JP2018172436A - ニューロピリン1:セマフォリン軸を介した、制御性t細胞の安定性および機能の制御に基づく療法 - Google Patents

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Abstract

【課題】自己免疫を惹起することなく、効果的な抗腫瘍免疫および殺菌免疫を得るための実行可能な治療戦略に用いることが出来る抗体の提供。【解決手段】制御性T細胞(Treg)の機能を阻害するまたはその安定性を低下させることによって対象における癌または感染症を治療するために用いられる、制御性T細胞上のニューロピリン−1とセマフォリンとの間の相互作用を阻害する抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。【選択図】なし

Description

関連出願の説明
関連出願の相互参照
本出願は、すべてについてその全体を本明細書に援用する2013年3月14日に出願された米国仮特許出願第61/784,607号明細書、2012年10月11日に出願された米国仮特許出願第61/712,679号明細書、および2012年10月8日に出願された米国仮特許出願第61/711,193号明細書の利益を主張する。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
米国政府は、米国国立衛生研究所(National institutes of Health)からのGrant Nos.AI091977、AI039480およびAI098383、ならびにNCI Comprehensive Cancer Center Support CORE助成金CA21765から準備された資金に基づき、本発明に一定の権利を有する。
本発明は、ニューロピリン1:セマフォリン軸(Neuropilin-1:Semaphorin axis)を介して制御性T細胞の安定性および機能に影響を与えることによる、癌、感染症ならびに様々な炎症状態および自己免疫状態の処置を対象とする。
制御性T細胞(Treg)は、自己免疫の予防、免疫病変の抑制および免疫ホメオスタシスの維持に重要な役割を果たしている。一方で、Tregは慢性ウイルス感染に対する効果的な抗腫瘍免疫および殺菌免疫(sterilizing immunity)の大きな障害にもなる。このことから、広範囲に及ぶ免疫反応を形成および制御するTregの能力が浮き彫りになる。Foxp3は、Tregの発生、維持および安定性に必要なマスター転写制御因子である2,3。非機能的Foxp3を有するマウスおよびヒトでは、Tregが欠如して、マウスのScurfyと呼ばれる致死性全身性自己免疫状態、およびヒトのIPEXが発症することから、免疫ホメオスタシスの維持におけるTregの重要性が明らかになる2,3。さらに、5つの転写因子(transcription factor quintet)は、Tregの転写シグニチャーを「ロックインし(lock-in)」、その安定性を強化する冗長性遺伝子スイッチ(redundant genetic switch)を形成する。一部の外的因子、たとえばトランスフォーミング増殖因子−β(TGFβ)が、Foxp3の安定性および機能を維持および/または強化することが示されているが、別の細胞外因性経路または因子が存在するかどうかは、不明である。
組織常在性Tregは、感染または炎症反応に応答し、それにより免疫性病変を抑制する最初のリンパ系細胞の一部である6,7。一部の環境、たとえば腫瘍および慢性感染症は、高度炎症性である場合があり、したがって意図されない炎症または自己免疫疾患を限定することを目的として、Tregの安定性および機能を強化するための追加のメカニズムまたは遺伝的プログラムを必要とすることがある。その結果、多くの免疫性疾患はTreg機能の悪化あるいは限定を特徴とし、診療所では種々の疾患の処置のためTregの養子移入が積極的に進められているので、Tregの安定性および機能を制御する分子経路の特定には大きな関心が払われている。
Tregの安定性と可塑性は、最近かなり議論の的になっている。一部の研究では、系譜特異的転写因子、たとえばT−bet、IRF4およびSTAT3により誘導される特定タイプのT細胞応答の制御において同転写因子の決定的な役割が定義されてきた8−10。一方、他の研究では、実証可能な割合のTregが炎症部位において「ex−Treg」に分化し、エフェクター機能を獲得することが示唆されてきた11。Tregがその転写プロファイルを変化させて、その安定性を維持し、炎症部位の免疫を調節し、その別の細胞運命を制御する細胞外因性因子および分子機構は、依然として不明である。
ニューロピリン1(Nrp1;たとえば、GenBank受託番号NM_008737(マウス)およびNG_030328(ヒト)のほか、様々なアイソフォームを参照されたい)は、血管内皮増殖因子(VEGF)およびクラスIIIセマフォリンSema3aの両方に対してチロシンキナーゼ受容体の膜結合型共受容体である。Nrp1は、軸索ガイダンス、血管新生、細胞生存、遊走および浸潤において多岐にわたる役割を果たす15。Nrp1は、軸索成長円錐の崩壊を誘導し、特権を有する組織への浸潤を防ぐものであり、マウスでその遺伝子を欠損させると、胚性致死が引き起こされる16。Nrp1は、血小板由来増殖因子β(PDGFβ)およびトランスフォーミング増殖因子β(TGFβ)と相互作用することも示されている17,18。Nrp1は、Tregに高発現することが示されている19−21。T細胞におけるNrp1の役割は示唆されてきたが22、TregにおけるNrp1の役割は特定されておらず、Nrp1はヒトTregに発現しないことが示唆されてきた25
背景技術のセクションに記載したように、当該技術分野において、Tregの安定性および機能を制御する分子経路を特定し、その知識を癌、感染症および様々な炎症状態および自己免疫状態を処置するための新規な治療剤の開発に使用することが強く求められている。
本発明は、制御性T細胞(Treg)により捕捉された(Treg-restricted)ニューロピリン1(Nrp1)が、(たとえば、通常型T細胞(Tconv)上、通常型樹状細胞(cDC)上および/または形質細胞様樹状細胞(pDC)上の)細胞表面リガンドセマフォリン−4a(Sema4a)と相互作用してTreg機能を増強し、炎症部位でのその生存を強化することを立証することにより、こうした必要性および他の必要性を満たすものである。
一実施形態では、本発明は、制御性T細胞(Treg)の機能を阻害するまたはその安定性を低下させる方法であって、前記Tregにおいて前記Tregをニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸の阻害剤に曝露することを含む方法を提供する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、膜貫通型セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリンなど、たとえば、Sema4a)を発現する細胞(たとえば、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)または形質細胞様樹状細胞(pDC))上のそうした膜貫通型セマフォリンと、Treg上のNrp1との間の相互作用を阻害する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記TregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない。一実施形態では、前記Tregは被検体(たとえば、ヒト)内にあり、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤を被検体に投与する。一実施形態では、被検体は癌(たとえば、メラノーマまたは膠芽細胞腫)を有する。もう1つの実施形態では、被検体は、Tregが殺菌免疫を阻止する感染症(たとえば、慢性感染症)を有する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は抗体(たとえば、前記TregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない抗体)である。もう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、セマフォリン分子(たとえば、可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質[たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a]またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログ[たとえば、C末端でIgG1のFc領域に融合したSema4a細胞外ドメインなど様々な融合分子を含む]であり、前記可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質、フラグメント、誘導体またはアナログは、Treg上のNrp1に高い親和性および特異性で、前記TregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強することなく結合することができる)。なおもう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメインまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、Nrp1タンパク質の前記可溶性細胞外ドメイン、フラグメント、誘導体またはアナログは、膜貫通型セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a)に高い親和性および特異性で結合し、それにより前記膜貫通型セマフォリンが前記TregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強するのを防止することができる。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、TregにおいてNrp1タンパク質の発現を阻害する(たとえば、siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドである)。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止する。1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、C末端アミノ酸配列SEA(C末端PDZドメイン結合モチーフ)を含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインとPTENタンパク質との間のシグナル伝達経路を阻害する。こうした阻害剤は、たとえば、C末端アミノ酸配列SEAを含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインの全部または一部を含むNrp1タンパク質のペプチドもしくは小分子もしくはフラグメントまたはその誘導体もしくはアナログであってもよい。1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は小分子である。
別の実施形態では、本発明は、制御性T細胞(Treg)の機能を強化するまたはその安定性を増加させる方法であって、前記Tregにおいて前記Tregをニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸のアゴニストに曝露することを含む方法を提供する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、膜貫通型セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a)を発現する細胞(たとえば、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)または形質細胞様樹状細胞(pDC))上のそうした膜貫通型セマフォリンとTreg上のNrp1との間の相互作用を強化する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストはインビトロでTregに投与される。一実施形態では、Tregは被検体(たとえば、ヒト)から抽出され、Nrp1−セマフォリン相互作用のアゴニストの存在下、エキソビボで増幅され、次いで(i)被検体に再導入されるか、あるいは(ii)別の被検体に投与される。一実施形態では、増幅したTregを投与される被検体は、自己免疫性疾患または炎症性疾患を有する。もう1つの実施形態では、Tregは被検体(たとえば、ヒト)内にあり、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストを被検体に投与する。一実施形態では、被検体は、自己免疫性疾患または炎症性疾患を有する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、セマフォリン分子(たとえば、多量体セマフォリン分子および/または表面またはビーズ上に固定化されたセマフォリン分子)である。一実施形態では、セマフォリン分子は、クラスIVセマフォリン(たとえば、Sema4a)またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログである。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは抗体である。もう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは小分子である。なおもう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、Treg内のNrp1発現を高める。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、Nrp1のその下流のシグナル伝達経路への関与を高める。
別の実施形態では、本発明は、疾患の処置を必要とする被検体(たとえば、ヒト)の疾患を処置する方法であって、被検体の制御性T細胞(Treg)においてニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸を阻害すること含む方法を提供する。一実施形態では、本方法は、膜貫通型セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a)を発現する細胞(たとえば、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および/または形質細胞様樹状細胞(pDC))上のそうした膜貫通型セマフォリンと、被検体のTreg上のNrp1との間の相互作用を阻害することを含む。一実施形態では、疾患は癌(たとえば、メラノーマまたは膠芽細胞腫)である。もう1つの実施形態では、疾患はTregが殺菌免疫を阻止する感染症(たとえば、慢性感染症)である。一実施形態では、本方法は、被検体のTregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸の治療有効量の阻害剤を被検体に投与することを含む。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は抗体(たとえば、被検体のTregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない抗体)である。もう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、セマフォリン分子である(たとえば、可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質[たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a]またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログ[たとえば、C末端でIgG1のFc領域に融合したSema4a細胞外ドメインなど様々な融合分子を含む]であり、前記可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質、フラグメント、誘導体またはアナログは、Treg上のNrp1に、前記TregにおけるNrp1:セマフォリン軸を増強することなく、高い親和性および特異性で結合することができる)。なおもう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメインまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、Nrp1タンパク質の前記可溶性細胞外ドメイン、フラグメント、誘導体またはアナログは、膜貫通型セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a)に高い親和性および特異性で結合し、それにより前記膜貫通型セマフォリンが被検体のTregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強するのを防止することができる。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、被検体のTregにおいてNrp1タンパク質の発現を阻害する(たとえば、siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドである)。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止する。1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、C末端アミノ酸配列SEA(C末端PDZドメイン結合モチーフ)を含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインとPTENタンパク質との間のシグナル伝達経路を阻害する。こうした阻害剤は、たとえば、C末端アミノ酸配列SEAを含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインの全部または一部を含むNrp1タンパク質のペプチドもしくは小分子もしくはフラグメントまたはその誘導体もしくはアナログであってもよい。1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は小分子である。もう1つの実施形態では、本方法は、追加の免疫調節治療薬(たとえば、治療ワクチン、チェックポイント阻害剤またはアクチベーター)を被検体に投与することをさらに含む。なおもう1つの実施形態では、本方法は被検体に化学療法または放射線療法(癌の処置のため)を行うこと、または抗生物質(感染症の処置のため)を投与することをさらに含む。
別の実施形態では、本発明は、疾患の処置を必要とする被検体(たとえば、ヒト)の疾患を処置する方法であって、被検体の制御性T細胞(Treg)においてニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸を活性化することを含む方法を提供する。一実施形態では、本方法は、膜貫通型セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a)を発現する細胞(たとえば、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および/または形質細胞様樹状細胞(pDC))上のそうした膜貫通型セマフォリンと、被検体のTreg上のNrp1との間の相互作用を高めることを含む。一実施形態では、被検体は、自己免疫性疾患または炎症性疾患を有する。一実施形態では、本方法は、被検体のTregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸の治療有効量のアゴニストを被検体に投与することを含む。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、セマフォリン分子(たとえば、多量体セマフォリン分子および/または表面またはビーズ上に固定化されたセマフォリン分子)である。一実施形態では、セマフォリン分子は、クラスIVセマフォリン(たとえば、Sema4a)またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログである。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは抗体である。もう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは小分子である。なおもう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、被検体のTreg内のNrp1発現を高める。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、Nrp1のその下流のシグナル伝達経路への関与を高める。もう1つの実施形態では、本方法は、Tregを強化するまたは炎症を阻止する別の治療を被検体に行うことをさらに含む。
別の実施形態では、本発明は、被検体(たとえば、ヒト)におけるワクチン(たとえば、癌または感染症の処置用または予防用のワクチン)の有効性を高める方法であって、被検体のTregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸の有効量の阻害剤を被検体に投与することを含む方法を提供する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は抗体(たとえば、被検体のTregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない抗体)である。もう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、セマフォリン分子である(たとえば、可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質[たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a]またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログ[たとえば、C末端でIgG1のFc領域に融合したSema4a細胞外ドメインなど様々な融合分子を含む]であり、前記可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質、フラグメント、誘導体またはアナログは、Treg上のNrp1に、前記TregにおけるNrp1:セマフォリン軸を増強することなく、高い親和性および特異性で結合することができる)。なおもう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメインまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、Nrp1タンパク質の前記可溶性細胞外ドメイン、フラグメント、誘導体またはアナログは、膜貫通型セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a)に高い親和性および特異性で結合し、それにより前記膜貫通型セマフォリンが被検体のTregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強するのを防止することができる。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、被検体のTregにおいてNrp1タンパク質の発現を阻害する(たとえば、siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドである)。さらなる実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止する。1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、C末端アミノ酸配列SEA(C末端PDZドメイン結合モチーフ)を含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインとPTENタンパク質との間のシグナル伝達経路を阻害する。こうした阻害剤は、たとえば、C末端アミノ酸配列SEAを含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインの全部または一部を含むNrp1タンパク質のペプチドもしくは小分子もしくはフラグメントまたはその誘導体もしくはアナログであってもよい。1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は小分子である。本方法の一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤を、ワクチンを被検体に投与する前に被検体に投与する。本方法のもう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤をワクチンと一緒に被検体に投与する。
別の実施形態では、本発明は、制御性T細胞(Treg)上のニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン(たとえば、クラスIVセマフォリン、たとえば、Sema4a)相互作用を阻害する単離された抗体を提供する。
本発明の前述および他の態様は、以下の説明、特許請求の範囲および図面において当業者に明らかになるであろう。
図1A〜1Eから、セマフォリン4aが制御性T細胞の機能を増強することが立証される。図1Aは、上部ウェルにおいて表記の細胞型の存在下で制御性T細胞(Treg)を刺激したとき、下部ウェルにおいて抗CD3/抗CD28コートビーズで刺激したTconvのトランスウェル抑制アッセイ(Transwell suppression assay)を示す。一部の条件では、Treg刺激の前に共培養細胞集団を固定した。図1Bは、セマフォリン−4a(Sema4a)に対する中和抗体を加えたトランスウェル抑制アッセイを示す。図1Cは、CD4またはCD8Tconvに、スクランブルドsiRNAもしくはSema4a siRNAをモックトランスフェクトまたはトランスフェクトし、次いでトランスウェル抑制アッセイにおいてブースト能力を評価した。図1Dは、上部ウェルにおいてTregの単独培養物を、マウスIgG1またはSema4a−Igでコートしたビーズで刺激したトランスウェル抑制アッセイを示す。図1Eは、エキソビボで直接選別した固定した樹状細胞のほか、セマフォリン−4a(Sema4a)に対する中和抗体を加えたトランスウェル抑制アッセイを示す。結果は、5回[A、D]または3回[B、C、E]の実験の平均を表す。対応のないt検定により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図2A〜2Iから、Nrp1がTreg上でセマフォリン−4aのリガンドとして作用することが立証される。図2Aは、Tconv:Treg共培養物を中和抗Nrp1抗体またはそのアイソタイプコントロールの存在下で刺激したトランスウェル抑制アッセイを示す。図2Bは、Foxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3CreTregを用いたトランスウェル抑制アッセイを示す。図2Cは、上部ウェルのWT、IL−10−/−またはEbi3−/−Tregを、下部ウェルのSema4a−IgビーズおよびWTまたはdnTGFbRII Tconvと共培養して用いたトランスウェル抑制アッセイを示す。図2Dは、IL−10およびIL−35に対する中和抗体の存在下または非存在下でSema4a−Igビーズと培養したTregを用いたトランスウェル抑制アッセイを示す。図2Eは、抗CD3/CD28コートビーズ、IL−2、およびアイソタイプ(Iso)あるいはSema4a−Igコートビーズで刺激してから48時間後のTregにおける、アネキシンVおよび7−AAD染色のフローサイトメトリー解析を集計したものである。図2Fは、臍帯血から選別し、抗CD3、抗CD28およびIL−2と表記の期間培養したヒトTconvまたはTreg細胞上のNRP−1発現を示す。図2Gは、8日間増幅したヒトTregを、NRP1に対する遮断抗体の存在下または非存在下、IgGもしくはhSema4a−Igコートビーズ、あるいは固定した自家ヒトTeffと培養したトランスウェル抑制アッセイを示す。結果は、3回[A、D〜F、H、I]または5回[B、C、G]の実験の平均を表す。対応のないt検定により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図2−1の続き。図2Hは、組換えmNrp1でコートしたプレートを、アイソタイプコントロール、抗Nrp1または抗Sema4aの存在下、Sema4a−IgまたはマウスIgG1とインキュベートした、ELISAを用いた結合アッセイを示す。Sema4a−IgまたはマウスIgG1は、抗アイソタイプ抗体を用いて検出した。図2Iは、中和抗Nrp1抗体またはそのアイソタイプコントロールの存在下、Tconv:Treg共培養物を刺激したトランスウェル抑制アッセイを示す。結果は、3回[A、D〜F、H、I]または5回[B、C、G]の実験の平均を表す。対応のないt検定により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図3A〜3Cから、Nrp1欠乏TregがFoxp3欠乏動物の自己免疫疾患を予防することが立証される。図3Aは、注射を投与しない、あるいは1×10Foxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3CreTregを1〜2日齢で投与したFoxp3雄マウスの生存曲線を示す。図3Bは、Aと同様に処置したマウスの5週目の臨床スコアを示す。図3Cは、Aと同様に処置したマウス由来の肝臓、肺および耳介(合算)の組織学的スコアを示す。結果は、3回の独立した実験を表す。1元配置分散分析により**はp<0.01[A]、対応のないt検定により**はp<0.001[B〜C]、nsは有意差なし、p>0.05である。 