JP2022117998A - Fc結合能を有する融合タンパク質を含む細胞外小胞の使用 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、様々な研究、診断、画像化および治療の用途で使用するための改変された細胞外小胞(EV)に関し、EVのコーティング方法、EV自体、ならびに上記改変されたEVに基づくキット、検出方法、診断用途、画像化および送達方法を提供する。【解決手段】Fc含有タンパク質を標的細胞に送達する、インビトロおよび/またはエクスビボの方法であって、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVを提供すること、(ii)前記Fc結合ポリペプチドを前記Fc含有タンパク質に結合させること、(iii)標的細胞を、Fc結合ポリペプチドにFc含有タンパク質を付着させた前記EVに接触させること、を含む方法により、上記課題を解決する。【選択図】なし
Description
本発明は、例えば、様々な疾患の診断における、EV分析のアッセイの標準化および評価のための研究および診断のツールとして、ならびに、例えばフローサイトメトリーのための生物学的基準材料(RM)として機能するように改変された細胞外小胞に関する。
細胞外小胞(EV)は、EV産生細胞によって細胞外環境に放出される、ナノサイズの小胞である。EVおよび、特にエキソソームは、抗体およびデコイ受容体等の生物学的タンパク質を輸送することができ、組換えタンパク質の特異性と組み合わせたEVの特性を利用する進歩的な生物学的治療薬の全く新規の形態を可能にすることが示されてきている。さらに、EVの起源および生命体の疾患状態に応じた種々の質のEVの存在、ならびにそれに続く、診断の観点での、EVの特定の型または質の検出の評価が実証されてきている。この多量の種々の可能性のある用途に刺激されて、EVを区分、列挙および表現型決定することを目的とした多くの分析法が確立されてきているか、または確立しつつある。そのような方法は、フローサイトメトリー、光散乱、ナノ粒子トラッキング解析(NTA)、および/または種々のプローブとの結合後の蛍光の検出を含む。
ヒト体液中のEVの分子含有量および濃度は、それらのバイオマーカーとしての使用に関する関心を高めてきている(Fais et al.,2016)。EVに基づくバイオマーカーは、部分的には標準化が欠如しているために、完全に実現されていない。装置の較正、結果の解釈および検証、ならびに測定の比較が、EVの特性と同等または非常に類似した物理特性を有する基準材料(RM)を必要とするために、標準化は困難である。EV試料の最も分析された特性の1つは、濃度である。しかしながら測定されたEVの濃度は、サイズ分布および屈折率(RI)等のEVの物理特性に依存し、以下にさらに説明するように分析を複雑にする。
300nmより小さいEVが、EV集団の大部分を構成する(Aatonen et al.,2014)。EVの典型的なサイズ分布は、約30nmから開始し、100nm未満の直径でピークを示し、100nmを超える直径について、減少するべき乗関数または指数関数に従う(van der Pol et al.,2016)。透過型電子顕微鏡法を例外として、現在の分析法のいずれも、EVの集団の全体を検出することができない(van der Pol et al.,2016)。最小のEVを検出することの不可能性は、決定された濃度の相違と過少評価の両方をもたらす。それゆえに、正常ヒト血清中の報告されたEVの数は、104~1012/mL-1の範囲である(van der Pol et al.,2014a)。これらのEVの濃度における8桁の相違は、標準化の必要性を強調する。
EV研究において最も一般的に使用されている方法 (Lacroix et al.,2010)の1つであるフローサイトメトリーにおいて、粒子検出はしばしば光散乱に基づく。シリカ(1.45)およびポリスチレン(1.61)のビーズのRIが、天然に存在するEVの平均RI(約1.39)よりも大きいので、シリカまたはポリスチレンのビーズの散乱シグナルにゲートを適用することは、EVのサイズおよび濃度の間違った評価をもたらす(van der Pol et al.,2012,2014b)。例えば、約500nmのEVと同量の光を散乱する200nmのポリスチレンビーズ(Chandler et al.,2011)で設定されたより小さいサイズのゲートは、200~500nmのEVの排除をもたらす(van der Pol et al.,2014b)。EVの濃度が、直径の増加と共に減少するので、ポリスチレンのサイズのゲートは、実際のEVの濃度の過小評価を一般的にもたらす。
ナノ粒子トラッキング解析(NTA)によって、ストークス・アインシュタイン式がEVの流体力学的直径をそれらのブラウン運動から導出するのに使用される(Dragovic et al.,2011)。NTAにおいて、EVのRIは、測定された直径に影響を及ぼさないが、測定された濃度が、散乱粒子の輝度に依存するので、EVのサイズ分布およびRIは、測定された濃度に影響を及ぼす(Filipe et al.,2010)。
要するに、これらの例は、類似のRIおよびサイズ分布を有するが、好ましくは研究されたEVと類似する形態(TEMに関して)およびゼータ電位(調整可能な抵抗パルスセンシング、TRPSに関して)をも有するRMを開発する緊急の必要性を強調する。最終的に、表面分子または内部の積み荷を含む、他のRMの特性もまた、EVのものと合致する。EV研究のための最適なRMの開発とそれらの検出のための分析法とが互いに依存しているので、これは困難である。さらに、種々の分析技術が、種々のEVの特性に依存する。
いくつかの研究が、単分散(Lacroix et al.,2010、Chandler et al.,2011、Maas et al.,2015)および二峰性(Nicolet et al.,2016)の合成RMの使用を分析および記載してきているが、報告された生物学的RMの使用は限定されている。EVと類似した物理的および生化学的特性を有するサブミクロンの粒子は、天然に存在する源から単離することができ、1)例えば細胞培養、2)血漿リポタンパク質、植物および海洋ウイルス、ならびに3)小さな球状(球菌様)の細菌、またはピコプランクトンから単離したEVを含み得る。可能性のあるEV源は、インビトロ細胞培養、治療用臨床グレードの赤血球および血小板濃縮物、尿、ならびに細菌によって産生された外膜小胞である。ここで、特別の利点は、得られたRMが、分子含有量を含む、改善された、実際のEVとの物理的および生化学的類似性を有することである。
リポタンパク質および植物および海洋の源からのウイルス粒子は、それらが、EVの大部分と重複したサイズ分布を有し、サイズにおける比較的小さな変動を有するので、EV-RMとして好適である。しかしながら、リポタンパク質およびウイルス粒子の主な欠点は、それらの粒子のRIが、それらの高いタンパク質含量のために、EVのRIよりも高いことであり、特にタンパク質エンベロープウイルスの顕著な問題である。ウイルス粒子を用いることの別の問題は、それらのバイオセーフティーであり、これは、ウイルス様粒子、すなわち、ウイルスゲノムを欠く粒子を産生することによって回避できる。
生物学的RMは、細胞を破壊することによって、断片から小さな小胞を産生することによってさらに産生でき、様々な直径の粒子をもたらす。そのような材料を用いることの主な利点は、得られたRMの物理的および生化学的な特性が、合成RMと比べてEVによりよく類似することである。赤血球は、それらの細胞膜組成が、よく分析されており、それらが細胞内膜を欠いているので、使用するのに理論的に理想的な材料である。さらに、赤血球は、長期間の貯蔵の間に構造的に安定であり、容易に入手可能な材料である。これらの理由から、臨床余剰濃縮物からの赤血球は、試験および評価のためのRMを産生するのに使用されてきており、赤血球破壊のための種々の方法がまた比較されてきている。生物学的RMはまた、リポソーム等の脂質構築物から取得でき、それらは、送達ビヒクルとして広範に使用され、それらの産生方法も周知である。所望のサイズのリポソームは、出発材料の超音波処理、または、例えば所定の孔径のポリカーボネートフィルターを通す押出成形によって調製できる。リポソームの利点は、産生中にそれらのRIを操作できることである。
現在、凍結乾燥されたエキソソームが、免疫捕獲性能評価のための標準化された正の対照として使用されている。凍結乾燥は様々な型の生物学的試料の長期間の安定性を保護するために一般的に適用される技術であり、凍結乾燥されたエキソソームは、フローサイトメトリー(FACS)、ウェスタンブロッティング(WB)、ELISAを含む複数の用途のための対照標準として、ならびに、生物学的試料からのエキソソーム由来のマーカーの定量化のための較正基準として、購入できる。しかしながら、凍結乾燥はEVの生物物理学的および生物学的特性にかなり影響を及ぼし、そのために、生物学的RMを産生するためのこの方法は、天然形態のEVに対する類似性が必要とされる強力な分析法に対しては好適ではない。
したがって、EVに関連するRMを考案するために広範な試みがなされているが、当該技術分野は、好適な解決に到達するまで未だ遠いところにある。さらに、EVおよびそれらの薬物の積み荷を輸送する能力への集中した研究にもかかわらず、研究および/または診断ツールとしてのEVの有用な用途はごくわずかのみが現れてきている。
それゆえ、EVおよびエキソソームと類似しない特性を有する粒子からなる、ビーズのような非生物学的RMまたは生物学的RMを用いることに関連した上述の問題を克服することが本発明の目的である。本発明はまた、例えば、研究または診断のために、例えば、抗体、経口プローブ、および/または様々な生体分子を使用する、EVを検出、列挙、区分、または表現型決定する任意の種類のアッセイにおいて、予想可能で特異的な正の対照として、補償対照として、または生物学的RMとして、EVを使用することを可能にするような、当該技術分野における他の既存の必要性を満たすことを目的とする。さらに、本発明はまた、例えば、免疫組織化学、顕微鏡、放射性同位元素標識等と組み合わせた、前臨床、臨床、および診断の状況における研究ツールとしてのEVの新規の重要な使用を提供することを目的とする。特に、改変されたEVの独特の送達特性は、本出願において、幅広い分野の生物医学研究におけるいくつかの障害に対処するように利用されている。
本発明は、ヒトおよび/または非ヒト起源のFc結合ポリペプチド(本明細書においてしばしばFc結合因子と呼ばれる)を使用してEVの含有物および特性を改変することによってこれらおよび他の目的を達成する。そのようなFc結合ポリペプチドは、EVへのFc結合ポリペプチドの積載を増強するために頻繁にエキソソームポリペプチドに融合される。したがって、Fc結合ポリペプチドを含むEVは、抗体、天然でFcドメインを含む他のタンパク質、および/または、本発明の目的のためにFcドメインを含むよう修飾されているタンパク質に存在するFcドメインへと結合できるようになり得る。
したがって、本発明は、任意選択でエキソソームポリペプチドと共に融合タンパク質の一部を形成する、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含む生物学的RMを提供する。有益な実施形態において、Fc含有タンパク質(検出部分によって標識されていてもよい抗体等)のFcドメインは、EVのFc結合ポリペプチドによって結合されており、それによって、RM、診断ツール、画像化ツールとして、および本質的に全ての研究目的のための広範囲な用途を有するコーティングされたEVを産生する。したがって、第1の態様において、本発明は、研究ツール、診断ツール、画像化ツールとして、検出キットにおいて、生物学的RMとして、実験対照および/または実験標準としての、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVの使用を提供する。
別の態様において、本発明は、Fc含有タンパク質の標的細胞への送達のためのインビトロ、インビボ、および/またはエクスビボの方法に関する。方法は、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVを提供するステップ、(ii)Fc結合ポリペプチドにFc含有タンパク質を結合するようにさせるステップ、および(iii)Fc含有タンパク質をそのFc結合ポリペプチドに付着するようにしたEVを標的細胞と接触させて配置して、問題のFc含有タンパク質の、細胞内、細胞外、および/または膜内送達を可能にするステップを含む。
さらに別の態様において、本発明は、EVを含む検出キットであって、EVが少なくとも1つのFc結合ポリペプチドおよび少なくとも1つのエキソソームポリペプチドを含む融合タンパク質を含む、キットを提供する。Fc結合ポリペプチドは、抗体等の少なくとも1つのFc含有タンパク質に結合(付着)し得る。結合キットは、例えば、問題の抗原に対する標識化抗体を送達することによる、例えば、細胞内、膜内、または細胞外の抗原の検出のような、様々な目的に使用し得る。
さらなる態様において、本発明は、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEV、および(ii)少なくとも1つのFc含有タンパク質を含むパーツのキットに関する。上述のように、Fc結合ポリペプチドは、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドに融合して、EV内またはEV上のFc結合因子の数を増加させてもよい。
さらに別の態様において、本発明は、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVと(ii)少なくとも1つのFc含有タンパク質とのナノ粒子複合体に関する。少なくとも1つのFc含有タンパク質は、1つの型のFc含有タンパク質のいくつかのコピー(例えば、細胞内腫瘍遺伝子タンパク質を標的とする抗体の複数のコピー)、または1つを超える型のFc含有タンパク質(例えば、1つの細胞内標的に対する抗体の複数のコピーおよび膜標的に対する別の抗体の複数のコピー)であってもよい。一般的に、本発明によるEV間のナノ粒子複合体とFc含有タンパク質は、例えば、フローサイトメトリー、電子顕微鏡、共焦点および/または蛍光顕微鏡において、インビトロ、インビボ、および/またはエクスビボの、診断、画像化、および/または標的細胞の治療、ならびに多数の他の目的のために、様々な研究、診断、および治療の領域にわたって広範囲に使用できる。
さらなる態様において、本発明は、Fcドメインを含むタンパク質に結合することが可能なEVを産生する方法に関する。そのような方法は、以下のステップを含み得る:(i)EV源細胞に、少なくとも1つのFc結合因子と少なくとも1つのエキソソームポリペプチドを含む融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドコンストラクトを導入するステップ、および(ii)EV源細胞から分泌されたEVを回収するステップであって、上記EVが対象の融合タンパク質を含む、ステップ。さらに、本発明は、少なくとも1つのFcドメインを含むタンパク質によってEVをコーティングする方法であって、(i)少なくとも1つのFc結合因子と少なくとも1つのエキソソームポリペプチドを含む融合タンパク質を含むEVを提供するステップ、および(ii)融合タンパク質のFc結合因子を、Fcドメインを含む少なくとも1つのタンパク質のFcドメインに結合するようにさせるステップ、を含む方法に関する。
最終的に、本発明はまた、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドと少なくとも1つのエキソソームポリペプチドを含む融合タンパク質、およびそのような融合タンパク質をコードするポリペプチドコンストラクト、ならびに、そのようなコンストラクトを含むEVおよび細胞に関する。
本発明は、多数の研究、診断、および治療用途にわたる使用のための、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVに関する。有益な実施形態において、各々のEV中のFc結合ポリペプチド数を増大させるために、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドは、EVポリペプチドと共に融合タンパク質に含まれる。有益な実施形態において、Fc含有タンパク質(検出部分によって標識されていてもよい抗体等)のFcドメインは、EVのFc結合ポリペプチドによって結合され、それによって、EVは、その表面にFc含有タンパク質を付着させ、診断ツール、画像化ツールとして、ならび、本質的に全ての研究、画像化、診断、および治療の目的のために、フローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、顕微鏡および電子顕微鏡等の幅広い用途技術を有するナノ粒子をもたらす。
便宜と明瞭さのために、本明細書において使用される特定の用語を集めて以下に記載する。別途定義されない限り、本明細書において使用される技術用語および科学用語は、本発明の所属する技術分野における当業者によって一般に理解されるのと同一の意味を有する。
