JP2021522798A - 免疫チェックポイント遮断によりキメラ抗原受容体を発現するように操作されたナチュラルキラー細胞 - Google Patents

免疫チェックポイント遮断によりキメラ抗原受容体を発現するように操作されたナチュラルキラー細胞 Download PDF

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Abstract

本明細書では、キメラ抗原受容体を発現し、CISHを発現しないNK細胞を作製するための方法が提供され、さらに、CAR NK細胞を投与することによって疾患を治療するための方法が提供される。
【選択図】図1A

Description

本出願は、2018年5月3日出願の米国仮特許出願第62/666,665号及び2018年5月4日出願の第62/666,965号の利益を主張するものであり、これらは両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[配列表の組み込み]
2019年5月3日に作成された2KB(Microsoft Windowsで測定)の「UTFC1366WO.txt」と名付けられたファイルに含まれている配列表は、電子出願によって本明細書とともに提出され、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、全般に、免疫学及び医学の分野に関する。より具体的には、免疫チェックポイント遺伝子の発現を破壊することにより、キメラ抗原受容体を発現するように操作されたナチュラルキラー(NK)細胞に関する。
近年、キメラ抗原受容体(CAR)を形質導入された自己由来T細胞を使用する養子細胞療法は、がん治療のための非常に強力なアプローチであることが証明されており、B細胞白血病及びリンパ腫に対する食品医薬品局(FDA)の承認につながっている。しかし、腫瘍細胞に対する細胞傷害性を全身毒性から切り離すこと、標的抗原陰性再発の解決策を見つけること、及び自己由来製品を生成するという物流のハードルを回避するためのユニバーサルな既製の細胞療法製品を開発することの一方で、移植片対宿主病(GVHD)などの同種異系T細胞製品の課題を扱うことなど課題は残されている(Hartmann et al.,2017)。
ナチュラルキラー(NK)細胞は、腫瘍細胞に対する効果的な細胞傷害性を媒介し、T細胞とは異なり、同種異系環境でGVHDを引き起こす可能性がないため、魅力的な候補である。したがって、NK細胞は、すぐに臨床で使用するための既製の細胞療法製品として利用できるようになる可能性がある(Daher et al.,2018)。臍帯血(CB)は、広範な臨床的スケーラビリティの可能性がある、同種異系NK細胞の容易に入手可能な供給源である。CAR形質導入NK細胞の強力な活性は、さまざまな腫瘍モデルの前臨床設定で証明されており、同種異系CAR形質導入NK細胞の治験が現在進行中である(Mehta et al.,2018)。PD−1などの免疫チェックポイント分子はCAR−T細胞の機能を増強するために標的にされているが、これまでにCAR−NK細胞では免疫チェックポイント分子は標的にされていない(Gay et al.,2017)。
機能的NK細胞はいくつかの供給源から得ることができる。自己由来NK細胞は、in vitroで再現性よく発生させ得るが、自己腫瘍に対する活性は限られており、このことはCAR操作では克服することができない。臍帯血(CB)は、明らかな利点を有する、同種異系NK細胞の容易に入手可能な供給源である。CBは既製の冷凍製品として入手可能であり、ex vivoで冷凍CBユニットから多数の高機能NK細胞を生成する方法によって支持される利点がある。大規模なグローバルCBバンクインベントリに保存されている凍結CBユニットからのCAR形質導入NK細胞の作製は、スクリーニング及び白血球アフェレーシスを必要とする個々の成人ドナーでは再現できない広範なスケーラビリティが見込まれる。ただし、NK細胞の主な欠点は、サイトカインのサポートの非存在下における養子移入後の持続性の欠如である。したがって、サイトカインを発現するようにCAR−NK細胞を操作して、その持続性を高めることが、それらの臨床活性にとって重要である。そうすることにより、CAR−NK細胞は、その機能を制限するチェックポイント分子をアップレギュレートする可能性がある。したがって、CAR操作されたNK細胞のチェックポイント分子を欠失させ、それらの効力と臨床活性を高める必要がある。
第1の実施形態において、本開示は、(1)キメラ抗原受容体(CAR)及び/又はT細胞受容体(TCR)、ならびに(2)ヒトIL−15(hIL−15)を発現し、本質的にCISHを発現しないように操作された単離ナチュラルキラー(NK)細胞を提供する。いくつかの態様において、NK細胞はCARを発現するように操作されている。特定の態様において、NK細胞は、TCRを発現するように操作されている。特定の態様において、NK細胞は、CAR及びTCR又は3つもしくは4つの抗原受容体を発現するように操作されている。いくつかの態様において、NK細胞はGMPに準拠している。特定の態様において、NK細胞は同種異系又は自己由来である。
いくつかの態様において、NK細胞は、臍帯血、末梢血、骨髄、CD34細胞、又はiPSCに由来する。特定の態様において、NK細胞は臍帯血に由来する。特定の態様において、臍帯血は事前凍結されている。
特定の態様において、CAR及び/又はTCRは、CD19、CD319/CS1、ROR1、CD20、CD5、CD7、CD22、CD70、CD30、BCMA、CD25、NKG2Dリガンド、MICA/MICB、がん胎児性抗原、アルファフェトプロテイン、CA−125、MUC−1、上皮腫瘍抗原、メラノーマ関連抗原、変異p53、変異ras、HER2/Neu、ERBB2、葉酸結合タンパク質、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp120、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp41、GD2、CD123、CD33、CD30、CD56、c−Met、メソテリン、GD3、HERV−K、IL−11Ralpha、カッパ鎖、ラムダ鎖、CSPG4、ERBB2、WT−1、EGFRvIII、TRAIL/DR4、及び/又はVEGFR2に対して抗原特異性を有する。
追加の態様において、NK細胞はさらに、第2又は第3のサイトカインを発現する。特定の態様において、サイトカインは、IL−15、IL−21又はIL−12である。
別の実施形態において、NK細胞の開始集団を取得すること、NK細胞の開始集団を人工提示細胞(APC)の存在下で培養すること、CAR及び/又はTCR発現ベクターを該NK細胞に導入すること、該NK細胞をAPCの存在下で増殖させること、それによって増殖したNK細胞を得ること、ならびに増殖したNK細胞においてCISHの発現を破壊すること、を含む前記実施形態のNK細胞を作製するための方法が提供される。
いくつかの態様において、発現の破壊は、CRISPR媒介遺伝子サイレンシングを使用することを含む。特定の態様において、CRISPR媒介遺伝子サイレンシングは、CAR NK細胞と、sgRNA及びCas9とを接触させることを含む。特定の態様において、sgRNAは、CISHのエクソン4を標的とする。特定の態様において、sgRNAは、配列AGGCCACATAGTGCTGCACA(配列番号1)を有するcrRNA1、及び配列TGTACAGCAGTGGCTGGTGG(配列番号2)を有するcrRNA2を含む。
いくつかの態様において、NK細胞の開始集団は、フィコールパック密度勾配を使用して単核細胞を単離することによって得られる。特定の態様において、APCはガンマ線照射APCである。いくつかの態様において、APCはユニバーサルAPC(uAPC)である。特定の態様において、APCは41BB及びIL−21を発現するように操作されている。いくつかの態様において、uAPCは、(1)CD48及び/又はCS1(CD319)、(2)膜結合インターロイキン−21(mbIL−21)、及び(3)41BBリガンド(41BBL)を発現するように操作されている。特定の態様において、NK細胞とAPCとは、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、又は1:10の比率などの1:1〜1:10の比率で存在する。特定の態様において、NK細胞とAPCとは1:2の比率で存在する。
特定の態様において、APCとともに培養されているNK細胞は、IL−2の存在下でさらに増殖する。特定の態様において、IL−2は、100、125、150、175、200、225、250、275、又は300U/mLなどの100〜300U/mLの濃度で存在する。いくつかの態様において、IL−2は200U/mLの濃度で存在する。
いくつかの態様において、導入は形質導入を含む。特定の態様において、CAR及び/又はTCR発現構築体は、レンチウイルスベクター又はレトロウイルスベクターである。
特定の態様において、CAR及び/又はTCRは、CD19、CD319/CS1、ROR1、CD20、CD5、CD7、CD22、CD70、CD30、BCMA、CD25、NKG2Dリガンド、MICA/MICB、がん胎児性抗原、アルファフェトプロテイン、CA−125、MUC−1、上皮腫瘍抗原、メラノーマ関連抗原、変異p53、変異ras、HER2/Neu、ERBB2、葉酸結合タンパク質、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp120、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp41、GD2、CD123、CD23、CD30、CD56、c−Met、メソテリン、GD3、HERV−K、IL−11Ralpha、カッパ鎖、ラムダ鎖、CSPG4、ERBB2、WT−1、EGFRvIII、TRAIL/DR4、及び/又はVEGFR2に対して抗原特異性を有する。
いくつかの態様において、CAR及び/又はTCR発現構築体は、2つ又は3つのサイトカインなどのサイトカインをさらに発現する。いくつかの態様において、サイトカインは、IL−15、IL−21又はIL−12である。
いくつかの態様において、NK細胞は、CISHを発現するNK細胞と比較して、哺乳類ラパマイシン標的タンパク質(mTOR)のシグナル伝達が活性化した。特定の態様において、NK細胞は、CISHを発現するNK細胞と比較して、JAK/STATシグナル伝達が増加した。
追加の態様において、この方法は、増殖したNK細胞の集団を凍結保存することをさらに含む。
本明細書において、前記実施形態のNK細胞の集団、又は前記実施形態の方法によって作製されたNK細胞の集団と、薬学的に許容される担体とを含む医薬組成物がさらに提供される。別の実施形態において、対象の疾患又は障害の治療に使用するための、前記実施形態のNK細胞、又は前記実施形態の方法によって作製されたNK細胞の有効量を含む組成物が提供される。
別の実施形態において、対象の免疫関連障害の治療のための、前記実施形態のNK細胞、又は前記実施形態の方法によって作製されたNK細胞の有効量を含む組成物の使用が提供される。
さらなる実施形態は、前記実施形態のNK細胞、又は前記実施形態の方法によって作製されたNK細胞の有効量を対象に投与することを含む、対象における免疫関連障害を治療する方法を提供する。
上記の実施形態のいくつかの態様において、免疫関連障害は、がん、自己免疫障害、移植片対宿主病、同種移植片拒絶、又は炎症状態である。特定の態様において、免疫関連障害は炎症状態であり、免疫細胞は本質的にグルココルチコイド受容体の発現を有さない。特定の態様において、対象は、ステロイド療法を投与されていたか、又は投与されている。いくつかの態様において、NK細胞は自己由来又は同種異系である。特定の態様において、免疫関連障害はがんである。いくつかの態様において、がんは固形がん又は血液悪性腫瘍である。
上記の実施形態の追加の態様において、本方法は、少なくとも第2の治療薬を投与することをさらに含む。いくつかの態様において、少なくとも第2の治療薬は、化学療法、免疫療法、外科手術、放射線療法、又は生物療法を含む。いくつかの態様において、NK細胞及び/又は少なくとも第2の治療薬は、静脈内、腹腔内、気管内、腫瘍内、筋肉内、内視鏡的、病変内、経皮的、皮下、局所的に、又は直接注射又は灌流によって投与される。
いくつかの態様において、本質的にCISHを発現しないNK細胞は、CISHを発現するNK細胞と比較して増強された機能を有する。ある態様において、増強された機能は、IFN−γ及びTNF−αの細胞内染色、CD107a脱顆粒及び51Cr放出アッセイによる腫瘍殺滅によって測定される。いくつかの態様において、増強された機能は、グランザイム−b、パーフォリン、TRAIL、CD3z、Eomes、T−bet、DAP12、DNAM、CD25及び/又はKi67の発現の増加によって測定される。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになると思われる。しかし、詳細な説明及び特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、本発明の精神及び範囲内のさまざまな変更及び修正がこの詳細な説明から当業者に明らかになるため、単なる例示として示されていることを理解されたい。
以下の図面は、本明細書の一部を形成し、本発明の特定の態様をさらに明示するために含まれる。本発明は、本明細書に提示される特定の実施形態の詳細な説明と組み合わせてこれらの図面の1又は複数を参照することにより、よりよく理解することができる。
CISはNK CAR19/IL−15においてアップレギュレートされ、時間依存的に機能低下と相関する。図1Aは、0日目(ベースラインの休止NK細胞)及びCAR形質導入後7日目及び14日目に行われたCISH mRNAのqPCRを示す図である。ハウスキーピング遺伝子として18Sを使用した。CISH mRNAが、NKCAR19/IL−15の増殖に続いて時間依存的にアップレギュレートされている。図1Bは、CAR形質導入後7日目及び14日目に行った、細胞傷害性又はNK CAR19/IL−15を評価するためのクロム放出アッセイを示す図である。結果は、経時的な細胞傷害性の低下を示しており、これはCISHのアップレギュレーションと相関する。
CISHエクソン4を標的とするCRISPR−Casを使用した効率的なCISH KO。CRISPR−Cas9を使用して、NK増殖後14日目に2つのgRNAを使用してCISHエクソン4を標的とした。図2Aは、KO後3日目のCISH遺伝子のPCRによって評価したノックアウト効率を示す図である。図2Bは、7日目のCISタンパク質のウエスタンブロットによって評価したノックアウト効率を示す図である。図2Cは、7日目のフローサイトメトリーによって評価したノックアウト効率を示す図である。
CISH KO及びCAR19/IL−15形質導入は、機能及び細胞傷害性を相乗的に改善する。図3A及びBは、CAR形質導入後14日目に実施された、WT対応物と比較して、CISH KO NT及びCISH KO CAR19/IL−15においてサイトカイン産生及び脱顆粒が増加したことを示す機能研究の図である。図3C及びDは、CISH KOグループにおいて細胞傷害性の改善を示すクロム放出アッセイの図である。
NT NK細胞及びNKCAR19/IL−15におけるCISH KOは、Rajiリンパ腫細胞との免疫シナプス形成を増強する。CAR形質導入後14日目に共焦点顕微鏡観察を実施して、CISH KO NT及びCAR19/IL−15のRaji細胞に対する免疫シナプス形成をcas9対照と比較した。図4Aは、シナプスにおけるF−アクチン及びCARの蓄積が増加したことを示す図である。図4Bは、MTOCからシナプスまでの距離が短縮されていることを示す図である。図4Cは、免疫シナプスにおいてCARとF−アクチンとの共局在が増加したことを示す図である。図4Dは、免疫シナプスにおいて、CD19、F−アクチン及びCARの共局在が増加する傾向を示す図である。
CISH KO CAR19/IL−15 NK細胞は、Rajiリンパ腫マウスモデルにおける腫瘍制御及び生存を改善する。0日目に、マウスにRaji細胞(20K/マウス)をグループ1には単独で、又は異なるNKCAR19/IL−15調製物と組み合わせて注射した(10細胞/マウスWT、Cas9対照又はCISH KO)。図5Aは、CISH KO細胞を投与されたグループにおいて腫瘍制御が改善されたことを示すBLIの図である。図5Bは、CISH KO細胞を投与されたグループにおいて生存の増加を示す生存曲線である。
屠殺の時点で、処理された血液、脾臓、肝臓、BMに対してフローサイトメトリー分析を実行して、RajiとNK CARの存在を評価した。CISH KO CAR19/IL−15細胞を投与されたマウスでは、Raji リンパ腫のエビデンスはなく、PB及び臓器でCARを発現するNK細胞の明確な集団が検出されたことを示す図である。
CISHエクソン4を標的とするCRISPR−Cas9を使用した効率的なCISH KO。図7Aは、NT及びiC9/CAR19/IL−15形質導入のNK細胞の両方において、14日目及び21日目にCISH転写の時間依存性の増加が示されたRTqPCRの結果である。図7Bは、エクソン4を標的とする2つの異なるガイドRNA(gRNA)(配列番号1〜2)を使用したCRISPR媒介CISH KOの概略図である。図7Cは、RNPエレクトロポレーションの2日後に行われた、CISH KO効率が90%indelを超えることを示すPCR結果である。図7Dは、RNPエレクトロポレーションの7日後に行われた、β−アクチンを参照遺伝子として使用したタンパク質の損失パーセントを示すウエスタンブロットである。図7Eは、NHEJのCRISPR媒介イベントに対応する、それぞれのcas9モック対照(mock control)と比較したNT CISH KO及びCAR CISH KOサンプルの複数のピークを示すサンガーシーケンシングの結果である。矢印は、遺伝子編集が開始される塩基対の位置を示している。
CISH KOが、NT及びiC9/CAR19/IL−15形質導入のNK細胞において機能及び細胞傷害性を改善する。機能研究により、異なるNK細胞条件(NT、NT CISH KO、iC9/CAR19/IL−15、iC9/CAR19/Il−15 CISH KO)のRajiリンパ腫に対する活性を比較した。図8Aは、IFNγ、TNFα及びCD107aの発現の代表的FACSプロットである。図8Bは、NK細胞におけるIFNγ、TNFα及びCD107aの発現パーセントの棒グラフである、矢印はSDを表す(n=6)。図8Cは、異なるE:T比(5:1、2:1、1:1、0.5:1)でのクロム放出アッセイの図である(n=3)。図8Dは、NK細胞とRajiリンパ腫細胞との間の免疫シナプス形成を示す共焦点顕微鏡観察である(n=3)。図8Eは、シナプス距離に対するMTOCのプロットである。図8Fは、iC9/CAR19/IL−15とiC9/CAR19/Il−15 CISH KOとを比較する、異なるE:T比、1:1、1:2及び1:4での12時間にわたるRajiリンパ腫の殺滅パーセントを示すIncucyte実験の図である。
CISH KO iC9/CAR19/Il−15 NK細胞の表現型及び分子シグネチャー。図9Aは、Cas9対照iC9/CAR19/IL−15(n=2)と比較してCISH KOサンプルでより低い又はより高い発現を示す、CISH KO iC9/CAR19/IL−15におけるマーカー発現の中央値を示すマスサイトメトリーデータの比較ヒートマップである。図9Bは、Cas9対照iC9/CAR19/IL−15と比較してCISH KO iC9/CAR19/IL−15において発現の増加を示す選択されたマーカーの代表的なVisneプロットである。tsne−1対tsne2を挿入。図9Cは、iC9/CAR19/IL15 NK細胞の対照(CTRL)対CISH KO(n=2)において差次的に発現する遺伝子を示すヒートマップである。図9Dは、Cas9対照iC9/CAR19/IL15 NK細胞と比較したCISH KO iC9/CAR19/IL15 NK細胞におけるNFKB及びIFNγ応答を介したTNFαシグナル伝達での濃縮を示す遺伝子セット濃縮分析プロットである。図9Eは、Cas9対照iC9/CAR19/IL−15 NK細胞と比較してCISH KO iC9/CAR19/IL15 NK細胞でアップレギュレートされる遺伝子のいくつかを示すボルケーノプロットである(n=2)。図9Fは、Cas9対照iC9/CAR19/IL15 NK細胞と比較したCISH KO iC9/CAR19/IL15 NK細胞におけるIL−2/STAT5 シグナル伝達、STAT3/IL−6シグナル伝達、及び炎症応答での濃縮を示す遺伝子セット濃縮分析のプロットである。図9Gは、Rajiリンパ腫細胞との30分間の共培養後の、Cas9対照iC9/CAR19/IL15 NK細胞と比較したCISH KO iC9/CAR19/IL15 NK細胞におけるp−STAT5、p−STAT3及びp−PLCg1の増強されたアップレギュレーションを示す代表的なヒストグラムである。図9Hは、Cas9対照対CISH KOのiC9/CAR19/IL15 NK細胞におけるp−STAT5、p−STAT3及びp−PLCg1のMFIを示す棒グラフである。
CISH KOは、iC9/CAR19/IL−15 NK細胞の代謝を再プログラムする。図10Aは、MTORC1、解糖、低酸素遺伝子セットの濃縮を示すGSEA分析の図である。図10Bは、異なる濃縮された代謝経路に関連する遺伝子の差次的発現を示すヒートマップである。図10Cは、濃縮された代謝経路(ノード)に関連するアップレギュレートされた遺伝子(円):IL−2/STAT5シグナル伝達(褐色)、mTORC1、解糖及び低酸素を示すネットワーク分析の図であり、経路と特定の遺伝子との間のエッジが示されている。図10Dは、CISの欠失が、MTORC1、HIF−1a及び解糖のアップレギュレートを介してiC9/CAR19/IL−15の代謝経路をどのように調節するかについての仮説を表す概略図である。CISH KOは、Raji腫瘍細胞に応答してNK細胞の代謝適合性を調節する。図10E及びFは、Rajiとの2時間の共培養後のNT、NTKO、CAR、CARKOに対するECARの結果を示すSea horseアッセイの図である。図10Gは、異なるNK細胞条件でRajiと4時間共培養されたウェルから収集された上清について行われた、グルコース比色試験の結果である。図10Hは、IPAを介して作成された解糖経路の図であり、赤色で彩色されたノードによって表される解糖酵素のアップレギュレーションを示す。図10Iは、CAR及びCAR CISH KOにおけるホスホ−S6の平均蛍光強度(MFI)を示す図である。図10Jは、NT、NTKO、CAR、CARKOに対するOCR結果を示すsea horseアッセイの図である。図10K及びLは、リソソーム、ミトコンドリア、及び核を評価し、NTcas9とNTKO、CAR cas9とCARKOとの間でそれらの数と体積を統計的に比較する共焦点顕微鏡の結果である。
CISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞は、低注入用量であっても、Rajiリンパ腫マウスモデルにおいて腫瘍制御及び生存を改善する。図11Aは、in−vivo実験のタイムラインを表す概略図である。図11Bは、生物発光イメージング(BLI)の結果の図である。図11Cは、Raji単独(n=5)対Raji+NT(n=5)対Raji+NT cas9対照(CTRL)(n=5)対Raji+NT CISH KO(n=5)を投与されたマウスのグループを比較した生存曲線である。図11Dは、異なる日のiC9/CAR19/IL−15 NK細胞のCas9対照とCISH KOとを比較する、マウスの末梢血に存在するCD45+細胞のうちのNK細胞のパーセントを示す図である。図11Eは、BLIイメージングの結果の図である。図11Fは、平均発光を示す図である。図11Gは、生存曲線である。図11Hは、以下のグループのマウスを比較する体重曲線である:Raji単独(n=5)対Raji+iC9/CAR19/IL−15、3×10のcas9対照(n=5)対iC9/CAR19/IL−15、3×10のCISH KO(n=5)対iC9/CAR19/IL−15、10×10のcas9対照(n=5)対iC9/CAR19/IL−15、10×10のCISH KO(n=3)。hは、肝臓(左パネル)及び骨髄(右パネル)の代表的な病理写真であり、上のパネルにH&E染色、下のパネルにCD20免疫組織化学的染色を示し、Raji単独グループとCAR19/IL−15 対照(10x10)グループとCAR19/IL−15 CISH KO(10x10)グループとを比較している。図11Iは、異なるグループ間の経時的なマウス体重のプロットである。
GUIDE−SeqによるCas9オフターゲット部位の特定及びrhAmpSeq(商標)技術を使用した潜在的Cas9オフターゲット切断部位の定量。図12Aは、CISH遺伝子座を標的とする2つのガイドに対するGUIDE−Seqによって特定されたオフターゲット部位の配列である。ガイド配列が上部に記載されており、オフターゲット部位がその下に記載されている。オンターゲット部位は黒い四角で特定されている。ガイドとの不一致が強調表示で示され、挿入部分が灰色で示されている。GUIDE−Seqシーケンシングリードの数は、各部位の右側に示されている。Alt−R tracrRNAと複合体を形成した10μMのAlt−R crRNA XTは、Cas9ヌクレアーゼを構成的に発現するHEK293細胞にヌクレオフェクションによって送達された。図12Bは、オンターゲット及びオフターゲットの、固有のCRISPR−Cas9特異的リードカウントの合計の部分パーセンテージを示す円グラフである。GUIDE−Seqによって特定されたオンターゲット部位及びオフターゲット部位における全編集は、NGSの多重化された標的濃縮アプローチであるrhAmpSeqを使用して測定された。2つのCISH標的化ガイドのそれぞれに対して、アンプリコンは、各Cas9切断部位の周囲にオンターゲットGUIDE−Seqリードの1%を超えるリードを有するように設計された。WT Cas9又はAlt−R HiFi Cas9のいずれかと形成されたRNP複合体は、エレクトロポレーションを介して増殖したNK細胞に送達された。図12Cは、単一のRNP複合体が送達された場合の、CISHガイド1(パネル1、11プレックス)及びCISHガイド2(パネル2、70プレックス)の各標的遺伝子座でのINDEL形成を示す図である。図12Dは、CISHガイド1とCISHガイド2が同時送達された場合の、各標的遺伝子座におけるINDEL形成を示す図である。オンターゲット遺伝子座はアスタリスクで示される。
iC9/CAR19/IL−15の形質導入及びCISH KO効率は、経時的に安定している。図13Aは、形質導入細胞及び対照細胞におけるCD56のフローサイトメトリー分析の図である。図13Bは、形質導入された細胞の細胞生存率を示す図である。図13Cは、形質導入中のさまざまな日のウエスタンブロットである。
CISH KO NT NK細胞の表現型及び分子シグネチャー。図14A及びBは、遺伝子シグネチャーのヒートマップである。図14C及びDは、CISH KO NT NK細胞の分析の図である。
図15は、CAR19/IL−15の単回投与が、Rajiリンパ腫マウスモデルの生存を延長させるが、治癒には至らないことを示す図である。
CISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞は、二量体を使用して排除可能である。図16A及びBは、CISH KO NT NK細胞のフローサイトメトリー分析の図である。図16Cは、血液、肝臓、脾臓又は骨髄中のCAR+NK細胞のパーセントを示す図である。
図17は、高用量のCISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞を投与されたマウスにRajiリンパ腫のエビデンスがないことを示す図である
タンパク質のサイトカインシグナル伝達サプレッサー(SOCS)ファミリーは、サイトカインシグナル伝達、機能的活性、及びNK細胞のがんに対する免疫を弱めることにより、NK細胞生物学において重要な役割を果たす。そのメンバーの1つである、CISH遺伝子によってコードされるサイトカイン誘導SH2含有タンパク質(CIS)は、NK細胞の重要な細胞内チェックポイント分子として同定されており、IL−15を含むサイトカインによって誘導される。したがって、本発明者らは、CAR19/IL−15形質導入CB−NK細胞におけるCISの発現及びCISH欠失の結果を評価することにより、操作されたNK細胞が、未改変NK細胞におけるサイトカインシグナル伝達を生理学的にダウンレギュレートするのと同じ逆調節回路にさらされるかどうかを決定しようとした。
本研究は、CAR操作とCISHノックアウト(KO)とを組み合わせた新しいアプローチが、いずれかのアプローチ単独と比較して優れた腫瘍制御をもたらすことを実証した。CISH KOは、JAK/STATシグナル伝達を増加させることにより、iC9/CAR19/IL−15形質導入CB−NK細胞の活性を増強させた。さらに、CISHの標的化は、CAR−NK細胞の代謝を調節し、哺乳類ラパマイシン標的タンパク質(mTOR)シグナル伝達経路を活性化し、代謝に解糖スイッチを誘導することにより、それらの「適合性」を高めることが示された。これは、免疫チェックポイント分子の遺伝子編集が、代謝経路を調節することにより、CAR.NK細胞の活性と適合性を増強することを示す最初の実証である。
