JP2018523710A - ナノ粒子の細胞表面共役 - Google Patents

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Abstract

本開示は、いくつかの実施態様において、インターナライズしない受容体を有する細胞、およびインターナライズしない受容体に結合するリガンドで表面を修飾したナノ粒子を含む、方法および組成物に関する。

Description

連邦支援の研究
本発明は、国立衛生研究所から与えられた助成金番号R01 CA172164の下での政府支援で行われた。政府は、本発明において、特定の権利を有する。
関連出願の相互参照
本願は、米国仮特許出願第62/204,337号（2015年8月12日に出願）の優先権および利益を主張し、その全体の内容は、参照によって本明細書に取り込まれる。
細胞に基づく治療を伴う薬物送達の計画に基づく、組合せのナノ構造体（例えば、ナノ粒子とリポソーム）は、様々な疾患の処置において、効力が向上し、毒性が減少した、新規な治療様式の開発について、多くの機会を作っている。例えば、支持薬（例えばサイトカイン）を含むナノ粒子を、治療用の細胞（例えば、腫瘍反応性Ｔ細胞）と共役させ、細胞に基づく治療を促進してもよい(Cancer Res. 2007, 67, 300-308; Nat. Med. 2010, 16, 1035-1041)。あるいは、ある種の細胞（例えば、抗原特異的Ｔ細胞、間葉系幹細胞）を、疾患部位を特異的に標的とする、薬物を含むナノ粒子の担体として用い、治療効果を向上してもよい(Nat. Med. 2005, 11, 1073-1081; ACS Nano 2011, 5, 7462-7470)。
本開示は、いくつかの態様において、ナノ構造体を担体細胞表面（例えば、Ｔ細胞表面）と、最小限の細胞内インターナリゼーションで、効率的かつ安定に共役する方法を提供し、これは様々な生物学的応用（標的免疫療法など）において、インビボ(in vivo)での細胞外薬物（例えば、サイトカインおよび小分子）送達を可能にする。典型的に、粒子（またはナノ構造体）と、Ｔ細胞表面との共役は、例えばＴ細胞受容体を介するエンドサイトーシスまたは膜透過などを介して、粒子（またはナノ構造体）のインターナリゼーションをトリガーする。そのようなインターナリゼーションの機構は、インビボで必然的に特定の組織に向かうＴ細胞を、例えば治療薬または診断薬の送達において、担体細胞として用いるのを妨げる。驚くべきことに、本明細書における実験結果は、例えばＣＤ４５に結合するリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）で表面修飾（例えば、共役）したナノ構造体が、ＣＤ４５を発現するＴ細胞表面に維持されることを示す。したがって、本開示は意外にも、全てのＴ細胞受容体が、受容体を介するエンドサイトーシスを促進するわけではないことを示す。ＣＤ４５などのいくつかの分子は、粒子を担体細胞表面に維持できる。また驚くべきことに、本結果は、ＣＤ４５が、特にインターナライズするＴ細胞受容体と組み合わせて発現した場合でさえ、細胞表面と共役する粒子（例えば、ナノ構造体）がインターナライズするのを最小限に抑えることを示す。
さらに、実験結果は意外にも、担体細胞（例えば、Ｔ細胞）との共役反応を行う前に、ポリカチオン（例えば、ポリ−Ｌ−リジン）をナノ構造体表面に添加すると、例えば８９．６％の共役効率を達成できることを示す。例として、ヒトＩＬ−１５Ｓａタンパク質ナノゲルを、養子細胞療法における本開示の方法を用いて、活性化Ｔ細胞と共役し、導入したＴ細胞の高効率の増殖を、当量の可溶性ヒトＩＬ−１５Ｓａと比較して、マウスにおける実質的な毒性の減少を伴って、達成した。そのような結果は、意外にも、ポリカチオン性の被覆を用いて被覆および濃縮したＤＮＡの送達に起因することが公知の、細胞毒性を与えた。
本明細書で提供する組成物は、多様な生物医学的および薬学的応用（例えば、治療的応用および予防的応用（例えば、薬物送達）ならびに診断的応用（例えば、イメージングおよびトラッキング）など）において、ナノ構造体と担体細胞表面（例えば、Ｔ細胞表面）との共役の効率および安定性を改善するのに有用である。
したがって、本開示のいくつかの態様は、細胞表面共役受容体を有する担体細胞、および細胞表面共役受容体と結合するリガンドで表面修飾したナノ構造体を含む、組成物を提供する。ある実施態様において、担体細胞は有核担体細胞である。ある実施態様において、有核担体細胞は腫瘍に向かう。ある実施態様において、組成物は、細胞表面共役受容体と結合するリガンドで表面修飾したナノ構造体と共役する細胞表面共役受容体を有する、有核担体細胞を含む。いくつかの実施態様において、リガンドは、抗体、可溶性タンパク質受容体、サイトカイン、ペプチド、小分子、補因子、ホルモンおよび神経伝達物質からなる群から選択される。
いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体はＣＤ４５である。
いくつかの実施態様において、リガンドは抗ＣＤ４５抗体である。いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５抗体は、ヒト抗ＣＤ４５抗体またはヒト化抗ＣＤ４５抗体である。いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５抗体は、抗ＣＤ４５モノクローナル抗体である。いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５モノクローナル抗体は、ＢＣ８、４Ｂ２、９．４およびＧＡＰ８．３からなる群から選択される。
いくつかの実施態様において、リガンドは、細胞表面共役受容体に結合し、それによって、ナノ構造体を有核担体細胞と結合または共役させる。
いくつかの実施態様において、リガンドは、細胞表面共役受容体と結合する。
いくつかの実施態様において、リガンドは、細胞表面共役受容体と結合し、少なくとも５０％（例えば、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％または少なくとも９５％）のリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）が、少なくとも２４時間（例えば、少なくとも３６時間、または少なくとも４８時間）、細胞表面上に残存する。
いくつかの実施態様において、担体細胞は、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ナチュラルキラー（ＮＫ）細胞または造血前駆細胞である。いくつかの実施態様において、担体細胞は、Ｔ細胞である。例えば、Ｔ細胞は、ＣＤ８＋ Ｔ細胞またはＣＤ４＋ Ｔ細胞であり得る。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は養子導入(adoptively transferred)Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞である。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、ナノ粒子またはリポソームである。
いくつかの実施態様において、ナノ粒子は、タンパク質ナノゲル、核酸ナノゲルおよび凝固ポリマー(solidified polymer)からなる群から選択される。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体はリポソームである。いくつかの実施態様において、リポソームは、膜間架橋多重層ベシクル（interbilayer-crosslinked multilamellar vesicle；ＩＣＭＶ）または、単層ベシクルである。
いくつかの実施態様において、ナノ粒子はタンパク質ナノゲルである。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルは、担体を含まない、タンパク質ナノゲルである。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体の直径は、１〜１０００ナノメートル（ｎｍ）である。例えば、ナノ構造体の直径は、５０〜５００ｎｍであり得る。
いくつかの実施態様において、リガンドは、ナノ構造体と共有結合的に共役している。いくつかの実施態様において、リガンドは、マレイミド−チオール反応を介して、ナノ構造体と共有結合的に共役している。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、薬剤を含む。いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、薬剤を含む、タンパク質ナノゲルまたはリポソームである。いくつかの実施態様において、薬剤は、治療薬、予防薬、診断薬および造影剤からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、薬剤は、タンパク質、核酸および小分子薬からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、薬剤は、生物活性タンパク質である。例えば、生物活性タンパク質は、ＩＬ−２、ＩＬ−１５またはＩＬ−１５スーパーアゴニスト（ＩＬ−１５スーパーアゴニストはＩＬ−１５ＳａまたはＩＬ−１５ＳＡとも呼ばれる）などの、サイトカインである。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体（例えば、タンパク質ナノゲル）は、その表面上にポリカチオンを有する。いくつかの実施態様において、ポリカチオンはポリリジンである。いくつかの実施態様において、ポリカチオンは、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジンまたはポリエチレングリコール−ｇ−ポリリジンである。
いくつかの実施態様において、組成物は、表面にポリカチオンを有するナノ構造体と共有結合的に共役している、有核担体細胞を含む。
本開示のいくつかの態様は、ポリカチオン、およびＣＤ４５受容体に結合するリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）を有するタンパク質ナノゲルと共役している、ＣＤ４５受容体を有するＴ細胞を含む組成物を提供する。
本開示のいくつかの態様は、薬剤、ポリカチオン、およびＣＤ４５受容体に結合するリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）を有するタンパク質ナノゲルと共役している、ＣＤ４５受容体を有するＴ細胞を含む組成物を提供する。
本開示のいくつかの態様は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）を有するリポソームと共役しているＣＤ４５受容体を有するＴ細胞を含む組成物を提供する。
本開示のいくつかの態様は、薬剤、およびＣＤ４５受容体に結合するリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）を有するリポソームと共役している、ＣＤ４５受容体を有するＴ細胞を含む組成物を提供する。
本開示のいくつかの実施態様は、腫瘍に向かい、生物活性タンパク質を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞を含む組成物を提供する、ここで担体細胞は、ＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している、または、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、ここでナノ構造体はタンパク質ナノゲルまたはリポソームである。
ある態様において、担体細胞は、ＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している。
ある態様において、リガンドは抗ＣＤ４５モノクローナル抗体である。
ある態様において、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。ある態様において、ポリカチオンはポリリジンである。ある態様において、ポリカチオンは、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ）である。
いくつかの実施態様において、組成物はナノ構造体を含み、ナノ構造体はタンパク質ナノゲルであり、タンパク質ナノゲルは、分解性リンカーを介して互いに可逆的かつ共有結合的に架橋する、複数の生物活性タンパク質を含む。いくつかの実施態様において、分解性リンカーは、ジスルフィド結合を含む、酸化還元応答性リンカーである。
いくつかの実施態様において、組成物はナノ構造体を含み、ここでナノ構造体はリポソームであり、リポソームは複数の生物活性タンパク質を含む。ある態様において、リポソームは、単層ベシクルまたは膜間架橋多重層ベシクルである。
いくつかの実施態様において、組成物は担体細胞を含み、ここで担体細胞は、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ナチュラルキラー（ＮＫ）細胞または造血前駆細胞である。いくつかの態様において、担体細胞はＴ細胞である。いくつかの態様において、Ｔ細胞は、ＣＤ８＋ Ｔ細胞またはＣＤ４＋ Ｔ細胞である。いくつかの態様において、Ｔ細胞は養子導入Ｔ細胞である。いくつかの態様において、Ｔ細胞は、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞である。
いくつかの実施態様において、組成物は、生物活性タンパク質を含むナノ構造体を含み、ここで生物活性タンパク質は、抗体、抗体フラグメント、可溶性タンパク質受容体およびサイトカインからなる群から選択される。いくつかの態様において、サイトカインは、ＩＬ−２、ＩＬ−７、ＩＬ−１５（またはこれらのサイトカインのスーパーアゴニスト／変異型、例えばＩＬ−１５Ｓａ）、ＩＬ−１２、ＩＦＮ−ガンマ、ＩＦＮ−アルファ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＦＬＴ３−リガンドである。いくつかの態様において、サイトカインはＩＬ−１５−Ｓａである。いくつかの態様において、ＩＬ−１５Ｓａは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃおよび２つのＩＬ−１５Ｎ７２Ｄ分子を含む、複合体を含む。いくつかの態様において、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃは、配列番号２に記載のアミノ酸配列を含み、ＩＬ−１５Ｎ７２Ｄ分子は、配列番号１に記載のアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施態様において、組成物は薬学的に許容し得る担体を含む。いくつかの態様において、組成物は、生物活性タンパク質を、腫瘍を有する対象に送達する薬物として有用である。
本開示のある態様は、本明細書に記述される組成物を、それを必要とする対象に投与することを含む、対象におけるがんを処置する方法を提供する。
本開示のある態様は、腫瘍に向かい、生物活性タンパク質を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）を含む組成物を提供し、ここで（ａ）担体細胞は、ＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している；または、（ｂ）担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する；または、（ｃ）担体細胞は、ＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役しており、かつ担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。
本開示のある態様は、ＣＤ４５受容体を有する有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）、および生物活性タンパク質を含むナノ構造体を含む、組成物を提供し、ここで担体細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している。
本開示のある態様は、腫瘍に向かい、生物活性タンパク質を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞（Ｔ細胞）を含む組成物を提供し、ここで、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。
本開示のある態様は、ＣＤ４５受容体を有する有核担体細胞およびタンパク質ナノゲルを含む、組成物を提供し、ここで担体細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するタンパク質ナノゲルと共役し、タンパク質ナノゲルは、分解性リンカーを介して互いに可逆的かつ共有結合的に架橋する、複数の生物活性タンパク質を含む。
本開示のある態様は、腫瘍に向かい、タンパク質ナノゲルと共役している、有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）を含む組成物を提供し、ここで、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、タンパク質ナノゲルは細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有し、ここでタンパク質ナノゲルは、分解性リンカーを介して互いに可逆的かつ共有結合的に架橋する、複数の生物活性タンパク質を含む。
本開示のある態様は、ＣＤ４５受容体を有する有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）および、複数の生物活性タンパク質を含むリポソームを含む、組成物を提供し、ここで、担体細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するリポソームと共役している。
本明細書はまた、ナノ構造体と共役している担体細胞を含む組成物を作製する方法を提供し、この方法は、担体細胞表面上に位置する細胞表面共役受容体（例えば、ＣＤ４５）に結合するリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）を有するように、ナノ構造体の表面を修飾することを含み；担体細胞の表面上で、リガンドと細胞表面共役受容体との結合をもたらし、それによってナノ構造と共役している細胞を作製する条件下において、ナノ構造体と、細胞表面共役受容体を含む担体細胞とを組み合わせることを含む。
本明細書はさらに、ナノ構造体と共役している担体細胞を含む組成物を作製する方法を提供し、この方法は、（ａ）担体細胞の表面上に位置する細胞表面共役受容体（例えば、ＣＤ４５）に結合するリガンド（例えば、抗ＣＤ４５抗体）を有するように、表面修飾したナノ構造体と、（ｂ）細胞表面共役受容体を有する担体細胞とを組み合わせることを含み、ここで、ナノ構造体および担体細胞を、担体細胞の表面上におけるリガンドと細胞表面共役受容体との結合をもたらし、それによってナノ構造体と共役している細胞を作製する条件下において、組み合わせる。
本開示のいくつかの態様は、ナノ構造体と共役している担体細胞を含む組成物を作製する方法を提供し、この方法は、（ａ）化学リンカーを有するように表面修飾したナノ構造体と、（ｂ）ポリカチオンを、細胞膜と静電的に相互作用する、表面上が正に帯電したナノ構造体をもたらす条件下において、組み合わせること；および、ナノ構造体を細胞と共有結合的に共役し、それによってナノ構造体と共役している担体細胞を作製すること、を含む。
本明細書はまた、ナノ構造体と共役している担体細胞を含む組成物を作製する方法を提供し、この方法は、（ａ）化学リンカー、および担体細胞の表面上に位置する細胞表面共役受容体に結合するリガンドを有するように、表面修飾したナノ構造体を、（ｂ）ポリカチオンと、細胞膜と静電的に相互作用する、表面上が正に帯電したナノ構造体をもたらす条件下において、組み合わせること；ナノ構造体を、細胞表面共役受容体を有する担体細胞と、リガンドと細胞表面共役受容体との結合をもたらす条件下において、組み合わせること；および、細胞膜と静電的に相互作用する、表面上が正に帯電したナノ構造体と、細胞表面共役受容体を有する担体細胞を共有結合的に共役し、それによってナノ構造体と共役している担体細胞を作製すること、を含む。
本開示のある態様は、対象に、腫瘍に向かい、薬剤（例えば、生物活性タンパク質）を含むナノ構造体（例えば、ナノ粒子またはリポソーム）と共役している、有核担体細胞を含む組成物を投与することによって、薬物を送達する方法を提供し、ここで担体細胞は細胞表面共役受容体を有し、ナノ構造体は、薬剤がインビボにおいてナノ構造体から放出されるように、細胞表面共役受容体に結合するリガンドで、担体細胞と共役している。
本開示の他の態様は、対象に、腫瘍に向かい、薬剤（例えば、生物活性タンパク質）を含むナノ構造体（例えば、ナノ粒子またはリポソーム）と共役している、有核担体細胞を含む組成物を投与することによって、薬物を送達する方法に関し、ここでナノ構造体は、薬剤がインビボにおいてナノ構造体から放出されるように、ポリカチオン（例えば、ポリリジン）を伴う表面を有する。
本開示のさらなる他の態様は、対象に、腫瘍に向かい、生物活性タンパク質（例えば、サイトカイン）を含むナノ構造体（例えば、ナノ粒子またはリポソーム）と共役している、有核担体細胞を含む組成物を投与することによって、生物活性タンパク質を送達する方法に関する、ここで担体細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役するＣＤ４５受容体を有する、または、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、ここでナノ構造体は、生物活性タンパク質がインビボにおいてナノ構造体から放出されるように、タンパク質ナノゲルまたはリポソームである。
他の態様において、本開示は、対象に、腫瘍に向かい、免疫賦活性サイトカインを含むナノ構造体と共役している、Ｔ細胞を含む組成物を投与することによって、免疫賦活性サイトカインを送達する方法を提供する、ここでＴ細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役するＣＤ４５受容体を有する、またはＴ細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、またはその両方である、ここでナノ構造体は、免疫賦活性サイトカインがインビボにおいてナノ構造体から放出されるように、タンパク質ナノゲルまたはリポソームである。
別の態様において、本開示は、腫瘍を有する対象に、免疫賦活性サイトカインを含むナノゲルと共役している、腫瘍反応性Ｔ細胞を投与することを含む、免疫賦活性サイトカインを腫瘍に送達する方法を提供する、ここでＴ細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノゲルと共役するＣＤ４５受容体を有し、かつＴ細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノゲルは、免疫賦活性サイトカインがインビボにおいてナノ構造体から放出されるように、細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。
別の態様において、本開示は、腫瘍を有する対象に、免疫賦活性サイトカインを含むナノ構造体（例えば、ナノゲルまたはリポソーム）と共役している、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞を投与することを含む、免疫賦活性サイトカインを腫瘍に送達する方法を提供する、ここでＣＡＲ Ｔ細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役するＣＤ４５受容体を有する、またはＣＡＲ Ｔ細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は、免疫賦活性サイトカインがインビボにおいてナノ構造体から放出されるように、細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、またはその両方である。
本開示の他の態様は、対象におけるＴ細胞の活性を維持、刺激または増強する方法を提供し、これは、対象に、免疫賦活性サイトカインを含むナノ構造体（例えば、ナノゲルまたはリポソーム）と共役しているＴ細胞を含む組成物を投与することを含み、ここでＴ細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役するＣＤ４５受容体を有する、またはＴ細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は、免疫賦活性サイトカインがインビボにおいてナノ構造体から放出され、Ｔ細胞の活性が維持、刺激または増強されるように、細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、またはその両方である。
本開示のさらなる他の態様は、腫瘍環境に位置するＴ細胞の活性を維持、刺激または増強する方法に関し、これは、腫瘍を有する対象に、腫瘍に向かい、免疫賦活性サイトカインを含むナノ構造体（例えば、ナノゲルまたはリポソーム）と共役している、担体Ｔ細胞を投与することを含む、ここで担体Ｔ細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役するＣＤ４５受容体を有する、または担体Ｔ細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、またはその両方である、ここでナノゲルまたはリポソームからの免疫賦活性サイトカインの放出は、腫瘍環境に位置するＴ細胞の活性を維持、刺激または増強する。
いくつかの実施態様において、対象は腫瘍を有する。関連する実施態様において、細胞は腫瘍反応性Ｔ細胞である。関連する他の実施態様において、担体細胞は、腫瘍または腫瘍が存在する組織（例えば、リンパ系組織）に向かう。いくつかの実施態様において、腫瘍はリンパ腫であり、薬剤は、抗体（抗ＣＤ２０抗体など）または化学療法剤（フルダリビン(fludaribine)など）である。リンパ腫に対して治療効果を有する他の薬剤を、抗ＣＤ２０抗体またはフルダリビンに代えて、または加えて、用いてもよい。
いくつかの実施態様において、対象は自己免疫疾患を患っている。いくつかの実施態様において、対象は感染症を患っている。いくつかの実施態様において、対象は、例えば、骨髄機能廃絶化学療法および／または放射線の結果として、造血再構成を必要としている。
いくつかの実施態様において、細胞は腸特異的Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、細胞は皮膚特異的Ｔ細胞である。
いくつかの実施態様において、細胞は対象の自己細胞である。いくつかの実施態様において、細胞を、対象への投与前に活性化させる。いくつかの実施態様において、細胞は遺伝子操作されている（例えば、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞など）。
いくつかの実施態様において、薬剤は造影剤である。いくつかの実施態様において、薬剤は、サイトカインなどの免疫賦活タンパク質である。いくつかの実施態様において、サイトカインはＩＬ１５ＳＡである。いくつかの実施態様において、薬剤は抗原である。いくつかの実施態様において、薬剤はアジュバントである。いくつかの実施態様において、アジュバントはＴＬＲリガンドである。ＴＬＲリガンドは、抗原特異的免疫応答（典型的に、外来性抗原または内在性抗原の存在下において）および／または抗原非特異的免疫応答を刺激するように、機能し得る。したがって、ＴＬＲリガンドを、抗原存在下または非存在下において、用いてもよい。いくつかの実施態様において、薬剤は、抗体または抗体フラグメントである。いくつかの実施態様において、薬剤は薬物である。いくつかの実施態様において、薬剤は化合物である。いくつかの実施態様において、薬剤は核酸である。いくつかの実施態様において、核酸はｓｉＲＮＡである。
いくつかの実施態様において、薬剤は、抗がん剤（抗がん抗体、がん抗原、抗がん化学療法剤などを含む）である。
様々な実施態様において、薬剤を、全身投与後に、インビボで同様の効果を達成するのに必要な投与量より低い投与量で、用いてもよい。いくつかの例において、投与量は、必要とされる全身投与量の、少なくとも２分の１、少なくとも５分の１、少なくとも１０分の１、少なくとも２０分の１、少なくとも５０分の１、または少なくとも１００分の１である。
いくつかの実施態様において、細胞は、複数のナノ構造体と結合する。いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体は、同一または異なる薬剤を含む。
いくつかの実施態様において、薬剤は、自己分泌の様式で作用する（すなわち、担体細胞自身に作用する）。いくつかの実施態様において、薬剤は、パラクリンの様式で作用する（すなわち、担体細胞以外の細胞（インビボにおける、腫瘍部位の細胞など）に作用する）。さらなる他の実施態様において、薬剤は、自己分泌およびパラクリンの両方の様式で作用する。
これらおよび他の態様および実施態様を、本明細書でさらに詳細に説明する。
本開示は、その適用において、以下で記述され、または図において説明される、構成の詳細および／または構成要素の配置に限定されない。
添付の図は、尺度を示すことを意図しない。明確さの目的のため、全ての図の全ての構成要素に、標識しているわけではない。
図１Ａは、表面抗体である、α−ＣＤ２、α−ＣＤ１１およびα−ＣＤ４５での、リポソームのインターナリゼーションの速度論を示す。 図１Ｂは、表面抗体である、α−ＣＤ２、α−ＣＤ８、α−ＣＤ１１、α−ＣＤ４５およびα−Ｔｈｙ１．１での、リポソームのインターナリゼーションの速度論を示す。 図１Ｃは、表面抗体である、α−ＣＤ４５およびα−Ｔｈｙ１．１での、リポソームのインターナリゼーションの速度論を示す。
図２は、細胞表面共役における、サイトカインナノゲルの調製および表面修飾の例の模式図を示す。
図３Ａは、残存および刺激したＣＤ８＋ Ｔ細胞の、細胞表面の還元速度を示す。 図３Ｂは、ナノゲルとＴ細胞表面との、抗ＣＤ４５を介する係留が、ＴＣＲ応答性タンパク質カーゴの放出を可能にすることを示す。
図４は、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、インビボにおけるＴ細胞増殖を促進することを示す。
