JP2022553643A - 細胞傷害性t細胞耐性腫瘍を治療するための組成物および方法 - Google Patents

細胞傷害性t細胞耐性腫瘍を治療するための組成物および方法 Download PDF

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Abstract

本明細書に記載の実施形態は、チェックポイント遮断に耐性のある腫瘍を、NK細胞を活性化させることによって治療するための、組成物および方法を対象とする。【選択図】図1A

Description

本出願は、2019年10月9日に出願された米国仮特許出願第62/912,826号の優先権を主張し、その内容全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
本明細書に引用されるすべての特許、特許出願、および刊行物は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本明細書に記載され特許請求される実施形態の日付の当業者に既知の最新技術をより完全に記載するために、これらの刊行物の開示は、参照により本出願に組み込まれる。
本特許開示は、著作権保護の対象となる、材料を含む。著作権所有者は、米国特許商標局の特許ファイルまたは記録に表れているように、特許文書または特許開示のいずれかによってファクシミリ複製に異議はないが、それ以外では、何であれすべての著作権を留保する。
政府の権益
本発明は、The National Institutes of Healthによって授与された助成金番号CA173750、T32 CA207021、およびR01 CA238039に基づく政府の支援を受けて行われた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
分野
本明細書に記載の実施形態は、チェックポイント遮断に耐性のある腫瘍を、NK細胞を活性化させることによって治療するための、組成物および方法を対象とする。
T細胞上のプログラム細胞死タンパク質1(PD-1)または細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA-4)阻害性受容体を標的とする抗体によるチェックポイント遮断は、進行がんの患者においても永続的な抗腫瘍免疫を誘導することができる。しかしながら、多くの患者は、一次または二次耐性のためにこれらの療法の恩恵を受けることができない。細胞傷害性T細胞は、主要組織適合遺伝子複合体クラスI(MHC-I)タンパク質に結合した腫瘍由来ペプチドを認識するその能力に基づいて、チェックポイント遮断の有効性において中心的な役割を果たす。T細胞受容体(TCR)によってこのようなMHC-I-ペプチド複合体が認識されると、T細胞がインターフェロン-γ(IFNγ)を放出し、腫瘍細胞の増殖が阻害され、腫瘍細胞と樹状細胞の両方においてMHC-Iタンパク質の発現が増強される。したがって、チェックポイント遮断に対する耐性は、MHC-I(B2M、TAP1、TAP2および他の遺伝子)またはIFNγ(JAK1、JAK2)経路における主要遺伝子の変異またはエピジェネティックなサイレンシングのいずれかによる、腫瘍細胞によるMHC-I発現の喪失によって、媒介される場合が多い。新生抗原の数が少ないかまたは失われていると、細胞傷害性T細胞によって媒介される腫瘍免疫も低下する。現在、チェックポイント遮断および細胞傷害性T細胞に耐性のある固形腫瘍を有する患者に対する代替免疫療法はない。
本明細書に記載の態様は、対象におけるがんの症状を治療、予防、または軽減する方法を含む。実施形態では、がんを治療することは、腫瘍の成長および/または転移を停止または低減することによって示される。
実施形態では、がんは、細胞傷害性T細胞に耐性がある。実施形態では、がんは、MCHクラスI欠損がんまたはIFNガンマに耐性のあるがんである。実施形態では、がんは、免疫療法に耐性があり、例えば、抗PD1および/または抗PD-L1抗体に耐性のあるがんである。
本明細書に記載の実施形態によって治療することができるそのようながんの非限定的な例としては、メラノーマ、肺がん、腎がん、膀胱がん、ホジキンリンパ腫、乳がん、胃がん、および膵がんが挙げられる。
一実施形態では、本方法は、1つ以上の活性化剤および薬学的に許容される担体を含む治療有効量の組成物を対象に投与することを含む。例えば、活性化剤は、NKG2Dおよび/またはCD16受容体を介してNK細胞を活性化させ、それにより、対象における1つ以上のがん細胞の溶解を引き起こし、がんは、細胞傷害性T細胞に耐性がある。
実施形態では、活性化剤は、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、小分子、サイトカイン、またはそれらの組み合わせを含む。例えば、活性化剤は、モノクローナル抗体などの抗体を含む。例えば、抗体は、抗MICA抗体、抗MICB抗体、またはその両方を含む。実施形態では、抗体は、MICA/Bのアルファ-3ドメインと結合する。実施形態では、抗体は、表1の1つ以上の配列を含む。
実施形態では、活性化剤は、腫瘍によるMICA/MICBのシェディングを阻害し、それにより、腫瘍細胞上のNKG2D受容体リガンドの密度を増加させる。例えば、抗MICA/MICB抗体は、腫瘍によるMICA/MICBのシェディングを阻害する。
実施形態は、1つ以上の追加の治療薬または予防薬および薬学的に許容される担体を含む治療有効量の第2の組成物を対象に投与するステップをさらに含むことができる。実施形態では、1つ以上の追加の治療薬または予防薬は、毒素、放射性標識、放射線療法、siRNA、小分子、ペプチド、抗体、遺伝子操作された細胞、放射線、またはサイトカインを含む。
例えば、1つ以上の追加の治療薬または予防薬は、パノビノスタットなどのHDAC阻害剤を含む。
例えば、1つ以上の追加の治療薬または予防薬は、IL2、IL15、IL12、またはIL18などのサイトカインを含む。
例えば、1つ以上の追加の治療薬または予防薬は、小分子を含む。実施形態では、小分子はプロテアソーム阻害剤を含む。
例えば、1つ以上の追加の治療薬または予防薬は、抗PD1抗体、抗PDL1抗体、および/または抗CTLA-4抗体などの抗体を含む。
例えば、1つ以上の追加の治療薬または予防薬は、CAR T細胞などの遺伝子操作された細胞を含む。
本明細書の実施形態は、Jak1変異および/またはB2m変異についてがんを試験するステップをさらに含むことができる。
本明細書に記載の態様はまた、NK細胞に対して対象のがん細胞を感作させる方法を対象とする。
実施形態では、本方法は、1つ以上の活性化剤および薬学的に許容される担体を含む治療有効量の組成物を対象に投与することを含む方法を含む。例えば、活性化剤は、NK細胞を活性化させ、それにより、対象における1つ以上のがん細胞の溶解を引き起こし、がんは、細胞傷害性T細胞に耐性がある。
実施形態では、NKG2D受容体および/またはCD16受容体の活性化は、NK細胞を活性化させる。
実施形態では、活性化剤は、がん細胞によるMICA/MICBのシェディングを阻害し、それにより、NKG2Dおよび/またはCD16受容体を活性化させる。したがって、がん細胞の表面上のMICA/Bは、NKG2D受容体、CD16受容体、またはその両方を活性化させる。
本明細書に記載される実施形態の他の目的および利点は、以下の記載から容易に明らかになるであろう。
特許または出願ファイルは、カラーで仕上げられた少なくとも1つの図面を含有する。カラー図面を有するこの特許または特許出願刊行物のコピーは、申請および必要な料金の支払い後、特許庁によって提供される。
単一細胞RNA-seqによるヒトメラノーマ転移に浸潤するNK細胞の特徴を示す。(A)フローサイトメトリーによる血液およびメラノーマ転移(患者CY158)からのNK細胞の単離。NK細胞は、CD45およびCD56マーカーには陽性であるが、CD3、CD4、CD8a、CD14、CD15、およびCD163マーカーには陰性であるリンパ球サイズの単一生細胞として同定された。数字は、リンパ球集団全体(T細胞およびB細胞も含む)に占めるNK細胞のパーセンテージを示している。(B)腫瘍中のNK細胞は、血液中のNK細胞とは異なる。CY158患者の血液および腫瘍浸潤NK細胞の単一細胞RNA-seq分析。UMAPプロットを使用して、血液および腫瘍浸潤NK細胞集団を視覚化し、各クラスターに占めるNK細胞のパーセンテージは、血液および腫瘍NK細胞について示されている(左)。NK細胞クラスターは色分けされ、主要な差次的発現遺伝子がクラスターごとに示されている(右)。(C)3人の患者(CY155、CY158およびCY160)からのデータを統合した、scRNA-seqによる転移および血液中のNK細胞集団の比較。血液(左)および転移(右)中のNK細胞クラスターを、UMAPプロットを使用して視覚化した。各クラスターの主要な差次的発現遺伝子と、所与のクラスターに割り当てられたNK細胞のパーセンテージが示されている。(D)血液(上)および腫瘍浸潤(下)NK細胞集団における選択された遺伝子のmRNA転写物を、UMAPプロットを使用して視覚化した。青色の強度は、個々の細胞において示された遺伝子の発現レベルを示している。 図1Aの説明を参照されたい。 図1Aの説明を参照されたい。 図1Aの説明を参照されたい。 NK細胞集団の同定、ならびに細胞傷害性およびケモカインに関連する遺伝子の発現を示す。(A~D)NK細胞およびILC3細胞集団の同定。扁桃腺から単離されたヒトの自然リンパ球からの公開された単一細胞データを使用して、NK細胞およびILC3の遺伝子発現シグネチャーを定義した。31UMAPプロットおよびバイオリン図は、これらの遺伝子発現シグネチャーと配列決定された細胞の遺伝子発現パターンの類似性の程度を示している。血液および腫瘍由来の細胞を、NK細胞シグネチャー(A、B)ならびにILC3シグネチャー(C、D)を使用して調査した。(E)血液(上)およびメラノーマ転移(下)から単離されたNK細胞の細胞傷害性遺伝子発現シグネチャー(GZMA、GZMB、GZMH、GZMK、GZMM、PRF1、GNLYおよびNKG7)。UMAPプロットおよびバイオリン図は、NK細胞クラスター全体にわたるこのシグネチャーのスコアを示すために示される。(F、G)ケモカインXCL1およびXCL2(XCL1/2と略記)(F)ならびにCCL3、CCL4、CCL4L2およびCCL5(CCL3/4/4L2/5と略記)(G)の、血液(上)および腫瘍浸潤NK細胞(下)による発現を示すUMAPプロット。 循環NK細胞と比較したメラノーマ転移におけるNK細胞による阻害性受容体の差次的発現とフローサイトメトリーによるNK細胞集団の同定を示す。(A)血液およびメラノーマ転移から単離されたNK細胞による阻害性受容体の発現。青色の強度は、個々の細胞において示された遺伝子の発現レベルを示している。(B)NK細胞集団(FGFBP2およびFCGR3A)ならびにエフェクター分子(GZMAおよびGZMK)の同定に使用される遺伝子の発現。青色の強度は、個々の細胞において示された遺伝子の発現レベルを示している。(C)FGFBP2およびCD16aをマーカーとして使用するフローサイトメトリーによる血液試料中の、scRNA-seqによって同定された3つのNK細胞集団の検証。NK細胞は、CD3ε、CD19、CD14、CD15、CD163、および死細胞マーカーに対して陰性であるCD45およびCD56陽性細胞をゲーティングすることによって同定した。CY165患者についての代表的な分析が示されている。(D)FGFBP2およびCD16aマーカーに基づく血液および腫瘍試料中の3つのNK細胞集団の定量。グランザイムAおよびKのラベルも、3つの母集団のそれぞれについて示されている。MFI=平均蛍光強度。これらのグラフの各ドットは、個々の患者を表す。統計分析は、二元配置分散分析、ボンフェローニの事後検定によって実行した。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。 B2Mの不活性化がヒトメラノーマ細胞をMICA/B mAbに感作させることを示す。(A)B2M遺伝子の不活化効率の検証。ヒトA375メラノーマ細胞を、対照またはB2M gRNA(それぞれ対照およびB2M-KOと称する)で編集した。編集したA375細胞を、示された濃度のIFNγで24時間処理し、HLA-A/B/Cの表面レベルをフローサイトメトリーによって定量した。MFI=平均蛍光強度。(B~C)対照またはB2M gRNAで編集したヒトA375メラノーマ細胞を、MICA(7C6-hIgG1)または示された濃度のアイソタイプ対照抗体とともに24時間培養した。サンドイッチELISAを使用した、編集したメラノーマ細胞によって産生された可溶性MICAの定量(B)。以前に報告されたように、7C6抗体はELISAによる可溶性MICAの検出を妨害しない。20対照およびB2Mで編集したメラノーマ細胞のMICA/B表面タンパク質レベルは、PEコンジュゲートMICA/B mAb 6D4を使用したフローサイトメトリーによって定量した(C)。以前に報告されたように、このmAbはMICA/B α1~α2ドメインに結合し、7C6抗体と競合しない。20(D)MHC-I発現およびMICA mAb処理に依存するA375メラノーマ細胞に対するヒトNK細胞の効果。対照またはB2M gRNAで編集したGFPA375メラノーマ細胞を、ウェル当たり5×10個の細胞密度で96ウェルプレートに播種した。メラノーマ細胞を7C6-hIgG1またはアイソタイプ対照mAb(20μg/ml)で24時間前処理した後、異なるエフェクター対標的比(0:1、0.5:1または1:1)で精製ヒトNK細胞を添加した。IL-2(300U/ml)をして、NK細胞の生存をサポートした。GFPA375メラノーマ細胞の数は、72時間の期間にわたる複数の時点でNexcelom Celigo機器を使用したイメージングサイトメトリーによって定量した。3つの独立した実験の代表であるデータ(A~D)。統計分析は、ボンフェローニの多重比較検定(D)を使用した二元配置分散分析(ANOVA)によって実行した。*p<0.05、***p<0.001。 MICA/B mAb処理が細胞傷害性T細胞に耐性のある転移に対する免疫を誘導することを示す。(A)対照、B2mまたはJak1 gRNAで編集したB16F10-MICA細胞をIFNγ(10ng/ml)または溶媒対照(PBS)で24時間処理し、H-2Kの表面レベルをフローサイトメトリーで分析した。(B)MICA mAbは、B2mまたはJak1遺伝子に不活性化変異を伴う確立された転移に対する免疫を誘導した。B16F10-MICAメラノーマ細胞を対照、B2mまたはJak1 gRNAで編集し、7×10個の腫瘍細胞をB細胞欠損(Ighm-/-)マウスに静脈内注射した。7日目に、転移を定量するためにマウスのサブセットを安楽死させ、残りのマウスを7C6-mIgG2aまたは対照mAbで処理した(7、8および12日目に200μgを腹腔内投与)。14日目に、実体顕微鏡下で肺表面転移を数えた。(C)B2mまたはJak1欠損メラノーマ転移を有するマウスの生存に対するMICA mAb処理の影響。WTマウスに、対照、B2mまたはJak1 gRNAで編集した2×10個のB16F10-MICA細胞を静脈内接種した。マウスには1日目と2日目に7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAbを投与し、マウスの生存を記録した。(D)LLC1-MICA細胞によるMHC-Iの発現。LLC1-MICA細胞を対照またはB2m gRNAで編集し、IFNγ(10ng/ml)または溶媒対照(PBS)で24時間刺激した。表面H-2Kタンパク質レベルは、フローサイトメトリーによって定量した。(E)LLC1肺がん細胞によって形成された肺転移のMICA mAb処理。WTC57BL6/Jマウスに、対照またはB2m gRNAで編集した1×10(1M)または1.5×10(1.5M)個のLLC1-MICA腫瘍細胞を静脈内接種した。腫瘍細胞接種後2日目に、示されたmAbでマウスを処理した(200μgを腹腔内投与)。追加の処理は、3日目に行い、その後週に1回行った。14日目に肺転移を数えた。(F)同種または同系NK細胞で再構成したマウスにおけるLLC1-MICA転移のMICA mAb処理。Rag2-/-Il2rg-/-ダブルノックアウトマウスに、それぞれLLC1細胞と同種または同系のCB6F1/JマウスまたはC56BL/6マウス由来のNK細胞(2×10個の細胞)を注射した。Rag2-/-Il2rg-/-マウスの第3群にはNK細胞を投与しなかった。LLC1-MICA腫瘍細胞(7×10)を静脈内注射した。NK細胞移入の24時間後。腫瘍細胞接種後の2、3日目、およびその後は週に1回、示された抗体(200μg)でマウスを処理した。14日目に転移を数えた。3つの独立した実験の代表であるデータ(A、D)、または3つ(B、E)もしくは2つ(C、F)の独立した実験からプールしたデータ。統計分析は、両側不対スチューデントt検定(B、E~F)、およびログランク(Mantel-Cox)検定(C)によって実行した。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。 図5-1の説明を参照されたい。 MICA/B抗体によるB2mおよびJak1欠損メラノーマ転移の治療にNK細胞が不可欠であることを示す。(A)野生型(WT)C57BL/6マウスに、対照、B2mまたはJak1 gRNAで編集した7×10個のB16F10-MICA細胞を静脈内接種した。1日後ならびに2日目および7日目に、7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg)でマウスを処理した。腫瘍細胞の接種と比較して、-1、0および7日目に100μgの抗アシアロGM1(抗asGM1)を注射することによって、NK細胞の枯渇を実行した。対照マウスにはアイソタイプ対照抗体を投与した。肺表面転移は、腫瘍接種後14日目に定量した。(B)肺組織へのNK細胞浸潤の分析。腫瘍注射およびmAb処理は、フローサイトメトリーによる同定を可能にするZsGreenを発現した腫瘍細胞を用いて、「A」に記載されるように行った。以前に報告されたように、腫瘍細胞の接種後12日目に、APCコンジュゲート抗CD45.2抗体をマウスに静脈内注射して、血液および組織浸潤NK細胞を区別した。20肺浸潤NK細胞は、CD3ε-TCRβ-NK1.1+CD49b+EOMES+生細胞として同定され、CD45.2-APC(静脈内注射)については染色性が低く、CD45.2-PE-CY7(細胞懸濁液に添加)については染色性が高かった。ZsGreenB16F10-MICA細胞に対するNK細胞の比率が示されている。(C、D)(B)に記載された実験の示された遺伝子型および処理群についてのZsGreenB16F10-MICA細胞(C)および肺浸潤NK細胞(D)の数。EOMES標識を使用して、NK細胞をILC1から区別した。2つの独立した実験からプールしたデータ(A~D)。統計分析は、ボンフェローニの事後検定(A)または両側不対スチューデントt検定(B~D)を使用した二元ANOVAを使用して実行した。*p<0.05、**p、0.01、***p<0.001。 HDAC阻害剤パノビノスタットとMICA mAbとの組み合わせが、ヒトNK細胞で再構成されたNSGマウスにおけるMICA/Bの表面レベルを高め、転移の成長を阻害することを示す。(A)パノビノスタットによる処理後のNKG2DリガンドmRNAレベルの増加。A375メラノーマ細胞をパノビノスタット(50nM)で24時間処理し、バルクRNA-seqのためにmRNAを抽出した。NKG2DリガンドおよびMHCクラスI遺伝子のmRNAレベルは、パノビノスタットおよびPBS群の比率(log2倍率変化)として示されている。(B)パノビノスタット+MICA/B mAbによる処理後のMICA/B表面タンパク質レベルの増加。A375メラノーマ細胞を、示されたmAb(20μg/ml)および増加濃度のパノビノスタットにより、24時間インキュベートした。MICA/B表面レベル(左)およびA375細胞生存率(右)は、フローサイトメトリーによって定量した。シェディングMICAは、サンドイッチELISAによって定量した(中央)。(C)パノビノスタット+MICA/B mAbの組み合わせによる短期ヒトメラノーマ細胞株の処理。示されたメラノーマ細胞株を、示されたmAb(20μg/ml)+増加濃度のパノビノスタットにより、24時間インビトロで処理した。MICA/B表面レベルは、フローサイトメトリーによって定量した。(D)ヒトメラノーマ細胞によって形成された転移中のMICA/B表面タンパク質レベルに対する、パノビノスタット+MICA/B mAb処理のインビボ相乗効果。NSGマウスに1×10個のZsGreen+A375メラノーマ細胞を静脈内接種した。2週間後、マウスを、その後2日間、示されたmAb(200μg)+/-パノビノスタット(10mg/kg)により処理した。最後の処理から24時間後、MICA/B表面レベルを肺転移中の腫瘍細胞(大きく、生存可能なZsGreen+、CD45-細胞)で分析した。(E~F)NSGマウスを、インビトロで増殖させた精製ヒトNK細胞(2×10個を静脈内注射)で再構成した。NK細胞のインビボ生存を、腹腔内注射によるIL-2(7.5×10個の単位)の同時投与によってサポートした。1日目に、マウスに対照またはB2M編集A375細胞(5×10)を静脈内接種した。2日目および3日目に、マウスに、別の用量のIL-2、示されたmAb(200μg)+/-10mg/kgパノビノスタットを投与した。14日目に、肺表面転移の数を数えた。実験設計(E)および肺表面転移の定量(F)の例証。3つの独立した実験の代表であるデータ(BおよびC)、または2つの独立した実験(DおよびF)からプールしたデータ。統計分析は、両側不対スチューデントt検定(D)および二元ANOVA、ボンフェローニの事後検定(F)によって実行した。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。 図7-1の説明を参照されたい。 患者の血液および腫瘍試料からのNK細胞のフローサイトメトリー分析を示す。NK細胞を、CD45およびCD56を発現したが、CD3、CD19(一部の試料)、CD14、CD15、およびCD163を発現しなかったリンパ球サイズの生細胞として同定した。血液NK細胞(左)および腫瘍浸潤NK細胞(右)の全リンパ球集団(T細胞およびB細胞を含む)におけるNK細胞のパーセンテージ。 scRNA-seqによる個々の患者からの循環および腫瘍浸潤NK細胞集団の比較を示す。(A~B)CY155(A)とCY160(B)の2人の患者からの試料についての、血液および腫瘍浸潤NK細胞の単一細胞RNA-seq分析が示されている。UMAPプロットを使用して、各患者からの血液および腫瘍浸潤NK細胞集団を視覚化した。また、各クラスターにおけるNK細胞のパーセンテージは、血液および腫瘍のNK細胞について示されている(左)。NK細胞クラスターは色分けされ、主要な差次的発現遺伝子がクラスターごとに示されている(右)。 ILC1およびILC2遺伝子発現シグネチャーおよびケモカイン発現の分析を示す。(A~B)扁桃腺から単離されたヒトの自然リンパ球からの公開された単一細胞データを使用して、ILC1細胞およびILC2の遺伝子発現シグネチャーを定義した。31これらのシグネチャーを使用して、血液(A)および腫瘍(B)NK細胞を調査した。(C)血液およびメラノーマ転移から単離されたNK細胞によるケモカインの発現。青色の強度は、個々の細胞において示された遺伝子の発現レベルを示している。 表面受容体および遺伝子発現シグネチャーの分析を示す。(A~B)NK細胞受容体(KLRK1、KLRF1、FCGR3A、CD226、CD244、NCR1、NCR2およびNCR3)ならびに阻害性NK細胞受容体(KIR2DL1、KIR2DL2、KIR2DL3、KIR2DL4、KLRC1、TIGIT、CD96、HAVCR2、PDCD1、LAG3)を活性化させるための遺伝子発現シグネチャーを使用して、血液(A)NK細胞と腫瘍浸潤(B)NK細胞とを比較した。これらのシグネチャーは、UMAPおよびバイオリン図を使用して視覚化した。(C)血液(上)および腫瘍(下)のNK細胞による単細胞による活性化受容体および阻害性受容体の発現。青色の強度は、個々の細胞において示された遺伝子の発現レベルを示している。(D)フローサイトメトリーによって分析されたNK細胞によるNKG2Dの発現。例証のために、CY158患者のヒストグラムを示している。 図11-1の説明を参照されたい。 メラノーマ転移からの腫瘍細胞上の表面HLAクラスIおよびMICA/Bタンパク質の分析を示す。メラノーマ転移を、患者から外科的に切除し、フローサイトメトリーによって分析した。腫瘍細胞は、CD45陰性である生存可能で大きな単細胞として同定された。(A、B)NK細胞もscRNA-seqによって分析された病変からのメラノーマ細胞による従来のMHC-I(HLA-A/B/C)(A)およびMICA/B(B)タンパク質の発現。(C~D)追加の患者群からの転移中の腫瘍細胞による従来のMHC-Iタンパク質(C)およびMICA/B(D)の発現。(E)サンドイッチELISAによる、示されたメラノーマ患者(CY156P~CY166)および健康なドナー(HD)からの血漿中のシェディングMICAの定量。シェディングされたMICBは、これらの試料では検出されなかった。 図12-1の説明を参照されたい。 B2M欠損A375メラノーマ細胞の特徴、およびMHC-Iの認識によるNK細胞を介したメラノーマ細胞の殺傷の阻害を示す。(A)A375メラノーマ細胞におけるB2M遺伝子不活化の効率の検証。細胞は、対照またはB2M gRNA(それぞれ対照およびB2M-KOと称する)で編集した。細胞を、指示された濃度のIFNγ(1ng/ml)またはPBSで24時間処理し、表面HLA-A/B/Cタンパク質をフローサイトメトリーで定量した。(B)対照およびB2M編集A375細胞のMICA/B表面レベルの比較。細胞を、7C6-hIgG1またはアイソタイプ対照mAb(10μg/ml)で24時間処理し、MICA/B表面タンパク質をフローサイトメトリーで分析した。(C)健康なドナーから単離されたNK細胞を1000U/mlのIL-2の存在下で24時間培養した。親のA375メラノーマ細胞を7C6-hIgG1またはアイソタイプ対照抗体(20μg/ml)で24時間インキュベートした後、細胞傷害性アッセイで使用した。NK細胞を介したA375細胞の殺傷を、4時間の51Cr放出アッセイを使用して分析した。示されたKIRまたはアイソタイプ対照抗体を10μg/mlで共培養物に加えた。データは、3つの独立した実験の代表である(A~C)。統計分析は、二元ANOVA、ボンフェローニの事後検定(C)によって実行した。***p<0.001。 B16F10-MICA細胞株の特性評価およびMICA mAbのインビボ活性を示す。(A)対照、B2mまたはJak1 gRNAで編集したB16F10-MICA細胞を、示された濃度のIFNγで24時間処理し、H-2K(左)およびMICA(右)の表面レベルをフローサイトメトリーで分析した。MFI=平均蛍光強度。3つの独立した実験の代表であるデータ。(B)B細胞欠損(Ighm-/-)マウスに、対照、B2m、またはJak1 gRNAで編集した7×10 B16F10-MICA細胞を静脈内接種した。転移が確立されたら(7日目)、マウスをMICAまたはアイソタイプ対照mAb(7、8、および12日目に200μg)で処理した。血漿試料中のシェディングMICAは、サンドイッチELISAを使用して定量した。データは、2つの独立した実験からプールした。統計分析は、二元配置分散分析、ボンフェローニの事後検定によって実行した。***p<0.001。 ヒト腫瘍細胞株のパネルに対するパノビノスタット処理の効果を示す。(A~B)A375メラノーマ細胞をパノビノスタット(50nM)または溶媒対照(PBS)で24時間処理し、遺伝子発現をバルクRNA-seqで調べた。パノビノスタットまたは溶媒対照で処理した細胞において差次的に発現される主要な遺伝子(A)および対照で処理したA375細胞と比較してパノビノスタットで上方調節された主要な免疫学的経路(B)。FDR:誤検出率;q-val:q値。(C~H)示されたヒト腫瘍細胞株を、示された抗体(20μg/ml)および増加濃度のHDAC阻害剤パノビノスタットにより、24時間処理した。MICA/B表面レベルは、PE標識6D4 mAbを使用したフローサイトメトリーによって定量した(C-Hの左側のグラフ)。上清中のシェディングMICAは、サンドイッチELISAによって定量した(CおよびDの右側のグラフ)。(E~H)ELISAキットは、おそらく対立遺伝子バリアントの特異性またはMICBのシェディングのために、これらの細胞株のシェディングMICAを検出しなかった(ELISAはMICAに特異的であった)。アッセイ時のそのような抗体の利用可能性に応じて、異なるFc領域を有する7C6抗体を使用した。以前に報告されたように、この抗体のFc領域はMICA/Bシェディングの阻害に影響を与えない。203つの独立した実験の代表であるデータ。 図15-1の説明を参照されたい。 パノビノスタットがヒトNK細胞によるNSGマウスの再構成を阻害しなかったことを示す。NSGマウスに、健康なドナーからの2×10個のインビトロで増殖させたヒトNK細胞を静脈内注射した。NK細胞接種の直後に、マウスをIL-2(7.5×10個の単位)で処理して、NK細胞の生存をサポートした。また、マウスには、対照としてパノビノスタット(PBS中10mg/kg)またはPBSを投与した。24時間後、血液NK細胞をフローサイトメトリーで分析した。(A)CD45+CD56+CD3-生細胞として同定した循環NK細胞の数。(B、C)CD16a(B)またはNKG2D(C)mAbで標識した血液NK細胞のパーセンテージ。2つの独立した実験からプールしたデータ(A~C)。 調査したメラノーマ転移の概要を示す。ScRNA-seq分析は、上位3つのケース(赤で強調表示)について実行した。他の腫瘍試料を使用して、フローサイトメトリーによってMHCクラスIおよびMICA/Bタンパク質とNK細胞の発現について腫瘍細胞集団を調べた。外科的に切除された転移の位置と以前の治療歴が列挙されている。 B2M遺伝子の不活性化が、MICA/B mAbの存在下でNK細胞を介したヒトメラノーマ細胞の殺傷を増強させることを示す。(A)B2M遺伝子の不活化効率の検証。対照またはB2M-KOヒトA375メラノーマ細胞を、示された濃度のIFNγで24時間処理し、HLA-A/B/Cの表面レベルをフローサイトメトリーによって定量した。MFI=平均蛍光強度。(B~D)対照またはB2M-KOヒトA375メラノーマ細胞を、指定された濃度のMICA/B(7C6-hIgG1)またはアイソタイプ対照抗体とともに24時間培養した。サンドイッチELISAを使用した、メラノーマ細胞によって放出されたシェディングMICAの定量(B)。以前に報告されたように(23)、7C6抗体は、ELISAによる可溶性MICAの検出を妨害しなかった。対照およびB2M-KOメラノーマ細胞上のMICA/B表面タンパク質レベルは、PEコンジュゲートMICA/B mAb 6D4を使用したフローサイトメトリーによって定量した(C)。以前に報告されたように(23)、このmAbは、MICA/B α1~α2ドメインに結合し、7C6抗体と競合しない。「C」に示されている実験の代表であるヒストグラム(D)。(E)MHC-I発現およびMICA/B mAb処理に依存するA375メラノーマ細胞に対するヒトNK細胞の効果。GFPA375メラノーマ細胞(対照またはB2M-KO)を、ウェル当たり5×10細胞の密度で96ウェルプレートに播種した。メラノーマ細胞を7C6-hIgG1またはアイソタイプ対照mAb(20μg/ml)で24時間前処理した後、異なるエフェクター対標的比(0:1、0.5:1または1:1)で精製ヒトNK細胞を添加した。IL-2(300U/ml)を追加して、NK細胞の生存をサポートした。GFPA375メラノーマ細胞の数は、72時間の期間にわたる複数の時点でNexcelom Celigo機器を使用したイメージングサイトメトリーによって定量した。3つの独立した実験の代表であるデータ(A~E)。統計分析は、ボンフェローニの多重比較検定(E)を使用した二元配置分散分析(ANOVA)によって実行した。*p<0.05、***p<0.001。 MICA/B mAb処理が、B2mおよびJak1遺伝子における不活性化変異を伴うメラノーマ転移に対する免疫を誘導することを示す。(A)B16F10-MICA細胞(対照、B2m-KOまたはJak1-KO)をIFNγ(10ng/ml)または溶媒対照(PBS)で24時間処理し、H-2Kの表面レベルをフローサイトメトリーで分析した。(B)B2mまたはJak1遺伝子に不活性化変異を伴う確立された転移に対するMICA/B mAb処理。B16F10-MICAメラノーマ細胞(7×10個の対照、B2m-KOまたはJak1-KO腫瘍細胞)をB細胞欠損(Ighm-/-)マウスに静脈内注射した。7日目に、転移を定量するためにマウスのサブセットを安楽死させ、残りのマウスを7C6-mIgG2aまたは対照mAbで処理した(7、8および12日目に200μgを腹腔内投与)。14日目に、実体顕微鏡下で肺表面転移を数えた。(C)B2mまたはJak1欠損メラノーマ転移を有するマウスの生存に対するMICA/B mAb処理の影響。WTマウス(Ighm+/+)に、2×10個の対照、B2m-KOまたはJak1-KO B16F10-MICA細胞を静脈内接種した。マウスには1日目と2日目に7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAbを投与し、マウスの生存を記録した。3つの独立した実験の代表であるデータ(A)、または3つ(B)もしくは2つ(C)の独立した実験からプールしたデータ。統計分析は、両側不対スチューデントt検定(B)、およびログランク(Mantel-Cox)検定(C)によって実行した。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。 肺がん細胞によって発現される従来のMHC-I分子がNK細胞を阻害し、MICA/B抗体処理の有効性を低下させることを示す。(A)LLC1-MICA細胞によるMHC-Iの発現。対照またはB2m-KO LLC1-MICA細胞を、IFNγ(10ng/ml)または溶媒対照(PBS)で24時間刺激した。表面H-2Kタンパク質レベルは、フローサイトメトリーによって定量した。(B)LLC1肺がん細胞によって形成された肺転移のMICA/B mAb処理。WTC57BL6/Jマウスに、1×10個(1M)または1.5×10個(1.5M)のLLC1-MICA腫瘍細胞(対照またはB2m-KO)を静脈内接種した。腫瘍細胞接種後2日目に、示されたmAbでマウスを処理した(200μgを腹腔内投与)。追加の処理は、3日目に行い、その後週に1回行った。14日目に肺転移を数えた。(C)同種または同系NK細胞で再構成したマウスにおけるLLC1-MICA転移のMICA/B mAb処理。Rag2-/-Il2rg-/-ダブルノックアウトマウスに、それぞれLLC1細胞と同種または同系のCB6F1/JマウスまたはC56BL/6マウス由来のNK細胞(2×10個の細胞)を注射した。Rag2-/-Il2rg-/-マウスの第3群にはNK細胞を投与しなかった。LLC1-MICA腫瘍細胞(7×10)を静脈内注射した。NK細胞移入の24時間後。腫瘍細胞接種後の2、3日目、およびその後は週に1回、示された抗体(200μg)でマウスを処理した。14日目に転移を数えた。3つの独立した実験の代表であるデータ(A)、または3つ(B)もしくは2つ(C)の独立した実験からプールしたデータ。統計分析は、両側不対スチューデントt検定(B~C)によって実行した。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。 NK細胞がB2mおよびJak1欠損メラノーマ転移のMICA/B抗体による処理に不可欠であることを示す。(A)野生型(WT)C57BL/6マウスに、7×10個のB16F10-MICA細胞(対照、B2m-KOまたはJak1-KO)を静脈内接種した。1日後ならびに2日目および7日目に、7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg)でマウスを処理した。CD8 T細胞の枯渇は100μgの抗CD8βを注射することによって実行したのに対し、NK細胞の枯渇は100μgの抗アシアロGM1(抗asGM1)または抗NK1.1を注射することによって実行した。すべての枯渇抗体は、腫瘍細胞接種に対して-1日目、0日目、および7日目に投与した。対照マウスにはアイソタイプ対照抗体を投与した。肺表面転移は、腫瘍接種後14日目に定量した。(B)肺組織へのNK細胞浸潤の分析。腫瘍注射およびmAb処理は、フローサイトメトリーによる同定を可能にするためにZsGreenを発現した腫瘍細胞を用いて、「A」に記載されているように行った。腫瘍細胞接種後12日目に、以前に報告されたように(23)、マウスにAPCコンジュゲート抗CD45.2抗体を静脈内注射して、血液および組織浸潤NK細胞を区別した。肺浸潤NK細胞は、CD3ε-TCRβ-NK1.1+CD49b+EOMES+生細胞として同定され、CD45.2-APC(静脈内注射)では染色が低く、CD45.2-PE-CY7(細胞懸濁液に添加)では染色が高い。ZsGreenB16F10-MICA細胞に対するNK細胞の比率が示されている。(C、D)(B)に記載された実験の示された遺伝子型および処理群についてのZsGreenB16F10-MICA細胞(C)および肺浸潤NK細胞(D)の数。EOMES標識を使用して、NK細胞をILC1から区別した。2つの独立した実験からプールしたデータ(A~D)。統計分析は、ボンフェローニの事後検定(A)または両側不対スチューデントt検定(B~D)を使用した二元ANOVAを使用して実行した。*p<0.05、**p、0.01、***p<0.001。 HDAC阻害剤パノビノスタットとMICA/B mAbとの組み合わせが、腫瘍細胞上のMICA/Bの表面レベルを高めることを示す。(A)パノビノスタットによる処理後のNKG2DリガンドmRNAレベルの増加。A375メラノーマ細胞をパノビノスタット(50nM)で24時間処理し、バルクRNA-seqのためにmRNAを抽出した。NKG2DリガンドおよびMHCクラスI遺伝子のmRNAレベルは、パノビノスタットおよびPBS群の比率(log2倍率変化)として示されている。(B)A375メラノーマ細胞をパノビノスタット(50nM)または溶媒対照(PBS)で24時間処理し、示された遺伝子の発現をRT-qPCR(条件ごとに3回)で分析した。*P<0.05、**p<0.01、および***p<0.001。統計分析は、ウェルチの補正による両側不対スチューデントt検定を使用して実行した。エラーバーは、3つの技術的複製の標準偏差を表す。(C)パノビノスタット+MICA/B mAbによる処理後のMICA/B表面タンパク質レベルの増加。A375メラノーマ細胞を、示されたmAb(20μg/ml)および増加濃度のパノビノスタットにより、24時間インキュベートした。MICA/B表面レベル(左)とA375細胞生存率(右)は、フローサイトメトリーによって定量した。シェディングMICAは、サンドイッチELISAによって定量した(中央)。(D)図22Cに示されているデータの代表的なヒストグラム。(E)パノビノスタット+MICA/B mAbとの組み合わせによる短期ヒトメラノーマ細胞株の処理。示されたメラノーマ細胞株を、示されたmAb(20μg/ml)+増加濃度のパノビノスタットにより、24時間インビトロで処理した。MICA/B表面レベルは、フローサイトメトリーによって定量した。細胞株は、MICA/Bの基礎レベルおよび誘導レベルが異なっていた。それらを、低~高のMICA/B発現の順に並べた。3つの独立した実験(B、C、およびE)の代表であるデータ。 HDAC-MICA/B抗体併用療法が、ヒトNK細胞で再構成されたNSGマウスの転移の増殖を阻害することを示す。(A)ヒトメラノーマ細胞によって形成された転移中のMICA/B表面タンパク質レベルに対する、パノビノスタット+MICA/B mAb処理のインビボ相乗効果。NSGマウスに1×10個のZsGreen+A375メラノーマ細胞を静脈内接種した。2週間後、マウスを、その後2日間、示されたmAb(200μg)+/-パノビノスタット(10mg/kg)により処理した。最後の処理から24時間後、MICA/B表面レベルを肺転移中の腫瘍細胞(大きく、生存可能なZsGreen+、CD45-細胞)で分析した。(B~C)NSGマウスを、インビトロで増殖させた精製ヒトNK細胞(2×10個を静脈内注射)で再構成した。NK細胞のインビボ生存を、腹腔内注射によるIL-2(7.5×10個の単位)の同時投与によってサポートした。1日目に、マウスに対照またはB2M-KO A375細胞(5×10)を静脈内接種した。2日目および3日目に、マウスに、別の用量のIL-2、示されたmAb(200μg)+/-10mg/kgパノビノスタットを投与した。3日目に、追加用量のNK細胞を投与した。14日目に、肺表面転移の数を数えた。実験設計(B)および肺表面転移の定量(C)の例証。2つの独立した実験からプールしたデータ(AおよびC)。統計分析は、両側不対スチューデントt検定(A)および二元ANOVA、ボンフェローニの事後検定(C)によって実行した。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。 B2M欠損A375メラノーマ細胞の特徴と、MHC-1の認識によるNK細胞を介したメラノーマ細胞の殺傷の阻害を示す。(A)A375メラノーマ細胞におけるB2M遺伝子不活化の効率の検証。対象およびB2M-KO細胞を、指示された濃度のIFNγ(1ng/ml)またはPBSで24時間処理し、表面HLA-A/B/Cタンパク質レベルをフローサイトメトリーで定量した。(B)対照およびB2M-KO A375メラノーマ細胞を、IFNγ(50ng/ml)を用いて、または用いずに24時間処理した。ウエスタンブロット(レーン当たり20μgの総タンパク質)をB2Mおよびチューブリンに特異的な抗体でプローブした。(C)健康なドナーから単離されたNK細胞を1000U/mlのIL-2の存在下で24時間培養した。