JP2021501578A - 改変されたナチュラルキラー細胞を生成する方法および使用方法 - Google Patents

改変されたナチュラルキラー細胞を生成する方法および使用方法 Download PDF

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Abstract

本明細書で開示されるのは、1種またはこれより多くの異種核酸を含むNK細胞を生成するための方法である。上記方法は、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で単離されたNK細胞の集団を培養して、活性化NK細胞の集団を生成する工程を包含する。活性化NK細胞の集団は、上記1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで、例えば、上記活性化NK細胞と、ウイルスベクターを含むウイルス粒子とを接触させることによって形質導入される。次いで、その得られた形質導入されたNK細胞は、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で、および必要に応じて照射したフィーダー細胞の存在下で培養されて、拡大増殖された形質導入されたNK細胞の集団を生成する。

Description

関連出願への相互参照
本出願は、2017年11月1日出願に出願された米国特許出願第15/801,085号(これは、2017年7月25日に出願された国際特許出願番号PCT/US2017/043774の一部継続出願であり、この出願は、2016年7月25日に出願された米国仮特許出願第62/366,493号の利益を主張し、これらは全て、それらの全体において本明細書に参考として援用される)の利益を主張する。
分野
本開示は、改変されたナチュラルキラー細胞を生成するための方法、上記改変されたナチュラルキラー細胞を含む組成物、およびそれらの使用法に関する。
背景
抗原特異的細胞傷害性Tリンパ球の他に、先天性免疫系の細胞構成要素が、悪性の細胞増殖の免疫監視に寄与し得る。特に、ナチュラルキラー(NK)細胞は、初回刺激も感作もなしに異常な細胞を排除し得る。それらの活性は、阻害性および活性化NK細胞レセプターからのシグナルのバランスによって決定される。阻害性レセプター(例えば、キラー免疫グロブリンレセプター(KIR))は、自己の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI抗原と相互作用し、NK細胞の攻撃から正常の細胞を保護する。
NK細胞の抗腫瘍活性を利用することにおける試みは、ヒトのがんの免疫療法に関して20年超にわたって調査されてきた。しかし、多くの悪性細胞は、MHCクラスI抗原を発現し、従って、自家NK細胞による溶解に天然に抵抗性である。よって、自家NK細胞の養子移入を使用する最初の臨床試験は、有意な治療効果を生じなかった。NK細胞サイトカイン、ケモカイン、および活性化/阻害レセプター発現の調節は、NK細胞抗腫瘍活性を支持する魅力的なストラテジーである。しかし初代NK細胞の、効率的遺伝子改変は、達成するのが困難であった。
要旨
初代NK細胞において目的の遺伝子を有効に送達し、発現するために、単純かつ効率的な遺伝子移入法が必要である。導入遺伝子の安定しかつ堅固で、長期間の発現を示すNK細胞への遺伝子移入のための効率的なウイルスベクターベースの方法が本明細書で開示される。
本明細書で開示されるのは、1種またはこれより多くの異種核酸を含むかまたは発現するNK細胞(いくつかの例では、「改変された(modified)」NK細胞と本明細書でいわれる)を生成する方法である。上記方法は、単離されたNK細胞(例えば、被験体から単離または精製されたNK細胞)の集団を、1種またはこれより多くのサイトカイン(例えば、インターロイキン(IL)−2、IL−15、および/またはIL−21)の存在下で、および必要に応じてフィーダー細胞の存在下で培養されて、活性化NK細胞の集団を生成する工程を包含する。いくつかの例では、上記単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下で培養されて、上記活性化NK細胞の集団を生成する。特定の例では、上記単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下で、かつ他のサイトカインは添加されずに培養されて、上記活性化NK細胞の集団を生成する。上記活性化NK細胞の集団は、1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで、例えば、上記活性化NK細胞と、上記ウイルスベクターを含むウイルス粒子とを接触させることによって形質導入される。上記得られる形質導入されたNK細胞は、次いで、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で(例えば、IL−2の存在下で、およびいくつかの例では、IL−2の存在下かつかつ他のサイトカインは添加されずに)、および必要に応じて、フィーダー細胞の存在下で培養されて、拡大増殖(expand)された形質導入されたNK細胞の集団を生成する。
障害(例えば、腫瘍または過剰増殖性障害またはウイルス感染)を有する被験体を、上記改変されたNK細胞で処置するための方法がまた、本明細書で開示される。いくつかの実施形態において、上記方法は、上記被験体またはドナーから単離されたNK細胞の集団を得る工程、および上記単離されたNK細胞の集団を、1種またはこれより多くのサイトカイン(例えば、IL−2、IL−15、および/またはIL−21)の存在下で、および必要に応じて、フィーダー細胞の存在下で培養して、活性化NK細胞の集団を生成する工程を包含する。いくつかの例では、上記単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下で培養されて、上記活性化NK細胞の集団を生成する。特定の例では、上記単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ他のサイトカインは添加されずに培養されて、上記活性化NK細胞の集団を生成する。上記活性化NK細胞の集団は、上記被験体の障害を処置するために適した1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで、例えば、上記活性化NK細胞と上記ウイルスベクターを含むウイルス粒子とを接触させることによって、形質導入される。上記得られた形質導入されたNK細胞は、次いで、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で(例えば、IL−2の存在下で、ならびにいくつかの例では、IL−2の存在下でかつ他のサイトカインは添加されずに)、および必要に応じてフィーダー細胞の存在下で培養されて、拡大増殖された形質導入されたNK細胞の集団を生成し、これは、上記被験体に(例えば、薬学的に受容可能なキャリアを含む組成物において)投与される。
1種またはこれより多くの目的の核酸を含むウイルスベクター(例えば、レンチウイルスベクター)で形質導入されたNK細胞のような、1種またはこれより多くの異種核酸を含む改変されたNK細胞(例えば、改変されたNK細胞の集団)がまた、本明細書で開示される。いくつかの例では、上記異種核酸は、CD34、CD4、CD19、CXCR4、CCR7、CXCR3、またはCD16(例えば、高親和性CD16またはCD16−V158)をコードする。目的のさらなる核酸は、以下の表1に示される。改変されたNK細胞(例えば、改変されたNK細胞の集団)および薬学的に受容可能なキャリアを含む組成物がまた、開示される。いくつかの実施形態において、上記改変されたNK細胞は、本明細書で開示される方法によって生成される。
本開示の前述のおよび他の特徴は、添付の図面を参照しながら進む以下の詳細な説明からより明らかになる。
図1Aおよび図1Bは、開示される方法において利用され得る例示的な3種のプラスミドレンチウイルスベクター系(図1A)および標的細胞を形質導入するために使用され得る非複製性レンチウイルスを生成するための例示的方法(図1B)を図示する模式図である。 図1Aおよび図1Bは、開示される方法において利用され得る例示的な3種のプラスミドレンチウイルスベクター系(図1A)および標的細胞を形質導入するために使用され得る非複製性レンチウイルスを生成するための例示的方法(図1B)を図示する模式図である。 図2は、拡大増殖された形質導入されたNK細胞の集団を生成するための例示的方法を図示する模式図である。 図3は、形質導入前に、培地中で培養し、IL−2(500 IU/ml)で初回刺激したCD56+ NK細胞(条件1)または形質導入前に、照射したリンパ芽球系(LCL)細胞上で培養し、インターロイキン−2(IL−2; 500 IU/ml)で初回刺激したCD56+ NK細胞(条件2)における増強型緑色蛍光タンパク質(eGFP)発現を示す一連のパネルである。分析を、形質導入の7日後の蛍光活性化セルソーティング(FACS)によって行った。 図4は、IL−2(500 IU/ml)を含む培地中で、形質導入前に示された日数にわたって培養したCD56+ NK細胞における形質導入効率を示すグラフである。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを、500 IU/ml IL−2とともに添加した(LCL:NK比 10:1)。eGFP発現を、形質導入の7日後にFACSによって分析した。 図5Aおよび図5Bは、形質導入前の3日間にわたって500 IU/ml IL−2で初回刺激したNK細胞において、形質導入後の導入遺伝子発現の持続(図5A)および細胞生存度(図5B)を示すグラフである。 図5Aおよび図5Bは、形質導入前の3日間にわたって500 IU/ml IL−2で初回刺激したNK細胞において、形質導入後の導入遺伝子発現の持続(図5A)および細胞生存度(図5B)を示すグラフである。 図6は、500 IU/ml IL−2を含む培地中で、形質導入前の示された日数にわたって、照射したLCL上で培養されたCD56+ NK細胞における形質導入効率を示すグラフである。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、その細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。eGFP発現を、形質導入の7日後に、FACsによって分析した。 図7は、形質導入後の示された日数で、形質導入されたNK細胞におけるeGFP発現の持続(上)および細胞生存度(下)を示す一連のグラフである。細胞を、500 IU/ml IL−2および照射されたフィーダー細胞を含む培地中で、形質導入前の0日間、3日間、または7日間にわたって培養した。eGFP発現を、FACSによって分析し、細胞生存度を、トリパンブルーによって決定した。 図8Aおよび図8Bは、照射したLCLおよび500 IU/ml IL−2で形質導入前の14日間にわたって拡大増殖させた、3名の被験体に由来する初代末梢血NK細胞(NK−1、NK−2、NK−3)の形質導入効率を示す一連のパネルである。図8Aは、形質導入の7日後の各細胞株のFACS分析を示す。図8Bは、形質導入後の示された日数でのCD56+ eGFP+ NK細胞の%を定量するグラフである。 図8Aおよび図8Bは、照射したLCLおよび500 IU/ml IL−2で形質導入前の14日間にわたって拡大増殖させた、3名の被験体に由来する初代末梢血NK細胞(NK−1、NK−2、NK−3)の形質導入効率を示す一連のパネルである。図8Aは、形質導入の7日後の各細胞株のFACS分析を示す。図8Bは、形質導入後の示された日数でのCD56+ eGFP+ NK細胞の%を定量するグラフである。 図9は、500 IU/ml IL−2(一番上の列)、1000 IU/ml IL−2(第2列)、10ng/ml IL−15(第3列)または500 IU/ml IL−2+10ng/ml IL−15(一番下の列)で、形質導入前の3日間にわたって初回刺激したNK細胞におけるeGFP発現を示す一連のパネルである。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、細胞を、照射したLCL(10:1 LCL:NK)上で、500 IU/ml IL−2と共に維持した。eGFP発現を、形質導入の2週間後にFACSによって分析した。 図10は、形質導入前の3日間にわたる示された処置を伴う形質導入後の示された日数での導入遺伝子発現の持続を示すグラフである。 図11は、形質導入前の3日間にわたって、500 IU/ml IL(上)または500 IU/ml IL−2+10ng/ml IL−15(下)で初回刺激したNK細胞上の示されたレセプターの発現を示す一連のパネルである。形質導入の2日後、ウイルス粒子を除去し、照射したLCL(10:1 LCL:NK細胞)を添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を有する培地中で維持した。形質導入の2週間後に、FACSによって分析を行った。白抜きのトレースは、IsoAb、濃いトレースは、Ag特異的Ab。 図12は、形質導入前の3日間にわたって500 IU/ml IL(上)または500 IU/ml IL−2+10ng/ml IL−15(下)で初回刺激したNK細胞上の示されたレセプターの発現を示す一連のパネルである。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCL(10:1 LCL:NK細胞)を添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を有する培地中で維持した。形質導入の2週間後に、FACSによって分析を行った。 図13は、形質導入前の3日間にわたって示された条件で初回刺激したNK細胞における、K562細胞(上)またはMOLM14細胞(下)の腫瘍細胞溶解を示す一連のグラフである。細胞を、51Cr放出アッセイによってそれらの腫瘍死滅能力を試験する前の14日間にわたって、照射したLCLとともに拡大増殖させた。 図14は、形質導入前のサイトカイン刺激(500 IU/ml IL−2)の日数に対してGFPを発現するNK細胞の割合(丸)および細胞生存度(四角)を示すグラフである。導入遺伝子発現および生存度のバランスを、形質導入前に2〜3日間のサイトカイン刺激で達成した(四角で囲んだ領域)。 図15は、形質導入前に示されたサイトカインで処置したNK細胞において、GFPを発現するNK細胞の割合を示すグラフである。IL−2単独と、IL−2とIL−15および/またはIL−21との組み合わせとの間には、有意差はなかった。 図16Aおよび図16Bは、形質導入効率(図16A)およびNK細胞拡大増殖(図16B)に対する形質導入試薬の効果を示すグラフである。 図17は、5、20、または100のMOIにおいて、示されたプロモーターの制御下で、GFPで形質導入されたNK細胞の形質導入効率を示すグラフである。 図18は、0日目での発現(100%)と比較して、形質導入後7日目および14日目に、示されたプロモーターの制御下で、GFPで形質導入されたNK細胞におけるGFPの発現の倍数変化を示すグラフである。 図19は、K562細胞と接触した場合に、拡大増殖の14日後に、示されたプロモーターの制御下にあるGFPで形質導入されたNK細胞または模擬形質導入した細胞の活性(%脱顆粒)を示すグラフである。P/Iは、最大脱顆粒能を示すために、PMA/イオノマイシンでの処置を示す。 図20は、K562細胞と接触した場合に、拡大増殖の14日後に非形質導入細胞と比較して、示されたプロモーターの制御下で、GFPで形質導入されたNK細胞の活性を示すグラフである。P/Iは、最大脱顆粒能を示すために、PMA/イオノマイシンでの処置を示す。 図21Aおよび21Bは、CXCR4の発現のためのレンチウイルスベクター(図21A)またはCD34tおよびCXCR4の発現のためのレンチウイルスベクター(図21B)の模式図である。 図22Aおよび図22Bは、CXCR4をコードするレンチウイルスベクター(図22A)またはCD34tおよびCXCR4の両方をコードするレンチウイルスベクター(図22B)で形質転換されたNK細胞におけるCXCR4およびCD34の発現を示すプロットである。 図23は、LCLフィーダー細胞の存在下または非存在下で活性化され、続いて、 LCLフィーダー細胞の存在下または非存在下でのウイルス形質導入および拡大増殖を行ったNK細胞の拡大増殖倍数を示すグラフである。 図24Aおよび24Bは、pLV[Exp]−PGK>EGFPで形質導入する前に、500U/ml IL−2とともに、示されるように0〜5日間にわたって培養したPBMCに由来するNK細胞の結果を示す。形質導入の3日後に、細胞を、フローサイトメトリーによってGFP発現および生存度に関してアッセイした。図24Aは、GFP+ NK細胞の代表的ゲーティングを示す。図24Bは、3名のドナーからの実験の平均およびSEM(幾何平均蛍光強度(GMFI) GFPのlog10変換した値についての)を示す。*は、一元配置ANOVA後のDunnettの多重比較検定によって、IL−2刺激なしの細胞(0日目)と比較してp<0.05を示す(図24Bで示される%Annexin-PI-細胞は、ゲーティングしたCD56CD3-細胞に対して表にした)。 図25A〜25Dは、示されたプロモーターおよびGFPを有するレンチウイルスベクターでの形質導入前に、IL−2で3日間刺激したヒトNK細胞におけるGFP発現を示すグラフである。照射したSMI−LCLフィーダー細胞を、その形質導入されたNK細胞に添加し、さらに14日間共培養した(合計で20日間)。形質導入の3日後、NK細胞を、フローサイトメトリーによって試験し(図25A)、形質導入効率(図25B)および導入遺伝子発現のレベル(図25C)を計算した。NK細胞における導入遺伝子発現の経時的な安定性を、6日目のEGFP%を、20日目のEGFP%で除算することによって定量し、パーセントとして表した(図25D)。平均およびSEM(GMFIのlog10変換した値についての)を、4名のドナーからの実験の各場合において示す。*は、一元配置ANOVA後のDunnettの多重比較検定によって、以前に使用したPGKプロモーターを含むベクターと比較して、p<0.05を示す。 図26Aおよび26Bは、形質導入効率に対する挿入物配列の配置の効果を示す。PBMCに由来するNK細胞を、PGKプロモーター、GFP、P2A−リンカー、IRES、短縮型CD34タンパク質、およびコドン最適化短縮型CD34タンパク質(CD34opt)の組み合わせをコードするその示された挿入物配列を含むレンチウイルスベクターで形質導入する前に、IL−2で3日間刺激した。さらに3日後に、NK細胞を、GFPおよびCD34の表面発現についてフローサイトメトリーによって測定した(図26A)。3名のドナーからの実験の平均およびSEMを示す。*は、一元配置ANOVA後のTukeyの多重比較検定による選択された比較のp<0.05を示す。代表的染色は、元の短縮型CD34を含む構築物を、コドン最適化短縮型CD34に対して比較する(図26B)。 図27A〜27Dは、レンチウイルス形質導入前の、フィーダー細胞の存在下でのNK細胞の予備刺激の効果を示す。PBMCに由来するNK細胞を、IL−2またはIL−2 + SMI−LCLフィーダー細胞で3日間刺激した。NK細胞を、20:1 MOIにおいてpLV−EFS−GFP−2A−CD34optウイルス粒子で形質導入する前に、抗CD56ビーズとの共培養物から除去した。さらに3日後に、SMI−LCLを、両方の条件に添加し、NK細胞を、実験開始から21日目まで培養した。NK細胞を、フローサイトメトリーによって、GFPおよびCD34導入遺伝子発現に関して試験した(図27A)。平均およびSEMを、4名のドナーからの実験に関して示す。NK細胞数を、培養の間中頻繁に計数し、その拡大増殖倍数を計算した(図27B)。平均およびSEM(log10変換した値についての)を、同じドナーに由来する、0日目にSMI−LCLを受けたのみの非形質導入NK細胞のコントロール拡大増殖と比較して示す。入力に対する形質導入された細胞の全体収量を、全細胞の拡大増殖倍数×各条件のGFPCD34割合のかけ算をすることによって計算した(図27C)。平均およびSEM(log10変換した値についての)を示す。類似の実験を行って、形質導入(20:1 MOIでのpLV−EFS−GFP−2A−CD34opt)の前に、SMI−LCLでの刺激の最適期間(2〜7日間)を決定した(図27D)。形質導入された細胞のパーセンテージ、細胞の拡大増殖倍数、および入力に対する形質導入された細胞の全体収量を、3名のドナーからの実験に関して決定した。 図28Aおよび28Bは、LCL細胞で予備刺激したNK細胞を形質導入する間にBX795を含めることの効果を示す。PBMCに由来するNK細胞を、SMI−LCLフィーダー細胞 + IL−2で5日間刺激した。