JP2023518852A - Rbcevを使用する免疫細胞への核酸の送達方法 - Google Patents

Rbcevを使用する免疫細胞への核酸の送達方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、免疫細胞(例えばT細胞)に核酸を送達するための核酸赤血球細胞外小胞(RBCEV)の使用に関し、上記核酸カーゴは、上記RBCEV中にインビトロまたはエクスビボで搭載される。本発明はまた、がんなどの疾患における上記免疫細胞の予防的及び治療的使用にも関する。【選択図】図1A

Description

本出願は2020年3月26日出願のUS63/000,468の優先権を主張し、上記出願の内容及び要素は、全ての目的に対して本明細書に援用される。
本発明は免疫細胞に関し、詳細には、免疫細胞への薬剤、例えば核酸の送達方法に関するが、これに限定はされない。本発明はまた、上記核酸を含む免疫細胞、ならびに医学的治療方法及び予防方法における上記免疫細胞の使用にも関する。
Tリンパ球は、感染症及びがんからヒトの体を守る適応免疫系の必須成分である。したがって、T細胞の活性化及び機能に関与する遺伝子の発現を変化させることによって、T細胞発生の分子機序を理解することが重要である。T細胞の操作及び組換えは、がん及びその他の疾患の新たな治療方法として浮上している、CAR T細胞療法、養子T細胞移植療法、T細胞受容体療法を含むT細胞療法にとっても重要である。
T細胞の改変は、これらの細胞中に核酸を送達するためのウイルス法及び非ウイルス法に依拠している。ウイルスベクターは、多くの場合、トランスフェクション効率が高いが、高品位のウイルスを作製するには長時間を要し、多額の費用を要し、労働集約的である。さらに、レンチウイルスによる形質導入により、宿主細胞における形質転換の危険性が高いDNAインテグレーションが生じることも多い。エレクトロポレーション及びNucleofection(登録商標)を含む非ウイルス送達方法は、より速く、より経済的である。しかしながら、これらの処理は細胞にとって過酷であり、高い割合で死に至る。アデノ随伴ウイルスによる形質導入及びリポフェクションなどの他の送達方法は、T細胞には有効ではない。したがって、有効且つ実施可能なT細胞のトランスフェクション方法が強く求められている。
細胞外小胞(EV)は、リン脂質二分子膜に封入されたナノサイズの細胞由来の粒子である。EVはすべての生細胞によって分泌され、エキソソーム及び微小胞を含む種々のサブタイプに分類される。エキソソームは、エンドソーム膜の内向きの出芽から生成し、多小胞体中に腔内小胞を形成し、多小胞体は最終的に原形質膜と融合し、エキソソームを細胞外空間に放出する。微小胞は、原形質膜から直接出芽することにより形成される。一般的には、エキソソームは径が30~100nmである一方、微小胞は100nmよりも大きい。
EVは、さまざまな脂質、タンパク質(表面及び腔内)、及び核酸から構成される。元来、EVは、表面において受容体-リガンド結合を介して、または細胞内でエンドサイトーシスを介して、レシピエント細胞と相互作用することによって、細胞間情報伝達の手段として作用する。EVは、細胞膜を通して大きな高分子を輸送するその元来の能力により、小分子、タンパク質、ならびに、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)、低分子干渉RNA(siRNA)、及びマイクロRNA(miRNA)などの短鎖RNA、メッセンジャーRNA(mRNA)などの長鎖RNA、または二本鎖DNA(dsDNA)でさえも含む核酸の輸送のための薬物送達ビヒクルとして提案されている。したがって、EVは、治療のための分子の送達のための潜在的なプラットフォームとして浮上している。
本発明者らは以前、核酸を含む治療用試薬を送達するために赤血球由来EV(RBCEV)を利用している。このプラットフォームには多くの利点がある。第1に、RBCEVは脱核赤血球に由来し、そのためDNAをほとんどまたはまったく含まない。第2に、RBCEVの生産は、採血の容易さ及び血液中の赤血球が豊富に存在するために、他のEV源と比較して大規模に行うことができる。第3に、EVは、自家性であるか、または輸血と同様に血液型が一致する同種異系間で送達することができる。RBCEVは、マウスモデルにおいてがんを治療するために、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)、mRNA、及びガイドRNA(gRNA)を含む治療用RNAを安定して送達をすることが明らかになっている(例えば、PCT/SG2018/050596を参照のこと)。
本発明は、上記考察に照らして考案されたものである。
本発明者らは、RBCEVを使用して、ナイーブT細胞に、細胞死または活性化を誘発することなく、効果的に核酸を送達することができることを発見した。RBCEVはT細胞により安定して取り込まれ、RBCEVを使用してT細胞中に核酸を搭載することができる。したがって、RBCEVを使用して、エクスビボまたはインビボ免疫療法用のT細胞の遺伝子改変のための治療用の核酸を送達することができる。
本明細書に開示の方法は、免疫細胞をRBCEVに、上記免疫細胞が上記RBCEVを取り込むのに好適な時間及び条件下で接触させるステップを含む。
一態様において、本開示は、免疫細胞中への核酸の送達方法であって、上記免疫細胞を、核酸カーゴを搭載した赤血球細胞外小胞(RBCEV)と共にインキュベートすることを含む上記方法を提供する。
別の態様において、本開示は、免疫細胞への核酸の形質導入方法であって、上記免疫細胞を、核酸カーゴを搭載したRBCEVと共にインキュベートすることを含む上記方法を提供する。
上記免疫細胞は、末梢血単核細胞(PBMC)などの単核球であってもよい。上記免疫細胞は、好ましくはCD3+細胞である。上記免疫細胞はT細胞であってもよい。
場合により、上記免疫細胞は樹状細胞である。場合により、上記免疫細胞はマクロファージである。
上記方法はインビトロ法またはエクスビボ法であることが好ましい。上記免疫細胞は、上記RBCEVとインビトロまたはエクスビボで接触されることが好ましい。場合により、上記免疫細胞は、上記RBCEVとインビボで接触される。
本明細書に開示の方法は、RBCEVに核酸カーゴを搭載するステップを含んでいてもよい。他の方法において、上記RBCEVに核酸カーゴを搭載するステップを必要としないように、上記RBCEVは、既に搭載された上記核酸カーゴと共に提供される。
上記核酸カーゴはRNAまたはDNAを含んでいてもよい。例えば、上記核酸カーゴは、アンチセンスオリゴヌクレオチド、メッセンジャーRNA、siRNA、miRNA、またはプラスミドを含んでいてもよい。
上記方法は、対象から免疫細胞を単離するステップを含んでいてもよい。他の方法において、上記方法は、事前に対象から得られた免疫細胞上で実施される。上記方法は、本明細書に開示の方法によって製造された免疫細胞を、対象に投与することを含んでいてもよい。例えば、本明細書に開示されるように、RBCEVを使用して核酸が搭載された、すなわち形質導入された免疫細胞を投与すること。
別の態様において、本開示は、免疫細胞に核酸を送達するための、核酸を搭載したRBCEVの使用を提供する。
別の態様において、本開示は、免疫細胞または複数種の免疫細胞を含む組成物であって、上記免疫細胞(複数可)が外因性核酸を含み、上記核酸がRBCEVを使用して送達されるか、もしくは送達されている、上記免疫細胞または組成物を提供する。場合により、上記免疫細胞は、ナイーブであるか、未分化であるか、または未活性化である。
別の態様において、本開示は、治療方法であって、上記治療方法を必要とする対象に、治療有効量の本明細書に開示の免疫細胞を投与することを含む治療方法、あるいは、かかる方法に使用するための、または疾患もしくは障害の治療に使用するための医薬の製造のための、本明細書に開示の免疫細胞を提供する。別の態様において、本開示は、対象の免疫細胞に、治療有効量の、カーゴを搭載したRBCEVを投与することを含む治療方法、あるいは、かかる方法に使用するための、または疾患もしくは障害の治療に使用するための医薬の製造のためのRBCEVを提供する。
本発明の原理を説明する実施形態及び実施例を、添付の図面を参照して議論することとなるが、それらの図面は以下の通りである。
マウスT細胞は容易にヒトRBCEVを取り込む。CFSE色素でRBCEVを標識することによる取り込みアッセイの概略図である。 マウスT細胞は容易にヒトRBCEVを取り込む。マウスCD3+ T細胞によるCFSE標識RBCEVの取り込みのフローサイトメトリー分析の図である。 マウスT細胞は容易にヒトRBCEVを取り込む。マウスCD3+ T細胞をRBCEVと共にまたはRBCEVなしでインキュベートした(n=3での繰り返し)場合の、活性化マーカーCD44及びCD69を有する該細胞の割合(%)を示す図である。 マウスT細胞は容易にヒトRBCEVを取り込む。RBCEVを介したアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)のマウスCD3+ T細胞への送達の概略図である。24時間及び72時間後にそれぞれ細胞を採取し、qPCR及びフローサイトメトリーに供した。 マウスT細胞は容易にヒトRBCEVを取り込む。図1Dで処理したCD3+ T細胞(n=3での繰り返し)における内部対照(snoRNA234)を基準として正規化したmiR-125bのレベルを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、***はp<0.001であることを示す。 ヒトPBMCはアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)を搭載したRBCEVを取り込む。ヒトPBMCの、CFSEで標識されたRBCEVとのインキュベーションを含む取り込みアッセイの概略図である。 ヒトPBMCはアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)を搭載したRBCEVを取り込む。全PBMC及び各亜集団によるCFSE標識RBCEVの取り込みのフローサイトメトリーによる分析を示す図である。 ヒトPBMCはアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)を搭載したRBCEVを取り込む。ヒトPBMCの、Cy5標識対照ASO(Cy5-NC-ASO)を搭載したRBCEVとのインキュベーションを含む取り込みアッセイの概略図である。 ヒトPBMCはアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)を搭載したRBCEVを取り込む。Cy5-NC-ASOを搭載したRBCEVと共にインキュベートしたPBMCにおける、Cy5蛍光シグナルのフローサイトメトリーによる分析を、未処理及び非搭載ASOによる処理と比較した図である。 RBCEVによるASOの送達とヒトリンパ球における他のトランスフェクション方法との比較。ヒトCD8 T細胞中にFAM-NC-ASOを送達するために使用したトランスフェクションプロトコルの概略図である。 RBCEVによるASOの送達とヒトリンパ球における他のトランスフェクション方法との比較。24時間及び120時間の時点における、種々の方法によってFAM-NC-ASOでトランスフェクトされたヒトCD8 T細胞における、FAMシグナルのフローサイトメトリーによる分析を示す図である。 RBCEVによるASOの送達とヒトリンパ球における他のトランスフェクション方法との比較。120時間の時点における、種々の方法によってFAM-NC-ASOでトランスフェクトされたCD8 T細胞(n=3での繰り返し)の生存率を示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、**はp<0.01、***はp<0.001であることを示す。 ヒトCD8 T細胞中へのASO及びmiRNA模倣体のトランスフェクションによって、マイクロRNAの発現を抑制または上方制御することができる。RBCEVをASOまたは模倣体のいずれかでエレクトロポレーションし、次いでヒトCD8 T細胞と共にインキュベートすることによるトランスフェクションアッセイの概略図である。72時間後に細胞を採取し、qRT-PCRに供した。 ヒトCD8 T細胞中へのASO及びmiRNA模倣体のトランスフェクションによって、マイクロRNAの発現を抑制または上方制御することができる。miR-29a ASO(29-ASO)または陰性対照ASO(NC-ASO)でトランスフェクトされた成人CD8 T細胞(n=3での繰り返し)におけるmiR-29a及びその標的のレベルを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、はp<0.05、***はp<0.001であることを示す。 ヒトCD8 T細胞中へのASO及びmiRNA模倣体のトランスフェクションによって、マイクロRNAの発現を抑制または上方制御することができる。miR-29a ASO(29-ASO)または陰性対照ASO(NC-ASO)でトランスフェクトされた成人CD8 T細胞(n=3での繰り返し)におけるmiR-29a及びその標的のレベルを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、はp<0.05、***はp<0.001であることを示す。 ヒトCD8 T細胞中へのASO及びmiRNA模倣体のトランスフェクションによって、マイクロRNAの発現を抑制または上方制御することができる。miR-29a模倣体(29模倣体)またはNC模倣体(NC模倣体)でトランスフェクトされた臍帯血CD8 T細胞(n=3での繰り返し)におけるmiR-29a及びその標的のレベルを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、はp<0.05、***はp<0.001であることを示す。 ヒトCD8 T細胞中へのASO及びmiRNA模倣体のトランスフェクションによって、マイクロRNAの発現を抑制または上方制御することができる。miR-29a模倣体(29模倣体)またはNC模倣体(NC模倣体)でトランスフェクトされた臍帯血CD8 T細胞(n=3での繰り返し)におけるmiR-29a及びその標的のレベルを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、はp<0.05、***はp<0.001であることを示す。 トランスフェクトされたCD8 T細胞は有意な活性化及び分化を伴うことなくmiRNA標的の変化を示す。RBCEVをASOまたは模倣体のいずれかでエレクトロポレートし、次いでヒトCD8 T細胞と共にインキュベートすることによるトランスフェクションアッセイの概略図である。120時間後に細胞を採取し、フローサイトメトリーに供した。 トランスフェクトされたCD8 T細胞は有意な活性化及び分化を伴うことなくmiRNA標的の変化を示す。29-ASOまたはNC-ASOでトランスフェクトされたナイーブ成人CD8 T細胞におけるmiR-29a標的(EOMES及びTBET)の相対幾何学平均蛍光強度(gMFI)を示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、***はp<0.001であることを示す。 トランスフェクトされたCD8 T細胞は有意な活性化及び分化を伴うことなくmiRNA標的の変化を示す。図5Bで処理したナイーブ成人CD8 T細胞(n=4での繰り返し)の活性化(CD44NEG)及び分化(CD62LPOS)の相対的割合を示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。 トランスフェクトされたCD8 T細胞は有意な活性化及び分化を伴うことなくmiRNA標的の変化を示す。29模倣体またはNC模倣体でトランスフェクトされたナイーブ臍帯血CD8 T細胞(n=4での繰り返し)におけるmiR-29a標的の相対gMFIを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、***はp<0.001であることを示す。 トランスフェクトされたCD8 T細胞は有意な活性化及び分化を伴うことなくmiRNA標的の変化を示す。図5Dで処理したナイーブ臍帯血CD8 T細胞(n=4での繰り返し)の相対的活性化及び分化を示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくmCherryを発現する。RBCEVにトランスフェクション試薬(TR)及びmRNAを搭載することによるトランスフェクションアッセイの概略図である。24時間後に細胞を採取し、フローサイトメトリーに供した。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくmCherryを発現する。図6Aで処理したヒトTリンパ球、CD4及びCD8 T細胞におけるmCherryシグナルの代表的なヒストグラムである。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくmCherryを発現する。図6Aで処理したヒトリンパ球の種々の細胞集団(n=3での繰り返し)におけるmCherryシグナルの相対gMFIを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、はp<0.05であることを示す。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくmCherryを発現する。種々の処置群におけるトランスフェクション後の細胞の生存率を示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくGFPを発現する。RBCEVにトランスフェクション試薬(TR)及びプラスミド(MC-GFP)を搭載することによるトランスフェクションアッセイの概略図である。72時間後に細胞を採取し、フローサイトメトリーに供した。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくGFPを発現する。図7Aで処理したヒトCD3+ Tリンパ球におけるGFPシグナルの代表的なヒストグラムである。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくGFPを発現する。図7Aで処理したヒトリンパ球の種々の処置(n=4での繰り返し)におけるGFPシグナルの相対gMFIを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、はp<0.05であることを示す。 トランスフェクトされたTリンパ球は生存率が変化することなくGFPを発現する。図7Aで処理した種々の群におけるトランスフェクション後の細胞の生存率を示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。 トランスフェクトされたTリンパ球はcas9タンパク質を発現する。RBCEVにトランスフェクション試薬(TR)及びHAタグ付きCas9 mRNAを搭載することによるトランスフェクションアッセイの概略図である。24時間後及び48時間後に細胞を採集して免疫染色に供した。 トランスフェクトされたTリンパ球はcas9タンパク質を発現する。図8Aで処理したヒトCD8+ Tリンパ球におけるCas9タンパク質の代表的な免疫染色を示す図である。画像は20倍の倍率で撮影した。 トランスフェクトされたTリンパ球はcas9タンパク質を発現する。図8Aで処理したCD8 T細胞の、24時間後及び48時間後におけるCas9陽性率を示す図である。 トランスフェクトされたTリンパ球はcas9タンパク質を発現する。図8Aで処理したヒトCD4+ Tリンパ球における、代表的なCas9タンパク質の免疫染色画像である。画像は20倍の倍率で撮影した。 トランスフェクトされたTリンパ球はcas9タンパク質を発現する。図8Aで処理したCD4 T細胞の、24時間後及び48時間後におけるCas9陽性率を示す図である。 RBCEVはヒト樹状細胞によって取り込まれる。活性化マーカーHLA-DR及び共刺激マーカーCD80及びCD86の発現に基づく、単球からの樹状細胞の成熟のFACS分析を示す図である。 RBCEVはヒト樹状細胞によって取り込まれる。24時間または48時間のインキュベーション後の、単球由来樹状細胞による0.1mgまたは0.2mgのCFSE標識RBCEVの取り込みを示す図である。 RBCEVを使用したマウス脾細胞へのmRNAの送達。マウス全脾細胞、従来の樹状細胞1型(cDC1)及び2型(cDC2)、NK細胞、ならびにCD8+ T細胞及びCD4+ T細胞を、mCherry mRNAを搭載したRBCEVと共に48時間インキュベートした後の、これらの細胞中のmCherryのFACS分析を示す図である。この実験では、RBCEVにmCherry mRNAを搭載し、免疫適格C57BL/6マウス由来の脾細胞と共にインキュベートした。細胞に、CD45+、次いで表示した細胞型特異的マーカーに基づいてゲーティングを行った。 RBCEVを使用したマウス脾細胞へのプラスミドDNAの送達。マウス全脾細胞、従来の樹状細胞1型(cDC1)及び2型(cDC2)、NK細胞、CD8+ T細胞、及びCD4+ T細胞を、GFP-ミニサークル(MC)を搭載したRBCEVと共に48時間インキュベートした後の、これらの細胞におけるGFPの発現を示す図である。 RNA搭載RBCEVを使用したゲノム編集。活性化ヒトCD3 T細胞におけるmiR-125bノックアウトの概略図である。miR-125bまたはRAB11a(対照)を標的とするCas9 mRNA及びsgRNA(1:1 w/w)を、TRによって別個にRBCEVに搭載した。最後の洗浄後に、これらのEVを一緒にプールし、異なる用量(sgRNA量に基づいて1または2μg)で上記T細胞と共にインキュベートした。トランスフェクション後24時間で細胞を採取し、qRT-PCRに供した。 RNA搭載RBCEVを使用したゲノム編集。図12Cで処理したT細胞(n=3)中のmiR-125bレベルを示す図である。棒グラフは平均値±標準誤差を表す。スチューデントのt検定によって判定して、はp<0.05であり、**はp<0.01であり、n.s.は有意ではないことを示す。 RBCEVを介したマウス骨髄由来樹状細胞(BMDC)中へのmRNAの送達。RBCEVにmCherry mRNAを搭載し、BMDCをRNA搭載RBCEVと共にインキュベートすることによるBMDCへのRNAの送達の概略図である。24時間後に細胞を採取し、フローサイトメトリーに供した。 RBCEVを介したマウス骨髄由来樹状細胞(BMDC)中へのmRNAの送達。15日間のBM細胞の分化後の従来の樹状細胞1型(cDC1s)及び形質細胞様樹状細胞(pDC)の成熟マーカーのフローサイトメトリー分析を示す図である。 RBCEVを介したマウス骨髄由来樹状細胞(BMDC)中へのmRNAの送達。mCherry-mRNA搭載RBCEVで処理したマウスBMDC及びそのサブタイプにおけるmCherryのフローサイトメトリー分析を示す図である。 肺中の免疫細胞へのRNA搭載RBCEVの送達。C57BL/6マウスにおける肺送達の概略図である。AF647標識非標的化siRNA(AF647-RNA)を、トランスフェクション試薬(TR)を使用してRBCEVに搭載した。搭載されたEVをエアゾール化装置を使用して肺に送達した。24時間後にマウスを屠殺し、肺細胞を分離し、肺内の種々の免疫細胞のフローサイトメトリー分析に供した。 肺中の免疫細胞へのRNA搭載RBCEVの送達。未処理、貫流、及びRNA搭載RBCEV(RNA+TR+EV)を含む、図14Aで処理したマウスの全肺細胞におけるAF647-RNAシグナルの代表的な点プロットを示す図である。 肺中の免疫細胞へのRNA搭載RBCEVの送達。図14Aで処理したマウスの肺中の種々の免疫細胞型(マクロファージ、樹状細胞、好中球、及び肺胞マクロファージ)におけるAF647-RNAシグナルの代表的なヒストグラムを示す図である。
