つの独立の実体(ハーフTALE-ヌクレアーゼと称される)からなる。
6種のGR-TALE-ヌクレアーゼのヌクレアーゼ活性を37℃および30℃で以前記載の本発明者らの酵母SSAアッセイにおいて(国際PCT出願WO2004/067736および(Epinat, Arnould et al. 2003; Chames, Epinat et al. 2005; Arnould, Chames et al. 2006; Smith, Grizot et al. 2006)、15bpのスペーサーによって分離されたDNA鎖上で相互に向き合っている2つのTALE標的配列を含有する(配列番号1から6を生じている)標的上で検査した。TALE-ヌクレアーゼDNA標的配列を含有するすべての酵母標的リポータープラスミドは、以前記載のとおり構築した(国際PCT出願WO2004/067736および(Epinat、Arnouldet al. 2003;Chames、Epinat et al. 2005;Arnould、Chames et al. 2006;Smith、Grizotet al. 2006)。標的上の個々のクローンの(酵母における)TALE-ヌクレアーゼ切断活性レベルをTable 2(表2)に表す。
各TALE-ヌクレアーゼ構築物を制限酵素消化を使用して哺乳動物発現ベクターにpEF1アルファロングプロモーターの調節下でサブクローニングした。
各TALE-ヌクレアーゼ構築物を制限酵素消化を使用してT7プロモーターの調節下で発現ベクターにサブクローニングした。
ヒトCD52遺伝子、ヒトT細胞受容体アルファ定常鎖(TRAC)およびヒトT細胞受容体ベータ定常鎖1および2(TRBC)を切断するTALE-ヌクレアーゼ
実施例1に記載のとおり、CD52、TRACおよびTRBC遺伝子をそれぞれ標的化するヘテロ二量体TALE-ヌクレアーゼを設計および産生した。標的化ゲノム配列は、11または15bpスペーサーによって分離された2つの17bp長配列(ハーフ標的と称される)からなる。
各TALE-ヌクレアーゼ構築物を制限酵素消化を使用して哺乳動物発現ベクターにpEF1アルファロングプロモーターの調節下でサブクローニングした。HEK293細胞100万個を形質移入の1日前に播種した。細胞を、CD52遺伝子中の目的のゲノム配列中の2つのハーフ標的を認識するTALE-ヌクレアーゼ、T細胞受容体アルファ定常鎖領域(TRAC)もしくはT細胞受容体ベータ定常鎖領域(TRBC)をEF1-アルファプロモーターの調節下でコードしている2個のプラスミドそれぞれ2.5μg、または対照pUCベクター(pCLS0003)5μgでリポフェクタミン(Invitrogen)25μlを製造の説明書に従って使用して同時形質移入した。CD52またはTRACコード配列中でTALE-ヌクレアーゼによって生成された二本鎖切断は、変異性の機序である非相同末端結合(NHEJ)によって生細胞において修復される。生細胞中でのTALE-ヌクレアーゼの活性は、標的化されたゲノム遺伝子座での挿入または欠失の発生頻度によって測定される。形質移入の48時間後、ゲノムDNAは形質移入された細胞から単離され、遺伝子座特異的PCRを次のプライマー:5'-CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG(フォワードアダプター配列)-10N(TAG)-遺伝子座特異的フォワード配列を、CD52:5'-CAGATCTGCAGAAAGGAAGC-3'(配列番号66)に対して、TRAC:5'-ATCACTGGCATCTGGACTCCA-3'(配列番号67)に対して、TRBC1:5'-AGAGCCCCTACCAGAACCAGAC-3'(配列番号68)に対して、またはTRBC2:5'-GGACCTAGTAACATAATTGTGC-3'(配列番号69)に対して、ならびにリバースプライマー5'-CCTATCCCCTGTGTGCCTTGGCAGTCTCAG(リバースアダプター配列)-内在性遺伝子座特異的リバース配列を、CD52:5'-CCTGTTGGAGTCCATCTGCTG-3'(配列番号70)に対して、TRAC:5'-CCTCATGTCTAGCACAGTTT-3'(配列番号71)に対して、TRBC1およびTRBC2:5'-ACCAGCTCAGCTCCACGTGGT-3'(配列番号72)に対してを使用して実施した。PCR産生物を454 sequencing system (454 Life Sciences)によって配列決定した。PCR産生物1つあたり配列およそ10,000個を得て、次いで部位特異的挿入または欠失事象の存在について分析した;結果はTable 7(表7)。
