JP2022526218A - Generic donor stem cells and related methods - Google Patents
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Abstract
本明細書中開示されるのは、汎用ドナー幹細胞ならびにそれらの使用及び生成に関する方法である。本明細書中開示される汎用ドナー幹細胞は、細胞ベースの移植療法において免疫拒絶を克服するのに有用である。ある特定の実施形態において、本明細書中開示される汎用ドナー幹細胞は、1種または複数のMHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原ならびに1種または複数の寛容原性因子の発現が調節されている。【選択図】図1ADisclosed herein are generic donor stem cells and methods relating to their use and generation. The generic donor stem cells disclosed herein are useful in overcoming immune rejection in cell-based transplantation therapy. In certain embodiments, the generic donor stem cells disclosed herein are regulated for the expression of one or more MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens and one or more tolerant factors. There is. [Selection diagram] FIG. 1A
Description
関連出願の相互参照
本出願は、米国出願第16/596,697号、出願日2019年10月8日、の継続出願であり、米国出願第16/596,697号は、米国出願第16/277,913号、出願日2019年2月15日、の継続出願であり、米国出願第16/277,913号は、米国仮出願第62/631,393号、出願日2018年2月15日、の利益を主張する。上記出願の全教示は、本明細書中参照として援用される。
Mutual reference to related applications This application is a continuation of US application 16 / 596,697, filing date October 8, 2019, and US application 16 / 596,697 is US application 16 /. It is a continuation application of 277,913, filing date February 15, 2019, and US application 16 / 277,913 is US provisional application No. 62 / 631,393, filing date February 15, 2018. Claim the interests of. The entire teachings of the above application are incorporated herein by reference.
移植にヒト多能性幹細胞由来の細胞を利用する治療法には、疾患の治療の仕方を改革する可能性がある。それらを臨床用に変換するための大きな障害は、レシピエントの免疫系による同種異系細胞拒絶である。この免疫障壁を乗り越えることを目的とする戦略として、確定されたHLAハプロタイプを持つ細胞の細胞バンク構築(Nakajima et al., 2007;Taylor et al., 2005)及び患者特異的に誘導された多能性幹細胞(iPSC)の生成(Takahashi et al., 2007;Yu et al., 2007)が挙げられる。しかしながら、複数の制約により(de Rham and Villard, 2014;Tapia and Scholer, 2016)こうしたアプローチは広く応用することができず、細胞製剤を必要としているどのような患者にも容易に投与することができる「即納」細胞製剤の必要性が際立つばかりである。 Treatments that utilize cells derived from human pluripotent stem cells for transplantation have the potential to revolutionize the way the disease is treated. A major obstacle to their clinical conversion is allogeneic cell rejection by the recipient's immune system. Strategies aimed at overcoming this immune barrier include cell bank construction of cells with established HLA haplotypes (Nakajima et al., 2007; Taylor et al., 2005) and patient-specific induced pluripotency. Generation of sex stem cells (iPSC) (Takahashi et al., 2007; Yu et al., 2007) can be mentioned. However, due to multiple constraints (de Rham and Village, 2014; Tapia and Scholar, 2016), such an approach cannot be widely applied and can be easily administered to any patient in need of a cellular product. The need for "instant delivery" cell preparations only stands out.
本明細書中開示されるのは、汎用ドナー幹細胞株の創出により、細胞ベースの移植療法における免疫拒絶を克服する効率的戦略である。 Disclosed herein are efficient strategies for overcoming immune rejection in cell-based transplantation therapies by creating generic donor stem cell lines.
本明細書中開示されるのは、1種または複数のMHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原ならびに1種または複数の寛容原性因子の発現が、野生型幹細胞に比べて調節されている幹細胞である。 Disclosed herein are stem cells in which the expression of one or more MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens and one or more tolerant factors is regulated compared to wild-type stem cells. Is.
実施形態によっては、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cからなる群より選択される。態様によっては、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原の発現の調節は、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原の発現の減少を含む。実施形態によっては、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原は、細胞のゲノムから削除されており、それにより1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原の発現が調節される。 Depending on the embodiment, one or more MHC-I human leukocyte antigens are selected from the group consisting of HLA-A, HLA-B, and HLA-C. Depending on the embodiment, the regulation of the expression of one or more MHC-I human leukocyte antigens comprises a decrease in the expression of one or more MHC-I human leukocyte antigens. In some embodiments, one or more MHC-I human leukocyte antigens have been removed from the cell's genome, thereby regulating the expression of one or more MHC-I human leukocyte antigens.
実施形態によっては、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRからなる群より選択される。態様によっては、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原の発現の調節は、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原の発現の減少を含む。実施形態によっては、1つまたは複数のインデルがCIITAに導入されたので、それにより、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原の発現が調節された。 Depending on the embodiment, one or more MHC-II human leukocyte antigens are selected from the group consisting of HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR. Depending on the embodiment, the regulation of the expression of one or more MHC-II human leukocyte antigens comprises a decrease in the expression of one or more MHC-II human leukocyte antigens. In some embodiments, one or more indels were introduced into CIITA, thereby regulating the expression of one or more MHC-II human leukocyte antigens.
実施形態によっては、細胞は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cを発現しない。ある特定の態様において、細胞は、HLA-A-/-、HLA-B-/-、HLA-C-/-、及びCIITAインデル/インデル細胞である。 In some embodiments, the cells do not express HLA-A, HLA-B, and HLA-C. In certain embodiments, the cells are HLA-A − / − , HLA − B − / − , HLA—C − / − , and CIITA Indel / Indel cells.
実施形態によっては、1種または複数の寛容原性因子は、HLA-G、PD-L1、及びCD47からなる群より選択される。ある特定の態様において、1種または複数の寛容原性因子の発現の調節は、1種または複数の寛容原性因子の発現の増加を含む。実施形態によっては、1種または複数の寛容原性因子は、AAVS1セーフハーバー遺伝子座に挿入される。態様によっては、HLA-G、PD-L1、及びCD47は、AAVS1セーフハーバー遺伝子座に挿入される。実施形態によっては、1種または複数の寛容原性因子は、免疫拒絶を阻害する。 Depending on the embodiment, one or more tolerant factors are selected from the group consisting of HLA-G, PD-L1 and CD47. In certain embodiments, regulation of the expression of one or more tolerant factors comprises increased expression of one or more tolerant factors. In some embodiments, one or more tolerant factors are inserted at the AAVS1 safe harbor locus. In some embodiments, HLA-G, PD-L1 and CD47 are inserted at the AAVS1 safe harbor locus. In some embodiments, one or more tolerant factors inhibit immune rejection.
実施形態によっては、幹細胞は、胚性幹細胞である。態様によっては、幹細胞は、多能性幹細胞である。実施形態によっては、幹細胞は、低免疫原性である。態様によっては、幹細胞は、ヒト幹細胞である。 In some embodiments, the stem cell is an embryonic stem cell. In some embodiments, the stem cell is a pluripotent stem cell. In some embodiments, the stem cells are hypoimmunogenic. In some embodiments, the stem cell is a human stem cell.
実施形態によっては、幹細胞は、多能性を保持している。態様によっては、幹細胞は、分化能を保持している。実施形態によっては、幹細胞は、T細胞応答の低下を呈する。態様によっては、幹細胞は、NK細胞応答からの保護を呈する。実施形態によっては、幹細胞は、マクロファージ貪食の減少を呈する。 In some embodiments, the stem cells retain pluripotency. In some embodiments, the stem cells retain their ability to differentiate. In some embodiments, stem cells exhibit a reduced T cell response. In some embodiments, the stem cells exhibit protection from NK cell responses. In some embodiments, stem cells exhibit reduced macrophage phagocytosis.
同じく本明細書中開示されるのは、HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRを発現しない幹細胞である。 Also disclosed herein are stem cells that do not express HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR.
実施形態によっては、幹細胞は、HLA-A-/-、HLA-B-/-、HLA-C-/-、CIITAインデル/インデル細胞である。態様によっては、幹細胞は、寛容原性因子であるHLA-G、PD-L1、及びCD47を発現する。実施形態によっては、寛容原性因子は、AAVS1セーフハーバー遺伝子座に挿入される。ある特定の態様において、寛容原性因子は、免疫拒絶を阻害する。 In some embodiments, the stem cells are HLA-A − / − , HLA − B − / − , HLA—C − / − , CIITA Indel / Indel cells. In some embodiments, the stem cells express the tolerant factors HLA-G, PD-L1 and CD47. In some embodiments, the tolerant factor is inserted at the AAVS1 safe harbor locus. In certain embodiments, tolerant factors inhibit immune rejection.
実施形態によっては、幹細胞は、胚性幹細胞である。態様によっては、幹細胞は、多能性幹細胞である。実施形態によっては、幹細胞は、低免疫原性である。 In some embodiments, the stem cell is an embryonic stem cell. In some embodiments, the stem cell is a pluripotent stem cell. In some embodiments, the stem cells are hypoimmunogenic.
本明細書中開示されるのは、低免疫原性幹細胞の調製法であり、本方法は、幹細胞の1種または複数のMHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原ならびに1種または複数の寛容原性因子の発現を野生型幹細胞に比べて調節し、それにより低免疫原性幹細胞を調製することを含む。 Disclosed herein are methods of preparing hypoimmunogenic stem cells, which are MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens of one or more stem cells and one or more tolerant sources of stem cells. It involves regulating the expression of sex factors compared to wild-type stem cells, thereby preparing hypoimmunogenic stem cells.
実施形態によっては、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cからなる群より選択される。態様によっては、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原の発現の調節は、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原の発現の減少を含む。実施形態によっては、1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原は、幹細胞のゲノムから削除され、それにより1種または複数のMHC-Iヒト白血球抗原の発現が調節される。 Depending on the embodiment, one or more MHC-I human leukocyte antigens are selected from the group consisting of HLA-A, HLA-B, and HLA-C. Depending on the embodiment, the regulation of the expression of one or more MHC-I human leukocyte antigens comprises a decrease in the expression of one or more MHC-I human leukocyte antigens. In some embodiments, one or more MHC-I human leukocyte antigens are removed from the stem cell genome, thereby regulating the expression of one or more MHC-I human leukocyte antigens.
実施形態によっては、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRからなる群より選択される。態様によっては、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原の発現の調節は、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原の発現の減少を含む。実施形態によっては、1つまたは複数のインデルがCIITAに導入されたので、それにより、1種または複数のMHC-IIヒト白血球抗原の発現が調節された。 Depending on the embodiment, one or more MHC-II human leukocyte antigens are selected from the group consisting of HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR. Depending on the embodiment, the regulation of the expression of one or more MHC-II human leukocyte antigens comprises a decrease in the expression of one or more MHC-II human leukocyte antigens. In some embodiments, one or more indels were introduced into CIITA, thereby regulating the expression of one or more MHC-II human leukocyte antigens.
態様によっては、低免疫原性幹細胞は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cを発現しない。実施形態によっては、低免疫原性幹細胞は、HLA-A-/-、HLA-B-/-、HLA-C-/-、及びCIITAインデル/インデル細胞である。 In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells do not express HLA-A, HLA-B, and HLA-C. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells are HLA-A − / − , HLA − B − / − , HLA—C − / − , and CIITA indel / indel cells.
実施形態によっては、1種または複数の寛容原性因子は、HLA-G、PD-L1、及びCD47からなる群より選択される。態様によっては、1種または複数の寛容原性因子の発現の調節は、1種または複数の寛容原性因子の発現の増加を含む。実施形態によっては、1種または複数の寛容原性因子は、AAVS1セーフハーバー遺伝子座に挿入される。態様によっては、HLA-G、PD-L1、及びCD47は、AAVS1セーフハーバー遺伝子座に挿入される。実施形態によっては、1種または複数の寛容原性因子は、免疫拒絶を阻害する。 Depending on the embodiment, one or more tolerant factors are selected from the group consisting of HLA-G, PD-L1 and CD47. Depending on the embodiment, regulation of the expression of one or more tolerant factors comprises increased expression of one or more tolerant factors. In some embodiments, one or more tolerant factors are inserted at the AAVS1 safe harbor locus. In some embodiments, HLA-G, PD-L1 and CD47 are inserted at the AAVS1 safe harbor locus. In some embodiments, one or more tolerant factors inhibit immune rejection.
実施形態によっては、低免疫原性幹細胞は、多能性を保持している。態様によっては、低免疫原性幹細胞は、分化能を保持している。実施形態によっては、低免疫原性幹細胞は、T細胞応答の低下を呈する。態様によっては、低免疫原性幹細胞は、NK細胞応答からの保護を呈する。実施形態によっては、低免疫原性幹細胞は、マクロファージ貪食の減少を呈する。 In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells retain pluripotency. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells retain their ability to differentiate. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells exhibit a reduced T cell response. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells exhibit protection from NK cell responses. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells exhibit reduced macrophage phagocytosis.
実施形態によっては、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号1~2の配列を有するリボ核酸の第一対とに接触させ、それによりHLA-A遺伝子を編集して、幹細胞におけるHLA-Aの表面発現及び/または活性を低下させまたは排除する。態様によっては、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号3~4の配列を有するリボ核酸の第一対とに接触させ、それによりHLA-B遺伝子を編集して、幹細胞におけるHLA-Bの表面発現及び/または活性を低下させまたは排除する。態様によっては、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号5~6の配列を有するリボ核酸の第一対とに接触させ、それによりHLA-C遺伝子を編集して、幹細胞におけるHLA-Cの表面発現及び/または活性を低下させまたは排除する。態様によっては、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号7の配列を有するリボ核酸とに接触させ、それによりインデルをCIITAに導入して、幹細胞におけMHC-IIヒト白血球抗原の表面発現及び/または活性を低下させまたは排除する。 In some embodiments, stem cells are contacted with a Cas protein or a nucleic acid sequence encoding a Cas protein and a first pair of ribonucleic acids having the sequences of SEQ ID NOs: 1-2, thereby editing the HLA-A gene. Thus, the surface expression and / or activity of HLA-A in stem cells is reduced or eliminated. In some embodiments, stem cells are contacted with a Cas protein or a nucleic acid sequence encoding a Cas protein and a first pair of ribonucleic acids having the sequences of SEQ ID NOs: 3-4, thereby editing the HLA-B gene. , Reduces or eliminates surface expression and / or activity of HLA-B in stem cells. In some embodiments, stem cells are contacted with a Cas protein or a nucleic acid sequence encoding a Cas protein and a first pair of ribonucleic acids having the sequences of SEQ ID NOs: 5-6, thereby editing the HLA-C gene. , Reduces or eliminates surface expression and / or activity of HLA-C in stem cells. In some embodiments, the stem cell is contacted with the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and the ribonucleic acid having the sequence of SEQ ID NO: 7, thereby introducing the indel into CIITA and MHC-II in the stem cell. Decreases or eliminates surface expression and / or activity of human leukocyte antigens.
同じく本明細書中開示されるのは、低免疫原性幹細胞の調製法であり、本方法は、幹細胞の1種または複数のMHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原ならびに1種または複数の寛容原性因子の発現を野生型幹細胞に比べて調節し、それにより低免疫原性幹細胞を調製することを含み、方法中、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号1~2の配列を有するリボ核酸の第一対とに接触させ、それによりHLA-A遺伝子を編集して、幹細胞におけるHLA-Aの表面発現及び/または活性を低下させまたは排除し、方法中、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号3~4の配列を有するリボ核酸の第二対とに接触させ、それによりHLA-B遺伝子を編集して、幹細胞におけるHLA-Bの表面発現及び/または活性を低下させまたは排除し、方法中、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号5~6の配列を有するリボ核酸の第三対とに接触させ、それによりHLA-C遺伝子を編集して、幹細胞におけるHLA-Cの表面発現及び/または活性を低下させまたは排除し、ならびに方法中、幹細胞を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及び配列番号7の配列を有するリボ核酸とに接触させ、それによりインデルをCIITAに導入して、幹細胞におけMHC-IIヒト白血球抗原の表面発現及び/または活性を低下させまたは排除する。 Also disclosed herein is a method for the preparation of hypoimmuneogenic stem cells, the method of which is one or more MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens of stem cells and one or more tolerance. Containing that the expression of the progenitor factor is regulated relative to wild-type stem cells, thereby preparing hypoimmunogenic stem cells, the stem cells are categorized as Cas protein or a nucleic acid sequence encoding Cas protein, and SEQ ID NO: Contact with a first pair of ribonucleic acids having sequences 1-2, thereby editing the HLA-A gene to reduce or eliminate surface expression and / or activity of HLA-A in stem cells in the process. , Stem cells are contacted with the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and a second pair of ribonucleic acid having the sequences of SEQ ID NOs: 3-4, thereby editing the HLA-B gene in the stem cells. A third of the ribonucleic acid having the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and the sequences of SEQ ID NOs: 5-6, in the process, which reduces or eliminates the surface expression and / or activity of HLA-B. Contact with a pair, thereby editing the HLA-C gene to reduce or eliminate surface expression and / or activity of HLA-C in stem cells, and during the process encode the stem cells, Cas protein or Cas protein. Contact with the protein sequence and the ribonucleic acid having the sequence of SEQ ID NO: 7, thereby introducing Indel into CIITA to reduce the surface expression and / or activity of the MHC-II human leukocyte antigen in stem cells or Exclude.
同じく本明細書中開示されるのは、少なくとも1種の低免疫原性幹細胞を患者に移植する方法であり、方法中、低免疫原性幹細胞は、1種または複数のMHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原ならびに1種または複数の寛容原性因子の発現が、野生型幹細胞に比べて調節されている。 Also disclosed herein is a method of transplanting at least one hypoimmogenic stem cell into a patient, wherein the hypoimmunogenic stem cell is one or more MHC-I and MHC-. II The expression of human leukocyte antigen and one or more tolerant factors is regulated compared to wild-type stem cells.
同じく本明細書中開示されるのは、幹細胞である。幹細胞は、MHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原の発現が野生型幹細胞に比べて減少しているとともに寛容原性因子の発現が野生型幹細胞に比べて増加している場合があり、ここでは、MHC-Iヒト白血球抗原は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cであり、ここでは、MHC-IIヒト白血球抗原は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRであり、ならびにここでは、寛容原性因子は、CD47である。 Also disclosed herein are stem cells. In stem cells, the expression of MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens may be decreased as compared with wild-type stem cells, and the expression of tolerable factors may be increased as compared with wild-type stem cells. , MHC-I human leukocyte antigens are HLA-A, HLA-B, and HLA-C, where the MHC-II human leukocyte antigens are HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR. And here, the tolerant factor is CD47.
実施形態によっては、MHC-Iヒト白血球抗原の発現の減少は、MHC-Iヒト白血球抗原を細胞の少なくとも1つのアレルから削除することを含む。実施形態によっては、MHC-IIヒト白血球抗原の発現の減少は、1つまたは複数のインデルをCIITAに導入することを含む。実施形態によっては、幹細胞は、さらに、CIITAの発現の減少を含む。実施形態によっては、寛容原性因子は、細胞の少なくとも1つのアレルのセーフハーバー遺伝子座に挿入される。 In some embodiments, reduced expression of MHC-I human leukocyte antigen comprises removing the MHC-I human leukocyte antigen from at least one allele of the cell. In some embodiments, reduced expression of MHC-II human leukocyte antigen comprises introducing one or more indels into CIITA. In some embodiments, stem cells further comprise reduced expression of CIITA. In some embodiments, the tolerant factor is inserted into the safe harbor locus of at least one allele of the cell.
実施形態によっては、幹細胞は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cを発現しない。実施形態によっては、幹細胞は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRを発現しない。実施形態によっては、幹細胞は、CIITAを発現しない。実施形態によっては、寛容原性因子は、さらに、HLA-G及び/またはPD-L1を含む。 In some embodiments, stem cells do not express HLA-A, HLA-B, and HLA-C. In some embodiments, stem cells do not express HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR. In some embodiments, stem cells do not express CIITA. In some embodiments, tolerant factors further include HLA-G and / or PD-L1.
本明細書中開示されるのは、HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRを発現せず、しかしCD47を発現する幹細胞である。実施形態によっては、細胞は、CIITAインデル/インデル、HLA-A-/-、HLA-B-/-、及びHLA-C-/-幹細胞である。 Disclosed herein are stem cells that do not express HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR, but do express CD47. In some embodiments, the cells are CIITA indel / indel, HLA-A-/-, HLA-B-/-, and HLA-C-/-stem cells.
同じく本明細書中開示されるのは、低免疫原性幹細胞の調製法である。本方法は、幹細胞のMHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原の発現を減少させることならびに幹細胞の寛容原性因子の発現を増加させることにより、低免疫原性幹細胞を調製することを含む場合があり、方法中、MHC-Iヒト白血球抗原は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cであり、方法中、MHC-IIヒト白血球抗原は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRであり、ならびに方法中、寛容原性因子は、CD47である。 Also disclosed herein is a method for preparing hypoimmunogenic stem cells. The method may include preparing hypoimmunogenic stem cells by reducing the expression of MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens in the stem cells and increasing the expression of tolerant factors in the stem cells. Yes, in the method, the MHC-I human leukocyte antigens are HLA-A, HLA-B, and HLA-C, and in the method, the MHC-II human leukocyte antigens are HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-. DR, as well as the tolerant factor in the method is CD47.
実施形態によっては、MHC-Iヒト白血球抗原の発現を減少させることは、MHC-Iヒト白血球抗原を幹細胞の少なくとも1つのアレルから削除することを含む。実施形態によっては、MHC-IIヒト白血球抗原の発現を減少させることは、1つまたは複数のインデルをCIITAに導入することを含む。実施形態によっては、本方法は、さらに、CIITAの発現を減少させることを含む。実施形態によっては、寛容原性因子の発現を増加させることは、寛容原性因子を細胞の少なくとも1つのアレルのセーフハーバー遺伝子座に挿入することを含む。 In some embodiments, reducing the expression of MHC-I human leukocyte antigen comprises removing the MHC-I human leukocyte antigen from at least one allele of stem cells. In some embodiments, reducing the expression of MHC-II human leukocyte antigen comprises introducing one or more indels into CIITA. In some embodiments, the method further comprises reducing the expression of CIITA. In some embodiments, increasing the expression of a tolerant factor comprises inserting the tolerant factor into the safe harbor locus of at least one allele of the cell.
実施形態によっては、寛容原性因子は、さらに、PD-L1及び/またはHLA-Gを含む。実施形態によっては、低免疫原性幹細胞は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cを発現しない。実施形態によっては、低免疫原性幹細胞は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRを発現しない。実施形態によっては、低免疫原性幹細胞は、CIITAを発現しない。 In some embodiments, tolerant factors further include PD-L1 and / or HLA-G. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells do not express HLA-A, HLA-B, and HLA-C. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells do not express HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR. In some embodiments, hypoimmunogenic stem cells do not express CIITA.
特許または出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも1枚の図面を含む。カラー図面を含む本特許または特許出願公開のコピーは、特許庁に請求し必要な料金を支払うことで提供される。 The patent or application file contains at least one drawing made in color. A copy of this patent or publication of the patent application, including color drawings, is provided by requesting the Patent Office and paying the required fees.
本明細書中開示される本発明は、ゲノム編集技法(例えば、CRISPR/CasまたはTALENシステム)を用いて、幹細胞において非常に重要な免疫遺伝子の発現を減少させまたは排除し、あるいは場合によっては、耐性誘導因子を挿入し、それにより幹細胞及びそこから調製される分化型細胞を、低免疫原性にするとともに当該細胞が移植される対象による免疫拒絶を受けにくくする。 The invention disclosed herein uses genome editing techniques (eg, CRISPR / Cas or TALEN systems) to reduce or eliminate the expression of very important immune genes in stem cells, or in some cases,. A resistance-inducing factor is inserted, thereby making the stem cells and the differentiated cells prepared from them hypoimmunegenic and less susceptible to immune rejection by the subject to whom the cells are transplanted.
細胞を特徴付けるために本明細書中使用される場合、「低免疫原性の」という用語は、概して、当該細胞が、当該細胞を移植される対象による免疫拒絶を受けにくいことを意味する。例えば、未改変の野生型細胞に比べて、そのような低免疫原性細胞は、当該細胞を移植される対象による免疫拒絶を、約2.5%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、97.5%、99%、またはそれ以上に受けにくい場合がある。態様によっては、ゲノム編集技法(例えば、CRISPR/CasまたはTALENシステム)を用いて、MHC-I及びMHC-II遺伝子の発現を調節する(例えば、減少させるまたは排除する)。 As used herein to characterize a cell, the term "hypoimmunogenic" generally means that the cell is less susceptible to immune rejection by the subject to whom the cell is transplanted. For example, compared to unmodified wild-type cells, such hypoimmunogenic cells have about 2.5%, 5%, 10%, 20%, 30 immune rejections by the subject to whom the cells are transplanted. %, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97.5%, 99%, or more may be less susceptible. In some embodiments, genome editing techniques (eg, the CRISPR / Cas or TALEN system) are used to regulate (eg, reduce or eliminate) the expression of the MHC-I and MHC-II genes.
ある特定の実施形態において、本明細書中開示される本発明は、ゲノムが改変されたことによりHLA発現の非常に重要な構成要素が減少または削除されている幹細胞に関する。同様に、ある特定の実施形態において、本明細書中開示される本発明は、ゲノムが改変されたことにより1種または複数の耐性誘導因子が挿入されている幹細胞に関する。本発明は、当業者が利用可能な任意の様式で、例えば、TALEN、ZFN、またはCRISPR/Casシステムを利用して、標的ポリヌクレオチド配列を改変することを企図する。そのようなCRISPR/Casシステムは、様々なCasタンパク質を使用することができる(Haft et al. PLoS Comput Biol. 2005;1(6)e60)。実施形態によっては、CRISPR/Casシステムは、CRISPR I型システムである。実施形態によっては、CRISPR/Casシステムは、CRISPR II型システムである。実施形態によっては、CRISPR/Casシステムは、CRISPR V型システムである。当然のことながら、CRISPR/Cas(例えば、Cas9及びCpf1)及びTALENを利用する方法の例が、本明細書中詳細に記載されるものの、本発明は、そうした方法/システムの使用に限定されない。当業者に既知である、ポリヌクレオチド配列を標的として標的細胞における発現を減少させまたは除去する他の方法を、本明細書中利用することができる。 In certain embodiments, the invention disclosed herein relates to stem cells in which genomic modifications have reduced or removed a very important component of HLA expression. Similarly, in certain embodiments, the invention disclosed herein relates to stem cells into which one or more resistance-inducing factors have been inserted due to genomic modification. The present invention contemplates modifying a target polynucleotide sequence in any manner available to those of skill in the art, for example utilizing a TALEN, ZFN, or CRISPR / Cas system. Such CRISPR / Cas systems can use a variety of Cas proteins (Haft et al. PLoS Comput Biol. 2005; 1 (6) e60). In some embodiments, the CRISPR / Cas system is a CRISPR type I system. In some embodiments, the CRISPR / Cas system is a CRISPR type II system. In some embodiments, the CRISPR / Cas system is a CRISPR V-type system. Of course, examples of methods utilizing CRISPR / Cas (eg, Cas9 and Cpf1) and TALEN are described in detail herein, but the invention is not limited to the use of such methods / systems. Other methods known to those of skill in the art for reducing or eliminating expression in target cells by targeting polynucleotide sequences can be utilized herein.
本発明は、どのような目的であれ、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列を改変する、例えば、修飾または切断することを企図するが、特に、コードされていた産物の発現または活性が減少または排除されるように改変することを企図する。実施形態によっては、細胞(例えば、ES細胞またはiPSC)中の標的ポリヌクレオチド配列は、変異体細胞を生成するように改変される。本明細書中使用される場合、「変異体細胞」は、概して、結果として生じる遺伝子型が、起源となる遺伝子型または野生型細胞とは異なる細胞を示す。場合によっては、「変異体細胞」は、例えば、正常に機能する幹遺伝子がCRISPR/Casシステムを用いて改変されている場合に、変異体表現型を呈する。実施形態によっては、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列は、遺伝子変異を修正または修復する(例えば、正常な表現型を細胞に回復させる)ように改変される。実施形態によっては、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列は、遺伝子変異を誘導する(例えば、遺伝子またはゲノム配列の機能を破壊する)ように改変される。 The present invention is intended to modify, eg, modify or cleave a target polynucleotide sequence in a cell for any purpose, in particular to reduce or eliminate expression or activity of the encoded product. It is intended to be modified to be. In some embodiments, the target polynucleotide sequence in the cell (eg, ES cell or iPSC) is modified to produce mutant cells. As used herein, a "mutant cell" generally refers to a cell whose resulting genotype is different from the genotype of origin or wild-type cell. In some cases, "mutant cells" exhibit a mutant phenotype, for example, when a normally functioning stem gene has been modified using the CRISPR / Cas system. In some embodiments, the target polynucleotide sequence in the cell is modified to correct or repair the genetic mutation (eg, restore the normal phenotype to the cell). In some embodiments, the target polynucleotide sequence in the cell is modified to induce a gene mutation (eg, disrupt the function of the gene or genomic sequence).