図4A〜4Jから、Nrp1欠乏Tregが抗腫瘍反応または高度炎症性大腸炎を抑制できないことが立証される。図4Aは、1.25×10MC38メラノーマ細胞をs.c.投与したFoxp3CreおよびNrp1f/fFoxp3Creマウスの腫瘍増殖曲線(上)および生存率プロット(下)を示す。図4Bは、マウスに1.25×10EL4胸腺腫をi.d.投与した以外は図4Aと同様である。図4Cは、マウスに1.25×10B16メラノーマをi.d.投与した以外は図4Aと同様である。図4Dは、17〜20日前に2.5〜10×10B16細胞をi.v.注射したFoxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3Creマウスの肺転移数を示す。図4Eは、18日前にB16をi.d.注射したFoxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3Creマウス由来の腫瘍浸潤リンパ球のフローサイトメトリー解析を表にしたものである。図4Fは、1.25×10B16メラノーマをi.d.投与したC57/BL6マウスの腫瘍増殖曲線を示す。腫瘍が触知可能になったとき(5日目、矢印で示す)、マウスに抗Nrp1またはそのアイソタイプコントロールの注射の投与を開始した(初回量400μg、3日ごとに200μg)。図4Gは、大腸炎を誘導するため4×10CD4CD45RBCD25細胞を投与しあるいは投与せず、次いで大腸炎の検出後PBS、またはFoxp3CreもしくはNrp1f/fFoxp3Creマウス由来の1×10Tregを投与したRag2−/−マウスの大腸の組織像を示す。結果は、5回(A〜C、I〜J n=マウス10〜25匹)、3回(D、E、F、H n=マウス8〜17匹)または4回(G)の実験の平均を表す。1元配置分散分析(A〜C、I〜J)または対応のないt検定(D〜F、H)により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図4−1の続き。図4Hは、ndLN、dLNまたはTILにおける様々な免疫細胞のSema4a発現を示す。図4Iは、週2回アイソタイプコントロール、抗Sema4aまたは抗Nrp1(100μg)の注射と同時に1.25×10B16メラノーマをi.d.投与したC57/BL6マウスの腫瘍増殖曲線を示す。図4Jは、マウスにSema4a−Igを週2回投与した以外はgと同様の腫瘍増殖曲線を示す。結果は、5回(A〜C、I〜J n=マウス10〜25匹)、3回(D、E、F、H n=マウス8〜17匹)または4回(G)の実験の平均を表す。1元配置分散分析(A〜C、I〜J)または対応のないt検定(D〜F、H)により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図5A〜5Dから、Sema4aによるNrp1のライゲーションが、Akt−mTORシグナル伝達の調節を介してTregの安定性を促進することが立証される。図5Aは、Foxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3CreTregにおけるAktシグナル伝達のフローサイトメトリー解析を示す。フローサイトメトリーにより精製されたTregを休止状態で放置するか、またはSema4a−Igもしくはアイソタイプコントロールでコートしたビーズの存在下、抗CD3/抗CD28ビーズで一晩刺激した。図5Bは、Sema4a−Igの抗TCRの存在下または非存在下、抗体でコートした脂質二重層で20分刺激したTregの免疫シナプス(IS)におけるAkt活性化のTIRF顕微解析を示す。図5Cは、PMAおよびイオノマイシンで3日間増幅し、続いて500U/mLのrhIL−2中で5〜7日間増幅し、3時間血清飢餓状態にし、次いでIPの前に表記の通り3時間刺激したTregを用いたNrp1の免疫沈降解析を示す。図5Dは、Foxp3CreまたはPtenf/fFoxp3CreTregを用いたトランスウェル抑制アッセイを示す。結果は、3回(A、B、D)の実験の平均であるか、または少なくとも3回の実験(C)の代表例である。対応のないt検定により*はp<0.05、**はp<0.01である。 図6A〜6Dから、ニューロピリンがPTENを介してISにおけるAkt活性化を制限することが立証される。図6Aは、図5BのISにおけるpAktの発現(occurrence)を集計したものである。図6Bは、フローサイトメトリーにより精製し、次いで抗TCRおよびIgGあるいはSema4a−Igを含む脂質二重層で刺激したFoxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3CreTregにおけるISのAktおよびpTyrの活性化のTIRF顕微鏡観察を示す。図6Cは、フローサイトメトリーにより精製し、次いで抗TCRおよびIgGあるいはSema4a−Igを含む脂質二重層で20分間刺激したFoxp3CreまたはPtenf/fFoxp3CreTregにおけるニューロピリンのISへのリクルートメントおよびAktの活性化のTIRF顕微鏡観察を示す。図6Dは、図6CのISにおけるpAktの発現を集計したものである。結果は、3回[A〜B]または2回[C〜D]の独立した実験の代表例である。1元配置分散分析により***はp<0.001である。 図7A〜7Iから、腫瘍浸潤TregがSema4a:Nrp1ライゲーションと同様のシグニチャーを有することが立証される。図7Aは、腫瘍浸潤TregのAkt活性化を示す。腫瘍を有するFoxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3Creマウスを12日目に屠殺し、ndLNおよびTILを回収した。グラジエント遠心分離後、細胞を直ちに固定し、活性化Aktを染色した。網掛けのヒストグラムはアイソタイプコントロールを示す。結果は、以下にまとめてアイソタイプコントロール染色に対して補正した。腫瘍を有するFoxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3Creマウス由来のndLN、dLNまたはTILのHelios染色(B)、IRF4/RORγt染色(C)を示す。結果は、3回の独立した実験の平均を表す。対応のあるt検定[A、n=7]または対応のないt検定[B−I、n=8〜25]により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図7−1の続き。Ki67/BrdU染色(D)、切断型カスパーゼ−3染色(E)、Bcl2染色(F)を示す。Ki67/BrdU解析では、回収する前に動物にBrdUを14時間注射した。結果は、3回の独立した実験の平均を表す。対応のあるt検定[A、n=7]または対応のないt検定[B−I、n=8〜25]により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図7−2の続き。IL−10染色(G)、CD73染色(H)およびLAG−3染色(I)を示す。IL−10では、タンパク質輸送阻害剤の存在下、細胞をPMAおよびイオノマイシンで16時間再刺激した。結果は、3回の独立した実験の平均を表す。対応のあるt検定[A、n=7]または対応のないt検定[B−I、n=8〜25]により*はp<0.05、**はp<0.01、***はp<0.001である。 図8は、ニューロピリンがどのようにTregの安定性を維持するかを模式的に示す。ナイーブTregは低Aktの活性化を維持し、これが、FoxoおよびKLF2のような因子の活性を介してその静止状態を促進する(左)。活性化時、Sema4a:Nrp1の非存在下で刺激されたTregは、高活性化のAktを有し、これがFoxoの核排出を促進し、Tregの安定性の消失を引き起こす(中央)。Sema4aによるNrp1ライゲーションは、PTENのリクルートメントを介してAkt活性化を制限し、Foxoの核排出を阻害する(右)。これが、安定性およびTreg機能の向上と関連する遺伝的プログラムを促進する。
本発明は、マウスおよびヒトの通常型T細胞上の免疫細胞表面リガンドセマフォリン−4a(Sema4a)と、制御性T細胞(Treg)により捕捉された受容体ニューロピリン1(Nrp1)とが相互作用して、Treg機能を増強し、その生存を強化するという予想外の観察結果に基づく。Tregにより捕捉されるNrp1を欠失したマウスは、腫瘍誘導性寛容(tumor-induced tolerance)が限定され、したがって特定の腫瘍にかなりの耐性を示すが、任意の自己免疫または炎症症候を発症しない。下記の実施例の欄に記載したように、Nrp1の遮断はさらに、既存の腫瘍に対して治療効果を有する。Nrp1は、免疫学的シナプス(IS)にリクルートされ、ホスファターゼおよびテンシンホモログ(PTEN)を介してAkt活性を抑制し、これがFoxoの核トランスロケーションを促進する。これにより、系譜特異的転写因子の誘導を抑制しながら、Tregの安定性、生存および機能を促進する転写プログラムが誘導される。よって、Nrp1ライゲーションは、高度炎症部位においてTregの安定性および機能を強化するが、免疫ホメオスタシスの維持には必要でないことから、癌および感染症における免疫療法の標的としてNrp1−セマフォリン軸の阻害が注目される一方、自己免疫および炎症の処置における標的としてNrp1−セマフォリン軸の増強も注目される。Nrp1−セマフォリン相互作用をブロックすると、他の部位ではできないが腫瘍においては、Treg機能が限定され、有害な副作用を回避しながら抗腫瘍活性を強化し得る。これは、腫瘍発生のごく初期および転移を含む後期の両方において効果的な癌の処置および予防になり得る。同様のアプローチは、Tregが障害となる他の任意の疾患(たとえば、Tregが殺菌免疫を阻止する慢性感染症、たとえば、HCV感染症、HBV感染症、HIV感染症等)に有効であり得、ワクチン接種を増強するかもしれない。一方、Nrp1−セマフォリン相互作用を強化すると、Tregが機能しない疾患(たとえば、自己免疫および炎症状態)においてTreg機能が増加すると考えられる。Treg機能を増加するためのNrp1−セマフォリン相互作用の強化に関連して、Nrp1−セマフォリン相互作用のアゴニストの存在下で患者のTregをエキソビボ増幅し、次いで同じ患者に再導入する、または別の患者に投与する養子療法アプローチも本明細書に開示される。
定義
「Treg」または「制御性T細胞」という用語は、CD4CD25およびCD8T細胞の増殖および/またはエフェクター機能を抑制する、またはその他の方法で免疫反応を抑制的に調節するCD4T細胞をいう。とりわけ、Tregは、ナチュラルキラー細胞、ナチュラルキラーT細胞のほか、他の免疫細胞により媒介される免疫反応をダウンレギュレートすることができる。好ましい実施形態では、本発明のTregはFoxp3である。
「制御性T細胞機能」または「Tregの機能」という用語は同義で使われ、CD4CD25またはCD8T細胞の増殖の低下またはエフェクターT細胞を介した免疫反応の低下を引き起こすTregの任意の生物学的機能をいう。Treg機能は、当該技術分野において確立された技術により測定することができる。Treg機能の測定に有用なインビトロアッセイの非限定的な例として、下記の実施例の欄に記載したトランスウェル抑制アッセイのほか、より一般的には、ヒト末梢血または臍帯血(またはマウスの脾臓もしくはリンパ節)から精製された標的の通常型T細胞(Tconv)およびTregを、任意選択的に抗CD3抗CD28コートビーズ(または抗原提示細胞(APC)、たとえば、照射脾細胞または精製樹状細胞(DC)または照射PBMC)により活性化し、続いて通常型T細胞の増殖をインビトロ検出する(たとえば、放射性ヌクレオチド(たとえば、[H]−チミジン)または蛍光ヌクレオチドの取り込みの測定により、またはCayman Chemical MTT Cell Proliferation Assay Kitにより、またはフローサイトメトリーによる緑色蛍光色素エステルCFSEまたはSeminaphtharhodafluor(SNARF−1)色素の希釈のモニタリングにより)インビトロアッセイが挙げられる。他の一般的なアッセイは、T細胞のサイトカイン応答を測定する。有用なTreg機能のインビボアッセイとしては、Tregが重要な役割を果たす疾患の動物モデル、たとえば、(1)ホメオスタシスモデル(主としてTregにより抑制される標的細胞として恒常的に増幅するナイーブCD4T細胞を用いる)、(2)炎症性腸疾患(IBD)回復モデル(主としてTregにより抑制される標的細胞としてTh1 T細胞(Th17)を用いる)、(3)実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)モデル(主としてTregにより抑制される標的細胞としてTh17およびTh1 T細胞を用いる)、(4)B16メラノーマモデル(抗腫瘍免疫の抑制)(主としてTregにより抑制される標的細胞としてCD8T細胞を用いる)、(5)ナイーブCD4CD45RBhiTconv細胞をRag1−/−マウスに移入した養子移入大腸炎における結腸炎症の抑制、および(6)Foxp3レスキューモデル(主としてTregにより抑制される標的細胞としてリンパ球を用いる)を用いたアッセイが挙げられる。一プロトコルによれば、すべてのモデルがドナーT細胞集団用のマウスのほか、レシピエント用のRag1−/−マウスまたはFoxp3マウスを必要とする。様々な有用なアッセイのさらなる詳細については、たとえば、Collison and Vignali,In Vitro Treg Suppression Assays,Chapter 2 in Regulatory T Cells:Methods and Protocols,Methods in Molecular Biology,Kassiotis and Liston eds.,Springer,2011,707:21−37;Workman et al.,In Vivo Treg Suppression Assays,Chapter 9 in Regulatory T Cells:Methods and Protocols,Methods in Molecular Biology,Kassiotis and Liston eds.,Springer,2011,119−156;Takahashi et al.,Int.Immunol.,1998,10:1969−1980;Thornton et al.,J.Exp.Med.,1998,188:287−296;Collison et al.,J.Immunol.,2009,182:6121−6128;Thornton and Shevach,J.Exp.Med.,1998,188:287−296;Asseman et al.,J.Exp.Med.,1999,190:995−1004;Dieckmann et al.,J.Exp.Med.,2001,193:1303−1310;Belkaid,Nature Reviews,2007,7:875−888;Tang and Bluestone,Nature Immunology,2008,9:239−244;Bettini and Vignali,Curr.Opin.Immunol.,2009,21:612−618;Dannull et al.,J Clin Invest,2005,115(12):3623−33;Tsaknaridis,et al.,J Neurosci Res.,2003,74:296−308を参照されたい。
「制御性T細胞(Treg)のニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸」という用語は、本明細書で使用する場合、セマフォリン(たとえば、通常型T細胞など細胞に発現するセマフォリンまたは組換えセマフォリン)、Nrp1のライゲーション、およびその後の下流のシグナル伝達により開始されるシグナル伝達経路をいう。
TregのNrp1:セマフォリン軸と併用される「アンタゴニスト」または「阻害剤」という用語は、本明細書において同義で使われ、(i)セマフォリン:Nrp1の生産的ライゲーションおよび/または架橋を妨害する、または(ii)TregにおけるNrp1のすぐ下流のシグナル伝達の結果を阻害することができる任意の作用物質をいう。Tregに対するNrp1:セマフォリン相互作用の阻害は、下記の実施例の欄に記載したトランスウェル抑制アッセイを含む当該技術分野において公知の方法のいずれかにより評価することができる。
TregのNrp1:セマフォリン軸と併用される「アゴニスト」または「増強薬」という用語は、本明細書において同義で使われ、(i)Nrp1:セマフォリンの相互作用を強化する、あるいは(ii)Tregへのセマフォリン刺激およびNrp1シグナル伝達を人工的に模倣する、または(iii)TregにおけるNrp1のすぐ下流のシグナル伝達の結果を活性化することができる任意の作用物質をいう。Tregに対するNrp1:セマフォリン相互作用の強化は、下記の実施例の欄に記載したトランスウェル抑制アッセイを含む当該技術分野において公知の方法のいずれかにより評価することができる。
治療への応用については、本発明のアゴニストおよびアンタゴニストは医薬組成物として使用することができ、任意選択的に本発明の他のアゴニスト/アンタゴニストまたは他の治療分子と組み合わせてもよい。
TregのNrp1:セマフォリン軸のアゴニストと併用される「セマフォリン分子」という用語は、本明細書で使用する場合、Treg上のNrp1との相互作用に関与する膜貫通型セマフォリン分子(たとえば、Sema4a)、様々な表面固定型およびビーズ固定型のそうした分子のほか、Tregの機能の強化または安定性の増加に使用することができるそうした分子の多量体、誘導体、ミュータント、アナログおよびフラグメントを包含する。こうしたアゴニストセマフォリン分子の非限定的な例については下記により詳細に考察され、たとえば、Nrp1を可溶性に架橋し、補体を結合できない多量体複合体を構築するIgM由来セマフォリン融合タンパク質が挙げられる。
TregのNrp1:セマフォリン軸の阻害剤と併用される「セマフォリン分子」という用語は、本明細書で使用する場合、Treg上のNrp1との相互作用に関与する可溶型の膜貫通型セマフォリン分子(たとえば、Sema4a)のほか、機能の阻害またはTregの安定性の低下に使用することができるそうした分子の様々な誘導体、ミュータント、アナログおよびフラグメント(様々な融合分子を含む)を包含する。そうした阻害性セマフォリン分子の非限定的な例については、下記により詳細に考察され、たとえば、Nrp1結合において内在性Sema4aとの競合に勝つSema4aの様々な可溶性フラグメント、およびその誘導体またはアナログが挙げられる。1つの特定の実施形態では、阻害性セマフォリン分子は、Sema4a細胞外ドメイン(GenBank受託番号NP_038686のMet1−His683フラグメント)とヒトまたはマウスIgG1のFc領域との融合体(C末端で)であるSema4a−Ig融合タンパク質である。
「アナログ」という用語は、同一ではないが、類似の機能的特徴または構造的特徴を有する分子をいう。たとえば、ポリペプチドアナログは、天然に存在するポリペプチドと比較してアナログの機能を強化する特定の生化学的修飾を有するものの、天然に存在するポリペプチドの対応する生物活性を保持する。こうした生化学的修飾は、たとえば、リガンド結合を変化させることなくアナログのプロテアーゼ抵抗性、膜透過性を高める、あるいは半減期を延長することができる。アナログは、非天然型アミノ酸を含んでもよい。
「炎症」という用語は、本明細書で使用する場合、任意の過剰なまたは望ましくない免疫反応をいう。「炎症性疾患」という用語は、本明細書で使用する場合、過剰なまたは望ましくない免疫反応を伴う任意の病変をいう。
「約(about)」という用語は、当業者により判定された特定の値が許容誤差範囲内にあることを意味し、許容誤差範囲は、その値がどのように測定または判定されるか、すなわち、測定系の限界によってある程度異なる。たとえば、「約(about)」は、当該技術分野の慣習により許容標準偏差内にあることを意味してもよい。あるいは、「約(about)」は、所定の値の最大±20%、好ましくは最大±10%、一層好ましくは最大±5%、なお一層好ましくは最大±1%の範囲を意味してもよい。あるいは、特に生体システムまたはプロセスに関し、この用語は、ある値の10倍以内、好ましくは2倍以内にあることを意味する。特定の値が本出願および特許請求の範囲に記載される場合、他に記載がない限り、「約(about)」という用語は黙示的であり、この文脈において特定の値が許容誤差範囲内にあることを意味する。
本発明の文脈では、本発明が本明細書に記載する疾患の状態のいずれかに関する限り、「処置する」、「処置」および同種のものという用語は、そうした状態に伴う少なくとも1つの症状を軽減または緩和する、あるいはそうした状態の進行を遅延または抑制することを意味する。本発明の意味において、「処置する」はさらに、疾患を阻止する、その発現(すなわち、疾患の臨床的発現前の期間)遅延させる、および/またはその発症もしくは悪化のリスクを低下することも意味する。たとえば、癌に関連して「処置する」という用語は、患者の腫瘍量をゼロにする、または転移等を予防、遅延または阻害することを意味することがある。
本明細書で使用する場合、用量または量に使用される「治療上有効な」という用語は、化合物または医薬組成物の量が投与を必要とする被検体への投与時に所望の活性を得るのに十分であることをいう。本発明の文脈では、「治療上有効な」という用語は、化合物(たとえば、TregのNrp1:セマフォリン軸のアンタゴニストまたはアゴニスト)、またはそうした化合物を含む医薬組成物の量が、本発明の方法により処置される障害の発現を遅延させる、その進行を阻止する、その少なくとも1つの症状を軽減または緩和するのに十分であることをいう。活性成分の組み合わせを投与する際、その組み合わせの有効量は、個別に投与する場合に効果的であると考えられる各成分の量を含んでも、あるいは含まなくてもよい点に留意されたい。
「薬学的に許容される」という語句は、本発明の組成物と併用して使用される場合、哺乳動物(たとえば、ヒト)への投与の際に、そうした組成物の分子的実体および他の成分が生理学的に許容され、典型的には有害反応を引き起こさないことを意味する。好ましくは、本明細書で使用する場合、「薬学的に許容される」という用語は、哺乳動物、より詳細にはヒトへの使用について連邦政府または州政府の規制当局により承認されている、あるいは米国薬局方または他の一般に認められた薬局方に収載されていることを意味する。
本明細書で使用する場合、「被検体」という用語は任意の哺乳動物をいう。好ましい実施形態では、被検体はヒトである。
本明細書および添付の特許請求の範囲に使用される場合、単数形「1つの(a、an)」および「前記(the)」は、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、複数のものを含む。
本発明によれば、当該技術分野の技術における従来の分子生物学、微生物学および組換えDNA技術を利用してもよい。こうした技術は、文献に十分に説明されている。たとえば、とりわけSambrook,Fritsch & Maniatis,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Second Edition(1989)Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,New York(herein「Sambrook et al.,1989」);DNA Cloning:A practical Approach,Volumes I and II(D.N.Glover ed.1985);Oligonucleotide Synthesis(MJ.Gait ed.1984);Nucleic Acid Hybridization(B.D.Hames & S.J.Higgins eds.(1985);Transcription and Translation(B.D.Hames & S.J.Higgins,eds.(1984》;Animal Cell Culture(R.I.Freshney,ed.(1986》;Immobilized Cells and Enzymes(lRL Press,(1986》;B.Perbal,A practical Guide To Molecular Cloning(1984);F.M.Ausubel et al.(eds.),Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley & Sons,Inc.(1994)を参照されたい。
本発明の方法
一実施形態では、本発明は、Tregの機能を阻害するまたは安定性を低下させる方法であって、前記TregにおけるNrp1:セマフォリン軸の阻害剤に前記Tregを曝露することを含む方法を提供する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のこうした阻害剤は、通常型T細胞上の膜貫通型セマフォリン(たとえばクラスIVセマフォリン、たとえばSema4a)とTreg上のNrp1との間の相互作用を阻害する。1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記TregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない。Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、被検体(たとえばヒト)に、たとえば癌または感染症に罹患している被検体に直接投与してもよい。関連する実施形態では、本発明は、疾患の処置を必要とする被検体(たとえば、ヒト)の疾患(たとえば、癌または感染症)を処置する方法であって、被検体のTreg内のNrp1:セマフォリン軸を選択的に阻害する方法を提供する。
一実施形態では、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸の阻害剤は抗体である。1つの特定の実施形態では、こうした抗体は、TregにおけるNrp1−VEGF相互作用またはNrp1−セマフォリンクラスIII相互作用に影響を与えない。
もう1つの実施形態では、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、セマフォリン分子(たとえば、可溶型のsema4aタンパク質またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログ)である。
なおもう1つの実施形態では、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸の阻害剤は小分子である。
本発明は、TregにおけるNrp1発現を阻害する、または膜貫通型セマフォリンを発現する細胞(たとえば、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および/または形質細胞様樹状細胞(pDC))上のそうした膜貫通型セマフォリン発現を局所的に(たとえば、腫瘍において)阻害する、またはNrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止する、Treg内のNrp1:セマフォリン軸の阻害剤をさらに包含する。
別の実施形態では、本発明は、Tregの機能を強化するまたはその安定性を増加させる方法であって、前記TregにおけるNrp1:セマフォリン軸のアゴニストを前記Tregに曝露することを含む方法を提供する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のこうしたアゴニストは、通常型T細胞上の膜貫通型セマフォリン(たとえばクラスIVセマフォリン、たとえばSema4a)とTreg上のNrp1との間の相互作用を強化する。一実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、インビトロでTregに投与される(たとえば、Tregは被検体(たとえば、自己免疫性疾患または炎症性疾患に罹患しているヒト)から抽出し、Nrp1−セマフォリン相互作用のアゴニストの存在下でエキソビボ増幅し、次いで同じ被検体に再導入しても、あるいは別の被検体に投与してもよい)。もう1つの実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、被検体(たとえばヒト)に、たとえば、自己免疫性疾患または炎症性疾患に罹患している被検体に直接投与してもよい。関連する実施形態では、本発明は、疾患の処置を必要とする被検体(たとえば、ヒト)の疾患(たとえば、自己免疫性疾患または炎症性疾患)を処置する方法であって、被検体のTregにおけるNrp1:セマフォリン軸を選択的に活性化することを含む方法を提供する。
一実施形態では、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、セマフォリン分子(たとえば、Sema4aタンパク質またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログ)である。こうしたセマフォリン分子は、たとえば、表面またはビーズ上で多量体化および/または固定化されていてもよい。
もう1つの実施形態では、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸のアゴニストは抗体である。
なおもう1つの実施形態では、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸のアゴニストは小分子である。
本発明は、TregにおけるNrp1発現を強化する、または膜貫通型セマフォリンを発現する細胞(たとえば、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および/または形質細胞様樹状細胞(pDC))上のセマフォリン発現を局所的に(たとえば、糖尿病の膵島において)強化する、またはNrp1のその下流のシグナル伝達経路への関与を強化する、TregにおけるNrp1:セマフォリン軸のアゴニストをさらに包含する。
Treg上のNrp1:セマフォリン軸の別の阻害剤およびアゴニストについては、当該技術分野において公知の様々なスクリーニング方法を用いて同定することができる(たとえば、固定化した標的分子またはそのフラグメントを使用して)。