親のA375メラノーマ細胞を7C6-hIgG1またはアイソタイプ対照抗体(20μg/ml)で24時間インキュベートした後、細胞傷害性アッセイで使用した。NK細胞を介したA375細胞の殺傷を、4時間の51Cr放出アッセイを使用して分析した。示されたKIRまたはアイソタイプ対照抗体を10μg/mlで共培養物に加えた。データは、3つの独立した実験の代表である(A~C)。統計分析は、二元ANOVA、ボンフェローニの事後検定(C)によって実行した。***p<0.001。 B16F10-MICA細胞株の特性評価およびMICA/B mAbのインビボ活性を示す。対照、B2m-KOまたはJak1-KO B16F10-MICA細胞を、示された濃度のIFNγで24時間処理した。(B)H2-Dの表面レベルをフローサイトメトリーで分析した。MFI=平均蛍光強度。(C)対照、B2M-KOまたはJak1-KO B16F10メラノーマ細胞を、IFNγ(50ng/ml)を用いて、または用いずに24時間処理した。ウエスタンブロット(レーン当たり20μgの総タンパク質)を、B2M、JAK1、またはGAPDH(ローディング対照)に特異的な抗体でプローブした。3つの独立した実験の代表であるデータ。 B2m-KOおよびJak1-KO B16F10-MICA細胞がCD8 T細胞を介した細胞傷害性に耐性があることを示す。対照、B2m-KOおよびJak1-KO B16F10メラノーマ細胞にOvaペプチド(10nM)を一晩パルスし、洗浄して96ウェルプレートに添加した(ウェル当たり5,000個の細胞)。ナイーブOT-I T細胞を、異なるエフェクター対標的比(1:1、2:1、および5:1、0:1の条件にはT細胞が含まれていない)で追加した。細胞を48時間共培養した(条件ごとに8~10回繰り返した)。次に、ウェルを洗浄してT細胞および腫瘍死細胞を除去し、Celigo Image Cytometerを使用して付着した生きている腫瘍細胞を数えた。統計的有意性は、複数のt検定を使用して決定した。エラーバーは、標準偏差を表す。***p<0.0001。 対照およびB2m-KO LLC1-MICA細胞株の特性評価を示す。(A)対照およびB2m-KO LLC1-MICA細胞株を、示された濃度のIFNγで24時間培養し、H2-Dの表面発現をフローサイトメトリーで分析した。(B)対照またはB2M-KO LLC1-MICA細胞をIFNγ(50ng/ml)を用いて、または用いずに24時間処理した。ウエスタンブロット(レーン当たり20μgの総タンパク質)を、B2Mまたはチューブリン(ローディング対照)に特異的な抗体でプローブした。 B16F10転移モデルにおける7C6抗体のインビボでの有効性を示す。(A)B細胞欠損(Ighm-/-)マウスに、7×10個の対照、B2m-KOまたはJak1-KO B16F10-MICA細胞を静脈内接種した。転移が確立されたら(7日目)、マウスをMICA/Bまたはアイソタイプ対照mAb(7、8、および12日目に200μg)で処理した。血漿試料中のシェディングMICAは、サンドイッチELISAを使用して定量した。データは、2つの独立した実験からプールした。統計分析は、二元配置分散分析、ボンフェローニの事後検定によって実行した。***p<0.001。(B)WTマウスに対照、B2m-KOまたはJak1-KO B16F10-MICA細胞を静脈内接種し、図21AおよびBに記載されるように、示された抗体で処理した。NKG2DおよびCD16受容体の表面発現を、フローサイトメトリーによって、肺浸潤NK細胞について分析した。データは、2つの独立した実験からプールした。*p<0.05。両側不対スチューデントt検定で計算。 A375細胞による遺伝子発現に対するパノビノスタットの効果を示す。(A~B)A375細胞をパノビノスタット(50nM)またはPBSで24時間処理し、図22Aに記載されるようにバルクRNA-seqで分析した。パノビノスタットまたは溶媒対照で処理した細胞において差次的に発現された主要な遺伝子(A)、および対照で処理したA375細胞と比較して、パノビノスタットについて上方調節した主要な免疫学的経路(B)。FDR:誤検出率;q-val:q値。 メラノーマ細胞によるMICA/B発現に対するパノビノスタット処理の効果を示す。図22Eに示す原発性メラノーマ細胞株についてのデータの代表的なヒストグラム。 腫瘍細胞株の多様なパネルによるMICA/B発現に対するパノビノスタットおよび7C6抗体の効果を示す。(A~F)ヒト腫瘍細胞株を、示された抗体(20μg/ml)および増加濃度のHDAC阻害剤パノビノスタットにより、24時間処理した。MICA/B表面レベルは、PE標識6D4 mAbを使用したフローサイトメトリーによって定量した(A、Bの左側のグラフおよびグラフC~F)。上清中のシェディングMICAは、サンドイッチELISAによって定量した(AおよびBの右側のグラフ)。アッセイ時のそのような抗体の利用可能性に基づいて、異なるFc領域を有する7C6抗体を使用した。以前に報告されたように、この抗体のFc領域はMICA/Bシェディングの阻害に影響を与えない(Andrade et al.,Science 359,1537-1542(2018))。3つの独立した実験の代表であるデータ。 MICBと比較したMICAのELISAアッセイの特異性を示す。ヒトMICA(対立遺伝子009)またはMICB(対立遺伝子005)cDNAで形質導入したB16F10細胞株の上清を、この研究全体で使用したMICA(Abcam、Ab59569)のELISAを使用して分析した。これらのB16F10細胞株は以前に記載されている(Andrade et al.,Science 359,1537-1542(2018))。ELISAにより、B16F10-MICA細胞株によってシェディングされた可溶性MICAが検出されたが、B16F10-MICB細胞によって放出されたシェディングMICBは検出されなかった。 パノビノスタットがヒトNK細胞によるNSGマウスの再構成を阻害せず、7C6 mAbと相乗的に作用して、メラノーマ転移上での表面MICA/B発現を増強したことを示す。NSGマウスに、健康なドナーからの2×10個のインビトロで増殖させたヒトNK細胞を静脈内注射した。NK細胞接種の直後に、マウスをIL-2(7.5×10個の単位)で処理して、NK細胞の生存をサポートした。また、マウスには、対照としてパノビノスタット(PBS中10mg/kg)またはPBSを投与した。24時間後、血液NK細胞をフローサイトメトリーで分析した。(A)CD45+CD56+CD3-生細胞として同定した循環NK細胞の数。(B、C)CD16a(B)またはNKG2D(C)mAbで標識した血液NK細胞のパーセンテージ。2つの独立した実験からプールしたデータ(A~C)。(D)図23Aに示されるデータの代表的なヒストグラム。 遺伝子ならびに対応する種および配列を示す。
詳細な説明
細胞傷害性T細胞に対する耐性は、多くの経路の変異から生じる可能性がある。例えば、細胞傷害性T細胞に対する耐性は、とりわけ、B2MまたはJAK1遺伝子の変異など、腫瘍細胞におけるMHCクラスI発現またはIFNγシグナル伝達の喪失によって媒介されることがよくある。活性化されたNK細胞はそのような耐性腫瘍を標的とすることができるが、好適なNK細胞ベースの戦略はまだ開発されていない。本明細書に記載される実施形態の態様は、この欠点に対処する。具体的には、ヒトがんにおける頻繁な回避メカニズムであるMICA/Bシェディングを遮断したmAbによる処理後に、B2MおよびJAK1欠損転移がNK細胞の標的となったことが示されている。例示的なmAbは、WO2018217688A1(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に見出すことができる。
さらに、チェックポイント遮断後に進行した患者を含む、ヒトメラノーマ転移におけるNK細胞の単細胞分析により、腫瘍浸潤NK細胞と循環NK細胞との主要な転写の違いが特定された。NK細胞は、PD-1またはCTLA-4 mAbによる療法に失敗した患者を含む、ほとんどのヒトメラノーマ転移に存在する。これらの細胞は、細胞傷害性などの重要な機能を反映する転写プログラム、および関連する受容体(XCR1)を発現する樹状細胞を動員するXCL1およびXCL2などのT細胞を介した腫瘍免疫に必要である主要な免疫細胞集団を動員するケモカインの分泌を有する。
最後に、7つの腫瘍浸潤NK細胞クラスターの遺伝子発現プログラムは、細胞傷害性およびケモカイン分泌を含む重要な特殊化を示している。したがって、NK細胞ベースの免疫療法は、細胞傷害性T細胞に耐性を持たせる変異を有する腫瘍を標的とする機会を提供する。
略語および定義
1つ以上の実施形態の詳細な説明が本明細書に提供される。しかしながら、これらの実施形態は、様々な形態で具体化することができる。したがって、本明細書に開示された特定の詳細は、限定として解釈されるべきではなく、特許請求の範囲の根拠として、および当業者に本明細書に記載の実施形態を任意の適切な方法で用いるように教示するための代表的な根拠として解釈されるべきである。
単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明確に他のことを指示しない限り、複数の参照を含む。特許請求の範囲および/または明細書において「備える」という用語とともに使用されるときの「a」または「an」という単語の使用は、「1つ」を意味し得るが、「1つ以上」、「少なくとも1つ」および「1つ以上」の意味とも一致する。
「例えば」、「など」、「含む」などの句のいずれかが本明細書で使用される場合は常に、他に明確に記載されない限り、「限定することなく」という句が付随することが理解される。同様に、「一例」、「例示的」などは、非限定的であると理解される。
「実質的に」という用語は、意図した目的に悪影響を与えない記述語からの逸脱を可能にする。記述用語は、「実質的に」という語が明確に列挙されていなくても、「実質的に」という用語によって修飾されることが理解される。
「含む(comprising)」および「含む(including)」および「有する(having)」および「含む(involving)」(ならびに同様に「含む(comprises)」、「含む(includes)」、「有する(has)」、および「含む(involves)」)などの用語は、交換可能に使用され、同じ意味を有する。具体的には、用語の各々は、「含む(comprising)」の一般的な米国特許法の定義と一致して定義され、したがって、「少なくとも以下(at least the following)」を意味する非限定用語(open term)であると解釈され、追加の特徴、限定、態様などを除外しないとも解釈される。よって、例えば、「ステップa、b、およびcを含むプロセス」は、プロセスが少なくともステップa、b、およびcを含むことを意味する。「a」または「an」という用語が使用される場合は常に、そのような解釈が文脈において無意味でない限り、「1つ以上」と理解される。
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、本明細書では、おおよそ、大まかに、およそ、またはその領域内を意味するために使用される。「約」という用語が数値範囲とともに使用される場合、それは、記載された数値の上および下の境界を拡張することによってその範囲を変更する。一般に、「約」という用語は、本明細書では、20パーセント上または下の(高い、または低い)分散によって記載された値を上回る、および下回る数値を修飾するために使用される。
治療方法
本明細書に記載の実施形態の態様は、がんなどの細胞増殖性障害を治療する方法を対象とする。より具体的には、本明細書に記載の実施形態の態様は、細胞傷害性T細胞に耐性のあるがんなどのチェックポイント遮断耐性がんを治療する方法を対象とする。
「がん」および「がん性」という用語は、通常、無秩序な細胞成長、ならびにいくつかの特徴的な構造的および/または分子的特徴のうちのいずれかによって特徴付けられる哺乳動物の生理学的状態を指すか、または説明することができる。「がん性細胞」は、特定の構造特性を有し、分化を欠き、多くの場合、浸潤および転移が可能である細胞として理解される。DeVita,V.et al.(eds.),2001,Cancer Principles and Practice of Oncology,6th.Ed.,Lippincott Williams&Wilkins,Philadelphia,PAを参照されたい)。がんという用語は、例えば、卵巣がん、子宮頸がんおよび子宮がんを含む女性生殖器官のがん;肺がん;乳がん;腎細胞がん種;ホジキンリンパ腫;非ホジキンリンパ腫;例えば、腎がん、前立腺がん、膀胱がんおよび尿道がんを含む泌尿生殖器系のがん;頭頸部がん;肝がん;例えば、胃がん、食道がん、小腸がんまたは結腸がんを含む胃腸系のがん;胆道樹のがん;膵がん;例えば、精巣がんを含む男性生殖器系のがん;妊娠性絨毛性疾患;例えば、甲状腺がん、副甲状腺がん、副腎がん、がん様腫瘍、インスリン腫およびPNET腫瘍を含む内分泌系のがん;例えば、ユーイング肉腫、骨肉腫、脂肪肉腫、平滑筋肉腫および横紋筋肉腫を含む肉腫;中皮腫;皮膚のがん;メラノーマ;中枢神経系のがん;小児がん:ならびに、例えば、あらゆる形態の白血病、骨髄異形成症候群、骨髄増殖性疾患および多発性骨髄腫を含む造血系のがんなどを含む。がんはまた、膀胱がんなどの泌尿器がん;膀胱、乳房、頸部、胆管がん、結腸直腸、食道、胃、頭頸部、腎臓、肝臓、肺などのがん腫;鼻咽頭、卵巣、膵臓/胆嚢、前立腺がんおよび甲状腺がん腫;骨肉腫、滑膜肉腫および横紋筋肉腫などの筋骨格系がん;MFH/線維肉腫、平滑筋肉腫およびカポジ肉腫などの軟部肉腫;多発性骨髄腫、リンパ腫、成人T細胞白血病、急性骨髄性白血病および慢性骨髄性白血病などの造血器悪性腫瘍;ならびに、膠芽腫、星状細胞腫、メラノーマ、中皮腫およびウィルムス腫瘍など他の新生物を含むことができる(Birchmeier et al.,Nat Rev MoI Cell Bio 2003 4(12):912-925。
「細胞増殖性障害」および「増殖性障害」という用語は、ある程度の異常な細胞増殖に関連する障害を指すことができる。
「腫瘍」という用語は、悪性であろうと良性であろうと、すべての腫瘍性細胞の成長および増殖、ならびにすべての前がん性およびがん性の細胞および組織を指すことができる。
文脈によって別段の指示がない限り、本明細書で使用される「がん」という用語は、がん、細胞増殖性障害または腫瘍を指すことができる。同様に、「がん細胞」という用語は、文脈によって別段の指示がない限り、がん、細胞増殖性障害または腫瘍の細胞を指すことができる。
文脈によって別段の指示がない限り、「がん」、「細胞増殖性障害」または「腫瘍」という用語は交換可能に使用することができる。
「治療する」または「治療」という用語は、治療的処置および予防的もしくは防御的手段の両方を指し、その望ましい結果は、がんの進行などの望ましくない生理学的変化もしくは障害を予防するか、減速(軽減)するか、または逆転させることである。有益なまたは望ましい臨床結果としては、限定されないが、症状の緩和、疾患の程度の減少、安定した(すなわち、悪化しない)疾患の状態、疾患の進行の遅延または緩徐、病状の改善または緩和、寛解(部分的もしくは全体的)が挙げられ、検出可能か否かは問わない。「治療」とは、治療を受けていない場合に予想される生存率と比較して、生存期間を延長することを指す。治療を必要とする者としては、すでに状態もしくは障害に罹患している者、ならびに状態もしくは障害に罹患しやすい者、または状態もしくは障害を予防する必要がある者を挙げることができる。
例えば、がんの文脈において、「治療すること」という用語は、腫瘍細胞、がん細胞もしくは腫瘍の成長、増殖もしくは転移を防ぐこと、腫瘍細胞もしくはがん細胞の複製を防ぎ、全体的な腫瘍量を減らすか、あるいはがん性細胞数を減らし、疾患に関連する1つ以上の症状を改善すること、のうちのいずれかまたはすべてを含むことができる。
本明細書に記載の実施形態は、がん、または他の細胞増殖関連疾患もしくは障害のリスクがあるか、または感受性がある対象を治療する予防的および治療的方法の両方を提供する。例えば、方法は、がんの徴候を治療、予防、または軽減するために使用される。一実施形態では、方法は、固形腫瘍の徴候を治療、予防、または軽減するために使用される。本明細書の実施形態によって治療することができる他の腫瘍の非限定的な例としては、肺がん、卵巣がん、前立腺がん、結腸がん、膀胱がん、腎がん、乳がん、子宮頸がん、脳がん、皮膚がん、肝がん、膵がんまたは胃がんが挙げられる。加えて、本明細書に記載の実施形態の方法は、白血病およびホジキンリンパ腫などのリンパ腫などの血液がんを治療するために使用することができる。代替的に、方法を使用して、転移したがんの症状を治療、予防、または緩和することができる。
一実施形態では、本明細書に記載の実施形態は、細胞傷害性T細胞および/またはT細胞ベースの療法(チェックポイント遮断など)に耐性のあるがんに罹患している、がんのリスクがある、またはがんに感受性のある対象を治療する方法を提供する。例えば、細胞傷害性T細胞は、主要組織適合遺伝子複合体クラスI(MHC-I)タンパク質に結合した腫瘍由来ペプチドを認識するその能力に基づいて、チェックポイント遮断の有効性において中心的な役割を果たす。T細胞受容体(TCR)によってこのようなMHC-I-ペプチド複合体が認識されると、T細胞がインターフェロン-γ(IFNγ)を放出し、腫瘍細胞の増殖が阻害され、腫瘍細胞と樹状細胞の両方においてMHC-Iタンパク質の発現が増強される。したがって、チェックポイント遮断に対する耐性は、MHC-I(B2M、TAP1、TAP2および他の遺伝子)またはIFNγ(JAK1、JAK2)経路における主要遺伝子の変異またはエピジェネティックなサイレンシングのいずれかによる、腫瘍細胞によるMHC-I発現の喪失によって、媒介される場合が多い。新生抗原の数が少ないかまたは失われていると、細胞傷害性T細胞によって媒介される腫瘍免疫も低下する。
したがって、一態様では、本明細書に記載の実施形態は、抗腫瘍NK細胞応答を活性化させるモノクローナル抗体またはその断片もしくは誘導体(例えば、scFv抗体または二重特異性抗体)を対象に投与することによって、対象の症候性がんまたは細胞増殖性疾患もしくは障害を予防、治療または軽減するための方法を提供する。活性化されたNK細胞応答は、例えば、腫瘍生検の分析(治療前の生検と治療後の生検との比較など)によって決定することができる。このような分析としては、例えば、NKp46およびCD56などのNK細胞マーカーとともに、グランザイムAおよびパーフォリンの多色蛍光抗体法を挙げることができる。
一実施形態では、抗MICA/B抗体を対象に投与することができる。多くのヒトがんは、NK細胞およびT細胞の亜集団上の活性化NK群2D(NKG2D)受容体のリガンドとして機能するMHC-Iポリペプチド関連配列A(MICA)およびMICB(MICA/B)タンパク質を発現する。しかしながら、腫瘍は、MICA/Bタンパク質のタンパク質分解によるシェディングにより、NKG2D受容体を介した腫瘍免疫を回避することがよくある。MICA/Bのα3ドメインはシェディングに不可欠なドメインであり、このドメインに結合するモノクローナル抗体は、MICA/Bのシェディングを阻害し、NK細胞を介した腫瘍免疫を誘導することができる。腫瘍細胞上のMICA/Bタンパク質の密度の増加は、NK細胞におけるNKG2D受容体を介した活性化を増強し、腫瘍コンジュゲート抗体のFcセグメントもCD16Fc受容体を介してNK細胞を活性化させた。このようなMICA/B抗体による治療により、腫瘍浸潤NK細胞が、細胞傷害性の高い状態へと著しく変化した。
本明細書の実施形態において利用することができる抗MICA/B抗体の非限定的な例には、抗MICA/Bに特異的な任意の抗体が含まれる。一実施形態では、抗体は、MICA/Bのα3ドメインに特異的である。例えば、WO2018217688(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)を参照されたい。
したがって、本明細書に記載の実施形態は、タンパク質分解によるシェディング部位であるMHCクラスIポリペプチド関連配列A(MICA)および/またはB(MICB)a3ドメインと特異的に結合し、望ましい機能特性を有するヒトモノクローナル抗体などのモノクローナル抗体などの抗体を含む。これらの特性としては、ヒトがん細胞によるMICA/Bシェディングの阻害、NK細胞認識のための細胞表面MICA/Bの安定化、およびNK細胞上のNKG2D受容体およびCD16 Fc受容体の両方の活性化が挙げられる。これらの特性を有するMICA抗体は、細胞傷害性リンパ球を活性化させるストレス分子による免疫活性化を回復する。
いくつかの実施形態では、MICAおよび/またはMICBに結合するモノクローナル抗体またはその抗原結合部分は、重鎖および軽鎖可変領域を含み、重鎖CDR1、CDR2およびCDR3配列は、それぞれ表1に示すような配列番号1~3を含む。いくつかの実施形態では、モノクローナル抗体またはその抗原結合部分は、重鎖および軽鎖可変領域を含み、重鎖CDR1、CDR2およびCDR3配列は、それぞれ表1に示すような配列番号4~6を含む。いくつかの実施形態では、MICAおよび/またはMICBに結合するモノクローナル抗体またはその抗原結合部分は、重鎖および軽鎖可変領域、配列番号1~3をそれぞれ含む重鎖CDR1、CDR2およびCDR3配列、ならびに配列番号4~6を含む軽鎖CDR1、CDR2およびCDR3配列を含む。
本明細書に提供されるのは、MICAおよび/もしくはMICBに結合し、重鎖および軽鎖可変領域を含む、単離されたモノクローナル抗体またはその抗原結合部分であり、重鎖可変領域は、配列番号7に示されるアミノ酸配列と少なくとも90%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%同一であるアミノ酸配列を含む。
本明細書に提供されるのは、MICAおよび/もしくはMICBに結合し、重鎖および軽鎖可変領域を含む、単離されたモノクローナル抗体またはその抗原結合部分であり、軽鎖可変領域は、配列番号8に示されるアミノ酸配列と少なくとも90%、95%、96%、97%、98%、99%もしくは100%同一であるアミノ酸配列を含む。
Figure 2022553643000002
Figure 2022553643000003
Figure 2022553643000004
例えば、抗体は、クローン7C6(例えば、7C6-hIgG1)、6F11、および/または1C2を含む。
関連する態様では、本明細書の実施形態は、抗MICAおよび/または抗MICB抗体の重鎖および/または軽鎖可変領域をコードする核酸、あるいはその抗原結合部分、核酸分子を含む発現ベクター、ならびに発現ベクターで変換された細胞を含むことができる。また、本明細書の実施形態は、細胞内で抗MICAおよび/または抗MICB抗体を発現し、細胞から抗体を単離することを含む、抗MICAおよび/または抗MICB抗体を調製する方法をさらに含むことができる。
抗MICAおよび/もしくは抗MICB抗体、またはその抗原結合部分、ならびに担体を含む組成物も本明細書に提供される。薬剤に連結された、本明細書に記載の抗MICAおよび/または抗MICB抗体を含むイムノコンジュゲートも本明細書に提供される。抗MICAおよび/もしくは抗MICB抗体、またはその抗原結合部分を含むキット、ならびに使用説明書も本明細書に提供される。
実施形態では、抗体は、本明細書にさらに記載されるように、治療有効量で投与することができる。
「患者」または「対象」という用語は、交換可能に使用することができる。「患者」または「対象」の例としては、ヒト、ラット、マウス、モルモット、サル、ブタ、ヤギ、ウシ、ウマ、イヌ、ネコ、鳥および家禽が挙げられるが、これらに限定されない。例示的な実施形態では、患者は、ヒトである。
「がん患者」は、がんを有すると診断された個人を指すことができる。がんの例としては、乳房、卵巣、前立腺、肺、腎臓、胃、結腸、精巣、頭頸部、膵臓、脳、メラノーマなどの固形腫瘍および他の組織器官の腫瘍、ならびにリンパ腫および白血病などの血液腫瘍(急性骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病、慢性リンパ球性白血病、T細胞リンパ球性白血病、およびB細胞リンパ腫を含む)、脳および中枢神経系の腫瘍(例えば、髄膜、脳、脊髄、頭蓋神経およびCNSの他の部分の腫瘍、例えば神経膠芽細胞腫または髄質芽細胞腫);頭部および/または頸部がん、乳がん、循環器系の腫瘍(例えば、心臓、縦隔および胸膜、および他の胸腔内臓器、血管腫瘍、ならびに腫瘍関連血管組織);血液およびリンパ系の腫瘍(例えば、ホジキン病、非ホジキン病リンパ腫、バーキットリンパ腫、AIDS関連リンパ腫、悪性免疫増殖性疾患、多発性骨髄腫、および悪性形質細胞新生物、リンパ性白血病、骨髄性白血病、急性もしくは慢性リンパ球性白血病、単球性白血病、特定の細胞型の他の白血病、不特定の細胞型の白血病、リンパ様の不特定の悪性新生物、造血および関連組織(びまん性大細胞リンパ腫、T細胞リンパ腫または皮膚T細胞リンパ腫など);排出系の腫瘍(例えば、腎臓、腎盂、尿管、膀胱、および他の泌尿器);消化管の腫瘍(例えば、食道、胃、小腸、結腸、結腸直腸、直腸S状結腸移行部、直腸、肛門、および肛門管);肝臓および肝内胆管、胆嚢、および胆道の他の部分、膵臓、ならびに他の消化器を含む腫瘍;口腔の腫瘍(例えば、唇、舌、歯茎、口底、口蓋、耳下腺、唾液腺、扁桃腺、中咽頭、鼻咽頭、梨子状窩、下咽頭、および口腔の他の部位);生殖器系の腫瘍(例えば、外陰部、膣、子宮頸部、子宮、卵巣、および女性生殖器に関連する他の部位、胎盤、陰茎、前立腺、精巣、および男性生殖器に関連する他の部位);気道の腫瘍(例えば、鼻腔、中耳、副鼻腔、喉頭、気管、気管支および肺(小細胞肺がんおよび非小細胞肺がんなど));骨格系の腫瘍(例えば、四肢の骨および関節軟骨、骨関節軟骨、ならびに他の部位);皮膚の腫瘍(例えば、皮膚の悪性メラノーマ、非メラノーマ皮膚がん、皮膚の基底細胞がん、皮膚の扁平上皮がん、中皮腫、カポジ肉腫);ならびに、末梢神経および自律神経系、結合組織および軟組織、後腹膜および腹膜、眼、甲状腺、副腎、ならびに他の内分泌腺および関連構造を含む他の組織を含む腫瘍、リンパ節の二次および不特定の悪性新生物、呼吸器系および消化器系の二次悪性新生物、ならびに他の部位の二次悪性新生物が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、上記がんは、メラノーマ、非小細胞肺がんなどの肺がん、前立腺がん、腎細胞がん、または結腸直腸がんである。
がんまたは細胞増殖関連疾患もしくは障害のリスクがあるか、あるいはそれに感受性がある対象としては、がんの家族歴を有する患者、またはがんを引き起こすことが知られているか、もしくは疑われる薬剤に曝露された対象を挙げることができる。予防剤の投与は、疾患が予防されるか、または代替的に、その進行が遅延されるようにがんの徴候の前に行うことができる。治療薬の投与は、対象ががんと診断された後に、疾患の進行が逆転、遅延または停止されるように行うことができる。
一態様では、本明細書に記載の実施形態は、抗腫瘍NK細胞応答を活性化させるモノクローナル抗体またはその断片もしくは誘導体(例えば、scFv抗体または二重特異性抗体)を対象に投与することによって、対象の症候性がんまたは細胞増殖性疾患もしくは障害を予防、治療または軽減するための方法を提供する。本明細書に記載される場合、「治療すること」という用語は、腫瘍細胞、がん細胞もしくは腫瘍の成長、増殖もしくは転移を防ぐこと、腫瘍細胞もしくはがん細胞の複製を防ぎ、全体的な腫瘍量を減らすか、あるいはがん性細胞数を減らし(例えば、細胞溶解を誘導することによって)、疾患に関連する1つ以上の症状を改善すること、のうちのいずれかまたはすべてを含むことができる。
本明細書で使用される場合、「転移」は、悪性腫瘍がその起源の視界から遠くに広がることを指すことができる。がん細胞は、血流、リンパ系、体腔、またはそれらの任意の組み合わせを介して転移する可能性がある。
「細胞増殖」という用語は、例えば、細胞分裂によるか、または細胞死の阻害(例えば、壊死、アポトーシス)によるかどうかにかかわらず、細胞数の相対的な増加を指すことができる。不適切な細胞増殖は、例えば、不適切な細胞成長、過剰な細胞分裂、細胞分裂(すなわち、有糸分裂)、および/または不適切な細胞生存に起因する可能性がある。
「細胞溶解」という用語は、壁または膜の破壊による細胞の崩壊を指すことができる。例えば、細胞の破壊(すなわち、溶解)は、細胞の完全性を損なうウイルスメカニズム、化学メカニズム、酵素メカニズム、または浸透圧メカニズムによるものであり得る。
別の態様では、本明細書に記載の実施形態は、ナチュラルキラー細胞の抗がん効果に対してがんまたはがん細胞を感作させるための方法を提供する。ナチュラルキラー細胞(NK細胞、K細胞、および/またはキラー細胞としても知られている)は、腫瘍および事実上感染した細胞の宿主拒絶反応において役割を果たすリンパ球の一種である。ナチュラルキラー(NK)細胞は、細胞傷害性T細胞が必要とするものとは実質的に異なる分子メカニズムによって腫瘍細胞を認識する。腫瘍細胞のNK細胞認識は、DNA損傷および細胞ストレスなどの悪性形質転換に関連するリガンドによって媒介される。理論に拘束されることを望まないが、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍は、NK細胞ベースの免疫療法アプローチに応答することができる。
ナチュラルキラー(NK)細胞の活性化は、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI分子との相互作用時に阻害性受容体によって提供される負のシグナルと、様々な活性化受容体によって促進される正のシグナルとのバランスによって決まる。NK細胞は、自然の細胞傷害性応答の促進に協力する広範な活性化受容体を発現する。これらの受容体としては、天然細胞傷害性受容体(NCR)、シグナル伝達リンパ球活性化分子(SLAM)ファミリー受容体メンバー2B4、Ig様受容体DNAXアクセサリー分子-1(DNAM1)、およびレクチン様受容体ナチュラルキラー受容体群2、メンバーD(NKG2D)、NKp46およびCD16a(IgGの受容体)が挙げられる。
NKG2Dは、すべてのNK細胞上で構成的に発現する強力な活性化受容体であるが、不変のナチュラルキラーT(NKT)細胞、ならびにCD8αβ T細胞およびγδ T細胞などのT細胞のサブセット上にも存在する。NKG2Dは、健康な細胞上での発現が不十分ないくつかのリガンドと結合することができるが、がんまたはウイルス感染の状況で刺激を与えると上方調節される。いくつかのインビボモデルは、異常細胞に対するNK細胞応答におけるNKG2D受容体の基本的な役割を示す。
NKG2D受容体の最も顕著な特徴は、ストレス経路によって誘導される自己タンパク質の大きなレパートリーに結合し、したがって「誘導された自己」認識を媒介する能力にある。ヒトでは、これらのリガンドには、高度に多型性のMHCクラスI関連タンパク質(MIC)AおよびMICB、ならびにUL16結合タンパク質(ULBP)の6つのメンバーが含まれる。NKG2Dリガンド(NKG2DL)は、健康な組織の大部分の表面上には存在しないが、有糸分裂、ウイルス感染、およびがんなどのストレス条件下で、主に転写レベルおよび転写後レベルで作用するいくつかの経路によって上方調節される。
多くのヒトがんは、NK細胞およびT細胞の亜集団上の活性化NK群2D(NKG2D)受容体のリガンドとして機能するMHC-Iポリペプチド関連配列A(MICA)およびMICB(MICA/B)タンパク質を発現する。しかしながら、腫瘍は、MICA/Bタンパク質のタンパク質分解によるシェディングにより、NKG2D受容体を介した腫瘍免疫を回避することがよくある。MICA/Bのα3ドメインはシェディングに不可欠なドメインであり、このドメインに結合するモノクローナル抗体は、MICA/Bのシェディングを阻害し、NK細胞を介した腫瘍免疫を誘導することができる。腫瘍細胞上のMICA/Bタンパク質の密度の増加により、NK細胞におけるNKG2D受容体を介した活性化が増強された。このようなMICA/B抗体による治療により、腫瘍浸潤NK細胞が、細胞傷害性の高い状態へと著しく変化した。
NKG2Dに加えて、腫瘍コンジュゲート抗体のFcセグメントは、CD16Fc受容体を介してNK細胞も活性化させた。IgGが結合すると、CD16はシグナル伝達カスケードを開始し、抗体依存性細胞傷害(ADCC)、脱顆粒、およびサイトカイン分泌など、多様な応答を生成する。CD16は、マクロファージ、ナチュラルキラー(NK)細胞、および好中球上に発現している。この文脈では、NK細胞上でのその発現は特に関連性がある。
実施例を参照すると、MHCクラスI欠損腫瘍細胞(すなわち、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍)は、NKG2DおよびCD16を介してNK細胞を活性化させるMICA抗体などの活性化剤の存在下で効率的に殺傷される。したがって、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍は、NKG2DおよびCD16を介したNK細胞の活性化によって標的とすることができる。
本明細書に記載の実施形態の態様は、活性化剤および抗がんNK細胞応答を活性化させるためのその使用を含む。「活性化剤」という用語は、NK細胞の活性化を可能にする任意の薬剤を指すことができる。例えば、活性化剤は、NKG2Dおよび/またはCD16を介してNK細胞を活性化させることができる。例えば、活性化剤は、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、生物学的薬剤、サイトカイン(例えば、IL-15)、または小分子であり得る。NK細胞の活性化の分子マーカーは当技術分野で知られており、これには、細胞傷害性タンパク質(パーフォリン、グランザイムA)およびサイトカイン(IFNガンマなど)の高レベルの発現が含まれる。一実施形態では、活性化剤は、抗MICA/B抗体などの抗体またはその断片である。一実施形態では、活性化剤は、表1に記載されているような抗体またはその断片である。
本明細書に記載の実施形態の態様は、薬剤耐性がんの症状を予防、治療、または緩和するために有用である。本明細書で使用される場合、「薬剤耐性」または「難治性」がん、細胞増殖性障害または腫瘍は、細胞が同等の感受性細胞と比較して薬剤に対する細胞傷害性の低下を示す難治性がん、細胞増殖性障害または腫瘍を指すことができる。例えば、腫瘍および/またはがん細胞は、チェックポイント遮断療法によって誘導されるものなどの細胞傷害性T細胞に耐性を示す可能性がある。
例えば、本明細書に記載の実施形態の態様は、細胞傷害性T細胞に耐性のあるがんおよびT細胞を活性化させる免疫療法に耐性のあるがんなどのチェックポイント遮断の症状を予防、治療、または緩和するのに有用である。例えば、がんは、抗CTLA4、抗PD1、および/または抗PDL1抗体に耐性がある可能性がある。免疫チェックポイントは、免疫反応を遅くするか、または停止させ、免疫細胞の制御されていない活動による過度の組織損傷を予防する阻害性経路である。「チェックポイント遮断(CPB)療法」は、阻害性経路を阻害し、より広範な免疫活性を可能にする療法を指す。そのような療法は、阻害性経路を阻害する任意の小分子化学化合物、抗体、核酸分子、またはポリペプチド、あるいはその断片による治療を含み得る。「チェックポイント遮断療法」は、既存の免疫応答の刺激を指すことができる。特定の実施形態では、CPB療法は、プログラム死-1(PD-1)経路の阻害剤、例えば、ニボルマブなどであるがこれに限定されない抗PD1抗体による療法である。他の実施形態では、CPB療法は、抗細胞傷害性Tリンパ球関連抗原(CTLA-4)抗体を用いた療法である。追加の実施形態では、CPB療法は、BTLA、LAG3、ICOS、PDL1またはKIRなどのCD28CTLA4 Igスーパーファミリーの別のメンバーを標的とする(Page et al.,Annual Review of Medicine 65:27(2014))。さらなる追加の実施形態では、CPB療法は、CD40、OX40、CD137、GITR、CD27またはTEVI-3などのTNFRスーパーファミリーのメンバーを標的とする。場合によっては、チェックポイント阻害剤の標的化は、阻害抗体または同様の分子を使用して達成される。他の場合では、それは標的のアゴニストで達成される。このクラスの例としては、刺激標的OX40およびGITRが挙げられる。例えば、抗CTLA4、抗PD1、抗PDL1抗体およびそれらの組み合わせから選択される抗体による療法を含むCPB療法である。
CPB療法の性質は、本明細書に記載の実施形態にとって重要ではなく、好適な薬剤の例が本明細書に記載されている。実施形態では、CPB療法は、抗CTLA4、抗PD1、抗PDL1抗体およびそれらの組み合わせから選択される抗体による療法である。例示的な抗CTLA4抗体は、イピリムマブである。例示的な抗PD1抗体は、ニボルマブである。CPB療法を受けているかなりの数のがん患者は、最初の退行期間の後、CPB療法に耐性になり、結果として腫瘍の進行をもたらす。CPB療法への耐性は、とりわけB2MおよびJak1などの抗原処理経路またはその産物に関連する遺伝子の発現低下に関連している。本明細書に記載されるように、ヒトがんにおける頻繁な回避メカニズムであるMICA/Bシェディングを遮断したmAbによる処理後に、B2MおよびJAK1欠損転移がNK細胞の標的となった。
本明細書に記載の実施形態の態様は、細胞傷害性T細胞に耐性のあるがんの症状を予防、治療、または緩和するために有用である。「T細胞」は、Tリンパ球を指し、γ:δT細胞、NK T細胞、CD4+T細胞およびCD8+T細胞を含むが、これらに限定されない。CD4+T細胞としては、T0、T1、T2細胞、ならびに制御性T細胞(Treg)が挙げられる。制御性T細胞には少なくとも3つのタイプがある:CD4+CD25+Treg、CD253 Treg、およびCD25-TR1 Treg。「細胞傷害性T細胞」は、別の細胞を殺傷することができるT細胞を指す。細胞傷害性T細胞の大部分はCD8+MHCクラスI制限T細胞であるが、一部の細胞傷害性T細胞はCD4+である。
ほとんどのT細胞受容体(TCR)は、MHC分子に結合したペプチド抗原(または抗原のペプチド断片)の複合体(MHC:抗原複合体)を認識する。TCRは、各T細胞の抗原特異性、およびMHCクラスI分子とMHCクラスII分子によって表示される抗原の認識の制限に関与する。CD4+T細胞に由来するTCRは、MHCクラスIIに制限されている。つまり、CD4+T細胞に由来するTCRは、MHCクラスII分子によって表示される抗原のみを認識する。CD8+T細胞に由来するTCRは、MHCクラスIに制限されており、MHCクラスI分子によって表示される抗原のみを認識する。
理論に拘束されることを望まないが、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍は、NK細胞ベースの免疫療法アプローチに応答することができる。実際、腫瘍細胞(MHCクラスI欠損がんとも呼ばれる)によるMHC-I発現の喪失は、MHC-Iタンパク質が阻害性NK細胞受容体のリガンドとして機能するため、NK細胞に対する感受性を高める。したがって、本明細書に記載の実施形態の態様はまた、MHCクラスI欠損がんの症状を治療、予防、または軽減するのに有用であると見なすことができる。
本明細書に記載の実施形態の態様はまた、T細胞によって放出されるIFNガンマに耐性のあるがんの症状を治療、予防、または軽減するのに有用であると見なすことができる。例えば、本明細書に記載の実施形態の態様は、ガンマインターフェロン経路に1つ以上の喪失変異を有する腫瘍に対してNK細胞を活性化させることを含むことができる。
本明細書に記載の実施形態の態様はまた、MHCクラスI欠損であり、またIFNガンマに耐性のあるがんの症状を治療、予防、または軽減するのに有用であると見なすことができる。
さらに、本明細書に記載の実施形態の態様は、がん免疫療法に耐性のあるがんの症状を予防、治療、または緩和するために有用である。がん免疫療法は、腫瘍と戦うために患者自身の免疫系を誘導するように設計された治療戦略の多様なセットを指すことができる。
がんの治療には、いくつかのタイプの免疫療法が使用される。これらの治療は、免疫系ががんを直接攻撃するのを助けるか、あるいはより一般的な方法で免疫系を刺激することができる。
免疫系ががんに対して直接作用するのを助ける免疫療法のタイプとしては、免疫系が腫瘍に対してより強く応答するのを助ける薬物であるチェックポイント遮断剤が挙げられる。これらの薬物は、T細胞ががん細胞を殺傷しないようにする阻害剤経路を放出することによって作用する。これらの薬物は、腫瘍を直接標的としない。代わりに、これらの薬物は、免疫系の攻撃を回避するがん細胞の能力を妨害する。そのような免疫療法としては、例えば、抗CTLA4、抗PD1および/または抗PDL1などのチェックポイント遮断阻害剤を挙げることができる。養子細胞移入は、対象のT細胞ががんと戦う自然な能力を高めようとする治療法である。この治療では、T細胞を対象の腫瘍から採取し、次にがんに対して最も活性のあるT細胞を実験室で大量に成長させてから、対象に投与して戻す。養子細胞移入には、特定のがんを標的とするために実験室で設計されたT細胞を使用するCAR T細胞療法と呼ばれる療法が含まれる場合がある。治療用抗体としても知られるモノクローナル抗体は、実験室で生産される免疫系タンパク質である。これらの抗体は、がん細胞に見られる特定の標的に付着するように設計されている。いくつかのモノクローナル抗体は、免疫系によってよりよく見られ、破壊されるようにがん細胞をマークする。これらは、免疫療法の一種である。がん治療に使用される他のモノクローナル抗体は、免疫系からの応答を引き起こさない。このようなモノクローナル抗体は、免疫療法ではなく、標的療法と見なされる。治療ワクチンは、がん細胞に対する免疫系の応答を高めることにより、がんに対して作用する。
がんと戦うために体の免疫応答を増強または刺激する他のタイプの免疫療法には、体の細胞によって作製されるタンパク質であるサイトカインが含まれる。それらは、体の正常な免疫応答、およびがんに応答する免疫系の能力において重要な役割を果たす。がんの治療に使用されるサイトカインの2つの主要なタイプは、インターフェロンおよびインターロイキンと呼ばれる。
