JP2019532103A - ペプチドライブラリーおよび使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
コンビナトリアルペプチドライブラリー(CPL)を、対象とするT細胞受容体(TCR)と相互作用することが知られているMHCクラスI分子に提供する工程であって、CPLが、複数のペプチドセットであって、各セットがペプチドの異なるアミノ酸位置(「インデックス位置」)を調べる複数のペプチドセットと、複数の別個のペプチド混合物とを含み、ここで、各混合物が、インデックス位置において定義されたD−アミノ酸(すなわち、a、c、d、e、i、f、g、h、k、l、m、n、p、q、r、s、t、v、w、y、またはそれらの修飾形態)を有し、一つ置きの位置が、ランダムD−アミノ酸であり、セットの数が、ペプチド中に存在する位置の数に等しい、工程と;
各MHCおよびペプチド混合物を、標的抗原に結合することが知られているTCRと接触させて、ペプチドの各インデックス位置において認識されるD−アミノ酸を決定する工程と;
各インデックス位置において認識されるD−アミノ酸を選択することによって、アミノ酸配列を生成して、それによって、標的抗原に対する免疫応答を引き起こすかまたは促進するTCRアゴニストを同定する工程と
を含む方法を提供する。
X1 X2 p X3 X4 n n p p (I)
(式中:
X1は、gまたはrから選択され;
X2は、pまたはfから選択され;
X3は、pまたはqから選択され;
X4は、wまたはgから選択される)
によって表されるD−アミノ酸配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる免疫原性ペプチドを提供する。
X1 X2 p X3 X4 n n p p (I)
(式中:
X1は、gまたはrから選択され;
X2は、pまたはfから選択され;
X3は、pまたはqから選択され;
X4は、wまたはgから選択される)
によって表されるアミノ酸配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になるD−アミノ酸ペプチドを含む。
X1 X2 p X3 X4 n n p p (I)
(式中:
X1は、gまたはrから選択され;
X2は、pまたはfから選択され;
X3は、pまたはqから選択され;
X4は、wまたはgから選択される)
によって表されるアミノ酸配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる方法を提供する。
特に定義されない限り、本明細書において使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様または同等の任意の方法および材料が、本発明の実施または試験に使用され得るが、好ましい材料および材料が記載されている。本発明の趣旨では、以下の用語が、以下に定義される。
以下の略語が、本出願全体を通して使用される。
nt=ヌクレオチド(nucleotide)
nts=ヌクレオチド(nucleotides)
aa=アミノ酸
kb=キロベースまたはキロベース対
kDa=キロダルトン
d=日
h=時間
s=秒
APC=抗原提示細胞
CPL=コンビナトリアルペプチドライブラリー
MHC=主要組織適合遺伝子複合体
TCR=T細胞受容体
本発明は、新規なD−アミノ酸ペプチドが、機能的T細胞応答を生じる天然L−アミノ酸ペプチドと同程度に有効であるが、配列類似性を(あったとしても)ほとんど示さないという実証に部分的に基づくものである。本発明者らは、合理的なスクリーニング方法を採用せずに、D−アミノ酸ペプチドが、単に予測によって同定することができないことを認識した。したがって、本発明は、機能的および抗原特異的T細胞応答を生じ得る新規なペプチドを同定するのに使用され得るD−アミノ酸ペプチドライブラリーを作成しようとするものである。新たに同定されたD−アミノ酸ペプチドT細胞アゴニストは、促進された免疫応答が有益であるいくつもの疾患を処置するのに有用であろうと考えられる。
T細胞クローンによって認識されるD−アミノ酸ペプチドの長さを定義することは、適切なCPLを設計および/または選択する際の典型的な出発点である。例えば、CPLが、T細胞クローンALF3によって認識されるD−アミノ酸ペプチドを同定するように構築されている場合、九量体である天然エピトープ(すなわち、マトリックスM1タンパク質からのGILGFVFTL58〜66ペプチド、配列番号1)の長さを考慮するであろう。したがって、この例示的な例において、九量体ペプチドCPLが選択されるであろう。ペプチド混合物からの測定可能な細胞傷害性活性は、単一の定義された一定のD−アミノ酸が、標的抗原特異的TCRによって認識され、それによって、所望のT細胞応答を誘発することを示す。
4.1 スクリーニング方法へのCPLの組み込み
T細胞アゴニスト活性を示すD−アミノ酸ペプチドを同定するために、CPLは、スクリーニング方法に組み込まれ得る。したがって、特定の実施形態において、本発明は、標的抗原に対する免疫応答を引き起こすことが可能なT細胞ペプチドアゴニストを同定するための方法であって、
上記および本明細書の他の箇所に記載されるCPLを、対象とするT細胞受容体(TCR)と相互作用することが知られているMHCクラスI分子に提供する工程であって、CPLが、複数のペプチドセットであって、各セットがペプチドの異なるアミノ酸位置(「インデックス位置」)を調べる複数のペプチドセットと、複数の別個のペプチド混合物とを含み、ここで、各混合物が、インデックス位置において単一の定義されたD−アミノ酸(すなわち、a、c、d、e、i、f、g、h、k、l、m、n、p、q、r、s、t、v、w、y、またはそれらの修飾形態)を有し、一つ置きの位置が、ランダムD−アミノ酸であり、セットの数が、ペプチド中に存在する位置の数に等しい、工程と;
各MHCおよびペプチド混合物を、標的抗原に結合することが知られているTCRと接触させて、ペプチドの各インデックス位置において認識されるD−アミノ酸を決定する工程と;
各インデックス位置において認識されるD−アミノ酸を選択することによって、アミノ酸配列を生成して、それによって、標的抗原に対する免疫応答を引き起こすかまたは促進するTCRアゴニストを同定する工程と
を含む方法を含む。
