JP2022545167A - Tgfベータ結合ドメインを含むキメラサイトカイン受容体 - Google Patents
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Abstract
TGF-βリガンドまたはTGF-β受容体抗体に結合することができる結合ドメインを担持するキメラサイトカイン受容体が本明細書において提供される。キメラ抗原受容体(CAR)担持免疫細胞(CAR-T細胞)上に存在する場合、当該受容体は、構造的に、および/またはTGF-βリガンドもしくはTGF-β受容体抗体の係合を通じて、CAR-T細胞の拡張、活性および持続性を増加させる。また本明細書に記載されるキメラサイトカイン受容体の作製方法および使用方法も提供される。【選択図】なし
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2019年8月30日に出願された米国仮特許出願第62/894,658号および2020年7月17日に出願された米国仮特許出願第63/053,322号の優先の利益を主張するものであり、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
配列表
本出願は、2019年8月30日に出願された米国仮特許出願第62/894,658号および2020年7月17日に出願された米国仮特許出願第63/053,322号の優先の利益を主張するものであり、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
配列表
本出願は、EFS-Webを介して電子的に出願されており、.txt形式の電子的に提出された配列表を含む。.txtファイルには、2020年8月27日に作成された576,780バイトのサイズの“AT-030_03WO_SL.txt”という名称の配列表が含まれる。この.txtファイルに含まれる配列表は、本明細書の一部であり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
悪性腫瘍に関連した抗原を認識するように遺伝子改変された免疫細胞(例えば、T細胞)の養子免疫伝達は、癌を治療するための新しいアプローチとして有望視されている。例えばT細胞は、キメラ抗原受容体(CAR)を発現するように遺伝子改変されてもよい。CARは抗原認識部分とT細胞活性化ドメインから構成される融合タンパク質である。
T細胞の増殖、細胞傷害性の効力および持続性は、シグナル伝達経路によって駆動される。従来的なCAR設計は、CD3ゼータ活性化(シグナル1)と共刺激(シグナル2、例えば、4-1BB、OX40、および/またはCD28発現を介したもの)の二つのシグナルを提供する。状況によって、第三のシグナル(シグナル3)であるサイトカイン誘導性のサイトカイン受容体シグナル伝達(例えば、免疫増強に関するサイトカインのサポート)が望ましい場合がある。しかしシグナル3を提供するアプローチはかなりの制約を受けている。
サイトカインのサポートを提供するための一つのアプローチには、CAR-T細胞療法と、組換えサイトカイン/サイトカイン模倣物の全身的な注入とを組み合わせること、およびサイトカインを細胞外に分泌/発現するようにCAR-T細胞を操作することが含まれる。サイトカインは多面的な効果を有しており、また他の細胞型の機能にも影響を及ぼすことができるため、CAR-T細胞による免疫増強サイトカインの全身的な投与または全身的な産生は、少なくとも以下の二つの大きな難点がある:(i)これらのアプローチは、ヒトに全身的な毒性を引き起こす可能性があること、および(ii)同種CAR-T細胞療法の状況において、これらのアプローチは、バイスタンダー(bystander)的な宿主免疫活性化を引き起こす場合がある。当該活性化は、同種CAR-T細胞の拒絶を加速させ、それにより治療効果を損なう可能性がある。サイトカインのサポートを提供するための別のアプローチは、構造的に活性化された二量体化サイトカイン受容体であるIL-7Raの導入に基づくものである。このアプローチは、シグナル伝達出力の機能(IL-7のシグナル伝達のみ)および程度を限定している。サイトカインのサポートを提供するためのさらに別のアプローチは、シグナル3をCAR分子へと直接組み込むことを含む(Nat Med.2018 Mar;24(3):352-359)。このアプローチの制限は、シグナル3の強度は、CAR活性化の強度に依存することである。標的(およびCAR活性化)が存在しない場合、シグナル3は伝達されない。
CAR-T細胞に特異的なサイトカインシグナルを状況依存的な様式で標的化することによって、これらの欠点を回避し、安全性プロファイルと治療有効性が改善される解決法が必要とされている。本明細書において、このニーズに対処する組成物および方法が提供されている。
本明細書において、TGF-β結合ドメインを含むキメラサイトカイン受容体が提供される。本明細書において、形質転換増殖因子ベータサイトカインファミリー(TGF-βリガンド、例えばTGF-β1、TGF-β2、およびTGF-β3)との係合時、または抗TGF-β受容体抗体での活性化時に活性となる、誘導性TGF-β駆動キメラサイトカイン受容体が提供される。キメラ抗原受容体(CAR)担持免疫細胞上に提示され、TGF-βリガンドと係合したとき、および/または抗TGF-βR抗体で活性化されたとき、かかる受容体は、サイトカイン受容体シグナル伝達(シグナル3)を増強させ、それにより免疫細胞の活性化、増殖、持続性、および/またはCAR担持免疫細胞の効力が増強される。したがって本開示のキメラサイトカイン受容体は、内因性TGF-βリガンドで免疫細胞内にサイトカインシグナルが伝達されることを可能にし、それによりその免疫抑制シグナルは妨害され、およびCAR駆動活性と協調して動作し、または相乗効果を発揮することができる免疫増強シグナルへと転換される。さらに、臨床的に承認された抗TGF-β受容体抗体は、本開示のキメラサイトカイン受容体をクラスター形成させ、活性化することができる。そのため、抗TGF-β受容体で治療された患者は、内因性TGF-βシグナル伝達の遮断だけではなく、キメラサイトカイン受容体を担持する細胞におけるサイトカインシグナル伝達の活性化からも利益を得ることができる。また本明細書において、構造的に活性なTGF-β駆動型のTGF-β結合ドメイン含有キメラサイトカイン受容体も提供される。当該受容体は、誘導因子の非存在下でもシグナルを伝達し続けるが、例えばTGF-βリガンドの存在下または抗TGF-βR抗体の存在下では、さらに誘導されることができ、またはさらに改善された性能もしくは活性を呈することができる。一部の実施形態では、TGF-βRは、TGF-βR2であり、抗体は抗TGF-βR2抗体である。本明細書で使用される場合、「TGF-ベータ」は、「TGF-β」と相互交換可能に使用される。
したがって一つの態様では本明細書において、(a)TGF-β受容体の細胞外部分またはTGF-β抗原結合ドメインを含む結合ドメイン、(b)膜貫通ドメイン、(c)ヤヌスキナーゼ(JAK)結合ドメイン、および(d)リクルートドメイン、を含むキメラサイトカイン受容体が提供される。本明細書で使用される場合、「細胞外部分」とは、TGF-β受容体の細胞外ドメインの任意の部分を指す。
関連の態様では、本明細書において、本開示のキメラサイトカイン受容体のいずれか一つをコードするポリヌクレオチド、およびかかるポリヌクレオチドを含む発現ベクターが提供される。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドはさらに、キメラ抗原受容体(CAR)をコードし、当該CARは対象標的に結合する。対象標的は、例えば限定されないが、表8に提示されるもののうちの任意の一つ以上を含む、任意の対象分子であり得る。
さらなる態様では本明細書において、本開示の少なくとも一つのキメラサイトカイン受容体を含む操作された免疫細胞が提供される。別の態様では、本明細書において、本開示の少なくとも一つのキメラ抗原受容体(CAR)および少なくとも一つのキメラサイトカイン受容体を含む操作された免疫細胞が提供される。一部の実施形態では、免疫細胞は、T細胞である。一部の実施形態では、免疫細胞は、同種免疫細胞である。他の実施形態では、免疫細胞は、自己免疫細胞である。免疫細胞は、以下からなる群から選択されてもよい:T細胞、樹状細胞、キラー樹状細胞、マスト細胞、NK細胞、マクロファージ、単球、B細胞、および幹細胞に由来する免疫細胞。関連の態様では、本明細書において、本開示の操作された免疫細胞のいずれかを含む医薬組成物、およびかかる医薬組成物を含むキットが提供される。また本明細書において、当該免疫細胞を作製する方法が提供される。
別の態様では、本明細書において、本明細書に記載される操作された免疫細胞のいずれかの治療有効量を対象に投与することを含む、対象において癌を治療する方法が提供される。
本明細書において、TGF-β結合ドメインを含むキメラサイトカイン受容体が提供される。本明細書において、TGF-βリガンド(例えばTGF-β1、TGF-β2、およびTGF-β3)との係合時、または抗TGF-β受容体抗体での活性化時に活性となる、誘導性キメラサイトカイン受容体が提供される。また本明細書において、TGF-β結合ドメインを含む、構造的に活性なキメラサイトカイン受容体が提供される。また本明細書において、本開示のキメラサイトカイン受容体を発現する、キメラ抗原受容体(CAR)担持免疫細胞(CAR-I細胞、例えば、CAR-T細胞)も提供される。一部の実施形態では、構造的に活性なキメラサイトカイン受容体は、TGF-βリガンドとの係合時、または抗TGF-β受容体抗体での活性化時に、TGF-β結合ドメインを含まない構造的に活性なキメラサイトカイン受容体と比較して、性能または活性の改善を呈する。また本明細書において、キメラサイトカイン受容体の作製方法および使用方法も提供される。
I.TGF-β担持キメラサイトカイン受容体
本開示のキメラサイトカイン受容体は、TGF-βリガンド(例えば、TGF-β1、TGF-β2、および/またはTGF-β3)、または抗TGF-β-受容体抗体の結合時にシグナル伝達を活性化する。これらの受容体は、受容体の単量体がクラスター形成し、および/または二量体形成するときにシグナル伝達を活性化する。本開示のキメラサイトカイン受容体は、二重機能性のキメラサイトカイン受容体であり、TGF-βリガンドの免疫抑制性効果の中和と、免疫増強サイトカインシグナルの伝達の模倣を同時に行うことができる。
本開示のキメラサイトカイン受容体は、TGF-βリガンド(例えば、TGF-β1、TGF-β2、および/またはTGF-β3)、または抗TGF-β-受容体抗体の結合時にシグナル伝達を活性化する。これらの受容体は、受容体の単量体がクラスター形成し、および/または二量体形成するときにシグナル伝達を活性化する。本開示のキメラサイトカイン受容体は、二重機能性のキメラサイトカイン受容体であり、TGF-βリガンドの免疫抑制性効果の中和と、免疫増強サイトカインシグナルの伝達の模倣を同時に行うことができる。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体の単量体は、(a)TGF-βリガンドまたは抗TGF-β受容体抗体に結合することができる結合ドメイン、(b)膜貫通ドメイン、(c)ヤヌスキナーゼ(JAK)結合ドメイン、および(d)STAT-リクルートドメイン(例えば、サイトカイン受容体などの受容体の細胞質ドメインに由来)を含む。各ドメインは、直接的に、または一つ以上のペプチドリンカーを介して連結されることができる。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体の単量体は、(a)TGF-βリガンドまたは抗TGF-β受容体抗体に結合することができる結合ドメイン、(b)膜貫通ドメイン、(c)ヤヌスキナーゼ(JAK)結合ドメイン、および(d)リクルートドメイン(例えば、サイトカイン受容体などの受容体の細胞質ドメインに由来)を含む。リクルートドメインは、STATリクルートドメイン、AP1-リクルートドメイン、Myc/Maxリクルートドメイン、またはNFkBリクルートドメインであってもよい。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、TGF-βリガンドに結合するときにクラスター形成および活性化され、ならびに/または抗TGF-β受容体抗体でクラスター形成および活性化される。キメラサイトカイン受容体は、例えばTGF-βリガンドおよび/またはTGF-β受容体抗体の結合時に、シグナル伝達を活性化する。一部の実施形態では、TGF-β受容体抗体は、限定されないが、PF-03446962またはLY3022859である。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、構造的にクラスター形成され、または二量体形成される。
本明細書で使用される場合、「TGF-βリガンド」とは、TGF-β1、TGF-β2、およびTGF-β3、ならびにそれらのアイソフォームおよび誘導体を指す。「TGF-βリガンド」および「TGF-β」は、本明細書において相互交換可能に使用されることを理解されたい。
A.結合ドメイン
本開示のキメラサイトカイン受容体は、TGF-βリガンドまたは抗TGF-β受容体抗体を結合する能力を有する結合ドメインを含む。本明細書で言及されるように、結合ドメインは、細胞外空間内へと伸長するキメラサイトカイン受容体のドメインである。結合ドメインは、TGF-βに結合し、内因性TGF-β受容体からTGF-βを隠蔽する。それによって、TGF-β誘導性の免疫抑制を阻害または低下させる。本開示の結合ドメインは、TGF-βリガンドおよび抗TGF-β受容体抗体と結合し、結合誘導性のシグナル伝達を生じさせる。
本開示のキメラサイトカイン受容体は、TGF-βリガンドまたは抗TGF-β受容体抗体を結合する能力を有する結合ドメインを含む。本明細書で言及されるように、結合ドメインは、細胞外空間内へと伸長するキメラサイトカイン受容体のドメインである。結合ドメインは、TGF-βに結合し、内因性TGF-β受容体からTGF-βを隠蔽する。それによって、TGF-β誘導性の免疫抑制を阻害または低下させる。本開示の結合ドメインは、TGF-βリガンドおよび抗TGF-β受容体抗体と結合し、結合誘導性のシグナル伝達を生じさせる。
一部の実施形態では、結合ドメインは、TGF-β受容体の細胞外部分、例えば、TGF-βR1またはTGF-βR2の細胞外部分を含む。
一部の実施形態では、結合ドメインは、野生型TGF-β受容体の細胞外部分を含む。一部の実施形態では、TGF-β受容体は、TGFβリガンドへの結合に対するアフィニティを増強または変化させる一つ以上の変異を含む。
一部の実施形態では、結合ドメインは、野生型TGFβR1またはTGFβR2の細胞外部分を含み、一部の実施形態では、結合ドメインは、野生型TGFβR1またはTGFβR2の細胞外部分を含み、それぞれ配列番号2または配列番号3のアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、結合ドメインは、野生型TGF-β受容体の細胞外部分に対する変異を含む。一部の実施形態では、結合ドメインは、野生型TGF-β受容体の細胞外部分に対する変異を含み、配列番号4~配列番号20のいずれか一つのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、配列番号4-20のアミノ酸配列のいずれか一つに対し、少なくとも80%、85%、90%、95%、98%もしくは99%、または100%同一である結合ドメインを含む。一部の実施形態では、結合ドメインは、シグナル配列を含まない。
表1は、本開示の例示的な結合ドメインのアミノ酸配列を示す。例えばTGF-β受容体のアミノ酸配列などの例示的な結合ドメイン配列の発現および細胞外の配置は、シグナル配列を使用することで実現され得ることに留意されたい。例示的な実施形態では、CD8シグナル配列(CD8SS)MALPVTALLLPLALLLHAARP(配列番号1)が利用される。一部の実施形態では、結合ドメインは、配列番号159のアミノ酸配列を含む野生型TGFβR2の細胞外部ドメインを含む。一部の実施形態では、シグナル配列は、ヒトTGF-βR2の内因性シグナル配列である。
表1:例示的な結合ドメイン配列
表1:例示的な結合ドメイン配列
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、ドミナントネガティブ(DN)であり、この場合においてTGF-β受容体の結合ドメインは発現されるが、キメラサイトカイン受容体は細胞内シグナル伝達ドメインを含まない。すなわちキメラサイトカイン受容体は、TGF-βに結合することができるが、陽性シグナルは伝達しない(DNキメラサイトカイン受容体)。一部の実施形態では、TGF-β受容体は、TGFβR1(ドミナントネガティブTGFβR1、またはTGFβR1 DN)であり、配列番号2のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、TGF-β受容体は、TGFβR2(ドミナントネガティブTGFβR2、またはTGFβR2 DN)であり、配列番号3のアミノ酸配列を含む。TGF-β受容体ドミナントネガティブ配列は、例えば配列番号1のCD8SSなどのシグナル配列の補助を得て発現されてもよい。DNキメラサイトカイン受容体の概略図を図2Aに示す。
他の実施形態では、結合ドメインは、TGF-β抗原結合ドメインを含む。そのような抗原結合ドメインとしては限定されないが、TGF-βリガンドに結合することができる一本鎖可変断片(scFv)、および単一ドメイン抗体(ナノボディ)が挙げられる。これらのscFvおよび単一ドメイン抗体は、市販のscFvおよび単一ドメイン抗体を含んでもよく、ならびに例えば、ラクダ科抗体およびサメ抗体に由来するものであってもよい。
他の実施形態では、結合ドメインは、TGF-β抗原結合ドメインを含み、この場合において当該抗原結合ドメインは、Fab断片を含む。
B.膜貫通ドメイン
本開示のキメラサイトカイン受容体は、膜貫通ドメインを含む。そのような膜貫通ドメインは、N末端上で細胞外結合ドメイン、およびC末端上で追加の細胞内/細胞質ドメインに結合される。一部の実施形態では、結合は、任意でリンカーを介して実現される。
本開示のキメラサイトカイン受容体は、膜貫通ドメインを含む。そのような膜貫通ドメインは、N末端上で細胞外結合ドメイン、およびC末端上で追加の細胞内/細胞質ドメインに結合される。一部の実施形態では、結合は、任意でリンカーを介して実現される。