本発明の阻害剤またはアゴニストは、上述の治療法に使用してもよいし、あるいは前臨床データを得る目的で非ヒト哺乳動物に投与してもよい。処置対象の例示的非ヒト哺乳動物として、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、齧歯動物、および前臨床試験が行われる他の哺乳動物が挙げられる。こうした哺乳動物は、処置対象の疾患の確立した動物モデルであってもよいし、あるいは目的の阻害剤またはアゴニストの毒性の研究に使用してもよい。これらの各々の実施形態において、哺乳動物を対象に用量漸増試験を行ってもよい。
本発明の方法により処置可能な癌の非限定的な例として、たとえば、癌腫、リンパ腫、肉腫、芽腫および白血病が挙げられる。非限定的な具体例としては、たとえば、乳癌、膵癌、肝癌、肺癌、前立腺癌、結腸癌、腎癌、膀胱癌、頭頸部癌、甲状腺癌、軟部組織肉腫、卵巣癌、原発性または転移性メラノーマ、扁平上皮癌、基底細胞癌、脳癌、血管肉腫、脈管肉腫、骨肉腫、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨原性肉腫、脊索腫、血管肉腫、内皮肉腫、リンパ管肉腫、リンパ管内皮肉腫、滑膜腫、精巣癌、子宮癌、子宮頸癌、胃腸癌、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、扁平上皮癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳頭癌、ワルデンシュトレームマクログロブリン血症、乳頭腺癌、嚢胞腺癌、気管支原性癌、胆管癌、絨毛癌、セミノーマ、胎児性癌、ウィルムス腫瘍、肺癌腫、上皮性癌、子宮頸癌、精巣腫瘍、神経膠腫、膠芽細胞腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽細胞腫、聴神経腫、乏突起膠腫、髄膜腫、網膜芽細胞腫、白血病、神経芽細胞腫、小細胞性肺癌、膀胱癌腫、リンパ腫、多発性骨髄腫、髄様癌、B細胞リンパ腫、T細胞リンパ腫、骨髄腫、白血病、慢性骨髄性白血病、急性骨髄性白血病、慢性リンパ球性白血病、急性リンパ性白血病、造血器新生物(hematopoietic neoplasias)、胸腺腫、肉腫、非ホジキンリンパ腫、ホジキンリンパ腫、子宮癌、腎細胞癌、ヘパトーマ等が挙げられる。
本発明の方法により処置可能な感染症としては、以下に限定されるものではないが、Tregが殺菌免疫を阻止し、たとえば、細菌、寄生虫、ウイルス、真菌または原虫により引き起こされ得る任意の感染症(特に、慢性感染症)が挙げられる。
本発明の方法により処置可能な炎症性疾患および自己免疫疾患の非限定的な例として、たとえば、炎症性腸疾患(IBD)、潰瘍性大腸炎、クローン病、関節炎、糖尿病、多発性硬化症、たとえば、炎症性腸疾患(IBD)、潰瘍性大腸炎、クローン病、関節炎、1型糖尿病、多発性硬化症、グレーブス病、紅斑性狼瘡、強直性脊椎炎、乾癬、ベーチェット病、自閉症性腸炎(autistic enterocolitis)、ギラン・バレー症候群、重症筋無力症、尋常性天疱瘡、急性散在性脳脊髄炎(ADEM)、横断性脊髄炎、自己免疫性心筋症、セリアック病、皮膚筋炎、ウェゲナー肉芽腫症、アレルギー、喘息、接触皮膚炎(人工化学物質に対する任意の反応を含む)、アテローム性動脈硬化症(または心臓もしくは血管系に影響を与える他の任意の炎症状態)等が挙げられる。
様々な疾患の処置に使用する際、本発明の阻害剤またはアゴニストは、同一または類似の疾患に好適な他の治療薬と組み合わせてもよいことを意図している。さらに、相加または相乗効果を得るため、本発明の2種以上の阻害剤またはアゴニストを併用投与してもよい。第2の治療薬と併用投与する場合、本発明の阻害剤またはアゴニストおよび第2の治療薬は、同時に投与しても、あるいは連続的に(任意の順序で)投与してもよい。各作用物質の好適な治療上有効な投与量は、相加作用または相乗作用に伴い下げてもよい。
本発明のNrp1:セマフォリン軸アゴニストは、Treg(たとえば、非マイトジェン抗CD3(non-mitogenic anti-CD3))、インビボでのTregの移行を強化する他の療法、あるいは炎症を阻止する療法(たとえば、IL1、INFα/β、IL6、TNF、IL13、IL23等の遮断による)と組み合わせてもよい。
一実施形態では、本明細書に開示されたTreg上のNrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、感染症または腫瘍に対するワクチンの有効性を強化するのに有用である。感染性因子の不活化細胞または単一もしくは複数の抗原を含む感染症に対するワクチンと同様に、腫瘍ワクチンは典型的には、患者の免疫系を刺激する不活化腫瘍細胞または腫瘍抗原を含む。免疫系は、この刺激に応答して感染症または新形成を標的とする免疫応答細胞を作る。Tregはこうした免疫応答を抑制するように作用するので、その機能および安定性を本発明の方法により阻害すると、ワクチンに対する免疫応答が強化され得る。
本発明のTreg阻害剤は、免疫応答(たとえば、癌または感染症の処置のため)を惹起するように作用する試薬と同時に、あるいはその試薬が被検体に投与される前(たとえば、1〜14日前)に被検体に投与してもよい。
本発明の阻害性化合物はさらに、抗腫瘍抗体または病因抗原に対する抗体と組み合わせて投与してもよい。
本発明の阻害性処置剤は、他の免疫調節処置剤、たとえば、治療ワクチン(以下に限定されるものではないが、GVAX、DCを用いたワクチン等)、チェックポイント阻害剤(以下に限定されるものではないが、CTLA4、PD1、LAG3、TIM3等を阻止する作用物質)またはアクチベーター(以下に限定されるものではないが、41BB、OX40等を強化する作用物質)と組み合わせてもよい。本発明の阻害性処置剤はさらに、Tregの機能または安定性を阻害する能力を有する他の処置剤と組み合わせてもよい。こうした追加のTreg阻害剤の一部の非限定的な例として、ONTAK、HuMax−Tac、ゼナパックス(Zenapax)およびMDX−010が挙げられる。
本発明の治療方法は、別の免疫療法および療法と組み合わせてもよい。たとえば、癌の処置に使用する場合、本発明の阻害剤は、腫瘍の種類、患者の状態、他の健康問題および種々の因子に応じて従来の癌療法、たとえば、手術、放射線治療、化学療法またはこれらの組み合わせと組み合わせて使用してもよい。ある態様では、本発明の阻害剤との併用の癌療法に有用な他の治療薬として、血管新生阻害薬が挙げられる。多くの血管新生阻害薬が同定されており、当該技術分野において公知であり、たとえば、TNP−470、血小板因子4、トロンボスポンジン−1、メタロプロテアーゼの組織阻害剤(TIMP1およびTIMP2)、プロラクチン(16Kdフラグメント)、アンジオスタチン(プラスミノーゲンの38Kdフラグメント)、エンドスタチン、可溶型bFGF受容体、トランスフォーミング増殖因子β、インターフェロンα、可溶性KDRおよびFLT−1受容体、胎盤性プロリフェリン関連タンパク質のほか、Carmeliet and Jain(2000)により記載されたものなどがある。一実施形態では、本発明の阻害剤は、VEGFアンタゴニストまたはVEGF受容体アンタゴニスト、たとえば抗VEGF抗体、VEGF変異体、可溶性VEGF受容体フラグメント、VEGFまたはVEGFRを阻止できるアプタマー、中和抗VEGFR抗体、VEGFRチロシンキナーゼの阻害剤およびこれらの任意の組み合わせ(たとえば、抗hVEGF抗体A4.6.1、ベバシズマブまたはラニビズマブ)と組み合わせて使用してもよい。
本発明の併用処置に使用することができる化学療法化合物の非限定的な例として、たとえば、アミノグルテチミド、アムサクリン、アナストロゾール、アスパラギナーゼ、bcg、ビカルタミド、ブレオマイシン、ブセレリン、ブスルファン、カンポテシン、カペシタビン、カルボプラチン、カルムスチン、クロラムブシル、シスプラチン、クラドリビン、クロドロナート、コルヒチン、シクロホスファミド、シプロテロン、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、ジエネストロール、ジエチルスチルベストロール、ドセタキセル、ドキソルビシン、エピルビシン、エストラジオール、エストラムスチン、エトポシド、エキセメスタン、フィルグラスチム、フルダラビン、フルドロコルチゾン、フルオロウラシル、フルオキシメステロン、フルタミド、ゲムシタビン、ゲニステイン、ゴセレリン、ヒドロキシ尿素、イダルビシン、イホスファミド、イマチニブ、インターフェロン、イリノテカン、イロノテカン、レトロゾール、ロイコボリン、ロイプロリド、レバミゾール、ロムスチン、メクロレタミン、メドロキシプロゲステロン、メゲストロール、メルファラン、メルカプトプリン、メスナ、メトトレキサート、マイトマイシン、ミトタン、ミトキサントロン、ニルタミド、ノコダゾール、オクトレオチド、オキサリプラチン、パクリタキセル、パミドロネート、ペントスタチン、プリカマイシン、ポルフィマー、プロカルバジン、ラルチトレキセド、リツキシマブ、ストレプトゾシン、スラミン、タモキシフェン、テモゾロミド、テニポシド、テストステロン、チオグアニン、チオテパ、チタノセンジクロリド、トポテカン、トラスツズマブ、トレチノイン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシンおよびビノレルビンが挙げられる。
これらの化学療法化合物は、その作用機序により、たとえば、以下のグループに分類することができる:代謝拮抗薬/抗癌剤、たとえばピリミジンアナログ(5−フルオロウラシル、フロクスウリジン、カペシタビン、ゲムシタビンおよびシタラビン)およびプリンアナログ、葉酸拮抗剤ならびに関連する阻害剤(メルカプトプリン、チオグアニン、ペントスタチンおよび2−クロロデオキシアデノシン(クラドリビン));抗増殖薬/有糸分裂阻害薬、たとえば天然物、たとえばビンカアルカロイド類(ビンブラスチン、ビンクリスチンおよびビノレルビン)、微小管破壊剤、たとえばタキサン(パクリタキセル、ドセタキセル)、ビンクリスチン、ビンブラスチン、ノコダゾール、エポチロンおよびナベルビン、エピジポドフィロトキシン(エトポシド、テニポシド)、DNA傷害剤(アクチノマイシン、アムサクリン、アントラサイクリン、ブレオマイシン、ブスルファン、カンプトテシン、カルボプラチン、クロラムブシル、シスプラチン、シクロホスファミド、シトキサン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、ヘキサメチルメラミン、オキサリプラチン、イホスファミド、メルファラン、メクロレタミン、マイトマイシン、ミトキサントロン、ニトロソウレア、プリカマイシン、プロカルバジン、タキソール、タキソテール、テニポシド、トリエチレンチオホスホルアミドおよびエトポシド(VP16));抗生物質、たとえばダクチノマイシン(アクチノマイシンD)、ダウノルビシン、ドキソルビシン(アドリアマイシン)、イダルビシン、アントラサイクリン、ミトキサントロン、ブレオマイシン、プリカマイシン(ミトラマイシン)およびマイトマイシン;酵素(L−アスパラギンを全身的に代謝し、それ自身アスパラギンを合成する能力を有さない細胞を排除するL−アスパラギナーゼ);抗血小板薬;抗増殖/抗有糸分裂アルキル化剤、たとえばナイトロジェンマスタード(メクロレタミン、シクロホスファミドおよびアナログ、メルファラン、クロラムブシル)、エチレンイミンおよびメチルメラミン(ヘキサメチルメラミンおよびチオテパ)、アルキルスルホネート−ブスルファン、ニトロソウレア類(カルムスチン(BCNU)およびアナログ、ストレプトゾシン)、トラゼネス−ダカルバジン(DTIC);抗増殖/抗有糸分裂代謝拮抗薬、たとえば葉酸アナログ(メトトレキサート);白金配位錯体(シスプラチン、カルボプラチン)、プロカルバジン、ヒドロキシ尿素、ミトタン、アミノグルテチミド;ホルモン、ホルモンアナログ(エストロゲン、タモキシフェン、ゴセレリン、ビカルタミド、ニルタミド)およびアロマターゼ阻害剤(レトロゾール、アナストロゾール);抗凝固薬(ヘパリン、合成ヘパリン塩およびトロンビンの他の阻害剤);線維素溶解薬(たとえば組織プラスミノーゲン活性化因子、ストレプトキナーゼおよびウロキナーゼ)、アスピリン、ジピリダモール、チクロピジン、クロピドグレル、アブシキシマブ;抗遊走薬(antimigratory agent);分泌抑制薬(ブレフェルジン);免疫抑制薬(シクロスポリン、タクロリムス(FK−506)、シロリムス(ラパマイシン)、アザチオプリン、ミコフェノール酸モフェチル);抗血管新生化合物(たとえば、TNP−470、ゲニステイン、ベバシズマブ)および増殖因子阻害剤(たとえば、線維芽細胞増殖因子(FGF)阻害剤);アンジオテンシン受容体遮断薬;一酸化窒素ドナー;アンチセンスオリゴヌクレオチド;抗体(トラスツズマブ);細胞周期阻害剤および分化誘導剤(トレチノイン);mTOR阻害剤、トポイソメラーゼ阻害剤(ドキソルビシン(アドリアマイシン)、アムサクリン、カンプトテシン、ダウノルビシン、ダクチノマイシン、エニポシド、エピルビシン、エトポシド、イダルビシンおよびミトキサントロン、トポテカン、イリノテカン)、コルチコステロイド(コルチゾン、デキサメタゾン、ヒドロコルチゾン、メチルプレドニゾロン、プレドニゾンおよびプレドニゾロン);増殖因子シグナル伝達キナーゼ阻害剤;ミトコンドリア機能不全誘導剤およびカスパーゼアクチベーター;およびクロマチン破壊剤。
感染症の処置では、本発明の併用療法は、本発明のTreg阻害剤と抗生物質、抗真菌薬、抗ウイルス薬、抗寄生虫薬、抗原生動物薬またはこれらの組み合わせとの併用投与を包含してもよい。
有用な抗生物質の非限定的な例として、リンコサミド(クリンダマイシン);クロラムフェニコール;テトラサイクリン(たとえばテトラサイクリン、クロルテトラサイクリン、デメクロサイクリン、メタサイクリン、ドキシサイクリン、ミノサイクリン);アミノグリコシド(たとえばゲンタマイシン、トブラマイシン、ネチルマイシン、アミカシン、カナマイシン、ストレプトマイシン、ネオマイシン);β−ラクタム(たとえばペニシリン、セファロスポリン、イミペネム、アズトレオナム);バンコマイシン;バシトラシン;マクロライド(エリスロマイシン)、アムホテリシン;スルホンアミド(たとえばスルファニルアミド、スルファメトキサゾール、スルファセタミド、スルファジアジン、スルフイソキサゾール、スルファシチン、スルファドキシン、マフェニド、p−アミノ安息香酸、トリメトプリム−スルファメトキサゾール);メテナミン;ニトロフラントイン;フェナゾピリジン;トリメトプリム;リファンピシン;メトロニダゾール;セファゾリン;リンコマイシン;スペクチノマイシン;ムピロシン;キノロン(たとえばナリジクス酸、シノキサシン、ノルフロキサシン、シプロフロキサシン、ペルフロキサシン、オフロキサシン、エノキサシン、フレロキサシン、レボフロキサシン);ノボビオシン;ポリミキシン;グラミシジン;および抗緑膿菌剤(たとえばカルベニシリン、カルベニシリンインダニル、チカルシリン、アズロシリン、メズロシリン、ピペラシリン)またはこれらの任意の塩もしくは変異体が挙げられる。さらにPhysician’s Desk Reference,59.sup.th edition,(2005),Thomson P D R,Montvale N.J.;Gennaro et al.,Eds.Remington’s The Science and Practice of Pharmacy,20.sup.th edition,(2000),Lippincott Williams and Wilkins,Baltimore Md.;Braunwald et al.,Eds.Harrison’s Principles of Internal Medicine,15.sup.th edition,(2001),McGraw Hill,NY;Berkow et al.,Eds.The Merck Manual of Diagnosis and Therapy,(1992),Merck Research Laboratories,Rahway N.J.も参照されたい。こうした抗生物質は、たとえば、Daiichi Sankyo,Inc.(Parsipanny,N.J.)、Merck(Whitehouse Station,N.J.)、Pfizer(New York,N.Y.)、Glaxo Smith Kline(Research Triangle Park,N.C.)、Johnson & Johnson(New Brunswick,N.J.)、AstraZeneca(Wilmington,Del.)、Novartis(East Hanover,N.J.)、およびSanofi−Aventis(Bridgewater,N.J.)から市販品として入手することができる。使用する抗生物質は、細菌感染症の種類によって異なる。
有用な抗真菌剤の非限定的な例として、イミダゾール(たとえばグリセオフルビン、ミコナゾール、テルビナフィン、フルコナゾール、ケトコナゾール、ボリコナゾールおよびイトラコナゾール);ポリエン(たとえばアムホテリシンBおよびニスタチン);フルシトシン;およびカンジシジンまたはこれらの任意の塩もしくは変異体が挙げられる。さらにPhysician’s Desk Reference,59.sup.th edition,(2005),Thomson P D R,Montvale N.J.;Gennaro et al.,Eds.Remington’s The Science and Practice of Pharmacy 20.sup.th edition,(2000),Lippincott Williams and Wilkins,Baltimore Md.;Braunwald et al.,Eds.Harrison’s Principles of Internal Medicine,15.sup.th edition,(2001),McGraw Hill,NY;Berkow et al.,Eds.The Merck Manual of Diagnosis and Therapy,(1992),Merck Research Laboratories,Rahway N.J.も参照されたい。
有用な抗ウイルス薬の非限定的な例として、インターフェロンα、βまたはγ、ジダノシン、ラミブジン、ザナミビル、ロピニビル、ネルフィナビル、エファビレンツ、インジナビル、バラシクロビル、ジドブジン、アマンタジン、リマンチジン、リバビリン、ガンシクロビル、ホスカルネットおよびアシクロビルまたはこれらの任意の塩もしくは変異体が挙げられる。さらにPhysician’s Desk Reference,59.sup.th edition,(2005),Thomson P D R,Montvale N.J.;Gennaro et al.,Eds.Remington’s The Science and Practice of Pharmacy 20.sup.th edition,(2000),Lippincott Williams and Wilkins,Baltimore Md.;Braunwald et al.,Eds.Harrison’s Principles of Internal Medicine,15.sup.th edition,(2001),McGraw Hill,NY;Berkow et al.,Eds.The Merck Manual of Diagnosis and Therapy,(1992),Merck Research Laboratories,Rahway N.J.も参照されたい。
有用な抗寄生虫剤の非限定的な例として、クロロキン、メフロキン、キニーネ、プリマキン、アトバコン、スルファドキシンおよびピリメタミンまたはこれらの任意の塩もしくは変異体が挙げられる。さらにPhysician’s Desk Reference,59.sup.th edition,(2005),Thomson P D R,Montvale N.J.;Gennaro et al.,Eds.Remington’s The Science and Practice of Pharmacy 20.sup.th edition,(2000),Lippincott Williams and Wilkins,Baltimore Md.;Braunwald et al.,Eds.Harrison’s Principles of Internal Medicine,15.sup.th edition,(2001),McGraw Hill,NY;Berkow et al.,Eds.The Merck Manual of Diagnosis and Therapy,(1992),Merck Research Laboratories,Rahway N.J.も参照されたい。
有用な抗原生動物薬の非限定的な例として、メトロニダゾール、ジロキサニド、ヨードキノール、トリメトプリム、スファメトキサゾール、ペンタミジン、クリンダマイシン、プリマキン、ピリメタミンおよびスルファジアジンまたはこれらの任意の塩もしくは変異体が挙げられる。さらにPhysician’s Desk Reference,59.sup.th edition,(2005),Thomson P D R,Montvale N.J.;Gennaro et al.,Eds.Remington’s The Science and Practice of Pharmacy 20.sup.th edition,(2000),Lippincott Williams and Wilkins,Baltimore Md.;Braunwald et al.,Eds.Harrison’s Principles of Internal Medicine,15.sup.th edition,(2001),McGraw Hill,NY;Berkow et al.,Eds.The Merck Manual of Diagnosis and Therapy,(1992),Merck Research Laboratories,Rahway N.J.も参照されたい。
本発明の抗体阻害剤およびアゴニスト
上記の方法に関連して、本発明は、Tregに対するNrp1:セマフォリン相互作用を阻害または増大する単離された抗体を提供する。一実施形態では、セマフォリンはクラスIVセマフォリン(たとえば、Sema4a)である。一実施形態では、抗体は、TregにおけるNrp1−VEGF相互作用またはNrp1−セマフォリンクラスIII相互作用に影響を与えない。
本発明は、Tregに対するNrp−1:セマフォリン相互作用を妨害する抗Nrp1抗体および抗セマフォリン抗体の両方を包含する。有用な抗体の例として、たとえば、(i)セマフォリン分子の「sema」ドメインおよび「PSI」ドメイン、すべてのセマフォリン分子上に進化的に保存された領域を特異的に標的とする抗体(たとえば、Takamatsu and Kumanogoh,Trends Immunol.,2012,33(3):127−135を参照されたい)、および(ii)Nrp1上のセマフォリン結合ドメイン(VEGF結合ドメインではない)を標的とする抗体(たとえば、Parker et al.,J.Biol.Chem.,2012,287(14):11082−11089を参照されたい)が挙げられる。
阻害抗体および増強抗体のどちらの場合も、本発明は、Nrp1に加えてTreg特異的タンパク質も認識し、したがって抗体が特異的にTregを標的とする二重特異性抗体もさらに提供する。たとえば、こうした二重特異性抗体は、Nrp1に加えてTregの表面タンパク質を標的とすることができ、表面タンパク質として、たとえば、CD25、CD4、CD28、CD38、CD62L(セレクチン)、OX−40リガンド(OX−40L)、CTLA4、CCR4、CCR8、FOXP3、LAG3、CD103、グルココルチコイド誘導性TNF受容体(GITR)、ガレクチン−1、TNFR2またはTGFβR1が挙げられる。
本発明により使用される抗体は、必要に応じてモノクローナルでも、あるいはポリクローナルでもよい。さらに抗体フラグメントを使用してもよく、たとえば、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab’)フラグメントまたはFvフラグメントが挙げられる。抗体は一本鎖抗体であってもよい。他の好適な改変体および/または作用物質も当業者には明らかになるであろう。キメラ抗体およびヒト化抗体も本発明の範囲内である。キメラ抗体およびヒト化抗体であれば、ヒト被験者において、対応する非キメラ抗体より免疫原性が低いであろうことが予想される。たとえば非ヒト可変領域およびヒト定常領域を含むキメラ抗体を作製するための種々のアプローチが記載されている。たとえば、Morrison et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.81,6851(1985);Takeda,et al.,Nature 314,452(1985),Cabilly et al.,米国特許第4,816,567号明細書;Boss et al.,米国特許第4,816,397号明細書;Tanaguchi et al.,欧州特許第171496号明細書;欧州特許第0173494号明細書、英国特許第2177096B号明細書を参照されたい。加えて、キメラ抗体はさらに、可変領域の一部、特に抗原結合ドメインの保存されたフレームワーク領域がヒト由来であり、超可変領域のみが非ヒト由来であるように「ヒト化」してもよい。こうした免疫グロブリン分子の改変は、当該技術分野において公知のいくつかの技術(たとえば、Teng et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80,7308−7312(1983);Kozbor et al.,Immunology Today,4,7279(1983);Olsson et al.,Meth.Enzymol.,92,3−16(1982))のいずれかにより行うことができ、好ましくは国際公開第92/06193号パンフレットまたは欧州特許第0239400号明細書の教示内容に従って行う。ヒト化抗体は、たとえば、Scotgen Limited,2 Holly Road,Twickenham,Middlesex,Great Britainにより商業的に生産してもよい。
ある種の実施形態では、さらに抗イディオタイプ抗体を提供する。抗イディオタイプ抗体は、別の抗体の抗原結合部位に関連する抗原決定基を認識する。抗イディオタイプ抗体は、第2抗体の作製に使用する動物と同じ種、好ましくは同じ系統の動物を免疫することにより第2抗体に対して調製することができる。たとえば、米国特許第4,699,880号明細書を参照されたい。一実施形態では、抗体はNrp1もしくはセマフォリンまたはその一部に対して産生され、これらの抗体を使用して次いで抗イディオタイプ抗体を作製する。
本発明は、細胞内ターゲティングおよび細胞外ターゲティングの両方の抗体を提供する。細胞内ターゲティングは、イントラボディという細胞内発現抗体の使用により達成することができる。
目的の抗原(たとえば、Nrp1またはSema4a)上の特定のエピトープに結合する追加の抗体をスクリーニングするには、たとえばAntibodies,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,Ed Harlow and David Lane(1988)に記載された通常の交差ブロッキングアッセイを行ってもよい。あるいは、たとえばChampe et al.(1995)J.Biol.Chem.270:1388−1394に記載されているようなエピトープマッピングを行って、抗体が目的のエピトープに結合するかどうかを判定してもよい。
本発明に有用な追加の抗体はまた、たとえば米国特許出願公開第2008/0213268号明細書に記載されているようなファージディスプレイアプローチを用いて作製および選択してもよい。
本発明の抗体はさらに、親抗体よりも物理的特性、化学的特性およびまたは生物学的特性の改善した抗体ミュータントを作製するため修飾してもよい。使用するアッセイが生物活性アッセイである場合、抗体ミュータントは好ましくは、選択したアッセイ(たとえば、トランスウェル抑制アッセイによるTregの機能または安定性、およびBcl2またはHeliosのアップレギュレーションを測定する)において、そのアッセイにおける親抗体の生物活性より少なくとも約10倍高い、好ましくは少なくとも約20倍高い、一層好ましくは少なくとも約50倍高い、場合によっては少なくとも約100倍または200倍高い生物活性を有する。
抗体ミュータントを作製するため、親抗体の超可変領域の1つまたは複数に1つまたは複数のアミノ酸変化(たとえば置換)を導入してもよい。あるいは、またはさらに、フレームワーク領域残基の1つまたは複数の変化(たとえば、置換)を親抗体に導入して、その結果第2の哺乳類種由来の抗原に対する抗体ミュータントの結合親和性を向上させてもよい。修飾するためのフレームワーク領域残基の例として、抗原に直接非共有結合するもの(Amit et al.(1986)Science 233:747−753);CDRと相互作用する/CDRのコンフォメーションに影響を与えるもの(Chothia et al.(1987)J.Mol.Biol.196:901−917);および/またはV−Vの界面に関与するもの(欧州特許第239400B1号明細書)が挙げられる。ある種の実施形態では、こうしたフレームワーク領域残基の1つまたは複数の修飾の結果、第2の哺乳類種由来の抗原に対する抗体の結合親和性が増強される。たとえば、本発明のこの実施形態では、約1つから約5つのフレームワーク残基を変化させてもよい。超可変領域残基を変化させない場合でも、これで前臨床試験に使用するのに好適な抗体ミュータントを得るのに十分であることも珍しくない。しかしながら、通常、抗体ミュータントは、追加の超可変領域の変化を含む。変化される超可変領域残基は、無作為に変化させてもよく、特に、親抗体の初めの結合親和性により、こうした無作為に作られた抗体ミュータントを容易にスクリーニングできるような場合にそうである。
こうした抗体ミュータントを作製するための1つの有用な手順は、「アラニンスキャニング変異導入(alanine scanning mutagenesis)」と呼ばれている(Cunningham and Wells(1989)Science 244:1081−1085)。この場合、超可変領域残基の1つまたは複数をアラニンまたはポリアラニン残基で置換して、第2の哺乳類種由来の抗原とのアミノ酸の相互作用に影響を与える。次いで、置換に対して機能的感受性を示すこれらの超可変領域残基を、置換の部位または置換用の部位にさらなるまたは他の突然変異を導入することにより精密化する。こうして作られたala−ミュータントについて、本明細書に記載するようなその生物活性をスクリーニングする。
本発明の抗体は、標準的手段により調製することができる。
