JP2018516586A - TCRγδ+T細胞の生産方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、Vδ2−TCRγδ+T細胞の生体外の分離と選択的な増殖のための新規な方法、およびその臨床使用に関する。

Description

本発明の分野
本発明は、Vδ2TCRγδT細胞の分離および選択的な生体外のエクスパンジョンのための新規な方法およびそれらの臨床応用に関する。
本発明の背景
TCRγδT細胞
有顎脊椎動物の免疫系は、腫瘍細胞を認識および除去することができる様々なリンパ球集団(lymphocyte populations)を含んでいる。それは癌の免疫療法の基礎を構成する。1つの集団は、ガンマ(γ)鎖およびデルタ(δ)鎖の結合によって形成されたT細胞受容体(TCR)の発現により特徴づけられる。TCRγδT細胞(ここでγδT細胞と指定される)は人間の末梢血リンパ球(PBLs)の1−10%を構成できるが、健康な個体の上皮組織の中で本質的に富化され、最大50%のT細胞となる。TCRγδT細胞は悪性および感染細胞に対する主要組織適合遺伝子複合体(Major Histcoompatibility Complex:MHC)−無制限の細胞毒性を潜在的に有するが、正常細胞および組織には無害である。したがって、それらは感染と腫瘍に対する第1ラインの監視機構と通常考えられる。人間では、TCRγδT細胞の異なるサブセット(subsets)または亜集団(subpopulations)はそれらのδ鎖をコード化する遺伝子に基づいて、同定され分類される。ほとんどの残りのTCRγδT細胞が様々なVγ要素、Vγ2、Vγ3、Vγ4、Vγ5またはVγ8とともにVδ1鎖を発現する一方、末梢血中のTCRγδT細胞の約60−95%は、Vγ9鎖とともにVδ2鎖を発現する:他の(よりまれな)ヒトTCRγδT細胞集団はVδ3、Vδ5、Vδ6、Vδ7およびVδ8鎖を発現する2−4
Vδ2TCRγδT細胞
TCRγδT細胞に基づいた現在の養子免疫療法アプローチは、Vδ2TCRγδT細胞亜集団(ここでVδ2T細胞と指定される)に制限されている5,6。ほとんどのVδ2T細胞は、特異的に非ペプチド・アルキルリン酸エステル塩(たとえばイソペンテニルピロ燐酸(IPP))に応答する。それは腫瘍細胞内で異常なレベルまで生産される。個体においては骨を強くするアミノビスフォスフォネート(たとえばゾレドロネートおよびパミドロネート)に暴露される。これらの化合物は、インターロイキン−2と組み合わされた時、Vδ2T細胞の増殖および抗腫瘍の細胞毒性の機能を生体外で刺激する。また臨床応用のための清浄化された細胞集団を生成する5−7。しかしながら、現在まで終了した臨床試験は、癌患者における低い割合の奏効を示した。したがって、現在のγδT細胞に基づいた治療は、実現可能で、安全であるが、明白な制限を有している
Vδ1TCRγδT細胞
ヒトVδ1TCRγδT細胞(ここでVδ1T細胞として指定される)は、すべてのTCRγδ PBLsの1−40%を構成するが、上皮部位(たとえば腸と皮膚)でのメジャーγδT細胞集団である。それは臨床試験で評価されていないが、この細胞サブセットはさらに強い抗腫瘍活性を示すことができる。皮膚、結腸、腎臓および肺腫瘍に浸透しているVδ1T細胞は、自己由来および同種異型の両方の癌細胞に対して細胞毒性だった9−13。興味深い相関が、ドナー由来の末梢血Vδ1T細胞の数の増加と、急性リンパ芽球性白血病(ALL)での骨髄移植に続く5−10の−年無病生存の改善の間に見られた14。重要なことには、しみこんだVδ1T細胞は、数年間これらの患者内で生き続けた14,15。別のセッティングでは、高いVδ1T細胞カウントを有する低グレード−非ホジキンリンパ腫患者は、1年の追跡で安定した疾病を経験し、Vδ1T細胞のより低いカウントを有する患者と比較され、改善された臨床経過を示した16。Vδ1T細胞の循環も、慢性リンパ球性白血病(CLL)患者17の中で典型的に増加し17、低リスクのB−CLL患者での非進行に関係している18。最後に、循環Vδ1T細胞の量的増加は、腎移植術に続くヒト−サイトメガロウイルス(HCMV)感染と同様にヒト免疫不全ウィルス(HIV)19およびマラリア20感染でも観察された4,21。異なる状況では、しかしながら、Vδ1T細胞の亜集団は免疫抑制および調整(regulatory)特性、治療目的のために発現することができる機能を示す場合がある22。生体外のVδ1T細胞が特異的に増殖する少数の方法が述べられてきたが、それらのどれは臨床応用に適していなかった(Siegers,G.et al.,2014,ref.22)。Meehらは、健康なドナーからのVδ1T細胞がALL白血病のブラストに応じて生体外で増殖することを最初に示した23。Knight,A.と同僚およびMerims,S.と同僚は、末梢血Vδ1T細胞を分離し、3週間、フィトヘマグルチニン(PHA)または抗CD3モノクローナル抗体(mAb)、IL−2および照射された同種異型(allogeneic)の末梢血単核細胞(peripheral blood mononuclear cells:PBMCs)が存在する状態でそれらを処理した24,25。より最近の研究では、PHAはインターロイキン7(IL−7)と共同して使用された26。Siegers,G.らは、ツーステップ培養プロトコルを報告した。ここでソートされたTCRγδT細胞は、6−8日間コンカナバリンA(ConA)、IL−2およびIL−4で最初に処理され、さらに10日間、IL−2およびIL−4で刺激された27。培養期間の後、Vδ1T細胞は59%増大されて、培養の半分で優勢なサブセット(Vδ1T細胞の平均70%)だった;しかしながら、この方法でVδ1T細胞の最大の25倍増加を達成することができるかもしれない27。この2ステップの培養方法は、国際特許出願第PCT/CA99/01024(WO 00/26347として公表された)にも述べられていた。それらの発明者によれば、継続的な細胞増殖と引き続く有系分裂促進物質の除去について、第2の培地中のIL−2およびIL−4の両方は不可欠だった。このプロトコルの変形がその後開発された。その中でPBMCsの合計は、ConA、IL−2およびIL−4が存在する状態で最初に6−13日間培養され、次いで汚染物質TCRαβT細胞の磁気消耗をし、さらに10日間、IL−2、IL−4およびConAで残りの細胞を刺激した。21日後に、Vδ1T細胞は136から24,384まで増殖した。非常に低い純度レベル(培養中の細胞の30%未満がVδ1T細胞だった)であり、ほとんどの汚染物質細胞(細胞の約55%)がVδ2T細胞だった28。最後に、我々のグループは、以前に、白血病細胞株およびCLL患者新生細胞の改善された死滅を媒介することができる天然細胞毒性レセプター(natural cytotoxicity receptors:NCRs)を発現するVδ1T細胞が富化された細胞集団を選択的に増殖し分化する方法について記述した29。この特許の方法は、一般的なγ−鎖サイトカイン(たとえばIL−2またはIL−15)およびTCRアゴニスト(例えばPHAまたは抗CD3 mAb)で刺激した際に、培地中のTCRγδT細胞またはその前駆物質の2−3週間の培養からなる(WO2012/156958として公表された国際特許出願第PCT/IB2012/052545)。この方法の重要な1つの制限は得られる細胞数が少なく、臨床応用に不適当であることである。
他のヒトTCRγδT細胞サブセット
ヒトの中の大多数の非Vδ1および非Vδ2TCRγδT細胞は、Vδ3 TCR鎖を発現する。ヒトTCRγδ Vδ3T細胞は、循環するT細胞の−0.2%を占める30。しかしCMV活性を持った腎と幹細胞移植レシピエントの末梢血4,21、HIV感染者31、またはB−CLL感染者17、および健康な肝臓32において富化されている。活性化されたTCRγδ Vδ3T細胞はCD1d細胞および上皮性腫瘍を生体外で殺すことができた。しかしながら、利用可能な細胞培養方法は、臨床応用用の多くのTCRγδ Vδ3T細胞を生産することができない。
TCRγδT細胞富化集団の生産のための他の方法
いくつかの方法は、TCRγδT細胞集団のいくつかのサブセットの同時のエクスパンジョンに生体外で使用された。PBMCsの合計は、3週間、プレート−バウンド抗TCRγδmAbおよびIL−2で処理され、約90%のTCRγδT細胞を得た。それらの大部分はVδ2T細胞であり、数パーセントがVδ1T細胞だった33。Lopezらは、IL−2が存在する状態で、高投与量のインターフェロン−γ(IFN−γ)、IL−12および抗CD2 mAbおよび可溶性の抗CD3 mAbで処理することにより耐アポトーシス性のTCRγδT細胞を生成した。Vδ2T細胞は細胞エクスパンジョンの後の主要なサブセットだった34。最近、ポリクローナルTCRγδT細胞が、CD19、CD64、CD86、CD137L、および細胞膜結合されたIL−15に、遺伝子組み換えされた腫瘍起源のγ−線照射された人工抗原(aAPC)の存在下でエクスパンジョンされた3,35。細胞は可溶性のIL−2およびIL−21が存在する状態でさらに培養された。
生体外でのVδ2TCRγδT細胞の増殖のための改良方法の必要
最近の研究は、Vδ1鎖を有しVδ1鎖もVδ2鎖も含まないTCRγδT細胞が、養子免疫療法の中でそれらをより魅力的な抗癌性エフェクターにする特性を持っていることを実証した36。Vδ2TCRγδT細胞(ここでVδ2γδT細胞とも指定される)は、生体外・生体内の両方でVδ2T細胞より高い抗腫瘍細胞毒性および増加した生存キャパシティーを示した26、29、37。従って、Vδ2γδ T細胞が高度に富化された医薬製造品が、より有力な抗腫瘍結果を生成し、治療された患者に改善された効果を与えると予想される。過去5年において、腫瘍ターゲティングVδ2γδ T細胞の実質的な数を生体外で生成することができるいくつかの方法が述べられているが、重要な未決着の問題がこれらの細胞の臨床応用を除外している:
1) 製造工程中の安全でない試薬および材料の使用;
2) 特に異なるドナーから得られたか、癌患者から得られた細胞生成物における、最終細胞生成物の組成物における大きな変化;および/または
3)最終生産物の低い抗腫瘍活性22、27、28、38
特に癌患者からのものである、異なるドナーからの類似する一貫した効能を示す、生体内または生体外における本質的に純粋なVδ2γδT細胞(つまりこれらの細胞を>90%で含む)を生成することができる、信頼できる臨床グレードの細胞培養方法に対する必要がある。注入されたVδ2T細胞の従来の臨床データは、疾病を治療するためのTCRγδ+T細胞の臨床的に適切な投与量は、少なくとも1x10の生細胞を含むことを示唆した39。従って、臨床用途用のVδ2−γδT細胞を生成することを目標とする方法は、少なくとも1.000倍に生体外でこれらの細胞を増殖しなければならない。
しかしながら、Vδ2γδT細胞はアルキルリン酸エステル塩に応答しない。また、それらが認識する抗原に関する非常に制限された知識はそれらの生体外でのエクスパンジョンを制限する。植物レクチン(たとえばPHAおよびCon−A)は、前臨床のスケールで、これらの細胞を生体外で増殖し富化する(非常に高純度レベルで)ために使用された。従って、まだ未知の理由のために、これらの一般の有系分裂促進物質は、汚染物質Vδ2T細胞の成長を阻害(あるいは、アポトーシスを引き起こして)するが、Vδ2γδT細胞には著しく選択的であり、培養中のそれらの増殖を促進する27,29。しかしながら、ヒトに不注意に注入された場合、植物レクチンは有毒かもしれない。また、取り締まり機関は、安全性の観点から臨床応用のための使用を勧めないかもしれない。さらに、我々のデータによれば、少数の細胞を生成するので、植物レクチンは、Vδ2γδT細胞のエクスパンジョンを生体外で引き起こすことではモノクローナル抗体ほど効率的ではない。いくつかのグループはPHAの代わりに、抗CD3モノクローナル抗体が存在する状態でTCRγδT細胞を培養した。しかしながら、CD3分子への抗CD3 mAb結合はさらに汚染物質CD3TCRαβ+T細胞およびCD3 Vδ2T細胞を発現し、その結果最終細胞生成物の純度レベルの減少を引き起こした。従って、抗CD3 mAbによる刺激に先立って、磁気活性化された細胞選別(magnetic-activated cell sorting:MACS)、または蛍光活性化細胞分類(fluorescence-activated cell sorting:FACS)によってVδ2γδT細胞を分離しなければならない25,40。事態をさらに複雑にすることに、重要な試薬(たとえば抗TCRγδmAb、抗TCRVδ1 mAbおよび抗TCRVδ3 mAb)が、合計のTCRγδT細胞、TCRγδ Vδ1T細胞およびTCRγδ Vδ3T細胞をそれぞれ分離するために使用されていたが、現在製造されないか、臨床使用が承認されていない(取り締まり機関によって)。したがって、ヒトへの直接の投与に適している清浄化されたVδ2γδT細胞の十分な数を生成することは可能ではなかった22。純粋なVδ2γδT細胞集団の生産のための、植物レクチンおよび他の安全でない試薬に依存しない方法への必要がある。従来の研究では、Denigerらは、γおよびδTCR鎖のポリクローナルレパートリーを発現するTCRγδT細胞を多量に増殖させる細胞を提供する、腫瘍由来の人工抗原細胞(artificial antigen presenting cells:aAPCs)を開発した37。しかしながら、著者によって指摘されたように41、この方法は、TCRγδT細胞の臨床応用に関連した重大な障害を解決することができなかった。例えば、ほとんどの成分はGMP品質では現在生産されていない。また、さらなる開発は、まだ異なる試薬でおよび癌患者から同じ細胞生成物を得ることができると仮定しても、メーカーの将来の興味および複雑な規定による承認に依存する。
更に、生成された細胞生成物の正確な組成(およびその変化)に関する重要な詳細はこの研究の中で失われ、この方法の潜在的な適用を妨害する。インターロイキン−2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15は、TCRαβTおよびVδ2T細胞を含む、多数の免疫細胞に対する強い刺激的な影響を有する多面発現性分子である。従って、汚染細胞がさらに培養中で増殖し細胞純度を損うので、これらの試薬はVδ2γδT細胞の生体外での増殖に適切ではない。更に、γδTCRアゴニストとこれらの炎症促進性のサイトカインの典型的な組み合わせは、しばしば刺激された細胞の活性化誘導細胞死(AICD)に結びつき、少数の細胞しか得られない。非常に純度の低いスタートサンプルから増殖させたVδ2γδT細胞のための、より選択的な試薬に依存する方法の技術への必要がある。
Vδ1T細胞を生体外で増殖するために、IL−2およびIL−4の組み合わせはある程度成功して使用された。しかしながら、我々は、培地中のIL−4の存在がそれらの非腫瘍性反応を弱めるVδ2γδT細胞の上でナチュラルキラー(NK)活性化レセプター(たとえばNKG2DとNCR)の強いダウンレギュレーションを引き起こすことを見いだした。IL−2が存在した時さえ、Vδ2−γδT細胞に対するIL−4の阻害作用が生じた。同じラインに沿って、独立した研究では、Mao,Y.および同僚は、IL−4および抗TCRVδ1 mAbで処理され培養されたVδ1T細胞は、Vδ2+T細胞に比較して著しく少ないIFN−Vδ2+T細胞、γおよびより多くのIL−10を分泌することを示した。更に、IL−4−処理されたVδ1+T細胞はより少ない量のNKG2Dを発現した。またIL−4がTCRγδ+T細胞を媒介とした抗腫瘍免疫反応を弱めることをさらに示した42。これらの観察は、インターロイキン−17を生産するVδ1T細胞の腫瘍を促進する影響に関する最近の発見(ref.43、44)とともに、それらの用途に対する懸念を投げかけており、養子関係の細胞治療のために考慮されるかもしれないエフェクターVδ1+リンパ球の詳細な特性記述の必要を強調した。IL−4の免疫抑制性または阻害作用なしで、生体外のVδ2γδT細胞を増殖することができる方法への必要が明らかにある。
最後に、生体外のVδ2γδT細胞増殖することを目標とするいくつかの公表された方法は、通常、ウイルス感染した、あるいは形質転換細胞または細胞株、バクテリアおよび寄生生物の形式である自然または人工フィーダー細胞の存在を要求する。これらの増殖方法はより複雑で、微生物汚染をしがちで、臨床応用にはそれほど適していない。
発明の要約
本発明は、フィーダー細胞または微生物又はウイルス成分の使用の必要なしで、生体外でヒトVδ2TCRγδT細胞を増殖および分化させる新規な方法を提供する。最初に、発明者は、培養されたVδ2TCRγδT細胞のエクスパンジョンと純度のレベルを改善することを目的とする。培地中でこれらの細胞を増殖する、新規で、より効率的・より選択的な方法は、T細胞マイトージェン(T cell mitogen)およびIL−4が存在する状態、およびIL−2、IL−7およびIL−15がない状態で開発された。最後に、得られたVδ2TCRγδT細胞は、追加の生体外の最適化ステップを通じてより細胞毒性の表現型へ分化した。IL−4の除去、およびT細胞マイトージェンとIL−15、IL−2、あるいはIL−7の培地への追加の後、先に得られたVδ2TCRγδT細胞は炎症促進性のサイトカインを生成し、生体外で腫瘍細胞の死滅を媒介する、活性化ナチュラルキラー・レセプター(Natural Killer receptors:NKR)をハイ・レベルで発現した。重要なことには、ハツカネズミ中への注入に際して、分化したTCRγδT細胞はそれらの細胞毒性の表現型を維持し、腫瘍成長を生体内で阻害した。本明細書に記載された細胞培養方法は非常に確固としており、高度に再現可能で、大規模臨床応用に完全に適合する。それは、癌の養子免疫療法および様々な実験・治療および商用用途で使用される分化したVδ2TCRγδT細胞の十分な数を生成する。
従って、第1の態様では、本発明は、以下を含む、サンプル中のVδ2TCRγδT細胞を増殖し分化させる方法を提供する:
(1)インターロイキン4−様活性(interleukin-4-like activity)を有する少なくとも1つの成長因子、およびT細胞マイトージェンを含む第1の培地中のサンプル中の細胞を、インターロイキン15−様活性を有する成長因子の非存在下で培養すること;および
(2)インターロイキン4−様活性を有する成長因子の非存在下で、インターロイキン15−様活性を有する少なくとも1つの成長因子およびT細胞マイトージェンを含む第2の培地中で、ステップ(1)で得られた細胞を培養すること。