APCまたはそれらの前駆体は、当業者に公知の方法によって単離され得る。このような細胞の源は、D−アミノ酸ペプチドが有することが予想される機能の性質に応じて必要とされるAPCに応じて異なる。例えば、同定されたペプチドの予想される機能は、インフルエンザからのマトリックスIタンパク質に対する免疫応答を引き起こし得る。これに関して、APCは、樹状細胞、マクロファージ、単球および骨髄細胞系列の他の細胞から選択され得る。
単球は、組織培地(例えば、RPMI)および血清(例えば、ヒトまたはウシ胎仔血清)の存在下で、または無血清培地中で、1〜2時間にわたって、プラスチックへの接着によって精製され得る(Anton et al.,1998,Scand J Immunol.47,116−121;Araki et al.,2001,Br J Haematol.114,681−689;Mackensen et al.,2000,Int J Cancer 86,385−392;Nestle et al.,1998,Nat Med.4,328−332;Romani et al.,1996,J Immunol Meth.196,137−151;Thurner et al.,1999,J Immunol Methods 223,1−15)。単球はまた、末梢血から浄化され得る(Garderet et al.,2001,J Hematother Stem Cell Res.10,553−567)。単球はまた、免疫磁性選択、フローサイトメトリーソーティングまたはパンニングを含む免疫親和性技術(Araki et al.,2001、上記;Battye and Shortman,1991,Curr.Opin.Immunol.3,238−241)によって、抗CD14抗体を用いて精製されて、CD14hi細胞が得られる。循環血液中の単球の数(したがって収量)は、GM−CSFを含む様々なサイトカインの生体内での使用によって高められ得る(Groopman et al.,1987,N Engl J Med.317,593−598;Hill et al.,1995,J Leukoc Biol.58,634−642)。単球は、GM−CSFおよびIL−4の存在下で、持続したインキュベーションによって、樹状細胞へと分化され得る(Romani et al.,1994,J Exp Med.180,83−93;Romani et al.,1996,上記)。約200〜約2000U/mL、より好ましくは、約500〜約1000U/mL、さらにより好ましくは、約800U/mL(GM−CSF)〜1000U/mL(IL−4)のそれぞれの濃度のGM−CSFおよびIL−4の組合せは、有意量の未熟樹状細胞、すなわち、抗原捕捉貪食樹状細胞を産生する。抗原捕捉貪食樹状細胞への単球の分化を促進する他のサイトカインとしては、例えば、IL−13が挙げられる。
樹状細胞はまた、GM−CSF、TNFα±幹細胞因子(SCF、c−kitL)、またはGM−CSF、IL−4±flt3Lの存在下で、CD34+骨髄由来前駆体から生成され得る(Bai et al.,2002,Int J Oncol.20,247−53;Chen et al.,2001,Clin Immunol.98,280−292;Loudovaris et al.,2001,J Hematother Stem Cell Res.10,569−578)。CD34+細胞は、骨髄穿刺液または血液に由来することができ、例えば、免疫磁性選択またはイムノカラム(immunocolumn)を用いて、単球について濃縮することができる(Davis et al.,1994,J Immunol Meth.175,247−257)。血液中のCD34+細胞の割合は、(最も一般的な)G−CSF、さらにはflt3Lおよびプロゲニポエチン(progenipoietin)を含む様々なサイトカインの生体内での使用によって高められ得る(Fleming et al.,2001,Exp Hematol.29,943−951;Pulendran et al.,2000,J Immunol.165,566−572;Robinson et al.,2000,J Hematother Stem Cell Res.9,711−720)。
樹状細胞は、GM−CSFおよびIL−4/TNFの存在下で、CD34+幹細胞と同様の方法で、単分化能初期骨髄性前駆細胞から生成され得る。このような骨髄性前駆体は、炎症時に、関節リウマチ滑膜液を含む多くの組織に浸潤する(Santiago−Schwarz et al.,2001,J Immunol.167,1758−1768)。循環血液中の樹状細胞前駆体および単球を含む全身の骨髄細胞の増殖が、flt−3リガンド、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)またはプロゲニポエチン(pro−GP)を含むいくつかのサイトカインで達成され得る(Fleming et al.,2001、上記;Pulendran et al.,2000、上記;Robinson et al.,2000、上記)。ヒトまたは他の哺乳動物への数日間にわたるこのようなサイトカインの投与は、インビトロ操作のために、はるかに多数の前駆体を、末梢血または骨髄から得ることを可能にする。樹状細胞はまた、GM−CSF、IL−4およびTNFαの存在下で、末梢血好中球前駆体から生成され得る(Kelly et al.,2001,Cell Mol Biol.(Noisy−le−grand)47,43−54;Oehler et al.,1998,J Exp Med.187,1019−1028)。樹状細胞はまた、急性骨髄性白血病細胞から、同様の方法を用いて生成され得ることが留意されるべきである(Oehler et al.,2000,Ann Hematol.79,355−362)。
樹状細胞生成のための他の方法は、例えば、IL−3+/−GM−CSFの存在下での胸腺前駆体、およびGM−CSFおよびコラーゲン基質の存在下での肝臓樹状細胞前駆体によるものである。形質転換されたまたは不死化された樹状細胞株が、例えば、(Paglia et al.,1993,J Exp Med.178(6):1893−1901)によって記載されるようにv−mycなどの癌遺伝子を用いて、またはmyb(Banyer and Hapel,1999,J Leukoc Biol.66(2):217−223;Gonda et al.,1993,Blood.82(9):2813−2822)によって産生され得る。
