JP2020512824A - 腫瘍予防のための酵母を用いた免疫療法 - Google Patents

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Abstract

【課題】腫瘍予防のための酵母を用いた免疫療法の提供。【解決手段】本発明は、1種以上の腫瘍抗原を細胞壁に発現する免疫療法用酵母の作製方法に関する。また、本発明の方法を実施して得ることができる免疫療法用酵母にも関する。【選択図】なし

Description

本発明は、1種以上の腫瘍抗原を細胞壁に発現する免疫療法用酵母の作製方法に関する。また、本発明の方法を実施して得ることができる免疫療法用酵母にも関する。
がんの治療は、免疫療法を含む様々な治療法を結集する分野である。免疫療法において、受動免疫療法と能動免疫療法とは区別され、後者は特異的であっても非特異的であってもよい。能動免疫療法の利点の1つは、化学療法型の治療法とは異なり、血液脳関門を越えられることにある。
実際、リンパ球が血液脳関門を越えて遊走できることが明らかとなっている(非特許文献1)。
血液脳関門を越えるという上記利点の他に、免疫療法は、概して、従来の抗がん療法に比べて有害作用が少なく、このことは特に特異的免疫療法において実証されている。このため、免疫療法は、既に非常に衰弱した患者における重症ステージIII又はIVの転移性がんの治療に特に適している。
抗PD−1抗体及び/又は抗CTLA4抗体等の非特異的能動免疫療法によって、患者の生存期間中央値は著しく向上する。しかしながら、上記治療は少数の患者にしか利益をもたらさず、自己免疫疾患等の顕著な免疫学的副作用を伴う。自己免疫疾患のリスクを解消し、有効性を向上させるために、一定の腫瘍抗原に対する特異的能動免疫療法が開発された。この新しい免疫療法では、樹状細胞が主要なプレーヤーである。樹状細胞は、がん細胞に対する自然免疫応答及び適応応答の両方を調整するからである。したがって、特異的能動免疫療法の目的の1つは、この樹状細胞を刺激して腫瘍反応性Tリンパ球、キラーTリンパ球又は細胞傷害性Tリンパ球を産生させることである。これらのTリンパ球の作用は、腫瘍サイズの退縮を誘導して腫瘍の消失にまで至らせることができると共に、免疫記憶を誘導して再発を抑えることである。
Saccharomyces cerevisiae酵母は、特異的能動免疫療法におけるベクターとしての使用に成功している。該酵母は、樹状細胞を誘導するための優れた補助剤となり、その結果、樹状細胞が細胞傷害性Tリンパ球を活性化して、がん細胞を破壊させるからである。樹状細胞の活性化を可能にするために、酵母は、標的とされる腫瘍抗原を産生しなければならない。特許文献1には、免疫応答を変化させることができる少なくとも1種の化合物を発現するように遺伝子組換えされた非病原性酵母の使用が記載されており、この遺伝子組換え酵母は、哺乳類に投与した場合、細胞性応答及び液性応答の両方を刺激するのに有効であることが明らかにされている。特許文献2には、様々な腫瘍抗原を細胞質基質に発現できる酵母が記載されており、該酵母全体を熱で殺菌してから注射することが記載されている。特許文献3には、細胞質基質ではなく表面に腫瘍抗原を発現する酵母の使用が記載されている。
米国特許第5830463号明細書 米国特許第8734778号明細書 米国特許出願公開第2008/0171059号明細書
Larochelle C.,Alvarez JI,Prat A.,How do immune cells overcome the blood−brain barrier in multiple sclerosis.,FEBS Lett.2011 Dec 1;585(23):3770−80
それでもなお、特に既存の免疫療法用酵母と比較して、有効であり、且つ/又は望ましくない副作用が少ない新しい抗がん療法が求められている。
本発明者らは、1種以上の腫瘍抗原を細胞壁に発現するように遺伝子組換えされた酵母を透過処理した場合、予想外にも、該腫瘍に対する細胞傷害性Tリンパ球を効果的に刺激できることを確認した。
本発明の主題は、免疫療法用酵母を作製する方法であって、
a)1種以上の腫瘍抗原と、必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質とを細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程と、
b)上記遺伝子組換え酵母を透過処理して、免疫療法用酵母を得る工程と
を有しており、上記透過処理工程の前又は後に上記酵母を不活化する工程を有していてもよい方法である。
本発明の別の主題は、本発明に係る作製方法を実施して得ることができる免疫療法用酵母である。
本発明の別の主題は、
(i)Melan−A、チロシナーゼ、gp100、MAGE−B1、MAGEA1、MAGEA10、MAGEA11、MAGEA12、MAGEA2、MAGEA2B、MAGEA3、MAGEA4、MAGEA6、MAGEA8、MAGEA9、MAGEB1;MAGEB10、MAGEB16、MAGEB18、MAGEB2、MAGEB3、MAGEB4、MAGEB5、MAGEB6、MAGEB6B、New York Esophageal 1抗原(NY−ESO−1)、MAGEC1、MAGEC2、L抗原(LAGE)、TRP−1、TRP−2、P53、KRAS、CEA、WT1、MUC1、SART3、SURVIVIN2B、RNF43/TOMM34、TGFBRII、HER2/neu、BRAF、PI3K、APC、BAX、β2ミクログロブリン、テロメラーゼ又はNRASから選択されるのが好ましい1種以上の腫瘍抗原と、
(ii)必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質と
を細胞壁に発現する遺伝子組換え及び透過処理された免疫療法用酵母に関する。
本発明の別の主題は、本発明に係る免疫療法用酵母と、医薬的に許容される担体とを含む免疫療法用組成物である。
本発明の別の主題は、薬剤として、特にがんの治療又は予防に使用される本発明に係る酵母又は本発明に係る組成物に関する。
定義
「ペプチド」とは、通常2〜9個のアミノ酸を有するアミノ酸配列を意味している。「ポリペプチド」とは、通常10〜100個のアミノ酸を有するアミノ酸配列を意味している。「タンパク質」とは、通常100個を超えるアミノ酸を有するアミノ酸配列を意味するしている。
「酵母」とは、細胞壁、細胞膜、核及びミトコンドリアで構成され、出芽又は分裂による無性生殖が可能である任意の単細胞真菌又は真核微生物を意味している。よく知られた酵母としては、Ascomycetes(Saccharomyces、Kluyveromyces、Pichia、Hansenula)、Basidiomycetes(Sporobolomyces)及びDeuteromycetesが挙げられる。「酵母」という用語は、単数としても複数としても理解される。
「遺伝子組換え酵母」とは、酵母において1種以上のペプチド、ポリペプチド及び/又はタンパク質を産生させるために1種以上の核酸配列(又は導入遺伝子)を一過的又は最終的に導入して、遺伝形質を人為的に改変した酵母を意味している。上記導入遺伝子は、遺伝子組換え酵母と同種の核酸配列(繋留ポリペプチド等)、遺伝子組換え酵母とは別種の酵母の核酸配列(繋留ポリペプチド等)、又は別の原核若しくは真核生物種の核酸配列(腫瘍抗原等)に由来するものであってもよい。本発明の文脈において、上記導入遺伝子は、例えば、下記式(Ia)で表される1種以上の融合タンパク質をコードするものであってもよい。
[樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質]−[腫瘍抗原]−[ペプチドリンカー]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質] (Ia)
(式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50、好ましくは1〜9、好ましくは1〜5の整数である。)
したがって、「1種以上の腫瘍抗原を細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母」とは、酵母の細胞壁に1種以上の腫瘍抗原、例えば式(Ia)の融合タンパク質をコードする1種以上の核酸配列を導入して、遺伝形質を人為的に改変した酵母である。本明細書において、「遺伝子組換え酵母」及び「改変酵母」という用語は置き替え可能である。
「腫瘍抗原」とは、腫瘍タンパク質に由来するタンパク質の全体若しくは一部であって、腫瘍に対する液性及び/又は細胞性免疫応答を引き起こすことができるものを意味している。有利には、上記腫瘍抗原は、Melan−A、チロシナーゼ、gp100、MAGE−B1、MAGEA1、MAGEA10、MAGEA11、MAGEA12、MAGEA2、MAGEA2B、MAGEA3、MAGEA4、MAGEA6、MAGEA8、MAGEA9、MAGEB1;MAGEB10、MAGEB16、MAGEB18、MAGEB2、MAGEB3、MAGEB4、MAGEB5、MAGEB6、MAGEB6B、New York Esophageal 1抗原(NY−ESO−1)、MAGEC1、MAGEC2、L抗原(LAGE)、TRP−1、TRP−2、P53、KRAS、CEA、WT1、MUC1、SART3、SURVIVIN2B、RNF43/TOMM34、TGFBRII、HER2/neu、BRAF、PI3K、APC、BAX、β2ミクログロブリン、テロメラーゼ又はNRASから選択される。
オボアルブミンは、本発明の目的のための腫瘍抗原ではないが、オボアルブミンタンパク質のエピトープがマウスのMHC I及びMHC IIに結合することから、非常に多くの実験において抗原モデルとして使用されている。オボアルブミンのエピトープを最もよく特徴付けるものの1つは、その非常に特異的な免疫原性、すなわち上記エピトープを標的とした免疫応答を引き起こすことができる能力である。特異的なインビボ免疫応答を特徴付けるために、OVA残基257〜264を特異的に認識するOVAに特異的なTリンパ球を有するOT−1遺伝子導入マウスが利用できる。特異的な免疫応答は、OVA257〜264エピトープに特異的なTリンパ球のB3Zハイブリドーマ細胞株を用いてインビトロでも調べることができる。
「細胞壁に発現された」とは、酵母の細胞壁に提示されることを意味している。本発明の文脈において、細胞壁に発現された抗原は、繋留タンパク質又はポリペプチド等を介して酵母の細胞壁に繋留された抗原である。
「透過処理された酵母」又は「透過処理酵母」とは、細胞壁及び/又は細胞膜の透過(又は穿孔)を目的とした化学的、酵素的又は機械的処理を施された酵母を意味している。酵母の細胞壁及び/又は細胞膜の透過を行う手段は当業者に周知であり、該手段を使用して特に難なく透過処理酵母を得ることができる。酵母全体の透過処理によって、その細胞質基質(Optimization of permeabilization process of yeast cells for catalase activity using response surface methodology,Trawczynska et al,2015)及び/又はペリプラズムに含まれるタンパク質にアクセスできる。細胞膜の透過を可能にする処理によって、酵素基質又は物質等の小分子は自由に拡散できるが、細胞質基質中のタンパク質の大部分は維持される細孔を形成することで、酵母の細胞膜を改変する(Parmjit S.Panesar,Reeba Panesar,Ram S.Singh and Manav B.Bera,2007.Permeabilization of Yeast Cells with Organic Solvents for β−galactosidase Activity.Research Journal of Microbiology,2:34−41)。酵母の細胞壁は、もともと、約70kDaまでのタンパク質に対して透過性がある。したがって、本発明において「透過処理する」という用語は、酵母の細胞壁の透過性を増加させることも意味している。例えば、p−ニトロフェニルリン酸(pNPP)と共に30分間インキュベートした酵母の405nmの吸光度を測定することで、酵母が透過処理されたかどうかを決定できる。上記条件下、405nmの吸光度が0.1以上、例えば0.2以上であれば、酵母は透過処理されている。pNPPは、酵母の細胞質基質にもともと存在する酵素であるアルカリホスファターゼの基質である。pNPPは、未透過処理酵母の細胞質基質へは透過しない。一方、酵母が透過処理されると、pNPPは酵母内に侵入し、細胞質基質に存在するアルカリホスファターゼにより加水分解される。その後、加水分解されたpNPPは黄色を呈するため、405nmの吸光度により読み取ることができる(A rapid method for determination of acid phosphatase activity of whole yeast cells,Galabova et al,June 2008,Letters in Applied Microbiology 16(3):161−163)。実施例9に、酵母が透過処理されたかどうかを決定できる試験の詳細なプロトコルを示す。