好ましくは、本発明は、以下を含む、サンプル中のVδ2TCRγδT細胞を増殖し分化させる方法を提供する:
(1)T細胞マイトージェンとインターロイキン4を含む第1の培地中のサンプル中の細胞を、インターロイキン15、インターロイキン2およびインターロイキン7の非存在下で培養すること;および
(2)インターロイキン4の非存在下で、T細胞マイトージェンとインターロイキン15を含む第2の培地中で、ステップ(1)で得られた細胞を培養すること。
新しく得られた方法(ここに詳述される)は、Vδ2TCRγδT細胞の、以前に未確認であった生物学の特性に基づき、これまでどこにも記載されていないものである。
本発明の詳細な記述
本発明は、Vδ2TCRγδT細胞の分離および選択的な生体外/体外エクスパンジョン(in vitro lex vivo expansion)および分化のための新規の方法、およびそれらの臨床応用に関する。発明者は、培地中の末梢血Vδ2TCRγδT細胞を増殖および分化させる(2−3週で)キャパシティーに関して、臨床グレードのアゴニスト抗体およびサイトカインの多数の組み合わせをテストした。TCRγδT細胞は、微生物の起源の分子およびフィーダー細胞がない培地中で分離され増殖した。発明者はそのVδ2TCRγδT細胞(ここでVδ2γδT細胞としても指定された)が、T細胞マイトージェンとインターロイキン4を含み、インターロイキン2、インターロイキン7およびインターロイキン15が非存在である第1の培地中でこれらの細胞を培養し、さらにこれらの細胞を、T細胞マイトージェンおよびインターロイキン15、インターロイキン2、あるいはインターロイキン7を含み、インターロイキン4が非存在であるサブ培地中で培養することにより、生体外で選択的に増殖できることを示した。他の重要な成長因子(たとえばインターフェロンγ、インターロイキン−21およびインターロイキン−1β)も1または両方の培地に加えられ、培養されたVδ2γδT細胞のエクスパンジョンと純度のレベルを増加させた。
第1の培地は、Vδ2γδT細胞(14日でのVδ1T細胞の8.000倍までの増加;表3)の選択的な生存およびエクスパンジョンを支援した。重要なことには、培養の第1の時期中のインターロイキン2、インターロイキン7およびインターロイキン15の非存在は、汚染物質細胞(TCRαβTおよびVδ2T細胞を含む)の飢餓およびアポトーシスに寄与した。それは決定的に生存をこれらのサイトカインに依存する。
最後に第2の培地中のIL−2、IL−7またはIL−15の存在、およびIL−4の非存在は、先に選択されたVδ2γδT細胞集団の分化を可能にした。生体外での増殖は、21日間の培養(表3および7)の後、合計数千倍になり、また細胞の合計の>90%に達した。この第2の培養ステップは抗腫瘍または抗ウイルスの治療の使用のためにより適切な表現型(phenotype)へ、細胞の生理学的性質を変化させるのに必要である。第2の培養ステップの後に得られた増殖されて分化したVδ2γδT PBLsは、ハイ・レベルの、NKp30およびNKp44(これらは正常細胞をターゲットとしていない一方、生体外でターゲットとする腫瘍細胞を媒介するためにT細胞受容体と相乗作用する)を含む活性化ナチュラルキラー・レセプター(NKR)をハイレベルで発現した。癌を持った免疫不全のハツカネズミ中への増殖されて分化したVδ2γδT PBL細胞の注入は、治療されていない動物と比較して、腫瘍成長を阻害し、多数の器官への腫瘍内転移を制限した。生化学・組織学の分析での治療に関連する毒性の証拠は見つからなかった。重要なことには、増殖されて分化したVδ2γδT PBLsは、同様の効率で健康なドナーおよび白血病患者の血液サンプルから得られた。最後に、本発明は、完全に産業および臨床応用に適合性である試薬および材料を使用して、細胞を分離し培養する方法を開示する。TCRγδT細胞は、臨床グレードの細胞選別機械(CliniMACS;Miltenyi Biotec,GmbH;Germany)の中で使用されることが適切なツーステップ・プロトコルの中で最初にソートされた。その後、細胞は血清遊離細胞培養メディア中で最小の操作で培養された。閉鎖系の、大規模およびガス浸透性のプラスチック細胞培養バッグが、開放培地プレートまたはフラスコの代わりに、レシピエントとして細胞培養に使用された。用いられた試薬および材料(あるいは等価な試薬および材料)は、すべて現在利用可能で、臨床グレードの品質で製造されるか、あるいは製造及び品質管理に関する基準(GMP)品質で、動物性の成分を含まないものが利用可能である。したがって、この方法によって生成された細胞は、様々な実験・治療および商用用途で使用することができる。
第1の態様では、本発明は、以下を含む、TCRγδT細胞またはその前駆物質を含むサンプルから、Vδ2TCRγδT細胞を増殖し分化させる方法を提供する:
(1)インターロイキン4−様活性がある少なくとも1つの成長因子、およびT細胞マイトージェンを含み、インターロイキン15−様活性がある成長因子が非存在の第1の培地中でサンプル中の細胞を培養すること;および
(2)ステップ(1)で得た細胞を、インターロイキン15−様活性がある少なくとも1つの成長因子、およびT細胞マイトージェンを含み、インターロイキン4−様活性がある成長因子が非存在の、第2の培地中で培養すること。
本発明の第1の態様の方法はVδ2TCRγδT細胞の増殖された細胞集団に帰着する。「増殖した」の用語は、最終生成物中の望まれたまたは標的とされた細胞の数が、最初または出発細胞集団の中のそれらの数より大きいことを意味する。
用語「T細胞マイトージェン」は、TCRシグナリングによってT細胞を刺激することができるあらゆる作用薬を意味し、たとえば植物レクチン、たとえばフィトヘマグルチニン(PHA)およびコンカナバリンA(ConA)、および非プラント起源のレクチン、T細胞を活性化する抗体、および他の非レクチン/非抗体有系分裂促進物質を含むが、これらに限定されない。好ましい抗体クローンとしては、抗CD3抗体、たとえばOKT−3およびUCHT−1クローン、抗TCRγδ抗体、たとえばB1およびIMMU510、または抗TCRVδ1抗体、たとえばδTCS1を含む。本発明のコンテキスト内では、抗体はモノクローナル抗体(mAbs)、ポリクローナル性抗体、抗体フラグメント(例えば、Fab、およびF(ab’)2)、単一鎖抗体、一本鎖抗体(ScFv)および組み換えにより生成された結合パートナーを含むものと理解される。1つの実施態様では、抗体は抗CD3モノクローナル抗体(mAb)である。他の有系分裂促進物質はホルボール12−ミリステート−13−酢酸塩(TPA)、その関連化合物(たとえばメゼレイン(mezerein))またはバクテリアの化合物(例えばブドウ球菌腸毒素A(SEA)および連鎖球菌プロテインA)を含む。T細胞マイトージェンは可溶性で、または不動化されることができる。1以上のT細胞マイトージェンを、本発明の方法の中で使用することができる。
本発明では、サイトカインの2つの別個のグループ、一方はインターロイキン4であり、他方はインターロイキン−15、インターロイキン2およびインターロイキン7であるものが、非常に特定の目的のために各培養ステップで使用されなくてはならず、培養されたVδ2γδT細胞に反対の作用を有する。Vδ2γδT細胞に対するIL−4およびIL−15/IL−2/IL−7の影響に関する本研究に基づいて、サイトカインのこれらの2つのグループは成長因子の2つのグループの代表的なメンバーであることは当該技術分野の当業者には明白であり、「インターロイキン4−様活性」または「インターロイキン15−様活性」を持っており、それは本発明の範囲の下で使用することができる。用語「インターロイキン4−様活性がある成長因子」は、培養中のVδ2γδT細胞に対して同様の生理的効果を促進するその能力に関して、IL−4と同じ活性を持つすべての化合物を意味し、非制限的に、IL−4およびIL−4ミメティックまたはIL−4のすべての機能的な相当物を含む。本発明に述べられているように、Vδ2γδT細胞に対してIL−4によって促進された生理的効果は、NKG2DとNCRの発現レベルの減少、細胞毒性の機能の抑制および改善された選択的な生存を含んでいる。Vδ2γδT細胞に対するIL−4の言及された活性のうちのいくつかは、別のグループによっても独立して報告された。その研究では、IL−4は特異的に炎症促進性のサイトカイン、たとえば活性化されたTCRγδT細胞からのIFN−γ、TNF−αの分泌を阻害した45
用語「インターロイキン15−様活性がある成長因子」は、培養中のVδ2γδT細胞に対して同様の生理的効果を促進するその能力に関して、IL−15と同じ活性を持つ全ての化合物を意味し、非制限的に、IL−15およびIL−15ミメティックまたはIL−2およびIL−7を含むIL−15の任意の機能的な相当物を含む。本発明に述べられていたように、培養されたVδ2γδT細胞に対するIL−15、IL−2およびIL−7によって促進された生理的効果は、本質的に等価だった。すなわち、NKG2DおよびNCR(NKp30とNKp44)の発現レベルのアップレギュレーションを含む、より細胞毒性の表現型への細胞分化の誘導は、炎症促進性のサイトカイン(たとえばIFN−γ)の抗腫瘍の細胞毒性の機能を増加し、および増加した生産を与えた。
用語「インターロイキン15、インターロイキン2およびインターロイキン7の非存在」および「インターロイキン4の非存在」は、培地中のこれらのサイトカインの完全な非存在だけでなく、それらが標的細胞の測定可能な反応や生理的な効力を起こすことができず、このように実際的な目的には不在であると考えることができるような低い濃度水準でのそのようなサイトカインの使用を含んでいる。更に、「標的細胞の測定可能な生理的な結果」は、細胞の生理的な状態の、本発明の範囲内の、および標準定義による任意の測定可能な変化を指す。例えば、細胞の生理的な状態の変化は、それらの活性化状態(早期活性化細胞マーカCD69の発現レベルのアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションによって認識された)の変化によって検知することができる;または、そのようなサイトカインとの接触の数時間または数日後に、それらの分化状態(NKG2DまたはNCRのアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションによって認識された)の変化によって検知される。CFSE染色、または当該技術分野で公知の他の技術によって測定されるように、測定可能な生理的な結果は細胞の増殖速度の変化であることができる。IL−2、IL−7、IL−15成長因子または機能的に同様の成長因子によって、第1培地中で培養された細胞が機能的に適切な刺激を受け取ってはならないことは全ての当業者に明白に違いない。さらに、第2の培地中の細胞はIL−4成長因子または機能的に同様の成長因子によって機能的に適切な刺激を受け取ってはならない。好ましくは、これらのサイトカインは、2ナノグラム/mlを超える最終濃度で細胞培養培地の中にあってはならない;より好ましくは1ナノグラム/ml以下、より好ましくは0.1ナノグラム/ml以下、より好ましくは、それらは存在しない。
好ましくは、本発明は、以下を含む、サンプル中のVδ2−γδT細胞を増殖させ、分化させる方法を提供する:
(1)T細胞マイトージェンとインターロイキン4を含み、インターロイキン15、インターロイキン2およびインターロイキン7が非存在である第1の培地中で、サンプル中の細胞を培養すること;および
(2)インターロイキン4の非存在下で、T細胞マイトージェンとインターロイキン15を含む第2の培地中で、ステップ(1)で得られた細胞を培養すること。
別の実施態様では、本発明は、以下を含む、サンプル中のVδ2−γδT細胞を増殖させ、分化させる方法を提供する:
(1)T細胞マイトージェンとインターロイキン4を含み、インターロイキン15、インターロイキン2およびインターロイキン7が非存在である第1の培地中で、サンプル中の細胞を培養すること;および
(2)インターロイキン4の非存在下で、T細胞マイトージェンとインターロイキン2を含む第2の培地中で、ステップ(1)で得られた細胞を培養すること。
さらに、別の実施態様では、本発明は、以下を含む、サンプル中のVδ2−γδT細胞を増殖させ、分化させる方法を提供する:
(1)T細胞マイトージェンとインターロイキン4を含み、インターロイキン15、インターロイキン2およびインターロイキン7が非存在である第1の培地中で、サンプル中の細胞を培養すること;および
(2)インターロイキン4の非存在下で、T細胞マイトージェンとインターロイキン7を含む第2の培地中で、ステップ(1)で得られた細胞を培養すること。
第1または第2培地、または両方の培地は、Vδ2γδT細胞の成長およびエクスパンジョンを助けることができる他の成分をさらに含んでいてもよい。加えられることができる他の成分の例としては、非制限的に、血漿、血清、純粋なタンパク質(たとえばアルブミン)、脂質源(たとえば低密度リポタンパク質(LDL))、ビタミン、アミノ酸、ステロイド、および細胞増殖および/または生存を支援するかまたは促進する他のサプリメントが挙げられる。
第1または第2の培地、あるいは、両方の培地はさらに他の成長因子、たとえばVδ2−γδT細胞のエクスパンジョンをさらに高めることができるサイトカインを含むことができる。そのようなサイトカインの例としては以下のものを含むが、これらに制限されない。(i) インターフェロン−γ、およびインターフェロン−γ−様活性のある任意の成長因子、(ii)インターロイキン−21、およびインターロイキン−21−様活性のある任意の成長因子、並びに(iii)IL−1β、およびインターロイキン−1β−様活性のある任意の成長因子。加えることができる他の成長因子の例は、共同刺激生分子(たとえばヒト抗SLAM抗体)、CD27の任意の可溶性のリガンドまたはCD7の任意の可溶性のリガンドを含んでいる。これらの成長因子のどんな組み合わせも、第1または第2の培地、または両方のメディアに含まれることができる。
用語「インターフェロン−γ−様活性のある成長因子」は、培地中のVδ2−γδT細胞の生存または増殖をプロモートする能力に関して、IFN−γと同じ活性を有する全ての化合物を意味し、非制限的に、IFN−γおよびIFN−γミメティック、あるいはIFN−γの任意の機能的な相当物を含む。
用語「インターロイキン−21−様活性がある成長因子」は、培地中のVδ2−γδT細胞の生存または増殖をプロモートする能力に関して、IL−21と同じ活性を有する全ての化合物を意味し、非制限的に、IL−21およびIL−21ミメティック、あるいはIL−21の任意の機能的な相当物を含む。
用語「インターロイキン−1β−様活性がある成長因子」は、培地中のVδ2γδT細胞の生存または増殖をプロモートする能力に関して、IL−1βと同じ活性を有する全ての化合物を意味し、非制限的に、IL−1βおよびIL−1βミメティック、あるいはIL−1βの任意の機能的な相当物を含む。
特に、発明者は、第1または第2の培地、または両方の培地へのインターフェロン−γ−様活性のある成長因子の添加は、1つの成長因子を使用した場合と比較してVδ2γδT細胞の高められたエクスパンジョンに帰着することを見いだした。
従って、1つの実施態様では、本発明の第1の態様の方法は次のものを含む:
(1)T細胞マイトージェン、インターロイキン4およびインターフェロン−γを含み、インターロイキン2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15を含まない第1の培地中でのサンプル中の細胞を培養すること;および
(2)ステップ(1)で得られた細胞を、T細胞マイトージェン、インターロイキン−15およびインターフェロン−γを含み、インターロイキン−4を含まない第2の培地中で増殖し、Vδ2γδT細胞を増殖し、分化させること。
好ましくはIFN−γ−様活性を有する成長因子は、約1から約1000ナノグラム/mlの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約2から約500ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約20から約200ナノグラム/mlまでの量で存在する。最も好ましくは、第2の培地はIFN−γ−様活性を有する成長因子、たとえばIFN−γを約70ナノグラム/mLで含む。
発明者は、発明者は、第1または第2の培地、または両方の培地への、インターフェロン−γ−様活性のある第2の成長因子、およびインターロイキン−21−様活性がある第3の成長因子の添加は、1つまたは2つの成長因子を使用した場合と比較してVδ2γδT細胞の高められたエクスパンジョンに帰着することを見いだした。
従って、1つの実施態様では、本発明の第1の態様の方法は次のものを含む:
(1)T細胞マイトージェン、インターロイキン−4、インターフェロン−γおよびインターロイキン−21を含み、インターロイキン−2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15を含まない第1の培地中でサンプル中の細胞を培養すること:および
(2)ステップ(1)で得られた細胞を、T細胞マイトージェン、インターロイキン−15およびインターフェロン−γを含み、インターロイキン−4を含まない第2の培地中で培養し、Vδ2γδT細胞を増殖し、分化させること。
好ましくは、IL−21−様活性のある成長因子は、約1から約500ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約2から約200ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約5から約100ナノグラム/mlまでの量で存在する。最も好ましくは、第2の培地はIL−21−様活性のある成長因子、たとえばIL−21を約15ナノグラム/mLで含む。
発明者は、IFN−γ−様活性のある第2の成長因子、IL−21−様活性がある第3の成長因子、およびIL−1β−様活性がある第4の成長因子の、第1または第2の培地、または両方の培地への添加は、1つ、2つのまたは3つの成長因子を使用して得られたものと比較して、Vδ2γδT細胞の高められたエクスパンジョンに帰着することを見いだした。
従って、1つの実施態様では、本発明の第1の態様の方法は次のものを含む:
(1)T細胞マイトージェン、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、インターロイキン−21、およびインターロイキン−1βを含み、インターロイキン−2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15を含まない第1の培地中でサンプル中の細胞を培養すること:および