図５Ａは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、腫瘍における養子導入Ｔ細胞の特異的な増殖を促進することを示す。具体的には、血液中（体積で正規化）における、養子導入（ＡＣＴ）Ｔｈｙ１．１＋ＣＤ８＋ Ｔ細胞（四角）および内在性Ｔｈｙ１．１−ＣＤ８＋ Ｔ細胞（三角）のカウント数を示す。 図５Ｂは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、腫瘍における養子導入Ｔ細胞の特異的な増殖を促進することを示す。具体的には、腫瘍中（重量で正規化）における、養子導入（ＡＣＴ）Ｔｈｙ１．１＋ＣＤ８＋ Ｔ細胞（四角）および内在性Ｔｈｙ１．１−ＣＤ８＋ Ｔ細胞（三角）のカウント数を示す。 図５Ｃは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、腫瘍における養子導入Ｔ細胞の特異的な増殖を促進することを示す。図５Ｃは、種々の組織における、Ｔ＋遊離ＩＬ−１５Ｓａの集団におけるＡＣＴ ＣＤ８＋ Ｔ細胞のカウント数に対する、Ｔ＋ａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧの集団におけるＡＣＴ ＣＤ８＋ Ｔ細胞のカウント数の比率を示す。 図５Ｄは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、腫瘍における養子導入Ｔ細胞の特異的な増殖を促進することを示す。図５Ｄは、細胞内染色およびフローサイトメトリーによって分析した、腫瘍内のＫｉ６７＋ ＡＣＴ ＣＤ８＋ Ｔ細胞のカウント数を示す。 図５Ｅは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、腫瘍における養子導入Ｔ細胞の特異的な増殖を促進することを示す。図５Ｅは、細胞内サイトカイン染色による、腫瘍内の多機能性ＡＣＴ ＣＤ８＋ Ｔ細胞のカウント数を示す。
図６Ａは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、ＡＣＴ間のアジュバントサイトカイン送達における治療域を増加させることを示す（例えば、７日目で正規化した体重で測定した、最大で８０μｇまでの忍容性の増加（図６Ａ））。 図６Ｂは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、ＡＣＴ間のアジュバントサイトカイン送達における治療域を増加させることを示す（例えば、血中におけるサイトカイン＋内在性ＣＤ８＋ Ｔ細胞のカウント数の増加）。 図６Ｃは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、ＡＣＴ間のアジュバントサイトカイン送達における治療域を増加させることを示す（例えば、血中におけるサイトカイン＋ＡＣＴ ＣＤ８＋ Ｔ細胞のカウント数の増加）。 図６Ｄは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、ＡＣＴ間のアジュバントサイトカイン送達における治療域を増加させることを示す（例えば、血清サイトカイン（ＴＮＦ−α）レベルの増加）。 図６Ｅは、ＩＬ−１５Ｓａナノゲルが、ＡＣＴ間のアジュバントサイトカイン送達における治療域を増加させることを示す（例えば、血清サイトカイン（ＩＬ−６）レベルの増加）。
図７Ａは、ＴＣＲシグナル伝達応答性タンパク質ナノゲルが、マウスＴ細胞治療およびヒトＣＡＲ Ｔ細胞治療の効率を改善することを示す。 図７Ｂは、ＴＣＲシグナル伝達応答性タンパク質ナノゲルが、マウスＴ細胞治療およびヒトＣＡＲ Ｔ細胞治療の効率を改善することを示す。 図７Ｃは、ＴＣＲシグナル伝達応答性タンパク質ナノゲルが、マウスＴ細胞治療およびヒトＣＡＲ Ｔ細胞治療の効率を改善することを示す。
いくつかの態様において、本明細書は、ナノ構造体を、担体細胞表面と、最小限の細胞へのインターナリゼーションで効率的かつ安定に共役する方法および組成物を提供し、これは例えば、標的免疫療法におけるインビボでの担体細胞の薬物送達を可能にする。典型的に、ナノ構造体（例えば、合成ナノ粒子またはリポソーム）を、Ｔ細胞表面と連結または共役することは、例えば、受容体を介するエンドサイトーシスをトリガーする。ナノ構造体が、担体細胞に取り込まれるのを最小限にし、または防ぐために、ナノ構造体を、共有結合修飾を介して、担体細胞の表面と共役させてもよい（例えばUS20150110740 A1参照、これは参照によって本明細書に取り込まれる）。本開示は、ナノ構造と細胞表面との共役が、細胞表面における長期の滞留時間を有する受容体を発現し、同種のリガンドをナノ構造体と結合することによって、促進されることを示す驚くべき結果に、少なくとも部分的に基づく。驚くべきことに、特定の細胞表面受容体（例えば、ＣＤ４５）は、古典的なエンドサイトーシスのインターナリゼーションの経路をトリガーするのではなく、ナノ構造体を細胞表面に維持できる。これらの細胞表面共役受容体は、ナノ構造体の、細胞表面へのローディングおよび／または共役効率を増加させる。本明細書において、そのような細胞表面受容体を「細胞表面共役受容体」と呼ぶ。これらの細胞表面共役受容体は、長期の細胞表面におけるを有し、かつ／または、最小限のインターナリゼーションで、細胞表面に維持される。
したがって、いくつかの態様において、本開示は、細胞表面共役受容体に結合するリガンドを与えるように修飾された１以上のナノ構造体と共役している、少なくとも１つの細胞表面共役受容体を発現する、有核担体細胞を含む、組成物を提供する。そのような例の一つは、ナノ構造体と、ナノ構造体によって与えられる抗ＣＤ４５抗体を介して共役している、ＣＤ４５を発現するＴ細胞である。
本明細書はまた、共役効率が改善され、ポリカチオンの使用を介して、ナノ構造体（例えば、タンパク質ナノゲル）の担体細胞へのローディングが増加した、組成物を提供し、ここでポリカチオンは、共役反応を行う前にナノ構造体の表面に添加すると、負に帯電したＴ細胞を中和するように作用する。実際には、ポリカチオンは「磁石」として作用し、共役反応中に、ナノ構造体（例えばナノゲル）を、細胞の非常に近くに導き、それによって共役反応の効率を増加させる。
担体細胞との共役におけるナノ構造体
本開示のナノ構造体は、一般的に、１０００ｎｍ未満（例えば、５００ｎｍ未満、２５０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満）の、少なくとも１つの寸法を有する微細粒子である。用語「ナノ構造体」は、本明細書に記載されるリポソームおよびナノ粒子を包含する。いくつかの実施態様において、ナノ構造体は合成物質である。すなわち、ナノ構造体は天然に存在しない。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体を、細胞担体上の反応基との反応において、その外部の表面上に１以上の反応基を含むように合成する。これらのナノ構造体の反応基は、限定されないが、チオール反応性マレイミドの頭部、ハロアセチル基（例えば、ヨードアセチル基）、イミドエステル基、Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミドエステルおよびピリジルジスルフィド基を含む。これらの反応基は、担体細胞表面上の基と反応し、したがってナノ構造体と細胞表面との共役を与える。表面がこの様式で修飾される場合、ナノ構造体は、「相補的な」反応基（すなわち、ナノ構造体の反応基と反応する反応基）を有する特異的な担体細胞と共に使用されることが意図されていると理解されるはずである。いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、細胞表面を含む脂質二重層に組み込まれない。
ナノ構造体は、担体細胞と、共有結合的に共役してもよく、非共有結合的に共役してもよい。ナノ構造体が細胞と共役する過程を、本明細書において、「共役反応」と呼ぶ。共有結合的な共役は、典型的に、ナノ構造体と担体細胞との間のより安定な（したがって、より長い）結合を与える。いくつかの実施態様における共有結合的な共役はまた、安定性を提供し得、したがってインビボにおける薬剤の、より持続する、局在化した送達を提供し得る。非共有結合的な共役は、限定されないが、細胞表面および／または細胞膜の脂質二重層上への吸収を含む。
いくつかの実施態様において、共有結合は、マレイミド−チオール反応を介して達成され、ここで２つの工程を有する方法があり、最初に担体細胞を、マレイミドを有するナノ構造体と共にインキュベートし、細胞表面への共役を可能とし、次いで、末端にチオール基を有するポリエチレングリコールを用いてインサイチュ(in situ)でペグ化し、粒子の残存するマレイミド基をキャップ(cap)し、粒子を介する細胞の架橋を回避する。この手法において、１００〜３００ｎｍの範囲の直径を有するナノ構造体の相当数が、細胞治療に通常使用される細胞種と共役している。この戦略は、単純なリポソーム（例えば、水溶性薬物を積載するコアを有する）から、より複雑な、脂質で被覆されたポリマーまたはＤＮＡに基づくナノ構造体までの範囲の粒子が、担体細胞と安定に結合することを可能にする。重要なことは、結合の化学(linkage chemistry)は、有害効果が全くない、最大で１３９（±２９）個の約２００ｎｍの直径の、脂質で被覆されたナノ粒子と、細胞表面との共役（米国特許出願公開第2011/0293705号参照）によって部分的に明らかなように、良性かつ非毒性である。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体はポリマーソームである。ポリマーソームは、薬物送達において、または人工オルガネラとして使用され得る、人工ベシクルの一種である。ベシクル膜をブロック共重合体で作成する。ポリマーソームは、中心の水のプール内の分子または、疎水性の二重膜に隔離された分子を封入し、輸送する能力を持つ。ポリマーソームは、リポソームと比較して、一般的により安定性が高く、ポリマーソームの二重膜は相対的に不透過性である場合が多く、それによって封入した分子の放出を妨げる点で異なる。ポリマーソームは、感受性分子（薬物、酵素、他のタンパク質およびペプチド、ならびにＤＮＡおよびＲＮＡフラグメントなど）を封入し、保護するのに有用である。ポリマーソームは、親水性分子および疎水性分子の両方を積載する能力を持ち、それらを薬物送達システムとしての使用のための優れた候補とする。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、ナノ構造体の最も外側の表面上に脂質二重層を含む。この二重層は、同種または異種の１以上の脂質で構成され得る。例として、限定されないが、ホスホコリンおよびホスホイノシトールなどのリン脂質が挙げられる。具体例は、限定されないが、ＤＭＰＣ、ＤＯＰＣ、ＤＳＰＣおよび他の様々な脂質（後述の脂質など）を含む。タンパク質ナノ構造体のサイズは、少なくとも２つの方法で決定され得る：その「乾燥サイズ(dry size)」に基づく方法およびその「水力学的サイズ」に基づく方法。ある実施態様において、ナノ構造体（例えばナノゲル）の「乾燥サイズ」は、乾燥固体としてのナノ構造体（例えばナノゲル）の直径を指す。ナノ構造体（例えばナノゲル）の乾燥サイズを、例えば透過型電子顕微鏡で、決定してもよい。
他の実施態様において、ナノ構造体（例えばリポソーム）の「水力学的サイズ」は、水和ゲル（例えば、水性緩衝液中のリポソーム）としてのナノ構造体（例えばリポソーム）の直径を指す。ナノ構造体（例えばリポソーム）の水力学的サイズを、例えば動的光散乱で、決定してもよい。ナノ構造体（例えばリポソーム）の直径を動的光散乱で測定する方法は、当分野で公知である（例えば、ワールドワイドウェブ：malvern.co.ukにおけるMalvern Instruments, Ltd.参照）
いくつかの実施態様において、ナノ構造体の乾燥サイズは１００ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の乾燥サイズは、９５ｎｍ未満、９０ｎｍ未満、８５ｎｍ未満、８０ｎｍ未満、７５ｎｍ未満、７０ｎｍ未満、６５ｎｍ未満または６０ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の乾燥サイズは、４０〜９０ｎｍ、４０〜８０ｎｍ、４０〜７０ｎｍ、４０〜６０ｎｍ、５０〜９０ｎｍ、６０〜８０ｎｍ、５０〜７０ｎｍまたは５０〜６０ｎｍである。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の乾燥サイズは、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ、６５ｎｍ、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍまたは９５ｎｍである。
いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体におけるナノ構造体の平均乾燥サイズは、１００ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、そのような複数のナノ構造体におけるナノ構造体の平均乾燥サイズは、わずか５％または１０％しか変動しない。いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体（例えばナノゲル）におけるナノ構造体の平均乾燥サイズは、９５ｎｍ未満、９０ｎｍ未満、８５ｎｍ未満、８０ｎｍ未満、７５ｎｍ未満、７０ｎｍ未満、６５ｎｍ未満または６０ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体（例えばナノゲル）におけるナノ構造体の平均乾燥サイズは、４０〜９０ｎｍ、４０〜８０ｎｍ、４０〜７０ｎｍ、４０〜６０ｎｍ、５０〜９０ｎｍ、６０〜８０ｎｍ、５０〜７０ｎｍまたは５０〜６０ｎｍである。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の乾燥サイズは、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍ、６０ｎｍ、６５ｎｍ、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍまたは９５ｎｍである。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体の水力学的サイズは１００ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の乾燥サイズは、９５ｎｍ未満、９０ｎｍ未満、８０ｎｍ未満、８５ｎｍ未満または７５ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の水力学的サイズは、７０〜９０ｎｍ、７０〜８５ｎｍ、７０〜８０ｎｍ、７５〜９０ｎｍ、７５〜８５ｎｍ、７５〜８０ｎｍ、８０〜９０ｎｍ、８０〜８５ｎｍまたは８５〜９０ｎｍである。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の水力学的サイズは、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍまたは９５ｎｍである。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の水力学的サイズは、８０ｎｍ、８１ｎｍ、８２ｎｍ、８３ｎｍ、８４ｎｍ、８５ｎｍ、８６ｎｍ、８７ｎｍ、８８ｎｍ、８９ｎｍまたは９０ｎｍである。
いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体におけるナノ構造体の平均水力学的サイズは、１００ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、そのような複数のナノ構造体におけるナノ構造体の平均水力学的サイズは、わずか５％または１０％しか変動しない。いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体におけるナノ構造体の平均水力学的サイズは、９５ｎｍ未満、９０ｎｍ未満、８０ｎｍ未満、８５ｎｍ未満または７５ｎｍ未満である。いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体におけるナノ構造体の平均水力学的サイズは、７０〜９０ｎｍ、７０〜８５ｎｍ、７０〜８０ｎｍ、７５〜９０ｎｍ、７５〜８５ｎｍ、７５〜８０ｎｍ、８０〜９０ｎｍ、８０〜８５ｎｍまたは８５〜９０ｎｍである。いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体のおけるナノ構造体の平均水力学的サイズは、７０ｎｍ、７５ｎｍ、８０ｎｍ、８５ｎｍ、９０ｎｍまたは９５ｎｍである。いくつかの実施態様において、複数のナノ構造体におけるナノ構造体の平均水力学的サイズは、８０ｎｍ、８１ｎｍ、８２ｎｍ、８３ｎｍ、８４ｎｍ、８５ｎｍ、８６ｎｍ、８７ｎｍ、８８ｎｍ、８９ｎｍまたは９０ｎｍである。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体（例えば、タンパク質ナノゲル）を、乾燥固体状（凍結乾燥状など）で提供する。他の実施態様において、ナノ構造体（例えばリポソーム）を、水和物（水溶液中または他の溶液中など）で提供する。
ナノ粒子
用語「ナノ粒子」は、ナノゲル（例えば、タンパク質ナノゲルおよび核酸ナノゲル）、固体コロイドナノ粒子、磁性ナノ粒子、新規(nobel)金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子、多様式ナノ粒子、複合ナノ粒子および、生物医学的応用に典型的に用いられる他のナノ粒子（例えば、Blanco-Andujar et al. Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. A, 2010, 106, 553-568参照、これは参照によって本明細書に組み込まれる）を含む。しかしながら、用語「ナノ粒子」は、ウイルスもしくはウイルス粒子またはリポソームを包含せず、いくつかの実施態様において、ウイルス遺伝物質を含まない非感染性ウイルス様粒子（ＶＬＰ）が本明細書において想定されることが理解されるはずである。したがって、いくつかの実施態様において、組成物は、細胞表面と共役するＶＬＰを含む。ナノ粒子は、フィルムまたは他の構造的に層状のポリマーマトリックスとは区別される。
いくつかの実施態様において、ナノ粒子は合成物質である。すなわち、ナノ粒子は天然に存在しない。いくつかの実施態様において、ナノ粒子は生分解性であり、したがって、磁性を持たない。生分解性ナノ粒子は、当分野で公知の方法（限定されないが、溶媒蒸発、熱溶解マイクロカプセル化(hot melt microencapsulation)、溶媒除去および噴霧乾燥を含む）を用いて、合成され得る。ナノ粒子を合成する代表的な方法は、Bershteyn et al., Soft Matter 4:1787-1787, 2008 および米国特許出願公開第2008/0014144 A1号に記載されており、そのナノ粒子の合成に関する具体的な教示は、参照によって本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施態様において、ナノ粒子は、その薬剤の「ペイロード」を、インビボにおけるその分解プロファイルの機能として、何日間にもわたって放出する。本質的に生分解性のナノ粒子は、例えばインビボにおいて生じる、水性環境において、徐々に分解する。薬剤がナノ粒子全体に分散していると、それらの放出は、ナノ粒子の最も外側の層が分解した場合、またはナノ粒子のポアが拡大した場合に、生じる。いくつかの実施態様において、放出の速度論の研究は、タンパク質および小分子薬物が、１日〜２週間の範囲の時間経過にわたって、生分解性ナノ粒子から放出され得ることを示す。したがって、いくつかの実施態様において、生分解性ナノ粒子は、それらのペイロードを、標的部位環境中に徐々に放出するように、機能する。
いくつかの実施態様において、ナノ粒子の直径は、例えば、１〜１０００ナノメートル（ｎｍ）である。いくつかの実施態様において、直径は、２０〜７５０ｎｍ、２０〜５００ｎｍまたは２０〜２５０ｎｍである。いくつかの実施態様において、直径は、５０〜７５０ｎｍ、５０〜５００ｎｍ、５０〜２５０ｎｍまたは１００〜３００ｎｍである。いくつかの実施態様において、直径は、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、２５０ｎｍまたは３００ｎｍである。
いくつかの実施態様において、ナノ粒子は、ランダムに配置された１以上の凝固ポリマーから構成される。生分解性ナノ粒子を形成するのに使用できる、代表的な合成ポリマーは、限定されないが、脂肪性ポリエステル、ポリ（乳酸）（ＰＬＡ）、ポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）、乳酸とグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリカプロラクトン（polycarprolactone；ＰＣＬ）、ポリ酸無水物、ポリ（オルト）エステル、ポリウレタン、ポリ（酪酸）、ポリ（吉草酸）およびポリ（ラクチド−コ−カプロラクトン）、ならびにアルギン酸および他の多糖類（デキストランおよびセルロースを含む）などの天然ポリマー、コラーゲン、それらの化学誘導体（化学基（例えば、アルキル、アルキレンなど）の置換、付加、水酸化、酸化および、当業者が一般的に行う他の修飾を含む）、アルブミンおよび他の親水性タンパク質、ゼインおよび他のプロラミンおよび疎水性タンパク質、それらの共重合体および混合物、を含む。一般的に、これらの物質は、酵素の加水分解または、表面もしくはバルクの浸食によるインビボにおける水性環境への露出のいずれかによって、分解する。
ポリマーは天然または合成の巨大分子または高分子であり、多くの反復し、重合したモノマーサブユニットから構成される。ポリマーは、最大で数千の、ただ１つのモノマーまたはモノマーの組合せ（共重合体）から形成され得る。合成ポリマーは、限定されないが、ポリスチレンおよびポリエチレンなどのプラスチックを含む。天然ポリマーは、限定されないが、ＤＮＡおよびタンパク質などの生体高分子を含む。小分子化合物に対して、巨大な分子量のポリマーは、特有の物理学的性質（靱性、粘弾性および、結晶ではなく、ガラスおよび半結晶構造を形成する傾向）を生じる。
いくつかの実施態様において、本開示のタンパク質ナノ粒子（例えば、タンパク質−ポリマーナノゲルを含むタンパク質ナノゲル）は、担体タンパク質または他の担体分子を含まない。例えば、いくつかの実施態様において、タンパク質ナノ粒子はアルブミン（例えば、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ））を含まない。担体タンパク質は典型的に、異なる分子の拡散および／または輸送を促進する。本明細書における用語「担体タンパク質」は、タンパク質ナノ粒子の生物活性タンパク質に有害な影響を与えないタンパク質を指すことが理解されるはずである。いくつかの実施態様において、担体タンパク質は不活性タンパク質である。したがって、いくつかの実施態様において、担体タンパク質は生物活性ではない。いくつかの実施態様において、本開示のナノ粒子は、インビボにおいて、細胞および組織へのそれらの輸送を促進する、担体タンパク質または他の担体分子を必要としない。
ナノゲル
いくつかの実施態様において、ナノ粒子はナノゲル（タンパク質ナノゲルまたは核酸ナノゲルなど）である。ナノゲルは、例えば、ナノスケールサイズの、化学的または物理的に架橋されたポリマーネットワークによって形成される粒子を含むハイドロゲルで構成され得る。いくつかの実施態様において、ナノゲルは、親水性または両親媒性のポリマー鎖で構成される膨張したナノサイズのネットワークで構成され得る。いくつかの実施態様において、ナノゲルは、カチオン性および中性ポリマー（例えば、分枝ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）（ＰＥＧ−ｃｌ−ＰＥＩ））の、膨張した化学的に架橋されたネットワークで構成され得る。いくつかの実施態様において、ナノゲルは、物理的に架橋された、コレステロール修飾された多糖類（例えば、プルラン、マンナン、アミロペクチンおよびデキストラン）で構成され得る。ナノゲルを、薬物輸送のための担体として用いてもよく、塩結合、水素結合または疎水性相互作用の形成を介して、生物活性分子を取り込むように設計してもよい。
いくつかの実施態様において、ナノ粒子は核酸ナノゲルであり、ナノ粒子は、核酸内部コアで構成される。そのような「ＤＮＡナノ粒子」（またはＤＮＡゲルナノ粒子）は、公開された米国特許出願公開第20070148246号に、より詳細に記述されている。そのようなナノ粒子の核酸コアは、インビボで送達される薬剤のスキャフォールドとして作用し得、かつ／または、薬剤自身として作用し得る。ＤＮＡナノ粒子を合成する、代表的なプロトコルは、米国特許出願公開第2011/0293705号に与えられており、これは参照によって本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体（またはナノ粒子）はタンパク質ナノゲルである。タンパク質ナノゲルは、分解性リンカーを介して互いに架橋されている（例えば、可逆的かつ共有結合的に架橋されている）複数のタンパク質を指す（例えば、US20150110740 A1参照、これは参照によって本明細書に組み込まれる）。ナノゲルのタンパク質は、生理的条件下でリンカーが分解し、無傷の生物活性タンパク質を放出するように、分解性リンカー（例えば、ジスルフィドリンカー）を介して可逆的に架橋している。他の実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、生理的条件下でリンカーが分解し、無傷の生物活性タンパク質を放出するように、分解性リンカーを介して官能基と可逆的に結合している。いずれの場合も、タンパク質は、後述のように、可逆的に修飾されていると考えられる。
本明細書において、「別のタンパク質に可逆的に結合する」タンパク質は、分解性リンカーを介して別のタンパク質に結合（例えば、共有結合）するタンパク質を指す。このようなタンパク質は、分解性リンカーを介して、互いに結合（例えば、架橋）していると考えられる。いくつかの実施態様において、ナノゲルは、単一の（例えば、単一種の）生物活性タンパク質（例えば、ＩＬ−２、ＩＬ−１５、ＩＬ−１５Ｓａ、ＩＬ−２−Ｆｃ、ＩＬ−１５−ＦｃまたはＩＬ−１５Ｓａ−Ｆｃ）を含むが、他の実施態様において、ナノ構造体は、２以上の（例えば、２、３、４、５またはそれ以上の）生物活性タンパク質（例えば、ＩＬ−２およびＩＬ−１５（またはＩＬ−１５ＳＡ）などの種々のタンパク質の組み合わせ）を含む。例えば、タンパク質ナノゲルは、タンパク質Ａとタンパク質Ｂの組合せを含んでもよく、ここでタンパク質Ａはタンパク質Ａに結合しており、タンパク質Ａはタンパク質Ｂに結合しており、かつ／または、タンパク質Ｂはタンパク質Ｂに結合している。
本明細書において、「官能基に可逆的に結合する」タンパク質または「可逆的に修飾された」タンパク質は、分解性リンカーを介して官能基に結合（例えば、共有結合）するタンパク質を指す。本明細書において、このようなタンパク質を「タンパク質複合体」または「可逆的に修飾されたタンパク質複合体」と呼び得、これらの用語は本明細書で交換可能に使用され得る。タンパク質およびポリマーはそれぞれ、タンパク質が可逆性リンカー（例えば、ジスルフィドリンカーなどの分解性リンカー）を介して結合できる官能基を含むことが理解されるはずである。本明細書で与えられるタンパク質複合体および可逆的に修飾されたタンパク質の例は、限定されないが、別のタンパク質に（例えば、分解性リンカーを介して）可逆的に結合しているタンパク質、ポリマーに可逆的に結合しているタンパク質、および別の官能基に可逆的に結合しているタンパク質を含む。用語「タンパク質」はまた、融合タンパク質を含むことが理解されるはずである。
いくつかの実施態様において、本明細書で提供する分解性リンカーは、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルを含み、これは、タンパク質を変性させることなく、中性ｐＨ（例えば、約６〜約８または約７）でタンパク質と反応できる。いくつかの実施態様において、分解性リンカーは、「酸化還元応答性」リンカーであり、これは、生理的条件下（例えば、２０〜４０℃および／またはｐＨ６〜８）において、還元剤（例えば、グルタチオン、ＧＳＨ）存在下で分解し、それにより可逆的に結合していた化合物から無傷のタンパク質を放出することを意味する。本開示における、使用のための分解性リンカーの例は、以下である：
Figure 2018523710
 式Ｉのリンカーは、還元剤の存在下で切断されるジスルフィドを含む。例えば、生理的条件下において、式Ｉのリンカーのジスルフィド結合は、グルタチオンによって切断される。
タンパク質は、任意の末端または内部−ＮＨ２官能基（例えば、リジンの側鎖）を介して、分解性リンカーに結合（例えば、共有結合）し得る。したがって、式Ｉの分解性リンカーでのタンパク質の可逆的修飾中に形成される中間体種は以下である：
Figure 2018523710
いくつかの実施態様において、本明細書で与えられる可逆的に修飾されたタンパク質は、様々なナノゲル（限定されないが、タンパク質−親水性ポリマー複合体（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）で可逆的に修飾）、タンパク質−疎水性ポリマー複合体（例えば、ＰＬＡまたはＰＬＧＡで可逆的に修飾）、バルク架橋タンパク質ハイドロゲル、架橋タンパク質ナノゲル粒子、種々のシェル材料（例えばシリカ）を用いたタンパク質ナノカプセル、タンパク質共役ナノ構造体（例えば、リポソーム、ミセル、重合ナノ粒子、無機ナノ粒子））に成形され得、または自己集合し得る。同様に、いくつかの実施態様において、本明細書で与えられる互いに架橋しているタンパク質は、タンパク質ナノ構造体に成形され得、または自己集合し得る。
いくつかの実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、非分解性リンカーであるＮ−ヒドロキシスルホスクシンイミド(N-hyroxysulfosuccunimide)リンカーを介して、不可逆的かつ共有結合的に架橋していることが想定される。
いくつかの実施態様において、ポリマーは、ナノゲルの表面と（例えば、ナノゲルの表面に露出したタンパク質と）架橋し得る。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルを、ポリマーに基づくナノシェル、またはシリカのナノシェルで包む。いくつかの実施態様において、ナノシェルを、触媒（例えばＮａＦ）存在下において、タンパク質複合体の官能基（例えばシラン）を架橋剤（例えば、シラン−ＰＥＧ−シラン）と共に重合することによって、形成してもよい。
いくつかの実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、上述のタンパク質薬剤を含み得ることが想定される。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルは、限定されないが、治療用タンパク質、予防用タンパク質、診断用タンパク質および造影用タンパク質からなる群から選択されるタンパク質を含み得る。本開示における使用のためのタンパク質の例は、限定されないが、抗体、単鎖抗体、抗体フラグメント、酵素、融合タンパク質、補因子、受容体、リガンド、転写因子および他の制御因子、いくつかの抗原（後述）、サイトカイン、ケモカインなどを含む。タンパク質は天然に存在してもよく、存在しなくてもよい。他のタンパク質が、本開示において想定され、使用され得る。そのようなナノゲルは典型的に、不活性担体タンパク質（アルブミンなど）を含まない。
