JP2023532645A - 免疫原性が減少した新規な移植用細胞 - Google Patents
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Abstract
本発明は、哺乳類細胞の免疫原性阻害用組成物およびこれを用いた低免疫原性哺乳類細胞の製造方法に関する。本発明は、幹細胞や免疫細胞など疾患の治療目的で同種移植(allogeneic transplantation)する細胞において、レシピエントの体内で免疫拒絶反応が最小化されながらも長期間活性が維持される効率的な細胞治療剤として有用に利用できる。【選択図】 図12
Description
本発明は、効率的な同種移植のために遺伝子編集を用いて免疫原性が抑制された新規な細胞治療剤に関する。
ナチュラルキラー細胞(Natural Killer cell)は血球細胞の約10%程度を占め、免疫反応に重要な役割を果たすリンパ球系細胞である。NK細胞は様々な機能を行うが、特に癌細胞や外因性病原菌に感染した細胞を死滅させる能力を有し、病変化されうる異常細胞を除去する役割を果たす。
体内に存在する大部分のNK細胞は正常状態で不活性化状態(inactivated state)で存在するが、これを治療用途に用いるためには、活性化されたNK細胞が必要なため、正常血液または患者の血液からNK細胞を活性化させる研究が活発に進められている。体外でNK細胞を活性化させる場合、NK細胞は高い細胞毒性(cytotoxicity)を示して、免疫細胞治療に適用できることが確認された。体外で活性化されたNK細胞を多様な癌、特に白血病などの血液癌患者を対象に同種骨髄移植後に投与してその治療効果が確認されたりもした(Blood Cells Molecules&Disease,33:p261-266,2004)。
一方、現在、NK細胞を用いた抗癌免疫治療の場合、NK細胞の抑制受容体に焦点が合わされている。すなわち、NK細胞の活性を抑制する抑制受容体(inhibitory receptor)の機能を遮断することにより、NK細胞の活性を増進させようとするのである。このために、レシピエント(recipient)のMHC(major histocompatibility complex)と一致しないドナーの同種ナチュラルキラー細胞(allogeneic NK cell)を用いるか、抑制受容体の機能を抗体で遮断する方法が主に使用されている。同種NK細胞はドナーとレシピエントのMHC Class I遺伝型が異なるため、ドナーNK細胞の抑制受容体(KIRなど)がレシピエントMHC Class Iを認識できないことで活性が抑制されない。したがって、同種NK細胞の場合、癌細胞に依然として存在しうるMHC Class Iによる活性の抑制に自由であって、そうでない患者自らのNK細胞よりも効果的な抗癌活性を示すと予想することができる。実際に同種NK細胞が抗癌治療に多くのメリットを有することは、そもそも血液癌患者の治療に同種造血幹細胞移植(hematopoietic stem cell transplantation、HSCT)が効果的という事実から知られるようになった。さらなる研究により、このような同種造血幹細胞移植において移植片対白血病(graftversus-leukemia、GVL)反応の多くの部分がNK細胞によるものであることが知られた。これに基づいて、実際に健康なドナーの純粋分離された同種NK細胞を体外で大量に培養し、活性化させて、癌患者に投与する多くの試みが行われており、急性骨髄性白血病(acute myeloid leukemia、AML)、多発性骨髄腫(multiple myeloma、MM)などで効果的な抗癌活性を示した。しかし、MHC Class Iが完全に不一致の同種造血幹細胞移植の場合、患者によって、期待していた抗癌活性が現れない場合が多く、これとともに、「conditioning regimen」に含まれた免疫抑制剤による感染など深刻な副作用が報告された。さらに、NK細胞の場合、最近の研究により、NK細胞の分化時、十分な抗癌活性の獲得に抑制受容体と標的細胞MHC Class Iとの相互作用(「education」あるいは「licensing」過程)が必要であることが知られるようになった。したがって、十分な抗癌活性を有する成熟したNK細胞を得るためには、ドナーとレシピエントのMHC Class Iがある程度一致しなければならないことが予想されている。したがって、このような影響により、現在様々なMHC Class Iのうちの1つが一致する半分一致(haploidentical)造血幹細胞移植とNK細胞を血液癌の治療に多く試みており、それによる臨床的予後が相対的に優れるという事実が確認されている。また、同種免疫細胞を細胞治療剤として用いる場合、レシピエント自らの細胞を攻撃する移植片対宿主病(graft-versus-host disease、GVHD)などの副作用の発生が避けられないのに対し、同種NK細胞の場合、そのような問題点がほとんど報告されていない。これは、癌細胞とは異なり、正常細胞はNK細胞の活性化受容体に対するリガンドをほとんど発現せずNK細胞の活性化を誘導しないと理解されている。現在、同種NK細胞を血液癌以外に他の固形癌にも細胞治療剤として使用しようとする研究が活発に試みられている(Kim,HS,Hanyang Med Rev,33:59-64,2013)。
同種NK細胞移植によるもう一つの問題は、移植されたNK細胞がレシピエントにおいて長い間持続しないという点である。これを克服するために、移植後にNK細胞の増殖を誘導可能なサイトカインIL-2を周期的に入れる方法が試みられた。しかし、IL-2は、NK細胞以外にも、抗癌免疫反応を抑制する制御性T細胞(Treg)を増幅しかねないため、大きな問題点になりうる(Romagne F,Vivier E.,F1000 Med Rep,3:9,2011;Waldmann TA.,Nat Rev Immunol,6:595-601,2006)。
本明細書全体にわたって多数の論文および特許文献が参照され、その引用が表示されている。引用された論文および特許文献の開示内容はその全体として本明細書に参照により組み込まれて、本発明の属する技術分野における水準および本発明の内容がより明確に説明される。
本発明者らは、患者の体内で免疫拒絶反応が最小化されながらも長期間活性が維持される効率的な細胞治療剤を開発するために、鋭意研究努力した。その結果、免疫原性誘発因子の一つであるII型HLA遺伝者またはその活性化タンパク質、具体的には、CIITAの特定部分と、B2M遺伝子の特定部分をターゲッティングする遺伝子編集手段を治療用細胞に導入する場合、免疫原性抑制効率が極大化されて優れた同種移植(allogeneic transplantation)用細胞治療剤として利用できることを見出すことにより、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の目的は、哺乳類細胞の免疫原性阻害用組成物およびこれを用いて製造された低免疫原性哺乳類細胞を提供することである。
本発明の他の目的は、低免疫原性哺乳類細胞の製造方法を提供することである。
本発明の他の目的および利点は下記の発明の詳細な説明、特許請求の範囲および図面によってより明確になる。
本発明の一態様によれば、本発明は、II型HLAタンパク質の発現を抑制する核酸分子を有効成分として含む哺乳類細胞の免疫原性阻害用組成物を提供する。
本発明者らは、患者の体内で免疫拒絶反応が最小化されながらも長期間活性が維持される効率的な細胞治療剤を開発するために、鋭意研究努力した。その結果、免疫原性誘発因子の一つであるII型HLA遺伝者またはその活性化タンパク質、具体的には、CIITAの特定部分と、B2M遺伝子の特定部分をターゲッティングする遺伝子編集手段を治療用細胞に導入する場合、免疫原性抑制効率が極大化されて優れた同種移植(allogeneic transplantation)用細胞治療剤として利用できることを見出した。
本明細書において、用語「核酸分子」は、DNA(gDNAおよびcDNA)、そしてRNA分子を包括的に含む意味を有し、核酸分子において基本構成単位であるヌクレオチドは、自然のヌクレオチドだけではなく、糖または塩基部位が変形された類似体(analogue)も含む(Scheit,Nucleotide Analogs,John Wiley,New York(1980);UhlmanおよびPeyman,Chemical Reviews,90:543-584(1990))。
本明細書において、用語「発現の抑制」は、目的遺伝子の活性または発現の低下を引き起こすことを意味し、これによって、目的遺伝子の活性または発現が検知不可能になるか、無意味な水準で存在する場合のみならず、目的遺伝子の生物学的機能が有意に低下しうる程度に活性または発現を低下させることを意味する。本発明の発現抑制用核酸分子は、具体的には、目的遺伝子の配列に相補的な核酸分子であって、例えば、shRNA、siRNA、miRNA、gRNA(guideRNA)およびアンチセンスオリゴヌクレオチドを含むが、これに限定されず、当業界にて公知のすべての遺伝子の発現抑制手段である核酸分子が利用できる。
本発明の具体的な実施形態によれば、前記核酸分子は、前記II型HLAタンパク質またはその活性化タンパク質をエンコーディングするヌクレオチド配列を特異的に認識する誘導RNA(gRNA)または前記gRNAをエンコーディングするヌクレオチドである。
本明細書において、用語「gRNA(guideRNA)」は、ターゲット遺伝子を認識して核酸分解酵素(nuclease)を誘導することにより、認識された部位を特異的に切断する遺伝子編集システムに使用されるRNA分子を意味する。このような遺伝子編集システムには、代表的にCRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)システムがある。
本明細書において、「特異的に認識する」とは、gRNAがターゲット塩基配列と相補的な配列を有することにより、選択的に混成化できることを意味する。用語「相補的」は、所定のアニーリングまたは混成化条件の下、gRNAがターゲット配列に選択的に混成化する程度に十分に相補的であることを意味し、実質的に相補的(substantially complementary)な場合、および完全に相補的(perfectly complementary)な場合をすべて包括する意味であり、好ましくは、完全に相補的な場合を意味する。本明細書において、用語「実質的に相補的な配列」は、完全に一致する配列だけでなく、特定の配列にアニーリングしてgRNAの役割を果たすことができる範囲内で、比較対象の配列と部分的に不一致の配列も含まれる意味である。
生物学的均等活性を有する変異を考慮すれば、本発明において特異的に認識して発現を抑制しようとするヌクレオチドは、II型HLA遺伝子の公知の配列と実質的な同一性(substantial identity)を示す配列も含むと解釈される。上記の実質的な同一性は、前記公知の遺伝子の配列と任意の他の配列を最大限に対応するようにアラインし、当業界にて通常用いられるアルゴリズムを用いてアラインされた配列を分析した場合に、最小70%の相同性、具体的には80%の相同性、より具体的には90%の相同性、最も具体的には95%の相同性を示す配列を意味する。配列比較のためのアラインメント方法は当業界にて公知である。アラインメントに対する多様な方法およびアルゴリズムは、Huang et al.,Comp.Appl.BioSci.8:155-65(1992)and Pearson et al.,Meth.Mol.Biol.24:307-31(1994)に開示されている。NCBI Basic Local Alignment Search Tool(BLAST)(Altschul et al.,J.Mol.Biol.215:403-10(1990))は、NBCI(National Center for Biological Information)などでアクセス可能であり、インターネット上でblastp、blasm、blastx、tblastnおよびtblastxのような配列分析プログラムと連動して利用可能である。
より具体的には、前記II型HLAタンパク質の活性化タンパク質は、II型HLAタンパク質に対するトランス活性因子(transactivator)であり、より具体的には、CIITA(Class II Major Histocompatibility Complex Transactivator)タンパク質である。
本発明の具体的な実施形態によれば、前記組成物は、RNA-誘導エンドヌクレアーゼまたはRNA-誘導エンドヌクレアーゼエンコーディングヌクレオチドを追加的に含む。「RNA-誘導エンドヌクレアーゼ」は、ターゲット遺伝子部位を認識したgRNAによって誘導されてターゲット遺伝子を切断する酵素であって、このようなRNA-誘導エンドヌクレアーゼは、mRNA形態またはタンパク質形態で伝達されてもよく、これをコーディングするDNAが搭載されたベクターで形質転換することにより目的細胞に伝達されてもよい。タンパク質形態のエンドヌクレアーゼが用いられる場合、ガイドRNAと複合体をなすRNP複合体(Ribonucleoprotein complex)として機能することができる。
本明細書で使われた用語「RNP複合体」とは、前記ガイドRNAおよびRNA-誘導エンドヌクレアーゼを有効成分として含むもので、前記複合体は、標的配列を認識して結合し、これを選択的にニッキング(nicking)または切断することができる。前記RNA複合体は、例えば、Cas9-gRNA複合体であってもよいが、これに限定されない。
本発明の一具体例において、前記RNA-誘導エンドヌクレアーゼは、Cas1、Cas1B、Cas2、Cas3、Cas4、Cas5、Cas6、Cas7、Cas8、Cas9、Cas10、Cas12a、Cas12b、Cas12c、Cas12d、Cas12e、Cas 13a、Cas 13b、Cas 13c、Cas 13d、Cpf1、Csy1、Csy2、Csy3、Cse1、Cse2、Csc1、Csc2、Csa5、Csn2、Csm2、Csm3、Csm4、Csm5、Csm6、Cmr1、Cmr3、Cmr4、Cmr5、Cmr6、Csb1、Csb2、Csb3、Csx17、Csx14、Csx10、Csx16、CsaX、Csx3、Csx1、Csx15、Csf1、Csf2、Csf3、Csf4およびMAD7からなる群より選択されるいずれか1つであってもよいし、具体的には、Cas9(CRISPR associated protein 9)、Cpf1(CRISPR from Prevotella and Francisella 1)またはMAD7である。