実施形態によっては、改変は、インデルである。本明細書中使用される場合、「インデル」は、挿入、欠失、またはそれらの組み合わせから生じる変異を示す。当業者が認めるとおり、ゲノム配列の翻訳領域におけるインデルは、インデルの長さが3の倍数でない限り、フレームシフト変異をもたらすことになる。実施形態によっては、改変は、点変異である。本明細書中使用される場合、「点変異」は、ヌクレオチドのうち1つを置き換える置換を示す。CRISPR/Casシステムを用いて、標的ポリヌクレオチド配列に、任意の長さのインデルまたは点変異を誘導することができる。 In some embodiments, the modification is an indel. As used herein, "indel" refers to a mutation resulting from an insertion, deletion, or combination thereof. As will be appreciated by those skilled in the art, indels in the translational region of the genomic sequence will result in frameshift mutations unless the indel length is a multiple of three. In some embodiments, the modification is a point mutation. As used herein, "point mutation" refers to a substitution that replaces one of the nucleotides. The CRISPR / Cas system can be used to induce indels or point mutations of any length in the target polynucleotide sequence.
実施形態によっては、改変は、標的ポリヌクレオチド配列またはその一部分のノックアウトをもたらす。例えば、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列をノックアウトすることは、治療目的及び研究目的の両方で、in vitro、in vivoまたはex vivoで行うことができる。細胞中の標的ポリヌクレオチド配列をノックアウトすることは、標的ポリヌクレオチド配列の発現と関連した疾患の治療または予防に有用である可能性がある(例えば、ex vivoで細胞の変異体アレルをノックアウトし、ノックアウト変異体アレルを有する細胞を対象に導入することによる)。 In some embodiments, the modification results in a knockout of the target polynucleotide sequence or a portion thereof. For example, knocking out a target polynucleotide sequence in a cell can be done in vitro, in vivo or ex vivo for both therapeutic and research purposes. Knocking out a target polynucleotide sequence in a cell may be useful in the treatment or prevention of diseases associated with the expression of the target polynucleotide sequence (eg, knocking out a mutant allele of the cell with exvivo). By introducing cells with the knockout mutant allele into the subject).
本明細書中使用される場合、「ノックアウト」は、標的ポリヌクレオチド配列またはその発現産物の機能に干渉するやり方で、標的ポリヌクレオチド配列を全部または一部削除することを含む。 As used herein, "knockout" involves deleting all or part of a target polynucleotide sequence in a manner that interferes with the function of the target polynucleotide sequence or its expression product.
実施形態によっては、改変は、標的ポリヌクレオチド配列の発現の減少をもたらす。「低下する」、「減少した」、「減少」、及び「低下」という用語は、すべて、本明細書中、概して、統計上有意な量での低下を意味するために使用される。しかしながら、誤解を避けるため、「低下した」、「減少した」、「減少」、及び「低下」は、参照レベルと比べた場合に少なくとも10%の低下、例えば、少なくとも約20%、または少なくとも約30%、または少なくとも約40%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%、または少なくとも約70%、または少なくとも約80%、または少なくとも約90%の低下、あるいは100%(すなわち、参照試料と比べた場合に存在しないレベル)を含めて最大100%の低下、または参照レベルと比べた場合に10~100%の間にある任意の低下を含む。 In some embodiments, the modification results in reduced expression of the target polynucleotide sequence. The terms "decreased," "decreased," "decreased," and "decreased" are all used herein to generally mean a decrease in a statistically significant amount. However, for the avoidance of doubt, "decreased", "decreased", "decreased", and "decreased" are at least 10% reduction compared to the reference level, eg, at least about 20%, or at least about. 30%, or at least about 40%, or at least about 50%, or at least about 60%, or at least about 70%, or at least about 80%, or at least about 90% reduction, or 100% (ie, with a reference sample) Includes a reduction of up to 100%, including non-existent levels when compared, or any reduction between 10 and 100% when compared to a reference level.
「増加した」、「増加する」、または「向上する」、または「活性化する」という用語は、すべて、本明細書中、概して、統計上有意な量での増加を意味するために使用される。誤解を避けるため、「増加した」、「増加する」、または「向上する」、または「活性化する」は、参照レベルと比べた場合に少なくとも10%の増加、例えば、参照レベルと比べた場合に少なくとも約20%、または少なくとも約30%、または少なくとも約40%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%、または少なくとも約70%、または少なくとも約80%、または少なくとも約90%の増加、または100%を含めて最大100%の増加、または10~100%の間にある任意の増加、あるいは参照レベルと比べた場合に少なくとも約2倍、または少なくとも約3倍、または少なくとも約4倍、または少なくとも約5倍、または少なくとも約10倍の増加、または2倍~10倍以上の間にある任意の増加を意味する。 The terms "increased", "increased", or "improved", or "activated" are all used herein to mean, generally, a statistically significant amount of increase. To. To avoid misunderstanding, "increased," "increased," or "improved," or "activated" is an increase of at least 10% when compared to a reference level, eg, when compared to a reference level. At least about 20%, or at least about 30%, or at least about 40%, or at least about 50%, or at least about 60%, or at least about 70%, or at least about 80%, or at least about 90%. Or an increase of up to 100%, including 100%, or any increase between 10 and 100%, or at least about 2 times, or at least about 3 times, or at least about 4 times when compared to reference levels. Or means an increase of at least about 5 times, or at least about 10 times, or any increase between 2 and 10 times or more.
「統計上有意な」または「有意に」という用語は、統計上の有意性を示し、概して、マーカーの正常濃度より2標準偏差、またはそれより低い、濃度を意味する。この用語は、差異があることの統計的証拠を示す。これは、帰無仮説が実際には正しい場合に、帰無仮説を棄却する判断を下す可能性と定義される。判断は、P値を用いて下される。 The term "statistically significant" or "significantly" indicates statistical significance and generally means a concentration that is 2 standard deviations or less than the normal concentration of the marker. This term provides statistical evidence of differences. This is defined as the possibility of making a decision to reject the null hypothesis if the null hypothesis is actually correct. Judgments are made using the P-value.
実施形態によっては、改変は、ホモ接合型改変である。実施形態によっては、改変は、ヘテロ接合型改変である。 In some embodiments, the modification is a homozygous modification. In some embodiments, the modification is a heterozygous modification.
実施形態によっては、改変の結果、標的ポリヌクレオチド配列が、望ましくない配列から所望の配列へと修正される。CRISPR/Casシステムを用いて、標的ポリヌクレオチド配列中の任意の種類の変異または誤りを修正することができる。例えば、CRISPR/Casシステムを用いて、標的ポリヌクレオチド配列から欠失により欠けているヌクレオチド配列を挿入することができる。CRISPR/Casシステムを用いて、挿入変異によるヌクレオチド配列を標的ポリヌクレオチド配列から削除または切除することもできる。場合によっては、CRISPR/Casシステムを用いて、不正確なヌクレオチド配列を正確なヌクレオチド配列で置き換えることができる(例えば、機能喪失変異のため損傷した標的ポリヌクレオチド配列の機能を回復させるため)。 In some embodiments, the modification results in the target polynucleotide sequence being modified from an undesired sequence to a desired sequence. The CRISPR / Cas system can be used to correct any type of mutation or error in the target polynucleotide sequence. For example, the CRISPR / Cas system can be used to insert a nucleotide sequence that is missing due to a deletion from the target polynucleotide sequence. The CRISPR / Cas system can also be used to remove or remove nucleotide sequences from insertion mutations from target polynucleotide sequences. In some cases, the CRISPR / Cas system can be used to replace the inaccurate nucleotide sequence with the correct nucleotide sequence (eg, to restore the function of the target polynucleotide sequence damaged by the loss-of-function mutation).
CRISPR/Casシステムは、標的ポリヌクレオチドを、驚くほど高い効率で改変することができる。ある特定の実施形態において、改変効率は、少なくとも約5%である。ある特定の実施形態において、改変効率は、少なくとも約10%である。ある特定の実施形態において、改変効率は、約10%~約80%である。ある特定の実施形態において、改変効率は、約30%~約80%である。ある特定の実施形態において、改変効率は、約50%~約80%である。ある特定の実施形態において、改変効率は、約80%以上である。ある特定の実施形態において、改変効率は、約85%以上である。実施形態によっては、改変効率は、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、または約99%以上である。実施形態によっては、改変効率は、約100%に等しい。 The CRISPR / Cas system can modify the target polynucleotide with surprisingly high efficiency. In certain embodiments, the modification efficiency is at least about 5%. In certain embodiments, the modification efficiency is at least about 10%. In certain embodiments, the modification efficiency is from about 10% to about 80%. In certain embodiments, the modification efficiency is from about 30% to about 80%. In certain embodiments, the modification efficiency is from about 50% to about 80%. In certain embodiments, the modification efficiency is about 80% or more. In certain embodiments, the modification efficiency is about 85% or higher. Depending on the embodiment, the modification efficiency is about 90%, about 91%, about 92%, about 93%, about 94%, about 95%, about 96%, about 97%, about 98%, or about 99% or more. Is. In some embodiments, the modification efficiency is equal to about 100%.
実施形態によっては、標的ポリヌクレオチド配列は、ゲノム配列である。実施形態によっては、標的ポリヌクレオチド配列は、ヒトゲノム配列である。実施形態によっては、標的ポリヌクレオチド配列は、哺乳類ゲノム配列である。実施形態によっては、標的ポリヌクレオチド配列は、脊椎動物ゲノム配列である。 In some embodiments, the target polynucleotide sequence is a genomic sequence. In some embodiments, the target polynucleotide sequence is a human genome sequence. In some embodiments, the target polynucleotide sequence is a mammalian genomic sequence. In some embodiments, the target polynucleotide sequence is a vertebrate genomic sequence.
実施形態によっては、CRISPR/Casシステムは、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及びCasタンパク質を標的ポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、そのモチーフとハイブリダイズすることができる少なくとも1~2つのリボ核酸(例えば、gRNA)とを含む。実施形態によっては、CRISPR/Casシステムは、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸配列と、及びCasタンパク質を標的ポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、そのモチーフとハイブリダイズすることができる単一リボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸(例えば、gRNA)とを含む。本明細書中使用される場合、「タンパク質」及び「ポリペプチド」は、同義で使用され、ペプチド結合により連結された一連のアミノ酸残基(すなわち、アミノ酸の重合体)を示し、修飾アミノ酸(例えば、ホスホリル化、糖化、グリコシル化など)及びアミノ酸アナログも含まれる。ポリペプチドまたはタンパク質の例として、遺伝子産物、天然のタンパク質、これらのホモログ、パラログ、断片及び他の等価体、バリアント、ならびにアナログが挙げられる。 In some embodiments, the CRISPR / Cas system is capable of directing the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and the Cas protein to the target motif of the target polynucleotide sequence and hybridizing to that motif. Includes two ribonucleic acids (eg, gRNA). In some embodiments, the CRISPR / Cas system is capable of directing the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and the Cas protein to the target motif of the target polynucleotide sequence and hybridizing to that motif. Includes nucleic acid or at least a pair of ribonucleic acids (eg, gRNA). As used herein, "protein" and "polypeptide" are used interchangeably to indicate a series of amino acid residues (ie, polymers of amino acids) linked by peptide bonds and modified amino acids (eg, polymers of amino acids). , Phosphorylation, saccharification, glycosylation, etc.) and amino acid analogs are also included. Examples of polypeptides or proteins include gene products, native proteins, their homologs, paralogs, fragments and other equivalents, variants, and analogs.
実施形態によっては、Casタンパク質は、1つまたは複数のアミノ酸置換または修飾を含む。実施形態によっては、1つまたは複数のアミノ酸置換は、保存的アミノ酸置換を含む。場合によっては、置換及び/または修飾は、細胞中のポリペプチドのタンパク質分解を防ぐまたは減少させる及び/または当該ポリペプチドの半減期を延長することができる。実施形態によっては、Casタンパク質は、ペプチド結合置換(例えば、尿素、チオ尿素、カルバマート、スルホニル尿素など)を含むことができる。実施形態によっては、Casタンパク質は、天然のアミノ酸を含むことができる。実施形態によっては、Casタンパク質は、代替アミノ酸(例えば、D-アミノ酸、ベータ-アミノ酸、ホモシステイン、ホスホセリンなど)を含むことができる。実施形態によっては、Casタンパク質は、部分を含むようにする修飾を含むことができる(例えば、PEG化、グリコシル化、脂質化、アセチル化、末端キャップ形成など)。 In some embodiments, the Cas protein comprises one or more amino acid substitutions or modifications. In some embodiments, the one or more amino acid substitutions comprises a conservative amino acid substitution. In some cases, substitutions and / or modifications can prevent or reduce proteolysis of the polypeptide in the cell and / or prolong the half-life of the polypeptide. In some embodiments, the Cas protein can include peptide bond substitutions (eg, urea, thiourea, carbamate, sulfonylurea, etc.). In some embodiments, the Cas protein can include naturally occurring amino acids. In some embodiments, the Cas protein can include alternative amino acids (eg, D-amino acids, beta-amino acids, homocysteine, phosphoserine, etc.). In some embodiments, the Cas protein can include modifications to include moieties (eg, PEGylation, glycosylation, lipidation, acetylation, terminal cap formation, etc.).
実施形態によっては、Casタンパク質は、コアCasタンパク質を含む。Casコアタンパク質の例として、Cas1、Cas2、Cas3、Cas4、Cas5、Cas6、Cas7、Cas8、及びCas9が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、E. coliサブタイプのCasタンパク質(別名CASS2)を含む。E. coliサブタイプのCasタンパク質の例として、Cse1、Cse2、Cse3、Cse4、及びCas5eが挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、YpestサブタイプのCasタンパク質(別名CASS3)を含む。YpestサブタイプのCasタンパク質の例として、Csy1、Csy2、Csy3、及びCsy4が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、NmeniサブタイプのCasタンパク質(別名CASS4)を含む。NmeniサブタイプのCasタンパク質の例として、Csn1及びCsn2が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、DvulgサブタイプのCasタンパク質(別名CASS1)を含む。DvulgサブタイプのCasタンパク質の例として、Csd1、Csd2、及びCas5dが挙げられる。実施形態によっては、Casタンパク質は、TneapサブタイプのCasタンパク質(別名CASS7)を含む。TneapサブタイプのCasタンパク質の例として、Cst1、Cst2、Cas5tが挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、HmariサブタイプのCasタンパク質を含む。HmariサブタイプのCasタンパク質の例として、Csh1、Csh2、及びCas5hが挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、ApernサブタイプのCasタンパク質(別名CASS5)を含む。ApernサブタイプのCasタンパク質の例として、Csa1、Csa2、Csa3、Csa4、Csa5、及びCas5aが挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、MtubeサブタイプのCasタンパク質(別名CASS6)を含む。MtubeサブタイプのCasタンパク質の例として、Csm1、Csm2、Csm3、Csm4、及びCsm5が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態によっては、Casタンパク質は、RAMPモジュールCasタンパク質を含む。RAMPモジュールCasタンパク質の例として、Cmr1、Cmr2、Cmr3、Cmr4、Cmr5、及びCmr6が挙げられるが、これらに限定されない。 In some embodiments, the Cas protein comprises a core Cas protein. Examples of Cas core proteins include, but are not limited to, Cas1, Cas2, Cas3, Cas4, Cas5, Cas6, Cas7, Cas8, and Cas9. In some embodiments, the Cas protein is E. coli. E. coli subtype Cas protein (also known as CASS2) is included. E. Examples of E. coli subtype Cas proteins include, but are not limited to, Cse1, Cse2, Cse3, Cse4, and Cas5e. In some embodiments, the Cas protein comprises a Ypest subtype Cas protein (also known as CASS3). Examples of Ypest subtype Cas proteins include, but are not limited to, Csy1, Csy2, Csy3, and Csy4. In some embodiments, the Cas protein comprises the Nmeni subtype Cas protein (also known as CASS4). Examples of Nmeni subtype Cas proteins include, but are not limited to, Csn1 and Csn2. In some embodiments, the Cas protein comprises a Dvlug subtype Cas protein (also known as CASS1). Examples of Dvlug subtype Cas proteins include Csd1, Csd2, and Cas5d. In some embodiments, the Cas protein comprises a Tneap subtype Cas protein (also known as CASS7). Examples of Tneap subtype Cas proteins include, but are not limited to, Cst1, Cst2, Cas5t. In some embodiments, the Cas protein comprises the Hmari subtype Cas protein. Examples of Hmari subtype Cas proteins include, but are not limited to, Csh1, Csh2, and Cas5h. In some embodiments, the Cas protein comprises an Apern subtype Cas protein (also known as CASS5). Examples of Apern subtype Cas proteins include, but are not limited to, Csa1, Csa2, Csa3, Csa4, Csa5, and Cas5a. In some embodiments, the Cas protein comprises a Mtube subtype Cas protein (also known as CASS6). Examples of Mtube subtype Cas proteins include, but are not limited to, Csm1, Csm2, Csm3, Csm4, and Csm5. In some embodiments, the Cas protein comprises a RAMP module Cas protein. Examples of RAMP module Cas proteins include, but are not limited to, Cmr1, Cmr2, Cmr3, Cmr4, Cmr5, and Cmr6.
実施形態によっては、Casタンパク質は、Cas9タンパク質またはその機能性部分である。実施形態によっては、Casタンパク質は、任意の細菌種由来のCas9またはその機能性部分である。Cas9タンパク質は、II型CRISPRシステムの一員であり、このシステムは、典型的には、トランスコード化低分子RNA(tracrRNA)、内因性リボヌクレアーゼ3(rnc)、及びCasタンパク質を含む。Cas9タンパク質(別名CRISPR関連エンドヌクレアーゼCas9/Csn1)は、1368のアミノ酸を有するポリペプチドである。Cas9は、2つのエンドヌクレアーゼドメイン、crRNAに対して相補的ではない標的DNAを切断するRuvC様ドメイン(残基7~22、759~766、及び982~989)、及びcrRNAに対して相補的な標的DNAを切断するHNHヌクレアーゼドメイン(残基810~872)を有する。 In some embodiments, the Cas protein is a Cas9 protein or a functional portion thereof. In some embodiments, the Cas protein is Cas9 from any bacterial species or a functional portion thereof. The Cas9 protein is a member of the type II CRISPR system, which typically comprises transcoded small molecule RNA (tracrRNA), endogenous ribonuclease 3 (rnc), and Cas protein. The Cas9 protein (also known as the CRISPR-related endonuclease Cas9 / Csn1) is a polypeptide having an amino acid of 1368. Cas9 is complementary to two endonuclease domains, RuvC-like domains (residues 7-22, 759-766, and 982-989) that cleave target DNA that are not complementary to crRNA, and crRNA. It has an HNH nuclease domain (residues 810-872) that cleaves the target DNA.
実施形態によっては、Casタンパク質は、Cpf1タンパク質またはその機能性部分である。実施形態によっては、Casタンパク質は、任意の細菌種由来のCpf1またはその機能性部分である。Cpf1タンパク質は、V型CRISPRシステムの一員である。Cpf1タンパク質は、約1300のアミノ酸を有するポリペプチドである。Cpf1は、RuvC様エンドヌクレアーゼドメインを有する。Cpf1は、単一リボヌクレアーゼドメインを用いて、ねじれ形パターン中の標的DNAを切断する。ねじれ形DNA二本鎖の破壊は、4または5-ntの5’オーバーハングをもたらす。 In some embodiments, the Cas protein is a Cpf1 protein or a functional portion thereof. In some embodiments, the Cas protein is Cpf1 from any bacterial species or a functional portion thereof. The Cpf1 protein is a member of the V-type CRISPR system. The Cpf1 protein is a polypeptide having about 1300 amino acids. Cpf1 has a RuvC-like endonuclease domain. Cpf1 uses a single ribonuclease domain to cleave the target DNA in the staggered pattern. Staggered DNA double strand disruption results in a 4 or 5-nt 5'overhang.
本明細書中使用される場合、「機能性部分」は、少なくとも1つのリボ核酸(例えば、ガイドRNA(gRNA))と複合体形成して標的ポリヌクレオチド配列を切断するペプチドの能力を保持している、そのペプチドの一部分を示す。実施形態によっては、機能性部分は、DNA結合ドメイン、少なくとも1つのRNA結合ドメイン、ヘリカーゼドメイン、及びエンドヌクレアーゼドメインからなる群より選択される作動可能に連結されたCas9タンパク質機能ドメインの組み合わせを含む。実施形態によっては、機能性部分は、DNA結合ドメイン、少なくとも1つのRNA結合ドメイン、ヘリカーゼドメイン、及びエンドヌクレアーゼドメインからなる群より選択される作動可能に連結されたCpf1タンパク質機能ドメインの組み合わせを含む。実施形態によっては、機能ドメインは、複合体を形成する。 As used herein, a "functional moiety" retains the ability of a peptide to complex with at least one ribonucleic acid (eg, a guide RNA (gRNA)) to cleave a target polynucleotide sequence. Indicates a portion of the peptide. In some embodiments, the functional moiety comprises a combination of operably linked Cas9 protein functional domains selected from the group consisting of a DNA binding domain, at least one RNA binding domain, a helicase domain, and an endonuclease domain. In some embodiments, the functional moiety comprises a combination of operably linked Cpf1 protein functional domains selected from the group consisting of a DNA binding domain, at least one RNA binding domain, a helicase domain, and an endonuclease domain. In some embodiments, the functional domains form a complex.
当然のことながら、本発明は、標的ポリヌクレオチド配列をCasタンパク質(例えば、Cas9)と接触させる様々なやり方を企図する。実施形態によっては、外因性Casタンパク質を、ポリペプチド形態で細胞に導入することができる。ある特定の実施形態において、Casタンパク質は、細胞透過性ポリペプチドまたは細胞透過性ペプチドと結合または融合させることができる。本明細書中使用される場合、「細胞透過性ポリペプチド」及び「細胞透過性ペプチド」は、それぞれ、細胞中への分子の取り込みを促進するポリペプチドまたはペプチドを示す。細胞透過性ポリペプチドは、検出可能な標識を有することができる。 Not surprisingly, the present invention contemplates various ways in which a target polynucleotide sequence is contacted with a Cas protein (eg, Cas9). In some embodiments, the exogenous Cas protein can be introduced into cells in polypeptide form. In certain embodiments, the Cas protein can bind or fuse with a cell-permeable polypeptide or cell-permeable peptide. As used herein, "cell-permeable polypeptide" and "cell-permeable peptide" refer to a polypeptide or peptide that facilitates the uptake of a molecule into a cell, respectively. Cell-permeable polypeptides can have a detectable label.
ある特定の実施形態において、Casタンパク質は、荷電タンパク質(例えば、正電荷、負電荷、または全体として中性電荷を有するもの)と結合または融合させることができる。そのような結合は、共有結合の場合がある。実施形態によっては、Casタンパク質は、大きく正に荷電したGFPと融合されて、Casタンパク質が細胞を透過する能力を顕著に上昇させることができる(Cronican et al. ACS Chem Biol. 2010;5(8):747-52)。ある特定の実施形態において、Casタンパク質は、タンパク質形質導入ドメイン(PTD)と融合されて、Casタンパク質の細胞への進入を促進することができる。PTDの例として、Tat、オリゴアルギニン、ペネトラチンが挙げられる。実施形態によっては、Casタンパク質は、細胞透過性ペプチドと融合したCasポリペプチドを含む。実施形態によっては、Casタンパク質は、PTDと融合したCasポリペプチドを含む。 In certain embodiments, the Cas protein can bind or fuse with a charged protein (eg, one having a positive charge, a negative charge, or an overall neutral charge). Such a bond may be a covalent bond. In some embodiments, the Cas protein can be fused with a large, positively charged GFP to significantly increase the ability of the Cas protein to permeate cells (Cronican et al. ACS Chem Biol. 2010; 5 (8). ): 747-52). In certain embodiments, the Cas protein can be fused with a protein transduction domain (PTD) to facilitate the entry of the Cas protein into cells. Examples of PTDs include Tat, oligoarginine and penetratin. In some embodiments, the Cas protein comprises a Cas polypeptide fused with a cell permeable peptide. In some embodiments, the Cas protein comprises a Cas polypeptide fused with PTD.
実施形態によっては、Casタンパク質は、Casタンパク質(例えば、Cas9またはCpf1)をコードする核酸の形で、標的ポリヌクレオチド配列を含有する細胞に導入することができる。核酸を細胞に導入するプロセスは、任意の適切な技法により達成することができる。適切な技法として、リン酸カルシウムまたは脂質介在形質移入、電気穿孔、及びウイルスベクターを用いた形質導入または感染が挙げられる。実施形態によっては、核酸は、DNAを含む。実施形態によっては、核酸は、本明細書中記載されるとおり、修飾DNAを含む。実施形態によっては、核酸は、mRNAを含む。実施形態によっては、核酸は、本明細書中記載されるとおり、修飾mRNA(例えば、合成修飾mRNA)を含む。 In some embodiments, the Cas protein can be introduced into cells containing the target polynucleotide sequence in the form of a nucleic acid encoding the Cas protein (eg, Cas9 or Cpf1). The process of introducing nucleic acid into a cell can be accomplished by any suitable technique. Suitable techniques include calcium phosphate or lipid-mediated transfection, electroporation, and transduction or infection with viral vectors. In some embodiments, the nucleic acid comprises DNA. In some embodiments, the nucleic acid comprises modified DNA as described herein. In some embodiments, the nucleic acid comprises mRNA. In some embodiments, the nucleic acid comprises a modified mRNA (eg, a synthetic modified mRNA) as described herein.
実施形態によっては、Casタンパク質をコードする核酸及び少なくとも1つ~2つのリボ核酸をコードする核酸が、ウイルス形質導入(例えば、レンチウイルス形質導入)を介して細胞に導入される。 In some embodiments, the nucleic acid encoding the Cas protein and the nucleic acid encoding at least one or two ribonucleic acids are introduced into the cell via viral transduction (eg, lentivirus transduction).
実施形態によっては、Casタンパク質は、1つ~2つのリボ核酸と複合体形成する。実施形態によっては、Casタンパク質は、2つのリボ核酸と複合体形成する。実施形態によっては、Casタンパク質は、1つのリボ核酸と複合体形成する。実施形態によっては、Casタンパク質は、本明細書中記載されるとおり、修飾核酸によりコードされる(例えば、合成修飾mRNA)。 In some embodiments, the Cas protein complexes with one or two ribonucleic acids. In some embodiments, the Cas protein complexes with two ribonucleic acids. In some embodiments, the Cas protein complexes with one ribonucleic acid. In some embodiments, the Cas protein is encoded by a modified nucleic acid (eg, synthetically modified mRNA) as described herein.
