JP2021525517A - 内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼを利用することによるbリンパ球のエンジニアリング - Google Patents

内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼを利用することによるbリンパ球のエンジニアリング Download PDF

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Abstract

本発明は、Bリンパ球の活性化誘導シチジンデアミナーゼを利用することによってBリンパ球をエンジニアリングするための方法を提供する。これにより、Casヌクレアーゼなどのエンジニアードされたヌクレアーゼの使用を回避することができる。エンジニアードされたB細胞は、カスタマイズされた抗体の産生やB細胞療法に有用である。したがって、本発明はまた、エンジニアードされたB細胞及びエンジニアードされたB細胞によって産生されるカスタマイズされた抗体も提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、特に抗体の産生のための、エンジニアードされた(engineered)Bリンパ球の分野に関する。特に、本発明は、エンジニアードされたB細胞がカスタマイズされた抗体を産生できるようにする、B細胞における免疫グロブリン遺伝子の編集に関する。したがって、本発明は、エンジニアードされたB細胞を産生するための方法、及び本発明の方法にしたがってエンジニアードされたB細胞を提供する。そのようなエンジニアードされたB細胞、及びB細胞によって産生されたカスタマイズされた抗体は、エンジニアードされた抗体によって標的とされる疾患の予防及び治療、並びに診断アプローチ、例えば、(単離された)サンプル中の抗原の検出用などの様々な医療用途において有用である。
治療用モノクローナル抗体の使用は、免疫障害、癌、及び感染症などの様々な疾患を特異的に標的とする画期的なアプローチとなっている。現在、65種のモノクローナル抗体(mAb)が臨床使用のためにFDAによって承認されており、350種を超えるmAbが臨床試験中であり、このことは、この治療アプローチと組換え抗体エンジニアリングの効力を実証している。
多くの疾患を治療するための強力なツールとしての治療用抗体の可能性は、特に、KoehlerとMilsteinがmAbの産生手法を開発した1975年以来、注目されている(非特許文献1)。最初のmAbはマウスで産生されたが、患者に投与すると、それらのマウス抗体は外来分子として認識され深刻な問題に直面した。これは、人間の免疫系による排除と、軽度の発疹から腎不全に至るまでのアレルギー反応をもたらした。更に、これらのマウス抗体は、ヒト免疫系の構成要素と適切に相互作用することができず、それらの生物学的有効性は厳しく制限された(非特許文献2参照)。
これらの問題を回避するために、マウス抗体をより「ヒト」のものに近いものにするための戦略が開発された。1つのアプローチは、マウスの可変ドメインをヒトの定常ドメインと融合させたキメラ抗体の開発であり、約70%がヒトで、完全にヒトのFc部分を有する抗体が得られた(非特許文献3)。mAbのマウス部分を更に減少させるために、「ヒト化」抗体が開発された。この抗体では、完全ヒト抗体の超可変ループを、「相補性決定領域(CDR)グラフト化」によって、目的とするマウス抗体の超可変ループで置き換えた。ヒト化抗体は、85〜90%のヒト配列を含み、キメラ抗体よりも免疫原性が更に低くなっている。承認されたmAbの大部分は、キメラ又はヒト化抗体である(非特許文献2参照)。しかし、ヒト化は技術的要求が厳しく、抗体活性の喪失(即ち、機能喪失)に至ることがある。
治療用抗体を開発するための別のアプローチは、ファージディスプレイなどのインビトロディスプレイ技術に関連する(非特許文献4)。それにより、ヒト抗体又は抗体断片は、スクリーニングのためにファージ、細菌、又は酵母などの単純な生物の表面に提示される。しかし、そのようなライブラリシステムは完全長の抗体を含まず、抗体はヒト細胞によってではなく細菌又は酵母によって発現される。このような発現系は、ヒトの翻訳後修飾を反映することはできない。具体的には、インビトロで産生された抗体は、多くの場合、天然のヒト抗体のグリコシル化パターンに類似していない。しかし、これらのパターンは、エフェクター機能と免疫系の下流の活性化に影響を与えるので、抗体の有効性にとって重要である。
更に、トランスジェニック「ヒト化」マウスを使用して、ヒト遺伝子から抗体を産生することができる(非特許文献5)。しかし、この技術は抗原によるマウスの免疫化に依存しているので、マウスの免疫系によって認識され得る抗原に対する抗体の産生に限定される。
したがって、治療用抗体を産生するための「ゴールドスタンダード」は、単離ヒトBリンパ球の使用であり、ヒト抗体産生の「自然な」方法を利用する(非特許文献6及び非特許文献7)。したがって、B細胞は、通常、天然のB細胞ゲノムに基づいて、天然のヒト抗体及びヒト抗体ライブラリを得るために使用された(非特許文献8)。ごく最近、CRISPR/Cas9、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、TALEN(転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ)などのゲノム編集ツールの開発に伴って、ヒトB細胞も免疫グロブリン遺伝子編集の標的となり、単離ヒトB細胞によって、カスタマイズ組換え抗体の産生が可能となった。
例えば、Cheongらは、Cas9とガイドRNAをレトロウイルス又はレンチウイルスと共にB細胞に送達し、免疫グロブリンクラススイッチ組換えを誘導することによって、免疫グロブリン遺伝子を編集するCRISPR/Cas9技術の応用を報告した(非特許文献9)。
更に、特許文献1はまた、ヒトB細胞をエンジニアリングするCRISPR/Cas9技術の使用について記載している。更に、特許文献1はまた、B細胞を遺伝子改変するためのジンクフィンガーヌクレアーゼ及びTALENSなどの他のエンジニアードヌクレアーゼの使用を示唆している。
通常、CRISPR/Cas9、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、及びTALENなどのエンジニアードヌクレアーゼを使用するゲノム編集アプローチが、近年、有望な治療可能性を有するバイオテクノロジーの強力なツールとして登場した。しかし、一方で、エンジニアードヌクレアーゼの作用メカニズムとそれらの送達要件が理由で、臨床応用におけるエンジニアードヌクレアーゼによるゲノム編集の使用には、大きな安全性の懸念が生じている。
主要な懸念は、望ましくないオフターゲット切断及び変異に関連する。エンジニアードヌクレアーゼによる特異的な標的化にもかかわらず、エンジニアードヌクレアーゼの意図しない相互作用及びその結果としての非標的部位の切断が報告された(非特許文献10及び非特許文献11)。例えば、CRISPR/Cas9システムでは、sgRNAは、部分的な相同性を有するミスマッチ配列に結合できる。
更に、外来性遺伝子編集ツールの腫瘍形成能は、別の重要な安全性の問題を表し、特に、オフターゲット変異(例えば、癌原遺伝子近傍での)が癌の発症をもたらし得る。換言すれば、オフターゲット変異の生成は、機能異常と癌の発症のリスクを有する。
CRISPR/Cas9、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、及びTALENはいずれも外来性であり、人体にとって外来性であるので、別の重要な安全性の懸念は、エンジニアードヌクレアーゼの免疫原性に関連している。したがって、エンジニアードヌクレアーゼは、免疫応答を誘発し得る(非特許文献12)。更に、エンジニアードヌクレアーゼの送達に使用されるウイルスベクターも免疫原性であり得、同一のウイルスベクターの反復使用を制限する抗体産生及びT細胞免疫応答をもたらし得る(非特許文献13)。更に、ウイルスベクターは、染色体中への組込み及び生殖細胞系への伝達のリスクを有する。
したがって、より安全なB細胞ゲノム編集ツールの開発の必要性がある。
国際公開第2016/161446号
Koehler G, Milstein C: Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. Nature. 1975 Aug 7; 256(5517):495−7 Chames P, Van Regenmortel M, Weiss E, Baty D. Therapeutic antibodies: successes, limitations and hopes for the future. British Journal of Pharmacology. 2009;157(2):220−233. doi:10.1111/j.1476−5381.2009.00190.x. Neuberger MS, Williams GT, Mitchell EB, Jouhal SS, Flanagan JG, Rabbitts TH: A hapten−specific chimaeric IgE antibody with human physiological effector function. Nature. 1985 Mar 21−27; 314(6008):268−70 McCafferty J, Griffiths AD, Winter G, Chiswell DJ: Phage antibodies: filamentous phage displaying antibody variable domains. Nature. 1990 Dec 6; 348(6301):552−4) Lonberg N. Human monoclonal antibodies from transgenic mice. In: Chernajovsky Y, Nissim A, editors. Therapeutic Antibodies. Handbook of Experimental Pharmacology, Volume 181. Berlin Heidelberg: Springer−Verlag; 2008. pp. 69−97. Eds. Traggiai E, Becker S, Subbarao K, Kolesnikova L, Uematsu Y, Gismondo MR, Murphy BR, Rappuoli R, Lanzavecchia A. An efficient method to make human monoclonal antibodies from memory B cells: potent neutralization of SARS coronavirus. Nat Med. 2004 Aug;10(8):871−5. Epub 2004 Jul 11 Lanzavecchia A, Bernasconi N, Traggiai E, Ruprecht CR, Corti D, Sallusto F. Understanding and making use of human memory B cells. Immunol Rev. 2006 Jun;211:303−9 Duvall MR, Fiorini RN. Different approaches for obtaining antibodies from human B cells. Curr Drug Discov Technol. 2014 Mar;11(1):41−7 Cheong TC, Compagno M, Chiarle R. Editing of mouse and human immunoglobulin genes by CRISPR−Cas9 system. Nat Commun. 2016 Mar 9; 7:10934. doi: 10.1038/ncomms10934 Zhang XH, Tee LY, Wang XG, Huang QS, Yang SH. Off−target Effects in CRISPR/Cas9−mediated Genome Engineering. Mol Ther Nucleic Acids. 2015 Nov 17;4:e264. doi: 10.1038/mtna.2015.37 Shim G, Kim D, Park GT, Jin H, Suh SK, Oh YK. Therapeutic gene editing: delivery and regulatory perspectives. Acta Pharmacol Sin. 2017 Jun;38(6):738−753. doi: 10.1038/aps.2017.2 Dai WJ, Zhu LY, Yan ZY, Xu Y, Wang QL, Lu XJ. CRISPR−Cas9 for in vivo Gene Therapy: Promise and Hurdles. Mol Ther Nucleic Acids. 2016;5:e349. doi: 10.1038/mtna.2016.58 Zaiss AK, Muruve DA. Immune responses to adeno−associated virus vectors. Curr Gene Ther. 2005 Jun;5(3):323−31
前記に鑑みて、本発明の目的は、B細胞をエンジニアリングするための新規な方法を提供することにあり、この方法は、前記した従来技術の欠点を克服する。特に、本発明の目的は、B細胞をエンジニアリングするためのより安全な方法を提供することにある。例えば、本発明の目的は、望ましくないオフターゲット変異のリスクを低下させる、B細胞をエンジニアリングするための方法を提供することにある。これらの目的は、以下に示す及び添付の特許請求の範囲に記載の主題によって達成される。
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は、本明細書に記載の特定の方法、プロトコル、及び試薬に、これらは変わる可能性があるので、限定されないことを理解されたい。また、本明細書で使用する用語は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。特段の断りがない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって通常理解されるのと同一の意味を有する。
以下に、本発明の要素について説明する。これら要素は、具体的な実施形態と共に列挙されるが、これらを任意の方式で任意の数組み合わせて更なる実施形態を生み出すことができることを理解すべきである。様々に記載される実施例及び好ましい実施形態は、本発明を明示的に記載される実施形態に限定することを意図するものではない。この記載は、明示的に記載された実施形態を任意の数の開示された及び/又は好ましい要素と組み合わせる実施形態をサポート及び包含すると理解すべきである。更に、特に指定しない限り、本願における全ての記載された要素の任意の入れ換え及び組合せが本願の記載によって開示されるとみなすべきである。
本明細書及びその後に続く特許請求の範囲全体を通して、特に必要としない限り、用語「含む」並びに「含み」及び「含んでいる」等の変形は、指定されている部材、整数、又は工程を含むが、任意の他の指定されていない部材、整数、又は工程を除外するものではないことを意味すると理解される。用語「からなる」は、任意の他の指定されていない部材、整数、又は工程が除外される、用語「含む」の具体的な実施形態である。本発明において、用語「含む」は、用語「からなる」を包含する。したがって、用語「含む(comprising)」は、「含む(including)」及び「からなる(consisting)」を包含し、例えば、Xを「含む」組成物は、Xのみからなっていてもよく、追加の何かを含んでいてもよい(例えば、X+Y)。
用語「a」及び「an」及び「the」、並びに本発明の説明(特に、特許請求の範囲)において使用される同様の参照は、本明細書に指定されているか又は文脈上明示的に否定されていない限り、単数及び複数の両方を網羅すると解釈すべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、単に、範囲内の各別個の値を個別に参照する簡易的な方法として機能することを意図する。本明細書において特に指定しない限り、各個別の値は、本明細書に個々に列挙されているかのように明細書に組み込まれる。明細書中のいずれの言語も、本発明の実施に必須の任意の請求されていない要素を示すと解釈されるべきではない。
用語「実質的に」は、「完全に」を除外するものではなく、例えば、Yを「実質的に含まない」組成物は、Yを完全に含んでいなくてもよい。必要な場合、用語「実質的に」は、本発明の定義から省略されることもある。
数値xに関連する用語「約」は、x±10%を意味する。
本明細書で使用するとき、用語「ペプチド」、「ポリペプチド」、「タンパク質」は、それぞれ、好ましくは通常のペプチド結合、又は修飾されたペプチド結合(例えば、等価(isosteric)ペプチドの場合など)によって互いに結合された少なくとも2つのアミノ酸を含む融合タンパク質を含むペプチド、オリゴペプチド、又はタンパク質を意味する。用語「(ポリ)ペプチド」は、ペプチド及び/又はポリペプチドを意味する。特に、用語「ペプチド」、「ポリペプチド」、「タンパク質」は、非ペプチド構造要素を含むペプチドアナログとして定義される「ペプチド模倣物」も含まれ、このペプチドは、天然の親ペプチドの生物学的作用を模倣する又は拮抗することができる。ペプチド模倣物は、酵素的に切断可能なペプチド結合などの古典的なペプチド特性を欠く。ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質は、遺伝暗号で定義される20種のアミノ酸のいずれかで構成され得る。更に、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質は、これらのアミノ酸に加えて、遺伝暗号によって定義される20個のアミノ酸以外のアミノ酸も含んでもよく、又は遺伝暗号によって定義される20個のアミノ酸以外のアミノ酸から構成されてもよい。特に、本発明の文脈におけるペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質は、翻訳後成熟プロセスなどの天然プロセス又は化学プロセスによって修飾されたアミノ酸から等しく構成することができ、これは当業者によく知られている。そのような修飾は、文献に十分に記載されている。これらの修飾は、ポリペプチドの任意に箇所、即ち、ペプチド骨格、アミノ酸鎖、又はカルボキシ又はアミノ末端においても現れる可能性がある。特に、ペプチド又はポリペプチドは、ユビキチン化に続いて分岐するか、分岐の有無にかかわらず環状であり得る。このタイプの修飾は、当業者によく知られた天然又は合成の翻訳後プロセスの結果であり得る。本発明の文脈における用語「ペプチド」、「ポリペプチド」、「タンパク質」には、特に、修飾されたペプチド、ポリペプチド、及びタンパク質も含まれる。例えば、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質の修飾には、アセチル化、アシル化、ADP−リボシル化、アミド化、ヌクレオチド又はヌクレオチド誘導体の共有結合固定、脂質又は脂質誘導体の共有結合固定、ホスファチジルイノシトールの共有結合固定、共有結合又は非共有結合の架橋、環化、ジスルフィド結合形成、脱メチル化、ペグ化を含むグリコシル化、ヒドロキシル化、ヨード化、メチル化、ミリストイル化、酸化、タンパク質分解プロセス、リン酸化、プレニル化、ラセミ化、セネロイル化、硫酸化、アルギニル化などのアミノ酸付加、又はユビキチン化が含まれる。このような修飾は、文献に十分に記載されている(Proteins Structure and Molecular Properties (1993) 2nd Ed., T. E. Creighton, New York ; Post−translational Covalent Modifications of Proteins (1983) B. C. Johnson, Ed., Academic Press, New York ; Seifter et al. (1990) Analysis for protein modifications and nonprotein cofactors, Meth. Enzymol. 182: 626−646 and Rattan et al., (1992) Protein Synthesis: Post−translational Modifications and Aging, Ann NY Acad Sci, 663: 48−62)。したがって、用語「ペプチド」、「ポリペプチド」、「タンパク質」には、好ましくは、例えば、リポペプチド、リポタンパク質、糖ペプチド、糖タンパク質などが含まれる。
しかしながら、好ましくは、タンパク質、ポリペプチド、又はペプチドは、「古典的な」ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質であり、「古典的な」ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質は、通常、遺伝コードによって定義される20種のアミノ酸から選択され、通常のペプチド結合によって互いに結合されるアミノ酸で構成される。
本明細書で使用される(抗体又は抗体断片の)「重鎖」という用語は、別のポリペプチド(「軽鎖」)と会合されるポリペプチドを意味する。特に、重鎖及び軽鎖は、ジスルフィド結合を介して会合する。重鎖は、1つ、2つ、3つ、又は4つの抗体重定常ドメインを含むことができる。好ましい実施形態では、それは、3つの抗体重定常ドメイン、即ち、CH1、CH2、及びCH3、並びにCH1とCH2の間のヒンジ領域を含む。前記重鎖定常ドメインは、マウス、キメラ、合成、ヒト化、又はヒト、及びモノクローナル又はポリクローナルである抗体に由来することができる。重鎖は、1つ以上の可変ドメイン、好ましくは抗体重鎖の可変ドメイン(VH)を含むことができる。
本明細書で使用される(抗体又は抗体断片の)「軽鎖」という用語は、別のポリペプチド(「重鎖」)と会合されるポリペプチドを意味する。特に、重鎖及び軽鎖は、ジスルフィド結合を介して会合する。軽鎖は、抗体軽鎖定常領域CLを含むことができる。前記軽鎖定常ドメインは、マウス、キメラ、合成、ヒト化、又はヒト、及びモノクローナル又はポリクローナルである抗体に由来することができる。第2のポリペプチド鎖は、1つ以上の可変ドメイン、好ましくは抗体軽鎖の可変ドメイン(VL)を含むことができる。
一般に、「抗体」は、抗原に特異的に結合するタンパク質である。通常、抗体は、その対応する抗原との特異的結合を可能とするユニークな構造を有するが、一般に、抗体は類似した構造を有し、特に免疫グロブリン(Ig)としても知られる。本明細書で使用される「抗体」という用語は、本発明に係る特徴的な性質が維持される限り、限定するものではないが、抗体全体、抗体断片、特に抗原結合断片、ヒト抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、組換え抗体、及び遺伝子操作された抗体(変異体又は突然変異抗体)を含む各種形態の抗体を含む。特許請求の範囲を含む明細書は、一部の箇所で、抗体の抗原結合断片、抗体断片、変異体、及び/又は誘導体に明示的に言及する場合があるが、用語「抗体」は、抗体の全てのカテゴリー、即ち、抗体の抗原結合断片、抗体断片、変異体、及び誘導体を含む。
本明細書で使用される「抗原結合断片」、「断片」、及び「抗体断片」という用語は、相互変換可能に用いられ、抗体の任意の断片を意味する。特に、用語「抗原結合断片」、「断片」、及び「抗体断片」は、(i)抗体の抗原結合活性及び/又は(ii)本明細書に記載される抗体の(追加の)機能的ドメインによって提供される追加機能性、例えば、(独立した)結合部位によって提供される結合活性を保持する抗体の任意の断片を意味する。本発明に係る抗体断片では、本発明に係る特徴的な性質が保持される。一般に、抗体断片の例としては、限定するものではないが、単鎖抗体、Fab、Fab’、又はF(ab’)が挙げられる。抗体の断片は、ペプシン又はパパインなどの酵素による消化を含む方法によって、及び/又は化学還元によるジスルフィド結合の切断によって抗体から得ることができる。或いは、抗体の断片は、重鎖又は軽鎖の配列の一部のクローニング及び発現によって得ることができる。更に、本明細書で使用される「抗体」という用語は、抗体及びその抗体断片の両方を含む。
本明細書で使用される「ヒト抗体」という用語は、ヒト免疫グロブリン配列に由来する可変領域及び定常領域を有する抗体を含むことが意図される。ヒト抗体は、現在の技術水準でよく知られている(van Dijk, M. A., and van de Winkel, J. G., Curr. Opin. Chem. Biol. 5 (2001) 368−374)。また、ヒト抗体は、免疫感作時に内在性免疫グロブリン産生の非存在下で、ヒト抗体の完全なレパートリー又は一揃いを産生することができるトランスジェニック動物(例えば、マウス)で産生することができる。そのような生殖細胞系突然変異マウスにおけるヒト生殖細胞系免疫グロブリン遺伝子アレイの移入は、抗原接種時にヒト抗体の産生をもたらす(例えば、Jakobovits, A., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 (1993) 2551−2555; Jakobovits, A., et al., Nature 362 (1993) 255−258; Bruggemann, M., et al., Year Immunol. 7 (1993) 3340参照)。ヒト抗体は、ファージディスプレイライブラリーでも作製できる(Hoogenboom, H. R., and Winter, G., J. Mol. Biol. 227 (1992) 381−388; Marks, J. D., et al., J. Mol. Biol. 222 (1991) 581−597)。Coleら及びBoernerらの技術は、また、ヒトモノクローナル抗体の調製に利用可能である(Cole et al., Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, p. 77 (1985);及びBoerner, P., et al., J. Immunol. 147 (1991) 86−95)。しかし、最も好ましくは、本明細書に記載される本発明に係る方法によって調製されるヒトモノクローナル抗体であり、これは、Traggiai E, Becker S, Subbarao K, Kolesnikova L, Uematsu Y, Gismondo MR, Murphy BR, Rappuoli R, Lanzavecchia A. (2004): An efficient method to make human monoclonal antibodies from memory B cells: potent neutralization of SARS coronavirus. Nat Med. 10(8):871−5に記載される改善されたEBV−B細胞不死化と組み合わせることができる。本明細書で使用される「ヒト抗体」という用語は、本明細書に記載の本発明に係る性質を生成するように修飾された抗体も含む。
本発明に係る抗体は、精製された形態で提供され得る。したがって、本発明に係る抗体又は抗体断片は、精製された抗体又は抗体断片であることができる。典型的には、抗体は、他のポリペプチドを実質的に含まない組成物(例えば、組成物の90%(重量)未満、通常60%未満、より通常50%未満が他のポリペプチドで構成される場合)に存在する。
本明細書で使用される「可変ドメイン」(「可変領域」とも呼ばれる;軽鎖の可変ドメイン(VL)、重鎖の可変ドメイン(VH))という用語は、古典的な天然抗体におけるN末端ドメイン、典型的には古典的な天然抗体における最大の可変性を提供するドメインであり、且つ抗原への抗体の結合に直接関与する抗体又は抗体断片のドメインを意味する。通常、可変ヒト軽鎖及び重鎖のドメインは同一の一般的構造を有し、各ドメインは、その配列が広く保存されているフレームワーク(FR)領域(特に、4つのフレームワーク(FR)領域)及び3つの「超可変領域」又は相補性決定領域、CDR(特に、3つの「超可変領域」/CDR)を含む。フレームワーク領域は、通常、βシート構造を採用し、CDRは、βシート構造をつなぐループを形成することができる。各鎖のCDRは、通常、フレームワーク領域によってその3次元構造に保持され、他の鎖のCDRと共に抗原結合部位を形成する。
本明細書で使用される「超可変領域」という用語は、抗原結合を司る抗体のアミノ酸残基を意味する。超可変領域は、「相補性決定領域」又は「CDR」を含む。「フレームワーク」又は「FR」領域は、本明細書で定義される超可変領域残基以外の可変ドメイン領域である。CDR及びFR領域は、Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed., Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, Md. (1991)の標準的な定義にしたがって決定することができる。通常、特にネイティブな単一特異性IgG抗体では、3つのCDR(CDR1、CDR2、及びCDR3)が可変ドメインに非連続的に配置される。換言すれば、重鎖及び/又は軽鎖上のCDRは、例えば、フレームワーク領域によって分離されることができ、フレームワーク領域(FR)は、CDRより「可変」ではない可変ドメイン内の領域である。例えば、抗体において、可変ドメイン(又はそれぞれの各可変ドメイン)は、好ましくは、3つのCDRにより分離された4つのフレームワーク領域を含み得る。特に、抗体の可変ドメイン(軽鎖又は重鎖可変ドメインVH又はVL)は、N末端からC末端にかけて、ドメインFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、及びFR4を含む。各鎖のCDRは、そのようなフレームワークアミノ酸によって分離される。通常、重鎖の3つのCDRと、連結された軽鎖の3つのCDRとが共に、抗原結合部位(パラトープ)を形成する。換言すれば、特にネイティブな単一特異性IgG抗体では、抗原結合部位が、通常、2つの可変ドメインで構成されるので、各抗原結合部位に6つのCDRが存在する(重鎖:CDRH1、CDRH2、及びCDRH3;軽鎖:CDRL1、CDRL2、及びCDRL3)。単一抗体、特に単一のネイティブな単一特異性IgG抗体は、通常、2つの(同一の)抗原結合部位を有するので、12個のCDR(即ち、2×6個のCDR)を含む。
その「多重特異性」、即ち異なる抗原結合部位のため、多重特異性抗体の重鎖及び/又は軽鎖、又はその抗原結合断片は、(それぞれ)3超のCDR、特に3超の異なるCDRを含み得る。例えば、多重特異性抗体又はその抗原結合断片は、少なくとも2つの異なる可変ドメインを含むことができ、前記少なくとも2つの異なる可変ドメインは、それぞれ、異なる単一特異性抗体、例えばIgG型の抗体に由来する。そのような単一特異性抗体は通常、抗原結合部位を形成する重鎖に3つのCDR及び軽鎖に3つのCDRを含むので、多重特異性抗体は、特に、第1の抗体の重鎖の3つのCDR及び第1の抗体の軽鎖の3つのCDR、第2の抗体の重鎖の3つのCDR及び第2の抗体の軽鎖の3つのCDR、任意に、第3の抗体の重鎖の3つのCDR及び第3の抗体の軽鎖の3つのCDRなどを含むことができる。したがって、多重特異性抗体の重鎖及び/又は軽鎖に含まれるCDRの数は、好ましくは3の倍数、例えば3、6、9、12などである。それにより、多重特異性抗体の重鎖及び軽鎖の両方に含まれるCDRの合計が6の倍数、例えば6、12、18などであることが好ましい。「抗原結合部位」は通常、CDR、即ちCDRH1、CDRH2、及びCDRH3並びにCDRL1、CDRL2、及びCDRL3により特徴付けられるので、多重特異性抗体においては、CDRは、その順序(例えば、同一の単一特異性抗体に由来するCDRH1、CDRH2、及びCDRH3及び/又はCDRL1、CDRL2、及びCDRL3)が、抗原結合部位を保持するように、即ち、抗原の特定部位に特異的に結合する能力を保持するように維持される。これは、例えば、一続きのアミノ酸における第1の単一特異性抗体に由来するCDRH1、CDRH2、及びCDRH3の順序が、好ましくは第2の単一特異性抗体に由来するCDRによって中断されないことを意味する。重要なことには、多重特異性抗体が少なくとも2つの異なる単一特異性抗体に由来する抗原結合部位を含む場合、これらの単一特異性抗体のCDR又は可変ドメインは、CDR(又は可変領域)が由来する各単一特異性抗体の「抗原受容体」が保持される、即ち、抗原の特定部位に特異的に結合する能力が保持されるように、多重特異性抗体に配置される。
本発明の文脈において、可変ドメインは、天然の抗体の任意の可変ドメイン(特に、VH及び/又はVL)であり得るか、又は可変ドメインは、改変/エンジニアードされた可変ドメインであり得る。改変/エンジニアードされた可変ドメインは、当技術分野で知られている。通常、可変ドメインは、1つ以上の機能を削除又は追加するように、例えば、体細胞突然変異を「生殖系列化(germlining)」(体細胞突然変異を「除去」)する又はヒト化することによって改変/エンジニアードされる。
本明細書で使用される「定常ドメイン」という用語は、抗体の抗原への結合に直接関与しないが、様々なエフェクター機能を示す抗体のドメインを意味する。典型的に、重鎖は、免疫グロブリンのクラスに応じて、3つ又は4つの定常ドメイン、即ち、CH1、CH2、CH3、及び任意にCH4を(NC末端方向に)含む。したがって、重鎖の定常領域は通常、(NからC末端方向に)CH1−ヒンジ(重鎖の第1の定常ドメインと第2の定常ドメインとの間にアミノ酸を含む柔軟なポリペプチド)−CH2−CH3(−CH4)によって形成される。軽鎖は通常、CLと呼ばれる単一定常ドメインを1つだけ含み、これは通常、軽鎖の定常領域も形成する。本発明の文脈において、定常ドメインは、天然の抗体の任意の定常ドメイン(特に、CL、CH1、CH2、CH3、及び/又はCH4)であり得る、又は定常ドメインは、改変/エンジニアードされた定常ドメインであり得る。改変/エンジニアードされた定常領域は、当技術分野で知られている。通常、定常ドメインは、例えばFc領域の機能性の文脈において、1つ以上の関数を削除又は追加するように改変/エンジニアードされる。重鎖の定常領域のアミノ酸配列に応じて、抗体又は免疫グロブリンは、IgA、IgD、IgE、IgG、及びIgMのクラスに分けられ、これらのいくつかは、IgG1、IgG2、IgG3、及びIgG4、IgA1及びIgA2のサブクラスに更に分けることができる。免疫グロブリンの異なるクラスに対応する重鎖定常領域はそれぞれ、α、ε、γ、及びμと呼ばれる。本発明に係る抗体は、好ましくはIgM型又はIgG型のものである。IgGとは異なり、IgMは、ヒンジ領域を含まないが、追加の定常ドメインと、カルボキシ末端に18個のアミノ酸のテール部とを含み、このテール部は、システインを含み分子の多量体化に関与する。
一般に、抗体は任意のアイソタイプ(例えば、IgA、IgG、IgM、即ち、α、γ、又はμ重鎖)のものであり得るが、好ましくはIgM又はIgGである。IgGアイソタイプ内で、抗体は、IgG1、IgG2、IgG3、又はIgG4サブクラスであることができ、IgG1が好ましい。抗体は、κ又はλ軽鎖を有することができる。
本明細書で使用される「組換え抗体」という用語は、天然には存在しない全ての抗体、例えば、本発明の方法にしたがってエンジニアードされたB細胞によって産生される抗体を含むことが意図される。
本明細書で使用するとき、抗体又は抗体断片の文脈における「多重特異性」という用語は、抗体又は抗体断片が、例えば異なる抗原上又は同一抗原上の少なくとも2つの異なるエピトープに結合する能力を意味する。したがって、「二重特異性」、「三重特異性」、「四特異性」などの用語は、抗体が結合できる異なるエピトープの数を意味する。例えば、従来の単一特異性IgG型抗体は、2つの同一の抗原結合部位(パラトープ)を有し、したがって、同一のエピトープにのみ結合できる(異なるエピトープには結合できない)。対照的に、多重特異性抗体は、少なくとも2つの異なるタイプのパラトープ/結合部位を有し、したがって、少なくとも2つの異なるエピトープに結合できる。本明細書で使用する「パラトープ」とは、抗体の抗原結合部位を意味する。更に、単一の「特異性」とは、単一の抗体における1、2、3、又はそれ以上の同一のパラトープを意味し得る(1つの単一の抗体分子におけるパラトープ/結合部位の実際の数は、「価(valency)」と呼ばれる)。例えば、単一のネイティブなIgG抗体は、2つの同一のパラトープを有するの、単一特異性で二価である。したがって、多重特異性抗体は、少なくとも2つの(異なる)パラトープ/結合部位を含む。したがって、「多重特異性抗体」という用語は、1超のパラトープと2つ以上の異なるエピトープに結合する能力を有する抗体を意味する。「多重特異性抗体」という用語は、特に上に定義された二重特異性抗体を含むが、典型的にはタンパク質、例えば、特に3つ以上の異なるエピトープに結合する抗体、足場、即ち、3つ以上のパラトープ/結合部位を有する抗体も含む。
特に、多重特異性抗体又は抗体断片は、2つ以上のパラトープ/結合部位を含むことができ、抗体の全てのパラトープ/結合部位が少なくとも2つの異なるタイプのパラトープ/結合部位に属し、したがって、抗体が少なくとも2つの特異性を有するように、いくつかのパラトープ/結合部位が同一であることができる。例えば、多重特異性抗体又は抗体断片は、4つのパラトープ/結合部位を含むことができ、各2つのパラトープ/結合部位が同一であり(即ち、同一の特異性を有し)、したがって、抗体又はその断片は二重特異性で四価(2つの特異性のそれぞれに対して2つの同一のパラトープ/結合部位)である。したがって、「1つの特異性」は、特に同一の特異性を示す1つ以上のパラトープ/結合部位(通常、そのような1つ以上のパラトープ/結合部位が同一であることを意味する)を意味し、したがって、「2つの特異性」は、2つだけの特異性に言及している限り、2、3、4、5、6、又はそれ以上のパラトープ/結合部位によって実現され得る。或いは、多重特異性抗体は、(少なくとも2つの)特異性ごとに1つの単一のパラトープ/結合部位を含むことができ、即ち、多重特異性抗体は、合計で少なくとも2つのパラトープ/結合部位を含む。例えば、二重特異性抗体は、2つの特異性のそれぞれに対して1つの単一のパラトープ/結合部位を含む、即ち、抗体は合計2つのパラトープ/結合部位を含む。また、抗体は、2つの特異性のそれぞれについて2つの(同一の)パラトープ/結合部位を含む、即ち、抗体は合計4つのパラトープ/結合部位を含むことも好ましい。好ましくは、抗体は、2つの特異性のそれぞれについて3つの(同一の)パラトープ/結合部位を含む、即ち、抗体は合計6つのパラトープ/結合部位を含む。
本明細書で使用される「抗原」という用語は、適応免疫応答の受容体の標的、特に抗体、T細胞受容体、及び/又はB細胞受容体の標的として機能する任意の構造物質を意味する。「抗原決定基」としても知られる「エピトープ」は、免疫系、特に抗体、T細胞受容体、及び/又はB細胞受容体によって認識される抗原の一部(又は断片)である。したがって、1つの抗原は少なくとも1つのエピトープを有する、即ち、単一の抗原は1つ以上のエピトープを有する。抗原は、(i)ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質、(ii)多糖、(iii)脂質、(iv)リポタンパク質又はリポペプチド、(v)糖脂質、(vi)核酸、又は(vii)低分子薬又は毒素であり得る。したがって、抗原は、ペプチド、タンパク質、多糖類、脂質、リポタンパク質及び糖脂質を含むそれらの組合せ、核酸(例えば、DNA、siRNA、shRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、デコイDNA、プラスミド)、又は低分子薬(例えば、シクロスポリンA、パクリタキセル、ドキソルビシン、メトトレキサート、5−アミノレブリン酸)、又はそれらの任意の組合せであり得る。好ましくは、抗原は、(i)ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質、(ii)多糖、(iii)脂質、(iv)リポタンパク質又はリポペプチド、及び(v)糖脂質から選択され、より好ましくは、抗原は、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質である。
本明細書で使用される「抗原結合部位」という用語は、抗原の一部又は全部に特異的に結合し、相補的である領域を含む抗体の一部を意味する。抗原が大きい場合、抗体は抗原の特定の部分のみに結合することがあり、その部分を「エピトープ」と呼ぶ。典型的には、2つの可変ドメイン、特に重鎖可変ドメインVH及び軽鎖可変ドメインVLが会合して、抗原結合部位を形成する。特に、抗原結合部位は、重鎖可変ドメインの3つのCDRと軽鎖可変ドメインの3つのCDRとが一緒になって、即ち前記したように6つのCDRによって形成される。
「特異的に結合する」という用語及び同様の記載は、非特異的な付着(non−specific sticking)は含まない。
本明細書で使用される用語「リンカー」(「スペーサー」とも呼ばれる)は、抗体又は抗体断片などの、ポリペプチド又はタンパク質の異なるドメインを接続するように適合されたペプチドを意味する。リンカーは当技術分野で知られており、Reddy Chichili VP, Kumar V, Sivaraman J. Linkers in the structural biology of protein−protein interactions. Protein Science: A Publication of the Protein Society. 2013;22(2):153−167)に詳細に記載される。通常、リンカーは、機能性に影響を与えないように設計される。特に、リンカーは、標的に特異的に結合しない。リンカーは任意のアミノ酸を含むことができ、アミノ酸は、グリシン(G)及びセリン(S)が好ましいことがある。好ましくは、リンカーは、アミノ酸グリシン(G)及びセリン(S)から構成される(「GSリンカー」)。1つのポリペプチド又はタンパク質中に2つ以上のリンカーが存在する場合、リンカーは、互いに等しくても異なっていてもよい。更に、リンカーは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20個のアミノ酸の長さを有する。
本明細書で使用される「核酸又は核酸分子」という用語は、DNA分子及びRNA分子を含むことが意図される。核酸分子は、一本鎖(ss)でも二本鎖(ds)でもよい。
本明細書で使用されるとき、「細胞」、「細胞株」、及び「細胞培養」という用語は相互変換可能にに使用され、その記載はいずれも子孫を含む。したがって、「形質転換体」及び「形質転換細胞」という用語は、一次対象細胞、及び継代(transfers)の数に関わらず、それに由来する培養物を含む。また、故意又は偶発的な変異のために、全ての子孫のDNA含量が正確に同一ではないことがあることも理解される。最初に形質転換された細胞でスクリーニングされたものと同一の機能又は生物学的活性を有する変異体子孫が含まれる。異なる記載が意図される場合には、文脈から明確となろう。
本明細書で使用するとき、「配列変異体」(「変異体」とも称する)は、レファレンス配列における任意の変化を指し、レファレンス配列は、「配列の表及び配列番号」(配列表)に列挙されている配列、即ち、配列番号1〜配列番号115のいずれかである。したがって、用語「配列変異体」は、ヌクレオチド配列変異体及びアミノ酸配列変異体を含む。注目すべきことに、本明細書で言及される配列変異体は、特に機能的配列変異体、即ち、例えば、レファレンス配列の生物学的機能を維持する配列変異体である。例えば、目的の(ポリ)ペプチドの機能性(例えば、結合機能性を有する)、イントロン配列(例えば、スプライス部位機能性及び/又はスプライシングエンハンサー機能性を有する)を維持することができる。したがって、好ましい配列変異体は、レファレンス配列と少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも88%、少なくとも90%、少なくとも92%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%の配列同一性を有する(機能的)配列変異体である。本明細書に使用される表現「少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも88%、少なくとも90%、少なくとも92%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%の配列同一性を有する配列変異体」という表現は、%配列同一性が高いほど、より好ましい配列変異体であることを意味する。換言すれば、表現「少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも88%、少なくとも90%、少なくとも92%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%の配列同一性を有する配列変異体」は、特に、配列改変体がそれぞれのレファレンス配列に対して少なくとも70%の配列同一性、好ましくは少なくとも75%の配列同一性、好ましくは少なくとも80%の配列同一性、より好ましくは少なくとも85%の配列同一性、より好ましくは少なくとも88%の配列同一性、更により好ましくは少なくとも90%の配列同一性、更により好ましくは少なくとも92%の配列同一性、更により好ましくは少なくとも95%の配列同一性、更により好ましくは少なくとも96%の配列同一性、特に好ましくは少なくとも97%の配列同一性、特に好ましくは少なくとも98%の配列同一性、最も好ましくは少なくとも99%の配列同一性を有することを意味する。
配列同一性は、通常、レファレンス配列(即ち、本願に列挙される配列)の完全長に対して計算される。本明細書において言及するとき、同一性パーセントは、例えば、NCBI(the National Center for Biotechnology Information;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)によって指定されたデフォルトパラメータ[Blosum62マトリクス;ギャップオープンペナルティ=11、及びギャップエクステンションペナルティ=1]を用いるBLASTを使用して決定することができる。
本明細書で使用するとき、「ヌクレオチド配列変異体」は、レファレンス配列におけるヌクレオチドのうちの1つ以上が欠失若しくは置換されているか、又は1つ以上のヌクレオチドがレファレンスヌクレオチド配列の配列に挿入されている、変化した配列を有する。ヌクレオチドは、標準的な一文字表記(A、C、G、又はT)によって本明細書に言及される。遺伝子コードの縮重に起因して、「ヌクレオチド配列変異体」は、それぞれのレファレンスアミノ酸配列に変化をもたらす、即ち、「アミノ酸配列変異体」を生じさせる場合もあり、そうではない場合もある。好ましい配列変異体は、アミノ酸配列変異体を生じさせない(サイレント突然変異)ヌクレオチド配列変異体である。しかし、他の非サイレント突然変異も範囲内であり、具体的には、レファレンス配列と少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%同一であり得るアミノ酸配列を生じさせる、突然変異ヌクレオチド配列も範囲内である。
「アミノ酸配列変異体」は、レファレンスアミノ酸におけるアミノ酸のうちの1つ以上が欠失、置換、又は1つ以上のアミノ酸がレファレンスアミノ酸配列の配列に挿入されている、変化した配列を有する。変化の結果、アミノ酸配列変異体は、レファレンス配列と少なくとも80%同一、好ましくは少なくとも90%同一、より好ましくは少なくとも95%同一、最も好ましくは少なくとも99%同一のアミノ酸配列を有する。少なくとも90%同一の変異体配列は、レファレンス配列の100アミノ酸当たり10以下の変化、即ち、欠失、挿入、又は置換の任意の組合せを有する。
非保存的アミノ酸置換を有することが可能であるが、置換は、置換されたアミノ酸が、レファレンス配列における対応するアミノ酸と類似の構造的又は化学的性質を有する保存的アミノ酸置換であることが好ましい。一例として、保存的アミノ酸置換は、ある脂肪族又は疎水性のアミノ酸(例えば、アラニン、バリン、及びイソロイシン)の別の脂肪族又は疎水性のアミノ酸による置換;あるヒドロキシル含有アミノ酸(例えば、セリン及びトレオニン)の別のヒドロキシル含有アミノ酸による置換;ある酸性残基(例えば、グルタミン酸又はアスパラギン酸)の別の酸性残基による置換;あるアミド含有残基(例えば、アスパラギン及びグルタミン)の別のアミド含有残基による置換;ある芳香族残基(例えば、フェニルアラニン及びチロシン)の別の芳香族残基による置換;ある塩基性残基(例えば、リジン、アルギニン、及びヒスチジン)の別の塩基性残基による置換;並びにある小アミノ酸(例えば、アラニン、セリン、トレオニン、メチオニン、及びグリシン)の別の小アミノ酸による置換を含む。
アミノ酸配列の挿入は、1残基から100以上の残基を含有するポリペプチドに及ぶ長さの範囲のアミノ及び/又はカルボキシル末端融合、並びに単一又は複数のアミノ酸残基の配列内挿入を含む。末端挿入の例としては、アミノ酸配列のN又はC末端のレポーター分子又は酵素への融合が挙げられる。
重要なことに、配列変異体における変化は、本件におけるそれぞれのレファレンス配列の機能、例えば、その抗原に結合するための抗体又は抗体断片の配列の機能性、及び/又は機能的ドメインによって提供される追加の機能性、例えば、(独立した)結合部位の標的に結合するための機能性を消失させるものではない。かかる機能を消失させることなしにそれぞれどのヌクレオチド及びアミノ酸残基を置換、挿入、又は欠失させることができるかを決定するための指針は、当技術分野において周知のコンピュータプログラムを使用することによって見出される。
本明細書で使用するとき、指定の核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質に「由来する」核酸配列又はアミノ酸配列は、核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質の起源を指す。好ましくは、特定の配列に由来する核酸配列又はアミノ酸配列は、これらが由来する配列又はその一部と本質的に同一のアミノ酸配列を有し、「本質的に同一」とは、上に定義した配列変異体を含む。好ましくは、特定のペプチド又はタンパク質に由来する核酸配列又はアミノ酸配列は、特定のペプチド又はタンパク質における対応するドメインに由来する。それに関して、「対応する」とは、特に、同一の機能に言及する。例えば、「細胞外ドメイン」は、(別のタンパク質の)別の「細胞外ドメイン」に対応する、又は「膜貫通ドメイン」は、(別のタンパク質の)別の「膜貫通ドメイン」に対応する。したがって、ペプチド、タンパク質、及び核酸の「対応する」部分は、当業者によって容易に同定可能である。同様に、他の配列に「由来する」配列は、通常、前記配列中にその起源を有することが当業者によって容易に同定可能である。