「免疫療法用酵母」とは、ヒト又は動物において液性又は細胞性免疫応答を誘導することにより、がんを治療又は予防できる酵母を意味している。
酵母を作製する方法
本発明の主題は、免疫療法用酵母を作製する方法であって、
a)1種以上の腫瘍抗原と、必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質とを細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程と、
b)上記遺伝子組換え酵母を透過処理して、免疫療法用酵母を得る工程と
を有しており、上記透過処理工程の前又は後に上記酵母を不活化する工程を有していてもよい方法である。
上記方法が不活化工程を有する場合、不活化工程及び透過処理工程を実施する順序は限定されない。
したがって、特定の実施形態によれば、本発明に係る方法は、
a)1種以上の腫瘍抗原と、必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質とを細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程と、
b)上記遺伝子組換え酵母を不活化する工程と、
c)上記不活化した遺伝子組換え酵母を透過処理して、免疫療法用酵母を得る工程と
を有する。
別の特定の実施形態によれば、本発明に係る方法は、
a)1種以上の腫瘍抗原と、必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質とを細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程と、
b)上記遺伝子組換え酵母を透過処理する工程と、
c)上記透過処理した遺伝子組換え酵母を不活化して、免疫療法用酵母を得る工程と
を有する。
有利には、酵母の細胞壁に発現された腫瘍抗原は、酵母のペリプラズムではなく、酵母の外部環境に向かって配向している。酵母の外部に向かって配向していると、酵母の貪食後に、樹状細胞のプロテアーゼによって腫瘍抗原がより迅速に分解されるため、キラーリンパ球に対して腫瘍抗原を交差提示しやすくなる(Howland,Wittrup,Antigen Release Kinetics in the Phagosome Are Critical to Cross−Presentation Efficiency,J Immunol.2008 February 1;180(3):1576)。
不活化工程は、酵母を不活化することを目的とする。「酵母を不活化する」とは、酵母の細胞分裂による増殖を停止させる処理を意味している。酵母の不活化は、微生物を不活化するための当業者に公知の任意手段によって実施できる。有利には、不活化によって、酵母を固定することもできる。有利には、酵母は、PBS中0.5%(v/v)のパラホルムアルデヒド(PFA)で不活化される。
透過処理工程は、細胞壁及び/又は細胞膜の透過をもたらす化学的、酵素的又は機械的処理を用いて実施される。特定の実施形態において、遺伝子組換え酵母は、溶媒、例えば極性溶媒で透過処理される。上記溶媒は、エタノール、ソルビトール、2−メルカプトエタノール、ベンゼン、n−ブタノール、n−プロパノール、トリトンX100、イソプロパノール、メタノール、トルエン、アセトン、又は酢酸リチウムと水酸化ナトリウムとの混合物から選択してもよい。別の特定の実施形態において、遺伝子組換え酵母は、酵素、例えばβ−1,3−グルカナーゼ(βGlu)で透過処理される。別の特定の実施形態において、遺伝子組換え酵母は、該酵母を凍結融解サイクルに供することで機械的に透過処理される(Hong−wei Zhao et al.,2011,Biotechnology&Biotechnological Equipment)。好ましい実施形態において、遺伝子組換え酵母は、エタノール又はイソプロパノール、例えばエタノール50%と水50%との混合液(体積/体積(v/v))で、例えば約15分間、約20分間又は約25分間透過処理される。
本発明に係る方法の特定の実施形態において、工程a)は、下記式(Ia)で表される1種以上の融合タンパク質を細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程である。
[樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質]−[腫瘍抗原]−[ペプチドリンカー]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質] (Ia)
式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50、好ましくは1〜9、好ましくは1〜5、例えば1〜4、1〜3、1〜2、例えば1、2、3、4、5の整数である。
本明細書の文脈において、xが1を超える整数である場合、すなわちxが2〜300の整数である場合、各腫瘍抗原は同一であっても異なっていてもよい。例えば、各腫瘍抗原は全て異なっていてもよい。
本明細書の文脈において、xが1を超える整数である場合、すなわちxが2〜300の整数である場合、各腫瘍抗原は、リンカーであるペプチドにより分離されていてもされていなくてもよい。
本明細書の文脈において、xが1を超える整数である場合、すなわちxが2〜300の整数である場合、各腫瘍抗原は同一であっても異なっていてもよい。例えば、x=2である場合、該腫瘍抗原は2つのMAGEA1抗原であってもよく、あるいは1つのMAGEA1抗原と1つのMAGEA2抗原であってもよい。この実施形態において、各腫瘍抗原は、順々に配置されていてもよく、あるいはこれらの腫瘍抗原を互いに接続するペプチド配列により分離されていてもよい。
融合タンパク質は先行技術に広く記載されている。「融合タンパク質」とは、異なるペプチド、ポリペプチド及び/又はタンパク質の組合せにより得られるタンパク質である。融合タンパク質は、キメラタンパク質とも呼ばれる。
特定の実施形態において、工程a)は、
a1)下記式(IIa)又は(IIb)で表される核酸配列を有する1種以上のベクターを酵母に導入して、下記式(Ia)で表される1種以上の融合タンパク質を細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程と、
a2)上記融合タンパク質を上記遺伝子組換え酵母の細胞壁に発現させるのに適した条件下で上記遺伝子組換え酵母を培養する工程と
を有する。
[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へアドレッシングするためのポリペプチドをコードする核酸配列]−[樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列]−[腫瘍抗原をコードする核酸配列]−[ペプチドリンカーをコードする核酸配列]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列] (IIa)
(式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50、好ましくは1〜9、好ましくは1〜5、例えば1〜4、1〜3、1〜2、例えば1、2、3、4、5の整数である。)
[樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列]−[腫瘍抗原をコードする核酸配列]−[ペプチドリンカーをコードする核酸配列]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へアドレッシングするためのポリペプチドをコードする核酸配列] (IIb)
(式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50、好ましくは1〜9、好ましくは1〜5、例えば1〜4、1〜3、1〜2、例えば1、2、3、4、5の整数である。)
[樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質]−[腫瘍抗原]−[ペプチドリンカー]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質] (Ia)
(式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50、好ましくは1〜9、好ましくは1〜5、例えば1〜4、1〜3、1〜2、例えば1、2、3、4、5の整数である。)
本発明の目的のため、「ベクター」という用語は、最も広い意味で解釈されるべきである。具体的には、「ベクター」とは、核酸配列を酵母に導入してその発現、複製及び/又は該酵母のゲノムへの組込みを行うのに使用される運搬体を指す。様々な種類のベクターが当業者に広く知られており、あらゆる種類のベクターを本発明の文脈において使用できる。ベクターはプラスミドとも呼ばれる。実施例に記載されるように、プラスミドは、酵母において相同組換えできるように直線化されていてもよい。
各核酸配列は、Golden Gate法によってベクターにおいて組み合わせることができる(Engel et al.,2008,PLos One及びEP2395087)。この方法によれば、特定部位を認識してその認識部位の外側で核酸配列を切断するIIs型制限酵素であるエンドヌクレアーゼを使用して、単一の反応で複数の核酸配列を方向性をもたせて同時に消化し、組み合わせることができる。酵母のゲノムへの核酸配列(すなわちベクター)の導入は、複製法又は組込み法で実施される。組込み法の場合、核酸配列は、酵母のゲノム中に安定的に挿入される。複製法の場合、核酸配列は、複製プラスミドを使用して酵母中に一過的に挿入される。
「上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へアドレッシングするためのポリペプチド」又は「アドレッシングポリペプチド」によって、上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ融合タンパク質(Ia)をアドレッシングできる。そして、この細胞壁へのアドレッシングによって、融合タンパク質を上記遺伝子組換え酵母の細胞壁に繋留することができる。有利には、アドレッシングポリペプチドをコードする核酸配列は、融合タンパク質(Ia)をコードする核酸配列(IIa)又は(IIb)の3’末端に位置する。したがって、アドレッシングポリペプチドは、融合タンパク質(Ia)のN末端にあることが有利である。特定の実施形態において、アドレッシングポリペプチドは、もともと繋留タンパク質又はポリペプチド(例えばAga2p配列)中に存在する。別の特定の実施形態において、繋留タンパク質又はポリペプチドがもともとアドレッシングポリペプチドを含まない場合(例えばSed1p配列)、アドレッシングポリペプチドは、融合タンパク質(Ia)をコードする核酸配列に人為的に付加される。特定の実施形態において、繋留タンパク質又はポリペプチドがもともとアドレッシングポリペプチドを含まない場合、アドレッシングポリペプチドは、酵母フェロモンに由来する「プレプロα因子リーダーペプチド」(Mf(α)1p)である。Mf(α)1pをコードする核酸配列は配列番号12である。
工程a2)は、酵母の生存率及び複製率を確保する任意の培地で実施できる。酵母培地は当業者に周知である。例えば、グルコース培地又はガラクトース培地が挙げられる。
特定の実施形態において、ベクターは、繋留タンパク質又はポリペプチドと腫瘍抗原との結合を形成するペプチドリンカーをコードする核酸配列を含む。したがって、この実施形態において、核酸配列(IIa)又は(IIb)は、ペプチドリンカーをコードする核酸配列を含む(すなわち、ペプチドリンカーをコードする核酸配列のm=1)。
「ペプチドリンカー」又は「ペプチドリンカーアーム」とは、ポリペプチド又はタンパク質を別のポリペプチド又はタンパク質と接続するアミノ酸配列を意味している。本発明の文脈において、ペプチドリンカーは、繋留ポリペプチド又はタンパク質と腫瘍抗原とを接続する。特定の実施形態において、ペプチドリンカーは、4つのグリシン及びセリンからなるG4S(GGGGS)である。G4Sリンカーは、柔軟性及びプロテアーゼ耐性を有するため、タンパク質工学において一般的に使用されている。
また、ベクターは、例えばc−mycタグ等のタンパク質タグ(又はタグ)をコードする核酸配列を含んでいてもよい。したがって、融合タンパク質は、端部にタグを含んでいてもよい。タグを使用すると、酵母の細胞壁に発現された抗原を検出することができる。
特定の実施形態において、酵母は、Saccharomyces属、Schizosaccharomyces属、Kluveromyces属、Ogataea属又はCandida属から選択される。有利には、酵母は、Saccharomyces属から選択され、好ましくはSaccharomyces cerevisiaeである。Saccharomyces cerevisiaeは、そのヒト又は動物に対する安全性が多くの研究で示されていることから、特に有利である。その一例として、INVSC1酵母(Life Technologies)が挙げられる。また、Saccharomyces cerevisiaeは、ヒト又は動物に投与した際に許容性があることでよく知られている。Saccharomyces cerevisiaeは、硫黄及びビタミンと併用して鼻炎又は慢性鼻咽頭炎の治療に特に使用されており、その目的は、鼻及び喉の粘膜の炎症を抑えることである。また、この酵母は、ワクチン(例えばB型肝炎ワクチン)等の産生系としても使用されている。