本発明の方法は、Casタンパク質を標的ポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせて、そのモチーフとハイブリダイズすることができる任意のリボ核酸の使用を企図する。実施形態によっては、リボ核酸のうち少なくとも1つは、tracrRNAを含む。実施形態によっては、リボ核酸のうち少なくとも1つは、CRISPR RNA(crRNA)を含む。実施形態によっては、単一リボ核酸は、Casタンパク質を、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、そのモチーフとハイブリダイズするガイドRNAを含む。実施形態によっては、リボ核酸のうち少なくとも1つは、Casタンパク質を、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、そのモチーフとハイブリダイズするガイドRNAを含む。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸の両方が、Casタンパク質を、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向交わせ、そのモチーフとハイブリダイズするガイドRNAを含む。本発明のリボ核酸は、当業者が認めるとおり、使用する特定のCRISPR/Casシステム、及び標的ポリヌクレオチドの配列に応じて、多種多様な標的モチーフとハイブリダイズするように選択することができる。1つ~2つのリボ核酸は、標的ポリヌクレオチド配列以外の核酸配列とのハイブリダイゼーションを最小限にするように選択することもできる。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸は、細胞中のその他全てのゲノムヌクレオチド配列と比較した場合に少なくとも2つのミスマッチを有する標的モチーフとハイブリダイズする。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸は、細胞中のその他全てのゲノムヌクレオチド配列と比較した場合に少なくとも1つのミスマッチを有する標的モチーフとハイブリダイズする。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸は、Casタンパク質が認識するデオキシリボ核酸モチーフに直接隣接する標的モチーフとハイブリダイズするように設計される。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸はそれぞれ、Casタンパク質が認識するデオキシリボ核酸モチーフに直接隣接する標的モチーフとハイブリダイズするように設計され、このCasタンパク質が認識するデオキシリボ核酸モチーフは、標的モチーフ間に位置する変異体アレルと隣接する。 The methods of the invention contemplate the use of any ribonucleic acid capable of directing the Cas protein to the target motif of the target polynucleotide sequence and hybridizing to that motif. In some embodiments, at least one of the ribonucleic acids comprises tracrRNA. In some embodiments, at least one of the ribonucleic acids comprises a CRISPR RNA (crRNA). In some embodiments, the single ribonucleic acid comprises a guide RNA that directs the Cas protein to the target motif of the target polynucleotide sequence in the cell and hybridizes to that motif. In some embodiments, at least one of the ribonucleic acids comprises a guide RNA that directs the Cas protein to the target motif of the target polynucleotide sequence in the cell and hybridizes to that motif. In some embodiments, both one or two ribonucleic acids include a guide RNA that directs the Cas protein to the target motif of the target polynucleotide sequence in the cell and hybridizes to that motif. The ribonucleic acid of the invention can be selected to hybridize to a wide variety of target motifs, depending on the particular CRISPR / Cas system used and the sequence of the target polynucleotide, as will be appreciated by those of skill in the art. One or two ribonucleic acids can also be selected to minimize hybridization with nucleic acid sequences other than the target polynucleotide sequence. In some embodiments, one or two ribonucleic acids hybridize to a target motif having at least two mismatches when compared to all other genomic nucleotide sequences in the cell. In some embodiments, one or two ribonucleic acids hybridize to a target motif having at least one mismatch when compared to all other genomic nucleotide sequences in the cell. In some embodiments, one or two ribonucleic acids are designed to hybridize to a target motif that is directly adjacent to the deoxyribonucleic acid motif recognized by the Cas protein. In some embodiments, one or two ribonucleic acids are each designed to hybridize with a target motif that is directly adjacent to the deoxyribonucleic acid motif recognized by the Cas protein, and the deoxyribonucleic acid motif recognized by this Cas protein is targeted. Adjacent to the variant allele located between the motifs.
実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸のうち少なくとも1つは、配列番号1~7のリボ核酸配列からなる群より選択される配列を含む。実施形態によっては、少なくとも1つのリボ核酸は、配列番号1~7のリボ核酸配列からなる群より選択される配列を含む。 In some embodiments, at least one of one or two ribonucleic acids comprises a sequence selected from the group consisting of the ribonucleic acid sequences of SEQ ID NOs: 1-7. In some embodiments, at least one ribonucleic acid comprises a sequence selected from the group consisting of the ribonucleic acid sequences of SEQ ID NOs: 1-7.
実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸のうち少なくとも1つは、配列番号1~7のリボ核酸配列からなる群より選択される配列に対して単一ヌクレオチドミスマッチを持つ配列を含む。実施形態によっては、少なくとも1つのリボ核酸は、配列番号1~7のリボ核酸配列からなる群より選択される配列に対して単一ヌクレオチドミスマッチを持つ配列を含む。 In some embodiments, at least one of one or two ribonucleic acids comprises a sequence having a single nucleotide mismatch to a sequence selected from the group consisting of the ribonucleic acid sequences of SEQ ID NOs: 1-7. In some embodiments, the at least one ribonucleic acid comprises a sequence having a single nucleotide mismatch to a sequence selected from the group consisting of the ribonucleic acid sequences of SEQ ID NOs: 1-7.
実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸はそれぞれ、Casタンパク質を、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、そのモチーフとハイブリダイズするガイドRNAを含む。実施形態によっては、1つまたは2つのリボ核酸(例えば、ガイドRNA)は、標的ポリヌクレオチド配列の同じストランド上の配列と相補的である及び/またはそれら配列とハイブリダイズする。実施形態によっては、1つまたは2つのリボ核酸(例えば、ガイドRNA)は、標的ポリヌクレオチド配列の対向するストランド上の配列と相補的である及び/またはそれら配列とハイブリダイズする。実施形態によっては、1つまたは2つのリボ核酸(例えば、ガイドRNA)は、標的ポリヌクレオチド配列の対向するストランド上の配列と相補的ではない及び/またはその配列とハイブリダイズしない。実施形態によっては、1つまたは2つのリボ核酸(例えば、ガイドRNA)は、標的ポリヌクレオチド配列の重複する標的モチーフと相補的である及び/またはそレラモチーフとハイブリダイズする。実施形態によっては、1つまたは2つのリボ核酸(例えば、ガイドRNA)は、標的ポリヌクレオチド配列のオフセット標的モチーフと相補的である及び/またはレラモチーフとハイブリダイズする。 In some embodiments, each one or two ribonucleic acids comprises a guide RNA that directs the Cas protein to the target motif of the target polynucleotide sequence in the cell and hybridizes to that motif. In some embodiments, one or two ribonucleic acids (eg, guide RNAs) are complementary to and / or hybridize to sequences on the same strand of the target polynucleotide sequence. In some embodiments, one or two ribonucleic acids (eg, guide RNAs) are complementary to and / or hybridize to sequences on opposite strands of the target polynucleotide sequence. In some embodiments, one or two ribonucleic acids (eg, guide RNAs) are not complementary to and / or hybridize to the sequence on the opposite strand of the target polynucleotide sequence. In some embodiments, one or two ribonucleic acids (eg, guide RNAs) are complementary to and / or hybridize with the overlapping target motifs of the target polynucleotide sequence. In some embodiments, one or two ribonucleic acids (eg, a guide RNA) are complementary to the offset target motif of the target polynucleotide sequence and / or hybridize to the rela motif.
実施形態によっては、標的モチーフは、17~23ヌクレオチドのDNA配列である。実施形態によっては、標的モチーフは、長さが少なくとも20ヌクレオチドである。実施形態によっては、標的モチーフは、20ヌクレオチドのDNA配列である。 In some embodiments, the target motif is a 17-23 nucleotide DNA sequence. In some embodiments, the target motif is at least 20 nucleotides in length. In some embodiments, the target motif is a 20 nucleotide DNA sequence.
実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸は、細胞中のその他全てのゲノムヌクレオチド配列と比較した場合に少なくとも2つのミスマッチを有する標的モチーフとハイブリダイズする。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸は、細胞中のその他全てのゲノムヌクレオチド配列と比較した場合に少なくとも1つのミスマッチを有する標的モチーフとハイブリダイズする。当業者なら認めるだろうが、様々な技法を用いて、標的外効果を最小限にするのに適切な標的モチーフを選択することができる(例えば、バイオインフォマティクス分析)。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸は、Casタンパク質が認識するデオキシリボ核酸モチーフに直接隣接する標的モチーフとハイブリダイズするように設計される。実施形態によっては、1つ~2つのリボ核酸はそれぞれ、Casタンパク質が認識するデオキシリボ核酸モチーフに直接隣接する標的モチーフとハイブリダイズするように設計され、このCasタンパク質が認識するデオキシリボ核酸モチーフは、標的モチーフ間に位置する変異体アレルと隣接する。 In some embodiments, one or two ribonucleic acids hybridize to a target motif having at least two mismatches when compared to all other genomic nucleotide sequences in the cell. In some embodiments, one or two ribonucleic acids hybridize to a target motif having at least one mismatch when compared to all other genomic nucleotide sequences in the cell. As one of ordinary skill in the art will admit, a variety of techniques can be used to select appropriate target motifs to minimize off-target effects (eg, bioinformatics analysis). In some embodiments, one or two ribonucleic acids are designed to hybridize to a target motif that is directly adjacent to the deoxyribonucleic acid motif recognized by the Cas protein. In some embodiments, one or two ribonucleic acids are each designed to hybridize with a target motif that is directly adjacent to the deoxyribonucleic acid motif recognized by the Cas protein, and the deoxyribonucleic acid motif recognized by this Cas protein is targeted. Adjacent to the variant allele located between the motifs.
態様によっては、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列は、遺伝子編集システム(例えば、TALEN、ZFN、CRISPR/Casなど)を用いて、細胞中の1種または複数の非常に重要な免疫遺伝子の発現及び/または活性を低下させあるいは排除するように改変される。実施形態によっては、本開示は、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列を、細胞の一方または両方のアレルからゲノムDNAの連続した配列を削除する(例えば、1種または複数の非常に重要な免疫遺伝子を削除する)ように改変すること(例えば、CRISPR/Casシステムを用いて)を提供する。実施形態によっては、細胞中の標的ポリヌクレオチド配列は、細胞の一方または両方のアレルに遺伝子変異を挿入するように改変される(例えば、CRISPR/Casシステムを用いて)。さらに他の実施形態において、本明細書中開示される汎用幹細胞は、相補的ゲノム編集アプローチに供することができ(例えば、CRISPR/Casシステムを用いて)、これにより当該幹細胞は、細胞の一方または両方のアレルからゲノムDNA(例えば、非常に重要な免疫遺伝子)の連続した配列を削除すること、ならびに細胞の一方または両方のアレルに1種または複数の耐性誘導因子(例えば、HLA-G、CD47、及び/またはPD-L1)を挿入することの両方が行われるように修飾されて、免疫系を局所的に抑制するとともに移植片の生着を改善する。 In some embodiments, the target polynucleotide sequence in the cell uses a gene editing system (eg, TALEN, ZFN, CRISPR / Cas, etc.) to express one or more critical immune genes in the cell and / Or modified to reduce or eliminate activity. In some embodiments, the present disclosure removes a target polynucleotide sequence in a cell, a contiguous sequence of genomic DNA from one or both alleles of the cell (eg, one or more very important immune genes). It is provided to be modified (eg, using the CRISPR / Cas system) to be deleted). In some embodiments, the target polynucleotide sequence in the cell is modified to insert the gene mutation into one or both alleles of the cell (eg, using the CRISPR / Cas system). In yet another embodiment, the generic stem cells disclosed herein can be subjected to a complementary genomic editing approach (eg, using the CRISPR / Cas system), whereby the stem cell can be one of the cells or Deleting contiguous sequences of genomic DNA (eg, a very important immune gene) from both alleles, as well as one or more resistance inducers to one or both alleles of the cell (eg, HLA-G, CD47). And / or the insertion of PD-L1) are both modified to locally suppress the immune system and improve the engraftment of the implant.
本明細書中開示される汎用幹細胞は、例えば、対象において疾患もしくは症状(例えば、1型糖尿病または多発性硬化症)の存在または進行を、診断、モニタリング、治療、及び/または治癒するために使用することができる。本明細書中使用される場合、「対象」は、ヒトまたは動物を意味する。ある特定の実施形態において、対象は、ヒトである。ある特定の実施形態において、対象は、若年成人である。ある特定の実施形態において、対象は、in vivo、in vitro、及び/またはin uteroで治療される。ある特定の態様において、本明細書中開示される方法に従って治療の必要がある対象は、ある症状を有する、または当該症状を発症することが疑われる、または当該症状を発症するリスクが高い。態様によっては、汎用幹細胞は、対象に移植される。
Generic stem cells disclosed herein are used, for example, to diagnose, monitor, treat, and / or cure the presence or progression of a disease or condition (eg,
本明細書中提供されるのは、移植細胞のそのようなHLAに基づく免疫拒絶を解決するのに有用である新規の細胞、組成物、及び方法である。 Provided herein are novel cells, compositions, and methods that are useful in resolving such HLA-based immune rejection of transplanted cells.
MHCクラスI及びMHCクラスII遺伝子の除去
ある特定の態様において、本明細書中開示される本発明は、MHC-I及び/またはMHC-IIヒト白血球抗原の発現を調節する幹細胞ゲノムの1つまたは複数の標的ポリヌクレオチド配列のゲノム修飾に関する。態様によっては、遺伝子編集システムを用いて、1つまたは複数の標的ポリヌクレオチド配列を修飾する。態様によっては、CRISPR/Casシステムを用いて、1つまたは複数の標的ポリヌクレオチド配列を削除する及び/または1つまたは複数の標的ポリヌクレオチド配列にインデルを導入する。
Removal of MHC Class I and MHC Class II Genes In certain embodiments, the invention disclosed herein is one of the stem cell genomes that regulates the expression of MHC-I and / or MHC-II human leukocyte antigens. Concerning genomic modification of multiple target polynucleotide sequences. In some embodiments, a gene editing system is used to modify one or more target polynucleotide sequences. In some embodiments, the CRISPR / Cas system is used to remove one or more target polynucleotide sequences and / or introduce indels into one or more target polynucleotide sequences.
HLA障壁の効率的な除去は、多型HLAアレル(HLA-A、-B、-C)を直接標的とすることにより、及び/またはHLA発現に非常に重要なMHCエンハンセオソームの構成要素(CIITAなど)の削除により、達成することができる。 Efficient removal of the HLA barrier is by directly targeting polymorphic HLA alleles (HLA-A, -B, -C) and / or components of the MHC enhanceosome that are very important for HLA expression. It can be achieved by deleting (CIITA, etc.).
ある特定の実施形態において、HLA発現は、干渉を受ける。態様によっては、HLA発現は、個別のHLAを標的とすることにより(例えば、HLA-A、HLA-B、及び/またはHLA-Cの発現をノックアウトすることにより)及び/またはHLA発現の転写レギュレーター(例えば、CIITA)を標的とすることにより干渉を受ける。態様によっては、複数のHLAを同時に標的とすることができる。例えば、HLA-BとHLA-Cは隣接しており、これらを同時に標的とすることができる。態様によっては、CRISPR/Casを用いて幹細胞ゲノムから95kb削除することで、HLA-B及びHLA-C、ならびにこの2つの遺伝子のプロモーターがノックアウトされる。態様によっては、CRISPR/Casを用いて幹細胞ゲノムから13kb削除することで、HLA-A並びにこの遺伝子のプロモーターがノックアウトされる。 In certain embodiments, HLA expression is subject to interference. In some embodiments, HLA expression is a transcriptional regulator of HLA expression by targeting an individual HLA (eg, by knocking out HLA-A, HLA-B, and / or HLA-C expression). Interference is achieved by targeting (eg, CIITA). Depending on the embodiment, multiple HLAs can be targeted at the same time. For example, HLA-B and HLA-C are adjacent and can be targeted at the same time. In some embodiments, 95 kb deletion from the stem cell genome using CRISPR / Cas knocks out HLA-B and HLA-C, as well as the promoters of these two genes. In some embodiments, 13 kb deletion from the stem cell genome using CRISPR / Cas knocks out HLA-A and the promoter of this gene.
ある特定の態様において、本明細書中開示される幹細胞は、MHC-I及び/またはMHC-IIに相当する1種または複数のヒト白血球抗原(例えば、HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DP、HLA-DQ、及び/またはHLA-DR)を発現せず、したがって、低免疫原性であると特徴付けられる。例えば、ある特定の態様において、本明細書中開示される幹細胞は、幹細胞またはそれから調製される分化型幹細胞が以下のMHC-I分子のうち1種または複数を発現しないまたは発現の減少を呈するように、修飾されている:HLA-A、HLA-B、及びHLA-C。態様によっては、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cのうち1種または複数は、細胞から「ノックアウト」されている場合がある。HLA-A遺伝子、HLA-B遺伝子、及び/またはHLA-C遺伝子がノックアウトされている細胞は、各ノックアウトされた遺伝子の発現の減少または排除を呈する場合がある。態様によっては、本明細書中開示される幹細胞は、幹細胞またはそれから調製される分化型幹細胞が以下のMHC-II分子のうち1種または複数を発現しないまたは発現の減少を呈するように、修飾されている:HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DR。態様によっては、1つまたは複数のインデルが、HLAクラスII発現の転写レギュレーター(例えば、CIITA)に挿入されている。インデルがCIITAに挿入されている(例えば、エキソン1を標的とする)細胞は、HLA-DP、HLA-DQ、及び/またはHLA-DRの発現の減少または排除を呈する可能性がある。 In certain embodiments, the stem cells disclosed herein are one or more human leukocyte antigens corresponding to MHC-I and / or MHC-II (eg, HLA-A, HLA-B, HLA-C). , HLA-DP, HLA-DQ, and / or HLA-DR) and are therefore characterized as hypoimmunogenic. For example, in certain embodiments, the stem cells disclosed herein are such that the stem cell or differentiated stem cell prepared from it does not express or exhibits reduced expression of one or more of the following MHC-I molecules: Have been modified to: HLA-A, HLA-B, and HLA-C. In some embodiments, one or more of HLA-A, HLA-B, and HLA-C may be "knocked out" from the cell. Cells in which the HLA-A, HLA-B, and / or HLA-C genes have been knocked out may exhibit reduced or eliminated expression of each knocked out gene. In some embodiments, the stem cells disclosed herein are modified such that the stem cells or differentiated stem cells prepared from them do not express or exhibit reduced expression of one or more of the following MHC-II molecules: Yes: HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR. In some embodiments, one or more indels are inserted into a transcription regulator of HLA class II expression (eg, CIITA). Cells in which indels have been inserted into CIITA (eg, targeting exon 1) may exhibit reduced or eliminated expression of HLA-DP, HLA-DQ, and / or HLA-DR.
態様によっては、本開示は、HLA-A遺伝子が編集されてゲノムDNAの連続した配列が削除されているゲノムを有し、それにより当該細胞またはその集団においてMHCクラスI分子の表面発現が減少しまたは排除されている幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)またはその集団を提供する。ゲノムDNAの連続した配列は、当該細胞またはその集団を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸と、及び配列番号1~2からなる群より選択される少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸とに接触させることにより、削除することができる。 In some embodiments, the present disclosure has a genome in which the HLA-A gene has been edited to remove contiguous sequences of genomic DNA, thereby reducing surface expression of MHC class I molecules in the cell or population thereof. Or provide a stem cell that has been eliminated (eg, hypoimmogenic stem cells) or a population thereof. A contiguous sequence of genomic DNA refers to the cell or population thereof to the Cas protein or the nucleic acid encoding the Cas protein, and at least one ribonucleic acid or at least one pair of ribs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-2. It can be removed by contact with nucleic acid.
ある特定の態様において、本開示は、細胞中の標的HLA-A配列を改変する方法を提供し、本方法は、HLA-A配列を、クラスター化反復短回文配列リピート関連(Cas)タンパク質と、及び少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸とに接触させることを含み、方法中、リボ核酸は、Casタンパク質を標的HLA-Aポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、及びこの標的とハイブリダイズし、ならびに方法中、標的HLA-Aポリヌクレオチド配列は切断され、ならびに方法中、少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸は、配列番号1~2からなる群より選択される。 In certain embodiments, the present disclosure provides a method of modifying a target HLA-A sequence in a cell, wherein the HLA-A sequence is associated with a clustered repeat short sentence sequence repeat-associated (Cas) protein. , And contacting with at least one ribonucleic acid or at least one pair of ribonucleic acids, in which the ribonucleic acid directs the Cas protein to the target motif of the target HLA-A polynucleotide sequence and with this target. Hybridize, and during the method, the target HLA-A polynucleotide sequence is cleaved, and during the method, at least one ribonucleic acid or at least a pair of ribonucleic acids is selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-2.
態様によっては、本開示は、HLA-B遺伝子が編集されてゲノムDNAの連続した配列が削除されているゲノムを有し、それにより当該細胞またはその集団においてMHCクラスI分子の表面発現が減少しまたは排除されている幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)またはその集団を提供する。ゲノムDNAの連続した配列は、当該細胞またはその集団を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸と、及び配列番号3~4からなる群より選択される少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸とに接触させることにより、削除することができる。 In some embodiments, the present disclosure has a genome in which the HLA-B gene has been edited to remove contiguous sequences of genomic DNA, thereby reducing surface expression of MHC class I molecules in the cell or population thereof. Or provide a stem cell that has been eliminated (eg, hypoimmogenic stem cells) or a population thereof. A contiguous sequence of genomic DNA refers to the cell or population thereof to the Cas protein or the nucleic acid encoding the Cas protein, and at least one ribonucleic acid or at least one pair of ribs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 3-4. It can be removed by contact with nucleic acid.
ある特定の態様において、本開示は、細胞中の標的HLA-B配列を改変する方法を提供し、本方法は、HLA-B配列を、クラスター化反復短回文配列リピート関連(Cas)タンパク質と、及び少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸とに接触させることを含み、方法中、リボ核酸は、Casタンパク質を標的HLA-Bポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、及びこの標的とハイブリダイズし、ならびに方法中、標的HLA-Bポリヌクレオチド配列は切断され、ならびに方法中、少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸は、配列番号3~4からなる群より選択される。 In certain embodiments, the present disclosure provides a method of modifying a target HLA-B sequence in a cell, wherein the HLA-B sequence is associated with a clustered repeat short sentence sequence repeat-associated (Cas) protein. , And contacting with at least one ribonucleic acid or at least one pair of ribonucleic acids, in which the ribonucleic acid directs the Cas protein to the target motif of the target HLA-B polynucleotide sequence and with this target. Hybridize, and during the method, the target HLA-B polynucleotide sequence is cleaved, and during the method, at least one ribonucleic acid or at least a pair of ribonucleic acids is selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 3-4.
態様によっては、本開示は、HLA-C遺伝子が編集されてゲノムDNAの連続した配列が削除されているゲノムを有し、それにより当該細胞またはその集団においてMHCクラスI分子の表面発現が減少しまたは排除されている幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)またはその集団を提供する。ゲノムDNAの連続した配列は、当該細胞またはその集団を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸と、及び配列番号5~6からなる群より選択される少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸とに接触させることにより、削除することができる。 In some embodiments, the present disclosure has a genome in which the HLA-C gene has been edited to remove contiguous sequences of genomic DNA, thereby reducing surface expression of MHC class I molecules in the cell or population thereof. Or provide a stem cell that has been eliminated (eg, hypoimmogenic stem cells) or a population thereof. A contiguous sequence of genomic DNA refers to the cell or population thereof to the Cas protein or the nucleic acid encoding the Cas protein, and at least one ribonucleic acid or at least one pair of ribs selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 5-6. It can be removed by contact with nucleic acid.
ある特定の態様において、本開示は、細胞中の標的HLA-C配列を改変する方法を提供し、本方法は、HLA-C配列を、クラスター化反復短回文配列リピート関連(Cas)タンパク質と、及び少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸とに接触させることを含み、方法中、リボ核酸は、Casタンパク質を標的HLA-Cポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、及びこの標的とハイブリダイズし、ならびに方法中、標的HLA-Cポリヌクレオチド配列は切断され、ならびに方法中、少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸は、配列番号5~6からなる群より選択される。 In certain embodiments, the present disclosure provides a method of modifying a target HLA-C sequence in a cell, wherein the HLA-C sequence is associated with a clustered repeat short sentence sequence repeat-associated (Cas) protein. , And contacting with at least one ribonucleic acid or at least one pair of ribonucleic acids, in which the ribonucleic acid directs the Cas protein to the target motif of the target HLA-C polynucleotide sequence and with this target. Hybridize, and during the method, the target HLA-C polynucleotide sequence is cleaved, and during the method, at least one ribonucleic acid or at least a pair of ribonucleic acids is selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 5-6.
ある特定の態様において、本開示は、クラスIIトランスアクチベーター(CIITA)遺伝子が編集されて1つまたは複数のインデルがエキソン1に導入されているゲノムを有し、それにより当該細胞またはその集団においてMHCクラスII分子(例えば、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DR)の表面発現が減少しまたは排除されている幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)またはその集団を提供する。1つまたは複数のインデルは、当該細胞またはその集団を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸と、及び配列番号7からなるリボ核酸とに接触させることにより、導入することができる。態様によっては、CIITAのエキソン1は、配列番号7からなるリボ核酸及び配列番号1~2からなる群より選択される少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸の標的である。
In certain embodiments, the present disclosure comprises a genome in which the Class II transactivator (CIITA) gene has been edited and one or more indels have been introduced into
ある特定の態様において、本開示は、細胞に1つまたは複数のインデルを導入する方法を提供し、本方法は、CIITA配列(例えば、CIITAのエキソン1)を、Casタンパク質またはCasタンパク質をコードする核酸と、及びリボ核酸とに接触させることを含み、方法中、リボ核酸は、Casタンパク質を標的CIITAポリヌクレオチド配列の標的モチーフに向かわせ、及びこの標的とハイブリダイズし、ならびに方法中、1つまたは複数のインデルはCIITAポリヌクレオチド配列のエキソン1に導入され、ならびに方法中、リボ核酸は、配列番号7の配列を有する。態様によっては、CIITAのエキソン1は、配列番号7からなるリボ核酸及び配列番号1~2からなる群より選択される少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸の標的である。
In certain embodiments, the present disclosure provides a method of introducing one or more indels into a cell, wherein the CIITA sequence (eg,
寛容原性因子の挿入
ある特定の実施形態において、1種または複数の寛容原性因子をゲノム編集された幹細胞株に挿入または再挿入して、免疫特権を持つ汎用ドナー幹細胞を創出することができる。ある特定の実施形態において、本明細書中開示される汎用幹細胞は、さらに修飾されて1種または複数の寛容原性因子を発現する。寛容原性因子の例として、特に制限なく、HLA-G、PD-L1、及びCD47の1種または複数が挙げられる。そのような寛容原性因子の発現は、免疫拒絶を阻害する可能性がある。
Insertion of Tolerability Factors In certain embodiments, one or more tolerant factors can be inserted or reinserted into a genome-edited stem cell line to create a generic donor stem cell with immunoprivilege. .. In certain embodiments, the generic stem cells disclosed herein are further modified to express one or more tolerant factors. Examples of tolerant factors include, without particular limitation, one or more of HLA-G, PD-L1 and CD47. Expression of such tolerant factors can inhibit immune rejection.
本発明者らは、免疫拒絶を積極的に阻害するため、ゲノム編集システム(CRISPR/Cas関連相同組換え修復(HDR)システムなど)を使用して、寛容原性因子のセーフハーバー遺伝子座(AAVS1遺伝子座など)への挿入を促進してきた。態様によっては、ドナープラスミドは、HLA-G発現カセットを含む。態様によっては、ドナープラスミドは、PD-L1発現カセットを含む。態様によっては、ドナープラスミドは、CD47発現カセットを含む。ある特定の態様において、ドナープラスミドは、PD-L1、HLA-G、及びCD47発現カセットを含む。ある特定の態様において、ドナープラスミドは、PD-L1及びCD47発現カセットを含む。発現カセットを含むドナープラスミドは、幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)のAAVS1遺伝子座を標的とすることができる。ある特定の態様において、ドナープラスミドは、リボ核酸を用いて、低免疫原性幹細胞のAAVS1遺伝子座を標的とすることができ、この場合リボ核酸は、配列番号8の配列を有する。 We use a genome editing system (such as the CRISPR / Cas-related homologous recombination repair (HDR) system) to actively inhibit immune rejection and use the safe harbor locus of tolerability factor (AAVS1). Has promoted insertion into loci). In some embodiments, the donor plasmid comprises an HLA-G expression cassette. In some embodiments, the donor plasmid comprises a PD-L1 expression cassette. In some embodiments, the donor plasmid comprises a CD47 expression cassette. In certain embodiments, the donor plasmid comprises a PD-L1, HLA-G, and CD47 expression cassette. In certain embodiments, the donor plasmid comprises a PD-L1 and CD47 expression cassette. The donor plasmid containing the expression cassette can target the AAVS1 locus of stem cells (eg, hypoimmunogenic stem cells). In certain embodiments, the donor plasmid can be used with ribonucleic acid to target the AAVS1 locus of hypoimmunogenic stem cells, in which case the ribonucleic acid has the sequence of SEQ ID NO: 8.
