JP2019519215A - ナチュラルキラー細胞および制御性T細胞の活性を強化するためのプラットフォームである、その受容体IL−2Rβに繋ぎ止められたインターロイキン−2 - Google Patents

ナチュラルキラー細胞および制御性T細胞の活性を強化するためのプラットフォームである、その受容体IL−2Rβに繋ぎ止められたインターロイキン−2 Download PDF

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Abstract

IL2およびIL2Rβ(例えば、CIRB)、IL2、IL2RβおよびIL21R(例えば、CIRB21)を含む、および/またはIL2、IL2RβおよびCD28(例えば、CIRB28)を含む融合タンパク質;融合タンパク質を発現するナチュラルキラー(NK)細胞および例えば癌を有する被験者を治療するためのそれらの使用方法;IL2、IL2RβおよびCD28を含む融合タンパク質を発現する制御性T細胞(T−reg)ならびに例えば自己免疫疾患もしくはGVHDを有する被験者を治療するためのそれらの使用方法。

Description

優先権の主張
本出願は、2016年5月19日に出願された米国仮特許出願第62/338,757号明細書および2017年3月15日に出願された同第62/471,456号明細書の利益を主張するものである。上記の出願の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書では、IL2、IL2RβおよびIL21R(例えば、CIRB21)を含むキメラタンパク質;および/またはIL2、IL2RβおよびCD28(例えば、CIRB28)を含むキメラを発現するナチュラルキラー(NK)細胞、ならびに例えば癌、GVHDおよび自己免疫疾患を有する被験者を治療するためのそれらの使用方法が記載される。
ナチュラルキラー(NK)細胞は、特異的抗原へ事前に曝露されなくても悪性細胞およびウイルス感染細胞を攻撃する先天的能力を備えているリンパ球である(1〜3)。数種のインターロイキンおよび特にIL2は、例えばT細胞およびNK細胞などの重要な免疫細胞を活性化して増殖させる(4)。このため全身性のIL2補給は、癌からウイルス感染までの範囲に及ぶ様々な疾患において免疫を強化できよう。しかし、癌患者においては、腫瘍細胞およびそれらの微小環境(TME)は、多数の逃避機構を組織化することによってNK細胞抗腫瘍活性を抑制することが多い(5)。
高用量IL2注入を使用した臨床試験は、敗血症に似た重篤な副作用が発生したために少しの成功しか得られなかったが(6〜8)、他方低用量IL2の有効性は、in vivoでのIL2の短い半減期(10分間未満)(9)ならびにT−regおよび他のリンパ球様細胞による低用量IL2の枯渇に起因して限定される(10)。IL2をベースとする多数の戦略は、患者における傷害性を低減させながらNK細胞傷害性を強化することを目的としていたが、有効性は限定された。培養した体外NK細胞は、in vivoに移入する前のIL2への曝露によって活性化させて増殖するように誘導することができる。体外活性化自家NK細胞は、自己クラスIのHLAシグナル伝達がNK細胞傷害およびサイトカイン遊離を抑制するために(13)、同種異系ドナー由来のNK細胞(12)よりも低い抗腫瘍有効性を示す(11)。しかし、同種異系ドナーNK細胞が効果的であるためには、成長因子およびサイトカインに対する競合を低減させるために、移入前のリンパ枯渇が必要とされる(14,15)。さらに、in vivo移入後のNK細胞傷害性を維持するためには全身性のIL2投与が必要とされるが、これは患者を全身性副作用に曝露させる。
NK細胞内の内因性IL2を発現させるこれまでの治療努力は、微小転移モデルにおいて限定された成功を示したが、外因性IL2を用いて刺激されたNK細胞ほど効果的ではなかった(16)。同様に、膜結合内因性IL2を発現させる努力は、親NK92細胞を越える利点を全く示さなかった(17)。NK細胞を使用する数種の免疫療法戦略の限定された成功は、活性化NK細胞が宿主におけるサイトカインに対するT−regおよび骨髄由来サプレッサー細胞(MDSC)を含むTMEの免疫抑制作用を打ち負かす失敗によって説明できよう。MDSCおよびT−regはどちらも、直接接触またはTGFβ1の分泌のいずれかによってNK細胞機能抑制を媒介する(18,19)。
インターロイキン−2(IL2)は、T細胞およびナチュラルキラー(NK)細胞を含む重要な免疫細胞にとっての免疫賦活性サイトカインである。このため全身性のIL2補給は、腫瘍からウイルス感染までの範囲に及ぶ様々な疾患においてNK媒介性免疫を強化できよう。しかし、その全身性使用は、その重篤な副作用によって制限され、その有効性は制御性T細胞(T−reg)の活性化によって限定され得る。IL2シグナル伝達は、IL2Rα、IL2RβおよびIL2Rγを含有する高親和性マルチサブユニット受容体複合体との相互作用を通して媒介される。成人NK細胞は、IL2RβおよびIL2Rγサブユニットしか発現することができないので、このためIL2に対して相当に非感受性である。これらの限界を克服するために、本発明者らは、IL2の新規なキメラIL2−IL2Rβ(CIRB)融合タンパク質およびペプチドリンカーを介して結合されたその受容体IL2Rβを作製した。CIRB(NK92CIRB)を発現するNK92細胞は高度に活性化され、外因性IL2なしで無限に増殖する。それらは高度に細胞傷害性であり、TGF−β1およびデキサメタゾンに対して耐性であった。さらに、CIRBは、天然細胞傷害性受容体NKP44、NKP46およびNKP30ならびにHER2陽性細胞に対する抗体依存性経路を介してトラスツズマブによるNK細胞傷害性を強化したCD16の実質的な発現を誘導した。IL2を分泌するNK92細胞系(NK92IL2)と比較した場合に、NK92CIRB細胞は、マウスにおいて優れたin vivo抗腫瘍作用および生存性(少なくとも3週間)を示す。この新規なキメラは、IL2RαおよびIL2Rβ両方の発現の必要を排除し、外因性IL2刺激への代替策を提供する。これらをまとめると、本研究のデータは、IL2をその受容体IL2Rβへ繋ぎ止めることが、免疫療法を選択的に活性化して強化する際に有用な可能性がある新規なプラットフォームを提供することを証明している。
したがって、本明細書では、それらの間の介在性リンカーとともにインターロイキン2受容体β(IL2Rβ)のN末端に融合したインターロイキン2(IL2)を含む融合タンパク質が提供される。一部の実施形態では、IL2は配列番号34を含む、および/またはIL2Rβは配列番号35のアミノ酸27〜551を含む。一部の実施形態では、IL2とIL2RβのN末端との間の介在性リンカーは、IL2Rαの細胞外ドメインを含む。一部の実施形態では、IL2Rαの細胞外ドメインは、配列番号28を含む。
一部の実施形態では、融合タンパク質は、任意選択的にそれらの間の介在性リンカーとともに、IL2RβのC末端でIL21Rの細胞質ドメインをさらに含む。一部の実施形態では、IL21Rの細胞質ドメインは、配列番号36のアミノ酸254〜538を含む。
一部の実施形態では、融合タンパク質は、任意選択的にそれらの間の介在性リンカーとともに、IL2Rβ部分のC末端でCD28の活性化ドメインをさらに含む。一部の実施形態では、CD28の活性化ドメインは、配列番号38のアミノ酸180〜220を含む。
さらに本明細書では、好ましくは本明細書に記載した融合タンパク質を発現させるための1つ以上の調節領域とともに、本明細書に記載した融合タンパク質をコードする核酸ならびにその核酸を含む発現ベクターが提供される。
さらに本明細書では、本明細書に記載した融合タンパク質を発現する単離ナチュラルキラー(NK)細胞(例えば、CD3−CD56+リンパ球)であって、好ましくはここでさらにNK細胞はCD3−CD56+リンパ球であり、さらにCD16および任意選択的にNKP44、NKP46およびNKP30を発現するナチュラルキラー(NK)細胞ならびに癌を治療する際のそれらの使用が提供される。
さらに、それらの間に介在性リンカーを備える、インターロイキン2受容体β(IL2Rβ)のN末端に融合したインターロイキン2(IL2)を含む融合タンパク質を発現する制御性T細胞(T−reg)および任意選択的にそれらの間に介在性リンカーを備えるIL2Rβ部分のC末端でCD28の活性化ドメインが提供される。好ましくは、Tregは、CD4+CD25+、例えば、CD4+CD25+CD127−Treg(例えば、アトピー性TregについてはCD4+CD25highCD127−ICOS+またはGVHDについてはCD4+CD25+CD127−CD62L)、および任意選択的に同様にFOXP3+である。さらに、例えば、同種反応性T細胞を枯渇させるために、GVHDおよび自己免疫疾患を治療する際にそれらの使用も提供される。
さらに、本明細書では、被験者、好ましくは癌を有する(例えば、癌を有すると診断されている)ヒト被験者を治療するための方法であって、本明細書に記載した融合タンパク質を発現する治療有効量のナチュラルキラー(NK)細胞を投与する工程であって、好ましくはここでNK細胞はCD3−CD56+リンパ球であり、さらにCD16および任意選択的にNKP44、NKP46およびNKP30も発現する工程も含む方法が提供される。NK細胞は、例えば、本明細書に記載したように、静脈内投与すべく処方された生理学的に許容される組成物中で処方および/または投与することができる。
一部の実施形態では、被験者は、固形腫瘍を有する。
一部の実施形態では、本方法は、1種以上の抗腫瘍モノクローナル抗体もしくはチェックポイント阻害剤を投与する工程を含む。
一部の実施形態では、NK細胞は、静脈内投与される。
一部の実施形態では、NK細胞は、投与される前に500〜1,000cGyのγ線照射を受ける。
さらに、本明細書ではGVHDもしくは自己免疫疾患を有する被験者を治療するための方法であって、それらの間の介在性リンカーとともにインターロイキン2受容体β(IL2Rβ)のN末端に融合したインターロイキン2(IL2)および任意選択的にそれらの間の介在性リンカーとともにIL2Rβ部分のC末端でCD28の活性化ドメインを含む融合タンパク質を発現する治療有効量の制御性T細胞(T−reg)を投与する工程を含む方法が提供される。好ましくは、Tregは、CD4+CD25+、例えば、CD4+CD25+CD127−Treg(例えば、アトピー性TregについてはCD4+CD25highCD127−ICOS+またはGVHDについてはCD4+CD25+CD127−CD62L)、および任意選択的に同様にFOXP3+である。
一部の実施形態では、T−reg細胞は、静脈内投与される。
一部の実施形態では、NK細胞は、投与する前に500〜1,000cGyのγ線照射を受ける。
さらに、被験者、好ましくは癌、例えば固形腫瘍を有するヒト被験者を治療する際に使用するための、本明細書に記載した融合タンパク質を発現するNK細胞が提供される。一部の実施形態では、被験者には、さらに1種以上の抗腫瘍モノクローナル抗体もしくはチェックポイント阻害剤が投与される。一部の実施形態では、NK細胞は、静脈内投与されるために処方される。一部の実施形態では、NK細胞は、投与される前に500〜1,000cGyのγ線照射を受ける。
他に特に規定しない限り、本明細書で使用する全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する当業者であれば一般に理解される意味と同一の意味を有する。本明細書では本発明において使用するための方法および材料が記載されている。当分野において公知である他の好適な方法および材料もまた使用できる。材料、方法および実施例は、例示することだけを意図しており、限定することは意図していない。本明細書で言及した全ての刊行物、特許出願、特許、配列、データベース記入事項および他の参考文献は、参照により全体として組み込まれる。不一致が生じた場合は、用語の定義を含めて本明細書が優先されることになる。
本発明のその他の特徴および長所は、詳細な説明および図面ならびに特許請求項から明白であろう。
ヒトIL2およびレンチウイルス構築物中の受容体IL2Rβ(CIRB)と融合したキメラIL2を示す図である。cMycタグ(EQKLISEEDL)およびIL2受容体αの細胞外ドメインの断片(EMETSQFPGEEKPQASPEGRPESETSC)から構成されるリンカー(L)は、IL2とその受容体IL2Rβとを結合する。 キメラCIRBの表面検出および発現を示す図である。一過性にトランスフェクトしたHEK293細胞の表面でのCIRB発現の抗cMycモノクローナル抗体による検出を示している。 キメラCIRBの表面検出および発現を示す図である。レンチウイルス形質導入NK92細胞内での一過性にトランスフェクトしたHEK293細胞の表面でのCIRB発現の抗cMycモノクローナル抗体による検出を示している。 キメラCIRBの表面検出および発現を示す図である。天然IL2Rβ(CD122)ならびにキメラを認識する、抗CD122モノクローナル抗体を使用して検出したCD122発現を示す図である。CCD122は、NK92IL2細胞中に存在し、予想されたように、CIRBの追加の発現に起因してNK92CIRB中でははるかに高い。発現は、抗体の非存在下(Neg)で検出されたバックグラウンドより高かった。 キメラCIRBの表面検出および発現を示す図である。CIRBはさらに、モノクローナル抗ヒトIL2を使用するウエスタンブロットにより検出された。 共培養の前に24時間にわたりプレーティングした多発性骨髄腫U266GFP細胞に対するNK92IL2、NK92CIRBおよび親NK92細胞系の細胞傷害アッセイを示す図である。NK細胞の増加したE/T比は、GFP放射蛍光によって定量されたようにより多数のU266GFP細胞死を誘導した。 1つのパネルの5種のヒト癌細胞系に対する細胞傷害アッセイを示す図である。細胞は、2:1のE/T比でNK細胞系を添加する前の24時間にわたりプレーティングした。 癌細胞は、E/T比を増加させながらNK92IL2(●)もしくはNK92CIRB(■)細胞に曝露させる前の5時間だけプレーティングした。この期間後に残留している細胞は、クリスタルバイオレット/アルコール抽出アッセイを使用して決定した。データは、NK細胞無含有コントロールと比較した細胞数を3例ずつのサンプルについての平均値+SE値として提示した。 TGFβ1、IL−4およびデキサメタゾンがNK細胞生存率に及ぼす影響を示す図である。64×10個のNK92IL2細胞は、6日間の増殖期間にわたりTGFβ1(10ng/mL)、IL−4(10ng/mL)もしくはDex(1μM)とともにプレーティングした。生存細胞は、トリパンブルーを使用して計数した。データは、最終細胞数(10個/mL)を3例ずつのサンプルについての平均値+SE値として提示した。 TGFβ1、IL−4およびデキサメタゾンがNK細胞生存率に及ぼす影響を示す図である。NK92CIRB細胞は、6日間の増殖期間にわたりTGFβ1(10ng/mL)、IL−4(10ng/mL)もしくはDex(1μM)とともにプレーティングした。生存細胞は、トリパンブルーを使用して計数した。データは、最終細胞数(10個/mL)を3例ずつのサンプルについての平均値+SE値として提示した。 TGFβ1、IL−4およびデキサメタゾンがNK細胞生存率に及ぼす影響を示す図である。NK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞系は、24時間にわたりTGFβ1(20ng/mL■)、Dex(0.5μM▲)もしくは薬物なし(UT●)に曝露させた。親NK92細胞は、20IU/mLでのIL2とともにインキュベートした。癌細胞(細胞32×10個)は次に2:1のE/T比でNK細胞に添加し、その後に4日間インキュベートした。癌細胞生存率は、クリスタルバイオレット抽出アッセイを使用して決定した。データは、NK細胞無含有コントロール(UT)と比較した細胞数の平均パーセンテージとして提示した。 NK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞系の表現型を示す図である。フローサイトメトリーは、NK92IL2およびNK92CIRB内でのCD16の増加した細胞表面密度およびNK92CIRB内でのCD25の低発現率を示している。データはNK細胞無含有コントロールと比較した細胞数のパーセンテージとして提示した。3例ずつのサンプルについての平均値+SE値として提示した。統計的有意差は、一元配置ANOVA検定(P<0.05)によって決定した。 NK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞系の表現型を示す図である。NK92、NK92IL2およびNK92CIRBと比較したNKG2D、CD25およびCD16のヒト一次NK細胞(hNK)表現型発現を示している。データはNK細胞無含有コントロールと比較した細胞数のパーセンテージとして提示した。3例ずつのサンプルについての平均値+SE値として提示した。統計的有意差は、一元配置ANOVA検定(P<0.05)によって決定した。 NK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞系の表現型を示す図である。