繋留ポリペプチド又はタンパク質によって、遺伝子組換え酵母の細胞壁に融合タンパク質(Ia)を保持することができる。有利には、繋留ポリペプチド又はタンパク質は、酵母の細胞壁にもともと発現されるポリペプチド又はタンパク質である。繋留ポリペプチド又はタンパク質は、選択した酵母種によりもともと発現されるポリペプチド又はタンパク質、あるいは外来ポリペプチド又はタンパク質、すなわち選択した酵母種により発現されないポリペプチド又はタンパク質、例えば遺伝子組換え対象として選択された酵母種とは異なる酵母種によりもともと発現されるポリペプチド又はタンパク質から選択してもよい。有利には、繋留ポリペプチド又はタンパク質は、Aga2p、Sed1p、Cwp1p、Cwp2p、Flo1p C、Tip1p又はTir1p/Srp1pから選択される酵母ポリペプチド又はタンパク質である。好ましい実施形態において、繋留ポリペプチド又はタンパク質は、Aga2p又はSed1pから選択される。Aga2pをコードする核酸配列は配列番号10であり、Sed1pをコードする核酸配列は配列番号11である。
Aga2pポリペプチドを融合タンパク質(Ia)で使用する場合、遺伝子組換え酵母がAga1pも発現することが必要である。実際、Aga1pは酵母の細胞壁に組み込まれ、Aga2pはジスルフィド架橋を介してAga1pに結合する(図1及び図2参照)。遺伝子組換え対象として選択された酵母は、もともとAga1pを発現するものであってもよい。それでもなお、繋留ポリペプチド又はタンパク質がAga2pである場合、本発明に係る方法は、Aga1pをコードする核酸配列を酵母に導入することを含むことが好ましい。このAga1pをコードする核酸配列は、工程a1)のベクター、又は酵母にさらに導入される別のベクターにより保持されていてもよい。Aga1pをコードする核酸配列は配列番号9である。
特定の実施形態において、工程a)で使用されるベクターは、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列をさらに含む。したがって、この実施形態において、核酸配列(IIa)又は(IIb)は、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列を含む(すなわち、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列のn=1)。
「樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質」とは、本質的にペプチドであり、本発明の免疫療法用酵母及びヒト又は動物樹状細胞を結びつけることができる任意の分子を意味している。このように結び付けることで、樹状細胞は免疫療法用酵母を取り込むことができ、その結果、該酵母の細胞壁に発現された腫瘍抗原を取り込むことができる。すなわち、標的化ポリペプチド又はタンパク質によって、免疫療法用酵母とヒト又は動物樹状細胞との相互作用を促進できる。この相互作用によって、腫瘍抗原のエンドサイトーシスを促進でき、結果として樹状細胞による該腫瘍抗原のTリンパ球への提示を促進できる。
樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質には、樹状細胞エンドサイトーシス受容体、例えばDEC205(CD205)受容体に特異的に結合できるあらゆるポリペプチド又はタンパク質が含まれる。
特定の実施形態において、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質は、
・DEC205(CD205)受容体に対する(すなわち、特異的に結合できる)抗体又は抗体フラグメント;あるいは
・Yersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)、又はYersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)に由来する配列
から選択される。PLAは、もともとCD205に結合することが知られている。
抗体フラグメントは、Fv、Fab、Fab’、Fab’−SH及びF(ab’)フラグメント;二重特異性抗体;線状抗体;一本鎖抗体(scFv等)から選択してもよい。好ましくは、本発明に係る抗体フラグメントはscFv、例えば配列番号13の配列で表されるCD205に対するscFvである。
CD205タンパク質は、マクロファージマンノース受容体及び関連受容体に対して相同性を有する205kDaの膜内在性糖タンパク質である。CD205は、細胞外間隙で捕捉された抗原を特定の抗原プロセシングコンパートメントに向かわせるために樹状細胞及び胸腺の上皮細胞により使用されるエンドサイトーシスマルチレクチン受容体である。Yersinia pestisのプラスミノーゲン活性化因子(PLA)は、該細菌の発達に重要な役割を果たすプロテアーゼである。Yersinia pestisは、プラスミノーゲン活性化因子(PLA)を介してDEC205受容体を使用することで、マウスに播種できることが示されている(J Biol Chem.2008 Nov 14;283(46):31511−21)。
特定の実施形態において、プラスミノーゲン活性化因子(PLA)は、対応する全配列又は部分配列又は変異した全配列又は変異した部分配列であってもよい。部分及び/又は変異PLA配列は、PLA由来配列ともいう。
特定の実施形態において、免疫療法用酵母の細胞壁に発現される腫瘍抗原は、固形又は液性腫瘍の抗原、好ましくは固形腫瘍の抗原から選択される。有利には、腫瘍抗原は、Melan−A、チロシナーゼ、gp100、MAGE−B1、MAGEA1、MAGEA10、MAGEA11、MAGEA12、MAGEA2、MAGEA2B、MAGEA3、MAGEA4、MAGEA6、MAGEA8、MAGEA9、MAGEB1;MAGEB10、MAGEB16、MAGEB18、MAGEB2、MAGEB3、MAGEB4、MAGEB5、MAGEB6、MAGEB6B、New York Esophageal 1抗原(NY−ESO−1)、MAGEC1、MAGEC2、L抗原(LAGE)、TRP−1、TRP−2、P53、KRAS、CEA、WT1、MUC1、SART3、SURVIVIN2B、RNF43/TOMM34、TGFBRII、HER2/neu、BRAF、PI3K、APC、BAX、β2ミクログロブリン、テロメラーゼ又はNRASから選択される。
免疫療法用酵母
本発明の別の主題は、本発明に係る方法を実施して得ることができる免疫療法用酵母である。
本発明の別の主題は、
(i)Melan−A、チロシナーゼ、gp100、MAGE−B1、MAGEA1、MAGEA10、MAGEA11、MAGEA12、MAGEA2、MAGEA2B、MAGEA3、MAGEA4、MAGEA6、MAGEA8、MAGEA9、MAGEB1;MAGEB10、MAGEB16、MAGEB18、MAGEB2、MAGEB3、MAGEB4、MAGEB5、MAGEB6、MAGEB6B、New York Esophageal 1抗原(NY−ESO−1)、MAGEC1、MAGEC2、L抗原(LAGE)、TRP−1、TRP−2、P53、KRAS、CEA、WT1、MUC1、SART3、SURVIVIN2B、RNF43/TOMM34、TGFBRII、HER2/neu、BRAF、PI3K、APC、BAX、β2ミクログロブリン、テロメラーゼ又はNRASから選択されるのが好ましい1種以上の腫瘍抗原と、
(ii)必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質と
を細胞壁に発現する遺伝子組換え及び透過処理された免疫療法用酵母である。
好ましくは、本発明に係る免疫療法用酵母は、遺伝子組換え、透過処理及び不活化されている。
特定の実施形態において、本発明の酵母は、下記式(Ia)で表される融合タンパク質を細胞壁に発現する。
[樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質]−[腫瘍抗原]−[ペプチドリンカー]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質] (Ia)
式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50、好ましくは1〜9、好ましくは1〜5、例えば1〜4、1〜3、1〜2、例えば1、2、3、4、5の整数である。
特定の実施形態において、樹状細胞を標的化するための物質は、DEC−205タンパク質に特異的に結合できる抗体、DEC−205タンパク質に特異的に結合できる抗体のフラグメント、Yersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)、又はYersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)に由来する配列から選択される。樹状細胞を標的化するための物質は上述したものである。
上述した通り、
・xが1を超える整数である場合、すなわちxが2〜300の整数である場合、各腫瘍抗原は同一であっても異なっていてもよい。例えば、各腫瘍抗原は全て異なっていてもよい;
・xが1を超える整数である場合、すなわちxが2〜300の整数である場合、各腫瘍抗原は、リンカーであるペプチドにより分離されていてもされていなくてもよい;且つ/又は
・xが1を超える整数である場合、すなわちxが2〜300の整数である場合、各腫瘍抗原は同一であっても異なっていてもよい。例えば、x=2である場合、該腫瘍抗原は2つのMAGEA1抗原であってもよく、あるいは1つのMAGEA1抗原と1つのMAGEA2抗原であってもよい。この実施形態において、各腫瘍抗原は、順々に配置されていてもよく、あるいはこれらの腫瘍抗原を互いに接続するペプチド配列により分離されていてもよい。
免疫療法用組成物
本発明の別の主題は、上述した酵母と医薬的に許容される担体とを含む免疫療法用組成物である。
「免疫療法用組成物」とは、ヒト又は動物に投与した際に疾患の予防又は治療を意図した組成物であって、液性免疫応答及び/又は細胞性免疫応答を刺激できる1種以上の成分を含む組成物を意味している。液性免疫応答及び/又は細胞性免疫応答を刺激できる成分としては、腫瘍抗原、ウイルス、細菌又は酵母等の微生物の他、細胞可溶化物、樹状細胞、遺伝子組換え細胞傷害性リンパ球、サイトカイン、免疫系チェックポイント阻害剤が挙げられる。
より具体的には、本発明に係る免疫療法用組成物は、がんの予防又は治療を意図したものである。特に、免疫療法用組成物は細胞性免疫応答を刺激できる。細胞性免疫応答は、直接細胞傷害性を発揮する免疫系の細胞、すなわち非自己抗原を発現する標的細胞を破壊できる細胞の介入により特徴付けられる。細胞傷害性を有する免疫系の細胞は、NK(ナチュラルキラー)細胞及び細胞傷害性Tリンパ球に代表される。細胞傷害性Tリンパ球は、感染病原体に感染された細胞のアポトーシスにより細胞死を誘導できるか、又はがん細胞の細胞死を誘導できるTリンパ球のサブセットである。
免疫応答を生じさせるために、抗原は、抗原提示細胞に保持されたクラスI又はIIの主要組織適合性複合体(MHC)の分子によってそれぞれCD8+Tリンパ球(細胞溶解応答)又はCD4+Tリンパ球(補助応答)に提示されなければならない。抗原提示細胞のなかでも、樹状細胞は最良の能力を有しており、ナイーブTリンパ球を活性化できるだけでなく、MHCクラスI又はII分子との関連で抗原の提示により細胞溶解性の細胞性及び液性応答を誘導できる。抗原の異化工程は、樹状細胞成熟の段階と厳密に相関している。末梢組織に集中した未成熟樹状細胞のみが貪食し、可溶粒子状抗原のエンドサイトーシスを引き起こすことができるが、この段階では、抗原をTリンパ球に提示することはできない。なぜなら、そのリソソームにMHC分子が保持されているからである。一方、上記樹状細胞の成熟プロセスは、炎症シグナル及びCD40−L/CD40分子対により制御されているが、形態変化、膜へのMHCクラスI及びII分子の再配置、リンパ球同時刺激分子の発現、とりわけ末梢組織から神経節及び脾臓への樹状細胞の遊走を伴う。これらの器官において、成熟樹状細胞は、ペプチドに分解され且つMHC−I分子と複合化した抗原をTリンパ球に提示できる。
免疫療法用組成物に含まれる免疫療法用酵母は、樹状細胞と相互作用でき、Tリンパ球の活性化により細胞性免疫応答を刺激できる。したがって、免疫応答の結果、生理的反応が標的腫瘍のサイズの退縮として現れる。インビボにおいて、動物の場合、腫瘍サイズは、立方ミリメートル(mm)で測定され、治療手段により処理された腫瘍のサイズの退縮は、一般的に未処理腫瘍のサイズに対するパーセントで評価される。ヒト患者の場合、腫瘍サイズの退縮は、処理前に最初に検出された腫瘍に対するパーセントで測定される。