態様によっては、本開示は、幹細胞ゲノムがHLA-Gを発現するように修飾されているゲノムを有する幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)またはその集団を提供する。態様によっては、本開示は、HLA-Gを発現するように幹細胞ゲノムを改変する方法を提供する。ある特定の態様において、少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸を用いて、HLA-Gの幹細胞株への挿入を促進する場合がある。 In some embodiments, the present disclosure provides a stem cell (eg, hypoimmunogenic stem cell) or a population thereof having a genome in which the stem cell genome is modified to express HLA-G. In some embodiments, the present disclosure provides a method of modifying a stem cell genome to express HLA-G. In certain embodiments, at least one ribonucleic acid or at least a pair of ribonucleic acids may be used to facilitate the insertion of HLA-G into a stem cell line.
態様によっては、本開示は、幹細胞ゲノムがPD-L1を発現するように修飾されているゲノムを有する幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)またはその集団を提供する。態様によっては、本開示は、PD-L1を発現するように幹細胞ゲノムを改変する方法を提供する。ある特定の態様において、少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸を用いて、PD-L1の幹細胞株への挿入を促進する場合がある。 In some embodiments, the present disclosure provides stem cells (eg, hypoimmunogenic stem cells) or populations thereof having a genome in which the stem cell genome is modified to express PD-L1. In some embodiments, the present disclosure provides a method of modifying the stem cell genome to express PD-L1. In certain embodiments, at least one ribonucleic acid or at least a pair of ribonucleic acids may be used to facilitate insertion of PD-L1 into a stem cell line.
態様によっては、本開示は、幹細胞ゲノムがCD-47を発現するように修飾されているゲノムを有する幹細胞(例えば、低免疫原性幹細胞)またはその集団を提供する。態様によっては、本開示は、CD-47を発現するように幹細胞ゲノムを改変する方法を提供する。ある特定の態様において、少なくとも1つのリボ核酸または少なくとも1対のリボ核酸を用いて、CD-47の幹細胞株への挿入を促進する場合がある。 In some embodiments, the present disclosure provides stem cells (eg, hypoimmunogenic stem cells) or populations thereof having a genome in which the stem cell genome is modified to express CD-47. In some embodiments, the present disclosure provides a method of modifying the stem cell genome to express CD-47. In certain embodiments, at least one ribonucleic acid or at least a pair of ribonucleic acids may be used to facilitate insertion of CD-47 into a stem cell line.
態様によっては、本開示は、幹細胞ゲノムがPD-L1、HLA-G、及びCD47を発現するように修飾されているゲノムを有する低免疫原性幹細胞(例えば、HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRの発現が除去されているように修飾された幹細胞)またはその集団を提供する。態様によっては、本開示は、PD-L1、HLA-G、及びCD47を発現するように幹細胞ゲノムを改変する方法を提供する。 In some embodiments, the present disclosure discloses hypoimmogenic stem cells (eg, HLA-A, HLA-B, HLA) having a genome in which the stem cell genome is modified to express PD-L1, HLA-G, and CD47. -Stem cells modified to have C, HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR expression removed) or a population thereof. In some embodiments, the present disclosure provides a method of modifying the stem cell genome to express PD-L1, HLA-G, and CD47.
態様によっては、本開示は、幹細胞ゲノムがPD-L1及びCD47を発現するように修飾されているゲノムを有する低免疫原性幹細胞(例えば、HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRの発現が除去されているように修飾された幹細胞)またはその集団を提供する。態様によっては、本開示は、PD-L1及びCD47を発現するように幹細胞ゲノムを改変する方法を提供する。 In some embodiments, the present disclosure discloses hypoimmogenic stem cells (eg, HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-) having a genome in which the stem cell genome is modified to express PD-L1 and CD47. Stem cells modified to have their expression of DP, HLA-DQ, and HLA-DR removed) or a population thereof. In some embodiments, the present disclosure provides a method of modifying the stem cell genome to express PD-L1 and CD47.
汎用幹細胞
ある特定の態様において、本明細書中開示される本発明は、汎用幹細胞に関する。汎用幹細胞は、1種または複数のMHC-I及びMHC-IIヒト白血球抗原の発現が減少しているとともに、1種または複数の寛容原性因子の発現が増加しまたは過剰になっている場合がある。ある特定の態様において、汎用幹細胞は、HLA-A-/-、HLA-B-/-、HLA-C-/-、及びCIITAインデル/インデル細胞であり、この細胞は、HLA-G、PD-L1、及びCD47の発現の増加を呈する。
Generic Stem Cell In certain embodiments, the invention disclosed herein relates to generic stem cells. Generic stem cells may have reduced expression of one or more MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens, as well as increased or excessive expression of one or more tolerant factors. be. In certain embodiments, the generic stem cells are HLA-A − / − , HLA − B − / − , HLA—C − / − , and CIITA Indel / Indel cells, which cells are HLA-G, PD-. It exhibits increased expression of L1 and CD47.
態様によっては、本明細書中記載される幹細胞(例えば、汎用幹細胞)は、1つまたは複数の特長を呈する。例えば、幹細胞は、分化能を保持し、T細胞応答の低下を呈し、NK細胞応答からの保護を呈し、マクロファージ貪食の減少を呈する。 In some embodiments, the stem cells described herein (eg, general purpose stem cells) exhibit one or more features. For example, stem cells retain their ability to differentiate, exhibit a reduced T cell response, exhibit protection from NK cell responses, and exhibit reduced macrophage phagocytosis.
汎用幹細胞は、多能性を保持し、三血球系分化を行い、正常核型を保持することができる。例えば、汎用幹細胞は、NANOG、OCT4、SSEA3、及びTRA-1-60のうち1種または複数の発現を保持することができる。態様によっては、汎用幹細胞は、3胚葉(例えば、外胚葉、中胚葉、及び内胚葉)に分化し、全ての分化系列マーカーの発現を維持する。 General-purpose stem cells retain pluripotency, undergo tribloodline differentiation, and retain normal karyotype. For example, general purpose stem cells can retain expression of one or more of NANOG, OCT4, SSEA3, and TRA-1-60. In some embodiments, general purpose stem cells differentiate into three germ layers (eg, ectoderm, mesoderm, and endoderm) and maintain expression of all differentiation lineage markers.
態様によっては、汎用幹細胞は、T細胞性適応免疫応答の低下を実証する。例えば、T細胞(例えば、CD4+及びCD8+T細胞)は、汎用幹細胞に対するプライミング及び活性化の減少を呈する。また、T細胞は、汎用幹細胞に対するサイトカイン分泌の減少を呈する。HLA-I及びHLA-II分子の発現の減少は、汎用細胞に対するCD4+及びCD8+T細胞プライミングの減少をもたらす場合がある。態様によっては、PD-L1の発現が、さらに、CD8+T細胞の活性化を抑制する。 In some embodiments, general purpose stem cells demonstrate a reduced T-cell adaptive immune response. For example, T cells (eg, CD4 + and CD8 + T cells) exhibit reduced priming and activation for general purpose stem cells. In addition, T cells exhibit reduced cytokine secretion to general purpose stem cells. Decreased expression of HLA-I and HLA-II molecules may result in decreased CD4 + and CD8 + T cell priming for general purpose cells. In some embodiments, expression of PD-L1 further suppresses activation of CD8 + T cells.
実施形態によっては、汎用幹細胞は、NK細胞性拒絶から保護される。汎用幹細胞は、HLA-G発現の結果として、NK細胞性拒絶から保護される場合がある。実施形態によっては、汎用幹細胞は、マクロファージ貪食の減少を呈する。汎用幹細胞におけるCD47の過剰発現及び/またはPD-L1の発現は、汎用幹細のマクロファージ貪食を最小限に抑えるまたは阻害する場合がある。 In some embodiments, general purpose stem cells are protected from NK cell rejection. Generic stem cells may be protected from NK cell rejection as a result of HLA-G expression. In some embodiments, general purpose stem cells exhibit reduced macrophage phagocytosis. Overexpression of CD47 and / or PD-L1 in general-purpose stem cells may minimize or inhibit macrophage phagocytosis of general-purpose stem cells.
一部の定義
本明細書中特に定義されない限り、本出願に関連して使用される科学用語及び技術用語は、当業者が一般的に理解する意味を有するはずである。さらに、文脈から特に要求されない限り、単数形は、複数を含むはずであり、複数形は、単数を含むはずである。
Some Definitions Unless otherwise defined herein, scientific and technical terms used in connection with this application should have meaning generally understood by one of ordinary skill in the art. Furthermore, unless otherwise required by the context, the singular should include the plural and the plural should include the singular.
本明細書中使用される場合、「含む(comprising)」または「含む(comprises)」という用語は、本発明にとって必須である、組成物、方法、キット、及びそれらの各構成要素(複数可)に関して使用されるが、明記されていない要素に関して、それらが必須であるか否かを問わず、それらの包含をなおも排除しない。 As used herein, the terms "comprising" or "comprises" are essential to the invention, the composition, the method, the kit, and their respective components (s). However, with respect to unspecified elements, whether they are mandatory or not, they still do not preclude their inclusion.
本明細書中使用される場合、「から本質的になる(consisting essentially of)」という用語は、所定の実施形態に必要である要素を示す。この用語は、本発明のその実施形態の基本的及び新規または機能的特性(複数可)に物質的に影響しない追加要素の存在を許容する。 As used herein, the term "consisting essentially of" refers to the elements required for a given embodiment. The term allows for the presence of additional elements that do not materially affect the basic and novel or functional properties (s) of the embodiments of the invention.
「からなる(consisting of)」という用語は、組成物、方法、キット、及びそれらの各構成要素が本明細書中記載されるとおりであって、実施形態のその記載において列挙されていないどのような要素も除外されることを示す。 The term "consisting of" is such that the composition, method, kit, and components thereof are as described herein and are not listed in that description of the embodiment. Elements are also excluded.
操作の例または別途記載がある場合を除いて、本明細書中使用される成分または反応条件の量を表す全ての数字は、全ての場合において「約」という用語により修飾されると理解されるべきである。「約」という用語は、パーセンテージに関して使用される場合、±1%を意味する。 Except as an example of operation or otherwise stated, all numbers representing the amounts of components or reaction conditions used herein are understood to be modified by the term "about" in all cases. Should be. The term "about" means ± 1% when used in terms of percentage.
単数形の「a」、「an」、及び「the」は、文脈から明白にそうではないと示されない限り、複数の指示対象を含む。同様に、「または」という語は、文脈から明白にそうではないと示されない限り、「及び」を含むものとする。さらに当然のことながら、核酸またはポリペプチドに与えられる全ての塩基寸法またはアミノ酸寸法、及び全ての分子量または分子質量値は、近似値であり、説明のために提示されるものである。本開示の実施または試験において、本明細書中記載されるものと同様または等価な方法及び材料を使用することができるものの、適切な方法及び材料を、以下に記載する。「含む(comprises)」という用語は、「含む(includes)」を意味する。「例えば(e.g.)」という略号は、exempli gratiaというラテン語から派生したものであり、本明細書中、制限ではない例示を示すために使用される。すなわち、「例えば(e.g.)」という略号は、「例えば」という用語と同義である。 The singular forms "a", "an", and "the" include multiple referents unless the context clearly indicates otherwise. Similarly, the word "or" shall include "and" unless the context clearly indicates otherwise. Further, of course, all base or amino acid dimensions given to a nucleic acid or polypeptide, as well as all molecular weight or molecular mass values, are approximations and are provided for illustration purposes. Suitable methods and materials, although similar or equivalent methods and materials as those described herein can be used in the practice or testing of the present disclosure, are described below. The term "comprises" means "includes". The abbreviation "eg (eg.)" Is derived from the Latin word expempli gratia and is used herein to indicate a non-restrictive illustration. That is, the abbreviation "for example (eg)" is synonymous with the term "for example".
PCT出願第PCT/US2016/031551号、出願日2016年5月9日、の全教示は、本明細書中参照として援用される。特定される全ての他の特許及び刊行物は、例えば、当該刊行物において記載される本開示に関連して使用される可能性のある方法を説明及び開示する目的で、明白に、本明細書中参照として援用される。これらの刊行物は、それらの開示が本出願の出願日前であることを理由に提供されるに過ぎない。これに関して、先行発明を理由にまたはその他の理由で、本発明者らにはそのような開示に先行する権利がないとする承認であると解釈すべきものはない。これらの文書に関して、その日付どおりであるという告知またはその内容どおりであるという表現は全て、出願人らが入手可能な情報に基づいており、これらの文書の日付または内容の正確性に対するどのような承認も構成しない。 The entire teachings of PCT Application No. PCT / US2016 / 031551, filing date May 9, 2016, are incorporated herein by reference. All other patents and publications identified are expressly herein for the purpose of explaining and disclosing, for example, the methods that may be used in connection with the present disclosure described in such publication. Incorporated as a medium reference. These publications are provided only because their disclosure is prior to the filing date of this application. In this regard, nothing should be construed as an endorsement that the inventors have no right prior to such disclosure, either on the grounds of prior inventions or for any other reason. With respect to these documents, any notice that they are on date or any expression that they are on date is based on the information available to the Applicants and what is the accuracy of the date or content of these documents. Does not configure approval.
既に示されている範囲になくても、当業者には当然のことながら、本明細書中記載及び解説される様々な実施形態のいずれであっても、さらに修飾されて、本明細書中開示されるその他の実施形態のいずれかにおいて示される特長を組み込むことができる。 Any of the various embodiments described and described herein, of course, to those skilled in the art, even if not within the scope already shown, are further modified and disclosed herein. The features shown in any of the other embodiments will be incorporated.
以下の例は、本発明の一部の実施形態及び態様を解説する。関連分野の当業者には明らかだろうが、様々な修飾、付加、置換などが、本発明の趣旨及び範囲を改変することなく実行可能であり、そのような修飾及び変異形態は、以下の特許請求の範囲で定義されるとおりの本発明の範囲内に包含される。以下の例は、いかなる形においても、本発明を制限しない。 The following examples illustrate some embodiments and embodiments of the invention. As will be apparent to those skilled in the art, various modifications, additions, substitutions, etc. can be performed without altering the gist and scope of the invention, and such modifications and variants are described in the following patents. Included within the scope of the invention as defined in the claims. The following examples do not limit the invention in any way.
移植にヒト多能性幹細胞由来の細胞を利用する治療法には、疾患の治療の仕方を改革する可能性がある。それらを臨床用に変換するための大きな障害は、レシピエントの免疫系による同種異系細胞拒絶である。この免疫障壁を乗り越えることを目的とする戦略として、確定されたHLAハプロタイプを持つ細胞の細胞バンク構築(Nakajima et al., 2007;Taylor et al., 2005)及び患者特異的に誘導された多能性幹細胞(iPSC)の生成(Takahashi et al., 2007;Yu et al., 2007)が挙げられる。しかしながら、複数の制約により(de Rham and Villard, 2014;Tapia and Scholer, 2016)こうしたアプローチは広く応用することができず、細胞製剤を必要としているどのような患者にも容易に投与することができる「即納」細胞製剤の必要性が際立つばかりである。そのような汎用幹細胞製剤を製造する第一段階として、HLAクラスI分子が実質的に全ての有核細胞で発現することを考慮すると、細胞傷害性CD8+T細胞に対して細胞ペプチドを提示することを防ぐためにHLAクラスIを除去することが必要である。その上、HLAクラスIIの除去を検討する必要がある。なぜなら、HLAクラスIIも高度に多型性があり、ある種のhPSC由来ドナー細胞型において、特に専門的抗原提示細胞(APC)及び内皮細胞(EC)において、IFNγ刺激に際して存在する可能性があるからである(Ting and Trowsdale, 2002)。最近では、CRISPR/Cas9ゲノム編集システムの威力が、アクセサリー鎖ベータ-2-ミクログロブリン(B2M)をノックアウトすることにより、hPSCまたは造血細胞においてHLAクラスI発現に干渉する(Mandal et al., 2014;Mattapally et al., 2018;Meissner et al., 2014;Riolobos et al., 2013;Wang et al., 2015)ための、及びその転写マスターレギュレーターであるCIITAを標的とすることにより、HLAクラスII発現を排除する(Chen et al., 2015;Mattapally et al., 2018)ためのツールをもたらした。しかしながら、B2Mの削除は、非多型非古典的HLAクラスIb分子であるHLA-E及びHLA-Gの表面発現も阻止する。HLA-E及びHLA-Gは、NK細胞耐性を維持するために必要である(Ferreira et al., 2017;Lee et al., 1998b)。その上、B2M欠損細胞は、依然として同種異系CD8+T細胞により拒絶されることが、わかっている(Glas et al., 1992)。したがって、HLA-A/-B/-C遺伝子の個別の削除が、HLAクラスIb保護機能を失うことなくドナー細胞をCD8+T細胞性細胞傷害性から保護するためのより好適な戦略となる可能性がある。 Treatments that utilize cells derived from human pluripotent stem cells for transplantation have the potential to revolutionize the way the disease is treated. A major obstacle to their clinical conversion is allogeneic cell rejection by the recipient's immune system. Strategies aimed at overcoming this immune barrier include cell bank construction of cells with established HLA haplotypes (Nakajima et al., 2007; Taylor et al., 2005) and patient-specific induced pluripotency. Generation of sex stem cells (iPSC) (Takahashi et al., 2007; Yu et al., 2007) can be mentioned. However, due to multiple constraints (de Rham and Village, 2014; Tapia and Scholar, 2016), such an approach cannot be widely applied and can be easily administered to any patient in need of a cellular product. The need for "instant delivery" cell preparations only stands out. Given that HLA class I molecules are expressed in virtually all nucleated cells as a first step in the manufacture of such general purpose stem cell formulations, we present cellular peptides for cytotoxic CD8 + T cells. It is necessary to remove HLA class I to prevent this. Moreover, removal of HLA class II should be considered. Because HLA class II is also highly polymorphic, it may be present upon IFNγ stimulation in certain hPSC-derived donor cell types, especially in specialized antigen-presenting cells (APCs) and endothelial cells (ECs). From (Ting and Forwardsdale, 2002). Recently, the power of the CRISPR / Cas9 genome editing system interferes with HLA class I expression in hPSCs or hematopoietic cells by knocking out the accessory chain beta-2-microglobulin (B2M) (Mandal et al., 2014; HLA Class II expression for and by targeting its transcriptional master regulator CIITA for Mattaplely et al., 2018; Meissner et al., 2014; Riolobos et al., 2013; Wang et al., 2015). (Chen et al., 2015; Mattapally et al., 2018) provided a tool for elimination. However, deletion of B2M also blocks the surface expression of the non-polymorphic non-classical HLA class Ib molecules HLA-E and HLA-G. HLA-E and HLA-G are required to maintain NK cell resistance (Ferreira et al., 2017; Lee et al., 1998b). Moreover, B2M-deficient cells are still known to be rejected by allogeneic CD8 + T cells (Glass et al., 1992). Therefore, individual deletion of the HLA-A / -B / -C gene may be a better strategy for protecting donor cells from CD8 + T cell cytotoxicity without losing HLA class Ib protective function. There is sex.
「即納」細胞製剤を創出するために研究されてきた他のアプローチとして、共抑制分子の発現及びHLA-T細胞受容体(TCR)会合より先にある全T細胞活性化に必要な共刺激シグナルの遮断が挙げられる。例えば、T細胞チェックポイント阻害剤PD-L1及びCTLA-4Igの異所発現は、ヒト化マウスモデルにおいて、幹細胞を拒絶から保護することを示している(Rong et al., 2014)。それでも、このアプローチは、HLA障壁をそのまま残したので、既存の抗HLA抗体により誘発される生着細胞の超急性拒絶をもたらす可能性がある(Iniotaki-Theodoraki, 2001;Masson et al., 2007)。その上、CTLA-4Igは、制御性T細胞(Treg)恒常性及び機能も損なう可能性があり、移植後の免疫寛容の確立を危うくする可能性がある(Bour-Jordan et al., 2004;Salomon and Bluestone, 2001)。 Another approach that has been studied to create "immediate delivery" cell formulations is the co-stimulation signal required for co-suppressive molecule expression and total T cell activation prior to HLA-T cell receptor (TCR) association. Blocking is mentioned. For example, ectopic expression of the T cell checkpoint inhibitors PD-L1 and CTLA-4Ig has been shown to protect stem cells from rejection in a humanized mouse model (Rong et al., 2014). Nevertheless, this approach leaves the HLA barrier intact and may result in hyperacute rejection of engraftment cells induced by existing anti-HLA antibodies (Iniotaki-Theodoraki, 2001; Masson et al., 2007). .. Moreover, CTLA-4Ig can also impair regulatory T cell (Treg) homeostasis and function, jeopardizing the establishment of post-transplant immune tolerance (Bour-Jordan et al., 2004; Salomon and Bluestone, 2001).
自然免疫細胞、例えば、NK細胞及びマクロファージは、慢性移植片拒絶をはじめとする多くの状況で、適応免疫応答をプライミングする上で重要な役割を果たす。B2M削除に関連する大きな懸念は、この戦略が、「自己喪失」故にドナー細胞をNK細胞性殺傷に対して脆弱にすることである(Raulet, 2006)。最近では、Gornalusseらが、B2M欠損細胞においてB2M-HLA-E融合構築物を発現させて、NK細胞性溶解を克服した(Gornalusse et al., 2017)。しかしながら、このアプローチは、HLA-Eの抑制性受容体であるNKG2Aを欠いたNK細胞には対処できず、NK細胞の反応性は、依然として懸念となる可能性がある(Braud et al., 1998a;Pegram et al., 2011)。したがって、妊娠中に母体胎児境界で発現するNK細胞抑制性リガンドであり、複数の抑制性受容体を通じて作用するHLA-G(Ferreira et al., 2017;Pazmany et al., 1996)は、NK細胞応答を十分に克服するためのより良い候補となる可能性がある。その上、移植細胞の拒絶の一因であるマクロファージは、CD47、すなわち細胞がマクロファージにより貪食されるのを阻止する「私を食べないで」シグナルの発現により制御される可能性がある(Chhabra et al., 2016;Jaiswal et al., 2009;Majeti et al., 2009)。しかしながら、このアプローチは、hPSC及びその分化誘導体をマクロファージ貪食から保護するためにまだ研究されてきていない。そのうえさらに、適応免疫及び自然免疫の両方を標的とする有力なアプローチは、いまだ提案されていない。 Innate immune cells, such as NK cells and macrophages, play an important role in priming adaptive immune responses in many situations, including chronic transplant rejection. A major concern associated with B2M removal is that this strategy makes donor cells vulnerable to NK cell killing because of "self-loss" (Raulet, 2006). More recently, Gornaluse et al. Expressed a B2M-HLA-E fusion construct in B2M-deficient cells to overcome NK cell lysis (Gornalusse et al., 2017). However, this approach cannot address NK cells lacking the inhibitory receptor NKG2A for HLA-E, and the reactivity of NK cells may remain of concern (Blaud et al., 1998a). Pegram et al., 2011). Therefore, HLA-G (Ferreira et al., 2017; Pazmany et al., 1996), which is an NK cell inhibitory ligand expressed at the maternal fetal border during pregnancy and acts through multiple inhibitory receptors, is an NK cell. It may be a better candidate to fully overcome the response. Moreover, macrophages, which contribute to the rejection of transplanted cells, may be regulated by the expression of CD47, a "don't eat me" signal that prevents the cells from being phagocytosed by macrophages (Chabra et). al., 2016; Jaiswal et al., 2009; Majeti et al., 2009). However, this approach has not yet been studied to protect hPSC and its differentiation derivatives from macrophage phagocytosis. Moreover, no compelling approach targeting both adaptive and innate immunity has yet been proposed.
今回、CRISPR/Cas9システムを用いて、hPSCのゲノムから、多型HLAクラスIメンバー、HLA-A/-B/-Cをコードする遺伝子を選択的に切除することが可能であることが実証される。その上、このシステムの多重化能力により、CIITAを標的とする単一ガイドRNAを用いてHLAクラスII遺伝子発現の同時除去が可能となる。得られる多型HLA欠損「免疫不透明」細胞を、さらに修飾して、それぞれ、T細胞、NK細胞、及びマクロファージによる免疫監視を標的とする免疫調節性因子であるPD-L1、HLA-G、及びCD47を発現させることにより、さらに、in vitro及びin vivoでアロ応答を弱めた。これら及び他の遺伝子修飾を組み合わせることで、最終的に、どのような患者に移植するのにも適した汎用「即納」細胞製剤が得られる可能性がある。 Here we demonstrate that the CRISPR / Cas9 system can be used to selectively excise genes encoding polymorphic HLA class I members, HLA-A / -B / -C, from the hPSC genome. To. Moreover, the multiplexing capability of this system allows for simultaneous removal of HLA class II gene expression using a single guide RNA that targets CIITA. The resulting polymorphic HLA-deficient "immune-opaque" cells are further modified to target immunomodulatory factors PD-L1, HLA-G, and immune surveillance by T cells, NK cells, and macrophages, respectively. Expression of CD47 further attenuated the allo response in vitro and in vivo. The combination of these and other genetic modifications may ultimately result in a universal "quick delivery" cell formulation suitable for transplantation into any patient.
結果
ゲノム編集により多型HLA-A/-B/-C及びHLAクラスII発現を除去する
ヒトMHCクラスI遺伝子HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cの相同性が高いことを考えると、CRISPR/Cas9ゲノム編集システムを用いて各遺伝子の翻訳領域を標的とする特異的短ガイドRNA(sgRNA)を設計するのは、困難であると判明した。したがって、これらの遺伝子に隣接する非翻訳領域を標的とする二重ガイド多重戦略を採用して、hPSC株(HUES8)のゲノムからこれら3つを同時に切除した。HLA遺伝子座において、HLA-BとHLA-Cは隣接しており、一方でHLA-Aは、それよりテロメアに近く位置している。隣接するHLA-B及びHLA-C遺伝子を同時にノックアウトするため、2つのsgRNAを、HLA-Bの上流及びHLA-Cの下流、各部位で設計した(図1A)。予測される95kb削除には、2つの遺伝子のプロモーターも含まれており、これらは、UCSCゲノムブラウザーではH3K27Ac陽性範囲として定義される。全HLA-A遺伝子をノックアウトするため、1つのsgRNAをHLA-Aの上流で、別のsgRNAをHLA-Aの下流で設計した(図1B)。予測される13kb削除には、UCSCゲノムブラウザによれば、HLA-Aプロモーターが含まれている。削除は両方とも、予測されるCas9切断部位にまたがるPCRアンプリコンにより確認した(図6A~図6B)。最終HLAノックアウトクローン(KO)においてHLA-A/-B/-Cタンパク質が除去されていることを、フローサイトメトリーにより検証した(図1C)。
Results Given the high homology of the human MHC class I genes HLA-A, HLA-B, and HLA-C, which eliminate polymorphic HLA-A / -B / -C and HLA class II expression by genome editing, It has proved difficult to design specific short guide RNAs (sgRNAs) that target the translational regions of each gene using the CRISPR / Cas9 genome editing system. Therefore, a double-guided multiplex strategy targeting the untranslated regions adjacent to these genes was used to simultaneously excise these three from the genome of the hPSC strain (HUES8). At the HLA locus, HLA-B and HLA-C are adjacent, while HLA-A is closer to the telomere. Two sgRNAs were designed at sites upstream of HLA-B and downstream of HLA-C to simultaneously knock out adjacent HLA-B and HLA-C genes (FIG. 1A). The predicted 95 kb deletion also includes promoters for the two genes, which are defined as the H3K27Ac positive range in the UCSC Genome Browser. To knock out the entire HLA-A gene, one sgRNA was designed upstream of HLA-A and another sgRNA downstream of HLA-A (FIG. 1B). The expected 13 kb deletion includes the HLA-A promoter, according to the UCSC Genome Browser. Both deletions were confirmed by PCR amplicon straddling the predicted Cas9 cleavage site (FIGS. 6A-6B). It was verified by flow cytometry that the HLA-A / -B / -C protein was removed in the final HLA knockout clone (KO) (FIG. 1C).