本発明の特徴、態様、実施形態、または代替が、マーカッシュ群で記載される場合、本発明がまた、それによって、マーカッシュ群の任意の個別のメンバー、またはマーカッシュ群のメンバーのサブグループで記載されていることを、当業者は理解するであろう。当業者は、本発明はまた、それによって、マーカッシュ群の個別のメンバーまたはマーカッシュ群のメンバーのサブグループの任意の組み合わせで記載されていることを、さらに理解するであろう。さらに、本発明の1つの態様および/または実施形態に関連して記載されている実施形態および特徴はまた、変更すべきところは変更して、本発明の全ての他の態様および/または実施形態に適用されるということは注意すべきである。例えば、Fc結合ポリペプチを含む融合タンパク質を含むEVと関連して明細書において記載されるFc結合ポリペプチドは、本明細書における全ての他の態様、技術、および実施形態、例えば、本明細書において記載される、EVを産生もしくはコーティングするための方法と関連する、またはポリヌクレオチドおよびポリペプチドコンストラクトと関連する態様および/または実施形態と関連し、互換性を有するものとして開示されていると理解されるべきである。さらに、例えば、生物学的RMとしての利用に関連して記載されるような複数のFc含有タンパク質をEVに付着させているFc結合ポリペプチドを含むEVの使用のようなある特定の態様と関連して記載されるある特定の実施形態はまた、例えば、病理学および/または免疫組織化学における、例えば、診断ツールおよび/または画像化ツールとしてのEVの使用に関する実施形態のような、他の態様および/または実施形態に関連するものと当然に関連し得る。さらに、本明細書において同定される全てのポリペプチドおよびタンパク質は、ポリペプチドを融合するための従来の戦略を用いて融合タンパク質において自由に組み合わせることができる。非限定的な例として、本明細書において記載される全てのFc結合ポリペプチドは、1つ以上のエキソソームポリペプチドとの任意の組み合わせで自由に組み合せ得る。同様に、Fc結合ポリペプチドは、1つを超えるFc結合ポリペプチドを含むコンストラクトを産生するために互いに組み合わせることができる。さらに、任意および全ての特徴(例えば、マーカッシュ群の任意および全てのメンバー)は、任意および全ての他の特徴(例えば任意および全ての他のマーカッシュ群のメンバー)と自由に組み合わせることができ、例えば、任意のFc結合タンパク質は、任意の抗体等の任意のFc含有タンパク質と組み合わせることができ、または任意のエキソソームポリペプチドは任意のFc結合ポリペプチドと組み合わせることができる。さらに、本明細書における教示が、EV(および/またはEV係留融合タンパク質-Fc含有タンパク質複合体)を単数形で指すとき、ならびに/またはEVを個別のナノ粒子様小胞として指すとき、全てのそのような教示は、複数のEVならびにEVおよびFc含有タンパク質によってコーティングされたEVの集団に同様に関連し、適用可能であることは理解すべきである。一般的な所見として、本発明による、Fc結合ポリペプチド、抗体等のFc含有タンパク質、EV産生細胞源、エキソソームポリペプチド、ならびに全ての他の態様、実施形態および代替物は、本発明の範囲および主旨から逸脱することなく、任意および全ての可能性のある組み合わせで自由に組み合わせることができる。さらに、本発明の、任意のポリペプチドもしくはポリヌクレオチド、または任意のポリペプチドもしくはポリヌクレオチドの配列(それぞれ、アミノ酸配列またはヌクレオチド配列)は、任意の与えられた分子がそれらと関連した所望の技術的効果を実行する能力を残している限り、元のポリペプチド、ポリヌクレオチド、および配列から大幅に逸脱することができる。それらの生物学的特性が維持されている限り、本出願によるポリペプチドおよび/またはポリヌクレオチドの配列は、天然の配列と比較して、50%(例えば、BLASTまたはClustalWを用いて計算される)をも逸脱することができるが、可能な限り高い配列同一性が好ましい(例えば60%、70%、80%、または例えば90%もしくはそれ以上)。例えば、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドと少なくとも1つのエキソソームタンパク質の組み合わせ(融合)は、それぞれのポリペプチドの特定のセグメントが置き換えおよび/もしくは修飾され得ること、ならびに/または配列が、他のアミノ酸ストレッチの挿入によって中断され得ることを暗示し、天然の配列からの逸脱が、重要な特性(例えばFc結合特性、エキソソーム表面への転送、結合親和性等)が保存されている限り、考慮し得ることを意味する。したがって、同様の理由は、当然に、そのようなポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列に適用される。ペプチド、ポリペプチド、およびタンパク質に関連して本明細書において述べられている、全ての受入番号および配列番号は、例としてのみおよび情報としてのみ見られるべきであり、全てのペプチド、ポリペプチド、およびタンパク質は、当業者がそれらを理解するような、それらの通常の意味が与えられるべきである。したがって、上述のように、当業者はまた、本発明が、本明細書において言及されている特定の配列番号または受入番号のみを包含するのではなく、それらのバリアントおよび誘導体をも包含するということを理解するであろう。他に述べられていない限り、本明細書において言及される全ての受入番号は、データベースの2017年6月22日のバージョンのUniProtKB受入番号であり、本明細書において述べられている全てのタンパク質、ポリペプチド、ペプチド、ヌクレオチド、およびポリヌクレオチドは、当業者によって理解されるようなそれらの従来の意味に解釈されるべきである。
用語「細胞外小胞」または「EV」または「エキソソーム」は、交換可能に使用され、任意の形態で細胞から取得可能な任意の型の小胞、例えば、微小胞(例えば、細胞の細胞膜から放出された任意の小胞)、エキソソーム(例えば、エンドリソソーム経路に由来する任意の小胞、アポトーシス小体(例えば、アポトーシス細胞から取得可能)、微小粒子(例えば血小板に由来し得る)、エクトソーム(例えば血清中の好中球および単球に由来し得る)、プロスタトソーム(prostatosome)(例えば、前立腺癌細胞から取得可能)、またはカルディオソーム(cardiosome)(例えば、心細胞に由来し得る)等に関連していると理解されるべきである。EVのサイズは、大幅に変動し得るが、EVは典型的には、ナノサイズの流体力学的半径、すなわち1000nm未満の半径を有する。明らかに、EVは、インビボ、エクスビボ、およびインビトロの全てからの任意の細胞型に由来し得る。さらに、上記の用語はまた、細胞外小胞模倣体、例えば膜押出、超音波処理、または他の技術等を通じて得られる細胞膜に基づく小胞に関連していると理解されるべきである。EVの、研究、診断、医学、技術、および科学の使用および用途について記載するとき、本発明は通常、複数のEV、すなわち、何千万、何百万、何十億、または何兆という数でさえも含み得る、EVの集団を指すということは、当業者にとって明らかであろう。以下の実験セクションにおいてみられるように、EVは、容量の単位当たり(例えば、ml当たり)105、08、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1018、1025、1030のEV(しばしば「粒子」と呼ばれる)等、または任意の他のより大きい数もしくはより小さい数もしくはその間のいずこかの数の濃度で存在し得る。同様に、例えば、エキソソームポリペプチドとFc結合ポリペプチドとの間の特定の融合タンパク質を含み、結果として対象のFc含有タンパク質に結合し得るEVに関連し得る用語「集団」は、そのような集団を構成する複数の実体を包含していると理解されるべきである。換言すると、複数で存在するときの個々のEVは、EV集団を構成する。したがって、当然に、本発明は、当業者に明らかであろうように、個々のEVとEVを含む集団の両方に関する。さらに、本発明のEVはまた、EV表面に結合し得るFc含有タンパク質に加えて、追加の治療薬および/または診断薬を含み得る。いくつかの実施形態において、EVは、フルオロフォア、放射性化合物、トレーサー、無機および有機の化合物、イメージング剤等の診断薬およびトレース剤(tracing agent)を含み得る。さらなる実施形態において、追加の治療薬は、少なくとも1つの治療用小分子薬を含み得る。いくつかの実施形態において、治療用小分子薬は、DNA損傷剤、DNA合成を阻害する剤、微小管およびチューブリン結合剤、代謝拮抗薬、酸化損傷誘導剤、抗血管新生薬、内分泌療法、抗エストロゲン薬、Toll様受容体アゴニストまたはアンタゴニスト等の免疫調節薬、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤、キナーゼの阻害剤等のシグナル伝達の阻害剤、熱ショックタンパク質の阻害剤、レチノイド、増殖因子受容体の阻害剤、抗有糸分裂化合物、抗炎症薬、細胞周期調節因子、転写因子阻害剤、およびアポトーシス誘導剤、ならびにそれらの任意の組み合わせからなる群から選択し得る。さらなる実施形態において、追加の剤は、治療および/または診断および/または画像化の核酸に基づいた剤であり得る。そのような核酸に基づいた治療薬は、1本鎖RNAまたはDNA、siRNA等のオリゴヌクレオチド、スプライススイッチングRNA、CRISPRガイド鎖、ショートヘアピンRNA(shRNA)、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、mRNA等のポリヌクレオチド、プラスミド、または任意の他のRNAもしくはDNAのベクターを含む群から選択し得る。化学合成された核酸に基づいた剤、および/または、2’-O-Me、2’-O-Allyl、2’-O-MOE、2’-F、2’-CE、2’-EA 2’-FANA、LNA、CLNA、ENA、PNA、ホスホロチオエート、トリシクロ-DNA等の化学修飾されたヌクレオチドを含む核酸に基づいた剤が特に興味深い。なおもさらなる実施形態において、本発明によるEVは、タンパク質および/またはペプチドであり得る、追加の治療薬および/または診断薬を含み得る。そのようなタンパク質および/またはペプチドは、EVの内側に存在してもよく、EV膜に挿入されていてもよく、EV膜と結合していてもよく、またはEVから細胞外環境にはみ出ていてもよい。そのようなタンパク質および/またはペプチドは、抗体、細胞内抗体、単鎖可変フラグメント(scFv)、アフィボディ、二特異性および多特異性抗体または結合因子、アフィボディ、ダルピン(darpin)、受容体、リガンド、例えば酵素補充療法または遺伝子編集のための酵素、腫瘍抑制因子、ウイルスまたは細菌抑制剤、細胞成分タンパク質、DNAおよび/またはRNA結合タンパク質、DNA修復阻害剤、ヌクレアーゼ、プロテイナーゼ、インテグラーゼ、転写因子、増殖因子、アポトーシス阻害剤および誘導剤、毒素(例えば、緑膿菌外毒素)、構造タンパク質、NT3/4、脳由来神経栄養因子(BDNF)および神経成長因子(NGF)、および2.5Sベータサブユニット等のその個別のサブユニット等の神経栄養因子、イオンチャネル、膜輸送体、タンパク質恒常性因子、細胞シグナル伝達に関与するタンパク質、翻訳および転写関連タンパク質、ヌクレオチド結合タンパク質、タンパク質結合タンパク質、脂質結合タンパク質、グリコサミノグリカン(GAG)およびGAG結合タンパク質、代謝タンパク質、細胞ストレス制御タンパク質、炎症および免疫系制御タンパク質、ミトコンドリアタンパク質、および熱ショックたんぱく質等を含む非限定的な例からなる群から選択され得る。好ましい実施形態において、治療薬は、RNA鎖と関連する(すなわちそれを担持する)無傷のヌクレアーゼ活性を有し、EVによって送達されるときに、Casポリペプチドが、そのヌクレアーゼ活性を標的細胞に運び出すことを可能にする、CRISPR-関連(Cas)ポリペプチド(Cas9等(非限定的な例として、受入番号Q99ZW2))であり得る。代替的に、別の好ましい実施形態において、Casポリペプチドは、標的の遺伝子の操作を可能にするために、触媒的に不活性であり得る。さらに別の代替物は、シングルRNAに誘導されたエンドヌクレアーゼCpf1(AcidaminococcusまたはLachnospiraceae等の種由来)(非限定的な例として、受入番号U2UMQ6およびA0Q7Q2)等の他の型のCRISPRエフェクターであり得る。さらに好ましい実施形態は、リソソーム蓄積症に対する酵素、例えば、グルコセレブロシダーゼ、例えば、イミグルセラーゼ、αガラクトシダーゼ、α-L-イズロニダーゼ、イズロン酸-2-スルファターゼおよびイズルスルファーゼ、アリルスルファターゼ、ガルスルファーゼ、酸性αグルコシダーゼ、スフィンゴミエリナーゼ、ガラクトセレブロシダーゼ、ガラクトシルセラミダーゼ、グルコシルセラミダーゼ(非限定的な例として、受入番号P04062)セラミダーゼ、α-N-アセチルガラクトサミニダーゼ、βガラクトシダーゼ、リゾリーマル酸リパーゼ、酸性スフィンゴミエリナーゼ、NPC1(非限定的な例として、受入番号O15118)、NPC2(非限定的な例として、受入番号P61916)、ヘパランスルファミダーゼ、N-アセチルグルコサミニダーゼ、ヘパラン-α-グルコサミニド-N-アセチルトランスフェラーゼ、N-アセチルグルコサミン6-スルファターゼ、ガラクトース-6-硫酸スルファターゼ、ガラクトース-6-硫酸スルファターゼ、ヒアルロニダーゼ、α-N-アセチルノイラミニダーゼ、GlcNAcホスホトランスフェラーゼ、ムコリピン1、パルミトイル-プロテインチオエステラーゼ、トリペプチジルペプチダーゼI、パルミトイル-プロテインチオエステラーゼ1、トリペプチジルペプチダーゼ1、バッテニン(battenin)、リンクリン(linclin)、α-D-マンノシダーゼ、ベータ-マンノシダーゼ、アルパルチルグルコサミニダーゼ、α-L-フコシダーゼ、シチノシン(cystinosin)、カテプシンK、シアリン、LAMP2、およびヘキソアミニダーゼ(hexoaminidase)を含む群から選択される治療用タンパク質を含む。他の好ましい実施形態において、治療用タンパク質は、例えば、炎症反応を修飾する細胞内タンパク質、例えば、メチラーゼおよびブロモドメイン等のエピジェネティックタンパク質、または、筋機能を修飾する細胞内タンパク質、例えば、MyoD(非限定的な例として、受入番号P15172)もしくはMyf5等の転写因子、筋収縮を調整するタンパク質、例えば、ミオシン、アクチン、トロポニン等のカルシウム/結合タンパク質、またはジストロフィン(非限定的な例として、受入番号P11532)、ミニジストロフィン(非限定的な例として、受入番号P15172)、ユートロフィン、タイチン、ネブリン、ジストロフィン関連タンパク質、例えば、ジストロブレビン、シントロフィン、シンコイリン(Syncoilin)、デスミン、サルコグリカン、ジストログリカン、サルコスパン、アグリン、および/もしくはフクチン等の構造タンパク質であり得る。重要なことに、上述の治療用タンパク質の全ては、EVに存在するFc結合ポリペプチドへの結合を可能にするために、Fcドメインを含むように遺伝子操作を受けることができる。別の非限定的な例は、後に続く標的細胞への送達のための、酵素NPC1へのFcドメインの融合である。EV送達されたFc含有タンパク質(例えば、Fc-Cas9または抗体)の細胞内生物活性を向上させるために使用し得るさらに別の非限定的な例は、Fcドメインを、HA2等のエンドソームエスケープペプチドまたはタンパク質、TATペプチド、トランスポータン、ペネラチン(peneratin)、ポリリジン、またはgp41等の細胞透過ペプチド(CPP)、コレラ毒素、志賀毒素、サポリン、ジフテリア毒素ペプチド等と融合することである。EV表面にそのようなエンドソームエスケープドメインを提示することは、標的細胞内への内部移行および続くエンドソームエスケープを増強する。
どのようにFcドメインを対象のタンパク質に融合できるかということについての有益な非限定的な例は、標的細胞内へのEV媒介性送達のための、Fcドメインの、Cas9、Cpf1、非切断Casバリアント、または他の型の遺伝子編集タンパク質、またはリボ核タンパク質(RNP)への融合である。好ましい実施形態において、Fcドメインは、インビトロまたはエクスビボでシングルガイドRNA(sgRNA)鎖が予め積載した(RNAを予め積載したCasは、いわゆるリボ核タンパク質(RNP)複合体を形成する)Cas9のN末端またはC末端のいずれかに融合される。したがって、そのように形成されて生じるFcドメイン含有RNP複合体は、好適なEVのFc結合ポリペプチドによって結合されるようにされ、それらをEV表面に付着させ、標的細胞内への送達が後に続く。RNP複合体の生成は、種々の方法、ならびに従来のシングルガイドRNA、crRNAとtracrRNAとの両方を含む合成のガイドRNA等の種々のRNA構成要素によって達成でき、任意選択で、ヘアピンループ、crRNA、tracrRNA、およびそれらの様々な組み合わせと組み合わせられる。相同組換え、または非相同性末端結合、または任意の他の修復もしくは置換のメカニズムのための修復テンプレートはまた、予め形成されたRNP中に含まれ得、したがってそれは、Fcドメイン-Fc結合ポリペプチド結合を用いてEVに付着することができる。
本明細書において記載されるとき、用語「抗体」および「mAb」および「Ab」は、それらの全体の抗体(すなわち抗体全体)と、抗原結合特性を有するそれらの任意の誘導体の両方を含むと理解されるべきである。慣例的に、抗体は、ジスルフィド結合によって相互結合した少なくとも2つの重(H)鎖と少なくとも2つの軽(L)鎖を含む糖タンパク質、またはそれらの抗原結合部分を指す。各々の重鎖は、重鎖可変領域(本明細書において、VHと略される)と重鎖定常領域からなる。各々の軽鎖は、軽鎖可変領域(本明細書において、VLと略される)と軽鎖定常領域からなる。重鎖および軽鎖の可変領域は、抗原と相互作用する結合ドメインを含む。VHおよびVL領域は、フレームワーク領域(FR)と呼ばれるより保存された領域が散在する、相補性決定領域(CDR)と呼ばれる超可変性の領域にさらに分割され得る。重要なことに、本発明の目的のために、対象の抗体は、好ましくは、EV表面のコーティングを可能にするため、本発明のFc結合ポリペプチドが結合することのできるFcドメインまたはそれらの誘導体を有する。本発明において使用される抗体は、モノクローナル抗体(mAb)またはポリクローナル抗体であってもよく、好ましくはmAbであってもよい。本発明における特定の用途の抗体は、本発明による融合タンパク質に典型的に含まれるFc結合ポリペプチドによって結合され得る限り、キメラ抗体、CDRを移植された抗体、ナノボディ、ヒトもしくはヒト化抗体、またはそれらの任意の誘導体であってもよい。抗体の生成は本発明の範囲の外側であるが、典型的には、モノクローナル抗体とポリクローナル抗体の両方は、ヤギ、ウサギ、ラマ、ラクダ、ラット、またはマウス等の実験的な非ヒトの動物で惹起されるが、好適な抗体はまた、他の産生方法、例えばKohlerとMilsteinの標準的な体細胞ハイブリダイゼーション技術の結果であり得る。例えばマウスにおけるハイブリドーマ産生は、非常によく確立された手順であり、当該技術分野において周知の技術を用いて達成できる。本発明における使用の抗体は、ヒト抗体、ヒト化抗体、および/または任意の型のキメラ抗体であってもよい。本明細書において使用されるとき、用語「ヒト抗体」は、フレームワークとCDRの両方が、ヒト生殖細胞系列免疫グロブリン配列に由来する可変領域を有する抗体を含む。本発明における使用のヒト抗体は、ヒト生殖細胞系列免疫グロブリン配列によってコードされていないアミノ酸残基を含んでもよい(例えば、インビトロにおける、またはインビボでの体細胞変異による、ランダムまたは部位特異的な変異導入による変異)。用語「抗体誘導体」は、抗体の任意の修飾された形態、例えば、任意の方法で修飾されたアミノ酸配列を有する抗体、抗体と別の剤または抗体との複合体、二特異性抗体、多特異性抗体、抗体ドメイン等を指す。用語「ヒト化抗体」は、マウス、ラクダ、ラマ等の別の哺乳動物種に由来するCDR配列が、ヒトフレームワーク配列に移植されている、抗体を指す。追加のフレームワーク領域の修飾は、ヒトフレームワーク配列内においてなされ得る。本発明による抗体は、IgG(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgG2a、IgG2d、およびIgG2c)、IgA、IgM、IgM、IgD等の全てのアイソタイプおよびサブタイプ、単量体、二量体、ならびにそれらの多量体を含み得る。さらに、本発明による抗体は、EV上に提示されるとき、いくつかの機能を有し得る:(1)抗体は、特異的な細胞型、組織、および/または器官を対象とし得る、(2)対象の標的抗原と相互作用する診断および/または治療の抗体は、EVを用いて対象の組織に効率的に送達できる、(3)EV表面の多重化抗体は、標的結合との結合において顕著により良好であり得る、(4)抗体-薬物複合体(ADC)は、例えば、抗体に付着した放射性核種の効力を増強するために、EV上で多重化されていてもよい、(5)Fc結合ポリペプチドによって結合された抗体は、Fc結合ポリペプチドと抗体のFcドメインとの間の結合のために、標的に対するより高い親和性を有し得る、(6)本発明によるEV上にコーティングされた抗体は、診断および/または治療および/または画像化および/または研究の目的のために、細胞内に送達され得る。重要なことに、本発明による抗体および他のFc含有タンパク質は、いくつかの形態の検出部分によって有利にも標識される。フルオロフォア、放射性物質、PETトレーサー、MRI剤、または任意の他の型の検出部分等の検出部分の存在は、インビボ、インビトロおよび/またはエクスビボのいずれかにおいて、標識されたFc含有タンパク質、すなわちEVの追跡に関して非常に有益である。したがって、追跡、トレース、および検出は、このように、PETスキャン、共焦点顕微鏡および蛍光顕微鏡、電子顕微鏡、磁気共鳴映像法(MRI)、X線スキャン、CATスキャン、フローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析等の多種多様な種々の方法を使用することによって達成することができる。