いくつかの実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、上述のタンパク質薬剤などの、生物活性タンパク質である。ある実施態様において、タンパク質薬剤は、本明細書に記載される免疫調節タンパク質（例えば、免疫賦活タンパク質または免疫抑制タンパク質）である。ある態様において、免疫調節タンパク質は、デスリガンド１（ＰＤ−Ｌ１）、細胞傷害性Ｔリンパ球関連タンパク質４（ＣＴＬＡ−４）、インターロイキン１０（ＩＬ−１０）またはトランスフォーミング増殖因子ベータ（ＴＧＦ−ベータ）がプログラムされていることが想定される。
いくつかの実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、免疫グロブリンＦｃドメインと融合した生物活性タンパク質の融合タンパク質であり、Ｆｃ融合タンパク質（例えば、ヒトＩｇＧ１ Ｆｃ融合タンパク質）と呼ばれる。いくつかの実施態様において、ナノゲルの生物活性タンパク質はサイトカインであり、これは、限定されないが、ＩＬ−１２、ＩＬ−１５、ＩＬ−１５Ｓａ、ＩＬ−１８、ＩＬ−２およびＣＣＬ５を含む。いくつかの実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、Ｆｃドメイン（例えば、ヒトＩｇＧ１ Ｆｃドメイン）と融合したサイトカインである。
ナノゲルのタンパク質を、タンパク質に適合している２成分溶媒中で、修飾してもよい。いくつかの実施態様において、例えば、２成分溶媒は、水性緩衝液および水混和性有機溶媒（リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）など）を含み、タンパク質を分解性リンカーで可逆的に修飾するのに用いられる。水性緩衝液（例えばＰＢＳ）と有機相（例えばＤＭＳＯ）との比は、約５０：１〜約２０：１の範囲内であり得る。いくつかの実施態様において、無機相と有機相との比は、約３０：１〜約２０：１または約２５：１（例えば、５００μＬ：２０μＬ）である。いくつかの実施態様において、有機溶媒は、２成分緩衝液または２成分緩衝液を含む反応溶液の全体積の５％未満である。
タンパク質ナノゲルを作製する方法は、US20150110740 A1に記述されており、これは参照によって本明細書に組み込まれる。
リポソーム
いくつかの実施態様において、ナノ構造体はリポソームである。リポソームは、少なくとも１つの脂質二重層および内部の水性コンパートメントを含む、閉じたベシクルである。リポソームは、アニオン性、中性またはカチオン性であり得る。リポソームは単層または多重層であり得る。リポソームは、限定されないが、単層ベシクル脂質、多重層ベシクル脂質および押し出された脂質（単独または、ＤＯＴＭＡおよびコレステロール、ＤＯＴＡＰおよびコレステロール、ＤＯＴＩＭおよびコレステロール、ならびにＤＤＡＢおよびコレステロールを生じるようにコレステロールを含む、ＤＯＴＭＡ、ＤＯＴＡＰ、ＤＯＴＩＭ、ＤＤＡＢを含む）を含み得る。多重層ベシクルを調製する方法は、当分野で公知である（例えば、米国特許第6,693,086号参照、この多重層ベシクル脂質調製に関する教示は、参照によって本明細書に組み込まれる）。押し出された脂質は、類似の様式で調製されるが、次いで、Templeton et al., Nature Biotech, 15:647-652, 1997（押し出された脂質の調製に関する教示は、参照によって本明細書に組み込まれる）に記述されるように、サイズを減少させるフィルターを通して、押し出される。
リポソームは、担体細胞状の反応基に相補的な反応基を含むように、合成中または合成後に表面修飾され得る。そのような反応基は、限定されないが、マレイミド基を含む。例として、リポソームを、マレイミドと共役したリン脂質（限定されないが、ＤＳＰＥ−ＭａＬ−ＰＥＧ２０００など）を含むように、合成してもよい。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、膜間架橋多重層ベシクル（ＩＣＭＶ）である。ＩＣＭＶは、多重層脂質ベシクル（ＭＬＶ）の一種である。ＭＬＶは、同心円状に配置された２以上の脂質二重層で構成されるシェルを有する、ナノ粒子またはマイクロ粒子である。本明細書において、隣接または並置された脂質二重層（または脂質二重層表面）は、互いに近接しているが、その他は異なっており、通常、物理的に別個である、二重層または表面を意図する。この用語は、通常、単一の二重層の２つの単層の間の関係を意味しない。
上述の安定化したＭＬＶと同様に、ＩＣＭＶは本明細書で記述される、互いに共役している、同心状に配置された２以上の脂質二重層で構成されるシェルを有する、ナノ粒子またはマイクロ粒子である。安定化した多重層ベシクル（ＩＣＭＶを含む）における脂質二重層の数は、約２〜３０にばらつき得るが、２〜１５の範囲がより一般的である。二重層は通常、細胞膜と同様の様式で配置される、親水性頭部および疎水性尾部を有する脂質で構成される（すなわち、親水性頭部が典型的に水性環境に露出し、疎水性尾部が二重層に埋め込まれている）。
ＩＣＭＶは、その脂質二重層間の架橋（例えば、共有結合の架橋）によって安定化し、したがって「膜間架橋」ＭＬＶと呼ばれる。本明細書において、これは、ベシクルのシェル内の少なくとも２つの脂質二重層が互いに架橋されていることを意味する。架橋二重層は通常、互いに並置または隣接する二重層である。シェル内の脂質二重層の大部分または全ては、シェル内の並置している脂質二重層と架橋し得る。脂質二重層の間には１以上の架橋があり得る。典型的に、脂質二重層の間には多数の架橋があり得る。このような架橋の配置および位置はランダムであってもよく、ランダムでなくてもよい。架橋の程度（したがって結果として、ベシクルの安定性）は、ベシクルを作製するのに用いる機能性脂質（または他の脂質二重層の成分）の割合、および架橋条件（例えば、架橋剤を伴うベシクルのインキュベーション時間を含む）に依存し得る。他の全ての要素およびパラメータが等しい場合、ベシクルにおける機能性脂質（または他の脂質二重層の成分）の割合が高いほど、より多くの架橋が形成されていることが理解される。同様に、架橋に対する条件が好ましいほど、達成される架橋の程度はより高くなる。
ナノ構造体の作製方法
本明細書は、ナノ構造体を作製する方法を提供する。ナノ構造体の例は、タンパク質ナノゲル（無傷の生物活性タンパク質を含み、担体（例えば、アルブミン、ＢＳＡ）を含まない、タンパク質ナノゲルなど）である。いくつかの実施態様において、担体を含まない、生物活性タンパク質ナノゲルを作製する方法は、タンパク質を分解性リンカーと、分解性リンカーを介するタンパク質の相互の可逆的な共有結合の架橋を可能にする条件下において、接触させることを含み、これによって、担体を含まない、生物活性タンパク質ナノゲルを作製する。いくつかの実施態様において、本方法はさらに、タンパク質ナノゲルをポリマーと、ポリマーとタンパク質ナノゲルのタンパク質との架橋を可能にする条件下において、接触させることを含み、それによって、担体を含まない、生物活性タンパク質−ポリマーナノゲルを作製する。いくつかの実施態様において、複数のタンパク質ナノゲルまたは複数のタンパク質−ポリマーナノゲルを作製する。
典型的に、分解性リンカーを介する、タンパク質の相互の可逆的な共有結合の架橋を可能にする条件は、タンパク質を分解性リンカーと、４℃〜２５℃（例えば、４℃、５℃、６℃、７℃、８℃、９℃、１０℃、１１℃、１２℃、１３℃、１４℃、１５℃、１６℃、１７℃、１８℃、１９℃、２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃または２５℃）の温度で接触させることを含む。いくつかの実施態様において、タンパク質を分解性リンカーと共に、水性緩衝液（例えばＰＢＳ）において、４℃〜２５℃の温度（例えば、室温）でインキュベートする。いくつかの実施態様において、タンパク質を分解性リンカーと共に、水性緩衝液（例えばＰＢＳ）において、３０℃以下の温度でインキュベートする。いくつかの実施態様において、分解性リンカーを介する、タンパク質の相互の可逆的な共有結合の架橋を可能にする条件は、タンパク質を分解性リンカーと、３０分間〜２時間、または３０分間〜１時間（例えば、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０分間）接触させることを含む。いくつかの実施態様において、タンパク質を分解性リンカーと共に、水性緩衝液（例えばＰＢＳ）において、３０分間〜２時間、または３０分間〜１時間、インキュベートする。
いくつかの実施態様において、水性緩衝液におけるタンパク質濃度は、１０ｍｇ／ｍＬ〜５０ｍｇ／ｍＬである。例えば、水性緩衝液におけるタンパク質濃度は、１０ｍｇ／ｍＬ、１５ｍｇ／ｍＬ、２０ｍｇ／ｍＬ、２５ｍｇ／ｍＬ、３０ｍｇ／ｍＬ、３５ｍｇ／ｍＬ、４０ｍｇ／ｍＬ、４５ｍｇ／ｍＬまたは５０ｍｇ／ｍＬのタンパク質／水性緩衝液であり得る。
いくつかの実施態様において、担体を含まない、生物活性タンパク質ナノゲルまたはタンパク質−ポリマーナノゲルにおける、タンパク質の重量パーセントは、少なくとも７５％ ｗ／ｗである。例えば、担体を含まない、生物活性タンパク質−ポリマーナノゲルにおける、タンパク質の重量パーセントは、少なくとも８０％ ｗ／ｗ、少なくとも８５％ ｗ／ｗ、少なくとも９０％ ｗ／ｗまたは少なくとも９５％ ｗ／ｗである。いくつかの実施態様において、担体を含まない、生物活性タンパク質ナノゲルまたはタンパク質−ポリマーナノゲルにおける、タンパク質の重量パーセントは、７５％ ｗ／ｗ〜９０％ ｗ／ｗ、８０％ ｗ／ｗ〜９０％ ｗ／ｗまたは８５％ ｗ／ｗ〜９０％ ｗ／ｗである。
ポリマーと、タンパク質ナノゲルのタンパク質との架橋を可能にする条件は、タンパク質ナノゲルをポリマーと、４℃〜２５℃（例えば、４℃、５℃、６℃、７℃、８℃、９℃、１０℃、１１℃、１２℃、１３℃、１４℃、１５℃、１６℃、１７℃、１８℃、１９℃、２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃または２５℃）の温度で接触させることを含む。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルをポリマーと共に、水性緩衝液（例えばＰＢＳ）において、４℃〜２５℃の温度（例えば、室温）でインキュベートする。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルをポリマーと共に、水性緩衝液（例えばＰＢＳ）において、３０℃以下の温度でインキュベートする。いくつかの実施態様において、ポリマーとタンパク質ナノゲルのタンパク質との架橋を可能にする条件は、タンパク質ナノゲルをポリマーと、３０分間〜２時間、または３０分間〜１時間（例えば、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０分間）接触させることを含む。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルをポリマーと共に、水性緩衝液（例えばＰＢＳ）において、３０分間〜２時間、または３０分間〜１時間、インキュベートする。
いくつかの実施態様において、本開示の方法は、タンパク質を分解性リンカーと、有機溶媒（例えば、エタノールまたはイソプロパノールなどのアルコール）存在下において、接触させることを明確に除外する。いくつかの実施態様において、本開示の方法は、タンパク質ナノゲルをポリマーと、有機溶媒（例えば、エタノールまたはイソプロパノールなどのアルコール）存在下において、接触させることを明確に除外する。有機溶媒は、タンパク質の生物活性に有害な効果を与え得る。
本開示のナノ構造体を作製する他の方法は、タンパク質を、分解性リンカーおよび重合可能な官能基で修飾し、重合可能な官能基を、架橋剤および可溶性フッ化物と共に重合することを含み得る。
本開示のタンパク質を、分解性リンカー（例えば、酸化還元応答性リンカーなど）で修飾または、と共役してもよい。いくつかの実施態様において、この修飾は、共有結合修飾であり得る。重合可能な官能基を、可溶性フッ化物触媒存在下において、架橋剤と共に重合してもよい。いくつかの実施態様において、架橋剤はポリマー（例えば、シラン−ＰＥＧ−シラン）である。いくつかの実施態様において、可溶性フッ化物はフッ化ナトリウムである。いくつかの実施態様において、可溶性フッ化物はフッ化カリウムである。
ナノ構造体表面の被覆
細胞表面共役受容体を結合するリガンド
リガンドは、細胞表面受容体（例えば、ＣＤ４５などの細胞表面共役受容体）などの別の分子と結合する、任意の分子である。リガンドの例は、抗体（免疫グロブリンとも呼ばれる）、可溶性タンパク質受容体（例えば、ＣＤ２２；Sgroi et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92:4026-30, 1995）、サイトカイン、ペプチド、小分子、補因子、ホルモンおよび神経伝達物質を含む。他のタンパク質結合パートナーが、本明細書で想定される。リガンドは、ナノ粒子またはリポソームと担体細胞との共役を促進するために、ナノ粒子またはリポソームに組み込まれ得る。
本明細書における用語「抗体」は、他の指示がない限り、２つの大きな重鎖と２つの小さな軽鎖を典型的に含む抗体、抗体フラグメント（例えば、抗原結合（Ｆａｂ）フラグメントおよび結晶化可能（Ｆｃ）フラグメント）および抗体フラグメント（例えば、抗原結合部分）を含む組換えタンパク質を含む。抗体は、モノクローナル抗体でもよく、ポリクローナル抗体でもよい。いくつかの実施態様において、抗体はヒト抗体またはヒト化抗体である。
いくつかの実施態様において、リガンドは、抗ＣＤ４５抗体などの抗体である。いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５抗体は、ヒトモノクローナル抗ＣＤ４５抗体である。いくつかの実施態様において、モノクローナル抗ＣＤ４５抗体は、ＢＣ８（ＡＣＣＴ（著作権）：ＨＢ−１０５０７（商標））、４Ｂ２、９．４（ＡＴＴＣ（著作権）：ＨＢ−１０５０８（商標））およびＧＡＰ８．３（ＡＴＴＣ（著作権）：ＨＢ−１２（商標））からなる群から選択される。したがって、いくつかの実施態様において、ナノ構造体（例えば、タンパク質ナノゲルまたはリポソーム）を抗ＣＤ４５抗体と結合する。いくつかの実施態様において、サイトカイン（例えば、ＩＬ−２、ＩＬ−１５、ＩＬ−１５−ＳＡまたはそれらの組合せ）を含むタンパク質ナノゲルを抗ＣＤ４５抗体と結合し、次いでＣＤ４５を発現する担体細胞（例えばＴ細胞）と共役させる。
いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、ナノ構造体のサイズに部分的に依存して、１０〜１００００個またはそれ以上のリガンドを有し得る。例えば、ナノ構造体は、１０〜１００００個、１０〜１０００個、１０〜１００個のリガンド、１００〜１００００個、１００〜１０００個、または１０００〜１００００個のリガンドを有し得る。
いくつかの実施態様において、リガンドは、架橋反応を介して、ナノ構造体と結合する。いくつかの実施態様において、例えば、ナノ構造体がタンパク質ナノゲルである場合、タンパク質ナノゲルの作製に用いた架橋剤と同一の架橋剤を、リガンドを組み込むのに用いてもよい。
いくつかの実施態様において、リガンドは、永久的な（例えば、不可逆的な）リンカーで、ナノ構造体（例えば、抗ＣＤ４５などの抗体）と結合する。いくつかの実施態様において、リンカーは、２つのＮ−ヒドロキシスルホスクシンイミド（N-hyroxysulfosuccinimide；スルホ−ＮＨＳ）基を含む。いくつかの実施態様において、リンカーは、２つのマレイミド基、または分子と抗体との共役において、当分野で公知の他の反応基を含む。いくつかの実施態様において、リンカーは可逆的リンカー（例えば、生理条件下において、還元剤（例えば、グルタチオン、ＧＳＨ）存在下で分解する、酸化還元応答性リンカー）である。
リガンドを有するナノ構造体は、本明細書の他の部分に記述される、「共役反応」を介して、担体細胞と共役し得、これは共有結合または非共有結合であり得る。いくつかの実施態様において、ナノ構造体は、フリーの表面チオールを介して（例えば、米国特許出願公開第2011/0293705号に記述される）、担体細胞と共役している。
ポリカチオン
本開示のいくつかの態様は、その表面上にポリカチオンを有する、ナノ構造体（例えばナノゲル）を提供する。ポリカチオンは、いくつかの部位に正電荷を有する分子または化学複合体である。一般に、ポリカチオンは全体で正電荷を有する。本開示で用いるポリカチオンの例は、限定されないが、ポリリジン（ポリ−Ｌ−リジンおよび／またはポリ−Ｄ−リジン）、ポリ（アルギニングリセリルコハク酸）（poly(argininate glyceryl succinate)；ＰＡＧＳ、アルギニンに基づくポリマー）、ポリエチレンイミン、ポリヒスチジン、ポリアルギニン、硫酸プロタミン、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ）またはポリエチレングリコール−ｇ−ポリリジンを含む。本明細書において、ポリカチオンを、ナノ粒子の担体細胞（例えばＴ細胞）への接着を改善し、共役反応の効率を向上するのに用いてもよい。具体的には、ポリカチオンを、ナノ構造体（例えばタンパク質ナノゲル）の担体細胞へのローディングを向上するのに用いてもよい。ポリカチオンをまた、ナノ構造体と担体細胞との共役または共役効率を向上するのに用いてもよい。ポリカチオンは、細胞膜の負に帯電したイオンとナノゲル表面の正に帯電したイオンとの間の静電相互作用を増強すると考えられる。
いくつかの実施態様において、ポリカチオンを、ナノゲルと担体細胞表面とを細胞表面共役受容体を介して共役させる前に、ナノゲル表面に付加する。いくつかの実施態様において、ポリカチオン（例えば、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジンまたはＰＥＧ−ＰＬＬ）を、ナノゲルと細胞表面とを細胞表面共役受容体を有さずに共役させる前に、ナノゲル表面に付加する。いくつかの実施態様において、ポリカチオンはポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジンである。いくつかの実施態様において、ポリカチオンを、ナノゲルと、細胞表面共役受容体を有する担体細胞表面とを共役させる前に、ナノゲルに付加する。いくつかの実施態様において、ポリカチオンを、抗ＣＤ４５を有する、または有さないナノゲルに付加する。
いくつかの実施態様において、ポリカチオンをナノ構造体に付加することは、共役効率（例えば、ナノゲルと細胞とを共役させる効率）を、少なくとも５０％に向上させる。例えば、ポリカチオンをナノ構造体に付加することは、共役効率を、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％または９５％に向上させ得る。いくつかの実施態様において、ポリカチオンをナノ構造体に付加することは、共役効率を、６０％〜９０％、７０％〜９０％または８０％〜９０％に向上させ得る。
担体細胞共役における細胞表面共役受容体
細胞表面受容体（例えば、膜貫通受容体）は、細胞とその細胞外環境との間の情報伝達を仲介するタンパク質である。細胞外リガンド（サイトカイン、増殖因子、ホルモン、神経伝達物質および細胞認識分子を含む）は同種の受容体と結合し、細胞外シグナルを伝達する立体構造変化をトリガーし、細胞内シグナル伝達経路を開始する。細胞表面受容体は、成長、分化、増殖および生存に関与する多数の生物学的経路を制御する。Ｔ細胞およびＢ細胞は共に、細胞の活性化に関与する細胞表面受容体を有する。
上記で示されるように、「細胞表面共役受容体」は、同種のリガンド（例えば、ナノ粒子と結合するリガンド）と結合し、同種のリガンドの細胞（例えば担体細胞）表面への局在化を維持する、細胞表面に位置する分子（すなわち、細胞表面受容体）を指す。細胞表面共役受容体は、時間と共にインターナライズすることがほとんどまたは全くない、リガンドを細胞表面と安定に共役させる、細胞表面受容体である。ある態様において、細胞表面共役受容体は、長期の細胞表面における保持および／または長期の細胞表面の半減期を示す。ある態様において、細胞表面共役受容体は、ゆっくりとインターナライズする、Ｔ細胞表面タンパク質である。ある態様において、細胞表面共役受容体は、ゆっくりとインターナライズする受容体である。したがって、本開示の態様は、担体細胞上の細胞表面共役受容体とナノ構造体上に位置する同種のリガンドとの間の結合相互作用を介して、担体細胞（例えば有核担体細胞）表面と結合するナノ構造体を含む、組成物を提供する。
いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体（例えばＣＤ４５）は、同種のリガンド（例えば抗ＣＤ４５抗体）と結合する場合、ナノ構造体を担体細胞と安定に共役させる。いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体を有する担体細胞と共役しているナノ構造体は、長期の表面における保持を示す。いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体を有する担体細胞と共役しているナノ構造体は、細胞表面の長期の半減期を示す。
いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体（例えばＣＤ４５）は、同種のリガンド（例えば抗ＣＤ４５抗体）と結合する場合、少なくとも２４時間、担体細胞表面にとどまる（すなわち、インターナライズされない）。例えば、同種のリガンドと結合している細胞表面共役受容体は、少なくとも３０時間、少なくとも３６時間、少なくとも４２時間、少なくとも４８時間、少なくとも５４時間、少なくとも６０時間、少なくとも６６時間、少なくとも７２時間、細胞表面にとどまり得る。いくつかの実施態様において、同種のリガンドと結合している細胞表面共役受容体の少なくとも５０％（例えば、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％または少なくとも９５％）が、少なくとも２４時間（例えば、少なくとも３０時間、少なくとも３６時間、少なくとも４２時間、少なくとも４８時間、少なくとも５４時間、少なくとも６０時間、少なくとも６６時間、少なくとも７２時間）、細胞表面にとどまる。
細胞表面共役受容体の限定されない例は、ＣＤ４５である。ＣＤ４５は、プロテインチロシンホスファターゼ（ＰＴＰ）ファミリーにおける、１４７ｋＤａの単鎖膜貫通メンバーであり、Ｔ細胞およびＢ細胞の両方において発現し、Ｔ細胞およびＢ細胞の活性化に必要である。ＣＤ４５は、高度にグリコシル化された細胞外ドメイン、単一の膜貫通セグメント、および２つのタンデム型の細胞内触媒ドメインを含む。２つの触媒ドメインは、ｓｒｃおよびＪＡＫキナーゼシグナル伝達に関与し、抗原−受容体複合体と相互作用する。したがって、いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５抗体を（その表面に）有するナノ構造体は、ＣＤ４５を発現する担体細胞表面と結合または共役している。そのような細胞表面受容体のインターナリゼーションは最小限である。いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体（例えばＣＤ４５）を発現する担体細胞（例えばＴ細胞）と結合しているリポソームまたはナノ粒子（例えばナノゲル）の５０％以上（または５０％超）が、少なくとも２４時間（例えば、２４、３０、３６、４２、４８、５４、６０、６６、７２時間）、細胞表面に維持される（すなわち、インターナライズされない）。例えば、細胞表面共役受容体を発現する細胞と結合しているリポソームまたはナノ粒子（例えばナノゲル）の５５％超、６０％超、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超、８５％超、または９０％超が、少なくとも２４時間、担体細胞表面に維持される。いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体は、ヒト(Homo sapiens)ＣＤ４５受容体である。ヒトＣＤ４５受容体をコードする核酸の例は、限定されないが、ＮＣＢＩ基準配列番号(NCBI Reference Sequence No)：ＮＭ＿０８０９２１．３、ＮＭ＿００２８３８．４、ＮＲ＿０５２０２１．１およびＮＭ＿００１２６７７９８．１を含む。
いくつかの実施態様において、細胞表面共役受容体は、組換え受容体（例えば、複数の供給源から得た核酸を含む）である。
いくつかの実施態様において、担体細胞は、少なくとも２つ（例えば、少なくとも３つ、少なくとも４つ、または少なくとも５つ）の細胞表面共役受容体（例えば、ＣＤ４５を含む）を発現する。
いくつかの実施態様において、担体細胞を、細胞表面共役受容体（例えばＣＤ４５）を発現するように設計する。細胞が、例えば改変された核酸を含む場合、細胞を設計する。「改変された核酸」は、天然に存在しない核酸である。しかしながら、改変された核酸は、全体としては天然に存在しないが、天然に存在するヌクレオチド配列を含み得ることが理解されるはずである。いくつかの実施態様において、改変された核酸は、種々の生物由来（例えば異なる種由来）のヌクレオチド配列を含む。改変された核酸は、組換え核酸および合成核酸を含む。「組換え核酸」は、核酸（例えば、単離した核酸、合成核酸またはそれらの組合せ）を連結することによって作成される分子であり、いくつかの実施態様において、生細胞中で複製し得る。「合成核酸」は、増幅され、または化学的もしくは他の方法で合成された分子である。合成核酸は、化学修飾され、または別の方法で修飾されたが、天然に存在する核酸と対形成できる、合成核酸を含む。組換え核酸および合成核酸はまた、前述のいずれかの複製に起因する、それらの分子を含む。
したがって、いくつかの実施態様において、担体細胞（例えばＴ細胞）を、ＣＤ４５を発現するように設計する。例えば、担体細胞は、ＣＤ４５をコードする、改変された核酸を含み得る。このような核酸は、標準的な分子生物学的手法（例えば、Green and Sambrook, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2012, Cold Spring Harbor Press参照）を用いて作成され得る。改変された核酸を、例えば、エレクトロポレーション（例えば、Heiser W.C. Transcription Factor Protocols: Methods in Molecular Biology（商標） 2000; 130: 117-134）、化学的な（例えば、リン酸カルシウムまたは脂質）遺伝子導入（例えば、Lewis W.H., et al., Somatic Cell Genet. 1980 May; 6(3): 333-47; Chen C., et al., Mol Cell Biol. 1987 August; 7(8): 2745-2752参照）、形質導入、接合、または、精製した核酸（例えばＤＮＡ）の、細胞核への直接的なマイクロインジェクション（例えば、Capecchi M.R. Cell. 1980 Nov; 22(2 Pt 2): 479-88参照）などの従来の方法によって、細胞に導入してもよい。
ナノ構造体との共役における担体細胞
本開示の態様は、担体細胞（例えば、有核担体細胞）（またはより単純に「細胞」）に安定に結合するナノ構造体（例えば、タンパク質ナノゲルまたはリポソーム）を含む組成物を提供する。担体細胞は、ナノ粒子と共役する細胞であり、インビボにおいて投与された場合、典型的に標的部位に向かう細胞である。適切な標的細胞を、それらのホーミング能、（ナノ粒子との共役における）細胞表面の表現型に基づいて選択する。いくつかの実施態様において、細胞は、Ｔ細胞（Ｔリンパ球とも呼ばれる）、Ｂ細胞またはナチュラルキラー（ＮＫ）細胞および、限定されないが、マウス系列陰性細胞、Ｓｃａ−１−陽性細胞およびｃ−ｋｉｔ−陽性細胞ならびにそれらのヒト対応物を含む、造血前駆細胞であり得る。相当なレベルの遊離チオール（−ＳＨ）基が、Ｔ細胞、Ｂ細胞および造血前駆細胞の表面上に存在し、これによって、ナノ構造体とこれらの細胞との共役が促進される。
いくつかの実施態様において、担体細胞は、（特に静脈内注射で投与された場合）血管から血管外遊出でき、それによって標的組織または標的臓器に侵入する。赤血球は一般的に、血流から出ることができない。したがって、担体細胞の重要なクラスの１つは、有核担体細胞を含む。このため、いくつかの実施態様において、担体細胞は赤血球ではない。他の実施態様において、担体細胞は赤血球である。
本開示のいくつかの実施態様は、単離担体細胞に関する。単離担体細胞は、それらが天然に存在する環境から分離されている細胞である（すなわち、インビボに存在しない）。インビトロにおけるＴ細胞は、単離担体細胞の一例である。担体細胞を、それらのインビボの環境から単離し、本開示のナノ構造体と共役させ、次いでインビボに再導入してもよいことが理解されるはずである。そのような担体細胞は、単離細胞であると考えられる。
いくつかの実施態様において、担体細胞は、処置される対象に対して自己である。他の実施態様において、担体細胞は非自己である（しかし、主要組織適合遺伝子複合体（ＭＨＣ）適合細胞であることが好ましい）。
担体細胞は一般的に、投与後（または、いくつかの場合において、再注入後）、少なくとも４８時間、少なくとも３日、少なくとも４日、少なくとも５日、少なくとも６日、少なくとも７日またはそれ以上の、インビボにおける半減期を有する。
いくつかの実施態様において、担体細胞を、限定されないが、同時刺激分子または、キメラ受容体を含む受容体を含む、１以上の因子を発現するように、遺伝子操作する。他の実施態様において、担体細胞を遺伝子操作しない。いくつかの実施態様において、担体細胞は、単離され、天然に存在する（すなわち、遺伝子操作または他の操作をしていない）。
いくつかの実施態様において、担体細胞を、それらの性質および機能に依存して、ナノ構造体との共役の前に、操作する。しかしながら、担体細胞を、ナノ構造体との共役を促進するために、表面修飾する必要はない。いくつかの実施態様において、代わりに、担体細胞表面上に通常存在する反応基を、反応基または他の実体が細胞表面上に取り込まれる必要なく、用いる。結果として、そのような担体細胞は、ナノ構造体と共役するために、外来性の実体（特に、抗体または抗体フラグメントなど）が表面上に存在することを必要としない。
そのような操作はまた、Ｔ細胞において通常行われるように、担体細胞の活性化を含み得る。いくつかの実施態様において、担体細胞を、ナノ構造体と混合する前に、インビトロにおいて、増殖させ、かつ／または活性化（もしくは刺激、これらの用語は本明細書において交換可能に用いられる）させてもよい。増殖および活性化プロトコルは、担体細胞種に依存して様々であり得るが、１以上のサイトカインとのインキュベーション、１以上の細胞種とのインキュベーション、および１以上の抗原とのインキュベーションを含み得る。担体細胞がＴ細胞である場合、Ｔ細胞を、ＩＬ−２、ＩＬ−１５、ＩＬ−１５スーパーアゴニスト（ＩＬ−１５ＳＡまたはＩＬ−１５Ｓａ）、同時刺激分子（Ｂ７、Ｂ７．２、ＣＤ４０、様々なＴ細胞表面分子に対する抗体（細胞表面受容体に対する抗体を含む）、抗ＣＤ３抗体、抗ＣＤ２８抗体、抗ＣＴＬＡ−４抗体、抗ＣＤ４０Ｌ抗体など）と共にインキュベートすることによって、活性化を行ってもよい。いくつかの実施態様において、担体細胞および特にＴ細胞の細胞表面上は、外来性抗体で被覆されていない（すなわち、細胞は、投与前に、インビトロにおいて抗体または抗体フラグメントと接触していない）。
