JP2019536473A - ワクチンとして使用するためのエキソソームアンカータンパク質を発現するヌクレオチド配列 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ワクチンとして使用するための、そのC末端で抗原と融合したエキソソームアンカータンパク質を含むかもしくはそれからなる融合タンパク質を発現するヌクレオチド配列、または上記ヌクレオチド配列を含むDNA発現ベクターに関する。一局面において、上記ヌクレオチド配列または上記DNA発現ベクターは、筋肉内投与によって投与される。別の局面において、上記抗原は、E6およびE7などのヒトパピローマウイルス抗原などからなる群より選択される。

Description

本発明は、ワクチンとして使用するためのエキソソームアンカータンパク質を発現するヌクレオチド配列に関する。特に、本発明は、ワクチンとして使用するための、そのC末端で抗原と融合したエキソソームアンカータンパク質を含むかもしくはそれからなる融合タンパク質を発現するヌクレオチド配列、または前記ヌクレオチド配列を含むDNA発現ベクターに関する。
免疫応答により、外部と内部の両方の健康上の脅威から保護されることが公知である。多くの場合、自然免疫が病理の進展を抑え込むことができない場合、免疫原の接種によって誘発される免疫応答が、病理プロセスを遮断することができ、これは例えば、いくつかの感染性病原体に対する中和抗体の誘導によって起こる。
それとは別に、CTL系ワクチンの同定、生産、およびマーケティングは、慢性感染および腫瘍疾患の進展に対する潜在的有用性について幅広い意見の一致があるにもかかわらず、さらに限定的である。
強力かつ幅広いCTL免疫応答を誘発することは、いくつかの病理の処置に対して治療として妥当であることが期待される。例として、いくつかの系列のエビデンスにより、HPV感染、およびその結果、ウイルス関連新生物を制御する際に細胞媒介免疫応答が重要であることが示唆される。実際に、一般的な免疫抑制、または抗HPV CTL応答が乏しいことのいずれかが、ウイルス持続性および疾患進行に関連する。
抗原に特異的なCTL免疫の誘導に対して最も一般的に使用される実験技法は、ウイルスベクター、ペプチドおよび不活性化病原体の使用に基づく。しかしながら、今日まで、CTL免疫原性薬物は市販されていない。
免疫原性タンパク質の生成のためのDNAワクチン接種は成功が認められた。例として、日本脳炎に対するDNAワクチンが2010年にヒトへの使用に対してリリースされた(1)。さらに、ウエストナイルウイルスからウマを保護するために、獣医医学のDNAワクチンが承認された(2、3)。また、多発性硬化症に対するDNAワクチン接種の予備研究では、有効であることが報告された(4)。全体的に、これらのエビデンスにより、原則として、DNAワクチン接種には、ヒトにおける適用可能性の見通しがあり得るという見解が支持される。DNAワクチン接種の利点の中で、開発および生産の容易性、貯蔵安定性、費用対効果、ならびに免疫原の持続性について言及されるべきである。理論上の短所は、抗DNA抗体産生の可能性、および細胞成長の遺伝子制御機序に対する妨害によって表されることとなる。しかしながら、より重要な限界は、惹起された免疫応答の不充分な効力によって表される。このような理由で、免疫応答を予備刺激するためのDNAの使用を含む多くのワクチン接種プロトコールの後に、免疫を追加刺激する(boost)ために代替製剤のもとで免疫原の接種がなされる。
エキソソームは、全細胞型によって構成的に放出される50〜100ナノメートルの小胞である。これらは、エンドソーム膜の内部への陥入によって生じる。これらの腔内小胞は、原形質膜へと輸送されることが可能である多小胞体(MVB)を形成し、多小胞体(MVB)は原形質膜に融合し、それによって、その小胞内容物を細胞外環境に放出する。エキソソームに似た物理的かつ生化学的特徴を示すが原形質膜の直接的押出しによって生じたナノ小胞について、筋肉細胞において記載されている(5、6)。エキソソームは、以前には、細胞老廃物の分泌に排他的に寄与すると考えられていたが、現在では、エキソソームが細胞間伝達ネットワークの一部であることが受け入れられている。これらは、標的細胞において機能的となり得るメッセンジャーRNA、マイクロRNA、DNA、およびタンパク質を取り込む。
これらの免疫原性は、基本的に、これらが取り込む抗原の量と質の結果である。エキソソームについては、抗腫瘍免疫刺激剤に関して調査され、一部の場合には、これらは臨床試験での承認に達する(7〜9)。自発的に、腫瘍抗原、主に、gp100、TRP−1、Her2/neu、およびCEAのような膜貫通型タンパク質をアップローディングするエキソソームは、特異的抗腫瘍T細胞免疫の活性化を誘導することが見出された(10、11)。臨床試験は、腫瘍患者の無細胞ワクチンとしてのエキソソームの実施可能性と良好な忍容性の両方を実証した。しかしながら、それらの治療有効性は非常に限定されていると考えられ、それらの免疫原性を増加させる新たな方法の必要性を提起する。この問題には、エキソソーム膜における外来抗原提示を増加させるためにそれらを操作する際に直面してきた。この点について、これまでに2つの戦略について記載されてきた。第1の戦略は、異種抗原のエキソソーム膜の外側との会合をもたらす、ラクトアドへリンのC1C2ドメインのエキソソーム脂質への結合を活用する。他の戦略は、疎水性の高い膜貫通型ドメインを末端に付加したStaphylococcus aureusのエンテロトキシンAでエキソソームをコーティングすることに依拠する。
HIVの出芽には、エキソソーム生合成にも関与するいくつかの細胞因子、すなわち、Alix、Tsg101、および輸送に必要なエンドソーム選別複合体(ESCRT)のいくつかの他の成分との相互作用が必要とされる。また、HIVのエンベロープ膜とエキソソームは、脂質ラフト、すなわち、コレステロール、飽和側鎖を有するリン脂質、およびスフィンゴ脂質に富む細胞膜マイクロドメインを含む多くの成分を共有する。エキソソームとHIVの生合成の収斂は、ウイルス生成物がエキソソームに取り込まれる可能性を意味する。そのN末端のミリストイル化を、MVBの境界膜における脂質ラフトマイクロドメインにアンカーすることにより会合するHIV−1 Nefの場合がそうである。Nefは、27キロダルトン(kDa)の酵素活性を欠くタンパク質であるが、ほとんどの場合に、脂質ラフトマイクロドメインと会合して、シグナル伝達分子の活性化を誘発することにおいてスキャホールド/アダプターエレメントとして作用する。
HIV−1粒子、HIV−1系ウイルス様粒子(VLP)(12)、およびエキソソーム(13)に非常に高いレベルで取り込まれる153 177 Nef変異体が以前に特定されている。この変異体が、変異によるN末端パルミトイル化により操作された場合には、エキソソーム取り込みの効率はさらに増加し、これは、脂質ラフトとの会合の改善から予期される結果である。このNef変異体(Nefmutとも称される)は、基本的にすべてのNef機能について欠陥があり、そのC末端において外来タンパク質と融合した場合にも、ナノ小胞におけるその取り込みの効率は有意に変化しない。Nefmutに操作を加えることにより、選択した抗原を多量にエキソソームに取り込むことが可能となり、したがって、エキソソームは外部からの中和/分解因子から保護されたままになる。in vitroで生成されたNefmutにより操作されたエキソソームは、有効な抗原特異的CTL応答を誘導することが最近報告された(14)。特に、免疫原としてHPV−E7タンパク質を有するin vitroで生成されたエキソソームを使用して、非常に有望な結果(14)が既に得られている。
しかしながら、これらの知見の可能な臨床適用の点から、この戦略は、工業的製造の標準化、費用対効果の高さ、および免疫原の貯蔵を含む可能性のある技術的困難に直面することになる。さらに、in vitroで生成されたエキソソームは、注入の際の半減期が限定されることが予測され、また、エキソソーム膜に会合した「非自己」分子の認識により宿主の細網内皮系から排除される傾向にある。この課題に関して、ex vivoで単離されたかまたはin vitroで生成されたエキソソームのいずれかの半減期は、注入後およそ2分間継続し、肝臓および脾臓における迅速な蓄積を示し、ほんの少量のエキソソームだけが4時間後に検出可能であることが報告されている。
Peretti S.ら、Mol Ther.(2005)12:1185〜96 Lattanzi L.ら、Vaccine(2012)30:7229〜37 Di Bonito P.ら、Viruses(2015)7:1079〜99
したがって、上記観点から、公知の療法の短所を克服することができる新たな免疫療法を提供することが必要であるのは明らかである。
この技術的背景に関して、本発明は、感染および腫瘍疾患の処置に対するCTL免疫応答を含む公知の治療戦略の短所を克服することができる内因性の操作されたエキソソームの生成に基づく新たなワクチン戦略を提供する。
本発明によれば、Nefmut系融合タンパク質を発現するDNAベクターの、筋肉内(i.m.)接種による宿主動物への投与は、既に移植された腫瘍細胞の成長を強力に阻害する有効なCTL免疫応答を誘発することが見出された。いくつかの系列のエビデンスにより、内因性の操作されたエキソソームの生成が、観察された抗腫瘍作用の根底にあったことが示される。
特に、本発明による結果は、i)DNAトランスフェクション後に操作されたエキソソームを生成する筋肉細胞の能力;ii)治療状況において強力な抗腫瘍作用を示すNefmut/E7を発現するベクターの接種後の抗原特異的CTL免疫の再現性のある誘導;およびiii)レシピエントマウスに再注入されたDNA接種マウスの血漿から単離されたエキソソームの免疫原性を示す。
さらに、Nefmutの異所発現が操作されたエキソソームの放出を導くかどうか、およびどの程度の効率でNefmutの異所発現が操作されたエキソソームの放出を導くかが調査された。C12細胞で得られたデータにより、Nefmutが、ヒト細胞で検出可能なものと同様のレベルで、マウス筋肉細胞によって放出されたエキソソーム様ナノ小胞中に蓄積するという見解が支持された。調査には、最終的に分化した筋肉細胞、すなわち、マウスにおけるi.m.接種によって最も標的とされる可能性が高い細胞型が含まれなかった。これらの細胞では、小胞の細胞内輸送の根底にある機序が、少なくとも定性的に変化しないと仮定される。
この課題に関して、Nefmut系DNAベクターをi.m.接種したマウス由来の血漿中の操作されたエキソソームの検出により、Nefmutが分化した筋肉細胞によって放出されたエキソソーム中にも蓄積することができるという見解が支持された。理論的には、例えば、樹状細胞(DC)によって捕捉され、内部移行され得る流入領域リンパ節におけるDNAの拡散によって、注入されたDNAの少なくとも一部が他の細胞型を標的とする可能性を除外することはできない。しかしながら、優先的にDCを標的とすることが期待されるNefmut/E7を発現するDNAのサブキュート(sub−cute)接種により、有意に弱いE7特異的CD8 T細胞免疫応答が生じた(図示せず)ことを考慮すると、DCによるDNA取り込みは、本明細書に記載したCD8 T細胞活性化事象の機序にとって重要な部分ではなかったと考えるのが妥当である。
