JP2022547167A - Kras変異型がんを治療する方法 - Google Patents
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Abstract
個体におけるKRAS変異型がんを治療する方法が提供される。ある特定の実施形態において、方法は、KRAS変異型がんを有すると特定された個体に、有効量の、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する薬剤を投与することを含む。いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんは、KRAS変異型非小細胞肺がん(NSCLC)などのKRAS変異型肺がんであり、例えば、KRAS変異型肺腺がん(LUAD)である。例えば本開示の方法の実施において用途を見出すキットも提供される。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2019年11月6日に出願された米国仮特許出願第62/931,608号、および2019年9月10日に出願された米国仮特許出願第62/898,249号の利益を主張し、これらの出願は、それらの全体に参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2019年11月6日に出願された米国仮特許出願第62/931,608号、および2019年9月10日に出願された米国仮特許出願第62/898,249号の利益を主張し、これらの出願は、それらの全体に参照により本明細書に組み込まれる。
政府支援の声明
本発明は、国立がん研究所により認可を受けた契約番号R01 CA225103の下で政府支援によって実施された。政府は本発明に一定の権利を有する。
本発明は、国立がん研究所により認可を受けた契約番号R01 CA225103の下で政府支援によって実施された。政府は本発明に一定の権利を有する。
序文
肺がんは、世界中のがん関連死の主な原因である。非小細胞肺がん(NSCLC)のサブグループは、症例の85~90%を占め、肺腺がん(LUAD)は、最も一般的なNSCLCの組織学的サブタイプである。LUAD症例の約30%がKRASに変異を有するが、これらの患者は、現在、標的化治療の選択肢がほとんどない。EGFRまたはALKの変化を特徴とするLUADのサブタイプでは、小分子阻害剤が効果的であるが、急速な薬物耐性は、主要な制限を残している。モノクローナル抗体ベースの免疫療法剤も、利用可能な選択肢を劇的に改善し、一部の患者の生存に大きな影響を与える可能性がある。これらの進歩にもかかわらず、肺がん治療への革新的なアプローチ、特に現在利用可能な薬剤によって標的とされていない発がんのメカニズムに向けられたアプローチに対する継続的な臨床的必要性がある。
肺がんは、世界中のがん関連死の主な原因である。非小細胞肺がん(NSCLC)のサブグループは、症例の85~90%を占め、肺腺がん(LUAD)は、最も一般的なNSCLCの組織学的サブタイプである。LUAD症例の約30%がKRASに変異を有するが、これらの患者は、現在、標的化治療の選択肢がほとんどない。EGFRまたはALKの変化を特徴とするLUADのサブタイプでは、小分子阻害剤が効果的であるが、急速な薬物耐性は、主要な制限を残している。モノクローナル抗体ベースの免疫療法剤も、利用可能な選択肢を劇的に改善し、一部の患者の生存に大きな影響を与える可能性がある。これらの進歩にもかかわらず、肺がん治療への革新的なアプローチ、特に現在利用可能な薬剤によって標的とされていない発がんのメカニズムに向けられたアプローチに対する継続的な臨床的必要性がある。
がんは、それ自体が腫瘍形成プロセスの結果として変化する微小環境内で発生し進行する。がん細胞と接触している間質細胞は、腫瘍細胞へのシグナル伝達によって直接的に、または腫瘍進行を促進するために他の間質成分を動員することによって間接的に作用し得る増殖因子およびサイトカインを分泌する。このプロセスの重要な側面は、がん関連線維芽細胞(CAF)の増殖である。CAFは、異なる腫瘍および組織におい別個の特徴を有する間質細胞の多様な集団である。
CAFは、腫瘍細胞の増殖を刺激する可溶性因子の分泌によって、インビボでがん細胞(例えば、肺がん細胞)の増殖を支持する。そのような可溶性因子の1つは、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)である。CLCF1は、構造的に関連する造血および神経新生サイトカインのインターロイキン(IL)-6ファミリー(IL-6、IL-11、毛様体神経栄養因子(CNTF)、白血病抑制因子(LIF)、オンコスタチンM(OSM)、カルジオトロフィン-1(CT-1))に属する。間質内の細胞によって生成されたCLCF1は、このタンパク質の受容体、GPIアンカーCNTF受容体(CNTFR)を発現する腫瘍細胞によって成長シグナルとして受け取られる。膜結合型または可溶性CNTFRに結合すると、シグナル伝達β受容体gp130(膜貫通型130kDa糖タンパク質)とLIF受容体(LIFR)とのヘテロ二量体が誘導され、これは、JAK STAT経路およびMAPK/ERK経路などの細胞内シグナル伝達カスケードをもたらす。
HRAS、KRAS、およびNRASを含むRASファミリー遺伝子は、ヒトがんによく見られるがん遺伝子であり、188~189個のアミノ酸の鎖で構成される非常に類似したタンパク質をコードする。これらの3つのタンパク質の配列および構造的特徴は、それらのカルボキシル末端ドメインおよび翻訳後脂質修飾を除いて、高度に保存される。HRAS、KRAS、およびNRASは、細胞内で同様の様式で調節される。RAS遺伝子は、哺乳類細胞の細胞増殖、分化、および生存を調節するシグナル伝達経路の分子スイッチとして機能する単量体GTPaseをコードする。RASを構成的に活性化することができる変異は、すべてのヒトがんの20%~25%で発見されている。KRASは、その活性状態においてGTPに結合し、ヌクレオチドの末端リン酸を切断する、固有の酵素活性を保有し、それをGDPに変換する。GTPをGDPに変換すると、KRASは、非活性化される。変換速度は、通常遅いが、付属のGTPase活性化タンパク質(GAP)によって劇的に増加することがある。次に、KRASは、結合ヌクレオチド(GDP)の放出を強制する、グアニンヌクレオチド交換因子(GEF)(SOSなど)に結合することができる。GTP結合により、主にスイッチI領域(残基30~40)およびスイッチII領域(残基60~70)のいくつかの残基が、KRASエフェクタータンパク質の結合を可能にするコンフォメーションを採用することができるようになり、これらのスイッチは、GAPおよびGEFによって調節される。哺乳類細胞では、内因性KRASタンパク質は、主にGDP状態にあり、活性化は、一過性である。ただし、KRASタンパク質の一般的な発がん性変異は、GTPの加水分解に干渉し、その結果、タンパク質は、活性GTP状態のままとなり、エフェクター経路にシグナルを伝達し続ける。したがって、KRASは、分子のオン/オフスイッチとして機能する。オンになると、成長因子ならびにc-RafおよびPI3Kなどの他の受容体のシグナ伝達の伝播に必要なタンパク質を動員し、活性化する。
個体におけるKRAS変異型がんを治療する方法が提供される。ある特定の実施形態において、方法は、KRAS変異型がんを有すると特定された個体に、有効量の、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する薬剤を投与することを含む。いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんは、KRAS変異型非小細胞肺がん(NSCLC)、例えば、KRAS変異型肺腺がん(LUAD)などのKRAS変異型肺がんである。例えば、本開示の方法の実施において、用途を見出すキットも提供される。
本開示の方法およびキットをより詳細に説明する前に、方法およびキットが、記載される特定の実施形態に限定されるものではなく、したがって、当然のことながら変動し得るということを理解されたい。また、方法およびキットの範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定的であることを意図しないことも理解されたい。
値の範囲が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の、文脈上そうではないと明確に指示されない限り下限の単位の10分の1までの各介在値、およびその記載される範囲内の任意の他の記載値または介在値が、方法およびキットに包含されることを理解されたい。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立してより小さい範囲内に含まれてもよく、また、記載される範囲内の任意の具体的に除外された限度に従って、方法およびキット内に包含される。記載される範囲が上下限の一方または両方を含む場合、それらの含まれる上下限のいずれかまたは両方を除く範囲もまた、方法およびキットに含まれる。
特定の範囲は、数値の前に用語「約」が付された状態で本明細書に提示される。「約」という用語は、それが先行する正確な数字、およびその用語が先行する数字に近接または近似する数字に逐語的サポートを提供するために本明細書において使用される。ある数が特定の記載された数に近接または近似するかどうかを決定するにあたり、近似または近似であるが記載はされていない数とは、具体的に記載された数と(それが提示されている文脈において)実質的に等価なものを提供する数であり得る。
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当該方法およびキットが属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと類似または同等のいかなる方法およびキットも、当該方法およびキットの実施または試験に使用することができるが、代表的な例示的方法およびキットについてここで記載する。
本明細書に引用されるすべての刊行物および特許は、各個々の刊行物または特許が参照により組み込まれると具体的かつ個別に示されているかのように、参照により本明細書に組み込まれ、その刊行物が引用されるところに関連する方法および/または材料を開示かつ記載するために、参照により本明細書に組み込まれる。刊行物の引用は、本出願日前のその開示についてのものであり、提供される公開日は実際の公開日とは異なる可能性があり独立して確認する必要があり得るため、本方法およびキットがそのような刊行物に先行する権利を有しないという自認として解釈されるべきではない。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。特許請求の範囲は任意選択的な要素を排除するように起草され得ることにさらに留意されたい。このように、この記述は、クレーム要素の記載に関連して「専ら」、「のみ」などのような排他的な用語の使用または「負の」限定の使用のための文言的根拠としての役割を果たすことを意図する。
明確性のために別々の実施形態の文脈中に記載されている方法およびキットのある特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせても提供され得ることが理解される。逆に、簡潔性のために単一の実施形態の文脈中に記載されている方法およびキットの様々な特徴は、別々に、または任意の好適な部分的組み合わせで提供されてもよい。実施形態のすべての組み合わせは、本開示によって具体的に包含され、このような組み合わせが実施可能なプロセスおよび/または組成物を包含する限りにおいて、まさに各々の組み合わせ全てが個別にかつ明示的に開示されているかのように、本明細書に開示される。さらに、そのような可変要素を記載している実施形態に列挙されているすべてのサブコンビネーションも、本発明の方法およびキットによって具体的に包含され、そのような各サブコンビネーションが個々に、かつ明示的に開示されているかのように、本明細書に開示される。
本開示を読むと当業者には明らかであるように、本明細書に説明され例証された個々の実施形態の各々は、本開示の方法の範囲または趣旨から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のいずれかの特徴から容易に分離され得る、または組み合わせられ得る個別の構成要素および特徴を有する。いかなる列挙された方法も、列挙された事象の順序で、または論理的に可能なあらゆる他の順序で、実行され得る。
方法
本開示は、個体におけるKRAS変異型がんを治療する方法を提供する。ある特定の実施形態において、方法は、KRAS変異型がんを有すると特定された個体に、有効量の、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する薬剤を投与することを含む。本開示は、KRAS変異型がんにおけるCLCF1-CNTFRシグナル伝達軸を標的とすることが著しい抗腫瘍効果を提供するという、本明細書で初めて実証された驚くべき発見に部分的に基づいている。ここで、本開示の方法の実施形態に関する詳細を説明する。
本開示は、個体におけるKRAS変異型がんを治療する方法を提供する。ある特定の実施形態において、方法は、KRAS変異型がんを有すると特定された個体に、有効量の、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する薬剤を投与することを含む。本開示は、KRAS変異型がんにおけるCLCF1-CNTFRシグナル伝達軸を標的とすることが著しい抗腫瘍効果を提供するという、本明細書で初めて実証された驚くべき発見に部分的に基づいている。ここで、本開示の方法の実施形態に関する詳細を説明する。
KRAS変異型がん
上に要約したように、該薬剤は、KRAS変異型がんを有すると特定された個体に投与される。「KRAS変異型がん」とは、その開始および/または維持が、KRAS(ヒト:UniProtKB-P01116)をコードする遺伝子の1つ以上の変異に少なくとも部分的に依存しているがんを意味する。ある特定の実施形態において、1つ以上のKRAS変異は、KRAS変異型がんのがん細胞において構成的にKRASを活性化し、続いて、その下流のRaf/MEK/ERK1/2および/またはPI3K/PIP3/AKT生存経路を活性化する。
上に要約したように、該薬剤は、KRAS変異型がんを有すると特定された個体に投与される。「KRAS変異型がん」とは、その開始および/または維持が、KRAS(ヒト:UniProtKB-P01116)をコードする遺伝子の1つ以上の変異に少なくとも部分的に依存しているがんを意味する。ある特定の実施形態において、1つ以上のKRAS変異は、KRAS変異型がんのがん細胞において構成的にKRASを活性化し、続いて、その下流のRaf/MEK/ERK1/2および/またはPI3K/PIP3/AKT生存経路を活性化する。
本明細書で使用される場合、「がん」は、1つ以上のがん細胞を含み、「がん細胞」は、新生物細胞表現型を呈する細胞を意味し、これは、例えば、異常な細胞成長、異常な細胞増殖、密度依存性の成長阻害の喪失、足場非依存性の成長能力、免疫無防備状態の非ヒト動物モデルにおける腫瘍成長および/もしくは発達を促進する能力、ならびに/または細胞形質転換の適切な指標のうちの1つ以上によって特徴付けられ得る。本明細書において「がん細胞」は、「腫瘍細胞」、「悪性細胞」または「がん性細胞」と互換的に使用され得、固形腫瘍、半固形腫瘍、原発腫瘍、転移性腫瘍などのがん細胞を包含する。
ある特定の実施形態において、個体は、固形腫瘍、半固形腫瘍、原発腫瘍、転移性腫瘍などの存在を特徴とするKRAS変異型がんを有する。いくつかの実施形態によれば、個体は、乳がん、神経膠芽細胞腫、神経芽細胞腫、頭頸部がん、胃がん、卵巣がん、皮膚がん(例えば、基底細胞がん、メラノーマなど)、肺がん、結腸直腸がん、前立腺がん、神経膠腫、膀胱がん、子宮内膜がん、腎臓がん、白血病(例えば、T細胞急性リンパ芽球性白血病(T-ALL)、急性骨髄性白血病(AML)など)、肝臓がん(例えば、原発性または再発性HCCなどの肝細胞がん(HCC)、B細胞悪性腫瘍(例えば、非ホジキンリンパ腫(NHL)、慢性リンパ球性白血病(CLL)、濾胞性リンパ腫、マントル細胞リンパ腫、びまん性大細胞型B細胞リンパ腫など)、膵臓がん、甲状腺がん、それらの任意の組み合わせ、およびそれらの任意のサブタイプから選択されるKRAS変異型がんを有する。ある特定の実施形態において、個体のKRAS変異型がんは、ヒト膵管腺がん(PDAC)、非小細胞肺がん、結腸直腸がん、および/または胆管がんである。本開示の任意の実施形態において、KRAS変異型がんは、腫瘍微小環境におけるCLCF1の存在を特徴とするものであり得る。CLCF1の発現を呈するがんの非限定的な例を図7に示す。
ある特定の実施形態において、KRAS変異型がんは、KRAS変異型肺がんである。本開示の方法に従って治療され得るKRAS変異型肺がんの非限定的な例には、KRAS変異体小細胞肺がん(SCLC)およびKRAS変異型非小細胞肺がん(NSCLC)が含まれる。個体がKRAS変異型NSCLCを有する場合、いくつかの実施形態では、個体は、KRAS変異型肺腺がん(LUAD)を有する。
いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんは、KRAS変異型膵臓がんである。本開示の方法に従って治療され得るKRAS変異型膵臓がんの非限定的な例には、KRAS変異型ヒト膵管腺がん(PDAC)が含まれる。
KRAS変異型がんは、様々な1つ以上のKRAS変異のうちのいずれかによって特徴づけられ得る。KRAS変異の非限定的な例には、KRASをコードする遺伝子における挿入、欠失、1つ以上のアミノ酸置換誘導変異などが含まれる。いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんは、ヒトKRAS(UniProtKB-P01116)の1つ以上の位置でのアミノ酸置換を含み、そのアミノ酸配列は、以下の表1に提供される。ある特定の実施形態において、KRAS変異型がんは、ヒトKRASの12、13、61、117、および146位のうちの1つ以上でのアミノ酸置換を含む。例として、KRAS変異型がんは、ヒトKRASにおける以下のアミノ酸置換のうちの1つ以上を含み得る:G12A、G12C、G12D、G12R、G12S、G12V、G13D、Q61H、Q61K、K117N、およびA146T。いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんは、KRASの12位に置換を含む。KRAS変異型がんが12位に置換を含む場合、KRAS変異型がんは、G12A、G12C、G12D、G12R、G12S、およびG12Vから選択されるアミノ酸置換を含むか、またはそれからなり得る(この文脈で使用される「からなる」は、該アミノ酸置換がKRAS変異型がんにおける唯一のKRAS変異であることを意味する)。KRAS変異型がんが12位に置換を含む場合、KRAS変異型がんは、G12A、G12C、G12D、G12S、およびG12Vから選択されるアミノ酸置換を含むか、またはそれからなり得る。ある特定の実施形態において、KRAS変異型がんは、アミノ酸置換G12Aを含むか、またはそれからなる。ある特定の実施形態において、KRAS変異型がんは、アミノ酸置換G12Cを含むか、またはそれからなる。いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんは、アミノ酸置換G12Dを含むか、またはそれからなる。ある特定の実施形態において、KRAS変異型がんは、アミノ酸置換G12Rを含むか、またはそれからなる。いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんは、アミノ酸置換G12Sを含むか、またはそれからなる。ある特定の実施形態において、KRAS変異型がんは、アミノ酸置換G12Vを含むか、またはそれからなる。
本明細書で使用される場合、KRAS変異型がんを有すると「特定された」個体に薬剤が投与されることとは、個体がKRAS変異型がんまたはそのサブタイプを有するという投与前の知識、例えば、個体のがんが、G12A、G12C、G12D、G12R、G12S、G12V、G13D、Q61H、Q61K、K117N、またはA146TなどのKRASの12位のアミノ酸置換を含むか、またはそれからなるKRAS変異型がんであるという知識に少なくとも部分的に基づいて、薬剤が個体に投与されることを意味する。
ある特定の実施形態において、本開示の方法は、KRAS変異型がんを有するとして個体を特定することをさらに含む。個体を、KRAS変異型がんを有すると特定することは、例えば、個体のがんがKRAS変異型がんまたはそのサブタイプであることを示す報告を受け取り査収(review)すること、例えば、個体のがんがG12A、G12C、G12D、G12R、G12S、G12V、G13D、Q61H、Q61K、K117N、またはA146TなどのKRASの12位のアミノ酸置換を含むか、またはそれからなるKRAS変異型がんであることを示す報告を受け取り、査収することを含み得る。いくつかの実施形態によれば、KRAS変異型がんを有するとして個体を特定することは、個体のがんがKRAS変異型がんであると決定することを含む。個体のがんがKRAS変異型がんであると決定するために様々なアプローチを採用することができ、その非限定的な例には、1つ以上のKRAS変異についてがんの生検試料をアッセイすることが含まれる。好適なアッセイには、個体のがん細胞におけるKRASをコードする遺伝子もしくはmRNA転写物の配列決定をすること(例えば、Illumina、Oxford Nanopore Technologies、Pacific Biosciencesなどから入手可能な核酸配列決定システムを使用する)、対象とする1つ以上の変異について、KRASをコードする遺伝子もしくはmRNA転写物を調べる変異特異的増幅プライマーを使用してPCRを実行すること、1つ以上の特定の変異型KRASタンパク質に特異的に結合する1つ以上の抗体を使用する抗体ベースのアッセイを使用すること、および/または個体のがんが1つ以上のKRAS変異を含むかどうかを決定するための任意の他の好適なアッセイが含まれるが、これらに限定されない。