具体的には、本研究は、mRNA qPCRによって決定されるように、7日間の増殖後に、CISHがCAR19/IL−15形質導入CB−NK細胞において誘導されることを示した(図1)。CAR.19/IL−15形質導入NK細胞におけるCISH欠失の機能的影響を調べるために、CISHをサイレンシングするためのCas9リボ核タンパク質(Cas9 RNP)媒介遺伝子編集と、iC9/CAR.CD19/IL−15構築体のレトロウイルス形質導入とを組み合わせるプロトコルを開発した。iC9/CAR.19/IL−15構築体をCB−NK細胞に形質導入した7日後、形質導入NK細胞に、Cas9単独(Cas9対照)又はCISHエクソン4を標的とする化学合成crRNA:tracrRNAデュプレックスをプリロードしたCas9をヌクレオフェクトした。次に、細胞をクローン9.mbIL21及びIL−2(100 iU/ml)とともにさらに7日間培養して、増殖を促進した。遺伝子編集効率をPCR(2日目)によって定量化して、タンパク質発現レベルの低下をCAR−NK細胞のフローサイトメトリー(7日目)によって判定した。CISHノックアウトは、IFN−γ及びTNF−αの細胞内染色、CD107a脱顆粒、及び51Cr放出アッセイによる腫瘍殺滅によって評価されるように、特に低いエフェクター:標的比で、Raji腫瘍細胞に対するiC9/CAR19/IL−15形質導入CB−NK細胞の機能を有意に増強させた。有望なin vitroデータを考慮して、操作されたCB由来CAR−NK細胞を、Rajiリンパ腫のネズミマウスモデルにおいてin vivo試験した。マウスを、300万又は1000万のNK細胞の1回だけの注射で処置し、iC9/CAR19/IL−15形質導入CB−NKのCISH KOがそれらのin vivoでの持続性を高め、両方の用量レベルでマウスの生存を改善することが示されたが、より印象的な長期生存は、1000万の用量レベルで見られた。
したがって、特定の実施形態において、本開示は、レトロウイルス形質導入などによってCARを発現するようにそれらを操作することによって、及びCRISPR−Cas9媒介CISHノックダウンを使用することなどによって、CISHの発現を破壊することでNK細胞を作製する方法を提供する。CAR構築体は、IL−15などのサイトカインを発現し得る。
本明細書で提供されるNK細胞は、効力を増強することによって養子CAR細胞療法を改善するために使用することができ、したがってより少ない数のCAR NK細胞を患者に注入して、毒性を低下させることができる。したがって、さらなる実施形態は、血液悪性腫瘍、固形がん、感染症、又は限定するものではないが移植片対宿主病を含む免疫疾患を有するがん患者を治療するために、CAR NK細胞を用いた養子細胞療法を投与する方法を提供する。
(I.定義)
本明細書で使用する場合、特定の成分に関して「本質的に含まない」は、特定の成分が意図的に組成物に配合されておらず、かつ/又は汚染物質として、又は微量でのみ存在することを意味するために本明細書で使用される。したがって、組成物の意図しない汚染から生じる特定の成分の総量は、0.05%をはるかに下回り、好ましくは0.01%を下回る。最も好ましいのは、特定の成分の量が標準的な分析方法で検出できない組成物である。
本明細書で使用される場合、「a」又は「an」は、1又は複数を意味し得る。本明細書において特許請求の範囲で使用される場合、「含む」という単語と併せて使用される場合、「a」又は「an」という単語は、1又は複数を意味し得る。
特許請求の範囲における「又は」という用語の使用は、代替物のみを参照するように明示的に示されない限り、又は代替物が相互に排他的でない限り、「及び/又は」を意味するために使用されるが、本開示は代替物のみと、「及び/又は」とを指すという定義を支持する。本明細書で使用される場合、「別の」は、少なくとも第2又はそれ以上を意味し得る。「約」、「実質的に」及び「おおよそ」という用語は、一般に、記載された値プラスマイナス5%を意味する。
「免疫障害」、「免疫関連障害」、又は「免疫介在性障害」は、免疫応答が疾患の発症又は進行において重要な役割を果たす障害を指す。免疫介在性障害には、自己免疫障害、同種移植片拒絶反応、移植片対宿主病、ならびに炎症性及びアレルギー性状態が含まれる。
「免疫応答」は、刺激に対するB細胞、T細胞、又は自然免疫細胞などの免疫系の細胞の応答である。一実施形態において、応答は特定の抗原に特異的である(「抗原特異的応答」)。
「自己免疫疾患」とは、免疫系が、正常な宿主の一部である抗原(すなわち、自己抗原)に対して免疫応答(例えば、B細胞又はT細胞応答)を生じ、結果として組織に損傷を与える疾患を指す。自己抗原は、宿主細胞に由来する場合もあれば、通常は粘膜表面にコロニーを形成する微生物(共生生物として知られる)などの共生生物に由来する場合もある。
疾患又は状態を「治療すること」又はその治療は、疾患の兆候又は症状を軽減するために、患者に1又は複数の薬物を投与することを含み得るプロトコルを実行することを指す。治療の望ましい効果には、疾患の進行速度の低下、病状の改善又は軽減、寛解又は予後の改善が含まれる。緩和は、疾患又は状態の兆候又は症状が現れる前に行われても、ならびにそれらが現れた後に行われてもよい。したがって、「治療すること」又は「治療」は、疾患又は望ましくない状態を「予防すること」又はその「予防」を含み得る。さらに、「治療すること」又は「治療」は、兆候又は症状の完全な緩和を必要とせず、治癒を必要とせず、具体的には、患者にわずかな影響しか及ぼさないプロトコルを含む。
本出願を通して使用される「治療上の利益」又は「治療上有効な」という用語は、この状態の医学的治療に関して対象の健康を促進又は増強するあらゆるものを指す。これには、限定するものではないが、疾患の兆候又は症状の頻度又は重症度の低下が含まれる。例えば、がんの治療は、例えば、腫瘍のサイズの縮小、腫瘍の浸潤性の減少、がんの成長速度の低下、又は転移の予防を含み得る。がんの治療はまた、がんを有する対象の生存を延長することを指す場合もある。
「対象」及び「患者」は、ヒト又は非ヒト、例えば霊長類、哺乳類、及び脊椎動物のいずれかを指す。特定の実施形態において、対象はヒトである。
「薬学的又は薬理学的に許容される」という句は、必要に応じて、ヒトなどの動物に投与されたときに副作用、アレルギー反応、又は他の有害な反応を生じない分子実体及び組成物を指す。抗体又は追加の有効成分を含む医薬組成物の調製は、本開示に照らして当業者には公知と思われる。さらに、動物(例えば、ヒト)投与の場合、調製物は、FDA生物学的基準局が要求する無菌性、発熱性、一般的安全性、及び純度の基準を満たす必要があることは理解されよう。
本明細書で使用される場合、「薬学的に許容される担体」には、ありとあらゆる水性溶媒(例えば、水、アルコール/水溶液、生理食塩水、塩化ナトリウム、リンゲル・デキストロースなどの非経口ビヒクル、など)、非水性溶媒(例えば、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、植物油、及びオレイン酸エチルなどの注射用有機エステル)、分散媒体、コーティング、界面活性剤、抗酸化剤、防腐剤(例えば、抗菌剤又は抗真菌剤、抗酸化剤、キレート剤、及び不活性ガス)、等張薬剤、吸収遅延剤、塩、薬物、薬物安定剤、ゲル、結合剤、賦形剤、崩壊剤、滑沢剤、甘味剤、香味剤、染料、流体及び栄養補給剤などの材料及びそれらの組み合わせが含まれ、当業者には公知である。医薬組成物中のさまざまな成分のpH及び正確な濃度は、周知のパラメーターに従って調整される。
「ハプロタイピング又は組織型判定」という用語は、例えば、特定の対象のリンパ球上でどの(1又は複数の)ΗLA遺伝子座が発現されるかを決定することによって、対象のハプロタイプ又は組織型を同定するために使用される方法を指す。ΗLA遺伝子は、第6染色体の短腕の領域である主要組織適合遺伝子複合体(MΗC)に位置し、細胞間相互作用、免疫応答、臓器移植、がんの発症、及び疾患への感受性に関与している。移植に重要な6つの遺伝子座があり、HLA−A、HLA−B、HLA−C、ならびにHLA−DR、HLA−DP及びHLA−DQと呼ばれている。各遺伝子座には、いくつかの異なる対立遺伝子のいずれかが存在する可能性がある。
ハプロタイピングに広く使用されている方法では、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用して、対象のDNAを、MHC抗原をコードする遺伝子の既知のセグメントと比較する。遺伝子のこれらの領域の変動性は、対象の組織型又はハプロタイプを決定する。血清学的方法も、細胞表面の血清学的に定義された抗原を検出するために使用される。HLA−A、−B、及び−Cの決定因子は、公知の血清学的手法で測定することができる。簡単に説明すると、対象のリンパ球(新鮮な末梢血から単離)を、すべての公知のHLA抗原を認識する抗血清とともにインキュベートする。細胞を、さまざまな種類の抗血清を含む顕微鏡ウェルを備えたトレイに広げる。細胞を30分間インキュベートした後、さらに60分間補体とインキュベートする。リンパ球の表面に抗血清中の抗体によって認識される抗原がある場合、リンパ球は溶解される。色素を添加して、細胞膜の透過性と細胞死の変化を示すことができる。溶解によって破壊された細胞のパターンは、組織学的な不適合の程度を示す。例えば、HLA−A3の検査を受けている人のリンパ球が、HLA−A3に対する抗血清を含むウェルで破壊された場合、この抗原グループに対する検査は陽性である。
「抗原提示細胞(APC)」という用語は、免疫系の特異的エフェクター細胞によって認識可能なペプチド−MHC複合体の形で1又は複数の抗原を提示し、それによって、提示されている1又は複数の抗原に対する効果的な細胞免疫応答を誘導することができる細胞のクラスを指す。「APC」という用語は、マクロファージ、B細胞、内皮細胞、活性化T細胞及び樹状細胞などの無傷の全細胞、又は抗原を提示できる天然に存在する分子もしくは合成分子、例えばy2−ミクログロブリンと複合体を形成した精製MHCクラスI分子を包含する。
(II.NK細胞)
特定の実施形態において、NK細胞は、当技術分野で周知の方法により、ヒト末梢血単核細胞(PBMC)、非刺激白血球アフェレーシス産物(PBSC)、ヒト胚性幹細胞(hESC)、人工多能性幹細胞(iPSC)、骨髄、又は臍帯血から誘導される。特に、NK細胞は、臍帯血(CB)、末梢血(PB)、骨髄、又は幹細胞から単離することができる。特定の実施形態において、免疫細胞は、プールされたCBから単離される。CBは、2、3、4、5、6、7、8、10又はそれ以上のユニットからプールすることができる。免疫細胞は自己由来であっても、又は同種異系であってもよい。単離されたNK細胞は、細胞療法を投与される対象に対してハプロタイプが一致し得る。NK細胞は、CD3の発現がないヒトでは、CD16、CD56、CD8などの特異的表面マーカーによって検出することができる。
特定の態様において、NK細胞の開始集団は、フィコール密度勾配遠心分離を使用して単核細胞を単離することによって得られる。細胞培養物は、CD3、CD14、及び/又はCD19細胞を発現する任意の細胞を枯渇させることができ、CD56/CD3細胞又はNK細胞のパーセンテージを決定するために特徴付けることができる。
細胞は、UAPCなどの現在のAPCの存在下で増殖させる。増殖は、約2〜30日、例えば3〜20日、特に12〜16日、例えば12、13、14、15、16、17、18又は19日、特に約14日であり得る。NK細胞及びAPCは、約3:1〜1:3、例えば2:1、1:1、1:2、特には約1:2の比率で存在し得る。増殖培養物は、IL−2、IL−21及び/又はIL−18などの、増殖を促進するためのサイトカインをさらに含み得る。サイトカインは、約10〜500U/mL、例えば、100〜300U/mL、特に約200U/mLの濃度で存在し得る。サイトカインは、例えば2〜3日ごとに、増殖培養物に補充することができる。APCは、CAR形質導入後など、少なくとも2回は培養物に添加することができる。
増殖後、免疫細胞は直ちに注入されるか、又は凍結保存などによって保存することができる。特定の態様において、細胞は、約1、2、3、4、5日以内にバルク集団としてex vivoで数日、数週間、又は数ヶ月間増殖され得る。
増殖したNK細胞は、インターフェロン−γ、腫瘍壊死因子−α、顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)などのI型サイトカインを分泌し、自然免疫細胞と適応免疫細胞との両方、及び他のサイトカインやケモカインを活性化する。これらのサイトカインの測定は、NK細胞の活性化状態を決定するために使用することができる。さらに、NK細胞活性化を決定するための当技術分野で公知の他の方法を、本開示のNK細胞の特性評価のために使用することができる。
(A.CISH)
サイトカイン誘導SH2含有タンパク質(CIS)は、CISH遺伝子によってコードされる。これはSOCSファミリーのメンバーであり、NK細胞の細胞内チェックポイント分子である。CISHはIL−15に応答して急速に誘導され、CISHを欠失すると、NK細胞はIL−15に対して過敏になる。CISHノックアウトNK細胞は、増殖が促進され、IFNγ産生が増加し、細胞傷害活性が増強される。CISのアブレーションは、NK細胞活性にブレーキを掛ける。
本NK細胞は、当技術分野で公知の任意の方法、例えば、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)及び転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)などのDNA結合標的化ヌクレアーゼを含む、配列特異的又は標的化ヌクレアーゼによって、ならびに遺伝子又はその一部の配列を標的とするように特別に設計された、CRISPR関連ヌクレアーゼ(Cas)などのRNA誘導ヌクレアーゼによって、CISHを破壊することができる。特定の態様において、CISHの発現はCRISPR媒介破壊によって破壊される。
(B.IL−15)
インターロイキン−15(IL−15)は組織が制限されており、病理学的条件下でのみ、血清中に任意のレベルで、又は全身的に観察される。IL−15は、養子療法に望ましいいくつかの属性を保有する。IL−15は、ナチュラルキラー細胞の発生及び細胞増殖を誘導し、腫瘍常在細胞の機能抑制を緩和することで確立された腫瘍の根絶を促進し、AICDを阻害する恒常性サイトカインである。
一実施形態において、本開示は、CAR及び/又はTCR免疫細胞をIL−15と同時改変することに関する。IL−15に加えて、他のサイトカインが想定される。これらには、限定するものではないが、サイトカイン、ケモカイン、及びヒトへの適用に使用される細胞の活性化及び増殖に寄与する他の分子が含まれる。IL−15を発現するNK細胞又はT細胞は、注入後の生存に重要な、継続的な支持サイトカインシグナル伝達が可能である。
特定の実施形態において、K562 aAPCを開発し、CD28、IL−15、及びCD3ζなどの共刺激分子とともに所望の抗原(例えば、CD19)を発現して、持続的なCAR媒介増殖が可能な免疫細胞(例えば、NK細胞)がin vitroで選択される。この強力な技術により、ヒトへの適用に適した、臨床的に適切な数(最大1010)のCARNK細胞の製造が可能である。必要に応じて、追加の刺激サイクルを実行して、より多くの遺伝子改変NK細胞を作製することができる。通常、増殖したNK細胞の少なくとも90%がCARを発現し、注入のために凍結保存することができる。さらに、このアプローチは、導入されたCARの特異性を、aAPC上でCARによって認識される腫瘍関連抗原(TAA)の発現と組み合わせることにより、多様な腫瘍型に対するNK細胞を生成するために利用することができる。
遺伝子改変後、細胞はすぐに注入しても、又は保存されてもよい。特定の態様において、遺伝子改変後、細胞への遺伝子移入後約1、2、3、4、5日又はそれ以上以内に、細胞をバルク集団としてex vivoで数日、数週間、又は数ヶ月増殖させることができる。さらなる態様において、トランスフェクタントはクローン化され、クローンは、単一の統合された、又はエピソーム的に維持された発現カセット又はプラスミドの存在を示し、キメラ受容体の発現が、エクスビボで拡大される。拡大のために選択されたクローンは、CD19発現標的細胞を特異的に認識し、溶解する能力を示す。組換え免疫細胞は、IL−2、又は共通のガンマ鎖に結合する他のサイトカイン(例えば、IL−7、IL−12、IL−15、IL−21など)による刺激によって増殖させることができる。組換え免疫細胞は、人工抗原提示細胞による刺激によって増殖させることができる。さらなる態様において、遺伝子改変細胞は、凍結保存することができる。
(A.遺伝子操作された抗原受容体)
本開示のNK細胞は、操作されたTCR及び/又はCARなどの抗原受容体を発現するように遺伝子操作することができる。例えば、NK細胞は、がん抗原に対して抗原特異性を有するTCRを発現するように改変される。異なる抗原などに対する複数のCAR及び/又はTCRをNK細胞に追加することができる。
改変の適切な方法は当技術分野において公知である。例えば、上記のSambrook及びAusubelを参照されたい。例えば、細胞は、Heemskerk et al.,2008及びJohnson et al.,2009に記載の形質導入技術を使用して、がん抗原に対する抗原特異性を有するTCRを発現するように形質導入することができる。
完全長TCR α及びβ(又はγ及びδ)鎖をコードするRNAのエレクトロポレーションは、レトロウイルスで形質導入されたTCR鎖と内因性TCR鎖とのペアリングによって引き起こされる自己反応性の長期的な問題を克服するための代替手段として使用することができる。導入されたTCR α及びβ鎖は一時的にしか発現されないため、そのような代替ペアリングが一過性トランスフェクション戦略で行われたとしても、作製し得る自己反応性T細胞はしばらくするとこの自己反応性を失う。導入されたTCR α及びβ鎖の発現が減少すると、正常な自己由来T細胞のみが残る。これは、完全長のTCR鎖が安定したレトロウイルス形質導入によって導入された場合には当てはまらず、これにより、導入されたTCR鎖が失われることはなく、患者において常に自己反応性が生じる。
いくつかの実施形態において、細胞は、遺伝子工学を介して導入された、1又は複数の抗原受容体をコードする1又は複数の核酸、及びそのような核酸の遺伝子操作された産物を含む。いくつかの実施形態において、核酸は異種であり、すなわち、通常、細胞又は細胞から得られたサンプル中には存在しない、例えば、操作されている細胞、及び/又はそのような細胞が由来する生物中には通常見られない、別の生物又は細胞から得られたものである。いくつかの実施形態において、核酸は、自然界には見られない核酸(例えば、キメラ)など、天然には存在しない。
いくつかの実施形態において、CARは、抗原に特異的に結合する細胞外抗原認識ドメインを含む。いくつかの実施形態において、抗原は、細胞の表面に発現されるタンパク質である。いくつかの実施形態において、CARはTCR様CARであり、抗原はプロセシングされたペプチド抗原、例えば、主要組織適合性複合体(MHC)分子に関連して細胞表面上で認識される、TCRのような細胞内タンパク質のペプチド抗原である。
CAR及び組換えTCRを含む例示的な抗原受容体、ならびに受容体を操作及び細胞に導入するための方法としては、例えば、国際特許出願公開番号第200014257号、第2013126726号、第2012/129514号、第2014031687号、第2013/166321号、第2013/071154号、第2013/123061号パンフレット、米国特許出願公開番号第2002131960号、第2013287748号、第20130149337号明細書、米国特許第6,451,995号、第7,446,190号、第8,252,592、第8,339,645号、第8,398,282、第7,446,179号、第6,410,319号、第7,070,995号、第7,265,209号、第7,354,762号、第7,446,191号、第8,324,353号、及び第8,479,118号明細書、ならびに欧州特許出願番号第2537416号明細書に記載のもの、及び/又はSadelain et al.,2013;Davila et al.,2013;Turtle et al.,2012;Wu et al.,2012に記載のものが挙げられる。いくつかの態様において、遺伝子操作された抗原受容体は、米国特許第7,446,190号明細書に記載のCAR、及び国際特許出願公開番号第2014055668Al号パンフレットに記載されているものを含む。
(2.キメラ抗原受容体)
いくつかの実施形態において、CARは、a)細胞内シグナル伝達ドメイン、b)膜貫通ドメイン、及びc)抗原結合領域を含む細胞外ドメインを含む。
いくつかの実施形態において、操作された抗原受容体は、活性化又は刺激性CAR、共刺激性CAR(国際公開第2014/055668号パンフレットを参照されたい)、及び/又は抑制性CAR(iCAR、Fedorov et al.,2013を参照されたい)などのCARを含む。CARは概して、1又は複数の細胞内シグナル伝達成分に、いくつかの態様においてはリンカー及び/又は膜貫通ドメインを介して、連結された細胞外抗原(又はリガンド)結合ドメインを含む。そのような分子は、典型的には、天然の抗原受容体を介したシグナル、そのような受容体を介した共刺激受容体と組み合わせたシグナル、及び/又は共刺激受容体単独を介したシグナルを模倣するか、又はそれに近似する。
本開示の特定の実施形態は、免疫原性を低減させるためにヒト化されたCAR(hCAR)を含む、細胞内シグナル伝達ドメイン、膜貫通ドメイン、及び1又は複数のシグナル伝達モチーフを含む細胞外ドメインを含む抗原特異的CARポリペプチドをコードする核酸などの核酸の使用に関する。特定の実施形態において、CARは、1又は複数の抗原間の共有空間を含むエピトープを認識し得る。特定の実施形態において、結合領域は、モノクローナル抗体の相補性決定領域、モノクローナル抗体の可変領域、及び/又はそれらの抗原結合フラグメントを含み得る。別の実施形態において、その特異性は、受容体に結合するペプチド(例えば、サイトカイン)に由来する。
ヒトCAR核酸は、ヒト患者の細胞免疫療法を強化するために使用されるヒト遺伝子であり得ることが企図される。特定の実施形態において、本発明は、完全長CAR cDNA又はコード領域を含む。抗原結合領域又はドメインは、特定のヒトモノクローナル抗体に由来する単鎖可変フラグメント(scFv)のV及びV鎖のフラグメント、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第7,109,304号明細書に記載されているものを含み得る。フラグメントはまた、ヒト抗原特異的抗体の任意の数の異なる抗原結合ドメインであり得る。より具体的な実施形態において、フラグメントは、ヒト細胞での発現のためにヒトコドン使用に最適化された配列によってコードされる抗原特異的scFvである。
配置は、ダイアボディまた多量体などの多量体であり得る。多量体は、軽鎖と重鎖の可変部分をダイアボディにクロスペアリングすることによって形成される可能性が最も高い。構築体のヒンジ部分は、完全な欠失から、最初のシステインの維持、セリン置換ではなくプロリン、最初のシステインまでの切断、まで複数の選択肢を有し得る。Fc部分は欠失させることができる。安定及び/又は二量体化するタンパク質は、この目的に役立つ。Fcドメインうちの1つだけ、例えば、ヒト免疫グロブリン由来のCH2又はCH3ドメインのいずれかを使用することができる。二量体化を改善するために改変されたヒト免疫グロブリンのヒンジ、CH2及びCH3領域を使用することもできる。免疫グロブリンのヒンジ部分だけを使用することもできる。CD8アルファの一部を使用することもできる。
いくつかの実施形態において、CAR核酸は、膜貫通ドメイン及び改変されたCD28細胞内シグナル伝達ドメインなどの他の共刺激受容体をコードする配列を含む。他の共刺激受容体としては、限定するものではないが、CD28、CD27、OX−40(CD134)、DAP10、DAP12及び4−1BB(CD137)の1又は複数が挙げられる。CD3ζによって開始される一次シグナルに加えて、ヒトCARに挿入されたヒト共刺激受容体によって提供される追加シグナルはNK細胞の完全な活性化にとって重要であり、in vivoでの持続性と養子免疫療法の治療的成功を改善するのに役立ち得る。
いくつかの実施形態において、CARは、特定の抗原(又はマーカー又はリガンド)、例えば、がんマーカーなどの、養子療法によって標的とされる特定の細胞型で発現される抗原、及び/又は正常又は非罹患細胞型で発現される抗原などの、抑制反応の誘発を意図される抗原に対する特異性を有するように構築される。したがって、CARは、典型的には、その細胞外部分に、1又は複数の抗原結合分子、例えば1又は複数の抗原結合フラグメント、ドメインもしくは部分、又は1又は複数の抗体可変ドメイン、及び/又は抗体分子を含む。いくつかの実施形態において、CARは、抗体分子の1又は複数の抗原結合部分、例えば、モノクローナル抗体(mAb)の可変重鎖(VH)及び可変軽鎖(VL)に由来する単鎖抗体フラグメント(scFv)を含む。
キメラ抗原受容体の特定の実施形態において、受容体の抗原特異的部分(抗原結合領域を含む細胞外ドメインと呼ばれ得る)は、腫瘍関連抗原又は病原体特異的抗原結合ドメインを含む。抗原には、デクチン−1などのパターン認識受容体によって認識される炭水化物抗原が含まれる。腫瘍関連抗原は、腫瘍細胞の細胞表面に発現している限り、どのような種類でもよい。腫瘍関連抗原の例示的な実施形態には、CD19、CD20、CD5、CD7、CD22、CD70、CD30、BCMA、CD25、NKG2Dリガンド、MICA/MICB、がん胎児性抗原、アルファフェトプロテイン、CA−125、MUC−1、CD56、EGFR、c−Met、AKT、Her2、Her3、上皮腫瘍抗原、メラノーマ関連抗原、変異p53、変異rasなどが含まれる。特定の実施形態において、腫瘍関連抗原の量が少ない場合、CARをサイトカインと共発現させて持続性を改善することができる。例えば、CARはIL−15と共発現させることができる。
キメラ受容体をコードするオープンリーディングフレームの配列は、ゲノムDNA源、cDNA源から得ることができ、又は(例えば、PCRを介して)合成することができ、又はそれらの組み合わせから得ることができる。ゲノムDNAのサイズ及びイントロンの数に応じて、イントロンがmRNAを安定化させることがわかっているため、cDNA又はそれらの組み合わせを使用することが望ましいと思われる。また、内因性又は外因性の非コード領域を使用してmRNAを安定化することがさらに有利であり得る。
キメラ構築体は、裸のDNAとして、又は適切なベクター中で免疫細胞に導入され得ることが企図される。裸のDNAを使用するエレクトロポレーションによって細胞を安定的にトランスフェクトする方法は、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第6,410,319号明細書を参照されたい。裸のDNAは、一般に、発現のために適切な方向でプラスミド発現ベクターに含有される、キメラ受容体をコードするDNAを指す。
又は、ウイルスベクター(例えば、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター又はレンチウイルスベクター)を使用して、キメラ構築体を免疫細胞に導入することができる。本開示の方法に従って使用するのに適したベクターは、免疫細胞において複製しない。細胞内に維持されるウイルスのコピー数が細胞の生存能力を維持するのに十分に低い、ウイルスに基づく多数のベクター、例えば、HIV、SV40、EBV、HSV又はBPVに基づくベクターが公知である。
いくつかの態様において、抗原特異的な結合又は認識成分は、1又は複数の膜貫通ドメイン及び細胞内シグナル伝達ドメインに連結される。いくつかの実施形態において、CARは、CARの細胞外ドメインに融合された膜貫通ドメインを含む。一実施形態において、CAR内のドメインの1つに自然に結合される膜貫通ドメインが使用される。場合によっては、膜貫通ドメインは、受容体複合体の他のメンバーとの相互作用を最小限にするために、同じ又は異なる表面膜タンパク質の膜貫通ドメインへのそのようなドメインの結合を回避するようにアミノ酸置換によって選択又は改変される。
いくつかの実施形態において膜貫通ドメインは、天然源又は合成源のいずれかに由来する。供給源が天然である場合、いくつかの態様においてドメインは、膜結合タンパク質又は膜貫通タンパク質に由来する。膜貫通領域には、T細胞受容体のアルファ、ベータ、又はゼータ鎖、CD28、CD3ゼータ、CD3イプシロン、CD3ガンマ、CD3デルタ、CD45、CD4、CD5、CD8、CD9、CD16、CD22、CD33、CD37、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD154、ICOS/CD278、GITR/CD357、NKG2D、及びDAP分子に由来する領域が含まれる(すなわち、少なくともそれらの膜貫通領域を含む)。又は、いくつかの実施形態において、膜貫通ドメインは合成である。いくつかの態様において、合成膜貫通ドメインは、ロイシン及びバリンなどの主に疎水性残基を含む。いくつかの態様において、フェニルアラニン、トリプトファン及びバリンのトリプレットが、合成膜貫通ドメインの両端に見出されると思われる。
特定の実施形態において、NK細胞などの免疫細胞を遺伝子改変するために本明細書に開示されるプラットフォーム技術は、(i)エレクトロポレーションデバイス(例えば、ヌクレオフェクター)を使用する非ウイルス遺伝子移入、(ii)エンドドメインを介してシグナル伝達するCAR(例えば、CD28/CD3−ζ、CD137/CD3−ζ、又は他の組み合わせ)、(iii)抗原認識ドメインを細胞表面に接続する可変長の細胞外ドメインを有するCAR、及び場合によっては(iv)CAR免疫細胞をロバストかつ数値的に増殖させることができるK562由来の人工抗原提示細胞(aAPC)、(Singh et al.,2008;Singh et al.,2011)を含む。
(3.T細胞受容体(TCR))
いくつかの実施形態において、遺伝子操作された抗原受容体は、組換えTCR及び/又は天然に存在するT細胞からクローン化されたTCRを含む。「T細胞受容体」又は「TCR」は、可変のa及びβ鎖(それぞれ、TCRα及びTCRβとしても知られる)又は可変のγ及びδ鎖(それぞれ、TCRγ及びTCRδとしても知られる)を含む分子を指し、MHC受容体に結合した抗原ペプチドに特異的に結合することができる。いくつかの実施形態において、TCRはαβ形態である。
通常、αβ及びγδの形で存在するTCRは一般に構造的に類似しているが、それらを発現するT細胞は異なる解剖学的位置又は機能を有し得る。TCRは、細胞の表面に、又は可溶性の形で見出すことができる。一般に、TCRはT細胞(又はTリンパ球)の表面に見られ、概して主要組織適合遺伝子複合体(MHC)分子に結合した抗原の認識に関与する。いくつかの実施形態において、TCRはまた、定常ドメイン、膜貫通ドメイン、及び/又は短い細胞質尾部を含み得る(例えば、Janeway et al,1997を参照されたい)。例えば、いくつかの態様において、TCRの各鎖は、1つのN末端免疫グロブリン可変ドメイン、1つの免疫グロブリン定常ドメイン、膜貫通領域、及びC末端に短い細胞質尾部を有することができる。いくつかの実施形態において、TCRは、シグナル伝達の媒介に関与するCD3複合体の不変タンパク質と関連している。特に明記しない限り、「TCR」という用語は、その機能的なTCRフラグメントを包含すると理解されるべきである。この用語はまた、αβ型又はγδ型のTCRを含む無傷又は完全長のTCRを包含する。