本発明は、RBCEV及び、エキソビボもしくはインビボ免疫療法のための免疫細胞の遺伝子改変のために、または例えば遺伝子発現の研究のためのインビトロトランスフェクションのために、治療用核酸を送達するための上記RBCEVの使用に関する。RBCEVを使用した免疫細胞への治療用分子の送達は、効率的であり、簡易であり、且つ費用対効果が高い。
本発明者らは、RBCEVがT細胞によって安定的に取り込まれ、トランスフェクトされた細胞中で良好に機能する安定な核酸を送達することができることを見出した。RBCEVは、がん細胞もしくは幹細胞由来のEV中に通常多数存在する発がん性核酸または増殖因子を含まず、このことは、RBCEVが、レシピエントの細胞に形質転換の危険性を生じさせないことを意味する。さらに、RBCEVによって送達されたDNAは当該細胞のゲノムに組み込まれないため、挿入突然変異誘発の危険性は無視してよい。
RBCEVによって、核酸をナイーブT細胞に、該ナイーブ細胞の細胞死、活性化、または分化を生じさせることなく送達することができ、有利である。
RBCはヒトの血液中に豊富に存在し、容易に入手することができ、且つ細胞を培養することなく多数のEVをRBCから精製することができることから、RBCEVの生産コストは低い。RBCEVはまた、ウイルスやほとんどの合成トランスフェクション試薬とは異なり、血液型が一致していれば、非免疫原性である可能性も高い。
したがって、免疫細胞を形質導入するためのRBCEVの使用は、ウイルスに基くまたは他の非ウイルスに基く方法よりも安全且つ効率的である。本発明は、RBCEVを使用した、免疫細胞への核酸の送達方法を提供する。
細胞外小胞
本明細書では、用語「細胞外小胞」(EV)とは、細胞から細胞外環境中に放出される小さな小胞様構造を指す。本明細書に開示される特に好ましい態様において、上記細胞外小胞は赤血球に由来する(RBCEV)。
細胞外小胞(EV)は、径が50~1000nmの細胞膜またはエンドソーム膜の実質的に球状のフラグメントである。細胞外小胞は、病理学的条件及び生理的条件の両方の下でさまざまな細胞型から放出される。細胞外小胞は膜を有する。この膜は、二重層膜(すなわち、脂質二重層)であってよい。上記膜は細胞膜を起源としていてもよい。したがって、上記細胞外小胞の膜は、該膜が由来する細胞と類似する組成を有していてもよい。本明細書に開示されるいくつかの態様において、上記細胞外小胞は、実質的に透明である。
用語細胞外小胞は、エキソソーム、微小胞、膜微粒子(membrane microparticles)、エクトソーム、ブレブ、及びアポトーシス小体を包含する。細胞外小胞は、細胞膜の外方への出芽及び分裂を介して産生されたものであってよい。この産生は、天然プロセス、または化学的に誘導もしくは亢進されたプロセスであってよい。本明細書に開示されるいくつかの態様において、上記細胞外小胞は、化学的誘導を介して産生された微小胞である。
細胞外小胞は、それらの形成の起源に基づいて、エキソソーム、微小胞、またはアポトーシス小体として分類される場合がある。微小胞は、本明細書に開示される、本発明に係る細胞外小胞の特に好ましい群である。本発明の細胞外小胞は、細胞膜からシェディングされたものであり、エンドソームシステムを起源としないことが好ましい。本明細書に記載の特定の態様において、上記細胞外小胞はエキソソームではない。場合により、上記細胞外小胞は非エキソソームEVである。
本開示のいくつかの態様及び実施形態において、上記細胞外小胞はエキソソームではない。本開示のいくつかの態様及び実施形態において、上記細胞外小胞はエクトソームではない。本開示のいくつかの態様及び実施形態において、上記細胞外小胞はブレブではない。本開示のいくつかの態様及び実施形態において、上記細胞外小胞はアポトーシス小体ではない。
本開示のいくつかの態様及び実施形態において、上記細胞外小胞は微小胞または膜微粒子である。
本明細書に開示の細胞外小胞は、さまざまな細胞、例えば、赤血球、白血球、がん細胞、幹細胞、樹状細胞、マクロファージなどに由来していてもよい。好ましい実施形態において、上記細胞外小胞は赤血球に由来する、但し、細胞株由来などの任意の供給源由来の細胞外小胞を使用することができる。本明細書に記載の好ましい態様において、上記細胞外小胞は赤血球に由来する。
微小胞または微粒子は、細胞膜の直接的な外方への出芽及び分裂を介して生じる。微小胞は、通常はエキソソームよりも大きく、100~500nmの範囲の径を有する。場合により、微小胞の組成物は、50~1000nm、50~750nm、50~500nm、50~300nm、50~200nm、50~150nm、101~1000nm、101~750nm、101~500nm、101~300nm、100~300nm、または100~200nmの範囲の径を有する微小胞を含む。径は100~300nmであることが好ましい。
微小胞の集団、例えば、組成物、医薬組成物、医薬、または調剤中に存在するものとしての上記集団は、種々の広範な径を有する微小胞を含むこととなり、微小胞試料内の微小胞のメジアン径は、50~1000nm、50~750nm、50~500nm、50~300nm、50~200nm、50~150nm、101~1000nm、101~750nm、101~500nm、101~300nm、100~300nm、100~200nm、または100~150nmの範囲であってよい。上記メジアン径は、50~300nm、50~200nm、50~150nm、100~300nm、100~200nm、または100~150nmの範囲のうちの1つにはいっていることが好ましい。平均径は、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm(任意選択で±1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10nm)のうちの1つであってよい。
エキソソームの径は、約30~約100nmの範囲である。場合により、エキソソームの集団は、組成物中に存在する場合として、10~200nm、10~150nm、10~120nm、10~100nm、20~150nm、20~120nm、25~110nm、25~100nm、または30~100nmの範囲の径を有するエキソソームを含む。上記径は30~100nmであることが好ましい。エキソソームの集団、例えば、組成物、医薬組成物、医薬、または調剤中に存在するものとしての上記集団は、種々の広範な径を有するエキソソームを含むこととなり、試料内のエキソソームのメジアン径は、10~200nm、10~150nm、10~120nm、10~100nm、20~150nm、20~120nm、25~110nm、25~100nm、または30~100nmの範囲であってよい。上記メジアン径、30~100nmであることが好ましい。平均径は、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、または120nm(任意選択で±1、2、3、4、5、6、7、8、9または10nm)のうちの1つであってよい。
細胞外小胞の集団は、(任意選択で担体1ml当たり)少なくとも10、100、1000、10、10、10、10、10、10、1010、1011、1012、1013、または1014個の細胞外小胞のうちの1つを含んでいてもよい。
エキソソームは、リンパ球、樹状細胞、細胞傷害性T細胞、肥満細胞、ニューロン、オリゴデンドロサイト、シュワン細胞、及び腸上皮細胞を含む多様な培養細胞において観測される。エキソソームは、細胞質における大きな嚢である多胞体内に位置するエンドソームネットワークを起源とする。これらの嚢は、細胞膜と融合した後に細胞外環境中に放出される。
アポトーシス小体またはブレブは、最大の細胞外小胞であり、1~5μmの範囲である。アポトーシスを受ける有核細胞は、核クロマチンの凝縮から始まり、膜ブレブ形成、及び最終的なアポトーシス小体を含むEVの放出のいくつかの段階を経る。
上記細胞外小胞は、ヒト細胞、またはヒト起源の細胞に由来することが好ましい。本発明の細胞外小胞は、小胞誘導剤と接触した細胞から誘導されたものであってもよい。上記小胞誘導剤は、カルシウムイオノフォア、リゾホスファチジン酸(LPA)、またはホルボール-12-ミリスタート-13-アセタート(PMA)であってよい。
本明細書に記載の多くの態様において、細胞は改変されない。特に、細胞外小胞の由来となる細胞は、外因性核酸またはタンパク質を含まない。場合により、上記細胞は採血に由来するようなエクスビボである。場合により、上記細胞は、形質導入され、トランスフェクトされ、感染し、または他の形態で改変されてはいるが、インビボの当該細胞と比較して実質的に変化していないように、改変されていない。上記細胞が赤血球である場合、該細胞は、DNAを含まないか、またはDNAを実質的に含んでいなくてもよい。上記赤血球はDNAを含んでいなくてもよい。したがって、好ましい実施形態において、上記細胞外小胞は、該細胞外小胞が形成され単離された後に、それらの核酸カーゴが搭載される。好ましくは、上記細胞外小胞は、それらが由来する細胞中に存在した核酸、特にDNAを含まないことが好ましい。
赤血球細胞外小胞(RBCEV)
本明細書に開示される特定の態様において、上記細胞外小胞は赤血球に由来する。赤血球は、多くの理由からEVの良好な供給源である。赤血球は脱核されているので、RBCEVは、他の供給源由来のEVよりも含む核酸が少ない。RBCEVは内因性DNAを含まない。RBCEVはmiRNAまたは他のRNAを含んでいてもよい。RBCEVは発がん性DNAまたはDNA変異体などの発がん性物質を含まない。
場合により、上記EVは、赤血球、例えばヒト赤血球に由来する非エキソソームEVである。
場合により、上記RBCEVはRBCから単離される。RBCEVの単離方法及びキャラクタリゼーション方法は、Usman et al. (Efficient RNA drug delivery using red blood cell extracellular vesicles. Nature Communications 9, 2359 (2018) doi:10.1038/s41467-018-04791-8)(その全体が本明細書に援用される)に記載される。
RBCEVは、ヘモグロビン及び/またはストマチン及び/またはフロチリン-2を含んでいてもよい。それらは赤色であってよい。一般的には、RBCEVは、透過型電子顕微鏡下でドーム状(凹形)表面、または「カップ形状」を示す。上記RBCEVは、細胞表面CD235aを有することを特徴とする場合がある。
本発明にかかるRBCEVの径は約100nm~約300nmであってよい。場合により、RBCEVの組成物は、50~1000nm、50~750nm、50~500nm、50~300nm、50~200nm、50~150nm、101~1000nm、101~750nm、101~500nm、101~300nm、100~300nm、100~200nmまたは100~150nmの範囲の径を有するRBCEVを含む。上記径は、50~300nm、50~200nm、50~150nm、100~300nm、100~200nm、または100~150nmであることが好ましい。
RBCEVの集団、例えば、組成物中に存在していてもよいものとしての上記集団は、種々の広範な径を有するRBCEVを含むこととなり、RBCEV試料内のRBCEVのメジアン径は、50~1000nm、50~750nm、50~500nm、50~300nm、50~200nm、50~150nm、101~1000nm、101~750nm、101~500nm、101~300nm、100~300nm、100~200nmまたは100~150nmの範囲であってよい。上記メジアン径は、50~300nm、50~200nm、50~150nm、100~300nm、100~200nm、または100~150nmであることが好ましい。平均径は、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm(任意選択で±1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10nm)のうちの1つであってよい。
上記RBCEVは、ヒトもしくは動物の血液試料または初代細胞もしくは固定化赤血球株に由来する赤血球に由来することが好ましい。上記血液細胞は、治療を受け得る患者に適合する型であってよく、したがって、上記血液細胞は、A型、B型、AB型、またはO型であってよい。上記血液はO型であることが好ましい。上記血液はアカゲザル陽性またはアカゲザル陰性であってよい。場合により、上記血液は、O型及び/またはアカゲザル陰性、例えば、O-型である。上記血液は、疾患または障害がないこと、例えば、HIV、鎌状赤血球貧血、マラリアがないことが判定されていてもよい。但し、任意の血液型を使用することができる。場合により、上記RBCEVは自家性であり、治療を受ける患者から得た血液試料に由来する。場合により、上記RBCEVは同種異系であり、治療を受ける患者から得た血液試料に由来しない。
RBCEVは赤血球の試料から単離されてもよい。赤血球からEVを得るためのプロトコルは当該技術分野で公知である(例えば、Danesh et al. (2014) Blood. 2014 Jan 30;123(5): 687-696)。EVを得るために有用な方法は、赤血球を含む試料を提供するまたは得るステップ、赤血球を、細胞外小胞を産生するように誘導するステップ、及び細胞外小胞を単離するステップを含んでいてもよい。上記試料は全血試料であってよい。赤血球以外の細胞は、当該試料の細胞成分が赤血球となるように、該試料から除去されていることが好ましい。
上記試料中の赤血球を、濃縮し、または白血球及び血漿などの全血試料の他の成分から分画してもよい。赤血球を遠心分離によって濃縮してもよい。試料は、白血球低減に供してもよい。
上記赤血球を含む試料は実質的に赤血球のみを含んでいてもよい。細胞外小胞は、赤血球を小胞誘導剤と接触させることによって赤血球から誘導してもよい。上記小胞誘導剤は、カルシウムイオノフォア、リゾホスファチジン酸(LPA)、またはホルボール-12-ミリスタート-13-アセタート(PMA)であってよい。
RBCEVは、遠心分離(超遠心分離または非超遠心分離)プロセス、沈殿プロセス、ろ過プロセス、例えば、タンジェンシャルフローろ過、またはサイズ排除クロマトグラフィーによって単離することができる(例えば、Usman et al., supraを参照のこと)。このようにして、RBCEVは、上記混合物のRBC及び他の成分から分離することができる。
細胞外小胞は、赤血球の試料を得ることと;赤血球を小胞誘導剤と接触させることと;誘導された細胞外小胞を単離することとを含む方法によって、上記赤血球から得ることができる。
上記赤血球は、低速度遠心分離及び白血球枯渇フィルターの使用によって、白血球及び血漿を含む全血試料から分離することができる。場合により、上記赤血球試料は、白血球などの他の細胞型を含まない。すなわち、上記赤血球試料は実質的に赤血球からなる。上記赤血球試料は、上記小胞誘導剤と接触させる前に、PBSなどの緩衝液で希釈してもよい。上記小胞誘導剤は、カルシウムイオノフォア、リゾホスファチジン酸(LPA)、またはホルボール-12-ミリスタート-13-アセタート(PMA)であってよい。上記小胞誘導剤は約10nMのカルシウムイオノフォアであってもよい。上記赤血球は、終夜、または少なくとも1時間、少なくとも2時間、少なくとも3時間、少なくとも4時間、少なくとも5時間、少なくとも6時間、少なくとも7時間、少なくとも8時間、少なくとも9時間、少なくとも10時間、少なくとも11時間、少なくとも12時間、もしくは12時間を超えて、上記小胞誘導剤と接触させてもよい。この混合物を低速度遠心分離に供して、RBC、細胞デブリ、または他の非RBCEV物質を除去してもよく、且つ/または上清を約0.45μmのシリンジフィルターに通してもよい。RBCEVを、約100,000×gでの遠心分離などの超遠心分離によって濃縮してもよい。RBCEVを、少なくとも10分間、少なくとも20分間、少なくとも30分間、少なくとも40分間、少なくとも50分間、または少なくとも1時間の超遠心分離によって濃縮してもよい。濃縮したRBCEVを冷PBS中に懸濁させてもよい。これらを60%スクロースクッション上に層化させてもよい。上記スクロースクッションは、凍結した60%スクロースを含んでいてもよい。上記スクロースクッション上に層化させたRBCEVを、少なくとも1時間、少なくとも2時間、少なくとも3時間、少なくとも4時間、少なくとも5時間、少なくとも6時間、少なくとも7時間、少なくとも8時間、少なくとも9時間、少なくとも10時間、少なくとも11時間、少なくとも12時間、少なくとも13時間、少なくとも14時間、少なくとも15時間、少なくとも16時間、少なくとも17時間、少なくとも18時間、またはそれを超える時間、100,000gでの超遠心分離に供してもよい。好ましくは、上記スクロースクッション上に層化させたRBCEVを、約16時間、100,000xgでの超遠心分離に供してもよい。次いで、上記スクロースクッション上の赤色層を回収し、それによりRBCEVを得る。得られたRBCEVを、さらなる処理、例えば、洗浄、タグ付け、及び任意選択で搭載に供してもよい。
表面タグ付け
細胞外小胞は、好ましくは小胞膜に結合した、または小胞膜を通して挿入されたタグを含んでいてもよい。
上記細胞外小胞は、それらの表面にタグを有していてもよい。上記タグは、好ましくはタンパク質またはペプチド配列である。上記タグはペプチドまたはタンパク質であってよい。上記タグは改変されたペプチドまたはタンパク質、例えば、グリコシル化またはビオチン化タンパク質またはペプチドであってよい。上記タグは、上記細胞外小胞に共有結合している、例えば、上記細胞外小胞中の膜タンパク質に共有結合していてもよい。上記タグは、上記細胞外小胞が形成された後に、その細胞外小胞に結合させてもよい。上記タグは、タンパク質リガーゼ認識配列である、もしくは該配列に由来する配列を含む、またはその配列からなる配列によって上記細胞外小胞に結合していてもよい。例えば、上記タグは、タンパク質リガーゼ認識配列に対する100%の配列同一性、またはタンパク質リガーゼ認識配列に対する約90%、約80%、約70%、約60%、約50%、もしくは約40%の配列同一性を含む配列によって上記細胞外小胞に結合していてもよい。上記アミノ酸配列はLPXTを含んでいてもよい。
上記タグは上記小胞の外表面上に提示されてもよく、したがって、小胞外環境に曝露される。
上記タグは外因性分子であってもよい。すなわち、上記タグは、天然では上記小胞の外表面上に存在しない分子である。場合により、上記タグは、上記細胞外小胞が由来する細胞または赤血球中はに存在しない外因性分子である。
上記タグは、上記細胞外小胞の循環における安定性、取り込み効率、及び利用可能性を向上させる場合がある。
場合により、上記タグは、身体における循環及び器官において、上記細胞外小胞及びカーゴを含む細胞外小胞を表示するように作用する。上記ペプチド及びタンパク質は、標的細胞の機能の遮断/活性化またはワクチン接種のための抗原の提示などの、治療用分子として作用することができる。上記ペプチド及びタンパク質はまた、毒素の診断などのバイオマーカー検出のためのプローブとして作用することもできる。
