JP2023538568A - がん治療における使用のためのlfa-1シグナル伝達メディエーター - Google Patents
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Abstract
本発明は、がん免疫療法における使用のための、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーター、またはがんに対する免疫応答を増強する免疫系モジュレーターと、抗がん免疫応答を選択的かつ有意に増強する中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターとを含む、がん免疫療法における使用のための組成物に関する。本組成物は、組成物の標的送達のための担体を含み得る。
Description
本発明は、がん免疫療法における使用のための中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーター、またはがんに対する免疫応答を増強する免疫系モジュレーターと、抗がん免疫応答を選択的かつ有意に増強する中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターとを含む、がん免疫療法における使用のための組成物に関する。組成物は、組成物の標的送達のための担体を含み得る。
手術、放射線治療、および化学療法は、白血病、固形腫瘍、および転移を含むがんの処置のための標準的な容認されたアプローチである。がんを縮小または根絶するために体の免疫系を直接または間接的のいずれかで使用する免疫療法(時に、生物学的治療、バイオセラピー、または生物応答修飾療法とも呼ばれる)は、従来のがん治療に対する補助として何年もの間研究されている。ヒトの免疫系は、がん治療に関して未利用の資源であり、免疫系の構成要素を適切に利用すれば有効な処置を開発することができると考えられている。重要な免疫調節分子および免疫シグナルが同定され、治療試薬として調製されていることから、そのような試薬の臨床での有効性を、周知のがんモデルを使用して試験することができる。免疫療法の戦略としては、ワクチン、活性化細胞、抗体、サイトカイン、ケモカイン、ならびに低分子阻害剤、アンチセンスオリゴヌクレオチドの投与、および遺伝子治療が挙げられる(Mocellin, et al., Cancer Immunol. & Immunother. (2002) 51: 583-595; Dy, et al., J. Clin. Oncol. (2002) 20: 2881-2894, 2002)。
がんおよび腫瘍の成長および転移は、それらが宿主の免疫監視を回避する能力および宿主防御を克服する能力に大いに依存する。大半のがんおよび腫瘍は、宿主免疫系によって多様な程度に認識され得る抗原を発現するが、多くの場合、免疫応答は不適切である。エフェクターT細胞の強い活性化を誘発することができないことは、腫瘍抗原の弱い免疫原性またはがんおよび腫瘍細胞による共刺激分子の発現が不適切であるかまたは発現がないことに起因し得る(Epstein, A., & Hu, P. (2012). 米国特許第8,268,788号、Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office)。
白血球機能関連抗原(LFA-1、アルファLベータ2、CD11a/CD18)は、白血球の輸送および血管外漏出に主に関係するインテグリン型の細胞接着分子である。LFA-1は、白血球上に発現され、リガンドICAM-1、ICAM2、およびICAM-3と相互作用して、免疫系の機能にとって必要な多様なホモ型およびヘテロ型細胞接着事象、例えば細胞-細胞、細胞-マトリクス、および細胞-病原体相互作用を促進する(Arnaout MA. Integrin structure: new twists and turns in dynamic cell adhesion. Immunol Rev. 2002;186:125-40; Askari JA, Buckley PA, Mould AP, Humphries MJ. Linking integrin conformation to function. J Cell Sci. 2009;122:165-70; Caswell PT, Norman JC. Integrin trafficking and the control of cell migration. Traffic. 2006;7:14-21; Huttenlocher A, Sandborg RR, Horwitz AF. Adhesion in cell migration. Curr Opin Cell Biol. 1995;7:697-706; Huttenlocher A, Ginsberg MH, Horwitz AF. Modulation of cell migration by integrinmediated cytoskeletal linkages and ligand-binding affinity. J Cell Biol. 1996;134:1551-62)。LFA-1は、しばしば不活性な状態で細胞表面上に発現され、低い基礎接着性を媒介する(Zhang K, Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20-29)。
LFA-1媒介接着およびシグナル伝達事象は、免疫応答を含む正常な生理的応答において重要である(Springer TA, Wang J-h. The three-dimensional structure of integrins and their ligands and conformational regulation of cell adhesion. Adv Protein Chem. 2004;68:29-63; Bon G, Folgiero V, Di Carlo S, Sacchi A, Falcioni R. Involvement of α6β4 integrin in the mechanisms that regulate breast cancer progression. Breast Cancer Res. 2007;9:203; Di Sabatino A, Rovedatti L, Rosado MM, Carsetti R, Corazza GR, MacDonald TT. Increased expression of mucosal addressin cell adhesion molecule 1 in the duodenum of patients with active celiac disease is associated with depletion of integrinα4β7-positive T cells in blood. Hum Pathol. 2009;40:699-704; Varner JA, Cheresh DA. Tumor angiogenesis and the role of vascular cell integrin αVβ3. Important Adv Oncol. 1996:69-87)。
LFA-1メディエーターの解剖学および結合部位は、以前に記載されている(Groenholm, Mikaela, et al. "LFA-1 integrin antibodies inhibit leukocyte α4β1-mediated adhesion by intracellular signalling." Blood 128.9 (2016): 1270-1281; Zecchinon, Laurent, et al. "Anatomy of the lymphocyte function-associated antigen-1." Clinical and Applied Immunology Reviews 6.3-4 (2006): 149-172)。LFA-1の3つのコンフォメーション状態、すなわち閉鎖型頭部を有する折れ曲がりコンフォメーション、閉鎖型頭部を有する伸長したコンフォメーション、および開放型頭部を有する伸長したコンフォメーションが公知であり、これらはそれぞれ、低、中等度、および高親和性状態に対応する(Takagi J, Petre BM, Walz T, Springer TA. Global conformational rearrangements in integrin extracellular domains in outside-in and inside-out signaling. Cell. 2002;110:599-611; Zhang K, Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20-29)。LFA-1の活性化は、頭部と尾部の界面が飛び出しナイフ状に開き、インテグリンヘテロ二量体のリガンド結合頭部が、細胞膜から離れて伸長することを伴うと記載された(Takagi J, Petre BM, Walz T, Springer TA. Global conformational rearrangements in integrin extracellular domains in outside-in and inside-out signaling. Cell. 2002;110:599-611; Zhang K, Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20-29)。細胞表面上のLFA-1は、これらのコンフォメーション状態において平衡状態にあり、LFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターによって活性な形態で安定化され得る(Takagi J, Petre BM, Walz T, Springer TA. Global conformational rearrangements in integrin extracellular domains in outside-in and inside-out signaling. Cell. 2002;110:599-611; Zhang K, Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20-29)。
LFA-1はまた、抗体、ペプチド、低分子、Mg2+もしくはMn2+などの二価カチオン、または他の刺激によっても活性化され得る(Zhang M., March M.E., Lane W.S., Long E.O. A signaling network stimulated by β2 integrin promotes the polarization of lytic granules in cytotoxic cells. Sci. Signal. 2014;7:ra96; Traunecker E., Gardner R., Fonseca J.E., Polido-Pereira J., Seitz M., Villiger P.M., Iezzi G., Padovan E. Blocking of LFA-1 enhances expansion of Th17 cells induced by human CD14(+) CD16(+) nonclassical monocytes. Eur. J. Immunol. 2015;45:1414-1425; Verma N.K., Fazil M.H., Ong S.T., Chalasani M.L.S., Low J.H., Kottaiswamy A., Praseetha P., Kizhakeyil A., Kumar S., Panda A.K., et al. LFA-1/ICAM-1 Ligation in Human T Cells Promotes Th1 Polarization through a GSK3β Signaling- Dependent Notch Pathway. J. Immunol. 2016;197:108-118; Meli A.P., Fontes G., Avery D.T., Leddon S.A., Tam M., Elliot M., Ballesteros-Tato A., Miller J., Stevenson M.M., Fowell D.J., et al. The Integrin LFA-1 Controls T Follicular Helper Cell Generation and Maintenance. Immunity. 2016;45:831-846; Gahmberg C.G., Fagerholm S.C., Nurmi S.M., Chavakis T., Marchesan S., Groenholm M. Regulation of integrin activity and signaling. Biochim. Biophys. Acta. 2009;1790:431-444; Mocsai A., Walzog B., Lowell C.A. Intracellular signalling during neutrophil recruitment. Cardiovasc. Res. 2015;107:373-385)。
LFA-1に対する二価カチオンの親和性は、Mn2+>Mg2+>Ca2+の順に徐々に減少する(Vorup-Jensen T, Waldron TT, Astrof N, Shimaoka M, Springer TA. The connection between metal ion affinity and ligand affinity in integrin I domains. Biochim Biophys Acta. 2007;1774(9):1148-1155)。抗体のLFA-1安定化特性は、二価カチオンのLFA-1安定化特性より強いことがある(Schuerpf, Thomas, and Timothy A Springer. "Regulation of integrin affinity on cell surfaces." The EMBO journal vol. 30,23 4712-27. 23 Sep. 2011)。
がん免疫療法におけるLFA-1などのインテグリンのモジュレーションは、なおも複雑である。以前の研究から、LFA-1の遮断による有益な効果が示唆されたが、ヒト腫瘍においてインテグリンに機能的に拮抗する試みは一般的に失敗に終わっている(Goodman, Simon L, and Martin Picard. "Integrins as therapeutic targets." Trends in pharmacological sciences vol. 33,7 (2012): 405-12)。RGD結合インテグリンは、がん免疫療法の状況において抗体Fcエフェクター機能の標的として使用された(Kwan, Byron H et al. "Integrin-targeted cancer immunotherapy elicits protective adaptive immune responses." The Journal of experimental medicine vol. 214,6 (2017): 1679-1690)。インテグリンLFA-1を、例えば抗体によって過度に標的化すると、LFA-1を標的化する場合に予期せぬ効果が起こるのは珍しいことではない(Reina, Manuel, and Enric Espel. "Role of LFA-1 and ICAM-1 in Cancer." Cancers vol. 9,11 153. 3 Nov. 2017; Groenholm M, Jahan F, Bryushkova EA, et al. LFA-1 integrin antibodies inhibit leukocyte α4β1-mediated adhesion by intracellular signaling. Blood. 2016;128(9):1270-1281)。
Mocellin, et al., Cancer Immunol. & Immunother. (2002) 51: 583-595
Dy, et al., J. Clin. Oncol. (2002) 20: 2881-2894, 2002
Arnaout MA. Integrin structure: new twists and turns in dynamic cell adhesion. Immunol Rev. 2002;186:125-40
Askari JA, Buckley PA, Mould AP, Humphries MJ. Linking integrin conformation to function. J Cell Sci. 2009;122:165-70
Caswell PT, Norman JC. Integrin trafficking and the control of cell migration. Traffic. 2006;7:14-21
Huttenlocher A, Sandborg RR, Horwitz AF. Adhesion in cell migration. Curr Opin Cell Biol. 1995;7:697-706
Huttenlocher A, Ginsberg MH, Horwitz AF. Modulation of cell migration by integrinmediated cytoskeletal linkages and ligand-binding affinity. J Cell Biol. 1996;134:1551-62
Zhang K, Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20-29
Springer TA, Wang J-h. The three-dimensional structure of integrins and their ligands and conformational regulation of cell adhesion. Adv Protein Chem. 2004;68:29-63
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上記を考慮すると、がん免疫療法を選択的に増強することが緊急に必要である。
上記の技術的問題は、本明細書に提供され、特許請求の範囲において特徴付けられる実施形態によって解決される。
したがって、本発明は以下の実施形態に関する。
1.がん免疫療法における使用のための組成物であって
(a)がんに対する免疫応答を増強する免疫系モジュレーターと、
(b)抗がん免疫応答を有意に増強する中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターと
を含む組成物。
(a)がんに対する免疫応答を増強する免疫系モジュレーターと、
(b)抗がん免疫応答を有意に増強する中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターと
を含む組成物。
2.抗がん免疫応答を増強する、がん免疫療法における使用のための中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーター。
3.LFA-1シグナル伝達メディエーターが、腫瘍関連抗原を提示する細胞の選択的T細胞媒介死滅を誘導する、実施形態1に記載の使用のための組成物、または実施形態2に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
4.中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターが、強いLFA-1安定化特性を有するシグナル伝達メディエーターよりも、腫瘍関連抗原を提示しない細胞のT細胞媒介死滅を少なく誘導する、実施形態1、3に記載の使用のための組成物、または実施形態2、3に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
5.強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターが、CBR LFA-1/2である、実施形態4に記載の使用のための組成物、または実施形態4に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
6.LFA-1シグナル伝達メディエーターが金属イオン依存的接着部位に結合する、実施形態1、3~5に記載の使用のための組成物、または実施形態2~5に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
7.LFA-1シグナル伝達メディエーターが二価カチオンである、実施形態1、3~6に記載の使用のための組成物、または実施形態2~6に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
8.二価カチオンがMg2+である、実施形態7に記載の使用のための組成物、または実施形態7に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
9.免疫系モジュレーターが、モノクローナル抗体、改変免疫細胞、またはチェックポイント阻害剤(CPI)である、実施形態1、3~8のいずれか1つに記載の使用のための組成物。
10.チェックポイント阻害剤がPD-1/PD-L1阻害剤である、実施形態9に記載の使用のための組成物。
11.PD-1/PD-L1阻害剤が、ニボルマブ、ペンブロリズマブ、セミプリマブ、スパルタリズマブ、アテゾリズマブ、デュルバルマブ、およびアベルマブからなる群より選択される阻害剤である、実施形態10に記載の使用のための組成物。
12.LFA-1シグナル伝達メディエーターの標的化送達のための担体をさらに含む、実施形態1、3~11のいずれか1つに記載の使用のための組成物、または実施形態2~8、11に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
13.担体が、膜形成分子である、実施形態12に記載の使用のための組成物、または実施形態12に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
14.膜形成分子が、カプセル形成脂質である、実施形態13に記載の使用のための組成物、または実施形態13に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
15.免疫系モジュレーターおよびLFA-1シグナル伝達メディエーターが、同時または逐次的に投与される、実施形態1、3~14のいずれか1つに記載の使用のための組成物。
16.免疫系モジュレーターおよびLFA-1シグナル伝達メディエーターが逐次的に投与される、実施形態15に記載の使用のための組成物。
17.免疫系モジュレーターが最初に投与され、その後LFA-1シグナル伝達メディエーターが5年間の期間にわたって反復投与される、実施形態16に記載の使用のための組成物。
18.最初の投与の後に2~7日毎に反復投与される、実施形態17に記載の使用のための組成物。
19.がんが、乳がん、脳がん、血液形成臓器のがん(例えば、急性骨髄性白血病)、免疫系のがん(例えば、ホジキンリンパ腫)、前立腺がん、肺がん、結腸がん、頭頸部がん、皮膚がん、卵巣がん、子宮内膜がん、子宮頸がん(cervix cancer)、腎臓がん、肺がん、胃がん、小腸がん、肝臓がん、膵臓がん、精巣がん、下垂体がん、血液のがん、脾臓がん、胆嚢がん、胆管がん、食道がん、唾液腺がん、および甲状腺がんからなる群より選択される、実施形態1、3~18のいずれか1つに記載の使用のための組成物、または実施形態2~8、12~14に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
20.がんが固形腫瘍であり、LFA-1シグナル伝達メディエーターが腫瘍内注射を介して投与される、実施形態1、3~19のいずれか1つに記載の使用のための組成物、または実施形態2~8、12~14、もしくは19に記載の使用のためのLFA-1シグナル伝達メディエーター。
第1の実施形態では、本発明は、がんに対する免疫応答を増強する免疫系モジュレーターと、抗がん免疫応答を有意に増強する中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターとを含む、がん免疫療法における使用のための組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、抗がん免疫応答を有意に増強する、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターに関する。
「がん」という用語は、本明細書で使用される場合、その独自の形質、すなわち正常な制御の喪失が、制御されない成長、分化の欠如、局所組織浸潤、および転移をもたらす、細胞の増殖を伴う疾患を指す。例としては、これらに限定されないが、乳房、脳、血液形成臓器(例えば、急性骨髄性白血病)、免疫系(例えば、ホジキンリンパ腫)、前立腺、肺、結腸、頭頸部、皮膚、卵巣、子宮内膜、子宮頸部、腎臓、肺、胃、小腸、肝臓、膵臓、精巣、下垂体、血液、脾臓、胆嚢、胆管、食道、唾液腺、および甲状腺のがんを含む、腫瘍様疾患を含むがん様疾患およびがん様前駆病変が挙げられる。
「免疫療法」という用語は、本明細書で使用される場合、免疫応答を誘導する、増強する、抑制する、またはそれ以外の方法で改変することを含む方法による、疾患、特にがんの処置または防止を指す。
「免疫系モジュレーター」という用語は、本明細書で使用される場合、特に免疫療法の一部として免疫応答を誘導する、増強する、抑制する、またはそれ以外の方法で改変することができる作用物質、薬物、組成物、および/または細胞を指す。一部の実施形態では、免疫系モジュレーターは、モノクローナル抗体、改変免疫細胞、チェックポイント阻害剤、低分子、サイトカイン、免疫アジュバント、およびIMiDの群から選択される少なくとも1つである。一部の実施形態では、免疫系モジュレーターは、モノクローナル抗体、改変免疫細胞、およびチェックポイント阻害剤の群から選択される少なくとも1つである。本発明の好ましい実施形態では、免疫系モジュレーターは、モノクローナル抗体、改変免疫細胞、またはチェックポイント阻害剤である。一部の実施形態では、本明細書に記載されるモノクローナル抗体は、ネイキッドモノクローナル抗体(naked monoclonal antibody)、結合体化モノクローナル抗体、および二特異性抗体の群から選択される。一部の実施形態では、本明細書に記載される二特異性抗体は、二特異性T細胞エンゲージャーである。一部の実施形態では、本明細書に記載される改変免疫細胞は、腫瘍浸潤リンパ球、操作されたT細胞受容体を有する細胞、CAR T細胞、およびナチュラルキラー細胞の群から選択される少なくとも1つの細胞である。
「免疫応答」という用語は、本明細書で使用される場合、対象の免疫系による応答を指す。例えば免疫応答は、これらに限定されないが、Toll受容体活性化の検出可能な変更(例えば、増加)、リンフォカイン(例えば、サイトカインまたはケモカイン)発現および/または分泌、マクロファージ活性化、樹状細胞活性化、T細胞活性化(例えば、CD4+またはCD8+ T細胞)、NK細胞活性化、および/またはB細胞活性化(例えば、抗体の生成および/または分泌)を含む。免疫応答の追加の例は、MHC分子に対する免疫原(例えば、抗原(例えば、免疫原性ポリペプチド))の結合、および細胞傷害性Tリンパ球(「CTL」)応答の誘導、B細胞応答(例えば、抗体産生)、および/またはヘルパーTリンパ球応答、および/または免疫原性ポリペプチドが由来する抗原に対する遅延型過敏(DTH)応答の誘導、免疫系の細胞(例えば、T細胞、B細胞(例えば任意の発達段階の(例えば、形質細胞))の増大(例えば、細胞集団の成長)、ならびに抗原提示細胞による抗原のプロセシングおよび提示の増加を含む。免疫応答は、対象の免疫系が異物(例えば、微生物(例えば、病原体)からの非自己抗原、または異物として認識される自己抗原)として認識する免疫原に対する応答であり得る。このように、本明細書で使用される場合、「免疫応答」は、これらに限定されないが、自然免疫応答(例えば、Toll受容体シグナル伝達カスケードの活性化)、細胞媒介性免疫応答(例えば、T細胞(例えば、抗原特異的T細胞)および免疫系の非特異的細胞によって媒介される応答)、および液性免疫応答(例えば、B細胞によって媒介される応答(例えば、抗体の生成ならびに血漿、リンパ、および/または組織体液への分泌を介して))を含む、任意のタイプの免疫応答を指すと理解される。「免疫応答」という用語は、対象の免疫系が抗原(例えば、腫瘍関連抗原)および/または免疫原(例えば、免疫原に対する初回応答ならびに適応免疫応答の結果である獲得(例えば、メモリー)応答の両方)に応答する能力の全ての態様を包含することを意味する。