本明細書で使用される場合、膜貫通ドメインは、自身が発現される細胞の膜内に挿入されることができる。一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインは、細胞膜を貫通し、さらに細胞外部分および/または細胞内分を含む。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインは操作され、いずれの天然の膜貫通ドメインにも類似せず、例えば、それらは非天然である。
他の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインは、自然界に存在する受容体に由来する。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインおよび/またはJAKドメインは、例えば、以下の受容体のうちの一つ以上に由来する:エリスロポエチン受容体(EpoR)、インターロイキン6シグナル伝達物質(GP130またはIL6ST)、プロラクチン受容体(PrlR)、成長ホルモン受容体(GHR)、顆粒球コロニー刺激因子受容体(GCSFR)、およびトロンボポエチン受容体/骨髄増殖性白血病タンパク質受容体(TPOR/MPLR)。天然受容体に由来する場合、受容体全体、または受容体の膜貫通配列全体が、細胞内部分での構造的活性化および構造的JAK結合/活性化の実現に必要ではない場合がある。したがって天然受容体の断片を利用してもよい。さらに特定の変異を天然受容体に由来する膜貫通ドメイン内に導入して、下流のJAK依存性シグナル伝達をさらに調整してもよい。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、天然に存在する受容体の一部分または断片を含み、例えば、天然受容体の膜貫通ドメインおよび/またはJAK結合/活性化ドメインを含み、任意でその中に一つ以上の変異(例えば、一つ以上の欠失、挿入および/または置換)を含む。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインおよび/またはJAKドメインは、天然EpoR受容体に由来する。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインおよび/またはJAKドメインは、天然GP130受容体に由来する。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインおよび/またはJAKドメインは、天然PrlR受容体に由来する。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインおよび/またはJAKドメインは、天然GHR受容体に由来する。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインおよび/またはJAKドメインは、天然GCSF受容体に由来する。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインおよび/またはJAKドメインは、天然TPOR受容体に由来する。TPOR膜貫通ドメインが、リガンド、または例えば操作された改変の導入から生じる強制活性化に応答して、寛容的なホモ二量体立体構造をとると推測すると、JAK2-依存性の様式で下流のサイトカインシグナル伝達を活性化することができる。TPOR膜貫通ドメインへの様々な改変の導入は、以下を生じさせる可能性がある:免疫増強サイトカインシグナルは、(a)細胞外TGF-βの存在下で活性化が誘導されるまで不活性である、または(b)TGF-βの利用可能性に関わらず、構造的に活性化される、のいずれかであり得る。
一部の実施形態では、本開示の膜貫通ドメインは、表2に示される天然TPOR/MPLR受容体の短縮型、または別手段により改変されたバージョンから誘導される。
図9A-9Bおよび10Aは、野生型TPOR、および様々な膜貫通部分の欠失(図9A、10A)または挿入(図9B)のバリアントのアミノ酸配列を示す。
表3は、細胞内JAK2結合ドメイン配列に結合された、例示的な膜貫通部分のアミノ酸配列を示す。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号27のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号28のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号29のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号30のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号31のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号32のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号33のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号34のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号35のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号36のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号37のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号38のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号39のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号40のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号41のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号42のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号43のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号44のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号45のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号46のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号47のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号48のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号49のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号50のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号51のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号52のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号53のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号54のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号55のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号56のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号57のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号58のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号59のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号60のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号61のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号62のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号63のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号64のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号65のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号66のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号67のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号68のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号69のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号70のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号71のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号72のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号73のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号74のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号75のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号76のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号77のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号78のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号79のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号160のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号217のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号218、配列番号219、配列番号220、配列番号221、配列番号222、配列番号223、配列番号224、配列番号225、配列番号226、配列番号227、配列番号228、配列番号229、配列番号230、配列番号231、配列番号232、配列番号233、または配列番号234のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体の膜貫通ドメインは、配列番号27-79、160、および217-234のいずれか一つのアミノ酸配列に対し、少なくとも80%、85%、90%、95%、98%もしくは99%、または100%同一であるアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体(CCR)は、配列番号3、4、または159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、および配列番号64、69、または70のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは誘導性である。一部の実施形態では、CCRは、配列番号3、4、または159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、および配列番号38、39、40、または53のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号3、4、または159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、および配列番号59、60、160、または217のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、構造的に活性である。一部の実施形態では、本開示の構造的に活性なCCRは、TGF-βリガンドを伴わずに二量体形成する。
表3:例示的な膜貫通+JAK2結合ドメインの配列
表3:例示的な膜貫通+JAK2結合ドメインの配列
C.ヤヌスキナーゼ(JAK)結合ドメイン
本開示のキメラサイトカイン受容体は、細胞内JAK結合ドメインを含む。JAK結合ドメインは、直接的またはリンカーを介して膜貫通ドメインのC末端に結合される。JAK結合ドメインは、キメラサイトカイン受容体の細胞内側で膜貫通ドメインに結合される。
本開示のキメラサイトカイン受容体は、細胞内JAK結合ドメインを含む。JAK結合ドメインは、直接的またはリンカーを介して膜貫通ドメインのC末端に結合される。JAK結合ドメインは、キメラサイトカイン受容体の細胞内側で膜貫通ドメインに結合される。
一部の実施形態では、JAK結合ドメインは、JAK-1-結合ドメイン、JAK-2結合ドメイン、JAK-3結合ドメイン、またはTYK2結合ドメインである。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体のJAK結合ドメインは、天然であり、および天然受容体から誘導される。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体のJAK結合ドメインは、合成である。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、配列番号27-79、160および217-234のアミノ酸配列のいずれか一つに対し、少なくとも80%、85%、90%、95%、98%もしくは99%、または100%同一である膜貫通およびJAK2結合ドメインを含む。
表3は、本開示の膜貫通およびJAK2結合ドメインのアミノ酸配列の例を提供する。一部の実施形態では、膜貫通およびJAK2結合ドメインは、一つ以上の変異、例えば、野生型配列の一つ以上の欠失、挿入および/または置換を含む。一部の実施形態では、膜貫通およびJAK2結合ドメインは、野生型TPOR/MPLR配列のH499、S505、およびW515のアミノ酸位置で、一つ以上の置換を含む。表3を参照のこと。一部の実施形態では、膜貫通およびJAK2結合ドメインは、野生型TPOR/MPLR配列のK533およびK573のアミノ酸位置で、一つ以上の置換を含む。一部の実施形態では、例えば表3に示されるように、膜貫通およびJAK2結合ドメインは、例えば表1などにおいて本明細書に開示されるTGFβR2外部ドメイン、またはPD-1外部ドメイン(例えば、表6の配列番号274または275に指定される高アフィニティPD-1外部ドメインなど)、およびリクルートドメインと組み合わされて、キメラサイトカイン受容体を形成してもよい。一部の実施形態では、膜貫通およびJAK2結合ドメインは、外部ドメインを伴わずにリクルートドメインと組み合わされて、キメラサイトカイン受容体を形成してもよい。例えば配列番号272または273を参照のこと。また、2020年2月28日に出願されたUSSN16/804,917、および2020年2月28日に出願されたUSSN16/804,545も参照のこと。それら文献は両方ともその全体で参照により本明細書に組み込まれる。
D.リクルートドメイン
本開示のキメラサイトカイン受容体は、リクルートドメイン(「シグナル伝達ドメイン」とも呼称される場合がある)を含む細胞質ドメインを含む。リクルートドメインは、STATリクルートドメイン、AP1-リクルートドメイン、Myc/Maxリクルートドメイン、またはNFkBリクルートドメインであってもよい。一部の実施形態では、リクルートドメインは、受容体尾部(細胞尾部(cytotail))またはサイトカイン受容体尾部に由来するSignal Transducer and Activator of Transcription(STAT)-リクルート(Stat-活性化)ドメインである。本開示のキメラサイトカイン受容体のこれら細胞内リクルートドメインは、CARおよびキメラサイトカイン受容体を含む免疫細胞(例えば、本開示のキメラサイトカイン受容体を有するCAR-T細胞)において、シグナル3の増幅を可能にする。Statリクルートドメインを介して増幅されるサイトカインシグナル伝達は、細胞のサイトカインベースの免疫増強を可能にする。一部の実施形態では、免疫増強は恒常的であり、例えば、シグナル伝達は、CARを担持する免疫細胞の増加を生じさせる。一部の実施形態では、免疫増強は炎症性であり、例えば、シグナル伝達は、CARを担持する免疫細胞の有効性の増加を生じさせる。一部の実施形態では、免疫増強は、消耗を防止する。例えばシグナル伝達は、CARを担持する免疫細胞の長期的な機能性を維持する。
本開示のキメラサイトカイン受容体は、リクルートドメイン(「シグナル伝達ドメイン」とも呼称される場合がある)を含む細胞質ドメインを含む。リクルートドメインは、STATリクルートドメイン、AP1-リクルートドメイン、Myc/Maxリクルートドメイン、またはNFkBリクルートドメインであってもよい。一部の実施形態では、リクルートドメインは、受容体尾部(細胞尾部(cytotail))またはサイトカイン受容体尾部に由来するSignal Transducer and Activator of Transcription(STAT)-リクルート(Stat-活性化)ドメインである。本開示のキメラサイトカイン受容体のこれら細胞内リクルートドメインは、CARおよびキメラサイトカイン受容体を含む免疫細胞(例えば、本開示のキメラサイトカイン受容体を有するCAR-T細胞)において、シグナル3の増幅を可能にする。Statリクルートドメインを介して増幅されるサイトカインシグナル伝達は、細胞のサイトカインベースの免疫増強を可能にする。一部の実施形態では、免疫増強は恒常的であり、例えば、シグナル伝達は、CARを担持する免疫細胞の増加を生じさせる。一部の実施形態では、免疫増強は炎症性であり、例えば、シグナル伝達は、CARを担持する免疫細胞の有効性の増加を生じさせる。一部の実施形態では、免疫増強は、消耗を防止する。例えばシグナル伝達は、CARを担持する免疫細胞の長期的な機能性を維持する。
