JP2024503803A - ムチン1に特異的なポリペプチドおよびその利用 - Google Patents
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Abstract
ムチン1(Mucin1)に結合するポリペプチド、これをコードする単離されたポリヌクレオチド、前記ポリヌクレオチドを含むベクター、および前記ベクターを含む細胞に関する。また、ムチン1に結合するポリペプチドを含むキメラ抗原受容体、前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチド、前記ポリヌクレオチドを含むベクター、前記キメラ抗原受容体を発現する免疫細胞、およびこれらを含む癌の治療用組成物および治療方法に関する。
Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、2020年12月24日付の韓国特許出願第10-2020-0183768号および2021年10月15日付の韓国特許出願第10-2021-0137757号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本出願は、2020年12月24日付の韓国特許出願第10-2020-0183768号および2021年10月15日付の韓国特許出願第10-2021-0137757号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
ムチン1(Mucin1)に結合するポリペプチド、これをコードする単離されたポリヌクレオチド、前記ポリヌクレオチドを含むベクター、および前記ベクターを含む細胞に関する。また、ムチン1に結合するポリペプチドを含むキメラ抗原受容体、前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチド、前記ポリヌクレオチドを含むベクター、前記キメラ抗原受容体を発現する免疫細胞、およびこれらを含む癌治療用組成物および治療方法に関する。
ムチン1(Mucin1)は、体内のほぼすべての器官の上皮細胞に存在する膜結合型糖タンパク質である。ムチン1は、N-末端サブユニット(MUC1-N)およびC-末端サブユニット(MUC1-C)の非共有相互作用から形成されるヘテロ二量体タンパク質である。MUC1-Cは、細胞外ドメイン、膜貫通ドメインおよび細胞質尾部を形成し、MUC1-Nは、糖化部位を含む、20個のアミノ酸(HGVTSAPDTRPAPGSTAPPA)を含有するタンデムリピート(tandem repeats、TRs)を反復して含み、MUC1-Cの細胞外ドメインと相互作用してMUC1-Cと継続して連結されている。
正常上皮細胞においてムチン1は低い水準で発現し、上皮の頂端膜(apical membranes)に限定的に発現するが、乳癌、肺癌、大腸癌、皮膚癌、甲状腺癌、胃癌、膵臓癌、腎臓癌、卵巣癌および子宮頸癌などの固形癌細胞で過剰に発現し、細胞表面全体にランダムに発現し、異常に糖化されることが知られている。したがって、ムチン1は、癌病巣を検出するための標的分子として、または癌を治療するための標的分子として有用であることが知られている。
そこで、現在、癌治療用の抗-MUC1抗体が多数報告されているが、抗体を用いた抗癌療法の場合、抗体が特異的に認識する抗原を有する癌細胞にのみ適用可能であり、効果持続期間が短く、長期投与時に耐性が発生したりすることもある。したがって、体内免疫体系を活性化して多様な癌において持続的に強力な抗癌効果を発揮できる技術の開発が要求される。
一実施形態は、ムチン1(Mucin1)に結合するポリペプチドを提供する。
他の実施形態は、前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチドを提供する。
他の実施形態は、前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。
他の実施形態は、前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを含む細胞を提供する。
他の実施形態は、前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体を提供する。
他の実施形態は、前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチドを提供する。
他の実施形態は、前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。
他の実施形態は、前記キメラ抗原受容体を発現するか、キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含む、免疫細胞を提供する。
他の実施形態は、前記ムチン1-結合ポリペプチド;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクター;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む細胞;前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体;前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチド;前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むベクター;または前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むか、前記キメラ抗原受容体を発現する免疫細胞を含む、癌治療用組成物を提供する。
本発明の一側面により、ムチン1(Mucin1)に結合するポリペプチドが提供される。好ましい一例として、本発明におけるムチン1に結合するポリペプチドは、抗体またはその抗原結合断片であってもよい。
一実施形態として、以下からなる群より選択される重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域の対を含む、ムチン1に結合するポリペプチドが提供される:
-それぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3のアミノ酸配列で表される相補性決定領域(CDR)1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号6のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号13のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号14、配列番号15および配列番号16のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号21、配列番号22および配列番号23のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号24、配列番号25および配列番号26のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号31、配列番号32および配列番号33のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号44、配列番号45および配列番号46のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号51、配列番号52および配列番号53のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号54、配列番号55および配列番号56のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号61、配列番号62および配列番号63のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号64、配列番号65および配列番号66のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号71、配列番号72および配列番号73のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号74、配列番号75および配列番号76のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号81、配列番号82および配列番号83のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号84、配列番号85および配列番号86のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;および
-それぞれ配列番号91、配列番号92および配列番号93のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号94、配列番号95および配列番号96のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域。
-それぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3のアミノ酸配列で表される相補性決定領域(CDR)1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号6のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号13のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号14、配列番号15および配列番号16のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号21、配列番号22および配列番号23のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号24、配列番号25および配列番号26のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号31、配列番号32および配列番号33のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号44、配列番号45および配列番号46のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号51、配列番号52および配列番号53のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号54、配列番号55および配列番号56のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号61、配列番号62および配列番号63のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号64、配列番号65および配列番号66のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号71、配列番号72および配列番号73のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号74、配列番号75および配列番号76のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号81、配列番号82および配列番号83のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号84、配列番号85および配列番号86のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;および