HLAクラスII発現のマスターレギュレーターであるCIITAを標的とすることは、3つの高多型性HLAクラスIIアレル、HLADP/-DQ/-DRをまとめて除去する戦略として十分に立証されたものである(Krawczyk and Reith, 2006;Reith and Mach, 2001)。CIITAのエキソン1を標的とし高い切断効率を持つsgRNAは、以前に報告されたことがある(図1D)(Ding et al., 2013)。このsgRNAを、HLA-A遺伝子を標的とするsgRNAと組み合わせて用いた。CIITAの第一エキソンにおいて切断部位に隣接するPCRプライマー対を用いて、切断部位にまたがる領域を増幅した。PCRアンプリコンをサンガー配列決定法に供して、両アレルフレームシフトを同定した(図6C~図6D)。CIITAを標的とすることでHLAクラスII発現の欠失がもたらされたことを実証するため、以前に公開されたプロトコル(Patsch et al., 2015)を用いて、WT及びKOのhPSCの両方を、内皮細胞(EC)へと分化させた。注目すべきは、分化したWT及びKOのECが、ECマーカーCD144(VE-カドヘリン)を等しいレベルで発現したことであり、これは、得られる細胞の分化効率がゲノム編集により影響を受けなかったことを示す(図6E)。重要なことは、IFNγ刺激に際したHLA-DR発現の誘導が、KOのECでは消失していたことである(図1E)。遺伝子型がHLA-A-/-HLA-B-/-HLAC-/-CIITAインデル/インデルであるKOのhPSCクローンは、図6Fに記載のワークフローに従って生成させた。まとめると、これらの結果は、多重CRISPR/Cas9ゲノム編集により、hPSCにおける多型HLAクラスI及びII遺伝子発現を組み合わせて及び高特異的に除去できることを実証する。
Targeting CIITA, the master regulator of HLA class II expression, is well documented as a strategy to eliminate the three hyperpolymorphic HLA class II alleles, HLADP / -DQ / -DR, together. (Krawczik and Reith, 2006; Reith and Mach, 2001).
免疫調節性因子をHLAノックアウト細胞株にノックインする
多型HLAクラスIa及びクラスII分子を除去することで、T細胞性適応免疫拒絶を排除できるという仮説が立てられた。しかしながら、HLAノックアウト細胞は、なおも、アロ応答に関与する生得の免疫細胞、例えば、NK細胞及びマクロファージに影響される可能性があるように思われ、これが動機となり、以下の論理的根拠に基づき、免疫調節性因子を導入することの効果が調査された:1)非多型HLA-E遺伝子は無傷で残されるものの、その表面発現は多型HLAクラスI遺伝子の除去により深刻に損なわれる可能性が高い、というのも、HLA-Eにより提示される主要ペプチドは、他のクラスI分子に由来するリーダーペプチドであるためである(Braud et al., 1998b)。すなわち、HLA-E以外のHLAクラスIのどれが発現できなくても、ドナー細胞は、NK細胞性溶解に対して脆弱になる可能性がある。改変細胞をNK細胞から保護するため、HLA-GをHLAノックアウト細胞に導入することが検討された。2)マクロファージは、生着部位で分泌されるサイトカインに引き寄せられ、抗体結合によりプライミングされて外来細胞を貪食する。CD47は、マクロファージ表面のシグナル制御タンパク質アルファ(SIRPa)と結合して、「私を食べないで」シグナルとして作用するので、CD47は、ある種の腫瘍では顕著に増加して、腫瘍がマクロファージ貪食から逃れるのを助けることが、十分に報告されている(Betancur et al., 2017;Jaiswal et al., 2009;Willingham et al., 2012;Zhao et al., 2016)。したがって、HLAノックアウト細胞においてCD47を過剰発現させることが目的となった。3)HLA-Gは、細胞内タンパク質に由来する古典的ペプチドをT細胞に提示することができ(Diehl et al., 1996)、このことは、潜在的に細胞株をCD8+T細胞免疫監視に再露出させると思われる。そのうえさらに、γδT細胞は、抗原を直接認識し、細胞傷害性応答を引き起こすことができる(Vantourout and Hayday, 2013)。どのような残存T細胞応答とも相殺させるため、活性化T細胞のPD-1受容体に結合し、T細胞活性を直接抑制するT細胞チェックポイント阻害剤であるPD-L1(Riley, 2009)をノックインすることを決定した。その上、PD-L1発現は、PD-1+NK細胞(Beldi-Ferchiou et al., 2016;DellaChiesa et al., 2016)及びPD-1+マクロファージ(Gordon et al., 2017)を阻害することにより、移植細胞を生得の免疫拒絶から保護することにも寄与する可能性がある。
It has been hypothesized that T-cell adaptive immune rejection can be eliminated by removing polymorphic HLA class Ia and class II molecules that knock in immunomodulatory factors into HLA knockout cell lines. However, HLA knockout cells still appear to be affected by innate immune cells involved in the allo-response, such as NK cells and macrophages, which are motivated and based on the following rationale: , The effect of introducing immunomodulatory factors was investigated: 1) Although the non-polymorphic HLA-E gene remains intact, its surface expression can be severely impaired by removal of the polymorphic HLA class I gene. It is highly potent because the major peptide presented by HLA-E is a leader peptide derived from other Class I molecules (Blaud et al., 1998b). That is, if any of the HLA class I other than HLA-E cannot be expressed, the donor cells may be vulnerable to NK cell lysis. Introducing HLA-G into HLA knockout cells was investigated to protect the modified cells from NK cells. 2) Macrophages are attracted to cytokines secreted at the engraftment site and are primed by antibody binding to phagocytose foreign cells. Since CD47 binds to the signal control protein alpha (SIRPa) on the surface of macrophages and acts as a signal "don't eat me", CD47 is significantly increased in certain tumors and tumors from macrophage phagocytosis. It has been well reported to help escape (Betancur et al., 2017; Jaiswal et al., 2009; Willingham et al., 2012; Zhao et al., 2016). Therefore, the goal was to overexpress CD47 in HLA knockout cells. 3) HLA-G can present a classical peptide derived from an intracellular protein to T cells (Diehl et al., 1996), which potentially reverts the cell line to CD8 + T cell immune surveillance. It seems to be exposed. Moreover, γδ T cells can directly recognize the antigen and elicit a cytotoxic response (Vantourout and Hayday, 2013). To counteract any residual T cell response, PD-L1 (Riley, 2009), a T cell checkpoint inhibitor that binds to the PD-1 receptor on activated T cells and directly suppresses T cell activity. I decided to knock in. Moreover, PD-L1 expression is transplanted by inhibiting PD-1 + NK cells (Beldi-Ferchiou et al., 2016; DellaChiesa et al., 2016) and PD-1 + macrophages (Gordon et al., 2017). It may also contribute to protecting cells from innate immune rejection.
導入遺伝子発現での無秩序な組込み及び配置効果を回避するため、免疫調節性因子をAAVS1セーフハーバー遺伝子座にノックインすることが検討された(Sadelain et al., 2011)。2種のドナープラスミドが設計された。一方は、PD-L1;HLA-G;CD47発現カセットを有し、他方は、PD-L1;CD47発現カセットを有するものであり、両方とも、AAVS1遺伝子座と相同なアームが両側にあるCAGGSプロモーターにより駆動されるものであった(図1G)。ドナープラスミドを、AAVS1遺伝子座を標的とするsgRNAと一緒に電気穿孔して、HLA-A-/-HLAB-/-HLA-C-/-CIITAインデル/インデルクローンに導入した。発現カセットがAAVS1遺伝子座に組み込まれたことは、PCRにより確認した(図6G)。2種のクローンを、図6Fのワークフローに従って単離し、フローサイトメトリーにより分析した。WT細胞に比べると、PD-L1、HLA-Gを発現するが、CD47を顕著に過剰発現することはなかったクローンを、KI-PHCと名付け(図1H-1I)、PD-L1を発現しCD47レベルの上昇を示した2つ目のクローンは、KI-PCと名付けた(図1J及び図7A)。表面HLA-A2レベルは、両KIクローンでフローサイトメトリーにより調べて、HLAクラスIaの除去を確認した(図7B)。KI-PHC及びKI-PCのhPSCを、CD144+ECに分化させた(図7C)ところ、IFNγ刺激後のフローサイトメトリーにより、HLA-DR発現がないことが観察された(図7D)。すなわち、免疫調節性因子を、HLAクラスIa及びIIヌル細胞のAAVS1セーフハーバー遺伝子座に挿入することに成功した。まとめると、3種の改変hPSC株、KO、KI-PHC、及びKI-PC(図1F)を生成させた。 Knock-in of immunomodulatory factors to the AAVS1 safe harbor locus was investigated to avoid disordered integration and placement effects on transgene expression (Sadelain et al., 2011). Two donor plasmids were designed. One has a PD-L1; HLA-G; CD47 expression cassette and the other has a PD-L1; CD47 expression cassette, both of which are CAGGS promoters with arms homologous to the AAVS1 locus on both sides. It was driven by (Fig. 1G). Donor plasmids were electroporated with sgRNA targeting the AAVS1 locus and introduced into HLA-A-/-HLAB-/-HLA-C-/-CIITA indel / indel clones. It was confirmed by PCR that the expression cassette was integrated into the AAVS1 locus (Fig. 6G). Two clones were isolated according to the workflow of FIG. 6F and analyzed by flow cytometry. The clones that expressed PD-L1 and HLA-G as compared to WT cells but did not significantly overexpress CD47 were named KI-PHC (Fig. 1H-1I) and expressed PD-L1. The second clone that showed elevated CD47 levels was named KI-PC (FIGS. 1J and 7A). Surface HLA-A2 levels were examined by flow cytometry on both KI clones to confirm removal of HLA class Ia (FIG. 7B). When hPSCs of KI-PHC and KI-PC were differentiated into CD144 + EC (Fig. 7C), it was observed that there was no HLA-DR expression by flow cytometry after IFNγ stimulation (Fig. 7D). That is, the immunomodulatory factor was successfully inserted into the AAVS1 safe harbor locus of HLA class Ia and II null cells. In summary, three modified hPSC strains, KO, KI-PHC, and KI-PC (Fig. 1F) were generated.
次に、改変hPSC株の誘導体における導入遺伝子発現ならびにHLA-E発現の確認を検討した。この目的で、改変hPSCを、血管平滑筋細胞(VSMC)に分化させた。WT、KO、KI-PHC、及びKI-PCのVSMCは、VSMCマーカーCD140b(PDGFRB)を等しいレベルで発現し、同様な分化効率であることを裏付けた(図7E)。KI-PHCのVSMCでは、WTのVSMCに比べてPD-L1及びHLA-Gの発現がやや高いサブ集団が観察されたが、大集団は、PD-L1及びHLA-Gのレベルの顕著な上昇を示すものであった(図7F)。しかしながら、KI-PHCのVSMCにおいて、CD47発現の増加は観察されなかった(図7F)。このことは、標的指向カセットからの発現が不完全であった結果である可能性がある。標的指向カセットでは、3種の遺伝子産物は全て、2A-ペプチドにより連結されている(図1G)。同様に、KI-PCのVSMCにおいて、WTのVSMCに比べてPD-L1及びCD47のレベルがやや高い小さなサブ集団ならびにそれらのレベルが高く上昇した大集団が、観察された(図7F)。 Next, confirmation of transgene expression and HLA-E expression in the derivative of the modified hPSC strain was examined. For this purpose, the modified hPSC was differentiated into vascular smooth muscle cells (VSMC). VSMCs of WT, KO, KI-PHC, and KI-PC expressed the VSMC marker CD140b (PDGFRB) at equal levels, confirming similar differentiation efficiencies (FIG. 7E). In VSMC of KI-PHC, a subpopulation with slightly higher expression of PD-L1 and HLA-G was observed as compared with VSMC of WT, but in the large population, the levels of PD-L1 and HLA-G were significantly increased. (Fig. 7F). However, no increase in CD47 expression was observed in VSMC of KI-PHC (Fig. 7F). This may be the result of incomplete expression from the target-oriented cassette. In the target-oriented cassette, all three gene products are linked by 2A-peptides (Fig. 1G). Similarly, in VSMC of KI-PC, a small subpopulation with slightly higher levels of PD-L1 and CD47 compared to VSMC of WT and a large population with higher levels were observed (FIG. 7F).
WTのVSMCをIFNγで刺激した場合、それらは、HLA-E表面発現を劇的に増加させた。対照的に、細胞表面のHLA-Eタンパク質レベルは、KOのVSMCで大きく低下していた(図7G)が、これは、KOのVSMCにおいてHLA-E遺伝子発現が損傷していたためではなかった(図7H)。驚いたことに、KI-PHCのVSMCの表面HLA-E発現は、HLA-G発現により回復しなかった(図7G)。それにも関わらず、HLA-G表面輸送は、KI-PHCのVSMCにおいて損傷していなかった(図7F)。このことは、HLA-A/-B/-CヌルバックグラウンドにおけるHLA-E表面発現の減少を代償するために、この寛容原性因子を改変細胞産物に導入することのさらなる動機となった。 When VSMC of WT was stimulated with IFNγ, they dramatically increased HLA-E surface expression. In contrast, cell surface HLA-E protein levels were significantly reduced in KO VSMCs (FIG. 7G), not because HLA-E gene expression was impaired in KO VSMCs (FIG. 7G). FIG. 7H). Surprisingly, the surface HLA-E expression of VSMC of KI-PHC was not restored by HLA-G expression (Fig. 7G). Nevertheless, HLA-G surface transport was undamaged in VSMC of KI-PHC (Fig. 7F). This further motivated the introduction of this tolerant factor into modified cell products to compensate for the reduced HLA-E surface expression in the HLA-A / -B / -C null background.
KO及びKI細胞株は多能性及び分化能を保持する
改変hPSC株が多能性を保持していたかどうかを評価するため、NANOG、OCT4、SSEA3、SSEA4、及びTRA-1-60の発現を、KO、KI-PHC、及びKI-PCのhPSCで免疫蛍光法により評価したところ、未改変hPSCのものと等しいことがわかった(図2A)。また、KO、KI-PHC、及びKI-PCのhPSCは、三胚葉へと分化した。qRT-PCRを行って、外胚葉、中胚葉、及び内胚葉マーカーの発現を試験し、未改変hPSC由来の三胚葉と比較した。分析した分化系列マーカーは全て、これらhPSCからのそれぞれの胚葉細胞で発現したことがわかった(図2B)。また、KO、KI-PHC、及びKI-PCのhPSCは、正常核型を示した(図2C)。すなわち、複数回の遺伝子修飾ラウンドにも関わらず、これらの改変hPSC株は、多能性を維持し、三血球系分化を起こし、正常核型を保持した。
KO and KI cell lines retain pluripotency and differentiation potential Expression of NANOG, Oct4, SSEA3, SSEA4, and TRA-1-60 to assess whether the modified hPSC strain retained pluripotency. , KO, KI-PHC, and KI-PC hPSCs were evaluated by immunofluorescence and found to be equivalent to those of unmodified hPSCs (FIG. 2A). In addition, hPSCs of KO, KI-PHC, and KI-PC differentiated into three germ layers. The expression of ectoderm, mesoderm, and endoderm markers was tested by qRT-PCR and compared to unmodified hPSC-derived trigerm. All of the differentiated lineage markers analyzed were found to be expressed in each germ layer cell from these hPSCs (FIG. 2B). In addition, hPSCs of KO, KI-PHC, and KI-PC showed normal karyotype (Fig. 2C). That is, despite multiple gene modification rounds, these modified hPSC strains maintained pluripotency, undergoed tribloodline differentiation, and retained normal karyotype.
hPSC株の操作に用いたsgRNAの潜在的標的外効果を分析するため、コンピューターで予測されるエキソン標的外部位の上位21箇所を、改変hPSC株ならびに親WTのhPSCからPCR増幅した。PCR産物のサンガー配列決定からは、偽遺伝子HLA-H(HFE)を除いてこれらの部位に望ましくない編集はなにも見つからなかったが、偽遺伝子HLA-H(HFE)は、ゲノムからHLA-Aを削除するのに用いたHLA-Aの上流のsgRNAと完璧に一致することが示された(図2D及び図8)。さらに大々的に、この研究で用いた8種のsgRNAの予測標的外部位648箇所の全てについて、標的捕捉配列決定を行った。専用に設計されたRNAベイトによる濃縮後、予測標的外部位それぞれについて、次世代配列決定法(NGS)により濃縮DNA断片を配列決定した。各細胞株の配列読み取りを整列させてhg38ゲノム参照配列と比較し、配列が改変されていた読み取りのパーセンテージを計算した。結果として、同定された天然のSNP/多型部位12箇所の他に、HLA-H(HFE)が、3種の細胞株全てにおいて標的外として確認された。その上、HLA-Cを標的としたことに由来するイントロン標的外部位が、3種の細胞株全てにおいてTRAF3で検出され、ならびにAAVS1 sgRNAの結果としてKI-PC細胞株中CPNE5において、イントロン標的外部位が検出された(図2E及び図9)。まとめると、3つの標的外事象が検出されたものの、改変hPSC株は、多能性を保持していたとともに、それらが三胚葉全ての細胞ならびにVSMC及びECに分化する能力を、それぞれのWTカウンターパートと同様な分化効率で保持していた。 To analyze the potential off-target effects of sgRNA used in the manipulation of the hPSC strain, the top 21 computer-predicted exon target external positions were PCR amplified from the modified hPSC strain and the parent WT hPSC. No undesired edits were found at these sites except for the pseudogene HLA-H (HFE) from the Sanger sequencing of the PCR product, whereas the pseudogene HLA-H (HFE) was found in the genome to be HLA-. It was shown to be a perfect match for the upstream sgRNA of HLA-A used to remove A (FIGS. 2D and 8). More extensively, target capture sequencing was performed for all 648 predicted target external positions of the eight sgRNAs used in this study. After enrichment with a specially designed RNA bait, enriched DNA fragments were sequenced by next-generation sequencing (NGS) for each predicted target external position. Sequence reads from each cell line were aligned and compared to the hg38 genomic reference sequence to calculate the percentage of reads that had been modified. As a result, HLA-H (HFE) was identified as off-target in all three cell lines, in addition to the 12 identified natural SNPs / polymorphic sites. Moreover, intron targeting external positions derived from targeting HLA-C were detected in TRAF3 in all three cell lines, and as a result of AAVS1 sgRNA in CPNE5 in the KI-PC cell line, intron targeting external. Positions were detected (FIGS. 2E and 9). In summary, although three off-target events were detected, the modified hPSC strains retained pluripotency and their ability to differentiate into all three germ layer cells as well as VSMC and EC, respectively, on the WT counter. It was maintained with the same differentiation efficiency as the part.
KO及びKI細胞株に対するT細胞応答の低下
多型HLAクラスIa発現を除去することでT細胞性適応免疫応答が排除されると予想されることを考慮して、次に、改変細胞株との共培養物におけるT細胞の活性を調べることを検討した。KO細胞の他に、KI-PHC細胞も用いて、T細胞チェックポイント阻害剤PD-L1の発現がT細胞活性をさらに抑制するかどうかに取り組んだ。4種の別個のin vitroT細胞免疫アッセイを行った:T細胞の増殖アッセイ、活性化アッセイ、サイトカイン分泌アッセイ、及び殺傷アッセイである。HLAI発現は、hPSCにおいて中程度であることから(de Almeida et al., 2013;Drukker et al., 2002)、改変hPSCならびにWTのhPSCを、IFNγ刺激に続いてHLAI及びII両方を発現するECに分化、またはHLAIのみを発現するVSMCに分化させてから、それぞれの免疫アッセイに使用した。
Decreased T-cell response to KO and KI cell lines Given that elimination of polymorphic HLA class Ia expression is expected to eliminate T-cell adaptive immune responses, then with modified cell lines We examined investigating the activity of T cells in co-cultures. In addition to KO cells, KI-PHC cells were also used to determine whether expression of the T cell checkpoint inhibitor PD-L1 further suppressed T cell activity. Four separate in vitro T cell immunoassays were performed: T cell proliferation assay, activation assay, cytokine secretion assay, and killing assay. Since HLAI expression is moderate in hPSC (de Almeida et al., 2013; Drukker et al., 2002), modified hPSC and WT hPSC, followed by IFNγ stimulation, EC expressing both HLAI and II. Differentiated into VSMC expressing only HLAI, and then used for each immunoassay.
T細胞増殖アッセイのため、WT、KO、及びKI-PHCのECを、IFNγで48時間前処理し、続いてCFSE標識化同種異系CD3+T細胞とともに5日間共培養した。次いで、T細胞をCD3/4/8用に染色し、異なるT細胞サブ集団中のT細胞増殖の読み取りとして、フローサイトメトリーによるCFSEシグナルの希釈を分析した(図10A)。1つの代表的なT細胞ドナーのFACSプロットを図10Bに示す。予測どおり、合計増殖T細胞(CD3+)のパーセンテージは、WTのECとともにインキュベートした場合(8.29%±1.23%SEM)に比べて、KOのEC(4.17%±0.89%SEM)またはKI-PHCのEC(3.87%±0.73%SEM)とともにインキュベートした場合に低下した(図3A、左側パネル)。CD4+T細胞も同様なパターンに従い、WTのEC(5.03%±0.89%SEM)は、KOのEC(3.58%±0.86%SEM)またはKI-PHCのEC(3.49%±0.83%SEM)よりも多くCD4+T細胞増殖を誘導した(図3A、中央パネル)。その上、CD8+細胞傷害性T細胞は、WTのEC(14.32%±2.39%SEM)と比較した場合、KOのEC(7.71%±1.89%SEM)またはKI-PHCのEC(5.95%±1.48%SEM)と共培養された場合に、増殖の有意な減少を呈した(図3A、右側パネル)。重要なことは、KOのECとの共培養物と比較した場合に、CD8+T細胞の増殖が、KI-PHCのECの存在下で有意により少なかったことであり(図3A、右側パネル)、このことは、CD8+T細胞活性化が、HLAヌルバックグラウンドにおいて、PD-L1の過剰発現によりさらにいっそう抑制されたことを示す。異なるT細胞サブ集団の応答中のPD-L1の抑制役割についてさらに調べるため、誘導性PD-L1発現hPSC株を生成させ、これをECに分化させてから、T細胞増殖アッセイを行った。CD8+でのみ、WTのECと比較した場合に、PD-L1発現ECの存在下でT細胞増殖が減少し、CD4+では減少しないことがわかった。このことは、CD8+T細胞サブセットにおけるPD-L1の特異的阻害効果の論拠を示す(図10C~図10D)。 ECs from WT, KO, and KI-PHC were pretreated with IFNγ for 48 hours for a T cell proliferation assay, followed by co-cultured with CFSE-labeled allogeneic CD3 + T cells for 5 days. T cells were then stained for CD3 / 4/8 and analyzed for dilution of the CFSE signal by flow cytometry as a reading of T cell proliferation in different T cell subpopulations (FIG. 10A). A FACS plot of one representative T cell donor is shown in FIG. 10B. As expected, the percentage of total proliferating T cells (CD3 +) was KO EC (4.17% ± 0.89%) compared to incubation with WT EC (8.29% ± 1.23% SEM). Decreased when incubated with SEM) or EC of KI-PHC (3.87% ± 0.73% SEM) (FIG. 3A, left panel). CD4 + T cells follow a similar pattern, with WT EC (5.03% ± 0.89% SEM) being KO EC (3.58% ± 0.86% SEM) or KI-PHC EC (3.49). % ± 0.83% SEM) induced more CD4 + T cell proliferation (FIG. 3A, central panel). Moreover, CD8 + cytotoxic T cells are KO EC (7.71% ± 1.89% SEM) or KI-PHC when compared to WT EC (14.32% ± 2.39% SEM). When co-cultured with EC (5.95% ± 1.48% SEM), there was a significant reduction in proliferation (FIG. 3A, right panel). Importantly, the proliferation of CD8 + T cells was significantly less in the presence of KI-PHC EC when compared to the co-culture of KO with EC (FIG. 3A, right panel). This indicates that CD8 + T cell activation was further suppressed by overexpression of PD-L1 in the HLA null background. To further investigate the inhibitory role of PD-L1 in the response of different T cell subpopulations, an inducible PD-L1 expressing hPSC strain was generated, differentiated into EC, and then subjected to a T cell proliferation assay. It was found that only with CD8 +, T cell proliferation was reduced in the presence of PD-L1 expressed EC and not with CD4 + when compared to the EC of WT. This argues for the specific inhibitory effect of PD-L1 on the CD8 + T cell subset (FIGS. 10C-10D).
T細胞と標的細胞としてのECの同じ共培養物を用いて、T細胞活性化マーカーCD25及びCD69の発現を試験した(図3B)。WTのECと共インキュベートしたT細胞(6.43%±0.71%SEM;9.30%±1.51%SEM)と比較した場合に、KI-PHCのEC(4.91%±0.74%SEM;5.04%±1.24%SEM)またはKOのEC(5.12%±0.77%SEM;5.40%±1.29%SEM)との共培養物において、CD25+及びCD69+T細胞(CD3+)のパーセンテージの低下が観察された(図3B)。同じ傾向が、CD4+及びCD8+細胞集団で観察された(図3B)。同じくわかったことは、WTのECとともに共培養した場合、CD25+細胞のパーセンテージの上昇がCD4+細胞集団で観察されたが、一方でCD69+細胞のパーセンテージの上昇がCD8+細胞集団で観察された。しかしながら、KOのECと比較した場合に、KI-PHCのECに対してT細胞の活性化マーカーの発現の有意な減少は観察されなかった。 The same co-culture of T cells and EC as target cells was used to test the expression of T cell activation markers CD25 and CD69 (FIG. 3B). KI-PHC EC (4.91% ± 0) when compared to T cells co-incubated with WT EC (6.43% ± 0.71% SEM; 9.30% ± 1.51% SEM) In a co-culture with .74% SEM; 5.04% ± 1.24% SEM) or KO EC (5.12% ± 0.77% SEM; 5.40% ± 1.29% SEM). A decrease in the percentage of CD25 + and CD69 + T cells (CD3 +) was observed (FIG. 3B). The same tendency was observed in the CD4 + and CD8 + cell populations (FIG. 3B). Also found was that when co-cultured with WT EC, an increase in the percentage of CD25 + cells was observed in the CD4 + cell population, while an increase in the percentage of CD69 + cells was observed in the CD8 + cell population. However, no significant reduction in T cell activation marker expression was observed for KI-PHC EC when compared to KO EC.
次に、培地に分泌されたT細胞エフェクターサイトカインであるIFNγ及びIL-10のレベルを、5日間のT細胞-EC共培養過程にわたり試験した。WTのECと接触させた後の培地で観察されたIFNγ及びIL-10のレベル(4747±556.1SD;54.56±17.22SD)に比べて、両サイトカインのレベルは、T細胞をKO(3214±180.5SD;5.09±0.16SD)またはKI-PHCのEC(2635±132.9SD;3.56±0.63SD)いずれかと接触させた場合の培地中の方が低かった。このことは、KOまたはKI-PHC細胞株に対してT細胞から分泌されるサイトカインが減少していたことを示す(図3C)。 Next, the levels of the T cell effector cytokines IFNγ and IL-10 secreted into the medium were tested over a 5-day T cell-EC co-culture process. Compared to the IFNγ and IL-10 levels (4747 ± 556.1SD; 54.56 ± 17.22SD) observed in the medium after contact with the EC of WT, the levels of both cytokines KO T cells. It was lower in the medium when contacted with either (3214 ± 180.5SD; 5.09 ± 0.16SD) or KI-PHC EC (2635 ± 132.9SD; 3.56 ± 0.63SD). .. This indicates that cytokines secreted from T cells were reduced relative to the KO or KI-PHC cell line (FIG. 3C).