ある特定の実施形態において、薬剤は、特定のタイプのKRAS変異型がんを有すると特定された個体にのみ投与される。例えば、いくつかの実施形態によれば、薬剤は、KRASの12位にアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体にのみ投与され、ここで番号付けは配列番号1と同じである。ある特定の実施形態において、薬剤は、G12A、G12C、G12D、G12S、およびG12Vからなる群から選択されるアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体にのみ投与される。いくつかの実施形態によれば、薬剤は、G12A、G12C、G12D、G12S、およびG12Vからなる群から選択されるアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体にのみに投与され、かつ個体が閾値血漿CLCF1濃度を超える血漿CLCF1濃度を有すると特定された場合のみに投与される。本明細書で使用される場合、「のみに投与される」とは、個体が特定の基準、例えば、KRAS変異(複数可)のタイプ、血漿CLCF1濃度などを満たさない限り、該薬剤が個体に投与されないことを意味する。
KRAS変異型がんを有する個体は、様々であり得る。ある特定の実施形態において、個体は、「哺乳動物」または「哺乳類」であり、これらの用語は、肉食目(例えば、イヌおよびネコ)、げっ歯目(例えば、マウス、モルモット、およびラット)、および霊長目(例えば、ヒト、チンパンジー、およびサル)を含む哺乳類綱内の生物を記述するために広く使用される。いくつかの実施形態によれば、個体は、ヒトである。ある特定の実施形態において、個体は、がん、例えば、KRAS変異型がんの動物モデル(例えば、マウスモデル、霊長類モデルなど)である。
薬剤
KRAS変異型がんを有すると特定された個体に投与される薬剤は、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する(例えば、減少させるか、または遮断する)任意の薬剤であり得る。使用することができる薬剤には、小分子、タンパク質ベースの薬剤(例えば、ペプチド、抗体、操作されたリガンド、操作された受容体など)などが含まれる。薬剤は、例えばインビボイメージング剤などで、検出可能に標識化され得る。薬剤は、他の化学部分、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)などにさらにコンジュゲートされ得る。抗体Fc領域(またはその断片)への融合、PEGへのコンジュゲートなどは、例えば、対象への投与の際に薬剤の血清半減期を増加させるための有用性を見出し得る。
KRAS変異型がんを有すると特定された個体に投与される薬剤は、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する(例えば、減少させるか、または遮断する)任意の薬剤であり得る。使用することができる薬剤には、小分子、タンパク質ベースの薬剤(例えば、ペプチド、抗体、操作されたリガンド、操作された受容体など)などが含まれる。薬剤は、例えばインビボイメージング剤などで、検出可能に標識化され得る。薬剤は、他の化学部分、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)などにさらにコンジュゲートされ得る。抗体Fc領域(またはその断片)への融合、PEGへのコンジュゲートなどは、例えば、対象への投与の際に薬剤の血清半減期を増加させるための有用性を見出し得る。
「小分子」とは、1000原子質量単位(amu)以下の分子量を有する化合物を意味する。いくつかの実施形態では、小分子は750amu以下、500amu以下、400amu以下、300amu以下、または200amu以下である。
いくつかの実施形態によれば、薬剤は、抗体である。「抗体」および「免疫グロブリン」という用語は、任意のアイソタイプの抗体または免疫グロブリン(例えば、IgG(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4)、IgE、IgD、IgA、IgMなど)、全抗体(例えば四量体で構成される抗体であってその四量体がさらに重鎖および軽鎖ポリペプチドの2つの二量体で構成されるもの);一本鎖抗体;Fv、一本鎖Fv(scFv)、Fab、F(ab’)2、Fab’、(scFv’)2、およびダイアボディーを含むがこれらに限定されない、標的への特異的結合を保持する抗体の断片(例えば、全抗体または一本鎖抗体の断片);キメラ抗体;モノクローナル抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体(例えば、ヒト化全抗体、ヒト化抗体断片など)、ならびに抗体の抗原結合部分および非抗体タンパク質またはその断片(例えば、抗体Fc領域またはその断片)を含む融合タンパク質を含む。
CNTFRに結合する薬剤
ある特定の実施形態において、方法は、CNTFRに特異的に結合してCNTFRを介したシグナル伝達を阻害する薬剤を投与することを含む。そのような薬剤は、例えば、小分子、抗体、CNTFRリガンド(例えば、操作されたCNTFRリガンド)などであり得る。そのような薬剤の非限定的な例は、CNTFRに特異的に結合してCNTFRとそのリガンド、例えば、CLCF1、CNTF、NPなどとの間の相互作用を阻害するものである。CNTFRは、毛様体神経栄養因子(CNTF)ならびにカルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)およびニューロポエチン(NP)などの他のリガンドに対する、三成分受容体のリガンド特異的成分である。CNTFRへの野生型リガンドの結合は、受容体の膜貫通成分であるgp130および白血病抑制因子受容体(LIFR)を動員し、シグナル伝達を促進する。ヒトCNTFR、CNTF、CLCF1、およびNPの野生型アミノ酸配列を表2に示す。
ある特定の実施形態において、方法は、CNTFRに特異的に結合してCNTFRを介したシグナル伝達を阻害する薬剤を投与することを含む。そのような薬剤は、例えば、小分子、抗体、CNTFRリガンド(例えば、操作されたCNTFRリガンド)などであり得る。そのような薬剤の非限定的な例は、CNTFRに特異的に結合してCNTFRとそのリガンド、例えば、CLCF1、CNTF、NPなどとの間の相互作用を阻害するものである。CNTFRは、毛様体神経栄養因子(CNTF)ならびにカルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)およびニューロポエチン(NP)などの他のリガンドに対する、三成分受容体のリガンド特異的成分である。CNTFRへの野生型リガンドの結合は、受容体の膜貫通成分であるgp130および白血病抑制因子受容体(LIFR)を動員し、シグナル伝達を促進する。ヒトCNTFR、CNTF、CLCF1、およびNPの野生型アミノ酸配列を表2に示す。
いくつかの実施形態によれば、薬剤は、CNTFRまたはリガンド-CNTFR複合体サブユニット(例えば、gp130またはLIFR)に特異的に結合して、CNTFRとリガンド-CNTFR複合体サブユニットとの間の相互作用を阻害する。
ある特定の実施形態において、薬剤は、操作されたCNTFRリガンドである。本明細書で使用される場合、「操作されたCNTFRリガンド」は、CNTFRに結合するポリペプチドであり、変異体CNTFリガンド、変異体CLCF1リガンド、または変異体NPリガンドなどの、野生型CNTFRリガンドの変異体である。「変異体」とは、操作されたCNTFRリガンドが、対応する野生型CNTFRリガンドと比較して、1つ以上の変異を含むことを意味する。例えば、操作されたCNTFリガンドは、野生型CNTFと比較して1つ以上の変異を含み得、本開示のCLCF1リガンドは、野生型CLCF1と比較して1つ以上の変異を含み得る、などである。本開示を通して使用される場合、「変異(mutation)」または「変異(mutations)」は、対応する野生型ポリペプチドと比較して、ポリペプチドにおいて1つ以上のアミノ酸置換、1つ以上のアミノ酸欠失(例えば、トランケーション)、1つ以上のアミノ酸挿入、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態によれば、薬剤が操作されたCNTFRリガンドである場合、薬剤は、対応する野生型CNTFRリガンドと比較してCNTFRに対する結合親和性の増加を呈する、操作されたCNTFRリガンドである。ある特定の実施形態において、薬剤が、操作されたCNTFRリガンドである場合、薬剤は、対応する野生型CNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対する結合親和性と比較してその操作されたCNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対するgp130、LIFR、またはその両方の結合親和性の低下をもたらす、操作されたCNTFRリガンドである。いくつかの実施形態によれば、薬剤が、操作されたCNTFRリガンドである場合、薬剤は、対応する野生型CNTFRリガンドと比較してCNTFRに対する結合親和性の増加を呈し、かつ、対応する野生型CNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対する結合親和性と比較してその操作されたCNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対するgp130、LIFR、またはその両方の結合親和性の低下をもたらす、操作されたCNTFRリガンドである。「結合親和性の増加」または「より高い結合親和性」とは、CNTFRリガンドが、対応する野生型CNTFRリガンドと比較して、CNTFRへのより密接な結合(より低いKD値によって示されるように)を呈することを意味する。例として、ある特定の態様において、CNTFRリガンドが変異体CLCF1リガンドである場合、CNTFRに対するCLCF1リガンドの結合親和性は、20nM以下のKD値を有する。
本明細書で使用される場合、第1の分子が例えば約105M-1以上の親和性またはKa(すなわち、1/Mの単位による特定の結合相互作用の平衡会合定数)で第2の分子に結合または会合するならば、第1の分子は第2の分子に「特異的に結合」する。ある特定の実施形態において、第1の分子は、約106M-1、107M-1、108M-1、109M-1、1010M-1、1011M-1、1012M-1、または1013M-1以上のKaで第2の分子に結合する。「高親和性」結合は、少なくとも107M-1、少なくとも108M-1、少なくとも109M-1、少なくとも1010M-1、少なくとも1011M-1、少なくとも1012M-1、少なくとも1013M-1、またはそれを超えるKaでの結合を指す。あるいは、親和性は、Mの単位による特定の結合相互作用の平衡解離定数(KD)(例えば、10-5M~10-13M、またはそれ未満)として定義され得る。ある特定の態様において、特異的結合は、約10-5M以下、約10-6M以下、約10-7M以下、約10-8M以下、または約10-9M、10-10M、10-11M、もしくは10-12M以下のKDで標的分子に結合することを意味する。標的に対する第1の分子の結合親和性は、従来の技術を使用して、例えば、競合ELISA(酵素結合免疫吸着アッセイ)、平衡透析によって、表面プラズモン共鳴(SPR)技術(例えば、製造業者によって概説された一般的な手順を使用するBIAcore2000機器)の使用によって、ラジオイムノアッセイによって、等で容易に決定することができる。
ある特定の実施形態において、対応する野生型CNTFRリガンドと比較してCNTFRに対する結合親和性の増加を呈するCNTFRリガンドは、CLCF1リガンド(「変異体CLCF1」または「操作されたCLCF1」と呼ばれ得る)である。いくつかの実施形態では、そのようなCLCF1リガンドは、アミノ酸位置86、96、148、169、180、またはそれらの任意の組み合わせに1つ以上の変異を含み得、ここで番号付けは配列番号3と同じである。例として、そのようなCLCF1リガンドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列を有するCLCF1リガンドと比較して、L86F、Q96R、H148R、W169L、K180R、およびそれらの任意の組み合わせから選択される1つ以上の変異を含み得る。CNTFRに対する結合親和性の増加を呈するCLCF1変異体の非限定的な例、ならびに追加のそのような変異体を同定するための戦略は、USSN16/465,726に記載されており、その開示は、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、CNTFRリガンドは、CNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対するgp130の結合親和性の低下をもたらす。いくつかの実施形態では、そのようなリガンドは、アミノ酸位置22、169、180、またはそれらの任意の組み合わせに1つ以上の変異を含むCLCF1リガンドであり、ここで番号付けは配列番号3と同じである。例として、そのようなCLCF1リガンドは、配列番号3に記載のアミノ酸配列を有するCLCF1リガンドと比較して、Y22C、W169L、K180R、およびそれらの任意の組み合わせから選択される1つ以上の変異を含み得る。CLCF1変異体およびCNTFRを含む複合体に対するgp130の結合親和性の低下をもたらすCLCF1変異体の非限定的な例、ならびに追加のそのような変異体を同定するための戦略は、USSN16/465,726に記載されており、その開示は、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、直接結合アッセイにおいて、フルオロフォアもしくは放射性同位体にコンジュゲートさせたCNTFRリガンド、gp130、もしくはLIFR、または標識抗体による検出のためのN末端もしくはC末端エピトープタグを含有するCNTFRリガンド、gp130、もしくはLIFRを用いて、平衡結合定数(KD)を測定することができる。標識またはタグが実行可能でないか、または望まれない場合、競合結合アッセイを使用して、標識競合物の最大シグナルの50%が検出可能となる非標識CNTFRリガンド、gp130、またはLIFRの量である最大半量阻害濃度(IC50)を決定することができる。次いで、測定されたIC50値からKD値を計算することができる。
表3の例示的なCNTFRリガンドは、操作されたCLCF1変異体である。両方の変異体は、野生型CLCF1と比較してCNTFRに対する結合親和性の増加を呈する。第2の変異体はさらに、この変異体およびCNTFRを含む複合体に対するgp130およびLIFRの結合親和性の低下をもたらす。いくつかの実施形態では、CNTFRリガンドは、表3に示されるCNTFRリガンドである。いくつかの実施形態では、そのようなCNTFRリガンドは、融合タンパク質(例えば、Fcドメインに融合されたもの)、コンジュゲート(例えば、PEG、薬物などにコンジュゲートされたもの)、またはそれらの組み合わせ中に存在する。
ある特定の実施形態において、本開示のCNTFRリガンドは、CNTFRに結合し、表3に示されるCNTFRリガンドに対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を有する。いくつかの実施形態では、そのようなCNTFRリガンドは、融合タンパク質(例えば、Fcドメインに融合されたもの)、コンジュゲート(例えば、PEG、薬物などにコンジュゲートされたもの)、またはそれらの組み合わせ中に存在する。
ある特定の態様において、CNTFRリガンドは、CNTFRに結合するCLCF1変異体であり、L86F、Q96R、H148R、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸置換を含み、ここで該CLCF1変異体は、配列番号6に記載のアミノ酸配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む。いくつかの実施形態では、そのようなCNTFRリガンドは、融合タンパク質(例えば、Fcドメインに融合されたもの)、コンジュゲート(例えば、PEG、薬物などにコンジュゲートされたもの)、またはそれらの組み合わせ中に存在する。
ある特定の態様において、CNTFRリガンドは、CNTFRに結合するCLCF1変異体であり、Y22C、L86F、Q96R、H148R、F151A、K154A、W169L、K180R、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸置換を含み、ここで該CLCF1変異体は、配列番号7に記載のアミノ酸配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む。いくつかの実施形態では、そのようなCNTFRリガンドは、融合タンパク質(例えば、Fcドメインに融合されたもの)、コンジュゲート(例えば、PEG、薬物などにコンジュゲートされたもの)、またはそれらの組み合わせ中に存在する。
CLCF1に結合する薬剤
ある特定の実施形態において、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する薬剤は、CLCF1に特異的に結合して、CNTFRを介したシグナル伝達を阻害する薬剤である。そのような薬剤は、例えば、小分子、抗体、CLCF1受容体(例えば、操作された可溶性CLCF1受容体)などであり得る。そのような薬剤の非限定的な例は、CLCF1に特異的に結合して、CLCF1とCNTFRとの間の相互作用を阻害するものである。
ある特定の実施形態において、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する薬剤は、CLCF1に特異的に結合して、CNTFRを介したシグナル伝達を阻害する薬剤である。そのような薬剤は、例えば、小分子、抗体、CLCF1受容体(例えば、操作された可溶性CLCF1受容体)などであり得る。そのような薬剤の非限定的な例は、CLCF1に特異的に結合して、CLCF1とCNTFRとの間の相互作用を阻害するものである。
いくつかの実施形態によれば、CLCF1に特異的に結合する薬剤は、可溶性CNTFRポリペプチドである。「可溶性CNTFRポリペプチド」とは、細胞膜に組み込まれていないCNTFRポリペプチドを意味する。野生型ヒトCNTFRアミノ酸配列(UniProtKB-P26992)を下の表4に提供する。
ある特定の実施形態によれば、可溶性CNTFRポリペプチドは、溶解性を付与する1つ以上の変異を有するポリペプチドのおかげで細胞膜に組み込まれない。溶解性を付与する1つ以上の変異は、CNTFRポリペプチドの任意の好適な領域(複数可)に位置し得る。ある特定の態様において、可溶性CNTFRポリペプチドは、野生型CNTFRを細胞膜に固定するドメインにおいて溶解性を付与する1つ以上の変異を含む。このドメインは、タンパク質を細胞膜に固定するグリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)で翻訳後修飾される脂質化部位(S342)を含有する。CNTFRを細胞膜に固定する野生型ヒトCNTFRドメインは、アミノ酸343~372からなると定義することができ、ここで番号付けは配列番号8と同じである(表4において下線で示される)。ある特定の条件下で、CNTFRのこの部分は、細胞膜からCNTFRを放出するように酵素的に改変される。いくつかの実施形態によれば、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、GPIによる翻訳後修飾を妨げる置換変異をS342に含み、それによって溶解性を付与する。野生型ヒトCNTFRはまた、配列番号8のアミノ酸1~22からなるシグナルペプチドを含む(表4において下線で示される)。
ある特定の実施形態によれば、CNTFRを細胞膜に固定するCNTFRドメインは、CNTFRポリペプチドが細胞膜に固定される能力を喪失させる1つ以上のアミノ酸置換を含み、それによって溶解性を付与する。それに替えて、またはそれに加えて、可溶性CNTFRポリペプチドは、CNTFRポリペプチドが細胞膜に固定される能力を喪失させるトランケーションを含んでもよく(例えば、CNTFRを細胞膜に固定するCNTFRドメインにおいて)、それによって溶解性を付与する。ある特定の態様において、可溶性CNTFRポリペプチドは、CNTFRを細胞膜に固定するCNTFRドメインを欠いている。例えば、可溶性CNTFRポリペプチドは、配列番号8に記載のアミノ酸343~372を欠いていてもよい。