(2)ステップ(1)で得られた細胞を、T細胞マイトージェン、インターロイキン−15、インターロイキン−γおよびインターフェロン−21を含み、インターロイキン−4を含まない第2の培地中で培養し、Vδ2−γδT細胞を増殖すること。
好ましくはIL−1β−様活性がある成長因子は、約1から約500ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約2から約200ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約5から約100ナノグラム/mlまでの量で存在する。最も好ましくは、第2の培地はIL−1β−様活性がある成長因子、たとえばIL−1βを、約15ナノグラム/mLで含む。
発明者は、第1または第2の培地、または両方の培地への共同刺激的な分子の追加は、そのような分子を使用せずに得たエクスパンジョンと比較して、Vδ2γδT細胞の高められたエクスパンジョンに帰着することを見いだした。
従って、1つの実施態様では、本発明の第1の態様の方法は次のものを含む:
(1)T細胞マイトージェン、インターロイキン−4、CD27の任意の分子リガンド、SLAMの任意の分子リガンド、またはCD7レセプターの任意の分子リガンドを含み、インターロイキン−2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15を含まない第1の培地中でサンプル中の細胞を培養すること:および
(2)ステップ(1)で得られた細胞を、T細胞マイトージェン、およびインターロイキン−15を含み、インターロイキン−4を含まない第2の培地中で培養し、Vδ2γδT細胞を増殖すること。
用語「分子リガンド」は、特定の目標レセプターと結合するあらゆる分子または化合物を意味する。特に、発明者は、CD27の可溶性のリガンド、CD7の可溶性のリガンドまたはSLAMの可溶性のリガンドの追加は、Vδ2γδT細胞の高められたエクスパンジョンに帰着することを見いだした。これらの可溶性のリガンドは、これらの分子のレセプターのそれぞれの機能的なアゴニストを構成する。また、これらのレセプターに結合するすべての同様なアゴニストは、例えばアゴニスティック抗体、たとえばヒト抗SLAM抗体、ヒト抗CD27抗体およびヒト抗CD7抗体は、Vδ2γδT細胞に対して同じ影響を引き起こすことができる。
1以上の二次培養ステップは培養期間内に行なうことができる。例えば、先に記述された二次培養ステップの各々は、さらに二次培養ステップ(1a)、(1b)、(2a)および(2b)に分割することができる。述べられた方法に従い、成分の異なる組み合わせを使用することができる。
従って、1つの実施態様では、本発明の第1の態様の方法は次のものを含む:
(1)T細胞マイトージェン、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、インターロイキン−1βおよびインターロイキン−21を含み、インターロイキン−2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15を含まない第1の培地中でサンプル中の細胞を培養すること:および
(2a)ステップ(1)で得られた細胞を、T細胞マイトージェン、インターロイキン−15およびインターロイキン−21を含み、インターロイキン−4を含まない第2の培地中で培養すること;および
(2b)ステップ(2a)で得られた細胞を、T細胞マイトージェン、インターロイキン−15およびインターロイキン−γを含み、インターロイキン−4を含まない第3の培地中で培養し、Vδ2γδT細胞を増殖すること。
別の実施態様では、本発明の第1の態様の方法は次のものを含む:
(1a)T細胞マイトージェン、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、およびインターロイキン−21を含み、インターロイキン−2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15を含まない第1の培地中でサンプル中の細胞を培養すること:および
(1b)T細胞マイトージェン、インターロイキン−4、インターフェロン−γ、およびインターロイキン−1βを含み、インターロイキン−2、インターロイキン−7およびインターロイキン−15を含まない第2の培地中でサンプル(1a)で得られた細胞を培養すること:および
(2)ステップ(1b)で得られた細胞を、T細胞マイトージェン、およびインターロイキン−15を含み、インターロイキン−4を含まない第3の培地中で培養し、Vδ2γδT細胞を増殖すること。
本発明の方法によって得られたTCRγδT細胞は、様々な実験・治療および商用用途で使用することができる。非制限的に、これはそのような細胞の引き続く遺伝子変化または遺伝編集を含み、たとえばそれらの治療の可能性を改善することを目的とするものである。例えば、これらの細胞上のキメラ的な抗原リセプター(chimeric antigen receptor:CAR)またはTCRの発現によるTCRγδT細胞の特異性をリダイレクトすることを目的とする。CAR発現は、遺伝物質の挿入のためのTCRγδ細胞の電気穿孔、またはウイルス・ベクター(たとえば希望の遺伝物質を含んでいるレンチウイルスまたはレトロウイルス)をこれらの細胞に感染させることによって引き起こされる場合がある。そのような遺伝編集は、ホーミング、サイトカイン生産、リサイクルキリング(recycle killing)、および/または改良されたエングラフトメント(engraftment)によりTCRγδT細胞の潜在能を改善することができる。
本発明は、培養中のVδ2−TCRγδT細胞を選択的に増殖するのための新規な方法を提供する。本発明の第1の態様の方法は、サンプルに対して実行される。このサンプルは「出発サンプル」とも呼ばれる。方法は分画されていないサンプル、またはTCRγδT細胞が富化されたサンプルのいずれかを使用することができる。
サンプルは非制限的に、血液、骨髄、リンパ組織、上皮、胸腺、肝臓、ひ臓、ガン組織、リンパ節組織、感染した組織、胎児の組織およびそれらのフラクションまたは、富化された部分を含む、TCRγδT細胞またはそれらの前駆物質を含む任意のサンプルであることができる。サンプルは、好ましくは被膜形成細胞、白血球除去血輸血生成物、末梢血単核細胞(PBMCs)および低密度単核細胞(LDMC)を含む、末梢血または臍帯血、又はそれらのフラクションを含む血液である。いくつかの実施態様では、サンプルはヒト血液またはそのフラクションである。細胞は、密度勾配遠心分離のような当該技術分野で既知の技術を使用して、血液のサンプルから得られることができる。例えば、全血はFicoll−Hypaque(登録商標)の等しい体積上に層にされ、室温で15−30分間400xgで遠心分離されることができる。インターフェース材料は低密度単核細胞を含むだろう。これは培地中で集められ洗うことができ、そして、室温で10分間200xgで遠心分離機にかけることができる。
分離されたかまたは精製されていないTCRγδT細胞は、血清または血漿が存在する状態で、AIM−V(登録商標)、RPMI 1640、OPTMIZER CTS(登録商標)(Gibco,Life Technologies)、EXVIVO−10、EXVIVO−15またはEXVIVO−20(Lonza)のような、任意の適当な哺乳動物細胞培地中で培養するか、維持することができる。細胞は、たとえばVueLife(登録商標)臨床グレードのガス浸透性の細胞培養静電気シールドバッグ(Saint Gobain)、またはMiltenyi Biotecの臨床グレードの細胞培養バッグに転送することができる。細胞バッグは細胞を含み、培地は、暗やみの中で37℃および5%のCOでインキュベータに置くことができる。
サンプルまたはそのフラクション(たとえばPBMCs)を第1培地中で培養する前に、サンプルまたはそのフラクションはある細胞タイプには富化され、および/または、他の細胞タイプについて消耗されることができる。特に、サンプルまたはそのフラクションは、T細胞が富化されるか、またはTCRγδT細胞が富化されるか、あるいはTCRαβT細胞を消耗(deplete)するか、あるいは非TCRγδT細胞を消耗することができる。好ましい実施態様では、サンプルは、最初にTCRαβT細胞を消耗し、次に、CD3+細胞が富化される。
サンプルは当該技術分野で既知の技術を使用して、特定の細胞タイプに富化されるか消耗されてもよい。1つの実施態様では、特定の表現型の細胞は、サンプルまたはそのフラクションの、消耗される細胞上の特定の分子と結合する抗体を含む抗体カクテルでの培養により消耗されることができる。好ましくは、カクテル中の抗体は、これらの細胞が磁気カラムを通過することを強いられる場合に、磁気的に標的細胞を消耗するか富化するために使用することができる磁気微小ビーズと組み合わされる。
一旦サンプル中の細胞が分画され富化されたならば、もし望まれれば、細胞は、インターロイキン15−様活性がある成長因子(たとえばインターロイキン15、インターロイキン2およびインターロイキン7)がない状態で、インターロイキン4−様活性を持っている少なくとも1つの成長因子(たとえばインターロイキン4)、およびT細胞マイトージェンを含む第1の培地中で培養される。
好ましくは、第1の培地中のT細胞マイトージェンは、約10から約5000ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、T細胞マイトージェンは、約20から約2000年ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、T細胞マイトージェンは、約50から約1000ナノグラム/mlまでの量で存在する。最も好ましくは、メディアは70ナノグラム/mLのT細胞マイトージェンを含む。
好ましくは、インターロイキン4−様活性がある成長因子は、約1から約1000ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約5から約500ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約20から約200ナノグラム/mlまでの量で存在する。最も好ましくは、メディアは、インターロイキン4−様活性のある成長因子(たとえばIL−4)を100ナノグラム/mLで含む。
細胞は、約2日から約21日までの期間で第1の培地中で好ましくは培養される。より好ましくは、約3日から約14日までである。より好ましくは約4日から8日までである。
第1培地中の培養に続いて、細胞は、T細胞マイトージェンおよびインターロイキン15−様活性がある少なくとも1つの成長因子、たとえばIL−15、IL−2またはIL−7を含み、インターロイキン4−様活性がある成長因子、たとえばIL−4のない第2の培地中で二次培養される。例えば、細胞がIL−15およびIL−4の両方が存在する状態で二次培養される場合、増殖は継続する。しかし、細胞の生存率は減少する。また、細胞表面にある重要なNKレセプター(たとえばNKG2D、NKp30およびNKp44)は、細胞の内部に吸収される。従って、これらのレセプターは、もはや腫瘍細胞上に発現されたそれらのリガンドに結合することができない。それはこれらの細胞の抗腫瘍細胞毒性活性を低減する。
二次培養ステップは、ステップ1で得られた細胞の新しい培地での培養である。これは、第1培地への新鮮な培地の追加を通じて達成することができ、好ましくは第1の培地部分は除去される。細胞をデカントすることおよび/または遠心分離機にかけることにより第1の培地部分を除去し、第2の培地中に細胞を再懸濁することによりできる。好ましくは、二次培養ステップは、少なくとも第1の培地の3/4の除去を含んでいる。インターロイキン4−様活性がある成長因子が二次培養ステップの間に取り除かれることが、Vδ2γδT細胞のエクスパンジョンおよび分化にとって重要であるので、二次培養ステップが行なわれるべきである。好ましくは、第2の培地では、T細胞マイトージェンは、約0.1から約50μg/mlまでの量で存在する。より好ましくは、T細胞マイトージェンは、約0.3から約10μg/mlまでの量で存在する。より好ましくは、T細胞マイトージェンは、約0.5から約5μg/mlまでの量で存在する。最も好ましくは、培地は、T細胞マイトージェンを1μg/mLで含む。
好ましくは、インターロイキン15−様活性がある成長因子(たとえばIL−15、IL−2またはIL−7)は、約1から約1000ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約2から約500ナノグラム/mlまでの量で存在する。より好ましくは、この成長因子は、約20から約200ナノグラム/mlまでの量で存在する。最も好ましくは、第2の培地は、インターロイキン15−様活性がある成長因子(たとえばIL−15、IL−2またはIL−7)を約70ナノグラム/mLで含む。
細胞は、好ましくは約2日から約30日までの期間で第2の培地中で培養される。より好ましくは約5日から約21日まで、さらに好ましくは約10日から15日までである。
好ましくは、本発明の第1の態様では、第1および第2の培地の両方は血清または血漿で補われる。第1および第2の培地の血漿の量は、体積で好ましくは約0.5%から約25%まで、例えば、体積で約2%から約20%まで、または体積で約2.5から約10%、たとえば約5体積%である。血清または血漿は、別の哺乳類の種由来のヒト末梢血、臍帯血または血液を含み、これらに限定されない任意の源から得ることができる。血漿は一人のドナーからか、または数人のドナーから得られたものでもよい。自己由来のTCRγδT細胞が臨床的に使用されることになっている場合、つまり、元のサンプルが得られたのと同じ患者に再注入される場合、その患者への危険な生成物(例えばウイルス)の導入を回避するために同様に(つまり同じ患者からの)自己由来の血漿を使用することが望ましい。血漿は患者への動物由来物の適用を回避するのに人間由来のものであるべきである。
本発明の第1の態様の方法によって得られたTCRγδT細胞は、蛍光活性化細胞分類、免疫磁気的分離法、アフィニティカム・クロマトグラフィー、密度勾配遠心分離および細胞パンニングを含む、当該技術分野で既知の技術を使用して、最終の培地中にある他の細胞から分離することができる。
本発明の第1の態様の方法によって得られたTCRγδT細胞も、使用できる。従って、発明者は、TCRγδT細胞の細胞調製について記述する。
第2の態様では、本発明は、本発明の第1の態様の方法によって調製されたTCRγδT細胞が富化された細胞調製を提供する。
第3の態様では、本発明は、細胞の合計の80%以上がTCRγδT細胞であることを特徴とするTCRγδT細胞が富化された細胞調製を提供する。
好ましくは、本発明の第2および第3の態様では、TCRγδT細胞は富化された集団中の細胞の合計の80%以上を構成し、より好ましくは90%以上、、最も好ましくは95%以上を構成する。本発明の第1および第2の態様によって得られたTCRγδT細胞は、全ての用途で使用されてもよい。TCRγδT細胞は伝染性の病原体に対する第1の防衛線であると思われる。さらに、TCRγδT細胞は、B細胞リンパ腫、肉腫および癌を含む様々な起源の形質転換細胞に対する内因性の細胞崩壊の活性を有する。その結果、本発明の方法によって生体外で培養して得られたTCRγδT細胞は、免疫抑制に起因する感染、癌または疾病の治療または予防のために患者へ注入することができる。
従って、第4の態様は、本発明は免疫反応を調整する方法を提供する。この方法は、本発明の第1または第2の態様の方法によって調製された、あるいは本発明の第2または第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδT細胞の有効な量を、必要とする動物に適用することを含む。
用語「有効な量」は、希望の結果を達成するのに必要な期間の間に投与された際に、有効な量をいう。
ここに使用されるような用語「動物」は、動物界の全メンバーを含んでいる。好ましくは、動物は哺乳動物であり、より好ましくはヒトである。
第5の態様は、本発明は感染を治療する方法を提供する。この方法は、本発明の第1または第2の態様の方法によって調製された、あるいは本発明の第2または第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδT細胞の有効な量を、必要とする動物に適用することを含む。
治療されることができる感染の例としては、非制限的に、細菌感染(たとえばミコバクテリア(例えば結核)によって引き起こされたもの)、ウイルス感染(たとえば単純性疱疹ウィルス(HSV)、ヒト免疫不全ウィルス(HIV)または肝炎ウイルスによって引き起こされたもの)、および寄生虫感染(たとえば変形体(例えばマラリア)によって引き起こされたもの)を含む。
第6の態様では、本発明は癌を治療する方法を提供する。この方法は、本発明の第1または第2の態様の方法によって調製された、あるいは本発明の第2または第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδT細胞の有効な量を、必要とする動物に適用することを含む。
治療することができる癌の例としては、非制限的に、慢性リンパ球性白血病、慢性骨髄性白血病、急性骨髄性白血病、急性リンパ芽球性白血病およびT細胞とB細胞の白血病を含む白血病、リンパ腫(ホジキンおよび非ホジキン)、リンパ増殖性障害、形質細胞腫、組織球腫、黒色腫、腺腫、肉腫、健全な組織、低酸素性の腫瘍、りん状細胞癌、尿生殖器の癌(頚部および膀胱癌)、造血器癌、頭頸部癌および神経系癌の癌を含む。
1つの実施態様では、治療される癌は慢性リンパ球性白血病である。そのような実施態様では、PBMCsは、慢性リンパ球性白血病(CLL)の患者から得ることができる。TCRγδT細胞を培養し増殖した後に、増殖された細胞は癌のCLL細胞を有意に含まず、それらを患者に再注入するのに適合させる。本発明のこれらの態様は、免疫反応を調整する方法、感染を治療する方法、または癌の治療方法での使用のための、第1の方法または本発明の第2の態様によって得られたか、第2または本発明の第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδT細胞に及ぶ。本発明は、さらに第1の方法または本発明の第2の態様によって得られたか、第2または本発明の第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδT細胞の、免疫反応の調整、感染の治療、または癌の治療のための医薬品の製造のための使用を含む。