本明細書において、用語「ヌクレオチド」は、DNA(gDNAおよびcDNA)、そしてRNA分子を包括的に含む意味を有する。核酸分子の基本構成単位であるヌクレオチドは、自然のヌクレオチドだけでなく、糖または塩基部位が変形された類似体(analogue)も含む。本発明において、gRNAまたはRNA-誘導エンドヌクレアーゼをエンコーディングするヌクレオチド配列は、添付した配列リストに記載のヌクレオチド配列に限定されないことは当業者に明確である。ヌクレオチドでの変異は、タンパク質(例えば、エンドヌクレアーゼ)で変化をもたらさないこともあるが、このような核酸は、機能的に均等なコドン、コドンの縮退性によって同一のアミノ酸をコーディングするコドン、または生物学的に均等なアミノ酸をコーディングするコドンを有する核酸分子をすべて包括する。
本発明の具体的な実施形態によれば、前記gRNAは、配列リスト第20配列、配列リスト第22配列、配列リスト第24配列、配列リスト第27配列、配列リスト第29配列、配列リスト第30配列、配列リスト第40配列および配列リスト第44配列からなる群より選択されるヌクレオチド配列またはこれらの相補的な配列を特異的に認識する。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の組成物は、β2-マイクログロブリンタンパク質の発現を抑制する核酸分子を追加的に含む。
より具体的には、前記核酸分子は、前記β2-マイクログロブリンタンパク質をエンコーディングするヌクレオチド配列を特異的に認識する誘導RNA(gRNA)または前記gRNAをエンコーディングするヌクレオチドである。
さらにより具体的には、前記誘導RNA(gRNA)は、配列リスト第1配列、配列リスト第8配列、配列リスト第9配列および配列リスト第14配列からなる群より選択されるヌクレオチド配列またはこれらの相補的な配列を特異的に認識する。
本発明の具体的な実施形態によれば、前記組成物は、I型HLAタンパク質をエンコーディングする核酸分子を追加的に含む。より具体的には、前記I型HLAタンパク質は、HLA-Eタンパク質である。
同種細胞移植のもう一つの問題は、移植された治療用細胞がレシピエントにおいて長い間持続しないという点である。これを克服するために、移植後に細胞増殖を誘導可能な特定のサイトカインを周期的に注入する方法が提案されたが、IL-2のようなサイトカインは、抗癌免疫反応を抑制する制御性T細胞(Treg)を増幅しかねないため、抗癌治療で逆効果が発生しうる(Romagne F,Vivier E.,F1000 Med Rep,3:9、2011;Waldmann TA.,Nat Rev Immunol,6:595-601,2006)。そこで、本発明者らは、免疫細胞や幹細胞などの治療用細胞上で抑制性受容体CD94/NKG2Aを刺激して細胞死滅を予防できるHLA-Eを導入しようとした。下記の実施例に示すように、これによりレシピエントの免疫反応によって本発明の治療用移植細胞が死滅するのを防ぐことができ、これによりレシピエントの体内で長く維持されながら薬理効果を発揮できることを確認した。
本明細書において、用語「発現させる」は、対象細胞が外来(exogenous)遺伝子を発現させるか、または内因性(endogenous)遺伝子の自然的発現量を増加させるために、遺伝子伝達体を用いて人為的にこれを導入することにより、遺伝子が対象体細胞内で染色体外因子としてまたは染色体の統合完成によって複製可能になることを意味する。したがって、用語「発現」は、「形質転換(transformation)」、「形質注入(transfection)」または「形質導入(transduction)」と同じ意味である。
本明細書において、用語「遺伝子伝達システム(gene delivery system)」は、遺伝子を細胞内に運ぶすべての手段を意味し、遺伝子伝達は、遺伝子の細胞内浸透(transduction)と同じ意味を有する。組織レベルで、前記用語の遺伝子伝達は、遺伝子の拡散(spread)と同じ意味を有する。したがって、本発明の遺伝子伝達システムは、遺伝子浸透システムおよび遺伝子拡散システムとして記載される。
本発明の遺伝子伝達体を製造するために、本発明のヌクレオチド配列は、好適な発現コンストラクト(expression construct)内に存在することが好ましい。前記発現コンストラクトにおいて、本発明のヌクレオチド配列は、プロモーターに作動的に連結されることが好ましい。本明細書において、用語「作動的に結合した」は、核酸発現調節配列(例:プロモーター、シグナル配列、または転写調節因子結合位置のアレイ)と他の核酸配列との間の機能的な結合を意味し、これによって、前記調節配列は、前記他の核酸配列の転写および/または解読を調節する。本発明のヌクレオチド配列に結合したプロモーターは、具体的には、動物細胞、より具体的には、哺乳動物細胞で作動してHLA-E遺伝子の転写を調節可能なものであって、哺乳動物ウイルスに由来するプロモーターおよび哺乳動物細胞のゲノムに由来するプロモーターを含み、例えば、CMV(哺乳動物サイトメガロウイルス)プロモーター、アデノウイルス後期プロモーター、ワクチニアウイルス7.5Kプロモーター、SV40プロモーター、HSVのtkプロモーター、RSVプロモーター、EF1アルファプロモーター、メタロチオニンプロモーター、ベータ-アクチンプロモーター、ヒトIL-2遺伝子のプロモーター、ヒトIFN遺伝子のプロモーター、ヒトIL-4遺伝子のプロモーター、ヒトリンホトキシン遺伝子のプロモーターおよびヒトGM-CSF遺伝子のプロモーターを含むが、これに限定されるものではない。
HLA-E遺伝子のヌクレオチド配列は、通常の遺伝子導入に用いられるすべての遺伝子伝達システムに適用可能であり、好ましくは、プラスミド、アデノウイルス(Lockett LJ,et al.,Clin.Cancer Res.3:2075-2080(1997))、アデノ-関連ウイルス(Adeno-associated viruses:AAV,Lashford LS.,et al.,Gene Therapy Technologies,Applications and Regulations Ed.A.Meager,1999)、レトロウイルス(Gunzburg WH,et al.,Retroviral vectors.Gene Therapy Technologies,Applications and Regulations Ed.A.Meager,1999)、レンチウイルス(Wang G.et al.,J.Clin.Invest.104(11):R55-62(1999))、ヘルペスシンプレックスウイルス(Chamber R.,et al.,Proc.Natl.Act.Sci USA92:1411-1415(1995))、ワクチニアウイルス(Puhlmann M.et al.,Human Gene Therapy10:649-657(1999))、リポソーム(Methods in Molecular Biology,199,S.C.Basu and M.Basu(Eds.),Human Press2002)またはニオソームに適用可能である。具体的には、本発明の遺伝子伝達体は、本発明のヌクレオチド分子をレンチウイルスに適用して製造できる。
本発明において、遺伝子伝達体がウイルスベクターに基づいて作製された場合には、前記接触させるステップは、当業界にて公知のウイルス感染方法によって実施される。ウイルスベクターを用いた宿主細胞の感染は、上述した引用文献に記載されている。
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明の組成物が導入される細胞は、移植用同種(Allogenic)または自家(Autologous)細胞であり、より具体的には、移植用同種細胞である。
より具体的には、前記細胞は、幹細胞または免疫細胞である。
本明細書において、用語「幹細胞」は、組織を構成する各細胞に分化(differentiation)される前の段階の未分化細胞であって、特定の分化刺激(環境)下で特定の細胞に分化できる能力を有する細胞を総称する。幹細胞は、細胞分裂が停止された分化された細胞とは異なり、細胞分裂によって自らと同一の細胞を生産(self-renewal)することができ、分化刺激が加えられると、刺激の性格によって多様な細胞に分化できる、分化の柔軟性(plasticity)を有することを特徴とする。
本発明が適用される幹細胞は制限はなく、幹細胞の特性、すなわち未分化、無制限増殖および特定細胞への分化能を有する細胞は、本発明が適用可能な細胞である。具体的には、本発明で用いられる幹細胞は、中間葉幹細胞または全能性幹細胞である。
本明細書において、用語「中間葉幹細胞」は、脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞、筋肉細胞、神経細胞、心筋細胞への分化が可能な多分化能(multipotency)を有する幹細胞を意味する。中間葉幹細胞は、渦状の形態と基本的な細胞表面標識子CD73(+)、CD105(+)、CD34(-)、CD45(-)の発現程度により識別される。中間葉幹細胞の重要な特性の一つは、免疫反応を調節する機能も有するということである。中間葉幹細胞は、骨組織、中枢神経系組織、皮膚組織および筋肉組織などへの分化能を有し、適切な分化誘導因子により物理的に消失したこれら組織の再生に使用できるだけでなく、T-細胞、B-細胞、ナチュラルキラー細胞(NK-cell)および樹状細胞(dendritic cell)の増殖、機能および活性を抑制することにより、強力な免疫調節効果を発揮することが報告され、所望しないか(undesired)過度な(excessive)免疫反応を原因とする移植拒絶、自己免疫疾患、炎症疾患およびアレルギー性疾患などの多様な疾患の治療に適用されてもよい。よって、本発明が中間葉幹細胞に適用される場合、多様な退行性疾患での再生治療または自己免疫/炎症疾患の治療に適用可能である。
本明細書において、用語「全能性幹細胞(pluripotent stem cell)」は、受精卵より発生が進行した状態の細胞であって、内胚葉、中間葉および外胚葉を構成する細胞にすべて分化可能な幹細胞を意味する。本発明の具体的な実施形態によれば、本発明で用いられる全能性幹細胞は、胚性幹細胞(Embryonic Stem Cell、ESC)、胚性生殖細胞(Embryonic Germ Cell)、胚性腫瘍細胞(Embryonic Carcinoma Cell)または誘導多能性幹細胞(induced Pluripotent Stem Cell、iPSC)であり、より具体的には、誘導多能性幹細胞である。
本明細書において、用語「誘導多能性幹細胞」は、非-全分化能細胞(例えば、体細胞)に未分化または全分化能表現型に関連する特定の遺伝子を挿入して人工的に由来する全分化能幹細胞の一つである。誘導多能性幹細胞は、幹細胞遺伝子およびタンパク質の発現、染色体のメチル化、倍加時間(doubling time)、胚体形成、テラトーマ形成、生存性キメラ形成、交雑性および分化性を有するという点から、胚性幹細胞のような天然の全分化能幹細胞と同一の表現型、生理学的特性および発生学的特性を有するものと当業界にて見なされている。
本明細書において、用語「免疫細胞」は、免疫反応の開始または促進過程に関与するすべての細胞を意味し、より具体的には、免疫エフェクター細胞(immune effector cell)を意味する。免疫細胞は、例えば、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー(NK)細胞、ナチュラルキラーT(NKT)細胞および肥満細胞(mast cell)を含むが、これに限定されるものではない。より具体的には、前記免疫細胞は、ナチュラルキラー細胞である。
本発明が免疫細胞に適用される場合、腫瘍および感染性疾患の治療に適用可能である。本発明による方法で製造されたNK細胞は、固形癌(solid cancer)および血液癌を含む全種類の腫瘍に適用可能である。固形癌とは、血液癌とは異なり、臓器(organ)で塊をなして形成された癌を意味し、大部分の臓器で発生する癌がこれに相当する。本発明によるNK細胞を用いて治療可能な腫瘍は特別な制限はなく、胃癌、肝癌、肺癌、大腸癌、乳癌、前立腺癌、卵巣癌、膵臓癌、子宮頸癌、甲状腺癌、喉頭癌、急性骨髄性白血病、脳腫瘍、神経芽腫、網膜芽腫、頭頸部癌、唾液腺癌、リンパ腫などであってもよいが、これに限定されるものではない。本発明の免疫細胞を用いて治療可能な感染性疾患は、ウイルスまたは病原菌の感染によって発生する疾患で、呼吸器および血液、皮膚接触などにより伝染して感染しうる疾患をすべて含む概念である。このような感染性疾患は、例えば、B型およびC型肝炎、ヒトパピローマウイルス(human papilloma virus:HPV)感染、サイトメガロウイルス(cytomegalovirus)感染、ウイルス性呼吸器疾患、インフルエンザを含むが、これに限定されるものではない。
本明細書において、用語「治療」は、(a)疾患、疾病または症状の発展の抑制;(b)疾患、疾病または症状の軽減;または(c)疾患、疾病または症状を除去することを意味する。本発明の免疫原性抑制組成物が導入された幹細胞が対象体に投与されると、過度であるか所望しない免疫反応による症状の発展を抑制したり、これを除去したりまたは軽減させる役割を果たし、本発明の免疫原性抑制組成物が導入された免疫細胞が対象体に投与されると、癌細胞や感染細胞の死滅を誘導することで、同じく腫瘍または感染疾患による症状の発展を抑制したり、これを除去したりまたは軽減させる役割を果たす。したがって、本発明の組成物は、それ自体で疾患の細胞治療剤組成物になってもよく、あるいは他の薬理成分と共に投与されて前記疾患に対する治療補助剤として適用されてもよい。よって、本明細書において、用語「治療」または「治療剤」は、「治療補助」または「治療補助剤」の意味を含む。
本明細書において、用語「投与」または「投与する」は、本発明の組成物の治療的有効量を対象体に直接的に投与することにより、対象体の体内で同量が形成されるようにすることをいう。
本発明において、用語「治療的有効量」は、本発明の組成物を投与しようとする個体に治療的または予防的効果を提供するのに十分な程度に含有された組成物の含有量を意味し、よって、「予防的有効量」を含む意味である。
本明細書において、用語「対象体」は、制限なく、ヒト、マウス、ラット、モルモット、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、サル、チンパンジー、ヒヒまたはアカゲザルを含む。具体的には、本発明の対象体は、ヒトである。
