JP2021511041A - キメラ抗原受容体を発現する制御性t細胞 - Google Patents

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Abstract

本発明は、a)少なくとも1つの抗原結合ドメイン、b)膜貫通ドメイン、ならびにc)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメインを含み、前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合する、キメラ抗原受容体(CAR)を発現する制御性T(Treg)細胞を提供する。前記Treg細胞を含む組成物、ならびに前記CARを発現する活性化Tregの濃縮および分析の方法もまた開示されている。

Description

本発明は、免疫細胞に発現した、特に、制御性T細胞に発現させるキメラ抗原受容体の分野に関する。
通常のT細胞(Tcon)は、病原体または腫瘍の認識および破壊を向上させるように操作することができる。制御性T細胞(Treg)は、免疫抑制機能を有するT細胞のサブセットを含む。Tregは、自己免疫、移植片拒絶、アレルギー、および慢性炎症性疾患を予防または処置するように操作することができる。
キメラ抗原受容体(CAR)は、抗原特異的制御性T細胞(Treg)の作製のための有望な選択肢として登場している。TCR以外に、CARは、MHCに依存せずに表面抗原に結合することができる抗体型特異性を含有する人工受容体である。CAR−T細胞による特定の抗原の特異的認識は、膜貫通領域を介して細胞内TCR由来シグナル伝達ドメインと連結する細胞外スペーサードメインを有する、抗体由来一本鎖可変断片(scFv)によって媒介される(Grossら、1989;Kuwanaら、1987)。マウスモデルにおいて、ミエリン塩基性タンパク質に対して反応性の、リダイレクトされたCAR−Tregは、EAEを寛解させることができ(MekalaおよびGeiger 2005)、また2,4,6−トリニトロフェノール(TNP)または癌胎児抗原(CEA)に特異的なCAR−Tregは、結腸にリダイレクトすることに成功し、結腸において、結腸炎、および関連した結腸直腸癌の発症を抑制することに非常に強力であった(Blatら 2014;Elinavら 2009;Elinavら 2008)。最近になって、ヒトCAR−Tregは、移植においてミスマッチになりやすい抗原としてのHLA−A2へリダイレクトされ、異種間GvHDを抑制することが示されている(MacDonaldら 2016;Noyanら 2017;Boardmanら 2017)。さらに、CAR−Tregがアレルギー性気管支炎を寛解させる可能性(Skuljecら 2017)、およびマウスにおいて第VIII因子に対する中和免疫応答を防止する可能性(Yoonら 2017)を有することが実証されている。McGovernら(2017、Frontiers in Immunology、8巻、論文1517 1〜6ページ)は、CARを発現するTregについての当技術分野の現在の状況を概説する。
本発明者らの知る限りでは、これまでTregに用いられているCAR構築物は、CD28共刺激ドメインを有する。
抗原特異的Tregのインビトロ作製に必須であるものとしての疾患関連標的抗原の同定が、依然として主要な課題のままである。さらに、CAR−Treg効力の分析のための機能アッセイは、Tregを特異的に識別し、かつそれらの特異的な活性化要件を試験することを可能にするマーカーの欠如により制限されている。これは、最適なTreg CAR構築物の作製および最適化Treg移植片の作製のために、すなわち、CAR関連Treg機能活性を最大にし、エフェクターT細胞の混入を最小にするために、重要である。したがって、Tconとは有意に異なり得るCAR−Tregの活性化および増殖のための要件は不十分にしか理解されないままである。
自己免疫、移植片拒絶、アレルギー、または慢性炎症性疾患などの様々な免疫関連障害から保護し、またはそれらを処置する対象の処置に用いられ得るCARを発現する制御性T細胞の必要性が当技術分野において存在する。
前記免疫関連障害から保護し、または処置する、対象の処置に用いられ得るCARを発現する、高度に精製され、かつ機能可能に最適化された制御性T細胞の作製の必要性もまた当技術分野において存在する。
治療的適用のためにTreg細胞の純粋な集団を有すること、およびTconの必要条件とは異なり得るTreg機能へのCAR構築物の効果を評価し得ることが極めて重要である。しかしながら、インビトロTreg集団は、一般的に、Tcon細胞が混入しており、両方の集団は、容易には互いから分離されない。活性化制御性T細胞および活性化通常T細胞を含む試料から真の活性化Tregを同定し、かつ単離することは、インビトロでのTregについての特定のCAR構築物の効果、およびその後のインビボでのそれらの機能性の分析のための要件である。したがって、Treg機能活性の最適なCAR媒介性活性化のための条件を規定し、最適なCAR Tregを作製する課題は、今のところ、解決されていない。
そのような同定および分離は、EP2306191B1に開示されているような方法により実施することができる。
この特許において、本発明者らは、通常のT細胞(Tcon)を活性化することが公知である、様々なシグナル伝達ドメインを比較することにより、驚くべきことに、CD137(4−1BB)共刺激ドメインの使用が、ヒト制御性T細胞を刺激し、かつ増殖させるのに選択的優位性を有することを示している。これは、養子Treg療法のためにTreg機能を最適化するために重要である。
図4は、CARがCD137(4−1BB)共刺激シグナル伝達ドメインを含有する場合(本明細書では「CD137 CAR」とも呼ばれる)、インビトロでのTregが、驚くべきことに、CD28共刺激シグナル伝達ドメインを有するCAR(本明細書では「CD28 CAR」とも呼ばれる)と比較して、(CD137のCAR−リガンド(抗原)誘導性発現および増殖により示されているように)CARを介してより良く活性化され、一方、その逆のことが、Tconにおいて言えることを示している。このように、CD137 CARの使用は、Tregの最適な刺激を可能にし、高度に精製されたCAR−リガンド(抗原)反応性Tregを作製するためのCAR−リガンド(抗原)刺激後の活性化Tregのインビトロ選択に利用することができる。インビボでのCD137 CARが、CD28 CARを有するTregより、CAR−リガンド(抗原)によってより良く活性化および増殖されることも期待され、その理由は、インビボでのTreg機能が、CAR構築物によって模倣される、機能的抗原−受容体の活性化に厳格に依存するからである。本明細書で開示されているようなCAR(CD137共刺激ドメインを有するCAR)を有するTregの形質導入またはトランスフェクションは、前記操作型Treg細胞のそのCARを介しての効率的なインビトロ活性化を可能にし、そのCARを発現する活性化Tregのその後のソーティングのための手段を提供する。これは、それを必要としている対象における治療的使用に有益な、純粋かつ機能的なTreg CAR集団を作製することを可能にし、その理由は、それが、インビボで、より少ない混入によるより良い安全性、ならびにより良いCAR−リガンド(抗原)誘導性活性化および増殖による治療的活性の向上を提供するだろうからである。さらに、本発明の特定の実施形態において、CD137 CARは、CD28 CAR、またはそのような外的刺激に反応しない他のシグナル伝達ドメインを有するCARと比較して、対象に外的刺激として適用されるデキストランなどの可溶性抗原に応答してTregのインビボ活性化の向上を提供し、加えて、移入されたTregのインビボ活性を増強する、その理由は、Tregの増殖およびTreg活性の増加をもたらすからであり、それがまた、内因性TCRまたはTregに対する反応性の向上を生じるだろう。このように、CAR活性化は、特異的なTreg抗原標的を知る必要性なしに、Tregの内因性Treg抗原に対する天然の制御性または抑制性活性をブーストするために利用することができる。
本明細書に開示されているようなTregは、自己免疫、移植片拒絶、アレルギー、または慢性炎症性疾患などの免疫媒介性疾患を患っている対象の予防または処置によく適している。
本発明の一実施形態において、Tregに発現したCD137 CARは、外因性可溶性抗原デキストランに特異的である。処置される必要のある対象への、デキストランに特異的な前記CARとのデキストランの投与は、自己免疫、移植片拒絶、アレルギー、または慢性炎症性疾患に対する予防または処置のための、前記CARを発現するTreg細胞の調節的かつ持続的な免疫応答を可能にし得る。
異なる細胞内シグナル伝達ドメインを有するデキストラン特異的CAR−Tregの作製。(A)異なるシグナル伝達ドメインを有するCAR構築物の概略図。(B)レンチウイルス形質導入後のCD25濃縮化TregにおけるLNGFR発現が示されている(3〜6つの異なる実験からn=10〜19)。(C)可溶性FITCデキストランの結合が示されている(2〜7つの独立した実験からn=7〜21)。 異なる細胞内シグナル伝達ドメインを有するデキストラン特異的CAR−Tregの活性化。(A)CD137発現を、ビーズ結合型デキストランでの6時間の再刺激後、分析し、刺激されていない試料のCD137発現を引き算した(n=7〜26、2〜8つの異なる実験を実施した)。(B)LNGFRおよびLNGFR TregにおけるZAP70のリン酸化を、可溶性デキストランとの5分間のインキュベーション後、分析した(n=7、2つの独立した実験を実施した)。 異なる細胞内シグナル伝達ドメインを有するデキストラン特異的CAR−Tregの増殖。Tregを、(A,C)抗CD3/CD28または(B,D)ビーズ結合型デキストランの存在下で増殖させた。(A,B)17日目におけるLNGFR細胞の濃縮を、0日目におけるLNGFR/LNGFR Tregの比率×17日目におけるLNGFR/LNGFR Tregの比率として計算した(4〜6つの独立した実験からn=13〜18)。(C,D)異なるシグナル伝達ドメインを有するTregをプールし、その異なるシグナル伝達ドメインの相対的発現を、qPCRによって定量化した(n=7、3つの独立した実験を実施した)。 TregおよびTconにおける異なる細胞内シグナル伝達ドメインの比較。(A)CAR−TregおよびCAR−Tconのデキストラン結合が示されている。(B)ビーズ結合型デキストランでの6時間の刺激後のCAR−Treg(CD137発現)およびCAR−Tcon(CD154発現)の活性化の分析;LNGFR Tregにおける発現を、バックグラウンドとして各試料について引き算し、CD137およびCD154発現を、各培養におけるデキストラン細胞のパーセンテージに対して標準化した。 活性化誘導性CD137発現によるCAR−Tregの単離。刺激されていないLNGFR Tregまたはビーズ結合型デキストランでの6時間の刺激後のCD137 LNGFR Tregをソートし、抗CD3/28と共に(ソートされたLNGFR)、またはさらなる刺激無しで(ソートされたCD137)、14日間、増殖させ、その後、ビーズ結合型デキストランでの再刺激後、(A)LNGFR、(B)デキストラン、および(C)CD137発現の染色を行った(n=12、ソートされたLNGFRについての4つの独立した実験;n=15、ソートされたCD137についての5つの異なる実験)。
第1の態様において、本発明は、キメラ抗原受容体(CAR)を発現する制御性T(Treg)細胞であって、
a)少なくとも1つの抗原結合ドメイン、
b)膜貫通ドメイン、
c)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
を含み、前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合する、Treg細胞を提供する。