NK細胞を、示されるとおりの種々の用量のBX795の存在下でpLV−EFS−GFP−2A−CD34optウイルス粒子で形質導入する前に、抗CD56ビーズとの共培養物から除去した。1日後、NK細胞を、BX795なしの培地へと交換した。さらに2日後、SMI−LCLを再び添加し、NK細胞を、実験開始から21日目まで培養し、細胞数を終始モニターした。NK細胞を、フローサイトメトリーによってGFPおよびCD34発現に関してアッセイした(図28A)。その入力細胞に対する形質導入された細胞の全体収量を、細胞の拡大増殖倍数×GFPCD34細胞の割合のかけ算をすることによって計算した。3名のドナーからの実験の平均およびSEMを示す(拡大増殖倍数のlog10変換した値についての)。*は、一元配置ANOVA後のDunnettの多重比較検定による、薬物を欠く条件と比較したp<0.05を示す。類似の実験を行って、1.5μM BX795の添加ありまたはなしでの形質導入の前に、IL−2またはIL−2 + SMI−LCLフィーダー細胞で5日間刺激した細胞を比較した(図28B)。その入力細胞に対する形質導入された細胞の全体収量を、上記のように表にした。 図29Aおよび29Bは、最適化したSMI−LCLプロトコールからのCD34opt、CD19、およびCD4のレンチウイルス発現を示す。NK細胞を、抗CD3 MACSビーズ除去、続いて、抗CD56 MACSビーズ陽性選択を介して、PBMCから単離した。細胞を、SMI−LCL + IL−2で4〜5日間刺激した。得られた細胞を、1.5μM BX795の存在下で、示されるように、コドン最適化短縮型CD34、短縮型CD19、または短縮型CD4をコードするレンチウイルスベクターで形質導入した。1日後、細胞を、BX795なしの培地へと交換した。さらに2日後、形質導入されたNK細胞を、CD34、CD19、またはCD4を認識するMACSビーズを使用して選択した。陽性選択したNK細胞を、SMI−LCLとともに培養し、細胞の増殖を、実験開始から21日目まで追跡した。MACSビーズ選択前後のGFPおよび導入遺伝子発現のフローサイトメトリー評価(図29A)。細胞数を終始モニターし、その入力細胞に対する形質導入された細胞の全体収量を、細胞の拡大増殖倍数×GFPおよび導入遺伝子発現の両方に関して陽性の割合のかけ算をすることによって計算した(図29B)。3名のドナーからの実験の平均およびSEM(log10変換した値についての)を示す。 図29Aおよび29Bは、最適化したSMI−LCLプロトコールからのCD34opt、CD19、およびCD4のレンチウイルス発現を示す。NK細胞を、抗CD3 MACSビーズ除去、続いて、抗CD56 MACSビーズ陽性選択を介して、PBMCから単離した。細胞を、SMI−LCL + IL−2で4〜5日間刺激した。得られた細胞を、1.5μM BX795の存在下で、示されるように、コドン最適化短縮型CD34、短縮型CD19、または短縮型CD4をコードするレンチウイルスベクターで形質導入した。1日後、細胞を、BX795なしの培地へと交換した。さらに2日後、形質導入されたNK細胞を、CD34、CD19、またはCD4を認識するMACSビーズを使用して選択した。陽性選択したNK細胞を、SMI−LCLとともに培養し、細胞の増殖を、実験開始から21日目まで追跡した。MACSビーズ選択前後のGFPおよび導入遺伝子発現のフローサイトメトリー評価(図29A)。細胞数を終始モニターし、その入力細胞に対する形質導入された細胞の全体収量を、細胞の拡大増殖倍数×GFPおよび導入遺伝子発現の両方に関して陽性の割合のかけ算をすることによって計算した(図29B)。3名のドナーからの実験の平均およびSEM(log10変換した値についての)を示す。 図30は、図29Aおよび29Bにあるように形質導入および拡大増殖されたNK細胞の、脱顆粒(左上および左下)およびIFN−γ(中央上および中央下)およびTNF−α(右上および右下)の生成を示す。パーセンテージを、SMI−LCLで拡大増殖した同じドナーに由来するコントロール非形質導入NK細胞で測定した値に対して正規化した。
配列表
本明細書でまたは添付の配列表に列挙される任意の核酸配列およびアミノ酸配列は、施行規則§1.822において規定されるように、ヌクレオチド塩基およびアミノ酸の標準的な文字略語を使用して示される。少なくともいくつかの場合では、各核酸配列の一方の鎖のみが示されるが、その相補鎖は、その示された鎖に対する何らかの言及によって含まれると理解される。
配列番号1および配列番号2は、それぞれ、例示的なCXCR4の核酸およびアミノ酸配列である。
配列番号3および配列番号4は、それぞれ、例示的な短縮型CD34の核酸およびアミノ酸配列である。
配列番号5および配列番号6は、それぞれ、例示的な高親和性CD16の核酸およびアミノ酸配列である。
配列番号7は、例示的なコドン最適化高親和性CD16核酸である。
配列番号8は、ヒトサイトメガロウイルス(CMV)最初期プロモーターおよびEGFPを含む例示的なレンチウイルス発現ベクターである。
配列番号9は、ヒト真核生物翻訳伸長因子1α(EF1A)プロモーターおよびEGFPを含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号10は、ヒトEF1Aプロモーター(EFS)のショートバージョンおよびEGFPを含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号11は、ニワトリβ鎖(CAG)プロモーターおよびEGFPと融合されたヒトCMV初期エンハンサーを含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号12は、CAGプロモーターのショートバージョンおよびEGFPを含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号13は、シミアンSV40初期プロモーターおよびEGFPを含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号14は、マウスホスホグリセレートキナーゼ1(PGK)プロモーターおよびEGFPを含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号15は、ヒトユビキチンCプロモーターおよびEGFPを含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号16は、マウスPGKプロモーターおよびヒトCXCR4を含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号17は、マウスPGKプロモーターおよび短縮型ヒトCD34、T2Aペプチド、およびヒトCXCR4を含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号18は、ヒトEF1Aプロモーターのショートバージョン、EGFP、および短縮型ヒトCD4を含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
配列番号19は、ヒトEF1Aプロモーターのショートバージョン、EGFP、および短縮型ヒトCD19を含む例示的レンチウイルス発現ベクターである。
詳細な説明
本明細書で開示されるのは、NK細胞において導入遺伝子を効率的にかつ安定して発現するための方法である。その方法は、NK細胞への遺伝子移入に効率的なウイルスベクターベースの方法を含み、導入遺伝子の安定してかつ長期間の堅固な発現を示す。形質転換されている初代細胞への高遺伝子移入率および患者細胞の大規模形質導入のための高力価のウイルス粒子を生成する能力は、臨床試験の重要な基準である。レンチウイルスベクター(例えば、本明細書中の実施例で利用されるもの)は、それらの形質導入効率を損なうことなく、高力価で生成され、濃縮され得る。さらに、現在記載される方法は、臨床適用するためにより安価かつ単純である。なぜならそれは、中程度の形質導入効率を得るために現在のレトロウイルスベクター媒介性遺伝子移入プロトコルにおいて適合されたいくつかの扱いづらい高価な工程(例えば、レトロネクチン、スピノキュレーション(spinoculation)、および形質導入されている初代NK細胞の生存度に対して顕著な有害な影響を有し得る反復/複数回の形質導入の使用)の必要性を要求しないからである。さらに、養子NK細胞ベースの免疫療法適用のための医薬品等の製造管理および品質管理に関する基準(GMP)条件の下でNK細胞の効率的エキソビボ拡大増殖のためのプロトコルが、適用可能である。本高効率レンチウイルスベクターベースの遺伝子移入プロトコルは、多くの現在のエキソビボNK細胞拡大増殖プロトコルを補完して、多数の遺伝的に再プログラムされたNK細胞を生成するために使用され得、潜在的には、がんまたはウイルス感染を有する患者においてそれらの抗腫瘍有効性を増強することによって、NK細胞ベースの免疫療法アプローチに変革を起こし得る。
開示される方法は、ヒト初代NK細胞のレンチウイルスベクター媒介性遺伝子操作のための他の方法論を超えるいくつかの利点を有する。本発明のレンチウイルスベクターベースのアプローチは、初代ヒト末梢血由来NK細胞への安定な遺伝子移入の効率的で、堅固で、かつ高度に再現可能な方法を生じる。これは、細胞分裂/長期間培養で失われるエピソームベクター、核機能を阻害し宿主細胞溶解を最終的に引き起こすポックスウイルスベクター、および他の非ウイルス媒介性遺伝子送達法(例えば、導入された遺伝子の一過性の発現のみを可能にするエレクトロポレーション)とは対照的である。さらに、ガンマレトロウイルスベクター(これは転写開始部位の近くに、優先的に組み込み、長末端反復(LTR)からのプロモーター活性化によってがん遺伝子を潜在的に活性化する)とは異なり、レンチウイルスベクターは、高度に発現される遺伝子内で優先的に組み込まれる。さらに、開示される方法において使用されるレンチウイルスベクターは、スプリットゲノムレンチウイルスパッケージングデザイン(split genome lentiviral packaging design)のような改善された安全性の特徴を有し、3’LTRにおける欠失を通じて、移入ベクターの自己不活型デザインを有し、それによって、プロモーター活性化の可能性を低減する。
本明細書で開示される方法によって得られる、形質導入された初代NK細胞は、表現型的におよび機能的に正常であるので、多数の遺伝子治療および免疫療法適用を可能にする。重要なことには、この現在の形質導入法は単純であり、NK細胞を、1種またはこれより多くのサイトカインとともにインビトロで培養し、続いて、濃縮ウイルス粒子へと曝露することを含む。形質導入後に、細胞は、これらと照射されたフィーダー細胞とを、1種またはこれより多くのサイトカインを含む培地中で共培養することによって、大量に拡大増殖される。
I.略語
CAR キメラ抗原レセプター
EBV−LCL エプスタイン・バーウイルスで形質転換したリンパ芽球系細胞株
eGFP 増強型緑色蛍光タンパク質
FACS 蛍光活性化セルソーティング
GMP 医薬品等の製造管理および品質管理に関する基準
IL インターロイキン
LTR 長末端反復
MOI 感染多重度
NK ナチュラルキラー細胞
PBMC 末梢血単球
shRNA 低分子ヘアピン型RNA
II.用語
別段注記されなければ、技術用語は、従来の使用法に従って使用される。分子生物学における一般的用語の定義は、以下で見出され得る:Lewin’s Genes X, 編. Krebsら, Jones and Bartlett Publishers, 2009(ISBN 0763766321); Kendrewら(編), The Encyclopedia of Molecular Biology, Blackwell Publishersによって発行, 1994(ISBN 0632021829); Robert A. Meyers(編), Molecular Biology and Biotechnology: a Comprehensive Desk Reference, Wiley, John & Sons, Inc.によって発行, 1995(ISBN 0471186341);およびGeorge P. Redei, Encyclopedic Dictionary of Genetics, Genomics, Proteomics and Informatics, 第3版, Springer, 2008(ISBN: 1402067534)、ならびに他の同様の参考文献。
別段説明されなければ、本明細書で使用される全ての技術および科学用語は、本開示が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。単数形の用語「1つの、ある(a)」、「1つの、ある(an)」および「上記、この、その(the)」とは、状況がそうでないことを明らかに示すのでなければ、複数形への言及を含む。同様に、文言「または(or)」は、状況がそうでないことを明らかに示すのでなければ、「および(and)」を含むことが意図される。よって、「AまたはBを含む(comprising A or B)」とは、A、またはB、またはAおよびBを含むことを意味する。核酸またはポリペプチドに関して与えられる全ての塩基サイズまたはアミノ酸サイズ、および全ての分子量または分子質量値が、近似値であり、説明のために提供されることは、さらに理解されるべきである。
本明細書で記載される方法および材料に類似または等価なものは、本開示の実施または試験において使用され得るが、適切な方法および材料が、以下で記載される。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、それらの全体において参考として援用される。矛盾する場合には、本明細書が用語の説明を含めて優先する。さらに、材料、方法、および実施例は、例証に過ぎず、限定するとは意図されない。
本開示の種々の実施形態の検討を促進するために、具体的用語の以下の説明が提供される:
がん(cancer): 「悪性腫瘍(malignant tumor)」または「悪性新生物(malignant neoplasm)」としても、本明細書でいわれる。細胞の制御されない、異常な増殖、がん細胞が局所的に、または血流およびリンパ系を通じて身体の他の部分へと拡がる(例えば、転移する)能力、ならびに多くの特徴的構造および/または分子的特徴のいずれかによって特徴づけられる多くの疾患のいずれか。「がん細胞(cancer cell)」とは、特異的構造特性を有し、分化を欠き、そして浸潤および転移の能力がある細胞である。
CD34: 細胞−細胞接着分子として機能する細胞表面糖タンパク質。CD34は、高度にグリコシル化された細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、および細胞内シグナル伝達ドメインを有する1回膜貫通タンパク質である。CD34は、造血細胞上で発現され、細胞移動において役割を果たす。例示的なヒトCD34配列は、GenBankアクセッション番号NM_001025109およびNM_001773(核酸配列)ならびにNP_001020280およびNP_001764(アミノ酸配列)を含み、これらは全て、2017年7月25日にGenBankに存在するので、本明細書に参考として援用される。
接触させる(contacting): 固体および液体の形態の両方を含め、直接物理的に会合する状態に置くこと。一例では、接触は、液体培地中の物質(例えば、サイトカイン)と1またはこれより多くの細胞(例えば、培養物中のNK細胞)との間の会合を含む。接触は、単離された細胞もしくは組織とともにインビトロで、または被験体への投与によってインビボで起こり得る。
培養(Culturing)または細胞培養(Cell culture): 規定された条件のセット(例えば、培養培地、細胞外マトリクス、温度、および/または培養時間)における細胞の集団のインビトロでの増殖。いくつかの例では、細胞培養は、実質的に純粋な培養物(例えば、単離されたNK細胞)を含む。さらなる例では、細胞培養は、混合培養(例えば、2種またはこれより多くの細胞タイプの共培養(例えば、フィーダー細胞を含むNK細胞の培養物))を含む。さらなる例では、細胞培養は、細胞外マトリクスと接触した状態で増殖される細胞を含む。
培養培地: 細胞(例えば、NK細胞)の特定の集団の生存度、機能、および/または増殖を支援するために必要な栄養素を有する培養条件の合成セット。培養培地は、一般に、炭素源、窒素源およびpHを維持するための緩衝液のような構成要素を含む。培養培地中のさらなる構成要素はまた、血清(例えば、熱非働化血清)、サイトカイン、ホルモン、増殖因子、プロテアーゼインヒビター、タンパク質加水分解物、剪断力保護物質(shear force protector)、タンパク質、ビタミン、グルタミン、微量元素、無機塩、ミネラル、脂質および/または付着因子の1種またはこれより多くを含み得る。
サイトカイン: 他の細胞(例えば、リンパ球)の挙動に影響を及ぼす、細胞により作製されるタンパク質。一実施形態において、サイトカインは、ケモカイン、細胞の往き来に影響を及ぼす分子である。用語「サイトカイン」は、ナノモル濃度からピコモル濃度で液性調節因子として作用し、正常または病的な条件下のいずれにしても、個々の細胞および組織の機能的活性を調節する可溶性タンパク質およびペプチドの多様な群の一般名称として使用される。これらのタンパク質はまた、細胞間の相互作用を直接的に媒介し、細胞外環境において起こるプロセスを調節する。サイトカインの例としては、腫瘍壊死因子α(TNF−α)、インターロイキン−2(IL−2)、インターロイキン−7(IL−7)、インターロイキン−15(IL−15)、インターロイキン−21(IL−21)、およびインターフェロン−γ(IFN−γ)が挙げられるが、これらに限定されない。
有効量: 例えば、特定の薬剤で処置されている被験体において、所望の効果を達成するために十分なその薬剤の量。いくつかの例では、本明細書で開示される改変されたNK細胞の有効量は、被験体において疾患または障害(例えば、腫瘍、過剰増殖性障害、またはウイルス感染)を処置または阻害するために十分な量である。他の例では、有効量は、被験体において疾患または障害の1またはこれより多くの症状を低減または改善するために十分な改変されたNK細胞の量である。その有効量(例えば、被験体において障害を改善、阻害、および/または処置する量)は、例えば、処置されている特定の障害、処置されている被験体、組成物の投与様式、および他の因子に依存する。
発現: 遺伝子のコードされた情報が、細胞の機能を果たす部分、機能を果たさない部分、または構造部分へと変換されるプロセス(例えば、タンパク質の合成)。遺伝子発現は、外部シグナルによって影響を受け得る。例えば、ホルモンへの細胞の曝露は、ホルモン誘導性遺伝子の発現を刺激し得る。異なる細胞タイプは、同一のシグナルに異なって応答し得る。遺伝子の発現はまた、DNAから、RNAへ、タンパク質への経路のどこかで調節され得る。調節としては、転写、翻訳、RNA輸送およびプロセシング、中間分子(例えば、mRNA)の分解に際して、またはそれらが生成された後の特定のタンパク質分子の活性化、不活性化、区画化(compartmentalization)もしくは分解を通じての制御を含み得る。
フィーダー細胞: エキソビボまたはインビトロでの培養において別の細胞タイプの支持を提供する細胞。フィーダー細胞は、フィーダー細胞とともに培養される細胞の生存、増殖、および/または分化に必要とされる(または分化を阻害する)1またはこれより多くの因子を提供し得る。代表的には、フィーダー細胞は、培養物中でのそれらの増殖を防止するために照射または別の方法で処置される。本明細書で開示されるいくつかの例では、NK細胞は、フィーダー細胞(例えば、照射されたEBVで形質転換したリンパ芽球(例えば、EBV−LCL細胞)とともに培養される。
過剰増殖性疾患(Hyperproliferative disease): 細胞が正常な組織成長より迅速に増殖する疾患または障害。従って、過剰増殖している細胞は、正常な細胞より迅速に増殖している細胞である。いくつかの例では、過剰増殖性障害は、悪性腫瘍またはがんを含むが、良性腫瘍も含み得る。
状態を阻害または処置する: 状態の「阻害」は、状態または疾患(例えば、腫瘍)の完全な発生の阻害に言及する。状態の阻害は、疾患の部分的な阻害から実質的に完全な阻害までの幅にまたがり得る(例えば、防止が挙げられるが、これに限定されない)。いくつかの例では、用語「阻害」は、状態の発生または進行を低減または遅らせることに言及する。「処置(Treatment)」とは、発生しはじめた後の疾患または状態の徴候または症状を改善する治療介入に言及する。開示されるNK細胞の有効量を投与されるべき被験体は、このような障害(例えば、疾患もしくは障害の存在または疾患もしくは障害を発生させるリスク因子)のための標準的診断技術によって同定され得る。