本発明によって得られたTCRγδT細胞は、さらに例えば、細胞の機能を検討し解明するために実験モデルの中で使用することができる。さらに、これらの細胞は、TCRγδT細胞によって認識された抗原/エピトープの同定へ企図された研究およびワクチン剤のデザインおよび開発に使用されることができる。
従って、第7の態様では、本発明は、さらに第1の態様の方法または本発明の第2の態様によって得られたか、本発明の第2または第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδ+T細胞の有効な量を必要な動物に適用することを含む、動物に予防注射をする方法を提供する。そのようなワクチンは、感染症または癌にかかる高い危険を持った、免疫無防備の患者または個人に与えることができる。
本発明のこの態様は、さらに本発明の第1の態様によって調製されたか、第2または本発明の第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδT細胞のワクチンの製造のための使用、および本発明の第1の態様の方法によって調製されたか、本発明の第2または第3の態様による細胞調製から得られたTCRγδT細胞の動物に予防注射をする方法での使用まで及ぶ。
本発明により得られたTCRγδT細胞は、上記治療、実験または、商用用途に直ちに使用されることができ、または細胞は後日の使用のために凍結保存されることができる。
本発明の第2および引き続く態様での好ましい特徴は、本発明の第1の態様のために記載されたものが準用される。本発明の他の特徴および利点はこの詳細な記述から明白になる。しかしながら、詳細な説明および具体的な例は、本発明の好ましい実施態様を示すが、これらは例示のためのみに記載され、様々な変更および改良は当業者には詳細な記述から明白になるであろう。
本発明は、以前にこの分野に述べられていた他の発明とは完全に異なる。特許出願、PCT/CA1999/001024(WO/2000/026347; 出願日04.11.1999)は、TCRγδT細胞の生産のための方法について記述する。この方法は2ステップを含んでいる。出発サンプル中のTCRγδT細胞は、T細胞マイトージェンおよび少なくとも2つのサイトカイン、好ましくはインターロイキン2およびインターロイキン4を含む第1の培地中で培養される。その後、第1ステップで得られた細胞は、少なくとも2つのサイトカイン、好ましくはインターロイキン2とインターロイキン4を含む第2の培地中で培養される。重要なことには、各ステップで使用されるサイトカインは、同じか異なることができる。対照的に、本発明は、培養中のVδ2γδT細胞を選択的に増殖し、分化させる2ステップの方法を開示する。ここで第1および第2の培養ステップは、互いに必ず異なる。第一ステップは、IL−4−様活性を有する成長因子(好ましくはインターロイキン4)およびT細胞マイトージェンを含み、インターロイキン2、インターロイキン7およびインターロイキン15がない培地中で、出発サンプル中のTCRγδT細胞を培養することを含む。本発明では、IL−4およびIL−2(あるいはIL−7またはIL−15)が、各培養ステップで非常に特異的な機能を発揮し、反対の活性があることが明白に実証された。第1培地は、IL−4−様活性を有する成長因子を含み、それは(IL−2/IL−7/IL−15−様)成長因子と混合されず、そうでなければ細胞の生存率と増殖は減少するだろう。また、予期された細胞生成物は生産されないだろう。第1細胞培養ステップは、例外的な短期間で多数倍にTCRγδT細胞を増殖するために使用され、Vδ2γδT細胞が高度に富化された細胞生成物を生成する。実際、IL−2/IL−7/IL−15−様成長因子の培地中の非存在は、この革新なしでは除去されない多くの不純物(他の細胞タイプ)の消失を許容する。それらがインターロイキン2/−15/−7−様の成長因子と接触していないので、増殖されたVδ2−γδT細胞はほとんど分化していない状態である。その後、より細胞毒性・より炎症促進性の表現型の方へ細胞を分化させるために、第1ステップで得られたVδ2γδT細胞は、インターロイキン4−様活性がある成長因子がない状態で、インターロイキン15−様活性がある成長因子とT細胞マイトージェンを含む第2の培地において培養されなければならない。再び、第2の培地中のIL−4の存在が細胞の生存率および細胞毒性の機能を減少させるので、これらの異なる成長因子が混合されないことは重大である。第2の培養ステップはさらに培養中のVδ2γδT細胞をさらに増殖させ、また多くの治療目的に使用することができる特殊な細胞生成物を生成して、よりよい作動細胞(effector cells)を作る。US出願番号2003/0157060 A1(US特許10239854):出願日03.04.2000は、培養により増殖するTCRγδT細胞のための別の方法について記述する。この方法も2ステップを含んでいる。ここで出発サンプル中のTCRγδ+T細胞は、(1)T細胞マイトージェン、(2)インターロイキン2−様活性がある成長因子、および(3)インターロイキン7−様活性がある成長因子を含む第1の培地中で培養される。その後、第1ステップで得られた細胞は、(1)インターロイキン2−様活性がある成長因子、および(2)インターロイキン7−様活性を持っている成長因子を含む第2の培地中で培養され、TCRγδ+T細胞を増殖する。
対照的に、2つの培地は別個の目的に役立つので、2つの培養ステップは必ず異なるので、本発明は異なる。本発明は、明白に既に説明されていた理由により、第1培養ステップに対してインターロイキン2−様活性またはインターロイキン7−様活性を持っている成長因子の使用を除外する(上記参照)。本発明は第1のおよび/または第2の培地中での異なる成長因子の存在について記述するが、たとえば、インターフェロン−γ、IL−1βおよびIL−21のようなサイトカインをはじめとする、これらのサイトカインは、Vδ2γδT細胞にそれらが及ぼす生理的効果が非常に異なるので、インターロイキン2−様またはインターロイキン7−様活性を持つと考えられない。例えば、インターフェロンγ、IL−1βおよびIL−21が存在し、IL−2、IL−7およびIL−15が非存在の状態で培養された細胞は、それらの十分な細胞毒性の機能および分化した状態を得ることができなかった。したがって、インターフェロン−γ、IL−1βおよびIL−21は、培養されたVδ2γδT細胞に対して、IL−2、IL−7およびIL−15によって引き起こされた高い炎症促進性の結果を模倣することができなかった(表2)。これらのサイトカインのうちのいくつか、たとえばインターフェロン−γおよびIL−1βは、サイトカインの構造上異なるファミリーに属する。
本発明は今、次の例および図を参照して記述される。
図1は、磁気活性化された細胞選別(MACS)前後の、健康なドナーから集められた末梢血サンプル中のTCRγδT PBLsのパーセンテージを示す。新鮮な末梢血の50−150mlが健康なボランティアから得られ、PBS(Invitrogen Gibco)で1:1比率(体積対体積)で薄められた。また1.500毎分回転数および25℃で35分間、1:3(3部の薄められた血液と1部のフィコール)の体積比中でFicoll−Paque(Histopaque−1077;Sigma−Aldrich)中で遠心分離機にかけられた。単核細胞(PBMCs)を含む中間層が集められ洗われた(PBSの中で)。合計のTCRγδT細胞は、磁気微小ビーズと結合された抗TCRγδmAbで標識付けされ、TCRγδT細胞は、磁気カラム(Miltenyi Biotec,German)で分離された(75%の純度以上に)。細胞は次の蛍光性のモノクローナル抗体で標識付けされた:抗CD3−PerCP−Cy5.5(Biolegend;cloneSK7);抗−TCRVδ1−APC;(Miltenyi Biotec、clone REA173)抗マウスIgG1κ−APCアイソタイプCtrl(Miltenyi Biotec;cloneIS5−21F5)。細胞はFortessa IIフローサイトメーター(BD Biosciences)上で分析された。6つの独立した実験の代表的結果を示す。
図2は、2ステップのMACS選別手続きの前後の、先に選ばれた健康なドナーから集められた末梢血サンプル中のTCRγδT PBLsのパーセンテージを示す。新鮮な末梢血の50−150mlが健康なボランティアから得られ、PBS(Invitrogen Gibco)で1:1比率(体積対体積)で薄められた。また1.500毎分回転数および25℃で35分間、1:3(3部の薄められた血液と1部のフィコール)の体積比中でFicoll−Paque(Histopaque−1077;Sigma−Aldrich)中で遠心分離機にかけられた。単核細胞(PBMCs)を含んでいる中間層は集められ洗われた(PBSの中で)。その後、望まれないTCRαβTリンパ球は、ビオチン(Miltenyi Biotec Ref#701−48,clone BW242/412)に結合した、ネズミ科の抗ヒトTCRαβモノクローナル抗体(mAb)が存在する状態でインキュベーションによって標識付けされた。その後、細胞は、磁気微小ビーズ(Miltenyi Biotec Ref#173−01)に結合されたネズミ科の抗ビオチンmAbで再び標識付けされた。最後に、細胞懸濁液は磁気カラム(Miltenyi Biotec,Germany)にロードされた。TCRαβTリンパ球は磁気的に消耗された(そして廃棄された)。それらのうちのほとんどはTCRγδT細胞である、残りの細胞集団の中にあるCD3+細胞は、超常磁性の鉄デキストラン粒子状物質に結合した、ネズミ科の抗ヒトCD3 mAb(Miltenyi Biotec Ref#273−01、CD3epsilon鎖上に位置するエピトープをターゲットとした、clone OKT−3)で標識付けされた。細胞は磁気MACS分離カラムにロードされた。また、CD3細胞は成功裏に選択された(純粋にされた)。細胞はTCRγδ、CD3、TCRVδ1およびTCRVδ2マーカーについて染色され、Fortessa IIフローサイトメーター(BD Biosciences)で分析した。6つの独立した実験の代表的結果を示す。
図3は、試験された培養条件の要約を示す。A−C.健康なドナーからのTCRγδ PBLsは先に記載されたようにMACSによって分離され、37℃および5%のCOで、5%のヒト血清、1mM L−グルタミンで補われた完全培地(Optmizer CTS、GIBCO)中で、100万個の細胞/mlで96−ウエルプレート中で培養した。細胞は、複数ウエルに等しく分配され、抗CD3 mAbおよびIL−4、さらにIL−2、IL−7、IL−15またはIFN−γの様々な濃度で補足したの3つの固定の組み合わせが存在する状態で培養された。同じ成長因子で補われた新鮮なメディアが5−6日ごとに加えられた。培養期間の終わりに、細胞が数えられた。また、細胞表現型は流動細胞計測法によって分析された。成長因子はそれぞれ、500ナノグラム/mlから0.1ナノグラム/mlまで階段希釈で別々に使用された。グラフは、各サイトカイン(IL−2、IL−7、IL−15およびIFN−γ)について、得られた最良の培養条件(つまりVδ1細胞の中で最も高い倍率のエクスパンジョン)を示す。対照試料はIL−4および抗CD3 mAbのみを含んでいた。D. 合計のCD3 PBLsは、同じドナーの末梢血から抗ヒトCD3 mAb(常磁性のビーズと組み合わされた)でMACSによって分離され培養され、先に記載されたように分析した。3つの技術的繰り返しの±SDの平均を示す。統計分析はGraphpad−Prism ソフトウェアを使用して行なわれた。亜集団間の違いはステューデントt検定を使用して、評価され、有意の場合には、*P<.05;**P<.01;および***P<.001として、図中に示される。
図4は、15日間生体外の培養前後のVδ1T PBLsのパーセンテージを示す。健康なドナーからのTCRγδ PBLsは先に記載されたようにMACSによって分離され、200ナノグラム/mlのIFN−γ、1μg/mlのα−CD3、および100ナノグラム/mlのIL−4が存在する状態で培養された。成長因子の同じ組み合わせを含む新鮮なメディアが5−6日ごとに加えられた。15日目でのFACSプロット分析を示す。3つの独立した実験の代表的結果を示す。
図5は、試験された細胞培養メディアのパネルを示す。健康なドナーからのTCRγδT PBLsは先に記載されたようにMACSによって分離され、異なる市販の血清なしの臨床グレードの細胞培養メディア中で培養された。細胞は、70ナノグラム/mlのIFN−γ、1μg/mlのα−CD3、および100ナノグラム/mlのIL−4が存在する状態で第1の培地において培養された。次いで100ナノグラム/mlのIL−15および2μg/mlの抗CD3 mAb(IL−4の非存在中の)が存在する状態で第2の培地で培養された。細胞最終数、および15日目のFACS分析の後の細胞のパーセンテージを示す。3つの技術的繰り返しの±SDの平均を示す。
図6は、Vδ1T細胞を生体外で増殖させ、培養中で優性の細胞サブセットになることを示す。70mlの濃縮末梢血(450mlの末梢血に相当する)が、8人の健康なドナーから集められた8つの軟膜ユニットから得られた。血液は、希釈されずに、Ficoll−Paque(Histopaque−1077;Sigma−Aldrich)で、1.600毎分回転数および25℃で35分間、1:3(3部の血液と1部のフィコール)の体積比で遠心分離機にかけられた。単核細胞(PBMCs)を含む中間層が集められ、洗われた(塩性のバッファー中で)。TCRγδ PBLsは先に記述された2ステップのMACSによって分離され、5%の自己由来の血漿および1mM L−グルタミンで補われた無血清培地(OPTMIZER、GIBCO)中で再懸濁された。細胞は0、5x10細胞/mlの濃度で接種され、ガス浸透性の閉じられた1Lの細胞培養プラスチック袋内で、37℃および5%のCOのインキュベータ中で増殖された。成長因子は、先に記述された2ステップのプロトコルにより細胞培養メディアに加えられた:70ナノグラム/mlの抗CD3 mAb、100ナノグラム/mlのIL−4、70ナノグラム/mlのIFN−γ、7ナノグラム/mlのIL−21および15ナノグラム/mlのIL−1βが第1培地に加えられ、70ナノグラム/mlのIL−15、100ナノグラム/mlのIFN−γ、15ナノグラム/mlのIL−21および1μg/mlの抗CD3 mAbが第2の培地に加えられた。古いメディアの部分は除去され、成長因子で補われた新鮮なメディアが、5−6日ごとに加えられた。アクセサリー「フィーダー」細胞はこのシステムで必要ではなかった。流動細胞計測法によって分析された合計の生存細胞間の、CD3Vδ1細胞のパーセンテージを左のパネルに示す。右のパネルは、最初の細胞数に対するCD3Vδ1T細胞の絶対数の増加倍数を示す。生存細胞は、血球計数器でトリパンブルー色素排除試験法を使用して数えられた。細胞の数の3つの平均の測定値を示す。
図7は、生体外で増殖されたVδ1T細胞での、いくつかの細胞表面マーカーの発現を示す。16日間の培養の後の、CD3Vδ1T細胞の中の活性化レセプターNKp30、NKp44およびNKG2Dの発現(表8)。アイソタイプmAbコントロール染色も示される(NKp30およびNKp44発現のためのコントロールが同じであることに留意)。
図8は、生体外の増殖されたTCRγδ+T細胞が自己由来のPBMCsに対してではなくCLL細胞に対して細胞毒性であることを示す。21日間のエクスパンジョンおよび分化(図6に述べられていたように)の後、結果として生じたTCRγδT細胞は、37℃で3時間、標的細胞(ラベルは、DDAO−SEであらかじめ付けられた)とともに培養され、標的細胞死がAnnexin V染色によって評価された。(A) 敏感なMEC−1 CLL細胞(上のパネル)および非敏感な自己由来のPBMCs(下のパネル)の流動細胞計測法分析。3つの技術的繰り返しの代表的なプロットを示す。(B) 異なる目標:作動細胞比率、およびMEC−1白血病細胞死滅でのNKG2DまたはNKp30に対する阻止抗体のインパクト。エラーバーはSD(n=3、*P<.05)を表わす。(C) 増殖した(そして分化した)ドナーAのTCRγδT細胞(「DOT細胞」と呼ばれる)は、3つのB−CLL主細胞サンプル(CLL/SLL患者の末梢血から集められ、MACSによってCD19が富化された)と、または自己由来の健康なPBMCsと培養された。3つの技術的繰り返しの±SDの平均を示す。
詳細な方法:
MEC−1 CLL細胞line46はGerman Resource Center for Biologic Material(DSMZ)から得られた。MEC−1腫瘍細胞は、10%のRPMI 1640、10%のウシ胎児血清、2mM L−グルタミン中で、T25フラスコにおいて培養されて、稀釈および1:3比率に3−4日ごとに分割することで、10から10の細胞/mLで維持した。細胞毒性について、生体外で増殖されたTCRγδT細胞が、96−ウエル丸底プレート内でプレートされた。腫瘍細胞株または白血病一次サンプルは、CellTrace Far Red DDAO−SE(1μM;Molecular Probes,Invitrogen)で染色され、示されたターゲット:エフェクター比率でRPMI 1640媒体中のTCRγδT細胞と、37℃で3時間、5%COで、70ナノグラム/mlのIL−15が存在する状態で培養した。その後、細胞はすべてAnnexin V−FITC(BD Biosciences)で染色され、流動細胞計測法によって分析された。
図9は、活性化されたTCRγδT細胞がハイ・レベルのIFN−γを生産することを示す。TCRγδT細胞は先に記載されたように、2ステップの培養プロトコルに従って、21日間細胞培養バッグ中で2人の健康なドナーから生産された。細胞は洗われ、96のウェルプレートにプレートされ、100ナノグラム/mlのIL−15および2μg/mlの抗CD3 mAbで補われた新鮮なメディアで再度刺激された。48時間の後、細胞培養上澄みは血球計算ビーズ・アレイ(BD Biosciences)による流動細胞計測法によって分析された。OpTmizerは、活性化する化合物で補われないメディア中で維持された細胞を指す。3つの技術的繰り返しの±SDの平均を示す。エラーバーはSD(n=3、**P<.01)を表わす。