トラスツズマブ(1μg/mL)とともにインキュベートした場合に2:1のE/T比でHER2陽性BT474細胞系に対するエフェクターNK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞によって媒介された直接細胞傷害性およびADCC活性を示している。データはNK細胞無含有コントロールと比較した細胞数のパーセンテージとして提示した。3例ずつのサンプルについての平均値+SE値として提示した。統計的有意差は、一元配置ANOVA検定(P<0.05)によって決定した。 NK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞系の表現型を示す図である。NK細胞系内でのNKP30、NKP44、NKP46、グランザイム−B、パーフォリン−1、TNF−αおよびINF−γの発現プロファイルを示している。データは、3例ずつのサンプルについて平均値+SE値として提示した。統計的有意差を評価するためには両側t検定分析を使用した。 in vivoでの非照射NK92IL2およびNK92CIRB細胞の評価を示す図である。U251腫瘍容積が約160mmに達した時点に、非照射NK92IL2およびNK92CIRB細胞(細胞10個)は、尾静脈を介してマウス(矢印)内に注射した。非照射NK細胞(細胞5×10個)の第2回注射は、4日後に実施した。腫瘍サイズについては、腫瘍移植31日後まで監視した。 in vivoでの非照射NK92IL2およびNK92CIRB細胞の評価を示す図である。最終NK細胞注射の17日後、動物を犠死させ、各群3匹の動物から血液を採取した。血液サンプル(0.5mL)を処理し、各々NK92IL2およびNK92CIRB内でIL2もしくはCIRBと共発現するヒト特異的マーカーCD45およびmCherry蛍光マーカーを使用するフローサイトメトリーによって分析した。NK92CIRB細胞(丸で囲まれている)が検出された。 in vitroでの細胞生存率およびin vivoでの照射NK92IL2およびNK92CIRB細胞の抗腫瘍有効性を示す図である。NK細胞は10Gy(0.83gy、12分間)で照射し、その後、完全NK92培地中でプレーティングし、24時間毎にトリパンブルーを使用してそれらの生存率を決定した。NK92CIRB細胞の生存率の利点は、第1日および第2日で統計的有意であった(一元配置ANOVA検定、P<0.05)。 in vitroでの細胞生存率およびin vivoでの照射NK92IL2およびNK92CIRB細胞の抗腫瘍有効性を示す図である。PC−3腫瘍は、5週齢の雄性Nod/Scidマウス中で増殖させた。腫瘍が約200mmに達した時点に、NK細胞を500cGyで照射し、尾静脈(矢印)を介してマウス1匹当たり200μL中15×10個の週1回の計4回の注射を投与した。最終NK92CIRB細胞の注射後、未処置群と比較して、17日間の有意な腫瘍増殖遅延が記録された(**P<0.01)。NK92IL2処置群の腫瘍は、7日間の腫瘍遅延しか生じさせなかった(P<0.05)。統計的有意差は、一元配置ANOVA検定によって決定した。 リンカーのヘリックス優勢予測構造はサーバーを使用して決定した(20)。 NK92IL2細胞系およびNK92CIRB細胞系の細胞増殖を示す図である。NK92IL2細胞系およびNK92CIRB細胞系は、凍結後の迅速な回復ならびに複数回の凍結および組織培養中でのプレーティングを受けた後の優れた生存率を示した。NK92、NK92IL2、NK92CIRBおよびIL2−活性化NK92(10IU/mL)の増殖は、6日後に類似であったが、40IU/mLではNK92についての方がわずかに高かった。NK92−MI細胞は、同一期間中に最も緩徐な増殖を示した。 NK92−MIおよびNK92内でのCD16の発現を示す図である。フローサイトメトリーはNK92およびNK92−MI内でのCD16の発現の欠如を確証している。 NK92−MIおよびNK92内でのCD16の発現を示す図である。100もしくは1,000IU/mのグリコシル化(G)および非グリコシル化IL2を用いて活性化したNK92内でのCD16の発現の欠如を示している。 一般的シグナル伝達鎖IL2Rgを使用したJAK−STAT経路を通したシグナル伝達を示している略図である。 IL21もしくはIL2を用いて刺激した場合の、1:1の比率でのPC−3のNK92CIRB殺滅を示す図である。 IL2−IL2Rβ−IL21キメラ(CIRB21)の典型的な略図を示す図である。 1:1の比率でのNK92CIRBおよびNK92CIRB21対PC−3細胞の細胞傷害性を示すグラフである。 NK92に比較したNK92CIRBおよびNK92CIRB21中でのアクチベーターおよびサイトカインの発現倍率を示すグラフである。 描出した活性化領域を備えるIL2Rβ受容体細胞質ドメインを示す図である。Box 1は、Socs 1阻害性モチーフとのJAK−STAT相互作用のために必要とされる。Y536は、STAT5結合およびリン酸化のために必要とされる。 描出した活性化領域を備えるIL21受容体細胞質ドメインを示す図である。Box 1は、Box 2寄与とのJAK−STAT相互作用のために必要とされる。Y519は、STAT3およびSTAT1結合ならびにリン酸化のために必要とされる。 IL2−IL2Rβ−CD28キメラ(CIRB28)の典型的な略図を示す図である。
本組成物および方法は、in vitroおよびin vivoの両方においてNK細胞傷害性および増殖を維持しながら、外因性IL2を使用せずに選択的にNK細胞を活性化して増殖させ、NK細胞内でのIL2Rαおよびその発現の欠如の要求を回避するので、そこでT−regのようなダウンレギュレーション性リンパ球様細胞のIL2オフターゲット作用、サイトカイン競合および活性化を無効化する。
IL2は、共通IL2Rγ鎖(CD132)(22,23)とともに低親和性受容体IL2Rα(CD25)(21)もしくは中間親和性受容体IL2Rβ(CD122)のいずれかおよび全部に結合して、高親和性の4者複合体を形成するであろう(24)。成人NK細胞は、IL2RβおよびIL2Rγサブユニットしか発現できないので(25)、このため、低用量のIL2に対しては比較的に非感受性であるが、IL2Rα発現後には感受性を獲得する(26)。IL2Rβに直接的に高親和性で結合することによってIL2Rαを迂回する、近年開発されたIL2「スーパーカイン(superkine)」(27)は、マウスにおいて野生型IL2より優れた抗腫瘍作用を生成した。しかしそれでもなお、IL2「スーパーカイン」は、何らかの形態の肺水腫を誘発する。
本明細書に記載した新規なキメラCIRBは、IL2Rαの細胞外ドメインに由来するペプチドリンカーによって結合されたIL2およびその受容体IL2Rβを含む。このリンカーは、コンピューターを使用して、柔軟性とは一般に逆相関するキメラ安定性に有害な影響を及ぼすことなく合理的に柔軟性であると決定された(28)。NK92細胞中に導入されると、CIRBは明確な細胞増殖を誘発し、IL2発現によって誘発された場合と類似もしくはより高いin vitro細胞傷害性を付与した。in vivoでは、中サイズの固形腫瘍に対するNK92CIRBの抗癌活性は、NK92IL2によって誘発された場合より実質的に優れていた。さらに、CIRBは、IL2とは対照的に、TGFβ1、デキサメタゾンならびにIL4に対する実質的な弾性を付与する。この利点は、TGFβ1が癌関連線維芽細胞を含む様々な細胞によって分泌され(29)、およびNK細胞のアネルギーを誘導するためにT−reg上の膜結合形で存在する(30)、またはNK細胞内でのNKG2D発現およびIFN−γ産生を阻害するためにMDSCによって分泌される(31)TME内では極めて重要であろうと思われる。癌細胞はさらに、TGFβ1の膜結合形を含有する腫瘍由来エクソーム(TDE)を定期的に取り除き、結果としてNKG2Dのダウンレギュレーション(32)およびIL2シグナル伝達の阻害(33)を生じさせる。TGFβ1は、コアクチベーター/アダプターであるDAP12の発現を抑制する誘導されたマイクロRNA(miR)−183によってNK阻害を媒介するので、そこでNK細胞内での数種の活性化シグナルを不安定化させる(34)。NK92CIRB細胞内でのCIRB発現は、さらにdexに対する耐性を提供するが、その間にNK92IL2細胞が排除された。Dexは、CD4+T細胞からのIL2産生を抑制し、NK細胞内での活性化受容体NKG2DおよびNkp46を低減させることによって、リンパ球の機能をある程度損傷させる(35)。グルココルチコイドホルモンは、マクロファージ活性化および抗原提示を妨害し、数種の前炎症性サイトカイン、ケモカイン、細胞接着分子および炎症性反応に関係する他の酵素の転写を抑制することができる(36)。dexに対するNK92IL2の極度の感受性は、IL2 RNAの以前に報告された不安定化によって説明することができよう(37)。このRNA不安定化は、NK92IL2細胞内で潜在的に発生する可能性があろうが、NK92CIRB細胞内のようにIL2Rβ RNAと融合した場合には発生しないであろう。
CIRBおよびそれより少ない程度のIL2の安定性発現は、NK92細胞系内での実質的なCD16発現を許容した。しかし、外因性組換えIL2は、そのような発現を媒介することができなかった。同様に、IL2を生成および分泌するNK92−MI細胞系は、以前に報告されたように(38)、CD16において欠損することが見いだされた。トラスツズマブと結合されると、CD16発現はさらに、ADCCによるNK92CIRBおよびNK92IL2細胞傷害性を強化した。CIRBは、NCR(天然細胞傷害性受容体)であるNKP44(9倍)、NKP46(1.4倍)およびNKP30(1.7倍)の実質的な発現を誘導し、ならびにINFγにおいて中等度であるが有意な増加を誘導した。最後に、グランザイム−B発現は、NK92IL2において実質的に低下した。興味深いことに、CD25発現はNK92CIRBにおいて劇的に低下したが、それはキメラCIRBの存在下では不要なためである(図5A)。
NK細胞内にCD16を導入する最新の遺伝子改変は、エロツズマブ(Elotuzumab)と組み合わせた場合に多発性骨髄腫に対するNK細胞媒介性ADCCを増加させることが証明された(39)。CD16がNK92CIRBおよびNK92IL2においてのみ誘導され、IL2を用いて刺激されたNK92−MIもしくはNK92においては誘導されなかったという事実は、おそらく、NK92CIRBおよびNK92IL2のより強力な活性化および増殖に何らかの形で翻訳する持続性IL2シグナル伝達によって説明できよう。実際に、NK92CIRBおよびNK92IL2両方の増殖率はNK92−MIの増殖率の2倍であったが(図9)、これはより高レベルの活性化を示唆している。NK92CIRBおよびNK92IL2のより高い活性化についてのまた別の指標は、48時間にわたりIL2を用いて刺激された親NK92と比較したNKP44の劇的な誘導である。
さらに、NK92CIRBはこのため、NK92IL2細胞に比較して照射後にはin vivoでははるかに長期間増殖でき、さらにより優れた生存率を有することができる。NK92CIRBの生存率はさらに、類似条件に曝露させた場合にもNK92−MIの生存率を上回る(38)。NK92IL2細胞は、in vitroでは、それらの活性化および増殖を維持するために十分なIL2を分泌する。しかし、NK92IL2細胞は、in vivoで活性化および増殖を維持するために十分なIL2細胞外濃度を生成することはできない可能性がある。これは、免疫競合動物ではT−regおよび他の免疫細胞によるIL2に対する競合によって複雑化されるであろう。
そこで、CIRBを含む本明細書に記載した新規なキメラは、癌の免疫療法および潜在的にウイルス感染を改善する極めて有用な属性をNK92細胞に授ける。
ドナーNK細胞を使用する細胞免疫療法は、有意な抗癌作用を安全に、および移植片対宿主病(GVHD)を誘導するリスクを伴わずに達成できた先端分野である。この安全性の特徴ならびに標的抗原を有する正常組織への傷害性(off tumor/on target toxicity)は、現在はCAR−Tテクノロジーの成功を妨害している(40)。数種のNK細胞系(Khyg−1、NKL、NKG、NK−YS、YT、YTSおよびHANK−1細胞)は、現在は前臨床試験において使用されている。しかし、臨床状況における安全性および有効性について広範に評価されてきたのはNK92細胞系だけであった(41,42)。NK92細胞は、CD56、CD3およびCD16であり、増殖および活性化のためにはIL2を必要とする(43)。一次NK細胞とは異なって、NK92細胞および他のNK細胞系は、安定性で均質の集団を構成する。それらは、リンパ球についての良好な安全性プロファイルを示してきた遺伝子導入プラットフォームである(44)、レンチウイルスによる遺伝子改変に対して適用できる。NK細胞に向けられた免疫療法において多数の有望な進歩が達成されてきた(45)。しかし、体外でのNK細胞増殖に対する需要の増加は、高度に活性化された細胞および細胞増殖の費用の減少の両方を必要とする。さらに、注入された細胞は、より高い活性化能力を有していなければならず、さらにTMEにおいて見いだされる免疫抑制剤に対する好都合な特性を有していなければならない。
本戦略は、CIRB、CIRB28においてそれらの受容体へインターロイキンを融合させる工程を含み、CIRB21キメラは、特異性を伴って、および全身性傷害性もしくは免疫系の他の細胞成分による競合を伴わずにより良好なサイトカイン活性化を達成する。NK細胞の自己活性化は、例えばTGFβ1もしくはグルココルチコイドホルモンへの弾性、CD16の実質的発現、照射後のより高い生存率およびin vivoでの優れた抗腫瘍活性などのいくつかの際立った特徴を提供する。
キメラタンパク質
本開示は、本明細書に記載したキメラ、例えば、IL2およびIL2Rβ(例えば、CIRB)を含むキメラ;IL2、IL2RβおよびIL21R(例えば、CIRB21)を含むキメラ;および/またはIL2、IL2RβおよびCD28(例えば、CIRB28)を含むキメラを提供する。本明細書に記載した融合タンパク質の全部は、例えば、組換えDNAを操作および発現させるための標準的な分子生物学的手順を使用して生成することができる。例えば、Current Protocols in Molecular Biology,Ausubel,F.M.et al.(eds.)John Wiley & Sons(1995)、およびGreen and Sambrook,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Fourth Edition),Cold Spring Harbor Laboratory Press(June 15,2012)およびそれらの補遺ならびに他の標準的な検査室マニュアルを参照されたい。キメラは、例えば、NK細胞内、例えば一次もしくは培養NK細胞内で発現させることができる、例えば安定性で発現させることができる。細胞は、次に被験者、例えば癌を有する(例えば、癌であると診断されていた)被験者に注入される。
以下に提供するのは、本明細書に記載したキメラを作り上げる様々なドメインのための典型的な配列である。一部の実施形態では、使用される配列は、本明細書に規定した典型的な配列と少なくとも80%同一である。一部の実施形態では、配列は、少なくとも85%、90%、95%、99%もしくは100%同一である。
2つの配列の同一性率(%)を決定するためには、配列が最適比較目的のためにアラインメントされる(最適アラインメントのために必要とされるように第1および第2のアミノ酸配列もしくは核酸配列の一方もしくは両方にギャップが導入され、比較目的のためには非相同配列を無視することができる)。比較目的でアラインメントされる参照配列の長さは、少なくとも80%である(一部の実施形態では、参照配列の長さの約85%、90%、95%もしくは100%がアラインメントされる)。その後、対応する位置でのヌクレオチドもしくは残基が比較される。第1配列内の位置が第2配列内の対応する位置と同一のヌクレオチドもしくは残基によって占められている場合、その位置にある分子は同一である。2つの配列間の同一性率は、ギャップの数およびこれら2つの配列の最適アラインメントのために導入されることを必要とする各ギャップの長さを考慮に入れて、これらの配列が共有する同一位置の数の関数である。
2つの配列間の配列比較および同一性率の決定は、数学的アルゴリズムを使用して実施できる。例えば、これら2つのアミノ酸配列間の同一性率は、ギャップペナルティ12、ギャップ伸長ペナルティ4およびフレームシフトギャップペナルティ5を用いるBlossum 62スコアリングマトリックスを使用して、GCGソフトウエアパッケージ内のGAPプログラムに組み込まれているNeedleman and Wunsch((1970)J.Mol.Biol.48:444−453)アルゴリズムを使用して決定することができる。
IL2−IL2Rβ(CIRB)
本明細書に記載した融合タンパク質には、特に、介在性リンカーと一緒に融合されたIL2およびIL2Rβが含まれる。IL2についての配列は、当分野において公知である。典型的なヒトIL2前駆体配列は、配列番号34に示した。