一部の実施形態では、本開示のリクルートドメインは合成であり、任意の天然受容体断片に類似しない。
一部の実施形態では、本開示のStat-リクルートドメインは合成であり、任意の天然受容体断片に類似しない。
他の実施形態では、本開示のStat-リクルートドメインは、天然受容体の細胞質尾部から誘導され、例えば、天然サイトカイン受容体から誘導される。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、天然受容体の一部分または断片を含み、例えば、天然受容体の細胞内Stat-リクルートドメインを含み、任意でその中に一つ以上の変異(例えば、一つ以上の欠失、挿入および/または置換)を含む。天然受容体のこれら細胞質尾部は、当該受容体の膜貫通ドメインのJAK-活性化ドメインの下流の領域であってもよい。キメラサイトカイン受容体のStat-リクルートドメインは、少なくとも一つの受容体に由来する少なくとも一つのSTATリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、Stat-リクルートドメインは、少なくとも一つのSTAT1-リクルートドメインを含む。一部の実施形態では、Stat-リクルートドメインは、少なくとも一つのSTAT2-リクルートドメインを含む。一部の実施形態では、Stat-リクルートドメインは、少なくとも一つのSTAT3-リクルートドメインを含む。一部の実施形態では、Stat-リクルートドメインは、少なくとも一つのSTAT4-リクルートドメインを含む。一部の実施形態では、Stat-リクルートドメインは、少なくとも一つのSTAT5-リクルートドメインを含む。一部の実施形態では、STAT-リクルートドメインは、少なくとも一つのSTAT6-リクルートドメインを含む。一部の実施形態では、Stat-リクルートドメインは、少なくとも一つのSTAT7-リクルートドメインを含む。
一部の実施形態では、STATリクルートドメインが由来する天然受容体は、サイトカイン受容体ではない。
一部の実施形態では、Statリクルートドメインが由来する天然受容体は、サイトカイン受容体である。T細胞免疫増強サイトカインがシグナル伝達する例示的なサイトカイン受容体としては限定されないが、IL-2受容体、IL-7受容体、IL-15受容体、IL-12受容体、およびIL-21受容体が挙げられる。一部の実施形態では、STAT-リクルートドメインが由来するサイトカイン受容体は、同族JAK-結合モチーフの下流にリン酸化可能なチロシン残基を含有し、対象の一つ以上のシグナル伝達ドメインは、膜貫通ドメインの下流に融合されて、単一または複数のシグナル伝達出力を生成してもよい。別の実施形態では、Statリクルートドメインが由来する受容体は、サイトカイン受容体ではない。キメラサイトカイン受容体のStatリクルートドメインを選択することによって、当該受容体は、選択したシグナル伝達へとリダイレクトされることができる。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、複数の受容体に由来する二つ以上のStatリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、当該二つ以上のStatリクルートドメインは、ペプチドリンカーを伴い、または伴わずに連結される。
表4は、本開示のキメラサイトカイン受容体のStatリクルートドメイン(シグナル伝達ドメイン)が由来する例示的な受容体を提供する。表5aは、本開示のリクルートドメインのアミノ酸配列の例を提供する。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号80のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号81のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号82のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号83のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号84のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号85のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号86のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号87のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号88のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号89のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号90のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号91のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号92のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号93のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号94のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号95のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号96のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号97のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号98のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号99のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号100のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号101のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号102のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号103のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号104のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号105のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号106のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号107のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号108のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号109のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号110のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号111のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号112のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号113のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号114のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号115のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号116のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号117のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号118のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号119のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号120のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号121のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号122のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号161のSTAT-リクルートドメインのアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、配列番号80-122および配列番号161のアミノ酸配列のいずれか一つに対し、少なくとも80%、85%、90%、95%、98%もしくは99%、または100%同一であるアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。
表4:リクルートドメインの源
表5a:リクルートドメイン配列(細胞尾部配列)
*SRは、例示的なペプチドリンカーを示す
表4:リクルートドメインの源
表5a:リクルートドメイン配列(細胞尾部配列)
*SRは、例示的なペプチドリンカーを示す
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体のStat-リクルートドメインは、一つの受容体に由来するSTAT-リクルートドメインを含む。
複数の出力を生成するために、一つ以上のSTATリクルートドメインをタンデム結合して、一つ以上のサイトカインからのシグナル伝達を模倣してもよい。
一部の実施形態では、STATリクルートドメインは、複数の受容体の部分を含む。例えば、複数のSTATリクルートドメインを含む。そのような実施形態では、タンデムなサイトカインシグナル伝達ドメインが提供され、シグナル伝達が増強される。したがって一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体の単量体のSTATリクルートドメインは、複数の受容体に由来するSTATリクルートドメインを含み、例えば、二つ、三つ、四つ、五つ、またはさらには六つの受容体に由来するSTATリクルートドメインを含む。例えば一部の実施形態では、STATリクルートドメインは、複数の経路を刺激するためにタンデムで連結されてもよい(例えば、持続性促進型STAT5および炎症促進型STAT4については、IL7R(316-459)-IL12Rb2(775-825)断片融合、持続性促進型については、IL7R(316-459)-IL2Rbsmall(393-433、518-551)、持続性促進型および抗消耗型については、IL7R(316-459)-EGFR(1122-1165)、持続性促進型および抗消耗型については、IL2Rbsmall(393-433,518-551)-EGFR(1122-1165)など)。
複数の出力を生成する場合、個々のSTATリクルートドメインを細胞膜に近接させることにより、それぞれのシグナル伝達出力の強度に影響を与えることができる。表5bは、二重出力を有するキメラサイトカイン受容体の例を示している。各出力は細胞膜の近くまたは遠くのいずれかに配置され得る。
表5b:二重出力を有するキメラサイトカイン受容体の例
表5b:二重出力を有するキメラサイトカイン受容体の例
理論やメカニズムに拘束されるものではないが、一部の実施形態では、JAK-タンパク質(JAK1、JAK2、JAK3、またはTYK2)は、本開示のキメラサイトカイン受容体(結合ドメイン、膜貫通ドメイン、JAK結合ドメイン、およびリクルートドメインを含む)に結合される。一部の実施形態では、TGF-βリガンドまたは抗TGF-β受容体抗体の存在下で(例えばそれらに結合されて)、キメラサイトカイン受容体はクラスター形成し、それにより二つの結合JAKタンパク質が活性化され、次いでキメラ受容体のリクルートドメイン上のチロシン残基がリン酸化される。その後、リン酸化されたリクルートドメインは、リクルートされたタンパク質に結合する能力を有し(例えば、リン酸化されたSTATリクルートドメインは、STAT-タンパク質に結合する)、次いで核内の転写イベントを生じさせる。
E.TGF-β-駆動キメラサイトカイン受容体の例
本開示の状況依存性のキメラサイトカイン受容体は、例えば配列番号1のCD8SSなどのシグナル配列とともに発現されてもよい。表6は、本開示の例示的な状況依存性のサイトカイン受容体の配列を示す。受容体は、例えば配列番号1のCD8SSなどのシグナル配列とともに発現されてもよい。
本開示の状況依存性のキメラサイトカイン受容体は、例えば配列番号1のCD8SSなどのシグナル配列とともに発現されてもよい。表6は、本開示の例示的な状況依存性のサイトカイン受容体の配列を示す。受容体は、例えば配列番号1のCD8SSなどのシグナル配列とともに発現されてもよい。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号3-20および159のうちのいずれか一つのアミノ酸配列を含むTGF-β結合ドメイン、配列番号27-79、160および217-234のうちのいずれか一つのアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80-122および161のうちのいずれか一つのアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、シグナル配列を含まない。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号3、4および159からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むTGF-β結合ドメイン、配列番号38、39、40、53、59、60、61、64、69、70、160、および217-234からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むTPOR/MPLR膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、および161からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。任意でキメラサイトカイン受容体は、例えば、配列番号1のアミノ酸配列を含むシグナル配列を含む。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、配列番号3、4、または159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号64、69、または70のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、誘導性である。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、配列番号3、4、または159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号38、39、40、または53のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、配列番号3、4、または159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号59、60、160、または217のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、構造的に活性である。一部の実施形態では、本開示の構造的に活性なキメラサイトカイン受容体は、TGFβリガンドまたは抗TGFβR抗体に結合することなく二量体形成する。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、構造的に、またはTGF-βもしくは抗TGFβR抗体により誘導されて、TGFβR介在性のシグナル伝達を阻害し、および/またはSTAT介在性のシグナル伝達を活性化する。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、構造的に活性であり、および/またはTGF-βRリガンド、例えばTGF-βもしくは抗TGF-βR抗体の存在下でさらに強化された活性または性能を呈する。一部の実施形態では、TGF-βRは、TGF-βR2であり、抗体は抗TGF-βR2抗体である。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、シグナル配列を含まない。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、TGFβR2内因性シグナル配列、または例えば、配列番号1のアミノ酸配列などを含むシグナル配列を含む。