前記少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインがCD3ζであり得る、前記CAR。
前記抗原結合ドメインが、標的細胞の細胞表面に発現している抗原と直接的に結合し得る、前記CAR。前記標的細胞は、疾患関連の自家または同種抗原を発現する疾患状態での細胞であり得る。疾患は、自己免疫疾患、慢性炎症性疾患、アレルギー、移植片拒絶、GvHD、または対象のウイルス、細菌、寄生生物による感染であり得る。
あるいは、前記CARの前記抗原結合ドメインは、標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグに結合し得る。その結果、CARの前記抗原結合ドメインは、標的細胞の表面に発現している抗原と間接的に結合する。そのようなアダプターCARアプローチは、例えば、US9,233,125B2に開示されている。タグは、ビオチンまたはFITCなどのハプテンであり得る。細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドは、抗体またはその抗原結合断片であり得る。
あるいは、および好ましくは、前記CARの抗原結合ドメインは、可溶性抗原に特異的であり得、それにより、前記可溶性抗原の前記CARの前記抗原結合ドメインとの結合によって、好ましくは前記Treg細胞が別の細胞と結合することなく、前記Treg細胞の活性化を可能にする。
前記可溶性抗原は、前記CARを発現する前記Treg細胞が適用される対象、好ましくはヒトの、血液または組織中に天然では存在しない外因性抗原であり得る。より好ましくは、前記CARを発現する前記Treg細胞が適用される対象の血液または組織中に天然では存在しない前記外因性抗原は、前記CARの抗原結合ドメインより、対象内の別の標的と優先的に結合するものではない。
前記外因性可溶性抗原は、対象に適用されたとき、前記対象に害を誘起しない非病因性抗原であり得る。
前記(外因性)可溶性抗原はデキストランであり得る。
前記CARの前記抗原結合ドメインは、配列番号1および配列番号2の配列を含み得る。配列番号1は、免疫グロブリンの重鎖の可変ドメイン(VH)を表し、配列番号2は、免疫グロブリンの軽鎖の可変領域(VL)を表す。
あるいは、抗原(一価または多価)は、特異的な付着分子の使用により、細胞の表面などの生物学的表面に、または組織マトリックス化合物に付着し得る。このように、抗原は、インビボで、特定の表面、細胞型、または器官に方向付けることができ、その表面への付着がまた、CARの架橋を向上させる。これは、局在化し、かつ向上したTreg活性化をもたらす。
ある態様において、本発明は、以下を含む組成物:
i)キメラ抗原受容体(CAR)を発現する制御性T(Treg)細胞であって、
a)少なくとも1つの抗原結合ドメイン、
b)膜貫通ドメイン、
c)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
を含み、前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグまたは可溶性抗原に特異的に結合する、Treg細胞、
ii)前記タグ付きポリペプチド
を提供する。
さらなる態様において、本発明は、自己免疫疾患、アレルギー、移植片拒絶、移植片対宿主病、炎症性腸疾患などの慢性炎症性疾患、または対象のウイルス、細菌、寄生生物による慢性感染の処置または予防に用いられる、本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞を提供する。
別の態様において、本発明は、本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の集団を含む組成物を提供する。
本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の集団の前記組成物は、少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%、または99%のTreg細胞を含み得る。前記Treg細胞は、CD25 CD127 FoxP3 表現型ならびに/または>80%脱メチル化TSDR(Treg Specific Demethylated Region(Treg特異的脱メチル化領域))ならびに/または、例えば、抗CD3/抗CD28分子もしくはPMA/イオノマイシンなどの薬理学的T細胞アクチベーターを用いての、5〜7時間のポリクローナル刺激後のCD137の発現およびCD154発現の欠如により特徴付けられ得る。
本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の前記集団が、本明細書に開示されているようなCARを発現する活性化Treg細胞の濃縮のための方法により獲得可能な活性化Tregの集団であり得る、前記組成物。
前記組成物は、任意で薬学的に許容される担体を含む医薬組成物であり得る。
さらなる態様において、本発明は、医薬組成物の組合せであって:
a)薬学的に許容される担体と共に本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の集団、および
b)本明細書に開示されているような可溶性抗原
を含む医薬組成物の組合せを提供する。
本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の前記集団は、少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%、または99%のTreg細胞を含み得る。前記Treg細胞は、CD25 CD127 FoxP3表現型ならびに/または>80%脱メチル化TSDRならびに/または、例えば、抗CD3/抗CD28分子もしくはPMA/イオノマイシンなどの薬理学的T細胞アクチベーターを用いての、5〜7時間のポリクローナル刺激後のCD137の発現およびCD154発現の欠如により特徴付けられ得る。
自己免疫疾患、アレルギー、移植片拒絶、移植片対宿主病、炎症性腸疾患などの慢性炎症性疾患、または対象のウイルス、細菌、寄生生物による慢性感染の処置または予防のための前記医薬組成物の組合せ。
前記可溶性抗原はデキストランであり得る。
本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の前記集団が、本明細書に開示されているようなCARを発現する活性化Treg細胞の濃縮のための方法により獲得可能な活性化Tregの集団であり得る、前記医薬組成物の組合せ。
別の態様において、本発明は、CARを発現する活性化Treg細胞の濃縮のための方法であって、前記CARが
i)少なくとも1つの抗原結合ドメイン
ii)膜貫通ドメイン
iii)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
を含み、前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合し、
前記方法が、
a)制御性T細胞を含む試料を供給する工程
b)前記試料の前記制御性T細胞を、前記CARを発現するように遺伝子改変する工程
c)前記CARの抗原結合ドメインにより結合される抗原と6〜16時間、接触させることにより、前記遺伝子改変型制御性T細胞を活性化する工程
d)
α)工程c)の細胞を
I)CD154に結合する分子と接触させて、CD154 T細胞を枯渇させる工程;または
II)制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子と接触させて、前記結合分子と結合する細胞をポジティブ選択する工程、および
β)I)工程α)I)の細胞を、制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子と接触させて、前記結合分子と結合する細胞をポジティブ選択する工程であって、それにより、前記CARを発現する活性化制御性T細胞の集団を獲得する工程;または
II)工程α)II)の細胞を、CD154に結合する分子と接触させて、CD154 T細胞を枯渇させる工程であって、それにより、前記CARを発現する活性化制御性T細胞の集団を獲得する工程
により工程c)の活性化Treg細胞を単離する工程
を含む、方法を提供する。
任意で、前記方法は、工程b)の後でかつ工程c)の前に遺伝子改変型制御性T細胞を増殖させる工程を含んでもよい。
方法の前記CARおよび前記抗原は、すでに上記で記載され、および本明細書に開示されているようなCARおよび抗原の特徴および特性を有し得る。本明細書に開示されているようなCARおよび抗原についての上記で開示された全ての変形および実施形態もまた前記方法に適用され得る。
制御性T細胞のマーカーが、マーカーCD25およびGITRの群から選択され、活性化制御性T細胞のマーカーが、マーカーCD137、潜在型TGF−β(LAP)、GARP(LRRC32)、およびCD121a/bの群から選択される、前記方法。
CD154、または制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子が、抗体またはその抗原結合断片であり得る、前記方法。
前記遺伝子改変型制御性T細胞(工程c)が、抗CD3/CD28および/または本明細書に開示されているようなCARの抗原結合ドメインと結合する抗原およびIL−2などの適切な成長因子の添加の存在下で増殖する、前記方法。
単離(分離)がフローサイトメトリーまたは磁気細胞ソーティングを用いて実施される、前記方法。
CD154に結合する分子、および/または制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子が、蛍光色素、ハプテン、および/または磁気粒子と連結している、前記方法。
供給される試料(工程a)が、全血、PBMC、臍帯血、リンパ節組織、骨髄、または白血球アフェレーシスに由来する、前記方法。
前記CARを発現するように前記試料の前記制御性T細胞の遺伝子改変(工程b)が、当技術分野において周知の方法(例えば、ウイルスに基づいた系、物理的方法、生物学的方法、化学的方法)により実施され得る、前記方法。
前記Treg細胞の遺伝子改変は、形質導入、トランスフェクション、またはエレクトロポレーションにより実施され得る。好ましくは、形質導入は、レンチウイルス、γ−、α−レトロウイルス、もしくはアデノウイルスを用いて、または核酸(DNA、mRNA、miRNA、アンタゴミル、ODN)、タンパク質、部位特異的ヌクレアーゼ(ジンクフィンガーヌクレアーゼ、TALEN、CRISP/R)、自己複製RNAウイルス(例えば、ウマ脳症ウイルス)、もしくは組込み欠損レンチウイルスベクターによるエレクトロポレーションもしくはトランスフェクションを用いて、実施される。より好ましくは、前記Treg細胞の遺伝子改変は、レンチウイルスベクターを前記細胞に形質導入することにより実施され得る。
前記CARを発現する活性化Treg細胞の濃縮された集団が、少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%、または99%のTreg細胞を含む、前記方法。前記Treg細胞は、CD25 CD127 FoxP3表現型ならびに/または>80%脱メチル化TSDRならびに/または、例えば、CD3/CD28もしくはPMA/イオノマイシンなどの薬理学的T細胞アクチベーターを用いての、5〜7時間のポリクローナル刺激後のCD137の発現およびCD154発現の欠如により特徴付けられる。
閉鎖系で実施され得る、前記方法。
閉鎖系における自動化方法である、前記方法。
本発明はまた、CD137シグナル伝達ドメイン(CD137 CAR)を含むが、CARの少なくとも1つの他の成分の点で異なる少なくとも2つのCARを用いることにより、Tregの最良の活性化を可能にするCARを様々なCARから選択し、例えば、CAR発現TregをCARリガンド(抗原)と接触させる工程ならびにCD137表面発現またはTreg細胞の活性化後に発現することが公知の別のTreg活性化マーカーの誘導の程度を測定および比較する工程により、前記CARを発現するTregを活性化するそれらの能力を比較するための、Treg細胞に発現するCD137 CARの使用を提供する。
