JP2020503335A - T細胞を得る方法及び使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、転写因子Hoxb5を用いてBリンパ系細胞のTリンパ系細胞への分化転換を誘導する方法、その関連製品及び使用に関する。本発明の方法は、具体的に、Hoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物を前記Bリンパ系細胞に導入し、Hoxb5が過剰発現したBリンパ系細胞を得ることと、その後、得られたBリンパ系細胞を被験者の体内に移植して分化転換によって再生したT細胞前駆細胞を得て、T細胞前駆細胞を分化させて機能を有する成熟T淋系細胞を得ることとを含む。本発明の方法を用いて得られた再生したT細胞は、機能が正常であるだけでなく、腫瘍形成のリスクがないか、又は腫瘍形成のリスクが非常に低い。

Description

本発明は、医療用バイオエンジニアリング技術の分野に関し、具体的にHoxb5を用いてB細胞のT細胞への分化転換を誘導する方法、その関連製品及び使用に関する。
T細胞は免疫系に不可欠である。現在、国内外の従来の基礎研究は、Pax5欠失(Pax5−/−)を用いてマウスの成熟B細胞をT細胞に分化転換でき、Ebf1及びPax5複合型ヘテロ接合マウス(Ebf1+/−Pax5+/−)のB細胞もT細胞に分化転換でき、また、逆分化経路によってB前駆細胞を多能性前駆細胞段階に戻させ、再度分化してT細胞を得ることができることを示している。しかしながら、上記の経路により得られたT細胞は、いずれも機能が完全ではなく、リンパ腫までクローン化して生じる。結論として、上記の研究で使用されている重要な遺伝子の大部分は、造血系統マスターレギュレーター(lineage master regulators)であり、これらの因子の欠失又は過剰発現は、いずれも再生したT細胞の機能的欠陥又は癌化をもたらす。したがって、造血幹前駆細胞において、新しい系統潜在能力決定因子を求め、全てのT細胞潜在能力を得るためにT細胞への分化転換を達成するように細胞エピジェネティクスから標的化細胞を徹底的に変更する。完全に分化転換した再生T前駆細胞のみは、生理学的T細胞に似た発生軌跡をたどり、体内で分化して機能性T細胞に成熟し、腫瘍形成のリスクをできるだけ回避することができる。
発明の目的
本発明の目的は、転写因子Hoxb5を用いてBリンパ系細胞のTリンパ系細胞への分化転換を誘導する方法、その関連製品及び使用を提供することにある。
本発明の発明者らは、RNA−Seq及びバイオインフォマティクス技術により、マウスの造血幹前駆細胞及び成熟血液細胞の転写発現プロフィールを詳細に解析し、候補転写因子であるHoxb5をスクリーニングしてから、一連の生物学的実験を通して、当該転写因子がBリンパ系細胞を機能性T細胞にうまく分化転換できるだけでなく、再生したT細胞の腫瘍形成のリスクも回避できることを発見した。
技術案
上記目的を達成するために、第1の態様において、本発明は、Hoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物の、(i)Bリンパ系細胞を機能性T細胞に分化転換するための製剤、(ii)免疫応答を増強するため、好ましくはT細胞関連免疫応答を増強する医薬、及び/又は(iii)免疫不全症を予防又は治療するため、好ましくはT細胞免疫不全症を予防又は治療するための医薬の調製における使用を提供する。
上記使用において、好ましくは、前記Bリンパ系細胞は前駆B細胞又はプレB細胞である。
第2の態様において、本発明は、形質転換したBリンパ系細胞であって、前記Bリンパ系細胞においてHoxb5を過剰発現させるようにHoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物を導入し、且つ前記Bリンパ系細胞はT細胞に分化転換する潜在能力を有する形質転換したBリンパ系細胞を提供する。
好ましくは、前記Bリンパ系細胞は前駆B細胞(Pro−B)又はプレB細胞(Pre−B)である。