DNAを接種したマウスで検出されたCD8 T細胞活性化の程度は、in vitroで生成した操作されたエキソソームを注入したマウスで観察されたものよりもはるかに強力であるようであった(14)。2つの異なる免疫原の量を比較するのが不可能である点から、直接比較実験を実行することはできないが、DNA接種により、マウスがヒト細胞によってin vitroで生成されたエキソソームを接種された場合に必要とされる脾臓細胞のin vitro刺激/増殖なしで、はっきりと検出されるのに十分強力なE7特異的CD8 T細胞の活性化が誘発された(14)。DNA注入により得られた明らかに優れた結果は、おそらく、接種されたDNAを発現する細胞が、局所と遠位の両方のAPCによって容易に内部移行される免疫原性エキソソームの連続供給源を確立することができるという事実の結果であった。
本発明によれば、いくつかの実験のエビデンスが、DNA注入後に観察されたCTL免疫応答の根底にある機序に関して提供された。特に、Nefmutと融合したGFPを発現するベクターを接種したマウスの血漿における蛍光エキソソームの検出により、操作されたエキソソームが、実際に、DNAベクターの注入の際に生成されたことが判明した。さらに、エキソソームにおける蓄積以外のNefmut活性は、CD8 T細胞の活性化にとって重要でないようである。なぜなら、Nefmut活性が、Nefmutを発現するベクターを注入されたマウスで検出されたが、野生型Nefでは検出されなかったためである。これと一致して、抗E7抗体応答がE7細胞外排出の証拠となった、E7発現ベクターを注入されたマウスにおけるE7特異的CD8 T細胞応答の欠如によって示されるように、CTL応答がDNA標的化細胞由来の遊離抗原の放出に依拠しなかったことが観察された。さらに、E7単独ではなく、Nefmut/E7を発現するベクターを注入されたマウスの血漿から単離されたエキソソームが、ナイーブなレシピエントマウスに注入された場合に免疫原性であったことが判明した。
まとめると、これらの実験のエビデンスは、免疫原性の内因性の操作されたエキソソームの生成が、CD8 T細胞の活性化の根底にあるという見解と一致するものであった。とりわけ、この免疫応答は、免疫化の前に移植された同系腫瘍細胞の成長を効率的に妨害するのに十分迅速かつ強力であるようであった。
本明細書に提示した実験のエビデンスに基づいて、Nefmut系ベクターを発現するDNAベクターの接種によって誘導されるCD8 T細胞の活性化の根底にある最も可能性の高い機序は、図1に報告したようにまとめることができる。注入されたDNAベクターを発現する筋肉細胞は、APCによって内部移行される操作されたエキソソームを放出する。以前に実証されたように、Nefmut系エキソソームの内部移行は、関連する抗原の交差提示を導き、結果として、抗原特異的CD8 T細胞を予備刺激する。第2のDNA注入によって確保される免疫応答の追加刺激は、接種されたDNAによって標的とされる細胞由来のエキソソームの連続生成によって強化されることとなる。in vitroで生成されたエキソソームを接種したマウスでの以前の観察によれば(14)、抗E7抗体も抗Nef抗体も接種したマウス由来の血漿において検出されず、エキソソームによりアップローディングされた抗原は、基本的に、TH−1に偏った免疫応答を誘発することが強く示唆される。
最後に、ヒトの乳がんに対するこの知見の可能な適用の点から、以下の態様についても調査した:i)操作されたエキソソームによって誘導される免疫原刺激が免疫寛容を破壊することができるかどうか、およびii)ヒトの系に適用した場合のこれらの有効性。特に、in vivoで操作されたエキソソームによって誘導される免疫活性化が、寛容を破壊するのに十分強力であり得るかどうかを試験するために、HER2/neuトランスジェニックマウスの広範に調査されたモデルが考慮されてきた(15)。ここで、rHER2/neu導入遺伝子は胸腺で発現され、寛容を逃避するCD8 Tリンパ球が非常に少数であるという事実によって判明したように、CD8 Tブランチをひどく損なう寛容を導く(16)。IFN−γ Elispotアッセイにより、本発明者らは、HER2細胞外ドメイン(HER2−ECD)と融合したNefmutを発現するDNAベクターの2回の注入が、HER2/neuに対するCD8 T寛容を破壊するのに十分であることを再現可能に評価した。これらの結果は、著しいHER2/neu特異的CTL応答が、HER2/neu発現DNAベクターを注入した際にこれらのトランスジェニックマウスにおいて見出されなかったため、妥当であった(17〜19)。
興味深いことに、この免疫活性化は、腫瘍発生の遅延と相関することが見出された。これは、腫瘍発生のCTLに関連するが抗体に依存しない阻害が、HER2/neuトランスジェニックマウスで観察された最初の事例である。一方、HER2−ECD特異的CTL免疫応答によって生じた免疫学的圧力が腫瘍疾患を治癒させるのに十分ではなかったという事実は、少なくとも2つの理由で驚くべきものではなかった。第1に、HER2/neuトランスジェニックマウスでは、すべての哺乳動物の上皮細胞が癌遺伝子を同時に発現し、多数の腫瘍性病変の同期的発生を生じる。それゆえに、抗腫瘍免疫は、多重の形質転換事象によって圧倒され得る。さらに、腫瘍細胞の固有の遺伝的不安定性により、3つの「E」、すなわち、排除(elimination)、平衡(equilibrium)、および逃避(escape)(20)によってまとめられるいわゆる免疫編集の機序によって免疫圧からの逃避が導かれ得る。このようにして、がん細胞の変化に対する抗腫瘍免疫応答の選択により、免疫制御を回避することができる。もちろん、このような機序の有効性は、同時発生の腫瘍病変の数と共に増加することが予測される。
診療所において本発明のツールを活用する可能性を開くために、ヒトの系におけるその有効性も実証された。この目標を達成するために、マウスで以前に記載された(21)抗原特異的CD8 Tリンパ球免疫応答の誘導の根底にある機序を再現する条件を使用して、実験を設定した。共焦点顕微鏡分析からの結果は、ヒト初代筋肉細胞にトランスフェクトされたDNAベクターの生成物が、操作されたエキソソームの形成によりDCによって内部移行され得るという見解と一致した。さらに、クロスプライミングアッセイからのデータは、トランスフェクトされた筋肉細胞による、Nefmutまたはその誘導体の取り込みのために操作されたエキソソームの生成が、十分に検出可能な抗原特異的CTL活性を生じるのに十分であることを示す。抗原特異的クロスプライミングがエキソソーム生合成の阻害剤が使用された場合に著しく損なわれたという事実は、操作されたエキソソームのDCへの送達が抗原特異的CTL活性化の発生に対する重要なステップであるという見解と一致した。全体として、ex vivoの細胞に関して得られた結果は、ヒトにおけるNefmut系CTLワクチンプラットフォームの使用において明らかな制限がないことを示す。
上記に基づいて、本発明によるCTLワクチンプラットフォームは、固形腫瘍に対する新規療法を表す。腫瘍関連自己抗原に対する寛容を破壊することおよび腫瘍関連抗原に対する応答を改良することは、抗腫瘍免疫療法に関して次の新天地を表す(22)。本発明による内因性エキソソームを操作することに基づくCTLワクチンプラットフォームは、両方のエンドポイントを満たす可能性を有し、それゆえに、CTL免疫化に関して真に新規な概念を表す。
操作された内因性エキソソームに基づいてCTL免疫を誘導する本明細書で提案される戦略は、Nefmutと融合した際にエキソソームにアップローディングされる抗原の有効な免疫原性と組み合わせた、DNAワクチンに特有の生産、貯蔵、および送達の容易性、ならびに免疫原の選択に関するその固有の高い柔軟性を活用する。
本発明によれば、選択した抗原の配列を容易に挿入し発現させると考えられる「Nefmutシャトル」と呼ばれるDNAベクターが提供されている。
構造的観点から、本発明によるDNAベクターは、例えば、CMV−IEプロモーターをさらにより強力な他のプロモーターと置き換えること、および/または転写物の安定化配列を挿入すること(例えば、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後エレメント(Woodchuck Hepatitis Virus posttranscriptional Regulatory Element)、WPRE)、および最小サイズまで「エキソソームアンカータンパク質」を低減させ、したがって、それに融合した抗原の取り込みを支持することによって、転写効率に関して両方の改良を受けることができる。
本発明によれば、エキソソーム/ナノ小胞は、多量の任意の抗原を取り込むために「in vivoで」操作され得るため、本発明のバイオテクノロジープラットフォームは、特異的CTLの攻撃に対して感受性の任意の疾患に対して治療上有益となる可能性がある。
本発明による「エキソソームアンカータンパク質」Nefmutとの融合生成物を発現するDNAベクターに基づくワクチン接種の治療目的での使用は、有効なCTL免疫応答から利益を得る可能性のあるすべての病理に適用可能である。明らかに、操作することができる抗原の数および起源は、扱われる治療戦略に関連して拡大され得る。
したがって、本発明の具体的な目的は、ワクチンによる予防および療法において使用するための、そのC末端で抗原と融合した配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を含むかもしくはそれからなる融合タンパク質を発現するヌクレオチド配列、または前記ヌクレオチド配列を含むDNA発現ベクターであって、配列番号1が以下の配列:
であるヌクレオチド配列またはDNA発現ベクターである。
本発明によるヌクレオチド配列またはDNA発現ベクターは、好ましくは筋肉内に投与することができ、他の投与経路は、エアロゾル投与(すなわち、上気道への投与)、皮内、粘膜、サブキュート投与であってもよい。
抗原は、E6およびE7などのヒトパピローマウイルス抗原、GagおよびTatなどのHIV抗原、VP24、VP40、NP、およびGPなどのエボラウイルス抗原、NS3などのウエストナイルウイルス抗原、CoreなどのHBV抗原、Core、NS3、E1およびE2などのHCV抗原、GPおよびNPなどのクリミアコンゴウイルス抗原、NPおよびM1などのインフルエンザAウイルス抗原、MAGE−A3およびMART−1などのヒトメラノーマ抗原、Her2/Neu、Hox B7などのヒト腫瘍関連抗原からなる群より選択することができる。
上述のように、配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を発現するヌクレオチド配列は、以下の配列番号2のヌクレオチド配列(Nefmutのヌクレオチド配列):
であってもよい。
本発明によるヌクレオチド配列またはDNA発現ベクターは、HBV、HCVおよびHIVなどの慢性感染疾患、結核およびマラリア、インフルエンザ、ウエストナイル、クリミアコンゴ出血熱およびエボラ疾患などの急性感染疾患、乳房、肺、前立腺または膀胱腫瘍などの腫瘍からなる群より選択される疾患の予防および処置のために使用することができる。