したがって、本明細書の目的のために、TCRへの言及は、任意のTCR、又はMHC分子に結合した特異的抗原ペプチド、すなわちMHC−ペプチド複合体に結合するTCRの抗原結合部分などの機能的フラグメントを含む。TCRの「抗原結合部分」又は抗原結合フラグメントは交換可能に使用することができ、TCRの構造ドメインの一部を含み、それでも完全なTCRが結合する抗原(例えば、MHC−ペプチド複合体)に結合する分子を指す。場合によっては、抗原結合部分は、特異的MHC−ペプチド複合体に結合するための結合部位を形成するのに十分な、TCRの可変α鎖及び可変β鎖などのTCRの可変ドメインを含み、一般に、各鎖は、3つの相補性決定領域を含む。
いくつかの実施形態において、TCR鎖の可変ドメインは、ループ又は免疫グロブリンに類似した相補性決定領域(CDR)の形成に関与し、TCR分子の結合部位を形成することによって抗原認識を付与し、ペプチド特異性を決定する。通常、免疫グロブリンと同様に、CDRはフレームワーク領域(FR)によって分離される(例えば、Jores et al.,1990;Chothia et al.,1988;Lefranc et al.,2003を参照されたい)。いくつかの実施形態において、CDR3はプロセシングされた抗原の認識に関与する主要なCDRであり、アルファ鎖のCDR1も抗原ペプチドのN末端部分と相互作用することが示されており、ベータ鎖のCDR1はペプチドのC末端部分と相互作用する。CDR2はMHC分子を認識すると考えられている。いくつかの実施形態において、β鎖の可変領域は、さらなる超可変(HV4)領域を含むことができる。
いくつかの実施形態において、TCR鎖は、定常ドメインを含む。例えば、免疫グロブリンと同様に、TCR鎖(例えば、a鎖、β鎖)の細胞外部分は、N末端に2つの免疫グロブリンドメイン、可変ドメイン(例えば、V又はVp;典型的には、Kabatの番号付け、Kabat et al.,“Sequences of Proteins of Immunological Interest,US Dept.Health and Human Services,Public Health Service National Institutes of Health,1991,5th ed.に基づくアミノ酸1〜116)と、細胞膜に隣接して1つの定常ドメイン(例えば、a−鎖定常ドメイン又はC、典型的にはKabatに基づくアミノ酸117〜259、β鎖定常ドメイン又はCp、通常はKabatに基づくアミノ酸117〜295)とを含み得る。例えば、場合によっては、2つの鎖によって形成されるTCRの細胞外部分は、2つの膜近位定常ドメイン、及びCDRを含む2つの膜遠位可変ドメインを含む。TCRドメインの定常ドメインには、システイン残基がジスルフィド結合を形成し、2つの鎖の間に連結を形成する短い接続配列が含まれている。いくつかの実施形態において、TCRは、TCRが定常ドメインに2つのジスルフィド結合を含むように、α鎖及びβ鎖のそれぞれに追加のシステイン残基を有し得る。
いくつかの実施形態において、TCR鎖は、膜貫通ドメインを含むことができる。いくつかの実施形態において、膜貫通ドメインは正に帯電している。場合によっては、TCR鎖に細胞質尾部が含まれている。場合によっては、この構造により、TCRがCD3などの他の分子と結合できるようになる。例えば、膜貫通領域を有する定常ドメインを含むTCRは、タンパク質を細胞膜に固定し、CD3シグナル伝達装置又は複合体の不変サブユニットと結合させることができる。
一般に、CD3は、哺乳類の3つの異なる鎖(γ、δ、及びε)とζ鎖とを有することができる多タンパク質複合体である。例えば、哺乳類では、複合体はCD3γ鎖、CD3δ鎖、2つのCD3ε鎖及びCD3ζ鎖のホモ二量体を含むことができる。CD3γ、CD3δ及びCD3ε鎖は、単一の免疫グロブリンドメインを含む免疫グロブリンスーパーファミリーと関連性が高い細胞表面タンパク質である。CD3γ、CD3δ及びCD3ε鎖の膜貫通領域は負に帯電しており、このことが、これらの鎖が正に帯電したT細胞受容体鎖と結合可能にする特性である。CD3γ、CD3δ及びCD3ε鎖の細胞内尾部にはそれぞれ、免疫受容体チロシン系活性化モチーフ又はITAMとして知られる単一の保存モチーフが含まれているが、各CD3ζ鎖は3つ有している。一般的に、ITAMはTCR複合体のシグナル伝達能力に関与している。これらのアクセサリー分子は、負に帯電した膜貫通領域を有し、TCRから細胞内にシグナルを伝播する役割を果たす。CD3鎖及びζ鎖はTCRとともに、T細胞受容体複合体として知られているものを形成する。
いくつかの実施形態において、TCRは、2つの鎖α及びβ(又は任意選択でγ及びδ)のヘテロ二量体であっても、又は単鎖TCR構築体であってもよい。いくつかの実施形態において、TCRは、例えば、1又は複数のジスルフィド結合によって連結された2つの別個の鎖(α及びβ鎖又はγ及びδ鎖)を含むヘテロ二量体である。いくつかの実施形態において、標的抗原(例えば、がん抗原)に対するTCRが特定され、細胞に導入される。いくつかの実施形態において、TCRをコードする核酸は、公的に入手可能なTCR DNA配列のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅などによって、さまざまな供給源から得ることができる。いくつかの実施形態において、TCRは、生物学的供給源から、例えば、T細胞(例えば、細胞傷害性T細胞)、T細胞ハイブリドーマなどの細胞から、又は他の公的に入手可能な供給源から得られる。いくつかの実施形態において、T細胞は、in vivoで単離された細胞から得ることができる。いくつかの実施形態において、高親和性T細胞クローンは、患者から単離することができ、TCRが単離される。いくつかの実施形態において、T細胞は、培養されたT細胞ハイブリドーマ又はクローンであり得る。いくつかの実施形態において、標的抗原に対するTCRクローンは、ヒト免疫系遺伝子(例えば、ヒト白血球抗原系、すなわちHLA)で操作されたトランスジェニックマウスにおいて生成されている。例えば、腫瘍抗原を参照されたい(例えば、Parkhurst et al.,2009及びCohen et al.,2005を参照されたい)。いくつかの実施形態において、ファージディスプレイは、標的抗原に対するTCRを単離するために使用される(例えば、Varela−Rohena et al.,2008及び Li,2005を参照されたい)。いくつかの実施形態において、TCR又はその抗原結合部分は、TCRの配列の知識から合成的に作製することができる。
(B.抗原提示細胞)
マクロファージ、Bリンパ球、樹状細胞を含む抗原提示細胞は、特定のMHC分子の発現によって区別される。APCは抗原を内在化し、MHC分子と一緒にその抗原の一部を細胞膜外側に再発現させる。MHCは、複数の遺伝子座を有する大きな遺伝子複合体である。MHC遺伝子座は、クラスI及びクラスII MHCと呼ばれる2つの主要なクラスのMHC膜分子をコードする。Tヘルパーリンパ球は一般にMHCクラスII分子に関連する抗原を認識し、T細胞傷害性リンパ球はMHCクラスI分子に関連する抗原を認識する。ヒトではMHCはHLA複合体と呼ばれ、マウスではH−2複合体と呼ばれる。
場合によっては、aAPCは、この実施形態の治療用組成物及び細胞治療用生成物を調製するのに有用である。抗原提示システムの調製及び使用に関する一般的なガイダンスについては、例えば、米国特許第6,225,042号、第6,355,479号、第6,362,001号及び第6,790,662号明細書;米国特許出願公開第2009/0017000号及び第2009/0004142号明細書;ならびに国際公開第2007/103009号パンフレットを参照されたい。
aAPCシステムは、少なくとも1つの外因性補助分子を含み得る。任意の適切な数及び組み合わせの補助分子を使用することができる。補助分子は、共刺激分子及び接着分子などの補助分子から選択することができる。例示的な共刺激分子には、CD86、CD64(FcγRI)、41BBリガンド及びIL−21が含まれる。接着分子としては、セレクチンなどの炭水化物結合糖タンパク質、インテグリンなどの膜貫通結合糖タンパク質、カドヘリンなどのカルシウム依存性タンパク質、及び細胞間接着分子(ICAM)などのシングルパス膜貫通免疫グロブリン(Ig)スーパーファミリータンパク質を挙げることができ、これらは例えば、細胞間又は細胞とマトリックスとの接触を促進する。例示的な接着分子には、LFA−3及びICAM−1などのICAMが含まれる。共刺激分子及び接着分子を含む例示的な補助分子の選択、クローニング、調製、及び発現に有用な技術、方法、及び試薬は、例えば、米国特許第6,225,042号、第6,355,479号、及び第6,362,001号明細書に例示されている。
(C.抗原)
遺伝子操作された抗原受容体によって標的とされる抗原の中には、養子細胞療法によって標的とされる疾患、状態、又は細胞型に関連して発現されるものある。疾患及び状態の中には、増殖性、腫瘍性及び悪性の疾患及び障害があり、これには、リンパ腫、白血病及び/又は骨髄腫、例えば、B細胞性、T細胞性及び骨髄性の白血病、リンパ腫及び多発性骨髄腫などの血液がん、免疫系のがんを含むがん及び腫瘍が含まれる。いくつかの実施形態において、抗原は、正常又は非標的の細胞もしくは組織と比較して、疾患又は病態の細胞、例えば、腫瘍細胞又は病原性細胞上で選択的に発現又は過剰発現される。他の実施形態において、抗原は、正常細胞上で発現されるか、及び/又は操作された細胞上で発現される。
任意の適切な抗原が本発明の方法で使用できることを見出した。例示的な抗原には、限定するものではないが、感染性病原体、自己/自己抗原、腫瘍/がん関連抗原、及び腫瘍新生抗原由来の抗原分子が含まれる(Linnemann et al.,2015)。特定の態様において、抗原には、NY−ESO、EGFRvIII、Muc−1、Her2、CA−125、WT−1、Mage−A3、Mage−A4、Mage−A10、TRAIL/DR4、及びCEAが含まれる。特定の態様において、2又はそれ以上の抗原受容体に対する抗原には、限定するものではないが、CD19、EBNA、WT1、CD123、NY−ESO、EGFRvIII、MUC1、HER2、CA−125、WT1、Mage−A3、Mage−A4、Mage−A10、TRAIL/DR4及び/又はCEAが含まれる。これらの抗原の配列は当技術分野では公知であり、例えば、CD19(アクセッション番号NG_007275.1)、EBNA(アクセッション番号NG_002392.2)、WT1(アクセッション番号NG_009272.1)、CD123(アクセッション番号NC_000023.11)、NY−ESO(アクセッション番号NC_000023.11)、EGFRvIII(アクセッション番号NG_007726.3)、MUC1(アクセッション番号NG_029383.1)、HER2(アクセッション番号NG_007503.1)、CA−125(アクセッション番号NG_055257.1)、WT1(アクセッション番号NG_009272.1)、Mage−A3(アクセッション番号NG_013244.1)、Mage−A4(アクセッション番号NG_013245.1)、Mage−A10(アクセッション番号NC_000023.11)、TRAIL/DR4(アクセッション番号NC_000003.12)及び/又はCEA(アクセッション番号NC_000019.10)である。
腫瘍関連抗原は、前立腺、乳房、結腸直腸、肺、膵臓、腎臓、中皮腫、卵巣又はメラノーマのがんに由来し得る。例示的な腫瘍関連抗原又は腫瘍細胞由来抗原には、MAGE1、3及びMAGE4(又は国際特許公開第WO99/40188号パンフレットに開示されているものなどの他のMAGE抗原);PRAME;BAGE;RAGE、Lage(NY ESO 1とも呼ばれる);SAGE;及びHAGE又はGAGEが含まれる。腫瘍抗原のこれらの非限定的な例は、メラノーマ、肺がん、肉腫、及び膀胱がんなどの広範囲の腫瘍型で発現される。例えば、米国特許第6,544,518号明細書を参照されたい。前立腺がん腫瘍関連抗原には、例えば、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、前立腺特異的抗原(PSA)、前立腺酸性リン酸塩、NKX3.1、及び前立腺の6回膜貫通上皮抗原(STEAP)が含まれる。
他の腫瘍関連抗原としては、Plu−1、HASH−1、HasH−2、Cripto及びCriptinが挙げられる。さらに、腫瘍抗原は、多くのがんの治療に有用な、全長ゴナドトロピンホルモン放出ホルモン(GnRH)、短い10アミノ酸長のペプチドなどの自己ペプチドホルモンであり得る。
腫瘍抗原には、HER−2/neu発現などの腫瘍関連抗原の発現を特徴とするがんに由来する腫瘍抗原が含まれる。対象となる腫瘍関連抗原には、メラノサイト−メラノーマ系統抗原MART−1/Melan−A、gp100、gp75、mda−7、チロシナーゼ及びチロシナーゼ関連タンパク質などの系統特異的腫瘍抗原が含まれる。例示的な腫瘍関連抗原には、限定するものではないが、p53、Ras、c−Myc、細胞質セリン/スレオニンキナーゼ(例えば、A−Raf、B−Raf及びC−Raf、サイクリン依存性キナーゼ)、MAGE−A1、MAGE−A2、MAGE−A3、MAGE−A4、MAGE−A6、MAGE−A10、MAGE−A12、MART−1、BAGE、DAM−6、−10、GAGE−1、−2、−8、GAGE−3、−4、−5、−6、−7B、NA88−A、MART−1、MC1R、Gp100、PSA、PSM、チロシナーゼ、TRP−1、TRP−2、ART−4、CAMEL、CEA、Cyp−B、hTERT、hTRT、iCE、MUC1、MUC2、ホスホイノシチド3−キナーゼ(PI3K)、TRK受容体、PRAME、P15、RU1、RU2、SART−1、SART−3、ウィルムス腫瘍抗原(WT1)、AFP、−カテニン/m、カスパーゼ−8/m、CEA、CDK−4/m、ELF2M、GnT−V、G250、HSP70−2M、HST−2、KIAA0205、MUM−1、MUM−2、MUM−3、ミオシン/m、RAGE、SART−2、TRP−2/INT2、707−AP、アネキシンII、CDC27/m、TPI/mbcr−abl、BCR−ABL、インターフェロン調節因子4(IRF4)、ETV6/AML、LDLR/FUT、Pml/RAR、腫瘍関連カルシウムシグナルトランスデューサー1(TACSTD1)TACSTD2、受容体チロシンキナーゼ(例えば、上皮成長因子受容体(EGFR)(特に、EGFRvIII)、血小板由来成長因子受容体(PDGFR)、血管内皮成長因子受容体(VEGFR))、細胞質チロシンキナーゼ(例えば、srcファミリー、syk−ZAP70ファミリー)、インテグリン結合キナーゼ(ILK)、シグナル伝達兼転写活性化因子STAT3、STATS及びSTATE、低酸素誘導因子(HIF−1及びHIF−2など)、核内因子−カッパB(NF−B)、Notch受容体(例えば、Notch1〜4)、c−Met、哺乳類ラパマイシン標的タンパク質(mTOR)、WNT、細胞外シグナル調節キナーゼ(ERK)及びそれらの調節サブユニット、PMSA、PR−3、MDM2、メソテリン、腎細胞がん−5T4、SM22−アルファ、炭酸脱水素酵素I(CAI)及びIX(CAIX)(G250としても知られる)、STEAD、TEL/AML1、GD2、プロテイナーゼ3、hTERT、肉腫転座切断点(sarcoma translocation breakpoint)、EphA2、ML−IAP、EpCAM、ERG(TMPRSS2 ETS融合遺伝子)、NA17、PAX3、ALK、アンドロゲン受容体、サイクリンB1、ポリシアル酸、MYCN、RhoC、GD3、フコシルGM1、メソテリアン、PSCA、sLe、PLAC1、GM3、BORIS、Tn、GLoboH、NY−BR−1、RGsS、SART 3、STn、PAX5、OY−TES1、精子タンパク質17、LCK、HMWMAA、AKAP−4、SSX2、XAGE 1、B7H3、レグマイン、TIE2、Page4、MAD−CT−1、FAP、MAD−CT−2、fos関連抗原1、CBX2、CLDN6、SPANX、TPTE、ACTL8、ANKRD30A、CDKN2A、MAD2L1、CTAG1B、SUNC1、LRRN1及びイディオタイプのいずれか1又は複数に由来するか又はこれを含む腫瘍抗原が含まれる。
抗原は、テロメラーゼ酵素、サバイビン、メソテリン、変異ras、bcr/abl再配列、Her2/neu、変異型又は野生型p53、シトクロムP450 1B1などの腫瘍細胞で変異した遺伝子、又は正常細胞と比較して腫瘍細胞で異なるレベルで転写された遺伝子に由来するエピトープ領域又はエピトープペプチド、及びN−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ−Vなどの異常に発現したイントロン配列;骨髄腫及びB細胞リンパ腫で特有のイディオタイプを生成する免疫グロブリン遺伝子のクローン再配列;ヒトパピローマウイルスタンパク質E6及びE7などの腫瘍ウイルスプロセスに由来するエピトープ領域又はエピトープペプチドを含む腫瘍抗原;エプスタインバーウイルスタンパク質LMP2;がん胎児性抗原及びα−フェトプロテインなどの腫瘍選択的発現を示す非変異がん胎児性タンパク質を含むこともできる。
他の実施形態において、抗原は、病原性微生物、又は日和見病原性微生物(本明細書では感染症微生物とも呼ばれる)、例えば、ウイルス、真菌、寄生虫及び細菌から得られるか、又はそれに由来する。特定の実施形態において、そのような微生物に由来する抗原は、完全長タンパク質を含む。
本明細書に記載の方法での使用が企図される抗原を有する例示的な病原性生物には、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、単純ヘルペスウイルス(HSV)、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)、サイトメガロウイルス(CMV)、エプスタインバーウイルス(EBV)、インフルエンザA、B及びC、水疱性口内炎ウイルス(VSV)、水疱性口内炎ウイルス(VSV)、ポリオーマウイルス(例えば、BKウイルス及びJCウイルス)、アデノウイルス、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)(MRSA)を含むスタフィロコッカス(Staphylococcus)種、及び肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)を含むストレプトコッカス(Streptococcus)種が含まれる。当業者によって理解されるように、本明細書に記載の抗原として使用するためのこれら及び他の病原性微生物に由来するタンパク質、及び該タンパク質をコードするヌクレオチド配列は、出版物及びGENBANK(登録商標)、SWISS−PROT(登録商標)及びTREMBL(登録商標)などの公開データベースで同定することができる。
ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に由来する抗原には、HIVビリオン構造タンパク質(例えば、gp120、gp41、p17、p24)、プロテアーゼ、逆転写酵素、又はtat、rev、nef、vif、vpr及びvpuによってコードされるHIVタンパク質のいずれかが含まれる。
単純ヘルペスウイルスに由来する抗原(例えば、HSV 1及びHSV2)には、限定するものではないが、HSV後期遺伝子から発現されるタンパク質が含まれる。後期の遺伝子グループは、主にビリオン粒子を形成するタンパク質をコードする。そのようなタンパク質には、ウイルスキャプシドが形成される5つのタンパク質(UL):UL6、UL18、UL35、UL38及び主要なキャプシドタンパク質UL19、UL45、及びUL27が含まれ、これらはそれぞれ、本明細書に記載の抗原として使用することができる。本明細書において抗原として使用することが企図されている他の例示的なHSVタンパク質には、ICP27(H1、H2)、糖タンパク質B(gB)及び糖タンパク質D(gD)タンパク質が含まれる。HSVゲノムは、少なくとも74の遺伝子を含み、それぞれが抗原として使用し得るタンパク質をコードする。
サイトメガロウイルス(CMV)に由来する抗原には、CMV構造タンパク質、ウイルス複製の最初期及び初期段階で発現するウイルス抗原、糖タンパク質I及びIII、キャプシドタンパク質、コートタンパク質、下部マトリックスタンパク質(lower matrix protein)pp65(ppUL83)、p52(ppUL44)、IE1及び1E2(UL123及びUL122)、UL128−UL150の遺伝子クラスターからのタンパク質産物(Rykman,et al.,2006)、エンベロープ糖タンパク質B(gB)、gH、gN及びpp150が含まれる。当業者によって理解されるように、本明細書に記載の抗原として使用するためのCMVタンパク質は、GENBANK(登録商標)、SWISS−PROT(登録商標)、及びTREMBL(登録商標)などの公開データベースで同定することができる(例えば、Bennekov et al.,2004;Loewendorf et al.,2010;Marschall et al.,2009を参照されたい)。
特定の実施形態での使用が企図されるエプスタインバーウイルス(EBV)に由来する抗原には、EBV溶解タンパク質gp350及びgp110、エプスタインバー核抗原(EBNA)−1、EBNA−2、EBNA−3A、EBNA−3B、EBNA−3C、EBNAリーダータンパク質(EBNA−LP)及び潜伏膜タンパク質(LMP)−1、LMP−2A及びLMP−2Bを含む潜伏サイクル感染中に産生されるEBVタンパク質が含まれる(例えば、Lockey et al.,2008を参照されたい)。
本明細書での使用が企図される呼吸器合胞体ウイルス(RSV)に由来する抗原には、RSVゲノムによってコードされる11のタンパク質:NS1、NS2、N(ヌクレオキャプシドタンパク質)、M(マトリックスタンパク質)SH、G及びF(ウイルスコートタンパク質)、M2(第2のマトリックスタンパク質)、M2−1(伸長因子)、M2−2(転写調節)、RNAポリメラーゼ、及びリン酸化タンパク質Pのいずれか、又はその抗原性フラグメントが含まれる。
使用が企図される水疱性口内炎ウイルス(VSV)に由来する抗原には、VSVゲノムによってコードされる5つの主要なタンパク質:巨大タンパク質(L)、糖タンパク質(G)、核タンパク質(N)、リンタンパク質(P)、及びマトリックスタンパク質(M)のいずれか1つ、及びその抗原性フラグメントが含まれる(例えば、Rieder et al.,1999を参照されたい)。
特定の実施形態での使用が企図されるインフルエンザウイルス由来の抗原には、血球凝集素(HA)、ノイラミニダーゼ(NA)、核タンパク質(NP)、マトリックスタンパク質M1及びM2、NS1、NS2(NEP)、PA、PB1、PB1−F2及びPB2が含まれる。
例示的なウイルス抗原には、限定するものではないが、アデノウイルスポリペプチド、アルファウイルスポリペプチド、カリシウイルスポリペプチド(例えば、カリシウイルスキャプシド抗原)、コロナウイルスポリペプチド、ジステンパーウイルスポリペプチド、エボラウイルスポリペプチド、エンテロウイルスポリペプチド、フラビウイルスポリペプチド、肝炎ウイルス(AE)ポリペプチド(B型肝炎のコア又は表面抗原、C型肝炎ウイルスE1又はE2糖タンパク質、コア、又は非構造タンパク質)、ヘルペスウイルスポリペプチド(単純ヘルペスウイルス又は水疱帯状疱疹ウイルスの糖タンパク質を含む)、感染性腹膜炎ウイルスポリペプチド、白血病ウイルスポリペプチド、マールブルグウイルスポリペプチド、オルソミクソウイルスポリペプチド、パピローマウイルスポリペプチド、パラインフルエンザウイルスポリペプチド(例えば、血球凝集素及びノイラミニダーゼポリペプチド)、パラミクソウイルスポリペプチド、パルボウイルスポリペプチド、ペスチウイルスポリペプチド、ピコルナウイルスポリペプチド(例えば、ポリオウイルスキャプシドポリペプチド)、ポックスウイルスポリペプチド(例えば、ワクチニアウイルスポリペプチド)、狂犬病ウイルスポリペプチド(例えば、狂犬病ウイルス糖タンパク質G)、レオウイルスポリペプチド、レトロウイルスポリペプチド、及びロタウイルスポリペプチドが含まれる。
特定の実施形態において、抗原は、細菌性抗原であり得る。特定の実施形態において、目的の細菌性抗原は、分泌されたポリペプチドであり得る。他の特定の実施形態において、細菌性抗原には、細菌の外側細胞表面に露出されたポリペプチドの1又は複数の部分を有する抗原が含まれる。
使用が企図されているメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を含むスタフィロコッカス種に由来する抗原には、病原性調節因子、例えば、Agrシステム、Sar及びSae、Arlシステム、Sarホモログ(Rot、MgrA、SarS、SarR、SarT、SarU、SarV、SarX、SarZ及びTcaR)、SrrシステムならびにTRAPが含まれる。抗原として機能する可能性のある他のスタフィロコッカスタンパク質には、Clpタンパク質、HtrA、MsrR、アコニターゼ、CcpA、SvrA、Msa、CfvA及びCfvBが含まれる(例えば、Staphylococcus:Molecular Genetics,2008 Caister Academic Press,Ed.Jodi Lindsayを参照されたい)。黄色ブドウ球菌の2つの種(N315及びMu50)のゲノムはシーケンシングされており、例えばPATRIC(PATRIC:The VBI PathoSystems Resource Integration Center,Snyder et al.,2007)で公開されている。当業者によって理解されるように、抗原として使用するためのブドウ球菌タンパク質はまた、GenBank(登録商標)、Swiss−Prot(登録商標)、及びTrEMBL(登録商標)などの他の公開データベースにおいて同定することができる。
本明細書に記載の特定の実施形態において使用が企図される肺炎連鎖球菌由来の抗原には、ニューモリシン、PspA、コリン結合プロテインA(CbpA)、NanA、NanB、SpnHL、PavA、LytA、Pht、及びピリンタンパク質(RrgA;RrgB;RrgC)が含まれる。肺炎連鎖球菌の抗原性タンパク質も当技術分野において公知であり、いくつかの実施形態において抗原として使用することができる(例えば、Zysk et al.,2000を参照されたい)。肺炎連鎖球菌の毒性株の完全なゲノム配列がシーケンシングされており、このことは当業者には理解されており、本明細書で使用するための肺炎連鎖球菌タンパク質もまた、GenBank(登録商標)、Swiss−Prot(登録商標)、及びTrEMBL(登録商標)などの他の公開データベースにおいて同定することができる。本開示による抗原にとって特に興味深いタンパク質には、病原性因子、及び肺炎球菌の表面に曝露されると予測されるタンパク質が含まれる(例えば、Frolet et al.,2010を参照されたい)。
抗原として使用できる細菌性抗原の例には、限定するものではないが、アクチノミセス(Actinomyces)ポリペプチド、バチルス(Bacillus)ポリペプチド、バクテロイデス(Bacteroides)ポリペプチド、ボルデテラ(Bordetella)ポリペプチド、バルトネラ(Bartonella)ポリペプチド、ボレリア(Borrelia)ポリペプチド(例えば、ライム病ボレリア(B.burgdorferi)OspA)、ブルセラ(Brucella)ポリペプチド、カンピロバクター(Campylobacter)ポリペプチド、キャプノサイトファーガ(Capnocytophaga)ポリペプチド、クラミジア(Chlamydia)ポリペプチド、コリネバクテリウム(Corynebacterium)ポリペプチド、コクシエラ(Coxiella)ポリペプチド、デルマトフィルス(Dermatophilus)ポリペプチド、エンテロコッカス(Enterococcus)ポリペプチド、エーリキア(Ehrlichia)ポリペプチド、エシェリキア(Escherichia)ポリペプチド、フランシセラ(Francisella)ポリペプチド、フソバクテリウム(Fusobacterium)ポリペプチド、ヘモバルトネラ(Haemobartonella)ポリペプチド、ヘモフィルス(Haemophilus)ポリペプチド、(例えば、H.インフルエンザb型外膜タンパク質)、ヘリコバクター(Helicobacter)ポリペプチド、クレブシエラ(Klebsiella)ポリペプチド、L型菌(L−form bacteria)ポリペプチド、レプトスピラ(Leptospira)ポリペプチド、リステリア(Listeria)ポリペプチド、マイコバクテリア(Mycobacteria)ポリペプチド、マイコプラズマ(Mycoplasma)ポリペプチド、ナイセリア(Neisseria)ポリペプチド、ネオリケッチア(Neorickettsia)ポリペプチド、ノカルジア(Nocardia)ポリペプチド、パスツレラ(Pasteurella)ポリペプチド、ペプトコッカス(Peptococcus)ポリペプチド、ペプトストレプトコッカス(Peptostreptococcus)ポリペプチド、肺炎双球菌(Pneumococcus)ポリペプチド、(すなわち肺炎連鎖球菌ポリペプチド)(本明細書の記載を参照されたい)、プロテウス(Proteus)ポリペプチド、シュードモナス(Pseudomonas)ポリペプチド、リケッチア(Rickettsia)ポリペプチド、ロシャリメア(Rochalimaea)ポリペプチド、サルモネラ(Salmonella)ポリペプチド、シゲラ(Shigella)ポリペプチド、スタフィロコッカス(Staphylococcus)ポリペプチド、A群連鎖球菌ポリペプチド、(例えば、化膿連鎖球菌(S.pyogenes)Mプロテイン)、B群連鎖球菌(S.アガラクチア(S.agalactiae))ポリペプチド、トレポネーマ(Treponema)ポリペプチド及びエルシニア(Yersinia)ポリペプチド、(例えば、エルシニア・ペスティス(Y pestis)F1 及びV抗原)が含まれる。