用語「Fc含有タンパク質」および「Fcドメインを含むタンパク質」および「Fcドメイン含有タンパク質」および「Fcドメイン含有タンパク質」および「Fcドメインタンパク質」および同様の用語は、本明細書において交換可能に使用され、天然または問題のタンパク質におけるFcドメインを導入するための遺伝子操作のいずれかで少なくとも1つのFcドメインを含む、任意のタンパク質、ポリペプチド、またはペプチド(すなわち、アミノ酸配列を含む任意の分子)に関連すると理解されるべきである。Fcは、「結晶化可能フラグメント」を意味し、抗体の尾部領域の名称である。しかしながら、Fcドメインはまた、抗体だけでなく、他のタンパク質においても生じさせ、使用することができる。そのようなFcドメイン含有タンパク質の非限定的な例は、抗体および抗体誘導体、Fc修飾デコイ受容体および/またはシグナル伝達物質、例えば、IL1、IL2、IL3、IL4、IL5、IL6(シグナル伝達物質gp130等(非限定的な例として、受入番号P40189))、IL7、IL8、IL9、IL10、IL11、IL12、IL13、IL14、IL15、IL17(IL17R等、非限定的な例として、受入番号Q96F46)、IL23(IL23R等、非限定的な例として、受入番号Q5VWK5)等のためのインターロイキンデコイ受容体、Fcドメイン含有二特異性および多特異性結合因子、Fcドメイン含有受容体またはリガンドの任意の型、例えば、酵素補充療法のための、または遺伝子編集のためのFcドメイン修飾酵素、Fcドメインが移植されたCasおよびCas9等のヌクレアーゼ、Fcドメインに融合された腫瘍抑制因子等を含む。天然でFcドメインを欠いている対象のタンパク質に融合し得る好適なFcドメインは、以下の非限定的な例を含む:ヒトIGHM(非限定的な例として、受入番号P01871)、ヒトIGHA1(非限定的な例として、受入番号P01876)、ヒトIGHA2(非限定的な例として、受入番号P01877)、ヒトIGKC(非限定的な例として、受入番号P01834)、ヒトIGHG1(非限定的な例として、受入番号P01857)、ヒトIGHG2(非限定的な例として、受入番号P01859)、ヒトIGHG3(非限定的な例として、受入番号P01860)、ヒトIGHG4(非限定的な例として、受入番号P01861)、ヒトIGHD(非限定的な例として、受入番号P01880)、ヒトIGHE(非限定的な例として、受入番号P01854)、およびまたはそれらの任意のドメイン、誘導体または組み合わせ。本質的に、対象の任意のタンパク質は、Fcドメインを組み込むように修飾され得る。Fcドメインを導入できるタンパク質の非限定的な例は、例えば、腫瘍抑制因子、ウイルスまたは細菌抑制剤、細胞成分タンパク質、DNAおよび/またはRNA結合タンパク質、DNA修復阻害剤、ヌクレアーゼ、プロテイナーゼ、インテグレース、転写因子、増殖因子、アポトーシス阻害剤および誘導剤、毒素(例えば、緑膿菌外毒素)、構造タンパク質、NT3/4、脳由来神経栄養因子(BDNF)および神経成長因子(NGF)、および2.5Sベータサブユニット等のその個別のサブユニット等の神経栄養因子、イオンチャネル、膜輸送体、タンパク質恒常性因子、細胞シグナル伝達に関与するタンパク質、翻訳および転写関連タンパク質、ヌクレオチド結合タンパク質、タンパク質結合タンパク質、脂質結合タンパク質、グリコサミノグリカン(GAG)およびGAG結合タンパク質、代謝タンパク質、細胞ストレス制御タンパク質、炎症および免疫系制御タンパク質、ミトコンドリアタンパク質、および熱ショックたんぱく質等を含む。上述の対象のタンパク質のリストは排他的ではなく、他のタンパク質もまた、タンパク質が、Fcドメインを含むか、または問題のタンパク質がFcドメインを含むように遺伝子操作することができるかのいずれかである限り、関連し得る。そのようなFcドメインを導入するためのタンパク質の遺伝子操作の1つの非限定的な例は、Fcドメインをデコイ受容体に付加すること、例えば、遺伝子編集を可能にするために標的細胞内に生物活性を送達するためのFcドメインをCas9酵素に付加することを含む。そのようなFcドメインを導入するためのタンパク質の遺伝子操作の別の非限定的な例は、酵素補充療法のための酵素にFcドメインを付加すること(例えば、Fcドメイン-グルコセレブロシダーゼまたはFcドメイン-a-ガラクトシダーゼまたはFcドメイン-NPC1)を含む。市販されるFcドメイン-修飾タンパク質のよく知られる例は、TNF受容体2に融合したIgGのFcドメインを含む、様々な自己免疫疾患の治療のための生物学的製剤である、エタネルセプトである。したがって、上述から明らかなように、本発明によるFcドメイン含有タンパク質は、天然またはそれらの導入の結果のいずれかとして、Fcドメインを含む、本質的に任意の対象のタンパク質であり得る。上述のように、抗体に関連して、全てのFcドメイン含有タンパク質は、問題の分子および/または問題のEVの検出およびトレースを可能にするために、検出部分を組み込むように修飾できる。
用語「Fc結合ポリペプチド」および「Fc結合タンパク質」および「Fc結合因子」および「Fc-結合タンパク質」および「結合因子」は本明細書において交換可能に使用され、対象の任意のタンパク質のFcドメインに結合することのできる、任意のタンパク質、ポリペプチド、またはペプチド(すなわち、アミノ酸配列を含む任意の分子)に関連すると理解されるべきである。典型的には、本発明のFc結合ポリペプチドは、ヒトまたは非ヒト(例えば、哺乳動物源、細菌、等)のいずれかである、様々な源に由来し、それらは、様々な抗体のアイソタイプ、サブタイプ、および種(例えば、IgG(より具体的には、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgG2a、IgG2d、および/またはIgG2c)、IgA、IgM、IgM、IgD等)のFcドメインに対する高い親和性を有し、それらはEVタンパク質と融合することができる。本発明によるFc結合ポリペプチドの非限定的な例は、本出願全体にわたって記載されている他のFc結合ポリペプチドに加えて、プロテインA(非限定的な例として、配列番号77)、プロテインG(非限定的な例として、配列番号78)、プロテインA/G(非限定的な例として、配列番号72)、Zドメイン(非限定的な例として、配列番号73)、ZZドメイン(非限定的な例として、作動可能に連結した配列番号73の2つのコピー、すなわち、非限定的な例として、配列番号74)、ヒトFCGRI(非限定的な例として、配列番号31)、ヒトFCGRIIA(非限定的な例として、配列番号33)、ヒトFCGRIIB(非限定的な例として、受入番号31994)、ヒトFCGRIIC(非限定的な例として、受入番号31995)、ヒトFCGRIIIA(非限定的な例として、受入番号P08637)、ヒトFCGR3B(非限定的な例として、受入番号075015)ヒトFCAMR(非限定的な例として、配列番号28)、ヒトFCERA、ヒトFCAR、マウスFCGRI(非限定的な例として、配列番号79)、マウスFCGRIIB (非限定的な例として、配列番号80)、マウスFCGRIII(非限定的な例として、配列番号81)、マウスFCGRIV(非限定的な例として、配列番号82)、マウスFCGRn(非限定的な例として、配列番号83)、およびそれらの様々な組み合わせ、誘導体、または代替物を含む。
本明細書において、Fc含有タンパク質は、しばしばEVおよび/またはFc結合ポリペプチドに「付着している」として記載される。代替的に、EVはしばしば、Fc含有タンパク質「によってコーティングされている」として、またはFc含有タンパク質を、「それらの表面に結合」させている、または「それらの表面に付着」させているとして記載される。これらの用語は、Fc結合ポリペプチドとFcドメインの間の標準的な相互作用、すなわち2つのポリペプチドが、Fc結合因子とFcドメインの間に形成される化学結合(典型的に非共有結合)を生じるように互いに相互作用するようなことに関連して理解されるべきである。したがって、これは通常、Fc結合ポリペプチドを含むEVが、それゆえに、化学結合によって、Fc含有タンパク質のFcドメインを付着させていることを意味する。当業者によって理解されるであろうが、結果としてEVは、複数のそのようなFc含有タンパク質をそれに結合させて(付着させて)有し得、結合がEV表面に生じるとき、コーティングの形態となる。
用語「EVタンパク質」および「EVポリペプチド」および「エキソソームポリペプチド」および「エキソソームタンパク質」は、交換可能に使用され、ポリペプチドコンストラクト(典型的に、EVタンパク質に加えて、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドと任意選択で追加のポリペプチドおよび/またはリンカーを含む)を、好適な小胞構造、すなわち好適なEVへと輸送するのに使用できる任意のポリペプチドと関連すると理解されるべきである。より具体的に、これらの用語は、融合タンパク質コンストラクトをEV等の小胞構造へと輸送、転送、または往復することのできる任意のポリペプチドを含むとして理解されるべきである。そのようなエキソソームポリペプチドの例は、例えば、CD9(非限定的な例として、配列番号1)、CD53(非限定的な例として、配列番号2)、CD63(非限定的な例として、配列番号3)、CD81(非限定的な例として、配列番号4)、CD54(非限定的な例として、配列番号5)、CD50(非限定的な例として、配列番号6)、FLOT1(非限定的な例として、配列番号7)、FLOT2(非限定的な例として、配列番号8)、CD49d(非限定的な例として、配列番号9)、CD71(トランスフェリン受容体としても知られる)(非限定的な例として、配列番号10)、およびそのエンドソーム選別ドメイン、すなわちトランスフェリン受容体エンドソーム選別ドメイン(非限定的な例として、配列番号23)、CD133(非限定的な例として、配列番号11)、CD138(シンデカン-1)(非限定的な例として、配列番号12)、CD235a(非限定的な例として、配列番号13)、ALIX(非限定的な例として、配列番号14)、シンテニン-1(非限定的な例として、配列番号15)、シンテニン-2(非限定的な例として、配列番号16)、Lamp2b(非限定的な例として、配列番号17)、シンデカン-2(非限定的な例として、配列番号20)、シンデカン-3(非限定的な例として、配列番号21)、シンデカン-4(非限定的な例として、配列番号22)、TSPAN8、TSPAN14、CD37、CD82、CD151、CD231、CD102、NOTCH1、NOTCH2、NOTCH3、NOTCH4、DLL1、DLL4、JAG1、JAG2、CD49d/ITGA4、ITGB5、ITGB6、ITGB7、CD11 a、CD11 b、CD11 c、CD18/ITGB2、CD41、CD49b、CD49c、CD49e、CD51、CD61、CD104、Fc受容体、インターロイキン受容体、免疫グロブリン、MHC-IまたはMHC-II成分、CD2、CD3ε、CD3ζ、CD13、CD18、CD19(非限定的な例として、配列番号26)、CD30(非限定的な例として、配列番号27)、TSG101、CD34、CD36、CD40、CD40L、CD44、CD45、CD45RA、CD47、CD86、CD110、CD111、CD115、CD117、CD125、CD135、CD184、CD200、CD279、CD273、CD274、CD362、COL6A1、AGRN、EGFR、GAPDH、GLUR2、GLUR3、HLA-DM、HSPG2、L1 CAM、LAMB1、LAMC1、LFA-1、LGALS3BP、Mac-1α、Mac-1β、MFGE8、SLIT2、STX3、TCRA、TCRB、TCRD、TCRG、VTI1A、VTI1 B、他のエキソソームポリペプチド、およびそれらの任意の組み合わせであるが、EVにポリペプチドコンストラクトを輸送することのできる多数の他のポリペプチドは本発明の範囲内に含まれる。典型的には、本発明の多くの実施形態において、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドは、EVに存在する融合タンパク質を形成するために、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドに融合される。そのような融合タンパク質はまた、それらの機能を最適化するために、リンカー、膜貫通ドメイン、細胞質ドメイン、多量体化ドメイン等を含む、様々な他の構成要素を含み得る。
用語「源細胞」または「EV源細胞」または「親細胞」または「細胞源」または「EV産生細胞」または任意の他の同様の用語は、例えば、懸濁培養、もしくは接着培養における、または任意の他の型の培養系におけるような好適な条件下でEVを産生することのできる任意の型の細胞に関連すると理解されるべきである。本発明による源細胞はまた、インビボでエキソソームを産生する細胞を含み得る。本発明による源細胞は、例えば、間充織幹細胞または間質細胞または線維芽細胞(例えば、骨髄、脂肪組織、ワルトン膠様質、出生時組織、歯蕾、臍帯血、皮膚組織等から取得可能)、羊膜細胞、より具体的には、任意選択で様々な初期マーカーを発現する羊膜上皮細胞、骨髄系サプレッサー細胞、M2極性化マクロファージ、脂肪細胞、内皮細胞、線維芽細胞等の広範囲の細胞および細胞株から選択され得る。特に興味深い細胞株は、ヒト臍帯血管内皮細胞(HUVEC)、ヒト胚腎臓(HEK)細胞、微小血管内皮細胞またはリンパ管内皮細胞等の内皮細胞株、軟骨細胞、種々の起源のMSC、気道上皮細胞または肺胞上皮細胞、線維芽細胞、内皮細胞等である。同様に、B細胞、T細胞、NK細胞、マクロファージ、単球、樹状細胞(DC)等の免疫細胞もまた、本発明の範囲内であり、本質的に、EVを産生することのできる任意の型の細胞がまた、本明細書に包含される。一般的に、EVは、本質的に任意の細胞源に由来し得、それは、初代培養細胞源または不死化細胞株であり得る。EV源細胞は、誘導多能性幹細胞(iPSC)および他の任意の方法に由来する他の肝細胞を含む、任意の胚性、胎児性、および成人の体性幹細胞型であり得る。神経疾患を治療するとき、源細胞として、例えば、初代培養の神経細胞、星状細胞、希突起神経膠細胞、小膠細胞、および神経前駆細胞を使用することを企図し得る。源細胞は、治療される患者に対して本質的に、同種異系、自家性、または異種のいずれかであり得、すなわち、細胞は、患者自身由来、または、無関係、一致するもしくは一致しないドナー由来であり得る。ある文脈において、同種異系細胞は、それらが特定の適応症に罹患する患者の同種異系細胞から得ることのできない免疫調節効果をもたらし得るので、医学的観点から好ましくあり得る。例えば、全身性、末梢性および/または神経性の炎症の治療の文脈において、同種異系MSCは、そのような細胞から種痘可能なEVが、例えば、マクロファージ、および/または好中球の表現型スイッチング(炎症誘発性のM1またはN1の表現型から、それぞれ炎症誘発性のM2またはN2の表現型への)を介した免疫調節を可能にし得るので、好ましくあり得る。
第1の態様において、本発明は、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVの研究ツールとしての使用に関する。関連する非限定的な使用は、検出キットにおけるFc結合EVの使用、フローサイトメトリー、イメージングフローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、ナノイメージング、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、動的光散乱、電子顕微鏡、発光に基づく検出、蛍光相関分光法、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく技術、磁気、蛍光、および/または浮力に基づく標識に基づく正もしくは負の選択技術、粒子の密度、電荷、もしくはサイズに基づく正もしくは負の選択技術、または本質的に任意の他の技術もしくは方法における、生物学的RMとして、対照および/または標準としてのFc結合EVの使用を含み、ここで、Fcドメイン含有タンパク質(抗体等)に結合する能力を有するEVが有用であり得る。有益な実施形態において、EVに含まれている少なくとも1つのFc結合ポリペプチドは、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に、任意選択で他のポリペプチドのドメインおよび/または領域と共に、融合タンパク質の一部を形成する。
本発明によるEVは、様々な研究、診断、画像化、および治療の使用に関して、特に、EVのFc結合ポリペプチドがFcドメインを含むタンパク質に結合するとき、非常に有益である。EVのFc結合ポリペプチドとFc含有タンパク質の結合は、例えば、フローサイトメトリーにおいて、抗体等のFc含有タンパク質の輸送ビヒクルとして、ナノ粒子トラッキング解析において、動的光散乱において、電子顕微鏡において、および/または様々な他の型の技術において、類まれな有用性を有するナノサイズのEV-Fcタンパク質複合体の形成をもたらす。好ましい実施形態において、本発明によるEVの使用は、抗体を少なくとも1つのFc結合ポリペプチドに付着することを含み、さらにより好ましい実施形態において、抗体は、検出部分のいずれかの形態で標識されている。抗体(または任意の他のFc含有タンパク質)に付着し得る好適な検出部分および/または剤は、フルオロフォア、放射性標識、PETリガンド、MRI剤、ナノ粒子、無機および/または有機化合物、酵素、またはEVが使用される方法に適応する任意の他の好適な検出部分である。
一態様において、本発明は、本明細書において開示されるEVに基づく、小胞基準材料(RM)を提供する。用語RMは、任意の種類のアッセイ、方法、または用途において、標準化、正の対照、較正対照、および/または補償対照、または任意の他の型の基準対照の目的で使用し得る任意の材料を意味し得る。EV研究および分析のためのRMの文脈において、最適なRMは生物由来の小胞であり、これは、本発明のFc結合ポリペプチ含有EVがこの目的に最適に適している理由である。したがって、一実施形態において、本発明は、本明細書において記載されるようなEV、すなわち、任意選択で少なくとも1つのEVタンパク質との融合タンパク質に含まれるFc結合ポリペプチドを含むEVの集団を含むRMに関する。有益な実施形態において、Fc結合ポリペプチドは、Fc含有タンパク質(抗体等)に結合し、RMに情報および機能の追加の層を付加する。RMは、液体、粉末、エアロゾル、凍結乾燥材料等の任意の物理形態で存在し得る。上述のように、生物学的に関連したRMは、EV分野内のみでなく、より広い科学全体にわたって非常に求められており、本発明の改変されたEVは、フローサイトメトリーおよびナノ粒子トラッキング解析から蛍光顕微鏡および電子顕微鏡までの多くの用途に対してほぼ完ぺきなRMの役割を果たす。