本発明はまた、そのC末端で抗原と融合した配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を含むかもしくはそれからなる融合タンパク質を発現するヌクレオチド配列、または前記ヌクレオチド配列を含むDNA発現ベクターを、1つもしくは複数の薬学的に許容される賦形剤および/またはアジュバント、例えば、CD8+ T細胞応答のアジュバント(例として、Iscomatrix(商標)アジュバント)と共に含むかまたはそれらからなる医薬組成物であって、配列番号1が以下の配列:
である医薬組成物に関する。
上述のように、抗原は、E6およびE7などのヒトパピローマウイルス抗原、GagおよびTatなどのHIV抗原、VP24、VP40、NP、およびGPなどのエボラウイルス抗原、NS3などのウエストナイルウイルス抗原、CoreなどのHBV抗原、Core、NS3、E1およびE2などのHCV抗原、NPおよびGPなどのクリミアコンゴウイルス抗原、NPおよびM1などのインフルエンザAウイルス抗原、MAGE−A3およびMART−1などのヒトメラノーマ抗原、Her2/Neu、Hox B7などのヒト腫瘍関連抗原からなる群より選択することができる。
本発明の実施形態によれば、配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を発現するヌクレオチド配列は、以下の配列番号2の配列:
であってもよい。
医薬組成物は、好ましくは、筋肉内投与によって投与することができ、他の投与経路は、エアロゾル投与(すなわち、上気道への投与)、皮内、粘膜、サブキュート投与であってもよい。
さらに、本発明は、例として、HCVおよびHIVなどの慢性感染疾患、結核およびマラリア、インフルエンザ、ウエストナイル、クリミアコンゴ出血熱およびエボラ疾患などの急性感染疾患、乳房、肺、前立腺または膀胱腫瘍などの腫瘍からなる群より選択される疾患の予防および処置において、ワクチンによる予防および療法において使用するための上述の医薬組成物に関する。
本発明にしたがう、ヌクレオチド配列、それを含むDNA発現ベクターまたは医薬組成物は、医学分野および獣医医学分野において使用することができる。
ここで、本発明は、同封した図面を特に参照して、その好ましい実施形態に従って、例証であるが非限定的方法で説明されることとなる。
図1は、Nefmut系DNAベクターの接種によって誘導されたCTL活性化の根底にある機序のスキームを示す。Nefmutに融合した抗原を発現するDNAベクターを注入した後、トランスフェクトされた筋肉細胞は、改変されていないエキソソームと操作されたエキソソームの両方を放出する。これらの後者の内容物は、APCによって一旦内部移行され、交差提示されると、内因性の操作されたエキソソームにアップローディングされた抗原に特異的なCD8 Tリンパ球の予備刺激/活性化を誘導する。 図2は、トランスフェクトされたマウスの筋肉細胞の上清中の操作されたエキソソームの検出を示す。A.Nefmut/GFPまたはNefG2A/GFP発現ベクターのいずれかによるトランスフェクションの2日後の、ヒト293T細胞とマウスC12筋肉細胞の両方のFACS分析。M1は、模擬トランスフェクト細胞の分析によって確立された陽性の範囲を示す。陽性細胞のパーセンテージが報告されている。B.同数(すなわち、5×10個)の293TとC12のトランスフェクトされた細胞の両方から上清の分画遠心分離によって回収されたエキソソームのAchE活性に関する定量化。C.293TとC12のトランスフェクトされた細胞の両方に由来するエキソソームのウエスタンブロット分析。Nef系生成物が細胞溶解物とエキソソームの両方で検出され、一方、β−アクチンとAlixは、それぞれ、細胞溶解物とエキソソームに対するマーカーとして作用した。矢印は、関連するタンパク質生成物を示す。分子マーカーはkDaで与えられる。D.C12のトランスフェクトされた細胞由来のエキソソームのFACS分析。Nefmut−GFP発現ベクターまたはNefG2A−GFP発現ベクターのいずれかをトランスフェクトされたC12細胞由来の10mUのエキソソームを、前方/側方散乱(上のパネル)とGFP蛍光(下のパネル)の両方に関して、FACSによって分析した。象限(quadrant)は、検出された粒子の寸法(上のパネル)、または模擬トランスフェクト細胞由来のエキソソームの分析によって計算された陽性の範囲のいずれかを示す。結果は、2つの独立した実験の代表例である。 同上 図3は、Nefmut−GFP発現DNAベクターを接種したマウス由来の血漿における蛍光ナノ小胞の検出を示す。A.指定のDNAベクターを接種したマウス由来の筋肉組織におけるGFP関連生成物の発現の分析。倍率:40倍。B.C57 BI/6マウスを、指定の生成物を発現するDNAベクターと共にi.m.接種して、3および9日後に、エキソソームを分画遠心分離によって血漿から単離した。次いで、等量(すなわち、1mU)のエキソソームを、界面活性剤を含まない白色のアルデヒド/サルフェートラテックスビーズに結合させ、最終的に、それらの蛍光をアッセイした。対照として、Nefmut−GFPベクターを一過的にトランスフェクトされた293T細胞の上清から単離した10μUのエキソソームを使用した(Ctrl+)。象限は、未処理ビーズの蛍光に基づいて設定した。陽性事象のパーセンテージを示す。結果は、2つのアッセイの代表例である。 図3は、Nefmut−GFP発現DNAベクターを接種したマウス由来の血漿における蛍光ナノ小胞の検出を示す。A.指定のDNAベクターを接種したマウス由来の筋肉組織におけるGFP関連生成物の発現の分析。倍率:40倍。B.C57 BI/6マウスを、指定の生成物を発現するDNAベクターと共にi.m.接種して、3および9日後に、エキソソームを分画遠心分離によって血漿から単離した。次いで、等量(すなわち、1mU)のエキソソームを、界面活性剤を含まない白色のアルデヒド/サルフェートラテックスビーズに結合させ、最終的に、それらの蛍光をアッセイした。対照として、Nefmut−GFPベクターを一過的にトランスフェクトされた293T細胞の上清から単離した10μUのエキソソームを使用した(Ctrl+)。象限は、未処理ビーズの蛍光に基づいて設定した。陽性事象のパーセンテージを示す。結果は、2つのアッセイの代表例である。 図4は、抗体産生がない場合のE7特異的CD8 T細胞免疫応答を誘導するNefmut/E7DNAベクターの接種を示す。E7もしくはNefmut/E7のいずれかを発現するDNAベクター、または空ベクターを接種したマウスにおけるCD8 T細胞免疫応答。C57 BI/6マウス(1群当たり6頭)に、異なるDNAベクターを2回接種した。マウスから回収した脾臓細胞を、無関連(図示せず)、E7、またはNef特異的9量体のいずれかを5μg/mlを用いてまたは用いずに接種した。1ウェル当たり10個の細胞を用いてIFN−γ Elispotアッセイを三連で行うことによって細胞活性化の程度を評価した。対照として、未処理細胞も5ng/mlのPMAおよび500ng/mlのイオノマイシンと共にインキュベートした。各接種したマウス由来の脾臓細胞を播種した三連のウェルから、10個の細胞当たりのIFN−γスポット形成細胞(SFU)の数が示される。SFUの群間平均+SDも報告した。結果は、3つの独立した実験の代表である。p<0.05。B.指定のベクターを接種したマウス由来のCD8 T細胞を用いて行ったCTLアッセイ。異なる接種したマウス由来の脾臓細胞から単離されたCD8 T細胞をプールして、CFSEで以前に標識したEL−4細胞を用いて、異なる細胞比(すなわち、20:1から5:1まで)で6時間培養し、無関連またはE7ペプチドのいずれかを用いて16時間前処理した。6時間後、EL−4細胞の死亡率レベルを、7−AAD標識に関するFACS分析によってスコア化した。4つの独立した実験を代表する結果を示す。C.指定のDNAベクターを接種したマウス由来の血漿における抗E7抗体の検出。内部の陽性対照標準(Ctrl+)として、10μgの組換えE7またはNefタンパク質のいずれかとアジュバントを注入したマウス由来の血漿の1:10,000希釈物を使用した。1群当たり6頭のマウスからプールした三連の血漿の平均吸光度値+SDを示す。 同上 図5は、wtNef発現DNAベクターの注入によっては、マウスにおけるNef特異的CD8 T細胞免疫応答を誘発できないことを示す。wtNef、Nefmutを発現するDNAベクター、または空ベクターを接種したマウスにおけるNef特異的CD8 T細胞免疫応答。C57 BI/6マウス(1群当たり4頭)にDNAベクターを2回、i.m.接種し、最後の免疫化の10日後に、マウスを屠殺し、脾臓細胞を、無関連またはNef特異的9量体のいずれかの非存在下または存在下で、IFN−γ Elispotマイクロウェル中で16時間培養した。対照として、5ng/mlのPMAおよび500ng/mlのイオノマイシンと共に未処理の細胞もインキュベートした。10個の細胞当たりのSFUの平均+SD数を示す。結果は、2つの独立した実験の代表例である。*p<0.05。 図6は、Nefmut/E7DNAベクターを接種したマウス由来のエキソソームを注入したマウスにおいて誘導されたE7特異的CD8 T細胞免疫を示す。E7、Nefmut/E7を発現するベクター、または空ベクターを以前に注入した同系マウスの血漿から単離したエキソソームを接種したマウスにおけるCD8 T細胞免疫応答。C57 BI/6マウス(1群に対して8頭、ドナーマウス)に指定のDNAベクターを2回接種し、最後の接種の10日後に、後眼窩採血(retro orbital bleeding)からPBMCを回収し、E7特異的CD8 T細胞応答の存在に対して、IFN−γ Elispotアッセイにおいて試験した(上のパネル)。2日後に、マウスを屠殺して、分画遠心分離によって血漿からエキソソームを単離した。次いで、これらのエキソソームを等量使用して、同系のマウス(1群当たり3頭)に3回接種した。最後の接種の10日後に、脾臓細胞を回収し、CD8 T細胞活性化の程度を三連で行ったIFN−γ Elispotアッセイによって評価した(下のパネル)。 すべてのIFN−γ Elispotアッセイにおいて、5ng/mlのPMAおよび500ng/mlのイオノマイシンと共に細胞もインキュベートした。10個の細胞当たりのSFUの平均+SD数を示す。結果は、2つの独立した実験の代表例である。*p<0.05。 図7は、Nefmut/E7DNAベクターのi.m.接種によって誘導された治療上の抗腫瘍作用を示す。C57 BI/6マウスに2×10個のTC−1細胞をチャレンジし、4日後に、腫瘍塊が触診によって検出可能である場合、Nefmut/E7を発現するDNAベクター(7頭のマウス)、または対照として、Nefmutを発現するDNAベクター、空ベクター、またはビヒクル(1群当たり4頭のマウス)を接種した。DNA接種は、腫瘍細胞移植の11日後に繰り返し、腫瘍塊の成長を時間をわたり追跡した。A.最後の免疫化の7日後に後眼窩採血から回収し、無関連またはE7ペプチドのいずれかの存在下で16時間培養したPBMCにおけるIFN−γ ElispotアッセイによるE7特異的CD8 T細胞応答。対照として、5ng/mlのPMAおよび500ng/mlのイオノマイシンと共にPBMCもインキュベートした。