第3の態様において、本発明は、第2の態様に記載の形質転換したBリンパ系細胞の、(i)T細胞を再生するための医薬、(ii)免疫応答を増強するため、好ましくはT細胞関連免疫応答を増強する医薬、及び/又は(iii)免疫不全症を予防又は治療するため、好ましくはT細胞免疫不全症を予防又は治療するための医薬の調製における使用を提供する。
第4の態様において、本発明は、活性成分としての第2の態様に記載の形質転換したBリンパ系細胞、及び薬学的に許容可能であるベクター、賦形剤又は希釈剤を含む医薬組成物を提供する。
第5の態様において、本発明は、
(1)Hoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物を前記Bリンパ系細胞に導入し、Hoxb5が過剰発現したBリンパ系細胞を得ることと、
(2)分化転換を誘導するために、ステップ(1)で得られたBリンパ系細胞を被験者の体内に移植してT細胞前駆細胞を得てから、分化によって機能性T細胞を得ることと、を含むBリンパ系細胞を機能性T細胞に分化転換するための方法を提供する。
上記方法において、好ましくは、前記Bリンパ系細胞は前駆B細胞又はプレB細胞である。
好ましくは、ステップ(1)において、前記Hoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物はトレーサー、好ましくは蛍光タンパク質トレーサー、より好ましくはEGFP蛍光タンパク質トレーサーを担持する。
好ましくは、ステップ(1)において、トランスフェクション又はウイルス感染、好ましくはレトロウイルス感染により、Hoxb5をコードする核酸分子又は前記核酸分子を含む構築物をBリンパ系細胞に導入する。
具体的な実施形態では、本発明者らは、まずHoxb5レトロウイルス発現ベクターを構築し、具体的に酵素切断部位を設計することで、Hoxb5遺伝子を逆転写発現ベクター(例えば、pMYs−IRES−EGFP)に組み換え、レトロウイルスパッケージングシステムを用いてHoxb5遺伝子を含む高力価レトロウイルスをコーティングし、次に、レトロウイルス組込み機能によってHoxb5遺伝子をマウスのpro−/pre−B細胞において過剰発現を実現させ、次に、眼球静脈移植によってHoxb5を形質導入したPro−/Pre−B細胞を骨髄破壊されたレシピエントマウスに移植した。移植後4週に、フローサイトメトリー、Southern blot、RNA−Seqシークエンシング及びバイオインフォマティクス分析により、再生したT細胞の由来及び同一性を同定した結果は、再生したT細胞が確実にPro−/Pre−B細胞の分化転換に由来することを示し、再生したT細胞の免疫表現型、リンパ組織での分布、TCR受容体の再配列及び体外抗体刺激増殖実験を更に参照しながら分析し、再生したT細胞の機能は正常であることを証明した。また、移植されたレシピエントマウスの健康状態、特にTリンパ系細胞の造血を連続的に追跡し、再生したT細胞の腫瘍形成のリスクを評価した結果は、本発明の方法により得られた再生したT細胞は腫瘍形成のリスクがないか、又は腫瘍形成のリスクが非常に低いことを示した。
(A)再生したT細胞の実験設計のフローチャート、(B)Hoxb5組み換えプラスミドのレトロウイルスパッケージングplat−E細胞へのトランスフェクション効率が85%(トランスフェクション後48時間)を超えることを示す蛍光EGFP検出、(C)Pro−/Pre−B細胞に感染するHoxb5レトロウイルスの形質導入効率が50%を超える(感染後48時間)ことを示すフローサイトメトリー分析を示す。 (A)移植2〜4週目のレシピエントマウスの胸腺における再生したT細胞の割合及び構成のフローサイトメトリー分析、移植4週目の時に、レシピエントマウスの末梢血(B)、脾臓(C)、リンパ節(D)におけるドナー由来細胞(GFP+)の構成、再生したT細胞の分類のフローサイトメトリー分析、そのうち、右側は3回の独立した反復実験の統計図であり、(E)単一の再生したT細胞におけるB細胞特徴のVDJ再配列のNorthern blot検出を示す。 (A)レシピエントマウスの胸腺における種々の型の再生したT細胞及び野生型T細胞の細胞トランスクリプトームのクラスター分析、(B)B細胞Ig重鎖VDJ再配列、単一の再生したT細胞における異なる部位でのTCR−β鎖再配列のPCR検出、(C)体外で抗CD3抗体及び抗CD28抗体によって刺激された再生したT細胞の増殖の代表的な形態図、そのうち、WTは野生型のコントロールであり、(D)体外で増殖が刺激された再生したT細胞が培地上清に分泌されている代表的な細胞因子のELISA検出を示す。 (A)ROSA26部位でのHoxb5ノックインモデルマウス(LSL−Hoxb5)の標的化の概略図、(B)4週齢、8週齢、12週齢のCD19−Cre LSL−Hoxb5複合モデルマウスの胸腺における再生したT細胞(GFP)の割合及び構成の動的分析、(C)B細胞Ig重鎖VDJ再配列、再生したT細胞がB細胞に由来することを確実に証明する単一及び10個の再生したT細胞の異なる重鎖VDJ再配列部位(VHJ558、VHQ52、VHGAM3、DHQ52)のPCR分析を示す。
本発明を理解しやすくさせるために、本発明は以下の実施例を挙げる。当業者は、下記実施例が本発明を理解するためのものに過ぎず、本発明を具体的に制限するものと見なすべきではないということを理解すべきである。
実施例1
まず、Hoxb5を用いてB細胞を体内で分化転換して再生したT細胞を産生する全実験フローチャートを設計した(図1A)。次に、LasergeneソフトウェアによってHoxb5遺伝子の切断部位の情報を分析し、上流、下流の組換え酵素切断部位としてXhoI/SnaBIを選択し、Hoxb5遺伝子をレトロウイルスベクター(pMYs−IRES−EGFP)に組換え構築した。DH5αコンピテントが連結産物へ形質転換した後、アンピシリンプレートを用いて陽性組換えクローンをスクリーニングした。さらに菌液PCR及びスクリーニングした組換えプラスミを参照しながらDNAシークエンシングし、組み換えが成功したpMY−Hoxb5−IRES−EGFPレトロウイルスプラスミドを確定し、内毒素除去による大規模抽出を将来の使用のために行った。続いて、リン酸カルシウムトランスフェクションを用いてHoxb5組換えベクターをレトロウイルスパッケージング細胞株(Plat−E細胞)に移した。24時間後、トランスフェクション率を蛍光顕微鏡でチェックし、トランスフェクション率≧85%を確保した(図1B)。48時間後、Hoxb5を含有するレトロウイルス上清を将来の使用のために集めると同時に、4〜6週齢のマウスを殺し、マウスの骨髄を取り出して単一細胞懸濁液に調製した。次に、骨髄単一細胞懸濁液中のB220+細胞を磁気ビーズ富化法により富化した。Pro−/Pre−B抗体組合せ(CD19/B220/CD93/IgM)で染色した後、超高速フローソーター(Moflo Astrios)を用いてPro−/Pre−B細胞(CD19+B220+CD93+IgM−)を選別した。500gで低温遠心分離した後に選別されたPro−/Pre−B細胞を集めた。続いて、富化されたPro−/Pre−B細胞をBリンパ系細胞完全培地に入れ、12〜14時間予備刺激し、レトロウイルスを1:1の体積でopti−MEM基礎培地に添加すると同時に、8μg/ml polybreneを添加し、将来の使用のために均一に混合した。350gで5分間遠心分離によって予備刺激したPro−/Pre−B細胞を集めた。続いて、Pro−/Pre−B細胞を、再構成したレトロウイルス溶液を用いて再懸濁して、低接着性6穴培養プレートに入れて、35℃の恒温水平遠心分離機において805gで90分間遠心分離して感染させた。遠心分離終了後、6穴培養プレートを細胞インキュベーター(37℃、5%CO2)に戻させ、2時間静置培養した。続いて、Pro−/Pre−B細胞を350gでの遠心分離によって集めた。予熱した完全培地を用いてPro−/Pre−B細胞を再懸濁して、1ml当たり2〜4百万個の細胞の密度を保持した。24時間後、遠心感染を1回繰り返した。2回目の感染の24時間後、少量の細胞を採取し、Pro−/Pre−B細胞感染率をトリパンブルーで計数し、フローサイトメトリーによって分析した結果において、対照群とHoxb5群のいずれか一方の感染率が50%を超えることを示した(図1C)。続いて、懸濁細胞を350gでの遠心分離によって集め、レシピエントマウス1匹当たり6〜8百万個の生存細胞の用量で移植し、レシピエントマウスは4時間前に致死量未満(6.5Gy)の照射処理を行う。同時に、照射後のマウスの腸感染を予防するためにネオマイシン硫酸塩1.14g/Lをマウスの給水に添加した。