上記タグは機能性ドメイン及びタンパク質リガーゼ認識配列を含んでいてもよい。上記機能性ドメインは、標的部分に結合することが可能であり、検出が可能であり、または治療効果を誘導することが可能であってもよい。上記機能性ドメインは標的分子に結合することが可能であってもよい。かかる機能性ドメインを含むタグは、本明細書で結合分子と呼ぶ場合がある。結合分子は標的分子と特異的に相互作用することが可能な分子である。結合部分を含む細胞外小胞は、標的分子を有する細胞にカーゴまたは治療薬を送達するのに特に有用である場合がある。好適な結合分子としては、抗体及び抗原結合性フラグメント(抗体フラグメントとして知られる場合もある)、リガンド分子、ならびに受容体分子が挙げられる。上記結合分子は対象とする標的に結合することとなる。上記標的は、対象とする細胞に関連する、例えば、該細胞の表面上で発現する分子であってよい。上記リガンドは、受容体分子などの、標的細胞上の生体分子と複合体を形成してもよい。上記標的は、細胞表面マーカーなどの、免疫細胞に関連する分子であってもよい。
好適な結合分子としては、抗体及び抗原結合性フラグメントが挙げられる。Fab及びFab2フラグメントなどのフラグメントは、遺伝子操作された抗体及び抗体フラグメントとして使用することができる。抗体の可変重(VH)ドメイン及び可変軽(VL)ドメインは抗原認識に関与し、初期のプロテアーゼ消化実験によって初めて認識された事実である。げっ歯動物抗体の「ヒト化」によってさらに確認がなされた。げっ歯動物起源の可変ドメインを、得られる抗体がげっ歯動物親抗体の抗原特異性を保持するように、ヒト起源の定常ドメインに融合することができる(Morrison et al (1984) Proc. Natl. Acad. Sd. USA 81, 6851-6855)。本明細書に開示の細胞外小胞において有用な抗体または抗原結合性フラグメントは、標的分子を認識し、且つ/またはそれに結合する。
抗原特異性が可変ドメインによって付与され、定常ドメインとは無関係であることは、抗体フラグメント(すべてが1つ以上の可変ドメインを含む)の細菌の抗体フラグメントの発現を含む実験から公知である。これらの分子としては、Fab様分子(Better et al. (1988) Science 240, 1041);Fv分子(Skerra et al. (1988) Science 240, 1038);VH及びVLパートナードメインがフレキシブルオリゴペプチドを介して連結されている一本鎖Fv(ScFv)分子(Bird et al. (1988) Science 242, 423;Huston et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sd. USA 85, 5879);及び単離されたVドメインを含むシングルドメイン抗体(dAbs)(Ward et al. (1989) Nature 341, 544)が挙げられる。それらの特異的結合部位を保持する抗体フラグメントの合成に関与する技法の全般的な総説は、Winter & Milstein (1991) Nature 349, 293-299に記載されている。本明細書において有用な抗体及びフラグメントは、ヒトもしくはヒト化、マウス、ラクダ、キメラであり、または任意の他の好適な供給源由来のものであってよい。
「ScFv分子」は、VH及びVLパートナードメインが、例えば、直接的に、ペプチドによってまたは柔軟なオリゴペプチドによって共有結合した分子を意味する。Fab、Fv、ScFv、及びsdAb抗体フラグメントはすべて、E. coli中で発現される及びE. coliから分泌されることが可能であることから、容易な大量の上記フラグメントの産生が可能になる。
完全抗体、及びF(ab’)2フラグメントは「二価」である。「二価」とは、上記抗体及びF(ab’)2フラグメントが2つの抗原結合部位を有することを意味する。対照的に、Fab、Fv、ScFv、及びsdAbフラグメントは一価であり、1つのみの抗原結合部位を有する。一価抗体フラグメントは、それらのサイズが小さいことから、タグとして特に有用である。
好ましい結合分子はsdAbであってよい。「sdAb」とは、1つ、2つ、またはそれを超える単一の単量体可変抗体ドメインからなる単一ドメイン抗体を意味する。sdAb分子はdAbと呼ばれる場合もある。
場合により、上記結合分子は、一本鎖抗体、またはscAbである。scAbは、共有結合したVH及びVLパートナードメイン(例えば、直接ペプチドによって、または柔軟なオリゴペプチドによって)及び任意選択で軽鎖定常ドメインからなる。
他の好適な結合分子としては、標的分子に対する親和性を有するリガンド及び受容体が挙げられる。上記タグは細胞表面受容体のリガンドであってもよい。例としては、ストレプトアビジン及びビオチン、アビジン及びビオチン、または他の受容体のリガンド、例えば、フィブロネクチン及びインテグリンが挙げられる。ビオチンの小さなサイズは、結合した分子の生物学的活性に対してほとんどまたは全く影響を及ぼさない。ビオチン及びストレプトアビジン、ビオチン及びアビジン、ならびにフィブロネクチン及びインテグリンは、高い親和性及び特異性でそれらの対と結合することから、それらは結合分子として非常に有用である。上記アビジン-ビオチン複合体は、タンパク質とリガンドとの間の最も強い既知の非共有結合性相互作用(Kd=10~15M)である。結合形成は迅速であり、一度形成されると、極端なpH、温度、有機溶媒、及び他の変性剤によっても影響を受けない。ストレプトアビジンに対するビオチンの結合も強く、形成が迅速であり、バイオテクノロジー用途において有用である。
上記機能性ドメインは治療剤を含んでいてもよく、または治療薬からなっていてもよい。上記治療薬は酵素であってよい。上記治療薬はアポトーシス誘導剤または阻害剤であってもよい。
上記機能性ドメインは抗原または抗体認識配列を含んでいてもよい。上記タグは1種以上の抗原性ペプチドに由来する1種以上の短いペプチドを含んでいてもよい。上記ペプチドは抗原性ペプチドのフラグメントであってもよい。好適な抗原性ペプチドは当業者に公知である。
上記機能性ドメインは検出可能部分を含んでいてもよく、または該部分からなっていてもよい。検出可能な部位としては、蛍光標識、比色分析標識、フォトクロミック化合物、磁性粒子、または他の化学的標識が挙げられる。上記検出可能部分はビオチンまたはHisタグであってもよい。
上記タグはスペーサーまたはリンカー部分を含んでいてもよい。上記スペーサーまたはリンカーは、上記タグとタンパク質リガーゼ認識配列との間に配置されていてもよい。上記スペーサーまたはリンカーは、上記タグのNまたはC末端に連結していてもよい。上記スペーサーまたはリンカーは、上記タグによる標的結合活性などの該タグの機能と干渉するまたはこれを阻害しないように配置されていてもよい。上記スペーサーまたはリンカーはペプチド配列であってもよい。場合により、上記スペーサーまたはリンカーは、一連の少なくとも1個のアミノ酸、少なくとも2個のアミノ酸、少なくとも3個のアミノ酸、少なくとも4個のアミノ酸、少なくとも5個のアミノ酸、少なくとも6個のアミノ酸、少なくとも7個のアミノ酸、少なくとも8個のアミノ酸、少なくとも9個のアミノ酸、少なくとも10個のアミノ酸、少なくとも11個のアミノ酸、少なくとも12個のアミノ酸、少なくとも13個のアミノ酸、少なくとも14個のアミノ酸、または少なくとも15アミノ酸である。上記スペーサーまたはリンカーは柔軟であってもよい。上記スペーサーは複数のグリシン及び/またはセリンアミノ酸を含んでいてもよい。
スペーサー及びリンカー配列は当業者に公知であり、例えば、Chen et al., Adv Drug Deliv Rev (2013) 65(10): 1357-1369(本記述をもってその全体が援用される)に記載される。いくつかの実施形態において、リンカー配列は柔軟なリンカー配列であってよい。柔軟なリンカー配列により、該リンカー配列によって結合したアミノ酸配列の相対的な移動が可能になる。柔軟なリンカーは当業者に公知であり、いくつかがChen et al., Adv Drug Deliv Rev (2013) 65(10): 1357-1369において特定されている。柔軟なリンカー配列は、多くの場合、高い割合のグリシン及び/またはセリン残基を含む。
場合により、上記スペーサーまたはリンカー配列は、少なくとも1つのグリシン残基及び/または少なくとも1つのセリン残基を含む。いくつかの実施形態において、上記リンカー配列はグリシン及びセリン残基からなる。場合により、上記スペーサーまたはリンカー配列の長さは、1~2、1~3、1~4、1~5、または1~10アミノ酸長である。
上記スペーサーまたはリンカー配列を含むことにより、上記細胞外小胞と上記タグ部分との間のタンパク質リガーゼ反応の効率が向上する場合がある。本明細書で使用される用語「タグ」は、タグ、スペーサー、及びタンパク質リガーゼ認識配列を含むペプチドを包含する場合がある。
好適なタンパク質リガーゼ認識配列は当該技術分野で公知である。上記タンパク質リガーゼ認識配列は、上記細胞外小胞のタグ付け方法において使用されるタンパク質リガーゼによって認識される。例えば、上記方法において使用されるタンパク質リガーゼがソルターゼである場合、上記タンパク質リガーゼ認識配列はソルターゼ結合部位である。これらの場合、上記配列は、LPXTG(但し、Xは任意の天然に存在するアミノ酸である)、好ましくはLPETGであってよい。あるいは、上記酵素がアスパラギニルエンドペプチダーゼ1(AEP1)である場合、上記タンパク質リガーゼ認識配列はNGLであってもよい。上記タンパク質リガーゼ結合部位は上記ペプチドまたはタンパク質のC末端に配置されていてもよい。
上記タグは、該タグ自体の産生中に、タグ付け法の間に、または後の精製のために、該タグの精製もしくは処理において助けとなる1つ以上のさらなる配列を追加的に含んでいてもよい。当該技術分野で公知の任意の好適な配列を使用することができる。例えば、上記配列は、HAタグ、FLAGタグ、Mycタグ、Hisタグ(例えば、ポリHisタグ、または6xHisタグ)であってもよい。
上記タグは、集団または組成物中の上記細胞外小胞の実質的にすべてに結合していてもよい。本明細書に開示される組成物は、細胞外小胞であって、それらの少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、または少なくとも97%が上記タグを含む上記細胞外小胞を含んでいてもよい。上記細胞外小胞の少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、または少なくとも97%がタグを含むことが好ましい。場合により、上記組成物内の異なる細胞外小胞が異なるタグを含む。場合により、上記細胞外小胞は、同一または実質的に同一のタグを含む。
タグの組み込み方法は、PCT/SG2019/050481、WO2014/183071A2、WO2014/183066A2、及びUS2014/0030697A1(それぞれ、その全体が本明細書に援用される)に記載されている。
カーゴ
本明細書に記載される細胞外小胞にはカーゴが搭載されていてもよい、すなわち、該細胞外小胞はカーゴを含んでいてもよい。本開示は特に核酸カーゴに関する。いくつかの好ましい実施形態において、上記カーゴは、RNAまたは化学的に改変されたRNAを含むか、または上記RNAからなる。用語「カーゴ」は、本明細書において「積荷」(load)と同義で使用される。
核酸カーゴとは、細胞外小胞中もしくは細胞外小胞上に搭載された核酸(例えば、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド)を指す。核酸カーゴは通常、オリゴヌクレオチド鎖(任意の形態、例えば、一本鎖、二本鎖、スーパーコイル状または非スーパーコイル状、染色体状または非染色体状であってよい)を指す。上記核酸は、他の分子、例えば、担体、安定剤、ヒストン、親油性剤にコンジュゲートされるか、またはそれらと複合体化されていてもよい。
本明細書に開示される方法は、任意の核酸カーゴに対して使用することができる。核酸は二本鎖または一本鎖であってよい。上記核酸は一本鎖であることが好ましい。核酸は環状であってもよい。
上記カーゴは好ましくは外因性である。すなわち、上記核酸は、それらが新たに生成する際に、上記細胞外小胞中には存在しておらず、及び/または該細胞外小胞が由来する細胞中に存在していない。上記カーゴは、インビトロもしくはインシリコで設計及び/または構築される、合成品であってよい。
上記カーゴは治療用オリゴヌクレオチドまたは診断用オリゴヌクレオチドであってよい。上記カーゴは、標的細胞に送達された後に、該標的細胞中で治療効果を発揮してもよい。上記核酸は目的の遺伝子をコードしていてもよい。例えば、上記カーゴは、存在しない遺伝子を置き換えるための、欠陥遺伝子を修復するための、または標的組織において治療効果を誘導するための機能性遺伝子をコードしていてもよい。場合により、上記カーゴは、レポーター遺伝子であり、または容易に検出可能な分子をコードする。
場合により、上記カーゴは核酸であってよい。上記核酸は一本鎖または二本鎖であってよい。上記カーゴはRNAであってもよい。上記RNAは治療用RNAであってもよい。上記RNAは、化学合成もしくはインビトロ転写によって産生された、低分子干渉RNA(siRNA)、メッセンジャーRNA(mRNA)、ガイドRNA(gRNA)、環状RNA、マイクロRNA(miRNA)、piwiRNA(piRNA)、転移RNA(tRNA)、または長鎖ノンコーディングRNA(lncRNA)であってもよい。場合により、上記カーゴは、例えば、転写因子、miRNA、または他の内因性mRNAなどの内因性核酸に相補的な配列を有するアンチセンスオリゴヌクレオチドである。
上記カーゴは対象とする分子であってもよく、または該分子をコードしていてもよい。例えば、上記カーゴはCas9または別のヌクレアーゼをコードするmRNAであってもよい。上記カーゴは対象とする1種以上のペプチド/ポリペプチドをコードしていてもよい。
場合により、上記カーゴは、siRNAもしくはアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)であるか、またはそれらをコードする核酸である。かかるカーゴは、遺伝子サイレンシング方法または遺伝子発現の下方制御方法において有用である場合がある。上記siRNAまたはASOは、標的細胞中で発現する配列、例えばmRNA配列に対応していてもよい。上記配列は、対象とする特定の遺伝子もしくはタンパク質の発現を阻害または亢進するように作用してもよい。上記核酸は、標的細胞中で発現するmiRNAに対応するsiRNAまたはASOをコードしていてもよい。
上記カーゴはmRNAを含むか、またはmRNAをコードしていてもよい。上記mRNAは導入遺伝子をコードしていてもよい。
上記細胞において、アンチセンス核酸を対応するmRNAにハイブリダイズし、二本鎖分子を形成してもよい。上記細胞は二本鎖であるmRNAを翻訳しないことから、上記アンチセンス核酸は上記mRNAの翻訳を妨害する可能性がある。遺伝子のインビトロ翻訳を阻害するためのアンチセンス法の使用は、当技術分野で周知である(例えば、Marcus-Sakura, Anal. Biochem. 1988, 172:289を参照のこと)。さらに、上記DNAに直接結合するアンチセンス分子を使用してもよい。アンチセンス核酸は、一本鎖または二本鎖の核酸であってよい。アンチセンス核酸の非限定的な例としては、低分子干渉RNA(siRNA;それらの誘導体または前駆体、例えばヌクレオチド類似体などを含む)、短鎖ヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、saRNA(低分子活性化RNA)、核小体低分子RNA(snoRNA)もしくはそれらの特定の誘導体もしくは前駆体、長鎖非コードRNA(IncRNA)、またはキメラASOもしくはギャップマーなどの一本鎖分子が挙げられる。アンチセンス核酸分子は、RNA干渉(RNAi)またはRNase分解などの他の細胞分解機序を刺激する場合がある。
いくつかの好ましい実施形態において、上記カーゴは、マイクロRNAを標的とする、例えばマイクロRNAにハイブリダイズするASOを含むか、またはコードする。場合により、上記ASOは、上記マイクロRNAの機能を阻害し、上記miRNAが転写後に遺伝子発現を調節するのを防ぐ。場合により、上記ASOは、通常miRNAによって下方制御される1種以上の遺伝子の発現を上方制御するように機能する。したがって、アンチセンス核酸カーゴは、標的遺伝子の転写を妨害し、標的mRNAの翻訳を妨害し、且つ/または標的mRNAの分解を促進する可能性がある。場合により、アンチセンス核酸は、標的遺伝子の発現の低下を誘導する能力がある。
本明細書で提供される「siRNA」、「低分子干渉RNA」、「低分子RNA」、または「RNAi」とは、二本鎖RNAであって、遺伝子または標的遺伝子と同一の細胞中で発現した場合に、上記遺伝子または標的遺伝子の発現を低減または阻害する能力を有する上記二本鎖RNAを形成する核酸を指す。ハイブリダイズして上記二本鎖分子を形成する上記核酸の上記相補的部分は、通常、実質的または完全な同一性を有する。一実施形態において、siRNAまたはRNAiは、標的遺伝子と実質的なまたは完全な同一性を有し、二本鎖siRNAを形成する核酸である。実施形態において、上記siRNAは、相補的な細胞mRNAと相互作用することによって遺伝子発現を阻害し、それによって上記相補的なmRNAの発現を妨害する。通常、上記核酸の長さは少なくとも約15~50ヌクレオチドである(例えば、上記二本鎖siRNAのそれぞれの相補的配列の長さは15~50ヌクレオチドであり、上記二本鎖siRNAの長さは約15~50塩基対である)。いくつかの実施形態において、上記長さは、20~30塩基ヌクレオチド、好ましくは約20~25または約24~29ヌクレオチド、例えば、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30ヌクレオチドである。
RNAi及びsiRNAは、例えば、Dana et al., Int J Biomed Sci. 2017;13(2): 48-57(その全体が本明細書に援用される)に記載がある。アンチセンス核酸分子は、標的核酸配列に相補的な二本鎖RNA(dsRNA)または部分的二本鎖RNAを含んでいてもよい。二本鎖RNA分子は、分子内の第1のRNA部分と第2のRNA部分との間の相補的対合によって形成される。RNA配列(すなわち、一方の部分)の長さは、一般に30ヌクレオチド未満(例えば、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10ヌクレオチド、またはそれ未満)である。いくつかの実施形態において、RNA配列の長さは、18~24ヌクレオチドである。一部のsiRNA分子では、当該RNA分子の相補的な第1の部分と第2の部分がヘアピン構造の「幹」を形成する。上記2つの部分は連結配列によって結合されていてもよく、それによってヘアピン構造における「ループ」を形成していてもよい。上記連結配列の長さは変化する場合があり、例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、または13ヌクレオチドの長さであってよい。好適な連結配列は当技術分野で公知である。
本発明の方法で使用するのに好適なsiRNA分子は、当技術分野で公知のスキームによって設計することができる(例えば、Elbashire et al., Nature, 2001 411:494-8;Amarzguioui et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004 316(4):1050-8;and Reynolds et al., Nat. Biotech. 2004, 22(3):326-30を参照のこと)。siRNA分子の作製に関する詳細は、Ambion、Dharmacon、GenScript、Invitrogen、及びOligoEngineなどの、数社の工業的供給元のウェブサイトに記載がある。一般に、可能性のあるsiRNA候補の配列は、BLASTアラインメントプログラムを使用して、他の核酸配列または核酸配列の多型とのいずれの一致の可能性も確認することができる(National Library of Medicineのインターネットウェブサイトを参照のこと)。一般的には、多数のsiRNAが生みだされ、スクリーニングされて、有効な薬物候補が得られる(米国特許第7,078,196号を参照のこと)。siRNAは、ベクターから発現させること、及び/または化学的もしくは合成的に生成させることができる。合成RNAiは、例えば、Invitrogen(Carlsbad,Calif.)などの工業的供給元から入手することができる。RNAiベクターも、工業的供給元、例えばInvitrogenから入手することができる。
上記核酸分子は、miRNAであってよく、miRNAを含んでいてもよく、またはmiRNAをコードしていてもよい。用語「miRNA」は、その平易な通常の意味に従って使用され、転写後に遺伝子発現を調節する能力がある低分子非コードRNA分子を指す。一実施形態において、miRNAは、標的遺伝子に対する実質的なまたは完全な同一性を有する核酸である。いくつかの実施形態において、上記miRNAは、相補的な細胞mRNAと相互作用することによって遺伝子発現を阻害し、それによって上記相補的なmRNAの発現を妨害する。一般的には、上記miRNAの長さは少なくとも約15~50ヌクレオチドである(例えば、上記miRNAのそれぞれの相補的配列の長さは15~50ヌクレオチドであり、上記miRNAは長さは約15~50塩基対である)。場合により、上記核酸は合成品または組換え品である。上記miRNAはmiR-29aであってもよい。上記miRNAは、配列5’-ACUGAUUUCUUUUGGUGUUCAG-3’を含んでいてもよいか、または該配列から構成されていてもよい。場合により、上記核酸はmiRNAステムループである。
本発明の方法に有用な核酸としては、発がん性miRNA(oncomiRとしても知られる)もしくは転写因子を標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチド、mRNA、またはsiRNAが挙げられる。上記カーゴはリボザイムまたはアプタマーであってもよい。場合により、上記核酸はプラスミドである。
