JP2022539584A - 膵臓癌の処置のための方法および組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、膵管腺癌(PDAC)などの膵臓癌の処置に有用な種々の組成物および方法、ならびに膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化するための方法を提供する。ある態様において、かかる方法は、IL33の投与を含む。ある態様において、かかる方法は、PD-1および/またはPD-L1阻害剤の投与を含む。
Description
関連出願相互参照
本出願は、2019年6月30日に出願された米国仮特許出願第62/868,976号および2019年11月18日に出願された米国仮特許出願第62/937,219号に基づく優先権の利益を主張し、それぞれの内容は、引用によりその全体が本明細書中に包含される。
本出願は、2019年6月30日に出願された米国仮特許出願第62/868,976号および2019年11月18日に出願された米国仮特許出願第62/937,219号に基づく優先権の利益を主張し、それぞれの内容は、引用によりその全体が本明細書中に包含される。
配列表
本出願は、ASCII形式で電子的に提出された配列表を含み、その全体が引用により本明細書に包含される。2020年6月30日に作成された当該ASCIIコピーは、MSKCC_042_WO1_SL.txtと称され、15,983バイトのサイズである。
本出願は、ASCII形式で電子的に提出された配列表を含み、その全体が引用により本明細書に包含される。2020年6月30日に作成された当該ASCIIコピーは、MSKCC_042_WO1_SL.txtと称され、15,983バイトのサイズである。
引用による包含
引用による包含が認められている法制下において、本明細書で引用されたすべての文献は、その内容全体が引用により本明細書中に包含される。また、本明細書で引用または言及された製品の製造者の説明書またはカタログも、引用することにより包含される。引用により本明細書中に包含された文献、またはその中の何らかの教示は、本発明の実施に用いられ得る。本明細書の文章に続く上付きの数字は、本特許出願の“文献リスト”のセクションで特定される番号の付いた文献を意味する。
引用による包含が認められている法制下において、本明細書で引用されたすべての文献は、その内容全体が引用により本明細書中に包含される。また、本明細書で引用または言及された製品の製造者の説明書またはカタログも、引用することにより包含される。引用により本明細書中に包含された文献、またはその中の何らかの教示は、本発明の実施に用いられ得る。本明細書の文章に続く上付きの数字は、本特許出願の“文献リスト”のセクションで特定される番号の付いた文献を意味する。
背景
PD-1/PD-L1経路およびCTLA-4経路を標的とする抗体は、がん免疫療法として有用である。しかしながら、ほとんどの癌は、既存の抗腫瘍T細胞を欠き、応答しない。膵管腺癌(PDAC)は、最も免疫療法に対する耐性が高く、致死性の癌の一つである。そのため、免疫療法耐性PDACを含むPDACの新規かつ改善された治療方法が緊急に必要とされている。本発明は、この必要性を満たすものである。
PD-1/PD-L1経路およびCTLA-4経路を標的とする抗体は、がん免疫療法として有用である。しかしながら、ほとんどの癌は、既存の抗腫瘍T細胞を欠き、応答しない。膵管腺癌(PDAC)は、最も免疫療法に対する耐性が高く、致死性の癌の一つである。そのため、免疫療法耐性PDACを含むPDACの新規かつ改善された治療方法が緊急に必要とされている。本発明は、この必要性を満たすものである。
発明の概要
本発明は、本明細書の実施例により詳細に記載されている一連の重要な発見に一部分基づくものである。簡単にまとめると、膵管腺癌(PDAC)の長期生存者のユニークなコホートを用いて、グループ2先天性リンパ球(ILC2)およびILC2活性化リガンドインターロイキン(IL)-33の腫瘍発現が、腫瘍免疫細胞溶解活性および長期患者生存と正の相関を示すことが見出された。PDACマウスモデルを用いて、IL33-ILC2軸が膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化することが見いだされた。驚くべきことに、組換えIL33(rIL33)がPDAC TILC2およびCD8+ T細胞を活性化し、試験対象のマウスの70%以上を治癒させることが見いだされた。さらに、rIL33治療およびPD-1/PD-L1経路遮断(αPD-1を使用)の併用により、PD-1部分感受性モデルおよびPD-1耐性モデルの両方で、膵臓組織特異的ILC2が相乗的に増殖し、αPD-1の抗腫瘍効果が増強されることが明らかにされた。重要なことは、極めて侵攻性の高いPD-1耐性腫瘍モデルにおいて、rIL33またはαPD-1単独での処置では効果が限られていたのに対し、rIL33とαPD-1を併用すると、他のすべての治療よりも腫瘍が著しく小さくなり、腫瘍体積が約40%減少し、生存期間が50%改善した。これらの発見、および本明細書に記載の他の発見に基づいて、本発明は、膵臓癌の処置のための様々な新規かつ改良された組成物および方法を提供する。
本発明は、本明細書の実施例により詳細に記載されている一連の重要な発見に一部分基づくものである。簡単にまとめると、膵管腺癌(PDAC)の長期生存者のユニークなコホートを用いて、グループ2先天性リンパ球(ILC2)およびILC2活性化リガンドインターロイキン(IL)-33の腫瘍発現が、腫瘍免疫細胞溶解活性および長期患者生存と正の相関を示すことが見出された。PDACマウスモデルを用いて、IL33-ILC2軸が膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化することが見いだされた。驚くべきことに、組換えIL33(rIL33)がPDAC TILC2およびCD8+ T細胞を活性化し、試験対象のマウスの70%以上を治癒させることが見いだされた。さらに、rIL33治療およびPD-1/PD-L1経路遮断(αPD-1を使用)の併用により、PD-1部分感受性モデルおよびPD-1耐性モデルの両方で、膵臓組織特異的ILC2が相乗的に増殖し、αPD-1の抗腫瘍効果が増強されることが明らかにされた。重要なことは、極めて侵攻性の高いPD-1耐性腫瘍モデルにおいて、rIL33またはαPD-1単独での処置では効果が限られていたのに対し、rIL33とαPD-1を併用すると、他のすべての治療よりも腫瘍が著しく小さくなり、腫瘍体積が約40%減少し、生存期間が50%改善した。これらの発見、および本明細書に記載の他の発見に基づいて、本発明は、膵臓癌の処置のための様々な新規かつ改良された組成物および方法を提供する。
例えば、一態様において、本発明は、それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法を提供し、この方法は、PDACを有する対象に有効量のIL33を投与し、それによって該対象におけるPDACを処置することを含む。
別の態様において、本発明は、それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、PDACを有する対象に有効量の:(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤とを投与し、それによって、対象におけるPDACを処置することを含む、方法を提供する。
さらに別の態様において、本発明は、それを必要とする対象において膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化する方法であって、PDACを有する対象に有効量のIL33を投与し、それによって対象における組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化することを含む、方法を提供する。そのような態様のいくつかでは、膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫の活性化は、膵臓ILC2細胞の活性化/増殖および/またはCD8+T細胞の活性化を含む。
別の態様において、本発明は、それを必要とする対象において膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化する方法であって、PDACを有する対象に有効量の(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤とを投与し、それによって、対象において膵臓組織特異的な抗腫瘍T細胞免疫を活性化することを含む、方法を提供する。そのような態様のいくつかでは、膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫の活性化は、膵臓ILC2細胞の活性化/増殖および/またはCD8+T細胞の活性化を含む。
別の態様において、本発明は、膵臓ILC2細胞を活性化する方法であって、膵臓ILC2細胞を有効量のIL33と接触させ、それによって膵臓ILC2細胞を活性化することを含む、方法を提供する。
別の態様において、本発明は、膵臓ILC2細胞を活性化する方法であって、膵臓ILC2細胞を有効量(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤と接触させ、それによって膵臓ILC2細胞を活性化させることを含む、方法を提供する。
別の態様において、本発明は、PDAC腫瘍および/または膵臓ILC2細胞をPD-1および/またはPD-L1阻害剤に対して感受性にする方法であって、PDAC腫瘍および/または膵臓ILC2細胞を有効量のIL33と接触させ、それによってPDAC腫瘍および/または膵臓ILC2細胞をPD-1および/またはPD-L1阻害剤に対して感受性にすることを含む、方法を提供する。
いくつかの態様において、本発明は、(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤を含む組成物を提供する。例えば、いくつかの態様において、本発明は、(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤を含む、PDACの処置における使用のための組成物を提供する。
いくつかの態様において、上記にまとめた、または本明細書の他の箇所に記載された方法は、対象の腫瘍および/または膵臓がIL-33受容体を発現するILC2細胞を含むかどうかを決定する予備的工程、またはILC2細胞がIL-33受容体を発現するかどうかを決定する予備的工程もまた含む。そのような態様のいくつかにおいて、IL33および/またはPD-1/PD-L1阻害剤は、対象の腫瘍および/または膵臓がIL-33受容体を発現するILC2細胞を含む場合にのみ、対象に投与される。同様に、そのような態様のいくつかにおいて、ILC2細胞がIL-33受容体を発現している場合にのみ、ILC2細胞をIL33および/またはPD-1/PD-L1阻害剤と接触させる。
いくつかの態様において、本発明は、様々な細胞治療方法を提供する。例えば、一態様において、本発明は、それを必要とする対象における膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、PDACを有するレシピエント対象に有効量の活性化ドナー膵臓ILC2細胞を投与することであって、ここでドナー膵臓ILC2細胞はドナー対象から得られ、そしてIL33との接触によりエクスビボ/インビトロで活性化しており、かつドナー対象およびレシピエント対象が同種であり、それによってレシピエント対象におけるPDACを処置することを含む、方法を提供する。
同様に、別の態様において、本発明は、それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、(a)ドナー対象から得られたドナー膵臓ILC2細胞をIL33とエクスビボ/インビトロで接触させて、活性化ドナー膵臓ILC2細胞を作製すること、および(b)ドナー活性化膵臓ILC2細胞を膵管腺癌(PDAC)を有するレシピエント対象に投与し、ここでドナー対象およびレシピエント対象は同種であり、それによりレシピエント対象においてPDACを処置することを含む、方法を提供する。
同様に、さらに別の態様において、本発明は、それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、(a)ドナー対象からドナー膵臓ILC2細胞を得ること、(b)ドナー膵臓ILC2細胞をIL33とエクスビボ/インビトロで接触させて活性化ドナー膵臓ILC2細胞を作製すること、および(c)膵管腺癌(PDAC)を有するレシピエント対象に対して活性化ドナー膵臓ILC2細胞を投与し、ここでドナー対象およびレシピエント対象が同種であり、それによりレシピエント対象におけるPDACを処置することを含む、方法を提供する。
いくつかの態様において、上記または本明細書の他の箇所に記載された細胞治療方法はまた、活性化ドナー膵臓ILC2細胞をレシピエント対象に投与する前に、ドナー膵臓ILC2細胞および/または活性化ドナー膵臓ILC2細胞をエクスビボ/インビトロで増殖させる工程も含む。上記または本明細書の他の箇所に記載された細胞治療方法のいくつかにおいて、レシピエント対象に投与されるドナー膵臓ILC2細胞は、ILC2細胞の実質的に純粋な集団である。ILC2細胞のそのような実質的に純粋な集団は、任意の適切な細胞単離/精製方法、例えば、1以上の膵臓ILC2マーカー(本特許出願明細書の実施例部分に記載されているものなど)の存在に基づく細胞選別によって得ることができる。上記または本明細書の他の箇所に記載された細胞治療方法のいくつかでは、ドナー対象およびレシピエント対象は、方法が自己細胞治療方法であるように、同じ個体である。同様に、上記または本明細書の他の箇所に記載された細胞治療方法のいくつかでは、ドナー対象およびレシピエント対象は、同じMHC/HLA型を有する。
上記でまとめたまたは本明細書の他の箇所に記載された態様のいくつかでは、対象(細胞治療方法の場合、ドナー対象および/またはレシピエント対象を含む)は、ヒトである。本明細書において上記にまとめたまたは他の箇所に記載された態様のいくつかでは、対象(細胞治療方法の場合、ドナー対象および/またはレシピエント対象を含む)は、非ヒト哺乳動物である。本明細書において上記にまとめたまたは他の箇所に記載された態様のいくつかでは、対象(細胞治療方法の場合、ドナー態様および/またはレシピエント対象を含む)は、マウスである。本明細書において上記にまとめたまたは他の箇所に記載された態様のいくつかでは、対象(細胞療法方法の場合、ドナー対象および/またはレシピエント対象を含む)は、PD-1および/またはPD-L1阻害剤処置に対して部分的または完全に耐性を有するPDACを有する。
上記でまとめたまたは本明細書の他の箇所に記載された態様のいくつかでは、IL33は、組換えIL33である。上記でまとめた、または本明細書の他の箇所に記載された態様のいくつかでは、IL33はヒトIL33である。本明細書において上記にまとめた、または他の箇所に記載された態様のいくつかでは、IL33は組換えヒトIL33である。上記でまとめたまたは本明細書の他の箇所に記載された態様のいくつかでは、IL33はマウスIL33である。本明細書において上記にまとめた、または他の箇所に記載された態様のいくつかでは、IL33は組換えマウスIL33である。
PD-1阻害剤を含む上記でまとめたまたは本明細書の他の箇所に記載されたそれらの態様において、そのような態様のいくつかでは、PD-1阻害剤は抗体である。本明細書において上記にまとめたまたは他の箇所に記載された態様のいくつかでは、PD-1阻害剤は、ペムブロリズマブ、ニボルマブ、セミプリマブ、AMP-224、AMP-514およびPDR001からなる群より選択される。
PD-L1阻害剤を含む、上記でまとめた態様の一部または本明細書の他の箇所に記載されたそれらの態様において、そのような態様の一部において、PD-L1阻害剤は、抗体である。いくつかの態様において、PD-L1阻害剤は、アテゾリズマブ、アベルマブ、デュルバルマブ、BMS-936559およびCK-301からなる群より選択される。
本発明のこれらおよび他の態様は、本特許出願の詳細な説明、図面および実施例部分でさらに説明される。さらに、当業者であれば、本特許出願明細書を通じて記載される本発明の様々な態様は、様々な異なる方法で組み合わせることができ、そのような組み合わせは本発明の範囲内であることを認識し得る。
詳細な説明
本発明の主要な態様のいくつかは、本特許出願の上記発明の概要および実施例および特許請求の範囲に記載されているが、この詳細な説明セクションでは、本発明の組成物および方法に関する特定の追加の説明を提供し、本特許出願の他のすべてのセクションと関連して読まれることを意図している。
本発明の主要な態様のいくつかは、本特許出願の上記発明の概要および実施例および特許請求の範囲に記載されているが、この詳細な説明セクションでは、本発明の組成物および方法に関する特定の追加の説明を提供し、本特許出願の他のすべてのセクションと関連して読まれることを意図している。
定義および略語
本明細書および特許請求の範囲で用いる、単数形“a”、“an”および“the”は、文脈上明らかに他に記載されない限り、複数の指示語を含む。用語“a”(または“an”)ならびに用語“1以上の”および“少なくとも1つ”は互換的に用いられ得る。
本明細書および特許請求の範囲で用いる、単数形“a”、“an”および“the”は、文脈上明らかに他に記載されない限り、複数の指示語を含む。用語“a”(または“an”)ならびに用語“1以上の”および“少なくとも1つ”は互換的に用いられ得る。
さらに、“および/または”は、2つの指定された特徴または構成要素の各々について、他方を伴うかまたは伴わない具体的な開示として受け取られる。したがって、“Aおよび/またはB”などのフレーズで用いられる用語“および/または”は、AおよびB、AまたはB、A(単独)ならびにB(単独)を含むことを意図している。同様に、“A、Bおよび/またはC”などのフレーズで用いられる用語“および/または”は、A、BおよびC;A、BまたはC;AまたはB;AまたはC;BまたはC;AおよびB;AおよびC;BおよびC;A(単独);B(単独);ならびにC(単独)などを意図する。
単位、接頭辞および記号は、国際単位系(SI)で認められている形式で表記されている。数値範囲は、その範囲を定義する数値を含む。
数値の前に“約(about)”または“およそ(approximately)”が付く場合、その数値および数値の±10%の値を含む。
本明細書中の括弧内または上付き数字は、本明細書の末尾にある“文献リスト”に記載された番号付き文献を意味する。
態様が語句“~を含む”と共に記載される場合、そうでなければ、“~からなる”および/または“~から本質的になる”という用語で記載される類似の態様が含まれる。
本明細書で用いる略語“IL33”は、インターロイキン33を意味する。
本明細書で用いる略語“rIL33”は、組換えインターロイキン33を意味する。
本明細書で用いる略語“PDAC”は、膵管腺癌を意味する。
本明細書で用いる略語“ILC2”は、グループ2の先天性リンパ系細胞を意味する。
本明細書で用いる略語“TILC2”は、腫瘍ILC2を意味する。ILC2に言及する本明細書に記載の態様の全ては、TILC2を包含することも意図しており、ILC2を含むものとして本明細書に記載の方法の全てについて、TILCに特異的に向けられるILC2代替物(alternatives)も本発明によって企図されていることに留意すべきである。