溶解性を付与する1つ以上の変異を任意で含むことに加えて、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、ポリペプチドに1つ以上の他の望ましい特性を付与する1つ以上の突然変異を含み得る。対象とする他の望ましい特性としては、野生型CNTF受容体、例えば配列番号8に記載のアミノ酸配列を有する受容体またはその成熟型と比較して、CLCF1に対するより高い結合親和性、1つ以上の他のCNTFRリガンドと比べてCLCF1に対して改変された(例えばより高い)特異性、リガンド-CNTFR複合体サブユニット(例えば、gp130、LIFRなど)に対して改変された(例えば、低下された)結合親和性が挙げられるが、これらに限定されない。
「より高い結合親和性」または「結合親和性の増加」とは、可溶性CNTFRポリペプチドが、野生型CNTF受容体と比較して、CLCF1に対してより緊密な結合(より低いKD値によって示されるように)を呈することを意味する。「より低い結合親和性」または「低下された結合親和性」とは、可溶性CNTFRポリペプチドが、野生型CNTF受容体と比較して、ある分子(例えば、LIFR、gp130、またはその両方などのリガンド-CNTFR複合体サブユニット)に対して緊密性がより低い結合(より高いKD値によって示されるように)を示すことを意味する。
対象とする分子、例えば、CLCF1またはLIFR、gp130などのリガンド-CNTFR複合体サブユニットに対する、CNTFRリガンド結合剤(例えば、可溶性CNTFRポリペプチド)の結合親和性を測定するための方法が利用可能である。例えば、表面プラズモン共鳴(SPR)技術(例えば、BIAcore(商標)2000機器を使用する)、KinExA(登録商標)動的排除アッセイ(Sapidyne Instruments)、バイオレイヤー干渉法(BLI)技術(例えば、ForteBio Octet(登録商標))、または他の類似のアッセイ/技術が、CNTFRリガンド結合剤が所望の結合親和性を示すかどうかを決定するために用いられ得る。本開示の文脈において結合親和性を測定するための好適な手法は、例えば、Hunter,S.A.and Cochran,J.R.(2016)Methods Enzymol.580:21-44に記載されるものを含む。
いくつかの実施形態では、直接結合アッセイにおいて、フルオロフォアもしくは放射性同位体にコンジュゲートされたCNTFRポリペプチド、または標識抗体による検出のためのN末端もしくはC末端エピトープタグを含有するCNTFRポリペプチドを用いて、平衡結合定数(KD)を測定することができる。標識またはタグが実行可能でないかまたは望まれない場合、競合結合アッセイを使用して、標識競合物の最大シグナルの50%が検出可能となる非標識CNTFRポリペプチドの量である最大半量阻害濃度(IC50)を決定することができる。次いで、測定されたIC50値からKD値を計算することができる。
上記に要約したように、ある特定の態様において、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、野生型CNTF受容体、例えば、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有する受容体またはその成熟型と比較して、CLCF1-CNTFR複合体サブユニットに対する可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性を変化させる(例えば、低下させる)1つ以上の変異を含む。「CLCF1-CNTFR複合体サブユニット」とは、CNTFRがCLCF1に結合する際に野生型CNTFRと会合するタンパク質を意味する。リガンド-CNTFR複合体サブユニットの非限定的な例には、LIFRおよびgp130が含まれる。ある特定の実施形態において、1つ以上の変異は、LIFR、gp130、またはその両方に対する可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性を低下させる。1つ以上の変異は、可溶性CNTFRポリペプチドがCLCF1に結合した際にアゴニストとして作用することを妨げて、CNTFR媒介シグナル伝達を低減させ得る(例えば、細胞増殖を低減させ得る)。
いくつかの実施形態では、可溶性CNTFRポリペプチドがCLCF1-CNTFR複合体サブユニットに対する結合親和性の低下を呈する場合、可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性は、10nMのCLCF1の存在下で100nM以上のKD値を有する。
ある特定の態様において、可溶性CNTFRポリペプチドは、LIFRに対する低下された結合親和性を有し、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、アミノ酸位置177、178、またはその両方に変異(例えば、アミノ酸置換)を含む。177位の例示的な変異はY177Hである。177位の別の例示的な変異はY177Aである。178位の例示的な変異はK178Nである。178位の別の例示的な変異はK178Aである。そのような変異は、CNTFRシグナル伝達の阻害剤である可溶性CNTFRポリペプチドをもたらすのに対し、CLCF1-CNTFR複合体サブユニットに対する未変化の親和性を有する可溶性CNTFRポリペプチドは、CLCF1に結合する際に例えばLIFRおよびgp130を動員するその能力によってアゴニストとして作用する。ある特定の態様において、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、変異Y177HおよびK178N、または変異Y177AおよびK178A、または変異Y177HおよびK178A、または変異Y177AおよびK178Nを含む。
ある特定の実施形態によれば、可溶性CNTFRポリペプチドは、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、gp130に対する低下された結合親和性を有し、アミノ酸位置268、269、またはその両方に変異(例えば、アミノ酸置換)を含む。268位の例示的な変異はT268Aである。269位の例示的な変異はD269Aである。ある特定の態様において、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、変異T268AおよびD269Aを含む。
上記に要約したように、可溶性CNTFRポリペプチドは、野生型CNTF受容体、例えば、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有する受容体またはその成熟型と比較して、CLCF1に対する可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性および/または特異性を変化させる(例えば、増加させる)1つ以上の変異を含み得る。ある特定の実施形態によれば、可溶性CNTFRポリペプチドがCLCF1に対する結合親和性の増加を呈する場合、CLCF1に対する可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性は、10nM以下のKD値を有する。
いくつかの実施形態では、可溶性CNTFRポリペプチドは、CLCF1に対する結合親和性および/または特異性を増加させる1つ以上の変異を含む。ある特定の態様において、そのような可溶性CNTFRポリペプチドは、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、アミノ酸位置110、174、237、287、またはそれらの任意の組み合わせに変異(例えば、アミノ酸置換)を含む。110位の例示的な変異はR110Qである。174位の例示的な変異はT174Pである。237位の例示的な変異はS237Fである。237位の別の例示的な変異はS237Yである。287位の例示的な変異はI287Fである。ある特定の態様において、可溶性CNTFRポリペプチドは、変異R110Q、T174P、S237F/S237Y、およびI287Fのうちの1つまたは任意の組み合わせ(例えば、各々)を含む。
いくつかの実施形態では、可溶性CNTFRポリペプチドは、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、アミノ酸位置110、174、177、178、237、268、269、287、またはそれらの任意の組み合わせに変異(例えば、アミノ酸置換)を含む。
ある特定の態様において、可溶性CNTFRポリペプチドは、変異R110Q、T174P、Y177H/Y177A、K178N/K178A、S237F/S237Y、T268A、D269A、およびI287Fのうちの1つまたは任意の組み合わせ(例えば、各々)を含む。
一実施形態による可溶性CNTFRポリペプチドは、下の表5に記載のアミノ酸配列(配列番号9)を含む。表5において、変異は太字/下線で示される。この例では、可溶性CNTFRポリペプチドは、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有する野生型CNTF受容体と比較して、アミノ酸343~372のC末端トランケーションを含む。ある特定の態様において、そのような可溶性CNTFRポリペプチドはシグナルペプチド(表5において下線で示される)を含まない。
ある特定の実施形態によれば、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、配列番号8もしくは配列番号9のアミノ酸23~342に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、もしくは100%の同一性を有するアミノ酸配列、またはそれらの断片、例えば、250~319個のアミノ酸、250~260個のアミノ酸、260~270個のアミノ酸、270~280個のアミノ酸、280~290個のアミノ酸、290~300個のアミノ酸、300~310個のアミノ酸、もしくは310~319個のアミノ酸の長さを有する断片を含む。可溶性であることに加えて、そのようなCNTFRポリペプチドは、1つ以上のリガンド-CNTFR複合体サブユニット(例えば、LIFR、gp130、またはその両方)に対する結合親和性の低下、CNTFR1に対する結合親和性/特異性の増加、CNTFRリガンド(例えば、CNTF、NPなど)に対する結合親和性の低下、およびそれらの任意の組み合わせなどの1つ以上の所望の特徴を含み得る。
いくつかの実施形態では、可溶性CNTFRポリペプチドは、R110Q、T174P、Y177H、K178N、S237F、T268A、D269A、およびI287Fのうちの1つ以上(例えば、各々)のアミノ酸置換、ならびに、配列番号9のアミノ酸23~342に対する70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%の同一性を有するアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施形態によれば、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、Fcドメインに融合されている。そのような融合タンパク質については、以下でより詳細に説明する。Fcドメインに融合された例示的な可溶性CNTFRポリペプチドのアミノ酸配列は、以下の表6に記載される(Fcドメインには下線が引かれ、シグナルペプチドはイタリック体で示される)。
ある特定の実施形態によれば、本開示の可溶性CNTFRポリペプチドは、配列番号10のアミノ酸23~578に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%、もしくは100%の同一性を有するアミノ酸配列、またはそれらの断片、例えば、450~555個のアミノ酸、500~555個のアミノ酸、525~555個のアミノ酸、540~555個のアミノ酸、もしくは550~555個のアミノ酸の長さを有する断片を含む。ある特定の態様において、そのような可溶性CNTFRポリペプチドは、シグナルペプチド(表6においてイタリック体で示される)を含まない。
ある特定の実施形態によれば、可溶性CNTFRポリペプチド-Fc融合は、R110Q、T174P、Y177H、K178N、S237F、T268A、D269A、およびI287Fのうちの1つ以上(例えば、各々)のアミノ酸置換、ならびに、配列番号10のアミノ酸23~578に対する70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、もしくは100%の同一性を有するアミノ酸配列、またはそれらの断片、例えば、450~555個のアミノ酸、500~555個のアミノ酸、525~555個のアミノ酸、540~555個のアミノ酸、もしくは550~555個のアミノ酸の長さを有する断片を含む。ある特定の態様において、そのような可溶性CNTFRポリペプチドは、シグナルペプチド(表6においてイタリック体で示される)を含まない。
融合タンパク質およびコンジュゲート
ある特定の態様において、個体に投与される薬剤(例えば、本明細書の他の場所に記載される薬剤のうちのいずれか)は、異種部分に安定して付随する(例えば、融合され、コンジュゲートされ、または他の方法で付着される)。
ある特定の態様において、個体に投与される薬剤(例えば、本明細書の他の場所に記載される薬剤のうちのいずれか)は、異種部分に安定して付随する(例えば、融合され、コンジュゲートされ、または他の方法で付着される)。
いくつかの実施形態では、異種ポリペプチドに融合したポリペプチドが薬剤であるところの、融合タンパク質が提供される。対象とする異種ポリペプチドとしては、Fcドメイン(例えば、ヒトまたはマウスのFcドメイン)、アルブミン、トランスフェリン、XTEN、ホモアミノ酸ポリマー、プロリン-アラニン-セリンポリマー、エラスチン様ペプチド、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。ある特定の態様において、異種ポリペプチドは、その異種ポリペプチドと融合していない同じポリペプチド剤と比較して、個体に投与されたときに、ポリペプチド剤の安定性および/または血清半減期を増加させる。ある特定の態様において、ポリペプチド剤のうちのいずれかがヒトFcドメイン(例えば、全長ヒトFcドメインまたはその断片)と融合されたものを含む、融合タンパク質が提供される。本明細書の他の場所に記載されるポリペプチド剤のうちのいずれかと融合され得るヒトFcドメインの非限定的な例は、下の表7に記載される配列(配列番号11)を有するヒトIgG1 Fcドメインまたはその断片である。
ある特定の実施形態によれば、薬剤が化学部分(moiety)にコンジュゲートされているコンジュゲートが提供される。対象とする化学部分として、ポリエチレングリコール(PEG)、抗がん剤、検出可能な標識、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
対象とする抗がん剤には、細胞増殖を阻害する、かつ/またはがん細胞を死滅させる薬剤が含まれる。そのような薬剤は、様々であり得、細胞増殖抑制剤および細胞傷害性剤(例えば、標的細胞に内在化されることを伴うか、または伴わずに標的細胞組織を死滅させることができる薬剤)を含み得る。ある特定の態様において、治療薬は、エンジイン、レキシトロプシン、デュオカルマイシン、タキサン、ピューロマイシン、ドラスタチン、メイタンシノイド、およびビンカアルカロイドから選択される細胞傷害性剤である。いくつかの実施形態では、細胞傷害性剤は、パクリタキセル、ドセタキセル、CC-1065、CPT-11(SN-38)、トポテカン、ドキソルビシン、モルホリノ-ドキソルビシン、リゾキシン、シアノモルホリノ-ドキソルビシン、ドラスタチン-10、エキノマイシン、コンブレタスタチン、カリケアマイシン、メイタンシン、メイタンシンDM1、メイタンシンDM4、DM-1、アウリスタチンEもしくはアウリスタチンFのような、アウリスタチンもしくは他のドラスタチン誘導体、AEB(AEB-071)、AEVB(5-ベンゾイルバレリン酸-AEエステル)、AEFP(抗体-エンドスタチン融合タンパク質)、MMAE(モノメチルアウリスタチンE)、MMAF(モノメチルアウリスタチンF)、ピロロベンゾジアゼピン(PBD)、エレウテロビン、ネットロプシン、またはこれらの任意の組み合わせである。ある特定の実施形態によれば、薬剤は、HTI-286などのヘミアステリンおよびヘミアステリン類似体(例えば、参照によりそれらの全開示が本明細書に組み込まれる米国特許第7,579,323号、WO2004/026293号、および米国特許第8,129,407号を参照)、アブリン、ブルシン、シクトキシン、ジフテリア毒素、バトラコトキシン、ボツリヌス毒素、志賀毒素、内毒素、Pseudomonas外毒素、Pseudomonas内毒素、破傷風毒素、百日咳毒素、炭疽毒素、コレラ毒素、ファルカリノール、フモニシンB1、フモニシンB2、アフラトキシン、マウロトキシン(maurotoxin)、アジトキシン、カリブドトキシン、マルガトキシン(margatoxin)、スロトキシン(slotoxin)、シラトキシン(scyllatoxin)、ヘフトキシン、カルシセプチン、タイカトキシン(taicatoxin)、カルシクルジン、ゲルダナマイシン、ゲロニン、ロタウストラリン、オクラトキシン(ocratoxin)A、パツリン、リシン、ストリキニーネ、トリコテセン(tricothecene)、ゼアラレノン(zearlenone)、およびテトラドトキシン(tetradotoxin)から選択されるタンパク質毒素である。用いることができる酵素的に活性な毒素およびその断片には、ジフテリアA鎖、ジフテリア毒素の非結合活性断片、外毒素A鎖(Pseudomonas aeruginosa由来)、リシンA鎖、アブリンA鎖、モデシン(modeccin)A鎖、アルファ-サルシン(sarcin)、Aleurites fordiiタンパク質、ジアンチンタンパク質、Phytolaca americanaタンパク質(PAPI、PAPII、およびPAP-S)、Momordica charantia阻害剤、クルシン(curcin)、クロチン、Sapaonaria officinalis阻害剤、ゲロニン、ミトゲリン(mitogellin)、レストリクトシン(restrictocin)、フェノマイシン(phenomycin)、エノマイシン(enomycin)およびトリコテセンが含まれる。
検出可能な標識は、対象とする用途(例えば、インビトロおよび/またはインビボ研究および/または臨床用途)において検出され得る標識を含む。対象とする検出可能な標識は、放射性同位体、検出可能な生成物を生成する酵素(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼなど)、蛍光タンパク質、常磁性原子などを含む。ある特定の態様において、CNTFRリガンドは、検出可能な標識の特異的結合パートナーにコンジュゲートされる(例えば、アビジン/ストレプトアビジンを含む検出可能な標識を介して検出が起こり得るように、ビオチンにコンジュゲートされる)。
ある特定の実施形態によれば、薬剤は、近赤外(NIR)光学イメージング、単一光子放射型コンピュータ断層撮影(SPECT)/CTイメージング、陽電子放射断層撮影(PET)、核磁気共鳴(NMR)分光法などのインビボイメージングで使用される標識剤である。そのような用途に使用される標識剤として、蛍光標識、放射性同位体などが挙げられるが、これらに限定されない。ある特定の態様において、標識剤は、2つ以上のイメージング手法を用いてインビボイメージングを可能にするマルチモーダルインビボイメージング剤である(例えば、Thorp-Greenwood and Coogan(2011)Dalton Trans.40:6129-6143を参照されたい)。
ある特定の態様において、標識剤は近赤外(NIR)イメージング用途に使用されるインビボイメージング剤であり、該剤は、Kodak X-SIGHT色素、Pz 247、DyLight 750および800 Fluors、Cy 5.5および7 Fluors、Alexa Fluor 680および750 Dyes、IRDye 680および800CW Fluorsから選択される。ある特定の実施形態によれば、標識剤は、SPECTイメージング用途に使用されるインビボイメージング剤であり、該剤は、99mTc、111In、123In、201Tl、および133Xeから選択される。ある特定の態様において、標識剤は、陽電子放射断層撮影(PET)イメージング用途に使用されるインビボイメージング剤であり、該剤は、11C、13N、15O、18F、64Cu、62Cu、124I、76Br、82Rb、および68Gaから選択される。
本開示の複合体に使用されるリンカーとしては、エステルリンカー、アミドリンカー、マレイミドまたはマレイミドベースのリンカー、バリン-シトルリンリンカー、ヒドラゾンリンカー、N-スクシンイミジル-4-(2-ピリジルジチオ)ブチレート(SPDB)リンカー、スクシンイミジル-4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレート(SMCC)リンカー、ビニルスルホンベースのリンカー、テトラエチレングリコールなどだが、これらに限定されない、ポリエチレングリコール(PEG)を含むリンカー、プロパン酸を含むリンカー、カプロレイン酸を含むリンカー、およびその任意の組み合わせを含むリンカーが挙げられる。
対象とする化学部分にリンカーを介して薬剤を連結するための多数の戦略が利用可能である。例えば、対象とする化学部分は、リンカーをその化学部分に共有結合させることによって誘導体化され得、ここでリンカーは、薬剤上の「化学的ハンドル」と反応することができる官能基を有する。リンカー上の官能基は、様々であり得、薬剤上の化学的ハンドルとの適合性に基づいて選択され得る。一実施形態によれば、薬剤上の化学的ハンドルは、その化学的ハンドルを有する非天然アミノ酸を薬剤に組み込むことによって提供される。そのような非天然アミノ酸は、例えば、化学合成または組換え手法を介して、例えば、宿主細胞における翻訳中に非天然アミノ酸を組み込むために好適な直交(orthogonal)アミノアシルtRNAシンテターゼ-tRNA対を使用して、薬剤に組み込むことができる。