各接種したマウス由来の脾臓細胞を播種した三連のウェルからの10個の細胞当たりのSFU数を示す。B.30日の観察時間における腫瘍サイズの決定。C.屠殺時におけるNefmutまたはNefmut/E7DNAベクターのいずれかを注入したマウス由来の腫瘍の重量測定。 各接種したマウスについて検出された値を示す。結果は、2つの独立した実験の代表例である。 同上 同上 図8は、トランスフェクトされた細胞の上清中でHER2/neu ECDを用いて操作されたエキソソームの検出を示す。Nefmut、Nefmut/HER2 ECDのいずれかを発現するベクター、またはボイドベクターをトランスフェクトされた293T細胞の培養物由来の細胞およびエキソソーム両方の溶解物のウエスタンブロット分析。Nef系生成物は、細胞とエキソソームの両方で検出され、一方、β−アクチンとAlixは、それぞれ、細胞溶解物とエキソソームに対するマーカーとして作用した。矢印は、関連するタンパク質生成物を示す。分子マーカーはkDaで与えられる。結果は、5つの独立した実験の代表例である。 図9は、接種したマウス由来の血漿における抗HER2/neu抗体の検出を示す。NefmutまたはNefmut/HER2−ECDのいずれかを発現するベクターを注入したマウスに関する血漿を、HER2/neu発現ベクターを注入する2日前に、トランスフェクトされた293T細胞と共にインキュベートした。二次Abとのインキュベーション後に、細胞を固定し、FACS分析を行った。陽性対照として、HER2/neuを構成的に過剰発現する676−1−25腫瘍細胞(HER2/neu細胞)の溶解物を注入したマウス由来の血漿と、抗HER2/neu mAb(Ctrl+)との両方を使用した。結果は、各注入されたマウス由来の血漿を使用して、FACSによって検出された平均蛍光強度(MFI)の平均値+SDとして表され、2つのアッセイの代表例である。 図10は、Nefmut/HER2−ECDを発現するDNAベクターの注入の際にマウスに誘導されるHER2/neu特異的CD8 T細胞免疫の検出を示す。NefmutもしくはNefmut/HER2−ECDのいずれかを発現するDNAベクター、または空ベクター(ボイド)を接種したマウスにおけるCD8 T細胞免疫応答。129Sv−NeuTマウス(1群当たり5頭)に、異なるDNAベクターを2回、i.m.接種した。屠殺時に、10個の脾臓細胞を、二連または三連のいずれかのIFN−γ Elispotマイクロウェル中で、無関連、Nef−、またはHER2−ECD特異的9量体のいずれかを5μg/ml用いてまたは用いないで、o.n.でインキュベートした。対照として、ペプチド(Nil)の非存在下でも細胞をインキュベートした。10個の細胞当たりのIFN−γスポット形成単位(SFU)の平均数+SDを示す。結果は、3つの独立した実験の代表例である。*p<0.05。下に、代表的アッセイから発色させたIFN−γ Elispotプレートを示す。 図11は、抗原特異的CTL活性を有するDNAを注入したマウスのカップルにおいて誘導されたHER2/neu特異的CD8 T細胞免疫の検出を示す。CTLアッセイを、指定のベクターを接種したマウス由来のCD8 T細胞を用いて行った。CD8 T細胞をプールした脾臓細胞から単離し、CFSEで以前に標識したTC−1細胞と10:1の細胞比で6時間、二連で培養し、無関連、Nef−、またはHER2−ECD特異的ペプチドのいずれかを用いて16時間処理した。6時間後、TC−1細胞の死亡率を、7−AAD標識に関するFACS分析によってスコア化した。3つの独立した実験から計算された平均値+SDを示す。*p<0.05。バックグラウンド条件(すなわち、ナイーブマウス由来のCD8 Tリンパ球の未処理TC−1細胞との共培養物)の平均値:8.1±3.5。下に、共培養物のFACS分析由来の代表的ドットプロットを示す。CFSE陽性細胞の合計に対する二重蛍光のパーセンテージを示す。 同上 図12は、Nefmut/HER2−ECD DNAベクターの接種により誘導された抗腫瘍作用を示す。129Sv−NeuTマウス(1群当たり5頭)に、15週齢と17週齢の両方で、指定のDNAベクターまたはビヒクル(Nil)のいずれかを2回、接種した。A.少なくとも1つの腫瘍の直径が1mmを超えるマウスの数として表される腫瘍発生率。B.腫瘍の累積数/マウスの総数+SDとして計算された腫瘍の多重度。データは、3つの独立した実験の代表例である。 同上 図13は、ヒト初代骨格筋細胞によって放出されたエキソソームのiDCにおける内部移行を示す。A.GFP、Nefmut/GFPを発現するベクター、または空ベクターでのトランスフェクションの2日後のSKMCのFACS分析。5つの独立した実験の代表例において検出されたGFP蛍光レベルを示す。GFP陽性細胞のパーセンテージを示す。M1:陽性の範囲。B.GFPまたはNefmut/GFPのいずれかを発現するDNAベクターをトランスフェクトされたiDCとSKMCとを含む共培養物の共焦点顕微鏡分析であり、後者は、GW4869とスピロエポキシドの両方の存在下またはそれら両方の不在下で行った。スライドを分析前にDAPI(青色蛍光)と抗CD45 mAb(赤色蛍光)の両方で染色した。Nefmut/GFPをトランスフェクトされたSKMCを含む共培養物に対して、同じ視野の2つのセクションが報告され、第1のものはCD45陽性細胞を強調し(上のパネル、黒の矢印)、一方、下の画像では、Nefmut/GFPを発現するSKMC(グリーンブラックの矢印)とiDCへの蛍光蓄積の領域(白色の矢印)の両方が示される。 同上 図14は、Nefmut系DNAベクターを発現する筋肉細胞と共培養したヒトDCによって誘発されたNef特異的CTL活性を示す。A.クロスプライミングアッセイのスキーム。SKMCをトランスフェクトし、48時間後に、iDCと共培養させ、さらに24時間後、単離して成熟させた。次いで、自己PBLをmDCに添加し、共培養を7日間行った。その後、PBL刺激を繰り返し、さらに7日後、CD8 Tリンパ球を単離して、同系標的細胞との共培養によりCTLアッセイで試験した。B.親またはNefmutを安定にトランスフェクトされたMCF−7細胞のいずれかに由来する細胞溶解物のウエスタンブロット分析。フィルターを抗Nefまたは抗β−アクチンAbのいずれかとインキュベートした。矢印は、関連するタンパク質生成物を示す。分子マーカーはkDaで与える。C.予備刺激したCD8 Tリンパ球を、Nefmutを発現するかまたは発現しないMCF−7細胞と、10:1の細胞比で共培養することによって行ったCTLアッセイ。結果は、3つの独立した実験の三連の条件から計算した平均値+SDとして表した。*p<0.05。バックグラウンド条件(すなわち、ナイーブなCD8 Tリンパ球のMCF−7との共培養物)の平均値:11.9±5。 同上 図15は、エキソソーム合成の阻害剤による処置が、トランスフェクトされたSKMCとの共培養物から単離したDCによって誘導されたクロスプライミングを遮断することを示す。SKMCに、Nefmut/MART−1融合生成物を発現するDNAベクターをトランスフェクトし、2日後に、GW4869とスピロエポキシドの両方の存在下またはそれら両方の不在下でiDCと共培養させた。16時間後、iDCを単離し、成熟させ、自己PBLと共培養させた。2サイクルの刺激後、CD8 Tリンパ球を単離し、無関連またはMART−1特異的ペプチドのいずれかで以前に処理した、CFSEで標識した同系のB−LCLとの10:1の共培養によってCTLアッセイにおいてチャレンジした。3つの独立した実験の三連の条件から計算した標的細胞の死亡率の平均パーセンテージ+SDを示す。バックグラウンド条件(すなわち、ナイーブなCD8 Tリンパ球の未処理の同系のB−LCLとの共培養物)の平均値:7.3±2.1。
(実施例1:DNA接種により生成されたin vivoで操作されたエキソソームにより誘発された抗腫瘍HPV E7特異的CTL活性の研究)
材料および方法
分子構築物および細胞培養物
すべての分子構築物は、IE−CMVにプロモートされたベクターに基づく。Nefmut(13)、Nefmut−GFP(13)、NefG2A−GFP(23)、wtNef(24)、およびHPV−E7(25)を発現するベクターの構築物については、既に記載されている。293T細胞、マウスのC12筋肉細胞、およびHPV−E7発現TC−1腫瘍細胞は、10%の熱不活性化ウシ胎仔血清(FCS)を加えたダルベッコ改変イーグル培地中で成長させた。トランスフェクションアッセイは、リポフェクタミン2000に基づく方法を使用して行い、C12細胞の場合には、新たにトリプシン処理した細胞にリポソームを添加することによって改変した。マウスの脾臓細胞とEL−4細胞、すなわち、9,10−ジメチル−1,2−ベンズアントラセンで処理した際にC57 BI/6マウスから最初に得たマウスの胸腺リンパ腫CD4 T細胞の両方を、10%のFCSを補充したRPMI培地中で培養した。
エキソソームの単離、検出、および特徴付け
エキソソームを、分画遠心分離によって、細胞上清から単離した。詳細には、上清を500×gで10分間、遠心分離した。次いで、上清を、10,000×gで30分間の第1の超遠心分離からなる分画遠心分離にかけた。次いで、上清を採取し、0.22μM孔径で濾過し、70,000×gで1時間、超遠心分離した。ペレット化した小胞を1×PBS中に再懸濁し、70,000×gで1時間、再度超遠心分離した。その後、ペレットを、1×PBSの最初の体積の1:100で再懸濁した。接種したマウスの血漿からのエキソソームの回収を、その実行時間が2倍である遠心分離を開始する前に試料を5倍希釈したことを除いて同様の方法で行った。回収したエキソソームの量を、製造業者の推奨に従ってAmplex Redキット(Molecular Probes)によって、アセチルコリンエステラーゼ(AchE)、すなわち、古典的なエキソソームマーカーの活性を測定することによって評価した。AchE活性をmU/mLとして測定し、ここで、1mUは、1ピコモルのアセチルコリンを、pH8.0で37℃にて、1分当たりコリンとアセテートに加水分解する酵素の量として定義される。
トランスフェクトされた細胞培養物由来の蛍光エキソソームは、FACS(Gallios、Beckman Coulter)によって直接検出されるか、または、血漿から単離したエキソソームの場合には、アルデヒド/サルフェートラテックスビーズ(Invitrogen Molecular Probes)に結合した際に分析されるかのいずれかであった。この目標を達成するために、試料を、回転プレート上で、室温にて終夜、5μlのビーズと共にインキュベートし、次いで、洗浄し、1×PBS−2%v/vのホルムアルデヒド中に再懸濁し、FACS分析した。