本明細書で用いる略語“rIL33”は、組換えインターロイキン33を意味する。
本明細書で用いる略語“PDAC”は、膵管腺癌を意味する。
本明細書で用いる略語“ILC2”は、グループ2の先天性リンパ系細胞を意味する。
本明細書で用いる略語“TILC2”は、腫瘍ILC2を意味する。ILC2に言及する本明細書に記載の態様の全ては、TILC2を包含することも意図しており、ILC2を含むものとして本明細書に記載の方法の全てについて、TILCに特異的に向けられるILC2代替物(alternatives)も本発明によって企図されていることに留意すべきである。
本明細書で用いる略語“PDX”は、患者由来異種移植片を意味する。
本明細書で用いる略語“PD-1”は、プログラムされた死タンパク質1またはプログラムされた細胞死タンパク質1としても知られるプログラムされた死1を意味する。
本明細書で用いる略語PD-L1は、プログラムされた細胞死リガンド1-これはPD-1のリガンドである-を意味する。
本明細書で用いる略語“IP”または“i.p.”は腹腔内投与を意味する。マウスへの薬剤の投与はIP経路が一般的であり、これはヒトへの薬剤の投与がIV経路であることと類似していると考えられる。
本明細書で用いる略語“IT”は、腫瘍内投与を意味する。例えば、腫瘍に直接注入される薬剤は、腫瘍内に送達される。
本明細書で用いる略語“IV”は、静脈内投与を意味する。
本明細書で用いる用語“阻害(inhibiting)”および“遮断(blocking)”は、用語“阻害する(inhibit)”または“遮断する(block)”および用語“阻害剤”または“ブロッカー”と互換的に用いられる。用語“阻害する”および“遮断する”は、所定の生物学的活性における任意の検出可能かつ統計的に有意な減少を意味する。
本明細書で用いる用語“同種”とは、メンバーが遺伝的に関連しているか、または遺伝的に関連していないが遺伝的に類似している場合、同じ種に由来すること(deriving from)、同じ種を起源とすること(originating in)、または同じ種のメンバーであることを意味する。“同種移植”または“同種細胞治療”とは、ドナーから得られた細胞(またはドナーから得られた細胞に由来する細胞)をレシピエントに投与することを意味し、ここで、レシピエントはドナーと同じ種である。対象への同種膵臓ILC2細胞の投与を含む本発明の態様において、同種細胞は、細胞が投与される対象(すなわち、レシピエント)と同じ種のドナーから得られる。ある態様において、同種細胞は、細胞が投与される対象(すなわち、レシピエント)と同じMHC/HLA型を有するドナーから得られる、すなわち、細胞のドナーおよび細胞のレシピエントはMHC一致またはHLA一致である。ある態様において、細胞(例えば、膵臓ILC2細胞)は、(a)ドナーから得られ、(b)エクスビボ/インビトロで維持および/または培養および/または増殖および/または(例えば、IL33で)活性化され、そして(c)その後、ドナーと同じ種の対象に投与される。例えば、ある態様において、膵臓ILC2細胞はドナーから得られ、IL33でエクスビボ/インビトロで活性化され、次いでドナーと同じ種のレシピエント対象に投与される。このような方法は、同種移植または移植もしくは細胞治療法と称することができ、ドナーまたはドナーから得られた細胞は、レシピエントに関して同種であると称することができる。同様に、ある態様において、ILC2細胞はドナーから得られ、IL-33エクスビボ/インビトロで活性化され、その後、ドナーと同じ種および同じMHC/HLA型のレシピエント対象に投与される。
本明細書で用いる用語“自家”とは、同じ対象(すなわち、同じ個体)に由来すること、または同じ対象を起源とすることを意味する。“自家移植”または“自家細胞療法”とは、ドナーから得られた細胞(またはドナーから得られた細胞に由来する細胞)をレシピエントに投与することを意味し、ここで、ドナーおよびレシピエントは同じ個体である。ある態様において、本発明の方法は、自己膵臓ILC2を対象に投与することを含み、ここで、膵臓ILC2は、該膵臓ILC2が投与される同じ個体/対象から得られる(すなわち、ドナーおよびレシピエントは同じ個人である)。ある態様において、膵臓ILC2は、(a)対象から得られ、(b)エクスビボ/インビトロで維持および/または培養および/または増殖および/または活性化され、(c)その後、同じ対象に投与される。例えば、いくつかのそのような態様において、膵臓ILC2は、対象から得られ、エクスビボ/インビトロでIL33で活性化され、その後、同じ対象に投与される。かかる方法は、自家移植または移植もしくは細胞療法と称することができ、ドナーまたはドナーから得られた細胞は、レシピエントに関して自家であると称することができる。
本明細書で用いる用語“実質的に純粋な”は、細胞集団に関して用いる場合、全細胞集団を構成する細胞の少なくとも約50%、好ましくは少なくとも約75~80%、より好ましくは少なくとも約85~90%、最も好ましくは少なくとも約95%の、特定の細胞マーカー特性/プロファイルを有する細胞の集団のことを意味する。したがって、“実質的に純粋な”細胞集団は、所定のマーカー特性/プロファイルを示さない細胞を約50%未満、好ましくは約20~25%未満、より好ましくは約10~15%未満、および最も好ましくは約5%未満含む。
本明細書で用いる、細胞に関する用語“ソーティング”は、物理的特性またはマーカーの存在に基づく細胞の分離(例えば、側面散乱(SSC)および/または前方散乱(FSC)を用いたソーティング、あるいは蛍光活性化細胞ソーティング(FACS)、例えば標識抗体を用いたソーティング)を意味する。
本明細書で用いる、細胞に関する用語“単離された”は、少なくとも1つの他の細胞型、例えば指定された細胞型が自然界-例えば体内-で共存する別の細胞型から分離される指定された細胞型を意味する。
他の略語および定義は、本明細書の他の箇所に記載されているか、または当技術分野においてよく知られている。
活性剤
本発明によって提供される方法および組成物は、IL33およびPD-1阻害剤を含むがこれらに限定されない、様々な異なる活性剤を含む。
本発明によって提供される方法および組成物は、IL33およびPD-1阻害剤を含むがこれらに限定されない、様々な異なる活性剤を含む。
IL33を含む本発明のそれらの態様において、任意の適切なIL33分子を用いることができる。好ましい態様において、用いられるIL33分子は、該IL33が投与される種からのIL33分子である。例えば、ヒトへの投与の場合、ヒトIL33が用いられ、一方、マウスへの投与の場合、マウスIL33が用いられる。例えば、マウスへの投与には、組換えマウスIL33(R&D Systems社から市販されており、担体含有形態または担体不含有形態)を用いることができる。UniProtKB/Swiss-Prot.:Q8BVZ5.1に規定されるアミノ酸配列を有するマウスIL33を用いることができる。同様に、ヒトへの投与には、組換えマウスIL33(R&D Systemsから市販されており、担体含有形態または担体不含有形態)を用いることができる。UniProtKB/Swiss-Prot.:O95760.1に規定されるアミノ酸配列を有するヒトIL33を用いることができる。使用できる適切なヒトIL33配列の他の例としては、配列番号1または配列番号2からなるものまたはそれを含むものが挙げられるが、これらに限定されない。ある態様において、IL33は、それを産生する動物(例えば、マウス、ヒト)から単離/精製される。ある態様において、IL33は組換え生産される-すなわち、それはIL33をコードする組換えDNAから何らかの適切な発現系で発現される。ある態様において、IL33は合成的に産生される。ある態様において、IL33は、その半減期、安定性、生物学的利用能を増加もしくは改善するため、または任意の他の所望の生物学的特性を改善するために、改変される。ある態様において、IL33は、半減期増加部分を含む。改変されたIL33が、ILC2細胞上のIL33受容体に結合し、活性化する能力を保持する限り、当技術分野で知られている何れかのそのような改変体を用いることができる。使用できる修飾の例としては、ペグ化、Fc免疫グロブリンドメイン(例えば、配列番号9など)へのコンジュゲーション、アルブミン結合ドメインへのコンジュゲーションおよびヘキサデセン酸修飾が挙げられるが、これらに限定されない。IL33の精製または分泌または産生に有用な修飾を用いてもよく、発現/精製タグ(例えば、配列番号3または配列番号4などのHisタグ)、プロテアーゼ認識部位(例えば、配列番号5などのTEVプロテアーゼ認識部位)、分泌シグナル(配列番号6など)およびリンカー配列(配列番号7または8など)などがあるが、これらに限定されない。使用できるヒトIL33の改変型の例としては、配列番号10(HisタグおよびTEVプロテアーゼ認識部位を含む)、配列番号11(分泌シグナル、Hisタグおよびリンカーを含む)または配列番号12(分泌シグナル、IgG4-Fc配列およびリンカーを含む)からなるかあるいはそれから生成するものが挙げられるが、それらに限定されない。IL33に言及する本明細書のすべての例について、本発明は、IL33が配列番号1、2、10、11または12のいずれか1つからなるか、あるいはそれを含む態様を企図し、包含する。
PD-1阻害剤を伴う本発明のそれらの態様において、当技術分野で知られている何れかの適切なPD-1阻害剤を用いることができる。ある態様において、PD-1阻害剤は抗体である。ある態様おいて、PD-1阻害剤は、ペムブロリズマブ(Keytruda、Merck)、ニボルマブ(オプジーボ、Bristol-Myers Squibb)、セミプリマブ(Libtayo、Regeneron)、AMP-224(GlaxoSmithKline)、AMP-514(GlaxoSmithKline)およびPDR001(Novartis)からなる群より選択される。
PD-L1阻害剤を伴う本発明のそれらの態様において、当技術分野で知られている何れかの適切なPD-L1阻害剤を用いることができる。ある態様において、PD-L1阻害剤は、抗体である。ある態様において、PD-L1阻害剤は、アテゾリズマブ(Tecentriq、Roche Genentech)、アベルマブ(Bavencio、Merck Serono and Pfizer)、デュルバルマブ(Imfinzi、AstraZeneca)、BMS-936559(Bristol-Myers Squibb)、CK-301(Checkpoint Therapeutics)からなる群より選択される。
上記および/または本明細書の他の箇所に記載された本発明の態様の多くは、PD-1および/またはPD-L1阻害剤の使用を含む。すべての場合において、本発明はまた、PD-1阻害剤のみが用いられるというバリエーションを有する同じ態様を含むことに留意すべきである。
ある態様において、本発明の方法は、本明細書に記載される特定の活性剤の何れかの等価体である類似体、同族体、変異体または誘導体を用いて実施することができる。そのような類似体、同族体、変異体または誘導体は、本明細書に記載される特定の分子の主要な機能特性を保持すべきである。例えば、PD-1および/またはPD-L1阻害剤の場合、PD-1および/またはPD-L1阻害活性を保持することを条件として、そのような薬剤の任意の適切な類似体、同族体、変異体または誘導体を用いることができる。IL33の場合、ILC2細胞上のIL33受容体に結合し、活性化する能力を保持していれば、そのような薬剤の何れかの適切な類似体、同族体、変異体または誘導体を用いることができる。
特定の態様において、本発明は、本明細書に記載の少なくとも1つの活性剤と、希釈剤、緩衝剤、担体、安定化剤、分散剤、懸濁化剤、濃化剤、賦形剤、防腐剤などの、対象への送達のための組成物を処方するのに有用な1以上の他の成分とを含む、組成物を提供する。
処置方法
本発明は、様々な処置方法を提供する。例えば、ある態様において、本発明は、本明細書に記載の活性剤(例えば、IL33および/またはPD-1および/またはPD-L1阻害剤)の1以上の有効量を、それを必要とする対象に投与することを含む、処置方法を提供する。本発明はまた、膵臓腫瘍(例えば、PDAC腫瘍)においてILC2細胞を活性化する様々な方法を提供する。これらの方法はまた、一般に、本明細書に記載の活性剤(例えば、IL33および/またはPD-1および/またはPD-L1阻害剤)の1以上の有効量を、それを必要とする対象に投与することを含む。ある態様において、本発明は、様々な細胞療法も提供する。これらの細胞療法は、PDACを有するレシピエント対象に、ドナー対象から得られ、IL33との接触によりエクスビボ/インビトロで活性化された有効量の活性化ドナー膵臓ILC2細胞を投与することを含む。
本発明は、様々な処置方法を提供する。例えば、ある態様において、本発明は、本明細書に記載の活性剤(例えば、IL33および/またはPD-1および/またはPD-L1阻害剤)の1以上の有効量を、それを必要とする対象に投与することを含む、処置方法を提供する。本発明はまた、膵臓腫瘍(例えば、PDAC腫瘍)においてILC2細胞を活性化する様々な方法を提供する。これらの方法はまた、一般に、本明細書に記載の活性剤(例えば、IL33および/またはPD-1および/またはPD-L1阻害剤)の1以上の有効量を、それを必要とする対象に投与することを含む。ある態様において、本発明は、様々な細胞療法も提供する。これらの細胞療法は、PDACを有するレシピエント対象に、ドナー対象から得られ、IL33との接触によりエクスビボ/インビトロで活性化された有効量の活性化ドナー膵臓ILC2細胞を投与することを含む。
本明細書で用いる用語“処置する(treat)”、“処置(treating)”および“処置(treatment)”は、膵臓癌(例えば、PDAC)に関連する1以上の臨床的指標または症状における検出可能な改善を達成する、および/または達成する方法を実行することを包含する。例えば、このような用語には、膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)の増殖速度を低減すること、膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)の増殖を停止すること、膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)の退行を引き起こすこと、膵臓腫瘍の大きさ(例えば、腫瘍体積または腫瘍質量に関して測定)を低減すること、膵臓腫瘍のグレードを下げること、膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)を除去すること、膵臓腫瘍の再発(リバウンド)を防止、遅延または減速すること、膵臓腫瘍に関連する症状を改善すること、膵臓腫瘍からの生存率を改善すること、膵臓腫瘍の拡大(例えば、転移)を阻害または低減することなどが含まれるが、これらに限定されない。処置方法に言及する本明細書に記載の各態様において、上記の特定のパラメーターのいずれか1以上を達成する方法も企図される。例えば、膵臓癌(例えばPDAC)を処置する方法に言及する本明細書に記載の各態様について、以下の方法も企図され、意図され、本発明の範囲に含まれる:(a)膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)の増殖速度を低下させる方法、(b)膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)の増殖を停止させる方法、(c)膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)の退行を引き起こす方法、(d)膵臓腫瘍のサイズ(例えば、腫瘍体積または腫瘍質量で測定)を減少させる方法、(e)膵臓腫瘍のグレードを下げる方法、(f)膵臓腫瘍(または膵臓腫瘍細胞)を除去する方法、(g)膵臓腫瘍の再発(リバウンド)を防止、遅延、または遅らせる方法、(h)膵臓腫瘍に伴う症状を改善する方法、(i)膵臓腫瘍からの生存率を改善する方法、および(j)膵臓腫瘍の拡大(例えば、転移)を阻害または低減する方法。
本明細書で用いる用語“対象”は、ヒト、非ヒト霊長動物、イヌ、ネコ、げっ歯動物(ラット、マウス、モルモットなど)、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウマなど-動物飼育に用いられるすべての哺乳動物種、ならびにペットとして、動物園などで飼育されている動物を含むが、これらに限定されないすべての哺乳動物を包含する。ある態様において、対象はヒトである。
ある態様において、本発明の方法および組成物は、それを必要とする対象(すなわち、膵臓癌を有する対象)の何らかの膵臓腫瘍を処置するために用いることができる。好ましい態様において、本方法および組成物は、それを必要とする対象(すなわち、PDACを有する対象)において膵管腺癌(PDAC)に用いられる。ある態様において、本方法および組成物は、それを必要とする対象(すなわち、PD-1および/またはPD-L1阻害剤耐性PDACを有する対象)におけるPD-1/PD-L1阻害剤耐性PDACを処置するために用いられる。
ある態様において、対象は、他の方法および/または組成物を用いた処置に対して抵抗性の腫瘍を有する。本明細書で用いる用語“耐性”および“抵抗性”は、当技術分野におけるそれらの通常の使用と一致し、癌を処置する医師(例えば、腫瘍専門医)によるそれらの用語の理解と一致するように用いられる。例えば、当技術分野における通常の意味と一致して、腫瘍または対象は、ある処置方法またはある薬剤(または薬剤の組合せ)による処置に対して、その方法を使用するかまたはその薬剤(または薬剤の組合せ)を投与したにもかかわらず、対象の腫瘍(または腫瘍細胞)が増殖する、および/または進行する、および/または転移する、および/または再発する場合に“耐性”と見なされることがある。いくつかの例において、腫瘍は、最初は特定の方法または薬剤(または薬剤の組合せ)による処置に感受性であるが、後にそのような処置に対して耐性となる場合がある。
ある態様において、対象は、化学療法、放射線療法もしくは外科的切除、またはそれらの何れかの組み合わせを含むがこれらに限定されない他の組成物または方法による先行治療後に再発した膵臓腫瘍(例えば、PDAC)を有する。ある態様において、対象は、以前に処置されたことのない膵臓腫瘍を有する。
本明細書で用いる用語“有効量”は、上記の“処置”の説明で記載されるような1以上の望ましい臨床結果を達成する、もしくは達成に向けて寄与するのに十分な、および/または膵臓腫瘍(例えば、PDAC腫瘍)においてILC2細胞を活性化するのに十分な、本明細書に記載の活性剤または細胞の量を意味する。何れかの個々の場合における適切な“有効”量は、用量漸増試験などの当技術分野で知られる標準的技術を用いて決定されてもよく、所望の投与経路(例えば、全身投与 対 腫瘍内投与)、所望の投与頻度などの要因を考慮して決定されてもよい。ある態様において、“有効量”は、臨床試験において有効であることが既に判明している量、および/またはヒト対象への投与が承認されている量であってよい。例えば、ある態様において、IL33、PD-1阻害剤またはPD-L1阻害剤の有効量は、臨床試験において有効であることが既に示されている量、および/またはヒト対象への投与が既に承認されている量であってもよい。さらに、“有効量”は、使用される何れかの共投与方法にて決定され得る。当業者は、例えば、本特許の実施例に記載のアッセイを用いて、使用する適切な用量を決定するために、このような投与試験を容易に行うことができる-これは、対象(投与試験を行うために薬学分野で常用される動物対象など)に本明細書に記載の薬剤を投与することを含む。