本発明の他の態様によれば、本発明は、上述した本発明の組成物を用いて製造された低免疫原性哺乳類細胞を提供する。
本発明の免疫原性阻害用組成物および前記組成物が導入される対象細胞に対してはすでに上述したので、過度の重複を避けるためにその記載を省略する。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、次のステップを含む低免疫原性哺乳類細胞の製造方法を提供する:
(a)哺乳類個体から分離された細胞においてβ2-マイクログロブリンタンパク質、II型HLAタンパク質、II型HLAタンパク質の活性化タンパク質およびこれらの組み合わせからなる群よりの選択されるタンパク質の発現を抑制するステップ;および
(b)前記細胞にHLA-E遺伝子を導入するステップ。
(a)哺乳類個体から分離された細胞においてβ2-マイクログロブリンタンパク質、II型HLAタンパク質、II型HLAタンパク質の活性化タンパク質およびこれらの組み合わせからなる群よりの選択されるタンパク質の発現を抑制するステップ;および
(b)前記細胞にHLA-E遺伝子を導入するステップ。
本発明によれば、減少した免疫原性を有しながら活性が長期間維持できる本発明の治療用同種移植細胞を製造するにあたり、免疫原性誘発遺伝子を先に抑制した後、次いで、レシピエントのNK細胞からの攻撃を抑制させるための遺伝子を導入する過程が順次に行われる場合、細胞の優れた成長特性、生存性および活性が現れることを見出した。
後述する実施例に示すように、HLA-Eの導入を先に行う場合、B2M遺伝子を除去してもHLA-Eの発現が持続して、培養過程でHLA-ABC-/HLA-E+表現型を有するNK細胞の生存および成長が維持できるという予想とは異なり、HLA-ABC-/HLA-E+特性を有する細胞の収率が非常に低く、むしろ免疫原性遺伝子の除去後、順次にHLA-Eを導入する工程が培養終了時までHLA-ABC-/HLA-E+特性を有する細胞が96%以上存在する高い収率を示すことにより、本発明の低免疫原性哺乳類細胞を製造する最適な工程順序であることを確認した。
本発明の具体的な実施形態によれば、前記ステップ(a)は、上述した各タンパク質に対する発現抑制用核酸分子およびエンドヌクレアーゼを用いて行われる。これらの核酸分子およびエンドヌクレアーゼについてはすでに上述したので、過度の重複を避けるためにその記載を省略する。
本発明の具体的な実施形態によれば、前記ステップ(b)は、前記ステップ(a)が完了した後、1~5日経過後に行われ、より具体的には、2日~5日経過後に行われ、最も具体的には、3日経過後に行われる。
本発明の特徴および利点をまとめると、次の通りである:
(a)本発明は、哺乳類細胞の免疫原性阻害用組成物およびこれを用いた低免疫原性哺乳類細胞の製造方法を提供する。
(b)本発明は、幹細胞や免疫細胞など疾患の治療目的で同種移植(allogeneic transplantation)する細胞において、レシピエントの体内で免疫拒絶反応が最小化されながらも長期間活性が維持される効率的な細胞治療剤として有用に利用できる。
(a)本発明は、哺乳類細胞の免疫原性阻害用組成物およびこれを用いた低免疫原性哺乳類細胞の製造方法を提供する。
(b)本発明は、幹細胞や免疫細胞など疾患の治療目的で同種移植(allogeneic transplantation)する細胞において、レシピエントの体内で免疫拒絶反応が最小化されながらも長期間活性が維持される効率的な細胞治療剤として有用に利用できる。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は単に本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の要旨により本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されないことは当業界における通常の知識を有する者にとって自明であろう。
実施例1:遺伝子はさみを用いたB2M遺伝子のノックアウト(knock-out)
低免疫原性NK細胞は供与者から受けた臍帯血から分離したNK(cord blood natural killer、CBNK)細胞を用いて作製した。
低免疫原性NK細胞は供与者から受けた臍帯血から分離したNK(cord blood natural killer、CBNK)細胞を用いて作製した。
細胞表面に存在するヒト白血球抗原(human leukocyte antigen、HLA)であるHLA-A、HLA-BおよびHLA-Cに共通に存在するβ2mはB2M遺伝子から発現して作られる。HLA-ABCを発現しないNK細胞の作製のために、遺伝子はさみ技術でNK細胞のゲノムからB2M遺伝子の所望する部分を以下の方法で切断してβ2mの発現を抑制した。
まず、1.5mL遠心分離チューブに以下のようにgRNAとヌクレアーゼとの複合体であるRNP(ribonucleoprotein)反応液を製造して、常温で5分以上反応させた後、60分以内に使用した。
26.84μLの1X PBSに40μMのCpf1ヌクレアーゼ(Feldan Therapeutics)3.32μLまたは26μLの1X PBSに40μMのMAD7ヌクレアーゼ(Feldan Therapeutics)4μLとB2M遺伝子を切断する多様な配列のgRNA(IDT社合成、10μM)20μLをそれぞれ混合した後、常温で5分以上反応させてRNP反応液を得た。製造したRNP反応液は細胞数1~4×106まで使用可能な用量であり、本実施例では、ADAM細胞計数器(ADAM cell counter system、ナノエンテック)を用いて細胞数を測定した後、2×106個のNK細胞を使用した。別の1.5mL遠心分離チューブに2×106個のNK細胞を入れて、2000rpm、3分間遠心分離した後、上澄液を除去した。500μLの1X PBSを入れた後、2000rpm、3分間遠心分離して上澄液を除去して細胞のみ残した。さらに他の1.5mL遠心分離チューブに48μLのαlpha MEM培地(Sigma、M8042)に2μLのFeldanシャトル(Feldan Therapeutics、5μM)を添加した後、前記反応済みの50μLのRNP反応液を混合した。その後、上澄液を除去したNK細胞に混合液を入れて、1分30秒間常温で静置状態で反応させた後、1%(v/v)のヒト血漿と1000IU hIL-2(プロロイキン注射、韓国ノバルティス)を含むCellgro培地(Cellgenix、20802-0500)2mLを入れてNK細胞を浮遊させた後、6-ウェルプレートに移して培養した。
以後、72時間を静置培養した後、2×105個のNK細胞を収集して、1,200rpmで5分間遠心分離し、培地を除去した後、2mLの2%FBSが添加されたFACS緩衝液に浮遊させ、2000rpm、3分間遠心分離して上澄液を除去してNK細胞のみ残した。次に、100μLのFACS緩衝液を入れた後、表1のように分析する抗体を添加し、4℃で30分間反応させた。2mLのFACS緩衝液を加えて、2000rpm、3分間遠心分離した後、上澄液を除去し、300μLのFixation(BD、554655)溶液を入れてNK細胞を固定させた。その後、フローサイトメーターであるLSRFortessa(BD Bioscience)を用いて染色したNK細胞表面の発現を分析した。
B2M遺伝子をCpf1またはMAD7ヌクレアーゼを用いて切断可能なガイドRNA(gRNA)としてbenchling(ttps://benchling.com)、CRISPR RGEN Tools(www.rgenome.net)プログラムを用いて選定したgRNA候補配列は、表2に挙げた。HLA-ABCの発現をFACSで確認して、それぞれのgRNAのノックアウト効率を評価した。
その結果、19個の配列のうち、#1(ATCCATCCGACATTGAAGTT)、#8(AGTGGGGGTGAATTCAGTGTA)、#9(AGTGGGGGTGAATTCAGTGTAGT)および#14(AGCAAGGACTGGTCTTTCTAT)の4個のgRNA配列において最も高い比率でB2M遺伝子がノックアウトされたことを確認し(図1)、なかでも、最も高い効率を有する#9 gRNAを選定して、Cpf1でB2M遺伝子のノックアウトを行った。Cpf1を用いる場合、gRNAの配列長さは19-23bpの範囲で適用可能であり、同一部位をターゲッティングする場合、配列の長さが長いほどオフ-ターゲット(off-target)現象を最小化できる。一方、MAD7ヌクレアーゼの場合は、21bpのgRNAを使用するため、#9 gRNA配列のような部位を切断しながら長さが2bp短い#8 gRNAを使用した。
#8と#9 gRNAとCpf1またはMAD7を用いてNK細胞のB2M遺伝子を切断した後、ゲノムDNAを分離して全長遺伝体シーケンシング(Whole Genome Sequencing)を行った。gRNA配列と不一致(mismatch)の核酸配列が4個以下で存在するゲノムDNA配列をオフ-ターゲットの可能性がある部位と仮定し、実際にオフ-ターゲットによる挿入/欠失が発生したか否かを確認した。その結果、3個のオフ-ターゲット予想部位が確認され、遺伝子挿入/欠失に対する配列分析の結果を確認して、2個の予想部位では挿入/欠失が起こらなかったことを確認し、4番目の染色体部位では挿入/欠失が発見されたが、対照群NKと同一の位置で示される挿入/欠失であった。結果として、#8と#9 gRNAを用いたB2Mノックアウトは、オフ-ターゲット予想部位で変異が起こらないことを確認した(添付1)。
本実施例では、ペプチド伝達体であるシャトル(Shuttle、Feldan therapeutics)を用いてRNP反応液を細胞内に伝達したが、電気穿孔(electroporation)、リポフェクタミン(lipofectamine)、陽イオン性重合体(例えば、ポリアルギニン)などの多様な伝達方法を使用することもできる。
実施例2:B2M遺伝子ノックアウトのためのシャトル効率評価
シャトルタンパク質を用いてB2M遺伝子のノックアウトを行った。使用したシャトルの配列は表3に示し、B2M遺伝子のノックアウトは実施例1に記述した過程と同様の方法で行った。
シャトルタンパク質を用いてB2M遺伝子のノックアウトを行った。使用したシャトルの配列は表3に示し、B2M遺伝子のノックアウトは実施例1に記述した過程と同様の方法で行った。
シャトルを5μMと10μM使用してCBNK細胞内のB2M遺伝子のノックアウト効率を確認した結果、5μMのFSD64d1シャトルがB2Mのノックアウト効率および細胞生存率の面で10μMより優れていることが確認されたので(図2)、以後、実施例において、B2Mノックアウトは5μMのFSD64d1シャトルを用いて行った。
実施例3.低免疫原性NK細胞の作製およびインビトロ評価
B2M遺伝子をノックアウトさせたNK細胞を培養し、B2MとHLA-ABCの発現を確認した結果、全体細胞においてB2MとHLA-ABCを同時に発現しない細胞の比率が時間の経過とともに減少することを確認した(図3)。図3の結果がB2M遺伝子がノックアウトされてHLA-ABCの発現が抑制されたNK細胞がHLA-ABCを発現するNK細胞によって攻撃されたためであるかを確認するために、野生型CBNK、B2M遺伝子をノックアウトさせたNK細胞のみ分離したグループ(B2M KO NK)、scHLA-Eを野生型CBNKに形質導入したグループ(HLA-E TD NK)、B2M遺伝子がノックアウトされたNK細胞のみ分離してscHLA-Eを形質導入したグループ(B2M KO/HLA-E TD NK)をそれぞれ作製してインビトロ細胞死滅アッセイを行った。HLA-E遺伝子は外来細胞が宿主のNK細胞から攻撃されることを抑制することが知られていて、これをB2M遺伝子のノックアウト(knock-out)NK細胞に導入し、このようにB2M-/HLA-E+の発現特性を有する同種異系(allogeneic)低免疫原性NK細胞として体内注入時、宿主のCD8(+)T細胞およびNK細胞による攻撃を回避できると予想した。
B2M遺伝子をノックアウトさせたNK細胞を培養し、B2MとHLA-ABCの発現を確認した結果、全体細胞においてB2MとHLA-ABCを同時に発現しない細胞の比率が時間の経過とともに減少することを確認した(図3)。図3の結果がB2M遺伝子がノックアウトされてHLA-ABCの発現が抑制されたNK細胞がHLA-ABCを発現するNK細胞によって攻撃されたためであるかを確認するために、野生型CBNK、B2M遺伝子をノックアウトさせたNK細胞のみ分離したグループ(B2M KO NK)、scHLA-Eを野生型CBNKに形質導入したグループ(HLA-E TD NK)、B2M遺伝子がノックアウトされたNK細胞のみ分離してscHLA-Eを形質導入したグループ(B2M KO/HLA-E TD NK)をそれぞれ作製してインビトロ細胞死滅アッセイを行った。HLA-E遺伝子は外来細胞が宿主のNK細胞から攻撃されることを抑制することが知られていて、これをB2M遺伝子のノックアウト(knock-out)NK細胞に導入し、このようにB2M-/HLA-E+の発現特性を有する同種異系(allogeneic)低免疫原性NK細胞として体内注入時、宿主のCD8(+)T細胞およびNK細胞による攻撃を回避できると予想した。
3-1)B2M KO NK細胞の作製(B2M- NK)
HLA-ABCを発現しない細胞の比率が最も高く維持されるノックアウト3日目にB2M遺伝子がノックアウトされたNK細胞を分離した。B2M遺伝子をノックアウトしたNK細胞は遠心分離で細胞を集めた後、上澄液を除去し、1×107/100μLの濃度でMACS緩衝液(0.5%FBS(GIBCO)、2mM EDTA(Invitrogen)が溶解したPBS(Lonza))で再浮遊させた後、100μLあたりビオチンが接合されたB2M抗体(Invitrogen、MA1-19506)10μgを入れて、4℃で15分間染色した後、2mLのMACS緩衝液を入れて、1200rpm、5分間遠心分離して上澄液を除去した。その後、ペレット状態のNK細胞を80μLのMACS緩衝液で浮遊させ、20μLの抗-ビオチンマイクロビーズ(Miltenyi Biotec、130-090-485)を混合して、4℃で15分間反応させた後、2mLの洗浄緩衝液(Miltenyi Biotec、130-091-222)を入れて、1200rpm、10分間遠心分離した後、上澄液を除去した。500μLの洗浄緩衝液でNK細胞を浮遊させた。LSカラム(Miltenyi Biotec)をQuadroMACSTM Separator(Miltenyi Biotec)に固定させ、2mLの洗浄緩衝液で洗浄した後、浮遊させたNK細胞をカラムに流した。その後、3mLの洗浄緩衝液を2回流して、カラムに結合しないB2Mノックアウト細胞を回収した。細胞数の測定後、NK細胞培地に1×106/mlの濃度で浮遊させた後、好適な大きさのウェルプレート培養容器に入れて培養した。