各TALE-ヌクレアーゼ構築物を制限酵素消化を使用してT7プロモーターの調節下で哺乳動物発現ベクターにサブクローニングした。
CD52遺伝子不活性化の目標は、Tリンパ球を抗CD52抗体介在免疫抑制に耐性にすることである。前の段落に記載のとおりCD52を切断するTALE-ヌクレアーゼをコードしているmRNAでTリンパ球を形質移入した。形質移入の7日後に細胞を30%ウサギ補体(Cedarlane)を含むまたは含まない50μg/ml抗CD52モノクローナル抗体(または対照としてラットIgG)で処置した。37℃、2時間のインキュベーション後、細胞を蛍光生死判別色素(eBioscience)と共に蛍光色素コンジュゲート抗CD52抗体で標識し、生細胞中のCD52陽性およびCD52陰性細胞の発生頻度を測定するためにフローサイトメトリーによって分析した。図6は、CD52陰性細胞が補体介在抗CD52抗体毒性に完全に耐性であることを実証する実験の代表的結果を示す。
TRAC遺伝子不活性化の目標は、Tリンパ球をT細胞受容体刺激に非応答性にすることである。前の段落に記載のとおり、TRACまたはCD52を切断するTALE-ヌクレアーゼをコードしているmRNAでTリンパ球を形質移入した。形質移入の16日後に細胞を5μg/mlまでのフィトヘマグルチニン(PHA、Sigma-Aldrich)(T細胞受容体を通じて作用するT細胞分裂促進因子)で処置した。機能性T-細胞受容体を有する細胞は、PHA処置後にサイズが増大する。3日間のインキュベーション後に細胞を蛍光色素コンジュゲート抗CD52または抗TCR抗体で標識し、TCR陽性とTCR陰性細胞との間、またはCD52陽性とCD52陰性細胞との間の細胞サイズ分布を比較するためにフローサイトメトリーによって分析した。図7は、TCR陽性細胞がPHA処置後にサイズが顕著に増大する一方で、TCR陰性細胞は(TRAC不活性化がそれらをTCRシグナリングに非応答性にしたことを示して)未処置細胞と同じサイズを有することを示している。対照的に、CD52陽性およびCD52陰性は同程度サイズが増大する。
T細胞がキメラ抗原受容体(CAR)と共に供された場合の抗腫瘍活性を示す能力にゲノム操作が影響を与えないことを検証するために、本発明者らはCD52-TALE-ヌクレアーゼおよびTRAC-TALE-ヌクレアーゼで標的化されたT細胞を抗CD19 CAR(配列番号73)をコードしているRNA 10μgで形質移入した。24時間後、T細胞をCD19発現ダウディ細胞と4時間インキュベートした。CD107aの細胞表面上方制御(Tリンパ球によって放出される細胞傷害性顆粒(脱顆粒と称される)のマーカー)をフローサイトメトリー分析によって測定した(Betts, Brenchley et al. 2003)。結果は図8に含まれ、CD52陰性/TCRαβ陰性細胞およびCD52陽性/TCRαβ陽性がPMA/イオノマイシン(陽性対照)またはCD19+ダウディ細胞への応答で脱顆粒する同じ能力を有することを示している。CD107上方制御は、CD19+の存在に依存する。これらのデータは、調節された抗腫瘍応答を開始するT細胞の能力にゲノム操作が悪影響を有さないことを示唆する。