免疫抗原の調製ならびにポリクローナルおよびモノクローナル抗体の作製については、たとえば、Kohler et al.,Nature 256:495−497(1975)およびEur.J.Immunol.6:511−519(1976);Milstein et al.,Nature 266:550−552(1977);Koprowski et al.,米国特許第4,172,124号明細書;Harlow and Lane,「Antibodies:A Laboratory Manual,」(Cold Spring Harbor Laboratory:Cold Spring Harbor,N.Y.,1988);および「Current Protocols In Molecular Biology,」(Ausubel et al.,Eds.;John Wiley & Sons:New York,N.Y.,1991);Kozbar et al.,Immunology Today 4:72(1983)),Cole et al.,「Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy」(Alan R.Liss,Inc.pp.77−96(1985))を参照されたい。所望の特異性を有する抗体を産生する細胞は、好適なアッセイ(たとえば、ELISA)により選択することができる。
本発明の抗体は、よく知られた技術を用いて組換え技術により作製してもよい。たとえば、Cabilly et al.,米国特許第4,816,567号明細書;Winter,米国特許第5,225,539号明細書を参照されたい。所望の抗原をコードする核酸は、従来の手順を用いて単離あるいは合成し、さらにクローニングまたは発現のため複製可能なベクターに挿入してもよい。
組換え技術を用いる場合、抗体は細胞内に産生させても、ペリプラズムに産生させても、あるいは直接培地に分泌させてもよく、公知の技術、たとえば、ヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析およびアフィニティークロマトグラフィーを用いてさらに単離および精製する。プロテインAアフィニティークロマトグラフィーを使用して、ヒトγ1、γ2またはγ4重鎖に基づく抗体を精製してもよい(Lindmark et al.(1983)J.Immunol.Meth.62:1−13)。マウスアイソタイプおよびヒトγ3には、プロテインGアフィニティークロマトグラフィーを使用してもよい(Guss et al.(1986)EMBO J.5:15671575)。
異なる種、抗体に由来する部分を含む、キメラ抗体、ヒト化抗体、霊長類化(CDRグラフト)抗体、またはCDRグラフト一本鎖抗体の様々な部分は、従来の技術により化学的に結合しても、あるいは遺伝子工学技術を用いて隣接するタンパク質として調製してもよい。たとえば、キメラ鎖またはヒト化鎖をコードする核酸を発現させて、連続したタンパク質を得てもよい。たとえば、Cabilly et al.,米国特許第4,816,567号明細書;Cabilly et al.,欧州特許第0,125,023B1号明細書;Boss et al.,米国特許第4,816,397号明細書;Boss et al.,欧州特許第0,120,694号B1明細書;Neuberger et al.,国際公開第86/01533号パンフレット;Neuberger et al.,欧州特許第0,194,276B1号明細書;Winter,米国特許第5,225,539号明細書;およびWinter,欧州特許第0,239,400B1号明細書を参照されたい。さらに、霊長類化抗体に関するNewman et al.,BioTechnology 10:1455−1460(1992)と、一本鎖抗体に関するLadner et al.,米国特許第4,946,778号明細書およびBird et al.,Science 242:423−426(1988))とを参照されたい。ヒト化可変領域をコードする核酸(たとえば、DNA)配列は、PCR変異誘発法を用いてヒト鎖またはヒト化鎖をコードするDNA配列、たとえば既にヒト化された可変領域由来のDNA鋳型を変化させて構築することができる(たとえば、Kamman et al.,Nucl.Acids Res.,17:5404(1989));Sato et al.,Cancer Research 53:851−856(1993);Daugherty et al.,Nucleic Acids Res.19(9):2471−2476(1991);およびLewis and Crowe,Gene 101:297−302(1991)を参照されたい)。これらまたは他の好適な方法を用いて、変異体も容易に作製することができる。一実施形態では、クローン化した可変領域に変位を誘発して、所望の特異性を有する変異体をコードする配列を選択してもよい(たとえば、ファージライブラリーから;たとえば、Krebber et al.,米国特許第5,514,548号明細書;およびHoogenboom et al.,国際公開第93/06213号パンフレットを参照されたい)。
さらに、キメラフラグメント、ヒト化フラグメント、霊長類化フラグメントまたは一本鎖抗体フラグメントなどの抗体の機能的フラグメントを作製してもよい。本抗体の機能的フラグメントは、それが由来する全長抗体の少なくとも1つの結合機能および/または調節機能を保持する。有用な抗体フラグメントとして、Fvフラグメント、Fabフラグメント、Fab’フラグメントおよびF(ab’)フラグメントがあるが、これに限定されるものではない。こうしたフラグメントは、酵素的切断または組換え技術により作製することができる。たとえば、パパイン切断またはペプシン切断では、それぞれFabフラグメントまたはF(ab’)フラグメントが得られる。抗体はさらに、自然終結部位の上流に1つまたは複数の終止コドンを導入した抗体遺伝子を用いて種々の切断型で作製することもできる。たとえば、F(ab’)重鎖部分をコードするキメラ遺伝子は、CH1ドメインおよび重鎖のヒンジ領域を含むように設計することができる。
たとえば、ライブラリーから組換え抗体を選択する方法、またはヒト抗体の完全なレパートリーを産生できるトランスジェニック動物(たとえば、マウス)の免疫化を利用する方法など、不可欠な特異性を有する抗体を作製または単離する他の好適な方法を使用してもよい。たとえば、Jakobovits et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2551−2555(1993);Jakobovits et al.,Nature 362:255−258(1993);Lonberg et al.,米国特許第5,545,806号明細書;Surani et al.,米国特許第5,545,807号明細書;Cabilly et al.,米国特許第4,816,567号明細書;Cabilly et al.,欧州特許第0,125,023B1号明細書;Queen et al.,欧州特許第0,451,216B1号明細書;Boss et al.,米国特許第4,816,397号明細書;Boss et al.,欧州特許第0,120,694E1号明細書;Neuberger et al.,国際公開第86/01533号パンフレット;Neuberger et al.,欧州特許第0,194,276B1号明細書;Winter,米国特許第5,225,539号明細書;Winter,欧州特許第0,239,400B1号明細書;およびPadlan et al.,欧州特許出願公開第0,519,596号A1明細書を参照されたい。さらに、Ladner et al.,米国特許第4,946,778号明細書;Huston,米国特許第5,476,786号明細書;およびBird et al.,Science 242:423−426(1988)も参照されたい。
ある種の実施形態では、抗体または抗体の抗原結合フラグメントは標識しても、あるいは非標識でもよく、診断目的に使用される。典型的には、診断アッセイでは、抗体のその標的への結合に起因する複合体の形成を検出する必要がある。抗体は、たとえば、放射性核種、フルオロフォア、酵素、酵素基質、酵素補助因子、酵素阻害剤、およびリガンド(たとえば、ビオチンまたはハプテン)で直接標識してもよい。多くの適切なイムノアッセイが当業者に公知である(たとえば、米国特許第3,817,827号明細書;同第3,850,752号明細書;同第3,901,654号明細書;および同第4,098,876号明細書を参照されたい)。
本発明の抗体を含む医薬組成物は、所望の程度の純度を有する抗体を任意選択の生理学的に許容されるキャリア、賦形剤または安定剤と混合することにより(Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition,Osol,A.Ed.(1980))、凍結乾燥製剤または水溶液の形態で調製することができる。許容可能なキャリア、賦形剤または安定剤は、使用する投与量および濃度で被投与者に無毒であり、緩衝液、たとえばホスフェート、シトレートおよび他の有機酸;アスコルビン酸およびメチオニンを含む酸化防止剤;防腐剤(たとえばオクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロリド;ヘキサメトニウムクロリド;塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム;フェノール、ブチルもしくはベンジルアルコール;アルキルパラベン、たとえばメチルもしくはプロピルパラベン;カテコール;レゾルシノール;シクロヘキサノール;3−ペンタノール;およびm−クレゾール);低分子量(約10未満の残基)ポリペプチド;タンパク質、たとえば血清アルブミン、ゼラチンもしくは免疫グロブリン;親水性ポリマー、たとえばポリビニルピロリドン;アミノ酸、たとえばグリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニンもしくはリジン;単糖類、二糖類およびグルコース、マンノースもしくはデキストリンを含む他の糖質;キレート化剤、たとえばEDTA;糖、たとえばスクロース、マンニトール、トレハロースもしくはソルビトール;塩形成対イオン、たとえばナトリウム;金属錯体(たとえば、Zn−タンパク質複合体);ならびに/または非イオン界面活性剤、たとえばTWEEN(商標)、PLURONICS(商標)もしくはポリエチレングリコール(PEG)が挙げられる。
本発明の抗体を含む医薬組成物は、処置対象の特定の適応症に対する必要に応じて1つまたは複数の追加の活性化合物、好ましくは相互に悪影響を与えない相補活性を有するものをさらに含んでもよい。所期の目的に有効な量で組み合わされて、様々な活性薬が存在してもよい。考えられる追加の活性化合物の非限定的な例として、たとえば、IL2およびTGFβのほか、上記の併用処置の考察において記載された様々な作用物質が挙げられる。
活性成分は、たとえば、コアセルベーション技術または界面重合により調製されたマイクロカプセル、たとえば、それぞれヒドロキシメチルセルロースまたはゼラチン−マイクロカプセルおよびポリ−(メチルメタシラート)マイクロカプセルに、コロイド状薬物送達システム(たとえば、リポソーム、アルブミンミクロスフェア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子およびナノカプセル)に、あるいはマクロエマルジョンに封入してもよい。こうした技術は、Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition,Osol,A.Ed.(1980)に開示されている。
さらに、持続放出調製物を調製してもよい。持続放出調製物の好適な例として、マトリックスが形状製品、たとえば、フィルムまたはマイクロカプセルである、抗体を含む固体疎水性ポリマーの半透性マトリックスが挙げられる。持続放出マトリックスの例として、ポリエステル、ヒドロゲル(たとえば、ポリ(2−ヒドロキシエチル−メタクリレート)、またはポリ(ビニルアルコール))、ポリラクチド(米国特許第3,773,919号明細書)、L−グルタミン酸およびγエチル−L−グルタメートのコポリマー、非分解性エチレン−酢酸ビニル、分解性乳酸−グリコール酸コポリマー、たとえばLUPRON DEPOT(商標)(乳酸−グリコール酸コポリマーおよびロイプロリドアセテートからなる注射用ミクロスフェア)、およびポリ−D−(−)−3−ヒドロキシ酪酸が挙げられる。ポリマー、たとえばエチレン−酢酸ビニルおよび乳酸−グリコール酸は100日にわたり分子の放出を可能にする一方、ある種のヒドロゲルはより短い時間タンパク質を放出する。封入された抗体が長時間体内にとどまると、37℃の水分に曝されるため変性または凝集することがあり、生物活性を喪失し、免疫原性が変化する可能性がある。安定化のため、関連するメカニズムに応じて合理的な戦術を考案することができる。たとえば、凝集メカニズムがチオ−ジスルフィド相互交換による分子間S−S結合形成であることが判明した場合、安定化は、スルフヒドリル残基の修飾、酸性溶液からの凍結乾燥、含水量の制御、適切な添加剤の使用、および特異的なポリマーマトリックス組成物の開発により達成することができる。
疾患の処置では、本発明の抗体の適切な投与量は処置対象の疾患、疾患の重症度および経過、抗体の投与が予防目的かそれとも治療目的か、これまでの治療、患者の病歴および抗体に対する応答、ならびに主治医の裁量によって異なる。抗体は、患者に1度に投与しても、あるいは一連の処置にわたり投与してもよい。本発明の治療の進行は、従来の技術およびアッセイにより容易にモニターすることができる。
本発明の抗体の投与は、全身投与のほか、疾患の部位(たとえば、原発腫瘍または慢性感染部位)への直接投与を含む任意の好適な経路により行うことができる。
本発明のタンパク質/ペプチド阻害剤およびアゴニスト
上記に明記したように、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、様々なセマフォリン分子、たとえば、可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質(たとえば、Sema4a)のほか、その様々な阻害性フラグメント、誘導体およびアナログを含む。さらに、Nrp1:セマフォリン軸の競合阻害剤として働き得るNrp1の可溶性細胞外ドメインのほか、その様々な阻害性フラグメント、誘導体およびアナログも本発明内に含まれる。1つの特定の実施形態では、阻害性セマフォリン分子は、Sema4a細胞外ドメイン(GenBank受託番号NP_038686のMet1−His683フラグメント)と、ヒトまたはマウスIgG1のFc領域との融合体(C末端で)であるSema4a−Ig融合タンパク質である。1つの特定の実施形態では、阻害性セマフォリン分子は、C末端アミノ酸配列SEAを含むNrp1細胞質ドメインの全部または一部を含むNrp1タンパク質のフラグメント(またはその誘導体もしくはアナログ)であり、この分子はNrp1タンパク質の細胞質ドメインとPTENタンパク質との間のシグナル伝達経路を阻害する。
上記で詳細に論じたように、本発明の方法に有用なNrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、全長セマフォリンタンパク質(たとえば、Sema4aタンパク質)のほか、そのアゴニストフラグメント、誘導体およびアナログを含む様々なセマフォリン分子を含む。こうしたアゴニストセマフォリン分子は、たとえば、多量体化しても(たとえば、IgM融合タンパク質を用いて)および/または表面またはビーズ上に固定化してもよい。
可溶性阻害性形態の膜貫通型セマフォリンタンパク質は、たとえば、その完全な細胞外ドメイン(たとえば、Sema4aの全細胞外ドメイン)、またはTreg上のNrp1:セマフォリン軸を増強することなく高い親和性および特異性でNrp1に結合できる、そうした細胞外ドメインのNrp1結合部分(たとえば、Fcドメインに融合された)を含む。いくつかの実施形態では、こうした阻害性形態の膜貫通型セマフォリンタンパク質は、TregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない。可溶性阻害性形態のNrp1の細胞外ドメインは、たとえば、Nrp1の全細胞外ドメインまたはTreg上のNrp1:セマフォリン軸を増強することなく高い親和性および特異性でSema4aに結合できる、そうした細胞外ドメインのSema4a結合部分(たとえば、Fcドメインに融合された)を含む。Treg上のNrp1:セマフォリン軸を阻害するセマフォリン分子またはフラグメントまたは可溶性阻害性形態のNrp1の細胞外ドメインの有効性は、当該技術分野において公知のアッセイおよび実施例の欄に概説したアッセイ、特にトランスウェル抑制アッセイを用いて試験することができる。
セマフォリンタンパク質およびフラグメントは、当該技術分野において周知の様々な発現系を用いて、対応する核酸のフラグメントから組換え技術により作製することができ、作製には、細菌(たとえば、E.コリ(E.coli))、酵母(たとえば、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae))、昆虫(たとえば、Sf9)および哺乳動物細胞(たとえば、CHO、COS−7)など種々の宿主系が好適である。多くの発現ベクターが開発されており、これらの宿主ごとに入手可能である。ベクターとクローニングおよび発現の手順については、たとえば、Sambrook et al.(Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1987))およびAusubel et al.,1995に考察されている。本発明に有用な標準的な発現ベクターは当該技術分野において周知であり、プラスミド、コスミド、ファージベクター、ウイルスベクターおよび酵母人工染色体が挙げられる(これに限定されるものではない)。ベクター配列は、エシェリキア・コリ(Escherichia coli)(E.coli)の増殖のための複製起点;SV40複製起点;宿主細胞における選択のためのアンピシリン、ネオマイシンもしくはピューロマイシン耐性遺伝子;ならびに/または優性選択マーカーおよび目的の遺伝子を増幅する遺伝子(たとえば、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子)を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、DNA配列をベクターにクローニングして融合タンパク質を作る。融合パートナーは、融合タンパク質の可視化または検出を可能にする働きをし得る。たとえば、融合パートナーは、抗体により認識されるエピトープ、ペプチドまたは核酸に結合するドメイン、またはより容易に検出できるペプチドを含んでもよい。融合パートナーとして、HA、myc、His、緑色蛍光タンパク質(GFP)、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)由来のプロテインA、プロテインAの2つの合成IgG結合ドメイン(ZZ)、外膜タンパク質F、β−ガラクトシダーゼ(lacZ)、ならびに様々なバクテリオファージλおよびバクテリオファージT7の製品があるが、これに限定されるものではない。本明細書に提供される教示内容から、融合パートナーとして他のタンパク質を使用してもよいことは明らかである。融合タンパク質からGNAL配列の単離を容易にするため、化学的切断(たとえば、CNBr)または酵素的切断(たとえば、V8プロテアーゼ、トリプシン)を受けやすいアミノ酸を使用して、GNALタンパク質および融合パートナーを架橋してもよい。
好ましくは、本発明の発現ベクターはプロモーター配列を含む。構成的プロモーターおよび誘導性プロモーターの両方を含む好適なプロモーターは一般に入手することができ、当該技術分野において周知である。細菌の発現に繁用されるプロモーターとして、T7ファージ、T3ファージ、T5ファージおよびSP6ファージ、ならびにtrpオペロン、lppオペロンおよびlacオペロン由来のプロモーターが挙げられる。さらにハイブリッドプロモーター(米国特許第4,551,433号明細書を参照されたい)、たとえばtacおよびtrcを使用してもよい。細菌の発現用のプラスミドとして、pET発現ベクターpET3a、pET 11a、pET 12a〜cおよびpET 15b(米国特許第4,952,496号明細書を参照;Novagen,Madison,Wis.から入手可能)が挙げられる。E.コリ(E.coli)宿主に有害なペプチドの効率的な過剰産生には、低コピー数のベクター(たとえば、pPD100)を使用してもよい(Dersch et al.,FEMS Microbiol.Lett.123:19,1994)。T7発現ベクターの細菌宿主は、E.コリ(E.coli)株HMS174(DE3)pLysS、BL21(DE3)pLysS、HMS174(DE3)およびBL21(DE3)に見られるように、誘導性プロモーター(たとえば、lacUVプロモーター;米国特許第4,952,496号明細書を参照されたい)に作動可能に連結されたT7RNAポリメラーゼをコードするDNAの染色体コピーを含んでもよい。T7RNAポリメラーゼはさらに、T7発現ベクターと互換性があるプラスミド上に存在してもよい。ポリメラーゼは、λプロモーターおよびリプレッサーの制御下にあってもよい(たとえば、pGP1−2;Tabor and Richardson,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1985)82:1074,1985)。
発現の制御に使用できる他のプロモーターとして、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター(米国特許第5,385,839号明細書および同第5,168,062号明細書)、SV40初期プロモーター領域(Benoist and Chambon,Nature 1981,290:304−310)、ラウス肉腫ウイルスの3’末端反復配列に含まれるプロモーター(Yamamoto,et al.,Cell 1980,22:787−797)、疱疹チミジンキナーゼプロモーター(Wagner et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.(1981)78:1441−1445)、メタロチオネイン遺伝子の調節配列(Brinster et al.,Nature 1982;296:39 42);原核生物発現ベクター、たとえばβ−ラクタマーゼプロモーター(Villa−Komaroff et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.(1978)75:3727−3731)またはtacプロモーター(DeBoer et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1983;80:21−25)があるが、これに限定されるものではない;さらに「Useful proteins from recombinant bacteria」 in Scientific American 1980;242:74−94を参照されたい。使用できるさらに他の有用なプロモーターとして、酵母または他の真菌由来のプロモーターエレメント、たとえばGal4プロモーター、ADC(アルコールデヒドロゲナーゼ)プロモーター、PGK(ホスホグリセリンキナーゼ)プロモーター、アルカリホスファターゼプロモーター;および造血組織特異的性を示す転写制御領域、特に、骨髄系細胞において活性があるβグロビン遺伝子制御領域(Mogram et al.,Nature 1985;315:338−340;Kollias et al.,Cell 1986;46:89−94)、造血幹細胞分化因子プロモーター、エリスロポエチン受容体プロモーター(Maouche et al.,Blood 1991;15:2557)等が挙げられる。
本発明の発現ベクターには、他の調節配列をさらに含めてもよい。こうした配列として、エンハンサー、リボソーム結合部位、転写終結シグナル配列、分泌シグナル配列、複製起点、選択可能なマーカーおよび同種のものが挙げられる。調節配列は、転写およびその後の翻訳を可能にするように相互に作動可能に連結される。
特定の宿主において特定のコドンが存在すると、発現に有害作用を与えることがある。したがって、たとえば原核細胞または真核細胞など特定の宿主系に合わせて核酸配列を最適化してもよい。コドン使用頻度の問題を緩和するためヌクレオチド配列を変化させる方法は、当業者によく知られている(たとえば、Kane,Curr.Opin.Biotechnol.(1995)6:494;Makrides,Microbiol.Rev.(1996)60:512;および245ページから253ページにコドン使用頻度表を掲載するBrown(Ed.),Molecular Biology LabFax,BIOS Scientific Publishers,Ltd.(1991)を参照されたい)。
可溶性型のタンパク質は、培養液を集める、あるいはたとえば、界面活性剤による処理、および必要に応じて音波処理または上記のような他の機械的プロセスで封入体を可溶化することにより得ることができる。可溶化または可溶型タンパク質は、様々な技術、たとえばポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)、等電点電気泳動、二次元ゲル電気泳動、クロマトグラフィー(たとえば、イオン交換クロマトグラフィー、親和性クロマトグラフィー、イムノアフィニティクロマトグラフィーおよびサイズカラムクロマトグラフィー)、遠心分離、溶解性の違い、免疫沈降を用いて、またはタンパク質の精製のための他の任意の標準的な技術により単離することができる。
あるいは、本発明のセマフォリンタンパク質またはフラグメントは、当該技術分野において公知の技術、たとえば、従来のメリフィールド固相f−Mocまたはt−Boc化学を用いて化学的に合成してもよい。ペプチド合成の方法については、Bodansky,「Principles of Peptide Synthesis,」(Springer Verlag,Berlin(1993))およびGrant(ed.),「Synthetic Peptides:A User’s Guide,」(W.H.Freeman and Company,New York(1992))も参照されたい。さらに、自動ペプチド合成機も市販されている(たとえば、Advanced ChemTech Model 396;Milligen/Biosearch 9600)。
ある種の実施形態では、本発明は、治療の効力または安定性(たとえば、エキソビボでの有効期間およびインビボでのタンパク質分解に対する抵抗性)を強化するため、その構造の修飾によるセマフォリン分子の機能的変異体の作製も意図している。修飾ポリペプチドは、たとえば、アミノ酸置換、欠失または付加により作製することができる。たとえば、ロイシンとイソロイシンまたはバリン、アスパルテートとグルタメート、トレオニンとセリンとの単独置換、またはあるアミノ酸と構造的に関連したアミノ酸(たとえば、保存的突然変異)との同様の置換は、得られる分子の生物活性に大きな影響を与えないと予想するのが合理的である。保存的置換は、その側鎖に関連があるアミノ酸のファミリー内で起こるものである。追加の方法については、たとえば、Levin et al.,Nature,2012,484(7395):529−533を参照されたい。
本開示は、コンビナトリアルライブラリーのスクリーニングによりセマフォリンポリペプチドのコンビナトリアルミュータントのセットほか、切断ミュータントおよび機能的変異体配列を得る方法も意図している。縮重オリゴヌクレオチドの配列から潜在的なホモログのライブラリーを作成できる多くの方法がある。縮重遺伝子の配列の化学合成は、自動DNA合成機で行うことができ、次いで合成遺伝子を発現のため適切な遺伝子にライゲートすればよい。縮重遺伝子のセットにより、所望の潜在的可溶性ポリペプチド配列のセットをコードする配列のすべてが、1回の混合で得られる。縮重オリゴヌクレオチドの合成は、当該技術分野において周知である(たとえば、Narang,Tetrahedron 39:3(1983);Itakura et al.,「Recombinant DNA,」(Proc.3rd Cleveland Sympos.Macromolecules,ed.A G Walton,Amsterdam:Elsevier pp 273−289(1981));Itakura et al.,Annu.Rev.Biochem.53:323(1984);Itakura et al.,Science 198:1056(1984);およびIke et al.,Nucleic Acid Res.11:477(1983)を参照されたい。こうした技術は、他のタンパク質の定向進化に利用されてきた(たとえば、Scott et al.,Science 249:386−390(1990);Roberts et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.89:2429−2433(1992);Devlin et al.,Science 249:404−406(1990);Cwirla et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87:6378−6382(1990);および米国特許第5,223,409号明細書、同第5,198,346号明細書および同第5,096,815号明細書を参照されたい)。
あるいは、コンビナトリアルライブラリーを作成するのに、アラニンスキャニング変異導入および同種のもの(Ruf et al.,Biochemistry 33:1565−1572(1994);Wang et al.,J.Biol.Chem.269:3095−3099(1994);Balint et al.,Gene 137:109−118(1993);Grodberg et al.,Eur.J.Biochem.218:597−601(1993);Nagashima et al.,J.Biol.Chem.268:2888−2892(1993);Lowman et al.,Biochemistry 30:10832−10838(1991);およびCunningham et al.,Science 244:1081−1085(1989))、リンカースキャニング変異導入(Gustin et al.,Virology 193:653−660(1993);Brown et al.,Mol.Cell Biol.12:2644−2652(1992);およびMcKnight et al.,Science 232:316(1982));飽和変異導入(Meyers et al.,Science 232:613(1986));PCR変異導入(Leung et al.,Methods Cell.Mol.Biol.1:11−19(1989))により;またはランダム変異導入、たとえば化学的変異導入(Miller et al.,「A Short Course in Bacterial Genetics,」(Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1992);およびGreener et al.,Strategies in Mol.Biol.7:32−34(1994))など変異誘発の他の形態を利用してもよい。特にコンビナトリアルな場合のリンカースキャニング変異導入は、切断(生理活性)型の本ポリペプチドを同定するのに好ましい方法である。