本明細書に記載の特定の態様において、上記カーゴはアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)である。上記アンチセンスオリゴヌクレオチドは、miRNAまたはmRNAに相補的であってよい。上記アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的mRNA配列に対して配列が相補的である、少なくとも部分を含む。上記アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的配列に結合し、それによって標的配列を阻害してもよい。例えば、上記アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的配列の翻訳プロセスを阻害してもよい。上記miRNAは、がんに関連するmiRNA(Oncomir)であってもよい。上記miRNAはmiR-125bであってもよい。
いくつかの態様において、上記カーゴは、遺伝子編集システム、例えばCRISPR/Cas9遺伝子編集システム、の1つ以上の構成要素である。例えば、上記カーゴは、特定の標的配列を認識する核酸を含んでいてもよい。上記カーゴはgRNAであってもよい。かかるgRNAは、CRISPR/Cas9遺伝子編集に有用である可能性がある。上記カーゴは、Cas9 mRNAまたはCas9をコードするプラスミドであってよい。上記Cas9酵素は、Cas12またはCas13酵素で置き換えられてもよい。ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)または転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)などの他の遺伝子編集分子をカーゴとして使用してもよい。上記カーゴは、標的細胞中の特定の核酸配列を標的とするように操作された配列を含んでいてもよい。上記遺伝子編集分子はmiRNAを特異的に標的としてもよい。例えば、上記遺伝子編集分子は、miR-125bを標的とするgRNAであってもよい。上記gRNAは、配列5’-CCUCACAAGUUAGGGUCUCA-3’を含んでいてもよいか、または該配列から構成されていてもよい。
いくつかの実施形態において、上記方法は、部位特異的ヌクレアーゼ(SSN)を使用する標的遺伝子編集を使用する。SSNを使用した遺伝子編集については、例えばEid and Mahfouz, Exp Mol Med. 2016 Oct;48(10): e265(本記述をもってその全体が援用される)などに総説が記載される。部位特異的二本鎖切断(DSB)を生じさせる能力をもつ酵素を操作して、DSBを目的の標的核酸配列(複数可)に導入することができる。DSBは、エラーを起こしやすい非相同末端結合(NHEJ)によって修復されてもよく、NHEJでは、多くの場合ヌクレオチドの挿入または削除によって切断の2つの端部が再結合される。あるいは、DSBは、高度な相同組換え修復(HDR)によって修復されてもよく、HDRでは、切断部位と相同な末端をもつDNAテンプレートが供給され、DSBの部位に導入される。
標的核酸配列特異的DSBが生じるように操作することが可能なSSNとしては、ZFN、TALEN、及びclustered regularly interspaced Short palindromic repeats/CRISPR-associated-9 (CRISPR/Cas9)システムが挙げられる。
ZFNシステムは、例えば、Umov et al., Nat Rev Genet. (2010) 11(9):636-46(本記述をもってその全体が援用される)に総説が記載される。ZFNは、プログラム可能なジンクフィンガーDNA結合ドメイン及びDNA切断ドメイン(例えば、FokIエンドヌクレアーゼドメイン)を含む。上記DNA結合ドメインは、標的核酸配列に結合する能力をもつジンクフィンガーアレイをスクリーニングすることによって識別することができる。
TALENシステムは、例えば、Mahfouz et al., Plant Biotechnol J. (2014) 12(8):1006-14(本記述をもってその全体が援用される)に総説が記載される。TALENは、プログラム可能なDNA結合TALEドメイン及びDNA切断ドメイン(例えば、FokIエンドヌクレアーゼドメイン)を含む。TALEは、リピート可変二残基(RVD)である各リピートの12位及び13位の2つの残基を除いて同一である、33~39個のアミノ酸のリピートからなるリピートドメインを含む。各RVDは、以下の関係、すなわち、「HD」はCに結合、「NI」はAに結合、「NG」はTに結合、及び「NN」または「NK」はGに結合(Moscou and Bogdanove, Science (2009) 326(5959):1501.)に従って、標的DNA配列中のヌクレオチドへの上記リピートの結合を決定する。
CRISPRはClustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeatsの略記である。この用語は、これらの配列の起源及び機能が知られていない時期に最初に使用され、これらの配列の起源が原核生物であると想定されていた。CRISPRは、パリンドロームリピート中の短い、反復する塩基配列を含むDNAのセグメントである(ヌクレオチドの配列は両方向で同一である)。各反復の後には、ウイルスまたはプラスミド由来の外来DNAの以前の組み込みに由来するスペーサーDNAの短いセグメントが続く。CAS(CRISPR-associated)遺伝子の小さなクラスターがCRISPR配列の隣に位置する。上記スペーサー配列を有するRNAは、Cas(CRISPR-associated)タンパク質が外来の病原性DNAを認識して切断するのを助長する。他のRNA誘導型Casタンパク質は外来RNAを切断する。CRISPR/Casシステムの単純なバージョンであるCRISPR/Cas9は、ゲノムを編集するように改変されている。Cas9ヌクレアーゼ及び合成ガイドRNA(gRNA)を細胞中に送達することにより、当該細胞のゲノムを所望の位置で切断し、既存の遺伝子を削除する及び/または新たな遺伝子を追加することが可能である。CRISPR-Casシステムは2つの群に分類される。クラス1システムは、複数のCasタンパク質の複合体を使用して外来核酸を分解する。クラス2システムは、同一の目的で単一の大きなCasタンパク質を使用する。クラス1は、I型、III型、及びIV型に分けられ、クラス2は、II型、V型、及びVI型に分けられる。CRISPRゲノム編集は、タII型CRISPRシステムを使用する。
いくつかの態様において、上記EVにはCRISPR関連のカーゴが搭載される。換言すれば、上記EVは、治療用遺伝子編集などの遺伝子編集を伴う方法に有用である。場合により、上記EVはインビトロ遺伝子編集に有用である。場合により、上記EVはインビボ遺伝子編集に有用である。
上記カーゴはガイドRNAであってもよい。上記ガイドRNAは、CRIPSR RNA(crRNA)及びトランス活性化CRISPR RNA(tracrRNA)を含んでいてもよい。上記crRNAは、tracrRNAに結合して活性複合体を形成するする領域と共に、宿主DNAの正しいセクションを示すガイドRNAを含む。上記tracrRNAはcrRNAに結合し、活性複合体を形成する。上記gRNAは、上記tracrRNAとcrRNAの両方を結合し、それによって活性複合体をコードする。上記gRNAは、複数のcrRNA及びtracrRNAを含んでいてもよい。上記gRNAは、目的の配列または遺伝子に結合するように設計されていてもよい。上記gRNAは切断のための遺伝子を標的としてもよい。任意選択で、DNA修復テンプレートの任意選択のセクションが含まれる。上記修復テンプレートは、非相同末端結合(NHEJ)または相同組換え修復(HDR)のいずれかで利用することができる。
上記カーゴはCas9ヌクレアーゼなどのヌクレアーゼであってもよい。上記ヌクレアーゼは、たんぱく質であって、その活性型がDNAを改変することができる上記タンパク質である。ヌクレアーゼ変異体は、一本鎖ニッキング、二本鎖切断、DNA結合、またはその他のさまざまな機能の能力をもつ。上記ヌクレアーゼはDNA部位を認識し、これにより部位特異的なDNA編集が可能になる。
上記gRNA及びヌクレアーゼは、プラスミド上にコードされていてもよい。換言すれば、上記EVカーゴは、gRNAと上記ヌクレアーゼの両方をコードするプラスミドを含んでいてもよい。場合により、EVが上記gRNAを含み、且つ別のEVが上記ヌクレアーゼを含むか、またはコードしていてもよい。場合により、EVは上記gRNAをコードするプラスミドと、上記ヌクレアーゼをコードするプラスミドを含む。したがって、いくつかの態様において、EVを含む組成物であって、当該EVの一部が、Cas9などの上記ヌクレアーゼを含むかまたはコードし、上記EVの一部が上記gRNAを含むかまたはコードする、上記組成物が提供される。場合により、上記gRNAを含むまたはコードするEVを含む組成物と、上記ヌクレアーゼをコードするまたは含むEVを含む組成物とが同時投与される。場合により、上記組成物は、EVがgRNA及びヌクレアーゼの両方をコードするオリゴヌクレオチドを含むEVを含む。
CRISPR/Cas9及び関連システム、例えば、CRISPR/Cpf1、CRISPR/C2c1、CRISPR/C2c2、及びCRISPR/C2c3は、例えば、Nakade et al., Bioengineered (2017) 8(3):265-273(本記述をもってその全体が援用される)に総説が記載される。これらのシステムは、エンドヌクレアーゼ(例えば、Cas9、Cpflなど)と上記一本鎖ガイドRNA(sgRNA)分子を含む。上記sgRNAは、エンドヌクレアーゼ活性を目的の核酸配列に標的化するように操作してもよい。
場合により、上記核酸カーゴは、1種以上の改変されたヌクレオチドまたは他の改変を含む。化学的改変としては、例えば、改変ヌクレオチドの組み込み、キャッピング部分(例えば、3’キャッピング)の組み込み、高分子量非免疫原性化合物(例えば、ポリエチレングリコール(PEG))へのコンジュゲーション、脂溶性化合物へのコンジュゲーション、リン酸骨格における置換を含む、上記核酸の糖位、リン酸位、及び/または塩基位での化学的置換を挙げることができる。例えば、上記核酸は、1つ以上の2’位の糖改変、例えば、2’-アミノ(2’-NH)、2’-フルオロ(2’-F)、及び2’-O-メチル(2’-OMe)を含んでいてもよい。塩基改変としては、5位のピリミジン改変、8位のプリン改変、環外アミンにおける改変、4-チオウリジンの置換、5-ブロモ-または5-ヨード-ウラシルの置換、骨格改変、メチル化、イソ塩基であるイソシチジン及びイソグアニジンなどの通常ではない塩基対形成の組み合わせを挙げることができる。改変としては、キャッピングなどの3’及び5’改変も挙げることができる。他の改変としては、1つ以上の天然に存在するヌクレオチドの類似体による置換、ヌクレオチド間改変、例えば、非荷電結合(例えば、メチルホスホナート、ホスホトリエステル、ホスホアミダート、カルバマートなど)による改変及び荷電結合(例えば、ホスホロチオアート、ホスホロジチオアートなど)による改変、インターカレーター(例えば、アクリジン、ソラレンなど)による改変、キレート剤(例えば、金属、放射性金属、ホウ素、酸化性金属など)を含む改変、アルキル化剤を含む改変、ならびに改変された結合(例えば、アルファアノマー核酸など)による改変などを挙げることができる。さらに、糖に通常存在するヒドロキシル基のいずれかは、ホスホナート基またはリン酸基によって置換されていてもよく;標準的な保護基によってされていてもよく;またはさらなるヌクレオチドもしくは固体担体にさらに結合させるために活性化されていてもよい。5’及び3’末端OH基は、リン酸化されていてもよく、あるいは、アミン、約1~約20個の炭素原子の有機キャッピング基部分、またはポリエチレングリコール(PEG)ポリマーもしくは他の親水性もしくは疎水性の生物学的または合成ポリマーで置換されていてもよい。核酸は、ロックト核酸(LNA)、ペプチド核酸(PNA)、またはギャップマーなどの変異体型の核酸であってもよい。
核酸カーゴはDNA分子を含んでいてもよい。
上記カーゴは、発現ベクターまたは発現カセット配列を含んでいてもよい。好適な発現ベクター及び発現カセットは公知技術である。本明細書に記載の方法に有用な発現ベクターは、標的細胞における1種以上の核酸配列の発現を促進する要素を含む。本開示において有用な発現ベクターは、導入遺伝子または他の核酸配列を含んでいてもよい。
発現ベクターとは、当該細胞中で/当該細胞によって発現させるために、外来遺伝物質を細胞に移入するためのビヒクルとして使用されるオリゴヌクレオチド分子を指す。かかるベクターは、発現されることとなる遺伝子配列をコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーター配列を含んでいてもよい。ベクターはまた、終結コドン及び発現エンハンサーも含んでいてよい。当技術分野で公知の、任意且つ適宜のプロモーター、エンハンサー、及び終結コドンを使用することができる。
本明細書において、用語「作動可能に連結された」は、選択されたヌクレオチド配列及び調節ヌクレオチド配列(例えば、プロモーター及び/またはエンハンサー)が、ヌクレオチド配列の発現を調節配列の影響下または制御下に置く(それによって発現カセットを形成する)ような形態で共有結合している状況を包含していてもよい。したがって、調節配列が選択されたヌクレオチド配列の転写を生じさせる能力をもつ場合、上記調節配列は上記ヌクレオチド配列に作動可能に連結されている。必要に応じて、得られた転写物は次に、所望のタンパク質、ペプチド、またはポリペプチドに翻訳されてもよい。
環状カーゴ分子の例としては、ミニサークル及びプラスミドが挙げられる。
上記核酸カーゴはミニサークルであってもよい。ミニサークルは低分子(約4kbp)の環状レプリコンである。ミニサークルは一般に、通常は二本鎖であるDNAからなる。ミニサークルは一部の真核生物の細胞小器官のゲノム中に天然に存在するが、本明細書で好ましいミニサークルは合成的に誘導される。場合により、上記ミニサークルは複製起点を含まず、そのため細胞内で複製されない。ミニサークルは当業者に公知であり、例えば、Gaspar et al., Minicircle DNA vectors for gene therapy: advances and applications. Expert Opin Biol Ther 2015 Mar;15(3):353-79. doi: 10.1517/14712598.2015.996544. Epub 2014 Dec 24を参照されたい。場合により、上記ミニサークルはレポーター遺伝子を含む。
場合により、上記核酸カーゴはプラスミドである。プラスミドは通常、細胞中で独立に複製することが可能である。上記プラスミドは複製起点配列を含んでいてもよい。
場合により、上記核酸は、上記小胞の表面上のタンパク質に結合する配列を含むように改変されていない。例えば、上記カーゴ核酸はトランス活性化応答(TAR)要素を含まない。場合により、上記細胞外小胞は、外因性ARRDC1タンパク質またはARRDC1タンパク質由来の配列などの改変表面タンパク質を含むように改変されていない。
本開示に係る細胞外小胞は、小胞当たり少なくとも0.1個の核酸分子を含んでいてもよい(例えば、搭載していてもよい)。上記細胞外小胞(複数可)は、小胞当たり0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0個、またはそれを超える上記核酸のコピーのうちの1つを含んでいてもよい(例えば、搭載していてもよい)。上記細胞外小胞(複数可)は、小胞当たり少なくとも0.5、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも3.5、少なくとも4、少なくとも5個、またはそれを超える上記核酸のコピーを含んでいてもよい(例えば、搭載していてもよい)。上記細胞外小胞(複数可)は、小胞当たり約6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50個、またはそれを超える核酸のコピーを含んでいてもよい(例えば、搭載していてもよい)。上記細胞外小胞(複数可)は、小胞当たり0.1~1.0、0.1~2.0、0.1~3.0、0.1~4.0、0.1~5.0、0.1~6.0、0.1~7.0、0.1~8.0、0.1~9.0、0.1~10、0.1~15.0、0.1~20.0、0.1~25.0、0.1~30.0、0.1~35.0、0.1~40.0、0.1~45.0、0.1~50、1~2、1~3、1~4、1~5、1~6、1~7、1~8、1~9、1~10、1~15、1~20、1~25、1~30、1~35、1~40、1~45、1~50、2~3、2~4、2~5、2~6、2~7、2~8、2~9、2~10、2~15、2~20、2~25、2~30、2~35、2~40、2~45、2~50、3~4、3~5、3~6、3~7、3~8、3~9、3~10、3~15、3~20、3~25、3~30、3~35、3~40、3~45、3~50、4~5、4~6、4~7、4~8、4~9、4~10、4~15、4~20、4~25、4~30、4~35、4~40、4~45、4~50、5~6、5~7、5~8、5~9、5~10、5~15、5~20、5~25、5~30、5~35、5~40、5~45、5~50、6~7、6~8、6~9、6~10、6~15、6~20、6~25、6~30、6~35、6~40、6~45、6~50、7~8、7~9、7~10、7~15、7~20、7~25、7~30、7~35、7~40、7~45、7~50、8~9、8~10、8~15、8~20、8~25、8~30、8~35、8~40、8~45、8~50、9~10、9~15、9~20、9~25、9~30、9~35、9~40、9~45、9~50、10~15、10~20、10~25、10~30、10~35、10~40、10~45、10~50、15~20、15~25、15~30、15~35、15~40、15~45、15~50、20~25、20~30、20~35、20~40、20~45、20~50、25~30、25~35、25~40、25~45、25~50、30~35、30~40、30~45、30~50、35~40、35~45、35~50、40~45、40~50、または45~50個の核酸のコピーのうちの1つを含んでいてもよい(例えば、搭載していてもよい)。
小胞当たりの上記核酸(複数可)の数は、例えば、組成物中に存在するEVの集団全体にわたる代表数、好ましくは平均値であってよい。小胞当たりの核酸のコピーの数は、搭載された核酸カーゴのコピーの総数をEVの総数で除すことによって決定することができる。すなわち、[EV当たりのコピー=搭載された核酸のコピーの数/EV粒子の総数]である。核酸のコピーの数は、qPCRによって決定することができる。EVの数は、ナノ粒子トラッキング解析(NTA、例えば、Wang et al., ARMMs as a versatile platform for intracellular delivery of macromolecules. Nature Communications 2018 9-960に記載される)によって決定することができる。ナノ粒子トラッキング解析(NTA)は、液体中の粒子の可視化及び解析方法である。この技法は、限外顕微鏡及びレーザー照射装置と共に使用され、これらによって、液体懸濁液中の微細粒子がブラウン運動下で移動しているのを可視化することが可能になる。上記粒子によって散乱した光は、CCDまたはEMCCDカメラを使用して複数のフレームにわたって捕捉される。次いでコンピュータソフトウエアを使用して、各粒子のフレームからフレームへの運動を追跡する。
本明細書では、別段の指示がない限り、用語「平均値」とは、算術平均値を指す。これは、試料中で測定された核酸の総量を、当該試料中の小胞の総数で除した値を指してもよい。
上記カーゴが、組成物中の上記細胞外小胞の実質的にすべてに搭載されることが望ましくてもよいが、本明細書に開示の組成物は、細胞外小胞であって、それらの少なくとも1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、または100%が上記カーゴを含む上記細胞外小胞を含んでいてもよい。好ましくは、上記細胞外小胞の50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の少なくとも1つが上記カーゴを含んでいてもよい。場合により、上記組成物内の異なる細胞外小胞が異なるカーゴを含んでいてもよい。場合により、上記細胞外小胞は、同一の、または実質的に同じカーゴ分子を含んでいてもよい。
核酸カーゴのサイズは、塩基(一本鎖核酸の場合)または塩基対(二本鎖核酸の場合)で表されるその長さで定義されてもよい。本明細書において、当該核酸カーゴの一本鎖であるかまたは二本鎖であるかの性格が示されていない場合、塩基(例えば、kb(キロ塩基)で表される長さは、塩基対(例えば、kbp)で表される同一の長さの開示でもある。このように、1kb(1000塩基)の長さは1kbp(1000塩基対)の開示でもある。用語「塩基」は用語「ヌクレオチド」と同義で使用される。上記核酸カーゴは一本鎖または二本鎖であってよい。上記核酸カーゴは直鎖状または環状であってよい。