本明細書に記載の実施形態の別の態様は、抗がん剤に対して細胞を感作させるための組成物および方法を対象とする。「感作させる」は、細胞または腫瘍などの指定された系の感受性を高める活性化剤の能力を指すことができる。この意味には、以前は感受性がなかった、または感受性が低かった抗がん化合物もしくはレジメンに対して細胞をより応答性にするように細胞を変更する(すなわち、感作させる)ことが含まれ得る。感作させることおよび「より感受性が高い」ことはまた、以前は殺傷しなかった物質への曝露によって細胞死をもたらすように、細胞または腫瘍の感受性を高めることを含み得る。
実施形態では、1つ以上の活性化剤は、がんの症状を治療、予防、または軽減するために対象に投与される。活性化剤は、組成物の患者への投与さを可能にする任意の形態であり得る薬学的に許容される組成物で提供され得る。例えば、組成物は、液体または固体の形態であり得る。典型的な投与経路としては、経口、局所、非経口、舌下、直腸、膣、眼、および腫瘍内が挙げられるが、これらに限定されない。非経口投与には、皮下注射、静脈内、筋肉内、胸骨内注射または注入技法が含まれる。一実施形態では、組成物は、ミニポンプ注入システムを使用した注入によって投与することができる。
一実施形態では、薬学的組成物は、抗体調製物として対象に投与することができる。抗体調製物、例えば、その標的抗原に対して高い特異性および高い親和性を有するものが、標的とのその結合に起因する効果をもたらすことができる。例えば、MICA/Bのα3ドメインはシェディングに不可欠なドメインであり、このドメインに結合するモノクローナル抗体は、MICA/Bのシェディングを阻害し、NK細胞を介した腫瘍免疫を誘導することができる。腫瘍細胞上のMICA/Bタンパク質の密度の増加は、NK細胞におけるNKG2D受容体を介した活性化を増強し、腫瘍コンジュゲート抗体のFcセグメントもCD16Fc受容体を介してNK細胞を活性化させた。このようなMICA/B抗体による治療により、腫瘍浸潤NK細胞が、細胞傷害性の高い状態へと著しく変化した。
本明細書に記載の実施形態の活性化剤、例えば、MICA/Bのα3ドメインと特異的に結合する抗体は、薬学的組成物の形態でがんの治療のために投与することができる。抗体を含む治療用の薬学的組成物の調製に関連する原理および注意事項、ならびに成分の選択に関するガイダンスは、例えば、Remington:The Science And Practice Of Pharmacy 20th ed.(Alfonso R.Gennaro,et al,editors)Mack Pub.Co.,Easton,Pa.,2000、Drug Absorption Enhancement:Concepts,Possibilities,Limitations,And Trends,Harwood Academic Publishers,Langhorne,Pa.,1994、およびPeptide And Protein Drug Delivery(Advances In Parenteral Sciences,Vol.4),1991,M.Dekker,New Yorkに提供される。
任意の特定の患者に対する特定の投与量および治療レジメンは、使用される具体的な抗体、そのバリアントまたは誘導体、患者の年齢、体重、一般的な健康状態、性別および食事、投与時間、排出率、薬物の併用、治療される具体的な疾患、ならびに治療される具体的な疾患の重症度など、様々な要因に依存する。医療従事者によるそのような要因の判断は、当業者の技量の範囲内である。その量はまた、治療される個々の患者、投与経路、製剤のタイプ、使用される化合物の特性、治療される疾患、疾患の重症度、および所望の効果にも依存するであろう。使用される量は、当技術分野で周知の薬学的および薬物動態学的原理によって決定することができる。
「有効量」または「治療有効量」という用語は、哺乳動物のがん細胞を治療する(例えば、殺傷する)のに有効な薬物または治療薬(すなわち、活性化剤)の量を指すことができる。がんの場合、薬物の有効量はがん細胞数を減らす、腫瘍のサイズを縮小する、末梢器官へのがん細胞の浸潤を阻害する(すなわち、ある程度遅くする、および/もしくは停止させる)、腫瘍転移を阻害する(すなわち、ある程度遅くする、および/もしくは停止させる)、腫瘍成長をある程度阻害する、ならびに/またはがんに関連する症状の1つ以上をある程度緩和することができる。薬物は、既存のがん細胞の成長を防止する、および/またはそれを殺傷することができる程度に、細胞増殖抑制性および/または細胞傷害性であり得る。がん治療の場合、有効性は、例えば、疾患の進行までの時間(TTP)を評価すること、および/または奏効率(RR)を決定することによって測定することができる。
本明細書に記載の実施形態の治療有効量は、治療目的を達成するために必要な量とすることができる。上記のように、これは、特定の場合には標的の機能を妨害する、抗体とその標的抗原との間の結合相互作用とすることができる。投与する必要のある量はさらに、その特異的な抗原についての抗体の結合親和性に依存し、また、投与された抗体が、それが投与される他の対象の自由体積から枯渇する速度にも依存する。別の例として、これは、NK細胞の抗がん活性などのNK細胞の活性化である可能性がある。
対象(例えば、患者)に投与される活性化剤の投与量は、典型的には、0.1mg/kg~100mg/kg患者体重、0.1mg/kg~20mg/kg患者体重、または1mg/kg~10mg/kg患者体重である。
抗体に関して言えば、ヒト抗体は、外来ポリペプチドに対する免疫応答のため、他の種由来の抗体よりもヒト体内での半減期が長い。したがって、より少ない投与量およびより少ない頻度でのヒト抗体の投与を使用することができる。さらに、抗体の投与量および投与頻度は、例えば、脂質化などの修飾によって抗体の取り込みおよび組織への(例えば脳への)浸透を増強することによって低減され得る。本明細書に記載の実施形態の抗体または抗体断片の治療上有効な投与のための一般的な範囲は、非限定的な例として、約0.1mg/kg体重~約50mg/kg体重であり得る。一般的な投与頻度は、例えば、1日2回~1週間に1回の範囲であり得る。
実施形態では、標的タンパク質の結合ドメインに特異的に結合する最小の阻害性抗体断片を使用することができる。例えば、抗体の可変領域配列に基づいて、標的タンパク質配列に結合する能力を保持するペプチド分子を設計することができる。そのようなペプチドは、化学的に合成することができ、かつ/または組換えDNA技術によって産生することができる。(例えば、Marasco et al,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:7889-7893(1993)を参照されたい)。製剤はまた、治療される適応症に必要な2つ以上の活性化合物、例えば、互いに悪影響を及ぼさない相補的活性を有するもの、を含有することができる。代替的に、または追加的に、組成物は、例えば、細胞傷害性剤、サイトカイン(例えば、IL-15、IL12、IL18)、化学療法剤、または成長阻害剤などの、その機能を増強する薬剤を含むことができる。そのような分子は、意図された目的に有効な量で組み合わせて適切に存在する。
活性成分はまた、例えば、コアセルベーション技法によって、または界面重合によって調製されたマイクロカプセル、例えば、それぞれ、コロイド状薬物送達システム(例えば、リポソーム、アルブミンマイクロスフェア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子、およびナノカプセル)における、またはマクロエマルジョンにおける、ヒドロキシメチルセルロースまたはゼラチン-マイクロカプセルおよびポリ-(メチルメタクリレート)マイクロカプセルに封入することができる。
インビボ投与に使用される製剤は、無菌でなければならない。例えば、これは、滅菌濾過膜を通す濾過によって容易に達成される。
徐放性調製物を調製することができる。徐放性調製物の好適な例には、抗体を含有する固体疎水性ポリマーの半透性マトリックスが含まれ、このマトリックスは、成形品、例えば、フィルムまたはマイクロカプセルの形態である。徐放性マトリックスの例には、ポリエステル、ヒドロゲル(例えば、ポリ(2-ヒドロキシエチル-メタクリレート)、またはポリ(ビニルアルコール))、ポリラクチド(米国特許第3,773,919号)、L-グルタミン酸およびγエチル-L-グルタミン酸塩のコポリマー、非分解性エチレン-酢酸ビニル、LUPRON DEPOT(商標)(乳酸-グリコール酸コポリマーおよび酢酸リュープロリドからなる注射可能ミクロスフェア)などの分解性乳酸-グリコール酸コポリマー、ならびにポリ-D-(-)-3-ヒドロキシ酪酸が含まれる。エチレン-酢酸ビニルおよび乳酸-グリコール酸などのポリマーは、100日超にわたる分子の放出を可能にするが、特定のヒドロゲルは、より短い時間にわたってタンパク質を放出する。
本明細書に詳細に記載されるように、1つ以上の活性化剤を含有するものなど、本明細書に記載される本明細書に記載の実施形態の組成物は、1つ以上の追加の治療薬または治療もしくは予防レジメンと組み合わせて投与することができる。例えば、1つ以上の追加の治療薬は、化学療法剤、サイトカイン(IL15、IL12、IL18など)、放射線療法、または免疫療法剤であり得る。
追加の実施形態では、本明細書に記載の組成物は、例えば、放射線療法などの他の治療または予防レジメンと組み合わせて投与することができる。
本明細書に記載の実施形態は、抗原の同じエピトープ、あるいは、抗原の2つ以上の異なるエピトープに結合する2つ以上の抗体を投与することによって、患者のがんを治療する方法を提供する。代替的に、がんは、第1の抗原に結合する第1の抗体および第1の抗原以外のタンパク質に結合する第2の抗体を投与することによって治療することができる。例えば、第1の抗体はMICA/Bに結合でき、第2の抗体はPD1、PDL1、CTLA4、またはそれらの組み合わせに結合できる。
他の実施形態では、がんは、第1の抗原に結合し、また第1の抗原以外のタンパク質に結合する、二重特異性抗体を投与することによって治療することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の実施形態は、第1の抗体もしくは活性化剤を単独で、または第1の抗体によって認識されるもの以外の別のタンパク質を認識する第2の活性化剤もしくは抗体と組み合わせて、免疫応答を達成または増強することができる細胞とともに投与することを提供する。例えば、これらの細胞は、末梢血単核細胞(PBMC)、またはPBMCに見られる任意の細胞型、例えば、細胞毒性T細胞、マクロファージ、およびナチュラルキラー(NK)細胞であり得る。
さらに、本発明は、1つ以上の活性化剤および抗新生物剤、例えば、小分子、成長因子、サイトカインまたはペプチド、ペプチド模倣体、ペプトイド、ポリヌクレオチド、脂質由来メディエーター、低分子生体アミン、ホルモン、神経ペプチドおよびプロテアーゼなどの生体分子を含む他の治療剤の投与を提供する。小分子には、無機分子および小有機分子が含まれるが、これらに限定されない。好適な成長因子またはサイトカインには、IL-2、IL12、IL15、IL18、GM-CSF、IL-12、およびTNF-アルファが含まれる。小分子ライブラリーは、当該技術分野で知られている。(Lam,Anticancer Drug Des.,12:145,1997を参照されたい。)
一実施形態はまた、(a)患者を評価して、患者が難治性もしくは薬剤耐性がん、または細胞傷害性T細胞に耐性のあるがんを有するかどうかを決定することと、(b)有効量の1つ以上の活性化剤を患者に投与することと、(c)がんの状態を判断するために患者を監視することと、を含む。
例えば、対象由来の生物学的試料は、Jak1もしくはB2M変異、またはIFNガンマシグナル伝達経路(Stat1変異など)もしくは腫瘍細胞におけるMHCクラスI抗原提示経路(Tap1またはTap2変異など)の機能を無効にするその他の変異などの、細胞傷害性T細胞に対する耐性のマーカーについて評価できる。「生物学的試料」という用語は、対象から単離された組織、細胞、および生体液、ならびに対象内に存在する組織、細胞、および生体液を含み得る。したがって、「生物学的試料」という用語の使用には、血液、および血清、血漿、またはリンパ液を含む、血液の画分または成分が含まれる。すなわち、本明細書に記載の実施形態の検出方法を使用して、生体試料中の分析物であるmRNA、タンパク質、またはゲノムDNAをインビトロならびにインビボで検出することができる。例えば、分析物mRNAの検出のためのインビトロ技法には、ノーザンハイブリダイゼーションおよびインサイチュハイブリダイゼーションが含まれる。分析物タンパク質の検出のためのインビトロ技法には、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)、ウエスタンブロット、免疫沈降、および免疫蛍光が含まれる。分析物ゲノムDNAの検出のためのインビトロ技法には、サザンハイブリダイゼーションが含まれる。
患者または患者のがんを評価および/または監視するステップは、試料中の細胞マーカーの存在を検出するためのプローブの使用を含むことができる。例えば、プローブは検出可能な標識を含有することができる。実施形態では、プローブは抗体であるが、ポリヌクレオチドまたは小分子であり得る。抗体は、ポリクローナルまたはモノクローナルであり得る。無傷抗体、またはそのフラグメント(例えば、Fab、scFv、またはF(ab)2)を使用することができる。プローブまたは抗体に関して、「標識された」という用語は、検出可能物質をプローブまたは抗体に結合(すなわち、物理的に連結)することによるプローブまたは抗体の直接標識、ならびに直接標識される別の試薬との反応性によるプローブまたは抗体の間接標識を包含することができる。間接標識の例には、蛍光標識された二次抗体を使用した一次抗体の検出、および蛍光標識されたストレプトアビジンで検出することができるようにビオチンでDNAプローブを末端標識することが含まれる。
イムノアッセイを実施するための手順は、例えば、”ELISA:Theory and Practice:Methods in Molecular Biology”,Vol.42,J.R.Crowther(Ed.)Human Press,Totowa,NJ,1995、”Immunoassay”,E.Diamandis and T.Christopoulus,Academic Press,Inc.,San Diego,CA,1996、および”Practice and Theory of Enzyme Immunoassays”,P.Tijssen,Elsevier Science Publishers,Amsterdam,1985に記載されている。さらに、分析物タンパク質の検出のためのインビボ技法は、対象に標識された抗分析物タンパク質抗体を導入することを含む。例えば、抗体は、対象におけるその存在および位置が標準的な画像化技法によって検出され得る放射性マーカーで標識され得る。
検出は、プローブまたは抗体を検出可能な物質にカップリング(例えば、物理的に連結する)ことによって促進できる。検出可能物質の例としては、様々な酵素、補欠分子族、蛍光材料、発光材料、生物発光材料、および放射性材料が挙げられる。好適な酵素の例としては、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、β-ガラクトシダーゼ、またはアセチルコリンエステラーゼが挙げられ、適切な補欠分子族複合体の例としては、ストレプトアビジン/ビオチンおよびアビジン/ビオチンが含まれ、適切な蛍光材料の例としては、ウンベリフェロン、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリド、またはフィコエリトリンが挙げられ、発光材料の例としては、ルミノールが挙げられ、生物発光材料の例としては、ルシフェラーゼ、ルシフェリン、およびエクオリンが挙げられ、適切な放射性材料の例としては、125I、131I、35S、32PまたはHが挙げられる。
がんを治療するための組成物
本明細書に記載の実施形態の態様はまた、がんまたは細胞増殖性疾患の症状を予防、治療、または軽減するための組成物を対象とする。
さらに、本明細書に記載の実施形態の態様は、腫瘍細胞、がん細胞もしくは腫瘍の成長、増殖もしくは転移を防止する;腫瘍細胞もしくはがん細胞の複製を防止し、全体的な腫瘍量を減少させるか、またはがん細胞数を減少させ、病気に関連する1つ以上の症状を改善するための組成物を対象とする。
実施形態では、組成物は、本明細書に記載されるような1つ以上の活性化剤を含む。例えば、組成物は、表1に記載されるような抗体またはその断片を含むことができる。例えば、組成物は、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-10、IL-12、IL-13、IL-15、IL-18、抗CD40、CD40L、およびTNF-αなどのサイトカインを含むことができる。実施形態では、サイトカインは、IL-15である。
組成物は、獣医学的投与またはヒトへの投与に適している。本明細書に記載の実施形態の組成物は、ヒトまたは動物に組成物を投与することを可能にする任意の形態であり得る。例えば、組成物は、固体、液体、または気体(エアロゾル)の形態であり得る。典型的な投与経路としては、経口、局所、非経口、舌下、直腸、膣、眼、および鼻腔内が挙げられるが、これらに限定されない。非経口投与には、皮下注射、静脈内、筋肉内、胸骨内注射または注入技法が含まれる。例えば、組成物は、非経口的に投与される。本明細書に記載の実施形態の薬学的組成物は、抗MICA/B抗体などの活性化剤が、組成物を動物に投与したときに生物学的に利用可能になるように製剤化することができる。組成物は、1つ以上の投与量単位の形態をとることができ、例えば、錠剤は単一の投与量単位であり得、エアロゾル形態の活性化剤の容器は、複数の投与量単位を保持し得る。
薬学的組成物を調製する際に使用される材料は、使用される量において無毒であり得る。活性化剤などの薬学的組成物中の有効成分の最適な投与量が、様々な要因に依存することは、当業者には明らかであろう。関連する要因には、動物のタイプ(例えば、ヒト)、活性化剤の具体的な形態、治療または予防される具体的な疾患、投与様式、および使用される組成物が含まれるが、これらに限定されない。
薬学的に許容される担体またはビヒクルは粒子状であり得るので、組成物は、例えば、錠剤または粉末の形態である。担体は液体であり得、組成物は、例えば、経口シロップまたは注射可能な液体である。さらに、担体は、例えば、吸入投与において有用なエアロゾル組成物を提供するように、気体であり得る。
経口投与を目的とする場合、組成物は固体または液体の形態であり得、半固体、半液体、懸濁液およびゲルの形態が、本明細書で固体または液体のいずれかと見なされる形態に含まれる。
経口投与用の固体組成物として、組成物は、粉末、顆粒、圧縮錠剤、ピル、カプセル、チューインガム、ウエハーなどの形態に製剤化することができる。このような固体組成物は、通常、1つ以上の不活性希釈剤を含有する。さらに、以下のうちの1つ以上が存在し得る:カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、微結晶性セルロースまたはゼラチンなどの結合剤、デンプン、ラクトースまたはデキストリンなどの賦形剤、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、Primogel、コーンスターチなどの崩壊剤;ステアリン酸マグネシウムまたはSterotexなどの潤滑剤;コロイド状二酸化ケイ素などの滑剤;ショ糖またはサッカリンなどの甘味剤、ペパーミント、サリチル酸メチルまたはオレンジ香料などの香料、および着色剤。
組成物は、カプセル、例えばゼラチンカプセルの形態である場合、上記のタイプの材料に加えて、ポリエチレングリコール、シクロデキストリンまたは脂肪油などの液体担体を含有することができる。
組成物は、液体、例えば、エリキシル、シロップ、溶液、乳濁液または懸濁液の形態であり得る。液体は、経口投与または注射による送達に有用であり得る。経口投与を目的とする場合、組成物は、甘味剤、防腐剤、染料/着色剤、および調味料のうちの1つ以上を含むことができる。注射による投与用の組成物には、界面活性剤、防腐剤、湿潤剤、分散剤、懸濁剤、緩衝剤、安定剤および等張剤のうちの1つ以上も含まれ得る。
本明細書に記載の実施形態の液体組成物は、溶液、懸濁液または他の同様の形態であるかどうかにかかわらず、以下のうちの1つ以上を含むこともできる:注射用水などの滅菌希釈剤、生理食塩水などの生理食塩水、リンゲル液、等張食塩水、溶媒もしくは懸濁媒体として機能し得る合成モノまたはジグリセリドなどの固定油、ポリエチレングリコール、グリセリン、シクロデキストリン、プロピレングリコールまたは他の溶媒;ベンジルアルコールまたはメチルパラベンなどの抗菌剤;アスコルビン酸または亜硫酸水素ナトリウムなどの抗酸化剤;エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤;酢酸塩、クエン酸塩またはリン酸塩などの緩衝剤、および塩化ナトリウムまたはデキストロースなどの張性を調整するための薬剤。非経口組成物は、アンプル、使い捨て注射器、またはガラス、プラスチックもしくは他の材料製の複数用量バイアルに封入することができる。生理食塩水は、アジュバントであり得る。注射可能な組成物は、無菌であり得る。
障害または状態の治療に有効な組成物の量は、障害または状態の性質に依存し、標準的な臨床技法によって決定することができる。さらに、インビトロまたはインビボアッセイを使用して、最適な投与量範囲を特定することができる。組成物に使用される正確な用量はまた、投与経路、および疾患または障害の重症度に依存し、開業医の判断および各患者の状況に応じて決定することができる。
組成物は、好適な投与量が得られるように、有効量の少なくとも1つの活性化剤を含むことができる。例えば、この量は、組成物の少なくとも約0.01重量%である。経口投与を目的とする場合、この量は、組成物の約0.1重量%~約80重量%の範囲に変動させることができる。経口組成物は、組成物の約4重量%~約50重量%を構成することができる。本明細書に記載の実施形態の組成物は、非経口投与量単位が約0.01重量%~約2重量%の活性化剤を含有するように調製することができる。
静脈内投与の場合、組成物は、動物の体重1kg当たり約1~約250mgの活性化剤を含むことができる。例えば、投与量は、約4~約25mg/kg体重の活性化剤の範囲であるだろう。
実施形態では、動物に投与される活性化剤の投与量は、典型的には、約0.1mg/kg動物体重~約1000mg/kg動物体重である。例えば、動物に投与される活性化剤の投与量は、典型的には、約0.1mg/kg~約250mg/kg動物体重である。例えば、動物に投与される投与量は、約0.1mg/kg~約20mg/kg動物体重であり、例えば、動物体重の約1mg/kg~約10mg/kg動物体重である。
組成物は、任意の便利な経路によって、例えば、注入またはボーラス注射によって、上皮または粘膜皮膚内層(例えば、口腔粘膜、直腸および腸粘膜など)を介した吸収によって投与することができる。投与は、全身または局所であることができる。様々な送達システム、例えば、リポソーム、微粒子、マイクロカプセル、カプセルなどへのカプセル化が知られており、組成物を投与するために使用することができる。特定の実施形態では、2つ以上の活性化剤または組成物が動物に投与される。投与方法としては、経口投与および非経口投与;皮内、筋肉内、腹腔内、静脈内、皮下を含むがこれらに限定されない非経口投与;鼻腔内、硬膜外、舌下、鼻腔内、脳内、脳室内、髄腔内、膣内、経皮、直腸、吸入により、または耳、鼻、目もしくは皮膚への局所が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態では、投与様式は、開業医の裁量に任せることができ、病状の部位(例えば、がんの部位または腫瘍内)に部分的に依存するであろう。
一実施形態では、活性化剤または組成物は非経口的に投与される。
一実施形態では、活性化剤または組成物は、注入ポンプまたは点滴などによって静脈内投与される。
特定の実施形態では、1つ以上の活性化剤または組成物を、治療を必要とする領域に局所的に投与することができる。これは、例えば、限定としてではなく、手術中の局所注入によって;局所適用、例えば、手術後の創傷被覆材と組み合わせて;注射によって;カテーテルによって;ポートによって;坐剤によって;またはインプラントによって達成することができ、インプラントは、多孔性、非多孔性もしくはゼラチン状の材料(シラスティック膜などの膜を含む)、または繊維製である。一実施形態では、投与は、がん、腫瘍、または腫瘍性もしくは前腫瘍性組織の部位(または以前の部位)への直接注射によるものであり得る。別の実施形態では、投与は、疾患の発現の部位(または以前の部位)への直接注射によるものであり得る。
肺投与はまた、例えば、吸入器またはネブライザーの使用、およびエアロゾル化剤を用いた製剤化により、あるいはフルオロカーボンまたは合成肺表面活性物質における灌流を介して使用することができる。特定の実施形態では、活性化剤または組成物は、トリグリセリドなどの従来の結合剤および担体を用いて、坐剤として製剤化することができる。
別の実施形態では、活性化剤は、リポソームなどの小胞で送達することができる(Langer,Science 249:1527-1533(1990)、Treat et al.,in Liposomes in the Therapy of Infectious Disease and Cancer,Lopez-Berestein and Fidler(eds.),Liss,New York,pp.353-365(1989)、Lopez-Berestein(同上),pp.317-327を参照されたい。同上を参照されたい)。
さらに別の実施形態では、活性化剤または組成物は、制御放出システムで送達することができる。一実施形態では、ポンプを使用することができる(Langer(上記)、Sefton,CRC Crit.Ref.Biomed.Eng.14:201(1987)、Buchwald et al.,Surgery 88:507(1980)、Saudek et al.,N.Engl.J.Med.321:574(1989)を参照されたい)。別の実施形態では、高分子材料を使用することができる(Medical Applications of Controlled Release,Langer and Wise(eds.),CRC Pres.,Boca Raton,Florida(1974)、Controlled Drug Bioavailability,Drug Product Design and Performance,Smolen and Ball(eds.),Wiley,New York(1984)、Ranger and Peppas,J.Macromol.Sci.Rev.Macromol.Chem.23:61(1983)を参照されたい。Levy et al.,Science 228:190(1985)、During et al.,Ann.Neurol.25:351(1989)、Howard et al.,J.Neurosurg.71:105(1989)も参照されたい)。さらに別の実施形態では、制御放出システムは、活性化剤または組成物の標的に近接して配置することができ、したがって、全身用量のごく一部しか必要としない(例えば、Goodson,in Medical Applications of Controlled Release(上記),vol.2,pp.115-138(1984)を参照されたい)。Langerによるレビュー(Science 249:1527-1533(1990))で議論されている他の制御放出システムを使用することができる。
「担体」という用語は、活性化剤とともに投与される希釈剤、アジュバントまたは賦形剤を指すことができる。そのような薬学的担体は、ピーナッツ油、大豆油、鉱油、ごま油などの石油、動物、植物または合成起源のものを含む、水および油などの液体であり得る。担体は、生理食塩水、アラビアガム、ゼラチン、デンプンペースト、タルク、ケラチン、コロイド状シリカ、尿素などであり得る。さらに、補助剤、安定剤、増粘剤、潤滑剤および着色剤を使用することができる。一実施形態では、動物に投与される場合、活性化剤および薬学的に許容される担体は無菌である。活性化剤が静脈内投与される場合、水が担体となり得る。生理食塩水ならびにデキストロースおよびグリセロール水溶液も、注射可能溶液などの液体担体として使用することができる。好適な薬学的担体としてはまた、デンプン、グルコース、ラクトース、スクロース、ゼラチン、モルト、米、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸ナトリウム、モノステアリン酸グリセロール、タルク、塩化ナトリウム、乾燥スキムミルク、グリセロール、プロピレン、グリコール、水、エタノールなどの賦形剤も挙げられる。本組成物はまた、微量の湿潤剤もしくは乳化剤、またはpH緩衝剤を含有することができる。
本組成物は、溶液、懸濁液、乳濁液、錠剤、丸薬、ペレット、カプセル、液体含有カプセル、粉末、徐放性製剤、坐剤、乳濁液、エアロゾル、スプレー、懸濁液、または使用に適した他の任意の形態をとることができる。一実施形態では、薬学的に許容される担体はカプセルである(例えば、米国特許第5,698,155号を参照されたい)。好適な薬学的担体の他の例は、E.W.Martinによる「Remington’s Pharmaceutical Sciences」に記載されている。
一実施形態では、活性化剤は、ヒトなどの動物への静脈内投与に適合した薬学的組成物として、通常の手順に従って製剤化される。通常、静脈内投与用の担体またはビヒクルは、無菌の等張性水性緩衝液である。必要に応じて、組成物は可溶化剤を含むこともできる。静脈内投与用の組成物は、注射部位の痛みを和らげるために、リグノカインなどの局所麻酔薬を任意に含むことができる。実施形態では、成分は、別々に供給されるか、または単位剤形で一緒に混合されて、例えば、活性剤の量を示すアンプルまたはサシェ(sachette)などの密閉容器内の乾燥した凍結乾燥粉末または水を含まない濃縮物として供給される。活性化剤が注入によって投与される場合、それは、例えば、無菌の医薬品グレードの水または生理食塩水を収容する注入ボトルで分配することができる。活性化剤が注射によって投与される場合、注射用滅菌水のアンプルまたは生理食塩水を提供して、投与前に成分を混合することができるようにすることができる。
経口送達用の組成物は、例えば、錠剤、トローチ、水性もしくは油性懸濁液、顆粒、粉末、乳濁液、カプセル、シロップ、またはエリキシル剤の形態であり得る。経口投与される組成物は、1つ以上の任意選択的な薬剤、例えば、薬学的に口当たりの良い調製物を提供するための、フルクトース、アスパルテームまたはサッカリンなどの甘味剤、ペパーミント、ウィンターグリーンのオイルまたはチェリーなどの香料、着色剤、および保存剤を含有することができる。さらに、錠剤またはピルの形態では、組成物を胃腸管内の崩壊および吸収を遅延させ、それにより、長期間にわたって持続的な作用を提供するために、コーティングすることができる。浸透圧的に活性な誘発(driving)化合物を取り囲む選択的に透過性の膜もまた、経口投与される化合物に適している。これらの後のプラットフォームでは、カプセルを取り巻く環境からの流体が誘発化合物によって吸収され、それが膨潤して、開口部を通して薬剤または薬剤組成物を移動させる。これらの送達プラットフォームは、即時放出製剤のスパイクプロファイルとは異なり、本質的にゼロオーダーの送達プロファイルを提供することができる。モノステアリン酸グリセロールまたはステアリン酸グリセロールなどの時間遅延材料も使用できる。経口組成物は、マンニトール、ラクトース、デンプン、ステアリン酸マグネシウム、サッカリンナトリウム、セルロース、炭酸マグネシウムなどの標準的な担体を含むことができる。そのような担体は、医薬品グレードのものであり得る。
組成物は、局所投与を目的とすることができ、その場合、担体は、溶液、乳濁液、軟膏またはゲルベースの形態であり得る。基剤は、例えば、ワセリン、ラノリン、ポリエチレングリコール、蜜蝋、鉱油、水およびアルコールなどの希釈剤、ならびに乳化剤および安定剤のうちの1つ以上を含むことができる。増粘剤は、局所投与用の組成物中に存在することができる。経皮投与を目的とする場合、組成物は、経皮パッチまたはイオントフォレーシスデバイスの形態であり得る。局所製剤は、約0.1%~約10%w/v(組成物の単位体積当たりの重量)の濃度の活性化剤を含むことができる。
組成物は、例えば、直腸内で溶融して活性化剤を放出する坐剤の形態での直腸投与を目的とすることができる。直腸投与用の組成物は、好適な非刺激性賦形剤として油性塩基を含有することができる。そのような塩基としては、ラノリン、カカオバター、およびポリエチレングリコールが挙げられるが、これらに限定されない。
組成物は、固体または液体の投与量単位の物理的形態を変更する様々な材料を含むことができる。例えば、組成物は、有効成分の周りにコーティングシェルを形成する材料を含むことができる。コーティングシェルを形成する材料は、通常、不活性であり、例えば、砂糖、シェラック、および他の腸溶コーティング剤から選択することができる。あるいは、有効成分をゼラチンカプセルで包むことができる。
組成物は、気体状の投与量単位からなることができ、例えば、エアロゾルの形態であり得る。エアロゾルという用語は、コロイド性質のものから加圧パッケージで構成されるシステムまで、様々なシステムを表すために使用される。送達は、液化もしくは圧縮ガスによって、または有効成分を分配する好適なポンプシステムによって行うことができる。活性化剤のエアロゾルは、活性化剤を送達するために、単相、二相、または三相系で送達することができる。エアロゾルの送達には、必要な容器、アクチベーター、弁、サブ容器、スペーサーなどが含まれ、これらが一緒になってキットを形成することができる。エアロゾルは、過度の実験をすることなく、当業者によって決定することができる。
固体、液体または気体の形態であるかどうかにかかわらず、本明細書に記載の実施形態の組成物は、がんまたは細胞増殖性疾患の症状の治療、予防、または緩和に使用される薬剤を含むことができる。
薬学的組成物は、薬学分野で周知である方法論を使用して調製することができる。例えば、注射によって投与されることを意図した組成物は、活性化剤を水と組み合わせて溶液を形成することによって調製することができる。均一な溶液または懸濁液の形成を促進するために界面活性剤を加えることができる。界面活性剤は、活性化剤と非共有結合的に相互作用して、水性送達系における活性化剤の溶解または均一な懸濁を促進する化合物である。
実施形態では、活性化剤は小分子である。「小分子」という用語は、実験室で合成された、または自然界で見られる非ペプチド性、非オリゴマー性の有機化合物を指すことができる。小分子は、「天然物様」である化合物を指すことができるが、「小分子」という用語は、「天然物様」化合物に限定されない。むしろ、小分子は、典型的には、いくつかの炭素-炭素結合を有すること、複数の立体中心を有すること、複数の官能基を有すること、少なくとも2つの異なるタイプの官能基を有すること、および重量が1500未満である分子を有することを含む特徴のうちの1つ以上を有することを特徴とするが、この特性決定は、本明細書に記載の実施形態の目的を限定することを意図するものではない。
小分子足場という用語は、官能化のための少なくとも1つの部位を有する化合物を指すことができる。一実施形態では、小分子足場は、官能化のための多数の部位を有することができる。これらの官能化部位は、当技術分野の当業者によって理解され得るように、保護またはマスクすることができる。これらの部位は、基礎となる環構造または骨格上にも見出すことができる。
実施形態では、活性化剤はサイトカインである。「サイトカイン」という用語は、同じ細胞集団(自己分泌)または別の細胞集団(傍分泌)のための細胞内メディエーターとして作用するある細胞集団によって放出されるタンパク質などの分子を指すことができる。このようなサイトカインの例は、リンホカイン、モノカイン、および従来のポリペプチドホルモンである。いくつかのサイトカインは、ヒト成長ホルモン、N-メチオニルヒト成長ホルモン、ウシ成長ホルモンなどの成長ホルモン;副甲状腺ホルモンチロキシンインスリン;プロインスリン;リラキシン;プロレラキシン;卵胞刺激ホルモン(FSH)、甲状腺刺激ホルモン(TSH)、黄体形成ホルモン(LH)などの糖タンパク質ホルモン;肝細胞成長因子;線維芽細胞成長因子;プロラクチン;胎盤性ラクトゲン;腫瘍壊死因子-αおよびベータ;ミュラー管阻害物質;マウスゴナドトロピン関連ペプチド;インヒビン;アクチビン;血管内皮成長因子(VEGF);インテグリン;トロンボポエチン(TPO);NGF-ベータなどの神経成長因子;血小板由来成長因子(PDGF);トランスフォーミング成長因子(TGF)、例えばTG-αおよびTGF-ベータ;インスリン様成長因子(IGF)、例えば、IGF-IおよびIGF-II;エリスロポエチン(EPO);骨誘導因子;インターフェロン-アルファ、-ベータおよび-ガンマなどのインターフェロン;マクロファージ-CSF(M-CSF)などのコロニー刺激因子(CSF);顆粒球-マクロファージ-CSF(GM-CSF);および顆粒球-CSF(G-CSF);インターロイキン(IL)、例えばIL-1、IL-1a、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL9、IL-11、IL-12;LIFおよびキットリガンド(KL、幹細胞因子としても知られる)を含む他のポリペプチド因子である。実施形態では、活性化剤は生物学的薬剤(biologic)である。「生物学的」または「生物学的薬剤」は、治療薬としての使用を目的とした、生物および/またはそれらの生成物から作製された任意の薬学的に活性な薬剤を指すことができる。本明細書に記載の実施形態の一実施形態では、生物学的薬剤には、例えば、抗体、核酸分子(ポリヌクレオチド)、例えば、アンチセンス核酸分子、ポリペプチドまたはタンパク質が含まれるが、これらに限定されない。
実施形態では、活性化剤はポリヌクレオチドである。「ポリヌクレオチド」は、単一の「ポリヌクレオチド」ならびに複数の「ポリヌクレオチド」を包含することができる。「ポリヌクレオチド」は、核酸、核酸配列、オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド、またはそれらの任意の断片であり得るヌクレオチドの鎖を指すことができる。それは、ゲノムDNA、mRNA、cDNA、siRNA、または合成起源のDNAもしくはRNA、二本鎖もしくは一本鎖であり、炭水化物、脂質、タンパク質もしくは他の材料と組み合わせて、活性などを実行するか、または有用な組成物を形成することができる。
実施形態では、活性化剤はポリペプチドである。本明細書で使用される「ポリペプチド」は、単一の「ポリペプチド」ならびに複数の「ポリペプチド」を包含することができ、アミド結合(ペプチド結合としても知られる)によって直鎖状に連結された単量体(アミノ酸)から構成される分子を指す。「ポリペプチド」という用語は、2つ以上のアミノ酸の任意の1つ以上の鎖を指し、生成物の特定の長さを指すものではない。したがって、ペプチド、ジペプチド、トリペプチド、オリゴペプチド、「タンパク質」、「アミノ酸鎖」、または2つ以上のアミノ酸の鎖を指すために使用される任意の他の用語は、本明細書では「ポリペプチド」を指すことができ、用語「ポリペプチド」は、これらの用語の代わりに、またはこれらの用語のいずれかと交換可能に使用することができる。「ポリペプチド」はまた、限定されないが、グリコシル化、アセチル化、リン酸化、アミド化、既知の保護/ブロック基による誘導体化、タンパク質分解切断、または天然に存在しないアミノ酸による修飾などの、ポリペプチドの発現後修飾産物を指すこともできる。ポリペプチドは、天然の生物学的供給源に由来するか、または組換え技術によって産生されることができ、必ずしも特定の核酸配列から翻訳される必要はない。ポリペプチドは、化学合成を含む任意の方法で生成され得る。アミノ酸配列に関して、当業者は、コードされた配列中の単一のアミノ酸または小さなパーセンテージのアミノ酸を改変、付加、欠失、または置換する核酸、ペプチド、ポリペプチド、またはタンパク質配列への個々の置換、欠失、または付加が、本明細書では集合的に「保存的に修飾されたバリアント」と呼ばれることを容易に認識するであろう。いくつかの実施形態では、改変は、アミノ酸の化学的に類似したアミノ酸での置換をもたらす。機能的に類似したアミノ酸を提供する保存的置換表は、当該技術分野において周知である。
例えば、「保存的アミノ酸置換」とは、アミノ酸残基が類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置換されているものである。類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当分野では、塩基性側鎖(例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えば、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β分岐側鎖(例えば、スレオニン、バリン、イソロイシン)および芳香族側鎖(例えば、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)として定義されている。したがって、免疫グロブリンポリペプチド中の非必須アミノ酸残基は、同じ側鎖ファミリーからの別のアミノ酸残基で置き換えることができる。別の実施形態では、アミノ酸鎖は、側鎖ファミリーメンバーの順序および/または組成が異なる構造的に類似する鎖で置換することができる。