「LFA-1シグナル伝達メディエーター」という用語は、本明細書で使用される場合、LFA-1シグナル伝達を誘導する、増強する、容易にする、抑制する、またはそれ以外の方法で改変することができる作用物質を指す。
「LFA-1安定化特性」という用語は、本明細書で使用される場合、LFA-1がその低親和性状態にある確率を低減させるLFA1シグナル伝達メディエーターの特性を指す。強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーター、例えばCBR LFA-1/2は、"Regulation of integrin affinity on cell surfaces" (Schuerpf, Thomas, and Timothy A Springer. The EMBO journal vol. 30,23 4712-27. 23 Sep. 2011)に記載されるアッセイにおいてKd≦10.2μMでICAM-1基質に対するLFA-1媒介リンパ球接着を誘導するLFA-1シグナル伝達メディエーターである。本発明に従う中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、"Regulation of integrin affinity on cell surfaces" (Schuerpf, Thomas, and Timothy A Springer. The EMBO journal vol. 30,23 4712-27. 23 Sep. 2011)に記載されるアッセイにおいてKd>10.2μMでICAM-1基質に対するLFA-1媒介リンパ球接着を誘導し、抗がん免疫応答を有意に増強するLFA-1シグナル伝達メディエーターである。一部の実施形態では、本発明に従う中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、主に開放型頭部コンフォメーションに対する結合を増強することによってLFA-1シグナル伝達を媒介するLFA-1シグナル伝達メディエーターである。したがって、これらの実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、アセンブルされたCD11a/CD18ヘテロ二量体および折れ曲がりLFA-1コンフォメーションでのLFA-1結合よりも、開放型頭部コンフォメーションでのLFA-1結合を増強する。開放型頭部コンフォメーションでの結合は、m24(M24クローン、Biolegend、カテゴリー番号363402)を使用するフローサイトメトリーによって決定され得る(例えば、図2iを参照されたい)。アセンブルされたCD11a/CD18ヘテロ二量体での結合は、TS2/4抗体(TS2/4クローン、Biolegend、カテゴリー番号350602)を使用するフローサイトメトリーによって決定され得る(例えば、図2fを参照されたい)。折れ曲がりコンフォメーションでの結合は、HI111抗体(HI111クローン、Biolegend、カテゴリー番号301202)を使用するフローサイトメトリーによって決定され得る(例えば、図2gを参照されたい)。一部の実施形態では、本明細書に記載される中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、好ましくは図2hまたは2iにそれぞれ記載されるアッセイにおいて、CD3刺激m24および/またはKIM127結合を、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約100%増強することができる。一部の実施形態では、本明細書に記載される中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、好ましくは図2f、2g、2h、2iの対応するアッセイに記載されるように、CD3刺激m24および/またはKIM127結合を、CD3刺激HI111および/またはTS2/4結合より少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約100%多く増強することができる。一部の実施形態では、本明細書に記載される中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、少なくとも1つのLFA-1シグナル伝達マーカーの少なくとも約10%、少なくとも約20%、または少なくとも約30%の増加を誘導し、好ましくはLFA-1シグナル伝達マーカーは、より好ましくは図2Jまたは2Kのそれぞれに記載されるアッセイにおいて検出される、CD3/28媒介ホスホ-FAK397陽性%および/またはTNF陽性%である。一部の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、アセンブルされたCD11a/CD18ヘテロ二量体に対する結合を増強しないかまたは実質的に増強せず、折れ曲がりLFA-1コンフォメーションを増強しないかまたは実質的に増強しない。本発明の文脈において、「LFA-1結合を増強しないかまたは実質的に増強しない」とは、LFA-1結合を10%未満、9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、1%未満増強するかまたは増強しないことを意味する。一部の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターを説明する閾値および範囲は、アッセイにおいて少なくとも約0.012mM、少なくとも約0.06mM、少なくとも約0.12mM、少なくとも約0.6mM、または少なくとも約1.2mMの濃度で達成される。一部の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターを説明する閾値および範囲は、アッセイにおいて少なくとも約0.012mM~約1.2mM、約0.06mM~約1.2mM、約0.12mM~約1.2mM、約0.6mM、または約1.2mMの濃度範囲で達成される。一部の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターを説明する閾値および範囲は、アッセイにおいて少なくとも最も有効な濃度で達成される。
したがって、本発明の一部の実施形態では、CBR LFA-1/2のLFA-1安定化特性より弱いLFA-1安定化特性は、中等度のLFA-1安定化特性とみなされる。
理論に拘束されることなく、本発明の組成物または本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターは、LFA-1安定化を最適化することによってがんに対する免疫応答を増強することができる(図1b~f、h、i)。本発明者らは、中等度のLFA-1安定化が、がん免疫療法にとって驚くほど有益であることを見出した。これに対し、以前は、強いLFA-1安定化が、ICAM-1に対するTリンパ球上のLFA-1親和性にとって必要であること(Schuerpf, Thomas, and Timothy A Springer. "Regulation of integrin affinity on cell surfaces." The EMBO journal vol. 30,23 4712-27. 23 Sep. 2011)、またはLFA1の遮断ががん免疫療法にとって有益であること(Cohen S, Haimovich J, Hollander N. Anti-idiotype x anti-LFA-1 bispecific antibodies inhibit metastasis of B cell lymphoma. J Immunol. 2003;170(5):2695-2701)が示唆されていた。そのため、本明細書に提供される本発明は、組成物中のまたは単独での強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターではなくて、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターが、がん治療の間に免疫応答を増強することができるという驚くべき知見に基づいている。
本発明のある特定の実施形態では、LFA-1シグナル伝達メディエーターは、腫瘍関連抗原を提示する細胞の選択的T細胞媒介死滅を誘導する。
「選択的T細胞媒介死滅」という語句は、本明細書で使用される場合、(実施例、図4e)に記載されるアッセイにおいて、腫瘍関連抗原を提示する細胞のT細胞媒介死滅(例えば、パルスした細胞の死滅)を、腫瘍関連抗原を提示しない細胞のT細胞媒介死滅(例えば、パルスしていない細胞の死滅)によって除算した比が、1.5より大きい、好ましくは1.6より大きい、1.7より大きい、1.8より大きい、1.9より大きい、2.0より大きい、2.1より大きい、2.2より大きい、2.3より大きい、2.4より大きい、2.5より大きい、2.6より大きい、2.7より大きい、2.8より大きい、2.9より大きい、3.0より大きい、3.1より大きい、3.2より大きい、3.3より大きい、3.4より大きい、3.5より大きい、3.6より大きい、3.7より大きい、3.8より大きい、3.9より大きい、4.0より大きいことを指す。
「腫瘍関連抗原」という用語は、本明細書で使用される場合、腫瘍関連細胞によって発現され、正常細胞において発現されるその対応物とは質的に異なるか、または正常細胞より腫瘍細胞において高レベルで発現される分子(例えば、タンパク質またはペプチド)を指す。このように、腫瘍関連抗原は、(例えば、分子がタンパク質である場合には、1つまたは複数のアミノ酸残基)が異なり得るか、または正常細胞において発現されるその対応物と同一であり得る。一部の腫瘍関連抗原は、正常細胞によって発現されないか、または腫瘍細胞の正常な対応物より腫瘍細胞において少なくとも約2倍高い(例えば、約2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、40倍、100倍、500倍、1,000倍、5,000倍、または15,000倍高い)レベルで発現される。
任意の好適な腫瘍関連抗原を使用することができる。腫瘍関連抗原は、これらに限定されないが、天然に存在する腫瘍抗原および対象において免疫応答を誘導するその改変型を含み、腫瘍細胞に関連する抗原および腫瘍細胞に対して特異的な抗原、および対象において免疫応答を誘導する前述の改変型をさらに含む。腫瘍関連抗原という用語は、発癌性ウイルス抗原(例えば、ヒトパピローマウイルス抗原)などの腫瘍の誘導と相関するタンパク質に対応する抗原をさらに包含する。例示的な腫瘍関連抗原としては、これらに限定されないが、乳がんのHER2/neuおよびBRCAl抗原、MART-1/MelanA(黒色腫抗原)、Fra-1(乳がん)、NY-BR62、NY-BR85、hTERT、gplOO、チロシナーゼ、TRP-I、TRP-2、NY-ESO-I、CDK-4、β-カテニン、MUM-I、カスパーゼ-8、KIAA0205、SART-I、PRAME、およびpi 5抗原、MAGEファミリーのメンバー(黒色腫抗原)、BAGEファミリーのメンバー(黒色腫抗原)、DAGE/PRAMEファミリーのメンバー(例えば、DAGE-1)、GAGEファミリーのメンバー(黒色腫抗原)、RAGEファミリーのメンバー(例えば、RAGE-I)、SMAGEファミリーのメンバー、NAG、TAG-72、CAl 25、p21rasなどの変異したがん原遺伝子、p53などの変異した腫瘍抑制遺伝子、腫瘍関連ウイルス抗原(例えば、HPV E6およびE7)、SSXファミリー、HOM-MEL-55、NY-COL-2、HOM-HD-397、HOM-RCC-1.14、HOM-HD-21、HOM-NSCLC-11、HOM-MEL-2.4、HOM-TES-11、RCC-3.1.3、NY-ESO-I、およびSCPファミリーが挙げられる。MAGEファミリーのメンバーとしては、これらに限定されないが、MAGE-I、MAGE-2、MAGE-3、MAGE-4、MAGE-6、MAGE-11、およびMAGE-12が挙げられる。GAGEファミリーのメンバーとしては、これらに限定されないが、GAGE-I、GAGE-6が挙げられる。例えば、Van den Eynde and van der Bruggen, (1997) Curr. Opin. Immunol. 9: 684-693;およびSahin et al., (1997) Curr. Opin. Immunol. 9: 709-716による概説を参照されたい。
腫瘍関連抗原はまた、これらに限定されないが、ヒト上皮細胞ムチン(Muc-1;乳がん細胞および膵臓がん細胞に存在するMuc-1糖タンパク質の20アミノ酸のコアリピート)、MUC-2、MUC-3、MUC-18、癌胎児性抗原(CEA)、raf癌遺伝子産物、CA-125、GD2、GD3、GM2、TF、sTn、gp75、EBV-LMP1&2、前立腺特異抗原(PSA)、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、GnT-VイントロンV配列(N-アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼVイントロンV配列)、前立腺Ca psm、MUM-I-B(黒色腫遍在性変異遺伝子産物)、アルファ-フェトプロテイン(AFP)、COl7-1A、GA733、gp72、β-HCG、gp43、HSP-70、pi 7 mel、HSP-70、gp43、HMW、HOJ-I、黒色腫ガングリオシド、TAG-72、p21rasなどの変異したがん原遺伝子、p53などの変異した腫瘍抑制遺伝子、エストロゲン受容体、乳脂肪グロブリン、テロメラーゼ、核マトリックスタンパク質、前立腺酸性ホスファターゼ、タンパク質MZ2-E、多形上皮ムチン(polymorphic epithelial mucin)(PEM)、葉酸結合タンパク質LK26、切断型上皮増殖因子受容体(EGFR)、トムセン-フリーデンライヒ(T)抗原、GM-2およびGD-2ガングリオシド、多形上皮ムチン、葉酸結合タンパク質LK26、ヒト絨毛ゴナドトロピン(HCG)、膵癌胎児抗原、がん抗原15-3、19-9、549、195、扁平上皮癌抗原(SCCA)、卵巣がん抗原(OCA)、膵臓がん関連抗原(PaA)、EBNA(エプスタイン-バーウイルス核抗原)1~6、gp75、キメラタンパク質P210BCR-ABL、肺耐性タンパク質(lung resistance protein)(LRP)、Bcl-2、およびKi-67であり得る。例えば、米国特許第6,537,552号を参照されたい;同様に、米国特許第6,815,531号;第6,773,707号;第6,682,928号;および第6,623,739号も参照されたい。
腫瘍関連抗原はまた、B細胞腫瘍(例えば、B細胞リンパ腫;B細胞白血病;骨髄腫;ヘアリーセル白血病)によって産生された抗体、抗体のイディオタイプのエピトープを含有するそのような抗体の断片、悪性B細胞抗原受容体、悪性B細胞免疫グロブリンイディオタイプ、免疫グロブリンの可変領域、免疫グロブリンの可変領域の超可変領域または相補性決定領域(CDR)、悪性T細胞受容体(TCR)、TCRの可変領域および/またはTCRの超可変領域であり得る。一実施形態では、本発明の腫瘍関連抗原は、抗体の天然のイディオタイプのコンフォメーションおよび特異的結合活性を保持する、連結されたVHおよびVLドメインを含む一本鎖抗体(scFv)でもあり得る。
本明細書に提供される中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、その免疫応答、例えばT細胞機能(図2c)、細胞傷害(図3d、3k、3l、3o、4c、4d)、脱顆粒(図3cおよび3j)および/またはサイトカイン放出(図2dおよび3p)において免疫細胞を補助することができる。標的細胞のT細胞媒介死滅は、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターの存在下では選択的であるが、強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターの存在下では非選択的である(図4e)。
したがって、本明細書に提供される本発明は、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターが、強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターよりも、非標的細胞の死滅などの望ましくない効果を少なく誘導するという驚くべき知見に基づいている。
したがって、本発明のある特定の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、強いLFA-1安定化特性を有するシグナル伝達メディエーターよりも、腫瘍関連抗原を提示しない細胞のT細胞媒介死滅を少なく誘導する。したがって、強いLFA-1安定化は、非標的細胞の死滅を誘導することによって望ましくない副作用を誘導する可能性がより高い。
したがって、本明細書に提供される本発明は、LFA-1シグナル伝達メディエーターの中等度だが、強くはないLFA-1安定化特性が、標的細胞の選択的死滅を媒介するという驚くべき知見に基づいている。
本発明のある特定の実施形態では、強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、LFA-1のI-EGF-3結合部位に結合する抗体であり、より好ましくは強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターはCBR LFA-1/2である。
「CBR LFA-1/2」という用語は、本明細書で使用される場合、Petruzzelli, L et al.("Activation of lymphocyte function-associated molecule-1 (CD11a/CD18) and Mac-1 (CD11b/CD18) mimicked by an antibody directed against CD18." Journal of immunology (Baltimore, Md.: 1950) vol. 155,2 (1995): 854-66)によって記載されるモノクローナル抗体を指す。
したがって、本明細書に提供される本発明は、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターが標的細胞の選択的死滅を媒介するが、CBR LFA-1/2のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは媒介しないという驚くべき知見に基づいている。
本発明のある特定の実施形態では、LFA-1シグナル伝達メディエーターは、LFA-1、好ましくはLFA-1の細胞外領域、より好ましくはLFA-1のβ鎖、より好ましくはLFA-1の頭部、より好ましくはLFA-1のIドメイン、より好ましくはLFA-1の金属イオン依存的接着部位に結合して、中等度のLFA-1安定化を誘導する。本発明内では、LFA-1シグナル伝達メディエーター、特に中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、抗体、ペプチド、低分子、またはカチオン、特にMg2+などの二価カチオンであり得る。
「金属イオン依存的接着部位」という用語は、本明細書で使用される場合、Mg2+またはMn2+などの金属イオンの接着を可能にするLFA-1分子のIドメインにおける特徴的な部位を指す。
「二価カチオン」という用語は、本明細書で使用される場合、プラス2の価数を有する、正電荷を持つ元素、原子、または分子を指す。用語は、Ca2+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、および/またはCu2+などの金属イオンを含む。本発明のある特定の実施形態では、二価カチオンは、イオンの塩の形態である。二価の塩の形態の特定の例としては、CaCl2、ZnCl2、MnSO4、MnCl2、およびMgCl2、ならびに上記の塩の形態の例示的な二価カチオンと、例えば塩化物イオン(Cl)、硫酸イオン(SO4)、酢酸イオン(Ac)、および/またはリン酸イオン(P)との他の組合せが挙げられる。上記で例証されたもの以外の二価カチオンおよび塩の形態は、当技術分野で周知であり、本明細書で使用される用語の意味に含まれる。
二価カチオンは、LFA-1の金属イオン依存的接着部位に結合して、中等度のLFA-1安定化特性を生じることが公知である。
したがって、本明細書に提供される本発明は、LFA-1シグナル伝達メディエーターが、LFA-1、好ましくはLFA-1の細胞外領域、より好ましくはLFA-1のβ鎖、より好ましくはLFA-1の頭部、より好ましくはLFA-1のIドメイン、より好ましくは中等度のLFA-1安定化を誘導するLFA-1の金属イオン依存的接着部位に結合すると、がん治療の間の免疫系の免疫応答および/または免疫系モジュレーターの免疫応答を選択的に増強することができるという驚くべき知見に基づいている。
中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、当技術分野で公知の方法を使用して、例えばフローベースのアッセイ(図2f~i、2l)を使用して、または当業者に公知の他の方法、例えば仮想スクリーニング(Shoda M, Harada T, Yano K, et al. Virtual screening leads to the discovery of an effective antagonist of lymphocyte function-associated antigen-1. ChemMedChem. 2007;2(4):515-521)、Vウェル接着アッセイ(Weetall M, Hugo R, Friedman C, et al. A homogeneous fluorometric assay for measuring cell adhesion to immobilized ligand using V-well microtiter plates. Anal Biochem. 2001;293(2):277-287)、インテグリンLFA-1の無細胞リガンド結合アッセイ(Yuki, Koichi. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) vol. 757 (2012): 73-8)、FRETベースの定量およびスクリーニング技術プラットフォーム(Chakraborty S, Nunez D, Hu SY, et al. FRET based quantification and screening technology platform for the interactions of leukocyte function-associated antigen-1 (LFA-1) with intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) PLoS One. 2014;9(7):e102572. Published 2014 Jul 17)、共焦点オンビーズスクリーニング(Hintersteiner, Martin, et al. "Identification and X-ray co-crystal structure of a small-molecule activator of LFA-1-ICAM-1 binding." Angewandte Chemie International Edition 53.17 (2014): 4322-4326)、ネガティブ染色電子顕微鏡(Takagi, J., Petre, B.M., Walz, T., and Springer, T.A. (2002). Global conformational rearrangements in integrin extracellular domains in outside-in and inside-out signaling. Cell 110, 599-611)、結晶学(Xiong, J.P., Stehle, T., Zhang, R., Joachimiak, A., Frech, M., Goodman, S.L., and Arnaout, M.A. (2002). Crystal structure of the extracellular segment of integrin αVβ3 in complex with an Arg-Gly-Asp ligand. Science 296, 151-155)、NMR(Beglova, N., Blacklow, S.C., Takagi, J., and Springer, T.A. (2002). Cysteine-rich module structure reveals a fulcrum for integrin rearrangement upon activation. Nat. Struct. Biol. 9, 282-287)、エピトープマッピング(Lu, C., Ferzly, M., Takagi, J., and Springer, T.A. (2001). Epitope mapping of antibodies to the C-terminal region of the integrin β2 subunit reveals regions that become exposed upon receptor activation. J. Immunol. 166, 5629-5637and Lu, C., Shimaoka, M., Zang, Q., Takagi, J., and Springer, T.A. (2001).Locking in alternate conformations of the integrin αLβ2 I domain with disulfide bonds reveals functional relationships among integrin domains. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 2393-2398)、および/または迅速フローサイトメトリー方法(Crucian, Brian, Mayra Nelman-Gonzalez, and Clarence Sams. "Rapid flow cytometry method for quantitation of LFA-1-adhesive T cells." Clinical and vaccine immunology 13.3 (2006): 403-408)を使用することによって、中等度のLFA-1安定化特性に関してスクリーニングすることによって同定することができる。
本発明内では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、1つまたは複数のアッセイ、例えば上記で提供されたアッセイの1つを使用するスクリーニングによって選択され得る。したがって、本明細書で使用される、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、免疫系の機能、例えば代謝リプログラミング(例えば、図2aおよび3a)、増強された選択的免疫細胞媒介死滅(例えば、図3d、3k、および3o)、および/またはSomersalo K, et al.(Cytotoxic T lymphocytes form an antigen-independent ring junction. J Clin Invest. 2004;113(1):49-57)またはFranciszkiewicz K, et al(CD103 or LFA-1 engagement at the immune synapse between cytotoxic T cells and tumor cells promotes maturation and regulates T-cell effector functions. Cancer Res. 2013;73(2):617-628)によって記載される免疫シナプス形成に及ぼす効果を試験するアッセイに基づいて選択され得る。本明細書で使用される中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、選択的T細胞媒介死滅特性を有しながら(例えば、図4e)、好ましくは顕著なECAR増加(例えば、図2aおよび3a)、腫瘍細胞および/または腫瘍関連抗原を提示する細胞の顕著な死滅の増加(例えば、図3k、3o)を誘導する。