薬剤中に存在する非天然アミノ酸の官能基は、アジド、アルキン、アルケン、アミノオキシ、ヒドラジン、アルデヒド、ニトロン、ニトリルオキシド、シクロプロペン、ノルボルネン、イソシアニド、アリールハライド、ボロン酸、または他の好適な官能基であってもよく、リンカー上の官能基は、非天然アミノ酸の官能基と反応するように選択される(逆もまた同様である)。
投与
上に要約したように、本開示の方法は、個体におけるKRAS変異型がんを治療する方法を含む。「治療すること」または「治療」とは、個体のKRAS変異型がんに関連する症状の少なくとも改善を意味し、改善は、治療されるKRAS変異型がんに関連するパラメータ(例えば症状)の、少なくとも程度の軽減を指すために広義で使用される。したがって、治療はまた、個体がKRAS変異型がんまたは少なくともそれを特徴付ける症状にそれ以上苦しまないように、KRAS変異型がんまたは少なくともそれに関連する症状が、完全に阻害される、例えば、発生することが防止される、または停止される、例えば終結される状況も含む。
上に要約したように、本開示の方法は、個体におけるKRAS変異型がんを治療する方法を含む。「治療すること」または「治療」とは、個体のKRAS変異型がんに関連する症状の少なくとも改善を意味し、改善は、治療されるKRAS変異型がんに関連するパラメータ(例えば症状)の、少なくとも程度の軽減を指すために広義で使用される。したがって、治療はまた、個体がKRAS変異型がんまたは少なくともそれを特徴付ける症状にそれ以上苦しまないように、KRAS変異型がんまたは少なくともそれに関連する症状が、完全に阻害される、例えば、発生することが防止される、または停止される、例えば終結される状況も含む。
CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する薬剤は、治療上有効な量で個体に投与される。いくつかの実施形態では、薬剤の治療的有効量(例えばそれを含む医薬組成物中に存在するもの)は、単独で(例えば、単独療法において)または1つ以上のさらなる治療剤と組み合わせて(例えば、併用療法において)、1回以上の用量で投与されたときに、個体におけるKRAS変異型がんの症状を、該薬剤による治療の非存在下での個体の症状と比較して、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、またはそれ以上軽減させるのに有効な量である。いくつかの実施形態によれば、本開示の方法は、薬剤が有効量で投与される場合、KRAS変異型がんのがん細胞の成長、転移、および/または浸潤性を阻害する。
投薬は、治療されるKRAS変異型がんの重症度および応答性に依存する。最適な投薬スケジュールは、患者の体内における薬物蓄積の測定値から計算することができる。投与する医師は、最適な投与量、投与方法および反復率を決定することができる。最適な投与量は、個々の薬剤の相対効力に応じて様々であり得、一般に、インビトロおよびインビボ動物モデルなどにおいて有効であることが分かっているEC50に基づいて推定され得る。一般に、投与量は、体重1kg当たり0.01μg~100gであり、1日、1週間、1ヶ月、または1年に1回以上与えられ得る。治療する医師は、測定された滞留時間、および体液または組織中の薬物の濃度に基づいて、投薬の反復率を推定することができる。治療が成功した後、疾患状態の再発を防止するために対象に維持療法を受けさせることが望ましい場合があり、そこでは薬剤は、体重1kg当たり0.01μg~100gの範囲の維持用量で、1日1回以上、数ヶ月に1回、6ヶ月に1回、毎年1回、または任意の他の好適な頻度で投与される。
本開示の治療方法は、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する単一のタイプの薬剤を個体に投与することを含み得、あるいは、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する異なる薬剤のカクテルの投与によって、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する2つ以上のタイプの薬剤を投与することを含み得、例えば、CNTFRに特異的に結合してCNTFRを介するシグナル伝達を阻害する第1の薬剤(例えば、本明細書に記載の操作されたリガンドのうちのいずれか)と、CLCF1に特異的に結合してCNTFRを介するシグナル伝達を阻害する第2の薬剤(例えば、本明細書に記載の操作された可溶性CNTFRポリペプチドうちのいずれか)との投与を含み得る。
薬剤は、薬物送達に適した任意の利用可能な方法および経路(インビボ法およびエクスビボ法、ならびに全身性および局所投与経路を含む)を使用して個体に投与され得る。従来のおよび医薬的に許容される投与経路には、鼻腔内、筋肉内、気管内、皮下、皮内、局所適用、眼内、静脈内、動脈内、経口、ならびに他の経腸および非経口の投与経路が含まれる。投与経路は、必要に応じて組み合わされてもよく、あるいは特定の薬剤および/もしくは望まれる効果に応じて調節されてもよい。薬剤は、単回投与または複数回投与で投与することができる。いくつかの実施形態では、薬剤は、非経口的に、例えば、静脈内、動脈内などに投与される。いくつかの実施形態では、薬剤は、例えば、全身送達のために(例えば、静脈内注入)、または局所部位に(例えば、腫瘍内注射)、注射によって投与される。
薬剤は、個体への投与用の様々な製剤に組み込むことができる。より具体的には、薬剤は、適切な医薬的に許容される賦形剤または希釈剤との組み合わせによって、医薬組成物に製剤化することができ、錠剤、カプセル剤、散剤、顆粒剤、軟膏剤、液剤、エマルション、注射剤、吸入剤、およびエアロゾル剤などの固体、半固体、液体、またはガス状形態の調製物に製剤化することができる。
個体への投与に好適な(例えば、ヒト投与に好適な)薬剤の製剤は、一般に無菌であり、さらに、検出可能な発熱物質、または選択された投与経路による患者への投与が禁忌である他の混入物を含んでいない状態であり得る。
医薬剤形において、薬剤は、単独で、または第2の薬学的に活性な化合物、例えば、第2の抗がん剤(小分子抗がん剤を含むがこれに限定されない)との適切な付随形態ないし組合せで、投与することができる。以下の方法および担体/賦形剤は単なる例であり、決して限定するものではない。
経口調製物の場合、薬剤は、単独で、または錠剤、散剤、顆粒剤もしくはカプセル剤を作製するための適切な添加剤と、例えば、ラクトース、マンニトール、トウモロコシデンプン、もしくはジャガイモデンプンなどの従来の添加剤と、結晶セルロース、セルロース誘導体、アカシア、トウモロコシデンプン、もしくはゼラチンなどの結合剤と、トウモロコシデンプン、ジャガイモデンプン、もしくはカルボキシメチルセルロースナトリウムなど崩壊剤と、タルクもしくはステアリン酸マグネシウムなどの滑沢剤と、かつ必要であれば、希釈剤、緩衝剤、湿潤剤、防腐剤、および香味剤と組み合わせて使用することができる。
薬剤は、非経口(例えば、静脈内、腫瘍内、動脈内、骨内、筋肉内、大脳内、脳室内、髄腔内、皮下など)投与用に製剤化することができる。ある特定の態様において、薬剤は、植物油もしくは他の類似の油、合成脂肪族グリセリド、高級脂肪酸のエステル、またはプロピレングリコールなどの水性溶媒または非水性溶媒中に複合体を溶解、懸濁、または乳化することによって、かつ必要であれば、可溶化剤、等張剤、懸濁化剤、乳化剤、安定剤、および防腐剤などの従来の添加剤を伴わせて、注射用に製剤化することができる。
薬剤を含む薬学的組成物は、所望の純度を有する薬剤を任意の生理学的に許容される担体、賦形剤、安定剤、界面活性剤、緩衝剤、および/または等張化剤と混合することによって調製することができる。許容される担体、賦形剤および/または安定剤は、使用される投与量および濃度ではレシピエントに無毒であり、緩衝剤、例えば、リン酸塩、クエン酸塩、および他の有機酸;アスコルビン酸、グルタチオン、システイン、メチオニンおよびクエン酸を含む抗酸化剤、防腐剤(例えば、エタノール、ベンジルアルコール、フェノール、m-クレゾール、p-クロロ-m-クレゾール、メチルまたはプロピルパラベン、塩化ベンザルコニウム、またはそれらの組み合わせ)、アルギニン、グリシン、オルニチン、リジン、ヒスチジン、グルタミン酸、アスパラギン酸、イソロイシン、ロイシン、アラニン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、メチオニン、セリン、プロリン、およびそれらの組み合わせなどのアミノ酸、単糖、二糖、および他の糖類、低分子量(約10残基未満の)ポリペプチド、ゼラチンまたは血清アルブミンなどのタンパク質、EDTAなどのキレート剤、トレハロース、ショ糖、ラクトース、グルコース、マンノース、マルトース、ガラクトース、フラクトース、ソルボース、ラフィノース、グルコサミン、N-メチルグルコサミン、ガラクトサミン、およびノイラミン酸などの糖、ならびに/または、Tween、Brij Pluronic、Triton-X、またはポリエチレングリコール(PEG)などの非イオン性界面活性剤を含む。
薬学的組成物は、液体形態、凍結乾燥形態、または凍結乾燥形態から再構成される液体形態であり得、その場合凍結乾燥調製物は投与前に滅菌溶液で再構成されることになる。凍結乾燥組成物を再構成するための標準的な手順は、一定量の純水(典型的には、凍結乾燥中に除去された体積と等量である)を加え戻すことであるが、非経口投与用の医薬組成物の製造のために抗菌剤を含む溶液が使用されてもよい。
薬剤の水性製剤は、例えば、約4.0~約7.0もしくは約5.0~約6.0の範囲、または代替的に約5.5のpHで、pH緩衝液中で調製することができる。この範囲内のpHに好適である緩衝剤の例には、リン酸緩衝剤、ヒスチジン緩衝剤、クエン酸緩衝剤、コハク酸緩衝剤、酢酸緩衝剤、および他の有機酸緩衝剤が含まれる。緩衝剤の濃度は、例えば、緩衝剤および製剤の所望の張性に応じて、約1mM~約100mM、または約5mM~約50mMであり得る。
製剤の張性を調節するために、等張化剤を製剤に含めることができる。例示的な等張化剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、グリセリン、およびアミノ酸の群からの任意の成分、糖、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、水性製剤は等張性であるが、ただし高張または低張溶液が適することもあり得る。「等張性」という用語は、生理的食塩水または血清など、それが比較される何かの他の溶液と同じ張性を有する溶液を意味する。等張化剤は、約5mM~約350mMの量で、例えば、100mM~350mMの量で使用され得る。
製剤中で凝集を減少させるために、および/または粒状物の形成を最小限にするために、および/または吸着を低減するために、界面活性剤が製剤に添加されてもよい。界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(Tween)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(Brij)、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル(Triton-X)、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンコポリマー(Poloxamer、Pluronic)およびドデシル硫酸ナトリウム(SDS)が挙げられる。適切なポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの例は、ポリソルベート20(Tween 20(商標)の商標で販売)、およびポリソルベート80(Tween 80(商標)の商標で販売)である。好適なポリエチレン-ポリプロピレンコポリマーの例は、Pluronic(登録商標)F68またはPoloxamer 188(商標)の名称で販売されているものである。適切なポリオキシエチレンアルキルエーテルの例は、Brij(商標)の商標で販売されているものである。界面活性剤の濃度の例は、約0.001%~約1%w/vの範囲であり得る。
凍結乾燥プロセス中の不安定化条件から薬剤を保護するために、凍結保護剤を添加してもよい。例えば、既知の凍結保護剤には、糖(グルコースおよびスクロースを含む)、ポリオール(マンニトール、ソルビトールおよびグリセロールを含む)、ならびにアミノ酸(アラニン、グリシンおよびグルタミン酸を含む)が含まれる。凍結保護剤は、約10mM~500nMの量で含まれ得る。
いくつかの実施形態では、医薬組成物は、薬剤、および上記で特定される成分(例えば、界面活性剤、緩衝剤、安定剤、等張化剤)のうちの1つ以上を含み、エタノール、ベンジルアルコール、フェノール、m-クレゾール、p-クロロ-m-クレゾール、メチルまたはプロピルパラベン、塩化ベンザルコニウム、およびこれらの組み合わせなどの、1つ以上の防腐剤を本質的に含まない。他の実施形態において、防腐剤が、製剤中に、例えば約0.001~約2%(w/v)の範囲の濃度で含まれる。
キット
上記に要約したように、本開示はキットを提供する。ある特定の実施形態において、キットは、例えば、本開示の方法を実施する際に、用途を見出す。いくつかの実施形態によれば、本開示のキットは、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する薬剤、およびKRAS変異型がんを有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書を含む。
上記に要約したように、本開示はキットを提供する。ある特定の実施形態において、キットは、例えば、本開示の方法を実施する際に、用途を見出す。いくつかの実施形態によれば、本開示のキットは、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する薬剤、およびKRAS変異型がんを有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書を含む。
本開示のキットは、上記の方法のセクションに記述されるCLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する薬剤のうちのいずれかを含み得、その記述は、簡潔性のために組み込まれるがここでは繰り返さない。例として、対象キットは、上記の方法のセクションに記載される操作されたリガンド、可溶性CNTFRポリペプチドなどのうちのいずれかを含み得る。
ある特定の実施形態において、本開示のキットの説明書は、KRAS変異型肺がんを有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書を含む。例えば、説明書は、KRAS変異型非小細胞肺がん(NSCLC)を有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書を含み得る。キットに、KRAS変異型NSCLCを有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書が含まれる場合、説明書には、KRAS変異型肺腺がん(LUAD)を有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書が含まれ得る。
いくつかの実施形態によれば、本開示のキットは、ヒトKRASの12位にアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書を含み、ここで番号付けは配列番号1と同じである。ある特定の実施形態において、そのようなキットは、G12A、G12C、G12D、G12S、およびG12Vからなる群から選択されるアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体に薬剤を投与するための説明書を含み得る。
対象キットは、単位投与量(例えばアンプル)または複数投与形態で存在する、CLCF1-CNTFRシグナル伝達を阻害する量の薬剤(例えば、該薬剤と薬学的に許容される担体とを含む医薬組成物中に存在するもの)を含み得る。したがって、ある特定の実施形態において、キットは、薬剤を含む組成物の1つ以上の(例えば、2つ以上の)単位投与量(例えば、アンプル)を含み得る。「単位投与量」という用語は、本明細書で使用される場合、ヒトおよび動物対象のための単一の投与量として適切な物理的に別個の単位を指し、各単位は、所望の効果をもたらすのに十分な量で計算された所定量の組成物を含有する。単位投与量の量は、当該個体における、使用される特定の薬剤、達成されるべき効果、および薬剤に関連する薬力学などの様々な要因に依存する。さらに他の実施形態では、キットは組成物の単一の複数投与量を含み得る。
キットの成分は、別々の容器内に存在してよく、または複数の成分が単一の容器内に存在してもよい。好適な容器には、単一チューブ(例えば、バイアル)、アンプル、プレート(例えば、96ウェルプレート、384ウェルプレートなど)の1つ以上のウェルなどが含まれる。
キットに含まれる説明書(例えば使用説明書(IFU:instructions for use))は、好適な記録媒体に記録され得る。例えば、説明書は、紙またはプラスチックなどの基材上に印刷することができる。従って、説明書は、例えば添付文書としてキット内に、キットまたはその構成要素の容器のラベルに(すなわち、包装または副包装に付随して)存在し得る。他の実施形態において、説明書は、ポータブルフラッシュドライブ、DVD、CD-ROM、ディスケットなどの適切なコンピュータ可読記憶媒体上に存在する、電子記憶データファイルとして存在する。さらに他の実施形態において、実際の説明書はキット中には存在しないが、例えばインターネットを介してリモートソースから説明書を取得するための手段が提供される。この実施形態の一例は、説明書を閲覧することができ、かつ/または説明書をダウンロードできるウェブアドレスを含むキットである。説明書の場合と同様に、説明書を得るための手段は好適な基材上に記録される。
以下の実施例は、限定ではなく例示として提供される。
[実験]
実施例1―CLCF1およびCNTFRの発現、およびヒトLUADにおけるCLCF1-CNTFRシグナル伝達の発がん作用
公開遺伝子発現データの分析は、CLCF1が、正常な肺と比較して肺腺がん(LUAD)で著しく上方調節されていることを示した(データは示されず)。CLCF1の高発現は、KRAS変異を有する患者の生存の低下と関連していた[Coxハザード比:2.53(95%CI 1.43~4.48)、p値:0.001]が、KRAS変異のない患者では関連していなかった[Coxハザード比:0.86(95%CI 0.51~1.4)、p値:0.56]。この結果は、KRASによって引き起こされる発がんにおけるCLCF1シグナル伝達の特定の役割を示唆する。KRAS変異体LUADでのCNTFR発現は、同じパターンを示さなかった[Coxハザード比:1.36(95%CI 0.65~2.82)、p値:0.41]。以前の研究では、マウスの肺腫瘍において、がん関連線維芽細胞(CAF)がCLCF1の主要な供給源であることが示されていた。ヒト肺CAFもCLCF1の供給源を提供するかどうかを判断するために、CAFをヒト肺がん患者および対応する正常な肺線維芽細胞(NLF)から単離した。CLCF1の発現は、患者とマッチングされたNLFと比較して、8つのヒトCAFのうち6つで有意に上昇していた。ただし、テストされたLUAD細胞株も、CLCF1を分泌しており、ヒトLUADにおけるこのサイトカインの傍分泌および自己分泌の両方のシグナル伝達の存在を示唆する。
実施例1―CLCF1およびCNTFRの発現、およびヒトLUADにおけるCLCF1-CNTFRシグナル伝達の発がん作用
公開遺伝子発現データの分析は、CLCF1が、正常な肺と比較して肺腺がん(LUAD)で著しく上方調節されていることを示した(データは示されず)。CLCF1の高発現は、KRAS変異を有する患者の生存の低下と関連していた[Coxハザード比:2.53(95%CI 1.43~4.48)、p値:0.001]が、KRAS変異のない患者では関連していなかった[Coxハザード比:0.86(95%CI 0.51~1.4)、p値:0.56]。この結果は、KRASによって引き起こされる発がんにおけるCLCF1シグナル伝達の特定の役割を示唆する。KRAS変異体LUADでのCNTFR発現は、同じパターンを示さなかった[Coxハザード比:1.36(95%CI 0.65~2.82)、p値:0.41]。以前の研究では、マウスの肺腫瘍において、がん関連線維芽細胞(CAF)がCLCF1の主要な供給源であることが示されていた。ヒト肺CAFもCLCF1の供給源を提供するかどうかを判断するために、CAFをヒト肺がん患者および対応する正常な肺線維芽細胞(NLF)から単離した。CLCF1の発現は、患者とマッチングされたNLFと比較して、8つのヒトCAFのうち6つで有意に上昇していた。ただし、テストされたLUAD細胞株も、CLCF1を分泌しており、ヒトLUADにおけるこのサイトカインの傍分泌および自己分泌の両方のシグナル伝達の存在を示唆する。
