JP2022519275A - エクソソーム操作のための膜タンパク質足場 - Google Patents

エクソソーム操作のための膜タンパク質足場 Download PDF

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Abstract

本開示は、異種エクソソーム小胞タンパク質(HEVP)、HEVPを含む操作されたエクソソーム、ならびに治療適用を含むこれらの組成物を調製及び使用する方法に関する。本開示の態様は、新規のEV(例えば、エクソソーム)組成物、これらの組成物を調製するための方法、及び組成物を使用する治療方法に関する。具体的には、組成物及び方法は、異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはその断片を含む細胞外小胞に関するものであり、細胞外小胞は、HEVPを天然に発現しない産生細胞から産生され、HEVPは、ドナー細胞によって天然に産生される。【選択図】なし

Description

1.関連出願の相互参照
本出願は、2019年2月4に出願された米国仮出願第62/801,065号、2019年2月5日に出願された同第62/801,636号、及び2019年5月22日に出願された同第62/851,581号の優先権を主張し、その各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
2.EFS-WEBを介して電子的に提出された配列表への参照
本出願とともに出願されたASCIIテキストファイル(名称:4000_031PC03_SeqListing_ST25.txt;サイズ:205,964;及び作成日:2020年2月4日)で電子的に提出された配列表の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
3.開示の分野
本開示は、細胞外小胞(EV)が産生される細胞(すなわち、異種エクソソーム小胞タンパク質)において天然に発現されない1つ以上の外因性タンパク質を含む、操作されたEV(例えば、エクソソーム)、ならびにかかるEVを産生及び使用する方法に関する。
4.開示の背景
細胞外小胞(EV)(例えば、エクソソーム)は、細胞間情報伝達の重要な媒介物である。これらはまた、がんなどの多くの疾患の診断及び予後における重要なバイオマーカーである。薬剤送達ビヒクルとして、EV(例えば、エクソソーム)は、多くの治療領域における新しい治療モダリティとして、従来の薬剤送達方法を超える多くの利益を提供する。
治療目的のためのEV(例えば、エクソソーム)の使用は、EV(例えば、エクソソーム)が、混入タンパク質、DNA、炭水化物、及び脂質を含むがこれらに限定されない不純物を含まないか、またはほとんど含まないことを必要とする。現在の精製方法は、かなりの量のこれらの不純物を除去するのに十分な選択性を提供しないため、純度を改善するための追加のプロセスが望まれる。
さらに、EV(例えば、エクソソーム)がヒト疾患の治療でより頻繁に使用されるようになると、それらは、分子標的化、免疫回避、及び制御された薬剤放出を付与するそれらの物理化学パラメータにおける不均一性のために、臨床的期待を満たすために苦しみ得る。これは、主に、EV(例えば、エクソソーム)の特性(例えば、組成、サイズ、形状、剛性、表面電荷、親水性、安定性、ならびにリガンドの種類及び密度)と、ペイロードの特性(例えば、薬剤の種類、溶解性、負荷、効力、投薬、免疫応答、及び放出動態)と、EV(例えば、エクソソーム)の輸送(例えば、免疫監視、粒子外漏出、組織標的化、組織浸透、及び細胞取り込み)に対するインビボでの生理学的障壁と、の不均一性及び複雑性に起因する。かなりの量の努力がなされているが、所望の特性、例えば、治療用ペイロードを含有し、適切な標的化部分を有するEV(例えば、エクソソーム)を有する治療用EV(例えば、エクソソーム)の別個のサブ集団を得るための有効な方法は、まだ容易には利用可能ではない。
EV(例えば、エクソソーム)の別個のサブ集団を生成、単離、及び精製するための好適な方法が、EV(例えば、エクソソーム)ベースの技術の治療的使用及び他の適用をより可能にするために必要とされる。
5.開示の概要
本開示の態様は、新規のEV(例えば、エクソソーム)組成物、これらの組成物を調製するための方法、及び組成物を使用する治療方法に関する。具体的には、組成物及び方法は、異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはその断片を含む細胞外小胞に関するものであり、細胞外小胞は、HEVPを天然に発現しない産生細胞から産生され、HEVPは、ドナー細胞によって天然に産生される。加えて、本開示は、ドナーEV(例えば、エクソソーム)の表面で豊富化されるHEVPの使用に関する。本明細書に記載されるHEVPの例には、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1が含まれ、特に、非間葉細胞(例えば、CD13、MME、ENPP1及び/もしくはNRP1の場合にCHO細胞、ならびに/またはCD13、MME及びNRP1の場合にHEK細胞)によって産生されるEV(例えば、エクソソーム)の表面で組換えによって発現される。これらのHEVPタンパク質は、米国特許第10,195,290号(その全体が本明細書に参考により組み込まれる)に記載されるように、EV(例えば、エクソソーム)を操作するために使用することができる。
一実施形態において、次いで、本開示は、少なくとも1つの異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはその断片を含む細胞外小胞を提供し、細胞外小胞は、HEVPを天然に発現しない産生細胞から産生され、HEVPはドナー細胞によって天然に産生される。ある特定の実施形態において、細胞外小胞は、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個の異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはそれらの断片を含み、細胞外小胞は、HEVPを天然に発現しない産生細胞から産生され、HEVPは、ドナー細胞によって天然に産生される。一般に、別段の定めがない限り、「少なくとも1つのHEVP」及び「2、3、4、5...個のHEVP」への言及は、異なる種類または多様なHEVP(例えば、異なるアミノ酸配列を有するHEVP)の存在(1つを超える場合)を示し、EV(例えば、エクソソーム)上の(任意の種類の)HEVP分子の量ではなく、はるかに大きくなるであろう。
ある特定の実施形態において、ドナー細胞によって産生されるEV(例えば、エクソソーム)中の少なくとも1つのHEVPのレベルは、タンデム質量分析(LC-MS/MS)を用いた液体クロマトグラフィーを使用して測定される、約20、約80、約125、または約200ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、タンデム質量分析(LC-MS/MS)を用いた液体クロマトグラフィーを使用して測定される約20ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される約80ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定する約125ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定する約170ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定する約200ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定する約700ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定する約177ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である。いくつかの態様において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおけるHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定する約742ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である。
ある特定の実施形態において、ドナー細胞によって産生されるEV(例えば、エクソソーム)における少なくとも1つのHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される約20~約80PSM、または約80~約200PSMである。いくつかの態様において、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおける少なくとも1つのHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される20~80ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である。いくつかの態様において、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおける少なくとも1つのHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される80~200ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である。いくつかの態様において、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおける少なくとも1つのHEVPのレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される約150~約750ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である。ある特定の実施形態において、少なくとも1つのHEVPは、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、ドナー細胞によって産生されるエクソソームにおける少なくとも1つのHEVPのレベルは、ドナー細胞によって産生されるエクソソームの総タンパク質含有量の約5%以上である。
追加の実施形態は、上記の概要に記載されるもののような細胞外小胞を含み、少なくとも1つのHEVPまたはその断片は、融合タンパク質である。本明細書で使用される場合、「融合タンパク質」という用語は、互いに結合される2つ以上のタンパク質を指す。本明細書に記載されるように、いくつかの態様において、融合タンパク質は、HEVP及び外因性生物学的活性分子(例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)を含む。いくつかの態様において、2つ以上のタンパク質(例えば、HEVP及び外因性生物学的活性分子)は、互いに融合され得る。いくつかの態様において、2つ以上のタンパク質(例えば、HEVP及び外因性生物学的活性分子)は、リンカーを介して互いに結合され得る。関連する実施形態において、少なくとも1つのHEVPまたはその断片は、機能的部分の付加によって改変される。関連する実施形態において、機能的部分は、結合剤に親和性を有する。関連する実施形態において、機能的部分は、親和性タグである。ある特定の実施形態において、親和性タグは、ペプチドである。他の関連する実施形態において、機能的部分は、治療用化合物である。さらに他の関連する実施形態において、治療用化合物は、天然ペプチド、組換えペプチド、合成ペプチド、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。さらに他の関連する実施形態において、治療用化合物は、ヌクレオチド、アミノ酸、脂質、炭水化物、小分子、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。さらに他の関連する実施形態において、治療用化合物は、抗体またはその断片である。追加の関連する実施形態において、治療用化合物は、酵素、リガンド、受容体、またはそれらの断片である。他の関連する実施形態において、機能的部分は標的化部分であり、それは、いくつかの実施形態において、(例えば、)器官、組織、または細胞に特異的であることができる。関連する実施形態において、少なくとも1つのHEVPは、融合タンパク質であり、融合タンパク質は、リンカーを含む。関連する実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、少なくとも1つのHEVPまたはその断片と、それに結合された機能的部分との間にリンカーをさらに含む。関連する実施形態において、リンカーは、可撓性リンカーまたは剛性リンカーである。他の関連する実施形態において、リンカーは、直鎖炭素リンカー、分岐鎖炭素リンカー、複素環式炭素リンカー、またはペプチドリンカーである。他の関連する実施形態において、リンカーは、切断可能なリンカーである。
本開示はまた、上記の概要に記載の細胞外小胞を含み、産生細胞は、HEK、CHO、MB-231、Raji、PER.C6、CAP、MSC細胞、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。関連する実施形態において、少なくとも1つのHEVPは、肺線維芽細胞EVP、大動脈内皮細胞EVP、急性骨髄性白血病細胞EVP、単球EVP、B細胞リンパ腫EVP、マクロファージEVP、脳内皮細胞EVP、間葉系細胞EVP、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。関連する実施形態において、少なくとも1つのHEVPは、ヒトEVP、マウスEVP、ラットVEP、イヌEVP、またはサルEVPである。さらに他の関連する実施形態において、少なくとも1つのHEVPは、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1、またはそれらの断片からなる群から選択される。さらに他の関連する実施形態において、少なくとも1つのHEVPは、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1、またはそれらの断片からなる群から選択され、産生細胞は、CHO細胞である。別の関連する実施形態において、少なくとも1つのHEVPは、CD13、MME、及びNRP1、またはそれらの断片からなる群から選択され、産生細胞は、CHO細胞またはHEK細胞である。
別の関連する実施形態において、上記の細胞外小胞における少なくとも1つのHEVPは、PTGFRN、BSG、IGSF3、ITGB1、ITGA4、SLC3A2、ATPトランスポーター、またはそれらの断片、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。いくつかの態様において、産生細胞は、これらのタンパク質を天然に産生しない細胞である。関連する実施形態において、上記の概要に記載される細胞外小胞は、PTGFRN、BSG、IGSF3、ITGB1、ITGA4、SLC3A2、ATPトランスポーター、またはそれらの断片、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるEVPをさらに含む。
関連する実施形態において、本開示は、本明細書に開示される細胞外小胞(例えば、エクソソーム)を提供し、産生細胞は、非ヒト細胞であり、少なくとも1つのHEVPは、ヒトHEVPである。代替的に、産生細胞は、ヒト細胞であることができ、少なくとも1つのHEVPは、非ヒトHEVPである。
追加の関連する実施形態は、上記の細胞外小胞のいずれかを含む医薬製剤を含む。本開示の別の態様は、上記の概要に記載される細胞外小胞または医薬製剤を含むキットを含み、細胞外小胞または医薬製剤は容器またはパッケージに含有され、キットは細胞外小胞または医薬製剤の推奨される使用を記載する説明書をさらに含む。
本開示はまた、治療を必要とする患者を治療するための方法を含み、有効量の上記の細胞外小胞または医薬製剤のうちのいずれかを患者に投与することを含む。
本開示はさらに、細胞に由来するEVに非天然発生タンパク質を発現する方法を提供し、細胞における少なくとも1つの異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはその断片をコードする核酸をトランスフェクションすることと、HEVPまたはその断片を含むEVを細胞から単離することと、を含み、HEVPは、細胞に由来するEVに天然に発生していない。ある特定の態様において、EVは、本開示に開示されるEVのいずれかを含む。いくつかの態様において、EVにおいて非天然発生タンパク質を発現させる方法は、EVのHEVPを特徴付けることをさらに含むことができる。
本明細書に記載のHEVPは、本開示の様々な実施形態で使用することができる。本開示の一態様は、HEVPを機能的化合物(例えば、本明細書に開示される外因性生物学的活性分子)とコンジュゲートし、表面に改変タンパク質を含有する操作されたEV(例えば、エクソソーム)を産生することによって融合タンパク質を生成することに関する。例えば、治療用タンパク質のネイティブな全長または生物学的活性断片は、HEVP豊富化タンパク質またはその断片にコンジュゲートされることによって、EV(例えば、エクソソーム)の表面に輸送することができる。本明細書に記載のHEVPを使用する方法は、いくつかの場合において、他の関連システム(例えば、Lamp2B、PDGFR、ラクトアドヘリンCD9、CD63及び/もしくはCD81、またはそれらの断片)と比較して、ある特定の態様において改善されていると考えられる。
本開示の別の態様は、HEVPを使用した細胞培養培地または血漿などの不均一溶液からの親和性精製によるEV(例えば、エクソソーム)の精製に関する。いくつかの実施形態は、EV(例えば、エクソソーム)のサブ集団に特異的な表面マーカーを使用することによる、全EV(例えば、エクソソーム)からのEV(例えば、エクソソーム)のサブ集団の単離に関する。
本開示の別の態様は、EV(例えば、エクソソーム)が混入産物であるときに、EV(例えば、エクソソーム)を試料から除去する方法に関する。例えば、天然または操作されたウイルスは、混入しているEV(例えば、エクソソーム)から精製することができる。したがって、本明細書に記載のHEVPは、同様のサイズ、形状、及び/または電荷の他の粒子が望ましい産物である生物学的プロセスから、EV(例えば、エクソソーム)を選択的に除去するために使用することができる。
本開示の別の態様は、より効率的な親和性精製のために、または表面で標的化部分もしくは治療的に関連するタンパク質(例えば、本明細書に開示される外因性生物学的活性分子)の提示のために、設計された表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)の生成または使用に関する。例えば、EV(例えば、エクソソーム)表面は、全長HEVP及び/またはHEVPの断片もしくは改変タンパク質を、表面により高い密度で含有するように改変され得る。
本開示は、産生細胞、またはそのような表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)を産生するための産生細胞を生成する方法にさらに関する。外因性ポリヌクレオチド(例えば、HEVPをコードする)を、産生細胞内に一過性または安定的に導入させて、産生細胞に表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)を生成させることができる。
具体的には、本開示の態様は、EV(例えば、エクソソーム)を単離する方法に関するものであり、(1)EV(例えば、エクソソーム)を含む試料を提供するステップと、(2)試料を標的タンパク質に親和性を有する結合剤と接触させるステップであって、標的タンパク質は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体)を含む、接触させるステップと、(3)標的タンパク質と結合剤との間の結合に基づいてEV(例えば、エクソソーム)を単離するステップと、を含む。
いくつかの実施形態において、試料は、インビトロで増殖された細胞から得られ、任意選択的に、細胞は、HEK293細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、または間葉系幹細胞(MSC)である。いくつかの実施形態において、試料は、対象の体液から得られる。
いくつかの実施形態において、細胞は、標的タンパク質を発現するように遺伝子改変される。いくつかの実施形態において、細胞は、標的タンパク質をコードする発現プラスミドを含む。いくつかの実施形態において、細胞は、結合剤に親和性を有するタグを発現する外因性配列を含むように遺伝子改変され、外因性配列は、細胞のゲノムに挿入される。いくつかの実施形態において、外因性配列は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1)をコードする内因性配列の3’または5’末端に位置するゲノム部位に挿入される。いくつかの実施形態において、内因性配列は、IGSF8をコードしない。いくつかの実施形態において、外因性配列は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1)をコードする内因性配列内に位置するゲノム部位に挿入される。
いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、タグ、及びCD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体を含む、融合タンパク質である。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、標的タンパク質を含む。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、IGSF8またはその断片もしくは改変ではない。いくつかの実施形態において、細胞は、ADAM10の発現低下を有するように遺伝子改変される。
いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、標的タンパク質を含む。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1から選択される。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1の断片もしくは変異体を含む。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、配列番号33のポリペプチドを含む。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体、及び親和性タグを含む融合タンパク質であり、親和性タグは、結合剤に親和性を有する。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、IGSF8またはその断片もしくは改変を含まない。
いくつかの実施形態において、結合剤は、免疫グロブリン、タンパク質、ペプチドまたは小分子を含む。いくつかの実施形態において、結合剤は固体支持体に結合され、任意選択的に、固体支持体は、多孔性アガロースビーズ、マイクロタイタープレート、磁性ビーズ、または膜を含む。
いくつかの実施形態において、固体支持体は、クロマトグラフィーカラムを形成する。いくつかの実施形態において、試料を結合剤と接触させるステップは、試料をクロマトグラフィーカラムに適用することによって実施される。
いくつかの実施形態において、本方法は、(1)試料のサブセットを、異なる標的タンパク質に親和性を有する異なる結合剤と接触させるステップと、(2)異なる標的タンパク質と異なる結合剤との間の結合に基づいて、EV(例えば、エクソソーム)を単離するステップと、をさらに含む。いくつかの実施形態において、異なる標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、CD13(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、MME(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、NRP1(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの実施形態において、異なる標的タンパク質は、配列番号33のポリペプチドを含む。
本開示の別の態様は、本明細書に提供される方法によって産生されるEV(例えば、エクソソーム)に関する。
さらに別の態様において、本開示は、本開示のEV(例えば、エクソソーム)及び賦形剤を含む、医薬組成物に関する。いくつかの実施形態において、医薬組成物は、EV(例えば、エクソソーム)源を含む試料よりも低い濃度の巨大分子を含み、巨大分子は、核酸、混入タンパク質、脂質、炭水化物、代謝産物、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態において、医薬組成物は、巨大分子を実質的に含まない。
本開示の別の態様は、標的タンパク質を含むEV(例えば、エクソソーム)に関し、標的タンパク質の少なくとも一部は、外因性配列から発現され、標的タンパク質は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、CD13(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、MME(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、NRP1(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、IGSF8またはその断片もしくは変異体を含まない。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、配列番号33のポリペプチドを含む。
いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、標的タンパク質と結合剤との間の結合に基づいて単離される。
いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、外因性配列を含むように遺伝子改変された細胞から産生され、任意選択的に、細胞は、HEK293細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、または間葉系幹細胞(MSC)である。いくつかの実施形態において、細胞は、ADAM10の発現低下を有するように遺伝子改変される。
いくつかの実施形態において、細胞は、外因性配列を含むプラスミドを含む。
いくつかの実施形態において、細胞は、細胞のゲノムに挿入された外因性配列を含む。いくつかの実施形態において、外因性配列は、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1をコードするゲノム配列の3’もしくは5’末端に位置するゲノム部位に挿入される。いくつかの実施形態において、外因性配列は、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1をコードするゲノム配列に挿入される。いくつかの実施形態において、外因性配列は、IGSF8をコードしない。
いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体、及び親和性タグを含む融合タンパク質であり、親和性タグは、結合剤に親和性を有する。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、IGSF8またはその断片を含まない。
いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体、及び治療用化合物を含む、融合タンパク質である。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、IGSF8またはその断片を含まない。
治療用化合物は、天然ペプチド、組換えペプチド、合成ペプチドからなる群から選択することができる。いくつかの実施形態において、治療用化合物は、リンカーを含む。治療用化合物は、ヌクレオチド、アミノ酸、脂質、炭水化物、及び小分子からなる群から選択することができる。
HEVPまたはその断片に結合することができる機能的部分及び関連化合物、例えば、治療用化合物は、抗体またはそれらの断片もしくは変異体を含む。ペプチドである機能的化合物は、酵素、リガンド、受容体、またはそれらの断片もしくは変異体であることができる。治療用ペプチドは、抗微生物ペプチドまたはその断片もしくは変異体であることができる。
いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体、及び標的化部分を含む、融合タンパク質である。標的化部分は、器官、組織、または細胞に特異的であることができる。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、IGSF8またはその断片を含まない。
いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、第2の異なる標的タンパク質をさらに含み、異なる標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体を含む。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、異なる標的タンパク質と異なる結合剤との間の結合に基づいて単離される。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、IGSF8またはその断片を含まない。
一態様において、本開示は、本開示のEV(例えば、エクソソーム)及び賦形剤を含む、医薬組成物に関する。
いくつかの実施形態において、医薬組成物は、巨大分子を実質的に含まず、巨大分子は、核酸、混入タンパク質、脂質、炭水化物、代謝産物、及びそれらの組み合わせから選択される。
一態様において、本開示は、本明細書に提示されるEV(例えば、エクソソーム)を産生するための細胞に関する。
具体的には、いくつかの実施形態は、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1をコードするゲノム配列に挿入された外因性配列を含む、EV(例えば、エクソソーム)を産生するための細胞に関するものであり、外因性配列及びゲノム配列は、融合タンパク質をコードする。いくつかの実施形態において、ゲノム配列は、IGSF8をコードしない。
外因性配列は、親和性タグをコードすることができる。
外因性配列は、治療用ペプチドをコードすることができる。治療用ペプチドは、天然ペプチド、組換えペプチド、合成ペプチド、または治療用化合物に対するリンカーからなる群から選択することができる。治療用化合物は、ヌクレオチド、アミノ酸、脂質、炭水化物、及び小分子からなる群から選択することができる。治療用ペプチドは、抗体またはその断片もしくは変異体であることができる。治療用ペプチドは、酵素、リガンド、受容体、またはそれらの断片もしくは変異体であることができる。治療用ペプチドは、抗微生物ペプチド、またはその断片もしくは変異体であることができる。
外因性配列は、標的化部分をコードすることができる。標的化部分は、器官、組織、または細胞に特異的であることができる。
いくつかの実施形態において、細胞株は、ADAM10の発現低下を有するように遺伝子改変される。
一態様において、本開示は、本開示の細胞株から産生されるEV(例えば、エクソソーム)を提供する。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、異なるEV(例えば、エクソソーム)の表面の異なる融合タンパク質よりも高い密度で表面に融合タンパク質を含み、異なるEV(例えば、エクソソーム)は、従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質をコードする異なるゲノム配列に挿入された外因性配列を含む異なる細胞株から産生され、外因性配列及び異なるゲノム配列は、異なる融合タンパク質をコードする。いくつかの実施形態において、従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質は、CD9、CD63、CD81、PDGFR、GPIアンカータンパク質、LAMP2、LAMP2B、及びそれらの断片からなる群から選択される。