例えば、ある態様において、本発明の活性剤の用量は、活性剤の有効性および/または有効量を決定するために実施されたヒトまたは他の哺乳動物における試験に基づいて計算されてもよい。用量は、当技術分野において知られている方法によって決定されてもよく、活性剤の医薬形態、投与経路、1つの活性剤のみが使用されるかもしくは複数の活性剤(例えば、第1の活性剤が第2の活性剤と組み合わせて使用されるとき、必要となるかかる第1の活性剤の投与量は少なくてもよい)、および年齢、体重または薬物代謝に影響を及ぼす何らかの病状の存在を含む患者の特性などの要因によって変化し得る。
マウス試験に基づいて投与されるべき薬剤の特定の用量に言及する本明細書に記載の態様において、当業者は、例えば、当技術分野で知られているおよび/または本明細書に記載される種類の投与試験および計算法を用いて、マウス用量に基づいてヒト試験用の同等用量を容易に決定することができる。
ある態様において、本明細書に記載の様々な活性剤の適切な用量は、例えば、本特許出願の実施例においてマウスに有効であることが示された用量を出発点として、用量漸増試験などの当技術分野で標準的な種類の用量試験を行うことによって決定することができる。
ある態様において、1以上の活性剤は、例えば第I相臨床治験および/または用量漸増試験で決定されたように、およそその最大耐用量で使用される。ある態様において、1以上の活性剤は、その最大耐用量の約90%で使用される。ある態様において、1以上の活性剤は、その最大耐用量の約80%で使用される。ある態様において、1以上の活性剤は、その最大耐用量の約70%で使用される。ある態様において、1以上の活性剤は、その最大耐用量の約60%で使用される。ある態様において、1以上の活性剤は、その最大耐用量の約50%で使用される。ある態様において、1以上の活性剤は、その最大耐用量の約40%で使用される。ある態様において、1以上の活性剤は、その最大耐用量の約30%で使用される。
本明細書に記載の処置方法を実施する際、本明細書に記載の活性剤および/または細胞またはそれらの組合せを送達するために、何らかの適切な方法または投与経路を用いることができる。ある態様において、全身投与が採用され得て、例えば、経口投与もしくは静脈内(IV)投与、または当技術分野で知られている全身投与の何らかの他の適切な方法もしくは経路が採用され得る。ある態様において、腫瘍内(IT)投与が採用されてもよい。ある態様において、腹腔内(IP)送達が採用されてもよい。例えば、本明細書に記載される活性剤は、注射によって、カテーテルを介した注入によって、移植可能な薬物送達デバイスを用いて、または当技術分野で知られている他の何らかの手段によって、全身的にまたは局所的に投与されてもよい。当業者であれば、状況に応じて、例えば活性剤と細胞のどちらが投与されるかに応じて、また活性剤の場合には活性剤の性質(例えばその安定性、半減期など)に応じて、適切な送達方法または経路を選択することができる。
特定の態様において、本明細書で提供される組成物および処置方法は、外科的方法(例えば、腫瘍切除のための)、放射線療法方法、化学療法剤による処置、血管新生剤による処置、チロシンキナーゼ阻害剤による処置または免疫チェックポイント阻害剤による処置などが挙げられるが、これらに限定されない、腫瘍療法に有用であると知られている他の組成物および処置方法と共に用いられ得る。同様に、特定の態様において、本明細書で提供される処置方法は、生検法および診断法(例えば、MRI法または他の画像診断法)などの、疾患の状態/進行をモニターするために用いられる方法と共に用いられ得る。
例えば、ある態様において、本明細書に記載の方法は、例えば外科的切除の前に腫瘍を縮小するために、腫瘍の外科的切除を行う前に実施されてもよい。他の態様において、本明細書に記載の方法は、腫瘍の外科的切除を行う前後の両方で実施されてもよい。
ある態様において、本明細書に記載の処置方法は、対象が治療に反応しやすい腫瘍を有するかどうかを判断するための診断検査の実施と組み合わせて用いられ得る。例えば、ある態様において、処置を開始する前に、診断アッセイを実施して、対象がPDACを有するかどうか、および/またはPD-1および/もしくはPD-L1を発現する細胞のうちST2などのIL33受容体を発現する細胞を含む膵臓癌(例えば、PDAC)を有するかどうかを決定する。
本明細書に記載の細胞療法に基づく方法において、腫瘍に対する他のタイプの細胞療法(例えば、腫瘍に対する他のタイプの自己細胞療法)に用いられるプロトコールは、ILC2細胞と共に用いるために容易に適合させることができる。例えば、TIL療法およびCAR-T細胞療法の改変法を用いることができる。これらの方法の各々は、ドナーから細胞を取得し、それらの細胞をインビトロ/エクスビボで何らかの方法で操作し、その後、それらの細胞をレシピエントに投与することを含む。例えば、ドナーからリンパ球を得る方法、それらの細胞を分離/精製する方法、それらの細胞をインビトロ/エクスビボで培養/維持/増殖する方法、ならびにそれらの細胞をレシピエントに投与する方法は、当技術分野でよく知られており、そのような方法の改変法は、本明細書に記載のILC2ベースの細胞療法と組み合わせて用いることができる。対象で得られた膵臓ILC2細胞の精製に関して、これは、FACに基づく方法など、当技術分野で知られている標準的な細胞分離/精製方法を用いて実施することができる。このような細胞分離/精製方法において用いることができるいくつかのILC2マーカーは、本明細書の実施例に記載されている。他の適切なマーカーは、当技術分野で知られている。
実施例
本発明は、以下の限定されない“実施例”および本明細書中参照される図面によってさらに説明される。実施例における上付きの数字は、本明細書中の文献リストにおける番号付けされた参考文献を示す。
本発明は、以下の限定されない“実施例”および本明細書中参照される図面によってさらに説明される。実施例における上付きの数字は、本明細書中の文献リストにおける番号付けされた参考文献を示す。
実施例1
組織特異的な先天性リンパ系細胞の活性化は、膵臓癌におけるPD-1チェックポイント阻害免疫療を強化する
概要
グループ2先天性リンパ系細胞(ILC2)は、組織における炎症および免疫を制御している1。ILC2は、これらの組織の癌において検出されるが2、癌免疫および免疫療法における役割は不明である。ここでは、本発明者らは、ILC2が膵管腺癌(PDAC)に浸潤し、組織特異的な腫瘍免疫を活性化することを見出した。インターロイキン-33(IL33)は、異所性皮膚腫瘍ではなく、同所性膵臓腫瘍において腫瘍ILC2(TILC2)およびCD8+ T細胞を活性化し、膵臓特異的な腫瘍の増殖を制限する。安静時および活性化TILC2は、阻害性チェックポイント受容体PD-1を発現し、TILC2はPD-1遮断薬(αPD-1)によりさらに増殖し、腫瘍制御を強化する。PD-1遮断薬はTILC2に直接作用して抗腫瘍免疫およびαPD-1免疫療法の効果を増強し、活性化TILC2がαPD-1の新規標的であることが明らかになった。最後に、PD-1+ TILC2およびPD-1+ T細胞の両方が、ヒトPDACの大部分に存在することが確認された。以上のことから、本発明者らは、ILC2がPDAC免疫療法のための新規抗癌免疫細胞であることを明らかにした。より広く言えば、ILC2はαPD-1免疫療法の効果を増幅する組織特異的な癌免疫エンハンサーとして出現する。ILC2およびT細胞は、活性化および阻害の経路を共有しながらヒトの癌に共存していることから、抗癌性のILC2およびT細胞の共標的化は、広く適用できる免疫療法アプローチであり得る。
組織特異的な先天性リンパ系細胞の活性化は、膵臓癌におけるPD-1チェックポイント阻害免疫療を強化する
概要
グループ2先天性リンパ系細胞(ILC2)は、組織における炎症および免疫を制御している1。ILC2は、これらの組織の癌において検出されるが2、癌免疫および免疫療法における役割は不明である。ここでは、本発明者らは、ILC2が膵管腺癌(PDAC)に浸潤し、組織特異的な腫瘍免疫を活性化することを見出した。インターロイキン-33(IL33)は、異所性皮膚腫瘍ではなく、同所性膵臓腫瘍において腫瘍ILC2(TILC2)およびCD8+ T細胞を活性化し、膵臓特異的な腫瘍の増殖を制限する。安静時および活性化TILC2は、阻害性チェックポイント受容体PD-1を発現し、TILC2はPD-1遮断薬(αPD-1)によりさらに増殖し、腫瘍制御を強化する。PD-1遮断薬はTILC2に直接作用して抗腫瘍免疫およびαPD-1免疫療法の効果を増強し、活性化TILC2がαPD-1の新規標的であることが明らかになった。最後に、PD-1+ TILC2およびPD-1+ T細胞の両方が、ヒトPDACの大部分に存在することが確認された。以上のことから、本発明者らは、ILC2がPDAC免疫療法のための新規抗癌免疫細胞であることを明らかにした。より広く言えば、ILC2はαPD-1免疫療法の効果を増幅する組織特異的な癌免疫エンハンサーとして出現する。ILC2およびT細胞は、活性化および阻害の経路を共有しながらヒトの癌に共存していることから、抗癌性のILC2およびT細胞の共標的化は、広く適用できる免疫療法アプローチであり得る。
TILC2は、膵臓癌に浸潤する
未選択のヒト初代PDACにおいて、本発明者らは、免疫細胞系統マーカー(Lin-)を欠くが、ILC(CD25、CD127)1、ならびにILC2(IL33-受容体 ST2/IL1RL1/IL33RおよびGATA3)マーカーを発現する腫瘍内細胞を見出した(図1a、図5a)。これらの推定TILC2は、非炎症性(cold)腫瘍の短期生存者と比較して、“炎症性(hot)”腫瘍(活性化CD8+T細胞に富む)3を有するまれな長期PDAC生存者において濃縮されており、TILC2頻度の高さは生存期間の長さと相関していた(図1b,図5b)。一貫して、ILC2活性化サイトカインIL33のバルク腫瘍RNA発現が高いが、他のILC活性化サイトカインは発現していないことは、より長期の生存期間と関連していた(図1c、図5c)。さらに、IL33は、他のILC活性化サイトカインではなく、腫瘍内免疫細胞溶解活性の高さと相関していた(図1c、図5c)。これらのデータは、タンパク質量ではなくRNA量を評価しているが、IL33およびTILC2がヒトPDACにおいて抗腫瘍免疫を活性化することが示唆された。
未選択のヒト初代PDACにおいて、本発明者らは、免疫細胞系統マーカー(Lin-)を欠くが、ILC(CD25、CD127)1、ならびにILC2(IL33-受容体 ST2/IL1RL1/IL33RおよびGATA3)マーカーを発現する腫瘍内細胞を見出した(図1a、図5a)。これらの推定TILC2は、非炎症性(cold)腫瘍の短期生存者と比較して、“炎症性(hot)”腫瘍(活性化CD8+T細胞に富む)3を有するまれな長期PDAC生存者において濃縮されており、TILC2頻度の高さは生存期間の長さと相関していた(図1b,図5b)。一貫して、ILC2活性化サイトカインIL33のバルク腫瘍RNA発現が高いが、他のILC活性化サイトカインは発現していないことは、より長期の生存期間と関連していた(図1c、図5c)。さらに、IL33は、他のILC活性化サイトカインではなく、腫瘍内免疫細胞溶解活性の高さと相関していた(図1c、図5c)。これらのデータは、タンパク質量ではなくRNA量を評価しているが、IL33およびTILC2がヒトPDACにおいて抗腫瘍免疫を活性化することが示唆された。
次に、本発明者らは、Krasおよびp53を変異させた特発性(autochthonous)“KPC”マウス4ならびに同所性PDACマウスモデル(PDACマウス5、6)の腫瘍を対象としてILCの有無を調べた。両モデルとも、ヒトPDACにおけるものとマウスILC21,7に類似した表現型のTILC2が検出された(図1d、図5d-f)。マウスTILC2は腫瘍で増殖したが、隣接臓器では増殖せず(図1d、図5g)、その組織常在性と一致し8、Rag2-/-マウスではリンパ球抗原CD90.2を標的として減少させた(図1e、図5h)。したがって、ILC2は、マウスおよびヒトPDACにおいて局所的に増殖する保存された細胞である。
TILC2の増殖を誘導するシグナルの同定において、PDACマウスおよびKPCマウス11の両方で、IL33が他のILC誘導サイトカインと比較して腫瘍内で最も高い発現を示し(図6a)6、ヒトおよびマウスPDACの両方で不均一な発現であり(図6b-c)、腫瘍内骨髄系細胞12、13で最大発現であることがわかった(図6d、e)。PDAC免疫におけるIL33およびTILC2の役割を理解するために、本発明者らは、ヒトPDAC長期生存者のIL33High、ILC2濃縮炎症性腫瘍を反映するIL33High PDACマウスにおけるTILC2依存性を試験した。IL33-/-PDACマウスは、Il33+/+PDACマウスと比較して、TILC2の頻度、数(図1f、図6f)およびサイトカイン産生(図6g)が減少したことから、TILC2の増殖および機能はIL33依存性であることが分かった。一貫して、組換えIL33(rIL33)は、ILC-潤沢(proficient) Rag2-/- PDACマウスのILCを増殖させたが、ILC-欠損(deficient) Rag2-/-γc-/- PDACマウスでは増殖させなかった(図6h、i)。これらの試験から、IL33はPDACのTILC2を増殖させることが示された。
TILC2は、組織における腫瘍免疫力を高める
ILC2は組織特異的な表現型を有しているため14、本発明者らは、PDAC免疫に対するTILC2の効果は組織特異的であるとの仮設立てをした。これを検証するために、膵臓と皮膚の腫瘍増殖に対するIL33欠失の効果を対比した(膵臓のTILC2はST2を発現し、皮膚のTILC2は発現しない;図6j14、15)。Il33+/+動物と比較して、同所的PDACを有するIl33-/-マウスは、IL33依存性の表現型を示さない皮下PDACマウスとは対照的に、腫瘍が大きく、腫瘍増殖が加速し、生存率が悪かった(図6a)(図2b、図6k)。これらのマウスは同一の遺伝的背景に完全に戻し交配されているが、IL33-/- 対 IL33+/+同腹子でより大きな腫瘍を観察することにより、これらの違いが潜在的な小さな遺伝的ミスマッチに起因しないことを確認した(図6l)。Il33-/-骨髄を移植したキメラマウスは対照マウスと比較して腫瘍が大きかったことから、これらの抗腫瘍効果は宿主造血細胞由来のIL33依存性であった(図6m-o)。Il33+/+およびIl33-/-同所性PDACマウスから精製したCD45+腫瘍内免疫細胞のRNA配列決定(RNA-seq)により、Il33-/-PDAC免疫細胞はT細胞活性化およびMHC-I抗原処理に関する転写シグナルが減少しており、T細胞プライミング不足が示唆された(図7a)。一貫して、Il33-/-同所性PDACマウスは、皮下ではなく、腫瘍浸潤CD8+ T細胞の頻度が低く、他の免疫細胞の頻度には一貫した変化がなく、排出リンパ節(DLN)においてセントラルメモリーCD8+ T細胞(TCM)が減少したが、遠隔リンパ節には認められなかった(図2c、図7c-e)。Il33+/+マウスと比較したIL33-/-マウスの腫瘍サイズの増加は、pan-T細胞枯渇により消失し(図2d)、rIL33処理したRag2-/-PDACマウスの腫瘍重量には差がなかった(図8a)ことから、IL33の抗腫瘍効果がT細胞介在性であることが確認された。Il33-/-およびIl33+/+ PDACマウスの同所性腫瘍もまた、同様の組織学、コラーゲンおよび線維芽細胞含量を有しており(図8b-d)、rIL33の腫瘍細胞に対するインビトロでの効果はなく(図8e-g)、IL33が腫瘍または間質細胞に直接影響を及ぼさないことを示している。これらのデータから、IL33はTILC2を活性化してCD8+T細胞を誘導することにより、組織特異的ながん免疫力を活性化することが明らかになった。
ILC2は組織特異的な表現型を有しているため14、本発明者らは、PDAC免疫に対するTILC2の効果は組織特異的であるとの仮設立てをした。これを検証するために、膵臓と皮膚の腫瘍増殖に対するIL33欠失の効果を対比した(膵臓のTILC2はST2を発現し、皮膚のTILC2は発現しない;図6j14、15)。Il33+/+動物と比較して、同所的PDACを有するIl33-/-マウスは、IL33依存性の表現型を示さない皮下PDACマウスとは対照的に、腫瘍が大きく、腫瘍増殖が加速し、生存率が悪かった(図6a)(図2b、図6k)。これらのマウスは同一の遺伝的背景に完全に戻し交配されているが、IL33-/- 対 IL33+/+同腹子でより大きな腫瘍を観察することにより、これらの違いが潜在的な小さな遺伝的ミスマッチに起因しないことを確認した(図6l)。Il33-/-骨髄を移植したキメラマウスは対照マウスと比較して腫瘍が大きかったことから、これらの抗腫瘍効果は宿主造血細胞由来のIL33依存性であった(図6m-o)。Il33+/+およびIl33-/-同所性PDACマウスから精製したCD45+腫瘍内免疫細胞のRNA配列決定(RNA-seq)により、Il33-/-PDAC免疫細胞はT細胞活性化およびMHC-I抗原処理に関する転写シグナルが減少しており、T細胞プライミング不足が示唆された(図7a)。一貫して、Il33-/-同所性PDACマウスは、皮下ではなく、腫瘍浸潤CD8+ T細胞の頻度が低く、他の免疫細胞の頻度には一貫した変化がなく、排出リンパ節(DLN)においてセントラルメモリーCD8+ T細胞(TCM)が減少したが、遠隔リンパ節には認められなかった(図2c、図7c-e)。Il33+/+マウスと比較したIL33-/-マウスの腫瘍サイズの増加は、pan-T細胞枯渇により消失し(図2d)、rIL33処理したRag2-/-PDACマウスの腫瘍重量には差がなかった(図8a)ことから、IL33の抗腫瘍効果がT細胞介在性であることが確認された。Il33-/-およびIl33+/+ PDACマウスの同所性腫瘍もまた、同様の組織学、コラーゲンおよび線維芽細胞含量を有しており(図8b-d)、rIL33の腫瘍細胞に対するインビトロでの効果はなく(図8e-g)、IL33が腫瘍または間質細胞に直接影響を及ぼさないことを示している。これらのデータから、IL33はTILC2を活性化してCD8+T細胞を誘導することにより、組織特異的ながん免疫力を活性化することが明らかになった。
本発明者らは、次に、CD8+ T細胞に対するIL33の効果が組織特異的であるかどうかを、CD8+ T細胞拒絶抗原オボアルブミンを発現するKPC細胞(KPC-OVA)の拒絶表現型を異なる組織部位で対比することにより検討した。興味深いことに、Il33+/+マウスの70%は同所性のKPC-OVA腫瘍を拒絶したが、Il33-/-マウスは0%であった。一方、Il33+/+およびIl33-/-マウスの100%が皮下KPC-OVA腫瘍を拒絶した(図2e)。この表現型がILC2欠失と効果的でないCD8+ T細胞のプライミングに起因するかどうかを評価するために、ICOS+CD4+T細胞16を温存しながらジフテリア毒素によるILC2枯渇を可能にするiCOS-Tマウスを用いて、DLNにおける抗原特異的CD8+ T細胞の急性枯渇および試験を行った(図2f、図9a)。ILC2枯渇は、Il33-/-表現型を再現し、同所的KPC-OVA腫瘍では腫瘍拒絶率が高く、腫瘍サイズが大きく、皮下腫瘍では差がなかった(図2f)が、拒絶評価時間および枯渇効果の差を考えると、Il33-/-マウスと比較して予想される変動であった。ILC2枯渇同所性KPC-OVAマウスにおけるテトラマー分析は、DLNおよび脾臓におけるOVA特異的CD8+ T細胞の減少、およびDLNにおけるCD8+ TCMの減少(IL33-/-マウスで見られたように)を示した(図2g、図9B、C)。したがって、ILC2欠失はIL33欠失を部分的に表現している。IL33のCD8+T細胞への直接的な影響は否定できないが、腫瘍内CD8+T細胞にはST2が発現していないことが分かった(図9d)。まとめると、これらの機能喪失試験は、IL33-TILC2軸が組織特異的CD8+T細胞PDAC免疫をプライミングさせることを示唆した。