増殖を、放射性標識したヌクレオチド（トリチウム化チミジンなど）の取り込みを含む、増殖アッセイで測定してもよい。活性化を、サイトカイン（特に、ＩＬ−２、ガンマ−ＩＦＮ、ＩＬ−１、ＩＬ−４、ＩＬ−６およびＴＮＦなど）の産生によって、測定してもよい。増殖および活性化を測定する他の方法は、当分野で公知であり、本開示において使用され得る。
担体細胞を、濃縮および、したがってより多くのそのような細胞をより小さな体積で投与するために、および／または、投与する組成物から、潜在的に望ましくない他の細胞を除去するために、対象への投与前に、選択してもよい。選択は、陽性選択または陰性選択（例えば、当分野で公知の、カラムまたはプレートに基づく濃縮プロトコルを含む）を含み得る。
担体細胞は、哺乳類細胞（例えばヒト細胞）などの真核細胞であってもよい。あるいは、担体細胞は非哺乳類細胞であってもよい。さらなる他の実施態様において、担体細胞は、原核細胞（例えば、細菌細胞）であり得る。いくつかの細菌細胞種は、特に興味の対象である。例えば、弱毒化ネズミチフス菌(attenuated salmonella typhimurium)は、経口ワクチン送達における候補ベクターとして研究されており（Xiang et al., Immunol Rev 222:117, 2008；およびIweala et al., J Immunol 183(4):2252, 2009）、改変された病原性大腸菌は、酸素化不足の腫瘍への特異的なホーミングが可能であることが示されている(Cheong et al., Science 314(5803):1308, 2006)。細菌は、新規な投与様式および組織部位ターゲティングの可能性（経口投与ならびに腸および腸管関連リンパ組織に対する標的医療の能力など）を提供する。そのような微生物ベクターは、市販のすぐに使える細胞−ナノ粒子系の作製に関して、自己宿主細胞に対する利点を提供し得る。粒子の微生物との共役は、哺乳類細胞において記述される、同様の一連の化学的戦略を用いて、達成できる。いくつかの場合において、微生物における鞭毛の被覆の一時的な除去（例えば、Rosu et al., J Bacteriol 188(14):5196, 2006に記述される、単純な機械的剪断を介する）を用いて、粒子と微生物細胞体との最適な共役を達成できる。
Ｔ細胞
いくつかの実施態様において、本開示の細胞はＴ細胞である。Ｔ細胞は、胸腺によって産生し、または処理される種類のリンパ球であり、免疫応答に能動的に関与する。Ｔ細胞は、細胞表面上のＴ細胞受容体（ＴＣＲ）の存在によって、他のリンパ球（Ｂ細胞およびナチュラルキラー細胞（ＮＫ細胞）など）から区別され得る。本開示において使用されるＴ細胞の例は、Ｔヘルパー細胞（ＴＨ細胞、ＣＤ４＋ Ｔ細胞）、細胞障害性Ｔ細胞（ＴＣ細胞、ＣＴＬ、ＣＤ８＋ Ｔ細胞）、メモリーＴ細胞、サプレッサーＴ細胞およびナチュラルキラーＴ細胞（ＮＫＴ細胞）を含む。
Ｔヘルパー細胞は、免疫過程において他の白血球を助け、これは、Ｂ細胞の、血漿細胞およびメモリーＢ細胞への成熟、ならびに細胞傷害性Ｔ細胞およびマクロファージの活性化を含む。これは、抗原提示細胞の表面上に発現するＭＨＣクラスＩＩ分子によるペプチド抗原の提示によって、活性化する。活性化に際して、Ｔヘルパー細胞は、免疫応答をさらに助ける、サイトカインを分泌する。Ｔヘルパー細胞は、種々のサイトカインを分泌し、種々の免疫応答を生じる、サブタイプに分化できる。
細胞傷害性Ｔ細胞は、全ての有核細胞の表面上に見出されるＭＨＣクラスＩ分子に結合している抗原に結合することによって、標的を認識する。次いで、細胞傷害性Ｔ細胞は、ウイルス感染細胞または腫瘍細胞を破壊する。細胞傷害性Ｔ細胞はまた、移植拒絶に関する。ＩＬ−１０、アデノシンおよび、制御性Ｔ細胞によって分泌される他の分子は、細胞傷害性Ｔ細胞を不活性なアネルギー状態に維持し、自己免疫疾患を予防する。
ＣＤ４＋またはＣＤ８＋のいずれかであり得る、メモリーＴ細胞は、感染症が回復した後も持続する。同種の抗原に再度さらされた場合、これらは多数のエフェクターＴ細胞に増殖し、病原体をより効率的に除去する。サプレッサーＴ細胞は、免疫反応の終わりにＴ細胞を介する免疫を抑え、胸腺において負の選択を回避する自己反応性Ｔ細胞を抑える。ヘルパーＴ細胞と共に、これらは制御性Ｔ細胞を構成する。
ナチュラルキラーＴ細胞（後述のナチュラルキラー細胞と混同されない）は、適応免疫系および自然免疫系に関連する。ナチュラルキラーＴ細胞は、ＭＨＣ分子によって提示される抗原の代わりに、ＣＤ１ｄによって提示される糖脂質抗原を認識する。活性化に際して、ナチュラルキラーＴ細胞は、サイトカインを産生し、細胞溶解性分子を放出できる。
Ｂ細胞
いくつかの実施態様において、本開示の細胞はＢ細胞である。Ｂ細胞は、適応免疫系における液性免疫に関与する。Ｂ細胞は、その外側の表面上に存在するＢ細胞受容体（ＢＣＲ）によって、区別できる。Ｂ細胞は、抗原に反応して抗体を作成し、抗原提示細胞として働き、抗原相互作用によって生じる活性化後に、メモリーＢ細胞に発達する。さらに、Ｂ細胞は、免疫制御機能において用いられるサイトカインを分泌する。Ｂ細胞は、血液およびリンパ系中を循環し、免疫監視を行う。Ｂ細胞は、完全に活性化するまで抗体を産生しない。Ｂ細胞受容体（ＢＣＲ；Ｂ細胞表面上に存在する膜結合型免疫グロブリン）は、１つの特異的な抗原に結合する。Ｂ細胞は、Ｔ細胞依存的な様式またはＴ細胞非依存的な様式のいずれかで、活性化される。活性化に際して、Ｂ細胞は、血漿Ｂ細胞またはメモリーＢ細胞となる。Ｂ細胞はまた、中間の分化工程を経て、それによって、その免疫グロブリン遺伝子の可変領域を超変異させ、クラススイッチを起こし得る。制御性Ｂ細胞は、ＩＬ−１０およびＴＧＦ−βを分泌し、様々な機構を介して免疫制御に関与する。
Ｔ細胞およびＢ細胞を、対象の末梢血から回収してもよい。
ナチュラルキラー細胞
いくつかの実施態様において、本開示の細胞は、ナチュラルキラー（ＮＫ）細胞である。ナチュラルキラー細胞は、自然免疫応答の細胞傷害性リンパ球である。ナチュラルキラー細胞は大抵、抗原特異的な細胞表面受容体を持たず、事前の病原体への曝露なしに、即座に反応できる。これらは、ウイルス感染症を含むが、適応免疫応答は、抗原特異的な細胞傷害性Ｔ細胞を産生し、感染症を完全に除去する。ナチュラルキラー細胞の細胞質中の小顆粒は、パーフォリンおよびグランザイムを含み、これらはプロテアーゼである。これらの分子を、標的細胞の非常に近くで放出すると、パーフォリンは、標的細胞の細胞膜にポアを作り、これを介して、グランザイムおよび他の関連する分子が侵入でき、アポトーシスまたは浸透圧性細胞溶解をもたらす。ナチュラルキラー細胞はまたα−デフェンシンを分泌し、α−デフェンシンは、細胞壁を破壊することによって細菌を直接死滅させる抗菌分子であり、これは好中球の作用に類似している。サイトカイン（ＩＬ−１２、ＩＬ−１５、ＩＬ−１８、ＩＬ−２およびＣＣＬ５を含む）は、細胞によってウイルス感染に反応して放出され、ＮＫ細胞に、その領域におけるウイルス病原体の存在を伝達する。ナチュラルキラー細胞は、ウイルス感染症に反応して、ＩＦＮγおよびＴＮＦαを分泌する。ＩＮＦγは、食作用および溶解について、マクロファージを活性化するが、ＴＮＦαは、直接的なＮＫ腫瘍細胞死滅を促進する。ナチュラルキラー細胞はまた、免疫監視機能を有し、樹状細胞、マクロファージ、Ｔ細胞および内皮細胞との相互作用に関与する。
造血前駆細胞
造血前駆細胞は、多数の供給源（限定されないが、臍帯血、骨髄、動員末梢血および、いくつかの場合において、分化胚性幹細胞を含む）から得られ得る。
造血前駆細胞は当分野で特徴付けられている。ヒトにおけるこのような細胞は、一般に、最小限のＣＤ３４＋表現型を有するが、ＣＤ５９＋、Ｔｈｙ１／ＣＤ９０＋、ＣＤ３８ｌｏ／ｎｅｇ、ＣＤ３３−および／またはｃ−ｋｉｔ／ＣＤ１１７＋であり得る。これらはまた、系列特異的なマーカーを発現しないものとして、特徴付けられる。これらは、親和性カラム、磁気ビーズ、蛍光活性化細胞ソーティング（ＦＡＣＳ）、それらのいくつかの組合せなどを用いて、骨髄、臍帯血または末梢血から回収できる。これらの細胞は、移植に際して、１以上の造血系を再増殖させる能力を有する。好ましくは、これらの細胞は、２以上の系列、さらに好ましくは全系列を再増殖させる。本明細書における系列の再増殖または集団は、幹細胞の子孫が対象におけるその系列の構築に貢献するように、幹細胞を１以上の系列に分化させることを指す。しかしながら、全系列のコンパートメントが移植細胞に由来する必要はなく、いくつかの場合において、これが生じ得る。
単離した幹細胞を、１以上のマーカー（限定されないが、細胞表面マーカーを含む）に従って、不均一な細胞集団を分画することによって、得てもよい。
キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞
Ｔ細胞を、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）を発現するように設計してもよい。この最も単純な形態において、ＣＡＲは、膜貫通ドメインと共役している抗原結合ドメインおよびＣＤ３ζ鎖の細胞質側末端由来のシグナル伝達ドメインを有する。ＣＤ３ζ鎖が、形質導入したＴ細胞を完全に活性化するのに不十分であるという、いくつかの根拠がある。したがって、ＣＡＲは、好ましくは、抗原結合ドメイン、同時刺激ドメインおよびＣＤ３ζシグナル伝達ドメインを有する。ＣＤ３ζシグナル伝達ドメインを組み合わせた同時刺激ドメインの使用は、Ｔ細胞活性化の２つのシグナルモデルを模倣する。例えば、本開示のいくつかの実施態様は、抗原結合ドメイン、同時刺激ドメイン（４−１ＢＢ細胞内ドメインなど）およびＣＤ３ζシグナル伝達ドメインを含む、キメラ抗原受容体に関する。いくつかの実施態様において、抗原結合ドメインを、リンカー（ＣＤ８ａヒンジおよび膜貫通ドメインなど）を介して、同時刺激ドメインおよびＣＤ３ζシグナル伝達ドメインと融合する。
いくつかの実施態様において、ＣＡＲ Ｔ細胞を、モノクローナル抗体または抗体フラグメント（例えば、ＦａｂまたはｓｃＦｖなど）の抗原結合ドメインを発現するように設計する。いくつかの実施態様において、ｓｃＦｖを、「ＢＢｚ」キメラ抗原受容体（例えば、ｈｕＥＧＦＲｓｃＦｖ−ＢＢｚキメラ抗原受容体など）（Johnson et. Al., 2015, Sci Transl Med., 7(275); US2014/0271635A1、これらは参照によって本明細書に取り込まれる）と融合する。ｈｕＥＧＦＲｓｃＦｖ−ＢＢｚキメラ抗原受容体は、ＥＧＦＲ阻害剤であるセツキシマブの重鎖および軽鎖に基づいて設計された、融合タンパク質である。具体的には、セツキシマブの重鎖および軽鎖は、ヒトＣＤ８αの細胞外ドメインおよび膜貫通ドメインの一部と融合している、単鎖可変フラグメントを形成し、これはＢＢｚシグナル伝達ドメインと連結している。ＢＢｚドメインは、４−１ＢＢおよびＣＤ３ζの細胞内ドメインを含む。
ＣＡＲ抗原結合ドメインは、抗体または抗体フラグメント（例えば、ＦａｂまたはｓｃＦｖなど）であり得る。抗がん抗体の限定されない例は、限定されないが、以下を含む；
トラスツズマブ(HERCEPTIN（商標） by Genentech, South San Francisco, Calif.)、これはＨＥＲ−２／ｎｅｕ陽性乳がん、または転移性乳がんの処置に用いられる；
ベバシズマブ(AVASTIN（商標） by Genentech)、これは大腸がん、転移性大腸がん、乳がん、転移性乳がん、非小細胞肺がん、または腎細胞がんの処置に用いられる；
リツキシマブ(RITUXAN（商標） by Genentech)、これは非ホジキンリンパ腫または慢性リンパ性白血病の処置に用いられる；
ペルツズマブ(OMNITARG（商標） by Genentech)、これは乳がん、前立腺がん、非小細胞肺がん、または卵巣がんの処置に用いられる；
セツキシマブ(ERBITUX（商標） by ImClone Systems Incorporated, New York, N.Y.)、これは大腸がん、転移性大腸がん、肺がん、頭頸部がん、結腸がん、乳がん、前立腺がん、胃がん、卵巣がん、脳腫瘍、膵がん、食道がん、腎細胞がん、前立腺がん、子宮頸がん、または膀胱がんの処置に用いられる；
ＩＭＣ−１Ｃ１１(ImClone Systems Incorporated)、これは大腸がん、頭頸部がん、または他の潜在的ながん標的の処置に用いられる；
トシツモマブならびにトシツモマブおよびヨウ素Ｉ１３１(BEXXAR（商標） by Corixa Corporation, Seattle, Wash.)、これは、非ホジキンリンパ腫の処置に用いられ、非ホジキンリンパ腫は、形質転換を有する、および有さない、ＣＤ２０陽性で濾胞性の非ホジキンリンパ腫であり得、この疾患はリツキシマブ抵抗性であり、化学療法後に再発している；
Ｉｎ１１１イブリツモマブチウキセタン(ibirtumomab tiuxetan)；Ｙ９０イブリツモマブチウキセタン；Ｉｎ１１１イブリツモマブチウキセタンおよびＹ９０イブリツモマブチウキセタン(ZEVALIN（商標） by Biogen Idec, Cambridge, Mass.)、これは、リンパ腫または非ホジキンリンパ腫の処置に用いられ、これらは再発した濾胞性リンパ腫；再発性もしくは抵抗性の、低悪性度もしくは濾胞性の非ホジキンリンパ腫；または形質転換したＢ細胞非ホジキンリンパ腫を含み得る；
ＥＭＤ７２００(EMD Pharmaceuticals, Durham, N.C.)、これは、非小細胞肺がんまたは子宮頸がんの処置に用いられる；
ＳＧＮ−３０（Seattle Genetics, Bothell, Wash.による、ＣＤ３０抗原を標的とする、遺伝子操作されたモノクローナル抗体）、これは、ホジキンリンパ腫または非ホジキンリンパ腫の処置に用いられる；
ＳＧＮ−１５（Seattle Geneticsによる、ドキソルビシンと共役するＬｅｗｉｓγ関連抗原を標的とする、遺伝子操作されたモノクローナル抗体）、これは、非小細胞肺がんの処置に用いられる；
ＳＧＮ−３３（Seattle Geneticsによる、ＣＤ３３抗原を標的とする、ヒト化抗体）、これは、急性骨髄性白血病（ＡＭＬ）および骨髄異形成症候群（ＭＤＳ）の処置に用いられる；
ＳＧＮ−４０（Seattle Geneticsによる、ＣＤ４０抗原を標的とする、ヒト化モノクローナル抗体）、これは、多発性骨髄腫または非ホジキンリンパ腫の処置に用いられる；
ＳＧＮ−３５（Seattle Geneticsによる、オーリスタチンＥ(auristatin E)と共役するＣＤ３０抗原を標的とする、遺伝子操作されたモノクローナル抗体）、これは、非ホジキンリンパ腫の処置に用いられる；
ＳＧＮ−７０（Seattle Geneticsによる、ＣＤ７０抗原を標的とする、ヒト化抗体）、これは、腎がんおよび上咽頭がんの処置に用いられる；
ＳＧＮ−７５（Seattle Geneticsによる、ＳＧＮ７０抗体およびオーリスタチン誘導体で構成される複合体）；および
ＳＧＮ−１７／１９（Seattle Geneticsによる、メルファランプロドラッグと共役する、抗体および酵素を含む融合タンパク質）、これは、メラノーマまたは転移性メラノーマの処置に用いられる。
本発明の方法において使用される治療用抗体は、上述の抗体に限定されないことが理解されるはずである。
ナノ構造体において使用する薬剤
いくつかの実施態様において、本開示は、薬剤を送達する方法を提供し、これは、薬剤を含むナノ構造体と共有結合している担体細胞を、対象に投与することを含み、ここで細胞は、ナノ構造体を実質的にインターナライズせず、ナノ構造体を細胞表面上に維持し、薬剤はインビボにおいて、ナノ構造体から放出される。
本開示は、特定の細胞、したがって潜在的にインビボにおける局在化した領域または組織への、薬剤の送達を想定する。本明細書において、「薬剤」は、対象に利益（限定されないが、予防的利益または治療的利益を含む）を提供するのに使用できる、任意の原子または分子または化合物である。いくつかの実施態様において、特に興味の対象となる薬剤は、標的細胞に、直接的または間接的のいずれかで効果を発揮する、薬剤である。いくつかの薬剤は、腫瘍細胞、病原体、または病原体感染細胞に、効果を発揮し得る。薬剤の性質は、明白であるように、特定の応用に依存する。
ナノ構造体（例えばタンパク質ナノゲル）は、内部（例えばポア内または中空コア内を含む）に薬剤を保有し得る。ナノ構造体は、内部および表面上に、薬剤を保有し得る。
本開示はさらに、１以上の薬剤がナノ構造体と同時に使用され得るが、共役しておらず、内部に封入されていないことを想定する。例えば、ナノ構造体を、１以上の薬剤と共に処方してもよい。
薬剤は、限定されないが、化学物質、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、核酸、ウイルス様粒子、ステロイド、プロテオグリカン、脂質、炭水化物および、それらの類似体、誘導体、混合物、融合体、組合せ、または共役物であり得る。薬剤は、代謝され、したがってインビボにおいて、その活性型（および／または安定型）に変換される、プロドラッグであり得る。
薬剤は、天然に存在してもよく、天然に存在しなくてもよい。天然に存在する薬剤は、粒子を投与する対象が合成できる薬剤を含む。天然に存在しない薬剤は、植物、動物、微生物または他の生物によっても産生されない、通常天然に存在しない薬剤である。
ナノ構造体を用いる、局在化した様式において送達され得る、あるクラスの薬剤は、天然に存在しない化合物または、哺乳類（および特にヒト）細胞によって、天然に合成されない化合物を含む。
治療目的で現在用いられている多様な薬剤を、本開示に従って送達でき、これらは、限定されないが、免疫賦活剤などの免疫調節剤、抗原（例えば、ＨＰＶタンパク質）、アジュバント、造影剤、抗がん剤、抗感染症剤などを含む。
ある特定のクラスの薬剤は、免疫抑制の阻害剤である。例として、Ｓｈｐ１／２プロテインチロシンホスファターゼ（ＰＴＰａｓｅ）阻害剤（ＮＳＣ−８７８７７；ＣＡＳ５６９３２−４３−５）、スニチニブ、または受容体チロシンキナーゼの他の阻害剤、もしくはＭＡＰＫ経路阻害剤を含むｐ３８ ＭＡＰＫ阻害剤を含む。
ｐ３８ ＭＡＰＫ経路阻害剤は、ｐａｎ−ＲＡＦ阻害剤などのＲＡＦ阻害剤または選択的なＲＡＦ阻害剤であり得る。ＲＡＦ阻害剤の例は、ＲＡＦ２６５、ソラフェニブ、ダブラフェニブ（ＧＳＫ２１１８４３６）、ＳＢ５９０８８５、ＰＬＸ４７２０、ＰＬＸ４０３２、ＧＤＣ−０８７９およびＺＭ３３６３７２を含む。ｐ３８ ＭＡＰＫ経路阻害剤はＭＥＫ阻害剤であり得る。ＭＥＫ阻害剤の例は、ＣＩ−１０４０／ＰＤ１８４３５２、ＡＺＤ６２４４、ＰＤ３１８０８８、ＰＤ９８０５９、ＰＤ３３４５８１、ＲＤＥＡ１１９、６−メトキシ−７−（３−モルホリン−４−イル−プロポキシ）−４−（４−フェノキシ−フェニルアミノ）−キノリン−３−カルボニトリルおよび４−［３−クロロ−４−（１−メチル−１Ｈ−イミダゾール−２−イルスルファニル）−フェニルアミノ］−６−メトキシ−７−（３−モルホリン−４−イル−プロポキシ）−キノリン−３−カルボニトリル、トラメチニブ（ＧＳＫ１１２０２１２）、ならびにＡＲＲＹ−４３８１６２を含む。
ｐ３８ ＭＡＰＫ経路阻害剤は、ＥＲＫ阻害剤であり得る。ＥＲＫ阻害剤の例は、ＶＴＸ１１ｅ、ＡＥＺＳ−１３１、ＰＤ９８０５９、ＦＲ１８０２０４およびＦＲ１４８０８３を含む。
さらに他のｐ３８ ＭＡＰＫ阻害剤は、Ｔｏｃｒｉｓｅｔ、ＳＢ２３９０６３、ＳＢ２０３５８０、パマピモド(pamapimod)、ディルマピモド(dilmapimod)およびＰＨ７９７８０４である。
造影剤または診断薬。本明細書において、造影剤は、直接的または間接的に信号を発し、それにより、インビボにおいてその検出を可能にする、薬剤である。コントラスト剤および放射性医薬品などの造影剤は、核医学スキャンおよび核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）などの医学画像技術を用いて検出できる。核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）における造影剤は、Ｇｄ（ＤＯＴＡ）、酸化鉄または金ナノ粒子を含み；核医学における造影剤は、２０１Ｔ１、ガンマ放射性核種９９ｍＴｃを含み；ポジトロン断層法（ＰＥＴ）における造影剤は、陽電子放射性同位体、（１８）Ｆ−フルオロデオキシグルコース（（１８）ＦＤＧ）、（１８）Ｆ−フッ化物、銅−６４、ガドアミド(gadoamide)、およびＰｂ（ＩＩ）の放射性同位体（２０３Ｐｂおよび１１Ｉｎなど）を含み；インビボでの蛍光イメージングにおける造影剤は、蛍光色素または色素と共役しているナノ粒子などである。他の実施態様において、送達される薬剤は、造影剤と共役もしくは融合しており、または造影剤と混合もしくは組み合わされている。
免疫賦活剤。本明細書において、免疫賦活剤は、単独または別の薬剤との組合せで、投与される対象における免疫応答を刺激する（先在する免疫応答の増強を含む）薬剤である。例として、抗原、アジュバント（例えば、イミキモドなどのＴＬＲリガンド、イミダゾキノリン、非メチル化ＣｐＧジヌクレオチドを含む核酸、モノホスホリルリピドＡもしくは他のリポ多糖誘導体、一本鎖もしくは二本鎖ＲＮＡ、フラゲリン、ムラミルジペプチド）、インターロイキンを含むサイトカイン（例えば、ＩＬ−２、ＩＬ−７、ＩＬ−１５（またはこれらのサイトカインのスーパーアゴニスト／変異型）、ＩＬ−１２、ＩＦＮ−ガンマ、ＩＦＮ−アルファ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＦＬＴ３−リガンドなど）、免疫賦活抗体（例えば、抗ＣＴＬＡ−４、抗ＣＤ２８、抗ＣＤ３、またはこれらの分子の単鎖／抗体フラグメント）などを含む。
免疫抑制剤。本明細書において、免疫抑制剤は、単独または別の薬剤との組合せで、投与される対象における免疫応答を阻害する薬剤である。例として、ステロイド、レチノイン酸、デキサメタゾン、シクロフォスファミド、抗ＣＤ３抗体または抗体フラグメント、および他の免疫抑制剤を含む。
抗がん剤。本明細書において、抗がん剤は、がんの発生または進行を少なくとも部分的に阻害する薬剤であり、これは、短期間であっても、がんに関連する症状の全体または一部を阻害することを含む。いくつかの抗がん剤は、ＤＮＡ損傷剤としてと分類され得、これらは、トポイソメラーゼ阻害剤（例えば、エトポシド、ランプトテシン(ramptothecin)、トポテカン、テニポシド、ミトキサントロン）、ＤＮＡアルキル化剤（例えば、シスプラチン、メクロレタミン、シクロフォスファミド、イホスファミド、メルファラン、クロラムブシル(chorambucil)、ブスルファン、チオテパ、カルムスチン、ロムスチン、カルボプラチン、ダカルバジン、プロカルバジン）、ＤＮＡ鎖切断誘発剤（例えば、ブレオマイシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、イダルビシン、マイトマイシンＣ）、抗微小管剤（例えば、ビンクリスチン、ビンブラスチン）、代謝拮抗薬（例えばシタラビン、メトトレキサート、ヒドロキシウレア、５−フルオロウラシル、フロクスウリジン、６−チオグアニン、６−メルカプトプリン、フルダラビン、ペントスタチン、クロロデオキシアデノシン）、アントラサイクリン、ビンカアルカロイド、またはエピポドフィロトキシンを含む。
抗がん剤の例は、限定されないが、アシビシン；アクラルビシン；塩酸アコダゾール(Acodazole Hydrochloride)；アクロニン；アドゼレシン；アルデスロイキン；アルトレタミン；アンボマイシン(Ambomycin)；酢酸アメタントロン；アミノグルテチミド；アムサクリン；アナストロゾール；アントラマイシン；アスパラギナーゼ；アスペルリン；アザシチジン；アゼテパ；アゾトマイシン；バチマスタット；ベンゾデパ；ビカルタミド；ビサントレン塩酸塩；ジメシル酸ビスナフィド(Bisnafide Dimesylate)；ビゼレシン；硫酸ブレオマイシン；ボルテゾミブ（ベルケイド）；ブレキナルナトリウム；ブロピリミン；ブスルファン；カクチノマイシン；カルステロン；カラセミド；カルベチマー；カルボプラチン（プラチナ含有レジメン）；カルムスチン；塩酸カルビシン；カルゼレシン；セデフィンゴール；クロラムブシル；シロレマイシン；シスプラチン（プラチナ含有レジメン）；クラドリビン；メシル酸クリスナトール；シクロフォスファミド；シタラビン；ダカルバジン；ダクチノマイシン；ダウノルビシン；デシタビン；デキソルマプラチン；デザグアニン；ジアジクオン；ドセタキセル（タキソテール）；ドキソルビシン；ドロロキシフェン；ドロモスタノロン；デュアゾマイシン；エダトレキサート；エフロルニチン；エルサミトルシン；エンロプラチン；エンプロマート；エピプロピジン；エピルビシン；エルブロゾール；エルロチニブ（タルセバ）；エソルビシン；エストラムスチン；エタニダゾール；エトポシド；エトプリン；ファドロゾール；ファザラビン；フェンレチニド；フロクスウリジン；フルダラビン；５−フルオロウラシル；フルロシタビン；ホスキドン；フォストリエシン；ゲフィチニブ（イレッサ）；ゲムシタビン；ヒドロキシウレア；イダルビシン；イホスファミド；イルモホシン；イマチニブメシル酸塩(GLEEVAC)；インターフェロンアルファ−２ａ；インターフェロンアルファ−２ｂ；インターフェロンアルファ−ｎ１；インターフェロンアルファ−ｎ３；インターフェロンベータ−Ｉａ；インターフェロンガンマ−Ｉｂ；イプロプラチン；イリノテカン；ランレオチド；レナリドミド（レブラミド；レビミド）；レトロゾール；リュープロリド；リアロゾール；ロメトレキソール；ロムスチン；ロソキサントロン；マソプロコール；マイタンシン；メクロレタミン；メゲストロール；メレンゲストロール；メルファラン；メノガリル；メルカプトプリン；メトトレキサート；メトプリン；メツレデパ；ミチンドミド；ミトカルシン(Mitocarcin)；ミトクロミン；ミトギリン；ミトマルシン(Mitomalcin)；ミトマイシン；ミトスパー(Mitosper)；ミトタン；ミトキサントロン；ミコフェノール酸；ノコダゾール；ノガラマイシン；オルマプラチン；オキシスラン；パクリタキセル；ペメトレキセド（アリムタ）；ペグアスパルガーゼ；ペリオマイシン(Peliomycin)；ペンタムスチン；ペントモン(Pentomone)；ペプロマイシン；ペルホスファミド；ピポブロマン；ピポスルファン；ピリトレキシムイセチオナート；ピロキサントロン(Piroxantrone)；プリカマイシン；プロメスタン；ポルフィマー；ポルフィロマイシン；プレドニムスチン；プロカルバジン；ピューロマイシン；ピラゾフリン；リボプリン；ログレチミド；サフィンゴール；セムスチン；シムトラゼン；シトグルシド；スパルホサート；スパルソマイシン；スピロゲルマニウム；スピロムスチン；スピロプラチン；ストレプトニグリン；ストレプトゾシン；スロフェヌル；タリソマイシン；タムスロシン；タキソール；タキソテール；テコガラン；テガフール；テロキサントロン；テモポルフィン；テモゾロミド（テモダール）；テニポシド；テロキシロン；テストラクトン；サリドマイド（サロミド）およびその誘導体；チアミプリン；チオグアニン；チオテパ；チアゾフリン；チラバザミン；トポテカン；トレミフェン；トレストロン；トリシリビン；トリメトレキサート；トリプトレリン；ツブロゾール；ウラシルマスタード；ウレデパ；バプレオチド；ベルテポルフィン；ビンブラスチン；ビンクリスチン；ビンデシン；ビネピジン；ビングリシナート；ビンロイロシン；ビノレルビン；ビンロシジン；ビンゾリジン；ボロゾール；ゼニプラチン；ジノスタチン；ゾルビシンを含む。
抗がん剤は酵素阻害剤であってもよく、これは限定されないが、チロシンキナーゼ阻害剤、ＣＤＫ阻害剤、ＭＡＰキナーゼ阻害剤、またはＥＧＦＲ阻害剤を含む。チロシンキナーゼ阻害剤は、限定されないが、ゲニステイン（４’，５，７−トリヒドロキシイソフラボン）、チルホスチン２５（３，４，５−トリヒドロキシフェニル）、メチレン］−プロパンジニトリル、ハービマイシンＡ、ダイゼイン（４’，７−ジヒドロキシイソフラボン）、ＡＧ−１２６、トランス−１−（３’−カルボキシ−４’−ヒドロキシフェニル）−２−（２”，５”−ジヒドロキシ−フェニル）エタン、またはＨＤＢＡ（２−ヒドロキシ５−（２，５−ジヒドロキシベンジルアミノ）−２−ヒドロキシ安息香酸であり得る。ＣＤＫ阻害剤は、限定されないが、ｐ２１、ｐ２７、ｐ５７、ｐ１５、ｐ１６、ｐ１８、またはｐ１９であり得る。ＭＰＡキナーゼ阻害剤は、限定されないが、ＫＹ１２４２０（Ｃ２３Ｈ２４Ｏ８）、ＣＮＩ−１４９３、ＰＤ９８０５９、または４−（４−フルオロフェニル）−２−（４−メチルスルフィニルフェニル）−５−（４−ピリジル）１Ｈ−イミダゾールであり得る。ＥＧＦＲ阻害剤は、限定されないが、エルロチニブ（タルセバ）、ゲフィチニブ（イレッサ）、ＷＨＩ−Ｐ９７（キナゾリン誘導体）、ＬＦＭ−Ａ１２（レフルノミド代謝産物類似体）、ＡＢＸ−ＥＧＦ、ラパチニブ、カネルチニブ、ＺＤ−６４７４（ZACTIMA）、ＡＥＥ７８８、およびＡＧ１４５８であり得る。
抗がん剤は、ＶＥＧＦ阻害剤であってもよく、これは限定されないが、ベバシズマブ（アバスチン）、ラニビズマブ（ルセンティス）、ペガプタニブ（マクジェン）、ソラフェニブ、スニチニブ（スーテント）、バタラニブ、ＺＤ−６４７４（ZACTIMA）、アネコルタブ（RETAANE）、乳酸スクアラミン、およびセマフォリンを含む。
抗がん剤は、抗体または抗体フラグメントであってもよく、これは限定されないが、ベバシズマブ（アバスチン）、トラスツズマブ（ハーセプチン）、アレムツズマブ（キャンパス、Ｂ細胞慢性リンパ球白血病に処方される）、ゲムツズマブ（マイロターグ、ｈＰ６７．６、抗ＣＤ３３、急性骨髄性白血病などの白血病に処方される）、リツキシマブ（リツキサン）、トシツモマブ（ベキサール、抗ＣＤ２０、Ｂ細胞悪性疾患に処方される）、ＭＤＸ−２１０（ＨＥＲ−２／ｎｅｕがん遺伝子タンパク質生成物と免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）におけるＩ型Ｆｃ受容体（ＦｃガンマＲＩ）との両方に同時に結合する、二重特異性抗体）、オレゴボマブ（OVAREX、卵巣がんに処方）、エドレコロマブ（PANOREX）、ダクリズマブ（ゼナパックス）、パリビズマブ（シナジス、ＲＳＶ感染症などの呼吸性疾患に処方される）、イブリツモマブチウキセタン（ゼバリン、非ホジキンリンパ腫に処方される）、セツキシマブ（アービタックス）、ＭＤＸ−４４７、ＭＤＸ−２２、ＭＤＸ−２２０（抗ＴＡＧ−７２）、ＩＯＲ−Ｃ５、ＩＯＲ−Ｔ６（抗ＣＤ１）、ＩＯＲ ＥＧＦ／Ｒ３、セロゴバブ(celogovab)（ONCOSCINT OV103）、エプラツズマブ（LYMPHOCIDE）、ペムツモマブ(pemtumomab)（THERAGYN）、およびグリオマブＨ(Gliomab-H)（脳腫瘍、メラノーマに処方される）を含む。
タンパク質薬剤。本開示において使用されるタンパク質薬剤の例は、限定されないが、抗体、単鎖抗体、抗体フラグメント、酵素、補因子、受容体、リガンド、転写因子および他の制御因子、いくつかの抗原（後述）、サイトカイン、ケモカインなどを含む。これらのタンパク質製剤は天然に存在してもよく、存在しなくてもよい。他のタンパク質が、本開示において想定され、使用され得る。
いくつかの実施態様において、本開示のタンパク質薬剤は、免疫グロブリンＦｃドメインと融合した生物活性タンパク質の融合タンパク質であり、Ｆｃ融合タンパク質（例えば、ヒトＩｇＧ１ Ｆｃ融合タンパク質）と呼ばれる。いくつかの実施態様において、ナノゲルの生物活性タンパク質はサイトカインであり、これは限定されないが、ＩＬ−１２、ＩＬ−１５、ＩＬ−１５Ｓａ、ＩＬ−１８、ＩＬ−２およびＣＣＬ５を含む。いくつかの実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、Ｆｃドメイン（例えば、ヒトＩｇＧ１ Ｆｃドメイン）と融合したサイトカインである。