別の態様において、本開示は、非エクソソーム材料を単離する方法に関し、本方法は、EV(例えば、エクソソーム)及び非EV(例えば、エクソソーム)材料を含む試料を提供するステップと、試料を標的タンパク質に親和性を有する結合剤と接触させるステップであって、標的タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体を含み、それによってEV(例えば、エクソソーム)が結合剤に結合することを誘導する、接触させるステップと、非EV(例えば、エクソソーム)材料を単離するステップと、を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、CD13(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、MME(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)を含む。いくつかの態様において、標的タンパク質は、NRP1(またはその断片もしくは変異体)を含む。
いくつかの実施形態において、非エクソソーム材料は、ウイルスまたはタンパク質である。いくつかの実施形態において、非エクソソーム材料は、レンチウイルス、レトロウイルス、アデノ随伴ウイルス、または他のエンベロープもしくは非エンベロープウイルスである。いくつかの実施形態において、非エクソソーム材料は、組換えタンパク質である。いくつかの実施形態において、単離された非エクソソーム材料は、EV(例えば、エクソソーム)を実質的含まない。
いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、親和性タグをさらに含み、親和性タグは、結合剤に対する親和性を有する。いくつかの実施形態において、標的タンパク質は、配列番号33のポリペプチドを含む。いくつかの実施形態において、結合剤は、免疫グロブリン、タンパク質、ペプチド、または小分子を含む。いくつかの実施形態において、結合剤は固体支持体に結合され、任意選択的に、固体支持体は、多孔性アガロースビーズ、マイクロタイタープレート、磁性ビーズ、または膜を含む。いくつかの実施形態において、固体支持体は、クロマトグラフィーカラムを形成する。いくつかの実施形態において、試料を結合剤と接触させるステップは、試料をクロマトグラフィーカラムに適用することによって実施される。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の精製方法は、ナノ小胞の精製のために使用される。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の組成物及び方法は、ナノ小胞に関する。本開示の追加の実施形態は、以下により詳細に説明される。
6.図面の簡単な説明
間葉系幹細胞(MSC)由来(y軸)またはHEK293由来(x軸)EV(例えば、エクソソーム)のいずれかにおいて特定された個々のタンパク質のペプチドスペクトルマッチを示すドットグラフを提供する。個々のドットは、異なるタンパク質に対応する。CD13及びMME(矢印を使用して示される)は、両方ともMSC由来のEVで豊富化されているが、HEK293由来のEVでは検出されない。ドットグラフの下の表は、CD13及びMMEタンパク質の分子量(MW)、ならびにHEK293(HEK)及びMSC細胞におけるそれらの相対発現を示す。 PTGFRNまたはCD13のいずれかを過剰発現するように改変されているHEK293産生細胞に由来するEV(例えば、エクソソーム)におけるCD13及びPTGFRNタンパク質の発現を示す。Aは、野生型(WT)(すなわち、非改変)、PTGFRN過剰発現、及びCD13過剰発現HEK293由来EVのSDS-PAGE分析を提供する。Bは、組換えCD13(rCD13)標準を使用したELISAによる、操作されたHEK293由来EVでのCD13タンパク質発現の定量化を提供する。左側に示されるグラフが標準である。右側に示されるグラフは、EV(例えば、エクソソーム)についてである。 操作されたHEK293由来EV(例えば、エクソソーム)で発現されたCD13タンパク質の生物活性分析を提供する。Aは、市販のCD13活性アッセイキット(BioVision K523)を使用した組換えCD13タンパク質(rCD13)の酵素活性を示す。Bは、同じCD13活性アッセイキットを使用して、操作されたHEK293由来EV(例えば、エクソソーム)で発現されたCD13タンパク質の生物活性を示す。組換えCD13タンパク質を、6つの異なる濃度:(i)880ng/mL、(ii)440ng/mL、(iii)293ng/mL、(iv)220ng/mL、(v)110ng/mL、及び(vi)55ng/mLで試験した。Bでは、EVを、3つの異なる濃度:(i)1.6×1010p/mL、(ii)7.9×10p/mL、及び(iii)4.0×10p/mLで試験した。非操作EV(すなわち、野生型)を、対照として使用した。 操作されたHEK293由来EV(例えば、エクソソーム)で発現されるCD13及びMMEタンパク質にコンジュゲートされたGFPの発現分析を提供する。Aは、SDS-PAGE分析を使用して測定されるGFP発現を示す。PTGFRN(PTGFRN-GFP)にコンジュゲートされたGFPを発現するEVを、対照として使用した。Bは、以下の足場タンパク質:(i)LAMP2B、(ii)pDisplay、(iii)PTGFRN、(iv)MME、及び(v)CD13のうちの1つにコンジュゲートされたGFPの発現の比較を示す。GFPを分光光度によって測定した。生の蛍光測定値が、異なる足場タンパク質の各々について示される。
7.1.定義
別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。本明細書で使用される場合、以下の用語は、以下に帰される意味を有する。
本明細書で使用される場合、「細胞外小胞」または「EV」という用語は、内部空間を封入する膜を含む細胞由来の小胞を指す。細胞外小胞は、それらが由来する細胞よりも小さい直径を有する全ての膜結合小胞(例えば、エクソソーム、ナノ小胞)を含む。一般的に、細胞外小胞は直径が20nm~1000nmの範囲であり、細胞外小胞の外部表面に表示される内部空間(例えば、内腔)内、及び/または膜をまたぐいずれかで、様々な巨大分子カーゴを含むことができる。カーゴは、核酸、タンパク質、炭水化物、脂質、小分子、及び/またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、1つ以上のカーゴまたは他の外因性生物学的活性分子を含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、1つ以上の足場部分を含むことができる。ある特定の態様において、1つ以上の足場部分は、EV(例えば、エクソソーム)が産生される細胞において天然に発現されない。例として、限定されないが、細胞外小胞は、アポトーシス小体、細胞の断片、直接または間接操作(例えば、連続押出またはアルカリ溶液による処理による)によって細胞に由来する小胞、小胞化オルガネラ、及び生体細胞によって産生される小胞(例えば、原形質膜の直接発芽または後期エンドソームと原形質膜との融合によって)が含まれる。細胞外小胞は、生きているか、もしくは死んだ生物、外植された組織もしくは器官、原核細胞もしくは真核細胞、及び/または培養細胞に由来し得る。本明細書に記載されるように、いくつかの態様において、本明細書に開示されるEV(例えば、エクソソーム)は、1つ以上の導入遺伝子産物を発現するように改変されている細胞によって産生される。したがって、本開示のEVは、天然発生EV(例えば、エクソソーム)を含まない。
本明細書で使用される場合、「エクソソーム」という用語は、内部空間を封入する膜を含み、直接原形質膜出芽によるか、または後期エンドソームの原形質膜との融合により細胞から生成される、細胞由来の小さい(直径20~300nm、より好ましくは直径40~200nm)小胞を指す。ある特定の態様において、本開示のエクソソームは、約20~290nm、20~280nm、20~270nm、20~260nm、20~250nm、20~240nm、20~230nm、20~220nm、20~210nm、20~200nm、20~190nm、20~180nm、20~170nm、20~160nm、20~150nm、20~140nm、20~130nm、20~120nm、20~110nm、20~100nm、20~90nm、20~80nm、20~70nm、20~60nm、20~50nm、20~40nm、20~30nm、30~300nm、30~290nm、30~280nm、30~270nm、30~260nm、30~250nm、30~240nm、30~230nm、30~220nm、30~210nm、30~200nm、30~190nm、30~180nm、30~170nm、30~160nm、30~150nm、30~140nm、30~130nm、30~120nm、30~110nm、30~100nm、30~90nm、30~80nm、30~70nm、30~60nm、30~50nm、30~40nm、40~300nm、40~290nm、40~280nm、40~270nm、40~260nm、40~250nm、40~240nm、40~230nm、40~220nm、40~210nm、40~200nm、40~190nm、40~180nm、40~170nm、40~160nm、40~150nm、40~140nm、40~130nm、40~120nm、40~110nm、40~100nm、40~90nm、40~80nm、40~70nm、40~60nm、40~50nm、50~300nm、50~290nm、50~280nm、50~270nm、50~260nm、50~250nm、50~240nm、50~230nm、50~220nm、50~210nm、50~200nm、50~190nm、50~180nm、50~170nm、50~160nm、50~150nm、50~140nm、50~130nm、50~120nm、50~110nm、50~100nm、50~90nm、50~80nm、50~70nm、50~60nm、60~300nm、60~290nm、60~280nm、60~270nm、60~260nm、60~250nm、60~240nm、60~230nm、60~220nm、60~210nm、60~200nm、60~190nm、60~180nm、60~170nm、60~160nm、60~150nm、60~140nm、60~130nm、60~120nm、60~110nm、60~100nm、60~90nm、60~80nm、60~70nm、70~300nm、70~290nm、70~280nm、70~270nm、70~260nm、70~250nm、70~240nm、70~230nm、70~220nm、70~210nm、70~200nm、70~190nm、70~180nm、70~170nm、70~160nm、70~150nm、70~140nm、70~130nm、70~120nm、70~110nm、70~100nm、70~90nm、70~80nm、80~300nm、80~290nm、80~280nm、80~270nm、80~260nm、80~250nm、80~240nm、80~230nm、80~220nm、80~210nm、80~200nm、80~190nm、80~180nm、80~170nm、80~160nm、80~150nm、80~140nm、80~130nm、80~120nm、80~110nm、80~100nm、80~90nm、90~300nm、90~290nm、90~280nm、90~270nm、90~260nm、90~250nm、90~240nm、90~230nm、90~220nm、90~210nm、90~200nm、90~190nm、90~180nm、90~170nm、90~160nm、90~150nm、90~140nm、90~130nm、90~120nm、90~110nm、90~100nm、100~300nm、110~290nm、120~280nm、130~270nm、140~260nm、150~250nm、160~240nm、170~230nm、180~220nm、または190~210nmの直径を有する。本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)のサイズは、以下に記載される方法に従って測定することができる。
いくつかの態様において、本開示のEV(例えば、エクソソーム)は、二脂質膜を含み、内部表面及び外部表面を含む。ある特定の態様において、内部表面は、EV(例えば、エクソソーム)の内側コア(すなわち、内腔)に面する。ある特定の態様において、外部表面は、産生細胞または標的細胞のエンドソーム、多小胞体、または膜/細胞質と接触し得る。
いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)膜は、脂質及び脂肪酸を含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)膜は、リン脂質、糖脂質、脂肪酸、スフィンゴ脂質、ホスホグリセリド、ステロール、コレステロール、及びホスファチジルセリンを含む。
いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)膜は、内側リーフレット及び外側リーフレットを含む。内側及び外側リーフレットの組成物は、当技術分野で既知の経二重層分布アッセイ(transbilayer distribution assay)によって決定することができ、例えば、Kuypers et al.Biohim Biophys Acta 1985 819:170を参照されたい。いくつかの態様において、外側リーフレットの組成物は、およそ70~90%のコリンリン脂質、およそ0~15%の酸性リン脂質、及びおよそ5~30%のホスファチジルエタノールアミンである。いくつかの態様において、内側リーフレットの組成物は、およそ15~40%のコリンリン脂質、およそ10~50%の酸性リン脂質、及びおよそ30~60%のホスファチジルエタノールアミンである。
いくつかの態様において、エクソソームは、脂質または脂肪酸及びポリペプチドを含み、任意選択的に、ペイロード(例えば、治療剤)、レシーバー(例えば、標的化部分)、ポリヌクレオチド(例えば、核酸、RNA、もしくはDNA)、糖(例えば、単純糖、多糖類、もしくはグリカン)、または他の分子を含む。本明細書に記載されるように、いくつかの態様において、本開示のエクソソームは、1つ以上の足場部分を含む。ある特定の態様において、1つ以上の足場部分は、エクソソームが産生される細胞において天然に発現されない。エクソソームは、プロデューサー細胞に由来することができ、そのサイズ、密度、生化学的パラメータ、またはそれらの組み合わせに基づいてプロデューサー細胞から単離され得る。エクソソームは、細胞外小胞の一種である。一般に、エクソソーム産生/生合成は、産生細胞の破壊を生じない。いくつかの態様において、本開示のエクソソームは、1つ以上の導入遺伝子産物を発現する細胞によって産生される。本開示のエクソソームは、改変され(例えば、産生細胞内で天然に発現されないタンパク質を過剰発現するように操作される)、したがって、天然に存在するエクソソームを含まない。
本明細書で使用される場合、「異種エクソソーム小胞タンパク質」または「HEVP」という用語は、特定の細胞型によって産生されるEV(例えば、エクソソーム)で異種発現されるタンパク質を指し、その細胞型はタンパク質を天然に発現しないが、タンパク質は異なる細胞型のEV(例えば、エクソソーム)で天然に発現される。後者の細胞型は本明細書で「ドナー細胞」として称され、前者の細胞型は本明細書で「産生細胞」と称される。
本明細書で使用される場合、「ナノ小胞」という用語は、内部空間を封入する膜を含む、細胞由来の小さい(直径20~250nm、より好ましくは直径30~150nm)小胞を指し、直接的または間接的操作によって細胞(例えば、産生細胞)から生成され、ナノ小胞は操作なしでは産生細胞によって産生されない。プロデューサー細胞の適切な操作は、連続押出、アルカリ溶液での処理、超音波処理、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。ナノ小胞の産生は、いくつかの例では、プロデューサー細胞の破壊を生じ得る。いくつかの態様において、本明細書に記載のナノ小胞の集団は、原形質膜からの直接出芽または後期エンドソームの原形質膜との融合による、産生細胞に由来する小胞を実質的に含まない。いくつかの態様において、ナノ小胞は、脂質または脂肪酸及びポリペプチドを含み、任意選択的に、ペイロード(例えば、治療剤)、レシーバー(例えば、標的化部分)、ポリヌクレオチド(例えば、核酸、RNA、もしくはDNA)、糖(例えば、単純糖、多糖類、もしくはグリカン)、または他の分子を含む。いくつかの態様において、本明細書に記載のナノ小胞は、1つ以上の足場部分を含む。ある特定の態様において、1つ以上の足場部分は、ナノ小胞が産生される細胞において天然に発現されない。ナノ小胞は、ナノ小胞が上記の操作に従って産生細胞に由来すると、そのサイズ、密度、生化学的パラメータ、またはそれらの組み合わせに基づいて産生細胞から単離され得る。ナノ小胞は、細胞外小胞の一種である。本明細書で使用される場合、ナノ小胞は、改変されており(例えば、産生細胞内で天然に発現されないタンパク質を過剰発現するように操作されている)、したがって、天然発生ナノ小胞を含まない。
本明細書で使用される場合、「表面改変エクソソーム」という用語は、その組成物に改変された膜または表面を有するエクソソームを指し、それによって、操作されたエクソソームの膜または表面は、改変前のものまたは天然発生エクソソームのものと異なる。操作は、エクソソームの表面で、またはエクソソームの膜内で行うことができ、それによってエクソソームの表面が変化される。例えば、膜は、タンパク質、脂質、小分子、炭水化物などのその組成物において改変される。組成物は、化学的、物理的、もしくは生物学的方法によって、または化学的、物理的、もしくは生物学的方法によって以前にまたは同時に改変された細胞から産生されることによって、変化され得る。具体的には、組成物は、遺伝子操作によって、または遺伝子操作学によって既に改変されている細胞から産生されることによって、変化され得る。本明細書に開示されるように、いくつかの態様において、本明細書に開示される表面操作されたエクソソームは、エクソソームの表面に露出され得るか、またはエクソソームの表面上に露出される部分のアンカーポイント(結合)であり得る、1つ以上の外因性タンパク質(例えば、足場部分、例えば、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質)、またはその断片もしくは変異体を含む。特定の態様において、1つ以上の足場部分は、エクソソームが産生される細胞において天然に発現されない。いくつかの態様において、表面操作されたエクソソームは、エクソソームの表面に露出され得るか、またはエクソソームの表面上に露出される部分のアンカーポイント(結合)であり得る、天然エクソソームタンパク質(例えば、PTGFRN)、またはその断片もしくは変異体の、より高い発現(例えば、より多い数)を含む。上記の定義は、エクソソームの文脈において提供されるが、他のタイプの細胞外小胞も、同様の手段で表面操作することができる。したがって、別途示されない限り、表面操作されたエクソソームに関する開示は、他の細胞外小胞に同様に適用することができる。
本明細書で使用される場合、「内腔操作されたエクソソーム」という用語は、その組成物において改変されたエクソソームの膜または内腔を有するエクソソームを指し、そのため、操作されたエクソソームの内腔は、改変前または天然発生エクソソームのものとは異なる。操作は、エクソソームの内腔または膜内に直接行うことができ、それによってエクソソームの内腔が変化される。例えば、膜は、タンパク質、脂質、小分子、炭水化物などのその組成物において改変され、それによってエクソソームの内腔が改変される。組成物は、化学的、物理的、もしくは生物学的方法によって、または化学的、物理的、もしくは生物学的方法によって既に改変された細胞から産生されることによって、変化され得る。具体的には、組成物は、遺伝子操作によって、または遺伝子操作学によって既に改変されている細胞から産生されることによって変化され得る。いくつかの態様において、内腔操作されたエクソソームは、1つ以上の外因性生物学的活性分子(例えば、足場部分、例えば、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質)を含む。ある特定の態様において、外因性生物学的活性分子は、エクソソームの内腔内に露出され得るか、またはエクソソームの内側層に露出される部分のためのアンカーポイント(結合)であり得る、外因性タンパク質(すなわち、EV、例えば、エクソソームが天然に発現しないタンパク質)、またはその断片もしくは変異体を含むことができる。ある特定の態様において、1つ以上の足場部分は、エクソソームが産生される細胞において天然に発現されない。いくつかの態様において、内腔操作されたエクソソームは、エクソソームの内腔に露出され得るか、またはエクソソームの内腔に露出された部分のアンカーポイント(結合部)であり得る、天然エクソソームタンパク質、またはその断片もしくは変異体のより高い発現を含む。上記の定義は、エクソソームの文脈において提供されるが、他の種類の細胞外小胞も、同様の手段で内腔操作することができる。したがって、別途示されない限り、内腔操作されたエクソソームに関する開示は、他の細胞外小胞に同様に適用することができる。
本明細書で使用される場合、「改変」という用語は、タンパク質の文脈で使用されるとき、タンパク質の非変異体アミノ酸配列に対して少なくとも約15%の配列同一性を有するタンパク質を指す。タンパク質の改変は、タンパク質の断片または変異体を含む。タンパク質の改変は、タンパク質の断片または変異体に対する化学的または物理的改変をさらに含むことができる。
「改変された」という用語は、本明細書に記載のEV、例えば、エクソソームの文脈で使用される場合、EV、例えば、エクソソーム及び/またはその産生細胞の変更または操作を指し、それにより、改変されたEV、例えば、エクソソームは、天然発生EV、例えば、エクソソームと異なる。いくつかの態様において、本明細書に記載の改変EV、例えば、エクソソームは、天然発生EV、例えば、エクソソームの膜と比べて、タンパク質、脂質、小分子、炭水化物などの組成物が異なる膜を含む(例えば、膜は、より高い密度または数の天然のエクソソームタンパク質を含み、及び/または膜は、エクソソーム(例えば、治療用分子(例えば、抗原)、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)に天然に認められない複数の(例えば、少なくとも2つの)生物学的活性分子を含む)。本明細書で使用される場合、エクソソームに天然に認められない生物学的活性分子は、「外因性生物学的活性分子」としても記載される。かかる外因性生物学的活性分子の非限定的な例には、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質(例えば、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1)、治療用分子(例えば、抗原)、標的化部分、アジュバント、免疫調節物質、またはそれらの組み合わせが含まれる。ある特定の態様において、膜に対するかかる改変は、EV、例えば、エクソソーム(例えば、表面操作されたEV、例えば、本明細書に記載のエクソソーム)の外部表面を変化させる。
本明細書で使用される場合、「足場部分」及び「足場」という用語は、互換的に使用され得、カーゴまたは任意の他の関心対象の外因性生物学的活性分子(例えば、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)を、EV、例えば、EV、例えば、エクソソームの外部表面上に固定するために使用することができる分子を指す。ある特定の態様において、足場部分は、合成分子を含む。いくつかの態様において、足場部分は、非ポリペプチド部分を含む。いくつかの態様において、足場部分は、EV、例えば、エクソソームに天然に存在する脂質、炭水化物、またはタンパク質を含む。いくつかの態様において、足場部分は、EV、例えば、エクソソームに天然に存在しない脂質、炭水化物、またはタンパク質を含む。いくつかの態様において、足場部分は、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質を含む。いくつかの態様において、足場部分は、全タンパク質またはその断片(例えば、機能的断片、例えば、EV、例えば、エクソソームの外部表面上または内腔表面上に別の部分を固定することができる最小の断片)であることができる。本開示によって使用することができる他の足場部分の非限定的な例には、足場X、足場Y、CD9、CD63、CD81、PDGFR、GPIアンカータンパク質、ラクトアドヘリン、LAMP2、及びLAMP2Bが含まれる。
本明細書で使用される場合、「足場X」という用語は、エクソソームの表面で最近特定されたエクソソームタンパク質を指す。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第10,195,290号を参照されたい。足場Xタンパク質の非限定的な例には、プロスタグランジンF2受容体ネガティブ調節因子(「PTGFRNタンパク質」);ベイシジン(「BSGタンパク質」);免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー2(「IGSF2タンパク質」);免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー3(「IGSF3タンパク質」);免疫グロブリンスーパーファミリーメンバー8(「IGSF8タンパク質」);インテグリンβ-1(「ITGB1タンパク質」);インテグリンα-4(「ITGA4タンパク質」);4F2細胞表面抗原重鎖(「SLC3A2タンパク質」);及びATPトランスポータータンパク質のクラス(「ATP1A1タンパク質」、「ATP1A2タンパク質」、「ATP1A3タンパク質」、「ATP1A4タンパク質」、「ATP1B3タンパク質」、「ATP2B1タンパク質」、「ATP2B2タンパク質」、「ATP2B3タンパク質」、「ATP2Bタンパク質」)が含まれる。
本明細書で使用される場合、「足場Y」という用語は、エクソソームの内腔内で新たに特定されたエクソソームタンパク質を指す。例えば、国際出願PCT/US2018/061679を参照し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。足場Yタンパク質の非限定的な例には、ミリストイル化アラニンリッチプロテインキナーゼC基質(「MARCKSタンパク質」)、ミリストイル化アラニンリッチプロテインキナーゼC基質1(「MARCKSL1タンパク質」)、及び脳酸可溶性タンパク質1(「BASP1タンパク質」)が含まれる。
本明細書で使用される場合、タンパク質の「断片」という用語は、天然発生配列よりも短いタンパク質のアミノ酸配列、例えば、天然発生タンパク質と比較して、N末端及び/またはC末端が欠失、及び/またはタンパク質の任意の他の部分が欠失した、タンパク質のアミノ酸配列を指す。好ましくは、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質の断片(例えば、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1)は、EV(例えば、エクソソーム)を特異的に標的とする能力を保持する。いくつかの態様において、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質の断片は、EV(例えば、エクソソーム)の外部表面または内腔表面に別の部分を固定する能力を保持する。このような断片は、「機能的断片」とも呼ばれる。本明細書で使用される場合、「機能的断片」という用語は、タンパク質機能を保持するタンパク質断片を指すことができる。いくつかの態様において、「機能的断片」という用語は、全長タンパク質を天然に発現しない細胞株で発現することができるタンパク質断片を指す。断片がその意味で機能的断片であるかは、ウエスタンブロット、FACS分析、及び自己蛍光タンパク質など、例えばGFPを有する断片の融合物を含む、EV(例えば、エクソソーム)のタンパク質含有量を決定する当技術分野で既知の任意の方法によって評価することができる。いくつかの態様において、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質は、天然発生の異種エクソソーム小胞タンパク質の能力、例えば、部分を固定する能力の、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または約100%を保持する。具体的な実施形態において、CD13、MME、ENPP1、またはNRP1の断片は、EV(例えば、エクソソーム)を特異的に標的とし、及び/またはEVに(例えば、外部表面に)別の部分を固定する、天然発生のCD13、MME、ENPP1、またはNRP1の能力の少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または約100%を保持する。
本明細書で使用される場合、タンパク質の「変異体」という用語は、当技術分野で既知の方法によるアラインメントで、ある特定のアミノ酸配列同一性を別のタンパク質と共有するタンパク質を指す。タンパク質のバリアントは、別のタンパク質における置換、挿入、欠失、フレームシフトまたは再配列を含むことができる。特定の実施形態において、変異体は、CD13(例えば、膜アラニルアミノペプチダーゼ、アラニルアミノペプチダーゼ(AAP)、アミノペプチダーゼN(AP-N)、アミノペプチダーゼM、GP150、LAP1、P150、PEPN、ANPEP、もしくは微小体アミノペプチダーゼとしても当技術分野で知られる)、MME(例えば、膜メタロ-エンドペプチダーゼ、ネプリライシン、神経エンドペプチダーゼ(NEP)、分化クラスタ10(CD10)、一般的な急性リンパ芽球性白血病抗原(CALLA)、皮膚線維芽細胞エラストラーゼ、アトリオペプチダーゼ、もしくはエンケファリナーゼとしても当技術分野で知られる)、ENPP1(例えば、エクトヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼファミリーメンバー1、ホスホジエステラーゼ/ヌクレオチドピロホスファターゼ1、原形質細胞膜糖タンパク質PC-1、膜成分染色体6表面マーカー1、アルカリホスホジエステラーゼ1、Ly-41抗原、ARHR2、もしくはCOLEDとしても当技術分野で知られている)、またはNRP1(例えば、ニューロピリン1、血管内皮細胞増殖因子165受容体(VEGF165R)、CD304、BDCA4、NP1、もしくはNRPとしても当技術分野で知られている)に対して少なくとも約70%の同一性を有する変異体である。いくつかの実施形態において、CD13の変異体または断片の変異体は、配列番号47に従うCD13またはその機能的断片と、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、もしくは少なくとも約99%の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、MMEの変異体または断片の変異体は、配列番号48に従うMMEまたはその機能的断片と、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、もしくは少なくとも約99%の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、ENPP1の変異体または断片の変異体は、配列番号49に従うENPP1またはその機能的断片と、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、もしくは少なくとも約99%の配列同一性を共有する。いくつかの実施形態において、NRP1の変異体または断片の変異体は、配列番号50に従うNRP1またはその機能的断片と、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、もしくは少なくとも約99%の配列同一性を共有する。上記の場合の各々では、変異体または断片の変異体は、タンパク質の機能(例えば、EV(例えば、エクソソーム)を特異的に標的とする能力)を保持することが好ましい。
「保存的アミノ酸置換」とは、アミノ酸残基が同様の側鎖を有するアミノ酸残基に置き換えられるものである。同様の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当技術分野で定義されており、塩基性側鎖(例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えば、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、トレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β分岐側鎖(例えば、トレオニン、バリン、イソロイシン)、及び芳香族側鎖(例えば、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)が含まれる。したがって、ポリペプチドにおけるアミノ酸が、同じ側鎖ファミリー由来の別のアミノ酸で置き換えられている場合、置換は保存的であると考えられる。別の態様において、アミノ酸の鎖は、側鎖ファミリーメンバーの順序及び/または組成物が異なる構造的に同様の鎖で保存的に置き換えることができる。
2つのポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列間の「配列同一性パーセント」または「同一性パーセント」という用語は、2つの配列の最適なアラインメントのために導入されなければならない付加または欠失(すなわち、ギャップ)を考慮して、比較幅にわたって配列によって共有される同一のマッチング位置の数を指す。マッチング位置は、同一のヌクレオチドまたはアミノ酸が標的配列及び参照配列の両方で提示される任意の位置である。標的配列に提示されるギャップは、ギャップがヌクレオチドまたはアミノ酸ではないため、カウントされない。同様に、参照配列に提示されるギャップは、標的配列ヌクレオチドまたはアミノ酸がカウントされ、参照配列からのヌクレオチドまたはアミノ酸はカウントされないため、参照配列はカウントされない。
比較のための配列のアラインメントの方法は、当該技術分野において周知である。様々なプログラム及びアラインメントアルゴリズムは、以下:Smith and Waterman,Adv.Appl.Math.2:482(1981)、Needleman and Wunsch,J.Mol.Bio.48:443(1970)、Pearson and Lipman,Methods in Mol.Biol.24:307-31(1988)、Higgins and Sharp,Gene 73:15 237-44(1988)、Higgins and Sharp,CABIOS 5:151-3(1989)、Corpet et al.,Nuc.16:10881-90(1988)、Huang et al.,Comp.Appl.8:155-65(1992)、及びPearson et al.,Meth.Mol.Biol.24:307-31(1994)に記載されている。NCBI Basic Local Alignment Search Tool(BLAST)[Altschul 20 et al.,J.Mol.Biol.215:403-10(1990)]は、いくつかの供給源から入手可能であり、配列解析プログラムblastp、blasm、blastx、tblastn、及びtblastxに関連して使用するために、National Center for Biological Information(NCBI,Bethesda,Md.)及びインターネットが含まれる。BLAST、及びプログラムを使用して配列同一性を決定する方法の説明は、NIH(国立衛生研究所)のNCBI(国立バイオテクノロジー情報センター)の公式ウェブサイトでアクセスすることができる。
本明細書に提供される任意のタンパク質の列挙は、タンパク質の機能的バリアントを包含する。タンパク質の「機能的変異体」という用語は、EV(例えば、エクソソーム)を特異的に標的とする能力を保持するタンパク質の変異体を指す。
ポリヌクレオチド変異体は、コード領域、非コード領域、またはその両方における変異を含有することができる。一態様において、ポリヌクレオチド変異体は、サイレント置換、付加、または欠失を生じるが、コードされたポリペプチドの特性または活性を変化させない変異を含有する。別の態様において、ヌクレオチド変異体は、遺伝コードの縮退性に起因するサイレント置換によって産生される。他の態様において、変異体では、5~10、1~5、または1~2個のアミノ酸が任意の組み合わせで置換、欠失、または付加される。ポリヌクレオチド変異体は、様々な理由、例えば、特定の宿主のコドン発現を最適化する(ヒトmRNA内のコドンを他のもの、例えばE.coliなどの細菌宿主に変更させる)ために、産生することができる。
天然発生の変異体は、「対立遺伝子変異体」と呼ばれ、生物の染色体上の所与の遺伝子座を占有する遺伝子のいくつかの代替形態の1つを指す(Genes II,Lewin,B.,ed.,John Wiley & Sons,New York(1985))。これらの対立遺伝子変異体は、ポリヌクレオチド及び/またはポリペプチドレベルのいずれかで変化し得、本開示に含まれる。代替的に、非天然発生の変異体は、突然変異誘発技術によって、または直接合成によって産生することができる。
タンパク質工学及び組換えDNA技術の既知の方法を使用して、変異体を生成して、ポリペプチドの特徴を改善または変更することができる。例えば、1つ以上のアミノ酸は、生物学的機能を実質的に失うことなく、分泌タンパク質のN末端またはC末端から欠失させることができる。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ron et al.,J.Biol.Chem.268:2984-2988(1993)は、3、8、または27個のアミノ酸残基を欠失した後でさえ、ヘパリン結合活性を有する変異体KGFタンパク質を報告した。同様に、インターフェロンγは、このタンパク質のカルボキシ末端から8~10個のアミノ酸残基を欠失した後に、最大10倍高い活性を呈した。(Dobeli et al.,J.Biotechnology 7:199-216(1988)、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。)
さらに、十分な証拠によって、変異体がしばしば天然発生のタンパク質と同様の生物学的活性を保持することが実証される。例えば、Gayle及び同僚(J.Biol.Chem 268:22105-22111(1993)、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)は、ヒトサイトカインIL-1aの広範囲な変異解析を行った。彼らは、ランダムな突然変異誘発を使用して、分子の全長にわたり変異体当たり平均して2.5個のアミノ酸変化であった3,500を超える個々のIL-1a変異体を生成した。複数の変異を、全ての可能なアミノ酸位置で調べた。研究者らは、「分子のほとんどは、[結合または生物学的活性]にほとんど影響を与えずにできた」ことを認めた。(要約を参照する)実際に、調べられた3,500ヌクレオチド配列超のうち、23個の固有のアミノ酸配列のみが、野生型と著しく活性が異なるタンパク質を産生した。
上記のように、ポリペプチド変異体は、例えば、改変ポリペプチドを含む。改変には、例えば、アセチル化、アシル化、ADP-リボシル化、アミド化、フラビンの共有結合、ヘム部分の共有結合、ヌクレオチドまたはヌクレオチド誘導体の共有結合、脂質または脂質誘導体の共有結合、ホスホチジルイノシトールの共有結合、架橋、環化、ジスルフィド結合形成、脱メチル化、共有架橋の形成、システインの形成、ピログルタミン酸塩の形成、ホルミル化、γ-カルボキシル化、グリコシル化、GPIアンカー形成、ヒドロキシル化、ヨード化、メチル化、ミリストイル化、酸化、ペグ化(Mei et al.、Blood 116:270-79(2010)、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)、タンパク質分解処理、リン酸化、プレニル化、ラセミ化、セレノイル化、硫酸化、アミノ酸のアルギニル化などのタンパク質への転移RNA媒介性付加、及びユビキチン化が含まれる。いくつかの態様において、足場X及び/または足場Yは、任意の好都合な位置で改変される。
本明細書で使用される場合、「に連結された」、「にコンジュゲートされた」、及び「に固定された」という用語は、互換的に使用され、第1の部分(例えば、足場部分、例えば、異種エクソソーム小胞タンパク質)と第2の部分(例えば、ペイロード)との間に形成される共有結合または非共有結合を指す。
本明細書で使用される場合、「産生細胞」という用語は、EV(例えば、エクソソーム)を生成するために使用される細胞を指す。産生細胞は、インビトロで培養される細胞、またはインビボでの細胞であることができる。産生細胞には、EV、例えば、EV(例えば、エクソソーム)を生成するのに有効であることが知られている細胞、例えば、HEK293細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、間葉系幹細胞(MSC)、BJヒト包皮線維芽細胞、fHDF線維芽細胞、AGE.HN(登録商標)ニューロン前駆細胞、CAP(登録商標)羊水細胞、脂肪性間葉系幹細胞、RPTEC/TERT1細胞が含まれるが、これらに限定されない。ある特定の態様において、産生細胞は、抗原提示細胞ではない。いくつかの態様において、産生細胞は、樹状細胞、B細胞、マスト細胞、マクロファージ、好中球、Kupffer-Browicz細胞、これらの細胞のいずれかに由来する細胞、またはそれらの任意の組み合わせではない。本明細書に開示されるように、いくつかの態様において、本開示の産生細胞は、1つ以上の導入遺伝子産物を発現するように改変されている。いくつかの態様において、産生細胞は、産生細胞が天然に発現しないタンパク質(例えば、異種エクソソーム小胞タンパク質)を発現するように改変されている。いくつかの態様において、本開示で有用なEV、例えば、エクソソームは、EV、例えばエクソソームの表面に露出されたMHCクラスIまたはクラスII分子に抗原を担持しないが、代わりに、足場部分への結合によって、EV、例えば、エクソソームの内腔内またはEV、例えば、エクソソームの表面(例えばエクソソーム)に抗原を担持することができる。
本明細書で使用される場合、「MHCクラスI分子」は、MHCクラスI分子をコードする野生型または変異体HLAクラスI遺伝子のタンパク質産物を指す。したがって、「HLAクラスI分子」及び「MHCクラスI分子」は、本明細書で互換的に使用される。
MHCクラスI分子は、主要組織適合複合体(MHC)分子の2つの主要クラスのうちの1つであり(他方はMHCクラスIIである)、有顎脊椎動物の体内の全ての有核細胞の細胞表面に認められる。それらは、血小板にも生じるが、赤血球では生じない。それらの機能は、細胞内から細胞傷害性T細胞にタンパク質のペプチド断片を提示することであり、これは、MHCクラスIタンパク質の助けによって提示される特定の非自己抗原に対する免疫系からの即時応答を引き起こす。MHCクラスI分子は、細胞質タンパク質に由来するペプチドを提示するため、MHCクラスI提示の経路は、多くの場合、細胞質または内因性経路と呼ばれる。
ヒトにおいて、MHCクラスIに対応するHLAは、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cである。MHCクラスI分子は、2つのタンパク質鎖:α鎖及びβ2-マイクログロブリン(β2m)鎖を含む。ヒトβ2mは、B2M遺伝子によってコードされる。クラスI MHC分子は、主にプロテアソームによる細胞質タンパク質の分解から生成されるペプチドに結合する。次いで、MHC I:ペプチド複合体は、細胞の外部形質膜に小胞体を介して挿入される。エピトープペプチドは、クラスI MHC分子の細胞外部分に結合される。したがって、クラスI MHCの機能は、細胞傷害性T細胞(CTL)に細胞内タンパク質を提示することである。しかしながら、クラスI MHCはまた、交差提示として知られるプロセスにおいて、外因性タンパク質から生成されるペプチドも提示することができる。
正常な細胞は、そのクラスI MHC上に正常な細胞タンパク質転換からのペプチドを提示し、CTLは、中央及び末梢の耐容メカニズムにより、それらに応答して活性化されない。ウイルス感染後など、細胞が外来タンパク質を発現する場合、クラスI MHCの一部は、これらのペプチドを細胞表面に提示する。その結果、MHC:ペプチド複合体に特異的なCTLは、提示細胞を認識して殺すであろう。代替的に、クラスI MHC自体は、ナチュラルキラー細胞(NK)のための阻害性リガンドとして機能することができる。いくつかのウイルス及びある特定の腫瘍がCTL応答を回避するために用いるメカニズムである表面クラスI MHCの正常レベルの低下は、NK細胞死滅を活性化する。
本明細書で使用される場合、「MHCクラスII分子」は、MHCクラスII分子をコードする野生型または変異体HLAクラスII遺伝子のタンパク質産物を指す。したがって、「HLAクラスII分子」及び「MHCクラスII分子」は、本明細書で互換的に使用される。
MHCクラスII分子は、通常、樹状細胞、単核食細胞、いくつかの内皮細胞、胸腺上皮細胞、及びB細胞などのプロフェッショナル抗原提示細胞にのみ認められる主要組織適合複合体(MHC)分子のクラスである。これらの細胞は、免疫応答を開始する際に重要である。クラスIIペプチドによって提示される抗原は、細胞外タンパク質に由来する(MHCクラスIにおけるような細胞質ではない)。
MHCクラスI分子と同様に、クラスII分子もヘテロ二量体であるが、この場合、α鎖及びβ鎖という2つの同種のペプチドからなり、いずれもMHCにコードされる。下位命名α1、α2などは、HLA遺伝子内の別個のドメインを指し、各ドメインは通常、遺伝子内の異なるエクソンによってコードされ、いくつかの遺伝子は、リーダー配列、膜貫通配列などをコードするさらなるドメインを有する。これらの分子は、膜貫通配列及び細胞質尾部と同様に両方とも細胞外領域を有する。鎖のα1領域及びβ1領域は、一緒に膜遠位ペプチド結合ドメインを作製するようになり、一方、鎖の残りの細胞外部分であるα2及びβ2領域は、膜近位免疫グロブリン様ドメインを形成する。抗原またはペプチドが結合する抗原結合溝は、2つのαヘリックス壁及びβシートからなる。MHCクラスII分子の抗原結合溝は両端で開いており、クラスI分子での対応する溝は両端で閉じているため、MHCクラスII分子によって提示される抗原は長く、一般的に15~24個のアミノ酸残基長である。MHCクラスII分子の負荷は、食作用によって生じ、細胞外タンパク質は形質膜陥入され、リソソーム内で消化され、生じたエピトープペプチド断片は、細胞表面へのそれらの移行の前にMHCクラスII分子に負荷される。ヒトにおいて、MHCクラスIIタンパク質複合体は、ヒト白血球抗原遺伝子複合体(HLA)によってコードされる。MHCクラスIIに対応するHLAは、HLA-DP、HLA-DM、HLA-DOA、HLA-DOB、HLA-DQ、及びHLA-DRである。HLA遺伝子複合体における変異は、MHCクラスII欠損症の一種である裸リンパ球症候群(BLS)をもたらし得る。
本明細書で使用される場合、「標的タンパク質」という用語は、EV(例えば、エクソソーム)の表面に標的化することができるタンパク質を指す。標的タンパク質は、天然にEV(例えば、エクソソーム)膜を標的とする非変異タンパク質、または非変異タンパク質の断片もしくは変異体であることができる。標的タンパク質は、非変異タンパク質または非変異タンパク質の変異体もしくは断片に結合した、フラグタグ、治療用ペプチド、標的化部分、または他のペプチドを含有する融合タンパク質であることができる。標的タンパク質は、リンカーによって膜貫通タンパク質、内在性膜タンパク質、周辺タンパク質、または膜に結合した可溶性タンパク質を含むことができる。
本明細書で使用される場合、「混入タンパク質」という用語は、EV(例えば、エクソソーム)と会合していないタンパク質を指す。例えば、混入タンパク質は、EV(例えば、エクソソーム)に封入されておらず、EV(例えば、エクソソーム)の膜に結合または組み込まれていないタンパク質を含む。
本明細書で使用される場合、「単離する」、「単離された」、及び「単離すること」、または「精製する」、「精製された」、及び「精製すること」、同様に「抽出された」及び「抽出すること」という用語は、互換的に使用され、精製、例えば、所望のEV(例えば、エクソソーム)調製物の選択または豊富化の1つ以上のプロセスを受けている、所望のEV(例えば、エクソソーム)の調製物(例えば、複数の既知または未知の量及び/または濃度)の状態を指す。いくつかの実施形態において、本明細書で使用される単離することまたは精製することは、産生細胞を含有する試料からEV(例えば、エクソソーム)(例えば、画分)を除去、部分的に除去するプロセスである。いくつかの実施形態において、単離されたEV(例えば、エクソソーム)組成物は検出可能な望ましくない活性を有しないか、または代替的には、望ましくない活性のレベルもしくは量は、許容されるレベルもしくは量未満である。他の実施形態において、単離されたEV(例えば、エクソソーム)組成物は、許容される量及び/または濃度以上の所望のEV(例えば、エクソソーム)の量及び/または濃度を有する。他の実施形態において、単離されたEV(例えば、エクソソーム)組成物は、組成物が得られる出発材料(例えば、産生細胞調製物)と比較して豊富化される。この豊富化は、出発材料と比較して、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、少なくとも約99.9%、少なくとも約99.99%、少なくとも約99.999%、少なくとも約99.9999%、または約99.9999%超であることができる。いくつかの実施形態において、単離されたEV(例えば、エクソソーム)調製物は、残留生物学的産物を実質的に含まない。いくつかの実施形態において、単離されたEV(例えば、エクソソーム)調製物は、任意の混入した生物学的物質が、約100%フリー、約99%フリー、約98%フリー、約97%フリー、約96%フリー、約95%フリー、約94%フリー、約93%フリー、約92%フリー、約91%フリー、または約90%フリーである。残留生物学的産物は、非生物物質(化学物質を含む)または不要な核酸、タンパク質、脂質、もしくは代謝産物を含むことができる。残留生物学的産物を実質的に含まないことはまた、EV(例えば、エクソソーム)が検出可能な産生細胞を含有しないこと、及びEV(例えば、エクソソーム)のみが検出可能であることを意味することができる。
「賦形剤」または「担体」という用語は、化合物の投与をさらに促進するために医薬組成物に添加される不活性物質を指す。「薬学的に許容される担体」または「薬学的に許容される賦形剤」という用語は、ヒトを含む動物での使用について米国連邦政府の規制機関によって承認されたか、または米国薬局方に列挙されている任意の薬剤、同様に、対象に重大な刺激を引き起こさず、投与された化合物の生物学的活性及び特性を抑止しない任意の担体または希釈剤を包含する。薬学的組成物を調製するのに有用であり、一般に安全で、非毒性であり、望ましい賦形剤及び担体が、含まれる。
本明細書で使用される場合、「ペイロード」という用語は、EV(例えば、エクソソーム)と接触した標的(例えば、標的細胞)に作用する治療剤を指す。EV、例えば、エクソソームに含まれ得るペイロードの非限定的な例は、治療用分子(例えば、抗原または免疫抑制剤)、アジュバント、及び/または免疫調節物質である。EV(例えば、エクソソーム)及び/または産生細胞に導入することができるペイロードには、ヌクレオチド(例えば、検出可能な部分もしくは毒素を含むか、または転写を中断させるヌクレオチド)、核酸(例えば、酵素などのポリペプチドをコードするDNAもしくはmRNA分子、またはmiRNA、dsDNA、lncRNA、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PMO)、もしくはポリペプチドコンジュゲート化ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PPMO)などの調節機能を有するRNA分子)、アミノ酸(例えば、検出可能な部分もしくは毒素を含むか、または翻訳を中断させるアミノ酸)、ポリペプチド(例えば、酵素)、脂質、炭水化物、及び小分子(例えば、小分子薬剤及び毒素)のような治療剤が含まれる。
本明細書で使用される場合、「生物学的活性分子」という用語は、生物学的システム(例えば、細胞またはヒト対象)において活性を有する薬剤を指し、構造タンパク質、酵素、サイトカイン(インターフェロン及び/またはインターロイキンなど)、抗生物質、ポリクローナル抗体もしくはモノクローナル抗体、またはそれらの有効部分を含むがこれらに限定されないタンパク質、ポリペプチドもしくはペプチド、抗体またはその一部が天然、合成もしくはヒト化され得るFv断片、ペプチドホルモン、受容体、シグナル伝達分子もしくは他のタンパク質;オリゴヌクレオチドもしくは改変オリゴヌクレオチド、アンチセンスオリゴヌクレオチドもしくは修改変アンチセンスオリゴヌクレオチド、cDNA、ゲノムDNA、人工または天然染色体(例えば、酵母人工染色体)もしくはその一部、以下に定義される核酸、mRNA、tRNA、rRNAもしくはリボザイムを含むRNA、またはペプチド核酸(PNA);ウイルスまたはウイルス様粒子;改変または非改変であり得る、ヌクレオチドもしくはリボヌクレオチドまたはそれらの合成アナログ;改変または非改変であり得る、アミノ酸もしくはそのアナログ;非ペプチド(例えば、ステロイド)ホルモン;プロテオグリカン:脂質;または炭水化物が含まれるが、これらに限定されない。ある特定の態様において、生物学的活性分子には、治療用分子(例えば、抗原)、標的化部分(例えば、抗体またはその抗原結合断片)、アジュバント、免疫調節物質、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。いくつかの態様において、生物学的活性分子は、巨大分子(例えば、タンパク質、抗体、酵素、ペプチド、DNA、RNA、またはそれらの任意の組み合わせ)を含む。いくつかの態様において、生物学的活性分子には、小分子(例えば、アンチセンスオリゴマー(ASO)、ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PMO)、ペプチドコンジュゲート化ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PPMO)、siRNA、STING、薬学的薬剤、またはそれらの任意の組み合わせ)が含まれる。いくつかの態様において、生物学的活性分子は、EVに対して外因性であり、すなわち、EVにおいて天然に認められない。
本明細書で使用される場合、「治療用化合物」という用語は、対象(例えば、ヒト対象)における疾患もしくは障害を治療及び/または予防することができる任意の分子を指す。
いくつかの態様において、治療用分子は抗原を含む。本明細書で使用される場合、「抗原」という用語は、対象に導入された際に、それ自体に対する免疫応答(細胞性または体液性)を誘発する任意の薬剤を指す。いくつかの態様において、抗原は、主要組織適合複合体I及び/またはII分子に発現されない。他の態様において、EV、例えば、エクソソームにおける抗原は、MHCクラスIまたはII複合体として発現されないが、EV、例えば、エクソソームは、依然として、EV、例えば、エクソソームの表面にMHCクラスI/II分子を含有することができる。したがって、ある特定の態様において、本明細書に開示されるEV、例えば、エクソソームは、T細胞受容体(TCR)と直接的に相互作用せずに、抗原に対する免疫応答を誘導する。同様に、ある特定の態様において、本開示のEV、例えば、エクソソームは、抗原をクロスドレス化によって標的細胞(例えば、樹状細胞)の表面に直接的に移行しない。クロスドレス化は、樹状細胞(DEX)に由来するEV、例えば、エクソソームによって一般的に使用され、T細胞活性化を誘導する機構である。Pitt,J.M.,et al.,J Clin Invest 126(4):1224-32(2016)を参照されたい。他の態様において、本開示のEV、例えば、エクソソームは、抗原提示細胞によって貪食され、MHCクラスI及び/またはMHCクラスII複合体として抗原提示細胞の表面に発現され得る。
いくつかの態様において、治療用分子は、免疫抑制剤を含む。本明細書で使用される場合、「免疫抑制剤」という用語は、対象における免疫応答を遅延または停止させる任意の薬剤(例えば、治療用分子)を指す。免疫抑制剤は、対象の免疫系が臓器移植後に免疫応答を開始することを防止するために、または過活動免疫系によって引き起こされる疾患を治療するために、対象に投与することができる。免疫抑制剤の例には、限定されないがシクロスポリン、ISA(TX)247、タクロリムスもしくはカルシニューリンなどのカルシニューリン阻害剤、限定されないがシロリムス、エベロリムス、FK778もしくはTAFA-93などのラパマイシンの標的、限定されないがバシリキシマブ及びダクリズマブなどのインターロイキン-2α鎖遮断剤、限定されないがマイコフェノール酸モフェチルなどのイノシン一リン酸デヒドロゲナーゼの阻害剤、限定されないがメトトレキサートなどのジヒドロ葉酸レダクターゼの阻害剤、限定されないがプレドニゾロン及びメチルプレドニゾロンなどのコルチコステロイド、または限定されないがアザチオプリンなどの免疫抑制性抗代謝物質が含まれるが、これらに限定されない。ある特定の態様において、免疫抑制剤は、アンチセンスオリゴヌクレオチドを含む。いくつかの態様において、本明細書に開示されるEV(例えば、エクソソーム)は、抗原及び免疫抑制剤の両方を含むことができる。いずれか1つの理論によっても束縛されることなく、抗原及び免疫抑制剤の両方を含むEV(例えば、エクソソーム)は、抗原に対する耐性を誘導するために使用することができる。
本明細書で使用される場合、「抗体」という用語は、天然または部分的もしくは全体的に合成的に産生されているかにかかわらず、免疫グロブリン、及びその断片を包含する。この用語はまた、免疫グロブリン結合ドメインに相同である結合ドメインを有する任意のタンパク質を網羅する。「抗体」は、抗原に特異的に結合し認識する、免疫グロブリン遺伝子またはその断片からのフレームワーク領域を含むポリペプチドをさらに含む。抗体という用語の使用は、抗体全体、ポリクローナル、モノクローナル及び組換え抗体、それらの断片を含むことを意味し、さらに一本鎖抗体、ヒト化抗体、マウス抗体、キメラ、マウス-ヒト、マウス-霊長類、霊長類-ヒトモノクローナル抗体、抗イディオタイプ抗体、抗体断片である、例えば、scFv、(scFv)、Fab、Fab’、及びF(ab’)、F(ab1)、Fv、dAb、及びFd断片など、ダイアボディ(diabody)、ならびに抗体関連ポリペプチドを含む。抗体は、それらが所望の生物学的活性または機能を呈する限り、二重特異性抗体及び多重特異性抗体を含む。いくつかの態様において、抗体またはその抗原結合断片は、scFv、scFab、scFab-Fc、ナノボディ、またはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの態様において、抗体またはその抗原結合断片は、アゴニスト抗体、遮断抗体、標的化抗体、それらの断片、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの態様において、アゴニスト抗体は、CD40Lアゴニストである。いくつかの態様において、遮断抗体は、プログラム死1(PD-1)、プログラム死リガンド1(PD-L1)、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4、及びそれらの任意の組み合わせから選択される標的タンパク質に結合する。
本明細書で使用される場合、「免疫調節物質」という用語は、細胞外小胞と接触した標的(例えば、標的細胞)に作用し、免疫系を調節する薬剤を指す。EV(例えば、エクソソーム)及び/または産生細胞に導入することができる免疫調節物質の非限定的な例には、チェックポイント阻害物質の調節剤、チェックポイント阻害物質のリガンド、サイトカイン、それらの誘導体、またはそれらの任意の組み合わせなどの薬剤が含まれる。免疫調節物質にはまた、アゴニスト、アンタゴニスト、抗体、抗原結合断片、ポリヌクレオチドであるsiRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PMO)、ペプチドコンジュゲート化ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PPMO)、miRNA、lncRNA、mRNA、DNAなど、または小分子も含まれる。
本明細書で使用される場合、「哺乳動物対象」は、ヒト、愛玩動物(例えば、イヌ、ネコなど)、農場動物(例えば、ウシ、ヒツジ、ブタ、ウマなど)、及び実験動物(例えば、サル、ラット、マウス、ウサギ、モルモットなど)を含むがこれらに限定されず、全ての哺乳動物を含む。
「個体」、「対象」、「宿主」、及び「患者」という用語は、本明細書で互換的に使用され、診断、治療、または療法が望まれる任意の哺乳動物対象、特にヒトを指す。本明細書に記載の方法は、ヒト療法及び獣医学適用の両方に適用可能である。いくつかの実施形態において、対象は、哺乳動物であり、他の実施形態において、対象は、ヒトである。
本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」という用語は、EV(例えば、エクソソーム)を含む試料が、質量/体積(m/v)パーセンテージ濃度で約10%未満の巨大分子を含むことを意味する。いくつかの画分は、約0.001%未満、約0.01%未満、約0.05%未満、約0.1%未満、約0.2%未満、約0.3%未満、約0.4%未満、約0.5%未満、約0.6%未満、約0.7%未満、約0.8%未満、約0.9%未満、約1%未満、約2%未満、約3%未満、約4%未満、約5%未満、約6%未満、約7%未満、約8%未満、約9%未満、または約10%未満(m/v)の巨大分子を含有し得る。
本明細書で使用される場合、「巨大分子」という用語は、核酸、混入タンパク質、脂質、炭水化物、代謝産物、またはそれらの組み合わせを意味する。
本明細書で使用される場合、「従来のエクソソームタンパク質」という用語は、CD9、CD63、CD81、PDGFR、GPIアンカータンパク質、ラクトアドヘリン、LAMP2、及びLAMP2B、それらの断片、またはそれらに結合するペプチドを含むが、これらに限定されない、EV(例えば、エクソソーム)で豊富化されることが既に知られているタンパク質を意味する。
本明細書で使用される場合、「リンカー」という用語は、ペプチドまたはタンパク質を別の分子(例えば、異なるペプチドまたはタンパク質、小分子など)に結合することができる任意の分子構造を指す。好適なリンカーは当業者に周知であり、直鎖または分岐鎖炭素リンカー、複素環式炭素リンカー、またはペプチドリンカーが含まれるが、これらに限定されない(例えば、Chen et al.,Advanced Drug Delivery Reviews,2013,Vol.65:10,pp.1357-1369を参照されたい)。リンカーは、カルボキシル及びアミノ末端アミノ酸に、それらの末端カルボキシル基もしくはアミノ基を介して、またはそれらの反応性側鎖基を介して、結合することができる。加えて、いくつかの態様において、リンカーは、可撓性または剛性として分類することができ、それらは切断可能(例えば、1つ以上のプロテアーゼ切断可能部位を含み、これは、リンカーの配列内に位置し得るか、またはリンカー配列のいずれかの末端でリンカーに隣接し得る)であることができる。
本明細書で使用される「投与すること」は、本明細書に開示されるEV、例えば、エクソソームを含む組成物を、薬学的に許容される経路を介して対象に与えることを意味する。投与経路は、静脈内、例えば、静脈内注射及び静脈内注入であることができる。追加の投与経路には、例えば、皮下、筋肉内、経口、経鼻、及び肺投与が含まれる。EV、例えば、エクソソームは、少なくとも1つの賦形剤を含む医薬組成物の一部として投与することができる。
本明細書で使用される「免疫応答」は、外来物質または異常な、例えば、がん性の細胞に対する脊椎動物内の生物学的応答を指し、応答は、これらの物質及びそれらによって引き起こされる疾患から生物を保護する。免疫応答は、免疫系の1つ以上の細胞(例えば、Tリンパ球、Bリンパ球、ナチュラルキラー(NK)細胞、マクロファージ、好酸球、マスト細胞、樹状細胞または好中球)及びこれらの細胞または肝臓のいずれかによって産生される可溶性巨大分子(抗体、サイトカイン、及び補体を含む)の作用によって媒介され、病原体に感染した細胞もしくは組織、がん細胞もしくは他の異常細胞、または自己免疫もしくは病理学的炎症の場合、正常なヒト細胞もしくは組織に、選択的な標的化、結合、損傷、破壊、及び/または侵入した病原体の脊椎生物の体からの排除をもたらす。免疫反応には、例えば、T細胞、例えば、エフェクターT細胞、Th細胞、CD4+細胞、CD8+T細胞、もしくはTreg細胞の活性化もしくは阻害、または免疫系の任意の他の細胞、例えば、NK細胞の活性化もしくは阻害が含まれる。したがって、免疫応答は、体液性免疫応答(例えば、B細胞によって媒介される)、細胞性免疫応答(例えば、T細胞によって媒介される)、または体液性及び細胞性免疫応答の両方を含むことができる。いくつかの態様において、免疫応答は、「阻害性」免疫応答である。阻害性免疫応答は、刺激(例えば、抗原)の効果を遮断または減少させる免疫応答である。ある特定の態様において、阻害性免疫応答は、刺激に対する阻害性抗体の産生を含む。いくつかの態様において、免疫応答は、「刺激性」免疫応答である。刺激性免疫応答は、標的抗原(例えば、腫瘍抗原またはウイルス)を破壊し、排除することができるエフェクター細胞(例えば、細胞傷害性Tリンパ球)の生成をもたらす免疫応答である。
本明細書で使用される「治療する」、「治療」、または「治療すること」は、例えば、疾患もしくは状態の重症度の低減、疾患経過の持続時間の低減、疾患もしくは状態に関連する1つ以上の症状の改善もしくは除去、疾患もしくは状態を有する対象に、疾患もしくは状態を必ずしも治癒することのない有益な効果の提供を指す。本用語はまた、疾患もしくは状態またはそれらのその症状の予防または防止を含む。一態様において、「治療すること」または「治療」という用語は、抗原に対する対象における免疫応答を誘導することを意味する。
本明細書で使用される「防止する」または「防止すること」は、特定の転帰の発生または重症度を減少または低下させることを指す。いくつかの態様において、転帰を防止することは、予防的治療を通じて達成される。