次に、rIL33処理が同様の組織特異的抗腫瘍効果を有するかどうかを調べるために、本発明者らは、rIL33が同所的PDACマウスにおける腫瘍形成を阻止し、生存期間を延長し、皮下PDACマウスには効果がなく、安楽死を要する進行性の腫瘍増殖および潰瘍化をもたらし(図3a)、KPC-OVA PDACマウスにおいて同様の組織特異的抗腫瘍効果を有することを見出した(図10a)。同様に、IL18R+皮膚ILC2s14を優先的に活性化するサイトカインであるrIL18は、IL18R+ILCが浸潤した皮下PDACの増殖を制限したが、IL18R+ILCを有さない同所性PDACは制限しなかった(図3b、図10b)。rIL33は、同所性PDACマウスのDLNと腫瘍でILC2を選択的に増殖させ(図3c)、脾臓または皮下PDACでは変化がなかった(図10c、d)。ILC2の増殖は、腫瘍内CD8+ T細胞サイトカイン能力の増強およびPD-1の上方制御を伴い(図10e)、他の腫瘍内免疫細胞には一貫した変化が見られなかった(図10f)が、それらの機能を調節する可能性を否定することはできない。ILC2が間接的に抗腫瘍CD8+ T細胞のプライミングを行うことと一致して、rIL33処理により腫瘍内CD103+樹状細胞(DC)が倍増し(図3d、図10g)、CD8+ T細胞のプライミングおよびPDACへ動員した6。本発明者らは、rIL33の効果がILC2に依存するかどうかを調べるため、PDACを有するRorafl/flIl7rCre/+マウスにrIL33を投与し、ILC2を構成的に欠失させた16。ILC2欠失(図10h)により、rIL33の有効性(図3e)が損なわれ(図3f)、腫瘍内のCD103+ DCの増加が弱まった。rIL33は、CD103+ DC欠失損Batf3-/-マウスでは抗腫瘍効果を示さず(図3g)、腫瘍内CD8+ T細胞PD-1の発現も誘導できない(図10i)ため、rIL33による腫瘍制御にはCD103+ DCが不可欠であると立証することができた。TILC2がケモカインを産生してDCを腫瘍に勧誘するかどうかを確認するために、単一細胞RNA-seq(scRNA-seq)を使用し(図11a-c)、活性化TILC2およびDLN ILC2がILC2同一性のマーカーを保持しているが、異なる転写プロファイルを示していることが見いだされ(図12a-e)、rIL33で活性化されたTILC2は、CD103+ DCを腫瘍に動員するケモカインをコードするCcl5(図12f)を選択的に発現し17、インビトロで効率的なDC移動を誘導することがわかった(図3h)。まとめると、これらのデータは、rIL33がTILC2を増殖させ、Ccl5産生を介して潜在的にCD103+ DCを腫瘍に動員し、CD8+ T細胞を活性化して治療的腫瘍免疫を誘導することを示唆した。
PD-1遮断薬によるTILC2の活性化
rIL33でILC2を刺激すると抗腫瘍効果があることから、本発明者らは、ILC2の活性化をさらに高める方策を探した。最近のデータでは、T細胞と同様に、ILC2も共阻害剤2,18免疫チェックポイント経路を通じてその活性を制御していることが示されている。具体的には、免疫チェックポイントPD-1は、マウスILC2の発生を制御し19、エフェクターILCをマークし19、遺伝的に欠失させるかブロッキング抗体(PD-1)で阻害すると、IL33活性化ILC2がマウスおよびヒトでより大きな増殖およびエフェクター機能を示すようになる20。PD-1+ILC2は、ヒトの腫瘍にも存在する2。しかし、がん治療のためのILC2の活性化と阻害の同時進行は、比較的未解決の分野である。
rIL33でILC2を刺激すると抗腫瘍効果があることから、本発明者らは、ILC2の活性化をさらに高める方策を探した。最近のデータでは、T細胞と同様に、ILC2も共阻害剤2,18免疫チェックポイント経路を通じてその活性を制御していることが示されている。具体的には、免疫チェックポイントPD-1は、マウスILC2の発生を制御し19、エフェクターILCをマークし19、遺伝的に欠失させるかブロッキング抗体(PD-1)で阻害すると、IL33活性化ILC2がマウスおよびヒトでより大きな増殖およびエフェクター機能を示すようになる20。PD-1+ILC2は、ヒトの腫瘍にも存在する2。しかし、がん治療のためのILC2の活性化と阻害の同時進行は、比較的未解決の分野である。
scRNA-seq(図11a-c)を用いて、本発明者らは、PD-1がTILC2によりベースラインで発現される唯一の検出可能な共阻害分子であることを見出した(図13a)。rIL33処理により、TILC2の一部でPD-1が上方制御されたが、DLN ILC2には見られなかったことから(図13b)、PD-1は活性化TILC2を機能的に抑制する可能性が示唆された。そこで、本発明者らは、rIL33とαPD-1を組み合わせることで、TILC2を協調的に活性化し、抗腫瘍効果を高めることができるかどうかを検討した。PD-1がrIL33活性化TILC2上にのみ発現していることと一致して、αPD-1単独では、PDAC6で以前に報告されたように部分的な反応を誘導したが(図4a)、TILC2頻度には顕著な変化は見られなかった(図4b、図13c)。rIL33とαPD-1を組み合わせることで、腫瘍およびDLNにおけるILC2が最大限に増加し(図4b)、PD-1単独と比較して腫瘍制御が強化された(図4a)。αPD-1が細胞内在性のPD-1遮断によってILC2を活性化しているかどうかを調べるために、本発明者らは、インビボ処理後のTILC2およびDLN ILC2の単一細胞の転写プロファイルを比較した。TILC2は処理に関係なくILC2の転写および細胞同一性を保持していたが(図13d)、rIL33およびαPD-1処理PDACマウスのTILC2は、他のすべての条件と比較してユニークな転写表現型を有しており(図4c)、ILC2特異的マーカー、正規(canonical)(アンフィレグリン[Areg])14および非正規(non-canonical)(CXCL2)21エフェクター分子、細胞活性化機構(Junb、Fosl2、Ybx1)、共阻害免疫チェックポイントの発現増加が見られた(図13e-i)。最後に、二重治療の抗腫瘍効果はILC2欠失マウスで消失し(図4d)、ILC2がαPD-1およびrIL33の二重治療の有効性に必要であることが実証された。これらの結果は、αPD-1がT細胞のみではなく、ILC2上のPD-1経路をおそらく阻害することによって、活性化TILC2を優先的に増幅することを示唆した。
PD-1 TILC2阻害は細胞内在性である
活性化TILC2における細胞内PD-1経路の遮断が二重療法の抗腫瘍効果に寄与しているかどうかを確認するために、本発明者らは、選別精製したrIL33活性化PD-1プロフィシェント(野生型[WT])またはPD-1欠失(Pdcd1-/-)TILC2を腫瘍を有するILC2欠損マウスに移植した(図4e,図14a)。WT TILC2送達は確立された腫瘍において抗腫瘍効果を示さなかったが、Pdcd1-/- TILC2は腫瘍の増殖を制限し、TILC2上のPD-1シグナルを中断することで腫瘍制御を強化できることを示す(図4e)。次に、rIL33で活性化されたPD-1+ TILC2が、確立した腫瘍におけるPD-1療法の効果を直接増幅することができるかどうかを検証した。本発明者らは、選別精製したrIL33活性化コンジェニック系統CD45.1+ TILC2を、腫瘍が確立したCD45.2+ ILC2欠損マウスに移植し、移植後にPD-1で処理した(図4f)。移植されたTILC2は97%以上PD-1+であり(図10b)、αPD-1処理したレシピエントマウスの腫瘍およびDLNに蓄積したが、脾臓には蓄積せず、移植後9週間まで持続した(図4g)。PD-1+ TILC2の移植は、αPD-1の効力を増強し、腫瘍の増殖を制限し、レシピエントマウスの腫瘍およびDLN(脾臓は含まない)におけるT細胞頻度を増加させた(図4h)。これらのデータは合して、rIL33活性化TILC2におけるPD-1シグナルの遮断が直接的な抗腫瘍効果を有し、PD-1効果を増幅することを示した。
活性化TILC2における細胞内PD-1経路の遮断が二重療法の抗腫瘍効果に寄与しているかどうかを確認するために、本発明者らは、選別精製したrIL33活性化PD-1プロフィシェント(野生型[WT])またはPD-1欠失(Pdcd1-/-)TILC2を腫瘍を有するILC2欠損マウスに移植した(図4e,図14a)。WT TILC2送達は確立された腫瘍において抗腫瘍効果を示さなかったが、Pdcd1-/- TILC2は腫瘍の増殖を制限し、TILC2上のPD-1シグナルを中断することで腫瘍制御を強化できることを示す(図4e)。次に、rIL33で活性化されたPD-1+ TILC2が、確立した腫瘍におけるPD-1療法の効果を直接増幅することができるかどうかを検証した。本発明者らは、選別精製したrIL33活性化コンジェニック系統CD45.1+ TILC2を、腫瘍が確立したCD45.2+ ILC2欠損マウスに移植し、移植後にPD-1で処理した(図4f)。移植されたTILC2は97%以上PD-1+であり(図10b)、αPD-1処理したレシピエントマウスの腫瘍およびDLNに蓄積したが、脾臓には蓄積せず、移植後9週間まで持続した(図4g)。PD-1+ TILC2の移植は、αPD-1の効力を増強し、腫瘍の増殖を制限し、レシピエントマウスの腫瘍およびDLN(脾臓は含まない)におけるT細胞頻度を増加させた(図4h)。これらのデータは合して、rIL33活性化TILC2におけるPD-1シグナルの遮断が直接的な抗腫瘍効果を有し、PD-1効果を増幅することを示した。
IL33Low αPD-1耐性腫瘍におけるrIL33およびPD-1効力を調べるために、IL33Low短期ヒトPDAC生存者の免疫学的特徴および生存特徴を模倣するために、IL33Low腫瘍(図6b)を作製し、CD8+T細胞が50%少なく、生存期間の中央値がわずか2週間(図14c)の攻撃的“非炎症性”PDACモデル(KPC52)を選択した。KPC52 PDACマウスは、自発的なKPCマウスに見られるような前浸潤性新生物から浸潤性PDACへのPDAC腫瘍形成の連続した段階を示さないが、自発的なKPCマウスおよびヒトPDACに見られるαPD-1耐性を再現している(図4i)。本発明者らは、rIL33およびαPD-1の併用により、腫瘍体積が40%近く減少し、マウスの生存率が50%近く改善することを見出した(図4i)。最後に、rIL33およびαPD-1の併用療法によるPDAC患者の処置可能性を評価するために、ヒトPDACの60%近くでPD-1+ TILC2およびPD-1+ T細胞の頻度が低く、この2つの細胞タイプ間に有意な相関があり(図14d)、それらはヒトPDACにおいて頻繁に同時に生じていることが示唆された。さらに、IL33 mRNAは、生存期間の延長と関連しているPD-1 mRNAと有意な相関があり(図14e)、IL33-PD-1軸がヒトPDACの生存にプラスの影響を与える可能性が示唆された22。まとめると、rIL33でILC2を活性化すると、PD-1部分感受性腫瘍およびPD-1耐性腫瘍の両方においてαPD-1に対する反応を増幅することができる。
考察
本発明者らの結果は、ILC2を活性化することが、ILC2浸潤性の癌においてT細胞のプライミングを促進するためのより広い戦略である可能性を示唆している(図14f)。しかしながら、ILC2の組織特異的表現型を考慮すると、それらを活性化することが多様な癌種において同様の効果をもたらすかどうかについては、さらなる試験が必要である。
本発明者らの結果は、ILC2を活性化することが、ILC2浸潤性の癌においてT細胞のプライミングを促進するためのより広い戦略である可能性を示唆している(図14f)。しかしながら、ILC2の組織特異的表現型を考慮すると、それらを活性化することが多様な癌種において同様の効果をもたらすかどうかについては、さらなる試験が必要である。
ILC2は免疫チェックポイントを発現しているが、免疫チェックポイント阻害療法によってその能力を発揮できるかは不明であった。本発明者らは、活性化したILC2上のPD-1を遮断すると抗腫瘍効果があることを確認し、ILC2がヒト癌におけるPD-1経路遮断の効果に部分的に寄与することを示唆するとともに、チェックポイント遮断反応の差は組織特異的要因に依存し得ることをより広く強調している。
活性化されたILC2によるいくつかの免疫調節分子の発現(図14g)は、腫瘍のILC2およびT細胞において、より広範囲のチェックポイントが標的となり得ることを示唆している。ILC2およびT細胞は、共通の共刺激経路および共阻害経路を有してヒト癌に共存しているため、癌免疫療法のためにILC2およびT細胞をまとめて標的とする戦略が必要である。
この実施例で示されたデータは、本発明者らによって雑誌「Nature」に掲載された(Moral et al., “ILC2s amplify PD-1 blockade by activating tissue-specific cancer immunity” Nature, 2020, Mar, Vol. 579(7797), pp 130-135.doi: 10.1038/s41586-020-2015-4, Epub 2020 Feb 19参照のこと)。補足資料を含むこの文献の内容全体は、引用により本明細書中に包含させる。
実施例2
材料および方法
本実施例では、実施例1に記載の実験を行う際に用いた材料および方法について説明する。
マウス
C57BL/6(野生型、WT、CD45.2)、C57BL/6 CD45.1、Rag2-/-、Rag2-/-c-/-、Batf3-/-およびPdcd1-/-マウスは、Jackson Labsから購入した。Il33-/-、Il33Cit/+は、M.J.Rosenから贈られたものである。Cd4Cre/+Icosfl-Dtr/+およびIl7rCre/+Rorαfl/flはA.N.J.McKenzieから贈られたものであり、既報である16,23。すべての実験について、6-12週齢のマウスを週齢および性別で一致させ、特定の処理群に無作為に割り当て、全体で少なくとも2つの独立した実験を行った。Pdx1-Cre;LSL-KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+ (KPCマウス)は、既報である4。実験のサンプルサイズは、正式な検出力計算(power calculation)を行わずに決定した。動物は、特定の病原体を含まない動物施設で飼育・維持され、すべての実験は、Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSKCC)のInstitutional Animal Care and Use Committee (IACUC)承認プロトコールに従い、すべての関連倫理法規を遵守して実施された。
材料および方法
本実施例では、実施例1に記載の実験を行う際に用いた材料および方法について説明する。
マウス
C57BL/6(野生型、WT、CD45.2)、C57BL/6 CD45.1、Rag2-/-、Rag2-/-c-/-、Batf3-/-およびPdcd1-/-マウスは、Jackson Labsから購入した。Il33-/-、Il33Cit/+は、M.J.Rosenから贈られたものである。Cd4Cre/+Icosfl-Dtr/+およびIl7rCre/+Rorαfl/flはA.N.J.McKenzieから贈られたものであり、既報である16,23。すべての実験について、6-12週齢のマウスを週齢および性別で一致させ、特定の処理群に無作為に割り当て、全体で少なくとも2つの独立した実験を行った。Pdx1-Cre;LSL-KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+ (KPCマウス)は、既報である4。実験のサンプルサイズは、正式な検出力計算(power calculation)を行わずに決定した。動物は、特定の病原体を含まない動物施設で飼育・維持され、すべての実験は、Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSKCC)のInstitutional Animal Care and Use Committee (IACUC)承認プロトコールに従い、すべての関連倫理法規を遵守して実施された。
細胞株および動物実験
すべての腫瘍細胞株はKPCマウスに由来する。Pdx1-Cre;LSL-KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+(R.H.Vonderheideより寄贈)のKPC4662細胞をGFPでトランスフェクトし、他に指示がない限りすべての実験に使用した。Ptf1a-Cre;LSL-KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+ マウス由来のKPC8-1,18-3,52細胞はC.Iacobuzio-Donahueから贈られたものである。OVAを発現するように操作されたKPC4662細胞は、既報である24(R.H.Vonderheideからの寄贈)。すべての細胞株は、専門の膵臓癌病理医による病理組織学的検証に基づいて、本物の(bonafide)PDAC細胞株として認められた。KPC4662細胞で樹立した同所性腫瘍はIL33Highで、移植時に開始したPD-1療法により一過性にサイズが縮小した(PD-1部分感受性)。KPC52細胞で樹立した同所性腫瘍はIL33Lowであり、移植時に開始したPD-1療法によってもサイズが減少しなかった(PD-1耐性)。すべての細胞株は、MycoAlert Mycoplasma Detection Kit(Lonza)を用いて定期的に検査した。同所性PDAC腫瘍は、既報のように確立された5。まとめると、マウスをケタミン/キシラジンカクテルを用いて麻酔し、小さな(7mm)左腹部側切開を行った。腫瘍細胞(106 KPC細胞/マウス;1.25×105 KPC-OVA細胞/マウス)をマトリゲル(Becton Dickinson)に懸濁し、冷リン酸緩衝食塩水(PBS)で1:1に希釈し(総容量50μl)、26ゲージ針で膵臓尾部に注入した。注入の成功を、腹腔内漏出のない液泡の出現によって確認した。腹壁は吸収性Vicryl RAPIDE縫合糸(Ethicon社製)で、皮膚は創傷クリップ(Roboz社製)で閉じた。皮下PDAC腫瘍については、腫瘍細胞(106 KPC細胞/マウス;1.25×105 KPC-OVA細胞/マウス)を無菌PBS(Fisher Scientific)中に再懸濁し、皮下に移植した。マウスを、示された時点で屠殺し、組織試験またはフローサイトメトリー用に処理した。自家(Autochthonous)KPCマウスは、腫瘍が超音波によって検出可能であったときに屠殺した。腫瘍体積は、既報のように、同所性腫瘍について連続超音波(Vevo 2100 Linear Array Imaging and Vivo LAB Version 3.1.1, Fuji Film Visual Sonics)を用いて測定した25。皮下腫瘍の場合、腫瘍の長さおよび幅をノギスで2-3日毎に測定し、腫瘍体積を、体積(Volume)=1/2 長さ×幅2として計算した。生存解析のために、生存は、腫瘍体積が500mm3を超える大きさになるか、または機関IACUCガイドラインで定義された安楽死を必要とするマウスの健康状態によって決定された。マウスの腫瘍は、IACUCが定義した最大腫瘍体積2cm3を超えるものはなかった。処置群を知る必要があったため、実験用マウスの取扱い際して無作為化は行わなかった。