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号123のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号124のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号125のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号126のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号127のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号128のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号129のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号130のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号131のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号132のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号133のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号134のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号135のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号136のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号137のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号138のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号139のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号140のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号141のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号142のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号143のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号144のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号145のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号146のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号147のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号148のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号149のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号150のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号151のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号162のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号163のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号164のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号165のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号166のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号167のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号168のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号169のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号170のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号171のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号172のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号173のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号174のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号175のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号176のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号177のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号178のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号179のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号180のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号181のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号182のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号183のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号184のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号185のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号186のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号187のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号188のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号189のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号190のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号191のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号192のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号193のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号194のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号195のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号196のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号197のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号198のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号199のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号200のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号201のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号202のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号203のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号204のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号205のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号206のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号207のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号208のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号209のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号210のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号211のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号212のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号213のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号214のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号215のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号216のアミノ酸配列を含む。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体(CCR)は、配列番号159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号40のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号53のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号38のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号39のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号40のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号53のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号70のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号69のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号64のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号69のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号70のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号160または219のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号223、224のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号159のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号225または226のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号60または160のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号223、224のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。一部の実施形態では、CCRは、配列番号4のアミノ酸配列を含む結合ドメイン、配列番号225または226のアミノ酸配列を含む膜貫通およびJAK2結合ドメイン、ならびに配列番号80、99、111、112、または161のアミノ酸配列を含むリクルートドメインを含む。
一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体は、配列番号272、配列番号273、配列番号274、または配列番号275のアミノ酸配列を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体は、配列番号123-216および配列番号272-275のアミノ酸配列のいずれか一つに対し、少なくとも80%、85%、90%、95%、98%もしくは99%、または100%同一であるアミノ酸配列を含む。
表6:キメラサイトカイン受容体配列の例(誘導性または構造的に活性なTGF-β受容体キメラサイトカイン受容体に組み立てられている):
*下線が引かれたLEおよびSRは、例示的なペプチドリンカーを示す。
表6:キメラサイトカイン受容体配列の例(誘導性または構造的に活性なTGF-β受容体キメラサイトカイン受容体に組み立てられている):
*下線が引かれたLEおよびSRは、例示的なペプチドリンカーを示す。
F.キメラサイトカイン受容体の発現
本明細書において、本明細書に提供されるキメラサイトカイン受容体のいずれか一つをコードするポリヌクレオチドが提供される。同様に本明細書において、かかるポリヌクレオチドを含む発現ベクターが提供される。一部の実施形態では、ベクターは、ウイルスベクターである。一部の実施形態では、ベクターは、ウイルスベクターではない。
本明細書において、本明細書に提供されるキメラサイトカイン受容体のいずれか一つをコードするポリヌクレオチドが提供される。同様に本明細書において、かかるポリヌクレオチドを含む発現ベクターが提供される。一部の実施形態では、ベクターは、ウイルスベクターである。一部の実施形態では、ベクターは、ウイルスベクターではない。
一部の実施形態では、ベクターは、キメラサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチド、およびキメラ抗原受容体(CAR)を発現するポリヌクレオチドを含む。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体およびCARの発現は、リンカーによって分離される一つのポリペプチド鎖として発現される。図2A、3、4A、5A、6A、8A、および11Aは、本開示のキメラサイトカイン受容体およびCARを共発現するために使用され得るベクターの概略図を示す。一つ以上のSTATリクルートドメインをタンデム結合して、一つ以上のサイトカインからのシグナル伝達を模倣してもよい。
II.CAR担持免疫細胞
本明細書において、本開示のキメラ抗原受容体およびキメラサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含む操作された免疫細胞が提供される。および本明細書において、本開示のキメラ抗原受容体(CAR-I細胞)およびキメラサイトカイン受容体を発現する操作された免疫細胞が提供される。免疫細胞の例としては、T細胞、例えばアルファ/ベータT細胞およびガンマ/デルタT細胞、B細胞、ナチュラルキラー(NK)細胞、ナチュラルキラーT(NKT)細胞、インバリアントNKT細胞、マスト細胞、骨髄由来貪食細胞、樹状細胞、キラー樹状細胞、マクロファージ、および単球が挙げられる。免疫細胞とは、例えば限定されないが幹細胞に由来する細胞も指す。幹細胞は、成体幹細胞、非ヒト胚性幹細胞、より詳細には、非ヒト幹細胞、臍帯血幹細胞、前駆細胞、骨髄幹細胞、人工多能性幹細胞、分化全能性幹細胞、または造血幹細胞であり得る。
本明細書において、本開示のキメラ抗原受容体およびキメラサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含む操作された免疫細胞が提供される。および本明細書において、本開示のキメラ抗原受容体(CAR-I細胞)およびキメラサイトカイン受容体を発現する操作された免疫細胞が提供される。免疫細胞の例としては、T細胞、例えばアルファ/ベータT細胞およびガンマ/デルタT細胞、B細胞、ナチュラルキラー(NK)細胞、ナチュラルキラーT(NKT)細胞、インバリアントNKT細胞、マスト細胞、骨髄由来貪食細胞、樹状細胞、キラー樹状細胞、マクロファージ、および単球が挙げられる。免疫細胞とは、例えば限定されないが幹細胞に由来する細胞も指す。幹細胞は、成体幹細胞、非ヒト胚性幹細胞、より詳細には、非ヒト幹細胞、臍帯血幹細胞、前駆細胞、骨髄幹細胞、人工多能性幹細胞、分化全能性幹細胞、または造血幹細胞であり得る。
したがって一部の実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体を含むCAR-T細胞が本明細書に提供される。