中等度のLFA-1安定化特性を有する好ましいLFA-1シグナル伝達メディエーターは、本明細書で使用される場合、1つまたは複数のアッセイにおけるMg2+の特性であるおよび/またはそれと類似である、好ましくは1つまたは複数のアッセイにおけるMg2+の特性と類似である上記のアッセイの1つまたは複数における特性を有し得る。
一例では、当業者は、2ステップスクリーニングを使用して本発明に従う中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターを同定する。第1のステップでは、アッセイ、例えば上記の免疫シナプス形成アッセイを使用して、ICAM-1基質に対するLFA-1媒介リンパ球の接着をKd>10.2μMで誘導する少なくとも1つのLFA-1シグナル伝達メディエーター候補を同定する。第2のステップでは、第1のステップからの候補を、候補が抗がん免疫応答を有意に増強すれば、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターであると同定する。候補は、好ましくは候補が、T細胞媒介死滅を増強すれば、より好ましくは候補が、スクリーニングの第2のステップにおいて図3kに記載されるアッセイにおいて腫瘍関連抗原を提示する細胞の選択的T細胞媒介死滅を誘導すれば、選択される。図4eに記載されるアッセイにおけるLFA-1シグナル伝達メディエーターの濃度は、当業者によってLFA-1シグナル伝達を媒介するために適切であると推定される濃度に従う。LFA-1シグナル伝達メディエーターがCBR-LFA1/2である本発明の実施形態では、適切なCBR-LFA1/2濃度は、以前の研究においてこれらの濃度で観察されたLFA-1活性に基づいて、約10-1である(Petruzzelli L, Maduzia L, Springer TA. Activation of lymphocyte function-associated molecule-1 (CD11a/CD18) and Mac-1 (CD11b/CD18) mimicked by an antibody directed against CD18. J Immunol. 1995;155(2):854-866; Groenholm M, Jahan F, Bryushkova EA, et al. LFA-1 integrin antibodies inhibit leukocyte α4β1-mediated adhesion by intracellular signaling. Blood. 2016;128(9):1270-1281)。
したがって、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターは、がん免疫療法における使用のために驚くほど選択的かつ有用である抗がん免疫応答を有意に増強する。
したがって、本発明の組成物は、がんに対する免疫応答を増強する免疫系モジュレーターと、がん免疫療法における使用のために驚くほど選択的かつ有用である抗がん免疫応答を有意に増強する中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターとを含む。
LFA-1は、細胞-細胞接触媒介性死滅ならびに抗体媒介性死滅のプロセスに関係している(Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology. Eds. Cammack, Richard, Teresa Atwood, Peter Campbell, Howard Parish, Anthony Smith, Frank Vella, and John Stirling.: Oxford University Press, 2008)。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターは、モノクローナル抗体、改変免疫細胞、またはチェックポイント阻害剤(CPI)である。
「抗体」という用語は、本明細書で使用される場合、対応する抗原に特異的に結合することが可能な、免疫グロブリンファミリーのタンパク質または免疫グロブリンの断片を含むポリペプチドを指す。一般的に、「抗体」という用語は、本明細書においてその最も広い意味で使用され、これらに限定されないが、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、多特異性抗体(例えば、二特異性抗体)、キメラ抗体、完全ヒト抗体、およびそれらが所望の抗原結合活性を示す限り抗体断片を含む、様々な抗体構造を包含する。本発明における抗体はまた、キメラ抗体、組換え抗体、組換え抗体の抗原結合性断片、ヒト化抗体、またはファージ表面に提示されたもしくはキメラ抗原受容体(CAR)T細胞の表面上に提示された抗体であり得る。抗体を産生する方法は、当技術分野で周知である(例えば、Harlow and Lane (1988) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y.;および米国特許第4,196,265号を参照されたい)。
「モノクローナル抗体」という用語は、本明細書で使用される場合、実質的に均一な抗体の集団から得られた抗体を指し、すなわち集団を構成する個々の抗体は、微量で存在し得る起こり得る天然に存在する変異を除き同一である。モノクローナル抗体は、非常に特異的であり、単一の抗原部位に指向される。モノクローナル抗体は、それらが、ハイブリドーマ培養によって合成され、本質的に他の免疫グロブリンが混入しないという点で有利である。修飾語「モノクローナル」は、抗体の特徴が、抗体の実質的に均一な集団の中にあることを示し、任意の特定の方法による抗体の産生を必要とするとはみなされない。上記のように、本発明に従って使用されるモノクローナル抗体は、Kohler, Nature 256 (1975), 495によって記載されるハイブリドーマ法によって作製され得る。
「改変」免疫細胞という用語は、本明細書で使用される場合、対象への細胞の投与後にがんに対して増強された免疫応答を付与するようにin vitroで操作された細胞を指す。本発明の一部の実施形態では、改変免疫細胞は、対象を起源とし、操作後に同じ対象に再度投与される。本発明の一部の実施形態では、改変免疫細胞は、1つの対象に由来し、第2の対象に投与される。改変免疫細胞は、これらに限定されないが、操作された免疫細胞、ならびに/または活性化プロトコールによって活性化されたおよび/もしくは増大プロトコールによって増大させた細胞を含む。「操作された」免疫細胞という用語は、本明細書で使用される場合、外因性の核酸配列、例えばベクターが導入されており、がんに対する免疫応答を増強する免疫細胞を指す。したがって、操作された免疫細胞は、組換えにより導入された核酸を含有しない天然に存在する免疫細胞とは区別される。免疫細胞は、天然で、抗原を標的化するための受容体を有し、サイトカインシグナル等を受け得るが、本開示の免疫細胞は、非天然であり、それらが所望の二成分(bipartite)または三成分(tripartite)シグナル伝達分子を発現するように人の手によって直接または間接的に操作されている。操作された免疫細胞は、組換え操作によって1つ、2つ、または3つのシグナル伝達分子を発現するように操作され得る。1つまたは複数のシグナル伝達分子を発現するように細胞を操作することは、単一のステップまたは複数のステップで行われ得、操作は、単一の時点でまたは逐次的な時点で行われ得る。特定の態様では、細胞は、養子移入のためである。細胞は、医薬組成物に含まれ得る。細胞は、本明細書に記載される1つまたは複数のベクターによって形質転換されてもよくまたはトランスフェクトされてもよい。組換え細胞は、本明細書に記載されるベクターの少なくとも1つを導入することによって産生され得る。細胞におけるベクターの存在は、適切な受容体の発現を媒介し、一部の実施形態では、1つまたは複数の構築物が細胞のゲノムに組み込まれる。すなわち、宿主に導入された核酸分子またはベクターは、宿主のゲノムに組み込まれてもよく、または染色体外で維持されてもよい。操作された免疫細胞としては、これらに限定されないが、CAR T細胞、操作された細胞傷害性T細胞、操作されたB細胞、操作された顆粒球、および/または操作された単球、例えば操作されたマクロファージ、操作された樹状細胞が挙げられる。一部の実施形態では、本明細書に記載される操作された免疫細胞は、CAR T細胞、細胞傷害性T細胞、B細胞、顆粒球、NK細胞、および単球の群から選択される少なくとも1つの細胞である。
本明細書で使用される場合、「CPI」または「チェックポイント阻害剤」という用語は、1つまたは複数のチェックポイントタンパク質を完全にまたは部分的に低減する、阻害する、干渉する、またはモジュレートする分子を指す。チェックポイントタンパク質は、T細胞活性化または機能を調節する。
理論に拘束されないが、LFA-1メディエーターは、LFA-1安定化を介して細胞接着、細胞遊走、および/または細胞分化を増強し得る(Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology. Eds. Cammack, Richard, Teresa Atwood, Peter Campbell, Howard Parish, Anthony Smith, Frank Vella, and John Stirling. : Oxford University Press, 2008; Verma, Navin Kumar, and Dermot Kelleher. "Not just an adhesion molecule: LFA-1 contact tunes the T lymphocyte program." The Journal of Immunology 199.4 (2017): 1213-1221)。LFA-1メディエーターは、自然免疫細胞の免疫応答および/または適応免疫細胞の免疫応答を増強し得る可能性がある。例えば、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1メディエーターは、T細胞、B細胞、顆粒球、および/または単球の免疫応答を増強し得る(Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology. Eds. Cammack, Richard, Teresa Atwood, Peter Campbell, Howard Parish, Anthony Smith, Frank Vella, and John Stirling. : Oxford University Press, 2008; Carrasco YR, Fleire SJ, Cameron T, Dustin ML, Batista FD. LFA1/ICAM-1 interaction lowers the threshold of B cell activation by facilitating B cell adhesion and synapse formation. Immunity. 2004;20(5):589-599)。したがって、本発明の組成物は、T細胞、B細胞、顆粒球、および単球を含むことによって、がん免疫療法における使用のために特に有用であり得る。改変免疫細胞の免疫応答は、LFA-1メディエーターによって特に増強され得る(例えば、図3o、4cを参照されたい)。ある特定の改変免疫細胞、例えばメモリーT細胞、PHA誘導T細胞芽球、ならびにREP T細胞は、ナイーブCD8+細胞より高いLFA-1発現を有し(図2eおよび3e)、したがって本発明において使用するために特に有用である。この所見は、ナイーブCD8+細胞では、LFA-1メディエーター誘導代謝変化が存在せず(図2b)、およびLFA-1頭部開放が存在しない(図2l)が、一方LFA-1メディエーターの作用時(図2aおよび2m)に、非ナイーブCD8+細胞(例えば、EM CD8+細胞、PHA芽球およびREP T)では、サイトカイン放出(図2d)、活性化マーカー(図2c)、およびECARが増加することによってさらに裏付けられる。
改変免疫細胞のほかに、モノクローナル抗体および/またはチェックポイント阻害剤はまた、LFA-1メディエーターによって増強され得る免疫応答を誘導するためにも有用である(図1h)。チェックポイントタンパク質は、T細胞活性化または機能を調節する。特に、免疫チェックポイントプロセスの中心は、細胞傷害性Tリンパ球関連抗原4(CTLA-4)およびプログラム細胞死(PD-1)免疫チェックポイント経路である。CTLA-4およびPD-1経路は、免疫応答の異なる段階で作動すると考えられる。CTLA-4は、典型的にリンパ節においてナイーブT細胞活性化の初期段階で潜在的に自己反応性のT細胞を停止させることから、免疫チェックポイント阻害剤の「リーダー」であると考えられる。PD-1経路は、主に末梢組織において免疫応答の後期段階で以前に活性化されたT細胞を調節する。進行中の患者は、腫瘍細胞または腫瘍浸潤免疫細胞のいずれかによるPD-L1上方調節を欠如することが示されている(Romano E, Romero P. The therapeutic promise of disrupting the PD-1/PD-L1 immune checkpoint in cancer: unleashing the CD8 T cell-mediated antitumor activity results in significant, unprecedented clinical efficacy in various solid tumors. J Immunother Cancer. 2015;3:15)。このように、PD-L1/PD-1経路を標的とする免疫療法は、この免疫抑制軸が作動性である腫瘍では特に有効であり得、免疫保護環境へのバランスを逆転させることは、既存の抗がん免疫応答を再燃させて強化するであろう。モノクローナル抗体は、T細胞免疫応答を負に調節する細胞相互作用(例えば、CD80/CTLA-4およびPD-1/PD-1L)を遮断することができ、既存の免疫を増幅し、それによって抗がん免疫応答を誘発する(Sagiv-Barfi I, Kohrt HE, Czerwinski DK, Ng PP, Chang BY, Levy R. Therapeutic antitumor immunity by checkpoint blockade is enhanced by ibrutinib, an inhibitor of both BTK and ITK. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112(9): E966-E972)。このように、PD-1は、感染に対する炎症応答の時点で末梢組織におけるT細胞の活性を制限して、自己免疫を制限し、in vitroでのPD-1遮断は、特異的抗原標的による、または混合リンパ球反応における同種細胞によるチャレンジに応答して、T細胞増殖およびサイトカイン産生を増強する。PD-1遮断は、PD-1またはそのリガンドであるPD-L1に結合する抗体を含む多様な機構によって達成され得る。免疫チェックポイント経路の阻害は、いくつかの新規薬物の承認をもたらした:イピリムマブ(抗CTLA-4;Yervoy(登録商標))、ペンブロリズマブ(抗PD-1;Keytruda(登録商標))、セミプリマブ(抗PD-1;Libtayo(登録商標))、スパルタリズマブ(抗PD-1;Novartis(登録商標))、およびニボルマブ(抗PD-1;Opdivo(登録商標))。同様にPD-L1阻害剤、例えばアテゾリズマブ(MPDL3280)、アベルマブ(MSB0010718C)、およびデュルバルマブ(MEDI4736)、トレメリムマブ(PD-L1を標的とするモノクローナル抗体)も利用可能である。これらのアンタゴニスト抗体は、がん患者における客観的臨床応答に関連している。CTLA-4を標的とする抗体は、転移性黒色腫に関して既に販売されている(例えば、イピリムマブ、Yervoy、Bristol-Myers Squibb、BMS)。他の抗体治療は、抗PD-L1(例えば、MPDL3280A、Roche)または抗PD-1(例えば、ニボルマブ、BMS)である。
他の免疫チェックポイント阻害剤としては、これらに限定されないが、リンパ球活性化遺伝子3(LAG-3)阻害剤、例えばIMP321、可溶性Ig融合タンパク質が挙げられる。他の免疫チェックポイント阻害剤としては、B7阻害剤、例えばB7-H3およびB7-H4阻害剤、特に抗B7-H3抗体MGA271が挙げられる。同様に、TIM3(T細胞免疫グロブリンドメインおよびムチンドメイン3)阻害剤も含まれる。ある特定の実施形態では、PD-1阻害剤は、抗PD-L1抗体を含む。ある特定の他の実施形態では、PD-1阻害剤は、抗PD-1抗体および類似の結合タンパク質、例えばPD-1に結合して、そのリガンドであるPD-L1およびPD-L2によるPD-1の活性化を遮断する全長のヒトIgG4抗体であるニボルマブ(MDX1106、BMS-936558、ONO-4538);PD-1に結合するヒト化抗体であるCT-011;B7-DCの融合タンパク質であるAMP-224;抗体Fc部分;PD-L1(B7-H1)遮断のためのBMS-936559(MDX-1105-01)を含む。ある特定の実施形態において使用することができるPD-L1阻害剤のさらなる例は、アテゾリズマブ(MPDL3280)、デュルバルマブ(MEDI4736)、およびアベルマブ(MSB0010718C)である。本発明の好ましいチェックポイント阻害剤は、このようにPD-1およびPD-L1の阻害剤である。本発明のある特定の実施形態では、PD-1/PD-L1阻害剤は、ニボルマブ、ペンブロリズマブ、セミプリマブ、スパルタリズマブ、アテゾリズマブ、デュルバルマブ、およびアベルマブからなる群より選択される阻害剤である。LFA-1メディエーターは、MC38-OVAに対する抗体の抗がん免疫応答(図1b)および/または抗PD1抗体の免疫応答(図1hおよび1i)を増強することができる。したがって、本発明の組成物は、がんに対する免疫応答を増強するモノクローナル抗体、改変免疫細胞、および/またはチェックポイント阻害剤、ならびにがん免疫療法における使用のために驚くほど選択的かつ有用である抗がん免疫応答を有意に増強する中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターを含む。
本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、または本発明の組成物の1つもしくは複数の成分が標的部位で高濃度であることは、抗がん免疫応答にとって有益であり得るが、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、または本発明の組成物の1つもしくは複数の成分が非標的部位で高濃度であることは、望ましくない効果を誘導し得る。本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、または本発明の組成物の1つもしくは複数の成分が標的部位で高濃度であることは、投与経路および/または担体の補助によって達成され得る。
本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、または本発明の組成物の1つもしくは複数の成分(および任意の追加の治療剤)は、非経口、肺内、および鼻腔内、ならびに望ましければ、例えば局所処置の場合では、腫瘍内、病変内、髄腔内、子宮内、または膀胱内投与を含む任意の好適な手段によって投与され得る。非経口注入は、皮下、筋肉内、静脈内、動脈内、腹腔内、または皮下投与を含む。本発明のある特定の実施形態では、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、または本発明の組成物の1つもしくは複数の成分は、皮内、膣内、経口、局所、吸入、鼻腔内、経皮、直腸に投与されて(かつ吸収されて)局所および/または全身に作用するために適切な特性を有し得る。本明細書に記載される作用物質および方法と共に使用することができる投与技術は、例えば参照により本明細書に組み込まれる、Goodman and Gilman, The Pharmacological Basis of Therapeutics, current ed.; Pergamon;およびRemington's, Pharmaceutical Sciences (current edition), Mack Publishing Co., Easton, Pa.に見出される。
ある特定の実施形態では、本発明は、固形腫瘍のがん免疫療法における使用のための本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の使用であって、LFA-1シグナル伝達メディエーターが腫瘍内注射を介して投与される、使用に関する。
「固形腫瘍」という用語は、本明細書で使用される場合、別個の腫瘍塊を形成する腫瘍を指す。この方法の範囲内の固形腫瘍の例としては、結腸、直腸、腎臓、膀胱、前立腺、脳、乳房、肝臓、肺、皮膚(例えば、黒色腫)、および頭頸部の腫瘍が挙げられる。
「投与する」、「投与すること」、「投与」等の用語は、本明細書で使用される場合、生物学的作用の所望の部位への組成物の送達を可能にするために使用され得る方法を指す。
「腫瘍内注射」という用語は、本明細書で使用される場合、腫瘍への、腫瘍環境への、および/または1つもしくは複数の腫瘍を含有する組織への機械的デバイス媒介投与を指す。
腫瘍内注射によって、全身濃度を劇的に増加させることなく、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の高い局所濃度を腫瘍環境において達成することができる。ある特定のLFA-1シグナル伝達メディエーター、例えばMg2+は、生物学的作用の所望の部位から急速に除去され得るか、または標的部位での免疫応答を増強するために最も有益である濃度で望ましくない効果(例えば、非標的部位での)を示し得る。LFA-1シグナル伝達メディエーターの腫瘍内注射は、標的部位でLFA-1シグナル伝達メディエーターを治療範囲内に維持するために驚くほど有用であることが証明された(図1c、d、h、およびi)。
本発明のある特定の実施形態では、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物は、LFA-1シグナル伝達メディエーターの標的化送達のための担体をさらに含む。
「担体」という用語は、本明細書で使用される場合、標的化送達を可能にする任意の薬学的に許容される溶媒、懸濁化剤、ビヒクル剤、薬物、組成物、デバイス、ツール、またはそれらの組合せを指す。
「標的化送達」という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも1つの非標的部位より少なくとも1つの標的部位においてより高い、活性剤の濃度および/または効果を増加させることを可能にするある特定の送達方法を指す。
担体の使用は、標的部位、例えば腫瘍環境における本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の局所作用を増加させ得る。本発明のある特定の実施形態では、担体は、LFA-1シグナル伝達メディエーターまたはその成分が標的部位に達する前に放出するのを遅らせることによって(例えば、リポソームのカプセル化によって)、標的部位での成分の除去および/もしくは代謝を低減することによって、ならびに/または標的部位での干渉剤(例えば、カルシウムキレート剤)の効果を制限することによって、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、または本発明の組成物の少なくとも1つの成分の標的化送達を達成する。
がん免疫療法における使用のための本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、または本発明の組成物の成分の標的化送達および/または標的部位に達する前の遅延放出は、当業者に公知の任意の方法によって達成され得る。本発明のある特定の実施形態では、担体は、複数の膜形成分子を介して標的化送達および/または遅延放出を達成する。
「膜形成分子」という用語は、本明細書で使用される場合、生体膜の形成を可能にする、または生体膜に組み込むことができる分子を指す。膜は、単層、二層シート、またはカプセル、例えばリポソームまたはミセルを形成してもよい。ある特定の実施形態では、カプセルは、がんにおける使用のための組成物の少なくとも1つの成分を含有し、薬剤、診断剤、栄養剤、放射線増感剤、造影剤、酵素、核酸、抗体、増殖因子、タンパク質、ペプチド、炭水化物、標的化基、またはそれらの組合せをさらに有し得る。
本発明のある特定の実施形態では、膜形成分子は、カプセル形成脂質である。特に、遅延放出は、LFA-1シグナル伝達メディエーター、または本発明の組成物の成分の少なくとも1つに結合するおよび/またはこれらをカプセル化する担体によって達成され得る。本発明のある特定の実施形態では、担体は、重合化可能な両親媒性脂質を含み、より高い安定性を有する架橋されたリポソームを生成する(O'Brien et al., 1998, Acc. Chem. Res. 31:861-868; Moon, J. J., Yuchen, F. A. N., Sahdev, P., & Bazzill, J. (2019)米国特許第10,307,491号。Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office)。例としては、これらに限定されないが、DOTAP、DOPE、DOBAQ、またはDOPCが挙げられる。本発明の一部の実施形態では、担体は、(例えば、マレイミドまたはジベンゾシクロオクチン(DBCO)で)官能化された脂質を含む。
本発明のある特定の実施形態では、免疫シグナル伝達事象を治療的にモジュレートするために、免疫細胞結合(例えば、T細胞結合)合成ナノ粒子を、標的部位(例えば、免疫シナプス)への担体として使用する。ある特定の実施形態では、担体は、LFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の成分の少なくとも1つをT細胞シナプスに送達するために、T細胞膜タンパク質上の遊離のチオール基とマレイミド官能化ナノ粒子の共有結合カップリングを形成する。担体は、Stephan, Matthias T., et al. ("Synapse-directed delivery of immunomodulators using T-cell-conjugated nanoparticles." Biomaterials 33.23 (2012): 57765787)によって記載されるように、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、または本発明の組成物の成分の少なくとも1つの送達を補助し得る。
本発明の一部の実施形態では、担体は、"Stimuli-responsive liposomes for drug delivery"(Lee, Y., and D. H. Thompson. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology 9.5 (2017): e1450)に記載されるように、薬物送達のために刺激応答性リポソームを形成する。