すべての腫瘍細胞株はKPCマウスに由来する。Pdx1-Cre;LSL-KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+(R.H.Vonderheideより寄贈)のKPC4662細胞をGFPでトランスフェクトし、他に指示がない限りすべての実験に使用した。Ptf1a-Cre;LSL-KrasG12D/+;LSL-Trp53R172H/+ マウス由来のKPC8-1,18-3,52細胞はC.Iacobuzio-Donahueから贈られたものである。OVAを発現するように操作されたKPC4662細胞は、既報である24(R.H.Vonderheideからの寄贈)。すべての細胞株は、専門の膵臓癌病理医による病理組織学的検証に基づいて、本物の(bonafide)PDAC細胞株として認められた。KPC4662細胞で樹立した同所性腫瘍はIL33Highで、移植時に開始したPD-1療法により一過性にサイズが縮小した(PD-1部分感受性)。KPC52細胞で樹立した同所性腫瘍はIL33Lowであり、移植時に開始したPD-1療法によってもサイズが減少しなかった(PD-1耐性)。すべての細胞株は、MycoAlert Mycoplasma Detection Kit(Lonza)を用いて定期的に検査した。同所性PDAC腫瘍は、既報のように確立された5。まとめると、マウスをケタミン/キシラジンカクテルを用いて麻酔し、小さな(7mm)左腹部側切開を行った。腫瘍細胞(106 KPC細胞/マウス;1.25×105 KPC-OVA細胞/マウス)をマトリゲル(Becton Dickinson)に懸濁し、冷リン酸緩衝食塩水(PBS)で1:1に希釈し(総容量50μl)、26ゲージ針で膵臓尾部に注入した。注入の成功を、腹腔内漏出のない液泡の出現によって確認した。腹壁は吸収性Vicryl RAPIDE縫合糸(Ethicon社製)で、皮膚は創傷クリップ(Roboz社製)で閉じた。皮下PDAC腫瘍については、腫瘍細胞(106 KPC細胞/マウス;1.25×105 KPC-OVA細胞/マウス)を無菌PBS(Fisher Scientific)中に再懸濁し、皮下に移植した。マウスを、示された時点で屠殺し、組織試験またはフローサイトメトリー用に処理した。自家(Autochthonous)KPCマウスは、腫瘍が超音波によって検出可能であったときに屠殺した。腫瘍体積は、既報のように、同所性腫瘍について連続超音波(Vevo 2100 Linear Array Imaging and Vivo LAB Version 3.1.1, Fuji Film Visual Sonics)を用いて測定した25。皮下腫瘍の場合、腫瘍の長さおよび幅をノギスで2-3日毎に測定し、腫瘍体積を、体積(Volume)=1/2 長さ×幅2として計算した。生存解析のために、生存は、腫瘍体積が500mm3を超える大きさになるか、または機関IACUCガイドラインで定義された安楽死を必要とするマウスの健康状態によって決定された。マウスの腫瘍は、IACUCが定義した最大腫瘍体積2cm3を超えるものはなかった。処置群を知る必要があったため、実験用マウスの取扱い際して無作為化は行わなかった。
T細胞枯渇
抗マウスCD4抗体(クローンGK1.5、BioXcell、InVivoPlus)250μgおよび抗マウスCD8a抗体(クローン2.43、BioXcell、InVivoPlus)250μgを腹腔内(i.p.)注射してCD4細胞およびCD8細胞を枯渇させた。対照マウスには、ラットIgG2bアイソタイプ対照(クローンLTF-2、BioXcell、InVivoPlus)を投与した。マウスを、腫瘍移植の3日前から毎日処理し、その後、実験期間中、3日毎に処理した。CD4+およびCD8+ T細胞の枯渇は、腫瘍および二次リンパ臓器のフローサイトメトリー分析によって確認した(>85%の枯渇)。
抗マウスCD4抗体(クローンGK1.5、BioXcell、InVivoPlus)250μgおよび抗マウスCD8a抗体(クローン2.43、BioXcell、InVivoPlus)250μgを腹腔内(i.p.)注射してCD4細胞およびCD8細胞を枯渇させた。対照マウスには、ラットIgG2bアイソタイプ対照(クローンLTF-2、BioXcell、InVivoPlus)を投与した。マウスを、腫瘍移植の3日前から毎日処理し、その後、実験期間中、3日毎に処理した。CD4+およびCD8+ T細胞の枯渇は、腫瘍および二次リンパ臓器のフローサイトメトリー分析によって確認した(>85%の枯渇)。
ILC枯渇
Rag2-/-マウスのILCは、既報のように、腫瘍移植後0日目、1日目、3日目、6日目、9日目および13日目に抗マウスCD90.2(クローン30-H12、BioXCell)300μgをi.p.注射して減少させた26。Cd4Cre/+Icosfl-DTR/+実験マウスおよびCd4Cre/+Icos+/+対照マウスに、ジフテリア毒素(Sigma Aldrich)をマウス体重1gあたり25ngの用量でi.p.注射して処理して、ILC2を枯渇させた。マウスは、腫瘍移植の前日に処理し、その後隔日で合計5用量投与したことは、既報のとおりである16。ILC2枯渇は、腫瘍のフローサイトメトリー分析により確認した(図9a)。
Rag2-/-マウスのILCは、既報のように、腫瘍移植後0日目、1日目、3日目、6日目、9日目および13日目に抗マウスCD90.2(クローン30-H12、BioXCell)300μgをi.p.注射して減少させた26。Cd4Cre/+Icosfl-DTR/+実験マウスおよびCd4Cre/+Icos+/+対照マウスに、ジフテリア毒素(Sigma Aldrich)をマウス体重1gあたり25ngの用量でi.p.注射して処理して、ILC2を枯渇させた。マウスは、腫瘍移植の前日に処理し、その後隔日で合計5用量投与したことは、既報のとおりである16。ILC2枯渇は、腫瘍のフローサイトメトリー分析により確認した(図9a)。
骨髄キメラ
骨髄をCD45.2先天性標識ドナーマウスから採取し、70mmフィルターでろ過して遠心分離し、滅菌PBSに再懸濁し、200μlあたり108個の生細胞の濃度とした。CD45.1先天性標識C57BL/6Jレシピエントマウスを、骨髄移植の24時間前に照射(5.5Gy×2、6時間間隔)し、照射後4週間エンドフロキサシン水で維持した。滅菌PBS中のCD45.2骨髄キメラの単一細胞懸濁液(レシピエントマウスあたり108個の生細胞)を、後眼窩注射により各レシピエントマウスに移植した。移植後4週間および8週間の末梢血のフローサイトメトリーにより再構成を確認した。腫瘍移植実験を移植後12週目に行った。
骨髄をCD45.2先天性標識ドナーマウスから採取し、70mmフィルターでろ過して遠心分離し、滅菌PBSに再懸濁し、200μlあたり108個の生細胞の濃度とした。CD45.1先天性標識C57BL/6Jレシピエントマウスを、骨髄移植の24時間前に照射(5.5Gy×2、6時間間隔)し、照射後4週間エンドフロキサシン水で維持した。滅菌PBS中のCD45.2骨髄キメラの単一細胞懸濁液(レシピエントマウスあたり108個の生細胞)を、後眼窩注射により各レシピエントマウスに移植した。移植後4週間および8週間の末梢血のフローサイトメトリーにより再構成を確認した。腫瘍移植実験を移植後12週目に行った。
組換えIL33、IL18およびPD-1遮断
rIL33については、マウスに滅菌PBS中の500ngのキャリアフリーの組換えマウスIL33(R&D Systems)を7日間毎日腹腔内注射し、その後は2日毎に、既報のように処理した15。rIL18については、腫瘍接種後3日目、7日目、11日目および15日目に、滅菌PBS中のキャリアフリーの組換えマウスIL-18(R&D Systems)2μgのi.p.注射でマウスを処理した27。マウスIgG1アイソタイプモノクローナル抗体(mAb)として設計されたこの試験で用いられたキメラ抗マウスPD-1抗体(4H2)は、PD-1を発現するCHOトランスフェクタントに結合し、これらの細胞へのPD-L1およびPD-L2の結合を阻止することが示された。PD-1-Fcを用いた表面プラズモン共鳴法により測定した4H2のマウスPD-1に対する親和性は4.68×10-9Mであった。各バッチは、<0.5 EU/mg エンドトキシンおよび>95%純度であることが証明されている。すべての投与溶液はPBSで調製した。マウスは、250μgの抗PD1抗体を2日毎にi.p.注射して処理した。αPD-1を継続投与している間に腫瘍サイズが一過性に縮小したが、その後再増殖した場合を部分奏効と定義した。αPD-1を継続投与している間、腫瘍サイズの縮小が見られない場合は、抵抗性と定義した。
rIL33については、マウスに滅菌PBS中の500ngのキャリアフリーの組換えマウスIL33(R&D Systems)を7日間毎日腹腔内注射し、その後は2日毎に、既報のように処理した15。rIL18については、腫瘍接種後3日目、7日目、11日目および15日目に、滅菌PBS中のキャリアフリーの組換えマウスIL-18(R&D Systems)2μgのi.p.注射でマウスを処理した27。マウスIgG1アイソタイプモノクローナル抗体(mAb)として設計されたこの試験で用いられたキメラ抗マウスPD-1抗体(4H2)は、PD-1を発現するCHOトランスフェクタントに結合し、これらの細胞へのPD-L1およびPD-L2の結合を阻止することが示された。PD-1-Fcを用いた表面プラズモン共鳴法により測定した4H2のマウスPD-1に対する親和性は4.68×10-9Mであった。各バッチは、<0.5 EU/mg エンドトキシンおよび>95%純度であることが証明されている。すべての投与溶液はPBSで調製した。マウスは、250μgの抗PD1抗体を2日毎にi.p.注射して処理した。αPD-1を継続投与している間に腫瘍サイズが一過性に縮小したが、その後再増殖した場合を部分奏効と定義した。αPD-1を継続投与している間、腫瘍サイズの縮小が見られない場合は、抵抗性と定義した。
ヒト試料
すべての組織は、MSKCC施設審査委員会による試験プロトコールの承認後、MSKCCで収集された。すべての患者について、インフォームドコンセントを得た。この試験は、すべての施設の倫理規定を厳密に遵守して実施された。すべての腫瘍サンプルは、外科的に切除された原発性PDACであった。
すべての組織は、MSKCC施設審査委員会による試験プロトコールの承認後、MSKCCで収集された。すべての患者について、インフォームドコンセントを得た。この試験は、すべての施設の倫理規定を厳密に遵守して実施された。すべての腫瘍サンプルは、外科的に切除された原発性PDACであった。
組織マイクロアレイ。組織マイクロアレイ(TMA)を、PDACの短期生存者(n=45腫瘍、5正常組織)および長期生存者(n=51腫瘍、5正常組織)のホルマリン固定、パラフィン包埋組織ブロックの腫瘍および隣接非腫瘍コアから既報のように構築した3。組織マイクロアレイ構築のために、患者サブセットを無作為に選択した。ネオアジュバント療法を受けた患者は除外した。すべての腫瘍は、解析前にPDAC専門病理医2名による病理学的再レビューと組織学的確認を受けた。周術期死亡を除外するため、長期生存者を手術から全生存期間が3年超の患者、短期生存者を手術から生存期間が3カ月超1年未満の患者と定義した。ILC2HighおよびILC2Lowを、それぞれTMAコホート全体のILC2頻度中央値より大きいかまたは小さいと定義した。
腫瘍のトランスクリプトームプロファイリング。患者サブセットを無作為に選択し、既報のようにトランスクリプトームプロファイリングを行った3。トランスクリプトーム評価に利用できる腫瘍組織を有するTMAコホート内の患者を、RNA発現をタンパク質で確認できるように、図1bの解析に含めた。抽出したRNAを、Agilent BioAnalyzerで定性化し、蛍光測定(Ribogreen)により定量化した。全トランスクリプトーム発現解析のためのRNAの調製を、WT Pico Reagent キット(Affymetrix社製)を用いて行った。コーディングRNAと複数の非コーディングRNAの両方を捕捉するために、RNAの全長だけでなくポリAテイルで逆転写を開始した。RNA増幅を、低サイクルPCRおよびT7 インビトロ転写技術を用いた線形増幅により達成した。その後、cRNAをビオチニル化センス鎖DNAハイブリダイゼーション標的に変換した。調製した標的をGeneChip Human Transcriptome Array 2.0 (Affymetrix)にハイブリダイズさせた。Fluidics Station 450/250 を用いて、GeneChip Hybridization, Wash and Stain キットを用いて洗浄を行った。アレイのスキャンを、GeneChip Scanner 3000で行った。アレイのデータ解析を、Affymetrix Expression Console ソフトウェア(SST-RMA algorithm to summarize the signal from array probesets)を用いて行った。免疫細胞溶解活性を、既報のように決定した28。
細胞の単離
マウスPDAC腫瘍およびヒトPDAC腫瘍と隣接する膵臓を機械的に分離し、コラゲナーゼ(マウス腫瘍はコラゲナーゼII、ヒト腫瘍はコラゲナーゼIV、ともに5mg/ml;Worthington Biochemical Corp., Fisher Scientific)、DNAse I(0.5mg/ml;Roche Diagnostics)およびハンク平衡塩溶液(Gibco、Fisher Scientific)中で37℃にて30分間インキュベートした。その後、ウシ胎仔血清(FBS、Life Technologies)で消化を停止し、細胞を100mmおよび40mmのナイロン製セルストレーナー(Falcon、Fisher Scientific)で順次濾過した。次いで、腫瘍、隣接する膵臓およびリンパ節を機械的に分離し、1%FBS(Life Technologies)入りPBSを用いて100mmおよび40mmナイロンセルストレーナー(Falcon、Fisher Scientific)により濾過した。脾臓を機械的に分離し、1%FBS入りPBSを用いて70mmおよび40mmナイロンセルストレーナー(Falcon、Fisher Scientific)でろ過し、その後、赤血球溶解(RBC lysis buffer、ThermoFisher Scientific)した。マウスFc受容体を、FcεRIII/II特異的抗体(1×106細胞あたり1μg;クローン2.4G2、Bio X Cell)でブロックした。
マウスPDAC腫瘍およびヒトPDAC腫瘍と隣接する膵臓を機械的に分離し、コラゲナーゼ(マウス腫瘍はコラゲナーゼII、ヒト腫瘍はコラゲナーゼIV、ともに5mg/ml;Worthington Biochemical Corp., Fisher Scientific)、DNAse I(0.5mg/ml;Roche Diagnostics)およびハンク平衡塩溶液(Gibco、Fisher Scientific)中で37℃にて30分間インキュベートした。その後、ウシ胎仔血清(FBS、Life Technologies)で消化を停止し、細胞を100mmおよび40mmのナイロン製セルストレーナー(Falcon、Fisher Scientific)で順次濾過した。次いで、腫瘍、隣接する膵臓およびリンパ節を機械的に分離し、1%FBS(Life Technologies)入りPBSを用いて100mmおよび40mmナイロンセルストレーナー(Falcon、Fisher Scientific)により濾過した。脾臓を機械的に分離し、1%FBS入りPBSを用いて70mmおよび40mmナイロンセルストレーナー(Falcon、Fisher Scientific)でろ過し、その後、赤血球溶解(RBC lysis buffer、ThermoFisher Scientific)した。マウスFc受容体を、FcεRIII/II特異的抗体(1×106細胞あたり1μg;クローン2.4G2、Bio X Cell)でブロックした。
ILC2養子細胞移植
CD45.1 C57Bl/6またはPdcd1-/-同所性PDACマウスに、無菌PBS中500ngのキャリアフリー組換えマウスIL33(R&D Systems)を10日間投与した。生細胞、CD45+、系統-、CD90+、CD25+、ST2+のTILC2を、Aria Cell sorter(BD Biosciences)を用いて移植後10日目に98%の純度で選別精製した。5×105個の腫瘍ILC2を、腫瘍移植後7日目と14日目に、i.p.注射により同所性PDAC腫瘍を有するIL7rCre/+Rorfl/fl CD45.2マウスに直ちに移植した。対照マウスには、同量のPBSをi.p.注射で投与した。レシピエントマウスにおけるαPD-1処置は、ILC2細胞移植の日に開始した。組織を、指定された時点で採取した。
CD45.1 C57Bl/6またはPdcd1-/-同所性PDACマウスに、無菌PBS中500ngのキャリアフリー組換えマウスIL33(R&D Systems)を10日間投与した。生細胞、CD45+、系統-、CD90+、CD25+、ST2+のTILC2を、Aria Cell sorter(BD Biosciences)を用いて移植後10日目に98%の純度で選別精製した。5×105個の腫瘍ILC2を、腫瘍移植後7日目と14日目に、i.p.注射により同所性PDAC腫瘍を有するIL7rCre/+Rorfl/fl CD45.2マウスに直ちに移植した。対照マウスには、同量のPBSをi.p.注射で投与した。レシピエントマウスにおけるαPD-1処置は、ILC2細胞移植の日に開始した。組織を、指定された時点で採取した。
フローサイトメトリー