点突然変異および切断により作成されたコンビナトリアルライブラリーの遺伝子産物のスクリーニング、および特定の特性を有する遺伝子産物についてのcDNAライブラリーのスクリーニングには、広範囲に及ぶ技術が当該技術分野において公知である。こうした技術は、本セマフォリンポリペプチドのコンビナトリアル変異導入により作成された遺伝子ライブラリーの迅速なスクリーニングに適している場合がある。大きな遺伝子ライブラリーをスクリーニングするのに最も繁用される技術は典型的には、遺伝子ライブラリーを複製可能な発現ベクターにクローニングすること、得られたベクターのライブラリーで適切な細胞を形質転換すること、および所望の活性を検出すると、検出された遺伝子産物の遺伝子をコードするベクターが比較的容易に単離しやすくなる条件下、コンビナトリアル遺伝子を発現させることを含む。本明細書に(たとえば、下記の実施例の欄に)記載の例示的アッセイの一部は、コンビナトリアル変異導入技術により作成された多くの縮重配列のスクリーニングに必要なハイスループット解析に適している。
ある種の実施形態では、本発明の有用なセマフォリン分子は、ペプチドおよびペプチド模倣物などの小分子である。本明細書で使用する場合、「ペプチド模倣物」という用語は、化学修飾ペプチドと、非天然のアミノ酸、ペプトイドおよび同種のものを含むペプチド様分子とを含む。ペプチド模造物は、被検体への投与の際に高い安定性などペプチドに勝る様々な利点がある。ペプチド模倣物を同定する方法は、当該技術分野において周知であり、可能性のあるペプチド模造物のライブラリーを含むデータベースのスクリーニングが挙げられる。たとえば、Cambridge Structural Databaseには、既知の結晶構造を有する300,000を超える化合物のコレクションがある(Allen et al.,Acta Crystallogr.Section B 35:2331(1979))。標的分子の結晶構造が入手できない場合、たとえば、プログラムCONCORDを用いて構造を作成することができる(Rusinko et al.,J.Chem.Inf.Comput.Sci.29:251(1989))。別のデータベース、Available Chemicals Directory(Molecular Design Limited,Informations Systems;San Leandro Calif.)には、市販されており、さらに検索してセマフォリンポリペプチドの有望なペプチド模造物を同定することもできる約100,000の化合物がある。
ある種の実施形態では、本発明の阻害性およびアゴニストセマフォリンポリペプチドは、翻訳後修飾をさらに含んでもよい。こうした修飾として、アセチル化、カルボキシル化、グリコシル化、リン酸化、脂質化およびアシル化があるが、これに限定されるものではない。このため、修飾された可溶性ポリペプチドは、非アミノ酸要素、たとえばポリエチレングリコール、脂質、多糖または単糖およびホスフェートを含んでもよい。こうした非アミノ酸要素のポリペプチドの官能性に対する作用は、本明細書に記載の機能アッセイを用いて試験することができる。
ある態様では、本発明のセマフォリンポリペプチドの機能的変異体または修飾体は、セマフォリンポリペプチドの少なくとも一部および1つまたは複数の融合ドメインを有する融合タンパク質を含む。こうした融合ドメインのよく知られた例として、以下に限定されるものではないが、ポリヒスチジン、Glu−Glu、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、チオレドキシン、プロテインA、プロテインG、および免疫グロブリン重鎖定常領域(Fc)、マルトース結合タンパク質(MBP)が挙げられ、これらはアフィニティークロマトグラフィーによる融合タンパク質の単離に特に有用である。
アフィニティー精製においては、アフィニティークロマトグラフィーに適切なマトリックス、たとえばグルタチオン樹脂、アミラーゼ樹脂、およびニッケルまたはコバルトコンジュゲート樹脂を使用することができる。当該技術分野において周知の別の融合ドメインは、緑色蛍光タンパク質(GFP)である。融合ドメインは、特異抗体が利用できる通常短いペプチド配列である「エピトープタグ」をさらに含む。特定のモノクローナル抗体が容易に利用できるよく知られたエピトープタグとして、FLAGタグ、インフルエンザウイルス赤血球凝集素(HA)タグおよびc−mycタグが挙げられる。場合によっては、融合ドメインは、第Xa因子またはトロンビンなどのプロテアーゼ切断部位を有し、当該プロテアーゼが融合タンパク質を部分的に消化し、それによりそこから組換えタンパク質を遊離させることができる。次いで遊離したタンパク質は、その後クロマトグラフ分離により融合ドメインから単離することができる。ある種の実施形態では、可溶性ポリペプチドは、ポリペプチドを安定化することができる1つまたは複数の修飾を含む。たとえば、こうした修飾は、可溶性ポリペプチドのインビボでの(たとえば、血中)半減期を延長させる。
一実施形態では、単離または精製されたセマフォリンタンパク質は、標準的技術、たとえば化学的架橋結合(たとえば、直接または1つもしくは複数のリンカー分子を介して)により、あるいは当該タンパク質または親和性タグに対して産生された抗体、または親和性タグのリガンドを介して好適なアフィニティーマトリックスまたは固体支持体に固定化してもよい。固体支持体は、任意の好適な固相またはマトリックス、たとえばビーズ、プレートの壁または他の好適な表面(たとえば、マイクロタイタープレートのウェル)、カラム微細孔性ガラス(CPG)またはウェル内などの溶液に浸すことができるピンであってもよい。好都合には、支持体は、たとえばガラス、シリカ、ラテックス、プラスチックまたは任意の高分子材料で作られていてもよい。支持体はさらに、生分解性材料から作られていてもよい。支持体の表面は、疎水性でも、あるいは親水性でもよい。支持体は好適には機能性表面を有する。たとえば、米国特許第4,336,173号明細書;同第4,459,378号明細書;同第4,654,267号明細書を参照されたい。微粒子支持体(たとえばビーズまたは粒子)は、実質的に球状であってもよい。微粒子支持体の例には、単分散粒子、すなわち大きさが実質的に均一である粒子である(たとえば直径の標準偏差が5%未満の大きさ)。こうした粒子は、反応の再現性が非常によいという利点を有する。非磁性ポリマービーズも適用できる。こうしたビーズは、様々な製造業者、たとえばDynal Particles AS、Qiagen、Amersham Biosciences、Serotec、Seradyne、Merck、日本ペイント株式会社(Nippon Paint)、Chemagen、Promega、Prolabo、Polysciences、AgowaおよびBangs Laboratoriesから入手可能である。好適な支持体の別の例には、磁性ビーズまたは粒子がある。磁性ビーズおよび粒子は好適には、常磁性でも、あるいは超常磁性でもよい。超常磁性ビーズおよび粒子は、たとえば欧州特許第0106873号明細書に記載されている。磁性ビーズおよび粒子は、いくつかの製造者、たとえばDynal Biotech ASAから入手可能である。
本発明のセマフォリン分子(たとえば、アゴニスト分子)はさらに、1つまたは複数の多量体化ドメイン、たとえば、IgGまたはストレプトアビジンに共有結合していても、あるいは非共有結合していてもよい。有用な有機分子ベースの多量体は、官能性環状構造、たとえばベンゼン環およびデキストランを含む。たとえば、米国特許第5,635,363号明細書、米国特許出願公開第2004/209295号明細書、国際公開第02/072631号パンフレットおよび国際公開第99/42597号パンフレットを参照されたい。多量体化ドメインへの結合は、たとえば、多量体化ドメインの反応基(たとえばデキストランポリマー上のビニルスルホン官能基)とセマフォリンタンパク質上の反応基(たとえばタンパク質表面上のアミノ基)との間の化学反応により、またはセマフォリンタンパク質の一部(たとえば、ビオチン化ペプチド成分)と多量体化ドメイン(たとえばストレプトアビジン4量体タンパク質上のビオチンの4つの結合部位)との間の非共有結合性相互作用により、共有結合を介しても、あるいは非共有結合を介してもよい。セマフォリンと多量体化ドメインとの共有結合に適切な化学反応は、求電子試薬の活性化による求核置換(たとえばアシル化、たとえばアミドの形成、ピラゾロンの形成、イソオキサゾロンの形成;アルキル化;ビニル化;ジスルフィドの形成)、炭素−ヘテロ多重結合への付加(たとえばアルデヒドまたはケトンとホスホネートの反応によるアルケンの形成;アリール化;アルキルボロネートまたはエノールエーテルとの反応によるアレーン/ヘタレーンのアルキル化)、求核試薬の活性化を用いた求核置換(たとえば縮合;エノールエーテルまたはエナミンによる脂肪族ハライドまたはトシレートのアルキル化)、および付加環化を含む。1つまたは複数の多量体化ドメインとセマフォリンタンパク質との間に非共有結合性相互作用を与えるのに適切な分子は、以下の分子ペアおよび分子:ストレプトアビジン/ビオチン、アビジン/ビオチン、抗体/抗原、DNA/DNA、DNA/PNA、DNA/RNA、PNA/PNA、LNA/DNA、ロイシンジッパー、たとえばFos/Jun、IgG2量体タンパク質、IgM多価タンパク質、酸/塩基コイルドコイルヘリックス、キレート/金属イオン結合キレート、ストレプトアビジン(SA)およびアビジンならびにその誘導体、ビオチン、免疫グロブリン、抗体(モノクローナル、ポリクローナルおよび組換え体)、抗体フラグメントおよびその誘導体、AP−1のロイシンジッパードメイン(junおよびfos)、ヘキサ−his(金属キレート部分)、ヘキサ−hat GST(グルタチオンS−トランスフェラーゼ)グルタチオン親和性、カルモジュリン−結合ペプチド(CBP)、Strep−tag、セルロース結合ドメイン、マルトース結合タンパク質、S−ペプチドタグ、キチン結合タグ、免疫反応エピトープ、エピトープタグ、E2Tag、HAエピトープタグ、Mycエピトープ、FLAGエピトープ、AU1およびAU5エピトープ、Glu−Gluエピトープ、KT3エピトープ、IRSピトープ、Btagエピトープ、プロテインキナーゼ−Cエピトープ、VSVエピトープ、糖質、脂質およびタンパク質を含む多様な化合物への結合を媒介するレクチン、たとえばCon A(カナバリア・エンシフォルミス(Canavalia ensiformis))またはWGA(コムギ胚芽凝集素)、およびテトラネクチンまたはProtein AもしくはG(抗体親和性)を含む。こうした結合物質の組み合わせも含まれる。特に、MHC複合体をタグ化する場合、多量体化ドメインは、「抗タグ」であってもよい。「抗タグ」は、タグに結合している抗体およびこうしたタグに結合できる他の任意の分子を意味する。多量体技術については、さらにMekhaiel et al.,Scientific Reports,2011,1:124も参照されたい。
本発明の小分子阻害剤およびアゴニスト
本発明は、Treg上のNrp1:セマフォリン軸の小分子阻害剤およびアゴニストをさらに包含する。小分子は、一般に低分子量(好ましくは約2000ダルトン未満、約1000ダルトン未満、または約500ダルトン未満)を有する様々なグループの合成物質および天然物質である。小分子は、以下に限定されるものではないが、たとえば、核酸、ペプチド、ポリペプチド、ペプチド核酸、ペプチド模造物、糖質、脂質または他の有機(炭素を含む)分子または無機分子であってもよく、合成でも、あるいは天然に存在しても、あるいは任意選択的に誘導体化されていてもよい。こうした小分子は、治療送達が可能な物質であってもよいし、あるいは送達または標的化しやいすいようにさらに誘導体化してもよい。こうした小分子は、天然の供給源(たとえば、植物、真菌、微生物および同種のもの)から単離しても、あるいは合成もしくは天然化合物のランダムまたはコンビナトリアル化学ライブラリーから単離しても、あるいは合成してもよい。Werner et al.,(2006)Brief Funct.Genomic Proteomic 5(1):32−6を参照されたい。使用できる多くのランダムまたはコンビナトリアルライブラリーが、当該技術分野において公知である。現在、糖類、ペプチドおよび核酸を用いた化合物のランダム合成および指向性合成(directed synthesis)用に、多くの手段が使用されている。合成化合物のライブラリーは、Maybridge Chemical Co.(Trevillet,Cornwall,UK)、Comgenex(Princeton,N.J.)、Brandon Associates(Merrimack,N.H.)およびMicrosource(New Milford,Conn.)から市販されている。希少な化学ライブラリーは、Aldrich(Milwaukee,Wis.)から入手可能である。あるいは、細菌抽出物、真菌抽出物、植物抽出物および動物抽出物の形態の天然化合物のライブラリーは、たとえばPan Laboratories(Bothell,Wash.)またはMycoSearch(N.C.)から入手可能であるか、または容易に作製可能である。加えて、天然および人工的に作成されたライブラリーおよび化合物は、従来の化学的手段、物理的手段および生化学的手段により容易に修飾できる(Blondelle et al.,(1996)Tib Tech 14:60)。
分子のライブラリーを調製するための方法は当該技術分野において周知であり、多くのライブラリーが市販されている。本発明の対象となるライブラリーとして、ペプチドライブラリー、ランダム化オリゴヌクレオチドライブラリー、合成有機コンビナトリアルライブラリーおよび同種のものが挙げられる。縮重ペプチドライブラリーは、溶液中で固定化した形態で細菌鞭毛ペプチドディスプレイライブラリーとしてまたはファージディスプレイライブラリーとして容易に調製することができる。ペプチドリガンドは、少なくとも1つのアミノ酸を含むペプチドのコンビナトリアルライブラリーから選択することができる。ライブラリーは、ペプトイドおよび非ペプチド合成部分から合成してもよい。こうしたライブラリーをさらに合成してもよく、そうしたライブラリーは、その天然に存在する対応物と比較して酵素分解を受けにくい非ペプチド合成部分を含む。ライブラリーは、たとえば、以下に限定されるものではないが、ペプチドオンプラスミド(peptide−on−plasmid)ライブラリー、ポリソームライブラリー、アプタマーライブラリー、合成ペプチドライブラリー、合成小分子ライブラリーおよび化学ライブラリーを含むことを意図している。ライブラリーは、環状炭素もしくは複素環構造、および/または、上記の官能基の1つまたは複数で置換された芳香族もしくは多環芳香族構造を含んでもよい。
化学合成ライブラリーの例は、Fodor et al.,(1991)Science 251:767−773;Houghten et al.,(1991)Nature 354:84−86;Lam et al.,(1991)Nature 354:82−84;Medynski,(1994)BioTechnology 12:709−710;Gallop et al.,(1994)J.Medicinal Chemistry 37(9):1233−1251;Ohlmeyer et al.,(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:10922−10926;Erb et al.,(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422−11426;Houghten et al.,(1992)Biotechniques 13:412;Jayawickreme et al.,(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:1614−1618;Salmon et al.,(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:11708−11712;1993年10月14日付けの国際公開第93/20242号パンフレット;およびBrenner et al.,(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5381−5383に記載されている。
ファージディスプレイライブラリーの例は、Scott et al.,(1990)Science 249:386−390;Devlin et al.,(1990)Science,249:404−406;Christian,et al.,(1992)J.Mol.Biol.227:711−718;Lenstra,(1992)J.Immunol.Meth.152:149−157;Kay et al.,(1993)Gene 128:59−65;および国際公開第94/18318号パンフレットに記載されている。
ライブラリーのスクリーニングは、一般に知られた任意の様々な方法により達成することができる。たとえば、ペプチドライブラリーのスクリーニングを開示している以下の参考文献を参照されたい:Parmley and Smith,(1989)Adv.Exp.Med.Biol.251:215−218;Scott and Smith,(1990)Science 249:386−390;Fowlkes et al.,(1992)BioTechniques 13:422−427;Oldenburg et al.,(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5393−5397;Yu et al.,(1994)Cell 76:933−945;Staudt et al.,(1988)Science 241:577−580;Bock et al.,(1992)Nature 355:564−566;Tuerk et al.,(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:6988−6992;Ellington et al.,(1992)Nature 355:850−852;すべてLadner et al.への米国特許第5,096,815号明細書;同第5,223,409号明細書;および同第5,198,346号明細書;Rebar et al.,(1993)Science 263:671−673;ならびに国際公開第94/18318号パンフレット。
Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストおよびアンタゴニストの同定およびスクリーニングは、たとえば、X線結晶解析、中性子回折、核磁気共鳴分析および構造決定のための他の技術を用いて、関連するタンパク質の構造的特徴を決定することによりさらに行いやすくすることができる。これらの技術は、アゴニストおよびアンタゴニストの合理的設計または同定に対応する。
TregにおけるNrp1もしくはセマフォリンの発現または下流の分子イベントに影響を与える化合物
上記に記載したように、本発明は、TregにおけるNrp1発現を阻害する、または通常型T細胞上のセマフォリン発現を局所的に(たとえば、腫瘍において)阻害する、またはNrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止するTregにおけるNrp1:セマフォリン軸の阻害剤をさらに包含する。
本発明は、TregにおけるNrp1発現を強化する、または通常型T細胞上のセマフォリン発現を局所的に(たとえば、糖尿病の膵島において)強化する、またはNrp1のその下流のシグナル伝達経路への関与を強化する、TregにおけるNrp1:セマフォリン軸のアゴニストをさらに包含する。
有用な発現阻害剤の非限定的な例として、たとえば、干渉RNA(たとえば、siRNA)、dsRNA、RNAポリメラーゼIII転写DNA、リボザイムおよびアンチセンス核酸が挙げられる。発現強化の非限定的な例として、たとえば、レトロウイルス遺伝子導入、レンチウイルス遺伝子導入、プラスミドおよびトランスフェクションを用いた過剰発現が挙げられる。
アンチセンスDNA、RNAおよびDNA/RNAの分子を含むアンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的mRNAへの結合によりmRNAの翻訳を直接阻止し、タンパク質翻訳を防止する働きをする。たとえば、従来のホスホジエステル技術により、たとえば、標的DNA配列の特有の領域と相補的な少なくとも約15塩基のアンチセンスオリゴヌクレオチドを合成することができる(Dallas et al.,(2006)Med.Sci.Monit.12(4):RA67−74;Kalota et al.,(2006)Handb.Exp.Pharmacol.173:173−96;Lutzelburger et al.,(2006)Handb.Exp.Pharmacol.173:243−59)。
siRNAは、典型的には15〜50塩基対、好ましくは21〜25塩基対を含み、細胞内に発現した標的遺伝子またはRNAと同一またはほぼ同一のヌクレオチド配列を有する二本鎖構造を含む。アンチセンスポリヌクレオチドとして、モルホリノ、2’−O−メチルポリヌクレオチド、DNA、RNAおよび同種のものがあるが、これに限定されるものではない。
RNAポリメラーゼIII転写DNAは、たとえばU6プロモーターなどのプロモーターを含む。こうしたDNAは転写されて、siRNAとして機能することができるスモールヘアピンRNA、またはアンチセンスRNAとして機能し得る線状RNAを細胞内に産生し得る。阻害剤はインビトロで重合されてもよく、組換えRNAはキメラ配列またはこれら群の誘導体を含む。阻害剤は、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、合成ヌクレオチド、または標的RNAおよび/もしくは遺伝子が阻害されるような任意の好適な組み合わせを含んでもよい。さらに、これらの核酸の形態は、一本鎖でも、二本鎖でも、三本鎖でも、あるいは四本鎖でもよい。(たとえばBass(2001)Nature,411,428 429;Elbashir et al.,(2001)Nature,411,494 498;および国際公開第00/44895号パンフレット、国際公開第01/36646号パンフレット、国際公開第99/32619号パンフレット、国際公開第00/01846号パンフレット、国際公開第01/29058号パンフレット、国際公開第99/07409号パンフレット、国際公開第00/44914号パンフレットを参照)。
リボザイムは、RNAの特異的切断を触媒できる酵素RNA分子である。リボザイム作用のメカニズムには、相補的な標的RNAとのリボザイム分子の配列特異的ハイブリダイゼーション、その後のエンドヌクレアーゼ切断が関係する。mRNA配列のエンドヌクレアーゼ切断を特異的かつ効率的に触媒する操作されたハンマーヘッド型モチーフリボザイム分子も、本発明の範囲内にある。標的分子について以下の配列GUA、GUUおよびGUCを含むリボザイム切断部位を調査すると、任意の有望なRNA標的内の特異的リボザイム切断部位が最初に特定される。特定されたなら、切断部位を含む標的遺伝子の領域に対応する約15〜20リボヌクレオチドの短いRNA配列について、予想される構造的特徴、たとえばオリゴヌクレオチド配列を不適なものにし得る二次構造を評価すればよい。候補標的の適合性も、たとえば、リボヌクレアーゼプロテクションアッセイを用いて、その相補的オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションの利用可能性を試験することにより評価することができる。
本発明の発現阻害剤は、既知の方法により調製することができる。これらの方法は、たとえば、固相ホスホロアミダイト化学合成による化学合成の技術を含む。あるいは、アンチセンスRNA分子は、RNA分子をコードするDNA配列のインビトロまたはインビボ転写により作製することもできる。こうしたDNA配列は、好適なRNAポリメラーゼプロモーター、たとえばT7またはSP6ポリメラーゼプロモーターを組み込んだ多種多様なベクターに組み込むことができる。たとえば、Weintraub,H.et al.,Antisense RNA as a molecular tool for genetic analysis,Reviews−−Trends in Genetics,Vol.1(1)1986を参照されたい。
本発明のオリゴヌクレオチドへの様々な修飾は、細胞内の安定性を高め、半減期を延長する手段として導入してもよい。考えられる修飾として、分子の5’および/または3’末端へのリボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドのフランキング配列の付加、またはオリゴヌクレオチド骨格内のホスホジエステラーゼ結合ではなくホスホロチオエートまたは2’−O−メチルの使用があるが、これに限定されるものではない。
多種多様な標的分子に結合するアプタマー核酸配列は、容易に作製される。本発明のアプタマー核酸配列は、完全にもしくは部分的にRNAからなっても、または完全にもしくは部分的にDNAからなっても、および/または、他のヌクレオチドアナログからなってもよい。アプタマーは典型的には、SELEXとして知られる公知のインビボまたはインビトロ(最も典型的には、インビトロ)選択技術を利用することにより、特定のリガンドに結合するように開発される(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)。アプタマーの作製方法は、たとえば、Ellington and Szostak(1990)Nature 346:818、Tuerk and Gold(1990)Science 249:505,米国特許第5,582,981号明細書;国際公開第00/20040号パンフレット;米国特許第5,270,163号明細書;Lorsch and Szostak(1994)Biochem.33:973;Mannironi et al.,(1997)Biochem.36:9726;Blind(1999)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 96:3606−3610;Huizenga and Szostak(1995)Biochem.34:656−665;国際公開第99/54506号パンフレット、国際公開第99/27133号パンフレットおよび国際公開第97/42317号パンフレット;ならびに米国特許第5,756,291号明細書に記載されている。
1つの特定の実施形態では、Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、C末端アミノ酸配列SEA(C末端PDZドメイン結合モチーフ)を含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインとPTENタンパク質との間のシグナル伝達経路を阻害する。こうした阻害剤は、たとえば、C末端アミノ酸配列SEAを含むNrp1タンパク質の細胞質ドメインの全部または一部を含むNrp1タンパク質のペプチドもしくは小分子もしくはフラグメントまたはその誘導体もしくはアナログであってもよい。
本発明の阻害剤またはアゴニスト組成物を投与するための方法
ある種の実施形態では、本発明の阻害剤およびアゴニストは、薬学的に許容されるキャリアまたは賦形剤と共に医薬組成物として製剤化される。本化合物は、ヒトまたは動物医学に使用するのに都合のよい任意の方法で投与されるように製剤化してもよい。本組成物中には、湿潤剤、乳化剤および滑沢剤、たとえばラウリル硫酸ナトリウムおよびステアリン酸マグネシウムのほか、着色剤、放出剤(release agent)、コーティング剤、防腐剤および酸化防止剤がさらに存在してもよい。
製剤は好都合には単位剤形で提供さてもよく、当該技術分野において周知の任意の方法により調製することができる。単一剤形を製造するのにキャリア材料と組み合わせてもよい活性成分の量は、処置対象の宿主および特定の投与モードによって異なる。単一剤形を製造するのにキャリア材料と組み合わせてもよい活性成分の量は、一般に治療効果を発揮する化合物の量である。
一般に製剤は、液体キャリアもしくは微粉化した固体キャリア、またはその両方を用いて調製し、次いで必要に応じて製品に成形してもよい。
経口投与用の製剤は、各々所定の量の1種または複数種の活性成分を含むカプセル剤、カシェ剤、丸剤、錠剤、散剤、顆粒剤の形態であってもよいし、あるいは水性液体または非水性液体中の溶液剤もしくは懸濁剤または水中油型もしくは油中水型液体エマルジョンおよび同種のものとしてもよい。
経口投与用の固形剤形(カプセル剤、錠剤、丸剤、糖衣錠、散剤、顆粒剤および同種のもの)では、1種または複数種の活性成分を1種または複数種の薬学的に許容されるキャリア、たとえばクエン酸ナトリウムまたはリン酸二カルシウム、および/または、以下の(1)充填剤または増量剤、たとえばデンプン、ラクトース、スクロース、グルコース、マンニトールおよび/またはケイ酸;(2)バインダー、たとえば、カルボキシメチルセルロース、アルギネート、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、スクロースおよび/またはアカシア;(3)保湿剤、たとえばグリセロール;(4)崩壊剤、たとえば寒天、炭酸カルシウム、ジャガイモまたはタピオカデンプン、アルギン酸、特定のシリケートおよび炭酸ナトリウム;(5)溶解遅延化剤、たとえばパラフィン;(6)吸収促進剤、たとえば第四級アンモニウム化合物;(7)湿潤剤、たとえば、セチルアルコールおよびモノステアリン酸グリセロール;(8)吸収剤、たとえばカオリンおよびベントナイト粘土;(9)滑沢剤、たとえばタルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固体ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウムおよびこれらの混合物;ならびに(10)着色剤のいずれかと混合してもよい。カプセル剤、錠剤および丸剤の場合、医薬組成物は、緩衝剤をさらに含む。同様の種類の固体組成物を、ラクトースまたは乳糖のような賦形剤のほか、高分子量ポリエチレングリコールおよび同種のものを用いて軟および硬ゼラチンカプセルの充填剤として利用してもよい。