「医薬的に許容される担体」(「賦形剤」ともいう)とは、薬剤に含まれる又は薬剤の製造に使用される活性成分以外の任意成分を意味している。賦形剤の機能は、活性成分を運搬して、それにより安定性、生物製剤特性、外観、患者の許容性及び/又は製造し易さ等の製品の特定の性質に寄与することである。免疫療法用組成物の剤形は、通常、いくつかの賦形剤を含む。これらとして、水(精製水又は注射用水)、アルコール(エタノール、グリコール、グリセロール又はポリエチレングリコール)、ゲル化剤(ガム等)、藻類抽出物質、タンパク質、セルロース及びその誘導体、並びに合成ゲル化剤等の親水性賦形剤が挙げられる。また、天然起源又は半合成起源のグリセリド等の親油性賦形剤や、脂肪酸、脂肪酸アルコール、炭化水素、シリコーン等の非グリセロール親油性賦形剤も挙げられる。また、イオン性、アニオン性、カチオン性又は両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等の乳化賦形剤も挙げられる。さらに、糖類(スクロース、グルコース、フルクトース、ラクトース、ソルビトール、デンプン)、鉱物(例えば、コロイダルシリカ、タルク、カオリン、酸化チタン)等の他の成分も賦形剤として利用できる。
特定の実施形態において、本発明の免疫療法用組成物はさらに治療薬を含む。有利には、治療薬は、抗がんポリペプチド又は化学療法薬から選択される。また、多糖類、脂質誘導体、ビタミン、核酸又はアプタマーであってもよい。
抗がんポリペプチドは、サイトカイン、ケモカイン、ホルモン、抗体、抗体フラグメント、アゴニスト、アンタゴニスト又は増殖因子から選択してもよい。このリストは網羅されているものではない。
化学療法薬は当業者に周知である。それらはいくつかの群、すなわち、アルキル化剤、紡錘体剤、紡錘体毒(ビンカアルカロイド及び関連物質)、紡錘体安定化剤(タキサン)、代謝拮抗薬、プロテオソーム阻害剤又はトポイソメラーゼ阻害剤に分類される。有利には、化学療法薬は、シクロホスファミド、ドセタキセル(タキサンファミリー)、ドキソルビシン(アントラサイクリンファミリー)、エピルビシン(アントラサイクリンファミリー)、フルオロウラシル(5−FUとも呼ばれる)、メトトレキサート、パクリタキセル(タキサンファミリー)、アントラサイクリン、カペシタビン、エリブリン、ゲムシタビン又はビノレルビンから選択される。このリストは網羅されているものではない。
本発明の別の主題は、薬剤として、より具体的にはがんの治療又は予防に使用される本発明に係る免疫療法用酵母又は本発明に係る免疫療法用組成物である。
「がん」とは、身体の任意部分に影響を与え得る大きな疾患群を意味するものであり、それらに共通する特徴の1つは、他の器官へ伝播して転移と呼ばれるものを生じ得る異常細胞の急速且つ制御不能な増殖である。「がん」という用語は、固形がん及び液性がん(造血系がんとも呼ばれる)を含み、後者には白血病及びリンパ腫が含まれる。特定の実施形態において、がんは固形がんである。固形がんはあらゆる組織で発生し得る。細胞腫と肉腫とは区別される。好ましい実施形態において、がんは、メラノーマ、扁平上皮がん、乳がん、頭頸部がん、甲状腺がん、軟部組織肉腫、骨肉腫、精巣がん、前立腺がん、卵巣がん、膀胱がん、皮膚がん、脳がん、脈管肉腫、血管肉腫、乳突蜂巣腫瘍、肝臓がん、肺がん、膵臓がん、胃腸がん、腎細胞がん、及びこのリストに由来する全ての転移がんから選択される。本発明の好ましい実施形態において、固形がんはメラノーマであり、表在拡大型黒色腫、結節性メラノーマ、Dubreuilhメラノーマ又は末端黒子型黒色腫や、これらに関連し得る転移型であろうと構わない。本発明の別の好ましい実施形態において、固形がんは結腸がんである。有利には、固形がんがメラノーマである場合、免疫療法用酵母は、Melan−A、チロシナーゼ、gp100、MAGE−B1、MAGEA1、MAGEA10、MAGEA11、MAGEA12、MAGEA2、MAGEA2B、MAGEA3、MAGEA4、MAGEA6、MAGEA8、MAGEA9、MAGEB1、MAGEB10、MAGEB16、MAGEB18、MAGEB2、MAGEB3、MAGEB4、MAGEB5、MAGEB6、MAGEB6B、New York Esophageal 1抗原(NY−ESO−1)、MAGEC1、MAGEC2、L抗原(LAGE)、TRP−1又はTRP−2から選択される1種以上の抗原を細胞壁に発現する。固形がんが結腸がんである場合、免疫療法用酵母は、P53、KRAS、CEA、WT1、MUC1、SART3、SURVIVIN2B、RNF43/TOMM34、TGFBRII、HER2/neu、BRAF、PI3K、APC、BAX、β2ミクログロブリン、テロメラーゼ又はNRASから選択される1種以上の抗原を細胞壁に発現することが有利である。
本発明に係る免疫療法用酵母又は免疫療法用組成物は、筋肉内、腹腔内、静脈内若しくは皮下注射、経口又は呼吸/肺経路で投与してもよい。剤形は投与方法に応じて適合される。当業者には、選択した投与経路に適した剤形に適合させる方法が明らかである。例えば、経口投与の場合、剤形は、口腔内分散錠等の錠剤、カプセル、ゲルカプセル、経口液剤から選択してもよい。経肺投与の場合、剤形は、スプレー又は吸入用製品の形態であってもよい。有利には、免疫療法用酵母又は免疫療法用組成物は、皮下注射により投与される。特定の実施形態において、本発明に係る免疫療法用酵母又は組成物は、週に1回以上、又は月に1回以上の割合でヒト又は動物に投与され、各投与量は、1YU(酵母ユニット(Yeast Unit))を酵母10個とすると、0.1〜200YU、好ましくは0.1〜2YU、又は0.1〜5YU、又は0.1〜10YU、又は1〜10YU、10〜20YU、20〜30YU、30〜40YU、40〜50YU、又は50及び100YU、100及び150YU、又は150YU及び200YUである。
オボアルブミンに由来するOVA1抗原を表すポリペプチドMEQLESIINFEKLTEWTSA(配列番号14)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、ジスルフィド架橋によりAga1pと結合した繋留ポリペプチドAga2pを介して酵母の細胞壁に発現される。OVA1抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合している。c-mycは、遺伝子組換え酵母の細胞壁にOVA1抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。 オボアルブミンに由来するOVA1抗原を表すポリペプチドMEQLESIINFEKLTEWTSA(配列番号14)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、繋留タンパク質Sed1pを介して酵母の細胞壁に発現される。OVA1抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合している。c-mycは、遺伝子組換え酵母の細胞壁にOVA1抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。 オボアルブミンに由来するOVA1抗原を表すポリペプチドMEQLESIINFEKLTEWTSA(配列番号14)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、ジスルフィド架橋によりAga1pと結合した繋留ポリペプチドAga2pを介して酵母の細胞壁に発現される。OVA1抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合している。上記酵母は、DEC−205受容体に対する抗体のScFvフラグメント(ScFv抗DEC205)も細胞壁に発現する。c-mycは、酵母の細胞壁にOVA1抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。 オボアルブミンに由来するOVA1抗原を表すポリペプチドMEQLESIINFEKLTEWTSA(配列番号14)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、繋留タンパク質Sed1pを介して酵母の細胞壁に発現される。OVA1抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合している。上記酵母は、DEC−205受容体に対する抗体のScFvフラグメント(ScFv抗DEC205)も細胞壁に発現する。c-mycは、酵母の細胞壁にOVA1抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。 Golden Gate法によりベクターに核酸配列を組み合わせることを示す図である。 Golden Gate法により組み合わされたベクターを示す図である。 c−mycタグに対する抗体を使用して酵母の細胞壁にOVA1ペプチドが発現されていることを示すフローサイトメトリースペクトルである。 樹状細胞が細胞傷害性CD8+Tリンパ球に対して抗原SIINFEKL(OVA257−264)を交差提示した際の細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化を、抗原SIINFEKL(OVA257−264)の投与量の増加(0nM〜10nM)に応じて示す図である。抗原SIINFEKLは遊離状態、すなわち酵母の細胞壁に結合しておらず、野生型酵母が、MOI(感染多重度)が20のアジュバントとして使用されている。 透過処理又は未透過処理酵母を使用した樹状細胞による交差提示の際の細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化を示す図である。A)未透過処理(点)及び透過処理(線)野生型酵母、B)細胞質基質にOVA1抗原を発現する未透過処理(点)及び透過処理(線)酵母、C)繋留タンパク質Sed1pを介して細胞壁にOVA1を発現する未透過処理(点)及び透過処理(線)酵母、D)繋留タンパク質Sed1pを用いて細胞壁にOVA1抗原及び抗DEC205 ScFvフラグメントを発現する酵母、E)繋留ポリペプチドAga2pを介して細胞壁にOVA1抗原及び抗DEC205 ScFvフラグメントを発現する酵母を、組込みプラスミドと組み合わせたものである。 皮下注射した5×10個のB16−OVA(MO5)メラノーマ細胞によってDに腫瘍負荷した際のマウスにおける腫瘍増殖を立方メートル(mm)で示すグラフである。野生型マウス(野生型:WT)は〇で表示する。繋留タンパク質Sed1pを介して抗DEC−205 ScFvと融合したOVA1を細胞壁に発現する透過処理酵母で処理したマウスは△で表示する。1YU(1×10個の酵母)の投与量を3回(腫瘍負荷の7日前に腹腔内、腫瘍負荷の3日前に皮下、その後、腫瘍負荷の3日後に皮下)注射した。 図10に示したのと同じ腫瘍負荷後のマウスの生存率を示すグラフである。野生型マウス(野生型:WT)は〇で表示する。繋留タンパク質Sed1pを介して抗DEC−205 ScFvと融合したOVA1を細胞壁に発現する透過処理酵母で処理したマウスは△で表示する。 AH−1に由来するAH1A5抗原を表すポリペプチドSPSYAYHQF(配列番号15)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、繋留タンパク質Sed1pを介して酵母の細胞壁に発現される。AH1A5抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合している。c-mycは、遺伝子組換え酵母の細胞壁にAH1A5抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。上記酵母は、DEC−205受容体に対する抗体のScFvフラグメント(ScFv抗DEC205又はScFv DEC205)も細胞壁に発現する。 TRP1抗原を表すポリペプチドTAPDNLGYM(配列番号16)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、繋留タンパク質Sed1pを介して酵母の細胞壁に発現される。TRP1抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合している。c-mycは、遺伝子組換え酵母の細胞壁にTRP1抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。上記酵母は、DEC−205受容体に対する抗体のScFvフラグメント(ScFv抗DEC205又はScFv DEC205)も細胞壁に発現する。 TRP2抗原を表すポリペプチドSVYDFFVWL(配列番号17)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、繋留タンパク質Sed1pを介して酵母の細胞壁に発現される。TRP2抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合している。c-mycは、遺伝子組換え酵母の細胞壁にTRP2抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。上記酵母は、DEC−205受容体に対する抗体のScFvフラグメント(ScFv抗DEC205又はScFv DEC205)も細胞壁に発現する。 