図10は、CLL/SLL患者からのTCRγδT細胞が強健に生体外で増殖し、CLL/SLL細胞およびCMV感染細胞に対して高度に細胞毒性であることを示す。3人のCLL/SLL患者からのMACSでソートされたTCRγδ PBLsは、先に記載されたように、サイトカインおよびmAbで21日間培養された。左のパネル:細胞はTCRVδ1/CD3共発現について流動細胞計測法によって分析された。また、CD3Vδ1T細胞の増加倍率が計算された。生存細胞は生存度染料(Zombie Violet;Biolegend)を使用して流動細胞計測法によって同定され、血球計算器で数えられた。右のパネル:CLL/SLL患者からのTCRγδ+T細胞は、1:10の目標−エフェクター比率で3時間、96−ウエルプレートで、CLL/SLL由来のMEC−1細胞、または健康か、YFP+サイトメガロウィルス株AD169に感染したもののいずれかのヒト包皮繊維芽細胞(FFB)と共培養された。(m.o.i 0.005;エラーバーはSD(各グループのn=3)を表わす)。DOT細胞とのインキュベーションの前の死んでいる腫瘍細胞のパーセンテージは各グループの中で約20%だった。SLLは小リンパ球性リンパ腫である。
図11は、生体外の増殖されたTCRγδT細胞が、種々の組織起源の癌細胞に対して細胞毒性であることを示す。1人の健康なドナーからの末梢血TCRγδTリンパ球は、記述されたツーステップ培養プロトコルに従って、MACSソートされ、21日間サイトカインおよび抗CD3mAbが存在する状態で生体外で刺激した。細胞は、腫瘍細胞株のパネルと96−ウエルプレート中で3時間共培養された:MOLT−4(急性リンパ芽球性白血病;ALL);HL−60(急性骨髄白血病;AML);K562(慢性骨髄白血病;CML);MEC−1(慢性リンパ球性白血病;CLL);HELA(子宮頚癌);Daudi(バーキットリンパ腫);THP−1(急性単球性白血病;AMoL);MDA−231(乳癌)、PA−1(卵巣癌);PC3(前立腺癌)およびHCT116(結腸癌)。腫瘍細胞死はAnnexin−V染色(n=3、技術的な繰り返し)によって評価された。
図12は異種移植片腫瘍モデル中での注入されたTCRγδT細胞ホームおよび残存を示す(home and survive)。A. 2x10 TCRγδT細胞は、癌を持った(MEC−1 CLL\SLL細胞株)NSGの免疫不全の宿主へ転送された。TCRγδT細胞の転送の30日後に、動物を殺した。TCRγδT細胞−後代(progency)は示された組織中のFACSによって評価された。TCRγδT細胞が分析されたすべての組織に存在し、さらにそのCD3Vδ1T細胞は高度に富化され、CLL腫瘍が存在する状態での優先的な適合性および/または活性化を示唆した。ドット・プロットは分析された6匹の動物の代表的な動物からのものである。B. 注入されたTCRγδT細胞はNCRを生体内で発現する。転送の後30日目で肝臓から回収されたTCRγδT細胞は、NCR発現についてFACSによって分析された。NKp30とNKG2Dの高い発現に留意。トップのドット・プロットはアイソタイプ・コントロールである。分析された3匹の動物の代表的な動物のものが示される。C. 注入されたTCRγδT細胞はBRGの免疫不全の宿主のホームとなることができる。異なるドナーからの10のTCRγδT細胞は、CLL癌を持ったBRG宿主へ転送され、転送の72時間後にFACSによって定量された。TCRγδT細胞は肺および肝臓から回収され、最初のトランスファーに類似する比率でTCRVδ1−発現細胞が見いだされた。2匹の動物のうちの1匹が示される。
図13は、TCRγδT細胞が腫瘍増殖を生体内で制限することができることを示す。10 ルシフェラーゼ−発現MEC−1 CLL/SLL腫瘍細胞は、免疫不全のBRG宿主へ皮下に転送された。転送の10および15日後に、10のTCRγδT細胞またはコントロールPBSは、ルミネセンス分析によって検証されたCLL腫瘍を有する宿主にi.v.で転送された。CLL/SLL腫瘍増殖はカリパスを使用して、周期的に測定された。腫瘍サイズが示される。CLL腫瘍サイズ(1つのグループ当たりn=8のハツカネズミ)においてTCRγδT細胞の影響をみることができる。
図14は、TCRγδT細胞がCLL腫瘍の広がりを制限することを示す。A. 10個のルシフェラーゼを発現するMEC−1 CLL/SLL腫瘍細胞が、免疫不全のNSG宿主へ皮下に転送された。転送の10および15日後に、2x10のTCRγδT細胞またはコントロールPBSは、ルミネセンス分析によって検証されたCLL/SLL腫瘍を有する宿主にi.v.で転送された。CLL/SLL腫瘍増殖はカリパスを使用して、周期的に測定された。腫瘍サイズが示される。治療の初期の部分的・一時的な傾向に初期に注意したが、TCRγδT細胞はこれらの宿主の中のより速い大量のCLL/SLL腫瘍増殖を制限することができなかった。B−D. CLL/SLL腫瘍ラインはこれらの実験中で他の器官に広がることができる。Bの中で示されるプロットは、TCRγδT細胞あるいはコントロールPBSの転送を受け取ったNSG宿主から実験の終わりに回収された器官のFACS分析を表す。我々は、異なる器官で回収されたCLL/SLL腫瘍細胞の一般的な低減を観察した。しかし、この結果は、肝臓(このモデル中で腫瘍拡散の主な器官)においてより明白だった。C. 各グループからの代表的な動物の組織学(H&E)分析は、PBS処理された動物の示された解剖の部位でのCLL/SLL腫瘍転移、および処理された動物での腫瘍浸潤細胞の非存在を示す。(*p<0.05;**p<0.01)。 図中、「tumour」は「腫瘍」、「renal papilla」は「腎乳頭」、「gonadal adipose tissue」は「生殖腺脂肪組織」、「pancreas」は「膵臓」である。D. 組織学の分析の要約は、CLL/SLL腫瘍浸潤細胞が腫瘍浸潤細胞がない動物に対して見つかった、各グループからの動物を示す。スコアリングは、図15に表された実験中の動物からの示された組織からのH&E染色された組織学のサンプルについて病理学者によってブラインドで行なわれた。結果は分析されたすべての動物について示され、生体外で増殖されたTCRγδ+T細胞で処理された動物のグループ中での、全面的な腫瘍の転移の明瞭な低減を示す。
図15は、TCRγδT細胞が主腫瘍に浸透することができ生体内で活性化されることを示す。A. MEC−1腫瘍細胞が転送され、TCRγδT細胞で処理されたNSG動物からの主CLL/SLL腫瘍のCD3染色された部分のIHC分析が示される。図中、「tumour margin」は「腫瘍境界」である。B. 我々は異なる器官において生体内のCD69(n=3、代表的なドット・プロットが示される)、Nkp30およびNKG2D発現(n=2)を分析し、CLL/SLL腫瘍から回収されたTCRγδT細胞の中のこれらの活性化マーカーの主な発現と共に、近時に活性化されたTCRγδT細胞を見つけた。
図16は、血液サンプルの生化学分析を示す。(A) 血液は図14および実験からの動物から検死の時に集められ、アラニン−アミノ基転移酵素(ALT/GPT)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST/GOT)、血液尿素性窒素(BUN)、クレアチニン、クレアチンホスホキナーゼ活性値(CPK)および乳酸塩脱水素酵素(LDH)について、生化学分析が行なわれた。(B) 図11に示される動物について、Aと同様に行われた。我々は、毒性を立証する証拠をDOT細胞治療に関係して見つけなれなかった。
生体内の研究の詳細な方法:Balb/c、Rag−/−、γc−/−47の動物がTaconic(アメリカ)から得られた;NOD−SCIDγc−/−48のハツカネズミがJackson研究所(アメリカ)から得られた。BRGまたはNSGのハツカネズミはMEC−1細胞で皮下注射され、10または2x10 DOT細胞の2つの静脈内への転送の6および11日後に処理された。そして次に、詳述されるように分析された(腫瘍サイズ、組織学、腫瘍または器官の浸潤細胞の流動細胞計測法および血液生化学)動物手続きはすべて、Direcao Geral de Veterinariaからの全国ガイドラインへ一致して行なわれ、適切な倫理委員会によって承認された。生体内でのDOT細胞転送後に表現型で表すために、心臓破裂による血液収集のために動物はEutasilを使用して安楽死させられた。そして、迅速にPBS+ヘパリンで覆われた。器官は均質化され、70μM細胞ストレーナ中で洗われた。大腿骨はフラッシュされ、次に、ろ過した。その後、細胞はebioscience,Biolegend,Myltenyi Biotec またはBeckton Dickinsoからの次の抗体で染色された:抗マウスCD45(30−F11)、および抗ヒト:CD45(HI30)。使用される他の抗体は、生体外の研究で一般的である。抗体は、FITC、PE、PerCP、PerCP−Cy5、PE−Cy7、APC、APC−Cy7パシフィック・ブルー、ブリリアントバイオレット421およびブリリアントバイオレット510蛍光色素に結合された。統計分析はGraphpad−Prism ソフトウェアを使用して行なわれた。サンプル平均は、アンペアードスチューデントのt検定を使用して比較された。F検定を使用して、2つのサンプルの変化が異なる場合、データは対数変換された。また、その後、変化が異ならないと分かった場合、アンペアードt検定が対数変換されたデータに適用された。生存データについては、ログランク(マントルピース・コックス)テストが使用された。
生体内の実験計画:
我々は、CLL/SSL由来のMEC−1細胞の、NOD−SCIDγc−/−(NSG)動物を宿主として使用してさらに応用される、Balb/cRag−/−γc−/−(BRG)の、皮膚下の養子免疫細胞移入の際に異種移植されたヒトCLLの以前に記述されたモデルを使用した。治療またはPBSコントロールを受ける動物が担癌動物であることを保証するために、我々は、治療細胞に帰着する前の初期の時間ポイントで腫瘍移植を検知し測定するために、ホタルルシフェラーゼでMEC−1 CLL細胞を変換した。7日か4日(異なる研究で)後に、我々はルシフェリンをi.p注射し、治療(あるいはPBSコントロール)を帰着する前に、動物へのルミネセンスの機能としての腫瘍ロードを決定した。動物は、かごの中で任意に分配され、最も高いルミネセンスを備えた動物が治療を受け、第2の最も高いものがPBS処理され、第3に高いものが治療を受けるように、7日目で測定されたルミネセンスによって各治療(PBSまたはDOT細胞)に割り当てられた。これは、無作為化されていない分布のグループ化だが、異なるかごの中での無作為化の分布に帰着する。2匹の追加の動物が最初のホーミング分析のための示された実験でDOT細胞を受け取った。我々は1つの実験当たり1つの異なるドナーからの細胞を使用して、2つの10または2x10 DOT細胞トランスファー(5日以内)を行なった。腫瘍はカリパスを使用し、3つの垂直の測定により測定された。使用される式は1/2 x L x W x Hだった49。腫瘍測定が1000mmに達した時、動物を殺した。
ルミネセンス分析:
GFPホタルルシフェラーゼでのMEC−1細胞株の形質導入の後、細胞成長が、FACS−Aria(Becton Dickinson(アメリカ))を使用して、GFP陽性細胞の最大>95%まで、GFP発現によってスリーニングされソートされた。その後、宿主動物へ皮下で転送される(50μl PBS中)まで、これらの細胞は培養中で維持された。転送後の示された時間ポイントでは、動物は麻酔をかけられ(Ketamin/Medetomidine)。また、ルシフェリンが注射された(i.p.)。4分後のルシフェラーゼ活性が、IMMバイオ画像診断設備でIVIS管腔(カリパスLifeSciences)を使用して、検知され得られた。その後、麻酔から覚め、動物は前のハウジングに返された。
リンパ球数:
細胞数は血球計数器で数えられたか、またはAccuriフローサイトメーター(Becton Dickinson(アメリカ))を使用して数えられた。器官の部品を組織学の分析のためにサンプリングし、サンプルの分裂の前後に器官を秤量することにより、1つの器官当たりの数が評価された。その後、示された数は、全体の器官に対して修正される。骨髄データでは、絶対数が計算され、1つの大腿骨について表示される。
組織病理学と免疫組織化学:
麻酔の過剰服用でハツカネズミを殺した。検死が行なわれ選択された器官(肺、心臓、腸、ひ臓、肝臓、腎臓、生殖器官、脳、小脳、脊髄および大腿骨)を採取し、10%の中性緩衝ホルマリン中で固定されて、パラフィン中に埋められ、3μmのセクションがヘマトキシリン‐エオジン(H&E)で染色された。骨はさらにCalci−Clear(登録商標)中で脱灰された後、埋められた。組織セクションは、ライカMC170 HD顕微鏡カメラにつながれたライカDM2500顕微鏡の中で実験群に対してブラインドで病理学者によって考察された。CD3(Dako,cat.no.A0452)のための免疫組織化学の染色は、Dako Autostainer Link 48で、標準プロトコルを使用して、IMMのHistology and Comparative Pathology Laboratoryによって行なわれた。抗原熱検索は低pH溶液(pH 6)とDAKO PTリンク中で行なわれ、ENVISIONキット(ペルオキシダーゼ/DAB検出システム、DAKO、Santa Barbara、CA)でインキュベーションし、ついでHarriのヘマトキシリンカウンター染色(Bio Otica,Milan,IT)をした。負の対照では、主抗体が非存在だった;また、CD3染色は負の対照では観察されなかった。イメージはライカMC170 HD顕微鏡カメラに取り付けられたライカDM2500顕微鏡で得られた。
マウス血液生化学:ハツカネズミは深く麻酔をかけられた。また、血液は心臓からヘパリンコートされたチューブに集められ、独立した研究所で示された生化学のパラメーターの分析のために送られた。生化学パラメーターはRX monaco臨床化学アナライザー(RANDOX)で血清中で測定された。
図17はツーステップMACSソートの後のTCRγδ PBLs富化を示す。末梢血(軟膜から得られた)は4人の健康なボランティアから集められた。また、合計のTCRγδT細胞はMACSによって分離された:最初に、TCRαβ消耗が行なわれた。次に、CD3細胞はポジティブに選択された。細胞はTCRγδ、CD3およびTCRVδ1について染色され、流動細胞計測法によって分析された。ドット・プロットは、各MACSソートステップの前後のTCRγδ PBLsのフラクションを示す(左のパネル);またVδ1T細胞の最初と最終パーセンテージを示す(右のパネル)。
図18は、得られたVδ1T細胞の活性化および成熟表現型の特性を示す。(A) 培養(以前に記述された2ステップの培養プロトコルを使用して)の21日目のVδ1+T細胞の細胞表面表現型の流動細胞計測法比較;LEGENDScreenキット(Biolegend)を使用して分析された時(実線)、および新鮮に分離したVδ1T細胞(点線)。リンパ球活性化と分化と関係するいくつかのマーカーのためのヒストグラム・オーバーレイ、および接着と移動に関与するマーカーが示される。1人の健康なドナーからの細胞が示される。(B) ヒートマップは新鮮分離したVδ1T細胞(ドナー1および2から)と比較した、4人の異なる健康なドナー(Cultur.1−4)から生産された、培養されたVδ1T細胞(培養の21日目)にわたる各表面マーカーの陽性細胞のパーセンテージを示す。カラー・コードは右側に示される。
細胞生産の後の表現型について:
細胞は、LegendScreenキット(Biolegend)を使用して、抗−CD3−APC(cloneUCHT1)、抗TCRVδ1FITC、およびレセプターのパネルが染色された。
図19は、白血病患者(健康でない)細胞に対するTCRγδT細胞のTCR/NCR依存の細胞毒性を示す。2人の健康なドナー(以前に記述された2ステップの培養プロトコルを使用して)から生産された増殖されて分化したTCRγδT細胞は、示された(α、anti−)分子に関するブロッキング抗体の存在下で、エフェクター/目標割合(左プロット、灰色の棒)の増加についてMEC−1(CLL)標的細胞に対する異なる実験が、個々(実験1)にまたは組み合わせ(実験2)でテストされた。最も高いエフェクター/目標割合(10:1)が実験をブロッキングするのに使用された。また、この比率(IgGアイソタイプ抗体を備えた)の灰色の棒はコントロールとして示された。死んでいる(Annexin−V+)MEC−1標的細胞のパーセンテージが示される。* および#は、IgGアイソタイプ・コントロールまたはα−TCRVδ1に関する有意差を示す(平均+SD;*,# p<0.05;**,##p<0.01;スチューデントt検定)。
細胞毒性について、MEC−1腫瘍細胞は、10%のウシ胎児血清および2mM L−グルタミンを備えた完全な10%のRPMI 1640の中でT25フラスコに内において培養された。稀釈によって10から10細胞/mLで維持し、3−4日ごとに1:3の比率で分けられた。生体外の増殖されたTCRγδT細胞は96ウェル丸底プレート中で培養された。腫瘍細胞は、CellTrace Far Red DDAO−SE(1 μM;Molecular Probes,Invitrogen)で染色され、示された目標:エフェクター比率で、37℃で3時間、5%のCOで、70ナノグラム/mlのIL−15が存在する状態で、RPMI 1640培地中でTCRγδT細胞をインキュベートした。レセプター・ブロッキングについては、γδPBLsは、以下の阻止抗体で1時間あらかじめインキュベートされた:ヒト抗TCRγδ;(cloneB1)ヒト抗NKG2D(clone1D11);ヒト抗CD2(cloneRPA−2.10);ヒト抗CD3(cloneOKT−3);ヒト抗NKp30(cloneP30−15);ヒト抗NKp44(cloneP44−8)、マウスIgG1、k(cloneMOPC−21)、マウスIgG2b(cloneMPC−11)、マウスIgG3k(cloneMG3−35)、すべてはBiolegendから得られた。ヒト抗CD226(cloneDX11)はBD Biosciencesから得られた。ヒト抗Vδ1 TCR(cloneTCS−1またはTS8.2)はFisher Scientificから得られた。また、ヒト抗TCRγδ(cloneIMMU510)はBD Biosciencesから得られた。阻止抗体はキリング分析中に培地中で維持された。その後、最後に、細胞はすべてAnnexin V−FITC(BD Biosciences)で染色され、流動細胞計測法によって分析された。