-それぞれ配列番号91、配列番号92および配列番号93のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号94、配列番号95および配列番号96のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域。
他の実施形態として、以下からなる群より選択される重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域の対を含む、ムチン1に結合するポリペプチドが提供される:
-配列番号7のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号8のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号17のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号18のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号27のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号28のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号37のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号38のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号47のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号48のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号57のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号58のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号67のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号68のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号77のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号78のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号87のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号88のアミノ酸配列を含むVL領域;および
-配列番号97のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号98のアミノ酸配列を含むVL領域。
-配列番号7のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号8のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号17のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号18のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号27のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号28のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号37のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号38のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号47のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号48のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号57のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号58のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号67のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号68のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号77のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号78のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号87のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号88のアミノ酸配列を含むVL領域;および
-配列番号97のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号98のアミノ酸配列を含むVL領域。
本発明において、用語「抗体」は、特定の抗原に特異的に結合するタンパク質を総称するもので最も広い意味で使用され、免疫系内で抗原の刺激によって作られるタンパク質またはこれを化学的合成または組換え的に製造したタンパク質であってもよいし、その種類は特に制限されない。具体的には、所望の生物学的活性を示す限り、モノクローナル抗体(全長モノクローナル抗体を含む)、ポリクローナル抗体、多重特異性抗体(例、二重特異性抗体)、合成抗体(または抗体模倣体ともいう)、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体、または抗体融合体タンパク質(または抗体接合体ともいう)を包括する。
完全な抗体(例えば、IgG型)は、2個の全長(full length)軽鎖および2個の全長重鎖を有する構造であり、それぞれの軽鎖は、重鎖とジスルフィド結合で連結されている。抗体の定常領域は、重鎖定常領域と軽鎖定常領域とに分けられ、重鎖定常領域は、ガンマ(γ)、ミュー(μ)、アルファ(α)、デルタ(δ)またはイプシロン(ε)タイプを有し、サブクラスとして、ガンマ1(γ1)、ガンマ2(γ2)、ガンマ3(γ3)、ガンマ4(γ4)、アルファ1(α1)またはアルファ2(α2)を有する。軽鎖の定常領域は、カッパ(κ)およびラムダ(λ)タイプを有する。
用語「抗原結合断片」は、全長鎖に存在するアミノ酸の少なくとも一部が欠如したが、依然として抗原に特異的に結合できる抗体の部分をいう。このような断片は標的抗原に結合し、与えられたエピトープへの結合に対して無傷抗体を含む他の抗原結合分子と競争できるという点で生物学的に活性である。抗原結合断片は、無傷抗体のFc領域の定常重鎖ドメイン(つまり、抗体アイソタイプに応じて、つまり、CH2、CH3およびCH4)を含まなくてもよい。抗原結合断片の例としては、scFv(single chain variable fragment)(例えば、scFv、(scFv)2など)、Fab(fragment antigen binding)(例えば、Fab、Fab’、F(ab’)2など)、ドメイン抗体、ペプチボディ、ミニボディ、イントラボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディまたはおよび単鎖抗体などを含むが、これに制限されない。また、抗原結合断片は、scFv、またはscFvが免疫グロブリン(例えば、IgA、IgD、IgE、IgG(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)、IgMなど)のFc部位と融合した融合ポリペプチド(scFv-Fc)または軽鎖の定常領域(例えば、カッパまたはラムダ)と融合した融合ポリペプチド(scFv-Ck(カッパ定常領域)またはscFv-Cλ(ラムダ定常領域))であってもよいが、これに制限されない。
用語、「重鎖(heavy chain)」は、抗原に特異性を付与するために十分な可変領域配列を有するアミノ酸配列を含む可変領域ドメインVHおよび3個の定常領域ドメインCH1、CH2およびCH3とヒンジ(hinge)を含む全長重鎖およびその断片をすべて含む意味で解釈される。また、用語「軽鎖(light chain)」は、抗原に特異性を付与するための十分な可変領域配列を有するアミノ酸配列を含む可変領域ドメインVLおよび定常領域ドメインCLを含む全長軽鎖およびその断片をすべて含む意味で解釈される。
用語「相補性決定領域(Complementarity-determining regions、CDR)」は、抗体の可変領域中において抗原との結合特異性または結合親和度を付与する部位をいう。一般に、重鎖可変領域に3個のCDR(CDR-H1、CDR-H2、CDR-H3)が存在し、軽鎖可変領域に3個のCDR(CDR-L1、CDR-L2、CDR-L3)が存在する。前記CDRは、抗体またはその断片が抗原またはエピトープに結合する上で主な接触残基を提供することができる。「フレームワーク領域(Framework region、FR)」は、重鎖および軽鎖の可変領域の非-CDR部分をいい、一般に、重鎖可変領域に4個のFR(FR-H1、FR-H2、FR-H3およびFR-H4)が存在し、軽鎖可変領域には4個のFR(FR-L1、FR-L2、FR-L3およびFR-L4)が存在する。与えられたCDRまたはFRの正確なアミノ酸配列の境界は、カバット(Kabat)ナンバリング体系、コチア(Chothia)ナンバリング体系、コンタクト(Contact)ナンバリング体系、IMGTナンバリング体系、Ahoナンバリング体系、AbMナンバリング体系など多数のよく知られた体系のいずれか1つを用いて容易に決定可能である。
用語「可変領域(variable region)」は、抗体を抗原に結合させるのに関与する抗体重鎖または軽鎖のドメインを称する。重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域は、一般に類似の構造を有し、それぞれのドメインは、4個の保存されたフレームワーク領域(FR)および3個のCDRを含む。
特定の実施形態において、本発明のムチン1-結合ポリペプチドは、scFv(single chain variable fragment)、ペプチボディ、Fab(fragment antigen binding)、モノクローナル抗体、二重特異性抗体、ミニボディ、ドメイン抗体、合成抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体、または抗体融合体タンパク質であってもよいが、これらに制限されない。
好ましい実施形態において、本発明のムチン1-結合ポリペプチドは、scFv(single chain variable fragment)であってもよい。
用語、「scFv(single chain variable fragment)」は、抗体の重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域が共有結合で連結された単鎖抗体断片をいう。VH領域およびVL領域は、直接連結されるか、リンカーによって連結される。