HLA-ABCを発現しない細胞の比率が最も高く維持されるノックアウト3日目にB2M遺伝子がノックアウトされたNK細胞を分離した。B2M遺伝子をノックアウトしたNK細胞は遠心分離で細胞を集めた後、上澄液を除去し、1×107/100μLの濃度でMACS緩衝液(0.5%FBS(GIBCO)、2mM EDTA(Invitrogen)が溶解したPBS(Lonza))で再浮遊させた後、100μLあたりビオチンが接合されたB2M抗体(Invitrogen、MA1-19506)10μgを入れて、4℃で15分間染色した後、2mLのMACS緩衝液を入れて、1200rpm、5分間遠心分離して上澄液を除去した。その後、ペレット状態のNK細胞を80μLのMACS緩衝液で浮遊させ、20μLの抗-ビオチンマイクロビーズ(Miltenyi Biotec、130-090-485)を混合して、4℃で15分間反応させた後、2mLの洗浄緩衝液(Miltenyi Biotec、130-091-222)を入れて、1200rpm、10分間遠心分離した後、上澄液を除去した。500μLの洗浄緩衝液でNK細胞を浮遊させた。LSカラム(Miltenyi Biotec)をQuadroMACSTM Separator(Miltenyi Biotec)に固定させ、2mLの洗浄緩衝液で洗浄した後、浮遊させたNK細胞をカラムに流した。その後、3mLの洗浄緩衝液を2回流して、カラムに結合しないB2Mノックアウト細胞を回収した。細胞数の測定後、NK細胞培地に1×106/mlの濃度で浮遊させた後、好適な大きさのウェルプレート培養容器に入れて培養した。
3-2)HLA-E TD NK細胞の作製(HLA-E+ NK)
単鎖HLA-E三量体(scHLA-E)をNK細胞で発現させるためにレンチウイルスベクターを用いた。本発明で用いられた単鎖HLA-E三量体はUS20050196404A1で開示されたアミノ酸配列を使用しかつ、そのコーディング核酸配列はコドン最適化を行って使用した(配列リスト第46配列)。コドンを最適化した単鎖三量体の配列を発現するレンチウイルスベクターはFlash Therapeutics(フランス)で作製した。
単鎖HLA-E三量体(scHLA-E)をNK細胞で発現させるためにレンチウイルスベクターを用いた。本発明で用いられた単鎖HLA-E三量体はUS20050196404A1で開示されたアミノ酸配列を使用しかつ、そのコーディング核酸配列はコドン最適化を行って使用した(配列リスト第46配列)。コドンを最適化した単鎖三量体の配列を発現するレンチウイルスベクターはFlash Therapeutics(フランス)で作製した。
scHLA-EをNK細胞に形質導入するために、50MOI(Multiplicity of infection)のscHLA-Eレンチウイルスベクターと10μg/mLのProtransduzin-A(immundiagnostik/A 2115AG.1)との複合体を製造して、5分以上常温に放置した後、培養容器に入っているNK細胞に処理した。レンチウイルスベクターの細胞内導入および発現を促進できるように、培地に6μMの5Z-7-Oxozeaenol(TOCRIS #360420)、20ng/mLのIL-21(Biolegend/571204)を共に処理した。
3-3)B2M KO/HLA-E TD NK細胞(B2M-/HLA-E+ NK)の作製
前記1)のように作製されたB2M KO NK細胞を培養容器に入れた後、前記2)のようにscHLA-Eを形質導入した。最終的に、HLA-ABC-/HLA-E+またはHLA-ABC-/HLA-E+表現型を有するように、このように遺伝子組換えが完了した低免疫原性のNK細胞を、本発明者らは「Log-NK」(Log-lasting NK)と名付けた。作製されたNK細胞は、表4の抗体を用いてFACS分析を行った。
前記1)のように作製されたB2M KO NK細胞を培養容器に入れた後、前記2)のようにscHLA-Eを形質導入した。最終的に、HLA-ABC-/HLA-E+またはHLA-ABC-/HLA-E+表現型を有するように、このように遺伝子組換えが完了した低免疫原性のNK細胞を、本発明者らは「Log-NK」(Log-lasting NK)と名付けた。作製されたNK細胞は、表4の抗体を用いてFACS分析を行った。
実施例4.低免疫原性NK細胞のインビトロ特性評価
4個のグループのNK細胞(野生型CBNK、B2M- NK、HLA-E+ NK、B2M-/HLA-E+ NK)はターゲット細胞として使用され、1X PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、10%FBSが添加されたRPMI1640培地(Gibco、11875093)であるassay培地を1mL入れて、1×106/mlの濃度で浮遊させた後、30μL Calcein-AM(Molecular probe、C34852)を加えた後、37℃で1時間、CO2培養器で反応させた。以後、assay培地で2回洗浄後、assay培地10mLで細胞を浮遊させて、1×105/mlの濃度で製造した。エフェクター(effector)細胞として用いるPBNK(供与者の末梢血由来NK細胞)またはCBNK(供与者の臍帯血由来NK細胞)も1x PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、assay培地を入れて、30:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために3×106/ml、または10:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために1×106/mlの比率で製造した。丸底の96ウェルプレートに30:1または10:1の比率で製造されたエフェクター細胞を3つのウェルにそれぞれ100μLずつ入れた後、1×105/mLの濃度のターゲット細胞を100μLずつ入れた。細胞殺傷能を数式で計算するために、自然放出(spontaneous release)ウェルと最大放出(maximum release)ウェルを用意した。自然放出ウェルには染色されたターゲット細胞を100μLずつ入れて、assay培地を100μLずつ入れた。最大放出(maximum release)ウェルには染色されたターゲット細胞を100μLずつ入れて、2%Triton-X 100溶液を100μLずつ入れた。assay培地および2%Triton-X 100溶液に存在する自己蛍光値を補正するために、assay培地200μLを入れて培地値を用意し、assay培地100μLに2%Triton-X 100溶液100μLを入れて、2つの溶液の混合液の値を用意した。培地値から混合液の値を引いた差(A)を最大値に加えて自己蛍光値を補正した。光を遮断して、37℃で4時間、CO2培養器で反応させた後、プレートを2,000rpmで3分間遠心分離した。上澄液を96-ウェルのブラックプレートに100μLずつ入れて、蛍光プレートリーダー(Perkin Elmer、VICTOR Nivo)を用いて蛍光値(OD480/535nm)を測定して、エフェクター細胞のターゲット細胞に対する細胞殺傷能を下記の式を用いて計算した:
細胞殺傷能(%)=(サンプルウェルの平均蛍光値-自然放出ウェルの平均蛍光値)/
{(最大放出ウェルの平均蛍光値+A)-自然放出ウェルの平均蛍光値}×100
4個のグループのNK細胞(野生型CBNK、B2M- NK、HLA-E+ NK、B2M-/HLA-E+ NK)はターゲット細胞として使用され、1X PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、10%FBSが添加されたRPMI1640培地(Gibco、11875093)であるassay培地を1mL入れて、1×106/mlの濃度で浮遊させた後、30μL Calcein-AM(Molecular probe、C34852)を加えた後、37℃で1時間、CO2培養器で反応させた。以後、assay培地で2回洗浄後、assay培地10mLで細胞を浮遊させて、1×105/mlの濃度で製造した。エフェクター(effector)細胞として用いるPBNK(供与者の末梢血由来NK細胞)またはCBNK(供与者の臍帯血由来NK細胞)も1x PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、assay培地を入れて、30:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために3×106/ml、または10:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために1×106/mlの比率で製造した。丸底の96ウェルプレートに30:1または10:1の比率で製造されたエフェクター細胞を3つのウェルにそれぞれ100μLずつ入れた後、1×105/mLの濃度のターゲット細胞を100μLずつ入れた。細胞殺傷能を数式で計算するために、自然放出(spontaneous release)ウェルと最大放出(maximum release)ウェルを用意した。自然放出ウェルには染色されたターゲット細胞を100μLずつ入れて、assay培地を100μLずつ入れた。最大放出(maximum release)ウェルには染色されたターゲット細胞を100μLずつ入れて、2%Triton-X 100溶液を100μLずつ入れた。assay培地および2%Triton-X 100溶液に存在する自己蛍光値を補正するために、assay培地200μLを入れて培地値を用意し、assay培地100μLに2%Triton-X 100溶液100μLを入れて、2つの溶液の混合液の値を用意した。培地値から混合液の値を引いた差(A)を最大値に加えて自己蛍光値を補正した。光を遮断して、37℃で4時間、CO2培養器で反応させた後、プレートを2,000rpmで3分間遠心分離した。上澄液を96-ウェルのブラックプレートに100μLずつ入れて、蛍光プレートリーダー(Perkin Elmer、VICTOR Nivo)を用いて蛍光値(OD480/535nm)を測定して、エフェクター細胞のターゲット細胞に対する細胞殺傷能を下記の式を用いて計算した:
細胞殺傷能(%)=(サンプルウェルの平均蛍光値-自然放出ウェルの平均蛍光値)/
{(最大放出ウェルの平均蛍光値+A)-自然放出ウェルの平均蛍光値}×100
B2MをノックアウトしたB2M KO NKグループ(供与者1)は、他の供与者に由来するPBNK細胞(供与者Aまたは供与者B)または同一供与者のwild type NK細胞(供与者1)によって攻撃されやすいことを確認した。これに対し、HLA-Eを発現するHLA-E TD NKまたはB2M KO/HLA-E TD NKグループでは攻撃される程度が著しく減少することを観察して、HLA-Eを発現させたNK細胞は他の供与者に由来するか、HLA-ABCを発現する野生型NK細胞の攻撃を効率的に回避できることを確認した(図4)。表5は、エフェクター細胞の表面に発現しているHLA-E結合受容体であるNKG2AおよびNKG2Cの発現をFACS分析で測定した結果である。
また、作製された遺伝子組換えNK細胞グループをそれぞれ培養する場合、各グループ間の生存に大きな差はなかったが、生長性においては、B2M KO NKグループが他のグループに比べて非常に低い結果を示した(図5Aおよび5B)。
実施例5:Log-NK細胞(B2M-/HLA-E+ NK細胞)の作製方法の最適化
B2M遺伝子がノックアウトされてHLA-ABCの発現が抑制され、HLA-E遺伝子を形質導入して作製したLog-NK細胞は、表6に示されたように、4つの方法で作製した。
B2M遺伝子がノックアウトされてHLA-ABCの発現が抑制され、HLA-E遺伝子を形質導入して作製したLog-NK細胞は、表6に示されたように、4つの方法で作製した。
各過程の詳細な実験方法および発現特性のFACS分析方法は、実施例1と3に記述された通りである。図6にて、グラフの第2象限の領域(太い実線)がLog-NK細胞を示す。製造方法1の場合、NK細胞培養の初期時点である7日目にB2M gRNAを処理し、3日経過後にB2M-細胞のみ分離した後、scHLA-Eを導入して発現させ、その結果、培養終了時まで96%以上のLog-NK細胞が存在することを確認した。
製造方法2の場合、全体培養の培養1/3地点の時点である14日目にscHLA-Eを先に導入して発現させ、3日後にB2Mを除去してB2M-細胞を分離する過程は行わなかった。HLA-Eを発現する細胞は他のNK細胞の攻撃を回避できるので、B2M遺伝子を除去してもHLA-Eの発現が持続して細胞の生存および成長が維持できると予想したが、実際の結果は、Log-NK細胞の作製効率が低く(約13%)、培養時間の経過とともに存在するLog-NK細胞が減少して、終了時点では残っているLog-NK細胞が存在しなかった。
製造方法3の場合、製造方法1と同様に、培養7日目に製造過程を開始し、B2M除去およびHLA-E導入の順序のみ反対に進行させた後、B2M-細胞を分離する過程を含んでLog-NK細胞を製造した。その結果、製造方法2と比較して高いLog-NK細胞の作製効率(87%)を示したが、培養終了時点でLog-NK細胞が約20%に減少して収率が非常に低くなったことを確認した。
製造方法4の場合、培養7日目にB2Mを除去し、B2M-細胞を分離する過程なしにHLA-Eを導入した後、培養した結果、前記3つの製造方法と比較してLog-NK細胞がほとんど得られないこと(約3%)を確認した。
前記結果から、HLA-ABCの発現を抑制して免疫原性を除去するためにB2M遺伝子の発現を抑制し、他のNK細胞による攻撃を回避するためにHLA-Eを発現させる本発明のLog-NK細胞は、前記製造方法1による時、最もよく実現されることが確認された。
実施例6.NKまたはLog-NK細胞の培養および特性評価