図20は、生体外の増殖されたVδ1およびVδ1Vδ2T細胞の中の活性化細胞表面NKレセプターの発現を示す。増殖されて分化したTCRγδT細胞は以前に記述された2ステップの培養プロトコルを使用して、健康なドナーから生産された。21日間の培養の後の、CD3 Vδ1細胞、およびCD3 Vδ1 Vδ2 T細胞中の活性化レセプターNKp30およびNKp44の発現を示す。最初に、CD3Vδ2細胞は同定され(蛍光色素に結合した抗CD3および抗Vδ2 mAbsで)、分析から除外された。残るCD3細胞は、Vδ1、NKp30、NKp44およびアイソタイプ・コントロールの発現について分析された。4つの異なるドナーの4つの独立した実験の代表的結果を示す。
図21は、TCRγδT細胞の増殖されたVδ1Vδ2T細胞サブセットの白血病細胞に対する細胞毒性を示す。1人の健康なドナー(以前に記述された2ステップの培養プロトコルを使用して)から生産された、増殖されて分化したTCRγδT細胞は、CD3、Vδ1およびVδ2 T細胞マーカーについて蛍光色素に結合したモノクローナル抗体で染色され、CD3Vδ1Vδ2T細胞集団は流動細胞計測法によって分離された。その後、分離された細胞は、10:1のエフェクター/目標割合で急性骨髄白血病(AML)標的細胞株(KG−1、THP−1、HL−60およびNB−4)に対して、生体外のキリング分析でテストされた。キリング分析は、先に記載されたように行なわれた。
表1は、最適化段階中にVδ1T細胞の増殖を刺激するために使用された分子を示す。試薬は、0.1ナノグラム/mlから80μg/mlまでの濃度範囲で使用された。
右欄は試薬の供給者またはメーカーを示す。
表2は、試験された培養状態の要約を示す。TCRγδ PBLsは健康なドナーからMACSによって分離され、96ウェルプレート中、100万個の細胞/mlで、37℃および5%のCOで培養された。細胞は、5%の自己由来の血漿、1mM L−グルタミン、および記述された成長因子で補われた完全培地(Optmizer CTS、GIBCO)で増殖された。培養期間の終わりに、細胞は数えられた。また、細胞表現型は流動細胞計測法によって分析された。連続した4つの実験の選択された結果を示す。各実験での最良の培養状態は増加倍数によって格付けされる。Vδ1T細胞の増加倍率は次のように計算された:(培養の終わりのVδ1T細胞の絶対数)/(培養の0日目のVδ1T細胞の絶対数)
2つの独立した実験の代表的結果を示す。
表3は、試験された培養状態の要約を示す。TCRγδ PBLsは健康なドナーからMACSによって分離され、記述された成長因子が存在する状態で14日間培養された。培養の14日目で、細胞は分けられた:細胞の1つのフラクションは前のように培養された。一方で細胞の別のフラクションは、IL−4がない状態および示された成長因子が存在する状態で培養された。21日目で、細胞は数えられた。また、細胞表現型はFACSによって分析された。2つの独立した実験からの代表的結果を示す。細胞毒性分析も、MOLT−4白血病目標に対する生成されたTCRγδ細胞を使用して、21日目で行なわれた(方法は図8に述べられている)。アポトーシス(死滅)標的細胞はFortessa II流動細胞計測法機械(BD Biosciences)によりAnnexin−V試薬で陽染色によって検知された。基礎の腫瘍細胞死(つまりTCRγδ細胞と共同培養されなかった腫瘍サンプル中のアポトーシスの腫瘍細胞のパーセンテージ)は、10±3%だった。2つの技術的な複製の平均を示す。
表4は、試験された培養状態の要約を示す。TCRγδ PBLsは健康なドナーからMACSによって分離され、記述された成長因子が存在する状態で2ステップおよび3ステップの培養プロトコルで15日間培養された。培養期間の終わりに細胞は数えられ、また細胞表現型はにFACSによって分析された。2つの独立した実験の代表的結果を示す。
表5は、試験された培養状態の要約を示す。TCRγδPBLsは健康なドナーから2ステップ・プロトコルでMACSによって分離され、記述された成長因子が存在する状態で21日間培養された。培養期間の終わりに細胞は数えられ、また細胞表現型はにFACSによって分析された。2つの独立した実験の代表的結果を示す。
表6は、ツーステップMACSプロトコルによって分離されたTCRγδ PBLsの純度および表現型を示す。PBMCsはフィコール中の密度勾配遠心法によって8人の健康なドナーから集められた軟膜生成物から得られた。TCRγδT細胞は、図2に述べられているようなツーステップMACSプロトコルによってさらに分離された。細胞表現型は、細胞表面抗原の流動細胞計測法分析によってキャラクタライズされた。データは合計の生存細胞のパーセンテージに相当する。
表7は、生体外の増殖されたTCRγδT細胞の純度および表現型を示す。健康なドナー(表6と同じ)からのMACSソートされたTCRγδT細胞は、以前に記述されたツーステップ培養プロトコルにより細胞培養バッグの中で21日間培養された。細胞集団は流動細胞計測法によってキャラクタライズされた。培地の中にある合計の生存細胞に対する、TCRγδT細胞および汚染細胞のパーセンテージを示す。
表8は、新鮮に分離されたものと培養されたVδ1T細胞における、NCRとNKG2Dの発現を示す。16日か21日間のサイトカインおよび抗CD3 mAb処理の後の、CD3+Vδ1+T細胞中の活性化レセプターNKp30、NKp44およびNKG2Dの発現。この表の中のデータは、10の独立したドナーから得られたデータを示す。NKp30およびNKp44の発現は、様々なドナーの間で約10%と70%の間で変化する一方、NKG2Dがすべての試験されたドナーのVδ1PBLsの80%以上で発現された。
表9は、CLL/SLL患者からの、プレ−およびポスト−MACSソートされたTCRγδ PBLsの純度および表現型を示す。B細胞性慢性リンパ性白血病(CLL)細胞は説明と同意および施設内治験審査委員会承認の後に第1のプレゼンテーションで患者の末梢血から得られた。TCRγδT細胞は3つのCLL患者(CLL−1−3)の末梢血からMACSソートされた。また、細胞集団表現型は、細胞表面抗原の流動細胞計測法分析によりキャラクタライズされた。2ステップ磁気分離の直前およびその後に得られたTCRγδT細胞および汚染物質細胞のパーセンテージを示す。細胞サブセットはそれぞれ合計の生存細胞上でゲーティッド(gated)された。
表10は、汚染物質の自己由来のB−CLL細胞が培養中の残余の集団になることを示す。TCRγδT細胞は、3つのCLL/SLL患者(CLL−1−3;表9にのように)の末梢血からMACSソートされ、先に記載されたように16日間生体外で培養された。細胞集団表現型は、細胞表面抗原の流動細胞計測法分析によりキャラクタライズされた。TCRγδT細胞および汚染物質細胞のパーセンテージを示す。Vδ1T細胞の上でゲーティッドされたNKp30およびNKG2D発現以外の、細胞サブセットはそれぞれ合計の実際の細胞上でゲーティッドされる。
表11は、前の出願の表2に示された試験された培養状態をより詳細に示す。TCRγδPBLsは健康なドナーからMACSによって分離され、96ウェルプレート中で100万個の細胞/ml、および37℃および5%のCOで培養された。細胞は、5%の自己由来の血漿、1mM L−グルタミン、そして記述された成長因子で補われた完全培地(Optmizer CTS、GIBCO)において増殖された。培養期間の終わりに、細胞は数えられた。また、細胞表現型は流動細胞計測法によって分析された。連続4つの実験(前の出願の表2に述べられていたものと同じ実験、さらに結果についてのより完全な理解のために星印で印をつけて並列のコントロール培養状態の結果を開示する)の選択された結果を示す。さらに、それは、各条件で得られたNKp30Vδ1T細胞のパーセンテージを示す。各実験中の培養状態は増加倍率によって格付けされた。Vδ1T細胞の増加倍率は次のように計算された:
(培養の終わりのVδ1T細胞の絶対数)/(培養の0日目のVδ1T細胞の絶対数)
2つの独立した実験の代表的結果を示す。
表12は、試験された培養状態の要約を示す。示された成長因子が存在する状態で、以前に述べられていたように、TCRγδ PBLsは健康なドナーから分離され増殖された。多数の培養状態の1つの実験の選択された結果を示す。IL−15/IL−2/IL−7およびIFN−γの培養されたTCRγδ細胞への影響をより理解するために、TCRγδ細胞は、IL−15/IL−2/IL−7およびIFNが存在する状態または存在しない状態で、IL−4および抗CD3 mAbの3つの異なる濃度の培地で培養された。これらの細胞がIL−4およびIFNが存在する状態で培養された時、TCRγδT細胞発現へのIL−15、IL−2およびIL−7の有害作用を示す。2つの独立した実験の代表的結果を示す。
表13は、大規模2ステップの細胞培養プロトコル前後に得られたTCRγδ+細胞の絶対数の合計を示す。健康なドナー(図6に表わされた)から得られた、MACSソートされた末梢血TCRγδ細胞は、細胞培養エクスパンジョン/分化前後に血球計数器で数えられた。軟膜はそれぞれ450mlの末梢血から濃縮され、約450−550x100万のPBMCsを含んでいた。平均では、各軟膜からMACSによって1700万のTCRγδT細胞を集めることができる。しかしながら、将来の臨床応用では、出発サンプルは多くの細胞を含み、アフェレーシス機械によって集められる白血球除去血輸血生成物だろう。従来の研究では、白血病患者から集められた非刺激白血球除去血輸血生成物(unstimulated leukapheresis products)は、平均で13.4x10(4.4−20.6x10の範囲)の末梢血赤血球を含み、および約1億6000万のTCRγδ+T細胞(1.0−3.0x10の範囲)がMACSの後に得られた(Wilhelm,M.,et al.,Successful adoptive transfer and in vivo expansion of haploidentical gammadelta T cells.J Transl Med,2014.12:p.45.)。これは、平均で、軟膜で得られた最初の細胞の約9倍である。従って、もし白血球除去血輸血生成物が出発サンプルとして使用されれば、同じ培養系で生成される細胞の平均概算数は、約10、2x10細胞(3.9x10−14.4x10細胞)である。
表14は、製薬等級TCRγδT細胞を生産するのに使用した試薬と材料を示す。
実施例
ヒトVδ1TCRγδT細胞の生体外のエクスパンジョンの最適化
発明者は、生体外で培養されたVδ2γδT細胞のエクスパンジョンと純度のレベルを改善することを目標とする一連の実験を行なった。TCRのVδ3鎖に対して市販の抗体がなかったので、抗TCRVδ1 mAbは細胞サンプル中のVδ1T細胞を同定するために培養最適化段階中に使用された。健康なドナーのパネルからのTCRγδT PBLsはMACSによって分離され、IL−2およびPHAでの生体外の刺激へのそれらの反応(つまり細胞活性化および増殖の検知できる変化)についてテストした。反応性のVδ1 PBLsを持った1つのドナーは残りの最適化研究に血液サンプルを提供するために選ばれた。より信頼できる比較が異なる実験中で得られた結果間で行なわれることができるので、固定の健康なドナーに対する偏好は重要だった。選ばれたドナーは、末梢血中のTCRγδT細胞の正常な(しかし高い)割合(PBLsの合計の10%−12%)を持っていた。しかし、Vδ1 PBLsの割合は非常に低かった(PBLsの合計の0.3%、または合計のTCRγδT PBLsの3.0%;図1)。彼は、培養されたVδ1T細胞の最終の数および純度レベルでのすべての少しの改善が、流動細胞計測法によって容易に検知されることができるので、これらの実験の中で使用する適切なドナーと考えられた。
PBMCsからTCRγδT細胞を分離するために使用されたシングル・ステップMACSプロトコルは、非常に効率的で、非常に純粋な細胞集団を生成した(図1)。しかしながら、1つの重大な試薬(つまりMiltenyi Biotecからの磁気微小ビーズと結合したヒト抗TCRγδmAb)は、臨床応用のために現在承認されない。そのような試薬の臨床等級の生産、確認および規定による承認は、長年かかる場合がある。また、この問題は、臨床応用中での記述されたプロトコルの即時の使用を防ぐだろう。異なるが、TCRγδT細胞を分離する等価な方法がその後開発され採用された。図2に述べられているように、そのプロセスは2ステップの磁気細胞分離から成った。得られたTCRγδT細胞の最終の純度レベルは前の(シングル・ステップ)方法よりも低かったが、細胞培養にはまだ受理可能だった。重要なことには、この新しい細胞単離方法は、臨床応用のために既に承認されていた試薬だけを使用した(Miltenyi Biotec GmbH,Germany)。
その後、発明者は、末梢血からVδ1T細胞を増殖し分化する(2−3週以上)キャパシティーに関して、臨床等級のアゴニスト抗体およびサイトカインの多数の組み合わせをテストした。以前に選ばれた健康なドナーから集められた、MACSにソートされたTCRγδ PBLsは、分子を活性化する58の異なるT/NK細胞が存在する状態で、37℃および5%COで96−ウエルプレート中で2−3週間培地中でインキュベートした。これらは13の異なるTCRアゴニスト、23の異なるコレセプター・アゴニストおよび22の異なるサイトカインを含んでいた。それは2.488の異なる組み合わせおよび濃度でテストされた。抗体は可溶性の、プラスチック結合プレゼンテーションの中で使用された。サイトカインは、0.1ナノグラム/mlから1000ナノグラム/mlまでの濃度範囲でテストされた;TCRアゴニストは、0.1ng/mlから40μg/mlで使用された。また、コレセプター・アゴニストは、終末濃度0.5μg/mlから80μg/mlで使用された。
いくつかの連続する細胞分離および細胞培養エクスパンジョン実験は同じドナーから行なわれた;各実験は活性化分子の約100−400の異なる組み合わせの影響をテストする。最適化は、基礎的な、非最適化カクテル(つまりIL−2およびPHAが存在する状態でのTCRγδ+T細胞培養)から始められた。同じ選択された活性化分子のカクテルを含む新鮮なメディアが、5日ごとに加えられた。14日後に、細胞は集められた、それらの表現型は流動細胞計測法によって分析された。各実験の最良の培養条件は同定され(Vδ1T細胞の最も高いエクスパンジョン倍率について)、最適化のために選択され、利用可能な試薬が組み合わされ、様々な濃度でテストされた。上の培養条件がそれぞれ得られた後、最適化段階中にVδ1T細胞のエクスパンジョン倍率と純度のレベルが徐々に増加された。
実験1−4の結果は表2に要約される。実験no.1は、IL−4が培養中のVδ1+T細胞分裂反応および富化を促進する際に重要な成長因子であるという先の観察を確認した27,42。この実験では、発明者は、T細胞マイトージェンおよびIL−2が存在する状態で、培養されたTCRγδT細胞への22の異なるサイトカインの活性をテストした。明白に、IL−4は、これらの細胞の強い富化およびエクスパンジョンを引き起こす能力において独特だった。対照的に、IL−2の濃度を増加させる使用、または異なるT細胞マイトージェンとIL−2の組み合わせは等価な結果を生まなかった。これはたぶん培養細胞の増加した活性化誘導細胞死(AICD)のためであろう(条件2、3;表2)。
実験no.2の結果は、IL−2(IL−4およびPHAの存在している場合)は、培養(条件3−7;表2)中のVδ1T細胞の増加した増殖および富化のために低濃度で使用されなければならないことを実証した。この結果は、IL−4がない状態で、PHAの存在およびハイ・レベルのIL−2の存在下でより増殖倍率が高かった、前の実験(実験no.1)では観察されなかった。更に、抗CD3 mAbは、培養中のVδ1T細胞の生存および増殖を促進する最も有効な有系分裂促進物質であることが示された(条件1対条件2、表2を参照)。
実験no.3(表2)の結果は前の観察を確認した。またIL−2(IL−4およびT細胞マイトージェンの存在下で)のさらに低い(以前に使用されたよりも低い)濃度水準であっても、培養中のさらに高いVδ1T細胞増殖、生存および富化を促進することを示した。さらに、同じ濃度で使用された時、IL−15はVδ1T細胞生存、富化および増殖の促進においてIL−2より有効だった。再び、抗CD3 mAbは、我々のテストでは最も有効な有系分裂促進物質であることを示した。
実験no.4の結果は、培地中のハイ・レベルのIL−15の存在がVδ1T細胞の増殖には不利益であることをさらに示した。確かに、IL−4およびα−CD3が存在している時、IL−15のさらに低い(以前に使用されたよりも低い)濃度水準でも、Vδ1T細胞のさらに高いエクスパンジョン・レベルを促進した(条件3−5;表2)。全く予期しない発見において、INF−γによるIL−15の置換(つまり培地中のIL−15の非存在およびIFN−γの存在)は、培養されたVδ1T細胞の増加したエクスパンジョン・レベルを生成することが示された。様々な濃度、およびIL−2、IL−7およびIL−15の組み合わせはが平行してテストされたが、IFN−γは、培養(IL−4およびT細胞マイトージェン、たとえば抗CD3 mAbが存在する状態;図3)中のVδ1T細胞の選択的なエクスパンジョンを促進するためにはるかにより有効な試薬であると分かった。これらの培養中のIFN−γのより高いパフォーマンスは、使用されたIL−4および抗CD3 mAbの濃度に依存しなかった(図3A−Cおよび図4)。重要なことには、IFN−γの使用(しかしIL−2、IL−15またはIL−7の非使用)は、CD3T細胞(図3D)の大量の培養中のVδ1T細胞の富化とエクスパンジョンのレベルの劇的な増加を引き起こした。これらの培養では、出発サンプルの中にあるTCRαβT細胞の汚染は、IFN−γが存在していなく、IL−2、IL−15およびIL−7の存在での増殖に応答し、Vδ1T細胞のより選択的な活性化体であるように見える。これらの実験は次のことを示した。IFN−γとIL−4およびT細胞マイトージェンとの組み合わせとIL−2、IL−15およびIL−7の非存在は、Vδ1T細胞の生成について特異的(そして以前に記述されていなかった)であり、様々な新規の治療および商用アプリケーションに使用できるというユニークな利点を有する。
IFN−γは二量化した可溶性のサイトカインで、タイプIIクラスのインターフェロンのただ一つのメンバーである50。それは、一般のγ−鎖サイトカイン、たとえばIL−2、IL−4、IL−7またはIL−15とは構造上および機能的に異なり、また血清学的に、I型インターフェロンとは異なる。それは酸不安定性であり、一方、タイプ−I変形は酸安定性である。