一実施形態において、EVに含まれている少なくとも1つのFc結合ポリペプチドは、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に融合タンパク質の一部を形成する。少なくとも1つのEVタンパク質との融合は、通常、EVへの転送を、その後、Fc結合ポリペプチドの組込みおよび/または提示を増強する。EV内および/またはEV上に存在するFc結合ポリペプチドは、EVへと結合することが明らかに意図され、それによってEV、抗体等のFcドメインを含むタンパク質、および/またはFcドメインが融合しているタンパク質に付着する。結合は、当然に、EVのFc結合ポリペプチドと対象のタンパク質のFcドメインの間で、典型的には標準的な非共有相互作用を介して起こる。
上述のように、好ましい実施形態において、生物学的RMは、抗体の形態のFc含有タンパク質を付着させる。さらに有益な実施形態において、Fc含有タンパク質は、インビトロ、インビボ、エクスビボ、または任意の研究環境において、RMの検出、トレース、および画像化を可能にするために、少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPETリガンド、少なくとも1つのMRI剤、または任意の他の検出部分を付着させる。生物学的RMを使用し得る研究環境は、以下の非限定的な例を含む:フローサイトメトリー、イメージングフローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、ナノイメージング、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、動的光散乱、電子顕微鏡、発光に基づく検出、蛍光相関分光法、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく技術、磁気、蛍光、および/または浮力に基づく標識に基づく正もしくは負の選択技術、粒子の密度、電荷、もしくはサイズに基づく正もしくは負の選択技術、または任意のそれらの組み合わせ。
さらなる態様において、本発明は、少なくとも1つの型のFc含有タンパク質を標的細胞に送達する、インビトロ、インビボ、および/またはエクスビボの方法であって、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVを提供すること、(ii)Fc結合ポリペプチドをFc含有タンパク質に結合させること、(iii)標的細胞を、Fc結合ポリペプチドにFc含有タンパク質を付着させたEVに接触させること、を含む方法を提供する。一実施形態において、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドは、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に、任意選択で、様々な他のポリペプチド(リンカー、多量体化ドメイン、サイトカイン受容体、および、シグナル伝達物質等)と共に、融合タンパク質の一部を形成し得る。一つの有益な実施形態において、Fc含有タンパク質は抗体である。他の有益な実施形態において、Fc含有タンパク質少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPETリガンド、または任意の他の検出部分に付着する。
さらに別の態様において、本発明は、EVを含む検出キットに関し、ここでEVは少なくとも1つのFc結合ポリペプチド(少なくとも1つのエキソソームポリペプチド融合される)を含み、ここでFc結合ポリペプチドは、任意選択で少なくとも1つのFc含有タンパク質に結合する。抗体は、明らかに、様々な標的抗原の検出に特に好適であり、本発明によるEVの助けにより、細胞外のみでなく、細胞内の標的にもプローブを調べることができる。検出を可能にするために、Fc含有タンパク質(例えば、少なくとも1つの型の抗体)は、検出部分で標識され得る。検出部分の性質は、完全に適用される検出方法に依存するが、好適な検出部分は、例えば、以下の非限定的な例から選択され得る:フルオロフォア、放射性標識、PETリガンド、MRI剤、酵素検出のための酵素、比色検出部分、生物発光および/または化学発光検出部分、無機または有機化合物、金属、量子ドット、ナノ粒子(例えば、金ナノ粒子)、または、適用しようとする検出方法に依存する任意の他の検出部分。
上述のように、本発明は、標的細胞の内側と外側の両方、または細胞膜内における検出を可能にし、細胞外膜に付着する、および/または細胞内の生体分子が、本発明のEVに基づく検出を用いて調べることができることを意味する。さらに、特定の生体分子の検出は、インビトロ、インビボおよび/またはエクスビボで起こり得る。試料(動物、組織、器官、細胞、細胞内小器官、体液等)は、例えば、免疫組織化学のために、または顕微鏡および電子顕微鏡のためのスライドおよびガラス上で、例えば、凍結、保存、固定、または保全された、生存または死亡のいずれかを可視化および/または画像化し得る。
本発明による検出キットは、フローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、ナノイメージング、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、動的光散乱、電子顕微鏡、発光に基づく検出、蛍光相関分光法、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく技術、磁気、蛍光、および/または浮力に基づく標識に基づく正もしくは負の選択技術、密度、電荷、もしくはサイズに基づく正もしくは負の選択技術、または任意のそのような方法の組み合わせにおいて使用され得る。典型的には、検出キットは、Fc結合ポリペプチド-含有EVとFc含有タンパク質との結合が、様々な条件下で無傷のままにあり、他の条件下でFc含有タンパク質を時折放出することを可能にするように設計または製剤化される。EVとFc含有タンパク質との複合体は、様々な物理的および科学的状態、例えば、溶液、ゲル、エマルション、好適な緩衝液、凍結乾燥形態、噴霧形態、微粒子形態、ハイドロゲル、リポソーム製剤、ポリマー製剤等において、存在し得る。
さらなる態様において、本発明は、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEV、および(ii)少なくとも1つのFc含有タンパク質を含むパーツのキットに関する。少なくとも1つのFc結合ポリペプチドは、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に、任意選択で他のそれらのポリペプチドおよびドメインと共に、融合タンパク質に含まれ得る。構成要素(i)および(ii)は、例えば、どのようにキットが使用され、保管され、販売され、輸送されるかに応じて、例えば異なる容器中に、または同一の容器中に存在し得る。構成要素(i)および(ii)は、使用直前に混合してもよく、またはそれらは、EVとFc含有タンパク質とのナノ粒子複合体として、予め混合して輸送されてもよい。
さらに別の態様において、本発明は、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVと(ii)Fc含有タンパク質とのナノ粒子複合体に関する。少なくとも1つのFc結合ポリペプチドは、そのEVへの組込みおよび/またはEV表面上のFc結合ポリペプチドの提示を増加させるために、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に、融合タンパク質の一部を形成し得る。改変されたEVとFc含有タンパク質の間で形成されたナノ粒子複合体は、概略的に、Fc含有タンパク質(例として、抗体の複数のコピー)でコーティングされたナノ粒子として、記載され得る。抗体は、高い標的特異性を示し、開発が容易であり、検出部分を含むよう修飾でき、本発明のEVの助けによって標的細胞内に送達され得るので、本発明の特に好ましい実施形態を構成する。本発明のナノ粒子複合体は、研究、診断、画像化、分析、および治療にわたる広範囲の用途を有し、生物学的RMとして、研究ツールとして、診断ツールとして、画像化ツールとして、検出キットとして、および/または種々の型のFc含有タンパク質のインビトロ、インビボおよび/またはエクスビボの送達のために使用され得る。
一実施形態において、EV自体は、任意選択で、Fc含有タンパク質に付着した検出部分(蛍光標識抗体等)と組み合わせることができる検出部分を含む。EVがナノサイズ小胞であるので、例えば、フルオロフォア、線量、緑色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、黄色蛍光タンパク質、および任意の蛍光タンパク質等の蛍光タンパク質、ウミシイタケルシフェラーゼ、ナノルシフェラーゼ、および他の型の生物発光シグナルを産生する酵素、放射性物質、PETおよびMRIの剤およびトレーサー、可溶化または様々な複合体中のいずれかの、ナノ粒子、無機化合物、金属および金属イオン等の、様々な型の検出部分を使用することができる。有益な実施形態は、EVのFc結合ポリペプチドに付着した例えば蛍光標識された抗体(または任意のFc含有タンパク質と組み合わせた、GFPおよび/またはルシフェラーゼ、/ナノルシフェラーゼを含むEVである。本質的に、そのように任意の他の型の検出部分をEVに付加することは、例えば、顕微鏡、フローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、動的光散乱、および様々な他の技術において非常に有用であり得る1つを超える手段を介した検出を提供する。
本発明のFc結合ポリペプチドは、非ヒト起源またはヒト起源であり得る。Fc結合因子は、細菌、ウイルス、または非ヒト哺乳動物から取得し得る。別の実施形態において、Fc結合因子は、ヒトまたは哺乳動物起源である。好ましい実施形態において、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドは、プロテインA(非限定的な例として、配列番号77)、プロテインG(非限定的な例として、配列番号78)、プロテインA/G(非限定的な例として、配列番号72)、Zドメイン(非限定的な例として、配列番号73)、ZZドメイン(非限定的な例として、配列番号74)、プロテインL(非限定的な例として、pdb識別番号1 HEZ)、プロテインLG、ヒトFCGRI(非限定的な例として、配列番号31)、ヒトFCGR2A(非限定的な例として、受入番号P12318)、ヒトFCGR2B(非限定的な例として、受入番号P31994)、ヒトFCGR2C(非限定的な例として、受入番号P31994)、ヒトFCGR3A(非限定的な例として、受入番号P08637)、ヒトFCGR3B(非限定的な例として、受入番号O75015)、ヒトFCGRB(非限定的な例として、受入番号Q92637)(非限定的な例として、配列番号32)、ヒトFCAMR(非限定的な例として、配列番号28)、ヒトFCERA(非限定的な例として、配列番号30)、ヒトFCAR(非限定的な例として、配列番号29)、マウスFCGRI(非限定的な例として、配列番号79)、マウスFCGRIIB(非限定的な例として、配列番号80)、マウスFCGRIII(非限定的な例として、配列番号81)、マウスFCGRIV(非限定的な例として、配列番号82)、マウスFCGRn(非限定的な例として、配列番号83)、および任意の上述のFc結合ポリペプチドの任意の組み合わせを含む群から選択し得る。例えばファージディスプレイ選別およびバイオインフォマティクスを介して取得された他の好適なFc結合ポリペプチドは、Fc結合ペプチド、SPH(非限定的な例として、配列番号57)、SPA(非限定的な例として、配列番号58)、SPG2(非限定的な例として、配列番号59)、SpA模倣物1(非限定的な例として、配列番号60)、SpA模倣物2(非限定的な例として、配列番号61)、SpA模倣物3(非限定的な例として、配列番号62)、SpA模倣物4(非限定的な例として、配列番号63)、SpA模倣物5(非限定的な例として、配列番号64)、SpA模倣物6(非限定的な例として、配列番号65)、SpA模倣物7(非限定的な例として、配列番号66)、SpA模倣物8(非限定的な例として、配列番号69)、SpA模倣物9(非限定的な例として、配列番号70)、SpA模倣物10(非限定的な例として、配列番号71)、Fey模倣物1(非限定的な例として、配列番号67)、およびFey模倣物2(非限定的な例として、配列番号68)、およびそれらの任意の組み合わせまたは誘導体を含む。特定のコンストラクトのための最も好適なFc結合ポリペプチドの選択は、所望の結合特性、親和性、エキソソームポリペプチドと融合するときのFc結合ポリペプチドの方向、および様々な他の要素に大きく依存する。
プロテインA/Gは、Staphylococcus aureusのセグメントE、D、A、B、およびCから取得したプロテインA部分、ならびにStreptococcusのセグメントC1およびC3からのプロテインG部分と共に、7つのFc-結合ドメインEDABC-C1C3からなる、遺伝的に改変された組換えタンパク質である。有利には、プロテインA/G(非限定的な例として、配列番号72)は、プロテインA(非限定的な例として、配列番号77)またはプロテインG(非限定的な例として、配列番号78)単独のいずれかよりも幅広い結合能を有し、それは様々な種由来の抗体に対し幅広い結合親和性を有する。プロテインA/Gは、様々なヒト、マウス、およびラットのIgGサブクラス、例えば、ヒトIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、マウスIgG2a、IgG2b、IgG3、およびラットIgG2a、IgG2cに結合する。さらに、プロテインA/Gは、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ウマ、ウサギ、モルモット、ブタ、イヌ、およびネコからの全IgGに結合する。プロテインA/Gは、細胞壁結合領域、細胞膜結合領域、およびアルブミン結合領域を除去して、抗体等の対象のタンパク質のFcドメインへの強い結合を可能にするよう改変されてきている。したがって、本発明による有益な実施形態においてFc結合因子は、広い範囲の抗体の結合を可能にするために、プロテインA、プロテインG、およびプロテインA/Gの場合のように、1つを超えるFc結合領域を含む。代替的な実施形態において、Fc結合因子は、対象の抗体の1つを超えるコピーの結合を可能にするために、増加し得る。例えば、短いZドメインのFc結合因子は、1つを超えるFcドメインの結合を可能にする作動する連結を介して、1つを超えるコピーの融合タンパク質中に含まれ得る。この方法は、個別の融合タンパク質間のみでなく、単一の融合タンパク質内においても、抗体および他のFcドメイン含有タンパク質を増加することが可能であり、したがって、1つを超える抗体と結合し得る。例えば、Fc結合ポリペプチドが、テトラスパニンファミリー(CD63等)に属するEVタンパク質に導入されるとき、1つのFc結合因子を1つのループに挿入し、別のFc結合因子(同一または異なるものであり得る)、をタンパク質の別のループに挿入することが有利であり得る。Fc結合因子は、Fc含有タンパク質が、EVの内腔内またはEVの表面上のいずれかに積載されることを意図するかに応じて、内向きおよび/または外向きのループに配置し得る。本発明による融合タンパク質のいくつかの非限定的な例は、以下のように、概略的に示され得る(以下の表記は、いずれかのCおよび/またはN末端の方向を示すものとして意図されているのではなく、例示の目的を意図するに過ぎない):
エキソソームポリペプチド-Fc結合ポリペプチド-Fc結合ポリペプチド
エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチド-エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチド
エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチドA-エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチドB
エキソソームポリペプチド-Fc結合ポリペプチド-Fc結合ポリペプチド
エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチド-エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチド
エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチドA-エキソソームポリペプチドドメイン-Fc結合ポリペプチドB
いくつかの実施形態において、エキソソームポリペプチドとFc結合ポリペプチドを含む融合タンパク質はまた、追加のポリペプチド、ポリペプチド、ドメイン、または配列を含み得る。そのような追加のポリペプチドドメインは、様々な機能を発揮し得、例えば、そのようなドメインは、(i)融合タンパク質のEV表面提示の増強に寄与し得る、(ii)融合タンパク質の集団化をもたらし、それによって、Fc結合ポリペプチドの親和性を増加し得る、(iii)エキソソームポリペプチドとFc結合ポリペプチドの間の相互作用を最適化するリンカーとして機能し得る、および/または(iv)EV膜での係留を向上し得る、ならびに様々な他の機能を発揮し得る。本発明の融合タンパク質の一部または全体に、有利にも含まれ得る2つのそのような追加のポリペプチドは、gp130(非限定的な例として、配列番号18)および腫瘍壊死因子受容体1(TNFR1)(非限定的な例として、配列番号19)である。特に、これらの追加のアポリペプチドの膜貫通ドメインは、Fc結合ポリペプチドのEVへの挿入および提示を最適化するのに非常に有用であり得る。全般的に、様々な膜貫通ドメインは、融合タンパク質における追加のドメインとして非常に有益であり得る。例えば、エキソソームタンパク質シンテニンを使用するとき、TNFRの膜貫通ドメイン、またはgp130の膜貫通ドメイン等の追加のポリペプチドドメインを、例えば、融合タンパク質のシンテニンとFc結合ポリペプチドの間に挿入することは非常に有益である。さらなる追加のドメインは、表面提示および/または親和性を向上させるために、フォールドオンドメイン、ロイシンジッパードメインおよび/または三量体化ドメイン等の多量体化ドメインを含み得る。この非限定的な概略的な例を以下に示す:
シンテニン-細胞質TNRF-フォールドオン三量体化ドメイン-膜貫通TNFRドメイン-Zドメイン-細胞外TNFRドメイン
シンデカン-ロイシンジッパードメイン-gp130細胞質ドメイン-gp130膜貫通ドメイン-Fc結合ポリペプチド-gp130細胞外ドメイン
シンテニン-細胞質TNRF-フォールドオン三量体化ドメイン-膜貫通TNFRドメイン-Zドメイン-細胞外TNFRドメイン
シンデカン-ロイシンジッパードメイン-gp130細胞質ドメイン-gp130膜貫通ドメイン-Fc結合ポリペプチド-gp130細胞外ドメイン