一実施形態では、活性化剤は、抗体、抗体断片、またはその誘導体である。本明細書で使用される「抗体」または「抗原結合ポリペプチド」は、抗原を特異的に認識して結合するポリペプチドまたはポリペプチド複合体を指すことができる。抗体は、全抗体および任意の抗原結合断片、またはその一本鎖であることができる。例えば、「抗体」は、抗原に結合する生物学的活性を有する免疫グロブリン分子の少なくとも一部を含む、任意のタンパク質またはペプチド含有分子を含むことができる。非限定的な例としては、重鎖もしくは軽鎖またはそのリガンド結合部分の相補性決定領域(CDR)、重鎖または軽鎖の可変領域、重鎖または軽鎖の定常領域、フレームワーク(FR)領域、またはそれらの任意の部分、または結合タンパク質の少なくとも一部が挙げられる。本明細書で使用される場合、「抗体」という用語は、免疫グロブリン分子および免疫グロブリン(Ig)分子、すなわち、抗原と特異的に結合する(免疫反応する)抗原結合部位を含有する分子の免疫学的に活性な部分を指すことができる。「特異的に結合する」または「免疫反応する」とは、抗体が所望の抗原の1つ以上の抗原性決定部分と反応して、他のポリペプチドとは反応しないことを意味する。
本明細書で使用される「抗体断片」または「抗原結合断片」という用語は、F(ab′)2、F(ab)2、Fab′、Fab、Fv、scFvなどの、抗体の一部を指す。抗体断片は、構造に関係なく、完全な抗体によって認識されるのと同じ抗原と結合する。「抗体断片」という用語には、アプタマー(シュピーゲルマーなど)、ミニボディ(minibody)、およびダイアボディ(diabody)を包含させることができる。「抗体断片」という用語にはまた、特定の抗原に結合して複合体を形成することにより抗体のように作用する、任意の合成または遺伝子操作されたタンパク質を包含させることができる。本明細書に記載の抗体、抗原結合ポリペプチド、バリアント、または誘導体には、限定されないが、ポリクローナル、モノクローナル、多重特異性、ヒト、ヒト化もしくはキメラ抗体、単鎖抗体、エピトープ結合断片、例えば、Fab、Fab’、F(ab’)、Fd、Fvs、単鎖Fv(scFv)、単鎖抗体、dAb(ドメイン抗体)、ミニボディ、ジスルフィド結合Fv(sdFv)、VLまたはVHドメインのいずれかを含む断片、Fab発現ライブラリーによって生成された断片、および抗イディオタイプ(抗Id)抗体などが包含される。
「単鎖可変断片」または「scFv」は、免疫グロブリンの重鎖(VH)および軽鎖(VL)の可変領域の融合タンパク質を指す。一本鎖Fv(「scFv」)ポリペプチド分子は、共有結合的に連結されたVH:VLヘテロ二量体であり、これは、ペプチドコードリンカーによって連結されたVHおよびVLコード遺伝子を含む遺伝子融合体から発現され得る。(Huston et al.(1988)Proc Nat Acad Sci USA 85(16):5879-5883を参照されたい)。いくつかの態様では、領域は、10~約25アミノ酸の短いリンカーペプチドで連結される。リンカーは、柔軟性のためにグリシン、ならびに溶解性のためにセリンまたはスレオニンをリッチにすることができ、その際、VのN末端とVのC末端とを連結させることも、またはその逆とすることもできる。このタンパク質は、定常領域の除去およびリンカーの導入にもかかわらず、元の免疫グロブリンの特異性を保持している。抗体V領域からの自然に凝集されるが、化学的に分離された、軽および重ポリペプチド鎖を、抗原結合部位の構造と実質的に類似する三次元構造に折り畳まれるであろう、scFv分子に変換するための化学構造を識別するための多くの方法が記載されている。例えば、それぞれを参照によりその全体を組み込む米国特許第5,091,513号、同第5,892,019号、同第5,132,405号および同第4,946,778号を参照されたい。
非常に大きなナイーブヒトscFvライブラリーは、多数の標的分子に対して再配置された抗体遺伝子の大きな供給源を提供するために作製されており、作製することができる。疾患特異的抗体を単離するために、感染性疾患を有する個体からより小さなライブラリーを構築することができる。(Barbas et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:9339-43(1992)、Zebedee et al,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:3 175-79(1992)を参照されたい)。
ヒトから得られる抗体分子は、分子中に存在する重鎖の性質が互いに異なる、IgG、IgM、IgA、IgE、およびIgDの5つのクラスのイムノグロブリンに分類される。当業者であれば、重鎖が、ガンマ、ミュー、アルファ、デルタ、またはイプシロン(γ、μ、α、δ、ε)として分類され、それらの中にもいくつかのサブクラス(例えば、γ1~γ4)があることを理解するであろう。特定のクラスは、IgG、IgG、IgG、およびIgG、ならびに他のものなどの、サブクラスも有する。免疫グロブリンのサブクラス(アイソタイプ)、例えば、IgG、IgG、IgG、IgG、IgGなどは、十分に特徴付けられており、機能的な特異性を与えることが知られている。IgGに関しては、標準的な免疫グロブリン分子は、分子量が約23,000ダルトンの2つの同一の軽鎖ポリペプチド、および分子量が53,000~70,000の2つの同一の重鎖ポリペプチドを含む。4つの鎖は、典型的には「Y」字型にジスルフィド結合によって結合され、軽鎖は「Y」の口から始まり、可変領域を通って続く重鎖を囲む。本明細書に記載の免疫グロブリンまたは抗体分子は、免疫グロブリン分子の任意のタイプ(例えば、IgG、IgE、IgM、IgD、IgA、およびIgY)、クラス(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2)またはサブクラスであり得る。
軽鎖は、カッパまたはラムダ(κ、λ)のいずれかに分類される。各重鎖のクラスは、カッパまたはラムダ軽鎖のいずれかと結合することができる。一般に、軽鎖と重鎖は互いに共有結合し、免疫グロブリンがハイブリドーマ、B細胞、または遺伝子操作された宿主細胞のいずれかによって生成される場合、2つの重鎖の「尾」(tail)部は、共有ジスルフィド結合または非共有結合によって互いに結合する。重鎖では、アミノ酸配列は、Y字型に分岐した末端のN末端から各鎖の下部のC末端まで伸びている。
軽鎖と重鎖のいずれも、構造的および機能的な相同性領域に分けられる。「定常」および「可変」という用語が、機能的な意味で使用される。軽鎖部分および重鎖部分の両方の可変ドメイン(VLおよびVH)が、抗原の認識および特異性を決定する。逆に、軽鎖および重鎖の定常ドメイン(CL、ならびにCH1、CH2もしくはCH3)は、分泌、経胎盤移動性、Fc受容体結合、補体結合などの重要な生物学的特性を付与する。「抗原結合部位」または「結合部分」という用語は、抗原結合に関与する免疫グロブリン分子の部分を指すことができる。抗原結合部位は、重(「H」)鎖および軽(「L」)鎖のN末端可変(「V」)領域のアミノ酸残基によって形成される。「超可変領域」と呼ばれる、重鎖および軽鎖のV領域内の3つの高度に異なる区間は、「フレームワーク領域」または「FR」として知られるより保存された隣接区間の間に挿入される。よって、「FR」という用語は、免疫グロブリンの超可変領域の間、およびそれに隣接して天然に見られるアミノ酸配列を指す。抗体分子において、軽鎖の3つの超可変領域および重鎖の3つの超可変領域は、三次元空間で互いに対して配置されて、抗原結合表面を形成する。抗原結合表面は、結合した抗原の3次元表面に相補的であり、重鎖および軽鎖のそれぞれの3つの超可変領域は、「相補性決定領域」または「CDR」と呼ばれる。
各抗原結合ドメインに存在する6つのCDRは、アミノ酸の短い非連続配列であり、抗体が水性環境でその三次元構成をとるときに、抗原結合ドメインを形成するように特異的に配置される。抗原結合ドメインの残りのアミノ酸であるFR領域は、少ない分子間変動を示す。フレームワーク領域は、主にβシートのコンフォメーションをとり、CDRは、ループを形成して連結し、場合によってはβシート構造の一部を形成する。フレームワーク領域は、鎖間の非共有結合的な相互作用によって、CDRを正しい方向に配置するための足場を形成するよう機能する。配置されたCDRによって形成される抗原結合ドメインは、免疫反応における抗原上のエピトープに相補的な表面を提供し、同族のエピトープへの抗体の非共有結合を促進する。CDRおよびフレームワーク領域をそれぞれ含むアミノ酸は、それらが以前に同定されているため(“Sequences of Proteins of Immunological Interest,”Kabat,E.,et al.,U.S.Department of Health and Human Services,(1983)、およびChothia and Lesk,J.Mol.Biol.,196:901-917(1987)を参照)、当業者によって、重鎖または軽鎖可変領域について容易に同定され得る。
当技術分野で使用および/または許容される用語に2つ以上の定義がある場合、本明細書で使用される用語の定義は、特に反対の意味で明示的に述べられない限り、そのようなすべての意味を包含することを意図する。一例は、「相補性決定領域」(「CDR」)という用語を使用して、重鎖および軽鎖ポリペプチドの両方の可変領域内に見られる非隣接抗原結合部位を説明することである。この特定の領域は、Kabatら、U.S.Dept.of Health and Human Services,”Sequences of Proteins of Immunological Interest”(1983)およびChothia et al.,J.Mol.Biol.196:901-917(1987)により記載されており、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。KabatおよびChothiaによるCDRの定義には、互いに比較した場合、アミノ酸残基の重複またはサブセットが含まれる。それにもかかわらず、いずれの定義を適用して抗体またはそのバリアントのCDRを指すことも、本明細書で定義および使用される用語の範囲内にあることが意図されている。特定のCDRを含む正確な残基番号は、CDRの配列とサイズによって異なる。当業者は、抗体の可変領域アミノ酸配列さえわかれば、どの残基が特定のCDRを構成するかをルーチン的に決定することができる。
Kabatらは、あらゆる抗体に適用可能な可変ドメイン配列の付番システムを定義した。当業者は、配列自体の他の実験データに依存することなく、この「カバット付番」システムを、任意の可変ドメイン配列に明確に割り当てることができる。本明細書で使用される場合、「カバット付番」は、Kabatら、U.S.Dept.of Health and Human Services,”Sequence of Proteins of Immunological Interest”(1983)に記載される付番システムを指す。
本明細書で使用される場合、「エピトープ」という用語は、免疫グロブリン、scFv、またはT細胞受容体に特異的に結合することができる任意のタンパク質決定因子を含むことができる。可変領域は、抗体が抗原上のエピトープを選択的に認識し、特異的に結合することを可能にする。例えば、抗体のVLドメインおよびVHドメイン、または相補性決定領域(CDR)のサブセットが組み合わされて、三次元抗原結合部位を定義する可変領域を形成する。この四次抗体構造は、Yの各アームの末端に存在する抗原結合部位を形成する。エピトープ決定因子は通常、アミノ酸または糖側鎖などの分子の化学的に活性な表面グルーピングからなり、通常、特異的な三次元構造特徴、および特異的な電荷特徴を有する。例えば、抗体は、ポリペプチドのN末端またはC末端ペプチドに対して産生され得る。より具体的には、抗原結合部位は、VHおよびVL鎖の各上の3つのCDR(すなわち、CDR-H1、CDR-H2、CDR-H3、CDR-L1、CDR-L2およびCDR-L3)によって定義される。
本明細書で使用される場合、「免疫学的結合」および「免疫学的結合特性」という用語は、免疫グロブリン分子と免疫グロブリンが特異的である抗原との間で生じるタイプの非共有相互作用を指すことができる。免疫学的結合相互作用の強度、または親和性は、相互作用の解離定数(K)として表すことができ、より小さな(K)は、より大きな親和性を表す。選択されたポリペプチドの免疫学的結合特性は、当該技術分野で周知の方法を使用して定量化することができる。1つのそのような方法は、抗原結合部位/抗原複合体形成および解離の速度を測定することを伴い、それらの速度は、複合体パートナーの濃度、相互作用の親和性、および両方向の速度に等しく影響する幾何学的パラメータに依存する。したがって、両方の「オン速度定数」(Kon)および「オフ速度定数」(Koff)は、濃度ならびに会合および解離の実際の速度の計算によって決定することができる。(Nature 361:186-87(1993)を参照されたい)。Koff/Konの比は、親和性に関係のないすべてのパラメータをキャンセルでき、解離定数Kに等しい。(Davies et al.(1990)Annual Rev Biochem 59:439-473を参照されたい)。本発明の抗体は、放射性リガンド結合アッセイなどの速度論的アッセイ、またはBIAcoreなどの当業者に公知の同様のアッセイによって測定されるような平衡結合定数(KD)が≦10μM、≦10nM、≦10pM、または≦100pM~約1pMであるときに、PD-1エピトープに特異的に結合することができる。「特異的に結合する」または「~に特異性を有する」とは、その抗原結合ドメインを介してエピトープに結合する抗体、および結合が抗原結合ドメインとエピトープとの間のいくらかの相補性を伴うことを指すことができる。例えば、抗体は、ランダムな無関係のエピトープに結合するよりも容易に、その抗原結合ドメインを介して、そのエピトープに結合する場合に、エピトープに「特異的に結合する」と言われる。
当該技術分野内で知られる様々な手順は、本明細書に記載の実施形態のタンパク質に対して、またはそれらの誘導体、断片、アナログ、ホモログ、もしくはオルソログに対して向けられたポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体の産生に使用することができる。(例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Antibodies:A Laboratory Manual,Harlow E,and Lane D,1988,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NYを参照されたい)。
抗体は、プロテインAまたはプロテインGを使用するアフィニティークロマトグラフィーなどの周知の技法によって精製することができ、これらは主に免疫血清のIgG画分を提供する。その後、または代替的に、求められる免疫グロブリンの標的である特異的抗原、またはそのエピトープをカラムに固定化して、イムノアフィニティークロマトグラフィーによって免疫特異的抗体を精製することができる。免疫グロブリンの精製については、例えば、D.Wilkinson(The Scientist,published by The Scientist,Inc.,Philadelphia PA,Vol.14,No.8(April 17,2000),pp.25-28)によって議論される。
本明細書で使用される、「モノクローナル抗体」または「mAb」または「Mab」または「モノクローナル抗体組成物」という用語は、特有の軽鎖遺伝子産物および特有の重鎖遺伝子産物からなる1つの抗体分子の分子種のみを含有する抗体分子の集団を指すことができる。特に、モノクローナル抗体の相補性決定領域(CDR)は、集団のすべての分子で同一である。MAbは、それに対する特有の結合親和性を特徴とする抗原の特定のエピトープと免疫反応することができる抗原結合部位を含有する。
モノクローナル抗体には、重鎖および/または軽鎖の一部が特定の種に由来する、または特定の抗体クラスもしくはサブクラスに属する抗体の対応する配列と同一または相同である「キメラ」抗体を含めることができ、残りの鎖は、別の種に由来する、または別の抗体クラスもしくはサブクラスに属する抗体の対応する配列、ならびに所望の生物学的活性を示すそのような抗体の断片と同一または相同である(例えば、米国特許第4,816,567号、Morrison et al.,1984,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6851-6855を参照されたい)。例えば、キメラ抗体は、マウス抗体からの可変領域およびヒト抗体からの定常領域から誘導することができる。
非ヒト(例えば、げっ歯類)抗体の「ヒト化」形態は、非ヒト免疫グロブリンに由来する最小の配列を含有するキメラ抗体を指すことができる。ほとんどの場合、ヒト化抗体はヒト免疫グロブリン(レシピエント抗体)であり、レシピエントの超可変領域からの残基は、所望の特異性、親和性、および能力を有する、マウス、ラット、ウサギ、または非ヒト霊長類などの非ヒト種(ドナー抗体)の超可変領域からの残基によって置き換えられる。場合によっては、ヒト免疫グロブリンのフレームワーク領域(FR)残基が、対応する非ヒト残基に置き換えられる。さらに、ヒト化抗体は、レシピエント抗体またはドナー抗体には見られない残基を含み得る。これらの変更は、抗体の性能をさらに向上させるために行われる。一般に、ヒト化抗体は、少なくとも1つ、典型的には2つの可変ドメインのうちの実質的にすべてを含み、超可変ループのうちのすべてまたは実質的にすべてが非ヒト免疫グロブリンのものに対応し、FRのすべてまたは実質的にすべてがヒト免疫グロブリン配列のものである。ヒト化抗体はまた、任意選択的に、免疫グロブリン定常領域(Fc)の少なくとも一部、典型的にはヒト免疫グロブリンのそれを含むであろう。詳細については、Jones et al.,1986,Nature 321:522-525、Riechmann et al.,1988,Nature 332:323-329、and Presta,1992,Curr.Op.Struct.Biol.2:593-596を参照されたい。
モノクローナル抗体は、Kohler and Milstein,Nature,256:495(1975)によって記載されるものなどの、ハイブリドーマ法を使用して調製することができる。ハイブリドーマ法では、マウス、ハムスター、または他の適切な宿主動物は、典型的には、免疫剤で免疫化して、免疫剤に特異的に結合するであろう抗体を産生するか、または産生することができるリンパ球を誘導する。代替的に、リンパ球は、インビトロで免疫化することができる。
免疫剤は、タンパク質抗原、その断片、またはその融合タンパク質を含むことができる。例えば、ヒト起源の細胞が望まれる場合は末梢血リンパ球が使用され、または、非ヒト哺乳動物の供給源が望まれる場合は脾臓細胞もしくはリンパ節細胞が使用される。次いで、リンパ球は、ポリエチレングリコールなどの好適な融合剤を使用して不死化細胞株と融合され、ハイブリドーマ細胞を形成する(Goding,Monoclonal Antibodies:Principles and Practice,Academic Press,(1986)pp.59-103を参照)。不死化細胞株は、形質転換された哺乳動物細胞、特にげっ歯類、ウシ、およびヒト起源の骨髄腫細胞とすることができる。例えば、ラットまたはマウスの骨髄腫細胞株が使用される。ハイブリドーマ細胞は、非融合の、不死化細胞の増殖または生存を阻害する1つ以上の物質を含有する好適な培地において培養することができる。例えば、親細胞が酵素ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HGPRTまたはHPRT)を欠く場合、ハイブリドーマの培養培地は、典型的には、ヒポキサンチン、アミノプテリン、およびチミジン(「HAT培地」)を含み、これらの物質は、HGPRT欠損細胞の成長を防止する。
有用な不死化細胞株は、効率的に融合し、選択された抗体産生細胞による抗体の安定した高レベルの発現を維持し、HAT培地などの培地に感受性であるものである。不死化細胞株は、例えば、Salk Institute Cell Distribution Center(San Diego,California)およびAmerican Type Culture Collection(Manassas,Virginia)から入手できるマウス骨髄腫株である。ヒト骨髄腫およびマウス-ヒトヘテロ骨髄腫細胞株もまた、ヒトモノクローナル抗体の産生について記載されている。(Kozbor,J.Immunol,133:3001(1984)、Brodeur et al,Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,Marcel Dekker,Inc.,New York,(1987)pp.51-63)を参照されたい)。
次いで、ハイブリドーマ細胞が培養される培養培地を、抗原に対するモノクローナル抗体の存在についてアッセイすることができる。例えば、ハイブリドーマ細胞によって産生されるモノクローナル抗体の結合特異性は、免疫沈降によって、またはラジオイムノアッセイ(RIA)もしくは酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)などのインビトロ結合アッセイによって決定される。そのような技法およびアッセイは、当該技術分野で知られている。モノクローナル抗体の結合親和性は、例えば、Munson and Pollard,Anal.Biochem.,107:220(1980)のScatchard分析によって決定することができる。さらに、モノクローナル抗体の治療用途では、標的抗原に対して高度の特異性および高い結合親和性を有する抗体を特定することが重要である。
所望のハイブリドーマ細胞が特定された後、クローンは、限界希釈手順によってサブクローニングし、標準的な方法によって成長させることができる。(Goding,Monoclonal Antibodies:Principles and Practice,Academic Press,(1986)pp.59-103を参照されたい)。この目的に適した培養培地には、例えば、ダルベッコの改変イーグル培地およびRPMI-1640培地が含まれる。代替的に、ハイブリドーマ細胞は、哺乳動物における腹水としてインビボで成長させることができる。
サブクローンによって分泌されるモノクローナル抗体は、例えば、プロテインA-セファロース、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析、またはアフィニティークロマトグラフィーなどの従来の免疫グロブリン精製手順によって、培養培地または腹水液から単離または精製することができる。
モノクローナル抗体はまた、米国特許第4,816,567号(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に記載されるような、組換えDNA法によって作製することもできる。本明細書に記載の実施形態のモノクローナル抗体をコードするDNAは、従来の手順を使用して(例えば、マウス抗体の重鎖および軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合することができるオリゴヌクレオチドプローブを使用することによって)容易に単離および配列決定することができる。本明細書に記載の実施形態のハイブリドーマ細胞は、そのようなDNAの供給源として役立つことができる。単離されると、DNAは、発現ベクターに入れることができ、これは次いでサルCOS細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、またはそうでなければ免疫グロブリンタンパク質を産生しない骨髄腫細胞などの宿主細胞にトランスフェクトされて、組換え宿主細胞におけるモノクローナル抗体の合成を得る。DNAはまた、例えば、相同マウス配列の代わりにヒト重鎖および軽鎖定常ドメインのコード配列を置換することによって(米国特許第4,816,567号、Morrison,Nature 368,812-13(1994)を参照されたい)または免疫グロブリンコード配列に非免疫グロブリンポリペプチドのコード配列の全部または一部を共有結合することによって、修飾することができる。そのような非免疫グロブリンポリペプチドは、本明細書に記載の実施形態の抗体の定常ドメインの代わりに使用することができるか、または本明細書に記載の実施形態の抗体の1つの抗原結合部位の可変ドメインの代わりに使用して、キメラ二価抗体を作製することができる。
完全ヒト抗体は、例えば、CDRを含む、軽鎖および重鎖の両方の配列全体がヒト遺伝子から生じる抗体分子である。そのような抗体は、本明細書では「ヒト化抗体」または「完全ヒト抗体」と呼ばれる。「ヒト化抗体」は、非ヒト種由来の抗体とすることができるが、その軽鎖および重鎖タンパク質配列は、ヒトで産生される抗体バリアントとの類似性を高めるよう改変されている。ヒト化抗体は、非ヒト種由来の1つ以上の相補性決定領域(CDR)と、ヒト免疫グロブリン分子由来のフレームワーク領域と、を有する、所望の抗原に結合する非ヒト種抗体に由来する抗体分子である。多くの場合、ヒトフレームワーク領域のフレームワーク残基は、CDRドナー抗体からの対応する残基で置換され、それにより、抗原結合が変化し、例えば改善される。これらのフレームワーク置換は、当技術分野で周知の方法によって特定され、例えば、CDRとフレームワーク残基との相互作用をモデリングして抗原結合に重要なフレームワーク残基を特定し、また配列を比較して特定の位置にある異常なフレームワーク残基を特定することによって行われる。(例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれる、Queen et al.,U.S.Pat.No.5,585,089、Riechmann et al.,Nature 332:323(1988)を参照)。例えば、抗体の非ヒト部分(軽鎖および/または重鎖のCDRなど)は、標的抗原に結合することができる。ヒト化モノクローナル抗体はまた、本明細書では「ヒトモノクローナル抗体」と呼ばれることもある。
抗体は、例えば、CDR移植(EP239,400、PCT国際公開第91/09967号、米国特許第5,225,539号、同第5,530,101号および同第5,585,089号明細書)、ベニアリングまたはリサーフェシング(EP592,106、EP519,596、Padlan,Molecular Immunology 28(4/5):489-498(1991);Studnicka et al.,Protein Engineering 7(6):805-814(1994);Roguska.et al.,Proc.Natl.Sci.USA 91:969-973(1994))、およびチェーンシャッフリング(米国特許第5,565,332号、参照によりその全体が組み込まれる)などの、当技術分野で公知の様々な技術を使用してヒト化することができる。「ヒト化」(リシェイプまたはCDRグラフトとも呼ばれる)は、異種源(通常はげっ歯類)由来のモノクローナル抗体(mAb)の免疫原性を低下させ、ヒト免疫系の活性化を改善するための、当業者に周知の確立された技術である(例えば、Hou S,Li B,Wang L,Qian W,Zhang D,Hong X,Wang H,Guo Y(July 2008)”Humanization of an anti-CD34 monoclonal antibody by complementarity-determining region grafting based on computer-assisted molecular modeling”J Biochem.144(1):115-20)を参照)。
完全ヒトおよびヒト化抗体などのヒトモノクローナル抗体は、トリオーマ技術、ヒトB細胞ハイブリドーマ技術(Kozbor,et al,1983 Immunol Today 4:72を参照)、ヒトモノクローナル抗体を産生するEBVハイブリドーマ技術(Cole,et al,1985 In:MONOCLONAL ANTIBODIES AND CANCER THERAPY,Alan R.Liss,Inc.,pp.77-96を参照)を使用して調製することができる。ヒトモノクローナル抗体を利用することができ、ヒトハイブリドーマを使用することによって(Cote,et al,1983.Proc Natl Acad Sci USA 80:2026-2030を参照されたい)またはインビトロでヒトB細胞をエプスタインバーウイルスで形質転換することによって(Cole,et al.,1985 In:MONOCLONAL ANTIBODIES AND CANCER THERAPY,Alan R.Liss,Inc.,pp.77-96)産生することができる。
加えて、ヒト抗体はまた、ファージディスプレイライブラリーなどの他の技術を使用して産生することもできる。(Hoogenboom and Winter,J.Mol.Biol,227:381(1991)、Marks et al.,J.Mol.Biol,222:581(1991)を参照されたい)。同様に、ヒト抗体は、トランスジェニック動物、例えば、内因性免疫グロブリン遺伝子が部分的または完全に不活性化されているマウスに、ヒト免疫グロブリン遺伝子座を導入することによって作製することができる。チャレンジ後、ヒト抗体産生が観察され、これは、遺伝子再配置、アセンブリ、および抗体レパートリーを含む、すべての態様においてヒトに見られるものと非常によく似ている。このアプローチは、例えば、米国特許第5,545,807号、同第5,545,806号、同第5,569,825号、同第5,625,126号、同第5,633,425号、同第5,661,016号、ならびにMarks et al.,Bio/Technology 10,779-783(1992)、Lonberg et al,Nature 368 856-859(1994)、Morrison,Nature 368,812-13(1994)、Fishwild et al,Nature Biotechnology 14,845-51(1996)、Neuberger,Nature Biotechnology 14,826(1996)およびLonberg and Huszar,Intern.Rev.Immunol.13 65-93(1995)に記載されている。
ヒト抗体は、加えて、抗原によるチャレンジに応答して動物の内因性抗体ではなく完全ヒト抗体を産生するように修飾されるトランスジェニック非ヒト動物を使用して産生することができる。(PCT国際公開第94/02602号および米国特許第6,673,986号を参照)。非ヒト宿主における重鎖および軽鎖免疫グロブリン鎖をコードする内因性遺伝子は無力化されており、ヒト重鎖および軽鎖免疫グロブリンをコードする活性遺伝子座は、宿主のゲノムに挿入される。ヒト遺伝子は、例えば、必要なヒトDNAセグメントを含有する酵母人工染色体を使用して、組み込まれる。次いで、すべての所望の改変を提供する動物は、改変の完全な相補体よりも少ない相補体を含む中間トランスジェニック動物を交配することによって子孫として得られる。そのような非ヒト動物の非限定的な例はマウスであり、PCT公開WO96/33735号およびWO96/34096号に開示されているようにXenomouse(商標)と呼ばれる。この動物は、完全ヒト免疫グロブリンを分泌するB細胞を産生する。抗体は、例えば、ポリクローナル抗体の調製物として、目的の免疫原での免疫化後、直接動物から、または代替的に、モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマなどの、動物に由来する不死化B細胞から得ることができる。加えて、ヒト可変領域を有する免疫グロブリンをコードする遺伝子は、回収および発現されて、抗体を直接得ることができるか、またはさらに修飾されて、例えば、一本鎖Fv(scFv)分子などの抗体のアナログを得ることができる。したがって、そのような技術を使用して、治療上有用なIgG、IgA、IgMおよびIgE抗体を産生することができる。ヒト抗体を産生するためのこの技術の概要については、Lonberg and Huszar Int.Rev.Immunol.73:65-93(1995)を参照されたい。ヒト抗体およびヒトモノクローナル抗体を産生するためのこの技術、ならびにそのような抗体を産生するためのプロトコルの詳細な議論については、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、PCT国際公開第98/24893号、同第96/34096号、同第96/33735号、米国特許第5,413,923号、同第5,625,126号、同第5,633,425号、同第5,569,825号、同第5,661,016号、同第5,545,806号、同第5,814,318号、および同第5,939,598号を参照されたい。加えて、Creative BioLabs(Shirley,NY)などの企業は、上記と同様の技術を使用して、選択された抗原に対するヒト抗体を提供するために業務を提供できる。
内因性免疫グロブリン重鎖の発現を欠く、マウスとして例示される、非ヒト宿主を産生する方法の例は、米国特許第5,939,598号に開示される。これは、遺伝子座の再配置を防止し、再配置された免疫グロブリン重鎖遺伝子座の転写物の形成を防止するために、胚性幹細胞における少なくとも1つの内因性重鎖遺伝子座からJセグメント遺伝子を欠失することであって、欠失が、選択可能なマーカーをコードする遺伝子を含有する標的化ベクターによって行われる、欠失することと、胚性幹細胞からトランスジェニックマウスを産生することであって、その体細胞および生殖細胞が、選択可能なマーカーをコードする遺伝子を含有する、産生することと、を含む、方法によって得ることができる。
ヒト抗体などの、目的の抗体を産生するための1つの方法は、米国特許第5,916,771号に開示される。この方法は、重鎖をコードするヌクレオチド配列を含有する発現ベクターを培養中の1つの哺乳動物宿主細胞へ導入し、軽鎖をコードするヌクレオチド配列を含有する発現ベクターを別の哺乳動物宿主細胞へ導入し、2つの細胞を融合してハイブリッド細胞を形成することを含む。ハイブリッド細胞は、重鎖および軽鎖を含有する抗体を発現する。
この手順のさらなる改善において、免疫原上の臨床的に関連するエピトープを特定するための方法、および関連するエピトープに高い親和性で免疫特異的に結合する抗体を選抜するための対応する方法は、PCT国際公開第99/53049号に開示されている。
目的の抗体はまた、上記の一本鎖抗体をコードするDNAセグメントを含有するベクターによって発現させることができる。例えば、ベクターは、限定されないが、国際公開第93/64701号に記載されるような、標的化部分(例えば細胞の表面受容体に対するリガンド)および核酸結合部分(例えばポリリシン)を含む化学コンジュゲート、ウイルスベクター(例えばDNAまたはRNAウイルスベクター)、例えばPCT/US95/02140(WO95/22618)に記載される融合タンパク質、すなわち標的化部分(例えば標的細胞に特異的な抗体)と核酸結合部分(例えばプロタミン)を含む融合タンパク質、プラスミド、ファージ、ウイルスベクターなどが挙げられる。ベクターは、染色体、非染色体、または合成物であり得る。レトロウイルスベクターも使用でき、モロニーマウス白血病ウイルスが挙げられる。DNAウイルスベクターも使用されてよく、オルソポックスまたはアビポックスベクターなどのポックスベクター、単純ヘルペスウイルスI型(HSV)ベクターなどのヘルペスウイルスベクターが含まれる(Geller,A.I.et al,J.Neurochem,64:487(1995)、Lim,F.,et al,in DNA Cloning:Mammalian Systems,D.Glover,Ed.(Oxford Univ.Press,Oxford England)(1995)、Geller,A.I.et al,Proc Natl.Acad.Sci.:U.S.A.90:7603(1993)、Geller,A.I.,et al,Proc Natl.Acad.Sci USA 87:1149(1990),Adenovirus Vectors(LeGal LaSalle et al,Science,259:988(1993)を参照されたい、Davidson,et al,Nat.Genet 3:219(1993)、Yang,et al,J.Virol.69:2004(1995)and Adeno-associated Virus Vectors(see Kaplitt,M.G..et al,Nat.Genet.8:148(1994)を参照されたい。
ポックスウイルスベクターは、遺伝子を細胞の細胞質に導入する。アビポックスウイルスベクターは、核酸の短期間の発現のみをもたらす。アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、および単純ヘルペスウイルス(HSV)ベクターは、核酸を神経細胞に導入するために使用できる。アデノウイルスベクターは、アデノ随伴ウイルス(約4ヶ月)よりも短期間の発現(約2ヶ月)をもたらし、ひいてはHSVベクターよりも短い。選択される特定のベクターは、標的細胞および治療される状態に依存するであろう。導入は、標準的な技法、例えば、感染、トランスフェクション、形質導入、または形質転換によることができる。遺伝子導入のモードの例には、例えば、裸のDNA、CaP0沈殿、DEAEデキストラン、エレクトロポレーション、プロトプラスト融合、リポフェクション、細胞マイクロインジェクション、およびウイルスベクターが含まれる。
ベクターは、本質的に任意の所望の標的細胞を標的化するために使用することができる。例えば、定位的注入を使用して、ベクター(例えば、アデノウイルス、HSV)を所望の位置に誘導することができる。加えて、粒子は、SynchroMed Infusion Systemなどのミニポンプ注入システムを使用した脳室内(icv)注入によって送達することができる。対流と呼ばれるバルク流に基づく方法は、脳の拡張領域に大きな分子を送達するのに効果的であることも証明されており、ベクターを標的細胞に送達するのに有用であり得る。(Bobo et al,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:2076-2080(1994)、Morrison et al,Am.J.Physiol.266:292-305(1994)を参照されたい)。使用することができる他の方法には、カテーテル、静脈内、非経口、腹腔内、および皮下注射、ならびに経口または他の既知の投与経路が含まれる。
これらのベクターを使用して、様々な方法で使用できる大量の抗体を発現させて、例えば、腫瘍細胞に結合してMICA/Bの脱落を阻止しようとすることができる。
技法は、本明細書に記載の実施形態の抗原性タンパク質に特異的な一本鎖抗体の産生に適合させることができる(例えば、米国特許第4,946,778号を参照されたい)。加えて、方法は、Fab発現ライブラリー(例えば、Huse,et al,1989 Science 246:1275-1281を参照されたい)の構築に適合させて、タンパク質、またはその誘導体、フラグメント、アナログ、もしくはホモログについて所望の特異性を有するモノクローナルFabフラグメントの迅速かつ効果的な特定を可能にすることができる。タンパク質抗原に対するイディオタイプを含有する抗体フラグメントは、当該技術分野で知られている技法によって産生することができ、これらに限定されないが、(i)抗体分子のペプシン消化によって産生されるF(ab’)2フラグメント、(ii)F(ab’)2フラグメントのジスルフィド架橋を還元することによって生成されるFabフラグメント、(iii)抗体分子のパパインおよび還元剤での処理によって生成されたFabフラグメント、ならびに(iv)Fフラグメントを含む。
ヘテロコンジュゲート抗体も本明細書に記載の実施形態の範囲内である。ヘテロコンジュゲート抗体は、2つの共有結合した抗体で構成される。そのような抗体は、例えば、望ましくない細胞への免疫系細胞の標的化を可能にし(米国特許第4,676,980号を参照)、HIV感染の治療を可能にする(PCT国際公開第91/00360号、同第92/20373号を参照)。抗体は、架橋剤を用いるものなど、タンパク質合成化学分野における既知の方法を使用してインビトロで調製できることが企図される。例えば、免疫毒素は、ジスルフィド交換反応を使用して、またはチオエーテル結合を形成することによって構築することができる。この目的に適した試薬の例には、イミノチオレートおよびメチル-4-メルカプトブチリミデート、ならびに、例えば、米国特許第4,676,980号に開示されるものが含まれる。
本明細書に記載の実施形態の抗体は、例えば、がんの治療における抗体の有効性を高めるように、エフェクター機能に関して改変することができる。例えば、システイン残基は、Fc領域に導入することができ、それによってこの領域での鎖間ジスルフィド結合形成を可能にする。このように生成されたホモ二量体抗体は、改善された内在化能力ならびに/または増加した補体媒介性細胞殺滅および抗体依存性細胞毒性(ADCC)を有することができる。(Caron et al,J.Exp Med.,176:1 191-1 195(1992)およびShopes,J.Immunol.,148:2918-2922(1992)を参照されたい)。代替的に、二重Fc領域を有し、それによって強化された補体溶解およびADCC能力を有することができる抗体を操作することができる。(Stevenson et al,Anti-Cancer Drug Design,3:219-230(1989)を参照されたい)。