一部の実施形態では、CARは、細胞外リガンド-結合ドメイン(例えば、一本鎖可変断片(scFv))、膜貫通ドメイン、および細胞内シグナル伝達ドメインを含有する。一部の実施形態では、細胞外リガンド-結合ドメイン、膜貫通ドメイン、および細胞内シグナル伝達ドメインは、一つのポリペプチド中にある。すなわち、一本鎖中にある。多鎖のCARおよびポリペプチドも本明細書において提供される。一部の実施形態では、多鎖CARは、膜貫通ドメインと少なくとも一つの細胞外リガンド-結合ドメインを含む第一のポリペプチド、および膜貫通ドメインと少なくとも一つの細胞内シグナル伝達ドメインを含む第二のポリペプチドを含有し、この場合において当該ポリペプチドは一緒に組み立てられて多鎖CARを形成する。
CARの細胞外リガンド結合ドメインは、対象標的に特異的に結合する。対象標的は、例えば限定されないが、表8に提示されるもののうちの任意の一つ以上を含む、任意の対象分子であり得る。
表8:対象標的のリスト
表8:対象標的のリスト
一部の実施形態では、CARの細胞外リガンド-結合ドメインは、標的抗原に特異的なモノクローナル抗体の軽鎖可変(VL)領域と重鎖可変(VH)領域を含有するscFvを含有し、それら領域は柔軟なリンカーにより結合されている。一本鎖可変領域断片は、短い結合ペプチドを使用することで軽鎖および/または重鎖の可変領域を結合させることにより作製される(Bird et al.,Science 242:423-426,1988)(例えば、グリシン-セリン含有リンカー)。概してリンカーは短い柔軟なポリペプチドであってもよく、概して約20個以下のアミノ酸残基から構成される。リンカーも、例えば薬剤の付加または固形支持体への付加といった追加機能を目的として改変され得る。一本鎖バリアントは、組換えにより、または合成により、作製されてもよい。scFvの合成による作製については、自動化合成装置を使用することができる。scFvの組み換えによる作製については、scFvをコードするポリヌクレオチドを含有する適切なプラスミドは、例えば酵母細胞、植物細胞、昆虫細胞、または哺乳動物細胞などの真核細胞、または例えば大腸菌などの原核細胞といった適切な宿主細胞に導入されることができる。対象のscFvをコードするポリヌクレオチドは、例えばポリヌクレオチドのライゲーションといった日常的な操作によって作製されることができる。得られるscFvは、当分野で公知の標準的なタンパク質精製技術を使用して単離することができる。
本発明によるCARの細胞内シグナル伝達ドメインは、標的への細胞外リガンド-結合ドメインの結合の後の細胞内シグナル伝達に関与しており、免疫細胞の活性化および免疫反応(シグナル1および/または2)を生じさせる。細胞内シグナル伝達ドメインは、CARが発現されている免疫細胞の正常なエフェクター機能のうちの少なくとも一つを活性化させる能力を有する。例えばT細胞のエフェクター機能は、細胞溶解性の活性であってもよく、またはサイトカイン分泌を含むヘルパー活性であってもよい。
一部の実施形態では、CARにおける使用のための細胞内シグナル伝達ドメインは、例えば限定されないが、抗原受容体係合後にシグナル伝達を開始するよう協働して作用するT細胞受容体および共受容体の細胞質配列、ならびにこれら配列の任意の誘導体またはバリアント、および同じ機能を有する任意の合成配列であってもよい。細胞内シグナル伝達ドメインは、以下の二つの別個のクラスの細胞質シグナル伝達配列を含有する:抗原依存性の一次活性化を開始させる配列、および抗原依存性の様式で作用して、二次シグナルまたは共刺激性シグナルを生じさせる配列。一次細胞質シグナル伝達配列は、ITAMの免疫受容体活性化チロシンモチーフとして知られているシグナル伝達モチーフを含有してもよい。ITAMは、syk/zap70クラスのチロシンキナーゼの結合部位としての役割を果たす、様々な受容体の細胞質内尾部に存在する明確に定義されたシグナル伝達モチーフである。本発明で使用されるITAMの例としては、非限定的な例として、TCRζ、FcRγ、FcRβ、FcRε、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD5、CD22、CD79a、CD79b、およびCD66dに由来するITAMが挙げられる。一部の実施形態では、CARの細胞内シグナル伝達ドメインは、CD3ζシグナル伝達ドメインを含有してもよい。一部の実施形態では、本発明のCARの細胞内シグナル伝達ドメインは、共刺激分子のドメインを含む。
一部の実施形態では、本発明のCARの細胞内シグナル伝達ドメインは、41BB(GenBank:AAA53133.)およびCD28(NP_006130.1)の断片からなる群から選択される共刺激分子の一部を含む。
CARは、細胞の表面膜上で発現される。ゆえにCARは、膜貫通ドメインを含有する。本明細書に開示されるCARに対する適切な膜貫通ドメインは、(a)例えば限定されないが、細胞、好ましくは例えばリンパ球またはナチュラルキラー(NK)細胞などの免疫細胞の表面で発現される能力、および(b)リガンド-結合ドメインおよび細胞内シグナル伝達ドメインと相互作用して、所定の標的細胞に対し、免疫細胞の細胞性反応を誘導する能力を有する。膜貫通ドメインは、天然源または合成源のいずれかに由来し得る。膜貫通ドメインは、任意の膜結合型タンパク質または膜貫通型タンパク質から誘導されてもよい。非限定的な例として、膜貫通ポリペプチドは、例えばCD3複合体を構成するα、β、γまたはδポリペプチドなどのT細胞受容体のサブユニット、IL-2受容体p55(α鎖)、p75(β鎖)、もしくはγ鎖、Fc受容体、特にFcγ受容体IIIのサブユニット鎖、またはCDタンパク質であってもよい。あるいは、膜貫通ドメインは合成であってもよく、主にロイシンおよびバリンなどの疎水性残基を含んでもよい。一部の実施形態において、前述の膜貫通ドメインは、ヒトCD8α鎖(例えば、NP_001139345.1)に由来する。膜貫通ドメインは、細胞外リガンド-結合ドメインと、前述の膜貫通ドメインの間にストーク(stalk)ドメインをさらに含有してもよい。ストークドメインは、最大300アミノ酸、好ましくは10~100アミノ酸、最も好ましくは25~50アミノ酸を含み得る。ストーク領域は、例えばCD8、CD4またはCD28の細胞外領域のすべて、もしくは一部、または抗体定常領域のすべてもしくは一部などの天然分子のすべてまたは一部から誘導されてもよい。あるいはストークドメインは、天然ストーク配列に相当する合成配列であってもよく、または全体が合成ストーク配列であってもよい。一部の実施形態では、前述のストークドメインは、ヒトCD8α鎖(例えば、NP_001139345.1)の一部である。別の特定の実施形態では、前述の膜貫通およびヒンジドメインは、ヒトCD8α鎖の一部を含む。一部の実施形態では、本明細書に開示されるCARは、BCMA、CD8αヒトヒンジおよび膜貫通ドメイン、CD3ζシグナル伝達ドメイン、および4-1BBシグナル伝達ドメインに特異的に結合する細胞外リガンド-結合ドメインを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、CARは、プラスミドベクターを介して導入遺伝子として免疫細胞内に導入され得る。いくつかの実施形態では、プラスミドベクターはまた、例えば、ベクターを受容した細胞の識別および/または選択を提供する選択マーカーを含有してもよい。
いくつかの実施形態では、本開示のCAR免疫細胞(例えば、CAR-T細胞)は、例えば、RQR8などの自殺ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。例えば、WO2013153391Aを参照のこと、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、自殺ポリペプチドは、細胞の表面上に発現される。いくつかの実施形態では、自殺ポリペプチドは、CAR構築物に含まれる。いくつかの実施形態では、自殺ポリペプチドはCAR構築物の一部ではない。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるCARのいずれか一つの細胞外ドメインは、モノクローナル抗体に特異的な(モノクローナル抗体によって特異的に認識される)一つ以上のエピトープを含み得る。これらのエピトープは、本明細書ではmAb特異的エピトープとも呼称される。mAb特異的エピトープの例は、国際特許公開第WO2016/120216号に開示されており、その全体が本明細書に組み込まれる。これらの実施形態では、CARの細胞外ドメインは、対象標的に特異的に結合する抗原結合ドメインと、一つ以上のモノクローナル抗体(mAb)に結合する一つ以上のエピトープとを含む。mAb特異的エピトープを含むCARは、単鎖または複数鎖であり得る。
本明細書に記載されるCARの細胞外ドメインにおけるモノクローナル抗体に特異的なエピトープの含有は、CARを発現する操作された免疫細胞のソーティングおよび枯渇を可能にする。いくつかの実施形態において、枯渇を可能にすることは、例えば、対象への投与時に、有害な効果の場合の安全スイッチを提供する。
免疫療法における使用のための免疫細胞を作製する方法も本明細書に提供される。一部の実施形態では、方法は、キメラサイトカイン受容体およびCARを免疫細胞に導入すること、および当該細胞を拡張させることを含む。一部の実施形態では、本発明は、免疫細胞を操作する方法に関するものであり、当該方法は、細胞を提供すること、およびキメラサイトカイン受容体を発現させること、および少なくとも一つのCARを当該細胞表面上で発現させること、を含む。一部の実施形態では、方法は、キメラサイトカイン受容体をコードする少なくとも一つのポリヌクレオチド、およびCARをコードする少なくとも一つのポリヌクレオチドで細胞をトランスフェクトすること、および当該細胞において当該ポリヌクレオチドを発現させること、を含む。一部の実施形態では、方法は、キメラサイトカイン受容体をコードする少なくとも一つのポリヌクレオチド、CARをコードする少なくとも一つのポリヌクレオチドで細胞をトランスフェクトすること、および当該細胞において当該ポリヌクレオチドを発現させること、を含む。一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体およびCARは、一つのポリヌクレオチド上に存在する。
一部の実施形態では、キメラサイトカイン受容体およびCARをコードする一つ以上のポリヌクレオチドは、細胞での安定的発現のための一つ以上の発現ベクター中に存在する。一部の実施形態では、ポリヌクレオチドは、細胞での安定的発現のためのウイルスベクター中に存在する。一部の実施形態では、一つ以上のポリヌクレオチドは、ランダム統合によって細胞ゲノム内に挿入され、他の実施形態では、部位特異的統合によって細胞ゲノムの特定の場所に挿入される。一部の実施形態では、ウイルスベクターは、例えば、レンチウイルスベクターまたはアデノウイルスベクターであってもよい。一部の実施形態では、一つ以上のポリヌクレオチドは、非ウイルスベクター中に存在する。
一部の実施形態では、本開示によるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、例えばエレクトロポレーション法により直接細胞内に導入されるmRNAであってもよい。一部の実施形態では、例えばPulseAgileなどのCytoPulseエレクトロポレーション技術を使用して、生きた細胞を一時的に透過させ、当該細胞内に物質を送達する(例えば、US6,078,490、PCT/US2011/000827、およびPCT/US2004/005237)。パラメーターを改変し、最小の失敗率で高いトランスフェクト効率が得られる条件を決定してもよい。
また本明細書において、例えばT細胞などの免疫細胞をトランスフェクトする方法も提供される。一部の実施形態では、方法は、T細胞をRNAと接触させること、および当該T細胞にアジャイルパルスシーケンスを適用すること、を含む。一部の実施形態では、免疫細胞(例えば、T細胞)をRNAと接触させ、当該細胞にアジャイルパルスシーケンスを適用することを含む、免疫細胞をトランスフェクトする方法である。
一部の実施形態では、方法は、例えば限定されないが、TCRの構成要素、免疫抑制剤の標的、HLA遺伝子、および/または例えばPDCD1もしくはCTLA-4などの免疫チェックポイントタンパク質などを発現する遺伝子を少なくとも一つ不活化することにより、細胞を遺伝子改変する工程をさらに含み得る。遺伝子を不活化するとは、対象遺伝子が機能的なタンパク質の形態で発現されないことが意図される。一部の実施形態では、不活化される遺伝子は、例えば限定されないが、TCRα、TCRβ、CD52、GR、デオキシシチジンキナーゼ(DCK:deoxycytidine kinase)、TGF-BおよびCTLA-4からなる群から選択される。一部の実施形態では、方法は、細胞内に、選択的なDNA切断によって遺伝子を選択的に不活化することができる低頻度切断エンドヌクレアーゼ(rare-cutting endonuclease)を導入することによって、一つ以上の遺伝子を不活化することを含む。一部の実施形態では、低頻度切断エンドヌクレアーゼは、例えば、転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALE-ヌクレアーゼ:transcription activator-like effector nuclease)、またはCRISPR系のエンドヌクレアーゼ(例えば、Cas-9またはCas12a)であってもよい。
別の態様では、細胞を遺伝子改変する工程は、免疫抑制剤の標的を発現する少なくとも一つの遺伝子を不活化することにより免疫細胞(例えばT細胞)を改変すること、および当該細胞を、任意で当該免疫抑制剤の存在下で拡張させること、を含んでもよい。
一部の実施形態では、本明細書に提供される操作された免疫細胞(例えばT細胞)は、キメラサイトカイン受容体を発現しない操作された免疫細胞と比較して、キメラサイトカイン受容体の結合ドメインに結合するTGF-βリガンドまたは抗TGF-β受容体抗体と接触した際に、細胞傷害性の改善、拡張の増強、および/またはメモリー表現型マーカーのレベル増加を呈する。
一部の実施形態では、本明細書に提供される操作された免疫細胞(例えばT細胞)は、キメラサイトカイン受容体を発現しない操作された免疫細胞と比較して、キメラサイトカイン受容体の結合ドメインに結合するTGF-βリガンドまたは抗TGF-β受容体抗体と接触した際に、(i)インビボの持続性の増加、(ii)STAT活性化の増加、(iii)細胞傷害性の増加、(iv)メモリー表現型マーカーのレベル増加、(v)拡張(増殖)の増強、またはこれら機能性の組み合わせを呈する。一部の実施形態では、本明細書に記載の一つ以上の機能性の改善は、用量依存性である。すなわち、キメラサイトカイン受容体を含む免疫細胞の機能的活性は、PD-L1/PD-L2/TGF-Bまたは各受容体に対する抗体の投与量を増加させて接触した際に、増加する。一部の実施形態では、開示される一つ以上のキメラサイトカイン受容体を含む操作された免疫細胞によって活性化されるSTATは、STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5、STAT6、またはそれらの組み合わせである。一つの実施形態では、本開示のキメラサイトカイン受容体を含む免疫細胞によって増加される、または維持されるメモリー表現型マーカーとしては、幹細胞メモリー(Tscm)マーカーおよびセントラルメモリー(Tcm)マーカーが挙げられる。
一部の実施形態では、本明細書に提供されるキメラサイトカイン受容体を含む操作された免疫細胞により呈される一つ以上の機能性における改善は、キメラサイトカイン受容体を発現しない免疫細胞と比較して、少なくとも約2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、15倍、20倍、25倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍、100倍、125倍、150倍、200倍、250倍、300倍、350倍、400倍、450倍、またはさらには約10~500倍(その間の値および範囲を含む)である。
一部の実施形態では、本明細書に提供されるキメラサイトカイン受容体を含む操作された免疫細胞により呈される一つ以上の機能性における改善は、キメラサイトカイン受容体を発現しない操作された免疫細胞と比較して、少なくとも約10%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、70%、75%、80%、90%、100%、125%、150%、200%、250%、300%、350%、400%、またはさらには約80~500%(その間の値および範囲を含む)である。
III.治療方法
本開示のキメラサイトカイン受容体およびCARを担持する細胞を含む医薬組成物が本明細書に提供される。
本開示のキメラサイトカイン受容体およびCARを担持する細胞を含む医薬組成物が本明細書に提供される。
上述の方法により取得される、操作されたキメラサイトカイン受容体を担持する、およびCARを担持する免疫細胞(例えばT細胞)、または当該操作された免疫細胞から誘導される細胞株は、医薬品として使用することができる。一部の実施形態では、かかる医薬品は、例えば、ウイルス性疾患、細菌性疾患、癌、炎症性疾患、免疫疾患、または加齢関連疾患などの障害を治療するために使用することができる。一部の実施形態では、癌は、固形癌である。一部の実施形態では、癌は、液状癌である。癌は、胃癌(gastric cancer)、肉腫、リンパ腫、白血病、頭頚部癌、胸腺癌、上皮性癌、唾液腺癌、肝臓癌、胃癌(stomach cancer)、甲状腺癌、肺癌、小細胞肺癌、卵巣癌、乳癌、前立腺癌、食道癌、膵臓癌、グリオーマ、グリア芽腫、白血病、多発性骨髄腫、腎細胞癌、膀胱癌、子宮頸癌、絨毛癌、結腸癌、口腔癌、皮膚癌、およびメラノーマからなる群から選択され得る。一部の実施形態では、対象は、局所的に進行した、または転移性のメラノーマ、扁平上皮細胞頭頚部癌(SCHNC)、卵巣癌、肉腫、または再発性もしくは難治性の古典的ホジキンリンパ腫(cHL)を有する、過去に治療を受けた成人対象である。
一部の実施形態では、操作された免疫細胞、または操作された免疫細胞から誘導された細胞株は、その必要のある対象の障害の治療のための医薬品の製造において使用してもよい。一部の実施形態では、障害は、例えば、癌、自己免疫性障害、または感染症であってもよい。
また本明細書において、そのような治療を必要とする対象を治療するための方法が提供される。