さらなる実施形態において、エキソソームポリペプチドは、CD9、CD53、CD63、CD81、CD54、CD50、FLOT1、FLOT2、CD49d、CD71、CD133、CD138、CD235a、アリックス、シンテニン-1、シンテニン-2、Lamp2b、TSPAN8、シンデカン-1、シンデカン-2、シンデカン-3、シンデカン-4、TSPAN14、CD37、CD82(非限定的な例として、配列番号24)、CD151、CD231、CD102、NOTCH 1、NOTCH2、NOTCH3、NOTCH4、DLL1、DLL4、JAG1、JAG2、CD49d/ITGA4、ITGB5、ITGB6、ITGB7、CD11a、CD11b、CD11c、CD18/ITGB2、CD41、CD49b、CD49c、CD49e、CD51、CD61、CD104、Fc受容体、インターロイキン受容体、免疫グロブリン、MHC-IまたはMHC-II構成要素、CD2、CD3ε、CD3ζ、CD13、CD18、CD19、CD30、CD34、CD36、CD40、CD40L、CD44、CD45、CD45RA、CD47、CD86、CD110、CD111、CD115、CD117、CD125、CD135、CD184、CD200、CD279、CD273、CD274、CD362、COL6A1、AGRN、EGFR、GAPDH、GLUR2、GLUR3、HLA-DM、HSPG2、L1CAM、LAMB1、LAMC1、LFA-1、LGALS3BP、Mac-1α、Mac-1β、MFGE8(非限定的な例として、配列番号25)、SLIT2、STX3、TCRA、TCRB、TCRD、TCRG、VTI1A、VTI1B、他のエキソソームポリペプチド、およびそれらの任意の組み合わせを含む群から選択され得る。
本発明による特に有益な融合タンパク質は、少なくとも1つのコピーの以下のFc結合ポリペプチドに融合したヒトエキソソームタンパク質、CD63、CD81、CD9、CD71(トランスフェリン受容体)、Lamp2、およびシンテニンを含み得る: Z ドメイン、プロテインA、プロテインG、プロテインA/G、FCGRI、ヒトFCGR2A、ヒトFCGR2B、ヒトFCGR2C、ヒトFCGR3A、ヒトFCGR3B、ヒトFCGR3C、ヒトFCAMR、ヒトFCAR、およびヒトFCERA。特に、EVタンパク質CD63(非限定的な例として、配列番号3)に対する2つのZドメインの融合は、小さなサイズのZドメインとCD63の非常に高いEV表面の発現の結果として、EV表面に大量に提示される非常に強力なFc結合因子をもたらす。Fc結合因子のEV外部表面上の提示は、対象のFcドメイン含有タンパク質の外来性の結合を可能にするために、当然に好ましい。CD63-ZZドメインの融合タンパク質の場合、Zドメインは、CD63の第1および第2のループに挿入でき、CD63のEV膜中の係留の後に、EV外部表面上の提示を可能にする。さらに、上述のように、好適な追加のポリペプチドおよびポリペプチドドメインおよびリンカーはまた、融合タンパク質中に含ませることができ、それは当然に、エキソソームポリペプチドおよびFc結合ポリペプチドを含む。そのような追加のポリペプチドは、TNFR1およびTNFR2、IL6シグナル伝達物質、gp130、ならびに様々な他のサイトカインおよびサイトカイン関連ポリペプチド等の様々なサイトカイン受容体からのドメインを含む。ある場合において、サイトカインおよびサイトカイン関連ポリペプチド(様々なサイトカイン受容体等)は、単独でFc結合ポリペプチドをEVに輸送し得る。特に有用なリンカーは、グリシン(G)およびセリン(S)等の小さくて柔軟なアミノ酸の、重複および/または組み合わせであり、典型的にGS、例えば2×GSまたは4×GSを表示する。精製およびアッセイを簡単にするためのHisタグを付加することもでき、C末端とN末端の両方に負荷することもでき、GFP等の様々な蛍光タンパク質であり得る。以下は、しばしばリンカーを介して連結され、任意選択で追加のポリペプチドまたはポリペプチドドメインを含む、少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含む、融合タンパク質の特に有益な非限定的な例である:
- CD81-プロテインA/GCD81第2ループ(非限定的な例として、配列番号75)
- CD9-ZZドメインCD9S第2ループ(非限定的な例として、配列番号76)
- FCAR細胞外ドメイン-2XGGGgSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号55)
- FCAR細胞外ドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号54)
- FCGR1A細胞外ドメイン-2XGGGgSリンカーLamp2b(非限定的な例として、配列番号49)
- FCGR1A細胞外ドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号48)
- FcRN細胞外ドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号39)
- FcRN-2XGGGgSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号40)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCAR細胞外ドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号52)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCGRIA細胞外ドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号46)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FcRN細胞外ドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号43)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-Zドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号34)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-FCAR細胞外ドメイン(非限定的な例として、配列番号56)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-FCGR1A細胞外ドメイン(非限定的な例として、配列番号50)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-FcRN細胞外ドメイン(非限定的な例として、配列番号41)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-Zドメイン(非限定的な例として、配列番号38)
- CD63-FCAR細胞外ドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号53)
- CD63-FCGR1A細胞外ドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号47)
- CD63-FcRN細胞外ドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号44)
- CD63-ZドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号35)
- TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCAR細胞外ドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号51)
- TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCGRIA細胞外ドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号45)
- TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FcRN細胞外ドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号42)
TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-Zドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号33)
- Zドメイン-2XGGGgSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号37)
- Zドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号36)
- トランスフェリン受容体-プロテインAG (非限定的な例として、配列番号72に作動可能に融合した、非限定的な例として、配列番号10)
- CD81-プロテインA/GCD81第2ループ(非限定的な例として、配列番号75)
- CD9-ZZドメインCD9S第2ループ(非限定的な例として、配列番号76)
- FCAR細胞外ドメイン-2XGGGgSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号55)
- FCAR細胞外ドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号54)
- FCGR1A細胞外ドメイン-2XGGGgSリンカーLamp2b(非限定的な例として、配列番号49)
- FCGR1A細胞外ドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号48)
- FcRN細胞外ドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号39)
- FcRN-2XGGGgSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号40)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCAR細胞外ドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号52)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCGRIA細胞外ドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号46)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FcRN細胞外ドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号43)
- Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-Zドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号34)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-FCAR細胞外ドメイン(非限定的な例として、配列番号56)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-FCGR1A細胞外ドメイン(非限定的な例として、配列番号50)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-FcRN細胞外ドメイン(非限定的な例として、配列番号41)
- トランスフェリン受容体-2XGGGGSリンカー-Zドメイン(非限定的な例として、配列番号38)
- CD63-FCAR細胞外ドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号53)
- CD63-FCGR1A細胞外ドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号47)
- CD63-FcRN細胞外ドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号44)
- CD63-ZドメインCD63第1ループおよびCD63第2ループ(非限定的な例として、配列番号35)
- TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCAR細胞外ドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号51)
- TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FCGRIA細胞外ドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号45)
- TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-FcRN細胞外ドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号42)
TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-Zドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン(非限定的な例として、配列番号33)
- Zドメイン-2XGGGgSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号37)
- Zドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b(非限定的な例として、配列番号36)
- トランスフェリン受容体-プロテインAG (非限定的な例として、配列番号72に作動可能に融合した、非限定的な例として、配列番号10)
上述の融合タンパク質は、本発明が可能にし得る多くの遺伝子操作の可能性の例に過ぎず、そのため、それらは、本発明の非限定的な実施形態に過ぎない。本発明による融合タンパク質の全ての構成要素は、自由に組み合わせることができ、例えば、融合タンパク質は、C末端、N末端、またはその両方、または融合タンパク質の任意の場所に配置し得る、1つまたは複数のエキソソームポリペプチドを含み得る。さらに、融合タンパク質はまた、C末端、N末端、またはその両方、または1つ以上の任意のループ、例えば、膜貫通部分、または融合タンパク質の任意の部分に配置し得る、1つまたは複数のFc結合ポリペプチドを含み得る。明確化のために、1つを超える型のエキソソームポリペプチドおよび1つを超える型のFc結合ポリペプチドが、単一のコンストラクト中に含まれ得る。さらに、リンカー等の追加のアミノ酸のストレッチ(しばしばグリシンおよびセリンのアミノ酸を含む)およびHisタグが、精製、アッセイ、および可視化を簡単にするために含まれ得る。同様に、他のペプチドおよびポリペプチドドメインもまた、融合タンパク質配列の任意の場所に含まれ得る。例えば、TNFR1、TNFR2、IL17R、IL23R、gp130、IL6R等の様々なドメインのような、例えば様々なサイトカイン受容体からの様々なドメインおよび領域が、有利にも含まれ得る。
さらなる実施形態において、上述のようなFc結合ポリペプチドは、Fcドメインを含む任意のタンパク質、すなわち抗体のみでなく、上述のいくつかの例において述べられたもののような、天然に存在するものおよび遺伝子操作を受けたFcドメイン含有タンパク質を含む、他のFcドメインを含むタンパク質にも結合する。有利にも、本発明は、Fc結合ポリペプチドと少なくとも1つのFc含有タンパク質の相互作用を通じて、Fcドメインを含む複数のタンパク質でコーティングされたEVをもたらす。Fc結合因子とFc含有タンパク質の相互作用は、通常、Fc結合ポリペプチドとFc含有タンパク質のFcドメインの非共有結合に基づく。当然に1つの単一のEVは、1つを超える型のFcドメイン含有タンパク質によってコーティングされ得る。一つの非限定的な例において、Fc結合EVは、PD1軸に沿った好適な標的を標的とする1つの抗体によってコーティングされ、一方で別の抗体は、CTLA4軸に沿った好適な標的を標的とする。別の非限定的な例において、Fc結合EVは、細胞内腫瘍性タンパク質を標的とする抗体とFcドメインに融合した腫瘍抑制因子でコーティングされる。典型的な例として、1つの単一のEVもまた、1つの型のモノクローナル抗体等の、実質的に複数の1つの単一の型のFcドメイン含有タンパク質を含み得る。検出抗体、標的化抗体、治療用抗体、Fc含有非抗体の対象のタンパク質、および抗体-薬物複合体(ADC、(診断、画像化、および治療の目的で使用され得る)の様々な組み合わせは、本発明の好ましい実施形態を構成する。有益な実施形態において、本発明によるEVは、Fcドメインを含む複数のタンパク質でコーティングされる。例えば、CD63またはCD81またはシンテニン等の高発現のEVタンパク質を用いるとき、Fc結合ポリペプチドとFc含有タンパク質のFcドメインの相互作用を介して、EV表面の非常に密なコーティングを達成できる。したがって、本発明は、Fcドメインを含む少なくとも10個のタンパク質、好ましくは、Fcドメインを含む少なくとも20個のタンパク質、さらにより好ましくは、Fcドメインを含む少なくとも30個のタンパク質によってコーティングされ得る。そのようなタンパク質は、同一のタンパク質のコピーであってもよく(例えば、例として、1つの単一のEVに付着する、細胞内タンパク質を標的とする50の抗体)、または、1つを超えるタンパク質(例えば、細胞内タンパク質を標的とする30個の抗体と、例えば40個のFcドメイン含有の腫瘍抑制因子タンパク質)であってもよい。EVタンパク質とFc結合因子の最適な組み合わせを選択することによって、さらに提示を増加することが可能であり得、ある場合において、EV当たり、50個を超えるFcドメインを含むタンパク質、または、約75個を超えるFcドメインを含むタンパク質でさえ、またはある場合には、100個を超えるFc含有タンパク質でさえ、EVをコーティングすることが可能であり得る。