本発明の一部の実施形態では、担体は、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、または本発明の組成物の成分の少なくとも1つに結合体化された担体-抗体である。抗体は、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の成分の少なくとも1つを標的領域に送達するために、標的部位(例えば、腫瘍環境における)または腫瘍細胞に結合し得る。本発明の一部の実施形態では、担体-抗体は、標的領域に結合すると、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の成分の少なくとも1つから離れる。本発明の一部の実施形態では、免疫系モジュレーターはまた、LFA-1シグナル伝達メディエーターの担体としての機能も果たす。
がん免疫療法における使用のための本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは組成物の少なくとも1つの成分の除去および/または代謝を低減することは、代謝の薬物誘導性の変更によって達成され得る。一例では、LFA1シグナル伝達メディエーター(例えば、マグネシウム)の除去は、副甲状腺抽出物によって低減される(Gill Jr, JOHN R., NORMAN H. Bell, and FREDERIC C. Bartter. "Effect of parathyroid extract on magnesium excretion in man." Journal of applied physiology 22.1 (1967): 136-138)。本発明の一部の実施形態では、担体は、がん免疫療法における使用のための本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは組成物の成分の少なくとも1つの濃度を増加させるための機械的デバイスである。一例では、担体は、溶血によってLFA-1シグナル伝達メディエーター(例えば、マグネシウム)の血漿中濃度を増加させるためのデバイスである。
がん免疫療法における使用のための本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは組成物の少なくとも1つの成分の作用を増強するために標的部位で干渉剤の効果を制限することは、例えばキレートを使用することによって達成され得る。一例では、担体は、LFA-1シグナル伝達メディエーターの作用を増強するためにカルシウムキレート剤EGTAを含む(Lomakina, Elena B., and Richard E. Waugh. "Micromechanical tests of adhesion dynamics between neutrophils and immobilized ICAM-1." Biophysical journal 86.2 (2004): 12231233)。
したがって、本明細書に提供される本発明は、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の少なくとも1つの成分の局所的に増加した濃度(例えば、腫瘍内注射または担体による)が、がん治療の間に免疫応答の驚くほどの増強を付与し得るという知見に基づく。
投薬は、投与が短期間であるかまたは長期間であるかに部分的に応じて、任意の好適な経路、例えば注射、例えば静脈内、皮下、または腫瘍内注射による投薬であり得る。これらに限定されないが、単回または様々な時点にわたる複数回投与、ボーラス投与、およびパルス注入を含む様々な投薬スケジュールが、本明細書において企図される。
本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、または本発明の組成物の成分は、適正な医療行為と一致した様式で製剤化され、投薬され、および投与される。この文脈における検討要因は、処置されるがんの特定のタイプ、処置される特定の対象、対象の臨床状態、がんの進行、作用物質の送達部位、投与方法、投与スケジュール設定、および医療従事者に公知の他の要因を含む。
担体の有効量は、製剤中に存在する本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターの量、本発明の組成物、または本発明の組成物の少なくとも1つの成分の量、がんのタイプおよび進行、または処置、および他の要因に依存する。
担体が、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の少なくとも1つの成分に直接結合している本発明の実施形態では、担体は、一般的に本明細書に記載されるものと同じ投薬量範囲および投与経路で、または本明細書に記載される投薬量の約1~99%で、または経験的/臨床的に適切であると決定された任意の投薬量および任意の経路で使用される。
担体が膜を形成する本発明の実施形態では、担体の量は、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の少なくとも1つの他の成分の量より高くてもよく、上記の要因に応じて、同時に投与される本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターまたは本発明の組成物の少なくとも1つの他の成分の量より、例えば2倍、3倍、5倍、10倍、50倍、100倍、または100倍より高い量であり得る。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターは、抗体またはチェックポイント阻害剤であり、用量は、上記の要因に応じて約1μg/kg~15mg/kg(例えば、0.1mg/kg~10mg/kg)である。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターは改変免疫細胞であり、1つの治療サイクルの免疫系モジュレーターの総用量は、上記の要因に応じて、典型的に約1×104個/kg~1×1010個/kgの改変免疫細胞またはそれより多い。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターは、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターの担体として作用し、免疫系モジュレーターは、類似の投薬量範囲で、好ましくは中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターのほぼ等モル投薬量範囲で投薬される。
本発明のある特定の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは二価カチオンであり、0.5~15mM、好ましくは0.9~10mM、より好ましくは1.5~5mMの範囲の濃度、特に約3mMの濃度(図1b、c、d、h、およびi)の溶液で投与される。
本発明のある特定の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは抗体であり、用量は、上記の要因に応じて約1μg/kg~15mg/kg(例えば、0.1mg/kg~10mg/kg)である。
本発明のある特定の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターはペプチドであり、用量は、上記の要因に応じて約1μg/kg~15mg/kg(例えば、0.1mg/kg~10mg/kg)である。
本発明のある特定の実施形態では、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは低分子であり、用量は、上記の要因に応じて約1μg/kg~15mg/kg(例えば、0.1mg/kg~10mg/kg)である。
本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、または本発明の組成物の少なくとも1つの成分の用量は、例えば1つまたは複数の別個の投与によるか、または連続注入によるかによらず、患者に投与するための初回候補投薬量であり得る。
本発明の一部の実施形態では、免疫系モジュレーターおよびLFA-1シグナル伝達メディエーターは、同時または逐次的に投与される。
「同時」という用語は、本明細書で使用される場合、1つより多くの薬物の同時の投与を指すが、必ずしも同じ投与経路を介してまたは1つの組み合わせた製剤の形態で投与するわけではない。例えば、本発明の組成物の1つの成分は、経口で提供され得るが、本発明の組成物の別の成分は、病院での患者の診察時に静脈内に提供され得る。
本発明のある特定の実施形態では、本発明の組成物または本発明の組成物の成分は、好適には患者に一度に投与される。
「逐次的に」という用語は、本明細書で使用される場合、本発明の組成物の第1の成分の投与の後に直ちにまたは時間内での、本発明の組成物の第2の成分の投与を指す。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターまたはLFA-1シグナル伝達メディエーターは、免疫系に対して効果を有し得る(例えば、プライミングおよび/または活性化)。投与の関連するスケジュール設定に関する要因、例えば免疫系に及ぼすこの効果の開始および期間に応じて、免疫系モジュレーターおよびLFA-1シグナル伝達メディエーターを同時または逐次的に投与することは有益である。
免疫系モジュレーターおよびLFA-1シグナル伝達メディエーターは、薬物動態および薬力学特性などにおける投与のスケジュール設定に関する、ならびに/または互いの薬物動態および薬力学特性に影響を及ぼすより多くの要因が異なり得る。
投与のスケジュール設定に関するさらなる要因は、処置される特定のタイプのがん、処置される特定の対象、対象の臨床状態、がんの進行、作用物質の送達部位、投与方法、および医療従事者に公知の他の要因を含む。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーター(例えば、改変T細胞)は、高濃度のLFA-1シグナル伝達メディエーターの毒性効果を回避するために、対象に同時投与する前に、高濃度のLFA-1シグナル伝達メディエーター(例えば、Mg2+)を含有する培地中でプレインキュベートされる。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターおよび中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、免疫系モジュレーターが中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターの担体として作用することを可能にするために同時投与される。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターおよび中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターは、担体が本発明の組成物のいくつかの成分の標的化送達を補助することを可能にするために同時投与される。
本発明の一部の実施形態では、免疫系モジュレーターおよびLFA-1シグナル伝達メディエーターは、逐次的に投与される。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターおよびLFA-1シグナル伝達メディエーターは、上記の投与のスケジュール設定に関する要因に部分的に応じて、1分、5分、10分、15分、20分、30分、45分、1時間、2時間、3時間、4時間、6時間、8時間、12時間、16時間、1日、1.5日、2日、2.5日、3日、4日、5日、7日、10日、12日、14日、16日、24日の時間差で逐次的に投与される(例えば、図1b、c、d、e、h、およびi)。
本発明の一部の実施形態では、免疫系モジュレーターは、最初に投与され、その後にLFA-1シグナル伝達メディエーターが5年未満の期間にわたり反復投与される。
本発明のある特定の実施形態では、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーター、本発明の組成物、および/または本発明の組成物の少なくとも1つの成分は、好適には一連の処置および/または処置サイクルにわたって患者に投与される。典型的に、LFA-1シグナル伝達メディエーターは、数週間から数ヶ月間にわたって投与される。場合によっては、LFA-1シグナル伝達メディエーターが、1つまたは複数の所望の効果を示し、許容可能に耐容性を示す場合、LFA-1シグナル伝達メディエーターもまた、数年間にわたって投与することができる。
本発明のある特定の実施形態では、LFA-1シグナル伝達メディエーター(例えば、Mg2+)は、対象におけるLFA-1シグナル伝達メディエーター濃度を維持するために反復投与される(図1aおよび1h)。この反復投与は、LFA-1シグナル伝達メディエーターの半減期が免疫系モジュレーターの半減期より短い本発明の実施形態では特に有益であり得る。本発明のそのような実施形態では、LFA-1シグナル伝達メディエーターは、上記の投与のスケジュール設定に関する要因に部分的に応じて、例えば1週間、2週間、3週間、または4週間の期間にわたって反復(例えば、0.5日毎、1日毎、1.5日毎、2日毎、2.5日毎、または3日毎に)投与され得る。
他の実施形態では、免疫系モジュレーターの効果(例えば、改変免疫細胞の適用)は、半減期に主に依存せず、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターによって増強され得る長期間の効果を示し得る。これらの実施形態では、LFA-1シグナル伝達メディエーターの反復投与の期間もまた長くなり、上記の投与のスケジュール設定に関する要因に部分的に応じて、例えば5週間、6週間、2ヶ月、またはそれより長くなり得る。
本発明の一部の実施形態では、第1の投与の後に、2~7日毎に反復投与を行う。
標的部位で本発明の組成物の高濃度を維持するために、本発明の組成物は、少なくとも7日毎、好ましくは6日毎、好ましくは5日毎、好ましくは4日毎、好ましくは3日毎、好ましくは2.5日毎、好ましくは2日毎に反復投与される(図1aおよび1g)。
数日間またはそれより長い期間にわたる反復投与の場合、がんのタイプおよび標的部位に応じて、処置は一般的に、疾患の症状の所望の抑制が起こるまで持続される。本発明の組成物または本発明の組成物の成分の1つの例示的な投薬量は、約0.05mg/kg~約10mg/kgの範囲であろう。このように、約0.5mg/kg、2.0mg/kg、4.0mg/kg、または10mg/kg(またはそのいずれかの組合せ)の1つまたは複数の用量が患者に投与され得る。そのような用量は、間欠的に、例えば毎週または3週間毎(例えば、患者が、抗体の約2~約20、または例えば、約6用量を投与されるように)に投与され得る。初回のより高い負荷用量の後に1つまたは複数のより低い用量を投与してもよい。しかし、他の投薬レジメンも有用であり得る。この治療の進捗は、従来の技術およびアッセイによって容易にモニターされる。
本発明のある特定の実施形態では、免疫系モジュレーターは改変免疫細胞であり、患者の耐容性を、いくつかの経過、例えば初日に10%のパターン、2日目に30%、および3日目に60%のパターンに従う3つの経過にわたって総細胞数を注射することによって調べる。
したがって、本明細書に提供される本発明は、本発明の組成物の好ましい投与パターンが、がん治療の間に免疫系モジュレーターの免疫応答を驚くほど増強することができるという知見に基づく。
本発明の一部の実施形態では、がんは、乳房、脳、血液形成臓器(例えば、急性骨髄性白血病)、免疫系(例えば、ホジキンリンパ腫)、前立腺、肺、結腸、頭頸部、皮膚、卵巣、子宮内膜、子宮頸部、腎臓、肺、胃、小腸、肝臓、膵臓、精巣、下垂体、血液、脾臓、胆嚢、胆管、食道、唾液腺、および甲状腺のがんからなる群より選択される。
本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターおよび本発明の組成物は、免疫細胞が近づくことができる臓器または組織のがんにとって特に有用である。
したがって、本明細書に提供される本発明は、本発明の組成物が、乳がん、脳がん、血液形成臓器のがん(例えば、急性骨髄性白血病)、免疫系のがん(例えば、ホジキンリンパ腫)、前立腺がん、肺がん、結腸がん、頭頸部がん、皮膚がん、卵巣がん、子宮内膜がん、子宮頸がん、腎臓がん、肺がん、胃がん、小腸がん、肝臓がん、膵臓がん、精巣がん、下垂体がん、血液のがん、脾臓がん、胆嚢がん、胆管がん、食道がん、唾液腺がん、および/または甲状腺がんからなる群より選択されるがんの免疫療法に使用するために驚くほど有用であるという知見に基づいている。
本発明の一部の実施形態では、がんは、免疫系、胸腺、脾臓、骨髄のがんからなる群より選択される。
本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターおよび本発明の組成物は、T細胞が近づくことができるがんの処置に使用するために特に有用である。
したがって、本明細書に提供される本発明は、本発明のLFA-1シグナル伝達メディエーターおよび本発明の組成物が、がん、黒色腫、肺がん、腎臓がん、膀胱がん、頭頸部がん、ホジキンリンパ腫、膀胱がん、メルケル細胞癌、および/または尿路上皮癌からなる群より選択されるがんの免疫療法に使用するために驚くほど有用であるという知見に基づいている。
特に定義していない限り、本明細書で使用される全ての科学技術用語は、本発明が属する当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等の方法および材料を、本発明の実践または試験において使用することができるが、好適な方法および材料を以下に記載する。矛盾する場合は、定義を含めた本明細書が優先する。加えて、材料、方法、および例は、単なる例証であり、限定すると意図されない。
本明細書に記載される全般的方法および技術は、当技術分野で周知の従来の方法に従って、ならびに特に示していない限り、本明細書を通して引用および考察されている様々な全般的およびより詳しい参考文献に記載されるように実施され得る。
本発明の態様は、図面および前述の説明において詳細に例証および記載されているが、そのような例証および説明は、例証または例示的であると考えられ、限定的であると考えてはならない。当業者は、以下の特許請求の範囲および精神の範囲内で変化および修正を行うことができると理解される。特に、本発明は、上記および以下に記載される異なる実施形態からの特色の任意の組合せを有するさらなる実施形態を範囲に含む。
さらに、特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「1つの(a)」または「1つの(an)」は、複数形を除外しない。単一の単位は、特許請求の範囲に引用されるいくつかの特色の機能を満たし得る。属性または特に値に関連する「本質的に」、「約」、「およそ」等の用語はそれぞれ、正確にその属性または正確にその値も規定する。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定すると解釈してはならない。
発明の詳細な説明
本明細書で使用される場合、冠詞「1つ」および「1つ(an)」は、冠詞の文法上の目的語の1つまたは1つより多く、すなわち少なくとも1つを指す。例として、「1つの要素」は、1つの要素または1つより多くの要素を意味する。「約」という用語は、本明細書で使用される場合、およそ、そのあたり、ほぼ、または付近を意味する。「約」という用語が、数値範囲と共に使用される場合、これは、記載される数値の上および下の境界を延長させることによってその範囲を修飾する。一般的に、「約」という用語は、本明細書において、数値を、記載の値の上および下に、指定された値から±20%または±10%、一部の例では±5%、一部の例では±1%、および一部の例では±0.1%の変動によって修飾するために使用され、そのような変動は本開示の方法を実施するために適切である。「処置」という用語(およびその文法的変化形、例えば「処置する」または「処置している」)は、本明細書で使用される場合、処置される個体の自然の経過を変更する試みの少なくとも1つの介入を指し、予防のために、または少なくとも1つの病態の経過の間に実施することができる。処置の望ましい効果としては、これらに限定されないが、疾患の発生または再発を防止すること、症状の軽減、疾患の任意の直接または間接的な病的結果の縮小、転移の防止、疾患進行速度の減少、疾患状態の改善または緩和、および寛解または予後の改善が挙げられる。処置は、疾患または病的状態の症状または病態に及ぼす任意の有益なまたは望ましい効果を含み、処置される疾患または状態、例えばがんの1つまたは複数の測定可能なマーカーの最小の低減さえも含み得る。「処置」は、疾患または状態、またはその関連する症状の完全な根絶または治癒を必ずしも示さない。「患者」、「対象」、「個体」等の用語は、本明細書において互換的に使用され、in vitroまたはin situで本明細書に記載される方法に従うか否かによらず、任意の動物またはその細胞を指す。ある特定の非限定的な実施形態では、患者、対象、または個体はヒトである。「キメラ抗原受容体(CAR)」という用語は、本明細書で使用される場合、既定の抗原に結合することが可能な細胞外ドメイン、細胞外ドメインが由来するポリペプチドとは異なるシグナル伝達タンパク質に由来する1つまたは複数の細胞質ドメインを含む細胞内セグメント、および膜貫通ドメインを含む融合タンパク質を指す。「有効量」という用語は、本明細書で使用される場合、所望の生物学的結果を誘導するために十分な、活性剤(例えば、単独で、組み合わせた、または潜在的に他の治療剤と組み合わせた本明細書に提供される1つまたは複数の化合物)の量を指す。その結果は、がん関連疾患の徴候、症状、もしくは原因の改善もしくは軽減、または生物システムの任意の他の所望の変更であり得る。
本明細書で使用される場合、冠詞「1つ」および「1つ(an)」は、冠詞の文法上の目的語の1つまたは1つより多く、すなわち少なくとも1つを指す。例として、「1つの要素」は、1つの要素または1つより多くの要素を意味する。「約」という用語は、本明細書で使用される場合、およそ、そのあたり、ほぼ、または付近を意味する。「約」という用語が、数値範囲と共に使用される場合、これは、記載される数値の上および下の境界を延長させることによってその範囲を修飾する。一般的に、「約」という用語は、本明細書において、数値を、記載の値の上および下に、指定された値から±20%または±10%、一部の例では±5%、一部の例では±1%、および一部の例では±0.1%の変動によって修飾するために使用され、そのような変動は本開示の方法を実施するために適切である。「処置」という用語(およびその文法的変化形、例えば「処置する」または「処置している」)は、本明細書で使用される場合、処置される個体の自然の経過を変更する試みの少なくとも1つの介入を指し、予防のために、または少なくとも1つの病態の経過の間に実施することができる。処置の望ましい効果としては、これらに限定されないが、疾患の発生または再発を防止すること、症状の軽減、疾患の任意の直接または間接的な病的結果の縮小、転移の防止、疾患進行速度の減少、疾患状態の改善または緩和、および寛解または予後の改善が挙げられる。処置は、疾患または病的状態の症状または病態に及ぼす任意の有益なまたは望ましい効果を含み、処置される疾患または状態、例えばがんの1つまたは複数の測定可能なマーカーの最小の低減さえも含み得る。「処置」は、疾患または状態、またはその関連する症状の完全な根絶または治癒を必ずしも示さない。「患者」、「対象」、「個体」等の用語は、本明細書において互換的に使用され、in vitroまたはin situで本明細書に記載される方法に従うか否かによらず、任意の動物またはその細胞を指す。ある特定の非限定的な実施形態では、患者、対象、または個体はヒトである。「キメラ抗原受容体(CAR)」という用語は、本明細書で使用される場合、既定の抗原に結合することが可能な細胞外ドメイン、細胞外ドメインが由来するポリペプチドとは異なるシグナル伝達タンパク質に由来する1つまたは複数の細胞質ドメインを含む細胞内セグメント、および膜貫通ドメインを含む融合タンパク質を指す。「有効量」という用語は、本明細書で使用される場合、所望の生物学的結果を誘導するために十分な、活性剤(例えば、単独で、組み合わせた、または潜在的に他の治療剤と組み合わせた本明細書に提供される1つまたは複数の化合物)の量を指す。その結果は、がん関連疾患の徴候、症状、もしくは原因の改善もしくは軽減、または生物システムの任意の他の所望の変更であり得る。
細胞培養培地
初代ヒトCD8 T細胞、PHA誘導T細胞芽球、Jurkat T細胞、PC3-PIPおよびT2細胞を培養するために、RPMI-1640培地(Invitrogen)に、熱不活化10%ウシ胎仔血清(HI FCS、Gibco)、50U ml-1ペニシリン(Invitrogen)および50μg ml-1ストレプトマイシン(Invitrogen)を追加補充した。ヒトREP T細胞は、10%ヒトHI AB血清、50U ml-1ペニシリン(Invitrogen)および50μg ml-1ストレプトマイシン、1mMピルビン酸塩(Gibco)、1%MEM非必須アミノ酸(Gibco)、1%GlutaMAX(Gibco)、および3,000U ml-1ヒト組換えIL-2(Proleukin、Novartis)を追加補充したRPMI-1640(Invitrogen)と1:1で混合したAIM V培地(Thermo Fisher)中で増大させた。マウスT細胞およびEL4細胞は、10% HI FCS、100U ml-1ペニシリン、100μgストレプトマイシン、0.29mg ml-1L-グルタミン、50μM 2-メルカプトエタノール(Invitrogen)を含有するRPMI-1640培地中で維持した。293Tヒト胎児腎(HEK-293T)は、10%HI FCS、2mmol lグルタミン、100μg ml-1ペニシリン、および100U ml-1ストレプトマイシン(全て、Invitrogenから購入した)を追加補充したRPMI-1640中で培養した。MC38-OVA細胞は、10%FCS、50U mL-1ペニシリンおよび50μg mL-1ストレプトマイシン、1mMピルビン酸ナトリウム、50μM 2-メルカプトエタノールを追加補充したRPMI-1640-Glutamax培地中、ジェネティシン選択下(0.4mg mL-1 G418)で維持した。全ての試薬をGibcoから購入した。マグネシウム不含培地は、二回蒸留水(ddH2O)に、RPMI-1640アミノ酸溶液(Sigma Aldrich)、RPMI-1640ビタミン溶液(Sigma Aldrich)、1%GlutaMAX(Gibco)、25mM HEPES(Gibco)、2g L-1重炭酸ナトリウム(Sigma Aldrich)、2g L-1グルコース(Sigma Aldrich)、100mg L-1硝酸カルシウム(Sigma Aldrich)、400mg L-1塩化カリウム(Sigma Aldrich)、6g L-1塩化ナトリウム(Sigma Aldrich)、800mg L-1リン酸水素ナトリウム(Sigma Aldrich)、1mg L-1グルタチオン(Sigma Aldrich)、50U ml-11ペニシリン、および50μg ml-1ストレプトマイシン、および10%HI透析FCS(dFCS、Gibco)を製造元の指示に従って追加補充することによって自作した。機能的読み出しに関して、表記のように、培地に1.2mM MgCl2もしくは1.2mM MgSO4を追加補充したか、または無処理のままとした(=0mM Mg2+)。あらゆる条件の細胞を、何らかの機能的読み出しの前に、マグネシウム不含培地で最初に2回洗浄した。自作培地中の低いバックグラウンドMg2+値を、ICP-MSによって確認した(データは示していない)。