次に、細胞株におけるCLCF1の機能的役割を評価した。組換えCLCF1への曝露により、調べたすべてのLUAD細胞株で増殖が増加した(図1、パネルA)。リガンドがCNTFR/LIFR/gp130複合体に結合すると、gp130がリン酸化され、STAT3およびERKを含む下流シグナルが活性化される。したがって、予想通り、CLCF1は、STAT3のリン酸化を誘導した(図1、パネルB~D)。ヒト肺がんにおけるCLCF1-CNTFRシグナル伝達の機能的重要性をさらに調査するために、RNA干渉を使用して、細胞表面のCNTFRの量を減少させた。2つの異なるshRNAを使用したノックダウンにより、テストした5つのLUAD細胞株すべての生存率が大幅に低下した(図1、パネルE~G)。CNTFRノックダウンはまた、LUAD細胞株のクローン原性成長も抑制し(図1、パネルHおよびI)、3D培養における球のサイズおよび数の減少をもたらした(図1、パネルJおよびK)。次に評価したのは、CNTFRノックダウンがインビボでの腫瘍成長に影響を与えるかどうかであった。テストした3つのLUAD細胞株すべてにおけるCNTFRノックダウンは、異種移植片形成を減少させた(図1、パネルLおよびM)。さらに、CNTFRノックダウンを伴うLUAD細胞から形成された腫瘍は、対照腫瘍と比較して、より低い増殖指数およびより高いアポトーシスのレベルを呈した(図1、パネルNおよびO)。寄与が主に傍分泌であるか、または自己分泌であるかをテストするために、H2009においてCLCF1をノックダウンし、細胞を異種移植片として移植した。CLCF1ノックダウン腫瘍およびCNTFRノックダウン腫瘍の両方で同様に効果的な腫瘍成長の減少が観察され、少なくとも皮下異種移植モデルでは、CLFC1の供給源は、主に腫瘍細胞自体からの自己分泌であることが示唆された。
LUADにおけるCNTFR遮断の作用機序を決定するために、MAPK、AKT、およびSTAT3シグナル伝達経路に対するノックダウンの作用を評価し、これらはすべてgp130の下流で活性化されていると以前に特定されたものである。ERKおよびS6のリン酸化は、CNTFRノックダウン後の腫瘍で減少し、それぞれMAPK/ERK経路およびAKT経路への影響を示していた。STAT3のリン酸化の低下も観察された。まとめると、これらの結果は、CLCF1-CNTFRシグナル伝達がLUADにおいて活性であり、発がん促進の役割を有し、CNTFR阻害の機序には、STAT3、ERK、およびAKTシグナル伝達を含むいくつかのシグナル伝達カスケードの活性の減衰が含まれることを示す。
実施例2―CLCF1-CNTFRシグナル伝達軸を阻害するための可溶性受容体デコイの作製
上記の機能研究は、CLCF1-CNTFRシグナル伝達の阻害が肺がんの治療機会になる可能性があることを裏付ける。したがって、この経路を標的にするための効果的な戦略を特定しようとした。CNTFRは、C末端プロペプチドのタンパク質分解切断に続いて形成されるグリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)結合を介して細胞表面に固定される(図2、パネルA、i)。CLCF1に結合すると、CNTFRは、gp130およびLIFRと複合体を形成する(図2、パネルA、ii)。プロペプチドがないと、CNTFRは、膜から分泌されるが、それでもCLCF1に結合し、CNTFRを発現しない細胞においてさえも下流シグナル伝達を活性化することができる(図2、パネルA、iii)。したがって、CLCF1の効果的な遮断には、CLCF1へのデコイの結合の増加と、gp130およびLIFRへの結合の減少との両方が必要である(図2、パネルA、iv)。
上記の機能研究は、CLCF1-CNTFRシグナル伝達の阻害が肺がんの治療機会になる可能性があることを裏付ける。したがって、この経路を標的にするための効果的な戦略を特定しようとした。CNTFRは、C末端プロペプチドのタンパク質分解切断に続いて形成されるグリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)結合を介して細胞表面に固定される(図2、パネルA、i)。CLCF1に結合すると、CNTFRは、gp130およびLIFRと複合体を形成する(図2、パネルA、ii)。プロペプチドがないと、CNTFRは、膜から分泌されるが、それでもCLCF1に結合し、CNTFRを発現しない細胞においてさえも下流シグナル伝達を活性化することができる(図2、パネルA、iii)。したがって、CLCF1の効果的な遮断には、CLCF1へのデコイの結合の増加と、gp130およびLIFRへの結合の減少との両方が必要である(図2、パネルA、iv)。
指向性進化を使用して、CLCF1に対する親和性がより高く、gp130およびLIFRへの結合が欠いている可溶性CNTFR変異体を設計した。このような分子は、効率的なリガンドトラップとして機能し、CLCF1を介した発がん性シグナル伝達をアンタゴナイズするという仮説を立てた。高親和性受容体デコイを開発するために、CNTFRの細胞外ドメインをコードするDNAを、エラープローンPCRを介したランダム変異誘発に供した。対応するタンパク質ライブラリ(約108個の形質転換体)が融合体として酵母細胞表面に提示された(図2、パネルB)。CLCF1結合が増加した変異体を濃縮するために、フローサイトメトリーを使用してライブラリをスクリーニングした。3ラウンドのスクリーニング後、T174PおよびS237Fがコンセンサス変異として現れ、他のアミノ酸位置ではかなりの多様性が観察された。これらの変異の相加作用を調べるために、ソーティングされた集団からランダムに選択された20個の異なるクローンを、Staggered Extension Process(StEP)方法を使用してシャッフルし、第2のライブラリを作成した。平衡結合スクリーニングと速度論的オフレートスクリーニングの組み合わせを使用して、このライブラリをソーティングし、スクリーニングストリンジェンシーを増加させた(図2、パネルC)。3ラウンドのスクリーニング後、4つの変異(R110Q、T174P、S237F、およびI287F)の組み合わせが出現した。定量的酵母ディスプレイ結合研究は、これらの変異の各々がCLCF1に対するより高い結合親和性に寄与し(図2、パネルD)、4つの変異すべての組み合わせが20pMの見かけのKdをもたらすことを示した。このCNTFR変異体(変異体4)を、さらなる最適化のために持ち越した。
CLCF1-CNTFR結合は、LIFRおよびgp130のヘテロ二量体化を通じて下流のシグナル伝達を活性化するため、CLCF1を隔離しながらこの複合体の形成を低減または防止するようにCNTFRを改変することは、阻害活性のために有益である。酵母ディスプレイされたCNTFRは、CLCF1依存的様式でgp130およびLIFRと複合体を形成することが確認された。したがって、CNTFR変異体4を、補助受容体へのその結合を減少させるようにさらに操作した。エラープローンPCRを使用してランダム変異をCNTFR変異体4に導入し、得られたライブラリをCLCF1とインキュベートし、LIFRに対する結合シグナルが減少した変異体をフローサイトメトリーによってスクリーニングした(図2、パネルE)。LIFRへの結合を低減させる2つのコンセンサス変異(Y177HおよびK178N)が同定された(図2、パネルF)。これらの2つの変異、高親和性CLCF1結合を与える4つの変異、およびgp130への結合を弱めることが示された追加の2つのアラニン置換(T268AおよびD269A)を組み合わせた、最終的な変異体であるeCNTFRを作成した。
実施例3―可溶性eCNTFRの特徴付け
全長CNTFRの構造情報は利用可能でないため、Phyre 2サーバーを使用してwtCNTFRおよびeCNTFRをモデリングして、eCNTFRにおける変異の三次元的位置を予測した。親和性成熟によって同定された4つの変異のうち3つ(T174P、S237F、およびS287F)は、サイトカイン結合に重要であることが示されている芳香族クラスター(F172、F199、およびF238)および保存された残基(E236およびE286)の近位にあった(図3、パネルA)。可溶性eCNTFRは、C末端ヘキサヒスチジンタグを伴って(eCNTFR-His)、または抗体FcドメインへのN末端融合体として(eCNTFR-Fc)、組換え発現され、CLCF1への親和性を、マイクロタイタープレートベースのアッセイを使用して測定した。eCNTFR-HisおよびeCNTFR-Fcは両方とも、CLCF1に対してピコモーラー結合親和性を呈した(図3、パネルB)。それに比べて、可溶性野生型CNTFR構築物(wtCNTFR-HisおよびwtCNTFR-Fc)についてはCLCF1結合親和性が弱すぎて定量化できなかった。同様のアプローチを使用して、gp130およびLIFRとの結合相互作用を特徴付けた。これらの実験では、両方の受容体に結合したwtCNTFR構築物とは対照的に、eCNTFR構築物は、gp130およびLIFRへの検出可能な結合を示さなかった(図3、パネルC)。糸球体濾過を回避するためにタンパク質のサイズを大きくすると、血清半減期が大幅に長くなり、そしてFcドメインは、FcRnを介したリサイクルによって半減期をさらに長くすることができる。したがって、eCNTFR-Fc融合体を使用して、LUADの動物モデルにおけるeCNTFRの作用をさらに評価した。
全長CNTFRの構造情報は利用可能でないため、Phyre 2サーバーを使用してwtCNTFRおよびeCNTFRをモデリングして、eCNTFRにおける変異の三次元的位置を予測した。親和性成熟によって同定された4つの変異のうち3つ(T174P、S237F、およびS287F)は、サイトカイン結合に重要であることが示されている芳香族クラスター(F172、F199、およびF238)および保存された残基(E236およびE286)の近位にあった(図3、パネルA)。可溶性eCNTFRは、C末端ヘキサヒスチジンタグを伴って(eCNTFR-His)、または抗体FcドメインへのN末端融合体として(eCNTFR-Fc)、組換え発現され、CLCF1への親和性を、マイクロタイタープレートベースのアッセイを使用して測定した。eCNTFR-HisおよびeCNTFR-Fcは両方とも、CLCF1に対してピコモーラー結合親和性を呈した(図3、パネルB)。それに比べて、可溶性野生型CNTFR構築物(wtCNTFR-HisおよびwtCNTFR-Fc)についてはCLCF1結合親和性が弱すぎて定量化できなかった。同様のアプローチを使用して、gp130およびLIFRとの結合相互作用を特徴付けた。これらの実験では、両方の受容体に結合したwtCNTFR構築物とは対照的に、eCNTFR構築物は、gp130およびLIFRへの検出可能な結合を示さなかった(図3、パネルC)。糸球体濾過を回避するためにタンパク質のサイズを大きくすると、血清半減期が大幅に長くなり、そしてFcドメインは、FcRnを介したリサイクルによって半減期をさらに長くすることができる。したがって、eCNTFR-Fc融合体を使用して、LUADの動物モデルにおけるeCNTFRの作用をさらに評価した。
CNTFは、CNTFRに対する別のリガンドであり、CNTFを介したシグナル伝達は、神経細胞の生存に重要である。CNTFよりもCLCF1へ向けられるeCNTFR-Fcの結合選択性を操作することで、CNTFシグナル伝達の阻害からの潜在的な副作用を最小限に抑えることができる。さらに、CLCF1はCNTFRを介してのみ作用することが知られているが、CNTFは、IL-6受容体(IL-6R)にも結合し、CLCF1およびCNTFはシグナル伝達経路の制御において独自の機能的役割を有することが示唆される。wtCNTFR-Fcは、組換え生成されたCNTFへの結合を呈したが、eCNTFR-Fcは呈さなかった(図3、パネルD)。これらの結果は、wtCNTFRおよびeCNTFRについての酵母ディスプレイ結合データと一致しており、CLCF1に対するCNTFRの親和性成熟により、CLCF1に対する特異性の増加とCNTFへの結合の減少がもたらされたことを示す。加えて、eCNTFR-Fcは、wtCNTFR-Fcと比較して、高い親和性でマウスCLCF1に結合し、CLCF1がマウス由来である場合のインビボ実験での有用性を示す(図3、パネルE)。重要なことに、マウスCLCF1は、ヒト細胞においてCNTFRを活性化することができる。
eCNTFR-FcがCLCF1を効果的に隔離し、受容体複合体の形成をブロックすることができるかどうかを評価するために、wtCNTFRと受容体複合体の他の各サブユニットの各々との間の相互作用に対するeCNTFR-Fcの影響を測定する、競合結合アッセイを設計した。wtCNTFR-Hisでコーティングされたウェル中でeCNTFR-Fcをインキュベートすると、CLCF1、LIFR、およびgp130構築物がwtCNTFR-Hisと相互作用することが妨げられた(図3、パネルF)。eCNTFR-Fcが、CLCF1を効果的に中和し、gp130シグナル伝達を阻害することができるかどうかを判断するために、可溶性CNTFR構築物の存在下および非存在下でLUAD細胞をCLCF1で刺激した。wtCNTFR-Fcは、STAT3(Tyr705)のリン酸化を増加させたが、eCNTFR-Fcは、テストした両方の細胞株でリン酸化を減少させた(図3、パネルGおよびH)。さらに、eCNTFR-Fcとのインキュベーションは、CLCF1媒介性生存を阻害した(図3、パネルIおよびJ)。
実施例4―eCNTFR-Fcは、Ras-GTPローディングを減少させることによってKRAS変異型細胞を選択的に阻害する
上記で実証されているのは、CLCF1の発現が、発がん性のKRASによって引き起こされるLUADの患者の生存の特異的な予後となることである。現在、KRAS変異型腫瘍の治療選択肢はほとんどないため、このサブセットの新しい治療法を開発することは、特に臨床的に重要である。eCNTFR-Fcに対する応答の潜在的な分子決定因子を特定するために、多種多様な遺伝子型を伴うLUAD細胞株の一群を集め、細胞生存率に対するeCNTFR-Fcの影響を評価した(図4、パネルA)。これらの細胞株は、多種多様な感受性を呈し、最も感受性が低いもの(影響なし)は正常肺細胞(NL20)であり、最も感受性が高いものはLUAD細胞株A549であった。最も感受性の高い複数の細胞株は、すべてKRAS変異型であった。野生型KRASまたはEGFR変異を伴う細胞株は、中程度の感受性を呈した。対照的に、H1755およびH1395(両方ともBRAFG469A)細胞は、CNTFR遮断に対して完全に非感受性であった。BRAFG469A変異は、構成的に活性な二量体としてシグナル伝達をする「クラス2」変異であり、上流のKRASシグナル伝達には非依存的であると予想される。同様に、Q61H変異を有する2つのKRAS変異型細胞株(図4、パネルA)は、eCNTFR-Fc遮断に対して完全に非感受性であった。Q61H変異型KRASは、固有のGTPase活性を欠いているため、GTPase活性化タンパク質(GAP)を調節する上流のシグナルに対してはやはり非感受性であると予想される。GAPは、GTPase加水分解を保持するKRAS変異体および野生型KRAS細胞の両方で、GTP結合KRASの量を制御する。まとめると、これらの結果は、CLCF1-CNTFRがgp130を介してシグナルを伝達してGAPを活性化し、これが次いでKRAS GTP結合を調節し、斯くして下流のシグナルを調節するというモデルと一致する。
上記で実証されているのは、CLCF1の発現が、発がん性のKRASによって引き起こされるLUADの患者の生存の特異的な予後となることである。現在、KRAS変異型腫瘍の治療選択肢はほとんどないため、このサブセットの新しい治療法を開発することは、特に臨床的に重要である。eCNTFR-Fcに対する応答の潜在的な分子決定因子を特定するために、多種多様な遺伝子型を伴うLUAD細胞株の一群を集め、細胞生存率に対するeCNTFR-Fcの影響を評価した(図4、パネルA)。これらの細胞株は、多種多様な感受性を呈し、最も感受性が低いもの(影響なし)は正常肺細胞(NL20)であり、最も感受性が高いものはLUAD細胞株A549であった。最も感受性の高い複数の細胞株は、すべてKRAS変異型であった。野生型KRASまたはEGFR変異を伴う細胞株は、中程度の感受性を呈した。対照的に、H1755およびH1395(両方ともBRAFG469A)細胞は、CNTFR遮断に対して完全に非感受性であった。BRAFG469A変異は、構成的に活性な二量体としてシグナル伝達をする「クラス2」変異であり、上流のKRASシグナル伝達には非依存的であると予想される。同様に、Q61H変異を有する2つのKRAS変異型細胞株(図4、パネルA)は、eCNTFR-Fc遮断に対して完全に非感受性であった。Q61H変異型KRASは、固有のGTPase活性を欠いているため、GTPase活性化タンパク質(GAP)を調節する上流のシグナルに対してはやはり非感受性であると予想される。GAPは、GTPase加水分解を保持するKRAS変異体および野生型KRAS細胞の両方で、GTP結合KRASの量を制御する。まとめると、これらの結果は、CLCF1-CNTFRがgp130を介してシグナルを伝達してGAPを活性化し、これが次いでKRAS GTP結合を調節し、斯くして下流のシグナルを調節するというモデルと一致する。
リガンドと結合した後、CNTFRは、gp130を活性化し、これは、SHP2の活性化をもたらす。次に、SHP2は、GTPローディングの調節を通じて、発がん性KRASおよび野生型KRASの両方の主要な上流調節因子として機能する。A549およびH23 LUAD細胞株の両方で、血清刺激は、予想通り、P-SHP2、ならびにP-STAT3およびP-ERKのリン酸化を増加させた(図4、パネルBおよびC)。血清の非存在下で、細胞株を組換えCLCF1で刺激すると、SHP2、STAT3、およびERKのリン酸化レベルはやはり増加し、これはCLCF1の上流シグナル伝達がSHP2を活性化する作用をすることと符合した。eCNTFR-Fcによる処理は、CLCF1の作用の強い減衰を有したが、完全な血清の作用を阻害することにおける効果はより低くかった。血清にはCLCF1-eCNTFR軸とは独立した他の作用があるため、これは予測されることである。三量体受容体複合体とKRASのGTPローディングとの間の機構的関連性をより直接的に確立するために、組換えCLCF1で処理された細胞において、eCNTFR-Fcの存在下または非存在下で、Ras-GTPのレベルを直接測定した(図4、パネルD)。Ras-GTPのレベルは、CLCF1処理後に増加し、この作用は、eCNTFR-Fcによって弱められた。これらの結果は、CLCF1-CNTFRシグナル伝達と発がん性KRASとの間の繋がりを指し示しており、CLCF1阻害が一部のKRAS遺伝子型ではより効果的であるが他の遺伝子型ではそうではないように見える理由を説明し得る。これらの研究を総合すると、CLCF1阻害は、以下でさらに検討するように、KRAS変異型腫瘍で特に効果的となり得ることが示唆された。
実施例5―eCNTFR-Fcは、CLCF1を隔離し、腫瘍成長をインビボで阻害する
次に、インビボでの抗腫瘍治療薬としてのeCNTFR-Fcの役割を評価した。eCNTFR-FcがマウスCLCF1を効果的に隔離することができるかどうかを判断するために、非担腫瘍マウスをeCNTFR-Fcの単回投与で処置した。eCNTFR-Fcの血清レベルは急速に増加し、同時に未結合CLCF1が減少し、これは、72時間までにベースラインレベルに戻った(図5、パネルA)。これらの結果は、eCNTFR-FcがマウスCLCF1に効果的に結合し、血清中でのその利用可能性を低下させることができることを示す。
次に、インビボでの抗腫瘍治療薬としてのeCNTFR-Fcの役割を評価した。eCNTFR-FcがマウスCLCF1を効果的に隔離することができるかどうかを判断するために、非担腫瘍マウスをeCNTFR-Fcの単回投与で処置した。eCNTFR-Fcの血清レベルは急速に増加し、同時に未結合CLCF1が減少し、これは、72時間までにベースラインレベルに戻った(図5、パネルA)。これらの結果は、eCNTFR-FcがマウスCLCF1に効果的に結合し、血清中でのその利用可能性を低下させることができることを示す。
eCNTFR-Fcの治療効果をテストするために、2つのLUAD細胞株を免疫不全マウスに生着させ、腫瘍が平均体積100mm3に達したときに、eCNTFR-Fcを投与した。処置は、両方の異種移植モデルにおいて用量依存的な腫瘍阻害をもたらしたが(図5、パネルB~D)、一方でwtCNTFR-Fcは効果を有さなかった。次に評価したのは、患者由来の異種移植腫瘍(PDTX)のパネルに対するeCNTFR-Fcの作用であった。eCNTFR-Fcによる処置は、5つのLUAD PDTXモデルのうち3つで著しい腫瘍成長阻害をもたらした(図5、パネルE~G)。増殖マーカーの有意な減少およびアポトーシスの増加が、細胞株異種移植片およびPDTXモデルの両方で観察された(図5、パネルH~K)。eCNTFR-Fc処置に応答した3つのPDTXモデルの遺伝子型は、KRAS G12C、KRAS G12V、およびEGFR変異型/KRAS野生型(wt)であった一方、非応答個体は、KRASおよびEGFRがwtであった。また、CLCF1の発現が最も高いCAFは、eCNTFR-Fcシグナル伝達に最も依存すると予測される遺伝子型を有する腫瘍から得られたことが留意された。
CNTFRノックダウンで観察されたように、eCNTFR-Fcによる処置もまた、ERK(図5、パネルL~O)およびS6キナーゼ(図5、パネルLおよびM)の活性化を減少させた。シグナル伝達経路に対する時間依存的影響を評価するために、担腫瘍マウスをeCNTFR-Fcで処置して異なる時点で安楽死させる、短期間の研究を行った。これらの結果は、eCNTFR-Fcが最初にSTAT3の阻害を引き起こし、次にERKおよびS6シグナル伝達の遅延した阻害が続くことを示唆する。