さらなる態様において、本発明は、抗体およびFcドメインを含むよう改変されたタンパク質等のFcドメインを含むタンパク質に結合することのできるEVを産生する方法に関する。そのような方法は、典型的には、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドと任意選択で少なくとも1つのエキソソームポリペプチドをコードするポリヌクレオチドコンストラクトを、EV源細胞に導入するステップ、(ii)EV産生源細胞から分泌されたEVを回収するステップを含み、ここでEVが、ポリヌクレオチドコンストラクトから発現された、Fc結合ポリペプチド(任意選択で融合タンパク質に含まれる)を含む。続くステップにおいて、Fc結合ポリペプチドを含むEVは、好適な精製技術を用いて精製し得、抗体等のFc含有タンパク質への曝露が後に続き、Fc結合ポリペプチドと対象のタンパク質のFcドメインの相互作用を通じて、Fc含有タンパク質の結合を可能にする。上述のように、代替的な実施形態において、ステップ(i)はまた、同一のEV源細胞中のポリヌクレオチドコンストラクトから対象のFc含有タンパク質を発現することを含み得、それによって、EVの内在性積載を達成する。Fc結合ポリペプチド(任意選択で少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に融合タンパク質に含まれる)とFc含有タンパク質は、コンストラクト設計に依存して、同一のまたは異なるポリヌクレオチドコンストラクトから発現され得る。さらに別の態様において、本発明は、抗体等の少なくとも1つのFcドメインを含むタンパク質でEVをコーティングする方法に関する。そのような方法は、(i)任意選択で少なくとも1つのエキソソームポリペプチドに融合された、少なくとも1つのFc結合タンパク質を含む、少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVを提供するステップ、(ii)Fc結合ポリペプチドが、Fcドメインを含む少なくとも1つのタンパク質のFcドメインに結合することを可能にするステップ、を含む。Fc結合ポリペプチドを含むEVの産生に使用されるEV源細胞は、Fc結合ポリペプチド-Fc含有タンパク質複合体を積載するEVを産生するのに必要なポリヌクレオチドコンストラクトによって安定的にまたは一過性のいずれかによってトランスフェクトされ得る。安定的なトランスフェクションは、マスターセルバンク(MCB)およびワーキングセルバンク(WCB)の作成を可能にするので有益である。しかしながら、一過性のトランスフェクションもまた、場合によっては、例えば、患者自身のEV産生細胞から取得したEVを含む自家性治療を迅速に作成するとき、有利である。これらの方法は、研究、診断、画像化、および治療における用途のために、EVおよびFc含有タンパク質の最適化のためのさらなるステップが後に続き得る。例えば、Fc結合ポリペプチドを含むEVは、貯蔵および使用のための好適な容器中の液体製剤として製剤化され得る。そのような液体製剤は、問題の用途に応じて任意の好適な方法によって、凍結、凍結乾燥、液体またはタンパク質製剤として製剤化、および/または、処理され得る。Fc含有タンパク質はまた、液体製剤として製剤化され得るが、代替的に、例えば凍結乾燥された粉末等の別の物理的形態としても製剤化され得る。重要なことに、検出キットおよびパーツのキットの種々の構成要素は、フローサイトメトリー、蛍光顕微鏡、電子顕微鏡、インビトロ、インビボ、および/またはエクスビボ送達方法等である最終用途を念頭において設計され産生されるべきである。
さらなる態様において、本発明は、インビトロ、エクスビボおよび/またはインビボでの、対象の抗体および他のFcドメイン含有タンパク質のための送達ビヒクルとしてのEVの使用に関する。さらに、本発明はまた、対象の他の診断、画像化、および/または治療薬のための送達ビヒクルとしての、Fc含有タンパク質に付着したEVの使用を提供する。非限定的な例として、表面に標的化抗体を付着させているEVはまた、EVの内部および/またはEV膜のいずれかに存在し得る、追加の診断および/または治療薬を含み得る。例えば、抗体コーティングEVは、RNA治療の積み荷(mRNA、siRNA、オリゴヌクレオチド等)を、標的細胞、組織、および/または器官に送達するのに使用され得る。別の非限定的な例において、EVは、表面にFc含有標的化タンパク質(Fcドメインを含むよう改変されているscFv等)を付着させ、EVの内部、またはEV膜の内部/上に、遺伝子編集のためのCas9等の治療用タンパク質、任意選択でCRISPR RNAガイド鎖と共に含む。
さらなる態様において、本発明の方法はまた、生じるEVの収量または特性に影響を及ぼすために、EV源細胞を、血清飢餓、低酸素、バフィロマイシン、またはTNF-αおよび/またはIFN-γ等のサイトカインに曝すことを含み得る。EV産生スケールおよび予定表は、EV産生細胞または細胞株に大幅に依存し、したがって、当業者によって適応され得る。本発明による方法は、Fc結合ポリペプチドを含むEVを、EVに付着させるためのFcドメイン含有タンパク質(抗体等)と共インキュベートする前に実施され得るEV精製ステップをさらに含み得る。EVは、液体クロマトグラフィー(LC)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、ビーズ溶出液クロマトグラフィー、スピン濾過、タンジェント流濾過(TFF)中空糸濾過、遠心、免疫沈降、フィールドフローフラクショネーション、透析、マイクロ流体に基づく分離等、またはそれらの組み合わせを含む技術の群から選択される手順を通じて精製され得る。有益な実施形態において、EVの精製は、濾過(好ましくは限外濾過(UF)、タンジェント流濾過、または中空糸濾過)、サイズ排除液体クロマトグラフィー(LC)、またはビーズ抽出液クロマトグラフィーの連続的な組み合わせを用いて実施される。この精製ステップの組み合わせは、結果として、様々な用途、アッセイ、および分析方法において、より優れた活性および効力をもたらす、最適な精製をもたらす。さらに、エキソソームを生成するために日常的に使用される限外濾過(UC)と比べて、連続的濾過-クロマトグラフィーは、十分に速く、従来技術を支配する現在のUC方法論の重大な欠点であるより大きな製造容量の規模にすることが可能である。別の有利な精製方法論は、タンジェント流濾過(TFF)であり、これは拡張性および純度を提供し、そして任意の他の型の精製技術と組み合わせることができる。
さらに別の態様において、本発明は、通常は本発明によるEVの集団の形態でEVを含む、医薬、診断、および/または画像化の組成物に関する。典型的に、本発明による組成物は、少なくとも1種の許容可能な賦形剤と共に製剤化された1つの型のEV(すなわち、特定の型のFc結合タンパク質を含み、1つ以上の型の抗体等のFc含有タンパク質を付着させたEVの集団)を含む。しかしながら、当然に、1つを超えるEV集団の型は、例えば、抗体の組み合わせが望ましい場合において、単一の組成物に含まれ得る。しかしながら、当然に、上述のように、単一のEVまたはEVの単一の集団は、EV表面に結合した1つを超えるFc含有タンパク質(例えば抗体)を含み得る。好適な賦形剤の選択は、実際の用途によって決定され、賦形剤は、任意の薬学的に許容可能な、および/または研究グレードの材料、組成物、またはビヒクル、例えば、EV集団を懸濁、その活性の維持、積載、または輸送するのに関与し得る、固体または液体の充填剤、希釈剤、賦形剤、担体、溶媒、またはカプセル化物質、を含む群から選択され得る。
さらに別の態様において、本発明は、例えば、画像化、診断、および/または治療、もしくはセラノスティクス等の医薬における使用のための、本発明によるEVに関する。当然に、本発明によるEVが、医薬において使用されるとき、それは実際、通常は、使用されるEVの集団である。患者に投与されるEVの用量は、例えば、EV表面にコーティングされる対象のFc含有タンパク質の数、検出、診断、治療、緩和される疾患または病状、投与経路、任意の追加の診断、画像化、および/または治療薬自体の作用機序、EVの固有の特性、任意の標的化抗体または他の標的化実体、ならびに当業者に知られている関連する様々なパラメータに依存するであろう。
Fc含有タンパク質を積載する本発明のEVは、様々な異なる診断、画像化、および/または治療薬のために使用し得る。一実施形態において、EVは、特異的な細胞型、組織、および/または器官を標的化する、抗体または他のFc含有タンパク質によって包まれる。これは対象の組織にEVを標的化する非常に強力な方法であり、Fc含有タンパク質に加えて他のイメージング剤または医薬品を含み得、セラノスティクス、診断、画像化、および薬物送達におけるステップの機会を表し得る。別の実施形態において、対象の抗原と相互作用する抗体または他のFcドメイン含有タンパク質は、生物学的障壁を超える能力を有するEVを用いて、典型的に到達するのが困難である対象の組織へと効率的に送達され得る。このアプローチは、例えば、治療と診断/画像化の両方のための、モノクローナル抗体の中枢神経系または脳への送達を可能にする。さらに別の実施形態において、Fc含有タンパク質によるEVのコーティングは、インビトロ、エクスビボ、およびインビボにおける、その標的親和性またはその対象の標的への結合の構造を増強またはそれに影響を与えるための、対象のFc含有タンパク質の多重化の方法である。さらに別の実施形態において、向上した送達および抗体-薬物複合体(ADC)または受容体-薬物複合体の有効性について、ADCの多重化が大幅にそれらの治療活性を高め、それらのEV上の存在がそれらが標的細胞に侵入できることをも意味するので、本発明によるEVが可能にする。さらなる実施形態において、EVの標的細胞に侵入する能力は、本発明のEVが細胞内スペース全体を切り開き、本質的に全てのFcドメインを含むタンパク質および/またはFcドメインを融合できる全てのタンパク質(酵素補充療法のための酵素、Cas9等のヌクレアーゼ、またはp53、pVHL、APC、CD95、ST5、YPEL3、ST7、およびST14のいずれか1つのような腫瘍抑制因子等)を新薬の開発につながるようにすることを意味する。
したがって、本発明によるEVおよびそれらのEV集団は、診断、画像化、研究、予防および/または治療の目的、例えば、診断、画像化、評価、予防、および/または様々な疾患および障害の治療および/または緩和における使用において使用することができる。本発明によるEVを適用し得る、疾患の非限定的な実例は、クローン病、潰瘍性大腸炎、強直性脊椎炎、関節リウマチ、多発性硬化症、全身性エリテマトーデス、サルコイドーシス、特発性肺線維症、乾癬、腫瘍壊死因子(TNF)受容体関連周期性症候群(TRAPS)、インターロイキン-1受容体アンタゴニスト欠損症(DIRA)、子宮内膜症、自己免疫性肝炎、強皮症、筋炎、発作、急性脊髄損傷、血管炎、ギラン・バレー症候群、急性心筋梗塞、ARDS、敗血症、髄膜炎、脳炎、肝不全、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)、腎不全、心不全または任意の急性または慢性の臓器不全および関連する基礎にある病因、移植片対宿主、デュシェンヌ型筋ジストロフィーおよび他の筋ジストロフィー、リソソーム蓄積症、例えばゴーシェ病、ファブリー病、MPS I、II(ハンター症候群)、およびIII、ニーマン・ピック病、ポンペ病等、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病を含む神経変性疾患、および他のトリヌクレオチドリピート関連疾患、痴呆、ALS、癌誘発性悪液質食欲不振、2型糖尿病、ならびに様々な癌を含む。例えば、急性リンパ性白血病(ALL)、急性骨髄性白血病、副腎皮質癌、AIDS関連癌、AIDS-関連リンパ腫、肛門癌、虫垂癌、星状細胞腫、小脳または大脳、基底細胞癌、胆管癌、膀胱癌、骨腫瘍、脳幹部神経膠腫、脳癌、脳腫瘍(小脳星状細胞腫、大脳星状細胞腫/悪性神経膠腫、上衣腫、髄芽腫、テント上の原始神経外胚葉腫瘍、視覚路および視床下部の神経膠腫、乳癌、気管支腺腫/カルチノイド、バーキットリンパ腫、カルチノイド腫瘍(小児、消化管)、原発不明癌、中枢神経系リンパ腫、小脳星状細胞腫/悪性神経膠腫、子宮頸癌、慢性リンパ性白血病、慢性骨髄性白血病、慢性骨髄増殖性疾患、結腸癌、皮膚T細胞リンパ腫、線維形成性小円形細胞腫瘍、子宮体癌、上衣腫、食道癌、頭蓋外胚細胞腫瘍、性腺外胚細胞腫瘍、肝外胆管癌、眼癌(眼球内黒色腫、網膜芽細胞腫)、胆嚢癌(胃)癌、消化管カルチノイド、消化管間質性腫瘍(GIST)、胚細胞腫(頭蓋外、性腺外、または卵巣)、妊娠性絨毛腫瘍、神経膠腫(脳幹の神経膠腫、大脳星状細胞腫、視覚路および視床下部の神経膠腫)、胃カルチノイド、ヘアリー細胞白血病、頭頚部癌、心臓癌、肝細胞(肝臓)癌、ホジキンリンパ腫、下咽頭癌、眼球内黒色腫、島細胞癌(膵島)、カポジ肉腫、腎癌(腎細胞癌)、喉頭癌、白血病(急性リンパ芽球(急性リンパ性白血病とも呼ばれる))、急性骨髄(急性骨髄性白血病とも呼ばれる)、慢性リンパ(慢性リンパ性白血病とも呼ばれる)、慢性骨髄(慢性骨髄性白血病とも呼ばれる)、ヘアリー細胞白血病)、口唇と口腔癌、脂肪肉腫、肝癌(原発性)、肺癌(非小細胞、小細胞)、リンパ腫、AIDS関連リンパ腫、バーキットリンパ腫、皮膚T細胞リンパ腫、ホジキンリンパ腫、非ホジキン、髄芽腫、メルケル細胞癌、中皮腫、原発不明転移性皮膚頸部癌、口腔癌、多発性内分泌腫瘍症候群、多発性骨髄腫、形質細胞腫瘍、菌状息肉症、骨髄異形成/骨髄増殖性疾患、骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病(急性、慢性)、骨髄腫、鼻腔と副鼻腔癌、上咽頭癌、神経芽細胞腫、口腔癌、中咽頭癌、骨肉腫/骨の悪性線維性組織球腫、卵巣癌、卵巣上皮癌(表面上皮-間質腫瘍)、卵巣胚細胞腫瘍、卵巣低悪性度腫瘍、膵癌、膵島細胞癌、副甲状腺癌、陰茎癌、咽頭癌、褐色細胞腫、松果腺星状細胞腫、松果腺胚細胞腫、松果体芽腫およびテント上の原始神経外胚葉腫瘍、下垂体腺腫、胸膜肺芽腫、前立腺癌、直腸癌、腎細胞癌(腎癌)、網膜芽細胞腫、横紋筋肉腫、唾液腺癌、肉腫(ユーイング腫瘍肉腫、カポジ肉腫、軟部肉腫、子宮肉腫)、セザリー症候群、皮膚癌(非黒色腫、黒色腫)、小腸癌、扁平細胞、扁平頸部癌、胃癌、テント上の原始神経外胚葉腫瘍、精巣癌、咽頭癌、胸腺腫および胸腺癌、甲状腺癌、腎盂および尿管の移行上皮癌、尿道癌、子宮癌、子宮肉腫、腟癌、外陰癌、ワルデンシュトレームマクログロブリン血症、および/またはウィルムス腫瘍のような、事実的に全ての型の癌が、本発明のための関連する疾患標的である。
本発明によるEVは、例えば、耳介(耳)、頬側、結膜、皮膚、歯、電気浸透、子宮頸管内、洞内、気管内、腸内、硬膜外、羊膜外の、体外の、血液透析、浸透、間質性、腹腔内、羊水内、動脈内、関節内、胆管内、気管支内、口内、心内、軟骨内、仙骨内、洞内、腔内、大脳内、槽内、角膜内、歯冠内(歯)、冠動脈内、海綿体内、皮内、脊髄内、管内、十二指腸内、硬膜内、表皮内、食道内、胃内、歯肉内、回腸内、病巣内、腔内、リンパ腺内、骨髄内、髄膜内、筋肉内、眼内、卵巣内、心膜内、腹腔内、胸膜腔内、前立腺内、肺内、洞内、脊髄内、滑膜内、腱内、精巣内、包膜内、胸腔内、尿細管内、腫瘍内、鼓膜内、子宮内、血管内、静脈内、静脈内ボーラス、静脈内点滴、心室内、膀胱内、硝子体内、イオン浸透法、洗浄、喉頭、鼻、経鼻胃、閉鎖包帯法、眼、経口、口腔咽頭、その他、非経口、経皮、関節周囲、硬膜外、神経周囲、歯周、直腸、呼吸(吸入)、眼球後、軟組織、くも膜下、結膜下、皮下、舌下、粘膜下、局所、経皮、粘膜内、経胎盤、気管内、鼓膜内、尿管、尿道、および/または膣の投与、および/または上述の投与経路の組み合わせのような、典型的には治療すべき疾患、および/または抗体もしくはそのようなEV集団の特性に依存する、様々な異なる投与経路を介して、ヒトまたは動物に投与され得る。
本発明による好適な標的化抗体は、例えば、腫瘍、実質臓器、生物の特定の複雑な解剖学的部分、細胞または組織の型に由来する抗原を標的とし得る。標的化抗体によって標的化し得る抗原の起源の非限定的な例は、肝臓、肺、腎臓、心臓、膵臓、副腎、甲状腺、副甲状腺、全ての脳領域(例えば、視床、視床下部、線条体等)を含む脳、血液脳関門、CNS、PNS、骨髄、皮膚、脈管系、脾臓を含むリンパ系、関節、眼、筋組織、炎症部位、損傷部位、ならびに、脂肪細胞、筋細胞(筋芽細胞および筋管)、サテライト細胞、心細胞、内皮細胞、線維芽細胞、肝細胞、腎細胞、周皮細胞、神経細胞、グリア細胞、星状細胞、希突起膠細胞、マクロファージ、DC細胞、B細胞、T細胞、NK細胞、軟骨細胞、骨芽細胞、骨細胞、上皮細胞、赤血球、等の細胞型、多能性造血幹細胞/血球芽細胞、骨髄系前駆細胞、リンパ球前駆細胞等のより初期の前駆体、等を含む。癌標的に関連する非限定的な例は、腺癌抗原、αフェトプロテイン、BAFF、C242抗原、CA-125、炭酸脱水酵素9(CA-IX)、ジシアロガングリオシド(GD2)、4-IBB、5T4、CD22、CD221、CD23 (IgE受容体)、CD28、CD30(TNFRSF8)、CD33、CD4、CD40、CD44 v6、CD51、CD52、CD56、CD74、CD80、CEA、CNT0888、CTLA-4、DR5、EGFR、EpCAM、CD3、FAP、フィブロネクチンのエキストラドメイン-B、葉酸受容体1、GD2、GD3ガングリオシド、糖タンパク質75、GPNMB、HER2/neu、HGF、ヒト散乱因子受容体キナーゼ、IGF-1受容体、IGF-I、IgGI、LI-CAM、IL-13、IL-6、インシュリン様増殖因子I受容体、インテグリンα5β1、インテグリンανβ3、レグマイン、MORAb-009、MS4A1、MUC1、ムチンCanAg、C-MET、CCR4、CD152、CD10、CD19、CD20、CD200、N-グリコリルノイラミン酸、NPC-IC、PDGF-Ra、PDL192、ホスファチジルセリン、腫瘍抗原CTAA16.88、VEGF-A、VEGFR-1、VEGFR2、vimentin、RANKL、RON、ROR1、SCH 900105、SDC1、SLAMF7、TAG-72、テネイシンC、TGFβ2、TGF-β、TRAIL-R1、TRAIL-R2、葉酸受容体、トランスフェリン受容体、およびそれらの組み合わせを含む。