初代ヒトCD8 T細胞、PHA誘導T細胞芽球、Jurkat T細胞、PC3-PIPおよびT2細胞を培養するために、RPMI-1640培地(Invitrogen)に、熱不活化10%ウシ胎仔血清(HI FCS、Gibco)、50U ml-1ペニシリン(Invitrogen)および50μg ml-1ストレプトマイシン(Invitrogen)を追加補充した。ヒトREP T細胞は、10%ヒトHI AB血清、50U ml-1ペニシリン(Invitrogen)および50μg ml-1ストレプトマイシン、1mMピルビン酸塩(Gibco)、1%MEM非必須アミノ酸(Gibco)、1%GlutaMAX(Gibco)、および3,000U ml-1ヒト組換えIL-2(Proleukin、Novartis)を追加補充したRPMI-1640(Invitrogen)と1:1で混合したAIM V培地(Thermo Fisher)中で増大させた。マウスT細胞およびEL4細胞は、10% HI FCS、100U ml-1ペニシリン、100μgストレプトマイシン、0.29mg ml-1L-グルタミン、50μM 2-メルカプトエタノール(Invitrogen)を含有するRPMI-1640培地中で維持した。293Tヒト胎児腎(HEK-293T)は、10%HI FCS、2mmol lグルタミン、100μg ml-1ペニシリン、および100U ml-1ストレプトマイシン(全て、Invitrogenから購入した)を追加補充したRPMI-1640中で培養した。MC38-OVA細胞は、10%FCS、50U mL-1ペニシリンおよび50μg mL-1ストレプトマイシン、1mMピルビン酸ナトリウム、50μM 2-メルカプトエタノールを追加補充したRPMI-1640-Glutamax培地中、ジェネティシン選択下(0.4mg mL-1 G418)で維持した。全ての試薬をGibcoから購入した。マグネシウム不含培地は、二回蒸留水(ddH2O)に、RPMI-1640アミノ酸溶液(Sigma Aldrich)、RPMI-1640ビタミン溶液(Sigma Aldrich)、1%GlutaMAX(Gibco)、25mM HEPES(Gibco)、2g L-1重炭酸ナトリウム(Sigma Aldrich)、2g L-1グルコース(Sigma Aldrich)、100mg L-1硝酸カルシウム(Sigma Aldrich)、400mg L-1塩化カリウム(Sigma Aldrich)、6g L-1塩化ナトリウム(Sigma Aldrich)、800mg L-1リン酸水素ナトリウム(Sigma Aldrich)、1mg L-1グルタチオン(Sigma Aldrich)、50U ml-11ペニシリン、および50μg ml-1ストレプトマイシン、および10%HI透析FCS(dFCS、Gibco)を製造元の指示に従って追加補充することによって自作した。機能的読み出しに関して、表記のように、培地に1.2mM MgCl2もしくは1.2mM MgSO4を追加補充したか、または無処理のままとした(=0mM Mg2+)。あらゆる条件の細胞を、何らかの機能的読み出しの前に、マグネシウム不含培地で最初に2回洗浄した。自作培地中の低いバックグラウンドMg2+値を、ICP-MSによって確認した(データは示していない)。
細胞系
Jurkat T細胞(クローンE61、TIB-152)およびHEK-293Tを、ATCCから購入した。T2細胞およびEL4は、Prof.Zippelius(University of Basel)から寄贈された。MC38-OVAは、当初Pedro Romero(University of Lausanne)から寄贈された。PC3-PIP細胞系は、当初A.Rosato(University of Padua、Padova)から寄贈された。細胞を上記のように培養した。
Jurkat T細胞(クローンE61、TIB-152)およびHEK-293Tを、ATCCから購入した。T2細胞およびEL4は、Prof.Zippelius(University of Basel)から寄贈された。MC38-OVAは、当初Pedro Romero(University of Lausanne)から寄贈された。PC3-PIP細胞系は、当初A.Rosato(University of Padua、Padova)から寄贈された。細胞を上記のように培養した。
マウス
C57BL/6、MHCクラスI拘束OVA特異的T細胞受容体(OT-I)トランスジェニックおよびB6.129S7-Itgaltm1Bll/J(LFA-1 KO)マウスを、当初Jackson Laboratories(USA)から購入し、その後、バーゼル大学の特定病原体フリー(SPF)条件で飼育および収容した。齢および性別を一致させたC57BL/6マウスを、腫瘍内Mg2+適用実験のためにCharles River(Italy)から購入した。マウスを、SPF条件で維持し、1週間馴化させた後、ジュネーブ大学の動物施設で実験を行った。実験は全て、Swiss Federal Veterinary Officeのガイドラインを遵守し、Cantonal Veterinary Office(Canton of Basel-Stadt and Geneva)によって承認された。全てのケージは、食物および水を自由に摂ることができた。実験の間、全ての動物を、窮迫の徴候に関して少なくとも2日毎にモニターし、必要であれば体重を週に3回測定した。マウスは、エンドポイントにおいて二酸化炭素の過量によって屠殺した。
C57BL/6、MHCクラスI拘束OVA特異的T細胞受容体(OT-I)トランスジェニックおよびB6.129S7-Itgaltm1Bll/J(LFA-1 KO)マウスを、当初Jackson Laboratories(USA)から購入し、その後、バーゼル大学の特定病原体フリー(SPF)条件で飼育および収容した。齢および性別を一致させたC57BL/6マウスを、腫瘍内Mg2+適用実験のためにCharles River(Italy)から購入した。マウスを、SPF条件で維持し、1週間馴化させた後、ジュネーブ大学の動物施設で実験を行った。実験は全て、Swiss Federal Veterinary Officeのガイドラインを遵守し、Cantonal Veterinary Office(Canton of Basel-Stadt and Geneva)によって承認された。全てのケージは、食物および水を自由に摂ることができた。実験の間、全ての動物を、窮迫の徴候に関して少なくとも2日毎にモニターし、必要であれば体重を週に3回測定した。マウスは、エンドポイントにおいて二酸化炭素の過量によって屠殺した。
ヒトナイーブおよびメモリーT細胞の単離
血液試料を、健康な男性および女性ドナー(年齢18~65歳)から、書面でのインフォームドコンセントを得た後(Blood donor center、University Hospital Basel)、バフィーコートとして得た。
血液試料を、健康な男性および女性ドナー(年齢18~65歳)から、書面でのインフォームドコンセントを得た後(Blood donor center、University Hospital Basel)、バフィーコートとして得た。
末梢血単核細胞(PBMC)を、標準的な密度勾配遠心分離プロトコール(Lymphoprep;Fresenis Kabi)によって単離した。MACSビーズおよびLSカラム(いずれもMilteny Biotec)を使用してCD8陽性T細胞を選別した。陽性選択したCD8 T細胞を、APC抗CD62L mAb(ImmunoTools)およびPacific Blue抗CD45RA(Beckman Coulter)と共にインキュベートした。ナイーブおよびEM CD8+ T細胞をそれぞれ、CD62L+CD45RA+およびCD62L-CD45RA-集団として同定した。細胞選別を、BD FACSAria IIIまたはBD influx細胞選別装置(BD Bioscience)によって実施した。細胞を、37℃で24時間休ませた後、さらなる実験を行った。
ヒトT細胞芽球(PHA芽球)の生成
PBMCを、10μg ml-1フィトヘマグルチニン(PHA、Thermo Fisher)および300U ml-1ヒト組換えIL-2(Proleukin、Novartis)によって活性化した。PHA芽球を、新鮮なIL-2を3~4日毎に添加することによって増大させた。
PBMCを、10μg ml-1フィトヘマグルチニン(PHA、Thermo Fisher)および300U ml-1ヒト組換えIL-2(Proleukin、Novartis)によって活性化した。PHA芽球を、新鮮なIL-2を3~4日毎に添加することによって増大させた。
ヒトT細胞のin vitro活性化
特に述べていない限り、ヒトEM CD8 T細胞およびPHA芽球を、1μg ml-1のプレート結合抗CD3 Ab(HIT3a、Biolegend)および5μg ml-1の可溶性抗CD28 Abの存在下で活性化させた。ナイーブCD8 T細胞を、施設内で作製した抗CD3/抗CD28コーティングマイクロビーズによって活性化した。ポリビーズミクロスフェア(4.5mm、Polyscience Eppenheim)を、1μg抗CD3 Abおよび10μg抗CD28 Abと共にインキュベートした。T細胞を2×105細胞/ウェルで96ウェル平底プレート(Greiner BIO One)において、10%dFCSを追加補充し、表記のMg2+またはLFA-1阻害剤を追加補充した自作の培地中に蒔いた。初代ヒトT細胞を、24時間活性化させ、PHA芽球を4時間活性化させた。
特に述べていない限り、ヒトEM CD8 T細胞およびPHA芽球を、1μg ml-1のプレート結合抗CD3 Ab(HIT3a、Biolegend)および5μg ml-1の可溶性抗CD28 Abの存在下で活性化させた。ナイーブCD8 T細胞を、施設内で作製した抗CD3/抗CD28コーティングマイクロビーズによって活性化した。ポリビーズミクロスフェア(4.5mm、Polyscience Eppenheim)を、1μg抗CD3 Abおよび10μg抗CD28 Abと共にインキュベートした。T細胞を2×105細胞/ウェルで96ウェル平底プレート(Greiner BIO One)において、10%dFCSを追加補充し、表記のMg2+またはLFA-1阻害剤を追加補充した自作の培地中に蒔いた。初代ヒトT細胞を、24時間活性化させ、PHA芽球を4時間活性化させた。
NY-ESOペプチド
NY-ESO-9cペプチド(SLLMWITQC)を、>95%純度でEZ Biolabsから購入した。凍結乾燥ペプチドを、10mMで滅菌ジメチルスルホキシド(DMSO)中に再懸濁し、-20℃でさらに使用するまで保存した。
NY-ESO-9cペプチド(SLLMWITQC)を、>95%純度でEZ Biolabsから購入した。凍結乾燥ペプチドを、10mMで滅菌ジメチルスルホキシド(DMSO)中に再懸濁し、-20℃でさらに使用するまで保存した。
REP T細胞のためのT細胞受容体構築物
コドン最適化WT LAU155 NY-ESO-1 T細胞受容体アルファおよびベータ鎖を、IRESドメインによって隔てられたhPGKプロモーターの下でコードするレンチウイルス構築物は、ローザンヌ大学のDr.Michael HebeisenおよびDr.Natalie Ruferから寄贈された(Hebeisen et al., 2013; Schmid et al., 2010)。このTCRは、その内因性NY-ESO-1 SLLMWITQCペプチドに関してKD=21.4μMを有した。
コドン最適化WT LAU155 NY-ESO-1 T細胞受容体アルファおよびベータ鎖を、IRESドメインによって隔てられたhPGKプロモーターの下でコードするレンチウイルス構築物は、ローザンヌ大学のDr.Michael HebeisenおよびDr.Natalie Ruferから寄贈された(Hebeisen et al., 2013; Schmid et al., 2010)。このTCRは、その内因性NY-ESO-1 SLLMWITQCペプチドに関してKD=21.4μMを有した。
REP T細胞のためのレンチウイルスの生成
レンチウイルスを生成するために2.5×106個の低継代HEK293T細胞を、DMEM培地(Thermo Fisher)中で培養し、15cm組織培養処理培養皿に播種した。3日後、第二世代のLTR含有ドナープラスミド、パッケージングプラスミドpCMV-delta8.9、およびエンベローププラスミドVSV-Gを、追加補充していないOpti-MEM(Thermo Fisher)中、4:2:1の比で混合し、濾過滅菌した。次に、この溶液を、同様にOpti-MEM中で希釈したポリエチレンイミン25kDa(Polysciences Inc.)とDNA:PEI比1:3で混合した。15cm培養皿当たり28μgのDNAをトランスフェクトした。2日後、上清を細胞から収集し(培地交換)、0.45μm PESフィルターを通して濾過した。第2のバッチの上清を24時間後に収集するまで、上清を4℃で1日間保存した。レンチウイルス粒子を含有する上清を、40,000×g、4℃で2時間の超遠心分離によって濃縮し、PBS中0.1%BSAに再懸濁させ、-80℃で凍結した。
レンチウイルスを生成するために2.5×106個の低継代HEK293T細胞を、DMEM培地(Thermo Fisher)中で培養し、15cm組織培養処理培養皿に播種した。3日後、第二世代のLTR含有ドナープラスミド、パッケージングプラスミドpCMV-delta8.9、およびエンベローププラスミドVSV-Gを、追加補充していないOpti-MEM(Thermo Fisher)中、4:2:1の比で混合し、濾過滅菌した。次に、この溶液を、同様にOpti-MEM中で希釈したポリエチレンイミン25kDa(Polysciences Inc.)とDNA:PEI比1:3で混合した。15cm培養皿当たり28μgのDNAをトランスフェクトした。2日後、上清を細胞から収集し(培地交換)、0.45μm PESフィルターを通して濾過した。第2のバッチの上清を24時間後に収集するまで、上清を4℃で1日間保存した。レンチウイルス粒子を含有する上清を、40,000×g、4℃で2時間の超遠心分離によって濃縮し、PBS中0.1%BSAに再懸濁させ、-80℃で凍結した。
REP T細胞産生のためのヒトT細胞の形質導入
NY-ESO-1 TCR特異的T細胞を生成するために、健康なヒトドナーPBMCを解凍し、PBS中で洗浄した。次に、CD8 T細胞を、CD8マイクロビーズ(Miltenyi)を使用して製造元の指示に従って、AutoMACS(Myltenyi)上で単離した。単離された細胞を洗浄し、150U ml-1 IL-2を追加補充した培地中に再懸濁させ、1.5mio ml-1で蒔いた。次に、CD8 T細胞を、T細胞活性化および増大キット(Miltenyi)からの活性化ビーズと、製造元の指示に従って1:1の比で活性化した。24時間後、上記のように産生されたNY-ESO-1 TCRレンチウイルス粒子を、感染多重度(MOI)2で添加した。次に細胞を、2日毎に新鮮な培地を与え、50U ml-1IL-2を補充して5日間増大させた。NY-ESO-1 TCR陽性T細胞を、FACSAria IIIまたはFACS SorpAria(BD)によって選別し、NY-ESO-9cペプチドによって再度刺激した。0.5~2×106細胞 ml-1の細胞密度を増大のために維持し、3,000U ml-1 IL-2を3日毎に交換した。1週間増大させた後、細胞を液体窒素中で保存するか、またはさらに増大させて、その後下記の機能的読み出しのために使用した。
NY-ESO-1 TCR特異的T細胞を生成するために、健康なヒトドナーPBMCを解凍し、PBS中で洗浄した。次に、CD8 T細胞を、CD8マイクロビーズ(Miltenyi)を使用して製造元の指示に従って、AutoMACS(Myltenyi)上で単離した。単離された細胞を洗浄し、150U ml-1 IL-2を追加補充した培地中に再懸濁させ、1.5mio ml-1で蒔いた。次に、CD8 T細胞を、T細胞活性化および増大キット(Miltenyi)からの活性化ビーズと、製造元の指示に従って1:1の比で活性化した。24時間後、上記のように産生されたNY-ESO-1 TCRレンチウイルス粒子を、感染多重度(MOI)2で添加した。次に細胞を、2日毎に新鮮な培地を与え、50U ml-1IL-2を補充して5日間増大させた。NY-ESO-1 TCR陽性T細胞を、FACSAria IIIまたはFACS SorpAria(BD)によって選別し、NY-ESO-9cペプチドによって再度刺激した。0.5~2×106細胞 ml-1の細胞密度を増大のために維持し、3,000U ml-1 IL-2を3日毎に交換した。1週間増大させた後、細胞を液体窒素中で保存するか、またはさらに増大させて、その後下記の機能的読み出しのために使用した。
REP T細胞の活性化および細胞傷害
REP T細胞を、96ウェル平底プレートにおいてT2標的細胞と共に、特に示していない限り、1:1の比(各4~6×104個)でインキュベートした。最適な比は、各ドナーに関して事前に滴定されている。異なる細胞集団を識別するために、REP T細胞を、CellTrace Violet(CTV、Invitrogen)によって標識し、T2標的細胞を、カルボキシフルオレセイン二酢酸スクシンイミジルエステル(CFSE、Invitrogen)によって標識した。同時インキュベーションの前に、CFSE標識T2標的細胞を、10-8MのNY ESOペプチドによってマグネシウム不含培地中で30分間パルスし、3回洗浄した後、10%dFCSを追加補充したマグネシウム不含培地中、表記のカチオンまたはLFA-1阻害剤濃度でREP T細胞と共に再懸濁させた。全ての同時インキュベーション実験に関して、細胞を、遠心分離することなく沈降させた。脱顆粒アッセイに関して、抗CD107a-AF647 Abを、同時インキュベーションの全期間にわたって培養培地に直接添加した。4時間後、細胞を採取し、冷FACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間穏やかに固定した。細胞傷害を、NucView 488蛍光発生カスパーゼ-3基質(Biotium)によって調べた。蛍光発生カスパーゼ基質を、同時インキュベーションの開始時、ウェルに最終濃度1μMで添加した。45分後、細胞をFACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間穏やかに固定した。タンパク質リン酸化の解析に関して、同時インキュベーションを、以下のフローサイトメトリーの節に記載されるように25分後に終了した。あるいは、ルシフェラーゼ発現T2標的細胞を使用した(図4e)。この特定の実験に関して、REP T細胞T2標的比は2:1であった。CBR-LFA1/2(Biolegend)またはアイソタイプ対照(Biolegend)を、同時培養の開始時に最終濃度10μg ml-1で添加した。細胞傷害は、ルシフェリンを0.15mg ml-1(PerkinElmer)で培地に添加した後、プレートリーダー(Synergy H1、BioTek)によって発光シグナル強度を測定することによって定量した。
REP T細胞を、96ウェル平底プレートにおいてT2標的細胞と共に、特に示していない限り、1:1の比(各4~6×104個)でインキュベートした。最適な比は、各ドナーに関して事前に滴定されている。異なる細胞集団を識別するために、REP T細胞を、CellTrace Violet(CTV、Invitrogen)によって標識し、T2標的細胞を、カルボキシフルオレセイン二酢酸スクシンイミジルエステル(CFSE、Invitrogen)によって標識した。同時インキュベーションの前に、CFSE標識T2標的細胞を、10-8MのNY ESOペプチドによってマグネシウム不含培地中で30分間パルスし、3回洗浄した後、10%dFCSを追加補充したマグネシウム不含培地中、表記のカチオンまたはLFA-1阻害剤濃度でREP T細胞と共に再懸濁させた。全ての同時インキュベーション実験に関して、細胞を、遠心分離することなく沈降させた。脱顆粒アッセイに関して、抗CD107a-AF647 Abを、同時インキュベーションの全期間にわたって培養培地に直接添加した。4時間後、細胞を採取し、冷FACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間穏やかに固定した。細胞傷害を、NucView 488蛍光発生カスパーゼ-3基質(Biotium)によって調べた。蛍光発生カスパーゼ基質を、同時インキュベーションの開始時、ウェルに最終濃度1μMで添加した。45分後、細胞をFACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間穏やかに固定した。タンパク質リン酸化の解析に関して、同時インキュベーションを、以下のフローサイトメトリーの節に記載されるように25分後に終了した。あるいは、ルシフェラーゼ発現T2標的細胞を使用した(図4e)。この特定の実験に関して、REP T細胞T2標的比は2:1であった。CBR-LFA1/2(Biolegend)またはアイソタイプ対照(Biolegend)を、同時培養の開始時に最終濃度10μg ml-1で添加した。細胞傷害は、ルシフェリンを0.15mg ml-1(PerkinElmer)で培地に添加した後、プレートリーダー(Synergy H1、BioTek)によって発光シグナル強度を測定することによって定量した。
CAR T細胞の組換えレンチウイルス産生
高力価複製欠損レンチウイルスを産生し、初代T細胞の形質導入のために超遠心分離によって濃縮した。簡単に説明すると、トランスフェクションの24時間前に、HEK293細胞をT-150組織培養フラスコにおいて30mlの培地中、10×106個で播種した。全てのプラスミドDNAを、Endo-free Maxiprepキット(Invitrogen、Life Technologies)を使用して精製した。HEK-293T細胞に、7μg pVSV-G(VSV糖タンパク質発現プラスミド)、18μg R874(RevおよびGag/Pol発現プラスミド)、および15μg pELNSトランスジーンプラスミドを、Turbofect(Thermo Fisher)およびOptimem培地の混合物(Invitrogen、Life Technologies、3mlのOptimemに関して180μlのTurbofect)を使用してトランスフェクトした。ウイルス上清をトランスフェクションの48時間後に収集した。ウイルス粒子を24,000gで2時間の超遠心分離によって濃縮し、400μlの培地中に再懸濁させた直後、ドライアイス上で瞬間凍結した。
高力価複製欠損レンチウイルスを産生し、初代T細胞の形質導入のために超遠心分離によって濃縮した。簡単に説明すると、トランスフェクションの24時間前に、HEK293細胞をT-150組織培養フラスコにおいて30mlの培地中、10×106個で播種した。全てのプラスミドDNAを、Endo-free Maxiprepキット(Invitrogen、Life Technologies)を使用して精製した。HEK-293T細胞に、7μg pVSV-G(VSV糖タンパク質発現プラスミド)、18μg R874(RevおよびGag/Pol発現プラスミド)、および15μg pELNSトランスジーンプラスミドを、Turbofect(Thermo Fisher)およびOptimem培地の混合物(Invitrogen、Life Technologies、3mlのOptimemに関して180μlのTurbofect)を使用してトランスフェクトした。ウイルス上清をトランスフェクションの48時間後に収集した。ウイルス粒子を24,000gで2時間の超遠心分離によって濃縮し、400μlの培地中に再懸濁させた直後、ドライアイス上で瞬間凍結した。
CAR T細胞生成のための初代ヒトT細胞形質導入
初代ヒトT細胞を、健康なドナーの末梢血単核細胞(HD;バフィーコートまたはアフェレーシスフィルターとして調製)から単離した。全ての血液試料を、インフォームドコンセントを得たHDから収集し、Canton of Vaudからの倫理的承認を受けて遺伝子操作した。総末梢血単核細胞を、Lymphoprep(Axonlab)分離溶液を介して、標準的な遠心分離プロトコールを使用して得た。CD4およびCD8 T細胞を、磁気ビーズに基づく陰性選択キットを使用して製造元の推奨(easySEP、Stem Cell technology)に従って単離した。精製CD4およびCD8 T細胞を、1:1の比で培養し、抗CD3および抗CD28 Abコーティングビーズ(Invitrogen、Life Technologies)によってT細胞対ビーズの1:2の比で刺激した。T細胞に、活性化後18~22時間で、レンチウイルス粒子を形質導入した。ヒト組換えIL-2(hIL-2;Glaxo)を、刺激後5日まで(+5日目)1日おきに50IU ml-1の濃度で補充した。+5日目に、磁気ビーズを除去し、h-IL-7およびh-IL-15(Miltenyi Biotec)を10ng ml-1で培養物に添加し、h-IL-2を置き換えた。0.5~1×106細胞 ml-1の細胞密度を増大のために維持した。休ませた操作されたT細胞を、全ての機能的アッセイの前にトランスジーン発現が等価となるように調整した。
初代ヒトT細胞を、健康なドナーの末梢血単核細胞(HD;バフィーコートまたはアフェレーシスフィルターとして調製)から単離した。全ての血液試料を、インフォームドコンセントを得たHDから収集し、Canton of Vaudからの倫理的承認を受けて遺伝子操作した。総末梢血単核細胞を、Lymphoprep(Axonlab)分離溶液を介して、標準的な遠心分離プロトコールを使用して得た。CD4およびCD8 T細胞を、磁気ビーズに基づく陰性選択キットを使用して製造元の推奨(easySEP、Stem Cell technology)に従って単離した。精製CD4およびCD8 T細胞を、1:1の比で培養し、抗CD3および抗CD28 Abコーティングビーズ(Invitrogen、Life Technologies)によってT細胞対ビーズの1:2の比で刺激した。T細胞に、活性化後18~22時間で、レンチウイルス粒子を形質導入した。ヒト組換えIL-2(hIL-2;Glaxo)を、刺激後5日まで(+5日目)1日おきに50IU ml-1の濃度で補充した。+5日目に、磁気ビーズを除去し、h-IL-7およびh-IL-15(Miltenyi Biotec)を10ng ml-1で培養物に添加し、h-IL-2を置き換えた。0.5~1×106細胞 ml-1の細胞密度を増大のために維持した。休ませた操作されたT細胞を、全ての機能的アッセイの前にトランスジーン発現が等価となるように調整した。
CAR T細胞による細胞傷害アッセイ
細胞傷害アッセイを、IncuCyte機器(Essen Bioscience)を使用して実施した。簡単に説明すると、1.25×104個のPC3-PIP標的細胞を、96ウェル平底プレート(Costar、Vitaris)に播種した。4時間後、休ませたT細胞(48時間サイトカインを添加していない)を洗浄し、2.5×104個/ウェルで、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充したまたはMg2+を追加補充していない自作の培地中に2:1のエフェクター対標的比で播種した。外因性のサイトカインは、アッセイの同時培養期間の間に添加しなかった。IncuCyteカスパーゼ-3/7(Essen Bioscience)を、全体積200μl中、最終濃度5μMで添加した。時間をわたっての自発的な細胞死をモニターするために、IncuCyteカスパーゼ-3/7試薬の存在下での非形質導入(UTD)-T細胞および腫瘍細胞の同時インキュベーションを含む実験の内部陰性対照を、全てのアッセイに含めた。陽性対照として、腫瘍細胞単独を、1%トライトン溶液によって処理し、アッセイにおける最大死滅を評価した。ウェル当たりの総緑色領域の画像を同時培養の2時間毎に収集した。ウェル当たりの総緑色領域を、Essen Bioscienceによって提供されるIncuCyte ZOOMソフトウェアの同じ解析プロトコールを使用して得た。データは全て、0時間で観察されたバックグラウンド蛍光(CAR-T細胞による任意の細胞死滅の前)を全てのさらなる時点から減算することによって正規化した。
細胞傷害アッセイを、IncuCyte機器(Essen Bioscience)を使用して実施した。簡単に説明すると、1.25×104個のPC3-PIP標的細胞を、96ウェル平底プレート(Costar、Vitaris)に播種した。4時間後、休ませたT細胞(48時間サイトカインを添加していない)を洗浄し、2.5×104個/ウェルで、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充したまたはMg2+を追加補充していない自作の培地中に2:1のエフェクター対標的比で播種した。外因性のサイトカインは、アッセイの同時培養期間の間に添加しなかった。IncuCyteカスパーゼ-3/7(Essen Bioscience)を、全体積200μl中、最終濃度5μMで添加した。時間をわたっての自発的な細胞死をモニターするために、IncuCyteカスパーゼ-3/7試薬の存在下での非形質導入(UTD)-T細胞および腫瘍細胞の同時インキュベーションを含む実験の内部陰性対照を、全てのアッセイに含めた。陽性対照として、腫瘍細胞単独を、1%トライトン溶液によって処理し、アッセイにおける最大死滅を評価した。ウェル当たりの総緑色領域の画像を同時培養の2時間毎に収集した。ウェル当たりの総緑色領域を、Essen Bioscienceによって提供されるIncuCyte ZOOMソフトウェアの同じ解析プロトコールを使用して得た。データは全て、0時間で観察されたバックグラウンド蛍光(CAR-T細胞による任意の細胞死滅の前)を全てのさらなる時点から減算することによって正規化した。