アミノ酸1〜20は、シグナル配列であるので、所望であれば他のシグナル配列と置換することができる。ヒトIL2に対する典型的な核酸配列は、
当分野において公知のリンカー配列は、融合タンパク質の様々なドメイン間で使用できる;例えば、1つ、2つ、3つ、4つ、5つ以上のGGGS配列を使用できる。好ましい実施形態では、IL2とIL2RβのN末端との間のリンカーは、IL2Rαの細胞外ドメイン(EMETSQFPGEEKPQASPEGRPESETSC(配列番号28))を含む。タグ、例えばcMycタグ(EQKLISEEDL(配列番号29))は、さらに例えばIL2とリンカーとの間に追加することができる。IL2をコードする典型的な核酸配列は、GenBankにおいてアクセッション番号NM_000586.3で入手できる。
IL2Rβについての配列もまた当分野において公知である;典型的なヒトIL2Rβ前駆体配列は、配列番号35に示した。

アミノ酸1〜26はシグナル配列であり、好ましくは本構築物中では欠失しており、例えばこの配列は、配列番号35のアミノ酸27〜551を含む。IL2Rβをコードする典型的な核酸配列は、GenBankにおいてアクセッション番号NM_000878.4(Var.1)、NM_001346222.1(Var.2);およびNM_001346223.1(Var.3)で入手できる。変異体1、2および3は、同一タンパク質をコードする。
IL2−IL2Rβ−IL−21(CIRB21)
インターロイキンIL4、IL7、IL9、IL15およびIL21は、IL2と同一ファミリーに属し、同一共通IL2Rgを使用する。それらは、それらの固有のα受容体に加えてIL2Rβを使用するIL2およびIL15を除いて、全部がそれらの固有のプライベート受容体を有する(図11)。可溶性IL2、IL4、IL7もしくはIL21がキメラNK92CIRBを発現するNK92細胞に加えられると、IL21だけがPC−3細胞に対する細胞傷害性を劇的に強化する。そこで、IL21Rの全細胞質ドメインをクローニングし、次にキメラCIRB内のIL2RβのC末端に頭−尾結合で加えた。これは、新規なIL2−IL2Rβ−IL21Rキメラ(図13に例示した、いわゆるCIRB21)を生じさせた。本明細書に示すように、唯一のリガンドおよびハイブリッド受容体を使用することによって、様々な受容体を介してNK細胞を活性化する複数のサイトカインから活性化シグナルを模倣することが可能であった。
一部の実施形態では、本構築物は、(任意選択的にそれらの間の介在性リンカーとともに)IL2RβのC末端でIL21Rの細胞質ドメインを含む。IL21Rについての配列もまた当分野において公知である;典型的なヒトIL21R前駆体配列は、配列番号36に示した。

好ましくは、これらの実施形態では、IL21R由来ドメインは、配列番号36のアミノ酸254〜538を含む。IL21Rをコードする典型的な核酸配列は、GenBankにおいてアクセッション番号NM_021798.3で入手できる。
NK細胞内のIL2−IL2Rβ−CD28(CIRB28)
NK細胞(およびその他)は、MHC−1分子の発現が形質転換細胞内(Algarra et al.,Hum Immunol 2000;61(1):65−73)およびウイルス感染中(Tortorella et al.,Annu Rev Immunol 2000;18:861−92)にダウンレギュレートされると、活性化される。しかし、腫瘍細胞による耐性表現型の獲得は、MHC−1からの阻害性シグナルの発現によって頻回に誘発される(Kochan et al.,Oncoimmunology 2013;2(11):e26491)。特にHLA−Gは、NK92媒介性腫瘍細胞溶解を阻害することが公知である(Lin et al.,Ann Oncol 2007;18(11):1804−9)。この問題に対する1つの可能性のある解決策は、これらの阻害性シグナルを相殺する複数の活性化シグナルの使用であろう。T細胞のために使用される最も効果的な共刺激性分子は、CD28および4−1BBである。CD28活性化は、腫瘍細胞上でのCD80およびCD86刺激性リガンド発現を必要とする。結果として、腫瘍内でのCD80発現は、それらの拒絶をもたらすことが証明されているが(Townsend et al.,Science 1993;259(5093):368−70)、これとは逆に、CD28−/−マウスでは、細胞性およびT細胞依存性免疫が完全に欠如する(Shahinian et al.,Science 1993;261(5121):609−12)。このため、低レベルのCD80は、数種の癌における腫瘍にとっての逃避機構であると考えられる(Tirapu et al.,Cancer Res 2006;66(4):2442−50;Hersey et al.,Int J Cancer 1994;58(4):527−32;Bernsen et al.,Br J Cancer 2003;88(3):424−31)。例えば、抗erbB2キメラ受容体内でのCD28活性化ドメインの使用は、MHC−1リンパ腫のin vivoでの腫瘍進行の阻害を許容した(Pegram et al.,J Immunol 2008;181(5):3449−55)。CD28はNK92細胞によって発現するが(Gong et al.,Leukemia 1994;8(4):652−8)、その活性化は全ての癌によって媒介されない。
一部の実施形態では、本構築物は、(任意選択的にそれらの間の介在性リンカーとともに)IL2Rβ部分のC末端でCD28の活性化ドメインを含む。CD28についての配列もまた当分野において公知である;典型的なヒトCD28前駆体配列は、配列番号38に示した。