いくつかの実施態様において、本開示のタンパク質薬剤は、免疫調節タンパク質（例えば、免疫賦活タンパク質または免疫抑制タンパク質）である。本明細書において、免疫調節タンパク質は、単独または別のタンパク質もしくは薬剤との組合せで、投与される対象における免疫応答を調節（例えば、刺激または阻害）する（先在する免疫応答の増強または減少を含む）タンパク質である。本開示のある実施態様において、免疫調節タンパク質は、ＰＤ−Ｌ１、ＣＴＬＡ−４、ＩＬ−１０またはＴＧＦ−ベータである。
いくつかの実施態様において、本開示のタンパク質薬剤は、免疫賦活タンパク質である。本明細書において、免疫賦活タンパク質は、単独または別のタンパク質もしくは薬剤との組合せで、投与される対象における免疫応答を刺激する（先在する免疫応答の増強を含む）タンパク質である。本開示において使用され得る免疫賦活タンパク質の例は、限定されないが、抗原、アジュバント（例えば、フラゲリン、ムラミルジペプチド）、インターロイキンを含むサイトカイン（例えば、ＩＬ−２、ＩＬ−７、ＩＬ−１５（またはこれらのサイトカインのスーパーアゴニスト／変異型）、ＩＬ−１５ＳＡ、ＩＬ−１２、ＩＦＮ−ガンマ、ＩＦＮ−アルファ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＦＬＴ３−リガンドなど）および免疫賦活抗体（例えば、抗ＣＴＬＡ−４、抗ＣＤ２８、抗ＣＤ３、またはこれらの分子の単鎖／抗体フラグメント）を含む。サイトカインは、細胞によって放出され、細胞のシグナル伝達を介して、細胞の挙動に影響を与える、低分子タンパク質（約５〜２０ｋＤａ）の一種である。サイトカインは、様々な細胞種によって産生し、これは限定されないが、免疫細胞（マクロファージ、Ｂリンパ球、Ｔリンパ球およびマスト細胞など）および内皮細胞、線維芽細胞ならびに様々な間質細胞を含む。サイトカインは細胞種以外によっても産生し得る。サイトカインは、限定されないが、ケモカイン、インターフェロン、インターロイキン、リンホカインおよび腫瘍壊死因子を含む。他の免疫賦活タンパク質が想定され、本開示において使用され得る。
いくつかの実施態様において、免疫賦活タンパク質はＩＬ−１５ＳＡである。ヒトＩＬ−１５と可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαとの組合せは、ヒトＩＬ−１５単独よりも高い生物活性を有する、ＩＬ−１５スーパーアゴニスト（ＩＬ−１５ＳＡ）と呼ばれる複合体を産生する。
可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαおよび細胞外ドメインの切断型は、当分野で記述されている(Wei et al., 2001 J of Immunol. 167: 277-282)。ヒトＩＬ−１５Ｒαのアミノ酸配列を配列番号９に記載する。したがって、本開示のいくつかの態様は、ヒトＩＬ−１５と可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒα分子の複合体を含む、ＩＬ−１５ＳＡに関する。本開示のいくつかの態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、ヒトＩＬ−１５と、膜貫通ドメインまたは細胞質ドメインを持たず、細胞外ドメインの全部または一部を含む、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαとの複合体を含む。本開示のいくつかの態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、ヒトＩＬ−１５と、完全な細胞外ドメインまたはＩＬ−１５結合活性を保持した細胞外ドメインの切断型を含む、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαとの複合体を含む。本開示のいくつかの態様は、ヒトＩＬ−１５と、ＩＬ−１５結合活性を保持した細胞外ドメインの切断型（ヒトＩＬ−１５Ｒαのアミノ酸１〜６０、１〜６１、１〜６２、１〜６３、１〜６４または１〜６５など）を含む、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαとの複合体を含む、ＩＬ−１５ＳＡに関する。本開示のいくつかの態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、ヒトＩＬ−１５と、ＩＬ−１５結合活性を保持した細胞外ドメインの切断型（ヒトＩＬ−１５Ｒαのアミノ酸１〜８０、１〜８１、１〜８２、１〜８３、１〜８４または１〜８５など）を含む、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαとの複合体を含む。本開示のいくつかの態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、ヒトＩＬ−１５と、ＩＬ−１５結合活性を保持した細胞外ドメインの切断型（ヒトＩＬ−１５Ｒαのアミノ酸１〜１８０、１〜１８１または１〜１８２など）を含む、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαとの複合体を含む。
本開示のいくつかの態様は、ヒトＩＬ−１５と、ＩＬ−１５結合活性を保持し、Ｓｕｓｈｉドメインを含む細胞外ドメインの切断型を含む、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαとの複合体を含む、ＩＬ−１５ＳＡに関する。ＩＬ−１５ＲαのＳｕｓｈｉドメインは、約６０アミノ酸長として当分野で記述されており、４つのシステインを含む(Wei et al., 2001)。ＩＬ−１５結合活性を保持し、Ｓｕｓｈｉドメインを含む、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαの切断型は、本開示のＩＬ−１５ＳＡに有用である。
ヒトＩＬ−１５の変異型は当分野で公知である。したがって、本開示は、ヒトＩＬ−１５が野生型または、１以上の変異（例えば、１以上のアミノ酸置換、付加または欠失）を含む変異型ＩＬ−１５である、任意の前記ＩＬ−１５ＳＡ複合体を提供する。本開示のＩＬ−１５ＳＡにおいて使用される、野生型ＩＬ−１５と比較して生物活性が増加した、代表的なＩＬ−１５変異体は、アミノ酸７２におけるアスパラギンからアスパラギン酸への置換（Ｎ７２Ｄ）を含む(Zhu et al., 2009 J of Immunol.183:3598.)。
任意の前記実施態様において、本開示は、ＩＬ−１５との融合タンパク質（本明細書で記述されるＦｃ融合体など、例えばヒトＩｇＧ１ Ｆｃ）として発現する、可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒαを含む複合体に関する。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、２つのヒトＩＬ−１５分子と複合体を形成する、二量体ヒトＩＬ−１５ＲαＦｃ融合タンパク質（例えば、ヒトＩｇＧ１ Ｆｃ）を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡサイトカイン複合体は、配列番号１、配列番号４、配列番号５または配列番号６に記載されるアミノ酸配列を含む、ＩＬ−１５分子を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡサイトカイン複合体は、配列番号３、配列番号７または配列番号８の配列を含む可溶性ヒトＩＬ−１５Ｒα分子を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、２つのＩＬ−１５分子と複合体を形成する、二量体ＩＬ−１５ＲαＦｃ融合タンパク質を含む、サイトカイン複合体である。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５−ＳＡは、US20140134128（これは参照によって本明細書に取り込まれる）に記述されるように、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ（Ｓｕｓｈｉドメイン）／Ｆｃ（配列番号２）および２つのＩＬ−１５Ｎ７２Ｄ（配列番号１）分子（ＡＬＴ−８０３としても知られる）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃ分子（配列番号２）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号４）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃ分子（配列番号２）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号５）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃ分子（配列番号２）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号６）を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃ分子（配列番号２）および、配列番号１、４、５および６から選択される配列を含む、２つのＩＬ−１５分子を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号３）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号１）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号３）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号４）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号３）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号５）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号３）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号６）を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号７）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号１）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号７）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号４）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号７）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号５）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号７）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号６）を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号８）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号１）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号８）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号４）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号８）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号５）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、可溶性ＩＬ−１５Ｒα分子（配列番号８）および２つのＩＬ−１５分子（配列番号６）を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃ（配列番号２）分子および２つのＩＬ−１５分子（配列番号５）を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃ（配列番号２）分子および２つのＩＬ−１５分子（配列番号６）を含む。
いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、配列番号１および配列番号３を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、配列番号４または配列番号５を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、配列番号４および配列番号２を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、配列番号５および配列番号２を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、配列番号６および配列番号２を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、配列番号４および配列番号３を含む。いくつかの実施態様において、ＩＬ−１５ＳＡは、配列番号５および配列番号３を含む。
いくつかの実施態様において、本開示のタンパク質薬剤はがん抗原である。がん抗原は、がん細胞によって優先的に発現される（すなわち、非がん細胞よりも高いレベルで、がん細胞において発現される）抗原であり、いくつかの場合には、がん細胞によってのみ発現される。がん抗原は、がん細胞内、またはがん細胞の表面上に発現し得る。本開示において使用され得るがん抗原は、限定されないが、ＭＡＲＴ−１／Ｍｅｌａｎ−Ａ、ｇｐ１００、アデノシンデアミナーゼ結合タンパク質（ＡＤＡｂｐ）、ＦＡＰ、シクロフィリンｂ、結腸直腸関連抗原（ＣＲＣ）−Ｃ０１７−１Ａ／ＧＡ７３３、がん胎児性抗原（ＣＥＡ）、ＣＡＰ−１、ＣＡＰ−２、ｅｔｖ６、ＡＭＬ１、前立腺特異的抗原（ＰＳＡ）、ＰＳＡ−１、ＰＳＡ−２、ＰＳＡ−３、前立腺特異的膜抗原（ＰＳＭＡ）、Ｔ細胞受容体／ＣＤ３−ゼータ鎖およびＣＤ２０を含む。がん抗原は、ＭＡＧＥ−Ａ１、ＭＡＧＥ−Ａ２、ＭＡＧＥ−Ａ３、ＭＡＧＥ−Ａ４、ＭＡＧＥ−Ａ５、ＭＡＧＥ−Ａ６、ＭＡＧＥ−Ａ７、ＭＡＧＥ−Ａ８、ＭＡＧＥ−Ａ９、ＭＡＧＥ−Ａ１０、ＭＡＧＥ−Ａ１１、ＭＡＧＥ−Ａ１２、ＭＡＧＥ−Ｘｐ２（ＭＡＧＥ−Ｂ２）、ＭＡＧＥ−Ｘｐ３（ＭＡＧＥ−Ｂ３）、ＭＡＧＥ−Ｘｐ４（ＭＡＧＥ−Ｂ４）、ＭＡＧＥ−Ｃ１、ＭＡＧＥ−Ｃ２、ＭＡＧＥ−Ｃ３、ＭＡＧＥ−Ｃ４およびＭＡＧＥ−Ｃ５からなる群から選択され得る。がん抗原は、ＧＡＧＥ−１、ＧＡＧＥ−２、ＧＡＧＥ−３、ＧＡＧＥ−４、ＧＡＧＥ−５、ＧＡＧＥ−６、ＧＡＧＥ−７、ＧＡＧＥ−８およびＧＡＧＥ−９からなる群から選択され得る。がん抗原はＢＡＧＥ、ＲＡＧＥ、ＬＡＧＥ−１、ＮＡＧ、ＧｎＴ−Ｖ、ＭＵＭ−１、ＣＤＫ４、チロシナーゼ、ｐ５３、ＭＵＣファミリー、ＨＥＲ２／ｎｅｕ、ｐ２１ｒａｓ、ＲＣＡＳ１、α−フェトプロテイン、Ｅ−カドヘリン、α−カテニン、β−カテニン、γ−カテニン、ｐ１２０ｃｔｎ、ｇｐ１００Ｐｍｅｌ１１７、ＰＲＡＭＥ、ＮＹ−ＥＳＯ−１、ｃｄｃ２７、大腸腺腫症タンパク質（ＡＰＣ）、フォドリン、コネキシン３７、Ｉｇイディオタイプ、ｐ１５、ｇｐ７５、ＧＭ２ガングリオシド、ＧＤ２ガングリオシド、ヒトパピローマウイルスタンパク質、腫瘍抗原のＳｍａｄファミリー、ｌｍｐ−１、Ｐ１Ａ、ＥＢＶがコードする核抗原（ＥＢＮＡ）−１、脳グリコーゲンホスホリラーゼ、ＳＳＸ−１、ＳＳＸ−２（ＨＯＭ−ＭＥＬ−４０）、ＳＳＸ−１、ＳＳＸ−４、ＳＳＸ−５、ＳＣＰ−１およびＣＴ−７、ＣＤ２０ならびにｃ−ｅｒｂＢ−２からなる群から選択され得る。他のがん抗原が想定され、本開示において使用され得る。
いくつかの実施態様において、ナノゲルのタンパク質は、ヒトパピローマウイルス（ＨＰＶ）タンパク質である。
いくつかの実施態様において、本開示のタンパク質薬剤は、抗体または抗体フラグメントであり、これは限定されないが、ベバシズマブ（AVASTIN（登録商標））、トラスツズマブ（HERCEPTIN（登録商標））、アレムツズマブ（CAMPATH（登録商標）、Ｂ細胞慢性リンパ球白血病に処方される）、ゲムツズマブ（MYLOTARG（登録商標）、ｈＰ６７．６、抗ＣＤ３３、急性骨髄性白血病などの白血病に処方される）、リツキシマブ（RITUXAN（登録商標））、トシツモマブ（BEXXAR（登録商標）、抗ＣＤ２０、Ｂ細胞悪性疾患に処方される）、ＭＤＸ−２１０（ＨＥＲ−２／ｎｅｕがん遺伝子タンパク質生成物と免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）におけるＩ型Ｆｃ受容体（ＦｃガンマＲＩ）との両方に同時に結合する、二重特異性抗体）、オレゴボマブ（OVAREX（登録商標）、卵巣がんに処方）、エドレコロマブ（PANOREX（登録商標））、ダクリズマブ（ZENAPAX（登録商標））、パリビズマブ（SYNAGIS（登録商標）、ＲＳＶ感染症などの呼吸性疾患に処方される）、イブリツモマブチウキセタン（ZEVALIN（登録商標）、非ホジキンリンパ腫に処方される）、セツキシマブ（ERBITUX（登録商標））、ＭＤＸ−４４７、ＭＤＸ−２２、ＭＤＸ−２２０（抗ＴＡＧ−７２）、ＩＯＲ−Ｃ５、ＩＯＲ−Ｔ６（抗ＣＤ１）、ＩＯＲ ＥＧＦ／Ｒ３、セロゴバブ(celogovab)（ONCOSCINT（登録商標） OV103）、エプラツズマブ（LYMPHOCIDE（登録商標））、ペムツモマブ(pemtumomab)（THERAGYN（登録商標））、およびグリオマブＨ(Gliomab-H)（脳腫瘍、メラノーマに処方される）を含む。他の抗体および抗体フラグメントが想定され、本開示において使用され得る。
抗感染症剤。薬剤は、予防薬または抗感染症剤であってもよく、これは限定されないが、抗菌剤、抗ウイルス剤、抗寄生虫剤、抗真菌剤、および抗マイコバクテリア剤を含む。
抗菌剤は、限定されないが、β−ラクタム抗生物質、ペニシリン（天然ペニシリン、アミノペニシリン、ペニシリナーゼ耐性ペニシリン、カルボキシペニシリン、ウレイドペニシリンなど）、セファロスポリン（第一世代、第二世代、及び第三世代セファロスポリン）、他のβ−ラクタム（イミペネム、モノバクタムなど）、β−ラクタマーゼ阻害剤、バンコマイシン、アミノグリコシドおよびスペクチノマイシン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、エリスロマイシン、リンコマイシン、クリンダマイシン、リファンピン、メトロニダゾール、ポリミキシン、スルホンアミドおよびトリメトプリム、またはキノリンであり得る。
他の抗菌剤は、限定されないが、アセダプソン；アセトスルホンナトリウム；アラメシン(Alamecin)；アレキシジン；アムジノシリン；アムジノシリンピボキシル；アミシクリン；アミフロキサシン；メシル酸アミフロキサシン；アミカシン；硫酸アミカシン；アミノサリチル酸；アミノサリチル酸ナトリウム；アモキシシリン；アンホマイシン；アンピシリン；アンピシリンナトリウム；アパルシリンナトリウム；アプラマイシン；アスパルトシン；硫酸アストロマイシン；アビラマイシン；アボパルシン；アジスロマイシン；アズロシリン；アズロシリンナトリウム；塩酸バカンピシリン；バシトラシン；バシトラシンメチレンジサリチル酸塩；バシトラシン亜鉛；バンベルマイシン；ベンゾイルパスカルシウム；ベリスロマイシン；硫酸ベタマイシン；ビアペネム；ビニラマイシン(Biniramycin)；塩酸ビフェネミン；ビスピリチオンマグスルフェクス(Bispyrithione Magsulfex)；ブチカシン；硫酸ブチロシン；硫酸カプレオマイシン；カルバドックス；カルベニシリン二ナトリウム；カルベニシリンインダニルナトリウム；カルベニシリンフェニルナトリウム；カルベニシリンカリウム；カルモナムナトリウム；セファクロル；セファドロキシル；セファマンドール；セファマンドールナファート；セファマンドールナトリウム；セファパロール；セファトリジン；セファザフルールナトリウム；セファゾリン；セファゾリンナトリウム；セフブペラゾン；セフジニル；セフェピム；塩酸セフェピム；セフェテコール；セフィキシム；塩酸セフメノキシム；セフメタゾール；セフメタゾールナトリウム；セフォニシド一ナトリウム；セフォニシドナトリウム；セホペラゾンナトリウム；セフォラニド；セフォタキシムナトリウム；セフォテタン；セフォテタン二ナトリウム；塩酸セフォチアム；セフォキシチン；セフォキシチンナトリウム；セフピミゾール；セフピミゾールナトリウム；セフピラミド；セフピラミドナトリウム；硫酸セフピロム；セフポドキシムプロキセチル；セフプロジル；セフロキサジン；セフスロジンナトリウム；セフタジジム；セフチブテン；セフチゾキシムナトリウム；セフトリアキソンナトリウム；セフロキシム；セフロキシムアキセチル；セフロキシムピボキセチル；セフロキシムナトリウム；セファセトリルナトリウム；セファレキシン；塩酸セファレキシン；セファログリシン；セファロリジン；セファロチンナトリウム；セファピリンナトリウム；セフラジン；塩酸セトシクリン；セトフェニコール；クロラムフェニコール；パルミチン酸クロラムフェニコール；パントテン酸クロラムフェニコール複合体；コハク酸クロラムフェニコールナトリウム；クロロヘキシジンホスファニル酸塩；クロロキシレノール；重硫酸クロルテトラサイクリン；塩酸クロルテトラサイクリン；シノキサシン；シプロフロキサシン；塩酸シプロフロキサシン；シロレマイシン(Cirolemycin)；クラリスロマイシン；塩酸クリナフロキサシン；クリンダマイシン；塩酸クリンダマイシン；塩酸パルミチン酸クリンダマイシン；リン酸クリンダマイシン；クロファジミン；クロキサシリンベンザチン；クロキサシリンナトリウム；クロキシキン；コリスチンメタナトリウム(Colistimethate Sodium)；硫酸コリスチン；クーママイシン；クーママイシンナトリウム；シクラシリン；シクロセリン；ダルホプリスチン；ダプソン；ダプトマイシン；デメクロサイクリン；塩酸デメクロサイクリン；デメサイクリン；デノフンギン(Denofungin)；ジアベリジン；ジクロキサシリン；ジクロキサシリンナトリウム；硫酸ジヒドロストレプトマイシン；ジピリチオン；ジリスロマイシン；ドキシサイクリン；ドキシサイクリンカルシウム；ドキシサイクリンフォスファテックス；ドキシサイクリン塩酸塩；ドロキサシンナトリウム；エノキサシン；エピシリン；塩酸エピテトラサイクリン(Epitetracycline)；エリスロマイシン；エリスロマイシンアシスラート；エリスロマイシンエストレート；エリスロマイシンエチルコハク酸；エリスロマイシングルセプタート；エリスロマイシンラクトビオン酸；エリスロマイシンプロピオン酸；エリスロマイシンステアリン酸；塩酸エタンブトール；エチオナミド；フレロキサシン；フロキサシリン；フルダラニン；フルメキン；ホスホマイシン；ホスホマイシントロメタミン；フモキシシリン；塩化フラゾリウム(Furazolium Chloride)；酒石酸フラゾリウム(Furazolium Tartrate)；フシジン酸ナトリウム；フシジン酸；硫酸ゲンタマイシン；グロキシモナム(Gloximonam)；グラミシジン；ハロプロギン；ヘタシリン；ヘタシリンカリウム；ヘキセジン；イバフロキサシン；イミペネム；イソコナゾール；イセパマイシン；イソニアジド；ジョサマイシン；硫酸カナマイシン；キタサマイシン；レボフラルタドン；レボプロピルシリンカリウム；レキシスロマイシン；リンコマイシン；塩酸リンコマイシン；ロメフロキサシン；塩酸ロメフロキサシン；メシル酸ロメフロキサシン；ロラカルベフ；マフェニド；メクロサイクリン；スルホサリチル酸メクロサイクリン；リン酸メガロマイシンカリウム(Megalomicin Potassium Phosphate)；メキドクス(Mequidox)；メロペネム；メタサイクリン；塩酸メタサイクリン；メテナミン；ヒプル酸メテナミン；マンデル酸メテナミン；メチシリンナトリウム；メチオプリム；塩酸メトロニダゾール；リン酸メトロニダゾール；メズロシリン；メズロシリンナトリウム；ミノサイクリン；塩酸ミノサイクリン；塩酸ミリンカマイシン；モネンシン；モネンシンナトリウム；ナフシリンナトリウム；ナリジクス酸ナトリウム；ナリジクス酸；ナタマイシン；ネブラマイシン；パルミチン酸ネオマイシン；硫酸ネオマイシン；ウンデシレン酸ネオマイシン；硫酸ネチルマイシン；ノイトラマイシン；ニフラデン；ニフラルデゾン；ニフラテル；ニフラトロン；ニフルダジル；ニフリミド；ニフルピリノール；ニフルキナゾール(Nifurquinazol)；ニフルチアゾール；ニトロシクリン；ニトロフラントイン；ニトロミド；ノルフロキサシン；ノボビオシンナトリウム；オフロキサシン；オルメトプリム；オキサシリンナトリウム；オキシモナム；オキシモナムナトリウム；オキソリン酸；オキシテトラサイクリン；オキシテトラサイクリンカルシウム；塩酸オキシテトラサイクリン；パルジマイシン(Paldimycin)；パラクロロフェノール；パウロマイシン(Paulomycin)；ペフロキサシン；メシル酸ペフロキサシン；ペナメシリン；ペニシリンＧベンザチン；ペニシリンＧカリウム；ペニシリンＧプロカイン；ペニシリンＧナトリウム；ペニシリンＶ；ペニシリンＶベンザチン；ペニシリンＶヒドラバミン；ペニシリンＶカリウム；ペンチジドンナトリウム；アミノサリチル酸フェニル；ピペラシリンナトリウム；ピルベニシリンナトリウム；ピリジシリンナトリウム；塩酸ピルリマイシン；塩酸ピバンピシリン；パモ酸ピバンピシリン；ピバンピシリンプロベナート(Probenate)；硫酸ポリミキシンＢ；ポルフィロマイシン；プロピカシン；ピラジナミド；ジンクピリチオン；酢酸キンデカミン；キヌプリスチン；ラセフェニコール；ラモプラニン；ラニマイシン；レロマイシン；レプロマイシン；リファブチン；リファメタン；リファメキシル；リファミド；リファンピン；リファペンチン；リファキシミン；ロリテトラサイクリン；硝酸ロリテトラサイクリン；ロサラマイシン；酪酸ロサラマイシン；プロピオン酸ロサラマイシン；リン酸ロサラマイシンナトリウム；ステアリン酸ロサラマイシン；ロソキサシン；ロキサルソン；ロキシスロマイシン；サンサイクリン；サンフェトリネムナトリウム(Sanfetrinem Sodium)；サルモキシシリン；サルピシリン；スコパフンギン；シソマイシン；硫酸シソマイシン；スパルフロキサシン；塩酸スペクチノマイシン；スピラマイシン；塩酸スタリマイシン；ステフィマイシン；硫酸ストレプトマイシン；ストレプトニコジド(Streptonicozid)；スルファベンズ；スルファベンズアミド；スルファセタミド；スルファセタミドナトリウム；スルファシチン；スルファジアジン；スルファジアジンナトリウム；スルファドキシン；スルファレン；スルファメラジン；スルファメータ；スルファメタジン；スルファメチゾール；スルファメトキサゾール；スルファモノメトキシン；スルファモキソール；スルファニレート亜鉛(Sulfanilate Zinc)；スルファニトラン；スルファサラジン；スルファソミゾール；スルファチアゾール；スルファザメト；スルフイソキサゾール；アセチルスルフイソキサゾール；スルフィソキサゾールジオラミン；スルフォミキシン(Sulfomyxin)；スロペネム；スルタミシリン；スンシリンナトリウム；塩酸タランピシリン；テイコプラニン；塩酸テマフロキサシン；テモシリン；テトラサイクリン；塩酸テトラサイクリン；リン酸テトラサイクリン複合体；テトロキソプリム；チアンフェニコール；チフェンシリンカリウム；チカルシリンクレシルナトリウム；チカルシリン二ナトリウム；チカルシリン一ナトリウム；チクラトン；塩化チオドニウム(Tiodonium Chloride)；トブラマイシン；硫酸トブラマイシン；トスフロキサシン；トリメトプリム；硫酸トリメトプリム；トリスルファピリミジン(Trisulfapyrimidines)；トロレアンドマイシン；硫化トロスペクトマイシン；チロスリシン；バンコマイシン；塩酸バンコマイシン；バージニアマイシン；またはゾルバマイシンであり得る。
抗マイコバクテリア剤は、限定されないが、ミアムブトール(Myambutol)（塩酸エタンブトール）、ダプソン（４，４’−ジアミノジフェニルスルホン）、ぺーサ(Paser)顆粒（アミノサリチル酸素顆粒）、プリフチン(Priftin)（リファペンチン）、ピラジナミド、イソニアジド、リファジン（リファンピン）、リファジンＩＶ、リファメート(Rifamate)（リファンピンおよびイソニアジド）、リファタール（リファンピン、イソニアジド、およびピラジンアミド）、硫酸ストレプトマイシンまたはトレカトル−ＳＣ(Trecator-SC)（エチオナミド）であり得る。
抗ウイルス剤は、限定されないが、アマンチジン(amantidine)およびリマンタジン、リビバリン(ribivarin)、アシクロビル、ビダラビン、トリフルオロチミジン、ガンシクロビル、ジドブジン、レチノビル(retinovir)、およびインターフェロンであり得る。
抗ウイルス剤はさらに、限定されないが、アセマンナン(Acemannan)、アシクロビル、アシクロビルナトリウム、アデホビル、アロブジン、アルビルセプトスドトックス(Alvircept Sudotox)、塩酸アマンタジン、アラノチン、アリルドン、メシル酸アテビルジン、アブリジン、シドフォホビル、シパムフィリン、塩酸シタラビン、メシル酸デラビルジン、デスシクロビル、ジダノシン、ジソキサリル、エドクスジン、エンビラデン、エンビロキシム、ファムシクロビル、塩酸ファモチン、フィアシタビン(Fiacitabine)、フィアルウリジン、ホサリラート、ホスカルネットナトリウム、ホスホネットナトリウム、ガンシクロビル、ガンシクロビルナトリウム、イドクスウリジン、ケトキサール、ラミブジン、ロブカビル、塩酸メモチン、メチサゾン、ネビラピン、ペンシクロビル、ピロダビル、リバビリン、塩酸リマンタジン、メシル酸サキナビル、塩酸ソマンタジン、ソリブジン、スタトロン、スタブジン、塩酸チロロン、トリフルリジン、塩酸バラシクロビル、ビダラビン、リン酸ビダラビン、リン酸ビダラビンナトリウム、ビロキシム(Viroxime)、ザルシタビン、ジドブジン、ジンビロキシムまたはインテグラーゼ阻害剤を含み得る。
抗真菌剤は、限定されないが、イミダゾールおよびトリアゾール、ポリエンマクロライド抗生物質、グリセオフルビン、アムホテリシンＢ、ならびにフルシトシンであり得る。抗寄生虫剤は、重金属、抗マラリアキノリン、葉酸拮抗剤、ニトロイミダゾール、ベンズイミダゾール、エバーメクチン、プラジカンテル(praxiquantel)、オルニチンデカルボキシラーゼ阻害剤、フェノール類（例えばビチオノール、ニクロサミド）；合成アルカロイド（例えばデヒドロエメチン）；ピペラジン（例えばジエチルカルバマジン）；アセトアニリド（例えばジロキサニドフロエート(diloxanide furonate)）；ハロゲン化キノリン（例えばヨードキノール（ジヨードヒドロキシキン））；ニトロフラン（例えばニフルチモックス）；ジアミジン（例えばペンタミジン）；テトラヒドロピリミジン（例えばパモ酸ピランテル）；または硫酸化ナフチルアミン（例えばスラミン）であり得る。