これらは、ヒトおよびマウス末梢血において記載されている。好適な樹状細胞前駆体を同定するための特定の細胞表面マーカーを利用することもできる。具体的には、樹状細胞前駆体の様々な集団が、CD11cの発現、およびCD14、CD19、CD56およびCD3の非存在または低発現によって、血液中で同定され得る(O’Doherty et al.,1994,Immunology 82,487−493;O’Doherty et al.,1993,J Exp Med.178,1067−1078)。これらの細胞はまた、細胞表面マーカーCD13およびCD33によって同定され得る(Thomas et al.,1993b,J Immunol.151(12),6840−6852)。形質細胞様樹状細胞前駆体として知られている、CD14、CD19、CD56およびCD3を欠いた第2のサブセットは、CD11cを発現せず、CD123(IL−3R鎖)およびHLA−DRを発現する(Farkas et al.,2001,Am J Pathol.159,237−243;Grouard et al.,1997,J Exp Med.185,1101−1111;Rissoan et al.,1999,Science 283,1183−1186)。ほとんどの循環血液中のCD11c+樹状細胞前駆体は、HLA−DR+であるが、一部の前駆体は、HLA−DR−であり得る。MHCクラスII発現の欠如は、末梢血樹状細胞前駆体について明らかに示されている(del Hoyo et al.,2002,Nature 415,1043−1047)。
本発明のスクリーニング方法は、一般に、MHC分子によって提示される標的抗原を特異的に認識することが可能である、T細胞クローンまたは細胞株などのエフェクター細胞を含む。T細胞株およびクローンを生成するためのいくつかの方法が、当該技術分野において公知である。
CPLの各セット内のペプチド混合物は、ペプチドの各位置におけるどのD−アミノ酸が、標的抗原(例えば、基質タンパク質1インフルエンザ抗原)を特異的に認識する(すなわち、それに結合する)ことが知られているTCRによって認識されるかを決定するために好適にスクリーニングされる。D−アミノ酸認識の評価は、当該技術分野において公知の任意の手段によって好適に行われ得る。非限定的な例示的な例として、標的細胞(例えば、APC)細胞毒性の測定が使用され得る。ペプチドの各位置について認識されたD−アミノ酸が決定されると、この情報を用いて、合成される個々のペプチドを同定することができる。
TCRが、MHC−ペプチド複合体を首尾よく認識する場合、それは刺激される。この刺激は、T細胞の増殖によって(例えば、3Hの組み込みによって)および/またはT細胞によるサイトカインおよび/またはケモカインの産生によって(例えば、ELISPOTアッセイによって)監視され得る。したがって、適切な標的(例えば、APC)およびエフェクター(例えば、T細胞)株を使用することによって、CPL D−アミノ酸ペプチドの認識を検出することが可能である。
従来、CD8+細胞傷害性Tリンパ球(CTL)活性を測定するための技術は、自家標的細胞(例えば、MHCに関してD−アミノ酸ペプチドを提示するAPC)の溶解に依存していた。細胞毒性を評価するためのこのタイプの好適および好都合なアッセイの一例は、クロム(Cr)放出アッセイである。標的細胞(例えば、D−アミノ酸ペプチド抗原を提示するAPC)は、エフェクター細胞(例えば、抗原特異的T細胞)に曝される前に51Crが充填される。51Crで標識した後、標的およびエフェクター細胞は、培養物と一緒に混合され、数時間、例えば、約2時間〜約16時間、または約2〜約8時間、または約4時間にわたってインキュベートされる。インキュベーションの後、細胞から(すなわち、上清中に)放出される51Crの量が測定される。典型的に、51Crは、シンチレーションカウンターを用いて測定される。しかしながら、細胞内色素、CFSE、標識された標的を用いた、T−リンパ球抗原特異的溶解(FATAL)アッセイの蛍光分析評価を含む他の検出方法が使用され得る。
免疫原性活性をスクリーニングするための他の方法は、当業者に周知の技術(例えば、ELISA、またはT細胞刺激アッセイなどの免疫測定法)を含む。例示的な例として、このようなスクリーニング方法は、Harlow and Lane,Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,1988に記載されているものなどの方法を用いて行われ得る。Th1型サイトカインおよび/またはケモカイン(例えば、MIP−1α、MIP−1β、IFN−γ、IL−1、IL−2、IL−8、IL−12、IL−18、TFNβ、CD107a、およびRANTES)の増加したレベルは、D−アミノ酸ペプチドが、誘発または促進された細胞媒介性免疫応答を有する(したがって、標的抗原特異的TCRによって認識される)ことの明らかな指標である。
MHC多量体(例えば、四量体)染色は、抗原特異的エフェクター細胞(例えば、T細胞)を検出するための従来の方法より感度が高い。しかしながら、この技術の使用は、定義されたMHC対立遺伝子に関連して周知のエピトープに限定され、四量体陽性細胞の機能的特性評価のための後の培養を必要とする。
フローベースのアッセイ(上述されるもののいくつかを含む)において、試料は、検出窓に流しながら、(例えば、蛍光または他の手段によって)検出される。フローベースのアッセイとしては、例えば、フローサイトメトリーが挙げられる。フローサイトメトリーベースのアッセイの利点は、それが、抗原特異的細胞を同定するための、技術的に簡単で、比較的迅速で客観的な方法であり得ることである。
酵素結合免疫吸着法(ELISA)は、サイトカインおよび/またはケモカインレベルを検出および測定するのに長い間使用されてきた。ELISAは、免疫応答の評価および特性評価に一般的に使用され、このような分析を行うための方法が、当該技術分野において周知である。ある実施形態において、多検体ELISAアッセイが、行われてもよく、単一の実験において最大で12のサイトカインおよび/またはケモカインの分泌の迅速なスクリーニングを可能にする。
5.1 D−アミノ酸ペプチドを産生する方法
上述される方法を用いて同定された後、候補D−アミノ酸ペプチドは、治療的使用のために合成され得る。ある実施形態において、D−アミノ酸ペプチド抗原は、溶液合成、固相合成(例えば、Atherton and Sheppard(Solid Phase Peptide Synthesis:A Practical Approach,IRL Press at Oxford University Press,Oxford,England,1989)、またはRoberge et al.(1995,Science 269:202)によって記載されるように)を用いて、または拡張された遺伝子コードを有する生物を利用するバイオリアクター(Neuman,(2012,FEBS Lett.586:2057−2064に記載されるように)を用いて合成され得る。