それぞれTRP1、OVA1及びTRP2抗原を表すポリペプチドTAPDNLGYM(配列番号16)、MEQLESIINFEKLTEWTSA(配列番号14)及びSVYDFFVWL(配列番号17)を細胞壁に発現する酵母を示す図である。上記抗原は、繋留タンパク質Sed1pを介して酵母の細胞壁に発現される。上記抗原は、4つのグリシン及びセリンで構成されたG4Sリンカーを介して繋留ポリペプチドに結合しており、G4Sリンカーにより互いに分離されている。c-mycは、遺伝子組換え酵母の細胞壁に上記抗原が発現されていることを検出及び確認できるタグである。上記酵母は、DEC−205受容体に対する抗体のScFvフラグメント(ScFv抗DEC205又はScFv DEC205)も細胞壁に発現する。 抗c−myc抗体を使用した、抗原AH1A5を細胞壁に発現する酵母のフローサイトメトリースペクトルである。 抗c−myc抗体を使用した、抗原TRP1を細胞壁に発現する酵母のフローサイトメトリースペクトルである。 抗c−myc抗体を使用した、抗原TRP2を細胞壁に発現する酵母のフローサイトメトリースペクトルである。 抗c−myc抗体を使用した、抗原OVA1−TRP1−TRP2を細胞壁に発現する酵母のフローサイトメトリースペクトルである。 異なる方法で処理し、p−ニトロフェニルリン酸(pNPP)に接触させた酵母の405nmの吸光度を示す図である。pNPPは、酵母の細胞質基質にもともと存在する酵素であるアルカリホスファターゼの基質である。pNPPは、未透過処理酵母の細胞質基質へは透過しない。一方、酵母が透過処理されると、pNPPは酵母内に侵入し、細胞質基質に存在するアルカリホスファターゼによって加水分解される。その後、加水分解されたpNPPは黄色を呈するため、405nmの吸光度により読み取ることができる。 異なる方法で処理し、p−ニトロフェニルリン酸(pNPP)に接触させた酵母の405nmの吸光度を示す図である。pNPPは、酵母の細胞質基質にもともと存在する酵素であるアルカリホスファターゼの基質である。pNPPは、未透過処理酵母の細胞質基質へは透過しない。一方、酵母が透過処理されると、pNPPは酵母内に侵入し、細胞質基質に存在するアルカリホスファターゼによって加水分解される。その後、加水分解されたpNPPは黄色を呈するため、405nmの吸光度により読み取ることができる。 樹状細胞の存在下、抗原MEQLESIINFEKLTEWTSA(配列番号14)を細胞壁に発現する酵母の交差提示の際の細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化を示す図である。上記酵母は、異なる方法で処理して透過処理又は未透過処理細胞を得た。
以下の実施例は本発明の実施形態を示すが、下記実施例は例として示したものであり、特許請求の範囲を限定するものではない。
実施例1:酵母に導入されるプラスミドの構築(図5及び6)
Abolis Biotechnologies(iSSB、フランス、エヴリー、ジェノポール)によって2種類のプラスミド(組込みプラスミド及び複製プラスミド)が作製された。
複製プラスミドの場合、2ミクロンの酵母複製起点を含むエピソーマルプラスミドフラグメント、選択マーカーURA3(配列番号4)及びアンピシリン耐性をGibson法(Gibson Assembly Master Mix、NEB製)で組み合わせた後、図5及び6に記載の方法に従ってGolden Gate法によりインサートでプラスミドを形質転換した。
組込みプラスミドの場合、図5及び6に記載の方法に従ってGolden Gate法により、遺伝子組換え酵母のゲノムとの相同組換え部位を含む2つのプラスミド、選択マーカーURA3(配列番号4)及びTRP1(配列番号8)、並びにカナマイシン耐性遺伝子を形質転換した。
上記2つのプラスミドは、以下のフラグメントを用いてGolden Gate法により組み合わせた。
・Saccharomyces cerevisiaeの染色体IIに存在する配列から合成した酵母遺伝子GAL1の誘導性プロモーター(配列番号1)。
・「Parts iGEM Registry」の「BioBrick」から抽出した、科学界で広く使用されている遺伝子ターミネーターであるCYC1遺伝子のターミネーター(配列番号2)。遺伝子組換え酵母で発現される組換えタンパク質をコードする遺伝子の転写末端をポリメラーゼに示すことができる。
・文献「Short Synthetic Terminators for Improved Heterologous Gene Expression in Yeast,Curran et al.,ACS Synth Bio.2015 Jul 17;4(7):824−32」においてT27と表されたターミネーターの配列を用いて、組換えタンパク質の産生を増加させるためにCYC1ターミネーターの上流に配置された合成ターミネーターT27(配列番号3)を合成した。CYC1ターミネーターの作用を増強するものである。
・URA3遺伝子をそのプロモーター及びターミネーターと共に酵母ゲノムから抽出した(配列番号4)。
・カナマイシン耐性抗生物質(Kan)及び細菌複製起点pMB1は、プラスミドpSB1K3に由来する(配列番号5)。
・黄色蛍光レポーター遺伝子YFP No.BBa_E0030並びにプロモーターpLAC No.BBa_R0010及びターミネーターNo.BBa_B0015は、いずれもカタログ「parts iGEM registry」から入手した。
・Mikkelsen et al,2012による文献においてXI−2UP(配列番号6)及びXI−2DOWN(配列番号7)と名付けられた挿入部位を酵母のゲノムを用いて増幅した。
「挿入部位」と名付けられたヌクレオチド配列を使用することで、遺伝子組換え酵母において相同組換えにより組換えヌクレオチド配列の染色体組込みを行うことができる(Microbial production of indolylglucosinolate through engineering of a multi−gene pathway in a versatile yeast expression platform,Metab Eng.2012 Mar;14(2):104−11),Mikkelsen MD,Buron LD,Salomonsen B,Olsen CE,Hansen BG,Mortensen UH,Halkier BA)。
プラスミドにおいて融合タンパク質をコードする核酸配列をGolden Gate法により挿入するために、BsaI切断部位及び末端相補的プライマーを含む核酸配列を合成した。本発明を実施するために使用されるプライマー対の一例は、インサートの5’がGGTCTCTAATG(配列番号18)、インサートの3’がGAGTTGAGACC(配列番号19)である。これらのプライマーは、前後に挿入される断片とのみ適合するため、全てのフラグメントが単一の連結反応において混合されて正しい順番に組み合わせられる(図5及び図6)。インサートは、例えば以下から構成される。
・繋留・アドレッシングポリペプチドAga2pをコードする核酸配列、OVA1ペプチド(腫瘍抗原モデル)をコードする核酸配列、及びc−mycをコードする配列;
・繋留ポリペプチドSed1pをコードする核酸配列、ペプチドAH1−A5(結腸がん抗原)をコードする核酸配列、c−mycをコードする配列、標的化ポリペプチドScFv DEC−205をコードする配列、及び「プレプロα因子リーダーペプチド」と名付けられた酵母フェロモンタンパク質Mf(α)1pに由来するアドレッシングポリペプチドをコードする核酸配列;
・繋留ポリペプチドSed1pをコードする核酸配列、ペプチドTRP1(メラノーマ抗原)をコードする核酸配列、c−mycをコードする配列、標的化ポリペプチドScFv DEC−205をコードする配列、及び「プレプロα因子リーダーペプチド」と名付けられた酵母フェロモンタンパク質Mf(α)1pに由来するアドレッシングポリペプチドをコードする核酸配列;
・繋留ポリペプチドSed1pをコードする核酸配列、ペプチドTRP2(メラノーマ抗原)をコードする核酸配列、c−mycをコードする配列、標的化ポリペプチドScFv DEC−205をコードする配列、及び「プレプロα因子リーダーペプチド」と名付けられた酵母フェロモンタンパク質Mf(α)1pに由来するアドレッシングポリペプチドをコードする核酸配列;
・繋留ポリペプチドSed1pをコードする核酸配列、ペプチドOVA1、TRP1及びTRP2をコードする核酸配列、c−mycをコードする配列、標的化ポリペプチドScFv DEC−205をコードする配列、並びに「プレプロα因子リーダーペプチド」と名付けられた酵母フェロモンタンパク質Mf(α)1pに由来するアドレッシングポリペプチドをコードする核酸配列;
・「プレプロα因子リーダーペプチド」と名付けられた酵母フェロモンタンパク質Mf(α)1pに由来するアドレッシングポリペプチドをコードする核酸配列、ペプチドOVA1及びc−mycをコードする核酸配列、並びに繋留タンパク質Sed1pをコードする核酸配列。
Golden Gate法により組み合わせる方法は以下の通りである。
1ml当たり400000ユニットまで濃縮したT4DNAリガ―ゼ1μlをT4DNAリガーゼ10×バッファー2μl、1ml当たり20000ユニットまで濃縮した高忠実度の制限酵素BsaI 1μl、挿入する各ヌクレオチド配列(配列1〜8)50ng、及びヌクレオチドインサートを受け入れるプラスミド50ngと混合した。反応媒体は、脱イオン水を25μlまで補った。その後、下記プロトコルに従って、酵素BsaIによる切断の酵素反応(37℃のサイクル)、並びに消化されたヌクレオチド配列及びT4リガーゼ酵素により消化されたプラスミドの連結(16℃のサイクル)が行われるように反応媒体を異なる温度サイクルに供した。
第一工程:98℃2分
第二工程(32回繰り返す):37℃30秒
16℃30秒
第三工程:65℃10分
第四工程:12℃10分
上記温度サイクル後に得られたGolden Gate溶液を使用して細菌形質転換を行った。反応体積10μlを採取し、コンピテント細菌である大腸菌(E.coli DH5−Alpha High Efficiency、NEB製)20μlと接触させた。好適な選択抗生物質であるカナマイシン又はアンピシリンを含む培地に細菌を画線した。37℃で24時間培養後、単離したコロニーを上記と同じ選択抗生物質を含む培地を使用して37℃で液体培養した。24時間後、細菌培養液2mlを採取して、プラスミドを精製した。全てのプラスミドをコロニーPCRで調べ、Sanger法で配列決定して、正しく組み合わされていることを確認した。
その後、酵素AvrIIにより組込みプラスミドを消化して、相同組換えできるように直線化した。次に、この直線化した組込みプラスミドを使用して酢酸リチウム法によりS.cerevisiae INVSC1酵母(Life Technologies製)を形質転換した(Transformation of yeast by lithium acetate/single−stranded carrier DNA/polyethylene glycol method,Methods Enzymol.2002:350:87−96,Gietz et al)。手短に言えば、酵母を対数増殖期までYPAD(グルコース20g/l、酵母エキス10g/l、バクトペプトン20g/l)で培養し、その後、3000gで5分間遠心分離を行って回収し、滅菌水で洗浄し、以下の溶液:PEG4000(50%(w/v))240μl、1.0M LiAc36μl、一本鎖サケ精子DNA50μl(2.0mg/ml)、形質転換するプラスミド34μlで形質転換した。この形質転換溶液に懸濁した酵母を42℃の浴中に25分間置いた。13000gで1分間遠心分離を行った後、酵母をYPAD培地に1時間再懸濁してから、酵母に挿入されたプラスミドに対する選択培地を含むシャーレに画線した。その後、遺伝子組換え酵母のゲノム抽出及びインサート特異的PCRによって染色体挿入を確認した(Extraction of genomic DNA from yeasts for PCR−based applications,Biotechniques 50:325−328(2011),Looke et al)。手短に言えば、600nmの光学濃度OD=0.4で培養した酵母100μlを遠心分離した後、200mM酢酸リチウム(LiAc)1%SDS溶液100μlに再懸濁し、ボルテックスし、70℃で5分間インキュベートした。96%エタノール300μlを添加してDNAを沈殿させ、溶液をボルテックスし、13000gで3分間遠心分離した。上清を除去し、70%エタノール500μlでペレットを洗浄してから、滅菌水100μlに再懸濁した。その後、上清1μlを、各ゲノムインサートに特異的なプライマーを使用したPCRに供した。
実施例2:免疫療法用酵母の作製(図1〜4)