エキソソームのウエスタンブロット分析のために、等量のナノ小胞を、抗タンパク質分解剤の存在下で、PBS、1%のTriton X−100中に溶解し、次いで、10%のSDS−PAGEによって分離した。一方、細胞を1×PBS(pH7.4)で2回洗浄し、これらを、氷上で、抗タンパク質分解剤を補充した溶解緩衝液(20mMのHEPES(pH7.9)、50mMのNaCl、10mMのEDTA、2mMのEGTA、0.5%の非イオン性洗剤IGEPAL CA−630)で20分間溶解させることによって、ウエスタンブロット分析をトランスフェクトされた細胞の溶解物に関しても行った。全細胞溶解物を、4℃にて、6,000×gで10分間遠心分離した。細胞抽出物のタンパク質濃度をLowryのタンパク質定量アッセイによって決定した。全タンパク質のうち30から50μgのアリコートを、10%のSDS−PAGEで分離した。Bio−Rad Trans−Blotを使用して、0.45μm孔径のニトロセルロース膜(Amersham)上に終夜エレクトロブロッティングすることによって、タンパク質を移行させた。フィルターを、1:1000に希釈したヒツジの抗Nef抗血清ARP444(M. Harris、University of Leeds、Leeds、UKから寄贈されたもの)、および1:250に希釈したSigmaからの抗β−アクチンAC−74 mAbと、Santa Cruzからの抗Alix H−270ポリクローナルAbの両方を使用して明らかにした。
マウスの免疫化とCD8 Tリンパ球を生成するIFN−γの検出
本明細書に記載した動物を用いるすべての研究は、実験動物保護に関するイタリアのEuropean Directive 86/609/EECで実施されてきたLegislative Decree 116/92に従ったEthical Committee of the Istituto Superiore di Sanita、Rome、Italy(プロトコール番号555/SA/2012)によって承認されている。研究において使用される動物は、本明細書で上述したLegislative Decreeに挿入されたガイドラインに従って収容され処理された。C57 BI/6マウスはCharles River Laboratoriesから購入し、エンドトキシンを含まないQiagen kitで精製したプラスミドDNAをそれぞれの後ろ肢に50μg、10日間隔で2回、i.m.接種した。マウスには、10日間隔で3回、DNAベクターを注入したマウスの血漿から精製した、6mU等量のAchE活性のエキソソームを皮下(s.c.)にも接種し、最後の免疫化の10日後に屠殺した。E7−およびNef特異的CD8 T細胞免疫応答を検出するために、脾臓細胞を、C57 BI/6マウスのH−2K複合体に効率的に結合させるために既に特定されたHPV−E7またはHIV−1 Nef8もしくは9量体ペプチド、すなわち、E7(HPV−16 Gene Bank受託番号AAD33252.1)に対するDLYCYEQL(アミノ酸21〜28)(配列番号3)およびRAHYNIVTF(アミノ酸49〜57)(配列番号4)、ならびにNef(HIV−1、F12株、受託番号EMBL Z11530)に対するTAATNADCA(アミノ酸48〜56)(配列番号5)のいずれか5μg/mlの存在下で、IFN−γ Elispotマイクロウェル(Millipore)中の培養に供した。HPV E6特異的KLPQLCTEL(アミノ酸18〜26)(配列番号6)およびYDFAFRDL(アミノ酸50〜57)(配列番号7)ペプチドに結合するH−2 K(HPV−16 Gene Bank受託番号AAD33253.1)を無関連ペプチドとして使用した。o.n.インキュベーションの後、IFN−γ Elispotプレートを発色させ(Mabtech AB)、スポット形成細胞を分析し、Elispotリーダー(A.EL.VIS. Elispot reader and Analysis software GmbH)を使用して計数した。
蛍光顕微鏡分析
蛍光顕微鏡による分析のために、接種したマウスの四頭筋由来の7μMの切片をクリオスタット(Leika CM 3050)切片作製によって調製し、スライドに配置した。次いで、切片を、褪色防止用封入剤と一緒に、4’,6’−ジアミジノ−2−フェニルインドール(DAPI、Vector Laboratories)とインキュベートした。最終的に、スライドにカバーガラスを載せ、次いで、Zeiss Axioskop 2 Plus蛍光顕微鏡で観察した。
CTLアッセイ
CD8 T細胞を、正の免疫磁気選択(Miltenyi Biotec)によって、接種したマウスの脾臓細胞から単離した。これらを、RPMI 10%のFCS中で6時間、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、Invitrogen)で以前に標識したEL−4細胞との共培養に供し、E7または無関連ペプチドのいずれかで終夜処理した。共培養は、U底96ウェルプレートにおける200μlのRPMI 20%中で、異なる細胞比(すなわち、20:1から5:1までのエフェクター/標的細胞)で実行した。その後、最終濃度1μg/mlでの7−AADの添加後間もなく、EL−4細胞の死亡率をFACS分析によってスコア化した。
血漿中の抗E7および抗Nef抗体の検出
接種したマウス由来の血漿をプールし、1:10から開始する2倍連続希釈物を、抗E7 Abの存在についてアッセイした。エンドポイント希釈は、450nmにおける吸光度がOD0.1未満に相当した。各血漿を三連でアッセイし、吸光度値の平均を最終読み出しとして得た。組換えE7とNefの両方をアッセイのために使用した。タンパク質を、炭酸緩衝液(pH9.4)中4℃で、1ウェル当たり0.25μgの濃度で、Maxisorpのマイクロタイタープレート(NUNC)中に終夜吸着させた。3%のノンファットドライミルク(NFDM)を含有するPBS中、37℃で2時間のブロッキングステップの後、プレートを、37℃で1時間、1%のNFDM−PBS中で連続希釈した血漿100μLと共にインキュベートした。特異的抗原−抗体複合体を、基質としてテトラメチルベンジジンを使用して、ペルオキシダーゼにコンジュゲートしたヤギ抗マウスIgG(GE Healthcare Ltd)によって検出した。室温で30分後、1ウェル当たり1Mの硫酸50μlを添加することによって、酵素反応を停止させた。洗浄ステップは、自動洗浄機中で、0.05%のTween−20を含有するPBSを1ウェル当たり200μl用いて行った。
Nefmut/E7エキソソームの抗腫瘍作用
Nefmut/E7発現ベクターの接種によって誘導された抗腫瘍活性を、2×10個のTC−1細胞を以前にチャレンジしたマウスにおいて評価した。DNA接種は、腫瘍細胞のチャレンジの4および11日後に、上記報告したプロトコールに従って、かつ触診できる腫瘍を発生したマウスにおいてのみ実施した。腫瘍成長は、目視検査、触診、および(長さ×幅)/2として計算した腫瘍小結節の直径の測定によってモニタリングした。観察時間の終了時に、腫瘍を外植し、秤量した。
統計分析
適当な場合に、データは、平均+標準偏差(SD)として表す。一部の例では、対応のあるStudentのt検定を使用し、ノンパラメトリックWilcoxon順位和検定を使用して確認した。p<0.05を有意とみなした。
結果
DNAをトランスフェクトされたマウス筋肉細胞により放出された操作されたエキソソームの検出
筋肉細胞は、in vivoでの投与の際の異所性DNAの効率的かつ安定な発現に対する理想的な標的を表す。目的は、in vivoでNefmut系DNAベクターを発現させ、接種したDNAを発現する細胞によって構成的に放出されるエキソソームを操作することであった。これらの内因性エキソソームは、抗原特異的CTL免疫応答の誘導に関して、組織培養で生成されるものと少なくとも類似する特徴を示すことが期待される。
異なる起源のヒト細胞型で既に評価されたように、マウスの筋肉細胞におけるNefmut発現DNAベクターの内部移行が、操作されたエキソソームの生成に十分であるかどうかが、予備的に調査された。とりわけ、マウスの筋肉細胞は、エキソソーム様の特徴を有するナノ小胞を放出するが、その生合成は、MVBにより生じたエキソソームのものと異なる。明確化のために、マウスの筋肉細胞によって放出されたエキソソーム様ナノ小胞を、本明細書でエキソソームと定義する。
マウスのC12筋肉細胞と、対照として、ヒト293T細胞に、エキソソームと会合することのその非効率性について既に特徴付けられているNefmutまたはNefアイソタイプ(すなわち、NefG2A)のいずれかのC末端で融合したGFPを発現するベクターをトランスフェクトした(26)。トランスフェクトされた細胞培養物を、筋肉細胞において、293T細胞において検出されたものの50%を超えるようであった、それぞれのトランスフェクション効率(図2A)についてモニタリングした。上清を収集し、分画遠心分離によりエキソソームを単離した。次いで、エキソソーム調製物を、AchE活性に関して滴定した(図2B)。2つの細胞型は、どんなトランスフェクション条件でも、明らかに類似するレベルのAchE陽性ナノ小胞を生成した。等しい量のエキソソームのウエスタンブロット分析は、Nefmut−GFPベクターをトランスフェクトされた293T細胞とC12細胞の両方に由来するエキソソームにおいてNef由来分子の存在を示したが、NefG2A−GFPベクターでは存在を示さなかった(図2C)。エキソソーム調製物のFACS分析により、Nefmut−GFPをトランスフェクトされたC12細胞から回収されたナノ小胞に蛍光が伴うが、NefG2A−GFPでは蛍光がともなわなかったことを確認した(図2D)。
まとめると、マウスの筋肉細胞によって放出されたエキソソーム様ナノ小胞は、上皮様の、形質転換ヒト293T細胞で以前に判明したように、Nefmut誘導体によって操作することができることが判明した。
Nefmut由来生成物は、DNAを接種したマウスの血漿由来のエキソソーム中で検出され得る
マウスの筋肉細胞に関して得られたin vitroでの結果に基づき、in vivoでのNefmut系ベクターの発現が試みられた。この目的のために、Nefmut−GFP、NefG2A−GFP、または空ベクターのいずれか50μgを、C57 BI/6マウスの各四頭筋に接種した。3日後、何頭かの接種したマウスを屠殺し、それらの肢を凍結保存した。次いで、接種のゾーンから得た切片を、GFP関連生成物の発現について分析した。Nefおよびその変異体/誘導体の既に記載した特徴と一致して、Nefmutは、原形質膜に明らかに蓄積する一方で、細胞内の点状パターンにも配置される。それとは別に、NefG2A変異体は、N末端のミリストイル化の欠如の結果として、より拡散した細胞質内分布で配置された(図3A)。接種の3日後および9日後に、血漿を残りの接種したマウスから回収し、分画遠心分離によりエキソソームを単離した。次いで、エキソソーム調製物を、AchE活性に関して滴定し、同量のエキソソームを、白色のアルデヒド/サルフェートラテックスビーズに結合させた。この方法により、さらに稀な蛍光ナノ小胞が、FACS分析によって検出可能となることが期待された。Nefmut−GFPベクターを注入した3日後と9日後の両方で、マウスの血漿から単離したエキソソームを含む試料において、正のシグナルをスコア化したが、NefG2A−GFPベクターではそうならなかった(図3B)。これらの結果は、Nefmut−誘導体を発現するベクターのマウスにおける接種によって、操作されたエキソソームの発生を導くことができることを示唆した。
Nefmut/E7発現DNAベクターのi.m.接種の際のHPV−E7特異的CTL応答