したがって、さらなる態様において、本発明は、Treg細胞の活性化効率を分析するための、制御性T(Treg)細胞に発現するCARの使用であって、前記CARが
a)少なくとも1つの抗原結合ドメイン、
b)膜貫通ドメイン、
c)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
を含み、前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合する、使用を提供する。
さらなる態様において、本発明は、少なくとも2つのTreg細胞の活性化効率を分析する(比較する)ための方法であって、少なくとも第1のTreg細胞が、
a)少なくとも1つの抗原結合ドメイン、
b)膜貫通ドメイン、
c)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
を含む第1のキメラ抗原受容体(CAR)を発現し、
少なくとも第2のTreg細胞が、第1のCARの少なくとも1つのドメインの点で前記第1のCARと異なるが、CD137の共刺激シグナル伝達ドメインを発現する第2のCARを発現し、ならびに
前記少なくとも第1のCARの前記抗原結合ドメインおよび前記少なくとも第2のCARの前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合し、
前記方法が、
a)制御性T細胞を含む試料を供給する工程
b)前記少なくとも第1のCARを発現するように前記少なくとも第1のTreg細胞を遺伝子改変し、および前記少なくとも第2のCARを発現するように前記少なくとも第2のTreg細胞を遺伝子改変する工程
c)前記少なくとも第1のCARおよび前記少なくとも第2のCARの抗原結合ドメインにより結合される抗原と6〜16時間、接触させることにより、前記遺伝子改変された少なくとも第1のTreg細胞および少なくとも第2のTreg細胞を活性化する工程
d)前記少なくとも第1のTreg細胞および前記少なくとも第2のTreg細胞のTreg活性化マーカーの発現レベルを測定する工程であって、異なる発現レベルが、Treg細胞における前記少なくとも第1のCARおよび前記少なくとも第2のCARの異なる活性化効率を示す、工程
を含む、方法を提供する。
CARをそれらのリガンド(抗原)と接触させることにより誘導される活性化の強度を比較することが、最強の活性化能力を有するCARを選択することによる、Tregに用いられるCARの最適化を可能にする。
Treg細胞における少なくとも2つのCARの活性化効率を比較することの関連において本明細書に用いられる場合、用語「CARのドメイン」とは、機能性CARに用いられ得る任意のドメインを指し、そのようなドメインは、例えば、CARの細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、および細胞内ドメインであり得る。細胞外ドメインは、少なくとも1つの抗原結合ドメイン、(G/S)などのリンカー、および/またはCD8ヒンジなどのスペーサー/ヒンジであり得る。細胞内ドメインは、少なくとも1つの刺激シグナル伝達ドメインおよび/または少なくとも1つの共刺激シグナル伝達ドメインであり得る。互いに比較される少なくとも2つのCARの間に存在し得る違いは、CARにおいて機能的に、すなわち、影響安定性、発現レベル、抗原結合性、またはリガンド(抗原)誘導性CAR媒介性シグナル伝達カスケードに関係し得るドメインの改変を含み得、それは、最終的には、CAR媒介性Treg活性化に影響する。用語「改変」は、例えば、そのようなドメインの完全なもしくは部分的置換または欠失、CAR内のドメインの位置調整、または単に、ドメインのアミノ酸配列の改変、すなわち、そのようなドメインの少なくとも1個のアミノ酸の交換、挿入、除去などを含む。
用語「Treg活性化」または「Treg細胞における活性化効率」は、抗原受容体トリガーにより誘導されるTreg遺伝子発現パターンの変化または機能的変化を意味する。Treg活性化は、Tregが、それらの生理的機能、例えば、アレルギー、自己免疫、移植片対宿主病および移植片拒絶、IBDおよび他の慢性炎症性疾患などの不適切または病的免疫反応の抑制を発揮するのを可能にするためにインビボで必要とされる。活性化マーカーの発現などのTreg活性化を測定するための、当分野において公知の様々なパラメータおよび方法がある。前記Treg活性化マーカーは、マーカーCD137、潜在型TGF−β(LAP)、GARP(LRRC32)、CD121a/b、またはIL−10の群から選択され得る。または、活性化Tregとの共培養によるレスポンダーT細胞増殖の抑制などの機能アッセイ。Treg活性化の1つの特定のパラメータは、4〜7時間の刺激後の、CD137の誘導だけでなく、同時にCD154の欠如もあり、それは、非常に特異的なTreg活性化サインである。これは、蛍光抗体染色およびフローサイトメトリーなどの当分野における専門家に公知の標準テクノロジーにより測定することができる。Treg活性化の定量的差は、単一細胞上に発現したCD137の量か、またはそのマーカーを発現するように誘導される細胞の数もしくは割合のいずれかであり得る。
方法の前記第1のCARおよび前記抗原は、すでに上記で記載され、および本明細書に開示されているようなCARおよび抗原の特徴および特性を有し得る。本明細書に開示されているようなCARおよび抗原についての上記で開示された全てのバリアントおよび実施形態もまた、前記方法に適用され得る。
前記第2のCARは、例えば、前記第1のCARと比較して、前記第2のCARのTreg細胞活性化特性の変化を生じる、抗原結合特性および/またはシグナル伝達能力に、影響し得る、前記第1のCARと比較して少なくとも1つの改変を有する、第1のCARのバリアントであり得る。
前記第1のCARと比較しての前記第2のCARの改変は、例えば、異なるスペーサー、同じ抗原に特異的な異なる抗原結合ドメイン、異なる膜貫通ドメイン、および/または異なるシグナル伝達ドメインであり得る。
供給される試料(工程a)が、全血、PBMC、臍帯血、リンパ節組織、骨髄、または白血球アフェレーシスに由来し得る、前記方法。
前記CARを発現するように前記試料の前記制御性T細胞の遺伝子改変(工程b)が、当技術分野において周知の方法(例えば、ウイルスに基づいた系、物理的方法、生物学的方法、化学的方法)により実施され得る、前記方法。
前記Treg細胞の遺伝子改変は、形質導入、トランスフェクション、またはエレクトロポレーションにより実施され得る。好ましくは、形質導入は、レンチウイルス、γ−、α−レトロウイルス、もしくはアデノウイルスを用いて、または核酸(DNA、mRNA、miRNA、アンタゴミル、ODN)、タンパク質、部位特異的ヌクレアーゼ(ジンクフィンガーヌクレアーゼ、TALEN、CRISP/R)、自己複製RNAウイルス(例えば、ウマ脳症ウイルス)、もしくは組込み欠損レンチウイルスベクターによるエレクトロポレーションもしくはトランスフェクションを用いて、実施される。より好ましくは、前記Treg細胞の遺伝子改変は、レンチウイルスベクターを前記細胞に形質導入することにより実施され得る。
本発明はまた、Treg活性化を誘導するための様々な抗原製剤を、前記抗原をCD137 CARと接触させることにより試験するための方法を提供する。例えば、抗原試料を、抗原結合ドメインを有するCARを発現するTregと接触させ、かつ前記様々な抗原試料により誘導されたTreg活性化を比較することによる、第1の抗原試料と異なる少なくとも第2の抗原試料と共に、第1の抗原試料のCD137 CAR発現Tregを活性化する能力。
したがって、さらなる態様において、本発明は、第1の抗原試料の、Treg細胞に発現したCARを活性化する活性化効率を、前記第1の抗原試料と異なる第2の抗原試料と共に、分析する(比較する)ための方法であって、前記CARが
a)少なくとも1つの抗原結合ドメイン、
b)膜貫通ドメイン、
c)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
を含み、前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している前記第1の抗原試料の抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合し、
前記方法が、
a)制御性T細胞を含む試料を供給する工程
b)前記Treg細胞を、前記CARを発現するように遺伝子改変する工程
c)前記CARの抗原結合ドメインを前記第1の抗原試料と6〜16時間、接触させることにより前記遺伝子改変型Treg細胞を活性化し、および前記CARの抗原結合ドメインを前記第2の抗原試料と6〜16時間、接触させることにより前記遺伝子改変型Treg細胞を活性化する工程
d)前記第1の抗原試料と接触した前記Treg細胞、および第2の抗原試料と接触した前記Treg細胞のTreg活性化を測定する工程であって、異なる活性化レベルが、前記第1の抗原試料と前記第2の抗原試料の、Treg細胞に発現した前記CARの機能活性を活性化させる異なる効率を示す、方法を提供する。
前記第1の抗原試料および前記第2の抗原試料は、抗原の製剤、例えば、可溶型、単量体対多量体化抗原、様々な担体に、例えば、培養ディッシュ、可変サイズの、例えば、50nm〜50μm(ただし、それに制限されない)のマイクロビーズ、もしくは生体適合性高分子マトリックス、例えば、デキストランもしくは他の多糖に、付着した抗原、またはCARの同じ抗原結合ドメインにより、ただし、例えば、異なる親和性、もしくはCARにおいて誘導される異なる立体構造変化を以て、結合され得る異なる抗原などの点で異なり得る。
本明細書に開示されているようなCARをコードするDNAまたはRNA構築物(核酸分子)は、当技術分野において周知の方法(例えば、レトロウイルスおよびレンチウイルスを含むウイルスに基づいた系、エレクトロポレーションを含む物理的方法、生物学的方法、化学的方法)により宿主細胞へトランスフェクションまたは形質導入され得る。組み込む、好ましくは、安定的に組み込むために用いられる方法、結果としての、宿主細胞における本明細書に開示されているようなCARをコードするDNAに関わらず、宿主細胞は、本明細書に開示されているようなCARを発現する。
あるいは、核酸配列は、合成的に作製され得る。
本明細書に開示されているような抗原結合受容体を発現する操作型細胞は、当技術分野において周知の方法、例えば、FACS(登録商標)などの蛍光に基づいた分離テクノロジー、またはMACS(登録商標)(Miltenyi Biotec GmbH)などの磁気細胞分離方法により、非トランスフェクション/形質導入化細胞から、そのような操作型細胞を作製するためのトランスフェクション/形質導入プロセス後、単離(濃縮または分離)され得る。
一般的に、本明細書に開示されているような抗原結合受容体を発現する操作型細胞を作製するための、免疫細胞などの細胞、好ましくはT細胞は対象から取得され得る。免疫細胞、好ましくはT細胞などの細胞は、全血、末梢血単核球(PBMC)、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺組織、またはT細胞を含有する他の組織などの様々な供給源から取得することができる。これらの細胞の濃縮について、当技術分野において周知の方法、例えば、Ficoll(商標)またはPERCOLL(商標)勾配による遠心分離、または蛍光ソーティング(例えば、FACSsort)もしくは磁気ソーティング(例えば、MACS(登録商標))などのポジティブ/ネガティブ選択技術を用いることができる。
例示的には、対象の血液または組織試料のTregを、例えば、CD25に特異的な抗体に連結した磁気ビーズで、磁気的に標識し、洗浄し、磁気的に濃縮および収集する。その後、これらのTregは、本明細書に開示されているような抗原結合受容体をそれらの細胞表面上に発現するように操作され得る。