単離された: 「単離された」または「精製された」生物学的構成要素(例えば、細胞、核酸、ペプチド、タンパク質、タンパク質複合体、またはウイルス様粒子)は、他の構成要素(例えば、その構成要素が天然に存在する細胞または生物中の他の生物学的構成要素)から実質的に分離されているか、離れて生成されているか、または離れて精製されている。そのようにして「単離され」または「精製され」た細胞、核酸、ペプチドおよびタンパク質は、標準的な精製法によって精製された細胞、核酸、およびタンパク質を含む。
用語「単離された」または「精製された」とは、絶対的純度を要しない;むしろ、それは、相対的な用語と意図される。従って、例えば、単離された生物学的構成要素は、その生物学的要素が、細胞、生物、サンプル、または生成容器(例えば、細胞培養システム)内のその自然な環境にあるその生物学的構成要素より富化されているものである。好ましくは、調製物は、その生物学的構成要素が、その調製物の全生物学的構成要素含有量の少なくとも50%(例えば、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、またはこれより高い)を表すように、精製される。
ナチュラルキラー(NK)細胞: 特異的抗原性刺激の非存在下で、およびMHCクラスに従う拘束なしに標的細胞を死滅させる免疫系の細胞。標的細胞は、腫瘍細胞またはウイルスを有する細胞であり得る。NK細胞は、CD56表面マーカーの存在およびCD3表面マーカーの非存在によって特徴づけられる。NK細胞は、代表的には、正常末梢血中で、およそ10〜15%の単核細胞の割合を含む。歴史的には、NK細胞は、これら細胞が以前の免疫化も活性化もなく、ある種の腫瘍細胞を溶解する能力によって最初に同定された。NK細胞は、MHCクラスI提示をダウンレギュレートすることによって、CTL応答から逃れ得るウイルスおよび腫瘍に対する「バックアップ」の防御機構を提供すると考えられる。直接的な細胞傷害性死滅に関与することに加えて、NK細胞はまた、サイトカイン生成において役割を果たし、このことは、がんおよび感染を制御するために重要であり得る。
いくつかの例では、「改変されたNK細胞(modified NK cell)」は、異種核酸(例えば、本明細書で開示される核酸またはベクターの1種もしくはこれより多く)で形質導入されるか、または1種もしくはこれより多くの異種タンパク質を発現するNK細胞である。用語「改変されたNK細胞」および「形質導入されたNK細胞(transduced NK cell)」は、本明細書中のいくつかの例では交換可能に使用される。
薬学的に受容可能なキャリア: 本開示において有用な薬学的に受容可能なキャリア(ビヒクル)は、従来のものである。Remington: The Science and Practice of Pharmacy, The University of the Sciences in Philadelphia, 編者, Lippincott, Williams, & Wilkins, Philadelphia, PA, 第21版(2005)は、1種またはこれより多くの治療用組成物(例えば、1種もしくはこれより多くの改変されたNK細胞および/またはさらなる薬剤)の薬学的送達に適した組成物および製剤を記載する。
一般に、そのキャリアの性質は、使用されている特定の投与様式に依存する。例えば、非経口製剤は、通常、ビヒクルとして薬学的におよび生理学的に受容可能な流体(例えば、水、生理食塩水、平衡塩類溶液、水性デキストロース、グリセロールなど)を含む注射用流体を含む。固体組成物(例えば、散剤、丸剤、錠剤、またはカプセル剤形態)に関しては、従来の非毒性固体キャリアとしては、例えば、製薬グレードのマンニトール、ラクトース、デンプン、またはステアリン酸マグネシウムが挙げられ得る。生物学的に中性のキャリアに加えて、投与されるべき薬学的組成物は、湿潤剤もしくは乳化剤、保存剤、およびpH緩衝化剤などのような、少量の非毒性補助物質(例えば、酢酸ナトリウムまたはソルビタンモノラウレート)を含み得る。
被験体: 生きている多細胞脊椎生物(ヒトおよび非ヒト哺乳動物(例えば、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ウマ、ウシ、および非ヒト霊長類)の両方を含むカテゴリー)。
形質導入する: 細胞への核酸の移入(例えば、宿主細胞への異種核酸の移入)。本明細書で使用される場合、用語形質導入する(またはトランスフェクトするもしくは形質転換する)は、核酸が細胞に導入される全ての技術(プラスミドベクターでの形質転換、ウイルスベクターもしくはウイルス粒子での感染、およびエレクトロポレーション、ヌクレオフェクション、リポフェクション、もしくは粒子銃加速による裸のDNAの導入が挙げられるが、これらに限定されない)を含む。
導入遺伝子: 例えば、形質導入によって、細胞に導入される異種核酸。いくつかの例では、導入遺伝子は、目的のタンパク質をコードする核酸である。他の例では、導入遺伝子は、目的の核酸(例えば、低分子ヘアピン型RNA(short hairpin RNA)(shRNA)、低分子干渉RNA(small interfering RNA)(siRNA)、またはアンチセンス核酸)の発現を調節し得る核酸である。導入遺伝子は、1種またはこれより多くの発現制御配列(例えば、プロモーター)に作動可能に連結され得る。
「異種」核酸またはタンパク質は、異なる遺伝子供給源に由来する核酸またはタンパク質に言及する。例えば、細胞に対して異種である核酸またはタンパク質は、これが発現される細胞以外の生物または個体に由来する。他の例では、異種核酸またはタンパク質は、これが発現される細胞以外の細胞タイプに由来する(例えば、NK細胞に通常は存在しない核酸またはタンパク質は、NK細胞に対して異種である)。さらなる例では、異種核酸は、組換え核酸(例えば、別の遺伝子に由来するプロモーターに作動可能に連結されたタンパク質コード核酸、および/または異なる供給源に由来する、2種もしくはこれより多くの作動可能に連結された核酸)を含む。
ベクター: そのベクターが宿主細胞において複製するおよび/または組み込まれる能力を破壊することなく、細胞への外来もしくは異種核酸の挿入を可能にする核酸分子。ベクターは、そのベクターが宿主細胞において複製することを可能にする核酸配列(例えば、複製起点)を含み得る。ベクターはまた、1種またはこれより多くの選択マーカー遺伝子および他の遺伝的エレメントを含み得る。発現ベクターは、挿入される遺伝子の転写および/または翻訳を可能にするために必要な調節配列を含むベクターである。いくつかの非限定的例では、そのベクターは、ウイルスベクター(例えば、レトロウイルスベクターまたはレンチウイルスベクター)である。
II.改変されたNK細胞を生成するための方法
本明細書で開示されるのは、改変されたNK細胞(例えば、1種もしくはこれより多くの異種核酸を含むかもしくは発現するか、または1種もしくはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターの全てもしくは一部を含むNK細胞)を生成するための方法である。特定の例では、本明細書で開示される方法は、高効率においてウイルスベクターで形質導入するために以前は困難があった、(NK細胞株または拡大増殖されたNK細胞ではなく)休止中のまたは短期間の活性化NK細胞を形質導入するために利用される。
いくつかの実施形態において、開示される方法は、レンチウイルスシステムを利用して、1種またはこれより多くの異種核酸(「導入遺伝子」)をNK細胞に導入する。形質導入用のウイルス生成のためのレンチウイルスシステムは、一般に、それらの安全性を増大するために、複数のプラスミドにわたって分割される。例示的なレンチウイルスシステムは、3種のプラスミドを伴う「第2世代」システムまたは4種のプラスミドを伴う「第3世代」システムを含む。例示的な3種のプラスミドシステムは、図1Aに図示される。その導入遺伝子核酸は、移入プラスミド中に含まれ、プロモーター(非限定的な例では、hPGKプロモーター)に作動可能に連結される。その移入プラスミドはまた、5’および3’ LTRを含み、さらなるエレメント(例えば、プサイパッケージングシステム)を含み得る。ウイルス粒子を生成するためのレンチウイルスタンパク質(例えば、env、gag、pol、rev、および/またはtat)は、2種または3種の別個のプラスミドによってコードされる。例示的な移入ベクターはまた、図21Aおよび図21Bに示される。レンチウイルスプラスミド(3種または4種のプラスミド)は、哺乳動物細胞株(これは、複製することができないレンチウイルス粒子を生成する)にトランスフェクトされる。次いで、そのレンチウイルス粒子は、他の細胞(例えば、NK細胞)を形質導入するために使用される。本明細書で開示される方法において使用するためのレンチウイルス(例えば、非複製性レンチウイルス)を生成するための例示的な方法は、図1Bに示される。
いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるのは、ウイルスベクターでの形質導入を利用して、改変されたNK細胞を生成するための方法である。例示的なプロセスの概要は、図2に示される。いくつかの例では、その方法は、精製NK細胞を得るかまたは調製し、その精製したNK細胞を、1種またはこれより多くのサイトカイン(例えば、IL−2、IL−15、および/またはIL−21)を含む培地中で1〜14日間培養することによって、そのNK細胞を、活性化(または「初回刺激」する)工程を包含する。その活性化NK細胞は、1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクター(例えば、レンチウイルスベクター)で、例えば、活性化NK細胞をそのウイルスベクター(例えば、そのウイルスベクターを含むウイルス粒子)とともに1〜3日間インキュベートすることによって形質導入される。次いで、その形質導入されたNK細胞は、1〜50日間(またはより長く)、例えば、1種またはこれより多くのサイトカイン(例えば、IL−2)とのおよび/またはフィーダー細胞の存在下での培養によって、拡大増殖されて、拡大増殖された改変されたNK細胞を生成する。いくつかの例では、その活性化NK細胞は、細胞内シグナル伝達ドメインを欠く短縮型CD34タンパク質(CD34t)をコードする核酸(例えば、目的の別の核酸に作動可能に連結されたCD34t核酸)を含むウイルスベクターで形質導入される。そのCD34tタンパク質は、CD34の細胞外および膜貫通領域を含み、そして結果として、それは細胞表面上で発現されるが、短縮型タンパク質を発現する細胞の活性に影響を及ぼさない(Norell et al., Cancer Immunol. Immunother. 59:851−862, 2010)。形質導入された細胞を富化するために、CD34tを発現する細胞(例えば、形質導入された細胞)は、抗CD34抗体で同定され得、フローサイトメトリーまたは免疫磁性方法を使用して単離され得る。他の例では、その活性化NK細胞は、CD4またはCD19タンパク質(または例えば、細胞内ドメインを欠く、短縮型CD4もしくはCD19タンパク質)をコードする核酸を含むウイルスベクターで形質導入される。形質導入された細胞を富化するために、CD4またはCD19を発現する細胞は、抗CD4または抗CD19抗体で同定され得、フローサイトメトリーまたは免疫磁性方法を使用して単離され得る。改変されたNK細胞を生成するための方法は、以下でより詳細に考察される。
開示される方法の特定の実施形態において、精製または単離されたNK細胞は、拡大増殖させる前におよび/またはフィーダー細胞の非存在下で形質導入される。拡大増殖させる前にNK細胞を形質導入することによって、拡大増殖されたNK細胞を形質導入する場合より、必要とされるウイルス粒子の量を低減することが可能である(例えば、ウイルス粒子の量を、多くとも約1/10、1/50、1/100、1/200、1/300、1/400、1/500、1/600、1/700、1/800、1/900、1/1000、1/2000、1/5000、または1/10,000に減らす)。さらに、いくつかの例では、拡大増殖させる前に、NK細胞を形質導入するために、より単純であり、そして/またはより少ない労働力、費用、および/もしくは時間を要する。いくつかの例では、本発明者らは、NK細胞がウイルス粒子とフィーダー細胞層の存在下で接触された場合に、そのウイルスが、NK細胞よりむしろ、フィーダー細胞を優先的に形質導入したことを観察した。さらに、いくつかの例では、導入遺伝子は、フィーダー細胞に対して毒性であり得、NK細胞拡大増殖に負の影響を及ぼし得る。従って、いくつかの非限定的例では、NK細胞は、フィーダー細胞が存在しない場合により効率的に形質導入される。
他の実施形態において、そのNK細胞は、フィーダー細胞(例えば、照射されたフィーダー細胞)の存在下で活性化、形質導入、および/または拡大増殖される。いくつかの例では、NK細胞は、形質導入(例えば、1〜5日間(例えば、1日間、2日間、3日間、4日間、または5日間)にわたる)の前に、フィーダー細胞(例えば、少なくとも1:1比(フィーダー細胞:NK細胞)、例えば、少なくとも2:1、5:1、10:1、15:1、20:1、またはこれより高い)の存在下で、本明細書で記載されるように活性化される。次いで、そのNK細胞は形質導入され、1〜5日間にわたって(例えば、1日間、2日間、3日間、4日間、または5日間、例えば、3日間にわたって)、やはりフィーダー細胞の存在下で培養される。次いで、そのNK細胞は、拡大増殖のために、フィーダー細胞(例えば、少なくとも2:1、5:1、10:1、15:1、20:1の比のフィーダー細胞:NK細胞)とともに再度平板培養される。他の非限定的例では、NK細胞は単離され、フィーダー細胞とともに10:1 フィーダー細胞:NK細胞で平板培養される。そのNK細胞は、形質導入の前に、IL−2で2〜3日間活性化される。形質導入の3日後、そのNK細胞は、10:1 フィーダー細胞:NK細胞とともに再度平板培養され、拡大増殖のために、IL−2の存在下で継続して培養される。
他の実施形態において、そのNK細胞は、フィーダー細胞の存在下で活性化される。そのフィーダー細胞は、その活性化NK細胞の形質導入の前に(例えば、CD19またはCD56に関する免疫磁性選択を使用して)実質的に除去される。形質導入後に、そのNK細胞は、フィーダー細胞の存在下で拡大増殖される。いくつかの例では、NK細胞は、形質導入前に(例えば、1〜5日間(例えば、1日間、2日間、3日間、4日間、または5日間にわたる)、フィーダー細胞(例えば、少なくとも1:1比(フィーダー細胞:NK細胞)、例えば、少なくとも2:1、5:1、10:1、15:1、20:1、またはこれより高い)の存在下で、本明細書で記載されるように活性化される。次いで、そのフィーダー細胞は、形質導入の前に、その活性化NK細胞から分離される。いくつかの例では、そのフィーダー細胞は、そのフィーダー細胞に特異的な細胞表面タンパク質(例えば、LCLフィーダー細胞に関してはCD19)に関する免疫磁性除去を使用して除去される。あるいは、そのフィーダー細胞は、NK細胞表面特異的タンパク質(例えば、CD56)を使用して、そのNK細胞から分離され得る。次いで、その分離されたNK細胞は形質導入され、1〜5日間にわたって(例えば、1日間、2日間、3日間、4日間、または5日間、例えば、3日間にわたって)、フィーダー細胞の非存在下で培養される。その形質導入されたNK細胞は、拡大増殖のために、フィーダー細胞(例えば、少なくとも2:1、5:1、10:1、15:1、20:1比のフィーダー細胞:NK細胞)とともに再度平板培養される。他の非限定的例では、NK細胞は単離され、フィーダー細胞とともに10:1 フィーダー細胞:NK細胞で平板培養される。そのNK細胞は、形質導入の前に、2〜3日間にわたって、IL−2で活性化される。そのフィーダー細胞は、形質導入の前に、CD19除去および/またはCD56選択を使用して除去される。形質導入の3日後、そのNK細胞は、10:1 フィーダー細胞:NK細胞とともに再度平板培養され、拡大増殖のために、IL−2の存在下で継続して培養される。
開示される方法は、改変されたNK細胞において高効率導入遺伝子発現を提供する。いくつかの実施形態において、開示される方法で得られたNK細胞における導入遺伝子発現は、25%より高い(例えば、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、例えば、30〜60%、45〜75%、50〜80%、40〜60%、または40〜50%)。導入遺伝子発現はまた、形質導入後長期間持続し、例えば、1〜10週間またはこれより長く(例えば、2〜4週間、3〜6週間、4〜8週間、7〜10週間、またはこれより長く)持続する。いくつかの例では、その導入遺伝子は、形質導入後、少なくとも3日間、少なくとも5日間、少なくとも7日間、少なくとも10日間、少なくとも14日間、少なくとも21日間、少なくとも28日間、少なくとも35日間、少なくとも42日間、少なくとも49日間、少なくとも56日間、またはより長く発現される。他の例では、その導入遺伝子発現は、インビトロまたは被験体への投与後のいずれかで、NK細胞の寿命にわたって継続する。
A.NK細胞の単離および富化
NK細胞のインビトロでの単離および富化に関する技術は、本明細書で記載される。例示的な手順は、米国特許出願公開番号2014/0086890(その全体において本明細書に参考として援用される)に記載される。当業者は、NK細胞を拡大増殖させるためのさらなる方法(例えば、Childsら, Hematol. The Education Program 2013:234−246, 2013(その全体において本明細書に参考として援用される)に記載されるとおり)を同定し得る。
単核細胞は、被験体(例えば、ドナー被験体または腫瘍もしくは過剰増殖性疾患もしくはウイルス感染を有する被験体)から、または処置されるべき被験体とHLAが一致したドナーから、集められる。いくつかの例では、単核細胞は、アフェレーシス手順によって集められる。その単核細胞は、NK細胞に関して、例えば、免疫磁性ビーズストラテジーを使用した負の枯渇によって、富化される。いくつかの例では、NK細胞は、ビオチン化モノクローナル抗体の混合物を利用して、T細胞の単核細胞サンプル、B細胞、単球、樹状細胞、血小板、マクロファージ、および赤血球を枯渇させることによって富化される。そのサンプル中の非NK細胞は、ストレプトアビジンに連結した磁性ビーズで除去され、NK細胞の富化された調製物を生じる。この方法に関する例示的な市販のキットは、Dynabeads(登録商標)UntouchedTM Human NK Cellsキット(ThermoFisher Scientific, Waltham, MA)である。別の例では、NK細胞は、CD56NK細胞の正の選択によって、例えば、抗CD56抗体に結合体化された磁性ビーズ(例えば、CD56 MicroBeads, Miltenyi Biotec, Inc., Auburn, CA)を利用して、富化される。他の例では、負の枯渇(例えば、T細胞枯渇)、続いて、CD56 NK細胞の正の選択を含む2工程方法が、NK細胞を富化するために使用される。これらの方法は、現行の医薬品等の製造管理および品質管理に関する基準(cGMP)の下でまたはこれに適合させて、行われ得る。当業者は、NK細胞の富化された集団を調製するために使用され得る他の方法を同定し得る。
さらなる富化手順によって(例えば、免疫磁性ビーズもしくはフローソーティングの使用を通じて)単離されたバルクNK細胞またはNK細胞部分セットは、細胞培養培地中で増殖され得る。一例では、その培地は、10% ヒトAB血清、50U /mL ペニシリン、50μg/mL ストレプトマイシン、および500IU/mL IL−2を含むCellgro SCGM無血清培地(CellGenix, Gaithersburg, MD)、または10% 熱非働化ヒトAB血清もしくは10% 自家血清を含むX−VIVOTM 20培地である。
その単離されたNK細胞は、マーカー(例えば、CD56、CD16、TRAIL、FasL、NKG2D、LFA−1、パーフォリン、ならびにグランザイムAおよびB)の発現に関してフローサイトメトリーによって分析され得る。クロム放出アッセイは、細胞標的に対するNK細胞の細胞傷害性を評価するために使用され得る。当業者は、単離されたNK細胞集団(例えば、純度、生存度、および/または活性)を評価するための他の方法を同定し得る。
いくつかの実施形態において、富化されたNK細胞(代表的には、>99% CD3陰性および>85% CD56+)は、必要に応じてインビトロでも拡大増殖される。1つの非限定的例において、その富化されたNK細胞は、500 IU/ml IL−2を含む培地中で21日間まで、照射されたEBV−LCLフィーダー細胞株(例えば、SMI−LCL)とともに培養される。この技術を利用すると、200倍〜1000倍の範囲におけるNK細胞の拡大増殖が達成され得る(拡大増殖されたNK細胞は、代表的には>99% CD3陰性および>90% CD56+である)。いくつかの例では、富化されるNK細胞の出発集団は、約0.8〜1.6×10 全NK細胞であり、これは、2〜4週間の期間にわたって、最大1000倍またはこれを超えてインビトロで拡大増殖される。NK細胞の類似の数が、GMP条件を使用するスケールアップされた実験で拡大増殖されている。いくつかの例では、NK細胞は、G−Rex(登録商標)容器(Wilson Wolf, New Brighton, MN)の中で拡大増殖される。G−Rex(登録商標)100容器は、2.5×10 NK細胞/kgまたはこれより高い用量へのNK拡大増殖を支援する。G−Rex(登録商標)100容器中で培養されたNK細胞は、4×10 NK細胞/mlまでの濃度において培養され得る。