懸濁剤は、1種または複数種の活性成分に加えて、懸濁化剤、たとえばエトキシル化イソステアリルアルコール、ポリオキシエチレンソルビトールおよびソルビタンエステル、微結晶性セルロース、アルミニウムメタヒドロキシド、ベントナイト、寒天ならびにトラガントおよびこれらの混合物を含んでもよい。
本発明の組成物はさらに、皮膚あるいは粘膜に局所投与することができる。これは、副作用を引き起こす可能性が最も低い直接送達の最大の機会を提供する。局所製剤は、皮膚または角質層の浸透促進剤として効果的であることが知られている多種多様の作用物質の1種または複数種をさらに含んでもよい。これらの例には、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、プロピレングリコール、メチルまたはイソプロピルアルコール、ジメチルスルホキシドおよびアゾンがある。製剤を化粧品的に許容されるものにするため、別の作用物質をさらに含ませてもよい。これらの例には、脂肪、ワックス、油、色素、香料、防腐剤、安定剤および界面活性剤がある。さらに角質溶解薬、たとえば当該技術分野において公知のものを含めてもよい。例にはサリチル酸および硫黄がある。
局所投与または経皮投与の剤形として、散剤、スプレー剤、軟膏剤、ペースト剤、クリーム剤、ローション剤、ゲル剤、溶液剤、パッチ剤および吸入剤が挙げられる。本治療薬は、滅菌条件下で薬学的に許容されるキャリア、および必要とされる場合がある任意の防腐剤、緩衝液または噴霧剤と混合してもよい。軟膏剤、ペースト剤、クリーム剤およびゲル剤は、当該ポリペプチド剤に加えて、賦形剤、たとえば動物性脂肪および植物性脂肪、油、ワックス、パラフィン、デンプン、トラガント、セルロース誘導体、ポリエチレングリコール、シリコーン、ベントナイト、ケイ酸、タルクおよび酸化亜鉛またはこれらの混合物を含んでもよい。
散剤およびスプレー剤は、1種または複数種の活性成分に加えて、賦形剤、たとえばラクトース、タルク、ケイ酸、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウムおよびポリアミド粉末、またはこれらの物質の混合物を含んでもよい。スプレー剤はさらに、通常の噴霧剤、たとえばクロロフルオロヒドロカーボンおよび揮発性の非置換炭化水素、たとえばブタンおよびプロパンを含んでもよい。
非経口投与に好適な医薬組成物は、1種または複数種の活性成分と組み合わせて、1種または複数種の薬学的に許容される等張な無菌の水溶液もしくは非水溶液、分散液、懸濁液またはエマルジョン、あるいは使用直前に無菌の注射用溶液もしくは分散液に再溶解できる無菌の粉末を含んでもよく、これらは、酸化防止剤、緩衝液、静菌薬、製剤を予定のレシピエントの血液と等張にする溶質、または懸濁剤もしくは増粘剤を含んでもよい。本開示の医薬組成物に利用してもよい好適な水性および非水性キャリアの例として、水、エタノール、ポリオール(たとえばグリセロール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよび同種のもの)およびこれらの好適な混合物、植物油、たとえばオリーブ油、ならびに注射用有機エステル、たとえばオレイン酸エチルが挙げられる。適切な流動性は、たとえば、コーティング材料、たとえばレシチンの使用、分散液の場合、必要とされる粒度の維持、および界面活性剤の使用により維持することができる。
これらの組成物は、防腐剤、湿潤剤、乳化剤および分散剤をさらに含んでもよい。微生物の作用の予防は、様々な抗細菌剤および抗真菌剤、たとえば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸および同種のものを含めることで確保することができる。さらに組成物に等張剤、たとえば糖、塩化ナトリウムおよび同種のものを含めると望ましい場合がある。さらに、注射用医薬品形態の吸収の持続化は、吸収を遅延させる作用物質、たとえばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを含めることで行うことができる。
注射用デポー形態は、生分解性ポリマー、たとえばポリラクチド−ポリグリコリドで1種または複数種の活性成分のマイクロカプセル化マトリックスを形成することにより製造することができる。活性成分とポリマーとの比および利用する特定のポリマーの性質に応じて、アンタゴニストの放出速度を制御することができる。他の生分解性ポリマーの例として、ポリ(オルトエステル)およびポリ(無水物)が挙げられる。注射用製剤は、体組織に適合するリポソームまたはマイクロエマルジョンにアンタゴニストを封入することによっても調製される。
膣内または直腸投与用の製剤は、たとえば、カカオバター、ポリエチレングリコール、坐剤ワックスまたはサリチレートを含み、室温で固体だが、体温で液体であり、したがって直腸または膣腔で融解して活性化合物を放出する1種または複数種の好適な非刺激性賦形剤またはキャリアと、1種または複数種の活性成分を混合することにより調製することができる坐剤として提供してもよい。
以下の例によって本発明をさらに記載および説明する。しかしながら、本明細書のどの箇所でそうした例および他の例を使用しても、単に例示のためのものであり、いかなる意味においても本発明または任意に例示した用語の範囲および意味を限定するものではない。同様に、本発明は、本明細書に記載する任意の特定の好ましい実施形態に限定されるものではない。実際に、本明細書を読むと本発明の多くの修正および変形が当業者に明らかになるかもしれないが、そうした変形は、本発明の精神または範囲を逸脱することなくなすことができる。したがって本発明は、添付の特許請求の範囲の用語と共に、その特許請求の範囲が権利を有する等価物の全範囲によってのみ限定される。
実施例1
材料および方法
マウス。C57/BL6マウスおよびdnTGFβRIIマウスは、Jackson Laboratoriesから購入した。Foxp3YFP−iCre、Foxp3マウスおよびFoxp3DTR−gfpマウスは、A.Y.Rudensky(HHMI/Washington University;Rubtsov et al.,Immunity,2008,28:546−558;Fontenot et al.,Nat Immunol.,2003,4(4):330−336;Kim et al.,Nat Immunol.,2007,8(2):191−197を参照されたい)から入手した。Il10−/−マウスは、T.Geiger(St.Jude Children’s Research Hospital;Selvaraj and Geiger,J Immunol.,2008,180(5):2830−2838を参照されたい)から入手した。Nrp1f/fマウスは、D.Cheresh(UCSD;Acevedo et al.,Blood,2008,111(5):2674−2680を参照されたい)から入手した。Foxp3×CD45.1マウスは、ヘテロ接合交雑から繁殖させた。動物実験は、St.Jude Animal Resource CenterのAmerican Association for the Accreditation of Laboratory Animal Care公認の特定病原体の感染していない(specific−pathogen−free)施設で行った。動物プロトコルは、St Jude Animal Care and Use Committeeにより承認された。
Nrp1抗体およびセマフォリン抗体。マウスSema−3a、マウスNrp1およびヒトSema4a−Igは、R&D Biosystemsから購入した。実験には、以下の2つの異なるNrp1遮断抗体を使用した:(i)R&D AF566は、抗Nrp1マウス/ラットアフィニティー精製ポリクローナル抗体(ヤギIgG)であり、(ii)抗Nrp1モノクローナル抗体(ラットIgG2a)は、R&D Biosystemsから提供された(R&D Systems,clone 761704,MAB59941)。セマフォリン−4a(Sema4a)に対する以下の抗体を使用した:MBL Internationalのclone 5E3およびR&D Biosystemsのモノクローナル抗体(clone 757129)(たとえば、図1E、図2H、図4Iを参照されたい)。Sema4a染色抗体は、MBL International(clone 5E3)から購入し、室内でビオチンまたはAlexa Fluor 647にコンジュゲートした。大部分のフローサイトメトリー抗体はBioLegendから購入した。抗Foxp3および抗EomesはeBioscienceから購入した。KLF2抗体はMilliporeから購入した。ホスホ−Akt(S473)抗体、ホスホ−S6K1(T421/S424)抗体、Foxo3a抗体およびpan Akt抗体は、Cell Signaling Technologiesから購入した。PTEN−HRP抗体はSanta Cruz Biotechnologyから購入した。
RNA干渉。対照siRNA(カタログ#4390843)およびSema4a(カタログ#4390771、siRNA# s73547)siRNAのプールは、Life Technologiesから購入し、製造者の指示通りに再懸濁した。通常型のCD4およびCD8T細胞は、ネガティブセレクションにより磁気的に選別し、Amaxa(Lonza)により300pMolのsiRNAおよび2μgのpMaxGFP対照プラスミドをトランスフェクトし、Amaxaヌクレオフェクター培地で一晩放置した。次いでGFP、CD25およびCD45RBの発現に基づき細胞を選別し、トランスウェル抑制アッセイの上部ウェルでTreg細胞と共培養した。
プラスミド。Nrp1.mCherryをAddgeneから入手し、レトロウイルス過剰発現コンストラクトを作製する鋳型とした使用した。Nrp1WTをネイティブなシグナル配列を加えて作製し、pMICherryにクローニングした。Nrp1ΔSEAはWTコンストラクトから作製し、セリンコドンを終止コドンに変異させて末端のSEAモチーフを欠失させた。AktWT、AktDN(Franke et al.,Cell,1995,81:727−736に記載されたドミナントネガティブキナーゼ死亡K179M(dominant−negative kinase dead K179M))、およびpBabe空ベクターは、D.R.Green(Morgenstern JP,Land H.,1990,Nucleic Acids Research 18(12):3587−96に記載)から入手した。
ヒトT細胞集団。ヒト臍帯サンプルは、St.Louis Cord Blood BankのB.Triplett、M.HowardおよびM.McKennaから提供され、母親からインフォームドコンセントを得て経腟分娩の直後に臍静脈から採取手し、St.Louis Cord Blood Bank Institutional Review Board(IRB)により承認された。研究使用は、St.Jude IRBにより承認された。
トランスウェル抑制。FACSにより精製された1.25×10Treg(CD45RBloFoxp3YFP−iCre+)を、Millipore Millicell 96の上部チャンバー(細孔サイズ0.4μm)において、選別したTconv(CD45RBhiCD25CD4またはCD8)、B細胞(B220)またはTregの存在下1:4の比率で、Sema4a−IgまたはIgGコンジュゲートラテックスビーズ(1:1の比率)の存在下、抗CD3(145.2C11)および抗CD28(37.51)(BioLegendから入手)コンジュゲートラテックスビーズ(Life Technologiesから購入)(1:1の比率)の存在下、および/または中和抗体の存在下で刺激した。一部の実験では、上部ウェルの共培養細胞を2%PFAで15分間固定し、Tregとの共培養の前に十分に洗浄した。精製した2.5×10Tregを、下部ウェルにおいて1:1の比率で抗CD3/抗CD28ビーズにて刺激した。細胞を72時間培養し、最後の8時間[H]−チミジンでパルスした。下部チャンバーを回収し、βタカウンターで読み取った。
ヒトの研究では、選別した臍帯血Tconv(CD4CD25)およびTreg(CD4CD25)を、3μg/mLのプレート結合抗CD3(clone OKT3、Biolegend)、2μg/mLの可溶性抗CD28(clone CD28.1、Biolegend)、および100U/mLのrhIL−2(St.Jude Pharmacy)で7〜9日間活性化した。回収および洗浄後、トランスウェルプレート(Transwell plate)の上部ウェルにおいてTregを、固定自家TconvまたはIgG/Sema4a−Igコートラテックスビーズにて1:200の比率で刺激した。下部ウェルでは2.5×10Tconvを、OKT3/CD28.1コートラテックスビーズにて1:1の比率で刺激した。細胞を5日間培養し、[H]−チミジンで最後の8時間パルスした。下部チャンバーを回収し、βタカウンターで読み取った。
実験全体を正規化するため「トランスウェル抑制率」は、100−100×[(特定のウェルのCPM)/(非抑制細胞の平均CPM)]と定義する。
融合タンパク質。Sema4aまたはNrp1の細胞外ドメインをコードする配列をpX−Igにインフレームでクローニングして、Sema4a−またはNrp1−マウスIgG1−Fc融合タンパク質コンストラクト(Sema4a−IgまたはNrp1−Ig)を作製した。このコンストラクトをJ558L B細胞にエレクトロポレーションし、単一細胞ソーティングにより高産生クローンを選択した。高産生クローンをSartoriousバイオリアクターに播種し、プロテインG精製および濃縮のため回収した。スルフェートラテックス4μmビーズ(Life Technologies)を1ビーズあたり3pgのタンパク質でアイソタイプコントロール(マウスIgG1、MOPC21、R&D Biosystems)またはSema4a−Igと一晩コンジュゲートし、10%FBSでブロッキングし、培地で保存した。マウスSema−3a−Fc、Sema4a−Fc、マウスNrp1、およびヒトSema4a−Fcは、R&D Systemsから購入した。
結合アッセイ。高タンパク結合プレート(high protein binding plate)をPBS中、500ng/mLの組換えマウスNrp1(R&D Systems))で一晩コートした。1%BSAを含むPBSにて室温で1〜2時間のブロッキング後、抗Sema4a抗体、抗Nrp1抗体またはアイソタイプコントロール抗体の存在下で、コートプレートを様々な濃度のSema4a−IgまたはマウスIgG1と2〜4時間インキュベートした。次いでプレートをPBS+0.05%TWEEN−20で10回洗浄し、500ng/mLのビオチン化抗マウスIgG1抗体(BD Biosciences)とインキュベートして融合タンパク質(またはマウスIgG1対照)に結合した。7回洗浄後、ストレプトアビジン−HRP(GE Healthcare)を500ng/mLで加えてビオチン化抗体を検出した。さらに7回洗浄後、TMB基質(Thermo Scientific)を加え、1NのHSOで停止した。
VEGF結合でも、Sema4a−Igを使用しない以外は、同じプロトコルに従い、VEGF165(R&D Systems)をPBS中50ng/mLで使用し、500ng/mLの抗VEGF−ビオチン(R&D Systems)で検出し、続いてSA−HRPで検出した。Semaファミリーメンバー全体の比較のため、プレートを様々な濃度のSema3a−Fc、Sema4d−Fc、Sema4a−Igまたはアイソタイプコントロールで一晩コートした。ビオチン化Nrp1−Igを加え、3時間インキュベートし、検出のためSA−HRPを使用した。
mRNA解析。トリゾール試薬(Life Technologies)に溶解した細胞からRNAを抽出し、High Capacity Reverse Transcriptionキット(Applied Biosystems)を用いて逆転写した。リアルタイムPCRは、プライマーおよびプローブとTaqManマスターミックスまたはSYBRグリーン化学(Applied Biosystems)を用いて行った。
Foxp3欠乏自己免疫のレスキュー。CD45.1×Foxp3+/−雌マウスをCD45.1雄マウスに定期繁殖(timed breeding)で交配した。出産時に雄の子孫についてFoxp3状況を調べた。フローサイトメトリーにより精製した1×10精製Foxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3CreCD45.2Tregを生後3日以内にFoxp3雄仔腹腔内に注射した。マウスについてscurfy表現型(魚鱗癬、眼の炎症、ラント表現型および運動性の欠如)をモニターした。一部の実験では、耳介、肝臓および肺の組織学的解析のためすべてのマウスを5週で屠殺した。
腫瘍モデル。Foxp3Cre、Nrp1f/fFoxp3Cre、またはFoxp3DTR.gfpマウスにB16.F10メラノーマ(1.25×10細胞i.d.)、EL4胸腺腫(1.25×10細胞i.d.)、またはMC38結腸癌(carcinoma)(2.5×10 細胞s.c.)を注射した。腫瘍をデジタルカリパスで定期的に測定し、腫瘍容積を計算した。腫瘍およびリンパ節を解析のため回収した。TILは、機械的破砕後、腫瘍サンプルからパーコールグラジエントを用いて調製した。転移研究では、B16.F10を様々な用量で静脈内注射した。17〜20日後、肺を回収し、Hで膨張させ、転移を数えた。B16治療実験は、注射を1.25×10B16メラノーマ細胞をi.d.注射し、腫瘍が触知可能になるまで待った(5日)。5日目に、マウスにラットIgG2aあるいは抗Nrp1(R&D Systems、clone 761704)の腹腔内注射の投与を開始した(初回量400μgおよび3日ごとに200μg)。
実験的大腸炎。6〜8週齢のRAG2−/−マウスに4×10のコンジェニックマーカーで標識された(congenically marked)CD45RBhiCD25Tconv細胞を腹腔内注射した。21〜28日後(大部分のマウスの体重が5%減少し、大腸炎症状を有した)、1×10のFoxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3CreTregを腹腔内に注射した。体重を1日1回測定し、Tregレスキューから28日後、切片を組織学的検査のため染色した。
シグナル伝達解析。フローサイトメトリーでは、Tregを抗CD3e/抗CD28コートビーズ、および精製された通常型T細胞あるいはSema4a−Igビーズで様々な回数刺激し、次いで1%PFAで37℃にて15分間固定した。次いで細胞を−20℃で20分間氷冷90%MeOHにて透過処理した。PBSで十分な洗浄後、細胞を、10%正常マウス血清を含むPBSでRTにて10分間ブロッキングした。次いで細胞を、1%BSAを含むPBS中の抗体(pAkt(T308)、pAkt(S473))で暗所、RTにて1時間染色した。最後に、細胞を適切な二次抗体で30分間暗所、RTにて染色し、次いで洗浄し、解析した。イムノブロット解析では、500UのrhIL−2と共に1ng/mLのホルボール−13−ミリストールアセテートおよび10ng/mLのイオノマイシンでTregを3日間増幅し、次いで十分に培地で洗浄し、500UのrhIL−2を用いて10倍量に増幅した。IL−2を用いずに一晩放置後、Tregを、プレート結合抗CD3、可溶性抗CD28およびビーズ結合Sema4a−Igで3時間刺激し、次いで氷上にて全細胞溶解緩衝液(1%NP40、5mMのEDTA、5mMのEGTA、TWEEN−20)で15分間溶解した。一部の実験では、3×10のTregをより大量に溶解し、清澄なライセートをプロテインGビーズと3時間インキュベートしてライセート「をプレクリアした」。Nrp1を、ポリクローナル抗Nrp1抗体(R&D AF566)を用いて一晩免疫沈降させ、続いてプロテインGビーズと3時間インキュベートした。免疫ブロットに先立つ溶出および還元の前に、ビーズを溶解緩衝液で洗浄した。簡単に説明すると、沈殿物またはインプットライセートを2−メルカプト−エタノールおよび4×LDSサンプル緩衝液(Life Technologies)と100℃でインキュベートし、次いで4〜12%ビス−トリスNuPAGEゲル(Life Technologies)にロードし、200Vで1時間泳動した。分離したゲルをCriterion Gel Blotting System(Biorad)によりPVDF膜に電気転写し、0.1%TWEEN20を追加した3%BSAを含むTBSで室温にて1時間ブロッキングした。ブロッキングした膜をHRPに直接コンジュゲートした抗PTENと一晩インキュベートし、TBS−TWEENで3回洗浄し、Western Lightning ECLを用いて画像化した。
レトロウイルスによる形質導入。293T細胞に、pPAM−EQおよびpVSV−Gパッケージングプラスミドを用いて様々なレトロウイルスコンストラクトをトランスフェクトして、GPE86レトロウイルスプロデューサー細胞を形質導入した。Treg細胞は、フローサイトメトリーにより精製した。Tregを、96ウェル平底プレートにおいて100μL中、5×104/ウェルで24時間500U/mLのrhIL−2の存在下、PMAおよびイオノマイシンで活性化し、細胞周期を進行させた(cycled)。ウイルス上清を、100kDa MWCOの濃縮器(Millipore)を用いて10倍濃縮し、周期が進行しているTreg細胞に500U/mLのrhIL−2および6μg/mLのポリブレンの存在下、等量で加え、2500rpm、37℃で60分遠心し、次いで24時間インキュベートした。スピンダクション(spinduction)プロセスを24時間おきに2回繰り返し、培養Tregから100μLの上清を毎日除去して、培養液量を200μL/ウェルに維持した。次いでTreg細胞を培地で洗浄し、蛍光タンパク質発現に基づき選別するか、または1μg/mLのピューロマイシンで選択し、IL−2でさらに増幅した。蛍光タンパク質または細胞内エピトープ染色(抗HA、Sigma)は、使用前に確認した。機能アッセイは、24時間放置後にIL−2を用いずに行った。
顕微鏡観察。IS活性化のTIRF照明は、以前に記載されているように行った50。簡単に説明すると、抗TCRを含む脂質二重層、およびSema4a−Igまたはアイソタイプコントロールをロードした抗マウスIgG1捕捉抗体を調製した。Treg細胞を二重層上で20分間刺激し、次いで固定し、透過処理し、ホスホ−Akt(S473)、グローバルホスホチロシン(4G10)またはNrp1に対して染色した。「pAkt+TCRクラスターの割合」は、リン酸化Akt(S473)陽性シナプスと、TCRクラスター形成による読み出しとして形成されたシナプスの総数との比率を表す。Foxo3aについては、培地で一晩未刺激のままであったか、あるいは固定化したSema4a−Igまたはそのアイソタイプコントロールの存在下または非存在下、固定化した抗CD3/抗CD28で刺激した単離したばかりのTreg上で行った。細胞を回収し、1%PFAで固定し、0.1%トリトンX−100を含むTBSで透過処理した。正常マウス血清でブロッキング後、細胞をトリス緩衝1%BSA中、抗Foxo3a(Cell Signaling Technologies)で一晩染色した。数回の洗浄後、細胞をAlexa Fluor 647コンジュゲート抗ウサギIgG(Life Technologies)で染色し、次いで数回洗浄した。次いで顕微鏡観察前に細胞にDAPIおよびファロイジン−Alexa Fluor 546または488をロードした。スピニングディスクレーザー走査型共焦点顕微鏡を用いて、10〜30細胞のランダムフィールドを可視化した。ファロイジンおよびDAPI染色を用いて盲検マスク(blinded mask)を作製して、細胞質および核の体積をそれぞれ判定し、その後ようやくFoxo3a染色を可視化した。20〜30スタックのFoxo3a蛍光の核および細胞質の体積を、Slidebook(3i,Inc.)ソフトウェアを用いて任意蛍光単位(arbitrary fluorescence unit)で計算し、Graphpad Prismで解析した。
Affymetrixアレイおよび解析。Foxp3CreまたはNrp1f/fFoxp3CreTregを、6〜8週齢マウスから99.0%純度にフローサイトメトリーにより選別し、プレート結合抗CD3、抗CD28、100U/mLのrhIL−2、およびアイソタイプあるいはSema4a−Igコートラテックスビーズで48時間刺激した。細胞を回収し、PBSで3回洗浄し、トリゾール試薬(Life Technologies)で溶解した。品質は、UV分光光度法およびAgilent 2100 Bioanalyzer(Agilent Technologies,Santa Clara,CA)による解析により確認された。全RNA(100ng)を処理し、Affymetrix3’IVT Expressのプロトコルに従いHartwell Center for Biotechnology & Bioinformaticsで標識し、マウスハイスループット430 PM GeneChipアレイ上にアレイ化した。シグナルデータはRMAを用いてサマライズし、可視化し、品質は主成分分析(PCA)(Partek Genomics Suite 6.6 St Louis MO,USA)により点検した。異なる日付にスキャンした、完全に反復された実験の差を補正する必要に応じて、バッチ補正(batch correction)を適用した。Tconv細胞を休止Tregと比較するため、各プローブセットに不等分散t検定を適用し、log2比を計算した。この同じ解析を使用してTconv細胞を活性化Treg細胞と比較した。野生型Treg細胞におけるSema4a処理の作用をNrp1欠乏細胞におけるsema処理の作用と比較するため、各プローブセットに処理および遺伝子型の2要因ANOVA交互作用(two factor ANOVA interaction)を適用し、Storeyのq値が多重比較を補正することが分かった。各プローブセットのカテゴリーの平均を確認し、Zスコアに変換し、階層的クラスタリングを行い、Spotfire DecisionSite 9.1(Tibco,Somerville MA,USA)のヒートマップにより可視化した(図1A)。図11Bのヒートマップは、相互作用のp値が10%のFDRをパスし、1クラスの最小平均発現が6であり、かつ最小絶対値log比の差が少なくとも0.5である上位に指定された遺伝子からなる。ボルケーノプロット(volcano plot)は、STATA/SE 11.1(College Station TX,USA)を用いて作成した。すべてのボルケーノプロット(volcano plot)について、公式シンボル(official symbol)または名称を有さない遺伝子を除外した。これらのプロットでは、スコアは、−log10変換されたp値をいう。相互作用ボルケーノプロット(volcano plot)の遺伝子では、原点からの距離の尺度(|(スコア/10+|log比の差|)/2|>0.5)を適用して、グラフを色分けした。統計的検定および多重比較の補正は、Partek Genomics Suite 6.6(St Louis MO,USA)を用いて行った。Tconv細胞と活性化Treg細胞との間の差が少なくとも3倍で、0.01がp値であるプローブセットの配列を検索し、次いでこれらの配列をSignalP 3.0ソフトウェアを用いて試験して膜貫通ドメインを同定した。
結果
セマフォリン4aは、Treg活性を刺激する、Tconvに発現するリガンドである
本発明者および共同研究者らは以前に、共培養した通常型CD4T細胞(Tconv)の存在下または非存在下で刺激したTregの転写および機能的プロファイルが著しく異なることを示唆したことがある12,13。Tregは、上部チャンバーに入れたTconvと直接接触した場合のみ、透過性トランスウェル膜を通過するTconvを抑制することができる(本明細書でトランスウェル抑制という)ことから、Treg機能を強化する接触依存性メカニズムが示唆される12。本発明者らは、この特徴的なTreg活性および転写プロファイルを誘導するシグナルを決定しようとした。本発明者らは、Tregが「自己ブーストする」ことができないことから、この活性を媒介するリガンドがTregではなくTconvに発現し得るとの仮説を立てた。実際、単独、または追加の生もしくは固定したFoxp3TregもしくはB220B細胞との共培養で刺激したTregは、上部ウェルにて制御性T細胞(Treg)を刺激した際に下部ウェルにて抗CD3/抗CD28コートビーズで刺激したTconvのトランスウェル抑制アッセイにおいて、トランスウェル膜通過の抑制を媒介できなかった(図1A)。一方、固定したCD4またはCD8T細胞と共培養したTregは、トランスウェル抑制を増強できたことから、リガンドが細胞表面に発現することが示唆された12。Foxp3.GFPマウスから選別し、抗CD3抗体の存在下または非存在下で照射APCと共にまたは別にインキュベートしたTconv集団およびTreg集団のAffymetrix解析を用いて、休止および活性化Treg細胞とCD4Tconv細胞との間の遺伝子発現を比較した(48時間後、CD4およびGFP発現に基づき再選別した細胞抽出されたRNAをAffymetrix解析に供した)。このリストは、Tconvに主に発現する細胞表面発現タンパク質をコードする遺伝子に着目して作成した。このリストから、さらに研究するため上位3種の遺伝子、Sema4a(セマフォリン−4a)、Tgfbr3(トランスフォーミング増殖因子、β受容体III)およびItgb3(インテグリンβ3;CD61)を、免疫調節におけるそれらの役割、およびqPCRによるCD4Tconv細胞とTregおよびB220B細胞におけるそれらの差次的発現を結び付けるこれまでの研究に基づき、選択した。Sema4aおよびTgfbr3はCD8T細胞でも強化されたが、Itgb3は強化されなかった。次いで本発明者らは、これらの分子がTreg機能を増強する能力を評価するのに使用できる細胞株を同定しようとした。3T3線維芽細胞は、多量のTgfbr3およびItgb3を発現するが、Tregのブーストを媒介できないことが明らかになった。一方、3T3細胞はSema4aを発現しなかった。総合すると、これらのデータから、軸索活性および免疫制御を調節することが示されている14Sema4aについて、さらに調査することが妥当であることが示唆された。