他の抗感染症剤は、限定されないが、塩酸ジフロキサシン；ラウリル臭化イソキノリン；モキサラクタム二ナトリウム；オルニダゾール；ペンチソミシン；塩酸サラフロキサシン；ＨＩＶおよび他のレトロウイルスのプロテアーゼ阻害剤；ＨＩＶおよび他のレトロウイルスのインテグラーゼ阻害剤；セファクロル（Ceclor）；アシクロビル（ゾビラックス）；ノルフロキサシン（Noroxin）；セフォキシチン（メフォキシン）；セフロキシムアキセチル（セフチン）；シプロフロキサシン（シプロ）；塩酸アミナクリン；塩化ベンゼトニウム；ナトリウムビチオノラート；ブロムクロレノン；過酸化尿素；塩化セタルコニウム；塩化セチルピリジニウム；塩酸クロルヘキシジン；クリオキノール；臭化ドミフェン；フェンチクロール；塩化フルダゾニウム；塩基性フクシン；フラゾリドン；ゲンチアナバイオレット；ハルキノール；ヘキサクロロフェン；過酸化水素；イクタモール；イミデシルヨウ素；ヨウ素；イソプロピルアルコール；酢酸マフェナイド；メラレインナトリウム；塩化メルクフェノール(Mercufenol Chloride)；アンモニア処理水銀(Mercury, Ammoniated)；塩化メチルベンゼトニウム；ニトロフラゾン；ニトロメルソール；塩酸オクテニジン；オキシクロロセン；オキシクロロセンナトリウム；樟脳パラクロロフェノール；過マンガン酸カリウム；ポビドンヨード；塩化セパゾニウム；硝酸銀；スルファジアジン銀；シムクロセン；チメルホナートナトリウム；チメロサール；またはトロクロセンカリウム(Troclosene Potassium)であり得る。
アジュバント。アジュバントは、限定されないが、ミョウバン（例えば、水酸化アルミニウム、リン酸アルミニウム）；ＱＳ２１（ＨＰＬＣ分画の２１番目のピークにおいて溶出する糖脂質；Antigenics, Inc., Worcester, Mass.）などの、Ｑ．ｓａｐｏｎａｒｉａの樹木の樹皮から精製したサポニン；ポリ［ジ（カルボキシラトフェノキシ）ホスファゼン］（ＰＣＰＰポリマー；Virus Research Institute, USA）、Ｆｌｔ３リガンド、
リーシュマニア伸長因子（精製したリーシュマニアタンパク質；Corixa Corporation, Seattle, Wash.）、ＩＳＣＯＭＳ（混合したサポニン、脂質を含み、抗原を保持できるポアを有するウイルスサイズの粒子を形成する、免疫賦活性複合体；CSL, Melbourne, Australia）、Ｐａｍ３Ｃｙｓ、ＳＢ−ＡＳ４（ミョウバンおよびＭＰＬを含む、ＳｍｉｔｈＫｌｉｎｅ Ｂｅｅｃｈａｍ ａｄｊｕｖａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ＃４；SBB, Belgium）、ＣＲＬ１００５などのミセルを形成する非イオン性ブロック共重合体（これらは、ポリオキシエチレン鎖に隣接する、疎水性ポリオキシプロピレン直鎖を含む；Vaxcel, Inc., Norcross, Ga.）およびモンタナイドＩＭＳ（例えば、ＩＭＳ１３１２、可溶性免疫賦活剤を組み合わせた、水性ナノ粒子；Seppic）であり得る。
アジュバントは、Ｔｏｌｌ様受容体（ＴＬＲ）リガンドであり得る。ＴＬＲ３を介して作用するアジュバントは、限定されないが、二本鎖ＲＮＡを含む。ＴＬＲ４を介して作用するアジュバントは、限定されないが、リポ多糖の誘導体（モノホスホリルリピドＡ（ＭＰＬＡ；Ribi ImmunoChem Research, Inc., Hamilton, Mont.）およびムラミルジペプチド（ＭＤＰ；Ribi）およびスレオニルムラミルジペプチド（ｔ−ＭＤＰ;Ribi）；ＯＭ−１７４（リピドＡに関連するグルコサミン二糖；OM Pharma SA, Meyrin, Switzerland）など）を含む。ＴＬＲ５を介して作用するアジュバントは、限定されないが、フラジェリンを含む。ＴＬＲ７および／またはＴＬＲ８を介して作用するアジュバントは、一本鎖ＲＮＡ、オリゴリボヌクレオチド（ＯＲＮ）、イミダゾキノリンアミン（例えば、イミキモド、レシキモド(resiquimod)）などの合成低分子量化合物を含む。ＴＬＲ９を介して作用するアジュバントは、ウイルスまたは細菌起源のＤＮＡ、または合成オリゴデオキシヌクレオチド（ＯＤＮ；ＣｐＧ ＯＤＮなど）を含む。他のアジュバントの種類は、ホスホロチオエート含有分子（ホスホロチオエートヌクレオチド類似体およびホスホロチオエート骨格結合を含む核酸など）である。
投与の組成物と方法
本明細書で与えられる組成物は、腫瘍に向かい、薬剤（例えば生物活性タンパク質）を含むナノ構造体（例えば、タンパク質ナノゲルまたはリポソーム）と共役している、有核担体細胞を含む、ここで担体細胞は、細胞表面共役受容体（例えばＣＤ４５）を有し、受容体と結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している、または、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。
ある態様において、組成物は、ＣＤ４５受容体を有する担体細胞を含み、担体細胞は、ＣＤ４５受容体と結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している。ある態様において、リガンドは、抗ＣＤ４５モノクローナル抗体である。
ある態様において、担体細胞は、負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は、細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。ある態様において、ポリカチオンはポリリジンである。ある態様において、ポリカチオンは、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ）である。
いくつかの実施態様において、組成物はタンパク質ナノゲルを含む。ある態様において、タンパク質ナノゲルは、分解性リンカーを介して互いに可逆的かつ共有結合的に架橋する、複数の生物活性タンパク質を含む。いくつかの実施態様において、分解性リンカーは、ジスルフィド結合を含む、酸化還元応答性リンカーである。
いくつかの実施態様において、組成物はリポソームである。ある実施態様において、リポソームは複数の生物活性タンパク質を含む。ある態様において、リポソームは、膜間架橋多重層ベシクルまたは単層ベシクルである。
いくつかの実施態様において、組成物は担体細胞を含み、ここで担体細胞は、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ナチュラルキラー（ＮＫ）細胞または幹細胞である。いくつかの態様において、担体細胞はＴ細胞である。いくつかの態様において、Ｔ細胞は、ＣＤ８＋ Ｔ細胞またはＣＤ４＋ Ｔ細胞である。いくつかの態様において、Ｔ細胞は養子導入Ｔ細胞である。いくつかの態様において、Ｔ細胞は、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞である。
いくつかの実施態様において、組成物は、生物活性タンパク質を含むナノ構造体を含み、ここで生物活性タンパク質は、抗体、抗体フラグメント、可溶性タンパク質受容体およびサイトカインからなる群から選択される。いくつかの態様において、サイトカインは、ＩＬ−２、ＩＬ−１５またはＩＬ−１５ＳＡである。いくつかの態様において、サイトカインはＩＬ−１５−Ｓａである。いくつかの態様において、ＩＬ−１５Ｓａは、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃおよび２つのＩＬ−１５Ｎ７２Ｄ分子を含む、複合体を含む。いくつかの態様において、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃは、配列番号１に記載のアミノ酸配列を含み、ＩＬ−１５Ｎ７２Ｄ分子は、配列番号２に記載のアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施態様において、組成物は、薬学的に許容し得る担体を含む。いくつかの態様において、組成物は、生物活性タンパク質を、腫瘍を有する対象に送達する薬剤として、有用である。
本開示のある態様は、対象におけるがんを処置する方法を提供し、これは、本明細書で記述される組成物を、それを必要とする対象に投与することを含む。
本開示のある態様は、腫瘍に向かい、生物活性タンパク質を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）を含む組成物を提供する、ここで（ａ）担体細胞は、ＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している；または、（ｂ）担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する；または、（ｃ）担体細胞は、ＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役しており、かつ担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。
本開示のある態様は、ＣＤ４５受容体を有する有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）、および生物活性タンパク質を含むナノ構造体を含む、組成物を提供し、ここで担体細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している。
本開示のある態様は、腫瘍に向かい、生物活性タンパク質を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）を含む組成物を提供し、ここで、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体は細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する。
本開示のある態様は、ＣＤ４５受容体を有する有核担体細胞およびタンパク質ナノゲルを含む、組成物を提供し、ここで担体細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するタンパク質ナノゲルと共役しており、タンパク質ナノゲルは、分解性リンカーを介して互いに可逆的かつ共有結合的に架橋する、複数の生物活性タンパク質を含む。
本開示のある態様は、腫瘍に向かい、タンパク質ナノゲルと共役している、有核担体細胞（例えば、Ｔ細胞）を含む組成物を提供し、ここで、担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、タンパク質ナノゲルは細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有し、ここでタンパク質ナノゲルは、分解性リンカーを介して互いに可逆的かつ共有結合的に架橋する、複数の生物活性タンパク質を含む。
本開示のある態様は、ＣＤ４５受容体を有する有核担体細胞（例えばＴ細胞）および、複数の生物活性タンパク質を含むリポソームを含む、組成物を提供し、ここで、担体細胞は、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するリポソームと共役している。
本明細書で提供される組成物は、様々な生物医学的および薬学的応用に用いられ得る。いくつかの実施態様において、組成物を、標的免疫療法における、インビボでの薬物（例えば薬剤）送達に用いる。いくつかの実施態様において、組成物を養子細胞療法に用いる。養子細胞療法（ＡＣＴ）は、がんを有する宿主への、直接的な抗がん活性を有する免疫細胞の投与を典型的に含む、高度に個別化されたがん療法である。本発明は、がん（例えば、固形腫瘍のがんを含む）を患う対象またはがん発生のリスクがある対象への、本発明の組成物の投与を想定する。医薬組成物を含み、タンパク質ナノ構造体（例えばタンパク質ナノゲル）を含む組成物が、本明細書で提供される。本明細書はまた、医薬組成物を含み、担体細胞と共役しているタンパク質ナノ構造体（例えばタンパク質ナノゲル）を含む、組成物を提供する。組成物を、薬学的に許容し得る量で、薬学的に許容し得る組成物において、対象に投与し得る。用語「薬学的に許容し得る」は、有効成分（例えば、ナノ構造体の生物活性タンパク質）の生物活性の有効性を妨害しない、非毒性物質を意味する。いくつかの実施態様において、そのような組成物は、塩、緩衝剤、保存料、および場合により、他の治療薬を含み得る。
いくつかの実施態様において、医薬組成物はまた、適切な保存料を含み得る。
いくつかの実施態様において、医薬組成物は、単位用量の剤形で提示され得、薬学の分野で周知の任意の方法で、調製され得る。
いくつかの実施態様において、非経口投与に適した医薬組成物は、ナノ構造体の無菌水溶性または非水溶性調製物を含み、いくつかの実施態様において、これは、レシピエント対象の血液と等張である。この調製物は、公知の方法で処方され得る。無菌の注射可能な調製物はまた、非毒性の、非経口で許容され得る希釈剤または溶媒における、無菌の注射可能な水溶液または懸濁液であり得る。
いくつかの実施態様において、本開示の医薬組成物を、通常の経路（注射またはゆっくりと時間をかけた注入を含む）で投与する。例えば、投与は、経口的、静脈内、腹腔内、筋肉内、腔内、腫瘍内または経皮的であり得る。
いくつかの実施態様において、本開示の医薬組成物を、有効量で投与する。「有効量」は、単独で、またはさらなる投与量と共に、および／または他の治療薬と共に、所望の応答（例えば、偽性自己分泌刺激(pseudoautocrine stimulation)、Ｔ細胞増殖の増大およびインビボにおけるアジュバント薬剤の全身性副作用の最小化）を引き起こす、本明細書で提供される任意のナノ構造体の量である。
いくつかの実施態様において、本開示の医薬組成物は、無菌であり得、対象（例えば、ヒト対象）への投与に適切な、単位重量または体積において所望の応答を引き起こす、有効量のナノ構造体（例えばナノゲル）を、単独で、または他の薬剤と組み合わせて、含み得る。例えば、応答を、ナノ構造体組成物の生理作用を決定することによって、測定してもよい。
対象に投与する組成物の用量を、種々のパラメータ（特に、使用する投与様式および対象の状態）に従って、選択してもよい。他の要素は、処置の所望の期間を含む。対象における応答が、最初に適用した投与量で不十分であった場合、より高い投与量（または、より局在化した異なる送達経路による、事実上より高い投与量）を、対象／患者の耐性が許容できる程度まで、用いてもよい。
投与方法
本開示はまた、インビボにおいてナノ構造体と共役している担体細胞を含む組成物を、対象に投与する方法を提供する。本開示の方法を、本明細書で記述されるような薬剤（例えば、生物活性タンパク質）の送達によって恩恵を受ける可能性のある対象に、実行できる。いくつかの実施態様において、ヒト対象が好ましい対象である。対象はまた、家用のペット（例えば、イヌ、ネコ、ウサギ、フェレット）、家畜または農場の動物（例えば、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ニワトリおよび他の家禽類）、実験動物（例えば、マウス、ラット、ウサギ）などの動物を含む。対象はまた、魚および他の水性種を含む。
組成物を送達する対象は、正常または健常な対象であり得る。あるいは、この対象は、診断され得、もしくは本明細書で開示される１以上の薬剤の送達によって恩恵を受け得る疾患を有し得、またはその疾患が発生するリスクがあり得る。そのような疾患は、がん（例えば、固形腫瘍のがん）、自己免疫疾患、アレルギーまたはアレルギー疾患、喘息、移植拒絶などを含む。
本開示に包含される、様々な疾患を診断する試験は、当分野で公知であり、通常の医師によく知られている。これらの臨床試験は、限定されないが、顕微分析、培養依存性試験（培養液など）および核酸検出試験を含む。これらは、湿性マウント(wet mount)、染色増強顕微鏡、免疫顕微鏡（例えば、ＦＩＳＨ）、ハイブリダイゼーション顕微鏡、粒子凝集、酵素結合免疫吸着測定法、尿スクリーニング検査、ＤＮＡプローブハイブリダイゼーション、血清検査などを含む。医師はまた、一般的に、上記の臨床試験の実行に加えて、完全な病歴を受け取り、完全な身体検査を行う。
がんを患う対象は、検出可能ながん細胞を有する対象である。がんが発生するリスクがある対象は、がんが発生する可能性が通常より高い対象である。例えば、これらの対象は、がんが発生する可能性がより高くなることに関連することが実証されている、遺伝子異常を有する対象、がんの家族性の素因を有する対象、タバコ、アスベストまたは他の化学的毒素などのがんを生じる薬剤（例えば、発がん物質）に曝露した対象、および以前にがんを処置し、見かけ上寛解している対象を含む。
感染症を患う対象は、限定されないが、熱、悪寒、筋肉痛、羞明、咽頭炎、急性リンパ節症、脾腫、消化器不調、白血球増加または白血球減少を含む、その症状を示す対象、および／または、感染性病原体もしくはその副産物が検出され得る対象である。
感染症が発生するリスクがある対象は、感染性病原体に曝露するリスクがある対象である。そのような対象は、そのような病原体が存在することが知られている地域およびそのような感染症が一般的である地域に住む対象を含む。これらの対象はまた、注射針の共有、無防備な性的行為、対象（医師など）の、感染試料への日常的な接触、手術（限定されないが、腹部手術を含む）を受けた人などの、リスクの高い活動に関与している対象を含む。
対象は、感染症（細菌感染症、ウイルス感染症、真菌感染症、寄生虫感染症またはマイコバクテリア感染症など）を有し得、または感染症が発生するリスクがあり得る。これらの実施態様において、ナノ構造体は、抗菌剤、抗ウイルス剤、抗真菌剤、抗寄生虫剤、または抗マイコバクテリア剤などの抗菌剤を含んでもよく、細胞担体（例えばＴ細胞）を、感染症に対する免疫応答を刺激し、または感染症を潜在的に処置するのに有用な別の薬剤を産生するように、遺伝子操作してもよい。
いくつかの場合において、組成物を投与する対象は、造血再構成を必要とする。そのような対象は、計画的または偶発的な骨髄機能廃絶イベントに曝露し得、これは限定されないが、非固形がんまたは転移がんにおける治療レジメンの一部として与えられ得るように、骨髄機能廃絶化学療法および／または、全身放射を含む。本開示は、そのような対象に、前駆細胞の増殖を刺激できる薬剤を含むナノ構造体と共役している、造血前駆細胞を投与する方法を提供する。いくつかの場合において、薬剤はまた、分化誘導薬（すなわち、前駆細胞およびその子孫が、場合により全ての系列または系列のサブセットに向かって、分化するのを駆動する薬剤）であり得る。他の場合において、薬剤は、自己複製誘導薬(self-renewal agent)（すなわち、前駆細胞が自己複製するのを駆動する薬剤）であり得る。さらなる他の場合において、担体細胞は、両方の種類の薬剤を含むナノ構造体と共役し得、そのような薬剤は、同一または異なるナノ構造体中にある。さらに、本開示は、対象の、これらの種々の薬剤への曝露に、時間差があってもよいことを与える（例えば、自己複製誘導薬への曝露が、分化誘導薬の曝露の前に起こり得る）。
処置方法
がんの処置方法
本開示は、本明細書で記述される組成物の、がん（例えば固形腫瘍を含む）を患い、またはがんが発生するリスクのある対象への投与を提供する。がんは、がん腫、肉腫またはメラノーマであり得る。がん腫は、限定されないが、基底細胞がん、胆道がん、膀胱がん、乳がん、子宮頸がん、絨毛がん、ＣＮＳがん、大腸および直腸がん、腎がん又は腎細胞がん、喉頭がん、肝がん、小細胞肺がん、非小細胞肺がん（ＮＳＣＬＣ；腺がん、巨（または燕麦）細胞がん、および扁平上皮がんを含む）、口腔がん、卵巣がん、膵がん、前立腺がん、皮膚がん（基底細胞がん及び扁平上皮がんを含む）、胃がん、精巣がん、甲状腺がん、子宮がん、直腸がん、呼吸器系のがん、および泌尿器系のがんを含む。
肉腫は、骨（骨肉腫）および軟組織（線維肉腫）に生じる、珍しい間葉性腫瘍である。肉腫は、限定されないが、脂肪肉腫（粘液性脂肪肉腫および多形性脂肪肉腫(pleiomorphic liposarcoma)を含む）、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、悪性末梢神経鞘腫（悪性シュワン細胞腫、神経線維肉腫、または神経原性肉腫とも呼ばれる）、ユーイング腫（骨のユーイング肉腫、骨外性（すなわち、骨以外の）ユーイング肉腫、および原始神経外胚葉性腫瘍を含む）、滑膜肉腫、血管肉腫(angiosarcoma)、血管肉腫(hemangiosarcoma)、リンパ管肉腫、カポジ肉腫、血管内皮腫、類腱腫（進行性線維腫症とも呼ばれる）、隆起性皮膚線維肉腫（ＤＦＳＰ）、悪性線維性組織球腫（ＭＦＨ）、血管外皮細胞腫、悪性間葉腫、胞状軟部肉腫、類上皮肉腫、明細胞肉腫、線維形成性小細胞腫瘍、消化管間質腫瘍（ＧＩＳＴ）（ＧＩ間質肉腫としても知られる）、および軟骨肉腫を含む。
メラノーマは、皮膚および他の器官のメラニン細胞系から生じる腫瘍である。メラノーマの例は、限定されないが、悪性黒子型黒色腫、表在拡大型黒色腫、結節型メラノーマ、および末端黒子型黒色腫を含む。
がんは、固形腫瘍リンパ腫であり得る。例として、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、およびＢ細胞リンパ腫を含む。
がんは、限定されないが、骨がん、脳腫瘍、乳がん、大腸がん、結合組織のがん、消化器系のがん、子宮内膜がん、食道がん、眼がん、頭頸部がん、胃がん、上皮内腫瘍、黒色腫神経芽腫、非ホジキンリンパ腫、非小細胞肺がん、前立腺がん、網膜芽腫、または横紋筋肉腫であり得る。
感染症の処置方法
本開示は、本明細書で記述される組成物の、感染症（細菌感染症、ウイルス感染症、真菌感染症、寄生虫感染症またはマイコバクテリア感染症など）を患い、または感染症が発生するリスクのある対象への投与方法を提供する。
細菌感染症は、限定されないが、大腸菌感染症、ブドウ球菌感染症、連鎖球菌感染症、シュードモナス感染症、クロストリジウム・ディフィシル感染症、レジオネラ感染症、肺炎球菌感染症、ヘモフィルス感染症、クレブシエラ感染症、エンテロバクター感染症、シトロバクター感染症、ナイセリア感染症、赤痢菌感染症、サルモネラ菌感染症、リステリア感染症、パスツレラ感染症、ストレプトバチルス感染症、スピリルム感染症、トレポネーマ感染症、放線菌感染症、ボレリア感染症、コリネバクテリウム感染症、ノカルジア感染症、ガードネレラ感染症、カンピロバクター感染症、スピロヘータ感染症、プロテウス感染症、バクテロイデス(Bacteriodes)感染症、ピロリ菌感染症、または炭疽菌感染症であり得る。
マイコバクテリア感染症は、限定されないが、結核菌種およびライ菌種によってそれぞれ生じる、結核またはハンセン病であり得る。
ウイルス感染症は、限定されないが、単純ヘルペスウイルス１型感染症、単純ヘルペスウイルス２型感染症、サイトメガロウイルス感染症、Ａ型肝炎ウイルス感染症、Ｂ型肝炎ウイルス感染症、Ｃ型肝炎ウイルス感染症、ヒトパピローマウイルス感染症、エプスタイン・バーウイルス感染症、ロタウイルス感染症、アデノウイルス感染症、Ａ型インフルエンザウイルス感染症、Ｈ１Ｎ１（ブタインフルエンザ）感染症、呼吸器合胞体ウイルス感染症、水痘帯状疱疹ウイルス感染症、天然痘感染症、サル痘感染症、ＳＡＲＳ感染症、またはトリインフルエンザ感染症であり得る。
真菌感染症は、限定されないが、カンジダ症、白癬、ヒストプラズマ症、ブラストミセス症、パラコクシジオイデス症、クリプトコッカス症(crytococcosis)、アスペルギルス症、黒色真菌症、菌腫感染症(mycetoma infections)、シュードアレシェリア症、または癜風感染症であり得る。
寄生虫感染症は、限定されないが、アメーバ症、クルーズ・トリパノソーマ感染症、肝蛭症、リーシュマニア症、マラリア原虫感染症、オンコセルカ症、肺吸虫症、トリパノソーマ・ブルーセイ感染症、ニューモシスティス感染症、膣トリコモナス感染症、条虫感染症、模様条虫(Hymenolepsis)感染症、エキノコックス感染症、住血吸虫症、神経嚢虫症、アメリカ鉤虫感染症、または鞭虫(Trichuris trichuria)感染症であり得る。
アレルギーおよび喘息の処置方法
本開示はさらに、本明細書で記述される組成物の、アレルギーまたは喘息を患い、またはアレルギーまたは喘息が発生するリスクのある対象への投与を提供する。アレルギーは、アレルゲンに対する獲得過敏性である。アレルギー疾患は、限定されないが、湿疹、アレルギー性鼻炎またはコリーザ、枯草熱、気管支喘息、じんましん（発疹）、および食物アレルギー、ならびに他のアトピー性疾患を含む。アレルギーは通常、無害なアレルゲンに対するＩｇＥ抗体の産生によって生じる。喘息は、炎症、気道狭窄、および吸入剤に対する気道の反応性の増加を特徴とする、呼吸器系の障害である。喘息は、必ずではないが、アトピーまたはアレルギー症状を伴うことが多い。本開示において、Ｔｈ１サイトカイン（ＩＬ−１２およびＩＦＮ−ガンマなど）の投与は、アレルギーまたは喘息の処置に使用され得る。
自己免疫疾患の処置方法
本開示は、本明細書で記述される組成物の、自己免疫疾患を患い、または自己免疫疾患が発生するリスクのある対象への投与を提供する。自己免疫疾患は、対象自身の抗体が宿主組織に反応する疾患の種類、または免疫エフェクターＴ細胞が、内在性の自己ペプチドに対して自己反応し、組織の破壊を生じる疾患の種類である。したがって、免疫応答は、対象自身の抗原（自己抗原と呼ばれる）に対して開始される。自己免疫疾患は一般に、Ｔｈ１偏向性であると考えられている。結果として、Ｔｈ２免疫応答またはＴｈ２様サイトカインの誘導が有益となり得る。そのようなサイトカインは、ＩＬ−４、ＩＬ−５およびＩＬ−１０を含む。
自己免疫疾患は、限定されないが、関節リウマチ、クローン病、多発性硬化症、全身性エリテマトーデス（ＳＬＥ）、自己免疫性脳脊髄炎、重症筋無力症（ＭＧ）、橋本甲状腺炎、グッドパスチャー症候群、天疱瘡（例えば尋常性天疱瘡）、グレーブス病、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性血小板減少性紫斑病、抗コラーゲン抗体での硬皮症、混合性結合組織病、多発筋炎、悪性貧血、特発性アジソン病、自己免疫関連不妊症、糸球体腎炎（例えば半月体形成性糸球体腎炎、増殖性糸球体腎炎）、水疱性類天疱瘡、シェーグレン症候群、インシュリン抵抗性、および自己免疫性真性糖尿病を含む。
移植治療
本明細書で提供される方法はまた、移植治療後の免疫応答を調節するのに用いられ得る。移植の成功は、身体の免疫系による移植組織の拒絶によって制限されることが多い。結果として、移植レシピエントは通常、移植組織を生存させるために、長期間にわたって免疫反応を抑制する。本開示は、移植拒絶を最小化するため、免疫調節剤および、特に免疫抑制剤の、移植部位への局在化した送達を提供する。したがって、本開示は、移植を実行予定、実行中または実行後の対象への、組成物の投与を提供する。上記の記載は、包括的であることを意図せず、むしろ例示的である。当業者は、本開示の方法を用いた予防および処置に適した、各種類の疾患における他の例を同定する。
有効量、レジメン、処方
本明細書で記述される組成物は、有効量で投与される。有効量は、医学的に望ましい結果を提供するのに十分な、薬剤の投与量である。有効量は、処置される特定の疾患、処置される対象の年齢および体調、疾患の重症度、処置期間、（もしあれば）同時または併用療法の性質、特定の投与経路、ならびに医療関係者の知識および専門知識における類似の要素によって、様々である。最大投与量（すなわち、健全な医学的判断による最も高い安全投与量）を用いることが一般的に好ましい。
例えば、対象が腫瘍を有する場合、有効量は、（例えば、腫瘍のイメージングによって決定されるように）腫瘍の体積または負荷を減少させる量であり得る。また有効量を、血液または他の体液もしくは組織（例えば生検）におけるがん細胞の存在および／または頻度によって、評価してもよい。腫瘍が組織または器官の正常な機能に影響を与える場合、有効量を、組織または器官の正常な機能を測定することによって、評価され得る。
本開示は、医薬組成物を提供する。医薬組成物は、好ましくは薬学的に許容し得る担体内に、細胞、ナノ構造体および／または薬剤を含む、無菌組成物である。用語「薬学的に許容し得る担体」は、本明細書で記述される、ヒトまたは他の対象への投与に適した、１以上の混合可能な、固体または液体の、賦形剤、希釈剤または封入物質を意味する。用語「担体」は、投与を促進するために、細胞、ナノ構造体および薬剤を組み合わせた、有機または無機の、成分、天然物質または合成物質を意味する。医薬組成物の構成要素は、その所望の薬剤効率を実質的に損なうような相互作用を妨げる様式で、混合される。
組成物を全身に送達することが望ましい場合、組成物は、注射（例えば、ボーラス注入または持続注入）による非経口投与において、処方され得る。注射における処方を、単位用量の剤形（例えば、アンプルまたは多回投与用容器(multi-dose container)）において提示してもよい。医薬品の非経口製剤は、成分の水溶液を含む。水性注入懸濁液は、懸濁液の粘度を増加させる物質（カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトールまたはデキストランなど）を含み得る。あるいは、成分の懸濁液を油性懸濁液として調製してもよい。適切な親油性溶媒または親油性賦形剤は、脂肪油（ゴマ油など）または合成脂肪酸エステル（オレイン酸エチルまたはトリグリセリドなど）またはリポソームを含む。
他の実施態様
第１の態様において、本開示は、腫瘍に向かい、薬剤を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞を含む組成物を提供し、ここで担体細胞は細胞表面共役受容体を有し、ナノ構造体は、細胞表面共役受容体と結合するリガンドで、担体細胞と共役している。第１の態様のいくつかの実施態様において、リガンドは、抗体、抗体フラグメント、可溶性タンパク質受容体、サイトカイン、ペプチド、小分子、補因子、ホルモンおよび神経伝達物質からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、細胞表面受容体はＣＤ４５（抗ＣＤ４５モノクローナル抗体（例えば、ヒト抗ＣＤ４５抗体またはヒト化抗ＣＤ４５抗体）と結合する、または結合している受容体など）である。いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５モノクローナル抗体は、ＢＣ８、４Ｂ２、９．４およびＧＡＰ８．３からなる群から選択される。第１の態様における上記の任意の実施態様において、担体細胞は、Ｔ細胞、Ｂ細胞またはナチュラルキラー（ＮＫ）細胞である。いくつかの実施態様において、担体細胞は、ＣＤ８＋ Ｔ細胞またはＣＤ４＋ Ｔ細胞などの、Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は養子導入Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞である。