本発明の一実施形態において、本明細書に開示されているような抗原結合受容体を発現する、単離/濃縮された操作型細胞、例えば、免疫細胞、好ましくはTreg細胞は遺伝子改変の前または後に活性化され、当技術分野において周知の方法、例えば、IL−2などの適切な成長因子の存在下でのCD3およびCD28結合抗体とコンジュゲートされたミクロンサイズの粒子からなるTreg増殖キット(Miltenyi Biotec)でのTregのポリクローナル刺激を用いて、操作型細胞の数を増加させるように増殖され得る。好ましくは、前記操作型の、免疫細胞、例えば、T細胞などの細胞の数は、治療的有効量へ増加され得る。
本明細書に開示されているようなCARを発現する遺伝子改変型Treg細胞は、閉鎖系での自動化プロセスで作製され得る。本発明の一実施形態において、本明細書に開示されているようなCARを発現する遺伝子改変型Tregの作製のためのプロセスは、例えば、以下の工程:
a)制御性T細胞を含む試料を供給する工程
b)前記試料の前記制御性T細胞を、前記CARを発現するように遺伝子改変する工程
c)任意で、前記遺伝子改変型制御性T細胞を増殖させる工程
d)CARリガンドと6〜16時間、接触させることにより、前記増殖した遺伝子改変型制御性T細胞を活性化する工程
e)
α)工程d)の細胞を
I)CD154に結合する分子と接触させて、CD154 T細胞を枯渇させる工程;または
II)CD137などの制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子と接触させて、前記結合分子と結合する細胞をポジティブ選択する工程、ならびに
β)I)工程α)I)の細胞を、CD137などの制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子と接触させて、前記結合分子と結合する細胞をポジティブ選択する工程であって、それにより、前記CARを発現する活性化制御性T細胞の集団を獲得する、工程;または
II)工程α)II)の細胞を、CD154に結合する分子と接触させて、CD154 T細胞を枯渇させる工程であって、それにより、前記CARを発現する活性化制御性T細胞の集団を獲得する工程
により、工程d)の活性化Treg細胞を単離する工程
を含み得る。
全部のまたは一部のこれらの工程は、閉鎖系、好ましくは閉鎖された無菌系において、自動的に実施され得る。
前記プロセスは、遺伝子改変型Treg細胞を調製するために特に適しており、濃縮されたTreg細胞が、ウイルスおよび/または非ウイルスベクターを用いることにより遺伝子改変される。
これらの工程のいずれも、増やされても省略されてもよいし、または異なる順序で実施してもよい。
細胞改変のための閉鎖系として、完全自動化細胞処理装置CliniMACS Prodigy(登録商標)および関連したチューブセット(Miltenyi Biotec GmbH、Germany)が用いられ得る(WO2009/072003)。この閉鎖系は、ほとんどいかなる種類の細胞産物のGMPグレードの処理の必要条件をも満たし、クリーンルームの要求を減らし、技術移転を向上させ、かつ細胞製造プロセスの調和を可能にし得る。
本発明の一実施形態において、本明細書に開示されているようなCARを発現する操作型Tregは、自己免疫、移植片拒絶、アレルギー、または慢性炎症性疾患などの障害を患っている対象における処置に用いられ得る。
Tregは、対象、好ましくは、ヒトから単離され得、または樹立免疫細胞系が用いられ得る。対象は、前記障害を患っている場合もあるし、健康な対象である場合もある。これらのTreg細胞は、本明細書に開示されているようなCARを発現するようにインビトロで遺伝子改変される。これらの操作型Treg細胞は、本明細書に開示されているようなCARを発現する細胞の治療的に有効な集団へインビトロで活性化および増殖され得、それらはさらに、その改変前または後に、本明細書に開示されているような方法により、より高い純度に濃縮され得る。細胞治療において、これらの操作型Treg細胞は、医薬組成物(または本明細書に開示されているようなCARを発現する治療的に有効な細胞集団の製剤)として、第2の医薬組成物、前記Treg細胞の外部刺激の機能を有する可溶性抗原に加えて、それを必要としているレシピエントへ注入され得る。レシピエントにおける注入されたTreg細胞は、その対象の炎症性免疫反応を抑制し、または処置中の前記障害の影響および/もしくは症状を少なくとも低下させることができ得る。レシピエントは、その細胞が取得された同じ対象であってもよいし(自家細胞治療)、またはその細胞が、同じ種の別の対象由来であってもよい(同種細胞治療)。
本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の集団は、当業者に公知の技術を用いて、対象への投与のために製剤化され得る。
本明細書に開示されているようなCARを発現する治療的に有効なTreg細胞集団を含む製剤は、薬学的に許容される賦形剤(担体または希釈剤)を含み得る。製剤に含まれる賦形剤は、例えば、本明細書に開示されているようなCARの抗原結合ドメインの性質に依存して、異なる目的をもつ。一般的に用いられる賦形剤の例には、非限定的に、以下:食塩水、緩衝食塩水、デキストロース、注射用水、グリセロール、エタノール、およびそれらの組合せ、安定化剤、可溶化剤および界面活性剤、緩衝剤および保存剤、等張化剤、増量剤、ならびに潤滑剤が挙げられる。
本明細書に開示されているようなCARを発現する治療的に有効なTreg細胞集団の製剤は、本明細書に開示されているようなCARを発現する1つのTreg細胞集団、または本明細書に開示されているようなCARを発現する1つより多い細胞集団を含み得る。本明細書に開示されているようなCARを発現する異なるTreg細胞集団は、例えば、用いられるCARの抗原結合ドメインのアイデンティティおよび/または活性化ドメインのアイデンティティに基づいて、異なり得る。
本明細書に開示されているようなCARを発現する治療的に有効なTreg細胞集団を含む製剤は、当業者に公知の様式および技術を用いて、対象に投与され得る。例示的な様式には、静脈内注射が挙げられるが、それに限定されない。他の様式には、非限定的に、腫瘍内、皮内、皮下(s.c、s.q.、sub−Q、Hypo)、筋肉内(i.m.)、腹腔内(i.p.)、動脈内、髄内、心臓内、関節内(関節)、滑液嚢内(関節液区域)、頭蓋内、脊髄内、および髄腔内(髄液)が挙げられる。
対象に投与される、本明細書に開示されているようなCARを発現する治療的に有効なTreg細胞集団を含む製剤は、特定の適応症または障害の処置に有効である、開示されているようなCARを発現するいくらかのTreg細胞を含む。
一般的に、本明細書に開示されているようなCARを発現する約1×10個から約1×1010個の間のTreg細胞を含む製剤が投与され得る。たいていの場合、製剤は、本明細書に開示されているようなCARを発現する約1×10個から約1×10個の間のTreg細胞、本明細書に開示されているようなCARを発現する約5×10個から約5×10個までのTreg細胞、または本明細書に開示されているようなCARを発現する約1×10個から約1×10個までのTreg細胞を含み得る。しかしながら、対象に投与される、本明細書に開示されているようなCARを発現するTreg細胞の数は、障害の位置、供給源、アイデンティティ、程度、および重症度、処置されることになっている個体の年齢および状態などに依存して、幅広い範囲内で変わり得る。医師は、最終的に、用いられる適切な投薬量を決定し得る。
デキストランなどの可溶性抗原は、当業者に公知の技術を用いて、対象への投与のために製剤化され得る。デキストランなどの可溶性抗原の製剤は、薬学的に許容される賦形剤(担体または希釈剤)を含み得る。製剤に含まれる賦形剤は、例えば、可溶性抗原の性質および投与様式に依存して、異なる目的をもつ。一般的に用いられる賦形剤の例には、非限定的に、以下:食塩水、緩衝食塩水、デキストロース、注射用水、グリセロール、エタノール、およびそれらの組合せ、安定化剤、可溶化剤および界面活性剤、緩衝剤および保存剤、等張化剤、増量剤、ならびに潤滑剤が挙げられる。
可溶性抗原の製剤は、1つの型の可溶性抗原、または1つより多い型の可溶性抗原を含み得る。
デキストランなどの可溶性抗原は、当業者に公知の様式および技術を用いて、対象に投与され得る。例示的な様式には、静脈内、腹腔内、および腫瘍内注射が挙げられるが、それらに限定されない。他の様式には、非限定的に、皮内、皮下(s.c、s.q.、sub−Q、Hypo)、筋肉内(i.m.)、動脈内、髄内、心臓内、関節内(関節)、滑液嚢内(関節液区域)、頭蓋内、脊髄内、および髄腔内(髄液)が挙げられる。
デキストランなどの可溶性抗原を含む製剤は、特定の適応症または障害を処置するために有効な量で、対象に投与される。一般的に、デキストランなどの可溶性抗原の少なくとも約1μg/kg体重〜約100mg/kg体重を含む製剤が、処置を必要としている対象に投与され得る。たいていの場合、投薬量は、投与経路、症状などを考慮して、毎日または毎週または毎月の、デキストランなどの可溶性抗原の約100μg/kg体重から約10mg/kg体重までであり得る。しかしながら、対象に投与される製剤中のデキストランなどの可溶性抗原の量は、障害の位置、供給源、アイデンティティ、程度、および重症度、処置されることになっている個体の年齢および状態などに依存して、幅広い範囲内で変わり得る。医師は、最終的に、用いられる適切な投薬量を決定し得る。
本発明のある1つの態様、例えば、本発明の第1の態様に関しての、本明細書に定義された全ての定義、特性、および実施形態はまた、本明細書に開示されているような本発明の他の態様の関連において、変更すべき所は変更して、適用される。
定義
他に規定がない限り、本明細書に用いられる技術的および科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味をもつ。
一般的に、CARは、抗原結合ドメインを含む細胞外ドメイン(細胞外部分)、膜貫通ドメイン、および細胞質シグナル伝達ドメイン(細胞内シグナル伝達ドメイン)を含み得る。細胞外ドメインは、膜貫通ドメインにリンカーにより連結され得る。細胞外ドメインはまた、シグナルペプチドを含み得る。本発明のいくつかの実施形態において、CARの抗原結合ドメインは、ポリペプチドと連結するハプテン(「ハプテン化」または「タグ付き」ポリペプチド)に結合し、そのポリペプチドは、自己抗原などの疾患関連抗原、または無害な外因性物質、例えば、微生物叢、植物の花粉、真菌の胞子などの浮遊微小粒子に由来した抗原と結合し得る。そのようなCARはまた、例えば、US9233125B2に開示されているように、「抗タグ」CARと名付けられる場合がある。本発明の他の実施形態において、CARの細胞外部分は、TCBMの一部であるリンカー/標識エピトープ(LLE)と結合する抗原結合ドメインとして、リンカー/標識エピトープ(LLE)結合ドメインを含み得る。そのようなCARは、欧州特許出願第EP16196487.9号に開示されているように、抗LLE CARと名付けられる場合がある。どちらの型のCARも汎用性および/または適応性のあるCARである。ハプテンとLLEのどちらも、ポリペプチドと直接的または間接的に連結される「タグ」であり(タグ付きポリペプチド)、そのポリペプチドは、標的細胞の(細胞)表面に発現した自己抗原などの疾患関連抗原、または無害な外因性物質、例えば、微生物叢、植物の花粉、真菌の胞子などの浮遊微小粒子と結合し得る。本発明の他の実施形態において、CARの抗原結合ドメインは、本明細書に開示されているような可溶性抗原と結合する。
「シグナルペプチド」は、細胞内のタンパク質の、例えば、ある特定の細胞オルガネラ(例えば、小胞体)および/または細胞表面への、輸送および局在化を方向付けるペプチド配列を指す。