好ましくは、これらの実施形態では、CD28由来ドメインは、細胞内ドメイン、例えば配列番号38のアミノ酸180〜220、すなわち、RSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRS(配列番号39)を含む。CD28をコードする典型的な核酸配列は、GenBankにおいてアクセッション番号NM_006139.3で入手できる。
制御性T細胞(T−reg)内のIL2−IL2Rβ−CD28(CIRB28)
血液学的悪性腫瘍を有する患者は、一般に同種造血幹細胞移植片(AHSCT)から利益を得られる。この戦略では、ドナー免疫系は、移植片対腫瘍として公知の現象における治癒可能性を備えて患者の腫瘍細胞を攻撃するであろう。だが残念なことに、ドナー免疫細胞はさらに、直後またはその後の100日間のいずれかにレシピエント患者の健常組織を攻撃し、GVHDを誘発する可能性がある。これは、AHSCTの15%においては死亡および/または40〜60%において罹患率を引き起こすであろう。免疫抑制は、現在、GVHDを管理するための標準看護法である(Luznik and Fuchs,Immunol Res 2010;47(1−3):65−77;Storb et al.,Biol Blood Marrow Transplant 2010;16(1 Suppl):S18−27)。しかし、転写因子であるForkhead box P3(FOXP3)を発現するT−reg細胞(Roncador et al.,Eur J Immunol 2005;35(6):1681−91;Hall et al.,J Exp Med 1990;171(1):141−57)は、AHSCT中にGVHDを抑制もしくは軽減することが見いだされている(Beres et al.,J Immunol 2012;189(1):464−74;Brunstein et al.,Blood 2011;117(3):1061−70)。FOXP3発現の持続は、その第1イントロン内に位置する保存された非コーディング配列2(CNS2)内における11CpGモチーフの後成的脱メチル化によって維持される。この脱メチル化パターンはT−regの寿命にわたって持続し、DNAメチルトランスフェラーゼによる再メチル化からCNS2内のCpGモチーフを保護するために、IL2シグナル伝達によって活性化されたSTAT5によってCNS2に動員される(Nair et al.,Mol Cells 2016;39(12):888−97)Ten−Eleven−Translocation DNAジオキシゲナーゼによって保護される。同様に、T細胞活性化の重要なダウンレギュレーターであるCTLA−4は、T−regにおいてアップレギュレートされ、さらにIL2によって制御される(Wang et al.,Scand J Immunol 2001;54(5):453−8;Bell et al.,J Autoimmun 2015;56:66−80;Gasteiger et al.,Front Immunol 2012;3:179)。T−regは、それらの大規模なCD25発現(Dieckmann et al.,Exp Med 2001;193(11):1303−10)およびケモカイン受容体CCR7によってそれらがIL2源に達する能力(Smigiel et al.,J Exp Med 2014;211(1):121−36)に起因して、IL2に対して極度に応答性である。しかし、活性化T−regは、CD25発現を低下させ、それらのIL2シグナル伝達をICOSシグナル伝達経路にとって好都合に変化させることが証明されている。これは活性化されたが最終的には分化されなかったT−reg(Sharma et al.,Immunity 2010;33(6):942−54)から前炎症性T細胞エフェクターへの転位、またはIFN−γ−産生前炎症性Th1エフェクター細胞(Zhang et al.,J Immunol 2017;198(7):2612−25;Feng et al.,Gastroenterology 2011;140(7):2031−43;Takahashi et al.,J Exp Med 2011;208(10):2055−67)もしくはTh17さえへの発達を可能にするFOXP3発現の不安定性をもたらす(46)。手短には、T−regの長期活性化およびCNS2の脱メチル化ならびに増殖は、IL2およびCD28両方の共刺激を必要とする(Tang and Bluestone,Immunol Rev 2006;212:217−37;Chen et al.,J Immunol 2011;186(11):6329−37)。
そこで本明細書に記載したIL2−IL2Rβ−CD28キメラは、NK92細胞がMHC−1+癌細胞由来の阻害性シグナルを無効にするため、および個別に、GVHDを治療する目的でT−regを活性化するための二重使用を有することができよう。本明細書に記載したように、理論によって拘束することを望まなくても、IL2およびCD28由来の共刺激性シグナルを結合する新規キメラであるIL2−IL2Rβ−CD28(図18)内へのCD28の活性化ドメインの添加は、MHC−1+を介して腫瘍回避を無効にすることに役立つであろう優れたNK92活性化をもたらすであろう。このキメラは、さらに長期間FOXP3発現を伴うT−reg細胞の増殖ももたらすことができよう。この戦略は、人工的抗原提示細胞(aAPC)、樹状細胞もしくはT−reg活性化および増殖のために必要とされる抗CD3抗体の使用を迂回することができよう。
核酸および発現ベクター
本明細書に記載した組成物は、本明細書に記載したキメラをコードする核酸分子を含むことができる。発現ベクターを含む核酸分子は、例えば、本明細書に記載したNK細胞もしくはT−reg細胞内でキメラを発現させるために使用できる。
選択されたキメラをコードする核酸は、発現構築物を作製するために、発現ベクター内に挿入することができる。多数の好適なベクター、例えば、組換えレトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス、単純ヘルペスウイルス−1、アデノウイルス由来ベクターまたは組換え細菌プラスミドもしくは真核細胞プラスミドを含むウイルスベクターは、当分野において公知である。例えば、発現構築物は、キメラに対するコーディング領域および1つ以上の調節領域、例えばプロモーター配列、例えば選択された細胞タイプ、条件付きプロモーターもしくは強力な一般的プロモーターに発現を限定するプロモーター配列;エンハンサー配列;未翻訳調節配列、例えば5’未翻訳領域(UTR)、3’UTR;ポリアデニル化部位;および/またはキメラの発現を指示するインシュレーター配列を含むことができる。そのような配列は、当分野において公知であり、当業者であれば好適な配列を選択できるであろう。例えば、Current Protocols in Molecular Biology,Ausubel,F.M.et al.(eds.)John Wiley & Sons(1995)、およびGreen and Sambrook,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Fourth Edition),Cold Spring Harbor Laboratory Press(June 15,2012)およびそれらの補遺ならびに他の標準的な検査室マニュアルを参照されたい。
発現構築物は、任意の生物学的に有効な担体、例えば、in vivoの細胞に成分遺伝子を効果的に送達することができる任意の製剤もしくは組成物中で投与することができる。ウイルスベクターは、細胞を直接的にトランスフェクトする;プラスミドDNAは、例えば、カチオン性リポソーム(例えば、リポフェクチン)もしくは誘導体化(例えば、コンジュゲート化した抗体)、ポリリシンコンジュゲート、グラミシジンS、人工的ウイルスエンベロープもしくは他のそのような細胞内担体ならびに遺伝子構築物の直接的注射もしくはCaPO沈降法を用いて送達することができる。一部の実施形態では、核酸は、「裸」で細胞に適用される、すなわち、取込みを強化するための任意の追加の作用物質を使用せずに単純バッファー中で適用される。例えば、Current Protocols in Molecular Biology,Ausubel,F.M.et al.(eds.)Greene Publishing Associates,(1989),Sections 9.10−9.14およびその他の標準的な検査室マニュアルを参照されたい。
NK細胞およびT−reg細胞
本方法には、安定性もしくは一過性のいずれかで本明細書に記載したキメラをNK細胞内、例えば、CD3−CD56+リンパ球内で発現させる工程が含まれる;Cheng et al.,Cellular & Molecular Immunology(2013)10,230−252を参照されたい。NK細胞は、一次細胞であってよく、例えば、被験者の末梢血由来であってよい、および体外で増殖させることができる、または培養NK細胞であってよい。
一次細胞が使用される場合は、免疫抑制に曝露させられておらず、十分に活性であるはずなので、同種NK細胞が好ましい。好ましい実施形態では、細胞は末梢血白血球を収集するためにハプロタイプが同一の関連ドナー上でアフェレーシスを実施することによって得られ、得られた末梢血白血球は次に任意選択的な増殖および投与の前にCD3+細胞が枯渇させられる。例えば、Davis et al.,Cancer J.2015 Nov−Dec;21(6):486−491を参照されたい。または、細胞は、末梢血もしくは臍帯血細胞、幹細胞もしくは誘導された多能性幹細胞(iPSCs)さえからも入手することができる;Cheng et al.,Cellular & Molecular Immunology(2013)10,230−252を参照されたい。
例えば、NK−92、KHYG−1、NKL、NKG、NK−YS、YT、YTSおよびhaNK−1細胞を含む培養NK細胞系は、新規なNK細胞系を作製する方法として当分野において公知である。NK−92は、非ホジキンリンパ腫に罹患している被験者の血液由来のNK細胞から体外で不死化された細胞溶解性癌細胞系である。NK−92細胞は、大多数の活性化受容体および細胞溶解性シグナル伝達経路を維持しているが、正常NK細胞によって提示される主要な阻害性受容体は欠如しており、Fc受容体CD16を発現しないので、そこで抗体依存性細胞介在性細胞傷害(ADCC)を媒介することはできない。NK−92細胞は、ヒトにおいて腫瘍選択的および非免疫原性である。NK−92細胞系は、Gong et al.,Leukemia.8:652−8(1994);Yan et al.,Clin Cancer Res.4:2859−68(1998);国際公開第1998/49268号パンフレットおよび米国特許出願公開第2002/0068044号明細書に記載されている。NK−92細胞は、血液学的悪性腫瘍を含む癌における潜在的治療使用について評価されてきた;例えば、Ljunggren and Malmberg,Nat Rev Immunol.2007 May;7(5):329−39;Tonn et al.,J Hematother Stem Cell Res.2001 Aug;10(4):535−44;Klingemann,Cytotherapy.2005;7(1):16−22;Malmberg et al.,Cancer Immunol Immunother.2008 Oct;57(10):1541−52を参照されたい。haNKは、高親和性Fc受容体FcγRIIIa(158V)を発現するNK−92変異細胞系であり、臨床開発においてIgG1モノクローナル抗体(mAb)と結合されている。taNKは、所定の腫瘍抗原に対するキメラ抗原受容体を発現する遺伝子を用いてトランスフェクトされている標的NK−92細胞である。KHYG−1細胞は、IL−2依存性であり、グランザイムMを生成するアグレッシブNK白血病(Yagita et al.,Leukemia(2000)14,922−930)を有する患者の血液(から)開発された。NKL細胞は、CD3−CD16+CD56+大顆粒リンパ球性(LGL)白血病を有する患者の末梢血から樹立された(Robertson et al.,Exp Hematol.1996 Feb;24(3):406−15)。NKG細胞は、急速進行性非ホジキンリンパ腫を有する患者の末梢血から樹立された(Cheng et al.,Cell Transplant.2011;20(11−12):1731−46)。NK−YS細胞は、全身性皮膚浸潤を備える白血病状態の鼻血管中心ナチュラルキラー(NK)細胞リンパ腫を有する患者から樹立された(Tsuchiyama et al.,Blood.1998 Aug 15;92(4):1374−83)。ヒトNK様白血病細胞系であるYT細胞は、急性リンパ芽球性リンパ腫(ALL)および胸腺腫を有する患者の心嚢液中の細胞から樹立された(Yodoi et al.,J Immunol 134:1623−1630(1985));Harnack et al.,Anticancer Research 31(2):475−479(2011))。YTSは、NK細胞白血病株YTのサブクローンである。これらの細胞系の全部が市販で入手可能である。NK細胞系に関する追加の情報については、Klingermann et al.,Front.Immunol.7:91(2016);Dahlberg et al.,Front.Immunol.6:605(2015)を参照されたい。細胞は、そのままで、または改変して、例えば米国特許第7618817号明細書;同第8034332号明細書(IL2を含むサイトカインを分泌するNK−92細胞);同第8313943号明細書(CD16を発現するNK−92細胞);国際公開第2015193411号パンフレット(CAR発現性nk−92細胞);および同第2016160602号パンフレット(CD16を含むFcRを発現するNK−92細胞)に記載されたように遺伝子改変して使用することができる。培養NK細胞を生成および製造するための追加の方法は、当分野において公知である;例えば、特に、培地、サイトカインおよび培養系についての典型的なパラメーターを提供するChabannon et al.,Front Immunol.2016;7:504を参照されたい。
本方法には、さらに安定性もしくは一過性のいずれかで、本明細書に記載したキメラ(例えば、IL2−IL2Rβ−CD28キメラ)をT−reg細胞、すなわち、CD4+/CD25+T細胞内で発現させる工程が含まれる。T−reg細胞は、一次細胞であってよい、例えば、被験者の末梢血由来であってよい、および体外で増殖させることができる、または培養T−reg細胞であってよい。
一次T−reg細胞が使用される場合は、体外で増殖させたドナーT−reg細胞、例えば、末梢血由来の天然型制御性T細胞(nT−reg)が好ましい。好ましい実施形態では、細胞は、当分野において公知の方法を使用して、ドナー由来の末梢血から入手する、および体外で増殖させる;例えばDieckmann et al.,J.Exp.Med.193(11):1303−1310(2001)Chakraborty et al.,Haematologica 98(4):533−537(2013);Hippen et al.,Sci Transl Med.2011 May 18;3(83):83ra41;およびTaylor et al.,Blood.2002;99:3493−3499を参照されたい。または、細胞は、臍帯血から入手できる(例えば、Brunstein et al.,Blood.2011 Jan 20;117(3):1061−1070を参照されたい)。
NK細胞およびT−reg細胞は、GMP(医薬品製造管理および品質管理基準)を順守してGMP施設において維持されなければならない。
一部の実施形態では、NK細胞もしくはT−reg細胞は、例えば、腫瘍形成に対して保護するための安全性手段として、特異的および選択的作用物質の導入によって遺伝子を発現する細胞が殺滅されることを許容する自殺遺伝子を含むように遺伝子操作される。シトシンデアミナーゼ遺伝子、水疱−帯状疱疹ウイルスチミジンキナーゼ遺伝子、ニトロレダクターゼ遺伝子、大腸菌(Escherichia coli)gpt遺伝子、大腸菌(E.coli)Deo遺伝子(例えば、Yazawa et al.,World J.Surg.2002 July;26(7):783−9を参照されたい)、誘導性カスパーゼ9(iCas9)(Di Stasi,N Engl J Med 365:1673−1683(2011)およびMorgan,Molecular Therapy(2012);20:11−13)、チトクロムP450または、野生型もしくは突然変異TK遺伝子(例えば、tk30、tk75、sr39tk)であってよい単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(TK)遺伝子を含む多数の自殺遺伝子系は、当分野において公知である。TKタンパク質を発現する細胞は、グランシクロビルを使用して殺滅できる。例えば、国際公開第2016160602号パンフレットを参照されたい。
本明細書に記載したキメラを発現するNK細胞もしくはT−reg細胞ならびに共投与のための任意の補助的活性剤は、医薬組成物中に組み込むことができる。そのような組成物は、典型的には細胞および医薬上許容される担体を含む。「医薬上許容される担体」には、医薬投与と適合するあらゆる溶媒、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤などが含まれる(Gennaro,2000)。そのような担体もしくは希釈剤の好ましい例としては、水、食塩液、リンゲル液、デキストロース液および5%のヒト血清アルブミンが挙げられるがそれらに限定されない。リポソームおよび例えば不揮発性油などの非水性ビヒクルもまた使用できる。補助的な活性化合物もまた組成物中に組み込むことができる。
無菌注射液は、活性化合物(例えば、本明細書に記載したNK細胞もしくはT−reg細胞)を必要な量で適切な溶媒中に必要とされる1種もしくは複数成分の組合わせとともに組み込むことによって調製できる;好ましくは、溶媒は既に滅菌されている、または製剤を後に滅菌することができる。一部の実施形態では、細胞は、低温保存される。
癌免疫療法
本明細書に記載した方法には、異常なアポトーシス性もしくは分化プロセスに関連する障害、例えば、細胞増殖障害もしくは細胞分化障害、例えば、固形腫瘍および血液学的癌の両方を含む癌を治療する方法が含まれる。一部の実施形態では、障害は、固形腫瘍、例えば、乳癌、前立腺癌、膵臓癌、脳腫瘍、肝臓癌、肺癌、腎臓癌、皮膚癌もしくは大腸癌である。一般に、本方法には、本明細書に記載したキメラを発現する治療有効量のNK細胞を、そのような治療を必要とする、または必要とすると決定されている被験者に投与する工程が含まれる。
この状況で使用する「治療する」は、異常なアポトーシス性もしくは分化プロセスに関連する障害の少なくとも1つの症状を緩和することである。例えば、治療は、腫瘍サイズもしくは増殖率の減少を生じさせることができる。異常なアポトーシス性もしくは分化プロセスに関連する状態を治療するための本明細書に記載した治療有効量の化合物の投与は、特に、腫瘍サイズの減少もしくは増殖率の減少、再発のリスクもしくは頻度の減少、再発の遅延、転移の減少、生存率の増加および/または罹病率および死亡率の低下を生じさせるであろう。