本明細書において使用される場合、「対象」という用語は、限定されないが、ヒトおよび他の霊長類(例えばチンパンジー、カニクイザルおよび他の類人猿およびサル種)、家畜動物(例えばウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギおよびウマ)、家庭内哺乳動物(例えばイヌおよびネコ)、実験動物(例えばウサギ、例えばマウス、ラットおよびモルモットなどの齧歯類)、および鳥類(例えばニワトリ、七面鳥および他の家禽類、アヒル、ガチョウなどの家禽、野鳥および狩猟鳥類)を含む任意の脊椎動物を指す。一部の実施形態では、対象は、哺乳動物である。例示的な実施形態では、対象は、ヒトである。
一部の実施形態では、方法は、本明細書に記載されるキメラサイトカイン受容体およびCARを担持する、本開示の免疫細胞を、その必要のある対象に提供すること、を含む。
一部の実施形態では、本発明のキメラサイトカイン受容体およびCARを担持するT細胞は、安定的なインビボでのT細胞拡張を行うことができ、および長期間、持続することができる。
本発明の治療方法は、改善、治癒または予防することができる。本発明の方法は、自己免疫療法の一部、または同種免疫療法的な処置の一部のいずれであってもよい。
別の態様では、本発明は、腫瘍を有する対象において腫瘍の増殖または進行を阻害する方法を提供するものであり、当該方法は、本明細書に記載されるキメラサイトカイン受容体を発現し、およびCARを発現する免疫細胞の有効量を当該対象に投与することを含む。別の態様では、本発明は、対象において癌の転移を阻害または予防する方法を提供するものであり、当該方法は、その必要のある対象に、本明細書に記載される操作された免疫細胞の有効量を投与することを含む。別の態様では、本発明は、腫瘍を有する対象において腫瘍の退縮を誘導する方法を提供するものであり、当該方法は、当該対象に、本明細書に記載される操作された免疫細胞の有効量を投与することを含む。一部の実施形態では、対象は、抗TGF-βR抗体、特に抗TGF-βR2抗体をさらに投与される。
一部の実施形態では、本明細書の操作されたT細胞は、対象に非経口的に投与されてもよい。一部の実施形態では、本明細書に開示される操作T細胞は、対象に静脈内投与されてもよい。
また癌の治療のための医薬品の製造、またはその必要のある対象において腫瘍の増殖または進行を阻害するための医薬品の製造における、本明細書に提供される操作T細胞のいずれかの使用が提供される。
一部の実施形態では、治療は、免疫抑制性の治療を受けている対象に投与されてもよい。実際に本発明は、当該免疫抑制剤に対する受容体をコードする遺伝子の不活性化によって、少なくとも一つの免疫抑制剤に対し抵抗性となった細胞または細胞群に依存する。この態様において、免疫抑制性の治療は、対象内の本発明によるT細胞の選択および拡張を補助するものとする。本発明による細胞または細胞群の投与は、エアロゾル吸入、注射、摂取、輸液、注入または移植をはじめとする任意の簡便な方法で実行されてもよい。本明細書に記載される組成物は、対象に、皮下、皮内、腫瘍内、節内、髄内、筋肉内、静脈内注射もしくはリンパ管内注射、または腹腔内に投与されてもよい。本開示のキメラサイトカイン受容体および/またはCARを担持する細胞、またはその医薬組成物は、以下の投与経路のうちの一つ以上を介して投与されてもよい:静脈内、眼内、硝子体内、筋肉内、皮下、局所的、経口、経皮、腹腔内、眼窩内、移植、吸入、くも膜下腔内、脳室内、耳を介して、または鼻腔内。
一部の実施形態では、細胞または細胞群(本開示のキメラサイトカイン受容体およびCARを担持する)の投与は、例えば体重1kgあたり約104~約109個の細胞の投与を含んでもよく、当該範囲内にある細胞数のすべての整数値を含む。一部の実施形態では、細胞または細胞群の投与は、体重1kg当たり約104~105個の細胞、体重1kg当たり約105~106個の細胞、体重1kg当たり約106~107個の細胞、体重1kg当たり約107~108個の細胞、または体重1kg当たり約108~109個の細胞の投与を含んでもよい。細胞または細胞群は、一つ以上の投与量で投与されてもよい。一部の実施形態では、当該細胞の有効量は、単回投与として投与されてもよい。一部の実施形態では、当該細胞の有効量は、ある期間にわたる複数の投与量として投与されてもよい。投与のタイミングは、担当医師の判断内にあり、対象の臨床状態に依存する。細胞または細胞群は、例えば血液バンク、またはドナーなどの任意の供給源から取得されてもよい。個々のニーズは変化する一方で、特定の疾患または状態に対する所与の細胞型の有効量の最適範囲の決定は、当業者の技術範囲内にある。有効量とは、治療利益または予防利益を提供する量を意味する。投与される用量は、レシピエントの年齢、健康状態および体重、もしあれば併用治療の種類、治療頻度、および望ましい効果の性質に依存する。一部の実施形態では、細胞の有効量または当該細胞を含む組成物の有効量は、非経口的に投与される。一部の実施形態では、投与は、静脈内投与であってもよい。一部の実施形態では、投与は、腫瘍内に注射により直接行われてもよい。
方法は、本明細書に提供されるCARおよびキメラサイトカイン受容体を担持する操作された免疫細胞を投与する前に、一つ以上の剤を対象に投与することをさらに含んでもよい。特定の実施形態では、剤は、リンパ球枯渇(前処理)のレジメンである。例えばそうした治療の必要のある対象をリンパ球枯渇させる方法は、当該対象にシクロホスファミドの特定の有益な投与量(200mg/m2/日~2000mg/m2/日、約100mg/m2/日~約2000mg/m2/日、例えば、約100mg/m2/日、約200mg/m2/日、約300mg/m2/日、約400mg/m2/日、約500mg/m2/日、約600mg/m2/日、約700mg/m2/日、約800mg/m2/日、約900mg/m2/日、約1000mg/m2/日、約1500mg/m2/日または約2000mg/m2/日)および特定用量のフルダラビン(20mg/m2/日~900mg/m2/日、約10mg/m2/日~約900mg/m2/日;例えば、約10mg/m2/日、約20mg/m2/日、約30mg/m2/日、約40mg/m2/日、約40mg/m2/日、約50mg/m2/日、約60mg/m2/日、約70mg/m2/日、約80mg/m2/日、約90mg/m2/日、約100mg/m2/日、約500mg/m2/日または約900mg/m2/日)を投与することを含む。例示的な投与レジメンは、患者に治療有効量の操作された免疫細胞を投与する前に、三日間の約30mg/m2/日のフルダラビンと組み合わされて、またその投与の前後に、約300mg/m2/日のシクロホスファミドを患者に連日投与することを含む。
一部の実施形態では、特に、本明細書に提供される操作細胞が、CD52の表面発現を排除または最小化するように遺伝子編集されていた場合には、リンパ球枯渇は、例えばアレムツズマブなどの抗CD52抗体の投与をさらに含む。一部の実施形態では、CD52抗体は、約1-20mg/日 IVの投与量で、例えば約13mg/日 IVの投与量で1、2、3日間以上投与される。抗体は、リンパ球枯渇レジメンの他の要素(例えば、シクロホスファミドおよび/またはフルダラビン)の投与と組み合わされて、またはその投与の前後に投与されてもよい。
特定の実施形態では、本明細書に開示されるCAR発現免疫エフェクター細胞を含む組成物は、任意の数の化学療法剤と併せて投与することができる。
IV.キットおよび製造物品
本開示は、本明細書に記載されるキメラサイトカイン受容体およびキメラサイトカイン受容体担持細胞、ならびにその医薬組成物のうちのいずれか一つ以上を含むキットを提供する。本開示はまた、本明細書に記載されるキメラサイトカイン受容体およびキメラサイトカイン受容体担持CAR-I細胞、その医薬組成物、ならびに本明細書に記載されるキットの任意の一つ以上を含む、製造物品を提供する。
本開示は、本明細書に記載されるキメラサイトカイン受容体およびキメラサイトカイン受容体担持細胞、ならびにその医薬組成物のうちのいずれか一つ以上を含むキットを提供する。本開示はまた、本明細書に記載されるキメラサイトカイン受容体およびキメラサイトカイン受容体担持CAR-I細胞、その医薬組成物、ならびに本明細書に記載されるキットの任意の一つ以上を含む、製造物品を提供する。
以下の実施例は、解説を目的として含有されており、本開示の範囲を限定する意図はない。
本開示全体を通して参照されるすべての特許および非特許文書は、すべての目的に対しその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
実施例1:TGFβR1またはTGFβR2ドミナントネガティブ短縮型を有するキメラサイトカイン受容体-CAR構築物の構築および検証
図1は、本開示の誘導性キメラサイトカイン受容体の概略図を示す。サイトカインシグナル伝達とTGFβ係合を同時に結び付けるために、以下のモジュールから構成されるキメラサイトカイン受容体を構築した:(i)TGF-β受容体の細胞外部分またはTGF-β抗原結合ドメインを含む結合ドメイン、(ii)JAK2-活性化ドメインを有する細胞内部分を含む膜貫通ドメイン、および(iii)サイトカイン受容体尾部(細胞尾部)に由来するSTAT-リクルートドメイン(STAT-活性化ドメイン)を含むSTAT-リクルートドメイン。図1に例として示されるように、結合ドメインは、TGFβR2の細胞外ドメインを含む。
図1は、本開示の誘導性キメラサイトカイン受容体の概略図を示す。サイトカインシグナル伝達とTGFβ係合を同時に結び付けるために、以下のモジュールから構成されるキメラサイトカイン受容体を構築した:(i)TGF-β受容体の細胞外部分またはTGF-β抗原結合ドメインを含む結合ドメイン、(ii)JAK2-活性化ドメインを有する細胞内部分を含む膜貫通ドメイン、および(iii)サイトカイン受容体尾部(細胞尾部)に由来するSTAT-リクルートドメイン(STAT-活性化ドメイン)を含むSTAT-リクルートドメイン。図1に例として示されるように、結合ドメインは、TGFβR2の細胞外ドメインを含む。
HEK293T細胞レポーターアッセイを使用して、TGF-βシグナル伝達の中和、またはSTAT応答の活性化のいずれかに対する、キメラサイトカイン受容体を使用したサイトカインシグナル伝達の誘導性および程度を検証した。当該アッセイは、サイトカインICD活性化およびサイトカインシグナル伝達のサロゲート測定として使用され得る。簡潔に述べると、20,000個のHEK293T細胞を、ポリ-L-リシン被覆96ウェル平底プレートの各ウェルに播種し、5% CO2、37℃で一晩培養した。キメラサイトカイン受容体-CAR構築物(2.5ng)、ホタルルシフェラーゼを駆動するTGF-βまたはSTAT応答因子(100ng、Promega社)、およびRenillaルシフェラーゼ対照レポーターベクター(1ng、Promega社)を、Opti-MEM(Gibco社)中、5μlの最終体積まで混合した(DNA混合物)。
細胞は、BFP-EGFRvIII CAR構築物でトランスフェクトされた。BFP遺伝子は、陰性対照としてキメラサイトカイン受容体の代わりである。また、追加の対照としてTGFβR2のドミナントネガティブ短縮型(以下、TGFβR2 DN)、およびTGFβ1のドミナントネガティブ短縮型(以下、TGFβR1 DN)も構築され、細胞内サイトカインシグナルの非存在下でのドミナントネガティブの効果を検証した。0.3μlのリポフェクタミン2000(Invitrogen社)および5μlのOpti-MEMと予混合されたDNA混合物を室温で20分間インキュベートした後、総体積10μlの混合物を、HEK293T細胞を含有する各ウェルに添加した。トランスフェクションから1日後、市販のTGF-β1リガンド(BioLegend社、以下の実施例1~4では「TGF-β」と呼称される)を、刺激用に様々な最終濃度で培養物に添加した。20~24時間の刺激後、TGF-βまたはSTAT5レポーター活性を、Dual-Glo Luciferase Assay System(Promega社)を使用して評価した。TGF-βまたはSTAT5レポーターの活性の誘導倍率は、レポーターベクターのみでトランスフェクトされ、未処置とされたHEK293T細胞に対して正規化された。
図2Aは、第2世代EGFRvIII CARと、TGFβR1またはTGFβR2キメラサイトカイン受容体のドミナントネガティブ短縮型の共発現のために使用されるレンチウイルスベクターの概略図を示す。
図2Bは、TGFβR1 DNまたはTGFβR2 DN(図2Aに示され、それぞれ配列番号2および3のアミノ酸配列を含む)のいずれかの発現による、TGF-βシグナル伝達の阻害を示す。示されるデータから、TGFβR2 DNキメラサイトカイン受容体が、TGFβR1 DNよりも高効率で、TGFβリガンド(最大100ng/ml)により誘導されるTGF-βシグナル伝達を阻害したことが示される。これは、TGF-βリガンドへのTGFβR1の結合の結合アフィニティと比較して、TGF-βリガンドへのTGFβR2の結合のアフィニティが高いことに起因する可能性が高い(Groppe et al.,2008,Mol.Cell,29(2):157-68に記載される)。結果として、以下の実施例の設計は、TGFβR2の結合ドメインを有するキメラサイトカイン受容体に焦点が置かれた。
実施例2:TGFβR2を使用した誘導性キメラサイトカイン受容体の設計および検証
図1を参照して簡潔に記載されるように、キメラサイトカイン受容体が構築され、結合ドメインはTGFβR2に由来するドメインとした(TGFβ2キメラサイトカイン受容体)。CAR-T細胞を背景としたTGFβR2キメラサイトカイン受容体の有用性を調査するために、TGFβR2細胞外ドメイン(ECD)のバリアント、およびTPOR膜貫通(TM)ドメインのバリアントを構築した。各TGFβR2 ECDバリアント、各TPOR TMドメインバリアント、および所望のサイトカイン受容体の細胞内ドメイン(ICD)の融合物を、第2世代EGFRvIII特異的CARをコードするレンチウイルスベクター内にクローニングし(2173scFv、Sci Transl Med.2015 Feb 18;7(275):275ra22に記載される)、これら受容体バリアントの活性を検証した。キメラサイトカイン受容体とCARの化学量論的共発現を可能にするために、両方の遺伝子をP2Aペプチドを介して連結した(キメラサイトカイン受容体-CAR構築物)。形質導入細胞の検出を容易にするために、v5エピトープタグ(配列番号152)をscFvとCD8ヒンジドメインの間に挿入した。
図1を参照して簡潔に記載されるように、キメラサイトカイン受容体が構築され、結合ドメインはTGFβR2に由来するドメインとした(TGFβ2キメラサイトカイン受容体)。CAR-T細胞を背景としたTGFβR2キメラサイトカイン受容体の有用性を調査するために、TGFβR2細胞外ドメイン(ECD)のバリアント、およびTPOR膜貫通(TM)ドメインのバリアントを構築した。各TGFβR2 ECDバリアント、各TPOR TMドメインバリアント、および所望のサイトカイン受容体の細胞内ドメイン(ICD)の融合物を、第2世代EGFRvIII特異的CARをコードするレンチウイルスベクター内にクローニングし(2173scFv、Sci Transl Med.2015 Feb 18;7(275):275ra22に記載される)、これら受容体バリアントの活性を検証した。キメラサイトカイン受容体とCARの化学量論的共発現を可能にするために、両方の遺伝子をP2Aペプチドを介して連結した(キメラサイトカイン受容体-CAR構築物)。形質導入細胞の検出を容易にするために、v5エピトープタグ(配列番号152)をscFvとCD8ヒンジドメインの間に挿入した。
図3は、第2世代EGFRvIII CARと、TGFβR2キメラサイトカイン受容体を共発現するために使用されたレンチウイルスベクターの概略図を示す。一つ以上の細胞尾部またはリクルートドメインをタンデム結合して、一つ以上のサイトカインからのシグナル伝達を模倣してもよい。
図4A-4Cは、TGFβR2を使用して構築されたキメラサイトカイン受容体の過剰発現による、TGFβシグナル伝達の阻害を示す。使用されたレンチウイルスベクターは、実施例1に記載される内容と同様に構築された。図4Aは、IL7R(316-459)およびIL12Rb2(775-825)細胞尾部またはリクルートドメインを担持する、CAR-T細胞においてIL7シグナル伝達およびIL12シグナル伝達を模倣するために使用されたプロトタイプ型レンチウイルスベクターの概略を示す。TpoRカセットの膜貫通ドメイン中に様々な短縮型を設計した(表3に示す)。これら短縮型がサイトカインシグナル伝達を調節する能力を判定した。図4Bは、ルシフェラーゼレポーターアッセイによって決定されたTGF-βシグナル伝達活性を示す。TGFβR2を使用して構築された、すべての試験されたキメラサイトカイン受容体は、TGF-βシグナル伝達を阻害できることが示され、これら操作キメラ受容体中のTGFβR2の細胞外ドメインを介して結合に関して競合する。図4Cは、TGF-βの存在下での、図4Aのキメラサイトカイン受容体の活性化を示す。キメラサイトカイン受容体の活性化は、STATレポーター活性によって測定される。いくつかのバリアントが、TGF-βリガンドによるサイトカインシグナル伝達を誘導する能力を有すると特定された。図4B-4CのX軸に列挙される膜貫通ドメインのアミノ酸配列は、表3に提示される配列番号29~配列番号40、および配列番号50~配列番号57である。
図5A-5Cは、TGFβR2を使用して構築された追加のキメラサイトカイン受容体の過剰発現による、TGFβシグナル伝達の阻害を示す。使用されたレンチウイルスベクターは、図4A-4Cを参照し、および実施例1に記載される内容と同様に構築された。図5Aは、結合ドメイン内に短縮を有する、使用されたプロトタイプ型レンチウイルスベクターの概略図を示す。
再度、TpoRカセットのTMドメインにおける追加の短縮型(N-10、N-11、N-12など)を設計し(表3に示す)、サイトカインシグナル伝達を調節するその能力を判定した。図5Bは、ルシフェラーゼレポーターアッセイによって決定されたTGF-βシグナル伝達活性を示す。試験されたキメラサイトカイン受容体の大部分は、TGF-βシグナル伝達を阻害できることが示された(N-12、N-13、N-14 TM短縮型以外、それらの阻害の程度は低いことが示された)。図5Cは、TGF-βの存在下での、図5Aのキメラサイトカイン受容体の活性化を示す。キメラサイトカイン受容体の活性化は、STATレポーター活性によって測定される。いくつかのバリアントが、TGF-βリガンドによるサイトカインシグナル伝達を誘導する能力を有すると特定された。図5B-5Cのx軸に列挙される膜貫通ドメインのアミノ酸配列は、配列番号29、38、53、配列番号40~配列番号44、および配列番号61~配列番号72であり、表3に提示される。