真菌抗原の例には、限定するものではないが、アブシディア(Absidia)ポリペプチド、アクレモニウム(Acremonium)ポリペプチド、アルテルナリア(Alternaria)ポリペプチド、アスペルギルス(Aspergillus)ポリペプチド、バシジオボラス(Basidiobolus)ポリペプチド、ビポラリス(Bipolaris)ポリペプチド、ブラストミセス(Blastomyces)ポリペプチド、カンジダ(Candida)ポリペプチド、コクシジオイデス(Coccidioides)ポリペプチド、コニディオボラス(Conidiobolus)ポリペプチド、クリプトコッカス(Cryptococcus)ポリペプチド、クルブラリア(Curvalaria)ポリペプチド、エピデルモフィトン(Epidermophyton)ポリペプチド、エクソフィアラ(Exophiala)ポリペプチド、ゲオトリクム(Geotrichum)ポリペプチド、ヒストプラズマ(Histoplasma)ポリペプチド、マヅレラ(Madurella)ポリペプチド、マラセチア(Malassezia)ポリペプチド、ミクロスポルム(Microsporum)ポリペプチド、モニリエラ(Moniliella)ポリペプチド、モルチエレラ(Mortierella)ポリペプチド、ムコール(Mucor)ポリペプチド、ペシロマイセス(Paecilomyces)ポリペプチド、ペニシリウム(Penicillium)ポリペプチド、フィアレモニウム(Phialemonium)ポリペプチド、フィアロフォア(Phialophora)ポリペプチド、プロトテカ(Prototheca)ポリペプチド、シュードアレシェリア(Pseudallescheria)ポリペプチド、シュードミクロドキウム(Pseudomicrodochium)ポリペプチド、ピシウム(Pythium)ポリペプチド、リノスポリジウム(Rhinosporidium)ポリペプチド、リゾプス(Rhizopus)ポリペプチド、スコレコバシジウム(Scolecobasidium)ポリペプチド、スポロトリクス(Sporothrix)ポリペプチド、ステムフィリウム(Stemphylium)ポリペプチド、トリコフィトン(Trichophyton)ポリペプチド、トリコスポロン(Trichosporon)ポリペプチド及びキシロハイファ(Xylohypha)ポリペプチドが含まれる。
寄生原虫抗原の例には、限定するものではないが、バベシア(Babesia)ポリペプチド、バランチジウム(Balantidium)ポリペプチド、ベスノイチア(Besnoitia)ポリペプチド、クリプトスポリジウム(Cryptosporidium)ポリペプチド、エイメリア(Eimeria)ポリペプチド、エンセファリトゾーン(Encephalitozoon)ポリペプチド、エントアメーバ(Entamoeba)ポリペプチド、ジアルジア(Giardia)ポリペプチド、ハモンディア(Hammondia)ポリペプチド、ヘパトゾーン(Hepatozoon)ポリペプチド、イソスポーラ(Isospora)ポリペプチド、リーシュマニア(Leishmania)ポリペプチド、ミクロスポリジア(Microsporidia)ポリペプチド、ネオスポラ(Neospora)ポリペプチド、ノゼマ(Nosema)ポリペプチド、ペンタトリコモナス(Pentatrichomonas)ポリペプチド、プラスモジウム(Plasmodium)ポリペプチドが含まれる。蠕虫寄生虫抗原の例には、アカントケイロネマ(Acanthocheilonema)ポリペプチド、エルロストロンギルス(Aelurostrongylus)ポリペプチド、アンシロストーマ(Ancylostoma)ポリペプチド、アンギオストロンギルス(Angiostrongylus)ポリペプチド、アスカリス(Ascaris)ポリペプチド、ブルギア(Brugia)ポリペプチド、ブノストムム(Bunostomum)ポリペプチド、キャピラリア(Capillaria)ポリペプチド、チャベリタ(Chabertia)ポリペプチド、クーペリア(Cooperia)ポリペプチド、クレノソーマ(Crenosoma)ポリペプチド、ディクチオカウルス(Dictyocaulus)ポリペプチド、ジオクトフィーマ(Dioctophyme)ポリペプチド、ディペタロネマ(Dipetalonema)ポリペプチド、ジフィロボスリウム(Diphyllobothrium)ポリペプチド、ディピリジウム(Diplydium)ポリペプチド、ディロフィラリア(Dirofilaria)ポリペプチド、ドラクンクルス(Dracunculus)ポリペプチド、エンテロビウス(Enterobius)ポリペプチド、フィラロイデス(Filaroides)ポリペプチド、へモンクス(Haemonchus)ポリペプチド、ラゴキルアスカリス(Lagochilascaris)ポリペプチド、ロア糸状虫(Loa)ポリペプチド、マンソネラ(Mansonella)ポリペプチド、ムエレリウス(Muellerius)ポリペプチド、ナノフィエトゥス(Nanophyetus)ポリペプチド、ネカトール(Necator)ポリペプチド、ネマトジルス(Nematodirus)ポリペプチド、エソファゴストム(Oesophagostomum)ポリペプチド、オンコセルカ(Onchocerca)ポリペプチド、オピストルキス(Opisthorchis)ポリペプチド、オステルタギア(Ostertagia)ポリペプチド、パラフィラリア(Parafilaria)ポリペプチド、パラゴニムス(Paragonimus)ポリペプチド、パラスカリス(Parascaris)ポリペプチド、フィサロプテラ(Physaloptera)ポリペプチド、プロトストロンギルス(Protostrongylus)ポリペプチド、セタリア(Setaria)ポリペプチド、スピロセルカ(Spirocerca)ポリペプチド、スピロメトラ(Spirometra)ポリペプチド、ステファノフィラリア(Stephanofilaria)ポリペプチド、ストロンギロイデス(Strongyloides)ポリペプチド、ストロンギルス(Strongylus)ポリペプチド、テラジア(Thelazia)ポリペプチド、トキサスカリス(Toxascaris)ポリペプチド、トキソカラ(Toxocara)ポリペプチド、トリキネラ(Trichinella)ポリペプチド、トリコストロンギルス(Trichostrongylus)ポリペプチド、トリチュリス(Trichuris)ポリペプチド、ウンシナリア(Uncinaria)ポリペプチド及びウケレリア(Wuchereria)ポリペプチド(例えば、熱帯熱マラリア原虫スポロゾイト周囲タンパク質(P.falciparum circumsporozoite)(PfCSP))、スポロゾイト表面タンパク質2(PfSSP2)、肝臓病抗原1のカルボキシ末端(PfLSA1 c−term)及び輸出タンパク質(exported protein)1(PfExp−1)、ニューモシスティス(Pneumocystis)ポリペプチド、サルコシスティス(Sarcocystis)ポリペプチド、シストソーマ(Schistosoma)ポリペプチド、タイレリア(Theileria)ポリペプチド、トキソプラズマ(Toxoplasma)ポリペプチド、及びトリパノソーマ(Trypanosoma)ポリペプチドが含まれる。
外部寄生虫抗原の例には、限定するものではないが、ノミ;カタダニ及びヒメダニを含むダニ;ユスリカ、蚊、スナバエ、ブヨ、ウシアブ、ツノサシバエ、メクラアブ、ツェツェバエ、サシバエ、ハエウジ病の原因のハエ及び噛みつくハエ類などのハエ;アリ;クモ;シラミ;ダニ;ならびにトコジラミ及びオオサシガメなどのナンキンムシ由来のポリペプチド(抗原及びアレルゲンを含む)が含まれる。
(D.自殺遺伝子)
本開示の免疫細胞のCARは、1又は複数の自殺遺伝子を含み得る。本明細書で使用される「自殺遺伝子」という用語は、プロドラッグの投与時に、その宿主細胞を殺す化合物への遺伝子産物の転移をもたらす遺伝子として定義される。使用できる自殺遺伝子/プロドラッグの組み合わせの例は、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSV−tk)及びガンシクロビル、アシクロビル又はFIAU;オキシドレダクターゼ及びシクロヘキシミド;シトシンデアミナーゼ及び5−フルオロシトシン;チミジンキナーゼチミジン酸キナーゼ(Tdk::Tmk)及びAZT;ならびにデオキシシチジンキナーゼ及びシトシンアラビノシドである。
大腸菌プリンヌクレオシドホスホリラーゼは、プロドラッグである6−メチルプリンデオキシリボシドを毒性プリン6−メチルプリンに変換するいわゆる自殺遺伝子である。プロドラッグ療法で使用される自殺遺伝子の他の例は、大腸菌シトシンデアミナーゼ遺伝子及びHSVチミジンキナーゼ遺伝子である。
例示的な自殺遺伝子には、CD20、CD52、EGFRv3又は誘導性カスパーゼ9が含まれる。一実施形態において、EGFR変異体IIIの切断型(EGFRv3)を、セツキシマブによって除去可能な自殺抗原として使用することができる。本開示で使用され得る当技術分野で公知のさらなる自殺遺伝子には、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)、シトクロムp450酵素(CYP)、カルボキシペプチダーゼ(CP)、カルボキシルエステラーゼ(CE)、ニトロレダクターゼ(NTR)、グアニンリボシルトランスフェラーゼ(XGRTP)、グリコシダーゼ酵素、メチオニン−α、γ−リアーゼ(MET)、及びチミジンホスホリラーゼ(TP)が含まれる。
(E.送達方法)
当業者は、本開示の抗原受容体を発現させる標準的な組換え技術(例えば、Sambrook et al.,2001及びAusubel et al.,1996を参照されたい。当該文献は双方とも参照により本明細書に両方とも組み込まれる)によってベクターを構築することを熟知していると思われる。ベクターには、限定するものではないが、プラスミド、コスミド、ウイルス(バクテリオファージ、動物ウイルス及び植物ウイルス)、人工染色体(例えば、YAC)、レトロウイルスベクター(例えば、モロニーネズミ白血病ウイルスベクター(MoMLV)、MSCV、SFFV、MPSV、SNVなどに由来)、レンチウイルスベクター(例えば、HIV−1、HIV−2、SIV、BIV、FIVなどに由来)、複製可能、複製欠損及びガットレス(gutless)型を含むアデノウイルス(Ad)ベクター、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、シミアンウイルス40(SV−40)ベクター、ウシ乳頭腫ウイルスベクター、エプスタインバーウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、ハーベイマウス肉腫ウイルスベクター、ネズミ乳腺腫瘍ウイルスベクター、ルース肉腫ウイルスベクター、パルボウイルスベクター、ポリオウイルスベクター、水疱性口内炎ウイルスベクター、マラバウイルスベクター及びB群アデノウイルスエナデノツシレフ(enadenotucirev)ベクターが含まれる。
(a.ウイルスベクター)
抗原受容体をコードするウイルスベクターを、本開示の特定の態様において提供することができる。組換えウイルスベクターの作製において、非必須遺伝子は、典型的には、異種(又は非天然)タンパク質の遺伝子又はコード配列で置き換えられる。ウイルスベクターは、ウイルス配列を利用して細胞に核酸やタンパク質を導入する一種の発現構築体である。特定のウイルスは、受容体媒介エンドサイトーシスにより細胞に感染したり、又は細胞に侵入し、宿主細胞のゲノムに組み込まれてウイルス遺伝子を安定的かつ効率的に発現したりするその能力により、外来核酸を細胞(哺乳類細胞など)に移入させる魅力的な候補となっている。本発明の特定の態様の核酸を送達するために使用され得るウイルスベクターの非限定的な例を、以下に記載する。
レンチウイルスは複雑なレトロウイルスであり、一般的なレトロウイルス遺伝子であるgag、pol、及びenvに加えて、調節又は構造機能を持つ他の遺伝子が含まれている。レンチウイルスベクターは当技術分野で周知である(例えば、米国特許第6,013,516号明細書及び第5,994,136号明細書を参照されたい)。
組換えレンチウイルスベクターは非分裂細胞に感染することができ、in vivoとex vivoとの両方の遺伝子移入及び核酸配列の発現に使用することができる。例えば、非分裂細胞に感染することができる組換えレンチウイルス−適切な宿主細胞が、パッケージング機能、すなわち、gag、pol及びenvと、rev及びtatとを運ぶ2つ以上のベクターをトランスフェクトされる−は、米国特許第5,994,136号明細書に記載されており、当該特許は参照により本明細書に組み込まれる。
(b.調節要素)
本開示において有用なベクターに含まれる発現カセットは、特に(5′から3′方向に)タンパク質コード配列に作動可能に連結された真核生物転写プロモーター、介在配列を含むスプライスシグナル、及び転写終結/ポリアデニル化配列を含む。真核細胞におけるタンパク質コード遺伝子の転写を制御するプロモーター及びエンハンサーは、複数の遺伝的要素で構成されている。細胞機構は、各要素によって伝達される調節情報を収集して統合することができ、異なる遺伝子が転写調節の異なる、しばしば複雑なパターンの進化を可能にする。本開示の文脈で使用されるプロモーターには、構成的、誘導性、及び組織特異的プロモーターが含まれる。
(i)プロモーター/エンハンサー
本明細書で提供される発現構築体は、抗原受容体の発現を駆動するためのプロモーターを含む。プロモーターは一般に、RNA合成の開始部位を配置するように機能する配列を含む。この最もよく知られている例はTATAボックスであるが、例えば、哺乳類のターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ遺伝子のプロモーターやSV40後期遺伝子のプロモーターなど、TATAボックスのない一部のプロモーターでは、開始部位に重なる個別の要素自体が開始の場所を修正するのを助ける。追加のプロモーター要素が転写開始の頻度を調節する。多くのプロモーターが開始部位の下流にも機能要素を含んでいることが示されているが、典型的には、これらは開始部位の30110 bp上流の領域に配置されている。コード配列をプロモーターの「制御下」に持ってくるため、選択されたプロモーターの転写リーディングフレームの「下流」(すなわち、その3′)の転写開始部位の5′末端にコード配列を配置する。「上流」のプロモーターは、DNAの転写を刺激し、コードされたRNAの発現を促進する。
プロモーター要素間の間隔は柔軟であり、そのため、要素が互いに反転したり移動したりしても、プロモーター機能は保存される。tkプロモーターでは、活性が低下し始める前に、プロモーター要素間の間隔を50bp離れるように増やすことができる。プロモーターに応じて、個々の要素が協調的に又は独立して機能して転写を活性化することができると思われる。プロモーターは、核酸配列の転写活性化に関与するシス作用性調節配列を指す「エンハンサー」と組み合わせて使用してもよく、又はしなくてもよい。
プロモーターは、コーディングセグメント及び/又はエクソンの上流に位置する5′非コード配列を単離することによって得られるように、核酸配列に自然に結び付けられるものであり得る。このようなプロモーターは、「内因性」と呼ぶことができる。同様に、エンハンサーは、その配列の下流又は上流のいずれかに位置する、核酸配列と天然で結び付いているものであり得る。又は、コード核酸セグメントを、その自然環境において、ある核酸配列と通常結合しないプロモーターである組換え又は異種プロモーターの制御下に配置することによって、特定の利点が得られる。組換え又は異種エンハンサーはまた、その自然界において核酸配列と通常結び付けられないエンハンサーを指す。そのようなプロモーター又はエンハンサーは、他の遺伝子のプロモーター又はエンハンサー、及び任意の他のウイルス又は原核細胞もしくは真核細胞から単離されたプロモーター又はエンハンサー、及び「天然に存在しない」、すなわち異なる転写調節領域の異なる要素、及び/又は発現を変化させる突然変異を含むプロモーター又はエンハンサーを含んでよい。例えば、組換えDNAの構築で最も一般的に使用されるプロモーターとしては、βラクタマーゼ(ペニシリナーゼ)、ラクトース、及びトリプトファン(trp−)プロモーターシステムが挙げられる。プロモーター及びエンハンサーの核酸配列を合成的に作製することに加えて、配列は、本明細書に開示される組成物に関連して、組換えクローニング及び/又はPCR(商標)を含む核酸増幅技術を使用して作製することができる。さらに、ミトコンドリア、葉緑体などの非核オルガネラ内の配列の転写及び/又は発現を導く制御配列も同様に使用できることが企図される。
当然のことながら、発現のために選択されたオルガネラ、細胞型、組織、器官、又は生物におけるDNAセグメントの発現を効果的に導くプロモーター及び/又はエンハンサーを使用することが重要であると思われる。分子生物学の当業者には、一般に、タンパク質発現のためのプロモーター、エンハンサー、及び細胞型の組み合わせの使用は公知である(例えば、Sambrook et al.1989を参照されたい、当該文献は参照により本明細書に組み込まれる)。使用されるプロモーターは、構成的、組織特異的、誘導性であってよく、及び/又は組換えタンパク質及び/又はペプチドの大規模生産に有利であるような、導入されたDNAセグメントの高レベル発現を導く適切な条件下で有用であり得る。プロモーターは、異種又は内因性であり得る。
さらに、プロモーター/エンハンサーの任意の組み合わせ(例えば、epd.isb−sib.ch/のワールドワイドウェブを介した真核生物プロモーターデータベースEPDB)を使用して、発現を駆動することもできる。T3、T7又はSP6細胞質発現系の使用は、別の可能な実施形態である。真核細胞は、適切な細菌ポリメラーゼが送達複合体の一部として、又は追加の遺伝子発現構築体として提供されている場合、特定の細菌プロモーターからの細胞質転写を支援することができる。
プロモーターの非限定的な例には、SV40初期又は後期プロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)最初期プロモーター、ラウス肉腫ウイルス(RSV)初期プロモーターなどの初期又は後期ウイルスプロモーター;ベータアクチンプロモーター、GADPHプロモーター、メタロチオネインプロモーターなどの真核細胞プロモーター;及び最小TATAボックスの近くにある環状AMP応答要素プロモーター(cre)、血清応答要素プロモーター(sre)、ホルボールエステルプロモーター(TPA)及び応答要素プロモーター(tre)などの連結された応答要素プロモーターが含まれる。ヒト成長ホルモンプロモーター配列(例えば、Genbankに記載されているヒト成長ホルモン最小プロモーター、アクセッション番号X05244、ヌクレオチド283〜341)又はマウス乳腺腫瘍プロモーター(ATCC、カタログ番号ATCC 45007から入手可能)を使用することも可能である。特定の実施形態において、プロモーターは、CMV IE、デクチン−1、デクチン−2、ヒトCD11c、F4/80、SM22、RSV、SV40、Ad MLP、ベータアクチン、MHCクラスI又はMHCクラスIIプロモーターであるが、治療遺伝子の発現の駆動に有用な任意の他のプロモーターが、本開示の実施に適用可能である。
特定の態様において、本開示の方法はまた、エンハンサー配列、すなわち、プロモーターの活性を高め、比較的長い距離にわたって(標的プロモーターから最大数キロベース離れて)いても、それらの向きに関係なく、シスで作用する可能性がある核酸配列に関する。しかし、エンハンサー機能は、所与のプロモーターに近接して機能することもあるので、必ずしもそのような長い距離に限定されるわけではない。
(ii)開始シグナル及び連結発現
特定の開始シグナルはまた、コード配列の効率的な翻訳のために、本開示において提供される発現構築体において使用することができる。これらのシグナルには、ATG開始コドン又は隣接する配列が含まれる。ATG開始コドンを含む外因性翻訳制御シグナルを提供する必要がある場合がある。当業者は、これを容易に決定し、必要なシグナルを提供することができるであろう。開始コドンは、インサート全体の翻訳を確実にするために、所望のコード配列のリーディングフレームと「インフレーム」でなければならないことは周知である。外因性翻訳制御シグナル及び開始コドンは、天然であっても、又は合成であってもよい。発現の効率は、適切な転写エンハンサー要素を含めることによって向上させることができる。
特定の実施形態において、内部リボソーム進入部位(IRES)要素の使用は、多重遺伝子、又はポリシストロニックなメッセージを作製するために使用される。IRES要素は、5’メチル化キャップ依存性翻訳のリボソームスキャンモデルをバイパスし、内部部位で翻訳を開始することができる。ピコルナウイルスファミリーの2つのメンバー(ポリオと脳心筋炎)からのIRES要素、及び哺乳類のメッセージからのIRESが記載されている。IRES要素は、異種オープンリーディングフレームに連結することができる。複数のオープンリーディングフレームを一緒に転写し、それぞれをIRESで隔てて、ポリシストロンメッセージを作製することができる。IRES要素のおかげで、効率的な翻訳のために、各オープンリーディングフレームはリボソームにアクセスすることができる。単一のプロモーター/エンハンサーを使用して複数の遺伝子を効率的に発現させ、単一のメッセージを転写することができる。
さらに、特定の2A配列要素を使用して、本開示で提供される構築体において遺伝子の連結又は共発現を生み出すことができる。例えば、切断配列を使用して、オープンリーディングフレームを連結して単一のシストロンを形成することにより、遺伝子を共発現させることができる。例示的な切断配列は、F2A(口蹄疫ウイルス2A)又は「2A様」配列(例えば、ゾセア・アシグナ(Thosea asigna)ウイルス2A;T2A)である。
(iii)複製起点
宿主細胞内でベクターを増殖させるために、ベクターは、1又は複数の複製起点部位(しばしば「ori」と呼ばれる)、例えば、上記のEBVのoriPに対応する核酸配列、又は複製が開始される特異的核酸配列である、プログラミングで同様又は高い機能を有するように遺伝子操作されたoriPを含み得る。又は、上記のような他の染色体外複製ウイルスの複製起点、又は自律複製配列(ARS)を使用することができる。
(c.選択及びスクリーニング可能なマーカー)
いくつかの実施形態において、本開示の構築体を含む細胞は、発現ベクター中にマーカーを含めることにより、in vitro又はin vivoで同定することができる。そのようなマーカーは、同定可能な変化を細胞に与え、発現ベクターを含む細胞の容易な同定を可能にする。一般に、選択マーカーは、選択を可能にする特性を付与するマーカーである。ポジティブ選択マーカーは、マーカーの存在により選択が可能なマーカーであり、ネガティブ選択マーカーは、マーカーの存在により選択が妨げられるマーカーである。ポジティブ選択マーカーの例は、薬剤耐性マーカーである。
通常、薬物選択マーカーを含めると、形質転換体のクローニング及び同定が容易になり、例えば、ネオマイシン、ピューロマイシン、ハイグロマイシン、DHFR、GPT、ゼオシン及びヒスチジノールに対する耐性を付与する遺伝子は有用な選択マーカーである。条件の実施に基づいて形質転換体の識別を可能にする表現型を与えるマーカーに加えて、比色分析が基礎であるGFPなどのスクリーニング可能なマーカーを含む他のタイプのマーカーも企図される。又は、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(tk)又はクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)などのネガティブ選択マーカーとしてスクリーニング可能な酵素を利用してもよい。当業者には、例えばFACS分析と組み合わせて、免疫学的マーカーを使用する方法もまた公知であると思われる。使用されるマーカーは、遺伝子産物をコードする核酸と同時に発現することができる限り、重要であるとは考えられていない。選択及びスクリーニング可能なマーカーのさらなる例は、当業者に周知である。
(d.核酸送達の他の方法)
抗原受容体をコードする核酸のウイルス送達に加えて、以下は、所与の宿主細胞へ組換え遺伝子を送達する、したがって、本開示において検討される追加の方法である。
本開示の免疫細胞へのDNA又はRNAなどの核酸の導入は、本明細書に記載されている、又は当業者に公知の、細胞の形質転換のために核酸を送達する任意の適切な方法を使用することができる。そのような方法には、限定するものではないが、ex vivoトランスフェクション、マイクロインジェクションを含む注射、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈殿、DEAE−デキストランに続くポリエチレングリコールの使用、直接音波負荷、リポソーム媒介トランスフェクション及び受容体媒介トランスフェクション、微粒子銃、炭化ケイ素繊維との攪拌、アグロバクテリウム媒介形質転換、乾燥/阻害を介したDNA取り込み、及びそのような方法の任意の組み合わせなどによるDNAの直接送達が含まれる。これらのような技術の適用を通じて、オルガネラ、細胞、組織又は生物を、安定して又は一時的に形質転換することができる。
(F.遺伝子発現の改変)
いくつかの実施形態において、本開示の免疫細胞は、CISHの発現を変化させるように改変させることができる。追加の実施形態において、細胞は、グルココルチコイド受容体及び/又はTGFβ受容体(例えば、TGFβ−RII)の発現を破壊するようにさらに改変させることができる。一実施形態において、免疫細胞は、内因性TGFβを枯渇させるためのサイトカインシンクとして機能することができるドミナントネガティブTGFβ受容体II(TGFβRIIDN)を発現するように改変させることができる。
いくつかの実施形態において、遺伝子発現の変化は、ノックアウト、挿入、ミスセンス、又は二対立遺伝子フレームシフト突然変異などのフレームシフト突然変異、遺伝子の全部又は一部、したがって例えば1又は複数のエクソン又はその部分の欠失などの遺伝子の破壊、及び/又はノックインをもたらすことによって実行される。例えば、遺伝子発現の変化は、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)及び転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)などのDNA結合標的ヌクレアーゼを含む配列特異的又は標的ヌクレアーゼによって、ならびに遺伝子又はその一部の配列を標的とするように特別に設計された、CRISPR関連ヌクレアーゼ(Cas)などのRNA誘導ヌクレアーゼによってもたらすことができる。
いくつかの実施形態において、遺伝子の発現、活性、及び/又は機能の変化は、遺伝子を破壊することによって実行される。いくつかの態様において、遺伝子は、その発現が、遺伝子改変がない場合、又は改変を行うために導入された成分がない場合の発現と比較して少なくとも約20、30又は40%、一般に少なくとも約50、60、70、80、90又は95%減少するように改変される。
いくつかの実施形態において、遺伝子の発現が後で回復するように、変化は一過性又は可逆的である。他の実施形態において、変化は、可逆的又は一時的ではなく、例えば、永続的である。
いくつかの実施形態において、遺伝子改変は、典型的には標的化された方法で、遺伝子における1又は複数の二本鎖切断及び/又は1又は複数の一本鎖切断の誘導によって実施される。いくつかの実施形態において、二本鎖又は一本鎖切断は、ヌクレアーゼ、例えば、遺伝子標的化ヌクレアーゼなどのエンドヌクレアーゼによって行われる。いくつかの態様において、切断は、遺伝子のコード領域、例えば、エクソンにおいて誘導される。例えば、いくつかの実施形態において、誘導は、コード領域のN末端部分の近くで、例えば、第1のエクソン、第2のエクソン、又は後続のエクソンで起こる。
いくつかの態様において、二本鎖又は一本鎖切断は、非相同末端結合(NHEJ)又は相同組換え修復(HDR)などによる細胞修復プロセスを介して修復を受ける。いくつかの態様において、修復プロセスはエラーを起こしやすく、フレームシフト突然変異、例えば、遺伝子の完全なノックアウトをもたらす可能性がある二対立遺伝子のフレームシフト突然変異などの遺伝子の破壊をもたらす。例えば、いくつかの態様において、破壊は、欠失、突然変異及び/又は挿入を誘発することを含む。いくつかの実施形態において、破壊は、早期終止コドンの存在をもたらす。いくつかの態様において、挿入、欠失、転座、フレームシフト突然変異、及び/又は時期尚早の終止コドンの存在は、遺伝子の発現、活性及び/又は機能の破壊をもたらす。
いくつかの実施形態において、遺伝子改変は、RNA干渉(RNAi)、短鎖干渉RNA(siRNA)、短鎖ヘアピン(shRNA)などによるアンチセンス技術を使用して達成され、及び/又はリボザイムが遺伝子の発現を選択的に抑制又は阻止するために使用される。siRNA技術は、遺伝子から転写されるmRNAのヌクレオチド配列と相同な配列と、ヌクレオチド配列と相補的な配列とを有する二本鎖RNA分子を用いたRNAiである。siRNAは、一般に、遺伝子から転写されるmRNAの1つの領域と相同/相補的であるか、又は異なる領域と相同/相補的である複数のRNA分子を含むsiRNAであり得る。いくつかの態様において、siRNAはポリシストロン構築体に含まれている。
(1.ZFP及びZFN)
いくつかの実施形態において、DNA標的化分子は、エンドヌクレアーゼなどのエフェクタータンパク質に融合された、1又は複数のジンクフィンガータンパク質(ZFP)又は転写活性化因子様タンパク質(TAL)などのDNA結合タンパク質を含む。例としては、ZFN、TALE及びTALENが挙げられる。
いくつかの実施形態において、DNA標的化分子は、1又は複数のジンクフィンガータンパク質(ZFP)又は配列特異的にDNAに結合するそのドメインを含む。ZFP又はそのドメインは、1又は複数のジンクフィンガーを介して配列特異的にDNAに結合する、より大きなタンパク質内のタンパク質又はドメインであり、その構造が亜鉛イオンの配位によって安定化される結合ドメイン内のアミノ酸配列の領域である。ジンクフィンガーDNA結合タンパク質という用語は、多くの場合、ジンクフィンガータンパク質又はZFPと略される。ZFPの中には、個々のフィンガーのアセンブリによって生成される、通常9〜18ヌクレオチド長の、特異的DNA配列を標的とする人工ZFPドメインがある。