細胞増殖障害および/または分化障害の例としては、癌、例えば癌腫、肉腫、転移性障害もしくは造血性腫瘍性障害、例えば白血病が挙げられる。転移性腫瘍は、前立腺、大腸、肺、乳房および肝臓起源のものが含まれるがそれらに限定されない複数の原発腫瘍タイプから発生する可能性がある。
本明細書で使用する用語「癌」、「高増殖性」および「腫瘍性」は、自立増殖のための能力、すなわち高増殖性細胞増殖を特徴とする異常な状態もしくは状況を有する細胞を意味する。高増殖性および腫瘍性疾患状態は、病理的である、すなわち疾患状態を特徴とする、もしくは構成すると分類することができる、または非病理的である、すなわち正常からは逸脱するが、疾患状態には関連していないと分類することができる。この用語は、組織病理学的タイプもしくは侵襲性の段階とは無関係に、あらゆるタイプの癌性増殖もしくは発癌性プロセス、転移性組織もしくは悪性に形質転換した細胞、組織もしくは器官を含むことが意図されている。「病理的高増殖性」細胞は、悪性腫瘍増殖を特徴とする疾患状態において発生する。非病理的高増殖性細胞の例としては、創傷修復に関連する細胞の増殖が挙げられる。
用語「癌」もしくは「腫瘍」には、例えば肺、乳房、甲状腺、リンパ組織、消化管および尿生殖路に影響を及ぼす様々な器官系の悪性腫瘍ならびに例えば大多数の大腸癌、腎細胞癌腫、前立腺癌および/または精巣腫瘍、肺の非小細胞癌腫、小腸の癌および食道の癌を含む腺癌腫が含まれる。
用語「癌腫」は当分野において認識されており、呼吸器系癌腫、消化器系癌腫、尿生殖器系癌腫、精巣癌腫、乳癌腫、前立腺癌腫、内分泌系癌腫および黒色腫を含む上皮組織もしくは内分泌組織の悪性腫瘍を意味する。一部の実施形態では、疾患は、腎癌腫もしくは黒色腫である。典型的な癌腫には、子宮頸部、肺、前立腺、乳房、頭頸部、大腸および卵巣の組織から形成される癌腫が含まれる。この用語には、さらに、例えば癌腫性および肉腫性組織から構成される悪性腫瘍を含む癌肉腫が含まれる。「腺癌腫」は、腺組織に由来する、または腫瘍細胞が認識可能な腺構造を形成する癌腫を意味する。
用語「肉腫」は、当分野において認識されており、間葉組織由来の悪性腫瘍を意味する。
増殖性障害の追加の例としては、造血性腫瘍性疾患が挙げられる。本明細書で使用する用語「造血性腫瘍性障害」には、例えば、骨髄、リンパ球もしくは赤血球系統の高増殖性/腫瘍性細胞またはそれらの前駆細胞に関係する疾患が含まれる。好ましくは、疾患は、低分化急性白血病、例えば、赤芽球性白血病および急性巨核芽球性白血病から発生する。追加の典型的な骨髄障害には、急性前骨髄性白血病(APML)、急性骨髄性白血病(AML)および慢性骨髄性白血病(CML)(Vaickus,L.(1991)Crit Rev.in Oncol./Hemotol.11:267−97において精査されている)が含まれるがそれらに限定されない;リンパ性悪性腫瘍には、B系統ALLおよびT系統All、慢性リンパ球性白血病(CLL)、前リンパ球性白血病(PLL)、ヘアリーセル白血病(HLL)およびワルデンストレーム・マクログロブリン血症(WM)を含む急性リンパ性白血病(ALL)が含まれるがそれらに限定されない。悪性リンパ腫の追加の形態には、非ホジキンリンパ腫およびそれらの変形、末梢T細胞リンパ腫、成人T細胞白血病/リンパ腫(ATL)、皮膚T細胞リンパ腫(CTCL)、大型顆粒リンパ球白血病(LGF)、ホジキン病およびリード・シュテルンベルク病が含まれるがそれらに限定されない。
GVHDおよび自己免疫疾患
本明細書に記載した方法には、異常な免疫応答に関連する障害、例えば、移植片対宿主病もしくはGVHDまたは自己免疫疾患を治療する方法が含まれる。本法は、それを必要とする被験者に本明細書に記載したIL2−IL2Rβ−CD28キメラを発現する制御性T細胞を投与する工程を含むことができる。
同種骨髄移植(BMT)は、血液学的悪性腫瘍および一部の固形腫瘍においては有効であることが証明されてきたが、GVHDの高い発生率がBMTの有効性および使用を制限している。T−reg細胞は、GVHDの抑制における有効性を証明してきた;例えば、Olson et al.,Blood.2010 May 27;115(21):4293−301;Sung and Chao,STEM CELLS TRANSLATIONAL MEDICINE,2013;2:25−32;Dieckmann et al.,J.Exp.Med.193(11):1303−1310(2001)Chakraborty et al.,Haematologica 98(4):533−537(2013);Hippen et al.,Sci Transl Med.2011 May 18;3(83):83ra41;Taylor et al.,Blood.2002;99:3493−3499;およびBrunstein et al.,Blood.2011;117(3):1061−1070)を参照されたい。
T−reg機能もしくはT−regに対するエフェクターT細胞の耐性の損傷は、例えば、1型糖尿病(T1D)(Brusko et al.,Diabetes 2005;54(5):1407−14)、関節リウマチ(van Amelsfort et al.,Arthritis Rheum 2004;50(9):2775−85)、多発性硬化症(Fletcher et al.,J Immunol 2009;183(11):7602−10)、全身性紅斑性狼瘡(Lyssuk et al,.Adv Exp Med Biol 2007;601:113−9)および乾癬(Sugiyama et al.,J Immunol 2005;174(1):164−73)ならびにアトピー性疾患(Singer et al.,Front Immunol.2014;5:46)などの多数の自己免疫疾患において報告されてきた。T−reg内のCD25発現の上昇は、それらを特にIL2に対して応答性にさせる。これは特に、例えば、低用量IL−2の投与がT−reg生存率を促進し、糖尿病に対してNODマウスを保護するT1Dの症例において利用されており(Tang et al.,Immunity 2008;28(5):687−9;Grinberg−Bleyer et al.,J Exp Med 2010;207(9):1871−8)、T−regの注入は小児の1型糖尿病におけるβ細胞機能を維持した(Marek−Trzonkowska et al.,Diabetes Care(2012)35:1817−2010)。
T−reg、例えば、任意選択的に同様にIL2−IL2Rβ−CD28キメラを発現するFOXP3+であるCD4+CD25+、例えば、CD4+CD25+CD127−Treg(例えば、アトピー性T−regのためのCD4+CD25highCD127−ICOS+もしくはGVHDのためのCD4+CD25+CD127−CD62L)は、GVHDおよび自己免疫性を媒介して宿主組織を損傷させると考えられる同種反応性T細胞を減少させるために使用できる。これらの実施形態では、本明細書に記載したIL2−IL2Rβ−CD28キメラを発現するT−regの有効量は、自己応答性T細胞の数を減少させるため、および例えば、ドナーT細胞増殖の減少およびT細胞アポトーシスの増加によって自己免疫応答を減少させるために有効な量である。例えば、Singer et al.,Front Immunol.2014;5:46;Riley et al.,Immunity.2009 May;30(5):656−665を参照されたい。
投与方法および容量
本方法は、好ましくは、本明細書に記載した治療有効量のNK細胞の静脈内注入による投与を含む。治療有効量は、経験的に、例えば、動物実験および臨床試験に基づいて決定することができる。一部の実施形態では、本方法は、投与1回当たり端点を含めて少なくとも細胞10個〜1×10個、5×10個、1×10個、5×10個、1×10個、3×10個、5×10個、1×10個もしくは5×10個、例えば細胞10億個〜30億個またはこれらの数の任意の2つの間の任意の範囲内の1回以上の注入を含む。細胞は、被験者に1回投与することができる、または複数回にわたり、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22もしくは23時間毎に1回、または1、2、3、4、5、6もしくは7日間毎に1回、または治療期間中、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10週間以上、または端点を含めてこれらの数の任意の2つの間の任意の範囲内に1回投与することができる。例えば、Ljunggren and Malmberg,Nat Rev Immunol.2007 May;7(5):329−39;Tonn et al.,J Hematother Stem Cell Res.2001 Aug;10(4):535−44;Klingemann,Cytotherapy.2005;7(1):16−22;Malmberg et al.,Cancer Immunol Immunother.2008 Oct;57(10):1541−52;Cheng et al.,Cellular & Molecular Immunology(2013)10,230−252を参照されたい。
好ましい実施形態では、被験者に注入される前に、細胞は、それらがもはや増幅することができないが、それでも細胞障害活性を維持するように処置される。この状態を達成する1つの方法は、例えば500〜1,000cGyまたは500、1,000、2,000もしくは3,000cGyを用いるγ照射による。約750〜1,000グレイの間、例えば、750、800、850、900および950グレイの線量でのNK−92細胞のγ線照射は、この目的のために十分であると考えられる。例えば、紫外線を含む追加の照射の形態が使用され得る。このために使用するために好適な源には、例えば、137Cs源(Cis−US,Bedford,Mass.;Gammacell 40,Atomic Energy of Canada Ltd.,Canada)が含まれる。または、細胞は、上記の自殺遺伝子を含むことができる。
一部の実施形態では、NK細胞注入前、被験者は、予備的化学療法レジメン、例えば、高シクロホスファミドおよびフルダラビン(Hi−Cy[60mg/kg×2日間]/Flu[25mg/m×5日間])、低シクロホスファミド(750mg/m)およびメチルプレドニゾン(1,000mg/m)もしくはフルダラビン単独(25mg/m×5日間)および/または全身照射、例えば200〜500の、例えば400cGyの線量の照射を用いて処置することができる。
併用療法:チェックポイント阻害剤および抗腫瘍モノクローナルmAb
一部の実施形態では、本明細書に記載したキメラを発現するNK細胞は、1種以上のチェックポイントブロック剤および/または抗腫瘍抗体を含む治療レジメンの一部として投与される。NK細胞は、チェックポイントブロック剤および/または抗腫瘍抗体と同時に、例えば、実質的に同時もしくは連続的に、例えばチェックポイントブロック剤および/または抗腫瘍抗体の投与の48、24、12、6、5、4、3、2もしくは1時間以内、または45、30、20もしくは15分間以内に投与することができる。
本明細書で使用する用語「抗体」は、免疫グロブリン分子もしくはその免疫学的に活性部分、すなわち抗原結合部分を意味する。免疫グロブリン分子の免疫学的に活性な部分の例としては、抗原に結合する能力を維持しているF(ab)およびF(ab’)断片が挙げられる。そのような断片は、市販により、または当分野において公知の方法を使用して入手できる。例えば、F(ab)2断片は、通常はFc部分の1つのF(ab)2断片および数多くの小ペプチドを生成する非特異的エンドペプチダーゼであるペプシンなどの酵素を用いて抗体を処置することによって生成することができる。結果として生じるF(ab)2断片は、2つのジスルフィド結合Fab単位から構成される。Fc断片は、広範に分解され、透析、ゲル濾過もしくはイオン交換クロマトグラフィーによってF(ab)2から分離することができる。F(ab)断片は、還元剤の存在下でIgG分子を類似サイズの3つの断片:2つのFab断片および1つのFc断片に消化する非特異的チオール−エンドペプチダーゼであるパパインを使用して生成できる。Fc断片が関心対象である場合、パパインは、50,00ダルトンのFc断片を産生するために選択酵素である;F(ab)断片を単離するためには、Fc断片は、例えば、タンパク質A/Gを使用する親和性精製によって除去することができる。F(ab)断片を生成するためには、ImmunoPure IgG1 FabおよびF(ab’)調製キット(Pierce Biotechnology,Rockford,IL)を含む、多数のキットを市販で入手することができる。さらに、抗原結合断片を生成するための市販で入手することができるサービス、例えば、Bio Express,West Lebanon,NHを使用できる。
抗体は、ポリクローナル、モノクローナル、組換え、例えば、キメラ、脱免疫化もしくはヒト化、完全ヒト、非ヒト、例えば、マウスもしくは一本鎖抗体であってよい。一部の実施形態では、抗体は、エフェクター機能を有し、補体を固定することができる。一部の実施形態では、抗体は、Fc受容体に結合する減少した能力を有する、または結合する能力を有していない。例えば、抗体は、Fc受容体への結合を支持しないアイソタイプもしくはサブタイプ、断片もしくは他の突然変異体であってよい、例えば、突然変異もしくは欠失したFc受容体結合領域を有する。抗体は、毒素もしくはイメージング剤に結合させることができる。
治療用抗腫瘍抗体もまた当分野において公知であり、腫瘍抗原に結合するヒト抗体、ヒト化抗体およびキメラ抗体が含まれる。抗体は、典型的にはモノクローナルであり、例えば、裸、コンジュゲート化もしくは二重特異性であってよい。特定の例としては、アレムツズマブ、リツキスマブ(rituxumab)、トラスツズマブ、イブリツモマブ、ゲムツズマブ、ブレンツキシマブ、アドトランスツズマブ(adotranstuzumab)、ブリナツノマブ(blinatunomab)、ダラツムマブおよびエロツズマブ;アブシキシマブ;アダリムマブ;アレファセプト;バシリキシマブ;ベリムマブ;ベズロトクスマブ;カナキヌマブ;セルトリズマブペゴル;セツキシマブ;ダクリズマブ;デノスマブ;エファリズマブ;エロツズマブ;ゴリムマブ;インフレクトラ;イピリムマブ;イキセキズマブ;ナタリズマブ;ニボルマブ;オビムツズマブ;オララツマブ;オマリズマブ;パリビズマブ;パニツムマブ;ペムブリリズマブ;トシリズマブ;セクキヌマブ;およびウステキヌマブが挙げられる。癌関連抗原に対する多数の抗体は公知である;典型的な抗体は、表2〜3に記載されている(Ross et al.,Am J Clin Pathol 119(4):472−485,2003)。本方法は、例えば、治療のための抗腫瘍抗体(例えば、乳癌を有する被験者に対してはトラスツズマブと組み合わせた、ホジキンリンパ腫を有する被験者においてはベルンツキシマブと組み合わせた、多発性骨髄腫を有する被験者においてはダラツムマブと組み合わせた、または多発性骨髄腫を有する被験者においてはエロツズマブと組み合わせたNK細胞)が承認されている癌を有する被験者を治療するために使用できる。
チェックポイントブロック剤は、当分野において公知であり、CTLA−4(例えば、イピリムマブ、トレメリムマブ);PD−1(例えば、ニボルマブ、ペムブロリズマブ、BGB−A317);PD−L1(例えば、アテゾリズマブ、アベルマブおよびデュルバルマブ)に向けられた抗体が含まれる。
本発明について、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を制限するものではない下記の実施例においてさらに説明する。
材料および方法
下記の実施例では、下記の材料および方法を使用した。
試薬 − デキサメタゾン(Dex)、クロロキンおよびMatrigel(製品番号126−2.5)およびヒトグリコシル化IL2は、Sigma−Aldrich Co.製であった。ウマ血清(HS)、DMEM/F12培地、リポフェクタミン2000およびTRIzolは、Life Technologies製であった。ウシ胎児血清(FBS)は、Atlanta Biologicals製であった。RPMI 1640は、LONZA製であった。Smartscribe and Blueprint Onestep RT−PCR Takaraキットは、Clontech Laboratories製であった;Platinum SYBR Green qPCRは、Invitrogen製であり、PfuUltra DNAポリメラーゼは、Stratagene製であった。ヒトTGFβ1は、Antigenix America Inc.製であった。IL2は、MGH−DF/HCC Recombinant Protein Core(Boston,MA)製であった。ヒトIL−4は、Shenandoah Biotechnology Inc.製であった。抗HER2(トラスツズマブ)ヒト化抗体は、BioVision Inc.製であった。
プラスミド − パッケージングプラスミドpVSVは、Clontech Laboratories製であり、pCMV−dR8.2 dvprは、Addgene製であった(プラスミド第8455号)。レンチウイルスベクターCSCW−GFPおよびCSCW−mCherryは、MGH Vector Core(Boston,MA)製であった。
細胞 − HEK293T、NK92、NK92−MI U251、PC−3、HepG2、MDA−MB−231、Panc−1、U251、BT474およびU266細胞は、ATCCからであった。U266−GFP−LucおよびNK92−mCherry−Luc細胞は、CSCW−GFPおよびCSCW−mCherryレンチウイルスベクター各々を使用するレンチウイルス形質導入によって生成した。腫瘍細胞系PC−3、U251、U266、Panc−1、BT474およびMDA−MB−231は、完全RPMI1640培地中で培養した。HEK293TおよびHepG2細胞は、完全DMEM/F12中で培養した。NK92および由来細胞系は、10%の熱不活化FBSと0.2mMのI−イノシトール、0.02mMの葉酸、0.1mMの2−βメルカプトエタノール、2mMのL−グルタミンが補給された10%の熱不活化ウマ血清とを含むRPMI1640中で培養し、100IU/mLのIL2を加える。全細胞系およびアッセイ培養は、37℃および5%のCO2で維持した。
キメラCIRBの構築 − IL2 cDNAは、ヒト脳全RNAから、フォワードプライマー5’−TGCAGGATCCACTCACAGTAACCTCAACTCC−3’(配列番号1)およびリバースプライマー5’−TGCACTCGAGAGTGAAACCATTTTAGAGCC−3’(配列番号2)を使用するRTPCRによって増幅させ、pCDNA4−TO中のBamHI−XhoI内でクローン化した。CIRBキメラを構築するために、本発明者らは、最初にIL2およびその受容体IL2Rαの細胞外ドメインからキメラを構築したが、これはNK92全RNAからRT−PCRによってIL2のC末端(停止コドンの前の12アミノ酸)を架橋し、IL2Rαのアミノ酸187〜194の間の配列ならびにIL2プラスミドの非コーディング3’アミノ酸配列であるcMyc Tagを含有するフォワードオリゴ