次に、これらの研究を、自所性(autochthonous)、高悪性度のLUADの遺伝子操作マウス(GEM)モデルに拡張した。eCNTFR-Fcで処置されたKrasG12D/Trp53f/fマウスは、ビヒクルで処置された対照と比較して腫瘍負荷の減少を実証した(図6、パネルA~E)。eCNTFR-Fcによる処置はまた、増殖の減少、アポトーシスの増加、ならびにERK、S6、およびSTAT3シグナル伝達の活性化の減少をもたらした(図6、パネルF~H)。次に、eCNTFR-Fc処置とシスプラチンを比較する生存アッセイを行った。白金化合物は、一般的に使用される標準的な化学療法であるヒトLUAD療法であるため、比較としてこれが選択された(図6、パネルI)。シスプラチンおよびeCNTFR-Fcでの処置の両方により、生存が改善された。しかしながら、シスプラチンで処置されたマウスは、研究の終わりに有意な体重減少があったが、eCNTFR-Fcで処置されたマウスは、体重が減少しなかった。eCNTFR-Fcで処置されたマウスの死後のマウス組織の広範な評価では、いかなる異常も見られなかったが、プラチナ化学療法は、腎毒性などの重大な有害作用を誘発することが示されている。これらの結果は、LUADにおけるeCNTFR-Fcの治療的有効性を強く裏付ける。
真正な治療剤としてのeCNTFR-Fcのさらなる開発は、この経路の活性についての適切なバイオマーカーを特定することによって特に強化されるであろう。CLCF1発現とeCNTFR-Fcによる処置後の生存率の低下との間に若干の正の相関が認められた。本明細書に提示されたデータは、特定の遺伝子型がeCNTFR-Fcに対してより敏感であることを示唆しているが、次に調査されたのは、血漿中のCLCF1レベルも、個々の患者におけるこの経路の活性の指標として役立ち得るかどうかということであった。ELISAによってCLCF1を検出する方法が開発され(eCNTFR-Fcが捕捉剤として機能した)、がん患者の血漿中のCLCF1のレベルを測定するために使用された。健康な対照と比較して、LUAD患者ではCLCF1のレベルが高くなる傾向が観察された。さらに、eCNTFR-Fcに感受性のある遺伝子型を有する(「対象となる変異」を有する)患者は、対象となる変異を有しない患者よりも有意に高いレベルのCLCF1を有した(図6、パネルJ)。ロジスティック回帰(logit)を使用してデータをさらに分析して、腫瘍が特定の「対象となる変異」(KRAS G12C、KRAS G12V、またはKRAS wt/EGFR変異型)を有するかどうかを血中CLCF1が予測することができるか否かを実証した[オッズ比:8.35(CI 95% 6.36~10.33)、p値:0.04]。まとめると、これらの結果は、腫瘍の遺伝子型分析と組み合わせたCLCF1血漿濃度が、eCNTFR-Fcから治療上の利益を得る可能性が最も高い患者を選択するための有用なバイオマーカーとして役立つことを示す。
[方法]
肺腺がんマウスモデル
Lox-stop-Lox-KrasG12D(129Sv/Jae)、Trp53fl/fl(FVB)、およびRosa26-LSL-tdRFP(C57BL/6J)マウスを、ウイルスのない環境で維持した。マウスは、8~10週齢で、Creを発現する5×106pfuのアデノウイルス(アイオワ大学)で鼻腔内感染させた。マウスに、感染8週間後から開始して4週間に渡り週に3回、腹腔内注射によってeCNTFR-Fc(10mg/kg)またはPBS(ビヒクル)を投与した。研究の開始時および薬物処置中定期的にマウスの体重を測定した。
肺腺がんマウスモデル
Lox-stop-Lox-KrasG12D(129Sv/Jae)、Trp53fl/fl(FVB)、およびRosa26-LSL-tdRFP(C57BL/6J)マウスを、ウイルスのない環境で維持した。マウスは、8~10週齢で、Creを発現する5×106pfuのアデノウイルス(アイオワ大学)で鼻腔内感染させた。マウスに、感染8週間後から開始して4週間に渡り週に3回、腹腔内注射によってeCNTFR-Fc(10mg/kg)またはPBS(ビヒクル)を投与した。研究の開始時および薬物処置中定期的にマウスの体重を測定した。
ヒトLUADの生存および遺伝子発現分析
コホート(LUAD;LUSC)についてのCLCF1 TPM log2発現を、パッケージFirebrowseR(1.1.35)を使用してRプログラミング言語で、Broad Instituteから直接ダウンロードした。TP(原発腫瘍)またはNT(正常)のいずれかに分類された発現データのみを使用した。完全なLUAD予想カウント(RSEMレベル3)は、FIREHOSE Broad GDACのウェブサイトから直接ダウンロードした。LUADデータセットの体細胞変異は、UCSC Xenaパブリックリポジトリから取得した。非サイレントKRAS変異(複数可)を有するサンプルのみをKRAS変異群に関連付けた。KRASサイレント変異を有するサンプルは、KRAS野生型群として含めず、分析から除外した。全生存期間などの打ち切りデータを含むLUAD生存分析の臨床データは、TCGAデータセットの公開された臨床集計から取得した。生存分析曲線および多変量コックスハザード回帰は、それぞれsurvminer(0.4.3.999)および生存パッケージ(2.44-1.1)を使用してRで完了した。コックス回帰分析では、診断年齢、性別、がんステージについて調整した。対応する遺伝子発現の分位数に基づいてサンプルをグループ化し(正常 対 高い)、正常発現は75パーセンタイル未満であり、高発現は75パーセンタイル超である。
コホート(LUAD;LUSC)についてのCLCF1 TPM log2発現を、パッケージFirebrowseR(1.1.35)を使用してRプログラミング言語で、Broad Instituteから直接ダウンロードした。TP(原発腫瘍)またはNT(正常)のいずれかに分類された発現データのみを使用した。完全なLUAD予想カウント(RSEMレベル3)は、FIREHOSE Broad GDACのウェブサイトから直接ダウンロードした。LUADデータセットの体細胞変異は、UCSC Xenaパブリックリポジトリから取得した。非サイレントKRAS変異(複数可)を有するサンプルのみをKRAS変異群に関連付けた。KRASサイレント変異を有するサンプルは、KRAS野生型群として含めず、分析から除外した。全生存期間などの打ち切りデータを含むLUAD生存分析の臨床データは、TCGAデータセットの公開された臨床集計から取得した。生存分析曲線および多変量コックスハザード回帰は、それぞれsurvminer(0.4.3.999)および生存パッケージ(2.44-1.1)を使用してRで完了した。コックス回帰分析では、診断年齢、性別、がんステージについて調整した。対応する遺伝子発現の分位数に基づいてサンプルをグループ化し(正常 対 高い)、正常発現は75パーセンタイル未満であり、高発現は75パーセンタイル超である。
定量的逆転写酵素PCR
RNAは、TRIzol試薬(Invitrogen)を使用して単離し、Qiagen miniRNAカラム(Qiagen)を使用してさらに精製した。cDNAは、DyNAmo cDNA合成キット(New England Biolabs)で生成し、定量的逆転写酵素PCR(qRT-PCR)をSYBRGreen(Applied Biosystems、プライマー配列については補足表5を参照されたい)を使用して行った。qRT-PCRは、次のように行った:95℃で10分、95℃で15秒を35サイクル、および60℃で1分。
RNAは、TRIzol試薬(Invitrogen)を使用して単離し、Qiagen miniRNAカラム(Qiagen)を使用してさらに精製した。cDNAは、DyNAmo cDNA合成キット(New England Biolabs)で生成し、定量的逆転写酵素PCR(qRT-PCR)をSYBRGreen(Applied Biosystems、プライマー配列については補足表5を参照されたい)を使用して行った。qRT-PCRは、次のように行った:95℃で10分、95℃で15秒を35サイクル、および60℃で1分。
患者由来の腫瘍異種移植片(PDTX)の生成
新鮮な患者の試料を1×1mmの断片に切断し、新鮮な状態で移植するか、または後で使用するために90%FBS、10%DMSO中で凍結させた。腫瘍断片をマトリゲル(Corning Matrigel #356234)に浸し、NOD scidガンマ(NSG)マウスの腎被膜に移植した。移植に成功した腫瘍を、約1~2cmになったところで採取した。断片を組織学のために保持し、残りをコラゲナーゼで37℃にて45分間消化し、70μmのフィルターで濾過した。RNA/DNA単離のために、MACSカラム(Miltenyi Biotech)上でマウス間質を細胞から枯渇させた(Ter119、CD45、CD31、およびマウスMHCクラスIに対する抗体を使用)。その後の継代および薬物研究のために、細胞を、100μLのα-MEMおよび20μLのマトリゲル(Corning)中でNSGマウスの脇腹に皮下移植した(1つの脇腹当たり5×105個の細胞)。異種移植腫瘍片は、使用するまで-80℃で保存した。
新鮮な患者の試料を1×1mmの断片に切断し、新鮮な状態で移植するか、または後で使用するために90%FBS、10%DMSO中で凍結させた。腫瘍断片をマトリゲル(Corning Matrigel #356234)に浸し、NOD scidガンマ(NSG)マウスの腎被膜に移植した。移植に成功した腫瘍を、約1~2cmになったところで採取した。断片を組織学のために保持し、残りをコラゲナーゼで37℃にて45分間消化し、70μmのフィルターで濾過した。RNA/DNA単離のために、MACSカラム(Miltenyi Biotech)上でマウス間質を細胞から枯渇させた(Ter119、CD45、CD31、およびマウスMHCクラスIに対する抗体を使用)。その後の継代および薬物研究のために、細胞を、100μLのα-MEMおよび20μLのマトリゲル(Corning)中でNSGマウスの脇腹に皮下移植した(1つの脇腹当たり5×105個の細胞)。異種移植腫瘍片は、使用するまで-80℃で保存した。
細胞を100μmおよび40μmのセルストレーナーに通し、1,200rpmで8分間遠心分離した。細胞をRBC溶解緩衝液中にインキュベートし、6mlの培地に再懸濁し、チューブの底に配置された0.5mlの血清を通すように回転させて、細胞残渣を除去した。ビオチンコンジュゲートした抗マウスCD45、CD31、およびTer119(eBiosciences)を使用して、細胞から分化系列(lineage)陽性細胞を枯渇させ、MACS LSカラム(Miltenyi Biotec)上で枯渇させた。5×105の単一細胞をMatrigel(BD Biosciences)と混合し、6~8週齢の雌のNSGマウスの脇腹に注入した。示された時間に腫瘍体積を測定し、楕円体式[0.5(長さ×幅2)]を使用して算出した。
血清分析および毒性研究
個々のマウスからの血液試料は、心臓穿刺を使用して、最終麻酔下で実験の最後に収集した。500gで10分間遠心分離することにより、1時間以内に血清を血液から分離した。試料を分注し、その後のテストのために-80℃で保存した。包括的代謝パネル(CMP)および全血球計算(CBC)は、Stanford Veterinary Service CenterのAnimal Diagnostic Laboratoryによって行われた。各臓器の剖検および包括的な組織病理学的分析を含む毒性試験は、獣医病理学者によって行われた。
個々のマウスからの血液試料は、心臓穿刺を使用して、最終麻酔下で実験の最後に収集した。500gで10分間遠心分離することにより、1時間以内に血清を血液から分離した。試料を分注し、その後のテストのために-80℃で保存した。包括的代謝パネル(CMP)および全血球計算(CBC)は、Stanford Veterinary Service CenterのAnimal Diagnostic Laboratoryによって行われた。各臓器の剖検および包括的な組織病理学的分析を含む毒性試験は、獣医病理学者によって行われた。
eCNTFR-Fcによるマウスの処置
腫瘍が、1つの腫瘍当たり100mm3の平均サイズに達したとき、群当たりの平均腫瘍サイズに基づいてマウスを複数の処置群へと階層化した。次に、マウスにeCNTFR-Fc(10mg/kg)またはPBS(ビヒクル)を2~4週間に渡る週に3回の腹腔内注射によって投与した。研究の開始時および薬物処置中定期的にマウスの体重を測定した。腫瘍体積は、週に3~4回デジタルノギスで測定した。
腫瘍が、1つの腫瘍当たり100mm3の平均サイズに達したとき、群当たりの平均腫瘍サイズに基づいてマウスを複数の処置群へと階層化した。次に、マウスにeCNTFR-Fc(10mg/kg)またはPBS(ビヒクル)を2~4週間に渡る週に3回の腹腔内注射によって投与した。研究の開始時および薬物処置中定期的にマウスの体重を測定した。腫瘍体積は、週に3~4回デジタルノギスで測定した。
異種移植片におけるノックダウン研究
pLKO shRNA構築物は、Thermo Fisher Scientificから購入した。各構築物用のレンチウイルスは、ポリエチレンイミン(PEI)を用いて293細胞をトランスフェクトすることによって生成し、トランスフェクション後1日目および2日目にウイルス上清を収集し、2日目にプールした。次に、ウイルス上清を0.45μMのPESフィルターで濾過した。約500uLの新鮮な培地を用いてプラットフォームロッカー上で2時間かけてウイルスペレットを再懸濁した。コラゲナーゼ(Sigma)消化緩衝液を使用して、細胞を単一細胞懸濁物へと解離させ、70μMのフィルターで濾過し、MACSカラム上で分化系列を枯渇させた(上記の通り)。得られた細胞懸濁液を次に6ウェルプレートのウェル当たり約5×106個の細胞でプレーティングし、培地中のポリブレン(Sigma)およびウイルスを用いて室温にて1500rpmで30分間スピン感染させ(Sorvall XRT遠心分離機)、その後37℃でインキュベートした。ピューロマイシン(2μg/mL)で選択した後、細胞をトリプシン処理し、濾過し、生細胞をカウントした。次に、研究群間で生細胞数を一定に保ちながら細胞を移植した(上記のように)。残りの細胞は、遺伝子ノックダウンの確認のために保持した。
pLKO shRNA構築物は、Thermo Fisher Scientificから購入した。各構築物用のレンチウイルスは、ポリエチレンイミン(PEI)を用いて293細胞をトランスフェクトすることによって生成し、トランスフェクション後1日目および2日目にウイルス上清を収集し、2日目にプールした。次に、ウイルス上清を0.45μMのPESフィルターで濾過した。約500uLの新鮮な培地を用いてプラットフォームロッカー上で2時間かけてウイルスペレットを再懸濁した。コラゲナーゼ(Sigma)消化緩衝液を使用して、細胞を単一細胞懸濁物へと解離させ、70μMのフィルターで濾過し、MACSカラム上で分化系列を枯渇させた(上記の通り)。得られた細胞懸濁液を次に6ウェルプレートのウェル当たり約5×106個の細胞でプレーティングし、培地中のポリブレン(Sigma)およびウイルスを用いて室温にて1500rpmで30分間スピン感染させ(Sorvall XRT遠心分離機)、その後37℃でインキュベートした。ピューロマイシン(2μg/mL)で選択した後、細胞をトリプシン処理し、濾過し、生細胞をカウントした。次に、研究群間で生細胞数を一定に保ちながら細胞を移植した(上記のように)。残りの細胞は、遺伝子ノックダウンの確認のために保持した。
細胞抽出物およびウエスタンブロット分析
全細胞抽出物については、細胞を、NP-40溶解緩衝液(20mMのTris-HCl、pH8.0、137mMのNaCl、10%グリセロール、1%NP-40、dH2O、1×プロテアーゼ阻害剤(Sigma P8349-1ML)、および1×ホスファターゼ阻害剤カクテル(Sigma P5726-1ML)を使用して15分間溶解し、超音波処理し、30分間溶解した。腫瘍を解凍し、溶解に先立って、氷上でBio-Gen PRO200ホモジナイザー(PRO Scientific)を使用して機械的に破壊した。タンパク質濃度は、BCAアッセイ(Thermo Fisher)によって決定した。タンパク質をSDS-PAGEによって分離し、PVDF膜に移し、Biorad Chemi Doc装置によって分析した。使用した抗体は次の通りである:P-AKT(#4060、Cell Signaling、1:1000)、T-AKT(#75692、Cell Signaling、1:1000)、P-ERK1/2(#4370、Cell Signaling、1:1000)、T-ERK1/2(#4695、Cell Signaling、1:1000)、P-STAT3(#9145、Cell Signaling、1:1000)、T-STAT3(#9139、Cell Signaling、1:1000)、GAPDH(#9485、Abcam、1:1000)。
全細胞抽出物については、細胞を、NP-40溶解緩衝液(20mMのTris-HCl、pH8.0、137mMのNaCl、10%グリセロール、1%NP-40、dH2O、1×プロテアーゼ阻害剤(Sigma P8349-1ML)、および1×ホスファターゼ阻害剤カクテル(Sigma P5726-1ML)を使用して15分間溶解し、超音波処理し、30分間溶解した。腫瘍を解凍し、溶解に先立って、氷上でBio-Gen PRO200ホモジナイザー(PRO Scientific)を使用して機械的に破壊した。タンパク質濃度は、BCAアッセイ(Thermo Fisher)によって決定した。タンパク質をSDS-PAGEによって分離し、PVDF膜に移し、Biorad Chemi Doc装置によって分析した。使用した抗体は次の通りである:P-AKT(#4060、Cell Signaling、1:1000)、T-AKT(#75692、Cell Signaling、1:1000)、P-ERK1/2(#4370、Cell Signaling、1:1000)、T-ERK1/2(#4695、Cell Signaling、1:1000)、P-STAT3(#9145、Cell Signaling、1:1000)、T-STAT3(#9139、Cell Signaling、1:1000)、GAPDH(#9485、Abcam、1:1000)。
組織学および免疫組織化学
組織標本を10%緩衝ホルマリンで24時間固定し、パラフィン包埋まで70%エタノール中で保存した。5μmの切片をヘマトキシリンおよびエオシン(HE)で染色するか、または免疫組織化学的研究に使用した。免疫組織化学は、ホルマリン固定されパラフィン包埋されたマウスおよびヒトの組織切片に対してビオチン-アビジン法を使用して行った。次の抗体を使用した(示される希釈率で):P-Akt(#4060、Cell Signaling、1:100)、P-ERK1/2(#4370、Cell Signaling、1:400)、P-Histone H3(#9701、Cell Signaling、1:200)、Cleaved Caspase 3(#9661、Cell Signaling、1:200)、CNTFR(#175387、Abcam、1:50)。切片をDABで発色させ、ヘマトキシリンで対比染色した。腫瘍領域の分析およびIHC分析は、ImageJソフトウェアを使用してピクセル単位を測定することによって行った。
組織標本を10%緩衝ホルマリンで24時間固定し、パラフィン包埋まで70%エタノール中で保存した。5μmの切片をヘマトキシリンおよびエオシン(HE)で染色するか、または免疫組織化学的研究に使用した。免疫組織化学は、ホルマリン固定されパラフィン包埋されたマウスおよびヒトの組織切片に対してビオチン-アビジン法を使用して行った。次の抗体を使用した(示される希釈率で):P-Akt(#4060、Cell Signaling、1:100)、P-ERK1/2(#4370、Cell Signaling、1:400)、P-Histone H3(#9701、Cell Signaling、1:200)、Cleaved Caspase 3(#9661、Cell Signaling、1:200)、CNTFR(#175387、Abcam、1:50)。切片をDABで発色させ、ヘマトキシリンで対比染色した。腫瘍領域の分析およびIHC分析は、ImageJソフトウェアを使用してピクセル単位を測定することによって行った。
細胞アッセイ
細胞生存率:10%ウシ成長血清(BGS)を含有する総体積100μLの培地中、ウェル当たり2,000個の細胞(成長に最適な密度)において、細胞を96ウェルプレートに播種した。24時間のインキュベーション後、細胞生存率をAlamarBlue(登録商標)アッセイ(Thermo Fisher)により、製造元の指示に従って7日間評価した。
細胞生存率:10%ウシ成長血清(BGS)を含有する総体積100μLの培地中、ウェル当たり2,000個の細胞(成長に最適な密度)において、細胞を96ウェルプレートに播種した。24時間のインキュベーション後、細胞生存率をAlamarBlue(登録商標)アッセイ(Thermo Fisher)により、製造元の指示に従って7日間評価した。
コロニー形成アッセイ:長期コロニー形成アッセイでは、1つのウェル当たり10,000~50,000個の細胞を6ウェルプレートに播種した。12日後、細胞をメタノールで固定し、クリスタルバイオレットで染色し、写真を撮り、定量化した。
3Dスフェロイド メチルセルロースアッセイ:足場非依存性の球体成長のために、細胞を、0.5%メチルセルロースを添加した2mLの完全培地中で、24ウェル超低付着プレートに播種した(ウェル当たり20,000個の生細胞)。9~20日間にわたって(細胞株によって異なる)球体を形成させた。球体をLeica Dmi8顕微鏡(明視野)で画像化した。球体のサイズおよび数を、ImageJを使用して定量化した。
Ras-GTPレベルの分析