7.2.他の解釈上の慣例
本明細書に列挙される範囲は、列挙された端点を含め、範囲内の全ての値の簡略表記であると理解される。例えば、1~50の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、及び50からなる群からの任意の数、数の組み合わせ、またはサブ範囲を含むと理解される。
「約」という用語は、指示された値及びその値の上と下の範囲を示し、包含する。ある特定の実施形態において、「約」という用語は、指定値±10%、±5%、または±1%を示す。ある特定の実施形態において、適用可能な場合、「約」という用語は、指定値(複数可)±その値(複数可)の1標準偏差を示す。
本開示全体を通して、「a」または「an」実体という用語は、その実体のうちの1つ以上を指し、例えば、「抗体(an antibody)」は、1つ以上の抗体を表すと理解される。したがって、「a」(または「an」)、「1つ以上」、及び「少なくとも1つ」という用語は、本明細書で互換的に使用することができる。
さらに、本明細書で使用される場合、「及び/または」は、他の有無にかかわらず、2つの特定の特徴または構成要素の各々の具体的な開示とみなされるべきである。したがって、本明細書で「A及び/またはB」などの語句で使用される「及び/または」という用語は、「A及びB」、「AまたはB」、「A」(単独)、及び「B」(単独)を含むことが意図される。同様に、「A、B、及び/またはC」などの語句で使用される「及び/または」という用語は、以下の態様:A、B、及びC;A、B、またはC;AまたはC;AまたはB;BまたはC;A及びC;A及びB;B及びC;A(単独);B(単独);及びC(単独)、の各々を包含することが意図される。
7.3.EV(例えば、エクソソーム)タンパク質
本開示の態様は、特定の産生細胞から産生されるEV(例えば、エクソソーム)膜で高度に豊富化される異種エクソソーム小胞タンパク質(HEVP)の特定、使用及び改変に関する。本明細書に記載されるように、異なる細胞(例えば、間葉系幹細胞とHEK293)は、異なるタンパク質を天然に発現する。細胞から産生されるEV(例えば、エクソソーム)は、産生細胞内で天然に発現される1つ以上のタンパク質を発現する。したがって、異なる産生細胞から産生されるEV(例えば、エクソソーム)は、異なるタンパク質組成物を有することができる。HEVPは、質量分析または当技術分野で既知の他の方法を用いて、高度に精製されたEV(例えば、エクソソーム)を分析することによって特定することができる。
本開示のHEVPには、EV(例えば、エクソソーム)膜で豊富化される、膜貫通タンパク質、内在性膜タンパク質及び周辺タンパク質などの様々な膜タンパク質が含まれる。それらは、様々なCDタンパク質、トランスポーター、インテグリン、レクチン、及びカドヘリンを含む。具体的には、タンパク質は、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1を含むが、これらに限定されない。いくつかの態様において、HEVPは、CD13(またはその断片もしくは変異体)である。いくつかの態様において、HEVPは、MME(またはその断片もしくは変異体)である。いくつかの態様において、HEVPは、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)である。いくつかの態様において、HEVPは、NRP1(またはその断片もしくは変異体)である。いくつかの態様において、HEVPは、II型膜貫通タンパク質である。本開示とともに使用され得るII型膜貫通タンパク質の非限定的な例には、CD252、CD154、CD178、CD70、CD153、CD137、CD253、CD254、CD256、CD257、CD258、TL1、GITRL、及びそれらの組み合わせが含まれる。
本開示は、ある特定の細胞型(例えば、MSCからのEV)に由来するEVでのみ発現されるエクソソーム小胞タンパク質(例えば、HEVP)が、エクソソーム小胞タンパク質(例えば、HEK293からのEV)を天然に発現しない他の細胞型に由来するEVで発現されるように操作できることを示す。本明細書で特定される1つ以上のHEVPは、産生細胞、産生条件、精製方法、またはEV(例えば、エクソソーム)の意図された適用に応じて、選択的に使用することができる。例えば、特定のEV(例えば、エクソソーム)の集団で豊富化されたHEVPは、特定のEV(例えば、エクソソーム)の集団を精製するために使用することができる。特定のサイズ範囲、標的化部分、電荷密度、ペイロードなどを有するある特定のEV(例えば、エクソソーム)の表面で豊富化されたHEVPは、本開示のいくつかの実施形態で特定され、使用することができる。いくつかの実施形態において、治療用EV(例えば、エクソソーム)の生成、精製、及び単離のために、2つ以上のHEVPを同時に、または続けて使用することができる。
7.4.表面操作及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)
本開示の別の態様は、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)の生成及び使用に関する。いくつかの態様において、本開示は、内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)の生成及び使用に関する。表面操作及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、その組成物で改変された膜を有する。例えば、それらの膜組成物は、膜のタンパク質、脂質、またはグリカン含有量を変化させることによって改変することができる。
いくつかの実施形態において、表面操作及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、PEG誘導性融合及び/または超音波融合などの化学的及び/または物理的方法によって生成される。
他の実施形態において、表面操作EV及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、遺伝子操作によって生成される。遺伝子改変産生細胞または遺伝子改変細胞の子孫から産生されるEV(例えば、エクソソーム)は、改変された膜組成物を含有することができる。いくつかの態様において、遺伝子改変産生細胞または遺伝子改変細胞の子孫は、細胞内に天然に認められない1つ以上の外因性タンパク質を含む。ある特定の態様において、1つ以上の外因性タンパク質は、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質(HEVP)などの足場部分である。いくつかの実施形態において、表面操作及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、(HEVPを自然に発現する細胞におけるHEVP発現の密度と比較して)より高いかもしくは低い密度でHEVPを有するか、またはHEVPの変異体もしくは断片を含む。
例えば、表面操作及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、HEVPまたはHEVPの変異体もしくは断片をコードする外因性配列で形質転換された細胞から産生することができる。外因性配列から発現されるタンパク質を含むEV(例えば、エクソソーム)は、改変された膜タンパク質組成物を含むことができる。
HEVPの様々な改変または断片は、本開示の実施形態のために使用することができる。例えば、結合剤に対する増強された親和性を有するように改変されたタンパク質は、結合剤を使用して精製され得る表面操作及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)を生成するために使用することができる。EV(例えば、エクソソーム)及び/または膜をより効果的に標的化するように改変されたタンパク質を使用することができる。EV(例えば、エクソソーム)膜への特異的かつ効果的な標的化に必要とされる最小限の断片を含むように改変されたタンパク質も使用することができる。いくつかの態様において、カーゴまたは任意の他の外因性生物学的活性分子(例えば、本明細書に開示されるもの)を固定することができるHEVP(その断片及び変異体を含む)は、表面操作及び/または内腔操作されたEV(例えば、エクソソーム)を構築する際に使用することができる。ある特定の態様において、ある特定のクラスのタンパク質を固定することができるHEVP(その断片及び変異体を含む)を使用することができる。
例えば、いくつかの態様において、HEVPは、I型膜貫通タンパク質であり、かかるHEVPを使用して、I型タンパク質の細胞外ドメインをEV(例えば、エクソソーム)に固定することができる。ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)上のI型タンパク質の細胞外ドメインの発現は、タンパク質が異なる種類の足場部分(例えば、非I型膜貫通HEVP)に固定されている場合の対応する発現と比較して、またはタンパク質を天然に発現するEV(例えば、エクソソーム)産生細胞でタンパク質が過剰発現されている場合の対応する発現と比較して、I型膜貫通HEVPに固定されている場合に増加される。
いくつかの態様において、HEVPはII型膜貫通タンパク質であり、かかるHEVPを使用して、II型タンパク質の細胞外ドメインをEV(例えば、エクソソーム)に固定することができる。ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)上のII型タンパク質の細胞外ドメインの発現は、タンパク質が異なる種類の足場部分(例えば、非II型膜貫通HEVP)に固定されている場合の対応する発現と比較して、またはタンパク質を天然に発現するEV(例えば、エクソソーム)産生細胞でタンパク質が過剰発現されている場合の対応する発現と比較して、II型膜貫通HEVPに固定されている場合に増加される。
いくつかの態様において、HEVPは、III型膜貫通タンパク質であり、かかるHEVPを使用して、III型タンパク質の細胞外ドメインをEV(例えば、エクソソーム)に固定することができる。ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)上のIII型タンパク質の細胞外ドメインの発現は、タンパク質が異なる種類の足場部分(例えば、非III型膜貫通HEVP)に固定されている場合の対応する発現と比較して、またはタンパク質を天然に発現するEV(例えば、エクソソーム)産生細胞でタンパク質が過剰発現されている場合の対応する発現と比較して、III型膜貫通HEVPに固定されている場合に増加される。
いくつかの態様において、HEVPはIV型膜貫通タンパク質であり、かかるHEVPを使用して、IV型タンパク質の細胞外ドメインをEV(例えば、エクソソーム)に固定することができる。ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)上のIV型タンパク質の細胞外ドメインの発現は、タンパク質が異なる種類の足場部分(例えば、非IV型膜貫通HEVP)に固定されている場合の対応する発現と比較して、またはタンパク質を天然に発現するEV(例えば、エクソソーム)産生細胞でタンパク質が過剰発現されている場合の対応する発現と比較して、IV型膜貫通HEVPに固定されている場合に増加される。
融合タンパク質も使用することができ、例えば、親和性タグ(例えば、Hisタグ、GSTタグ、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ、S-ペプチド、HA、Myc、FLAG(商標)(Sigma-Aldrich Co.)、MBP、SUMO、及びプロテインA)に融合されたHEVPまたはそれらの断片は、親和性タグに特異的な結合剤を用いて、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)の精製または除去のために使用することができる。
治療活性を有する融合タンパク質は、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)の生成のためにも、使用することができる。したがって、いくつかの態様において、本明細書に開示されるEV(例えば、エクソソーム)は、融合タンパク質を発現するように操作または改変されており、1つ以上(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ以上)の治療用分子を標的に送達するために使用することができる。例えば、融合タンパク質は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体)、及び治療用化合物(例えば、ペプチド)を含むことができる。いくつかの態様において、融合タンパク質は、CD13(またはその断片もしくは変異体)及び治療用化合物を含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、Mme(またはその断片もしくは変異体)及び治療用化合物を含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)及び治療用化合物を含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、NRP1(またはその断片もしくは変異体)及び治療用化合物を含む。いくつかの態様において、治療用化合物は、HEVPに直接融合される。いくつかの態様において、治療用化合物は、リンカー(例えば、本明細書に開示されるもの)を介してHEVPに固定される。
いくつかの態様において、リンカーはペプチドリンカーである。いくつかの態様において、ペプチドリンカーは、少なくとも約2個、少なくとも約3個、少なくとも約4個、少なくとも約5個、少なくとも約10個、少なくとも約15個、少なくとも約20個、少なくとも約25個、少なくとも約30個、少なくとも約35個、少なくとも約40個、少なくとも約45個、少なくとも約50個、少なくとも約55個、少なくとも約60個、少なくとも約65個、少なくとも約70個、少なくとも約75個、少なくとも約80個、少なくとも約85個、少なくとも約90個、少なくとも約95個、または少なくとも約100個のアミノ酸を含むことができる。
いくつかの態様において、ペプチドリンカーは合成、すなわち非天然発生である。いくつかの態様において、ペプチドリンカーは、アミノ酸の第1の直鎖配列を、天然に連結されていないかまたは天然では遺伝的に融合されていないアミノ酸の第2の直鎖配列に、連結または遺伝子的に融合するアミノ酸配列を含む、ペプチド(またはポリペプチド)(例えば、天然発生または非天然発生ペプチド)を含む。例えば、いくつかの態様において、ペプチドリンカーは、天然発生ポリペプチドの改変形態(例えば、付加、置換、または欠失などの変異を含む)である、非天然発生ポリペプチドを含むことができる。
リンカーは、切断を受け易いものであり得(「切断可能なリンカー」)、それによって、外因性生物学的活性分子(例えば、標的化部分、治療用分子、アジュバント、または免疫調節物質)の放出を促進することができる。
いくつかの態様において、リンカーは、「還元感受性リンカー」である。いくつかの態様において、還元感受性リンカーは、ジスルフィド結合を含有する。いくつかの態様において、リンカーは「酸に不安定なリンカー」である。いくつかの態様において、酸に不安定なリンカーは、ヒドラゾンを含有する。好適な酸に不安定なリンカーにはまた、例えば、シスアコニットリンカー、ヒドラジドリンカー、チオカルバモイルリンカー、またはこれらの任意の組み合わせも含まれる。
いくつかの態様において、リンカーは、切断不能なリンカーを含む。
いくつかの態様において、治療用ペプチドは、天然ペプチド、組換えペプチド、合成ペプチド、または治療用化合物に対するリンカーからなる群から選択される。治療用化合物は、ヌクレオチド、アミノ酸、脂質、炭水化物、または小分子であることができる。治療用ペプチドは、抗体、酵素、リガンド、受容体、抗微生物ペプチド、またはそれらの断片もしくは変異体であることができる。いくつかの実施形態において、治療用ペプチドは、核酸結合タンパク質である。核酸結合タンパク質は、ダイサー、アルゴノートタンパク質、TRBP、またはMS2バクテリオファージコートタンパク質であることができる。いくつかの実施形態において、核酸結合タンパク質は、1つ以上のRNAまたはDNA分子を追加的に含む。1つ以上のRNAは、miRNA、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PMO)、ペプチドコンジュゲート化ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PPMO)、ガイドRNA、lincRNA、mRNA、アンチセンスRNA、dsRNA、またはそれらの組み合わせであることができる。
いくつかの実施形態において、治療用ペプチドは、タンパク質-タンパク質相互作用システムの一部である。いくつかの実施形態において、タンパク質-タンパク質相互作用システムは、FRB-FKBP相互作用システム、例えば、Banaszynski et al.,J Am Chem Soc.2005 Apr 6;127(13):4715-21に記載されるFRB-FKBP相互作用システムである。
いくつかの態様において、HEVPに固定され、EV(例えば、エクソソーム)で発現され得る治療用分子は、抗原を含む。ある特定の態様において、抗原は、腫瘍抗原を含む。腫瘍抗原の非限定的な例には、α-フェトプロテイン(AFP)、がん胎児性抗原(CEA)、上皮腫瘍抗原(ETA)、ムチン1(MUC1)、Tn-MUC1、ムチン16(MUC16)、チロシナーゼ、黒色腫関連抗原(MAGE)、腫瘍タンパク質p53(p53)、CD4、CD8、CD45、CD80、CD86、プログラム死リガンド1(PD-L1)、プログラム死リガンド2(PD-L2)、NY-ESO-1、PSMA、TAG-72、HER2、GD2、cMET、EGFR、メソセリン、VEGFR、α葉酸受容体、CE7R、IL-3、がん精巣抗原(CTA)、MART-1 gp100、TNF関連アポトーシス誘導性リガンド、ブラキュリ(好ましくは、黒色腫で発現された抗原(PRAME))、またはそれらの組み合わせが含まれる。さらなる態様において、抗原は、ネオ抗原を含むことができる。本明細書で使用される場合、「ネオ抗原」という用語は、腫瘍特異的変異遺伝子によってコードされる抗原を指す。いくつかの態様において、抗原は、細菌、ウイルス、真菌、原虫、またはそれらの任意の組み合わせに由来する。いくつかの態様において、抗原は、発がん性ウイルスに由来する。さらなる態様において、抗原は、ヒトγヘルペスウイルス4(エプスタイン・バーウイルス)、インフルエンザAウイルス、インフルエンザBウイルス、サイトメガロウイルス、staphylococcus aureus、mycobacterium tuberculosis、chlamydia trachomatis、HIV-1、HIV-2、コロナウイルス(例えば、MERS-CoV及びSARS CoV)、フィロウイルス(例えば、マールブルク及びエボラ)、Streptococcus pyogenes、Streptococcus pneumoniae、Plasmodia種(例えば、vivax及びfalciparum)、チクングニヤウイルス、ヒト乳頭腫ウイルス(HPV)、B型肝炎、C型肝炎、ヒトヘルペスウイルス8、単純ヘルペスウイルス2(HSV2)、Klebsiella種、Pseudomonas aeruginosa、Enterococcus種、Proteus種、Enterobacter種、Actinobacter種、コアグラーゼ陰性staphylococci(CoNS)、Mycoplasma種、またはそれらの組み合わせを含む群に由来する。
いくつかの態様において、治療用分子は、免疫抑制剤を含む。したがって、ある特定の態様において、本明細書に開示されるEVは、HEVP及び免疫抑制剤を含む。
他の好適な治療用分子の非限定的な例には、抗腫瘍剤、抗炎症剤、ホルモンまたはホルモンアンタゴニスト、イオンチャネル調節剤、及び神経活性剤を含む、薬理学的に活性な薬剤及び遺伝子的に活性な分子が含まれる。治療剤の好適なペイロードの例には、「The Pharmacological Basis of Therapeutics,」Goodman and Gilman,McGraw-Hill,New York,N.Y.,(1996),Ninth edition、そのセクション:Drugs Acting at Synaptic and Neuroeffector Junctional Sites、Drugs Acting on the Central Nervous System、Autacoids、Drug Therapy of Inflammation、Water,Salts and Ions、Drugs Affecting Renal Function and Electrolyte Metabolism、Cardiovascular Drugs、Drugs Affecting Gastrointestinal Function、Drugs Affecting Uterine Motility、Chemotherapy of Parasitic Infections、Chemotherapy of Microbial Diseases、Chemotherapy of Neoplastic Diseases、Drugs Used for Immunosuppression、Drugs Acting on Blood-Forming organs、Hormones and Hormone Antagonists、Vitamins,Dermatology;and Toxicologyに記載されているものが含まれ、全てが参照により本明細書に組み込まれる。好適なペイロードには、毒素、ならびに生物学的及び化学的兵器剤がさらに含まれ、例えば、Somani,S.M.(ed.),Chemical Warfare Agents,Academic Press,New York(1992)を参照する。
いくつかの態様において、治療用分子は、自己抗原を含む。本明細書で使用される場合、「自己抗原」という用語は、宿主細胞または組織によって発現される抗原を指す。正常な健康状態下では、かかる抗原は、体によって自己として認識され、免疫応答を誘発しない。しかしながら、特定の疾患条件下では、体自身の免疫系は自己抗原を外来物として認識し、それらに対する免疫応答を開始し得、自己免疫をもたらす。ある特定の態様において、本開示のEV、例えば、エクソソームは、自己抗原(すなわち、T細胞応答が誘導されて、自己免疫をもたらしている自己(生殖細胞系)タンパク質)を含むことができる。かかるEV、例えば、エクソソームは、自己反応性T細胞を標的とし、それらの活性を抑制するために使用することができる。自己抗原(関連疾患または障害を含む)の非限定的な例には、β細胞タンパク質(I型糖尿病)、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(MOG、多発性硬化症)、滑膜タンパク質(関節リウマチ)、またはそれらの組み合わせが含まれる。
いくつかの態様において、治療用分子は、抗体またはその抗原結合断片を含む。いくつかの態様において、治療用分子は、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、または少なくとも5つの抗体またはその抗原結合断片を含む。いくつかの態様において、抗体またはその抗原結合断片は、scFv、scFab、scFab-Fc、ナノボディ、またはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの態様において、抗体またはその抗原結合断片は、アゴニスト抗体、遮断抗体、標的化抗体、それらの断片、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの態様において、アゴニスト抗体は、CD40Lアゴニストである。いくつかの態様において、遮断抗体は、プログラム死1(PD-1)、プログラム死リガンド1(PD-L1)、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4、及びそれらの任意の組み合わせから選択される標的タンパク質に結合する。いくつかの態様において、EV、例えば、エクソソームは、抗IL12抗体またはその抗原結合断片、及び抗CD40L抗体またはその抗原結合断片を含む。
融合タンパク質は、EV(例えば、エクソソーム)の表面を標的とし、EV(例えば、エクソソーム)に治療活性を提供することができる。いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、IGSF8またはその断片もしくは改変を含まない。
いくつかの実施形態において、標的化部分を有する融合タンパク質が使用される。例えば、融合タンパク質は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体)、及び標的化部分を含むことができる。いくつかの態様において、融合タンパク質は、CD13及び標的化部分を含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、MME及び標的化部分を含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、ENPP1及び標的化部分を含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、NRP1及び標的化部分を含む。標的化部分は、EV(例えば、エクソソーム)を使用する治療のため、EV(例えば、エクソソーム)を特定の器官、組織、または細胞に標的化するために使用することができる。ある特定の態様において、標的化部分は、細胞または細胞集団で発現されるマーカー(または標的分子)に結合する。ある特定の態様において、マーカーは、複数の細胞型、例えば、全ての抗原存在細胞(例えば、樹状細胞、マクロファージ、及びBリンパ球)で発現される。いくつかの態様において、マーカーは、特定の細胞集団(例えば、樹状細胞)でのみ発現される。特定の細胞集団(例えば、樹状細胞)で発現されるマーカーの非限定的な例には、C型レクチンドメインファミリー9メンバーA(CLEC9A)タンパク質、樹状細胞特異的細胞間接着分子-3-捕捉性非インテグリン(DC-SIGN)、CD207、CD40、Clec6、樹状細胞免疫受容体(DCIR)、DEC-205、レクチン様酸化低密度リポタンパク質受容体-1(LOX-1)、MARCO、Clec12a、DC-アシアロ糖タンパク質受容体(DC-ASGPR)、DC免疫受容体2(DCIR2)、デクチン-1、マクロファージマンノース受容体(MMR)、BDCA-1(CD303、Clec4c)、デクチン-2、Bst-2(CD317)、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。
いくつかの実施形態では、標的化部分は、抗体またはその抗原結合断片である。抗体及びそれらの抗原結合断片は、抗体全体、ポリクローナル、モノクローナル及び組換え抗体、それらの断片を含み、さらに、一本鎖抗体、ヒト化抗体、マウス抗体、キメラ、マウス-ヒト、マウス-霊長類、霊長類-ヒトモノクローナル抗体、抗イディオタイプ抗体、抗体断片である、例えば、scFv、(scFv)、Fab、Fab’、及びF(ab’)、及びF(ab1)、Fv、dAb、及びFd断片など、ダイアボディ、ならびに抗体関連ポリペプチドが含まれる。抗体及びそれらの抗原結合断片は、所望の生物学的活性または機能を呈する限り、二重特異性抗体と多重特異性抗体も含む。
いくつかの態様において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体)及び1つ以上の外因性生物学的活性分子を含むことができる。ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現され得る外因性生物学的活性分子は、アジュバントである。したがって、いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、CD13(またはその断片もしくは変異体)及びアジュバントを含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、MME(またはその断片もしくは変異体)及びアジュバントを含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)及びアジュバントを含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、NRP1(またはその断片もしくは変異体)及びアジュバントを含む。いくつかの態様において、本明細書に開示されるEV(例えば、エクソソーム)は、2、3、4、5つ、またはそれ以上の異なるアジュバントを含む。本明細書で使用される場合、「アジュバント」という用語は、カーゴの治療効果を増強する(例えば、抗原に対する免疫応答を増加させる)任意の物質を指す。
いくつかの態様において、本開示のために有用なアジュバントは、細胞質パターン認識受容体の活性化を誘導する。細胞質パターン認識受容体の非限定的な例には、インターフェロン遺伝子刺激因子(STING)、レチノイン酸誘導遺伝子I(RIG-1)、黒色腫分化関連タンパク質5(MDA5)、ヌクレオチド結合オリゴマー化ドメイン、ロイシンリッチリピート及びピリンドメイン含有(NLRP)、インフラマソーム、またはそれらの組み合わせが含まれる。ある特定の態様において、アジュバントは、STINGアゴニストである。インターフェロン遺伝子刺激因子(STING)は、細菌によって典型的に産生される環状ジヌクレオチドの細胞質センサである。活性化すると、それはI型インターフェロンの産生につながり、免疫応答を開始する。ある特定の態様において、STINGアゴニストは、環状ジヌクレオチドSTINGアゴニストまたは非環状ジヌクレオチドSTINGアゴニストを含む。
いくつかの態様において、アジュバントは、toll様受容体(TLR)アゴニストを含む。TLRアゴニストの非限定的な例には、TLR2アゴニスト(例えば、リポテイコ酸、不定型LPS、MALP-2及びMALP-404、OspA、ポリン、LcrV、リポマンナン、GPIアンカー、リゾホスファチジルセリン、リポホスホグリカン(LPG)、グリコホスファチジルイノシトール(GPI)、ザイモサン、hsp60、gH/gL糖タンパク質、ヘマグルチニン)、TLR3アゴニスト(例えば、二本鎖RNA、例えば、ポリ(I:C))、TLR4アゴニスト(例えば、リポ多糖類(LPS)、リポテイコ酸、β-ディフェンシン2、フィブロネクチンEDA、HMGB1、スナピン、テナシンC)、TLR5アゴニスト(例えば、フラゲリン)、TLR6アゴニスト、TLR7/8アゴニスト(例えば、一本鎖RNA、CpG-A、ポリG10、ポリG3、レシキモド)、TLR9アゴニスト(例えば、非メチル化CpG DNA)、及びそれらの組み合わせが含まれる。TLRアゴニストの非限定的な例は、WO2008/115319A2、US2013/0202707A1、US2012/0219615A1、US2010/0029585A1、WO2009/030996A1、WO2009/088401A2、及びWO2011/044246A1に認めることができ、その各々は参照によりその全体が組み込まれる。
いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、IGSF8またはその断片もしくは改変を含まない。