培養中のVδ1T細胞の集団の増殖および富化のために新しい改良方法を得たが、さらに、我々は生体外で、生成された細胞の抗腫瘍機能を分析しようと努力した。我々は、培地中のIL−4の存在が活性化レセプター(たとえばナチュラル細胞毒性レセプター(NCR、すなわちNKp30、NKp44))の発現、および増殖されたVδ1+T細胞上のNKG2Dの発現を強く禁止するか減少させることを見いだした(表3)。
ナチュラルキラー(NK)レセプター(たとえばNKp30、NKp44およびNKG2D)の活性化は、腫瘍または感染細胞の表面上で発現されたそれらの分子のリガンドに結合することによって、Vδ1T細胞の抗腫瘍・抗ウイルスの機能に重大な役割を果たすことが知られている。レセプター・リガンド結合は、Vδ1T細胞によるグランザイムとパーフォリンの生産および放出を引き起こし、標的細胞の死に導く29。我々の研究では、我々は、培地中のIL−4の存在が培養されたTCRγδT細胞の表面にある活性化NKレセプターのレベルの減少を引き起こし、それによって、MOLT−4白血病細胞に対するそれらの細胞毒性の機能を減少させることを見いだした(表3)。IL−4によって引き起こされた抑制は、Vδ1とVδ1TCRγδT細胞の両方を含めて、最終の細胞の生成物の中に存在するTCRγδT細胞サブセットすべてに影響するように見える(表3)。
これは、IL−10生産によってIL−4が調整されたVδ1T細胞の生成を促進することを示す最近の研究に従う。IL−4−処理されたVδ1T細胞は、Vδ2T細胞に比較して著しく少ないIFN−γとより多くのIL−10を分泌した。更に、Vδ1T細胞は、IL−4が存在する状態で比較的低レベルのNKG2D発現を示した。これはVδ1T細胞がTCRγδT細胞を媒介とした抗腫瘍の免疫の応答を弱めることを示唆する42
Vδ1T細胞の抗腫瘍エフェクター機能を改善する目的で新規の増殖方法を捜していたので、我々はさらにIL−4−処理された細胞上の活性化NKレセプターの発現を回復し、これらの細胞の細胞毒性の表現型を回復することを試みた。これは従来試みられていなかったものである。TCRγδT細胞はツーステップ・プロトコルにおいて培養された。第一ステップは、T細胞マイトージェン(たとえば抗CD3 mAbまたはPHA)およびIL−4が存在する状態、およびIL−2、IL−15およびIL−7がない状態で培地中の細胞を処理すること、およびVδ1T細胞の選択的なエクスパンジョンを促進することから成る。第2の培養ステップは、IL−4がない状態、およびT細胞マイトージェンおよびIL−2あるいはIL−7またはIL−15が存在する状態で培地中の細胞を処理すること、および細胞分化およびNKR発現を促進することから成る(表3および表4)。
条件1−5は従来の結果を確認し(表3)、IL−4が存在する状態で培養されたVδ1T細胞は培養中に数千倍に増殖するかもしれないが、分化することができず、腫瘍細胞の非能率的な死滅になる。対照的に、細胞がIL−4がない状態、およびT細胞マイトージェンおよびIL−2、IL−7、またはIL−15が存在する状態での第2の培地中で二次培養された時、条件6−13で見られるように、腫瘍細胞を除去する能力は根本的に増加した。これらの3つのサイトカイン(IL−2、IL−7およびIL−15)の各1つの単独でまたは組み合わせられた存在は、培養された時、Vδ1T細胞の表現型に振り向けることができ、この目的に使用することができる。
no.6および7が示した実験の結果(表4)は、Vδ1T細胞の増殖および分化を刺激するために2−ステッププロトコルおよび3ステップのプロトコルさえもより効率的に使用することができることを示す。3ステップのプロトコルの場合には、細胞が3つの異なる培地(たとえば表4の実験no7の条件2を参照)において培養された時、IL−2またはIL−7またはIL−5を含む培地から、IL−4を含む培地を分離することが非常に重要だった。これらの結果から、改善された細胞増殖のために、古い培地のフラクションを各二次培養ステップの間に除去するべきであると結論付けることができる;しかも、第2の培地では、IL−15は、Vδ1+T細胞分裂反応の促進においてIL−2よりわずかに効率的である。3ステップおよび4ステップの培養プロトコルを使用する追加の実験は、他の成長因子をこれらの細胞上のNKレセプターの発現およびVδ1T細胞の増加したエクスパンジョンのために、第1および/または第2の培地に加えることができることをさらに実証した(表3および表4)。INF−γ、IL−21およびIL−1βは、Vδ1T細胞エクスパンジョンおよび生存の効率的なインデューサーであると確認された(表5)。第1または第2の培地の中でこれらの成長因子を使用することができる。
最後に、CD27レセプターの可溶性のリガンド、CD7レセプターの可溶性のリガンドまたはSLAMレセプターの可溶性のリガンドの追加は、Vδ1T細胞の高められたエクスパンジョンに帰着した(表5の条件3−6)。CD27レセプターは、T細胞免疫の生成および長期的なメンテナンスに典型的に必要である。それはそのリガンドCD70に結合し、B細胞活性化および免疫グロブリン合成を規制する際に重要な役割を果たす。CD7レセプターは免疫グロブリンスーパーファミリーのメンバーである。このタンパク質は胸腺細胞および成熟型のT細胞上で見つかる。それは、早期リンパの発育の間にT細胞相互作用、およびさらにT細胞/B細胞相互作用に本質的な役割を果たす。SLAMレセプターは、免疫修飾物質のレセプターのシグナリングリンパ球の活性化分子ファミリーのメンバーである。
いくつかの異なるメディアがテストされた(図5)。これらのテストは次のことを示した。本発明は商業的に利用可能な、血清を含まない、異なるメーカーによって作られた臨床等級メディアを含む異なるメディアで非常によく作用し、臨床応用に適している。
大規模の増殖されたTCRγδT細胞の生体外のキャラクタリゼーション
培地中のVδ1T細胞の分離およびエクスパンジョンのための有効なプロトコルを確立して、我々は、多くの健康なドナーおよびさらに癌患者から集められた血液サンプルでテストしようと努力した。これは新しい培養方法の強健さおよび一般的な適用可能性をテストするのに必要だった。さらに、プラスチックプレートまたはフラスコの代わりに、臨床応用のために開発された閉じた、大規模のガス浸透性の細胞バッグ内で細胞は培養された。
磁気を伴う細胞選別(MACS)の2ステップ法により、8つの異なるドナーからTCRγδT細胞が富化された、生細胞集団を生成した。Vδ1TCRγδT細胞は、MACSの後に最初に存在していた生細胞の合計の約1%から44%のみを構成する。しかしながら、最適化された2ステップの増殖方法に続く、サイトカインとT細胞マイトージェンの記述されたカクテルが存在する状態での11−21日間の処理では、Vδ1T細胞は培養中の優性の細胞サブセットになり、ドナー間で細胞の合計の60−80%の間で変わった(図6)。非常に複製可能なエクスパンジョンは達成された。また、最終の細胞の生成物の組成物は多数のドナーにわたり著しく類似した(図6、表7)。重要なことには、最終生産物中の非Vδ1TCRγδT細胞は、ほとんどVδ1Vδ2TCRγδT細胞であると分かった(それらは細胞の合計のほぼ17%−37%を構成する。これが末梢血で第3の最も豊富なTCRγδT細胞サブセットであるので、これらの細胞は恐らくVδ3TCRγδ+T細胞から成った。合計のTCRγδT細胞のパーセンテージからVδ1T細胞およびVδ2+T細胞のパーセンテージを引くことによって、最終の細胞生成物中のVδ1Vδ2TCRγδT細胞のパーセンテージを計算することが可能である。これらのプラスチックバック中のエクスパンジョン倍率は、期待されたように、プレートからのものより低かったが、臨床の翻訳のための適切な数が生成された。
活性ナチュラル細胞毒性レセプター(NCR;NKp30とNKp44を含む)およびNKG2Dの発現は、すべての試験されたドナーにおいて、長期間培養されたVδ1T細胞において、強健に引き起こされた(表8および図7)。得られたTCRγδT細胞(それらはVδ1およびVδ1Vδ2細胞サブセットの両方を含んでいた)は、CLL細胞(MEC−1細胞株および主CLL患者サンプルの両方)に対して高度に細胞毒性だったが、健康な自己由来のPBMCsをターゲットとしなかった(図8Aおよび図8C)。TCRγδT細胞活性化レセプターに対する阻止抗体を使用した予備実験は、抗腫瘍細胞毒性がNKG2DとNKp30のレセプターに部分的に頼っていたことを示した(図8B)。更に、増殖されて分化したTCRγδT細胞はハイ・レベルの炎症促進性のサイトカインIFN−γを生産した(図9)。最後に、Vδ2TCRγδT細胞を、非常に多くの腫瘍を有する初老のCLL患者のPBLsから効率的に増殖し、分離することに有効であるかもしれないし(表9および表10および図10A)、有力な抗腫瘍および抗ウイルス活性を示した(図10B)。自己由来の白血病のB細胞の汚染は、TCRγδT細胞の生体外の培養中に除去された(表10)。
データのこの収集は、自己由来か同種異型の養子関係の細胞治療のために、本発明の機能的なVδ2γδT細胞(すなわち癌患者からの)を生成するユニークな能力を完全に実証する。方法はCLL患者から得られた高度には浄化されていないサンプルから、Vδ1+T細胞を富化(>60%)し、増殖(2,000倍まで)するに十分に堅固であり、NKR−発現性および非常に細胞毒性のTCRγδT細胞に分化させる。
重要なことには、予備試験は、さらに他の組織起源の腫瘍細胞に対する培養されたTCRγδT細胞の生体外の反応性を実証した(図11)。それは、増殖し、分化したVδ2γδT細胞も、これらの症状の治療のために使用することができることを示唆する。
増殖されたTCRγδT細胞に関する生体内の研究
多くの機能的なTCRγδT細胞を生成する方法を成功裡に開発して、我々はそれを「DOT細胞」と呼んだ。我々は次にそれらのホーミング(homing)および白血病治療活性を生体内で調査した。我々は、以前にその病気のいくつかの態様を再生すると示され、CART細胞を含む他の細胞療法の効能をテストするために使用されるヒトCLLの異種移植片モデルを利用した51,52。モデルは、CLL/SLL−由来 MEC−1 細胞の、Balb/c Rag−/−γc−/−(BRG)動物(それらはリンパ球をすべて欠き、したがって直ちにヒト細胞を拒絶しない)への養子免疫細胞移入に依存する。しかしながら、ヒト異種移植片の骨髄性のリネッジを媒介とした拒絶が依然幾分か生じる。この拒絶はSIRP−αをコード化する異なる対立遺伝子のため、使用されるマウス株によりその大きさが異なる53。宿主としてNOD−SCIDγc−/−(NSG)動物を使用して、我々は、トランスファーの後の遅い時間ポイントでTCRγδT細胞を特徴づけるためにモデルを適応させた。確かに、腫瘍を有するNSG宿主へのトランスファーに際して、我々は、トランスファーの30日後に、CD3Vδ1T細胞の強い富化と共に、分析されたすべての組織中でTCRγδT細胞を回収することができた(図12)。重要なことには、我々は、回収されたTCRγδT細胞のNKp30とNKG2Dの発現を発見し、これは安定して生体内で特性を保存することを実証する。BRG動物の中へのトランスファーに際して、我々はそのような遅い時間ポイントでTCRγδT細胞を回収することができなかった。しかし、我々はトランスファーの後に72時間後において肺および肝臓の両方の中でそれらを観察した(図12)。これらの実験は、NSG動物中のヒト異種移植細胞のよりよい適合性を確認する。また我々が増殖されたVδ2γδT細胞の抗腫瘍特性を生体内でテストするために2つの異なるモデルを持つことを可能にする。
生物発光を使用して、腫瘍増殖をダイナミックにフォローするために、我々はホタルルシフェラーゼ−GFP(firefly luciferase-GFP)をMEC−1細胞でトランスフェクトし、BRG動物へMEC−1細胞の10個を皮下で転送した。7日後に、我々はルシフェリンをi.p注射し、動物への処理(あるいはPBSコントロール)に帰着する前に、ルミネセンスの関数として腫瘍ロードを決定した。我々は、5日以内にTCRγδT細胞の2回のトランスファーを行なった。その後、我々はカリパスを使用して、時間の関数として腫瘍サイズを測定した;重要なことには、コントロールと比較された時、我々は、治療された動物内の主な腫瘍サイズの明瞭な低減を検知した。TCRγδT細胞の第2のトランスファーの9日後、この低減は顕著だった。この結果は、それらの抗腫瘍特性のより広範囲な特性記述がBRG宿主の中のヒト細胞の短い半減期によって排除されたとしても、TCRγδT細胞が生体内で有効であることを実証した。この制限を克服するために、我々は次に宿主としてNSG動物を使用して、同様の実験を行なった。
腫瘍進行増殖はNSG宿主においてより速かった。それは、TCRγδT細胞の主腫瘍増殖の妨害を防いだ(図14)。しかしながら、このモデルでは、腫瘍は遅い時間ポイントで様々な器官に播種される。また、我々は多くの組織の流動細胞計測および組織学分析によって示されるように、TCRγδT細胞が腫瘍の転移を著しく制限することができることを見いだした(図14B−D)。これは内転移部位(たとえば骨髄と肝臓)を含んでいた。2つの異種移植片モデルで得られたデータは、TCRγδT細胞の主腫瘍サイズ(BRG宿主中;図13)を低減すること、および標的器官(NSG宿主中;図14)への腫瘍内転移をコントロールすることの生体内の効能を実証する。
NSGモデルの実験の終わりでのTCRγδT細胞後代の検査は、腫瘍組織(図15A)への堅固な浸潤を確認した;またTCRγδT細胞上のNKp30およびNKG2Dの安定した発現を確認した(図15B)。興味深いことには、我々は、特異的に腫瘍に浸透するTCRγδT細胞の早期活性化マーカーCD69の高い発現を発見した。これは腫瘍内のTCRγδT細胞の最適な活性化を示唆する(図15B)。重要なことには、我々は、組織学の分析(多数の器官の)、あるいは検死の時に集められた血液の生化学分析(図16)では、治療に伴う毒性を観察しなかった。
集合的に、これらの生体内のデータは、CLL治療のための生成されたTCRγδT細胞の安全性および効能に対する大きな信頼を提供し、それにより、それらの臨床応用を着想する。
結論として、我々は、細胞毒性のVδ2γδT細胞の選択的な大規模エクスパンジョンおよび分化のための、フィーダー細胞が欠けた、新しく堅固な(高度に複製可能な)臨床等級の方法を開発した;また、慢性リンパ球性白血病(CLL)の前臨床のモデル中のそれらの治療の可能性をテストした。DOT細胞という命名された我々の細胞生成物は遺伝子操作を含んでいない;また生体外の正常細胞ではなく目標白血病に特異的である;そして、健全な組織への損傷なしで、辺縁の器官への広範囲の腫瘍転移を生体内で防ぐ。我々の結果は、癌の養子免疫療法中のDOT細胞の臨床応用のために新しい手段および原理の証拠を提供する。
補足的データ
次のセクションは、先に記述された発明の使用で生成された追加データを開示する。ここに示されるデータは前の結果を確認し、前の観察に広げられ、主題についてのよりよい理解のためのサポート情報として使用されるべきである。
先に説明されたように、Vδ1T細胞を生体外で増殖するために、インターロイキン2(IL−2)およびインターロイキン4(IL−4)の組み合わせは、ある程度の成功として使用された。しかしながら、我々は、培地中のIL−4の存在が培養されたTCRγδT細胞のナチュラルキラー(NK)活性化レセプター(たとえばNKG2D、NKp30およびNKp44)の強いダウンレギュレーションを引き起こし、それらの抗腫瘍性反応を弱めることを知った。
実験1−4の我々の前の結果はここで再びより詳細に示される(表11を参照)。平行培養状態(星印で印をつけられた)中で得られた追加の結果が、結果についてのより完全な理解のために示される。さらに、各条件での細胞培養の後に観察されたNKp30Vδ1T細胞のパーセンテージをここに開示する。培養細胞上のNKp30の発現の観察されたダウンレギュレーションは、IL−2が培地の中にあった時(つまり培地がIL−2およびIL−4の両方を含んでいた時)、Vδ2γδT細胞に対するIL−4の有力な妨害作用も生じることをさらに確認した。これらのデータは、IL−4の妨害作用が培養されたTCRγδT細胞に対するIL−2の活性化の影響に対して優性であることを確認し、第2の培養ステップ中でのIL−4を除去することの重要性を強調した。
以前に説明されたように、様々な濃度およびIL−2、IL−7およびIL−15の組み合わせが平行してテストされたが、IFN−γは、培地(IL−4およびT細胞マイトージェン(たとえば抗CD3 mAb)が存在する状態で使用された時)中のVδ1T細胞の選択的なエクスパンジョンを促進するため、より有効な試薬であることが一貫して分かった。以前に示唆されたように(形式的には示されていないが)、IFN−γの単独での使用は(培養中の細胞増殖を促進することにおいて)、IFN−γとIL−2、IL−7またはIL−15のいずれかとの組み合わせ、またはIL−2とIL−15またはIL−7との組み合わせよりも有効である(表12)。これらのデータは、細胞がIL−4およびIFN−γが存在する状態で培養された場合、IL−15、IL−2およびIL−7はTCRγδT細胞のエクスパンジョンに有害作用を持っていることを確認した。
以前に説明されたように、大きな細胞培養バッグ中のエクスパンジョンの倍数は、予想通りに、96−ウエルプレートの場合よりも小さいが、臨床の翻訳のためには適正な数が生成された。臨床等級の細胞バッグ中の大規模細胞培養の後に得られた合計の絶対的な細胞数は、表13に詳述される。
以前に説明されたように、先に記載された方法により得られた細胞培養プロトコルは、臨床応用で使用するに適切である。実際、いくつかの材料および試薬は、臨床応用で使用するために少なくとも1つの取り締まり機関(European Medicines AgencyまたはFood and Drug Administrationのような)によって承認された。全リストは表14に詳述される。
先に記載されたように、記述された発明によって提案された細胞分離の2ステップの方法は、生存可能で、さらに培養することができるTCRγδT細胞が富化された細胞サンプルを生成する。図17はツーステップMACSソーティング後の、TCRγδPBLs富化のより詳細なFACSプロットを示す。