好ましくは、別の核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質に由来する核酸配列又はアミノ酸配列は、(それが由来する)出発核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質と同一であり得る。しかし、別の核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質に由来する核酸配列又はアミノ酸配列は、(それが由来する)出発核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質に対して1つ以上の突然変異を有していてもよく、具体的には、別の核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質に由来する核酸配列又はアミノ酸配列は、(それが由来する)出発核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質の上記機能性配列変異体であってよい。例えば、ペプチド/タンパク質において、1つ以上のアミノ酸残基を他のアミノ酸残基で置換してもよく、1つ以上のアミノ酸残基が挿入又は欠失してもよい。
本明細書で使用するとき、用語「突然変異」は、レファレンス配列、例えば、対応するゲノム配列と比較した、核酸配列及び/又はアミノ酸配列の変化に関する。(例えばゲノム配列と比較した)突然変異は、(自然界に存在する)体細胞突然変異、自然突然変異、例えば、酵素、化学物質、若しくは放射線によって誘導される誘導突然変異、又は部位特異的突然変異誘発(核酸配列及び/又はアミノ酸配列を特異的且つ故意に変化させるための分子生物学的方法)によって得られる突然変異であってよい。したがって、用語「突然変異」又は「突然変異する」とは、例えば、核酸配列及び/又はアミノ酸配列において突然変異を物理的に作製することも含むと理解されるものとする。突然変異は、1つ以上のヌクレオチド又はアミノ酸の置換、欠失、及び挿入に加えて、幾つか(2つ以上)の連続するヌクレオチド又はアミノ酸の逆位も含む。アミノ酸配列に突然変異を生じさせるために、好ましくは、(組み換え)突然変異型ポリペプチドを発現させるために、前記アミノ酸配列をコードしているヌクレオチド配列に突然変異を導入してよい。突然変異は、例えば、あるアミノ酸をコードしている核酸分子のコドンを、例えば部位特異的突然変異誘発によって、変化させて異なるアミノ酸をコードしているコドンを生じさせることにより、又は核酸分子の1つ以上のヌクレオチドを突然変異させる必要無しに、ポリペプチドをコードしている核酸分子のヌクレオチド配列を理解し、ポリペプチドの変異体をコードしているヌクレオチド配列を含む核酸分子の合成を設計することによって、配列変異体を合成することにより行ってよい。
本明細書で使用される「上流」及び「下流」という用語はいずれも、DNA又はRNAにおける相対的な位置を意味する。DNA又はRNAの各鎖は、5’末端と3’末端(デオキシリボース又はリボース環の炭素位置に基づいて名付けられる)を有する。慣例により、上流と下流は、RNA転写が起こる5’から3’の方向に関している。上流は、RNA分子の5’末端に向かい、下流は3’末端に向かう。二本鎖DNAでは、上流は、着目するエキソンのコード鎖の5’末端に向かい、下流は、3’末端に向かう。DNAの逆平行性により、このことは、テンプレート鎖の3’末端が遺伝子の上流にあり、5’末端が下流にあることを意味する。
本発明の文脈において使用される用語「疾患」は、ヒト若しくは動物の身体又は正常な機能が典型的には損なわれているその部分のうちの1つの異常/病的な状態を全て反映し、典型的には、識別可能な徴候及び症状によって顕在化し、且つヒト又は通常、動物の寿命及び/又は生活の質を低減するという点で、用語「疾病」及び(健康状態のような)「状態」と略同義であることを意図し、互換的に使用される。
本明細書の本文中には幾つかの文献が引用されている。本明細書中に引用した各文献(全ての特許、特許出願、科学刊行物、製造者の明細書、指示書などを含む)は、上記又は下記のいずれかにかかわらず、参照によりその全体を本明細書に援用する。本明細書中のいかなるものも、本発明が、先行する発明によってそのような開示よりも先行する資格がないと認めるものとして解釈されるものではない。
本発明は、本明細書に記載の特定の方法、プロトコル、及び試薬に、これらは変わる可能性があるので、限定されないことを理解されたい。また、本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明するためにのみ用いられるのであって、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。特段の断りがない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって通常理解されるのと同一の意味を有する。
Bリンパ球のゲノムを編集するための方法
第1の態様において、本発明は、単離されたBリンパ球のゲノムを編集するための方法であって、
(i)Bリンパ球の内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化する工程、及び
(ii)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子を前記Bリンパ球に導入する工程を含む方法を提供する。
「ゲノムの編集」は、目的の(天然に存在する)遺伝子又は遺伝子座を挿入、欠失、又は改変すること、特に、改変された特異性及び/又は機能を有するB細胞を生成することを意味する。したがって、本発明の方法によって、エンジニアードされたBリンパ球を得ることができ、Bリンパ球のゲノムは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。好ましくは、本発明にしたがって編集される目的の遺伝子座は、免疫グロブリン遺伝子座、即ち、免疫グロブリン(抗体)ポリペプチド鎖をコードする遺伝子座である。好ましくは、本発明の方法は、組換え(カスタマイズされた)抗体を産生(及び分泌)するようにエンジニアードされたB細胞(免疫グロブリン遺伝子座が編集された)を提供する。したがって、本発明は、好ましくは、本明細書に記載の工程を含む、単離されたB細胞のゲノム中の免疫グロブリン遺伝子座を編集するための方法を提供する。
用語「Bリンパ球」と「B細胞」は、相互変換可能に用いられる。一般に、「Bリンパ球」は、リンパ球サブタイプの白血球の一種である。Bリンパ球の主な機能は、抗体を分泌することである。したがって、Bリンパ球は、適応免疫系の体液性成分に属する。更に、Bリンパ球は抗原を提示し、サイトカインを分泌することができる。他の2つのクラスのリンパ球、T細胞とナチュラルキラー細胞とは異なり、Bリンパ球は、細胞膜上にB細胞受容体(BCR)を発現する。BCRは、B細胞が特定の抗原に結合することを可能にし、それに対して抗体応答が開始される。
一般に、Bリンパ球は、任意の種のものであってよい。いくつかの実施形態では、Bリンパ球は、哺乳動物のBリンパ球である。好ましくは、Bリンパ球は、ヒトのBリンパ球である。したがって、いくつかの実施形態では、Bリンパ球は、ニワトリのBリンパ球又はマウスのBリンパ球ではない。特に、Bリンパ球のIgL遺伝子座を欠失していないことが好ましい。
一般に、用語「単離された」Bリンパ球は、人体又は動物の体の一部ではないBリンパ球を意味する。特に、単離されたBリンパ球は、初代Bリンパ球又はB細胞株(のBリンパ球)であり得る。
細胞株は、特に腫瘍又は人工的な不死化、例えば、エプスタインバーウイルス(EBV)による不死化によって、典型的には継代される(即ち、無限に増殖し得る)。B細胞株は、例えば、Ramos(ATCC(登録商標)−CRL−1596)又はSKW 6.4(ATCC(登録商標)TIB−125)として市販されている。特に、B細胞株のBリンパ球は、その内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼ(AID)を活性化することができる能力を有する。或いは、B細胞株のBリンパ球は、RAMOS B細胞株(例えば、Ramos RA1(ATCC(登録商標)−CRL−1596))などのその内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼ(AID)の恒常的活性を有し得る。
最も好ましくは、単離されたBリンパ球は、初代Bリンパ球である。「初代」Bリンパ球は、生体組織から分離され、インビトロ培養用に樹立されている。継代(腫瘍又は人工的に不死化された)細胞株とは異なり、「初代」細胞は「新たに」単離されたものであり、即ち、インビトロでの細胞分裂は殆ど経験していない。通常、初代細胞の寿命は有限であり、即ち、細胞株のように「不死化」されていない。特に、初代細胞は、何ら改変をされていない(起源の組織から細胞を抽出するために必要な酵素的及び/又は物理的解離は除く)。
初代B細胞は、血液から、又は骨髄、胸腺、脾臓、及び/又はリンパ節などのリンパ組織から単離することができる。通常、B細胞は、対象の(単離された)サンプルから単離される。サンプルは、例えば、血液又は骨髄、胸腺、脾臓、及び/又はリンパ節などのリンパ組織である。例えば、B細胞は、末梢血単核細胞(PBMC)、骨髄、又は脾臓から単離される。
初代Bリンパ球を単離するための方法は、当技術分野で知られている。例えば、B細胞は、フローサイトメトリー、磁気細胞単離、及び細胞分離(MACS)、RosetteSep、又は抗体パニングによって単離することができる。単離されたBリンパ球に十分な純度、生存率、及び収量を提供するために、1以上の単離技術を利用することができる。好ましくは、初代B細胞は、MACS又はRosetteSepによって単離される。例えば、B細胞は、磁気細胞選別によって、特に末梢血単核細胞(PBMC)から単離することができる。この目的のために、例えば、抗CD19マイクロビーズを使用することができ、Miltenyi Biotecなどから入手可能である。
好ましくは、単離された(初代)Bリンパ球の純度は、少なくとも約80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、又はそれ以上である。更に、単離された(初代)B細胞は、少なくとも約70%、75%、80%、85%、90%、95%、又はそれ以上の生存率であることが好ましい。任意に、単離後、初代Bリンパ球を培地中で増殖させてもよい。
好ましい実施形態では、初代Bリンパ球は、患者(の単離されたサンプル)から単離される。エンジニアリング後、B細胞を、(B細胞又はその前駆細胞を単離した)同一患者に投与することができる。このようなB細胞は、「自家」B細胞と呼ばれることがある。このようにして、患者はインビボで(「自分自身で」)カスタマイズされた抗体を産生することができる。或いは、エンジニアードされたB細胞を使用して、例えば、カスタマイズされた抗体のインビトロ生産用の(不死化された)B細胞株を樹立することができる。
単離されたBリンパ球のゲノム編集の第1の工程において、Bリンパ球の内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼが活性化される。Bリンパ球の活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化する様々な方法が当技術分野で知られており、本明細書中において以下により詳細に記載される。これにより、特に免疫グロブリン遺伝子座のスイッチ領域において、ゲノムDNA中に二本鎖切断(DSB)が誘導される。一般に、活性化誘導シチジンデアミナーゼ(「AID」又は「AICDA」としても知られる)は、シトシン塩基の脱アミノ化によってDNAに変異を生じさせ、それによってシトシンをウラシルに変える酵素である。AIDは、体細胞超変異(SHM)、クラススイッチ組換え(CSR)、及び遺伝子変換(GC)を媒介するので、二次抗体の多様化の「マスターレギュレータ」として認識されている。特に、AIDは、CSRの免疫グロブリン遺伝子座のスイッチ領域(「S領域」とも呼ばれる)のDNA切断を媒介する。スイッチ領域は、特にCH遺伝子部分の上流に位置する免疫グロブリン遺伝子座の反復DNA配列の領域である。
CSRは、各CH遺伝子部分の上流に位置する2つのスイッチ領域間で生じ、介在するDNA(「スイッチサークル」)を切除し、可変領域を下流のCH遺伝子部分と並置する。AIDは、シトシンの脱アミノ化を引き起こし、dUを生成する。次いで、ウラシル−N−グリコシラーゼ(UNG)と脱ピリミジン部位エンドヌクレアーゼ(APE1)の複合作用によって除去され、一本鎖DNA切断(SSB)を生じさせる。SSBが反対側のDNA鎖に近接している場合、二本鎖切断(DSB)が形成される。DSBは、「エンドプロセシング」によるミスマッチ修復(MMR)経路の作用によっても形成される。2つのスイッチ領域でDSBが形成された後、DNAの残りの「末端」が結合し、古典的な非相同末端結合(C−NHEJ)又は代替末端結合(A−EJ)経路を介して組換えが生じる。
用語「内在性」は、活性化誘導シチジンデアミナーゼがBリンパ球内に由来することを意味する。特に、活性化誘導シチジンデアミナーゼは、活性化誘導シチジンデアミナーゼをコードする内在性遺伝子に基づいて発現される(即ち、B細胞に導入された構築物によってではない)。したがって、活性化誘導シチジンデアミナーゼはBリンパ球によって発現される。したがって、(外来性)ヌクレアーゼ(又はそのようなヌクレアーゼをコード又は発現する核酸、ベクター、又はウイルス)をB細胞に導入する必要がない。むしろ、ゲノムDNAの切断は、本発明にしたがってのみ活性化されるB細胞自身の機構によって行われる。特に、本発明の方法は、典型的には、ヌクレアーゼ(又はヌクレアーゼをコードする核酸又はヌクレアーゼをコードする及び/又は発現させるための他の外来性手段)をB細胞に導入することを含まない。
Bリンパ球の活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後、本発明に係る方法の更なる工程(工程(ii))において、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子がB細胞に導入される。したがって、本発明に係る方法の工程(ii)は、典型的には、工程(i)の後に行われる。特に、B細胞の内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子がB細胞に導入される前に活性化される。
したがって、Bリンパ球は、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子でトランスフェクトされる。一般に、用語「トランスフェクション」は、細胞、好ましくは真核細胞への、DNA又はRNA分子などの核酸分子の導入を意味する。本発明の文脈において、用語「トランスフェクション」は、DNA分子をBリンパ球に導入するための、当業者に知られた任意の方法を含む。そのような方法は、例えば、ウイルス性及び非ウイルス性のトランスフェクション法を含む。遺伝子導入に使用できるウイルスとしては、レトロウイルス(レンチウイルスを含む)、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、及びアデノ随伴ウイルス(AAV)が挙げられる。しかし、いくつかの実施形態では、Bリンパ球は、レトロウイルスで形質導入されない。更に、ナノ粒子もトランスフェクションに使用できる。更なる非ウイルス性トランスフェクション法としては、多くの化学的及び物理的方法が挙げられる。化学的トランスフェクション法としては、カチオン性脂質及び/又はリポソームなどに基づくリポフェクション、リン酸カルシウム沈殿、又はDEAE−デキストラン又はポリエチレンイミン(PEI)などのカチオン性ポリマーに基づくトランスフェクションが挙げられる。物理的トランスフェクション法としては、エレクトロポレーション、弾道遺伝子導入(DNAでコーティングした粒子を細胞に導入する)、マイクロインジェクション(マイクロキャピラリーを介した細胞へのDNA導入)、及びヌクレオフェクションが挙げられる。好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子のBリンパ球への導入は、非ウイルス性である。最も好ましくは、DNAは、ヌクレオフェクションによって導入される。
目的の(ポリ)ペプチドは、カスタマイズされた抗体(の一部)として発現されることが想定される任意の(ポリ)ペプチドであり得る。目的の好ましい(ポリ)ペプチドは、本明細書中において以下により詳細に記載される。
本発明に係る単離されたBリンパ球のゲノムを編集するための方法は、図1に概略的に示される。如何なる理論にも拘束されるものではないが、本発明者らは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子のB細胞ゲノム中、特にBリンパ球の免疫グロブリン遺伝子座のスイッチ領域への組込みは、相同組換え(HR)、非相同末端結合(c−NHEJ)、又は代替末端結合(A−EJ)経路などの天然のメカニズムによって生じると考えている。換言すれば、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子をBリンパ球に導入(トランスフェクション)した後、Bリンパ球の内在性修復メカニズムが、相同組換え(HR)、非相同末端結合(NHEJ)、及び/又は代替末端結合(A−EJ)などの天然のプロセスによって、生じた切断を修復することにより、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子をBリンパ球のゲノムに組み込む。c−NHEJ及びA−EJ経路では、DNA切断は、Mre11/Rad50/Nbs1(MRN)及び毛細血管拡張性運動失調症(ATM)複合体によって検出される。c−NHEJでは、Kuタンパク質Ku70及びKu80ヘテロダイマーとDNA依存性タンパク質キナーゼ(DNAPK)が、非相同DNA末端を共に保持する足場を形成し、DNA末端を修飾し、DNAリガーゼIVを動員してDNA末端を再結合させる。対照的に、A−EJは、Ku及びDNAリガーゼIVとは独立して生じ、DNAリガーゼI又はIIIを介したDNA末端プロセシング及びライゲーションに必要な追加因子の足場としてPARP及び/又はCtIPを利用することがある。
まとめると、外来性の(エンジニアードされた)ヌクレアーゼの投与に依存する従来のB細胞エンジニアリング法と比較して、本発明に係るBリンパ球のゲノム編集法は、望ましくないオフターゲット変異のリスクを低下させる。特に、本発明に係る方法は、Bリンパ球のゲノム編集は、i)単離及びB細胞刺激の1日間後でも行うことができ、ii)Cas9などのエンジニアードヌクレアーゼを添加せずに行われる。
特に、本発明に係る方法は、外来性ヌクレアーゼを伴わない。換言すれば、本発明に係る方法では、特に、外来性ヌクレアーゼの存在は必要とされない。したがって、本発明の文脈において、外来性ヌクレアーゼそれ自体も、外来性ヌクレアーゼをコードする核酸も、Bリンパ球に導入されないことが好ましい。一般に、ヌクレアーゼは、核酸のモノマー間のホスホジエステル結合を切断することができる酵素である。外来性ヌクレアーゼは、Bリンパ球内で発生しないヌクレアーゼ、特にB細胞によって発現されないヌクレアーゼである。より好ましくは、本発明に係る方法は、CRISPRヌクレアーゼ、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、転写活性化因子様ヌクレアーゼ、又はメガヌクレアーゼを伴わない/利用しない。
したがって、本発明に係る方法は、人工的にエンジニアードされたヌクレアーゼを含まないことが好ましい。そのようなエンジニアードされたヌクレアーゼはしばしば「分子はさみ」と呼ばれ、エンジニアードされたメガヌクレアーゼ(例えば、エンジニアードされたメガヌクレアーゼ再度エンジニアードされたホーミングエンドヌクレアーゼ)、転写活性化因子様ヌクレアーゼ(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、及びRNAガイドヌクレアーゼなどが挙げられ、例えば、CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)ヌクレアーゼが挙げられる、例えば、Casヌクレアーゼ(例えば、Cas9)、Cpf1ヌクレアーゼ、Cmrヌクレアーゼ、Csfヌクレアーゼ、Csmヌクレアーゼ、Csnヌクレアーゼ、Csyヌクレアーゼ、C2clヌクレアーゼ、C2c3ヌクレアーゼ、又はC2c3ヌクレアーゼが挙げられる。より好ましくは、本発明に係る方法は、CRISPRヌクレアーゼ、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、転写活性化因子様ヌクレアーゼ、又はメガヌクレアーゼなどのエンジニアードされたヌクレアーゼを伴わない/利用しない。
メガヌクレアーゼは、12〜40塩基対の大きな認識部位によって特徴付けられるエンドヌクレアーゼである。エンジニアードされたメガヌクレアーゼは、ホーミングエンドヌクレアーゼに由来することが多い。ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)は、ジンクフィンガーDNA結合ドメインをDNA切断ドメインに融合することによって生成される人工的制限酵素であり、ジンクフィンガーヌクレアーゼは、複合体ゲノム内のユニークな配列を標的とすることを可能にする特異的な所望のDNA配列を標的とするように設計することができる。転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)は、TALエフェクターDNA結合ドメインをDNA切断ドメインに融合させることによって作られる制限酵素であり、DNAの特定の配列を切断するようにエンジニアードすることができる。CRISPRは、原核生物を攻撃するウイルス由来のDNAの断片を含む細菌と古細菌のDNA配列のファミリーであり、原核生物がその後の攻撃中に同様のウイルスからDNAを検出して破壊するために使用される。CRISPR配列にスペーサー配列を含むRNAは、CRISPRヌクレアーゼが外来性DNAを認識して切断するのに役立つ。遺伝子編集の場合、通常、Casヌクレアーゼ(Cas9など)、Cpf1ヌクレアーゼ、Cmrヌクレアーゼ、Csfヌクレアーゼ、Csmヌクレアーゼ、Csnヌクレアーゼ、Csyヌクレアーゼ、C2clヌクレアーゼ、C2c3ヌクレアーゼ、又はC2c3ヌクレアーゼなどのCRISPRヌクレアーゼは、ガイドRNAと共に細胞に導入され、細胞のゲノムを所望の位置で切断する。
更に、本発明の方法は、好ましくは、ガイド核酸(ガイドRNA又はガイドDNA)のBリンパ球への導入を伴わない。ガイドRNAを使用する前記CRISPR/Casシステムに加えて、ガイド核酸を使用する他のゲノム編集方法も当技術分野で知られており、例えば、5’リン酸化短鎖一本鎖核酸(RNA又はDNA)を、標的を切断するためのガイドとして用いるアルゴノート(Ago)ヌクレアーゼに基づく方法が挙げられる。しかし、本発明に係る方法は、活性化誘導シチジンデアミナーゼ(AID)を利用し、これは、スイッチ領域を自然に標的とし、したがって、ガイド核酸を必要とせず、特に、ガイド核酸が関与しない。
任意に、本発明に係る方法は、以下の工程を更に含むことができる。
(iii)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列のBリンパ球のゲノムへの組込みを確認する工程。
特に、この工程(iii)は、前記工程(i)及び(ii)の後に行われる。工程(iii)は、例えば、配列決定(Bリンパ球由来の、ゲノムDNAなどの核酸)によって、及び/又はエンジニアードされたBリンパ球によって産生されるB細胞受容体又は抗体が目的の(ポリ)ペプチドを含むかどうかをチェックすることによって行うことができる。例えば、目的の(ポリ)ペプチドが特異的結合部位である場合、エンジニアードされたBリンパ球によって産生された抗体の特異的結合パートナーへの結合を評価することができる。目的の(ポリ)ペプチドの抗体への組み込みが成功したかどうかは、例えば、組み込まれた目的の(ポリ)ペプチドが表面分子の一部、即ち、B細胞によって内因的に発現されたものではない場合、蛍光標識抗体による細胞表面染色及びフローサイトメトリー分析によって評価することもできる。更に、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列のBリンパ球のゲノムへの組み込みは、PCR増幅及び/又はswitch−μ、及び任意に、全てのアルファ及びガンマアイソタイプの対応する領域を含む免疫グロブリンスイッチ領域の(その後の)配列決定によって検証することができる。
目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子
工程(ii)でBリンパ球に導入されたDNA分子は、任意の形態、例えば、環状(プラスミドなど)又は線状のDNA分子であることができる。例えば、環状DNA分子(プラスミド)が工程(ii)で導入される場合、それは、プラスミドがゲノムへの組み込みのために切断され得るように、内在性DNaseのための少なくとも1つの制限部位を含み得る。好ましくは、本発明に係る方法の工程(ii)においてBリンパ球に導入されるDNA分子は、線状の又は線状化されたDNA分子である。例えば、DNA分子は、Bリンパ球に導入される(線状化DNA分子)前に切断される(目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むように)プラスミドとして(又はプラスミドの成分として)調製することができる。
更に、工程(ii)でBリンパ球に導入されるDNA分子は、一本鎖DNA分子(ssDNA)又は二本鎖DNA分子(dsDNA)であることができる。実施例1に示されるように、ssDNA及びdsDNAの両方を、本発明に係る方法に使用することができる。好ましくは、DNA分子はdsDNA分子である。
更に、工程(ii)でBリンパ球に導入された二本鎖DNA分子は、平滑末端、5’及び/又は3’オーバーハング、又は解れた末端(frayed end)を有することがある。「平滑末端」は、二本鎖DNA分子の最も単純な末端であり、DNA分子の両方の鎖が相補的な塩基の塩基対(それぞれアデニン:チミジン(A:T)及びシトシン:グアニン(C:G))で終結している。換言すれば、平滑末端では、第1の鎖の各ヌクレオチドが他方の鎖の相補的ヌクレオチドと対になっている(塩基対を形成している)。一方、「オーバーハング」は、dsDNA分子の末端にある対を形成していないヌクレオチドの一続きである。これらの対を形成していないヌクレオチドは、いずれの鎖にも存在し、3’又は5’のオーバーハングを形成する。少なくとも2つの対を形成していないヌクレオチドのオーバーハングは、「粘着末端」又は「付着末端」とも呼ばれる。したがって、粘着又は付着末端は、対にを形成していないヌクレオチドを含む突出した一本鎖(オーバーハングと呼ばれる)を有するが、平滑末端は突出した鎖を有さない。最後に、「解れた末端」とは、(非相補的な「塩基対」において)かなりの割合の非相補的配列を有する末端近くのdsDNA分子の領域を意味する。ただし、誤って一致したヌクレオチドは結合しない傾向があるので、ロープの解れ部のような鎖に類似して見える。
好ましくは、DNA分子は、粘着末端又は平滑末端を有する。最も好ましくは、DNA分子は平滑末端を有する。
また、目的の(ポリ)ペプチドをコードするDNA分子、又は少なくともDNA分子のヌクレオチド配列がコドン最適化されることが好ましい。特に、ヒト起源ではない目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列は、好ましくはコドン最適化される。一般に、コドン最適化は、ヒト細胞における組換えタンパク質の翻訳と発現を改善することができる。コドン最適化のための様々な方法が当技術分野で知られている。例えば、宿主のコドン適応指数(CAI)又は個々のコドン使用(ICU)の観点から、コーディング配列のコドン使用頻度を定量化及び最適化するために開発されたJCat(Grote A, Hiller K, Scheer M, Muench R, Noertemann B, Hempel DC, Jahn D. JCat: a novel tool to adapt codon usage of a target gene to its potential expression host. Nucleic Acids Res. 2005 Jul 1;33(Web Server issue):W526−31)、Synthetic Gene Designer(Wu G, Bashir−Bello N, Freeland SJ. The Synthetic Gene Designer: a flexible web platform to explore sequence manipulation for heterologous expression. Protein Expr Purif. 2006 Jun;47(2):441−5)、及びOPTIMIZER(Puigbo P, Guzman E, Romeu A, Garcia−Vallve S. OPTIMIZER: a web server for optimizing the codon usage of DNA sequences. Nucleic Acids Res. 2007 Jul;35(Web Server issue):W126−31)などの計算ツールを用いることができる。更に、コドンコンテキスト(CC)としても知られるコドンペアリングの最適化を、例えば、異種遺伝子発現を改善するために使用することができる(例えば、以下に記載されている:Chung BK, Yusufi FN, Mariati, Yang Y, Lee DY. Enhanced expression of codon optimized interferon gamma in CHO cells. J Biotechnol. 2013 Sep 10;167(3):326−33; Hatfield GW, Roth DA. Optimizing scaleup yield for protein production: Computationally Optimized DNA Assembly (CODA) and Translation Engineering. Biotechnol Annu Rev. 2007;13:27−42; and/or Moura GR, Pinheiro M, Freitas A, Oliveira JL, Frommlet JC, Carreto L, Soares AR, Bezerra AR, Santos MA. Species−specific codon context rules unveil non−neutrality effects of synonymous mutations. PLoS One. 2011;6(10):e26817)。更に、隠れ終止コドン(HSC)の存在はオフフレームの読み取りも防ぐので、隠れ終止コドン(HSC)の数を最大にして遺伝子発現を増大させることができる。コドン最適化のための特に好ましいツールとしてはCOOL (URL: http://cool.syncti.org/; Ju Xin Chin, Bevan Kai−Sheng Chung, Dong−Yup Lee; Codon Optimization OnLine (COOL): a web−based multi−objective optimization platform for synthetic gene design, Bioinformatics, Volume 30, Issue 15, 1 August 2014, Pages 2210−2212); “OptimumGeneTM−Codon Optimization”(GenScript;米国特許出願公開第US 2011/0081708A1明細書に記載)及び“Codon Optimization Tool”(IDT(登録商標)Integrated DNA Technologies; URL: http://eu.idtdna.com/CodonOpt)が挙げられる。
或いは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするDNA分子、又は少なくともDNA分子のヌクレオチド配列がコドン最適化されないことも好ましい。特に、目的の(ポリ)ペプチドがヒト(ポリ)ペプチドである又はヒト(ポリ)ペプチドに由来する場合、DNA分子又は前記ヌクレオチド配列はコドン最適化されないことが好ましい。
好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、(目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列に加えて)、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流及び/又は下流のイントロン配列を更に含む。より好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、(目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列に加えて)(i)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流のイントロン配列、及び(ii)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の下流のイントロン配列を更に含む。特に、用語「イントロン配列」は、非コードヌクレオチド配列を意味する。
好ましくは、イントロン配列は、少なくとも5ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、好ましくは少なくとも10ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、より好ましくは少なくとも15ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、更により好ましくは少なくとも20ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、及び最も好ましくは少なくとも25ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)の長さを有する。イントロニック配列は、また、少なくとも50ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、好ましくは少なくとも75又は100ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、より好ましくは少なくとも150又は200ヌクレオチド、更により好ましくは少なくとも300又は400ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、更により好ましくは少なくとも500ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)、最も好ましくは少なくとも600ヌクレオチド(dsDNA:塩基対;bp)の長さを有することが好ましい。
イントロン配列は、また、3000ヌクレオチド以下、好ましくは2500ヌクレオチド以下(dsDNA:塩基対;bp)、より好ましくは2000ヌクレオチド以下(dsDNA:塩基対;bp)、更により好ましくは(特にDNA分子が2つのイントロン配列を含む場合)1500ヌクレオチド以下(dsDNA:塩基対;bp)、更により好ましくは(特にDNA分子が2つのイントロン配列を含む場合)1250ヌクレオチド以下、(dsDNA:塩基対;bp)、最も好ましくは(特にDNA分子が2つのイントロン配列を含む場合)1000ヌクレオチド以下(dsDNA:塩基対;bp)の長さを有ることが好ましい。
好ましくは、イントロン配列は、スプライス認識部位を含む。「スプライス認識部位」(「スプライス部位」とも呼ばれる)はヌクレオチド配列であり、これはスプライセオソームによって特異的に認識され、スプライシングされる。したがって、スプライス(認識)部位は、イントロンとエキソンの間の「境界」にあるイントロンヌクレオチド配列である。
より好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、
(i)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流にある(単一の)スプライス認識部位を含むイントロン配列(例えば、5’スプライス部位);及び
(ii)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の下流にある(単一の)スプライス認識部位を含むイントロン配列(例えば、3’スプライス部位)を含む。
最も好ましくは、スプライス認識部位は、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の直接隣接して(直接上流又は下流)位置する。
本明細書で使用される用語「5’スプライス部位」は、イントロンの下流端に位置し、したがって、エキソンのすぐ上流(エキソンの5’端)に位置するスプライス部位を意味する。例えば、「5’スプライス部位」は、通常、その3’末端にヌクレオチド「AG」(この順序で)を含む。換言すれば、「5’スプライス部位」は、最後の2ヌクレオチドとしてヌクレオチド「AG」で終結することがある(その後、エキソン/コード配列が開始する)。
本明細書で使用される用語「3’スプライス部位」は、イントロンの上流端に位置し、したがって、エキソンのすぐ下流(エキソンの3’端)に位置するスプライス部位を意味する。例えば、「3’スプライス部位」は、通常、その5’末端にヌクレオチド「GT」(この順序で)を含む。換言すれば、「3’スプライス部位」は、最初の2つのヌクレオチドとしてのヌクレオチド「GT」で開始することがある(エキソン/コード配列の終結直後に(直接))。
スプライス部位は、例えば、以下を含む様々なバイオインフォマティクスツールによってインシリコで予測することができる。
−Berkeley Drosophila Genome Project (Drosophily and human prediction; URL: http://www.fruitfly.org/seq_tools/splice.html; Reese MG, Eeckman, FH, Kulp, D, Haussler, D, 1997. “Improved Splice Site Detection in Genie”. J Comp Biol 4(3), 311−23);
−Human Splicing Finder (URL: http://www.umd.be/HSF/; FO Desmet, Hamroun D, Lalande M, Collod−Beroud G, Claustres M, Beroud C. Human Splicing Finder: an online bioinformatics tool to predict splicing signals. Nucleic Acid Research, 2009, April);
−GeneSplicer (URL: http://ccb.jhu.edu/software/genesplicer/; M. Pertea , X. Lin , S. L. Salzberg . GeneSplicer : a new computational method for splice site prediction . Nucleic Acids Res . 2001 Mar 1;29(5):1185−90);
−NetGene2 Server (URL: http://www.cbs.dtu.dk/services/NetGene2/; S.M. Hebsgaard, P.G. Korning, N. Tolstrup, J. Engelbrecht, P. Rouze, S. Brunak: Splice site prediction in Arabidopsis thaliana DNA by combining local and global sequence information, Nucleic Acids Research, 1996, Vol. 24, No. 17, 3439−3452. Brunak, S., Engelbrecht, J., and Knudsen, S.: Prediction of Human mRNA Donor and Acceptor Sites from the DNA Sequence, Journal of Molecular Biology, 1991, 220, 49−65);
−SplicePort: An Interactive Splice Site Analysis Tool (URL: http://spliceport.cbcb.umd.edu/; Dogan RI, Getoor L, Wilbur WJ, Mount SM. SplicePort−An interactive splice−site analysis tool. Nucleic Acids Research. 2007;35(Web Server issue):W285−W291. doi:10.1093/nar/gkm407);及び
−MaxEntScan (URL: http://genes.mit.edu/burgelab/maxent/Xmaxentscan_scoreseq.html; Yeo G, Burge CB. Maximum entropy modeling of short sequence motifs with applications to RNA splicing signals. J Comput Biol. 2004;11(2−3):377−94。
好ましくは、3’スプライス部位は、配列番号1に係るヌクレオチド配列又はその配列変異体を含む。
AGGTAAGT
[配列番号1]
5’スプライス部位がポリピリミジントラクト(10U又はC、これに続いて任意の塩基及びC)及び末端AGを含むことも好ましい。
特に好ましい実施形態では、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、
(i)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流に(目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の5’末端に)、(単一の)スプライス認識部位、特に5’スプライス部位を含むイントロン配列、特に(天然)のイントロンの3’末端;及び
(ii)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の下流に(目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の3’末端に)、(単一の)スプライス認識部位、特に3’スプライス部位を含むイントロン配列、特にイントロンの5’末端を更に含む。
最も好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、(以下の順で):
1.第1のスプライス認識部位を含む第1のイントロン配列(例えば、5’スプライス部位を含む(天然の)イントロンの3’末端);
2.目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列;及び
3.第2のスプライス認識部位を含む第2のイントロン配列(例えば、3’スプライス部位を含む(天然の)イントロンの5’末端)を含む。
このようなDNA分子の概略例(例えば、Bリンパ球のゲノムの14番染色体のスイッチ領域に組み込まれる)を図11に示す。特に、図11の上部は一般的な概念を示す(図11の中央と下部は、以下に記載する更なる特徴を含む例を示す)。
イントロン配列の特に好ましい例は、配列番号112〜115のいずれかに係るヌクレオチド配列又は本明細書で定義されるその配列変異体を含む又はからなる。例えば、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の(直接)上流(目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の5’末端)に位置するイントロン配列は、好ましくは、配列番号112若しくは配列番号114、又は本明細書で定義されるそれらの配列変異体に係るヌクレオチド配列を含む又はからなる。例えば、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の(直接)下流(目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の3’末端)に位置するイントロン配列は、好ましくは、配列番号113若しくは配列番号115、又は本明細書で定義されるそれらの配列変異体に係るヌクレオチド配列を含む又はからなる。
好ましくは、イントロン配列は、Ig遺伝子座イントロン配列を含む。用語「Ig遺伝子座イントロン配列」は、免疫グロブリン(Ig)遺伝子座のイントロン配列(特に、Ig遺伝子座に天然に存在するイントロン5’末端及び/又は3’末端などの、Ig遺伝子座に天然に存在するイントロン配列)を意味する。したがって、イントロン配列は、Ig遺伝子座の(天然に存在する)イントロンの断片又はIg遺伝子座の完全なイントロンであることが好ましい。
最も好ましくは、イントロン配列は、Jセグメント下流イントロンのイントロン配列及び/又はCH上流イントロン、例えば、CH1上流イントロンのイントロン配列を含む。用語「Jセグメント下流イントロン」は、Jセグメントをコードするエキソンのすぐ下流のイントロンを意味する。用語「CH上流イントロン」は、重鎖定常ドメイン(CH)をコードするエキソンのすぐ上流のイントロンを意味する。したがって、Jセグメント下流イントロンのイントロン配列及び/又はCH上流イントロンのイントロン配列は、前記したように、完全なJセグメント下流イントロン/完全なCH上流イントロン又はその断片であり得る。好ましくは、CH上流イントロンは、分岐点配列(「分岐配列」又は「分岐部位」としても知られる)を含む。特に好ましくは、DNA分子は、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流にあるCH上流イントロン(例えば、CH1上流イントロン)のイントロン配列(即ち、CH上流イントロンのイントロン配列が、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の(すぐ)「前」/上流に位置する)及び/又は目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の下流のJセグメント下流イントロンのイントロン配列(即ち、イントロンJセグメント下流イントロンの配列は、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の(すぐ)「前」/下流に位置する)を含む。
最も好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、(以下の順で):
1.その3’末端に第1のスプライス認識部位(例えば、5’スライス部位)を含むCH上流イントロンのイントロン配列(例えば、CH上流イントロンの3’末端断片)であって、好ましくは分岐点配列及び/又はイントロンスプライシングエンハンサーを更に含むCH上流イントロンのイントロン配列;
2.目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列;
3.その5’末端に第2のスプライス認識部位(例えば、3’スライス部位)を含むJセグメント下流イントロンのイントロン配列(例えば、Jセグメント下流イントロンの5’末端断片)であって、好ましくはイントロンスプライシングエンハンサーを更に含むJセグメント下流イントロンのイントロン配列。
そのような好ましい実施形態は、図11(中央)に概略的に示されている。
したがって、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流のイントロン配列は、分岐点配列(「分岐配列」又は「分岐部位」としても知られている)を含むことが好ましい。「分岐部位」は、5’スプライス部位から約18〜50ヌクレオチドの保存された距離に位置するYNCTGAC(ここで、YはC又はTであり得、NはA、G、C、及びTから選択される任意のヌクレオチドであり得る;配列番号2)などの保存度が低い配列エレメントである。したがって、分岐部位は、イントロン配列に含まれる5’スプライス部位の上流約18〜50ヌクレオチド(好ましくは20〜40ヌクレオチド)のイントロン配列に位置することが好ましい。
イントロン配列はまた、スプライシングを増強する又は沈黙させる(抑制する)シス作用性配列であるスプライシング調節エレメント(SRE)を含んでもよい。したがって、「スプライシングエンハンサー」と「スプライシングサイレンサー」は、区別され得る。SREは、トランス作用性スプライシング因子を動員して、スプライス部位の認識又はスプライセオソームの集合を活性化又は抑制する。
好ましくは、イントロン配列は、(イントロン)スプライシングエンハンサーを含む。また、イントロン配列が、(イントロン)スプライシングサイレンサーを含まないことも好ましい。一般に、イントロン配列(例えば、イントロン(の断片)内)に存在するスプライシングエンハンサー/サイレンサーは、「イントロン性」スプライシングエンハンサー/サイレンサーと呼ばれ、(例えば、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列における)エキソン/コード配列は、「エキソン性」スプライシングエンハンサー/サイレンサーと呼ばれる。DNA分子中に、天然又は設計されたスプライシングエンハンサーが存在する及び/又はスプライシングサイレンサーが存在しないことが好ましく、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列のスプライシング及び組み込みを改善することができる。
DNA分子は、また、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流及び/又は下流にイントロン性スプライシングエンハンサーを含むイントロン配列を含むことが好ましい。好ましいイントロン性スプライシングエンハンサーは、Wang Y, Ma M, Xiao X, Wang Z. Intronic Splicing Enhancers, Cognate Splicing Factors and Context Dependent Regulation Rules. Nature structural & molecular biology. 2012;19(10):1044−1052. doi:10.1038/nsmb.2377.に記載されている。
最も好ましくは、イントロン性スプライシングエンハンサーは、配列番号3〜26のいずれかに係るヌクレオチド配列又はその配列変異体を有する。