一態様において、本発明は、インフルエンザからのマトリックスM1抗原に対する免疫応答を引き起こすのに特に有用なD−アミノ酸ペプチドを提供する。上述される位置走査方法CPLの性質は、特定のインデックス位置におけるD−アミノ縮重に関する詳細な情報を可能にする。
X1 X2 p X3 X4 n n p p (I)
(式中:
X1は、gまたはrから選択され;
X2は、pまたはfから選択され;
X3は、pまたはqから選択され;
X4は、wまたはgから選択される)
によって表されるアミノ酸配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる免疫原性D−アミノ酸ペプチドを提供する。
本発明によれば、上述されるCPLおよび方法を用いて同定されるD−アミノ酸ペプチドは、標的抗原(例えば、ウイルス抗原)に対する免疫応答を促進するかまたは引き起こすための組成物および方法において有用である。したがって、これらの組成物は、標的抗原に関連する疾患または病態(例えば、標的抗原に対する有効な細胞傷害性免疫応答が必要とされる)を処理するのに有用である。
ある実施形態において、本発明のD−アミノ酸ペプチドは、粒子状形態で製剤化される。限定はされないが、リポソーム、ミセル、脂質粒子、セラミック/無機粒子およびポリマー粒子を含む様々な粒子が、本発明において使用されてもよく、典型的に、ナノ粒子および微粒子から選択される。粒子は、APCによる食作用または飲食作用に好適なサイズである。
ある粒子状実施形態において、D−アミノ酸ペプチドは、例えば米国特許第5,783,567明細書(Pangaea)に記載されるように、例えば食作用による、細胞による能動取り込みのために投与される。ある実施形態において、これらの細胞による食作用は、典型的に、約20μm未満、好ましくは、約11μm未満の粒径を維持することによって向上され得る。
セラミック粒子も、本発明の生理活性剤を送達するのに使用され得る。これらの粒子は、典型的に、周知のゾル・ゲル法に類似の方法を用いて調製され、通常、例えば、Brinker et al.(“Sol−Gel Science:The Physics and Chemistry of Sol−Gel Processing”;Academic Press:San Diego,1990,p−60)、およびAvnir et al.(1994,Chem.Mater.6,1605)に記載されるような単純および室温条件を必要とする。所望のサイズ、形状および空隙率を有するセラミック粒子が調製され得、極めて安定している。これらの粒子はまた、ドープされた分子(ポリペプチド、薬剤など)を、極端なpHおよび温度によって誘導される変性から有効に保護する(Jain et al.,1998,J.Am.Chem.Soc.120,11092−11095)。さらに、それらの表面は、様々な基で容易に官能化され得(Lal et al.,2000,Chem.Mater.12,2632−2639;Badley et al.,1990,Langmuir 6,792−801)、したがって、それらは、それらの標的を所望の生体内部位に向けるために、様々なモノクローナル抗体および他のリガンドに結合され得る。
リポソームは、Kim et al.(1983、Biochim.Biophys.Acta 728,339−348);Liu et al.(1992,Biochim.Biophys.Acta 1104,95−101);Lee et al.(1992,Biochim.Biophys.Acta.1103,185−197)、Brey et al.(米国特許出願公開第20020041861号明細書)、Hass et al.(米国特許出願公開第20050232984号明細書)、Kisak et al.(米国特許出願公開第20050260260号明細書)およびSmyth−Templeton et al.(米国特許出願公開第20060204566号明細書)によって報告されるものなどの標準的な方法によって産生され得る。さらに、抗原の送達のための脂質ベースの粒子状製剤を概説するCopeland et al.(2005,Immunol.Cell Biol.83:95−105)、およびタンパク質が充填されたリポソームの調製方法を含む、ワクチンのための粒子状送達系を概説するBramwell et al.(2005,Crit Rev Ther Drug Carrier Syst.22(2):151−214;2006,J Pharm Pharmacol.58(6):717−728)が参照され得る。様々な異なる脂質成分を用いた多くのリポソーム製剤が、様々なインビトロ細胞培養および動物実験に使用されている。リポソーム特性を決定するパラメータが特定されており、例えば、Lee et al.(1992,Biochim.Biophys.Acta.1103,185−197);Liu et al.(1992,Biochim.Biophys.Acta.1104,95−101);およびWang et al.(1989,Biochem.28,9508−951)によって文献に報告されている。
本発明のD−アミノ酸ペプチドは、無針または「弾道」(微粒子銃)送達に使用するのに好適な粒子に、(例えば、コーティングまたはコンジュゲーションによって)結合され得るか、またはこのような粒子と他の方法で会合され得る。弾道送達のための例示的な粒子が、例えば、国際公開第02/101412号パンフレット;国際公開第02/100380号パンフレット;国際公開第02/43774号パンフレット;国際公開第02/19989号パンフレット;国際公開第01/93829号パンフレット;国際公開第01/83528号パンフレット;国際公開第00/63385号パンフレット;国際公開第00/26385号パンフレット;国際公開第00/19982号パンフレット;国際公開第99/01168号パンフレット;国際公開第98/10750号パンフレット;および国際公開第97/48485号パンフレットに記載されている。しかしながら、このような粒子が、弾道送達デバイスを用いたそれらの使用に限定されず、粒子を免疫細胞に送達することが可能な任意の代替的な技術(例えば、注射またはマイクロニードル送達)によって他の形で投与され得ることが理解されるべきである。