次に、Nefmut−誘導体を発現するDNAベクターの接種によって生じた操作されたエキソソームにアップローディングされた抗原の免疫原性を評価した。この目的のために、C57 BI/6マウス(1群当たり6頭)に、Nefmut/E7もしくはE7単独のいずれかを発現するベクター50μg、または空ベクターを、各後ろ肢に、i.m.接種した。とりわけ、E7単独を発現するベクターの注入後の免疫応答の分析は、CD8 T細胞の免疫原性に関して、Nefmut融合の利益を評価する助けとなった。10日後に、接種を繰り返し、さらに10日後、マウスを屠殺し、無関連、NefまたはE7特異的H−2 K9量体の存在下で、IFN−γ Elispotマイクロウェル中で、脾臓細胞をo.n.培養した。無関連ペプチドとの培養で観察されたCD8 T細胞の活性化レベルは、バックグラウンドレベルのままであり、ペプチドの非存在下で培養した脾臓細胞で検出されたものと同様であった(図示せず)。一方、細胞活性化は、E7またはNef9量体を接種した後に、Nefmut/E7発現ベクターを接種したマウス由来の脾臓細胞中で、はっきりと検出可能であった(図4A)。逆に、CD8 T細胞応答は、いかなるペプチドが使用されても、E7発現ベクター、空ベクターのどちらを受けるマウス由来の脾臓細胞の培養においても検出されなかった。
CD8 T細胞応答が測定可能なCTL活性と関連するかどうかを評価するために、CD8 T細胞を脾臓細胞のプールから単離し、次いで、異なる細胞比(すなわち、20:1から5:1)で6時間、無関連またはE7 9量体のいずれかで、o.n.で前処理したCFSE標識EL−4細胞との共培養に供した。その後、共培養物を7−AADで標識し、標的細胞の死亡率レベルをFACS分析によってスコア化した。図4Bにおいて報告した結果は、Nefmut/E7発現ベクターを接種したマウスのみに由来するCD8 Tリンパ球を、E7特異的9量体で前処理したEL−4と共に含む、20:1と10:1の両方の共培養物における標的細胞の死亡率の明らかな増加を示す。この結果は、IFN−γ Elispotアッセイによって、Nefmut/E7発現ベクターを接種したマウスにおいて検出された活性化CD8 Tリンパ球が、E7特異的細胞傷害活性を有することを実証した。とりわけ、抗E7抗体は、E7を単独で発現するベクターを接種したマウス由来の血漿においてのみ検出された(図4C)。
まとめると、これらのデータは、Nefmutと融合した異種抗原を発現するベクターのi.m.接種により、抗体産生の非存在下で、強力な抗原特異的CTL応答の誘導が導かれることを示した。
野生型Nefアイソフォームを発現するDNAベクターの接種は、Nef特異的CD8 T細胞の活性化を誘発しない
結果は、Nefmut誘導体を発現するDNAベクターのi.m.注入により、エキソソームに取り込まれた外来抗原に対するCTL応答の誘導と相関する、Nefmut生成物をアップローディングするエキソソームの生成が導かれるというエビデンスを提供する。しかしながら、エキソソームにおける高レベルのNefmut取り込みが抗原特異的CD8 T細胞応答を誘発するのに必須であるという見解を支持するために、Nefmutと比較してかなり低い程度でエキソソームに取り込まれる野生型アイソフォームのNefを発現するベクターをマウスに接種することによって、免疫原性実験が再現された(13)。この目標を達成するために、C57 BI/6マウス(1群当たり4頭)に、wtNefもしくはNefmutのいずれかを発現するベクター50μg、または空ベクターを、各後ろ肢に、i.m.注入した。10日後に接種を繰り返し、さらに10日後、マウスを屠殺した。次いで、脾臓細胞を単離し、無関連またはNef特異的9量体のいずれかの存在下で、IFN−γ Elispotマイクロウェル中でo.n.培養した。図5に示すように、wtNefを発現するベクターを接種したマウスは、Nefmutベクターを受けたものと異なって、検出可能なCD8 T Nef特異的応答を開始することができなかった。
これらの結果は、エキソソームにおける抗原アップローディングの効率が免疫応答の誘導に重要であることを示し、また、wtNefの機能は、それ自体は、本発明者らが観察したCD8 T細胞の活性化に関与しなかったことを示唆する。
Nefmut/E7を発現するDNAベクターで免疫化したマウスの血漿から単離したエキソソームは、同系マウスにおいて、E7特異的CD8 T細胞応答を誘導する。
Nefmut発現ベクターの接種の際に検出されたCD8 T細胞免疫応答が操作されたエキソソームのin vivoでの生成に依拠するという仮定を主張するために、接種したマウスの血漿から精製されたエキソソームがレシピエントのナイーブマウスにおいて免疫原性であるかどうかを評価した。この目的のために、本明細書の上記で詳述したスケジュールに従い、8頭のマウスに、E7、Nefmut/E7を発現するベクターまたは空ベクターを接種した。最後の免疫化の8日後に、PBMCを後眼窩採血により回収し、E7特異的CD8 T細胞応答をチェックするために、IFN−γ Elispotマイクロウェルに置いた。既に観察したように、Nefmut/E7発現ベクターの注入により、十分に検出可能なE7特異的CD8 T細胞応答が生じたが、E7を単独で発現するベクターではそうならなかった(図6A)。均一な群由来の血漿をプールし、分画遠心分離によってエキソソームを単離した。その後、エキソソームを、AchE活性に関して滴定し、等量の6mUのAchE活性のエキソソームを、10日間隔で、3回、同系マウスにs.c.注入した。最後に、マウスを屠殺し、E7特異的CD8 T細胞応答について脾臓細胞を試験した。興味深いことに、IFN−γ Elispotマイクロウェルにおけるo.n.培養によって、本発明者らは、Nefmut/E7発現ベクターを注入したマウスから精製したエキソソームを接種したマウス由来の脾臓細胞培養においてのみE7特異的細胞の活性化を認めた(図6B)。
これらの結果は、Nefmut/E7を発現するDNAのi.m.注入によって、免疫原性エキソソームの生成が導かれることを示し、それゆえに、内因性の操作されたエキソソームのDNA誘導性生成が観察された強力なE7特異的CD8 T細胞免疫応答の根底にあるという見解をさらに支持する。
Nefmut/E7発現DNAベクターのi.m.接種によって誘導されたHPV−E7特異的CTL応答の治療上の抗腫瘍作用
最後に、抗腫瘍作用に関してNefmut/E7発現ベクターの注入によって惹起されるCD8 T細胞免疫応答の効力を評価した。この目標を達成するために、2×10個のTC−1細胞をs.c.接種したC57 BI/6マウスに関する治療的免疫化アッセイを設定した。次いで、触診によって検出可能な、すなわち、約2mmの直径の腫瘍塊を発生するマウスに、細胞移植の4日後と11日後の両方に、後ろ肢当たり50μgの、空ベクター、Nefmut(各群当たり4頭のマウス)またはNefmut/E7(6頭のマウス)のいずれかを発現するベクターを接種した。対照として、4頭の腫瘍を移植したマウスに、ビヒクルのみを注入した。21日目に、E7特異的CD8 T細胞免疫応答の誘導を評価するために供したNefmutまたはNefmut/E7発現ベクターを注入したマウスに関して、後眼窩採血を行った(図7A)。腫瘍の成長を30日にわたってモニタリングし、その後、マウスを屠殺し、腫瘍を外植し、秤量した。図7Bは、腫瘍重量の評価によって確認されるように、対照DNAベクターの注入は移植された腫瘍細胞の成長に影響を及ぼさなかったが、Nefmut/E7ベクターを接種したマウスでは、これらの増殖が著しく損なわれ、腫瘍細胞は、3頭のマウスにおいてさらに明らかに取り除かれたことをはっきりと示す(図7C)。
これらのデータから、Nefmut/E7発現DNAベクターの接種により、腫瘍細胞の存在下でも、CD8 T細胞免疫応答が誘発されると結論付けることができる。最も重要なのは、この免疫応答が、前もって移植された同系の腫瘍細胞の成長を強力に阻害するのに十分強力かつ迅速であることであった。
まとめると、これらの結果は、Nefmut系の内因性エキソソームに基づく免疫化戦略の可能な治療適用に対する妥当なマイルストーンを表す。
(実施例2:Nefmutと融合した抗原を発現するベクターのin vivoでの接種によって誘発されるCD8+ T細胞免疫に関する研究)
NefmutのC末端に融合した抗原を発現するDNAベクターの接種に基づく免疫化戦略は、様々なさらなるウイルス抗原に対しても首尾よく適用された(表1を参照のこと)。詳細には、Nefmutと融合したこのような抗原を発現するベクターを、本明細書の上記のスケジュールに従い、C57 BI/6マウスまたはBalb/cマウスのいずれかに注入した。最後の接種の10から15日後に、表1に列挙したペプチドを使用して、注入したマウス由来の脾臓細胞を用いて、IFNγ ELISPOTアッセイを行った。
それぞれ三連のウェルで試験した4頭の接種したマウス由来の脾臓細胞を用いて得られたデータから計算したバックグラウンド値を減算した平均値±SDを示す。
結果は、Nefmutに融合した抗原を発現するDNAの注入は、幅広い範囲の全長抗原に対して、CTL免疫を誘導する助けとなるという見解を支持する。
(実施例3:乳がんにおいて本発明に従ってin vivoで操作したエキソソームによって誘発されるCTL活性の研究)
材料および方法
分子構築物
活性化rHER2/neuの細胞外ドメイン(ECD)をコードするDNAを、N202.1A細胞、すなわち、rHER−2/neuにトランスジェニックであるFVBマウスに由来する細胞株から抽出した全RNAに関して行ったRT−PCRによって回収した(27)。それぞれの5’末端にNhe IおよびEco RI制限部位を含む以下のプライマーを使用した:フォワード(シグナルペプチドに対してすぐ下流)
(配列番号18);リバース:
(配列番号19)。Nefmut/HER2−ECD融合生成物を発現するベクターを得るために、PCR生成物をNhe I/Eco RIで切断し、Nefmutを発現するNhe I/Eco RIによって消化されるpcDNA3系ベクターの3’末端にインフレームで挿入された。この戦略を通して、ラットとマウスの両方のHER2−ECD配列が、得られた分子構築物においてNefmutと融合することが期待される。選択は、rHER2/neu配列の存在に基づいてなされた。Nefmut、Nefmut/GFP、およびNefmut/MART−1を発現するベクターは、既に記載されている(13)。rHER2/neuを発現するIE−CMVにプロモートされたベクターが、A. Amici、University of Urbino、Italyから厚意により提供された。
細胞の培養とトランスフェクション
293T細胞、MCF−7細胞、マウスのC12筋肉細胞(すべて、American Type Culture Collectionから入手した)、およびTC−1細胞(28)は、10%の熱不活性化ウシ胎仔血清(FCS)を加えたダルベッコ改変イーグル培地中で成長させた。トランスフェクションアッセイは、リポフェクタミン2000に基づく方法(Invitrogen、Thermo Fisher Scientific)によって行い、C12細胞の場合には、新たにトリプシン処理した細胞にリポソームを添加することによって改変した。HLA−A.02 B−LCL(29)、マウスの脾臓細胞、およびCD8 Tリンパ球を、10%のFCSを加えたRPMI培地中で培養した。ヒトの初代骨格筋細胞(SKMC)はLonzaから入手し、推奨される培地で培養した。