単一細胞懸濁液を4℃にて暗所で抗体カクテルを用いて染色し、洗浄後、FACS LSR Fortessa(BD Biosciences)で分析した。マウスILCは、既報のとおり、生細胞、CD45+、系統-(CD3、CD5、NK1.1、CD11b、CD11c、CD19、FcεR1)、CD25+、CD127+細胞と定義した7、1。マウス免疫細胞を、以下のように定義した:ILC2=生細胞,CD45+,lineage-,CD25+,ST2+細胞;セントラルメモリーT細胞=生細胞,CD45+,CD3+,NK1.1-,CD8+,CD62l+,CD44+;樹状細胞=生細胞,CD45+,CD3-,NK1.1-,Gr1-、F4/80-、CD11c+、MHC-II+;B細胞=生細胞、CD45+、CD3-、CD19+;T細胞=生細胞、CD45+、CD3+;CD4+ T細胞=生細胞、CD45+、CD3+、CD4+;CD8+ T細胞=生細胞、CD45+、CD3+、CD8+;制御性T細胞=生細胞、CD45+、CD3+、CD4+ FoxP3+;腫瘍関連マクロファージ=生細胞、CD45+、CD11b+、F4/80+、GR1-;骨髄由来抑制細胞(MDSC)=生細胞、CD45+、CD3-、CD11b+、F4/80-、GR1+;マウス細胞を以下の抗体で染色した:BiolegendのCD45(クローン30-F11、Pacific Blue)、CD45.1(クローンA20、BV711)、NK1.1(クローンPK136、APC)、Gr-1(クローンRB6-8C5、BV605)、CD103(クローン2E7、BV711);BD Biosciencesの、CD5(クローン53-7.3、APC)、CD11c(クローンHL3、APC)、NK1.1(クローンPK136、BV605)、CD4(クローンRM4-5、BV786)、CD62L(クローンMEL-14、APC)、CD19(クローン1D3、BV510)、Ly6C(クローンAL-21、PerCP-Cy5.5)、Ly6G(クローン1A8、AF700)、PD1(クローンJ43、BV605)、TNF-α(クローンMP6-XT22、BV510)、IFN-γ(クローンXMG1.2、APC-Cy7)、CD90.2(クローン53-2.1、BV786)、Tbet(クローンQ4-46、BV711)、Ror-t(クローンQ31-378、BV786)、Gata3(クローンL50-823、PE-Cy7)およびIL4(クローン11B11、BV650);ThermoFisher Scientificの CD3(クローン17A2、アレクサフルール700)、CD11b(クローンM1/70、APC)、CD11b(クローンM1/70,PerCP-Cy5.5)、CD8(クローン53-6.7、Alexa Fluor 700)、CD19(クローン1D3、Alexa Fluor 700)、FcR1(クローンMAR-1、APC)、F4/80(クローンBM8、PE-Cy5)、CD3(クローン145-2C11、PE-Cy7)、MHC-II(クローンM5/114.15.2、Alexa Fluor 700)、CD44(クローンIM7、PerCP-Cy5.5)、CD127(クローンA7R34、FITC)、CD25(クローンPC61.5、PerCP-Cy5.5)、IL5(クローンTRFK5、PE)、CD86(クローンGL1、PE)、CD11c(クローンN418、FITC)、ST2(クローンRMST2-2、PE-Cy7)およびFoxP3(クローンFJK-16S、APC);ならびに、MBL internationalの、SINFEKL tetramer(カタログ番号TB-5001-1、PE)。
単一細胞懸濁液を4℃にて暗所で抗体カクテルを用いて染色し、洗浄後、FACS LSR Fortessa(BD Biosciences)で分析した。マウスILCは、既報のとおり、生細胞、CD45+、系統-(CD3、CD5、NK1.1、CD11b、CD11c、CD19、FcεR1)、CD25+、CD127+細胞と定義した7、1。マウス免疫細胞を、以下のように定義した:ILC2=生細胞,CD45+,lineage-,CD25+,ST2+細胞;セントラルメモリーT細胞=生細胞,CD45+,CD3+,NK1.1-,CD8+,CD62l+,CD44+;樹状細胞=生細胞,CD45+,CD3-,NK1.1-,Gr1-、F4/80-、CD11c+、MHC-II+;B細胞=生細胞、CD45+、CD3-、CD19+;T細胞=生細胞、CD45+、CD3+;CD4+ T細胞=生細胞、CD45+、CD3+、CD4+;CD8+ T細胞=生細胞、CD45+、CD3+、CD8+;制御性T細胞=生細胞、CD45+、CD3+、CD4+ FoxP3+;腫瘍関連マクロファージ=生細胞、CD45+、CD11b+、F4/80+、GR1-;骨髄由来抑制細胞(MDSC)=生細胞、CD45+、CD3-、CD11b+、F4/80-、GR1+;マウス細胞を以下の抗体で染色した:BiolegendのCD45(クローン30-F11、Pacific Blue)、CD45.1(クローンA20、BV711)、NK1.1(クローンPK136、APC)、Gr-1(クローンRB6-8C5、BV605)、CD103(クローン2E7、BV711);BD Biosciencesの、CD5(クローン53-7.3、APC)、CD11c(クローンHL3、APC)、NK1.1(クローンPK136、BV605)、CD4(クローンRM4-5、BV786)、CD62L(クローンMEL-14、APC)、CD19(クローン1D3、BV510)、Ly6C(クローンAL-21、PerCP-Cy5.5)、Ly6G(クローン1A8、AF700)、PD1(クローンJ43、BV605)、TNF-α(クローンMP6-XT22、BV510)、IFN-γ(クローンXMG1.2、APC-Cy7)、CD90.2(クローン53-2.1、BV786)、Tbet(クローンQ4-46、BV711)、Ror-t(クローンQ31-378、BV786)、Gata3(クローンL50-823、PE-Cy7)およびIL4(クローン11B11、BV650);ThermoFisher Scientificの CD3(クローン17A2、アレクサフルール700)、CD11b(クローンM1/70、APC)、CD11b(クローンM1/70,PerCP-Cy5.5)、CD8(クローン53-6.7、Alexa Fluor 700)、CD19(クローン1D3、Alexa Fluor 700)、FcR1(クローンMAR-1、APC)、F4/80(クローンBM8、PE-Cy5)、CD3(クローン145-2C11、PE-Cy7)、MHC-II(クローンM5/114.15.2、Alexa Fluor 700)、CD44(クローンIM7、PerCP-Cy5.5)、CD127(クローンA7R34、FITC)、CD25(クローンPC61.5、PerCP-Cy5.5)、IL5(クローンTRFK5、PE)、CD86(クローンGL1、PE)、CD11c(クローンN418、FITC)、ST2(クローンRMST2-2、PE-Cy7)およびFoxP3(クローンFJK-16S、APC);ならびに、MBL internationalの、SINFEKL tetramer(カタログ番号TB-5001-1、PE)。
ヒトILCを、既報のように、生細胞CD45+、系統-(CD3、CD5、CD56、CD11b、CD11c、CD16、CD19、TCRα/β、FcεR1)、CD25+、CD127+細胞として定義した7。ヒト細胞を以下の抗体で染色した:BD Biosciences社製、GATA3(クローンL50-823、BV711)、TBET(クローンO4-46、BV650)、RORγ-T(クローンQ21-559、PE);Biolegend社製、CRTH2(クローンBM16、PE-Cy7)、CD11b(クローンICRF44、APC)、CD56(クローンNCAM16.2、BV650)、CD25(クローンBC96,PerCP-Cy5.5)、CD45(クローンHI30、Pacific Blue)、TCRα/β(クローンIP26、APC);ThermoFisher Scientific社製、CD16(クローンCB16、APC)、CD11c(クローン3.9、APC)、CD127(クローンRDR5、FITC)、CD3(クローンOKT3、Alexa Fluor 700)、ST2(クローンhIL33Rcap、PE)、CD5(クローンL17F12、APC)、CD19(クローンHIB19、AF700)、FcεR1(クローンAER-37、APC)。IL33に対するヒト特異的抗体(クローン390412、PE)は、R&D Systemsから購入した。フローサイトメトリー用のサンプルはすべて、前向きに採取された非選択PDAC患者由来のものである。
細胞内サイトカイン産生を調べるために、腫瘍の単一細胞懸濁液を、ブレフェルディンA(10μg/ml)(すべてSigma-Aldrich社製)の存在下で、フォルボール12-ミリスチン酸(PMA、100ng/ml)およびイオノマイシン(1ng/ml)で37℃にて6時間エクスビボで刺激した。その後、細胞を表面染色し、固定し、透過させ、Fixation and Permeabilization Buffer キットを製造者の推奨に従って用いてサイトカイン産生を染色した(Invitrogen, ThermoFisher Scientific)。適切なアイソタイプ対照を指示通りに用いた。解析はFlowJo(バージョン9および10、Tree Star)で行った。
免疫組織化学
組織をパラホルムアルデヒド(Fisher Scientific)で24時間固定し、パラフィンに包埋した。組織切片をEZPrep緩衝液(Ventana Medical Systems)で脱パラフィン化した後、CC1緩衝液(Ventana Medical Systems)で抗原賦活化を行った。切片をBackground Buster solution (Innovex) で30分間ブロッキングした後、アビジン-ビオチンブロッキングを8分間行った(Ventana Medical Systems)。マウスIL33(AF3626, R&D Systems)、マウス平滑筋アクチン(Abcam)、ヒトIL33(AF3625, R&D Systems)抗体を適用し、切片を4時間インキュベートした後、1:200希釈のビオチニル化ウサギ抗ヤギIgG(Vector labs)またはビオチン化ヤギ抗ウサギIgG(Vector labs)で60分間インキュベートした。検出は、DAB検出キット(Ventana Medical Systems)を用いて、製造者の指示に従って行った。IL33の細胞質または核の陽性を示す細胞を含む切片はすべて、陽性染色を有すると指定した。スライドをマッソントリクローム、またはヘマトキシリン、およびエオジンで対比染色し、パーマウント(Fisher Scientific)でカバースリップした。すべての組織切片は独立したPDAC病理専門医が評価した。
組織をパラホルムアルデヒド(Fisher Scientific)で24時間固定し、パラフィンに包埋した。組織切片をEZPrep緩衝液(Ventana Medical Systems)で脱パラフィン化した後、CC1緩衝液(Ventana Medical Systems)で抗原賦活化を行った。切片をBackground Buster solution (Innovex) で30分間ブロッキングした後、アビジン-ビオチンブロッキングを8分間行った(Ventana Medical Systems)。マウスIL33(AF3626, R&D Systems)、マウス平滑筋アクチン(Abcam)、ヒトIL33(AF3625, R&D Systems)抗体を適用し、切片を4時間インキュベートした後、1:200希釈のビオチニル化ウサギ抗ヤギIgG(Vector labs)またはビオチン化ヤギ抗ウサギIgG(Vector labs)で60分間インキュベートした。検出は、DAB検出キット(Ventana Medical Systems)を用いて、製造者の指示に従って行った。IL33の細胞質または核の陽性を示す細胞を含む切片はすべて、陽性染色を有すると指定した。スライドをマッソントリクローム、またはヘマトキシリン、およびエオジンで対比染色し、パーマウント(Fisher Scientific)でカバースリップした。すべての組織切片は独立したPDAC病理専門医が評価した。
免疫蛍光法
マウス
IL33/CD11b/CK19/Iba1免疫蛍光:マルチプレックス免疫蛍光染色を、Discovery XTプロセッサー(Ventana Medical Systems)を用いて、記載のとおりに行った29。
IL33:まず、切片を抗mIL33(R&D Systems、カタログ番号AF3626、1μg/ml)で4時間インキュベートし、次いでビオチニル化ウマ抗ヤギIgG(Vector Laboratories)と1:200希釈で60分間インキュベートした。検出は、ストレプトアビジン-HRP D(DABMapキットの一部、Ventana Medical Systems)で行い、その後、製造者の指示に従って所定の希釈率で調製したTyramide Alexa Fluor 488(Invitrogen)と共にインキュベーションした。
マウス
IL33/CD11b/CK19/Iba1免疫蛍光:マルチプレックス免疫蛍光染色を、Discovery XTプロセッサー(Ventana Medical Systems)を用いて、記載のとおりに行った29。
IL33:まず、切片を抗mIL33(R&D Systems、カタログ番号AF3626、1μg/ml)で4時間インキュベートし、次いでビオチニル化ウマ抗ヤギIgG(Vector Laboratories)と1:200希釈で60分間インキュベートした。検出は、ストレプトアビジン-HRP D(DABMapキットの一部、Ventana Medical Systems)で行い、その後、製造者の指示に従って所定の希釈率で調製したTyramide Alexa Fluor 488(Invitrogen)と共にインキュベーションした。
CD11b:次に、切片を抗CD11b(Abcam、クローンEPR1544)と共に5時間インキュベートし、その後ビオチン化ヤギ抗ウサギIgG(Vector Laboratories)と共に1:200希釈で60分間インキュベートした。検出は、ストレプトアビジン-HRP D(DABMapキットの一部、Ventana Medical Systems)で行い、その後、製造者の指示に従って所定の希釈率で調製したTyramide Alexa 594(Invitrogen)と共にインキュベーションした。
CK19:次に、スライドを抗CK19(Abcam、クローンEP1580Y)と共に5時間インキュベートし、その後、1:200希釈したビオチン化ヤギ抗ウサギ(Vector Laboratories)と共に60分間インキュベートした。検出は、ストレプトアビジン-HRP D(DABMapキットの一部、Ventana Medical Systems)で行い、その後、製造者の指示に従って所定の希釈率で調製したTyramide Alexa Fluor 546(Invitrogen)と共にインキュベーションした。
Iba1:最後に、切片を抗Iba1(Wako、カタログ番号019-19741)で5時間インキュベートし、次に1:200希釈したビオチン化ヤギ抗ウサギIgG(Vector Laboratories)で60分間インキュベートした。検出は、ストレプトアビジン-HRP D(DABMap kitの一部、Ventana Medical Systems)を用いて行い、その後、製造者の指示に従って所定の希釈率で調製したTyramide Alexa 647(Invitrogen)を用いてインキュベーションを行った。染色後、スライドをDAPI(Sigma Aldrich)で10分間カウンター染色し、Mowiolでカバースリップした。
ヒト
組織切片を、Leica Bond buffer(Leica Biosystems特製)で脱パラフィン化し、Leica Bond ER2 buffer(Leica Biosystems)で抗原賦活化を行った。まず、切片を抗PD-1抗体(Cell Marque, clone NAT105)と共に1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit(Leica Biosystems)およびTyramide Alexa Fluor 488(Invitrogen)を用いて検出を行った。次に、切片を抗CD3抗体(DAKO, カタログ番号A0452)で1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit (Leica Biosystems) およびTyramide CF594 (Biotum) で検出を行った。次に、切片を抗GATA3抗体(Cell Marque, clone L50-823)と共に1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit(Leica Biosystems)およびCF 543(Biotum)で検出を行った。最後に、切片を抗CD45抗体(DAKO, clone 2B11 + PD7/26)と共に1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit (Leica Biosystems) およびTyramide Alexa Fluor 647 (Invitrogen) で検出を行った。すべての検出は、製造元の指示に従い、所定の希釈率で調製した。染色後、スライドをDAPI(Sigma Aldrich)で10分間カウンター染色し、Mowiolでカバースリップした。
組織切片を、Leica Bond buffer(Leica Biosystems特製)で脱パラフィン化し、Leica Bond ER2 buffer(Leica Biosystems)で抗原賦活化を行った。まず、切片を抗PD-1抗体(Cell Marque, clone NAT105)と共に1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit(Leica Biosystems)およびTyramide Alexa Fluor 488(Invitrogen)を用いて検出を行った。次に、切片を抗CD3抗体(DAKO, カタログ番号A0452)で1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit (Leica Biosystems) およびTyramide CF594 (Biotum) で検出を行った。次に、切片を抗GATA3抗体(Cell Marque, clone L50-823)と共に1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit(Leica Biosystems)およびCF 543(Biotum)で検出を行った。最後に、切片を抗CD45抗体(DAKO, clone 2B11 + PD7/26)と共に1時間インキュベートし、Bond Polymer Refine Detection kit (Leica Biosystems) およびTyramide Alexa Fluor 647 (Invitrogen) で検出を行った。すべての検出は、製造元の指示に従い、所定の希釈率で調製した。染色後、スライドをDAPI(Sigma Aldrich)で10分間カウンター染色し、Mowiolでカバースリップした。
デジタル画像処理および解析
スライドはPanoramic Flash 250 (3Dhistech, Budapest Hungary) を用いて、Zeiss 20x/0.8NA 対物レンズおよびA488、A546、A594およびA647用のカスタムフィルターでデジタル化した。各コアをマルチチャンネルTIFFファイルにエクスポートし、FIJI/ImageJで書かれたカスタムマクロを用いて解析した。定量化のために、各核を適切な処理とバックグラウンド減算の後、DAPIチャンネルを用いてセグメント化した。次に、各有核細胞について、他のマーカーの有無を、各マーカーに適切な閾値を設定した後に評価した。特定のマーカーの組み合わせを有する細胞の数を集計した。ILC2は、CD45+ CD3- GATA3+有核細胞、PD-1発現ILC2は、CD45+ CD3- GATA3+PD-1+有核細胞、PD-1発現T細胞は、CD45+ CD3+PD-1+有核細胞と定義された。各患者について、全有核細胞の割合としての各細胞タイプの頻度をトリプリケートコアで計算し、次にトリプリケートコアの平均頻度を決定して、患者あたりの最終的な細胞頻度を計算した。