CBNKまたはLog-NKは培養開始日、培養14日目、培養28日目に支持細胞を用いて再刺激を与えて培養した。培養に使用した支持細胞は4-1BBL、mbIL-21(membrane bound IL-21)およびmTNF-α(membrane TNF-α)遺伝子で形質転換されたCD4+ T細胞である。支持細胞を用いた再刺激は14~16日の間隔範囲で可能である。適切な培養容器に入れて静置培養したLog-NK細胞は、39日まで培養後に凍結し、細胞の成長速度によって最大42日まで培養可能である。42日以上培養が必要な場合、培養42日目に支持細胞で再刺激して持続培養が可能である。NKまたはLog-NK細胞は、表7の抗体で染色してCD3-/CD56+の純度を有するNK細胞内でLog-NK(HLA-ABC-/HLA-E+)表現型が維持されているかを培養終了時点まで確認した。その結果、Log-NK細胞はHLA-ABC遺伝子の発現が5%以下に維持され、野生型NK細胞より各細胞のHLA-Eの発現程度(mean fluorescence intensity、MFI)が強く維持されていることを確認した(図7)。培養終了時点でNK細胞特性マーカーを確認するために、表4のヒトCD56、ヒトCD3、7AAD抗体と共に、表7に挙げられたそれぞれのマーカーに相当する抗体を入れて、計14個の染色チューブを作った後、実施例3と同様の方法でフローサイトメトリーで発現を確認した。その結果、野生型NK細胞と比較して有意に活性マーカーが減少したり、阻害マーカーが増加する現象は現れなかった(図8)。
CBNKまたはLog-NKは培養開始日、培養14日目、培養28日目に支持細胞を用いて再刺激を与えて培養した。培養に使用した支持細胞は4-1BBL、mbIL-21(membrane bound IL-21)およびmTNF-α(membrane TNF-α)遺伝子で形質転換されたCD4+ T細胞である。支持細胞を用いた再刺激は14~16日の間隔範囲で可能である。適切な培養容器に入れて静置培養したLog-NK細胞は、39日まで培養後に凍結し、細胞の成長速度によって最大42日まで培養可能である。42日以上培養が必要な場合、培養42日目に支持細胞で再刺激して持続培養が可能である。NKまたはLog-NK細胞は、表7の抗体で染色してCD3-/CD56+の純度を有するNK細胞内でLog-NK(HLA-ABC-/HLA-E+)表現型が維持されているかを培養終了時点まで確認した。その結果、Log-NK細胞はHLA-ABC遺伝子の発現が5%以下に維持され、野生型NK細胞より各細胞のHLA-Eの発現程度(mean fluorescence intensity、MFI)が強く維持されていることを確認した(図7)。培養終了時点でNK細胞特性マーカーを確認するために、表4のヒトCD56、ヒトCD3、7AAD抗体と共に、表7に挙げられたそれぞれのマーカーに相当する抗体を入れて、計14個の染色チューブを作った後、実施例3と同様の方法でフローサイトメトリーで発現を確認した。その結果、野生型NK細胞と比較して有意に活性マーカーが減少したり、阻害マーカーが増加する現象は現れなかった(図8)。
製造方法1で作製したLog-NK細胞は、作製過程が終了する培養10日目から培養終了時点の39日目まで、野生型NK細胞と比較して類似の細胞生存率を示した。培養10日目から14日目の間に現れるLog-NK細胞の生存率および成長率の減少はHLA-Eレンチウイルスベクターが形質転換されないまま残っているB2M- NK細胞が死滅する過程によって一時的に現れる現象で、14日目に支持細胞の再刺激後には培養速度および生存率がすべて回復することを確認することができた(図9)。
実施例7.Log-NK細胞の腫瘍細胞の毒性評価
野生型NK細胞またはLog-NK細胞の腫瘍細胞殺傷能を評価するために、K562血液癌細胞株をターゲット細胞として使用した。K562細胞を1X PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、10%FBSが添加されたRPMI1640培地であるassay培地を入れて、1×106/mlの濃度で浮遊させた後、30μL Calcein-AM(Molecular probe、C34852)を加えて、37℃で1時間、CO2培養器で反応させた。その後、10mLのassay培地で2回洗浄後、10mLのassay培地で細胞を浮遊させて1×105/mlの濃度で製造した。野生型NK細胞またはLog-NK細胞を1x PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、assay培地を入れて、10:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために1×106/mlで、3:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために3×105/mlで、1:1のエフェクター:ターゲットの比率のために1×105/mlで、0.3:1のエフェクター:ターゲットの比率のために3×104/mlで製造した。丸底の96ウェルプレートに4つの比率で製造されたエフェクター細胞を3つのウェルにそれぞれ100μLずつ入れた後、1×105/mlの濃度のターゲット細胞を100μLずつ入れた。以後の実験過程および腫瘍細胞殺害能の計算は実施例4と同様の方法で行った。K562癌細胞株の細胞殺害能の評価結果、高いE:T比率でNK細胞がLog-NK細胞間の癌細胞殺害能に有意な差がないことを確認し、E:T比率が低くなるほど、NK細胞とLog-NK細胞との間の差は完全になくなった(図10A)。
野生型NK細胞またはLog-NK細胞の腫瘍細胞殺傷能を評価するために、K562血液癌細胞株をターゲット細胞として使用した。K562細胞を1X PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、10%FBSが添加されたRPMI1640培地であるassay培地を入れて、1×106/mlの濃度で浮遊させた後、30μL Calcein-AM(Molecular probe、C34852)を加えて、37℃で1時間、CO2培養器で反応させた。その後、10mLのassay培地で2回洗浄後、10mLのassay培地で細胞を浮遊させて1×105/mlの濃度で製造した。野生型NK細胞またはLog-NK細胞を1x PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、assay培地を入れて、10:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために1×106/mlで、3:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために3×105/mlで、1:1のエフェクター:ターゲットの比率のために1×105/mlで、0.3:1のエフェクター:ターゲットの比率のために3×104/mlで製造した。丸底の96ウェルプレートに4つの比率で製造されたエフェクター細胞を3つのウェルにそれぞれ100μLずつ入れた後、1×105/mlの濃度のターゲット細胞を100μLずつ入れた。以後の実験過程および腫瘍細胞殺害能の計算は実施例4と同様の方法で行った。K562癌細胞株の細胞殺害能の評価結果、高いE:T比率でNK細胞がLog-NK細胞間の癌細胞殺害能に有意な差がないことを確認し、E:T比率が低くなるほど、NK細胞とLog-NK細胞との間の差は完全になくなった(図10A)。
実施例8.Log-NK細胞のサイトカイン分泌の確認
NK細胞が癌細胞殺傷のために分泌する主要サイトカインであるCD107a、IFN-γ、TNF-αの分泌量を、細胞内cytokine染色(intracellular cytokine staining、ICS)試験方法で確認した。ICS実験で使用する抗体は表8に明示し、細胞染色方法によって使用する抗体の種類は表9に明示した。
NK細胞が癌細胞殺傷のために分泌する主要サイトカインであるCD107a、IFN-γ、TNF-αの分泌量を、細胞内cytokine染色(intracellular cytokine staining、ICS)試験方法で確認した。ICS実験で使用する抗体は表8に明示し、細胞染色方法によって使用する抗体の種類は表9に明示した。
エフェクター細胞である野生型NK細胞またはLog-NK細胞を1x PBSで洗浄した後、上澄液を除去し、1:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために2.5×106/mLで10%FBSが添加されたRPMI1640培地であるassay培地を入れて懸濁した後、1.2mLを新しいチューブに取って、Golgi-stop(BD、554724)1.56μLとGolgi-plug(BD、555029)2.4μLを入れる。
ターゲット細胞であるK562も2.5×106/mlでassay培地を入れて懸濁する。96ウェルの丸底プレートを用意して、(-)とターゲットウェルにはAPC-CD107a抗体を、isoウェルにはAPC-IgG1k抗体を入れた。(-)ウェルには10%FBSが添加されたRPMI1640培地100μLを、ターゲットとisoウェルにはターゲット細胞100μLずつを入れた。すべてのウェルにエフェクター細胞100μLを入れた後、37℃、CO2培養器で4時間反応させた。プレートを遠心分離(2000rpm、3分、4℃)してPerm/Wash緩衝液(BD、554723)200μLで2回洗浄した後、すべてのウェルに固定/透過化溶液(BD、554655)200μLを入れて、4℃で30分間反応させた。プレートを遠心分離(2000rpm、3分、4℃)してPerm/Wash緩衝液(BD、554723)200μLで2回洗浄した後、すべてのウェルにPerm/Wash緩衝液(BD、554723)100μLを入れる。(-)とターゲットウェルにはIFN-γとTNF-α抗体を、isoウェルにはFITC-IgG1kとPE-Cy7-IgG1k抗体を入れた後、4℃で30分間反応させた。1X Perm/Wash緩衝液を100μLずつ入れて、プレートを遠心分離(2000rpm、3min、4℃)した後、上澄液を捨てた。プレートを遠心分離(2000rpm、3分、4℃)してPerm/Wash緩衝液(BD、554723)200μLで2回洗浄した後、1X Perm/Wash緩衝液を200μLずつ入れて、細胞ペレットをFACSチューブ(BD falcon、352052)に移して、フローサイトメーターでサイトカインの発現を分析した。その結果、K562ターゲット細胞と接触した時、NK細胞とLog-NK細胞の主要サイトカインであるCD107a、IFN-γ、TNF-αとも60%以上増加し、NK細胞とLog-NK細胞の両グループ間の有意な差はなかった(図10B)。
実施例9.Log-NK細胞のインビトロ低免疫原性評価
作製されたLog-NKの体内低免疫原性を評価するために、インビトロ混合リンパ球反応(mixed lymphocyte reaction、MLR)試験を行った。CD8(+)T細胞分離キット(Miltenyi Biotec、130-096-495)を用いて、次のようにCD8(+)T細胞を分離した。供与者の血液から得たPBMCをMACS緩衝液(PBS(Lonza)に溶解した0.5%FBS(GIBCO)、2mM EDTA(Invitrogen))で1回洗浄した後に得られた細胞ペレットを1×107/10μLとなるようにMACS緩衝液で懸濁させた。前記懸濁液にビオチン-抗体カクテルを1×107/10μLの濃度となるように添加してよく混合し、4℃で5分間反応させた。反応が終わると、再度1×107の細胞ベースで30μLの濃度でMACS緩衝液を添加し、1×107の細胞ベースで20μLのCD8(+)T細胞マイクロビーズカクテルを追加的に入れた後に、4℃で10分間反応した。反応が終わった細胞懸濁液をLSカラム(Miltenyi Biotec)に通過させて、CD8を発現するT細胞のみを分離した。
作製されたLog-NKの体内低免疫原性を評価するために、インビトロ混合リンパ球反応(mixed lymphocyte reaction、MLR)試験を行った。CD8(+)T細胞分離キット(Miltenyi Biotec、130-096-495)を用いて、次のようにCD8(+)T細胞を分離した。供与者の血液から得たPBMCをMACS緩衝液(PBS(Lonza)に溶解した0.5%FBS(GIBCO)、2mM EDTA(Invitrogen))で1回洗浄した後に得られた細胞ペレットを1×107/10μLとなるようにMACS緩衝液で懸濁させた。前記懸濁液にビオチン-抗体カクテルを1×107/10μLの濃度となるように添加してよく混合し、4℃で5分間反応させた。反応が終わると、再度1×107の細胞ベースで30μLの濃度でMACS緩衝液を添加し、1×107の細胞ベースで20μLのCD8(+)T細胞マイクロビーズカクテルを追加的に入れた後に、4℃で10分間反応した。反応が終わった細胞懸濁液をLSカラム(Miltenyi Biotec)に通過させて、CD8を発現するT細胞のみを分離した。
分離されたCD8(+)T細胞を培養するために、さらに他の供与者から供与されたPBMCを2,000cGyで放射線照射(irradiation)した後、CD8(+)T細胞と1:1の比率で混合し、7日間培養した。同様の方法でPBMCを用意して7日間培養したCD4(+)T細胞とCD8(+)T細胞を1:1の比率で混合し、抗-CD3(1μg/mL、Invitrogen)、IL-2(100U/mL)、10%FBSが含まれたRPMI1640培地で7日間培養した。7日間さらに培養して、最終14日培養後に実験に使用した。前記使用した同一の供与者由来PBMCを2000cGyで再度放射線照射した後、培養されたCD8(+)T細胞と1:1で混合し、1週間さらに培養した。計14日間培養したCD8(+)T細胞をエフェクター細胞として用い、NKまたはLog-NKをターゲット細胞として用いて、Log-NKがCD8(+)T細胞の攻撃を回避できるかを、実施例3と同様の方法で細胞死滅能の測定により確認した。図11Aに示すように、CD8(+)T細胞によって溶解する細胞の比率がLog-NKよりNKが3倍以上高く、この結果から、Log-NKがCD8(+)T細胞の攻撃を回避できることを確認した。MLR反応がよく起こるように、CD8(+)T細胞とNKまたはLog-NK細胞のHLA-A、B、Cタイプは100%不一致になり、CD8(+)T細胞の培養に使用する放射線照射されたPBMCはNKまたはLog-NK細胞のHLA-A、B、Cタイプと83%一致する条件で進行させた。