一般的に、「抗原結合ドメイン」は、抗原、例えば、可溶性抗原と特異的に結合するCARの領域を指す。本発明のCARは、1つまたは複数の抗原結合ドメインを含み得る。一般的に、CAR上のターゲティング領域は細胞外である。抗原結合ドメインは、抗体またはその抗原結合断片を含み得る。抗原結合ドメインは、例えば、完全長重鎖、Fab断片、一本鎖Fv(scFv)断片、二価一本鎖抗体、またはダイアボディを含み得る。アフィボディなどの所定の抗原と特異的に結合する任意の分子または天然に存在する受容体由来のリガンド結合ドメインが、抗原結合ドメインとして用いられ得る。しばしば、抗原結合ドメインはscFvである。通常、scFvにおいて、免疫グロブリン重鎖および軽鎖の可変領域が可動性リンカーによって融合されて、scFvを形成する。そのようなリンカーは、例えば、「(G/S)リンカー」であり得る。
場合によっては、抗原結合ドメインが、CARが用いられる種と同じ種に由来することが、有益である。例えば、それをヒトにおいて治療的に用いることが計画されている場合、CARの抗原結合ドメインが、ヒトもしくはヒト化抗体またはその抗原結合断片を含むことが有益であり得る。ヒトもしくはヒト化抗体またはその抗原結合断片は、当技術分野において周知の様々な方法によって作製され得る。
本明細書で用いられる場合、「スペーサー」または「ヒンジ」は、抗原結合ドメインと膜貫通ドメインの間にある親水性領域を指す。本発明のCARは、細胞外スペーサードメインを含み得るが、そのようなスペーサーを除外することも可能である。スペーサーには、例えば、抗体のFc断片もしくはその断片、抗体のヒンジ領域もしくはその断片、抗体のCH2もしくはCH3領域、アクセサリータンパク質、人工スペーサー配列、またはそれらの組合せが挙げられ得る。スペーサーの顕著な例はCD8αヒンジである。CARの膜貫通ドメインは、そのようなドメインのための任意の望ましい天然または合成供給源に由来し得る。その供給源が天然である場合、そのドメインは、任意の膜結合型または膜貫通型タンパク質に由来し得る。膜貫通ドメインは、例えばCD8αまたはCD28に由来し得る。重要なシグナル伝達モジュール(ドメイン)および抗原認識モジュール(ドメイン)は、2つの(またはさらにそれより多い)ポリペプチド上にあり、その結果、CARは、2つの(またはそれより多い)膜貫通ドメインを有し得る。その分離している重要なシグナル伝達モジュールと抗原認識モジュールは、CARの各ポリペプチドにおける小分子依存性ヘテロ二量体化ドメインによる、CAR細胞発現に対する小分子依存性の滴定可能(titratable)で可逆的な調節を可能にする(Wuら、2015、Science 350:293〜303)。
CARの細胞質シグナル伝達ドメイン(または細胞内シグナル伝達ドメイン)は、CARが発現している免疫細胞の正常なエフェクター機能の少なくとも1つの活性化に関与する。「エフェクター機能」は、細胞の特殊化された機能を意味し、例えば、Tregにおいて、エフェクター機能は、IL−10、IL−35、TGF−βなどの免疫抑制性サイトカインの分泌、またはTIGIT、CTLA4などの阻害性分子、IL−2受容体などの競合性サイトカイン受容体の発現を含む、抑制活性または制御活性であり得る。細胞内シグナル伝達ドメインは、エフェクター機能シグナルを伝達し、そして、CARを発現する細胞に、特殊化された機能を実施するように指示する、タンパク質の部分を指す。細胞内シグナル伝達ドメインは、免疫細胞エフェクター機能を惹起または遮断するシグナルを伝達するのに十分な所定のタンパク質の細胞内シグナル伝達ドメインの任意の完全な、変異型の、または切断型の部分を含み得る。
CARに用いられる細胞内シグナル伝達ドメインの顕著な例には、抗原受容体結合後のシグナル伝達を惹起する、T細胞受容体(TCR)および共受容体の細胞質シグナル伝達配列が挙げられる。
一般的に、T細胞活性化は、細胞質シグナル伝達配列の2つの異なるクラス、第1に、TCRを通して抗原依存性一次活性化を惹起するもの(一次細胞質シグナル伝達配列、一次細胞質シグナル伝達ドメイン)、および第2に、二次または共刺激シグナルを提供するように抗原非依存性様式で作用するもの(二次細胞質シグナル伝達配列、共刺激シグナル伝達ドメイン)により、媒介され得る。したがって、CARの細胞内シグナル伝達ドメインは、1つもしくは複数の一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび/または1つもしくは複数の二次細胞質シグナル伝達ドメインを含み得る。
刺激性様式で作用する一次細胞質シグナル伝達ドメインは、ITAM(免疫受容活性化チロシンモチーフ)を含有し得る。
CARに用いられる場合が多い、ITAM含有一次細胞質シグナル伝達ドメインの例は、TCRζ(CD3ζ)、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD5、CD22、CD79a、CD79b、およびCD66dに由来したものである。CD3ζに由来した配列が、最も顕著である。
CARの細胞質ドメインは、CD3ζシグナル伝達ドメインを単独で、または任意の他の望ましい細胞質ドメインと組み合わせて、含むようにデザインされ得る。CARの細胞質ドメインは、CD3ζ鎖部および共刺激シグナル伝達領域(ドメイン)を含み得る。共刺激シグナル伝達領域は、共刺激分子の細胞内ドメインを含むCARの部分を指す。共刺激分子は、抗原に対するリンパ球の効率的応答に必要とされる、抗原受容体またはそれらのリガンド以外の細胞表面分子である。共刺激分子についての例は、CD27、CD28、4−1BB(CD137)、OX40、CD30、CD40、PD−1、ICOS、リンパ球機能関連抗原1(LFA−1)、CD2、CD7、LIGHT、NKG2C、B7−H3である。
CARの細胞質シグナル伝達部分内の細胞質シグナル伝達配列は、ランダムなまたは特定された順序で、リンカー有りまたは無しで、互いに連結し得る。好ましくは2アミノ酸長から10アミノ酸長の間である、短いオリゴまたはポリペプチドリンカーが連結を形成し得る。顕著なリンカーはグリシン−セリンのダブレットである。
例として、細胞質ドメインは、CD3ζのシグナル伝達ドメインおよびCD28のシグナル伝達ドメインを含み得る。別の例において、細胞質ドメインは、CD3ζのシグナル伝達ドメインおよびCD137のシグナル伝達ドメインを含み得る。さらなる例において、細胞質ドメインは、CD3ζのシグナル伝達ドメイン、CD28のシグナル伝達ドメイン、およびCD137のシグナル伝達ドメインを含み得る。
本明細書で用いられる場合、用語「CD137 CAR」は、少なくとも一次細胞質シグナル伝達ドメインに加えて、少なくともCD137共刺激シグナル伝達ドメインを含む。本明細書で用いられる場合、用語「CD28 CAR」は、少なくとも一次細胞質シグナル伝達ドメインに加えて、少なくともCD28共刺激シグナル伝達ドメインを含む。前述のように、CARの膜貫通ドメインの細胞外部分または細胞質ドメインのいずれかは、CARの重要なシグナル伝達モジュールと抗原認識モジュールを分ける目的でヘテロ二量体化ドメインも含み得る。
CARは、CARをコードする核酸のレベルで、自殺スイッチによってCAR−T細胞またはTreg細胞を排除するための1つまたは複数の作動エレメントを含むようにさらに改変され得る。自殺スイッチには、例えば、アポトーシス誘導性シグナル伝達カスケード、または細胞死を誘導する薬物を挙げることができる。一実施形態において、CARを発現し、かつコードする核酸は、チミジンキナーゼ(TK)またはシトシンデアミナーゼ(CD)などの酵素を発現するようにさらに改変することができる。
本発明のCARは、機能性CAR、すなわち、CARを発現する免疫エフェクター細胞の免疫エフェクター応答を媒介するが、少なくともCD137共刺激ドメインを含むCARを生じる、任意の順序および/または組合せで、本明細書に記載されているような上記で言及されたドメインの任意の一部または部分を含むようにデザインされ得る。
本明細書で用いられる場合、用語「抗体」は、最も広い意味で、様々な形の抗体構造を網羅するように用いられ、その抗体構造には、モノクローナルおよびポリクローナル抗体(完全長抗体を含む)、多重特異的抗体(例えば、二重特異的抗体)、抗体断片、すなわち、抗体の抗原結合断片、標的抗原を特異的に認識する(すなわち、結合する)イムノアドヘシンおよび抗体−イムノアドヘシンキメラが挙げられるが、それらに限定されない。「抗体断片」は、完全長抗体の一部、好ましくはその可変ドメインまたは少なくともその抗原結合部位(「抗体の抗原結合断片」)を含む。抗体断片の例には、Fab(fragment antigen binding(抗原結合性断片))、scFv(single chain fragment variable(一本鎖可変性断片))、単一ドメイン抗体、ダイアボディ、dsFv、Fab’、ダイアボディ、一本鎖抗体分子、および抗体断片から形成された多重特異的抗体が挙げられる。
本明細書で用いられる場合、用語「抗原」は、1つまたは複数の抗体と結合し、またはその産生を誘起する物質を含むことが意図され、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、オリゴペプチド、脂質、デキストランなどの糖質、ハプテン、およびそれらの組合せ、例えば、グリコシル化タンパク質または糖脂質を含み得るが、それらに限定されない。
抗原という用語は、標的細胞の細胞表面上に発現した抗原を指し得る。しかし、その用語はまた、例えば、本明細書に開示されているようなCARを発現する操作型Tregで処置され得る対象において、細胞の表面上に発現せず、または存在していない抗原を指し得る。その結果、その抗原は、「可溶性抗原」と本明細書で呼ばれる。本明細書で用いられる場合、用語「可溶性抗原」および「遊離抗原」は、互換的に用いることができ、本明細書に開示されているようなCARの抗原結合ドメインにより結合され得る可溶性抗原が、前記CARを発現するTregが対象に適用される場合、前記対象、好ましくはヒトの細胞の表面上に天然では発現せず、または存在していないことを意味する。好ましくは、可溶性抗原は、前記CARを発現する前記Treg細胞が適用される対象の血液または組織に存在していない。より好ましくは、それはまた、前記CARの抗原結合ドメインとよりも、対象における別の分子と結合するという特異的親和性または優先性をもたない。好ましくは、前記可溶性抗原は、外因性抗原であり得る。前記外因性抗原は、本明細書に開示されているような障害の処置のために前記CARを発現するTregをまた受け、または受けた対象に適用され得、それは、本明細書に開示されているようなCARの抗原結合ドメインと結合し、その後、前記CARを発現するTreg細胞を活性化し得る外部刺激物質(外部刺激)である。前記外因性可溶性抗原は、対象に適用されたとき、前記対象に害を誘起しない非病因性抗原であり得る。外因性可溶性抗原は、例えば、本明細書に開示されているように処置され得る対象において、好ましくは天然では存在しないポリペプチドまたは多糖などの高分子であり得る。
可溶性抗原は、好ましくは、タンパク質、多糖、オリゴもしくはポリヌクレオチドなどの高分子、ポリエチレングリコール、またはヒトに適用することができる任意の他の生体適合性ポリマー化合物、または、より大きい高分子と結合した小分子「ハプテン」などの前記分子の誘導体からなる群から選択され得る。可溶性抗原は、典型的には架橋によって達成されるCARの活性化を可能にする形で適用され得、すなわち、用いられる高分子は、CARの抗原結合ドメインにより結合される実際のドメインの1コピーより多く、理想的には数コピーを含有し得る。そのような多価分子は、架橋およびCAR活性化を誘導し得る。好ましくは、(外因性)可溶性抗原についての唯一の必要条件は、それが、本明細書に開示されているように処置される対象の循環系、例えば、血液系もしくはリンパ系、および/または組織において循環することができ、かつ前記対象の細胞の表面の部分ではないことであり、その結果として、(外因性)可溶性抗原は、前記Treg細胞が前記対象に適用されたとき、前記Treg細胞により発現している本明細書に開示されているようなCARの抗原結合ドメインによってのみ結合され得る。したがって、(外因性)可溶性抗原はまた、ビーズ(ナノビーズ、マイクロビーズ)などの構造上に固定化され得、前記対象の循環系、例えば、血液系において、そのような構造上に固定化された抗原の循環が可能になる。これらもまた、本発明の趣旨において(外因性)可溶性抗原であり得る。