いくつかの態様において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片もしくは変異体)及び1つ以上の外因性生物学的活性分子を含むことができ、1つ以上の外因性生物学的活性分子は、1つ以上(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ以上)の免疫調節物質を含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、CD13(またはその断片もしくは変異体)及び免疫調節物質を含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、MME(またはその断片もしくは変異体)及び免疫調節物質を含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)及び免疫調節物質を含む。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、NRP1(またはその断片もしくは変異体)及び免疫調節物質を含む。ある特定の態様において、1つ以上の免疫調節物質は、本明細書に開示される他の外因性生物学的活性分子(例えば、標的化部分、治療用分子、及び/またはアジュバント)と組み合わせて発現される。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、負のチェックポイント調節因子の阻害剤または負のチェックポイント調節因子の結合パートナーの阻害剤を含む。ある特定の態様において、負のチェックポイント調節因子には、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA-4)、プログラム細胞死タンパク質1(PD-1)、リンパ球活性化遺伝子3(LAG-3)、T細胞免疫グロブリンムチン含有タンパク質3(TIM-3)、B及びTリンパ球減衰因子(BTLA)、Ig及びITIMドメインを有するT細胞免疫受容体(TIGIT)、T細胞活性化のVドメインIg抑制因子(VISTA)、アデノシンA2a受容体(A2aR)、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)、インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ(IDO)、CD20、CD39、CD73、またはそれらの組み合わせが含まれる。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA-4)の阻害剤である。ある特定の態様において、CTLA-4阻害剤は、CTLA-4のモノクローナル抗体(「抗CTLA-4抗体」)である。ある特定の態様において、阻害剤は、CTLA-4のモノクローナル抗体の断片である。ある特定の態様において、抗体断片は、CTLA-4のモノクローナル抗体のscFv、(scFv)、Fab、Fab’、及びF(ab’)、F(ab1)、Fv、dAb、またはFdである。ある特定の態様において、阻害剤は、CTLA-4に対するナノボディ、二重特異性抗体、または多重特異性抗体である。いくつかの態様において、抗CTLA-4抗体は、イピリムマブである。他の態様において、抗CTLA-4抗体は、トレメリムマブである。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、プログラム細胞死タンパク質1(PD-1)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、プログラム死リガンド1(PD-L1)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、プログラム死リガンド2(PD-L2)の阻害剤である。ある特定の態様において、PD-1、PD-L1、またはPD-L2の阻害剤は、PD-1のモノクローナル抗体(「抗PD-1抗体」)、PD-L1のモノクローナル抗体(「抗PD-L1抗体」)、またはPD-L2のモノクローナル抗体(「抗PD-L2抗体」)である。いくつかの態様において、阻害剤は、抗PD-1抗体、抗PD-L1抗体、または抗PD-L2抗体の断片である。ある特定の態様において、抗体断片は、PD-1、PD-L1、またはPD-L2のモノクローナル抗体のscFv、(scFv)、Fab、Fab’、及びF(ab’)、F(ab1)、Fv、dAb、またはFdである。ある特定の態様において、阻害剤は、PD-1、PD-L1、またはPD-L2に対するナノボディ、二重特異性抗体、または多重特異性抗体である。いくつかの態様において、抗PD-1抗体は、ニボルマブである。いくつかの態様において、抗PD-1抗体は、ペムブロリズマブである。いくつかの態様において、抗PD-1抗体は、ピディリズマブである。いくつかの態様において、抗PD-L1抗体は、アテゾリズマブである。他の態様において、抗PD-L1抗体は、アベルマブである。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、リンパ球活性化遺伝子3(LAG3)の阻害剤である。ある特定の態様において、LAG3の阻害剤は、LAG3のモノクローナル抗体(「抗LAG3抗体」)である。いくつかの態様において、阻害剤は、抗LAG3抗体の断片、例えば、scFv、(scFv)、Fab、Fab’、及びF(ab’)、F(ab1)、Fv、dAb、またはFdである。ある特定の実施形態において、阻害剤は、LAG3に対するナノボディ、二重特異性抗体、または多重特異性抗体である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、T細胞免疫グロブリンムチン含有タンパク質3(TIM-3)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、B及びTリンパ球減衰因子(BTLA)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、Ig及びITIMドメイン(TIGIT)を有するT細胞免疫受容体の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、T細胞活性化のVドメインIg抑制因子(VISTA)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、アデノシンA2a受容体(A2aR)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ因子(IDO)の阻害剤である。いくつかの態様において、免疫調節物質は、CD20、CD39、またはCD73の阻害剤である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、正の共刺激分子のための活性化剤または正の共刺激分子の結合パートナーのための活性化剤を含む。ある特定の態様において、正の共刺激分子は、TNF受容体スーパーファミリーメンバー(例えば、CD120a、CD120b、CD18、OX40、CD40、Fas受容体、M68、CD27、CD30、4-1BB、TRAILR1、TRAILR2、TRAILR3、TRAILR4、RANK、OCIF、TWEAK受容体、TACI、BAFF受容体、ATAR、CD271、CD269、AITR、TROY、CD358、TRAMP、及びXEDAR)を含む。いくつかの態様において、正の共刺激分子のための活性化剤は、TNFスーパーファミリーメンバー(例えば、TNFα、TNF-C、OX40L、CD40L、FasL、LIGHT、TL1A、CD27L、Siva、CD153、4-1BBリガンド、TRAIL、RANKL、TWEAK、APRIL、BAFF、CAMLG、NGF、BDNF、NT-3、NT-4、GITRリガンド、及びEDA-2)である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、TNF受容体スーパーファミリーメンバー4(OX40)の活性化剤である。ある特定の態様において、OX40の活性化剤は、アゴニスト抗OX40抗体である。さらなる態様において、OX40の活性化剤は、OX40リガンド(OX40L)である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、CD27の活性化剤である。ある特定の態様において、CD27の活性化剤は、アゴニスト抗CD27抗体である。他の態様において、CD27の活性化剤は、CD27リガンド(CD27L)である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、CD40の活性化剤である。ある特定の態様において、CD40の活性化剤は、アゴニスト抗CD40抗体である。いくつかの態様において、CD40の活性化剤は、CD40リガンド(CD40L)である。ある特定の態様において、CD40Lは、単量体CD40Lである。他の態様において、CD40Lは、三量体CD40Lである。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、グルココルチコイド誘導性TNFR関連タンパク質(GITR)の活性化剤である。ある特定の態様において、GITRの活性化剤は、アゴニスト抗GITR抗体である。他の態様において、GITRの活性化剤は、GITRの天然リガンドである。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、4-1BBの活性化剤である。具体的な態様において、4-1BBの活性化剤は、アゴニスト抗4-1BB抗体である。ある特定の態様において、4-1BBの活性化剤は、4-1BBの天然リガンドである。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、Fas受容体(Fas)である。かかる態様において、Fas受容体は、EV、例えば、エクソソームの表面に提示される。いくつかの態様において、免疫調節物質は、Fasリガンド(FasL)である。ある特定の態様において、Fasリガンドは、EV、例えば、エクソソームの表面に提示される。いくつかの態様において、免疫調節物質は、抗Fas抗体または抗FasL抗体である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、CD28-スーパーファミリー共刺激分子の活性化剤である。ある特定の態様において、CD28スーパーファミリー共刺激分子は、ICOSまたはCD28である。ある特定の態様において、免疫調節物質は、ICOSL、CD80、またはCD86である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、誘導性T細胞共刺激物質(ICOS)の活性化剤である。ある特定の態様において、ICOSの活性化剤は、アゴニスト抗ICOS抗体である。他の態様において、ICOSの活性化剤は、ICOSリガンド(ICOSL)である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、CD28の活性化剤である。いくつかの態様において、CD28の活性化剤は、アゴニスト抗CD28抗体である。他の態様において、CD28の活性化剤は、CD28の天然リガンドである。ある特定の態様において、CD28のリガンドは、CD80である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、サイトカインまたはサイトカインの結合パートナーを含む。ある特定の態様において、サイトカインは、IL-2、IL-4、IL-7、IL-10、IL-12、IL-15、IL-21、またはIFN-γを含む。いくつかの態様において、免疫調節物質は、FLT-3(CD135)を含む。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、胚中心応答に必要とされる細胞内相互作用を支持するタンパク質を含む。ある特定の態様において、かかるタンパク質は、シグナル伝達リンパ球活性化分子(SLAM)ファミリーメンバーまたはSLAM関連タンパク質(SAP)を含む。いくつかの態様において、SLAMファミリーメンバーは、SLAM、CD48、CD229(Ly9)、Ly108、2B4、CD84、NTB-A、CRACC、BLAME、CD2F-10、またはそれらの組み合わせを含む。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、T細胞受容体(TCR)またはその誘導体である。ある特定の態様において、免疫調節物質は、TCRα鎖またはその誘導体である。他の態様において、免疫調節物質は、TCRβ鎖またはその誘導体である。さらなる態様において、免疫調節物質は、T細胞の共受容体またはその誘導体である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、キメラ抗原受容体(CAR)またはその誘導体である。ある特定の態様において、CARは、本明細書に開示される治療用分子(例えば、腫瘍抗原、例えば、α-フェトプロテイン(AFP)、がん胎児性抗原(CEA)、上皮腫瘍抗原(ETA)、ムチン1(MUC1)、Tn-MUC1、ムチン16(MUC16)、チロシナーゼ、黒色腫関連抗原(MAGE)、腫瘍タンパク質p53(p53)、CD4、CD8、CD45、CD80、CD86、プログラム死リガンド1(PD-L1)、プログラム死リガンド2(PD-L2)、NY-ESO-1、PSMA、TAG-72、HER2、GD2、cMET、EGFR、メソセリン、VEGFR、α葉酸受容体、CE7R、IL-3、がん精巣抗原、MART-1gp100、及びTNF関連アポトーシス誘導性リガンド)のうちの1つ以上に結合する。
ある特定の態様において、免疫調節物質は、CD28の活性化剤である。ある特定の態様において、活性剤は、CD28のモノクローナル抗体の断片である。ある特定の態様において、抗体断片は、CD28のモノクローナル抗体のscFv、(scFv)、Fab、Fab’、及びF(ab’)、F(ab1)、Fv、dAb、またはFdである。ある特定の態様において、活性剤は、CD28に対するナノボディ、二重特異性抗体、または多重特異性抗体である。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、NF-κB阻害剤を含む。本開示によって使用することができるNF-κB阻害剤の非限定的な例は、IKK複合体阻害剤(例えば、TPCA-1、NF-κB活性化阻害剤VI(BOT-64)、BMS345541、アンレキサノクス、SC-514(GK01140)、IMD0354、IKK-16)、IκB分解阻害剤(例えば、BAY11-7082、MG-115、MG-132、ラクタシスチン、エポキソミシン、パルテノリド、カルフィルゾミブ、MLN-4924(ペボネディスタット))、NF-κB核トランスロケーション阻害剤(例えば、JSH-23、ロリプラム)、p65アセチル化阻害剤(例えば、没食子酸、アナカルジン酸)、NF-κB-DNA結合阻害剤(例えば、GYY4137、p-XSC、CV3988、プロスタグランジンE2(PGE2))、NF-κBトランス活性化阻害剤(例えば、LY294002、ワートマニン、メサラミン)、またはそれらの組み合わせを含む。Gupta,S.C.,et al.Biochim Biophys Acta 1799:775-787(2010)を参照し、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。さらなる態様において、免疫調節物質は、COX-2阻害剤、mTOR阻害剤(例えば、ラパマイシン及び誘導体)、プロスタグランジン、非ステロイド性抗炎症剤(NSAID)、抗ロイコトリエン、またはそれらの組み合わせを含む。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、アゴニストである。ある特定の態様において、アゴニストは、ホルモンまたは神経伝達物質などの内因性アゴニストである。他の態様において、アゴニストは、薬剤などの外因性アゴニストである。いくつかの態様において、アゴニストは、物理的アゴニストであり、受容体に結合することなくアゴニスト応答を作成することができる。いくつかの実施形態において、アゴニストは、スーパーアゴニストであり、内因性アゴニストよりも大きな最大応答を生じることができる。ある特定の態様において、アゴニストは、受容体で完全な効力を有する完全アゴニストである。他の態様において、アゴニストは、完全アゴニストと比較して、受容体で部分的効力のみを有する部分アゴニストである。いくつかの態様において、アゴニストは、受容体の恒常的活性を阻害することができる逆アゴニストである。いくつかの態様において、アゴニストは、受容体に対する効果を生じるために他のコアゴニストとともに作用するコアゴニストである。ある特定の態様において、アゴニストは、共有結合の形成を通じて受容体に永久的に結合する不可逆的アゴニストである。ある特定の態様において、アゴニストは、特定の種類の受容体に対する選択的アゴニストである。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、アンタゴニストである。具体的な態様において、アンタゴニストは、競合的アンタゴニストであり、受容体を活性化することなく内因性リガンドまたはアゴニストと同じ結合部位で受容体に可逆的に結合する。競合的アンタゴニストは、最大応答を達成するために必要なアゴニストの量に影響できる。他の態様において、アンタゴニストは、非競合的アンタゴニストであり、受容体の活性部位または受容体のアロステリック部位に結合する。非競合的アンタゴニストは、任意の量のアゴニストによって達成され得る最大応答の規模を低下できる。さらなる態様において、アンタゴニストは、不競合的アンタゴニストであり、別個のアロステリック結合部位へのその結合の前に、アゴニストによる受容体活性化を必要とする。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、抗体または抗原結合断片を含む。免疫調節物質は、全長タンパク質またはその断片であることができる。抗体または抗原結合断片は、天然の供給源に由来するか、または部分的もしくは全体的に合成的に産生され得る。いくつかの態様において、抗体は、モノクローナル抗体である。これらの態様のいくつかにおいて、モノクローナル抗体は、IgG抗体である。ある特定の態様において、モノクローナル抗体は、IgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4である。いくつかの他の態様において、抗体は、ポリクローナル抗体である。ある特定の態様において、抗原結合断片は、Fab、Fab’、及びF(ab’)、F(ab1)、Fv、dAb、及びFd断片から選択される。ある特定の態様において、抗原結合断片は、scFvまたは(scFv)断片である。ある特定の他の態様において、抗体または抗原結合断片は、NANOBODY(登録商標)(単一ドメイン抗体)である。いくつかの態様において、抗体または抗原結合断片は、二重特異性もしくは多重特異性抗体である。
様々な態様において、抗体または抗原結合断片は、完全にヒトである。いくつかの態様において、抗体または抗原結合断片は、ヒト化される。いくつかの態様において、抗体または抗原結合断片は、キメラである。これらの態様のいくつかにおいて、キメラ抗体は、非ヒトV領域ドメイン及びヒトC領域ドメインを有する。いくつかの態様において、抗体または抗原結合断片は、マウスまたは獣医学などの、非ヒトである。
ある特定の態様において、免疫調節物質は、ポリヌクレオチドである。これらの態様のいくつかでは、ポリヌクレオチドには、mRNA、miRNA、siRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PMO)、ペプチドコンジュゲート化ホスホロジアミダートモルホリノオリゴマー(PPMO)、アンチセンスRNA、shRNA、lncRNA、及びdsDNAが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの態様において、ポリヌクレオチドは、RNA(例えば、mRNA、miRNA、siRNA、アンチセンスRNA、shRNA、またはlncRNA)である。これらの態様のいくつかにおいて、ポリヌクレオチドがmRNAである場合、それは所望のポリペプチドに翻訳され得る。いくつかの態様において、ポリヌクレオチドは、マイクロRNA(miRNA)またはプレmiRNA分子である。これらの態様のいくつかにおいて、miRNAは、標的細胞の細胞質に送達され、miRNA分子が標的細胞においてネイティブmRNAを発現停止することができる。いくつかの態様において、ポリヌクレオチドは、がん遺伝子または他の制御不全ポリペプチドの発現に干渉できる、小干渉RNA(siRNA)または短ヘアピンRNA(shRNA)である。これらの態様のいくつかにおいて、siRNAは、標的細胞の細胞質に送達され、siRNA分子が標的細胞においてネイティブmRNAを発現停止することができる。いくつかの態様において、ポリヌクレオチドは、mRNAに相補的なアンチセンスRNAである。いくつかの態様において、ポリヌクレオチドは、遺伝子発現を制御し、疾患を調節することができる長い非コードRNA(lncRNA)である。いくつかの態様において、ポリヌクレオチドは、RNAに転写され得るDNAである。これらの態様のいくつかにおいて、転写されたRNAは、所望のポリペプチドに翻訳され得る。
いくつかの態様において、免疫調節物質は、タンパク質、ペプチド、糖脂質、または糖タンパク質である。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、表面操作されたエクソソーム)は、当技術分野で既知のEV(例えば、表面操作されたエクソソーム)と比較して優れた特徴を実証する。例えば、本明細書で提供されるHEVPを使用して産生されるEV(例えば、表面操作されたエクソソーム)は、従来技術におけるEV(例えば、エクソソーム)、例えば、従来のエクソソームタンパク質を使用して産生されるものよりも、それらの表面で高度に豊富化される改変タンパク質を含有する。いくつかの態様において、改変タンパク質の発現レベルは、従来のエクソソームタンパク質を使用した対応するタンパク質の発現と比較して、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約100%、少なくとも約150%、少なくとも約200%、または少なくとも約300%以上増加(すなわち、豊富化)される。
さらに、いくつかの態様において、本開示のEV(例えば、表面操作されたエクソソーム)は、当技術分野で既知のEV(例えば、表面操作されたエクソソーム)と比較して、より大きい、より特異的、またはより制御された生物学的活性を有することができる。例えば、本明細書に記載のHEVPタンパク質またはその断片(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはそれらの断片)に融合された治療用または生物学的に関連する外因性配列を含む表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、当技術分野で既知の足場への融合よりも多くの所望の操作された特性を有することができる。当技術分野で既知の足場タンパク質には、テトラスパニン分子(例えば、CD63、CD81、CD9など)、リソソーム関連膜タンパク質2(LAMP2及びLAMP2B)、血小板由来成長因子受容体(PDGFR)、GPIアンカータンパク質、ラクトアドヘリン及びそれらの断片、ならびにこれらのタンパク質またはそれらの断片のいずれかに親和性を有するペプチドが含まれる。以前は、外因性タンパク質の過剰発現は、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)を産生するために、EV(例えば、エクソソーム)上への外因性タンパク質の確率的またはランダムな配置に依存していた。これは、EVに外因性タンパク質(例えば、エクソソーム)の低レベルで予測不可能な密度をもたらした。したがって、本明細書に記載されるHEVPタンパク質及びそれらの断片は、新規のEV(例えば、エクソソーム)組成物及びその作製方法における重要な進歩を提供する。
いくつかの実施形態において、本明細書で特定される外因性配列(例えば、外因性生物学的活性分子、例えば、抗原、アジュバント、標的化部分、及び/または免疫調節物質をコードする)及びHEVPを含有する融合タンパク質を含む表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、当技術分野で既知の従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質(例えば、CD9、CD63、CD81、PDGFR、GPIアンカータンパク質、ラクトアドヘリン、LAMP2、及びLAMP2B、それらの断片、またはそれらに結合するペプチド)にコンジュゲートされる外因性配列を含む同様に操作されたEV(例えば、エクソソーム)よりも高い密度の融合タンパク質を有する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるHEVPを含有する融合タンパク質は、従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面上の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面上に、約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるHEVPを含有する融合タンパク質は、従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面上の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1000倍、またはより高い密度で存在する。
いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、CD9を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、CD63を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、CD81を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、PDGFRを使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、GPIアンカータンパク質を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、ラクトアドヘリンを使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、LAMP2を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、LAMP2Bを使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質の断片を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面上の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質の変異体を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面上の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。
特定の実施形態において、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、それらの変異体、断片、断片の変異体、または改変の融合タンパク質は、従来のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質(例えば、CD63などのテトラスパニン分子)を使用して同様に改変された他のEV(例えば、エクソソーム)表面上の融合タンパク質よりも、EV(例えば、エクソソーム)表面に約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度で存在する。
本明細書で提供される融合タンパク質は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはその断片もしくは変異体)、及び追加のペプチド(例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質などの本明細書に開示される外因性生物学的活性分子)を含むことができる。追加のペプチドは、HEVPまたはその断片もしくは変異体のN末端もしくはC末端のいずれかに結合することができる。追加のペプチドは、HEVPに結合したEV(例えば、エクソソーム)の内側(内腔側内)または外側に位置することができる。
いくつかの実施形態において、本明細書で提供する融合タンパク質は、HEVP(例えば、CD13、MME、ENPP1、もしくはNRP1、またはその断片もしくは変異体)、及び2つの追加のペプチド(例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質などの本明細書に開示される外因性生物学的活性分子)を含む。例えば、いくつかの態様において、融合タンパク質は、CD13(またはその断片もしくは変異体)及び2つの追加のペプチドを含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、MME(またはその断片もしくは変異体)及び2つの追加のペプチドを含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、ENPP1(またはその断片もしくは変異体)及び2つの追加のペプチドを含む。いくつかの態様において、融合タンパク質は、NRP1(またはその断片もしくは変異体)及び2つの追加のペプチドを含む。2つの追加のペプチドの両方は、HEVP、またはその断片もしくは変異体のN末端もしくはC末端のいずれかに結合することができる。いくつかの実施形態において、2つの追加のペプチドの一方は、N末端に結合され、2つの追加のペプチドの他方は、HEVPまたはその断片もしくは変異体のC末端に結合される。追加のペプチドは、HEVPに結合したEV(例えば、エクソソーム)の内側(内腔側内)もしくは外側、または両方に位置することができる。
7.5.表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)の産生のための産生細胞
本開示のEV(例えば、エクソソーム)は、インビトロで増殖した細胞または対象の体液から産生することができる。EV(例えば、エクソソーム)がインビトロ細胞培養から産生される場合、様々な産生細胞、例えば、HEK293細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、間葉系幹細胞(MSC)、HT-1080細胞、MB-231細胞、Raji細胞、PER.C6細胞、及びCAP細胞を本開示のために使用することができる。いくつかの態様において、産生細胞は、HEK293細胞株である。いくつかの態様において、産生は、MSCである。
産生細胞は、1つ以上の外因性配列を含むように遺伝子改変して、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)を産生することができる。いくつかの態様において、1つ以上の外因性配列は、本明細書に開示されるHEVPをコードする。いくつかの態様において、1つ以上の外因性配列は、本明細書に開示される外因性生物学的活性分子(例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)をコードする。いくつかの態様において、1つ以上の外因性配列は、本明細書に開示されるHEVP及び外因性生物学的活性分子の両方をコードする。遺伝子改変産生細胞は、一過性または安定的な形質転換によって導入される外因性配列を含むことができる。外因性配列は、プラスミドとして産生細胞に導入することができる。外因性配列は、産生細胞のゲノム配列に、標的化部位で、またはランダムな部位に、安定して組み込むことができる。いくつかの実施形態において、安定な細胞株は、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)の産生のために生成される。
いくつかの態様において、本明細書に開示される遺伝子改変産生細胞は、内因性レベルのHEVPを発現する。かかる態様において、外因性配列は、産生細胞のゲノム配列に挿入され、HEVPをコードする内因性配列の中、上流(5’末端)または下流(3’末端)に配置され得る。当技術分野で既知の様々な方法を、産生細胞への外因性配列の導入のために使用することができる。例えば、様々な遺伝子編集法(例えば、相同組換え、トランスポゾン媒介システム、loxP-Creシステム、CRISPR/Cas9またはTALENを使用する方法)を使用して改変された細胞は、本開示の範囲内である。
外因性配列は、HEVPまたはEV(例えば、エクソソーム)タンパク質の変異体もしくは断片をコードする配列を含むことができる。HEVPをコードする配列の過剰コピーを導入して、HEVPをより高い密度で有する表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)を産生することができる。HEVPの変異体または断片をコードする外因性配列を導入して、HEVPの改変または断片を含有する表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)を産生することができる。親和性タグをコードする外因性配列を導入して、HEVPに結合した親和性タグを含む融合タンパク質を含有する表面改変されたEV(例えば、エクソソーム)を産生することができる。本明細書に記載されるように、いくつかの態様において、外因性生物学的活性分子(例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)をコードする外因性配列を導入して、HEVPに結合された(例えば、直接的またはリンカーを介して)外因性生物学的活性分子を含む融合タンパク質を含有する表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)を産生することができる。