リンカーは、水溶性および/または可撓性リンカー(flexible linker)であってもよい。例えば、リンカーによってVHのN-末端とVLのC-末端とが連結されるか、VHのC-末端とVLのN-末端とが連結される。リンカーは、ペプチドリンカーであってもよいし、例えば、10~30のアミノ酸長、10~25のアミノ酸長、10~20のアミノ酸長、10~15のアミノ酸長、15~30のアミノ酸長、15~25のアミノ酸長、15~20のアミノ酸長、具体的には、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29または30のアミノ酸長であってもよいが、これらに制限されない。
リンカーに適したアミノ酸配列は、当業界にて公知である。例えば、前記リンカーは、柔軟性のために、グリシン(Gly)が豊富であり、溶解度のために、セリン(Ser)、アスパラギン(Asn)、アラニン(Ala)またはスレオニン(Thr)を含むことができる。リンカーは、Gly、Asn、Ser、ThrおよびAlaからなる群より選択された1種以上を計1~100個、2~50個、または5~25個を含んでなるものであってもよい。非制限的な例としては、リンカーのアミノ酸配列は、GGGSまたはGGGGSが多様な反復回数、例えば、2、3、4および5回の反復を有する配列であってもよい。例えば、リンカーは、GGGGSGGGGSGGGGS、GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS、またはGGGGSGGGGSGGGASであってもよいが、これらに制限されない。
scFvは、定常領域がなく、リンカーが導入されるにもかかわらず、親抗体の抗原特異性を維持する。scFvは、VH領域およびVL領域をコードするポリヌクレオチドから発現できるが、これに制限されない。
好ましい実施形態として、配列番号9、配列番号19、配列番号29、配列番号39、配列番号49、配列番号59、配列番号69、配列番号79、配列番号89および配列番号99からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むscFvポリペプチドが提供される。
本発明において抗体または抗原結合断片は、これと同等の活性を保有する変異体、例えば、本発明に記載されたアミノ酸配列と約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%または約99%以上の同一性を有し、かつ、同等の生物学的活性を保有した変異体も本発明の範囲に含まれる。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチドが提供される。
好ましい実施形態として、前記ポリヌクレオチドは、配列番号10、配列番号20、配列番号30、配列番号40、配列番号50、配列番号60、配列番号70、配列番号80、配列番号90および配列番号100からなる群より選択される核酸配列を含むことができる。また、本発明は、前記配列と約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%または約99%以上の同一性を有し、かつ、同等の活性を有するポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチドを含むことができる。一部の実施形態において、ポリヌクレオチドは、ヒトでの発現のためのコドン最適化が可能である。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクターが提供される。
ベクターにおいて、前記ポリヌクレオチドは、プロモーターに作動可能に連結される。用語「作動可能に連結された(operatively linked)」は、ヌクレオチド発現調節配列(例えば、プロモーター配列)と他のヌクレオチド配列との間の機能的な結合を意味する。前記調節配列は、作動可能に連結されることによって、他のヌクレオチド配列の転写および/または翻訳を調節することができる。
ベクターは、典型的にクローニングのためのベクターまたは発現のためのベクターとして構築される。前記発現用ベクターは、当業界にて植物、動物または微生物で外来のタンパク質を発現するために使用される通常のものを使用することができる。前記ベクターは、当業界にて公知の多様な方法により構築可能である。
ベクターは、原核細胞または真核細胞を宿主として構築される。例えば、使用されるベクターが発現ベクターであり、原核細胞を宿主とする場合には、転写を進行させることができる強力なプロモーター(例えば、pLλプロモーター、CMV promoter、trpプロモーター、lacプロモーター、tacプロモーター、T7プロモーターなど)、翻訳の開始のためのリボソーム結合サイトおよび転写/翻訳終止配列を含むことが一般的である。真核細胞を宿主とする場合には、ベクターに含まれる真核細胞で作動する複製起点は、f1複製起点、SV40複製起点、pMB1複製起点、アデノ複製起点、AAV複製起点およびBBV複製起点などを含むが、これらに限定されるものではない。また、哺乳動物細胞のゲノムに由来するプロモーター(例えば、メタロチオニンプロモーター)または哺乳動物ウイルスに由来するプロモーター(例えば、アデノウイルス後期プロモーター、ワクチニアウイルス7.5Kプロモーター、SV40プロモーター、サイトメガロウイルスプロモーターおよびHSVのtkプロモーター)が用いられ、転写終結配列としてポリアデニル化配列を一般に有することができる。また、必要に応じて、エンハンサー配列、5’側および3’側の非翻訳領域、分泌シグナル配列、スプライシング接合部、選択マーカー(例えば、抗生剤耐性遺伝子)などをさらに含むことができる。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを含む細胞が提供される。
前記細胞は、前記ベクターを適切な宿主細胞に導入させることによって得られたものであってもよい。ベクターを含有する宿主細胞は、ベクターに含有されたポリヌクレオチドのクローニングまたは発現に有用であり得る。前記宿主細胞は、前記ベクターを安定かつ連続的にクローニングまたは発現させる細胞であって、当業界にて公知のいかなる宿主細胞も利用可能である。例えば、原核細胞としては、例えば、E.coli JM109、E.coli BL21、E.coli RR1、E.coli LE392、E.coli B、E.coli X 1776、E.coli W3110、バチルスサブチリス、バチルスチューリンゲンシスのようなバチルス属菌株、そしてサルモネラティピムリウム、セラチアマルセッセンスおよび多様なシュードモナス種のような腸内菌と菌株などがあり、真核細胞に形質転換させる場合には、宿主細胞として、酵母(Saccharomy cecerevisiae)、昆虫細胞、植物細胞および動物細胞、例えば、Sp2/0、CHO(Chinese hamster ovary)K1、CHO DG44、PER.C6、W138、BHK、COS-7、293、HepG2、Huh7、3T3、RIN、MDCK細胞株などが用いられるが、これらに限定されるものではない。
前記ポリヌクレオチドまたはこれを含むベクターの宿主細胞内への送達(導入)は、当業界にて広く知られた送達方法を使用することができる。前記送達方法は、例えば、宿主細胞が原核細胞の場合、CaCl2方法または電気穿孔方法などを用いることができ、宿主細胞が真核細胞の場合には、微細注入法、カルシウムホスフェート沈殿法、電気穿孔法、リポソーム-媒介形質感染法および遺伝子ボンバードメントなどを使用することができるが、これらに限定されない。
前記形質転換された宿主細胞を選別する方法は、選択マーカーによって発現する表現型を用いて、当業界にて広く知られた方法により容易に実施できる。例えば、前記選択マーカーが特定の抗生剤耐性遺伝子の場合には、前記抗生剤が含有された培地で形質転換体を培養することによって、形質転換体を容易に選別することができる。形質転換された宿主細胞は、ポリペプチドが発現または分泌されるのに十分な期間で培養可能であり、通常のタンパク質で使用されている分離および精製方法、例えば、塩析、溶媒沈殿法などの溶解度を用いる方法、透析、限外ろ過、ゲルろ過、ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動など分子量の差を用いる方法、イオン交換クロマトグラフィーやヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィーなどの荷電を用いる方法、親和性クロマトグラフィーなどの特異的な親和性を用いる方法、逆相高速液体クロマトグラフィーなどの疎水性の差を用いる方法、等電点電気泳動などの等電点の差を用いる方法などによってポリペプチドを分離および精製することができる。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体(chimeric antigen receptor、CAR)が提供される。前記ムチン1-結合ポリペプチドは、他のCAR成分と共に単鎖の一部として発現するように操作できるため、キメラ抗原受容体への使用に適する。
キメラ抗原受容体は、典型的にムチン1-結合ポリペプチドを含む細胞外ドメイン(extracellular domain);膜貫通ドメイン(transmembrane domain);細胞内シグナル伝達ドメイン(intracellular signaling domainまたはT cell activation domain)を含むことができる。また、前記細胞外ドメインは、前記ポリペプチドと膜貫通ドメインとの間にスペーサー領域(またはヒンジ領域)を追加的に含むことができる。また、キメラ抗原受容体は、1個以上の共刺激ドメイン(co-stimulatory domain)をさらに含むことができ、好ましくは、共刺激ドメインが膜貫通ドメインと細胞内シグナル伝達ドメインとの間に位置することができる。
したがって、好ましい一例として、キメラ抗原受容体は、ムチン1-結合ポリペプチドを含む細胞外ドメイン;ヒンジドメイン;膜貫通ドメイン;1個以上の共刺激ドメイン;および細胞内シグナル伝達ドメインを含むことができる。それぞれのドメインは異種であってもよい。つまり、異なるタンパク質鎖に由来する配列から構成される。それぞれのドメインは、短いオリゴ-またはポリペプチドリンカー、例えば、2~10個のアミノ酸長のリンカーで連結可能である。また、キメラ抗原受容体は、各ドメインが連結された1つのポリペプチド鎖からなる。
細胞外ドメインは、前述したようなムチン1-結合ポリペプチドを含み、これは癌細胞の表面に発現するムチン1を認識する。
細胞外ドメインは、スペーサー領域(またはヒンジ領域)をさらに含むことができる。スペーサー領域は、ムチン1-結合ポリペプチドと膜貫通ドメインとの間に位置することができる。スペーサー領域は、ムチン1-結合ポリペプチドがCAR-T細胞の細胞膜と一定の距離をおいてより柔軟に標的抗原を認識できるようにする。スペーサー領域は、典型的にポリペプチドであってもよく、10個以上のアミノ酸長、例えば、10~300個のアミノ酸長、10~250のアミノ酸長、10~200のアミノ酸長、10~150のアミノ酸長、10~100のアミノ酸長、10~50のアミノ酸長を有することができるが、これらに限定されない。
スペーサー領域は、CD8αまたはCD28のヒンジ部位、または免疫グロブリン(IgG)の定常領域などを例示することができ、これらによるオフ-ターゲット効果を除去するために突然変異を導入することができる。例えば、免疫グロブリンの定常領域は、IgGヒンジ単独、CH2およびCH3ドメインの全部または一部に由来し、例えば、Fc領域であってもよい。IgGは、好ましくは、IgG2またはIgG4であってもよい。一部の実施形態において、スペーサーは、IgG2、IgG4、および/またはIgG2およびIgG4に由来するヒンジ、CH2およびCH3配列の1つ以上を含有するキメラポリペプチドであってもよい。一部の実施形態において、ヒンジドメインは、配列番号112の配列で表されてもよいが、これに限定されない。