活性化されたRas-GTPaseのレベルは、以前に公開された方法と同様に、製造元の指示に従ってRas GTPase ELISAキット(Abcam 134640)を使用して決定した。簡単に説明すると、10cmの組織培養皿において、10%ウシ成長血清および1%ペニシリン/ストレプトマイシンを添加したRPMI培地に1×106個の細胞を播種し、細胞が60%コンフルエンスに達するまで5%CO2で37℃にてインキュベートした。次に、細胞をRPMIおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンで24時間血清飢餓状態にした。続いて、細胞をCLCF1(10nM)およびeCNTFR-Fc(2.5μM)において5%CO2で37℃にて20分間インキュベートした。次に培地を除去し、細胞を氷冷PBSで1回洗浄し、製造元のプロトコルに従って処理した。
活性化されたRas-GTPaseのレベルは、以前に公開された方法と同様に、製造元の指示に従ってRas GTPase ELISAキット(Abcam 134640)を使用して決定した。簡単に説明すると、10cmの組織培養皿において、10%ウシ成長血清および1%ペニシリン/ストレプトマイシンを添加したRPMI培地に1×106個の細胞を播種し、細胞が60%コンフルエンスに達するまで5%CO2で37℃にてインキュベートした。次に、細胞をRPMIおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンで24時間血清飢餓状態にした。続いて、細胞をCLCF1(10nM)およびeCNTFR-Fc(2.5μM)において5%CO2で37℃にて20分間インキュベートした。次に培地を除去し、細胞を氷冷PBSで1回洗浄し、製造元のプロトコルに従って処理した。
統計学
カプランマイヤー生存曲線は、すべての同腹仔群からの各マウスの生存時間を使用して計算した。ログランク検定を使用して、群間の有意差をテストした。画像の定量化および遺伝子発現分析のために、統計的有意性は、Prism GraphPadソフトウェアを使用したスチューデントのt検定によって分析した(実験分散によって両側の対応のないまたは対応のあるt検定を、実験によって、ダネットの多重補正検定と組み合わせた一元配置ANOVAおよび二元配置ANOVAの両方のためのF検定を使用して体系的に調べた)。*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001。データは、インビトロ実験については平均±S.D.として、インビボ実験については平均±S.E.M.として表される。箱ひげ図では、箱は、25パーセンタイルおよび75パーセンタイルを表し、正中線は中央値を示し、ひげは、四分位範囲の1.5倍以内で最低/最高値まで伸びる。
カプランマイヤー生存曲線は、すべての同腹仔群からの各マウスの生存時間を使用して計算した。ログランク検定を使用して、群間の有意差をテストした。画像の定量化および遺伝子発現分析のために、統計的有意性は、Prism GraphPadソフトウェアを使用したスチューデントのt検定によって分析した(実験分散によって両側の対応のないまたは対応のあるt検定を、実験によって、ダネットの多重補正検定と組み合わせた一元配置ANOVAおよび二元配置ANOVAの両方のためのF検定を使用して体系的に調べた)。*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001。データは、インビトロ実験については平均±S.D.として、インビボ実験については平均±S.E.M.として表される。箱ひげ図では、箱は、25パーセンタイルおよび75パーセンタイルを表し、正中線は中央値を示し、ひげは、四分位範囲の1.5倍以内で最低/最高値まで伸びる。
ロジスティック回帰モデル
表をハーバード大学のMarek HlavacによるStargazer v.5.2.2を使用して作成した。モデルは、血中CLCF1レベル(pg/mL)のみを含み、他の共変量は使用しなかった。
表をハーバード大学のMarek HlavacによるStargazer v.5.2.2を使用して作成した。モデルは、血中CLCF1レベル(pg/mL)のみを含み、他の共変量は使用しなかった。
組換えCLCF1生成
シグナルペプチド配列(28~225)を含まないCLCF1をコードするcDNAを、BsaIおよびXhoI制限部位を使用して、誘導性lacプロモーターを有するpET28bプラスミドにクローン化し、DH10B細胞で増幅した。発現のために、精製されたプラスミドをRosetta gami細胞に形質転換した。封入体を、5mMのDTTを含有する60%ddH2O、40%アセトニトリル、0.1%TFA中で溶解した。逆相高速液体クロマトグラフィー(RP-HPLC)を使用して、CLCF1を精製した。タンパク質の純度は、SDS-PAGEを使用してさらに分析し、Nanodrop 2000(Thermo Scientific)を使用して定量化した。タンパク質濃度を定量化するための吸光係数として、39,549M-1cm-1の値を使用した。
シグナルペプチド配列(28~225)を含まないCLCF1をコードするcDNAを、BsaIおよびXhoI制限部位を使用して、誘導性lacプロモーターを有するpET28bプラスミドにクローン化し、DH10B細胞で増幅した。発現のために、精製されたプラスミドをRosetta gami細胞に形質転換した。封入体を、5mMのDTTを含有する60%ddH2O、40%アセトニトリル、0.1%TFA中で溶解した。逆相高速液体クロマトグラフィー(RP-HPLC)を使用して、CLCF1を精製した。タンパク質の純度は、SDS-PAGEを使用してさらに分析し、Nanodrop 2000(Thermo Scientific)を使用して定量化した。タンパク質濃度を定量化するための吸光係数として、39,549M-1cm-1の値を使用した。
可溶性CNTFR、LIFR、およびgp130の生成
CNTFR(1-342)、LIFR(1-534)、およびgp130(1-619)の細胞外ドメインに対応するcDNAをpAdd2プラスミドにクローン化し、DH10B細胞で増幅した。発現のために、精製されたプラスミドを、PEI(#23966-2、Polysciences)を使用してヒトHEK293細胞にトランスフェクトした。簡単に説明すると、PEIをdH2O中に1g/Lとなるように溶解した。500mLのトランスフェクション容量のためには、0.5mgの精製されたDNAおよび1mLのPEIを各々10mLのOptiPro無血清培地(#12309-019、Thermo Fisher Scientific)に溶解し、すぐに混合した。15分後、溶液を500mLの細胞に滴下した。細胞を、37℃および5%CO2の加湿インキュベーター内で120RPMにて回転式振とう培養機上でインキュベートした。Fc融合タンパク質は、プロテインA(#101142、Fisher Scientific)親和性カラムを使用して精製し、ヘキサヒスチジンタグを含有するタンパク質は、ニッケル-NTA(#30210、Qiagen)親和性カラムを使用して精製した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを使用して、タンパク質をさらに精製した。タンパク質の定量化には、次の吸光係数を使用した。CNTFR変異体:70,275M-1cm-1、CNTFR-Fc変異体:206,410M-1cm-1、gp130:130,470M-1cm-1、gp130-Fc:326,800M-1cm-1、LIFR:98,610M-1cm-1、およびLIFR-Fc:263,080M-1cm-1。
CNTFR(1-342)、LIFR(1-534)、およびgp130(1-619)の細胞外ドメインに対応するcDNAをpAdd2プラスミドにクローン化し、DH10B細胞で増幅した。発現のために、精製されたプラスミドを、PEI(#23966-2、Polysciences)を使用してヒトHEK293細胞にトランスフェクトした。簡単に説明すると、PEIをdH2O中に1g/Lとなるように溶解した。500mLのトランスフェクション容量のためには、0.5mgの精製されたDNAおよび1mLのPEIを各々10mLのOptiPro無血清培地(#12309-019、Thermo Fisher Scientific)に溶解し、すぐに混合した。15分後、溶液を500mLの細胞に滴下した。細胞を、37℃および5%CO2の加湿インキュベーター内で120RPMにて回転式振とう培養機上でインキュベートした。Fc融合タンパク質は、プロテインA(#101142、Fisher Scientific)親和性カラムを使用して精製し、ヘキサヒスチジンタグを含有するタンパク質は、ニッケル-NTA(#30210、Qiagen)親和性カラムを使用して精製した。次に、サイズ排除クロマトグラフィーを使用して、タンパク質をさらに精製した。タンパク質の定量化には、次の吸光係数を使用した。CNTFR変異体:70,275M-1cm-1、CNTFR-Fc変異体:206,410M-1cm-1、gp130:130,470M-1cm-1、gp130-Fc:326,800M-1cm-1、LIFR:98,610M-1cm-1、およびLIFR-Fc:263,080M-1cm-1。
エラープローンPCRを介して創出されたCNTFRライブラリの生成およびスクリーニング
CNTFRを、凝集素交配タンパク質Aga2pへの遺伝子融合として酵母で発現させた。ヒトCNTFR細胞外ドメイン(残基18~342)をコードするcDNAは、NheIおよびBamHI制限部位を使用して、pCTCON2酵母ディスプレイプラスミドにクローン化した。CNTFR細胞外ドメインをテンプレートとして使用して、エラープローンライブラリを作成し、Taqポリメラーゼ(#50-811-694、Fisher Scientific)および55mMのMgCl2を使用して、変異を導入した。異なる濃度のMnCl2(0、0.01、0.05、0.1、および015mM)を使用して、個別のPCR反応を行った。これらの反応からの生成物を、ゲル電気泳動を使用して精製した。精製された変異型cDNAおよび線形化されたプラスミドをEBY100酵母にエレクトロポレーションし、そこでそれらは、相同組換えを通じてインビボでアセンブルされた。ライブラリのサイズは、希釈プレーティングおよびコロニーカウントによって8.1×107と推定された。
CNTFRを、凝集素交配タンパク質Aga2pへの遺伝子融合として酵母で発現させた。ヒトCNTFR細胞外ドメイン(残基18~342)をコードするcDNAは、NheIおよびBamHI制限部位を使用して、pCTCON2酵母ディスプレイプラスミドにクローン化した。CNTFR細胞外ドメインをテンプレートとして使用して、エラープローンライブラリを作成し、Taqポリメラーゼ(#50-811-694、Fisher Scientific)および55mMのMgCl2を使用して、変異を導入した。異なる濃度のMnCl2(0、0.01、0.05、0.1、および015mM)を使用して、個別のPCR反応を行った。これらの反応からの生成物を、ゲル電気泳動を使用して精製した。精製された変異型cDNAおよび線形化されたプラスミドをEBY100酵母にエレクトロポレーションし、そこでそれらは、相同組換えを通じてインビボでアセンブルされた。ライブラリのサイズは、希釈プレーティングおよびコロニーカウントによって8.1×107と推定された。
BD Aria IIフローサイトメーター(Stanford FACS Core Facility)を使用した蛍光活性化細胞選別(FACS)を使用して、高親和性CNTFR変異体を提示する酵母を単離し、BD FACSCaliburを使用して分析した。スクリーニングは、以下のCLCF1濃度を伴う、1mg/mLのBSAを含有するリン酸緩衝生理食塩水(PBSA)中で室温にて酵母をインキュベートする平衡結合条件を使用して実施した:選別1については20nMのCLCF1で3時間、選別2については2nMのCLCF1で6時間、選別3については0.5nMのCLCF1で12時間。CLCF1とのインキュベーション後、酵母をペレット化し、洗浄し、1:500比のニワトリ抗c-Myc(#A21281、Invitrogen)を含むPBSA中に4℃で30分間再懸濁した。次に酵母を洗浄し、ペレット化し、1:100希釈のヤギ抗ニワトリPE(#sc-3730、Santa Cruz Biotech)およびマウス抗HIS Hilyte Fluor 488(#61250-H488、Anaspec)を含むPBSAを使用して、二次標識化を氷上で30分間行った。
選別されたクローンを増殖させ、FACSのさらなるラウンドに供した。スクリーニングの最後のラウンドの後、Zymoprepキット(#50-444-107、Zymo Research Corp)を使用してプラスミドDNAを回収し、DH10Bエレクトロコンピテントセルに形質転換し、プラスミドミニプレップキットを使用して単離した。配列決定は、Molecular Cloning Laboratoriesによって行われた。試料をFACSCalibur(BD Biosciences)で分析し、FlowJoソフトウェア(Treestar Inc)を使用してデータを分析した。
互い違い伸長プロセス(StEP:Staggered Extension Process)を介して創出されたCNTFRライブラリの生成およびスクリーニング
StEP法を以前に記述されたように行い、得られたライブラリを酵母上に提示した。簡単に説明すると、エラープローンPCRライブラリの最終選別ラウンドから単離された酵母集団から、20個の固有の配列をランダムに選択した。各テンプレート1ngを組み合わせ、合計20ngのテンプレートを、滅菌dH2O中の最終濃度で0.15μMの各プライマー、1×PCR緩衝液、200μMのdNTPミックス、1.5mMのMgCl2、および2.5UのTaqポリメラーゼと、50μLとなるように混合した。伸長プロトコルは、次のパラメータを使用して100サイクル実行した:94℃で30秒間(変性)および55℃で10秒間。これらの反応からの生成物は、ゲル電気泳動を使用して精製された。精製された変異型cDNAおよび線形化されたプラスミドをEBY100酵母にエレクトロポレーションし、そこでそれらは相同組換えを通じてインビボでアセンブルされた。ライブラリのサイズは、希釈プレーティングにより7.9×107と推定された。
StEP法を以前に記述されたように行い、得られたライブラリを酵母上に提示した。簡単に説明すると、エラープローンPCRライブラリの最終選別ラウンドから単離された酵母集団から、20個の固有の配列をランダムに選択した。各テンプレート1ngを組み合わせ、合計20ngのテンプレートを、滅菌dH2O中の最終濃度で0.15μMの各プライマー、1×PCR緩衝液、200μMのdNTPミックス、1.5mMのMgCl2、および2.5UのTaqポリメラーゼと、50μLとなるように混合した。伸長プロトコルは、次のパラメータを使用して100サイクル実行した:94℃で30秒間(変性)および55℃で10秒間。これらの反応からの生成物は、ゲル電気泳動を使用して精製された。精製された変異型cDNAおよび線形化されたプラスミドをEBY100酵母にエレクトロポレーションし、そこでそれらは相同組換えを通じてインビボでアセンブルされた。ライブラリのサイズは、希釈プレーティングにより7.9×107と推定された。
スクリーニングは、1回の平衡結合選別とそれに続く2回の動的オフレート選別を使用して行った。動的オフレート選別では、酵母を2nMのCLCF1と室温で2時間インキュベートした後、細胞を2回洗浄して、過剰な未結合CLCF1を除去し、20nMのwtCNTFR-Fcを含有するPBSAに再懸濁して、解離したCLCF1の再結合を防いだ。結合解除ステップの長さについては、選別2に10時間、選別3に24時間を使用した。上記のようにライブラリを染色して、CLCF1結合およびc-myc発現を検出し、CLCF1結合/c-Myc発現比が最も高い0.5~1%のクローンがFACSによって収集されるように選別を実行し、CLCF1への結合が最も高いクローンについてライブラリを濃縮した。上記のようにプラスミドDNAを単離し、配列決定した。
LIFRに結合しないCNTFR変異体のライブラリ生成およびスクリーニング
LIFRへの結合が減少したCNTFR変異体を作製するために、エラープローンPCRを使用して、CNTFR変異体4にランダムな変異を導入し、約1×108個の推定多様性の形質転換体群を有するライブラリを作成した。得られたライブラリは、酵母細胞表面に融合タンパク質として提示させ、CLCF1の存在下でLIFR-Fcに対する結合シグナルが減少した集団を分離するためにスクリーニングした。CLCF1に対する結合親和性を保持するために、0.5nMのCLCF1に対するポジティブセレクションと、増加する濃度のLIFR-Fcに対するネガティブセレクションとを交互に繰り返すことによってスクリーニングを行った。6回の選別の後、2つのコンセンサス変異が出現した(Y177HおよびK178N)。これらの変異は、LIFR結合の減少に相加的に寄与した。
LIFRへの結合が減少したCNTFR変異体を作製するために、エラープローンPCRを使用して、CNTFR変異体4にランダムな変異を導入し、約1×108個の推定多様性の形質転換体群を有するライブラリを作成した。得られたライブラリは、酵母細胞表面に融合タンパク質として提示させ、CLCF1の存在下でLIFR-Fcに対する結合シグナルが減少した集団を分離するためにスクリーニングした。CLCF1に対する結合親和性を保持するために、0.5nMのCLCF1に対するポジティブセレクションと、増加する濃度のLIFR-Fcに対するネガティブセレクションとを交互に繰り返すことによってスクリーニングを行った。6回の選別の後、2つのコンセンサス変異が出現した(Y177HおよびK178N)。これらの変異は、LIFR結合の減少に相加的に寄与した。
酵母ディスプレイCNTFR結合アッセイ
CNTFR構築物を提示する酵母を、様々な濃度のCLCF1とともに室温で12時間インキュベートして、平衡結合に到達させた。これに続いて、PBSAで洗浄し、1:500の比率のニワトリ抗c-Myc抗体を含むPBSAに4℃で30分間再懸濁した。次に、酵母を洗浄し、ペレット化し、1:100希釈のヤギ抗ニワトリPE抗体およびマウス抗HIS Hilyte Fluor 488抗体を含むPBSAを使用して、二次標識化を氷上で30分間行った。次に、試料を洗浄し、BD Accuriフローサイトメーターを使用したフローサイトメトリーで分析した。試料をBD Bioscienceソフトウェアで分析し、データを、FlowJoソフトウェア(Treestar Inc)を使用して分析した。
CNTFR構築物を提示する酵母を、様々な濃度のCLCF1とともに室温で12時間インキュベートして、平衡結合に到達させた。これに続いて、PBSAで洗浄し、1:500の比率のニワトリ抗c-Myc抗体を含むPBSAに4℃で30分間再懸濁した。次に、酵母を洗浄し、ペレット化し、1:100希釈のヤギ抗ニワトリPE抗体およびマウス抗HIS Hilyte Fluor 488抗体を含むPBSAを使用して、二次標識化を氷上で30分間行った。次に、試料を洗浄し、BD Accuriフローサイトメーターを使用したフローサイトメトリーで分析した。試料をBD Bioscienceソフトウェアで分析し、データを、FlowJoソフトウェア(Treestar Inc)を使用して分析した。
β受容体との結合を検出するためのアッセイのためには、10nMのCLCF1と共に様々な濃度のLIFR構築物および/またはgp130構築物を、酵母ディスプレイされたCNTFRに添加した。Hisタグ付き構築物には、マウス抗HIS Hilyte Fluor 488抗体を使用して結合を検出した。Fc融合構築物の検出には、抗マウスFc Alexa 488抗体(#A11029、Thermo Fisher)を使用した。
無細胞結合アッセイ
96ウェルプレートを10μg/mLの抗HIS抗体または抗マウスFc抗体で一晩コーティングし、5%ミルクで1時間ブロックした。次に、プレートをPBSAで2回洗浄した。様々な濃度の可溶性CNTFR-HISまたはCNTFR-Fc融合体構築物を、PBSA中の2nMのCLCF1とともに室温で12時間インキュベートした。次に、混合物を、それぞれ抗HIS抗体または抗マウスFc抗体でコーティングされた96ウェルプレートに1時間添加し、続いてBPBSで2回洗浄した。続いて、ウェルを、1:1000希釈した抗CLCF1ウサギ抗体(#ab26125、Abcam)とともに室温で2時間インキュベートし、次にPBSで4回洗浄した。ウェルを、1:1000希釈したHRPコンジュゲート抗ウサギ抗体(#111-035-144、Jackson ImmunoResearch)とともに室温で2時間インキュベートし、PBSで4回洗浄した。読み取りには、1-StepウルトラTMB ELISA(#34029、Thermo Fisher Scientific)を使用した。
96ウェルプレートを10μg/mLの抗HIS抗体または抗マウスFc抗体で一晩コーティングし、5%ミルクで1時間ブロックした。次に、プレートをPBSAで2回洗浄した。様々な濃度の可溶性CNTFR-HISまたはCNTFR-Fc融合体構築物を、PBSA中の2nMのCLCF1とともに室温で12時間インキュベートした。次に、混合物を、それぞれ抗HIS抗体または抗マウスFc抗体でコーティングされた96ウェルプレートに1時間添加し、続いてBPBSで2回洗浄した。続いて、ウェルを、1:1000希釈した抗CLCF1ウサギ抗体(#ab26125、Abcam)とともに室温で2時間インキュベートし、次にPBSで4回洗浄した。ウェルを、1:1000希釈したHRPコンジュゲート抗ウサギ抗体(#111-035-144、Jackson ImmunoResearch)とともに室温で2時間インキュベートし、PBSで4回洗浄した。読み取りには、1-StepウルトラTMB ELISA(#34029、Thermo Fisher Scientific)を使用した。