特定の実施形態では、本明細書に記載の実施形態の抗体は、抗体の抗原非依存性エフェクター機能、特に抗体の循環半減期を改変するアミノ酸置換を含むFcバリアントを含むことができる。そのような抗体は、これらの置換を欠く抗体と比較される場合、FcRnへの増加または減少した結合のいずれかを示し、したがって、それぞれ、増加または減少した血清中の半減期を有する。FcRnについての改善された親和性を有するFcバリアントは、より長い血清半減期を有すると予想され、そのような分子は、例えば、慢性疾患または障害を治療するために、投与された抗体の長い半減期が望まれる哺乳動物を治療する方法において有用な用途を有する。対照的に、低下したFcRn結合親和性を有するFcバリアントは、より短い半減期を有することができ、そのような分子はまた、例えば、短縮された循環時間が有利であり得る哺乳動物に投与するために、例えば、インビボ診断画像化のために、または出発抗体が、長期間にわたって循環中に存在する場合、毒性の副作用を有する状況において、有用である。低下したFcRn結合親和性を有するFcバリアントは、胎盤を横切る可能性も低く、よって妊婦における疾患または障害の治療においても有用である。加えて、低減したFcRn結合親和性が望ましい場合がある他の用途には、脳、腎臓、および/または肝臓への局在化が望ましい用途が含まれる。一実施形態では、Fcバリアント含有抗体は、血管系から腎糸球体の上皮を横切る輸送の低下を示すことができる。別の実施形態では、Fcバリアント含有抗体は、脳から血液脳関門(BBB)を横切り血管空間への輸送の低下を示すことができる。一実施形態では、改変されたFcRn結合を有する抗体は、Fcドメインの「FcRn結合ループ」内に1つ以上のアミノ酸置換を有するFcドメインを含む。FcRn結合ループは、アミノ酸残基280~299(EU付番による)で構成される。FcRn結合活性を改変する例示的なアミノ酸置換は、参照により本明細書に組み込まれるPCT国際公開第05/047327号に開示されている。特定の例示的な実施形態では、本明細書に記載の実施形態の抗体、またはその断片は、以下の置換:V284E、H285E、N286D、K290E、およびS304D(EU付番)のうちの1つ以上を有するFcドメインを含む。
いくつかの実施形態では、変異は、mAbの抗体依存性細胞媒介性細胞毒性(ADCC)活性が改変されるように、mAbの定常領域に導入される。例えば、変異は、CH2ドメインにおけるLALA変異である。一実施形態では、抗体(例えば、ヒトmAb、または二重特異性Ab)は、ADCC活性を低下させるヘテロ二量体mAbの1つのscFvユニット上に変異を含む。別の実施形態では、mAbは、ADCC活性を完全に除去する、ヘテロ二量体mAbの両方の鎖上に変異を含む。例えば、mAbの一方または両方のscFvユニットに導入された変異は、CH2ドメインのLALA変異である。可変ADCC活性を有するこれらのmAbは、mAbがmAbによって認識される1つの抗原を発現する細胞に向かって最大の選択的殺滅を示すが、mAbによって認識される第2の抗原に向かって最小の殺滅を示すように、最適化することができる。
他の実施形態では、本明細書に記載の診断および治療方法での使用のための、本明細書に記載の実施形態の抗体は、例えばIgG1またはIgG4の重鎖定常領域などの定常領域を有し、それはグリコシル化を低減または排除するように改変される。例えば、本明細書に記載の実施形態の抗体はまた、抗体のグリコシル化を改変するアミノ酸置換を含むFcバリアントを含み得る。例えば、Fcバリアントでは、グリコシル化(例えば、N結合型またはO結合型グリコシル化)を低減させることができる。いくつかの実施形態では、Fcバリアントは、アミノ酸位置297(EU付番)に通常見られるN結合型グリカンのグリコシル化が低減されている。別の実施形態では、抗体は、グリコシル化モチーフ、例えばアミノ酸配列NXTまたはNXSを含むN結合型グリコシル化モチーフ、の付近または内部にアミノ酸置換を有する。具体的な実施形態では、抗体は、アミノ酸位置228または299(EU付番)にアミノ酸置換を有するFcバリアントを含む。より具体的なの実施形態では、抗体は、S228PおよびT299A変異(EU付番)を含むIgG1またはIgG4定常領域を含む。
グリコシル化を低減または変更する例示的なアミノ酸置換は、参照により本明細書に組み込まれるPCT国際公開第05/018572号に開示されている。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の実施形態の抗体またはその断片は、グリコシル化を排除するように修飾される。そのような抗体、またはそのフラグメントは、「アグリ(agly)」抗体、またはそのフラグメント(例えば、「アグリ」抗体)と呼ばれ得る。理論に拘束されないが、「アグリ」抗体、またはその断片は、インビボで改善された安全性および安定性プロファイルを有することができる。例示的なアグリ抗体、またはその断片は、Fcエフェクター機能を欠き、それによりPD-1を発現する正常な生組織および細胞に対するFc媒介性毒性の可能性を排除する、IgG抗体の脱グリコシル化Fc領域を含む。さらに他の実施形態では、本明細書に記載の実施形態の抗体、またはその断片は、改変されたグリカンを含む。例えば、抗体は、Fc領域のAsn297におけるN-グリカン上に低減した数のフコース残基を有することができ、すなわち、脱フコシル化される。別の実施形態では、抗体は、Fc領域のAsn297におけるN-グリカン上に改変された数のシアル酸残基を有することができる。
本発明はまた、毒素(例えば、細菌、真菌、植物、もしくは動物起源の酵素的に活性な毒素、またはその断片)などの細胞傷害性剤、または放射性同位体(すなわち、ラジオコンジュゲート)にコンジュゲートされた抗体を含むイムノコンジュゲートを対象とする。
使用することができる酵素的に活性な毒素およびそのフラグメントには、ジフテリアA鎖、ジフテリア毒素の非結合活性フラグメント、エキソトキシンA鎖(Pseudomonas aeruginosa由来)、リシンA鎖、アブリンA鎖、モデクシンA鎖、アルファ-サルシン、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)、ツルレイシ(momordica charantia)阻害剤、クルシン、クロチン、サボンソウ(sapaonaria officinalis)阻害剤、ゲロニン、ミトゲリン、リストリクトシン、フェノマイシン、エノマイシン、およびトリコテセンが含まれる。ラジオコンジュゲートされた抗体の産生には、様々な放射性核種が利用可能である。非限定的な例としては、212Bi、131I、131In、90Y、および186Reが挙げられる。
抗体と細胞傷害性剤とのコンジュゲートは、N-スクシンイミジル-3-(2-ピリジルジチオール)プロピオネート(SPDP)、イミノチオラン(IT)、イミドエステルの二官能性誘導体(ジメチルアジピミデートHCLなど)、活性エステル(スベリン酸ジスクシンイミジルなど)、アルデヒド(グルタレルアルデヒドなど)、ビス-アジド化合物(ビス(p-アジドベンゾイル)ヘキサンジアミンなど)、ビス-ジアゾニウム誘導体(ビス-(p-ジアゾニウムベンゾイル)-エチレンジアミン)など)、ジイソシアネート(トリエン2,6-ジイソシアネートなど)、およびビス活性フッ素化合物(1,5-ジフルオロ-2,4-ジニトロベンゼンなど)などの様々な二官能性タンパク質カップリング剤を使用して作製される。例えば、リシン免疫毒素は、Vitetta et al,Science 238:1098(1987)に記載されるように調製することができる。炭素14標識1-イソチオシアナトベンジル-3-メチルジエチレントリアミン五酢酸(MX-DTPA)は、放射性ヌクレオチドの抗体へのコンジュゲーションのための例示的なキレート剤である。(PCT国際公開第94/11026号および米国特許第5,736,137号を参照)。
当業者であれば、多種多様な可能な部分が、得られる抗体または本明細書に記載の実施形態の他の分子にカップリングされ得ることを認識する。(例えば、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、”Conjugate Vaccines”,Contributions to Microbiology and Immunology,J.M.Cruse and R.E.Lewis,Jr(eds),Carger Press,New York,(1989)を参照されたい)。
結合は、抗体および他の部分がそれらのそれぞれの活性を保持する限り、2つの分子を結合するであろう任意の化学反応によって達成することができる。この結合は、多くの化学メカニズム、例えば、共有結合、親和性結合、インターカレーション、配位結合、複合体形成を含むことができる。一実施形態では、結合は、共有結合である。共有結合は、既存の側鎖の直接縮合によって、または外部架橋分子の組み込みによって達成することができる。多くの二価または多価連結剤は、本明細書に記載の実施形態の抗体などのタンパク質分子を他の分子にカップリングするのに有用である。例えば、代表的な結合剤は、チオエステル、カルボジイミド、スクシンイミドエステル、ジイソシアネート、グルタルアルデヒド、ジアゾベンゼン、およびヘキサメチレンジアミンなどの有機化合物を含むことができる。このリストは、当該技術分野で知られている様々なクラスの結合剤を網羅することを意図するものではなく、むしろ、より一般的な結合剤の例示である。(Killen and Lindstrom,Jour.Immun.133:1335-2549(1984)、Jansen et al.,Immunological Reviews 62:185-216(1982)、およびVitetta et al,Science 238:1098(1987)を参照されたい。)リンカーの非限定的な例は、文献に記載されている。(例えば、MBS(M-マレイミドベンゾイル-N-ヒドロキシスクシンイミドエステルの使用について記載するRamakrishnan,S.et al.,Cancer Res.44:201-208(1984)を参照されたい)。オリゴペプチドリンカーによって抗体に結合したハロゲン化アセチルヒドラジド誘導体の使用について記載する、米国特許第5,030,719号も参照されたい。本明細書に記載の実施形態の抗体とともに使用できる有用なリンカーの非限定的な例としては、以下が含まれる:(i)EDC(1-エチル-3-(3-ジメチルアミノ-プロピル)カルボジイミド塩酸塩、(ii)SMPT(4-スクシンイミジルオキシカルボニル-α-メチル-α-(2-プリジル-ジチオ)-トルエン(Pierce Chem.Co.,Cat.(21558G)、21558G)、(iii)SPDP(スクシンイミジル-6[3-(2-ピリジルジチオ)プロピオンアミド]ヘキサノエート(Pierce Chem.Co.,カタログ番号21651G)、(iv)スルホ-LC-SPDP(スルホスクシンイミジル6[3-(2-ピリジルジチオ)-プロピオンアミド]ヘキサノエート(Pierce Chem.Co.,カタログ番号2165-G)、および(v)EDCにコンジュゲートされたスルホ-NHS(-ヒドロキシスルホ-スクシンイミド:Pierce Chem.Co.,カタログ番号24510)が挙げられる。
本明細書に記載されるリンカーは、異なる属性を有する成分を含有し、よって異なる物理化学的特性を有するコンジュゲートをもたらす。例えば、カルボン酸アルキルのスルホ-NHSエステルは、芳香族カルボン酸塩のスルホ-NHSエステルよりも安定である。NHS-エステル含有リンカーは、スルホ-NHSエステルよりも溶解性が低い。さらに、リンカーSMPTは、立体障害ジスルフィド結合を含有し、向上した安定性を有するコンジュゲートを形成することができる。ジスルフィド結合は、一般に、他の結合よりも安定性が低く、これはジスルフィド結合がインビトロで切断され、利用可能なコンジュゲートが少なくなるためである。例えば、スルホ-NHSは、カルボディミドカップリングの安定性を高めることができる。カルボジミド結合(EDCなど)は、スルホ-NHSと組み合わせて使用されると、カルボジミド結合反応単独よりも加水分解に対してより耐性のあるエステルを形成する。
本明細書に開示される抗体はまた、免疫リポソームとして製剤化することができる。抗体を含有するリポソームは、Epstein et al,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82:3688(1985)、Hwang et al,Proc.Natl Acad.Sci.USA,77:4030(1980)、ならびに米国特許第4,485,045号および同第4,544,545号に記載されるような当該技術分野で知られる方法によって調製される。拡張された循環時間を有するリポソームは、米国特許第5,013,556号に開示されている。
非限定的に例示される有用なリポソームは、ホスファチジルコリン、コレステロール、およびPEG誘導体化ホスファチジルエタノールアミン(PEG-PE)を含む脂質組成物による逆相蒸発法によって生成することができる。リポソームは、定義された孔径のフィルターを通して押し出され、所望の直径を有するリポソームを生成する。本明細書に記載の実施形態の抗体のFab’断片は、ジスルフィド交換反応を介して、Martin et al,J.Biol.Chem.,257:286-288(1982)に記載されるリポソームにコンジュゲートすることができる。
本明細書に記載の実施形態の態様は、MICA/Bに対して特異的なものなどの単離されたモノクローナル抗体を含む。細胞、DNAまたはRNAなどの核酸に関して本明細書で使用される「単離された」という用語は、高分子の天然の供給源に存在する他のDNAまたはRNAからそれぞれ分離された状態の分子のことを指す。「単離された」という用語はまた、組換えDNA技術によって産生される場合には、細胞性物質、ウイルス性物質もしくは培地を、または化学的に合成される場合には、化学前駆体もしくは他の化学物質を、実質的に含まない、核酸またはペプチドを指すこともある。例えば、「単離された核酸」は、断片としては天然には存在せず、天然の状態では見られない核酸断片を含むことができる。「単離された」はまた、他の細胞タンパク質または組織から単離された細胞またはポリペプチドを指すこともある。単離されたポリペプチドは、精製されたポリペプチドおよび組換えポリペプチドのいずれも包含することができる。
「単離された分子」(例えば、抗体)は、その自然環境の成分から同定され、分離され、および/または回収されたものである。その自然環境の汚染成分は、分子の診断または治療用途を妨げる可能性のある物質であり、酵素、ホルモン、および他のタンパク質性または非タンパク質性溶質を含む可能性がある。いくつかの実施形態では、分子は、(1)Lowry法によって決定される場合に分子の95重量%を超えるまで、または99重量%を超えるまで、(2)スピニングカップ配列決定装置を使用して、N末端または内部アミノ酸配列の少なくとも15残基を取得するのに十分な程度まで、あるいは(3)クマシーブルーもしくは銀染色を使用した還元または非還元条件下でSDS-PAGEによって均一になるまで、精製されるであろう。「単離された分子」(例えば、抗体)は、分子の自然環境の少なくとも1つの成分が存在しないので、組換え細胞内のインサイチュでの分子を含む。しかしながら、通常、単離された分子は、少なくとも1つの精製ステップによって調製されるであろう。
本明細書で記載されるように、本発明の抗体または薬剤(本明細書では「活性化合物」とも呼ばれる)、ならびにそれらの誘導体、断片、アナログ、およびホモログは、投与に適した薬学的組成物に組み込むことができる。そのような組成物は、典型的には、抗体または薬剤と、薬学的に許容される担体とを含む。本明細書で記載される場合、「薬学的に許容される担体」という言語は、薬学的投与と適合性のあるありとあらゆる溶媒、分散媒、コーティング剤、抗細菌剤および抗真菌剤、等張剤、ならびに吸収遅延剤等を含むよう意図されている。好適な担体は、当該分野の標準的な参照テキストであり、参照により本明細書に組み込まれる、Remington’s Pharmaceutical Sciencesの最新版に記載されている。そのような担体または希釈剤の好ましい例としては、限定されないが、水、生理食塩水、リンガー液、デキストロース溶液、および5%ヒト血清アルブミンが挙げられる。リポソームおよび固定油などの非水性ビヒクルも使用され得る。薬学的に活性な物質のためのそのような媒体および薬剤の使用は、当該技術分野において周知である。いずれかの従来の媒体または薬剤が活性化合物と不適合性である限りを除いて、組成物におけるその使用が企図される。補助的な活性化合物も、組成物中に組み込むことができる。
本明細書に記載の実施形態の薬学的組成物は、その意図される投与経路と適合性であるように製剤化される。投与経路の例は、非経口、例えば、静脈内、皮内、皮下、経口(例えば、吸入)、経皮(すなわち、局所)、経粘膜、および直腸投与を含む。非経口、皮内、または皮下適用に使用される溶液または懸濁液は、以下の成分を含むことができる:注射用水、食塩溶液、固定油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、または他の合成溶媒などの無菌希釈剤;ベンジルアルコールまたはメチルパラベンなどの抗菌剤;アスコルビン酸または亜硫酸水素ナトリウムなどの抗酸化剤;エチレンジアミン四酢酸(EDTA)などのキレート剤;酢酸塩、クエン酸塩、またはリン酸塩などのバッファー、および塩化ナトリウムまたはデキストロースなどの張性の調整のための薬剤。pHは、塩酸または水酸化ナトリウムなどの酸または塩基で調整することができる。非経口調製物は、アンプル、使い捨て注射器、またはガラスもしくはプラスチック製の複数用量バイアルに封入することができる。
注射可能な使用に適した薬学的組成物は、無菌水溶液(水溶性の場合)または分散液、および無菌注射可能溶液または分散液の即時調製のための無菌粉末を含むことができる。静脈内投与について、好適な担体は、生理食塩水、静菌水、Cremophor EL(商標)(BASF、Parsippany、N.J.)、またはリン酸緩衝食塩水(PBS)を含む。実施形態では、組成物は、無菌であり、容易な注射針通過性が存在する程度に流動性である。製造および貯蔵の条件下で安定であり得、細菌および真菌などの微生物の汚染作用に対して保存され得る。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコールなど)、およびそれらの好適な混合物を含有する、溶媒または分散媒であり得る。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用によって、分散液の場合における必要な粒子サイズの維持によって、および界面活性剤の使用によって、維持することができる。微生物の作用の防止は、様々な抗細菌剤および抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサールなどによって達成することができる。多くの場合、等張剤、例えば糖、マンニトール、ソルビトールなどの多価アルコール、塩化ナトリウムを組成物に含めることができる。注射可能な組成物の持続的吸収は、組成物において、吸収を遅延させる薬剤、例えば、モノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを含めることによって達成することができる。
滅菌注射用溶液は、必要に応じて、活性化合物を必要な量で本明細書に記載の成分のうちの1つまたは組み合わせを有する適切な溶媒に組み込み、その後、濾過滅菌することによって調製され得る。例えば、分散剤は、活性化合物を、塩基性分散媒および本明細書に記載のもの由来の必要な他の成分を含有する滅菌ビヒクルに組み込むことによって調製される。無菌注射可能溶液の調製のための無菌粉末の場合、調製方法は、活性成分およびその以前に無菌濾過した溶液からの任意の追加の所望の成分の粉末を生じる真空乾燥および凍結乾燥である。
経口組成物は、不活性な希釈剤または可食性の担体を含む。それらはゼラチンカプセルに封入するか、または錠剤に圧縮することができる。経口治療投与の目的のために、活性化合物は、賦形剤とともに組み込まれ、錠剤、トローチ、またはカプセルの形態で使用され得る。経口組成物はまた、洗口剤としての使用のための流体担体を使用して調製することができ、流体担体中の化合物は、経口的に適用され、口の中で回され、吐き出されるか、または飲み込まれる。薬学的に適合性の結合剤、および/またはアジュバント材料を組成物の一部として含めることができる。錠剤、丸剤、カプセル、トローチなどは、以下の成分、または同様の性質の化合物のいずれかを含有することができる:微結晶性セルロース、トラガカンスガム、もしくはゼラチンなどの結合剤;デンプンもしくはラクトースなどの賦形剤、アルギン酸、プリモゲル、もしくはトウモロコシデンプンなどの崩壊剤;ステアリン酸マグネシウムもしくはステロートなどの潤滑剤;コロイド状二酸化ケイ素などの流動促進剤;スクロースもしくはサッカリンなどの甘味剤;またはペパーミント、サリチル酸メチル、もしくはオレンジ風味などの着香剤。
吸入による投与について、化合物は、好適な推進剤、例えば、二酸化炭素などのガス、またはネブライザーを含有する加圧容器またはディスペンサーからエアロゾルスプレーの形態で送達される。
全身投与はまた、経粘膜的または経皮的手段によるものであり得る。経粘膜または経皮投与について、浸透させる障壁に適した浸透剤が製剤に使用される。そのような浸透剤は、当該技術分野で知られており、例えば、経粘膜投与について、洗浄剤、胆汁塩、およびフシジン酸誘導体を含む。経粘膜投与は、鼻腔スプレーまたは坐剤の使用を通して達成することができる。経皮投与について、活性化合物は、当該技術分野で知られる軟膏、膏薬、ゲル、またはクリームに製剤化される。
化合物はまた、坐剤(例えば、カカオバターおよび他のグリセリドなどの従来の坐剤ベースを有する)または直腸送達のための停留浣腸の形態で調製することができる。
一実施形態では、活性化合物は、インプラントおよびマイクロカプセル化送達システムを含む、制御放出製剤などの、体からの急速な排除に対して化合物を保護するであろう担体で調製される。エチレン酢酸ビニル、ポリ無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、およびポリ乳酸などの生分解性、生体適合性ポリマーを使用することができる。そのような製剤の調製方法は、当業者には明らかであろう。材料はまた、Alza CorporationおよびNova Pharmaceuticals,Incから商業的に入手することができる。リポソーム懸濁液(ウイルス抗原に対するモノクローナル抗体で感染した細胞を標的とするリポソームを含む)はまた、薬学的に許容される担体として使用することができる。これらは、例えば、米国特許第4,522,811号に記載されるように、当業者に公知の方法に従って調製することができる。
投与の簡便性および投与量の均一性のために、投与量単位形態で経口または非経口組成物を製剤化することができる。本明細書で使用される投与量単位形態は、治療される対象のための単一投与量として適した物理的に別個の単位を指し、各単位は、必要な薬学的担体と関連して所望の治療効果をもたらすように計算された所定量の活性化合物を含有する。本明細書に記載の実施形態の単位剤形の仕様は、活性化合物の特有の特性、達成される治療効果、および個体の治療のためのかかる活性化合物を化合する当該技術分野に固有の制限によって決定され、かつそれらに直接依存する。
薬学的組成物は、投与の指示とともに、容器、パック、またはディスペンサーに含めることができる。
1つ以上の活性化剤を含有するものなど、本明細書に記載の組成物は、1つ以上の追加の予防薬もしくは治療薬、または1つ以上の追加の治療もしくは予防レジメンと組み合わせて投与することができる。したがって、「併用療法」という用語は、少なくとも1つの活性化剤および少なくとも1つ以上の追加の予防もしくは治療薬またはレジメンを含む治療レジメンを指すことができる。
一実施形態では、追加の化学療法剤などの追加の薬剤は、がんの治療が難治性であることが見出されていない薬剤である。別の実施形態では、追加の薬剤は、がんの治療が難治性であることが見出された薬剤である。この組成物は、がんの治療としても手術を受けた患者に投与することができる。一実施形態では、追加の治療方法は放射線療法である。
特定の実施形態では、活性化剤は、化学療法剤などの追加の薬剤と同時に、または放射線療法と同時に投与される。別の特定の実施形態では、追加の薬剤または放射線療法は、組成物の投与の前または後に、一態様では少なくとも1時間、5時間、12時間、1日、1週、1ヶ月、さらなる態様では組成物の投与の前または後に数ヶ月(例えば、最大3ヶ月)投与される。
実施形態では、追加の治療薬および/または予防薬は、放射線治療薬/放射線療法、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、小分子、抗体、遺伝子操作された細胞、放射線、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
例えば、「放射線治療薬」という句は、新生物の治療における電磁放射線または粒子放射線の使用を指すことができる。放射線治療薬の例は、放射線療法で提供され、これに限定されないが、当技術分野で知られている(Hellman,Principles of Radiation Therapy,Cancer,in Principles and Practice of is Oncology,248-75(Devita et al.,ed.,4 edit.,volume 1,1993)。
例えば、追加の薬剤は小分子を含むことができる。実施形態では、小分子は、パノビノスタットなどのHDAC阻害剤を含む。パノビノスタットは、ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤と呼ばれる薬剤の一種である。パノビノスタットは、複数の経路を介して悪性細胞のアポトーシスを引き起こす複数のヒストンデアセチラーゼ酵素を阻害する非選択的HDAC阻害剤である。当業者は、FDA承認または臨床試験にあるものを含む、いくつかのHDAC阻害剤のうちのいずれか1つが、本明細書に記載の実施形態で利用できることを認識するであろう。例えば、HDAC阻害剤であるボリノスタット、ロミデプシン、およびベリノスタットは、一部のT細胞リンパ腫に対して承認されており、パノビノスタットは多発性骨髄腫に対して承認されている。例えば、Eckschlager,Tomas,et al.”Histone deacetylase inhibitors as anticancer drugs.”International journal of molecular sciences 18.7(2017):1414を参照されたい。例えば、HDAC阻害剤は、ヒドロキサム酸、短鎖脂肪酸、ベンズアミド、環状テトラペプチド、またはサーチュイン阻害剤であり得る。
他の実施形態では、小分子はプロテアソーム阻害剤を含むことができる。プロテアソームは、内因性タンパク質の分解に関与するプロテアーゼ複合体である。破壊されるタンパク質は、標的タンパク質に結合したユビキチンが存在するため、プロテアソームによって認識される。ユビキチン-プロテアソーム経路は、特定のタンパク質の細胞内濃度を調節する上で不可欠な役割を果たし、それにより、細胞内の恒常性を維持する。プロテアソーム阻害剤は、細胞内の複数のシグナル伝達カスケードに影響を与える可能性のある、この標的化されたタンパク質の分解を防ぐ。例えば、プロテアソーム阻害剤は、ボルテゾミブ(ベルケイド)、カルフィルゾミブ(キプロリス)、またはイキサゾミブ(ニンラロ)である可能性がある。
実施形態では、追加の薬剤は、抗体などのポリペプチドであり得る。実施形態では、抗体は、PD1(抗PD1抗体)、PDL1(抗PDL1抗体)またはCTLA4(抗CTLA4抗体)に特異的な抗体であり得る。他の実施形態では、追加の治療薬は、KIR、TIGIT、NKG2AおよびCD161抗体などの、NK細胞上の阻害性受容体に結合する抗体である。他の実施形態では、抗体は、CD160、CD96、またはTIM-3に対するものであり得る。図13を参照すると、抗体は抗KIR2DL2/3/4抗体であり得る。
実施形態では、追加の薬剤は、化学療法剤であり得る。「化学療法剤」は、がんの治療に有用な化合物を指すことができる。本明細書に記載の組成物とともに投与することができる化学療法剤としては、抗生物質誘導体(例えば、ドキソルビシン、ブレオマイシン、ダウノルビシン、およびダクチノマイシン);抗エストロゲン薬(例えば、タモキシフェン);代謝拮抗剤(例えば、フルオロウラシル、5-FU、メトトレキサート、フロクスウリジン、インターフェロンアルファ-2b、グルタミン酸、プリカマイシン、メルカプトプリン、および6-チオグアニン);細胞傷害性剤(例えば、カルムスチン、BCNU、ロムスチン、CCNU、シトシンアラビノシド、シクロホスファミド、エストラムスチン、ヒドロキシ尿素、プロカルバジン、マイトマイシン、ブスルファン、シスプラチン、および硫酸ビンクリスチン);ホルモン(例えば、メドロキシプロゲステロン、リン酸エストラムスチンナトリウム、エチニルエストラジオール、エストラジオール、酢酸メゲストロール、メチルテストステロン、ジエチルスチルベストロール二リン酸、クロロトリアニセン、およびテストラクトン);ナイトロジェンマスタード誘導体(例えば、メファレン、コランブシル、メクロレタミン(ナイトロジェンマスタード)およびチオテパ);ステロイドおよび組み合わせ(例えば、ベタメタゾンリン酸ナトリウム);ならびにその他(例えば、ジカルバジン、アスパラギナーゼ、ミトタン、硫酸ビンクリスチン、硫酸ビンブラスチン、およびエトポシド)が挙げられるが、これらに限定されない。
化学療法剤の例としては、チオテパおよびCYTOXAN(登録商標)シクロホスファミドなどのアルキル化剤;ブスルファン、インプロスルファン、ピポスルファンおよびトレオスルファンなどのアルキルスルホネート;ダカルバジン;ベンゾドーパ、カルボコン、メチュレドーパ、およびウレドパなどのアジリジン;アルトレタミン、トリエチレンメラミン、トリエチレンホスホルアミド、トリエチイレンチオホスホルアミドおよびトリメチルオロメラミンを含む、エチレンイミンおよびメチルアメラミン;TLK 286(TELCYTA(商標));アセトゲニン(特にブラタシンおよびブラタシノン);デルタ-9-テトラヒドロカンナビノール(ドロナビノール、MARINOL(登録商標));ベータ-ラパコン;ラパコール;コルヒチン;ベツリン酸;カンプトテシン(合成類似体トポテカン(HYCAMTIN(登録商標))、CPT-11(イリノテカン、CAMPTOSAR(登録商標))、アセチルカンプトテシン、スコポレクチン、および9-アミノカンプトテシンを含む);ブリオスタチン;カリスタチン;CC-1065(そのアドゼレシン、カルゼレシンおよびビゼレシン合成類似体を含む);ポドフィロトキシン;ポドフィリン酸;テニポシド;クリプトフィシン(クリプトフィシン1およびクリプトフィシン8など);ドラスタチン;デュオカルマイシン(合成類似体、KW-2189およびCB1-TM1を含む);エリュテロビン;パンクラチスタチン;サルコジクチイン;スポンジタチン;クロラムブシル、クロルナファジン、コロホスファミド、エストラムスチン、イホスファミド、メクロレタミン、メクロレタミン酸化物塩酸塩(mechlorethamine oxide hydrochloride)、メルファラン、ノベンビチン、フェネステリン、プレドニムスチン、トロホスファミドまたはウラシルマスタードなどのナイトロジェンマスタード;カルムスチン、クロロゾトシン、フォテムスチン、ロムスチン、ニムスチン、およびラニムヌスチンなどのニトロソウレア;クロドロネートなどのビスホスホネート;抗生物質、例えば、エンジイン抗生物質(例えば、カリケアマイシン、特にカリケアマイシンガンマ1IおよびカリケアマイシンオメガI1(例えば、Agnew,1994,Chem.Intl.Ed.Engl.33:183-186を参照されたい)およびアントラサイクリン、例えば、アントラサイクリン、AD32、アルカルビシン、ダウノルビシン、デクスラゾキサン、DX-52-1、エピルビシン、GPX-100、イダルビシン、KRN5500、メノガリル、ダイネミシン(ダイネミシンAを含む)、エスペラミシン、ネオカルジノスタチン発色団および関連する色素タンパク質エンジイン抗生物質発色団、アクラシノマイシン、アクチノマイシン、オートラマイシン、アザセリン、ブレオマイシン(例えば、ブレオマイシンA2、ブレオマイシンB2およびペプロマイシン)、カクチノマイシン、カラビシン、カルミノマイシン、カルジノフィリン、クロモマイシン、ダクチノマイシン、デトルビシン、6-ジアゾ-5-オキソ-L-ノルロイシン、ADRIAMYCIN(登録商標)ドキソルビシン(モルフォリノ-ドキソルビシン、シアノモルフォリノ-ドキソルビシン、2-ピロリノ-ドキソルビシン、リポソームドキソルビシン、およびデオキシドキソルビシンを含む)、エソルビシン、マルセロマイシン、マイトマイシンCなどのマイトマイシン、ミコフェノール酸、チアゾフリン、リバビリン、EICAR、ノガラマイシン、オリボマイシン、ペプロマイシン、ポトフィロマイシン、ピューロマイシン、ケラマイシン、ロドルビシン、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、ツベルシジン、ウベニメクス、ジノスタチン、およびゾルビシン;デノプテリン、プテロプテリン、およびトリメトレキサートなどの葉酸類似体;フルダラビン、6-メルカプトプリン、チアミプリン、およびチオグアニンなどのプリン類似体;アンシタビン、アザシチジン、6-アザウリジン、カルモフール、シタラビン、ジデオキシウリジン、ドキシフルリジン、エノシタビン、およびフロクスウリジンなどのピリミジン類似体;カルステロン、プロピオン酸ドロスタノロン、エピチオスタノール、メピチオスタン、およびテストラクトンなどのアンドロゲン;アミノグルテチミド、ミトタン、およびトリロスタンなどの抗副腎薬(anti-adrenals);フォリン酸(ロイコボリン)などの葉酸補充剤;アセグラトン;ALIMTA(登録商標)、LY231514ペメトレキセドなどの抗葉酸抗腫瘍薬、メトトレキセートおよびトリメトレキセートなどのジヒドロ葉酸レダクターゼ阻害剤、5-フルオロウラシル(5-FU)およびUFT、S-1およびカペシタビンなどのそのプロドラッグなどの抗代謝剤、およびチミジル酸シンターゼ阻害剤およびラルチトレキセド(TOMUDEXRM、TDX)などのグリシンアミドリボヌクレオチドホルミルトランスフェラーゼ阻害剤;エニルウラシルなどのジヒドロピリミジンデヒドロゲナーゼの阻害剤;アルドホスファミドグリコシド;アミノレブリン酸;アムサクリン;ベストラブシル;ビサントレン;エダトラキセート(edatraxate);デフォファミン;デメコルシン;ジアジクオン;エルフォルニチン;酢酸エリプチニウム;エポチロン;エトグルシド;硝酸ガリウム;ヒドロキシ尿素;デフェロキサミン;レンチナン;ロニダイニン;マイタンシンおよびアンサミトシンなどのマイタンシノイド;ミトグアゾン;ミトキサントロン;モピダンモール;ニトラエリン;ペントスタチン;フェナメット;ピラルビシン;ロソキサントロン;2-エチルヒドラジド;プロカルバジン;PSK(登録商標)多糖複合体(JHS Natural Products,Eugene,Oreg.);ラゾキサン;リゾキシン;シゾフィラン;スピロゲルマニウム;テヌアゾン酸;トリアジクオン;2,2’,2’‘-トリクロロトリエチルアミン;トリコテセン(特にT-2トキシン、ベラクリンA、ロリジンA、およびアンギジン);ウレタン;ビンデシン(ELDISINE(登録商標)、FILDESIN(登録商標));ダカルバジン;マンノムスチン;ミトブロニトール;ミトラクトール;ピポブロマン;ガシトシン;シトシンアラビノシド(「Ara-C」);シクロホスファミド;チオテパ;タキソイドおよびタキサン、例えば、TAXOL(登録商標)パクリタキセル(Bristol-Myers Squibb Oncology,Princeton,N.J.)、ABRAXANE(商標)クレモフォアフリー、アルブミン工学によるパクリタキセルのナノ粒子製剤(American Pharmaceutical Partners,Schaumberg,Ill.)、およびTAXOTERE(登録商標)ドセタキセル(Rhone-Poulenc Rorer,Antony,France);クロランブシル;ゲムシタビン(GEMZAR(登録商標));6-チオグアニン;メルカプトプリン;白金;白金類似体もしくはシスプラチン、オキサリプラチンおよびカルボプラチンなどの白金ベースの類似体;ビンブラスチン(VELBAN(登録商標));エトポシド(VP-16)、テニポシド、テポテカン、9-アミノカンプトテシン、カンプトテシン、およびクリスナトールなどのエピポドフィリン;イホスファミド;ミトキサントロン;ビンクリスチン(ONCOVIN(登録商標))、ビンデシン、ビンカアルカロイド、およびビノレルビン(NAVELBINE(登録商標))などのビンカアルカロイド;ノバントロン;エダトレキサート;ダウノマイシン;アミノプテリン;キセローダ;イバンドロネート;トポイソメラーゼ阻害剤RFS2000;ジフルオロメチルヒロニチン(DMFO);レチノイン酸などのレチノイド;上記のうちのいずれかの薬学的に許容される塩、酸もしくは誘導体;ならびに、シクロホスファミド、ドキソルビシン、ビンクリスチンおよびプレドニソロンの併用療法の省略形であるCHOP、および5-FUおよびロイコボリンと組み合わせたオキサリプラチン(ELOXATIN(登録商標))による治療レジメンの省略形であるFOLFOXなど、上記のうちの2つ以上の組み合わせも挙げられる。
組成物とともに投与され得るサイトカインとしては、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-10、IL-12、IL-13、IL-15、IL-18、抗CD40、CD40L、およびTNF-αが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の組成物は、他の免疫療法剤と組み合わせて投与することができる。免疫療法剤の非限定的な例としては、シムツズマブ、アバゴボマブ、アデカツムマブ、アフツズマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、アマツキシマブ、アナツモマブ、アルシツモマブ、バビツキシマブ、ベクトモマブ、ベバシズマブ、ビバツズマブ、ブリナツモマブ、ブレンツキシマブ、カンツズマブ、カツマクソマブ、セツキシマブ、シタツズマブ、シクスツムマブ、クリバツズマブ、コナツムマブ、ダラツムマブ、ドロジツマブ、ヅリゴツマブ、ヅシジツマブ、デツモマブ、デセツズマブ、ダロツズマブ、エクロメキシマブ、エロツズマブ、エンシツキシマブ、エルツマクソマブ、エタラシズマブ、ファルレツズマブ、フィクラツズマブ、フィジツムマブ、フランボツマブ、フツキシマブ、ガニツマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、グレムバツムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、イマガツズマブ、インダツキシマブ、イノツズマブ、インテツムマブ、イピリムマブ、イラツムマブ、ラベツズマブ、レクサツムマブ、リンツズマブ、ロルボツズマブ、ルカツムマブ、マパツムマブ、マツズマブ、ミラツズマブ、ミンレツモマブ、ミツモマブ、モキセツモマブ、ナルナツマブ、ナプツモマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、ノフェツモマブ、オカラツズマブ、オファツムマブ、オララツマブ、オナルツズマブ、オポルツズマブ、オレゴボマブ、パニツムマブ、パルサツズマブ、パトリツマブ、ペムツモマブ、ペルツズマブ、ピンツモマブ、プリツムマブ、ラコツモマブ、ラドレツマブ、リロツムマブ、リツキシマブ、ロバツムマブ、サツモマブ、シブロツズマブ、シルツキシマブ、ソリトマブ、タカツズマブ、タプリツモマブ、テナツモマブ、テプロツムマブ、チガツズマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、ツコツズマブ、ウブリツキシマブ、ベルツズマブ、ボルセツズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、CC49、および3F8が挙げられる。
実施形態では、追加の薬剤は、一連のセッションにわたって投与することができる。本明細書に記載されている追加の薬剤のいずれか1つまたは組み合わせを投与することができる。放射線に関しては、治療するがんのタイプに応じて、任意の放射線治療プロトコルを使用することができる。例えば、限定ではないが、X線を照射することができる。例えば、深部腫瘍には高エネルギーメガボルテージ(1MeVを超えるエネルギーの放射線)を使用でき、皮膚がんには電子ビームおよびオルソボルテージX線放射線を使用することができる。ラジウム、コバルト、および他の元素の放射性同位元素などのガンマ線放出放射性同位元素も投与することができる。
さらに、本明細書に記載のがんの組成物および治療方法は、治療を受けている患者にとって、毒性が高すぎることが証明された、または証明される可能性がある、例えば、許容できないまたは耐えられない副作用をもたらす化学療法または放射線療法などの標準的な抗がん療法の代替として提供される。治療を受けている患者は、任意選択で、どの治療が許容可能もしくは耐えられるかによって、手術、放射線療法、または化学療法などの別のがん治療で治療することができる。
活性化剤はまた、白血病およびリンパ腫を含むがこれらに限定されない特定のがんの治療、例えば自家幹細胞移入を含む治療などのために、インビトロまたはエクスビボの様式で使用することができる。
薬剤耐性がんまたは細胞傷害性T細胞に耐性のあるがんを治療するための方法は、それを必要とする患者に、有効量の少なくとも1つの活性化剤および任意選択で抗がん剤である別の治療薬を投与することを含む。好適な抗がん剤には、本明細書に記載のものが含まれ、メトトレキサート、タキソール、L-アスパラギナーゼ、メルカプトプリン、チオグアニン、ヒドロキシ尿素、シタラビン、シクロホスファミド、イホスファミド、ニトロウラシル、シスプラチン、カルボプラチン、マイトマイシンC、ダカルバジン、プロカルビジン、トポテカン、ナイトロジェンマスタード、サイトキサン、エトポシド、5-フルオロウラシル、フロクスウリジン、ドキシフルリジン、およびラチトレキサート、BCNU、イリノテカン、カンプトテシン、ブレオマイシン、ドキソルビシン、イダルビシン、ダウノルビシン、ダクチノマイシン、プリカマイシン、ミトキサントロン、アスパラギナーゼ、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビノレルビン、パクリタキセル、ならびにドセタキセルを含むが、これらに限定されない。