第１の態様における上記の任意の実施態様において、ナノ構造体は、リポソーム、タンパク質ナノゲル、核酸ナノゲルおよび凝固ポリマーからなる群から選択される。いくつかの実施態様において、ナノ構造体はリポソームである。いくつかの実施態様において、リポソームは、膜間架橋多重層ベシクル（ＩＣＭＶ）である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体はタンパク質ナノゲルである。第１の態様における上記の任意の実施態様において、ナノ構造体の直径は、１〜１０００ナノメートル（ｎｍ）である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の直径は、５０〜５００ｎｍである。第１の態様における上記の任意の実施態様において、リガンドは、ナノ構造体に共有結合的に共役している。いくつかの実施態様において、リガンドは、マレイミド−チオール相互作用を介して、ナノ構造体と共有結合的に共役している。
第１の態様における上記の任意の実施態様において、薬剤は、治療薬、予防薬、診断薬および造影剤からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、薬剤は、タンパク質、核酸および小分子薬からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、薬剤は、タンパク質である。いくつかの実施態様において、タンパク質はサイトカインである。いくつかの実施態様において、サイトカインは、ＩＬ−２、ＩＬ−１５またはＩＬ−１５Ｓａである。第１の態様における上記の任意の実施態様において、ナノ構造体は、その表面上に、ポリカチオンを含む。いくつかの実施態様において、ポリカチオンはポリリジンである。いくつかの実施態様において、ポリカチオンは、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ）である。
第２の態様において、本開示は、腫瘍に向かい、薬剤を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞を含む組成物を提供し、ここでナノ構造体は、ポリカチオンを結合した表面を有する。いくつかの実施態様において、担体細胞は、Ｔ細胞、Ｂ細胞またはナチュラルキラー（ＮＫ）細胞である。いくつかの実施態様において、担体細胞はＴ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は、ＣＤ８＋ Ｔ細胞またはＣＤ４＋ Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は養子導入Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞である。第２の態様における上記の任意の実施態様において、ナノ構造体は、リポソーム、タンパク質ナノゲル、核酸ナノゲルおよび凝固ポリマーからなる群から選択される。いくつかの実施態様において、ナノ構造体はリポソームである。いくつかの実施態様において、リポソームは、膜間架橋多重層ベシクル（ＩＣＭＶ）である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体はタンパク質ナノゲルである。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の直径は、１〜１０００ナノメートル（ｎｍ）である。いくつかの実施態様において、ナノ構造体の直径は、５０〜５００ｎｍである。第２の態様における上記の任意の実施態様において、担体細胞は、マレイミド−チオール相互作用を介して、ナノ構造体と共有結合的に共役している。
第２の態様における上記の任意の実施態様において、薬剤は、治療薬、予防薬、診断薬および造影剤からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、薬剤は、タンパク質、核酸および小分子薬からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、薬剤はタンパク質である。いくつかの実施態様において、タンパク質はサイトカインである。いくつかの実施態様において、サイトカインは、ＩＬ−２、ＩＬ−１５またはＩＬ−１５Ｓａである。第２の態様における上記の任意の実施態様において、ポリカチオンはポリリジンである。いくつかの実施態様において、ポリカチオンは、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ）である。
第３の態様において、本開示は、ポリカチオンを含むタンパク質ナノゲルと共役している、ＣＤ４５受容体を有するＴ細胞を含む、組成物を提供し、ここでＴ細胞は、ＣＤ４５受容体と結合するリガンドを有するタンパク質ナノゲルと共役している。いくつかの実施態様において、リガンドは、抗体、抗体フラグメント、可溶性タンパク質受容体、サイトカイン、ペプチド、小分子、補因子、ホルモンおよび神経伝達物質からなる群から選択される。いくつかの実施態様において、リガンドは、抗ＣＤ４５モノクローナル抗体（ヒト抗ＣＤ４５抗体またはヒト化抗ＣＤ４５抗体など）である。いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５モノクローナル抗体は、ＢＣ８、４Ｂ２、９．４およびＧＡＰ８．３からなる群から選択される。第３の態様における上記の任意の実施態様において、Ｔ細胞は、ＣＤ８＋ Ｔ細胞またはＣＤ４＋ Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は養子導入Ｔ細胞である。いくつかの実施態様において、Ｔ細胞は、キメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞である。第３の態様における上記の任意の実施態様において、タンパク質ナノゲルの直径は、１〜１０００ナノメートル（ｎｍ）である。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルの直径は、５０〜５００ｎｍである。第３の態様における上記の任意の実施態様において、リガンドは、タンパク質ナノゲルと共有結合的に共役している。いくつかの実施態様において、抗ＣＤ４５抗体は、２つのＮ−ヒドロキシスルホスクシンイミド基を含むリンカーを介して、タンパク質ナノゲルと共有結合的に共役している。
第３の態様における上記の任意の実施態様において、タンパク質ナノゲルは、治療用タンパク質、予防用タンパク質、診断用タンパク質および造影用タンパク質からなる群から選択されるタンパク質を含む。いくつかの実施態様において、タンパク質ナノゲルはサイトカインを含む。いくつかの実施態様において、サイトカインは、ＩＬ−２、ＩＬ−１５またはＩＬ−１５Ｓａである。第３の態様における上記の任意の実施態様において、ポリカチオンはポリリジンである。いくつかの実施態様において、ポリカチオンは、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ）である。
本発明を以下の実施例でさらに説明するが、これはいかなる方法においても、さらなる限定として解釈されるべきではない。本願のあらゆる箇所で引用された、全ての参照（参考文献、交付済み特許、公開された特許出願、および同時係属の特許出願を含む）の全ての内容は、参照によって（特に、本明細書で参照した教示について）本明細書に明確に取り込まれる。
配列表Ａ
Figure 2018523710
 ＊Ｓｕはｓｕｓｈｉドメインを指す。
細胞表面に近接する多くのナノ構造体は、エンドサイトーシスまたは受動的な膜透過を介して迅速にインターナライズするが、いくつかのナノ粒子は、より長期間、細胞表面上に保持し得る。インターナリゼーションの速度論の差異の理由は、未だに理解が困難である。したがって、ナノ構造体によって結合する、ゆっくりとインターナライズする細胞表面タンパク質の研究は、表面に長期間保持できるナノ構造体の設計に知見を与える。現在、細胞内薬剤を送達するための、インターナライズする薬剤複合物の設計に、ほとんどの努力が注がれている。しかしながら、最小限のインターナリゼーションを有する細胞表面受容体を用いて、細胞表面上の長期の安定性および滞留時間を有する、新規な構造体を設計できる場合、拡大した薬物ライブラリー（例えば、サイトカインおよび小分子薬などの細胞外薬物）を、細胞に送達できる。細胞表面上のナノ構造体における長期の安定性および維持はまた、薬物送達、イメージング、トラッキング、診断の目的において使用する、ナノ構造体の効果および効率を改善し得る。
実施例１．リポソームローディングの最大化における、安定な細胞表面アンカーとしての、ＣＤ４５の同定
膜間架橋多重層ベシクル（ＩＣＭＶ）(Nature Mater. 2011, 10, 243-251)は、４日間を超えて、細胞表面（例えばＴ細胞表面）上に残存できる粒子の一種である。ゆっくりとインターナライズする受容体の候補プールを、ＩＣＭＶに最も多く結合する、全ての表面タンパク質の質量分析によって、得た。ＩＣＭＶの長期の表面保持における主要な原因物質についてのスクリーニングを、最大の候補である表面受容体（ＣＤ２、ＣＤ１１およびＣＤ４５など）に対する抗体で表面共役したリポソームを用いて、行った。抗体と共役したリポソームは、担体細胞と共役した。
リポソーム合成
抗体と共役するリポソームを、２．５％ＰＥＧ−マレイミドおよび１％ビオチン頭部を含む、乾燥した、高いＴＭのリン脂質フィルムを水和させることによって、作製した。具体的には、２．５／２７／６８／１．５のモル比における、１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン−Ｎ−［マレイミド（ポリエチレングリコール）−２０００］（マレイミド−ＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥ）／コレステロール／水素化ダイズＬ−α−ホスファチジルコリン（ＨＳＰＣ）／１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン−Ｎ−［ビオチニル（ポリエチレングリコール）−２０００］（ビオチン−ＰＥＧ２０００−ＤＳＰＥ）(Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL, USA)から構成され、１％の蛍光親油性トレーサー色素ＤｉＤを含む、真空乾燥させた脂質フィルムを、２５０μＬの５０ｍＭ ４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンエタンスルホン酸（ＨＥＰＥＳ）／１５０ｍＭ ＮａＣｌ緩衝液（ｐＨ＝６．５）で再水和した。脂質を、６２℃で１時間、１０分ごとにボルテックスしてベシクルを形成し、ポリカーボネート膜（０．２μｍ）に通して、サイズ排除した。過剰のＰＢＳで洗浄し、１１０，０００ｘｇ、４時間での超遠心で沈降させた後、リポソームを、１．４ｍｇの脂質当たり１００μＬのＰＢＳで再懸濁した。リポソームのマレイミド基との共役において、抗体、サイトカインおよび、異なるモル比（２−５ｍｇ／ｍＬ）での抗体／サイトカイン混合物を、１０ｍＭ ＥＤＴＡ存在下において、１．８ｍＭジチオスレイトール（ＤＴＴ）で、２０分間、２５℃で処理し、ヒンジ部位のフリーのチオールを露出させた。次に、マレイミドを有するリポソームとＰＢＳ中で混合する（タンパク質／脂質における、１／１の重量／重量）前に、ＤＴＴを、Ｚｅｂａ脱塩カラムを用いて除去した。回転子上での２５℃、１８時間のインキュベーション後、余剰タンパク質を、過剰ＰＢＳ中における超遠心で除去した。Ｔ細胞を、ロズウェルパーク記念研究所（ＲＰＭＩ）培地中で３７℃でインキュベートする前に、非結合のリポソームを洗い流した。
表面受容体ＣＤ２、ＣＤ１１、ＣＤ４５に対する抗体（Ａｂ）または２種の表面マーカーに対する抗体の１：１比の混合物（例えば、ＣＤ２／ＣＤ４５またはＣＤ１１／ＣＤ４５）を、ＤＴＴで還元し、ヒンジ部位のフリーのチオールを露出させ、次いで上述のように、マレイミド−チオール反応を介して、リポソーム表面と共役させた。抗体を、BioXcell (West Lebanon, NH, USA)から得、これは抗マウスＣＤ４５抗体、クローン番号：ＭＢ２３Ｇ２を含む。
担体細胞と共役するリポソーム
１００μＬ ＰＢＳ中における、抗体と共役したリポソーム（０．７ｍｇ脂質）を、１０％ウシ胎仔血清（ＦＣＳ）を添加した０．５ｍｌの完全ＲＰＭＩ中における２０×１０６個の抗原刺激したｐｍｅｌ−１ Ｔｈｙ１．１＋ ＣＤ８＋ Ｔ細胞と共に、３０分間、３７℃で、１５分ごとに穏やかに撹拌しながら、インキュベートした。共役したＴ細胞を、ＰＢＳ（２０ｍＬｘ２）で洗浄し、非結合のリポソームを除去し、組換えＩＬ−７（１．５ｎｇ／ｍＬ）および１０％ＦＣＳと共に、ＲＰＭＩ中において、３７℃、０．５ｘ１０６細胞／ｍＬで、インキュベートした。
リポソームの特徴付け
非結合のリポソームを洗い流し、細胞を、完全ＲＰＭＩ中、３７℃でインキュベートした。細胞を、ストレプトアビジンフルオロフォアで染色し、共役前０時間、６時間、２４時間および４８時間、または共役後０時間、１９時間、４５時間および６９時間において、フローサイトメトリーで分析した（図１Ｂおよび１Ｃ）。蛍光標識された細胞の割合を、時間に対してプロットした。インターナライズしたリポソームは、ストレプトアビジン色素にアクセスできないため、表面リポソームを有するＴ細胞のみが蛍光標識される。４８時間後、ほぼ１００％の細胞が未だ、表面上に係留した、抗ＣＤ４５（α−ＣＤ４５）抗体で装飾されたリポソームを有していたが、表面が抗ＣＤ１１（α−ＣＤ１１）抗体および抗ＣＤ２（α−ＣＤ２）抗体で装飾されたリポソームは、それぞれわずか３０％および７０％の細胞において、見出された（図１Ａ）。意外にもＣＤ４５は、より速いインターナリゼーションの受容体ＣＤ１１およびＣＤ２に対して、長期間の細胞表面における滞留時間を示した。α−ＣＤ４５を、α−ＣＤ２またはα−ＣＤ１１と組み合わせて、リポソームの表面装飾に用いると、ＣＤ４５およびＣＤ２（またはＣＤ４５およびＣＤ１１）の両方に係留したリポソームが、より速いインターナリゼーションの受容体ＣＤ２およびＣＤ１１との結合に関係なく、２日後に未だ１００％の細胞上に残存していた（図１Ａ）。抗ＣＤ４５リポソームは、ＣＤ２およびＣＤ１１だけでなく、ＣＤ８およびＴｈｙ１．１と比較しても、長期間の細胞表面の保持を示した（図１Ｂ）。
リポソーム上のＣＤ４５におけるインターナライズしない性質をさらに確認するため、ＣＤ４５を、周知のインターナライズするＩＬ−２受容体およびコンジェニックマーカーＴｈｙ１と共に検定した。Ｔｈｙ１に対する抗体（α−Ｔｈｙ１．１）または、マウスＦｃ抗体フレームワークと融合したＩＬ−２から構成される、遺伝子操作したＩＬ−２−Ｆｃタンパク質（従前記述されたように調製、(J Controlled Release 2013, 172, 426-435)）を、上述のように、リポソームと共役した。一定量の種々のモル比のα−Ｔｈｙ１．１およびα−ＣＤ４５（またはＩＬ−２−Ｆｃおよびα−ＣＤ４５）を含む、リガンド混合物を用いて、リポソーム表面を装飾した。活性化ＣＤ８＋ Ｔ細胞との共役後、９５％のＩＬ−２−Ｆｃリポソームおよび７０％のα−Ｔｈｙ１．１リポソームが、それぞれ２０時間以内にインターナライズした（図１Ｃ）。リガンドカクテルにおける、わずか１ｍｏｌ％のα−ＣＤ４５が、７０時間後においてさえ、６７％の細胞が表面上にα−Ｔｈｙ１．１／α−ＣＤ４５リポソームを有することを保証し、５％のα−ＣＤ４５は、３日後において、表面にリポソームを有するほぼ１００％の細胞を保証した。同様に、５％のα−ＣＤ４５は、ＩＬ−２受容体の迅速なインターナリゼーションを反転させ、表面を有する約９０％の細胞が、３日後において、ＩＬ−２−Ｆｃ／α−ＣＤ４５リポソームを保持した。１０％α−ＣＤ４５を用いた場合、１００％の細胞が、表面上にＩＬ−２−Ｆｃ／α−ＣＤ４５リポソームを有していた（図１Ｃ）。驚くべきことに、ＣＤ４５の結合は、ＣＤ４５が、リンパ球様細胞上の最も豊富な糖タンパク質の１つであるという事実にもかかわらず、Ｔ細胞に対して安全である。Ｔ細胞をＩＬ−２−Ｆｃリポソームと共にインキュベートする場合、α−ＣＤ４５リポソームの存在（０．２μｇ／ｍｌ）は、ＩＬ−２シグナル伝達を変化させず、Ｔ細胞生存および増殖に影響を与えなかった（データ示さず）。
実施例２．効率的で安定なＴ細胞表面共役における、サイトカインナノゲルの調製および表面修飾
サイトカインナノゲル（ＮＧ）を、国際公開番号WO 2015/048498 A2（2015年4月2日に出願、これは参照によって本明細書に取り込まれる）において記述されるように、調製した。さらなる修飾を、上述のように、サイトカインナノゲルに行った。一般に、サイトカインを、可逆性リンカー（ＮＨＳ−ＳＳ−ＮＨＳ）と化学的に架橋し、タンパク質の架橋したナノ構造体（タンパク質ナノゲル（ＮＧ）と呼ぶ、図２）を形成した。サイトカインの架橋反応完了後、抗ＣＤ４５抗体および／またはポリカチオンを、インサイチュ(in situ)で添加し、ＮＧ表面を修飾した（図２）。合成後、ナノゲルを特徴付けし、さらに後述するように、担体細胞と共役した。
ナノゲルの合成
ＮＨＳ−ＳＳ−ＮＨＳ架橋剤の合成：１２５ｍＬの丸底フラスコにおいて、２−ヒドロキシエチルジスルフィド（１．５４ｇ、１０ｍｍｏｌ）を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ、３０ｍＬ、無水物）中に溶解し、ホスゲンの溶液（１５ｍＬ、トルエン中における１５重量％、２２ｍｍｏｌ）に滴下した。混合物を、２５℃で１０時間撹拌し、その後、真空下で溶媒を除去した。Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）（２．３ｇ、２２ｍｍｏｌ）をＴＨＦ（３０ｍＬ、無水物）中に溶解し、一部として添加し、次いで乾燥したトリエチルアミン（１．５７ｍＬ、１１ｍｍｏｌ）を注入した。反応物を、４０℃で１６時間保持した。溶媒を真空下で除去し、混合物を濾過し、沈殿を除去した。粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ジクロロメタン／メタノール＝１０／１）で精製し、氷冷ヘキサン（８０ｍＬ）で再結晶させた。得られた白色固体を、真空下で乾燥させた（３．１ｇ、収率７１％）。１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）；δ４．５８（ｔ、４Ｈ）、３．０５（ｔ、４Ｈ）、２．８４（ｓ、８Ｈ）。１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、５００ＭＨｚ）：δ１６８．７７、１５１．６６、６８．８４、３６．６８、２５．６９。ＥＳＩ（ｍ／ｚ）：Ｃ１４Ｈ１６Ｎ２Ｏ１０Ｓ２における計算値、４３６．４［Ｍ］；実測値、４５９．０［Ｍ＋Ｎａ］＋。
ナノゲル会合体
ヒトＩＬ−１５Ｓａナノゲル：ＮＨＳ−ＳＳ−ＮＨＳ（９３．５μｇ、０．２１４μｍｏｌ）を、９．３５μＬ ＤＭＳＯ中に溶解し、１３２μＬリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）ｐＨ７．４のＩＬ−１５Ｓａ（ＡＬＴ−８０３（１３２０μｇ、０．０１４３μｍｏｌ）、Altor BioScience Corporation (Miramar, FL, USA.)、US2014/0134128およびCytokine 2011, 56, 804-810も参照）溶液に添加した。混合物を２５℃で３０分間回転させ、次いで、１１８８μＬ ＰＢＳ緩衝液を添加した。ＣＤ４５を標的とする抗体を組み込むナノゲル（ＮＧ）において、次に、３１．７μｌ ＰＢＳ緩衝液中の抗ＣＤ４５（２１５μｇ、０．００１４μｍｏｌ）を希釈溶液に添加した。抗マウスＣＤ４５ＲＢ（クローン：ＭＢ２３Ｇ２：BioXCell (West Lebanon, NH, USA)から購入）または抗ヒトＣＤ４５（クローン：ＭＥＭ−２８：Abcam (Cambridge, United Kingdom)から購入）のいずれかを用いた。反応混合物を、２５℃で、さらに３０分間回転させた。抗ＣＤ４５を含まないＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧの調製は、抗ＣＤ４５を、３５．８μＬ ＰＢＳ緩衝液中の永久的なリンカーであるＮＨ２−ＰＥＧ１０ｋ−ＮＨ２（７１５μｇ、０．０７１５μｍｏｌ）(Laysan Bio: Arab, AL, USA)に置換したことを除き、同様であった。非分解性ＮＧ（例えば、ａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ（非分解性））を、ＮＨＳ−ＳＳ−ＮＨＳの代わりに、永久的なリンカーであるビス（スルホスクシンイミジル）基質(Thermo Fisher Scientific,Waltham, MA, USA)を用いて調製した。
他のタンパク質ナノゲル：ＩＬ−２−Ｆｃタンパク質ＮＧを、同様のタンパク質濃度および同一の架橋剤／タンパク質モル比で調製した。ＩＬ−２−Ｆｃは、マウスＩｇＧ２ａ骨格と結合した、マウス野生型ＩＬ−２のＣ末端の、二価の融合タンパク質である。ＩＬ−２Ｆｃを、従前記述されたように(J Controlled Release 2013, 172, 426-435)、調製した。また、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）(Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA)およびヒトＩｇＧ(Jackson Immuno Research Labs, West Grove, PA, USA)ナノゲルの対照を、上述のように、同様のタンパク質濃度および同一の架橋剤／タンパク質モル比で、調製した。次に、得られたＮＧを、アミコン遠心式フィルター（カットオフ分子量＝１００ｋＤａ、Millipore, Billerica, MA, USA）において、ＰＢＳ（１．５ｍＬｘ３）で洗浄した。例えば、マウスＩＬ−２Ｆｃナノゲルの調製において、１０．８μＬ ＤＭＳＯ中に溶解した可逆性ジスルフィド架橋剤（１０７．９μｇ、０．２４７μｍｏｌ）を、１６５μＬ ＰＢＳ緩衝液のＩＬ−２−Ｆｃ（１６５０μｇ、０．０１６５μｍｏｌ）溶液に添加した。混合物を、室温（ｒｔ）で３０分間、回転させ、次いで１４８５μＬ ＰＢＳ緩衝液を添加した。次に、４３μＬ ＰＢＳ緩衝液中の抗ＣＤ４５（２４７．５μｇ、０．００１６μｍｏｌ）を希釈溶液に添加した。反応混合物を、室温でさらに３０分間、回転させた。得られたＩＬ−２−Ｆｃ ＮＧを、ミリポアアミコン超遠心式フィルター（カットオフ分子量＝１００，０００Ｄａ）で回収し、ＰＢＳ（１．５ｍＬｘ３）で洗浄した。ＩＬ−２−Ｆｃ ＮＧの終濃度をＮａｎｏｄｒｏｐ（Ａ２８０）で決定した。精製したＩＬ−２−Ｆｃ ＮＧを、使用前に、４℃、ＰＢＳ中で保存した。抗ＣＤ４５を含まないＩＬ−２Ｆｃナノゲルの調製は、抗ＣＤ４５を、３５．８μＬ ＰＢＳ緩衝液中の永久的なリンカーであるＮＨ２−ＰＥＧ１０ｋ−ＮＨ２（７１５μｇ、０．０７１５μｍｏｌ）(Laysan Bio: Arab, AL, USA)に置換したことを除き、同様であった。
ナノゲルのポリリジン修飾
Ｔ細胞表面上により多くのＮＧを濃縮するため、担体細胞との共役の前に、ポリカチオン（例えば、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ））を、インサイチュにおいて、いくつかの試料に添加した。例えば、新たに調製した抗ＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ溶液を１μｇ／μｌに希釈し、その後、後述のＴ細胞共役の前に、４３．６μＬ ＰＢＳ中のポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ５Ｋ−ＰＬＫＣ２００、１９μｇ、０．０００５μｍｏｌまたは４３．６μｇ、０．００１１μｍｏｌ）(Alamanda Polymers, Huntsville, AL, USA)を添加した。次いで、混合物を２５℃で３０分間回転させ、さらなる精製をせずに用いた。
ＮＧの蛍光標識およびビオチン標識
蛍光標識したＮＧを調製するため、サイトカインカーゴを、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７ ＮＨＳエステル(Thermo Fisher Scientific)で蛍光標識し、アミコン超遠心式フィルター（カットオフ分子量５０ｋＤａ）で精製した。上述と同じ操作後、蛍光ＮＧを調製するため、蛍光サイトカインを非標識サイトカインと混合した（１０ｍｏｌ％の標識化サイトカイン）。ビオチン化ＮＧを調製するため、９．３５μＬ ＤＭＳＯ中に溶解したＮＨＳ−ＳＳ−ＮＨＳ（９３．５μｇ、０．２１４μｍｏｌ）を、１３２μＬ ＰＢＳ緩衝液のＩＬ−１５Ｓａ（１３２０μｇ、０．０１４３μｍｏｌ）溶液に添加した。混合物を２５℃で２０分間回転させ、次いで、７．５μＬ ＤＭＳＯ中のＥＺ−Ｌｉｎｋ ＮＨＳ−ＬＣ−ＬＣ−ビオチン（４０．６μｇ、０．０７２μｍｏｌ、Thermo Fisher Scientific）を添加した。混合物を、２５℃で、さら２０分間回転させ、１１８８μＬ ＰＢＳ緩衝液で希釈し、その後、３１．７μＬ ＰＢＳ緩衝液中の抗ＣＤ４５（２１５μｇ、０．００１４μｍｏｌ）を添加した。残りの操作は、上述と同じであった。
ＮＧと担体細胞との共役
典型的な実験において、９５０μＬ ＰＢＳ中の、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ６４７で標識されたａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ（９５０μｇ、０．０１０μｍｏｌ）を、４７５μＬ ＨＢＳＳ中のマウスＣＤ８＋ Ｔ細胞（９５ｘ１０６）に添加し、次いで、３７℃で１時間インキュベートした。表面に共役したＮＧを有するＴ細胞を、８００ｘｇ、５分間の遠心で回収し、ＰＢＳで洗浄し（１．０ｍＬｘ２）、インビトロまたはインビボでの研究における所望の濃度で、緩衝液または培地に再懸濁した。全ＮＧ共役の測定において、蛍光標識したＮＧをＴ細胞と共役させ、上清を回収し、プレートリーダー（Tecan Infinite（登録商標） M1000 PRO）を用いて、６４０／６８０ｎｍの励起波長／蛍光波長で、蛍光強度を測定した。蛍光の読み取りを、ＮＧ原液の段階希釈から作成した検量線を用いて、ＮＧ濃度に変換した。共役したＮＧの量を、全添加量から非結合のＮＧを引くことで、計算した。細胞当たりのＮＧローディングを、共役において細胞に添加するＮＧの質量を変えることによって、制御した。抗ＣＤ４５を持たないＮＧとＴ細胞との共役において、ＰＢＳ（９５０μＬ）中のＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ（９５０μｇ、０．０１０μｍｏｌ）をまず、スルホスクシンイミジル４−（Ｎ−マレイミドメチル）シクロヘキサン−１−カルボン酸（２１８μｇ、０．５０μｍｏｌ）またはビス（スルホスクシンイミジル）基質（２８６μｇ、０．５０μｍｏｌ）で活性化し、アミコン超遠心式フィルター（カットオフ分子量５０ｋＤａ）で回収し、ＰＢＳで洗浄し（１．５ｍＬｘ３）、次いで、４７５μＬ ＨＢＳＳ中のＣＤ８＋ Ｔ細胞（９５ｘ１０６）に添加し、その後、３７℃で１時間インキュベートした。細胞を、同様に洗浄し、回収した。共役したＮＧの量を、上述と同様に決定した。抗ヒトＣＤ４５を含む、または含まないＮＧと、ヒトＣＤ８＋ Ｔ細胞との共役は、上述と同様の操作に従った。同様のアッセイを、末梢血単核球から単離した、抗ＣＤ３／ＣＤ２８が活性化したヒトＣＤ８＋ Ｔ細胞において、行った。
修飾されたサイトカインＮＧは、修飾していないＮＧと比較して、Ｔ細胞共役において、より高い効率を示した（表１〜３）。共役反応において添加したＰＥＧ−ＰＬＬの量を滴定し、添加したＰＥＧ−ＰＬＬの量が増加すると、共役効率が増加するという傾向を見出した（表１）。意外にも、Ｔ細胞との共役効率は、未修飾のＮＧにおける１３．２％の共役効率と比較して、わずか０．０５当量のＰＥＧ−ＰＬＬを添加した、わずかに増加した粒子サイズ（１８０．０±２．８ｎｍ）のＩＬ−２−Ｆｃ ＮＧにおいて、４０．４％に向上し得る。４．０４μｇ／１ｘ１０６細胞のＮＧの表面密度は、容易に達成され、これは、長期の増殖および抗がん活性のための、サイトカイン薬剤の、養子導入Ｔ細胞への高いローディングを可能にする。種々の共役効率のため、種々の表面密度のＩＬ−２−Ｆｃ ＮＧを有するＴ細胞が得られ、これをフローサイトメトリーで確認した（データは示さず）。類似の研究を、ヒトＩＬ−１５Ｓａ ＮＧで行った。０．０５当量のＰＥＧ−ＰＬＬをヒトＩＬ−１５Ｓａ ＮＧに添加した場合に、７７．０％の共役効率を達成した（表２）。種々の表面密度のヒトＩＬ−１５Ｓａ ＮＧを有するＴ細胞が得られ、フローサイトメトリーで確認した（データは示さず）。
表１．ポリカチオンは、Ｔ細胞表面上のマウスＩＬ−２−Ｆｃナノゲルの共役効率を増加させる。ナノゲルは、ＩＬ−２Ｆｃに対する一定量のＣＤ４５（１：１０モル）を含んでいた。［ａ］共役反応直前に、種々の量のＰＥＧ−ＰＬＬを、マウスＩＬ−２−Ｆｃナノゲルと混合した；［ｂ］ナノゲルのサイズを、ＰＥＧ−ＰＬＬ添加後に、動的光散乱で測定した；［ｃ］共役効率＝共役したナノゲル／Ｔ細胞に添加した全ナノゲル；［ｄ］表面に結合したナノゲルの量を、ナノゲルの供給量（５μｇ／１００，０００細胞）および共役効率に基づいて計算した。
Figure 2018523710
表２．ポリカチオンは、Ｔ細胞上のヒトＩＬ−１５Ｓａナノゲルの共役効率を増加させる。ナノゲルは、ＩＬ−１５Ｓａに対する一定量のＣＤ４５（１：１０モル）を含んでいた。［ａ］共役反応直前に、種々の量のＰＥＧ−ＰＬＬを、ヒトＩＬ−１５Ｓａナノゲルと混合した；［ｂ］ナノゲルのサイズを、ＰＥＧ−ＰＬＬ添加後に、動的光散乱で測定した；［ｃ］共役効率＝共役したナノゲル／Ｔ細胞に添加した全ナノゲル；［ｄ］表面に結合したナノゲルの量を、ナノゲルの供給量（５μｇ／１００，０００細胞）および共役効率に基づいて計算した。
Figure 2018523710
表３．抗ＣＤ４５およびＰＥＧ−ＰＬＬでの表面修飾前後における、ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧの水力学的サイズおよびζポテンシャル
Figure 2018523710
刺激されたマウスＴ細胞上に残存するタンパク質ナノゲルのＴＣＲシグナル伝達応答性を評価するため、以下のプロトコルで単離した。Ｃ５７Ｂｌ／６またはｐｍｅｌ−１ Ｔｈｙ１．１＋マウス(Jackson Laboratory)由来の脾臓を、７０μｍのセルストレーナーに通して粉砕し、赤血球を、ＡＣＫ溶解緩衝液（脾臓当たり２ｍＬ）と共に２５℃で５分間インキュベートすることによって、除去した。静止(resting)ＣＤ４＋またはＣＤ８＋ Ｔ細胞を、それぞれＥａｓｙＳｅｐ（商標）マウスＣＤ４＋またはＣＤ８＋ Ｔ細胞濃縮キット（Stemcell Technologies, Vancouver, Canada）を用いて、磁性的ネガティブセレクションを介して、脾細胞から直接単離した。活性化ＣＤ８＋ Ｔ細胞において、脾細胞をＰＢＳで洗浄し、活性化のために、１０％ＦＣＳ、ｃｏｎ−Ａ（２μｇ／ｍＬ）およびＩＬ−７（１ｎｇ／ｍＬ）を含む、ＲＰＭＩ１６４０培地で、３７℃で培養した。２日間のインキュベーション後、死細胞をＦｉｃｏｌｌ−Ｐａｇｕｅ Ｐｌｕｓ勾配分離で除去し、ＣＤ８＋ Ｔ細胞をＥａｓｙＳｅｐ（商標）マウスＣＤ８＋ Ｔ細胞濃縮キットで単離した。精製したＣＤ８＋ Ｔ細胞を、１０ｎｇ／ｍＬ組換えマウスＩＬ−２を含むＲＰＭＩ中に、１．５ｘ１０６細胞／ｍＬで再懸濁した。２４時間後、細胞をＰＢＳで３回洗浄し、インビトロおよびインビボ研究における緩衝液または培地中に再懸濁した。