CAR T細胞のサイトカイン放出アッセイ
サイトカイン放出アッセイを、96ウェル丸底プレートにおいて、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充したまたはMg2+を追加補充していない最終体積200μlの自作の培地中、2連で、ウェル当たり5×104個のT細胞を5×104個の標的細胞と同時培養することによって実施した。24時間後、同時培養上清を収集し、市販の酵素結合免疫吸着検定キットによって、製造元のプロトコール(BioLegend)に従ってIFNγの存在に関して試験した。
サイトカイン放出アッセイを、96ウェル丸底プレートにおいて、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充したまたはMg2+を追加補充していない最終体積200μlの自作の培地中、2連で、ウェル当たり5×104個のT細胞を5×104個の標的細胞と同時培養することによって実施した。24時間後、同時培養上清を収集し、市販の酵素結合免疫吸着検定キットによって、製造元のプロトコール(BioLegend)に従ってIFNγの存在に関して試験した。
マウスMC38-OVA腫瘍モデル-設定
特に述べていない限り、6~12週齢の雌性マウスを実験に使用した。事前に免疫化したマウスによるアッセイにおいて、マウスを腫瘍移植の19日前に、100μLのPBSに再懸濁した100μgのOVAタンパク質(Invivogen)および50μgのCpG-B ODN 1826(Eurogentec)の皮下注射によって免疫化した。腫瘍の移植に関して、マウスに、100μlのPBSに再懸濁させた0.5×106個のMC38-OVA細胞を脇腹に皮下接種した。両側の腫瘍実験の場合、マウスに、3mM NaCl、または3mM MgCl2(いずれもddH2Oに希釈した)のいずれかの50μLの腫瘍内注射を行った。NaCl溶液の注射を左脇腹の腫瘍に適用し、MgCl2溶液を反対側の腫瘍に注射した。腫瘍が触診可能となる、通常腫瘍注射後5日目から10日目の間に腫瘍内注射を開始した。注射を、3日毎に繰り返した。腫瘍サイズを、キャリパーを使用して定量し、腫瘍体積を、合理的な楕円の方程式(α2×β×π/6、αは短軸であり、βは長軸である)を使用して計算した。全ての生存実験において、いずれかの腫瘍寸法が15mmより長い長さに達した後、マウスの試験を中止した。
特に述べていない限り、6~12週齢の雌性マウスを実験に使用した。事前に免疫化したマウスによるアッセイにおいて、マウスを腫瘍移植の19日前に、100μLのPBSに再懸濁した100μgのOVAタンパク質(Invivogen)および50μgのCpG-B ODN 1826(Eurogentec)の皮下注射によって免疫化した。腫瘍の移植に関して、マウスに、100μlのPBSに再懸濁させた0.5×106個のMC38-OVA細胞を脇腹に皮下接種した。両側の腫瘍実験の場合、マウスに、3mM NaCl、または3mM MgCl2(いずれもddH2Oに希釈した)のいずれかの50μLの腫瘍内注射を行った。NaCl溶液の注射を左脇腹の腫瘍に適用し、MgCl2溶液を反対側の腫瘍に注射した。腫瘍が触診可能となる、通常腫瘍注射後5日目から10日目の間に腫瘍内注射を開始した。注射を、3日毎に繰り返した。腫瘍サイズを、キャリパーを使用して定量し、腫瘍体積を、合理的な楕円の方程式(α2×β×π/6、αは短軸であり、βは長軸である)を使用して計算した。全ての生存実験において、いずれかの腫瘍寸法が15mmより長い長さに達した後、マウスの試験を中止した。
マウスMC38-OVA腫瘍モデル-in vivo CD8+ T細胞枯渇
CD8枯渇実験に関して、マウスを上記のようにOVAによって免疫化し、0.5×106個のMC38-OVA細胞を片側の脇腹に接種した。腫瘍が触診可能となった後、3mM NaClまたは3mM MgCl2のいずれかの腫瘍内注射を開始し、3日毎に繰り返した。CD8 T細胞を、10mg kg-1の抗CD8a Ab(53-6.72、BioXCell)を1週間に1回腹腔内投与することによって枯渇させた。
CD8枯渇実験に関して、マウスを上記のようにOVAによって免疫化し、0.5×106個のMC38-OVA細胞を片側の脇腹に接種した。腫瘍が触診可能となった後、3mM NaClまたは3mM MgCl2のいずれかの腫瘍内注射を開始し、3日毎に繰り返した。CD8 T細胞を、10mg kg-1の抗CD8a Ab(53-6.72、BioXCell)を1週間に1回腹腔内投与することによって枯渇させた。
マウスMC38-OVA腫瘍モデル-in vivo PD-1遮断
PD-1遮断実験に関して、マウスを上記のようにOVAによって免疫化し、片側の脇腹に0.5×106個のMC38-OVA細胞を接種した。腫瘍が触診可能となった5日目に、3mM NaClまたは3mM MgCl2のいずれかの腫瘍内注射を開始し、3日毎に8サイクルを繰り返した。マウスにさらに、アイソタイプ対照(IgG2a)または抗PD-1 Abを、腫瘍の移植後9日目、12日目、および15日目に、pHを一致させた100μlのPBS(製造元の推奨に従う)中で希釈した200μg/マウスの用量で腹腔内注射した。使用した抗体は:抗PD-1 IgG2a Ab(クローンRMP1-14)またはIgG2aアイソタイプ対照Ab(クローン2A3、いずれもBioXCellから購入)であった。
PD-1遮断実験に関して、マウスを上記のようにOVAによって免疫化し、片側の脇腹に0.5×106個のMC38-OVA細胞を接種した。腫瘍が触診可能となった5日目に、3mM NaClまたは3mM MgCl2のいずれかの腫瘍内注射を開始し、3日毎に8サイクルを繰り返した。マウスにさらに、アイソタイプ対照(IgG2a)または抗PD-1 Abを、腫瘍の移植後9日目、12日目、および15日目に、pHを一致させた100μlのPBS(製造元の推奨に従う)中で希釈した200μg/マウスの用量で腹腔内注射した。使用した抗体は:抗PD-1 IgG2a Ab(クローンRMP1-14)またはIgG2aアイソタイプ対照Ab(クローン2A3、いずれもBioXCellから購入)であった。
マウスMC38-OVA腫瘍モデル-腫瘍浸潤免疫細胞のフローサイトメトリー解析
腫瘍組織をマウスから単離し、秤量し、カミソリの刃で細切した。組織をアキュターゼ(PAA)、コラゲナーゼIV(Worthington)、ヒアルロニダーゼ(Sigma)、およびDNアーゼIV型(Sigma)を使用して37℃で60分間絶えず振とうさせながら消化した。細胞懸濁物を、セルストレーナー(70μm)を使用して濾過した。Precision Countingビーズ(Biolegend)を染色前に添加し、腫瘍1グラム当たりの細胞数を定量した。単細胞懸濁物を、ラット抗マウスFcγIII/II受容体(CD16/CD32)遮断抗体(‘Fc-block’)によってブロックし、生存/死細胞排除色素によって染色した。次に、細胞を、細胞表面抗原に対するフルオロフォア結合体化抗体と共にインキュベートし、FACS緩衝液(PBS+2%FBS)中で洗浄し、再懸濁させた。細胞内/核内抗原の場合、細胞表面抗体によって染色した細胞を固定し、Foxp3/転写因子染色緩衝液(eBioscience)を使用して透過性にした後、細胞内抗原に対する抗体と共にインキュベートした。
腫瘍組織をマウスから単離し、秤量し、カミソリの刃で細切した。組織をアキュターゼ(PAA)、コラゲナーゼIV(Worthington)、ヒアルロニダーゼ(Sigma)、およびDNアーゼIV型(Sigma)を使用して37℃で60分間絶えず振とうさせながら消化した。細胞懸濁物を、セルストレーナー(70μm)を使用して濾過した。Precision Countingビーズ(Biolegend)を染色前に添加し、腫瘍1グラム当たりの細胞数を定量した。単細胞懸濁物を、ラット抗マウスFcγIII/II受容体(CD16/CD32)遮断抗体(‘Fc-block’)によってブロックし、生存/死細胞排除色素によって染色した。次に、細胞を、細胞表面抗原に対するフルオロフォア結合体化抗体と共にインキュベートし、FACS緩衝液(PBS+2%FBS)中で洗浄し、再懸濁させた。細胞内/核内抗原の場合、細胞表面抗体によって染色した細胞を固定し、Foxp3/転写因子染色緩衝液(eBioscience)を使用して透過性にした後、細胞内抗原に対する抗体と共にインキュベートした。
マグネシウム制限食餌
精製成分齧歯類食餌AIN-76Aに基づくマグネシウム制限食餌および一致する対照食餌を、Research Diets Inc.(USA)から購入した。
精製成分齧歯類食餌AIN-76Aに基づくマグネシウム制限食餌および一致する対照食餌を、Research Diets Inc.(USA)から購入した。
マウスCTL分化および培養
単細胞懸濁物を、C57Bl/6およびLFA-1 KOマウス(雄性および雌性、6~10週齢、性別および週齢の等しい分布)から採取したリンパ節および脾臓から作製した。ナイーブCD8 T細胞を、磁気ビーズに基づく陰性選択キットを使用して、製造元の推奨(easySEP、Stem Cell technology)に従って単離した。ナイーブT細胞(2×105個/ウェル)を、100U ml-1のIL-2(Proleukin)の存在下、5μgの抗CD3 Ab(プレート結合)および1μgの抗CD28 Ab(可溶性;いずれもBiolegendから)の存在下で2日間平板培養した。細胞を洗浄し、500U ml-1 IL-2を含む96ウェル丸底プレートにおいて新鮮な培地中106個 ml-1で播種した。0.5~2×106個 ml-1の細胞密度を増大のために維持し、IL-2を毎日交換した。機能的読み出しを、最初の活性化後7~19日目に、IL-2の非存在下で行った。
単細胞懸濁物を、C57Bl/6およびLFA-1 KOマウス(雄性および雌性、6~10週齢、性別および週齢の等しい分布)から採取したリンパ節および脾臓から作製した。ナイーブCD8 T細胞を、磁気ビーズに基づく陰性選択キットを使用して、製造元の推奨(easySEP、Stem Cell technology)に従って単離した。ナイーブT細胞(2×105個/ウェル)を、100U ml-1のIL-2(Proleukin)の存在下、5μgの抗CD3 Ab(プレート結合)および1μgの抗CD28 Ab(可溶性;いずれもBiolegendから)の存在下で2日間平板培養した。細胞を洗浄し、500U ml-1 IL-2を含む96ウェル丸底プレートにおいて新鮮な培地中106個 ml-1で播種した。0.5~2×106個 ml-1の細胞密度を増大のために維持し、IL-2を毎日交換した。機能的読み出しを、最初の活性化後7~19日目に、IL-2の非存在下で行った。
マウスOT-1細胞およびヒトJurkat T細胞のCRISPR-Cas9編集
crRNAを、IDTからの事前に設計されたCRISPR-Cas9ガイドRNAツールから選択した。産物IDおよび配列を補足表Iに記載する。crRNA(IDT)または陰性対照crRNA #1(IDT)およびtrRNA(IDT)を、1:1の比でヌクレアーゼ不含二重鎖緩衝液(IDT)中、最終濃度50μMとなるように混合し、95℃で5分間アニールし、40μM Cas9(QB3 MacroLab、UC Berkeley)に加えた後、室温で少なくとも10分間インキュベートした。マウスOT-1細胞に、マウスT細胞Nucleofector Kit(Lonza)によって、2b Nucleofectorを使用して製造元の指示に従ってトランスフェクトした。簡単に説明すると、単細胞懸濁物を、OT-Iマウス(雄性および雌性、6~10週齢、性別および週齢の等しい分布)から採取したリンパ節および脾臓から作製した。2×106個のOT-Iリンパ球を、100μlのNucleofector溶液中に再懸濁させ、20μMのRNPと合わせた。適切なnucleofectorプログラムを適用した。細胞を、マウスT細胞Nucleofector培地(Lonza)中で24時間休ませた後、OVA257-264ペプチドをパルスした(10-9M)C57/Bl6脾細胞によって100U ml-1のIL-2(Proleukin)の存在下で3日間活性化した。細胞を洗浄し、500U ml1 IL-2を含む96ウェル丸底プレートにおいて新鮮な培地中、106個 ml-1で播種した。ノックアウト効率を、フローサイトメトリーによって検証し、細胞選別によって精製した。
crRNAを、IDTからの事前に設計されたCRISPR-Cas9ガイドRNAツールから選択した。産物IDおよび配列を補足表Iに記載する。crRNA(IDT)または陰性対照crRNA #1(IDT)およびtrRNA(IDT)を、1:1の比でヌクレアーゼ不含二重鎖緩衝液(IDT)中、最終濃度50μMとなるように混合し、95℃で5分間アニールし、40μM Cas9(QB3 MacroLab、UC Berkeley)に加えた後、室温で少なくとも10分間インキュベートした。マウスOT-1細胞に、マウスT細胞Nucleofector Kit(Lonza)によって、2b Nucleofectorを使用して製造元の指示に従ってトランスフェクトした。簡単に説明すると、単細胞懸濁物を、OT-Iマウス(雄性および雌性、6~10週齢、性別および週齢の等しい分布)から採取したリンパ節および脾臓から作製した。2×106個のOT-Iリンパ球を、100μlのNucleofector溶液中に再懸濁させ、20μMのRNPと合わせた。適切なnucleofectorプログラムを適用した。細胞を、マウスT細胞Nucleofector培地(Lonza)中で24時間休ませた後、OVA257-264ペプチドをパルスした(10-9M)C57/Bl6脾細胞によって100U ml-1のIL-2(Proleukin)の存在下で3日間活性化した。細胞を洗浄し、500U ml1 IL-2を含む96ウェル丸底プレートにおいて新鮮な培地中、106個 ml-1で播種した。ノックアウト効率を、フローサイトメトリーによって検証し、細胞選別によって精製した。
Jurkat T細胞を、AMAXA細胞系Vヌクレオフェクションキット(Lonza)を使用して上記のようにトランスフェクトした。ノックアウト効率を、フローサイトメトリーによって検証し、細胞選別によって精製した。Jurkat T細胞を最初に1週間増大させた後、液体窒素中で保存した。
マウスCTLのin vitro活性化
WTまたはLFA-1 KO C57/Bl6のCTLを、特に述べていない限り、0.05μg ml-1のプレート結合抗CD3 Ab(145-2C11、Biolegend)および1μg ml-1の可溶性抗CD28 Ab(37.51、Biolegend)の存在下、2×105細胞/ウェルで96ウェル平底プレートにおいて特に述べていない限り8時間活性化した。表面活性化マーカーの染色を以下に記載する。細胞傷害を、NucView488蛍光発生カスパーゼ-3基質によって評価した。CTV標識CTLおよびCFSE標識EL4標的細胞を、表記の濃度のPHAの存在下、96ウェル平底プレートにおいて4時間インキュベートした。カスパーゼ-3基質を、インキュベーションの最後の45分間添加した。細胞を採取し、FACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間穏やかに固定した。
WTまたはLFA-1 KO C57/Bl6のCTLを、特に述べていない限り、0.05μg ml-1のプレート結合抗CD3 Ab(145-2C11、Biolegend)および1μg ml-1の可溶性抗CD28 Ab(37.51、Biolegend)の存在下、2×105細胞/ウェルで96ウェル平底プレートにおいて特に述べていない限り8時間活性化した。表面活性化マーカーの染色を以下に記載する。細胞傷害を、NucView488蛍光発生カスパーゼ-3基質によって評価した。CTV標識CTLおよびCFSE標識EL4標的細胞を、表記の濃度のPHAの存在下、96ウェル平底プレートにおいて4時間インキュベートした。カスパーゼ-3基質を、インキュベーションの最後の45分間添加した。細胞を採取し、FACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間穏やかに固定した。
OT-I由来CTLを、10μMのOVA257-264ペプチド(SIINFEKL、Eurogentec)または変更されたペプチドリガンドR7(SIIQFERL、Eurogentec)、H7(SIIQFEHL、Eurogentec)、またはG4(SIIGFEKL、Eurogentec)によって4時間刺激した。細胞を採取し、表面活性化マーカーに関して染色した。細胞傷害アッセイに関して、EL4標的細胞に、1μMの異なるOVAペプチドを同時インキュベーションの前に30分間パルスした。細胞傷害を、蛍光発生カスパーゼ-3基質(上記の通り)またはルシフェラーゼ発現EL4標的細胞のいずれかによって評価した。細胞傷害を、0.15mg ml-1のルシフェリン(PerkinElmer)を培地に添加した後、プレートリーダー(Synergy H1、BioTek)によって発光シグナル強度を測定することによって定量した。
サイトメトリックビーズアレイ(cytometric bead array)(CBA)
細胞培養上清中のサイトカイン濃度を、LegendPlexサイトメトリックビーズアレイヒトTh1パネル(Biolegend)を使用して製造元の指示に従って決定した。
細胞培養上清中のサイトカイン濃度を、LegendPlexサイトメトリックビーズアレイヒトTh1パネル(Biolegend)を使用して製造元の指示に従って決定した。
代謝アッセイ
Seahorse XF-96e細胞外フラックスアナライザー(Seahorse Bioscience、Agilent)を使用して、細胞の代謝プロファイルを決定した。T細胞を、Celltak(Corning、USA)コーティング細胞プレートに蒔いた(2×105細胞/ウェル)。実験を、緩衝化されていない血清およびMg2+不含自作培地中で行った。培地を1.2mM MgCl2の存在下または非存在下で再構成した。Mg2+の再構成は、実験の開始時から存在したか、または機器のマルチインジェクションポートを介して蒔いた細胞に適用した。全ての以下の濃度は、表記の物質の最終のウェル濃度を表す。ヒトT細胞を、抗CD3 Ab(1μg mL-1)、または抗CD3 Ab(1μg mL-1)、および抗CD28 Ab(10μg mL-1)の注射によって活性化した。ある特定の実験では(表記のように)、抗CD3/CD28抗体を、二次ヤギ抗マウスAb(5μg mL-1、Thermo Fisher)の追加の注射によって架橋させた。マウスT細胞を、抗CD3 Ab(5μg mL-1)および抗CD28 Ab(2.5μg mL-1)の注射によって活性化した。
Seahorse XF-96e細胞外フラックスアナライザー(Seahorse Bioscience、Agilent)を使用して、細胞の代謝プロファイルを決定した。T細胞を、Celltak(Corning、USA)コーティング細胞プレートに蒔いた(2×105細胞/ウェル)。実験を、緩衝化されていない血清およびMg2+不含自作培地中で行った。培地を1.2mM MgCl2の存在下または非存在下で再構成した。Mg2+の再構成は、実験の開始時から存在したか、または機器のマルチインジェクションポートを介して蒔いた細胞に適用した。全ての以下の濃度は、表記の物質の最終のウェル濃度を表す。ヒトT細胞を、抗CD3 Ab(1μg mL-1)、または抗CD3 Ab(1μg mL-1)、および抗CD28 Ab(10μg mL-1)の注射によって活性化した。ある特定の実験では(表記のように)、抗CD3/CD28抗体を、二次ヤギ抗マウスAb(5μg mL-1、Thermo Fisher)の追加の注射によって架橋させた。マウスT細胞を、抗CD3 Ab(5μg mL-1)および抗CD28 Ab(2.5μg mL-1)の注射によって活性化した。
カルシウムフラックスアッセイ
Jurkat T細胞に、Mg2+不含自作培地中で最終濃度2μMのFluo4(Invitrogen)を、37℃で30分間負荷した。細胞を、2回洗浄し、細胞接着を増強するためにコラーゲン(Thermo Fisher)を事前にコーティングした黒色96ウェル平底プレート(Greiner BIO one)において2×105個/ウェルで蒔いた。37℃で15分間さらにインキュベートすることによって、細胞を接着させ、Fluo4プローブを完全に脱エステル化させた。Jurkat T細胞を、10μg mL-1 抗CD3によって刺激した。時間をわたっての蛍光強度をTecan Spark M10プレートリーダーによって測定した。試料を、2回の技術的反復で行い、蛍光シグナル強度の平均値を、非刺激ベースライン値に対して正規化した。
Jurkat T細胞に、Mg2+不含自作培地中で最終濃度2μMのFluo4(Invitrogen)を、37℃で30分間負荷した。細胞を、2回洗浄し、細胞接着を増強するためにコラーゲン(Thermo Fisher)を事前にコーティングした黒色96ウェル平底プレート(Greiner BIO one)において2×105個/ウェルで蒔いた。37℃で15分間さらにインキュベートすることによって、細胞を接着させ、Fluo4プローブを完全に脱エステル化させた。Jurkat T細胞を、10μg mL-1 抗CD3によって刺激した。時間をわたっての蛍光強度をTecan Spark M10プレートリーダーによって測定した。試料を、2回の技術的反復で行い、蛍光シグナル強度の平均値を、非刺激ベースライン値に対して正規化した。
ブリナツモマブを用いる同時培養アッセイ
ブリナツモマブ(Amgen)は、注入の残りに由来した。ヒトPHA芽球を、96ウェル平底プレートにおいてRamos標的細胞と共に0.5:1の比(6.5×104個のPHA芽球および1.3×105個のRamos細胞)で、表記のブリナツモマブ濃度でインキュベートした。異なる細胞集団を識別するために、PHA芽球をCTVによって標識(49abelled)し、T2標的細胞をCFTR Invitrogenによって標識した。全ての同時インキュベーション実験に関して、細胞を、遠心分離することなく沈降させた。LFA-1コンフォメーションの定量のために、m24を、細胞培養培地に直接添加し、10分間インキュベートした後、氷上で30分間インキュベートした後、洗浄し、その後2%PFAによって固定した。細胞傷害を、CellEventカスパーゼ-3/7Green検出試薬(Invitrogen、Thermo Fisher)によって上記のように3.5時間後に定量した。カスパーゼ基質を、インキュベーションの最後45分間に最終濃度2μMで添加した。細胞を採取し、FACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間固定後、FACSによって解析した。
ブリナツモマブ(Amgen)は、注入の残りに由来した。ヒトPHA芽球を、96ウェル平底プレートにおいてRamos標的細胞と共に0.5:1の比(6.5×104個のPHA芽球および1.3×105個のRamos細胞)で、表記のブリナツモマブ濃度でインキュベートした。異なる細胞集団を識別するために、PHA芽球をCTVによって標識(49abelled)し、T2標的細胞をCFTR Invitrogenによって標識した。全ての同時インキュベーション実験に関して、細胞を、遠心分離することなく沈降させた。LFA-1コンフォメーションの定量のために、m24を、細胞培養培地に直接添加し、10分間インキュベートした後、氷上で30分間インキュベートした後、洗浄し、その後2%PFAによって固定した。細胞傷害を、CellEventカスパーゼ-3/7Green検出試薬(Invitrogen、Thermo Fisher)によって上記のように3.5時間後に定量した。カスパーゼ基質を、インキュベーションの最後45分間に最終濃度2μMで添加した。細胞を採取し、FACS緩衝液中で洗浄し、2%PFAによって室温で15分間固定後、FACSによって解析した。
抗CD19 CAR T細胞のための組換えレンチウイルス産生
トランスフェクションの24時間前、HEK-293T細胞を播種した(10ml培地当たり3.8×106個)。全てのプラスミドDNAを、エンドトキシンフリーのプラスミドMaxiprep Kit(Sigma)を使用して精製した。HEK-293T細胞に、1.3pmol psPAX2(レンチウイルスパッケージングプラスミド)および0.72pmol pMD2G(VSV-Gエンベロープ発現プラスミド)および1.64pmol pCAR-CD19CAR-p2a-EGFP(Creative Biogene)を、Lipofectamine 2000(Invitrogen)およびOptimem培地(Invitrogen、Life Technologies)を使用してトランスフェクトした。ウイルス上清を形質導入の48時間後に収集した。ウイルス粒子を、PEG沈殿を使用して濃縮し、-80℃で保存した。
トランスフェクションの24時間前、HEK-293T細胞を播種した(10ml培地当たり3.8×106個)。全てのプラスミドDNAを、エンドトキシンフリーのプラスミドMaxiprep Kit(Sigma)を使用して精製した。HEK-293T細胞に、1.3pmol psPAX2(レンチウイルスパッケージングプラスミド)および0.72pmol pMD2G(VSV-Gエンベロープ発現プラスミド)および1.64pmol pCAR-CD19CAR-p2a-EGFP(Creative Biogene)を、Lipofectamine 2000(Invitrogen)およびOptimem培地(Invitrogen、Life Technologies)を使用してトランスフェクトした。ウイルス上清を形質導入の48時間後に収集した。ウイルス粒子を、PEG沈殿を使用して濃縮し、-80℃で保存した。
抗CD19 CAR T細胞生成のための初代ヒトT細胞の形質導入
血液試料(Blood donor center、University Hospital Basel)を、書面でのインフォームドコンセント後に健康なドナーから得た。PBMCを、標準的な密度勾配遠心分離プロトコール(Lymphoprep;Fresenius Kabi)によって単離した。CD4+およびCD8+ T細胞を、磁気CD4+およびCD8+ビーズ(Miltenyi Biotec)を使用して陽性選択した。精製CD4+およびCD8+ T細胞をR10AB中で培養した。CD4+およびCD8+ T細胞を、24ウェル細胞培養プレートに蒔き、抗CD3および抗CD28モノクローナル抗体コーティングビーズ(Miltenyj、T細胞活性化&増大キット)によって、IL-2(150U ml-1)を含有する培地中、1:1の比で刺激した。T細胞を、ポリブレン(6μg ml-1、Millipore)を含有する培地中での活性化から18~22時間後に、レンチウイルス粒子によって形質導入した。2日毎に、培地を新鮮なIL-2(150U ml-1)と交換した。形質導入の5日後、GFP+細胞を、選別してCD19-CAR+細胞を濃縮し、磁気ビーズを非形質導入細胞から除去した。細胞を、IL-2(150U ml-1)を含有する培地中でさらに3日間増大させた後、標的細胞死滅アッセイを行った。
血液試料(Blood donor center、University Hospital Basel)を、書面でのインフォームドコンセント後に健康なドナーから得た。PBMCを、標準的な密度勾配遠心分離プロトコール(Lymphoprep;Fresenius Kabi)によって単離した。CD4+およびCD8+ T細胞を、磁気CD4+およびCD8+ビーズ(Miltenyi Biotec)を使用して陽性選択した。精製CD4+およびCD8+ T細胞をR10AB中で培養した。CD4+およびCD8+ T細胞を、24ウェル細胞培養プレートに蒔き、抗CD3および抗CD28モノクローナル抗体コーティングビーズ(Miltenyj、T細胞活性化&増大キット)によって、IL-2(150U ml-1)を含有する培地中、1:1の比で刺激した。T細胞を、ポリブレン(6μg ml-1、Millipore)を含有する培地中での活性化から18~22時間後に、レンチウイルス粒子によって形質導入した。2日毎に、培地を新鮮なIL-2(150U ml-1)と交換した。形質導入の5日後、GFP+細胞を、選別してCD19-CAR+細胞を濃縮し、磁気ビーズを非形質導入細胞から除去した。細胞を、IL-2(150U ml-1)を含有する培地中でさらに3日間増大させた後、標的細胞死滅アッセイを行った。