粒子に組み込まれ得る界面活性剤としては、ホスホグリセリドが挙げられる。例示的なホスホグリセリドとしては、ホスファチジルコリン、例えば、天然界面活性剤、L−α−ホスファチジルコリンジパルミトイル(「DPPC」)が挙げられる。界面活性剤は、例えば、粒子間相互作用を低減することによって、表面特性を有利に向上させ、粒子の表面の接着性をより低くすることができる。肺内在性の界面活性剤の使用により、非生理的界面活性剤の使用の必要性が回避され得る。
合成ペプチドコンビナトリアルライブラリーの作成
インビトロでヒト細胞中の実験的合成T細胞アゴニストのロバストでかつ再現可能な試験を可能にするシステムを提供するために、合成D−アミノ酸(「D−CPL」)を用いたコンビナトリアルペプチドライブラリーを、T細胞ワクチンとして使用するための合成リガンドを同定するための新規なプラットフォームとして作成した。まず、9つの残基(九量体)D−CPLを、同時の複数ペプチド合成方法を用いて、先行技術の方法にしたがって製造した(Pinilla et al.,Biotechniques,13:901−905,1992を参照)。ライブラリーは、OX8フォーマットの180の混合物からなり、ここで、Oは、定義された位置における20の天然D−アミノ酸(すなわち、a、c、d、e、i、f、g、h、k、l、m、n、p、q、r、s、t、v、wおよびy)のそれぞれを表し、Xは、残りの位置のそれぞれにおける20のD−アミノ酸(システインを除く)のいずれかを表す(図1を参照)。
位置走査フォーマット(Pepsan Presto;およびWooldridge,et al.,2010においてL−ペプチド合成について以前に記載されるように)におけるD−アミノ酸九量体CPLを、固相ペプチド合成および高速液体クロマトグラフィー(Pepscan PrestoおよびGL Biochem)を用いて高純度に作製した。
D−アミノ酸アゴニストの同定
インフルエンザAモデルを、概念データの証拠を得るために使用したが、このモデルは、ヒトT細胞記憶が、ヒトおよびヒト化マウスの両方を感染させ得る病原体を用いてインビトロで明らかに調べられるのを可能にする。合成アゴニスト設計の設計図は、マトリックスM1タンパク質からの免疫優勢HLA−A*0201制限GILGFVFTL58−66(「GIL」)ペプチド(HLA−A2−GIL)であった。
ヒトT細胞クローンおよび標的細胞
CD8+T細胞クローンALF3およびGDを、25ng/mLのIL−15(PeproTech)、200IU/mLのIL−2(Proleukin)および2.5%のCellkines(Helvetica Healthcare)と一緒に、100IU/mLのペニシリン、100μg/mLのストレプトマイシン、2mMのL−グルタミンおよび10%の熱不活性化ウシ胎仔血清(R10)が補充されたRPMI培地中で維持した。C1R−HLA−A*0201(C1R−A2)細胞を、以前に記載されるように生成し、R10中で維持した。また、C1R−A2細胞に、レンチウイルスにより形質導入して、インフルエンザAウイルスH1N1株A/Puerto Rico/8/34(PR8)からのM1タンパク質を発現した。T−リンパ芽球様ハイブリッド細胞株0.174×CEM.T2(T2)を、R10中で維持した。
PBMCを、現地で得た(locally sourced)静脈血試料またはWelsh Blood Service,UKから入手したバフィーパック(buffy pack)から標準的な密度勾配遠心分離によって単離した。全てのドナーから、組織的ガイドラインにしたがってインフォームド・コンセントを得た。凍結保存されたPBMCを、R10中で、指示された濃度のペプチドで刺激した。次第に増加する濃度のIL−2を、2日目から、14日目まで最大で20IU/mLになるまで添加した。次に、培養物を分析し、フローサイトメトリーによってソートした。
CPLスクリーニングでは、CD8+T細胞クローンを、R2(2%のFBSを含む以外R10と同様)中で一晩静置させた。標的細胞(ウェル当たり6×104個)を、37℃で2時間にわたって2連で、ライブラリー混合物(100μMで)とともに96ウェルU底プレート中でインキュベートした。その後、3×104個のクローンCD8+T細胞を添加し、アッセイを37℃で一晩ンキュベートした。次に、上清を収集し、製造業者の指示(R&D Systems)にしたがって、ELISAによってMIP−1βについてアッセイした。
T細胞アゴニストを調製するための認識された残基の選択
実施例2に記載される定量的データによって情報を得て、本発明者らは、機能実験における競合試験のために8つのD−アミノ酸ペプチドアゴニストを設計し、合成した。生成されたペプチドが、以下の表に列挙される。
pMHC−I四量体染色
可溶性のビオチン化pMHC−Iモノマーを、以前に記載されるように生成した(Lissina et al.,2009)。四量体pMHC−I試薬(四量体)を、4:1のpMHC−I:ストレプトアビジンモル比で、APC共役ストレプトアビジン(Life Technologies)の添加によって構築した。CD8+T細胞クローンまたはバルク培養物(5×104)を、LIVE/DEAD Fixable Aqua(Life Technologies)で染色した後、37℃で15分間にわたってAPC標識四量体(25μg/mL)とともにインキュベートした。FACSCantoIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を用いてデータを取得し、FlowJoソフトウェア(Tree Star Inc.)を用いて分析した。
T細胞を、R2中でmL当たり1×106個で、一晩静置させ、5μg/mLのブレフェルジンA(Sigma−Aldrich)、0.35μL/mLのモネンシン(BD Biosciences)および5μL/mLのαCD107a−FITC(BD Biosciences)の存在下で、1:2のエフェクター:標的比で、ペプチドパルス標的に添加した。37℃で5時間後、細胞を洗浄し、LIVE/DEAD Fixable Aqua(Life Technologies)、続いてαCD3−PacificBlue、αCD8−APCH7およびαCD19−BV521(BioLegend)で染色した。次に、細胞を、Cytofix/Cytoperm Kit(BD Biosciences)を用いて固定/透過処理し、αIFNγ−PECy7、αTNFα−PerCPCy5.5およびαIL−2−APC(BioLegend)、およびαMIP−1β−PE(BD Biosciences)で細胞内を染色した。FACSCantoIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を用いてデータを取得し、FlowJoソフトウェア(Tree Star Inc.)を用いて分析した。細胞集団ゲートを、以前に記載されるように蛍光マイナスワン染色対照を用いて設定した(Firat et al.,1999)。