以前に説明されたように、非常に複製可能なエクスパンジョンが本発明の増殖方法で達成された。また、最終細胞生成物の組成は多数のドナーにわたり著しく類似した。以前に記述された発明で得られた細胞のより完全なキャラクタリゼーションのため、および方法および結果として生じる細胞の生成物に新規性を与えるため、我々は、332の異なる細胞表面マーカーの表現型の大規模なスペクトルを表した(図18)。Vδ1+T細胞は、細胞培養プロセスの始め(0日目)および終わり(21日目)で比較された。我々は、共刺激(costimulatory)レセプターCD27、CD134/OX−40およびCD150/SLAMと同様に、活性化マーカーCD69およびCD25およびHLA−DRの驚くべきアップレギュレーションを観察した。これは生体外で生成されたVδ1+T細胞の高められた増殖(それらのベースラインVδ1T細胞相当物と比較された)の可能性の指標である。さらに、増殖されたVδ1T細胞は、腫瘍細胞ターゲティングの重要なプレーヤーであることを以前に示された、ナチュラルキラー細胞に関連する活性化/細胞毒性レセプター(すなわちNKp30、NKp44、NKG2D、DNAM−1、2B4)の発現を増加させた。対照的に、抑制および消耗に関連する重要な分子(たとえばPD−1、CTLA−4またはCD94)は、非常に低レベルでのみ発現されたか、または全く発現されなかった。これは刺激的な条件の下の21日間の培養の後にさえ増殖され分化したTCRγδT細胞の著しい「適合性(fitness)」を実証する。顕著に、細胞接着に含まれる多数の分子(例えばCD56、CD96、CD172a/SIRPα、インテグリン β7およびICAM−1)、およびケモカインレセプター(CD183/CXCR3、CD196/CCR6およびCX3CR1)のアップレギュレーションは、血液と組織の間を移動し再循環する高い能力を示唆する。IL−18RαおよびNotch1(それはタイプ1(インターフェロン−γ−生産)反応を促進すると知られている)も、増殖され分化したTCRγδT細胞によって高度に発現された。重要なことには、方法の強健さを支持するために、ヒートマップ(図18B)によって説明されるように、我々は4つの試験されたドナーすべてにわたり著しく同様の細胞表現型を見つけた。これらのデータは、増殖されて分化したTCRγδT細胞が、ミグラトリー可能性(migratory potential)および自然な細胞毒性機構を賦与された、活性化された(消耗されなかった)リンパ球の非常に複製可能な細胞の生成物であることを集合的に示す。
以前に説明されたように、TCRγδT細胞の上で発現された活性化レセプターに対する阻止抗体を使用する予備実験は、抗腫瘍細胞毒性が増殖されたTCRγδT細胞によって発現されたNKG2DとNKp30レセプターに部分的に頼っていたことを示した。ここに示された追加の実験は、さらに腫瘍細胞認識におけるγδTCRの役割を明らかにした(図19)。
以前に説明されたように、活性化ナチュラル細胞毒性レセプター(NCR;NKp30とNKp44を含む)およびNKG2Dの発現は、長期間培養されたVδ1T細胞において強く引き起こされた。ここで、我々は、同じ効果がVδ1Vδ2細胞サブセットで観察されたことを示す。我々が同じ培地で増殖された(そして分化した)CD3Vδ1Vδ2細胞サブセットにゲーティッド(FACSプロット分析で)を適用した時、我々は、分化したVδ1細胞によって発現されるNCRとほぼ同じレベルでこれらの細胞が発現されたことを観察した(図20)。これらのデータは、本発明に述べられた2ステップのプロトコルが、Vδ1およびVδ1 Vδ2TCRγδT細胞サブセットの両方を増殖および分化させることができることをさらに確認した。第1培養ステップで、T細胞マイトージェンおよびIL−4が存在する状態(およびIL−15、IL−2またはIL−7の非存在中で)、Vδ1およびVδ1Vδ2TCRγδT細胞サブセットの両方は、培養中で増殖したが、細胞毒性の表現型の方へ分化することができなかった。得られた細胞が、T細胞マイトージェンおよびIL−2、あるいはIL−7、あるいはIL−15が存在する状態(およびIL−4の非存在中で)の培地で二次培養された時、両方の細胞サブセットが分化し、ハイレベルの活性化NKレセプターの発現を示し、これは腫瘍細胞の死滅を媒介した。
以前に説明したように、本発明の方法で得られた増殖されて分化されたVδ1細胞は、白血病細胞に対して高度に、生体外で細胞毒性だった。ここで、我々はより詳細に、増殖されて分化したVδ1Vδ2細胞サブセットは、腫瘍目標に対して高度に細胞毒性であることをより詳細に示す。我々はCD3Vδ1細胞およびCD3Vδ1Vδ2を流動細胞計測法により同じ培養細胞サンプルからのソートし、生体外で、標的腫瘍細胞と各サブセットを共同培養した。我々は、両方のサブセットが効率的に標的細胞を除去することができることを観察した。
(図21)。
注:いくつかの製品はEUおよび/または米国での使用のための公認された医療器具として販売されている。他の全ての製品は臨床検査のための細胞−ベースの製品として販売されている。臨床試験用の新医薬品承認制度(IND)または医療機器承認制度(IDE)の下で臨床試験用に使用する事ができる。
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Claims (63)

  1. サンプル内のVδ2TCRγδT細胞を増殖する方法:
    (1)インターロイキン4−様活性(interleukin-4-like activity)を有する少なくとも1つの成長因子、およびT細胞マイトージェンを含む第1の培地中のサンプル中の細胞を、インターロイキン15−様活性を有する成長因子の非存在下で培養すること;および
    (2)インターロイキン4−様活性を有する成長因子の非存在下で、インターロイキン15−様活性を有する少なくとも1つの成長因子およびT細胞マイトージェンを含む第2の培地中で、ステップ(1)で得られた細胞を培養すること。
  2. インターロイキン4−様活性を有する成長因子がインターロイキン−4であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. インターロイキン15−様活性を有する成長因子が、インターロイキン15、インターロイキン−2またはインターロイキン−7であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. インターロイキン−15−様活性を有する成長因子が、インターロイキン−15であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 第1または第2の培地、または両方の培地が、さらに第2の成長因子を含む、請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
  6. 前記成長因子がインターフェロン−γまたはそのミメティック、または機能的な等価物であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 第1または第2の培地、または両方の培地が、さらに第2および第3の成長因子を含む、請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
  8. 前記成長因子がインターフェロン−γ、インターロイキン−21、またはそれらのミメティック、または機能的な等価物であることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 第1または第2の培地、または両方の培地が、さらに第2、第3および第4の成長因子を含む、請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
  10. 前記成長因子がインターフェロン−γ、インターロイキン−21、インターロイキン−1β、またはそれらのミメティック、または機能的な等価物であることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 第1または第2の培地、または両方の培地、さらにVδ2TCRγδT細胞の共刺激性分子を含む、請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
  12. 共刺激性分子が、SLAMレセプターの分子リガンドまたはアゴニスト、またはCD27レセプターの分子リガンドまたはアゴニスト、またはCD7レセプターの分子リガンドまたはアゴニストのいずれかであることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 第1および第2の培地が血清または血漿を含むことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項記載の方法。
  14. ステップ(1)に先立って、サンプル中の細胞のT細胞が富化されることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項記載の方法。
  15. ステップ(1)に先立って、サンプル中の細胞のTCRγδT細胞が富化されることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項記載の方法。
  16. ステップ(1)に先立って、サンプル中の細胞がTCRαβT細胞を消耗させることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項記載の方法。
  17. ステップ(1)に先立って、サンプル中の細胞がTCRαβT細胞を最初に消耗され、次にCD3細胞が富化されることを特徴とする請求項1から16のいずれか1項記載の方法。
  18. ステップ(1)に先立って、サンプル中の細胞が非TCRγδ+T細胞を消耗されることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項記載の方法。
  19. サンプルが血液または組織またはそのフラクションであることを特徴とする請求項1から18のいずれか1項記載の方法。
  20. サンプルが、末梢血、臍帯血、リンパ組織、上皮、胸腺、骨髄、ひ臓、肝臓、ガン組織、感染した組織、リンパ節組織またはそのフラクションから選ばれることを特徴とする請求項19に記載の方法。
  21. 出発サンプルが人間の末梢血またはそのフラクションであることを特徴とする請求項19または20に記載の方法。
  22. サンプルが低密度単核細胞(LDMC)または末梢血単核細胞(PBMCs)から成ることを特徴とする請求項1から21のいずれか1項記載の方法。
  23. 第1の培地中に、T細胞マイトージェンが約10から約5000ナノグラム/mlの量で存在し、インターロイキン4−様活性を有する成長因子が約1から約1000ナノグラム/mlの量で存在する、請求項1から22のいずれか1項記載の方法。
  24. 第1の培地中に、T細胞マイトージェンが約20から約2000ナノグラム/mlの量で存在し、インターロイキン4−様活性を有する成長因子が約5から約500ナノグラム/mlの量で存在する、請求項23記載の方法。
  25. 第1の培地中に、T細胞マイトージェンが約50から約1000ナノグラム/mlの量で存在し、インターロイキン4−様活性を有する成長因子が約20から約200ナノグラム/mlの量で存在する、請求項24記載の方法。
  26. 第1の培地が、T細胞マイトージェンを70ナノグラム/ml含み、インターロイキン4−様活性を有する成長因子を100ナノグラム/ml含む、請求項25記載の方法。
  27. 第2の培地中に、T細胞マイトージェンが約0.1から約50μg/mlの量、およびインターロイキン15−様活性を有する成長因子が約1から約1000ナノグラム/mlの量で存在する、請求項1から22のいずれか1項記載の方法。
  28. 第2の培地中に、T細胞マイトージェンが約0.3から約10μg/mlの量、およびインターロイキン15−様活性を有する成長因子が約2から約500ナノグラム/mlの量で存在する、請求項27記載の方法。
  29. 第2の培地中に、T細胞マイトージェンが約0.5から約5μg/mlの量、およびインターロイキン15−様活性を有する成長因子が約20から約200ナノグラム/mlの量で存在する、請求項28記載の方法。
  30. 第2の培地が、T細胞マイトージェンを1μg/mlで含み、およびインターロイキン15−様活性を有する成長因子を70ナノグラム/mlの量で含む、請求項29記載の方法。
  31. 第1または第2の培地、または両方の培地中に、インターフェロン−γ−様活性を有する成長因子が約1から約1000ナノグラム/mlの量で存在し、インターロイキン−1β−様活性を有する成長因子およびインターロイキン−21−様活性を有する成長因子が1から約500ナノグラム/mlの量で存在する、請求項1から30のいずれか1項記載の方法。
  32. 第1または第2の培地、または両方の培地中に、インターフェロン−γ−様活性を有する成長因子が約2から約500ナノグラム/mlの量で存在し、インターロイキン−1β−様活性を有する成長因子およびインターロイキン−21−様活性を有する成長因子が2から約200ナノグラム/mlの量で存在する、請求項31記載の方法。
  33. 第1または第2の培地、または両方の培地中に、インターフェロン−γ−様活性を有する成長因子が約20から約200ナノグラム/mlの量で存在し、インターロイキン−1β−様活性を有する成長因子およびインターロイキン−21−様活性を有する成長因子が5から約100ナノグラム/mlの量で存在する、請求項32記載の方法。
  34. 第1または第2の培地、または両方の培地がさらに、インターフェロン−γ−様活性を有する成長因子を70ナノグラム/ml、インターロイキン−21−様活性を有する成長因子をが2から15ナノグラム/ml、インターロイキン−1β−様活性を有する成長因子を15ナノグラム/mlで含む、請求項33記載の方法。
  35. T細胞マイトージェンが抗体またはそのフラグメントであることを特徴とする請求項1から34のいずれか1項記載の方法。
  36. 抗体がCD3またはそのフラグメントに結合することを特徴とする請求項35に記載の方法。
  37. 血清または血漿が約2から約20積%の量で存在することを特徴とする請求項1から36のいずれか1項記載の方法。
  38. 血清または血漿が約0.5から約25体積%の量で存在することを特徴とする、請求項37記載の方法。
  39. 血清または血漿が約2.5から約10体積%の量で存在することを特徴とする、請求項38記載の方法。
  40. 血清または血漿が5体積%の量で存在することを特徴とする、請求項39記載の方法。
  41. 請求項1から30のいずれか1項記載の方法によって調製された、TCRγδT細胞が富化された細胞調製物。
  42. 細胞の合計の80%以上がTCRγδT細胞であることを特徴とするTCRγδT細胞が富化された細胞調製物。
  43. 細胞の合計の90%以上がTCRγδT細胞であることを特徴とする請求項41または42に記載の細胞調製物。
  44. 細胞の合計の95%以上がTCRγδT細胞であることを特徴とする請求項41から43のいずれか1項記載の細胞調製物。
  45. Vδ1TCRγδT細胞およびVδ2TCRγδT細胞の両方を含む、請求項41から44のいずれか1項記載の細胞調製物。
  46. 調製物中の合計のTCRγδ+T細胞に対して、約55−90%のVδ1TCRγδT細胞および約1−10%のVδ2TCRγδT細胞を含む、請求項45に記載の細胞調製物。
  47. 調製物中の合計のTCRγδ+T細胞に対して、約60−80%のVδ1TCRγδT細胞および約1−5%のVδ2TCRγδT細胞を含む、請求項45に記載の細胞調製物。
  48. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞の、免疫反応を調整するための医薬品の製造のための使用。
  49. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞の、感染を治療するための医薬品の製造のための使用。
  50. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞の、癌を治療するための医薬品の製造のための使用。
  51. 癌は慢性リンパ球性白血病であることを特徴とする請求項50に記載の使用。
  52. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞の、ワクチンの製造のための使用。
  53. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞の、抗原認識、活性化、信号伝達または機能を研究するための使用。
  54. 免疫反応を調整する方法において使用するために、請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞。
  55. 感染の治療方法において使用するために、請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞。
  56. 癌の治療方法において使用するために、請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞。
  57. 癌は慢性リンパ球性白血病であることを特徴とする請求項55に記載の使用のためのTCRγδT細胞。
  58. 動物に予防注射をする方法において使用するための、請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞。
  59. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞を、必要とする動物に有効量を投与することを含む、免疫反応を調整する方法。
  60. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞を、必要とする動物に有効量を投与することを含む、感染の治療方法。
  61. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞を、必要とする動物に有効量を投与することを含む、癌の治療方法。
  62. 癌は慢性リンパ球性白血病である、慢性骨髄性白血病、急性骨髄性白血病、急性リンパ芽球性白血病、またT細胞およびB細胞白血病、リンパ腫(ホジキンのおよび非ホジキン)、リンパ増殖性障害、形質細胞腫、組織球腫、黒色腫、腺腫、肉腫、健全な組織の癌、低酸素性の腫瘍、りん状細胞癌、尿生殖器の癌(頚部および膀胱癌)、造血器癌、頭頸部癌、また神経系癌である、請求項60に記載の方法。
  63. 請求項1から40のいずれか1項記載の方法によって調製されたか、請求項41から47のいずれか1項記載の細胞調製物から得られたTCRγδT細胞を、必要とする動物に有効量を投与することを含む、動物に予防注射をする方法。
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