また、NKとLog-NKをCFSE(Thermo scientific、C34554)で染色した後、30:1のCD8(+)T:NKまたはLog-NKの比率となるようにRPMI1640(10%FBS、1000IU IL-2)培地に1.2×106/mLのCD8(+)T細胞100μLと4×104/mLのNKまたはLog-NKをそれぞれ100μLずつ96平面ウェルプレートに3ウェルずつ入れた。プレートは細胞培養インキュベータの内部に設けられたIncuCyte(登録商標)S3装置(Sartorius)を用いて、生きている状態で毎時間ウェルイメージを保存した後、イメージからCFSE蛍光陽性細胞のみ計数する分析を実施した。その結果、NKはCD8(+)T細胞と共培養する場合、時間の経過とともに最初にウェルに入れた細胞に比べてその比率が減少するのに対し、Log-NKは最初にウェルに入れた細胞数を維持する結果を確認することができた(図11B)。
実施例10:CIITA遺伝子ノックアウトのための最適なgRNA配列の選定
10-1)遺伝子はさみを用いたCIITAおよびRFXANK遺伝子のノックアウト(knock-out)
ヒトのMHC(major histocompatitibility complex)classII遺伝子は、HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DPで構成されている。HLA-DR/DQ/DPを発現しないNK細胞を作製するために、遺伝子はさみ技術を用いて、主要調節因子(master controller)として知られたClass II transactivator(CIITA)または転写因子(transcription factor)であるRFXANK(RFX-associated ankyrin-contaning protein)遺伝子の所望する部分を、以下の方法で伝達してCIITAまたはRFXANKの発現を抑制した。
10-1)遺伝子はさみを用いたCIITAおよびRFXANK遺伝子のノックアウト(knock-out)
ヒトのMHC(major histocompatitibility complex)classII遺伝子は、HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DPで構成されている。HLA-DR/DQ/DPを発現しないNK細胞を作製するために、遺伝子はさみ技術を用いて、主要調節因子(master controller)として知られたClass II transactivator(CIITA)または転写因子(transcription factor)であるRFXANK(RFX-associated ankyrin-contaning protein)遺伝子の所望する部分を、以下の方法で伝達してCIITAまたはRFXANKの発現を抑制した。
表10に挙げられたCIITAまたはRFXANKをターゲットとするgRNA候補配列は、それぞれ実施例1と同様の方法でRNP反応液を製造し、反応液は常温で5分以上反応後60分以内に使用した。
製造したRNP反応液は細胞数1~4×106まで使用可能な用量であり、ADAM細胞計数器(ADAM cell counter system、ナノエンテック)を用いてNK細胞数を測定した後、2×106個の細胞を使用した。以後の実験過程および細胞培養は実施例1と同様の方法で行った。
10-2)フローサイトメトリーのためのNK細胞染色
NK細胞のCIITAまたはRFXANK遺伝子のノックアウト程度を確認するために、実施例10-1)でCIITA RNP反応液を処理したNK細胞を染色した後、フローサイトメトリーを行った。2×105個のNK細胞に2%FBSを含んでいる2mLのFACS緩衝液を入れて懸濁し、2,000rpm、3分間遠心分離した後、100μLのFACS緩衝液で細胞を浮遊させ、蛍光物質を含む抗体を加えた後(表11)、4℃で30分間インキュベーションした。30分後、2mLのFACS緩衝液を加えて、2,000rpmで3分間遠心分離し、300μLの固定溶液を入れた後、フローサイトメーターであるBD LSRFortessa(BD Bioscience)で分析し、その結果を図12に示した。
NK細胞のCIITAまたはRFXANK遺伝子のノックアウト程度を確認するために、実施例10-1)でCIITA RNP反応液を処理したNK細胞を染色した後、フローサイトメトリーを行った。2×105個のNK細胞に2%FBSを含んでいる2mLのFACS緩衝液を入れて懸濁し、2,000rpm、3分間遠心分離した後、100μLのFACS緩衝液で細胞を浮遊させ、蛍光物質を含む抗体を加えた後(表11)、4℃で30分間インキュベーションした。30分後、2mLのFACS緩衝液を加えて、2,000rpmで3分間遠心分離し、300μLの固定溶液を入れた後、フローサイトメーターであるBD LSRFortessa(BD Bioscience)で分析し、その結果を図12に示した。
HLA class IIのノックアウト程度はHLA-DRの発現で確認し、テストした計25個のgRNA配列のうち対照群である野生型NK細胞に比べてCpf1-#1 gRNAを処理したNK細胞は28.2%のCIITA遺伝子のノックアウト効率を示し、Cpf1-#5 gRNAを処理したNK細胞は17.7%、Cpf1-#8 gRNAを処理したNK細胞は19.9%のノックアウト効率を確認した。そして、MAD7-#21 gRNAを処理したNK細胞は15.5%、MAD7-#25 gRNAを処理したNK細胞は40.1%のノックアウト効率を確認した。したがって、CIITA遺伝子のノックアウト効率が最も優れたMAD7ヌクレアーゼと#25 gRNAを選定して以後の実験を進行させた。また、図13に示すように、RNP反応液の伝達後、培養3-7日にCIITAのノックアウト効率を確認した結果、培養3日で対照群NK細胞対比21.3%から培養7日で50.4%に増加した。このような結果は、NK細胞にCIITAノックアウト後、培養期間が長くなるほどノックアウト効率が増加することを示すものである。
実施例11:B2MとCIITA遺伝子が除去されたNK細胞の作製条件の最適化
B2MとCIITA遺伝子が同時に除去されたNK細胞を作製するために、図14Aに示すように2つの方法で作製し、B2MとCIITA遺伝子のダブルノックアウト効率を比較した。作製方法1では、1.5mL遠心分離チューブに13μLの1X PBSと2μLの3.2μM MAD7と10μLの10μM B2M gRNAを混合した後、室温で5分以上反応させてRNP反応液チューブ1を用意する。他の1.5mL遠心分離チューブには、13μLの1X PBSと2μLの3.2μM MAD7と10μLの10μM CIITA gRNAを室温で5分以上反応させてRNP反応液チューブ2を用意する。用意されたRNP反応液チューブ1と2を混合して計50μLのRNP反応液を作った。以後の実験過程は、実施例10と同様の方法で2×106個の培養7日目のNK細胞に進行させた。作製方法2では、2×106個の培養7日目のNK細胞にCIITAをノックアウトし、4日間培養した後、2×106個の培養11日目のNK細胞にB2Mを順次にノックアウトした。具体的な実験過程および細胞培養は、実施例1と同様の方法で行った。ノックアウト後に培養したNK細胞は、実施例10-2)と同様の方法でFACS用抗体で染色した後、フローサイトメーターを用いてB2MとCIITA遺伝子のノックアウト効率を確認した。
B2MとCIITA遺伝子が同時に除去されたNK細胞を作製するために、図14Aに示すように2つの方法で作製し、B2MとCIITA遺伝子のダブルノックアウト効率を比較した。作製方法1では、1.5mL遠心分離チューブに13μLの1X PBSと2μLの3.2μM MAD7と10μLの10μM B2M gRNAを混合した後、室温で5分以上反応させてRNP反応液チューブ1を用意する。他の1.5mL遠心分離チューブには、13μLの1X PBSと2μLの3.2μM MAD7と10μLの10μM CIITA gRNAを室温で5分以上反応させてRNP反応液チューブ2を用意する。用意されたRNP反応液チューブ1と2を混合して計50μLのRNP反応液を作った。以後の実験過程は、実施例10と同様の方法で2×106個の培養7日目のNK細胞に進行させた。作製方法2では、2×106個の培養7日目のNK細胞にCIITAをノックアウトし、4日間培養した後、2×106個の培養11日目のNK細胞にB2Mを順次にノックアウトした。具体的な実験過程および細胞培養は、実施例1と同様の方法で行った。ノックアウト後に培養したNK細胞は、実施例10-2)と同様の方法でFACS用抗体で染色した後、フローサイトメーターを用いてB2MとCIITA遺伝子のノックアウト効率を確認した。
図14Bから確認できるように、3人の供与者から分離されたNK細胞で前記作製方法で実験した結果、供与者1から作製方法1で作製したNK細胞のB2MとCIITAのダブルノックアウト効率は対照群NK細胞対比32.4%であり、作製方法2で作製したNK細胞の効率は17%であった。残りの2人の供与者から分離したNK細胞でも作製方法2より作製方法1の方でより高いダブルノックアウト効率を示した。
作製方法1で作製したB2MとCIITAがダブルノックアウトされたNK細胞からゲノムDNAを分離して全長遺伝体シーケンシング(Whole Genome Sequencing)を行った。B2MおよびCIITAそれぞれのgRNA配列と不一致(mismatch)の核酸配列が4個以下で存在するゲノムDNA配列をオフ-ターゲットの可能性がある部位と仮定し、実際にオフ-ターゲットによる挿入/欠失が発生したか否かを確認した。その結果、B2M gRNA配列で3個のオフ-ターゲット予想部位が確認され(図14C)、CIITA gRNA配列で2個のオフ-ターゲット予想部位が確認された(図14F)。遺伝子挿入/欠失に対する配列分析の結果を確認して、すべてのオフ-ターゲット予想部位では挿入/欠失が起こらなかったことを確認し、結果として、#8 gRNA(配列番号8)と#25 gRNA(配列番号44)を用いたB2MとCIITAのダブルノックアウトはオフ-ターゲット予想部位で変異が起こらないことを確認した(図14D、図14E、図14Gおよび図14H)。
実施例12:Log-NK-CIITA KO細胞(B2M-/CIITA-/HLA-E+ NK細胞)の作製
B2M-/HLA-E+発現特性を有するLog-NKにCIITA遺伝子をノックアウトして、II型HLAタンパク質であるHLA-DR/DP/DQの発現も抑制させたHLA-ABC-/HLA-DR/DP/DQ-/HLA-E+の表現型を有するNK細胞を、前記図14Aの作製方法1または作製方法2で作製して「Log-NK-CIITA KO」細胞と名付けた。I型HLAとII型HLAの発現が同時に抑制された同種異系(allogeneic)低免疫原性NK細胞は、体内注入時、宿主のCD8(+)T細胞、CD4(+)T細胞およびNK細胞による免疫反応を回避できると予想した。実施例11の作製方法1と同様の方法でB2MとCIITAをノックアウトしたNK細胞を作製した後、MACS(Magnetic Activated Cell Sorting)装置を用いてB2Mを発現しないNK細胞を分離し、再度HLA-DRを発現しない細胞を順次に分離した。ビオチンが標識されたB2M抗体(Invitrogen)を4℃で20分間反応させた後、2mLのMACS緩衝液(0.5%FBS、2mM EDTAが溶解したPBS)を入れて、1,200rpmで10分間遠心分離した。上澄液を除去した後、80μLのMACS緩衝液を入れて、20μLの抗-ビオチンMicrobead(Miltenyi Biotec)を混合した後、4℃で15分間反応した後、2mLのMACS緩衝液を入れて、1,200rpmで10分間遠心分離した。500μLの洗浄緩衝液でNK細胞を懸濁した後、QuadroMACSTM Separator(Miltenyi Biotec)に付着したLSカラム(Miltenyi Biotec)に細胞を流した。その後、3mLの洗浄緩衝液を2回流して、カラムに結合しないB2M-細胞を回収した。回収した細胞は再度1,200rpmで10分間遠心分離上澄液を除去した後、ペレット状態の細胞に80μLの洗浄緩衝液を入れて、20μLの抗-HLA-DRマイクロビーズ(Miltenyi Biotec)を混合した後、4℃で15分間反応させ、2mLの洗浄緩衝液を入れた後、1,200rpmで10分間遠心分離した。500μLの緩衝液でNK細胞を懸濁した後、QuadroMACTM Separator(Miltenyi Biotec)に付着したLDカラム(Miltenyi Biotec)に細胞を流し、1mLの洗浄緩衝液を2回流して、最終的にB2M-/HLA-DR-NK細胞を回収した。分離されたB2M-/HLA-DR- NK細胞は細胞数を測定した後、直ちに実施例3-2)と同様の方法でレンチウイルスベクターを用いて単鎖HLA-E三量体(scHLA-E)を導入した。1×106/mLの濃度でNK細胞を培地に浮遊させて、好適な大きさのウェルプレートに入れて培養した。
B2M-/HLA-E+発現特性を有するLog-NKにCIITA遺伝子をノックアウトして、II型HLAタンパク質であるHLA-DR/DP/DQの発現も抑制させたHLA-ABC-/HLA-DR/DP/DQ-/HLA-E+の表現型を有するNK細胞を、前記図14Aの作製方法1または作製方法2で作製して「Log-NK-CIITA KO」細胞と名付けた。I型HLAとII型HLAの発現が同時に抑制された同種異系(allogeneic)低免疫原性NK細胞は、体内注入時、宿主のCD8(+)T細胞、CD4(+)T細胞およびNK細胞による免疫反応を回避できると予想した。実施例11の作製方法1と同様の方法でB2MとCIITAをノックアウトしたNK細胞を作製した後、MACS(Magnetic Activated Cell Sorting)装置を用いてB2Mを発現しないNK細胞を分離し、再度HLA-DRを発現しない細胞を順次に分離した。ビオチンが標識されたB2M抗体(Invitrogen)を4℃で20分間反応させた後、2mLのMACS緩衝液(0.5%FBS、2mM EDTAが溶解したPBS)を入れて、1,200rpmで10分間遠心分離した。上澄液を除去した後、80μLのMACS緩衝液を入れて、20μLの抗-ビオチンMicrobead(Miltenyi Biotec)を混合した後、4℃で15分間反応した後、2mLのMACS緩衝液を入れて、1,200rpmで10分間遠心分離した。500μLの洗浄緩衝液でNK細胞を懸濁した後、QuadroMACSTM Separator(Miltenyi Biotec)に付着したLSカラム(Miltenyi Biotec)に細胞を流した。その後、3mLの洗浄緩衝液を2回流して、カラムに結合しないB2M-細胞を回収した。回収した細胞は再度1,200rpmで10分間遠心分離上澄液を除去した後、ペレット状態の細胞に80μLの洗浄緩衝液を入れて、20μLの抗-HLA-DRマイクロビーズ(Miltenyi Biotec)を混合した後、4℃で15分間反応させ、2mLの洗浄緩衝液を入れた後、1,200rpmで10分間遠心分離した。500μLの緩衝液でNK細胞を懸濁した後、QuadroMACTM Separator(Miltenyi Biotec)に付着したLDカラム(Miltenyi Biotec)に細胞を流し、1mLの洗浄緩衝液を2回流して、最終的にB2M-/HLA-DR-NK細胞を回収した。分離されたB2M-/HLA-DR- NK細胞は細胞数を測定した後、直ちに実施例3-2)と同様の方法でレンチウイルスベクターを用いて単鎖HLA-E三量体(scHLA-E)を導入した。1×106/mLの濃度でNK細胞を培地に浮遊させて、好適な大きさのウェルプレートに入れて培養した。