膜貫通ドメインは、細胞膜ドメインと細胞膜内部のシグナル伝達ドメインを連結する役割を果たし、天然または合成供給源に由来する。供給源が天然の場合、ドメインは、任意の膜-結合または膜-横断タンパク質に由来する。例えば、膜貫通ドメインは、T細胞受容体のアルファ、ベータまたはゼータ鎖、CD3イプシロン、CD4、CD5、CD8、CD9、CD16、CD22、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137またはCD154の膜貫通ドメインであってもよいが、これらに限定されない。好ましい一例として、膜貫通ドメインは、CD28またはCD8の膜貫通ドメインであってもよいが、これらに限定されない。供給源が合成の場合、合成膜貫通ドメインは、ロイシンおよびバリンなどの疎水性残基を含むことができ、フェニルアラニン、トリプトファンおよびバリンなどを各末端に含むことができるが、これらに限定されない。一部の実施形態において、膜貫通ドメインは、配列番号113の配列で表されてもよいが、これに限定されない。
共刺激ドメインは、共刺激シグナルが伝達される部位で、CAR-T細胞が免疫反応を起こし、自己増殖をするようにシグナルを伝達する部位である。これはCAR-T細胞の増殖、細胞毒性、持続的な反応、寿命延長などを向上させるために選択的に導入可能である。共刺激ドメインは、CD28、OX-40(CD134)、4-1BB(CD137)、CD2、CD7、CD27、CD30、CD40、PD-1、ICOS、LFA-1(CD11a/CD18)、CD3ガンマ、CD3デルタ、CD3イプシロン、CD247、CD276(B7-H3)、LIGHT、(TNFSF14)、NKG2C、Igアルファ(CD79a)、DAP-10、Fcガンマ受容体、MHCクラス1分子、TNF受容体タンパク質、イムノグロブリンタンパク質、サイトカイン受容体、インテグリン、SLAM(signaling lymphocytic activation molecule)、活性化NK細胞受容体、BTLA、トールリガンド受容体、ICAM-1、B7-H3、CDS、ICAM-1、GITR、BAFFR、LIGHT、HVEM(LIGHTR)、KIRDS2、SLAMF7、NKp80(KLRF1)、NKp44、NKp30、NKp46、CD19、CD4、CD8アルファ、CD8ベータ、IL-2Rベータ、IL-2Rガンマ、IL-7Rアルファ、ITGA4、VLA1、CD49a、ITGA4、IA4、CD49D、ITGA6、VLA-6、CD49f、ITGAD、CD11d、ITGAE、CD103、ITGAL、CD11a、LFA-1、ITGAM、CD11b、ITGAX、CD11c、ITGB1、CD29、ITGB2、CD18、LFA-1、ITGB7、NKG2D、TNFR2、TRANCE/RANKL、DNAM1(CD226)、SLAMF4(CD244、2B4)、CD84、CD96(Tactile)、CEACAM1、CRTAM、Ly9(CD229)、CD160(BY55)、PSGL1、CD100(SEMA4D)、CD69、SLAMF6(NTB-A、Ly108)、SLAMF1(CD150、IPO-3)、BLAME(SLAMF8)、SELPLG(CD162)、LTBR、LAT、GADS、SLP-76、PAG/Cbp、またはCD19aのシグナル伝達部位から選択された1種以上、例えば、1種、2種または3種であってもよいが、これらに限定されない。好ましい実施形態としては、CD28、OX-40(CD134)、4-1BB(CD137)、CD27またはICOSのシグナル伝達部位から選択された1種以上、例えば、1種、2種または3種であってもよいが、これらに限定されない。一部の実施形態において、共刺激ドメインは、配列番号114の配列で表されてもよいが、これに限定されない。
細胞内シグナル伝達ドメインは、ムチン1-結合ポリペプチドに結合した抗原に対してT細胞免疫反応を活性化させる部位である。前記シグナル伝達ドメインは、T細胞受容体(TCR)の成分であるか、免疫受容体チロシン-ベース活性化モチーフ(immunoreceptor tyrosine-based activation motif、ITAM)として知られたシグナル伝達モチーフを含有することができる。その例として、シグナル伝達ドメインは、TCRまたはCD3ゼータ、FcRガンマ、CD3ガンマ、CD3デルタおよびCD3イプシロンに由来するシグナル伝達ドメインであってもよいが、これに制限されない。好ましい例としては、CD3ゼータのシグナル伝達ドメインであってもよいが、これに制限されない。細胞内シグナル伝達ドメインは、細胞外ドメインのムチン1-結合ポリペプチド部位が標的に結合する時、CAR-T細胞を活性化することができる。例えば、CARは、T細胞の機能、例えば、細胞溶解活性またはT-ヘルパー活性を刺激し、サイトカインまたは他の因子の分泌を誘導することができる。一部の実施形態において、細胞内シグナル伝達ドメインは、配列番号115の配列で表されてもよいが、これに限定されない。
一部の実施形態において、CARは、シグナル配列を含む形態で発現できる。また、CARは、発現をモニタリングするために有用な追加配列、例えば、2Aペプチドなどのリボソームスキップ(skip)配列または切断型細胞表面ポリペプチド(tHER2またはtEGFRまたは切断されたPSMAなど)と共に発現できる。
本発明の他の側面により、前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチドが提供される。一部の実施形態において、ポリヌクレオチドは、ヒトでの発現のためのコドン最適化が可能である。
本発明の他の側面により、前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むベクターが提供される。ベクターは、遺伝子クローニングのためのベクター、タンパク質の発現のためのベクター、または遺伝子送達のためのベクターとして構築される。クローニングまたは発現のためのベクターの場合、詳しい事項は前述した通りである。
技術分野にて公知の任意のベクターが本発明に適合することができる。例えば、ベクターは、ウイルスベクターであってもよい。例えば、ベクターは、レトロウイルスベクター、DNAベクター、ムリン白血病ウイルスベクター、SFGベクター、プラスミド、RNAベクター、アデノウイルスベクター、バキュロウイルスベクター、エプスタインバールウイルスベクター、パポバウイルスベクター、ワクチニアウイルスベクター、単純ヘルペスウイルスベクター、アデノウイルス関連ベクター(AAV)、またはレンチウイルスベクターであってもよいが、これらに限定されない。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体を発現する免疫細胞が提供される。
免疫細胞は、T細胞、腫瘍浸潤リンパ球(Tumor Infiltrating Lymphocyte、TIL)、NK(Natural killer)細胞、TCR-発現細胞、樹状細胞、またはNK-T細胞を含むが、これに制限されない。また、免疫細胞は、ヒト誘導万能幹細胞(iPSC)に由来するものであってもよい。免疫細胞は、公知の任意の供給源に由来する。例えば、免疫細胞は、造血幹細胞集団から試験管内分化するか、患者から得られる。免疫細胞は、例えば、末梢血液単核細胞(PBMC)、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺組織、感染部位からの組織、腹水、胸膜滲出、脾臓組織、および腫瘍から得られる。また、免疫細胞は、関連技術分野にて入手可能な1種以上の免疫細胞株に由来する。
免疫細胞は、自己(autologous)または同種(allogenic)であってもよい。自己は、治療対象患者に由来するものをいう。同種は、治療対象患者と同じ種の他の個体に由来するものをいう。
また、免疫細胞は、ヒト誘導多能性幹細胞(iPSC)に由来するものであってもよい。iPSCに由来する免疫細胞は、自己または同種免疫細胞に比べて自己増殖が可能で大量増殖が容易であり、すべての人に適用可能な汎用的な細胞治療剤の作製が可能であり、均質な生産とコスト節減が可能であるという利点がある。
免疫細胞は、微細注入、電気穿孔、超音波穿孔、バイオリスティック(例えば、遺伝子銃)、脂質形質感染、重合体形質感染、カルシウムホスフェート沈殿、原形質体融合、リポソーム-媒介形質感染、ナノ粒子またはポリフレックスなどの方法を用いてベクターによって形質感染または形質導入できるが、これらに限定されない。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチド;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクター;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む細胞;前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体;前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチド;前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むベクター;または前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むか、前記キメラ抗原受容体を発現する免疫細胞を含む、癌の予防または治療用組成物が提供される。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチド;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクター;前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む細胞;前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体;前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチド;前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むベクター;または前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むか、前記キメラ抗原受容体を発現する免疫細胞の有効量を癌の予防または治療を必要とする患者に投与する段階を含む癌の予防および/または治療方法が提供される。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体を含むT細胞を含む、癌の予防または治療用組成物が提供される。
本発明の他の側面により、前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体を含むT細胞の有効量を癌の予防または治療を必要とする患者に投与する段階を含む癌の予防および/または治療方法が提供される。
例えば、癌は、固形癌または血液癌であってもよく、非制限的な例としては、乳癌、肺癌、前立腺癌、卵巣癌、脳癌、肝癌、子宮頸癌、子宮内膜癌、子宮癌、結腸癌、大腸癌、結腸直膓癌、直膓癌、腎臓癌、腎芽細胞腫、皮膚癌、経口扁平上皮癌、表皮癌、鼻咽頭岩、頭頸部癌、骨癌、食道癌、膀胱癌、リンパ管癌(例えば、ホジキンリンパ腫または非-ホジキンリンパ腫)、胃癌、膵臓癌、睾丸癌、甲状腺癌、甲状腺小胞癌、黒色腫、骨髄腫、多発性骨髄腫、中皮腫、骨肉腫、骨髄異形成症候群、肝葉起源の腫瘍、軟組織肉腫、脂肪肉腫、胃腸基質肉腫、悪性末梢神経鞘腫瘍(MPNST)、ユーイング肉腫、平滑筋肉腫、肝葉軟骨肉腫、リンパ肉腫、線維肉腫、横紋筋肉腫、奇形癌腫、神経芽細胞腫、髄芽腫、神経膠腫、皮膚の陽性腫瘍、または白血病であってもよい。肺癌は、例えば、小細胞肺癌腫(SCLC)または非-小細胞肺癌腫(NSCLC)であってもよい。白血病は、例えば、急性骨髄性白血病(AML)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性リンパ球性白血病(ALL)または慢性リンパ球性白血病(CLL)であってもよい。