いくつかの実施形態において、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、同じまたは同様の産生細胞型から単離された天然EV(例えば、エクソソーム)よりも高い密度のHEVPを有する。いくつかの実施形態において、HEVPは、天然EV(例えば、エクソソーム)よりも、表面改変されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、HEVPは、天然EV(例えば、エクソソーム)よりも、表面改変されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1,000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、HEVPを含む融合タンパク質は、天然EV(例えば、エクソソーム)での非改変HEVPよりも、表面改変されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1000倍、またはより高い密度で存在する。いくつかの実施形態において、HEVPの断片または変異体は、天然EV(例えば、エクソソーム)での非改変HEVPよりも、表面改変されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1000倍、またはより高い密度で存在する。
特定の実施形態において、CD13、CD13の断片もしくは変異体、またはその改変は、天然EV(例えば、エクソソーム)での非改変CD13よりも、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1000倍、またはより高い密度で存在する。特定の実施形態において、MME、MMEの断片もしくは変異体、またはその改変は、天然EV(例えば、エクソソーム)での非改変MMEよりも、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1000倍、またはより高い密度で存在する。特定の実施形態において、ENPP1、ENPP1の断片もしくは変異体、またはその改変は、天然EV(例えば、エクソソーム)での非改変ENPP1よりも、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1000倍、またはより高い密度で存在する。特定の実施形態において、NRP1、NRP1の断片もしくは変異体、またはその改変は、天然EV(例えば、エクソソーム)での非改変NRP1よりも、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)に、約2~約4倍、約4~約8倍、約8~約16倍、約16~約32倍、約32~約64倍、約64~約100倍、約100~約200倍、約200~約400倍、約400~約800倍、約800~約1000倍、またはより高い密度で存在する。
いくつかの実施形態において、産生細胞は、追加の外因性配列を含むようにさらに改変される。例えば、追加の外因性配列を導入して、内因性遺伝子発現を調節するか、またはペイロードとしてある特定のポリペプチドを含むEV(例えば、エクソソーム)を産生することができる。いくつかの実施形態において、産生細胞は、2つの外因性配列を含むように改変され、1つは、HEVPまたはHEVPの変異体もしくは断片をコードし、他は、ペイロードをコードする。いくつかの実施形態において、産生細胞は、EV(例えば、エクソソーム)に追加の機能性、例えば、特異的標的化能力、送達機能、酵素機能、インビボでの半減期の増加または減少などを付与する追加の外因性配列を含むようにさらに改変され得る。いくつかの実施形態において、産生細胞は、2つの外因性配列を含むように改変され、1つは、HEVPまたはEV(例えば、エクソソーム)タンパク質の変異体もしくは断片をコードし他方は、EV(例えば、エクソソーム)に追加の機能性を付与するタンパク質をコードする。
いくつかの実施形態において、産生細胞は、2つの外因性配列を含むように改変され、2つの外因性配列の各々は、EV(例えば、エクソソーム)表面に融合タンパク質をコードする。いくつかの実施形態において、産生細胞からの表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、同じまたは同様の細胞型の非改変細胞から単離された天然EV(例えば、エクソソーム)と比較して、HEVPのより高い密度を有する。いくつかの実施形態において、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、同じまたは同様の細胞型の非改変細胞から単離された天然EV(例えば、エクソソーム)の約2倍、約4倍、約8倍、約16倍、約32倍、約64倍、約100倍、約200倍、約400倍、約800倍、約1,000倍、またはより高い密度でHEVPを含有する。いくつかの実施形態において、産生細胞は、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、もしくは10個またはそれ以上の追加の外因性配列を含むようにさらに改変される。本明細書に記載されるように、いくつかの態様において、外因性配列は、本明細書に開示される1つ以上のHEVPをコードする。いくつかの態様において、外因性配列は、本明細書に開示される1つ以上の外因性生物学的活性分子(例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)をコードする。いくつかの態様において、外因性配列は、本明細書に開示されるHEVP及び外因性生物学的活性分子の両方をコードする。
より具体的には、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1を含むが、これらに限定されない1つ以上のHEVPまたはそれらの変異体をコードする配列で形質転換された細胞から産生することができる。本明細書に記載される1つ以上のHEVPのいずれかは、プラスミド、ゲノムに挿入された外因性配列、または合成メッセンジャーRNA(mRNA)などの他の外因性核酸から産生細胞内で発現され得る。
いくつかの実施形態において、1つ以上のHEVPは、その全長、内因性形態をコードする外因性配列で形質転換された細胞で発現される。いくつかの実施形態において、かかる外因性配列は、配列番号47のCD13タンパク質をコードする。いくつかの実施形態において、かかる外因性配列は、配列番号48のMMEタンパク質をコードする。いくつかの実施形態において、かかる外因性配列は、配列番号49のENPP1タンパク質をコードする。いくつかの実施形態において、かかる外因性配列は、配列番号50のNRP1タンパク質をコードする。
表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1を含むがこれらに限定されない1つ以上のHEVPの断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生され得る。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、CD13の断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生される。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、MMEの断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生される。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、ENPP1の断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生される。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)は、NRP1の断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生される。いくつかの実施形態において、配列は、天然タンパク質のN末端から少なくとも約5、約10、約50、約100、約200、約300、約400、約500、約600、約700、または約800個のアミノ酸を欠く、HEVPの断片をコードする。いくつかの実施形態において、配列は、天然タンパク質のC末端から少なくとも約5、約10、約50、約100、約200、約300、約400、約500、約600、約700、または約800個のアミノ酸を欠く、HEVPの断片をコードする。いくつかの実施形態において、配列は、天然タンパク質のN末端及びC末端の両方から少なくとも約5、約10、約50、約100、約200、約300、約400、約500、約600、約700、または約800個のアミノ酸を欠く、HEVPの断片をコードする。いくつかの実施形態において、配列は、天然タンパク質の1つ以上の機能的または構造的ドメインを欠く、HEVPの断片をコードする。
いくつかの実施形態において、HEVPの断片は、1つ以上の異種タンパク質(例えば、外因性生物学的活性分子、例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、断片のN末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、断片のC末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、断片のN末端及びC末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、哺乳動物タンパク質である。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、ヒトタンパク質である。
表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、CD13の断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生することができる。いくつかの実施形態において、CD13の断片は、1つ以上の機能的または構造的ドメインを欠く。いくつかの実施形態において、CD13の断片は、1つ以上の異種タンパク質(例えば、外因性生物学的活性分子、例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)に融合される。1つ以上の異種タンパク質は、CD13断片のN末端に融合させることができる。1つ以上の異種タンパク質は、CD13断片のC末端に融合させることができる。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、CD13断片のN末端及びC末端の両方に融合させることができる。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、哺乳動物タンパク質である。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、ヒトタンパク質である。いくつかの実施形態において、CD13断片に融合した異種タンパク質は、追加的に、シグナル配列ペプチドを含有する。
表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、MMEの断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生することができる。いくつかの実施形態において、MMEの断片は、1つ以上の機能的または構造的ドメインを欠く。いくつかの実施形態において、MMEの断片は、1つ以上の異種タンパク質(例えば、外因性生物学的活性分子、例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、MME断片のN末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、MME断片のC末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、MME断片のN末端及びC末端の両方に融合される。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、哺乳動物タンパク質である。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、ヒトタンパク質である。いくつかの実施形態において、MME断片に融合した異種タンパク質は、追加的に、シグナル配列ペプチドを含有する。
表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、ENPP1の断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生され得る。いくつかの実施形態において、ENPP1の断片は、1つ以上の機能的または構造的ドメインを欠く。いくつかの実施形態において、ENPP1の断片は、1つ以上の異種タンパク質(例えば、外因性生物学的活性分子、例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、ENPP1断片のN末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、ENPP1断片のC末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、ENPP1断片のN末端及びC末端の両方に融合される。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、哺乳動物タンパク質である。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、ヒトタンパク質である。いくつかの実施形態において、ENPP1断片に融合した異種タンパク質は、追加的に、シグナル配列ペプチドを含有する。
表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、NRP1の断片をコードする配列で形質転換された細胞から産生され得る。いくつかの実施形態において、NRP1の断片は、1つ以上の異種タンパク質(例えば、外因性生物学的活性分子、例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、NRP1断片のN末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、NRP1断片のC末端に融合される。いくつかの実施形態において、1つ以上の異種タンパク質は、NRP1断片のN末端及びC末端の両方に融合される。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、哺乳動物タンパク質である。いくつかの実施形態において、異種タンパク質は、ヒトタンパク質である。いくつかの実施形態において、NRP1断片に融合した異種タンパク質は、追加的に、シグナル配列ペプチドを含有する。
いくつかの実施形態において、表面操作されたEV(例えば、エクソソーム)は、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1を含むがこれらに限定されない、HEVPタンパク質の全長または断片と同一または同様の配列のポリペプチドを含む。いくつかの実施形態において、ペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約50%同一であり、例えば、配列番号47~50(すなわち、配列番号47、48、49、または50)と少なくとも約50%同一である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約60%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約60%同一である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約70%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約70%同一である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約80%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約80%同一である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約90%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約90%同一である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約95%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約95%同一である。いくつかの態様において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約96%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約96%同一である。いくつかの態様において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約97%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約97%同一である。いくつかの態様において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約98%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約98%同一である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約99%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約99%同一である。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、HEVPの全長または断片と少なくとも約99.9%同一であり、例えば、配列番号47~50と少なくとも約99.9%同一である。
7.6.親和性精製
本開示のいくつかの実施形態は、EV(例えば、エクソソーム)膜で豊富化されたタンパク質と固定化結合剤との間の特異的結合相互作用を使用する、EV(例えば、エクソソーム)の単離、精製、及びサブ画分化に関する。これらの方法は、一般的に、(1)EV(例えば、エクソソーム)を含む試料を適用またはロードするステップと、(2)任意選択的に、EVの標的タンパク質(例えば、エクソソーム)と結合剤との間の結合相互作用を維持する適切な緩衝液を使用して、未結合試料成分を洗い流すステップと、(3)結合相互作用がもはや発生しないように、緩衝液条件を変更することによって、固定化結合剤からEV(例えば、エクソソーム)を溶離(解離及び回収)するステップと、を含む。
いくつかの実施形態は、EV(例えば、エクソソーム)膜で豊富化されたタンパク質と固定化結合剤との間の特異的結合相互作用を使用して、試料からEV(例えば、エクソソーム)を除去する方法に関する。この場合、結合剤に結合したEV(例えばエクソソーム)は結合剤から溶離されず、結合剤に結合しない画分を収集することができる。本方法を使用して、EV(例えば、エクソソーム)及びウイルス(例えば、レンチウイルス、レトロウイルス、アデノ随伴ウイルス、または任意の他のエンベロープもしくは非エンベロープウイルス)または組換えタンパク質(例えば、抗体、酵素または他のポリペプチド)などの非EV(例えば、エクソソーム)材料を含む試料を精製することができ、この場合、EV(例えば、エクソソーム)は、混入粒子である。結合したEV(例えば、エクソソーム)は、結合剤に結合したままにすることができ、非EV(例えば、エクソソーム)材料が収集され、EV(例えば、エクソソーム)を実質的含まない。
この単離、精製、サブ画分化または除去プロセスに使用される標的タンパク質は、産生細胞のゲノムから産生される内因性タンパク質、遺伝子改変によって産生細胞に導入されるタンパク質、または化学的、物理的もしくは他の生物学的方法によって改変されるタンパク質であることができる。いくつかの場合において、タンパク質は、非変異体タンパク質または変異体タンパク質、例えば、内因性タンパク質の変異体もしくは断片である。いくつかの場合において、タンパク質は、融合タンパク質(例えば、本明細書に記載されるものなど)である。
標的タンパク質に親和性を有する様々な結合剤は、本開示の実施形態のために使用することができる。例えば、標的タンパク質に特異的な親和性を有するタンパク質、ペプチド、及び小分子は、結合剤として使用することができる。いくつかの実施形態において、結合剤は、有機または無機源から得られる。有機源からの結合剤の例には、血清タンパク質、レクチン、または抗体が含まれる。無機源からの結合剤の例には、ボロン酸、金属キレート、及びトリアジン色素が含まれる。
結合剤は、固体支持体に化学的に固定または結合させることができ、それによって結合剤に特異的な親和性を有するEV(例えば、エクソソーム)が結合するようになる。様々な形態の固体支持体、例えば、多孔性アガロースビーズ、マイクロタイタープレート、磁性ビーズ、または膜を使用することができる。いくつかの実施形態において、固体支持体は、クロマトグラフィーカラムを形成し、EV(例えば、エクソソーム)の親和性クロマトグラフィーのために使用することができる。
いくつかの場合において、EV(例えば、エクソソーム)の単離、精製、サブ画分化及び除去は、結合剤及び固体支持体が充填されるカラムを使用したカラムクロマトグラフィーによって行われる。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)を含有する試料がカラムを通って流れて設定され、洗浄緩衝液がカラムを通って流れ、それに続いて溶離緩衝液がカラムに適用されて収集される。これらのステップは、周囲圧力で、または追加の圧力を加えて行うことができる。
いくつかの場合において、EV(例えば、エクソソーム)の単離、精製、サブ画分化、及び除去は、バッチ処理を使用して行われる。例えば、試料は、容器内の固体支持体に結合した結合剤に添加され、混合し、固体支持体を分離し、液相を除去し、洗浄し、遠心分離し、溶離緩衝液を添加し、再遠心分離し、溶離液を除去する。
いくつかの場合において、ハイブリッド法を用いることができる。例えば、試料は、容器内の固体支持体に結合した結合剤に添加され、EV(例えば、エクソソーム)に結合した固体支持体を引き続きカラムに充填し、洗浄及び溶離はカラムで行われる。
いくつかの場合において、EV(例えば、エクソソーム)の単離、精製、サブ画分化、及び除去は、マイクロタイタープレート、磁性ビーズ、または膜に結合した結合剤を使用して行われる。この場合、試料を固体支持体に結合させた結合剤に添加し、次いで、混合するステップ、固体支持体を分離するステップ、液相を除去するステップ、洗浄するステップ、洗浄緩衝液を除去するステップ、溶離緩衝液を添加するステップ、及び溶離液を除去するステップが続く。
結合剤とEV上の標的タンパク質(例えば、エクソソーム)との間の結合は、結合剤とEV上の標的タンパク質(例えば、エクソソーム)との間の特異的相互作用に最適な様々な生理学的条件で行われる。結合物(例えば、エクソソーム)の溶離は、塩濃度、pH、pI、電荷、及びイオン強度を直接的にまたは勾配を通して変化させることによって達成することができる。
いくつかの実施形態において、1つの結合剤で単離、精製、またはサブ画分化された試料は、続いて、異なる結合剤で処理される。
いくつかの実施形態において、2つ以上のカラムが連続して使用され、複数のカラムの各々は、異なる標的タンパク質に特異的である異なる結合剤を含有する。
いくつかの実施形態において、単一のカラムは、異なる標的タンパク質に各々特異的である複数の結合剤を含有する。
いくつかの場合において、結合剤及び固体支持体は、定期的な除菌ステップの導入によって再利用される。例えば、それらは、プロピレングリコール、イソプロパノール、高イオン強度、及び/または水酸化ナトリウムの組み合わせによって消毒することができる。
7.6.1.サンプルの調製
本明細書に記載の方法を使用して、EV(例えば、エクソソーム)を含む様々な試料からEV(例えば、エクソソーム)を精製、単離、サブ画分化、または除去することができる。いくつかの実施形態において、試料は、EV(例えば、エクソソーム)を含有する澄明化収集材料である。いくつかの場合において、試料は、当技術分野で周知の精製方法によって部分的に精製されたEV(例えば、エクソソーム)を含む。例えば、親和性精製のための結合剤に適用する前に、限外濾過/透析濾過、ヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、深層濾過、またはイオン交換結合/溶離クロマトグラフィーを使用して、EV(例えば、エクソソーム)を部分的に精製することができる。
いくつかの場合において、部分的に精製された材料は、結合剤との所望の相互作用のための特定の生理学的条件(例えば、pH、温度、塩濃度、塩の種類、極性)を有するようにさらに処理される。試料は、特定のEV(例えば、エクソソーム)濃度を得るために希釈もしくは濃縮によって、またはEV(例えば、エクソソーム)の構造を変化させるために賦形剤を添加することによって、調製することができる。いくつかの場合において、部分的に精製された材料は、いかなる操作も伴わずに結合剤に適用される。
7.6.2.結合
本明細書に記載の方法は、EV(例えば、エクソソーム)の標的タンパク質と結合剤との間の特異的相互作用を必要とする。ハイスループットスクリーニングを、塩濃度、pH、及び/または有機修飾剤、エチレングリコール、プロピレングリコール、もしくは尿素による極性の低減を変化させることによって実施して、特異的結合に理想的な緩衝液条件を特定することができる。標的タンパク質と結合剤との間の相互作用はまた、試料条件(例えば、クロマトグラフィー樹脂の体積当たりにロードされる試料量、EV(例えば、エクソソーム)の濃度、不純物の濃度)、ロード用緩衝液(例えば、pH、塩濃度、塩の種類、極性)、及び他の物理的条件(例えば、温度)に応じて変化し得る。さらに、EV(例えば、エクソソーム)の構造を変化させる賦形剤を添加することも、それらの相互作用を変化させることができる。加えて、滞留時間は、不純物とEV(例えば、エクソソーム)との間の示差的吸着速度に基づいて調整することができる。したがって、本明細書に記載される様々な精製条件を試験して、ステップのための理想的な条件を特定することができる。
同様のアプローチを使用して、純度及び収率を改善し、EV(例えば、エクソソーム)の亜集団を豊富化、枯渇化、または単離するのに役立てることができる。これらの特性は、ロード負荷を最大化することと、よりストリンジェントな溶離条件を適用することとともに、EV(例えば、エクソソーム)の濃度をさらに向上させるために用いられ得る。
7.6.2.1.溶離
EV(例えば、エクソソーム)の溶離は、塩濃度、pH、及び/または有機修飾剤、エチレングリコール、プロピレングリコール、もしくは尿素を用いた極性を、変化させることによって達成することができる。
EV(例えばエクソソーム)の選択的溶離は、溶離緩衝液において、一価のカチオン性ハロゲン化物塩(例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、塩化リチウム、ヨウ化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化リチウム、ヨウ化リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、及びヨウ化カリウム)、二価または三価の塩(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、三塩化クロム、硫酸クロム、クエン酸ナトリウム、塩化鉄(III)、塩化イットリウム(III)、リン酸カリウム、硫酸カリウム、リン酸ナトリウム、塩化第一鉄、クエン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、及び塩化第二鉄)、またはそれらの組み合わせの濃度を、一価カチオン性ハロゲン塩(例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、塩化リチウム、ヨウ化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化リチウム、ヨウ化リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、及びヨウ化カリウム)、二価または三価の塩(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、三塩化クロム、硫酸クロム、クエン酸ナトリウム、塩化鉄(III)、塩化イットリウム(III)、リン酸カリウム、硫酸カリウム、リン酸ナトリウム、塩化第一鉄、クエン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、及び塩化第二鉄)、またはそれらの組み合わせの増加させる勾配(段階的または直線的)の使用を通して、固定されたpHで増加させることによって達成される。
実質的なEV(例えば、エクソソーム)純度は、カラムロード段階の際に不純物を通過して流すことと、選択的賦形剤洗浄の際に不純物を溶離させることと、カラムに結合された追加の不純物を残しながら、溶離の際に産物を選択的に溶離させることと、によって達成され得る。カラム溶離液から測定される吸光度は、本方法によって得られるEV(例えば、エクソソーム)の純度を示すことができる。
溶離は、pH範囲、塩、有機溶媒、小分子、界面活性剤、両性イオン、アミノ酸、ポリマー、温度、及び上記の任意の組み合わせを調節することによっても達成することができる。同様の溶離剤を使用して、純度を改善、収率を改善、及び/またはEV(例えば、エクソソーム)のサブ集団を単離することができる。
溶離は、pH、塩、有機溶媒、小分子、界面活性剤、両性イオン、アミノ酸、ポリマー、温度、及び上記の任意の組み合わせなどの異なる特性を有する複数の溶離緩衝液を用いて行うこともできる。複数の溶離画分を収集することができ、各画分で収集されるEV(例えば、エクソソーム)は、異なる特性を有する。例えば、1つの画分において収集されるEV(例えば、エクソソーム)は、他の画分におけるEV(例えば、エクソソーム)よりも、高い純度、小さいかまたは大きい平均サイズ、好ましい組成物などを有する。
異なる特性を有する溶離緩衝液は、連続流として適用することができ、複数の溶離画分が収集される。溶離画分は、定組成溶離または勾配溶離の際に収集することができる。少なくとも1つの溶離画分が収集されると、溶離画分の組成物を分析することができる。例えば、EV(例えば、エクソソーム)、宿主細胞タンパク質、混入タンパク質、DNA、炭水化物、または脂質の濃度は、各溶離画分において測定することができる。各溶離画分におけるEV(例えば、エクソソーム)の他の特性も測定することができる。これらの特性は、平均サイズ、平均電荷密度、及び生体分布、細胞取り込み、半減期、薬力学、効力、投薬、免疫応答、負荷効率、安定性、または他の化合物に対する反応性に関連する他の生理学的特性を含む。
7.6.2.2.洗浄
任意選択的に、EV(例えば、エクソソーム)の純度は、溶離前に試料を洗浄することによってさらに改善することができる。いくつかの実施形態において、賦形剤は、洗浄緩衝液であることができる。賦形剤は、特定のpH範囲、塩、有機溶媒、小分子、界面活性剤、両性イオン、アミノ酸、ポリマー、及び上記の任意の組み合わせを有する溶液であることができる。
より具体的には、賦形剤は、アルギニン、リジン、グリシン、ヒスチジン、カルシウム、ナトリウム、リチウム、カリウム、ヨウ化物、マグネシウム、鉄、亜鉛、マンガン、尿素、プロピレングリコール、アルミニウム、アンモニウム、グアニジニウム、ポリエチレングリコール、EDTA、EGTA、界面活性剤、塩化物、硫酸塩、カルボン酸、シアル酸、リン酸塩、酢酸塩、グリシン、ホウ酸塩、ギ酸塩、過塩素酸塩、臭素酸塩、硝酸塩、ジチオスレイトール、βメルカプトエタノール、またはトリ-n-ブチルリン酸塩を含むことができる。
賦形剤はまた、界面活性剤を含むこともでき、Sigma-Aldrichから入手可能であるセチルトリメチルアンモニウムクロリド、オクトキシノール-9、TRITON(登録商標)X-100(すなわち、ポリエチレングリコールp-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-フェニルエーテル)及びTRITON(登録商標)CG-110;ドデシル硫酸ナトリウム;ラウリル硫酸ナトリウム;デオキシコール酸;ポリソルベート80(すなわち、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート);ポリソルベート20(すなわち、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート);アルコールエトキシレート;アルキルポリエチレングリコールエーテル;デシルグルコシド;オクトグルコシド;SafeCare;DOW Chemicalから入手可であるECOSURF(商標)EH9、ECOSURF(商標)EH6、ECOSURF(商標)EH3、ECOSURF(商標)SA7、及びECOSURF(商標)SA9;BASFから入手可能であるLUTENSOL(商標)M5、LUTENSOL(商標)XL、LUTENSOL(商標)XP及びAPG(商標)325N;AIR PRODUCTSから入手可能であるTOMADOL(商標)900;CRODAから入手可能であるNATSURF(商標)265;Bestchemから入手可能であるSAFECARE(商標)1000;DOWから入手可能であるTERGITOL(商標)L64;カプリル酸;Lubrizolから入手可能であるCHEMBETAINE(商標)LEC;ならびにMackol DGからなる群から選択される。