本発明者らの構築物がヌクレアーゼサブユニットを含むことから、重要な問題は、複数のTALE-ヌクレアーゼ形質移入が遺伝子毒性および、「近接してマッチしている」標的配列でのもしくはハーフTALE-ヌクレアーゼの誤対合による標的外切断を導くかどうかである。TRAC-TALE-ヌクレアーゼおよびCD52-TALE-ヌクレアーゼの細胞性ゲノムの完全性への影響を推定するために、本発明者らは、部位外切断の可能性を示すヒトゲノム中の配列を列挙した。リストを作成するために本発明者らは、元のハーフ標的と比較して4個までの置換を有するゲノム中のすべての配列を同定し、次いで相互に9から30bpのスペーサーを有するヘッドトゥーヘッド方向の潜在的ハーフ標的対を同定した。この分析は、1つのハーフTALE-ヌクレアーゼ分子のホモ二量体またはヘテロ二量体(CD52ハーフTALE-ヌクレアーゼ1個とTRACハーフTALE-ヌクレアーゼ1個とから形成された)によって潜在的に標的化された部位を含んだ。本発明者らは、個々の置換の損失および置換の位置を考慮した特異性データに基づいて潜在的部位外標的をスコア化した(ミスマッチはハーフ標的の3'末端の塩基についてより耐性が高い)。本発明者らは、切断の生じやすさの推定を反映するスコアを有する173個の固有配列を得た。本発明者らは、高得点の15個選択し、CD52およびTRAC TALE-ヌクレアーゼで同時形質移入され、磁性分離によってCD52陰性、TCRαβ陰性として精製されたT細胞のこれらの遺伝子座で見出された変異の発生頻度をディープ配列決定によって分析した。結果は図9。挿入/欠失の最も高い発生頻度は、7×10-4である。これらの結果は、意図する標的よりも推定部位外標的を少なくとも600倍変異されにくくする。したがって、この研究で使用されるTALE-ヌクレアーゼ試薬は、非常に特異的である。
ヒトCTLA4遺伝子およびヒトPDCD1遺伝子を切断するTALE-ヌクレアーゼ
実施例1に記載のとおり、PDCD1およびCTLA4遺伝子をそれぞれ標的化するヘテロ二量体TALE-ヌクレアーゼを設計および産生した。標的化ゲノム配列は、11または15bpスペーサーによって分離された2つの17bp長配列(ハーフ標的と称される)からなる。各ハーフ標的は、Table 10(表10)に列挙されるハーフTALE-ヌクレアーゼの反復によって認識される。
各TALE-ヌクレアーゼ構築物を制限酵素消化を使用して哺乳動物発現ベクターにpEFIアルファロングプロモーターの調節下でサブクローニングした。HEK293細胞100万個を形質移入の1日前に播種した。細胞を、PDCD1およびCTLA-4遺伝子中の目的のゲノム配列中の2つのハーフ標的を認識するTALE-ヌクレアーゼをEFI-アルファプロモーターの調節下でコードしている2個のプラスミドそれぞれ2.5μgまたは対照pUCベクター(pCLS0003)5μgでリポフェクタミン(Invitrogen)25μlを製造の説明書に従って使用して同時形質移入した。PDCD1またはCTLA-4コード配列中でTALE-ヌクレアーゼによって生成された二本鎖切断は、変異性の機序である非相同末端結合(NHEJ)によって生細胞において修復される。生細胞中でのTALE-ヌクレアーゼの活性は、標的化されたゲノム遺伝子座での挿入または欠失の発生頻度によって測定される。形質移入の48時間後、ゲノムDNAは形質移入された細胞から単離され、遺伝子座特異的PCRを次のプライマー:5'-CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG(フォワードアダプター配列)-10N(TAG)-遺伝子座特異的フォワード配列をCTLA4_T01:5'-CTCTACTTCCTGAAGACCTG-3'(配列番号:99)に対して、CTLA4_T03/T04:5'-ACAGTTGAGAGATGGAGGGG-3'(配列番号:100)に対して、PDCD1_T01:5'-CCACAGAGGTAGGTGCCGC-3'(配列番号101)に対してまたはPDCD1_T03:5'-GACAGAGATGCCGGTCACCA-3'(配列番号102)に対してならびに逆プライマー5'-CCTATCCCCTGTGTGCCTTGGCAGTCTCAG(リバースアダプター配列)内在性遺伝子座特異的リバース配列をCTLA4_T01:5'-TGGAATACAGAGCCAGCCAA-3(配列番号103)に対して、CTLA4_T03/T04:5'-GGTGCCCGTGCAGATGGAAT-3(配列番号104)に対して、PDCD1 T01:5' -GGCTCTGCAGTGGAGGCCAG-3'(配列番号105)に対してまたは、PDCDl_T03:5'-GGACAACGCCACCTTCACCT-3'(配列番号106)に対して使用して実施した。