リン酸化アッセイ
6ウェルプレートにおいて、A549またはH23細胞を、50%コンフルエンスになるまで成長させた。細胞をCLCF1(10nM)およびCNTFR構築物(10nM)中で37℃、5%CO2で20分間インキュベートした後、プロテアーゼ阻害剤(#P8340、Sigma Aldrich)およびホスファターゼ阻害剤(#P5726、Sigma Aldrich)を含有するNP-40緩衝液で溶解した。等量の溶解物をBis-Trisゲルにロードし、ニトロセルロース膜に移した。上記の試薬を用いてウエスタンブロット分析を行った。化学発光は、ChemiDoc XRSシステム(Bio-Rad)を使用して検出した。NP-40緩衝液は、20mMのTris pH8.0、137mMのNaCl、10%グリセロール、および1%IGEPAL/NP40で構成された。
6ウェルプレートにおいて、A549またはH23細胞を、50%コンフルエンスになるまで成長させた。細胞をCLCF1(10nM)およびCNTFR構築物(10nM)中で37℃、5%CO2で20分間インキュベートした後、プロテアーゼ阻害剤(#P8340、Sigma Aldrich)およびホスファターゼ阻害剤(#P5726、Sigma Aldrich)を含有するNP-40緩衝液で溶解した。等量の溶解物をBis-Trisゲルにロードし、ニトロセルロース膜に移した。上記の試薬を用いてウエスタンブロット分析を行った。化学発光は、ChemiDoc XRSシステム(Bio-Rad)を使用して検出した。NP-40緩衝液は、20mMのTris pH8.0、137mMのNaCl、10%グリセロール、および1%IGEPAL/NP40で構成された。
CLCF1細胞増殖アッセイ
5×103個のA549およびH23細胞を播種し、24時間成長させた後、0.1%BSAを含むDMEMで24時間インキュベートすることによって血清飢餓状態にした。次に、CLCF1およびCNTFR構築物を添加し、37℃/5%CO2で72時間インキュベートした。次に、AlamarBlue試薬(#DAL1025、Fisher Scientific)を各ウェルに添加し、37℃/5%CO2で1時間インキュベートした。細胞代謝活性は、560EX nm/590EM nmを使用して蛍光を測定することによって検出した。エラーバーは、3反復のウェルの標準偏差を表す。データは、培地のみを用いた陰性対照に対して測定した。
5×103個のA549およびH23細胞を播種し、24時間成長させた後、0.1%BSAを含むDMEMで24時間インキュベートすることによって血清飢餓状態にした。次に、CLCF1およびCNTFR構築物を添加し、37℃/5%CO2で72時間インキュベートした。次に、AlamarBlue試薬(#DAL1025、Fisher Scientific)を各ウェルに添加し、37℃/5%CO2で1時間インキュベートした。細胞代謝活性は、560EX nm/590EM nmを使用して蛍光を測定することによって検出した。エラーバーは、3反復のウェルの標準偏差を表す。データは、培地のみを用いた陰性対照に対して測定した。
eCNTFR-FcのインビボCLCF1隔離の分析
非担腫瘍NSGマウスに、腹腔内注射により10mg/kg体重のeCNTFR-Fcを単回投与した。用量は、200μLの容量で製剤化した。条件当たり2匹のマウスを分析し、未処理のマウスを使用して、ベースラインCLCF1レベルを決定した。注射後6時間、12時間、24時間、36時間、48時間、および72時間における心臓穿刺により、安楽死時の最終採血を行い、分析のために血清を単離した。CLCF1レベルは、サンドイッチELISAを使用して測定した。このアッセイでは、遊離の未結合CLCF1の検出を確実にするために、eCNTFR-Fcを捕捉剤として使用した。96ウェルプレートを10μg/mLのeCNTFR-Fcで室温にて一晩コーティングし、5%ミルクでブロックした。コーティングされたプレートをPBSAで2回洗浄した後、収集した血清とともにプレートを室温で2時間インキュベートした。プレートをBPBSで2回洗浄した後、ポリクローナル抗CLCF1抗体および抗ウサギHRPを使用してCLCF1の検出を実行した。プレートをBPBSで4回洗浄した後、1-StepウルトラTMB ELISAを使用してELISAを現像した。
非担腫瘍NSGマウスに、腹腔内注射により10mg/kg体重のeCNTFR-Fcを単回投与した。用量は、200μLの容量で製剤化した。条件当たり2匹のマウスを分析し、未処理のマウスを使用して、ベースラインCLCF1レベルを決定した。注射後6時間、12時間、24時間、36時間、48時間、および72時間における心臓穿刺により、安楽死時の最終採血を行い、分析のために血清を単離した。CLCF1レベルは、サンドイッチELISAを使用して測定した。このアッセイでは、遊離の未結合CLCF1の検出を確実にするために、eCNTFR-Fcを捕捉剤として使用した。96ウェルプレートを10μg/mLのeCNTFR-Fcで室温にて一晩コーティングし、5%ミルクでブロックした。コーティングされたプレートをPBSAで2回洗浄した後、収集した血清とともにプレートを室温で2時間インキュベートした。プレートをBPBSで2回洗浄した後、ポリクローナル抗CLCF1抗体および抗ウサギHRPを使用してCLCF1の検出を実行した。プレートをBPBSで4回洗浄した後、1-StepウルトラTMB ELISAを使用してELISAを現像した。
本明細書に開示される方法、データ、薬剤(例えば、操作されたCNTFRリガンド)、試薬などを含むがこれらに限定されない、Kim et al.(2019)Nature Medicine 25:1783-1795は、本開示の一部を構成し、あらゆる目的のためにその全体が本明細書に組み込まれる。
このように、上記は、単に本開示の原理を説明しているに過ぎない。当業者であれば、本明細書に明示的に記載または図示しないが、本発明の原理を具現化し、その趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を工夫することができることが理解されよう。さらに、本明細書に列挙されたすべての例および条件的文言は、主として本発明の原理および発明者らにより当該技術分野の促進のために寄与された概念を理解する上で読者を助けることを意図しており、このような具体的に列挙された例および条件への限定ではないと解釈されるべきである。また、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその具体的な例を列挙する本明細書におけるすべての記述は、その構造的および機能的等価物の両方を包含することを意図する。加えて、そのような等価物は、現在知られている等価物および将来開発される等価物の両方、すなわち、構造にかかわらず同じ機能を果たすあらゆる開発された要素も含むことが意図される。したがって、本発明の範囲は、本明細書に図示および記載の例示的な実施形態に限定されることを意図しない。
Claims (53)
- 個体におけるKRAS変異型がんを治療する方法であって、
KRAS変異型がんを有すると特定された個体に、治療有効量の、カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する薬剤を投与することを含む、方法。 - 前記KRAS変異型がんが、KRAS変異型肺がんである、請求項1に記載の方法。
- 前記KRAS変異型肺がんが、KRAS変異型非小細胞肺がん(NSCLC)である、請求項2に記載の方法。
- 前記KRAS変異体NSCLCが、KRAS変異型肺腺がん(LUAD)である、請求項3に記載の方法。
- 前記KRAS変異型がんが、KRAS変異型膵臓がんである、請求項1に記載の方法。
- 前記KRAS変異型膵臓がんが、KRAS変異型膵管腺がん(PDAC)である、請求項5に記載の方法。
- 前記薬剤が、ヒトKRASの12位にアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体に投与され、ここで番号付けは配列番号1と同じである、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薬剤が、G12A、G12C、G12D、G12S、およびG12Vからなる群から選択されるアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体に投与される、請求項7に記載の方法。
- 前記薬剤が、G12A、G12C、G12D、G12S、およびG12Vからなる群から選択されるアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体にのみ投与される、請求項8に記載の方法。
- 前記薬剤を投与する前に、前記個体を、前記KRAS変異型がんを有すると特定することをさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薬剤を投与する前に、前記個体が、KRAS変異型がんを有すると決定することをさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記個体がKRAS変異型がんを有すると決定することが、前記個体から得られたがん細胞の遺伝子型決定を含み、前記遺伝子型決定が、前記がん細胞がKRAS変異型がんのものであることを示す、請求項11に記載の方法。
- 前記遺伝子型決定が、KRASをコードする遺伝子または転写物の少なくとも一部を配列決定することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記遺伝子型決定が、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によるものである、請求項12に記載の方法。
- 前記薬剤を投与する前に、前記個体におけるCLCF1の血漿濃度を決定することをさらに含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薬剤が、CNTFRに特異的に結合して、CNTFRを介したシグナル伝達を阻害する、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薬剤が、CNTFRに特異的に結合して、CNTFRとCLCF1との間の相互作用を阻害する、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薬剤が、CNTFRまたはリガンド-CNTFR複合体サブユニットに特異的に結合して、CNTFRと前記リガンド-CNTFR複合体サブユニットとの間の相互作用を阻害する、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リガンド-CNTFR複合体サブユニットが、糖タンパク質130(gp130)または白血病抑制因子受容体(LIFR)である、請求項18に記載の方法。
- 前記薬剤が、
対応する野生型CNTFRリガンドと比較して、CNTFRに対する結合親和性の増加を呈する、操作されたCNTFRリガンド、
対応する野生型CNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対する結合親和性と比較して、操作されたCNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対するgp130、LIFR、またはその両方の結合親和性の低下をもたらす、操作されたCNTFRリガンド、ならびに
対応する野生型CNTFRリガンドと比較して、CNTFRに対する結合親和性の増加を呈し、かつ、対応する野生型CNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対する結合親和性と比較して、操作されたCNTFRリガンドおよびCNTFRを含む複合体に対するgp130、LIFR、またはその両方の結合親和性の低下をもたらす、操作されたCNTFRリガンド、
からなる群から選択される、操作されたCNTFRリガンドである、請求項16に記載の方法。 - 前記操作されたCNTFRリガンドが、CNTFRに結合する操作されたCLCF1であり、L86F、Q96R、H148R、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸置換を含み、ここで番号付けは配列番号6と同じであり、前記操作されたCLCF1が、配列番号6に記載のアミノ酸配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記操作されたCNTFRリガンドが、CNTFRに結合する操作されたCLCF1であり、Y22C、L86F、Q96R、H148R、F151A、K154A、W169L、K180R、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸置換を含み、ここで番号付けは配列番号7と同じであり、前記操作されたCLCF1が、配列番号7に記載のアミノ酸配列に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記薬剤が、CLCF1に特異的に結合して、CNTFRを介したシグナル伝達を阻害する、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薬剤が、CLCF1に特異的に結合して、CLCF1とCNTFRとの間の相互作用を阻害する、請求項23に記載の方法。
- 前記薬剤が、可溶性CNTFRポリペプチドである、請求項23または24に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、gp130、LIFR、またはその両方に対する前記可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性を低下させる1つ以上の変異を含む、請求項25に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、LIFRに対する前記可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性を低下させる1つ以上の変異を含む、請求項26に記載の方法。
- LIFRに対する結合親和性を低下させる前記1つ以上の変異が、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、アミノ酸位置177、178、またはその両方に存在する、請求項27に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、gp130に対する前記可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性を低下させる1つ以上の変異を含む、請求項26に記載の方法。
- gp130に対する結合親和性を低下させる前記1つ以上の変異が、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、アミノ酸位置268、269、またはその両方に存在する、請求項29に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、配列番号8に記載の前記アミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、CLCF1に対する前記可溶性CNTFRポリペプチドの結合親和性を増加させる1つ以上の変異を含む、請求項25~30のいずれか一項に記載の方法。
- CLCF1に対する結合親和性を増加させる前記1つ以上の変異が、配列番号8に記載の前記アミノ酸配列を有するCNTFRポリペプチドと比較して、アミノ酸位置110、174、237、287、またはそれらの任意の組み合わせに存在する、請求項31に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、CLCF1に特異的に結合し、R110Q、T174P、Y177H、K178N、S237F、T268A、D269A、I287F、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸置換を含み、ここで番号付けは配列番号9と同じであり、前記可溶性CNTFRポリペプチドが、配列番号9のアミノ酸23~342に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む、請求項25~32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、CLCF1に特異的に結合し、アミノ酸置換R110Q、T174P、Y177H、K178N、S237F、T268A、D269A、およびI287Fを含み、ここで番号付けは配列番号9と同じであり、前記可溶性CNTFRポリペプチドが、配列番号9のアミノ酸23~342に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む、請求項25~32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、Fcドメインに融合されており、CLCF1に特異的に結合し、R110Q、T174P、Y177H、K178N、S237F、T268A、D269A、I287F、およびそれらの任意の組み合わせから選択されるアミノ酸置換を含み、ここで番号付けは配列番号10と同じであり、前記可溶性CNTFRポリペプチドが、配列番号10のアミノ酸23~578に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む、請求項25~32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、Fcドメインに融合されており、CLCF1に特異的に結合し、アミノ酸置換R110Q、T174P、Y177H、K178N、S237F、T268A、D269A、およびI287Fを含み、ここで番号付けは配列番号10と同じであり、前記可溶性CNTFRポリペプチドが、配列番号10のアミノ酸23~578に対して70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、99%以上、または100%のアミノ酸配列同一性を含む、請求項25~32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、野生型CNTFRを細胞膜に固定するドメインにおいて溶解性を付与する変異を含む、請求項25~34のいずれか一項に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、野生型CNTFRを細胞膜に固定するドメインにおいてトランケーションを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記可溶性CNTFRポリペプチドが、野生型CNTFRを細胞膜に固定するドメインを欠いている、請求項37に記載の方法。
- 前記薬剤が、異種ポリペプチドと融合したポリペプチドである、請求項1~39のいずれか一項に記載の方法。
- 前記異種ポリペプチドが、Fcドメイン、アルブミン、トランスフェリン、XTEN、ホモアミノ酸ポリマー、プロリン-アラニン-セリンポリマー、エラスチン様ペプチド、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項40に記載の方法。
- 前記異種ポリペプチドが、Fcドメインである、請求項41に記載の方法。
- 前記Fcドメインが、ヒトFcドメインである、請求項42に記載の方法。
- 前記薬剤が、化学部分(moiety)にコンジュゲートされている、請求項1~43のいずれか一項に記載の方法。
- 前記化学部分が、ポリエチレングリコール(PEG)、抗がん剤、検出可能な標識、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項44に記載の方法。
- キットであって、
カルジオトロフィン様サイトカイン因子1(CLCF1)-毛様体神経栄養因子受容体(CNTFR)シグナル伝達を阻害する薬剤と、
KRAS変異型がんを有すると特定された個体に前記薬剤を投与するための説明書と、を含む、キット。 - 前記薬剤が、請求項16~45のいずれか一項に定義される通りである、請求項46に記載のキット。
- 前記薬剤が、請求項25~45のいずれか一項に定義される通りの可溶性CNTFRポリペプチドである、請求項47に記載のキット。
- 前記説明書が、KRAS変異型肺がんを有すると特定された個体に前記薬剤を投与するための説明書を含む、請求項46~48のいずれか一項に記載のキット。
- 前記説明書が、KRAS変異型非小細胞肺がん(NSCLC)を有すると特定された個体に前記薬剤を投与するための説明書を含む、請求項49に記載のキット。
- 前記説明書が、KRAS変異型肺腺がん(LUAD)を有すると特定された個体に前記薬剤を投与するための説明書を含む、請求項50に記載のキット。
- 前記説明書が、ヒトKRASの12位にアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体に前記薬剤を投与するための説明書を含み、ここで番号付けは配列番号1と同じである、請求項46~51のいずれか一項に記載のキット。
- 前記説明書が、G12A、G12C、G12D、G12S、およびG12Vからなる群から選択されるアミノ酸置換を含むKRAS変異型がんを有すると特定された個体に前記薬剤を投与するための説明書を含む、請求項52に記載のキット。
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