記載した全ての実施例において、4重栄養要求性酵母(URA、TRP、HIS、LEU)であるSaccharomyces cerevisiae INVSC1酵母(Life Technologies製)を使用した。酢酸リチウム法により実施例1に記載のプラスミドで形質転換を行った後に繋留ポリペプチド又はタンパク質、アドレッシングポリペプチド及び標的化タンパク質又はペプチドと共に1種以上の腫瘍抗原を発現するように酵母を遺伝子組換えした。組換え酵母の選択では、アミノ酸URA又はTRPを含まない選択培地を使用した。まず、グルコース20g/l、アミノ酸を含まない酵母窒素ベース6.7g/l、ヒスチジン、ロイシン及びトリプトファンの各アミノ酸0.7g/lを含む選択培地を使用して酵母を定常期まで30℃で培養した。その後、酵母を4000rpmで5分間遠心分離し、PBS(リン酸緩衝食塩水)で洗浄してから、ガラクトース20g/l、アミノ酸を含まない酵母窒素ベース6.7g/l、ヒスチジン、ロイシン及びトリプトファンの各アミノ酸0.7g/lを含む誘導選択培地に再懸濁した。その後、酵母を20℃で20時間培養して、ガラクトースにより組換えタンパク質の発現を誘導した。
透過処理では、酵母を0.5%パラホルムアルデヒド(PFA)で10分間固定し、PBSで洗浄してから、エタノール50%と水50%との混合液(v/v)で15分間処理し、再びPBSで洗浄した。
図1に、c-mycタグと融合したOVA1抗原をコードする核酸配列と、繋留・アドレッシングポリペプチドAga2pをコードする核酸配列(配列番号10)とを含む第一ベクターにより形質転換された遺伝子組換え酵母の例を示す。Aga2pは、第一ベクターと共に同時形質転換した第二ベクターを用いて産生され、且つ酵母の細胞壁に繋留されたタンパク質Aga1p(配列番号9)にジスルフィド架橋を介して結合していた。
図2には、c-mycタグと融合したOVA1抗原と、繋留タンパク質Sed1p(配列番号11)とを含む単一ベクターにより形質転換された遺伝子組換え酵母の例を示す。
図3には、標的化ポリペプチドScFv DEC205と融合したOVA1抗原をコードする核酸配列と、c-mycタグをコードする核酸配列と、繋留・アドレッシングポリペプチドAga2pをコードする核酸配列とを含む第一ベクターにより遺伝子組換えされた酵母の例を示す。Aga2pは、第一ベクターと共に酵母に同時形質転換した第二ベクターを用いて産生され、且つ酵母の細胞壁に繋留されたタンパク質Aga1pにジスルフィド架橋を介して結合していた。
図4には、酵母フェロモンに由来する「プレプロα因子リーダーペプチド」Mf(α)1pであるN末端アドレッシングポリペプチドをコードする核酸配列(配列番号12)と、標的化ポリペプチドScFv DEC205をコードする核酸配列(配列番号13)と、c-mycタグと融合したOVA1抗原をコードする核酸配列と、繋留タンパク質Sed1pをコードする核酸配列とを含む単一ベクターにより形質転換された遺伝子組換え酵母の例を示す。
交差提示アッセイ中に樹状細胞により抗原が好適にプロセシングされるように、オボアルブミンタンパク質の天然隣接配列を合成により上記ペプチドに付加した:MEQLESIINFEKLTEWTSA(配列番号14)。隣接配列と組み合わせたペプチドSIINFEKLはOVA1を表す。繋留ポリペプチド又はタンパク質とOVA1との間にG4Sリンカーを配置した。このリンカーは、4つのグリシン及び1つのセリンで構成されたアミノ酸鎖(GGGGS)である。酵母表面で複合体を検出できるように、タンパク質タグであるc-mycも付加した。
酵母表面への融合タンパク質のアドレッシングには、N末端分泌シグナルが必要であった。Aga2pを含む融合タンパク質の場合、このたんぱく質は必要な分泌シグナルを既に含んでいた。Sed1pをC末端に含む融合タンパク質の場合、酵母フェロモンに由来する「プレプロα因子リーダーペプチド」Mf(α)1p核酸配列(配列番号12)によりコードされたアドレッシングポリペプチドを使用して、融合タンパク質のN末端に追加の分泌シグナルを付加した。標的化ポリペプチドScFv抗DEC205は、上述したGolden Gate法を用いてインサートに付加して(図3及び4)(配列番号13)、表面に発現されるOVA1抗原と融合させることができる。
実施例3:酵母表面でのペプチド発現のモニタリング(図7)
遺伝子組換え酵母の表面に発現されるOVA1ペプチドの発現は、細胞質基質に同抗原を有する酵母を陰性対照として使用して分光フローサイトメトリーにより確認した。実施例2に記載したガラクトースでの誘導後に、1ml当たり1×10細胞の濃度の酵母を2%PFA溶液に懸濁した。その後、1%BSAを含むPBSで洗浄した。洗浄後、1:100の割合で抗c-myc一次抗体(Myc.A7、Life Technologies製)と共に室温で1時間培養した。1%BSAを含むPBSで3回洗浄後、1:50の割合で抗IgG1二次抗体(Goat anti−Mouse IgG1、PE−Texas Red、Life Technologies製)と共に室温で1時間インキュベートした。洗浄後、PE−Texas Red優先チャネルにおいて分光フローサイトメトリーを実施した。
結果を図7に示す。この図は、図2に記載した例に従って構築した酵母の表面にOVA1ペプチドが発現されていることを示す。抗c-myc抗体によって、表面にOVA1抗原を発現している酵母を検出できる。酵母が細胞質基質に抗原を発現している場合、フローサイトメトリーでは検出されない。図2のコンストラクトの場合、50%の酵母が表面にOVA1を発現する。
結論:
分光フローサイトメトリーから、まず、酵母の細胞壁にOVA1抗原が有効に繋留されていることが明らかとなった。また、試験した実験条件下、融合タンパク質の標識抗体は酵母内に侵入できなかったが、これにより、酵母の外部に対してOVA1抗原が提示されたことが明らかとなった。
実施例4:野生型酵母の存在下、遊離したOVA1抗原が樹状細胞により提示されることによる細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化の測定
この実施例では、OVA1抗原がCD8+Tリンパ球を活性化できることを、酵母によるその発現とは独立して示す。抗原は、樹状細胞を介してCD8+Tリンパ球に交差提示された。細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化は、β−ガラクトシダーゼ及びその基質の1つであるCPRG(クロロフェノールレッド−β−ガラクトピラノシド)を使用して比色試験によって測定した。
上記試験には、樹状細胞源、CD8+Tリンパ球源、及び表面に抗原を発現するように改変された未透過処理酵母が必要である。樹状細胞として、MutuDC株に由来するマウス樹状細胞(ローザンヌ大学より入手)を使用した。この細胞株は、抗原を交差提示でき、且つキラーリンパ球(KL)を活性化できる能力を保持する不死化した脾臓CD8α樹状細胞に由来する。10%FCS、HEPES、50μM 2−メルカプトエタノール、50U/mlペニシリン、及び50μg/mlストレプトマイシンを添加したRPMI−1640培地を使用して、MutuDC株の細胞を37℃、5%COで培養した。
使用したTリンパ球は、B3Zハイブリドーマに由来する。ペプチドOVA257−264(SIINFEKL)に対して特異的な細胞株であるB3Zハイブリドーマは、Institut Curie(パリ第5大学)より提供された。該細胞は、IL−2(インターロイキン2)プロモーターの制御下でβ−ガラクトシダーゼを産生する特徴を有する。10%FCS、Glutamax、HEPES、50μM 2−メルカプトエタノール、50U/mlペニシリン、及び50μg/mlストレプトマイシンを添加したRPMI−1640培地を使用して、B3Z細胞を37℃、5%COで培養した。
野生型酵母の存在下、OVA257−264(SIINFEKL)ペプチドを樹状細胞と5時間混合した。丸底96ウェルプレートに1ウェル当たり50000細胞の量で樹状細胞を配置した。次に、1ウェル当たり100000細胞の量でB3Z株のリンパ球を37℃、5%COで18時間添加した。その後、プレートを洗浄し、PBS、9mM MgCl、0.125%NP40、及び0.15mMクロロフェノールレッド−β−ガラクトピラノシドを含む溶解バッファー120μlを添加して、Tリンパ球により産生されたβ−ガラクトシダーゼの活性を測定した。赤色に変化した後、ClarioStarプレートリーダーを使用して580nmの赤色蛍光を読み取った。図8には、樹状細胞により交差提示されると、OVA257−264(SIINFEKL)抗原がCD8+Tリンパ球の活性化を誘導できることを示す。
陽性対照としてOVA257−264(SIINFEKL)ペプチドの投与量を増やして、アッセイを行った。
結論:
このアッセイから、MutuDC株に由来する樹状細胞を使用すると、アジュバントの存在下、腫瘍抗原の交差提示を行うことができることが明らかとなった。また、このアッセイから、上記樹状細胞の存在下、キラーリンパ球のB3Z細胞株が活性化されたことが明らかとなった。B3Zの活性化は、樹状細胞に最初に供給された抗原の量に比例して、β−ガラクトシダーゼの産生により達成された。
実施例5:透過処理又は未透過処理酵母の細胞壁に発現されるOVA1抗原が樹状細胞により提示されることによる細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化の測定
実施例4の実験条件を実施例5に適用できる。条件の違いは、細胞壁に抗原を発現するように遺伝子組換えされた酵母を透過処理したもの又はしないものを使用することにある。
透過処理若しくは未透過処理野生型酵母、又は細胞質基質にOVA1抗原を有する遺伝子組換え酵母、又は細胞壁にOVA1抗原を有する遺伝子組換え酵母をMutuDC株の細胞と共に60:1(MOI60、感染多重度)の割合で5時間培養した。その後、B3Z株のリンパ球を添加した。酵母を0.5%PFAにより10分間処理し、PBSで洗浄してから、エタノール(エタノール50%、PBS50%)で15分間処理し、再びPBSで洗浄することで、上述したように透過処理を行った後、MutuDCと共培養した。表面に抗原を発現する透過処理酵母では、相乗作用が現れ(図9)、リンパ球の活性化が著しく向上した。図9に示されるように、細胞壁に抗原を有する遺伝子組換え酵母は、細胞質基質に抗原を有する酵母に比べてCD8+Tリンパ球の強い活性化を誘導する。また、透過処理は、細胞質基質にOVA1抗原を産生する酵母に対しては何の影響も及ぼさなかった。一方、細胞壁にOVA1抗原を発現する透過処理酵母は、未透過処理酵母と比較してCD8+Tリンパ球の活性化を著しく向上させる。未透過処理酵母と比較した透過処理酵母による活性化の増加率は33%〜255%である。
結論:
この交差提示アッセイから、遺伝子組換え及び透過処理された酵母は、細胞壁にOVA抗原を発現する場合、同じく細胞壁にOVA抗原を発現する未透過処理酵母と比較して、キラーリンパ球を非常に著しく活性化することが明らかとなった。
実施例6:マウスにおけるメラノーマ腫瘍の増殖及び生存率の測定
scFv抗DEC205抗体フラグメントと連結させたOVA1抗原を細胞壁に有する透過処理酵母を与えたマウスにおいてメラノーマの増殖を測定した。
ポーランド科学アカデミーの生命倫理委員会に従って6〜8週齢の雌性C57BL/6マウスを維持及び処理した。
RPMI+Glutamax+10%FCS+50μM 2−メルカプトエタノール+Strep/Pen+2mg/ml G418+60μg/mlハイグロマイシンBを用いてメラノーマ細胞株MO5(B16−OVA、パリ第5大学、Institut Curie、O.Lantz教授より入手)を37℃、5%COで培養した。MO5株は、オボアルブミン(OVA)を遺伝子導入したB16メラノーマ株である。
マウスを腫瘍負荷の7日前に腹腔内免疫した後、腫瘍負荷の3日前及び腫瘍負荷の3日後に皮下免疫した。各注射時の単回投与量は、PBS100μl中1YUである。腫瘍負荷中、マウスには、1×10のMO5をPBS100μlで皮下投与した。コントロールは、野生型酵母(WT)で免疫したマウスである。1実験群当たり5匹のマウスを使用した。腫瘍体積は、式(a×a×b)/2(式中、aは最短腫瘍軸、bは最長腫瘍軸(ミリメートル)である)を用いて評価した。腫瘍が1500mmを超えた瀕死マウスは屠殺した。
腫瘍負荷の14日後、DEC205−OVA1−SEDを発現する透過処理酵母で免疫したマウスの平均腫瘍体積は43.1mmであるのに対して、野生型酵母(WT)で免疫したマウスでは平均腫瘍体積が162.5mmであり、すなわち前者は平均で3.77分の1の腫瘍体積であった(図10)。エラーバーは、1実験群当たりの平均腫瘍体積の標準偏差を表す。
腫瘍負荷の20日後、DEC205−OVA1−SEDを発現する透過処理酵母で免疫したマウスの80%は生存したのに対して、野生型酵母(WT)で免疫したマウスでは20%であった(図11)。
結論:
樹状細胞を標的化するためのポリペプチドであるscFv DEC205と融合したOVA1抗原を有する透過処理酵母を用いてマウスにワクチン接種することによって、野生型酵母を用いてワクチン接種したマウスと比較して、マウスの腫瘍増殖を著しく低下させ、生存率を著しく増加させることができた。
実施例7:腫瘍抗原AH1−A5、TRP1、TRP2又はOVA1−TRP1−TRP2を細胞壁に発現する免疫療法用酵母の作製