51Cr放出アッセイを、標的としてHLA−A2+T2またはM1−C1R−HLA−A2細胞を用いて、以前に記載されるように行った(Tungatt et al.,1992)。フローサイトメトリーアッセイを、カルボキシフルオレセイン二酢酸スクシンイミジルエステル(CFSE)標識標的を用いて行った。C1R−A2細胞(ウェル当たり3×104個)を、30℃で1時間にわたって10−6MのGILペプチドでパルスし、10分間にわたって0.2μLのCFSEで標識して、CFSEhi標的を生成するか、またはパルスしないまま、10分間にわたって0.02μlのCFSEで標識して、CFSElo対照を生成した。標的および対照を、96ウェルU底プレート中で、5:1のエフェクター:標的比で、T細胞の存在下または非存在下でインキュベートした。アッセイを、37℃で一晩インキュベートした。収集した後、細胞を、LIVE/DEAD Fixable Aqua(Life Technologies)およびαCD8−APC(BD Biosciences)で染色してから、FACSCantoIIフローサイトメーター(BD Biosciences)において取得した。データを、FlowJoソフトウェア(Tree Star Inc.)を用いて分析した。ペプチド特異的溶解を、T細胞の存在下でCFSElo対照と比べたCFSEhi標的の低下パーセントとして決定した。
生存四量体陽性CD3+CD8+細胞を、特注のFACSAriaIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を用いて98%超の純度でソートした。発現されたTRB遺伝子再構成の分子分析を、以前に記載されるように(Quigley et al.,2011)Sangerシーケンシング技術を用いたテンプレートスイッチ固定RT−PCRを用いて行った。
天然対合成アゴニストのプロテアーゼおよび酸耐性
生体内免疫応答を引き起こすために、抗原構造は、血清補体/プロテアーゼ、胃酸および消化酵素などの、侵入経路に関連する宿主バリアを渡らなければならない。これに関して、D−アミノ酸の鎖が、プロテアーゼに誘導される加水分解と立体的に適合しないと考えられることに注目することが妥当である(Zhao and Lu,2014)。本発明者らは、長期の生物学的安定性および免疫原性の潜在的指標として、ヒト血清および模擬胃酸中でのgppおよびGILの安定性を比較した。GILは、ヒト血清中で急速に分解され、10分以内にほぼ検出できないレベルに達した(図4B)。対照的に、gppは、ヒト血清中で1時間後にほぼ無傷のままであった。同様の相違が、模擬胃酸で観察された(図4C)。これらの観察は、gppが、生体内で高度に安定している可能性が高く、潜在的に、GILと比べてより有効な免疫プライミングを可能にすることを示す。
AB血漿からのヒト血清(Sigma−Aldrich)を、20,000RCFで10分間遠心分離して、脂質成分を除去した。血清上清を、MilliQ水で25%に希釈し、37℃で15分間インキュベートした。天然および合成ペプチド(93%超の純度;GL Biochem)の3連の試料を、25%の血清での1:20の希釈の後、50μg/mLの最終濃度で同時にアッセイした。対照反応を、MilliQ水中で同じ濃度に希釈されたペプチドを用いた単一の試験として設定した。アッセイを、37℃で指示される時間にわたって行った。次に、各ペプチド溶液(100μL)の試料を取り出し、等体積の15%のトリクロロ酢酸水溶液と混合して、血清タンパク質を沈殿させた。反応物を、4℃で40分間インキュベートし、14,000RCFで5分間遠心分離した。次に、上清を、液体クロマトグラフィー−質量分析法(LCMS)による分析の前に、−20℃で貯蔵した。これらの異なるイオンフラグメントを、各ペプチドについて監視した。安定性を、0分の時点の同じイオンピークに対する各血清処理されたイオンピークの面積パーセンテージとして計算した。模擬胃酸を、20mgのNaClおよび16mgのブタペプシン(Sigma−Aldrich)を、70μLの濃縮HClに溶解させ、溶液を水で10mLに希釈する(最終pH1.2)ことによって調製した。混合物を37℃で15分間インキュベートした。天然および合成ペプチドの3連の試料を、模擬胃酸中で希釈して、上述されるようにアッセイした。対照反応を、ペプシンなしで、模擬胃酸中で同じ濃度に希釈されたペプチドを用いた単一の試験として設定した。アッセイを、37℃で指示される時間にわたって行った。次に、各ペプチド溶液(100μL)の試料を取り出し、LCMSによる分析の前に、−20℃で貯蔵した。パーセンテージで示されるデータを、全てのアッセイについて平方根変換した。Prism 6(GraphPad Software Inc.)を用いたHolm−Sidak方法(Alpha 0.05)を用いた多重比較のために補正された独立t検定(1つの時点につき1つ)を用いて、統計分析を行った。
天然対合成アゴニストの構造配置
この設定でアゴニスト交差認識(cross−recognition)の分子基盤を決定するために、本発明者らは、HLA−A2−gpp複合体の二元構造を解決しようとした。リフォールディングされたタンパク質の収量は、おそらく、HLA−A2に対するgppの弱い親和性を反映して、非常に少ないが、本発明者らは、同じ結晶を生成することができた。しかしながら、これらの結晶は、原子の解像度まで回折することができなかった。したがって、本発明者らは、指針としてJM22−HLA−A2−GIL三重複合体(Stewart−Jones et al.,2003)を用いて、HLA−A2−gpp構造をインシリコでモデル化した(図8AおよびB)。このモデルは、gppが、GILのものと類似の全体配置でHLA−A2によって提示され得ることを示す。特に、D−アミノ酸残基Glu4、Trp5、Asp6およびPro8は、溶媒で露出され、JM22−HLA−A2−GIL複合体において確認される主なTCR接触残基を三次元で模倣している(図8C)(Stewart−Jones et al.,2003)。したがって、gppとGILとの間の配列相同性の欠如にかかわらず、両方の抗原は、形状相補性に関して類似して見える。