好ましくは、癌は、MUC1タンパク質が発現した癌であって、乳癌、皮膚癌、膵臓癌、前立腺癌、肺癌、甲状腺癌、胃癌、卵巣癌、大腸癌、肝癌、胆嚢癌、腎臓癌、子宮頸癌、または膀胱癌であってもよいが、これらに限定されるものではない。前記癌は、原発性癌または転移性癌であってもよい。
治療対象患者は、2次的な抗-過剰増殖療法を受けている患者であってもよい。例えば、2次的な抗-過剰増殖療法は、化学療法、放射線療法、免疫療法、光線療法、冷凍療法、毒素療法、ホルモン療法、または外科手術であってもよい。
本発明のムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体を含むT細胞を用いたCAR-T抗癌治療は、健常者または治療対象患者の血液からT細胞を抽出した後、本発明のムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体を発現するように遺伝的に操作し、操作されたT細胞を増幅培養し、培養された操作T細胞を患者に投与する一連の過程で行われる。
好ましい実施形態として、健常者または治療対象患者の血液からT細胞を抽出する段階は、例えば、血液から白血球成分分離採集(leukapheresisまたはaphresis)を用いて白血球を分離した後、T細胞を濃縮する過程を経て、T細胞を抽出することができる。T細胞は、CD4/CD8構成レベルで特定の抗体ビーズ結合体やマーカーを用いて分離される。代案的に、幹細胞からの分化により安定的に大量のT細胞を得ることも可能である。
前記抽出されたT細胞が本発明で提供するキメラ抗原受容体を発現するように遺伝的に操作する段階は、例えば、キメラ抗原受容体(CAR)を発現するようにデザインされた核酸分子をベクター、例えば、ウイルスベクター(レンチウイルスベクターまたはレトロウイルスベクターなど)を用いてT細胞に注入することができる。CARは、DNA形態で導入されてもよく、RNA形態で導入された後、逆転写酵素によってDNAに逆転写された後、T細胞のゲノムに統合されてもよい。また、同種細胞治療剤の場合、移植片対宿主疾患(GvHD)など拒絶反応を起こさないように、ドナーT細胞で移植拒絶反応を誘導する遺伝子を除去または矯正する遺伝子操作を追加的に加えることができる。
前記操作されたT細胞を増幅培養する段階は、当業界にて公知の培養技術によりT細胞を培養、増殖(proliferation)および増幅(expansion)させることができる。この時、ウイルスの使用に対する安全性とよく作製されたCAR-T細胞を選別する技術が要求される。
最後に、操作T細胞を患者に再び投与する段階は、例えば、注入(infusion)で行われる。好ましい一例として、CAR-T細胞の注入前、患者は、白血球数値を低下させるために、シクロホスファミドまたはフルダラビンなどを用いたリンパ球除去調節化学療法を受けることができる。また、CAR-T細胞の持続性を向上させるために、IL-2などのサイトカインを共に投与することができる。
患者に投与された操作済みのT細胞は、ムチン1を発現する腫瘍細胞に対して免疫反応を媒介することができる。このような免疫反応には、T細胞の活性化、T細胞によるIL-2およびIFN-ガンマなどのサイトカインの分泌、腫瘍抗原を認識するT細胞の増殖および拡張、および標的-陽性細胞のT細胞-媒介された特異的な死滅(腫瘍除去)を含む。例えば、CAR-T細胞でCARがムチン1に特異的に結合すれば、T細胞は、CD3ゼータの免疫受容体チロシン-ベース活性化モチーフ(immunoreceptor tyrosine-based activation motif、ITAM)のリン酸化により活性化し、その後、T細胞の増殖、細胞毒性および/またはサイトカイン分泌が誘導される。
このようにCAR-T細胞を用いた抗癌療法は、根本的に患者の免疫体系を活性化して持続的な抗癌効果を発揮するため、継続して投与しなくてもよく、患者自身のT細胞を用いることによって、患者個人に合わせた治療が可能であるというメリットがある。
本発明の組成物の投与は、疾病状態の発病または進行を阻害したり、中止させたり、遅延させたり、予防する免疫反応を起こしたり、誘導したり促進したりすることができる。
用語「有効量」は、ヒトをはじめとする個体に投与した時、所望の結果を達成するのに十分な量、例えば、癌を治療または予防するのに効果的な量を意味する。有効量は、製剤化方法、投与方式、患者の年齢、体重、性別、疾患の重症度、飲食、投与時間、投与経路、排泄速度および反応感応性のような多様な因子により異なる。投与量または治療用法は、当業者が理解するような、最適な治療反応を提供するように調整することができる。
治療学的有効量を用いた治療用法は、1回投与で構成されるか、または他の例として、一連の適用を含むことができる。治療期の期間は、製剤化方法、投与方式、患者の年齢、体重、性別、疾患の重症度、飲食、投与時間、投与経路、排泄速度および反応感応性のような多様な因子により決定される。また、治療に使用される抗癌組成物の有効投与量は、個別治療用法のコースの間に高くしたり低くしたりすることができると理解されるであろう。投与量に変化が生じることがあり、当該技術分野にて公知の標準診断分析により明確になる。本発明の組成物は、いくつかの側面において、通常の抗癌剤、放射線治療、ホルモン治療、バイオセラピーおよび/または外科的腫瘍切除を用いた治療前に、治療中にまたは治療後に投与することができる。
本発明の組成物は、薬学的に許容される担体、希釈剤、および賦形剤などからなる群より選択された1種以上の添加剤と共に提供可能である。
前記薬学的に許容される担体は、抗体の製剤化に通常用いられるものであって、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、デンプン、アカシアガム、リン酸カルシウム、アルギネート、ゼラチン、ケイ酸カルシウム、微細結晶性セルロース、ポリビニルピロリドン、セルロース、水、シロップ、メチルセルロース、メチルヒドロキシベンゾエート、プロピルヒドロキシベンゾエート、滑石、ステアリン酸マグネシウム、ミネラルオイルなどからなる群より選択された1種以上であってもよいが、これらに限定されるものではない。前記組成物は、前記成分以外に、薬学的組成物の製造に通常使用される希釈剤、賦形剤、潤滑剤、湿潤剤、甘味剤、香味剤、乳化剤、懸濁剤、保存剤などからなる群より選択された1種以上をさらに含むことができる。
組成物は、経口または非経口投与可能である。非経口投与の場合には、静脈内注入、皮下注入、筋肉注入、腹腔注入、内皮投与、局所投与、鼻内投与、肺内投与および直腸内投与などで投与することができる。経口投与時、タンパク質またはペプチドは消化されるため、経口用組成物は、活性薬剤をコーティングするか、胃での分解から保護されるように剤形化される。また、前記組成物は、活性物質が標的細胞に移動できる任意の装置によって投与可能である。
前記細胞は、標準投与技術、剤形またはデバイスを用いて投与される。組成物の貯蔵および投与のための注射器およびバイアルのような剤形およびデバイスを適切に使用することが可能である。細胞の投与は、自己(autologous)、同種(allogenic)、または異種(xenogenic)であってもよい。末梢血液由来免疫細胞またはその子孫(例えば、生体内、生体外または試験管内由来)は、カテーテル投与、全身注射、局所注射、静脈注射または非経口投与を含む局所注射により投与される。免疫細胞治療剤を投与する時、一般に、これは注射可能な単位投与量形態(溶液、懸濁液、エマルジョン)に剤形化される。一部の実施形態において、細胞集団は、非経口的に投与される。剤形は、静脈内注射、皮下注射、筋肉注射、腹腔注射、内皮投与、局所投与、鼻内投与、肺内投与および直腸内投与を含む。
一部の実施形態において、組成物は、滅菌液体製剤であって、例えば、等張性水溶液、懸濁液、エマルジョン、分散液または粘性組成物で提供され、これは一部の側面において、選択されたpHで緩衝される。液体製剤は、一般に、ゲル、他の粘性組成物および固体組成物より製造がより容易である。また、液体組成物は、特に注射によって投与することが便利である。他方、粘性組成物は、特定の組織とのより長い接触期間を提供するために、適切な粘度範囲内で剤形化される。液体または粘性組成物は、例えば、水、食塩水、リン酸緩衝食塩水、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、液状ポリエチレングリコール)およびその好適な混合物を含有する溶媒または分散培地である、担体を含むことができる。
滅菌注射用溶液は、好適な担体、希釈剤または滅菌水、生理食塩水、ブドウ糖、デキストロースなどの賦形剤との混和剤などの溶媒に結合分子を統合することによって製造できる。組成物はまた、凍結乾燥できる。組成物は、投与経路および所望の製造経路により湿潤剤、分散剤または乳化剤(例えば、メチルセルロース)、pH緩衝剤、ゲル化または粘度向上添加剤、防腐剤、香味剤、色素などの補助物質を含有することができる。
抗菌防腐剤、抗酸化剤、キレート化剤および緩衝液を含む組成物の安定性および滅菌性を向上させる多様な添加剤を添加することができる。微生物の作用の予防は、多様な抗菌および抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸などによって保障できる。注射用薬学的形態の長期間吸収は、吸収を遅延させる製剤、例えば、アルミニウムモノステアレートおよびゼラチンの使用によってもたらされる。
以下、本発明を実施例によってより具体的に説明する。しかし、これらは本発明を例示したものに過ぎず、本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されない。
実施例1.ムチン1に結合するscFvの製造
ヒトムチン1(配列番号110)をCD4(配列番号111)と接合させて組換え抗原を用意し、scFvライブラリーから前記抗原に特異的なscFvを分泌するクローンをスクリーニングして、ムチン1に特異的に結合するscFv10種を選別した。選別されたscFv10種と、後の実験に使用された陽性対照群scFv G03(WO2018/174544の表6のG3抗体のアミノ酸配列を用いて作った陽性対照群である)の配列情報を表3に示した。
ヒトムチン1(配列番号110)をCD4(配列番号111)と接合させて組換え抗原を用意し、scFvライブラリーから前記抗原に特異的なscFvを分泌するクローンをスクリーニングして、ムチン1に特異的に結合するscFv10種を選別した。選別されたscFv10種と、後の実験に使用された陽性対照群scFv G03(WO2018/174544の表6のG3抗体のアミノ酸配列を用いて作った陽性対照群である)の配列情報を表3に示した。
前記scFvを含むscFv-Fc抗体のムチン1抗原に対する親和力をBiacore T200(GE healthcare)を用いて測定した。Series S Sensor Chip CM5(GE healthcare、Cat.No.BR-1005-30)上に、Amine Coupling Kit(GE healthcare、Cat.No.BR-1000-50)を用いてanti-human IgG(Fc)抗体(GE healthcare、Cat.No.BR-1008-39、最終濃度25ug/mL)を5uL/minで360秒間流して約5000-7000RUに固定させた。抗原のヒトMUC1タンパク質を25nMから400nMまでの濃度範囲内で互いに異なる5つの濃度に30uL/minの速度で注入して、下記表のようにkaとkd値を求め、これからKD値を計算した。その結果、ムチン1に対する結合親和度を示すKD(M)値を表5に示した。
実施例2.ムチン1に結合するscFvを用いたCAR-T細胞の製造
2-1.CARを発現するレンチウイルス伝達ベクターの作製