また、例えばタモキシフェン(NOLVADEX(登録商標)タモキシフェンを含む)、ラロキシフェン、メゲストロール、ドロロキシフェン、4-ヒドロキシタモキシフェンなどの、抗エストロゲンおよび選択的エストロゲン受容体モジュレーター(SERM)などの腫瘍に対するホルモン作用を調節または阻害するように作用する抗ホルモン剤、トリオキシフェン、ケオキシフェン、LY117018、オナプリストン、およびFARESTON(登録商標)トレミフェン;例えば、4(5)-イミダゾール、アミノグルテチミド、MEGASE(登録商標)メゲストロールアセテート、AROMASIN(登録商標)エキセメスタン、フォルメスタニー、ファドロゾール、RIVISOR(登録商標)ボロゾール、FEMARAなどの副腎におけるエストロゲン産生を調節する酵素アロマターゼを阻害するアロマターゼ阻害剤(登録商標)レトロゾール、およびARIMIDEX(登録商標)アナストロゾール;フルタミド、ニルタミド、ビカルタミド、リュープロリド、酢酸リュープロリド、ゴセレリンなどの抗アンドロゲン剤;ならびに、トロキサシタビン(1,3-ジオキソランヌクレオシドシトシン類似体);アンチセンスオリゴヌクレオチド、例えば、PKC-α、Raf、H-Ras、および上皮成長因子受容体(EGF-R)などの、異常な細胞増殖に関与するシグナル伝達経路における遺伝子の発現を阻害するもの;ALLOVECTIN(登録商標)ワクチン、LEUVECTIN(登録商標)ワクチン、VAXID(登録商標)ワクチンなどの遺伝子治療ワクチンなどのワクチン;PROLEUKIN(登録商標)rIL-2;LURTOTECAN(登録商標)トポイソメラーゼ1阻害剤;ABARELIX(登録商標)rmRH;EB1089、CD1093、KH1060などのビタミンDA類似体;上記のうちのいずれかの薬学的に許容される塩、酸または誘導体も含まれる。
追加の実施形態では、追加の治療薬は、ベルトポルフィン(BPD-MA)、フタロシアニン、光増感剤Pc4、デメトキシ-ヒポクレリンA(2BA-2-DMHA)などの光線力学剤;インターフェロン-α、インターフェロン-γまたは腫瘍壊死因子などのサイトカイン;ゲムシタビン、Velcade(商標)(ボルテゾミブ)、Revlamid(商標)(レナリドマイド)またはタラミド;ロバスタチン;1-メチル-4-フェニルピリジニウムイオン;スタウロスポリン;アクチノマイシンDまたはダクチノマイシンなどのアクチノマイシン;ダウノルビシン、ドキソルビシン(アドリアマイシン)、イダルビシン、エピルビシン、ピラルビシン、ゾルビシン、およびムトキサントロンなどのアントラサイクリン;ベラパミルなどのMDR阻害剤およびタプシガルギンなどのCa2+ATPase阻害剤;ならびに、上記のうちのいずれかの薬学的に許容される塩、酸または誘導体であり得る。
他の実施形態
本明細書に記載の実施形態は、その詳細な説明とともに記載されたが、前述の説明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本明細書に記載の実施形態の範囲を例示すことを意図しており、限定することを意図していない。他の態様、利点、および変更は、以下の特許請求の範囲内である。
本明細書に記載の実施形態は、特許請求の範囲に記載された本明細書に記載の実施形態の範囲を限定しない以下の例にさらに記載される。
実施例は、本明細書に記載の実施形態のより完全な理解を促進するために以下に提供される。以下の実施例は、本明細書に記載の実施形態を作製および実施する例示的な様式を例示している。しかしながら、本明細書に記載の実施形態の範囲は、これらの実施例に開示されている特定の実施形態に限定されず、代わりの方法を使用して同様の結果を得ることができるため、例示のみを目的としている。
実施例1-MHCクラスI発現の喪失によるチェックポイント遮断に耐性のあるがんの治療
T細胞上の阻害性受容体を標的とする抗体によるチェックポイント遮断は、がんの治療に広く使用されている。PD-1/PD-L1経路を標的とする抗体は、メラノーマ、肺がん、腎がん、膀胱がん、およびホジキンリンパ腫などの非限定的な例を含む様々ながんの治療に承認されている。チェックポイント遮断には、MHCクラスIタンパク質に結合した腫瘍由来ペプチドの認識後に腫瘍細胞を殺傷する、免疫応答のエフェクター細胞としての細胞傷害性T細胞が必要である。遺伝子変異またはエピジェネティックなメカニズムの不活性化に起因してMHCクラスIの発現を喪失している腫瘍は、チェックポイント遮断に耐性がある。しかしながら、MHCクラスIタンパク質は、NK細胞上の阻害性KIR受容体のリガンドとして機能する。しかしながら、NK細胞の活性化シグナルが存在しないか、または弱いため、この阻害シグナル伝達の喪失は、腫瘍免疫の誘導には十分ではない。
MHCクラスI欠損腫瘍細胞が、NKG2DおよびCD16の2つの主要な受容体を介してNK細胞を活性化させるMICA抗体の存在下で効率的に殺傷されることを示した。重要なのは、MICA抗体がインビボで治療に耐性のあるがん細胞に対して単剤活性を有することを実証することである。理論に拘束されることを望まないが、MHCクラスI欠損腫瘍細胞は、NKG2DおよびCD16などの主要な活性化受容体を介してNK細胞の活性化を誘導するモノクローナル抗体で標的化することができる。例えば、そのようなモノクローナル抗体は、NK細胞を活性化させるMICA抗体または他の腫瘍標的化抗体であり得る。
現在、MHCクラスIの発現を喪失したがんに対する免疫療法はない。このようながんは、エフェクターメカニズムとして細胞傷害性T細胞を必要とするすべての免疫療法に耐性がある。この分野での臨床的ニーズは高い。本発明者らのアプローチでは、NK細胞は2つの主要なNK細胞受容体(NKG2DおよびCD16)を介したシグナル伝達により活性化されるが、MHCクラスIタンパク質と結合するKIR受容体からの阻害シグナルはこれに対抗しない。
本明細書に記載の実施形態の態様は、チェックポイント遮断を伴う単剤療法に耐性のある患者における、PD-1またはCTLA-4チェックポイント遮断を伴う併用療法の使用を含む。ほとんどの応答性がんでは、患者の20%のみがPD-1遮断に応答するので、改善の余地は多い。
実施例2-細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍の治療のためのナチュラルキラー細胞の利用
要約
細胞傷害性T細胞に対する耐性は、B2MまたはJAK1遺伝子の変異など、腫瘍細胞におけるMHCクラスI発現またはIFNγシグナル伝達の喪失によって媒介されることがよくある。NK細胞はそのような耐性腫瘍を標的とすることができるが、好適なNK細胞ベースの戦略はまだ開発されていない。本明細書に記載される実施形態の態様は、この欠点に対処する。ヒトがんにおける頻繁な回避メカニズムであるMICA/Bシェディングを遮断したmAbによる処理後に、B2MおよびJAK1欠損転移がNK細胞の標的となったことが示されている。また、チェックポイント遮断後に進行した患者を含む、ヒトメラノーマ転移におけるNK細胞の単細胞分析を実施した。腫瘍浸潤と循環NK細胞との主要な転写の違いを識別した。また、7つの腫瘍浸潤NK細胞クラスターの遺伝子発現プログラムは、細胞傷害性およびケモカイン分泌などの重要な特殊化を示している。したがって、NK細胞ベースの免疫療法は、細胞傷害性T細胞に耐性を持たせる変異を有する腫瘍を標的とする機会を提供する。
序章
T細胞上のプログラム細胞死タンパク質1(PD-1)または細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA-4)阻害性受容体を標的とする抗体によるチェックポイント遮断は、進行がんの患者においても永続的な抗腫瘍免疫を誘導することができる。しかしながら、多くの患者は一次または二次耐性のためにこれらの療法の恩恵を受けることができない。細胞傷害性T細胞は、主要組織適合遺伝子複合体クラスI(MHC-I)タンパク質に結合した腫瘍由来ペプチドを認識するその能力に基づいて、チェックポイント遮断の有効性において中心的な役割を果たす。T細胞受容体(TCR)によってこのようなMHC-I-ペプチド複合体が認識されると、T細胞がインターフェロン-γ(IFNγ)を放出し、腫瘍細胞の増殖が阻害され、腫瘍細胞と樹状細胞の両方においてMHC-Iタンパク質の発現が増強される。したがって、チェックポイント遮断に対する耐性は、MHC-I(B2M、TAP1、TAP2および他の遺伝子)またはIFNγ(JAK1、JAK2)経路における主要遺伝子の変異またはエピジェネティックなサイレンシングのいずれかによる、腫瘍細胞によるMHC-I発現の喪失によって、媒介される場合が多い。4、5、6新生抗原の数が少ないか、または失われていると、細胞傷害性T細胞によって媒介される腫瘍免疫も低下する。7、8、9、10現在、チェックポイント遮断および細胞傷害性T細胞に耐性のある固形腫瘍を有する患者に対する代替免疫療法はない。
ナチュラルキラー(NK)細胞は、細胞傷害性T細胞が必要とするものとは実質的に異なる分子メカニズムによって腫瘍細胞を認識する。腫瘍細胞のNK細胞認識は、DNA損傷および細胞ストレスなどの悪性形質転換に関連するリガンドによって媒介される。12理論に拘束されることを望まないが、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍は、NK細胞ベースの免疫療法アプローチに応答することができる。実際、腫瘍細胞によるMHC-I発現の喪失は、MHC-Iタンパク質が阻害性NK細胞受容体のリガンドとして機能するため、NK細胞に対する感受性を高める。12しかしながら、NK細胞を介した腫瘍免疫の誘導には、NK細胞を介した腫瘍細胞の攻撃を妨げる免疫回避メカニズムの効果的な標的化も必要になる可能性がある。例えば、多くのヒトがんは、NK細胞およびT細胞の亜集団上の活性化NK群2D(NKG2D)受容体のリガンドとして機能するMHC-Iポリペプチド関連配列A(MICA)およびMICB(MICA/B)タンパク質を発現する。13、14しかしながら、腫瘍は、MICA/Bタンパク質のタンパク質分解によるシェディングにより、NKG2D受容体を介した腫瘍免疫を回避することがよくある。15、16、17、18、19最近、シェディングに不可欠なドメインであるMICA/Bのα3ドメインに結合するモノクローナル抗体(mAbs)を開発した。例えば、表1、およびWO2018217688A1(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)を参照されたい。これらのmAbは、MICA/Bのシェディングを阻害し、NK細胞を介した腫瘍免疫を誘導した。腫瘍細胞上のMICA/Bタンパク質の密度の増加は、NK細胞におけるNKG2D受容体を介した活性化を増強し、腫瘍コンジュゲート抗体のFcセグメントもCD16Fc受容体を介してNK細胞を活性化させた。このようなMICA/B抗体による治療により、腫瘍浸潤NK細胞が、細胞傷害性の高い状態へと著しく変化した。20
したがって、理論に拘束されることを望まないが、NK細胞ベースの療法は、細胞傷害性T細胞に耐性のある転移性病変を治療することができる。しかしながら、固形腫瘍に浸潤するヒトNK細胞についてはほとんど知られていない。チェックポイント遮断後に腫瘍が進行した患者からの転移を含む、ヒトメラノーマ転移に浸潤するNK細胞の単細胞分析を実施した。これらのデータは、新しいNK細胞の亜集団を特定し、腫瘍浸潤NK細胞集団と循環NK細胞集団との顕著な違いを浮き彫りにした。MICA/Bα3ドメインmAbによる処理により、MHC-IまたはIFNγシグナル伝達経路における不活性化変異(それぞれB2mおよびJak1変異)を伴う腫瘍に対するNK細胞を介した免疫が可能となった。これらの結果は、細胞傷害性T細胞に耐性のあるヒトがんに対するNK細胞ベースの免疫療法の開発およびその検証を導くのに役立つであろう。
結果
ヒトメラノーマ転移に浸潤するNK細胞の単一細胞特性評価
証拠の増加は、腫瘍免疫においてNK細胞が果たす重要な役割を実証する。21、22、23、24、25、26、27、28しかしながら、ヒト固形腫瘍に浸潤しているNK細胞集団についてはほとんど知られていない。したがって、外科的切除を必要とするヒトメラノーマ転移に浸潤するNK細胞の単一細胞研究を実行した。これらの患者の大多数では、チェックポイント遮断による治療後に腫瘍が進行していた(図17)。NK細胞は、CD45CD56CD3CD4CD8aCD14CD15CD163リンパ球サイズの生細胞としてフローサイトメトリーによって腫瘍および一致する血液試料から選別した。これらのマーカーで同定されたNK細胞は、血液試料と比較して腫瘍内により低頻度で存在していた。全リンパ球集団におけるNK細胞頻度は、血液では2.47%~46.10%、腫瘍では0.46%~6.48%の範囲で変動した(図8)。例えば、NK細胞は、患者CY158の腫瘍中の総CD45リンパ球の4.12%、およびその血液中の総CD45リンパ球の27.7%であった(図1)。
3人の患者(CY155、CY158、およびCY160)からのメラノーマ転移および一致する血液試料から単離されたNK細胞のトランスクリプトームを、10X Genomicsプラットフォームを使用して、単一細胞RNA-seq(scRNA-seq)によって調べた。非線形次元削減技法である一様多様体近似および射影(UMAP)を使用して、NK細胞クラスターを視覚化した。各患者からの腫瘍対血液NK細胞の統合分析は、クラスター全体にわたるNK細胞の分布に大きな違いがあることを実証し、これは、腫瘍浸潤NK細胞と循環NK細胞のトランスクリプトームに実質的な違いがあったことを示している。同様の遺伝子発現プロファイルを持つNK細胞クラスターが3人の患者すべてにおいて同定された。唯一の例外は、患者CY158の腫瘍にのみ存在する、インターフェロン誘導性遺伝子(ISG15、IFI6)の差次的発現を特徴とするNK細胞集団であった(図1、図9)。
3人の患者すべてからの血液NK細胞の分析により、4つの血液NK細胞クラスター(bNK.0~bNK.3)が同定された。3人の患者すべてからの腫瘍浸潤細胞の同様の分析により、NK細胞の8つのクラスター(tNK.0~tNK.7)が同定された(図1)。腫瘍内で同定された2つのNK細胞クラスターは、血液NK細胞と転写機能を共有していたが、これらの場所では著しく異なる頻度で存在していた。腫瘍内の優勢なNK細胞クラスター(tNK.0、41.1%)は、血液中のマイナーなNK細胞集団(bNK.2、3.3%)(SELL、IL7R、XCL1およびXCL2)と転写シグネチャーを共有していた。血液中の優勢なNK細胞クラスター(bNK.0)は、腫瘍内のクラスターtNK.3(FGFBP2、FCGR3A、PRF1、GZMBを含む)と多くの主要遺伝子の発現を共有していたが、腫瘍浸潤NK細胞の割合ははるかに低かった(血中の82.9%と比較して、10.9%)。また、小さな増殖NK細胞クラスターが血液(bNK.3、0.9%)および腫瘍(tNK.7、1.5%)の両方に存在し、これらの細胞は細胞周期遺伝子(PCNAおよびMKI67を含む)の発現を共有していた。メラノーマ転移中で同定された他の5つのNK細胞クラスター(tNK.1、tNK.2、tNK.4、tNK.5およびtNK.6)は、血液NK細胞クラスターとは転写プログラムがまったく異なっていた(図1)。
NK細胞の単離に使用されるマーカー(図1)は、ILC1、ILC2およびILC3亜集団を含む自然リンパ球(ILC)によっても発現される。29ILCは組織に存在する細胞であることが知られており、したがってILCは血液試料に存在しなかった可能性がある。30しかしながら、メラノーマ転移中で同定されたNK細胞クラスターの一部がILCであり得るかどうかを評価することは重要であった。以前のscRNA-seq研究では、NK細胞、ILC1、ILC2およびILC3によって差次的に発現された遺伝子が特定され、これらの遺伝子を使用して、これらの自然リンパ球集団それぞれの転写シグネチャーを組み立てた。31血液中のすべてのNK細胞クラスターは、強いNK細胞遺伝子発現シグネチャーを持っていたが、3つすべてのILCシグネチャーのスコアは低かった(図2および図10)。さらに、腫瘍内で同定された8つのNK細胞クラスターのうち7つも、NK細胞遺伝子発現シグネチャーのスコアが高かった(図2)。例外はtNK.5クラスター(金色)で、ILC3遺伝子発現シグネチャーのスコアは高かったが、NK細胞、ILC1またはILC2シグネチャーのスコアは低かった(図2および図10)。最後に、腫瘍NK細胞集団または血液NK細胞集団はいずれも、強いILC1またはILC2遺伝子発現シグネチャーを持っていなかった(図10)。したがって、NK細胞(8クラスター中7クラスター、合計93.2%細胞)およびILC3様細胞(1クラスター、細胞の6.8%)がヒトメラノーマ転移中で同定された。
主要なNK細胞機能に関連する遺伝子発現プログラム
腫瘍免疫におけるNK細胞の調査は、主に細胞傷害性機能に焦点を当てているが、最近の研究では、T細胞を介した腫瘍免疫の誘導に重要な樹状細胞の動員におけるNK細胞の重要な役割が強調されている。24、26細胞傷害性遺伝子発現シグネチャー(GZMA、GZMB、GZMH、GZMK、GZMM、PRF1、GNLYおよびNKG7)を組み立てるために、主要な細胞傷害性タンパク質をコードする遺伝子のパネルを使用した。この細胞傷害性シグネチャーは、ほとんどの血液NK細胞、特にクラスターbNK.0、bNK.1、bNK.3で高かった。腫瘍NK細胞では、この細胞傷害性シグネチャーの勾配が観察された。これは、tNK.3およびtNK.4クラスターで最も高く、他の5つのクラスターでは中間レベルであった。これらの細胞をILC3として指定したことと一致して、tNK.5クラスターのみがこの細胞傷害性シグネチャーに対して陰性であった(図2)。また、NK細胞クラスター全体にわたってグランザイム遺伝子の発現パターンが異なることも観察された。GZMAの発現はほとんどの血液NK細胞で高かったが、腫瘍NK細胞における細胞傷害性シグネチャーと同様の勾配を示した。興味深いことに、GZMKの発現は明確なパターンを示した。ほとんどの血液NK細胞では低かったが、腫瘍NK細胞クラスターの多くでは高かった(図3)。
また、腫瘍NK細胞および血液NK細胞間でケモカイン遺伝子の発現に著しい違いが見られた。ケモカインXCL1およびXCL2(XCR1ケモカイン受容体に結合する)は、交差提示DC(cDC1)を腫瘍に動員する上で重要な役割を果たすことが最近示された。26これら2つのケモカイン遺伝子の発現は、血液NK細胞と比較して腫瘍NK細胞(クラスターtNK.0、tNK.1、tNK.2、tNK.6)で実質的に高かった(図2および図10)。また、多くの腫瘍NK細胞(クラスターtNK.3、tNK.4およびtNK.1)でのケモカイン遺伝子の別のセット(CCL3、CCL4、CCL4L2およびCCL5)の高発現が観察されたが、ほとんどの血液NK細胞での発現は低かった(図2および図10)。これらのケモカインはCCR5および他のケモカイン受容体に結合し、T細胞および他の免疫細胞の動員に重要な役割を果たす。CCL5は、交差提示DCの動員に貢献することも知られている。26、32したがって、腫瘍に存在するNK細胞は、DC、T細胞および他の免疫細胞集団の動員に重要な多くのケモカイン遺伝子を発現する。血液NK細胞と比較して腫瘍浸潤NK細胞が、AP-1転写因子のサブユニットをコードする実質的により高いレベルのFOSおよびJUNを発現したことに留意する(図1)。単一細胞データはまた、ケモカイン遺伝子発現に関して腫瘍NK細胞集団間の機能的特殊化を明確に示した:腫瘍NK細胞の4つのクラスターはXCL1/XCL2の高発現を示したが、腫瘍NK細胞クラスターの別個のセットはCCL3、CCL4、CCL4L2およびCCL5の高発現を示した。したがって、これらの腫瘍NK細胞集団は、別個の微小環境を作り出すことができる。
NK細胞は、一連の活性化および阻害性受容体を介して細胞外環境からのシグナルを統合する(図11)。活性化受容体をコードする遺伝子の中で、血液NK細胞および腫瘍NK細胞の大部分でKLRF1(NKp80タンパク質)に対して強いシグナルが観察された(図11)。NKp80のリガンドをコードするAICL遺伝子は、血液悪性腫瘍と固形腫瘍の両方で発現する可能性がある。33他の確立された活性化NK細胞受容体のシグナルは低かった(NCR1、NCR3、CD226およびNKG2D)が、mRNAとタンパク質の両方が関連する細胞集団内で非常に豊富であっても、一部のmRNAはscRNA-seqによってかなり弱いシグナルを生成する傾向があることに留意することが重要である。例えば、KLRK1 mRNAは血液NK細胞を含むすべてのNK細胞集団ではて低かったが(KLRK1はNKG2Dタンパク質をコードしている)、HCST mRNAは高かった(HCST mRNAはNKG2Dのアダプター分子であるDAP10をコードしている)。したがって、理論に拘束されることを望まないが、KLRK1 mRNAをscRNA-seqで検出することは困難であったが、HCSTは検出された。一方、公開された報告は、NKG2Dタンパク質がメラノーマ患者からのヒト血液NK細胞上で検出できるが、健康ドナーと比較して低いレベルであることを実証している。34、35NKG2Dの発現は、血液NK細胞と比較して腫瘍浸潤で低かった(図11)。これはおそらく、リガンド誘導性の下方調節およびTGFβ誘導性の遺伝子発現の変化によるものである。36
また、NK細胞内で阻害機能が確立された受容体の興味深い発現パターンを観察した。腫瘍浸潤NK細胞は血液NK細胞よりも高レベルのKLRC1遺伝子(NKG2Aタンパク質)を発現し、KLRD1遺伝子(CD94タンパク質)はほとんどの腫瘍NK細胞および血液NK細胞によって高度に発現されていた。これは、メラノーマ浸潤NK細胞の大部分が、HLA-Eを認識する阻害性NKG2A-CD94受容体を発現していることを示している。また、腫瘍NK細胞と血液NK細胞の両方でKLRB1遺伝子(CD161タンパク質)の強いシグナルが観察され、CD161は腫瘍細胞およびAPC上のCLEC2Dに結合した後のNK細胞の細胞傷害性を阻害することが知られている。37他のほとんどの阻害性受容体のシグナルは弱かったが、興味深いことに異なる発現パターンが出現した。CD96はNK細胞クラスター全体にわたって発現したが、他の受容体の発現はNK細胞クラスターのうちの1つまたは小さなサブセット(CD160およびKIR2DL3など)に限定されていた。また、KIR2DL3およびKIR2DL4は、阻害性受容体遺伝子の同じファミリーに属していても、NK細胞クラスター全体にわたって異なる発現パターンを示した(図3および図11)。
フローサイトメトリーによるscRNA-seqデータの検証
フローサイトメトリーを使用して、scRNA-seqデータからの主要な所見を検証し、分析をメラノーマ患者のより大きな集団に拡張した。確立されたマーカー(CD45CD56CD3CD4CD8aCD14CD15CD163CD19リンパ球サイズの生細胞)を使用してNK細胞を同定し、次いでscRNA-seqデータに基づいてCD16aおよびFGFPB2マーカーを使用して主要なNK細胞亜集団を同定した。重要なのは、CD16aタンパク質がFCGR3A遺伝子によってコードされていることである。この分析により、3つの細胞集団が同定された:1)主要な細胞傷害性遺伝子(PRF1およびGZMB)を発現していたbNK.0(血液中で最も豊富な集団)およびtNK.3に対応したFGFBP2CD16aNK細胞;2)マーカーとしてFGFPB2を使用してCD16a集団から分離できるFGFBP2CD16aNK細胞(これらの細胞は、bNK.1、ならびにFCGR3Aを発現したがFGFBP2を発現しなかったtNK.4およびtNK.1に対応していた);3)bNK.2(小さな血液サブセット)およびFGFBP2とFCGR3Aを発現しなかった豊富な腫瘍NK細胞集団(排他的ではないが、主にtNK.0およびtNK.2)に対応していたFGFBP2CD16aNK細胞(図1および図3)。
FGFBP2およびCD16aマーカーを使用して、メラノーマにおけるこれら3つのNK細胞集団を調べ、合計7人の患者の血液試料を照合した。血液試料中の優勢なNK細胞集団はFGFBP2とCD16aの両方について陽性であったが、腫瘍浸潤NK細胞の大部分はFGFBP2とCD16aの両方について陰性であった(図3)。これはscRNA-seqデータ(図3)と一致している。さらに、これらのNK細胞集団におけるグランザイムAおよびKの発現を調べた。グランザイムAおよびKの発現は、腫瘍NK細胞と比較して血液中で高かった。また、グランザイムAレベルは、FGFBP2CD16a血液NK細胞と比較してFGFBP2陽性および陰性CD16a血液NK細胞で高かった(図3)。これはscRNA-seqデータ(図3)と一致している。
HLA-A/B/Cタンパク質は、8人の患者のメラノーマ細胞の表面上で検出されたが、3人の患者の腫瘍細胞では低いか、または検出できなかった(図12)。特に、scRNA-seq(CY155)で研究された腫瘍のうちの1つは、検出できない表面HLA-A/B/Cタンパク質を有し、この患者はPD-1mAbによる治療後に進行していた。表面MICA/Bタンパク質は、比較的低レベルではあるが、ほとんどの場合、メラノーマ細胞の表面上で検出された。9つの血清試料のうち7つで、シェディングMICAが検出された。これは、シェディングによる腫瘍細胞からの表面MICAの喪失と一致している(図12)。健康な対象の血清では、シェディングMICAは検出されなかった。
MICA抗体は、NK細胞を介したヒトB2M欠損メラノーマ細胞の殺傷を増強した
単一細胞データは、NK細胞がチェックポイント遮断に耐性のある病変を含むヒトメラノーマ転移に浸潤することを実証している(図17)。したがって、MICA/Bα3ドメイン特異的抗体が、B2M欠損腫瘍細胞に対するNK細胞を介した免疫を増強することができるかどうかを調べた。20MICAおよびMICB遺伝子は、ヒト6番染色体上のMHC遺伝子座の一部であり、コードされたタンパク質は、MHCタンパク質と有意な構造的類似性を共有している。B2M欠損症は、T細胞性免疫およびT細胞チェックポイント遮断に対する応答性を無効にするが、MICA/Bタンパク質はβ2ミクログロブリンまたはペプチドとは会合していない。5、38、39ヒトA375メラノーマ細胞中のB2M遺伝子を不活性化させた結果、IFNγで刺激した後でもMHC-I表面タンパク質は完全に喪失していた(図4および図13)。B2M欠損症はMICA/B経路を妨害しなかったが、MICA/Bα3ドメイン特異的mAb(7C6-hIgG1)による治療は、MICAのシェディングを阻害し、対照およびB2M編集A375細胞と同程度にMICA/Bの表面レベルを増加させた(図4および図13)。
NK細胞はMHC-I分子に対する阻害性受容体を有しており12、理論に拘束されることを望まないが、B2M欠損腫瘍細胞はMICA/B mAb処理に対してより感受性が高い可能性がある。複数の時点で96ウェルプレート内の蛍光腫瘍細胞のカウントを可能にする画像化ベースのシステムを使用して、NK細胞を介したヒトA375メラノーマ細胞の殺傷の動態を研究した。この技法の主な利点は、腫瘍の微小環境により関連性の高い、エフェクター対標的比が低い場合のNK細胞と腫瘍細胞との相互作用の調査が可能になることである。40この実験は、MICA/B mAb処理(7C6-hIgG1)が、対照のA375メラノーマ細胞と比較して、B2M-KOに対して実質的により効果的であることを実証した。エフェクター対標的比が低い(1:1)場合でも、MICA/B mAbの存在下では遅い時点(48~72時間)で少数の蛍光B2M-KOメラノーマ細胞しか残っていなかった(図4)。KIR2DL2、KIR2DL3およびKIR2DL4は、ヒトNK細胞上のMHC-I分子に対する最もよく特性評価された阻害性受容体の一部である。12抗体を介したこれらの受容体の遮断により、NK細胞を介した7C6-hIgG1処理A375メラノーマ細胞の殺傷が増加した(図13)。これらの実験により、MHCクラスI表面発現の喪失により、MICA/B mAbの存在下でヒト腫瘍細胞がNK細胞に対してより脆弱になることが実証された。
MICA/B抗体は、細胞傷害性T細胞に耐性のある転移に対するNK細胞誘発免疫を誘導した
2匹のマウスモデルを使用して、MICA/B mAb処理がMHC-IおよびIFNγ経路における不活性化変異(それぞれB2mおよびJak1変異)を伴う腫瘍に対するNK細胞誘発免疫を誘導できるかどうかを調査した。IFNγはT細胞とNK細胞の両方から分泌されるため、Jak1変異は特に興味深いものであった。腫瘍細胞におけるIFNγシグナル伝達は、MHCクラスI経路の多くの遺伝子の発現を増強するだけでなく、腫瘍細胞の増殖も阻害する。したがって、Jak1変異は、NK細胞が腫瘍細胞の成長を制御する能力に悪影響を与えるか、またはNK細胞上の阻害性受容体に関与するMHCクラスIタンパク質の喪失を通じてNK細胞の活性化を増強する可能性がある。B16F10メラノーマおよびLLC1肺がん細胞株にレンチウイルスベクターを形質導入して、マウスNKG2D受容体に結合することが知られているヒトMICAの発現を誘導した。20これらのマウスモデルは、MHCクラスI発現のパターンに重要な違いがあった。B16F10メラノーマ細胞は、H-2Kタンパク質の基礎表面レベルが非常に低かったが、IFNγへの曝露によりH-2K表面タンパク質が著しく増加した(図5および図14)。対照的に、LLC1肺腫瘍細胞は、IFNγ処理によってH-2Kの基礎レベルが検出可能なレベルに増加した(図5)。
B16F10-MICAメラノーマ細胞におけるB2mまたはJak1遺伝子を不活性化させ(図5および図14)、肺転移モデルでMICA/B mAb処理の有効性を試験した。編集した腫瘍細胞を静脈内注射し、確立された表面肺転移が検出された7日目に処理を開始した(「処理前群」と表示されたマウスのサブセットの病理学的分析によって決定)(図5)。以前に報告されたように、ヒトMICAに対する内因性抗体の発生を防ぐために、B細胞欠損Ighm-/-マウスを宿主として使用した。20MICA mAb(7C6-mIgG2a)による処理は、対照、B2m-KOおよびJak1-KO B16F10-MICA細胞による肺転移の増殖を阻害した(図5)。また、MICA mAb処理により、シェディングMICAの血漿レベルが低下した(図14)。B16F10-MICA接種と比較して、1日目および2日目に投与されたMICA mAbは、アイソタイプ対照mAb処理と比較して、対照、B2m-KOまたはJak1-KOメラノーマ転移を有する野生型(WT)マウスの生存を有意に増加させた(図5)。驚いたことに、B2M-KOマウスと比較した場合、JAK1-KOマウスではより大きな生存利益があった。JAK1-KOマウスが応答するかどうかがわからなかったため(NK細胞もガンマインターフェロンを分泌するため)、この発見は驚くべきものであった。本明細書に示されるように、NK細胞は、ガンマインターフェロン経路に喪失変異を有する腫瘍に対して依然として活性である。また、LLC1-MICA腫瘍モデルにおけるMICA/B抗体処理の有効性を検討した。注目すべきことに、対照LLC1細胞はベースラインでMHC-Iを発現し、IFNγで処理するとMHC-I表面タンパク質レベルが増加するが、B2m-KO LLC1細胞はIFNγで処理してもMHC-Iを発現しない(図5)。腫瘍細胞をWTマウスに静脈内注射し、2日目にmAb処理を開始した。MICA mAb処理すると、対照LLC1-MICA腫瘍細胞によって形成される肺転移の数が減少した。B2m遺伝子の不活性化により、対照のLLC1-MICA細胞と比較して、肺転移の数がほとんど検出できないレベルまで減少した。したがって、接種した腫瘍細胞の数を50%増加させた結果、B2m-KO LLC1-MICA細胞による肺転移が形成された。これらの実験条件下で、アイソタイプ対照mAbと比較して、7C6-mIgG2aでの処理後のB2m-KO LLC1-MICA転移の数が有意に減少したことが観察された(図5)。さらに、養子移入モデルを使用して、NK細胞およびMHC-Iタンパク質の阻害性受容体の役割を調査した。Rag2-/-Il2rg-/-KOマウスを、同系(C57BL/6マウス由来)または同種(CB6F1マウス由来)のNK細胞で再構成した。同系および同種のNK細胞は、マウスをMICA/Bとアイソタイプ対照mAbで処理した場合に、LLC1-MICA腫瘍細胞によって形成される肺転移の数を大幅に減少させた。また、MICA/B抗体処理は、同種NK細胞を移植した場合に、より効果的であった(図5)。以前に報告されたように、同種NK細胞は、腫瘍細胞(LLC1-MICA細胞など)上のMHCクラスIタンパク質によっては阻害されない。41理論に拘束されることを望まないが、データは、NK細胞上の阻害性受容体によるMHC-Iタンパク質の関与により、MICA/B mAbによって誘導される抗腫瘍免疫の有効性が低下することを検証している。
次に、WTマウスに接種したB16F10-MICA細胞株を用いて機構実験を実行した。NK細胞が枯渇すると、対照およびB2m-KO B16F10-MICA腫瘍細胞の両方に対するMICA mAbの有効性が完全に喪失し、一方でNK細胞が枯渇することによって、Jak1-KO B16F10-MICA腫瘍細胞に対するMICA mAbの有効性が大幅に低下した(図6)。以前に報告されたように、安楽死の前にAPCコンジュゲート抗CD45.2抗体を静脈内注射することによって肺浸潤細胞と血液NK細胞とを区別した。20MICA mAb処理により、対照またはJak1-KO B16F10-MICA腫瘍へのNK細胞浸潤の程度が増加した(図6)。この分析では、B16F10-MICA腫瘍細胞の数がMICA mAb処理マウスにおいて実質的に減少したため、NK細胞浸潤は腫瘍量に対して正規化した(図6)。これらのデータは、MICA mAb処理が、腫瘍細胞がB2mまたはJak1遺伝子に不活性化変異を有する場合でも、NK細胞依存的にメラノーマ転移の増殖を阻害することを実証している。
MICA/B mAbとHDAC阻害剤との組み合わせで処理したヒト腫瘍細胞上のMICA/B表面タンパク質レベルの向上
上記の腫瘍モデルでは、MICA転写は、以前に示したように、比較的高レベルのMICAを誘導する異種プロモーターによって制御されていた。20しかしながら、ヒトがんでは、MICA/Bの発現はDNA損傷および細胞ストレスに応答して誘導される。13調査したヒトメラノーマ転移では、MICA/Bタンパク質は、低レベルではあるが、ほとんどの場合、腫瘍細胞の表面上で検出可能であり、9人中7人の患者の血清にMICAが存在した(図12)。MICAおよびMICB遺伝子の転写が、ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)によってエピジェネティックに調節され、HDAC阻害剤がこれらの遺伝子の転写を増強することは周知である。42汎HDAC阻害剤であるパノビノスタットは、多発性骨髄腫の治療薬として米国食品医薬品局(FDA)によって承認された。43複数のがんマウスモデルでの以前の研究により、パノビノスタットの治療活性には機能的に正常な(intact)免疫系が必要であることが確立された。44したがって、パノビノスタットと7C6-hIgG1 mAbとの組み合わせが、転写の増加(パノビノスタット)と表面タンパク質の安定化(MICA/B mAb)によってMICA/Bタンパク質レベルを向上させることができるかどうかを調べた。RNA-seq分析は、A375メラノーマ細胞をパノビノスタット(50nM)で24時間処理すると、MICA、RAET1GおよびRAET1LなどのNKG2Dリガンドをコードする複数の遺伝子のmRNAレベルが増加することを実証した。しかしながら、パノビノスタットは、従来のまたは非従来のMHC-I分子をコードする遺伝子のmRNAレベルを増加させなかった(図7)。パノビノスタットはまた、A375メラノーマ細胞における他の多くの遺伝子の転写に影響を及ぼし、その一部は免疫関連経路であった(図15)。パノビノスタットとMICA/B mAbとの組み合わせにより、表面MICA/Bタンパク質レベルが大幅に増加し、細胞生存率を低下させることなく、シェディングMICAの濃度が低下した(図7)。これらの結論は、ヒト腫瘍細胞株の多様なパネルの分析によってさらに裏付けられた(図15)。また、転移性病変から確立された短期ヒトメラノーマ細胞株のパネルによってMICA/Bタンパク質レベルを調べた。20、45パノビノスタットとMICA/B mAbでの処理は、個々の化合物での処理と比較して、MICA/Bタンパク質の表面密度を大幅に増加させた(図7)。これらのデータは、MICA/B遺伝子の転写を増加させ、合成タンパク質を安定化させる組み合わせアプローチにより、ヒトがん細胞上の表面MICA/Bタンパク質が大幅に増加することを実証している。
MICA mAbとパノビノスタットとを組み合わせると、ヒトNK細胞で再構成したマウスのメラノーマ転移が減少する
次に、ヒトメラノーマ細胞の表面MICA/Bタンパク質レベルに対するパノビノスタットのインビボ活性を調査した。パノビノスタットの選択された用量(10mg/kg)が、免疫不全NSGマウスに移入したヒトNK細胞に悪影響を及ぼさないことを最初に確立した(総循環NK細胞、ならびにCD16aまたはNKG2D陽性NK細胞の数に基づく、図16)。次に、ZsGreenA375メラノーマ細胞をNSGマウスに静脈内注射し、転移が確立するまで2週間待った。次に、マウスをパノビノスタット(もしくはPBS)、MICA/B mAb(もしくはアイソタイプ対照mAb)、またはパノビノスタットとMICA/B mAb(またはパノビノスタットとアイソタイプ対照mAb)との組み合わせで24時間間隔で2回処理した。1日後、MICA/B表面タンパク質レベルを、フローサイトメトリーによって解離した肺組織からのZsGreen腫瘍細胞上で定量した。選択された用量のパノビノスタットは、メラノーマ細胞のMICA/Bタンパク質レベルを有意に増加させなかったが、パノビノスタットとMICA/B mAbとの組み合わせにより、肺転移におけるZsGreenA375メラノーマ細胞のMICA/B表面レベルが高くなった(図7)。
以前の経験に基づくと、移入したヒトNK細胞の生存はNSGマウスでは制限されており、比較的少数のヒトNK細胞のみが肺組織に浸潤していた。したがって、本発明者らは、A375メラノーマ細胞接種の1日後に処理を開始した(図7)。治療の早期開始により、肺組織にまだ深く浸潤していない腫瘍細胞のNK細胞認識が可能になった可能性があった。パノビノスタットとMICA/B mAbとの組み合わせのみが、対照(B2M野生型)A375メラノーマ細胞によって形成される肺転移の数を減少させるが、パノビノスタットまたはMICA/B mAbのいずれかによる単剤療法は効果がないことが分かった。対照的に、MICA/B mAbによる単剤療法では、B2M-KO A375メラノーマ細胞によって形成される肺転移の数が有意に減少した(図7)。MICA/B mAbとパノビノスタットとの組み合わせによっては、B2M-KO転移に対するこの効果は増強されなかった。これは、このモデルではNK細胞の再構成が制限されていたためと考えられる。これらの結果は、MICA/B mAb処理が、このヒト化マウスモデルにおけるMHC-I欠損ヒトメラノーマ転移に対してより効果的であるのに対し、MHC-Iタンパク質を発現するメラノーマ転移に対しては併用療法のみが効果的であることを実証している。
考察
チェックポイント遮断に対する一次および二次耐性は、腫瘍学における主要な問題である。チェックポイント遮断に対する耐性の多くのメカニズムは、腫瘍細胞におけるMHC-IおよびIFNγシグナル伝達経路に関連している。これらには、MHC-I抗原提示経路におけるB2Mまたは他の遺伝子の変異、新生抗原またはMHC-I発現の転写およびエピジェネティックなサイレンシング、ならびにIFNγシグナル伝達経路における不活性化変異が含まれる。4、5、6MICA/Bタンパク質はMHC-Iタンパク質と同様の構造を有するが、β2-ミクログロブリンとは集合しない。38また、MICA/B遺伝子の転写は、IFNγではなくDNA損傷と細胞ストレスによって調節されている。13したがって、MHC-IおよびIFNγ経路の不活性化変異は、MICA/B発現に悪影響を及ぼさない。
MHC-I発現の喪失により、NK細胞の重要な阻害シグナルが除去されることは周知であるが、NK細胞を介した腫瘍免疫の誘導には十分な活性化シグナルも必要である。12MHC-I(B2M変異)またはIFNγシグナル伝達(JAK1変異)経路に不活性化変異がある転移は、MICA/Bα3ドメイン特異的抗体で治療できることを示している。この抗体は、MICA/Bのタンパク質分解によるシェディングを阻害する。これは、ヒトがんにおけるNKG2D受容体を介した免疫からの一般的な回避メカニズムである。このmAbによる処理は、NK細胞上のNKG2D(MICA/Bリガンドの密度の増加)とCD16a(mAbのFc領域)受容体の両方の活性化を誘導することを以前に示した。20理論に拘束されることを望まないが、そのようなmAbでNK細胞を介した腫瘍免疫を誘発するために2つのアプローチを試験することができる。まず、MICA/Bα3ドメイン特異的mAbを使用して、MHC-IまたはIFNγシグナル伝達経路における変異を不活性化させることによるチェックポイント遮断に耐性のある腫瘍を処理することができる。第二に、MICA/B mAbとPD-1mAbの同時投与は、腫瘍細胞に対するNK細胞とCD8 T細胞を介した免疫を同時に誘発し、それにより、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍クローンの増殖を防ぐことができる。このようなアプローチは、広範な不均一性を伴う進行したヒト腫瘍にとって特に興味深い可能性がある。NKG2D受容体は、ヒトCD8 T細胞、γδT細胞およびILCによっても発現されることに留意することが重要である。14、46、47理論に拘束されることを望まないが、したがって、MICA/B mAb処理は、T細胞を介した腫瘍免疫を増強することができる。