T細胞殺傷を定量するため、VSMCから放出される乳酸デヒドロゲナーゼ(LDH)を、T細胞の細胞傷害性の代替指標として測定した。VSMCがHLAIだけを発現することを考慮して、この状況では、CD8+T細胞だけが、HLAI-TCR会合により活性化されることが予想された。KO(18.86%±4.34%SEM)及びWT(37.65%±7.64%SEM)VSMCと比較した場合、KI-PHCのVSMCに対するCD8+T細胞の細胞傷害性(15.31%±4.52%SEM)が、最も低かったことがわかった(図3D)。この観察結果は、CD8+T細胞の細胞傷害性が、KI-PHCのVSMCのPD-L1によりさらにいっそう抑制されたことを示唆しており、CD8+T細胞増殖アッセイの結果と一致する。まとめると、T細胞免疫アッセイでの観察結果は、HLAI及びII分子を除去した結果として、KO及びKI-PHC細胞株に対するCD4+及びCD8+T細胞プライミングが低下することを実証する。CD8+T細胞活性化は、KIPHC細胞株におけるPD-L1の発現により、さらに抑制された。 To quantify T cell killing, lactate dehydrogenase (LDH) released from VSMC was measured as an alternative indicator of T cell cytotoxicity. Given that VSMC expresses only HLAI, in this situation only CD8 + T cells were expected to be activated by HLAI-TCR association. Cytotoxicity of CD8 + T cells to VSMC of KI-PHC (15.31%) when compared to KO (18.86% ± 4.34% SEM) and WT (37.65% ± 7.64% SEM) VSMC. ± 4.52% SEM) was found to be the lowest (Fig. 3D). This observation suggests that the cytotoxicity of CD8 + T cells was further suppressed by PD-L1 of VSMC of KI-PHC, which is consistent with the results of the CD8 + T cell proliferation assay. Taken together, observations from the T cell immunoassay demonstrate that CD4 + and CD8 + T cell priming for KO and KI-PHC cell lines is reduced as a result of removal of HLAI and II molecules. CD8 + T cell activation was further suppressed by expression of PD-L1 in the KIPHC cell line.
T細胞応答をin vivoで評価するため、WT及び改変hPSCを免疫不全マウスに皮下移植し、4~6週間の過程にわたり奇形腫を形成させた。次いで、前感作した同種異系CD8+T細胞を、養子細胞として尾静脈注射により移植し、奇形腫成長をさらに8日間モニタリングした(図4A)。プライミング前後のCD8+T細胞のCD69及びPD-1発現により測定した場合、注射に用いたT細胞は、活性化されており(CD69+)及び感作後の消耗の兆候はなかった(PD-1+)(図11A)。WT細胞のみが拒絶されることになるという仮定と一致して、CD8+T細胞の注射から7日後、WT奇形腫の方が、KO奇形腫に比べて体積の増加が遅いことを示した。これは、WT奇形腫の成長速度そのものが遅いことによるのではなかった(図4B~図4C)。これらの結果は、KO奇形腫がT細胞性拒絶から保護されたことを示唆する。その上、有意ではなかったものの、KI-PHC及びKI-PC奇形腫の平均体積も、T細胞の注射から7日後、WT奇形腫のものより大きかった(図4B)。また、KO及びKI細胞株に由来する奇形腫の両方とも、ヒトエフェクターT細胞マーカーCD8及びIL-2のqPCRにより(図4D)、ならびに組織検査(図4E)に裏付けられるとおり、T細胞浸潤の減少を示した。まとめると、これらの観察結果は、移植細胞の細胞表面から多型HLA分子を除去することで、in vivoでT細胞性拒絶を有効に遮断することができることを示唆し、このことはin vitro観察結果と一致する。 To evaluate T cell response in vivo, WT and modified hPSC were subcutaneously transplanted into immunodeficient mice to form teratomas over a course of 4-6 weeks. Presensitized allogeneic CD8 + T cells were then transplanted as adopted cells by tail vein injection and teratoma growth was monitored for an additional 8 days (FIG. 4A). T cells used for injection were activated (CD69 +) and showed no signs of post-sensitization depletion (PD-1 +) as measured by CD69 and PD-1 expression of CD8 + T cells before and after priming (PD-1 +). FIG. 11A). Consistent with the assumption that only WT cells would be rejected, 7 days after injection of CD8 + T cells, WT teratomas showed a slower volume increase than KO teratomas. This was not due to the slow growth rate of the WT teratoma itself (FIGS. 4B-4C). These results suggest that KO teratomas were protected from T-cell rejection. Moreover, although not significant, the average volume of KI-PHC and KI-PC teratomas was also larger than that of WT teratomas 7 days after injection of T cells (FIG. 4B). Also, both KO and KI cell line-derived teratomas of T cell infiltration, as supported by qPCR of the human effector T cell markers CD8 and IL-2 (FIG. 4D) and histology (FIG. 4E). Showed a decrease. Taken together, these observations suggest that removal of polymorphic HLA molecules from the cell surface of transplanted cells can effectively block T-cell rejection in vivo, which is an in vitro observation. Consistent with the result.
KI細胞株はNK細胞応答及びマクロファージ応答から保護される
HLAIa分子の欠失及びHLA-E表面発現の損傷のため、KOのhPSC及びそれらの誘導体は、NK細胞性溶解に対して脆弱であると予想されたが、一方でKI-PHC細胞株は、HLA-G発現の結果としてNK細胞性拒絶から保護されるはずである。この仮説を検討するため、同種異系NK細胞を、健康なドナーから単離して、WT、KO、またはKI-PHCのVSMCとともにインキュベートした。NK細胞活性化の読み取りとして脱顆粒マーカーCD107aの表面発現について、CD56+NK細胞を、フローサイトメトリーにより分析した(図11B)。注目すべきは、KOのVSMC存在下でのNK細胞脱顆粒が、WTのVSMCを用いた場合よりも有意に高いのではなかったことであり(10.16%±2.96%SEM)(図5A)、このことは、hPSC由来VSMCでのNK細胞活性化シグナルの欠失を示唆する。しかしながら、仮説と一致して、KI-PHCのVSMCとの共培養物中のCD107a+脱顆粒NK細胞のパーセンテージ(5.43%±0.95%SEM)がKOのVSMCの存在下のもの(13.51%±2.51%SEM)より有意に低いことがわかった(図5A)。このことは、NK細胞活性が、実際に、KI-PHCのVSMCにおいてHLA-G発現により阻害されることを示唆する。1つの代表的なドナーのFACSプロットを、図11Cに示す。NK細胞との共インキュベーション後にアポトーシスVSMCから放出されたLDHも試験して、NK細胞の細胞傷害性を定量した。NK細胞脱顆粒と一致して、NK細胞をKI-PHCのVMSCとともにインキュベートした場合、NK細胞の細胞傷害性が低下することが観察された(図5B)。
KI cell lines are protected from NK cell and macrophage responses Deletion of HLAIA molecules and damage to HLA-E surface expression indicate that hPSCs of KO and their derivatives are vulnerable to NK cell lysis. As expected, on the other hand, the KI-PHC cell line should be protected from NK cellular rejection as a result of HLA-G expression. To test this hypothesis, allogeneic NK cells were isolated from healthy donors and incubated with VSMC of WT, KO, or KI-PHC. CD56 + NK cells were analyzed by flow cytometry for surface expression of the degranulation marker CD107a as a reading of NK cell activation (FIG. 11B). Notably, NK cell degranulation in the presence of VSMC in KO was not significantly higher than in the presence of VSMC in WT (10.16% ± 2.96% SEM) (10.16% ± 2.96% SEM). FIG. 5A), which suggests a deletion of the NK cell activation signal in the hPSC-derived VSMC. However, in agreement with the hypothesis, the percentage of CD107a + degranulated NK cells (5.43% ± 0.95% SEM) in the co-culture of KI-PHC with VSMC was in the presence of KO VSMC (13). It was found to be significantly lower than .51% ± 2.51% SEM) (Fig. 5A). This suggests that NK cell activity is actually inhibited by HLA-G expression in VSMC of KI-PHC. A FACS plot of one representative donor is shown in FIG. 11C. LDH released from apoptotic VSMC after co-incubation with NK cells was also tested to quantify the cytotoxicity of NK cells. Consistent with NK cell degranulation, it was observed that when NK cells were incubated with KI-PHC VMSC, the cytotoxicity of NK cells was reduced (FIG. 5B).
最後に、マクロファージ活性を、貪食細胞の貪食に際してシグナルを発するpH感受性蛍光色素(pHrodo赤色)を用いて試験した。改変hPSC細胞株の誘導体においてマクロファージの「私を食べないで」シグナルCD47が過剰発現されることで、マクロファージ貪食が減少するという仮説が立てられた。KI-PHCのVSMCではCD47発現の有意な増加が観察されなかった(図7F)ことを考慮して、KI-PC細胞株から分化したVSMCをこれらのアッセイに使用した。このVSMCは、WTのVSMCよりもはるかに高いCD47レベルを示した(図7F)。また、CD47ノックアウト(CD47-/-)細胞株を、マクロファージ貪食の陽性対照として生成させ、フローサイトメトリーによりCD47細胞表面発現の欠失を確認した(図11D)。WT、CD47-/-、及びKI-PC細胞から分化したVSMCをpHrodo赤色標識し、これらを、スタウロスポリン(STS)で処理してアポトーシスを誘導させるか、未処理のままにするか、いずれかを行い、次いで健康なドナーから単離した同種異系マクロファージとともにインキュベートした。マクロファージに貪食されたVSMCの指標である赤色のシグナルの出現を、生細胞撮影によりモニタリングし、蛍光強度を定量した。注目すべきは、STS処理の有無にかかわらず、KI-PCのVSMCが、CD47-/-またはWTのVSMCと比較した場合に、マクロファージによる貪食の有意な減少を示したことである(図5C~図5D、及び図11E)。これらのデータは、KI-PCのVSMCでも発現したPD-L1がマクロファージ貪食の阻害に寄与している可能性を除外することはできないものの、CD47の過剰発現が、実際に、改変hPSC由来VSMCのマクロファージ貪食を最小限にする可能性があることを実証する(図7F)。 Finally, macrophage activity was tested with a pH sensitive fluorescent dye (pHrod red) that signals the phagocytosis of phagocytic cells. It was hypothesized that macrophage phagocytosis was reduced by overexpression of the macrophage "don't eat me" signal CD47 in a derivative of the modified hPSC cell line. Considering that no significant increase in CD47 expression was observed in VSMC of KI-PHC (FIG. 7F), VSMC differentiated from the KI-PC cell line was used for these assays. This VSMC showed a much higher CD47 level than the VSMC of WT (Fig. 7F). In addition, a CD47 knockout (CD47 − / −) cell line was generated as a positive control for macrophage phagocytosis, and flow cytometry confirmed a deletion of CD47 cell surface expression (FIG. 11D). VSMCs differentiated from WT, CD47 − / −, and KI-PC cells are labeled pHrod red and treated with staurosporine (STS) to induce apoptosis or remain untreated. And then incubated with allogeneic macrophages isolated from healthy donors. The appearance of the red signal, which is an index of VSMC phagocytosed by macrophages, was monitored by live cell imaging, and the fluorescence intensity was quantified. Notably, the VSMC of KI-PC, with or without STS treatment, showed a significant reduction in macrophage phagocytosis when compared to VSMC of CD47 − / − or WT (FIG. 5C). -FIG. 5D and FIG. 11E). Although these data cannot rule out the possibility that PD-L1 expressed in VSMC of KI-PC also contributes to the inhibition of macrophage phagocytosis, overexpression of CD47 actually results in the modified hPSC-derived VSMC. Demonstrate that macrophage phagocytosis may be minimized (Fig. 7F).
考察
この研究では、多重CRISPR/Cas9ゲノム編集を適用して、高度多型HLA-A/-B/-C遺伝子をノックアウトし、またhPSCのCIITA遺伝子を標的とすることによりHLAクラスII遺伝子の発現を阻止することに成功した。また、CRIPSR/Cas9関連相同組換え修復(HDR)を用いて、免疫調節性因子PD-L1、HLA-G、及びCD47をAAVS1遺伝子座に導入した。改変hPSC誘導体は、誘発する免疫活性化ならびにT細胞及びNK細胞による殺傷が有意に低く、マクロファージによる貪食が最小限であることを示すことがわかった。
Discussion In this study, multiple CRISPR / Cas9 genome editing was applied to knock out the highly polymorphic HLA-A / -B / -C gene and to target the CIITA gene of hPSC to express the HLA class II gene. Succeeded in blocking. We also introduced immunomodulatory factors PD-L1, HLA-G, and CD47 into the AAVS1 locus using CRISPR / Cas9-related homologous recombination repair (HDR). Modified hPSC derivatives were found to show significantly lower induced immune activation as well as killing by T and NK cells and minimal phagocytosis by macrophages.
HLAクラスIa発現を除去するアプローチでは、多型HLAクラスIa遺伝子のHLA-A/-B/-Cを特異的に切除し、一方で遺伝子B2Mならびに非多型HLAクラスIb遺伝子のHLA-E、-F、及び-Gは、無傷のまま残した。その結果の95kb削除には、HLA-B/-C遺伝子だけでなくMIR6891及び4つの偽遺伝子が含まれるものの、KOまたはKI細胞株の成長速度または分化効率に変化は観察されなかった。興味深いことに、理由は不明であるが、HLA-E表面発現は、KI-PHC細胞においてHLA-G発現により回復せず、このことは、HLA-GからのリーダーペプチドがHLA-E表面輸送の促進に十分であるという以前の報告(Lee et al., 1998a)と矛盾した。 An approach that eliminates HLA class Ia expression specifically excises HLA-A / -B / -C of the polymorphic HLA class Ia gene, while the gene B2M and the non-polymorphic HLA class Ib gene HLA-E, -F and -G were left intact. The resulting 95 kb deletion included MIR6891 and four pseudogenes as well as the HLA-B / -C gene, but no change was observed in the growth rate or differentiation efficiency of the KO or KI cell line. Interestingly, for unknown reasons, HLA-E surface expression was not restored by HLA-G expression in KI-PHC cells, which means that the leader peptide from HLA-G was transported by HLA-E surface. It was inconsistent with previous reports (Lee et al., 1998a) that it was sufficient for promotion.
HLAノックアウト(KO)hPSC株は、7種の異なるsgRNAを用いてゲノム編集により生成させた。KI-PHC及びKI-PCのhPSCは、KO株に由来するクローンであり、これらはAAVS1遺伝子座を標的とする追加sgRNAにより編集した。使用した8種のsgRNAについて648箇所の予測標的外部位のうち、エキソン標的外事象は、ゲノムからHLA-Aを削除するのに使用したsgRNAのうち1つの結果として、転写された偽遺伝子HLA-Hにおいて1つだけ観察された。翻訳された場合、両アレルで見つかる観察される2bpの欠失は、フレームシフトを引き起こす変異をもたらすと思われる。HLA-Hにおける変異は、稀な鉄貯蔵障害である遺伝性血色素症に関連するとされてきた(Feder et al., 1996)ものであるにもかかわらず、観察されたHLA-H(HFE)変異は、この研究で試験した細胞型の成長速度または分化効率に影響を及ぼさなかった。注目すべきは、異なるsgRNAを設計することによるか、またはHLA-H遺伝子座の遺伝子型を同定することによりこの特別な標的外変異を保有しないクローンを選択することによるかのいずれかで、この標的外事象を回避できる可能性があることである。その上、標的を指向するためにsgRNA/Cas9リボ核タンパク質複合体(RNP)を用いることは、プラスミドに基づくアプローチよりも一過性の編集を可能にする(Roth et al., 2018)ので、これは、細胞株あたりの標的外事象数を減少させるはずであり、したがって将来採用されるはずである。 The HLA knockout (KO) hPSC strain was generated by genome editing using 7 different sgRNAs. The hPSCs of KI-PHC and KI-PC are clones derived from the KO strain, which were edited with additional sgRNAs targeting the AAVS1 locus. Of the 648 predicted target external positions for the 8 sgRNAs used, the exon off-target event was transcribed as a result of one of the sgRNAs used to remove HLA-A from the genome, the pseudogene HLA-. Only one was observed in H. When translated, the observed 2bp deletion found in both alleles appears to result in a mutation that causes a frameshift. Mutations in HLA-H have been observed to be associated with hereditary hemochromatosis, a rare iron storage disorder (Feder et al., 1996), but the observed HLA-H (HFE) mutations. Did not affect the growth rate or differentiation efficiency of the cell types tested in this study. Of note, this is either by designing a different sgRNA or by identifying clones that do not carry this particular off-target mutation by identifying the genotype of the HLA-H locus. There is a possibility that untargeted events can be avoided. Moreover, the use of sgRNA / Cas9 ribonuclear protein complexes (RNPs) to direct targets allows for transient editing over plasmid-based approaches (Roth et al., 2018). This should reduce the number of untargeted events per cell line and should therefore be adopted in the future.
予想どおり、hPSC及びそれらの誘導体、例えば、EC及びVSMCにおいて多型HLA発現を除去すると、in vitro及びin vivoでT細胞応答の低下がもたらされた。T細胞アッセイで得られた興味深い観察結果は、チェックポイント阻害剤PD-L1の過剰発現が、CD8+T細胞の増殖及び細胞傷害性に対してのみ、有意な影響を及ぼしたことである。これには、複数の説明が可能性としてあり得る:1)PD-L1受容体、PD-1のレベルが、CD4+T細胞よりもCD8+T細胞において高いこと。2)CD8+T細胞が、このアッセイで標的細胞との接触に最も応答性のある細胞種であり、従って陰性レギュレーターPD-1もより高いレベルで発現することになること。注目すべきは、T細胞活性化の強さとPD-1発現がネガティブフィードバックのループで関連している(Riley, 2009)とおり、どちらの説明も、互いに矛盾するものではないことである。その上、PD-L1単独で、HLAの不在下であったとしても、CD8+T細胞増殖に影響があったことが見られた。このことは、増殖性HLA-TCR相互作用の不在下であったとしても、PD-L1が寛容原性因子として作用し得ることを示唆する。また、T細胞活性化アッセイ及びサイトカイン分泌アッセイにおいて、陰性対照と比較した場合に、KIPHC細胞株との共培養物においてさえ、バックグラウンドT細胞活性が観察された。これは、標的細胞が、HLAの存在とは無関係に、T細胞活性化を促進する因子を分泌する可能性があることを考慮すると、実験設定による可能性がある。 As expected, removal of polymorphic HLA expression in hPSCs and their derivatives, such as EC and VSMC, resulted in reduced T cell response in vitro and in vivo. An interesting observation obtained from the T cell assay was that overexpression of the checkpoint inhibitor PD-L1 had a significant effect only on CD8 + T cell proliferation and cytotoxicity. There may be multiple explanations for this: 1) PD-L1 receptor, PD-1 levels are higher in CD8 + T cells than in CD4 + T cells. 2) CD8 + T cells are the most responsive cell type to contact with target cells in this assay, and thus negative regulator PD-1 will also be expressed at higher levels. It should be noted that neither explanation is contradictory to each other, as the strength of T cell activation and PD-1 expression are associated in a negative feedback loop (Riley, 2009). Moreover, it was found that PD-L1 alone had an effect on CD8 + T cell proliferation even in the absence of HLA. This suggests that PD-L1 can act as a tolerant factor even in the absence of proliferative HLA-TCR interactions. Also, background T cell activity was observed in the T cell activation assay and cytokine secretion assay, even in co-cultures with the KIPHC cell line when compared to negative controls. This may be due to experimental settings, given that target cells may secrete factors that promote T cell activation, regardless of the presence of HLA.
急性移植片拒絶は、主にT細胞性であるものの、治療細胞の生着及び長期生存に関しては、他の免疫細胞、例えば、マクロファージ、NK細胞、及びB細胞などの役割も考慮しなければならない。NK細胞アッセイは、HLA-G発現により、NK細胞活性を制御することができたことを示唆する。その上、CD47の過剰発現は、マクロファージ貪食を効果的に減少させた。それでも、最近報告されたとおり、PD-L1は、両方のKI細胞株で同時発現したが、これは、PD-1+NK細胞(Beldi-Ferchiou et al., 2016;DellaChiesa et al., 2016)及びPD-1+マクロファージ(Gordon et al., 2017)の活性にも影響を及ぼすことができ、このことは、観察される表現型の一因である可能性がある。長期生着に関しては、特に、NK細胞による抗体依存性細胞傷害(ADCC)、及び慢性移植片拒絶の主要ドライバーとしての同種異系抗体性補体活性化を、検討しなければならない(Baldwin et al., 2016;Djamali et al., 2014;Michaels et al., 2003)。ADCC及び補体活性化を阻害することが知られている因子、例えばCD59(Meri et al., 1990)を追加で導入することが、耐久性のある生着を可能にする場合があることを、想定することができる。最終的に、in vivo実験が、移植後に修飾細胞が有する可能性のある保護の度合いを明らかにする助けとなるだろう。今のところ、様々なヒト化マウスモデルが存在する一方で、それらは、完全なヒト免疫応答を再現するには制限がある。すなわち、細胞の移植及び拒絶を試験するための改善されたin vivoモデルの開発が要求される場合がある(Brehm et al., 2014;Li et al., 2018;Melkus et al., 2006;Rongvaux et al., 2014)。 Although acute transplant rejection is predominantly T-cell, the role of other immune cells, such as macrophages, NK cells, and B cells, must also be considered for engraftment and long-term survival of therapeutic cells. .. The NK cell assay suggests that HLA-G expression was able to control NK cell activity. Moreover, overexpression of CD47 effectively reduced macrophage phagocytosis. Nevertheless, as recently reported, PD-L1 was co-expressed in both KI cell lines, which included PD-1 + NK cells (Beldi-Ferciou et al., 2016; DellaChiesa et al., 2016) and PD. It can also affect the activity of -1 + macrophages (Gordon et al., 2017), which may contribute to the observed phenotype. For long-term engraftment, in particular, antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) by NK cells and allogeneic antibody-dependent complement activation as a major driver of chronic transplant rejection must be investigated (Baldwin et al). ., 2016; Djamari et al., 2014; Michaels et al., 2003). Additional introduction of factors known to inhibit ADCC and complement activation, such as CD59 (Meri et al., 1990), may allow durable engraftment. , Can be assumed. Ultimately, in vivo experiments will help clarify the degree of protection that modified cells may have after transplantation. While there are various humanized mouse models so far, they have limitations in reproducing a complete human immune response. That is, the development of an improved in vivo model for testing cell transplantation and rejection may be required (Brehm et al., 2014; Li et al., 2018; Melkus et al., 2006; Longvaux. et al., 2014).