を使用して増幅させた。このプライマーは、リバースオリゴ

とともに使用した。増幅断片は、結果としてIL2−IL2Rαキメラを生じさせるIL2野生型を突然変異させるためのオリゴとして使用した。CIRB最終キメラ構築物を構築するために、IL2受容体αキメラを使用してC末端cMycタグ、その後にIL2Rαの細胞外ドメインのみ、次にフォワード5’−TGCAGGATCCACTCACAGTAACCTCAACTCC−3’(配列番号5)およびリバース5’−GGGAAGTGCCATTCACCGCGCAGGAAGTCTCACTCTCAGGA−3’(配列番号6)を使用するIL2RβのN末端断片によってIL2を増幅させた。これは後にIL2RβのN末端を導入する。生成物は、次に同一フォワードプライマーおよびリバース

を使用して再増幅させた。IL2中のXbaI部位は、最初にフォワードプライマー5’−CATCTTCAGTGCCTAGAAGAAGAACTC−3’(配列番号8)およびリバースプライマー5’−GAGTTCTTCTTCTAGGCACTGAAGATG−3’(配列番号9)を使用する突然変異により除去した。IL2Rβは、次に、フォワードプライマー

およびリバースプライマー

を使用して増幅させた。次に断片IL2−cMyc−IL2Rαは開放Xho−XbaIであったが、IL2Rβは、最終キメラCIRBを形成するためのSalI−XbaI断片として加えた。IL2およびCIRBはどちらもpcDNA4−TOからSpeI(鈍端)およびXhoIを使用して、BamHI(鈍端)およびXhoIにより消化されたCSCW−mcherryレンチウイルスベクターに移行させた。全構築物をシーケンシングし、レンチウイルス完全性について検証した。
レンチウイルスの生成および形質導入 − HEK293T細胞は、リポフェクタミン2000を、pVSV、pCMVdr8.2dvrpの2.4μgのDNAおよびレンチウイルス構築物CSCW−GFPまたはCIRBもしくはIL2構築物いずれかを発現するCSCW−mCherryベクターとともに各々1:0.4:1の比率を使用して、25μMのクロロキンとともに用いてトランスフェクトした。トランスフェクションの6時間後、培地を取り替え、細胞を36時間にわたりインキュベートし、その後にレンチウイルス上清を収集し、0.45μmのシリンジフィルターに通して濾過した。ウイルス力価は、HEK293T細胞を発現するmCherryの連続希釈および計数によって決定した。NK92細胞は、2×10個の細胞を含有する2mLのエッペンドルフ試験管中で細胞1個当たりレンチウイルス粒子46個の最適感染多重度(MOI)で45分間にわたり1,800gでのスピノキュレーションによって感染させた。感染した細胞は、次に100IU/mLのIL2が補給された6ウエルプレート内でプレーティングした。2日後、培地を取り替えたが、IL2は含まれていなかった。IL2(NK92IL2)もしくはCIRB(NK92CIRB)を発現するNK92細胞系は、その後は、外因性IL2から永久的に引き離された。
NK92CIRBの増殖をNK92IL2、親NK92およびIL2非依存性NK92−MI細胞系と比較した。60×10個の細胞を3日間にわたり6ウエルプレート内で培養し、その後に3mLの新鮮培地をさらに3日間にわたり旧培地の上部に添加した。生存細胞は、Bio−Rad TC20(商標)自動化細胞計数機を使用してトリパンブルー排除によって計数した。タンパク質の発現は、超音波処理によって得られた全細胞溶解物を対象とするウェスタンブロットによって検出した。
フローサイトメトリー − NK細胞マーカーの発現は、BD Biosciences,San Jose,CAから購入したCD45−APC−CY7、CD25−FITC、CD16−PE、CD3−PECY7、CD56−PAC BLUEおよびCD122−PEに対するマウス抗ヒト抗体を使用して検証した。NKG2D−APCに対する抗体は、BioLegend製、Invitrogen製のDAPIであったが、マウス抗cMyc:sureLight APCはColumbia Biosciences製であった。細胞は、アルゴンイオンレーザー励起(励起のために633nmおよび35mW)を使用するBD5レーザーSORP FACS Vantage SE Divaシステム(BD Biosciences)を用いてMGHフローサイトメトリーコア施設に貯蔵された。無傷細胞は、488nmでの励起および320mWからの前方散乱光および側方散乱光を使用してゲーティングした。データ収集は、CellQuestソフトウエア(BD Biosciences)を使用して10事象/サンプルを分析することによって実施した。FACSデータは、FlowJoソフトウエア(Tree Star,Inc.)を使用して分析した。ヒト一次NK細胞は、Rosettesep(商標)ヒト濃縮キット(StemCell technologies)を製造業者のプロトコールにしたがって使用して健常ドナーの末梢血から抽出した。
NK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞の細胞傷害活性 − 親NK92細胞系(IL2、100IU/mLを用いて24時間にわたり予備刺激した)と比較してNK92IL2およびNK92CIRBの細胞溶解作用を評価するため。(確実な粘着のために選択された)8×10個のU266GFP細胞を96ウエルプレート内で3回ずつプレーティングした。24時間後にNK細胞系を1/8、1/4、1/2、1/1および2/1のエフェクター/標的細胞比(E/T)で加えた。2日間の共培養後のNK細胞は、U266GFP細胞のさらなる殺滅を可能にするために懸濁させた。計4日間の共培養後、U266GFP細胞生存率は、485nmでの励起および515nmでの発光によりSpectraMax(登録商標)M2マイクロプレート蛍光リーダー(Molecular Devices)を使用して評価した。
また別の実験セットでは、1つのパネルの5種の癌細胞系U251GM、PC−3、Panc−1、MDA−MB−231およびHepG2細胞にNK92、NK92IL2およびNK92CIRBが及ぼす抗癌作用を評価した。各癌細胞系について32×10個の細胞を最初に24ウエルプレート内で(IL2、100IU/mLを用いて予備刺激した)NK92、NK92IL2もしくはNK92CIRBを2/1のE/T比の標的癌細胞を添加する前の24時間(図3B)、または各癌細胞系に対して0/1、1/1、2/1および3/1のE/T比でNK92IL2もしくはNK92CIRBを添加する前に5時間のみ(図3C)のいずれかでプレーティングした。共培養した細胞は、次に4日間インキュベートした。この時間の後の癌細胞の細胞生存率は、10%アルコール溶液中の0.1%のクリスタルバイオレットを用いて決定し、その後に70%のエタノールを用いた抽出および595nmでの吸光度を読み取った。
Her2陽性乳癌細胞系BT474に対するNK92IL2およびNK92CIRBのADCC
標的乳癌BT474(細胞8×10個)は、96ウエルプレート内でプレーティングした。24時間後、細胞は、1μg/mLのトラスツズマブとともに室温で20分間インキュベートし、その後に2:1のE/T比でエフェクター細胞を添加した。3日間のインキュベーション後、癌細胞の生存率は、上記で説明したクリスタルバイオレット/アルコール抽出アッセイを使用して決定した。
免疫抑制剤への事前曝露がNK細胞の細胞傷害性および生存率に及ぼす影響 − NK92、NK92IL2およびNK92CIRB(細胞64×10個)をプレーティングし、24時間にわたりTGFβ1(20ng/mL)、Il−4(20ng/mL)もしくはDex(0.5μM)へ曝露させた。この時間中に、親NK92細胞を20IU/mLのIL2とともにインキュベートした。癌細胞U251GM、PC−3、Panc−1、MDA−MB−231およびHepG2細胞(細胞32×10個)を次に2:1のE/T比でNK細胞に添加した。共培養した細胞を次に4日間インキュベートした。この期間後の癌細胞の細胞生存率は、クリスタルバイオレット/アルコール抽出アッセイを使用して決定した。
免疫抑制剤TGFβ1、IL−4およびDexがNK92IL2およびNK92CIRB(細胞30×10個)の増殖に及ぼす影響を決定するために、12ウエルプレート内で3例ずつプレーティングし、TGFβ1(10ng/mL)、IL−4(10ng/mL)もしくはDex(1μM)下で3日間増殖させ、次に計6日間にわたり同一条件下でさらに3日間の増殖期間毎に取り替えた。その期間後、細胞生存率をトリパンブルーによって決定した。
腫瘍増殖遅延実験 − 5週齢(24〜25g)の雄性NOD.Cg−Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ免疫欠損マウスをJackson Laboratoryから購入し、比較医学のためにMGHセンターに収容した。これらの動物にはB細胞およびT細胞ならびにNK細胞が欠如しているので、したがって改変NK細胞の治療有効性を評価するための好適なプラットフォームを提供する。U251細胞もしくはPC−3細胞は、20%のMatrigelを含有する無血清RPMI中に懸濁させ、0.5インチの29ゲージニードルおよび1mLのインスリンシリンジを使用して0.5mLの用量で、PC−3については細胞4×10個またはU251については細胞3×10個として皮下注射した。腫瘍面積(長さ×幅)はバーニヤ付きカリパス(Manostat Corp.,Switzerland)を使用して週2回測定し、腫瘍容積は:容積=π/6(長さ×幅)3/2に基づいて計算した。NK92CIRBもしくはNK92IL2を用いた処置は、平均腫瘍容積がPC−3については約200mmまたはU251については約160mmに達した時点に開始した。PC−3腫瘍を有する動物については、新しく調製したNK細胞を500cGyで照射したPBS中に懸濁させ、尾静脈を介して4週間毎に注射した(マウス1匹当たり200μL中に細胞15×10個)。U251細胞を有する動物のためには、NK92CIRBもしくはNK92IL2は照射されなかった。
末梢血中のNK92CIRBおよびNK92IL2の検出 − U251MG腫瘍細胞をNod/scidマウスにおいて皮下増殖させた。腫瘍サイズが約160mmに達した時点に非照射NK92IL2およびNK92CIRB細胞(マウス1匹当たり200μL中細胞10個)は、尾静脈を介して注射した。非照射NK細胞(細胞5×10個)の第2回注射は、4日後に実施した。17日後、動物を殺滅し、各群3匹の動物から心血液を採取した。ヘパリン加血液を処理し、ヒト特異的抗CD45および内部リボソーム刺入部位を介してIL2もしくはCIRBとともに排他的に共発現させられているmCherry蛍光タンパク質を使用してフローサイトメトリーによって分析した。
照射NK92CIRBおよびNK92IL2細胞の生存率 − 10Gy(0.83Gyで12分間)での照射後、次にNK92CIRBおよびNK92IL2を培養し、それらの生存率を3日間にわたり24時間毎にトリパンブルーを使用して決定した。
NK92、NK92IL2およびNK92CIRB内の細胞傷害性エフェクターの発現プロファイル − 天然細胞傷害性受容体であるNKP30、NKP44、NKP46、細胞溶解性酵素パーフォリン−1およびグランザイム−BならびにサイトカインTNFαおよびIFN−γの発現プロファイルは、表1に列挙したプライマーを使用するqRT−PCRによって定量した。結果は、比較C(ΔΔC)法を使用して分析し、各サンプルのGAPDH RNA含量に対して正規化した後にNK92親細胞系に比較したRNA倍率として表示した。
統計的分析 − 統計的有意差は、両側スチューデント検定、一元配置ANOVA、一対テューキー多重比較検定によって決定した。全検定は、未処置サンプルとの比較または検定で指示されたような比較を含んでいた。統計的有意差は、P<0.05、**P<0.01、***P<0.001、****P<0.001によって表示した。分析は、Prismソフトウエアバージョン6(GraphPad Software)を使用して実施した。
実施例1.CIRBキメラの設計および構築
IL2およびその受容体複合体の四次結晶構造(20)は、IL2のC末端およびIL2RβのN末端残基が41Åによって分離されることを示している。IL2とIL2RβのN末端との間のリンカーのために、本発明者らは、IL2Rαの細胞外ドメイン(EMETSQFPGEEKPQASPEGRPESETSC(配列番号28))を選択する。cMycタグ(EQKLISEEDL(配列番号29))は、IL2とリンカーとの間に添加した。完全成熟受容体IL2Rβタンパク質コーディング配列(シグナルペプチドを含まない)は、完全キメラCIRBを産生するためにリンカーの後に置いた(図1)。CIRBおよびIL2のどちらもmCherryを共発現するレンチウイルスベクター内でクローニングした。リンカーフォールドは、コンピューターを使用してヘリックス優勢構造であると予測された(図5A〜D)。リンカー柔軟性は、Karplus and Shultz法のコンピューターを使用する方法(47)を用いて評価し、全ペプチド結合で平均より優れた柔軟性(0〜2のスケール上で1以上)が示された。