ZFPには、単一のフィンガードメインが約30アミノ酸長であり、単一のベータターンの2つのシステインと、亜鉛を介して配位された2つの不変のヒスチジン残基を含むαヘリックスを含み、2、3、4、5又は6のフィンガーを有するものが含まれる。一般に、ZFPの配列特異性は、ジンクフィンガー認識ヘリックスの4つのヘリックス位置(−1、2、3及び6)でアミノ酸置換を行うことによって改変することができる。したがって、いくつかの実施形態において、ZFP又はZFP含有分子は、天然に存在せず、例えば、選択した標的部位に結合するように操作されている。
いくつかの実施形態において、DNA標的化分子は、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)を形成するためにDNA切断ドメインに融合されたジンクフィンガーDNA結合ドメインであるか、又はそれを含む。いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、少なくとも1つのタイプliS制限酵素による切断ドメイン(又は切断ハーフドメイン)、及び1又は複数のジンクフィンガー結合ドメインを含み、これらは操作されても、又はされなくてもよい。いくつかの実施形態において、切断ドメインは、タイプliS制限エンドヌクレアーゼFokIによる。FokIは、一般に、一方の鎖の認識部位から9ヌクレオチド、及び他方の認識部位から13ヌクレオチドにおいてDNAの二本鎖切断を触媒する。
多くの遺伝子特異的に操作されたジンクフィンガーが市販されている。例えば、Sangamo Biosciences(Richmond、CA、USA)は、Sigma−Aldrich(St.Louis、MO、USA)と共同で、ジンクフィンガー構築用のプラットフォーム(CompoZr)を開発した。これにより、研究者はジンクフィンガーの構築と検証とをバイパスすることができ、全体として、数千のタンパク質に対して特異的に標的化されたジンクフィンガーを提供する(Gaj et al.,Trends in Biotechnology,2013,31(7),397-405)。いくつかの実施形態において、市販のジンクフィンガーが使用されるか、又はカスタム設計される。(例えば、Sigma−Aldrichカタログ番号CSTZFND、CSTZFN、CTil−1KT、及びPZD0020を参照されたい)。
(2.TAL、TALE及びTALEN)
いくつかの実施形態において、DNA標的化分子は、転写活性化因子様タンパク質エフェクター(TALE)タンパク質などにおいて、天然に存在する、又は操作された(天然に存在しない)転写活性化因子様タンパク質(TAL)DNA結合ドメインを含む。例えば、米国特許公開第2011/0301073号明細書を参照されたく、当該特許公開は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
TALE DNA結合ドメイン又はTALEは、1つ又は複数のTALEリピートドメイン/ユニットを含むポリペプチドである。リピートドメインは、TALEがその同族の標的DNA配列に結合することに関与する。単一の「リピートユニット」(「リピート」とも呼ばれる)は、典型的には、33〜35アミノ酸長であり、天然に存在するTALEタンパク質内の他のTALEリピート配列と少なくともある程度の配列相同性を示す。各TALEリピートユニットには、反復可変二残基(RVD)を構成する1つ又は2つのDNA結合残基が含まれ、通常はリピートの12及び/又は13の位置にある。これらのTALEのDNA認識の自然な(標準的な)コードは、12位と13位のHD配列がシトシン(C)への結合をもたらし、NGはTに結合、NIはAに結合し、NNはG又はAに結合、及びNOはTに結合するように決定されているが、非標準(非定型)RVDも公知である。いくつかの実施形態において、TALEは、標的DNA配列に特異性を有するTALアレイの設計によって、任意の遺伝子を標的とし得る。標的配列は一般的にチミジンで始まる。
いくつかの実施形態において、分子は、TALEヌクレアーゼ(TALEN)などのDNA結合エンドヌクレアーゼである。いくつかの態様において、TALENは、TALEに由来するDNA結合ドメイン及び核酸標的配列を切断するためのヌクレアーゼ触媒ドメインを含む融合タンパク質である。
いくつかの実施形態において、TALENは、遺伝子内の標的配列を認識して切断する。いくつかの態様において、DNAの切断は二本鎖切断をもたらす。いくつかの態様において、切断は、相同組換え又は非相同末端結合(NHEJ)の速度を刺激する。一般に、NHEJは不完全な修復プロセスであり、切断部位においてしばしばDNA配列に変化をもたらす。いくつかの態様において、修復メカニズムは、直接の再ライゲーション又はいわゆるマイクロホモロジー媒介末端結合を介して、2つのDNA末端の残りの部分の再結合を伴う。いくつかの実施形態において、NHEJを介した修復は、小さな挿入又は欠失をもたらし、そしてそれを使用して、遺伝子を破壊し、それによって遺伝子を抑制することができる。いくつかの実施形態において、改変は、少なくとも1つのヌクレオチドの置換、欠失、又は付加であり得る。いくつかの態様において、切断誘導性突然変異誘発イベント、すなわち、NHEJイベントに連続する突然変異誘発イベントが発生した細胞は、当技術分野で周知の方法によって同定及び/又は選択することができる。
いくつかの実施形態において、TALEリピートは、遺伝子を特異的に標的とするようにアセンブリされる。(Gaj et al.,2013)。18,740のヒトタンパク質コード遺伝子を標的とするTALENのライブラリーが構築されている(Kim et al.,2013)。カスタム設計されたTALEアレイは、Cellectis Bioresearch(Paris、France)、Transposagen Biopharmaceuticals(Lexington、KY、USA)、及びLife Technologies(Grand Island、NY、USA)から市販されている。具体的には、CD38をターゲットとするTALENが市販されている(Gencopoeia、カタログ番号HTN222870−1、HTN222870−2及びHTN222870−3を参照されたい)。例示的な分子は、例えば、米国特許公開第2014/0120622号明細書及び第2013/0315884号明細書に記載されている。
いくつかの実施形態において、TALENは、1つ又は複数のプラスミドベクターによってコードされるトランス遺伝子として導入される。いくつかの態様において、プラスミドベクターは、前記ベクターを受け取った細胞の同定及び/又は選択を提供する選択マーカーを含むことができる。
(3.RGEN(CRISPR/Casシステム))
いくつかの実施形態において、改変は、RNA誘導型エンドヌクレアーゼ(RGEN)を介した改変など、1又は複数のDNA結合核酸を使用して実施される。例えば、改変は、クラスター化された規則的に間隔を空けた短いパリンドロームリピート(CRISPR)及びCRISPR関連(Cas)タンパク質を使用して実行することができる。一般に、「CRISPRシステム」とは、CRISPR関連(「Cas」)遺伝子の発現又は活性の誘導に関与する転写産物及び他の要素を総称して指し、Cas遺伝子をコードする配列、tracr(トランス活性化CRISPR)配列(例えば、tracrRNA又は活性な部分的tracrRNA)、tracr−メイト配列(「ダイレクトリピート」及び内因性CRISPRシステムに関連してtracrRNAによりプロセシングされた部分的ダイレクトリピートを包含する)、ガイド配列(内因性CRISPRシステムに関連して「スペーサー」とも呼ばれる)、及び/又はCRISPR遺伝子座由来の他の配列及び転写産物を含む。
CRISPR/Casヌクレアーゼ又はCRISPR/Casヌクレアーゼシステムには、DNAに配列特異的に結合する非コードRNA分子(ガイド)RNA、及びヌクレアーゼ機能(例えば、2つのヌクレアーゼドメイン)を備えたCasタンパク質(例えば、Cas9)が含まれ得る。CRISPRシステムの1又は複数の要素は、例えば、化膿連鎖球菌(Streptococcus pyogenes)などの内因性CRISPRシステムを含む特定の生物に由来する、タイプI、タイプII、又はタイプIIIのCRISPRシステムに由来し得る。
いくつかの態様において、Casヌクレアーゼ及びgRNA(標的配列に特異的なcrRNA及び固定されたtracrRNAの融合を含む)が細胞に導入される。一般に、gRNAの5′末端の標的部位は、相補的な塩基対を使用して、Casヌクレアーゼを標的部位、例えば遺伝子に向かわせる。標的部位は、典型的にはNGG又はNAGなどのプロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)配列のすぐ5′にあるその位置に基づいて選択され得る。この点で、ガイドRNAの最初の20、19、18、17、16、15、14、14、12、11又は10ヌクレオチドを標的DNA配列に対応するように改変することにより、gRNAは所望の配列を標的とする。一般に、CRISPRシステムは、標的配列部位でのCRISPR複合体の形成を促進する要素によって特徴付けられる。典型的には、「標的配列」は、一般に、ガイド配列が相補性を有するように設計されている配列を指し、標的配列とガイド配列との間のハイブリダイゼーションが、CRISPR複合体の形成を促進する。ハイブリダイゼーションを引き起こし、CRISPR複合体の形成を促進するのに十分な相補性があれば、完全な相補性は必ずしも必要ではない。
CRISPRシステムは、標的部位で二本鎖切断(DSB)を誘発し、その後、本明細書で説明するように破壊又は改変を引き起こす可能性がある。他の実施形態において、「ニッカーゼ」と見なされるCas9変異体を使用して、標的部位で一本鎖にニックを導入する。対のニッカーゼは、例えば、特異性を改善するために使用することができ、それぞれが、ニックの同時導入において5′オーバーハングが導入されるように、一対の異なるgRNA標的化配列によって導かれる。他の実施形態において、触媒的に不活性なCas9は、遺伝子発現に影響を与えるために、転写リプレッサー又はアクチベーターなどの異種エフェクタードメインに融合される。
標的配列は、DNA又はRNAポリヌクレオチドなどの任意のポリヌクレオチドを含むことができる。標的配列は、細胞のオルガネラ内など、細胞の核又は細胞質に位置していてよい。一般に、標的配列を含む標的遺伝子座への組換えに使用され得る配列又はテンプレートは、「編集テンプレート」又は「編集ポリヌクレオチド」又は「編集配列」と呼ばれる。いくつかの態様において、外因性テンプレートポリヌクレオチドは、編集テンプレートと呼ぶことができる。いくつかの態様において、組換えは相同組換えである。
典型的には、内因性CRISPRシステムに関連して、CRISPR複合体(標的配列にハイブリダイズし、1又は複数のCasタンパク質と複合体を形成したガイド配列を含む)の形成により、標的配列内、又はその近く(例えば、標的配列から1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、又はそれ以上の塩基対以内)の一方又は両方の鎖の切断がもたらされる。野生型tracr配列の全部又は一部を含むか、又はそれらからなり得るtracr配列(例えば、野生型tracr配列の約20、26、32、45、48、54、63、67、85又はそれ以上のヌクレオチド)はまた、tracr配列の少なくとも一部に沿って、ガイド配列に作動可能に連結されているtracrメイト配列の全部又は一部へのハイブリダイゼーションなどによって、CRISPR複合体の一部を形成し得る。tracr配列は、ハイブリダイズしてCRISPR複合体の形成に関与するために、tracrメイト配列に対して十分な相補性、例えば、最適にアラインメントされた場合にtracrメイト配列の長さに沿って少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%又は99%配列相補性を有する。
CRISPRシステムの1又は複数の要素の発現を駆動する1又は複数のベクターを細胞に導入して、CRISPRシステムの要素の発現が、1又は複数の標的部位におけるCRISPR複合体の形成を導くようにすることができる。成分も、タンパク質及び/又はRNAとして細胞に送達することができる。例えば、Cas酵素、tracrメイト配列に連結されたガイド配列、及びtracr配列はそれぞれ、別個のベクター上の別個の調節要素に作動可能に連結させることができる。又は、同じ又は異なる調節要素から発現される2つ以上の要素を単一のベクター中に組み合わせることができ、1又は複数の追加のベクターが、第1のベクターに含まれないCRISPRシステムの任意の成分を提供する。ベクターは、制限エンドヌクレアーゼ認識配列(「クローニング部位」とも呼ばれる)などの1又は複数の挿入部位を含み得る。いくつかの実施形態において、1又は複数の挿入部位は、1又は複数のベクターの1又は複数の配列要素の上流及び/又は下流に配置される。複数の異なるガイド配列を使用する場合、単一の発現構築体を使用して、細胞内の複数の異なる対応する標的配列に対するCRISPR活性を標的とすることができる。
ベクターは、Casタンパク質などのCRISPR酵素をコードする酵素コード配列に作動可能に連結された調節要素を含み得る。Casタンパク質の非限定的な例としては、Cas1、Cas1B、Cas2、Cas3、Cas4、Cas5、Cas6、Cas7、Cas8、Cas9(Csn1及びCsx12としても公知である)、Cas10、Csy1、Csy2、Csy3、Cse1、Cse2、Csc1、Csc2、Csa5、Csn2、Csm2、Csm3、Csm4、Csm5、Csm6、Cmr1、Cmr3、Cmr4、Cmr5、Cmr6、Csb1、Csb2、Csb3、Csx17、Csx14、Csx10、Csx16、CsaX、Csx3、Csx1、Csx15、Csfl、Csf2、Csf3、Csf4、それらの同族体、又はそれらの改変型が挙げられる。これらの酵素は公知であり、例えば、化膿連鎖球菌Cas9タンパク質のアミノ酸配列は、SwissProtデータベースにおいてアクセッション番号Q99ZW2で見出すことができる。
CRISPR酵素はCas9(例えば、化膿連鎖球菌(S.pyogenes)又は肺炎連鎖球菌(S.pneumonia)由来)であり得る。CRISPR酵素は、標的配列内及び/又は標的配列の相補体内などの標的配列の位置で一方又は両方の鎖の切断を導くことができる。ベクターは、変異したCRISPR酵素が、標的配列を含む標的ポリヌクレオチドの一方又は両方の鎖を切断する能力を欠くように、対応する野生型酵素に対して変異しているCRISPR酵素をコードすることができる。例えば、化膿連鎖球菌(S.pyogenes)のCas9のRuvC I触媒ドメインにおけるアスパラギン酸からアラニンへの置換(D10A)は、Cas9を両方の鎖を切断するヌクレアーゼからニッカーゼ(一本鎖を切断する)に変換する。いくつかの実施形態において、Cas9ニッカーゼは、ガイド配列、例えば、DNA標的のセンス及びアンチセンス鎖をそれぞれ標的とする2つのガイド配列と組み合わせて使用することができる。この組み合わせにより、両方の鎖にニックを導入して、NHEJ又はHDRを誘導するために使用することができる。
いくつかの実施形態において、CRISPR酵素をコードする酵素コード配列は、真核細胞などの特定の細胞における発現のためにコドン最適化されている。真核細胞は、限定するものではないが、ヒト、マウス、ラット、ウサギ、イヌ又は非ヒト霊長類を含む哺乳類などの特定の生物のものであるか、又はそれらに由来し得る。一般に、コドン最適化とは、天然配列の少なくとも1つのコドンを、その宿主の遺伝子においてより頻繁に又は最も頻繁に使用されるコドンで置き換えることによって、天然のアミノ酸配列を維持しながら、目的の宿主細胞における発現を増強するために核酸配列を改変するプロセスを指す。さまざまな種が、特定のアミノ酸の特定のコドンに対して特定のバイアスを示す。コドンバイアス(生物間のコドン使用頻度の違い)は、メッセンジャーRNA(mRNA)の翻訳効率と相関することが多く、これは、とりわけ、翻訳されるコドンの特性と特定のトランスファーRNA(tRNA)分子の利用可能性に依存すると考えられている。選択されたtRNAの細胞内での優勢は、一般に、ペプチド合成で最も頻繁に使用されるコドンを反映している。したがって、遺伝子は、コドン最適化に基づいて、所与の生物における最適な遺伝子発現に適合させることができる。
一般に、ガイド配列は、標的配列とハイブリダイズし、CRISPR複合体の標的配列への配列特異的結合を導くために十分な、標的ポリヌクレオチド配列との相補性を有する任意のポリヌクレオチド配列である。いくつかの実施形態において、ガイド配列とその対応する標的配列との間の相補性の程度は、適切なアラインメントアルゴリズムを使用して最適にアラインメントされた場合、約50%、60%、75%、80%、85%、90%、95%、97.5%、99%又はそれ以上である。
NR3CS(グルココルチコイド受容体)の例示的なgRNA配列には、Ex3 NR3C1 sG1 5−TGC TGT TGA GGA GCT GGA−3(配列番号1)、及びEx3 NR3C1 sG2 5−AGC ACA CCA GGC AGA GTT−3(配列番号2)が含まれる。TGF−ベータ受容体2のための例示的なgRNA配列には、EX3 TGFBR2 sG1 5−CGG CTG AGG AGC GGA AGA−3(配列番号3)、及びEX3 TGFBR2 sG2 5−TGG−AGG−TGA−GCA−ATC−CCC−3(配列番号4)が含まれる。T7プロモーター、標的配列、及び重複配列は、配列TTAATACGACTCACTATAGG(配列番号5)+標的配列+gttttagagctagaaatagc(配列番号6)を有し得る。
最適なアラインメントは、配列をアラインメントするための任意の適切なアルゴリズムを使用して決定することができ、その非限定的な例としては、Smith−Watermanアルゴリズム、Needleman−Wunschアルゴリズム、Burrows−Wheeler変換に基づくアルゴリズム(例えば、Burrows Wheeler Aligner)、Clustal W、Clustal X、BLAT、Novoalign(Novocraft Technologies、ELAND(Illumina、San Diego、Calif.)、SOAP(soap.genomics.org.cnで入手可能)、及びMaq(maq.sourceforge.netで入手可能)が挙げられる。
CRISPR酵素は、1又は複数の異種タンパク質ドメインを含む融合タンパク質の一部であり得る。CRISPR酵素融合タンパク質は、任意の追加のタンパク質配列、及び任意選択で任意の2つのドメイン間のリンカー配列を含み得る。CRISPR酵素に融合され得るタンパク質ドメインの例としては、限定するものではないが、エピトープタグ、レポーター遺伝子配列、及び以下の活性のうちの1又は複数を有するタンパク質ドメインが挙げられる:メチラーゼ活性、デメチラーゼ活性、転写活性化活性、転写抑制活性、転写放出因子活性、ヒストン修飾活性、RNA切断活性及び核酸結合活性。エピトープタグの非限定的な例には、ヒスチジン(His)タグ、V5タグ、FLAGタグ、インフルエンザ血球凝集素(HA)タグ、Mycタグ、VSV−Gタグ、及びチオレドキシン(Trx)タグが含まれる。レポーター遺伝子の例には、限定するものではないが、グルタチオン−5−トランスフェラーゼ(GST)、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)ベータガラクトシダーゼ、ベータグルクロニダーゼ、ルシフェラーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)、HcRed、DsRed、シアン蛍光タンパク質(CFP)、黄色蛍光タンパク質(YFP)、及び青色蛍光タンパク質(BFP)を含む自己蛍光タンパク質が含まれる。CRISPR酵素は、DNA分子に結合するか、又は限定するものではないが、マルトース結合タンパク質(MBP)、S−タグ、Lex A DNA結合ドメイン(DBD)融合体、GAL4A DNA結合ドメイン融合体、及び単純ヘルペスウイルス(HSV)BP16タンパク質融合体を含む、他の細胞分子に結合するタンパク質又はタンパク質のフラグメントをコードする遺伝子配列に融合され得る。CRISPR酵素を含む融合タンパク質の一部を形成し得る追加のドメインは、米国特許出願第20110059502明細書に記載されており、当該出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
(III.治療の方法)
いくつかの実施形態において、本開示は、有効量の本開示のNK細胞を投与することを含む免疫療法のための方法を提供する。一実施形態において、医学的疾患又は障害は、免疫応答を誘発するNK細胞集団の移入によって治療される。本開示の特定の実施形態において、がん又は感染症は、免疫応答を誘発するNK細胞集団の移入によって治療される。本明細書で提供されるのは、有効量の抗原特異的細胞療法を個体に投与することを含む、個体のがんを治療する、又はその進行を遅延させるための方法である。本発明の方法は、免疫障害、固形がん、血液がん、及びウイルス感染症の治療に適用することができる。
本治療法が有用である腫瘍としては、固形腫瘍又は血液腫瘍に見られるものなどの任意の悪性細胞型が挙げられる。例示的な固形腫瘍としては、限定するものではないが、膵臓、結腸、盲腸、胃、脳、頭部、頸部、卵巣、腎臓、喉頭、肉腫、肺、膀胱、メラノーマ、前立腺及び乳房からなる群から選択される器官の腫瘍を挙げることができる。例示的な血液腫瘍には、骨髄、T細胞又はB細胞悪性腫瘍、白血病、リンパ腫、芽細胞腫、骨髄腫などの腫瘍が含まれる。本明細書で提供される方法を使用して治療することができるがんのさらなる例には、限定するものではないが、肺がん(小細胞肺がん、非小細胞肺がん、肺の腺がん、及び肺の扁平上皮がんを含む)、腹膜がん、胃がん(gastric又はstomach cancer)(胃腸がん及び胃腸間質がんを含む)、膵臓がん、子宮頸がん、卵巣がん、肝臓がん、膀胱がん、乳がん、結腸がん、結腸直腸がん、子宮内膜がん又は子宮がん、唾液腺がん、腎臓がん又は腎がん、前立腺がん、外陰がん、甲状腺がん、さまざまな種類の頭頸部がん及びメラノーマが含まれる。
がんは、これらに限定するものではないが、具体的には以下の組織型であり得る:新生物、悪性;がん腫;がん腫、未分化;巨細胞がん及び紡錘細胞がん;小細胞がん;乳頭がん;扁平上皮がん;リンパ上皮がん;基底細胞がん;毛母がん(pilomatrix carcinoma);移行上皮がん;乳頭状移行上皮がん;腺がん;ガストリノーマ、悪性;胆管がん;肝細胞がん;肝細胞がんと胆管がんの混合型;索状腺がん;腺様嚢胞がん;腺腫性ポリープの腺がん;腺がん、家族性大腸ポリポーシス;固形がん;カルチノイド腫瘍、悪性;細気管支肺胞腺がん(branchiolo−alveolar adenocarcinoma);乳頭状腺がん;色素嫌性がん;好酸性がん;好酸性腺がん;塩基好性がん;明細胞腺がん;顆粒細胞がん;濾胞腺がん;乳頭状・濾胞腺がん;非被包性硬化性がん;副腎皮質がん;類内膜がん;皮膚付属器がん;アポクリン腺がん;皮脂腺がん;耳垢腺がん;粘表皮がん;嚢胞腺がん;乳頭状嚢胞腺がん;乳頭状漿液嚢胞腺がん;粘液性嚢胞腺がん;粘液性腺がん;印環細胞がん;浸潤性乳管がん;髄様がん;小葉がん;炎症性がん;パジェット病、乳房;腺房細胞がん;腺扁平上皮がん;扁平上皮化生随伴腺がん(adenocarcinoma w/squamous metaplasia);(胸腺腫、悪性);卵巣間質腫、悪性;莢膜細胞腫、悪性;顆粒膜細胞腫、悪性;男性ホルモン産生細胞腫、悪性;セルトリ細胞がん;ライディッヒ細胞腫、悪性;脂質細胞腫瘍、悪性;傍神経節腫、悪性;乳房外傍神経節腫、悪性;褐色細胞腫;血管球血管肉腫;悪性メラノーマ;無色素性メラノーマ;表在拡大型メラノーマ;悪性黒子メラノーマ;末端黒子型メラノーマ;結節性メラノーマ;巨大色素生母斑の悪性メラノーマ;類上皮細胞メラノーマ;青色母斑、悪性;肉腫;線維肉腫;線維性組織球腫、悪性;粘液肉腫;脂肪肉腫;平滑筋肉腫;横紋筋肉腫;胎児性横紋筋肉腫;胞巣性横紋筋肉腫;間質性肉腫;混合腫瘍、悪性;ミュラー管混合腫瘍;腎芽細胞腫;肝芽腫;がん肉腫;間葉細胞腫、悪性;ブレンナー腫瘍、悪性;葉状腫瘍、悪性;滑膜肉腫;中皮腫、悪性;未分化胚細胞腫;胚性がん腫;奇形腫、悪性;卵巣甲状腺腫、悪性;絨毛がん;中腎腫、悪性;血管肉腫;血管内皮腫、悪性;カポシ肉腫;血管外皮腫、悪性;リンパ管肉腫;骨肉腫;傍骨性骨肉腫;軟骨肉腫;軟骨芽細胞腫、悪性;間葉性軟骨肉腫;骨巨細胞腫;ユーイング肉腫;歯原性腫瘍、悪性;エナメル上皮歯牙肉腫;エナメル上皮腫、悪性;エナメル上皮線維肉腫;松果体腫、悪性;脊索腫;神経膠腫、悪性;上衣腫;星状細胞腫;原形質性星状細胞腫;線維性星状細胞腫;星芽細胞腫;神経膠芽腫;乏突起神経膠腫;乏突起膠芽腫;原始神経外胚葉性;小脳肉腫;神経節芽腫;神経芽腫;網膜芽細胞腫;嗅神経腫瘍;髄膜腫、悪性;神経線維肉腫;神経鞘腫、悪性;顆粒細胞腫、悪性;悪性リンパ腫;ホジキン病;ホジキン側肉芽腫;悪性リンパ腫、小リンパ球性;悪性リンパ腫、大細胞型、びまん性;悪性リンパ腫濾胞性;菌状息肉腫;他の指定された非ホジキンリンパ腫;B細胞リンパ腫;低悪性度/濾胞性非ホジキンリンパ腫(NHL);小リンパ球性(SL)NHL;中悪性度/濾胞性NHL;中悪性度びまん性NHL;高悪性度免疫芽細胞性NHL;高悪性度リンパ芽球性NHL;高悪性度小型非切れ込み核細胞性NHL;巨大腫瘤NHL;マントル細胞リンパ腫;AIDS関連リンパ腫;ワンデルシュトレームマクログロブリン血症;悪性組織球増殖症;多発性骨髄腫;マスト細胞肉腫;免疫増殖性小腸疾患;白血病;リンパ性白血病;形質細胞性白血病;赤白血病;リンパ肉腫細胞性白血病;骨髄性白血病;好塩基球性白血病;好酸球性白血病;単球性白血病;マスト細胞白血病;巨核芽球性白血病;骨髄肉腫;有毛細胞白血病;慢性リンパ球性白血病(CLL);急性リンパ芽球性白血病(ALL);急性骨髄性白血病(AML);及び慢性骨髄芽球性白血病。
特定の実施形態は、白血病の治療方法に関する。白血病は血液又は骨髄のがんであり、血球、通常は白血球細胞(white blood cell)(白血球(leukocyte))の異常な増殖(倍加による産生)を特徴とする。これは、血液新生物と呼ばれる幅広い疾患グループの一部である。白血病は、広範囲の疾患を網羅する広義の用語である。白血病は、臨床的及び病理学的に急性型と慢性型に分けられる。
本開示の特定の実施形態において、免疫細胞は、がん又は感染症を有する個体など、それを必要とする個体に送達される。次に、細胞は個体の免疫システムを強化して、それぞれのがん又は病原性細胞を攻撃する。場合によっては、個体に1又は複数の用量の免疫細胞が提供される。個体に2回以上の免疫細胞の用量が提供される場合、投与間の期間は、個体における増殖のための時間を与えるのに十分でなければならず、特定の実施形態において、用量間の期間は1、2、3、4、5、6、7日、又はそれ以上である。
本開示の特定の実施形態は、免疫介在性障害を治療又は予防するための方法を提供する。一実施形態において、対象は自己免疫疾患を有する。自己免疫疾患の非限定的な例には、円形脱毛症、強直性脊椎炎、抗リン脂質症候群、自己免疫性アディソン病、副腎の自己免疫疾患、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性肝炎、自己免疫性卵巣炎及び精巣炎、自己免疫性血小板減少症、ベーチェット病、水疱性類天疱瘡、心筋症、腹腔多発皮膚炎(celiac spate−dermatitis)、慢性疲労免疫機能不全症候群(CFIDS)、慢性炎症性脱髄性多発神経障害、チャーグ−ストラウス症候群、瘢痕性類天疱瘡、CREST症候群、寒冷凝集素疾患、クローン病、円板状狼瘡、本態性混合型クリオグロブリン血症、線維筋痛症−線維筋炎、糸球体腎炎、グレイブス病、ギランバレー、橋本甲状腺炎、特発性肺線維症、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、IgA神経障害、若年性関節炎、扁平苔癬、エリテマトーデス(lupus erthematosus)、メニエール病、混合性結合組織疾患、多発性硬化症、1型又は免疫介在性糖尿病、重症筋無力症、ネフローゼ症候群(微小変化型ネフローゼ症候群、巣状糸球体硬化症又は膜性腎症(mebranous nephropathy)など)、尋常性天疱瘡、悪性貧血、結節性多発動脈炎、多発性軟骨炎、多腺性症候群、リウマチ性多発筋痛、多発筋炎及び皮膚筋炎、原発性無ガンマグロブリン血症、原発性胆汁性肝硬変、乾癬、乾癬性関節炎、レイノー現象、ライター症候群、関節リウマチ、サルコイドーシス、強皮症、シェーグレン症候群、スティッフ・マン症候群、全身性エリテマトーデス、エリテマトーデス、潰瘍性大腸炎、ぶどう膜炎、脈管炎(結節性多発動脈炎、高安動脈炎、側頭動脈炎/巨細胞動脈炎又はヘルペス状皮膚炎脈管炎など)、白斑及びウェゲナー肉芽腫症が含まれる。したがって、本明細書に開示される方法を使用して治療することができる自己免疫疾患のいくつかの例には、限定するものではないが、多発性硬化症、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、I型糖尿病、クローン病、潰瘍性大腸炎、重症筋無力症、糸球体腎炎、強直性脊椎炎、脈管炎、又は乾癬が含まれる。対象はまた、喘息などのアレルギー性障害を有し得る。
さらに別の実施形態において、対象は、移植された臓器又は幹細胞のレシピエントであり、免疫細胞は、拒絶を予防及び/又は治療するために使用される。特定の実施形態において、対象は、移植片対宿主病を有するか、又は発症するリスクがある。GVHDは、血縁又は非血縁のドナー由来の幹細胞を使用する、又は含む任意の移植の合併症の可能性がある。GVHDには、急性と慢性の2種類がある。急性GVHDは、移植後最初の3ヶ月以内に現れる。急性GVHDの兆候には、手足の赤みがかった皮膚の発疹が含まれ、この発疹は、皮膚の剥離や水疱を伴って広がり、より重症になる可能性がある。急性GVHDは胃や腸にも影響を与える可能性があり、その場合、けいれん、吐き気、下痢が見られる。皮膚と眼の黄変(黄疸)は、急性GVHDが肝臓に影響を及ぼしていることを示す。慢性GVHDは、その重症度に基づいてランク付けされ、ステージ/グレード1は軽症であり、ステージ/グレード4は重症である。慢性GVHDは、移植後3ヶ月以降に発症する。慢性GVHDの症状は、急性GVHDの症状と似ているが、さらに、慢性GVHDは、目の粘液腺、口の唾液腺、胃の内壁や腸を滑らかにする腺にも影響を与える可能性がある。本明細書に開示の免疫細胞の集団のいずれかを利用することができる。移植された臓器の例には、腎臓、肝臓、皮膚、膵臓、肺及び/又は心臓などの固形臓器移植、又は膵島、肝細胞、筋芽細胞、骨髄、又は造血幹細胞もしくは他の幹細胞などの細胞移植が含まれる。移植は、顔の組織などの複合移植の可能性もある。免疫細胞は、移植前、移植と同時、又は移植後に投与することができる。いくつかの実施形態において、免疫細胞は、移植前、例えば、移植の少なくとも1時間、少なくとも12時間、少なくとも1日、少なくとも2日、少なくとも3日、少なくとも4日、少なくとも5日、少なくとも6日、少なくとも1週間、少なくとも2週間、少なくとも3週間、少なくとも4週間、又は少なくとも1ヶ月前に投与される。1つの特定の非限定的な例では、治療有効量の免疫細胞の投与は、移植の3〜5日前に行われる。