HLA−A2と複合体化されたgppの構造を、対照としてJM22 TCR−HLA−A2−GIL三元構造を用いてWinCoot中でモデル化した(Stewart Jones et al.,2003を参照)。このモデルを、REFMAC5を用いて正規化した。
合成アゴニストは、致死性インフルエンザ抗原投与から保護し得るT細胞応答を有効にプライムする
これらの観察の生物学的関連性を評価するために、本発明者らは、未処理のT細胞プールからの有効なデノボ応答をプライムするgppの能力を試験した。本発明者らは、同様のトランスジェニックマウスシステムにおける過去の研究(Plotnicky et al.,2003)に基づいて、この目的のためにトランスジェニックHLA−A2 HHDマウスを使用した。マウスに、0日目および14日目に、不完全フロイントアジュバント中で、GIL、gppまたは非関連HLA−A2制限L−アミノ酸ペプチド(ELAGIGILTV)を注射した。予備投与実験は、gppが安全でかつ非毒性であることを示した(データは図示せず)。2回目の注射の1週間後、細胞を、脾臓および末梢リンパ節(PLN)から採取した。直接の生体外IFNγ ELISPOT分析を用いて、本発明者らは、gppが、生体内GIL特異的応答を誘導し、PLN中で最も顕著に検出可能であったことを見出した(図9A)。このような応答が、GILのltfレトロインバージョンで観察された(データは図示せず)。
マウス
全てのマウス実験は、the UK Animals(Scientific Procedures)Act 1986 under Project Licences 30/2355、30/2635および30/3188にしたがって行った。HHDマウスは、Immunocore Ltd.(Didcot,UK)によって寄付として提供されるか、またはオックスフォード大学ウェザオール分子医学研究所(the Weatherall Institute of Molecular Medicine at the University of Oxford)(Oxford,UK)から購入された。これらのマウスは、マウスα3ドメイン(H−2Db)[57,58]と融合されたヒトα1/α2ドメインおよびβ2−ミクログロブリンを含むハイブリッドHLA−A2導入遺伝子を発現する。マウスを、特定の病原体フリー条件下で全体を通して飼育した。
100μgのペプチド(GIL、gppまたはELA)および100μLの不完全フロイントアジュバント(Sigma−Aldrich)を含有する200μLのPBS調製物の前面鼠径部への注射によって、HHDマウスをプライムした。同じ調製物を用いて、14日後に反対側にブーストした。注射部位の隆起部の形成を確実にすることに留意し、これは、ワクチンが、腹腔内ではなく皮下に送達されたことを示す。臓器摘出を含む実験では、マウスを、最後の免疫付与の7日後に安楽死させ、末梢リンパ節(鼠径部、腋窩、上腕および顎下腺)を、単一の細胞懸濁液として調製した。抗原投与実験では、マウスを、イギリス国立医学研究所(the National Institute for Medical Research)(London,UK)から入手したインフルエンザAウイルス株PR8に鼻腔内的に感染させた。用量最適化実験に基づいて、浅麻酔下で、50μlの滅菌PBS中のPR8を、雄マウスに、100プラーク形成単位(PFU)与え、雌マウスに50PFU与えた。体重を感染後に毎日記録した。マウスの体重が20%超減少した場合、マウスを非生存マウスとして分類し、安楽死させた。全ての他のマウスを、感染の8日後に安楽死させた。
IFNγ産生細胞を、マウスIFNγ ELISPOT Kit(MabTech)を用いて定量化した。簡潔に述べると、ELISPOTマルチスクリーンフィルタプレート(Millipore)を、37℃で4時間にわたって捕捉抗体で被覆し、次に、PBSで洗浄し、室温で1時間にわたってR10でブロックした。細胞を、10−5Mの最終濃度で、ペプチドの存在下で、ウェル当たり2×105個で添加した。媒質のみを陰性対照として使用し、PHA(1μg/mL)を陽性対照として使用した。アッセイを、37℃で一晩インキュベートし、プレートを、製造業者の指示(MabTech)にしたがって発色させた(developed)。スポット形成単位(SFU)を、AID ELISPOT Reader v5(AID Diagnostika GmbH)を用いて計数した。
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Claims (35)
- 複数のペプチドセットであって、各セットが前記ペプチドの異なるアミノ酸位置(「インデックス位置」)を調べる複数のペプチドセットと、複数の別個のペプチド混合物とを含む、コンビナトリアルペプチドライブラリー(CPL)であって、ここで、各混合物が、前記インデックス位置において単一の定義されたD−アミノ酸(すなわち、a、c、d、e、i、f、g、h、k、l、m、n、p、q、r、s、t、v、w、y、またはそれらの修飾形態)を有し、一つ置きの位置が、ランダムD−アミノ酸であり、セットの数が、前記ペプチド中に存在する位置の数に等しいコンビナトリアルペプチドライブラリー(CPL)。
- 前記ペプチド混合物が、前記インデックス位置以外の各位置における各アミノ酸のほぼ等しい提示を含む、請求項1に記載のCPL。
- 前記インデックス位置以外の位置における前記D−アミノ酸が、システインを除外する、請求項1に記載のCPL。
- 前記混合物中の各ペプチドが、ほぼ等モル濃度で存在する、請求項2に記載のCPL。
- 前記ペプチドが、MHC分子によって提示されることが知られている長さのものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のCPL。
- 前記MHC分子が、MHCクラスI分子である、請求項4に記載のCPL。
- 前記ペプチドが、固相ペプチド合成(SPPS)によって合成される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のCPL。
- 各混合物が、マルチウェルプレートの別個のウェル中に位置する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のCPL。
- 前記ペプチド混合物が、MHC分子と接触される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のCPL。