7.6.3.結果を改善するための他の方法
クロマトグラフィー樹脂の体積当たりにロードされ得るEV(例えば、エクソソーム)の量は、供給材料を調節することによって、例えば、EV(例えば、エクソソーム)の濃度を増加させること、不純物の濃度を減少させること、pHを変化させること、塩濃度を減少させること、イオン強度を減少させること、またはEV(例えば、エクソソーム)の特定のサブ集団を変化させること、によって改善することができる。質量移動の制約及び樹脂でのEV(例えば、エクソソーム)のゆっくりとした吸着及び脱着に起因して、クロマトグラフィー樹脂の体積当たりにロードすることができるEV(例えば、エクソソーム)の量は、カラムロード中の流速を遅くすることによって、より長いカラムを使用することによって、滞留時間を増加させることができる。
7.7.適用
7.7.1.EV(例えば、エクソソーム)の精製
医療目的のためのEV(例えば、エクソソーム)の使用では、EV(例えば、エクソソーム)は、核酸、混入タンパク質、脂質、炭水化物、代謝産物、小分子、金属、またはそれらの組み合わせなどの巨大分子に限定されない不純物を、含まないまたはほとんど含まないことを必要とする。本開示は、混入している巨大分子からEV(例えば、エクソソーム)を精製する方法を提供する。いくつかの実施形態において、精製EV(例えば、エクソソーム)は、混入している巨大分子を実質的に含まなない。
7.7.2.EV(例えば、エクソソーム)のサブ画分化
本開示の実施形態は、EV(例えば、エクソソーム)の集団を、それらの膜タンパク質、サイズ、電荷密度、リガンドタイプ(例えば、テトラスパニン)及びヘパリンまたは他の硫酸化炭水化物結合部位に基づいて、サブ画分化するための方法をさらに提供する。親和性タグ、ロード及び溶離緩衝液組成物ならびにプロトコルの選択は、EV(例えば、エクソソーム)の異なるサブ集団の溶離をもたらすことができる。
例えば、本開示の実施形態は、より小さいかまたはより大きいサイズを有するEV(例えば、エクソソーム)の集団を精製する方法を提供する。EV(例えば、エクソソーム)のサイズは、当分野で利用可能な方法によって決定することができる。例えば、サイズは、ナノ粒子追跡分析、多角度光散乱、単角度光散乱、サイズ排除クロマトグラフィー、分析的超遠心分離、フィールドフロー画分化、レーザー回折、調整可能な抵抗パルスセンシング、または動的光散乱によって測定することができる。
本開示の実施形態はさらに、それらの電荷密度に基づいてEV(例えば、エクソソーム)をサブ画分化する方法に関する。EV(例えば、エクソソーム)の電荷密度は、電位差滴定、陰イオン交換、陽イオン交換、等電点電気泳動、ゼータ電位、キャピラリー電気泳動、キャピラリーゾーン電気泳動、ゲル電気泳動、またはそれらの任意の組み合わせによって決定することができる。
本開示の実施形態はまた、生体分布、細胞取り込み、半減期、薬力学、効力、投薬、免疫応答、負荷効率、安定性、または他の化合物に対する反応性などの他の生理学的特性に基づいて、EV(例えば、エクソソーム)をサブ画分化することに関する。本方法は、特定の適用に好適であるEV(例えば、エクソソーム)の集団の単離を可能にする。
7.7.3.使用
いくつかの態様において、本開示は、疾患もしくは障害を予防及び/または治療する方法を、それを必要とする対象において提供し、本明細書に開示されるEV(例えば、エクソソーム)を投与することを含む。
いくつかの態様において、本方法で治療することができる疾患または障害は、がん、血友病、糖尿病、成長因子欠損、眼疾患、移植片対宿主病(GvHD)、自己免疫疾患、胃腸疾患、心臓血管疾患、呼吸器疾患、アレルギー疾患、変性疾患、感染性疾患、線維性疾患、またはそれらの任意の組み合わせを含む。ある特定の態様において、治療することができる疾患または障害は、慢性炎症と関連付けられる。いくつかの態様において、治療は予防的である。いくつかの態様において、本開示のEV(例えば、エクソソーム)を使用して、免疫応答を誘導する。いくつかの態様において、本開示のEVを使用して、対象にワクチンを接種する。
いくつかの態様において、疾患または障害は、がんである。いくつかの態様において、疾患または障害は、移植片対宿主病(GvHD)である。いくつかの態様において、疾患または障害は、感染性疾患である。
本明細書に記載されるように、細胞(例えば、産生細胞)は、細胞内で天然に発現されないタンパク質(例えば、HEVP)(すなわち、異種タンパク質)を発現するように改変することができる。いくつかの態様において、かかる改変は、異種タンパク質を発現するために改変細胞から産生されるEV(例えば、エクソソーム)をもたらす。したがって、いくつかの態様において、本開示は、非天然発生タンパク質(すなわち、異種タンパク質)を細胞に由来するEV(例えば、エクソソーム)に発現させる方法を提供する。いくつかの態様において、本方法は、細胞を、少なくとも1つの異種タンパク質(例えば、本明細書に開示されるHEVP)(またはその断片もしくは変異体)をコードする核酸によってトランスフェクトすることと、細胞から産生されるEV(例えば、エクソソーム)を単離することと、を含み、EV(例えば、エクソソーム)は、少なくとも1つの異種タンパク質を含み、異種タンパク質は、細胞に由来するEVにおいて天然に発現されない。
いくつかの態様において、上記細胞から産生されるEV(例えば、エクソソーム)(すなわち、少なくとも1つの異種タンパク質をコードする核酸でトランスフェクトされる)は、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、または少なくとも10個の異種タンパク質を含む。ある特定の態様において、異種タンパク質は、異なる(例えば、エクソソームは、CD13及びMMEタンパク質の両方を発現するように操作され、エクソソームは、CD13及びMMEタンパク質を天然に発現しない細胞から産生される)。いくつかの態様において、異種タンパク質は同じであり、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質の総量は、異種タンパク質を自然に発現する細胞から産生されるEVよりも多い。
EV(例えば、エクソソーム)で発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)の量またはレベルを定量化するために、当技術分野で既知の任意の好適な方法を使用することができる。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)で発現されるタンパク質(例えば、HEVP)の量は、タンデム質量分析(LC-MS/MS)を有する液体クロマトグラフィーを使用して、EV(例えば、エクソソーム)を含む所与の試料中のペプチドスペクトルマッチの数を測定することによって評価することができる。実施例1及び実施例3を参照されたい。本明細書で使用される場合、「ペプチドスペクトルマッチ」(PSM)は、配列Pを有するペプチドの断片化が実験質量スペクトルに記録される可能性を表すペプチドスペクトルペア(P,S)に、数値を割り当てるシステムを指すS.Frank,A.M.,J Proteome Res,8(5):2241-2252(May 2009)。PSMは、所与の試料中のタンパク質存在量と相関する。
いくつかの態様において、本明細書に開示される細胞(例えば、少なくとも1つの異種タンパク質をコードする核酸によってトランスフェクトされた)から産生されるEV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベル(または量)は、LC-MS/MSを使用して測定される場合、少なくとも約10ペプチドスペクトルマッチ(PSM)、少なくとも約20PSM、少なくとも約30PSM、少なくとも約40PSM、少なくとも約50PSM、少なくとも約60PSM、少なくとも約70PSM、少なくとも約80PSM、少なくとも約90PSM、少なくとも約100PSM、少なくとも約110PSM、少なくとも約120PSM、少なくとも約130PSM、少なくとも約140PSM、少なくとも約150PSM、少なくとも約160PSM、少なくとも約170PSM、少なくとも約180PSM、少なくとも約190PSM、少なくとも約200PSM、少なくとも約210PSM、少なくとも約220PSM、少なくとも約230PSM、少なくとも約240PSM、少なくとも約250PSM、少なくとも約260PSM、少なくとも約270PSM、少なくとも約280PSM、少なくとも約290PSM、少なくとも約300PSM、少なくとも約350PSM、少なくとも約400PSM、少なくとも約450PSM、少なくとも約500PSM、少なくとも約550PSM、少なくとも約600PSM、少なくとも約650PSM、少なくとも約700PSM、少なくとも約750PSM、少なくとも約800PSM、少なくとも約850PSM、少なくとも約900PSM、少なくとも約950PSM、または少なくとも約1,000PSM以上である。
ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約125PSM以上である。ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約150PSM以上である。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベルは、約200PSM以上である。ある特定の態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約700PSM以上である。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP、例えば、MME)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約177PSMである。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP、例えば、CD13)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約742PSMである。
いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約20~約80PSMである。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約80~約200PSMである。いくつかの態様において、EV(例えば、エクソソーム)において発現される異種タンパク質(例えば、HEVP)のレベルは、LC-MS/MSを使用して測定される場合、約150PSM~約750PSMである。
7.8.EV(例えば、エクソソーム)の特徴付け
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、収集された各画分に含まれるEV(例えば、エクソソーム)を特徴付けるステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)の内容物は、試験及び特徴付けのために抽出することができる。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)は、単離され、サイズ、形状、形態、または核酸、タンパク質、代謝産物、及び脂質などの分子組成を含むがこれらに限定されない測定基準によって、特徴付けられる。
7.8.1.EV(例えば、エクソソーム)の内容物の測定
EV(例えば、エクソソーム)は、タンパク質、ペプチド、RNA、DNA、及び脂質を含むことができる。全RNAは、酸-フェノール:クロロホルム抽出を使用して抽出することができる。次いで、小RNA含有全RNAを回収する条件下で、またはmRNAなどのより長いRNA種から長さが200ヌクレオチド未満の小RNA種を分離する条件下で、ガラス繊維フィルタを使用してRNAを精製することができる。RNAは少量で溶離されるため、いくつかの態様において、アルコール沈殿ステップはRNAの単離のために必要とされない。
EV(例えば、エクソーム)組成物は、トランスクリプトミクス、配列決定、プロテオミクス、質量分析、またはHP-LCを含むがこれらに限定されない、当技術分野で既知の方法によって評価することができる。
単離されたEV(例えば、エクソソーム)に関連するヌクレオチドの組成(RNA及びDNAを含む)は、当業者に周知の様々な技術(例えば、定量的または半定量的RT-PCR、ノーザンブロット分析、溶液ハイブリダイゼーション検出)を使用して測定することができる。特定の実施形態において、少なくとも1つのRNAのレベルは、EV(例えば、エクソソーム)組成物からRNAを逆転写して標的オリゴデオキシヌクレオチドのセットを提供することと、標的オリゴデオキシヌクレオチドを1つ以上のRNA特異的プローブオリゴヌクレオチド(例えば、RNA特異的プローブオリゴヌクレオチドを含むマイクロアレイ)にハイブリダイゼーションして、EV(例えば、エクソソーム)組成物のハイブリダイゼーションプロファイルを提供することと、EV(例えば、エクソソーム)組成物のハイブリダイゼーションプロファイルを対照試料から生成されるハイブリダイゼーションプロファイルと比較することと、によって測定される。対照試料に対する試験試料における少なくとも1つのRNAのシグナルの変化は、RNA組成物を示す。
また、マイクロアレイは、既知のRNA配列から生成される遺伝子特異的オリゴヌクレオチドプローブから調製することができる。アレイは、各RNAについて2つの異なるオリゴヌクレオチドプローブを含有することができ、1つは、活性で成熟した配列を含有し、他は、RNAの前駆体(例えば、miRNA及びpre-miRNA)に特異的である。アレイはまた、ハイブリダイゼーションのストリンジェントな条件における対照として機能することができる、わずかな塩基でのみヒトオルトログと異なる1つ以上のマウス配列などの対照を含有することができる。両方の種に由来するtRNA及び他のRNA(例えば、rRNA、mRNA)は、マイクロチップにプリントすることもでき、特異的ハイブリダイゼーションのための内部の比較的安定した陽性対照を提供する。非特異的ハイブリダイゼーションのための1つ以上の好適な対照も、マイクロチップ上に含むことができる。この目的のために、配列は、いずれの既知のRNAとのいかなる相同性も存在しないことに基づいて選択される。
マイクロアレイは、当技術分野で既知の技術を使用して組み立てることができる。例えば、好適な長さ、例えば、40ヌクレオチドのプローブオリゴヌクレオチドは、位置C6で5’-アミン修飾され、市販のマイクロアレイシステム、例えば、GeneMachine OmniGrid(商標)100マイクロアレイ及びAmersham CodeLink(商標)を使用して活性化スライドにプリントされる。標的RNAに対応する標識cDNAオリゴマーは、標識プライマーで標的RNAを逆転写することによって調製される。第1の鎖合成後、RNA/DNAハイブリッドを変性させて、RNA鋳型を分解させる。このようにして調製した標的cDNAは、次いで、ハイブリダイゼーション条件下、例えば、6倍SSPE/30%ホルムアミドで25℃、18時間、続いて0.75倍TNTで37℃、40分間で、マイクロアレイチップにハイブリダイゼーションさせる。固定化プローブDNAが試料中の相補的標的cDNAを認識するアレイ上の位置で、ハイブリダイゼーションが生じる。標識された標的cDNAは、結合が生じるアレイ上の正確な位置を示し、自動検出及び定量化を可能にする。出力は、ハイブリダイゼーション事象のリストからなり、EV(例えば、エクソソーム)調製物における、特異的cDNA配列の相対的存在量、したがって、対応する相補的RNAの相対的存在量を示す。一実施形態により、標識cDNAオリゴマーは、ビオチン標識cDNAであり、ビオチン標識プライマーから調製される。次いで、マイクロアレイは、例えば、ストレプトアビジン-Alexa647コンジュゲートを使用して、ビオチン含有転写物の直接的な検出によって処理され、従来の走査方法を利用してスキャンされる。アレイ上の各スポットの画像強度は、EV(例えば、エクソソーム)における対応するRNAの存在量に比例する。
データマイニング作業は、スキャンチップ、信号取得、画像処理、基準化、統計処理及びデータ比較、ならびに経路分析を含むバイオインフォマティクスによって完了する。したがって、マイクロアレイは、ハイスループット性能によって、数百及び数千のポリヌクレオチドを同時にプロファイリングすることができる。mRNA発現のマイクロアレイプロファイリング分析は、基礎研究における遺伝子発現試験のために貴重なデータを提供することに成功している。及び、この技術は製薬業及び臨床診断でさらに実用化されている。増大する量のmiRNAデータが利用可能になり、遺伝子調節におけるmiRNAの重要性の証拠が蓄積されるのに伴い、マイクロアレイは、ハイスループットmiRNA試験のための有用な技術となる。ポリヌクレオチドプローブを利用するmiRNAレベルの分析は、様々な物理的方式でも行うことができる。例えば、マイクロタイタープレートの使用または自動化を使用して、多数の試験試料の処理を容易にすることができる。
7.8.2.EV(例えば、エクソソーム)のサイズの測定
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、精製画分に含まれるEV(例えば、エクソソーム)及び/またはEV(例えば、エクソソーム)の集団のサイズを測定することを含む。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)サイズは、最も長い測定可能な寸法として測定される。一般に、EV(例えば、エクソソーム)の最も長い一般的な寸法はまた、その直径としても言及される。
EV(例えば、エクソソーム)サイズは、当技術分野で既知の様々な方法、例えば、ナノ粒子追跡分析、多角度光散乱、単角度光散乱、サイズ排除クロマトグラフィー、分析的超遠心分離、フィールドフロー画分化、レーザー回折、調節可能な抵抗パルスセンシング、または動的光散乱を使用して測定することができる、
EV(例えば、エクソソーム)サイズは、動的光散乱(DLS)及び/または多角度光散乱(MALS)を使用して測定することができる。EV(例えば、エクソソーム)のサイズを測定するためにDLS及び/またはMALSを使用する方法は、当業者に既知であり、ナノ粒子追跡アッセイ(NTA、例えば、Malvern NanoSight NS300ナノ粒子追跡デバイスを使用する)を含む。具体的な実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)サイズは、Malvern NanoSight NS300を使用して決定される。いくつかの実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、NTAによって(例えば、Malvern Nanosight NS300を使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、NTAによって(例えば、Malvern NanosightNS300を使用して)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の90%は、NTAによって(例えば、Malvern NanosightNS300を使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の95%は、NTAによって(例えば、Malvern Nanosight NS300を使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の99%は、NTAによって(例えば、Malvern Nanosight NS300を使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の90%は、NTAによって(例えば、Malvern Nanosight NS300を使用して)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の95%は、NTAによって(例えば、Malvern Nanosight NS300を使用して)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の99%は、NTAによって(例えば、Malvern Nanosight NS300を使用して)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。
EV(例えば、エクソソーム)サイズは、調整可能な抵抗パルスセンシング(TRPS)を使用して測定することができる。具体的な実施形態において、TRPSによって測定されるEV(例えば、エクソソーム)サイズは、iZON qNANO Goldを使用して決定される。いくつかの実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Goldを使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Gold)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の90%は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Goldを使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の95%は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Goldを使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の99%は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Goldを使用して)測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の90%は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Goldを使用して)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の95%は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Goldを使用して)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載のEV(例えば、エクソソーム)は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の99%は、TRPSによって(例えば、iZON qNano Goldを使用して)測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。
EV(例えば、エクソソーム)サイズは、電子顕微鏡法を使用して測定することができる。いくつかの実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)サイズを測定するために使用される電子顕微鏡法は、透過型電子顕微鏡法である。具体的な実施形態において、EV(例えば、エクソソーム)サイズを測定するために使用される透過型電子顕微鏡は、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWINである。電子顕微鏡を使用してEV(例えば、エクソソーム)サイズを測定する方法は当業者に周知であり、任意のかかる方法は、EV(例えば、エクソソーム)サイズを測定するために好適であり得る。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)集団は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の90%は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)集団は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の95%は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)集団は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の99%は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約20~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)集団は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の90%は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)集団は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の95%は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。他の実施形態において、本明細書に記載されるEV(例えば、エクソソーム)集団は、集団を含み、EV(例えば、エクソソーム)の99%は、走査型電子顕微鏡(例えば、Tecnai(商標)G2 Spirit BioTWIN走査型電子顕微鏡)によって測定される場合、約40~1000nmの最長寸法を有する。
7.8.3.EV(例えば、エクソソーム)の電荷密度の測定
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、精製画分に含まれるEV(例えば、エクソソーム)及び/またはEV(例えば、エクソソーム)の集団の電荷密度を測定することを含む。いくつかの実施形態において、電荷密度は、電位差滴定、陰イオン交換、陽イオン交換、等電点電気泳動、ゼータ電位、キャピラリー電気泳動、キャピラリーゾーン電気泳動、またはゲル電気泳動によって測定される。
7.8.4.EV(例えば、エクソソーム)タンパク質またはHEVPの密度の測定
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、EV(例えば、エクソソーム)表面のEV(例えば、エクソソーム)タンパク質またはHEVPの密度を測定することを含む。表面密度は、単位面積当たりの質量、面積当たりのタンパク質数、EV(例えば、エクソソーム)当たりの分子の数または分子シグナルの強度、タンパク質のモル量などとして計算または表示することができる。表面密度は、当技術分野で既知の方法によって、例えば、バイオレイヤー干渉法(BLI)、FACS、ウエスタンブロッティング、蛍光(例えば、GFP融合タンパク質)検出、ナノフローサイトメトリー、ELISA、αLISA、及び/またはタンパク質ゲル上のバンドを測定することによるデンシトメトリーによって、実験的に測定することができる。
7.9.医薬組成物
明細書で提供されるのは、対象への投与に好適な形態で、所望の純度を有する本開示のEV、例えば、エクソソーム、及び薬学的に許容される担体または賦形剤を含む、医薬組成物である。薬学的に許容される賦形剤または担体は、部分的には、投与される特定の組成物によって、ならびに組成物を投与するために使用される特定の方法によって、決定される。したがって、複数の細胞外小胞を含む医薬組成物の多種多様な好適な製剤が存在する。(例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Co.,Easton,Pa.21st ed.(2005)を参照されたい)医薬組成物は、一般に滅菌されて製剤化され、かつ米国食品医薬品局の全ての適正製造基準(GMP)規制に完全に準拠する。
いくつかの態様において、医薬組成物は、本明細書に記載される1つ以上の治療剤及びEV、例えば、エクソソームを含む。ある特定の態様において、EV、例えば、エクソソームは、1つ以上の追加の治療剤と、薬学的に許容される担体中で、同時投与される。いくつかの態様において、EV、例えば、エクソソームを含む医薬組成物は、追加の治療剤の投与前に投与される。他の態様において、EV、例えば、エクソソームを含む医薬組成物は、追加の治療薬の投与後に投与される。さらなる態様において、EV、例えば、エクソソームを含む医薬組成物は、追加の治療薬と同時に投与される。
7.10.キット
また本明細書で提供されるのは、本明細書に記載の1つ以上のエクソソームを含むキットである。いくつかの態様において、本明細書で提供されるのは、本明細書に提供される1つ以上のエクソソームなどの本明細書に記載の医薬組成物の成分のうちの1つ以上によって充填される1つ以上の容器、任意選択的に使用説明書を含む、医薬パックまたはキットである。いくつかの態様において、キットは、本明細書に記載される医薬組成物、及び本明細書に記載されるものなどの任意の予防用または治療用薬剤を含む。
7.11.実施例
以下の実施例は、当業者に本開示をどのように作製及び使用するかの完全な開示及び説明を提供するように提示され、本発明者が自身の本開示とみなすものの範囲を限定することは意図されておらず、以下の実験が全てまたは唯一の実実施される実験であると表すことも意図されていない。努力は使用された数(例えば、量、温度など)についての正確性を確実にするためになされてきたが、いくつかの実験誤差や偏差は説明されるべきである。別途示されない限り、部は、重量部であり、分子量は、重量平均分子量であり、温度は、摂氏温度であり、圧力は、大気圧であるか、またはそれに近い。標準的な略称は、例えば、bp、塩基対(複数可);kb、キロ塩基(複数可);pl、ピコリッター(複数可);sまたはsec、秒(複数可);min、分(複数可);hまたはhr、時間(複数可);aa、アミノ酸(複数可);nt、ヌクレオチド(複数可)などが使用されることができる。
本発明の実践は、別途示されない限り、当技術分野の範囲内で、タンパク質化学、生化学、組換えDNA技術及び薬理学の従来の方法を用いる。かかる技術は、文献で十分に説明されている。例えば、T.E.Creighton,Proteins:Structures and Molecular Properties(W.H.Freeman and Company,1993)、AL.Lehninger,Biochemistry(Worth Publishers,Inc.,current addition)、Sambrook,et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(2nd Edition,1989)、Methods In Enzymology(S.Colowick and N.Kaplan eds.,Academic Press,Inc.)、Remington’s Pharmaceutical Sciences,21th Edition(Easton,Pennsylvania:Mack Publishing Company,2005)、Carey and Sundberg Advanced Organic Chemistry 3rd Ed.(Plenum Press)Vols A and B(l992)を参照されたい。
7.11.1.実施例1:EV(例えば、エクソソーム)タンパク質の特定
7.11.1.1.EV(例えば、エクソソーム)の収集
EV(例えば、エクソソーム)を、4日後に骨髄由来MSC細胞の高密度懸濁培養の上清から回収した。上清を濾過し、1,000kDaのMWCO膜(PXC01MC50)を使用した接線流濾過によって濃縮した。濃縮した細胞培養上清を、100mLのQuick-Seal Ultra-Clearチューブ(345778)を使用した超遠心分離によってペレット化した。粗EV(例えば、エクソソーム)ペレットを、超遠心分離によるOPTIPREP(商標)(60%イオジキサノールw/v)密度勾配でさらに画分化した。
ペレット化した材料を、1mLのPBS及び3mLのOPTIPREP(商標)に再懸濁させ、最終イオジキサノール濃度を45%にした。OPTIPREP(商標)勾配のために、4層滅菌勾配を、SW 41 Tiローター用の12mLのUltra-Clear(344059)チューブで、再懸濁した材料を含有する4mLの45%イオジキサノール、3mLの30%イオジキサノール、2mLの22.5%イオジキサノール、2mLの17.5%イオジキサノール、及び1mLのPBSによって調製した。OPTIPREP(商標)を、4℃で16時間、150,000×gで超遠心分離して、EV(例えば、エクソソーム)画分を分離した。次いで、EV(例えば、エクソソーム)層を、チューブの最上部約3mLから穏やかに収集した。
EV(例えば、エクソソーム)画分を、38.5mLのUltra-Clear(344058)チューブ中で約32mLのPBSに希釈し、4℃で3時間、133,900×gで超遠心分離して、精製されたEV(例えば、エクソソーム)をペレット化した。次いで、ペレット化EV(例えば、エクソソーム)を最小体積のPBS(約200μL)中に再懸濁させて4℃で保存した。
7.11.1.2.LC-MS/MS分析のための試料調製