実施例13:Log-NK-CIITA KO細胞の培養および表現型発現の確認
13-1)Log-NK-CIITA KO細胞増殖能の測定
前記実施例12で作製されたLog-NK-CIITA KO細胞の増殖能を確認するために、図15に示すように、培養期間中の細胞増殖と細胞生存率を測定した。その結果、作製方法1で作製したLog-NK-CIITA KO細胞生存率は対照群NK細胞の生存率と大きな差はなく、対照群NK細胞の増殖は培養43日間持続的に増加し、Log-NK-CIITA KO細胞は培養開始時点の細胞数より培養43日で約268倍増加することを確認した(図15A)。作製方法2で作製したLog-NK-CIITA KO細胞は前記実施例12の細胞分離過程後に細胞数が減少したが、以後、培養39日まで細胞増殖が回復することを確認し、培養開始時点の細胞数より培養39日目に約936倍増加することを確認した(図15B)。
13-1)Log-NK-CIITA KO細胞増殖能の測定
前記実施例12で作製されたLog-NK-CIITA KO細胞の増殖能を確認するために、図15に示すように、培養期間中の細胞増殖と細胞生存率を測定した。その結果、作製方法1で作製したLog-NK-CIITA KO細胞生存率は対照群NK細胞の生存率と大きな差はなく、対照群NK細胞の増殖は培養43日間持続的に増加し、Log-NK-CIITA KO細胞は培養開始時点の細胞数より培養43日で約268倍増加することを確認した(図15A)。作製方法2で作製したLog-NK-CIITA KO細胞は前記実施例12の細胞分離過程後に細胞数が減少したが、以後、培養39日まで細胞増殖が回復することを確認し、培養開始時点の細胞数より培養39日目に約936倍増加することを確認した(図15B)。
13-2)培養期間中のLog-NK-CIITA KO細胞の表現型の確認
Log-NK-CIITA KO細胞の作製後、培養43日間、HLA-ABCとHLA-DR/DP/DQの発現が持続的に抑制されるかを確認するために、実施例11の方法で作製したNK細胞を染色した後、フローサイトメーターで発現を確認した。2×105個のNK細胞に2%FBSを含んでいる2mLのFACS緩衝液を入れた後、2,000rpm、3分間遠心分離した後、上澄液を除去する。100μLのFACS緩衝液で細胞を浮遊させ、表12に挙げられた抗体を加えて、4℃で30分間反応した。以後、2mLのFACS緩衝液を加えて、2,000rpmで3分間遠心分離し、上澄液を除去した後、300μLの固定溶液を入れた後、フローサイトメーターであるBD LSRFortessa(BD Bioscience)で発現を分析した。その結果、図16Aに示すように、供与者3人ともにおいて培養22日後にHLA-ABCとHLA-DR/DP/DQの発現が同時に抑制された細胞が全体細胞中の60%以上存在し、供与者1と2の場合、培養43日で全体細胞中の90%以上に増加したことを確認した。また、培養43日目にLog-NK-CIITA KO細胞のHLA-Eの発現を分析した結果、対照群NK細胞に比べて、供与者1は69.1%、供与者2は72.3%、供与者3は53.8%のHLA-Eの発現が増加していることを確認した(図16B)。
Log-NK-CIITA KO細胞の作製後、培養43日間、HLA-ABCとHLA-DR/DP/DQの発現が持続的に抑制されるかを確認するために、実施例11の方法で作製したNK細胞を染色した後、フローサイトメーターで発現を確認した。2×105個のNK細胞に2%FBSを含んでいる2mLのFACS緩衝液を入れた後、2,000rpm、3分間遠心分離した後、上澄液を除去する。100μLのFACS緩衝液で細胞を浮遊させ、表12に挙げられた抗体を加えて、4℃で30分間反応した。以後、2mLのFACS緩衝液を加えて、2,000rpmで3分間遠心分離し、上澄液を除去した後、300μLの固定溶液を入れた後、フローサイトメーターであるBD LSRFortessa(BD Bioscience)で発現を分析した。その結果、図16Aに示すように、供与者3人ともにおいて培養22日後にHLA-ABCとHLA-DR/DP/DQの発現が同時に抑制された細胞が全体細胞中の60%以上存在し、供与者1と2の場合、培養43日で全体細胞中の90%以上に増加したことを確認した。また、培養43日目にLog-NK-CIITA KO細胞のHLA-Eの発現を分析した結果、対照群NK細胞に比べて、供与者1は69.1%、供与者2は72.3%、供与者3は53.8%のHLA-Eの発現が増加していることを確認した(図16B)。
実施例14:Log-NK-CIITA KO細胞の抗癌能力の分析
14-1)Calcein-AMを用いた癌細胞殺傷能力の確認
癌細胞であるK562(慢性骨髄性白血病)、DU145(前立腺癌)、HepG2(肝癌)、HCC1954(乳癌)、MDA-MB-231(乳癌)、MDA-MB-468(乳癌)、SKOV3(卵巣癌)をターゲット細胞として用いるために、それぞれ1×106/mLの濃度で10%FBSが添加されたRPMI1640培地であるassay培地1mLを入れて懸濁した後、30μLのCalcein-AM(Invitrogen)を処理した後、1時間、37℃のCO2培養器で反応した。反応を終えた細胞はassay培地で2回洗浄した後、1×105/mLの濃度で用意する。エフェクター細胞であるNKまたはLog-NK-CIITA KOは3:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために3×106/mLでassay培地に懸濁し、1:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために1×106/mLでassay培地に懸濁する。用意されたエフェクター細胞は丸底の96ウェルプレートの3つのウェルにそれぞれ100μLずつ入れた後、1×105/mLの濃度のターゲット細胞を100μLずつ入れた。以後の実験過程と測定値の計算方法は実施例4と同一である。
14-1)Calcein-AMを用いた癌細胞殺傷能力の確認
癌細胞であるK562(慢性骨髄性白血病)、DU145(前立腺癌)、HepG2(肝癌)、HCC1954(乳癌)、MDA-MB-231(乳癌)、MDA-MB-468(乳癌)、SKOV3(卵巣癌)をターゲット細胞として用いるために、それぞれ1×106/mLの濃度で10%FBSが添加されたRPMI1640培地であるassay培地1mLを入れて懸濁した後、30μLのCalcein-AM(Invitrogen)を処理した後、1時間、37℃のCO2培養器で反応した。反応を終えた細胞はassay培地で2回洗浄した後、1×105/mLの濃度で用意する。エフェクター細胞であるNKまたはLog-NK-CIITA KOは3:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために3×106/mLでassay培地に懸濁し、1:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために1×106/mLでassay培地に懸濁する。用意されたエフェクター細胞は丸底の96ウェルプレートの3つのウェルにそれぞれ100μLずつ入れた後、1×105/mLの濃度のターゲット細胞を100μLずつ入れた。以後の実験過程と測定値の計算方法は実施例4と同一である。
図17Aに示すように、Log-NK-CIITA KO細胞は、多様な癌細胞株に対して対照群NK細胞より類似または増加した癌細胞殺傷能を示した。
14-2)CFSE染色を用いた癌細胞殺傷能力の確認
癌細胞であるDU145、HepG2、HCC1954、MDA-MB-231、MDA-MB-468、SKOV3は4×104/mLの濃度で10%FBSが添加されたRPMI1640培地であるassay培地に懸濁した後、96-ウェルプレートのウェルに100μLずつ入れて、18-22時間培養した後、エフェクター細胞を入れる。エフェクター細胞であるNKまたはLog-NK-CIITA KO細胞は2:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために8×104/mLで10%FBSと1000IU IL-2が溶解したRPMI1640培地に懸濁した後、ターゲット細胞を培養中の96-ウェルプレートに3つのウェルに100μLずつ入れる。37℃のCO2培養器内に設けられているリアルタイム細胞映像分析器IncuCyte(登録商標)S3装置(Sartorius)で7日間培養し、毎2時間の間隔で細胞イメージを保存し分析して、癌細胞殺傷能を評価した。その結果、Log-NK-CIITA KO細胞はDU145とMDA-MB-231で対照群NK細胞より増加した癌細胞殺傷能を示し、それ以外の癌細胞株に対しては対照群NK細胞と類似の殺傷能を示した(図17B)。前記結果は、Log-NK-CIITA KO細胞を作製するために遺伝子を編集し導入しても、NK細胞自らの癌細胞殺傷能が減少する現象が発生しなかったことを示す。
癌細胞であるDU145、HepG2、HCC1954、MDA-MB-231、MDA-MB-468、SKOV3は4×104/mLの濃度で10%FBSが添加されたRPMI1640培地であるassay培地に懸濁した後、96-ウェルプレートのウェルに100μLずつ入れて、18-22時間培養した後、エフェクター細胞を入れる。エフェクター細胞であるNKまたはLog-NK-CIITA KO細胞は2:1のエフェクター:ターゲット細胞の比率のために8×104/mLで10%FBSと1000IU IL-2が溶解したRPMI1640培地に懸濁した後、ターゲット細胞を培養中の96-ウェルプレートに3つのウェルに100μLずつ入れる。37℃のCO2培養器内に設けられているリアルタイム細胞映像分析器IncuCyte(登録商標)S3装置(Sartorius)で7日間培養し、毎2時間の間隔で細胞イメージを保存し分析して、癌細胞殺傷能を評価した。その結果、Log-NK-CIITA KO細胞はDU145とMDA-MB-231で対照群NK細胞より増加した癌細胞殺傷能を示し、それ以外の癌細胞株に対しては対照群NK細胞と類似の殺傷能を示した(図17B)。前記結果は、Log-NK-CIITA KO細胞を作製するために遺伝子を編集し導入しても、NK細胞自らの癌細胞殺傷能が減少する現象が発生しなかったことを示す。
実施例15:多様なgRNA伝達方法を用いたB2MおよびCIITA遺伝子のノックアウト
シャトル以外の伝達システムでも同一のノックアウト効果が発揮されるかを追加的に確認するために、B2M gRNAまたはCIITA gRNAとMAD7ヌクレアーゼのRNPをNK細胞に多様な方法で伝達して各遺伝子のノックアウト効率を確認した。B2M遺伝子に対しては#8 gRNA(配列番号8)を用い、CIITA遺伝子に対しては#25 gRNA(配列番号44)を用いた。それぞれの伝達方法に1×106個の同数のNK細胞を使用した。ノックアウト当日はopti-MEM(Gibco、31985062)500μLの培地に細胞を浮遊させて、12ウェルプレートに細胞を培養し、翌日にNK細胞培養培地1mLを各ウェルに添加した。
シャトル以外の伝達システムでも同一のノックアウト効果が発揮されるかを追加的に確認するために、B2M gRNAまたはCIITA gRNAとMAD7ヌクレアーゼのRNPをNK細胞に多様な方法で伝達して各遺伝子のノックアウト効率を確認した。B2M遺伝子に対しては#8 gRNA(配列番号8)を用い、CIITA遺伝子に対しては#25 gRNA(配列番号44)を用いた。それぞれの伝達方法に1×106個の同数のNK細胞を使用した。ノックアウト当日はopti-MEM(Gibco、31985062)500μLの培地に細胞を浮遊させて、12ウェルプレートに細胞を培養し、翌日にNK細胞培養培地1mLを各ウェルに添加した。
方法1は、26μLのPBS、40μMのMAD7ヌクレアーゼ4μLと100μMのB2MまたはCIITA gRNA2μLを混合した後、室温で5分以上反応させてRNP反応液を製造し、48μLのα-MEM培地に5μMのFSD64d1シャトル2μLを添加した後、前記反応済みの50μLのRNP反応液に混合してNK細胞に処理後、1分30秒間常温で反応させた。詳細な伝達方法は実施例1で記述された内容と同一に進行させた。
方法2は、電気穿孔法(electroporation)でgRNAをNK細胞に伝達し、Nucleofector(Lonza)装置とHuman Natural Killer Cell Nucleofector Kit(Lonza、VPA-1005)を用いた。Kitで提供される溶液100μLに、方法1と同量のgRNAとMAD7ヌクレアーゼおよびNK細胞を混合してキキュベットに入れた後、U-01プログラムで電気穿孔を実施した。
方法3は、Lipofectamine CRISPRMAX transfection試薬(Invitrogen、CMAX00008)を用いた。12-ウェルプレートに1×106個のNK細胞を予め浮遊させて用意し、1.5mLチューブに方法1と同量のgRNAとMAD7ヌクレアーゼおよびCas9 plus試薬2.5μL、opti-MEM25μLを混合してチューブ1を製造して常温で反応させた。他の1.5mLチューブにCRISPRMAX試薬1.5μLとopti-MEM25μLを混合してチューブ2を用意した後、チューブ1に用意された反応液を混合して、5分間常温で反応させた後、NK細胞に処理した。
方法4は、Lipofectamine2000 Transfection試薬(Invitrogen、11668027)を用いた。12-ウェルプレートに1×106個のNK細胞を予め浮遊させて用意し、1.5mLチューブに方法1と同量のgRNAとMAD7ヌクレアーゼおよびopti-MEM25μLを混合してチューブ1を製造した。他の1.5mLチューブにLipofectamine2000 2.5μLとopti-MEM25μLを混合してチューブ2を用意した後、チューブ1に用意された反応液を混合して、5分間常温で反応させた後、NK細胞に処理した。