ヒトのPBMCを、Fycoll−Hypaqueの密度勾配によって、健康なドナーから単離した。単球を、免疫磁気単球選択キット(Miltenyi)を使用して、PBMCから単離した。回収した細胞集団の純度を、PEがコンジュゲートした抗CD14 mAb(Becton Dickinson)を使用して、FACS分析によってアッセイした。単球は、20%のFCS、30ng/mLの顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)(Serotec Ltd)、および500ユニット/mLのIL−4(R&D Systems)を補充したRPMI培地中で4〜5日培養して、iDCへと分化させた。DCの成熟は、10ng/mLのリポ多糖(LPS)によるo.n.処理により得られた。
エキソソームの調製および精製
エキソソームを、トランスフェクションの48から72時間後に、293T細胞の上清から出発して、以前に記載されたように(30)、分画遠心分離によって単離した。回収されたエキソソームの量は、製造業者の推奨に従ってAmplex Redキット(Molecular Probes、Thermo Fisher)によって、アセチルコリンエステラーゼ(AchE、すなわち、古典的なエキソソームマーカー)(31)の活性を測定することによって評価した。
ウエスタンブロット
細胞溶解物とエキソソームの両方のウエスタンブロット分析は、記載されているように(13)行った。フィルターを、1:1000に希釈したヒツジの抗Nef抗血清ARP444(MRC)、1:250に希釈したSigmaからの抗β−アクチンAC−74 mAb、および1:100に希釈したSanta Cruzからの抗Alix H−270ポリクローナルAbを使用して明らかにした。
マウスモデル
本明細書に記載した動物を用いるすべての研究は、実験動物保護に関するイタリアのEuropean Directive 86/609/EECで実施されてきたLegislative Decree 116/92に従ったEthical Committee of the ISS(プロトコール番号107/2016−PR)によって承認されている。本発明者らの研究において使用される動物は、本明細書で上述したLegislative Decreeに挿入されたガイドラインに従って収容され処理された。ISSの動物施設(32)で産まれて飼育された129Sv−NeuTトランスジェニックマウスのコロニーを使用した。これらのマウスでは、活性化したrHER−2/neu遺伝子が、MMLV LTRによってプロモートされ、処女雌は、15〜20週齢で、触診可能となる乳癌を自発的に発生させる。rHER2/neu導入遺伝子の存在は、通常、記載されているように(32)、PCRによってチェックされた。マウスに、エンドトキシンを含まないQiagenのキットを用いて精製したプラスミドDNAを各四頭筋当たり50μg、15週齢と17週齢において、2回、i.m.接種した。乳腺を、腫瘍モニタリングの間、1週間に一度、検査した。直径30mmを超える腫瘍を保有するマウスを安楽死させた。
抗体の検出
接種したマウス由来の血漿を、1:20に希釈し、HER2/neu発現ベクターを2日前にトランスフェクトされた293T細胞における抗HER2/neu抗体の存在について試験した。4℃での2時間のインキュベーション後、細胞を洗浄し、FITCにコンジュゲートした抗マウスIgGと共にインキュベートし、1時間後にFACS分析を行った。陽性対照として、1:20に希釈した抗HER2/neu mAbクローン7.16.4(Sigma)を使用した。
ELISPOTアッセイ
HER2/neu特異的CD8 T細胞免疫応答とNef特異的CD8 T細胞免疫応答の両方を検出するために、脾臓細胞を、129SvトランスジェニックマウスのH−2K複合体に結合するHER2/neuまたはHIV−1 Nef9量体ペプチド、すなわち、それぞれ、ILHDGAYSL(アミノ酸436〜444)(33)およびTAATNADCA(アミノ酸48〜56)(34)のいずれか5μg/mlの存在下で、IFN−γ Elispotマイクロウェル(Millipore)中に置いた。H−2Kに結合する異種ペプチド(35)を対照として使用した。o.n.接種後に、IFN−γ Elispotプレートを発色し(Mabtech)、スポット形成単位(SFU)を計数した。
クロスプライミングアッセイ
合計10個のSKMCに、Nefmut系ベクターまたは対照ベクターのいずれか10μgをトランスフェクトした。48時間後、細胞を、1:5の細胞比で、iDCとの共培養に供し、一部の例では、エキソソーム生合成の阻害剤GW4869とスピロエポキシド2μMの存在下で行った(36〜41)。終夜のインキュベーション後、iDCを単離し、24時間のLPS処理によって成熟させた。その後、iDCを洗浄し、1:10の細胞比で、自己末梢血リンパ球(PBL)との共培養に供した。1週間後、刺激手順を繰り返し、さらに1週間後、CTLアッセイのためにCD8 T細胞を回収した。
CTLアッセイ
マウス細胞を用いたCTLアッセイは、CD8 T細胞を正の免疫磁気選択(Miltenyi)によって脾臓細胞から単離することによって実施した。これらを、RPMI 10%のFCS中で6時間、製造業者の推奨に従って、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、Invitrogen、Thermo Fisher)で以前に標識したTC−1細胞との共培養に供し、HER2/neu、Nef、または無関連ペプチドのいずれかで終夜処理した。共培養は、U底96ウェルプレートにおける200μLのRPMI 20%中で、10:1のエフェクター/標的細胞比で実行した。その後、最終濃度1μg/mlでの7−AADの添加後間もなく、TC−1細胞の死亡率をFACS分析によってスコア化した。ヒト細胞におけるCTLアッセイを、標的細胞としてMCF−7またはB−LCLを使用したことを除いて、同様の方法で行った。
共焦点顕微鏡分析
GFPまたはNefmut/GFPのいずれかを発現するベクターを用いて2日前にトランスフェクトされたiDCとSKMCとを含む終夜にわたる共培養を、GW4869とスピロエポキシドの存在下またはそれら両方の不在下で、1:5の細胞比で行った。その後、細胞を、最初に、4℃で1時間、抗CD45(すなわち、iDCのマーカー)で染色し、次いで、Alexa−Fluor 610にコンジュゲートした二次Abで染色した。最後に、共培養物を4’,6’ジアミノ−2−フェニルインドール(DAPI、Vector Laboratories)で標識し、緩衝したホルムアルデヒド(2%v/v)中で固定した。位相差と蛍光画像をOlympus IX−81デバイスで記録した。
統計分析
適当な場合に、データは、平均+標準偏差(SD)として表す。一部の例では、対応のあるStudentのt検定を使用し、ノンパラメトリックWilcoxon順位和検定を使用して確認した。p<0.05を有意とみなした。
結果
rHER2/neuの細胞外ドメインは、Nefmutと融合した際にエキソソームに効率的にアップローディングされる
シグナルペプチドの欠乏したrHER2/neuのECDを、IE−CMVにプロモートされた真核生物のベクターに関連して、NefmutのC末端に融合させた。融合生成物の安定性とエキソソーム取り込みの両方をチェックするために、293T細胞に、NefmutもしくはNefmut/HER2−ECDを発現するベクター、またはボイドベクターを一過的にトランスフェクトした。48時間後、細胞を溶解させ、上清を分画遠心分離にかけ、エキソソームを単離した。細胞とエキソソームの両方の溶解物をウエスタンブロットによって分析した(図8)。融合生成物は、エキソソーム中で安定であり、有用な程度にアップローディングされているようであった。同様の結果を、マウスのC12筋肉細胞にトランスフェクトすることによって得た(図示せず)。
Nefmut/HER2−ECDを発現するDNAベクターのrHER2/neuトランスジェニックマウスにおける注入は、抗体応答の非存在下で、特異的CD8 Tリンパ球の活性化を誘導する
他のNefmut系融合生成物について既に判明したように(21)、Nefmut/HER2−ECDを発現するベクターのマウスにおけるi.m.注入により、Nefmut/HER2−ECD融合生成物を取り込む免疫原性の内因性の操作されたエキソソームの生成が導かれると仮定される。問題は、これらのエキソソームについて期待されるCD8 Tリンパ球の免疫原性が、HER2/neuに対する寛容を破壊するのに十分強力であるかどうかということであった。
抗HER2/neu抗体の誘導、すなわち、rHER2/neu DNAベクターを注入したマウスにおいて既に記載された作用(42、43)を最初に試験した()。この目標を達成するために、HER2/neuトランスジェニックマウスに、NefmutまたはNefmut/HER2−ECDのいずれかを発現するDNAベクターを注入した(1群当たり3頭)。2回目の注入の15日後、血漿を回収し、HER2/neuを発現するDNAベクターを一過的にトランスフェクトされた293Tを指標細胞として使用して抗HER2/neu Abの存在について試験した。図9に報告したように、HER2/neu特異的抗体は、Nefmut/HER2−ECDを発現するDNAベクターを注入したマウス由来の血漿において検出不能であった。それとは別に、以前に記載されたように(32)、Abは、rHER2/neu発現細胞の溶解物を注入したマウス由来の血漿において検出可能であった。これらの結果は、操作されたエキソソームに取り込まれた生成物に対する抗体応答の欠如について、本発明者らが以前に報告したこと(14、21)と十分に一致するようであった。
次に、H2制限NefおよびHER2−ECD9量体による刺激の際に行われたIFN−γ Elispotアッセイを介して、注入したマウス由来の脾臓細胞を試験する抗原特異的CD8 Tリンパ球応答を分析した。図10に示すように、Nefmut発現DNAを注入したマウス由来の脾臓細胞がNefペプチドによって刺激された場合に、リンパ球の活性化が検出されたが、HER2−ECDペプチドによっては刺激されなかった。一方、NefペプチドとHER2−ECDペプチドの両方は、Nefmut/HER2−ECDを注入したマウス由来の脾臓細胞培養においてリンパ球の活性化を誘導した。後眼窩採血によって回収したPBMCを試験して同様の結果が得られた(図示せず)。
これらのデータは、Nefmut/HER2−ECD DNAベクターを注入したマウスにおける、Nef特異的CD8 Tリンパ球応答とHER/neu特異的CD8 Tリンパ球応答の両方の誘導を実証する。
Nefmut/HER2−ECD発現DNAベクターを注入したrHER2/neuトランスジェニックマウスにおける抗原特異的CTL活性の誘導。