いくつかの実施形態において、対象は、免疫細胞療法の前に骨髄非破壊的リンパ球枯渇化学療法を投与され得る。骨髄非破壊的リンパ球枯渇化学療法は、任意の適切な経路によって投与することができる、任意の適切な療法であり得る。骨髄非破壊的リンパ球枯渇化学療法は、特にがんが転移の可能性があるメラノーマである場合、例えば、シクロホスファミド及びフルダラビンの投与を含み得る。シクロホスファミド及びフルダラビンを投与する例示的な経路は、静脈内投与である。また、任意の適切な用量のシクロホスファミド及びフルダラビンを投与することができる。特定の態様において、約60mg/kgのシクロホスファミドが2日間投与され、その後、約25mg/mのフルダラビンが5日間投与される。
特定の実施形態において、免疫細胞の成長及び活性化を促進する成長因子が、免疫細胞と同時に、又は免疫細胞の後のいずれかで対象に投与される。免疫細胞成長因子は、免疫細胞の成長及び活性化を促進する任意の適切な成長因子であってよい。適切な免疫細胞成長因子の例には、インターロイキン(IL)−2、IL−7、IL−15、及びIL−12が含まれ、これらは、単独で、又はさまざまな組み合わせ、例えば、IL−2とIL−7、IL−2とIL−15、IL−7とIL−15、IL−2、IL−7とIL−15、IL−12とIL−7、IL−12とIL−15、又はIL−12とIL2などで使用することができる。
治療有効量の免疫細胞は、非経口投与、例えば、静脈内、腹腔内、筋肉内、胸骨内、又は関節内注射、又は点滴を含む多くの経路によって投与することができる。
養子細胞療法で使用するための免疫細胞の治療有効量は、治療される対象において所望の効果を達成する量である。例えば、これは、進行を阻害するため、又は自己免疫又は同種免疫疾患の退行を引き起こすために必要な、又は痛みや炎症などの自己免疫疾患によって引き起こされる症状を軽減することができる免疫細胞の量であり得る。それは、痛み、浮腫及び体温上昇などの炎症に関連する症状を軽減するのに必要な量でもあり得る。それはまた、移植された臓器の拒絶反応を減少又は予防するために必要な量であり得る。
免疫細胞集団は、疾患と一致する治療レジメンで投与することができ、例えば、疾患状態を改善するための1日から数日間にわたる単回又は数回の用量、又は疾患の進行を阻害し、疾患の再発を予防するための長期間にわたる定期的な用量で投与することができる。製剤に使用される正確な用量は、投与経路、及び疾患又は障害の重症度にも依存し、開業医の判断及び各患者の状況に応じて決定されるべきである。免疫細胞の治療有効量は、治療される対象、苦痛の重症度と種類、及び投与方法に依存する。いくつかの実施形態において、ヒト対象の治療に使用できる用量は、少なくとも3.8×10、少なくとも3.8×10、少なくとも3.8×10、少なくとも3.8×10、少なくとも3.8×10、少なくとも3.8×10又は3.8×1010免疫細胞/mの範囲である。特定の実施形態において、ヒト対象の治療に使用される用量は、約3.8×10〜約3.8×1010免疫細胞/mの範囲である。追加の実施形態において、免疫細胞の治療有効量は、体重1kgあたり約5×10細胞〜体重1kgあたり約7.5×10細胞まで、例えば、体重1kgあたり約2×10細胞〜約5×10細胞、又は体重1kgあたり約5×10細胞〜約2×10細胞まで変化し得る。免疫細胞の正確な量は、対象の年齢、体重、性別及び生理学的状態に基づいて当業者によって容易に決定される。有効用量は、in vitro又は動物モデル試験システムから得られた用量反応曲線から推定することができる。
免疫細胞は、免疫介在性障害の治療のために、1又は複数の他の治療薬と組み合わせて投与することができる。併用療法には、限定するものではないが、1又は複数の抗菌剤(例えば、抗生物質、抗ウイルス剤及び抗真菌剤)、抗腫瘍剤(例えば、フルオロウラシル、メトトレキサート、パクリタキセル、フルダラビン)、エトポシド、ドキソルビシン、又はビンクリスチン)、免疫枯渇剤(例えば、フルダラビン、エトポシド、ドキソルビシン又はビンクリスチン)、免疫抑制剤(例えば、アザチオプリン又はグルココルチコイド、例えば、デキサメタゾン又はプレドニゾン)、抗炎症剤(例えば、ヒドロコルチソン、デキサメタゾンもしくはプレドニゾンなどのグルココルチコイド、又はアセチルサリチル酸、イブプロフェン又はナプロキセンナトリウムなどの非ステロイド系抗炎症剤)、サイトカイン(例えば、インターロイキン−10又は形質転換成長因子−ベータ)、ホルモン(例えば、エストロゲン)、又はワクチンを含み得る。さらに、限定するものではないが、カルシニューリン阻害剤(例えば、シクロスポリン及びタクロリムス);mTOR阻害剤(例えば、ラパマイシン);ミコフェノール酸モフェチル、(例えば、CD3、CD4、CD40、CD154、CD45、IVIG又はB細胞を認識する)抗体;化学療法剤(例えば、メトトレキサート、トレオサルファン、ブスルファン);照射;又は、ケモカイン、インターロイキンもしくはそれらの阻害剤(例えば、BAFF、IL−2、抗IL−2R、IL−4、JAKキナーゼ阻害剤)を含む免疫抑制剤又は免疫寛容原性剤を投与することができる。そのような追加の医薬品は、所望の効果に応じて、免疫細胞の投与前、投与中、又は投与後に投与することができる。細胞及び薬剤のこの投与は、同じ経路又は異なる経路によって、同じ部位又は異なる部位のいずれかで行うことができる。
(B.医薬組成物)
免疫細胞(例えば、T細胞又はNK細胞)及び薬学的に許容される担体を含む医薬組成物及び製剤も本明細書において提供される。
本明細書に記載の医薬組成物及び製剤は、所望の純度を有する有効成分(抗体又はポリペプチドなど)を、1又は複数の任意選択の薬学的に許容される担体(Remington’s Pharmaceutical Sciences 22nd edition,2012)と混合することによって、凍結乾燥製剤又は水溶液の形態で調製することができる。薬学的に許容される担体は、一般に、使用される投与量及び濃度でレシピエントに対して無毒であり、限定するものではないが、以下が含まれる:リン酸塩、クエン酸塩、及び他の有機酸などの緩衝液;アスコルビン酸及びメチオニンを含む抗酸化剤;保存料(オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、ヘキサメトニウムクロリド、ベンザルコニウムクロリド、ベンゼトニウムクロリド、フェノール、ブチル又はベンジルアルコール、メチル又はプロピルパラベンなどのアルキルパラベン、カテコール、レゾルシノール、シクロヘキサノール、3−ペンタノール、m−クレゾールなど);低分子量(約10残基未満)のポリペプチド;血清アルブミン、ゼラチン、免疫グロブリンなどのタンパク質;ポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマー;グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン又はリジンなどのアミノ酸;単糖、二糖、及びグルコース、マンノース、又はデキストリンを含む他の炭水化物;EDTAなどのキレート剤;ショ糖、マンニトール、トレハロース又はソルビトールなどの糖;ナトリウムなどの塩形成対イオン;金属錯体(例えば、Zn−タンパク質複合体);及び/又はポリエチレングリコール(PEG)などの非イオン性界面活性剤。本明細書における例示的な薬学的に許容される担体には、可溶性中性活性ヒアルロニダーゼ糖タンパク質(sHASEGP)、例えば、rHuPH20(HYLENEX(登録商標)、Baxter International,Inc.)などのヒト可溶性PH−20ヒアルロニダーゼ糖タンパク質などの組織内薬物分散剤がさらに含まれる。rHuPH20を含む特定の例示的なsHASEGP及び使用方法は、米国特許公開第2005/0260186号及び2006/0104968号明細書に記載されている。一態様において、sHASEGPは、コンドロイチナーゼなどの1又は複数の追加のグリコサミノグリカナーゼと組み合わされる。
(C.併用療法)
特定の実施形態において、本実施形態の組成物及び方法は、少なくとも1つの追加の治療と組み合わせた免疫細胞集団を含む。追加の治療法は、放射線療法、外科手術(例えば、乳腺腫瘍摘出術及び乳房切除術)、化学療法、遺伝子治療、DNA療法、ウイルス療法、RNA療法、免疫療法、骨髄移植、ナノ療法、モノクローナル抗体療法、又は前述の組み合わせであり得る。追加の治療法は、アジュバント療法又はネオアジュバント療法の形態であり得る。
いくつかの実施形態において、追加の治療は、小分子酵素阻害剤又は抗転移剤の投与である。いくつかの実施形態において、追加の治療は、副作用制限剤(例えば、制吐剤などの、治療の副作用の発生及び/又は重症度を軽減することを目的とした薬剤)の投与である。いくつかの実施形態において、追加の療法は放射線療法である。いくつかの実施形態において、追加の治療は外科手術である。いくつかの実施形態において、追加の治療は、放射線療法と外科手術の組み合わせである。いくつかの実施形態において、追加の治療法はガンマ線照射である。いくつかの実施形態において、追加の治療は、PBK/AKT/mTOR経路を標的とする治療、HSP90阻害剤、チューブリン阻害剤、アポトーシス阻害剤、及び/又は化学予防剤である。追加の治療法は、当技術分野で公知の1又は複数の化学療法剤であり得る。
免疫細胞療法は、免疫チェックポイント療法などの追加のがん療法に関連して、その前、最中、後、又はさまざまな組み合わせで投与することができる。投与は、同時から数分から数日から数週間の範囲の間隔であり得る。免疫細胞療法が追加の治療薬とは別に患者に提供される実施形態において、一般に、患者に対して有利な併用効果を依然として発揮できるように、それぞれの送達時間の間にかなりの期間が過ぎて効力を失うことがないことを確実にしなければならない。そのような場合、互いに約12〜24又は72時間以内に、より具体的には、互いに約6〜12時間以内に、抗体療法と抗がん療法とを患者に提供し得ることが企図される。状況によっては、治療期間を大幅に延長して、それぞれの投与の間を数日間(2、3、4、5、6又は7)〜数週間(1、2、3、4、5、6、7又は8)経過させることが望ましい場合がある。
さまざまな組み合わせを採用することができる。下の例では、免疫細胞療法が「A」であり、抗がん療法が「B」である:
A/B/A B/A/B B/B/A A/A/B A/B/B B/A/A A/B/B/B B/A/B/B
B/B/B/A B/B/A/B A/A/B/B A/B/A/B A/B/B/A B/B/A/A
B/A/B/A B/A/A/B A/A/A/B B/A/A/A A/B/A/A A/A/B/A
本実施形態の任意の化合物又は治療の患者への投与は、薬剤に毒性がある場合はそれを考慮して、そのような化合物の投与のための一般的なプロトコルに従う。したがって、いくつかの実施形態において、併用療法に起因する毒性を監視するステップがある。
(1.化学療法)
多種多様な化学療法剤を、本実施形態に従って使用することができる。「化学療法」という用語は、がんを治療するための薬物の使用を指す。「化学療法剤」は、がんの治療において投与される化合物又は組成物の意味を含んで使用される。これらの薬剤又は薬物は、細胞周期に影響を与えるかどうか、どの段階で影響を与えるかなど、細胞内の活性モードによって分類される。又は、薬剤は、DNAを直接架橋する、DNAに挿入する、又は核酸合成に影響を与えることによって染色体及び有糸分裂の異常を誘発するその能力に基づいて特徴付けることができる。
化学療法剤の例には、チオテパ及びシクロホスファミドなどのアルキル化剤;ブスルファン、インプロスルファン及びピポスルファンなどのアルキルスルホネート;ベンゾドーパ、カルボクオン、メチュレドーパ、及びウレドパなどのアジリジン;アルトレタミン、トリエチレンメラミン、トリエチレンホスホルアミド、トリエチレンチオホスホルアミド及びトリメチルオロメラミンを含むエチレンイミン及びメチルアメラミン;アセトゲニン(特にブラタシンとブラタシノン);カンプトテシン(合成類似体トポテカンを含む);ブリオスタチン;カリスタチン;CC−1065(そのアドゼレシン、カルゼレシン及びビゼレシン合成類似体を含む);クリプトフィシン(特にクリプトフィシン1及びクリプトフィシン8);ドラスタチン;デュオカルマイシン(合成類似体、KW−2189及びCB1−TM1を含む);エリュテロビン;パンクラチスタチン;サルコディクチン;スポンジスタチン;クロラムブシル、クロルナファジン、クロロホスファミド、エストラムスチン、イホスファミド、メクロレタミン、メクロレタミンオキシド塩酸塩(mechlorethamine oxide hydrochloride)、メルファラン、ノベンビチン、フェネステリン、プレドニムスチン、トロホスファミド及びウラシルマスタードなどのナイトロジェンマスタード;カルムスチン、クロロゾトシン、フォテムスチン、ロムスチン、ニムスチン及びラニムヌスチンなどのニトロソウレア;エンジイン抗生物質などの抗生物質(例えば、カリケアマイシン、特にカリケアマイシンガンマ1及びカリケアマイシンオメガI1);ダイネミシンAを含むダイネミシン;クロドロネートなどのビスホスホネート;エスペラミシン;ならびにネオカルジノスタチンクロモフォア及び関連するクロモプロテインエンジイン抗生物質クロモフォア、アクラシノマイシン、アクチノマイシン、アントラマイシン(authrarnycin)、アザセリン、ブレオマイシン、カクチノマイシン、カラビシン、カルミノマイシン、カルジノフィリン、クロモマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、デトルビシン(detorubicin)、6−ジアゾ−5−オキソ−L−ノルロイシン、ドキソルビシン(モルホリノ−ドキソルビシン、シアノモルホリノ−ドキソルビシン、2−ピロリノ−ドキソルビシン及びデオキシドキソルビシンを含む)、エピルビシン、エソルビシン、イダルビシン、マルセロマイシン、マイトマイシンCなどのマイトマイシン、ミコフェノール酸、ノガラマイシン(nogalarnycin)、オリボマイシン、ペプロマイシン、ポトフィロマイシン(potfiromycin)、ピューロマイシン、クエラマイシン(quelamycin)、ロドルビシン、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、ツベルシジン、ウベニメックス、ジノスタチン及びゾルビシン;メトトレキサート及び5−フルオロウラシル(5−FU)などの代謝拮抗剤;デノプテリン、プテロプテリン及びトリメトレキサートなどの葉酸類似体;フルダラビン、6−メルカプトプリン、チアミプリン及びチオグアニンなどのプリン類似体;アンシタビン、アザシチジン、6−アザウリジン、カルモフル、シタラビン、ジデオキシウリジン、ドキシフルリジン、エノシタビン及びフロクスウリジンなどのピリミジン類似体;カルステロン、プロピオン酸ドロモスタノロン、エピチオスタノール、メピチオスタン及びテストトラクトンなどのアンドロゲン;ミトタン及びトリロスタンなどの抗副腎;フロリン酸などの葉酸補充剤;アセグラトン;アルドホスファミド配糖体;アミノレブリン酸;エニルラシル;アムサクリン;ベストラブシル;ビサントレン;エダトレキサート(edatraxate);デフォファミン;デメコルシン;ジアジクオン;エルフォルミチン;酢酸エリプチニウム;エポチロン;エトグルシド;硝酸ガリウム;ヒドロキシ尿素;レンチナン;ロニダイニン;メイタンシン及びアンサミトシンなどのメイタンシノイド;ミトグアゾン;ミトキサントロン;モピダンモール;ニトラエリン;ペントスタチン;フェナメット;ピラルビシン;ロソキサントロン;ポドフィリン酸;2−エチルヒドラジド;プロカルバジン;PSK多糖複合体;ラゾキサン;リゾキシン;シゾフィラン;スピロゲルマニウム;テヌアゾン酸;トリアジクオン;2,2’,2’’−トリクロロトリエチルアミン;トリコテセン(特にT−2トキシン、ベラクリンA、ロリジンA及びアンギジン);ウレタン;ビンデシン;ダカルバジン;マンノムスチン;ミトブロニトール;ミトラクトール;ピポブロマン;ガシトシン;アラビノシド(「Ara−C」);シクロホスファミド;タキソイド、例えば、パクリタキセル及びドセタキセルゲムシタビン;6−チオグアニン;メルカプトプリン;シスプラチン、オキサリプラチン及びカルボプラチンなどの白金配位錯体;ビンブラスチン;白金;エトポシド(VP−16);イホスファミド;ミトキサントロン;ビンクリスチン;ビノレルビン;ノバントロン;テニポシド;エダトレキサート;ダウノマイシン;アミノプテリン;ゼローダ;イバンドロネート;イリノテカン(例えば、CPT−11);トポイソメラーゼ阻害剤RFS2000;ジフルオロメチルオルニチン(difluoromethylornithine)(DMFO);レチノイン酸などのレチノイド;カペシタビン;カルボプラチン、プロカルバジン、プリコマイシン、ゲムシタビエン、ナベルビン、ファルネシルタンパク質タンスフェラーゼ(tansferase)阻害剤、トランスプラチナ、及び上記のいずれかの薬学的に許容される塩、酸又は誘導体が含まれる。
(2.放射線療法)
DNA損傷を引き起こし、広く使用されてきた他の因子には、一般に、γ線、X線、及び/又は腫瘍細胞への放射性同位元素の直接送達として公知のものが含まれる。マイクロ波、陽子線照射(米国特許第5,760,395号明細書及び第4,870,287号明細書)、及びUV照射などの他の形態のDNA損傷因子も企図されている。これらの因子はすべて、DNA、DNAの前駆体、DNAの複製と修復、及び染色体のアセンブリと維持に対する広範囲の損傷に影響を与える可能性が最も高い。X線の線量範囲は、長期間(3〜4週間)の1日線量50〜200レントゲンから単一線量2000〜6000レントゲンまでの範囲である。放射性同位元素の線量範囲は大きく異なり、放射性同位元素の半減期、放出される放射線の強度と種類、及び腫瘍細胞による取り込みに依存する。
(3.免疫療法)
当業者は、追加の免疫療法が、実施形態の方法と組み合わせて、又は併せて使用できることを理解すると思われる。がん治療に関連して、免疫療法は、一般に、がん細胞を標的にして破壊するために免疫エフェクター細胞及び分子の使用に依存している。リツキシマブ(RITUXAN(登録商標))はそのような例である。免疫エフェクターは、例えば、腫瘍細胞の表面上のいくつかのマーカーに特異的な抗体であり得る。抗体が単独で治療のエフェクターとして機能する場合もあれば、他の細胞を動員して実際に細胞殺滅に影響を与える場合もある。抗体はまた、薬物又は毒素(化学療法剤、放射性核種、リシンA鎖、コレラ毒素、百日咳毒素など)と結合することができ、標的化剤として役立つ。又は、エフェクターは、腫瘍細胞標的と直接的又は間接的に相互作用する表面分子を運ぶリンパ球であってもよい。さまざまなエフェクター細胞には、細胞傷害性T細胞及びNK細胞が含まれる。
抗体薬物複合体は、がん治療薬の開発への画期的なアプローチとして登場した。がんは、世界の主要な死亡原因の1つである。抗体薬物複合体(ADC)は、細胞殺滅薬に共有結合しているモノクローナル抗体(MAb)で構成されている。このアプローチは、抗原標的に対するMAbの高い特異性と非常に強力な細胞障害性薬物とを組み合わせて、抗原レベルの高い腫瘍細胞にペイロード(薬物)を送達する「武装」MAbをもたらす。薬物の標的化送達はまた、正常組織への曝露を最小限に抑え、毒性の低下と治療指数の改善をもたらす。2011年のADCETRIS(登録商標)(ブレンツキシマブベドチン)及び2013年のKADCYLA(登録商標)(トラスツズマブエムタンシン又はT−DM1)の2つのADC薬のFDAによる承認により、このアプローチが検証された。現在、がん治療の治験のさまざまな段階で30を超えるADC薬候補がある(Leal et al.,2014)。抗体工学とリンカーペイロードの最適化がますます成熟するにつれて、新しいADCの発見と開発は、このアプローチに適した新しい標的の同定と検証、及び標的化MAbの作製にますます依存している。ADC標的の2つの基準は、腫瘍細胞でのアップレギュレート/高レベルの発現と強力な内在化である。
免疫療法の一態様において、腫瘍細胞は、標的化に適した、すなわち他の細胞の大部分に存在しない何らかのマーカーを持たなければならない。多くの腫瘍マーカーが存在し、これらのいずれも、本実施形態に関連して標的化に適している可能性がある。一般的な腫瘍マーカーには、CD20、がん胎児性抗原、チロシナーゼ(p97)、gp68、TAG−72、HMFG、シアリルルイス抗原、MucA、MucB、PLAP、ラミニン受容体、erb B及びp155が含まれる。免疫療法の代替の態様は、抗がん効果と免疫刺激効果とを組み合わせることである。IL−2、IL−4、IL−12、GM−CSF、ガンマ−IFNなどのサイトカイン、MIP−1、MCP−1、IL−8などのケモカイン、及びFLT3リガンドなどの成長因子を含む免疫刺激分子もまた存在する。
現在調査中又は使用中の免疫療法の例は、免疫アジュバント、例えば、牛型結核菌(Mycobacterium bovis)、熱帯熱マラリア原虫(Plasmodium falciparum)、ジニトロクロロベンゼン及び芳香族化合物(米国特許第5,801,005号明細書及び第5,739,169号明細書;Hui and Hashimoto,1998;Christodoulides et al.,1998);サイトカイン療法、例えば、インターフェロンα、β及びγ、IL−1、GM−CSF及びTNF(Bukowski et al.,1998;Davidson et al.,1998;Hellstrand et al.,1998);遺伝子治療、例えば、TNF、IL−1、IL−2及びp53(Qin et al.,1998;Austin−Ward and Villaseca,1998;米国特許第5,830,880号明細書及び第5,846,945号明細書);ならびにモノクローナル抗体、例えば、抗CD20、抗ガングリオシドGM2及び抗p185(Hollander,2012;Hanibuchi et al.,1998;米国特許第5,824,311号)である。1又は複数の抗がん療法を、本明細書に記載の抗体療法とともに使用可能であることが企図される。
いくつかの実施形態において、免疫療法は、免疫チェックポイント阻害剤であり得る。免疫チェックポイントは、シグナル(例えば、共刺激分子)を上方に向けたり、又はシグナルを下方に向けたりする。免疫チェックポイント遮断により標的となり得る抑制性免疫チェックポイントには、アデノシンA2A受容体(A2AR)、B7−H3(CD276とも呼ばれる)、B及びTリンパ球アテニュエーター(BTLA)、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA−4、別名CD152)、インドールアミン2,3−ジオキシゲナーゼ(IDO)、キラー細胞免疫グロブリン(KIR)、リンパ球活性化遺伝子3(LAG3)、プログラム細胞死1(PD−1)、T細胞免疫グロブリンドメイン及びムチンドメイン3(TIM−3)ならびにT細胞活性化のVドメインIgサプレッサー(VISTA)が含まれる。特に、免疫チェックポイント阻害剤はPD−1軸及び/又はCTLA−4を標的とする。
免疫チェックポイント阻害剤は、小分子、組換え型のリガンド又は受容体などの薬物であり得るか、又は特に、ヒト抗体などの抗体である(例えば、国際特許公開第2015016718号パンフレット;Pardoll,Nat Rev Cancer,12(4):252−64,2012;双方とも参照により本明細書に組み込まれる)。免疫チェックポイントタンパク質又はその類似体の公知の阻害剤を使用してもよく、特に抗体のキメラ化、ヒト化又はヒト型を使用してもよい。当業者が知っているように、本開示において言及される特定の抗体について、代替及び/又は同等の名称が使用されている場合がある。そのような代替及び/又は同等の名称は、本開示の文脈において交換可能である。例えば、ランブロリズマブは、MK−3475及びペンブロリズマブの代替及び同等の名称でも知られていることが公知である。
一部の実施形態において、PD−1結合アンタゴニストは、PD−1とそのリガンド結合パートナーとの結合を阻害する分子である。特定の態様において、PD−1リガンド結合パートナーは、PDL1及び/又はPDL2である。別の実施形態において、PDL1結合アンタゴニストは、PDL1とその結合パートナーとの結合を阻害する分子である。特定の態様において、PDL1結合パートナーは、PD−1及び/又はB7−1である。別の実施形態において、PDL2結合アンタゴニストは、PDL2とその結合パートナーとの結合を阻害する分子である。特定の態様において、PDL2結合パートナーはPD−1である。アンタゴニストは、抗体、その抗原結合フラグメント、イムノアドヘシン、融合タンパク質、又はオリゴペプチドであり得る。例示的な抗体は、米国特許第8735553号、第8354509号、及び第8008449号明細書に記載されており、当該特許はすべて参照により本明細書に組み込まれる。本明細書で提供される方法で使用するための他のPD−1軸アンタゴニストは、米国特許出願第20140294898号、第2014022021号、及び第20110008369号明細書に記載のような当技術分野で公知のものであり、当該特許出願はすべて参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態において、PD−1結合アンタゴニストは、抗PD−1抗体(例えば、ヒト抗体、ヒト化抗体、又はキメラ抗体)である。いくつかの実施形態において、抗PD−1抗体は、ニボルマブ、ペンブロリズマブ及びCT−011からなる群から選択される。一部の実施形態において、PD−1結合アンタゴニストは、イムノアドヘシン(例えば、定常領域(例えば、免疫グロブリン配列のFc領域)に融合されたPDL1又はPDL2の細胞外又はPD−1結合部分を含むイムノアドヘシン)である。いくつかの実施形態において、PD−1結合アンタゴニストはAMP−224である。ニボルマブは、MDX−1106−04、MDX−1106、ONO−4538、BMS−936558、及びOPDIVO(登録商標)とも呼ばれ、国際公開第2006/121168号パンフレットに記載の抗PD−1抗体である。ペンブロリズマブは、MK−3475、Merck 3475、ランブロリズマブ、KEYTRUDA(登録商標)及びSCH−900475とも呼ばれ、国際公開第2009/114335号パンフレットに記載の抗PD−1抗体である。CT−011はhBAT又はhBAT−1としても公知であり、国際公開第2009/101611号パンフレットに記載の抗PD−1抗体である。AMP−224はB7−DCIgとも呼ばれ、国際公開第2010/027827号及び第2011/066342号パンフレットに記載のPDL2−Fc融合可溶性受容体である。
本明細書において提供される方法で標的とすることができる別の免疫チェックポイントは、CD152としても知られる細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA−4)である。ヒトCTLA−4の完全なcDNA配列は、Genbankアクセッション番号L15006を有する。CTLA−4はT細胞の表面にあり、抗原提示細胞の表面のCD80又はCD86に結合すると「オフ」スイッチとして機能する。CTLA4は、ヘルパーT細胞の表面に発現し、抑制シグナルをT細胞に伝達する免疫グロブリンスーパーファミリーのメンバーである。CTLA4はT細胞共刺激タンパク質CD28に似ており、両方の分子が抗原提示細胞上のCD80及びCD86(それぞれB7−1及びB7−2とも呼ばれる)に結合する。CD28は刺激シグナルを伝達するのに対し、CTLA4はT細胞に抑制シグナルを伝達する。細胞内CTLA4は調節性T細胞にも見られ、その機能に重要である可能性がある。T細胞受容体及びCD28を介したT細胞の活性化により、B7分子の抑制性受容体であるCTLA−4の発現が増加する。
いくつかの実施形態において、免疫チェックポイント阻害剤は、抗CTLA−4抗体(例えば、ヒト抗体、ヒト化抗体、又はキメラ抗体)、その抗原結合フラグメント、イムノアドヘシン、融合タンパク質、又はオリゴペプチドである。
本方法での使用に適した抗ヒトCTLA−4抗体(又はそれに由来するVH及び/又はVLドメイン)は、当技術分野で周知の方法を使用して作製することができる。あるいは、当技術分野で承認されている抗CTLA−4抗体を使用することができる。例えば、米国特許第8,119,129号明細書、国際公開第01/14424号、国際公開第98/42752号パンフレット;国際公開第00/37504号パンフレット(CP675,206、トレメリムマブとしても知られている;以前はチシリムマブ)、米国特許第6,207,156号明細書;Hurwitz et al.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95(17):10067-10071;Camacho et al.(2004)J Clin Oncology 22(145):Abstract No.2505(antibody CP-675206);及びMokyr et al.(1998)Cancer Res 58:5301-5304に開示される抗CTLA−4抗体を、本明細書に開示される方法で使用することができる。前述の刊行物のそれぞれの教示は、参照により本明細書に組み込まれる。CTLA−4への結合について、これらの技術分野で承認されている抗体のいずれかと競合する抗体も使用することができる。例えば、ヒト化CTLA−4抗体は、国際特許出願第2001014424号、第2000037504号パンフレット、及び米国特許第8,017,114号明細書に記載されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。