4重栄養要求性酵母(URA、TRP、HIS、LEU)であるSaccharomyces cerevisiae INVSC1酵母(Life Technologies製)を使用した。酢酸リチウム法により実施例1に記載のプラスミドで形質転換を行った後に繋留ポリペプチド、アドレッシングポリペプチド及び標的化ポリペプチドと共に1種以上の腫瘍抗原(AH1−A5、TRP1、TRP2又はOVA1−TRP1−TRP2)を発現するように酵母を遺伝子組換えした。
組換え酵母の選択では、アミノ酸URA又はTRPを含まない選択培地を使用した。まず、グルコース20g/l、「アミノ酸を含まない酵母窒素ベース」培地6.7g/l、「ウラシル及びトリプトファンを含まない酵母合成ドロップアウト培地」である選択培地1.85g/lを含む選択培地を使用して組換え酵母を定常期まで30℃で培養した。「ウラシル及びトリプトファンを含まない酵母合成ドロップアウト培地」は、以下で構成される培地である。
・アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、グリシン、ヒスチジン、ミオイノシトール、イソロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、チロシン、バリンの各アミノ酸76mg
・ロイシン380mg
・アデニン18mg
・パラアミノ安息香酸8mg
その後、組換え酵母を4000rpmで5分間遠心分離し、PBS(リン酸緩衝食塩水)で洗浄してから、ガラクトース20g/l、「アミノ酸を含まない酵母窒素ベース」培地6.7g/l、並びに「ウラシル及びトリプトファンを含まない酵母合成ドロップアウト培地」である選択培地1.85g/lに再懸濁した。酵母を30℃で48時間培養して、ガラクトースにより組換えタンパク質の発現を誘導した。
その後、組換え酵母を4000rpmで5分間遠心分離し、PBS(リン酸緩衝食塩水)で洗浄してから、以下の方法で処理した。
a)エタノール50%と水50%との混合液(v/v)に25分間再懸濁し、さらにPBSで洗浄する(エタノールでの透過処理);
b)イソプロパノール50%と水50%との混合液(v/v)に25分間再懸濁し、さらにPBSで洗浄する(イソプロパノールでの透過処理);
c)2%パラホルムアルデヒド(PFA)溶液に10分間再懸濁し、PBSで洗浄してから、エタノール50%と水50%との混合液(v/v)に25分間再懸濁し、さらにPBSで洗浄する(PFAでの固定後にエタノールでの透過処理);
d)2%パラホルムアルデヒド(PFA)溶液に10分間再懸濁し、PBSで洗浄してから、イソプロパノール50%と水50%との混合液(v/v)に25分間再懸濁し、さらにPBSで洗浄する(PFAでの固定後にイソプロパノールでの透過処理);又は
e)エタノール50%と水50%との混合液(v/v)に25分間再懸濁し、さらにPBSで洗浄してから、2%パラホルムアルデヒド(PFA)溶液に10分間再懸濁し、さらにPBSで洗浄する(エタノールでの透過処理後にPFAでの固定)。
各コンストラクトにおいて使用した腫瘍抗原は以下である。
・AH1A5(GP70 423−431の改変):非変異抗原AH−1(SPSYVYHQF、配列番号20)は、マウス結腸直腸癌細胞株CT26に対してCD8+応答を誘発するgp70 423−431に由来する免疫優性H−2Ld抗原である(Enhanced Antigen−Specific Antitumor Immunity with Altered Peptide Ligands that Stabilize the MHC−Peptide−TCR Complex,Slansky et al,Immunity,Vol 13,529−538,October,2000)。gp70は、マウスの大部分の正常な組織には無症状である。CD8+の誘導に関わらず、天然AH−1抗原は、TCRに対するそのエピトープの親和性が低いため、CT26腫瘍に対して免疫を行うことができない。したがって、TCRに対する親和性を高め、且つMHCI経路でマウスを免疫することができるAH−1のクリプティックペプチド(GP70 423−431の改変)が使用される。本実施例で使用した腫瘍抗原は、配列SPSYAYHQF(配列番号15)のクリプティックペプチド(AH1A5)である。
・TRP2(180−188):チロシナーゼ関連タンパク質2(TRP2)は、メラノーマの進行に役割を果たすメラニン形成細胞の色素沈着に関与するタンパク質である。本実施例で使用した腫瘍抗原は、配列SVYDFFVWL(配列番号17)のクリプティックペプチド(TRP2)である。
・TRP1(455−463):チロシナーゼ関連タンパク質1(TRP1)は、糖タンパク質gp75(Tyrp1/gp75)としても知られており、メラノーマの進行に役割を果たすメラニン形成細胞の色素沈着に関与するタンパク質である。本実施例で使用した腫瘍抗原は、配列TAPDNLGYM(配列番号16)のクリプティックペプチド(TRP1)である。
繋留ポリペプチドと腫瘍抗原との間にG4Sリンカーを配置した。このリンカーは、連続した4つのグリシン及び1つのセリンで構成されたアミノ酸鎖である。また、OVA1−TRP1−TRP2抗原を発現する酵母の各抗原の間にG4Sリンカーを配置した。また、酵母の表面で複合体を検出できるように、繋留ポリペプチドと腫瘍抗原との間にタンパク質タグであるc−mycを付加した。標的化ポリペプチドScFv抗DEC205も付加し、さらに、酵母フェロモンに由来する「プレプロα因子リーダーペプチド」Mf(α)1p核酸配列(配列番号12)によりコードされたアドレッシングポリペプチドを使用して標的化ポリペプチドScFv抗DEC205のN末端に追加の分泌シグナルペプチドも付加した。
このようにして、以下の4種類の遺伝子組換え酵母を得た。
1)融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[AH1A5]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する酵母(図12);
2)融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[TRP1]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する酵母(図13);
3)融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[TRP2]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する酵母(図14);
4)融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[TRP2]−[G4S]−[OVA1]−[G4S]−[TRP1]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する酵母(図15)。
実施例8:酵母表面での融合タンパク質発現のモニタリング
腫瘍抗原AH1A5、TRP1、TRP2又はOVA1−TRP1−TRP2を発現する実施例7で得られた4種類の遺伝子組換え酵母をサイトメトリーによってアッセイして、実際に各腫瘍抗原を細胞壁に発現していることを確認した。
ガラクトースで酵母の誘導を行った後、1ml当たり1×10細胞の濃度の酵母を2%PFA溶液に10分間懸濁した。その後、1%BSAを含むPBSで酵母を洗浄した。洗浄後、1:100の割合で抗c−myc一次抗体(マウス一次IgG2a抗体、MA1−16637、ThermoFisher製)と共に室温で1時間培養した。1%BSAを含むPBSで3回洗浄後、1:50の割合で酵母を抗IgG2a二次抗体(マウス二次IgG2a抗体、31863、ThermoFisher製)と共に室温で1時間インキュベートし、PE優先チャネルにおいて分光フローサイトメトリーを実施した。
抗c-myc抗体を用いることで、細胞壁に各融合タンパク質を発現している酵母を分光フローサイトメトリーにより検出できる。試験した実験条件下、融合タンパク質の標識抗体は酵母内に侵入できなかったが、これにより、抗原が酵母のペリプラズムではなく、酵母の外部環境に向かって配向していることを明らかにできた。
4種類の遺伝子組換え酵母の結果を以下のように図16に示す。
・図16A:34%の酵母が、融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[AH1A5]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する;
・図16B:15%の酵母が、融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[TRP2]−[G4S]−[OVA1]−[G4S]−[TRP1]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する;
・図16C:9%の酵母が、融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[TRP2]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する;
・図16D:13%の酵母が、融合タンパク質[scFv DEC205]−[G4S]−[TRP1]−[C−MYC]−[G4S]−[SED1P]を細胞壁に発現する。
上記図には、実施例7で得られた酵母の細胞壁に腫瘍抗原AH1A5、TRP1、TRP2及びOVA1−TRP1−TRP2が発現されていることが示される。
結論:
分光フローサイトメトリーから、酵母の細胞壁に1つの腫瘍抗原を有する融合タンパク質が効果的に繋留されていることと、酵母の細胞壁に複数の腫瘍抗原を有する融合タンパク質が効果的に繋留されていることとが明らかとなった。
実施例9:透過処理酵母の特性決定アッセイ
透過処理酵母の特性決定アッセイでは、酵母の細胞質基質にもともと存在する酵素であるアルカリホスファターゼを使用する。その基質であるp−ニトロフェニルリン酸(pNPP)は、酵素活性に比例して、加水分解後に405nmの吸光度で読み取ることができる黄色を呈する(A rapid method for determination of acid phosphatase activity of whole yeast cells,Galabova et al,June 2008,Letters in Applied Microbiology 16(3):161−163)。酵母が透過処理されていると、pNPP基質は酵母内に侵入し、アルカリホスファターゼにより加水分解され、405nmで吸光度シグナルを生成する。透過処理されていない酵母は、pNPPに対して透過性がない。
三角フラスコ中、酵母完全培地を使用して、250rpmで撹拌しながら野生型S.cerevisiae酵母を30℃で飽和するまで培養した。3000gで5分間遠心分離して酵母を回収した後、PBSで1回洗浄し、600nmの光学濃度OD=1でPBSに再懸濁した。その後、異なる酵母サンプルに以下の処理を施した。
・living:未処理;
・PFA:2%PFA溶液で10分間固定する(PFA);
・PFA+ethanol:2%PFA溶液で10分間固定し、PBSで洗浄してから、50%エタノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;
・ethanol+PFA:50%エタノール溶液(v/v)で25分間透過処理し、PBSで洗浄してから、2%PFA溶液で10分間固定する;
・PFA+isopropanol:2%PFA溶液で10分間固定し、PBSで洗浄してから、50%イソプロパノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;
・isopropanol:50%イソプロパノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;
・ethanol:50%エタノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;又は
・UV:UV架橋を実施できるHL−2000HybriLinkerにおいて999J/cmで2回照射し、この2回の照射間に均質化を行う。
上述した通り処理した異なる酵母サンプルの溶液100μlを採取し、p−ニトロフェニルリン酸溶液(P7998 SIGMA−Alkaline Phosphatase Yellow(pNPP)Liquid Substrate System for ELISA)150μlと混合した。混合物を室温で30分間インキュベートした。30分後に3M NaOH35μlで反応を停止させた。酵母を4000rpmで5分間遠心分離した後、上清100μlを取り除いて、その405nmの吸光度を読み取った。使用したブランクはpNPP単独である。
結果を図17及び18に示す。
結論:
上記アッセイから、PFAで固定してもしなくても、イソプロパノール又はエタノールで処理することによって、酵母を透過処理できることが確認された。また、上記アッセイから、UV照射又はPFAでの固定では、酵母を透過処理できないことが明らかとなった。
実施例10:細胞壁にOVA1抗原を有する酵母に異なる透過処理を施した場合の細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化の測定