スライドはPanoramic Flash 250 (3Dhistech, Budapest Hungary) を用いて、Zeiss 20x/0.8NA 対物レンズおよびA488、A546、A594およびA647用のカスタムフィルターでデジタル化した。各コアをマルチチャンネルTIFFファイルにエクスポートし、FIJI/ImageJで書かれたカスタムマクロを用いて解析した。定量化のために、各核を適切な処理とバックグラウンド減算の後、DAPIチャンネルを用いてセグメント化した。次に、各有核細胞について、他のマーカーの有無を、各マーカーに適切な閾値を設定した後に評価した。特定のマーカーの組み合わせを有する細胞の数を集計した。ILC2は、CD45+ CD3- GATA3+有核細胞、PD-1発現ILC2は、CD45+ CD3- GATA3+PD-1+有核細胞、PD-1発現T細胞は、CD45+ CD3+PD-1+有核細胞と定義された。各患者について、全有核細胞の割合としての各細胞タイプの頻度をトリプリケートコアで計算し、次にトリプリケートコアの平均頻度を決定して、患者あたりの最終的な細胞頻度を計算した。
RNA配列決定
マウス:同所性PDACマウス(n=6)の組織を採取し、上記のように単一細胞懸濁液中に分散させた。腫瘍浸潤白血球を、マウスCD45 MicroBeads (Miltenyi Biotec) を用いた磁気活性化細胞選別により陽性選択した。磁気活性化選別された細胞の精製を、フローサイトメトリーで確認し、95%以上であった。RNeasy Plus Mini Kit(Qiagen)を用いて、選別した細胞からRNAを分離した。ポリ(A)捕捉およびペアエンド(paired-end)RNA-seqを、MSKCC Integrated Genomics Core Facilityによって実施した。具体的には、RiboGreen定量およびAgilent BioAnalyzerによる品質管理の後、500ngの全RNAを、Illuminaの指示書に従い、ポリA選択とTruSeqライブラリー調製(TruSeq Stranded mRNA LT Kit, カタログ番号 RS-122-2102)を行い、8サイクルのPCRを実施した。サンプルをバーコード化し、HiSeq 3000/4000 SBS Kit(Illumina)を用いて、100bp/100bpペアエンド泳動でHiSeq 4000で実行した。サンプルあたり平均8300万のペアリードが生成された。リボソームリードは生成された全リードの最大0.03%であり、mRNA塩基の割合は平均76.6%であった。発現データセットをGene Set Enrichment Analysis (GSEA) 3.0にロードした。抗原提示およびT細胞媒介性免疫の遺伝子セットデータベースは、MSIGDB v6.1から選択し、探索的発見を促進するために偽発見率を0.25以下に設定した。GSEAは1000回の順列で実行された。GO 0002474 Antigen Processing and Presentation of Peptide Antigen Via MHC Class I、GO 0002711 Positive Regulation of T Cell Mediated Immunity、GSE19825 Naive vs Day 3 Effector CD8 T Cell Upの3つの遺伝子セットデータベースがこの閾値を満たした。
マウス:同所性PDACマウス(n=6)の組織を採取し、上記のように単一細胞懸濁液中に分散させた。腫瘍浸潤白血球を、マウスCD45 MicroBeads (Miltenyi Biotec) を用いた磁気活性化細胞選別により陽性選択した。磁気活性化選別された細胞の精製を、フローサイトメトリーで確認し、95%以上であった。RNeasy Plus Mini Kit(Qiagen)を用いて、選別した細胞からRNAを分離した。ポリ(A)捕捉およびペアエンド(paired-end)RNA-seqを、MSKCC Integrated Genomics Core Facilityによって実施した。具体的には、RiboGreen定量およびAgilent BioAnalyzerによる品質管理の後、500ngの全RNAを、Illuminaの指示書に従い、ポリA選択とTruSeqライブラリー調製(TruSeq Stranded mRNA LT Kit, カタログ番号 RS-122-2102)を行い、8サイクルのPCRを実施した。サンプルをバーコード化し、HiSeq 3000/4000 SBS Kit(Illumina)を用いて、100bp/100bpペアエンド泳動でHiSeq 4000で実行した。サンプルあたり平均8300万のペアリードが生成された。リボソームリードは生成された全リードの最大0.03%であり、mRNA塩基の割合は平均76.6%であった。発現データセットをGene Set Enrichment Analysis (GSEA) 3.0にロードした。抗原提示およびT細胞媒介性免疫の遺伝子セットデータベースは、MSIGDB v6.1から選択し、探索的発見を促進するために偽発見率を0.25以下に設定した。GSEAは1000回の順列で実行された。GO 0002474 Antigen Processing and Presentation of Peptide Antigen Via MHC Class I、GO 0002711 Positive Regulation of T Cell Mediated Immunity、GSE19825 Naive vs Day 3 Effector CD8 T Cell Upの3つの遺伝子セットデータベースがこの閾値を満たした。
単一細胞RNA配列決定
単一細胞免疫プロファイリングのためのライブラリー調製、配列決定、生データの後処理を、Weill Cornell MedicineのEpigenomics Coreで行った。
単一細胞免疫プロファイリングのためのライブラリー調製、配列決定、生データの後処理を、Weill Cornell MedicineのEpigenomics Coreで行った。
単一細胞RNAライブラリーの調製および配列決定
ビークル、IL33単独、IL33+ PD-1処理膵臓KPC腫瘍および腸間膜DLNからの蛍光活性化細胞(FAC)選別したILC2細胞の単一細胞懸濁液を上記のように調製した。scRNA-seqライブラリーを、10X Genomics仕様(Chromium Single Cell V(D)J User Guide PN-1000006, 10x Genomics, Pleasanton, CA, USA)に従って作製した。90-200細胞/μlの濃度で4つの独立した細胞懸濁液(85-90%生存)を10x Genomics ChromiumプラットフォームにロードしてGel Beads-in-Emulsion (GEM) を生成し、サンプルあたり約2000個の単一細胞を標的にした。GEM生成後、サンプルをC1000 Touch Thermal cycler with 96-Deep Well Reaction Module (Bio-Rad, Hercules) で53℃にて45分間インキュベートし、細胞バーコードおよびUnique Molecular Identifiers (UMI) に結合したTemplate Switch Oligo (TSO) を添加して、5’末端でバーコード付きのポリA cDNAを生成した。GEMを切断し、一本鎖cDNAをDynaBeads MyOne Silane Beads (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA) でクリーンアップした。cDNAを16サイクル(98℃ 45秒、98℃ 20秒、67℃ 30秒、72℃ 1時間)増幅させた。cDNAの品質をAgilent Bioanalyzer 2100 (Santa Clara, CA)を用いて評価し、約1,200bpの生成物を得た。50ngのcDNAを酵素で断片化し、末端を修復してAテイルとし、SPRIselect beads (Beckman Coulter, Indianapolis, IN) で両面サイズ選択(double-sided size selection)を行い、キットに含まれるアダプターにライゲーションした。キットに付属のインデックスを用いたPCR増幅を14サイクル(98℃ 45秒、98℃ 20秒、54℃ 30秒、72℃ 20秒×14サイクル、72℃ 1分、4℃保持)行い、各ライブラリーに固有のサンプルインデックスを導入した。インデックス付けされたライブラリーは、2回目の両面サイズ選択を行い、その後、Qubit蛍光定量法(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA)を用いてライブラリーを定量化した。Agilent Bioanalyzer 2100で品質を評価し、450bpの平均ライブラリーサイズを得た。検出限界以下の濃度の処理サンプルはなく、cDNA増幅を18サイクル行い、サンプルインデックスを16サイクル行った。ライブラリーを10nMに希釈し、ペアエンドリードフローセルのNovaSeq600を用いてクラスタリングし、R1(10xバーコードおよびUMI)を28サイクル、I7 Index(サンプルインデックス)を8サイクル、R2(転写物)を89塩基で配列決定し、1サンプルあたり約1億クラスターを得た(ただし、ビークル処理マウスの腫瘍は約1千万クラスターであった)が、このうち、ビークル処理した腫瘍のクラスタリングは、1サンプルで1億クラスターを得た。シーケンス画像の一次処理を、イルミナのReal Time Analysisソフトウェア(RTA)を用いて行った。10x Genomics Cell Ranger Single Cell Software suite v3.0.2 (https://support.10xgenomics.com/single-cell-gene-expression/software/pipelines/latest/what-is-cell-ranger) を用いて、サンプルデマルチプレックス、マウスゲノムリファレンスmm10へのアライメント、フィルタリング、UMIカウント、単一細胞5’末端遺伝子カウント、およびメーカーパラメーターを用いた品質管理を実施した。品質管理に合格した約11,000個の単一細胞から、細胞あたり平均約41,000リードのデータが得られた(配列飽和度48%)。
ビークル、IL33単独、IL33+ PD-1処理膵臓KPC腫瘍および腸間膜DLNからの蛍光活性化細胞(FAC)選別したILC2細胞の単一細胞懸濁液を上記のように調製した。scRNA-seqライブラリーを、10X Genomics仕様(Chromium Single Cell V(D)J User Guide PN-1000006, 10x Genomics, Pleasanton, CA, USA)に従って作製した。90-200細胞/μlの濃度で4つの独立した細胞懸濁液(85-90%生存)を10x Genomics ChromiumプラットフォームにロードしてGel Beads-in-Emulsion (GEM) を生成し、サンプルあたり約2000個の単一細胞を標的にした。GEM生成後、サンプルをC1000 Touch Thermal cycler with 96-Deep Well Reaction Module (Bio-Rad, Hercules) で53℃にて45分間インキュベートし、細胞バーコードおよびUnique Molecular Identifiers (UMI) に結合したTemplate Switch Oligo (TSO) を添加して、5’末端でバーコード付きのポリA cDNAを生成した。GEMを切断し、一本鎖cDNAをDynaBeads MyOne Silane Beads (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA) でクリーンアップした。cDNAを16サイクル(98℃ 45秒、98℃ 20秒、67℃ 30秒、72℃ 1時間)増幅させた。cDNAの品質をAgilent Bioanalyzer 2100 (Santa Clara, CA)を用いて評価し、約1,200bpの生成物を得た。50ngのcDNAを酵素で断片化し、末端を修復してAテイルとし、SPRIselect beads (Beckman Coulter, Indianapolis, IN) で両面サイズ選択(double-sided size selection)を行い、キットに含まれるアダプターにライゲーションした。キットに付属のインデックスを用いたPCR増幅を14サイクル(98℃ 45秒、98℃ 20秒、54℃ 30秒、72℃ 20秒×14サイクル、72℃ 1分、4℃保持)行い、各ライブラリーに固有のサンプルインデックスを導入した。インデックス付けされたライブラリーは、2回目の両面サイズ選択を行い、その後、Qubit蛍光定量法(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA)を用いてライブラリーを定量化した。Agilent Bioanalyzer 2100で品質を評価し、450bpの平均ライブラリーサイズを得た。検出限界以下の濃度の処理サンプルはなく、cDNA増幅を18サイクル行い、サンプルインデックスを16サイクル行った。ライブラリーを10nMに希釈し、ペアエンドリードフローセルのNovaSeq600を用いてクラスタリングし、R1(10xバーコードおよびUMI)を28サイクル、I7 Index(サンプルインデックス)を8サイクル、R2(転写物)を89塩基で配列決定し、1サンプルあたり約1億クラスターを得た(ただし、ビークル処理マウスの腫瘍は約1千万クラスターであった)が、このうち、ビークル処理した腫瘍のクラスタリングは、1サンプルで1億クラスターを得た。シーケンス画像の一次処理を、イルミナのReal Time Analysisソフトウェア(RTA)を用いて行った。10x Genomics Cell Ranger Single Cell Software suite v3.0.2 (https://support.10xgenomics.com/single-cell-gene-expression/software/pipelines/latest/what-is-cell-ranger) を用いて、サンプルデマルチプレックス、マウスゲノムリファレンスmm10へのアライメント、フィルタリング、UMIカウント、単一細胞5’末端遺伝子カウント、およびメーカーパラメーターを用いた品質管理を実施した。品質管理に合格した約11,000個の単一細胞から、細胞あたり平均約41,000リードのデータが得られた(配列飽和度48%)。
scRNA-seqデータ処理
結合データセットのクラスターを同定するために、Seurat Rパッケージバージョン3.1パイプラインを用いた30。まず、個々のデータセットをカウントマトリックスとしてRに読み込み、Seuratオブジェクトに変換し、3個以上の細胞で発現した遺伝子と、少なくとも200個の遺伝子が検出された細胞について選択した。次に、標準的な前処理ワークフローを用いて、発現したユニークな遺伝子が2,500以上または200未満の細胞、およびミトコンドリア遺伝子含有量が5%以上の細胞を除外することに基づいて、細胞をフィルタリングした。
結合データセットのクラスターを同定するために、Seurat Rパッケージバージョン3.1パイプラインを用いた30。まず、個々のデータセットをカウントマトリックスとしてRに読み込み、Seuratオブジェクトに変換し、3個以上の細胞で発現した遺伝子と、少なくとも200個の遺伝子が検出された細胞について選択した。次に、標準的な前処理ワークフローを用いて、発現したユニークな遺伝子が2,500以上または200未満の細胞、およびミトコンドリア遺伝子含有量が5%以上の細胞を除外することに基づいて、細胞をフィルタリングした。
フィルタリング後、サンプルを統合し、保持された細胞の遺伝子発現測定値を対数変換し、細胞あたりの総発現量で正規化し、細胞あたり10,000分子でスケーリングした。次に、単一細胞全体で変動が大きい上位2,000個の遺伝子を同定し、主成分(PC)分析を行った。ジャックストロープロットおよびエルボープロットを検討した後、クラスター分解能を0.4に設定したK-nearest neighbor (KNN) クラスタリングを用いて、上位15個のPCを選択し、すべてのサンプル結合および腫瘍結合マージデータセットにおいて6-8クラスターを同定した。また、UMAPを用いた非線形次元削減により、上位15個のPCを用いてデータセットを可視化した。クラスター間の遺伝子マーカー探索のための遺伝子発現の差は、Seuratパッケージで使用されているWilcoxon順位和検定を用いて実行した。サンプル間の遺伝子発現を比較するために、Wilcoxon順位和検定を用いた一対比較(Pairwise comparison)をholm P値調整を用いて行った。
インビトロアッセイ
KPC 4662-GFP細胞を、96ウェル平底プレート(Falcon)において、完全培地:10%牛胎仔血清(Life Technologies)、100単位/mlのペニシリン、100μg/mlのストレプトマイシン、0、10、100および500ng/ml濃度の組換えIL33を加えた、L-グルタミンを含むRPMI-1640(Gibco、ThermoFisher)中で1週間培養した。培養液およびサイトカインを48時間ごとに補充した。生存率は、製造者の指示に従い、比色テトラゾリウム塩アッセイ(Cell Counting Kit, Dojindo Molecular Technologies)を用いて測定し、Synergy HT Multi-Detection Microplate Reader(Biotek)で読みとった。細胞を採取し、Annexin V(ThermoFisher Scientific)、Ki-67(クローンSolA15、ThermoFisher Scientific)およびST2(クローンRMST2、ThermoFisher Scientific)について染色した。すべてのインビトロ試験において、独立した試験ごとに2-3回の技術的複製を行った。
KPC 4662-GFP細胞を、96ウェル平底プレート(Falcon)において、完全培地:10%牛胎仔血清(Life Technologies)、100単位/mlのペニシリン、100μg/mlのストレプトマイシン、0、10、100および500ng/ml濃度の組換えIL33を加えた、L-グルタミンを含むRPMI-1640(Gibco、ThermoFisher)中で1週間培養した。培養液およびサイトカインを48時間ごとに補充した。生存率は、製造者の指示に従い、比色テトラゾリウム塩アッセイ(Cell Counting Kit, Dojindo Molecular Technologies)を用いて測定し、Synergy HT Multi-Detection Microplate Reader(Biotek)で読みとった。細胞を採取し、Annexin V(ThermoFisher Scientific)、Ki-67(クローンSolA15、ThermoFisher Scientific)およびST2(クローンRMST2、ThermoFisher Scientific)について染色した。すべてのインビトロ試験において、独立した試験ごとに2-3回の技術的複製を行った。
インビトロ樹状細胞移動アッセイ