上記核酸カーゴ、例えばRNAの長さは、少なくとも5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、または50塩基のうちの1つであってよい。上記核酸カーゴの長さは、少なくとも50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、または100塩基のうちの1つであってよい。上記核酸カーゴの長さは、少なくとも100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、または250塩基のうちの1つであってよい。
上記核酸カーゴが一本鎖である場合、その長さは、少なくとも5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、もしくは50塩基;少なくとも50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、もしくは100塩基;または少なくとも100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、もしくは250塩基のうちの1つであってよい。
上記核酸カーゴが一本鎖である場合、その長さは、少なくとも250、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750、6000、6250、6500、6750、7000、7250、7500、7750、8000、8250、8500、8750、9000、9250、9500、9750、10000、10250、10500、10750、または11000塩基のうちの1つであってよい。上記核酸カーゴが一本鎖である場合、任意選択で、その最大長さは、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750、6000、6250、6500、6750、7000、7250、7500、7750、8000、8250、8500、8750、9000、9250、9500、9750、10000、10250、10500、10750、または11000塩基のうちの1つであってよい。好ましい実施形態において、一本鎖核酸カーゴの最大長さは、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000塩基、または5000塩基を超える長さのうちの1つであってよい。
上記核酸カーゴが一本鎖である場合、その長さは、250~750、500~1000,1000~1500、1500~2000、2000~2500、2500~3000、3000~3500、3500~4000、4000~4500、4500~5000、5000~5500、5500~6000、1000~2000、2000~3000、3000~4000、4000~5000、5000~6000、6000~7000、7000~8000、8000~9000、9000~10000、10000~11000、250~1000、1000~3000、1000~4000、1000~5000、1000~6000、1000~7000、1000~8000、1000~9000、1000~10000、1000~11000、2000~4000、2000~5000、2000~6000、2000~7000、2000~8000、2000~9000、2000~10000、2000~11000、3000~5000、3000~6000、3000~7000、3000~8000、3000~9000、3000~10000、3000~11000、4000~6000、4000~7000、4000~8000、4000~9000、4000~10000、4000~11000、5000~7000、5000~8000、5000~9000、5000~10000、5000~11000、6000~8000、6000~9000、6000~10000、6000~11000、7000~9000、7000~10000、または7000~11000塩基のうちの1つであってよい。
いくつかの実施形態において、上記核酸カーゴが一本鎖である場合、その長さは、最大で、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000、15000、16000、17000、18000、19000、20000、21000、22000、23000、24000、25000、26000、27000、28000、29000、30000、31000、32000、33000、34000、35000、36000、37000、38000、39000、または40000塩基のうちの1つであってよい。上記一本鎖核酸カーゴの長さは、5000~10000、5000~15000、5000~20000、5000~25000、5000~30000、5000~35000、5000~40000、10000~15000、10000~20000、10000~25000、10000~30000、10000~35000、10000~40000、15000~20000、15000~25000、15000~30000、15000~35000、15000~40000、20000~25000、20000~30000、20000~35000、20000~40000、25000~30000、25000~35000、25000~40000、30000~35000、30000~40000、または35000~40000塩基のうちの1つであってよい。
上記核酸カーゴが二本鎖、例えばsiRNAなどの二本鎖RNAである場合、その長さは、少なくとも5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、または50塩基対のうちの1つであってよい。上記核酸カーゴの長さは、少なくとも50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、または100塩基対のうちの1つであってよい。上記核酸カーゴの長さは、少なくとも100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、または250塩基対のうちの1つであってよい。
好適な小分子としては、細胞毒性試薬及びキナーゼ阻害剤が挙げられる。上記小分子は、蛍光プローブ及び/または金属を含んでいてもよい。例えば、上記カーゴは、酸化鉄粒子などの超常磁性粒子を含んでいてもよい。上記カーゴは、酸化鉄ナノ粒子などの超微粒超常磁性酸化鉄粒子であってもよい。
場合により、上記カーゴは蛍光デキストランなどの検出可能な部分である。上記カーゴは放射性標識されていてもよい。
場合により、上記核酸カーゴは均質である(すなわち、EVの組成物中の各核酸は類似しているかまたは実質的に同一である)。場合により、上記核酸カーゴは不均一である(すなわち、EVの組成物中核酸は、互いに類似しておらず、または実質的に同一ではない)。
細胞外小胞の搭載方法
本明細書において、細胞外小胞へのカーゴの搭載とは、当該細胞外小胞が、当該カーゴの担体として役立ち、例えば、上記カーゴの細胞への送達が可能となるような、安定なまたは準安定な形態で細胞外小胞とカーゴを会合させることを指す。カーゴ分子は、少なくとも2つの方法で搭載することができる。1つは、上記カーゴを上記細胞外小胞の内腔中に存在させるための方法(内腔搭載)である。もう1つは、上記カーゴを、上記細胞外小胞の外表面、例えば膜に結合させ、接着させ、上記外表面を通して挿入し、または上記外表面と複合体化させるための方法(外表面搭載)である。上記細胞外小胞の外表面上に搭載するカーゴ分子は通常、該小胞をヌクレアーゼ、例えばDNaseまたはRNaseと接触させることによって除去することができる。
場合により、細胞外小胞(複数可)、核酸、及びトランスフェクション試薬を、適宜の条件下、搭載が起こるのに十分な時間、一緒にする。
カーゴを細胞外小胞中に搭載するのに好適な方法は、PCT/SG2018/050596に記載されており、該方法としては、例えば、エレクトロポレーション、音波処理、超音波、リポフェクション、または低張透析が挙げられる。
搭載方法は、搭載する核酸をトランスフェクション試薬、例えばExofect(商標)(System Biosciences)と接触させることを含んでいてもよい。
細胞外小胞への搭載は、内腔搭載と外表面搭載との組み合わせによって行ってもよく、かかる細胞外小胞は、カーゴ核酸を標的細胞に効果的に送達することができる。
任意選択で、いくつかの実施形態において、搭載に関する言及は内腔搭載のみについて行われてもよい。任意選択で、いくつかの他の実施形態において、搭載に関する言及は外表面搭載のみについて行われてもよい。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の細胞外小胞中へのカーゴの搭載は、ウイルスによる送達方法を含まず、例えば、搭載方法は、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レンチウイルスベクター、またはレトロウイルスベクターなどのウイルスベクターを含まない。
免疫細胞
本発明は、RBCEVを使用した核酸の免疫細胞への送達に関する。また、RBCEV及び/または送達された核酸を含む免疫細胞、ならびにRBCEVを使用して送達された核酸を発現する免疫細胞も記載される。
本発明は、核酸カーゴを搭載した、または核酸カーゴを含むRBCEVを含む免疫細胞を包含する。
本明細書において、細胞が単数形(すなわち、「a/the cell」)で言及される場合、かかる細胞の複数形/集団も企図されることが理解されるよう。
本開示に係る免疫細胞は、真核細胞、例えば哺乳動物細胞であってよい。上記哺乳動物は、ヒト、または非ヒト哺乳動物(例えば、ウサギ、モルモット、ラット、マウスまたは他のげっ歯動物(任意のげっ歯目の動物を含む)、ネコ、イヌ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウシ(雌ウシ、例えば乳牛、または任意のBos目の動物を含む)、ウマ(任意のEquidae目の動物を含む)、ロバ、及びヒト以外の霊長動物であってよい。
いくつかの実施形態において、上記細胞は、ヒト対象に由来するか、またはヒト対象から得られたものであってよい。上記細胞が対象に投与される場合、または該細胞が対象に投与される細胞の集団の調製に使用される場合、上記細胞は、投与される対象とは異なる対象に由来していてもよい(すなわち、上記細胞は同種異系であってよい)。場合により、上記免疫細胞は自家細胞である(すなわち、上記免疫細胞は、単離され、改変され、次いで該細胞が単離された対象と同一の対象に投与される)。場合により、上記免疫細胞は同種異系細胞である(すなわち、上記免疫細胞は、単離され、改変され、次いで該細胞が単離された対象とは異なる対象に投与される)。同種異系細胞はレシピエント対象と一致するHLAである。場合により、上記免疫細胞は異種細胞/異種細胞集団中の細胞である(すなわち、細胞が単離され、改変され、次いで該細胞が単離された対象とは異なる対象に投与される)。異種細胞は、異なるドナー対象から得られた細胞の混合集団中に存在する場合がある。
上記免疫細胞は、造血起源の細胞、例えば、好中球、好酸球、好塩基球、樹状細胞、リンパ球、または単球であってもよい。上記免疫細胞は、単核細胞、例えば末梢血単核細胞(PBMC)であってもよい。リンパ球は、例えば、T細胞、B細胞、NK細胞、NKT細胞、または自然リンパ球(ILC)、またはそれらの前駆体であってもよい。上記免疫細胞は、例えば、CD3ポリペプチド(例えば、CD3γ、CD3ε、CD3ζ、またはCD3δ)、TCRポリペプチド(TCRα、TCRβ、TCRγ、またはTCRδ)、CD27、CD28、CD4、またはCD8を発現してもよい。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞はT細胞、例えばCD3+ T細胞である。場合により、上記T細胞は、CD3+、CD4+ T細胞である。いくつかの実施形態において、上記T細胞は、CD3+、CD8+ T細胞である。いくつかの実施形態において、上記T細胞はTヘルパー細胞(TH細胞)である。いくつかの実施形態において、上記T細胞は細胞傷害性T細胞(例えば、細胞傷害性Tリンパ球(CTL))である。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞は初代細胞である。いくつかの実施形態において、上記免疫細胞は対象から得られる/得られた。いくつかの実施形態において、上記免疫細胞は、対象から得られた免疫細胞/免疫細胞集団に由来する/由来している。いくつかの実施形態において、上記免疫細胞は不死化細胞株の細胞ではない。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞はナイーブ且つ/または未分化T細胞である。上記T細胞はCD4+ T細胞であってよく、CD45RA、CCR7、CD62L、及び/またはCD27を発現してもよい。上記T細胞はCD8+、CD45RA+、CCR7+ T細胞であってよい。いくつかの実施形態において、上記T細胞は、CD44、CD69、CD71、CD25、またはHLA-DRを発現しない。場合により、CD8+、CD45RA+、CCR7+T細胞であり得る。場合により、上記T細胞はCD45RA+CCR7- T細胞ではない。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞は単球、例えばCD14+単球である。場合により、上記単球は、CD14、CD11b、CCR2、及び/またはCD16を発現する。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞は樹状細胞である。場合により、上記樹状細胞は、HLA-DR、CD80、CD86を発現する。上記樹状細胞は、従来の樹状1型(cDC1)細胞であってよい。上記樹状細胞は、従来の樹状2型(cDC2)細胞であってよい。上記樹状細胞は形質細胞様樹状細胞(pDC)であってもよい。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞はB細胞、例えばCD19+ B細胞である。場合により、上記B細胞は未成熟B細胞である。場合により、上記B細胞は、CD20、CD34、CD38、及び/またはCD45Rを発現する。場合により、上記B細胞はCD25またはCD30を発現しない。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞はマクロファージである。場合により、上記マクロファージは肺胞マクロファージである。場合により、上記マクロファージは組織常在性マクロファージである。場合により、上記マクロファージはクッパー細胞である。場合により、上記マクロファージは脾臓マクロファージである。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞は、対象とする抗原に特異的な抗原受容体を含む/発現する。いくつかの実施形態において、上記抗原受容体はT細胞受容体(TCR)である。いくつかの実施形態において、上記抗原受容体はキメラ抗原受容体(CAR)である。
免疫細胞中への核酸の送達方法
本明細書に開示の方法は、免疫細胞をRBCEVに、該免疫細胞が該RBCEVを取り込むのに適した条件下で十分な時間、接触させるステップを含む。上記RBCEVに本明細書に記載の核酸カーゴを搭載することができる。
いくつかの態様において、本発明は、免疫細胞中への核酸の送達方法を提供し、上記方法は、上記免疫細胞を、核酸カーゴが搭載されたRBCEVと共にインキュベートすることを含む。本明細書においてRBCEVが単数形(すなわち、「a/the RBCEV」)で言及される場合、かかるRBCEVの複数形/集団も企図されることを理解されたい。
また、免疫細胞への核酸の形質導入方法であって、上記免疫細胞を核酸カーゴを搭載したRBCEVと共にインキュベートすることを含む上記方法も提供される。
本明細書では、用語「培養すること(incubating)」/「培養(incubation)」/「培養する(incubate)」とは、上記免疫細胞(複数可)とカーゴを搭載したRBCEV(複数可)とを、該免疫細胞(複数可)によって該RBCEV(複数可)が取り込まれる、すなわち、吸収される、組み入れられる、または取り入れられるような適切な温度で適切な時間、一緒にすることを指すために使用される。これらの用語はまた、本明細書において、上記免疫細胞(複数可)と搭載されたRBCEV(複数可)とを、上記免疫細胞(複数可)が上記RBCEV(複数可)及び/または上記カーゴ、例えば外因性核酸を、例えばインキュベーション中にまたはインキュベーション後に、取り込む、すなわち、吸収する、組み入れる、または取り入れるのに十分に接触させることを指すためにも使用される。インキュベーションによって、少なくとも1種のRBCEV及び/もしくはカーゴを含むまたは含有する本明細書に記載の免疫細胞(複数可)を産生することができる。上記免疫細胞(複数可)は、インキュベーション中及び/またはインキュベーション後に産生することができる。インキュベーションは、上記カーゴを搭載したRBCEVを含む細胞培養培地中でのインビトロ/エクスビボで、上記免疫細胞またはその集団を培養することを含んでいてもよい。インキュベーションは、本明細書の実施例に記載されているように行うことができる。
インキュベーションは、哺乳動物の体温に近い温度、例えば、少なくとも35.0℃、少なくとも35.5℃、少なくとも36.0℃、少なくとも36.1℃、少なくとも36.2℃、少なくとも36.3℃、少なくとも36.4℃、少なくとも36.5℃、少なくとも36.6℃、少なくとも36.7℃、少なくとも36.8℃、少なくとも36.9℃、少なくとも37.0℃、少なくとも37.1℃、少なくとも37.2℃、少なくとも37.3℃、少なくとも37.4℃、及び/または少なくとも37.5℃のうちの1つ以上で実施してもよい。場合により、上記インキュベーションは、例えば上記のような、2つ以上の温度で実施される。場合により、上記インキュベーションは、単一の温度で実施される。場合により、上記インキュベーションは人間の体温で実施される。場合により、上記インキュベーションは少なくとも37.0℃で実施される。場合により、上記インキュベーションは37.0℃で実施される。インキュベーションは、同一の細胞に対して繰り返し実施されてもよい。
インキュベーションは、細胞培養のCOレベルを制御することを含んでいてもよい。COの制御を含むインキュベーションにより、インキュベートされる混合物のpHを制御することができる。場合により、上記インキュベートされる混合物のCOレベルは、血液、例えば哺乳動物の血液のCOレベルまたはそれに近いレベルに維持される。場合により、インキュベーションは、少なくとも4.0%、少なくとも4.1%、少なくとも4.2%、少なくとも4.3%、少なくとも4.4%、少なくとも4.5%、少なくとも4.6%、少なくとも4.7%、少なくとも4.8%、少なくとも4.9%、少なくとも5.0%、少なくとも5.1%、少なくとも5.2%、少なくとも5.3%、少なくとも5.4%、少なくとも5.5%、少なくとも5.6%、少なくとも5.7%、少なくとも5.8%、少なくとも5.9%、及び/または少なくとも6.0%のCOのうちの1つ以上で実施される。場合により、インキュベーションは、少なくとも30mmHg、少なくとも31mmHg、少なくとも32mmHg、少なくとも33mmHg、少なくとも34mmHg、少なくとも35mmHg、少なくとも36mmHg、少なくとも37mmHg、少なくとも38mmHg、少なくとも39mmHg、少なくとも40mmHg、少なくとも41mmHg、少なくとも42mmHg、少なくとも43mmHg、少なくとも44mmHg、及び/または少なくとも45mmHgのCOのうちの1つ以上で実施される。
場合により、インキュベーションは少なくとも5%のCOで実施される。場合により、インキュベーションは約5%のCOで実施される。場合により、インキュベーションは5%のCOで実施される。場合により、インキュベーションは少なくとも38mmHgのCOで実施される。場合により、インキュベーションは約38mmHgのCOで実施される。場合により、インキュベーションは38mmHgのCOで実施される。場合により、インキュベーションは、加湿環境、例えば加湿インキュベーター中で実施される。
インキュベーションは、上記RBCEVが上記免疫細胞によって取り込まれるような長さの時間実施されてもよい。インキュベーションは、例えば上記のような温度及びCOレベルの組み合わせで、12時間、24時間、36時間、48時間、60時間、または72時間のうちの1つで実施されてもよい。場合により、インキュベーションは、少なくとも12時間、少なくとも13時間、少なくとも14時間、少なくとも15時間、少なくとも16時間、少なくとも17時間、少なくとも18時間、少なくとも19時間、少なくとも20時間、少なくとも21時間、少なくとも22時間、少なくとも23時間、少なくとも24時間、少なくとも25時間、少なくとも26時間、少なくとも27時間、少なくとも28時間、少なくとも29時間、少なくとも30時間、少なくとも31時間、少なくとも32時間、少なくとも33時間、少なくとも34時間、少なくとも35時間、少なくとも36時間、少なくとも37時間、少なくとも38時間、少なくとも39時間、少なくとも40時間、少なくとも41時間、少なくとも42時間、少なくとも43時間、少なくとも44時間、少なくとも45時間、少なくとも46時間、少なくとも47時間、少なくとも48時間、少なくとも49時間、少なくとも50時間、少なくとも51時間、少なくとも52時間、少なくとも53時間、少なくとも54時間、少なくとも55時間、少なくとも56時間、少なくとも57時間、少なくとも58時間、少なくとも59時間、少なくとも60時間、少なくとも61時間、少なくとも62時間、少なくとも63時間、少なくとも64時間、少なくとも65時間、少なくとも66時間、少なくとも67時間、少なくとも68時間、少なくとも69時間、少なくとも70時間、少なくとも71時間、または少なくとも72時間実施される。