移植から2〜4週後に、移植されたレシピエントマウスを殺し、胸腺、脾臓、リンパ節、末梢血におけるT細胞形成を分析し、Tリンパ細胞の表面抗原CD3及び内因性EGFP蛍光タンパク質を用いて再生したTリンパ細胞を追跡した。結果は、移植から2週後にレシピエントマウスの胸腺に最大10%のEGFP及びCD3二重陽性T細胞を発見可能であることがわかった。さらなる分析により、この群のT細胞はCD4単一陽性、CD8単一陽性、CD4CD8二重陽性(Double positive、DP)及びCD4CD8二重陰性(Double negative、DN)T細胞を含むことを確実に証明した(図2A)。
また、DN細胞のさらなる分析により、生理学的状態と同様の割合でDN1細胞(CD44CD25)、DN2細胞(CD44CD25)、DN3細胞(CD44CD25)、DN4細胞(CD44CD25)という4つの細胞群に分類することができる(図2A)。
次に、レシピエントマウスの胸腺細胞の連続分析は、レシピエントマウスの胸腺中のCD3EGFPの再生したT細胞の割合が時間とともに徐々に増加することを示した。移植後4週に、80%を超える胸腺細胞が再生したT細胞であった(図2A)。
また、レシピエントマウスの末梢血、脾臓、リンパ節における再生したT細胞を分析した結果は、末梢血における再生したT細胞群においてCD4単一陽性ヘルパーT(Th)細胞、CD8単一陽性細胞毒性T細胞及び発現T細胞受容体(TCR)β鎖を検出可能であることを示した(図2B)。レシピエントマウスの脾臓内にFoxp3CD4の調節性T細胞を検出可能である(図2C)。リンパ節においてTCR−γδ陽性T細胞を検出可能である(図2D)。
再生したT細胞(CD3EGFP)がPro−/Pre−B細胞に由来するかどうかをさらに確定するために、B細胞Ig重鎖VDJ及び軽鎖(κ、λ)再配列を分析することで同定した。単一のCD3EGFP細胞をフローサイトメトリーによって選別し、PCR検出を行った。続いて、PCR断片を回収し、Tベクターに連結してシークエンシング分析した。結果は、異なる単一のCD3EGFP細胞のT細胞がB細胞Ig重鎖VDJ及び軽鎖(κ、λ)再配列を有し、前記T細胞がB細胞から分化転換したことを示す(図2E)。
また、本発明者らは、移植から4週間後のレシピエントの胸腺における再生したT細胞(EGFP)のDN1、DN2、DN3、DN4、DP、CD4+単一陽性、CD8+単一陽性細胞という7つの細胞群を選別し、RNA−Seqシークエンシング分析した。次に、バイオインフォマティクスによって7つの細胞群の細胞の転写発現プロフィールを解析し、クラスター分析を行った。結果は、再生した7つの細胞群のT細胞が、野生型の近接する転写発現プロファイルを有する対応するT細胞群と共にクラスター化されたことを示した(図3A)。さらに、フローサイトメトリーにより、レシピエントマウスの脾臓における単一成熟T細胞(CD4+/CD8+)をTCR−β再配列して分析した。PCR技術及びTベクターと組み合わせってシークエンシングした実験結果は、異なる再生したT細胞が異なるTCR−β再配列を有することを示した(図3B)。且つ、発明者は、脾臓における再生した成熟T細胞を選別し、体外刺激増殖実験を行い、CD3及びCD28抗体と組み合わせて6日間刺激して培養し、再生したT細胞は、刺激に応答して大量に増殖することができる(図3C)。ELISA技術を用いて培養上清を分析した結果、増殖が刺激された再生したT細胞は、大量のインターロイキン2(IL-2)、インターロイキン10(IL-10)、γインターフェロン(IFN-γ)、腫瘍壊死因子α(TNF−α)を分泌することができる(図3D)。最後に、移植されたレシピエントマウスの健康状態、特にTリンパ系細胞の造血を連続的に追跡した結果、マウス体内の再生したT細胞は、腫瘍形成のリスクがないか、又は腫瘍形成のリスクが非常に低いことを示した。
実施例2