結果として生じた配列は、以下に示した。
IL2−IL2Rβのヌクレオチド配列:
IL2−IL2Rβのタンパク質配列
実施例2.キメラCIRBの細胞表面発現
46の同一MOIを備えるレンチウイルス媒介性安定性発現後、NK92IL2およびNK92CIRB細胞系は、IL2非依存性を獲得し、無限に増殖する。どちらの細胞系も6日間の期間中に類似の、およびまた別のIL2非依存性細胞系であるNK92−MIより高速の増殖を示し(図6A〜B)、親NK92細胞系およびNK92−MIと比較して、培養中での複数回の凍結およびプレーティングサイクルを受けた後に強固な生存率を示した。抗cMycモノクローナル抗体を使用して、本発明者らは、次に一過性でトレンスフェクトしたHEK293細胞(図2A)および安定性NK92CIRB細胞(図2B)の細胞表面でのCIRBの発現を試験した。本発明者らは、NK92CIRB細胞内ではcMycの表面発現の明確な証拠を見いだしたが、NK92IL2細胞内では見いだせなかった。CIRB発現は、さらに天然IL2Rβを認識する抗CD122モノクローナル抗体を使用してさらに確証され、ならびにキメラは、内因性CD122が、IL2RβおよびCIRBの両方を発現するNK92CIRB細胞系内より低いレベルであるが、NK92IL2細胞内で予想通りに存在することを示している。全長キメラCIRBの発現は、モノクローナル抗ヒトIL2を使用してウエスタンブロットによってさらに検出された。図2Dは、80kDaの予想サイズより高く、おそらくは翻訳後グリコシル化に起因すると思われる95kDaの全長サイズを示している。
実施例3.親NK−92細胞系および改変細胞系の細胞傷害性
本発明者らは、付着性の多発性骨髄腫細胞系U266GFPに対するNK92、NK92IL2およびNK92CIRB細胞の細胞傷害性を比較した。図3Aは、親NK92細胞系は、100IU/mLのIL2を用いて予備刺激されたにもかかわらず、NK92IL2もしくはNK92CIRBよりもはるかに低細胞傷害性であったことを示す。注目すべきことに、IL2は、4日間の共培養中に存在しなかった。NK92IL2およびNK92CIRB細胞は、U266GFPに向けての同等の細胞傷害性を示したが、これはin vitroでの匹敵するレベルの活性化を示唆していた。
本発明者らは、1つのパネルの5種のヒト癌細胞系内でのNK92IL2およびNK92CIRB細胞の抗癌活性をさらに比較した。1つの実験では(図3B)、細胞を24時間プレーティングし、その後にNK細胞系を添加した。NK92IL2およびNK92CIRB細胞の細胞傷害性は、NK92CIRBの方がわずかに有意であるが一般には同等であった。NK92細胞は、他の2種のNK細胞系に比較して劣っていた。他の実験では、癌細胞は5時間のみプレーティングし、その後にNK細胞を添加すると(図3C)、NK細胞系の細胞傷害性は、プレーティングの24時間後よりはるかに顕著になった。これらの条件下では、全NK細胞系の細胞傷害性は24時間にわたりプレーティングされた細胞中より大きく、NK92CIRBは大多数のE/T比でNK92IL2細胞より大きい細胞傷害性を示した。この差は、最も耐性の癌細胞系U251GMおよびPanc−1を用いるとより明白であった。
実施例4.TGFβ1、IL4およびデキサメタゾン免疫抑制に対するNK92CIRBの耐性
トランスフォーミング成長因子TGFβ1は、TME内で過剰発現した免疫抑制剤であり、NK細胞内の数種の活性化シグナルを脱安定化させることによってNK細胞機能を阻害することが公知である(34)。グルココルチコイドデキサメタゾンは、CD4+T細胞からのIL2産生を抑制することによってリンパ球の機能を部分的に弱める(35)。IL−4は、NK細胞の増殖を阻害すると報告された(48)。本発明者らは、TGFβ1(10ng/mL)、IL4(10ng/mL)もしくはdex(1μM)の存在下で6日間にわたり細胞を培養することによってNK92IL2およびNK92CIRB細胞療法におけるこれらの免疫抑制剤の作用を試験した。図4Aは、NK92IL2細胞がdexへの曝露に耐えられなかったが、それらの増殖がTGFβ1によって強力に、およびある程度はIL4によって阻害されたことを示している。対照的に、NK92CIRB細胞の増殖はTGFβ1もしくはIL4による有意な影響を受けなかったが、dexによっては軽度にのみ阻害された(図4B)。
NK細胞の細胞傷害性にTGFβ1およびdexの前処置が及ぼす作用は、次に2:1のE/T比で5種の癌細胞系のパネルを使用して評価した(図4C)。NK細胞は、癌細胞が既にプレーティングされたNK92細胞に添加されたが、既に付着していなかった場合はより脆弱性であるので、これらの実験条件ではより多くの殺滅に影響を及ぼした。さらに、親NK92細胞を培地(20IU/mL)中でIL2とともにプレーティングしたので、このため他の実験におけるより活性である。MDA−MB−231、PC−3およびHepG2に対するNK92CIRBの細胞傷害性は影響を受けなかった。Dexは、全癌細胞系に対するNK92IL2細胞の細胞傷害性を重度に減少させた。同様に、TGFβ1は、MDA−MB−231およびHepG2を除いて大多数の癌細胞系に対するNK92IL2の細胞傷害性を有意に減少させた。驚くべきことに、NK92細胞はさらに、MDA−MB−231およびHepG2におけるdex阻害に対する耐性も示した。NK92CIRB細胞の全免疫抑制は、NK92およびNK92IL2細胞系内におけるより弱く、さらに標的癌細胞系にも依存していた。
実施例5.CD16はキメラCIRBの内因性発現によって実質的に誘導される
NK92細胞の最初の特性解析(43)によると、NK92細胞は、CD56、CD3、CD16、CD25、CD45およびNKg2Dである(図5A)。これと比較して、NK92IL2細胞、NK92CIRB細胞および新しく単離したヒトNK(hNK)細胞は、様々なパターンのマーカー発現を提示する。NK92とは異なり、細胞系NK92IL2、NK92CIRBおよびhNK細胞は、全部がCD16であり、発現レベルはhNK>NK92CIRB>NK92IL2であった(図5B)。本発明者らは、IL2非依存性NK92−MIについて試験し、以前の報告書にしたがうと(38)、CD16の発現を全く見いださなかった(図10A)。本発明者らは、グリコシル化もしくは非グリコシル化IL2を用いて処置されたNK92細胞内でのCD16発現を全く見いださなかった(図10B)。ヒトNK(hNK)細胞は、全NK92細胞系よりもはるかに高レベルのCD16およびNKG2Dを発現し、実質的にCD25陰性であるが(図5B)、NK92CIRB細胞は両方のIL2刺激NK92もしくはNK92IL2より低量のCD25を発現した。NK92細胞系中、CD25およびCD16に対するNK92CIRB発現はhNKと最も類似であった。
実施例6.HER2陽性乳癌細胞系BT474に対するNK92IL2およびNK92CIRBのADCC
本発明者らは、次にHER2陽性乳癌細胞系BT474に対してトラスツズマブを使用してCD16発現がADCCに及ぼす影響を試験した。図5Cは、トラスツズマブの非存在下において2:1のE/T比を使用した場合に、BT474細胞がNK細胞の直接細胞傷害性による影響を受けなかったことを示している。しかし、1μg/mLのトラスツズマブの存在下では、NK92CIRBおよびNK92IL2はどちらもそれぞれ約60%および50%の実質的な細胞傷害性を与えた。1μg/mLでのトラスツズマブ単独は、BT474の生存率に有意には影響を及ぼさなかった。同様に、親NK92は、トラスツズマブの存在下でBT474に対する有意な細胞傷害性を全く誘発しなかった。
実施例7.NK92、NK92IL2およびNK92CIRB内の細胞傷害性エフェクターの発現プロファイル
NK92CIRB細胞のqPCR分析は、IL2を用いて48時間にわたり刺激されたNK92IL2および親NK92と比較して、天然細胞傷害性受容体(NCR)であるNKP30(1.7倍)、NKP44(9倍)およびNKP46(1.4倍)の劇的な増加を明らかにした。NK92IL2内では、NKP44発現もまた増加した(3.3倍)。パーフォリン−1の発現は全細胞系内で類似であったが、NK92IL2内ではグランザイム−B発現が低下してTNF−αは増加し、NK92CIRB内ではどちらも辛うじて低下したが、IFNγは増加した。
実施例8.循環中NK92IL2およびNK92CIRB細胞のin vivo検出
NK92IL2およびNK92CIRBのin vivoの生存率および全身性循環を腫瘍担持動物の状況において評価した。U251MG腫瘍細胞は、Nod/scidマウスにおいて皮下増殖させた。腫瘍サイズが平均160mmに達した時点に、動物には4日間以内に尾静脈を介して2回の非照射NK92IL2およびNK92CIRB細胞の注射を受けさせた。図6Aは、NK92CIRB生存細胞の初回注射から24時間以内に、迅速な46%の腫瘍容積後退が観察されたが、NK92IL2細胞は35%減少を誘発したことを示す。これとは対照的に、腫瘍は未処置動物では増殖し続け、消退する前にはほぼ200mmの最大限度サイズに達した。このサイズ依存性の限定された増殖は、VEGF発現によって改善することのできる、これらの腫瘍の不良な血管形成に起因することが以前に証明された(49)。NK92CIRB処置群についての腫瘍消退は第2回注射後に持続したが、他方NK92IL2処置動物における腫瘍は増殖を再開し、第18日まで応答しなかった。3週間後、未処置およびNK92IL2群は、類似の腫瘍サイズを示した。これと比較して、NK92CIRB処置群は、86%の有意な腫瘍容積減少を提示した。NK細胞注射の17日後、血液(0.5mL)を3群のマウスから採取し、mCherryおよびヒトCD45の両方を発現する循環細胞に対してサイトメトリーにより分析した。図6Bは、循環中NK細胞がNK92CIRB処置群においてのみ検出できることを示している。この結果は、CIRB発現が腫瘍担持動物において存続する能力をNK細胞に授けるが、IL2分泌は授けないことを示唆している。
実施例9.照射されたNK92IL2およびNK92CIRB細胞の生存率
NK92細胞系は、アグレッシブ非ホジキンリンパ腫患者から単離した(43)。このため、FDAは、増殖を防止するための注入前の5〜10GyのNK92細胞照射を要求している。これらの条件下で、照射されたNK92細胞の生存率は、2日間以内に劇的に低下する。NK92IL2およびNK92CIRBは、10Gy(0.83gy、12分間)で照射し、その後、24時間毎にトリパンブルーを使用してそれらの生存率を決定するために完全NK92培地中でプレーティングした。図7Aは、照射24時間後、NK92CIRB細胞の57%およびNK92IL2細胞の45%が生存することを示している。NK92CIRBの生存率の利点は、第1日および第2日で統計的有意であった(P<0.05)。
実施例10.照射されたNK92IL2およびNK92CIRB細胞の抗腫瘍有効性
前立腺癌細胞系PC−3(50)は、アンドロゲン受容体およびPSA陰性であり、Nod/Scidマウスにおいて増殖させると極めてアグレッシブな腫瘍を形成する。腫瘍容積が約200mmに達した時点に(第28日)、照射されたNK細胞(500cGy)を尾静脈を介して4週間毎の注射として投与した。図7Bは、NK92CIRB処置群におけるPC−3腫瘍の増殖が第1回注射後に緩徐化されたことを示している。最終NK92CIRB細胞の注射後、未処置群と比較して、約17日間の有意な腫瘍増殖遅延が第1回〜第4回NK92CIRB細胞の注射期間中に記録された(**P<0.01)。これとは対照的に、NK92IL2処置群の腫瘍は未処置腫瘍群と比較して7日間の腫瘍遅延しか生成しなかった(P<0.05)。
実施例11.CIRB21キメラの設計、構築および試験
インターロイキンIL4、IL7、IL9、IL15およびIL21は、IL2と同一ファミリーに属し、同一の共通IL2Rgを使用する。それらは、それらの固有のα受容体に加えてIL2Rβを使用するIL2およびIL15を除いて、全部がそれらの固有のプライベート受容体を有する(図11)。本発明者らは、PC−3細胞に対して、キメラNK92CIRBを発現するNK92細胞の細胞傷害性に添加されたサイトカイン(IL2、IL4、IL7およびIL21)が及ぼす影響について試験した。本発明者らは、細胞傷害性を劇的に増加させることができたのがIL21だけであることを見いだした(図12は、IL21およびIL2の影響だけを示している)。これに鼓舞されて、本発明者らは、IL2およびIL21が同一IL2Rgを使用する場合、1つのキメラサイトカイン受容体において両方のシグナル伝達を結び付けることが可能であるかどうかを調査した。それを解決するために、IL21Rの全細胞質ドメインをクローニングし、次にキメラCIRB内のIL2RβのC末端に頭−尾結合で加えた。これは新規なIL2−IL2Rβ−IL21Rキメラ(図13に例証した、いわゆるCIRB21)を生じさせ、これを次にNK92細胞内に導入するとNK92CIRB21が産生した。
IL2−IL2Rβ−IL21R(CIRB21)のヌクレオチド配列