実施例3:キメラサイトカイン受容体結合ドメインの改変、および構築されたキメラサイトカイン受容体の検証
TGFβR2の非存在下では、TGFβR1は、非常に低いアフィニティでTGF-βリガンドと相互作用する。TGFβR2のECDがTGFβリガンドに結合した場合、当該二元複合体は広い境界面を有しており、TGFβR1を効率的にリクルートし、三元複合体を形成する。操作されたTGFβR2キメラサイトカイン受容体も、内因性TGFβR1と係合することができる。この係合は、サイトカイン受容体ICDを通じて、意図されるシグナル伝達に立体的に干渉し得る。TGFβR2キメラサイトカイン受容体とTGFβR1との間の相互作用を遮断するために、TGFβR1カセットのバリアントをいくつか設計し、TGF-βシグナル伝達を阻害しながらサイトカインシグナル伝達を強化することができる改変を特定した。
TGFβR2の非存在下では、TGFβR1は、非常に低いアフィニティでTGF-βリガンドと相互作用する。TGFβR2のECDがTGFβリガンドに結合した場合、当該二元複合体は広い境界面を有しており、TGFβR1を効率的にリクルートし、三元複合体を形成する。操作されたTGFβR2キメラサイトカイン受容体も、内因性TGFβR1と係合することができる。この係合は、サイトカイン受容体ICDを通じて、意図されるシグナル伝達に立体的に干渉し得る。TGFβR2キメラサイトカイン受容体とTGFβR1との間の相互作用を遮断するために、TGFβR1カセットのバリアントをいくつか設計し、TGF-βシグナル伝達を阻害しながらサイトカインシグナル伝達を強化することができる改変を特定した。
図6A~6Cは、改変を有するTGFβR2を用いて構築されたキメラサイトカイン受容体の過剰発現による、TGFβシグナル伝達の阻害を示す。図6Aは、TGFβR2カセットに導入された改変の概略を示す。使用されたレンチウイルスベクターは、実施例1に記載される内容と同様に構築された。TGFβR1の係合を遮断するために、短縮型(ΔN25)を、図6A-6Cに言及する際に記載された上述の構築物に基づき、TGFβR2結合ドメイン内に導入して(TGFβR2ΔN25)、TGF-βシグナル伝達の阻害を、TGF-βレポーターアッセイにより検証した。図6Bは、TGFβR2ΔN25キメラサイトカイン受容体が、TGF-βシグナル伝達を阻害する能力をまだ保持していることを示す。図6Cは、STATレポーター活性により評価された、図6Aのキメラサイトカイン受容体の活性化を示す。図6B-6CのX軸に列挙される膜貫通ドメインのアミノ酸配列は、配列番号4または配列番号3の結合ドメイン配列を伴う、配列番号29、38、39、40、および53であり、表1および3に提示される。
TGFβR2結合ドメインの短縮型は、TGF-βリガンドの非存在下であっても、サイトカインシグナル伝達を5~10倍強化すると判定された。興味深いことに、ΔN25短縮型は、TpoR TM短縮型(例えば、N-7、N-8、N-9、およびN+4)と相乗的にシグナル伝達を強化することができた。TGFβR2結合ドメインとTpoR TM短縮型変異体のこの組み合わせの使用は、免疫増強サイトカインシグナルを伝達しながら、免疫抑制性のTGF-βシグナル伝達を同時に抑制するための新しいアプローチとなる。
実施例4:構造的に活性なキメラサイトカイン受容体の設計および検証
図7は、構造的に活性なキメラサイトカイン受容体の概略を示す。サイトカイン細胞内ドメインの構造的に活性なシグナル伝達を可能にするために、TPOR膜貫通ドメインを生得的に二量体形成させ、JAK-STAT経路を活性化する二重変異を、TPOR膜貫通ドメインに導入した。図7の構築物の例として示されるように、結合ドメインは、TGFβR2の細胞外部分を含む。膜貫通ドメインの例は、配列番号29、40、53、または60を含んでもよい。
図7は、構造的に活性なキメラサイトカイン受容体の概略を示す。サイトカイン細胞内ドメインの構造的に活性なシグナル伝達を可能にするために、TPOR膜貫通ドメインを生得的に二量体形成させ、JAK-STAT経路を活性化する二重変異を、TPOR膜貫通ドメインに導入した。図7の構築物の例として示されるように、結合ドメインは、TGFβR2の細胞外部分を含む。膜貫通ドメインの例は、配列番号29、40、53、または60を含んでもよい。
図8A~8Cは、構造的に活性なキメラサイトカイン受容体の設計および検証された機能を示す。使用されたレンチウイルスベクターは、実施例1に記載される内容と同様に構築された。二重変異(S505N、W515K)をTPORカセット内に導入し、受容体の二量体形成および活性化を強制させて、最も有望な機能性を示したバリアント(例えば、TPORカセットのTGFβR2ΔN25、N-9、およびN+4短縮型)と組み合わせた。図8Aは、TGFβR2カセットに導入された改変の概略を示す。図8Bは、図8Aのキメラサイトカイン受容体の発現による、TGF-βシグナル伝達の阻害を示す。図8Cは、293細胞においてSTAT5レポーター活性により測定された、図8Aのキメラサイトカイン受容体を介したサイトカインシグナル伝達の活性化を示す。親設計(TGFβR2_TpoR、TGFβR2_TpoR_N-9、およびTGFβR2_TpoR_N+4)と比較して、S505NおよびW515Kの変異を有する受容体は、しっかりとしたサイトカインシグナル伝達を示した(例えば、TGFβR2_TpoR.S505.W515K、TGFβR2_TpoR_N-9.S505N.W515K)。図8B-8CのX軸に列挙される膜貫通ドメインの配列は、配列番号4または配列番号3の結合ドメイン配列を伴う、配列番号40、53、59および60を含み、表1および3に提示される。
実施例5:追加のキメラサイトカイン受容体の検証
図10Aは、誘導性TGF-β駆動型キメラサイトカイン受容体の追加設計を示す。ECDと細胞内シグナル伝達ドメインとの間の柔軟性を減少させるために膜貫通ドメイン内にさらに短縮を有する構築物が作製された。図10Bは、ルシフェラーゼアッセイにより判定された、様々な濃度のTGF-βの存在下での293細胞における、図10Aに示されるTGF-β駆動型キメラサイトカイン受容体の過剰発現による内因性TGF-βシグナル伝達の阻害を示す。構築物の一部はさらに、ECDドメイン内にΔN25欠失を担持する(TGF-βR2ΔN25)。図10BのすべてのTGF-β駆動型キメラサイトカイン受容体が、内因性TGF-βシグナル伝達を阻害した。しかしΔN25欠失を有するクローンは、わずかに低いTGF-βシグナル伝達の阻害を示した。図10Cのデータは、様々な濃度のTGF-βの存在下での、キメラサイトカイン受容体の活性化を示す。膜貫通ドメインにおける欠失、およびΔN25欠失を有するキメラ受容体は、TGF-βの存在下でSTAT5シグナル伝達を誘導した。
図10Aは、誘導性TGF-β駆動型キメラサイトカイン受容体の追加設計を示す。ECDと細胞内シグナル伝達ドメインとの間の柔軟性を減少させるために膜貫通ドメイン内にさらに短縮を有する構築物が作製された。図10Bは、ルシフェラーゼアッセイにより判定された、様々な濃度のTGF-βの存在下での293細胞における、図10Aに示されるTGF-β駆動型キメラサイトカイン受容体の過剰発現による内因性TGF-βシグナル伝達の阻害を示す。構築物の一部はさらに、ECDドメイン内にΔN25欠失を担持する(TGF-βR2ΔN25)。図10BのすべてのTGF-β駆動型キメラサイトカイン受容体が、内因性TGF-βシグナル伝達を阻害した。しかしΔN25欠失を有するクローンは、わずかに低いTGF-βシグナル伝達の阻害を示した。図10Cのデータは、様々な濃度のTGF-βの存在下での、キメラサイトカイン受容体の活性化を示す。膜貫通ドメインにおける欠失、およびΔN25欠失を有するキメラ受容体は、TGF-βの存在下でSTAT5シグナル伝達を誘導した。
本発明者らは次に、CAR T細胞における構造的キメラ受容体を試験した。図11~16で試験された全ての構築物は、TPOR/MPLR膜貫通ドメイン中にS505NおよびW515Kの置換を含有する。図11Aは、TGFβR2キメラサイトカイン受容体と、EGFRvIII特異的CAR(2173scFv)をCAR T細胞において共発現するために使用されたレンチウイルスベクターの概略図を示す。すべてのキメラサイトカイン受容体は、TPOR/MPLRの膜貫通ドメインに二量体形成変異(S505N、W515K、配列番号60を参照)を担持し、およびタンデム結合された一つ以上のサイトカイン受容体リクルートドメインを担持し、一つ以上のサイトカインからのシグナル伝達を模倣した。「IL2YY」とは、IL2Rb (393-433、518-551)を指し、「IL7IL12」とは、タンデム結合されたIL7R(316-459)とIL12Rb2(775-825)を指す。対照として、TGFβR2のドミナントネガティブ短縮型(TGF-βR2.DN)、TGF-βR2 ECDを含まない構造的キメラサイトカイン受容体(IL7IL12、IL2YY)、またはBFPタンパク質を発現するCAR T細胞も作製された。CAR T細胞を産生する方法は、Sommer C,et al.Preclinical Evaluation of Allogeneic CAR T Cells Targeting BCMA for the Treatment of Multiple Myeloma.Mol Ther. 2019. doi:10.1016/j.ymthe.2019.04.001、およびSommer C,et al.Allogeneic FLT3 CAR T Cells with an Off-Switch Exhibit Potent Activity against AML and Can Be Depleted to Expedite Bone Marrow Recovery.Mol Ther.2020.doi:10.1016/j.ymthe.2020.06.022に記載されている通りである。簡潔に述べると、健康なドナーからの初代T細胞を、CARと、TGFβR2キメラサイトカイン受容体または対照の各々を発現するレンチウイルスを用いて、5のMOIで形質導入した。図11Bは、CAR T細胞を産生中の7、9および14日目のCAR+ T細胞の割合を示す。指定される構造的キメラサイトカイン受容体を含むCAR T細胞(TGF-βR2.IL7IL12、TGF-βR2.IL2YY、IL7IL12、またはIL2YY)は、BFP単独を比較して、産生期間にわたり高い増殖と富化を示した。結果として、キメラサイトカイン受容体を含まずBFPのみを発現するCAR Tと比較して、より多くのEGFRvIII CAR+ T細胞が経時的に取得された(図11C)。
図11Dおよび11Eは、様々なキメラサイトカイン受容体または対照のいずれかを共発現するCAR T細胞における、STAT 5リン酸化の評価結果を示す。リン酸化STAT5の検出に使用された抗体は、BD Biosciences社(BDB612599)から取得したTGF-βR2 ECDとともに構造的キメラサイトカイン受容体を含むCAR T細胞、すなわちTGF-βR2.IL7IL12 またはTGF-βR2.IL2YYは、IL2YYおよびIL7IL12、すなわちTGF-βR2 ECDを含まない構造的キメラサイトカイン受容体と比較して、TGFβの非存在下であっても高いレベルのSTAT5リン酸化を呈した。このことから、TGF-βR2 ECDドメインで強いサイトカインシグナル伝達があったことが示唆される。データは、TGF-βR2 ECDが、CAR T細胞において、細胞間リクルートドメインシグナル伝達を改善したことを示唆している。
図11Fおよび11Gのデータは、キメラサイトカイン受容体が、CAR T産生の14日目にCAR T細胞の分化を制御したことを示す。CD62LおよびCD45RO染色は、それぞれBioLegned社(#304822)およびBioLegand社(#304234)の抗体を使用して実施された。注目すべきは、TGFβR2.IL7IL12キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞は、主にセントラルメモリーT細胞(CD62LhiCD45ROhi)に分化したことである。この結果は、強いIL12Rbシグナル伝達に起因する可能性が高い。一方で、TGFbR2.IL2YYまたはIL2YYキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞は、幹細胞様(幹)メモリーT細胞(CD62LhiCD45ROlow)の集団増加を呈した。この集団の表現型は、臨床転帰の良好さと関連している望ましいT細胞表現型である。
次に本発明者らは、抗ヒトTGF-βR2ポリクローナル抗体(R&D Systems社、FAB2411A100)を使用したフローサイトメトリーにより、総表面ECDを測定することによって、内因性TGF-βR2の発現と、TGF-βR2キメラサイトカイン受容体の発現を比較した。図11Hの結果は、IL7IL12またはIL2YYキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞、およびBFPを発現するCAR T細胞における、内因性TGFβR2から生じた、約1400-2300のECD染色のMFIを示す。TGF-βR2キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞(TGF-βR2.IL7IL12およびTGF-βR2.IL2YY)は、2~3倍多いMFI値を示した。このことから、内因性TGF-βR2受容体のレベルよりも2~3倍高いレベルのTGF-βR2 ECD染色が示唆される。図11Iは、様々な濃度のTGFβに曝露されたときの、様々なキメラサイトカイン受容体または対照を発現するCAR T細胞内のSMADリン酸化のレベルを示す。リン酸化SMADの検出に使用された抗体は、BD Biosciences社 (BDB562586)から取得した。結果は、TGF-βR2.IL7IL12、およびTGF-βR2.IL2YYキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞は、TGF-βR2外部ドメインを含まないIL7IL12およびIL2YYキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞と比較して、それぞれSMADリン酸化の低下を呈したことを示す。
次に本発明者らは、標的細胞のU87-EGFRvIII細胞に対する、様々なキメラサイトカイン受容体または対照を発現するEGFRvIII CAR T細胞の抗腫瘍活性を評価した。簡潔に述べると、CAR T細胞を、10,000個の標的細胞とともに、1:2のE:T比で、10%FBS、ならびに0、5、および20ng/mlの様々な濃度のTGF-βを含む200ulのRPMI培地中でインキュベートした。標的細胞との一週間の共培養後、100ulの上清中のCAR T細胞を、前週と同じTGFβ濃度で、新しい標的細胞(10,000個)に移した。TGF-β添加が無い第二週におけるCAR T細胞の細胞傷害性を評価し、結果を図12Aに示す。外因性TGFβの非存在下では、TGF-βR2キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞(TGF-βR2.IL7IL12およびTGF-βR2.IL2YY)は、最も持続性のある細胞傷害性を示し、CAR T細胞によってほとんどの標的細胞が死滅した。TGF-βR2 ECDを含まないキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞(IL7IL12およびIL2YY)も、第二週まで、相当な細胞傷害性を呈し、U87細胞の増殖を阻害した。比較すると、BFPまたはTGF-βR2.DNを有するCAR T細胞は活性を失い、U87細胞の増殖を阻害することができなかった(図12A)。データは、TGF-βR2キメラサイトカイン受容体が、標的細胞に対して、より持続的な細胞傷害が可能であることを示している。TGFβの存在下では、TGFβR2 ECDを有するキメラサイトカイン受容体を発現しないCAR T細胞の活性は、TGF-βによって様々なレベルに阻害され、これは内因性TGF-β受容体を介したシグナル伝達の効果である可能性が高い(図12B-12C)。対照的に、TGF-βR2キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞は、TGF-β阻害に対して抵抗性であり、最大で20ng/mlのTGF-βの条件下でも強い細胞傷害性を維持することができた(図12B、12C)。
本発明者らは次に、CAR T細胞における、さらに改変された構造的TGF-βR2キメラサイトカイン受容体を評価した。上記に示されるように、TPOR/MPLR膜貫通ドメイン中にS505N/W515K置換、およびIL7Ra/IL12Rbリクルートドメイン(例えば、配列番号163)を有する構造的TGFβR2.IL7IL12キメラサイトカイン受容体は、STAT5リン酸化を増加させ、セントラルメモリーT細胞へのかなりの分化を生じさせた。IL12サイトカインシグナル伝達は、メモリーT細胞の分化に関与しているため、本発明者らは、IL12シグナル伝達を消去するTGF-βR2.IL7キメラサイトカイン受容体を設計した。それに加えて本発明者らは、TpoR JAK-結合ドメイン中に二つの変異、K553RとK573Rを導入し(「RR」と指定される、例えば配列番号165および170)、ユビキチン誘導性の受容体分解を低下させた。Saur SJ, Sangkhae V, Geddis AE, Kaushansky K, Hitchcock IS. Ubiquitination and degradation of the thrombopoietin receptor c-Mpl. Blood. 2010. doi:10.1182/blood-2009-06-227033を参照のこと。キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞を作製し、STAT5リン酸化およびT細胞分化について評価した。前述と同様に、これらのさらに改変されたTGF-βR2キメラサイトカイン受容体は、STAT5リン酸化により判定した場合、TGF-βR2 ECDドメインを含まないキメラサイトカイン受容体よりも高レベルのSTAT5シグナル伝達を示した(IL7IL12およびIL7キメラサイトカイン受容体構築物の両方ともS505N/W515K置換を含む)(図13A)。T細胞分化の評価では、IL12Rリクルートドメインを含まないキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞(TGF-βR2.IL7、TGF-βR2.IL7_RR、およびIL7)は、IL12Rリクルートドメインを含むカウンターパートよりも高い割合の幹メモリーT細胞を示した(図13B)。これらのデータは、異なるサイトカイン受容体モチーフを選択することによって、TGF-βR2キメラサイトカイン受容体シグナル伝達とT細胞分化を調節できることを示す。