レトロウイルス組込み部位の不確実性及び発現レベルの不均一性などの潜在的な問題を排除するために、本発明者らは、Hoxb5ノックイン動物モデル(LSL−Hoxb5)を更に構築した(図4A)。Hoxb5ノックインマウスとBリンパ系細胞特異的発現CreモデルマウスCD19−Creをヘテロ接合することにより、LSL−Hoxb5 CD19−Cre(以下、Hoxb5マウスと略記する)を得る。Hoxb5マウスの胸腺を分析することで、その中に少量のCD3EGFPの再生したT細胞を有することを発見した(図4B)。同様に、再生したT細胞を選別してB細胞Ig重鎖VDJ及び軽鎖(κ、λ)再配列を行って同定した(図4C)。Tベクターと組み合わせてシークエンシングした結果は、再生したT細胞がB細胞特徴の再配列を有し、それらがB細胞の分化転換に由来することを示した。
本発明は、上記実施例によって本発明の製品、方法及び使用を説明したが、本発明はこれに限定されるものではないことを本出願人より声明する。当業者にとって、本発明に対するすべての改良、本発明の製品に対する均等置換や補助成分の添加、具体的な形態の選択等は、本発明の保護範囲と開示範囲に属することを理解できるはずである。

Claims (10)

  1. Hoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物の、(i)Bリンパ系細胞を機能性T細胞に分化転換するための製剤、(ii)免疫応答を増強するため、好ましくはT細胞関連免疫応答を増強する医薬、及び/又は(iii)免疫不全症を予防又は治療するため、好ましくはT細胞免疫不全症を予防又は治療するための医薬の調製における使用。
  2. 前記Bリンパ系細胞は、前駆B細胞又はプレB細胞である、ことを特徴とする請求項1に記載の使用。
  3. 形質転換したBリンパ系細胞であって、前記Bリンパ系細胞において、Hoxb5を過剰発現させるようにHoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物を導入し、且つ前記Bリンパ系細胞は、T細胞に分化転換する潜在能力を有する、ことを特徴とする形質転換したBリンパ系細胞。
  4. 前駆B細胞又はプレB細胞である、ことを特徴とする請求項3に記載の形質転換したBリンパ系細胞。
  5. 請求項3又は4に記載の形質転換したBリンパ系細胞の、(i)T細胞を再生するための医薬、(ii)免疫応答を増強するため、好ましくはT細胞関連免疫応答を増強する医薬、及び/又は(iii)免疫不全症を予防又は治療するため、好ましくはT細胞免疫不全症を予防又は治療するための医薬の調製における使用。
  6. 活性成分としての請求項3又は4に記載の形質転換したBリンパ系細胞、及び薬学的に許容可能であるベクター、賦形剤又は希釈剤を含む、医薬組成物。
  7. Bリンパ系細胞を機能性T細胞に分化転換するための方法であって、
    (1)Hoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物を前記Bリンパ系細胞に導入し、Hoxb5が過剰発現したBリンパ系細胞を得ることと、
    (2)分化転換を誘導するために、ステップ(1)で得られたBリンパ系細胞を被験者の体内に移植してT細胞前駆細胞を得てから、分化によって機能性T細胞を得ることと、を含む、方法。
  8. 前記Bリンパ系細胞は、前駆B細胞又はプレB細胞である、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. ステップ(1)において、前記Hoxb5、Hoxb5をコードする核酸分子、又は前記核酸分子を含む構築物は、トレーサー、好ましくは蛍光タンパク質トレーサー、より好ましくはEGFP蛍光タンパク質トレーサーを担持する、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  10. ステップ(1)において、トランスフェクション又はウイルス感染、好ましくはレトロウイルス感染により、Hoxb5をコードする核酸分子又は前記核酸分子を含む構築物をBリンパ系細胞に導入する、ことを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。
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