また、ヒトＣＤ８＋ Ｔ細胞を、並列実験において単離した。全ての末梢血単核球（ＰＢＭＣ）を、健常なドナーから得た(New York Blood Center, Long Island City, NY, USA)。静止ＣＤ８＋ Ｔ細胞を、ＲｏｓｅｔｔｅＳｅｐ（商標）ヒトＣＤ８＋ Ｔ細胞濃縮カクテル(Stemcell)を用いて、直接単離した。ヒトＣＤ８＋ Ｔ細胞を、抗ヒトＣＤ３（２．５μｇ／ｍＬ）および抗ＣＤ２８（１．０μｇ／ｍＬ）で被覆した非組織培養プレートにおいて、ヒトＩＬ−２（５０ＵＩ／ｍＬ）の存在下で２日間、活性化した。細胞をＰＢＳで３回洗浄し、インビトロ研究における緩衝液または培地中に再懸濁した。
Ｔ細胞表面の還元活性を、ＷＳＴ−１および電子結合剤（Roche, Basel, Switzerland）を含む、市販のＷＳＴ−１アッセイキットを用いて、決定した。Ｃ５７Ｂｌ／６マウス由来の、静止した、またはコンカナバリンＡ（ｃｏｎ−Ａ）で刺激したＣＤ８＋ Ｔ細胞を、ハンクス平衡塩溶液（ＨＢＳＳ）中に、１ｘ１０６／ｍＬで懸濁した。市販のＷＳＴ−１試薬混合物（１０μＬ）を、Ｔ細胞懸濁液（２００μＬ）に添加した。細胞を、３７℃で１時間インキュベートした。ＷＳＴ−１ホルマザン生成速度を、インキュベーション中の４５０ｎｍでの吸光度の増加について、プレートリーダー（Ｔｅｃａｎ Ｉｎｆｉｎｉｔｅ（登録商標） Ｍ１０００ ＰＲＯ、Tecan, Mannedorf, Switzerland）で測定した。ＴＣＲ誘発に応答する、細胞表面還元の測定において、静止した、またはｃｏｎ−Ａで活性化したＣＤ８＋ Ｔ細胞を、抗ＣＤ３／ＣＤ２８で被覆したビーズ（細胞：ビーズ比は１：１）またはｇｐ１００ペプチド（１０μｇ／ｍＬ）と共に、ＩＬ−７（１ｎｇ／ｍＬ）存在下で、３７℃で２４時間インキュベートした。細胞を洗浄し、ＨＢＳＳ中に再懸濁（１ｘ１０６／ｍＬ）し、３７℃での１時間のインキュベーション後に、表面還元について、同じ市販のＷＳＴ−１試薬混合物で測定した。
刺激されたＣＤ８＋ Ｔ細胞は、ＷＳＴ−１アッセイで測定されるように、静止Ｔ細胞と比較して、顕著に増加した細胞表面還元速度を示した（図３Ａ）。Ｔ細胞表面の酸化還元活性は、抗原または抗ＣＤ３／ＣＤ２８で被覆されたビーズでの刺激後に、さらに増加した。Ｔ細胞表面の酸化還元活性の増加を利用して、Ｔ細胞の細胞膜に結合している還元応答性ナノ粒子を用いて、抗原でトリガーされるアジュバントタンパク質放出を得ることができると考えられる。したがって、ジスルフィド架橋剤を、Ｔ細胞表面の還元状態に応答して切断し、次いで自壊性(self-immolative)反応を介して、付加されていないタンパク質カーゴを放出するように、設計した。我々は有望な治療用サイトカインカーゴに注目した。刺激されたｐｍｅｌ−ｓ ＣＤ８＋ Ｔ細胞を、抗ＣＤ４５／サイトカイン−ビオチン化ＮＧまたはサイトカインのみ−ビオチン化ＮＧと共役し、指定時間インキュベートし、その後、フローサイトメトリーによる細胞表面ＮＧの分析のために、ストレプトアビジンで染色した。ナノゲル表面上の抗ＣＤ４５と共に、ＩＬ−２−Ｆｃ ＮＧおよびＩＬ−１５Ｓａ ＮＧは共に、Ｔ細胞表面における共役の増加を示した。ナノゲルからのサイトカイン放出は、余剰の化学基を持たない無傷のサイトカインを示す、予想される分子量で生じた。
さらに、刺激されたヒトＴ細胞と共役している、抗ＣＤ４５ ＮＧはまた、細胞が抗ＣＤ３／ＣＤ２８ビーズで刺激された場合に、タンパク質を非常に速く放出する（図３Ｂ）。驚くべきことに、結果は、表面を抗ＣＤ４５およびポリカチオンで修飾したサイトカインＮＧが、Ｔ細胞表面に効率的に共役および安定に係留し、インビトロにおいて、ＴＣＲ応答性タンパク質カーゴ放出を可能にすることを示す。
実施例３．サイトカインナノゲルは、インビトロおよびインビボにおいて、エフェクターＴ細胞の増殖を促進する。
インビトロでのＴ細胞増殖アッセイを行い、Ｔ細胞増殖における抗ＣＤ４５の効果を決定した。ナイーブｐｍｅｌ−１ ＣＤ８＋ Ｔ細胞を、カルボキシフルオレセインスクシンイミジルエステル（ＣＦＳＥ）で標識し、次いで上述のように、それぞれａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ、ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧまたはａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ（非分解性）と共役した。非結合ＮＧの除去後、Ｔ細胞を、１０％ＦＣＳ（５．０ｘ１０５／ｍＬ）を含むＲＰＭＩ中に再懸濁し、抗ＣＤ３／ＣＤ２８で被覆したビーズに、ビーズ：Ｔ細胞比を１：２として、添加した。遊離ＩＬ−１５Ｓａを、対照群における細胞に、（瞬間的または継続的に）当量添加した。細胞培地を３日毎に交換し、遊離ＩＬ−１５Ｓａを継続的な処置の群に補充した。選択した時点において、Ｔ細胞の複製物を、カウントビーズを用いて追加し、フローサイトメトリー緩衝液（２％ＦＣＳを含むＰＢＳ）で洗浄し、次いでａｑｕａ ｌｉｖｅ／ｄｅａｄ染色を行った。細胞を、抗体を含む表面マーカー（ＣＤ８、ＣＤ１２２）で染色し、その後、細胞内固定化＆透過処理緩衝液セット(Intracellular Fixation & Permeabilization Buffer Set, eBioscience)で固定化および透過処理した。次いで、細胞内をｐＳＴＡＴ５およびＫｉ６７で染色し、フローサイトメトリー(BD Canto, BD Biosciences)で分析した。
抗ＣＤ３／ＣＤ２８ビーズで刺激したＴ細胞と共役した、抗ＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧは、同じ全量の遊離ＩＬ−１５Ｓａを１時間で瞬間適用したＴ細胞よりもはるかに多く、大規模に増殖し、５日後に約１００倍に増殖した。ＮＧと共役したＴ細胞はまた、遊離ＩＬ−１５Ｓａと共に継続的に培養した細胞よりも多く増殖し、これはＮＧの細胞表面の局在化が、受容体の結合を増強することを示唆する（図４）。抗ＣＤ４５を介してではなく、共有結合的にＴ細胞と結合したナノゲル（ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ）、および非分解性架橋剤で形成されたＮＧ（ａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ（非分解性））は、酸化還元応答性のａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧよりも弱い、Ｔ細胞増殖を刺激した（図４）；したがって、長期の細胞表面保持およびＮＧからのサイトカインの放出は共に、刺激の最大化に重要であった。ＮＧは、わずか約３０ｎｇ ＩＬ−１５Ｓａ／１０６細胞の用量において、抗ＣＤ３／ＣＤ２８ビーズに対するＴ細胞増殖性応答を増強した。ＩＬ−１５Ｓａと共役したＴ細胞は、９日間にわたるｐＳＴＡＴ５およびＫｉ６７のレベルの増加によって証明されるように、培養下で少なくとも１週間、おおよそ一定のレベルのＩＬ−１５Ｒβ（ＣＤ１２２）を維持し、Ｔ細胞の刺激を維持した。ＣＤ４５阻害剤の添加は、ＮＧに対する増殖性応答を変化させず、これはＮＧの係留が、抑制性のＣＤ４５ホスファターゼ活性をトリガーしなかったことを意味する。したがって、ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧの荷物(backpack)は、ＴＣＲ活性化の存在下における、持続的で強力なＴ細胞の刺激を提供する。
これは、（１）ＩＬ−１５Ｓａ／α−ＣＤ４５ ＮＧの長期の表面保持（したがってインターナリゼーション前に、より多くのＩＬ−１５Ｓａが放出した）および（２）サイトカインナノゲルの、細胞表面へのローディングの増強（したがって、追加のアンカーＣＤ４５としての細胞表面上のＩＬ−１５Ｓａのローディングの増強が、ＩＬ−１５Ｓａ／α−ＣＤ４５ ＮＧの結合を促進する）の、複合的な効果のためであり得る。
同種のＢ１６Ｆ１０メラノーママウスモデルを用いて、腫瘍を有するマウスにおける、Ｔ細胞増殖に対するＩＬ−Ｓａ／抗ＣＤ４５ ＮＧのインビボでの効果を決定した(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A., 2004, 101, 1969-1974)。Ｂ１６Ｆ１０メラノーマ細胞(American Tissue Culture Collection (Manassas, VA, USA)（５．０×１０５）を、０日目に、Ｃ５７Ｂｌｌ／６マウスの側腹部に皮下（ｓ．ｃ．）注射した。動物を、腫瘍接種の６日後に、全体照射（５Ｇｙ）によって亜致死的にリンパ球減少(sublethally lymphodepleted)させた。２００μＬ ＰＢＳ中の、刺激されたｐｍｅｌ−１ ＣＤ８＋ Ｔ細胞（１．０ｘ１０７）を、単独または表面共役したＮＧと共に、７日目に静脈内（ｉ．ｖ．）投与した。処置群は、Ｔ細胞単独、Ｔ細胞後の遊離ＩＬ−１５Ｓａ（４０μｇ）の全身注入、および抗ＣＤ４５ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ（４０μｇ）と共役したＴ細胞を含んでいた。腫瘍面積（測定した２つの直交する直径の積）および体重を、２日毎に測定した。インビボでのＴ細胞の増殖および機能をモニターするため、マウスを、体重の損失が投与前の体重の２０％を超えない限り、または腫瘍面積が（所定の終点としての）１５０ｍｍ２に達しない限り、または動物が、マウスを安楽死させる時点で瀕死でない限り、死体解剖およびフローサイトメトリー分析のために、１４日目に屠殺した。
鼠径リンパ節（遠位または腫瘍流入領域リンパ節）および脾臓を、７０μｍのセルストレーナーに通して粉砕した。次いで、脾細胞をＡＣＫ溶解緩衝液（脾臓当たり２ｍＬ）に、２５℃で５分間溶解し、赤血球を除去した。血液試料（２００μＬ）をＡＣＫ溶解緩衝液（１ｍＬｘ２）に、２５℃で５分間溶解した。腫瘍を秤量し、７０μｍのセルストレーナーに通して粉砕した。全ての細胞を、カウントビーズと共に添加し、フローサイトメトリー緩衝液（２％ＦＣＳを含むＰＢＳ）で洗浄し、次いでａｑｕａ ｌｉｖｅ／ｄｅａｄ染色を行った。細胞を、抗体を含む表面マーカー（ＣＤ８、Ｔｈｙ１．１、ＣＤ４、ＮＫ１．１）で染色し、次いでＣｙｔｏｆｉｘ／Ｃｙｔｏｐｅｒｍ(BD Biosciences)で固定化および透過処理した。次に、細胞内をＫｉ６７で染色した。ＦＡＣＳ緩衝液で洗浄後、細胞をＦＡＣＳ緩衝液に再懸濁し、フローサイトメトリーで分析した。細胞内サイトカイン染色において、単一細胞懸濁液中の試料を、ｇｐ１００ペプチド（１０μｇ／ｍＬ）と共に３７℃で２時間インキュベートし、次いでブレフェルジンＡ(eBioscience, San Diego, CA, USA)を添加し、さらに４時間インキュベートした。上述の表面染色に従って、試料を、同様の方法で固定化および透過処理し、ＩＦＮ−γ、ＴＮＦ−αおよびＩＬ−２に対する抗体で染色した。フローサイトメトリー分析を、ＢＤ Ｆｏｒｔｅｓｓａ (BD Biosciences)を用いて行い、データ分析を、ＦｌｏｗＪｏソフトウェア(Tree Star, Oregon, USA)を用いて行った。
遊離の全身性ＩＬ−１５ＳａによるＡＣＴアジュバントは、血中の導入されたｐｍｅｌ−１ Ｔ細胞および内在性Ｔ細胞の両方の実質的な増殖（図５Ａ）をもたらし、体循環におけるＮＫ細胞およびＣＤ４＋ Ｔ細胞を増殖させた。全身性ＩＬ−１５Ｓａはまた、腫瘍流入領域リンパ節（ＴＤＬＮ）（データは示さず）および腫瘍（図５Ｂ）における、内在性Ｔ細胞を増殖させた。対照的に、荷物として送達されたＩＬ−１５Ｓａは、導入されたＣＤ８＋ Ｔ細胞を増殖させたが、いかなる区画における内在性Ｔ細胞も増殖させなかった（図５Ａ〜５Ｂ）。ＮＧからのＩＬ−１５Ｓａ放出を加速させる抗原認識が予測される、腫瘍において、ＩＬ−１５Ｓａと共役したＴ細胞は、可溶性ＩＬ−１５Ｓａアジュバント群におけるｐｍｅｌ−１細胞よりも１６倍増殖し、サイトカインの支援のないＴ細胞よりも１０００倍増殖した（図５Ｂ）。予想される抗原濃度の増加の順に、組織を順位付けし（血液＜遠位ＬＮ＜ＴＤＬＮ＜腫瘍）、ＮＧ群におけるＡＣＴ Ｔ細胞数に対する遊離ＩＬ−１５Ｓａ−アジュバント群におけるＡＣＴ細胞の、対応する比の増加を観察した（図５Ｃ）。腫瘍における荷物を有するＴ細胞はまた、エフェクターサイトカインを増殖させ、産生した（図５Ｄ〜５Ｅ）。高投与量（例えば、マウス当たり５７μｇ）のＩＬ−１５Ｓａ／抗ＣＤ４５ ＮＧにおいてさえ、毒性を与えなかったが、全身性ＩＬ−１５Ｓａは、体重の著しい（１８％）減少を生じた。したがって、ナノゲルＩＬ−１５Ｓａの送達は、導入したＴ細胞に、およびインビボにおける抗原を有する微小環境に優先的に、有毒効果を持たずに、サイトカインの作用を集めた。
実施例４．ナノゲル荷物によるサイトカイン送達は、アジュバントサイトカイン療法における治療域を広げる。
上述の同種のＢ１６Ｆ１０メラノーママウスモデルを用いたが、処置群は以下であった。動物は、ＰＢＳのシャム注射、Ｔ細胞のみ、Ｔ細胞後における、単回投与（養子移植直後）もしくは複数回投与（７、１０、１３および１６日目）に分けた、種々の用量の遊離ＩＬ−１５Ｓａのｉ．ｖ．注射、または種々の用量で抗ＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ ＮＧと共役したＴ細胞を受けた。体重ならびに全身性サイトカイン、ケモカインおよび肝臓酵素のレベルを、経時的に分析した。相対的な体重を、７日目の体重で正規化した。血中のサイトカイン＋内在性ＣＤ８＋ Ｔ細胞およびＡＣＴ ＣＤ８＋ Ｔ細胞の細胞数を、１４日目において、細胞内サイトカイン染色およびフローサイトメトリーで分析した。血清サイトカインレベルおよび肝臓酵素を、１７日目、または動物を毒性のために安楽死させた場合に、回収した試料から測定した。サイトカインレベルを、Ｃｙｔｏｍｅｔｒｉｃ Ｂｅａｄ Ａｒｒａｙ（ＣＢＡ）マウス炎症キット(BD Biosciences)を用いて、測定した。血清試料をまた、アラニントランスアミナーゼ（ＡＬＴ）およびアスパラギン酸トランスアミナーゼ（ＡＳＴ）の分析のために、IDEXX Reference Laboratoriesに送った。データは、平均値±ｓ．ｅ．ｍ（ｎ＝５／群）を示し、統計解析において対照群（Ｔ細胞のみ）と比較した。一元配置分散分析およびテューキーの検定による＊、ｐ＜０．０５；＊＊、ｐ＜０．０１；＊＊＊、ｐ＜０．００１；ｎ．ｓ．、有意でない；ｎ．ｄ．、不検出。
高投与量の遊離ＩＬ−１５Ｓａを受けた動物は、治療後に著しく体重を減少させ、これは投与量および送達様式の関数としての、ＩＬ−１５Ｓａの毒性の評価を促した。＞１０μｇの遊離ＩＬ−１５Ｓａを受けた動物は、着実に体重を減少させ、投与レジメンに関係なく、致死的な免疫毒性に最終的に屈し、このモデルにおいて、最大耐用量（ＭＴＤ）を１０μｇに設定した（図６Ａ）。対照的に、Ｔ細胞に結合したＮＧの形式で投与した場合、細胞当たりに達成可能な最大のＩＬ−１５Ｓａローディング（８０μｇ／１０ｘ１０６ Ｔ細胞、図６Ａ）に至るまで、明らかな毒性は観察されなかった。ＮＧによって送達されたＩＬ−１５Ｓａとは対照的に、遊離ＩＬ−１５Ｓａは、血中のｐｍｅｌ−１および内在性Ｔ細胞の両方からのサイトカイン産生を刺激し、ここで、荷物を有するＴ細胞および内在性Ｔ細胞の両方の大部分は、体循環において静止状態のままであった（図６Ｂおよび図６Ｃ）。リンパ球が豊富な(lymphoreplete)動物において、＞１０μｇの遊離ＩＬ−１５Ｓａは、高レベルの血清サイトカイン誘導を誘発しない(Biomaterials 2012, 33, 5776-5787)。しかしながら、このリンパ球減少の状況において、＞１０μｇの遊離ＩＬ−１５Ｓａを含むＡＣＴは、ＴＮＦ−ａ（図６Ｄ）、ＩＬ−６（図６Ｅ）およびＩＬ−１０（データは示さず）の全身性サイトカイン放出を誘導し、肝臓酵素、ＡＬＴおよびＡＳＴ（データは示さず）を増加させた。対照的に、荷物を有するＴ細胞（タンパク質ナノゲルと共役したＴ細胞）は、投与可能な最大容量に至るまで、これらのバイオマーカーを基礎レベルで誘発した。したがって、Ｔ細胞に結合したＮＧは、体循環におけるリンパ球の刺激を制限し、実質的にＩＬ−１５Ｓａのより高い投与量を可能にする。
ＩＬ−１５Ｓａ−Ｎａによって提供される治療域の拡大の影響を決定するため、ＡＣＴの抗腫瘍効果を、上記と同様の処置計画に従って、Ｔ細胞のみ、Ｔ細胞および（１０μｇのＭＴＤにおける）遊離ＩＬ−１５Ｓａ、またはＮＧの荷物を有するＴ細胞と比較した。腫瘍成長は、１０μｇのＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ群において、同用量の遊離ＩＬ−１５Ｓａの支援を含むＴ細胞と比較して、実質的に遅延した。しかしながら、腫瘍の抑制は、サイトカイン−ＮＧ用量の増加によって、さらに実質的に増強され、８０μｇの最大用量で処置された動物は、ＭＴＤの遊離ＩＬ−１５Ｓａで処置された動物に対して、生存期間中央値の１．７倍の増加を示し、この挑戦的な腫瘍モデルにおける素晴らしい応答であった。注目すべきことに、異種（ヒト）のＩＬ−１５Ｓａサイトカインの使用にもかかわらず、バックグラウンドを超える抗ｈＩＬ−１５Ｓａ抗体は、いずれのＮＧ−荷物−処置群での処置後の血清中においても、検出されなかった。
実施例６．ＴＣＲシグナル伝達応答性サイトカインナノゲルは、ヒトＣＡＲ Ｔ細胞療法の効力を向上する。
ＮＧで送達したサイトカインが、臨床におけるＴ細胞療法の重要な様式としての、ＣＡＲ Ｔ細胞の機能に正の影響を与えるか否かを評価した。この目的において、免疫不全ＮＳＧマウスのルシフェラーゼ発現ヒト神経膠芽腫モデルにおける、ＥＧＦＲを標的とするヒトＣＡＲ Ｔ細胞を用いた。ＣＡＲ Ｔ細胞を、ヒトＣＤ８αの細胞外ドメインおよび膜貫通ドメインの一部、それに続く４−１ＢＢおよびＣＤ３ζの細胞内ドメインと融合した、単鎖可変フラグメントを形成するように、セツキシマブの重鎖および軽鎖に基づいて設計した、ｈｕＥＧＦＲｓｃＦｖ−ＢＢｚキメラ抗原受容体(Johnson et. Al., 2015, Sci Transl Med., 7(275); US2014/0271635A1)を用いて、調製した。２シストロン性ベクターはまた、選択可能マーカーとしてヒトＣＤ１９切断型をコードし、Ｔ２Ａリボソームスキップ配列後に位置していた。ｈｕＥＧＦＲｓｃＦｖ−ＢＢｚ−ＣＡＲをコードするプラスミドを合成し、レンチウイルスパッケージングを、VectorBuilderによって、作成した。単離したＴ細胞は、ＩＲＢ承認プロトコル下において、匿名化された健常ドナーから得た、購入した白血球除去生成物(leukapheresis product)由来であった。Ｔ細胞を、DynabeadsヒトＴ活性化因子ＣＤ３／ＣＤ２８(Life Technologies)で、ビーズと細胞の比を３：１として、刺激した。Ｔ細胞を、１０％ウシ胎仔血清、Ｈｅｐｅｓ緩衝液（２０ｍＭ）、ペニシリンおよびストレプトマイシン（１％）ならびにＩＬ−２（２０ＩＵ／ｍＬ）を添加した、ＲＰＭＩ１６４０培地中で培養した。ビーズ刺激の１日後に、Ｔ細胞にＣＡＲレンチウイルスを導入し（ＴＤＮ）、かつ／または、導入しないままであり（ＵＴＤ）、次いで、Ｔ細胞を１０日間増殖し、使用するまで凍結保存した。ＣＡＲの表面発現を、ビオチン化ヒトＥＧＦＲタンパク質(ACRO Biosystems)で、確認および定量化した。
ＮＧで送達したサイトカインの、ＣＡＲ Ｔ細胞の機能を向上させる能力を検定するため、ルシフェラーゼ発現Ｕ−８７ ＭＧヒト神経膠芽腫細胞(American Tissue Culture Collection, Manassas, VA, USA) （１．０ｘ１０６）を、ＮＳＧマウスにｓ．ｃ．で注入した（ｎ＝５／群）。動物は、ヒトＴ細胞（２．６ｘ１０６個の全細胞、ＥＧＦＲ標的ＣＡＲ（１．０ｘ１０６ ＣＡＲ−Ｔ細胞）での３８％の形質転換）の養子移植を、７日目にｉ．ｖ．で受けた。動物を、シャム生理食塩水注射、ＣＡＲ−Ｔ単独、ＣＡＲ−Ｔ後における１３．８μｇの遊離ＩＬ−１５Ｓａ、またはａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ（１３．８μｇ）と共役したＣＡＲ−Ｔ細胞で処置した。ルシフェラーゼ発現Ｕ−８７ ＭＧ腫瘍における、インビボでの経時的な生物発光イメージングを測定した。処置群の個々の腫瘍成長曲線および生存曲線を作成した。統計解析を、腫瘍成長データにおける二元配置分散分析検定および生存曲線におけるログランク検定を用いて行った。データは平均値±ｓ．ｅ．ｍを示す。＊、ｐ＜０．０５；＊＊、ｐ＜０．０１；＊＊＊、ｐ＜０．００１；ｎ．ｓ．、有意でない。
腫瘍成長は、１０μｇのＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧ群において、同量での遊離ＩＬ−１５Ｓａの支援を含むＴ細胞と比較して、実質的に遅延した（図７Ａ）。しかしながら、腫瘍の抑制は、サイトカイン−ＮＧ用量の増加によって、さらに実質的に増強され（図７Ａ）、８０μｇの最大用量で処置された動物は、ＭＴＤの遊離ＩＬ−１５Ｓａで処置された動物に対して、生存期間中央値の１．７倍の増加を示した。ａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧと共役したＣＡＲ Ｔ細胞を、ＣＡＲ Ｔ細胞単独または、当量の遊離ＩＬ−１５Ｓａの全身性投与を追加したＴ細胞と比較した。１０６個のＣＡＲ−Ｔ細胞単独の導入は、腫瘍成長および生存に小さな影響を与え、これは統計的有意性に達しなかった：応答は、遊離ＩＬ−１５Ｓａの添加によってわずかに改善された（図７Ｂおよび図７Ｃ）。対照的に、ＮＧと共役したＣＡＲ Ｔ細胞は、５体の動物のうち４体において、腫瘍を根絶し、動物の生存を向上させた（図７Ｃ）。したがって、サイトカインのａＣＤ４５／ＩＬ−１５Ｓａ−ＮＧでの送達は、ＣＡＲ Ｔ細胞療法を増強することを示した。
血清抗体を測定するため、血清試料を、ＡＣＴの３０日後に、種々の群において処置されたマウスから回収した。抗ＩＬ−１５Ｓａ抗体の血清濃度を、標準的なＥＬＩＳＡの方法によって、モノクローナル抗ヒトＩＬ−１５抗体(eBioscience)の較正を用いて、測定した。
いくつかの実施態様を、本明細書で記述および説明しているが、当業者は、機能の実行および／または、本明細書で記述される結果および／または１以上の利益の獲得において、多様な他の方法および／または構造体を、容易に想定し、そのような各バリエーションおよび／または各改変は、本明細書に記述される本発明の実施態様の範囲内であるとみなされる。さらに一般的に、当業者は、本明細書に記述される、全てのパラメータ、寸法、物質および構成が例示的であることを意味し、実際のパラメータ、寸法、物質および／または構成は、特定の応用または本教示の使用における応用に依存することを、容易に認識する。当業者は、本明細書に記述される、本発明の特定の実施態様に対する多くの等価物を認識し、または日常的な実験方法のみを用いて確認できる。したがって、前記実施態様は例示的な目的のみにおいて示され、添付された特許請求の範囲およびそれに相当するものの範囲内において、具体的に記述され、特許請求の範囲に記載された実施態様以外の実施態様が実行され得ることが理解される。本開示の実施態様は、本明細書に記述される、個々の特徴、システム、物品、物質、キットおよび／または方法に関する。さらに、そのような特徴、システム、物品、物質、キットおよび／または方法のうち２つまたはそれ以上の任意の組合せは、そのような特徴、システム、物品、物質、キットおよび／または方法が相互に矛盾しない場合、本開示の本発明の範囲内に含まれる。
本明細書で定義し、使用した全ての定義は、辞書の定義、参照によって取り込まれた文書における定義、および／または定義された用語の通常の意味を支配することが理解されるはずである。
本明細書で開示された全ての参考文献、特許および特許出願は、各々が引用された主題に関して、参照によって本明細書に取り込まれ、これはいくつかの場合には、文書全体を包含し得る。
本明細書および特許請求の範囲中の不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、明らかな逆の指示がない限り、「少なくとも１つ」を意味することが理解されるはずである。
本明細書および特許請求の範囲中の語句「および／または」は、このように結合される要素（すなわち、ある場合では共同で存在し、別の場合では分離して存在する要素）の「いずれか、または両方」を意味することが理解されるはずである。「および／または」と共に記載される複数の要素は、同様の様式（すなわち、「１以上の」要素が、このように結合されている）で解釈されるべきである。場合により、「および／または」の節で具体的に同定された要素以外の、具体的に同定されたそれらの要素に関係する、または関係しない、他の要素が存在し得る。したがって、限定されない例として、「Ａおよび／またはＢ」という言及は、非制限的な言語（「含む」など）と共に用いる場合、ある実施態様において、Ａのみ（場合により、Ｂ以外の要素を含む）を指し得；別の実施態様において、Ｂのみ（場合により、Ａ以外の要素を含む）を指し得；さらに別の実施態様において、ＡおよびＢ両方（場合により、他の要素を含む）を指し得る；など。
本明細書および特許請求の範囲における、１以上の要素の記載に関する語句「少なくとも１つ」は、要素の記載における、任意の１以上の要素から選択される、少なくとも１つの要素を意味するが、要素の記載に具体的に記載されたそれぞれおよび全ての要素の少なくとも１つを含む必要はなく、要素の記載内の要素のいかなる組合せも除外しないことが理解されるはずである。この定義はまた、語句「少なくとも１つ」が指す、要素の記載内で具体的に同定された要素以外の、具体的に同定されたそれらの要素に関係する、または関係しない要素を場合により含み得ることを許容する。したがって、限定されない例として、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」（または同等に、「ＡまたはＢの少なくとも１つ」、または同等に、「Ａおよび／またはＢの少なくとも１つ」）は、ある実施態様において、少なくとも１つ（場合により１を超えることを含む）のＡを指し得、Ｂは存在しない（および場合により、Ｂ以外の要素を含む）；別の実施態様において、少なくとも１つ（場合により１を超えることを含む）のＢを指し得、Ａは存在しない（および場合により、Ａ以外の要素を含む）；さらに別の実施態様において、少なくとも１つ（場合により１を超えることを含む）のＡおよび、少なくとも１つ（場合により１を超えることを含む）のＢ（および場合により、他の要素を含む）を指し得る；など。
明らかな逆の指示がない限り、２以上の工程または行為を含む、特許請求の範囲に記載された任意の方法について、方法における工程または行為の順序は、記載される方法の工程または行為における順序に必ずしも限定されないことが理解されるはずである。
特許請求の範囲および上記明細書において、全ての移行句（「含む」、「含有する」、「有する」、「持つ」、「含んでいる」、「関与する」、「保持する」、「から構成される」など）は、非制限的である（すなわち、含むが、限定されないことを意味する）ことが理解される。移行句「からなる」および「本質的にからなる」のみは、United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures, Section 2111.03に記述されるように、それぞれ制限的または準制限的な移行句である。

Claims (26)

  1. 腫瘍に向かい、生物活性タンパク質を含むナノ構造体と共役している、有核担体細胞を含む組成物、ここで担体細胞はＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを有するナノ構造体と共役している、または担体細胞は負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体が細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、ここでナノ構造体はタンパク質ナノゲルまたはリポソームである。
  2. 担体細胞が、ＣＤ４５受容体を有し、ＣＤ４５受容体に結合するリガンドを含むナノ構造体と共役している、請求項１に記載の組成物。
  3. リガンドが抗ＣＤ４５モノクローナル抗体である、請求項２に記載の組成物。
  4. 担体細胞が負に帯電した細胞膜を有し、ナノ構造体が細胞膜と静電的に相互作用するポリカチオン性表面を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
  5. ポリカチオンがポリリジンである、請求項４に記載の組成物
  6. ポリカチオンが、ポリエチレングリコール−ｂ−ポリリジン（ＰＥＧ−ＰＬＬ）である、請求項４に記載の組成物。
  7. ナノ構造体がタンパク質ナノゲルであり、タンパク質ナノゲルが、分解性リンカーを介して互いに可逆的かつ共有結合的に架橋する、複数の生物活性タンパク質を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
  8. 分解性リンカーが、ジスルフィド結合を含む酸化還元応答性リンカーである、請求項７に記載の組成物。
  9. ナノ構造体がリポソームであり、リポソームが複数の生物活性タンパク質を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
  10. リポソームが、膜間架橋多重層ベシクル（ＩＣＭＶ）または単層ベシクルである、請求項９に記載の組成物。
  11. 担体細胞が、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ナチュラルキラー（ＮＫ）細胞または造血前駆細胞である、請求項１〜１０のいずれかに記載の組成物。
  12. 担体細胞がＴ細胞である、請求項１１に記載の組成物。
  13. Ｔ細胞が、ＣＤ８＋ Ｔ細胞またはＣＤ４＋ Ｔ細胞である、請求項１２に記載の組成物。
  14. Ｔ細胞が養子導入Ｔ細胞である、請求項１２に記載の組成物。
  15. Ｔ細胞がキメラ抗原受容体（ＣＡＲ）Ｔ細胞である、請求項１２に記載の組成物。
  16. 生物活性タンパク質が抗体またはサイトカインである、請求項１〜１５のいずれかに記載の組成物。
  17. 生物活性タンパク質が抗体である、請求項１６に記載の組成物。
  18. 生物活性タンパク質がサイトカインである、請求項１６に記載の組成物。
  19. サイトカインが、ＩＬ−２、ＩＬ−１５またはＩＬ−１５−Ｓａである、請求項１８に記載の組成物。
  20. サイトカインがＩＬ−１５−Ｓａである、請求項１８に記載の組成物。
  21. ＩＬ−１５−Ｓａが、二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃおよび２分子のＩＬ−１５Ｎ７２Ｄを含む複合体を含む、請求項２０に記載の組成物。
  22. 二量体ＩＬ−１５ＲαＳｕ／Ｆｃが、配列番号２に記載のアミノ酸配列を含み、ＩＬ−１５Ｎ７２Ｄ分子が、配列番号１に記載のアミノ酸配列を含む、請求項２１に記載の組成物。
  23. 薬学的に許容し得る担体をさらに含む、請求項１〜２２のいずれかに記載の組成物。
  24. 生物活性タンパク質を、腫瘍を有する対象に送達する薬物としての使用のための、請求項１〜２３のいずれかに記載の組成物。
  25. 腫瘍が固形腫瘍である、請求項２４に記載の組成物。
  26. 請求項１〜２５のいずれかに記載の組成物を、それを必要とする対象に投与することを含む、対象のがんを処置する方法。
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