マウス脾臓DCを、製造元のプロトコールに従って、マウスパンDC分離キット(Miltenyi Biotech)を用いて分離・濃縮した。DC純度の評価にはフローサイトメトリーを用いた(生細胞の70%以上のCD11c+)。細胞を、50ng/mlの組換えマウスGM-CSF(Biolegend)を加えた5x105細胞/mlの完全RPMI培地で一晩播種した。次に、脾臓DCの走化性をトランスウェル移動アッセイにより分析した。600μlのRPMIに100ng/mlの組換えマウスCcl5(Biolegend)を添加または無添加で、5.0-μm孔ポリカーボネート膜インサート(Sigma Aldrich)を有する6.5mm トランズウェルプレートの下部チャンバーに添加した。200μlのRPMIを上部チャンバーにも添加し、プレートを37℃にて5% CO2で15分間平衡化した。次いで、100μlのRPMI中の1x105個の脾臓DCを上部チャンバーに添加し、5%CO2中37℃にて2時間インキュベートした。インキュベーション後、膜インサートを慎重に取り出し、下部チャンバーから細胞を採取した。移動したDCをDAPIおよびCD11c抗体と共に4℃にて20分間インキュベートし、Precision Count Beads(商標)(Biolegend) を加えて、製造元のプロトコールに従ってフローサイトメトリーを用いて生細胞、移動した細胞、CD11c+細胞の数を定量化した。
マウス脾臓DCを、製造元のプロトコールに従って、マウスパンDC分離キット(Miltenyi Biotech)を用いて分離・濃縮した。DC純度の評価にはフローサイトメトリーを用いた(生細胞の70%以上のCD11c+)。細胞を、50ng/mlの組換えマウスGM-CSF(Biolegend)を加えた5x105細胞/mlの完全RPMI培地で一晩播種した。次に、脾臓DCの走化性をトランスウェル移動アッセイにより分析した。600μlのRPMIに100ng/mlの組換えマウスCcl5(Biolegend)を添加または無添加で、5.0-μm孔ポリカーボネート膜インサート(Sigma Aldrich)を有する6.5mm トランズウェルプレートの下部チャンバーに添加した。200μlのRPMIを上部チャンバーにも添加し、プレートを37℃にて5% CO2で15分間平衡化した。次いで、100μlのRPMI中の1x105個の脾臓DCを上部チャンバーに添加し、5%CO2中37℃にて2時間インキュベートした。インキュベーション後、膜インサートを慎重に取り出し、下部チャンバーから細胞を採取した。移動したDCをDAPIおよびCD11c抗体と共に4℃にて20分間インキュベートし、Precision Count Beads(商標)(Biolegend) を加えて、製造元のプロトコールに従ってフローサイトメトリーを用いて生細胞、移動した細胞、CD11c+細胞の数を定量化した。
統計処理
データは中央値で表示する。事前分析サンプルサイズを計算することなく、データ中に多くの統計的に有意な効果を認めたため、サンプルサイズを決定するための統計的手法は用いていない。2群間の比較を、複数時点の比較にBenjamini-Krieger-Yekutieli false discovery approachを用いた対応のないMann-Whitney検定で行った(2-tailed)。複数群間の比較を、1方向ANOVA検定に続きKruskal Wallis多重比較後検定を用いて行った。複数の時点にわたる複数のグループ間の比較は、2方向ANOVA検定を用いて行った。2変数間の相関を、線形回帰を用いて計算した。生存曲線は、両側log-rank検定により比較した。腫瘍の発生率を、カイ二乗検定で比較した。すべてのαレベルは0.05であり、P<0.05は有意差とみなした。統計解析をPrism 7.0 (GraphPad Software)を用いて行った。
データは中央値で表示する。事前分析サンプルサイズを計算することなく、データ中に多くの統計的に有意な効果を認めたため、サンプルサイズを決定するための統計的手法は用いていない。2群間の比較を、複数時点の比較にBenjamini-Krieger-Yekutieli false discovery approachを用いた対応のないMann-Whitney検定で行った(2-tailed)。複数群間の比較を、1方向ANOVA検定に続きKruskal Wallis多重比較後検定を用いて行った。複数の時点にわたる複数のグループ間の比較は、2方向ANOVA検定を用いて行った。2変数間の相関を、線形回帰を用いて計算した。生存曲線は、両側log-rank検定により比較した。腫瘍の発生率を、カイ二乗検定で比較した。すべてのαレベルは0.05であり、P<0.05は有意差とみなした。統計解析をPrism 7.0 (GraphPad Software)を用いて行った。
本実施例に示された情報は、本発明者らによって雑誌“Nature”に掲載された(Moral et al., “ILC2s amplify PD-1 blockade by activating tissue-specific cancer immunity,” Nature, 2020, Mar, Vol. 579(7797)、pp 130-135.doi: 10.1038/s41586-020-2015-4、Epub 2020 Feb 19参照)。補足資料を含む本出版物の内容全体は、引用により本明細書に包含させる。
実施例3
IL33活性化ILC2細胞療法を用いたマウスのPDACの効果的な処置法
PDACのマウスモデルを用いて、IL33活性化ILC2細胞療法の有効性を評価するための試験を実施した。特記しない限り、マウス、PDACモデル、活性剤(IL33、αPD-1)およびプロトコールは、上記の実施例1および2に記載のとおりであった。IL33を“ドナー”マウスに投与し、膵臓腫瘍ILC2細胞を活性化させた。次に、ドナーマウスから膵臓腫瘍ILC2細胞を分離し、精製し、PDAC腫瘍を確立した“レシピエント”ILC2欠損マウスに投与した。また、一部のレシピエントマウスには、抗PD-1抗体も投与した。ドナーILC2細胞のみを投与したレシピエントマウスでは、PDAC腫瘍に対する有意な効果は認められなかったが、ドナーILC2細胞および抗PD-1抗体を投与したレシピエントマウスでは、PDAC腫瘍の大きさが有意に減少していることが確認された。
IL33活性化ILC2細胞療法を用いたマウスのPDACの効果的な処置法
PDACのマウスモデルを用いて、IL33活性化ILC2細胞療法の有効性を評価するための試験を実施した。特記しない限り、マウス、PDACモデル、活性剤(IL33、αPD-1)およびプロトコールは、上記の実施例1および2に記載のとおりであった。IL33を“ドナー”マウスに投与し、膵臓腫瘍ILC2細胞を活性化させた。次に、ドナーマウスから膵臓腫瘍ILC2細胞を分離し、精製し、PDAC腫瘍を確立した“レシピエント”ILC2欠損マウスに投与した。また、一部のレシピエントマウスには、抗PD-1抗体も投与した。ドナーILC2細胞のみを投与したレシピエントマウスでは、PDAC腫瘍に対する有意な効果は認められなかったが、ドナーILC2細胞および抗PD-1抗体を投与したレシピエントマウスでは、PDAC腫瘍の大きさが有意に減少していることが確認された。
実施例4
ヒト臨床治験
臨床治験は、PDACの処置の安全性および/または有効性を実証するために行われる。臨床治験は、成人ヒト対象において、IL33および/またはPD-1/PD-L1阻害剤を用いたPDACの処置の安全性および/または有効性を実証するために行われる。PDAC患者を特定し、登録する。患者を特定のグループに割り当てる。異なるグループには、以下のいずれかを投与する:(a)IL33単独、(b)承認されたPD-1および/またはPD-L1阻害剤単独、あるいは(c)IL33および承認されたPD-1および/またはPD-L1阻害剤のいずれかを受ける。各群内には、異なる薬剤(例えば、異なるPD-1/PD-L1阻害剤)、異なる用量、および異なる投与スケジュール等が使用される複数の異なるサブグループが存在し得る。IL33は静脈内投与(IV)される。いくつかのサブグループにおいて、IL33はその天然形態であってもよい。いくつかのサブグループでは、IL33は、1以上の半減期改善部位を含むことによって修飾されていてもよい。異なるサブグループは、異なる用量のIL33(可能な用量の範囲内)を受けてもよい。異なるサブグループは、異なる頻度(例えば、毎日、または2日、3日、4日、5日、6日もしくは7日毎)でIL33を受けることができる。承認されたPD-1および/またはPD-L1阻害剤は、承認された用量で、承認された投与スケジュールによって、および承認された投与経路によって(例えば、ある癌の処置について承認されているような基準に基づいて)投与される。
ヒト臨床治験
臨床治験は、PDACの処置の安全性および/または有効性を実証するために行われる。臨床治験は、成人ヒト対象において、IL33および/またはPD-1/PD-L1阻害剤を用いたPDACの処置の安全性および/または有効性を実証するために行われる。PDAC患者を特定し、登録する。患者を特定のグループに割り当てる。異なるグループには、以下のいずれかを投与する:(a)IL33単独、(b)承認されたPD-1および/またはPD-L1阻害剤単独、あるいは(c)IL33および承認されたPD-1および/またはPD-L1阻害剤のいずれかを受ける。各群内には、異なる薬剤(例えば、異なるPD-1/PD-L1阻害剤)、異なる用量、および異なる投与スケジュール等が使用される複数の異なるサブグループが存在し得る。IL33は静脈内投与(IV)される。いくつかのサブグループにおいて、IL33はその天然形態であってもよい。いくつかのサブグループでは、IL33は、1以上の半減期改善部位を含むことによって修飾されていてもよい。異なるサブグループは、異なる用量のIL33(可能な用量の範囲内)を受けてもよい。異なるサブグループは、異なる頻度(例えば、毎日、または2日、3日、4日、5日、6日もしくは7日毎)でIL33を受けることができる。承認されたPD-1および/またはPD-L1阻害剤は、承認された用量で、承認された投与スケジュールによって、および承認された投与経路によって(例えば、ある癌の処置について承認されているような基準に基づいて)投与される。
文献リスト
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4. Hingorani, S. R. et al. Trp53R172H and KrasG12D cooperate to promote chromosomal instability and widely metastatic pancreatic ductal adenocarcinoma in mice. Cancer Cell 7, 469-483 (2005).
5. Pylayeva-Gupta, Y., Lee, K. E., Hajdu, C. H., Miller, G. & Bar-Sagi, D. Oncogenic Kras-induced GM-CSF production promotes the development of pancreatic neoplasia. Cancer Cell 21, 836-847 (2012).
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Claims (40)
- それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、PDACを有する対象に有効量のIL33を投与し、それによって該対象におけるPDACを処置することを含む、方法。
- それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、PDACを有する対象に有効量の(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤とを投与し、それによって該対象におけるPDACを処置することを含む、方法。
- それを必要とする対象において膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化する方法であって、PDACを有する対象に有効量のIL33を投与し、それによって該対象において膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化することを含む、方法。
- それを必要とする対象において膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化する方法であって、PDACを有する対象に有効量の(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤とを投与し、それによって該対象の膵臓組織特異的抗腫瘍T細胞免疫を活性化することを含む、方法。
- 膵臓ILC2細胞を活性化する方法であって、膵臓ILC2細胞を有効量のIL33と接触させ、それによって膵臓ILC2細胞を活性化することを含む、方法。
- 膵臓ILC2細胞を活性化する方法であって、膵臓ILC2細胞を有効量の(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤に接触させ、それによって膵臓ILC2細胞を活性化させる、方法。
- ILC2細胞を、インビトロ/エクスビボでIL33、PD-1阻害剤またはPD-L1阻害剤と接触させる、請求項5または6に記載の方法。
- ILC2細胞を、インビボでIL33、PD-1阻害剤またはPD-L1阻害剤と接触させる、請求項5または6に記載の方法。
- PDAC腫瘍および/または膵臓ILC2細胞をPD-1阻害剤および/またはPD-L1阻害剤に対して感受性にする方法であって、PDAC腫瘍および/または膵臓ILC2細胞を有効量のIL33と接触させ、それによってPDAC腫瘍および/または膵臓ILC2細胞をPD-1阻害剤および/またはPD-L1阻害剤に対して感受性にすることを含む、方法。
- 対象がヒトである、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 対象が非ヒト哺乳動物である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 対象がマウスである、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 対象が、PD-1および/またはPD-L1阻害剤処置に対して部分的または全体的に耐性を有するPDACを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- IL33が組換えIL33である、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- IL33がヒトIL33である、請求項10に記載の方法。
- IL33が組換えヒトIL33である、請求項10に記載の方法。
- IL33がマウスIL33である、請求項12に記載の方法。
- IL33が組換えマウスIL33である、請求項12に記載の方法。
- PD-1阻害剤が抗体である、請求項2、4、6および9のいずれか一項に記載の方法。
- PD-1阻害剤が、ペムブロリズマブ、ニボルマブ、セミプリマブ、AMP-224、AMP-514およびPDR001からなる群より選択される、請求項2、4、6および9のいずれか一項に記載の方法。
- PD-L1阻害剤が抗体である、請求項2、4、6および9のいずれか一項に記載の方法。
- PD-L1阻害剤が、アテゾリズマブ、アベルマブ、デュルバルマブ、BMS-936559およびCK-301からなる群より選択される、請求項2、4、6および9のいずれか一項に記載の方法。
- (a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤を含む、医薬組成物。
- PDACの処置に用いるための医薬組成物であって、(a)IL33および(b)PD-1および/またはPD-L1阻害剤を含む、医薬組成物。
- それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、(a)PDACを有するレシピエント対象に有効量の活性化ドナー膵臓ILC2細胞を投与すること、ここで、ドナー膵臓ILC2細胞がドナー対象から得られ、IL33との接触によってエクスビボ/インビトロで活性化されており、かつドナー対象およびレシピエント対象が同種であり、それによってレシピエント対象におけるPDACを処置することを含む、方法。
- それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、(a)ドナー対象から得られたドナー膵臓ILC2細胞をIL33とエクスビボ/インビトロで接触させて活性化ドナー膵臓ILC2細胞を産生すること、および(b)ドナー活性化膵臓ILC2細胞を膵管腺癌(PDAC)を有するレシピエント対象に投与し、ここでドナー対象およびレシピエント対象が同種であり、それによりレシピエント対象におけるPDACを処置することを含む、方法。
- それを必要とする対象において膵管腺癌(PDAC)を処置する方法であって、(a)ドナー対象からドナー膵臓ILC2細胞を得ること、(b)ドナー膵臓ILC2細胞をIL33とエクスビボ/インビトロで接触させて活性化ドナー膵臓ILC2細胞を作製すること、(c)膵管腺癌(PDAC)を有するレシピエント対象に活性化ドナー膵臓ILC2細胞を投与し、ここでドナー対象およびレシピエント対象は同種であり、それによりレシピエント対象におけるPDACを処置することを含む、方法。
- 活性化されたドナー膵臓ILC2細胞をレシピエント対象に投与する前に、ドナー膵臓ILC2細胞および/または活性化ドナー膵臓ILC2細胞をエクスビボ/インビトロで増殖させることをさらに含む、請求項25から27のいずれか一項に記載の方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象が同一人物である、請求項25から28のいずれか一項に記載の方法であって、当該方法が自己細胞療法である、方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象が同じMHC/HLA型を有する、請求項25から28のいずれか一項に記載の方法。
- (なし)
- ドナー対象およびレシピエント対象がヒトである、請求項25から30のいずれか一項に記載の方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象が非ヒト哺乳動物である、請求項25から30のいずれか一項に記載の方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象がマウスである、請求項25から30のいずれか一項に記載の方法。
- レシピエント対象が、PD-1および/またはPD-L1阻害剤処置に対して部分的または全体的に耐性を有するPDACを有する、請求項25から34のいずれか一項に記載の方法。
- IL33が組換えIL33である、請求項25から35のいずれか一項に記載の方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象がヒトであり、IL33がヒトIL33である、請求項25から35のいずれか一項に記載の方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象がヒトであり、IL33が組換えヒトIL33である、請求項25から35のいずれか一項に記載の方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象がマウスであり、IL33がマウスIL33である、請求項25から35のいずれか一項に記載の方法。
- ドナー対象およびレシピエント対象がマウスであり、IL33が組換えマウスIL33である、請求項25から35のいずれか一項に記載の方法。
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