移植に対する免疫障壁を克服することは、アロ障壁を克服するだけでなく、ある特定の細胞型が患者自身の免疫系により攻撃され、交換する必要がある自己免疫疾患、例えば1型糖尿病(T1D)及び多発性硬化症などを治療する可能性もある胸躍る新規方式を提供すると思われる。すなわち、誰にでも安全に移植することが可能な汎用細胞の生成は、再生医療の可能性を全て引き出す見込みがある。
Overcoming the immune barrier to transplantation not only overcomes the allobarrier, but also an autoimmune disease in which certain cell types are attacked by the patient's own immune system and need to be replaced, such as
実験手順
CRISPRのgRNA配列
HLA-A上流:5’-GCCGCCTCCCACTTGCGCT-3’(配列番号1)
HLA-A下流:5’-CACATGCAGCCCACGAGCCG-3’(配列番号2)
HLA-B上流_1:5’-ATCCCTAAATATGGTGTCCC-3’(配列番号3)
HLA-B上流_2:5’-TCCCTAAATATGGTGTCCCT-3’(配列番号4)
HLA-C下流_1:5’-GTGATCCGGGTATGGGCAGT-3’(配列番号5)
HLA-C下流_2:5’-TGATCCGGGTATGGGCAGTG-3’(配列番号6)
CIITA:5’-TCCATCTGGTCATAGAAG-3’(配列番号7)
gRNA_AAVS1-T2:5’-GGGGCCACTAGGGACAGGAT-3’(配列番号8)
Experimental procedure CRISPR gRNA sequence HLA-A upstream: 5'-GCCGCCTCCCCACTTGCGCT-3'(SEQ ID NO: 1)
HLA-A downstream: 5'-CACATGCAGCCCACGAGCCG-3'(SEQ ID NO: 2)
HLA-B upstream _1: 5'-ATCCCTAAATATGGTGTCCC-3'(SEQ ID NO: 3)
HLA-B upstream _2: 5'-TCCCTAAAATATGGTGTCCCT-3'(SEQ ID NO: 4)
HLA-C downstream _1: 5'-GTGATCCGGGGTATGGGCAGT-3'(SEQ ID NO: 5)
HLA-C downstream _2: 5'-TGATCCGGGTATGGGCAGTG-3'(SEQ ID NO: 6)
CIITA: 5'-TCCATCTGGGTCATAGAAG-3' (SEQ ID NO: 7)
gRNA_AAVS1-T2: 5'-GGGGCCACTAGGGACAGGAT-3'(SEQ ID NO: 8)
PCR及びqPCRのプローブ/プライマー
図6で使用したPCRプライマー:
紫色_F:5’-CACTCAGAGCAAAGGTCAGATG-3’(配列番号9)
紫色_R:5’-AGACTTGAATCCATAAGCCCAA-3’(配列番号10)
赤色_F:5’-GACAAGTCTCGGAGATGGTTTT-3’(配列番号11)
赤色_R:5’-AGACTTGAATCCATAAGCCCAA-3’(配列番号12)
緑色_F:5’-CACTCAGAGCAAAGGTCAGATG-3’(配列番号13)
緑色_R:5’-TTTGTTGTCAGCCAGACATAGG-3’(配列番号14)
黄色_F:5’-CTGGTTATCTCCCCATTCTCTG-3’(配列番号15)
黄色_R:5’-AAGCATTCACTCCTGACCCTG-3’(配列番号16)
青色_F:5’-GTCTTCCCTCCCAGGCAGCTCA-3’(配列番号17)
青色_R:5’-TGAGGGGTGGGGGATACCGGA-3’(配列番号18)
黒色_F:5’-TCGACCTACTCTCTTCCGCA-3’(配列番号19)
黒色_R:5’-TAGGGGGCGTACTTGGCATA-3’(配列番号20)
灰色_F:5’-CCGTTCTCCTGTGGATTCGG-3’(配列番号21)
灰色_R:5’-TCTCTGGCTCCATCGTAAGC-3’(配列番号22)
図8で使用したPCRプライマー:
HLA-F-AS1_F:5’-GTCGCTTCAGTCAGGACACA-3’(配列番号23)
HLA-F-AS1_R:5’-GAAGGTGCTGTTTGGCACAG-3’(配列番号24)
ITGA6_F:5’-CCTTCAACTTGGACACTCGGG-3’(配列番号25)
ITGA6_R:5’-CCACGGGCCAACTACTCC-3’(配列番号26)
HEATR1_F:5’-TTACCCAGTTCAATACTGAGCCA-3’(配列番号27)
HEATR1_R:5’-AGGGGTAAGCTGCAAACTTCTT-3’(配列番号28)
PTDSS2_F:5’-GACCTCCACAGGGACTAGGT-3’(配列番号29)
PTDSS2_R:5’-TTTGGAGTTGGTGCTCCCTC-3’(配列番号30)
CTBS_F:5’-GCCCTCATCGAGTGGTCAAA-3’(配列番号31)
CTBS_R:5’-CCGCTAGACCTGCTGCTATG-3’(配列番号32)
ACSBG1_F:5’-CTGGGTGTCAATGATGGCGT-3’(配列番号33)
ACSBG1_R:5’-GCCACATCTAAAGGCAGTCG-3’(配列番号34)
AC078852.1_F:5’-GTTTGTGGGTGCTGGTCAAC-3’(配列番号35)
AC078852.1_R:5’-CTAGGCAACAGTGACAGGGG-3’(配列番号36)
HIPK4_F:5’-GGACCATCATGTCGGAGACC-3’(配列番号37)
HIPK4_R:5’-GACCTGGGAGTCACACGAAC-3’(配列番号38)
ACSBG1_F:5’-CTGGGTGTCAATGATGGCGT-3’(配列番号39)
ACSBG1_R:5’-GCCACATCTAAAGGCAGTCG-3’(配列番号40)
HIC2_F:5’-AAGTGTTCGGTCTGCGAGAA-3’(配列番号41)
HIC2_R:5’-GCTCTGCTTGGTACGGACTG-3’(配列番号42)
HLA-H_F:5’-AGGTGATGTATGGCTGCGAC-3’(配列番号43)
HLA-H_R:5’-TCCTTCCCGTTCTCCAGGTA-3’(配列番号44)
HLA-K_F:5’-GGTATGAACAGCACGCCAAC-3’(配列番号45)
HLA-K_R:5’-GCGTCTTGTGTTCCCTGGTA-3’(配列番号46)
HLA-G_F:5’-ACCCTCTACCTGGGAGAACC-3’(配列番号47)
HLA-G_R:5’-AGGCTCTCCTTTGTTCAGCC-3’(配列番号48)
PYCRL_F:5’-CCTAGCCACGTGTGACTCAA-3’(配列番号49)
PYCRL_R:5’-TGCCGTCCCAGTAACCAATC-3’(配列番号50)
RAB11FIP4_F:5’-CGAGGGAGGGCAAATTGAGT-3’(配列番号51)
RAB11FIP4_R:5’-GAAGAAGGGACAAGGGGTGG-3’(配列番号52)
CHFR_F:5’-GAGCTTTGATGGCAGAGTGTTA-3’(配列番号53)
CHFR_R:5’-CTGGGAGCATGCATTTGTGAGA-3’(配列番号54)
PNCK_F:5’-CTGTTGGCAGGTGAACCTCT-3’(配列番号55)
PNCK_R:5’-CTGGGAAGGCTTGTCTCCTG-3’(配列番号56)
AMN_F:5’-AGAGCTCAAGGTCCCAAGTG-3’(配列番号57)
AMN_R:5’-GGGTAACTCACTCGGAGGTC-3’(配列番号58)
FUT1_F:5’-TGGATTTCCAGAACCCCATCC-3’(配列番号59)
FUT1_R:5’-GGGAACTCTCCCTCTGGTCT-3’(配列番号60)
NPPA_F:5’-GAGCTTCTGCATTGGTCCCT-3’(配列番号61)
NPPA_R:5’-TCTGATCGATCTGCCCTCCT-3’(配列番号62)
SYBRに基づくqPCRプライマー:
AFP_F:5’-AAATGCGTTTCTCGTTGCTT-3’(配列番号63)
AFP_R:5’-GCCACAGGCCAATAGTTTGT-3’(配列番号64)
SOX17_F:5’-CTCTGCCTCCTCCACGAA-3’(配列番号65)
SOX17_R:5’-CAGAATCCAGACCTGCACAA-3’(配列番号66)
BRACHYURY_F:5’-AATTGGTCCAGCCTTGGAAT-3’(配列番号67)
BRACHYURY_R:5’-CGTTGCTCACAGACCACA-3’(配列番号68)
FLK1_F:5’-TGATCGGAAATGACACTGGA-3’(配列番号69)
FLK1_R:5’-CACGACTCCATGTTGGTCAC-3’(配列番号70)
MAP2_F:5’-CAGGTGGCGGACGTGTGAAAATTGAGAGTG-3’(配列番号71)
MAP2_R:5’-CACGCTGGATCTGCCTGGGGACTGTG-3’(配列番号72)
PAX6_F:5’-GTCCATCTTTGCTTGGGAAA-3’(配列番号73)
PAX6_R:5’-TAGCCAGGTTGCGAAGAACT-3’(配列番号74)
TaqMan遺伝子発現アッセイ:
HLA-E:Hs03045171_m1
CD8:Hs00233520_m1
IL-2:Hs00174114_m1
RPLP0(内部標準):Hs99999902_m1
PCR and qPCR probes / primers PCR primers used in Figure 6:
Purple_F: 5'-CACTCAGAGCAAAGGTCAGATG-3'(SEQ ID NO: 9)
Purple_R: 5'-AGACTTGAATCCATAAGCCCAA-3'(SEQ ID NO: 10)
Red_F: 5'-GACAAGTCTCGGGAGAGGGTTT-3'(SEQ ID NO: 11)
Red_R: 5'-AGACTTGAATCCATAAGCCCAA-3'(SEQ ID NO: 12)
Green_F: 5'-CACTCAGAGCAAAGGTCAGATG-3' (SEQ ID NO: 13)
Green_R: 5'-TTTGTTGTCAGCAGACATAGG-3'(SEQ ID NO: 14)
Yellow_F: 5'-CTGGTTATTCCCCATTCTG-3'(SEQ ID NO: 15)
Yellow_R: 5'-AAGCATTCACTCCCTGACCCTG-3'(SEQ ID NO: 16)
Blue_F: 5'-GTCTTCCTCCCAGGCAGCTCA-3'(SEQ ID NO: 17)
Blue_R: 5'-TGAGGGGTGGGGGATACCGGA-3'(SEQ ID NO: 18)
Black_F: 5'-TCGACCTACCTCTTCCGCA-3'(SEQ ID NO: 19)
Black_R: 5'-TAGGGGGGCGTACTTGCATA-3'(SEQ ID NO: 20)
Gray_F: 5'-CCGTTCTCCTGTGGATTCGG-3'(SEQ ID NO: 21)
Gray_R: 5'-TCTCTGGCTCCATCGTAAGC-3'(SEQ ID NO: 22)
PCR primers used in FIG. 8:
HLA-F-AS1_F: 5'-GTCGCTTCAGTCAGGACACA-3'(SEQ ID NO: 23)
HLA-F-AS1_R: 5'-GAAGGTGCTGTTTGGCACAG-3'(SEQ ID NO: 24)
ITGA6_F: 5'-CCTTCAACTTGGACACTCGGG-3'(SEQ ID NO: 25)
ITGA6_R: 5'-CCACGGGCCAACTACC-3'(SEQ ID NO: 26)
HEATR1_F: 5'-TTACCCAGTTCATATCAGCCA-3'(SEQ ID NO: 27)
HEATR1_R: 5'-AGGGGTAAGCTGCAAACTTCTT-3'(SEQ ID NO: 28)
PTDSS2_F: 5'-GACCTCCACAGGGACTAGGT-3'(SEQ ID NO: 29)
PTDSS2_R: 5'-TTTGGAGTTGGTGCTCCCTC-3'(SEQ ID NO: 30)
CTBS_F: 5'-GCCCTCATCGAGTGGTCAAA-3'(SEQ ID NO: 31)
CTBS_R: 5'-CCGCTAGACCTCTGCTTG-3'(SEQ ID NO: 32)
ACSBG1_F: 5'-CTGGGTGTCAATTGATGGCGT-3'(SEQ ID NO: 33)
ACSBG1_R: 5'-GCCACATCTAAAAGGCAGCG-3'(SEQ ID NO: 34)
AC07882.1_F: 5'-GTTTGTGGGTGCTGGTCAAC-3'(SEQ ID NO: 35)
AC07885.2._R: 5'-CTAGGCAACAGTGACAGGG-3'(SEQ ID NO: 36)
HIDK4_F: 5'-GGACCATCATGTCGGAGACC-3'(SEQ ID NO: 37)
HIDK4_R: 5'-GACCTGGGAGTCACACGAAC-3' (SEQ ID NO: 38)
ACSBG1_F: 5'-CTGGGTGTCAATTGATGGCGT-3'(SEQ ID NO: 39)
ACSBG1_R: 5'-GCCACATCTAAAAGGCAGCG-3'(SEQ ID NO: 40)
HIC2_F: 5'-AAGTGTTCGGTCTGGCGAGAA-3'(SEQ ID NO: 41)
HIC2_R: 5'-GCTCTGCTTGGTACGGACTG-3'(SEQ ID NO: 42)
HLA-H_F: 5'-AGGTGATGTATGGCTGCGAC-3'(SEQ ID NO: 43)
HLA-H_R: 5'-TCCTTCCCGTTCTACGAGTA-3'(SEQ ID NO: 44)
HLA-K_F: 5'-GGTATGAACAGCAGCCAAC-3'(SEQ ID NO: 45)
HLA-K_R: 5'-GCGTCTTGTGTTCCCTGGTA-3'(SEQ ID NO: 46)
HLA-G_F: 5'-ACCCTACTACTGGGAGAACC-3'(SEQ ID NO: 47)
HLA-G_R: 5'-AGGCTCTCCTTTGTTCAGCC-3'(SEQ ID NO: 48)
PYCRL_F: 5'-CCTAGCCACGTGTGACTCAA-3' (SEQ ID NO: 49)
PYCRL_R: 5'-TGCCGTCCCAGTACAATC-3'(SEQ ID NO: 50)
RAB11FIP4_F: 5'-CGAGGGAGGGCAAAATTGAGT-3'(SEQ ID NO: 51)
RAB11FIP4_R: 5'-GAAGAAGGGACAAGGGGTGG-3'(SEQ ID NO: 52)
CHFR_F: 5'-GAGCTTTGAGCAGAGTGTTA-3'(SEQ ID NO: 53)
CHFR_R: 5'-CTGGGAGCATGCATTTGTGAGA-3'(SEQ ID NO: 54)
PNCK_F: 5'-CTGTTGGCAGGTGAACCCT-3'(SEQ ID NO: 55)
PNCK_R: 5'-CTGGGAAGGCTTGTTCTCTG-3'(SEQ ID NO: 56)
AMN_F: 5'-AGAGCTCAAGGTCCCAAGTG-3'(SEQ ID NO: 57)
AMN_R: 5'-GGGTAACTCACTCGGAGGTC-3'(SEQ ID NO: 58)
FUT1_F: 5'-TGGATTTCCAGAACCCCATCC-3'(SEQ ID NO: 59)
FUT1_R: 5'-GGGAACTCTCCTCTTGGTCT-3'(SEQ ID NO: 60)
NPPA_F: 5'-GAGCTTCTGCATTGGTCCCT-3'(SEQ ID NO: 61)
NPPA_R: 5'-TCTGATCCGATCTGCCCTCCCT-3'(SEQ ID NO: 62)
SYBR-based qPCR primer:
AFP_F: 5'-AAATGCGTTTTCGTTGCTTT-3'(SEQ ID NO: 63)
AFP_R: 5'-GCCACAGGCCAAATAGTTTGT-3'(SEQ ID NO: 64)
SOX17_F: 5'-CTCTGCCTCCTCACCACGAA-3'(SEQ ID NO: 65)
SOX17_R: 5'-CAGAATCCAGACCTGCACAA-3'(SEQ ID NO: 66)
BRACHYURY_F: 5'-AATTGGTCAGCCTTGGAAT-3'(SEQ ID NO: 67)
BRACHYURY_R: 5'-CGTTCGCTCACAGACCACA-3'(SEQ ID NO: 68)
FLK1_F: 5'-TGATCGGAAATGACACTGGA-3' (SEQ ID NO: 69)
FLK1_R: 5'-CAGACTCCATGTTGGTCAC-3'(SEQ ID NO: 70)
MAP2_F: 5'-CAGGTGCGCGAGACTGTGAAAATTGAGAGTG-3'(SEQ ID NO: 71)
MAP2_R: 5'-CACGCTGGATCTGCCTGGGGACTGTG-3'(SEQ ID NO: 72)
PAX6_F: 5'-GTCCATTTTTGCTTGGAAA-3' (SEQ ID NO: 73)
PAX6_R: 5'-TAGCCAGGTTGCAAGAAACT-3'(SEQ ID NO: 74)
TaqMan gene expression assay:
HLA-E: Hs03045171_m1
CD8: Hs00233520_m1
IL-2: Hs00174114_m1
RPLP0 (internal standard): Hs9999999902_m1
FACS抗体
α-HLA-A2(PE結合型)、クローンBB7.2、Biolegend、カタログ番号343305
α-HLA-ABC(PE結合型)、クローンW6/32、Biolegend、カタログ番号311406
α-HLA-E(PE結合型)、クローン3D12、Biolegend、カタログ番号342603
α-HLA-G(PE結合型)、クローンMEM-G/9、Abcam、カタログ番号ab24384
α-HLA-DR(APC結合型)、クローンMEM-12、ThermoFisher Scientific、カタログ番号MA1-10347
α-B2M(APC結合型)、クローン2M2、Biolegend、カタログ番号316311
α-PD-L1(APC結合型)、クローン29E.2A3、Biolegend、カタログ番号329708
α-PD-1(APC結合型)、クローンEH12.2H7、Biolegend、カタログ番号329908
α-CD3(APC結合型)、クローンUCHT1、Biolegend、カタログ番号300412
α-CD3(Pacific Blue(商標)結合型)、クローンUCHT1、Biolegend、カタログ番号300418
α-CD4(PE/Cy7結合型)、クローンRPA-T4、Biolegend、カタログ番号300511
α-CD8(PE結合型)、クローンSK1、Biolegend、カタログ番号344705
α-CD25(Alexa Fluor(登録商標)700結合型)、クローンM-A251、Biolegend、カタログ番号356117
α-CD47(PE結合型)、クローンCC2C6、Biolegend、カタログ番号323108
α-CD56(PE結合型)、クローンHCD56、Biolegend、カタログ番号318306
α-CD69(Alexa Fluor(登録商標)647結合型)、クローンFN50、Biolegend、カタログ番号310918
α-CD107a(APC結合型)、クローンH4A3、Biolegend、カタログ番号328620
α-CD144(PE結合型)、クローン55-7H1、BD Biosciences、カタログ番号560410
FACS antibody α-HLA-A2 (PE-bound type), clone BB7.2, BioLegend, catalog number 343305
α-HLA-ABC (PE-bound type), clone W6 / 32, BioLegend, catalog number 311406
α-HLA-E (PE-bound type), clone 3D12, BioLegend, catalog number 342603
α-HLA-G (PE-bound type), clone MEM-G / 9, Abcam, catalog number ab24384
α-HLA-DR (APC-bound type), clone MEM-12, Thermo Fisher Scientific, catalog number MA1-1347
α-B2M (APC-bound type), clone 2M2, BioLegend, catalog number 316311
α-PD-L1 (APC-bound type), clone 29E. 2A3, BioLegend, Catalog No. 329708
α-PD-1 (APC-bound type), clone EH12.2H7, BioLegend, catalog number 329908
α-CD3 (APC-bound), clone UCHT1, BioLegend, catalog number 300412
α-CD3 (Pacific Blue ™ bound type), clone UCHT1, BioLegend, catalog number 300418
α-CD4 (PE / Cy7 binding type), clone RPA-T4, BioLegend, catalog number 300511
α-CD8 (PE-bound type), clone SK1, BioLegend, catalog number 344705
α-CD25 (Alexa Fluor® 700-binding type), clone MA251, BioLegend, catalog number 356117
α-CD47 (PE-bound type), clone CC2C6, BioLegend, catalog number 323108
α-CD56 (PE binding type), clone HCD56, BioLegend, catalog number 318306
α-CD69 (Alexa Fluor® 647 binding type), clone FN50, BioLegend, catalog number 310918
α-CD107a (APC-bound), clone H4A3, BioLegend, catalog number 328620
α-CD144 (PE-bound type), clone 55-7H1, BD Biosciences, catalog number 560410
アイソタイプ
アイソタイプ1:マウスIgG2b、κアイソタイプ対照(APC結合型)、Biolegend、カタログ番号400322
アイソタイプ2:マウスIgG2b、κアイソタイプ対照(PE結合型)、Biolegend、カタログ番号401208
アイソタイプ3:マウスIgG2a、κアイソタイプ対照(PE結合型)、Biolegend、カタログ番号400214
Isotype Isotype 1: Mouse IgG2b, κ isotype control (APC-bound), BioLegend, Catalog No. 400322
Isotype 2: Mouse IgG2b, κ isotype control (PE-bound), BioLegend, Catalog No. 401208
Isotype 3: Mouse IgG2a, κ isotype control (PE-bound), BioLegend, Catalog No. 400214
免疫蛍光法抗体
α-OCT4、Abcam、カタログ番号ab19857
α-NANOG、Abcam、カタログ番号ab21624
α-SSEA3、Millipore、カタログ番号MAB4303
α-SSEA4、Millipore、カタログ番号MAB4304
α-TRA-1-60、Millipore、カタログ番号MAB4360
ロバ抗ウサギIgG(H+L)二次抗体、Alexa Fluor(登録商標)488複合体、Life Technologies、カタログ番号A-21206
ロバ抗マウスIgG(H+L)二次抗体、Alexa Fluor(登録商標)488複合体、Life Technologies、カタログ番号A-21202
ロバ抗マウスIgM重鎖二次抗体、Alexa Fluor(登録商標)555複合体、Life Technologies、カタログ番号A-21426
Immunofluorescence antibody α-OCT4, Abcam, Catalog number ab19857
α-NANOG, Abcam, catalog number ab21624
α-SSEA3, Millipore, Catalog number MAB4303
α-SSEA4, Millipore, catalog number MAB4304
α-TRA-1-60, Millipore, Catalog number MAB4360
Donkey Anti-Rabbit IgG (H + L) Secondary Antibody,
Donkey anti-mouse IgG (H + L) secondary antibody,
Donkey anti-mouse IgM heavy chain secondary antibody, Alexa Fluor® 555 complex, Life Technologies, Catalog No. A-21426
ヒトES細胞の培養、電気穿孔、及び薬物選択
HUES8細胞(Cowan et al., 2004)を、Geltrex(Life Technologies)であらかじめコーティングしたプレートで成長させ、ペニシリン/ストレプトマイシンを補充したmTeSR1(StemCell Technologies)中で培養した。継代のため、Gentle Cell Dissociation試薬(StemCell Technologies)を用いて5~10分間、細胞を解離させ、RevtitaCell(商標)(ThermoFisher Scientific)を補充した新鮮な培地に再播種した。電気穿孔のため、以前に記載されたとおりに(Peters et al., 2013)、HUES8細胞を単一細胞へと解離させ、遺伝子ノックアウトのため、1000万個の細胞に、50μgのpCas9_GFP(Addgene #44719)及び合計で50μgのgRNAプラスミドで電気穿孔した。AAVS1遺伝子座に遺伝子をノックインするため、細胞に、50μgのpCas9_GFP、25μgのgRNA_AAVS1-T2(Addgene #41818)、及び40μgの二本鎖ドナープラスミドで電気穿孔した。遺伝子ノックアウトの目的で、細胞を、電気穿孔から48時間後に収集した。GFP発現細胞を、FACS(FACSAria II、BD Biosciences)により濃縮し、10cm組織培養プレートに、RevtitaCell(商標)を補充した新鮮な培地中15,000細胞/プレートで再播種し、単一細胞コロニーを形成させた。あるいは、遺伝子ノックインのため、電気穿孔から48時間後、細胞を、2μg/mlのブラストサイジン(ThermoFisher Scientific)により5日間選別にかけた。次いで、細胞コロニーを手作業で精選し、増殖させた。
Human ES cell culture, electrical perforation, and drug selection HUES8 cells (Cowan et al., 2004) were grown on plates pre-coated with Geltrex (Life Technologies) and supplemented with penicillin / streptomycin in mTeSR1 (StemCell Technologies). Was cultured in. For passage, cells were dissociated for 5-10 minutes using the GentleCell Dissociation Reagent (StemCell Technologies) and reseeded in fresh medium supplemented with RevtitaCell ™ (Thermo Fisher Scientific). Due to electroporation, as previously described (Peters et al., 2013), HUES8 cells were dissociated into single cells, and for gene knockout, 50 μg of pCas9_GFP (Addgene #) in 10 million cells. 44719) and electroporation with a total of 50 μg of gRNA plasmid. To knock in the gene at the AAVS1 locus, cells were electroporated with 50 μg pCas9_GFP, 25 μg gRNA_AAVS1-T2 (Addgene # 41818), and 40 μg double-stranded donor plasmid. For the purpose of gene knockout, cells were collected 48 hours after electroporation. GFP-expressing cells were concentrated by FACS (FACSAria II, BD Biosciences) and reseeded into 10 cm tissue culture plates in fresh medium supplemented with Revita Cell ™ at 15,000 cells / plate to generate single cell colonies. Formed. Alternatively, for gene knock-in, 48 hours after electroporation, cells were screened for 5 days with 2 μg / ml Blasticidin (Thermo Fisher Scientific). The cell colonies were then manually selected and grown.
CRISPR/Cas9ゲノム編集
HLA-A/B/Cの上流または下流それぞれの領域の500の塩基対を、HUES8またはHEK293T細胞から増幅させ、サンガー配列決定法に供した(Genewiz)。2種の細胞株間で保存されていた配列を、参照配列として選択し、MITのFengZhang研究室が開発したCRISPR設計ツール(以下から入手可能:crispr.mit.edu)及びCCTop(Stemmer et al., 2015)を用いて、sgRNAを設計した。ランキング上位のsgRNAを精選してgRNA発現ベクター(Addgene #41824)にクローン導入した。次いで、gRNAプラスミドをHEK293T細胞に形質移入し、ゲノムDNAを抽出し、切断部位をカバーするPCRアンプリコンを、標的的中効率についてTIDE(以下から入手可能:tide.nki.nl)により分析した。標的的中活性が最も高い単一ガイドRNAを、HUES8細胞のゲノム編集に用いた。ノックインドナープラスミドを構築するため、PD-L1、HLA-G、及びCD47のORFを、個別にクローン化し、Gibson Assembly(登録商標)(New England BioLabs)を用いて2A配列により接続した。次いで、Flpe-ERT2の切断後に、3イン1カセットをAAVS1-ブラストサイジン-CAG-Flpe-ERT2プラスミド(Addgene #68461)中のSal I制限部位とMlu I制限部位の間に挿入した。ヒトESCのゲノム編集についての詳細は、以前に記載されている(Peters et al., 2013)。
CRISPR /
HLAノックアウト(KO)細胞株の生成
簡潔に述べると、隣接するHLA-B/-C遺伝子をノックアウトするため、合計で4種のsgRNAを、Cas9発現プラスミドと一緒に、野生型(WT)HUES8中に同時電気穿孔した。次いで、図6Aに示すプライマーを用いて、ホモ接合型ノックアウトクローンをスクリーニングした(HLA-B/-C-/-効率:1.56%)。ヘテロ接合型ノックアウトクローンも観察された(HLA-B/-C+/-効率:7.8%)。ホモ接合型クローンを、HLA-B/-C mRNA発現の除去についてRT-PCRによりさらに検証し、正常核型をnCounterヒト核型アッセイにより確認した(データは示さず)。最終的に、格型の正常なクローン1種を、1回の電気穿孔においてHLA-A及びCIITA遺伝子をさらに標的とするために選択した。図6Bに示すプライマーを用いたPCR及びα-HLA-A2抗体を用いたフローサイトメトリーを行って、HLA-Aノックアウトクローンをスクリーニングした。図6Eに示すプライマー及びサンガー配列決定を行い、CIITAノックアウトクローンを同定した。結果として、HLAA/CIITAを標的とする第一ラウンド後、ヘテロ接合型クローン(HLA-A+/-CIITA+/インデル)のみが観察された(HLA-A+/-効率:3.68%)。したがって、格型の正常なヘテロ接合型クローン1種に対してHLA-A/CIITA sgRNAを用いる電気穿孔法の別のラウンドを適用し、同じスクリーニング戦略を採用した。最終的に、ホモ接合型クローン(HLA-A-/-CIITAインデル/インデル)1種が生成したが、FACS分析から、このクローンは混合型クローンであり、依然として、1%のHLA-A+細胞を保持していたことが明らかとなった。サブクローニング後、純粋なホモ接合型クローン(HLAノックアウト、KO)が得られた。
Generation of HLA Knockout (KO) Cell Lines Briefly, to knock out adjacent HLA-B / -C genes, a total of 4 sgRNAs, along with Cas9 expression plasmids, in wild-type (WT) HUES8 Simultaneous electric drilling. Homozygous knockout clones were then screened using the primers shown in FIG. 6A (HLA-B / -C -/- efficiency: 1.56%). Heterozygous knockout clones were also observed (HLA-B / -C +/- efficiency: 7.8%). Homozygous clones were further validated by RT-PCR for removal of HLA-B / -C mRNA expression, and normal karyotype was confirmed by nCounter human karyotype assay (data not shown). Finally, one normal clone of the case was selected to further target the HLA-A and CIITA genes in a single electroporation. HLA-A knockout clones were screened by PCR using the primers shown in FIG. 6B and flow cytometry using the α-HLA-A2 antibody. The primers and sanger sequencing shown in FIG. 6E were performed to identify CIITA knockout clones. As a result, only heterozygous clones (HLA-A +/- CIITA + / Indel) were observed after the first round targeting HLAA / CIITA (HLA-A +/- efficiency: 3.68%). .. Therefore, another round of electroporation with HLA-A / CIITA sgRNA was applied to one normal heterozygous clone of the case and the same screening strategy was adopted. Eventually, one homozygous clone (HLA-A − / − CIITA Indel / Indel) was generated, but from FACS analysis this clone was a mixed clone and still 1% HLA-A + cells. It became clear that he was holding. After subcloning, pure homozygous clones (HLA knockout, KO) were obtained.
核型分析
核型G分染法は、Cell Line Geneticsにより行われた。
Karyotype analysis Karyotype G banding was performed by Cell Line Genetics.
三胚葉への分化誘導
WT及び遺伝子編集したHuES8細胞株を、STEMdiff(商標)三血球系分化キット(StemCell Technologies)の単層に基づくプロトコルに従って、外胚葉、中胚葉、及び内胚葉へと分化させた。
Induction of differentiation into three germ layers WT and gene-edited HuES8 cell lines are differentiated into ectoderm, mesoderm, and endoderm according to a protocol based on the monolayer of the STEMdiff ™ Trihematology Differentiation Kit (StemCell Technologies). rice field.
内皮細胞及び血管平滑筋細胞への分化
ヒト内皮細胞(EC)及び血管平滑筋細胞(VSMC)は、公開されたプロトコル(Patsch et al., 2015)に従って分化させた。簡潔に述べると、ECに分化させるため、ESCを、8uMのCHIR99021(Cayman Chemical)及び25ng/mlのBMP4(Peprotech)を補充したN2B27培地に3日間播種して、外側中胚葉を誘導させた。次いで、培地を200ng/mlのVEGF(Peprotech)及び2μMのホルスコリン(Abcam)を補充したStemPro-34に交換し、2日間、ECを誘導した。次いで、細胞にMACS細胞分離(MiltenyiBiotec)を用いて、CD144+細胞を濃縮した。CD144+細胞を、フィブロネクチン(Corning)コーティングしたプレートでEGM(商標)-2 BulletKit(商標)(Lonza)を補充したEBM(商標)-2に播種し、少なくとも7日間、さらに分化させた。VSMCに分化させるため、ESCを、EC分化の場合と同じ培地に3日間播種した。4日目及び5日目、培地を、12.5ng/mlのPDGF-BB(Peprotech)及び12.5ng/mlのアクチビンA(Cell Guidance Systems)を補充したN2B27に交換した。6日目以降、細胞を解離させて、ゼラチンコーティングした皿で平滑筋成長サプリメント(ThermoFisher Scientific)を補充した培地231に播種し、さらに分化させた。
Differentiation into endothelial cells and vascular smooth muscle cells Human endothelial cells (EC) and vascular smooth muscle cells (VSMC) were differentiated according to a published protocol (Patch et al., 2015). Briefly, for EC differentiation, ESCs were seeded in N2B27 medium supplemented with 8 uM CHIR99021 (Cayman Chemical) and 25 ng / ml BMP4 (Peprotech) for 3 days to induce lateral mesoderm. The medium was then replaced with StemPro-34 supplemented with 200 ng / ml VEGF (Peprotech) and 2 μM forskolin (Abcam) to induce EC for 2 days. The cells were then enriched with CD144 + cells using MACS cell isolation (Miltenyi Biotec). CD144 + cells were seeded on EBM ™ -2 supplemented with EGM ™ -2 BulletKit ™ (Lonza) on a fibronectin (Corning) -coated plate and further differentiated for at least 7 days. To differentiate into VSMC, ESC was inoculated in the same medium as for EC differentiation for 3 days. On
ヒト初代免疫細胞の単離及び培養
健康な匿名ドナー由来の血液(ロイコパック)を、マサチューセッツ総合病院(Boston)のジャクソン輸血センターから得た。ヒト初代T細胞、NK細胞、またはCD14+単球を、それぞれ、ネガティブ選択キット(RosetteSep(商標)ヒトT細胞濃縮カクテル、RosetteSep(商標)ヒトNK細胞濃縮カクテル、及びRosetteSep(商標)ヒト単球濃縮カクテル、StemCell Technologies)により単離した。単離したT細胞は、X-VIVO 10(Lonza)培地で培養した。培地には、5%ヒトAB血清(Valley Biomedical)、5%ウシ胎児血清、1%ペニシリン/ストレプトマイシン、GlutaMAX、MEM非必須アミノ酸(ThermoFisher Scientific)、及び20U/mlのIL-2(Peprotech)を補充した。単離したNK細胞は、L-グルタミン(Corning)を含むRPMI 1640で培養した。RPMI 1640には、10%ウシ胎児血清及び1%ペニシリン/ストレプトマイシンを補充した。単離した単球は、RPMI 1640中、マクロファージへと分化させた。RPMI 1640hには、10%ウシ胎児血清、1%ペニシリン/ストレプトマイシン、及び25~50ng/mlのM-CSF(Peprotech)を補充した。
Isolation and Culture of Human Primary Immune Cells Blood from a healthy anonymous donor (Leukopack) was obtained from the Jackson Transfusion Center at Massachusetts General Hospital (Boston). Negative selection kits (RosetteSep ™ human T cell enrichment cocktail, RosetteSep ™ human NK cell enrichment cocktail, and RosetteSep ™ human monocyte enrichment, respectively, with human primary T cells, NK cells, or CD14 + monocytes. Isolated by cocktail, StemCell Technologies). The isolated T cells were cultured in X-VIVO 10 (Lonza) medium. Medium supplemented with 5% human AB serum (Valley Biomedical), 5% fetal bovine serum, 1% penicillin / streptomycin, GlutaMAX, MEM non-essential amino acids (ThermoFisher Scientific), and 20 U / ml IL-2 (Peprotech). bottom. The isolated NK cells were cultured in RPMI 1640 containing L-glutamine (Corning). RPMI 1640 was supplemented with 10% fetal bovine serum and 1% penicillin / streptomycin. The isolated monocytes were differentiated into macrophages in RPMI 1640. RPMI 1640h was supplemented with 10% fetal bovine serum, 1% penicillin / streptomycin, and 25-50 ng / ml M-CSF (Peprotech).