Sema4aはTreg機能を増強するのに必要かつ十分であるかどうかを判定するため、4つのアプローチを使用した。
第1に、トランスウェル抑制アッセイにおいてTconvによるTregブーストの用量依存的阻害が、Sema4a遮断mAb(clone 5E3、MBL International)で観察された(図1B)。第2に、CD4およびCD8Tconv細胞におけるSema4a発現のsiRNAノックダウンにより、Treg抑制をブーストするそれらの能力が限定された。これは、(i)CD4またはCD8Tconvに、スクランブルドsiRNAまたはSema4a siRNAをモックトランスフェクトまたはトランスフェクトした後のトランスウェル抑制アッセイにおいて、および(ii)ネガティブ磁気分離(negative magnetic separation)を用いて濃縮し、200pMのスクランブルドsiRNA(siControl)またはSema4a標的siRNA(Life Technologies カタログ#4390771、siRNA# s73547)(siSema4a)のプールをヌクレオフェクトしたCD4およびCD8T細胞を再選別し、24時間抗CD3および抗CD28のトランスフェクションから16時間後に刺激し、続いてRNAを抽出し、Sema4a mRNAのqPCRを行った後に(図1C)、判定された。
第3に、3A9 T細胞ハイブリドーマのSema4a喪失変異体は、トランスウェルアッセイにおいてTreg機能をブーストできなかったのに対し、Sema4a喪失変異体のSema4aクローンまたはSema4aトランスフェクタントは、Treg抑制を増強した(図4)。Sema4a 3T3−トランスフェクタント(Sema4a過剰発現コンストラクトを発現するレトロウイルスを形質導入した)も、Tregのトランスウェル抑制を増強したが、空ベクター対照細胞は、増強しなかった。
第4に、ビーズにコートしたマウスのSema4a−Ig融合タンパク質は、Tconv細胞と同等程度に強力なトランスウェル抑制を誘導するのに十分であったが、IgG1アイソタイプコントロールは、十分でなかった(図1D)。
さらに抗Sema4a抗体も、Treg増強の用量依存的阻害を示した(図1E)。次いで他の免疫細胞がSema4aを発現するかどうかを評価した。CD4およびCD8T細胞は、低いものの実証可能なSema4a発現を示した一方、リンパ節CD11c樹状細胞(DC)およびDX5ナチュラルキラー細胞は、高レベルのSema4aを発現するようであった(抗Sema4aで染色し、フローサイトメトリーで解析した末梢の脾臓/リンパ節調製物で判定された)。興味深いことに、リンパ節CD11cDCは、Sema4a依存性にTreg抑制を増強することができた(図1E)。
次にSema4aがTreg機能を増強するのに十分であるかどうかを判定した。Sema4a 3T3−トランスフェクタントは、Tregトランスウェル抑制を増強できたが、空ベクター対照細胞はできなかった。重要な点として、ビーズにコートしたマウスのSema4a−Ig融合タンパク質は、Tconv細胞と同等程度にトランスウェル抑制を誘導するのに十分であったが、IgG1アイソタイプコントロールはそうではなかった(図1D)。
全体として、これらのデータから、Sema4aはインビトロでTreg機能を増強するのに必要かつ十分であることが示唆される。
Nrp−1は、Tregの機能および生存のブーストに必要なSema4a受容体である
ニューロピリン1(Nrp1)は、クラスIIIセマフォリン、Sema3aの共受容体であり、軸索のガイダンスの制御に重要な役割を有する15。Nrp1は、軸索成長円錐の崩壊を誘導し、特権を有する組織への浸潤を防ぎ、マウスで遺伝子を欠損させると、胚性致死が引き起こされる16。Nrp1は、血管内皮増殖因子(VEGF)、血小板由来増殖因子β(PDGFβ)およびトランスフォーミング増殖因子β(TGFβ)と相互作用することが示されている17,18。Nrp1は、Tregに高発現することが示されており、特に胸腺由来の「天然の」Tregの有用なマーカーである(Foxp3CreおよびNrp1f/fFoxp3CreマウスのCD4T細胞におけるFoxp3およびニューロピリン発現のフローサイトメトリー解析により判定された)19−21。T細胞におけるNrp1の役割は示唆されてきたが22、TregにおけるNrp1の役割は特定されていない。
本発明者らは、Nrp1が、Treg機能の増強を媒介するSema4aの受容体であり得ると想定した。第1に、Nrp1特異的mAbは、Tregのブーストをインビトロで阻止することができた(図2A)。Sema4aとNrp1との間の直接の相互作用は、精製された組換えNrp1およびSema4aを用いたELISAアッセイにおいて検証された(図2H)。重要な点として、Nrp1:Sema相互作用を破壊するが、Nrp1:VEGF相互作用を破壊しないNrp1およびSema4aのmAbについて、用量依存的阻害が観察された(図2H)。第2に、Nrp1f/fおよびFoxp3Cre−YFPマウスを交配して作製したNrp1欠乏Treg(本明細書でNrp1f/fFoxp3Creという)17,23は、細胞表面Nrp1の発現がなく、Tconv細胞またはSema4a−Igコートビーズとの共培養後、トランスウェル抑制を媒介できなかった(図2B)。しかしながら、Nrp1欠乏Tregは、接触依存性抑制を媒介する能力を保持していた(野生型またはニューロピリン欠乏Tregを抗CD3/抗CD28コートビーズの存在下、異なる濃度で共培養した古典的抑制アッセイにより判定された)。重要な点として、Sema4aとNrp1との間の直接の相互作用は、蛍光色素標識Sema4a−Igを用いたFoxp3CreTregのフローサイトメトリー染色により検証され、蛍光色素標識Sema4a−Igを用いたNrp1f/fFoxp3CreTregでは検証されなかったが、精製された組換えNrp1およびその既知のリガンドSema3aと同等と思われるSema4aを用いたELISAアッセイでは検証された。これらのデータから、Sema4aはNrp1に結合し、Treg機能をブーストできることが明らかに立証される一方、他のセマフォリンファミリーメンバーもこの機能を果たし得た可能性がある。第2に、Nrp1特異的mAbは、インビトロでTregのトランスウェル抑制を阻止した(図2I)。
本発明者および共同研究者らは以前に、Tregが、TGFβではなくIL−10およびIL−35を介してトランスウェル抑制を媒介することを示したことがある12。本明細書では、2つの実験アプローチを使用して、Tconv細胞によりブースされるTregおよびSema4aによりブースされるTregが使用する抑制のメカニズムが同じであるかどうかを判定した。第1に、トランスウェルプレートの上部チャンバーにおいてSema4a−Igコートビーズの存在下で刺激されたTregは、下部チャンバーにおいて野生型(WT)Tconv細胞、およびTGFβ24に対して非感受性であるdnTGFβRII Tconv細胞を同様に抑制することができたことから、TGFβは必要でないことが示唆された(図2C)。一方、それぞれIL−10およびIL−35を分泌できないIl10−/−TregおよびEbi3−/−Tregは、トランスウェルを通過するWT Tconvを抑制できなかった(図2C)。第2に、IL−10およびIL−35中和mAbは、WT Tregにより媒介されるトランスウェル抑制を妨げた(図2D)。Sema4a:Nrp1ライゲーションはTreg機能を強化するようであったが、本発明者らは、Sema4a:Nrp1ライゲーションがインビトロでTregの生存および/または安定性も強化し得ると推論した。実際、Sema4a刺激により、アネキシンVおよび7−AAD染色により判定した細胞死の量がNrp1依存性に減少した(図2E)。アイソタイプまたはSema4a−Igの存在下、抗CD3、抗CD28、およびIL−2を用いて72時間培養した野生型およびNrp1欠乏Tregのその後のqPCR解析、およびアイソタイプまたはSema4a−Igの存在下、抗CD3、抗CD28およびIL−2を用いて72時間刺激した細胞のIL−10に対する細胞内サイトカイン染色(刺激の最後の8時間ブレフェルジンAを加えた)から、IL−10のmRNAレベルはSema4a−Nrp1ライゲーションにより増加せず、ICSによるIL−10Tregの割合も増加しなかった。しかしながら、IL−10のELISAおよび細胞の上清由来のIL−35のIP/IBにより判定したところ、野生型Tregを抗CD3、抗CD28およびSema4a−Igで刺激した場合、IL−10およびIL−35の両方が培養物中で増加したが、Nrp1欠乏Tregでは増加しないことが明らかになった。これらを総合すると、これらのデータから、Sema4aによるNrp1ライゲーションは、IL−10/IL−35依存性抑制を増強し、インビトロでTregの生存および寿命を延長することが示唆される。
NRP1はヒトTregに発現しないと示唆されてきたが25、このことは、活性化Tregまたは機能抑制Tregについて厳密に評価されたことがない。ヒトTregは、最大の抑制機能を得るため活性化を必要とし得るので12,26、本発明者らは、NRP1が、機能抑制Treg上にのみ発現する可能性があると推論した。以前の研究25と整合して、休止臍帯血TregおよびTconv細胞は、NRP1を発現しなかった(図2F)。抗CD3、抗CD28およびIL−2による活性化は、両方のT細胞集団において初期のNRP1発現を誘導したが、TregはNRP1の長期的な安定発現を示さなかった。次いでNRP1−SEMA4A軸がヒトTreg機能を増強できるかどうかを評価した。以前示されたように26、Tconvは、透過性トランスウェル膜におけるヒトTreg抑制を増強することができる(図2G)。重要な点として、この抑制活性は、抗NRP1 mAbによる阻止された一方、固定化したヒトSEMA4Aは、Tconvの非存在下でヒトTreg機能を増強するのに十分であった(図2G)。これらのデータから、マウスTregおよびヒトTregでは同じ経路が作用する可能性が裏付けられる。
Nrp1欠乏Tregは免疫ホメオスタシスを維持する
Nrp1:Sema4a軸を破壊すると、インビトロでTreg活性が減弱することを考慮して、本発明者らは、Treg機能がインビボで、特に高度炎症部位で低下し得ると仮定した。Foxp3−欠損マウスは、ヒト疾患IPEXを想起させる強い自己免疫状態を発症する。これは、広範囲な免疫浸潤および3〜6週で死に至る組織炎症を特徴とする2,27。したがってインビボでのTreg機能の破壊は、炎症性疾患の発症につながる可能性がある。Nrp1f/fFoxp3Creマウスとその年齢および性別の一致した同腹仔Foxp3Cre対照とを10ヶ月間観察し、Treg欠乏マウスで通常対象となるすべての器官の詳細な組織学的解析を行った。盲検解析から、Nrp1f/fFoxp3Creマウスは、外観、および皮膚、肺、肝臓、腸、膵臓、腎臓、唾液腺および脾臓の組織学的解析を含むあらゆる点で正常範囲内にあることが立証された。フローサイトメトリー解析により判定したT細胞亜集団の大きさ、割合または表現型における変化は、観察されなかった。したがって、免疫ホメオスタシスにおける変化、炎症性疾患または自己免疫の発症は、Nrp1の欠失がTreg上に限定された高齢マウスにおいて検出できなかった。
Foxp3欠乏マウスの自己免疫表現型は、2日齢のマウスへのTregの養子移入により実質的に遅延させることができ、これは、マウスが疾患で死亡する前の数ヶ月間持続することもある2,27。疾患の発現、有病率、臨床スコアおよび組織学的スコア(肝臓、肺および耳介の)はすべて、Foxp3CreTregレシピエントとNrp1f/fFoxp3CreTregレシピエントとの間で同じであった(図3)。全体として、これらのデータから、Treg上のNrp1の発現は、免疫ホメオスタシスの維持、および通常Tregの非存在下で発症すると考えられる炎症性疾患および自己免疫疾患の予防にとって必要ないことが示される。
Nrp1欠乏Tregは、炎症環境において機能しない
Tregは、多くの癌において効果的な抗腫瘍免疫の大きな障害となる28,29。抗CD25処理またはFoxp3DTR−gfpマウス(Foxp3Tregはジフテリア毒素受容体を発現し、DT投与によりその条件付き枯渇を行うことができる)の使用によるTregの枯渇は、抗腫瘍免疫を大きく強化することが示されている30,31。一方で、Tregの枯渇は、Foxp3欠乏マウスに見られるのと同様の広範囲なリンパ球増殖および自己免疫疾患も引き起こす32。腫瘍は高度炎症環境であるので、Nrp1欠乏Tregが、腫瘍誘導性寛容を媒介し、効果的な抗腫瘍免疫を妨げる能力を評価した。3つの移植可能な腫瘍モデル:MC38(免疫原性を有する結腸癌株)、EL4(中程度の免疫原性を有する胸腺腫)およびB16(免疫原性に乏しいメラノーマ)を使用した33,34。腫瘍接種Foxp3DTR−gfpマウスのDT処理によるTregの完全な消失の結果、腫瘍は排除されたが、マウスは、DT処理から約3週間後に自己免疫により媒介される死亡に至る(図4A〜C)。
次いでNrp1f/fFoxp3CreマウスおよびそのFoxp3Cre同腹仔対照の腫瘍増殖を評価した。Nrp1f/fFoxp3Creマウスでは、MC38の腫瘍増殖の有意な遅延が観察されたが、完全寛解(CR)はまったくなかった(図4A)。一方、EL4接種Nrp1f/fFoxp3Creマウスの約40%ではCRが観察され、ほぼすべてのマウスで腫瘍増殖が大きく低下した(図4B)。際だったのは、B16接種Nrp1f/fFoxp3Creマウスの3分の2でCRが観察され、残りのマウスでは腫瘍増殖が低下したことであった(図4C)。肺転移性B16モデルを用いると、Foxp3Cre動物は、転移数が用量依存的に増加したのに対し、Nrp1f/fFoxp3Creマウスは、高い腫瘍投与量でもほぼ完全な排除を示した(図4D)。皮膚のB16腫瘍浸潤リンパ球(TIL)の解析からは、Treg集団はどちらも腫瘍に浸潤できる一方、Nrp1欠乏Tregは、特に高い殺腫瘍性IFNγTNFαIL−2サブセットにおいてエフェクターCD8T細胞の増殖およびサイトカインの産生を抑制する能力が限定されることが示された(図4E)35。よって、TregにおけてNrp1シグナル伝達により引き起こされるプログラムは、抗腫瘍免疫の抑制に決定的に重要である。
本発明者らはさらに、腫瘍微小環境においてどの細胞がSema4aを発現するかを決定しようとした。驚いたことに、通常型DC(cDC)、CD8conv細胞、NK細胞、および程度が低いが、CD4conv細胞は、TILにおいて流入領域および非流入領域リンパ節と比較してSema4a表面発現をダウンレギュレートする(図4H)。代わりに、Sema4ahi腫瘍浸潤細胞の過半数(約57%)は、PDCA1B220CD11c形質細胞様樹状細胞(pDC)であった(図4H)。驚くべきことだが、この知見は以前の文献と整合したことから、pDCは免疫寛容を誘導することができ、pDCが枯渇すると抗腫瘍免疫が増加することが示唆された(Demoulin et al.,J Leukoc Biol 93,343−352(2013);Faget et al.,Cancer Res 72,6130−6141(2012);Sawant et al.,J Immunol 189,4258−4265,(2012))。実際、脾臓およびリンパ節調製物から選別し、CpGオリゴヌクレオチドで一晩活性化し、1%PFAで短時間固定し、続いて十分に洗浄したpDCと共培養したTregを用いたトランスウェル抑制アッセイにおいて、pDCは、トランスウェル抑制アッセイにおいてSema4a依存性にTreg機能を増強することができた。
これまでの研究から、セマフォリンに結合するNrp1ドメインは、VEGFに結合するドメインと異なることが示されている40。Treg誘導性の腫瘍寛容を媒介するSema4a−Nrp1軸をさらに裏付けるため、本発明者らは、Nrp1−Sema4a相互作用を破壊するが、Nrp1−VEGF相互作用を破壊しないSema4aおよびNrp1特異的mAbを利用した。具体的には、(i)50ng/mLのVEGF165の存在下、抗Nrp1またはマウスIgG1(抗VEGFビオチンを用いて検出した)、あるいは(ii)アイソタイプコントロール、抗Nrp1または抗Sema4aの存在下、Sema4a−IgまたはマウスIgG1、(Sema4a−IgまたはマウスIgG1は、抗アイソタイプ抗体を用いて検出した)とインキュベートした500ng/mLの組換えmNrp1でコートしたプレートを用いて、ELISAを用いた結合アッセイを行った。B16メラノーマを接種し、Nrp1遮断mAbまたはSema4a遮断mAb(100μg;R&D Systems、clone 757129)の注射を週2回投与した野生型C57/BL6マウスは、アイソタイプコントロールのそれと比較して、腫瘍増殖の有意な低下を示した(図4I)。重要な点として、Nrp1遮断mAbおよびSema4a遮断mAbの作用は、本質的に同一であった。さらに、Sema4a−Igを可溶性アンタゴニストとしてインビボで利用すると、やはり腫瘍増殖が有意に低下する(図4J)のに伴い、CD8T細胞の腫瘍浸潤が同様に増加した。Nrp1の遮断が治療上の有用性を有し得るかどうかを判定するため、B16腫瘍を有するC57/BL6マウスを、高用量(400μgの初回量、週2回200μg)のNrp1遮断mAbで処置した。注目すべきは、この単独治療で腫瘍増殖が低下し、一部のマウスでCRが認められた(図4F)。
Nrp1依存性Treg機能はさらに、他の確立された高度炎症環境における応答の抑制でも広く重要であり得た。Rag1−/−マウスにナイーブCD4CD45RBhiTconv細胞を養子移入すると、ヒト炎症性腸疾患(IBD)に類似した高度炎症性大腸炎が誘導されるが、これは、精製されたTregのその後の移入によりレスキューすることができる13,36。実際、Tconv細胞をRag1−/−マウスに注射すると、著しい体重減少および免疫性病変が起こるが、これは、Foxp3CreTregによりレスキューすることができた(図4G)。しかしながら、Nrp1欠乏Tregは、大腸炎を軽減できず、著しい体重減少および免疫性病変が起きた。よって、Nrp1により媒介されるTreg機能は、確立された炎症性疾患、たとえば大腸炎の治癒に必要とされる。
Nrp1ライゲーションは、PTENを介してAkt−mTORを制限して、Foxoにより媒介されるTreg安定化を惹起する
VEGFまたはクラスIIIセマフォリンによるライゲーション後の、腫瘍系、ニューロンおよび内皮におけるNrp1の下流のシグナル伝達は、研究されてきたけれども15,17、TregにおいてクラスIVセマフォリンにより誘導されるNrp1シグナル伝達経路は、知られていない。興味深いことに、Nrp1は、一部の系でAkt(プロテインキナーゼB)活性を調節することが示されている37,38。Akt−mTOR活性はTreg機能にとって有害であることが示されているので39,40、本発明者らは、Nrp1ライゲーションがAkt活性化を阻害し得るとの仮説を立てた。Foxp3CreおよびNrp1f/fFoxp3CreTregをSema4a−IgまたはIgGコートビーズの存在下で刺激し、Akt−mTOR活性化をフローサイトメトリーにより評価した。Nrp1ライゲーションは、Akt S473のリン酸化のほか、Tregにおいてその活性化に必要とされるS6K1 T389のリン酸化を限定した(図5A)。Aktリン酸化については、全反射照明蛍光(TIRF)顕微鏡を用いて免疫シナプス(IS)でも調べた。Foxp3CreおよびNrp1f/fFoxp3CreTregを、抗TCRmAbおよびSema4a−IgあるいはIgGアイソタイプコントロールを含む脂質二重層で刺激した。ISへのNrp1の強いリクルートメントはSema4aが存在したときに観察され、これはISでのグローバルホスホチロシン(global phosphotyrosine)染色が同じであるにもかかわらず、Nrp1依存性のAkt活性の消失と同時に起こった(図5Bおよび6A〜B)。
Akt不活性化がTregの増強に十分であったかどうかを判定するため、野生型(WT)Aktあるいはドミナントネガティブキナーゼ死亡(DN)AktをコードするレトロウイルスをTregに形質導入した。DN Aktを形質導入したTregは、Sema4a−Igにより誘導されるのと同程度にトランスウェル抑制を媒介できたが、WT Aktではできなかったことから、Nrp1の下流のAkt−mTOR活性の抑制は、Tregの増強を誘導する主要経路であることが示唆される。
Nrp1は、C末端PDZドメイン結合モチーフ(アミノ酸配列:SEA)を含む小さな細胞質ドメインを有する(Pellet−Many et al.,Biochem J 411,211−226(2008))。本発明者らは、ISにおけるSema4a依存性のpAktの消失に、このドメインが必要とされるとの仮説を立てた。WT Nrp1またはPDZドメイン結合モチーフ欠乏Nrp1ミュータントをコードするレトロウイルスを、ニューロピリン欠乏Tregに形質導入した。興味深いことに、PDZドメイン結合モチーフが消失すると、Nrp1がSema4aライゲーション後にISでAkt活性化を阻害する能力が完全に阻止された(図)ことから、このモチーフがAktシグナル伝達の分子阻害剤をリクルートすることが示唆された。
ホスファターゼおよびテンシンホモログ(PTEN)は、Akt活性化を阻害することが示されている41。PTENは、接触依存性のTreg抑制に必要でないようであるが42、本発明者らは、PTENがNrp1により媒介されるAktの不活性化に寄与し得るとの仮説を立てた。休止および活性化Tregにおいて、低レベルの構成型PTENとNrp1との結合が観察され、これはSema4aライゲーションにより実質的に強化された(図5C)。さらに、PTEN欠乏Tregは、TconvおよびSema4a−Ig誘導性のトランスウェル抑制を媒介できなかった(図5D)。最後に、PTEN欠乏Tregは、Sema4aによる強いNrp1リクルートメントにもかかわらず、ISでAkt活性化を阻害できなかった(フローサイトメトリーにより精製され、次いで抗TCRおよびIgGあるいはSema4a−Igを含む脂質二重層で20分間刺激されたFoxp3CreまたはPtenf/fFoxp3CreTregにおけるISでのニューロピリンのリクルートメント、およびAktの活性化のTIRF顕微鏡観察により判定された;図6参照C〜D)。これらのデータから、PTENは、Nrp1により媒介されるISでのAkt活性化の抑制およびTreg機能の増強に必要とされることが示唆される。
Akt活性は、Aktにより媒介されるリン酸化が14−3−3結合を介してFoxo転写因子ファミリーメンバーの核排出を促進するように、1つにはそれらの核局在を制御することにより、Treg抑制プログラムを妨害することができる43−45。Foxoは、Foxp3発現を調節し、一連のTreg関連遺伝子を促進し、T細胞系譜特異的転写因子およびエフェクター分子の発現を限定することにより、Tregの発生および機能の制御に重要な役割を果たしている。予想通り、非刺激TregはFoxo核染色を示す一方、活性化Tregは核からFoxoを排出する。これに対し、Sema4a−Igを加えると、Foxo核排出が阻害された。
Nrp1により媒介されるTreg増強を促進する転写プログラムを判定するため、Sema4a−IgまたはIgG1コートビーズの存在下、インビトロで刺激したFoxp3CreおよびNrp1f/fFoxp3CreTregに関する遺伝子発現プロファイリングを行った。具体的には、Foxp3CreおよびNrp1f/fFoxp3CreCD45RbloFoxp3(YFP)CD4T細胞を、抗CD3、抗CD28、100U/mLのrhIL−2、および固定化したIgG1またはSema4a−Igで48時間刺激した。これらの細胞から抽出したRNAをAffymetrix遺伝子プロファイリング解析に供した。次いでマイクロアレイデータを、MSigDBを用いてGene Set Enrichment Analysis(GSEA)解析に供し、所定の遺伝子セットにエンリッチメントスコア(enrichment score(ES))、ノーマライズドエンリッチメントスコア(normalized enrichment score(NES))およびフォルスディスカバリーレート(False Discovery Rate(FDR))を与えた。さらに、Foxp3CreTregのSema4aにより影響を受けたが、Nrp1f/fFoxp3CreTregでは影響を受けなかった遺伝子についてGene Ontology DAVID解析を行った。
一般に、TregにおけるNrp1ライゲーションと関連する転写の変化は、表現型の安定性の強化と整合する。Gene Set Enrichment Analysis(GSEA)およびGene Ontology DAVID解析から、T細胞ホメオスタシスおよびIL−7シグナル伝達などSema4aライゲーションによりアップレギュレートされるいくつかの経路、IL−2によりダウンレギュレートされる遺伝子、CD28反応性遺伝子、T細胞分化に関連する遺伝子、および疾患表現型と関連するいくつかの遺伝子セットが明らかになった(表1および3)。最もアップレギュレートされた遺伝子の統計解析から、ホメオスタシスと関連する遺伝子、特にFoxo標的Klf246のほか、いくつかの転写因子、細胞表面分子および抗アポトーシスBcl2が明らかになった(表3)。さらに、Foxp3Creマウスから新たに単離されたTconvおよびTreg由来の遺伝子発現プロファイルの比較により、内部制御されたTregシグニチャーが得られたが、これは以前報告されたものと整合していた。Helios(Ikzf2)、Gpr83、Nt5eおよびSocs2を含むいくつかのTregシグニチャー遺伝子が、アップレギュレートされた。サブセットは、qPCR(Ikzf2、Socs2、Bcl2、Nt5e、Klf2、Gpr83)およびフローサイトメトリー(KLF2、Helios、Bcl2、CD62L、CD127、CD73)により確認された。
興味深いことに、Nrp1シグナル伝達は、いくつかのT細胞系譜特異的転写因子(Irf4、Rorg、Eomes)およびそれらの標的(Il4、Il5、Il17a)のダウンレギュレーションを誘導する(表3)。さらに、細胞シグナル伝達の一部のレギュレーター(Nedd4、Rgs16、Serpine2)およびチェックポイント阻害剤Lag3もダウンレギュレートされた。Irf4、Irf8、RorcおよびRgs16のダウンレギュレーションは、qPCRにより確認された。全体として、Nrp1シグナル伝達により誘導される転写プロファイルは、Tregの最終分化を誘導または促進すると考えられるプログラムを阻害しながら、Tregの安定性、静止状態および生存を促進し得る。Nrp1およびFoxoにより媒介される転写プログラム間にかなり重複があるようであることもさらに注目される45
Foxoタンパク質は、Sema4a刺激によりやはりアップレギュレートされた、いくつかの遺伝子の転写を促進することができる(表3)45,47。特に興味のある遺伝子は、Nrp1に反応してアップレギュレートされたKlf2であり、Klf2は、T細胞の生存、寿命および記憶と関連する遺伝子、たとえばCD62L(Sell)およびCD127/IL−7Rα(Il7ra)の発現を促進する47。実際、Sema4aの存在下でのTreg刺激は、それらの活性化により誘導されるダウンレギュレーションを限定することから、Nrp1により刺激されたTregにおいてFoxo/KLF2軸が活性であることが示唆される。
Nrp1シグナル伝達はさらに、GSEAにより決定されたいくつかの遺伝子サブセット、中でもたとえば、IRF4標的、サイトカイン転写物(Il4、Il5、Il17a)、Foxp3ダウンレギュレート遺伝子、およびIL−2アップレギュレート遺伝子のダウンレギュレーションも誘導する(表2)。qPCRまたはタンパク質解析により確認された標的遺伝子として、いくつかのT細胞系譜特異的転写因子(Irf4、Rorc、Eomes)、細胞シグナル伝達のレギュレーター(Rgs16)および阻害性受容体Lag3が挙げられる。全体として、Nrp1シグナル伝達により誘導される転写プロファイルは、Tregの最終分化およびアポトーシスを誘導または促進すると考えられるプログラムを阻害しながら、Tregの安定性、静止状態および生存を促進し得る。
インビトロで観察されたシグナル伝達現象および転写現象が生理的に重要であるかどうかを判定するため、腫瘍浸潤Tregにおける主要な観察結果を評価した。しかしながら、B16注射後に腫瘍を発症したのはNrp1f/fFoxp3Creマウスの一部のみであり、したがってサンプル採取した腫瘍は、Treg上のNrp1消失の影響が大きいとは言えない腫瘍であると考えられる点に留意されたい。第1に、非流入領域リンパ節およびTILを、腫瘍を有するFoxp3CreおよびNrp1f/fFoxp3Creマウス回収し、エキソビボでAkt活性化を評価した。非流入領域LNは、Tregにおいて相対的に高いAkt活性化を示したのに対し、腫瘍浸潤Foxp3CreTregは、より低いAkt活性化を示した(図7A)。重要な点として、腫瘍微小環境におけるAkt活性の調節がNrp1f/fFoxp3CreTregにおいて失われたことから、インビボでのTregの調節はNrp1により誘導されることが示唆される。第2に、TILにおけるNrp1シグナル伝達のタンパク質標的を他のリンパ球コンパートメントと比較して調査し、Heliosが腫瘍内Tregにおいてアップレギュレートされるが、IRF4およびRORγtはインビボでNrp1依存性にダウンレギュレートされることが見出された(図7B〜C)。第3に、アポトーシスが減少したが、Ki67発現およびBrdU取り込みにより(図7E)、および切断型カスパーゼ3染色の増加により(図7D〜E)評価したところ、このNrp1誘導性プログラムの結果、腫瘍内のTreg増殖が増加した。観察されたNrp1依存性Treg生存の強化は、抗アポトーシス因子Bcl2の発現強化と相関した(図7F)。最後に、腫瘍内Treg抑制メカニズムに対するこれらの変化の影響を調査した。IL−10のmRNAレベルは変化しなかったものの、腫瘍内IL−10regはNrp1依存性に強化された(図7G)。さらに、細胞外アデノシンを産生するCD73分子およびチェックポイント阻害剤LAG−3もNrp1依存性に維持された(図7H)。よって、Nrp1シグナル伝達は、炎症環境においてTregの安定性を強める重要なスイッチを与える。
考察