B2M遺伝子をノックアウトさせたNK細胞は培養3日後にB2M抗体を用いて、CIITA遺伝子をノックアウトさせたNK細胞は培養7日後にHLA-DR抗体を用いてフローサイトメトリーで遺伝子発現の減少を確認した。フローサイトメーターで測定した野生型NKの遺伝子発現量を1に換算した後、B2MまたはCIITA遺伝子をノックアウトさせたNK細胞の発現量をNK細胞対比の比率で計算して遺伝子発現の減少効率を確認した。図18Aに示すように、対照群NK細胞のB2M発現量を1とした時、方法1は0.46、方法2は0.74、方法3は0.89、方法4は0.74でB2Mの発現が減少し、伝達方法による発現量減少値の差は統計的有意性を示さなかった。図18Bに示すように、対照群NK細胞のHLA-DR発現量を1とした時、方法1は0.48、方法2は0.53、方法3は0.67、方法4は0.66で、CIITAのノックアウトによってHLA-DRの発現が減少し、伝達方法による発現量減少値の差は統計的有意性を示さなかった。実施例14の結果から、本発明で使用するB2M gRNAまたはCIITA gRNAを含む遺伝子編集システムは、多様な伝達方法を用いて目的細胞に伝達できることを確認した。
実施例16:Log-NK-CIITA KO細胞のインビトロ低免疫原性評価
Log-NK-CIITA KO細胞は表面にI型HLAとII型HLAの発現が抑制されているNK細胞であるので、低免疫原性の特性を有すると予想した。体内注入時、授与者のCD4(+)T細胞とCD8(+)T細胞による攻撃を回避して長く生存できるかを確認するために、インビトロ混合リンパ球反応試験(MLR assay)を行った。まず、MLR反応がよく起こるように、CD8(+)T細胞またはCD4(+)T細胞と野生型NKまたはLog-NK-CIITA KO細胞のHLA-A、B、C、DRB1タイプは100%不一致になり、CD8(+)T細胞またはCD4(+)T細胞培養のために使用する放射線照射されたPBMCは野生型NKまたはLog-NK-CIITA KO細胞のHLA-A、B、C、DRB1タイプと37.5%一致する条件で進行させた。PBMCからCD8(+)T細胞を分離する方法は、実施例9に記述した過程と同一であり、CD4(+)T細胞を分離するためにCD4(+)T細胞分離キット(Miltenyi Biotec、130-096-533)を使用し、方法は次の通りである。PBMCをMACS緩衝液で1回洗浄した後、細胞ペレットを1×107/40μLとなるように懸濁させ、ビオチン-抗体カクテルを1×107細胞/10μLを入れて、4℃で5分間反応させた。以後、再度1×107/30μLのMACS緩衝液を加え、1×107/20μLのCD4(+)T細胞のマイクロビーズカクテルを入れた後、4℃で10分間反応した。反応が終わった細胞懸濁液をLSカラム(Miltenyi Biotec)に通過させて、CD4を発現するT細胞のみを分離した。HLAタイプが37.5%一致するPBMCを2,000cGyで放射線照射した後、分離したCD4(+)T細胞またはCD8(+)T細胞と1:1の比率で混合し、7日間培養した。同様の方法でPBMCを用意して7日間培養したCD4(+)T細胞とCD8(+)T細胞を1:1の比率で混合し、7日間さらに培養して、最終14日培養後に実験に使用した。対照群NK細胞とLog-NK-CIITA KO細胞をCFSEで蛍光染色した後、CD8(+)T細胞またはCD4(+)T細胞をエフェクター細胞:ターゲット細胞10:1の比率を作るために、実施例9と同様の方法で希釈して96平面ウェルプレートに入れた。CD4(+)T細胞を入れたウェルには2,000cGyで放射線照射したCD3 T細胞が除去されたPBMCをCD4(+)T細胞と同一の細胞数で入れた。細胞を入れて用意した96ウェルプレートは37℃のCO2培養器で培養しながら、IncuCyte(登録商標)S3装置(Sartorius)を用いて2時間に1回ずつCFSE蛍光陽性細胞のみ計数する分析を実施した。その結果、図19Aに示すように、CD8(+)T細胞と4日間共培養する場合、Log-NK-CIITA KO細胞は、対照群NK対比最大5倍以上の細胞が存在することを確認した。また、Log-NK-CIITA KO細胞はCD4(+)T細胞および放射線照射したPBMCと共に4日間の共培養後、対照群NK対比1.6倍以上の細胞が存在することを確認した(図19B)。これらの結果を通じて、Log-NK-CIITA KO細胞がCD4(+)T細胞とCD8(+)T細胞の攻撃を野生型NK細胞より著しく高い効率で回避できることが分かった。
Log-NK-CIITA KO細胞は表面にI型HLAとII型HLAの発現が抑制されているNK細胞であるので、低免疫原性の特性を有すると予想した。体内注入時、授与者のCD4(+)T細胞とCD8(+)T細胞による攻撃を回避して長く生存できるかを確認するために、インビトロ混合リンパ球反応試験(MLR assay)を行った。まず、MLR反応がよく起こるように、CD8(+)T細胞またはCD4(+)T細胞と野生型NKまたはLog-NK-CIITA KO細胞のHLA-A、B、C、DRB1タイプは100%不一致になり、CD8(+)T細胞またはCD4(+)T細胞培養のために使用する放射線照射されたPBMCは野生型NKまたはLog-NK-CIITA KO細胞のHLA-A、B、C、DRB1タイプと37.5%一致する条件で進行させた。PBMCからCD8(+)T細胞を分離する方法は、実施例9に記述した過程と同一であり、CD4(+)T細胞を分離するためにCD4(+)T細胞分離キット(Miltenyi Biotec、130-096-533)を使用し、方法は次の通りである。PBMCをMACS緩衝液で1回洗浄した後、細胞ペレットを1×107/40μLとなるように懸濁させ、ビオチン-抗体カクテルを1×107細胞/10μLを入れて、4℃で5分間反応させた。以後、再度1×107/30μLのMACS緩衝液を加え、1×107/20μLのCD4(+)T細胞のマイクロビーズカクテルを入れた後、4℃で10分間反応した。反応が終わった細胞懸濁液をLSカラム(Miltenyi Biotec)に通過させて、CD4を発現するT細胞のみを分離した。HLAタイプが37.5%一致するPBMCを2,000cGyで放射線照射した後、分離したCD4(+)T細胞またはCD8(+)T細胞と1:1の比率で混合し、7日間培養した。同様の方法でPBMCを用意して7日間培養したCD4(+)T細胞とCD8(+)T細胞を1:1の比率で混合し、7日間さらに培養して、最終14日培養後に実験に使用した。対照群NK細胞とLog-NK-CIITA KO細胞をCFSEで蛍光染色した後、CD8(+)T細胞またはCD4(+)T細胞をエフェクター細胞:ターゲット細胞10:1の比率を作るために、実施例9と同様の方法で希釈して96平面ウェルプレートに入れた。CD4(+)T細胞を入れたウェルには2,000cGyで放射線照射したCD3 T細胞が除去されたPBMCをCD4(+)T細胞と同一の細胞数で入れた。細胞を入れて用意した96ウェルプレートは37℃のCO2培養器で培養しながら、IncuCyte(登録商標)S3装置(Sartorius)を用いて2時間に1回ずつCFSE蛍光陽性細胞のみ計数する分析を実施した。その結果、図19Aに示すように、CD8(+)T細胞と4日間共培養する場合、Log-NK-CIITA KO細胞は、対照群NK対比最大5倍以上の細胞が存在することを確認した。また、Log-NK-CIITA KO細胞はCD4(+)T細胞および放射線照射したPBMCと共に4日間の共培養後、対照群NK対比1.6倍以上の細胞が存在することを確認した(図19B)。これらの結果を通じて、Log-NK-CIITA KO細胞がCD4(+)T細胞とCD8(+)T細胞の攻撃を野生型NK細胞より著しく高い効率で回避できることが分かった。
以上、本発明の特定部分を詳細に記述したが、当業界における通常の知識を有する者にとってこのような具体的な記述は単に好ましい実施形態に過ぎず、よって、本発明の範囲が制限されるものではないことは明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は添付した請求項とその等価物によって定義される。
Claims (24)
- II型HLAタンパク質の発現を抑制する核酸分子を有効成分として含む哺乳類細胞の免疫原性阻害用組成物。
- 前記核酸分子は、前記II型HLAタンパク質またはその活性化タンパク質をエンコーディングするヌクレオチド配列を特異的に認識する誘導RNA(gRNA)または前記gRNAをエンコーディングするヌクレオチドであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記II型HLAタンパク質の活性化タンパク質は、CIITA(Class II Major Histocompatibility Complex Transactivator)タンパク質であることを特徴とする請求項2に記載の組成物。
- 前記組成物は、RNA-誘導エンドヌクレアーゼまたはRNA-誘導エンドヌクレアーゼエンコーディングヌクレオチドを追加的に含むことを特徴とする請求項2に記載の組成物。
- 前記gRNAは、配列リスト第20配列、配列リスト第22配列、配列リスト第24配列、配列リスト第27配列、配列リスト第29配列、配列リスト第30配列、配列リスト第40配列および配列リスト第44配列からなる群より選択されるヌクレオチド配列またはこれらの相補的な配列を特異的に認識することを特徴とする請求項3に記載の組成物。
- 前記組成物は、β2-マイクログロブリンタンパク質の発現を抑制する核酸分子を追加的に含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記核酸分子は、前記β2-マイクログロブリンタンパク質をエンコーディングするヌクレオチド配列を特異的に認識する誘導RNA(gRNA)または前記gRNAをエンコーディングするヌクレオチドであることを特徴とする請求項6に記載の組成物。
- 前記記組成物は、RNA-誘導エンドヌクレアーゼまたはRNA-誘導エンドヌクレアーゼエンコーディングヌクレオチドを追加的に含むことを特徴とする請求項7に記載の組成物。
- 前記誘導RNA(gRNA)は、配列リスト第1配列、配列リスト第8配列、配列リスト第9配列および配列リスト第14配列からなる群より選択されるヌクレオチド配列またはこれらの相補的な配列を特異的に認識することを特徴とする請求項7に記載の組成物。
- 前記RNA-誘導エンドヌクレアーゼは、Cas9(CRISPR associated protein 9)、Cpf1(CRISPR from Prevotella and Francisella 1)およびMAD7からなる群より選択されることを特徴とする請求項4または8に記載の組成物。
- 前記組成物は、I型HLAタンパク質をエンコーディングする核酸分子を追加的に含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記I型HLAタンパク質は、HLA-Eタンパク質であることを特徴とする請求項11に記載の組成物。
- 前記細胞は、移植用同種(Allogenic)または自家(Autologous)細胞であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記細胞は、幹細胞または免疫細胞であることを特徴とする請求項13に記載の組成物。
- 前記免疫細胞は、ナチュラルキラー細胞であることを特徴とする請求項14に記載の細胞。
- 請求項1~9および請求項11~15のいずれか1項に記載の組成物を用いて製造された低免疫原性哺乳類細胞。
- 次のステップを含む低免疫原性哺乳類細胞の製造方法:
(a)哺乳類個体から分離された細胞においてβ2-マイクログロブリンタンパク質、II型HLAタンパク質、II型HLAタンパク質の活性化タンパク質およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるタンパク質の発現を抑制するステップ;および
(b)前記細胞にHLA-E遺伝子を導入するステップ。 - 前記ステップ(a)は、前記タンパク質をエンコーディングするヌクレオチド配列を特異的に認識する誘導RNA(gRNA)または前記gRNAをエンコーディングするヌクレオチドおよびRNA-誘導エンドヌクレアーゼまたはRNA-誘導エンドヌクレアーゼエンコーディングヌクレオチドを前記細胞に導入することにより行われることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記β2-マイクログロブリンタンパク質をエンコーディングするヌクレオチド配列を特異的に認識する誘導RNA(gRNA)は、配列リスト第1配列、配列リスト第8配列、配列リスト第9配列および配列リスト第14配列からなる群より選択されるヌクレオチド配列またはこれらの相補的な配列を特異的に認識することを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記II型HLAタンパク質の活性化タンパク質は、CIITA(Class II Major Histocompatibility Complex Transactivator)タンパク質であることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記CIITAタンパク質をエンコーディングするヌクレオチド配列を特異的に認識する誘導RNA(gRNA)は、配列リスト第20配列、配列リスト第22配列、配列リスト第24配列、配列リスト第27配列、配列リスト第29配列、配列リスト第30配列、配列リスト第40配列および配列リスト第44配列からなる群より選択されるヌクレオチド配列またはこれらの相補的な配列を特異的に認識することを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記ステップ(b)は、前記ステップ(a)が完了した後、2~4日経過後に行われることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記ステップ(a)の後に、前記タンパク質の発現が抑制された細胞を分離するステップを追加的に含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 請求項1~15のいずれか1項に記載の組成物を哺乳類細胞に導入するステップを含む哺乳類細胞の免疫原性阻害方法。
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