場合により、インキュベーションは、少なくとも36時間または少なくとも48時間実施される。場合により、インキュベーションは48時間実施される。本明細書に記載の方法は、例えば吸収されていないいずれのRBCEVも除去するために、インキュベーション後に免疫細胞を洗浄する1つ以上のステップを含んでいてもよい。洗浄は、PBS及び遠心分離(例えば、4℃における)を使用して実施されてもよい。
本明細書に記載の方法は、例えば上記の、温度、COレベル、及び/または時間の任意の組み合わせを含むインキュベーションステップを含んでいてもよい。場合により、インキュベーションは、37℃、5%のCOで、48時間実施される。
インキュベーションは、任意且つ適宜の培地、例えば細胞培養培地中で実施されてもよい。免疫細胞に適した培地は当技術分野で周知であり、例えばArora M, MATER METHODS 2013;3:175に記載されている。
場合により、インキュベーションは、インキュベーション時間の一部または全ての間、混合物を振とうすることを含む。
上記方法は、例えば本明細書に記載の、RBCEVに核酸カーゴを搭載するステップを含んでいてもよい。このステップは、当該RBCEVを当該免疫細胞と共にインキュベートする前に実施されてもよい。このステップは、当該RBCEVを当該免疫細胞と共にインキュベートすることとは別個に実施されてもよい。
場合により、上記方法は、当該RBCEVに核酸カーゴを搭載するステップを含まず、例えば、当該免疫細胞は、核酸カーゴが事前に搭載されたRBCEVと共にインキュベートされる。
場合により、本明細書に記載の、外因性核酸の免疫細胞への送達方法/免疫細胞への外因性核酸の形質導入方法は、上記免疫細胞(複数可)をトランスフェクション試薬に接触させることを含まない(但し、上記RBCEV自体には、例えばトランスフェクション試薬を使用して、核酸カーゴが搭載されてもよい/されていてもよい)。
場合により、免疫細胞中への上記核酸の送達方法はインビトロまたはエクスビボで実施される。場合により、上記RBCEVへの上記核酸カーゴの搭載はインビトロまたはエクスビボで実施される。
場合により、上記免疫細胞は対象、例えばヒト対象から単離されている。上記方法は対象から免疫細胞を単離する最初の工程を含んでいてもよい。
場合により、上記方法は、核酸を含む免疫細胞を、対象、例えば本明細書に記載の、例えばヒト対象に導入または投与することを含む。場合により、本明細書に記載の方法は、トランスフェクトされた免疫細胞(複数可)、すなわち上記核酸を含む免疫細胞(複数可)を、対象への投与のために再製剤化することを含む。再製剤化は、上記免疫細胞(複数可)または免疫細胞の集団を、哺乳動物、例えばヒトへの投与に適したアジュバント、希釈剤、または担体と混合することを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、RBCEV(複数可)及び/または核酸を含む免疫細胞(複数可)が活性化及び/または分化しているかどうかを試験することを含む。場合により、上記方法は、本明細書に記載の免疫細胞(複数可)及び搭載されたRBCEV(複数可)をインキュベートし、次いで該免疫細胞が活性化及び/または分化しているかどうかを試験することを含む。場合により、活性化及び/または分化していない免疫細胞(複数可)を、活性化及び/または分化した免疫細胞(複数可)から単離する。場合により、活性化及び/または分化していない免疫細胞(複数可)は、その後の用途、例えば対象への投与及び/または治療方法での使用に使用される。場合により、活性化及び/または分化した免疫細胞(複数可)は、その後の用途に使用されない。免疫細胞が活性化及び/または分化しているかどうかの判定方法の例は、本明細書に後述される。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、核酸を搭載したRBCEV(複数可)と共にインキュベートされた上記免疫細胞(複数可)が、RBCEVによって送達された核酸を発現する/発現しているかどうかを試験することを含む。細胞が核酸を発現するかどうかを判定するための好適な方法は当技術分野で周知であり、該方法としては、例えば、核酸発現を判定するためのqPCR、及びELISA、フローサイトメトリー、免疫ブロットなどの翻訳されたタンパク質を検出するためのイムノアッセイに基づく方法が挙げられる。
いくつかの実施形態において、RBCEVによって送達された核酸を含む、及び/または核酸を搭載したRBCEVを含む免疫細胞の産生のための方法のステップは、以下、すなわち、対象から血液試料を取得すること;上記血液試料から免疫細胞、例えばPBMCまたはT細胞を単離すること;免疫細胞、例えばT細胞の集団を生成/増殖すること;インビトロまたはエクスビボ細胞培養において免疫細胞を培養すること;上記免疫細胞を、カーゴ、例えば核酸が搭載されたRBCEVに接触させること;上記免疫細胞を、カーゴ、例えば核酸が搭載されたRBCEVと共にインキュベートすること;上記核酸を含む免疫細胞を収取すること;上記免疫細胞が上記核酸を発現するかどうかを判定すること;上記核酸を含む/発現する上記免疫細胞を単離すること;上記免疫細胞が活性化/分化しているかどうかを判定すること;活性化/分化していない免疫細胞を単離すること;上記核酸を発現する免疫細胞及び/または活性化/分化していない免疫細胞を、インビトロまたはエクスビボ細胞培養において培養すること;上記核酸を発現する免疫細胞及び/または活性化/分化していない免疫細胞を、アジュバント、希釈剤、または担体と混合すること;改質免疫細胞を対象に投与することのうちの1つ以上を含んでいてもよい。
核酸カーゴが搭載されたRBCEVの、上記核酸を免疫細胞中に送達するための使用も提供される。
本明細書に記載の方法によって得られる、または得ることができる免疫細胞及び免疫細胞の集団も提供される。かかる細胞の特性/特徴の例、及びかかる細胞を如何にして同定及び/または規定することができるかについて、以下に説明する。
本開示に係る免疫細胞を、例えばインビトロ/エクスビボで培養することを含む方法であって、例えばかかる細胞の集団を生成/増殖するための上記も提供される。インビトロ/エクスビボでの免疫細胞の集団の生成/増殖方法は当業者に周知である。一般的な培養条件(すなわち、細胞培養培地、添加剤、温度、気体雰囲気)、細胞数、培養期間などは、例えばNgo et al., J Immunother. (2014) 37(4):193-203(本記載をもってその全体が援用される)を参照することによって決定することができる。
本開示に係る免疫細胞の培養物は、好都合に、5%のCOを含む加湿雰囲気中、37℃に維持されてもよい。本開示に係る細胞培養物の細胞は、当業者によって容易に測定することができる、任意且つ適宜の密度で確立及び/または維持することができる。例えば、培養物は、約0.5×10~約5×10細胞/ml-培養物(例えば約1×10細胞/ml)の初期密度で確立されてもよい。
培養は、培養物の容積に適した任意の容器、例えば細胞培養プレートのウェル中、細胞培養フラスコ中、バイオリアクター中などで実施することができる。いくつかの実施形態において、細胞は、バイオリアクター、例えば、Somerville and Dudley, Oncoimmunology (2012) 1(8):1435-1437(本記載をもってその全体が援用される)中で培養される。いくつかの実施形態において、細胞は、GRex細胞培養容器、例えばGRexフラスコまたはGRex 100バイオリアクター中で培養される。
RBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞の特性
本開示に係る、RBCEVを含む、及び/またはRBCEVによって送達された、すなわち外因性の核酸でトランスフェクトされた/該核酸を含む/該核酸を発現する免疫細胞は、1つ以上の機能上の特性を参照することによってキャラクタライズまたは規定することができる。
本発明に係る方法によって産生された免疫細胞は、改変、例えば、遺伝子改変されていてもよい。場合により、上記免疫細胞は、RBCEVによって送達された核酸、例えばmRNAを含む及び/または発現する。mRNAは、上記免疫細胞によってタンパク質に翻訳されてもよい。
上記送達された核酸カーゴは、当該免疫細胞に新たな及び/または改善された特性を提供する場合がある。例えば、上記核酸が抗原特異的受容体をコードする実施形態では、上記核酸を含む/発現する免疫細胞は、抗原特異的受容体に対する抗原を発現する細胞に対するエフェクター免疫活性を示す場合がある。場合により、上記核酸は受容体をコードする。いくつかの実施形態において、上記核酸は受容体に対するリガンドをコードする。受容体及びリガンドは、可溶性/分泌型または細胞膜結合型であってよい。
場合により、上記送達された核酸は抗原特異的受容体をコードする。抗原特異的受容体としては、例えば、抗体/免疫グロブリン(B細胞受容体(BCR)を含む)、T細胞受容体(TCR)、及びキメラ抗原受容体(CAR)が挙げられる。抗原特異的受容体は、可溶性/分泌型または細胞膜結合型であってよい。
いくつかの実施形態において、上記送達された核酸は、抗原特異的受容体に対する抗原をコードする。いくつかの実施形態において、上記核酸は疾患または障害(例えば、がん、感染症、または自己免疫疾患)に関連する抗原をコードする。
上記送達された核酸は、共刺激受容体(例えば、4-1BB、OX40、CD28、CD27、ICOS、CD30、もしくはGITR)、または免疫チェックポイントタンパク質(例えば、PD-1、CTLA-4、LAG-3、TIM-3、TIGIT、VISTA、もしくはBTLA)をコードしていてもよい。上記核酸は、共刺激受容体のリガンド(例えば、4-1BBL、OX40L、CD80、CD86、CD70、ICOSL、CD30L、もしくGITRL)、または免疫チェックポイントタンパク質のリガンド(例えば、PD-L1、PD-L2、CD80、CD86、MHCクラスII、Gal-9、CD112、CD155、もしくはVSIG3)をコードしていてもよい。
場合により、上記送達された核酸は、当該核酸を含む/発現する免疫細胞の1種以上の活性を増加及び/または減少させる能力をもつ核酸であるか、または該核酸をコードする。場合により、上記免疫細胞は、上記送達された核酸によって、その発現が改変される/改変されている遺伝子及び/またはタンパク質を含む。上記遺伝子及び/もしくはタンパク質は、上記免疫細胞にとって内因性の種、すなわち上記細胞のゲノム中の種であってよく、または上記免疫細胞にとって外因性の種、すなわち上記細胞中に導入されたものであってもよい。遺伝子/タンパク質発現の改変は、転写レベルでの発現の上方制御もしくは下方制御、及び/または翻訳レベルでのmRNAの発現の上方制御もしくは下方制御を含む。例えば、miRNA及びsiRNAは、RNAサイレンシング及び遺伝子発現の転写後調節において機能する。転写後調節によって、送達された核酸によって標的とされる内因性RNAが下方制御される可能性がある。また、転写後調節によって、送達された核酸によってその発現が下方制御される内因性標的RNAにより通常は阻害される遺伝子(複数可)/タンパク質(複数可)が、上方制御される場合もある。
本明細書に記載の方法は、例えば上記のような遺伝子編集システムの1種以上の成分を免疫細胞に送達してもよい。したがって、上記免疫細胞は、遺伝物質であって、該遺伝物質が、例えば、ヌクレオチドの一本鎖切断(複数可)、二本鎖切断(複数可)、及び/または挿入(複数可)もしくは欠失(複数可)を含むように編集された上記遺伝物質を含んでいてもよい。上記免疫細胞は、上記送達された核酸によって導入された外因性DNAテンプレートを含む遺伝物質を含んでいてもよい。上記免疫細胞は、例えば上記免疫細胞が改変された/編集されたタンパク質を発現するように、上記送達された核酸によって編集される/編集された遺伝物質から翻訳されたタンパク質(複数可)を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態において、本開示に係るRBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞は、以下の特性、すなわち、
a)上記RBCEVによって送達された核酸の発現、
b)外因性核酸、すなわち、RBCEVによって送達される/送達された核酸の発現、
c)上記RBCEVによって送達された核酸の恒常的または一過性の発現、
d)RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して同一の核酸でトランスフェクトされた免疫細胞と比較した、上記RBCEVによって送達された核酸の発現の増加、
e)上記RBCEVによって送達された核酸の存在、
f)RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して同一の核酸でトランスフェクトされた免疫細胞と比較した、上記RBCEVによって送達された核酸の存在の増加、
g)ナイーブ、未分化、または非活性化の状態、
h)ナイーブ、未分化、または非活性化の状態を示す細胞マーカーの発現、
i)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上の細胞マーカーの発現と比較した、ナイーブ、未分化、または非活性化の状態を示す細胞マーカーの発現の増加、
j)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上の細胞マーカーの発現と比較した、ナイーブ、未分化、または非活性化の状態を示す細胞マーカーの維持の増加、
k)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上の細胞マーカーの発現と比較した、活性化及び/または分化の状態を示す細胞マーカーの発現の減少、
l)細胞マーカーCD4、CD45RA、CCR7、CD62L、及び/またはCD27の発現、
m)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上のこれらの細胞マーカーの発現と比較した、RBCEV搭載核酸によるトランスフェクション後の細胞マーカーCD4、CD45RA、CCR7、CD62L、及び/またはCD27の発現の維持の増加、
n)細胞マーカーCD8、CD45RA、及びCCR7の発現、
o)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上のこれらの細胞マーカーの発現と比較した、RBCEV搭載核酸によるトランスフェクション後の細胞マーカーCD8、CD45RA、及びCCR7の発現の維持の増加、
p)細胞マーカーCD14、CD11b、CCR2、及び/またはCD16の発現、
q)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上のこれらの細胞マーカーの発現と比較した、RBCEV搭載核酸によるトランスフェクション後の細胞マーカーCD14、CD11b、CCR2、及び/またはCD16の発現の維持の増加、
r)細胞マーカーCD19、CD20、CD34、CD38、及び/またはCD45Rの発現、
s)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上のこれらの細胞マーカーの発現と比較した、RBCEV搭載核酸によるトランスフェクション後の細胞マーカーCD19、CD20、CD34、CD38、及び/またはCD45Rの発現の維持の増加、
t)例えば、RBCEVによらない送達、例えばエレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞上のこれらの細胞マーカーの発現と比較した、細胞マーカーCD44、CD69、及び/またはCD62Lの発現の減少、
u)上記核酸カーゴではない核酸及び/またはタンパク質の発現の増加、
v)上記核酸カーゴではない核酸及び/またはタンパク質の発現の減少;
w)例えば、エレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞と比較した、細胞生存率の維持、
x)例えば、エレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞と比較した、細胞生存率の増加、
y)例えば、エレクトロポレーションまたはヌクレオフェクションを使用して核酸でトランスフェクトされた免疫細胞と比較した、細胞死の危険性の減少、
z)上記免疫細胞中における核酸搭載RBCEVの存在。
aa)例えば抗PD1 siRNAを搭載したRBCEVを使用した、免疫細胞の枯渇の減少、
bb)例えば抗miR-29 ASOを搭載したRBCEVを使用した、免疫細胞の活性化の増加、
cc)治療用遺伝子、例えばCRISPR-CAS9ノックインを使用した、例えばキメラ抗原受容体(CAR)またはトランスジェニックT細胞受容体(TCR)の長期発現、
dd)ワクチン接種に対する抗原(例えばがん抗原)の発現
のうちの1つ以上を示す。
免疫細胞集団は、系統特異的マーカーとして使用することができる細胞特異的タンパク質、例えば分化抗原群(CD)タンパク質の存在及び数を検出することによって、同定及びキャラクタライズすることができる。かかるマーカーは、当業者に周知の技法、例えばフローサイトメトリー、マスサイトメトリー(CyTOF)、免疫組織化学、または免疫細胞化学を使用して検出することができる。T細胞活性化のプロセスは当業者に周知であり、例えば、Immunobiology, 5th Edn. Janeway CA Jr, Travers P, Walport M, et al. New York: Garland Science (2001), Chapter 8(その全体が援用される)に詳細な記載がある。
核酸の発現及び活性は、RNAレベルの定量的PCR分析などの分野で一般的な技法を使用して、及び/またはELISA、フローサイトメトリー、イムノブロットなどの関連タンパク質を検出するためのイムノアッセイに基づく方法によって、検出及び定量化することができる。
細胞生存率は当技術分野で周知のアッセイ、例えばCobbL, MATER METHODS 2013;3:2799及びPosimo et al., J Vis Exp. 2014;(83): 50645に記載されるアッセイを使用して評価することができる。
細胞死は、例えばCummings et al., Curr Protoc Pharmacol. 2004 Sep 1;0 12:10に記載されるものなどの技法を使用して測定することができる。細胞毒性は、例えば、Zaritskaya et al., Expert Rev Vaccines (2011), 9(6):601-616(本記述をもってその全体が援用される)の総説に記載される方法のいずれか、例えば51Cr放出アッセイを使用して調べることができる。細胞毒性は、例えば本明細書の実施例2に記載されるxCELLigenceアッセイによっても調べることができる。
RBCEV、例えば核酸が搭載されたRBCEVの存在は、例えば標識RBCEVを任意且つ適宜の検出剤、例えば本明細書に記載の蛍光色素と共に使用して測定することができる。RBCEVの存在は、上記の送達された核酸の存在または活性を検出することによっても測定することができる。
組成物
本開示は、例えば本明細書に記載の、免疫細胞の集団すなわち複数種の免疫細胞を含む組成物を提供する。場合により、上記組成物は、外因性核酸を含む及び/もしくは発現する1種以上または複数種の免疫細胞を含む。場合により、上記組成物は、RBCEVによって送達された外因性核酸を含む1種以上または複数種の免疫細胞を含む。場合により、上記組成物は、核酸カーゴが搭載されたRBCEV(複数可)を含み、且つ/または外因性核酸を含む、1種以上または複数種の免疫細胞を含む。場合により、上記組成物は、本明細書に記載の方法によって産生された、且つ/または本明細書に記載の特徴を有する、例えばRBCEVによって送達された核酸を発現する、1種以上の免疫細胞を含む。
場合により、免疫細胞の集団すなわち複数種の免疫細胞を含む組成物は複数種の細胞外小胞も含む。場合により、免疫細胞の集団すなわち複数種の免疫細胞自体が複数種の細胞外小胞を含む。
本明細書に記載の組成物は、本明細書で提供される単離された免疫細胞の集団を含むか、または該集団から構成されていてもよい。
場合により、本明細書に記載の方法によって産生される細胞の集団は、本発明の送達/形質導入方法に供される前の当該細胞集団と比較して、外因性の、すなわち、RBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞に富む(すなわち、外因性核酸を含む免疫細胞が、送達/形質導入方法の後に、該集団中に増加した頻度で存在する)。上記組成物は医薬組成物もしくは医薬であってもよく、または医薬組成物もしくは医薬を含んでいてもよい。上記組成物は、1種以上の免疫細胞及び/もしくは細胞外小胞、ならびに任意選択で薬学的に許容される担体、希釈剤、または賦形剤を含んでいてもよい。薬学的組成物は特定の投与経路による投与用に製剤化されてもよい。例えば、上記医薬組成物は、静脈内、腫瘍内、腹腔内、皮内、皮下、鼻腔内、または他の投与経路用に製剤化されてもよい。
場合により、本明細書に記載の組成物はRBCEVを含む。上記RBCEVにはカーゴが積載されていてもよい。上記組成物は、上記カーゴを免疫細胞に送達に使用するための組成物であってよい。
組成物は緩衝液を含んでいてもよい。組成物は防腐剤化合物を含んでいてもよい。組成物は薬学的に許容される担体を含んでいてもよい。
本発明の核酸含有組成物は、無菌の生理学的に許容される担体であって、細胞中への上記核酸の導入を補助する任意の物質と共に上記核酸が分散している上記担体中で、保存及び投与されてもよい。
上記組成物の投与には、水、PBS、エタノール、脂質などを含むさまざまな無菌溶液を使用することができる。場合により、上記核酸の濃度は、輸送効率に依存する治療用投薬量を与えるのに十分な濃度になり、該治療用投薬量は当該細胞中への輸送効率に応じたものとなる。