B.NK細胞活性化
開示される方法は、形質導入前のNK細胞の活性化(本明細書では「初回刺激(priming)ともいわれる)を含む。単離されたNK細胞(例えば、>95% CD3および>85% CD56または>99% CD3および>90% CD56)は、第IIA節に記載されるように調製されるか、または別の方法で得られる(例えば、低温保存された単離されたNK細胞調製物のような以前の調製物から)。サイトカイン刺激は、代謝的活性化を誘導し、他のリンパ球部分セットに類似のNK細胞における活性な遺伝子発現を可能にする。これは、効率的レンチウイルスベクター媒介性遺伝子形質導入で補助し得る。
開示される方法のいくつかの実施形態において、単離されたNK細胞(例えば、被験体もしくはドナーから得られたNK細胞、または被験体もしくはドナーから単離され拡大増殖されたNK細胞)は、形質導入の前に、その単離されたNK細胞を1種またはこれより多くのサイトカインとともに一定期間培養することによって活性化される。そのNK細胞は、1種またはこれより多くのサイトカインを含む培養培地中で、形質導入前に1〜14日間(例えば、1〜10日間、1〜7日間、1〜5日間、2〜6日間、3〜8日間、1〜4日間、または1〜3日間)培養される。いくつかの例では、そのNK細胞は、1種またはこれより多くのサイトカインとともに、形質導入前に12時間、18時間、または1日間、2日間、3日間、4日間、5日間、6日間、7日間、8日間、9日間、10日間、11日間、12日間、13日間、または14日間、培養される。いくつかの例では、そのNK細胞は、1種またはこれより多くのサイトカインとともに、フィーダー細胞の非存在下での培養によって初回刺激される。必要に応じて、そのNK細胞は、1種またはこれより多くのサイトカインおよび照射されたフィーダー細胞(例えば第IIC節において考察されるもの)とともに、形質導入前に1〜14日間培養することによって初回刺激される。
そのNK細胞は、形質導入の前に、1種またはこれより多くのサイトカインとともに1〜14日間培養される。その1種またはこれより多くのサイトカインとしては、IL−2、IL−15、および/またはIL−21が挙げられる。いくつかの例では、そのNK細胞は、IL−2を含む培養培地中、形質導入の前に1〜14日間(例えば、1〜7日間、2〜6日間、5〜10日間、または7〜14日間)培養される。特定の例では、その単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ他のサイトカインは添加されずに培養されて、その活性化NK細胞の集団を生成する。IL−2は、約10〜2000 IU/ml(例えば、約50〜100 IU/ml、100〜500 IU/ml、200〜600 IU/ml、500〜1000 IU/ml、または1000〜2000 IU/ml、例えば、約10 IU/ml、20 IU/ml、50 IU/ml、100 IU/ml、200 IU/ml、500 IU/ml、1000 IU/ml、1500 IU/ml、2000 IU/ml、またはこれより高い)において培養培地中でインキュベートされる。いくつかの非限定的例では、そのNK細胞は、500 IU/ml IL−2または1000 IU/ml IL−2を含む培養培地中で、1〜6日間、2〜3日間、3〜5日間、または2日間活性化される。
他の例では、そのNK細胞は、IL−15を含む培養培地中で、形質導入前に1〜14日間(例えば、1〜7日間、2〜6日間、5〜10日間、または7〜14日間)培養される。IL−15は、約1〜100ng/ml(例えば、約1〜10ng/ml、5〜20ng/ml、10〜50ng/ml、25〜75ng/ml、または50〜100ng/ml、例えば、約1ng/ml、5ng/ml、10ng/ml、20ng/ml、30 40ng/ml、50ng/ml、60ng/ml、70ng/ml、80ng/ml、90ng/ml、または100ng/ml)において、その培養培地中に含まれる。1つの非限定的例では、そのNK細胞は、10ng/mlまたは50ng/ml IL−15を含む培養培地中で、1〜6日間、2〜3日間、または3〜5日間活性化される。
なおさらなる例では、そのNK細胞は、IL−2およびIL−15を含む培養培地中で、形質導入前に1〜14日間(例えば、1〜7日間、2〜6日間、5〜10日間、または7〜14日間)、例えば、1〜1000 IU/ml IL−2および1〜100ng/ml IL−15を含む培養培地中で、培養される。1つの非限定的例では、そのNK細胞は、500 IU/ml IL−2および10ng/mlまたは50ng/ml IL−15を含む培養培地中で、1〜6日間、2〜3日間、または3〜5日間活性化される。他の例では、そのNK細胞は、IL−2およびIL−21を含む培養培地中で、形質導入前に1〜14日間(例えば、1〜7日間、2〜6日間、5〜10日間、または7〜14日間)、例えば、1〜1000 IU/ml IL−2および1〜100ng/ml IL−21を含む培養培地中で培養される。1つの非限定的例では、そのNK細胞は、500 IU/ml IL−2および20ng/ml IL−21を含む培養培地中で、1〜6日間、2〜3日間、または3〜5日間活性化される。別の例では、そのNK細胞は、1〜1000 IU/ml IL−2、1〜100ng/ml IL−15、および1〜100ng/ml IL−21を含む培養培地中で、形質導入前に1〜14日間(例えば、1〜7日間、2〜6日間、5〜10日間、または7〜14日間)培養される。1つの非限定的例では、そのNK細胞は、500 IU/ml IL−2、10ng/ml IL−15、および20ng/ml IL−21を含む培養培地中で、1〜6日間、2〜3日間、または3〜5日間活性化される。
いくつかの実施形態において、形質導入の前に、そのNK細胞はまた、先天的免疫シグナル伝達またはウイルス感知の1種またはこれより多くのインヒビター(例えば、toll様レセプター(TLR)および/もしくはRIG−I様レセプター(RLR)のインヒビター、TBK1/IKKεのインヒビター、AIM2様レセプター(ALR)のインヒビター、サイクリック−GMP−AMP(cGAS)のインヒビター、ならびに/またはインターフェロン遺伝子の刺激因子(stimulator of interferon genes)(STING)のインヒビター)の存在下で培養される。TLR、RLR、ALR、cGAS、および/またはSTINGの例示的なインヒビターとしては、ST2825、クロロキン、ヒドロキシクロロキン、CpG−52364、SM934、IRS−954、DV−1179、IMO−3100、IMO−8400、IMO−9200、IHN−ODN 2088、IHN−ODN−24888、RU.521、PF−06928215、Pepinh−MYD、Pepinh−TRIF、Z−VAD−FMK、2−アミノプリン、BAY11−7082、セラストロール、CLI−095、H−89、ノルハルマン、およびIRAK1/4インヒビターが挙げられる(例えば、Gao et al., Front. Physiol. 8:508, 2017; Vincent et al., Nat. Commun. 8:750, 2017; Sutlu et al., Human Gene Ther. 23:1090−1100, 2012; Hall et al., PLoS One 12:e0184843, 2017を参照のこと)。TBK1/IKKεの例示的なインヒビターとしては、BX795、MRT67307、AZ13102909、MPI−0485520、アレキサノクス、化合物II、SR8185およびCYT387が挙げられる(例えば、Hasan et al., Pharmacol. Res. 111:336−342, 2016を参照のこと)。他の非限定的例では、そのインヒビターはBX795である。いくつかの例では、そのNK細胞は、そのインヒビター(例えば、BX795)を含む培地中、形質導入の前に1〜14日間(例えば、1〜7日間、2〜6日間、5〜10日間、または7〜14日間)にわたって、フィーダー細胞の存在下または非存在下で培養される。一例では、そのNK細胞は、そのインヒビターを含む培地中、形質導入の前に約1〜24時間(例えば、1〜8時間、6〜18時間、または12〜24時間)にわたって培養される。一例では、そのインヒビターは、BX795(例えば、約0.25μM〜15μM(例えば、約0.25μM〜約3μM、約0.5μM〜約5μM、約1.5μM〜約12μM、約0.75μM〜約3μM、または約0.5μM、約0.75μM、約1.5μM、約3μM、約6μM、または約12μM)である。他の非限定的例では、そのインヒビターは、1.5μM BX795である。
C.形質導入および形質導入されたNK細胞の拡大増殖
その活性化(初回刺激)されたNK細胞(例えば、第IIB節に記載されるもの)は、1種またはこれより多くの異種核酸(例えば、目的のタンパク質をコードする1もしくはこれより多くの核酸、または目的の別の核酸(例えば、shRNA))を含むウイルスベクターで形質導入される。特定の非限定的例では、そのベクターは、レンチウイルスベクターである。
NK細胞への遺伝子送達に適したウイルスベクターとしては、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ワクシニアウイルス、鶏痘、およびレンチウイルスベクターが挙げられる。本明細書で開示される特定の非限定的例では、NK細胞はまた、目的の1種またはこれより多くの異種核酸を含むレンチウイルスベクターで形質導入される。レンチウイルスシステムを使用するいくつかの利点としては、導入遺伝子の長期間の発現、分裂中の細胞および分裂していない細胞の両方を形質導入する能力、複雑な遺伝的エレメントを送達する能力、形質導入後のウイルスタンパク質の発現を欠くこと、ヒト細胞における挿入変異誘発を欠くこと、高力価生成、ならびにベクター操作および生成の容易さが挙げられる。
本明細書で開示されるのは、1種またはこれより多くの目的の異種核酸を含むレンチウイルスベクターまたは構築物である。特定の例では、その目的の核酸(例えば、III節で記載されるもの)は、レンチウイルス遺伝子移入ベクターに含まれる(例えば、図1Aを参照のこと)。その移入ベクター中の目的の核酸は、1種またはこれより多くの発現制御エレメント(例えば、プロモーター)に作動可能に連結される。例示的なプロモーターとしては、構成的プロモーター(例えば、サイトメガロウイルス(CMV)、SV40、ホスホグリセレートキナーゼ(PGK)、ユビキチンC(UBC)、伸長因子−1(EFS)、ニワトリβ−アクチンショートプロモーター(chicken β−actin short prmoter)(CBH)、EF−1α(EF1a)プロモーター、またはEF1aショートプロモーター)、ハイブリッドプロモーター(例えば、ニワトリβ−アクチンプロモーター(CAG)に融合されたCMVエンハンサー)、または誘導性もしくは組織特異的プロモーターが挙げられる。他の例では、例えば、その目的の核酸がshRNAである場合、その核酸は、RNAポリメラーゼIIIプロモーター(例えば、U6またはH1プロモーター)に作動可能に連結され得る。
その移入ベクターに含まれ得るさらなる発現制御エレメントとしては、核酸の転写および/または翻訳を制御または調節する配列(例えば、エンハンサー、リーダー配列、転写ターミネーター、開始および/もしくは終止コドン、内部リボソーム進入部位(IRES)、スプライシングシグナル、ならびにポリアデニル化シグナル)が挙げられる。そのベクターまたは構築物が目的の2種(またはこれより多くの)異種核酸を含む例では、その核酸は、作動可能に連結され、例えば、IRESまたは他のマルチシストロン性エレメント(例えば、P2Aおよび/またはT2Aエレメント)によって分離される。そのベクターはまた、さらなるエレメント(例えば、パッケージングシグナル(例えば、レンチウイルスψパッケージングシグナル)、中心ポリプリントラクト(cPPT)、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)、またはRev応答エレメント(RRE))を含み得る。いくつかの例では、そのレンチウイルスベクターは、自己不活型(self−inactivating)である。
目的の1種またはこれより多くの核酸を含むレンチウイルスベクターは、従来の分子生物学技術を利用して、当業者によって調製され得る。例えば、その目的の核酸は、レンチウイルス移入ベクターへとクローニングされ得る。レンチウイルスプラスミドシステム(例えば、3種または4種のプラスミドシステム)は、例えば、Clontech(Mountain View, CA)、ThermoFisher Scientific(Waltham, MA)、またはAddgene(Cambridge, MA)から市販されている。いくつかの例では、レンチウイルスベクターは、特定の用途に合うように(例えば、造血細胞において発現が持続して得られるように)改変される。いくつかの例では、その改変は、以下の実施例1に記載される改変の1またはこれより多くを含む。
いくつかの実施形態において、そのレンチウイルスベクターは、配列番号8〜19のいずれか1つと少なくとも90% 配列同一性(例えば、少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性)を有する核酸配列を含むかまたはからなる。いくつかの非限定的例では、そのレンチウイルスベクターは、配列番号8〜19のいずれか1つの核酸配列を含むかまたはからなる。配列番号16のベクターマップは、図21Aに示され、配列番号17のベクターマップは、図21Bに示される。
いくつかの実施形態において、その開示されるレンチウイルスベクターは、目的の核酸に作動可能に連結されたプロモーターを含む。配列番号8〜19におけるそのプロモーターおよび/またはその目的の核酸は、任意のプロモーターおよび/または目的の核酸で置換され得る。例えば、配列番号16および17のベクターは、PGKプロモーター(例えば、ヌクレオチド1959〜2469位)を含む;しかし、このプロモーターは、異なるプロモーター(例えば、EFSプロモーター(例えば、配列番号10のヌクレオチド1959〜2190位))で置換され得る。あるいは、そのプロモーターに連結された核酸は、発現のための代替の核酸で置換され得る。一例では、配列番号10のベクターは、EGFPをコードする核酸(ヌクレオチド2221〜2940位)に連結されたEFSプロモーター(例えば、ヌクレオチド1959〜2190位)を含む。本明細書で開示されるベクター中のEGFPをコードする核酸は、目的の異なる核酸をコードする核酸(CXCR4、CD16、CD34t(配列番号16および17における核酸位置は表3に示される)、CD4(または短縮型CD4)、CD19(または短縮型CD19)をコードする核酸、または目的の他の核酸(例えば、表1に示される導入遺伝子)をコードする核酸が挙げられるが、これらに限定されない)で置換され得る。特定の例では、その目的の核酸は、PGK、EFS、またはSV40プロモーターに作動可能に連結される。その開示されるベクターの他のエレメント(表4に示される)はまた、変更され得る(例えば、置換され得る)か、または望ましい場合には改変され得る。
レンチウイルス粒子は、哺乳動物細胞株(例えば、293T細胞またはその派生物)を、レンチウイルスシステムのプラスミド(例えば、図1Aに図示される3種プラスミドシステム)でトランスフェクトすることによって生成される。トランスフェクションは、例えば、リン酸カルシウムもしくはポリエチレンイミン媒介性トランスフェクションまたは市販のトランスフェクション試薬(例えば、Lipofectamine(登録商標)(ThermoFisher Scientific, Waltham, MA)、FuGene(登録商標)(Promega, Madison, WI)、Universal Transfection Reagent(Sigma−Aldrich, St. Louis, MO)、またはSuperFect(登録商標)(Qiagen, Valencia, CA)トランスフェクション試薬)を利用して、標準的方法によって行われる。トランスフェクション後に、レンチウイルス粒子は、培養培地へと放出され、採取される。いくつかの例では、そのトランスフェクトされた細胞は、約18〜72時間(例えば、約18〜36時間、24〜48時間、または36〜72時間、例えば、18時間、24時間、36時間、48時間、60時間、または72時間)にわたって培養される。そのウイルス含有培地(これは、パッケージングされたレンチウイルス粒子を含む)が採取される。いくつかの例では、そのウイルスは、例えば、その培養上清の超遠心分離によって濃縮される(例えば、約2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、またはこれより高く)。そのウイルス調製物は、特定の容積中のウイルス粒子数(例えば、p24 ELISAによって例えば、pfu/ml)を決定するか、または目的のRNAを含む粒子数(例えば、FACS分析によって例えば、形質導入単位(TU)/ml)を決定するために分析され得る。いくつかの例では、濃縮されたウイルス調製物は、約10〜1010 TU/ml(例えば、約10〜10、10〜1010、または10〜10 TU/ml)を含む。
形質導入されたNK細胞は、第IIB節で記載される活性化NK細胞と、レンチウイルス粒子とを、例えば、約0.5〜200(例えば、約0.5〜5、1〜10、5〜15、10〜25、20〜50、40〜80、60〜100、75〜150、または100〜200、例えば、約0.5、1、2、5、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175、または200)の感染多重度(MOI)において接触させることによって生成される。いくつかの例では、そのNK細胞は、約10〜20のMOIまたは約20のMOIにおいてウイルスと接触される。いくつかの例では、その形質導入は、1種もしくはこれより多くのさらなる化合物(例えば、硫酸プロタミン(例えば、5〜50μg/ml、例えば、5μg/ml、10μg/ml、20μg/ml、30μg/ml、40μg/ml、または50μg/ml)または臭化ヘキサジメトリン(例えば、Polybrene(登録商標)、例えば、約4〜40μg/ml、例えば、4μg/ml、8μg/ml、12μg/ml、16μg/ml、20μg/ml、24μg/ml、28μg/ml、32μg/ml、36μg/ml、または40μg/ml)、またはフィブロネクチンフラグメント(例えば、Retronectin(登録商標))の存在下にある。その細胞は、ウイルス粒子とともに、約6時間〜5日間(例えば、約6〜24時間、12〜48時間、24〜72時間、48〜60時間、または72〜96時間)(例えば、約1日間、2日間、3日間、4日間、または5日間)にわたって培養される。
いくつかの実施形態において、そのNK細胞は、先天的免疫シグナル伝達またはウイルス感知の1種またはこれより多くのインヒビター(例えば、toll様レセプター(TLR)および/もしくはRIG−I様レセプター(RLR)のインヒビター、TBK1/IKKεのインヒビター、AIM2様レセプター(ALR)のインヒビター、サイクリック−GMP−AMP(cGAS)のインヒビター、ならびに/またはインターフェロン遺伝子の刺激因子(STING)のインヒビター)の存在下で形質導入される。TLR、RLR、ALR、cGAS、および/またはSTINGの例示的なインヒビターとしては、ST2825、クロロキン、ヒドロキシクロロキン、CpG−52364、SM934、IRS−954、DV−1179、IMO−3100、IMO−8400、IMO−9200、IHN−ODN 2088、IHN−ODN−24888、RU.521、PF−06928215、Pepinh−MYD、Pepinh−TRIF、Z−VAD−FMK、2−アミノプリン、BAY11−7082、セラストロール、CLI−095、H−89、ノルハルマン、およびIRAK1/4インヒビターが挙げられる(例えば、Gao et al., Front. Physiol. 8:508, 2017; Vincent et al., Nat. Commun. 8:750, 2017; Sutlu et al., Human Gene Ther. 23:1090−1100, 2012; Hall et al., PLoS One 12:e0184843, 2017を参照のこと)。TBK1/IKKεの例示的なインヒビターとしては、BX795、MRT67307、AZ13102909、MPI−0485520、アレキサノクス、化合物II、SR8185およびCYT387が挙げられる(例えば、Hasan et al., Pharmacol. Res. 111:336−342, 2016を参照のこと)。いくつかの例では、そのNK細胞は、フィーダー細胞の存在下または非存在下で、そのインヒビターを含む培地中で形質導入される。他の非限定的例では、そのインヒビターは、BX795(例えば、約0.25μM〜15μM(例えば、約0.25μM〜約3μM、約0.5μM〜約5μM、約1.5μM〜約12μM、約0.75μM〜約3μM、または約0.5μM、約0.75μM、約1.5μM、約3μM、約6μM、または約12μM))である。他の非限定的例では、そのインヒビターは、1.5μM BX795である。