抗CD19 CAR T細胞による細胞傷害アッセイ
CD8+ 抗CD19 CAR T細胞を、Ramos標的細胞と共に0.1~0.33:1の比(0.5~1.5×104個のCAR T細胞および5×104個のRamos標的細胞)でインキュベートした。Ramos細胞は、同時インキュベーションの前にCFTRによって標識されていた。細胞を、96ウェル平底プレートにおいて遠心分離することなく沈降させ、3時間インキュベートした。細胞傷害を、BioTracker NucView 405 Blueカスパーゼ-3色素(Sigma-Aldrich)を使用してフローサイトメトリーによって定量した。
CD8+ 抗CD19 CAR T細胞を、Ramos標的細胞と共に0.1~0.33:1の比(0.5~1.5×104個のCAR T細胞および5×104個のRamos標的細胞)でインキュベートした。Ramos細胞は、同時インキュベーションの前にCFTRによって標識されていた。細胞を、96ウェル平底プレートにおいて遠心分離することなく沈降させ、3時間インキュベートした。細胞傷害を、BioTracker NucView 405 Blueカスパーゼ-3色素(Sigma-Aldrich)を使用してフローサイトメトリーによって定量した。
抗PSMA CAR T細胞のための組換えレンチウイルス産生
高力価複製欠損レンチウイルスを産生し、初代T細胞の形質導入のために超遠心分離によって濃縮した。簡単に説明すると、トランスフェクションの24時間前に、HEK-293細胞をT-150組織培養フラスコ中、30mlの培地中で10×106個で播種した。全てのプラスミドDNAを、Endo-free Maxiprepキット(Invitrogen、Life Technologies)を使用して精製した。HEK-293T細胞に、7μg pVSV-G(VSV糖タンパク質発現プラスミド)、18μgのR874(RevおよびGag/Pol発現プラスミド)、および15μgのpELNSトランスジーンプラスミドを、Turbofect(Thermo Fisher)およびOptimem培地の混合物(Invitrogen、Life Technologies、3mlのOptimemに関して180μlのTurbofect)を使用してトランスフェクトした。ウイルス上清をトランスフェクションの48時間後に収集した。ウイルス粒子を24,000gで2時間の超遠心分離によって濃縮し、400μlの培地中に再懸濁させた直後、ドライアイス上で瞬間凍結した。
高力価複製欠損レンチウイルスを産生し、初代T細胞の形質導入のために超遠心分離によって濃縮した。簡単に説明すると、トランスフェクションの24時間前に、HEK-293細胞をT-150組織培養フラスコ中、30mlの培地中で10×106個で播種した。全てのプラスミドDNAを、Endo-free Maxiprepキット(Invitrogen、Life Technologies)を使用して精製した。HEK-293T細胞に、7μg pVSV-G(VSV糖タンパク質発現プラスミド)、18μgのR874(RevおよびGag/Pol発現プラスミド)、および15μgのpELNSトランスジーンプラスミドを、Turbofect(Thermo Fisher)およびOptimem培地の混合物(Invitrogen、Life Technologies、3mlのOptimemに関して180μlのTurbofect)を使用してトランスフェクトした。ウイルス上清をトランスフェクションの48時間後に収集した。ウイルス粒子を24,000gで2時間の超遠心分離によって濃縮し、400μlの培地中に再懸濁させた直後、ドライアイス上で瞬間凍結した。
抗PSMA CAR T細胞生成のための初代ヒトT細胞形質導入
初代ヒトT細胞を、健康なドナーの末梢血単核細胞(HD;バフィーコートまたはアフェレーシスフィルターとして調製)から単離した。全ての血液試料を、インフォームドコンセントを得た健康なドナーから収集し、Canton of Vaud、Switzerlandからの倫理的承認を受けて遺伝子操作した。PBMCを、Lymphoprep(Axonlab)分離溶液を介して、標準的な遠心分離プロトコールを使用して得た。CD4およびCD8+ T細胞を、磁気ビーズに基づく陰性選択キットを使用して製造元の推奨(easySEP、Stem Cell technology)に従って単離した。精製CD4およびCD8+ T細胞を、1:1の比で培養し、抗CD3および抗CD28 Abコーティングビーズ(Invitrogen、Life Technologies)によってT細胞対ビーズの1:2の比で刺激した。T細胞に、活性化から18~22時間後に、レンチウイルス粒子を形質導入した。ヒト組換えIL-2(hIL-2;Glaxo)を、刺激後5日まで(+5日目)1日おきに50IU ml-1の濃度で補充した。+5日目、磁気ビーズを除去し、h-IL-7およびh-IL-15(Miltenyi Biotec)を培養物に10ng ml-1で添加し、h-IL-2を置き換えた。0.5~1×106個 ml-1の細胞密度を増大のために維持した。休ませた操作されたT細胞を、全ての機能的アッセイの前にトランスジーン発現が等価となるように調整した。
初代ヒトT細胞を、健康なドナーの末梢血単核細胞(HD;バフィーコートまたはアフェレーシスフィルターとして調製)から単離した。全ての血液試料を、インフォームドコンセントを得た健康なドナーから収集し、Canton of Vaud、Switzerlandからの倫理的承認を受けて遺伝子操作した。PBMCを、Lymphoprep(Axonlab)分離溶液を介して、標準的な遠心分離プロトコールを使用して得た。CD4およびCD8+ T細胞を、磁気ビーズに基づく陰性選択キットを使用して製造元の推奨(easySEP、Stem Cell technology)に従って単離した。精製CD4およびCD8+ T細胞を、1:1の比で培養し、抗CD3および抗CD28 Abコーティングビーズ(Invitrogen、Life Technologies)によってT細胞対ビーズの1:2の比で刺激した。T細胞に、活性化から18~22時間後に、レンチウイルス粒子を形質導入した。ヒト組換えIL-2(hIL-2;Glaxo)を、刺激後5日まで(+5日目)1日おきに50IU ml-1の濃度で補充した。+5日目、磁気ビーズを除去し、h-IL-7およびh-IL-15(Miltenyi Biotec)を培養物に10ng ml-1で添加し、h-IL-2を置き換えた。0.5~1×106個 ml-1の細胞密度を増大のために維持した。休ませた操作されたT細胞を、全ての機能的アッセイの前にトランスジーン発現が等価となるように調整した。
抗PSMA CAR T細胞による細胞傷害アッセイ
細胞傷害アッセイを、IncuCyte機器(Essen Bioscience)を使用して実施した。簡単に説明すると、1.25×104個のPC3-PIP標的細胞を、96ウェル平底プレート(Costar、Vitaris)に播種した。4時間後、休ませたT細胞(48時間サイトカインを添加していない)を洗浄し、2.5×104個/ウェルで、2:1のエフェクター対標的比で、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充した、またはMg2+を追加補充していない自作の培地中に播種した。外因性のサイトカインは、同時培養期間の間に添加しなかった。IncuCyteカスパーゼ-3/7(Essen Bioscience)を、全体積200μl中、最終濃度5μMで添加した。時間をわたっての自発的な細胞死をモニターするために、IncuCyteカスパーゼ-3/7試薬の存在下での非形質導入(UTD)-T細胞および腫瘍細胞の同時インキュベーションを含む実験の内部陰性対照を全てのアッセイに含めた。陽性対照として、腫瘍細胞単独を、1%トライトン溶液によって処理し、アッセイにおける最大死滅を評価した。ウェル当たりの総緑色領域の画像を同時培養の2時間毎に収集した。ウェル当たりの総緑色領域を、Essen Bioscienceによって提供されるIncuCyte ZOOMソフトウェアの同じ解析プロトコールを使用して得た。細胞傷害は、死滅した標的細胞における細胞傷害の緑色試薬の取り込み(緑色の面積/μm2)によって駆動される蛍光の曲線下総面積として報告する。データは全て、0時間で観察されたバックグラウンド蛍光(CAR-T細胞による任意の細胞死滅の前)を全てのさらなる時点から減算することによって正規化した。
細胞傷害アッセイを、IncuCyte機器(Essen Bioscience)を使用して実施した。簡単に説明すると、1.25×104個のPC3-PIP標的細胞を、96ウェル平底プレート(Costar、Vitaris)に播種した。4時間後、休ませたT細胞(48時間サイトカインを添加していない)を洗浄し、2.5×104個/ウェルで、2:1のエフェクター対標的比で、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充した、またはMg2+を追加補充していない自作の培地中に播種した。外因性のサイトカインは、同時培養期間の間に添加しなかった。IncuCyteカスパーゼ-3/7(Essen Bioscience)を、全体積200μl中、最終濃度5μMで添加した。時間をわたっての自発的な細胞死をモニターするために、IncuCyteカスパーゼ-3/7試薬の存在下での非形質導入(UTD)-T細胞および腫瘍細胞の同時インキュベーションを含む実験の内部陰性対照を全てのアッセイに含めた。陽性対照として、腫瘍細胞単独を、1%トライトン溶液によって処理し、アッセイにおける最大死滅を評価した。ウェル当たりの総緑色領域の画像を同時培養の2時間毎に収集した。ウェル当たりの総緑色領域を、Essen Bioscienceによって提供されるIncuCyte ZOOMソフトウェアの同じ解析プロトコールを使用して得た。細胞傷害は、死滅した標的細胞における細胞傷害の緑色試薬の取り込み(緑色の面積/μm2)によって駆動される蛍光の曲線下総面積として報告する。データは全て、0時間で観察されたバックグラウンド蛍光(CAR-T細胞による任意の細胞死滅の前)を全てのさらなる時点から減算することによって正規化した。
抗PSMA CAR T細胞のサイトカイン放出アッセイ
サイトカイン放出アッセイを、96ウェル丸底プレートにおいて、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充したまたはMg2+を追加補充していない最終体積200μlの自作の培地中、2連で、ウェル当たり5×104個のT細胞を5×104個の標的細胞と同時培養することによって実施した。24時間後、同時培養上清を収集し、市販の酵素結合免疫吸着検定キットによって、製造元のプロトコール(BioLegend)に従ってIFNγの存在に関して試験した。
サイトカイン放出アッセイを、96ウェル丸底プレートにおいて、10%dFCSを追加補充し、および0.6mM MgCl2を追加補充したまたはMg2+を追加補充していない最終体積200μlの自作の培地中、2連で、ウェル当たり5×104個のT細胞を5×104個の標的細胞と同時培養することによって実施した。24時間後、同時培養上清を収集し、市販の酵素結合免疫吸着検定キットによって、製造元のプロトコール(BioLegend)に従ってIFNγの存在に関して試験した。
抗PSMA CAR T細胞のin vivo実験
10~12週齢の雄性NSGマウスに、Mg2+制限食餌、または一致させた対照食餌を5日間与えた後、腫瘍を注射し、実験の間、それぞれの食餌で維持した。5×106個のPC3-PIP腫瘍細胞を皮下注射した。5日後、食塩溶液または2×106個のT細胞(UTDまたはCAR T細胞)の静脈内注射を、静脈内に養子移入した。腫瘍体積を週に2回モニターした。動物を毎日モニターし、腫瘍をキャリパーで1日おきに測定した。腫瘍体積は式V=1/2(長さ×幅2)を使用して計算し、式中、長さは、キャリパーの測定を介して決定した最大の長手方向の直径であり、幅は、最大の横方向の直径である。
10~12週齢の雄性NSGマウスに、Mg2+制限食餌、または一致させた対照食餌を5日間与えた後、腫瘍を注射し、実験の間、それぞれの食餌で維持した。5×106個のPC3-PIP腫瘍細胞を皮下注射した。5日後、食塩溶液または2×106個のT細胞(UTDまたはCAR T細胞)の静脈内注射を、静脈内に養子移入した。腫瘍体積を週に2回モニターした。動物を毎日モニターし、腫瘍をキャリパーで1日おきに測定した。腫瘍体積は式V=1/2(長さ×幅2)を使用して計算し、式中、長さは、キャリパーの測定を介して決定した最大の長手方向の直径であり、幅は、最大の横方向の直径である。
フローサイトメトリー
表面マーカーの解析に関して、T細胞を表記の時点で採取し、冷PBS中で1回洗浄し、必要であれば、Fixable Viability Dyesによって4℃で15分間染色した。表面マーカーを、適切な抗体によって4℃で20分間染色した。
表面マーカーの解析に関して、T細胞を表記の時点で採取し、冷PBS中で1回洗浄し、必要であれば、Fixable Viability Dyesによって4℃で15分間染色した。表面マーカーを、適切な抗体によって4℃で20分間染色した。
活性化誘導LFA-1頭部開放の評価に関して、T細胞を、45分間活性化し、抗ヒトCD11a/CD18(クローンm24)を培地に直接添加し、氷上で20分間インキュベートした。次に細胞を、FACS緩衝液中で2回洗浄し、2%PFA中で固定し、室温で20分間インキュベートし、FACS緩衝液によって洗浄後、獲得した。
LFA-1コンフォメーションのさらなる定量のために、m24、KIM127、またはTS2/4 mAbをまた、細胞培養培地に37℃で10分間、および氷上で30分間、直接添加した後、洗浄し、次いで2%PFAによって固定した。HI111による染色のために、細胞を45分間活性化し、2%PFAによって固定し、次いでHI111によって染色し、FACS緩衝液によって洗浄した後、獲得した。
細胞内TNF染色のために、細胞を、表記のように4時間活性化した。活性化の最後の2時間に、細胞を、サイトカイン分泌を遮断するためにブレフェルジンA溶液(BioLegend)によって処理した。次に、細胞を洗浄し、室温で20分間固定(固定/透過処理溶液、BD Biosciences)し、透過処理緩衝液(BD Biosciences)によって洗浄した後、45分間染色し、さらに洗浄後、獲得した。タンパク質リン酸化を解析するために、T細胞を、表記のように刺激し、8%パラホルムアルデヒド(PFA)(Thermo Fisher)を直接培養培地に添加し、4%PFAの最終濃度を得ることにより固定した。細胞を、室温で15分間インキュベートし、FACS緩衝液によって洗浄した後、氷冷メタノールによって4℃で5分間透過処理を行った後、FACS緩衝液によって洗浄し、細胞を室温で30分間染色し、洗浄し、および獲得した。
BD Fortessa LSR II(BD Bioscience)またはCytoflex S(Beckmann)フローサイトメーターを、フローサイトメトリーのために使用した。
以下の抗体を染色のために使用した:
MC38-OVA腫瘍モデル:
CD3(BUV805、BD Biosciences)、CD4(BUV496、BD Biosciences)、CD8(eFluor450、eBioscience)、CD11b(APC- Cy7、BioLegend)、CD11c(FITC、BioLegend)、CD19(BB515、BD Biosciences)、CD25(PE-Cy5.5、eBioscience)、CD45(BUV385、BD Biosciences)、CD80(BV605、BioLegend)、CD103(BV650、BD Biosciences)、CD206(BV711、BioLegend)、CXCR3(BUV737、BD Biosciences)、F4/80(AF647、BioLegend)、FoxP3(APC、eBioscience)、GzmB(PE-eFluor610、Inivtrogen)、Ki67(AF532、eBioscience)、LFA-1(SB436、ThermoFisher)、Ly-6G(BUV563、BD Biosciences)、Ly-6c(PerCP、BioLegend)、MHCII(BV510、BioLegend)、NKp46(BUV563、BD Biosciences)、PD-1(BV785、BioLegend)、PD-L1(BV421、BioLegend)、TCF-7(AF700、R&D Systems)、Tim-3(BB700、BD Biosciences)、Zombie UV Fixable Viability Kit(BioLegend)マウス腹膜炎モデル:CD8(FITC、Biolegend)、CD11b(PE-Cy5、Biolegend)、CD11c(PE-Cy5、Biolegend)、CD69(APC、Biolegend)、CD107a(PE/Cy7、Biolegend)、B220(PE-Cy5、Biolegend)、F4/80(PE-Cy5、Biolegend)、四量体H-2 Kb OVA(PE、Tetramers core facility、University of Lausanne)、Viability Dye(Zombie Red、BioLegend,)。
CD3(BUV805、BD Biosciences)、CD4(BUV496、BD Biosciences)、CD8(eFluor450、eBioscience)、CD11b(APC- Cy7、BioLegend)、CD11c(FITC、BioLegend)、CD19(BB515、BD Biosciences)、CD25(PE-Cy5.5、eBioscience)、CD45(BUV385、BD Biosciences)、CD80(BV605、BioLegend)、CD103(BV650、BD Biosciences)、CD206(BV711、BioLegend)、CXCR3(BUV737、BD Biosciences)、F4/80(AF647、BioLegend)、FoxP3(APC、eBioscience)、GzmB(PE-eFluor610、Inivtrogen)、Ki67(AF532、eBioscience)、LFA-1(SB436、ThermoFisher)、Ly-6G(BUV563、BD Biosciences)、Ly-6c(PerCP、BioLegend)、MHCII(BV510、BioLegend)、NKp46(BUV563、BD Biosciences)、PD-1(BV785、BioLegend)、PD-L1(BV421、BioLegend)、TCF-7(AF700、R&D Systems)、Tim-3(BB700、BD Biosciences)、Zombie UV Fixable Viability Kit(BioLegend)マウス腹膜炎モデル:CD8(FITC、Biolegend)、CD11b(PE-Cy5、Biolegend)、CD11c(PE-Cy5、Biolegend)、CD69(APC、Biolegend)、CD107a(PE/Cy7、Biolegend)、B220(PE-Cy5、Biolegend)、F4/80(PE-Cy5、Biolegend)、四量体H-2 Kb OVA(PE、Tetramers core facility、University of Lausanne)、Viability Dye(Zombie Red、BioLegend,)。
マウスin vitro活性化:
CD11a(FITCおよびBV421、Biolegend)、LFA-1(BV421、Biolegend)、CD8(FITC、Biolegend)、CD69、(APC、Biolegend)、CD107a(PE-Cy7、Biolegend)、Viability Dye(Aqua Zombie、Biolegend)。
CD11a(FITCおよびBV421、Biolegend)、LFA-1(BV421、Biolegend)、CD8(FITC、Biolegend)、CD69、(APC、Biolegend)、CD107a(PE-Cy7、Biolegend)、Viability Dye(Aqua Zombie、Biolegend)。
ヒトT細胞in vitro活性化
CD11a(FITCまたは非標識、Biolegend)、CD18(PEまたは非標識、Biolegend)、CD18(非標識、InVivo BioTech Services GmbH)、CD25(APC、BD)、CD45RA(Pacific Blue、Beckmann)、CD62L(APC、Immuno Tools)、CD69(PerCP、Biolegend)、CD71(PE、Biolegend)、CD107a(AF647 BDおよびPE-Cy7 Biolegend)、CD98(FITC、BD Bioscience)、m24エピトープLFA-1(PE Biolegend)、TCR Vベータ13.1(FITCおよびPE-Cy7、Biolegend)、TNF(PE、Biolegend)、ホスホ-FAK(Tyr397、非標識、Thermo Fisher)、Viability Dye(Aqua Zombie、Biolegend;Zombie Green、BioLegend)、二次ヤギ抗マウスAF488(ThermoFisher)。
CD11a(FITCまたは非標識、Biolegend)、CD18(PEまたは非標識、Biolegend)、CD18(非標識、InVivo BioTech Services GmbH)、CD25(APC、BD)、CD45RA(Pacific Blue、Beckmann)、CD62L(APC、Immuno Tools)、CD69(PerCP、Biolegend)、CD71(PE、Biolegend)、CD107a(AF647 BDおよびPE-Cy7 Biolegend)、CD98(FITC、BD Bioscience)、m24エピトープLFA-1(PE Biolegend)、TCR Vベータ13.1(FITCおよびPE-Cy7、Biolegend)、TNF(PE、Biolegend)、ホスホ-FAK(Tyr397、非標識、Thermo Fisher)、Viability Dye(Aqua Zombie、Biolegend;Zombie Green、BioLegend)、二次ヤギ抗マウスAF488(ThermoFisher)。
化学物質
LFA-1阻害剤試験を、50μMのBIRT377(Tocris)を使用して実施した。化学物質は全て、DMSO中でアリコートにし、-20℃で保存した。
LFA-1阻害剤試験を、50μMのBIRT377(Tocris)を使用して実施した。化学物質は全て、DMSO中でアリコートにし、-20℃で保存した。
統計分析
統計学的有意性を、Prism8.0(GraphPad Software、USA)を使用して解析した。0.05未満のP値は、統計学的に有意であると考えられた。
統計学的有意性を、Prism8.0(GraphPad Software、USA)を使用して解析した。0.05未満のP値は、統計学的に有意であると考えられた。
(実施例1:腫瘍内マグネシウム注射は、メモリーCD8 T細胞媒介抗腫瘍免疫を改善する)
CD8 T細胞は、抗腫瘍免疫にとって必須である。腫瘍の微小環境におけるMg2+の役割、そして特にT細胞免疫に及ぼすその機能的影響を調べるために、本発明者らは、MC38-OVA腫瘍モデルにおける腫瘍内(i.t.)Mg2+投与の影響を調べた。具体的には、マウスを、オボアルブミン(OVA)に対して免疫化するか、または無処置のままとし、その後OVA発現MC38結腸直腸癌細胞を両側の脇腹皮下に移植した。7日目以降、右側の腫瘍に、3mM MgCl2を繰り返し注射し、左側の対照腫瘍に3mM NaCl溶液を受容させた(図1a、実験スキーム)。腫瘍の成長は、免疫化していないマウスでは、MgCl2とNaCl処置の間で同等であったが、事前に免疫化したマウスでは腫瘍内MgCl2投与は、腫瘍の成長を有意に低減させ、腫瘍内Mg2+濃度の増加により、メモリーT細胞媒介抗腫瘍免疫が特異的に強化されたことを示した(図1b)。OVA免疫化は、腫瘍の拒絶において重要な役割を果たすメモリーCD8+ T細胞を含むOVA特異的メモリーT細胞を誘導し、およびCD8枯渇実験は、Mg2+が、CD8+ T細胞を介してその効果を発揮することを確立した(図1C)。それゆえ、本発明者らは、腫瘍内Mg2+が、メモリーCD8+ T細胞区画にどのように影響を及ぼしたかをさらに規定することを求めた。フローサイトメトリーを使用して、本発明者らは、腫瘍浸潤免疫細胞を計数し、表現型を決定した。特に、腫瘍浸潤性CD8+ T細胞の数は、Mg2+処置群で増加した(図1D)。その数が増加したことと一致して、より多くのMg2+処置CD8+ T細胞がKi67を発現した(図1E、左のパネル)。加えて、より多くのMg2+曝露CD8+ T細胞が、グランザイムBを含有し、活性化マーカーCD25を発現した(図1E、中央および右のパネル)。増加した活性化をさらに反映して、PD-1およびTIM3もまた、Mg2+処置CD8+ T細胞において有意により頻繁に(同時)発現された(図1F)。
CD8 T細胞は、抗腫瘍免疫にとって必須である。腫瘍の微小環境におけるMg2+の役割、そして特にT細胞免疫に及ぼすその機能的影響を調べるために、本発明者らは、MC38-OVA腫瘍モデルにおける腫瘍内(i.t.)Mg2+投与の影響を調べた。具体的には、マウスを、オボアルブミン(OVA)に対して免疫化するか、または無処置のままとし、その後OVA発現MC38結腸直腸癌細胞を両側の脇腹皮下に移植した。7日目以降、右側の腫瘍に、3mM MgCl2を繰り返し注射し、左側の対照腫瘍に3mM NaCl溶液を受容させた(図1a、実験スキーム)。腫瘍の成長は、免疫化していないマウスでは、MgCl2とNaCl処置の間で同等であったが、事前に免疫化したマウスでは腫瘍内MgCl2投与は、腫瘍の成長を有意に低減させ、腫瘍内Mg2+濃度の増加により、メモリーT細胞媒介抗腫瘍免疫が特異的に強化されたことを示した(図1b)。OVA免疫化は、腫瘍の拒絶において重要な役割を果たすメモリーCD8+ T細胞を含むOVA特異的メモリーT細胞を誘導し、およびCD8枯渇実験は、Mg2+が、CD8+ T細胞を介してその効果を発揮することを確立した(図1C)。それゆえ、本発明者らは、腫瘍内Mg2+が、メモリーCD8+ T細胞区画にどのように影響を及ぼしたかをさらに規定することを求めた。フローサイトメトリーを使用して、本発明者らは、腫瘍浸潤免疫細胞を計数し、表現型を決定した。特に、腫瘍浸潤性CD8+ T細胞の数は、Mg2+処置群で増加した(図1D)。その数が増加したことと一致して、より多くのMg2+処置CD8+ T細胞がKi67を発現した(図1E、左のパネル)。加えて、より多くのMg2+曝露CD8+ T細胞が、グランザイムBを含有し、活性化マーカーCD25を発現した(図1E、中央および右のパネル)。増加した活性化をさらに反映して、PD-1およびTIM3もまた、Mg2+処置CD8+ T細胞において有意により頻繁に(同時)発現された(図1F)。
次に、本発明者らは、MgCl2処置をPD1遮断と組み合わせると、メモリーCD8+ T細胞の腫瘍抑制能を相乗的に改善し得るか否かを調べた(図1G、実験スキーム)。腫瘍内MgCl2をPD-1遮断と組み合わせて受容したマウスは、他の処置レジメンと比較して腫瘍成長の制御に関して顕著に優れており、MgCl2は単独で免疫制御を有意に改善した(図1H)。腫瘍内MgCl2適用は、単独でNaCl処置対照群と比較して有意に改善された動物の生存をもたらしたが、MgCl2をPD1遮断と組み合わせると、さらなる生存利益をもたらした(図1I)。
併せて考慮すると、本発明者らのデータは、腫瘍内Mg2+適用が、メモリーCD8 T細胞の抗腫瘍活性を強化すること、および腫瘍内Mg2+濃度の増加が、PD-1遮断と相乗的に作用して、改善された腫瘍抑制をもたらしたことを実証した。これらの実験は全て、Mg2+が、メモリーCD8+ T細胞依存的腫瘍制御の重要なモジュレーターであると同定した。
(実施例2:細胞外マグネシウムは、LFA-1安定化を介したLFA-1high T細胞のT細胞活性化を可能にした)