GTAGTGAGGG(配列番号3)
GTTGGTGGTT(配列番号4)
AGTTGTGGTT(配列番号5)
GTATTGGGTC(配列番号6)
AGTGTGAGGG(配列番号7)
GGGTAATGGG(配列番号8)
TCATTGGGGT(配列番号9)
GGTGGGGGTC(配列番号10)
GGTTTTGTTG(配列番号11)
TATACTCCCG(配列番号12)
GTATTCGATC(配列番号13)
GGGGGTAGG(配列番号14)
GTAGTTCCCT(配列番号15)
GTTAATAGTA(配列番号16)
TGCTGGTTAG(配列番号17)
ATAGGTAACG(配列番号18)
TCTGAATTGC(配列番号19)
TCTGGGTTTG(配列番号20)
CATTCTCTTT(配列番号21)
GTATTGGTGT(配列番号22)
GGAGGGTTT(配列番号23)
TTTAGATTTG(配列番号24)
ATAAGTACTG(配列番号25)
TAGTCTATTA(配列番号26)
最も好ましくは、イントロン配列は、配列番号27〜53のいずれか係るヌクレオチド配列又はその配列変異体を有する。配列番号27〜45は、CH上流イントロン(のイントロン配列/断片)の好ましい例を示し、配列番号46〜51は、Jセグメント下流イントロン(のイントロン配列/断片)の好ましい例を示す。

5’IgM−CH1
CGAGGAGGCAGCTCCTCACCCTCCCTTTCTCTTTTGTCCTGCGGGTCCTCAG
[配列番号27]

5’IgM−CH2
CGAAGGGGGCGGGAGTGGCGGGCACCGGGCTGACACGTGTCCCTCACTGCAG
[配列番号28]

5’IgM−CH3
TCCGCCCACATCCACACCTGCCCCACCTCTGACTCCCTTCTCTTGACTCCAG
[配列番号29]

5’IgM−CH4
CCACAGGCTGGTCCCCCCACTGCCCCGCCCTCACCACCATCTCTGTTCACAG
[配列番号30]

5’IgG1−CH1
TGGGCCCAGCTCTGTCCCACACCGCGGTCACATGGCACCACCTCTCTTGCAG
[配列番号31]

5’IgG1−ヒンジ
GGACACCTTCTCTCCTCCCAGATTCCAGTAACTCCCAATCTTCTCTCTGCAG
[配列番号32]

5’IgG1−CH2
AGGGACAGGCCCCAGCCGGGTGCTGACACGTCCACCTCCATCTCTTCCTCAG
[配列番号33]

5’IgG1−CH3
GGCCCACCCTCTGCCCTGAGAGTGACCGCTGTACCAACCTCTGTCCCTACAG
[配列番号34]

5’IgG3−CH1
TGGGCCCAGCTCTGTCCCACACCGCAGTCACATGGCGCCATCTCTCTTGCAG
[配列番号35]

5’IgG3−ヒンジ
AGATACCTTCTCTCTTCCCAGATCTGAGTAACTCCCAATCTTCTCTCTGCAG
[配列番号36]

5’IgG3−ヒンジ2
ACGCATCCACCTCCATCCCAGATCCCCGTAACTCCCAATCTTCTCTCTGCAG
[配列番号37]

5’IgG3−ヒンジ3
ACGCGTCCACCTCCATCCCAGATCCCCGTAACTCCCAATCTTCTCTCTGCAG
[配列番号38]

5’IgG3−ヒンジ4
ACGCATCCACCTCCATCCCAGATCCCCGTAACTCCCAATCTTCTCTCTGCAG
[配列番号39]

5’IgG3−CH2
ACGCATCCACCTCCATCCCAGATCCCCGTAACTCCCAATCTTCTCTCTGCAG
[配列番号40]

5’IgG3−CH3
GACCCACCCTCTGCCCTGGGAGTGACCGCTGTGCCAACCTCTGTCCCTACAG
[配列番号41]

5’IgG4−CH1
TGGGCCCAGCTCTGTCCCACACCGCGGTCACATGGCACCACCTCTCTTGCAG
[配列番号42]

5’IgG4−ヒンジ
AGACACCTTCTCTCCTCCCAGATCTGAGTAACTCCCAATCTTCTCTCTGCAG
[配列番号43]

5’IgG4−CH2
AGGGACAGGCCCCAGCCGGGTGCTGACGCATCCACCTCCATCTCTTCCTCAG
[配列番号44]

5’IgG4−CH3
GGCCCACCCTCTGCCCTGGGAGTGACCGCTGTGCCAACCTCTGTCCCTACAG
[配列番号45]
前記した例は、IgM及びさまざまなIgGサブクラスのそれぞれのIg遺伝子座(例えば、IgM−CH1など)に天然に存在するイントロンの断片(3’末端)を示す。また、IgA1、IgA2、及びIgEなどの他の免疫グロブリンアイソタイプの対応する(天然に存在する)イントロン配列を使用することも好ましい。

3’J1
GTGAGTCTGCTGTCTGGGGATAGCGGGGAGCCAGGTGTACTGGGCCAGGCAA
[配列番号46]

3’J2
GTGAGTCCCACTGCAGCCCCCTCCCAGTCTTCTCTGTCCAGGCACCAGGCCA
[配列番号47]

3’J3
GTAAGATGGCTTTCCTTCTGCCTCCTTTCTCTGGGCCCAGCGTCCTCTGTCC
[配列番号48]

3’J4
GTGAGTCCTCACAACCTCTCTCCTGCTTTAACTCTGAAGGGTTTTGCTGCAT
[配列番号49]

3’J5
GTGAGTCCTCACCACCCCCTCTCTGAGTCCACTTAGGGAGACTCAGCTTGCC
[配列番号50]

3’J6
GTAAGAATGGCCACTCTAGGGCCTTTGTTTTCTGCTACTGCCTGTGGGGTTT
[配列番号51]
更に好ましい例としては、下記が挙げられる。

5’LAIR1
CATGGTGACTTCCTACAGTGGACGCTGAGATCCTGCTCTGCTTCCCTCCTAG
[配列番号52]