そのNK細胞をそのレンチウイルスで形質導入した後に、そのウイルス粒子(および存在する場合、先天的免疫シグナル伝達またはウイルス感知の1種またはこれより多くのインヒビター)は、(例えば、培養培地を交換し、必要に応じて、その細胞を洗浄することによって)除去される。いくつかの例では、その導入遺伝子を発現するNK細胞は、必要に応じて、拡大増殖する前に選択される(以下)。例えば、その導入遺伝子が、その細胞表面上で発現される場合、その導入遺伝子を発現するNK細胞は、免疫磁性技術またはフローサイトメトリーによって富化され得る。例えば、そのNK細胞が、短縮型CD34分子(CD34t)、短縮型CD19分子、または短縮型CD4分子をコードする核酸を含むベクターで形質導入される場合、形質導入されたNK細胞は、その形質導入されたNK細胞の集団と適切な抗体(例えば、抗CD34抗体)とを接触させ、その分子(例えば、CD34)を発現するNK細胞を、例えば、フローサイトメトリーまたは免疫磁性ビーズ(例えば、CliniMACS(登録商標) CD34試薬システム, Miltenyi Biotec Inc., San Diego, CAまたはIsolex(登録商標) 300磁性細胞選択システム, Nexell Therapeutics Inc., Irvine, CA)を使用して、例えば、形質導入の約2〜4日後に精製することによって、選択または富化され得る。他の導入遺伝子(例えば、CD19またはCD4)を発現するNK細胞は、フローサイトメトリーまたはその導入遺伝子に特異的な免疫磁性ビーズを使用して、同様に選択または富化され得る(例えば、図29Aを参照のこと)。
次いで、その形質導入されたNK細胞は、その細胞を、1〜40日間またはそれより長く(例えば、3〜14日間、5〜21日間、7〜28日間、14〜30日間、21〜40日間、またはこれより長く、例えば、1日間、3日間、5日間、7日間、10日間、14日間、21日間、28日間、35日間、42日間、またはこれより長く)培養することによって拡大増殖される。いくつかの例では、その形質導入されたNK細胞は、少なくとも1種のサイトカインを含む細胞培養培地中で拡大増殖される。いくつかの例では、その形質導入されたNK細胞は、IL−2(例えば、1−1000 IU/ml、例えば、500 IU/ml IL−2)を含む培地(例えば、X−VIVOTM 20またはX−VIVOTM 15培地(Lonza, Basel, Switzerland))中で培養することによって拡大増殖される。いくつかの実施形態において、1種またはこれより多くのさらなるサイトカインは、その形質導入されたNK細胞の拡大増殖において利用され得る(IL−18、IL−7、IL−15、および/またはIL−12が挙げられるが、これらに限定されない)。他の例では、その形質導入されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ他のサイトカインは添加されずに培養される。
いくつかの例では、フィーダー細胞(例えば、照射されたフィーダー細胞)は、拡大増殖工程の間に形質導入されたNK細胞培養物に添加される。そのフィーダー細胞は、NK細胞の拡大増殖を支援し得る量(例えば、少なくとも2:1比(フィーダー細胞:NK細胞)、例えば、5:1。10:1、15:1、20:1、またはこれより高い)で添加される。例示的なフィーダー細胞としては、EBV−LCL(TM−LCL、SMI−LCL)、同種異系または自家PBMC、ウィルムス腫瘍細胞株HFWT、およびK562細胞(例えば、遺伝的に改変したK562細胞、例えば、K562−mb15−41BBLまたはK562−mbIL−21細胞)が挙げられる。いくつかの例では、その形質導入されたNK細胞は、選択された比でフィーダー細胞と混合され、その細胞混合物は、平板培養される。
これらの技術を利用して、100倍〜1000倍(例えば、200倍〜500倍、300倍〜700倍、または600倍〜1000倍)の範囲の形質導入されたNK細胞の拡大増殖が、達成され得る。
拡大増殖後に、その改変されたNK細胞は、フィーダー細胞から分離される(使用される場合)。その改変されたNK細胞は、1回またはこれより多く洗浄され、適切な緩衝液または他の薬学的に受容可能なキャリア中に、例えば、被験体への投与のために再懸濁される。いくつかの例では、その細胞は採取され、洗浄される(例えば、緩衝液(例えば、リン酸緩衝化食塩水)中で)。そのNK細胞は、PLASMA−LYTETMマルチ電解質注射物(Baxter Healthcare)、自家血漿、または薬学的に受容可能なキャリア(例えば、平衡塩類溶液)を含む培地中で再懸濁され得る。いくつかの例では、改変されたNK細胞のいくらかまたは全てが、後の使用のために低温保存される。
いくつかの例では、改変されたNK細胞は、被験体への投与の前に、例えば、細胞生存度、腫瘍細胞細胞傷害性、および導入遺伝子発現の1またはこれより多くに関して試験される。さらなる例では、改変されたNK細胞の表現型は、投与前に、例えば、フローサイトメトリーによって、例えば、1種またはこれより多くの細胞表面マーカー(例えば、CD56、CD16、TRAIL、FasL、NKG2D、LFA−1、パーフォリン、またはグランザイムAおよびB)の存在および/または量を測定することによって評価される。
III.改変されたNK細胞
本明細書で開示されるのは、異種核酸を含むか、または目的の1種もしくはこれより多くの異種タンパク質もしくは核酸を発現するNK細胞(本明細書では「改変されたNK細胞」といわれる)である。1種またはこれより多くの異種核酸を含む改変されたまたは組換えNK細胞は、NK細胞を、1種またはこれより多くの異種核酸を有するベクター(例えば、レンチウイルスベクター)を含むウイルス粒子で、例えば、本明細書で開示される方法を使用して形質導入することによって生成され得る。その改変されたNK細胞は、被験体への投与のための治療用組成物へと、例えば、1種またはこれより多くの薬学的に受容可能なキャリアとともに製剤化され得る。治療用組成物およびそれらの使用法は、以下の第IV節で考察される。
改変されたNK細胞は、1種またはこれより多くの導入遺伝子(例えば、目的のタンパク質をコードするか、または別の核酸もしくはタンパク質(例えば、shRNA、siRNA、もしくはアンチセンス核酸)の発現を調節し得る1種またはこれより多くの異種核酸)を含むウイルスベクターまたはウイルス粒子(例えば、レンチウイルスベクターまたはレンチウイルス粒子)で形質導入されたNK細胞である。いくつかの実施形態において、その核酸は、タンパク質を発現する改変されたNK細胞を、標的組織または細胞タイプに標的化することを促進するそのタンパク質をコードする。例えば、その核酸は、タンパク質を発現するNK細胞を、腫瘍細胞または腫瘍細胞の部位に標的化することを増大させるそのタンパク質をコードし得る。1つの非限定的例では、その導入遺伝子は、骨髄もしくはリンパ節へと(例えば、C−Cケモカインレセプタータイプ7(CCR7)、C−X−Cケモカインレセプタータイプ4(CXCR4;例えば、野生型CXCR4またはCXCR4 R334X)、またはCD34)または炎症部位へと(例えば、C−X−Cケモカインレセプタータイプ3(CXCR3))、NK細胞の標的化を増大する。他の例では、その導入遺伝子は、腫瘍細胞上で発現されるエピトープに結合するタンパク質(例えば、キメラ抗原レセプター(CAR))をコードする。他の実施形態において、その核酸は、NK細胞の抗体依存精細胞媒介性細胞傷害性を増大させるタンパク質(例えば、高親和性CD16(CD16−V158))をコードする。
従って、特定の例では、本明細書で開示される改変されたNK細胞は、ケモカインレセプター(例えば、CXCR4、CCR7、またはCXCR3)をコードする異種核酸を含むNK細胞(例えば、NK細胞の集団)である。他の例では、その改変されたNK細胞は、細胞表面タンパク質(例えば、CD16(例えば、CD16−V158)、CD34、ダブルネガティブTGFβタイプIIレセプター、VLA−4(α4β−1)、LFA−1、CD4、またはCD19)をコードする異種核酸を含むNK細胞(例えば、NK細胞の集団)である。さらなる例では、その改変されたNK細胞は、キメラ抗原レセプター(CAR)、例えば、CD19−CAR、CD20−CAR、CD33−CAR、CD138−CAR、CS1−CAR、GD2−CAR、HER2−CAR、erbB2−CAR、がん胎児性抗原(CEA)−CAR、上皮細胞接着分子(EpCAM)−CAR、ナチュラルキラーグループ2、メンバーD、ロングフォーム(NKG2D−L)−CAR、またはTRAILレセプター1(TRAIL−R1)−CARをコードする異種核酸を含むNK細胞(例えば、NK細胞の集団)である。なおさらなる例では、その改変されたNK細胞は、組換えTRAIL(例えば、NK細胞TRAIL媒介性腫瘍死滅を増強するために)、DR5特異的TRAIL、組換えFAS−リガンド(例えば、FAS−リガンド媒介性腫瘍死滅を増強するために)、DNAM−1(例えば、NK細胞活性化および腫瘍死滅を増強するために)、NK細胞活性化レセプター(例えば、NKG2D、DNAM−1、NKp30、NKp44、もしくはNKp46)(例えば、腫瘍死滅を増強するために)、またはNKG2C(例えば、NK細胞のウイルス感染細胞殺傷を増強するために)で形質導入される。
1つの非限定的例では、その改変されたNK細胞は、プロモーター(例えば、PGKプロモーター)に作動可能に連結されたCXCR4をコードする異種核酸、またはプロモーター(例えば、PGKプロモーター)に作動可能に連結されたCD34tおよびCXCR4をコードする核酸を含む。他の非限定的例では、その改変されたNK細胞は、プロモーター(例えば、PGKプロモーター)に作動可能に連結された高親和性CD16をコードする異種核酸、またはプロモーター(例えば、PGKプロモーター)に作動可能に連結されたCD34tおよび高親和性CD16をコードする核酸を含む。別の非限定的例では、その改変されたNK細胞は、プロモーター(例えば、PGKプロモーター)に作動可能に連結されたCXCR4および高親和性CD16をコードする異種核酸、またはプロモーター(例えば、PGKプロモーター)に作動可能に連結されたCD34t、CXCR4、および高親和性CD16をコードする核酸を含む。いくつかの例では、CXCR4をコードする核酸は、配列番号1と少なくとも90%の同一性(例えば、少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%の同一性)を有する核酸を含むかまたはこれからなる、および/あるいは配列番号2と少なくとも95%の同一性(例えば、少なくとも95%、96%、97%、98%、99%、または100%の同一性)を有するアミノ酸配列を含むかまたはこれからなるタンパク質をコードする。いくつかの例では、CD34tをコードする核酸は、配列番号3と少なくとも90%の同一性(例えば、少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%の同一性)を有する核酸を含むかまたはこれからなる、および/あるいは配列番号4と少なくとも95%の同一性(例えば、少なくとも95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%の同一性)を有するアミノ酸配列を含むかまたはこれからなるタンパク質をコードする。いくつかの例では、高親和性CD16をコードする核酸は、配列番号5もしくは配列番号6と少なくとも90%の同一性(例えば、少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%の同一性)を有する核酸を含むかまたはこれからなる、および/あるいは配列番号7と少なくとも95%の同一性(例えば、少なくとも95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%の同一性)を有するアミノ酸配列を含むかまたはこれからなるタンパク質をコードする。
他の例では、その改変されたNK細胞は、低分子干渉RNA(siRNA)(例えば、小さなヘアピンRNA(shRNA))をコードする核酸を含むウイルスベクターで形質導入され得る。一例では、その改変されたNK細胞は、異種NKG2A shRNA核酸を含むNK細胞(例えば、NK細胞の集団)である。
IV.ある状態を処置または阻害する方法
本明細書で開示されるのは、本明細書で記載される改変されたNK細胞を被験体に投与することによって、疾患または障害を有する被験体を処置する方法である。本明細書で記載される改変されたNK細胞は、動物またはヒト被験体のいずれかに投与され得る。いくつかの実施形態において、その疾患または障害は、腫瘍または過剰増殖性疾患である。他の実施形態において、その疾患または障害は、ウイルス感染(サイトメガロウイルス、アデノウイルス、RSウイルス、エプスタイン・バーウイルス、またはヒト免疫不全ウイルスの感染が挙げられるが、これらに限定されない)である。
本明細書で記載される改変されたNK細胞は、薬学的組成物へと組みこまれ得る。このような組成物は、代表的には、改変されたNK細胞の集団および薬学的に受容可能なキャリアを含む。「薬学的に受容可能なキャリア」は、薬学的投与と適合性の任意のおよび全ての溶媒、分散媒、コーティング、抗細菌剤および抗真菌剤、等張剤(isotonic agent)および吸収遅延剤などを含む(例えば、Remington: The Science and Practice of Pharmacy, The University of the Sciences in Philadelphia, 編者,Lippincott, Williams, & Wilkins, Philadelphia, PA, 第21版,2005を参照のこと)。このようなキャリアまたは希釈剤の例としては、水、食塩水、リンゲル溶液、デキストロース溶液、平衡塩類溶液、および5% ヒト血清アルブミンが挙げられるが、これらに限定されない。リポソームおよび非水性ビヒクル(例えば、不揮発性油)もまた、使用され得る。補助的活性化合物はまた、その組成物へと組みこまれ得る。投与可能な組成物を調製するための実際の方法は、当業者に公知であるかまたは明らかであり、以下のような刊行物中でより詳細に記載される:Remington: The Science and Practice of Pharmacy, The University of the Sciences in Philadelphia, 編者,Lippincott, Williams, & Wilkins, Philadelphia, PA, 第21版(2005)。1つの非限定的例では、その形質導入されたNK細胞は、PLASMA−LYTETM マルチ電解質溶液中で懸濁される。
いくつかの例では、その組成物は、約10〜1012個の改変されたNK細胞(例えば、約10〜10個の細胞、約10〜10個の細胞、または約10〜1012個の細胞)を含む。例えば、その組成物は、約10〜1010個の改変されたNK細胞/kg(例えば、約10個、10個、10個、10個、または1010個の細胞/kg)が被験体に投与されるように調製され得る。改変されたNK細胞の集団は、代表的には非経口的に、例えば、静脈内に投与される;しかし、腫瘍もしくは腫瘍の近くへの注射または注入(局所投与)または腹腔への投与がまた、使用され得る。当業者は、適切な投与経路を決定し得る。
改変されたNK細胞の集団の複数の用量は、被験体に投与され得る。例えば、改変されたNK細胞の集団は、毎日、1日おきに、1週間に2回、毎週、2週間ごと、3週間ごと、毎月、またはより少ない頻度で投与され得る。熟練の臨床医は、被験体、処置されている状態、以前の処置履歴、および他の要因に基づいて投与スケジュールを選択し得る。
さらなる例では、その被験体はまた、NK細胞の生存および/または増殖を支援するために1種またはこれより多くのサイトカイン(例えば、IL−2、IL−15、IL−21、および/またはIL−12)が投与される。そのサイトカインは、NK細胞の前に、後に、または実質的に同時に投与される。いくつかの例では、そのサイトカインは、NK細胞の後に投与される。1つの具体例では、そのサイトカインは、NK細胞の投与後の約1〜8時間以内(例えば、約1〜4時間、約2〜6時間、約4〜6時間、または約5〜8時間以内)でその被験体に投与される。
いくつかの例では、その方法は、過剰増殖性障害(例えば、血液悪性疾患または固形腫瘍)を処置または阻害する工程を包含する。血液悪性疾患の例としては、白血病(急性白血病(例えば、11q23陽性急性白血病、急性リンパ球性白血病、急性骨髄球性白血病(acute myelocytic leukemia)、急性骨髄性白血病(acute myelogenous leukemia)、ならびに骨髄芽球性、前骨髄球性、骨髄単球性、単球性および赤白血病)、慢性白血病(例えば、慢性骨髄球性(顆粒球性)白血病、慢性骨髄性白血病、および慢性リンパ球性白血病)、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、真性多血症、リンパ腫、びまん性大細胞型B細胞性リンパ腫、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫(無痛性および高悪性度形態)、マントル細胞リンパ腫、濾胞性リンパ腫(follicular cell lymphoma)、多発性骨髄腫、ワルデンシュトレーム・マクログロブリン血症、H鎖病、骨髄異形成症候群、ヘアリーセル白血病および脊髄形成異常が挙げられる)が挙げられる。
固形腫瘍(例えば、肉腫および癌腫)の例としては、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨原性肉腫、および他の肉腫、滑膜肉腫(synovioma)、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、結腸癌、リンパ性悪性疾患、膵臓がん、乳がん(基底様乳癌(basal breast carcinoma)、乳管癌(ductal carcinoma)および小葉性乳癌(lobular breast carcinoma)を含む)、肺がん、卵巣がん、前立腺がん、肝細胞癌、扁平上皮癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、甲状腺髄様癌、甲状腺乳頭状癌、褐色細胞腫、脂腺癌、乳頭状癌、乳頭状腺癌、髄様癌、気管支原性癌、腎細胞癌、肝癌、胆管癌、絨毛癌、ウィルムス腫瘍、子宮頚がん、精巣腫瘍、精上皮腫、膀胱癌、およびCNS腫瘍(例えば、神経膠腫、星状細胞腫、髄芽腫、頭蓋咽頭腫、上衣腫、松果体腫、血管芽腫、聴神経腫、乏突起膠腫、髄膜腫、黒色腫、神経芽腫、および網膜芽腫)が挙げられる。
特定の例では、本明細書で開示される方法によって阻害または処置され得る血液悪性疾患としては、多発性骨髄腫、慢性リンパ球性白血病、急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病、前リンパ球性/骨髄球性白血病、形質細胞性白血病、NK細胞白血病、ワルデンシュトレーム・マクログロブリン血症、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、マントル細胞リンパ腫、びまん性大細胞型B細胞性リンパ腫、および濾胞性リンパ腫が挙げられるが、これらに限定されない。さらなる特定の例では、本明細書で開示される方法によって処置または阻害され得る固形腫瘍としては、肺癌、前立腺がん、膵臓がん(例えば、インスリノーマ)、乳がん、結腸直腸腺癌または扁平上皮癌、神経芽腫、精巣がん(例えば、精上皮腫)、および卵巣がんが挙げられる。具体的な非限定的例では、被験体は、慢性骨髄性白血病または急性単球性白血病を有する。例示的な障害を有する被験体を処置するために使用されうる改変されたNK細胞による発現のための例示的な導入遺伝子は、表1に示される。しかし、当業者は、他の障害を有する被験体を処置するための適切な導入遺伝子を発現するNK細胞を選択しうる。