さらなる実施形態において、本発明による抗体の好適な非限定的な例は、アバゴボマブ(abagovomab)、アブシキシマブ、アクトクスマブ(actoxumab)、アダリムマブ、アデカツムマブ(adecatumumab)、アドトラスツズマブエムタンシン(Adotrastuzumab emtansine)、アデュカヌマブ(aducanumab)、アフェリモマブ、アフツズマブ、アラシズマブ、アラシズマブ、アレムツズマブ、アリロクマブ、アルツモマブペンテタート(altumomab pentetate)、アマツキシマブ、アナツモマブマフェナトックス(anatumomab mafenatox)、アニフロルマブ(Anifrolumab)、アンルキンズマブ、アポリズマブ、アルシツモマブ、アセリズマブ(aselizumab)、アテゾリズマブ、アチヌマブ(Atinumab)、アツリズマブ(Atlizumab)、アトロリムマ(Atorolimuma)、アベルマブ(Avelumab)、バピネオズマブ、バシリキシマブ、バビツキシマブ、ベクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ(Benralizumab)、ベルチリムマブ(Bertilimumab)、ベシレソマブ、ベバシズマブ、ベズロトクスマブ(Bezlotoxumab)、ビシロマブ(Biciromab)、ビマグルマブ(Bimagrumab)、ビバツズマブメルタンシン(Bivatuzumab mertansine)、ブリナツモマブ、ブロソズマブ(Blosozumab)、ブレンツキシマブベドチン、ブリアキヌマブ、ブロダルマブ、カナキヌマブ、カンツズマブメルタンシン、カンツズマブラブタンシン(Cantuzumab ravtansine)、カプラシズマブ(Caplacizumab)、カプロマブペンデチド、カルルマブ(Carlumab)、カツマキソマブ、cBR96-ドキソルビシン免疫複合体、セデリズマブ(Cedelizumab)、セルトリズマブペゴル、セツキシマブ、シタツズマブボガトクス(Citatuzumab bogatox)、シクスツムマブ(Cixutumumab)、クラザキズマブ(Clazakizumab)、クレノリキシマブ、クリバツズマブテトラキセタン(Clivatuzumab tetraxetan)、コナツムマブ(Conatumumab)、コンシズマブ(Concizumab)、クレネズマブ、CR6261、ダセツズマブ、ダクリズマブ、ダロツズマブ(Dalotuzumab)、ダラツムマブ、デムシズマブ(Demcizumab)、デノスマブ、デツモマブ(Detumomab)、ジヌツキシマブ、ドルリモマブアリトクス(Dorlimomab aritox)、ドロジツマブ(Drozitumab)、デュリゴツマブ(Duligotumab)、デュピルマブ、デュルバルマブ、デュシギツマブ(Dusigitumab)、エクロメキシマブ(Ecromeximab)、エクリズマブ、エドバコマブ(Edobacomab)、エドレコロマブ、エファリズマブエフングマブ(Efungumab)、エルデルマブ(Eldelumab)、エロツズマブ、エルシリモマブ(Elsilimomab)、エナバツズマブ(Enavatuzumab)、エンリモマブペゴール(Enlimomab pegol)、エノキズマブ(Enokizumab)、エノチクマブ(Enoticumab)、エンシツキシマブ(Ensituximab)、エピツモマブシツキセタン(Epitumomab cituxetan)、エプラツズマブ、エルリズマブ(Erlizumab)、エルツマキソマブ(Ertumaxomab)、エタネルセプト、エタラシズマブ、エトロリズマブ(Etrolizumab)、エボロクマブ、エキスビビルマブ(Exbivirumab)、ファノレソマブ(Fanolesomab)、ファラリモマブ(Faralimomab)、ファーレツズマブ、ファシヌマブ(Fasinumab)、FBTA05、フェルビズマブ(Felvizumab)、フェザキヌマブ(Fezakinumab)、フィクラツズマブ(Ficlatuzumab)、フィギツムマブ、フランボツマブ(Flanvotumab)、フォントリズマブ、フォラルマブ(Foralumab)、フォラビルマブ(Foravirumab)、フレソリムマブ(Fresolimumab)、フルラヌマブ(Fulranumab)、フツキシマブ(Futuximab)、ガリキシマブ、ガニツマブ(Ganitumab)、ガンテネルマブ(Gantenerumab)、ガビリモマブ(Gavilimomab)、ゲムツズマブオゾガマイシン、ゲボキズマブ、ギレンツキシマブ(Girentuximab)、グレムバツムマブベドチン(Glembatumumab vedotin)、ゴリムマブ、ゴミリキシマブ(Gomiliximab)、グセルクマブ、イバリズマブ(Ibalizumab)、イブリツモマブチウキセタン、イクルクマブ(Icrucumab)、イゴボマブ(Igovomab)、IMAB362、イムシロマブ(Imciromab)、イムガツズマブ(Imgatuzumab)、インクラクマブ(Inclacumab)、インダツキシマブラブタンシン(Indatuximab ravtansine)、インフリキシマブ、インテツムマブ(Intetumumab)、イノリモマブ(Inolimomab)、イノツズマブオゾガマイシン、イピリムマブ、イラツムマブ(Iratumumab)、イトリズマブ、イキセキズマブ(Ixekizumab)、ケリキシマブ、ラベツズマブ、ランブロリズマブ、ラムパリズマブ(Lampalizumab)、レブリキズマブ(Lebrikizumab)、レマレソマブ(Lemalesomab)、レルデリムマブ(Lerdelimumab)、レクサツムマブ、リビビルマブ(Libivirumab)、リゲリズマブ(Ligelizumab)、リンツズマブ、リリルマブ(Lirilumab)、ロデルシズマブ(Lodelcizumab)、ロルボツズマブメルタンシン(Lorvotuzumab mertansine)、ルカツムマブ(Lucatumumab)、ルミリキシマブ、マパツズマブ、マルジェツキシマブ、マスリモマブ(Maslimomab)、マブリリムマブ(Mavrilimumab)、マツズマブ、メポリズマブ、メテリムマブ(Metelimumab)、ミラツズマブ、ミンレツモマブ(Minretumomab)、ミツモマブ(Mitumomab)、モガムリズマブ、モロリムマブ(Morolimumab)モタビズマブ(Motavizumab)、モキセツモマブパスドトクス(Moxetumomab pasudotox)、ムロモナブ-CD3(Muromonab-CD3)、ナコロマブタフェナトクス(Nacolomab tafenatox)、ナミルマブ(Namilumab)、ナプツモマブ・エスタフェナトクス、ナルナツマブ(Narnatumab)、ナタリズマブ、ネバクマブ、ネシツムマブ、ネレリモマブ(Nerelimomab)、ネスバクマブ(Nesvacumab)、ニモツズマブ、ニボルマブ、ノフェツモマブメルペンタン(Nofetumomab merpentan)、オカラツズマブ(Ocaratuzumab)、オクレリズマブ、オデュリモマブ(Odulimomab)、オファツムマブ、オララツマブ(Olaratumab)、オロキズマブ(Olokizumab)、オマリズマブ、オナルツズマブ(Onartuzumab)、オンキシズマブ(Ontuxizumab)、オポルツズマブモナトクス(Oportuzumab monatox)、オレゴボマブ、オルチクマブ(Orticumab)、オテリキシズマブ、オトレルツズマブ(Otlertuzumab)、オキセルマブ(Oxelumab)、オザネズマブ(Ozanezumab)、オゾラリズマブ(Ozoralizumab)、パギバキシマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、パンコマブ(Pankomab)、パノバクマブ(Panobacumab)、パルサツズマブ(Parsatuzumab)、パスコリズマブ(Pascolizumab)、パテクリズマブ(Pateclizumab)、パトリツマブ(Patritumab)、ペンブロリズマブ、ペムツモマブ(Pemtumomab)、ペラキズマブ(Perakizumab)、ペルツズマブ、パキセリズマブ、ピディリズマブ、ピナツズマブベドチン(Pinatuzumab vedotin)、ピンツモマブ(Pintumomab)、プラクルマブ(Placulumab)、ポラツズマブベドチン(Polatuzumab vedotin)、ポネズマブ、プリリキシマブ(Priliximab)、プリトキサキシマブ(Pritoxaximab)、プリツムマブ(Pritumumab)、PRO140、クイリズマブ(Quilizumab)、ラコツモマブ(Racotumomab)、ラドレツマブ(Radretumab)、ラフィビルマブ(Rafivirumab)、ラムシルマブ、ラニビズマブ、ラキシバクマブ、レガビルマブ、レスリズマブ、リロツムマブ、リサンキズマブ(Risankizumab)、リツキシマブ、ロバツムマブ(Robatumumab)、ロレデュマブ(Roledumab)、ロモソズマブ、ロンタリズマブ(Rontalizumab)、ロベリズマブ(Rovelizumab)、ルプリズマブ(Ruplizumab)、サマリズマブ(Samalizumab)、サリルマブ(Sarilumab)、サツモマブペンデチド(Satumomab pendetide)、セクキヌマブ、セリバンツマブ(Seribantumab)、セトキサキシマブ(Setoxaximab)、セビルマブ(Sevirumab)、シブロツズマブ(Sibrotuzumab)、シファリムマブ(Sifalimumab)、シルツキシマブ、シムツズマブ(Simtuzumab)、シプリズマブ、シルクマブ(Sirukumab)、ソラネズマブ、ソリトマブ(Solitomab)、ソネプシズマブ(Sonepcizumab)、ソンツズマブ(Sontuzumab)、スタムルマブ(Stamulumab)、スレソマブ(Sulesomab)、スビズマブ(Suvizumab)、タバルマブ(Tabalumab)、タカツズマブテトラキセタン(Tacatuzumab tetraxetan)、タドシズマブ(Tadocizumab)、タリズマブ、タネズマブ、タプリツモマブパプトクス(Taplitumomab paptox)、テフィバズマブ(Tefibazumab)、テリモマブアリトクス(Telimomab aritox)、テナツモマブ(Tenatumomab)、テネリキシマブ(Teneliximab)、テプリズマブ、テプロツムマブ(Teprotumumab)、チシリムマブ、チルドラキズマブ(Tildrakizumab)、ティガツズマブ、トシリズマブ、トラリズマブ(Toralizumab)、トシツモマブ、ベキサール、トベツマブ(Tovetumab)、トラロキヌマブ(Tralokinumab)、トラスツズマブ、トレガリズマブ(Tregalizumab)、トレメリムマブ、ツコツズマブセルモロイキン(Tucotuzumab celmoleukin)、ツビルマブ(Tuvirumab)、ウブリツキシマブ(Ublituximab)、ウレルマブ(Urelumab)、ウルトキサズマブ、ウステキヌマブ、バンチクツマブ(Vantictumab)、バパリキシマブ(Vapaliximab)、バテリズマブ(Vatelizumab)、ベドリズマブ、ベルツズマブ、ベパリモマブ(Vepalimomab)、ベセンクマブ(Vesencumab)、ビジリズマブ、ボロシキシマブ、ボルセツズマブマフォドチン(Vorsetuzumab mafodotin)、ボツムマブ(Votumumab)、ザルツムマブ、ザノリムマブ、ザツキシマブ(Zatuximab)、ジラリムマブ(Ziralimumab)、ゾリモマブアリトクス(Zo
limomab aritox)、またはそれらの任意の組み合わせの任意の1つ以上であり得る。重要なことに、本発明は、その標的が細胞内および/または細胞外のいずれかにかかわらず、任意の抗体の送達を提供する。本発明のEVの抗体を内在化する能力は、モノクローナル抗体開発における段階変化を表し、抗原を標的とすることができ、標的細胞の細胞内小器官全体にわたって標的とする。重要なことに、本発明による抗体およびFc含有タンパク質は、検出および画像化の目的のために、例えば、フルオロフォア、MRI剤、PET剤、放射性物質、酵素、ナノ粒子、金属、有機および無機化合物等を用いて、有利にも標識され得る。
limomab aritox)、またはそれらの任意の組み合わせの任意の1つ以上であり得る。重要なことに、本発明は、その標的が細胞内および/または細胞外のいずれかにかかわらず、任意の抗体の送達を提供する。本発明のEVの抗体を内在化する能力は、モノクローナル抗体開発における段階変化を表し、抗原を標的とすることができ、標的細胞の細胞内小器官全体にわたって標的とする。重要なことに、本発明による抗体およびFc含有タンパク質は、検出および画像化の目的のために、例えば、フルオロフォア、MRI剤、PET剤、放射性物質、酵素、ナノ粒子、金属、有機および無機化合物等を用いて、有利にも標識され得る。
上述の例示的態様、実施形態、代替物、および変形は、本発明の範囲を離れることなく改変され得ることは理解されるべきである。本発明は、包含される実施例と共に、ここでさらに例示され、それは当然に、本発明の範囲および主旨を離れることなく大きく改変できる。
実験部分
材料および方法
実験部分
材料および方法
コンストラクト設計およびクローニング少なくとも1つのFc結合ポリペプチドと、任意選択で少なくとも1つのエキソソームポリペプチドを含む様々なタンパク質コンストラクトが構築され、ベクターにクローニングされ、いくつかの異なるEV産生細胞源において産生された。ORFは、典型的に、合成によって産生され、哺乳動物発現ベクターpSF-CAG-Ampにクローニングされた。手短に、合成されたDNAおよびベクタープラスミドは、製造者の説明書(NEB)によってNotIとSAlIによって切断された。制限され、精製されたDNA断片は、製造者の説明書(NEB)によってT4ライゲースを用いて共に連結された。成功した連結事象は、アンピシリン補充プレート上の細菌形質転換によって選択された。トランスフェクションのためのプラスミドは、製造者の説明書によって「maxi-prep」によって産生された。
Fc含有タンパク質が、融合タンパク質を発現する同一のEV産生細胞源内において内在的に産生される場合、ORF配列は、購入され(Origene Technologies, Inc.)、増幅され、pIRESバイシストロン性発現ベクター(Clonetech, Laboratories Inc.)のMSCのA部位にクローニングされ、翻訳の際、1つのコンストラクトにおいて任意選択のエキソソームポリペプチドがFc結合ポリペプチドに融合され、一方で対象のFc含有タンパク質が個別に翻訳され(同一のコンストラクトからの個別のコンストラクト)、EV産生細胞源において形成されるEVに輸送するようにされた。クローニングの多くは、NEBuilder HiFi DNA Assembly Cloning Kit (NEB, Inc.)を用いて実施され、サンガー法(Source Bioscience)を用いて確認された。pIRESベクターは、両方の導入遺伝子の同時のバイシストロン性発現を可能にし、EV産生細胞が、Fc結合ポリペプチド(任意選択で融合タンパク質として)と対象のFc含有タンパク質を同時に発現することを確証する。プラスミドは、NEB 5-alpha Competent E.coli cells (NEB, Inc.)に形質転換され、製造者の推奨に従って、振盪インキュベーター内で一晩増殖させた。プラスミドは、製造者の説明書によって、「maxi-prep plasmid DNA purification kit」(Qiagen)を用いて単離および精製された。
・細胞培養およびトランスフェクション
・細胞培養およびトランスフェクション
実験デザインとアッセイに応じて、特定の場合において、非ウイルス一過性トランスフェクションおよびエキソソーム産生が、標準的な2D細胞培養において実施され、一方で他の場合において、ウイルス媒介性形質導入が安定な細胞株を作製するために使用され、それは典型的に種々の型のバイオリアクター中で培養された。簡潔にするために、本明細書ではいくつかの例のみを記載する。
HEK293T細胞は、典型的には、ATCCに推奨されるように、15cmディッシュに播種され(ディッシュ当たり9×106細胞)、血清含有DMEM中に一晩残した。次の日に、細胞を、細胞に直接添加したリポプレックス化DNAで一過性にトランスフェクトされた。手短に、DNAとポリエチレンイミン(PEI)を個別にOptiMEM中で5分間インキュベートし、その後に、20分間、室温で、共に混合した。リポプレックス化DNAと細胞を、6時間共インキュベートし、続いて、培養上清をOptiMEMに48時間交換した。ディッシュ、フラスコ、および他の細胞培養容器中で評価された他の細胞および細胞株は、骨髄由来間葉系間質細胞(BM-MSC)およびワルトン膠様質由来MSC(WJ-MSC)、羊膜細胞、線維芽細胞、様々な内皮細胞および上皮細胞、ならびに様々な免疫細胞および細胞株を含んだ。
HEK293T細胞は、典型的には、ATCCに推奨されるように、15cmディッシュに播種され(ディッシュ当たり9×106細胞)、血清含有DMEM中に一晩残した。次の日に、細胞を、細胞に直接添加したリポプレックス化DNAで一過性にトランスフェクトされた。手短に、DNAとポリエチレンイミン(PEI)を個別にOptiMEM中で5分間インキュベートし、その後に、20分間、室温で、共に混合した。リポプレックス化DNAと細胞を、6時間共インキュベートし、続いて、培養上清をOptiMEMに48時間交換した。ディッシュ、フラスコ、および他の細胞培養容器中で評価された他の細胞および細胞株は、骨髄由来間葉系間質細胞(BM-MSC)およびワルトン膠様質由来MSC(WJ-MSC)、羊膜細胞、線維芽細胞、様々な内皮細胞および上皮細胞、ならびに様々な免疫細胞および細胞株を含んだ。
Fc結合ポリペプチド(任意選択で、エキソソームポリペプチドとの融合タンパク質位含まれる)と対象のFc含有タンパク質の様々な組み合わせのための、ウイルス形質導入および安定細胞株の場合、BM-MSC、WJ-MSC、線維芽細胞、羊膜細胞、線維芽細胞、様々な内皮および上皮細胞等の細胞源は、、典型的にはレンチウイルス(LV)を用いてウイルス形質導入された。典型的には感染の24時間前に、100.000細胞(例えば、線維芽細胞、MSC等)、または200.000細胞(例えばHEK293T)が6ウェルプレートに播種される。2uLのLVと任意選択でポリブレン(または臭化ヘキサジメトリン、8ug/mLのウェルでの最終濃度)が添加され、形質導入後24時間で、形質導入細胞の培地を新鮮な完全培地に変更する。形質導入後72時間で、ピューロマイシン選択(4~6μg/ml)が、通常は7日間実施され、Fc結合ポリペプチド(任意選択で、EVタンパク質と共に融合タンパク質として)の安定な発現の分析が後に続く。
安定な細胞は、2D、または、典型的には中空糸バイオリアクター、またはスターランクバイオリアクターであるバイオリアクターのいずれかで培養され、その後、エキソソーム調製のために培養上清を採取した。様々な調製および精製ステップが実施された。標準的なワークフローは、上清のプレ清浄化、濾過に基づく濃縮、クロマトグラフィーに基づくタンパク質混入の除去、および、インビトロ、エクスビボ、および/またはインビボのアッセイのために好適なバッファーにおける生じるエキソソーム組成物の最適な製剤化のステップを含む。
・アッセイおよび分析
・アッセイおよび分析
ウェスタンブロットは、EVにおける融合タンパク質の濃縮を評価する非常に簡便な分析方法である。手短に、SDS-PAGEが、製造者の説明書(Invitrogen, Novex PAGE 4-12%ゲル)に従って実施され、そこで1×1010のエキソソームおよび20ugの細胞溶解物がウェル当たりロードされた。SDS-PAGEゲルからのタンパク質は、製造者の説明書(Immobilon, Invitrogen)に従って、PVDF膜に移された。膜を、Odyssey blocking buffer (Licor)中でブロッキングし、供給者の説明書(一次抗体-Abcam、二次抗体-Licor)に従って、Fc結合ポリペプチドおよび/またはエキソソームタンパク質に対する抗体によって調べられた。分子プローブは、680nmおよび800nmの波長で可視化された。
EVサイズ決定のために、ナノ粒子トラッキング解析(NTA)が、分析ソフトウェアを備えたNanoSight装置によって実施された。全ての記録について、13または15のカメラレベルを用い、全ての取得後設定について、自動機能を用いた。電子顕微鏡および蛍光顕微鏡は、細胞内局在化および放出を理解するために、ならびにEVおよび抗体等の標識化されたFc含有タンパク質によってコーティングされたEVを定量化および分析するために、しばしば使用された。
典型的にはTFFおよびLC、特にビーズ溶出液LC等の濾過の組み合わせである様々な方法を用いてEVは単離および精製された。典型的には、EV含有媒体は、回収され、300g5分間の低速度回転に供され、続いて、2000g10分間の回転により、より大きな粒子および細胞残屑を除去した。上清を0.22μmシリンジフィルターによって濾過し、種々の精製ステップに供した。大容量は、Vivaflow 50R tangential flow(TFF)装置(Sartorius)を用いて、100kDaカットオフフィルターによって、またはKR2i TFF system(SpectrumLabs)を用いて、100または300kDaカットオフ中空糸フィルターによって、透析濾過され、およそ20mlに濃縮した。予め濃縮された媒体は、続けて、AKTAprime plusまたはAKTA Pure 25クロマトグラフィーシステム(GE Healthcare Life Sciences)に接続されたビーズ溶出液カラム(HiScreen or HiTrap Capto Core 700 column, GE Healthcare Life Sciences)にロードされた。カラム平衡化のための流速設定、試料ロード、および適切なカラム清浄化の手順は、製造者の説明書に従って選択された。試料は、UV吸収クロマトグラムに従って回収され、Amicon Ultra-15 10kDa分子量カットオフスピンフィルター(Millipore)を用いて、100μlの最終容量に濃縮され、さらなる下流の分析のために-80℃で保存された。タンパク質およびRNAの溶出プロファイルを評価するために、媒体は濃縮され、100kDaおよび300kDa中空糸フィルターを用いるKR2i TFF systemによって透析濾過され、Tricorn 10/300 Sepharose 4 Fast Flow (S4FF)カラム(GE Healthcare Life Sciences)で試料分析した。