3’LAIR1
GTGAGGACGTCACCTGGGCCCTGCCCCAGTCTCAGCTCGACCCTCGAGCTTG
[配列番号53]
一般に、DNA分子がスプライシングエンハンサーを含むことが好ましい。スプライシングエンハンサーは、イントロン性(即ち、DNA分子のイントロン配列に位置する)又はエキソン性(即ち、DNA分子のコード配列、例えば、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列に位置する)であることができる。目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列は、一般に、イントロン配列よりも(目的の(ポリ)ペプチドをコードするその機能性のために)遥かに事前に決定されているので、イントロン性スプライシングエンハンサーが通常好ましい。換言すれば、スプライシングエンハンサーは、DNA分子に含まれるイントロン配列に位置することが通常好ましい。より好ましくは、DNA分子は、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流のイントロン配列及び目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の下流のイントロン配列を含み、各イントロン配列はスプライシングエンハンサーを含む。そのような好ましい実施形態を図11(下部)に概略的に示す。
しかし、DNA分子は、例えば、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列に、エキソン性スプライシングエンハンサーを含むことも好ましい。例えば、目的の(ポリ)ペプチドは、それを「天然に」コードするヌクレオチド配列がエキソン性スプライシングエンハンサーを含むように選択され得る。更に、遺伝暗号の縮重を使用して、エキソンスプライシングエンハンサーを導入することができる。即ち、(コードされたアミノ酸を変更しない)サイレント突然変異を使用して、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列にエキソン性スプライシングエンハンサーを導入することができる。
好ましくは、DNA分子は、エキソン性スプライシングサイレンサーを含まない。
エキソンスプライシングエンハンサー(ESE)は、エキソン内の個別の配列であり、構成的スプライシングと調節的スプライシングの両方を促進する。エキソン性スプライシングエンハンサー(ESE)配列は、セリン及びアルギニンリッチ(SR)タンパク質によって結合され、スプライシング因子の動員を向上させる。好ましくは、エキソン性スプライシングエンハンサーは、6つの塩基からなる配列モチーフである。
エキソン性スプライシングエンハンサーは、当技術分野で知られている(Liu H−X, Zhang M, Krainer AR. Identification of functional exonic splicing enhancer motifs recognized by individual SR proteins. Genes & Development. 1998;12(13):1998−2012; Blencowe BJ. Exonic splicing enhancers: mechanism of action, diversity and role in human genetic diseases. Trends Biochem Sci. 2000 Mar;25(3):106−10)。スプライシングエンハンサーは、さまざまなバイオインフォマティクスツールによってインシリコで予測でき、例えば、RESCUE−ESE Web Server(URL: http://genes.mit.edu/burgelab/rescue−ese/; Fairbrother WG, Yeh RF, Sharp PA, Burge CB. Predictive identification of exonic splicing enhancers in human genes. Science. 2002 Aug 9;297(5583):1007−13) and/or by ESEfinder (URL: http://rulai.cshl.edu/cgi−bin/tools/ESE3/esefinder.cgi?process=home; Smith, P. J., Zhang, C., Wang, J. Chew, S. L., Zhang, M. Q. and Krainer, A. R. 2006. An increased specificity score matrix for the prediction of SF2/ASF−specific exonic splicing enhancers. Hum. Mol. Genet. 15(16): 2490−2508; Cartegni L., Wang J., Zhu Z., Zhang M. Q., Krainer A. R.; 2003. ESEfinder: a web resource to identify exonic splicing enhancers. Nucleic Acid Research, 2003, 31(13): 3568−3571)などによって予測できる。
最も好ましくは、スプライシングエンハンサー(イントロン性又はエキソン性)は、単離されたヒトB細胞、特に初代ヒトB細胞において効率を示すように選択される。したがって、スプライシングエンハンサーは、好ましくは、単離されたヒトB細胞、特に初代ヒトB細胞に由来する(例えば、本明細書に記載の適切なバイオインフォマティクスツールをスプライシングエンハンサーの予測に用いB細胞配列を分析することによって)。
好ましくは、本発明に係る方法において、Bリンパ球のゲノムは、N末端からC末端方向に、可変ドメイン、(本発明に係る方法の工程(ii)で導入されるDNA分子によってコードされる)目的の(ポリ)ペプチド、及び定常ドメインを含む修飾免疫グロブリン鎖を発現するように編集される。換言すれば、Bリンパ球のゲノムは、好ましくは、免疫グロブリン鎖の可変ドメインと定常ドメインとの間に配置された目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾免疫グロブリン鎖を発現するように編集される。したがって、Bリンパ球のゲノムは、抗体のエルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾抗体を発現するように編集されることが好ましい。更に、Bリンパ球のゲノムは、抗体のエルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾B細胞受容体を発現するように編集されることが好ましい。
エルボー領域は、抗体の重鎖と軽鎖の可変ドメインと定常ドメインとの間の接合部である。通常、可変ドメイン(VH又はVL)のC末端は、最もN末端側の定常ドメイン(通常、CH1又はCL)のN末端に直接結合し、可変ドメイン(VH又はVL)のC末端と、最もN末端側の定常ドメイン(通常、CH1又はCL)のN末端との間の接合部は、「エルボー」又は「エルボー領域」と呼ばれる。エルボー領域は、定常ドメインに対する可変ドメインの屈曲と回転を可能にする。したがって、ヒンジ領域と共に、エルボー領域は、抗原結合のための抗体に柔軟性を提供する。エルボー領域は、エルボー領域によって提供される可動域に基づいて「分子球関節(molecular ball−and−socket joint)」とも呼ばれる(Lesk AM, Chothia C. Elbow motion in the immunoglobulins involves a molecular ball−and−socket joint. Nature. 1988 Sep 8;335(6186):188−90)。
Bリンパ球のゲノムでは、スイッチ領域は、抗体の可変ドメインと(最もN末端側の)定常ドメインの間に位置する。前記したように、AIDの作用により、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、B細胞ゲノムのスイッチ領域に組み込まれる。したがって、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、抗体の可変ドメインと定常ドメインとの間に組み込まれる。特に、本明細書に記載される本発明にしたがって編集されたB細胞ゲノムによって発現される免疫グロブリン鎖が、N末端からC末端方向に、可変ドメイン、(本発明に係る方法の工程(ii)で導入されるDNA分子によってコードされる)目的の(ポリ)ペプチド、及び定常ドメインを含むように、イントロン配列がスプライシング中に除去される。したがって、発現された免疫グロブリン鎖において、目的の(ポリ)ペプチドは、抗体のエルボー領域、即ち、可変ドメインと最もN末端側の定常ドメインとの間に位置する。
エルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドを含む抗体の好ましい例及び対応するゲノム配列を図2Aに示す。図2Aの上部は、エルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドとして単一の受容体ドメインを有する(古典的なIgGタイプの)抗体を示す。図2Aの中央部分は、エルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドとして2つの受容体ドメインを有する(古典的なIgGタイプの)抗体を示す。図2Aの下部は、エルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドとしてVHドメインとVLドメインを有する(古典的なIgGタイプの)抗体を示す。
一般に、本明細書に記載される本発明に係る方法で得ることができる「In−Elbow−Inserts」(IEI)を有する抗体は、参照により本明細書に援用する国際公開第2019/025391A1号及び国際公開第2019/024979A1号(PCT/EP2017/069357)に詳細に記載されている。特に、Bリンパ球のゲノムは、本発明に係る方法で編集されて、抗体、又は重鎖を含むその抗原結合断片を発現することができ、前記重鎖は、NからC末端方向に、
(i)可変ドメイン、特に重鎖可変ドメイン(VH)、
(ii)目的の(ポリ)ペプチド、及び
(iii)1以上の定常ドメイン、特に重鎖定常ドメイン(CH)、好ましくは少なくともCH1定常ドメインを含むドメインを含む。
好ましくは、重鎖の目的の(ポリ)ペプチド(ii)は、好ましくは、軽鎖の断片を含まない。
目的の(ポリ)ペプチドを含むようにエルボー領域でエンジニアードされた抗体は、例えば、(1)それらの可変ドメインによって標的とされる抗原、及び(2)抗体のエルボー領域に導入された結合部位によって標的とされる追加の標的に同時に結合することができ、これは、国際公開第2019/025391A1号及び国際公開第2019/024979A1号(PCT/EP2017/069357)に詳細に記載されている。
特に、様々な「In−Elbow−Inserts」(IEI)抗体を、本明細書に記載される本発明に係る方法で得ることができる。「In−Elbow−Inserts」(IEI)抗体は、国際公開第2019/025391A1号及び国際公開第2019/024979A1号(PCT/EP2017/069357)に詳細に記載されている。本発明に係る方法で得られる好ましい「In−Elbow−Inserts」(IEI)抗体は、国際公開第2019/025391A1号及び国際公開第2019/024979A1号(PCT/EP2017/069357)に記載されている「In−Elbow−Inserts」(IEI)抗体の好ましい実施形態に対応する。
しかし、本発明に係る方法では、他の組換え抗体も得ることができる。また、Bリンパ球のゲノムが、修飾された免疫グロブリン鎖を発現するように編集され、内在性可変ドメインが目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられることが好ましい。したがって、Bリンパ球のゲノムを編集して、改変されたB細胞受容体を発現させることも好ましく、内在性可変ドメインは、目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられる。したがって、Bリンパ球のゲノムは、内在性可変ドメインに「代えて」目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾抗体を発現するように編集されることが好ましい。
内在性可変領域に代えて目的の(ポリ)ペプチドを含む免疫グロブリン鎖を含む抗体の好ましい例及び対応するゲノム配列を図2Bに示す。図2Bの上部は、(古典的なigGタイプの)抗体を示し、内在性可変領域(V)を別の(異種)可変領域(V)に置き換えた。次の構築物では、内在性可変領域(V)を、受容体ドメイン及び別の(異種)可変領域(V)に置き換えた。次の構築物では、内在性可変領域(V)を3つの(異種)可変領域(V−V−V)に置き換えた。図2Bの最下部では、内在性可変領域(VH)を2つの(異種)可変領域及び(異種)定常領域(V−C−V)に置き換えらた。用語「異種」は、内在性配列とは異なる配列、即ち、元々このゲノム位置に存在していた配列を意味する。
また、Bリンパ球のゲノムが、修飾された免疫グロブリン鎖を発現するように編集され、内在性定常ドメインが目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられていることも好ましい。したがって、Bリンパ球のゲノムが、修飾されたB細胞受容体を発現するように編集され、内在性定常ドメインが目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられることも好ましい。したがって、Bリンパ球のゲノムは、内在性定常ドメインに「代えて」目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾抗体を発現するように編集されることが好ましい。したがって、そのような修飾免疫グロブリン鎖は、(内在性)可変ドメイン、目的の(ポリ)ペプチドを含むが、(内在性)定常ドメインは含まない。
目的の(ポリ)ペプチドが内在性可変ドメインと置き換わる修飾は、内在性VDJエキソンと目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列との間に、T2A切断部位などの切断部位をコードするヌクレオチド配列を導入することによって達成することができる。目的の(ポリ)ペプチドが内在性定常ドメインと置き換わる修飾は、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列と定常領域をコードするヌクレオチド配列との間に、T2A切断部位などの切断部位をコードするヌクレオチド配列との間に導入することによって達成することができる。
したがって、DNA分子は、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流及び/又は下流の切断部位をコードするヌクレオチド配列を含むことが好ましい。好ましくは、切断部位はT2A切断部位である。
本明細書で使用される用語「切断部位」は、酵素的切断(例えば、プロテアーゼによる切断)及び「自己切断」、例えば、リボソームスキッピングによるものも含む。酵素的切断の部位は当技術分野で知られている。好ましい例としては、ヒトライノウイルス(HRV)3Cプロテアーゼ用の3C(「PreScission」)切断タグ(配列:LEVLFQGP;配列番号54);エンテロキナーゼのEKT(エンテロキナーゼ)切断タグ(配列:DDDDK;配列番号55);Xa因子のFXa(Xa因子)切断タグ(配列:IEGR;配列番号56);タバコエッチウイルスプロテアーゼのTEV(タバコエッチウイルス)切断タグ(配列:ENLYFQG;配列番号57);及びトロンビン用トロンビン切断タグ(配列:LVPRGS;配列番号58)が挙げられる。一般に、プロテアーゼ又はペプチダーゼによる切断部位は、翻訳後、修飾された免疫グロブリン遺伝子から翻訳されたタンパク質を切断することを可能にする。そのようなタンパク質切断によって、例えば、ペプチダーゼ又はプロテイナーゼによって、翻訳された遺伝子産物(一本鎖)に含まれる共有結合した免疫グロブリン成分が断片に処理され、それにより、前記した修飾された抗体又は抗体断片が達成される。
更に、切断部位は、例えば、様々なバイオインフォマティクスツールによってインシリコで予測することができ、例えば、以下が挙げられる。
−PeptideCutter (URL: https://web.expasy.org/peptide_cutter/; Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A.;
−Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server;(In) John M. Walker (ed): The Proteomics Protocols Handbook, Humana Press (2005));
−PROSPER (URL: https://prosper.erc.monash.edu.au/webserver.html; Song J, Tan H, Perry AJ, Akutsu T, Webb GI, Whisstock JC and Pike RN. PROSPER: an integrated feature−based tool for predicting protease substrate cleavage sites. PLoS ONE, 2012, 7(11): e50300);
−MEROPS (URL: https://www.ebi.ac.uk/merops/; Rawlings, N.D., Barrett, A.J., Thomas, P.D., Huang, X., Bateman, A. & Finn, R.D. (2018) The MEROPS database of proteolytic enzymes, their substrates and inhibitors in 2017 and a comparison with peptidases in the PANTHER database. Nucleic Acids Res 46, D624−D632);
−TopFIND (URL: http://clipserve.clip.ubc.ca/topfind; Nikolaus Fortelny, Sharon Yang, Paul Pavlidis, Philipp F. Lange*, Christopher M. Overall*, Nucleic Acids Research 43 (D1), D290−D297 (2014));及び
−CutDB (URL: http://cutdb.burnham.org/; Igarashi Y, Eroshkin A, Gramatikova S, Gramatikoff K, Zhang Y, Smith JW, Osterman AL, Godzik A. CutDB: a proteolytic event database. Nucleic Acids Res. 2007 Jan;35(Database issue):D546−9)。
好ましくは、切断部位は、リボソームスキッピング部位などの「自己切断」部位(「自己プロセシング」部位とも呼ばれる)である。本明細書で使用される用語「自己切断」(「自己プロセシング」)は、例えば、リボソームスキッピングによる、プロテアーゼによらない「切断」に関する。好ましくは、自己プロセシング部位をコードするヌクレオチド配列は、アミノ酸配列Asp−Val/Ile−Glu−X−Asn−Pro−Gly−Proをコードするヌクレオチド配列であり、Xは任意のアミノ酸であり得る(DXEXNPGP、ここで、XはVal又はIleであり、Xは任意の(天然の)アミノ酸であり得る;配列番号59)。リボソームスキッピングは、mRNA翻訳の過程で別々のエンティティの提供をもたらす。根底にあるメカニズムは、mRNA翻訳中の2種のアミノ酸、即ち、G(Gly)とP(Pro)間の共有結合の非形成に基づいている。したがって、mRNA翻訳は、Gly/Pro間の共有結合の非形成によって中断されず、mRNAに対するリボソーム活性を停止させることなく進行する。特に、配列パターンAsp−Val/Ile−Glu−X−Asn−Pro−Gly≠Proがペプチド配列中に生じる場合、リボソームはこれらのアミノ酸間にペプチド結合を形成しない。共有結合の非形成は、前記したアミノ酸の一続きのC末端Gly−Pro位置の間で生じる。好ましい自己プロセシング部位は、T2A(配列:EGRGSLLTCGDVEENPGP;配列番号60);F2A(配列:VKQTLNFDLLKLAGDVESNPGP;配列番号61);又はP2A配列:ATNFSLLKQAGDVEENPGP;配列番号62);又は本明細書に記載されるそれらの配列変異体特に、配列番号63(GSGATNFSLLKQAGDVEENPGP)又は配列番号64(RKRRGSGATNFSLLKQAGDVEENPGP)に係る配列変異体などの2A部位である。
最も好ましくは、DNA分子は、T2A部位(例えば、配列番号60)をコードするヌクレオチド配列又は本明細書に記載されるその配列変異体を含む。
いくつかの実施形態では、DNA分子は、染色体の全長DNA鎖を含まない。
いくつかの実施形態では、DNA分子はプロモーターを含む。より具体的には、いくつかの実施形態では、DNA分子は、転写ユニットを含むことができる。用語「転写ユニット」は、その転写に必要な配列と共に、単一のRNA分子をコードするDNA中のヌクレオチドの配列を意味する。典型的には、転写ユニットは、プロモーター、RNAコード配列、及びターミネーターを含む。プロモーター及びターミネーターの例としては、当技術分野でよく知られている。例えば、プロモーター及びターミネーターは、コードされた(ポリ)ペプチドに関して天然に存在する遺伝子と同一であることができる。いくつかの実施形態では、プロモーター(及び/又はターミネーター)は、異種である(コード化された(ポリ)ペプチドに関して;即ち、コードされた(ポリ)ペプチドの遺伝子には天然には存在しない)。特に、RNAコード配列(及びDNA分子内の対応するDNA配列)は、典型的には、例えば本明細書に記載されるように、目的の(ポリ)ペプチドをコードする。
目的の(ポリ)ペプチド
目的の(ポリ)ペプチドは、異種である(即ち、天然にはBリンパ球によって発現されない)及び/又は異種である(即ち、天然にはBリンパ球によって発現されない;修飾抗体など)ポリペプチド(又はタンパク質)に含まれ得る。
前記したように、目的の(ポリ)ペプチドは、特に、カスタマイズされた抗体又は抗体断片(の一部)として発現されることが想定される任意の(ポリ)ペプチドであることができる。特に、目的の(ポリ)ペプチドは、1つ(単一)又はそれ以上の機能的ドメインを含む又はからなる。一般に、用語「機能的ドメイン」は、例えば、抗体又は抗体断片の機能的ユニットを意味する。通常、機能的ドメインはタンパク質、例えば、抗体又は抗体断片に(追加の)機能性をもたらす。したがって、(追加の)機能的ドメインは、通常、(追加の)機能を提供するために必要な全てのアミノ酸/配列を含む。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、最大1000アミノ酸、より好ましくは最大750アミノ酸、更により好ましくは最大500アミノ酸、更により好ましくは最大400アミノ酸、特に好ましくは最大300アミノ酸、最も好ましくは最大275又は250アミノ酸の長さを有する。更に、機能的ドメインは、5〜1000アミノ酸、より好ましくは10〜750アミノ酸、更により好ましくは20〜500アミノ酸、更により好ましくは50〜400アミノ酸、特に好ましくは70〜300アミノ酸、最も好ましくは75〜275又は100〜250アミノ酸の長さを有することが好ましい。
(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、また、最大150kDa、より好ましくは最大100kDa、更により好ましくは最大80kDa、更により好ましくは最大70kDa、特に好ましくは最大50kDa、最も好ましくは最大30又は25kDaのサイズを有することが好ましい。更に、機能的ドメインは、0.5kDa〜150kDa、より好ましくは1kDa〜100kDa、更により好ましくは2.5kDa〜80kDa、更により好ましくは5kDa〜70kDa、特に好ましくは7.5kDa〜50kDa、最も好ましくは10kDa〜30又は25kDaのサイズを有することが好ましい。
目的の(ポリ)ペプチドは、単量体ドメイン又は多量体ドメインを含むことができる。単量体ドメインは、任意の更なる(追加の)ドメインの関与なしにその機能性を媒介するドメインである。多量体ドメイン、例えば、二量体を形成する2つのドメイン又は三量体を形成する3つのドメインは、特に多量体として、例えば、二量体又は三量体として、それらの機能性を共に媒介する。多量体ドメインの場合、目的の(ポリ)ペプチドは、多量体を形成するのに十分な柔軟性を提供するために本明細書に記載のリンカーを含むことができ、特にリンカーは、1以上の多量体ドメインに(直接)隣接して配置することができ、例えば、2つの多量体ドメイン間又は全ての多量体ドメインの両側に配置することができる。好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドは、1以上の単量体ドメインを含む又はからなる。
一般に、目的の(ポリ)ペプチドは、単一のタンパク質ドメイン又は1超のタンパク質ドメインを含む又はからなることができる。「1超のタンパク質ドメイン」は、前記したような多量体ドメイン及び/又は前記したような1以上の単量体ドメインであることができる。例えば、目的の(ポリ)ペプチドは、同一又は異なるの機能を媒介し得る及び/又は任意にリンカーによって接続され得る2つ又は3つの単量体ドメインを含む又はからなることができる。例えば、目的の(ポリ)ペプチドは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10個の(異なる)タンパク質ドメインを含むことができる。
好ましくは、目的の(ポリ)ペプチド(より好ましくは、目的の完全な(ポリ)ペプチド)に含まれる機能的ドメインは、ヒトタンパク質、ペプチド、若しくはポリペプチド、又はそれらの断片(特に、ドメイン)若しくは誘導体である。
目的の(ポリ)ペプチドはまた、リンカー、例えば、GSリンカーを含むことができる。
(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)好ましい機能的ドメインは、Ig様ドメイン、例えば、以下に例示するようなタンパク質又は(ポリ)ペプチドのIg様ドメインを含む又はからなる。免疫グロブリン(Ig)分子の基本構造は、ジスルフィド結合で結合された2つの軽鎖と2つの重鎖の四量体である。軽鎖には、カッパとラムダの2種類があり、それぞれ定常ドメイン(CL)と可変ドメイン(VL)で構成される。重鎖には、アルファ、デルタ、イプシロン、ガンマ、及びミューの5種類があり、いずれも可変ドメイン(VH)及び3種(アルファ、デルタ、及びガンマ)又は4種(イプシロン及びミュー)の定常ドメイン(CH1〜CH4)からなる。Ig分子は高度にモジュール化されたタンパク質であり、可変ドメインと定常ドメインは、明確な保存された配列パターンを有する。Ig及びIg様分子におけるドメインは、Vセット(可変)、C1セット(定常1)、C2セット(定常2)、及びIセット(中間)の4種に分類される。構造研究により、これらのドメインが、ベータシートにおけるストランドの数とその配列パターンが異なるタイプと、共通のコアのグリークキーベータサンドイッチ構造を共有することが示された。配列と構造の両方に関連する免疫グロブリン様ドメインは、いくつかの多様なタンパク質ファミリーに見られる。Ig様ドメインは、細胞間認識、細胞表面受容体、筋肉構造、免疫系など、様々な機能に関与する。
Ig様ドメインの好ましい例としては、以下のタンパク質又は(ポリ)ペプチドのいずれかのIg様ドメインが挙げられる:A1BG(アルファ−1−β糖タンパク質)、ACAM、ADAMTSL1(ADAMTS様1)、ADAMTSL3(ADAMTS様3)、AGER(終末糖化産物特異的受容体)、ALCAM(活性化白血球細胞接着分子)、ALPK3(アルファキナーゼ3)、AMIGO1(Ig様ドメイン1を有する接着分子)、AMIGO2(Ig様ドメイン2を有する接着分子)、AMIGO3(Ig様ドメイン3を有する接着分子)、AXL(AXL受容体チロシンキナーゼ)、BCAM(基底細胞接着分子(ルーテル式血液型))、BOC(BOC細胞接着関連、癌遺伝子調節)、BSG(バシジン(Ok血液型)))、BTLA(B及びTリンパ球関連)、C10orf72、C20orf102、CADM1(細胞接着分子1)、CADM3(細胞接着分子3)、CADM4(細胞接着分子4)、CCDC141(コイルドコイルドメイン含有141)、CD2、CD3、CD4、CD8、CD19、CD22、CD33、CD47、CD48、CD80、CD84、CD86、CD96、CD101、CD160、CD200、CD244、CD276、CDON(細胞接着関連、癌遺伝子調節)、CEACAM1(癌胎児性抗原関連細胞接着分子1)、CEACAM5(癌胎児性抗原関連細胞接着分子5)、CEACAM6(癌胎児性抗原関連細胞接着分子6)、CEACAM7(癌胎児性抗原関連細胞接着分子7)、CEACAM8(癌胎児性抗原関連細胞接着分子8)、CEACAM16(癌胎児性抗原関連細胞接着分子16)、CEACAM18(癌胎児性抗原関連細胞接着分子18)、CEACAM20(癌胎児性抗原関連細胞接着分子20)、CEACAM21(癌胎児性抗原関連細胞接着分子21)、CHL1(細胞接着分子L1様)、CILP(軟骨中間層タンパク質)、CILP2(軟骨中間層タンパク質2)、CLMP(CXADR様膜タンパク質)、CNTFR(繊毛神経栄養因子受容体)、CNTN1(コンタクチン1)、CNTN2(コンタクチン2)、CNTN3(コンタクチン3、CNTN4(コンタクチン4)、CNTN5(コンタクチン5)、CNTN6(コンタクチン6)、CSF1R(コロニー刺激因子1受容体)、CXADR(CXADR、Ig様細胞接着分子)、DSCAM(DS細胞接着分子)、DSCAML1(DS細胞接着分子様1)、EMB(エンビジン)、ESAM(内皮細胞接着分子)、F11R(F11受容体)、FAIM3、FCMR(IgM受容体のFc断片)、HMCN1(ヘミセンチン1)、HMCN2(ヘミセンチン2)、FCAR(IgA受容体のFc断片)、FCER1A(IgE受容体IaのFc断片)、FCGR1A(IgG受容体IaのFc断片)、FCGR1B(IgG受容体IbのFc断片)、FCGR1CP(IgG受容体IcのFc断片、偽遺伝子)、FCGR2A(IgG受容体IIaのFc断片)、FCGR2B(IgG受容体IIbのFc断片)、FCGR2C(IgG受容体IIcのFc断片)、FCGR3A(IgG受容体IIIaのFc断片)、FCGR3B(IgG受容体IIIbのFc断片)、FCRH1、FCRH3、FCRH4、FCRL1(Fc受容体様1)、FCRL2(Fc受容体様2)、FCRL3(Fc受容体様3)、FCRL4(Fc受容体様4)、FCRL5(Fc受容体様5)、FCRL6(Fc受容体様6)、FCRLA(Fc受容体様A)、FCRLB(Fc受容体様B)、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4、FGFRL1、FLT1(fms関連チロシンキナーゼ1)、FLT3(fms関連チロシンキナーゼ3)、FLT4(fms関連チロシンキナーゼ4)、FSTL4(フォリスタチン様4)、FSTL5(フォリスタチン様5)、GP6(糖タンパク質VI血小板)、GPA33(糖タンパク質A33、GPR116、GPR125、ADGRF5(接着Gタンパク質結合受容体F5)、ADGRA2(接着Gタンパク質結合受容体A2)、hEMMPRIN、HEPACAM(肝細胞及びグリア細胞接着分子)、HEPACAM2(HEPACAMファミリーメンバー2)、HLA−DMA、HLA−DMB、HLA−DQB、HLA−DQB1、HNT、HSPG2(ヘパラン硫酸プロテオグリカン2)、HYST2477、ICAM1(細胞間接着分子1)、ICAM2(細胞間接着分子2)、ICAM3(細胞間接着分子3)、ICAM4(細胞間接着分子4(Landsteiner−Wiener血液型))、ICAM5(細胞間接着分子5)、DCC(DCCネトリン1受容体)、NEO1(ネオゲニン1)、IGHA1、IGHD、IGHE、IGDCC4(免疫グロブリンスーパーファミリーDCCサブクラスメンバー4)、IGLON5(IgLONファミリーメンバー5)、IGSF1(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー1)、IGSF2(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー2)、IGSF3(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー3)、IGSF5(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー5)、IGSF9(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー9)、IGSF9B(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー9B)、IGSF10(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー10)、IGSF11(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー11)、IGSF21(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー21)、IGSF23(免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー23)、IL1R1(インターロイキン1受容体1型)、IL1R2(インターロイキン1受容体2型)、IL1RAP(インターロイキン1受容体アクセサリータンパク質)、IL1RAPL1(インターロイキン1受容体アクセサリータンパク質様1)、IL1RAPL2(インターロイキン1受容体アクセサリータンパク質様2)、IL1RL1(インターロイキン1受容体様1)、IL1RL2(インターロイキン1受容体様2)、IL6R(インターロイキン6受容体)、IL11RA(インターロイキン11受容体サブユニットアルファ)、IL12B(インターロイキン12B)、IL18BP(インターロイキン18結合タンパク質)、IL18R1(インターロイキン18受容体1)、IL18RAP(インターロイキン18受容体アクセサリータンパク質)、ISLR2(ロイシンリッチリピート2を含む免疫グロブリンスーパーファミリー)、JAM2(接合部接着分子2)、JAM3(接合部接着分子3)、KDR(キナーゼ挿入ドメイン受容体)、KIR−123FM、KIR2DL1(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと長い細胞質テール1)、KIR2DL2(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと長い細胞質テール2)、KIR2DL3(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと長い細胞質テール3)、KIR2DL4(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと長い細胞質テール4)、KIR2DL5A(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと長い細胞質テール5A)、KIR2DL5B(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと長い細胞質テール5B)、KIR2DLX、KIR2DS1(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと短い細胞質テール1)、KIR2DS2(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと短い細胞質テール2)、KIR2DS3(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと短い細胞質テール3)、KIR2DS4(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと短い細胞質テール4)、KIR2DS5(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメインと短い細胞質テール5)、kir3d、KIR3DL1(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、3つのIgドメインと長い細胞質テール1)、KIR3DL2(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、3つのIgドメインと長い細胞質テール2)、KIR3DL3(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、3つのIgドメインと長い細胞質テール3)、KIR3DP1(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、3つのIgドメイン偽遺伝子1、KIR3DS1(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、3つのIgドメインと短い細胞質テール1)、KIR3DX1(キラー細胞免疫グロブリン様受容体、3つのIgドメインX1)、KIRREL1(kirre様ネフリンファミリー接着分子1)、KIRREL2(kirre様ネフリンファミリー接着分子2)、KIRREL3(kirre様ネフリンファミリー接着分子3)、KIT(KIT癌原遺伝子受容体チロシンキナーゼ)、L1CAM、LAG3(リンパ球活性化3)、LAIR1(白血球関連免疫グロブリン様受容体1)、LAIR2(白血球関連免疫グロブリン様受容体2)、LEPR(レプチン受容体)、LILRA1(白血球免疫グロブリン様受容体A1)、LILRA2(白血球免疫グロブリン様受容体A2)、LIRLA3(白血球免疫グロブリン様受容体A3、LIRLA4(白血球免疫グロブリン様受容体A4)、LILRA5(白血球免疫グロブリン様受容体A5)、LILRA6(白血球免疫グロブリン様受容体A6)、LILRB1(白血球免疫グロブリン様受容体B1)、LILRB2(白血球免疫グロブリン様受容体B2)、ILRRB3(白血球免疫グロブリン様受容体B3)、LILRB4(白血球免疫グロブリン様受容体B4)、LIRLB5(白血球免疫グロブリン様受容体B5)、LILRP2、LRIG1、LRIG2、LRIG3、LRIT1、LRRC4、LSAMP、LSR(脂肪分解刺激リポタンパク質受容体)、LY9(リンパ球抗原9)、MADCAM1(粘膜血管アドレッシン細胞接着分子1)、MAG(ミエリン関連糖タンパク質)、MALT1(MALT1パラカスパーゼ)、MCAM(ミエローマ細胞接着分子)、MDGA1(グリコシルホスファチジルイノシトールアンカー1を含むMAMドメイン)、MDGA2(グリコシルホスファチジルイノシトールアンカー2を含むMAMドメイン)、MERTK(MER癌原遺伝子、チロシンキナーゼ)、MFAP3、MIR、MILR1(マスト細胞免疫グロブリン様受容体1)、MMP23A(マトリクスメタロペプチダーゼ23A(偽遺伝子))、MMP23B(マトリクスメタロペプチダーゼ23B)、MUSK(筋肉関連受容体チロシンキナーゼ)、MXRA5(マトリクスリモデリング関連5)、MYBPC3、MYOM1(ミオメシン1)、MYOM2(ミオメシン2)、MYOM3(ミオメシン3)、NCA、NCAM1、NCAM2、NCR1(自然細胞傷害性トリガー受容体1)、NEGR1、NEO1、NFASC、NOPE、NPHS1(NPHS1、ネフリン)、NPTN(ニューロプラスチン)、NRCAM(神経細胞接着分子)、NTRK1(神経栄養性受容体チロシンキナーゼ1)、NRG1、NT、NTRK3、OBSCN、OBSL1(オブスキュリン様1)、OPCML、OSCAR(破骨細胞関連、免疫グロブリン様受容体)、PAPLN、PDCD1LG2(プログラム細胞死1リガンド2)、PDGFRA(血小板由来成長因子受容体アルファ)、PDGFRB(血小板由来成長因子受容体ベータ)、PDGFRL(血小板由来成長因子受容体様)、PECAM1(血小板及び内皮細胞接着分子1)、PRODH2、PSG1(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質1)、PSG2(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質2)、PSG3(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質3)、PSG4(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質4)、PSG5(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質5)、PSG6(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質6)、PSG7(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質7(遺伝子/偽遺伝子))、PSG8(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質8)、PSG9(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質9)、PSG10(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質10)、PSG11(妊娠特異的ベー
タ1糖タンパク質11)、PSG11s’(妊娠特異的ベータ1糖タンパク質11s’)、PTGFRN(プロスタグランジンF2受容体阻害剤)、PTK7(タンパク質チロシンキナーゼ7(不活性))、PTPRD(タンパク質チロシンホスファターゼ、受容体タイプD)、PTPRK(タンパク質チロシンホスファターゼ、受容体タイプK)、PTPRM(タンパク質チロシンホスファターゼ、受容体タイプM)、PTPRSタンパク質チロシンホスファターゼ、受容体タイプS)、PTPRT(タンパク質チロシンホスファターゼ、受容体タイプT)、PTPシグマ、PUNC、PVR(ポリオウイルス受容体)、PVRL1、PVRL2、PVRL4、NECTIN1(ネクチン細胞接着分子1)、NECTIN2(ネクチン細胞接着分子2)、NECTIN3(ネクチン細胞接着分子3)、RAGE、ROBO3(ラウンドアバウト誘導受容体3)、SCN1B(ナトリウム電圧ゲートチャネルベータサブユニット1)、SDK1(サイドキック細胞接着分子1)、SDK2(サイドキック細胞接着分子2)、SEMA3A(セマフォリン3A)、SEMA3B(セマフォリン3B)、SEMA3E(セマフォリン3E)、SEMA3F(セマフォリン3F)、SEMA3G(セマフォリン3G)、SEMA4C(セマフォリン4C)、SEMA4D(セマフォリン4D)、SEMA4G(セマフォリン4G)、SEMA7A 8セマフォリン7A(ジョンミルトンハーゲン血液型))、SIGIRR(単一IgとTIRドメイン含有)、SIGLEC1(シアル酸結合Ig様レクチン1)、SIGLEC5(シアル酸結合Ig様レクチン5)、SIGLEC6(シアル酸結合Ig様レクチン6)、SIGLEC7(シアル酸結合Ig様レクチン7)、SIGLEC8(シアル酸結合Ig様レクチン8)、SIGLEC9(シアル酸結合Ig様レクチン9)、SIGLEC10(シアル酸結合Ig様レクチン10)、SIGLEC11(シアル酸結合Ig様レクチン11)、SIGLEC12(シアル酸結合Ig様レクチン12)(遺伝子/偽遺伝子))、SIGLEC14(シアル酸結合Ig様レクチン14)、SIGLEC15(シアル酸結合Ig様レクチン15)、SLAMF1(シグナル伝達リンパ球活性化分子ファミリーメンバー1)、SLAMF6(SLAMファミリーメンバー6)、SLAMF8(SLAMファミリーメンバー8)、SIRPG;TARM1(T細胞相互作用骨髄細胞活性化受容体1)、TEK(TEK受容体チロシンキナーゼ)、THY1 Thy−1細胞表面抗原)、TIE1(免疫グロブリン様及びEGF様ドメイン1を有するチロシンキナーゼ)、TMEM81(膜貫通タンパク質81)、TMIGD1(膜貫通及び免疫グロブリンドメイン含有1)、TMIGD2(膜貫通及び免疫グロブリンドメイン含有2)、TTN(チチン)、TYRO3(TYRO3タンパク質チロシンキナーゼ)、UNC5D、VCAM1(血管細胞接着分子1)、VSIG1(Vセット及び免疫グロブリンドメイン含有1)、VSIG2(Vセット及び免疫グロブリンドメイン含有2)、VSIG4(Vセット及び免疫グロブリンドメイン含有4)、VSIG10(Vセット及び免疫グロブリンドメイン含有10)、VSIG10L(Vセット及び免疫グロブリンドメイン含有10様)、VSTM1(Vセット及び膜貫通ドメイン含有1)、VTCN1(Vセットドメイン含有T細胞活性化阻害剤1)、ZPBP(透明帯結合タンパク質)、又はZPBP2(透明帯結合タンパク質2)。
より好ましくは、Ig様ドメインは、以下のタンパク質:CD2、CD3、CD4、CD8、CD19、CD22、CD33、CD80、CD86のいずれか、特にCD4のIg様ドメインである。
更に、目的の(ポリ)ペプチドは、また、1以上の可変ドメイン(例えば、軽鎖可変ドメイン(V)又は重鎖可変ドメイン(V))及び/又は1以上の定常ドメイン(例えば、軽鎖定常ドメイン(C)又は1以上(2つ又は3つ)の重鎖定常ドメイン(CH1、CH2、CH3))などの1以上の抗体ドメインを含む又はからなることが好ましい。例えば、目的の(ポリ)ペプチドは、(異種)Vドメインを含む又はからなる。別の例では、目的の(ポリ)ペプチドは、(異種)V及び(異種)Vドメインを含む又はからなる。別の例では、目的の(ポリ)ペプチドは、2つの(異種)V及び(異種)Vドメイン(例えば、V−V−V)を含む又はからなる。別の例では、目的の(ポリ)ペプチドは、(異種)Vドメイン、(異種)Cドメイン、及び(異種)Vドメイン(例えば、V−C−V)を含む又はからなる。抗体ドメインは、また、受容体ドメイン(例えば、受容体ドメイン及びVドメイン)などの本明細書に記載の別の機能的ドメインと組み合わせ得ることも好ましい。
Ig様ドメインの更に好ましい例について、本明細書中、以下に記載する。
(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)別の好ましい機能的ドメインは、(既知の)タンパク質の細胞外及び/又は細胞内ドメインを含む又はからなる。更に、機能的ドメインは、好ましくは、(既知の)可溶性球状タンパク質のドメインを含む又はからなり得る。より好ましくは、機能的ドメインは、(既知の)タンパク質の細胞外ドメイン又は(既知の)可溶性球状タンパク質のドメインを含む又はからなる。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、キャリアドメイン、レポータードメイン、タグ、局在化ドメイン、(独立した)結合部位、酵素又は酵素ドメイン、受容体又はその機能的断片、又はリガンド又はその機能的断片を含む又はからなる。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、酵素又はその酵素ドメインを含む又はからなる。「酵素」は、ポリペプチド又はタンパク質の触媒であり、即ち、酵素は典型的には化学反応を加速させる。酵素が作用し得る分子は基質と呼ばれ、酵素は基質を生成物として知られる異なる分子に変換する。細胞内のほぼ全ての代謝プロセスは、生命を維持するのに十分に早い速度で行われるために酵素を必要とする。好ましい酵素としては、酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、溶解酵素、イソメラーゼ、及びリガーゼが挙げられる。二量体を形成する酵素の場合、目的の(ポリ)ペプチドは、リンカーによって接続された2つの同一のドメインを含むことができる。例えば、酵素は、特定部位、例えば腫瘍でプロドラッグを活性化させるのに有用であることができる。好ましい酵素の例及びそのような酵素を含む抗体の使用は、Andrady C, Sharma SK, Chester KA; Antibody−enzyme fusion proteins for cancer therapy; Immunotherapy. 2011 Feb;3(2):193−211 and in Boado RJ1, Zhang Y, Zhang Y, Xia CF, Wang Y, Pardridge WM; Genetic engineering of a lysosomal enzyme fusion protein for targeted delivery across the human blood−brain barrier; Biotechnol Bioeng. 2008 Feb 1;99(2):475−84に記載される。