- T細胞ペプチドアゴニストを同定する方法であって、
コンビナトリアルペプチドライブラリー(CPL)を、対象とするT細胞受容体(TCR)と相互作用することが知られているMHCクラスI分子に提供する工程であって、前記CPLが、複数のペプチドセットであって、各セットが前記ペプチドの異なるアミノ酸位置(「インデックス位置」)を調べる複数のペプチドセットと、複数の別個のペプチド混合物とを含み、各混合物が、前記インデックス位置において単一の定義されたD−アミノ酸(すなわち、a、c、d、e、i、f、g、h、k、l、m、n、p、q、r、s、t、v、w、y、またはそれらの修飾形態)を有し、一つ置きの位置が、ランダムD−アミノ酸であり、セットの数が、前記ペプチド中に存在する位置の数に等しい、工程と;
各MHCおよびペプチド混合物を、前記標的抗原に結合することが知られているT細胞受容体(TCR)と接触させて、前記ペプチドの各インデックス位置において認識される前記D−アミノ酸を決定する工程と;
各インデックス位置において認識されるD−アミノ酸を選択することによってアミノ酸配列を生成して、それによって、前記標的抗原に対する免疫応答を引き起こすかまたは促進するT細胞アゴニストを同定する工程と
を含む方法。 - 前記MHC分子が、抗原提示細胞(APC)の細胞表面に存在する、請求項9に記載の方法。
- 前記TCRが、エフェクター細胞の表面に提示される、請求項9または請求項10に記載の方法。
- 前記エフェクター細胞が、前記標的抗原を認識することが知られているT細胞である、請求項11に記載の方法。
- 前記ペプチド混合物が、約1μM〜約500μMの濃度で、前記TCRと接触される、請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ペプチド混合物が、約100μMの濃度で、前記TCRと接触される、請求項13に記載の方法。
- 各D−アミノ酸のTCR認識の前記決定が、エフェクター細胞機能に基づいて選択される、請求項9〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エフェクター細胞が、標的抗原特異的細胞傷害性Tリンパ球(CTL)である、請求項15に記載の方法。
- 前記エフェクター細胞機能が、細胞毒性アッセイ、またはサイトカインおよび/またはケモカイン放出の測定によって決定される、請求項15または請求項16に記載の方法。
- 前記サイトカインおよび/またはケモカイン放出が、ELISA、ELISPOT、MHC−ペプチド四量体染色、またはフローサイトメトリーを用いて測定される、請求項17に記載の方法。
- 前記サイトカインおよび/またはケモカインが、MIP−1α、MIP−1β、IFN−γ、IL−1、IL−2、IL−8、IL−12、IL−18、TFNβ、CD107a、およびRANTESを含む群から選択される、請求項17または請求項18に記載の方法。
- 前記細胞毒性アッセイが、クロム放出アッセイである、請求項17に記載の方法。
- 前記スクリーニングが、免疫原性について前記同定されたD−アミノ酸ペプチドを試験する工程をさらに含む、請求項9〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 式I:
X1 X2 p X3 X4 n n p p (I)
(式中:
X1は、gまたはrから選択され;
X2は、pまたはfから選択され;
X3は、pまたはqから選択され;
X4は、wまたはgから選択される)
によって表されるアミノ酸配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる免疫調節D−アミノ酸ペプチド。 - 配列番号3〜10に記載されるD−アミノ酸配列のいずれか1つを含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる、請求項23に記載の免疫調節D−アミノ酸ペプチド。
- 前記D−アミノ酸配列が、配列番号3に記載される配列を含む、請求項23または請求項24に記載の免疫調節D−アミノ酸ペプチド。
- 式I:
X1 X2 p X3 X4 n n p p (I)
(式中:
X1は、gまたはrから選択され;
X2は、pまたはfから選択され;
X3は、pまたはqから選択され;
X4は、wまたはgから選択される)
によって表されるアミノ酸配列を有するD−アミノ酸ペプチドを含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる、標的抗原に対する免疫応答を引き起こすかまたは促進するための組成物であって;
前記標的抗原が、インフルエンザマトリックスM1タンパク質である組成物。 - 配列番号3〜10のいずれか1つに記載されるアミノ酸配列を含む、請求項26に記載の組成物。
- 前記D−アミノ酸ペプチドが、配列番号3に記載される配列を含む、請求項26または請求項27に記載の組成物。
- 粒子状形態である、請求項26〜28のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項23〜25のいずれか一項に記載のD−アミノ酸ペプチド、または請求項26〜29のいずれか一項に記載の組成物と、薬学的に許容できる担体、希釈剤および/または賦形剤とを含む医薬組成物。
- ワクチンとして製剤化される、請求項30に記載の医薬組成物。
- 経口投与用に製剤化される、請求項26〜31のいずれか一項に記載の組成物。
- インフルエンザを処置するための方法であって、D−アミノ酸ペプチド抗原を対象に投与する工程を含み、ここで、前記D−アミノ酸ペプチドが、式I:
X1 X2 p X3 X4 n n p p (I)
(式中:
X1は、gまたはrから選択され;
X2は、pまたはfから選択され;
X3は、pまたはqから選択され;
X4は、wまたはgから選択される)
によって表されるアミノ酸配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる方法。 - 前記アミノ酸配列が、配列番号3〜10のいずれか1つに記載される配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる、請求項33に記載の方法。
- 前記アミノ酸配列が、配列番号3に記載される配列を含むか、それからなるか、またはそれから本質的になる、請求項33または請求項34に記載の方法。
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