scFvポリペプチド配列を含む細胞外ドメイン(表4の塩基配列)、ヒンジ(CD8α)(配列番号112)および膜貫通ドメイン(CD28)(配列番号113)、共刺激ドメイン(CD28)(配列番号114)、および細胞内シグナル伝達ドメイン(CD3ゼータ)(配列番号115)を含むキメラ抗原受容体(CAR)を発現するレンチウイルスベクター(transfer vectorまたはexpression vector)を製造した。CARのscFv部分は、screening企業から供給されたプラスミドからPCRで断片を分離し、ヒンジ(hinge)、膜貫通タンパク質、CD28およびCD3zシグナル伝達ドメインは、既に合成されたプラスミドからPCRで断片分離した。2つの断片は、Takara社のIn-Fusion HDクローニングキットを用いてClonetech社のpLVX-EF1alphaベクターにクローニングした。このようにクローニングされたレンチウイルスベクターは、同社のLenti-X Expression System(EF1a Version)(製品コード631253)から提供されるパッケージングプラスミドと共に、Takara社のLenti-X 293T Cell Lineにトランスフェクション(製品コード632180)させ、24時間後、soupを分離してその中にあるレンチウイルスを後の研究に使用した。
2-1.CARを発現するレンチウイルス伝達ベクターの作製
scFvポリペプチド配列を含む細胞外ドメイン(表4の塩基配列)、ヒンジ(CD8α)(配列番号112)および膜貫通ドメイン(CD28)(配列番号113)、共刺激ドメイン(CD28)(配列番号114)、および細胞内シグナル伝達ドメイン(CD3ゼータ)(配列番号115)を含むキメラ抗原受容体(CAR)を発現するレンチウイルスベクター(transfer vectorまたはexpression vector)を製造した。CARのscFv部分は、screening企業から供給されたプラスミドからPCRで断片を分離し、ヒンジ(hinge)、膜貫通タンパク質、CD28およびCD3zシグナル伝達ドメインは、既に合成されたプラスミドからPCRで断片分離した。2つの断片は、Takara社のIn-Fusion HDクローニングキットを用いてClonetech社のpLVX-EF1alphaベクターにクローニングした。このようにクローニングされたレンチウイルスベクターは、同社のLenti-X Expression System(EF1a Version)(製品コード631253)から提供されるパッケージングプラスミドと共に、Takara社のLenti-X 293T Cell Lineにトランスフェクション(製品コード632180)させ、24時間後、soupを分離してその中にあるレンチウイルスを後の研究に使用した。
2-2.レンチウイルス粒子の生成
レンチウイルスを生成するために、前記製造したレンチウイルス伝達ベクター(transfer vectorまたはexpression vector)とパッケージングプラスミド混合体(lentivirus packaging plasmid mix)を、リポソーム核酸伝達試薬(lipofectamine、Gibco)を用いてLenti-X 293T細胞(Takara製品番号632180)にトランスフェクション(transfection)した。形質注入1日前に、HEK293T細胞を培養プレート面積の6~70%程度存在するように用意した。培地は、10%熱によって不活性化されたウシ胎児血清(FBS、Gibco)が添加されたDulbecco’s modified Eagle medium(DMEM、Gibco)を用い、培養プレートは100mmまたは150mmの大きさを使用した。培養条件で37℃、5%CO2、加湿条件を維持した。伝達ベクターとレンチウイルスパッケージングプラスミド混合体、そしてリポソーム核酸伝達試薬を製造会社の説明に従って比率を合わせて常温で混合した後、培養中のプレート上のHEK293T細胞にdrop方式で処理することによって、HEK293T細胞を形質注入させた。形質注入後、HEK293T細胞で作製されたレンチウイルスは、細胞外に噴出してウイルス粒子(virus particle)形態で細胞培養液に存在した。これに形質注入48時間後、培養プレートから細胞培養液だけを取り出し、遠心分離を進行させてレンチウイルス粒子をペレット状にした。以後、溶液を用いてペレットを溶解した後、直ちに使用するか、超低温冷凍庫に保管した。溶液は先に用いたDMEM培地あるいはT細胞の培養に使用されるCTS optimizer T cell Expansion SFM 1L瓶(Gibco)にOptimizer T-Cell Expansion Supplement(26ml)を添加し、CTS Innume Cell SR(Serum Replacement、Gibo)を最終2%となるように添加し、CTS GlutaMAX-I Supplement 100X(Gibco)を最終1Xとなるように添加したものを使用した。
レンチウイルスを生成するために、前記製造したレンチウイルス伝達ベクター(transfer vectorまたはexpression vector)とパッケージングプラスミド混合体(lentivirus packaging plasmid mix)を、リポソーム核酸伝達試薬(lipofectamine、Gibco)を用いてLenti-X 293T細胞(Takara製品番号632180)にトランスフェクション(transfection)した。形質注入1日前に、HEK293T細胞を培養プレート面積の6~70%程度存在するように用意した。培地は、10%熱によって不活性化されたウシ胎児血清(FBS、Gibco)が添加されたDulbecco’s modified Eagle medium(DMEM、Gibco)を用い、培養プレートは100mmまたは150mmの大きさを使用した。培養条件で37℃、5%CO2、加湿条件を維持した。伝達ベクターとレンチウイルスパッケージングプラスミド混合体、そしてリポソーム核酸伝達試薬を製造会社の説明に従って比率を合わせて常温で混合した後、培養中のプレート上のHEK293T細胞にdrop方式で処理することによって、HEK293T細胞を形質注入させた。形質注入後、HEK293T細胞で作製されたレンチウイルスは、細胞外に噴出してウイルス粒子(virus particle)形態で細胞培養液に存在した。これに形質注入48時間後、培養プレートから細胞培養液だけを取り出し、遠心分離を進行させてレンチウイルス粒子をペレット状にした。以後、溶液を用いてペレットを溶解した後、直ちに使用するか、超低温冷凍庫に保管した。溶液は先に用いたDMEM培地あるいはT細胞の培養に使用されるCTS optimizer T cell Expansion SFM 1L瓶(Gibco)にOptimizer T-Cell Expansion Supplement(26ml)を添加し、CTS Innume Cell SR(Serum Replacement、Gibo)を最終2%となるように添加し、CTS GlutaMAX-I Supplement 100X(Gibco)を最終1Xとなるように添加したものを使用した。
2-3.CAR-T細胞の製造
末梢血液単核細胞(PBMC)サンプルは、カトリック大学との研究協約により供給され、カトリック大学臨床研究審査委員会(The Catholic University of Korea-Institutional Review Board)の承認を経てドナー募集および血液採取を進行させた。すべて健常者の血液を使用した。本発明の実施例において、「Donor」は、実験に使用されたPBMCサンプルのドナーを称し、Donorの後ろの数字はドナーがそれぞれ異なることを意味する(例えば、Donor03、Donor04、Donor05、Donor06、Donor07、Donor08、Donor18-09、Donor20-01などで表す)。T細胞の表面にキメラ抗原受容体(CAR)が発現したCAR-T細胞を製造するために、凍結PBMCバイアルを37℃の恒温水槽で解凍した。凍結PBMC解凍の翌日、細胞数の測定後に細胞を新しい培地に切り替えた。これと同時に、T細胞特異的な増幅ビーズ(Dynabeads Human T-expander CD3/CD28、Gibco)を用いてT-細胞を活性化し、レンチウイルス形態になっているキメラ抗原受容体(CAR)を活性化された細胞数に合わせて処理し、T細胞に形質導入(transduction)させた。形質転換されたT細胞を培養するために、ろ過した滅菌蒸留水で解いたインターロイキン-2(Interleukin-2、Norvatis)懸濁液を培地量基準100IU/mlとなるように添加し、後の培養期間中に培地を切り替えたり、あるいは添加時ごとに持続的に入れたりした。細胞培養期間は、活性化させた後、全体10-11日とし、培地は細胞数に応じて1~2日ごとに切り替えたり、あるいは新たに添加して培養を進行させたりして、培養期間が終わると細胞培養を終え、CAR-T細胞の作製を完了した。作製されたCAR-T細胞は直ちに使用するか、細胞凍結保存液と混合して細胞凍結用バイアルに注入後、液化窒素タンク(Liquid Nitrogen Tank)に保管した。作製されたCAR-T細胞のキメラ抗原受容体(CAR)の発現量の確認および特性の分析はフローサイトメトリー(FACS)により進行させた。
末梢血液単核細胞(PBMC)サンプルは、カトリック大学との研究協約により供給され、カトリック大学臨床研究審査委員会(The Catholic University of Korea-Institutional Review Board)の承認を経てドナー募集および血液採取を進行させた。すべて健常者の血液を使用した。本発明の実施例において、「Donor」は、実験に使用されたPBMCサンプルのドナーを称し、Donorの後ろの数字はドナーがそれぞれ異なることを意味する(例えば、Donor03、Donor04、Donor05、Donor06、Donor07、Donor08、Donor18-09、Donor20-01などで表す)。T細胞の表面にキメラ抗原受容体(CAR)が発現したCAR-T細胞を製造するために、凍結PBMCバイアルを37℃の恒温水槽で解凍した。凍結PBMC解凍の翌日、細胞数の測定後に細胞を新しい培地に切り替えた。これと同時に、T細胞特異的な増幅ビーズ(Dynabeads Human T-expander CD3/CD28、Gibco)を用いてT-細胞を活性化し、レンチウイルス形態になっているキメラ抗原受容体(CAR)を活性化された細胞数に合わせて処理し、T細胞に形質導入(transduction)させた。形質転換されたT細胞を培養するために、ろ過した滅菌蒸留水で解いたインターロイキン-2(Interleukin-2、Norvatis)懸濁液を培地量基準100IU/mlとなるように添加し、後の培養期間中に培地を切り替えたり、あるいは添加時ごとに持続的に入れたりした。細胞培養期間は、活性化させた後、全体10-11日とし、培地は細胞数に応じて1~2日ごとに切り替えたり、あるいは新たに添加して培養を進行させたりして、培養期間が終わると細胞培養を終え、CAR-T細胞の作製を完了した。作製されたCAR-T細胞は直ちに使用するか、細胞凍結保存液と混合して細胞凍結用バイアルに注入後、液化窒素タンク(Liquid Nitrogen Tank)に保管した。作製されたCAR-T細胞のキメラ抗原受容体(CAR)の発現量の確認および特性の分析はフローサイトメトリー(FACS)により進行させた。
実施例3.可溶性scFvのムチン1-発現細胞に対する親和力分析
以下、特別な言及がない限り、本発明の実施例で使用した細胞株に関する情報は次の通りである:
-PANC-1;韓国細胞株銀行、21469
-HCC1954;韓国細胞株銀行、9S1954
-HCC70;韓国細胞株銀行、9S0070
-T47D;韓国細胞株銀行、30133
-HEK293T;ATCC、CRL-3216
-Huh7;韓国細胞株銀行、60104
-HepG2;ATCC、HB-8065