好ましい酵素は、デヒドロゲナーゼ、ルシフェラーゼ、DMSOレダクターゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ(NAD)、アルコールデヒドロゲナーゼ(NADP)、ホモセリンデヒドロゲナーゼ、アミノプロパノールオキシドレダクターゼ、ジアセチルレダクターゼ、グリセロールデヒドロゲナーゼ、プロパンジオール−リン酸デヒドロゲナーゼ、グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(NAD+)、D−キシルロースレダクターゼ、L−キシルロースレダクターゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、HMG−CoAレダクターゼ、グルコースオキシダーゼ、L−グロノラクトンオキシダーゼ、チアミンオキシダーゼ、キサンチンオキシダーゼ、アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ、グリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ、オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ、ビリベルジンレダクターゼ、モノアミンオキシダーゼ、ジヒドロ葉酸レダクターゼ、メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ、サルコシンオキシダーゼ、ジヒドロベンゾフェナントリジンオキシダーゼ、NADHデヒドロゲナーゼ、尿酸オキシダーゼ、亜硫酸レダクターゼ、亜硫酸レダクターゼ、グルタチオンレダクターゼ、チオレドキシンレダクターゼ、亜硫酸酸化酵素、シトクロムcオキシダーゼ、コエンザイムQシトクロムcレダクターゼ、カテコールオキシダーゼ、ラッカーゼ、シトクロムcペルオキシダーゼ、カタラーゼ、ミエロペルオキシダーゼ、甲状腺ペルオキシダーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ、4−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ、レニラルシフェリン−2−モノオキシゲナーゼ、ウミホタルルシフェリン−2−モノオキシゲナーゼ、ホタルルシフェラーゼ、ホタルイカルシフェリン−2−モノオキシゲナーゼ、発光エビルシフェリン−2−モノオキシゲナーゼ、アロマターゼ、CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4、シトクロムP450オキシダーゼ、一酸化窒素ジオキシゲナーゼ、一酸化窒素シンターゼ、アロマターゼ、フェニルアラニンヒドロキシラーゼ、チロシナーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、セルロプラスミン、ニトロゲナーゼ、デヨージナーゼ、グルタチオンS−トランスフェラーゼ、カテコール−O−メチルトランスフェラーゼ、DNAメチルトランスフェラーゼ、ヒストンメチルトランスフェラーゼ、ATCase、オルニチントランスカルバモイラーゼ、アミノレブリン酸シンターゼ、コリンアセチルトランスフェラーゼ、第XIII因子、ガンマグルタミルトランスペプチダーゼ、トランスグルタミナーゼ、ヒポキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ、チアミナーゼ、アラニントランスアミナーゼ、アスパラギン酸トランスアミナーゼ、酪酸キナーゼ、ヌクレアーゼ、エンドヌクレアーゼ、エキソヌクレアーゼ、酸ヒドロラーゼ、ホスホリパーゼA、ホスホリパーゼC、アセチルコリンエステラーゼ、コリンエステラーゼ、リポプロテインリパーゼ、ユビキチンカルボキシ末端ヒドロラーゼL1、ホスファターゼ、アルカリホスファターゼ、フルクトースビスホスファターゼ、CGMP特異的ホスホジエステラーゼタイプ5、ホスホリパーゼD、制限酵素タイプ1、制限酵素タイプ2、制限酵素タイプ3、制限酵素タイプ4、デオキシリボヌクレアーゼI、RNase H、リボヌクレアーゼ、アミラーゼ、スクラーゼ、キチナーゼ、リゾチーム、マルターゼ、ラクターゼ、ベータ−ガラクトシダーゼ、ヒアルロニダーゼ、アデノシルメチオニンヒドロラーゼ、S−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、アルケニルグリセロホスホコリンヒドロラーゼ、アルケニルグリセロホスホエタノールアミンヒドロラーゼ、コレステロール−5,6−オキシドヒドロラーゼ、ヘポキシリン−エポキシドヒドロラーゼ、イソコリスマターゼ、ロイコトリエン−A4ヒドロラーゼ、リモネン−1,2−エポキシドヒドロラーゼ、ミクロソームエポキシドヒドロラーゼ、トランスエポキシコハク酸ヒドロラーゼ、アラニンアミノペプチダーゼ、アンギオテンシン変換酵素、セリンプロテアーゼ、キモトリプシン、トリプシン、トロンビン、第X因子、プラスミン、アクロシン、第VII因子、第IX因子、プロリルオリゴペプチダーゼ、第XI因子、エラスターゼ、第XII因子、プロテイナーゼK、組織プラスミノーゲン活性化因子、プロテインC、セパラーゼ、ペプシン、レンネット、レニン、トリプシノーゲン、プラスメプシン、マトリクスメタロプロテイナーゼ、メタロエンドペプチダーゼ、ウレアーゼ、ベータラクタマーゼ、アルギナーゼ、アデノシンデアミナーゼ、GTPシクロヒドロラーゼI、ニトリラーゼ、ヘリカーゼ、DnaBヘリカーゼ、RecQヘリカーゼ、ATPアーゼ、NaKATPアーゼ、ATPシンターゼ、キヌレニナーゼ、ハロ酢酸デハロゲナーゼ、リアーゼ、オルニチンデカルボキシラーゼ、ウリジン一リン酸シンテターゼ、芳香族−L−アミノ酸デカルボキシラーゼ、ルビスコ、炭酸脱水酵素、トリプトファンシンターゼ、フェニルアラニンアンモニアリアーゼ、シスタチオニンガンマリアーゼ、シスタチオニンベータリアーゼ、ロイコトリエンC4シンターゼ、ジクロロメタンデヒロゲナーゼ、ハロヒドリンデハロゲナーゼ、アデニル酸シクラーゼ、グアニル酸シクラーゼ、アミノ酸ラセマーゼ:フェニルラニンラセマーゼ、セリンラセマーゼ、マンデル酸ラセマーゼ、UDP−グルコース4−エピメラーゼ、メチルマロニルCoAエピメラーゼ、FKBP:FKBP1A、FKBP1B、FKBP2、FKBP3、FKBP5、FKBP6、FKBP8、FKBP9、FKBP10、FKBP52、FKBPL、シクロフィリン、パルブリン、プロリルイソメラーゼ、2−クロロ−4−カルボキシメチレンブト−2−エン−1,4−オリドイソメラーゼ、ベータカロテンイソメラーゼ、ファルネソール2−イソメラーゼ、フリルフラミドイソメラーゼ、リノール酸イソメラーゼ、マレイン酸イソメラーゼ、マレイルアセト酢酸イソメラーゼ、マレイルピルビン酸イソメラーゼ、パルブリン、フォトイソメラーゼ、プロリコペンイソメラーゼ、プロリルイソメラーゼ、レチナールイソメラーゼ、レチノールイソメラーゼ、ゼータカロテンイソメラーゼ、エノイルCoAイソメラーゼ、タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ、ホスホグルコムターゼ、ムコン酸シクロイソメラーゼ、3−カルボキシ−シス,シス−ムコン酸シクロイソメラーゼ、テトラヒドロキシプテリジンシクロイソメラーゼ、イノシトール−3−リン酸シンターゼ、カルボキシ−シス,シス−ムコン酸シクラーゼ、カルコンイソメラーゼ、クロロムコン酸シクロイソメラーゼ、(+)−ボルニル二リン酸シンターゼ、シクロユーカレノールシクロイソメラーゼ、アルファピネンオキシドデシクラーゼ、ジクロロムコン酸シクロイソメラーゼ、コパリル二リン酸シンターゼ、Ent−コパリル二リン酸シンターゼ、Syn−コパリル二リン酸シンターゼ、テルペンテジエニル二リン酸シンターゼ、ハリマジエニル二リン酸シンターゼ(Halimadienyl−diphosphate synthase)、(S)−ベータ−マクロカルペンシンターゼ、リコペンイプシロン−シクラーゼ、リコペンベータ−シクラーゼ、プロソラナピロン−IIIシクロイソメラーゼ、D−リボースピラナーゼ、ステロイドデルタイソメラーゼ、トポイソメラーゼ、6−カルボキシテトラヒドロプテリンシンターゼ、FARSB、グルタミンシンテターゼ、CTPシンターゼ、アルギニノコハク酸シンテターゼ、ピルビン酸カルボキシラーゼ、アセチルCoAカルボキシラーゼ、及びDNAリガーゼからなる群から選択される。
より好ましい酵素は、カルボキシペプチダーゼ、β−ラクタマーゼ、シトシンデアミナーゼ、β−グルクロニダーゼ、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ、グランザイムB、カスパーゼ、及びRNase、例えばHPR(ヒト膵臓RNase、バルナーゼ、ウシ精液RNase、オンコナーゼ、RapLR1、アンギオゲニン、ダイサー、DIS3様エキソヌクレアーゼ2、ホスホジエステラーゼELAC 2、RNase HIII、RNase T2、及びtRNAスプライシングリボヌクレアーゼからなる群から選択することができる。
酵素の機能的断片は、機能を媒介する能力を有する酵素の任意の断片であることができる。通常、このような断片は「ドメイン」と呼ばれる。したがって、酵素の機能的断片は、酵素の任意のドメインであることができる。好ましい例としては、前記の(例示された)酵素の機能的断片(例えば、ドメイン)が挙げられる。好ましくは、機能的ドメインに含まれる酵素の機能的断片が酵素の触媒ドメインである。酵素の触媒ドメインは、その基質と相互作用して酵素反応を引き起こす酵素の領域である。例えば、機能的ドメインは、以下の酵素のいずれかの触媒ドメインであることができる:カルボキシペプチダーゼ、β−ラクタマーゼ、シトシンデアミナーゼ、β−グルクロニダーゼ、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ、グランザイムB、カスパーゼ、及びHPR(ヒト膵臓RNase、バルナーゼ、ウシ精液RNase、オンコナーゼ、RapLR1、アンギオゲニン、ダイサー、DIS3様エキソヌクレアーゼ2、ホスホジエステラーゼELAC 2、RNase HIII、RNase T2、及びtRNAスプライシングリボヌクレアーゼ。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、キャリアドメインを含む又はからなる。本明細書で使用するとき、「キャリアドメイン」は、抗体の別分子へのコンジュゲーションを提供するアミノ酸配列を意味する。好ましい例において、キャリアドメインは、抗体又はその抗原結合断片の、例えば薬剤、造影剤、又はナノ粒子へのコンジュゲーションを提供する。一般に、本発明の文脈において有用であり得るコンジュゲートの好ましい例は、Wu, A. M., and Senter, P. D. (2005) Arming antibodies: Prospects and challenges for immunoconjugates. Nat. Biotechnol. 23, 1137−1146に記載される。
例えば、抗体にコンジュゲートすることができる薬剤としては、Thomas A, Teicher BA, Hassan R; Antibody−drug conjugates for cancer therapy; Lancet Oncol. 2016 Jun;17(6):e254−62. doi: 10.1016/S1470−2045(16)30030−4に記載されるものなどの抗癌剤が挙げられる。例えば、抗体にコンジュゲートすることができる造影剤は、Steve Knutson, Erum Raja, Ryan Bomgarden, Marie Nlend, Aoshuang Chen, Ramaswamy Kalyanasundaram, and Surbhi Desai; Development and Evaluation of a Fluorescent Antibody−Drug Conjugate for Molecular Imaging and Targeted Therapy of Pancreatic Cancer; PLoS One 2016; 11(6): e0157762に記載される。そのような薬剤は、好ましくは細胞毒性剤である。本発明の抗体又は抗原結合断片にコンジュゲートすることができる薬剤の好ましい例としては、ドキソルビシン、トランケートされたシュードモナス外毒素A、マイタンシノイドDM1が挙げられる。
本発明の抗体又は抗原結合断片にコンジュゲートすることができる造影剤の例としては、Schubert M, Bergmann R, Foerster C, Sihver W, Vonhoff S, Klussmann S, Bethge L, Walther M, Schlesinger J, Pietzsch J, Steinbach J, Pietzsch HJ; Novel Tumor Pretargeting System Based on Complementary l−Configured Oligonucleotides; Bioconjug Chem. 2017 Apr 19;28(4):1176−1188 and in Bhusari P, Vatsa R, Singh G Parmar M, Bal A, Dhawan DK, Mittal BR, Shukla J; Development of Lu−177−trastuzumab for radioimmunotherapy of HER2 expressing breast cancer and its feasibility assessment in breast cancer patients; Int J Cancer. 2017 Feb 15;140(4):938−947に記載されるものなどの放射性同位体が挙げられる。放射性同位体の好ましい例としては、90Y、131I、及び177Luが挙げられる。
本発明の抗体又は抗原結合断片にコンジュゲートすることができる造影剤の更なる例としては、蛍光色素、量子ドット、及び酸化鉄が挙げられる。蛍光色素の例としては、レポータードメインとして以下に記載されるものが挙げられる。酸化鉄ナノ粒子の例は、Hengyi Xu, Zoraida P. Aguilar, Lily Yang, Min Kuang, Hongwei Duan, Yonghua Xiong, Hua Wei, and Andrew Wang: Antibody Conjugated Magnetic Iron Oxide Nanoparticles for Cancer Cell Separation in Fresh Whole Blood. Biomaterials. 2011 Dec; 32(36): 9758−9765に記載される。
抗体コンジュゲート(即ち、他の分子にコンジュゲートされた抗体)は、当技術分野で知られている。特に、抗体にコンジュゲートされた分子は、切断可能又は非切断可能なリンカーによって抗体に連結することができる(例えば、Thomas H. Pillow. Novel linkers and connections for antibody−drug conjugates to treat cancer and infectious disease. Pharmaceutical Patent Analyst Vol. 6, No. 1, February 3rd, 2017, https://doi.org/10.4155/ppa−2016−0032; or in: Beck A, Goetsch L, Dumontet C, Corvaia N. Strategies and challenges for the next generation of antibody−drug conjugates. Nat Rev Drug Discov. 2017 May;16(5):315−337に記載)。分子を抗体又は抗原結合断片に連結するために使用することができるそのようなリンカーの例は、例えば、EP2927227、及びThomas H. Pillow. Novel linkers and connections for antibody−drug conjugates to treat cancer and infectious disease. Pharmaceutical Patent Analyst Vol. 6, No. 1, February 3rd, 2017, https://doi.org/10.4155/ppa−2016−0032に記載される。しかし、先行技術では、リンカーは、抗体のIgドメイン(即ち、抗体の可変及び/又は定常ドメイン)に直接結合し、これは抗体のIgドメインの機能を妨害する可能性がある。それを考慮して、機能的ドメインは、リンカーの抗体への付着に使用することができる。好ましいリンカーは、追加のシステイン又はリジンを含むようにエンジニアードされているという点で、「古典的な」リンカーとは異なる。好ましくは、キャリアドメインは、例えば、Link AJ, Mock ML, Tirrell DA. Non−canonical amino acids in protein engineering. Curr Opin Biotechnol. 2003 Dec;14(6):603−9に記載されているように、部位特異的コンジュゲーションに有用な1つ以上の非標準アミノ酸(non−canonical amino acids)を含む。更に、キャリアドメインは、Dennler P., Fischer E., Schibli R. Antibody conjugates: From heterogeneous populations to defined reagents. Antibodies. 2015;4:197−224のセクション6に記載されるように、後にコンジュゲーションに使用され得る特定のアミノ酸を修飾する特定の酵素(例えば、ホルミルグリシン生成酵素、ソルターゼ、及び/又はトランスグルタミナーゼ)によって認識されるように設計することができる。
更なる好ましいキャリアドメインは、例えば、Pichichero ME: Protein carriers of conjugate vaccines: characteristics, development, and clinical trials, Hum Vaccin Immunother. 2013 Dec;9(12):2505−23に記載されるような、ジフテリア毒素、破傷風トキソイド(T)、髄膜炎菌外膜タンパク質複合体(OMPC)、ジフテリアトキソイド(D)、及びインフルエンザタンパク質D(HiD)の遺伝子組換え交差反応物質(CRM)などの、コンジュゲーション用ドメインである。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、レポータードメインを含む又はからなる。レポータードメインは通常、レポーター遺伝子によってコードされる。レポータードメインは、(例えば、細胞、生物内において)その存在が容易に観察できるドメインである。レポータードメインは、例えば、GFP/EGFP(緑色蛍光タンパク質/強化緑色蛍光タンパク質)、YFP(黄色蛍光タンパク質)、RFP(tdTomato又はDsRedなどの赤色蛍光タンパク質)、及びCFP(シアン蛍光タンパク質)、ルシフェラーゼなどの蛍光タンパク質、並びにベータガラクトシダーゼ及びペルオキシダーゼなどの酵素を含む。レポータードメインは、インビボ及びエクスビボアプローチに有用であり得る。例えば、蛍光タンパク質は、特定の波長の光で励起されると細胞に蛍光を発せさせ、ルシフェラーゼは、細胞に発光反応を触媒させ、ベータ−ガラクトシダーゼなどの酵素は、基質を着色産物に変換する。特定のレポーター及び望まれる特性データに応じて、レポーターを測定又は定量するいくつかの異なる方法がある。一般に、顕微鏡検査は、特に単一細胞レベルでのレポーター活性に関する空間的及び時間的情報の取得に有用である。フローサイトメーターは、大規模な細胞集団に亘るレポーター活性の分布を測定するのに最適である。プレートリーダーは、一般に、多くの異なるサンプルの経時的な集団平均測定に最適である。所定の基質と反応することができるベータガラクトシダーゼ及びペルオキシダーゼなどの酵素は、例えば腫瘍診断における、ヒトサンプルのエクスビボ染色に有用であり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、目的の(ポリ)ペプチドは、GFP(緑色蛍光タンパク質)又はRFP(tdTomato又はDsRedなどの赤色蛍光タンパク質)を含まない。より一般的には、いくつかの実施形態では、目的の(ポリ)ペプチドは、蛍光(レポーター)タンパク質を含まない。したがって、いくつかの実施形態では、DNA分子は、GFP又はRFP(又は、より一般的には、蛍光(レポーター)タンパク質)をコードするヌクレオチド配列を含まない。
好ましくは、レポータードメインは、GFP/EGFP、YFP、RFP、CFP、ルシフェラーゼ、ベータ−ガラクトシダーゼ、又はペルオキシダーゼをコードするアミノ酸配列を含む又はからなる。更に、以下に記載する蛍光タグは、レポータードメインとしても有用である。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、局在化ドメインを含む又はからなる。一般に、局在化ドメインは、例えば生物又は細胞のレベルで、タンパク質を特定の標的に向ける。局在化ドメインは、本発明に係る抗体又は抗原結合断片を、細胞の特定の物理的位置、例えば核、膜、ペリプラズム、細胞外への分泌、身体の特定の部分又は他の箇所に向けることができる。
例えば、本発明に係る抗体又は抗原結合断片を細胞内に向けるために、機能的ドメインは、細胞透過性ペプチドを含む又はからなることができる。「細胞透過性ペプチド」(「CPP」、「タンパク質形質導入ドメイン」/「PTD」とも呼ばれる)という用語は、一般に、原形質膜を介して異なるタイプのカーゴ分子を輸送し、さまざまな分子カーゴ(ナノサイズの粒子から小さな化学分子及びDNAの大きな断片まで)の細胞取り込みを促進することができる短いペプチドを示すために使用される。細胞透過性ペプチドは、通常、リジン又はアルギニンなどの正に帯電したアミノ酸を高い相対存在量で有する、又は極性/帯電アミノ酸と非極性の疎水性アミノ酸の交互パターンを含む配列を有するアミノ酸組成を有する。これら2つのタイプの構造は、それぞれポリカチオン性又は両親媒性と呼ばれる。通常、細胞透過性ペプチド(CPP)は、細胞膜を通過して大部分の細胞種に侵入する能力を有する8〜50残基のペプチドである。或いは、それらは、天然タンパク質に存在するものとしてその起源を反映するタンパク質導入ドメイン(PTD)とも呼ばれる。FrankelとPaboは、GreenとLowensteinと同時に、ヒト免疫不全ウイルス1(HIV−TAT)に由来するトランス活性化転写活性化因子の細胞への形質導入能について記述した(Frankel, A.D. and C.O. Pabo, Cellular uptake of the tat protein from human immunodeficiency virus. Cell, 1988. 55(6): p. 1189−93)。1991年に、キイロショウジョウバエに由来するアンテナペディアホメオドメイン(DNA結合ドメイン)の神経細胞への形質導入が記述された(Joliot, A., et al., Antennapedia homeobox peptide regulates neural morphogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A, 1991. 88(5): p. 1864−8)。1994年に、ペネトラチンと呼ばれる最初の16マーペプチドCPPが、アンテナペディアのホメオドメインの3番目のヘリックスから特徴付けられ(Derossi, D., et al., The third helix of the Antennapedia homeodomain translocates through biological membranes. J Biol Chem, 1994. 269(14): p. 10444−50)、その後、1998年に、タンパク質形質導入に必要なTATの最小ドメインが同定された(Vives, E., P. Brodin, and B. Lebleu, A truncated HIV−1 Tat protein basic domain rapidly translocates through the plasma membrane and accumulates in the cell nucleus. J Biol Chem, 1997. 272(25): p. 16010−7)。過去20年に亘って、ウイルスタンパク質(例えば、VP22)(Elliott, G. and P. O’Hare, Intercellular trafficking and protein delivery by a herpesvirus structural protein. Cell, 1997. 88(2): p. 223−33)を含む各種起源、又は毒液、例えばメリチン(Dempsey, C.E., The actions of melittin on membranes. Biochim Biophys Acta, 1990. 1031(2): p. 143−61)、マストパラン(mastoporan)(Konno, K., et al., Structure and biological activities of eumenine mastoparan−AF (EMP−AF)、孤立スズメバチ(オオフタオビドロバチ)の毒液中の新たなマスト細胞脱顆粒ペプチド(Toxicon, 2000. 38(11): p. 1505−15)、マウロカルシン(Esteve, E., et al., Transduction of the scorpion toxin maurocalcine into cells. Evidence that the toxin crosses the plasma membrane. J Biol Chem, 2005. 280(13): p. 12833−9)、クロタミン(Nascimento, F.D., et al., Crotamine mediates gene delivery into cells through the binding to heparan sulfate proteoglycans. J Biol Chem, 2007. 282(29): p. 21349−60)又はブフォリン(Kobayashi, S., et al., Membrane translocation mechanism of the antimicrobial peptide buforin 2. Biochemistry, 2004. 43(49): p. 15610−6)に由来する数十のペプチドが報告された。ポリアルギニン(R8、R9、R10、及びR12)(Futaki, S., et al., Arginine−rich peptides. An abundant source of membrane−permeable peptides having potential as carriers for intracellular protein delivery. J Biol Chem, 2001. 276(8): p. 5836−40)又はトランスポータン(Pooga, M., et al., Cell penetration by transportan. FASEB J, 1998. 12(1): p. 67−77)を含む合成CPPも設計された。前記したCPPはいずれも、本発明に係る抗体又は抗原結合断片における細胞透過性ペプチドとして使用することができる。本発明に係る抗体又は抗原結合断片中の細胞透過性ペプチドとして使用することができる各種CPPが、レビュー:Milletti, F., Cell−penetrating peptides: classes, origin, and current landscape. Drug Discov Today 17 (15−16): 850−60, 2012にも開示されている。
本発明に係る抗体又は抗原結合断片において使用することができる局在化ドメインの他の例は、例えば、Farrington GK, Caram−Salas N, Haqqani AS, Brunette E, Eldredge J, Pepinsky B, Antognetti G, Baumann E, Ding W, Garber E, Jiang S, Delaney C, Boileau E, Sisk WP, Stanimirovic DB. A novel platform for engineering blood−brain barrier−crossing bispecific biologics. FASEB J. 2014 Nov;28(11):4764−78に記載される血液脳関門を通過するためのドメインである。
局在化ドメインの更なる例は、核局在化ドメインである。核局在化ドメインは、タンパク質、特に本発明に係る抗体又は抗原結合断片を、細胞核に向ける。核局在化ドメインは、抗体又は抗原結合断片が転写因子の活性を遮断し、遺伝子発現を調節するのに有用であり得る。核局在化ドメインの好ましい例は、Kalderon D, Roberts BL, Richardson WD, Smith AE (1984) “A short amino acid sequence able to specify nuclear location” Cell 39 (3 Pt 2): 499−509 and in Lusk CP, Blobel G, King MC (May 2007) “Highway to the inner nuclear membrane: rules for the road” Nature Reviews Molecular Cell Biology 8 (5): 414−20に記載される。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、タグを含む又はからなる。より好ましくは、タグは、親和性タグ、可溶化タグ、クロマトグラフィータグ、エピトープタグ、又は蛍光タグである。
タグは、組換えタンパク質にグラフトされたペプチド配列である。タグの例としては、アフィニティータグ、可溶化タグ、クロマトグラフィータグ、エピトープタグ、蛍光タグ、タンパク質タグが挙げられる。親和性タグを使用して、親和性技法を用いて粗生物源からタンパク質を精製することができる。親和性タグの例としては、キチン結合タンパク質(CBP)、マルトース結合タンパク質(MBP)、及びグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)が挙げられる。更なる例は、金属マトリックスに結合するポリ(His)タグである。特に大腸菌などのシャペロン欠乏種で発現する組換えタンパク質の場合には、タンパク質の適切なフォールディングを助け、沈殿を防ぐために、可溶化タグを使用することができる。可溶化タグの例としては、チオレドキシン(TRX)及びポリ(NANP)が挙げられる。クロマトグラフィータグを使用してタンパク質のクロマトグラフィー特性を変更し、特定の分離技法で異なる分解能を提供できる。クロマトグラフィータグは、多くの場合、FLAGタグなどのポリアニオン性アミノ酸からなる。エピトープタグは、高親和性抗体を多くの異なる種で確実に産生できるので、選択される短いペプチド配列である。これらは通常、ウイルス遺伝子に由来し、高い免疫反応性を示す。エピトープタグとしては、V5タグ、Mycタグ、HAタグ、及びNEタグが挙げられる。これらのタグは、ウエスタンブロット、免疫蛍光、免疫沈降実験に特に有用であるが、抗体精製にも使用できる。蛍光タグを使用して、タンパク質を視覚的に読み取ることができる。GFPとその変異体は、最も一般的に使用される蛍光タグである。GFPは、フォールディングレポーターとして使用できる(フォールディングされている場合は蛍光、そうでない場合は無色)。タンパク質タグは、特定の酵素修飾(例えば、ビオチンリガーゼによるビオチン化)又は化学修飾(例えば、蛍光イメージングのためのFlAsH−EDT2との反応)を可能にする。例えば、タンパク質を複数の他のコンポーネントに結合させるために、タグを組み合わせることができる。タグは、化学物質又はタンパク質分解若しくはインテインスプライシングなどの酵素的手段によって除去可能であり得る。
タグの好ましい例としては、限定されるものではないが、以下が挙げられる::twin−Strep−Tag(SAWSHPQFEKGGGSGGGSGGSAWSHPQFEK;配列番号65);AviTag、酵素BirAによるビオチン化を可能にするペプチドであり、ストレプトアビジンによってタンパク質を単離できる(GLNDIFEAQKIEWHE;配列番号66);カルモジュリンタグ、タンパク質カルモジュリンが結合したペプチド(KRRWKKNFIAVSAANRFKKISSSGAL;配列番号67);ポリグルタミン酸タグ、Mono−Qなどのアニオン交換樹脂に効率的に結合するペプチド(EEEEEE;配列番号68);Eタグ、抗体によって認識されるペプチド(GAPVPYPDPLEPR;配列番号69);FLAGタグ、抗体によって認識されるペプチド(DYKDDDDK;配列番号70);HAタグ、抗体によって認識されるヘマトグルチニン由来のペプチド(YPYDVPDYA;配列番号71);Hisタグ、ニッケル又はコバルトキレートが結合した5〜10個のヒスチジン(HHHHHH;配列番号72);Mycタグ、抗体によって認識されるc−myc由来のペプチド(EQKLISEEDL;配列番号73);NEタグ、モノクローナルIgG1抗体によって認識される18アミノ酸合成ペプチド(TKENPRSNQEESYDDNES;配列番号74)、ウエスタンブロット法、ELISA、フローサイトメトリー、免疫細胞化学、免疫沈降、及び組換えタンパク質のアフィニティ精製を含む幅広い用途に有用である;Sタグ、リボヌクレアーゼA由来のペプチド(KETAAAKFERQHMDS;配列番号75);SBPタグ、ストレプトアビジンに結合するペプチド(MDEKTTGWRGGHVVEGLAGELEQLRARLEHHPQGQREP;配列番号76);Softag 1、哺乳類発現用(SLAELLNAGLGGS;配列番号77);Softag 3、原核生物発現用(TQDPSRVG;配列番号78);Strep−tag、ストレプトアビジン又はストレプトアクチンと呼ばれる修飾ストレプトアビジンに結合するペプチド(Strep−tag II:WSHPQFEK;配列番号79);TCタグ、FlAsH及びReAsH二ヒ素化合物によって認識されるテトラシステインタグ(CCPGCC;配列番号80);V5タグ、抗体によって認識されるペプチド(GKPIPNPLLGLDST;配列番号81);VSVタグ、抗体によって認識されるペプチド(YTDIEMNRLGK;配列番号82);Xpressタグ(DLYDDDDK;配列番号83);イソペプタグ、ピリン−Cタンパク質に共有結合するペプチド(TDKDMTITFTNKKDAE;配列番号84);SpyTag、SpyCatcherタンパク質に共有結合するペプチド(AHIVMVDAYKPTK;配列番号85);SnoopTag、SnoopCatcherタンパク質に共有結合するペプチド(KLGDIEFIKVNK;配列番号86);Ty1タグ(EVHTNQDPLD;配列番号87);BCCP(ビオチンカルボキシルキャリアタンパク質)、ストレプトアビジンによる認識を可能にするBirAによってビオチン化されるタンパク質ドメイン;グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)タグ、固定化グルタチオンに結合するタンパク質;緑色蛍光タンパク質タグ、自然に蛍光を発し、ナノボディが結合できるタンパク質;HaloTag、反応性ハロアルカン基質に共有結合する変異細菌ハロアルカンデハロゲナーゼであり、広範囲の基質への結合が可能;マルトース結合タンパク質(MBP)タグ、アミロースアガロースに結合するタンパク質;Nus(N−利用物質)タグ;チオレドキシン(Trx)タグ;肝蛭8kDa抗原(Fh8)タグ;小ユビキチン修飾(SUMO)タグ;溶解度向上ペプチド配列(SET)タグ;プロテインGのIgGドメインB1(GB1)タグ;プロテインA(ZZ)のIgGリピートドメインZZタグ;溶解度向上ユビキタスタグ(SNUT)タグ;17キロダルトンタンパク質(Skp)タグ;ファージT7プロテインキナーゼ(T7PK)タグ;大腸菌分泌プロテインA(EspA)タグ;単量体バクテリオファージT7 0.3タンパク質(Orcタンパク質)/Mocrタグ;大腸菌トリプシン阻害剤(Ecotin)タグ;カルシウム結合タンパク質(CaBP)タグ;ストレス応答性ヒ酸レダクターゼ(ArsC)タグ;翻訳開始因子IF2のN末端断片(IF2ドメインI)タグ;発現度タグ(翻訳開始因子IF2のN末端断片);ストレス応答性タンパク質RpoA、SlyD、Tsf、RpoS、PotD、Crrタグ;大腸菌酸性タンパク質msyB、yjgD、rpoDタグ(例えば、Costa S, Almeida A, Castro A, Domingues L. Fusion tags for protein solubility, purification and immunogenicity in Escherichia coli: the novel Fh8 system. Frontiers in Microbiology. 2014;5:63, in particular Table 1 in Costa et al., 2014参照)。
したがって、タグは、配列番号65〜87のいずれかに係るアミノ酸配列又はその配列変異体を含む又はからなることが好ましい。最も好ましくは、タグは、特に配列番号65又は79に係るStrepタグである。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、受容体又はその機能的断片(「受容体ドメイン」とも呼ばれる)を含む又はからなる。「受容体」は、特定の(シグナル)分子、そのリガンドに結合し、例えば細胞内において、応答を開始することができるポリペプチド又はタンパク質である。天然には、受容体は、特に細胞膜上又は細胞膜内(細胞表面受容体)又は細胞内(細胞内受容体)に位置する。好ましい受容体は、イオンチャネル結合(イオンチャネル型)受容体、Gタンパク質結合(代謝型)ホルモン受容体、酵素結合ホルモン受容体、細胞質受容体、及び核受容体を含む。二量体を形成する受容体の場合、目的の(ポリ)ペプチドの機能的ドメインは、リンカーによって接続された2つの同一のドメインを含むことができる。
好ましい受容体は、Ig様ドメインを含む受容体である。特に、受容体は、Ig様ドメインを含む阻害剤受容体又はIg様ドメインを含む活性化受容体であり得る。Ig様ドメインを含む阻害性受容体の好ましい例としては、プログラム細胞死タンパク質1(PD−1又はPD1)、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA4)、B及びTリンパ球アテニュエーター(BTLA)、T細胞免疫グロブリン及びムチンドメイン含有3(TIM−3;A型肝炎ウイルス細胞受容体2(HAVCR2)としても知られる)、Ig及びITIMドメインを有するT細胞免疫受容体(TIGIT)、細胞表面糖タンパク質CD200受容体1(CD200R1)、2B4(CD244;SLAMF4)、Trem(ミエロイド細胞に発現するトリガー受容体)様転写物2(TLT2)、白血球免疫グロブリン様受容体サブファミリーBメンバー4(LILRB4)、及びキラー細胞免疫グロブリン様受容体、2つのIgドメイン及び長い細胞質テール2(KIR2DL2)が挙げられる。Ig様ドメインを含む活性化受容体の好ましい例としては、誘導性T細胞COS刺激因子(ICOS)及びCD28が挙げられる。特に好ましくは、受容体は、プログラム細胞死タンパク質1(PD−1又はPD1)又はシグナリングリンパ球活性化分子(SLAM)である。
更なる好ましい受容体は、例えばHeaney ML, Golde DW. Soluble receptors in human disease. J Leukoc Biol. 1998 Aug;64(2):135−46に開示される可溶性受容体である。その例としては、TNFR(腫瘍壊死因子受容体)、p55、p75、Fas(CD95)、神経成長因子受容体、CD27、CD30、成長ホルモン受容体、GM−CSF受容体、エリスロポエチン受容体(EpoR)、トロンボポエチン受容体、G−CSF受容体、IL−1RI(インターロイキン1受容体I)、IL−1RII(インターロイキン1受容体II)、IL−2Rα(インターロイキン2受容体α、Tac、CD25)、IL−4R(インターロイキン4受容体)、IL−5Rα(インターロイキン5受容体α)、IL−7R(インターロイキン7受容体)、IL−6Rα(インターロイキン6受容体α)、gp130、CNTFR(繊毛神経栄養因子受容体)、LIFR(白血病阻止因子受容体)、レプチン受容体、IL−11R(インターロイキン11受容体)、IL−12 p40(インターロイキン12受容体p40)、幹細胞因子受容体(c−kit)、インターフェロン受容体、リポ多糖受容体(CD14)、補体受容体I型(CD35)、ヒアルロン酸受容体(CD44)、CD58、IgE受容体(FcεRII、CD23)、IgG受容体(FcγRII)、ICAM−1(CD54)、ICAM−3(CD50)、トランスフォーミング成長因子β受容体III、表皮成長因子受容体(c−erb B)、血管内皮成長因子受容体、血小板由来成長因子受容体、線維芽細胞成長因子、コロニー刺激因子−1受容体(MCFR、c−fms)、ARK(アドレナリン受容体キナーゼ)、Tie(アンジオポエチン受容体)、インスリン受容体、インスリン様成長因子−II受容体、及びマンノース6−リン酸受容体が挙げられる。
より好ましくは、可溶性受容体は、可溶性サイトカイン受容体であり、例えば、クラスIサイトカイン受容体スーパーファミリー受容体、クラスIIサイトカイン受容体スーパーファミリー受容体、IL−1/TLRファミリー受容体、TGF−β受容体ファミリー受容体、TNFRスーパーファミリー受容体、又はIL−17Rなどである。クラスIサイトカイン受容体スーパーファミリーの好ましい受容体は、IL−4Rα、IL−5Rα、IL−6Rα、IL−7Rα、IL−9Rα、EpoR、G−CSFR、GM−CSFRα、gp130、及びLIFRαを含む。クラスIIサイトカイン受容体スーパーファミリーの好ましい受容体は、IFNAR1及びIFNAR2αなどのI型IFNRを含む。IL−1/TLRファミリーの好ましい受容体は、IL−1RII及びIL−1RacPを含む。TGF−β受容体ファミリーの好ましい受容体は、TβR−1及びアクチビン受容体様キナーゼ7を含む。TNFRスーパーファミリーの好ましい受容体は、TNFRSF6/Fas/CD95及びTNFRSF9/4−1BB/CD137を含む。したがって、サイトカイン受容体の好ましい例としては、IL−4Rα、IL−5Rα、IL−6Rα、IL−7Rα、IL−9Rα、EpoR、G−CSFR、GM−CSFRα、gp130、LIFRα、IFNAR1、IFNAR2α、IL−1RII、IL−1RacP、TβR−I、アクチビン受容体様キナーゼ7、TNFRSF6/Fas/CD95、TNFRSF9/4−1BB/CD137、及びIL−17Rが挙げられる。そのような受容体又はその機能的断片を含む機能的ドメインを含む抗体又は抗体断片は、抗体がその標的に到達する間に炎症応答を調節することができる。例えば、主にさまざまな刺激に応答するタンパク質分解切断によって生成される可溶性II型IL−1受容体(sIL−1RII)は、IL−1βを優先的に結合することにより、過剰なIL−1生物活性を減らすことができる。例えば、可溶性IL−1RAcPは、外部ドメインの切断ではなく、選択的スプライシングによって生成される。例えば、可溶性IL−6受容体は、膜IL−6Rと同様の親和性でIL−6に結合し、それによりIL−6の半減期を延長する。
受容体の機能的断片は、機能を媒介する能力を有する受容体の任意の断片であり得る。通常、このような断片は「ドメイン」と呼ばれる。したがって、受容体の機能的断片は、受容体の任意のドメインであり得る。好ましい例としては、前記の(例示した)受容体の機能的断片(例えば、ドメイン)が挙げられる。好ましくは、機能的ドメインに含まれる受容体の機能的断片は、受容体の細胞外ドメインである。例えば、機能的ドメインは、以下の受容体のいずれかの細胞外ドメインであり得る:IL−4Rα、IL−5Rα、IL−6Rα、IL−7Rα、IL−9Rα、EpoR、G−CSFR、GM−CSFRα、gp130、LIFRα、IFNAR1、IFNAR2α、IL−1RII、IL−1RacP、TβR−I、アクチビン受容体様キナーゼ7、TNFRSF6/Fas/CD95、TNFRSF9/4−1BB/CD137、IL−17R、p55、p75、神経成長因子受容体、CD27、CD30、成長ホルモン受容体、トロンボポエチン受容体、IL−1RI(インターロイキン1受容体I)、IL−2Rα(インターロイキン2受容体α、Tac、CD25)、CNTFR(繊毛神経栄養因子受容体)、レプチン受容体、IL−11R(インターロイキン11受容体)、IL−12 p40(インターロイキン12受容体p40)、幹細胞因子受容体(c−kit)、インターフェロン受容体、リポ多糖受容体(CD14)、補体受容体I型(CD35)、ヒアルロン酸受容体(CD44)、CD58、IgE受容体(FcεRII、CD23)、IgG受容体(FcγRII)、ICAM−1(CD54)、ICAM−3(CD50)、トランスフォーミング成長因子β受容体III、上皮成長因子受容体(c−erb B)、血管内皮成長因子受容体、血小板由来成長因子受容体、線維芽細胞成長因子、コロニー刺激因子−1受容体(MCFR、c−fms)、ARK(アドレナリン受容体キナーゼ)、Tie(アンジオポエチン受容体)、インスリン受容体、インスリン様成長因子−II受容体、及びマンノース6−リン酸受容体。
好ましくは、機能的ドメインに含まれる受容体の機能的断片は、Ig様ドメインである。例えば、機能的ドメインは、以下の受容体のいずれかのIg様ドメインであり得る:PD1、SLAM、LAIR1、CTLA4、BTLA、TIM−3、TIGIT、CD200R1、2B4(CD244)、TLT2、LILRB4、KIR2DL2、ICOS、又はCD28。好ましくは、機能的ドメインは、膜貫通ドメインを含まない。最も好ましくは、受容体は、PD1、SLAM、又はLAIR1(の断片)、例えば、配列番号88〜90のいずれかに記載のアミノ酸配列又はその配列変異体を含む又はからなる。
更に、国際公開第2016/207402A1号に記載されるように、機能的ドメインは、変異白血球関連免疫グロブリン様受容体1(LAIR1)断片を含む又はからなることが特に好ましい。配列番号88に示される変異LAIR1断片、又は少なくとも70%、好ましくは少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、更により好ましくは少なくとも85%、更により好ましくは90%、特に好ましくは95%、最も好ましくは少なくとも98%の配列同一性を有するその配列変異体が最も好ましい。