腫瘍学で使用される多くの治療アプローチは、腫瘍細胞によるMICA/Bタンパク質の発現を増強する。例えば、HDAC阻害剤が、FDA承認薬であるパノビノスタットなどのMICA/B遺伝子の転写を増強することは周知である。43しかしながら、腫瘍細胞によるMICA/Bタンパク質のタンパク質分解によるシェディングは、NKG2D受容体の活性化に対するそのような薬物の効果を制限する。パノビノスタットとMICA/Bα3ドメイン抗体との組み合わせにより、メラノーマ転移のヒト化マウスモデルにおいてMICA/B表面タンパク質レベルが大幅に増加し、NK細胞を介した免疫が増強されることを示している。このヒト化モデルには重大な制限があり、特に恒常性サイトカインシグナル伝達の欠如により、移入されたヒトNK細胞の生存が制限されていることを認識している。同様のアプローチを使用して、他のFDA承認薬との併用療法を開発することができる。HDAC阻害剤は健康な組織でNKG2Dリガンドの発現を誘導することもできるが、マウスにはMICA/B遺伝子がないため、この態様を本研究で評価することはできない。放射線療法によって誘発されるDNA損傷応答がMICA/B転写を強力に増強することも知られている。48局所放射線療法とMICA/B mAbによる全身免疫療法との組み合わせは、2つの全身免疫療法剤(PD-1およびCTLA-4 mAbなど)を含む組み合わせで観察された免疫関連の有害事象を制限するのに魅力的である。また、免疫療法と放射線療法(CTLA-4遮断)を組み合わせると、非照射病変に対する全身性腫瘍免疫を誘発することができるという臨床的証拠がすでにある(アブスコパル効果)。49
単一細胞データは、NK細胞がPD-1またはCTLA-4 mAbによる処理後に進行した患者を含むヒトメラノーマ転移に実際に存在することを実証している。同じ患者からの腫瘍および血液NK細胞集団は、顕著な転写の違いを実証した。血液試料中のほとんどのNK細胞(82.9%、bNK0クラスター)は、従来の細胞傷害性シグネチャー(GZMBおよびPRF1を含む)を発現した。ただし、メラノーマ転移から単離されたNK細胞は、遺伝子発現プログラムがより多様であった。腫瘍では7つのNK細胞クラスター(および1つのILC3クラスター)が検出され、血液では1つの優勢なNK細胞クラスターと3つの小さなNK細胞クラスターが検出された。腫瘍内のほとんどのNK細胞は細胞傷害性シグネチャーに対して陽性であったが、クラスター間で勾配があった(tNK.3およびtNK.4クラスターで最も高く、tNK.0、tNK.1およびtNK.2クラスターでより低い)。例えば、このシグネチャーはサイトカイン機能のグローバルな評価であり、グランザイムAまたはパーフォリンなどの単一のマーカーよりも有益である。ケモカイン遺伝子の発現に関連する腫瘍浸潤NK細胞と血液NK細胞との最も顕著な違い。最近の2つの出版物は、NK細胞がXCR1受容体に結合するケモカインXCL1およびXCL2を分泌することにより、腫瘍への交差提示DC(cDC1)の動員に重要な役割を果たすことを示した。24、26また、NK細胞とcDC1は頻繁に相互作用することがわかり、これは、NK細胞がT細胞を介した腫瘍免疫に重要なDCの動員に重要な役割を果たしていることを示している。24興味深いことに、血液NK細胞に対してはるかに多くの腫瘍浸潤NK細胞がXCL1およびXCL2を発現することが分かった。さらに、ケモカイン遺伝子発現の観点から腫瘍NK細胞クラスター間の機能的特殊化を観察した:細胞傷害性シグネチャーがより低いNK細胞(クラスターtNK.0、tNK.1、tNK.2、tNK.6)は、より高い細胞傷害性シグネチャー(tNK.3およびtNK.4)を持つクラスターよりも高いレベルのXCL1およびXCL2を発現した。より高い細胞傷害性シグネチャーを有する腫瘍浸潤NK細胞は、実際には、別個のケモカイン遺伝子のセット(CCL3、CCL4、CCL4L2、CCL5)を発現していた。コードされたケモカインはCCR5ケモカイン受容体に結合し、T細胞ならびに他の免疫細胞集団を動員する。32したがって、これらのデータは、腫瘍浸潤NK細胞集団間の重要な機能的特殊化を示している。細胞傷害性シグネチャーが低いNK細胞は、cDC1を動員する高レベルのXCR1結合ケモカインを発現する傾向があるが、より高い細胞毒性シグネチャーを有するNK細胞は、T細胞および他の免疫細胞を動員するCCR5結合ケモカインを、より高レベルに発現する。これらのデータおよび最近の出版物は、腫瘍免疫におけるNK細胞の役割をより広い文脈で再考する必要があることを示している。NK細胞は腫瘍細胞を殺傷するだけでなく、保護腫瘍免疫に必要な主要な免疫細胞集団を動員することによって好ましい微小環境を作り出すことができる。
最近のscRNA-seq研究では、ヒトNK細胞のトランスクリプトームを分析し、血液中の2つのNK細胞集団と、脾臓試料中の4つの集団を同定した。血液と脾臓とのNK細胞集団を、別個の転写機能によって特性評価した。50理論に拘束されることを望まないが、この研究と我々のデータは、NKの転写状態が組織の微小環境によって動的に調節されていることを検証している。理論に拘束されることを望まないが、腫瘍において同定された異なるNK細胞集団は、異なる微小環境に局在する。腫瘍内のNK細胞集団の明らかな機能的特殊化は、細胞傷害性活性の増強または交差提示DCを動員するケモカインの分泌などのNK細胞機能の別個の側面を増強する機会も提供する。
要約すると、細胞傷害性T細胞に対する耐性を引き起こす変異を伴う転移は、MICA/BシェディングがmAbで阻害されると、NK細胞の標的となる可能性があることを示している。転移性病変に対するNK細胞の活性をさらに増強するために、いくつかの組み合わせ戦略を試験することができる:1.腫瘍細胞によるMICA/Bタンパク質発現を増強するアプローチ(パノビノスタット、局所放射線療法など)48、2.腫瘍内のNK細胞機能を増強し、TGFβを介したNKG2Dの下方調節を低減するサイトカイン(IL-15/IL-15Rα複合体など)51、3.NK細胞上の阻害性受容体を標的とする抗体52。転移浸潤ヒトNK細胞に関する単一細胞データは、別個のNK細胞集団の遺伝子発現プログラムに関する豊富な情報も提供する。これらの単一細胞データは、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍に対するNK細胞免疫を増強するための戦略の将来の開発に情報を与えることができる。
方法
細胞株
B16F10、LLC1、A375、HCT-116、A549およびU937細胞株は、ATCC(Manassas,Virginia)から購入した。RPMI-8226およびU266細胞株は寛大に寄付され(Dana-Farber Cancer Institute,Boston,Massachusetts)、NCI-H139-Sqc細胞株は寛大に寄付された。CY029-S1、CY048-S、CY 21A-S1、CY.119-1A S、およびCY36-S1短期メラノーマ細胞株は以前に記載されている。20、45Universal Mycoplasma Detection Kit(ATCC、カタログ番号30-1012K)またはMycoAlert(商標)Mycoplasma Detection Kit(Lonza、カタログ番号LT07-318)を使用して、すべての細胞株がマイコプラズマに対して陰性であることを試験した。すべての細胞株は、供給業者または共同研究者から入手した後、少数の継代で使用した。A375、HCT-116、A549、U937、RPMI-8226、U266、およびNCI-H139-Sqc細胞株はRPMI-1640培地で培養し、B16F10、LLC1、CY029-S1、CY048-S、CY 21A-S1、CY.119-1A S、およびCY36-S1はDMEM培地で培養した。RPMI-1640およびDMEM培地には、10%FBS、1×グルタマックス、および1×ペニシリン/ストレプトマイシンを添加した。すべての組織培養試薬はGibco(Thermo Fisher Scientific)から購入した。細胞を37℃で5%COで培養した。
対照およびB2M-KOA375細胞は、親A375細胞にlentiCas9-blastベクターを形質導入した後、ブラストサイジンで選択することにより生成した。続いて、BsmB1部位の間に挿入したヒトB2M遺伝子を標的とするgRNAを含むpLKO3G-gRNA-PGK-EGFPベクターを細胞に形質導入した。対照細胞株には、ベクターのバックボーンを形質導入した。形質導入後、細胞を組換えヒトIFNγ(10ng/ml)の存在下で24時間培養して、MHC-Iタンパク質の上方調節を誘導し、APCコンジュゲートW6/32抗体(Biolegend、カタログ番号311410)で染色した。HLA-A/B/C陰性B2M-KO細胞とHLA-A/B/C陽性対照細胞をフローサイトメトリーで選別した。親A375細胞にもpHAGEレンチウイルスベクターを形質導入して、EF1αプロモーターの制御下でZsGreenの発現を可能にした。ZsGreenA375細胞をフローサイトメトリーで選別し、それを使用してインビボでのMICA/B発現を調べた。
B16F10対照およびB2m-KO細胞株の生成は以前に報告された。53MICA発現は、前述のように、EF1αプロモーターの制御下でMICA*009-IRES-ルシフェラーゼ発現カセットを搭載するpHAGEレンチウイルスベクターを対照およびB2m-KO B16F10細胞に形質導入することによって達成された。20細胞をIFNγ(10ng/ml)で24時間処理した後、APCコンジュゲートH-2D抗体(Biolegend、カタログ番号111513)およびPEコンジュゲートMICA 6D4抗体(Biolegend、カタログ番号320906)で標識した。次に、MICAH-2Db-B2M-KOおよびMICAH-2Db+対照B16F10を、フローサイトメトリーで選別した。
Cas9タンパク質とJak1遺伝子を標的とするgRNAとを用いて対照B16F10-MICA細胞株をエレクトロポレーションすることによって、Jak1-KO B16F10-MICA細胞を生成した。エレクトロポレーションは、Amaxa(商標)SF Cell Line 96ウェルNucleofector(商標)Kit(Lonza、V4SC-2096)を4D Nucleofactor(Lonza)において使用して実行した。次に、細胞を組換えマウスIFNγ(10ng/ml)で24時間培養し、MICAH-2Db-細胞をフローサイトメトリーで単離した。
LLC1細胞には、EF1αプロモーターの制御下でMICA*009cDNA-IRES-ZsGreen発現カセットを搭載したpHAGEレンチウイルスベクターを最初に形質導入した。得られたLLC1-MICA細胞にCas9タンパク質をエレクトロポレーションし、B2m遺伝子を標的とするgRNAと結合させた。対照細胞はCas9タンパク質のみでエレクトロポレーションした。対照およびB2m-KO LLC1-MICA細胞をIFNγで24時間処理し、H-2Kの発現に基づいてフローサイトメトリーで選別した。対照LLC1-MICA細胞はH-2Kb+であったが、B2m-KO LLC1細胞はH-2Kb-であった。
MICA/Bシェディングアッセイ
5×10個の腫瘍細胞を、96ウェルプレート(接着細胞の場合は平底、浮遊細胞の場合はU底)において、様々な濃度の抗体、IFNγ、および/またはパノビノスタット(ApexBio、カタログ番号A8178)の存在下で、各図に示されているように24時間培養した。24時間の培養期間の後、プレートを500×gで5分間遠心分離し、Human MICA ELISA Kit(Abcam、カタログ番号ab59569)を使用してシェディングMICAの分析のために上清を収集した。以前、このELISAキットを使用して、7C6 mAbがシェディングMICAの検出を妨害しないことを実証した。20
接着細胞をVersene(Gibco、カタログ番号15040-066)で剥離し、細胞表面上のMICA/Bタンパク質の完全性を維持した。Human TruStainFcX(商標)(Biolegend、カタログ番号422302)を使用してFc受容体を遮断し、細胞をPEまたはAPCコンジュゲート抗ヒトMICA/Bクローン6D4(Biolegend、カタログ番号320906または320908)で染色した。重要なことには、6D4抗体はMICA/Bのα1-α2ドメインに結合するため、前述のように、MICA/Bのα3ドメインを標的とする7C6抗体と競合しない。20細胞は、7-AAD(BD Pharmingen(商標)、カタログ番号559925)、Zombie UV、YellowまたはNear Infrared(Biolegend、それぞれ、カタログ番号423108、423104および423106)のいずれかの死細胞マーカーでも染色した。データはBD Fortessa X20またはBeckman Coulter CytoFLEX LXを使用して取得し、分析はFlowJo V10ソフトウェアを使用して実行した。
ヒトおよびマウスのNK細胞の単離
健康な個人(白血球減少カラー)からのヒトNK細胞は、EasySep(商標)Human NK Cell Isolation Kit(Stem Cell Technologies、カタログ番号17955)を使用した陰性選択によって単離し、その結果、NK細胞の純度は少なくとも90%になった。白血球減少カラーは、Brigham and Women’s Hospital(Boston,USA)によって匿名で提供された。NK細胞は、10%FBS、5%ヒトAB血清、1,000U/ml IL-2、および20ng/ml IL-15を添加したRPMI-1640培地を使用して、G-Rex 6-ウェルプレート(Wilson Wolf、カタログ番号80240M)においてインビトロで増殖させた。NK細胞が実験に使用されるまで、培地は週に1回補充した。
マウスNK細胞は、70μmセルストレーナーを使用して脾臓組織をメッシュ化し、続いて赤血球溶解(ACKバッファー)し、PEコンジュゲート抗マウスCD49b mAb(Biolegend、カタログ番号108908)およびAPCコンジュゲート抗マウスCD3ε mAb(Biolegend、カタログ番号100312)で染色することにより単離した。NK細胞をフローサイトメトリーで選別し、典型的な純度は約99%であった。これらの細胞を、同種または同系のNK細胞を含む実験のために、Rag2-/-Il2rg-/-KOマウスに直ちに注射した。
NK細胞を介した殺傷アッセイ
長期NK細胞媒介殺傷アッセイでは、GFP対照およびB2M-KOA375細胞を、組織培養培地中のMICA/Bまたはアイソタイプ対照mAb(20μg/ml)で24時間前処理した。続いて、腫瘍細胞をVerseneで剥離し、PBSで洗浄し、黒壁96ウェルプレート(Corning(商標)、カタログ番号3603)にウェル当たり5×10個の細胞密度で播種した。図に示すように、ヒトNK細胞を1~2時間後に異なるエフェクター対標的比で添加し、IL-2(300U/ml)を添加して、NK細胞の生存をサポートした。以前に報告されたように、Celigo Image Cytometer(Nexcelom Bioscience,Lawrence,USA)を使用して、GFP腫瘍細胞の数を経時的に追跡した。40
短期間のNK細胞殺傷アッセイでは、前述のように、A375メラノーマ細胞を組織培養培地においてMICA/Bまたはアイソタイプ対照mAb(20μg/ml)で24時間前処理し、4時間の51Cr放出アッセイにおいて標的細胞として使用した。20白血球アフェレーシス減少カラーから陰性選択によりNK細胞を単離し、アッセイにおいて使用する前に、96ウェルU底プレートにおいて1,000U/mlのIL-2とともに24時間培養した。いくつかの実験では、アイソタイプ対照mAbまたは抗KIR2DL2/3+抗KIR2DL4 mAb(BioLegend、カタログ番号312602および347003)を追加することにより、51Cr放出アッセイにおいて、NK細胞上のKIR受容体を遮断した。
ヒトA375メラノーマ細胞のバルクRNA-seq分析
親のA375細胞を50nMパノビノスタットまたは対応する量のPBSで24時間培養した。次に細胞をVerseneで剥離し、RNAをRNeasy Plus MiniKitおよびRNase-FreeDNase Setでそれぞれ単離した(両方ともQiagenのキット、それぞれ、カタログ番号74134および79254)。cDNAの生成、配列決定および分析は、以前に報告されたように行った。20
マウス
野生型(WT)C57BL6/J、Ighm-/-C57BL6/J、CB6F1/J、およびNSGマウスは、Jackson Laboratoriesから購入した(それぞれ、カタログ番号000664、002288、100007、および005557)。Rag2-/-Il2rg-/-ノックアウトマウスはTaconicから購入した(カタログ番号4111)。マウスは雄(雌のNSGマウスを除く)で、6~8週齢であった。以前に報告されたように、すべてのマウスはDana-Farber Cancer Instituteの飼育場に収容された。20動物使用のための組織委員会(institutional committee for animal use)は、この研究で使用された手順を承認した(動物プロトコル番号08-049)。
免疫応答性マウスの転移モデル
B16F10-MICA腫瘍細胞(対照、B2m-KOまたはJak1-KO)を尾静脈からC57BL/6マウス(WTまたはIghm-/-)に静脈内接種した(図の凡例で説明されているように、実験に応じて100μlのPBS中1~7×10個の細胞)。マウスがアイソタイプ対照mAb(BioXcell、カタログ番号BE0085)または7C6-mIgG2a mAb(注射あたり200μg、7、8日目、その後は週に1回)の腹腔内注射によって転移を確立したとき(腫瘍接種後7日目)、Ighm-/-マウスにおいて処理を開始した。別のプロトコルでは、WTマウスに、1、2日目に抗体を注射し、その後週に1回注射した。CD8 T細胞(100μg抗CD8β、BioXcell、カタログBE0223)またはNK細胞(1:10希釈抗アシアロGM1、Wako Chemicals、カタログ986-1001)の枯渇を誘導した抗体を、腫瘍細胞の接種に対して、-1、0日目に注射し、その後は週に1回注射した。対照IgG(BioXcell、カタログBE0083)としてマウスIgG1を使用した。肺転移は、組織のホルマリン固定後、実体顕微鏡下で14日目に定量した。あるいは、マウスの生存を記録した。
LLC1-MICA転移モデルの場合、WT C57BL/6マウスに、0.1mlのPBS中の1.0~1.5×10個の腫瘍細胞(図の凡例に示されているように)を尾静脈から静脈内接種した。7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg)を、腫瘍細胞の接種に対して、2、3日目に投与し、その後は週に1回投与した。NK細胞の養子移入を含む実験では、WT C57BL/6(同系)またはCB6F1/J(同種)マウスから単離された2×10個のNK細胞をRag2-/-Il2rg-/-ノックアウトマウスに静脈内注射した。これらのNK細胞は、フローサイトメトリーによってCD3εCD49b細胞として単離した。LLC1-MICA腫瘍細胞(7×10個の細胞)を、NK細胞移入の1日後に静脈内注射した。7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg/注射)を2、3日目に腹腔内投与し、その後は週に1回投与した。14日目に、マウス(WTまたはRag2-/-Il2rg-/-ノックアウト)をCO吸入により安楽死させ、前述のように、肺転移のカウントを可能にするために墨汁(30%)を気管に注入した。28肺組織はFeketeの固定液を使用して処理し、実体顕微鏡を使用して表面転移を数えた。
B16F10-MICA転移モデルにおけるマウスNK細胞の特性評価
WT C57BL/6マウスに、対照、B2m-KOまたはJak1-KO遺伝子型を持つ7×10個のB16F10-MICA細胞を静脈内接種した。腫瘍細胞接種後1日目および3日目に、マウスを7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg/注射)で処理した。12日目に、マウスに50μlのAPCコンジュゲート抗マウスCD45.2(Biolegend、109814)を静脈内注射して、血管内免疫細胞を標識し、安楽死させた。肺組織を細かく切断し、1mg/mlコラゲナーゼIV型、0.1mg/mlヒアルロニダーゼ、20U/ml DNaseを添加したRPMI-1640に再懸濁し、gentleMACS機器(Miltenyi)を使用して処理した。次に、細胞懸濁液を、マウスTruStain FcX(商標)(Biolegend、カタログ番号101320)、ならびにPE-Cy7コンジュゲート抗マウスCD45.2(Biolegend、109830)、APCコンジュゲート抗マウスCD3ε(Biolegend、100312)、APCコンジュゲート抗マウスTCRβ(Biolegend、109212)、BV785コンジュゲート抗マウスNK1.1(BD Biosciences、740853)、PE-CF594コンジュゲート抗マウスCD49b(BD Biosciences、562453)、Alexa488コンジュゲート抗マウスEOMES(Invitrogen、53-4875-82)、PEコンジュゲート抗マウスGZMA(Invitrogen、12-5831-82)、BV421コンジュゲート抗マウスNKG2D(BD Biosciences、562800)、PERCP-CY5.5コンジュゲート抗マウスCD16/32(Biolegend、101324)、BV510コンジュゲート抗マウスLy49C/I(BD Biosciences、744028)およびZombie UVなどの複数の抗体とともにインキュベートした。CytoFLEX Flow Cytometer(Beckman Coulter)を使用して細胞を分析し、FlowJo V10を使用してデータを処理した。
ヒト化マウスモデル
NSGマウスは、上記のようにインビトロで増殖させたヒトNK細胞(1~2×10個の細胞)で静脈内に再構成した。以前に報告されたように、IL-2を腹腔内注射して(7.5×10個の単位)、NK細胞のインビボ生存をサポートした。20A375メラノーマ細胞(5×10個の細胞、対照またはB2M-KO)を1日後(0日目)に注射した。腫瘍細胞接種の1日後、マウスには、別の用量のIL-2に加えて、アイソタイプ対照(BioXcell、カタログBE0096)または7C6-hIgG1 mAb(200μg)、ならびにPBSまたは10mg/kgパノビノスタット(ApexBio、カタログ番号A8178)を投与した。2日目に、マウスを同じドナーからのヒトNK細胞で再び再構成し、IL-2、抗体、ならびにPBSまたはパノビノスタットの注射も投与した。転移は、LLC1-MICA転移モデル(気管への墨汁の注入、Feketeの固定液による肺組織の処理)について、上記したように、最後の処理の2週間後に定量した。
NSGマウスに1×10個のZsGreenA375メラノーマ細胞を接種して、肺転移におけるMICA/B表面レベルに対するMICA/B mAbおよびパノビノスタット処理の効果を研究した。これらのマウスにはヒトNK細胞を投与しなかった。転移が確立されたら(2週間後)、2日後に7C6-hIgG1またはアイソタイプ対照mAb(200μg)、ならびに溶媒対照としてパノビノスタット(10mg/kg)またはPBSでマウスを処理した。最後の処理の翌日、マウスをCO吸入により安楽死させ、肺組織を機械的に分離して、MICA/Bタンパク質の完全性を維持した。腫瘍細胞は、ZsGreen陽性であるが、マウスCD45抗原に対して陰性である、大きな生細胞として同定された。MICA/B表面タンパク質を6D4-PEmAb(Biolegend、カタログ320906)で標識し、フローサイトメトリーで定量した。
腫瘍のないNSGマウスにおけるヒトNK細胞の特性評価
腫瘍のないNSGマウスに2×10個のヒトNK細胞を静脈内接種し、上記のようにインビトロで増殖させた。同時に、マウスには、IL-2(7.5×10個)、ならびに溶媒対照としてパノビノスタット(10mg/kg)またはPBSの腹腔内注射を投与した。1日後、眼の出血により採血し、フローサイトメトリーによりヒトNK細胞を分析した。
メラノーマ転移に浸潤するヒトNK細胞の特性評価
メラノーマ組織試料は、Brigham&Women’s Hospitalで無反応病変の治療のために手術を必要とした患者から得た。手術時に血液試料も採取した。新たに切除された腫瘍組織は、Tumor Dissociation Kit(Miltenyi Biotec、カタログ130-095-929)を使用して分離した。血液試料中の赤血球は、ACKバッファーを使用して溶解した。NK細胞は、BD Ariaフローサイトメーター(BD Biosciences)を使用して、メラノーマ病変および対応する血液試料から、CD45、CD56、CD3ε,CD4、CD8a、CD14、CD15およびCD163であるリンパ球サイズの単一生細胞として単離した。これらの選別したNK細胞を、scRNA-seq分析に使用した。
フォローアップ実験では、腫瘍および血液NK細胞も抗FGFPB2、GZMA、GZMK、CD62L、NKG2D、およびCD16a抗体で染色し、フローサイトメトリーで分析した。すべての蛍光色素標識抗体は、BioLegend、BD Biosciences、またはeBiosciencesから購入した。細胞内染色では、NK細胞を固定し、True-Nuclear(商標)転写因子バッファーセット(Biolegend、カタログ番号424401)を製造元の推奨に従って透過処理した。Cytoflexフローサイトメーター(Beckman Coulter)を使用して試料を分析した。
単一細胞RNA-seq
NK細胞(試料当たり約13,000個のNK細胞)を選別した直後に、細胞懸濁液をPBS中の0.05%RNaseフリーBSAで洗浄した。scRNA-seqライブラリーの構築には、10X Genomics 3’V2単一細胞アッセイ(10X Genomics)を使用した。逆転写、cDNA増幅、ライブラリー調製はすべてメーカーの指示に従って実行した。ライブラリーは、ラピッドランモードでイルミナHiSeq 2500を使用して配列決定され、細胞当たり25,000を超えるリードが得られた。
単一細胞RNA-seqデータの計算分析
逆多重化、アラインメント、フィルタリング、バーコードカウント、および固有の分子識別子(UMI)カウントのステップには、10x GenomicsのCell Rangerソフトウェアを使用した。分析は、Seurat 3.0パッケージを使用して実行した。54まず個々のデータセットを個別に処理してから、複数の試料からのデータを組み合わせた。データセットごとに、1,500個の最も可変的な遺伝子を選択した。続いて、主成分分析(PCA)を実行し、最初の15個の主成分(PC)を使用して、Louvainクラスタリングおよび一様多様体近似および射影(UMAP)埋め込みを実行した。55、56各クラスターの最も重要なマーカー遺伝子をチェックして、T細胞(CD3D、CD3EおよびCD3G)、B細胞(IGHG1、IGHG2およびJCHAIN)、マクロファージ(LYZ)、メラノーマ細胞(MLANA)などの潜在的な汚染細胞集団を特定した。これらの細胞は、その後の分析の前に除去した。
次に、Seuratの統合アルゴリズムを使用して、各患者の血液NK細胞とメラノーマ浸潤NK細胞のペア集団を比較し、さらに3つのメラノーマ浸潤NK細胞試料と3つの血液NK細胞試料を別々に統合した。各試料からの3,000個の最も可変的な遺伝子と最初の15個のPCを使用して、統合のために1,000個のアンカー遺伝子を選択した。その後、統合データセットにPCA、クラスタリング(解像度=0.3)、UMAP埋め込みを繰り返した。最後に、統合データセットについて差分試験を実行して、他のすべての細胞と比較して各クラスター内で有意に上方調節された遺伝子(調整済みP<0.05)、ならびに各主要クラスター内の血液NK細胞とメラノーマ浸潤NK細胞との間で差次的に発現する遺伝子を同定した。
特定の細胞機能または経路を表す遺伝子セットについては、細胞集団全体での遺伝子セットの活性の変動を評価するために、各細胞のAUCellスコアも計算した。57データの分析に基づいて、細胞傷害性とケモカイン活性の遺伝子セットを厳選した。NK細胞、ILC1、ICL2、およびILC3の同一性については、他の3つの集団と比較して、これらの自然細胞型のうちの1つにおいて有意に上方調節された遺伝子を使用した以前の研究により定義された遺伝子シグネチャーを参照した(調整済みP<1e-3);特にILCアイデンティティの場合、同じ遺伝子はNK細胞において有意に上方調節されなかった(調整済みP>1e-2)。31
統計分析
すべての統計分析はGraphPad Prism 8ソフトウェアを使用して実行し、関連する統計試験は各図の凡例に示されている。
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実施例3-MICAおよびMICBシェディングの阻害は、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍に対するNK細胞を介した免疫を誘発する
要約
細胞傷害性T細胞に対する耐性は、B2MまたはJAK1遺伝子の変異など、腫瘍細胞におけるMHCクラスI発現またはIFNγシグナル伝達の喪失によって媒介され得る。理論に拘束されることを望まないが、NK細胞は耐性腫瘍を標的にすることができるが、NK細胞ベースの戦略はまだ開発されていない。理論に拘束されることを望まないが、活性化シグナルが提供されれば、腫瘍はNK細胞の標的となる可能性がある。ヒト腫瘍は、活性化NKG2D受容体のMICAおよびMICBリガンドを発現するが、MICA/Bのタンパク質分解によるシェディングは、多くのヒトがんにおける免疫回避メカニズムである。B2MおよびJAK1欠損転移は、MICA/Bのシェディングを遮断するmAbで処理した後のNK細胞の標的となることを示している。さらに、FDA承認のHDAC阻害剤パノビノスタットとMICA/B抗体とが相乗的に作用して、腫瘍細胞上のMICA/B表面レベルを増強することを実証している。HDAC阻害剤はMICA/B遺伝子発現を増強し、MICA/B抗体は細胞表面上の合成タンパク質を安定化させる。パノビノスタットとMICA/B抗体との組み合わせにより、ヒトNK細胞で再構成されたNSGマウスのヒトメラノーマ細胞株によって形成される肺転移の数が減少する。したがって、MICA/Bに特異的なmAbによって誘導されるNK細胞を介した免疫は、細胞傷害性T細胞に耐性を持たせる変異を有する腫瘍を標的とする機会を提供する。
序章
T細胞上のプログラム細胞死タンパク質1(PD-1)または細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA-4)阻害性受容体を標的とする抗体によるチェックポイント遮断は、進行がんの患者においても永続的な抗腫瘍免疫を誘導することができる。しかしながら、多くの患者は、一次または二次耐性のためにこれらの療法の恩恵を受けることができない(1)。細胞傷害性T細胞は、主要組織適合遺伝子複合体クラスI(MHC-I)タンパク質に結合した腫瘍由来ペプチドを認識するその能力に基づいて、チェックポイント遮断の有効性において役割を果たす(2)。T細胞受容体(TCR)によるこのようなMHC-I-ペプチド複合体の認識は、パーフォリンおよびグランザイムを含む細胞傷害性顆粒の放出を介して、T細胞を介した殺傷を引き起こす。また、T細胞によるインターフェロン-γ(IFNγ)の分泌は、腫瘍細胞の増殖を阻害し、腫瘍細胞と樹状細胞の両方でMHC-Iタンパク質の発現を増強する(3)。したがって、チェックポイント遮断に対する耐性は、MHC-I(B2M、TAP1、TAP2および他の遺伝子)またはIFNγ(JAK1、JAK2)経路における主要遺伝子の変異またはエピジェネティックなサイレンシングのいずれかによる、腫瘍細胞によるMHC-I発現の喪失によって、媒介される(4~6)。新生抗原の数が少ないかまたは失われていると、細胞傷害性T細胞によって媒介される腫瘍免疫も低下する(7~10)。現在、チェックポイント遮断に耐性のある固形腫瘍を有する患者に対する代替免疫療法はない。理論に拘束されることを望まないが、キメラ抗原受容体(CAR)T細胞は、MHC-Iタンパク質を欠く腫瘍細胞を標的にすることができるが、これまでのところ、CAR T細胞は固形腫瘍に対して限られた有効性を示している(11)。
ナチュラルキラー(NK)細胞は、細胞傷害性T細胞が必要とするものとは異なる分子メカニズムによって腫瘍細胞を認識する。腫瘍細胞のNK細胞認識は、DNA損傷および細胞ストレスなどの悪性形質転換に関連する細胞プロセスによって腫瘍細胞上で上方調節されたリガンドに結合する生殖細胞系列にコードされた活性化受容体によって媒介される(12)。対照的に、T細胞は、共有腫瘍抗原または体細胞変異によって作製された新生抗原に由来するMHC提示ペプチドを認識する(2)。したがって、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍は、NK細胞ベースの免疫療法アプローチに応答することができる。実際、腫瘍細胞による発現の喪失は、MHC-Iタンパク質が阻害性NK細胞受容体のリガンドとして機能するため、NK細胞に対する感受性を高める(12)。しかしながら、NK細胞を介した腫瘍免疫の誘導には、NK細胞を介した腫瘍細胞の攻撃を妨げる免疫回避メカニズムの効果的な標的化も必要になる場合がある。例えば、多くのヒトがんは、NK細胞およびT細胞の亜集団上の活性化NK群2D(NKG2D)受容体のリガンドとして機能するMHC-I鎖関連ポリペプチドA(MICA)およびMICB(MICA/B)タンパク質を発現する(13、14)。腫瘍は、MICA/Bタンパク質のタンパク質分解によるシェディングにより、NKG2D受容体を介した腫瘍免疫を回避する(15~22)。シェディングに必須のドメインであるMICA/Bのα3ドメインに結合するモノクローナル抗体(mAbs)を開発した。これらのmAbは、MICA/Bのシェディングを阻害し、NK細胞を介した腫瘍免疫を誘導した。腫瘍細胞上のMICA/Bタンパク質の密度の増加は、NK細胞のNKG2D受容体を介した活性化を増強し、腫瘍コンジュゲート抗体のFcセグメントもCD16Fc受容体を介してNK細胞を活性化させた。このようなMICA/B抗体による治療により、腫瘍浸潤NK細胞が、細胞傷害性の高い状態へと著しく変化した(23)。
MICAおよびMICB遺伝子は、ヒト6番染色体上のMHC遺伝子座の一部であり、コードされたタンパク質は、MHCタンパク質と有意な構造的類似性を共有している。B2M欠損症は、T細胞を介した免疫およびT細胞チェックポイント遮断に対する応答性を無効にするが、MICA/Bタンパク質はβ2ミクログロブリンまたはペプチドと会合しない(5、24~26)。理論に拘束されることを望まないが、MICA/Bシェディングの阻害は、細胞傷害性T細胞に耐性のある転移性病変に対するNK細胞を介した免疫を誘導する。実際、MICA/Bα3ドメインに特異的なmAbによる処理により、MHC-IまたはIFNγシグナル伝達経路に不活性化変異(それぞれB2mおよびJak1変異)を伴う腫瘍に対するNK細胞を介した免疫が可能になった。また、MICA/B遺伝子は、腫瘍細胞によるMICA/B発現を阻害するヒストンデアセチラーゼによってエピジェネティックに調節されている(27~30)。HDAC阻害剤はインビボでMICA/B mAbと相乗的に作用し、MICA/B遺伝子の転写の増強(HDAC阻害剤)とMICA/Bシェディングの阻害(MICA/B mAb)を通じて腫瘍細胞の表面上のMICA/Bタンパク質レベルを増強することを発見した。この併用療法は、ヒト化マウスモデルにおいてメラノーマ転移に対するNK細胞媒介免疫を付与した。したがって、活性化受容体を誘発するNK細胞ベースの免疫療法は、細胞傷害性T細胞に耐性のあるがんを治療するために使用することができる。
材料および方法
細胞株
B16F10、LLC1、A375、HCT-116、A549およびU937細胞株は、ATCC(Manassas,Virginia)から購入した。RPMI-8226およびU266細胞株が寄贈され(Dana-Farber Cancer Institute,Boston,Massachusetts)、NCI-H139-Sqc細胞株が惜しみなく寄贈された。CY029-S1、CY048-S、CY21A-S1、CY.119-1A S、およびCY36-S1の短期メラノーマ細胞株は以前に報告されている(23、31)。Universal Mycoplasma Detection Kit(ATCC、カタログ番号30-1012K)またはMycoAlert(商標)Mycoplasma Detection Kit(Lonza、カタログ番号LT07-318)を使用した実験で使用する前に、すべての細胞株がマイコプラズマに対して陰性であることを試験した。すべての細胞株は、供給業者または共同研究者から入手した後、少数の継代(約10継代未満)で使用した。A375、HCT-116、A549、U937、RPMI-8226、U266、およびNCI-H139-Sqc細胞株はRPMI-1640培地で培養し、B16F10、LLC1、CY029-S1、CY048-S、CY 21A-S1、CY.119-1A S、およびCY36-S1はDMEM培地で培養した。RPMI-1640およびDMEM培地には、10%FBS、1×グルタマックス、および1×ペニシリン/ストレプトマイシンを添加した。すべての組織培養試薬はGibco(Thermo Fisher Scientific)から購入した。細胞を37℃で5%COで培養した。
対照およびB2M-KOA375細胞は、親A375細胞にlentiCas9-ブラストベクター(Addgene#52962)続いて、ブラストサイジン(Gibco、カタログ番号R21001)で選択することにより生成した。続いて、BsmB1部位の間に挿入したヒトB2M遺伝子を標的とするgRNAを含む、以前に報告された(32)pLKO3G-gRNA-PGK-EGFPベクターを細胞に形質導入した。対照細胞株には、ベクターのバックボーンを形質導入した。形質導入後、細胞を組換えヒトIFNγ(10ng/ml、BD Biosciences)の存在下で24時間培養し、MHC-Iタンパク質の上方調節を誘導した。細胞をAPC結合W6/32抗体(Biolegend、カタログ番号311410)で染色し、HLA-A/B/C陰性B2M-KO細胞とHLA-A/B/C陽性対照細胞をフローサイトメトリーで選別した。親A375細胞にもpHAGEレンチウイルスベクターを形質導入して、EF1αプロモーターの制御下でZsGreenの発現を可能にした。このベクターは、親ベクターからIRESおよびZsGreen配列を除去したNotIおよびBamHI制限部位の間にZsGreen配列を挿入することによって生成した。ZsGreenA375細胞をフローサイトメトリーで選別し、それを使用してインビボでのMICA/B発現を調べた。
B16F10対照およびB2m-KO細胞株は以前に報告されている(32)。MICA発現は、EF1αプロモーターの制御下でMICA*009-IRES-ルシフェラーゼ発現カセットを搭載したpHAGEレンチウイルスベクターを対照およびB2m-KO B16F10細胞に形質導入することによって達成された。このプラスミドは、以前に報告されている(23)。B16F10対照およびB2m-KO細胞株をPEコンジュゲート抗MICA/B抗体(Biolegendカタログ番号320906)で標識し、MICA細胞をフローサイトメトリーで選別した。Cas9タンパク質とJak1遺伝子を標的とするgRNAとを用いて対照B16F10-MICA細胞株をエレクトロポレーションすることによって、Jak1-KO B16F10-MICA細胞を生成した(図34)。エレクトロポレーションは、Amaxa(商標)SF Cell Line 96ウェルNucleofector(商標)Kit(Lonza、V4SC-2096)を4D Nucleofactor(Lonza)において使用して実行した。細胞をIFNγ(10ng/ml、BD Biosciences)で24時間処理した。続いて、細胞を、PE結合MICA 6D4抗体(Biolegend、カタログ番号320906)およびAPCコンジュゲート抗MHC-I抗体のカクテル(抗H-2Kおよび抗H-2D、それぞれ、Biolegendカタログ番号116518および111513)で標識した。次に、MICAMHC-IB2M-KOおよびMICAMHC-I対照B16F10をフローサイトメトリーで分類した。
LLC1細胞には、EF1αプロモーター(Addgene#114007)の制御下でMICA*009cDNA-IRES-ZsGreen発現カセットを搭載したpHAGEレンチウイルスベクターを最初に形質導入した。得られたLLC1-MICA細胞にCas9タンパク質をエレクトロポレーションし、B2m遺伝子を標的とするgRNAと結合させた。対照細胞はCas9タンパク質のみでエレクトロポレーションした。対照およびB2m-KO LLC1-MICA細胞をIFNγ(BD Biosciences)で24時間処理し、H-2K(クローンAF6-88.5 Biolegend)の発現に基づいてフローサイトメトリーで選別した。対照LLC1-MICA細胞はH-2K陽性であったが、B2m-KO LLC1細胞はH-2K陰性であった。
ウエスタンブロッティング
B16F10、LLC1、およびA375細胞株を、50ng/mlのIFNγ(BD Biosciences)を用いて、または用いずに16時間処理した。続いて、細胞をPBSで洗浄し、プロテアーゼ阻害剤カクテル(Sigma Aldrich)を添加したRIPAバッファー(Thermo Scientific)で溶解した。溶解産物を14,000rpm、4Cで10分間遠心分離した。総タンパク質をビシンコニン酸アッセイ(Thermo Scientific)で測定し、ゲルローディングの前に正規化した。SDS-PAGEに続いて、試料を、ポリビニリデンジフルオリドメンブレンに転写し、0.1%Tweenを添加したトリス緩衝生理食塩水中の5%ミルクで遮断し、次のように適切な一次抗体とともに一晩インキュベートした:抗マウスB2M(R&D Systems)、抗ヒトB2M、JAK1、GAPDH、およびチューブリン(すべてCell Signaling Technology製)。西洋ワサビペルオキシダーゼとコンジュゲートした二次抗体(Cell SignalingTechnologyおよびJacksonImmunoresearch)とのインキュベーション後、Chemi-Doc機器(Bio-Rad Laboratories)を使用した化学発光(Western LightningおよびPerkin-Elmer)によってタンパク質を可視化した。