本明細書に提供されたデータから、Treg機能の細胞接触依存性増強は、PTEN:Akt:Foxo軸を介したSema4a媒介性Nrp1ライゲーションにより媒介されることが立証される(図8)。とりわけ、Nrp1は、T細胞においてAkt活性を限定することが示唆されてきた限られた数の細胞表面受容体(たとえば、PD−148およびCTLA−449)の1つのようである。Nrp1は、特定の状況下でAktシグナル伝達を調節あるいはさらには活性化することもできる(Banerjee et al.,Biochemistry 47,3345−3351(2008);Cao et al.,Cancer Res 68,8667−8672(2008);Fukasawa et al.,Cancer Biol Ther 6,1173−1180(2007);Kim et al.,J Immunol 177,5727−5735(2006))一方、Nrp1がTregにおいて機能する特定の状況(たとえば、IS、独特の細胞型、膜貫通と可溶性リガンドへのリクルートメント)では、PTENのリクルートメントおよびAkt活性の消失を促進する異なる環境が整えられる。この経路は、安定性を強め、生存を促進することにより間接的にTreg機能を強化するが、これは、炎症部位、たとえば腫瘍および大腸炎腸粘膜において最も明らかである。Tregの安定性/可塑性の問題は非常に議論が分かれており、Tregの安定性を維持する細胞外因性刺激およびメカニズムは、依然として分かっていない8−11。FoxoファミリーメンバーがFoxp3機能を強化し、Tregのホメオスタシスおよび機能を促進することを踏まえると45、Nrp1シグナル伝達がFoxoの核局在に対するAktのマイナスの影響を相殺することは、注目に値する。実際、Foxoシグナル伝達およびNrp1シグナル伝達により誘導される転写プロファイル間には、かなりの重複が存在する45。さらに、Nrp1シグナル伝達が、細胞静止状態に関与することが知られている、いくつかのKLF(Klf2、Klf1)の発現を調節することも興味深い46。5つの転写因子(transcription factor quintet)が、Tregの転写シグニチャー「をロックインする(lock-in)」ことも最近示された。興味深いことに、これらの転写因子の一部は、Nrp1シグナル伝達により調節される(たとえば、Ikzf2、Irf4、Gata1)ことから、Sema4aにより媒介されるNrp1ライゲーションが、このプログラムの細胞外因性レギュレーターになり得ることが示唆される。全体として、本明細書に提供される観察結果から、Sema4a:Nrp1軸は、炎症部位でのTregの安定性を維持するのに必要とされる。さらに、Nrp1:Sema4a経路は特定の病理学的または遺伝的状況下で撹乱されることがあり、これがまた、種々の正常状態および病的状態におけるTregの安定性と可塑性という見たところ相反する認識の根拠ともなり得る可能性がある。メモリーCD4およびCD8T細胞がNrp1を発現することが示されていることを踏まえると、Akt−mTOR活性化の制限がメモリーT細胞表現型の維持を促進し得る可能性がある(Powell et al.,Annu Rev Immunol 30,39−68(2012))。
Tregは多くの癌において効果的な抗腫瘍免疫の大きな障害となるので28,29、臨床的に重要な一般的な問題は、炎症性または自己免疫性の有害事象を防止しながら、腫瘍においてTreg機能を限定することが可能であるかどうかである。さらに、本明細書に記載の腫瘍研究におけるSema4aの主要な供給減が形質細胞様DCであることも興味深い。今回、Nrp1:Sema4a軸が、周辺のホメオタシス維持のためではなく、腫瘍性炎症部位でのTregの安定性に必要とされる中心経路として認識されたことから、初めて抗体または可溶性アンタゴニストによるSema4a:Nrp1の遮断が、自己免疫を惹起することなく腫瘍誘導性寛容を限定するための実行可能な治療戦略であり得ることが示唆される。
参考文献
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本発明の範囲は、本明細書に記載の特定の実施形態により限定されるものではない。実際、本明細書に記載の改変に加えて本発明の様々な改変が、明細書本文から当業者に明らかになるであろう。こうした改変は、添付の特許請求の範囲の範囲に包含されることを意図している。
本明細書に引用する特許、出願、刊行物、試験方法、文献および他の資料はすべて、本明細書に物理的に存在しているかのようにその全体を本明細書に援用する。
他の実施態様
1.制御性T細胞(Treg)の機能を阻害するまたはその安定性を低下させる方法であって、前記Tregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸の阻害剤に、前記Tregを曝露することを含む方法。
2.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、膜貫通型セマフォリンを発現する細胞上の膜貫通型セマフォリンと、前記Treg上のNrp1との間の相互作用を阻害する、実施態様1記載の方法。
3.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様2記載の方法。
4.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様3記載の方法。
5.前記膜貫通型セマフォリンを発現する細胞は、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および形質細胞様樹状細胞(pDC)からなる群より選択される、実施態様2記載の方法。
6.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記TregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない、実施態様1記載の方法。
7.前記Tregは被検体内にあり、前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤が該被検体に投与される、実施態様1記載の方法。
8.前記被検体は癌を有する、実施態様7記載の方法。
9.前記癌はメラノーマまたは膠芽細胞腫である、実施態様8記載の方法。
10.前記被検体は、Tregが殺菌免疫(sterilizing immunity)を阻止する感染症を有する、実施態様7記載の方法。
11.前記感染症は慢性感染症である、実施態様10記載の方法。
12.前記被検体はヒトである、実施態様7記載の方法。
13.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は抗体である、実施態様1〜12いずれか1項記載の方法。
14.前記抗体は、前記TregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない、実施態様13記載の方法。
15.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤はセマフォリン分子である、実施態様1〜12いずれか1項記載の方法。
16.前記セマフォリン分子は、可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、該可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質、フラグメント、誘導体またはアナログは、TregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強することなく、Treg上のNrp1に高い親和性および特異性で結合することができる、実施態様15記載の方法。
17.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様16記載の方法。
18.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様17記載の方法。
19.前記セマフォリン分子は、C末端でIgG1のFc領域に融合したSema4a細胞外ドメインを含む、実施態様15記載の方法。
20.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメインまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、該Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメイン、フラグメント、誘導体またはアナログは、膜貫通型セマフォリンに高い親和性および特異性で結合し、それにより前記膜貫通型セマフォリンが前記TregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強するのを防止することができる、実施態様1〜12いずれか1項記載の方法。
21.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様20記載の方法。
22.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様21記載の方法。
23.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記TregにおいてNrp1タンパク質の発現を阻害する、実施態様1〜12いずれか1項記載の方法。
24.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドである、実施態様23記載の方法。
25.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止する、実施態様1〜12いずれか1項記載の方法。
26.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は小分子である、実施態様1〜12いずれか1項記載の方法。
27.制御性T細胞(Treg)の機能を強化するまたはその安定性を増加させる方法であって、前記Tregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸のアゴニストに、前記Tregを曝露することを含む方法。
28.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、膜貫通型セマフォリンを発現する細胞上の膜貫通型セマフォリンと、前記Treg上のNrp1との間の相互作用を強化する、実施態様27記載の方法。
29.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様28記載の方法。
30.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様29記載の方法。
31.前記膜貫通型セマフォリンを発現する細胞は、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および形質細胞様樹状細胞(pDC)からなる群より選択される、実施態様28記載の方法。
32.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、インビトロで前記Tregに投与される、実施態様27記載の方法。
33.前記Tregは、被検体から抽出され、前記Nrp1−セマフォリン軸のアゴニストの存在下、エキソビボで増幅され、次いで(i)前記被検体に再導入されるか、あるいは(ii)別の被検体に投与される、実施態様32記載の方法。
34.前記増幅されたTregを投与される被検体は、自己免疫性疾患または炎症性疾患を有する、実施態様33記載の方法。
35.前記被検体はヒトである、実施態様33記載の方法。
36.前記Tregは被検体内にあり、前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは該被検体に投与される、実施態様27記載の方法。
37.前記被検体は、自己免疫性疾患または炎症性疾患を有する、実施態様36記載の方法。
38.前記被検体はヒトである、実施態様36記載の方法。
39.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストはセマフォリン分子である、実施態様27〜38いずれか1項記載の方法。
40.前記セマフォリン分子は多量体セマフォリン分子である、実施態様39記載の方法。
41.前記セマフォリン分子は、表面またはビーズ上に固定化されている、実施態様39記載の方法。
42.前記セマフォリン分子は、クラスIVセマフォリンまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログである、実施態様39記載の方法。
43.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様42記載の方法。
44.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは抗体である、実施態様27〜38いずれか1項記載の方法。
45.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは小分子である、実施態様27〜38いずれか1項記載の方法。
46.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、前記TregにおいてNrp1発現を高める、実施態様27〜38いずれか1項記載の方法。
47.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、Nrp1のその下流のシグナル伝達経路への関与を高める、実施態様27〜38いずれか1項記載の方法。
48.疾患の処置を必要とする被検体の疾患を処置する方法であって、前記被検体の制御性T細胞(Treg)におけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸を阻害すること含む方法。
49.膜貫通型セマフォリンを発現する細胞上の膜貫通型セマフォリンと、前記被検体のTreg上のNrp1との間の相互作用を阻害することを含む、実施態様48記載の方法。
50.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様49記載の方法。
51.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様50記載の方法。
52.前記膜貫通型セマフォリンを発現する細胞は、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および形質細胞様樹状細胞(pDC)からなる群より選択される、実施態様49記載の方法。
53.前記疾患は癌である、実施態様48記載の方法。
54.前記癌は、メラノーマまたは膠芽細胞腫である、実施態様53記載の方法。
55.前記疾患は、Tregが殺菌免疫を阻止する感染症である、実施態様48記載の方法。
56.前記感染症は慢性感染症である、実施態様55記載の方法。
57.前記被検体はヒトである、実施態様48記載の方法。
58.前記被検体のTregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸の阻害剤の治療有効量を、前記被検体に投与することを含む、実施態様48〜57いずれか1項記載の方法。
59.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は抗体である、実施態様58記載の方法。
60.前記抗体は、前記被検体のTregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない、実施態様59記載の方法。
61.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤はセマフォリン分子である、実施態様58記載の方法。
62.前記セマフォリン分子は、可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、該可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質、フラグメント、誘導体またはアナログは、前記TregにおけるNrp1:セマフォリン軸を増強することなく、Treg上のNrp1に高い親和性および特異性で結合することができる、実施態様61記載の方法。
63.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様62記載の方法。
64.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様63記載の方法。
65.前記セマフォリン分子は、C末端でIgG1のFc領域に融合したSema4a細胞外ドメインを含む、実施態様61記載の方法。
66.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメインまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、該Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメイン、フラグメント、誘導体またはアナログは、膜貫通型セマフォリンに高い親和性および特異性で結合することができ、それにより前記膜貫通型セマフォリンが前記被検体のTregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強することを妨げる、実施態様58記載の方法。
67.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様66記載の方法。
68.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様67記載の方法。
69.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記被検体のTregにおいてNrp1タンパク質の発現を阻害する、実施態様58記載の方法。
70.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドである、実施態様69記載の方法。
71.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止する、実施態様58記載の方法。
72.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は小分子である、実施態様58記載の方法。
73.追加の免疫調節治療を前記被検体に行うことをさらに含む、実施態様58記載の方法。
74.前記追加の免疫調節治療は、治療ワクチン、チェックポイント阻害剤またはアクチベーターを投与することを含む、実施態様73記載の方法。
75.化学療法または放射線療法を前記被検体に行うことをさらに含む、実施態様53記載の方法。
76.抗生物質を前記被検体に投与することをさらに含む、実施態様55記載の方法。
77.疾患の処置を必要とする被検体の疾患を処置する方法であって、前記被検体の制御性T細胞(Treg)においてニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸を活性化することを含む方法。
78.膜貫通型セマフォリンを発現する細胞上の膜貫通型セマフォリンと、前記被検体のTreg上のNrp1との間の相互作用を強化することを含む、実施態様77記載の方法。
79.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様78記載の方法。
80.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様79記載の方法。
81.前記膜貫通型セマフォリンを発現する細胞は、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)および形質細胞様樹状細胞(pDC)からなる群より選択される、実施態様78記載の方法。
82.前記被検体は、自己免疫性疾患または炎症性疾患を有する、実施態様77記載の方法。
83.前記被検体はヒトである、実施態様77記載の方法。
84.前記被検体のTregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸のアゴニストの治療有効量を、前記被検体に投与することを含む、実施態様77〜83いずれか1項記載の方法。
85.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストはセマフォリン分子である、実施態様84記載の方法。
86.前記セマフォリン分子は多量体セマフォリン分子である、実施態様85記載の方法。
87.前記セマフォリン分子は、表面またはビーズ上に固定化されている、実施態様85記載の方法。
88.前記セマフォリン分子は、クラスIVセマフォリンまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログである、実施態様85記載の方法。
89.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様88記載の方法。
90.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは抗体である、実施態様84記載の方法。
91.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは小分子である、実施態様84記載の方法。
92.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、前記被検体のTregにおいてNrp1発現を高める、実施態様84記載の方法。
93.前記Nrp1:セマフォリン軸のアゴニストは、Nrp1のその下流のシグナル伝達経路への関与を高める、実施態様84記載の方法。
94.Tregを強化するまたは炎症を阻止する別の治療を前記被検体に行うことをさらに含む、実施態様84記載の方法。
95.被検体におけるワクチンの有効性を高めるための方法であって、前記被検体のTregにおけるニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン軸の阻害剤の有効量を前記被検体に投与することを含む方法。
96.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は抗体である、実施態様95記載の方法。
97.前記抗体は、前記被検体のTregにおけるNrp1−VEGF相互作用に影響を与えない、実施態様96記載の方法。
98.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤はセマフォリン分子である、実施態様95記載の方法。
99.前記セマフォリン分子は、可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質またはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、該可溶型の膜貫通型セマフォリンタンパク質、フラグメント、誘導体またはアナログは、前記TregにおけるNrp1:セマフォリン軸を増強することなく、Treg上のNrp1に高い親和性および特異性で結合することができる、実施態様98記載の方法。
100.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様99記載の方法。
101.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様100記載の方法。
102.前記セマフォリン分子は、C末端でIgG1のFc領域に融合したSema4a細胞外ドメインを含む、実施態様98記載の方法。
103.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメインまたはそのフラグメントもしくは誘導体もしくはアナログであり、該Nrp1タンパク質の可溶性細胞外ドメイン、フラグメント、誘導体またはアナログは、膜貫通型セマフォリンに高い親和性および特異性で結合することができ、それにより前記膜貫通型セマフォリンが前記被検体のTregにおいてNrp1:セマフォリン軸を増強することを妨げる、実施態様95記載の方法。
104.前記膜貫通型セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様103記載の方法。
105.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様104記載の方法。
106.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記被検体のTregにおいてNrp1タンパク質の発現を阻害する、実施態様95記載の方法。
107.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、siRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドである、実施態様106記載の方法。
108.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、Nrp1がその下流のシグナル伝達経路に関与するのを防止する、実施態様95記載の方法。
109.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は小分子である、実施態様95記載の方法。
110.前記被検体はヒトである、実施態様95記載の方法。
111.前記ワクチンは、癌または感染症の処置または予防用である、実施態様95記載の方法。
112.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記ワクチンが前記被検体に投与される前に前記被検体に投与される、実施態様95記載の方法。
113.前記Nrp1:セマフォリン軸の阻害剤は、前記ワクチンと一緒に前記被検体に投与される、実施態様95記載の方法。
114.制御性T細胞(Treg)上のニューロピリン1(Nrp1):セマフォリン相互作用を阻害する単離抗体。
115.前記セマフォリンはクラスIVセマフォリンである、実施態様114記載の抗体。
116.前記クラスIVセマフォリンはSema4aである、実施態様115記載の抗体。
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Claims (14)

  1. 制御性T細胞(Treg)の機能を阻害するまたはその安定性を低下させることによって対象における癌または感染症を治療するために用いられる、制御性T細胞上のニューロピリン−1とセマフォリンとの間の相互作用を阻害する抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  2. 前記対象における免疫ホメオスタシスを維持しつつ前記制御性T細胞の機能を阻害するまたはその安定性を低下させる、請求項1記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  3. 制御性T細胞の機能を阻害するまたはその安定性を低下させることによって対象におけるワクチンの効果を高めるために用いられる、制御性T細胞上のニューロピリン−1とセマフォリンとの間の相互作用を阻害する抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  4. 免疫ホメオスタシスを維持しつつ対象における前記ワクチンの効果が高められる、請求項3に記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  5. 前記ワクチンが、癌または感染症の治療または予防のためのものであり、前記抗体またはフラグメントが前記ワクチンが投与される前または前記ワクチンとともに前記対象に投与される、請求項3または4に記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  6. 前記対象がヒトである、請求項1〜5のいずれかに記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  7. 制御性T細胞上のニューロピリン−1とセマフォリンとの間の相互作用を阻害し、かつTreg生存性および/または安定性を低下することができる、抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  8. 前記抗体が、インビボにおいて免疫ホメオスタシスを変化させない、請求項7記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  9. 前記セマフォリンが、セマフォリンを発現している細胞上の膜貫通型セマフォリンであり、任意選択でクラスIV膜貫通型セマフォリンまたはセマフォリン−4aである、請求項1〜8のいずれかに記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  10. 前記抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメントが、前記Tregにおけるニューロピリン−1:血管内皮増殖因子(VEGF)相互作用に影響しない、請求項1〜9のいずれかに記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  11. 前記抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメントが、Tregにおけるニューロピリン−1:クラスIIIセマフォリン相互作用に影響を与えない、請求項1〜10のいずれかに記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  12. 前記セマフォリンが、通常型T細胞(Tconv)、通常型樹状細胞(cDC)または形質細胞様樹状細胞(pDC)により発現される、請求項1〜11のいずれかに記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  13. 前記抗体が、モノクロナール抗体、ヒト化抗体、またはヒト抗体である、請求項1〜12のいずれかに記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメント。
  14. 請求項7〜13のいずれかに記載の抗ニューロピリン−1抗体またはその抗原結合フラグメントを、対象に投与した時ニューロピリン−1とセマフォリンとの間の相互作用を阻害するのに有効な量で含む、医薬組成物。
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