改変LAIR1断片:
EDLPRPSISAEPGTVIPLGSHVTFVCRGPVGVQTFRLERERNYLYSDTEDVSQTSPSESEARFRIDSVNAGNAGLFRCIYYKSRKWSEQSDYLELVVK
[配列番号88]
特に好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、配列番号89又は配列番号90に示されるアミノ酸配列などのPD1又はSLAMのIg様断片、又は少なくとも70%、好ましくは少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、更により好ましくは少なくとも85%、更により好ましくは90%、特に好ましくは少なくとも95%、最も好ましくは少なくとも98%の配列同一性を有するその配列変異体を含む又はからなる。

PD−1断片:
DSPDRPWNPPTFSPALLVVTEGDNATFTCSFSNTSESFVLNWYRMSPSNQTDKLAAFPEDRSQPGQDCRFRVTQLPNGRDFHMSVVRARRNDSGTYLCGAISLAPKAQIKESLRAELRVT
[配列番号89]

SLAM断片:
EQVSTPEIKVLNKTQENGTCTLILGCTVEKGDHVAYSWSEKAGTHPLNPANSSHLLSLTLGPQHADNIYICTVSNPISNNSQTFSPWPGCRTDPS
[配列番号90]
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、リガンド又はその機能的断片を含む又はからなる。「リガンド」とは、タンパク質又は他の分子の特定部位に特異的に結合する分子である。本発明の文脈においては、リガンドは、目的の(ポリ)ペプチドに含まれるため、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質である。リガンドの結合は、特にイオン結合、水素結合、ファンデルワールス力などの分子間力によって生じる。リガンドの好ましい例としては、前記した受容体のいずれか、特に受容体PD1、SLAM、LAIR1、CTLA4、BTLA、TIM−3、TIGIT、CD200R1、2B4(CD244)、TLT2、LIRB4、KIR2DL2、ICOS、又はCD28、例えば、PD−L1、PD−L2、B7−1、B7−2、B7−H4(B7ホモログ)、ガレクチン−9、ポリオウイルス受容体(PVR)、OX−2膜糖タンパク質、CD48、B7−H3(B7ホモログ)、MHCI、及びICOS−Lなどのいずれかのサイトカイン及びリガンドである。
好ましくは、リガンドは、サイトカイン又はその機能的断片である。サイトカインは通常、細胞シグナル伝達に重要な小さなタンパク質(〜約5〜20kDa)である。それらは細胞によって放出され、他の細胞の挙動に影響を及ぼし、放出する細胞自体の挙動に影響を及ぼす場合もある。サイトカインは、サイトカインのSISファミリー、サイトカインのSIGファミリー、サイトカインのSCYファミリー、血小板因子4スーパーファミリー及びインタークリンCCケモカインリガンド(CCL)−1〜−28(特に、CCL12)、CXCL1〜CXCL17、XCL1(リンホタクチン−α)及びXCL2(リンホタクチン−β)、フラクタルカイン(又はCXCL1)などのケモカイン;I型IFN、II型IFN、III型IFN、特にIFN−α、IFN−β、IFN−γ、IFN−ε、IFN−κ、IFN−ω、IL10R2(CRF2−4とも呼ばれる)及びIFNLR1(CRF2−12とも呼ばれる)などのインターフェロン;IL−1、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−13、IL−14、IL−15、IL−16、IL−17、IL−18、IL−19、IL−20、IL−21、IL−22、IL−23、IL−24、IL−25、IL−26、IL−27、IL−28、IL−29、IL−30、IL−31、IL−32、IL−33、IL−34、IL−35、及びIL−36などのインターロイキン;IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、GM−CSF、インターフェロンガンマなどのリンホカイン;CD40LG(TNFSF5)などの腫瘍壊死因子;CD70(TNFSF7);EDA;FASLG(TNFSF6);LTA(TNFSF1);LTB(TNFSF3);TNF、TNFα、TNFSF4(OX40L);TNFSF8(CD153);TNFSF9;TNFSF10(TRAIL);TNFSF11(RANKL);TNFSF12(TWEAK);TNFSF13;TNFSF13B;TNFSF14;TNFSF15;及びTNFSF18;並びにCSF1(「マクロファージコロニー刺激因子」とも呼ばれる)、CSF2(「顆粒球マクロファージコロニー刺激因子」とも呼ばれる;GM−CSF及びサルグラモスチム);CSF3(「顆粒球コロニー刺激因子」としても知られる);G−CSF及びフィルグラスチム)、並びにプロメガポエチンなどの合成CSFなどのコロニー刺激因子から選択することができる。したがって、サイトカインの好ましい例としては、IL−1、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−13、IL−14、IL−15、IL−16、IL−17、IL−18、IL−19、IL−20、IL−21、IL−22、IL−23、IL−24、IL−25、IL−26、IL−27、IL−28、IL−29、IL−30、IL−31、IL−32、IL−33、IL−34、IL−35、IL−36、CCL−1、CCL−2、CCL−3、CCL−4、CCL−5、CCL−6、CCL−7、CCL−8、CCL−9、CCL−10、CCL−11、CCL−12、CCL−13、CCL−14、CCL−15、CCL−16、CCL−17、CCL−18、CCL−19、CCL−20、CCL−21、CCL−22、CCL−23、CCL−24、CCL−25、CCL−26、CCL−27、CCL−28、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7、CXCL8、CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL15、CXCL16、CXCL17、XCL1、XCL2、フラクタルカイン、IFN−α、IFN−β、IFN−γ、IFN−ε、IFN−κ、IFN−ω、IL10R2、IFNLR1、CD40LG、CD70、EDA、FASLG(TNFSF6)、LTA(TNFSF1)、LTB(TNFSF3)、TNFα、TNFSF4(OX40L)、TNFSF8(CD153)、TNFSF9、TNFSF10(TRAIL)、TNFSF11(RANKL)、TNFSF12(TWEAK)、TNFSF13、TNFSF13B、TNFSF14、TNFSF15、TNFSF18、CSF1、CSF2(GM−CSF)、及びCSF3(G−CSF)が挙げられる。サイトカインのより好ましい例としては、IL−2、IL6、IL−10、IL−12、IL−15、IL−17、インターフェロン、GM−CSF、及びTNFが挙げられる。サイトカインは、マクロファージ、Bリンパ球、Tリンパ球、マスト細胞などの免疫細胞、内皮細胞、線維芽細胞、及び各種間質細胞などの広範囲に亘る細胞によって産生され、所定のサイトカインが1種超の細胞によって産生され得る。そのようなサイトカイン又はその機能的断片を含む機能的ドメインを含む抗体又は抗体断片は、選択されたサイトカインに応じて、炎症誘発性免疫刺激応答又は抗炎症性免疫抑制又は細胞傷害性応答を誘発し得る。
他の好ましいリガンドは、例えば、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質であるホルモンを含む。ホルモンは、循環系によって輸送され、遠く離れた臓器を標的とし、特に生理学と挙動を調節するシグナル伝達分子である。ホルモンは通常、多細胞生物の腺によって産生される。特に好ましいホルモンは(ヒト)成長ホルモンである。ホルモンの更なる例としては、TRH、バソプレシン、インスリン、プロラクチン、ACTH、オキシトシン、心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)、グルカゴン、ソマトスタチン、コレシストキニン、ガストリン、レプチン、アンギオテンシンII、塩基性線維芽細胞成長因子2、及び副甲状腺ホルモン関連タンパク質が挙げられる。
リガンドの機能的断片は、機能を媒介する能力を有するリガンドの任意の断片であり得る。通常、このような断片は「ドメイン」と呼ばれる。したがって、リガンドの機能的断片は、リガンドの任意のドメインであり得る。好ましい例としては、前記の(例示した)リガンドの機能的断片(例えば、ドメイン)が挙げられる。好ましくは、機能的ドメインに含まれるリガンドの機能的断片は、Ig様ドメインである。
好ましくは、(目的の(ポリ)ペプチドに含まれる)機能的ドメインは、(独立した)結合部位を含む又はからなる。したがって、目的の(ポリ)ペプチドは、(独立した)結合部位を含む又はからなることが好ましい。
一般に、「(独立した)結合部位」は、特に、化学結合、例えば非共有結合を形成することによって、特定の標的(例えば、分子及び/又はイオン)が結合できるポリペプチド鎖の領域である。非共有結合は、電子の密接な共有を伴わない比較的弱い化学結合である。複数の非共有結合は、しばしば高分子の立体構造を安定化し、分子間の高度に特異的な相互作用を媒介する。したがって、結合部位は、結合機能を提供する機能的ドメインである。特に、結合部位は、GSリンカーなどのリンカーではない。リンカーは、通常、結合機能を提供しない。結合部位は、GSリンカーなどのリンカー(ペプチド)を任意に含んでもよいが、GSリンカーなどのリンカー(ペプチド)からならないことが好ましい。換言すれば、結合部位がGSリンカーなどのリンカー(ペプチド)を含む場合でも、2つのペプチドを互いに(純粋に)結合することとは異なる機能を媒介する追加のアミノ酸配列を含むことが好ましい。したがって、結合部位は、GSリンカーなどのリンカー(ペプチド)とは異なることが好ましい。
好ましくは、(独立した)結合部位は、受容体及びその機能的断片、リガンド及びその機能的断片、CD分子及びその機能的断片、単鎖抗体及びその抗原結合断片、抗原及びその機能的断片、並びにタグからなる群から選択される。
より好ましくは、(独立した)結合部位は、受容体又はその機能的断片を含む又はからなる。受容体は通常、(特定の)リガンドに結合できる。したがって、受容体は、(独立した)結合部位とも呼ばれる。様々な受容体が前述されており、その好ましい実施形態及び例が同様に適用される。
結合部位の文脈において、受容体の機能的断片は、そのリガンドに結合する受容体の能力を保持する受容体の断片である。結合部位は受容体又はその機能的断片を含み得るので、それは、用語「機能的」が結合部位の文脈において言及する受容体の結合機能である。受容体の他の断片/ドメインは、(独立した)結合部位に含まれないことが好ましい場合がある。例えば、受容体は、受容体の結合機能に通常関与しない、したがって好ましくは(独立した)結合部位に含まれない1つ以上の膜貫通ドメインを含むことができる。したがって、(独立した)結合部位に含まれる受容体の断片は、(特に、受容体の更なるドメインなしに)単に受容体の結合部位であることが最も好ましい。
また、(独立した)結合部位がリガンド又はその機能的断片を含む又はからなることもより好ましい。リガンドは通常、(特定の)受容体に結合することができる。したがって、リガンドは、(独立した)結合部位と呼ばれることもある。様々なリガンドが前述されており、その好ましい実施形態及び例が同様に適用される。
結合部位の文脈において、リガンドの機能的断片は、リガンドの結合能を保持するリガンドの断片である。結合部位はリガンド又はその機能的断片を含み得るので、それは、用語「機能的」が結合部位の文脈において言及するリガンドの結合機能である。リガンドの他の断片/ドメインは、(独立した)結合部位に含まれないことが好ましい場合がある。したがって、(独立した)結合部位に含まれるリガンドの断片は、(特に、リガンドの更なるドメインなしに)単にリガンドの結合部位であることが最も好ましい。
好ましくは、(独立した)結合部位は、CD(表面抗原分類)分子又はその機能的断片である。CD(表面抗原分類)分子は細胞表面マーカーである。CD分子はしばしば受容体又はリガンドとして作用する又は細胞接着に関与する。CD命名法は、1982年に開始したHLDA(ヒト白血球分化抗原)ワークショップを通して開発され、維持されている。本発明の文脈において結合部位として機能し得るCD分子の例としては、例えば、http://www.ebioscience.com/resources/human−cd−chart.htm, BD Bioscience’s “Human and Mouse CD Marker Handbook”(https://www.bdbiosciences.com/documents/cd_marker_handbook.pdfで取得可能)又はwww.hcdm.org.などの当業者に知られた様々なソースから取得できる。したがって、(独立した)結合部位は、CDマーカー又はその機能的断片、例えば、BD Bioscience’s “Human and Mouse CD Marker Handbook”(https://www.bdbiosciences.com/documents/cd_marker_handbook.pdfで取得可能)又は適切な結合部位を選択できるように、典型的には、結合パートナーも示す他の「CDマーカーチャート」のソースに記載される(ヒト)CDマーカーであることができる。
CD分子の機能的断片は、CD分子の結合能を保持するCD分子の断片である。本発明の文脈において、結合部位は、CD分子又はその機能的断片を含むことができ、それは、用語「機能的」が言及するCD分子の結合機能である。CD分子の他の断片/ドメインは、(独立した)結合部位に含まれないことが好ましい場合がある。したがって、(独立した)結合部位に含まれるCD分子の断片は、(特に、CD分子の更なるドメインなしに)単にCD分子の結合部位であることが最も好ましい。好ましくは、(独立した)結合部位に含まれるCD分子の機能的断片は、Ig様ドメインである。
好ましくは、(独立した)結合部位は、単鎖抗体(例えば、scFv又はVHH)又はその抗原結合断片である。また、(独立した)結合部位は、抗原又はエピトープなどのその機能的断片であることが好ましい。
好ましくは、(独立した)結合部位は、単鎖抗体又はその抗原結合断片である。単鎖抗体は、単一のポリペプチド鎖からなる組換え抗体である。単鎖抗体の好ましい例としては、単ドメイン抗体、単鎖可変断片に基づく単鎖抗体(scFv’s)、及び単鎖ダイアボディ(scDb)などの定常ドメインを有しない単鎖抗体、並びに単鎖Fab断片(scFab;Hust M, Jostock T, Menzel C, Voedisch B, Mohr A, Brenneis M, Kirsch MI, Meier D, Duebel S. Single chain Fab (scFab) fragment. BMC Biotechnol. 2007 Mar 8;7:14)などの定常ドメインを有する単鎖抗体が挙げられる。
単鎖可変断片に基づく単鎖抗体(scFv’s)の好ましい例としては、scFv(1つの単一VH及び1つの単一VLドメイン)及びタンデムscFv’s、例えば、タンデム−ジ−scFv(BiTE)、タンデム−トリ−scFv、及びタンデム−テトラ−scFvが挙げられる。
単一ドメイン抗体(「ナノボディ」とも呼ばれる)は、1つの単一(単量体)可変ドメインのみを含む/からなる抗体断片である。抗体全体と同様に、単一ドメイン抗体は、特定の抗原に選択的に結合できる。最初の単一ドメイン抗体は、ラクダ科動物に存在する重鎖抗体からエンジニアードされ、これらは、「VHH」又は「VHH断片」と呼ばれる。軟骨魚類も重鎖抗体(IgNAR、「免疫グロブリン新規抗原受容体」)を有し、これから「VNAR」又は「VNAR断片」と呼ばれる単一ドメイン抗体を得ることができる。別のアプローチは、ヒト又はマウスからの一般的な免疫グロブリンG(IgG)の二量体可変ドメインを単量体に分割することである。したがって、単一ドメイン抗体は、重鎖又は軽鎖可変ドメイン(VH又はVL)に由来し得る。単一ドメイン抗体の好ましい例としては、VHH、VNAR、IgG由来VH、及びIgG由来VLを挙げられる。
最も好ましくは、機能的ドメインは、VHH又はscFvである。VHHの最も好ましい例は、T3−VHH又はF4−VHHである。例えば、単一ドメイン抗体は、好ましくは、配列番号91又は93に示されるアミノ酸配列、又は少なくとも70%、好ましくは少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、更により好ましくは少なくとも85%、更により好ましくは90%、特に好ましくは95%、最も好ましくは少なくとも98%の配列同一性を有するその配列変異体を含む又はからなる。scFvの最も好ましい例は、TT39.7−scFv又はMPE8−scFvである。例えば、単一ドメイン抗体は、好ましくは、配列番号92又は94に示されるアミノ酸配列、又は少なくとも70%、好ましくは少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、更により好ましくは少なくとも85%、更により好ましくは90%、特に好ましくは95%、最も好ましくは少なくとも98%の配列同一性を有するその配列変異体を含む又はからなる。
T3−VHH:
MAQVQLVESGGGLVQAGGSLTLSCAASGSTSRSYALGWFRQAPGKEREFVAHVGQTAEFAQGRFTISRDFAKNTVSLQMNDLKSDDTAIYYCVASNRGWSPSRVSYWGQGTQVTVSS
[配列番号91]

TT39.7−scFv:
QITLKESGPTLVKPTQTLTLTCTFSGFSLSTSRVGVGWIRQPPGKALEWLSLIYWDDEKHYSPSLKNRVTISKDSSKNQVVLTLTDMDPVDTGTYYCAHRGVDTSGWGFDYWGQGALVTVSSGGGGSGGGGSGGGGSQSALTQPASVSGSPGQSITISCSGAGSDVGGHNFVSWYQQYPGKAPKLMIYDVKNRPSGVSYRFSGSKSGYTASLTISGLQAEDEATYFCSSYSSSSTLIIFGGGTRLTVL
[配列番号92]

F4−VHH:
QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGFTLDYYYIGWFRQAPGKEREAVSCISGSSGSTYYPDSVKGRFTISRDNAKNTVYLQMNSLKPEDTAVYYCATIRSSSWGGCVHYGMDYWGKGTQVTVSS
[配列番号93]

MPE8−scFv:
EVQLVESGGGLVKPGGSLRLSCAASGFTFSSYSMNWVRQAPGKGLEWVSSISASSSYSDYADSAKGRFTISRDNAKTSLFLQMNSLRAEDTAIYFCARARATGYSSITPYFDIWGQGTLVTVSSGGGGSGGGGSGGGGSQSVVTQPPSVSGAPGQRVTISCTGSSSNIGAGYDVHWYQQLPGTAPKLLIYDNNNRPSGVPDRFSASKSGTSASLAITGLQAEDEADYYCQSYDRNLSGVFGTGTKVTVL
[配列番号94]
好ましくは、(独立した)結合部位は、抗原又はその機能的断片、特にエピトープである。抗原は、分子、又は抗体が結合できる分子の一部である。抗原又はその機能的断片はポリペプチド鎖に含まれるので、本発明の文脈においては、結合部位が抗原又はその機能的断片である場合、前記抗原又はその機能的断片はペプチド又はポリペプチドであることが理解される。抗原は、典型的には、1つ以上のエピトープを含む。エピトープは、抗体によって結合される(抗体によって「認識される」)抗原の一部である。抗原の好ましい例としては、限定されるものではないが、血清タンパク質、例えば、IL4、IL5、IL9、及びIL13、生理活性ペプチド、細胞表面分子、例えば、受容体、輸送体、イオンチャネル、ウイルス及び細菌タンパク質、RAGE(終末糖化産物受容体)、GPVI、及びコラーゲンが挙げられる。
抗原の機能的断片は、抗原の結合能を保持する抗原の断片である。したがって、抗原の断片は、好ましくはエピトープである、又は1つ以上のエピトープを含む。抗原の他の断片/ドメインは、(独立した)結合部位に含まれないことが好ましい場合がある。したがって、(独立した)結合部位に含まれる抗原の断片は、エピトープである又は(特に、抗原の更なるドメインなしに)1超のエピトープを含むことが最も好ましい。
また、(独立した)結合部位は、結合部位を含むタグであることも好ましい。大部分のタグは結合できる(例えば、親和性タグ)。したがって、別の分子に結合する能力を有するこれらのタグは、(独立した)結合部位と呼ばれることもある。結合部位を含むタグを含む様々なタグが前述されており、その好ましい実施形態及び例が同様に適用される。
最も好ましくは、機能的ドメインは、Ig様ドメイン、scFv、VHH、又はStrepタグである。特に、機能的ドメインは、好ましくは、配列番号65、79、及び88〜94のいずれかに示されるアミノ酸配列、又は少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、更により好ましくは少なくとも95%、最も好ましくは少なくとも98%の配列同一性を有するその配列変異体を含む又はからなる。
特に好ましい実施形態では、目的の(ポリ)ペプチドは、前記したように、Vドメイン又はV−Vドメインを含む又はからなる。目的の(ポリ)ペプチドは、また、病原体結合ドメイン、即ち、病原体に特異的に結合することができる結合部位を含む又はからなるドメインを含む又はからなることも好ましい。一般に、用語「病原体」は、病気を引き起こす可能性のあるもの、特に微生物又は微生物自体に由来する感染性因子を意味する。病原体は、細菌性病原体、ウイルス性病原体、真菌性病原体、プリオン性病原体、原生動物病原体、(別の)(ヒト)寄生虫の病原体、例えば、蠕虫類、又は藻類の病原体から選択され得る。
CD4、ジペプチジルペプチダーゼ4、CD9、若しくはアンギオテンシン変換酵素2、又はそれらの断片若しくは配列変異体を含む又はからなる目的の(ポリ)ペプチドが特に好ましい。例えば、分化クラスター(CD)4は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に結合する。例えば、ジペプチジルペプチダーゼ4(DPP−4)とCD9は、中東呼吸器症候群コロナウイルス(MERS−CoV)の標的になる。例えば、アンギオテンシン変換酵素2(ACE2)は、重症急性呼吸器症候群(SARS−CoV)に結合する。
目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の特に好ましい例は、配列番号111に記載のヌクレオチド配列、又は、少なくとも70%、少なくとも75%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも88%、より好ましくは少なくとも90%、更により好ましくは少なくとも92%、更により好ましくは少なくとも95%、更により好ましくは少なくとも96%、更により好ましくは少なくとも97%、最も好ましくは少なくとも98%又は少なくとも99%の配列同一性を有するその(機能的)配列変異体を含む又はからなる。
したがって、本発明にしたがって単離されたB細胞に導入されるDNA分子の特に好ましい例としては、配列番号99又は110に記載のヌクレオチド配列を含む又はからなるDNA分子、又は、少なくとも70%、少なくとも75%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも88%、より好ましくは少なくとも90%、更により好ましくは少なくとも92%、更により好ましくは少なくとも95%、更により好ましくは少なくとも96%、更により好ましくは少なくとも97%、最も好ましくは少なくとも98%又は少なくとも99%の配列同一性を有するその(機能的)配列変異体が挙げられる。
Bリンパ球培養とAIDの活性化
前記したように、本発明は、Bリンパ球のゲノムを編集するための方法を提供する。特に、Bリンパ球のゲノムは、前記したように、Bリンパ球がその内在性(即ち、天然に再結合された)B細胞受容体(BCR)を発現しないように編集することができる。例えば、Bリンパ球のゲノムは、内在性B細胞受容体(BCR)をカスタマイズされた(モノクローナル)抗体の配列で置き換えるように編集することができる。
Bリンパ球のゲノムを編集するために、単離された(好ましくは初代)Bリンパ球が、特に培養で提供される。単離された(好ましくは初代の)B細胞を培養するための方法は、当技術分野で知られている。
一般に、培養条件は通常、「完全培養培地」を含む。本明細書で通常使用される用語「培養培地」は、細胞の増殖を支援するように設計された液体又はゲルを意味する。「完全培養培地」は、少なくとも1つの追加の成分が追加された基本培地、好ましくは基本合成培地を意味する。完全培養培地の非限定的な例としては、国際公開第03/076601号、国際公開第05/007840号、EP787180、US6,114,168、US5,340,740、US6,656,479、US5,830,510、及びPainら(1996, Development 122:2339−2348)に記載されている。
本明細書で使用される用語「基本培地」は、それ自体で、少なくとも細胞の生存、好ましくは細胞の増殖を可能にする培地を意味する。特に、基本培地は、古典的な培地処方を有する。基本培地の非限定的な例としては、BME(イーグル基本培地)、MEM(最小イーグル培地)、培地199、DMEM(ダルベッコ変法イーグル培地)、ノックアウトDMEM、GMEM(グラスゴー変法イーグル培地)、DMEM−HamF12、Ham−F12及びHam−F10、イスコフ変法ダルベッコ培地(IMDM)、マッコイ5A培地、及びRPMI1640が挙げられる。特に、基本培地は、1以上の無機塩(例えば、CaCl、KCI、NaCl、NaHCO、NaHPO、MgSOなど)、1以上のアミノ酸、1以上ビタミン(例えば、チアミン、リボフラビン、葉酸、D−Caパントテネートなど)及び/又は1以上の他の成分、例えば、グルコース、ベータ−メルカプト−エタノール、及びピルビン酸ナトリウムなどを含む。好ましくは、基本培地は合成培地である。最も好ましくは、基本培地は、IMDM及び/又はRPMIである。
好ましくは、本発明の培養培地は、動物血清、特に胎児動物血清を更に含む。好ましい動物血清は、ウシ胎児血清(FBS)である。特に好ましいFBSは、HyClone(GE Healthcare Life Sciences;例えば、HyClone 40mmフィルター、SH30070.03)である。しかし、他の動物種からの血清を含む動物血清もまた使用することができる。培養培地中の動物血清の最終濃度は、好ましくは約0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%である。
本発明の培養培地は、好ましくは、特に細菌汚染を防止するために、例えば、ペニシリン及びストレプトマイシン及び/又はカナマイシンなどの抗生物質を更に含むことができる。ペニシリン/ストレプトマイシンの組合せが好ましい。更に、カナマイシンも好ましい。例えば、最終培養培地は、ペニシリン/ストレプトマイシン及び/又はカナマイシンを含むことができる。好ましくは、培養培地中の抗生物質の濃度は、1〜1000U/ml、より好ましくは10〜500U/ml、更により好ましくは50〜250U/ml、特に好ましくは約100U/mlである。例えば、ペニシリン/ストレプトマイシンの組合せは、最終培養培地で以下の抗生物質濃度で使用できる:1〜1000U/mlペニシリン及び1〜1000μg/mlストレプトマイシン、より好ましくは10〜500U/mlペニシリン及び10〜500μg/mlストレプトマイシン、更により好ましくは50〜250U/mlペニシリン及び50〜250μg/mlストレプトマイシン、特に好ましくは約100U/mlペニシリン及び約100μg/mlストレプトマイシン。最終培養培地中のペニシリン/ストレプトマイシンの濃度は、また、0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%であることが好ましい。最終培養培地中のカナマイシンの濃度は、また、0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%であることが好ましい。
更に、本発明の培養培地は、好ましくは、更なる添加剤、例えば、グルタミン誘導体、好ましくはGlutaMax、NEAA、生物学的緩衝液、好ましくはHEPES、ピルビン酸(例えば、ピルビン酸ナトリウム)、β−メルカプトエタノール、及び/又はトランスフェリンを含むことができる。一般に、前記した添加剤及び更なる添加剤は、製造元指定の濃度で使用することができる。
グルタミン誘導体は、例えば、L−グルタミン又はGlutaMaxであることができ、GlutaMaxが好ましい。GlutaMaxはL−アラニル−L−グルタミンジペプチドであり、例えば、0.85%NaCl(100倍ストック溶液)中の200mMのL−アラニル−L−グルタミンジペプチドとして入手可能である。グルタミン誘導体は、好ましくは、0.1〜100mM、より好ましくは0.5〜50mM、更により好ましくは1〜10mM、特に好ましくは約2mMの濃度で最終培養培地に用いられる。最終培養培地中のGlutaMaxの濃度は、また、0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%であることが好ましい。
NEAA、即ち、非必須アミノ酸溶液は、Earle’s Salts Base、非必須アミノ酸、重炭酸ナトリウム(NaHCO)、及びpH指示薬としてフェノールレッドを含み、L−グルタミンを含まない市販の滅菌ろ過及び細胞培養試験済み液体製剤である。最終培養培地中のNEAAの濃度は、通常、製造元によって異なり、例えば、100倍ストック溶液の場合は1:100である。最終培養培地中のNEAAの濃度は、また、0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%であることが好ましい。
ピルビン酸は解糖系の中間有機酸代謝物であり、細胞に容易に出入りできるEmbden Myerhoff経路の最初のものである。したがって、それを細胞培養培地に添加することは、同化プロセスのためのエネルギー源と炭素骨格の両方を提供する。好ましいピルビン酸はピルビン酸ナトリウムであり、これはまた、蛍光によって誘発される光毒性を低減するのに役立ち得る。ピルビン酸、好ましくはピルビン酸ナトリウムは、好ましくは、0.05〜50mM、より好ましくは0.1〜10mM、更により好ましくは0.5〜5mM、特に好ましくは約1mMの濃度で培地中に用いられる。また、最終培養培地中のピルビン酸、好ましくはピルビン酸ナトリウムの濃度は、0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%である。
ベータメルカプトエタノール(2−メルカプトエタノール、β−ME又は2−MEとも呼ばれる)は、フリーラジカルスカベンジャーとして機能すると想定されている。ベータメルカプトエタノールは、好ましくは、0.005〜5.0mM、より好ましくは0.01〜1.0mM、更により好ましくは0.05〜0.5mM、特に好ましくは約0.1mMの濃度で最終培養培地に用いられる。最終培養培地中のベータメルカプトエタノールの濃度は、また、0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%であることが好ましい。
更に、最終培養培地中のトランスフェリンの濃度は、また、0.01〜10%、好ましくは0.05〜5%、より好ましくは0.1〜2.5%、更により好ましくは0.5〜1.5%、最も好ましくは約1%であることが好ましい。
したがって、本発明に係る特に好ましい培養培地は、
−基本培地、好ましくはRPMI又はIMDM、
−好ましくは動物血清、より好ましくはFBS、
−好ましくは抗生物質、より好ましくはペニシリン/ストレプトマイシン及び/又はカナマイシン、
−好ましくは、例えばグルタミン誘導体(好ましくはGlutaMax)、NEAA、ピルビン酸(例えばピルビン酸ナトリウム)、β−メルカプトエタノール、及び/又はトランスフェリンなどの更なる添加剤を含む。
最も好ましくは、Bリンパ球は、10%FBS、1%NEAA、1%ピルビン酸ナトリウム、1%ベータメルカプトエタノール、1%Glutamax、1%ペニシリン/ストレプトマイシン、1%カナマイシン、及び1%トランスフェリンを含むRPMI又はIMDM中で培養される。
別の例では、Bリンパ球は、10%FBS、1%P/S(ペニシリン/ストレプトマイシン)、1%HEPES(4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸)、及び1%L−グルタミンを含むRPMI(例えば、RPMI−1640)で培養することができる。
好ましくは、Bリンパ球は、約又は0.5×10〜10×10細胞/ml、好ましくは1×10〜1×10細胞/ml、より好ましくは1×10から5×10細胞/ml、更により好ましくは1.5×10〜2.5×10細胞/ml、最も好ましくは約2×10細胞/mlの密度で培養される。
本発明に係る方法の工程(i)で、B細胞の内在性AIDが活性化される。好ましくは、Bリンパ球の活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化は、例えば、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子を含む培養培地中でB細胞を培養することによって達成することができる。好ましくは、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子は、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、イミダゾキノリン化合物、又は前記活性化因子の任意の組合せからなる群から選択される。換言すれば、Bリンパ球は、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物を含む培養培地で培養されることが好ましい。
B細胞の内在性AIDの活性化のために、Bリンパ球は、好ましくは、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子(例えば、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物など)を含む細胞培養培地で、約3時間〜10日間、好ましくは約6時間から7日間、より好ましくは約12時間から5日間、更により好ましくは約18時間から3日間、更により好ましくは約21時間から2日間培養される。最も好ましくは、B細胞は、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子(サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物)を含む細胞培養培地で約24時間培養される。
したがって、Bリンパ球は、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子(例えば、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物など)を含む細胞培養培地で、DNA分子の導入(工程(ii))前の約3時間〜10日間、好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の約6時間〜7日間、より好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の約12時間〜5日間、更により好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の約18時間〜3日間、更により好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の約21時間〜2日間、最も好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の約24時間培養されることが好ましい。
更に、Bリンパ球は、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子(例えば、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物など)を含む細胞培養培地で、DNA分子の導入(工程(ii))前の少なくとも3時間、好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の少なくとも6時間、より好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の少なくとも12時間、更により好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の少なくとも18時間、最も好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の少なくとも21時間、例えば、DNA分子の導入(工程(ii))前の約24時間培養されることが好ましい。
また、Bリンパ球は、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子(例えば、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物など)を含む細胞培養培地で、DNA分子の導入(工程(ii))前の10日間以内、好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の7日間以内、より好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の5日間以内、更により好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の3日間以内、更により好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の2日間以内、最も好ましくはDNA分子の導入(工程(ii))前の36時間以内、例えば、DNA分子の導入(工程(ii))前の約24時間以内培養されることが好ましい。
換言すれば、本発明に係る方法において、Bリンパ球へのDNA分子の導入は、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後最大10日間、好ましくは活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化後最大7日間、より好ましくは活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化後最大5日間、更により好ましくは活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化後最大2日間、最も好ましくは活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化後約1日間行うことが好ましい。
前記したように、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子は、好ましくは、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物である。
好ましいToll様受容体(TLR)アゴニストは、R848又はCL264などのTLR7又はTLR9のアゴニストである。抗B細胞受容体抗体又はその断片の好ましい例としては、ヒト免疫グロブリンに特異的な抗B細胞受容体F(ab’)2−断片が挙げられる。CpG−Bアゴニストの好ましい例は、ODN2006である。イミダゾキノリン化合物の好ましい例は、Clo97である。
サイトカインの例としては、IL1様、IL1a、IL1β、IL1RA、IL18、CD132、IL2、IL4、IL7、IL9、IL13、IL15、CD131、IL3、IL5、GM−CSF、IL6−like、IL6、IL11、G−CSF、IL12、LIF、OSM、IL10−like、IL10、IL20、IL21、IL14、IL16、IL17、IFNα、IFNβ、IFNγ、CD154、LTβ、TNFα、TNFβ、4−1BBL、APRIL、BAFF、CD70、CD153、CD178、CD30L、CD40L、GITRL、LIGHT、OX40L、TALL−1、TRAIL、TWEAK、TRANCE、TGFβΙ、TGFβ2、TGFβ3、c−Kit、FLT−3、Epo、Tpo、FU−3L、SCF、M−CSF、aCD40、又はそれらの任意の組合せが挙げられる。好ましくは、サイトカインは、CD40L、IL4、IL2、IL21、BAFF、APRIL、CD30L、TGF−β1、4−1BBL、IL6、IL7、IL10、IL13、c−Kit、FLT−3、IFNα、又はそれらの任意の組合せからなる群から選択される。最も好ましくは、Bリンパ球は、IL4及び/又はCD40Lを含む培地で培養される。
例えば、B細胞は、DNA分子の導入(工程(ii);トランスフェクション)前に、CD40L発現細胞株(例えば、K562L又は3T3細胞など)と共培養することがでいる。B細胞は、トランスフェクション前、少なくとも12、24、36、48、又は72時間共培養することができる。
好ましくは、(培養培地中の)サイトカインの濃度は、0.001〜20ng/ml、好ましくは0.001〜1ng/ml、より好ましくは0.005〜0.5ng/ml、更により好ましくは0.01〜0.1ng/ml、更により好ましくは0.015〜0.02ng/ml、最も好ましくは約0.16ng/mlである。
更に、Bリンパ球は、サイトカインを、少なくとも0.001ng/ml、好ましくは少なくとも0.001ng/ml、より好ましくは少なくとも0.005ng/ml、更により好ましくは少なくとも0.01ng/ml、更により好ましくは少なくとも0.015ng/ml、最も好ましくは約0.16ng/ml含む細胞培養培地で培養されることが好ましい。
また、Bリンパ球は、20ng/ml以下、好ましくは1ng/ml以下、より好ましくは0.5ng/ml以下、より好ましくは0.1ng/ml以下、更により好ましくは0.02ng/ml以下、最も好ましくは約0.16ng/mlの濃度のサイトカインを含む細胞培養培地で培養されることが好ましい。
好ましい実施形態では、活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化することは、CD40L及び/又はIL4(の存在下でのBリンパ球の培養)によって行われる。換言すれば、Bリンパ球は、CD40L及び/又はIL4を含む細胞培養培地で培養されることが好ましい。より好ましくは、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化は、(前記した)CD40L発現細胞株との共培養及び(前記した培地への)IL−4の添加によって行われる。最も好ましくは、CD40L発現細胞株はK562Lである。
一般に、培養培地中のIL4の濃度は、サイトカインについて一般に前記した通りであることができる。特に、(最終培養培地中の)IL4の濃度は、好ましくは0.005〜0.03ng/ml、より好ましくは0.01〜0.025ng/ml、更により好ましくは0.015〜0.02ng/ml、最も好ましくは0.16ng/mlである。
好ましくは、Bリンパ球は、DNA分子をBリンパ球に導入した後(トランスフェクション後)に再活性化される。トランスフェクション後の細胞の再活性化により、生存率が改善する。再活性化のために、前記B細胞刺激剤、即ち、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又は前記イミダゾキノリン化合物を使用することができる。換言すれば、例えば、上で定義したB細胞刺激剤(サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、及び/又はイミダゾキノリン化合物)が、DNA分子をBリンパ球に導入した後にBリンパ球に適用されることが好ましい。
一般に、Bリンパ球は、DNA分子をBリンパ球に導入した後(トランスフェクション後)に1回又は繰り返し再活性化することができる。例えば、Bリンパ球は、約1、2、3、4、5日間、又はそれ以上の間、再活性化することができる。好ましくは、B細胞は、トランスフェクション後24時間以内、例えば、トランスフェクション後約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、又は24時間で(トランスフェクション後初めて)再活性化される。より好ましくは、B細胞は、トランスフェクション後18時間以内に再活性化され、更により好ましくは、B細胞は、トランスフェクション後12時間以内に再活性化され、最も好ましくは、B細胞は、トランスフェクション後6時間以内、例えば、トランスフェクション後3〜5時間、例えばトランスフェクション後約4時間で再活性化される。そのような再活性化は、最も好ましくは、IL4で行われる。更に、再活性化(例えば、IL4を用いた再活性化)は、好ましくは1〜5日間ごとに、好ましくは2〜4日間ごとに、最も好ましくは3日間ごとに繰り返される。
追加的に又は代替的に、Bリンパ球は、特に好ましくは、K562L細胞などのCD40L発現細胞によって、例えば1回又は繰り返し、最も好ましくはトランスフェクション後2〜10日間で1回、好ましくはトランスフェクション後4〜9日間、より好ましくはトランスフェクション後6〜8日間、例えば、トランスフェクション後約7日間で再活性化される。
特に好ましい実施形態では、B細胞は、トランスフェクション後4時間、IL4で3日連続して、K562L細胞で7日目に再活性化される。
好ましくは、Bリンパ球は、DNA分子をBリンパ球に導入する前に、代替末端結合をブロックすることができるDNA阻害剤で処理される。そのようなDNA阻害剤の好ましい例はOlaparibである。このような前処理は、代替末端結合(a−EJ)経路をブロックすることによって、c−NHEJ経路の使用を強制し、エンジニアリング効率を更に高める。
目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、また、DNA分子をBリンパ球に導入する前に、Ku70/Ku80などのKuタンパク質と共にインキュベートされることが好ましい。したがって、好ましい実施形態では、DNA分子/Kuタンパク質複合体(インキュベーション中に形成される)がBリンパ球に導入される。それにより、DNA分子の成功した組み込みの数を更に増やすことができる。
DNA分子は、また、SV40核局在化シグナルなどの核局在化シグナル、例えば、配列番号95に係るSVタンデムリピート又はその配列変異体を含むことが好ましい。