IL2−IL2Rβ−IL21R(CIRB21)のタンパク質配列
図14は、新規なハイブリッド受容体が、PC−3癌細胞に対して原キメラCIRBより5倍優れている実質的な細胞傷害性を付与し、さらにCD16を生成することを示している。それらはさらに緩徐な増殖を有していたが、これは培地への外因性IL2の添加によって強化することができた。
IL2は、主としてSTAT5を活性化することが証明されているが(51)、IL21は優先的にSTAT3(52,53)およびSTAT1(54)を活性化する。この活性化がインターフェロンγ(IFN−g)産生をもたらすことは証明されており(55)、これは本発明者らが見た癌細胞殺滅における劇的な強化を説明できよう(図14)。qPCRによるRNA発現解析は、CIRBと比較してハイブリッド受容体CIRB21によって駆動された顕著な程度の活性化を解明した。図15は、IFN−g、グランザイム−Bおよびパーフォリン−1が、CIRBおよびNK92内のレベルを超えて、CIRB21においてはそれぞれ5倍、6倍および3倍増加させられたことを示している。これらのデータは、ハイブリッド受容体を通したIL2シグナル伝達のこの新規なプラットフォームが優れたNK細胞活性化についての治療上の展望を有することを確証している。
しかし、IL−21シグナル伝達はさらに、JAK−STAT経路をダウンレギュレートしてIL2によるシグナル伝達を阻害する(57,58)、サイトカインシグナル伝達1(SOCS1)およびSOCS3タンパク質の抑制剤を含む多数の他の遺伝子転写も誘発する((56)において論評されている)。この阻害は、キメラCIRB21を発現するNK92のより緩徐な増殖より遅れるであろう。
最初は、キメラCIRB21においては、IL21Rによって媒介されたSTAT3の活性化は、結果としてより緩徐なNK92CIRB21細胞増殖を生じさせる、IL2Rβによって媒介されたSTAT5の活性化と矛盾する可能性があるとの仮説が立てられた。STAT3は、IL21Rシグナル伝達の主要な副生成物であり、その転写活性は、本発明者らの細胞系においてIL2によって媒介されたJAK−STATシグナル伝達のダウンレギュレーションよりも遅れるであろう。特にSTAT3の強力および選択的阻害剤である5,15−ジフェニルポルフィリン(5,15−DPP)は、ナノモル範囲内で作用し、STAT3核転座を防止する。しかし、本発明者らが特異的5,15−DPPを使用してSTAT3の二量体化を阻害した場合に、本発明者らは、NK92CIRB21細胞増殖を改良しなかった。この結果は、STAT3ホモ二量体ならびにSTAT1およびSTAT3の可能性のあるヘテロ二量体化の非存在もしくはSTAT1ホモ二量体の優勢のいずれかを示唆している。STAT1およびSTAT3は、通常は対立する生物学的作用を有する。STAT3は癌遺伝子であるが(59,60)、STAT1は腫瘍抑制因子として作用する(61,62)。STAT1リン酸化は、NK92CIRB21によって高度に生成されるIFNgによって媒介され得る(63)。このため、NK92CIRB21細胞のより緩徐な増殖は、STAT1腫瘍抑制因子活性によって誘発されることがあり得る。
それらの現在の劇的な細胞傷害性に影響を及ぼすことなく、NK92CIRB21のより迅速な増殖を回復させるためには、3種の方法が使用される。第1に、CIRB21の現在の立体配置は、典型的な構築物中のIL2RβおよびIL21Rの2つの細胞質ドメイン間のスペーサーの欠如に起因してIL2Rβにとっては立体的に不都合であると考えられる。このため、CIRB21キメラは、IL2RβとIL21Rとの間に柔軟性リンカー、例えば、(GGGS)リンカーを付加するために改変されている。これは、重複伸長法を用いて高忠実度PCRを使用して実施される。リンカーの及ぼす影響は、NK92細胞内で結果として生じたキメラの安定性発現によって試験される。第2に、リンカーの添加がNK92細胞増殖を回復しない場合は、AK−STAT経路をダウンレギュレートし、IL2によるシグナル伝達を阻害する(57,58)Socs1モチーフは、受容体IL2Rβから除去される(図16)。これは、センスプライマー5’−GCAGCAACCACTCGCTGACCGCCTGCCAGGTGTACTTTAC−3’(配列番号34)およびリバースプライマー5’−GTAAAGTACACCTGGCAGGCGGTCAGCGAGTGG TTGCTGC−3’(配列番号35)を使用して部位突然変異高忠実度PCRによって達成される。本発明者らは、さらにIL21R細胞質ドメインのBox−2領域を欠失させることによってIL21Rのシグナル変換を弱める(図17)。Box−1およびより少ない程度のBox−2は、どちらもIL21のシグナル変換に関係している((64))。これとは別に、本発明者らは、IL2シグナル伝達の全強度にわずかにしか寄与しないこと(53)が証明されたチロシンY317とY399との間に含まれる領域と一緒にBox−2もさらに除去する。第3に、これらの遺伝子改変がNK92の細胞増殖を回復させない場合、IL2RβおよびIL21Rの細胞質ドメインのDNAシャッフリングは、次にNK細胞のより迅速な増殖を可能にする新規なキメラを産生することができる。
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その他の実施形態
本発明をその詳細な説明と結び付けて記載してきたが、上記の説明は例示することを目的としており、添付の請求項の範囲によって規定される本発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、ヒトの細胞および配列はヒト被験者を治療する際に使用するために本明細書に例示したが、例えば他の種由来の配列およびNK細胞もまた使用できる。他の態様、利点および修飾は、以下の請求項の範囲内に含まれる。

Claims (26)

  1. 介在性リンカーとともに、インターロイキン2受容体β(IL2Rβ)のN末端に融合したインターロイキン2(IL2)を含む融合タンパク質。
  2. 前記IL2は配列番号34を含む、および/または前記IL2Rβは、配列番号35のアミノ酸27〜551を含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  3. IL2とIL2Rβの前記N末端との間の前記介在性リンカーは、IL2Rαの細胞外ドメインを含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  4. IL2Rαの前記細胞質ドメインは、配列番号28を含む、請求項3に記載の融合タンパク質。
  5. 任意選択的にそれらの間の介在性リンカーとともに、IL2Rβの前記C末端でIL21Rの細胞質ドメインをさらに含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  6. IL21Rの前記細胞質ドメインは、配列番号36のアミノ酸254〜538を含む、請求項5に記載の融合タンパク質。
  7. 任意選択的にそれらの間の介在性リンカーとともに、前記IL2Rβ部分の前記C末端でCD28の活性化ドメインをさらに含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  8. CD28の前記活性化ドメインは、配列番号38のアミノ酸180〜220を含む、請求項7に記載の融合タンパク質。
  9. 請求項1〜8に記載の前記融合タンパク質をコードする核酸。
  10. 請求項1〜8の融合タンパク質を発現させるための1つ以上の調節領域を含む、請求項9に記載の核酸を含む発現ベクター。
  11. 好ましくは前記NK細胞は、さらにCD16ならびに任意選択的にNKP44、NKP46およびNKP30を発現する、請求項1〜8に記載の融合タンパク質を発現する単離ナチュラルキラー(NK)細胞。
  12. 被験者、好ましくは癌を有するヒト被験者を治療する方法であって、それを必要とする被験者に請求項1〜8に記載の融合タンパク質を発現する治療有効量のナチュラルキラー(NK)細胞を投与する工程を含む方法。
  13. 前記被験者は、固形腫瘍を有する、請求項12に記載の方法。
  14. 1種以上の抗腫瘍モノクローナル抗体もしくはチェックポイント阻害剤を投与する工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。
  15. 前記NK細胞は、静脈内投与される、請求項12に記載の方法。
  16. 前記NK細胞は、投与される前に500〜1000cGyのγ線照射を受ける、請求項12に記載の方法。
  17. GVHDもしくは自己免疫疾患を有する被験者を治療する方法であって、それを必要とする被験者に請求項7または8に記載の融合タンパク質を発現する治療有効量の制御性T細胞(T−reg)を投与する工程を含む方法。
  18. 前記T−reg細胞は、静脈内投与される、請求項17に記載の方法。
  19. 前記NK細胞は、投与される前に500〜1000cGyのγ線照射を受ける、請求項17に記載の方法。
  20. 被験者、好ましくは癌を有するヒト被験者を治療する際に使用するための、請求項1〜8に記載の融合タンパク質を発現するナチュラルキラー(NK)細胞。
  21. 前記被験者は、固形腫瘍を有する、請求項20に記載の使用のためのNK細胞。
  22. 1種以上の抗腫瘍モノクローナル抗体もしくはチェックポイント阻害剤を投与する工程を含む方法において使用するための、請求項20に記載の使用のためのNK細胞。
  23. 前記NK細胞は、静脈内投与するために処方される、請求項20に記載の使用のためのNK細胞。
  24. 前記NK細胞は、投与される前に500〜1000cGyのγ線照射を受ける、請求項20に記載の使用のためのNK細胞。
  25. GVHDもしくは自己免疫疾患を有する被験者を治療する際に使用するための、請求項7または8の融合タンパク質を発現する制御性T細胞(T−reg)。
  26. 前記T−reg細胞は、静脈内投与するために処方される、請求項25に記載の使用のためのT−reg細胞。
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