例示的な抗CTLA−4抗体は、イピリムマブ(10D1、MDX−010、MDX−101及びYervoy(登録商標)としても知られる)又はそれらの抗原結合フラグメント及び変異体(例えば、国際公開第01/14424号パンフレットを参照されたい)である。他の実施形態において、抗体は、イピリムマブの重鎖及び軽鎖のCDR又はVRを含む。したがって、一実施形態において、抗体は、イピリムマブのVH領域のCDR1、CDR2及びCDR3ドメイン、ならびにイピリムマブのVL領域のCDR1、CDR2及びCDR3ドメインを含む。別の実施形態において、抗体は、上記の抗体と同じCTLA−4上のエピトープとの結合及び/又はそれに対する結合に競合する。別の実施形態において、抗体は、上記の抗体と少なくとも約90%の可変領域アミノ酸配列同一性(例えば、イピリムマブと少なくとも約90%、95%又は99%の可変領域同一性)を有する。
CTLA−4を調節するための他の分子には、米国特許第5844905号、第5885796号明細書、及び国際特許出願番号第1995001994号及び第1998042752号パンフレットなどに記載のCTLA−4リガンド及び受容体が含まれ、(これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる)、ならびに参照により本明細書に組み込まれる米国特許第8329867号明細書などに記載のイムノアドヘシンが含まれる。
(4.外科手術)
がん患者の約60%は、予防的、診断的又は病期分類的、治癒的、緩和的な外科手術を含む何らかの種類の外科手術を受ける。治癒的外科手術は、がん性組織の全部又は一部が物理的に除去、切除、及び/又は破壊される摘出術を含み、本実施形態の治療、化学療法、放射線療法、ホルモン療法、遺伝子療法、免疫療法及び/又は代替療法などの他の療法と組み合わせて使用することができる。腫瘍摘出術とは、腫瘍の少なくとも一部を物理的に除去することを指す。腫瘍摘出術に加えて、外科手術による治療には、レーザー外科手術、凍結外科手術、電気外科手術、及び顕微鏡制御外科手術(モース術)が含まれる。
がん性細胞、組織又は腫瘍の一部又は全部を切除すると、体内に空洞が形成される場合がある。治療は、灌流、直接注射、又は追加の抗がん療法を伴う領域の局所適用によって達成することができる。そのような治療は、例えば、1、2、3、4、5、6もしくは7日ごと、又は1、2、3、4、及び5週間ごと、又は1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12ヶ月ごとに繰り返され得る。これらの治療法は、投与量もさまざまであり得る。
(5.その他の薬剤)
治療の治療有効性を改善するために、他の薬剤を本実施形態の特定の態様と組み合わせて使用可能であることが企図される。これらの追加の薬剤には、細胞表面受容体及びギャップ結合のアップレギュレーションに影響を与える薬剤、細胞増殖抑制剤及び分化剤、細胞接着の阻害剤、アポトーシス誘導物質に対する過剰増殖細胞の感受性を高める薬剤、又は他の生物学的薬剤が含まれる。ギャップ結合の数を増やすことによる細胞間シグナル伝達の増加は、隣接する過剰増殖細胞集団に対する抗過剰増殖効果を増加させる。他の実施形態において、治療の抗過剰増殖有効性を改善するために、細胞増殖抑制剤又は分化剤を、本実施形態の特定の態様と組み合わせて使用することができる。細胞接着の阻害剤は、本実施形態の有効性を改善することが企図されている。細胞接着阻害剤の例は、焦点接着キナーゼ(FAK)阻害剤及びロバスタチンである。治療有効性を改善するために、抗体c225などの、アポトーシスに対する過剰増殖性細胞の感受性を増加させる他の薬剤を、本実施形態の特定の態様と組み合わせて使用可能であることがさらに企図される。
(IV.製品又はキット)
免疫細胞を含む製品又はキットも本明細書で提供される。製品又はキットは、免疫細胞を使用して個体のがんを治療又は進行を遅延させるため、又はがんを有する個体の免疫機能を増強するための説明書を含む添付文書をさらに含むことができる。本明細書に記載の抗原特異的免疫細胞はすべて、製品又はキットに含めることができる。適切な容器としては、例えば、ボトル、バイアル、バッグ及び注射器が挙げられる。容器は、ガラス、プラスチック(ポリ塩化ビニル又はポリオレフィンなど)、又は金属合金(ステンレス鋼又はハステロイなど)などのさまざまな材料から形成することができる。いくつかの実施形態において、容器は製剤を保持し、容器上の又はそれに関連するラベルは、使用のための指示を示すことができる。製品又はキットは、他の緩衝液、希釈剤、フィルター、針、注射器、及び使用説明書を含む添付文書を含む、商業的及びユーザーの観点から望ましい他の材料をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、製品は、1又は複数の別の薬剤(例えば、化学療法剤及び抗腫瘍剤)をさらに含む。1又は複数の薬剤に適した容器には、例えば、ボトル、バイアル、バッグ及び注射器が含まれる。
[V.実施例]
以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態を実証するために含まれる。以下の実施例に開示される技術は、本発明者により本発明の実施において良好に機能することが発見された技術を表し、したがって、その実施のための好ましい様式を構成すると見なし得ることが当業者により理解されるべきである。しかしながら、当業者は、本開示に照らして、開示された特定の実施形態において多くの変更を行うことができ、なおかつ本発明の精神及び範囲から逸脱することなく同様又は類似の結果を得ることができることを理解すべきである。
[CISHがノックアウトされたCAR NK細胞]
NK細胞を、3つの異なる臍帯血(CB)ユニットからネガティブセレクションによって単離し、増殖させた。次に、NK細胞にCAR構築体を形質導入し、CISH KOを各CBに対して異なる時点で実施した。各CBユニットに関して、NT、NT CISH KO、CAR19/IL−15、及びCAR19/IL−15 CISH KOを含む、4つの異なる細胞グループを得た。
具体的には、1日目に、NKをネガティブセレクションを使用して単離し、照射されたAPC(表面に41BB及びIL−21を発現するK562)と1:2の比率(NK:APC)で、IL−2 200ユニット/mlのSCGMにおいて共培養した。培地は2日ごとに新鮮なSCGM及びIL−2 200ユニット/mlに交換した。
5日目に、NK細胞を再選択し、純粋なNK細胞を得て、CAR形質導入を実施した。この時点では、非形質導入細胞(NT)とCAR NK細胞との両方が存在していた。CAR形質導入効率は、形質導入の3日後に測定した。
7日目に、照射されたAPCを追加して、NK細胞(NTとCAR NKとの両方)を再増殖させた。NK細胞は、IL−2 200U/mlを含むSCGMにおいて培養した。培地は2日ごとに新鮮なSCGM及びIL−2 200U/mlに交換した。
14日目に、ネオンエレクトロポレーションを使用して、CRISPR Cas9をCAR NK細胞のCISH KOに使用した。2つのsgRNAを、CISH遺伝子のエクソン4を標的として設計した。エレクトロポレーションの約15〜30分前に、Cas9タンパク質とsgRNAとを、10ugのCas9と10ugのsgRNA(5000ngのsgRNA#1及び5000ngのsgRNA#2)との1:1反応で室温においてインキュベートした。インキュベーション産物(すなわち、sgRNAとCas9とが一緒に結合したもの)を、100uLのエレクトロポレーションチップを用いて100〜200万個の細胞にエレクトロポレーションした。エレクトロポレーション条件は、Tバッファーを使用して1600V、10ms、3パルスであった。異なる細胞調製物(エレクトロポレーションされたCAR NK細胞、対照CAR NK細胞及びNT NK細胞)を、照射されたAPCと1:2の比率(NK:APC)でIL−2 20U/mLを含むSCGMにおいて共培養した。培地は2日ごとに新鮮なSCGM及びIL−2 200U/mlに交換した。15日目に、PCRを実施して、KO効率をチェックした。
最後に、21日目に機能研究を実施した。4つのグループの細胞を、BFAを含む96ウェルプレートでRajiと2:1の比率で6時間共培養した。次に、サイトカイン産生(IFNγ、TNFα及びCD107α)を比較するために染色を行い、フローサイトメトリーによって評価した。21日目にクロム放出アッセイを実施して、各CBの4つの異なる細胞群の細胞傷害性を比較した。統計分析は、ボンフェローニ検定を使用した多重比較を伴う二元配置分散分析を使用して行った。
NK細胞の遺伝子編集はT細胞の遺伝子編集よりも困難である。T細胞とは異なり、NK細胞はin vitroで十分に増殖するためにフィーダー細胞を必要とするため、遺伝子編集のプロセスがより複雑になる。NK細胞はまた、より壊れやすく、遺伝子操作後の生存率が低いことが歴史的に知られている。CAR形質導入及びCISH KO後の現在の生存率は95%超であった。
[NK細胞のin vivo特性評価]
CISH KOされたCAR NK細胞をin vivoで特性評価するために、10週齢のNSGヌルの雌マウスを研究した。マウスに20x10のRaji−FFLuc細胞を注射した。エフェクター細胞については、以下のグループに応じて、細胞#1〜細胞#3を、3x10又は10細胞/動物を注射した。
グループカテゴリー:1群あたり5匹のマウスで7群、合計35匹のマウス、
−グループ#1:Raji−FFLuc単独
−グループ#2:Raji−FFLuc+細胞#1 3x10細胞/動物
−グループ#3:Raji−FFLuc+細胞#1 10細胞/動物
−グループ#4:Raji−FFLuc+細胞#2 3x10細胞/動物
−グループ#5:Raji−FFLuc+細胞#2 10細胞/動物
−細胞#1:NKCAR19 cas9+エレクトロポレーション
−細胞#3:NKCAR19 CISH KO
マウスに、Raji細胞を単独で、又はCAR NK細胞と組み合わせて投与した。CAR NK細胞は野生型、cas9のみ、又はCISHがノックアウトされていた。CISHノックアウトCAR NK細胞を投与されたマウスは生存率が高く、Rajiリンパ腫のエビデンスを示さず、CRSを示さなかったことが見出された。CISHノックアウトNK細胞はin vivoでもより長く持続し、注入後7週間まで検出することができた。
[CISチェックポイントの欠失は、臍帯血由来のCAR形質導入ナチュラルキラー細胞の適合性を調節する]
CIS欠損iC9/CAR19/IL−15 NK細胞におけるin vitro機能の増強:CISの発現レベルを評価して、iC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞が、非改変NK細胞においてサイトカインシグナル伝達を生理学的にダウンレギュレートする同じ逆調節回路にさらされているかどうかを判断した。CB−NK細胞を、IL−2の存在下で、膜結合型IL21、4−1BBリガンド及びCD48(uAPC)を発現するように操作されたK562フィーダー細胞株とともに21日間培養した。NK細胞に、材料及び方法に記載されている、iC9/CAR19/IL−15を発現するレトロウイルスベクターを+4日目に形質導入したか、又は形質導入しなかった(NT、対照)。CISの発現は、時間の経過とともに、NT対照及びiC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞のインビトロ増殖中に有意に増加した(図7A)。特に、CISの発現レベルは、おそらくCIS導入に対するIL−15の追加の効果のために、NT CB−NK細胞と比較して、iC9/CAR19/IL−15においてより顕著であった(図7A)。
次に、CISH欠失の機能的影響を、iC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞で調べた。CISはNK細胞の強力な免疫チェックポイントであるため、CISH遺伝子をノックアウトすると、T細胞のPD−1遮断と同様にエフェクター機能を強化することができるという仮説を立てた。このアイデアを試験するために、iC9/CAR19/IL15構築体のレトロウイルス形質導入とCas9リボ核タンパク質(Cas9 RNP)媒介遺伝子編集とを組み合わせてCISHをサイレンシングするプロトコルを最初に開発した。7日目に、CARを形質導入されたNK細胞に、Cas9単独(Cas9モック)、又はCISHエクソン4を標的とするcrRNA:tracrRNAデュプレックスがプリロードされたCas9(CISH KO)をヌクレオフェクトした(図7A−B)。7日目のiC9/CAR19/IL−15形質導入効率及び細胞生存率は90%を超え、経時的に安定したままであった(図13)。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)(図7A)及びウエスタンブロット分析(図7B)によって評価したCISH KO効率は、NT及びCAR発現NK細胞の両方において80%を超えていた。これらの発見は、サンガーシーケンシングによっても確認された(図7C)。
NK細胞の抗腫瘍活性に対するCISH KOの効果を決定するために、NT及びiC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞の応答を、非標的gRNAと結合したCas9(対照)、又はCISH遺伝子を標的とするgRNAと結合したCas9(CISH KO)をエレクトロポレーションした7日後に、Rajiリンパ腫細胞標的に対して試験した。CISH KO CAR.NK細胞は、有意に大量のIFN−γ及びTNF−αを産生し、脱顆粒の増強(CD107a)を示し、それぞれNT又はiC9/CAR19/IL−15対照と比較してRajiに対してより大きな細胞傷害性を示した(図8A〜8C)。特に、すべてのグループの中で、CISH KO iC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞は、最も多くのサイトカイン産生及びRaji標的に対する細胞傷害性を示し、CAR形質導入とCISHサイレンシングとを組み合わせるとNK細胞機能が増強されるという考えを裏付けた(図8A〜8C)。
次に、CISH KOが、NT又はiC9/CAR19/IL−15 NK細胞とRaji細胞との間の免疫シナプス(IS)形成に及ぼす影響を調べた。微小管形成中心(MTOC)の分極は、対照と比較してMTOCからISまでの距離が短縮されたことによって反映されるように、CISH KOによって増加された(図8E)。まとめると、これらの発見は、CISH KOがNK細胞(NT及びiC9/CAR19/IL−15)と腫瘍細胞との間の免疫シナプスを強化することを示唆しており、これはエフェクター機能及び細胞傷害性の増加と相関する。
CISH KO NT及びiC9/CAR19/IL−15形質導入NK細胞の表現型及び分子シグネチャー:NK細胞のCISH KOが腫瘍細胞に対する機能を高めるメカニズムを理解するために、飛行時間によるサイトメトリー(cytometry by time−of−flight)(CyToF)を使用した。抑制性及び活性化受容体に対する32の抗体のパネル、ならびに分化、ホーミング、及び活性化マーカーにより、それらの表現型組成に関する洞察を得ることができる。iC9/CAR19/IL−15 NK細胞のCISH KOは、グランザイムB、パーフォリン、TRAIL、CD3z、転写因子、Eomes、T−bet、DAP12などのアダプター分子を含む細胞傷害性マーカーの発現が有意に高い機能的表現型を誘導し、ならびに対照の対応物と比較してDNAM、CD25及びKi67などの共受容体/増殖マーカーを活性化した(図9A)。同様に、NT NK細胞におけるCISHの欠失は、対照のNT NK細胞と比較して、いくつかの活性化マーカーのアップレギュレーションをもたらした(図14A)。viSNE、t分布型確率的近傍埋め込み法(tSNE)アルゴリズムを使用して、CISH KO後のこれらの活性化NK細胞マーカーをさらに分析し、優勢に活性化された表現型(CD25、Ki67、CD3z、パーフォリン及びグランザイム−bの発現の増加)がCISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞を支配している、対照とCISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞との間のかなりの分離を観察した(図9B)。
次に、CISH KO後のNK細胞トランスクリプトームプロファイルをより深く理解するために、RNAシーケンシングを実施した。特に、結果は、CISH KOと対照のiC9/CAR19/IL−15 NK細胞との間の全く異なる遺伝子発現プロファイルを明らかにした(図9C)。NT NK細胞におけるCISH KOは、インターフェロン刺激遺伝子(ISG)、及びOSA−1、OSA−2を含むSTAT−1に関連する限られた数の遺伝子のアップレギュレーションをもたらした(図14A〜14C)。対照的に、iC9/CAR19/IL−15 NK細胞におけるCISH KOは、JAK/STAT活性化及びMAPK/ERK経路に関連する複数の遺伝子のアップレギュレーションもたらした(図9)。
iC9/CAR19/Il−15 NK細胞におけるCISH KOによって誘導される機能及び細胞傷害性の増加メカニズムの基礎をより深く理解するために、遺伝子セット濃縮分析(GSEA)を使用して、表現型に寄与する可能性のある遺伝子セット又は生物学的経路を特定した。分析により、TNF−α、IFN−γ、IL−2/STAT5及びIL−6/STAT3シグナル伝達、ならびに炎症反応に関連する遺伝子の濃縮が明らかになった(図9F)。この所見は、CISH KO iC9/CAR19/Il−15 CB−NK細胞におけるSTAT5、STAT3、及びホスホリパーゼCガンマ1(PLCg1)のリン酸化の増強を示すことにより、タンパク質レベルで確認された(図9G、H)。まとめると、これらのデータは、IL−15がCISHの活性化を駆動させ、iC9/CAR19/IL−15 NK細胞におけるCISH KOが、活性化された表現型と対応している分子シグネチャーを誘導することを示す。
CISH KOはiC9/CAR19/IL−15 NK細胞の代謝を再プログラムする:図10Aに示すように、RNA seqデータとGSEAの結果は、CISH KOがmTORC1、低酸素症、解糖系遺伝子の濃縮をもたらすという新しい観察結果も示した。mTORC1の活性は、活性化されたNK細胞の解糖系の再プログラミングに不可欠であり、エフェクターNK細胞機能の前提条件として主張されている。したがって、CISHの欠失がiC9/CAR19/IL−15 NK細胞の代謝活性を調節するかどうかを決定することが求められた。CISH KOは、iC9/CAR19/IL−15 NK細胞の代謝を調節し、酸素とグルコースの消費を増加させることにより、その細胞傷害活性を高めるという仮説を立てた。この仮説を試験するために、一連のSeahorseアッセイを実行してNK細胞のエネルギー経路を測定し、Rajiリンパ腫に応答して、CISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞が、細胞外酸性化速度(ECAR)がCas9対照iC9/CAR19/IL−15 NK細胞と比較して解糖予備能が高いことが示された。これらの機能データは、解糖系酵素のアップレギュレーションを示す創意工夫経路分析(ingenuity pathway analysis)(IPA)によってさらに裏付けられた。さらに、CISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞は、Raji腫瘍細胞と3時間共培養したCAR−NK細胞の上清で実施したグルコース比色試験によって示されるように、Cas9対照と比較して高いグルコース消費を示した。これは、CISH KOが、グルコースを消費して解糖に利用するCAR−NK細胞の能力を高めることによって、それらの代謝活性を高めたことを示唆する。さらに、CISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞は、Seahorseアッセイにより、対照iC9/CAR19/IL−15 NK細胞と比較して酸素消費率(OCR)の増加を示した。これは、CISH KOが、CAR−NK細胞のミトコンドリア活性を活性化することによって、それらの代謝を高めることも示している。実際、一連の特殊な共焦点顕微鏡研究では、ミトコンドリアの数及びミトコンドリア/核の体積比が、Cas9対照と比較してiC9/CAR19/IL−15 CISH KO細胞で有意に高いことが観察された(図10)。
これらのデータに基づいて、JAK/STAT活性化を増加させることにより、CISH KOはMTORC1活性の増強とHiF1a活性のアップレギュレーションを引き起こし、解糖能力及びNK細胞の適合性を高めるという仮説を立てた。実際、Raji細胞と2時間共培養した後、mTOR1経路活性化の下流標的であるリボソームタンパク質S6(S6)のリン酸化は、Cas9対照と比較してCISH KO iC9/CAR19/Il−15で有意に高かったことがわかった。
CISチェックポイント破壊とiC9/CAR19/IL−15操作との組み合わせにより、Rajiリンパ腫マウスモデルの腫瘍制御と生存が改善される:侵攻性Rajiラジリンパ腫NSGマウスモデル(図11A)を使用して、CISH KO CB−NK細胞の養子移入がin vivoでの腫瘍制御を増強する可能性があるかどうかを調査した。最初に、マウスは、Cas9(Cas9 CTRL)をエレクトロポレーションされたか、又はCISH KOを有するかのいずれかの対照NT CB−NK細胞の1回の静脈内注入(10x10/マウス)を受けた(5匹のマウス/群)。腫瘍の成長を、腫瘍生物発光イメージング(BLI)の経時変化を使用して監視した。腫瘍量は時間とともに増加し、グループ間で生存率に有意差はなかった(図11B〜C)。これは、CAR形質導入がない場合、CISH KOがRaji 腫瘍に対してNK細胞の活性を増強しないことを示唆している。次に、CISH KOのin vivo効果を、iC9/CAR19/IL−15 NK細胞の抗腫瘍活性について調べた。CISH KO iC9/CAR19/IL−15細胞は、低いE:T比でも標的腫瘍細胞を殺滅するのにより強力であるため、より低い注入量で腫瘍の制御により効果的であるという仮説を立てた。実際、わずか3x10個の細胞を注入すると、CISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞は、対照iC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞と比較して、Rajiリンパ腫の生存と制御を大幅に改善したが、最終的にマウスは46日後に腫瘍により死亡した(図11E〜G)。高用量の10x10CAR−NK細胞を注入した場合、CISH KO細胞を投与されたグループは、BLI(図11)又は病理学による腫瘍のエビデンスを示さず、対照(CTRL)iC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞と比較して生存期間が最大341日間著しく延長された(図11E〜H、16)。これは、対照iC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞を投与された動物と比較して、CISH KO iC9/CAR19/IL−15を投与されたマウスにおけるNK細胞の持続性の改善と関連していた(図11D)。注目すべきことに、CISH KOは、体重減少などの、マウスにおける毒性増加の兆候とは関連していなかった(図11I)。総合すると、これらのデータは、CISHのサイレンシングにより、iC9/CAR19/IL−15 CB−NK細胞が毒性を増加させることなく、in vivoで腫瘍のin vivo制御を発揮する能力が改善されたことを示す。
再発/難治性B細胞悪性腫瘍に対する既製のCISH KO iC9/CAR19/IL−15 NK細胞の臨床応用(Clinical translation):CISH KO CAR.NK細胞で処置されたマウスでは、in vivo毒性の増加は見られなかったが、IL−15シグナル伝達の増強は、炎症性サイトカインの放出を増加させる可能性がある。したがって、誘導性カスパーゼ9(iC9)を構築体の自殺遺伝子として使用して、CISH KO CAR形質導入NK細胞が小分子二量体AP1903の存在下でアポトーシスを起こすように誘導できることを確認した。iC9/CAR.19/IL−15 NK細胞の培養物にわずか10nMのAP1903を添加すると、4時間以内に形質導入NK細胞のアポトーシスが誘導され、CISH KOは二量体の作用に影響を与えなかった(図17A)。自殺遺伝子はまた、CISH KO及び対照のiC9/CAR.19/IL−15 CB−NK細胞の両方においてin vivoでCAR細胞を排除するのに有効であった(図16B)。Raji腫瘍を移植したマウスに、対照又はCISH KOのiC9/CAR.19/IL−15 CB−NK細胞のいずれかを投与し、NK注入後7日目及び9日目に二量体で処置した(n=5匹のマウス/グループ)。その後、12日目に動物を屠殺した。小分子二量体の投与は、処置されたマウスの血液及び組織(肝臓、脾臓及び骨髄)においてiC9/CAR.19/IL−15 CB−NK細胞(対照及びCISH KOの両方)の著しい減少をもたらした(図17B−C)。
このアプローチを臨床に持ち込む前に、オフターゲットCRISPR RNAガイドヌクレアーゼ(RGN)の挿入/欠失(INDEL)を特定することが重要である。したがって、GuideSeq及びRhampseq技術を使用して、実験で使用した特異的CISHガイドRNAのオフターゲット効果を評価した。Cas9ヌクレアーゼを構成的に発現するHEK293細胞を使用したGuideSeq実験により、CISH遺伝子座を標的とする両方のcrRNAの複数の潜在的なオフターゲット部位が特定され、crRNA2ではさらに高い頻度のオフターゲットイベントが認められた(図12A−B)。
要約すると、これは、臍帯血由来のNK細胞におけるCAR形質導入とチェックポイント遮断とを組み合わせた遺伝子工学戦略の最初の報告である。このNK細胞治療製品は既製であり、低用量でもCD19+腫瘍細胞を排除するのに安全かつ強力である。
[材料及び方法]
細胞株及び培地:Raji(バーキットリンパ腫細胞株)は、American Type Culture Collection(Manassa、VA、USA)から購入した。K562系のフィーダー細胞をレトロウイルスにより形質導入して、4−1BBL、CD48、及び膜結合型IL−21 9uAPCを共発現させた。インビボ実験に使用されたホタルルシフェラーゼ形質導入Raji(Raji−FFLUC)細胞は、Dr.Gianpietro Dotti(University of North Carolina)のご厚意により提供された。
すべての細胞株は、5%ウシ胎児血清(FBS)、1%ペニシリン−ストレプトマイシン及び1%L−グルタミンを添加したロズウェルパーク記念研究所(RPMI)培地で培養した。NK細胞は、5%ウシ胎児血清(FBS)、1%ペニシリン−ストレプトマイシン及び1%L−グルタミンを添加した幹細胞増殖培地(SCGM)で培養した。
臍帯血NK細胞の増殖:研究用のCBユニットはMDアンダーソンがんセンターCBバンクから提供された。CBは、密度勾配法(Ficoll−Histopaque;Sigma、St Louis、MO、USA)によって単離した。NK単離キット(Miltenyi Biotec,Inc.、San Diego、CA、USA)で精製したCD56+NK細胞を、照射(100Gy)uAPC(2:1フィーダー細胞:NK比)と組換えヒトIL−2(Proleukin、200U/ml;Chiron、Emeryville、CA、USA)とで完全幹細胞増殖培地(CellGenix GmbH、Freiburg、Germany)において0日目に刺激した。活性化されたNK細胞を、+4日目にヒトフィブロネクチンコーティングプレート(Clontech Laboratories、Inc.、Mountain View、CA、USA)においてレトロウイルス上清で形質導入した。+7日目及び+14日目に、NK細胞を照射uAPCとIL−2とで再度刺激した。+21日目に、CAR形質導入NK細胞を収集して使用した。
レトロウイルスのトランスフェクション及び形質導入:iC9.CAR19.CD28−zeta−2A−IL−15をコードするレトロウイルスベクターは以前に記載されている(Vera et al.,2006)。一過性のレトロウイルス上清を、以前に記載されているように作製した(Vera et al.,2006)。活性化されたNK細胞を、+4日目にヒトフィブロネクチンコーティングプレート(Clontech Laboratories、Inc.、Mountain View、CA、USA)においてレトロウイルス上清で形質導入した。3日後(+7日目)、CAR形質導入効率をフローサイトメトリーで測定し、NK細胞を照射uAPCとIL−2とで再度刺激した。
CISHのCRISPR/Cas9遺伝子編集:CISH KOを、NT及びCAR形質導入NK細胞の両方で、リボ核タンパク質(RNP)複合体を使用して+7日目に実行した。CISH遺伝子のプロトスペーサー配列を、CRISPRscanを使用して同定した(Moreno−Mateos et al.,2015)。gRNAのDNAテンプレートは、Liらによって記載されたプロトコルを使用して作製した。2つのgRNAを、CISH遺伝子のエクソン4を標的として使用した:gRNA1:AGGCCACATAGTGCTGCACA(配列番号1)、gRNA2:TGTACAGCAGTGGCTGGTGG(配列番号2)。Cas9タンパク質(PNA bio)とgRNAとを、10ugのCas9と10ugのgRNA(5000ngのsgRNA#1及び5000ngのsgRNA#2)との1:1反応で室温において15分間インキュベートした。次に、インキュベーション産物(gRNAとCas9が結合)を、ネオントランスフェクションシステム(Thermo Fisher Scientific)を使用して100万〜200万個のNT又はCAR形質導入のNK細胞にエレクトロポレーションするために使用した。最適化されたエレクトロポレーション条件は、Tバッファーを使用して、1600V、10ms、3パルスであった。次に、さまざまな細胞調製物を、照射uAPCと1:2の比率(NK:uAPC)でIL−2 200U/mlを含むSCGM培地において共培養した。