pTアルファは、不活性化TCRアルファTリンパ球においてCD3表面発現を可能にする:
さまざまなプレTアルファバージョンの記載:
ヒトpTアルファ遺伝子は、細胞外Ig様ドメイン、疎水性膜貫通ドメインおよび大きなC末端細胞質内尾部を含む膜貫通糖タンパク質をコードする。ヒトpTアルファ糖タンパク質由来のさまざまなバージョンが設計されており、Table 11(表11)に記載および図11に示されている。
1)pTアルファ欠失変異体:さまざまな欠失をヒトpTアルファタンパク質(114アミノ酸を含む)(配列番号107)の細胞内細胞質側尾部において生成した。検査した構築物は、タンパク質の全長バージョン(FL)および18、48、62、78、92、110および114アミノ酸がタンパク質のC末端から除かれた変異体(配列番号108から配列番号114)を含む。
2)細胞内活性化ドメインを含有するpTアルファ変異体:C末端でCD8、CD28または41BB細胞内活性化ドメインに融合したFLおよびΔ48変種(配列番号115から配列番号120)。
3)pTアルファ/TCRαキメラ変異体:構築物の1つにおいて、TCRα細胞内ドメイン)(IC)をpTアルファの尾部不含有バージョン(Δ114)(配列番号121)に融合した。第2構築物もpTアルファ細胞外ドメインをTCRα由来膜貫通(TM)およびICドメインに融合して生成した(配列番号122)。
4)pTアルファ二量体化変異体:いくつかの変異がプレTCR複合体のオリゴマー形成/二量体化能力を変更できるとして文献に記載されている。これらの変異体は、構成的シグナリング(プレTCRオリゴマー形成について誘導されると考えられている)を誘導することなく細胞表面でのプレTCR発現を可能にするために提案されている。変異は、pTアルファΔ48変種に誘導されており、それらは:×
- l×MUT:W46R(配列番号123)
- 4×MUT:D22A、K24A、R102A、R117A(配列番124)
を含む。
さまざまなpTアルファ変種をTCRアルファ不活性化細胞においてCD3表面発現を回復させるそれらの能力について選別するために、TCRアルファ遺伝子がTALEN標的化TRACを使用して破壊された細胞株を生成した。ジャーカット細胞(T細胞白血病細胞株)をTRACを切断するTALENをコードしているプラスミドでサイトパルス電気穿孔法を使用して形質移入し、次いでKO細胞(TCRα/β NEG;CD3NEG)をCD3磁性ビーズを使用するネガティブ選択によって精製した。KO集団(JKT_KO×3細胞)を増幅し、さまざまなpTアルファ変種の選別のために使用した。選別は、さまざまなpTアルファ変種をEF1αプロモーターの調節下でコードしているプラスミド15μgでのJKT_KO×3細胞100万個の形質移入に続く、形質移入48時間後のCD3細胞表面発現のフローサイトメトリーによる分析によって実施した。図12は、CD3+細胞の%に基づいて、フローサイトメトリーによって決定された、FL、Δ18およびΔ48pTアルファ構築物のJKT_KO×3細胞における形質移入効率(BFP+細胞の%)ならびに活性の代表的な例である。さまざまな構築物からの結果をTable 12(表12)に分類する。
TCRアルファ不活性化Tリンパ球においてCD3表面発現を誘導するpTアルファ-FLおよびpTアルファ-Δ48バージョンの能力を検査するために、pTアルファ-FLおよびpTアルファ-Δ48コード配列を青色蛍光タンパク質(BFP)をSFFVプロモーターに続く自己切断T2Aペプチドの下にコードしている自己不活性化pLV-SFFV-BFP-2A-PCTRAレンチウイルスベクターにクローニングした(図13)。
細胞活性化シグナルを形質導入するpTアルファの能力を決定するために、初期および後期活性化マーカーの発現をpTアルファ-Δ48およびpTアルファ-Δ48.41BBで形質導入したTCRアルファ不活性化T細胞上で分析した。pTアルファ-Δ48およびpTアルファ-Δ48.41BBで形質導入したTCRアルファ不活性化T細胞は初代ヒトT細胞から前のセクションおよび図14Aに記載のとおり生成した。