MICA/Bシェディングアッセイ
5×10個の腫瘍細胞を、96ウェルプレート(接着細胞の場合は平底、浮遊細胞の場合はU底)において、様々な濃度の抗体、IFNγ、および/またはパノビノスタット(ApexBio、カタログ番号A8178)の存在下で、各図に示されているように24時間培養した。24時間の培養期間の後、プレートを500×gで5分間遠心分離し、Human MICA ELISA Kit(Abcam、カタログ番号ab59569)を使用してシェディングMICAの分析のために上清を収集した。重要なことに、以前、7C6 mAbがこのELISAを使用してシェディングMICAの検出を妨害しないことを実証した(23)。
接着細胞をVersene(Gibco、カタログ番号15040-066)で剥離し、細胞表面上のMICA/Bタンパク質の完全性を維持した。Human TruStainFcX(商標)(Biolegend、カタログ番号422302)を使用してFc受容体を遮断し、細胞をPEまたはAPCコンジュゲート抗ヒトMICA/Bクローン6D4(Biolegend、カタログ番号320906または320908)で染色した。6D4抗体はMICA/Bのα1-α2ドメインに結合するため、以前に示したように(23)、MICA/Bのα3ドメインを標的とする7C6抗体と競合しない。細胞を、7-AAD(BD Pharmingen(商標)、カタログ番号559925)、Zombie UV、Yellow、またはNear Infrared(Biolegend、それぞれ、カタログ番号423108、423104、および423106)のいずれかの死細胞マーカーでも染色した。データはBD Fortessa X20またはBeckman Coulter CytoFLEX LXを使用して取得し、分析はFlowJo V10ソフトウェアを使用して実行した。
ヒトおよびマウスのNK細胞の単離
健康な個人(白血球減少カラー)からのヒトNK細胞は、EasySep(商標)Human NK Cell Isolation Kit(Stem Cell Technologies、カタログ番号17955)を使用した陰性選択によって単離し、その結果、NK細胞の純度は少なくとも90%になった。白血球減少カラーは、Brigham and Women’s Hospital(Boston,USA)によって匿名で提供された。NK細胞は、10%FBS、5%ヒトAB血清、1,000U/ml IL-2、および20ng/ml IL-15(サイトカインはいずれもBD Biosciences製であった)を添加したRPMI-1640培地を使用して、G-Rex 6-ウェルプレート(Wilson Wolf、カタログ番号80240M)においてインビトロで増殖させた。NK細胞が実験に使用されるまで、培地は週に1回補充した。
マウスNK細胞は、70μmセルストレーナーを使用して脾臓組織をメッシュ化し、続いて赤血球溶解(ACKバッファー)し、PEコンジュゲート抗マウスCD49b mAb(Biolegend、カタログ番号108908)およびAPCコンジュゲート抗マウスCD3ε mAb(Biolegend、カタログ番号100312)で染色することにより単離した。NK細胞をフローサイトメトリーで選別し、典型的な純度は約99%であった。これらの細胞を、同種または同系のNK細胞を含む実験のために、Rag2-/-Il2rg-/-KOマウスに直ちに注射した。
NK細胞を介した殺傷アッセイ
長期NK細胞媒介殺傷アッセイでは、GFP対照およびB2M-KOA375細胞を、組織培養培地中のMICA/Bまたはアイソタイプ対照mAb(20μg/ml)で24時間前処理した。続いて、腫瘍細胞をVerseneで剥離し、PBSで洗浄し、黒壁96ウェルプレート(Corning(商標)、カタログ番号3603)にウェル当たり5×10個の細胞密度で播種した。図に示すように、ヒトNK細胞を1~2時間後に異なるエフェクター対標的比で添加し、IL-2(300U/ml、BD Biosciences)を添加して、NK細胞の生存をサポートした。以前に報告されたように(33)、Celigo Image Cytometer(Nexcelom Bioscience,Lawrence,USA)を使用して、GFP腫瘍細胞の数を経時的に追跡した。
短期間のNK細胞殺傷アッセイでは、前述のように(23)、A375メラノーマ細胞を組織培養培地中のMICA/Bまたはアイソタイプ対照mAb(20μg/ml)で24時間前処理し、4時間の51Cr放出アッセイで標的細胞として使用した。NK細胞を、白血球アフェレーシス減少カラーからの陰性選択によって分離し、96ウェルU底プレートで1,000U/ml IL-2(BD Biosciences)とともに24時間培養してから、アッセイで使用した。アイソタイプ対照mAbまたは抗KIR2DL2/3+抗KIR2DL4 mAb(BioLegend、カタログ番号312602および347003)を追加することにより、51Cr放出アッセイにおいて、NK細胞上のKIR受容体を遮断した。
CD8T細胞傷害性アッセイ
Jak1-KOおよびB2m-KO B16F10-MICA細胞株のCD8T細胞媒介性細胞傷害性に対する耐性を確認するために、Celigoベースの画像サイトメトリーアッセイを実行した(33)。簡単に説明すると、腫瘍細胞に10nM Ovaペプチドを一晩パルスし、PBSで洗浄し、96ウェルプレートに添加した(ウェル当たり5,000個の腫瘍細胞)。腫瘍細胞は、エフェクター対標的比が異なるナイーブOT-I CD8 T細胞と共培養した(1:0T細胞なし、1:1、2:1および5:1、群ごとに8~10回の複製)。48時間後、上清を除去し、ウェルをPBSで洗浄して、死んだ腫瘍細胞とCD8T細胞を除去した。次に、生きている腫瘍細胞の定量のために、Celigo機器を使用してプレートを分析した。
ヒトA375メラノーマ細胞のバルクRNA-seq分析
親のA375細胞を、パノビノスタット(50nM)または対応する量のPBSで24時間処理した。次に細胞をVerseneで剥離し、RNAをRNeasy Plus MiniKitおよびRNase-FreeDNase Setでそれぞれ単離した(両方ともQiagenのキット、それぞれ、カタログ番号74134および79254)。cDNAの生成、配列決定、および分析は、以前に報告されたように行った(23)。
リアルタイム定量PCR(qPCR)
A375細胞をパノビノスタット(50nM)で24時間処理した。続いて、細胞をPBSで2回洗浄し、ペレット化し、RNeasyミニキット(#74106、Qiagen)を製造元のプロトコルに従って使用してトータルRNAを抽出するために使用した。抽出されたRNAの1マイクログラムを使用して、SuperScript IV VILO Master Mix(ThermoFisher、11756050)を使用してcDNAを合成した。希釈したcDNAを、TaqMan Gene Expression MasterMix(Life Technologies、4369016)、TaqManプローブ(MICA-Hs00741286_m1、MICB-Hs00792952_m1、GAPDH-Hs02786624_g1、ULBP2-Hs00607609_mH、およびRAET1L-Hs04194671_s1)、ならびにQuantStudio 6 Flex Real-Time PCR System(ThermoFisher)を使用するqPCRのために使用した。群間の遺伝子発現の変化を調べるために、ΔΔCT値を、各群の試料ごとに3つの技術的複製の平均CT値から求めた。遺伝子発現の倍数変化は、各試料のGAPDH(ハウスキーピング遺伝子)と比較して表した。
マウス
野生型(WT)C57BL6/J、Ighm-/-C57BL6/J、CB6F1/J、およびNSGマウスは、Jackson Laboratoriesから購入した(それぞれ、カタログ番号000664、002288、100007、および005557)。Rag2-/-Il2rg-/-ノックアウトマウスはTaconicから購入した(カタログ番号4111)。マウスは雄(雌のNSGマウスを除く)で、6~8週齢であった。マウスは、Dana-Farber Cancer InstituteおよびIcahn School of Medicine at Mount Sinaiの飼育場に収容された。動物使用のための組織委員会は、この研究で使用された手順を承認した。
免疫応答性マウスの転移モデル
B16F10-MICA腫瘍細胞(対照、B2m-KOまたはJak1-KO)を尾静脈からC57BL/6マウス(WTまたはIghm-/-)に静脈内接種した(図の凡例で説明されているように、実験に応じて100μlのPBS中1~7×10個の細胞)。マウスがアイソタイプ対照mAb(BioXcell、カタログ番号BE0085)または7C6-mIgG2a mAb(注射あたり200μg、7、8日目、その後は週に1回)の腹腔内注射によって転移を確立したとき(腫瘍接種後7日目)、Ighm-/-マウスにおいて処理を開始した。別のプロトコルでは、WTマウス(Ighm+/+)には1、2日目に抗体を注射し、その後週に1回注射した。CD8 T細胞(100μg抗CD8β、BioXcell、カタログBE0223)またはNK細胞(1:10希釈抗アシアロGM1、Wako Chemicals、カタログ986-1001、および100μg抗NK1.1、クローンPK136、BioXcell)の枯渇を誘導した抗体を、腫瘍細胞の接種に対して、-1、0日目に注射し、その後は週に1回注射した。対照IgG(BioXcell、カタログBE0083)としてマウスIgG1を使用した。肺転移は、組織のホルマリン固定後、実体顕微鏡下で14日目に定量した。あるいは、マウスの生存を記録した。
LLC1-MICA転移モデルの場合、WT C57BL/6マウスに、0.1mlのPBS中の1.0~1.5×10個の腫瘍細胞(図の凡例に示されているように)を尾静脈から静脈内接種した。7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg)を、腫瘍細胞の接種に対して、2、3日目に投与し、その後は週に1回投与した。NK細胞の養子移入を含む実験では、WT C57BL/6(同系)またはCB6F1/J(同種)マウスから単離された2×10個のNK細胞をRag2-/-Il2rg-/-ノックアウトマウスに静脈内注射した。これらのNK細胞は、フローサイトメトリーによってCD3εCD49b細胞として単離した。LLC1-MICA腫瘍細胞(7×10個の細胞)を、NK細胞移入の1日後に静脈内注射した。7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg/注射)を2、3日目に腹腔内投与し、その後は週に1回投与した。14日目に、マウス(WTまたはRag2-/-Il2rg-/-ノックアウト)をCO吸入により安楽死させ、前述のように(34)、肺転移のカウントを可能にするために墨汁(30%)を気管に注入した。肺組織をFeketeの固定液を使用して処理し、実体顕微鏡を使用して表面転移を数えた。
B16F10-MICA転移モデルにおけるマウスNK細胞の特性評価
WTC57BL/6マウスに、対照、B2m-KOまたはJak1-KO遺伝子型のいずれかを持つ7×10個のB16F10-MICA細胞を静脈内接種した。腫瘍細胞接種後1日目および3日目に、マウスを7C6-mIgG2aまたはアイソタイプ対照mAb(200μg/注射)で処理した。12日目に、マウスに50μlのAPCコンジュゲート抗マウスCD45.2(Biolegend、109814)を静脈内注射して、血管内免疫細胞を標識し、安楽死させた。肺組織を細かく切断し、1mg/mlコラゲナーゼIV型、0.1mg/mlヒアルロニダーゼ、20U/ml DNaseを添加したRPMI-1640に再懸濁し、gentleMACS機器(Miltenyi)を使用して処理した。次に、細胞懸濁液を、マウスTruStain FcX(商標)(Biolegend、カタログ番号101320)、ならびにPE-Cy7コンジュゲート抗マウスCD45.2(Biolegend、109830)、APCコンジュゲート抗マウスCD3ε(Biolegend、100312)、APCコンジュゲート抗マウスTCRβ(Biolegend、109212)、BV785コンジュゲート抗マウスNK1.1(BD Biosciences、740853)、PE-CF594コンジュゲート抗マウスCD49b(BD Biosciences、562453)、Alexa488コンジュゲート抗マウスEOMES(Invitrogen、53-4875-82)、PEコンジュゲート抗マウスGZMA(Invitrogen、12-5831-82)、BV421コンジュゲート抗マウスNKG2D(BD Biosciences、562800)、PERCP-CY5.5コンジュゲート抗マウスCD16/32(Biolegend、101324)、BV510コンジュゲート抗マウスLy49C/I(BD Biosciences、744028)およびZombie UVなどの複数の抗体とともにインキュベートした。CytoFLEX Flow Cytometer(Beckman Coulter)を使用して細胞を分析し、FlowJo V10を使用してデータを処理した。
ヒト化マウスモデル
NSGマウスを、上記のようにインビトロで増殖させたヒトNK細胞(1~2×10個の細胞)で静脈内に再構成した。以前に報告されたように(23)、IL-2(Peprotech、カタログ番号200-02)を腹腔内注射(7.5×10個の単位)して、NK細胞のインビボ生存をサポートした。A375メラノーマ細胞(5×10個の細胞、対照またはB2M-KO)を1日後(0日目)に注射した。腫瘍細胞接種の1日後、マウスには、別の用量のIL-2に加えて、アイソタイプ対照(BioXcell、カタログBE0096)または7C6-hIgG1 mAb(200μg)、ならびにPBSまたは10mg/kgパノビノスタット(ApexBio、カタログ番号A8178)を投与した。2日目に、マウスを同じドナーからのヒトNK細胞で再び再構成し、IL-2、抗体、ならびにPBSまたはパノビノスタットの注射も投与した。転移は、LLC1-MICA転移モデル(気管への墨汁の注入、Feketeの固定液による肺組織の処理)について、上記したように、最後の処理の2週間後に定量した。
NSGマウスに1×10個のZsGreenA375メラノーマ細胞を接種して、肺転移におけるMICA/B表面レベルに対するMICA/B mAbおよびパノビノスタット処理の効果を研究した。これらのマウスにはヒトNK細胞を投与しなかった。転移が確立されたら(2週間後)、2日後に7C6-hIgG1またはアイソタイプ対照mAb(200μg)、ならびに溶媒対照としてパノビノスタット(10mg/kg)またはPBSでマウスを処理した。最後の処理の翌日、マウスをCO吸入により安楽死させ、肺組織を機械的に分離して、MICA/Bタンパク質の完全性を維持した。腫瘍細胞は、ZsGreen陽性であるが、マウスCD45抗原に対して陰性である、大きな生細胞として同定された。MICA/B表面タンパク質を6D4-PEmAb(Biolegend、カタログ320906)で標識し、フローサイトメトリーで定量した。
腫瘍のないNSGマウスにおけるヒトNK細胞の特性評価
腫瘍のないNSGマウスに2×10個のヒトNK細胞を静脈内接種し、上記のようにインビトロで増殖させた。同時に、マウスには、IL-2(7.5×10個、Peprotech)、ならびに溶媒対照としてパノビノスタット(10mg/kg)またはPBSの腹腔内注射を投与した。1日後、眼の出血により採血し、フローサイトメトリーによりヒトNK細胞を分析した。
統計分析
すべての統計分析はGraphPad Prism 8ソフトウェアを使用して実行し、関連する統計試験は各図の凡例に示されている。
結果
NK細胞を介したヒトB2M欠損メラノーマ細胞の殺傷はMICA mAbによって増強される
ヒトB2M欠損腫瘍細胞に対するNK細胞を介した免疫に対するMICA/Bα3ドメイン特異的抗体の効果を調べた。ヒトA375メラノーマ細胞のB2M遺伝子を不活性化させた結果、IFNγで刺激した後でもMHC-I表面タンパク質が完全に失われた(図18A、図24A~B)。B2M欠損症は、MICA/B発現を無効にしなかったが、細胞表面レベルが約50%減少したことに気付いた。B2M-KOと対照A375メラノーマ細胞株の両方がMICAを上清にシェディングした(図18B~D)。MICA/Bα3ドメイン特異的mAb(7C6-hIgG1)で処理すると、MICAのシェディングが阻害され、対照細胞とB2M欠損A375細胞の両方でMICA/Bタンパク質の表面レベルが上昇した(図18B~D)。
NK細胞はMHC-I分子に対する阻害性受容体を有しており(12)、理論に拘束されることを望まないが、B2M欠損腫瘍細胞はMICA/B mAb処理に対してより感受性が高い可能性がある。複数の時点で96ウェルプレート内の蛍光腫瘍細胞のカウントを可能にする画像化ベースのシステムを使用して、NK細胞を介したヒトA375メラノーマ細胞の殺傷の動態を研究した。この技法により、腫瘍微小環境に関連する低エフェクター対標的比でのNK細胞と腫瘍細胞の相互作用の調査が可能になる(33)。これらの実験には、健康なドナーの血液から陰性選択を介して単離された初代NK細胞を使用した。この実験では、MICA/B mAb処理(7C6-hIgG1)が対照A375メラノーマ細胞と比較してB2M-KOに対してより効果的であることが実証された。エフェクター対標的比が低い(1:1)場合でも、MICA/B mAbの存在下では遅い時点(48~72時間)で少数の蛍光B2M-KOメラノーマ細胞しか残っていなかった(図18E)。以前、7C6 mAbがヒトNK細胞においてNKG2D受容体とCD16a受容体の二重の関与を誘導し、両方の受容体がNK細胞を介した標的細胞の殺傷に寄与することを確立した(23)。KIR2DL2、KIR2DL3、およびKIR2DL4は、ヒトNK細胞上のMHC-I分子の最も特徴的な阻害性受容体の一部である(12)。健康なドナーからのNK細胞はMHCミスマッチのためにA375細胞にアロ反応性であるが、これらの受容体の抗体を介した遮断により、7C6-hIgG1処理A375メラノーマ細胞のNK細胞を介した死滅が増加した(補足図18C)。したがって、NK細胞阻害性受容体は、A375細胞上のMHC-Iタンパク質を認識した。まとめると、これらの実験は、MHCクラスI表面発現の喪失により、ヒト腫瘍細胞がNK細胞に対してより脆弱になり、これはMICA/B mAbの存在によってさらに増強されることを実証した。
MICA/B抗体は、細胞傷害性T細胞に耐性のある転移に対する免疫を誘導した
2匹のマウスモデルを使用して、MICA/B mAb処理がMHC-IおよびIFNγ経路における不活性化変異(それぞれB2mおよびJak1変異)を伴う腫瘍に対する免疫を誘導できるかどうかを検証した。IFNγはT細胞とNK細胞の両方から分泌されるため、Jak1変異は興味深いものであった。腫瘍細胞におけるIFNγシグナル伝達は、MHCクラスI経路の多くの遺伝子の発現を増強するだけでなく、腫瘍細胞の増殖も阻害する(3)。したがって、Jak1変異は、NK細胞が腫瘍細胞の増殖を制御する能力に悪影響を与えるか、NK細胞の阻害性受容体に関与するMHCクラスIタンパク質の喪失を通じてNK細胞の活性化を増強する可能性がある。B16F10メラノーマおよびLLC1肺がん細胞株にレンチウイルスベクターを形質導入して、マウスNKG2D受容体に結合することが知られている(23)ヒトMICAの発現を誘導した。これらのマウスモデルでは、MHCクラスI発現のパターンに違いがあった。B16F10メラノーマ細胞は、H-2KおよびH-2Dタンパク質の基礎表面レベルが非常に低かったが、IFNγへの曝露によりH-2KおよびH-2D表面タンパク質が著しく増加した(図19A、図。25A~B)。対照的に、LLC1肺腫瘍細胞は、H-2Kの検出可能な基礎レベルを有していたが、H-2Dbについては有していなかった。H-2Kの表面発現はIFNγ処理によって増加した(図20A、図274A)。
B16F10-MICAメラノーマ細胞(図19A、図25A~C)においてB2mまたはJak1遺伝子を不活性化させて、CD8 T細胞を介した殺傷に対する耐性を引き起こし(図26)、肺転移モデルにおいてMICA/B mAb処理の有効性を試験した。編集した腫瘍細胞を静脈内注射し、確立された表面肺転移が検出された7日目に処理を開始した(「処理前」と表示されたマウスのサブセットの病理学的分析によって決定)(図19B)。以前に報告されたように(23)、B細胞欠損Ighm-/-マウスを宿主として使用して、ヒトMICAに対する内因性抗体の発生を防止した。MICA/B mAb(7C6-mIgG2a)による治療により、対照、B2m-KOおよびJak1-KO B16F10-MICA細胞による肺転移の増殖が阻害された(図19B)。MICA/B mAb処理は、シェディングMICAの血漿レベルも低下させた(図28A)。別の一連の実験では、B16F10-MICA細胞株を接種し、MICA/Bまたは対照mAbで処理した野生型(Ighm+/+)マウスの生存も分析した。これらの実験では、B16F10-MICA接種に対して1日目と2日目に抗体を投与した。これは、マウス免疫系による内因性MICA抗体の生成よりも早い時期であった。アイソタイプ対照抗体治療と比較して、7C6は、対照、B2m-KOまたはJak1-KOメラノーマ転移を有するWTマウスの生存を有意に増加させた(図19C)。
また、LLC1-MICA腫瘍モデルにおけるMICA/B抗体処理の有効性を検討した。この細胞株のB2m遺伝子をノックアウトした(図27B)。対照LLC1細胞はベースラインでH-2Kを発現し、IFNγで処理するとMHC-I表面タンパク質レベルが増加したが、B2m-KO LLC1細胞ではIFNγで処理した後でもMHC-I発現しなかった(図20A)。腫瘍細胞をWTマウスに静脈内注射し、2日目にmAb処理を開始した。MICA/B mAb処理すると、対照LLC1-MICA腫瘍細胞によって形成される肺転移の数が減少した。B2m遺伝子の不活性化により、対照のLLC1-MICA細胞と比較して、肺転移の数がほとんど検出できないレベルまで減少した。したがって、接種した腫瘍細胞の数を50%増加させた結果、B2m-KO LLC1-MICA細胞による肺転移が形成された。これらの実験条件下で、アイソタイプ対照mAbと比較して、7C6-mIgG2aでの処理後のB2m-KO LLC1-MICA転移の数が有意に減少したことが観察された(図20B)。
MHC-IのNK細胞阻害性受容体は多形性遺伝子によってコードされており、標的細胞上で自己MHC-Iを認識すると阻害されるNK細胞の集団である自己寛容性NK細胞の生成に役割を果たす。これらの阻害性受容体は、MHC-Iタンパク質の多型変異体にも特異性を有する(35)。C57BL/6マウスとBalbcマウスは、MHC-I多型変異体が異なり、その結果、これら2つのマウス系統間の交配からのF1マウス(CB6F1と呼ばれる)は、C57BL/6株からのMHC-Iバリアントに耐性のないNK細胞の集団を有する(36)。このようなアロ反応性NK細胞は、白血病に対する同種幹細胞移入の治療効果の鍵となる(37)。このマウス系統を利用して、養子移入モデルを使用して、NK細胞とMHC-Iタンパク質の阻害性受容体の役割をさらに確認した。注目すべきことに、LLC1細胞株はC57BL/6マウスと同系である。Rag2-/-Il2rg-/-KOマウスを、同系NK細胞(C57BL/6マウス由来)または同種NK細胞(CB6F1マウス由来)のいずれかで再構成した。同系および同種のNK細胞は、マウスをMICA/Bとアイソタイプ対照mAbで処理した場合に、LLC1-MICA腫瘍細胞によって形成される肺転移の数を減少させた。また、MICA/B抗体処理は、同種NK細胞を移植した場合に、より効果的であった(図20C)。このモデルの利点の1つは、Qa-1(非従来型MHC-I分子)の表面発現にもB2Mとの結合が必要なため、非従来型MHC-I分子のNKG2A認識に影響を与えないことである。したがって、B2M欠損腫瘍は、従来型および非従来型MHC-I分子の両方のNK細胞阻害性受容体によっては認識されない(12、38)。NK細胞上の阻害性受容体によるMHC-Iタンパク質の関与により、MICA/B mAbによって誘導される抗腫瘍免疫の有効性を低下させる。
MICA/B抗体の有効性に対するNK細胞の重要な役割
次に、WTマウスに接種したB16F10-MICA細胞株を用いて機構実験を実行した。CD8 T細胞ではなくNK細胞が枯渇すると、対照およびB2m-KO B16F10-MICA腫瘍細胞の両方に対するMICA/B mAbの有効性が完全に喪失し、一方でNK細胞が枯渇することによって、Jak1-KO B16F10-MICA腫瘍細胞に対するMICA mAbの有効性が大幅に低下した(図21A)。また、以前に報告されたように(23)、安楽死の前にAPCコンジュゲート抗CD45.2抗体の静脈内注射によって血液NK細胞と区別された肺浸潤NK細胞をフローサイトメトリーによって調べた。MICA/B mAb処理は、対照またはJak1-KO B16F10-MICA腫瘍へのNK細胞浸潤の程度を増加させた(図21B)。この分析では、B16F10-MICA腫瘍細胞の数がMICA/B mAb処理マウスで大幅に減少したため、NK細胞浸潤は腫瘍量に対して正規化された(図21C~D)。7C6-mIgG2a mAbによる処理後のJak1-KO B16F10-MICA肺転移モデルにおけるNK細胞のCD16レベルの増加を除いて、B16F10-MICAメラノーマ細胞の遺伝子型に応じて組織浸潤NK細胞によるNKG2DおよびCD16発現の有意差は観察されなかった(図28B)。これらのデータは、MICA/B mAb処理が、腫瘍細胞がB2mまたはJak1遺伝子に不活性化変異を有する場合でも、NK細胞依存的にメラノーマ転移の増殖を阻害することを実証している。
MICA/B mAbとHDAC阻害剤との組み合わせで処理したヒト腫瘍細胞上のMICA/B表面タンパク質レベルの向上
本明細書に記載の腫瘍モデルにおいて、MICA転写は、以前に示されたように(23)、高レベルのMICAを誘導する異種プロモーターによって制御された。しかしながら、ヒトがんでは、MICA/Bの発現はDNA損傷と細胞ストレスに応答して誘導される(13)。MICAおよびMICB遺伝子の転写は、HDACによってエピジェネティックに調節されており、HDAC阻害剤はこれらの遺伝子の転写を増強する(27、28)。汎HDAC阻害剤であるパノビノスタットは、多発性骨髄腫の治療のために米国食品医薬品局(FDA)によって承認された(39)。がんの複数のマウスモデルでの以前の研究により、パノビノスタットの治療活性には機能的に正常な免疫系が必要であることが確立された(40)。したがって、パノビノスタットと7C6-hIgG1 mAbとの組み合わせが、MICA/B遺伝子の転写の増加(パノビノスタット)および細胞表面上のコードされたタンパク質の安定化(MICA/B mAb)によってMICA/Bタンパク質レベルを高めることができるかどうかを調べた。RNA-seq分析は、A375メラノーマ細胞をパノビノスタット(50nM)で24時間処理すると、MICA、RAET1GおよびRAET1LなどのNKG2Dリガンドをコードする複数の遺伝子のmRNAレベルが増加することを実証した。しかしながら、パノビノスタットは、従来のまたは非従来のMHC-I分子をコードする遺伝子のmRNAレベルを増加させなかった(図22A)。また、リアルタイムqPCRにより、パノビノスタットがMICAおよびRAET1Lの発現を増加させることを確認した。このアッセイでは、MICBとULBP2の増加も検出された(図22B)。パノビノスタットはまた、A375メラノーマ細胞における他の多くの遺伝子の転写に影響を及ぼし、その一部は免疫関連経路であった(図29A~B)。パノビノスタットとMICA/B mAbとの組み合わせにより、表面MICA/Bタンパク質レベルが大幅に増加し、細胞生存率を低下させることなく、シェディングMICAの濃度が低下した(図5C~D)。また、転移性病変から樹立された短期ヒトメラノーマ細胞株のパネルによってMICA/Bタンパク質レベルを調べた(23、31)。パノビノスタットとMICA/B mAbでの処理は、個々の化合物での処理と比較して、MICA/Bタンパク質の表面密度を大幅に増加させた(図22E、図30)。これらの結論は、ヒト腫瘍細胞株のパネルの分析によってさらに裏付けられた(図31A~F)。注目すべきことに、ELISAはMICAに特異的であったため、シェディングされたMICBは分析されなかった(図32)。これらのデータは、MICA/B遺伝子の転写を増加させ、合成タンパク質を安定化させる組み合わせアプローチにより、ヒトがん細胞上の表面MICA/Bタンパク質が大幅に増加することを実証している。
ヒト化マウスモデルにおけるMICA/B mAbとパノビノスタット併用療法の有効性
次に、ヒトメラノーマ細胞の表面MICA/Bタンパク質レベルに対するパノビノスタットのインビボ活性を調査した。マウスモデルの多発性骨髄腫治療に対するパノビノスタットの有効性を確立した以前の研究記事に基づいて、パノビノスタットの用量(10mg/kg)を選択した(41)。パノビノスタットの選択された用量が、免疫不全NSGマウスに移入したヒトNK細胞に悪影響を及ぼさないことを最初に確立した(総循環NK細胞、ならびにCD16aまたはNKG2D陽性NK細胞のパーセンテージに基づく、図33A~C)。次に、ZsGreenA375メラノーマ細胞をNSGマウスに静脈内注射し、転移が確立するまで2週間待った。次に、マウスをパノビノスタット(もしくはPBS)、MICA/B mAb(もしくはアイソタイプ対照mAb)、またはパノビノスタットとMICA/B mAb(またはパノビノスタットとアイソタイプ対照mAb)との組み合わせで24時間間隔で2回処理した。1日後、MICA/B表面タンパク質レベルを、フローサイトメトリーによって解離した肺組織からのZsGreen腫瘍細胞上で定量した。選択された用量のパノビノスタットは、単剤療法としてメラノーマ細胞のMICA/Bタンパク質レベルを有意に増加させなかったが、パノビノスタットとMICA/B mAbとの組み合わせにより、肺転移におけるZsGreenA375メラノーマ細胞のMICA/B表面レベルが高くなった(図23A、図33D)。
以前の経験に基づくと、移入したヒトNK細胞の生存はNSGマウスでは制限されており、比較的少数のヒトNK細胞のみが肺組織に浸潤していた。したがって、本発明者らは、ヒトA375メラノーマ細胞接種の1日後に処理を開始した(図23B)。治療の早期開始により、肺組織にまだ深く浸潤していない腫瘍細胞のNK細胞認識が可能になった。パノビノスタットとMICA/B mAbとの組み合わせのみが、対照(B2M-WT)A375メラノーマ細胞によって形成される肺転移の数を減少させるが、パノビノスタットまたはMICA/B mAbのいずれかによる単剤療法は効果がないことが分かった。対照的に、MICA/B mAbによる単剤療法では、B2M-KO A375メラノーマ細胞によって形成される肺転移の数が有意に減少した(図23C)。理論に拘束されることを望まないが、MICA/B mAbとパノビノスタットとの組み合わせは、NK細胞の再構成がこのモデルで制限されていたため、B2M-KO転移に対するこの効果を増強しなかった。これらの結果は、MICA/B mAb処理が、このヒト化マウスモデルにおけるMHC-I欠損ヒトメラノーマ転移に対してより効果的であるのに対し、MHC-Iタンパク質を発現するメラノーマ転移に対しては併用療法が効果的であることを実証している。
考察
チェックポイント遮断に対する一次および二次耐性は、腫瘍学における問題である。チェックポイント遮断に対する耐性の多くのメカニズムは、腫瘍細胞におけるMHC-IおよびIFNγシグナル伝達経路に関連している。これらには、MHC-I抗原提示経路におけるB2Mまたは他の遺伝子の変異、新生抗原またはMHC-I発現の転写およびエピジェネティックなサイレンシング、ならびにIFNγシグナル伝達経路における不活性化変異が含まれる(4~6)。MICA/Bタンパク質はMHC-Iタンパク質と同様の全体的な構造を有するが、β2-ミクログロブリンとは集合しない(24)。また、MICA/B遺伝子の転写は、IFNγではなくDNA損傷と細胞ストレスによって誘導される(13)。したがって、MHC-IおよびIFNγ経路の不活性化変異はMICA/B発現を無効にしない。
MHC-I発現が失われると、NK細胞の阻害シグナルが除去されるが、NK細胞を介した腫瘍免疫の誘導には十分な活性化シグナルも必要である(12)。MHC-I(B2M変異)またはIFNγシグナル伝達(JAK1変異)経路に不活性化変異を有する転移は、MICA/Bα3ドメイン特異的抗体で治療できることを示している。この抗体は、MICA/Bのタンパク質分解によるシェディングを阻害する。これは、ヒトがんにおけるNKG2D受容体を介した免疫からの一般的な回避メカニズムである。このmAbによる処理が、NK細胞上のNKG2D(MICA/Bリガンドの密度の増加)とCD16a(mAbのFc領域)受容体の両方の活性化を誘導し、このmAbによって誘発される腫瘍免疫がNK細胞に依存することを以前に示した(23)。理論に拘束されることを望まないが、2つのアプローチがそのようなmAbによりNK細胞を介した腫瘍免疫を引き出すことができる。まず、MICA/Bα3ドメイン特異的mAbを使用して、MHC-IまたはIFNγシグナル伝達経路における変異を不活性化させることによるチェックポイント遮断に耐性のある腫瘍を処理することができた。第二に、MICA/B mAbとPD-1mAbの同時投与は、NK細胞とCD8 T細胞の両方を活性化させ、それにより、細胞傷害性T細胞に耐性のある腫瘍クローンの増殖を防ぐことができる。このようなアプローチは、広範な不均一性を伴う進行したヒト腫瘍にとって興味深い可能性がある。NKG2D受容体は、ヒトCD8 T細胞、γδT細胞、およびILCによっても発現される(14、42、43、44)。したがって、MICA/B mAb処理は、理論に拘束されることを望まないが、CD8T細胞によって発現されるNKG2D受容体を介してT細胞を介した腫瘍免疫を増強することができる。NKG2Dリガンドのシェディングは、必ずしも免疫逃避のメカニズムではない。例えば、マウスNKG2DリガンドであるMULT-1のシェディングは、NK細胞を介した免疫を促進する(45)。
腫瘍学で使用される多くの治療アプローチは、腫瘍細胞によるMICA/Bタンパク質の発現を増強する。例えば、HDAC阻害剤は、FDA承認薬であるパノビノスタットなどのMICA/B遺伝子の転写を促進する(27、28、39)。しかしながら、腫瘍細胞によるMICA/Bタンパク質のタンパク質分解によるシェディングは、NKG2D受容体の活性化に対するそのような薬物の効果を制限する。パノビノスタットとMICA/Bα3ドメイン抗体の組み合わせにより、インビボで腫瘍細胞のMICA/B表面タンパク質レベルが大幅に増加し、メラノーマ転移に対するNK細胞を介した免疫が増強されることを示している。理論に拘束されることを望まないが、HDAC阻害剤は健康な組織でNKG2Dリガンドの発現を誘導することもできる。同様のアプローチを使用して、他のFDA承認薬との併用療法を開発することができる。放射線療法によって誘発されるDNA損傷応答は、MICA/B転写を強力に増強する(46)。局所放射線療法とMICA/B mAbによる全身免疫療法の組み合わせは、2つの全身免疫療法剤(PD-1およびCTLA-4 mAbなど)を含む組み合わせで観察された免疫関連の有害事象を制限することができる。また、チェックポイント遮断(CTLA-4遮断)と放射線療法を組み合わせると、非照射病変に対する全身性腫瘍免疫を誘発することができるという臨床的証拠がある(アブスコパル効果)(47)。
要約すると、細胞傷害性T細胞に対する耐性を引き起こす変異を伴う転移は、MICA/BシェディングがmAbで阻害されると、NK細胞の標的となる可能性があることを示している。いくつかの組み合わせ戦略は、転移性病変に対するNK細胞の活性をさらに増強することができる。
1.腫瘍細胞によるMICA/Bタンパク質発現を増強するアプローチ(パノビノスタット、局所放射線療法など)(46)、
2.腫瘍内のNK細胞機能を増強し、TGFβを介したNKG2Dの下方調節を低減するサイトカイン(IL-15/IL-15Rα複合体など)(48)、
3.NK細胞の阻害性受容体を標的とする抗体(49)。
したがって、NK細胞を介した免疫の誘導は、T細胞を介した細胞傷害性からの逃避変異を伴う腫瘍を治療するための戦略を提供することができる。
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49.P.Andre et al.,Anti-NKG2A mAb is a checkpoint inhibitor that promotes anti-tumor immunity by unleashing both T and NK cells.Cell 175,1731-1743(2018)。
同等物
当業者であれば、ルーチンの実験以上のものを使用せずに、本明細書に具体的に記載された特定の物質および手順に対する多数の同等物を認識するであろう、または確認できるであろう。そのような同等物は、本発明の範囲内であると考えられ、以下の請求項によってカバーされる。

Claims (27)

  1. 対象におけるがんを治療する方法であって、
    1つ以上の活性化剤および薬学的に許容される担体を含む治療有効量の組成物を前記対象に投与すること
    を含み、前記活性化剤が、NKG2Dおよび/またはCD16受容体を介してNK細胞を活性化させ、それにより、前記対象における1つ以上のがん細胞の溶解を引き起こし、前記がんが、細胞傷害性T細胞に耐性がある、前記方法。
  2. 前記活性化剤が、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、小分子、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記活性化剤が、抗MICA抗体、抗MICB抗体、またはその両方を含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記抗体が、モノクローナル抗体を含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記抗体が、MICA/Bのアルファ-3ドメインと結合する、請求項3に記載の方法。
  6. 前記抗体が、表1の1つ以上の配列を含む、請求項3に記載の方法。
  7. 前記活性化剤が、腫瘍によるMICA/MICBのシェディングを阻害し、それにより、腫瘍細胞上のNKG2D受容体リガンドの密度を増加させる、請求項1に記載の方法。
  8. 1つ以上の治療薬および薬学的に許容される担体を含む治療有効量の第2の組成物を前記対象に投与することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記1つ以上の治療薬が、小分子、毒素、放射性標識、放射線療法、siRNA、ペプチド、抗体、遺伝子操作された細胞、放射線、またはサイトカインを含む、請求項8に記載の方法。
  10. 前記1つ以上の治療薬が、HDAC阻害剤を含む、請求項8に記載の方法。
  11. 前記HDAC阻害剤が、パノビノスタットである、請求項10に記載の方法。
  12. 前記サイトカインが、IL2、IL15、IL12、またはIL18を含む、請求項9に記載の方法。
  13. 前記小分子が、プロテアソーム阻害剤を含む、請求項9に記載の方法。
  14. 前記抗体が、抗PD1抗体および/または抗CTLA-4抗体を含む、請求項9に記載の方法。
  15. 前記遺伝子操作された細胞が、CAR T細胞である、請求項9に記載の方法。
  16. 前記がんが、MCHクラスI欠損がんまたはIFNガンマに耐性のあるがんである、請求項1に記載の方法。
  17. 前記がんが、免疫療法に耐性がある、請求項1に記載の方法。
  18. 前記がんが、抗PD1/PD-L1抗体に耐性がある、請求項1に記載の方法。
  19. 前記がんが、メラノーマ、肺がん、腎がん、膀胱がん、ホジキンリンパ腫、乳がん、胃がん、および膵がんを含む、請求項1に記載の方法。
  20. がんを治療することが、腫瘍の成長および/または転移を停止または低減することによって示される、請求項1に記載の方法。
  21. Jak1変異および/またはB2m変異について前記がんを試験するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  22. NK細胞に対して対象のがん細胞を感作させる方法であって、
    1つ以上の活性化剤および薬学的に許容される担体を含む治療有効量の組成物を前記対象に投与すること
    を含み、前記活性化剤が、NK細胞を活性化させ、それにより、前記対象における1つ以上のがん細胞の溶解を引き起こし、前記がんが、細胞傷害性T細胞に耐性がある、前記方法。
  23. 前記NKG2D受容体および/またはCD16受容体の活性化が、NK細胞を活性化させる、請求項22に記載の方法。
  24. 前記活性化剤が、前記がん細胞によるMICA/MICBのシェディングを阻害し、それにより前記NKG2Dおよび/またはCD16受容体を活性化させる、請求項22に記載の方法。
  25. 前記がん細胞の表面上のMICA/Bが、前記NKG2D受容体、前記CD16受容体、またはその両方を活性化させる、請求項22に記載の方法。
  26. 前記がんが、MCHクラスI欠損がんまたはIFNガンマに耐性のあるがんである、請求項22に記載の方法。
  27. Jak1変異および/またはB2m変異について前記がん細胞を試験するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
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