EV(例えば、エクソソーム)に特異的なタンパク質を決定するために、Optiprep(商標)勾配の最上部画分及び底部画分を、液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析によって分析した。全ての試料に、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)緩衝液またはPBS及び5%スクロースのいずれかを加えた。分析前に、各試料の総タンパク質濃度をビシンコニン酸(BCA)アッセイによって決定し、その後、各試料をPBS緩衝液で125μg/mLに適切に希釈した。次に、50.0μLの各試料を、等体積のEV(例えば、エクソソーム)溶解緩衝液(60mM Tris、400mM GdmCl、100mM EDTA、20mM TCEP、1.0%TritonX-100)を含有する別個の1.5mLマイクロ遠心チューブに添加し、続いて2.0μLの1.0%TritonX-100溶液を移した。次いで、全ての試料を55℃で60分間インキュベートした。
タンパク質沈殿を、1250μLのエタノールを-20℃で添加することによって実施した。効率を改善するために、試料を約10分間激しくボルテックスし、次いで-20℃で60分間インキュベートした。インキュベーション後、試料を水浴中で5分間超音波処理した。沈殿した材料を、15,000gで4℃、5分間遠心分離することによってペレット化した。上清をデカントし、ペレット化材料を窒素ガスを使用して完全に乾燥させた。ペレットを30.0μLの消化緩衝液(30mM Tris、1.0M GdmCl、100mM EDTA、50mM TCEP、pH8.5)中に再懸濁させ、またジスルフィド結合を還元させた。遊離システイン残基を、5.0μLのアルキル化溶液(375mMヨードアセトアミド、50mM Tris、pH8.5)を添加し、結果として得られた溶液を暗所において室温で少なくとも30分間インキュベートすることによってアルキル化した。
インキュベーション後、各試料を、30.0μLの50mM Tris pH8.5を使用して希釈し、タンパク質分解消化を、2.0μgのトリプシンを添加することによって開始した。全ての試料を混合し、次いで37℃で一晩インキュベートした。インキュベーション後、トリプシン活性を、5.0μLの10%ギ酸を添加することによって停止した。LC-MS/MSによる分析前に、各試料を、Pierce C18スピンカラムを使用して脱塩した。このプロセスの最後に、各試料を乾燥させ、0.1%ギ酸を含む50.0μLの水で再構成させ、分析のためにHPLCバイアルに移した。
7.11.1.3.LC-MS/MS分析
試料を、UltiMate3000 RSCLnano(Thermo Fisher Scientific)低流量クロマトグラフィーシステムに注入し、トリプシンペプチドをAcclaim PepMap100 C18トラッピングカラム(75μm×2cm、3μm粒子サイズ、100Å孔サイズ、Thermo Fisher Scientific)に、ロード移動相(MPL:水、0.1%ギ酸)を1.000μL/分の流量で使用してロードした。ペプチドを溶離させ、移動相A(MPA:水、0.1%ギ酸)及び移動相B(MPB:アセトニトリル、0.1%ギ酸)の勾配で、EASY-Spray C18分析カラム(75μm×25cm、2μm粒子サイズ、100Å孔サイズ、Thermo Fisher Scientific)にかけて300nL/分の流量で分離した。溶離に使用した段階的勾配は、2%MPBで開始し、ロード中に8分間保持した。次いで、MPBの割合は、35分間にわたって2~17%に増加させ、45分間にわたって再び17~25%に増加させ、最後に10分間にわたって25~40%に増加させた。ほとんどの疎水性種は、98%MPBに5分間にわって増加させ、その後10分間保持することによって除去された。方法の合計実行時間は135分であり、カラム再平衡化させるために十分な時間であった。洗浄サイクルを、非同一分析の注入との間に実施して、キャリーオーバーを最小限にした。
質量分析は、Q Exactive Basic(Thermo Fisher Scientific)質量分析計を用いて実施した。前駆イオン質量スペクトルを、400~1600Daのm/z範囲にわたって70,000の分解能で測定した。最も強度の高い10前駆イオンを、27の衝突エネルギーを使用してHCD細胞内で選択及び断片化し、MS/MSスペクトルを、200~2000Daのm/z範囲にわたって35,000の分解能で測定した。2~4の電荷状態を有するイオンを断片化のために選択し、動的排除時間を30秒に設定した。14種の一般的なポリシロキサンを含有する除外リストを利用して、既知の混入物質の誤特定を最小限に抑えた。
7.11.1.4.データ処理
タンパク質は最初に、Proteome Discovererソフトウェア(バージョン2.1.1.21、Thermo Fisher Scientific)及びTarget Decoy PSM Validatorと組み合わせたSequest HTアルゴリズムを使用して特定し、定量化した(標識なし)。検索は、完全なSwiss-Prot Homo sapiens(taxonomy 9606 version 2017-05-10:42,153項目)参照データベース、ならびにE1aタンパク質を含有するカスタムUniprotデータベース(7項目)に対して実施した。以下の検索パラメータを使用した:酵素、トリプシン、最大2つの欠損した切断、6残基の最小ペプチド長、10ppmの前駆体質量許容差、及び0.02Da断片質量許容差。検索には、特異的な動的改変(Mの酸化、NまたはQの脱アミド化、S、T、またはYのリン酸化、ペプチド末端Eのパイログルタミン化、ならびにタンパク質N末端のアセチル化)及び静的改変(Cのカルバミドメチル化)も含まれた。
Target Decoy PSM Validatorでは、Scaffoldソフトウェア(バージョン4.8.2,Proteome Software Inc..)を使用してデータを再度検索したため、最大デルタCnならびに厳密及び緩和された標的偽発見率(FDR)の両方を1に設定した。Scaffoldでは、データは、X!Tandemオープンソースアルゴリズムも使用して検索し、タンパク質閾値99.0%、最低2つのペプチド、及びのペプチド閾値95%を使用してタンパク質を特定した。
EV(例えば、エクソソーム)特異的タンパク質の同一性を決定するために、全ペプチドスペクトルマッチ(PSM)を、Optiprep(商標)勾配の最上部EV(例えば、エクソソーム)画分に認められるタンパク質と、下部画分に認められるタンパク質について比較した。結果は、EV(例えば、エクソソーム)画分に高度に豊富化された多数の膜関連タンパク質が存在することを示した。EV(例えば、エクソソーム)タンパク質には、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1が含まれた。
7.11.2.実施例2:表面タンパク質発現の検証
質量分析試験で特定されたEV(例えば、エクソソーム)特異的タンパク質が、EV(例えば、エクソソーム)の表面で高度に豊富化されることを確認するために、タンパク質ブロッティングを、骨髄由来MSCからの全細胞溶解物及び精製EV(例えば、エクソソーム)集団で実行する。総タンパク質パターンは、全細胞溶解物とEV(例えば、エクソソーム)溶解物との間で実質的に異なる。具体的には、EV(例えば、エクソソーム)溶解物には、全細胞溶解物に存在しない強力なバンドが存在する。CD13のウエスタンブロッティングは、強力なバンドがCD13に対応することを明らかにし、CD13が、骨髄由来MSCから産生されるEV(例えば、エクソソーム)で高度に豊富化され、全EV(例えば、エクソソーム)溶解物において視覚的に検出可能であり得ることを示す。
7.11.3.実施例3:エクソソームタンパク質の特異的発現
エクソソームタンパク質の特異性を決定するために、質量分析試験及びウエスタンブロット分析を(実施例1に記載されるように)実施して、精製されたエクソソームに発現される潜在的な足場タンパク質を特定し(例えば、図1を参照されたい)、様々な細胞型から産生されるエクソソームでのいくつかの新規のエクソソーム関連膜タンパク質の発現を分析した。具体的には、間葉系幹細胞(MSC)及びHEK293細胞に由来するエクソソームを分析した。これらの細胞型からのEV(例えば、エクソソーム)画分をOptiprep(商標)勾配で精製し、ウエスタンブロッティングによって分析した。
異なるエクソソームタンパク質の同一性を決定するために、MSCに由来するエクソソームに認められるタンパク質とHEK293細胞からのエクソソームに認められるタンパク質について、全ペプチドスペクトルマッチ(PSM)を比較した。図1に示されるように、骨髄由来MSCからのエクソソーム試料を分析したとき、CD13は、エクソソーム画分で高度に豊富化されていることが観察された。しかしながら、HEK293細胞からの試料を分析したところ、CD13は、エクソソーム画分または任意の他の画分において検出されなかった。同様の結果は、MMEについて観察された(図1を参照されたい)。
新規の表面マーカータンパク質の各々を、同様に分析した。データは、特定のエクソソームタンパク質(例えば、CD13及びMME)は、特定の細胞型(例えば、MSC)からのエクソソーム上で豊富化されているが、異なる細胞型(例えば、HEK293)から産生されるエクソソームには存在しないことを示す。
7.11.4.実施例4:産生細胞からのCD13の過剰発現
実施例3における結果は、CD13及び他のエクソソームタンパク質(例えば、MME)が、様々な細胞型から産生されるEV(例えば、エクソソーム)に普遍的には存在しないことを実証した。例えば、CD13は、骨髄由来MSCから産生されたエクソソームで高度に豊富化されたが、HEK293細胞から産生されたエクソソームでは存在しなかった。
CD13が、天然ではCD13を有するエクソソームを産生しない産生細胞で、エクソソーム足場タンパク質として使用できるか決定するために、HEK293細胞を、FLAGタグに融合した全長CD13を発現するプラスミド(「CD13-FLAGプラスミド」)によって安定的にトランスフェクトした。エクソソームを、野生型HEK293SF細胞及びCD13-FLAGプラスミドでトランスフェクトされたHEK293SF細胞から精製した。対照として、エクソソームを、PTGFRN足場タンパク質を過剰発現するように操作されたHEK293SF細胞から精製した。
図2Aに提供されるSDS-Page分析結果は、CD13-FLAGが、CD13-FLAGプラスミドでトランスフェクトされたHEK293SF細胞において良好に過剰発現されたことを示す。CD13の過剰発現は、PTGFRNと比較して、HEK293由来エクソソームで同様の豊富化をもたらした。そして、図2B(右のグラフ)に示されるように、CD13-FLAGプラスミドでトランスフェクトされたHEK293SF細胞から産生されたエクソソームも、それらの表面で高レベルのCD13を発現した。EVで発現されたCD13は、組換えCD13タンパク質に匹敵する活性レベルで生物学的に活性であった(図3A及び図3Bを参照されたい)。これらの結果は、エクソソームタンパク質(例えば、CD13)を天然に発現しない産生細胞(例えば、HEK293SF)が、エクソソームタンパク質(例えば、CD13)を過剰発現するエクソソームを産生するように改変され得ることを実証する。これらの結果は、CD13などのエクソソームタンパク質が、異種エクソソームタンパク質、すなわち、CD13を含む操作されたEV(例えば、エクソソーム)を生成するために使用することができることを示す。さらに、本明細書に開示される改変細胞(例えば、CD13-FLAGプラスミドでトランスフェクトされたHEK293SF細胞)から精製されたEV(例えば、エクソソーム)は、異種エクソソームタンパク質(例えば、CD13)の天然の触媒活性を示す。
同様な処理は、様々な細胞型を使用して、本明細書に記載されるCD13及び他のHEVPに対して実行することができ、例えば、CD13は、CHO細胞に導入することができ(それが天然に発現されない場合)、MMEは、CHO細胞及びHEK細胞に導入することができ(それが天然に発現されない場合)、ENPP1は、CHO細胞に導入することができ(それが天然に発現されない場合)、NRP1は、CHO細胞及びHEK細胞に導入することができる(それが天然に発現されない場合)。
7.11.5.実施例5:改変エクソソームタンパク質の生成
本明細書に記載されるように、本明細書に開示されるエクソソームタンパク質は、改変されて(例えば、切断されるか、または別の部分に結合される)、特定の特性(例えば、特定の細胞型に対する標的化の増加)を示すよう改変されたエクソソームタンパク質を発現するEV(例えば、エクソソーム)を提供することができる。改変エクソソームタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、全エクソソームタンパク質または切断エクソソームタンパク質をコードするポリヌクレオチドを使用して生成される。特異的な切断されたエクソソームタンパク質は、様々な切断されたエクソソームタンパク質をスクリーニングして、エクソソーム膜に組み込んで結合剤と相互作用する最適な能力を有する切断されたタンパク質を選択することによって、選択される。切断されたタンパク質のエクソソーム膜への標的化は、ナノフローサイトメトリーによって試験される。
改変エクソソームタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、親和性タグ(グルタチオン-S-トランスフェラーゼ、S-ペプチド、FLAGタグ、GFPなど)をコードするポリヌクレオチドを、完全なまたは切断されたエクソソームタンパク質(例えば、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1)をコードするポリヌクレオチドに付加することによって生成される。改変ポリヌクレオチドは、融合タンパク質を発現する。ポリヌクレオチドは、エクソソーム膜へのそれらの標的化及び/または結合剤へのそれらの親和性を改善するようにさらに改変される。
改変エクソソームタンパク質をコードする異なるタイプのポリヌクレオチドは、治療用ペプチド(例えば、抗体、酵素、リガンド、受容体、抗微生物ペプチド、それらの変異体、または断片)をコードするポリヌクレオチドを、完全なまたは切断されたエクソソームタンパク質(例えば、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1)をコードするポリヌクレオチドに付加することによって生成される。改変ポリヌクレオチドは、エクソソームの表面に提示される融合タンパク質を発現する。融合タンパク質は、治療用ペプチドの治療活性を維持する。
改変エクソソームタンパク質をコードする異なるタイプのポリヌクレオチドは、標的化部分(例えば、特定の器官、組織、または細胞に特異的な標的化部分)をコードするポリヌクレオチドを、完全なまたは切断されたエクソソームタンパク質(例えば、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1)をコードするポリヌクレオチドに付加することによって生成される。改変ポリヌクレオチドは、エクソソームの表面に提示される融合タンパク質を発現する。融合タンパク質は、エクソソームが特定の器官、組織、または細胞に標的化されることを可能にする。
エクソソーム表面での改変エクソソームタンパク質の局在化もまた、ナノフローサイトメトリーによって試験される。
7.11.6.実施例6:表面操作されたエクソソームの生成
表面操作されたエクソソームを生成する産生細胞は、エクソソームタンパク質またはエクソソームタンパク質の変異体もしくは断片をコードする外因性配列を導入することによって作製される。エクソソームタンパク質をコードするプラスミドを一過性にトランスフェクトして、エクソソーム表面でエクソソームタンパク質の高レベル発現を誘導する。改変エクソソームタンパク質をコードするプラスミドを一過性にトランスフェクトして、表面に改変エクソソームタンパク質を有するエクソソームを産生する。
エクソソームタンパク質、エクソソームタンパク質の変異体もしくは断片、または親和性タグ、治療用ペプチドもしくは標的化部分をコードする外因性配列をコードするポリヌクレオチドで、安定的に産生細胞を形質転換して、表面操作されたエクソソームを産生する。親和性タグ、治療用ペプチドまたは標的化部分をコードする外因性配列を、エクソソームタンパク質をコードするゲノム部位に挿入し、エクソソームタンパク質に結合した親和性タグを含む融合タンパク質を生成する。改変エクソソームタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、エクソソームタンパク質をコードするゲノム部位にノックインされる。
産生細胞株は、少なくとも2つのポリヌクレオチドを安定的にトランスフェクトすることによって生成され、各々は、エクソソームタンパク質、エクソソームタンパク質の変異体もしくは断片、または外因性ペプチド(例えば、親和性タグ、標的化部分、治療用ペプチド)をコードする。異なる産生細胞株はまた、2つ以上の外因性配列(例えば、親和性タグ、マーカー、標的化ペプチド、治療用ペプチドなどをコードする外因性配列)を、複数のゲノム部位に、エクソソームタンパク質をコードするゲノム配列の中またはそれに近接して挿入することによって生成され、複数の改変エクソソームタンパク質を含む表面操作されたエクソソームを生成する。複数の改変エクソソームタンパク質の各々は、エクソソームの表面を標的とする。エクソソームは、2つの異なる結合剤に対する親和性を有し、結合剤のいずれかまたは両方によって精製される。
7.11.7.実施例7:親和性精製によるエクソソームの単離、精製、及びサブ画分化
エクソソームの親和性精製のための結合剤は、穏やかな条件下で溶離するバイオパニング/指向性展開によって開発される。
結合剤は固体支持体(例えば、多孔性アガロースビーズ)に結合させ、従来のクロマトグラフィーシステム(例えば、GE AKTA)を形成させる。エクソソームを含有する試料を、親和性精製のためにカラムに適用する。
7.11.8.実施例8:エクソソームを標的にする異なる足場部分の分析
上記の実施例6に加えて、CD13及びMMEタンパク質の能力を、HEK293細胞に由来するエクソソームの表面にタンパク質を標的化するそれらの能力について試験した。簡単に説明すると、緑色蛍光タンパク質(GFP)に融合した全長CD13またはGFPに融合した全長MMEを発現するプラスミドを、HEK293細胞に安定的にトランスフェクトした。比較目的のために、GFPに融合したPTGFRNを過剰発現するように操作されたHEK293細胞も生成した。
図4Aに示されるように、CD13-GFPまたはMME-GFPプラスミドでトランスフェクトされたHEK293細胞は、関心対象の特定のエクソソームタンパク質を発現した。全体的な発現は、PTGFRNを過剰発現するように操作されたHEK293細胞において観察されたPTGFRN-GFPの発現と同様であった。そして図4Bに示されるように、CD13-GFP及びMME-GFP融合タンパク質の両方は、それぞれのHEK293産生細胞から産生されたEVにおいて適切に折り畳まれ、発現された。
まとめると、上記の結果は、ある特定のエクソソームタンパク質(例えば、本明細書に開示される異種エクソソーム小胞タンパク質、例えば、CD13及びMME)が、異種タンパク質を天然に発現しない産生細胞に外因的に導入され得ることを実証する。結果は、かかる改変産生細胞から産生されるEV(例えば、エクソソーム)が異種エクソソームタンパク質を発現することができ、これを使用して様々な分子(例えば、抗原、標的化部分、アジュバント、及び/または免疫調節物質)をEV(例えば、エクソソーム)に固定することができることをさらに実証する。
8.参照により組み込まれる
本出願で引用された全ての刊行物、特許、特許出願及び他の文書は、各個々の刊行物、特許、特許出願または他の文書が、全ての目的のために参照により組み込まれることが個々に示されているのと同じ範囲まで、全ての目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
9.均等物
本開示は、とりわけ、カンナビノイドの組成物及び随伴組成物を提供する。本開示はまた、カンナビノイド及び随伴組成物を投与することによって神経変性疾患を治療する方法を提供する。様々な具体的な実施形態が例示され、説明されているが、上記の明細書は限定されるものではない。本開示(複数可)の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解されるであろう。多くの変更は、本明細書の見直しにより当業者に明らかになるであろう。
非公式配列リスト
配列番号47
CD13
>sp|P15144|AMPN_HUMAN アミノペプチダーゼ N OS=Homo sapiens OX=9606 GN=ANPEP PE=1 SV=4
Figure 2022519275000001
配列番号48
MME
>sp|P08473|NEP_HUMAN ネプリライシン OS=Homo sapiens OX=9606 GN=MME PE=1 SV=2
Figure 2022519275000002
配列番号49
ENPP1
>sp|P22413|ENPP1_HUMAN エクトヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼファミリーメンバー1OS=Homo sapiens OX=9606 GN=ENPP1 PE=1 SV=2
Figure 2022519275000003
Figure 2022519275000004
配列番号50
NRP1
>sp|O14786|NRP1_HUMAN ニューロピリン-1 OS=Homo sapiens OX=9606 GN=NRP1 PE=1 SV=3
Figure 2022519275000005

Claims (47)

  1. 少なくとも1つの異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはその断片を含む細胞外小胞(EV)であって、前記EVが、前記HEVPを天然に発現しない産生細胞から産生され、前記HEVPが、ドナー細胞によって天然に産生される、前記細胞外小胞(EV)。
  2. 前記EVが、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個の異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはその断片を含み、前記EVが、前記HEVPを天然に発現しない産生細胞から産生され、前記HEVPが、ドナー細胞によって天然に産生される、請求項1に記載のEV。
  3. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、タンデム質量分析(LC-MS/MS)による液体クロマトグラフィーを使用して測定される約20ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  4. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定される約80ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  5. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定する約125ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  6. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定する約170ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  7. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定する約200ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  8. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定する約700ペプチドスペクトルマッチ(PSM)以上である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  9. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定する約177ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である、請求項1~6のいずれか一項に記載のEV。
  10. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記HEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定する約742ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である、請求項1~8のいずれか一項に記載のEV。
  11. 前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記少なくとも1つのHEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定される約20~約80ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である、請求項1~3のいずれか一項に記載のEV。
  12. 前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記少なくとも1つのHEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定される約80~約200ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である、請求項1~5のいずれか一項に記載のEV。
  13. 前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記少なくとも1つのHEVPのレベルが、LC-MS/MSを使用して測定される約150~約750ペプチドスペクトルマッチ(PSM)である、請求項1~8のいずれか一項に記載のEV。
  14. 前記少なくとも1つのHEVPが、エクソソームを産生するドナー細胞によって天然に産生され、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームにおける前記少なくとも1つのHEVPのレベルが、前記ドナー細胞によって産生される前記エクソソームの総タンパク質含有量の約5%以上である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  15. 前記少なくとも1つのHEVPまたはその断片が、融合タンパク質である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  16. 前記少なくとも1つのHEVPまたはその断片が、機能的部分の付加によって改変される、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  17. 前記機能的部分が、結合剤に対する親和性を有する、請求項16に記載のEV。
  18. 前記機能的部分が、親和性タグである、請求項17に記載のEV。
  19. 前記親和性タグが、ペプチドである、請求項18に記載のEV。
  20. 前記機能的部分が、治療用化合物である、請求項16に記載のEV。
  21. 前記治療用化合物が、天然ペプチド、組換えペプチド、合成ペプチド、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項20に記載のEV。
  22. 前記治療用化合物が、ヌクレオチド、アミノ酸、脂質、炭水化物、小分子、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項20に記載のEV。
  23. 前記治療用化合物が、抗体またはその断片である、請求項20に記載のEV。
  24. 前記治療用化合物が、酵素、リガンド、受容体、またはその断片である、請求項20に記載のEV。
  25. 前記機能的部分が、標的化部分である、請求項16に記載のEV。
  26. 前記標的化部分が、器官、組織、または細胞に特異的である、請求項25に記載のEV。
  27. 前記融合タンパク質が、リンカーを含む、請求項15~26のいずれか一項に記載のEV。
  28. 前記少なくとも1つのHEVPまたはその断片と、前記機能的部分との間のリンカーをさらに含む、請求項16~27のいずれか一項に記載のEV。
  29. 前記リンカーが、可撓性リンカーまたは剛性リンカーである、請求項27または28に記載のEV。
  30. 前記リンカーが、直鎖炭素リンカー、分岐鎖炭素リンカー、複素環式炭素リンカー、またはペプチドリンカーである、請求項27~29のいずれか一項に記載のEV。
  31. 前記リンカーが、切断可能なリンカーである、請求項27~30のいずれか一項に記載のEV。
  32. 前記産生細胞が、HEK、CHO、MB-231、Raji、PER.C6、CAP、MSC細胞、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  33. 前記少なくとも1つのHEVPが、肺線維芽細胞EVP、大動脈内皮細胞EVP、急性骨髄性白血病細胞EVP、単球EVP、B細胞リンパ腫EVP、マクロファージEVP、脳内皮細胞EVP、間葉系細胞EVP、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  34. 前記少なくとも1つのHEVPが、ヒトEVP、マウスEVP、ラットVEP、イヌEVP、またはサルEVPである、請求項33に記載のEV。
  35. 前記少なくとも1つのHEVPが、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1、またはそれらの断片からなる群から選択される、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  36. 前記少なくとも1つのHEVPが、CD13、MME、ENPP1、及びNRP1、またはそれらの断片からなる群から選択され、前記産生細胞が、CHO細胞である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  37. 前記少なくとも1つのHEVPが、CD13、MME、及びNRP1、またはそれらの断片からなる群から選択され、前記産生細胞が、CHO細胞またはHEK細胞である、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  38. 前記少なくとも1つのHEVPが、PTGFRN、BSG、IGSF3、ITGB1、ITGA4、SLC3A2、ATPトランスポーター、またはそれらの断片、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項1~34のいずれか一項に記載のEV。
  39. 前記細胞外小胞が、PTGFRN、BSG、IGSF3、ITGB1、ITGA4、SLC3A2、ATPトランスポーター、またはそれらの断片、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるEVPをさらに含む、請求項1~37のいずれか一項に記載のEV。
  40. 前記産生細胞が、非ヒト細胞であり、前記少なくとも1つのHEVPが、ヒトHEVPである、先行請求項のいずれか一項に記載のEV。
  41. 前記産生細胞が、ヒト細胞であり、前記少なくとも1つのHEVPが、非ヒトHEVPである、請求項1~39のいずれか一項に記載のEV。
  42. 先行請求項のいずれか一項に記載のEVを含む、医薬製剤。
  43. 先行請求項のいずれか一項に記載のEVまたは医薬製剤を含むキットであって、前記EVまたは医薬製剤が、容器またはパッケージ内に含有され、前記キットが、前記EVまたは医薬製剤の推奨される使用を記載する説明書をさらに含む、前記キット。
  44. 治療を必要とする患者を治療するための方法であって、前記患者に有効量の請求項1~42のいずれか一項に記載のEVまたは医薬製剤を投与することを含む、前記方法。
  45. 細胞に由来するEVにおいて非天然発生タンパク質を発現させる方法であって、少なくとも1つの異種細胞外小胞タンパク質(HEVP)またはその断片をコードする核酸を前記細胞においてトランスフェクションすることと、前記HEVPまたはその断片を含むEVを前記細胞から単離することと、を含み、前記HEVPが、前記細胞に由来する前記EVにおいて天然に発生していない、前記方法。
  46. 前記EVが、請求項1~41のいずれか一項に記載のEVを含む、請求項45に記載の方法。
  47. 前記EVの前記HEVPをさらに特徴付ける、請求項45または46に記載の方法。
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