好ましい可溶性抗原はデキストラン(デキストラン分子)である。前記デキストランは、前記CARを発現する前記Tregで処置されることを必要としている対象に、遊離デキストラン分子として、またはマイクロビーズもしくはナノビーズなどの粒子に固定化されたデキストラン分子として、適用され得る。
デキストランは、様々な長さ(3キロダルトンから2000キロダルトンまで)の鎖で構成される、複雑な分岐グルカン(多数のグルコース分子でできた多糖)である。任意の長さ、例えば、3kDaから2000kDaまでのデキストランが、本明細書に開示された適用に用いられ得る。好ましくは、用いられるデキストランは、5kDaより大きく、10kDaより大きく、20kDaより大きく、100kDaより大きく、または200kDaより大きくてもよい。本発明のいくつかの実施形態において、用いられるデキストランは、60kDaから200kDaまでのデキストランであり得る。本明細書で用いられるような可溶性デキストランは、本明細書に開示されているようなデキストランと結合するCARに対する多くの抗原を提示し得る。デキストランは、抗デキストランCARに対するモノ抗原の代わりにポリ抗原であり得る。
前記デキストランは、結合していないデキストラン、すなわち、遊離デキストラン、可溶性デキストラン、またはコロイド性ナノまたはマイクロ粒子とコンジュゲートしたデキストランであり得る。前記デキストランは、調節可能な条件下で前記Treg細胞を活性化するために、本明細書に開示されているようなTreg細胞をもつ、それを必要としている患者へ投与され得る。
前記デキストランは、医薬組成物の一部としても対象に適用され得る(例えば、Deltadex;デキストラン40 NaCl中10%;例えば、体重1kgあたり1.5gまたはそれ未満のデキストランの注入)。あるいは、デキストランは、インビボで細胞もしくは組織マトリックス表面へのデキストランの特異的ターゲティングを可能にする、抗体または別の付着構造、例えば、細胞外マトリックス付着ペプチドとコンジュゲートされ得る。
Treg(本明細書で、「制御性T細胞」または「Treg細胞」とも名付けられている)は、典型的には、CD25も発現し、かつCD127の発現を欠く、Foxp3 CD4 T細胞として本明細書で定義される。Tregはさらに、活性化によりCD137を選択的に発現するが、活性化の4〜8時間の時間枠内での、CD154発現の欠如、加えて、エフェクターサイトカイン発現、例えば、IL−2−IFNγ、IL−17、IL−4などの欠如を有することにより特徴付けられる。Tregはまた、特定のDNA領域、例えば、foxp3遺伝子領域内(Treg特異的脱メチル化領域、TSDR;Huehn,J.ら、2009、Nat Rev Immunol 9、83〜9も参照)の、選択的脱メチル化だけでなく、CD25、CTLA4、FANK1、CD137、CD154遺伝子領域などの他の領域における他の特異的メチル化パターンによっても特徴付けられる。それらは、自己抗原および無害な外来抗原に対して寛容を維持するのに必要とされる高免疫抑制機能を有する別個のT細胞系列を表す。本明細書で定義されているようなTcon細胞は、Tregではない、全てのCD4 T細胞を含む。
本明細書で用いられる場合、用語「標的細胞」は、本明細書に開示されているようなCARにより直接的に、または(例えば、タグ付きポリペプチドを介して)間接的に認識される(結合される)はずである、その細胞表面上に抗原を発現し得る細胞を指す。
前記標的細胞は、対象において自己免疫、移植片拒絶、アレルギー、および慢性炎症性疾患を引き起こす疾患状態における細胞であり得る。
自己免疫は、自己免疫疾患を引き起こし得る内因性構造に対する免疫反応を生じる、免疫細胞が自己に対して向けられる状態を意味する。移植片拒絶は、宿主の免疫系によって外来として認識される移植組織に対して免疫応答を発生させ、その結果として、移植組織の拒絶を生じることを意味する。
アレルギーは、例えば、環境または食物に由来し得る、無害な外来抗原に対して、例えば、吸入、摂取、または皮膚接触により対象と接触した時の、不適切な免疫応答の発生を意味する。
慢性炎症性疾患は、系に依然として残存する抗原に対する免疫反応の発生を意味する。例としては、例えば、炎症性腸疾患中の細菌に対する免疫反応、慢性感染症中のウイルスに対する免疫反応、または自己免疫反応中の内因性構造に対する免疫反応が挙げられる。例としてはまた、外来抗原に対するアレルギー反応の結果としての慢性炎症も挙げることができる。自己免疫疾患は、複数の異なる器官系に影響し得る病態を生じる自己免疫から起こる状態である。例としては、関節リウマチ、多発性硬化症、視神経脊髄炎、全身性エリテマトーデス、1型糖尿病が挙げられる。対象のウイルス、細菌、寄生生物による慢性感染症は、ウイルス、細菌、または寄生生物などの病原体(disease-causing agent)による対象への侵入、その後のそれらの複製を意味する。
本明細書に開示されているようなCAR(ポリペプチド)、CARをコードする核酸分子、組換え発現ベクター、CARを発現する細胞、およびCARを発現する細胞集団は、単離および/または精製することができる。用語「単離される」とは、天然の状態から変化した、または取り出されたことを意味する。例えば、単離された細胞集団は、そのような細胞の濃縮、およびそれらの天然に存在する状態で通常、前記単離された細胞に付随している他の細胞からの分離を意味する。単離された細胞集団は、天然で見出されるものより、より均一な細胞集団である、実質的に精製された細胞の集団を意味する。好ましくは、濃縮された細胞集団は、少なくとも約90%の選択された細胞型を含む。特定の態様において、細胞集団は、少なくとも約90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはさらに100%の選択された細胞型を含む。
例えば、生きている動物に天然に存在する核酸またはペプチドは「単離されて」いないが、その天然状態の共存する物質から部分的または完全に分離された同じ核酸またはペプチドは「単離されて」いる。単離された核酸またはタンパク質はまた、例えば、宿主細胞などの非天然環境に存在することができる。
本明細書で用いられる場合、用語「対象」は、マウス、ラット、ウシ、ブタ、ヤギ、ニワトリ、イヌ、サル、またはヒトなどの哺乳類を指す。好ましくは、対象はヒトである。対象は、自己免疫疾患、アレルギー、移植片拒絶、または慢性炎症などの障害を患っている対象(患者)であり得るが、対象はまた健康な対象であり得る。
本明細書で用いられる場合、用語「自家の」は、それが後で再導入される同じ対象に由来した任意の材料を指す。
本明細書で用いられる場合、用語「同種の」は、その材料が再導入される対象と同じ種の異なる対象に由来した任意の材料を指す。
用語「治療的有効量」または「治療的に有効な集団」は、対象において治療的利益を提供する細胞集団の量を意味する。
例えば本明細書に開示されているようなCARにおいて用いられる場合、抗体、その抗原結合断片の、抗原結合ドメインに関する用語「特異的に結合する」または「に特異的な」は、試料において、特定の抗原を認識し、かつそれと結合するが、他の分子を実質的に認識または結合しない、抗原結合ドメインを指す。1つの種由来の抗原と特異的に結合する抗原結合ドメインはまた、別の種由来のその抗原とも結合する場合がある。この種間交差反応性は、多くの抗体にとって典型的なことであり、それゆえに、特異的というその抗原結合ドメインの定義に反することではない。抗原と特異的に結合する抗原結合ドメインは、抗原の異なるアレル型(アレルバリアント、スプライスバリアント、アイソフォームなど)、または同じ遺伝子ファミリー由来のこの抗原の相同性バリアントとも結合し得る。この交差反応性は、多くの抗体にとって典型的なことであり、それゆえに、特異的というその抗原結合ドメインの定義に反することではない。
本明細書で用いられる場合、用語「操作型細胞」および「遺伝子改変型細胞」は、互換的に用いることができる。その用語は、次に細胞またはその子孫の遺伝子型および/または表現型を改変する外来遺伝子または核酸配列を含有および/または発現することを意味する。特に、その用語は、細胞、好ましくは免疫細胞が、天然状態ではこれらの細胞において発現していないペプチドまたはタンパク質を安定的にまたは一過性に発現するように、当技術分野において周知の組換え方法により操作することができるという事実を指す。例えば、免疫細胞は、それらの細胞表面上にキメラ抗原受容体などの人工構築物を発現するように操作される。
用語「障害」は、癌、自己免疫障害、またはウイルス、細菌、寄生生物、もしくは他による感染などの対象における機能的異常または妨害を意味する。
本明細書で用いられる場合、障害「を処置する」(の処置)という用語は、対象により経験された疾患または障害の少なくとも1つの徴候または症状の頻度または重症度を低下させることを意味する。
免疫療法は、「免疫応答を誘導し、増強し、または抑制することによる疾患の処置」として定義される医学用語である。免疫応答を誘発し、または増幅するように設計された免疫療法は、活性化免疫療法として分類され、一方、低下させ、または抑制する免疫療法は抑制免疫療法として分類される。活性化免疫療法としての癌免疫療法は、腫瘍を拒絶し、かつ破壊するように免疫系を刺激しようと試みる。養子細胞移入は、癌細胞を攻撃する、細胞に基づいた細胞毒性応答を用いる。患者の癌に対する天然の、または遺伝子操作された反応性を有するT細胞などの免疫細胞が、インビトロで作製され、その後、その癌患者へ移入して戻される。
本明細書で用いられる場合、用語「発現」は、特定のヌクレオチド配列の、細胞におけるそのプロモーターにより駆動される転写および/または翻訳として定義される。
配列列挙プロトコールに示されているような配列番号1および配列番号2のアミノ酸配列は、本明細書に開示されているようなCARの部分的配列である。前記配列番号1および配列番号2の配列はまた、本明細書に記載されているような意図された機能をなお保持しながら、いくつかのアミノ酸の欠失、付加、または置換を有する、この配列のバリアントも含み得る。したがって、配列番号1および配列番号2と本質的に類似した、それぞれ、アミノ酸配列レベルにおいて少なくとも70%、または少なくとも75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、もしくは99%の配列同一性を有するアミノ酸配列などの、配列番号1および配列番号2におけるアミノ酸配列のバリアントがこの定義に含まれる。一般的に、配列番号1および配列番号2の配列の意図された機能の意図的変化をもたらさない全てのアミノ酸バリエーションがこの定義に含まれる。本発明の関連において、「配列同一性」は、当技術分野に周知のアミノ酸配列についてのアライメントプログラムを用いるペアワイズアライメントを用いて決定され得る。
「循環系」は、血液が、身体において、栄養分(例えば、アミノ酸および電解質)、酸素、二酸化炭素、ホルモン、および血液細胞を細胞へおよび細胞から循環および輸送して、栄養物を供給し、かつ疾患と闘うのを助け、温度およびpHを安定化させ、ならびに恒常性を維持することを可能にする、対象の器官系である。循環系は、2つの別々の系:血液を分配する心血管系およびリンパ液を循環させるリンパ系を含む。
本明細書で用いられる場合、用語「自動化方法」または「自動化プロセス」は、さもなければオペレーターにより手作業で実施されるだろう、または実施され得る、デバイスならびに/またはコンピュータおよびコンピュータソフトウェアの使用により自動化されることになる任意のプロセスを指す。自動化されている方法(プロセス)は、人の介入も送達するための人的時間もあまり必要としない。場合によっては、方法は、その方法の少なくとも1つの工程が少しの人の援助も介入もなく実施されるならば、自動化されている。好ましくは、方法は、その方法の全工程が人の援助も介入もなく実施されるならば、自動化されている。