長期間の細胞増殖を支持するプレTCR複合体の能力を評価するために、既に記載のとおり生成された細胞の増殖を測定した。初期活性化の10日後に、細胞をIL2(非再活性化)または抗CD3/CD28ビーズを含むIL2(再活性化)で維持した。BFP+細胞の数を概算するために各条件についてさまざまな時点で細胞を計数し、フローサイトメトリーによって分析した。BFPまたはBFP-T2A-プレTCRα-Δ48ベクターで形質導入したTCRアルファ不活性化細胞(KO)の増殖を比較し、これらの細胞の誘導の倍数を再活性化の2日後に得た値に関して概算した。図16は、2つの無関係なドナーで得た結果を示す。両方の場合においてpTアルファ-Δ48を発現しているTCRアルファ不活性化細胞は、BFP対照ベクターだけを発現しているTCRアルファ不活性化細胞よりも多い増殖を示した。第2ドナーについて、pTアルファ-Δ48.41BBまたは全長pTアルファを発現しているTCRアルファ不活性化細胞も含まれ、BFP対照ベクターだけを発現しているTCRアルファ不活性化細胞よりも多い増殖を示している。
サイトパルス技術を使用するT細胞でのmRNA形質移入の最適化
最適化サイトパルスプログラムの決定
第1セットの実験を細胞を形質移入できる電圧範囲を判定するために非活性化PBMCで実施した。5種の異なるプログラムをTable 13(表13)に記載のとおり検査した。
T細胞の効率的なDNA電気穿孔を可能にする最良のサイトパルスプログラムを決定した後に、本発明者らはこの方法をmRNA電気穿孔法に応用できるかどうかを検査した。
mRNA電気穿孔法が初代ヒトT細胞において効率的なGFPの発現を可能にすることを実証した後に、本発明者らは、この方法が目的の他のタンパク質の発現に応用できるかどうかを検査した。転写活性因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALE-ヌクレアーゼ)は、TAL DNA結合ドメインのDNA切断ドメインへの融合によって生成された部位特異的ヌクレアーゼである。それらは(それらが実質的に任意の所望のDNA配列で二本鎖ブレークを誘導することから)強力なゲノム校正ツールである。これらの二本鎖ブレークは、非相同末端結合(NHEJ)(変異性のDNA修復機序)を活性化し、潜在的に目的の任意の所望の遺伝子の不活性化を導く。代替的に適切な修復鋳型が細胞に同時に導入されると、TALE-ヌクレアーゼ誘導DNAブレークは相同組換えによって修復でき、それにより遺伝子配列を任意に改変する可能性を提供する。
T細胞5×106個を抗CD3/CD28コートビーズで数日間(3〜5)予備インキュベートし、IL2をサイトポレーション緩衝液T中に再懸濁し、mRNAを含まないまたは単鎖CAR(配列番号73)をコードしているmRNA 10μgを含む0.4cmキュベット中でTable 14(表14)に記載のプログラムを使用して電気穿孔した。
抗CD3/CD28コートビーズおよびIL2で数日間(3〜5)予備インキュベートしたT細胞5×106個をサイトポレーション緩衝液T中で電気穿孔し、mRNAを含まずに、または多重鎖CAR(配列番号125、配列番号126によってコードされる、図21Aおよび図4B(csm4))をコードしているmRNA 45μgで0.4cmキュベット中でTable 14(表14)に記載のプログラムを使用して電気穿孔した。
Claims (18)
- 個体からの幹細胞由来の改変されたTCRアルファ欠損T細胞を得るための方法であって、前記TCRアルファ欠損T細胞は、主要組織適合複合体シグナリング経路と無関係に増殖でき、
(a)前記個体から幹細胞を回収する工程、
(b)TCRアルファまたはTCRベータ遺伝子を不活性化することによって前記幹細胞をex-vivoで遺伝的に改変する工程、
(c)遺伝的に改変されたTCRアルファ欠損T細胞をin vitroで前記TCRアルファ欠損T細胞を増殖させるために適した条件下で培養する工程
を含む、方法。 - 個体からの幹細胞由来の改変されたTCRアルファ欠損T細胞を得るための方法であって、前記細胞は、主要組織適合複合体シグナリング経路と無関係に増殖でき、