実施例
実施例1Fc結合ポリペプチドを含むEV(Fc-結合EV)へのIgGの結合
典型的にはTFFおよびLC、特にビーズ溶出液LC等の濾過の組み合わせである様々な方法を用いてEVは単離および精製された。典型的には、EV含有媒体は、回収され、300g5分間の低速度回転に供され、続いて、2000g10分間の回転により、より大きな粒子および細胞残屑を除去した。上清を0.22μmシリンジフィルターによって濾過し、種々の精製ステップに供した。大容量は、Vivaflow 50R tangential flow(TFF)装置(Sartorius)を用いて、100kDaカットオフフィルターによって、またはKR2i TFF system(SpectrumLabs)を用いて、100または300kDaカットオフ中空糸フィルターによって、透析濾過され、およそ20mlに濃縮した。予め濃縮された媒体は、続けて、AKTAprime plusまたはAKTA Pure 25クロマトグラフィーシステム(GE Healthcare Life Sciences)に接続されたビーズ溶出液カラム(HiScreen or HiTrap Capto Core 700 column, GE Healthcare Life Sciences)にロードされた。カラム平衡化のための流速設定、試料ロード、および適切なカラム清浄化の手順は、製造者の説明書に従って選択された。試料は、UV吸収クロマトグラムに従って回収され、Amicon Ultra-15 10kDa分子量カットオフスピンフィルター(Millipore)を用いて、100μlの最終容量に濃縮され、さらなる下流の分析のために-80℃で保存された。タンパク質およびRNAの溶出プロファイルを評価するために、媒体は濃縮され、100kDaおよび300kDa中空糸フィルターを用いるKR2i TFF systemによって透析濾過され、Tricorn 10/300 Sepharose 4 Fast Flow (S4FF)カラム(GE Healthcare Life Sciences)で試料分析した。
実施例
実施例1Fc結合ポリペプチドを含むEV(Fc-結合EV)へのIgGの結合
300kd中空糸カラムによるタンジェント流濾過用いて、遺伝子操作を受けたHEK293T細胞(対照対Gp130細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-Zドメイン-Gp130膜貫通ドメイン-ロイシンジッパー-N末端シンテニン-Hisタグを安定に発現するFc-結合コンストラクト)の培養上清からEVを単離し、10kdスピンフィルターを用いる限外濾過が後に続いた。次いで、Fc結合EVによるIgGに対する結合能力を、電子顕微鏡およびフローサイトメトリーを用いて評価した。
電子顕微鏡について、1×10Λ9のEVを、金ナノ粒子と結合したウサギ抗ヤギ10nm抗体と共に2時間37℃でインキュベートした。図2に示すように、Fc-結合EV(A)は、ナノゴールド標識抗体(すなわち、Fc含有タンパク質)で装飾され、一方で、対照EV(B)は、結合した抗体を全く有さない。
フローサイトメトリーについて、1×10Λ8のEVを、MACSPlex Exosome Kit, human (Miltenyi Biotec, Order no 130-108-813からの15μlの抗体コーティング捕捉ビーズを有する120μlPBS中で、450rpm、16時間の軌道式振盪機で一晩インキュベートした。洗浄後、3μgのAlexaFluor647-結合ヒトIgG Fcフラグメント(Jackson Laboratories, Catalogue 009-600-008)を、EVを含まない対照(A)、対照EV(B)、またはFc結合(EV)(シンテニン-gp130-zドメイン-gp130)(C)へと添加した。室温での1時間のインキュベーションの後、未結合のFcフラグメントを洗浄して除去し、試料をフローサイトメトリーを介して分析した。図3において、B1-A(励起: 488nm, 発光フィルター: 500-550 nm; 領域) 対B2-A (励起: 488 nm, 発光フィルター: 565-605 nm, 領域)のパラメータを用い、それぞれの左の滴は、強く染められた捕捉ビーズ集団を示す。それぞれの右のプロットは、R1-A(励起: 635 nm, 発光フィルター: 655-730 nm, 領域)対B2-Aのパラメータを示し、捕捉ビーズに結合したAlexaFluor647標識Fc-フラグメントのEVに対する結合が(C)のみに存在することを実証する。図3は、Fc結合EVがAlexaFluor647標識FCフラグメント(ヒトIgG)と、2つの負の対照ビーズ集団を含むキットに含まれる製造者によって全ての捕捉ビーズ集団にコーティングされている全ての39の異なる抗体のFcドメインとの両方に非常に効率的に結合することを示す。
これらの結果は、Fc結合EVが、抗体またはFc含有タンパク質またはプローブのEVへの結合を含む、任意の種類のアッセイ、方法、または用途において、標準化、正の対照、較正対照、または補償対照の目的に使用できることを実証する。通常、抗体またはFc含有タンパク質は、フルオロフォアまたは他の種類の検出部分によって標識されている。抗体またはFc含有タンパク質のFc媒介性結合から予想されるシグナルは、通常、抗体のEVに対する特異的な相補性決定領域(CDR)媒介性結合から予想されるシグナルと少なくとも同じくらい高く、これらのFc結合EVは、例えば、フローサイトメトリーに基づくEVの表現型決定、のような任意の種類のアッセイのための好適な正の対照を表し、フローサイトメトリーで使用され得る任意の種類の抗体とも適合可能であり、また、そのことについて、任意の他の型の技術またはアッセイ(蛍光顕微鏡、ナノイメージング、ナノ粒子トラッキング解析、動的光散乱、例えば金ナノ粒子に付着した抗体を用いる電子顕微鏡等)に適合可能である。これは、特に、異なる蛍光標識を有する異なる型の抗体、例えば、FITCで標識された抗体1とPEで標識された抗体2を混合することを目的とする多色アッセイにおいて有用である。そのような多色アプローチにおいて、多くの方法は、それぞれの抗体の発光する蛍光シグナル間のスペクトルの重なりの補償を必要とし、したがって、このスペクトルの補正を実施するために正の対照が必要とされ、これは、それぞれの抗体を有するFc結合EVを標識することによって産生され得る。装置もしくは試薬の較正またはアッセイの標準化の観点から、所与の抗体またはFc含有プローブに結合するEV実体はまた、変動を観察するのに好適でもあり、例えば、診断テストまたは実験室環境における安定な較正の源として、経時的な完全な設定を有効にする。
実施例2:抗HER2抗体の送達のためのFCGR1A Lamp2B EV
実施例2:抗HER2抗体の送達のためのFCGR1A Lamp2B EV
EVは、HEK293T細胞(FCGR1A細胞外ドメイン-4XGSリンカー-Lamp2b、Fc結合因子FCGR1A単独、またはそれらの野生型対照のいずれかを安定に発現する)から、限外濾過およびサイズ排除クロマトグラフィーを用いて単離された。EVは、PKH26赤色蛍光染料によって標識され、EVと抗体を37℃で1時間共インキュベートすることによって抗HER2抗体またはそのアイソタイプ対照によって装飾された。非結合抗体をサイズ排除クロマトグラフィーによって除去した。抗体装飾EVの取り込みは、HER2低発現細胞株MDA-MB-231、およびHER2高発現細胞株MDA-MB-361において、フローサイトメトリーを用いて分析された。図4は、HER2高発現細胞株MDA-MB-361においてのみ、抗HER2抗体が、アイソタイプの対照で装飾されたEVおよび野生型のEVと比べて、装飾されたEVの取り込みを増加させるが、HER2低発現細胞株MDA-MB-231においては増加させないことを示す。FCGR1A単独(融合タンパク質に含まれない)を発現するEVは、同様の活性を示し、CD63-ZZ融合タンパク質を発現するEVと同様の結果がまた得られた。
実施例3:Fc結合EVを介する抗体の細胞内取り込みおよび送達
実施例3:Fc結合EVを介する抗体の細胞内取り込みおよび送達
EVは、ワルトン膠様質由来MSC(TNFR細胞外ドメイン-2XGGGGSリンカー-Zドメイン-TNFR膜貫通ドメイン-フォールドオン-N末端シンテニン融合タンパク質または対照のいずれかを安定に発現する)の培養上清から、限外濾過とサイズ排除クロマトグラフィーを用いて単離された。Fc結合EVが、Absの細胞内送達に利用できるかどうかを調べるために、4×10Λ11のEVが、400μl中で3μgのAlexaFluor488標識抗ラミニンB2 IgG[abcam ab200426, ウサギモノクローナルEPR9701(B)]と共に、16時間(一晩)インキュベートされた。取り込み実験のために、Huh7細胞が、48ウェルプレートにウェル当たり30,000細胞で播種され、0.675×10Λ11の抗体標識EVを添加する前に16時間インキュベートされた。細胞は、トリプシン処理され、図5に示されるように、蛍光顕微鏡(A)およびフローサイトメトリー(B)で分析される前に、加湿雰囲気で、37℃、2時間、5%CO2でインキュベートされ、A)は、位相差画像と融合された緑色蛍光シグナルを示す。B)におけるヒストグラムは、x軸に対数スケールでの緑色蛍光強度を示し、標準化された頻度をy軸に示す。1: 抗体またはEVで全く処理されていないHuH7細胞2: 抗ラミニンB2抗体でインキュベートされた対照EVで処理されたHuH7細胞3: 抗ラミニンB2抗体でインキュベートされたFc結合EVで処理されたHuH7細胞図5は、蛍光抗体のシグナルが、Fc結合EVプラス抗体で処理した細胞中に明らかに存在するが、一方で、非処理(1)または対照のEVで処理した(2)ときに蛍光シグナルが不存在であることを示す。これは、抗体が、Fc結合EVを介して細胞内に送達できること、およびEVへの結合が、抗体の細胞への取り込みを劇的に増加することを実証する。
機能的な細胞内送達を実証するために、抗NFkB抗体(抗NFkB-Ab)を、それぞれのEVで1時間37℃インキュベートした。レポーター細胞株、NFkB-ルシフェラーゼを安定に発現するHEK細胞を、5ng/mlのhTNF-αおよびEV-Ab-混合物で処理した。処理の6時間後、ルシフェラーゼ活性を測定した。図6は、抗NFkB-abがFc結合EVで送達されるとき、阻害の成功を示す。
Claims (26)
- Fc含有タンパク質を標的細胞に送達する、インビトロおよび/またはエクスビボの方法であって、(i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVを提供すること、(ii)前記Fc結合ポリペプチドを前記Fc含有タンパク質に結合させること、(iii)標的細胞を、Fc結合ポリペプチドにFc含有タンパク質を付着させた前記EVに接触させること、を含む方法。
- 前記Fc含有タンパク質が、標的細胞の細胞内環境に送達される、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのFc結合ポリペプチドが少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に融合タンパク質の一部を形成する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記Fc含有タンパク質が抗体である、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記Fc含有タンパク質が少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPETリガンド、少なくとも1つのMRI剤、ナノ粒子、無機化合物、または任意の他の検出部分に付着している、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記EV自体が、任意選択で、少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの染料、少なくとも1つの蛍光ポリペプチド、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPET剤、少なくとも1つのMRI剤、ナノ粒子、無機化合物、または任意の他の検出部分を含む群から選択される、検出部分を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- EVを含む検出キットであって、前記EVが少なくとも1つのFc結合ポリペプチドおよび少なくとも1つのエキソソームポリペプチドを含む少なくとも1つの融合タンパク質を含む、検出キット。
- 前記少なくとも1つのFc結合ポリペプチドがFc含有タンパク質のFcドメインに結合する、請求項7に記載の検出キット。
- 前記Fc含有タンパク質が抗体である、請求項7または8に記載の検出キット。
- 前記Fc含有タンパク質が少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPETリガンド、少なくとも1つのMRI剤、ナノ粒子、無機化合物、または任意の他の検出部分に付着している、請求項7~9のいずれか1項に記載の検出キット。
- 細胞外または細胞内の生体分子の検出における使用のための、請求項7~10のいずれか1項に記載の検出キット。
- 前記生体分子の前記検出が、生細胞または死細胞および/もしくは組織ならびに/または器官において実施される、請求項11に記載の検出キット。
- 前記生体分子の前記検出が、インビトロ、エクスビボ、またはインビボで実施される、請求項11または12に記載の検出キット。
- 前記EV自体が、任意選択で、少なくとも1つの蛍光ポリペプチド等の少なくとも1つのフルオロフォア、生物発光を産生する少なくとも1つのポリペプチド、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPET剤、少なくとも1つのMRI剤、ナノ粒子、無機化合物、または任意の他の検出部分から選択される、少なくとも1つの追加の検出部分を含む、請求項7~13のいずれか1項に記載の検出キット。
- フローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、ナノイメージング、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、動的光散乱、電子顕微鏡、発光に基づく検出、蛍光相関分光法、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく技術、磁気、蛍光、および/または浮力に基づく標識に基づく正もしくは負の選択技術、密度、電荷、もしくはサイズに基づく正もしくは負の選択技術、またはそれらの任意の組み合わせにおける使用のための、請求項7~14のいずれか1項に記載の検出キット。
- (i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEV、および(ii)少なくとも1つのFc含有タンパク質を含むパーツのキット。
- 前記少なくとも1つのFc結合ポリペプチドが少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に融合タンパク質の一部を形成する、請求項16に記載のパーツのキット。
- 前記Fc含有タンパク質が抗体である、請求項16または17に記載のパーツのキット。
- 前記Fc含有タンパク質が少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPET剤、少なくとも1つのMRI剤、ナノ粒子、無機化合物、または任意の他の検出部分に付着している、請求項16~18のいずれか1項に記載のパーツのキット。
- 前記EVが、少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPETリガンド、少なくとも1つのMRI剤、ナノ粒子、無機化合物、または任意の他の検出部分から選択される少なくとも1つの追加の検出部分を含む、請求項16~19のいずれか1項に記載のパーツのキット。
- (i)少なくとも1つのFc結合ポリペプチドを含むEVと(ii)Fc含有タンパク質とのナノ粒子複合体。
- 前記少なくとも1つのFc結合ポリペプチドが少なくとも1つのエキソソームポリペプチドと共に融合タンパク質の一部を形成する、請求項21に記載のナノ粒子複合体。
- 前記Fc含有タンパク質が抗体である、請求項21または22に記載のナノ粒子複合体。
- 前記Fc含有タンパク質が少なくとも1つのフルオロフォア、少なくとも1つの放射性標識、少なくとも1つのPET剤、少なくとも1つのMRI剤、ナノ粒子、無機化合物、または任意の他の検出部分に付着している、請求項21~23のいずれか1項に記載のナノ粒子複合体。
- フローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、ナノイメージング、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、動的光散乱、電子顕微鏡、発光に基づく検出、蛍光相関分光法、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく技術、磁気、蛍光、および/または浮力に基づく標識に基づく正もしくは負の選択技術、密度、電荷、もしくはサイズに基づく正もしくは負の選択技術における、研究ツール、画像化ツール、診断ツール、画像化ツール、基準材料、検出キットとして、かつ/または、Fc含有タンパク質のインビトロ、インビボ、および/もしくはエクスビボの送達のための使用のための、請求項21~24のいずれか1項に記載のナノ粒子複合体。
- フローサイトメトリー、ナノ粒子トラッキング解析、ナノイメージング、共焦点顕微鏡、蛍光顕微鏡、動的光散乱、電子顕微鏡、発光に基づく検出、蛍光相関分光法、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく技術、磁気、蛍光、および/または浮力に基づく標識に基づく正もしくは負の選択技術、密度、電荷、もしくはサイズに基づく正もしくは負の選択技術における、研究ツール、画像化ツール、生物学的RM、検出キットとして、かつ/あるいは、Fc含有タンパク質のインビトロ、インビボ、および/またはエクスビボの送達、もしくはそれらの任意の組み合わせのための、(i)請求項7~15のいずれか1項に記載の検出キット、(ii)請求項16~20のいずれか1項に記載のパーツのキット、および/または(iii)請求項21~25のいずれか1項に記載のナノ粒子複合体の使用。
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