SVタンデムリピート:
TGGTTGCTGACTAATTGAGATGCATGCTTTGCATACTTCTGCCTGCTGGGGAGCCTGGGGACTTTCCACACCTGGTTGCTGACTAATTGAGATGCATGCTTTGCATACTTCTGCCTGCTGGGGAGCCTGGGGACTTTCCACACC
[配列番号95]
それにより、Bリンパ球の核内のDNA分子の高濃度が達成され得、これはまた、Bリンパ球のゲノムへのDNA分子の組み込みを更に増加させる。
更に、特にBリンパ球の活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化の少なくとも約24時間後に、Bリンパ球をヌクレアーゼ阻害剤で処理することも好ましい。ヌクレアーゼ阻害剤の好ましい例は、Mirinである。これにより、B細胞のエンドヌクレアーゼ及び/又はエキソヌクレアーゼによる、B細胞に導入されたDNA分子の分解を回避することができる。
トランスフェクション
前記したように、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子を導入するための方法(即ち、トランスフェクション法)は、例えば、ウイルス性及び非ウイルス性のトランスフェクション法を含む。遺伝子導入に使用できるウイルスとしては、レトロウイルス(レンチウイルスを含む)、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、及びアデノ随伴ウイルス(AAV)が挙げられる。しかし、いくつかの実施形態では、Bリンパ球は、レトロウイルスで形質導入されない。更に、ナノ粒子もトランスフェクションに使用することができる。更なる非ウイルストランスフェクション法としては、多くの化学的及び物理的方法が挙げられる。化学的トランスフェクション法としては、カチオン性脂質及び/又はリポソームに基づくリポフェクション、リン酸カルシウム沈殿、又はDEAE−デキストラン又はポリエチレンイミン(PEI)などのカチオン性ポリマーに基づくトランスフェクションが挙げられる。物理的トランスフェクション法としては、エレクトロポレーション、弾道遺伝子導入(DNAでコーティングした粒子を細胞に導入する)、マイクロインジェクション(マイクロキャピラリーを介した細胞へのDNA導入)、及びヌクレオフェクションが挙げられる。好ましくは、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子のBリンパ球への導入は、非ウイルス性である。
最も好ましくは、DNA分子は、ヌクレオフェクションによってBリンパ球に導入される。ヌクレオフェクションは、特定の電圧を印加することにより、DNA及びRNAなどの核酸を細胞に移入することができるエレクトロポレーションに基づくトランスフェクション法である。エレクトロポレーションの物理的方法に基づいて、ヌクレオフェクションは、ヌクレオフェクションデバイス(「Nucleofector」)を、好ましくは細胞型特異的試薬と共に用いて生成させた電気的パラメータの組合せを使用する。DNA分子(基質)は細胞核と細胞質に直接移入される。したがって、ヌクレオフェクションにはヌクレオフェクションデバイスを使用することが好ましい。一般に、任意のヌクレオフェクションデバイス、例えば、Neon(登録商標)、MaxCyte、又はAmaxa(登録商標)を使用することができる。好ましくは、Amaxa(登録商標)又はNeon(登録商標)Nucleofectorが使用される。
一般に、ヌクレオフェクションデバイスの製造元によって提供される任意のヌクレオフェクションプログラムを使用することができる。好ましくは、2100〜2500Vが、10〜20ms(msec)の1又は2パルスで使用される。より好ましくは、2100〜2400Vを、10〜20ms(msec)の1又は2パルスで使用することができる。例えば、2150V及び10msの単一パルスを使用できる。例えば、2150V及び15msの単一パルスを使用できる。例えば、2150V及び20msの単一パルスを使用できる。例えば、2150V及び10msの2パルスを使用できる。例えば、2400V及び10msの単一パルスを使用できる。例えば、2400V及び15msの単一パルスを使用できる。例えば、2400V及び20msの単一パルスを使用できる。例えば、2500V及び10msの単一パルスを使用できる。例えば、2500V及び15msの単一パルスを使用できる。最も好ましくは、2150V及び10msの(正確に)2パルスが、特にNeon(登録商標)Nucleofectorで使用される。
好ましくは、B細胞用のヌクレオフェクターキット(例えば、ヒトB細胞用のロンザのNucleofectorキット)が、特にAmaxa(登録商標)Nucleofectorと、例えば製造元の指示にしたがって組み合わせて使用される。最も好ましくは、Amaxa(登録商標)Nucleofectorは、U15プログラムと共に製造元の指示に記載されているように、ロンザのヒトB細胞用Nucleofectorキットと組み合わせて使用され、Amaxa(登録商標)Nucleofectorのヌクレオフェクション当たり細胞数は(変更されて)200万及び/又はDNA量は(変更されて)約2.5μgである。
好ましくは、DNAは、約0.5μg〜10μgのDNA量(トランスフェクション、特にヌクレオフェクション当たりの量)でトランスフェクトされ、例えば、DNA濃度は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、又は10μgであることができる。より好ましくは、DNA濃度は、(トランスフェクション、特にヌクレオフェクション当たり)の量で、約1μg〜5μgのDNA、更により好ましくは1.5μg〜3.5μgのDNA、更により好ましくは1.0〜3.0μgのDNAであり、最も好ましくはトランスフェクション当たりのDNA量は、約2.5μgのDNAである。
好ましくは、ゲノム編集されたB細胞は、ゲノム編集プロセスの直後又は短い培養期間の後に使用される。臨床使用のために、ゲノム編集されたB細胞は使用前に照射されることがある。照射は、サイトカインの発現を誘導し、免疫エフェクター細胞の活性を促進する。
エンジニアードされたBリンパ球とその使用
更なる態様において、本発明はまた、本明細書に記載される本発明に係る方法によって得られるエンジニアードされたBリンパ球を提供する。換言すれば、本発明はまた、本明細書に記載される本発明に係る方法によって作製されたエンジニアードされたBリンパ球を提供する。
したがって、上で概説した本発明に係るBリンパ球のゲノムを編集するための方法の詳細な説明及び好ましい実施形態は、そのような方法によって得られるエンジニアードされたBリンパ球にも同様に適用されることが理解される。例えば、前記した編集されたB細胞の詳細な説明、特に、目的の好ましい(ポリ)ペプチドは、本発明の方法によって得られるB細胞に同様に適用される。
一般に、本発明の方法によって得られたB細胞は、B細胞ゲノムのスイッチ領域における異種インサートにより容易に認識することができる。
したがって、本発明はまた、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む異種インサートをスイッチ領域に含む編集された免疫グロブリン遺伝子座を含むエンジニアードされたBリンパ球を提供する。用語「異種」は、内在性配列、即ち、元々このゲノム位置にあった配列とは異なる配列を意味する。一般に、前記した目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子は、本質的に異種インサートに対応する。したがって、前記した目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子の詳細な説明及び好ましい実施形態は、異種インサートにも同様に適用される。特に、目的の(ポリ)ペプチドは前記したものと同一である。
一般に、異種インサートは、免疫グロブリン遺伝子座のスイッチ領域に挿入される。これにより、免疫グロブリン遺伝子座が編集される。一般に、エンジニアードされたBリンパ球についても、上で概説した本発明に係るBリンパ球のゲノムを編集するための方法の詳細な説明及び好ましい実施形態が同様に適用される。
一般に、本発明のエンジニアードされたBリンパ球は、任意の種のものであることができる。いくつかの実施形態では、エンジニアードされたBリンパ球は、哺乳動物のBリンパ球である。好ましくは、本発明に係るエンジニアードされたBリンパ球はヒトである。したがって、いくつかの実施形態では、エンジニアードされたBリンパ球は、ニワトリ又はマウスのBリンパ球ではない。特に、Bリンパ球のIgL遺伝子座は欠失されていないことが好ましい。
特に、本発明に係るエンジニアードされたB細胞において、B細胞のゲノムは、好ましくは、N末端からC末端方向に、可変ドメイン、(工程(ii)で導入されたDNA分子によってコードされる)目的の(ポリ)ペプチド、及び定常ドメインを含む修飾免疫グロブリン鎖を発現するように編集される。換言すれば、Bリンパ球のゲノムは、好ましくは、免疫グロブリン鎖の可変ドメインと定常ドメインとの間に配置された目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾免疫グロブリン鎖を発現するように編集される。したがって、Bリンパ球のゲノムは、抗体のエルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾抗体を発現するように編集されることが好ましい。更に、Bリンパ球のゲノムは、抗体のエルボー領域に目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾B細胞受容体を発現するように編集されることが好ましい。この文脈において、本発明に係る方法の文脈において、上で概説された詳細な説明が同様に適用される。
また、Bリンパ球のゲノムが、修飾された免疫グロブリン鎖を発現するように編集され、内在性可変ドメインが目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられることが好ましい。したがって、Bリンパ球のゲノムを編集して、改変されたB細胞受容体を発現させることも好ましく、内在性可変ドメインは、目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられる。したがって、Bリンパ球のゲノムは、内在性可変ドメインに「代えて」目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾抗体を発現するように編集されることが好ましい。ここでも、本発明に係る方法の文脈において、上で概説した詳細な説明が同様に適用される。
また、Bリンパ球のゲノムが、修飾された免疫グロブリン鎖を発現するように編集され、内在性定常ドメインが目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられていることも好ましい。したがって、Bリンパ球のゲノムが、修飾されたB細胞受容体を発現するように編集され、内在性定常ドメインが目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられることも好ましい。したがって、Bリンパ球のゲノムは、内在性定常ドメインに「代えて」目的の(ポリ)ペプチドを含む修飾抗体を発現するように編集されることが好ましい。したがって、そのような修飾免疫グロブリン鎖は、(内在性)可変ドメイン、目的の(ポリ)ペプチドを含むが、(内在性)定常ドメインは含まない。ここでも、本発明に係る方法の文脈において、上で概説した詳細な説明が同様に適用される。
好ましくは、本発明に係るエンジニアードされたBリンパ球の免疫グロブリン遺伝子座のスイッチ領域は、切断部位、より好ましくは、T2A切断部位などの自己プロセシング部位を含む。ここでも、本発明に係る方法の文脈において、切断部位について上で概説した詳細な説明が同様に適用される。
好ましくは、本発明に係るエンジニアードされたBリンパ球の免疫グロブリン遺伝子座のスイッチ領域は、病原体結合ドメイン、Vドメイン、又はV−Vドメインをコードするヌクレオチド配列を含む。また、本発明に係るエンジニアードされたBリンパ球の免疫グロブリン遺伝子座のスイッチ領域が、CD4、ジペプチジルペプチダーゼ4、CD9、又はアンギオテンシン変換酵素2、又はそれらの断片若しくは配列変異体をコードするヌクレオチド配列を含むことも好ましい。ここでも、本発明に係る方法の文脈において、上で概説した詳細な説明が同様に適用される。
いくつかの実施形態では、エンジニアードされたBリンパ球は、GFP(緑色蛍光タンパク質)又はRFP(tdTomato又はDsRedなどの赤色蛍光タンパク質)を発現しない。より一般的には、いくつかの実施形態では、エンジニアードされたBリンパ球は、(蛍光)レポータータンパク質を発現しない。一般に、エンジニアードされたB細胞は、B細胞受容体の発現、特異性、及び/又は機能性を調節することが望まれる任意の用途に使用することができる。好ましくは、エンジニアードされたBリンパ球は、医学、即ち、医学用途、例えば、免疫療法において使用される。この目的のために、Bリンパ球は、好ましくは、本明細書に記載されるようにエンジニアードされる(即ち、ゲノム編集される)。
一般に、本発明に係るエンジニアードされたBリンパ球が標的とする疾患としては、(モノクローナル)抗体で治療することができる任意の疾患が挙げられる。このような疾患としては、癌、感染症、自己免疫疾患、移植片拒絶、骨粗鬆症、黄斑変性症、多発性硬化症、及び心血管疾患が挙げられる。癌及び/又は感染症の治療及び/又は予防が好ましい。
好ましくは、本発明に係るエンジニアードされたB細胞は、癌又は腫瘍疾患の予防、治療、及び/又は改善(のための薬剤の調製)のために使用することができる。一般に、用語「癌」は、固形腫瘍、特に肉腫、癌腫、及びリンパ腫などの悪性固形腫瘍、並びに白血病などの血液癌を含む。癌としては、癌腫、肉腫、リンパ腫、白血病、胚細胞腫瘍、及び芽細胞腫が挙げられる。
好ましくは、本発明に係るエンジニアードされたB細胞は、感染症の予防、治療、及び/又は改善(のための薬剤の調製)のために使用することができる。感染症としては、ウイルス性、レトロウイルス性、細菌性、及び原虫性の各感染症が挙げられる。
更に、本発明に係るエンジニアードされたB細胞は、自己免疫障害の予防、治療、及び/又は改善(のための薬剤の調製)のために使用することができる。通常、自己免疫疾患は、体内に常在する物質及び組織に対する体の異常な免疫応答(自己免疫)から生じる。これは、特定の臓器に限定される場合もあれば、様々な場所の特定の組織に関係する場合もある。自己免疫障害は、過敏症の対応するタイプ:タイプI(即ち、自家血清によって誘発される蕁麻疹)、タイプII、タイプIII、又はタイプIVによって分類することがでいる。
医療用途では、エンジニアードされたBリンパ球を患者に投与されることが好ましい。患者に投与されるBリンパ球は、自家Bリンパ球(即ち、B細胞は、B細胞又はその前駆細胞をエンジニアリング前に単離したのと同一の患者に投与される)又は同種Bリンパ球(別の(ヒト)起源のもの、即ち、B細胞は、エンジニアリング後に投与される患者に由来するものではない)であることができる。最も好ましくは、B細胞は自家Bリンパ球であり、即ち、エンジニアードされたBリンパ球が投与される患者は、エンジニアリング前にBリンパ球(又はその前駆細胞)が単離されたのと同一の患者である。
したがって、本発明はまた、
(a)対象から(エンジニアードされていない)Bリンパ球を単離する工程、
(b)本明細書に記載される本発明に係るBリンパ球をエンジニアリングする工程、及び
(c)エンジニアードされたBリンパ球を(同一の)対象に投与する工程を含むB細胞療法のための方法を提供する。
エンジニアードされたBリンパ球(自家又は同種異系)を対象/患者に投与する場合、対象/患者に投与する前に、癌の(発症)に関与することが知られている変異(即ち、そのような変異がB細胞中で生じるかどうか)に関して、Bリンパ球を試験(例えば、インビトロ試験)することが好ましい。そのような癌を引き起こす変異の例としては、染色体転座が挙げられる。これにより、癌(の発症)に関与することが知られている変異を有することが特定されたエンジニアードBリンパ球を排除することができ、即ち、癌(の発症)に関与することが知られている変異を有することが特定されたエンジニアードBリンパ球は、患者に投与されない。これにより、癌を引き起こす変異を伴うB細胞を投与するリスクが大幅に低減される。
B細胞における癌を引き起こす変異を試験するための方法は、当技術分野で知られている。例えば、B細胞の表面上での免疫グロブリンの喪失は、癌を引き起こす変異の指標である。したがって、エンジニアードされたB細胞は、B細胞を患者に投与する前に、保存されたBCR表面発現で選択することができる。したがって、患者にB細胞を投与する前に、B細胞がその表面に免疫グロブリン/B細胞受容体を発現していることを確認することが好ましい。
代替的に又は追加的に、エンジニアードされたB細胞はまた、患者/対象に投与する前に、特定の癌遺伝子の存在についてチェックすることができる。そのような癌遺伝子の例としては、BCL6、BCL2(MCL1)、BCL11、及びMALT1が挙げられる。したがって、患者にB細胞を投与する前に、B細胞が、癌遺伝子、例えば、BCL6、BCL2(MCL1)、BCL11、及び/又はMALT1の制御不全発現(例えば、過剰発現)を示さないことを確認することが好ましい。
更なる態様において、本発明はまた、本明細書に記載されるエンジニアードされたBリンパ球の細胞株を提供する。特に、用語「細胞株」、不死化させた細胞株を意味する。不死化細胞株は、不死化されているのでインビトロで長期間増殖可能な多細胞生物由来の細胞集団である。B細胞を不死化させるための方法は当技術分野で知られている。好ましくは、EBV(エプスタインバーウイルス)不死化が使用される。例えば、EBVによるB細胞不死化のための改良方法が、Traggiai E, Becker S, Subbarao K, Kolesnikova L, Uematsu Y, Gismondo MR, Murphy BR, Rappuoli R, Lanzavecchia A. (2004): An efficient method to make human monoclonal antibodies from memory B cells: potent neutralization of SARS coronavirus. Nat Med. 10(8):871−5.に記載されている。
そのような不死化B細胞株は、ヒト抗体の産生に特に有用である。したがって、本発明はまた、目的の(異種の)(ポリ)ペプチドを含む抗体又はその断片を生成するための方法を提供し、この方法は、
(1)本明細書に記載の本発明に係るエンジニアードされたBリンパ球又はB細胞株を提供する工程であって、前記Bリンパ球が、目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む異種インサートをスイッチ領域に含む編集された免疫グロブリン遺伝子座を含む工程、
(2)前記エンジニアードされたBリンパ球又はB細胞株を培養する工程、及び
(3)前記目的の(異種の)(ポリ)ペプチドを含む抗体又はその断片をB細胞培養物から単離する工程を含む。
抗体はB細胞によって分泌されるので、抗体の分離は容易である。好ましくは、単離された抗体を精製する。このことは、抗体が通常、他のポリペプチドを実質的に含まない組成物で存在することを意味し、例えば、組成物の90%(重量)未満、通常60%未満、更には50%未満が他のポリペプチドで構成される。
更に、本発明に係る抗体又はその断片を生成するための方法は、好ましくは、抗体又は抗体断片を特徴付けることを更に含み、特徴付けは、
−抗体又は抗体断片の機能を決定するための機能的アッセイを行うこと、
−結合アッセイを行って、前記抗体又は抗体断片の結合特異性及び/又は前記抗体又は抗体断片によって認識される結合パートナー/エピトープの結合特異性を決定すること、及び/又は
−中和アッセイを行って、前記抗体又は抗体断片の、毒素又は病原体を中和する能力を決定することを含む。
機能的アッセイ、結合アッセイ、及び中和アッセイは、当技術分野で知られている。当業者であれば、抗体の機能性に応じて適切なアッセイを選択しよう。例えば、抗体が結合部位を含む場合(例えば、挿入された目的の(ポリ)ペプチドが結合部位を含む場合)、当業者は、前記結合部位の結合パートナーを用いて結合アッセイを行うことができる。
更なる態様において、本発明はまた、本明細書に記載される本発明に係る抗体を生成するための方法によって得られる抗体を提供する。換言すれば、本発明はまた、本明細書に記載の本発明に係る抗体を生成するための方法によって作製された抗体を提供する。そのような抗体は、前記した目的の(ポリ)ペプチドを含む。目的の(ポリ)ペプチドは、前記した通り、抗体のエルボー領域に位置し得る。或いは、目的の(ポリ)ペプチドはまた、本明細書に記載の通り、抗体の(例えば、重鎖の)可変領域又は定常領域に置き換わることができる。
更なる態様において、本発明はまた、本発明に係るエンジニアードされたBリンパ球又は本発明に係る抗体を含む組成物を提供する。好ましくは、組成物は、薬学的に許容される担体、希釈剤、及び/又は賦形剤を更に含む。したがって、組成物は、好ましくは医薬組成物である。
担体又は賦形剤は投与を容易にすることができるが、好ましくは、それ自体が、組成物を摂取する個体にとって有害な抗体の産生を誘導してはならない。また、毒性であってもならない。好適な担体は、タンパク質、ポリペプチド、リポソーム、多糖類、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、高分子アミノ酸、アミノ酸コポリマー、及び不活性ウイルス粒子等の、大きく、ゆっくりと代謝される巨大分子であってよい。一般的に、本発明に係る医薬組成物中の薬学的に許容し得る担体は、活性成分であっても不活性成分であってもよい。
薬学的に許容し得る塩、例えば、鉱酸塩(例えば、塩酸塩、臭化水素塩、リン酸塩、及び硫酸塩)又は有機酸の塩(例えば、酢酸塩、プロピオン酸塩、マロン酸塩、及び安息香酸塩)を用いてもよい。
医薬組成物中の薬学的に許容し得る担体は、水、生理食塩水、グリセロール、及びエタノール等の液体を更に含有していてもよい。更に、湿潤剤若しくは乳化剤等の補助物質、又はpH緩衝物質がかかる組成物中に存在していてもよい。かかる担体によって、対象に服用させるために、医薬組成物を錠剤、丸剤、糖衣錠、カプセル剤、液剤、ゲル剤、シロップ剤、スラリー剤、及び懸濁剤として製剤化することができるようになる。
本発明の医薬組成物は、様々な形態で調製することができる。例えば、前記組成物は、液体溶液又は懸濁液のいずれかとして、注射液として調製してよい。注射する前に液体ビヒクルの溶液又は懸濁液にするのに好適な固体形態を調製してもよい(例えば、保存剤を含有する滅菌水で再構成するための、Synagis(商標)及びHerceptin(商標)と同様の凍結乾燥組成物)。前記組成物は、例えば軟膏剤、クリーム剤、又は粉剤として調製してもよい。前記組成物は、例えば錠剤若しくはカプセル剤として、噴霧剤として、又はシロップ剤として(任意で、風味付けされる)経口投与用に調製してもよい。前記組成物は、例えば微粉末又はスプレーを用いる吸入器として調製してもよい。前記組成物は、例えば点眼剤として調製してもよい。前記組成物は、例えば対象に投与する直前に、複合組成物が再構成できるように設計されたキット形態であってもよい。例えば、凍結乾燥した抗体を、滅菌水又は滅菌バッファと共にキット形態で提供してよい。
組成物中の活性成分は、本発明に係るエンジニアードB細胞又は抗体であることが好ましい。組成物は、分解から抗体を保護する又はB細胞の生存率を保証する薬剤を含んでもよい。
薬学的に許容し得る担体についての詳細な検討は、Gennaro(2000)Remington:The Science and Practice of Pharmacy,20th edition,ISBN:0683306472から入手可能である。
本発明の医薬組成物は、一般的に、5.5〜8.5のpHを有し、幾つかの実施形態では、これは、6〜8であり、他の実施形態では、約7である。pHは、バッファを使用することによって維持することができる。前記組成物は、無菌及び/又はパイロジェンフリーであってよい。前記組成物は、ヒトに対して等張であってよい。一実施形態では、本発明の医薬組成物は、密封容器で提供される。
前記組成物は、油性又は水性のビヒクルの懸濁液、溶液、又はエマルションの形態をとってもよく、特に、懸濁化剤、保存剤、安定剤、及び/又は分散剤等の調合剤を含有していてもよい。或いは、抗体分子は、適切な無菌液体を用いて使用前に再構成するために乾燥形態であってもよい。
前記組成物は、水又は生理食塩水などのビヒクルを含んでもよい。ビヒクルは、典型的には、薬学的活性化合物等の化合物、特に、本発明に係る抗体を保存、輸送、及び投与するのに好適な物質であると理解される。例えば、ビヒクルは、薬学的活性化合物、特に、本発明に係る抗体を保存、輸送、及び/又は投与するのに好適な生理学的に許容し得る液体であってよい。
前記組成物は、パイロジェンフリーであり且つ好適なpH、等張性、及び安定性を有する非経口的に許容し得る水溶液であることができる。当業者は、例えば、生食注射、リンゲル液、乳酸加リンゲル液等の等張ビヒクルを用いて好適な溶液をうまく調製することができる。必要に応じて、保存剤、安定剤、緩衝剤、抗酸化剤、及び/又は他の添加剤が含まれていてもよい。本発明に係る組成物を、例えばプレフィルドシリンジで提供してよい。
上に定義された組成物は、カプセル剤、錠剤、水性懸濁剤、又は液剤が挙げられるがこれらに限定されない剤形であってもよい。錠剤の場合、一般的に使用される担体としては、ラクトース及びコーンスターチが挙げられる。ステアリン酸マグネシウム等の滑沢剤も典型的に添加される。カプセル形態の場合、有用な希釈剤としては、ラクトース及び乾燥コーンスターチが挙げられる。水性懸濁剤が必要な場合、活性成分を乳化剤及び懸濁化剤と合わせてもよい。必要に応じて、特定の甘味剤、着香剤、又は着色剤を添加してもよい。
前記組成物に含有される担体の更なる例としては、鉱油、流動ワセリン、白色ワセリン、プロピレングリコール、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン化合物、乳化ワックス及び水が挙げられるが、これらに限定されない。或いは、本発明の医薬組成物は、好適なローション又はクリームに製剤化することもできる。本発明において、好適な担体としては、鉱油、モノステアリン酸ソルビタン、ポリソルベート60、セチルエステルワックス、セテアリールアルコール、2−オクチルドデカノール、ベンジルアルコール、及び水が挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態では、本発明の組成物は、本発明の抗体を含むことができ、抗体は、組成物中の総タンパク質の少なくとも50重量%(例えば、60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)を構成することができる。そのような組成物において、抗体は、精製された形態であることが好ましい。
医薬組成物は、特に複数回投与フォーマットにパッケージ化されている場合、抗微生物剤を含んでいてよい。前記医薬組成物は、洗浄剤、例えばTween80等のTween(ポリソルベート)を含んでいてよい。洗浄剤は、一般的に、低濃度、例えば、0.01%未満で存在する。また、組成物は、等張にするためにナトリウム塩(例えば、塩化ナトリウム)を含んでいてもよい。例えば、10±2mg/mLのNaCl濃度が典型的である。
更に、医薬組成物は、特に、凍結乾燥される場合又は凍結乾燥物質から再構成された物質を含む場合、例えば、約15mg/mL〜約30mg/mL(例えば、25mg/mL)の糖アルコール(例えば、マンニトール)又は二糖(例えば、スクロース又はトレハロース)を含んでいてよい。凍結乾燥用組成物のpHは、凍結乾燥前に5〜8、又は5.5〜7、又は約6.1に調整してよい。
本発明の組成物はまた、1つ以上の免疫調節剤を含むことができる。一実施形態では、免疫調節剤の1つ以上はアジュバントを含む。
本発明に係るエンジニアードされたB細胞又は抗体を含む組成物は、好ましくは、医学における使用、即ち医薬として使用するためのものである。この文脈において、エンジニアードされたB細胞の医学的使用について前記した詳細な説明が同様に、例えば、治療対象疾患に関して適用される。
したがって、本発明はまた、本発明に係る抗体、本発明に係るエンジニアードされたB細胞、又は本発明に係る組成物を、それを必要とする対象に投与することを含む免疫療法のための方法を提供する。
以下、添付図面の簡単な説明をする。図面は、本発明をより詳細に説明することが意図されている。しかし、それらは本発明の主題を何ら限定することを意図するものではない。
図1は、所望の特異性(目的の(ポリ)ペプチド)を含む抗体を生成する余剰なエキソンエレメント(目的の(ポリ)ペプチド)の統合による、14番染色体上の抗体スイッチ領域のAID媒介B細胞エンジニアリングの概要を示す図である。 図2は、本発明にしたがってエンジニアードされたB細胞から得られる抗体鎖をコードするエンジニアード遺伝子の概略例及びそれぞれの抗体の概略を示す図である。(A)抗体のエルボー領域(可変領域と定常領域の間)に追加のインサートを含む例。(B)T2Aプロテアーゼ切断部位を含む例、例えば、抗体の元の可変領域を置き換える例。V、D、J−元のV、D、J遺伝子。Constan−元の定常ドメイン。T2A−導入されたT2A切断部位。VH−導入された重鎖可変領域。VL−導入された軽鎖可変領域。受容体ドメイン−導入された受容体ドメイン。 図3は、ゲノムLAIR1挿入を検出するための実施例(exp)(実施例1;exp1)、LAIR1−Ab発現初代B細胞産生、及びソーティング(実施例2;exp2)又はハイスループットスクリーニング(実施例3;exp3)による選択の概要を示す図である。日数は、刺激ヌクレオフェクションが行われてから何日間後かを示し、「ヌクレオフェクション」の列の記載は、ヌクレオフェクションに使用される核酸の特徴を示し、「スクリーニング」の列の記載は、どのタイプのスクリーニングが行われたかを示す。 図4は、実施例1に関し、(A)スイッチ領域PCRの設計、及び(B)二本鎖(dsDNA)LAIR1基質のヌクレオフェクション後のMinIONシークエンシング技術による長いスイッチμ領域PCRアンプリコンでのコドン最適化LAIR1(部分的組み込みを含む)の検出結果を示す図である。 図5は、実施例2に関し、(A)ネガティブコントロール(MME17)及びポジティブコントロール(MMJ5)コントロールB細胞株と比較した、FACSソーティングによってヌクレオフェクション後に選択された、LAIR1含有抗体を発現する、本発明にしたがって生成されたB細胞株のLAIR1及びIgM表面共染色、及び(B)LAIR1野生型及びLAIR1 CH1/J6イントロン最適化基質でヌクレオフェクトされたB細胞株によって分泌された人工LAIR1含有抗体のビーズプルダウン及びFACS分析を示す図である。 図6は、実施例2に関し、(A)培養上清のLAIR1及びIgM特異的ウエスタンブロット、(B)組換えLAIR1含有抗体を発現するエンジニアードされたB細胞株から単離されたゲノムDNAのスイッチμフォワード及びLAIR1リバースプライマーを使用したPCR増幅、及び(C)スイッチ領域と、スイッチ領域を灰色で強調表示した5’LAIR1インサートカバー領域と、太字のスプライスアクセプター部位と黒色のLAIR1エキソンを有するライトグレーのLAIR1イントロンとのPCR産物配列アラインメントを示す図である。 図7は、実施例3に関し、(A)60000細胞と35000細胞のそれぞれのハイスループットスクリーニングによって検出された組換えLAIR1含有抗体を発現するエンジニアードされたB細胞株の頻度を示し、細胞は、LAIR1野生型基質又はCH1/J6イントロン最適化バージョンのいずれかでヌクレオフェクトされており、II)のスクリーニング条件は、培養上清中の抗体濃度を高めるために培養時間を延ばしつつ、細胞播種数を減らすことによって最適化されている、及び(B)抗LAIR1対コントロールビーズによって捕捉されたIgMのMFI比を測定する2枚の384ウェル培養プレートのビーズスクリーニングの例であり、白丸はポジティブコントロールを示し、矩形は人工LAIR1含有抗体を分泌する培養物を示す図である。 図8は、実施例4に関し、(A)PBMCの照射後のDNA二本鎖切断を示すH2AX染色(FACSプロット)及び(B)CD40L/IL4刺激及びAID誘導後の初代B細胞を示す図である(MFI=平均蛍光強度)。 図9は、実施例4に関し、(A)pMAX−GFPコントロールプラスミドのNEONヌクレオフェクションの2日間後の生存及びGFP発現初代B細胞の%を示し、(B)FACSプロットが、更なるスクリーニング実験に使用したモックヌクレオフェクタントのゲーティング戦略と条件d)(2150V、10ms、2パルス)を示す図である。 図10は、実施例5の原理と結果を示し、(A)インビトロスイッチ挿入は、c−NHEJに依存する、(B)ナイーブソートB細胞をCD40L及びIL4で刺激し、c−NHEJ(SCR7)、a−NHEJ(Olaparib)、又は逆転写酵素(ddI/AZT)の阻害剤の存在下で9日間培養し、天然のスイッチインサートは、MinIONシークエンシング技術によって、50,000個インビトロIgG+スイッチB細胞で検出した図である。 図11は、スプライス部位認識のためのイントロン最適化の概略図を示す図である。
実施例
特に定義しない限り、本明細書で使用する全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者に一般的に理解されている意味と同一の意味を有する。本明細書に記載するものと類似又は等価な方法及び材料を本発明の実施又は試験で用いることができるが、好適な方法及び材料を以下に記載する。本明細書に記載する全ての刊行物、特許出願、特許、及び他の参照文献は、その全体が参照によって援用される。矛盾する場合、定義を含む本明細書が優先する。更に、材料、方法、及び実施例は、単なる例示であり、限定を意図するものではない。
実施例1:本発明にしたがってエンジニアードされた、組換え抗体を発現するB細胞の生成。
実施例1〜3の根本的目的は、単離されたヒトB細胞の免疫グロブリンスイッチ領域が遺伝子改変の標的となり、その後、組換え抗体の産生をもたらすことを実証することとした。一例として、いくつかの実験が成功裏に行われ、LAIR1ドメインが挿入された抗体を産生するエンジニアードされたヒト初代B細胞が生成された(実施例1〜3)。
方法:
B細胞の単離、シミュレーション、及びヌクレオフェクション 初代ヒトB細胞は、Miltenyi Biotecの抗CD19マイクロビーズを用いた磁気セルソーティングによって末梢血単核細胞(PBMC)から単離した。100000/mlのB細胞を12ウェルに播種した。CD40Lを発現し、照射されたK562L細胞を、B細胞に1:2の比で添加した。ヒト組換えIL4を16ng/mlで添加した。翌日、細胞を8ng/mlのIL4で再刺激した。ヌクレオフェクションは、細胞播種後1日間目、IL4再刺激後4時間で行う、又は更に培養し、3日間ごとに8ng/mlのIL4で再刺激し、指定の時点でヌクレオフェクトした。ヌクレオフェクションでは、B細胞を回収し、NEON(登録商標)デバイスを製造元の指示にしたがって2150V、10ms、2パルスで使用して、2×10B細胞に1μgのDNAをヌクレオフェクトした。
DNAヌクレオフェクション生成物 コドン最適化されたLAIR1を、自社のコドン最適化ツールを使用したGenScript(登録商標)からの遺伝子合成によって配列させた。ssDNAの生成には、「ロング一本鎖DNA(LsODN)調製キット」(フナコシ)を使用した。コドン最適化されたLAIR1をpLSODN−1ベクターにクローニングした。ベクターの制限酵素消化を行って、コドン最適化されたLAIR1のssDNA又は平滑末端/粘着末端dsDNAを生成した。
配列解析 市販のキット(QIAGEN)を使用して、ヌクレオフェクションの7日後にヌクレオフェクトされたB細胞からgDNAを単離した。gDNAのスイッチ領域PCRは、LongAmp Taq Polymerase(New England Biolabs)を50μlの反応量で95℃にて3分間インキュベートした後、95℃で40秒間、60℃で30秒間、65℃で3分間を30サイクル行い、65℃で10分間の最終伸長を行った。上流スイッチ−μフォワードプライマーS−μ−FW(cacccttgaaagtagcccatgccttcc;配列番号96)をS−γ−REV(cctgcctcccagtgtcctgcattacttctg;配列番号97)と組み合わせた。代わりに、ヌクレオフェクトされたB細胞gDNAのスイッチ−μ領域は、S−μ−FWプライマーをS−μ−REV(ggaacgcagtgtagactcagctgagg;配列番号98)と組み合わせて増幅させた。PCR反応は、Herculase II Fusion DNAポリメラーゼ(Agilent)を、50μl量中、1Mベタインと3%DMSOと共に用いて、98℃で4分間、続いて98℃で40秒間、58℃で30秒間、及び72℃で4分間を30サイクル行い、72℃で30分間の最終伸長を行った。スイッチ領域PCRの設計の概要を図4Aに示す。オリゴクローナルB細胞培養物からサイズ選択され精製されたスイッチアンプリコンを、MinION/Oxford Nanopore Technology(ONT)でシークエンシングした。バーコードは、推奨されるBC配列をS−μ及びS−γプライマーに追加し、PCR増幅することによって導入した。シークエンスライブラリは、Nanopore 2DシークエンスキットSQK−LSK207を使用して準備し、続いてNanoporeフローセルFLO−MIN106にロードし、MinIONMk1Bシークエンサーで最大20時間シークエンシングした。
最初の実験で使用したDNA基質は、コドン最適化されたLAIR1エキソンと以下のヌクレオチド配列を有する野生型隣接イントロン配列とを有するssDNA及びdsDNAバージョンを含んだ。
Figure 2021525517
[配列番号99]
(目的のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列には、下線が施されている。5’及び3’スプライス認識部位は、太字及び斜体で示す。)
結果
一般に、ssDNAとdsDNAの両方の基質によるヌクレオフェクションにより、B細胞ゲノムへの核酸基質の組み込みが成功した。一例として、図4Bは、dsDNAで得られた結果を示す。
実施例2:本発明にしたがってエンジニアードされた、組換え抗体を発現するB細胞株の更なる検証。
LAIR1を含む抗体の生産的な挿入と発現の証拠を提供するために、初代B細胞をdsDNA LAIR1野生型基質でヌクレオフェクトし、LAIR1とIgMの共染色についてセルソーティングでスクリーニングした。エプスタインバーウイルス(EBV)不死化後に、天然のLAIR1受容体はダウンレギュレートされることから、この実験条件では、天然の受容体をエンジニアードされたB細胞受容体と区別するためにEBV株を生成した。
ヌクレオフェクション用のLAIR1野生型(wt)産物を調製するために、以下のプライマー(LAIR1_IN_FW ccacctccaaacggcaggcatcc(配列番号100);LAIR1_INTR_REV ccaaaggccgcatgaccatcacgc(配列番号101))を使用してヒトゲノムDNA(gDNA)からヒト野生型LAIR1をPCR増幅した。ヒト免疫グロブリン遺伝子座に由来するLAIR1エキソン及びイントロンを含むキメラDNA産物は、まず、プライマーIgM−CH1−IN−fw cctcagctgagtctacactgcgttcc(配列番号102)、IgM−CH1−IN−rev ctgaggacccgcaggacaaaagagaaaggg(配列番号103)、J6−IN−fw ggtcaccgtctcctcaggtaagaatggcc(配列番号104)、J6_IN−REV gccttttcagtttcggtcagcctcgc(配列番号105)を用いて単一産物を増幅することにより生成し、次いで、それらを、LAIR1−CH1−FW gcgggtcctcagaagatctgcccagaccc(配列番号106)及びLAIR1−J6−REV ggccattcttacctttcaccagcagctccagg(配列番号107)を用いて、オーバーラッププライマーでPCRによりLAIR1wtアンプリコンと融合させることによって生成した。最適化されたバージョンは、プライマーLAIR1−CH1−opt−FW gcgggtcctcaggggaagatctgcccagaccc(配列番号108)及びLAIR1−J6−REV ggccattcttacctgaggagacggctttcaccagcagctccagg(配列番号109)を使用して生成した。増幅中にポリメラーゼによって導入される変異を最小限にするために、標準的PCR増幅プログラムを適用して、高いプルーフリーディング活性を備えたQ5(登録商標)High−Fidelity DNA Polymerase(New England Biolabs)を使用した。
前記したように、B細胞を単離し、刺激し、ヌクレオフェクトした。ヌクレオフェクションの1日間後、前述しように37℃で回動させつつ4時間のウイルスインキュベーションを行うことにより、B細胞をエプスタインバーウイルス(EBV)で不死化させた。(Traggiai E, Becker S, Subbarao K, Kolesnikova L, Uematsu Y, Gismondo MR, Murphy BR, Rappuoli R, Lanzavecchia A. An efficient method to make human monoclonal antibodies from memory B cells: potent neutralization of SARS coronavirus. Nat Med. 2004 Aug;10(8):871−5. Epub 2004 Jul 11)。B細胞を洗浄し、CpG−DNA(2.5μg/ml)の存在下で24ウェル培養液に1×10/mlにてバルクでプレーティングした。B細胞自身のLAIR1野生型受容体の不死化とダウンレギュレーションの1週間後、B細胞を、まず、モノクローナル抗LAIR1 PEコンジュゲート(クローンDX26、BD Bioscience、550811)及び抗−IgM APCコンジュゲート抗体(Jackson ImmunoResearch、109−606−129)で標識し、その後、FACSソーティングを行って、LAIR1とIgMの共発現について選択した。LAIR1とIgMを共発現した細胞を96Uウェルにプレーティングし、2週間増殖させた後、FACSソーティングで繰り返し選択した。細胞株から単離されたgDNAのゲノム解析及びスイッチμ領域のPCR増幅を前記したように行い、続いてサンガーシークエンシングを行った。
EBV不死化B細胞によるLAIR1含有抗体の分泌を確認するために、培養上清をウエスタンブロット分析によって分析した。上清を水で希釈し、4×サンプルローディングバッファー(Life Technologies)及び10×還元剤(Life Technologies)と共に70℃で10分間インキュベートした。サンプルを、4〜12%のアクリルアミド勾配(Invitrogen)を有するプレキャストゲルにロードした。タンパク質をiBlot2装置(Life Technologies)でPVDFメンブランに転写した後、TBS中3%BSAで室温にて1時間ブロッキングした。メンブランを、TBS/1%BSAで希釈した一次抗体と二次抗体の各種組合せと共に室温で1時間インキュベートし、2回の連続したTBSインキュベーションを行って、インキュベーションの間にはメンブランを洗浄した。IgMアイソタイプは、10μg/mlの非標識ヤギ抗ヒトIgM(Southern Biotech、2020−01)及び8ng/mlロバ抗ヤギHRP(Jackson ImmunoResearch、705−036−147)で染色した。LAIR1含有抗体は、2μg/mlのポリクローナルヤギ抗ヒトLAIR1抗体(R&D)を二次ロバ抗ヤギHRPと組み合わせて検出した。メンブランは、Las4000imager(General Electric Company)にてECL基質で発色させた。
図5は、FACS分析の結果を示す。図5Aは、表面にLAIR1−IgMを発現するB細胞が成功裏に生成されたことを示す。LAIR1ドメインの分泌抗体への組み込みは、前記したようにビーズキャプチャーアッセイ(図5B)及びウエスタンブロット分析(図6A)によって確認した。更に、LAIR1野生型エキソンが、免疫グロブリン遺伝子座イントロン領域、即ち、Jセグメント下流イントロンと、以下の配列を有するCH1上流イントロン(LAIR1 CH1/J6と命名する)とによって隣接される基質を使用して、組み込みも成功した。
Figure 2021525517
[配列番号110]
(目的のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列には、下線が施されている。5’及び3’スプライス認識部位は、太字及び斜体で示す。)
LAIR1野生型配列のスイッチ領域へのゲノム挿入は、特異的PCR反応と配列解析によって確認した(図6B、C)。
実施例3:本発明にしたがってエンジニアードされた、組換え抗体を発現するB細胞株の更なる検証。
LAIR1含有抗体を産生する成功裏にヌクレオフェクトされた細胞の頻度を評価するために、384ウェル形式にウェルの培養液当たり10〜30個の細胞をLAIR1捕捉ビーズアッセイでスクリーニングした。
B細胞の単離、刺激、ヌクレオフェクション、及びEBV不死化を、前記したように行った。ウイルスのインキュベーション後、フィーダー細胞として25000個の照射された自家PBMC及びCpG−DNA(2.5μg/ml)の存在下で、B細胞を10又は30細胞/ウェルでプレーティングした。2週間の培養後、細胞の上清を2つの決定因子ビーズベースのイムノアッセイによってLAIR1含有抗体の分泌について分析した。したがって、抗ヤギIgGマイクロビーズ(Spherotech)は、ヤギ抗ヒトLAIR1(R&D Systems、AF2664)又はコントロール抗体ヤギ抗ヒトEGF(R&D Systems、AF−259−NA)で室温で20分間コーティングした。SYBR Green I(ThermoFisher Scientific)をLAIR1抗体コーティング溶液に40倍で添加して、LAIR1コーティングとコントロールビーズを区別した。ビーズを洗浄し、混合し、不死化B細胞の上清と室温で30分間インキュベートした。ビーズを捕捉し、LAIR1含有抗体を2.5μg/mlのAlexaFluor 647コンジュゲートロバ抗ヒトIgM(Jackson ImmunoResearch、709−606−073)を使用して検出した。
結果を図7に示す。結果は、約12000個の初代B細胞における1つの生産的挿入の頻度を示す(図7A、B)。
実施例4:ヌクレオフェクションの時点と条件の最適化。
この実施例では、ヌクレオフェクションの最適な時点と条件を検証した。
B細胞を、抗CD19ビーズを用いた磁気セルソーティングによってPBMCから単離し、前記したように、CD40Lを発現するK562L細胞及びIL4で刺激した。DNA二本鎖切断の誘導を評価するために、指定の時点で細胞を回収し、3.7%ホルムアルデヒドで固定し、90%メタノールで透過処理(permabilized)し、−20℃で保存した。分析の当日、細胞を0.25μg/mlのウサギ抗γ−H2AX(ヒストンH3、クローンD1H2、#12167S、細胞シグナリング)で染色し、フローサイトメトリーで分析した。抗体染色の特異性のためのコントロールとして、照射又は未処理のPBMCSによる染色を行った。
培養開始後1〜10日間でB細胞をヌクレオフェクトした。結果を図8に示す。図8BのH2AXヒストンマーカーの染色で示されるように、DNA二本鎖切断の最大値は、2〜3日間目で達成される。
次に、B細胞をNeon(登録商標)トランスフェクションシステム(Thermo Fisher Scientific)を使用して、2150V 10ms 1パルス、2150V 15ms 1パルス、2150V 20ms 1パルス、2150V 10ms 2パルス、2400V 10ms 1パルス、2400V 15ms 1パルス、2150V 20ms 1パルス、2500V 10ms 1パルス、及び2500V 15ms 1パルスの各種条件下でヌクレオフェクトした。結果を図9に示す。いずれの条件下でも、成功裏にヌクレオフェクションが行われた。最も良い結果は、2150V、10ms、2パルスで得られた。
実施例5:スイッチ領域でのインサート獲得に対するc−NHEJとa−EJの影響。
エンジニアリング効率を高めるために、インビトロシステムを用いて、天然インサートの獲得に対するc−NHEJ及びa−EJの影響を研究した。
この目的のために、抗CD19ビーズを使用した磁気ビーズによってB細胞を単離し、続いてFACSソーティングとナイーブB細胞(IgM IgD CD27 IgG IgA)の選択を行った。細胞を、50000B細胞/mlの濃度で48ウェルプレートにプレーティングし、25000照射K562L/ml及び8ng/mlのIL4で刺激した。コントロールとして、DNA修復阻害剤Olaparip(4nM)、SCR7(100nM)、又はDMSO(1:100)を培地に添加した。3日間目及び6日間目に、IL4及び阻害剤を添加した新鮮な培地と交換した。10日間目に細胞を回収し、蛍光標識した抗CD19及び抗IgG抗体で染色した。スイッチされたIgG B細胞をフローサイトメトリーでソートし、市販のキットを使用してgDNAを単離した。前記したように、50000個のソートされた細胞のゲノムDNAをγスイッチ領域PCR増幅及びMINIONシークエンシングに使用した。インサート頻度は、バイオインフォマティクスパイプラインで分析した(Pieper K, Tan J, Piccoli L, Foglierini M, Barbieri S, Chen Y, Silacci−Fregni C, Wolf T, Jarrossay D, Anderle M, Abdi A, Ndungu FM, Doumbo OK, Traore B, Tran TM, Jongo S, Zenklusen I, Crompton PD, Daubenberger C, Bull PC, Sallusto F, Lanzavecchia A: Public antibodies to malaria antigens generated by two LAIR1 insertion modalities. Nature. 2017. Aug 31 ; 548(7669):597−601)。
一般原理を図10Aに示し、結果を図10Bに示す。結果からSCR7の存在下でのインサート頻度が減少する一方で、Olaparibの培養培地への添加時には上昇するので、天然のスイッチインサートがc−NHEJ DNA修復経路に依存することが示された(図10A、B)。したがって、阻害剤Olaparibの存在下でのB細胞エンジニアリングは、エンジニアリング効率を高めることが可能である。同様に、c−NHEJを介した修復の最初のイベントであるDNA結合タンパク質Ku70/80とのDNA基質のプレインキュベーション、及びDNA−Ku70/80タンパク質複合体のヌクレオフェクションにより、成功した組み込み数を増やすことができる(図10A)。
配列及び配列番号の表(配列表)
Figure 2021525517
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Claims (65)