(a)前記個体から幹細胞を回収する工程、
(b)TCRアルファまたはTCRベータ遺伝子を不活性化することによって前記T細胞をex-vivoで遺伝的に改変する工程、
(c)遺伝的に改変されたTCRアルファ欠損T細胞をin vitroで前記細胞を増殖させるために適した条件下で培養する工程
を含む、方法。 - (a)CD3表面発現を支持するためにTCRアルファ欠損初代T細胞に少なくともpTアルファまたはその機能性変種を導入する工程、
(b)前記TCRアルファ欠損初代T細胞を増殖させる工程
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記TCRアルファ欠損初代T細胞がCD3複合体の刺激を通じて増殖される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 免疫療法のための請求項3または4に規定するTCRアルファ欠損初代T細胞を調製する方法であって、
(a)CD3表面発現を支持するためにpTアルファまたはその機能性変種をコードしている核酸で前記TCRアルファ欠損初代T細胞を形質転換する工程、
(b)前記TCRアルファ欠損初代T細胞に前記pTアルファまたはその機能性変種を発現させる工程、
(c)前記pTアルファまたはその機能性変種を発現している前記TCRアルファ欠損初代T細胞を増殖させる工程
を含む、方法。 - 前記pTアルファがC末端切断バージョンのpTアルファである、請求項3〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記pTアルファがシグナル伝達ドメインに融合されている、請求項3〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記pTアルファが配列番号107〜配列番号113、配列番号115〜配列番号120、および配列番号122〜配列番号124からなる群から選択されるタンパク質配列を含む、請求項3〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記pTアルファまたはその機能性変種がRNA電気穿孔法によってTCRアルファ欠損初代T細胞に導入される、請求項3〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記TCRアルファ欠損初代T細胞がTCRアルファ遺伝子を不活性化する工程によって得られる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- キメラ抗原受容体が前記TCRアルファ欠損初代T細胞にさらに導入される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法から得ることができる、幹細胞由来の単離されたTCRアルファ欠損初代T細胞。
- CD52、GR、およびTCRベータからなる群から選択される1つの不活性化された遺伝子をさらに含む、請求項12に記載の単離されたTCRアルファ欠損初代T細胞。
- CD52、GR、およびTCRベータからなる群から選択される1つの不活性化された遺伝子をさらに含み、単鎖CARまたは多重鎖CARを発現している、請求項12または13に記載の単離されたTCRアルファ欠損初代T細胞。
- 医薬品としての使用のための請求項12〜14のいずれか一項に記載の単離されたTCRアルファ欠損初代T細胞。
- 請求項12〜14のいずれか一項に記載の少なくとも1つの単離されたTCRアルファ欠損初代T細胞を含む医薬組成物。
- がん、感染、自己免疫障害、または移植片対宿主病の治療のための、請求項12〜14のいずれか一項に記載の単離されたTCRアルファ欠損初代T細胞または請求項16に記載の医薬組成物。
- がん腫、芽細胞腫、肉腫、白血病、およびリンパ性悪性疾患から選択されるがんの治療のための、請求項12〜14のいずれか一項に記載の単離されたTCRアルファ欠損初代T細胞または請求項16に記載の医薬組成物。
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