いくつかの例では、被験体(例えば、腫瘍または過剰増殖性障害を有する被験体)はまた、1種もしくはこれより多くの化学療法剤および/または放射線療法が投与される。当業者は、例えば、処置されている腫瘍または障害のタイプに基づいて、本明細書で記載される改変されたNK細胞と組み合わせて被験体に投与するために、さらなる化学療法剤を選択しうる。このような薬剤としては、以下が挙げられる:アルキル化剤(例えば、ナイトロジェンマスタード(例えば、メクロレタミン、シクロホスファミド、メルファラン、ウラシルマスタードまたはクロラムブシル)、アルキルスルホネート(例えば、ブスルファン)、ニトロソウレア(例えば、カルムスチン、ロムスチン、セムスチン、ストレプトゾシン、またはダカルバジン));代謝拮抗物質(例えば、葉酸アナログ(例えば、メトトレキサート)、ピリミジンアナログ(例えば、5−FUまたはシタラビン)、およびプリンアナログ(例えば、メルカプトプリンまたはチオグアニン));または天然生成物(例えば、ビンカ・アルカロイド(例えば、ビンブラスチン、ビンクリスチン、またはビンデシン)、エピポドフィロトキシン(例えば、エトポシドまたはテニポシド)、抗生物質(例えば、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、ブレオマイシン、プリカマイシン、またはマイトマイシンC)、および酵素(例えば、L−アスパラギナーゼ))。さらなる薬剤としては、白金配位錯体(例えば、シス−ジアミン−ジクロロ白金II(シスプラチンとしても公知))、置換されたウレア(例えば、ヒドロキシウレア)、メチルヒドラジン誘導体(例えば、プロカルバジン)、および副腎皮質抑制剤(adrenocrotical suppressant)(例えば、ミトタンおよびアミノグルテチミド);ホルモンおよびアンタゴニスト、例えば、副腎皮質ステロイド(例えば、プレドニゾン)、プロゲスチン(例えば、カプロン酸ヒドロキシプロゲステロン、酢酸メドロキシプロゲステロン、および酢酸メゲストロール(magestrol acetate))、エストロゲン(例えば、ジエチルスチルベストロールおよびエチニルエストラジオール)、抗エストロゲン(例えば、タモキシフェン)、ならびにアンドロゲン(例えば、プロピオン酸テストステロンおよびフルオキシメステロン)が挙げられる。最も一般的に使用される化学療法薬の例としては、アドリアマイシン、メルファラン(Alkeran(登録商標))、Ara−C(シタラビン)、カルムスチン、ブスルファン、ロムスチン、カルボプラチン、シスプラチン、シクロホスファミド(Cytoxan(登録商標))、ダウノルビシン、ダカルバジン、5−フルオロウラシル、フルダラビン、ヒドロキシウレア、イダルビシン、イホスファミド、メトトレキサート、ミトラマイシン、マイトマイシン、ミトキサントロン、ナイトロジェンマスタード、パクリタキセル(または他のタキサン(例えば、ドセタキセル))、ビンブラスチン、ビンクリスチン、VP−16が挙げられる一方で、より新しい薬物としては、ゲムシタビン(Gemzar(登録商標))、トラスツズマブ(Herceptin(登録商標))、イリノテカン(CPT−11)、ロイスタチン、ナベルビン、リツキシマブ(Rituxan(登録商標))、イマチニブ(STI−571)、トポテカン(Hycamtin(登録商標))、カペシタビン、イブリツモマブ(Zevalin(登録商標))、およびカルシトリオールが挙げられる。
いくつかの特定の例では、改変されたNK細胞は、CD16 V158を発現し、さらなる薬剤は、抗がんモノクローナル抗体である。具体的な非限定的例では、CD16−V158を発現する改変されたNK細胞は、CD38に結合する抗体(例えば、ダラツムマブ)と組み合わせて多発性骨髄腫を有する被験体に投与される。別の特定の例では、CD16−V158を発現する改変されたNK細胞は、CD20に結合する抗体(例えば、リツキシマブ)と組み合わせてリンパ腫を有する被験体に投与される。CD16−V158を発現する改変されたNK細胞と組み合わせて被験体に投与されうるさらなる例示的なモノクローナル抗体は、表2に提供される。

以下の実施例は、ある種の特定の特徴および/または実施形態を例証するために提供される。これらの実施例は、本開示を、その記載される特定の特徴または実施形態に限定すると解釈されるべきではない。
実施例1
材料および方法
細胞株および試薬: ヒト骨髄性白血病株(赤白血病タイプ)K562(ATCC)および急性単球性白血病細胞株MOLM−14(ATCC)、およびEBV−SMI−LCLを、RPMI 1640(10% 熱非働化ウシ胎仔血清(FBS, Sigma−Aldrich)、2mM グルタミン、および100 U/mL ペニシリン、および100μg/mL ストレプトマイシン(Life Technologies)を補充)中で培養した。293T細胞株(SV40ラージT抗原を安定して発現するヒト胚性腎臓細胞株293)(ATCCから)を、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM; Invitrogen)(2mM L−グルタミン、100 U/mL ペニシリン、および100μg/mL ストレプトマイシン(Invitrogen)ならびに10% FBSを補充)中で培養した。それら細胞を、37℃および5% COにおいて95% 湿度下で培養した。
ヒト末梢血由来NK細胞の培養および拡大増殖: 健康なドナーの末梢血単核細胞(PBMC)を、米国国立衛生研究所(Bethesda, MD, USA)の輸血医学部門における治験審査委員会が承認したプロトコルで、アフェレーシス(Amicus Separator; Fenwal, Lake Zurich, IL, USA)によって集めた。細胞を、Ficoll密度勾配媒体上での遠心分離によって富化した。NK細胞を、MiltenyiのNK細胞単離キットを使用して、製造業者の指示に従ってドナーPBMCから単離した。示されたNK細胞を、NK細胞培地(X−VIVOTM 20培地(Lonza)(10% 熱非働化ヒトAB血漿(Sigma−Aldrich)および500 IU/mlの組換えヒトIL−2(Roche)を補充)中、照射したEBV−SMI−LCL細胞の存在下で1:10の比において11〜21日間拡大増殖させた。その細胞を、37℃および6.5% COにおいて培養した。その培地の半分を、新鮮なNK細胞培地と交換し、5日間、拡大増殖させた。その後、NK細胞を計数し、7日目から実験において利用するまで、48時間ごとに0.5〜1×10 細胞/mlへと調節した。
レンチウイルスベクターシステム: 本研究において使用されるヒト免疫不全ウイルス(HIV)−1ベースのレンチウイルス遺伝子移入ベクターは、中心ポリプリントラクト(cPPT)を含むさらなる118−bpの配列がそのベクターの中に導入されたことを除いて、Dullら(J Virol. 72: 8463−8471, 1998)によって記載される自己不活型構築物pRRL−CMV−eGFP−SIN−18に類似であった。さらに、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(WPRE)骨格を、導入遺伝子発現および/またはウイルスベクター力価を増強するために含めた。導入遺伝子の転写を駆動するために使用される内部サイトメガロウイルス(CMV)初期プロモーターCMVプロモーターを、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)ベースの増幅によって、ヒトホスホグリセレートキナーゼ(PGK)プロモーターで置き換えた。パッケージングプラスミドpCMVΔR8.91(全てのHIV−1アクセサリ遺伝子を欠く)を使用して、HIV−1 gag、pol、tat、およびrev遺伝子を発現し、それによって、レンチウイルス構造タンパク質および調節タンパク質を生成した。CMVプロモーターによって駆動される水疱性口内炎ウイルスエンベロープGタンパク質(VSV−G)コード配列、続いて、β−グロビンポリアデニル化部位を有するプラスミドpMD.Gを、ベクター粒子を偽型化するために使用した。プラスミドpRRL−CMV−eGFP−SIN−18、pCMVΔR8.91、およびpMD.Gは、親切なことに、D.Trono教授(Department of Genetics and Microbiology, CMU, Geneva, Switzerland)によって提供された。
レンチウイルスベクター生成: VSV−Gエンベロープで偽型化した複製欠損レンチウイルス粒子を、12μgの遺伝子移入構築物pRRLsin.PPT.hPGK.eGFP.Wpre、10μgのpCMVΔR8.91、および5μgのpMD.Gで、293T細胞の3種プラスミド一過性トランスフェクションによって、リン酸カルシウムトランスフェクションキット(Clontech)を以前に記載された(Chinnasamyら, Blood 96:1309−1316. 2000)ように使用して、生成した。そのトランスフェクション培地を、8時間後に、新鮮な培養培地と交換した。ウイルス上清を、トランスフェクション後65時間で採取し、0.45μmフィルタ(Nalgene, Rochester, NY)を通して濾過した。そのウイルス上清を、4℃で50,000gにおいて1.5時間の超遠心分離によって50×に濃縮した。ウイルスペレットを、X−VIVOTM 20培地(Lonza)中で再懸濁し、−80℃において使用するまで貯蔵した。ウイルス上清の力価を、酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)(Coulter Diagnostics, Hialeah, FL)によってp24 gagの定量によって、およびウイルス上清の系列希釈物での293T細胞の形質導入によっても決定し、続いて、形質導入の48時間後に、EGFP陽性細胞のフローサイトメトリー分析を行った。1ngのp24は、1000〜5000形質導入単位にほぼ等しいと想定された。全てのレンチウイルスベクター調製物を、293T細胞を形質導入し、少なくとも5回の細胞継代後にp24 gagの存在に関して培養培地をアッセイすることによって、複製能のあるレンチウイルス(RCL)の存在に関して試験した。RCLは、試験したベクター調製物のいずれにおいても検出不能であった。
サイトカインで初回刺激したかまたはLCLで刺激した初代ヒトNK細胞のレンチウイルス形質導入: 培養したヒトNK細胞を、1ml/ウェルのNK培養培地(IL−2(500 IU/mlまたは1000 IU/ml)、IL−15(10ng/ml)、またはIL−2(500IU/ml)およびIL15(10ng/ml)を補充)を含む24ウェルプレートにおいて、感染多重度(MOI)において、硫酸プロタミン(10μg/ml, Sigma−Aldrich)の存在下で濃縮したレンチウイルスベクター粒子で形質導入した。形質導入の48時間後に、細胞を洗浄し、IL−2(500 IU/ml)を含む新鮮なNK細胞培養培地中で、照射したEBV−SMI−LCLの存在下または非存在下で(LCL 対 NK比は10:1)、培養した。いくつかの条件では、初代NK細胞を、48時間にわたるレンチウイルスベクターでの形質導入の前に、種々の時間の長さでEBV−SMI−LCL(LCL 対 NK比は10:1)と共培養し、次いで、細胞を、洗浄し、IL−2(500 IU/ml)を含む新鮮なNK細胞培養培地中で培養した。NK培養物の生存度を、トリパンブルー(Sigma)染色を使用して、形質導入の前後に定期的にモニターした。その表現型およびeGFP発現を、フローサイトメトリーによって規則的な間隔でモニターした。
フローサイトメトリー: その培養したNK細胞を、標準的な手順に従って、培養および拡大増殖後の異なる時点でのフローサイトメトリーによって表現型決定した。以下の試薬を表現型特徴づけにおいて使用した:Becton Dickinson(BD)の抗CD56(NCAM−1)、抗CD3(UCHT1)、抗CD16(3G8)、抗TRAIL(RIK−2)、抗NKp46(29A1.4)、およびIgG1(MOPC21);Beckman Coulterの抗KIR2DL1/DS1(EB6)、抗KIR2DL2/3/DS2(GL183)、および抗NKG2A(Z199);Biolegendの抗KIR3DL1(Dx9)、抗CD57(HCD57)、NKp44(クローンp44−8、FAS(クローンDX2)、CXCR3(クローン12G5)、CXCR4(クローンG025H7)、およびBV650−ストレプトアビジン;eBioscienceの抗Lir−1(HP−F1);R&D Systemsの抗NKG2C(134591);Life TechnologiesのLIVE/DEAD生存度マーカーまたはヨウ化プロピジウム(PI);UCSFのビオチン化抗KIR3DL2(Dx31)一次抗体。BV650−ストレプトアビジン(Biolegend)を使用して、ビオチン化抗KIR3DL2を検出した。簡潔には、細胞を、適切な濃度の異なる染料結合体化モノクローナル抗体(mAb)と混合した。一次Abの添加および室温での20分間のインキュベーションの後に、細胞を、1% FBSを含むPBSで洗浄した。ヨウ化プロピジウム(PI)またはLIVE/DEAD染色を、死細胞排除のために使用した。全てのデータを、FACS Divaソフトウェア(BD Biosciences)を備えたCanto IIまたはFortessaフローサイトメーターを使用して獲得し、FlowJoソフトウェア(Tree Star)を使用して分析した。各サンプルにおいて、最低でも10,000個の細胞を、対数増幅蛍光および線形増幅の側方散乱シグナルおよび前方散乱シグナルを使用して、生細胞の分析領域において獲得した。全てのサンプルを、LIVE/DEAD陰性細胞またはPI陰性細胞を使用して、リンパ球集団の周りに適切なゲートを設定することによって分析した。分析パラメーターの一貫性を、フローサイトメーターを較正用ビーズ(BD biosciences)で較正することによって確認した。形質導入した細胞におけるEGFP発現を、FL1チャネルにおいて530/30nmバンドパスフィルタを使用して、%緑色蛍光陽性細胞を検出することによって決定した。
細胞傷害性アッセイ: ナチュラルキラー細胞を、1:1の比で51Cr標識K562細胞またはMolm−14細胞のいずれかとともに、最終容積200μlにおいて96ウェルプレート中、37℃および5% COで共培養した。4時間後、上清を、Lumaプレート上に採取した。Perkin Elmer 1450 Microbeta Counterを使用して数を測定し、比標的溶解を、以下の式を使用して計算した:[(NK細胞で誘導された51Cr放出−自発的51Cr放出)/(最大51Cr放出−自発的51Cr放出)×100]。
実施例2
NK細胞のレンチウイルス形質導入に対するIL−2初回刺激の効果
この実施例は、レンチウイルスベクターを使用するNK細胞の形質導入に対するIL−2での初回刺激の効果および形質導入されたNK細胞の特徴づけを記載する。
形質導入前にNK細胞を初回刺激するための条件および形質導入後の培養条件を、評価した。最初の実験では、IL−2でのNK細胞の初回刺激を評価した。1つの実験では、LCLフィーダー細胞上でのNK細胞を、種々の感染多重度(MOI)の、eGFP導入遺伝子を含むレンチウイルス粒子での形質導入前に3日間、500 IU/ml IL−2で初回刺激した。細胞を、ウイルス粒子とともに2日間インキュベートし、次いで、ウイルス粒子を洗い流し、その細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地で培養した。第2の実験では、NK細胞を、eGFP導入遺伝子を含むレンチウイルス粒子での形質導入前に3日間、500 IU/ml IL−2で初回刺激した。細胞を2日間インキュベートし、次いで、ウイルス粒子を洗い流し、その細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地で照射したLCLフィーダー細胞上で培養した。eGFP発現を、形質導入後7日目に、FACSによって評価した。CD56+細胞上でのeGFP発現は、2つの条件間で類似であった(図3)が、LCLおよびIL−2で初回刺激し、形質導入後にIL−2のみで増殖した細胞(条件1)において僅かに高かった。
NK細胞形質導入に対するIL−2初回刺激の影響を、NK細胞を500 IU/ml
IL−2で形質導入前に1〜5日間初回刺激することによって評価した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを10:1比(LCL:NK細胞)で添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。2日間またはこれより長い日数にわたるIL−2での初回刺激は、約25%またはこれより高い形質導入効率を生じた(図4)。NK細胞はまた、IL−2(500 IU/ml)を含む培地で、MOI 20での形質導入前に3日間、初回刺激した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCL(10:1比のLCL:NK細胞)を添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。導入遺伝子発現は、形質導入後少なくとも40日間にわたって安定なままであり(図5A)、細胞生存度は、形質導入後少なくとも28日間にわたって非形質導入細胞に匹敵したままであった(図5B)。
NK細胞形質導入に対するLCL刺激の影響もまた、評価した。NK細胞を、IL−2(500 IU/ml)を含む培地中で、形質導入前の1〜14日間にわたって照射したLCLで刺激した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。形質導入効率は、形質導入前のLCL刺激の日数とともに増大した(図6)。
LCL刺激後の形質導入後の導入遺伝子発現の持続および細胞生存度を、試験した。NK細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で、照射したLCL(NK細胞と10:1比)とともに培養し、0日目、3日目、7日目、または14日目に形質導入した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。eGFP発現は、各条件下で形質導入後40日間まで、安定なままであった(図7、上)。形質導入後21日間までの細胞生存度は、3日間の初回刺激で改善し、形質導入前の7日間にわたる初回刺激で最高であった(図7、下)。
3名の被験体の初代ヒト末梢NK細胞を、照射したLCL上で、500 IU/ml IL−2とともにMOI 10での形質導入前の14日間にわたって培養した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。eGFP発現を、形質導入の7日後(図8A)および形質導入後のさらなる時点で(図8B)、FACSによって分析した。
実施例3
NK細胞のレンチウイルス形質導入に対するIL−2およびIL−15初回刺激の効果
この実施例は、レンチウイルスベクターを使用するNK細胞の形質導入に対するIL−2およびIL−15での初回刺激の効果、ならびに形質導入されたNK細胞の特徴づけを記載する。
NK細胞形質導入に対するIL−15初回刺激(単独で、またはIL−2との組み合わせで)の効果を、評価した。NK細胞を、IL−2(500 IU/mlまたは1000 IU/ml)、IL−15(10ng/ml)、またはIL−2(500 IU/ml)+IL−15(10ng/ml)を含む培地中で、MOI 20での形質導入前に3日間培養した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを添加し(NK細胞と10:1比)、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。IL−2+IL−15で初回刺激したNK細胞は、IL−2またはIL−15単独で初回刺激したものより、形質導入に対してより許容性であった(図9)。IL−2+IL−15で初回刺激した細胞はまた、少なくとも28日間、高頻度で導入遺伝子の長期間の発現を維持した(図10)。
実施例4
NK細胞表現型に対するレンチウイルス形質導入の効果
この実施例は、レンチウイルスで形質導入されたNK細胞の表現型を記載する。
NK細胞表現型に対するレンチウイルス形質導入の効果を、NK細胞上でクローン性に発現されたレセプターの発現を分析することによって決定した。NK細胞を、IL−2(500 IU/ml)またはIL−2(500 IU/ml)+IL−15(10ng/ml)を含む培地中で、MOI 20での形質導入前に3日間培養した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを添加し(NK細胞と10:1比)、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。両方の条件下で、NK細胞表現型に対する影響はなかった(図11および図12)。