組成物は、凍結形態または凍結乾燥形態で提供されてもよい。
RBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞の用途
本明細書に記載のRBCEV及び組成物は、対象とする核酸を免疫細胞、例えばT細胞中に導入するために使用することができる。上記対象とする核酸を含む免疫細胞は、治療方法及び/または予防方法における用途がある。
対象における疾患/疾病の治療方法/予防方法であって、本発明の送達方法によって得られたまたは調製された、対象とする核酸を含む免疫細胞を対象に投与することを含む上記方法が提供される。また、医学上の治療方法/予防方法で使用するための、本発明の送達方法によって得られたまたは調製された、対象とする核酸を含む免疫細胞も提供される。また、疾患/疾病の治療方法/予防方法で使用するための、本発明の送達方法によって得られたまたは調製された、対象とする核酸を含む免疫細胞も提供される。また、疾患/疾病の治療方法/予防方法で使用するための医薬の製造における、本発明の送達方法によって得られたまたは調製された、対象とする核酸を含む免疫細胞の使用も提供される。上記免疫細胞を含む組成物も、上記疾患または疾病の治療方法/予防方法のために提供される。
いくつかの実施形態において、対象における疾患/疾病の治療方法/予防方法であって、核酸カーゴが搭載されたRBCEVを含む免疫細胞を対象に投与することを含む上記方法が提供される。また、医学上の治療方法/予防方法で使用するための、核酸カーゴが搭載されたRBCEVを含む免疫細胞も提供される。また、疾患/疾病の治療方法/予防方法で使用するための、核酸カーゴが搭載されたRBCEVを含む免疫細胞も提供される。また、疾患/疾病の治療方法/予防方法で使用するための医薬の製造における、核酸カーゴが搭載されたRBCEVを含む免疫細胞の使用も提供される。上記免疫細胞を含む組成物も、上記疾患または疾病の治療方法/予防方法のために提供される。
いくつかの実施形態において、対象における疾患/疾病の治療方法/予防方法であって、RBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞を対象に投与することを含む上記方法が提供される。また、医学上の治療方法/予防方法で使用するための、RBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞も提供される。また、疾患/疾病の治療方法/予防方法で使用するための、RBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞も提供される。疾患/疾病の治療方法/予防方法で使用するための医薬の製造における、RBCEVによって送達された核酸を含む免疫細胞の使用も提供される。上記免疫細胞を含む組成物、上記疾患または疾病の治療方法/予防方法のために提供される。
本明細書に開示の方法によって得られる免疫細胞は、免疫療法において使用されてもよい。
場合により、本開示は、養子細胞移植(ACT)による疾患/疾病の治療方法/予防方法における、対象とする送達された核酸を含む免疫細胞の使用を企図する。
養子細胞移植は、概括的には、対象から細胞(例えば免疫細胞)を、通常は血液試料を採取し、該血液試料から上記細胞を単離することによって得るプロセスを指す。次いで、上記細胞を一般的には改変し且つ/または増殖させ、次に同一の対象(自家/自原細胞の養子移植の場合)または異なる対象(同種異系細胞の養子移植の場合)のいずれかに投与する。上記治療は、一般的には、特定の所望の特徴を有する細胞の集団を対象に与えること、または当該対象においてかかる特徴を有するかかる細胞の頻度を増加させることを目的とする。本開示において、養子移植は、細胞もしくは細胞の集団を対象に導入すること、及び/または対象における細胞もしくは細胞の集団の頻度を増加させることを目的として実施されてもよい。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞を単離する対象は、改変された免疫細胞が投与される対象である(すなわち、養子移植は自家細胞の養子移植である)。いくつかの実施形態において、上記免疫細胞を単離する対象は、改変された免疫細胞が投与される対象とは異なる対象である(すなわち、養子移植は同種異系細胞の養子移植である)。
免疫細胞の養子移植は、例えば、Kalos and June 2013, Immunity 39(1): 49-60、及びDavis et al. 2015, Cancer J. 21(6): 486-491(本記述をもって、これらの両方の全体が援用される)に記載されており。当業者は、例えば、Dai et al., 2016 J Nat Cancer Inst 108(7): djv439(その全体が援用される)を参照することにより、本開示に係る細胞の養子移植のための適当な試薬及び手順を決定することができる。
いくつかの実施形態において、上記方法は、
(a)本開示の方法に従って対象とする核酸を免疫細胞中に導入することと、
(b)上記対象とする核酸を含む免疫細胞を対象に投与することと
を含む。
いくつかの実施形態において、上記方法は、
(a)免疫細胞を単離することと、
(b)本開示の方法に従って対象とする核酸を上記免疫細胞中に導入することと、
(c)上記対象とする核酸を含む上記免疫細胞を対象に投与することと
を含む。
いくつかの実施形態において、上記方法は、
(a)対象から免疫細胞を単離することと、
(b)免疫細胞の集団を生成/増殖させることと、
(c)本開示の方法に従って、対象とする核酸を免疫細胞中に導入することと、
(d)上記対象とする核酸を含む上記免疫細胞を対象に投与することと
を含む。
いくつかの実施形態において、上記免疫細胞を単離する対象は、細胞が投与される対象と同一の対象である(すなわち、養子移植は自家/自原遺伝子細胞の養子移植であってよい)。いくつかの実施形態において、上記免疫細胞が単離される対象は、細胞が投与される対象とは異なる対象である(すなわち、養子移植は同種異系細胞の養子移植であってよい)。
上記方法はインビトロ法であることが好ましい。上記免疫細胞はRBCEVとインビトロで接触させることが好ましい。
いくつかの実施形態において、上記方法は、以下、すなわち、
対象から血液試料を採取すること、
上記血液試料から免疫細胞(PBMC)を単離すること、
免疫細胞の集団(例えば、T細胞、樹状細胞)を生成/増殖させること、
インビトロまたはエクスビボ細胞培養で上記免疫細胞を培養こと、
上記免疫細胞を、対象とする核酸(カーゴ)を含むRBCEVと接触させること、
上記免疫細胞を、対象とする核酸(カーゴ)を含むRBCEVと共にインキュベートすること、
上記核酸カーゴを含む免疫細胞を収取/単離すること、
上記免疫細胞が上記核酸を発現するかどうかを判定すること、
上記核酸を含む/発現する上記免疫細胞を収取/単離すること、
上記免疫細胞が活性化/分化しているかどうかを判定すること、
活性化/分化していない上記免疫細胞を収取/単離すること、
上記RBCEV及び/または対象とする核酸を含む上記免疫細胞を、インビトロまたはエクスビボ細胞培養において培養すること、
上記核酸を発現する及び/または活性化/分化していない上記免疫細胞を、インビトロまたはエクスビボ細胞培養において培養すること、
上記対象とする核酸を含む/発現する及び/または活性化/分化していない免疫細胞を、アジュバント、希釈剤、または担体と混合すること、
上記対象とする核酸を含む/発現する免疫細胞を対象に投与すること
のうちの1つ以上を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態において、上記方法は、上記免疫細胞を処理して、上記送達された核酸の発現を誘導する/亢進させること、及び/または上記送達された核酸を含む免疫細胞の増殖または生存を誘導する/亢進させることをさらに含んでいてもよい。例えば、上記核酸は、特定の物質による処理に応答して、当該核酸の発現の誘導可能な上方制御のための制御要素を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態において、処置は、エクスビボまたはインビトロでの培養中の細胞への、上記RBCEVの投与によるエクスビボまたはインビトロである。いくつかの実施形態において、処置は、上記RBCEVをインビボで免疫細胞に投与することによるインビボである。
本明細書においてRBCEVが単数形で言及される場合(すなわち、「a/the RBCEV」)、かかるRBCEVの複数形/集団も企図されることを理解されたい。
場合により、上記免疫細胞は、CART細胞療法及びT細胞受容体療法に関連するものなどの、T細胞療法に関連する治療方法に有用である。
上記方法は、疾患/疾病の発症/進行を軽減する、疾患/疾病の症状を緩和する、または疾患/疾病の病理を軽減するのに有効である可能性がある。上記方法は、上記疾患/疾病の進行を防止する、例えば、上記疾患/疾病の悪化を防止する、またはその発症速度を遅延させるのに有効である可能性がある。いくつかの実施形態において、上記方法は、上記疾患/疾病の改善、例えば、上記疾患/疾病の症状の軽減、または上記疾患/疾病の重症度/活動性の何らかの他の関連事象の軽減につながる可能性がある。いくつかの実施形態において、上記方法は、上記疾患/疾病の後期(例えば、慢性段階または転移)の発症を予防する可能性がある。
上記免疫細胞及び/または上記細胞外小胞は治療用カーゴを含んでいてもよい。上記治療用カーゴは、標的細胞中の標的遺伝子と相互作用するための非内因性物質であってよい。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法及び免疫細胞は、標的遺伝子に関連する障害に罹患している対象を治療するのに有用であり、この方法は、RBCEVによって送達された核酸を含む有効量の免疫細胞を上記対象に投与するステップを含む。上記標的遺伝子は、免疫細胞、例えばT細胞によって発現される遺伝子であってよい。上記核酸は、上記標的遺伝子の発現を阻害するもしくは亢進させてもよく、または特定の遺伝子をサイレンシングする遺伝子編集を促進してもよい。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の治療方法は、核酸カーゴ由来のタンパク質またはペプチドの発現による対象における疾患の治療を含む。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の治療方法は、核酸カーゴの活性を介してタンパク質またはペプチドの発現を阻害することによる、対象における疾患の治療を含む。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法及び免疫細胞は、機能不全の免疫細胞、例えば機能不全のT細胞に関連する障害に罹患している対象を治療するのに有用である。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法及び免疫細胞は、対象における免疫応答を亢進させる、改善する、及び/または向上させるのに有用である。
場合により、本明細書に開示の方法及び免疫細胞は、遺伝性疾患、炎症性疾患、がん、自己免疫疾患、心血管疾患、または胃腸疾患の治療に特に有用である。場合により、上記障害は、サラセミア、鎌状赤血球貧血、または遺伝的代謝障害から選択される遺伝性障害である。場合により、上記細胞外小胞または免疫細胞は、肝臓、骨髄、肺、脾臓、脳、膵臓、胃、または腸の障害を治療するのに有用である。
特定の態様において、上記免疫細胞はがんの治療に有用である。本明細書に開示の免疫細胞は、がん細胞の成長または増殖を阻害するのに有用である可能性がある。上記がんは、白血病、リンパ腫、または骨髄腫などの液体癌または血液癌であってもよい。他の場合において、上記がんは、乳癌、肺癌、肝臓癌、結腸直腸癌、鼻咽頭癌、腎臓癌、または神経膠腫などの固形癌である。場合により、上記がんは、肝臓、骨髄、肺、脾臓、脳、膵臓、胃、または腸に位置する。
上記核酸は、標的遺伝子の発現を阻害するもしくは亢進させてもよく、または遺伝子編集を行って特定の遺伝子をサイレンシングしてもよい。
本明細書に記載の免疫細胞及び組成物は、全身投与、腫瘍内投与、腹腔内投与、非経口投与、静脈内投与、動脈内投与、皮内投与、皮下投与、筋肉内投与、経口投与、及び経鼻投与を含む、但しこれらに限定されない多くの経路によって投与されてもよく、上記経路による投与用に製剤化されてもよい。上記免疫細胞は、腫瘍内投与、腹腔内投与、または静脈内投与から選択される経路によって投与されることが好ましい。上記RBCEVは、経口投与、経鼻投与、吸入、全身投与、静脈内投与、腹腔内投与、非経口投与、動脈内投与、皮内投与、皮下投与、または筋肉内投与から選択される経路によって投与されることが好ましい。医薬及び組成物は、流体または固体の形態で製剤化されてもよい。流体製剤は、ヒトまたは動物の身体の選択された領域への注射による投与用に製剤化されてもよい。あるいは、流体製剤は、吸入用にエアゾール化されてもよい。
投与は、好ましくは「治療有効量」で行われ、この治療有効量は、個体に有益であるために十分な量である。投与される実際の量、ならびに投与の速度及び時間経過は、治療を受ける疾患の性質及び重症度に依存する。投薬量などの決定などの治療薬の処方は、一般の開業医及び他の医師の責任の範囲内であり、通常、治療を受ける障害、個々の患者の状態、送達部位、投与方法、及び医師に公知の因子を考慮する。上述の技法及びプロトコルの例は、Remington’s Pharmaceutical Sciences, 20th Edition, 2000, pub. Lippincott, Williams & Wilkinsに記載されている。
本明細書に記載の免疫細胞は、治療を受ける疾病に応じて、同時にまたは逐次的にのいずれかで、単独でまたは他の治療薬との併用で投与されてもよい。
本明細書に記載のカーゴが搭載された細胞外小胞を使用して、上記カーゴを標的細胞に送達してもよい。場合により、上記方法はインビトロ法である。上記標的細胞は、組織常在性免疫細胞などの免疫細胞である。例えば、上記組織常在性免疫細胞は、樹状細胞、単球、マクロファージ、好中球、T細胞、またはB細胞などの、組織常在性白血球であってよい。
対象
本開示の態様に係る対象は、任意の動物またはヒトであってよい。上記対象は、好ましくは哺乳動物であり、より好ましくはヒトである。上記対象は非ヒト哺乳動物であってもよいが、より好ましくはヒトである。上記対象は男性であっても女性であってもよい。上記対象は患者であってもよい。治療的な使用は、ヒトまたは動物(獣医用途)において行われてもよい。
対象は、治療を要する疾患または疾病と診断されていてもよく、かかる疾患/疾病を有する疑いがあってもよく、またはかかる疾患/疾病を発症する/これらに罹患する危険性があってもよい。いくつかの実施形態において、対象は、かかる疾患/疾病の特定のマーカーのキャラクタリゼーションに基づいて、本発明の方法に係る治療に対して選択されてもよい。
本発明は、記載された態様及び好ましい特徴の組み合わせを含むが、但し、かかる組み合わせが明らかに許容できないか、または明示的に回避されている場合はこの限りではない。
本発明を上記の例示的な実施形態に関連して説明してきたが、この開示が与えられれば、当業者であれば多くの等価の改変及び変形が明らかとなろう。したがって、上記の本発明の例示的な実施形態は例示的であり、限定的ではないと考えらよう。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に対するさまざまな変更を行うことができる。
如何なる疑義を避けるために、本明細書に記載されている理論的な説明は、読者の理解を深めることを目的として提供される。発明者らは、これらの理論的説明のいずれによっても拘束されることを望むものではない。
本明細書で使用するいずれの節の見出しも、構成上の目的のみのためのものであり、記載される内容を限定するものとして解釈されるべきものではない。
後に続く特許請求の範囲を含む本明細書全体を通して、文脈上別段の必要性がない限り、語「含む(comprise)」及び「含む(include)」、ならびに「comprises」、「comprising」、及び「including」などの変化形は、記載された整数もしくはステップまたは整数もしくはステップの群、但し、いずれの他の整数もしくはステップまたは整数もしくはステップの群も除外するものではないことを含むことを意味すると理解されよう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈により明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。本明細書では範囲は、「約」1つの特定の値から、及び/または「約」別の特定の値までとして表現されてもよい。かかる範囲が表現される場合、別の実施形態は、1つの特定の値から及び/または他の特定の値までを含む。同様に、前置詞「約」を使用して値が近似値として表される場合、特定の値が別の実施形態を形成することが理解されよう。数値に関する用語「約」は任意であり、且つ例えば±10%を意味する。
本明細書に核酸配列が開示されている場合、その逆相補体も明示的に企図される。
本明細書に記載の方法は、好ましくはインビトロで実施されてもよい。用語「インビトロ」とは、培養中の細胞を用いて行われる手順を包含することを意図し、用語「インビボ」とは、インタクトな多細胞生物を用いた/該生物上での手順を包含することを意図する。
ここで、添付の図面を参照して、本発明の態様及び実施形態を例として説明する。当業者であればさらなる態様及び実施形態は明らかであろう。この本文で言及されているすべての書面は、本明細書に援用される。
実施例1
材料及び方法
マウスT細胞の単離
脾臓をBALB/cマウス(Jackson Lab)から採取し、均質化し、コラゲナーゼIVで処理して解離細胞を得た。ACK緩衝液(Thermo Fisher Scientific)を使用して赤血球を除去した。残った細胞を4℃、350×gで5分間遠心分離し、FACS緩衝液(0.5% BSA及び1mM EDTAを含むリン酸緩衝生理食塩水(PBS))に再懸濁させた。Pan TCell Isolation Kit (Miltenyi Biotec, Bergisch Gladbach,Germany)を使用してT細胞を濃縮した。バルクの単離細胞を、37℃及び5% COの加湿インキュベーター内で、10%ウシ胎児血清(FBS)及び1% Pen-Strepを含むRPMI中で培養した。
ヒト末梢血単核細胞(PBMC)の単離
全血試料を、インフォームドコンセントと共に健康なドナーから得た(Hong Kong Red Cross or New York Blood Center)。遠心分離を使用して血漿及び赤血球を分離した。白血球フィルターチャンバーからの白血球濃縮血をバックフラッシュし、EDTAを含むPBSで希釈した。血液試料をFicoll-Paque PLUS(GE Healthcare Life Science)に重層した。4℃、400×gで30分間遠心分離した後、血漿とフィコールとの間の界面層からPBMCを収取した。単離した細胞を、10%ウシ胎児血清(FBS)及び1% Pen-Strepを含むRPMI中、37℃、5% COの加湿インキュベーター内で培養するか、またはさらなる使用に備えて、10% DMSO及び90% FBSを含む培地中で凍結させた。
ヒトT細胞の単離
ヒトCD4及びCD8 T細胞を、それぞれ抗ヒトCD4及びCD8磁気ビーズを使用した正の選択によってPBMCから単離した。低分子RNAトランスフェクションのために、単離したCD8 T細胞を10%ウシ胎児血清(FBS)、2ng/mL IL-7、及び1% Pen-Strepを含むRPMI中、37℃、5% COの加湿インキュベーター内で培養した。RNAトランスフェクションのために、CD4及びCD8 T細胞を、10% FBS、200U/mL IL-2、5ng/mL IL-7、5ng/mL IL-15、1% Pen-Strep、及び1×プラスモシンを含むRPMI中で培養した。
単球由来樹状細胞の生成
PBMCを、10% FBS及び0.1%ペニシリン-ストレプトマイシンを補充したRPMI 1640に再懸濁させた。6時間後に、接着細胞(単球)をRPMI 1640で2回洗浄し、1000U/mlヒトGM-CSF及び500U/mlヒトIL-4を補充した完全RPMI 1640培地と共にインキュベートした。5日後に、培地を、50ng/mlヒトTNFα及び10ng/mlヒトIL-1βを含有する完全RPMI 1640と交換した。7日目に、緩く接着したDCを回収し、FACSを使用してHLA-DR、CD80、及びCD86の発現を分析した。
RBCEVの精製
RBCEVを、本発明者らの以前の研究(Waqas et al., 2018)に従い、わずかな変更を加えて精製した。簡単に説明すれば、白血球と血漿を完全に除去した。RBCをRBC緩衝液で希釈した(1:1)。1μLの10mMカルシウムイオノフォアを1mLのRBC溶液に添加し、細胞を37℃で終夜インキュベートした。細胞をペレット化し、高速で遠心分離することにより(600×gで20分間、1,600×gで15分間、及び3,260×gで15分間)上清を収取した。上清を0.45μmの膜を通してろ過し、その後SW32ローターを使用し、4℃、100,000×gで70分間遠心分離した。ペレットを1mLのPBSに再懸濁させ、続いて60%スクロースクッション上に積載し、SW32ローター中、4℃、100,000×gで16時間超遠心分離した。RBCEVを界面で収取し、PBSで希釈し、100,000×gで70分間最終的な洗浄を行った。RBCEVをPBSで希釈した。RBCEVの各バッチから試料を採取し、粒子濃度(Nanosight)、タンパク質濃度(BCAアッセイ)、及びヘモグロビン濃度を測定した。