-SK-N-SH;韓国細胞株銀行、30011
以下、特別な言及がない限り、本発明の実施例で使用した細胞株に関する情報は次の通りである:
-PANC-1;韓国細胞株銀行、21469
-HCC1954;韓国細胞株銀行、9S1954
-HCC70;韓国細胞株銀行、9S0070
-T47D;韓国細胞株銀行、30133
-HEK293T;ATCC、CRL-3216
-Huh7;韓国細胞株銀行、60104
-HepG2;ATCC、HB-8065
-SK-N-SH;韓国細胞株銀行、30011
実施例3で使用した細胞株は計4種類であり、このうち、陰性対照群としてHEK293(ATCC)およびPANC-1(ATCC)細胞株を使用し、陽性対照群としてHEK293T-v1(ATCCおよびLG化学で形質転換)およびT47D(韓国細胞株銀行)細胞株を使用した。陽性対照群として用いたHEK293T-v1細胞株は、ムチン1を発現しないHEK293T細胞株にMUC1のCサブユニットを発現させた細胞株である。使用したscFvは11種類であり、このうち、陽性対照群はG03である(表3)。実施例1で製造した可溶性scFvを5倍ずつ希釈して計8段階の濃度で用意した。各段階別の濃度は、380μg/mL、76μg/mL、15.2μg/mL、3.04μg/mL、0.608μg/mL、0.1216μg/mL、0.02432μg/mL、0.004864μg/mLであった。可溶性scFv希釈および細胞洗浄時に使用したバッファーは、2%FBS、10m MEDTAが入ったPBSである。4種類の細胞を1×106/mLで用意し、96well U-bottom細胞培養プレートに1×105/100μl/wellに入れて1500RPMで5分間遠心分離した。前記作っておいた可溶性scFvを50μl/wellで処理した。4℃で1時間静置した。細胞洗浄用バッファーを150μl/wellに入れて混合した後、1500RPMで5分間遠心分離した。上層液を捨てた後、細胞洗浄用バッファーを200μl/wellに入れて混合した後、1500RPMで5分間遠心分離した。Goat anti-human IgG Fc-biotin antibody(Invitrogen、A18821)を500倍希釈して50μl/wellで処理した。4℃で20分間静置した。細胞洗浄用バッファーを150μl/wellに入れて混合した後、1500RPMで5分間遠心分離した。上層液を捨てた後、細胞洗浄用バッファーを200μl/wellに入れて混合した後、1500RPMで5分間遠心分離した。PE-Streptavidin(BD Pharmigen、554061)を1000倍希釈して50μl/wellで処理した。4℃で20分間静置した。細胞洗浄用バッファーを150μl/wellに入れて混合した後、1500RPMで5分間遠心分離した。上層液を捨てた後、細胞洗浄用バッファーを200μl/wellに入れて混合した後、1500RPMで5分間遠心分離した。細胞洗浄用バッファーを80μl/wellに入れて混合した後、フローサイトメーターで分析した。
可溶性scFvのムチン1-発現細胞に対する親和力は、フローサイトメーターの結果値のうち、PE MFI値で確認した。各細胞株に可溶性scFvは入れず、他の蛍光抗体(Goat anti-human IgG Fc-biotin antibody、PE-Streptavidin)を用いて染色を進行させた値を陰性対照群値とし、各細胞別G03を380μg/mLの濃度で処理した時の値を陽性対照群値として、次のようにMFI値を補正した:
(実験値-陰性対照群値)/(陽性対照群値-陰性対照群値)×100=実験値の補正値
補正した値を用いてEC50を求め、記述された結果値は陽性対照群として用いた2つの細胞株の結果値である(表6)。
(実験値-陰性対照群値)/(陽性対照群値-陰性対照群値)×100=実験値の補正値
補正した値を用いてEC50を求め、記述された結果値は陽性対照群として用いた2つの細胞株の結果値である(表6)。
実施例4.CAR-T細胞のサイトカイン分泌解析
MUC1-陽性腫瘍細胞(T47D、HEK293T-V1)に対する、抗MUC1 scFvがCAR形態で注入された免疫細胞(T細胞)の反応性を評価した。MUC1が自然的に多く発現するT47D細胞と、ヒトのMUC1のCサブユニットを過発現させたHEK293T-V1細胞に、実施例2により製造した、抗MUC1 scFvがCAR形態で注入された免疫細胞2445_1F09、2447_3A01、2447_3A08、2447_3A09、2447_3A12、2447_3C08、2447_3H02、2447_3H08、2447_2H08、2447_3B07(または一部の図においてはそれぞれ1F09、3A01、3A08、3A09、3A12、3C08、3H02、3H08、2H08、3B07と略称する)の計10種を腫瘍細胞:免疫細胞の比率1:1.5に合わせて24時間同時培養した。これから得られた培養液内のサイトカイン2種、つまり、インターフェロン-ガンマ(IFNg)とインターロイキン-2(IL-2)の濃度をELISAにより確認した。ELISA解析方法は通常使用される方法と同様である。簡単に説明すると次の通りである。まず、96ウェルの免疫プレートにインターフェロン-ガンマまたはインターロイキン-2を取り込めるキャプチャー抗体(capture antibody)でコーティングし、1日後、洗浄バッファー(washing buffer)で十分に洗浄した。ブロックバッファー(block buffer)をウェルごとに入れて常温で1時間静置後、再び洗浄バッファーで十分に洗浄した。絶対値を知るために、濃度を知っているスタンダードソリューションと共に、培養液サンプルを各ウェルに入れて2時間常温で静置して反応させた。洗浄バッファーで十分に洗浄した後、検出抗体(detection antibody)を入れて2時間常温で反応させた。洗浄バッファーで十分に洗浄した後に、HRPが標識されたストレプトアビジン(streptavidin)を各ウェルに入れて20分間常温で反応させた。洗浄バッファーで十分に洗浄した後に、基質溶液を添加後、20分間常温で反応させ、停止溶液(stop solution)で反応を止めた。各ウェルのサイトカイン濃度は反応に応じた吸光度で計算した。
MUC1-陽性腫瘍細胞(T47D、HEK293T-V1)に対する、抗MUC1 scFvがCAR形態で注入された免疫細胞(T細胞)の反応性を評価した。MUC1が自然的に多く発現するT47D細胞と、ヒトのMUC1のCサブユニットを過発現させたHEK293T-V1細胞に、実施例2により製造した、抗MUC1 scFvがCAR形態で注入された免疫細胞2445_1F09、2447_3A01、2447_3A08、2447_3A09、2447_3A12、2447_3C08、2447_3H02、2447_3H08、2447_2H08、2447_3B07(または一部の図においてはそれぞれ1F09、3A01、3A08、3A09、3A12、3C08、3H02、3H08、2H08、3B07と略称する)の計10種を腫瘍細胞:免疫細胞の比率1:1.5に合わせて24時間同時培養した。これから得られた培養液内のサイトカイン2種、つまり、インターフェロン-ガンマ(IFNg)とインターロイキン-2(IL-2)の濃度をELISAにより確認した。ELISA解析方法は通常使用される方法と同様である。簡単に説明すると次の通りである。まず、96ウェルの免疫プレートにインターフェロン-ガンマまたはインターロイキン-2を取り込めるキャプチャー抗体(capture antibody)でコーティングし、1日後、洗浄バッファー(washing buffer)で十分に洗浄した。ブロックバッファー(block buffer)をウェルごとに入れて常温で1時間静置後、再び洗浄バッファーで十分に洗浄した。絶対値を知るために、濃度を知っているスタンダードソリューションと共に、培養液サンプルを各ウェルに入れて2時間常温で静置して反応させた。洗浄バッファーで十分に洗浄した後、検出抗体(detection antibody)を入れて2時間常温で反応させた。洗浄バッファーで十分に洗浄した後に、HRPが標識されたストレプトアビジン(streptavidin)を各ウェルに入れて20分間常温で反応させた。洗浄バッファーで十分に洗浄した後に、基質溶液を添加後、20分間常温で反応させ、停止溶液(stop solution)で反応を止めた。各ウェルのサイトカイン濃度は反応に応じた吸光度で計算した。
図1のG03は陽性対照群であり、陰性対照群としていかなるCARも注入されない群(NO LV)を使用した。また、図1は、計2個のT細胞由来を用いた独立的な実験を代表的に示す結果グラフであって、T細胞の由来によりDonor03、Donor04と名付けた。本実施例において、「Donor」は、実験に使用されたT細胞のドナーを称し、Donorの後ろの数字はドナーがそれぞれ異なることを意味する。図1は、対照群のG03を基準としてその吸光度を平準化したグラフであり、テストされた免疫細胞がサイトカインを分泌することを示す。
図2は、MUC1-陽性腫瘍細胞(T47D)に対する、抗MUC1 scFvがCAR形態で注入された免疫細胞の反応性を評価したサイトカイン分泌解析の結果であって、テストされた免疫細胞がサイトカインを分泌することを示す。T細胞はDonor06に由来する。陰性対照群としていかなるCARも注入されない群(Control T cell)を使用した。
図3は、ムチン1非発現細胞(HEK293T)に対する、抗MUC1 scFvがCAR形態で注入された免疫細胞の反応性を評価したサイトカイン分泌解析の結果であって、インターフェロンガンマサイトカインは分泌せず、IL-2の場合、陰性対照群(Control T cell)と比較した時、分泌量が大きく増加しないことを示す。T細胞はDonor06に由来する。陰性対照群としていかなるCARも注入されない群(Control T cell)を使用した。
実施例5.CAR-T細胞の細胞毒性分析
ヒト乳癌細胞株(T47D、HCC70、HCC1954)、ヒト肝癌細胞株(Huh7、HepG2)、ヒト神経芽細胞腫細胞株(SK-N-SH)はKorean Cell Line Bank(KCLB、Seoul、Korea)から購入し、ヒト胚腎細胞株(HEK293T)はAmerican Type Culture Collection(ATCC、Manassas、VA)から購入した。T47D、HCC70、HCC1954細胞はRPMI-1640 medium(Thermo Fisher Scientific)で、HEK293T、Huh7、HepG2はDulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM、Thermo Fisher Scientific)でそれぞれ培養した。すべての培地は10%(w/v)heat inactivatedウシ胎児血清(FBS、Thermo Fisher Scientific)を補充して使用した。すべての細胞は37℃、5%CO2条件で培養した。実施例2により製造したCAR-T細胞はCTS complete media(CTS(登録商標) OpTmizer(登録商標) T Cell Expansion SFM(Gibco、A1048501)、2%(w/v)CTS(登録商標) Immune Cell SR(Gibco、A25961-01)、1X GlutaMAX(登録商標) Supplement(Gibco、35050-061)に37℃、5%CO2条件で培養した。