NK細胞活性を評価するために、3名の異なる健康なドナーのNK細胞を、照射したLCL+500 IU/ml IL−2、IL−2単独(500 IU/ml)またはIL−2(500 IU/ml)+IL−15(10ng/ml)で、形質導入前の3日間、初回刺激した。細胞を、照射したフィーダーLCL+500 IU/ml IL−2で14日間拡大増殖させ、次いで、それらの腫瘍死滅能力を、K562細胞(慢性骨髄性白血病細胞)またはMOLM14細胞(急性骨髄性白血病細胞)に対して試験した。形質導入されたNK細胞の細胞死滅活性は、全ての初回刺激条件に関して非形質導入細胞のものに類似であった(図13)。
実施例5
培養および形質導入の条件のさらなる評価
この実施例は、NK細胞の活性化、形質導入、および拡大増殖のための条件を評価するさらなる実験を記載する。
NK細胞形質導入に対するIL−2初回刺激の影響を、GFP導入遺伝子を含むレンチウイルスベクターでの形質導入前に1〜6日間、500 IU/ml IL−2でNK細胞を初回刺激することによって評価した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを10:1比(LCL:NK細胞)で添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。形質導入効率は、1〜4日間の初回刺激とともに増大し、次いで、5日目および6日目に僅かに低下した(図14)。細胞生存度は、1〜3日間の初回刺激で100%に近いままであり、次いで、低下した(図14)。従って、IL−2での2〜3日間の初回刺激は、形質導入効率および細胞生存度の最良のバランスを提供するようである。
初回刺激に関するサイトカインの組み合わせの影響を、再評価した。NK細胞を、500 IU/ml IL−2、500 IU/ml IL−2+10ng/mlもしくは50ng/mlのIL−15、500 IU/ml IL−2+20ng/ml IL−12、または500 IU/ml IL−2+10ng/ml IL−15+20ng/ml IL−12で、3日間初回刺激した。GFP導入遺伝子を含むレンチウイルスベクターでの形質転換の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを、10:1比(LCL:NK細胞)で添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。IL−2単独とサイトカイン組み合わせとの間で、形質導入効率における有意差は観察されなかった(図15)。
形質導入試薬をまた、形質導入効率およびその後のNK細胞拡大増殖に対する効果の両方に関して試験した。NK細胞を、500 IU/ml IL−2で3日間初回刺激し、次いで、硫酸プロタミン、Polybrene(登録商標)、またはRetronectin(登録商標)試薬を使用して、GFP導入遺伝子を含むレンチウイルスベクターで形質導入した。形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを10:1比(LCL:NK細胞)で添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。Polybrene(登録商標)またはRetronectin(登録商標)試薬を含めると、形質導入効率が硫酸プロタミンと比較して有意に増大した(図16A)。その後のNK細胞生存度は、硫酸プロタミンと比較して、Polybrene(登録商標)試薬を使用して形質導入したNK細胞において有意に低下した一方で、生存度は、Polybrene(登録商標)またはRetronectin(登録商標)試薬を使用して形質導入したNK細胞間で有意に異ならなかった(図16B)。
種々のプロモーターを、NK細胞形質導入効率に関して評価した。PGK、UBC、EF1A、EFS、SV40、CMV、CAG、またはCBHプロモーターに作動可能に連結されたGFP導入遺伝子を含むレンチウイルスベクターを、構築した。NK細胞を、500 IU/ml IL−2で3日間、初回刺激した。5、20、または100でのMOIにおけるレンチウイルスベクターでの形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを10:1比(LCL:NK細胞)で添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。試験した全ての構築物は、形質導入されたNK細胞においてGFP発現を生じた(図17)。PGK、EFS、およびSV40プライマーは、最高の形質導入効率を生じた。さらに、GFP発現は、0日目での発現と比較して、形質導入後の14日間の拡大増殖にわたって安定であった(図18)。
最後に、形質導入されたNK細胞の機能を評価した。NK細胞を、500 IU/ml IL−2で3日間、初回刺激した。PGK、EFS、またはSV40プロモーターに連結されたGFP導入遺伝子を含むレンチウイルスベクターでの形質導入の2日後に、ウイルス粒子を除去し、照射したLCLを10:1比(LCL:NK細胞)で添加し、細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で維持した。その形質導入された細胞は、K562細胞に対する応答において模擬形質導入細胞と比較して、等しい脱顆粒を、ならびにPMA/イオノマイシンに対する応答において自発的および最大の脱顆粒を示した(図19)。その細胞はまた、非形質導入細胞と比較して、K562細胞またはP/Iに対する応答において等しいCD107a発現(脱顆粒のマーカー)、ならびにIFNγおよびTNFα分泌を示した(図20)。
実施例6
さらなる導入遺伝子でのNK細胞の形質導入
この実施例は、目的のさらなる導入遺伝子でのNK細胞の形質導入を記載する。
CXCR4をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを、構築した(図21A)。NK細胞を、MOI 20での形質導入前に3日間、500 IU/ml IL−2で活性化した。形質転換されたNK細胞を、ウイルス形質導入の2日後に、照射したEBV−LCLとともに14日間拡大増殖させた。このベクターで形質導入したNK細胞は、非形質導入細胞と比較して、CXCR4の増大した発現を示した(図22A)。CD34の細胞外および膜貫通ドメインを含むが、細胞内シグナル伝達ドメインを欠く短縮型CD34分子をコードする核酸に連結されたCXCR4をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターを、構築した(図21B)。このベクター(上記で記載されるとおり)で形質導入したNK細胞は、非形質導入細胞と比較して、CD34の発現およびCXCR4の増大した発現を示した(図22B)。
実施例7
マウスモデルにおける形質導入されたNK細胞の評価
この実施例は、過剰増殖性障害のマウスモデルにおいて異種核酸を発現する改変されたNK細胞の機能および有効性を評価するための方法を記載する。しかし、当業者は、これらの特定の方法から外れる方法がまた、動物モデルにおいて形質導入されたNK細胞を評価するために使用されうることを認識する。
骨髄腫のマウスモデルは、免疫不全マウス(例えば、SCID、NOD/SCID、SCID−hu、またはSCID−rabマウス)に悪性形質細胞を注射することによって、またはC57BL/KalwRijマウスに同種異系悪性形質細胞(例えば、5T2MM、5T33、または5TGM1細胞)を注射することによって、生成される。一例では、多発性骨髄腫細胞株を、NSGマウスの尾静脈に注射し、NK細胞のi.v.注入でマウスを処置する前に、7〜14日間にわたって確立させる。ヒトNK細胞を活性化し(2〜3日間にわたって500 IU/ml IL−2)、次いで、ルシフェラーゼまたはCXCR4をコードする核酸を含むレンチウイルスベクターで形質導入する。拡大増殖後に(500 IU/ml IL−2とともにEBV−LCL細胞上で14日間)、その改変されたNK細胞(100万〜2000万個の細胞)を、マウスに投与する。
マウスを、NK細胞注入の7日後、14日後、および21日後に屠殺し、骨(大腿骨から流し出した骨髄)の中の骨髄腫細胞の%を決定して、腫瘍負荷に対する異なるNK細胞(形質導入 対 非形質導入)の影響を評価する。改変されたNK細胞の生存および局在化を、ルシフェラーゼコードベクターで形質導入した改変されたNK細胞を注射したマウスの生体発光画像化によって評価し得る。
実施例8
過剰増殖性障害を有する被験体を処置するための方法
この実施例は、過剰増殖性障害を有する被験体を、異種核酸を発現する改変されたNK細胞で処置するための方法を記載する。しかし、当業者は、これらの特定の方法を外れる方法がまた、被験体において過剰増殖性障害を成功裡に処置または阻害するために使用されうることを理解する。
過剰増殖性障害(例えば、多発性骨髄腫)を有する被験体は、アフェレーシスを受けて、末梢血単核細胞を集める。NK細胞(例えば、CD56陽性/CD3陰性細胞)を、免疫磁性法を使用して、正および/または負の選択によってPBMCから単離する。その単離されたNK細胞を、500 IU/ml IL−2を含む培地中で2日間培養する。そのNK細胞を、次いで、目的の異種核酸を有するウイルスベクターを含むレンチウイルス粒子と2日間接触させる。その異種核酸は、CXCR4、高親和性CD16、または両方であり得る。いくつかの例では、そのベクターはまた、短縮型CD34核酸を含む。そのウイルス粒子を除去し、500 IU/ml IL−2を含む培地および照射されたフィーダー細胞(10:1比のフィーダー細胞:NK細胞)を添加し、そのNK細胞を14〜28日間拡大増殖させる。そのベクターがCD34tを含む場合、IL−2およびフィーダー細胞の添加の前に、CD34発現NK細胞を、CD34+免疫磁性ビーズ選択を使用して富化する。その拡大増殖させたNK細胞は、後の使用のために低温保存され得るか、またはその被験体への投与のために(例えば、薬学的に受容可能なキャリア中で)製剤化されうる。10〜1012個の拡大増殖させたNK細胞を含む組成物を、被験体に静脈内投与する。CD38を発現する多発性骨髄腫を有する患者をまた、抗CD38抗体(例えば、ダラツムマブ)で処置し得る。その被験体の腫瘍の応答を、5年間までモニターする。
実施例9
レンチウイルス発現ベクター
レンチウイルス発現ベクターを、Vectorbuilder design service(Cyagen Biosciences, Inc., Santa Clara, CA)を使用して構築した。そのベクターは、種々のプロモーターおよびEGFPまたはPGKプロモーターおよび種々のヒトタンパク質を含んだ。そのベクターは、配列番号8〜17の配列(表3に示されるとおり)を有する。さらなるベクター構成要素および各配列におけるそれらの位置は、表4に示される。
実施例10
フィーダー細胞共培養でのNK細胞の活性化
ヒト末梢血から単離したNK細胞を、100Gy照射SMI−LCLありまたはなしで培養した。3日後に、細胞培養物を、Ficoll(登録商標)培地上で遠心分離して、死細胞を除去し、計数し、pLV[Exp]−PGK>EGFP:T2A:Luc(T2Aペプチドをコードし、コドン最適化ルシフェラーゼがさらに挿入された配列を有する配列番号14)で、Retronectin(登録商標)(Takara Clontech)被覆プレートを使用して、レンチウイルスで形質導入した。さらに3日後、細胞を再度計数し、10倍過剰のLCLとともに再度平板培養した。細胞を、10% 熱非働化ヒトAB血清、500 IU/ml IL−2、および2mM GlutaMAXTM補充物を補充したX−VIVOTM 20培地(Lonza)中で終始維持し、計数して、拡大増殖倍数を決定した。最初に、LCL(10:1比)とともにその後のLCL添加なしで培養した非形質導入NK細胞を、比較のために試験した。形質導入の前に10倍過剰のLCLとともに培養した細胞は、形質導入の前にLCLとともに培養しなかった細胞と比較して、改善された拡大増殖を有し、非形質導入細胞に類似の拡大増殖倍数を有した(図23)。
実施例11
形質導入前のIL−2培養物での初代NK細胞のレンチウイルス形質導入
PBMCに由来するNK細胞を、RetroNectin被覆プレートにおいて、20:1 MOIでpLV[Exp]−PGK>EGFPベクターでの形質導入前に、500 U/ml IL−2とともに0〜5日間培養した。形質導入の3日後、細胞を、フローサイトメトリーによって、GFP発現および生存度に関してアッセイした。図24Aは、GFP+ NK細胞の代表的ゲーティングを示す。平均およびSEM(3名のドナーからの実験の幾何平均蛍光強度(GMFI)GFPのlog10変換した値についての)を示す(図24B)。これは、形質導入前のIL−2の存在下でのNK細胞の活性化が、効率的な形質導入を提供しかつNK細胞生存度を維持することを確認する。
PBMCに由来するNK細胞を、その示されたプロモーター配列およびGFPを含むレンチウイルスベクターでの形質導入の前に、IL−2で3日間刺激した。形質導入の3日後、NK細胞を、フローサイトメトリーによって、GFP発現(パーセントおよびGMFI)に関して試験した(図25A〜C)。照射SMI−LCLフィーダー細胞を、その形質導入されたNK細胞に添加し、さらに14日間(合計20日間)共培養した。NK細胞における導入遺伝子発現の経時的な安定性を、その6日目のEGFP%をその20日目のEGFP%で除算することによって定量し、パーセントとして表した(図25D)。PGK、EFS、およびSV40プライマーは、最高の形質導入効率を生じた(図25B)。しかし、いくつかのプロモーターは、EFS、SV40、CMV、CBH、およびEF1Aプロモーターを含め、PGKプロモーターと比較して、形質導入遺伝子発現の改善されたレベルを提供した(図25C)。
そのレンチウイルスベクター内の挿入物配列の種々の組み合わせを、ヒトNK細胞における形質導入効率に関して試験した。PBMCに由来するNK細胞を、図26Aに示されるように、PGKプロモーター、GFP、P2A−リンカー、IRES、短縮型CD34タンパク質、およびコドン最適化短縮型CD34タンパク質(CD34opt)の組み合わせをコードする挿入物配列を含むレンチウイルスベクターでの形質導入の前に、IL−2で3日間刺激した。さらに3日後、NK細胞を、フローサイトメトリーによって、GFPおよびCD34の表面発現に関して測定した(図26A)。CD34optおよびEFSプロモーターをコードするベクターでのNK細胞の形質導入をまた、試験した(図26B)。そのベクター中にGFPに対して遠位に挿入物配列を配置すると、ヒトNK細胞におけるそれらの形質導入効率が増強されるようであった。
形質導入の前にフィーダー細胞の存在下で、IL−2でのNK細胞の予備刺激の効果をまた、試験した。PBMCに由来するNK細胞を、IL−2またはIL−2 + SMI−LCLフィーダー細胞(LCL+IL−2)で3日間刺激した。NK細胞を、20:1 MOIにおいてpLV−EFS−GFP−2A−CD34optウイルス粒子での形質導入の前に、抗CD56ビーズとの共培養物から除去した。さらに3日後、SMI−LCLを両方の条件に添加し、NK細胞を、実験開始から21日目まで培養した。NK細胞を、フローサイトメトリーによって、GFPおよびCD34導入遺伝子発現に関して試験した(図27A)。NK細胞数を、培養の間中頻繁に計数し、その拡大増殖倍数を計算した(図27B)。入力に対する形質導入された細胞の全体収量を、全細胞の拡大増殖倍数×各条件に関するGFPCD34割合のかけ算をすることによって計算した(図27C)。類似の実験を行って、形質導入(20:1 MOIでのpLV−EFS−GFP−2A−CD34opt)の前に、SMI−LCLでの刺激の最適な期間(2〜7日間)を決定した。形質導入されたNK細胞は、各場合において2回目に、形質導入の3日後にSMI−LCLの添加を受け、培養物を、実験開始から21日目まで追跡した。形質導入された細胞のパーセンテージ、細胞の拡大増殖倍数、および入力に対する形質導入された細胞の全体収量を、3名のドナーからの実験に関して決定した(図27D)。レンチウイルス形質導入の前のSMI−LCLフィーダー細胞でのヒトNK細胞の予備刺激は、培養物におけるNK細胞拡大増殖後の形質導入された細胞の全体収量を増強するようであった。
PBMCに由来するNK細胞を、SMI−LCLフィーダー細胞 + IL−2で5日間刺激した。NK細胞を、種々の用量のBX795の存在下でのpLV−EFS−GFP−2A−CD34optウイルス粒子での形質導入の前に、抗CD56ビーズとの共培養物から除去した。1日後に、NK細胞を、BX795なしの培地へと交換した。さらに2日後、SMI−LCLを再び添加し、NK細胞を実験開始から21日目まで培養し、細胞数を終始モニターした。NK細胞を、フローサイトメトリーによってGFPおよびCD34発現に関してアッセイした。その入力細胞に対する形質導入された細胞の全体収量を、細胞の拡大増殖倍数×GFPCD34細胞の割合のかけ算をすることによって計算した(図28A)。類似の実験を行って、1.5μM BX795の添加ありまたはなしでの形質導入の前に、(i)IL−2または(ii)IL−2 + SMI−LCLフィーダー細胞で5日間刺激した細胞を比較した(図28B)。BX795とSMI−LCLフィーダー細胞での予備刺激とを合わせると、レンチウイルスで形質導入したエキソビボで拡大増殖したヒトNK細胞のその後の増殖が増大した。
NK細胞を、抗CD3免疫磁性ビーズ除去、続いて、抗CD56免疫磁性ビーズ陽性選択を介して、PBMCから単離した。細胞を、SMI−LCL + IL−2で4〜5日間刺激した。得られた細胞を、1.5μM BX795の存在下で、コドン最適化短縮型CD34、短縮型CD19、または短縮型CD4をコードするレンチウイルスベクターで形質導入した。1日後に、細胞を、BX795なしの培地へと交換した。さらに2日後、形質導入されたNK細胞を、CD34、CD19、またはCD4を認識する免疫磁性ビーズを使用して選択した。陽性選択したNK細胞をSMI−LCLとともに培養し、細胞の増殖を、実験開始から21日目まで追跡した(図29Aおよび29B)。細胞数を終始モニターし、入力細胞に対する形質導入された細胞の全体収量を、細胞の拡大増殖倍数×GFPおよび導入遺伝子発現の両方に関して陽性の割合のかけ算をすることによって計算した。
図29Aおよび29Bに関して上記で記載されるように形質導入し、拡大増殖させたヒトNK細胞を、K562標的細胞(1:1比)とともに平板培養したか、または示されるように、PMA + イオノマイシンで処理した。脱顆粒を、抗CD107a抗体を用いて2時間後にアッセイし、サイトカイン生成を、6時間後に、細胞内フローサイトメトリー染色によって、IFN−γおよびTNF−αに関して測定した。レンチウイルスで形質導入し、SMI−LCLフィーダーとともに拡大増殖させたヒトNK細胞は、完全な脱顆粒 + IFN−γおよびTNF−α生成を示した(図30)。
上記に加えて、または上記の代わりに、以下の実施形態が記載される:
実施形態1は、1種またはこれより多くの異種核酸を含むナチュラルキラー(NK)細胞を生成する方法に関し、上記方法は、活性化NK細胞の集団を生成するために、単離されたNK細胞の集団を、インターロイキン−2(IL−2)の存在下で少なくとも2日間培養する工程;形質導入されたNK細胞の集団を生成するために、上記活性化NK細胞の集団を、1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで形質導入する工程;ならびに形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を生成するために、上記形質導入されたNK細胞の集団を、IL−2および照射されたフィーダー細胞の存在下で培養する工程、を包含する。
実施形態2は、実施形態1に記載の方法に関し、ここでa)上記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の非存在下で培養される、および/もしくは上記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の非存在下で、上記ウイルスベクターで形質導入される;またはb)上記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養される、および/もしくは上記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の存在下で、上記ウイルスベクターで形質導入される。
実施形態3は、実施形態1または実施形態2に記載の方法に関し、ここで上記単離されたNK細胞の集団を、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で培養する工程は、上記単離されたNK細胞の集団を、500 IU/ml IL−2を含む細胞培養培地中で培養することを包含する。
実施形態4は、実施形態1〜3のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターは、レンチウイルスベクターである。
実施形態5は、実施形態4に記載の方法に関し、ここで上記レンチウイルスベクターは、配列番号8〜17のいずれか1つと少なくとも90% 配列同一性を有する核酸配列を含むかまたはからなる。