RBCEVの標識化及び取り込みアッセイ
1mgのRBCEVを20μM CFSE蛍光色素(Thermo Fisher Scientific)と共に37°Cで1時間インキュベートした。21,000×g、4℃で30分間遠心分離することにより、過剰な色素を除去した。RBCEVペレットをPBSに再懸濁させ、qEVオリジナルのIzonカラム(Izon Science)に載置した。RBCEV画分を収取し、21,000×gで遠心分離した。RBCEVペレットをPBSに再懸濁させ、ヘモグロビンアッセイキット(Abcam)を使用して定量化した。
100μgのCFSE標識RBCEVを、300,000細胞のマウス脾臓T細胞またはヒトPBMC、または500,000細胞の樹状細胞と共に、500μLの培地中、37℃、5% COの加湿インキュベーター内でインキュベートした。24時間後または48時間後に細胞を収取し、4℃、350×gで5分間遠心分離することによりPBSで2回洗浄した。細胞ペレットを200μlのFACS緩衝液に再懸濁させた。次に、処理した細胞をフローサイトメトリー分析に供し、CFSEシグナルを検出した。
RBCEV中へのRNAまたはDNAの搭載
トランスフェクション試薬またはエレクトロポレーションを使用して、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)またはmiRNA模倣物(Thermo Fisher)をRBCEV中に搭載した。エレクトロポレーションに関しては、75μg RBCEVを、氷上で10分間、100μL OptiMEM(Thermo)中で400pmolのASOまたはmiRNA模倣物と混合した。この溶液をエレクトロポレーションキュベット(Biorad)中に充填し、Gene Pulser Xcellシステム(Biorad)を使用して、250V、100μF、及び指数電流でエレクトロポレーションを行った。次に、搭載したEVを300,000細胞のCD8 T細胞と共に24時間インキュベートし、その後新たな培地を添加した。トランスフェクションに関しては、1μg ASO(Shanghai GenesPharma)、mRNA(Trilink)、またはGFP-MCプラスミド(Carmine)を2.5μl トランスフェクション試薬と混合し、室温で20分間インキュベートし、次いで50μg RBCEVと共に室温で30分間、振とうしながらインキュベートした。その後、遊離RNA及びトランスフェクション試薬を、サイズ排除クロマトグラフィーまたは遠心分離を使用して洗い流した。100μgのRNA/DNAを搭載したEVを300,000細胞と共にインキュベートした。48時間後に細胞を洗浄し、フローサイトメトリーで分析した。
対照として、300,000細胞のCD8 T細胞を、400pmol FAM標識NC-ASOで、それぞれAmaxa T細胞ヌクレオフェクションキット(Lonza)またはNeonトランスフェクションシステム(Thermo)を製造元のプロトコルに従って使用して、ヌクレオフェクションまたはエレクトロポレーションを行った。簡単に説明すれば、ヌクレオフェクションに関しては、900,000細胞を100μl ヒトT細胞ヌクレオフェクション試薬溶液及び1,200pmol FAM-NC-ASOと混合した。次にこの細胞溶液をキュベットに充填し、高生存率用のプログラムU-014を使用してヌクレオフェクションを行った。ヌクレオフェクション後に、細胞を37℃の事前に調整した培地に再懸濁させた。エレクトロポレーションに関しては、900,000細胞を、1,200pmol FAM-NC-ASOを含む100μlの緩衝液Tに再懸濁した。細胞を100μlのNeonチップに充填し、エレクトロポレーションを行った。エレクトロポレーション後に、細胞を抗生物質を含まない事前に調整した完全培地に再懸濁させた。24時間及び120時間時点で細胞を採取して、フローサイトメトリー分析に供した。72時間後に、100,000細胞のCD8 T細胞をASO/miRNAを搭載したRBCEVと共にインキュベートし、処理した細胞も採取して、RNA抽出及びqRT-PCRに供した。120時間後に、RBCEVで処理した細胞を抗EOMES抗体及び抗TBET抗体で染色し、フローサイトメトリー分析に供した。
RBCEVを使用したマウス脾細胞へのmRNA及びプラスミドDNAの送達
コラゲナーゼIVを使用し、37℃で30分間、C57BL/6マウスの脾臓から脾細胞を分離した。RBCEVにmCherry mRNAまたはGFP-MCプラスミドを搭載し、上記のように洗浄した。0.5mgの搭載されたRBCEVを脾細胞と48時間インキュベートした。脾細胞をPBSで2回洗浄し、CD11c、CD11b、CD103、NK1.1、CD8、及びCD4(Biolegends)を認識する蛍光抗体と共にインキュベートし、FACS分析に供した。
結果
マウスT細胞は活性化することなくヒト由来RBCEVを容易に取り込む
RBCEVの核酸をT細胞に送達する潜在能力を調べるために、マウスの脾臓からCD3+ T細胞を分離し、CFSE標識RBCEVと共にインキュベートした。FACSを使用して細胞中のCFSEを分析した(図1A)。48時間後に、すべての細胞がCFSE陽性になった(図1B)。RBCEVで処理したマウスT細胞中のT細胞活性化マーカー、CD44及びCD69を調べた。未処理の試料と比較して、RBCEV処理後もCD44+及びCD69+細胞の割合は変化しなかった(図1C)。RBCEVが機能性カーゴを送達する能力を検証するために、miR-125bアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)をRBCEV中に搭載し、次いで搭載したRBCEVをマウスCD3+ T細胞と共にインキュベートした(図1D)。24時間後に、miR-125b ASOを搭載したRBCEVで処理したCD3+ T細胞において、miR-125bのレベルが有意に低下した(図1E)。したがって、RBCEVは、マウスT細胞によって、活性化することなく容易に取り込まれ、RBCEV中の上記カーゴは取り込み後も機能性を維持する。
RBCEVはT細胞を含むヒトPBMCにRNA ASOを送達する
ヒトPBMCをCFSE標識RBCEVと共にインキュベートして、RBCEVの取り込みを試験した(図2A)。48時間後に、FACSで分析して、全PBMCの約80%がCFSE陽性となった(図2B)。未処理の対照と比較して約99%の細胞がCFSE陽性になり、CD14+単球は、PBMCの亜集団の中で、RBCEVの最も強力なレシピエントであった(図2B)。CD19+ B細胞及びCD3+ T細胞も、それぞれ86%及び71%の割合でRBCEVを取り込んだ(図2B)。
さらに、RBCEVにCy5標識非標的化ASO(Cy5-NC-ASO)を搭載し、次いでヒトPBMCと共にインキュベートした(図2C)。48時間後に、PBMCの約70%がCy5陽性になった(図2D)。上記細胞を、Cy5-NC-ASO及び搭載試薬のみと共に、またはRBCEVと未搭載のCy5-NC-ASOと共にインキュベーションを行っても、未処理の試料と比較して、ヒトPBMC中のCy5シグナルは増加しなかった(図2D)。これらの結果は、RBCEVが、T細胞集団を含むヒトPBMCに、ASOを効果的に送達することができることを示している。
RBCEVは他のトランスフェクション方法よりも効果的にヒトCD8 T細胞にRNAを送達する
RBCEVによるRNAの送達の効率をリンパ球の一般的なトランスフェクション法と比較するために、RBCEV、細胞エレクトロポレーション、またはヌクレオフェクションを使用して、FAM標識ASOをヒトCD8 T細胞に送達した(図3A)。トランスフェクションの24時間後に、市販のNeonキット(Thermo)及びAmaxaキット(Lonza)をそれぞれ使用したT細胞のエレクトロポレーション及びヌクレオフェクションと比較して、FAM-NC-ASOを搭載したRBCEVで処理した細胞の99.4%がFAMシグナルに対して強く陽性であった(図3B)。さらに、他のトランスフェクション方法では、トランスフェクション後24時間で細胞中のFAMシグナルが低下した(17~32%のFAM+)だけでなく、これらのシグナルは5日後には徐々に減少した。ヌクレオフェクションを行った細胞のほとんど及びエレクトロポレーションを行った細胞の一部は、これらの処理の結果として死に至った。一方、RBCEVで処理したCD8 T細胞は良好に生存し、FAMシグナルを最大で5日間維持した(89.4%)(図3C)。したがって、RBCEVは、ヒトリンパ球中へのRNAの送達において、ヌクレオフェクション法及びエレクトロポレーション法よりも長期間にわたって有効である。
RBCEVによるCD8 T細胞中への機能性ASO及びmiRNA模倣体の送達
miR-29aは、エフェクターT細胞機能の重要な調節因子である。miR-29aは成人CD8 T細胞中には豊富に含まれているが、新生児のCD8 T細胞中では低レベルである。成人CD8 T細胞中のmiR-29aを抑制する実験、または臍帯血由来CD8 T細胞中のこのmiRNAを過剰発現させる実験を、それぞれ、RBCEV中のmiR-29a ASOまたはmiR-29a模倣体を使用して実施した(図4A)。72時間に後、miR-29 ASOを含むRBCEVで処理した成人CD8 T細胞中では細胞のmiR-29aが有意に下方制御されたのに対し、miR-29aの標的であるEOMES及びTBETは上方制御された(図4B-C)。一方、臍帯血CD8 T細胞中のmiR-29aレベルは、miR-29a模倣体を搭載したRBCEVでの処理後に、NC模倣体で処理した対照と比較して約4000倍増加した(図4D)。本発明者らはまた、miR-29aの過剰発現の結果として、EOMES及びTBETの優位な下方制御も観測した(図4E)。
フローサイトメトリーによる分析により、一貫して、miR-29a ASOを搭載したまたは模倣体を搭載したRBCEVでの120時間の処理後に、EOMES及びTBETの細胞レベルが、それぞれ成人CD8 T細胞中で増加し、臍帯血CD8 T細胞中で減少することが示された(図5B、D)。一般的なトランスフェクション方法では、多くの場合、ナイーブCD8 T細胞は活性化及び分化する。しかし、本発明者らは、成人及び臍帯血のナイーブCD8 T細胞の両方が、RBCEV処理後も不活性且つ未分化のままであることを見出した(図5C、E)。したがって、RBCEVは、細胞を活性化または分化させることなく、機能性RNAをヒトナイーブリンパ球に効果的に移送することが可能である。
RBCEVによるリンパ球への機能性mRNAの送達
mCherry mRNAをRBCEV中に搭載し、搭載されたRBCEVを単離したヒトリンパ球中に添加した(図6A)。24時間後に、CD4及びCD8 T細胞の両方において、RNA搭載RBCEVで処理した細胞からmCherryシグナルが検出された(図6B~C)。さらに、細胞は送達後も高い生存率を維持していた(図6D)。したがって、RBCEVはmRNAをリンパ球に送達する能力をもつ。
RBCEVによるヒトリンパ球中への機能性プラスミドの送達
GFP配列を含むミニサークルプラスミド(MC-GFP)をRBCEV中に搭載し、この混合物を活性化ヒトリンパ球に添加した(図7A)。72時間後に、プラスミドを搭載したRBCEVで処理したCD3陽性細胞からGFPシグナルが検出された(図7B~C)。さらに、細胞は送達後も高い生存率を維持していた(図7D)。要約すると、RBCEVは、リンパ球中に種々の種類の核酸を非常に効率的に送達する。
RBCEVを使用したヒトリンパ球へのCas9 mRNAの送達
T細胞におけるCRISPR-Cas9の送達の実現可能性を試験するために、本発明者らは、RBCEVにHAタグ付きCas9 mRNAを搭載し、それらをCD4+及びCD8+ヒトT細胞と共に24~48時間インキュベートした(図8A)。本発明者らは、HAタグの免疫染色を使用して、24~48時間後に約50%のCD4+ T細胞の核中でCas9-HAタンパク質が発現することを見出した(図8B~C)。同様のことがCD8+ T細胞においても観測されたが、Cas9-HAは当初、24時間時点で約60%の細胞中に見られ、48時間時点では約38%の細胞にのみ見られた(図8D-E)。このデータは、RBCEVが、核内でCas9タンパク質に翻訳されるCas9 mRNAを送達したことを示唆している。したがって、Cas9 mRNAは、T細胞におけるCRISPR-Cas9ゲノム編集に使用することがきる。
RBCEVはヒト樹状細胞によって取り込まれる
RBCEVが樹状細胞に取り込まれるかどうかを試験するために、本発明者らは、ヒトPBMCを細胞培養プレートに接着させ、これを、サイトカインカクテルを使用して1週間、成熟樹状細胞へと分化させた。FACS分析により、細胞の15~28%において、HLA-DR、CD80、及びCD86を含む成熟樹状細胞マーカーが発現していることが明らかになった(図9A)。CFSE標識RBCEVとのインキュベーションによって、CFSE陽性細胞の割合に基づいて、24時間後には上記樹状細胞の86%が取り込んでおり、48時間後には100%が取り込んでいた(図9B)。このデータは、樹状細胞がRBCEVを容易に取り込み、したがってRBCEVを使用して、免疫療法のために樹状細胞に治療用分子を送達することが可能であることを示唆している。
RBCEVを使用したマウス脾細胞へのmRNA及びプラスミドDNAの送達
RBCEVの、脾臓中の免疫細胞に核酸ペイロードを送達する潜在能力を調べるために、本発明者らは、免疫適格性C57BL/6マウス由来の脾細胞を、mCherry-mRNAまたはGFP-MCを搭載したRBCEVと共にインキュベートした。48時間後に、これらの細胞をPBSで洗浄し、いくつかの免疫細胞集団を認識する抗体と共にインキュベートした。mCherryの発現が、全脾細胞の13.8%、CD11c+CD103+DCの2.65%、CD11c+CD11b+DCの21.2%、NK細胞の5.6%、CD8+ T細胞の10%、及びCD4+ T細胞の8%に見られた(図10)。GFPの発現は、全脾細胞の5%、CD11c+CD103+DCの5.4%、CD11c+CD11b+DCの3.5%、NK細胞の0.3%、CD8+ T細胞の14%、及びCD4+ T細胞の7.2%で見られた(図11)。これらのデータは、RBCEVが導入遺伝子発現のために脾臓中の免疫細胞に核酸を送達することが可能であることを示唆している。
実施例2
Tリンパ球におけるRNA搭載RBCEVによるゲノム編集
本発明者らは、RBCEVに、Cas9-HA mRNA及びmir-125b2遺伝子座を標的とするガイドRNA(sgRNA)、または陰性対照としての、RAB11a遺伝子座を標的とするsgRNAを搭載した(図12A)。24時間後に細胞を採取して、RT-qPCRに供して成熟miR-125bレベルを定量化した。Cas9-HA mRNA及び125b sgRNAを種々の濃度で使用してmir-125b2遺伝子座を標的とすることによって、miR-125bの細胞レベルが有意に減少した一方、未処理の試料と比較して、RAB11aを標的とするsgRNAで処理した細胞では効果が観測されなかった(図12B)。このデータは、RNAを搭載したRBCEVを使用してゲノム編集を行うことができることを意味する。
RBCEVを介したマウス骨髄由来樹状細胞(BMDC)中へのmRNAの送達
本発明者らは、6週齢のC57BL/6Jマウスの大腿骨から骨髄細胞を採取し、2% FBS、5ng/mL FLT3L、及び5ng/mL GM-CSFを補充したIMDM中で15日間培養した。フローサイトメトリー分析により、マウス骨髄細胞の樹状細胞への分化が確認された(図13B)。上記細胞の約5%が従来の樹状細胞1型(cDC1)である一方、上記細胞の約24%が形質細胞様樹状細胞(pDC)に成熟した(図13B)。分化したBMDCを、mCherry mRNAを搭載したRBCEVと共にインキュベートした(図13A)。24時間後に、本発明者らはBMDCを収取し、フローサイトメトリーを使用してmCherryの蛍光を分析した。全BMDCの約26%がmCherry陽性であった(図13C)。従来の樹状細胞1型(cDC1)がmCherry陽性細胞の中の最も高い割合(74.8%)を占めていた一方、形質細胞様樹状細胞(pDC)の5分の1もmCherryに対して陽性であった(図13C)。これらの結果は、RBCEVがDC中へのRNA送達のプラットフォームとしても機能する可能性があることを示している。
免疫細胞への低分子RNAのインビボ送達
AF647蛍光で標識した非標的化siRNAをRBCEVに搭載して、C57BL/6マウスにおける上記EVの肺送達によるインビボでの上記RNAの取り込みを追跡した(図14A)。肺へのRBCEVの投与の24時間後に、本発明者らは肺細胞を分離し、フローサイトメトリーを使用して種々の免疫細胞型を分析した。全体として、肺細胞の約7.3%がAF647シグナルに関して陽性であった(図14B)。免疫細胞の中で、マクロファージの約7.4%がRNAを搭載したEVを取り込んでいた。樹状細胞及び好中球も、標識したEVを匹敵する割合(それぞれ12%及び15.2%)で取り込んでいた(図14C)。肺胞マクロファージは、全細胞の半数以上(56.4%)がAF647シグナルに対して陽性であり、RNAが搭載されたEVの有力なレシピエントであった(図14C)。まとめると、これらのデータは、本発明者らが、RBCEVを使用して、インビボで組織常在性免疫細胞にRNAを送達することができることを示唆している。
参考文献
本発明及び本発明が関係する技術水準をより完全に説明及び開示するために、多数の刊行物が上記に引用されている。これらの参考文献の完全な引用を以下に示す。これらの参考文献のそれぞれの全体が本明細書に援用される。
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7.Wissink, E. M., Smith, N. L., Spektor, R., Rudd, B. D. & Grimson, A. MicroRNAs and Their Targets Are Differentially Regulated in Adult and Neonatal Mouse CD8+ T Cells. Genetics 201, 1017-1030 (2015).
標準的な分子生物学技法に関しては、Sambrook, J., Russel, D.W. Molecular Cloning, A Laboratory Manual. 3 ed. 2001, Cold Spring Harbor, New York: Cold Spring Harbor Laboratory Pressを参照されたい。

Claims (19)

  1. 免疫細胞中への核酸の送達方法であって、前記免疫細胞を、核酸カーゴを搭載した赤血球細胞外小胞(RBCEV)と共にインキュベートすることを含む前記方法。
  2. 免疫細胞への核酸の形質導入方法であって、前記免疫細胞を、核酸カーゴを搭載したRBCEVと共にインキュベートすることを含む前記方法。
  3. 前記免疫細胞が末梢血単核細胞(PBMC)である、請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. 前記免疫細胞がCD3+細胞である、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記免疫細胞がT細胞である、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記免疫細胞が樹状細胞である、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
  7. インビトロまたはエクスビボで行われる、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記RBCEVに核酸カーゴを搭載するステップを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記搭載するステップがインビトロまたはエクスビボで行われる、請求項8に記載の方法。
  10. 前記核酸カーゴがRNAを含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記核酸カーゴが、アンチセンスオリゴヌクレオチド、メッセンジャーRNA、siRNA、miRNA、またはプラスミドからなる群より選択される、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 対象から免疫細胞を単離する初期ステップを含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 核酸カーゴを搭載した前記RBCEVを含む前記免疫細胞を対象に投与することを含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 核酸カーゴを搭載したRBCEVの使用であって、免疫細胞中に前記核酸を送達するための前記使用。
  15. 外因性核酸を含む免疫細胞であって、前記核酸がRBCEVを使用して送達されるか、または送達されている、前記免疫細胞。
  16. 外因性核酸を含む1種以上の免疫細胞を含む組成物であって、前記核酸がRBCEVを使用して送達されるか、または送達されている前記組成物。
  17. 治療有効量の、請求項15に記載の免疫細胞または請求項16に記載の組成物を、治療を必要とする対象に投与することを含む治療方法。
  18. 治療方法に使用するための、請求項15に記載の免疫細胞または請求項15に記載の組成物。
  19. 疾患または障害の治療のための医薬の製造における、請求項15に記載の免疫細胞または請求項16に記載の組成物の使用。
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