本明細書で用いられる場合、用語「粒子」は、コロイド粒子、マイクロスフェア、ナノ粒子、またはビーズなどの固相を指す。そのような粒子の作製のための方法は、その技術分野において周知である。粒子は磁気粒子であり得る。粒子は、溶液もしくは懸濁液中にあり得、またはそれらは、本発明において使用前に凍結乾燥状態にあり得る。凍結乾燥粒子は、その後、本発明に関して処理されるべき試料と接触させる前に、便利なバッファー中に再構成される。
特に強力なソーティングテクノロジーは、磁気細胞ソーティングである。細胞を磁気的に分離するための方法は、いくつかの供給業者から市販されている。細胞を含む生物学的試料において細胞を、例えば、Treg細胞および他の細胞(免疫細胞)について濃縮し、ソーティングし、および/または検出するための好ましい実施形態において、モノクローナル抗体またはその抗原結合断片が、例えば、多糖による有機コーティングを有するコロイド超常磁性微粒子と共に用いられる(磁気活性化細胞ソーティング(MACS(登録商標))テクノロジー(Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany))。
別のソーティングテクノロジーは、フローサイトメトリーを用いる。フローサイトメトリーは、例えば、電子検出装置によって、細胞を流体の流れに懸濁させ、それらを通過させることによる、細胞ソーティングおよびバイオマーカー検出に用いられる、レーザーまたはインピーダンスに基づいた生物物理学的テクノロジーである。フローサイトメトリーは、1秒間あたり最高何千個という粒子の物理的および化学的特性の同時の多パラメータ分析を可能にする。蛍光活性化細胞ソーティング(FACS)は、フローサイトメトリーの特殊な型である。それは、生物学的細胞の不均一な混合物を、各細胞の特異的な光散乱および蛍光特性に基づいて、1回に1細胞、2つ以上の容器へソートするための方法を提供する。
本明細書で用いられる場合、細胞の単離、精製、または濃縮の関連における用語「枯渇」、「枯渇させる」などは、当技術分野における通常の意味を有し、Tregおよび他の(免疫)細胞を含む試料から特定化された細胞(例えば、CD154細胞)の除去を指す。枯渇のための方法は、当技術分野において周知であり、および本明細書に記載されており、それには、例えば、集団における特定化された細胞(例えば、CD154細胞)が標識され、その細胞集団から除去され、その結果として、その特定化された細胞が存在せず、または出発集団において、より低い割合で存在する、新しい集団を生じる、FACSまたはMACSソーティングが挙げられる。「枯渇」は、特定化された細胞が完全に除去されることも、新しい集団が、特定化された細胞を完全に含まないことも必要としないことは認識されているだろう。典型的には、特定化された細胞を集団から枯渇させることは、そのような細胞の提示(集団における全細胞のパーセンテージとして測定される)を、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、または少なくとも約99%、低下させることを意味する。
本明細書で用いられる場合、細胞の単離、精製、または濃縮の関連における用語「ポジティブ選択」は、当技術分野における通常の意味を有し、Tregおよび任意で他の(免疫)細胞を含む試料から特定化された細胞(例えば、CD137細胞)の濃縮を指す。ポジティブ選択のための方法は、当技術分野において周知であり、および本明細書に記載されており、それには、例えば、集団における特定化された細胞(例えば、CD137細胞)が標識されて、細胞集団から単離され、その単離された細胞が、特定化された細胞が出発集団において、より高い割合で存在する新しい集団を生じる、FACSまたはMACSソーティングが挙げられる。
実施形態
本発明の一実施形態において、CD3ζおよびCD137シグナル伝達ドメイン、ならびにデキストランなどの外因性抗原に特異的な抗原結合ドメインを含むCARを発現するTregが作製される。CARをコードするDNA構築物は、当技術分野において周知の方法(例えば、ウイルスに基づいた系、物理的方法、生物学的方法、化学的方法)により、Treg細胞へトランスフェクションまたは形質導入することができる。Treg細胞においてCARをコードする核酸を組み込み、好ましくは安定的に組み込むために用いられる方法に関わらず、結果として、そのTreg細胞はCARを発現する。これらのTreg細胞は、インビトロおよびインビボにおいて、細胞培養中である細胞、またはそれらが適用された対象の血液中に循環している細胞へのデキストランの添加により、活性化することができる。
本発明の別の実施形態において、本発明のCARを発現するTregは、それぞれの抗原、例えば、デキストランでの抗原特異的活性化後、磁気または蛍光のいずれかのソーティングにより、CD154と組み合わせて、またはCD154無しで、CD137を発現する細胞の単離によって、単離される。
本発明の実施形態において、Tregは、末梢血単核球(PBMC)、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、または胸腺組織などの様々な供給源から取得することができる。これらの細胞の濃縮について、当技術分野において周知の方法、例えば、Ficoll(商標)またはPERCOLL(商標)勾配による遠心分離、または蛍光ソーティング(例えば、FACSsort)もしくは磁気ソーティング(例えば、MACS(登録商標))などのポジティブ/ネガティブ選択技術を用いることができる。
一実施形態において、対象の所定の供給源のTregが、例えば、CD4および/またはCD25および/またはCD127および/またはCD154および/またはCD137に特異的な抗体と連結した磁気ビーズで、磁気的に標識され、洗浄され、磁気的に濃縮され、収集される。その後、これらのTreg細胞は、それらの細胞表面上にCD137−CD3ζ−CARを発現するように操作され得る。
本発明の別の実施形態において、本発明のCARを発現する操作型Tregが、当技術分野において周知の方法、例えば、FACS(登録商標)などの蛍光に基づいた分離テクノロジー、またはMACS(登録商標)などの磁気細胞分離方法により、トランスフェクション/形質導入プロセス後、単離される。
本発明の一実施形態において、CD137−CD3ζ−CARを発現する操作型Tregは、操作型Tregの数を増加させるために、およびCD137−CD3ζ−CARを発現するTregの純度を高めるために、外因性抗原(例えば、デキストラン)または抗CD3/抗CD28でのポリクローナル刺激の存在下で、増殖される。好ましくは、前記操作型Tregの量は、治療的有効量へ増加される。
本発明の一実施形態において、高純度のTreg(例えば、>80% FoxP3発現)が、CD137−CD3ζ−CARを発現するように遺伝子操作される。
本発明の一実施形態において、高純度のTreg(例えば、>80% FoxP3発現)が、他のマーカー、例えば、CD25、CD127、CD154と組み合わせてのCD137の発現により単離される。
本発明の一実施形態において、CD137−CD3ζ−CARが、炎症性疾患または自己免疫疾患、例えば、炎症性腸疾患、関節リウマチ、多発性硬化症、または移植片拒絶もしくは移植片対宿主病(GvHD)を有する対象における処置に用いられる。
本発明の一実施形態において、CD137−CD3ζ−CARは、可溶型またはビーズに固定化された型での外因性抗原(例えば、デキストラン)の、好ましくは、炎症性疾患または自己免疫疾患、例えば、IBD、関節リウマチ、MS、移植片拒絶、GvHDを有する患者における、局所部位においてかまたは全身性のいずれかでの適用により、活性化される。
異なる細胞内シグナル伝達ドメインを有するデキストラン特異的CAR−Tregの作製
CAR構築物は、外因性抗原(例えば、デキストラン)に特異的な抗体に由来する特異的結合断片を含有する。ヒンジ領域は、IgGドメイン、CD8a CD8a、またはCD28に由来し得、CARの検出を可能にするエピトープ/タグを含み得る。例えば、図1Aに示されているように、膜貫通ドメインは、例えば、CD8aまたはCD28に由来し得、その後、CD3ζおよびCD137を含有する1〜3つのシグナル伝達ドメインが続く。Tregは、CD137−CD3ζ−CARを発現するように遺伝子操作され、それは、LNGFRの発現により決定することができる(図1B)。CD137−CD3ζ−CARの抗原結合は、図1Cにデキストランについて示されているように、(例えば、蛍光で)標識され得るそれぞれの抗原とのインキュベーションにより決定することができる。
異なる細胞内シグナル伝達ドメインを有するCAR−Tregの活性化
外因性抗原(例えば、デキストラン)に特異的であるCAR−Tregは、それらのそれぞれの抗原により活性化することができ、活性化は、CD137発現により分析することができる。ビーズ結合型デキストランでの刺激後のCAR−Treg活性化は、図2Aに示されている。CD137−CD3ζ−CARは、CAR−TregにおいてCD137発現を誘導するのに、より強力であった(図2A)。同じ特異性をもつ他の試験されたCAR構築物の機能性を、ZAP70のリン酸化により分析した。リン酸化されたZAP70は、例えば、CD28−CD3ζシグナル伝達を有するCAR−Tregにおいて検出されたが(図2B)、CD137−CD3ζ−CARだけが、Treg活性化を誘導した(図2A)。
異なる細胞内シグナル伝達ドメインを有するデキストラン特異的CAR−Tregの増殖
外因性抗原(例えば、デキストラン)に特異的であるCAR−Tregは、抗CD3/CD28(図3A、C)またはそれらのそれぞれの抗原、例えば、ビーズ結合型デキストラン(図3B、D)の存在下で増殖することができる。CD137−CD3ζ−CARを有するCAR−Tregだけが増殖し、CD137−CD3ζ−CARのより優れた機能性を示した。
TregおよびTconにおける異なる細胞内シグナル伝達ドメインの比較
CD3ζと組み合わせての異なる共刺激ドメインを有する抗デキストランCARを発現するCAR−TregおよびCAR−Tconを、作製した。デキストラン結合性は、構築物間で類似していたが(図4A)、異なるシグナル伝達ドメインは、Treg活性化およびTcon活性化の異なる影響を生じた。Treg活性化を、CD137発現により分析し、Tcon活性化をCD154発現により分析した。CAR−TregはCD137−CD3ζに関して、CAR−TconはCD28−CD3ζに関して、最も効率的に活性化された(図4B)。
抗原特異的CAR−Tregの単離
CD137−CD3ζ CARを有するCAR−Tregを、6時間のデキストランでの刺激後、LNGFR発現またはCD137発現により単離した。導入遺伝子(図5A)および受容体発現(図5B)は、どちらのソーティング戦略の間でも類似していたが、抗原特異的再刺激は、CAR−TregがCD137発現によりソートされたときに、非常に効率的であった(図5C)。
方法
CAR構築物
全てのCAR構築物は、AC146由来scFv、CD8膜貫通ドメイン、XS IgG4ヒンジ、ならびにトランスフェクションおよび形質導入された細胞の検出のためのP2A連結ΔLNGFRを含有した。レンチウイルス上清を、HEK293T細胞の発現ベクターおよびパッケージングプラスミドでの同時トランスフェクションにより作製した。トランスフェクションの1日前、3×10個のHEK293T細胞を、10cm細胞培養ディッシュにおける、DMEM(Gibco(登録商標))+10%FCS+100U/mlペニシリン、100μg/mlストレプトマイシン+50μM 2−メルカプトエタノールからなる完全DMEM(cDMEM)(全て、Thermo Fisher Scientific、Schwerte、Germany)に播種した。細胞に、2.5M CaCl2を追加したddH2O中に希釈された、0.84μg pMDG−2.VSV−G、5.16μg pCMVΔR8.74、および3.35μgデキストラン−CARプラスミドを一過性にトランスフェクションした。通気しながら、2mlの2×HBSバッファー(ddH2O中、136.89mM NaCl、4.96mM KCl、1.76mM Na2HPO4、20.98mM HEPES、pH=6.75〜6.76)をその溶液にゆっくり加え、そのトランスフェクション溶液の2mlを、細胞へ滴下した。そのトランスフェクション溶液を含有する培地を、4時間後、除去し、細胞を、予熱されたPBSで2回、洗浄し、その後、新鮮なcDMEMを加えた。48時間後、レンチウイルス上清を採取し、濾過し(0.45μm)、すぐに用い、または最長6ヶ月間、−80℃で保存した。