リアルタイム定量PCR(RT Q−PCR):RNeasy Plus Miniキット(Qiagen Inc.、Hilden、Germany)を使用して全RNAを単離し、ReadyScript cDNA合成ミックス(Sigma−Aldrich Corp.、St.Louis、MO、USA)を使用して、製造業者の指示書に従ってcDNA合成を行った。PCR反応を、20μL:10μLのTaqMan 2X Advanced Fast PCR MasterMix(Applied Biosystems Inc.、Foster City、CA、USA)、1μLのCISH TaqMan Gene Expression Assay(Applied Biosystems)、2μLのcDNA、及び7μLのヌクレアーゼ非含有水で行った。プライマー配列及びPCR条件は記載されている(Kolesnik et al.,2013)。リアルタイムQ−PCRを、ABI 7500 Fast Real Time PCR System(Applied Biosystems)で実行した。mRNAレベルを、増幅された各PCRフラグメントに対応するオリゴヌクレオチドの段階希釈を使用し、7500 Fast v2.3ソフトウェア(Applied Biosystems)を使用して作成された標準曲線に対して定量化した。相対発現を、目的の各遺伝子の量をハウスキーピング遺伝子18Sに対して正規化することによって決定した。
ウエスタンブロット:NK細胞を10μMのMG132で4時間前処理して、プロテアソームの分解を遮断した。次に、NK細胞をプロテアーゼ阻害剤(Complete Mini、EDTAフリーカクテルタブレット、Roche Holding、Basel、Switzerland)を添加した溶解バッファー(IP Lysis Buffer、Pierce Biotechnology Inc.、Rockford、IL)で溶解し、氷上で30分間インキュベートした。タンパク質濃度を、BCAアッセイ(Pierce Biotechnology Inc.、Rockford、IL)によって決定した。以下の一次抗体を使用した:CIS抗体(クローンD4D9)及びB−アクチン抗体(クローン8H10D10)、両方の抗体はCell Signaling Technologyから入手した。
PCR及びサンガーシーケンシングを使用した対立遺伝子改変頻度の測定:CARを形質導入してex vivoで増殖させたNT NK細胞(対照及びCISH KO条件)からDNAを抽出及び精製した(QIAamp DNA Blood Mini Kit、Qiagen Inc.、Hilden、Germany)。標的遺伝子座の増幅に使用したPCRプライマーは以下のとおりである。
エクソン4フォワードプライマー:CGTCTGGACTCCAACTGCTT(配列番号7)
エクソン4リバースプライマー:GTACAAAGGGCTGCACCAGT(配列番号8)
精製したPCR産物を、両方のPCRプライマーを使用したMDアンダーソンのコア施設のサンガーシーケンシングに送り、各配列のクロマトグラムが分析された。
機能アッセイ:培養の14日目又は21日目に、100×10細胞/ウェルの対照ex vivo増殖NT(対照又はCISH KO)及びCAR19/Il−15 NK細胞(対照又はCISH KO)を、ブレフェルジンAの存在下で6時間、Raji細胞又はK562標的(ポジティブ対照)を2:1のエフェクター:標的細胞比(E:T)で含む丸底96ウェルプレートにおいて共培養した。脱顆粒を測定するために、CD107a抗体(Brilliant Violet785(商標)抗ヒトCD107a(LAMP−1)抗体、Biolegend、San Diego、CA、USA)を共培養の開始時にウェルに添加した。CD107a及び細胞内サイトカイン産生(TNFα(TNFアルファモノクローナル抗体(MAb11)、Alexa Fluor 700、eBioscience Inc.、San Diego、CA、USA)及びIFN−γ(BD Horizon(商標)V450マウス抗ヒトIFN−γ、BD Biosciences、San Jose、CA、USA)によって測定された脱顆粒を、以前に記載されているフローサイトメトリー(Rouce et al.,2016)によって評価した。
クロム放出アッセイ:細胞傷害性を評価するために、ex−vivo増殖NT NK細胞(対照及びCISH KO)及びCAR形質導入NK細胞(対照及びCISH KO)を、51Cr標識Raji標的と、複数のE:T比で共培養した。細胞傷害性を、以前に記載されたように(Rouce et al.,2016)、51Cr放出によって測定した。
免疫シナプスを研究するための共焦点顕微鏡法:上記のように、0.5x10のエフェクター細胞を、10%の熱不活化FBSを含有する250mlのSCGM培地中で0.25x10のRaji細胞と37℃において40分間結合させ、他の場所で示されているように(Banarjee et al.,2010)染色した。簡単に説明すると、インキュベーション後、細胞をポリ−A−リジンでコーティングしたスライド(Electron Microscopy Sciences)に接着し、目的のタンパク質を染色した。Alexa Fluor 647標識アフィニティー精製F(ab’)2フラグメントヤギ抗ヒトIgG(H+L)抗体を使用して、CARを検出した。抗CD19 Alexa Flour(AF)488(クローンHIB19、BD BioSciences)、F−アクチン検出用のファロイジンAF 568(Invitrogen)、及び抗パーフォリン488(クローンδG9;BioLegend)を使用した。結合体を退色防止剤含有媒体(Prolong gold、Invitrogen)に載せ、Zyla 4.2sCMOSカメラを搭載した横河スピニングディスク共焦点顕微鏡を使用して63倍の対物レンズで順次スキャンして画像化した。画像を、定量測定のためにImaris(Bitplane)にエクスポートした。パーフォリン重心からシナプスまでの距離は、前述のように測定する。
(マスサイトメトリー)
抗体コンジュゲーション:38個の金属タグ付き抗体で構成されるパネルを使用して、NK細胞の詳細な特性評価を行った。対応する金属タグ同位体を有する抗体のリスト。非標識抗体はすべて無担体の形で購入し、製造業者の指示(Fludigm)に従って、Maxpar X8ポリマーを使用して、社内で対応する金属タグと結合させた。塩化インジウム(III)(Sigma−Aldrich、St.Louis、MO)を除いて、すべての金属同位体はFludigmから入手した。Nanodrop 2000(Thermo Fisher Scientific、Waltham、MA)を使用してA280タンパク質の量を測定することにより、抗体濃度を決定した。次に、結合した抗体を、PBSベースの抗体安定化溶液又は0.05%アジドナトリウム(Sigma−Aldrich、St.Louis、MO)を添加したLowCross−Buffer(Candor Bioscience GmbH、Wangen、Germany)で最終濃度0.5mg/mlに希釈した。連続滴定実験を実施して、各抗体の最適なシグナル対ノイズ比で濃度を決定した。
サンプルの調製と取得:NT NK細胞(対照又はCISH KO)及びCAR形質導入NK細胞(対照又はCISH KO)を回収し、細胞染色バッファー(0.5%ウシ血清アルブミン/PBS)で2回洗浄し、5μlのヒトFc受容体ブロッキング溶液(Trustain FcX、Biolegend、San Diego、CA)と室温で10分間インキュベートした。次に、細胞を、細胞表面マーカーに対する新たに調製した抗体混合物で、シェーカー(100rpm)上で室温において30分間染色した。インキュベーションの最後の3分間、細胞を2.5 μMシスプラチン(Sigma Aldrich、St Louis、MO)とともにインキュベートし、細胞染色バッファーで2回洗浄し、BD Cytofix/Cytoperm溶液を使用して4℃の暗所において30分間固定/透過処理した。細胞を透過(perm)/洗浄バッファーで2回洗浄し、細胞内マーカーに対する抗体で染色し、追加の洗浄ステップの後、125nMイリジウム核酸インターカレーター(Fluidigm)を含む500μlの1.6%パラホルムアルデヒド(EMD Biosciences)/PBSに一晩保存した。翌日、サンプルを細胞染色バッファーで2回洗浄し、1mlのMilliQ dH2Oに再懸濁し、35μmのナイロンメッシュ(細胞ストレーナーキャップチューブ、BD、San Jose、CA)でろ過してカウントした。分析前に、0.5x10/mlの濃度でEQ(商標)4元素キャリブレーションビーズ(four element calibration beads)を添加したMilliQ dH2Oにサンプルを、懸濁した。サンプルは、Helios 6.5.358取得ソフトウェア(Fluidigm)を使用して、Helios機器(Fluidigm)で毎秒300イベントで取得した。
データ分析:マスサイトメトリーデータを、Fluidigm正規化ソフトウェア2を使用して、EQ(商標)の4元素シグナルシフトに基づいて経時的に正規化した。最初のデータ品質管理を、Flowjoバージョン10.2を使用して実行した。キャリブレーションビーズをゲートアウトし、イリジウム193染色とイベント長に基づいてシングレットを選択した。死細胞をPt195チャネルによって除外し、さらにゲーティングを実行してCD45+細胞を選択して、次に目的のNK細胞集団(CD3−CD56+)を選択した。自動クラスタリングを実行するために、すべてのサンプルから合計320,000個の細胞を比例的にサンプリングした。以前に公開されたように(Van Gassen et al.,2015)、免疫細胞の詳細な表現型をクラスタリングするために、FlowSOMと組み合わせた(viSNE)を含む自動次元削減を使用してデータを分析した。
RNAシーケンシング:CAR形質導入NK細胞及びex vivo増殖NT NK細胞(対照及びCISH KO条件)からRNAを抽出及び精製し(RNeasy Plus Mini Kit、Qiagen)、RNAシーケンスのためにNovogeneに送信して、そこで品質管理、ライブラリー構築及びシーケンスが実行された。RNAseqデータの分析は、MD Anderson Bioinformatics部門によって実施した。シーケンスリードは、TOPHAT2 v2.0.13(Kim et al.,2013)を使用して、ヒト参照ゲノム(hg38)にアラインメントした。遺伝子発現レベルは、hg38 GENCODE v25遺伝子モデルに基づくHTSEQを使用してマッッピングされたリードをカウントすることによって測定された。差次的に発現する遺伝子を、FDR(偽発見率)カットオフ<0.01及び倍数変化>2でEdgeRパッケージを使用して同定した(Robinson et al.,2010)。
[ミトコンドリア及びリソソームのイメージング]
NK細胞の標識化:NK細胞を、生細胞染色バッファー(abcam)と、それぞれ、ミトコンドリア、リソソーム及び核の標識化のために、最終濃度500nMのMitoTracker(商標)Deep Red FM(Invitrogen(商標))、250nMのLysoRed(abcam)、及び1μMのHoechst 33342(Sigma)を含有するRPMI(Corning)との1:1(v/v)溶液中で37℃において40分間インキュベートした。次に、細胞をハンクスの平衡塩類溶液(Cellgro)+10%HEPES(Corning)で最初に洗浄し、完全培地RPMI+10%FBS(R10)で2回目の洗浄を行った。
共焦点顕微鏡法:96ガラス底プレートの個々のウェルに50,000個のNK細胞をロードした。イメージングには、100倍、1.45NAの対物レンズを備えたNikon A1/TiE倒立顕微鏡を使用した。3D画像(zスタック、0.3μmステップ、約40スライス)を、DAPI(404.0nm)、TXRed(561.8nm)、及びCy5(641.0nm)チャネルを使用してさまざまな視野から取得した。
共焦点画像の分析:16ビット画像のZスタックがチャネルごとに抽出され、一連のプラグインを使用してImageJ(米国国立衛生研究所(NIH)、USA)で処理した。まず、しきい値を適用する前に、画像をチャネルごとにセグメント化した。次に、3Dオブジェクトカウンタープラグインを画像に適用して、ミトコンドリアとリソソームの目的の領域(ROI)を決定した。これらのROIは元の画像にオーバーレイして、その後測定値を収集した。同様に、3Dオブジェクトカウンタープラグインを核にも使用したが、元の画像のみを使用した。最後に、単一細胞の動きの追跡は、不安定な細胞の動きを除外するために、TrackMate1プラグインを使用して行った。すべての測定値をRで統合し、ミトコンドリア、リソソーム、及び核が対応する細胞と一致した。
異種リンパ腫モデル:CAR形質導入CB−NK細胞のin vivoでの抗腫瘍効果を評価するために、本発明者らは、NOD/SCID IL−2Rγnull(NSG)異種移植モデル、及び進行性のNK耐性Raji細胞株を使用した。マウス実験は、施設内動物管理使用委員会によって承認されたプロトコルの下で、NIHの推奨に従って実施した。NSGマウス(10〜12週齢、Jackson Laboratories、Bar Harbor、ME、USA)に−1日目に300cGyを照射し、0日目にホタルルシフェラーゼ標識Raji細胞(2×10)を静脈内接種した。表示がある場合、新鮮な増殖NT(対照又はCISH KO)又はCAR形質導入CB−NK(対照又はCISH KO)細胞を0日目に尾静脈から注射した。マウスを毎週生物発光イメージング(Xenogen−IVIS 200 Imaging system;Caliper、Waltham、MA、USA)に供した。光子/秒単位のシグナル定量化を、Living Imageソフトウェア(Caliper)を使用して、標準化された目的の領域内の光子束率を決定することによって実行した。NK細胞の輸送、持続性及び増殖を、フローサイトメトリーによって測定した。
in vitroでの自殺遺伝子の活性化及びin vivoにおける検証:小分子二量体AP1903(10 nM)をCB−NK細胞に加え、4時間培養した。形質導入細胞の除去を、アネキシンV/ライブデッド染色によって評価した。自殺遺伝子の有効性を、iC9/CAR.19/IL−15+NK細胞(対照又はCISH KO)投与された担がんマウスを、2用量のAP1903(各50μg)で7日目と9日目に2日間隔で腹腔内に処置することによってin vivoでも試験した。他の2つのグループのマウス(対照とCISH KO)は、AP1903処置なしの対照として機能した。12日目にすべてのマウスを屠殺にし、血液と臓器(肝臓、脾臓及び骨髄)を収集して処理し、フローサイトメトリーを行ってCAR−NK画分と生存率を判定した。
オフターゲットの特定:オフターゲット編集イベントの偏りのない発見には、GUIDE−seq法を採用した(Tsai et al.,2015)。この研究では、化膿連鎖球菌(S pyogenes)Cas9ヌクレアーゼを構成的に発現するHEK293細胞(「HEK293−Cas9」細胞)がCas9の供給源であった。Alt−R(登録商標)gRNA複合体を、Alt−R tracrRNAとAlt−R crRNA XTとを1:1のモル比で組み合わせることによって形成した。gRNA複合体を、Amaxa(商標)Nucleofector(商標)96ウェルShuttle(商標)システム(Lonza、Basel、Switzerland)を使用したヌクレオフェクションによって送達した。各ヌクレオフェクションのために、3.5×10のHEK293−Cas9細胞を1XPBSで洗浄し、20μLの溶液SF(Lonza)に再懸濁し、10μMのgRNAと0.5μMのGUIDE−seq dsDNAドナーフラグメントとを組み合わせた。この混合物をNucleocuvette(商標)プレート(Lonza)の1つのウェルに移し、プロトコル96−DS−150を使用してエレクトロポレーションした。GeneJET Genomic DNA精製キット(Thermo Fisher Scientific)を使用して、エレクトロポレーションの72時間後にDNAを抽出した。NGSライブラリーの調製、シーケンシング、及びGUIDE−seqソフトウェアの操作は、Needleman−Wunchアラインメントが組み込まれていることを除いて、前述のように実行した(Tsai et al.,2016)。
マルチプレックスPCRのためのrhAmpSeqによる標的濃縮:GUIDE−seqを使用して検出されたオフターゲット部位における編集をより正確に定量化するために、アンプリコンNGSと結びつけたマルチプレックスPCRを、rhPCR(RNaseH2の存在下で実行されるPCR)(Dobosy et al.,2011)及びブロック切断可能プライマー(blocked−cleavable primer)を使用して実行した。プライマーを、マルチプレックス内の他のプライマーとの互換性に基づいて、プライマーの相互比較と選択のためのアルゴリズム(IDT)によって設計した。この増幅技術では、増幅前にプライマーが標的部位に適切にハイブリダイズする必要がある。標的とプライマーとの不一致はブロック解除を防ぎ、それによって特異性を高め、プライマー二量体を排除する。このアプローチにより、単一のチューブ中で高度に多重化されたPCRアンプリコンを効率的に作製可能である。これらの実験では、gRNA複合体を前述のようにHEK293−Cas9細胞に送達するか、又はAlt−R HiFi Cas9ヌクレアーゼv3と複合体を形成して活性リボ核タンパク質複合体(RNP)を形成し、2μMのAlt−R Cas9エレクトロポレーションエンハンサー(IDT)とともに2μMでHEK293細胞に直接ヌクレオフェクトした。QuickExtract DNA Extraction Solution(Epicentre)を使用して、エレクトロポレーションの48時間後にDNAを抽出した。rh−プライマーによる遺伝子座特異的増幅を10サイクル行った後、1.5xSPRIビーズをクリーンアップした。サンプル固有のP5及びP7インデックスを組み込むために、PCRのインデックス作成ラウンドを18サイクル実行した後、1×SPRIビーズのクリーンアップとqPCR(IDT)によるライブラリーの定量を行った。PCRアンプリコンはIllumina MiSeq機器(v2ケミストリー、150bpペアエンドリード)(Illumina、San Diego、CA、USA)でシーケンシングした。カスタムビルドのパイプラインを使用してデータを分析した。データを逆多重化した(Picardツールv2.9)。フォワード及びリバースのリードを、拡張アンプリコンにマージした(flash v1.2.11)(Magoc et al.,2011)。リードをGRCh38ゲノムリファレンス(bwa mem v0.7.15)に対してアラインメントし、マルチプレックスプライマープールの標的に割り当てた(bedtools tags v2.25)(Quinlan et al.,2010)。塩基の読み取り精度(base quality)スコアが10未満のリードは除外した。各標的で、編集を、切断部位の10bpウィンドウ内にINDELを含むリードの、合計に対するパーセンテージとして計算した。
統計:二元配置分散分析を使用して、グループ間の量的差異(平均±標準偏差)を比較した。P値は両側であり、P<0.05を有意であると見なした。すべての生物発光実験について、強度シグナルを、ベースライン時及びその後の複数の時点でマウスの各グループについて平均±s.dとして要約した(Shah et al.,2013)。生存確率は、カプランマイヤー法を使用して計算した。示された統計的検定は、Prismソフトウェア(GraphPadバージョン7.0c)を使用して実行した。共焦点顕微鏡分析では、データセットは対応のない両側検定(unpaired t−tailed test)を使用して分析した。データは平均±95%の信頼区間を表す。画像はImageJを使用してアセンブリした。
本明細書で開示及び特許請求する方法はすべて、本開示に照らして、過度の実験を行うことなく作製及び実行することができる。本発明の組成物及び方法は好ましい実施形態に関して記載されているが、本明細書に記載された方法及び該方法のステップ又は一連のステップにおいて、本発明の概念、精神及び範囲から逸脱することなく変更が適用され得ることは当業者に明らかであろう。より具体的には、化学的及び生理学的の両方に関連する特定の薬剤を、本明細書に記載の薬剤に置き換えても、同じ又は類似の結果を達成できることは明らかであろう。当業者に明らかなすべてのそのような類似の代替物及び修正は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神、範囲及び概念の範囲内であると見なされる。
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下記の参考文献は、それらが本明細書に記載されたものを補足する例示的な手順又は他の詳細を提供する範囲で、参照により本明細書に具体的に組み込まれる。
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Claims (54)

  1. (1)キメラ抗原受容体(CAR)及び/又はT細胞受容体(TCR)と(2)ヒトIL−15(hIL−15)とを発現し、本質的にCISHを発現しないように操作された単離ナチュラルキラー(NK)細胞。
  2. CARを発現するように操作されている、請求項1に記載のNK細胞。
  3. TCRを発現するように操作されている、請求項1に記載のNK細胞。
  4. CAR及びTCRを発現するように操作されている、請求項1に記載のNK細胞。
  5. 臍帯血、末梢血、骨髄、CD34細胞、又はiPSCに由来する、請求項1に記載のNK細胞。
  6. 臍帯血に由来する、請求項1に記載のNK細胞。
  7. 前記臍帯血が事前凍結されている、請求項6に記載のNK細胞。
  8. 前記CAR及び/又はTCRが、CD19、CD319/CS1、ROR1、CD20、CD5、CD7、CD22、CD70、CD30、BCMA、CD25、NKG2Dリガンド、MICA/MICB、がん胎児性抗原、アルファフェトプロテイン、CA−125、MUC−1、上皮腫瘍抗原、メラノーマ関連抗原、変異p53、変異ras、HER2/Neu、ERBB2、葉酸結合タンパク質、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp120、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp41、GD2、CD123、CD33、CD30、CD56、c−Met、メソテリン、GD3、HERV−K、IL−11Ralpha、カッパ鎖、ラムダ鎖、CSPG4、ERBB2、WT−1、EGFRvIII、TRAIL/DR4、及び/又はVEGFR2に対して抗原特異性を有する、請求項1に記載のNK細胞。
  9. 前記CARがCD19に対して抗原特異性を有する、請求項1に記載のNK細胞。
  10. 前記NK細胞が第2のサイトカインをさらに発現する、請求項1に記載の方法。
  11. 前記サイトカインがIL−21又はIL−12である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記NK細胞が哺乳類ラパマイシン標的タンパク質(mTOR)シグナル伝達を活性化させた、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記NK細胞がJAK/STATシグナル伝達を増加させた、請求項12に記載の方法。
  14. 請求項1〜14のいずれか一項に記載のNK細胞を作製する方法であって、
    (a)NK細胞の開始集団を取得すること、
    (b)前記NK細胞の開始集団を人工提示細胞(APC)の存在下で培養すること、
    (c)CAR及び/又はTCR発現ベクターを前記NK細胞に導入すること、
    (d)前記NK細胞をAPCの存在下で増殖させること、それによって増殖したNK細胞を得ること、ならびに
    (e)増殖したNK細胞においてCISHの発現を破壊すること、
    を含む方法。
  15. 発現を破壊することが、CRISPR媒介遺伝子サイレンシングを使用することを含む、請求項14に記載の方法。
  16. CRISPR媒介遺伝子サイレンシングが、CAR NK細胞と、sgRNA及びCas9とを接触させることを含む、請求項15に記載の方法。
  17. 前記sgRNAがCISHのエクソン4を標的とする、請求項11に記載の方法。
  18. 前記sgRNAが配列番号1〜2を含む、請求項17に記載の方法。
  19. 前記NK細胞の開始集団が、フィコールパック密度勾配を使用して単核細胞を単離することによって得られる、請求項14に記載の方法。
  20. 前記APCがガンマ線照射されたAPCである、請求項14に記載の方法。
  21. 前記APCがユニバーサルAPC(uAPC)である、請求項14に記載の方法。
  22. 前記APCが41BB及びIL−21を発現するように操作されている、請求項14に記載の方法。
  23. 前記uAPCが、(1)CD48及び/又はCS1(CD319)、(2)膜結合インターロイキン−21(mbIL−21)、及び(3)41BBリガンド(41BBL)を発現するように操作されている、請求項21に記載の方法。
  24. 前記NK細胞とAPCとが1:2の比率で存在する、請求項14に記載の方法。
  25. ステップ(b)及び(d)のNK細胞が、IL−2の存在下でさらに増殖される、請求項14に記載の方法。
  26. 前記IL−2が100〜300U/mLの濃度で存在する、請求項25に記載の方法。
  27. 前記IL−2が200U/mLの濃度で存在する、請求項25に記載の方法。
  28. 導入することが形質導入を含む、請求項14に記載の方法。
  29. 前記CAR及び/又はTCR発現構築体が、レンチウイルスベクター又はレトロウイルスベクターである、請求項14に記載の方法。
  30. 前記NK細胞がGMPに準拠している、請求項14に記載の方法。
  31. 前記NK細胞が同種異系である、請求項14に記載の方法。
  32. 前記NK細胞が自己由来である、請求項14に記載の方法。
  33. 前記CAR及び/又はTCRが、CD19、CD319/CS1、ROR1、CD20、CD5、CD7、CD22、CD70、CD30、BCMA、CD25、NKG2Dリガンド、MICA/MICB、がん胎児性抗原、アルファフェトプロテイン、CA−125、MUC−1、上皮腫瘍抗原、メラノーマ関連抗原、変異p53、変異ras、HER2/Neu、ERBB2、葉酸結合タンパク質、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp120、HIV−1エンベロープ糖タンパク質gp41、GD2、CD123、CD23、CD30、CD56、c−Met、メソテリン、GD3、HERV−K、IL−11Ralpha、カッパ鎖、ラムダ鎖、CSPG4、ERBB2、WT−1、EGFRvIII、TRAIL/DR4、及び/又はVEGFR2に対して抗原特異性を有する、請求項14に記載の方法。
  34. 前記CARがCD19に対して抗原特異性を有する、請求項14に記載の方法。
  35. 前記CAR及び/又はTCR発現構築体がサイトカインをさらに発現する、請求項14に記載の方法。
  36. 前記サイトカインがIL−15、IL−21又はIL−12である、請求項35に記載の方法。
  37. 前記増殖したNK細胞の集団を凍結保存することをさらに含む、請求項14に記載の方法。
  38. 請求項1〜11のいずれか一項に記載のNK細胞の集団、又は請求項14〜37のいずれか一項に記載の方法により作製されたNK細胞の集団と、薬学的に許容される担体とを含む医薬組成物。
  39. 対象の疾患又は障害の治療に使用するための、請求項1〜11のいずれか一項に記載のNK細胞、又は請求項14〜37のいずれか一項に記載の方法によって作製されたNK細胞の有効量を含む組成物。
  40. 対象の免疫関連障害の治療のための、請求項1〜11のいずれか一項に記載のNK細胞、又は請求項14〜37のいずれか一項に記載の方法によって作製されたNK細胞の有効量を含む組成物の使用。
  41. 請求項1〜11のいずれか一項に記載のNK細胞、又は請求項14〜37のいずれか一項に記載の方法により作製されたNK細胞の有効量を対象に投与することを含む、対象の免疫関連障害を治療する方法。
  42. 前記免疫関連障害が、がん、自己免疫障害、移植片対宿主病、同種移植片拒絶、又は炎症状態である、請求項41に記載の方法。
  43. 前記免疫関連障害が炎症状態であり、前記免疫細胞が本質的にグルココルチコイド受容体の発現を有さない、請求項41に記載の方法。
  44. 前記対象がステロイド療法を投与されていたか、又は投与されている、請求項43に記載の方法。
  45. 前記NK細胞が自己由来である、請求項41に記載の方法。
  46. 前記NK細胞が同種異系である、請求項41に記載の方法。
  47. 前記免疫関連障害ががんである、請求項41に記載の方法。
  48. 前記がんが固形がん又は血液悪性腫瘍である、請求項47に記載の方法。
  49. 少なくとも第2の治療薬を投与することをさらに含む、請求項41に記載の方法。
  50. 前記少なくとも第2の治療薬が、化学療法、免疫療法、外科手術、放射線療法、又は生物療法を含む、請求項49に記載の方法。
  51. 前記NK細胞及び/又は少なくとも第2の治療薬が、静脈内、腹腔内、気管内、腫瘍内、筋肉内、内視鏡的、病変内、経皮的、皮下、局所的に、又は直接注射又は灌流によって投与される、請求項49に記載の方法。
  52. 前記本質的にCISHを発現しないNK細胞が、CISHを発現するNK細胞と比較して増強された機能を有する、請求項49に記載の方法。
  53. 前記増強された機能が、IFN−γ及びTNF−αの細胞内染色、CD107a脱顆粒、及び51Cr放出アッセイによる腫瘍殺滅によって測定される、請求項52記載の方法。
  54. 前記増強された機能が、グランザイム−b、パーフォリン、TRAIL、CD3z、Eomes、T−bet、DAP12、DNAM、CD25及び/又はKi67の発現の増加によって測定される、請求項52に記載の方法。
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