フローサイトメトリー
1%ウシ胎児血清(FBS)を含有するPBSを、洗浄緩衝液及び染色緩衝液として使用した。4%FBSを含有するPBSを、ブロック緩衝液として使用した。EC及びVSMCの場合、FcRブロック試薬(Miltenyi Biotec)を、1:1000希釈でブロック緩衝液に加えた。簡単に述べると、免疫細胞または他の解離した単一細胞を、1回洗い、氷上で20分間。ブロック緩衝液でブロックした。細胞を、氷上で30~60分間、抗体で染色し、2回洗ってから、FACSCalibur(商標)またはLSR II(BD Biosciences)で分析した。データは、FlowJoソフトウェア(BD)を用いてプロットした。
Flow cytometry PBS containing 1% fetal bovine serum (FBS) was used as wash buffer and stain buffer. PBS containing 4% FBS was used as block buffer. For EC and VSMC, FcR blocking reagent (Miltenyi Biotec) was added to the blocking buffer at a 1: 1000 dilution. Briefly, immune cells or other dissociated single cells are washed once and placed on ice for 20 minutes. Blocked with block buffer. Cells were stained with antibody for 30-60 minutes on ice, washed twice and then analyzed with FACSCalibur ™ or LSR II (BD Biosciences). Data were plotted using FlowJo software (BD).
In vitroのT細胞増殖アッセイ
VSMCを使用した場合、細胞を、最初に、マイトマイシン(Fisher Scientific)で処理した。100000個のECまたはVSMCを、24ウェルプレートに播種し、IFNγ(100ng/ml)で48時間処理してから、アッセイした。共インキュベーションの0日目、単離したCD3+T細胞を、取扱説明書に従ってCellTrace(商標)CFSE(ThermoFisher Scientific)で標識した。付着ECまたはVSMCを、PBSで2回洗ってから、20U/mlのIL-2を補充したT細胞培地中で、5日間、500kのCFSE標識化T細胞とともに共インキュベートした。次いで、T細胞を抗CD3/4/8抗体で染色してから、LSR IIでCFSE強度について分析した。標的細胞なしで5日間培養したT細胞を、陰性対照として用いた。Dynabeads(商標)ヒトTアクチベーターCD3/CD28ビーズ(ThermoFisher Scientific)で5日間処理したT細胞は、陽性対照としての役割を担った。
When using the In vitro T cell proliferation assay VSMC, cells were first treated with mitomycin (Fisher Scientific). 100,000 EC or VSMCs were seeded in 24-well plates and treated with IFNγ (100 ng / ml) for 48 hours before assaying. On
In vitroのT細胞活性化アッセイ及びサイトカイン分泌アッセイ
ESC由来のECを、標的細胞として用いた。共培養の条件は、T細胞増殖アッセイの場合と同じであったが、例外として、T細胞は標識しなかった。5日間共培養後、T細胞を、T細胞活性化マーカーについて染色してから、LSR IIで分析した。複数の分泌サイトカインの定量のため、上清を収集し、特製MSD U-PLEX Platform(Meso Scale Discovery)により取扱説明書に従って分析した。5日間培養したT細胞または標的細胞を、陰性対照として用いた。Dynabeads(商標)ヒトTアクチベーターCD3/CD28ビーズ(ThermoFisher Scientific)で5日間活性化したT細胞は、陽性対照としての役割を担った。バックグラウンド活性化は、ECまたはVSMCの条件培地でインキュベートしたT細胞を用いて評価した。条件培地は、上記のとおり調製した。
In vitro T cell activation assay and cytokine secretion assay ESC-derived EC was used as the target cell. The conditions for co-culture were the same as for the T cell proliferation assay, with the exception that T cells were not labeled. After co-culture for 5 days, T cells were stained for T cell activation markers and then analyzed with LSR II. For the quantification of multiple secretory cytokines, supernatants were collected and analyzed by a special MSD U-PLEX Platform (Meso Scale Discovery) according to the instruction manual. T cells or target cells cultured for 5 days were used as a negative control. T cells activated with Dynabeads ™ human T activator CD3 / CD28 beads (Thermo Fisher Scientific) for 5 days served as a positive control. Background activation was assessed using T cells incubated in EC or VSMC conditioned medium. The conditioned medium was prepared as described above.
In vitroのT/NK細胞殺傷アッセイ
ESC由来のVSMCを、標的細胞として用いた。T細胞殺傷アッセイに関して、共インキュベーションの条件は、T細胞活性化アッセイと同じであった。NK細胞殺傷アッセイに関して、40KのVSMC及びNK細胞を、96ウェルU底で、200μlのNK細胞培地中、20時間、表示されるエフェクター/標的比で共インキュベートしてから、上清を収集した。共インキュベーション後、上清を収集し、Pierce(商標)LDH細胞傷害性アッセイキット(ThermoFisher Scientific)で取扱説明書に従って分析した。T細胞培地またはNK細胞培地(RPMI-10)を、バックグラウンド対照として用いた。単独培養したT/NK細胞または単独培養した標的細胞を、自発的LDH放出の対照として用いた。終点での溶解標的細胞を、最大LDH放出として用いた。
In vitro T / NK cell killing assay ESC-derived VSMC was used as the target cell. For the T cell killing assay, the co-incubation conditions were the same as for the T cell activation assay. For the NK cell killing assay, 40K VSMC and NK cells were co-incubated in 96-well U bottom in 200 μl NK cell medium for 20 hours at the indicated effector / target ratios and then the supernatant was collected. After co-incubation, supernatants were collected and analyzed with the Pierce ™ LDH Cell Injury Assay Kit (Thermo Fisher Scientific) according to the instructions. T cell medium or NK cell medium (RPMI-10) was used as a background control. Single-cultured T / NK cells or single-cultured target cells were used as controls for spontaneous LDH release. Lysis target cells at the endpoint were used for maximum LDH release.
同種異系ヒトCD8+T細胞の前感作
ヒト初代CD8+T細胞を、RosetteSep(商標)ヒトCD8+T細胞濃縮カクテル(StemCell Technologies)を用いて単離し、HUES8由来胚葉体を用いて以前に記載されたとおりに前感作した(Gornalusse et al., 2017)。簡単に述べると、胚葉体を、浮遊液中で5日間、続いて付着培養液中でさらに4日間、誘導させた。次いで、CD8+T細胞を、前感作のため、付着した胚葉体細胞とともに共培養した。このプロセスの間、ゼラチンなどの異種材料源に由来する細胞外基質を回避させて、非特異的T細胞活性化を防いだ。
Presensitization of allogeneic human CD8 + T cells Human primary CD8 + T cells have been isolated using RosetteSep ™ human CD8 + T cell enrichment cocktails and previously described using HUES8 derived germ layers. Pre-sensitized as shown (Gornaluse et al., 2017). Briefly, germ layers were induced in suspension for 5 days, followed by adhering culture for an additional 4 days. CD8 + T cells were then co-cultured with attached germ layer cells for presensitization. During this process, extracellular matrix derived from heterologous material sources such as gelatin was avoided to prevent non-specific T cell activation.
In vivoのT細胞リコール応答アッセイ
全ての動物実験は、ハーバード大学国際動物管理使用委員会の規則に従って行った。無作為化は用いなかった。全ての手順を、盲検様式で行った。8~10週齢の雄性免疫不全SCID Beigeマウス(Taconic)を、奇形腫形成に用いた。200万個のHUES8細胞を血餅に封入し、血餅をSCID Beigeマウスの各側腹部の皮下に挿入した。奇形腫が触知可能になった後、奇形腫の寸法を毎週ノギスで測定した。hESC移植から4~6週間後、100万個の前感作した同種異系ヒトCD8+T細胞を、尾静脈からマウスに注射した。T細胞注射後、奇形腫の寸法を、2日目、5日目、7日目に測定した。奇形腫の寸法は、T細胞注射の2日前にも測定した。注射後8日目、奇形腫を収集し、qPCRならびにヘマトキシリン及びエオシン(H&E)染色により分析した。この研究では、2つの同種異系CD8+T細胞ドナーを、同じ実験条件で用い、結果を組み合わせた。組織検査は、ハーバード幹細胞研究所の組織検査中心施設が行った。
In vivo T Cell Recall Response Assay All animal experiments were performed according to the rules of the Harvard International Animal Care and Use Committee. No randomization was used. All procedures were performed in a blinded manner. 8-10 week old male immunodeficient SCID Beige mice (Taconic) were used for teratoma formation. Two million HUES8 cells were encapsulated in a blood clot, and the blood clot was inserted subcutaneously into each flank of SCID Beige mice. After the teratoma became palpable, the size of the teratoma was measured weekly with a caliper. Four to six weeks after hESC transplantation, one million pre-sensitized allogeneic human CD8 + T cells were injected into mice through the tail vein. After T cell injection, the dimensions of the teratoma were measured on
In vitroのNK細胞脱顆粒アッセイ
300000個の付着ESC由来VSMCを、アッセイの24時間前に24ウェルプレートに播種した。翌日、VSMCをPBSで1回洗ってから、100K個の単離したばかりのNK細胞とともに、NK細胞培地中で共インキュベートした。NK細胞培地には、α-CD107a APC(Biolegend)及びeBioscience(商標)タンパク質輸送阻害剤カクテル(ThermoFisher Scientific)を補充した。NK細胞をウェルに加えた後、プレートを2,000rpmで5分間遠沈させ、エフェクターと標的の十分な接触を達成した。20時間の共インキュベーション後、NK細胞をα-CD56 PE(Biolegend)で染色してから、FACSCalibur(商標)でCD107a細胞表面発現について分析した。標的細胞を含まないNK細胞培養物は、陰性対照として用いた。細胞活性化カクテル(ブレフェルジンAを含まない)で処理したNK細胞は、脱顆粒に関する陽性対照として用いた。細胞活性化カクテルには、PMA(12-ミリスチン酸-13-酢酸ホルボール)及びイオノマイシンが含まれている。
In vitro NK cell degranulation assay 300,000 adherent ESC-derived VSMCs were seeded in 24-
In vitroのマクロファージ貪食アッセイ
RosetteSep(商標)ヒト単球濃縮カクテル(StemCell Technologies)を用いて、ネガティブ選択によりドナー血液から単球を単離した。単球を、付着させるため無血清培地に播種し、そしてマクロファージへと成熟させるため、1~3週間、10%FBS、1%ペニシリン/ストレプトマイシン、及び25ng/mlのM-CSF(Peprotech)を補充したRPMI 1640に播種した。アッセイの2日前、マクロファージを、100K/ウェルの密度で96ウェルμプレート(ibidi)に再播種した。アッセイのため、分化したVSMCを「STS処理」群に使用するために200nMのスタウロスポリン(Sigma)で1.5時間前処理した。VSMCを解離させ、pHrodo赤色(IncuCyte)を用いて、37℃で1時間標識した。30000個の標識化VSMCを、マクロファージ含有ウェルそれぞれに加え、共インキュベート培養物を、Celldiscover 7生細胞撮影プラットフォーム(Zeiss)に直ちに移動させた。貪食細胞が貪食した際の赤色蛍光発光の画像を、20分ごとに1ウェルあたり1枚ずつ、6時間撮影した。各画像について、積算強度(平均蛍光強度*合計面積)を、ZEN画像処理ソフトウェア(Zeiss)を用いて分析した。pHrodo赤色+粒子は、VSMCを貪食したマクロファージ内のファゴソームを示す。
In vitro macrophage phagocytosis assay RosetteSep ™ human monocyte enriched cocktails (StemCell Technologies) were used to isolate monocytes from donor blood by negative selection. Monocytes are seeded in serum-free medium for attachment and supplemented with 10% FBS, 1% penicillin / streptomycin, and 25 ng / ml M-CSF (Peprotech) for 1-3 weeks to mature into macrophages. Was sown in RPMI 1640. Two days prior to the assay, macrophages were reseeded on 96-well μ plates (ibidi) at a density of 100 K / well. For the assay, differentiated VSMCs were pretreated with 200 nM staurosporine (Sigma) for 1.5 hours for use in the "STS treated" group. The VSMC was dissociated and labeled with pHrodo red (IncuCite) at 37 ° C. for 1 hour. 30,000 labeled VSMCs were added to each of the macrophage-containing wells and the co-incubated cultures were immediately transferred to the Celldiscover 7 live cell imaging platform (Zeiss). Images of red fluorescence emitted when phagocytic cells were phagocytosed were taken every 20 minutes, one per well for 6 hours. For each image, the integrated intensity (average fluorescence intensity * total area) was analyzed using ZEN image processing software (Zeiss). pHrodo red + particles indicate phagosomes within macrophages that have phagocytosed VSMC.
CD47-/-及びB2M-/-HUES8細胞株の生成
以下の4種のCRISPR sgRNAを用いて、HUES8細胞のCD47の最初のコードエキソンを標的とした。
5’-gGTCCTGCCTGTAACGGCGG-3’(配列番号75)
5’-gGACCGCCGCCGCGCGTCAC-3’(配列番号76)
5’-gCAGCAACAGCGCCGCTACC-3’(配列番号77)
5’-gTTCGCCCCCGCGGGCGTGT-3’(配列番号78)
Generation of CD47-/-and B2M-/-HUES8 Cell Lines The following four CRISPR sgRNAs were used to target the first code exons of CD47 in HUES8 cells.
5'-gGTCCTGCCCTGTAACGGCGG-3'(SEQ ID NO: 75)
5'-gGACCGCCGCCGCGCGTCAC-3'(SEQ ID NO: 76)
5'-gCAGCAAGCGCCGCTCACC-3'(SEQ ID NO: 77)
5'-gTTCGCCCCCGCGGGGCGTGT-3'(SEQ ID NO: 78)
抗CD47抗体を用いた電気穿孔法の72時間後に細胞を染色し(クローンCC2C6)、CD47陰性細胞を、FACS Aria(BD)を用いて単離した。以前に記載された(Peters et al., 2013)とおりに単一細胞由来のコロニーを得て、続いてCD47発現の欠失をFACS分析により確認した。同様に、ベータ-2-ミクログロブリン(B2M)欠損HUES8細胞株を、以下のsgRNAを用いて生成させた:
5’-gCTACTCTCTCTTTCTGGCC-3’。(配列番号79)
Cells were stained 72 hours after electroporation with anti-CD47 antibody (clone CC2C6) and CD47 negative cells were isolated using FACS Maria (BD). Colonies derived from single cells were obtained as previously described (Peters et al., 2013), followed by confirmation of deletion of CD47 expression by FACS analysis. Similarly, a beta-2-microglobulin (B2M) -deficient HUES8 cell line was generated using the following sgRNA:
5'-gCTACTCTCTTTTCTGCC-3'. (SEQ ID NO: 79)
レンチウイルス形質導入
PD-L1のORFを有するドキシサイクリン誘導性レンチウイルスゲートウェイベクター(Invitrogen)を、PCR増幅により構築した。HEK293T細胞にPD-L1発現ベクターならびにパッケージ化プラスミドpMDL、pVSVG、及びpREVで形質移入することにより、PD-L1発現レンチウイルスをパッケージ化した。レンチウイルス粒子を含有する培地を、形質移入の48時間後に収集し、これを用いて、VSMCに、ドキシサイクリン結合トランスアクチベーターrtTAをコードするレンチウイルス粒子と合わせて形質導入した。24時間後、VSMCをドキシサイクリン(10μg/ml)で処理して、PD-L1発現を誘導させた。この発現は、FACSにより検証された。PD-L1を過剰発現するVSMCに対するT細胞増殖の評価は、上記の通りに行ったが、例外として、7日間共インキュベーションを行い及び共インキュベーションを通じてドキシサイクリンが存在した。T細胞増殖に対してドキシサイクリンの添加による影響は、観察されなかった。
Lentivirus transduction A doxycycline-inducible lentivirus gateway vector (Invitrogen) with an ORF of PD-L1 was constructed by PCR amplification. The PD-L1 expression lentivirus was packaged by transfecting HEK293T cells with the PD-L1 expression vector and the packaged plasmids pMDL, pVSVG, and pREV. Medium containing lentivirus particles was collected 48 hours after transduction and used to transduce VSMC with lentivirus particles encoding the doxycycline-binding transactivator rtTA. After 24 hours, VSMC was treated with doxycycline (10 μg / ml) to induce PD-L1 expression. This expression was verified by FACS. Evaluation of T cell proliferation for VSMC overexpressing PD-L1 was performed as described above, with the exception of 7-day co-incubation and the presence of doxycycline throughout the co-incubation. No effect of the addition of doxycycline on T cell proliferation was observed.
免疫蛍光
0.05%Tween(登録商標)-20を含有するPBSが、細胞固定後の各工程間の洗浄緩衝液であった。簡潔に述べると、細胞をPBSで洗い、4%パラホルムアルデヒドで固定し、0.1%Triton X-100で透過処理した。細胞を、4℃で一晩、4%ロバ血清(Jackson ImmunoResearch Laboratories)でブロックし、室温で1時間、ブロック緩衝液に希釈した適切な一次抗体とともにインキュベートした。次いで、細胞を、Alexa Fluor(登録商標)488またはAlexa Fluor(登録商標)555結合型二次抗体(Life Technologies)とともにインキュベートした。細胞を洗い、核をヘキストで染色した。Nikon倒立顕微鏡で、画像を可視化した。
PBS containing 0.05% Immunofluorescence Tween®-20 was the wash buffer between each step after cell fixation. Briefly, cells were washed with PBS, fixed with 4% paraformaldehyde and permeabilized with 0.1% Triton X-100. Cells were blocked overnight at 4 ° C. with 4% donkey serum (Jackson ImmunoResearch Laboratories) and incubated with the appropriate primary antibody diluted in block buffer for 1 hour at room temperature. The cells were then incubated with
RNA単離、cDNA合成、及びqPCR
RNAは、TRIzol試薬(ThermoFisher Scientific)を用い取扱説明書に従って抽出した。cDNA合成は、SuperScript VILO cDNA合成キット(ThermoFisher Scientific)を用い製造元のプロトコルに従って行った。SYBR緑色を利用したまたはTaqManを利用したqPCRを行い、QuantStudio 12k Flex System(ThermoFisher Scientific)を用いて相対量を特定し、次いで比較Ct法(2-ΔΔCt)を用いて、それぞれの内部標準の発現に対する相対値として計算した。
RNA isolation, cDNA synthesis, and qPCR
RNA was extracted using TRIzol reagent (Thermo Fisher Scientific) according to the instruction manual. cDNA synthesis was performed using the SuperScript VILO cDNA Synthesis Kit (Thermo Fisher Scientific) according to the manufacturer's protocol. QPCR using SYBR green or TaqMan was performed, relative quantities were specified using the QuantStudio 12k Flex System (Thermo Fisher Scientific), and then the relative Ct method (2 -ΔΔCt ) was used for each internal standard. Calculated as a relative value to.
次世代配列決定法(NGS)に基づく標的外分析
標的外部位を、CCTop(Stemmer et al., 2015)を用いて、予測した。ベイト設計、ゲノムDNAの濃縮(ライブラリーの調製)、及びNGSは、Arbor BiosciencesがmyBaits(登録商標)カスタム標的捕捉キットを用いて行った。簡潔に述べると、648箇所の予測標的外部位のそれぞれについて、各標的外部位にまたがり5つのRNAベイトを設計し、約26bpごとに配置して、181~182bpの範囲を覆った。WTならびに3種の改変hPSC株からゲノムDNAを抽出した後、ビオチン化RNAベイトを、対応する変性ゲノムDNAライブラリーとハイブリダイズさせた。続いて、RNA-gDNAハイブリッドを、ストレプトアビジンコーティングしたビーズと結合させ、非特異的結合を洗い落とした。残存するgDNAライブラリーを増幅し、NovaSeq(Illumina)を用いてペアエンドNGSにより配列決定した。
Off-target analysis based on next-generation sequencing (NGS) Target external positions were predicted using CCTop (Stemmer et al., 2015). Bait design, genomic DNA enrichment (library preparation), and NGS were performed by Arbor Biosciences using the myBaits® custom target capture kit. Briefly, for each of the 648 predicted target external positions, 5 RNA baits were designed across each target external position and placed approximately every 26 bp to cover the range of 181 to 182 bp. After genomic DNA was extracted from the WT and the three modified hPSC strains, the biotinylated RNA bait was hybridized with the corresponding denatured genomic DNA library. Subsequently, the RNA-gDNA hybrid was bound to streptavidin-coated beads to wash off non-specific binding. The remaining gDNA library was amplified and sequenced by pair-end NGS using NovaSeq (Illumina).
ゲノム編集事象は、CRISPResso一式(Version1.0.13)のCRISPRessoPooledにより定量し、これは、後段で記載がない限り初期設定で用いた(Pinello et al., 2016)。簡潔に述べると、4つのライブラリーのそれぞれについて、25より大きい最小単一塩基対スコア(phred33)を持つ読み取りを選択し、ヒトゲノム(hg38)の各gRNA標的外部位周囲の±100bp幅に対して整列させた。ライブラリーを問わず、整列した読み取りが5より少ない部位(=3)を除外した。各ライブラリーからの各標的外部位においてhg38と比較して改変された配列(挿入、欠失、及び置換)を持つ読み取りのパーセンテージを、プログラムにより計算した。改変された配列を持つ読み取りの%がWTならびに3種の改変株全てにおいて>0であることがわかった場合、その配列をさらに調査した。3種の改変株全ての配列とWT配列が一致する場合、当該配列をSNP/PMと分類した。しかしながら、改変細胞株の配列がWT配列から外れる場合、当該配列を編集事象として同定した。多型性(PM)は、hg38から外れる、WTのhPSCで既に観察されている単一ヌクレオチド多型(SNP)の代わりに小さな削除/挿入を表す。 Genome editing events were quantified by CRISPRessoPoled of the CRISPResso set (Version 1.0.13), which was used in the initial settings unless otherwise stated (Pinello et al., 2016). Briefly, for each of the four libraries, a read with a minimum single base pair score (phred33) greater than 25 was selected for a ± 100 bp width around each gRNA target external position of the human genome (hg38). Aligned. Regardless of the library, sites (= 3) with less than 5 aligned reads were excluded. The percentage of reads with modified sequences (insertions, deletions, and substitutions) relative to hg38 at each target external position from each library was calculated programmatically. If the% of reads with the modified sequence was found to be> 0 in WT and all three modified strains, the sequence was further investigated. When the sequences of all three modified strains and the WT sequence matched, the sequence was classified as SNP / PM. However, if the sequence of the modified cell line deviates from the WT sequence, the sequence was identified as an editing event. Polymorphism (PM) represents a small deletion / insertion in place of the single nucleotide polymorphism (SNP) already observed in WT's hPSC, which deviates from hg38.
統計分析
プロットを作成し、Prism 7(Graphpad)を用いて統計分析を行った。
Statistical analysis Plots were created and statistical analysis was performed using Prism 7 (Graphpad).
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Claims (76)
前記MHC-Iヒト白血球抗原は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cであり、
前記MHC-IIヒト白血球抗原は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRであり、ならびに
前記寛容原性因子は、CD47である、
前記幹細胞。 MHC-I and MHC-II human leukocyte antigen expression is reduced compared to wild-type stem cells, and tolerance-causing factor expression is increased compared to wild-type stem cells.
The MHC-I human leukocyte antigens are HLA-A, HLA-B, and HLA-C.
The MHC-II human leukocyte antigen is HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR, and the tolerant factor is CD47.
The stem cells.
前記MHC-Iヒト白血球抗原は、HLA-A、HLA-B、及びHLA-Cであり、
前記MHC-IIヒト白血球抗原は、HLA-DP、HLA-DQ、及びHLA-DRであり、ならびに
前記寛容原性因子は、CD47である、
前記方法。 A method for preparing hypoimmunogenic stem cells, which reduces the expression of MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens in stem cells and increases the expression of tolerant factors in the stem cells, thereby the hypoimmunogen. The method described above comprising preparing sex stem cells.
The MHC-I human leukocyte antigens are HLA-A, HLA-B, and HLA-C.
The MHC-II human leukocyte antigen is HLA-DP, HLA-DQ, and HLA-DR, and the tolerant factor is CD47.
The method.
前記幹細胞を、Casタンパク質または前記Casタンパク質をコードする核酸配列と、配列番号1~2の配列を有するリボ核酸の第一対とに接触させ、それにより前記HLA-A遺伝子を編集して、前記幹細胞におけるHLA-A表面発現及び/または活性を低下させまたは排除し、
前記幹細胞を、Casタンパク質または前記Casタンパク質をコードする核酸配列と、配列番号3~4の配列を有するリボ核酸の第二対とに接触させ、それにより前記HLA-B遺伝子を編集して、前記幹細胞におけるHLA-B表面発現及び/または活性を低下させまたは排除し、
前記幹細胞を、Casタンパク質または前記Casタンパク質をコードする核酸配列と、配列番号5~6の配列を有するリボ核酸の第三対とに接触させ、それにより前記HLA-C遺伝子を編集して、前記幹細胞におけるHLA-C表面発現及び/または活性を低下させまたは排除し、ならびに
前記幹細胞を、Casタンパク質または前記Casタンパク質をコードする核酸配列と、配列番号7の配列を有するリボ核酸とに接触させ、それによりインデルをCIITAに導入して、前記幹細胞におけるMHC-IIヒト白血球抗原表面発現及び/または活性を低下させまたは排除する、
前記方法。 A method of preparing hypoimmunogenic stem cells, which regulates one or more MHC-I and MHC-II human leukocyte antigens and one or more tolerant factors of stem cells as compared to wild-type stem cells. Including preparing the hypoimmunogenic stem cells by
The stem cells are contacted with the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and a first pair of ribonucleic acids having the sequences of SEQ ID NOs: 1-2 so that the HLA-A gene is edited and said. Decreases or eliminates HLA-A surface expression and / or activity in stem cells,
The stem cells are contacted with the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and a second pair of ribonucleic acids having the sequences of SEQ ID NOs: 3-4, whereby the HLA-B gene is edited and said. Decreases or eliminates HLA-B surface expression and / or activity in stem cells,
The stem cells are contacted with the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and a third pair of ribonucleic acids having the sequences of SEQ ID NOs: 5-6, thereby editing the HLA-C gene and said. HLA-C surface expression and / or activity in stem cells is reduced or eliminated, and the stem cells are contacted with the Cas protein or the nucleic acid sequence encoding the Cas protein and the ribonucleic acid having the sequence of SEQ ID NO: 7. Thereby, Indel is introduced into CIITA to reduce or eliminate MHC-II human leukocyte antigen surface expression and / or activity in said stem cells.
The method.
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