Treg単離および形質導入
健康なドナー由来の白血球アフェレーシス生成物を、Charite University hospital、Berlin、Germanyから、倫理指針に従ってインフォームドコンセントと共に入手した。PBMCを、Ficoll−Paque(GE Healthcare Life Sciences、Freiburg、Germany)勾配遠心分離により取得した。CD25 Tregを、PBMCから、CD25マイクロビーズ(Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)を用いて、製造会社の推奨に従って単離した。Tregを、TexMACS培地(Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)+5%(v/v)ヒトAB血清(Sigma−Aldrich、Schnelldorf、Germany)+100U/ml IL−2+100nmolラパマイシン(どちらもMiltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)および100U/mlペニシリン/100μg/mlストレプトマイシン(Gibco(登録商標)、Thermo Fisher Scientific、Schwerte、Germany)からなる「Treg増殖培地」中、4:1のビーズ対細胞比でのTreg増殖ビーズ(Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)の存在下で培養した。CD4 Tconを、TexMACS培地(Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)+5%(v/v)ヒトAB血清(Sigma−Aldrich、Schnelldorf、Germany)+200U/ml IL−2において、30ng/ml抗CD3および1μg/ml抗CD28の存在下で活性化した。3日目、培地を、4μg/ml硫酸プロタミンを追加したそれぞれのレンチウイルス上清と置き換え、細胞を、レトロネクチンコーティング化96ウェルプレートにおいて、800g、32℃で90分間、遠心接種を行った(spinoculate)。遠心分離後、ウイルス上清を除去し、新鮮な培地を細胞に加えた。形質導入効率を、形質導入後2日目または3日目に、細胞表面上のLNGFRの染色により評価した。TregおよびTconを10〜12日間、増殖させ、培地を2〜3日ごとに交換した。細胞は、Treg増殖ビーズ(4:1 ビーズ対細胞比、Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)、可溶性FITCデキストラン(MW:2,000,000、2μg/ml、Sigma−Aldrich、Schnelldorf、Germany)、ビーズ結合型デキストラン(1:100;PBS中デキストランコーティング化マイクロビーズ、Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)、または10ng/ml PMAおよび500ng/mlイオノマイシン(Sigma−Aldrich、Schnelldorf、Germany)での6時間の再刺激前に、RPMI−1640(Gibco(登録商標)、Thermo Fisher Scientific、Schwerte、Germany)+5%(v/v)ヒトAB血清(Sigma−Aldrich、Schnelldorf、Germany)+100U/mlペニシリン/100μg/mlストレプトマイシン(Gibco(登録商標)、Thermo Fisher Scientific、Schwerte、Germany)中、刺激無しで2日間、休ませた。
フローサイトメトリー
細胞を、以下の抗体での異なる組合せで、製造会社の推奨に従って染色した:CD4−PE−Vio770、CD4−APC−Vio−770、CD4−FITC、CD4−VioBlue(VIT4)、CD25−VioBright FITC(4E3)、CD127−FITC、CD127−PE−Vio770(MB15−18C9)、CD271(LNGFR)−PE、CD271(LNGFR)−PE−Vio770(ME20.4−1.H4)、CD137−PE(4B4−1)、CD154−APC、CD154−VioBlue(5C8)(全て、Miltenyi Biotech、Bergisch Gladbach、Germany)。Viobility 405/520 Fixable Dye(Miltenyi Biotech、Bergisch Gladbach、Germany)またはヨウ化プロピジウム(Sigma−Aldrich、Schnelldorf、Germany)を、死細胞を排除するために用いた。CAR表面発現の染色について、Tregを、2μg/ml FITC標識デキストラン(MW:2,000,000、Sigma−Aldrich、Schnelldorf、Germany)、及び他の表面分子の標識と共に、4℃で10分間、インキュベートした。全てのデータは、FACS Canto/LSRII(BD、Heidelberg、Germany)またはMACS Quant Analyzer(Miltenyi Biotec、Bergisch Gladbach、Germany)において取得され、FACSソーティングは、Aria I、Aria II、またはInflux Cell Sorter(BD、Heidelberg、Germany)において実施された。FlowJo(TreeStar,Inc、Ashland、OR、USA)が、データ解析のために用いられた。
遺伝子発現の定量化
異なるシグナル伝達ドメインを有するDex−CAR構築物の競合的増殖を、定量リアルタイムPCRにより分析した。DNAを、Zymo Research Quick−DNA(商標)Miniprep Kit(Zymo Research、Freiburg、Germany)により製造会社の使用説明書に従って単離し、遺伝子発現を、1×SYBR(登録商標)Green PCR Master Mix(Thermo Fisher Scientific、Schwerte、Germany)ならびに500nMolフォワードおよびリバースプライマー(TIB MOLBIOL、Berlin)をそれぞれ、用いて、分析した。遺伝子発現を、StepOne(登録商標)Real−Time PCR System(Thermo Fisher Scientific、Schwerte)において分析し、GAPDHの発現に対して標準化した。
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Claims (14)

  1. キメラ抗原受容体(CAR)を発現する制御性T(Treg)細胞であって、
    a)少なくとも1つの抗原結合ドメイン、
    b)膜貫通ドメイン、
    c)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
    を含み、
    前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合する、Treg細胞。
  2. 前記少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインがCD3zetaである、請求項1に記載のTreg細胞。
  3. 前記CARの前記抗原結合ドメインが、可溶性抗原に特異的であり、それにより、前記可溶性抗原の前記CARの前記抗原結合ドメインとの結合によって、前記Treg細胞の活性化を可能にする、請求項1または2に記載のTreg細胞。
  4. 前記可溶性抗原が、前記Treg細胞を適用される対象の血液または組織中に天然では存在しない外因性抗原である、請求項3に記載のTreg細胞。
  5. 前記可溶性抗原がデキストランである、請求項3または4に記載のTreg細胞。
  6. 前記CARの前記抗原結合ドメインが配列番号1および配列番号2の配列を含む、請求項5に記載のTreg細胞。
  7. 自己免疫疾患、アレルギー、移植片拒絶、移植片対宿主病、炎症性腸疾患などの慢性炎症性疾患、または対象のウイルス、細菌、寄生生物による慢性感染の処置または予防における使用のための、請求項1〜6のいずれか一項に記載のCARを発現するTreg細胞。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のCARを発現するTreg細胞の集団を含む組成物。
  9. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のCARを発現するTreg細胞の前記集団が、請求項13または14に記載の方法により獲得可能な活性化Tregの集団である、請求項8に記載の組成物。
  10. 医薬組成物の組合せであって、
    a)薬学的に許容される担体と共に請求項1〜7のいずれか一項に記載のCARを発現するTreg細胞の集団、および
    b)請求項3〜6のいずれか一項に記載の可溶性抗原
    を含む、医薬組成物の組合せ。
  11. 前記可溶性抗原がデキストランである、請求項10に記載の組成物。
  12. 自己免疫疾患、アレルギー、移植片拒絶、移植片対宿主病、炎症性腸疾患などの慢性炎症性疾患、または対象のウイルス、細菌、寄生生物による慢性感染の処置または予防のための、請求項10または11に記載の組成物。
  13. CARを発現する活性化Treg細胞の濃縮のための方法であって、前記CARが
    i)少なくとも1つの抗原結合ドメイン
    ii)膜貫通ドメイン
    iii)少なくとも1つの一次細胞質シグナル伝達ドメインおよび少なくともCD137の共刺激シグナル伝達ドメインを含む細胞質シグナル伝達ドメイン
    を含み、
    前記抗原結合ドメインが、標的細胞の表面に発現している抗原、または標的細胞の表面に発現した抗原と結合するタグ付きポリペプチドのタグ、または可溶性抗原に特異的に結合し、前記方法が、
    a)制御性T細胞を含む試料を供給する工程
    b)前記試料の前記制御性T細胞を、前記CARを発現するように遺伝子改変する工程
    c)前記CARの抗原結合ドメインにより結合される抗原と6〜16時間、接触させることにより、前記遺伝子改変型制御性T細胞を活性化する工程
    d)
    α)工程c)の細胞を
    I)CD154に結合する分子と接触させて、CD154 T細胞を枯渇させる工程;または
    II)制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子と接触させて、前記結合分子と結合する細胞をポジティブ選択する工程、および
    β)I)工程α)I)の細胞を、制御性T細胞もしくは活性化制御性T細胞のマーカーに結合する分子と接触させて、前記結合分子と結合する細胞をポジティブ選択する工程であって、それにより、前記CARを発現する活性化制御性T細胞の集団を獲得する、工程;または
    II)工程α)II)の細胞を、CD154に結合する分子と接触させて、CD154 T細胞を枯渇させる工程であって、それにより、前記CARを発現する活性化制御性T細胞の集団を獲得する工程
    により、工程c)の活性化Treg細胞を単離する工程
    を含む、方法。
  14. 前記CARの前記抗原結合ドメインが可溶性抗原に特異的であり、かつ前記可溶性抗原がデキストランである、請求項13に記載の方法。
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