Mg2+制限条件下で観察されたメモリー細胞特異的活性化欠損を、in vitroで再現できるか否かを決定するために、本発明者らは、初代ヒトエフェクターメモリー(EM)およびナイーブCD8 T細胞を用いて代謝フラックス解析を実施した。この方法は、T細胞が、活性化時に「解糖スイッチ」と呼ばれる好気性の解糖の即時上方調節を示し、T細胞がIFNγの急速な産生などのエフェクター能を獲得することを可能にすることから、T細胞活性化をリアルタイムでモニタリングすることを可能にする(Gubser PM, Bantug GR, Razik L, et al. Rapid effector function of memory CD8+ T cell requires an immediate-early glycolytic switch. Nat Immunol. 2013;14(10):1064-1072. doi:10.1038/ni.2687)。解糖フラックスプロファイルの解析から、EM CD8 T細胞の解糖スイッチング(glycolytic switching)が、Mg2+の非存在下では鈍化することが明らかとなった。特に、活性化欠損は、CD28を通しての共刺激とは無関係であり、活性化直前にMg2+を添加し戻す(add-back)と完全に逆転可能であった(図2a)。これに対し、ナイーブCD8 T細胞は、Mg2+の非存在下で解糖の活性化誘導上方調節が損なわれなかったことを示した(図2b)。これらのデータは、(i)以前のin vivo実験で見出された、Mg2+制限条件下でのメモリーT細胞特異的機能障害を、in vitroで再現できること、(ii)細胞外Mg2+の非存在が、EM CD8 T細胞において近位TCRシグナル伝達に影響を及ぼし、次にこれが解糖スイッチングを妨害すること、および(iii)EM CD8 T細胞の鈍化した解糖スイッチングを、活性化直前にMg2+を添加し戻すことによって完全に逆転できることを示し、このことは、Mg2+枯渇条件に起因する非可逆的な細胞損傷に反論するものである。次に、本発明者らは、24時間にわたる中等度のTCR刺激(プレート結合抗CD3および可溶性抗CD28 Ab)時のEM CD8 T細胞における表面活性化の発現を評価した。細胞外Mg2+の非存在下では、EM CD8 T細胞は、T細胞活性化マーカー、例えば初期および後期活性化(それぞれ、CD69およびCD25);代謝リプログラミング(CD71、CD98)、および脱顆粒(CD107a)の指標を上方調節することができなかった(図2c)。これらの同じアッセイウェルからのサイトカイン分泌の測定により、Mg2+制限条件でIFNγ、TNF、およびIL-2の産生が減少することが明らかとなった(図2d)。ヒトナイーブおよびEM CD8 T細胞ならびにPHA芽球におけるCD11a表面発現の解析は、ナイーブCD8 T細胞が、EM CD8 T細胞またはPHA芽球と比較して有意により低いCD11aの表面発現を有したことを明らかにした。一方、PHA芽球はCD11aの最高の発現レベルを示した(図2e)。LFA-1は、3つのコンフォメーション状態、すなわち閉鎖型頭部を有する折れ曲がりコンフォメーション、閉鎖型頭部を有する伸長したコンフォメーション、および開放型頭部を有する伸長したコンフォメーションを有することが公知であり、これらはそれぞれ低、中等度、および高親和性状態に対応する(Zhang K, Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20-29)。休止T細胞では、LFA-1は、主にその不活性な/折れ曲がりコンフォメーションで存在し、TCR刺激に応答して、LFA-1は、低親和性状態から高親和性状態へと変換する。この変換は、Mg2+に高い親和性で結合する金属イオン依存的接着部位(MIDAS)によって調整される。したがって、メモリーCD8 T細胞がMg2+依存的であるが、ナイーブCD8 T細胞の活性化がMg2+非依存的であるように思われるという所見は、LFA-1highをよりMg2+依存的にするT細胞亜集団における示差的LFA-1発現パターンを考慮すると矛盾しない。mAb TS2/4は、アセンブルされたCD11a/CD18ヘテロ二量体のみに存在するCD11a上のエピトープにマッピングされる。TS2/4エピトープの存在量は、細胞外Mg2+濃度ならびにT細胞活性化状態とは無関係であった(図2f)。mAb HI111は、不活性な/折れ曲がりLFA-1コンフォメーションを報告する(図2g)。PHA T細胞芽球は、減少する細胞外Mg2+濃度でTCR刺激時により高レベルの不活性なLFA-1を示した。Kim127は、折れ曲がった不活性なインテグリンでは隠れているが、インテグリンが伸長した際に露出するCD18のエピトープに結合する。本発明者らは、増加する細胞外Mg2+濃度によるT細胞活性化時に、用量依存的なKIM127シグナルの増加を観察した(図2h)。LFA-1の伸長/開放型高親和性コンフォメーションは、例えばフローサイトメトリーによってm24抗体を使用して定量することができる。KIM127によって報告されたLFA-1の伸長と一致して、頭部の開放もまた、細胞外Mg2+濃度に強く依存した(図2i)。LFA-1活性化およびその後の外側から内側へのシグナル伝達(outside-in signalling)は、フォーカルアドヒージョンキナーゼ(FAK)のリン酸化をもたらした。Mg2+利用能に関連するこの初期のLFA-1下流のシグナルを調べるために、本発明者らは、活性化T細胞芽球におけるFAKリン酸化を評価した。Mg2+制限条件での低減されたLFA-1の伸長ならびに頭部開放と一致して、FAKリン酸化も同様に減少した(図2j)。さらに、活性化誘導サイトカイン産生の評価は、細胞外Mg2+濃度に対する用量依存性の類似のパターンを示した(図2k)。EM CD8 T細胞は、Mg2+制限条件で低減された活性化誘導LFA-1頭部開放を示したが、中等度のTCR刺激は、いずれの条件下でもナイーブCD8 T細胞においてLFA-1頭部開放を誘導しなかった(図2l)。その上、アロステリックLFA-1阻害剤であるBIRT377を使用して、LFA-1をその不活性な閉鎖型コンフォメーションで安定化させると、Mg2+の存在下で活性化によって誘導されるLFA-1頭部開放が妨げられた(図2o)。特に、LFA-1活性化は、非刺激T細胞におけるMg2+の存在および非存在の間で差がなかった(データは示していない)。T細胞活性化の過程でのLFA-1の伸長および頭部開放の阻害は、解糖スイッチングの障害(図2p)ならびに脱顆粒の減少(図2q)をもたらした。
Mg2+制限条件下で観察されたメモリー細胞特異的活性化欠損を、in vitroで再現できるか否かを決定するために、本発明者らは、初代ヒトエフェクターメモリー(EM)およびナイーブCD8 T細胞を用いて代謝フラックス解析を実施した。この方法は、T細胞が、活性化時に「解糖スイッチ」と呼ばれる好気性の解糖の即時上方調節を示し、T細胞がIFNγの急速な産生などのエフェクター能を獲得することを可能にすることから、T細胞活性化をリアルタイムでモニタリングすることを可能にする(Gubser PM, Bantug GR, Razik L, et al. Rapid effector function of memory CD8+ T cell requires an immediate-early glycolytic switch. Nat Immunol. 2013;14(10):1064-1072. doi:10.1038/ni.2687)。解糖フラックスプロファイルの解析から、EM CD8 T細胞の解糖スイッチング(glycolytic switching)が、Mg2+の非存在下では鈍化することが明らかとなった。特に、活性化欠損は、CD28を通しての共刺激とは無関係であり、活性化直前にMg2+を添加し戻す(add-back)と完全に逆転可能であった(図2a)。これに対し、ナイーブCD8 T細胞は、Mg2+の非存在下で解糖の活性化誘導上方調節が損なわれなかったことを示した(図2b)。これらのデータは、(i)以前のin vivo実験で見出された、Mg2+制限条件下でのメモリーT細胞特異的機能障害を、in vitroで再現できること、(ii)細胞外Mg2+の非存在が、EM CD8 T細胞において近位TCRシグナル伝達に影響を及ぼし、次にこれが解糖スイッチングを妨害すること、および(iii)EM CD8 T細胞の鈍化した解糖スイッチングを、活性化直前にMg2+を添加し戻すことによって完全に逆転できることを示し、このことは、Mg2+枯渇条件に起因する非可逆的な細胞損傷に反論するものである。次に、本発明者らは、24時間にわたる中等度のTCR刺激(プレート結合抗CD3および可溶性抗CD28 Ab)時のEM CD8 T細胞における表面活性化の発現を評価した。細胞外Mg2+の非存在下では、EM CD8 T細胞は、T細胞活性化マーカー、例えば初期および後期活性化(それぞれ、CD69およびCD25);代謝リプログラミング(CD71、CD98)、および脱顆粒(CD107a)の指標を上方調節することができなかった(図2c)。これらの同じアッセイウェルからのサイトカイン分泌の測定により、Mg2+制限条件でIFNγ、TNF、およびIL-2の産生が減少することが明らかとなった(図2d)。ヒトナイーブおよびEM CD8 T細胞ならびにPHA芽球におけるCD11a表面発現の解析は、ナイーブCD8 T細胞が、EM CD8 T細胞またはPHA芽球と比較して有意により低いCD11aの表面発現を有したことを明らかにした。一方、PHA芽球はCD11aの最高の発現レベルを示した(図2e)。LFA-1は、3つのコンフォメーション状態、すなわち閉鎖型頭部を有する折れ曲がりコンフォメーション、閉鎖型頭部を有する伸長したコンフォメーション、および開放型頭部を有する伸長したコンフォメーションを有することが公知であり、これらはそれぞれ低、中等度、および高親和性状態に対応する(Zhang K, Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20-29)。休止T細胞では、LFA-1は、主にその不活性な/折れ曲がりコンフォメーションで存在し、TCR刺激に応答して、LFA-1は、低親和性状態から高親和性状態へと変換する。この変換は、Mg2+に高い親和性で結合する金属イオン依存的接着部位(MIDAS)によって調整される。したがって、メモリーCD8 T細胞がMg2+依存的であるが、ナイーブCD8 T細胞の活性化がMg2+非依存的であるように思われるという所見は、LFA-1highをよりMg2+依存的にするT細胞亜集団における示差的LFA-1発現パターンを考慮すると矛盾しない。mAb TS2/4は、アセンブルされたCD11a/CD18ヘテロ二量体のみに存在するCD11a上のエピトープにマッピングされる。TS2/4エピトープの存在量は、細胞外Mg2+濃度ならびにT細胞活性化状態とは無関係であった(図2f)。mAb HI111は、不活性な/折れ曲がりLFA-1コンフォメーションを報告する(図2g)。PHA T細胞芽球は、減少する細胞外Mg2+濃度でTCR刺激時により高レベルの不活性なLFA-1を示した。Kim127は、折れ曲がった不活性なインテグリンでは隠れているが、インテグリンが伸長した際に露出するCD18のエピトープに結合する。本発明者らは、増加する細胞外Mg2+濃度によるT細胞活性化時に、用量依存的なKIM127シグナルの増加を観察した(図2h)。LFA-1の伸長/開放型高親和性コンフォメーションは、例えばフローサイトメトリーによってm24抗体を使用して定量することができる。KIM127によって報告されたLFA-1の伸長と一致して、頭部の開放もまた、細胞外Mg2+濃度に強く依存した(図2i)。LFA-1活性化およびその後の外側から内側へのシグナル伝達(outside-in signalling)は、フォーカルアドヒージョンキナーゼ(FAK)のリン酸化をもたらした。Mg2+利用能に関連するこの初期のLFA-1下流のシグナルを調べるために、本発明者らは、活性化T細胞芽球におけるFAKリン酸化を評価した。Mg2+制限条件での低減されたLFA-1の伸長ならびに頭部開放と一致して、FAKリン酸化も同様に減少した(図2j)。さらに、活性化誘導サイトカイン産生の評価は、細胞外Mg2+濃度に対する用量依存性の類似のパターンを示した(図2k)。EM CD8 T細胞は、Mg2+制限条件で低減された活性化誘導LFA-1頭部開放を示したが、中等度のTCR刺激は、いずれの条件下でもナイーブCD8 T細胞においてLFA-1頭部開放を誘導しなかった(図2l)。その上、アロステリックLFA-1阻害剤であるBIRT377を使用して、LFA-1をその不活性な閉鎖型コンフォメーションで安定化させると、Mg2+の存在下で活性化によって誘導されるLFA-1頭部開放が妨げられた(図2o)。特に、LFA-1活性化は、非刺激T細胞におけるMg2+の存在および非存在の間で差がなかった(データは示していない)。T細胞活性化の過程でのLFA-1の伸長および頭部開放の阻害は、解糖スイッチングの障害(図2p)ならびに脱顆粒の減少(図2q)をもたらした。
全体として、これらのデータは、低減した存在量の折れ曲がりLFA-1、ならびにMg2+がMIDASに結合することによって媒介されるその後の伸長および頭部開放が、LFA-1high細胞の活性化にとって極めて重要であることを示した。細胞外環境にMg2+が存在しないこと、または折れ曲がり/低親和性コンフォメーションでLFA-1を薬理学的に強制的に安定化させることは、T細胞活性化の鈍化をもたらした。したがって、本発明者らは、LFA-1highT細胞の活性化が中等度のLFA-1安定化特性を有するメディエーターを必要とすると結論付ける。
(実施例3:マグネシウムは、LFA-1安定化の中等度のモジュレーションを介して細胞傷害性T細胞活性を調節する - 強いLFA-1安定化はマグネシウム-LFA-1軸を無効にする)
細胞外Mg2+が、LFA-1を介してそのT細胞調節活性を媒介するか否かを解明するために、本発明者らは、LFA-1-欠損(LFA-1-/-)T細胞による実験を行うことによって本発明者らの仮説の遺伝的検証を試みた。本発明者らの以前の知見に従って、LFA-1-/- T細胞の活性化は、細胞外Mg2+濃度によって変更されないことが予想された。第1の試みでは、本発明者らは、代謝フラックス解析によって活性化誘導解糖スイッチングをモニターした。野生型(WT)細胞傷害性リンパ球(CTL)は、Mg2+枯渇条件では、解糖スイッチングの低減を示したが、LFA-1-/- CTLの活性化は、好気性解糖の上方調節の低減をもたらし、これは実際に細胞外Mg2+濃度とは無関係であった(図3a)。好気性解糖の上方調節のほかに、TCR刺激はまた、細胞外カルシウム(Ca2+)の急速な流入ももたらした。細胞質Ca2+は、極めて重要な二次メッセンジャーであり、完全なT細胞活性化にとって必要である。代謝フラックス解析と一致して、細胞外Mg2+濃度の枯渇は、WT Jurkat T細胞においてCa2+流入の減少をもたらしたが、LFA-1-/- Jurkat TのCa2+流入は低減された。この場合も、この低減は、細胞外Mg2+濃度とは無関係であった(図3b)。細胞外Mg2+枯渇または遺伝的欠失のいずれかに起因するLFA-1機能性の欠如は、即時のCa2+流入を低減させたが、さらにより明らかに長期間の持続的なCa2+流入の非存在をもたらした。持続的なCa2+流入は、完全なT細胞活性化にとって必要であり、免疫シナプスへのミトコンドリアのトランスロケーションによって媒介され、そこでそれらが局所的に高いCa2+濃度を緩衝化し、それによって膜Ca2+チャネルの開口を延長させることが報告されている(Quintana, A., Schwindling, C., Wenning, A. S., Becherer, U., Rettig, J., Schwarz, E. C., & Hoth, M. (2007). T cell activation requires mitochondrial translocation to the immunological synapse. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(36), 14418-14423)。したがって、本発明者らは、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1メディエーターとして作用する細胞外Mg2+が、免疫シナプスにおいて多分子シグナル伝達複合体のアセンブリを統合し、それによってT細胞活性化を形成すると結論付ける。次に、本発明者らは、細胞傷害性T細胞活性に関する中等度のLFA-1安定化の重要性を評価した。したがって、本発明者らは、WTおよびLFA-1-/- CTLを活性化し、フローサイトメトリーによって脱顆粒を評価した。Mg2+制限またはBIRT377による薬理学的阻害のいずれかによるWT CTLにおけるLFA-1機能性の阻害は、低減されたCTL脱顆粒をもたらした。一方、LFA-1-/- CTLにおける細胞傷害の顆粒放出は、そのようなLFA-1モジュレーションによって影響を受けなかった(図3c)。同様に、アポトーシス性標的細胞の頻度によって評価したWT CTLの細胞傷害は、LFA-1機能性が遮断される場合に低減された(図3d)。LFA-1-/- CTLは、WT CTLと比較して顕著に減少した細胞傷害能を示したのみならず、LFA-1モジュレーションに対して非応答性でもあった。
細胞外Mg2+が、LFA-1を介してそのT細胞調節活性を媒介するか否かを解明するために、本発明者らは、LFA-1-欠損(LFA-1-/-)T細胞による実験を行うことによって本発明者らの仮説の遺伝的検証を試みた。本発明者らの以前の知見に従って、LFA-1-/- T細胞の活性化は、細胞外Mg2+濃度によって変更されないことが予想された。第1の試みでは、本発明者らは、代謝フラックス解析によって活性化誘導解糖スイッチングをモニターした。野生型(WT)細胞傷害性リンパ球(CTL)は、Mg2+枯渇条件では、解糖スイッチングの低減を示したが、LFA-1-/- CTLの活性化は、好気性解糖の上方調節の低減をもたらし、これは実際に細胞外Mg2+濃度とは無関係であった(図3a)。好気性解糖の上方調節のほかに、TCR刺激はまた、細胞外カルシウム(Ca2+)の急速な流入ももたらした。細胞質Ca2+は、極めて重要な二次メッセンジャーであり、完全なT細胞活性化にとって必要である。代謝フラックス解析と一致して、細胞外Mg2+濃度の枯渇は、WT Jurkat T細胞においてCa2+流入の減少をもたらしたが、LFA-1-/- Jurkat TのCa2+流入は低減された。この場合も、この低減は、細胞外Mg2+濃度とは無関係であった(図3b)。細胞外Mg2+枯渇または遺伝的欠失のいずれかに起因するLFA-1機能性の欠如は、即時のCa2+流入を低減させたが、さらにより明らかに長期間の持続的なCa2+流入の非存在をもたらした。持続的なCa2+流入は、完全なT細胞活性化にとって必要であり、免疫シナプスへのミトコンドリアのトランスロケーションによって媒介され、そこでそれらが局所的に高いCa2+濃度を緩衝化し、それによって膜Ca2+チャネルの開口を延長させることが報告されている(Quintana, A., Schwindling, C., Wenning, A. S., Becherer, U., Rettig, J., Schwarz, E. C., & Hoth, M. (2007). T cell activation requires mitochondrial translocation to the immunological synapse. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(36), 14418-14423)。したがって、本発明者らは、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1メディエーターとして作用する細胞外Mg2+が、免疫シナプスにおいて多分子シグナル伝達複合体のアセンブリを統合し、それによってT細胞活性化を形成すると結論付ける。次に、本発明者らは、細胞傷害性T細胞活性に関する中等度のLFA-1安定化の重要性を評価した。したがって、本発明者らは、WTおよびLFA-1-/- CTLを活性化し、フローサイトメトリーによって脱顆粒を評価した。Mg2+制限またはBIRT377による薬理学的阻害のいずれかによるWT CTLにおけるLFA-1機能性の阻害は、低減されたCTL脱顆粒をもたらした。一方、LFA-1-/- CTLにおける細胞傷害の顆粒放出は、そのようなLFA-1モジュレーションによって影響を受けなかった(図3c)。同様に、アポトーシス性標的細胞の頻度によって評価したWT CTLの細胞傷害は、LFA-1機能性が遮断される場合に低減された(図3d)。LFA-1-/- CTLは、WT CTLと比較して顕著に減少した細胞傷害能を示したのみならず、LFA-1モジュレーションに対して非応答性でもあった。
患者に投与するために十分な数の腫瘍特異的T細胞を生成するために、急速増大プロトコール(REP)を使用することができる。REP T細胞は、高いLFA-1表面発現を示す(図3e)。本発明者らは、REP T細胞を、同族ペプチドでパルスした腫瘍標的細胞と同時培養し、LFA-1コンフォメーションを評価した。本発明者らは、細胞外Mg2+の存在下で不活性な、折れ曲がりコンフォメーションの存在量の低減を観察し(図3f)、活性化の際のより活性なLFA-1を支持した。この知見と一致して、開放頭部を有する(図3h)伸長LFA-1(図3g)が有意に増加した。同様に、FAKリン酸化は、細胞外Mg2+の存在下で有意に増加し、その後の脱顆粒(図3f)および細胞傷害(図3g)も有意に増加した。Mg2+制限またはBIRT377適用のいずれかによってLFA-1を阻害すると、脱顆粒または標的細胞死滅の低減をもたらした(図3f~k)。CD19陽性細胞に結合してこれを除去するためにT細胞に係合するCD3/CD19二特異性抗体であるブリナツモマブ(Blincyto(登録商標))の使用は、B細胞悪性疾患の臨床転帰を改善した。その作用様式を考慮して、本発明者らは、ブリナツモマブの有効性に及ぼすMg2+の影響を試験することを目標とした。ブリナツモマブ媒介細胞傷害は、その報告された治療範囲(230~620pg ml-1)で、Mg2+の利用能に強く依存したが(図3l)、LFA-1頭部開放も同様にMg2+依存的であった。
著者らは、キメラ抗原受容体(CAR)T細胞の細胞傷害活性、別の養子細胞に基づく免疫療法もLFA-1の高い表面発現を示し(図3n)、同様に細胞外Mg2+に依存することを見出した。時間経過死滅アッセイは、Mg2+制限により、in vitroで腫瘍標的細胞に対するCAR T細胞の細胞溶解活性が損なわれたことを明らかにした(図3oおよび同時に低減された炎症性IFNγ放出(図3p))。食事制限を通して全身のMg2+を低減させることが、in vivoでのCAR T細胞媒介細胞傷害に影響を及ぼし得るか否かを調べるために、腫瘍拒絶実験を実施した。実際に、食事性Mg2+制限は、in vivoでCAR T細胞媒介腫瘍拒絶に負の影響を及ぼすために十分であった(図3q)。これらの実験は、養子細胞に基づく新規免疫療法の有効性が、細胞外Mg2+によって媒介される中等度のLFA-1安定化に依存し、そのような治療を受けている患者におけるMg2+状態の評価の重要性を強調することを際立たせた。
特に、Mg2+に関するEM CD8+ T細胞の感受性は、CD3/28標的化mAbと架橋する二次抗抗体の注射によって達成される超生理的活性化の状況では失われる(図4a)。これに一致して、抗CD3抗体の濃度を高めることによってTCR刺激の強度を増加させると、細胞外Mg2+に対するPHA T細胞芽球の依存性があまり顕著でなくなり(図4b)、このことは、Mg2+が、中等度の/生理的刺激の状況でLFA-1high T細胞の活性化を微細に調節することを示唆した。OVAバリアントペプチド(OT-Iに対する親和性:G4<H7<R7)を使用して、特異的標的細胞溶解の調節におけるMg2+-LFA-1システムの重要性を、TCR親和性のスペクトルにわたり確認した(図4c)。これらのデータは、細胞溶解が、Mg2+-LFA-1調節機能を必要としたことをさらに確認した。これは、ポリクローナルWTおよびLFA-1-/- CTLによるin vitro細胞傷害アッセイによってさらに確認された:低いPHA濃度(1μg ml-1)は、いずれの条件でも細胞傷害活性をもたらさず、中間のPHA濃度(10μg ml-1)は、WT CTLにおいてMg2+依存的効果を示したが、LFA-1-/- CTLは、WT CTLと比較して損なわれた細胞傷害能を示した。興味深いことに、高いPHA濃度(100μg ml-1)は、細胞外Mg2+の存在下または非存在下およびLFA-1遺伝子型の間の差を等しくし、全体的に高い細胞溶解性エフェクター機能をもたらした(図4d)。その上、LFA-1活性化モノクローナル抗体を使用すると、REP T細胞は細胞外Mg2+濃度に非依存性となったが、非特異的細胞傷害も増加した(図4e)。
これらの結果は、(i)細胞外Mg2+がその中等度のLFA-1安定化特性を介してLFA-1high T細胞において低から中等度のTCR刺激を増幅し、LFA-1-/- T細胞と比較して優れたT細胞活性化およびその後の細胞傷害性エフェクター機能をもたらしたこと、(ii)強いLFA-1安定化剤、例えば抗体を使用すると、非特異的標的細胞死滅をもたらしたことを示唆した。したがって、例えば、Mg2+によって媒介されるLFA-1の中等度の安定化は、生理的T細胞活性化にとって不可欠であり、新規治療戦略を直接知らせることができた。
Claims (15)
- がん免疫療法における使用のための組成物であって
(a)がんに対する免疫応答を増強する免疫系モジュレーターと、
(b)抗がん免疫応答を有意に増強する、中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターと
を含む、組成物。 - 前記LFA-1シグナル伝達メディエーターが、腫瘍関連抗原を提示する細胞の選択的T細胞媒介死滅を誘導する、請求項1に記載の使用のための組成物。
- 前記中等度のLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターが、強いLFA-1安定化特性を有するシグナル伝達メディエーターよりも、腫瘍関連抗原を提示しない細胞のT細胞媒介死滅を少なく誘導する、請求項1または2に記載の使用のための組成物。
- 前記強いLFA-1安定化特性を有するLFA-1シグナル伝達メディエーターがCBR LFA-1/2である、請求項3に記載の使用のための組成物。
- 前記LFA-1シグナル伝達メディエーターが金属イオン依存的接着部位に結合する、請求項1~4に記載の使用のための組成物。
- 前記LFA-1シグナル伝達メディエーターが二価カチオンである、請求項1~5に記載の使用のための組成物。
- 前記二価カチオンがMg2+である、請求項6に記載の使用のための組成物。
- 前記免疫系モジュレーターが、モノクローナル抗体、改変免疫細胞、またはチェックポイント阻害剤(CPI)である、請求項1~7のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 前記チェックポイント阻害剤がPD-1/PDL1阻害剤である、請求項8に記載の使用のための組成物。
- 前記PD-1/PD-L1阻害剤が、ニボルマブ、ペンブロリズマブ、セミプリマブ、スパルタリズマブ、アテゾリズマブ、デュルバルマブ、およびアベルマブからなる群より選択される阻害剤である、請求項9に記載の使用のための組成物。
- 前記LFA-1シグナル伝達メディエーターの標的化送達のための担体をさらに含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 前記担体が、膜形成分子である、請求項11に記載の使用のための組成物。
- 前記膜形成分子が、カプセル形成脂質である、請求項12に記載の使用のための組成物。
- 前記がんが、乳がん、脳がん、血液形成臓器のがん、免疫系のがん、前立腺がん、肺がん、結腸がん、頭頸部がん、皮膚がん、卵巣がん、子宮内膜がん、子宮頸がん、腎臓がん、肺がん、胃がん、小腸がん、肝臓がん、膵臓がん、精巣がん、下垂体がん、血液のがん、脾臓がん、胆嚢がん、胆管がん、食道がん、唾液腺がん、および甲状腺がんからなる群より選択される、請求項1~13のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
- 前記がんが、固形腫瘍であり、前記LFA-1シグナル伝達メディエーターが腫瘍内注射を介して投与される、請求項1~14のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
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