  1. 単離されたBリンパ球のゲノムを編集するための方法であって、
    (i)前記Bリンパ球の内在性活性化誘導シチジンデアミナーゼを活性化する工程、及び
    (ii)目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むDNA分子を前記Bリンパ球に導入する工程を含むことを特徴とする方法。
  2. CRISPRヌクレアーゼ、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、転写活性化因子様ヌクレアーゼ、又はメガヌクレアーゼなどの、外来性ヌクレアーゼ及び/又はエンジニアードヌクレアーゼを伴わない請求項1に記載の方法。
  3. 前記DNA分子が、線状又は線状化DNA分子である請求項1から2のいずれかに記載の方法。
  4. 前記DNA分子が、一本鎖DNA分子(ssDNA)又は二本鎖DNA分子(dsDNA)である請求項1から3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記DNA分子が、dsDNA分子である請求項4に記載の方法。
  6. 前記DNA分子が、平滑末端又はオーバーハングを有する請求項5に記載の方法。
  7. 前記目的の(ポリ)ペプチドをコードする前記DNA分子のヌクレオチド配列が、コドン最適化されている請求項1から6のいずれかに記載の方法。
  8. 前記DNA分子が、前記目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流及び/又は下流にイントロン配列を含む請求項1から7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記イントロン配列が、スプライス認識部位を含む請求項8に記載の方法。
  10. 前記イントロン配列が、Ig遺伝子座イントロン配列を含む請求項8から9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記イントロン配列が、Jセグメント下流イントロンのイントロン配列及び/又はCH上流イントロンのイントロン配列を含む請求項10に記載の方法。
  12. 前記DNA分子が、スプライシングエンハンサーを含む請求項1から11のいずれかに記載の方法。
  13. N末端からC末端方向に、可変ドメイン、前記目的の(ポリ)ペプチド、及び定常ドメインを含む改変免疫グロブリン鎖を発現するように前記Bリンパ球のゲノムが編集される請求項1から12のいずれかに記載の方法。
  14. 内在性可変ドメインが前記目的の(ポリ)ペプチドによって置き換えられている改変免疫グロブリン鎖を発現するように前記Bリンパ球のゲノムが編集される請求項1から13のいずれかに記載の方法。
  15. 前記DNA分子が、前記目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の上流及び/又は下流の切断部位をコードするヌクレオチド配列を含む請求項1から14のいずれかに記載の方法。
  16. 前記切断部位が、T2A切断部位である請求項15に記載の方法。
  17. 前記目的の(ポリ)ペプチドが、病原体結合ドメイン、Vドメイン、又はV−Vドメインを含む又はからなる請求項1から16のいずれかに記載の方法。
  18. 前記目的の(ポリ)ペプチドが、CD4、ジペプチジルペプチダーゼ4、CD9、又はアンギオテンシン変換酵素2、又はそれらの断片若しくは配列変異体を含む又はからなる請求項1から17のいずれかに記載の方法。
  19. 前記単離されたBリンパ球が、初代Bリンパ球である請求項1から18のいずれかに記載の方法。
  20. 前記方法が、エンジニアードされたBリンパ球を得ることを含み、前記Bリンパ球のゲノムが、前記目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む請求項1から19のいずれかに記載の方法。
  21. 前記目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列の、前記Bリンパ球のゲノムへの組み込みを確認する工程(iii)を更に含む請求項1から20のいずれかに記載の方法。
  22. 前記単離されたBリンパ球が、10%FBS、1%NEAA、1%ピルビン酸ナトリウム、1%ベータメルカプトエタノール、1%Glutamax、1%ペニシリン/ストレプトマイシン、1%カナマイシン、及び1%トランスフェリンを含むRPMI又はIMDM中で培養される請求項1から21のいずれかに記載の方法。
  23. 前記単離されたBリンパ球が、1×10〜1×10細胞/ml、好ましくは2×10細胞/mlで培養される請求項1から22のいずれかに記載の方法。
  24. 前記Bリンパ球が、活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化因子を含む培養培地中で培養される請求項1から23のいずれかに記載の方法。
  25. 活性化誘導シチジンデアミナーゼの前記活性化因子が、サイトカイン、抗B細胞受容体抗体又はその断片、TLRアゴニスト、CpG−Bアゴニスト、イミダゾキノリン化合物、又は前記活性化因子のいずれかの組合せからなる群から選択される請求項24に記載の方法。
  26. 前記サイトカインが、CD40L、IL4、IL2、IL21、BAFF、APRIL、CD30L、TGF−β1、4−1BBL、IL6、IL7、IL10、IL13、c−Kit、FLT−3、IFNα、又はそれらの任意の組合せからなる群から選択される請求項25に記載の方法。
  27. 前記サイトカインが、0.01〜20ng/mlの濃度で投与される請求項24から26のいずれかに記載の方法。
  28. 前記Bリンパ球が、IL4及び/又はCD40Lを含む培地中で培養される請求項1から27のいずれかに記載の方法。
  29. 前記活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化が、CD40L発現細胞株との共培養及びIL−4の添加によって行われる請求項28に記載の方法。
  30. (最終培養培地中の)IL−4の濃度が、0.005〜0.03ng/ml、好ましくは0.01〜0.025ng/ml、より好ましくは0.015〜0.02ng/ml、最も好ましくは0.16ng/mlである請求項29に記載の方法。
  31. 前記CD40L発現細胞株が、K562Lである請求項29から30のいずれかに記載の方法。
  32. 前記DNA分子を前記Bリンパ球に導入することが、前記活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後最大10日間、好ましくは前記活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後最大7日間、より好ましくは前記活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後最大5日間、更により好ましくは前記活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後最大2日間、最も好ましくは前記活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後約1日間で行われる請求項1から31のいずれかに記載の方法。
  33. 前記Bリンパ球をレトロウイルスで形質導入させることを含まない請求項1から32のいずれかに記載の方法。
  34. 前記DNA分子が、ヌクレオフェクションによって導入される請求項1から33のいずれかに記載の方法。
  35. 前記DNA分子を前記Bリンパ球に導入した後、前記Bリンパ球が再活性化される請求項1から34のいずれかに記載の方法。
  36. 例えば請求項25から31に定義されるB細胞刺激剤が、前記DNA分子を前記Bリンパ球に導入した後、前記Bリンパ球に適用される請求項1から35のいずれかに記載の方法。
  37. 前記Bリンパ球が、前記DNA分子を前記Bリンパ球に導入する前に、代替末端結合をブロックすることができるDNA阻害剤で処理される請求項1から36のいずれかに記載の方法。
  38. 前記目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む前記DNA分子が、前記DNA分子を前記Bリンパ球に導入する前に、Ku70/Ku80などのKuタンパク質と共にインキュベートされる請求項1から37のいずれかに記載の方法。
  39. 前記DNA分子が、SV40核局在化シグナルなどの核局在化シグナルを含む請求項1から38のいずれかに記載の方法。
  40. 前記DNA分子が、GFP又はRFPをコードするヌクレオチド配列を含まない請求項1から39のいずれかに記載の方法。
  41. 前記DNA分子が、プロモーターを含む請求項1から40のいずれかに記載の方法。
  42. 前記DNA分子が、転写ユニットを含む請求項1から41のいずれかに記載の方法。
  43. 前記Bリンパ球の前記活性化誘導シチジンデアミナーゼの活性化後約24時間で、前記Bリンパ球がMirinなどのヌクレアーゼ阻害剤で処理される請求項1から42のいずれかに記載の方法。
  44. 前記Bリンパ球が、ヒトのBリンパ球である請求項1から43のいずれかに記載の方法。
  45. 請求項1から44のいずれかに記載の方法によって得られることを特徴とするエンジニアードされたBリンパ球。
  46. 目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む異種インサートをスイッチ領域に含む編集された免疫グロブリン遺伝子座を含むことを特徴とするエンジニアードされたBリンパ球。
  47. 前記Bリンパ球が、ヒトである請求項45から46のいずれかに記載のBリンパ球。
  48. 前記Bリンパ球の免疫グロブリン遺伝子座の前記スイッチ領域が、切断部位、特にT2A切断部位を含む請求項45から47のいずれかに記載のBリンパ球。
  49. 前記Bリンパ球の免疫グロブリン遺伝子座の前記スイッチ領域が、病原体結合ドメイン、Vドメイン、又はV−Vドメインをコードするヌクレオチド配列を含む請求項45から48のいずれかに記載のBリンパ球。
  50. 前記Bリンパ球の免疫グロブリン遺伝子座の前記スイッチ領域が、CD4、ジペプチジルペプチダーゼ4、CD9、又はアンギオテンシン変換酵素2、又はその断片若しくは配列変異体をコードするヌクレオチド配列を含む請求項45から49のいずれかに記載のBリンパ球。
  51. 前記Bリンパ球が、蛍光レポータータンパク質を発現しない請求項45から50のいずれかに記載のBリンパ球。
  52. 医学における使用のための請求項45から51のいずれかに記載のBリンパ球。
  53. 前記Bリンパ球が、請求項1から44のいずれかにしたがってエンジニアードされている請求項52に記載の使用のためのBリンパ球。
  54. 前記エンジニアードされたBリンパ球が、患者に投与される請求項52から53のいずれかに記載の使用のためのBリンパ球。
  55. 前記エンジニアードされたBリンパ球を投与される患者が、エンジニアリング前に前記Bリンパ球を単離したのと同一の患者である請求項54に記載の使用のためのBリンパ球。
  56. B細胞療法のための方法であって、
    (a)患者からBリンパ球を単離する工程、
    (b)請求項1から44のいずれかに記載されるBリンパ球をエンジニアリングする工程、及び
    (c)エンジニアードされた前記Bリンパ球を前記患者に投与する工程を含むことを特徴とする方法。
  57. 請求項45から51のいずれかに記載のBリンパ球の細胞株。
  58. 目的の(異種の)(ポリ)ペプチドを含む抗体又はその断片を生成するための方法であって、
    (1)請求項45から51及び57のいずれかに記載のエンジニアードされたBリンパ球又はB細胞株を提供する工程であって、前記Bリンパ球が、前記目的の(ポリ)ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む異種インサートをスイッチ領域に含む編集された免疫グロブリン遺伝子座を含む工程、
    (2)前記エンジニアードされたBリンパ球又はB細胞株を培養する工程、及び
    (3)前記目的の(異種の)(ポリ)ペプチドを含む抗体又はその断片をB細胞培養物から単離する工程を含むことを特徴とする方法。
  59. 前記エンジニアードされたBリンパ球が、請求項1から44のいずれかに記載の方法によって得られる請求項58に記載の方法。
  60. −前記抗体又は抗体断片の機能を決定するための機能的アッセイを行うこと、
    −結合アッセイを行って、前記抗体又は抗体断片の結合特異性及び/又は前記抗体又は抗体断片によって認識される結合パートナー/エピトープの結合特異性を決定すること、及び/又は
    −中和アッセイを行って、前記抗体又は抗体断片の、毒素又は病原体を中和する能力を決定することを含む前記抗体又は抗体断片を特徴付けることを更に含む請求項58から59のいずれかに記載の方法。
  61. 請求項58から60のいずれかに記載の方法によって得られることを特徴とする抗体。
  62. 請求項45から51のいずれかに記載のBリンパ球又は請求項61に記載の抗体を含むことを特徴とする組成物。
  63. 薬学的に許容される担体を更に含む請求項62に記載の組成物。
  64. 医学における使用のための請求項62から63のいずれかに記載の組成物。
  65. 請求項61に記載の抗体、請求項45から51のいずれかに記載のエンジニアードされたB細胞、又は請求項62から63のいずれかに記載の組成物を、それを必要とする対象に投与することを含むことを特徴とする免疫療法のための方法。
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