実施形態6は、実施形態1〜5のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記照射されたフィーダー細胞 対 上記形質導入されたNK細胞の比は、10:1である。
実施形態7は、実施形態1〜6のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記照射されたフィーダー細胞は、、エプスタイン・バーウイルスで形質転換されたリンパ芽球系細胞株またはK562細胞を含む。
実施形態8は、実施形態1〜7のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記異種核酸は、以下をコードする: 高親和性CD16(CD16−V158)、CXCR4、CCR7、CXCR3、CD34、ダブルネガティブTGFβタイプIIレセプター、もしくはVLA−4、LFA−1;腫瘍細胞上で発現される抗原に特異的に結合するキメラ抗原レセプター(CAR)であって、ここで上記異種核酸は、CD19、CD20、CD33、CD138、CS1、GD2、HER2、erbB2−、CEA、EpCAM、NKG2D−L、もしくはTRAIL−R1に特異的に結合するCARをコードする、CAR;細胞内ドメインを欠く短縮型CD34タンパク質をコードする核酸分子;および/または低分子ヘアピン型RNA(shRNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、もしくはアンチセンス核酸。
実施形態9は、実施形態2bに記載の方法に関し、ここで上記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養されて、活性化NK細胞の集団を生成し、上記フィーダー細胞は、CD19免疫除去を使用して、上記活性化NK細胞から実質的に分離される。
実施形態10は、腫瘍、過剰増殖性疾患、またはウイルス感染を有する被験体を処置する1方法に関し、上記方法は、単離されたナチュラルキラー(NK)細胞の集団を、上記被験体またはドナーから得る工程;活性化NK細胞の集団を生成するために、単離されたNK細胞の集団を、インターロイキン−2(IL−2)の存在下で少なくとも2日間培養する工程;形質導入されたNK細胞の集団を生成するために、上記活性化NK細胞の集団を、1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで形質導入する工程;形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を生成するために、上記形質導入されたNK細胞の集団を、IL−2および照射されたフィーダー細胞の存在下で培養する工程;ならびに上記形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を含む組成物を、上記被験体に投与する工程、を包含する。
実施形態11は、実施形態10に記載の方法に関し、ここで: a)上記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の非存在下で培養される;および/もしくは上記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の非存在下で、上記ウイルスベクターで形質導入される;またはb)上記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養される;および/もしくは上記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の存在下で、上記ウイルスベクターで形質導入される。
実施形態12は、実施形態10または11の記載の方法に関し、ここで上記単離されたNK細胞の集団を、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で培養する工程は、上記単離されたNK細胞の集団を、500 IU/ml IL−2を含む細胞培養培地中で培養することを包含する。
実施形態13は、実施形態10〜12のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターは、レンチウイルスベクターである。
実施形態14は、実施形態13に記載の方法に関し、ここで上記レンチウイルスベクターは、配列番号8〜17のいずれか1つと少なくとも90% 配列同一性を有する核酸配列を含むかまたはからなる。
実施形態15は、実施形態13に記載の方法に関し、ここで上記レンチウイルスベクターは、PGK、EFS、またはSV40プロモーターに作動可能に連結された目的の核酸を含む。
実施形態16は、実施形態10〜15のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記照射されたフィーダー細胞 対 上記形質導入されたNK細胞の比は、10:1である。
実施形態17は、実施形態10〜16のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記照射されたフィーダー細胞は、エプスタイン・バーウイルスで形質転換されたリンパ芽球系細胞株またはK562細胞を含む。
実施形態18は、実施形態10〜17に記載の方法に関し、ここで上記異種核酸は、以下をコードする: 高親和性CD16(CD16−V158)、CXCR4、CCR7、CXCR3、CD34、ダブルネガティブTGFβタイプIIレセプター、もしくはVLA−4、LFA−1;腫瘍細胞上で発現される抗原に特異的に結合するキメラ抗原レセプター(CAR)であって、ここで上記異種核酸は、CD19、CD20、CD33、CD138、CS1、GD2、HER2、erbB2−、CEA、EpCAM、NKG2D−L、もしくはTRAIL−R1に特異的に結合するCARをコードするCAR;細胞内ドメインを欠く短縮型CD34タンパク質をコードする核酸分子;および/または低分子ヘアピン型RNA(shRNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、もしくはアンチセンス核酸。
実施形態19は、実施形態11bに記載の方法に関し、ここで上記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養されて、活性化NK細胞の集団を生成し、上記フィーダー細胞は、CD19免疫除去を使用して、上記活性化NK細胞から実質的に分離される。
実施形態20は、実施形態10〜19のいずれか1つに記載の方法に関し、ここで上記形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を含む組成物は、薬学的に受容可能なキャリアをさらに含む。
実施形態21は、実施形態1〜9のいずれか1つに記載の方法によって生成される、1種またはこれより多くの異種核酸を含むナチュラルキラー細胞に関する。
実施形態22は、1種またはこれより多くの異種核酸を含むナチュラルキラー細胞および薬学的に受容可能なキャリアを含む組成物に関し、ここで上記ナチュラルキラー細胞は、実施形態10〜20のいずれか1つに記載の方法によって生成される。
本開示の原理が適用され得る多くの考えられる実施形態に鑑みて、例証される実施形態が例示に過ぎず、本発明の範囲を限定すると理解されるべきではないことは、認識されるべきである。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義される。本発明者らは、従って、これらの請求項の範囲および趣旨の範囲内に入る全てを、本発明者らの発明として特許請求する。

Claims (32)

  1. 1種またはこれより多くの異種核酸を含むナチュラルキラー(NK)細胞を生成する方法であって、前記方法は、
    活性化NK細胞の集団を生成するために、単離されたNK細胞の集団を、インターロイキン−2(IL−2)の存在下で少なくとも2日間培養する工程;
    形質導入されたNK細胞の集団を生成するために、前記活性化NK細胞の集団を、1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで形質導入する工程;ならびに
    形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を生成するために、前記形質導入されたNK細胞の集団を、IL−2および照射されたフィーダー細胞の存在下で培養する工程、
    を包含する、方法。
  2. a)前記NK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ照射されたフィーダー細胞の非存在下で培養される、および/もしくは前記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の非存在下で、前記ウイルスベクターで形質導入される;または
    b)前記NK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養される、および/もしくは前記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の存在下で、前記ウイルスベクターで形質導入される、
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記単離されたNK細胞の集団を、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で培養する工程は、前記単離されたNK細胞の集団を、500 IU/ml IL−2を含む細胞培養培地中で培養することを包含する、請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. 前記単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ他のサイトカインは添加されずに培養される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記活性化NK細胞の集団を形質導入する工程は、toll様レセプター(TLR)もしくはRIG−I様レセプター(RLR)の1種もしくはこれより多くのインヒビター、および/またはTBK1/IKKεの1種もしくはこれより多くのインヒビターの存在下で行われる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. TLRおよび/もしくはRLRの1種もしくはこれより多くのインヒビター、ならびに/またはTBK1/IKKεの1種もしくはこれより多くのインヒビターは、BX795、2−アミノプリン、BAY11−7082、セラストロール、CLI−095、H−89、ノルハルマン、IRAK1/4インヒビター、MRT67307、AZ13102909、MPI−0485520、アレキサノクス、化合物II、およびSR8185の1種もしくはこれより多くである、請求項5に記載の方法。
  7. TLRおよび/もしくはRLRの1種もしくはこれより多くのインヒビターならびに/またはTBK1/IKKεの1種もしくはこれより多くのインヒビターは、BX795である、請求項6に記載の方法。
  8. 前記1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターは、レンチウイルスベクターである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記レンチウイルスベクターは、配列番号8〜19のいずれか1つと少なくとも90% 配列同一性を有する核酸配列を含むかまたはからなる、請求項8に記載の方法。
  10. 前記照射されたフィーダー細胞 対 前記形質導入されたNK細胞の比は、約10:1である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記照射されたフィーダー細胞は、エプスタイン・バーウイルスで形質転換されたリンパ芽球系細胞株またはK562細胞を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記異種核酸は、
    高親和性CD16(CD16−V158)、CXCR4、CCR7、CXCR3、CD34、ダブルネガティブTGFβタイプIIレセプター、VLA−4、LFA−1、CD19、もしくはCD4;
    腫瘍細胞上で発現される抗原に特異的に結合するキメラ抗原レセプター(CAR)であって、ここで前記異種核酸は、CD19、CD20、CD33、CD138、CS1、GD2、HER2、erbB2−、CEA、EpCAM、NKG2D−L、もしくはTRAIL−R1に特異的に結合するCARをコードするCAR;
    細胞内ドメインを欠く短縮型CD34タンパク質をコードする核酸分子;および/または
    低分子ヘアピン型RNA(shRNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、もしくはアンチセンス核酸、
    をコードする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養されて、活性化NK細胞の集団を生成し、前記フィーダー細胞は、CD19免疫除去および/またはCD56免疫選択を使用して、前記活性化NK細胞から実質的に分離される、請求項2bに記載の方法。
  14. 腫瘍、過剰増殖性疾患、またはウイルス感染を有する被験体を処置する方法であって、前記方法は、
    単離されたナチュラルキラー(NK)細胞の集団を、前記被験体またはドナーから得る工程;
    活性化NK細胞の集団を生成するために、単離されたNK細胞の集団を、インターロイキン−2(IL−2)の存在下で少なくとも2日間培養する工程;
    形質導入されたNK細胞の集団を生成するために、前記活性化NK細胞の集団を、1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで形質導入する工程;
    形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を生成するために、前記形質導入されたNK細胞の集団を、IL−2および照射されたフィーダー細胞の存在下で培養する工程;ならびに
    前記形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を含む組成物を、前記被験体に投与する工程、
    を包含する、方法。
  15. a)前記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の非存在下で培養される;および/もしくは前記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の非存在下で、前記ウイルスベクターで形質導入される;または
    b)前記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養される;および/もしくは前記活性化NK細胞は、照射されたフィーダー細胞の存在下で、前記ウイルスベクターで形質導入される、
    請求項14に記載の方法。
  16. 前記単離されたNK細胞の集団を、1種またはこれより多くのサイトカインの存在下で培養する工程は、前記単離されたNK細胞の集団を、500 IU/ml IL−2を含む細胞培養培地中で培養することを包含する、請求項14または請求項15に記載の方法。
  17. 前記単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ他のサイトカインは添加されずに培養される、請求項14〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記活性化NK細胞の集団を形質導入する工程は、toll様レセプター(TLR)もしくはRIG−I様レセプター(RLR)の1種もしくはこれより多くのインヒビターおよび/またはTBK1/IKKεの1種もしくはこれより多くのインヒビターの存在下で行われる、請求項14〜17のいずれか1項に記載の方法。
  19. TLRおよび/もしくはRLRの1種もしくはこれより多くのインヒビターならびに/またはTBK1/IKKεの1種もしくはこれより多くのインヒビターは、BX795、2−アミノプリン、BAY11−7082、セラストロール、CLI−095、H−89、ノルハルマン、IRAK1/4インヒビター、MRT67307、AZ13102909、MPI−0485520、アレキサノクス、化合物II、およびSR8185の1種またはこれより多くである、請求項18に記載の方法。
  20. TLRおよび/もしくはRLRの1種もしくはこれより多くのインヒビターならびに/またはTBK1/IKKεの1種もしくはこれより多くのインヒビターは、BX795である、請求項19に記載の方法。
  21. 前記1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターは、レンチウイルスベクターである、請求項14〜20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記レンチウイルスベクターは、配列番号8〜19のいずれか1つと少なくとも90% 配列同一性を有する核酸配列を含むかまたはからなる、請求項21に記載の方法。
  23. 前記レンチウイルスベクターは、PGK、EFS、またはSV40プロモーターに作動可能に連結された目的の核酸を含む、請求項21または請求項22に記載の方法。
  24. 前記照射されたフィーダー細胞 対 前記形質導入されたNK細胞の比は、10:1である、請求項14〜23のいずれか1項に記載の方法。
  25. 前記照射されたフィーダー細胞は、エプスタイン・バーウイルスで形質転換されたリンパ芽球系細胞株またはK562細胞を含む、請求項14〜24のいずれか1項に記載の方法。
  26. 前記異種核酸は、
    高親和性CD16(CD16−V158)、CXCR4、CCR7、CXCR3、CD34、ダブルネガティブTGFβタイプIIレセプター、VLA−4、LFA−1、CD19、もしくはCD4;
    腫瘍細胞上で発現される抗原に特異的に結合するキメラ抗原レセプター(CAR)であって、ここで前記異種核酸は、CD19、CD20、CD33、CD138、CS1、GD2、HER2、erbB2−、CEA、EpCAM、NKG2D−L、もしくはTRAIL−R1に特異的に結合するCARをコードするCAR;
    細胞内ドメインを欠く短縮型CD34タンパク質をコードする核酸分子;および/または
    低分子ヘアピン型RNA(shRNA)、低分子干渉RNA(siRNA)、もしくはアンチセンス核酸、
    をコードする、請求項14〜25のいずれか1項に記載の方法。
  27. 前記NK細胞の集団は、IL−2の存在下かつ照射されたフィーダー細胞の存在下で培養されて、活性化NK細胞の集団を生成し、前記フィーダー細胞は、CD19免疫除去および/またはCD56免疫選択を使用して、前記活性化NK細胞から実質的に分離される、請求項15bに記載の方法。
  28. 前記形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を含む組成物は、薬学的に受容可能なキャリアをさらに含む、請求項14〜27のいずれか1項に記載の方法。
  29. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法によって生成される、1種またはこれより多くの異種核酸を含むナチュラルキラー細胞。
  30. 1種またはこれより多くの異種核酸を含むナチュラルキラー細胞および薬学的に受容可能なキャリアを含む組成物であって、ここで前記ナチュラルキラー細胞は、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法によって生成される、組成物。
  31. 1種またはこれより多くの異種核酸を含むナチュラルキラー(NK)細胞を生成する方法であって、前記方法は、
    活性化NK細胞の集団を生成するために、単離されたNK細胞の集団を、インターロイキン−2(IL−2)および照射されたフィーダー細胞の存在下で少なくとも2日間培養する工程;
    形質導入されたNK細胞の集団を生成するために、BX795の存在下で前記活性化NK細胞の集団を、1種またはこれより多くの異種核酸を含むウイルスベクターで形質導入する工程;ならびに
    前記1種またはこれより多くの異種核酸を含む形質導入されたNK細胞の拡大増殖された集団を生成するために、前記形質導入されたNK細胞の集団を、IL−2および照射されたフィーダー細胞の存在下で培養する工程、
    を包含する、方法。
  32. 前記単離されたNK細胞の集団は、IL−2の存在下でかつ他のサイトカインは添加されずに培養される、請求項31に記載の方法。
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