細胞傷害性CD8+Tリンパ球の活性化は、実施例4に記載したように、β−ガラクトシダーゼ及びその基質の1つであるCPRG(クロロフェノールレッド−β−ガラクトピラノシド)を使用して比色試験によって測定した。
材料:樹状細胞、CD8+Tリンパ球、及び細胞壁に抗原を発現する未透過処理遺伝子組換え酵母。
樹状細胞として、MutuDC株に由来するマウス樹状細胞(ローザンヌ大学より入手)を使用した。この細胞株は、抗原を交差提示でき且つキラーリンパ球(KL)を活性化できる能力を保持する不死化した脾臓CD8α樹状細胞に由来する。10%FCS、HEPES、50μM2−メルカプトエタノール、50U/mlペニシリン、及び50μg/mlストレプトマイシンを添加したRPMI−1640培地を使用して、MutuDC株の細胞を37℃、5%COで培養した。
使用したCD8+Tリンパ球は、B3Zハイブリドーマに由来するものであった。ペプチドOVA257−264(SIINFEKL、配列番号21)に対して特異的な細胞株であるB3Zハイブリドーマは、Institut Curie(パリ第5大学)より提供された。該細胞は、IL−2(インターロイキン2)プロモーターの制御下でβ−ガラクトシダーゼを産生する特徴を有する。10%FCS、Glutamax、HEPES、50μM 2−メルカプトエタノール、50U/mlペニシリン、及び50μg/mlストレプトマイシンを添加したRPMI−1640培地を使用して、B3Z細胞を37℃、5%COで培養した。丸底96ウェルプレートに1ウェル当たり100000細胞の量で樹状細胞を配置した。
未透過処理遺伝子組換え酵母は、scFv DEC205と融合したOVA1抗原(scFv DEC205−OVA1−SED)を細胞壁に発現するものであるが、実施例2に従って作製した(図4)。この酵母に以下の処理を施した。
・living:未処理;
・PFA:2%PFA溶液で10分間固定する(PFA);
・PFA+ethanol:2%PFA溶液で10分間固定し、PBSで洗浄してから、50%エタノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;
・ethanol+PFA:50%エタノール溶液(v/v)で25分間透過処理し、PBSで洗浄してから、2%PFA溶液で10分間固定する;
・PFA+isopropanol:2%PFA溶液で10分間固定し、PBSで洗浄してから、50%イソプロパノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;
・isopropanol:50%イソプロパノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;
・ethanol:50%エタノール溶液(v/v)で25分間透過処理する;又は
・UV:UV架橋を実施できるHL−2000HybriLinkerにおいて999J/cmで2回照射し、この2回の照射間に均質化を行う。
その後、30:1(MOI30、感染多重度)の割合でMutuDC株の細胞と共に5時間培養した。
次に、1ウェル当たり100000個の量でB3Z株のリンパ球を37℃、5%COで18時間添加した。その後、プレートを洗浄し、溶解バッファー(PBS、9mM MgCl、0.125%NP40、及び0.15mMクロロフェノールレッド−β−ガラクトピラノシドを含む)120μlを添加して、CD8+Tリンパ球により産生されたβ−ガラクトシダーゼの活性を測定した。赤色に変化した後、ClarioStarプレートリーダーを使用して575nmの赤色吸光度を読み取った。
結果を図19に示す。
結論:
この交差提示試験によって、透過処理酵母(不活化したもの又はしていないもの)がキラーリンパ球を著しく活性化できることが示された。透過処理酵母で得られた活性化は、未透過処理酵母(PFA又はUV)で得られた活性化よりもはるかに大きいものであった。特に、何の処理も施さなかった酵母(living)と同様に、UV処理した酵母がキラーリンパ球を活性化できなかったことに注目すべきである。

Claims (17)

  1. 免疫療法用酵母を作製する方法であって、
    a)1種以上の腫瘍抗原と、必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質とを細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程と、
    b)上記遺伝子組換え酵母を透過処理して、免疫療法用酵母を得る工程と
    を有しており、上記透過処理工程の前又は後に上記酵母を不活化する工程を有していてもよい方法。
  2. 工程a)は、下記式(Ia)で表される1種以上の融合タンパク質を細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程である、請求項1に記載の方法。
    [樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質]−[腫瘍抗原]−[ペプチドリンカー]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質] (Ia)
    (式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50の整数である。)
  3. 工程a)は、
    a1)下記式(IIa)又は(IIb)で表される核酸配列を有する1種以上のベクターを酵母に導入して、下記式(Ia)で表される1種以上の融合タンパク質を細胞壁に発現する遺伝子組換え酵母を得る工程と、
    a2)上記融合タンパク質を上記遺伝子組換え酵母の細胞壁に発現させるのに適した条件下で上記遺伝子組換え酵母を培養する工程と
    を有する、請求項1又は2に記載の方法。
    [上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へアドレッシングするためのポリペプチドをコードする核酸配列]−[樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列]−[腫瘍抗原をコードする核酸配列]−[ペプチドリンカーをコードする核酸配列]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列] (IIa)
    (式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50の整数である。)
    [樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列]−[腫瘍抗原をコードする核酸配列]−[ペプチドリンカーをコードする核酸配列]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質をコードする核酸配列]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へアドレッシングするためのポリペプチドをコードする核酸配列] (IIb)
    (式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50の整数である。)
    [樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質]−[腫瘍抗原]−[ペプチドリンカー]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質] (Ia)
    (式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50の整数である。)
  4. 上記酵母は、Saccharomyces属、Schizosaccharomyces属、Kluveromyces属、Ogataea属又はCandida属、好ましくはSaccharomyces属から選択され、好ましくはSaccharomyces cerevisiaeである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 上記繋留ポリペプチド又はタンパク質は、上記酵母の細胞壁に発現される酵母ポリペプチド又はタンパク質であり、好ましくはAga2p又はSed1pから選択される、請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 上記遺伝子組換え酵母は、水/エタノール混合液で透過処理される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 上記樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質は、DEC−205タンパク質に特異的に結合できる抗体、DEC−205タンパク質に特異的に結合できる抗体のフラグメント、Yersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)、又はYersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)に由来する配列から選択される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 上記腫瘍抗原は、Melan−A、チロシナーゼ、gp100、MAGEA1、MAGEA10、MAGEA11、MAGEA12、MAGEA2、MAGEA2B、MAGEA3、MAGEA4、MAGEA6、MAGEA8、MAGEA9、MAGEB1;MAGEB10、MAGEB16、MAGEB18、MAGEB2、MAGEB3、MAGEB4、MAGEB5、MAGEB6、MAGEB6B、New York Esophageal 1抗原(NY−ESO−1)、MAGEC1、MAGEC2、L抗原(LAGE)、TRP−1、TRP−2、P53、KRAS、CEA、WT1、MUC1、SART3、SURVIVIN2B、RNF43/TOMM34、TGFBRII、HER2/neu、BRAF、PI3K、APC、BAX、β2ミクログロブリン、テロメラーゼ又はNRASから選択される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法を実施して得ることができる免疫療法用酵母。
  10. (i)Melan−A、チロシナーゼ、gp100、MAGEA1、MAGEA10、MAGEA11、MAGEA12、MAGEA2、MAGEA2B、MAGEA3、MAGEA4、MAGEA6、MAGEA8、MAGEA9、MAGEB1;MAGEB10、MAGEB16、MAGEB18、MAGEB2、MAGEB3、MAGEB4、MAGEB5、MAGEB6、MAGEB6B、New York Esophageal 1抗原(NY−ESO−1)、MAGEC1、MAGEC2、L抗原(LAGE)、TRP−1、TRP−2、P53、KRAS、CEA、WT1、MUC1、SART3、SURVIVIN2B、RNF43/TOMM34、TGFBRII、HER2/neu、BRAF、PI3K、APC、BAX、β2ミクログロブリン、テロメラーゼ又はNRASから選択されるのが好ましい1種以上の腫瘍抗原と、
    (ii)必要に応じて、樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質と
    を細胞壁に発現する遺伝子組換え及び透過処理された免疫療法用酵母。
  11. 下記式(Ia)で表される融合タンパク質を細胞壁に発現する請求項10に記載の酵母。
    [樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質]−[腫瘍抗原]−[ペプチドリンカー]−[上記遺伝子組換え酵母の細胞壁へ繋留するためのポリペプチド又はタンパク質] (Ia)
    (式中、nは0又は1であり、mは0又は1であり、xは1〜300、好ましくは1〜50の整数である。)
  12. 上記樹状細胞を標的化するためのポリペプチド又はタンパク質は、DEC−205タンパク質に特異的に結合できる抗体、DEC−205タンパク質に特異的に結合できる抗体のフラグメント、Yersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)、又はYersinia pestis細菌のプラスミノーゲン活性化因子(PLA)に由来する配列から選択される、請求項10又は11に記載の酵母。
  13. 請求項9〜12のいずれか1項に記載の酵母と、医薬的に許容される担体とを含む免疫療法用組成物。
  14. さらに治療薬を含む請求項13に記載の免疫療法用組成物。
  15. 薬剤に使用される請求項9〜12のいずれか1項に記載の酵母又は請求項13又は14に記載の組成物。
  16. がんの治療又は予防に使用される請求項9〜12のいずれか1項に記載の酵母又は請求項13又は14に記載の組成物。
  17. 上記がんは固形がん、好ましくはメラノーマ又は結腸がんである、請求項16に記載の、がんの治療又は予防に使用される請求項9〜12のいずれか1項に記載の酵母又は請求項13又は14に記載の組成物。
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