TGF-βR2キメラサイトカイン受容体がどのようにT細胞機能に影響を与えるかを評価するために、CAR T細胞を長期間の殺傷アッセイで評価した。簡潔に述べると、異なるキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞を、10%のFBSを含み、5ng/mlのTGF-βを含む、または含まない200ul RPMI培地中、1:1のE:T比で10,000個のU87-EGFRvIII癌細胞と混合した。2日または3日ごとに、CAR T細胞を含む100ulの上清を10,000個の新たな標的細胞上へと移し、10% FBSおよび5ng/ml TGFβを含むRPMI培地で200ulの最終体積とし、古い標的細胞の生存率を定量した。異なるTGF-βR2キメラサイトカイン受容体を含むCAR T細胞の長期的な細胞傷害性を、図14A-Bに要約する。外因性のTGFβの非存在下では、様々なリクルートドメインを有するTGF-βR2キメラサイトカイン受容体、例えば、TGF-βR2.IL2YY、TGF-βR2.IL7、またはTGF-βR2.IL2YYY(IL2Rb(339-379、393-433、518-551))はすべて、TGF-βR2 ECDを含まないキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞よりも強力で長期的な細胞傷害性を与えた。このことから、TGF-βR2 ECDドメインは、キメラサイトカイン受容体のシグナル伝達を強化したという従前の実験結果が確認される(図14A)。5ng/mlのTGFβの存在下では、TGF-βR2キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞は、TGF-βR2 ECDを含まないキメラサイトカイン受容体を発現する、または発現しないCAR T細胞よりも強力で持続的な細胞傷害性を維持した(図14B)。試験されたキメラサイトカイン受容体はすべて、S505N/W515K置換を含有し、TGFbR2.IL2YYYおよびIL2YYY構築物は、TOPR/MPLR膜貫通ドメイン中に追加のH499L置換を有している。
TGF-βR2キメラサイトカイン受容体によるTGFβシグナル伝達の阻害、およびCAR T細胞の機能性に対するその影響をさらに評価するために、本発明者らは、TM領域中に二量体形成変異(S505N、W515K)、およびJAK-結合ドメイン中に分解抵抗性変異(K553R、およびK573R)を担持するTGF-βR2.IL2YY_RRキメラサイトカイン受容体(配列番号166)を分析した。本発明者らは、TGFβリガンドに結合する受容体の能力を無効化する、TGF-βR2 ECD中の変異(D32A.E119AおよびD32A.E119A.I53A)を担持する二つの追加バリアントを設計した。指定のキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞を作製し、サイトカインシグナル伝達(pSTAT5)、TGFβシグナル伝達(pSMAD)、およびU87-EGFRvIII標的細胞に対する細胞傷害性の持続性について評価した。図15Aは、CAR T細胞におけるSTAT5シグナル伝達の分析を示しており、この解析では、全てのTGF-βR2キメラサイトカイン受容体が、CARのみを発現するT細胞と比較して、CAR T細胞において強力なSTAT5リン酸化をもたらしたことを示している。CAR T細胞が5ng/mlのTGFβリガンドに曝露されたとき、様々なレベルのSMADリン酸化が観察された。結合能力を失った変異体を含むTGF-βR2キメラ受容体と比較して、野生型TGFβ結合ドメインを含むTGF-βR2.IL2YY_RRは、SMADリン酸化のレベル低下を呈した。このことから、野生型の機能性リガンド結合ドメインを含むTGF-βR2キメラサイトカイン受容体により、内因性TGFβシグナル伝達の阻害に成功したことが示唆される(図15B)。
5ng/mlのTGFβの存在下での、異なるTGF-βR2キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞の癌細胞に対する長期的な細胞傷害性を、図15Cに示す。対照のCAR T細胞は8日目に標的細胞を殺傷する活性を急速に失ったことと比較して、TGF-βR2キメラサイトカイン受容体を有するCAR T細胞は、より持続的な活性を与えた。また、TGFβに結合する能力が損なわれたTGF-βR2キメラサイトカイン受容体(D32A.E119AおよびD32A.E119A.I53A)も、細胞傷害性アッセイにおいて、野生型TGFβ結合ECDを有するTGF-βR2.IL2YY_RRキメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞よりも早く減衰を示した。これらのデータから、サイトカインシグナル伝達と、内因性TGFβシグナル伝達を阻害する能力の両方が、CAR T細胞の長期的な活性に重要であることが示される。
図16A-Bの結果は、分解抵抗性変異であるK553RおよびK573Rが、構造的TGF-βR2キメラサイトカイン受容体の機能性をさらに改善し得ることを示す。この実験では、分解抵抗性変異(RRとして指定される)を含む、または含まないTGF-βR2キメラサイトカイン受容体を発現するCAR T細胞は、サイトカインシグナル伝達の強度について、ならびに5ng/mlのTGFβリガンドを含む培地中でのU87-EGFRvIIIに対する長期的な細胞障害性アッセイについて評価された。K533RおよびK573Rの置換を有するTGF-βR2キメラサイトカイン受容体は一貫して、より強力なSTAT5リン酸化(図16A)と、より長期的な標的細胞殺傷能力を示している(図16B)。
Claims (57)
- キメラサイトカイン受容体であって、
a.TGF-β受容体の細胞外部分、またはTGF-β抗原結合ドメインを含む結合ドメイン、
b.膜貫通ドメイン、
c.ヤヌスキナーゼ(JAK)結合ドメイン、および
d.リクルートドメイン、
を含む、キメラサイトカイン受容体。 - 前記リクルートドメインが、STAT-リクルートドメインである、請求項1に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記リクルートドメインが、受容体、任意でサイトカイン受容体に由来する、請求項1または2に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、クラスター形成される、請求項1~3のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、二量体形成され、および各単量体が、
a.TGF-β受容体の細胞外部分、またはTGF-β抗原結合ドメインを含む結合ドメイン、
b.膜貫通ドメイン、
c.ヤヌスキナーゼ(JAK)結合ドメイン、および
d.リクルートドメイン、
を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。 - 前記TGF-β抗原結合ドメインが、scFvである、請求項1~5のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記結合ドメインが、野生型TGF-β受容体配列の細胞外部分を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記結合ドメインが、野生型TGF-β受容体配列の細胞外部分に対して一つ以上の変異を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記結合ドメインが、TGFβR2の細胞外部分を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記結合ドメインが、配列番号2~配列番号20および配列番号159のいずれか一つに記載のアミノ酸配列を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、構造的に活性であるか、または前記結合ドメインがTGF-βリガンドに結合されたときに活性化される、請求項1~10のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記TGF-βリガンドが、TGFβ-1、TGF-β2、またはTGF-β3のいずれか一つである、請求項11に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、構造的に活性であるか、または前記結合ドメインが抗TGF-β受容体抗体に結合されたときに活性化される、請求項1~10のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記JAK-結合ドメインが、JAK1-結合ドメイン、JAK2-結合ドメイン、JAK3-結合ドメイン、またはTYK2-結合ドメインである、請求項1~13のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記膜貫通ドメインが、EpoR、GP130、PrlR、GHR、GCSFR、またはTPOR/MPLR受容体から誘導される、請求項1~14のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記膜貫通ドメインが、TPOR/MPLR受容体から誘導される、請求項1~15のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記膜貫通ドメインおよびJAK結合ドメインが、配列番号26の天然TPOR/MPLR受容体のアミノ酸478-582を含む、請求項16に記載のキメラサイトカイン受容体。前記膜貫通ドメインおよびJAK結合ドメインが、TPOR/MPLR受容体のH499、S505、W515、K553、またはK573のアミノ酸位置で少なくとも一つの置換をさらに含む、請求項17に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記膜貫通ドメインおよびJAK結合ドメインが、H499L、S505N、W515K、K553R、およびK573Rから選択される少なくとも一つのアミノ酸置換を含む、請求項17に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記TPOR/MPLR受容体の膜貫通ドメインおよびJAK結合ドメインが、(a)H499L置換、(b)S505N置換、(c)W515K置換、(d)S505N、W515K置換、または(e)H499L、S505N、W515K置換を含む、請求項18に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記TPOR/MPLR受容体の膜貫通ドメインおよびJAK結合ドメインが、K553Rおよび/またはK573R置換をさらに含む、請求項17~19のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記膜貫通ドメインおよびJAK結合ドメインが、配列番号27~配列番号79、配列番号160、および配列番号217~配列番号234から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1~20のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記STATリクルートドメインが、表4に示される受容体から選択される受容体に由来する、請求項2~21のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記リクルートドメインが、IL7Ra、IL12Rb2、EGFR、IL-21R、またはIL2Rbのうちの一つ以上の受容体に由来するSTAT-リクルートドメインを含む、請求項2~22のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記STAT-リクルートドメインが、配列番号80~配列番号122、および配列番号161のアミノ酸配列のうちのいずれか一つを含む、請求項2~23のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記STAT-リクルートドメインが、IL7Ra(316-459)(配列番号80)、IL2Rb(339-379、393-433、518-551)(配列番号112)、IL2Rb(393-433、518-551)(配列番号111)、IL12Rb2(775-825)(配列番号101)、IL12Rb2(714-862)(配列番号120)、EGFR(1122-1165)(配列番号99)、またはIL7Ra(316-459).IL12Rb2(775-825)(配列番号161)を含む、請求項2~24のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、配列番号123~151および配列番号162~216から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1~25のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、誘導性である、または構造的に活性である、請求項1~26のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、TGFβまたは抗TGFβR抗体によって誘導されることができる、請求項27に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、構造的に活性であり、TGFβまたは抗TGFβR抗体の存在下で、さらに誘導されることができる、またはさらに改善された活性を呈する、請求項28に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記キメラサイトカイン受容体が、細胞において発現されるとき、TGFbR2-介在性シグナル伝達を阻害することができる、および/またはSTAT介在性シグナル伝達を強化することができる、請求項1~29のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 前記細胞が免疫細胞である、請求項30に記載のキメラサイトカイン受容体。
- 請求項1~31のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチド。
- 請求項32に記載のポリヌクレオチドを含む発現ベクター。
- キメラ抗原受容体(CAR)を発現するポリヌクレオチドをさらに含む、請求項33に記載の発現ベクター。
- 前記CARが、表8の標的のうちのいずれか一つ以上に結合する、請求項34に記載の発現ベクター。
- 前記ベクターが、レンチウイルスベクターである、請求項33~35のいずれか一項に記載の発現ベクター。
- 請求項33~36のいずれか一項に記載のベクターを含む、操作された免疫細胞。
- 請求項1~31のいずれか一項に記載のキメラサイトカイン受容体を発現する操作された免疫細胞。
- 少なくとも一つのCARをさらに発現する、請求項37または38に記載の操作された免疫細胞。
- 前記CARおよび前記キメラサイトカイン受容体が、化学量論的に等しい量で発現される、請求項39に記載の操作された免疫細胞。
- 前記CARが、表8の標的のうちのいずれか一つ以上に結合する、請求項39または40に記載の操作された免疫細胞。
- 前記免疫細胞が、同種免疫細胞である、請求項37~41のいずれか一項に記載の操作された免疫細胞。
- 前記免疫細胞が、自己免疫細胞である、請求項37~41のいずれか一項に記載の操作された免疫細胞。
- 前記免疫細胞が、T細胞、樹状細胞、キラー樹状細胞、マスト細胞、NK細胞、マクロファージ、単球、B細胞、および幹細胞に由来する免疫細胞からなる群から選択される、請求項37~43のいずれか一項に記載の操作された免疫細胞。
- 前記免疫細胞が、T細胞である、請求項44に記載の操作された免疫細胞。
- 前記免疫細胞が、キメラサイトカイン受容体の発現を欠く免疫細胞と比較して、TGF-βR介在性シグナル伝達の低下および/またはStat介在性シグナル伝達の強化を呈する、請求項37~45のいずれか一項に記載の操作された免疫細胞。
- 前記免疫細胞が、TGF-βまたは抗TGF-βR抗体と係合したときに、TGF-βR介在性シグナル伝達の低下、および/またはStat介在性シグナル伝達の強化を呈する、請求項37~46のいずれか一項に記載の操作された免疫細胞。
- 前記免疫細胞と、TGF-βまたは抗TGF-β受容体抗体とを接触させることを含む、請求項37~47のいずれか一項に記載の操作された免疫細胞の活性を調節する方法。
- 操作された免疫細胞を調製する方法であって、請求項32に記載のポリヌクレオチドまたは請求項33~36のいずれか一項に記載の発現ベクターを、免疫細胞に導入することを含む、方法。
- 前記免疫細胞が、T細胞、樹状細胞、キラー樹状細胞、マスト細胞、NK細胞、マクロファージ、単球、B細胞、および幹細胞に由来する免疫細胞からなる群から選択される、請求項48または49に記載の方法。
- 請求項37~47のいずれか一項に記載の免疫細胞を含む医薬組成物。
- 請求項37~47のいずれか一項に記載の免疫細胞、または請求項51に記載の医薬組成物を含むキット。
- 対象の癌を治療する方法であって、前記対象に、請求項37~47のいずれか一項に記載の操作された免疫細胞または請求項51に記載の医薬組成物の治療有効量を投与することを含む、方法。
- 前記癌が、固形腫瘍を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記癌が、液状腫瘍を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記腫瘍が、TGFβ陽性腫瘍である、請求項53~55のいずれか一項に記載の方法。
- 前記対象が、抗TGF-β受容体抗体で治療される、請求項53~56のいずれか一項に記載の方法。
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