次に、研究の目的は、Nefmut/HER2−ECD発現DNAベクターの注入がHER2/neu特異的CTL活性を誘導できるかどうかを評価することであった。この目標を達成するために、ボイドベクターまたはNefmutもしくはNefmut/HER2−ECDのいずれかを発現するベクターを接種したHER2/neuトランスジェニックマウスの脾臓細胞から、CD8 Tリンパ球を単離した。次いで、CD8 Tリンパ球を、適当なペプチドで前処理した、同系の、CFSE標識したTC−1細胞との共培養に供した。5時間後、共培養を停止させ、7−AADで標識し、FACSによって分析して、死滅したTC−1標的細胞のパーセンテージを評価した。図11に示すように、NefmutDNAベクターを注入したマウス由来のCD8 Tリンパ球を、Nefペプチドで前処理したTC−1と共培養した場合、標的細胞の死亡率の増加が検出可能であった。より重要なことに、Nefmut/HER2−ECD DNAベクターを注入したマウス由来のCD8 Tリンパ球を、Nefに特異的なH2制限ペプチドまたはHER2に特異的なH2制限ペプチドのいずれかで前処理したTC−1と共培養した場合にも、CTL活性は明らかであった。
これらの結果は、Nefmut/HER2−ECD DNAベクターのi.m.送達とHER2/neu特異的CTL活性の誘導の間のリンクを確立した。
HER2/neu寛容の破壊は抗腫瘍活性と関連する
次に、研究の目的は、HER2−ECD特異的CTL活性が検出可能な抗腫瘍活性と結び付くかどうかを評価することであった。未だ触診可能な病変を有さない15週齢の129Sv−Neu Tトランスジェニックマウスに、ビヒクルまたはNefmutおよびNefmut/HER2−ECDを発現するDNAベクターのいずれかを注入した。注入を2週間後に繰り返し、触診可能な腫瘍の外観を毎週モニタリングした。図12に報告したように、Nefmut/HER2−ECDを発現するDNAの注入は、腫瘍発生の著しい遅延と関連した。モニタリングは、倫理的理由で必要な最初の屠殺時に停止した。
これらのデータは、DNAのi.m.注入によって誘導されたHER2−ECDに特異的なCTL活性と抗腫瘍活性の間の直接的関係を強調する。
CTLワクチンプラットフォームをヒトに移行させること:操作されたエキソソームによる抗原特異的CTL活性の誘導
診療所において本発明者らのCTLワクチンプラットフォームを活用する可能性を開くために、ヒトの系におけるその有効性を実証することが必須である。この目標を達成するために、Nefmut発現DNAベクターを注入したマウスで以前に記載された抗原特異的CD8 Tリンパ球免疫応答の誘導の根底にある機序を少なくとも部分的に再現する条件を使用する実験を設定した(1)。トランスフェクトされた筋肉細胞由来のエキソソームのiDCへの移入が最初に報告された。SKMCは、GFPまたはNefmut/GFP DNAベクターのいずれかをトランスフェクトされ、トランスフェクション効率はFACS分析によってチェックした(図13A)。この課題に関して、Nefmut/GFPの発現が蛍光エキソソームの生成を導くことが以前に報告されている(13)。トランスフェクトされたSKMCのiDCとの共培養後に、iDCへの蛍光凝集物の存在が、抗CD45 mAbによりレシピエントiDCを標識する際の共焦点顕微鏡分析によって報告された(図13B、中央のパネル)。一方、GFPをトランスフェクトされたSKMCを使用した場合、および共培養物をエキソソーム生合成の阻害剤GW4869とスピロエポキシドで処理した場合のCD45細胞集団内では、GFP蛍光は検出されなかった(図13B、それぞれ、左のパネルと右のパネル)。この結果は、iDCにおけるNefmut/GFP分子の侵入が、エキソソームの細胞間伝達によって媒介されたという見解を支持する。
次に、抗原特異的CTL活性の誘導を評価することを目的としたクロスプライミングアッセイを、図14Aにまとめたように実施した。詳細には、SKMCに、Nefmut誘導体を発現するDNAベクターをトランスフェクトし、次いで、HLA−A.02 iDCと共培養した。24時間後、iDCを単離し、LPSで成熟させ、次いで、自己PBLとの共培養に供した。成熟した(m)DC−PBLの共培養を7日間行い、その後、リンパ球を単離し、トランスフェクトされたSKMCと以前に共培養した新鮮なmDCを添加することによって第2の刺激サイクルに供した。さらに7日後、共培養からリンパ球を回収し、CD8 T画分を単離し、親またはNefmutの安定な発現のために操作したHLA−A.02 MCF−7細胞によるCTLアッセイに関する共培養に供した(図14B)。CTLアッセイからの結果(図14C)は、MCF−7/Nefmut標的細胞の死亡率が、対照ベクターをトランスフェクトされたSKMCとの共培養由来のDCによって刺激されたCD8 T細胞との共培養において検出されたものと比較して、Nefmutを発現するSKMCと共培養したDCによって刺激されたCD8 T細胞によってそれらがチャレンジされた場合に、より高いようであることを示した。一方、抗原特異的CTL活性は、標的細胞として親MCF−7を使用することに関して一貫して検出不能であった。
次に、これらの調査を、Nefmutと融合した抗原に対して拡大した。さらに、操作したエキソソームの生成が、実際に、抗原特異的CTL活性の誘導の根底にあるかどうかを確かめた。この目的のために、MART−1、すなわち、ヒトメラノーマ関連抗原(44)と融合したNefmutを発現するDNAベクターを使用し、SKMC−iDC共培養をエキソソーム生合成の阻害剤GW4869とスピロエポキシドの存在下でまたはそれらの不在下で行ったことを除いて、図14Aに示した手順に従って、クロスプライミングアッセイを再現した。最終的に、CD8 Tリンパ球を、HLA−A.02制限MART−1(すなわち、AAGIGILTV(配列番号20)、アミノ酸27〜35)(45)または無関連ペプチドのいずれかで以前に処理したHLA−A.02 B−LCLと共培養することによって、CTLアッセイを実施した。図15に報告したように、刺激したCD8 Tリンパ球は、MART−1特異的CTL活性を示した。しかしながら、エキソソーム阻害剤の存在下で行われたSKMCとの共培養由来のDCによって刺激されたCD8 Tリンパ球が使用された場合には、もはや検出不能であった。
これらのデータは、Nefmutまたはその誘導体の取り込みのために操作されたエキソソームの、トランスフェクトされた筋肉細胞による生成が、本発明者らがヒト細胞で観察した抗原特異的CTL活性の誘導の根底にある機序の一部であることを示す。それゆえに、これらの知見は、CTLワクチンプラットフォームは、腫瘍抗原に対してヒトで適用される可能性を有するという見解を支持する。
(参照文献)

Claims (12)

  1. CTL免疫応答を誘導することによるワクチンによる予防および療法において使用するための、そのC末端で免疫原性抗原と融合した配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を含むかもしくはそれからなる融合タンパク質を発現するヌクレオチド配列、または前記ヌクレオチド配列を含むDNA発現ベクターであって、配列番号1が以下の配列:
    である、ヌクレオチド配列またはDNA発現ベクター。
  2. 筋肉内投与によって投与される、請求項1に従って使用するための、請求項1に記載のヌクレオチド配列またはDNA発現ベクター。
  3. 前記抗原が、E6およびE7などのヒトパピローマウイルス抗原、GagおよびTatなどのHIV抗原、VP24、VP40、NP、およびGPなどのエボラウイルス抗原、NS3などのウエストナイルウイルス抗原、CoreなどのHBV抗原、Core、NS3、E1およびE2などのHCV抗原、GPおよびNPなどのクリミアコンゴウイルス抗原、NPおよびM1などのインフルエンザAウイルス抗原、MAGE−A3およびMART−1などのヒトメラノーマ抗原、Her2/Neu、Hox B7などのヒト腫瘍関連抗原からなる群より選択される、請求項1から2のいずれか一項に従って使用するための、請求項1から2のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列またはDNA発現ベクター。
  4. 配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を発現するヌクレオチド配列が、以下の配列番号2のヌクレオチド配列:
    である、請求項1から3のいずれか一項に従って使用するための、請求項1から3のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列またはDNA発現ベクター。
  5. HBV、HCVおよびHIVなどの慢性感染疾患、結核およびマラリア、インフルエンザ、ウエストナイル、クリミアコンゴ出血熱およびエボラ疾患などの急性感染疾患、乳房、肺、前立腺または膀胱腫瘍などの腫瘍からなる群より選択される疾患の予防および処置のために、請求項1から4のいずれか一項に従って使用するための、請求項1から4のいずれか一項に記載のヌクレオチド配列またはDNA発現ベクター。
  6. そのC末端で抗原と融合した配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を含むかもしくはそれからなる融合タンパク質を発現するヌクレオチド配列、または前記ヌクレオチド配列を含むDNA発現ベクターを、1つまたは複数の薬学的に許容される賦形剤および/またはアジュバントと共に含むかまたはそれらからなる、免疫原性である医薬組成物であって、配列番号1が以下の配列:
    である医薬組成物。
  7. 前記抗原が、E6およびE7などのヒトパピローマウイルス抗原、GagおよびTatなどのHIV抗原、VP24、VP40、NP、およびGPなどのエボラウイルス抗原、NS3などのウエストナイルウイルス抗原、CoreなどのHBV抗原、Core、NS3、E1およびE2などのHCV抗原、NPおよびGPなどのクリミアコンゴウイルス抗原、NPおよびM1などのインフルエンザAウイルス抗原、MAGE−A3およびMART−1などのヒトメラノーマ抗原、Her2/Neu、Hox B7などのヒト腫瘍関連抗原からなる群より選択される、請求項6に記載の医薬組成物。
  8. 配列番号1の配列のエキソソームアンカータンパク質を発現するヌクレオチド配列が、以下の配列番号2の配列:
    である、請求項6から7のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  9. 筋肉内投与経路に適切な形態である、請求項6から8のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  10. 前記アジュバントが、CD8+ T細胞応答のアジュバントである、請求項6から9のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  11. ワクチンによる予防および療法において使用するための、請求項6から10のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  12. HBV、HCVおよびHIVなどの慢性感染疾患、結核およびマラリア、インフルエンザ、ウエストナイル、クリミアコンゴ出血熱およびエボラ疾患などの急性感染疾患、乳房、肺、前立腺または膀胱腫瘍などの腫瘍からなる群より選択される疾患の予防および処置のために、請求項11に従って使用するための、請求項11に記載の医薬組成物。
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