ヒト乳癌細胞株(T47D、HCC70、HCC1954)、ヒト肝癌細胞株(Huh7、HepG2)、ヒト神経芽細胞腫細胞株(SK-N-SH)はKorean Cell Line Bank(KCLB、Seoul、Korea)から購入し、ヒト胚腎細胞株(HEK293T)はAmerican Type Culture Collection(ATCC、Manassas、VA)から購入した。T47D、HCC70、HCC1954細胞はRPMI-1640 medium(Thermo Fisher Scientific)で、HEK293T、Huh7、HepG2はDulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM、Thermo Fisher Scientific)でそれぞれ培養した。すべての培地は10%(w/v)heat inactivatedウシ胎児血清(FBS、Thermo Fisher Scientific)を補充して使用した。すべての細胞は37℃、5%CO2条件で培養した。実施例2により製造したCAR-T細胞はCTS complete media(CTS(登録商標) OpTmizer(登録商標) T Cell Expansion SFM(Gibco、A1048501)、2%(w/v)CTS(登録商標) Immune Cell SR(Gibco、A25961-01)、1X GlutaMAX(登録商標) Supplement(Gibco、35050-061)に37℃、5%CO2条件で培養した。
CAR-T細胞のムチン1-特異的な細胞毒性を分析するために、ムチン1-発現細胞(T47D、HCC70、HCC1954、HEK293T-V1(MUC1-C外在的発現細胞)などを含む)とムチン1非発現細胞(HEK293T、HepG2、Huh7、SK-N-SHなどを含む)に対する細胞溶解度を次の方法で測定した。まず、CellTrace(登録商標) CFSE(invitrogen、C34554)で染色させたムチン1発現または非発現標的細胞を0.15~0.2×106cells/150ul/wellで分注して1日間培養した。同日、-196℃凍結保管されたCAR-T細胞を解凍させて、2×106cells/mlの濃度で30U/mlのIL-2(Novartis、Proleukin)が含まれたCTS complete mediaに1日間培養した。翌日、培養中のCAR-T細胞のCAR発現率をAlexa Fluor 488-AffiniPure Goat Anti-Human IgG、F(ab’)2 Fragment Specific(Jackson laboratory、109-545-097)とAPC Mouse Anti-Human CD3(BD Pharmingen(登録商標)、561811)で染色してフローサイトメーター(FACS、flow cytometer)により両方とも陽性の比率で求めた。CAR発現率ベースでCAR+ T細胞の数が同一に合わせた各種類のCAR-T(E、effector cells)を各標的細胞の細胞培養液で100ul/wellの体積に合わせて、前日培養したCFSE染色されたムチン1発現または非発現細胞(T、target cells)の数に比例して入れた。37℃、5%CO2条件で標的細胞により5時間から最大24時間まで培養した。以後、CAR-T細胞と標的細胞ともを取って、Fixable Viability Dye eFluorTM 450(eBioscienceTM、65-0863-18)、APC Mouse Anti-Human CD3で染色して、フローサイトメーターにより生きている標的細胞数を求めた。この時、生きている標的細胞数はFixable Viability Dye陰性、CFSE陽性の細胞と定義した。力価計算(killing activity、%)は次の式で求めた:
その結果を、図4~図8に示した。これらの図面において、G03は陽性対照群であり、陰性対照群としていかなるCARも注入されない群(NO LV)を使用した。また、これらの図面は計2個のT細胞由来を用いた独立的な実験を代表的に示す結果グラフであって、T細胞の由来によりDonor03、Donor04と名付けた。図4~図8に示されているように、テストされた免疫細胞がムチン1-発現細胞に細胞毒性を示した。
図9および図10は、それぞれDonor05およびDonor06由来のT細胞を用いて作製したCAR-T細胞の、ヒト乳癌細胞株のT47Dに対する細胞毒性実験の結果であり、図11は、Donor07由来のT細胞を用いて作製したCAR-T細胞の、ヒト胚腎細胞のHEK293Tに対する細胞毒性実験の結果であり、図12は、Donor08由来のT細胞を用いて作製したCAR-T細胞の、ヒト乳癌細胞株HCC70に対する細胞毒性実験の結果である。図9~図12に示されているように、テストされた免疫細胞がムチン1-発現細胞に細胞毒性を示した。
実施例6.CAR-T細胞のムチン1-特異的な細胞毒性分析
CAR-T細胞が抗原量の差により正常細胞と癌細胞とを区分できるかどうかを調べるために、乳癌細胞株(HCC70)とヒト正常乳房細胞株(MCF10A)に対する細胞溶解度を次の方法で測定した:まず、ムチン1過剰発現細胞のHCC70とムチン1を少なく発現する細胞のMCF10Aをそれぞれ異なる濃度のCellTraceTM CFSE(Invitrogen、C34554)で染色させた後、異なる比率で混合した。使用した比率は、HCC70:MCF10Aが、各0:0.2、0.025:0.175、0.05:0.15、0.075:0.125、0.1:0.1、0.125:0.075、0.15:0.05、0.175:0025、0.2:0である。一定比率で混合された細胞は0.2×106cells/500ul/wellで分注して1日間培養した。同日、-196℃凍結保管されたCAR-T細胞(2447_2H08 scFv含有CARが発現したDonor05由来T細胞)を解凍させて、2×106cells/mlの濃度で30U/mlのIL-2(Novartis、Proleukin)が含まれているCTS complete mediaに1日間培養した。翌日、培養中のCAR-T細胞のCAR(2447_2H08 scFvを有しているCAR)発現率をAlexa Fluor 488-AffiniPure Goat Anti-Human IgG、F(ab’)2 Fragment Specific(Jackson laboratory、109-545-097)とAPC Mouse Anti-Human CD3(BD PharmingenTM、561811)で染色して、フローサイトメーター(FACS、flow cytometer)により両方とも陽性の比率で求めた。CAR発現率ベースでCAR+ T細胞の数が同一に合わされた各種類のCAR-T(E、effector cells)を各標的細胞の細胞培養液で100ul/wellの体積に合わせて、前日培養したCFSE染色されたムチン1発現または非発現細胞(T、target cells)の数に比例して入れた。37℃、5%CO2条件で標的細胞に24時間培養した。その後、CAR-T細胞と標的細胞の両方を取り、Fixable Viability Dye eFluor(登録商標) 450(eBioscienceTM、65-0863-18)、APC Mouse Anti-Human CD3で染色して、フローサイトメーターにより生きている標的細胞数を求めた。この時、生きている標的細胞数はFixable Viability Dye陰性、CFSE陽性(HCC70の場合に強いCFSEシグナル、MCF10Aの場合に弱いCFSEシグナル)である細胞と定義した。力価計算(killing activity、%)は実施例5と同様の方法で行った。
CAR-T細胞が抗原量の差により正常細胞と癌細胞とを区分できるかどうかを調べるために、乳癌細胞株(HCC70)とヒト正常乳房細胞株(MCF10A)に対する細胞溶解度を次の方法で測定した:まず、ムチン1過剰発現細胞のHCC70とムチン1を少なく発現する細胞のMCF10Aをそれぞれ異なる濃度のCellTraceTM CFSE(Invitrogen、C34554)で染色させた後、異なる比率で混合した。使用した比率は、HCC70:MCF10Aが、各0:0.2、0.025:0.175、0.05:0.15、0.075:0.125、0.1:0.1、0.125:0.075、0.15:0.05、0.175:0025、0.2:0である。一定比率で混合された細胞は0.2×106cells/500ul/wellで分注して1日間培養した。同日、-196℃凍結保管されたCAR-T細胞(2447_2H08 scFv含有CARが発現したDonor05由来T細胞)を解凍させて、2×106cells/mlの濃度で30U/mlのIL-2(Novartis、Proleukin)が含まれているCTS complete mediaに1日間培養した。翌日、培養中のCAR-T細胞のCAR(2447_2H08 scFvを有しているCAR)発現率をAlexa Fluor 488-AffiniPure Goat Anti-Human IgG、F(ab’)2 Fragment Specific(Jackson laboratory、109-545-097)とAPC Mouse Anti-Human CD3(BD PharmingenTM、561811)で染色して、フローサイトメーター(FACS、flow cytometer)により両方とも陽性の比率で求めた。CAR発現率ベースでCAR+ T細胞の数が同一に合わされた各種類のCAR-T(E、effector cells)を各標的細胞の細胞培養液で100ul/wellの体積に合わせて、前日培養したCFSE染色されたムチン1発現または非発現細胞(T、target cells)の数に比例して入れた。37℃、5%CO2条件で標的細胞に24時間培養した。その後、CAR-T細胞と標的細胞の両方を取り、Fixable Viability Dye eFluor(登録商標) 450(eBioscienceTM、65-0863-18)、APC Mouse Anti-Human CD3で染色して、フローサイトメーターにより生きている標的細胞数を求めた。この時、生きている標的細胞数はFixable Viability Dye陰性、CFSE陽性(HCC70の場合に強いCFSEシグナル、MCF10Aの場合に弱いCFSEシグナル)である細胞と定義した。力価計算(killing activity、%)は実施例5と同様の方法で行った。
その結果を、図13および図14に示した。これらの図面において、陰性対照群としていかなるCARも注入されない群(mock T cell)を使用した。図13および図14に示されているように、2447_2H08 scFvを有しているCAR-T細胞(図面にてそれぞれ#2-CAR-Tで表される)は、ムチン1を過剰発現する乳癌細胞(HCC70)に対する細胞死滅能を示すのに対し、ムチン1を弱く発現する正常乳房細胞株(MCF10A)に対する細胞毒性は現れなかったり、顕著に減少したりする量で現れることを観察した。
実施例7.動物モデルを用いたCAR-T細胞の抗癌効能分析
7-1.膵臓癌動物モデルを用いた抗癌効能分析
7週齢のNOG雌マウスに6×106 PANC1-v1細胞(MUC1を発現させたPANC1膵臓癌細胞)を皮下(s.c.)注入し、腫瘍体積が500mm3である時、1×106の抗-MUC1 CAR-T細胞(本発明によるscFv含有CARが発現したDonor 18-09由来T細胞)を静脈(i.v.)投与した後、腫瘍成長を観察し、CAR-T細胞投与14日と28日後に血液を採取して、血液内のヒト免疫細胞(hCD45+ cell)の数を観察した(グループあたりn=5)。陰性対照群としては、PBS(Vehicle)注入群とCARを発現しないT細胞(Control T cell)を使用した。
7-1.膵臓癌動物モデルを用いた抗癌効能分析
7週齢のNOG雌マウスに6×106 PANC1-v1細胞(MUC1を発現させたPANC1膵臓癌細胞)を皮下(s.c.)注入し、腫瘍体積が500mm3である時、1×106の抗-MUC1 CAR-T細胞(本発明によるscFv含有CARが発現したDonor 18-09由来T細胞)を静脈(i.v.)投与した後、腫瘍成長を観察し、CAR-T細胞投与14日と28日後に血液を採取して、血液内のヒト免疫細胞(hCD45+ cell)の数を観察した(グループあたりn=5)。陰性対照群としては、PBS(Vehicle)注入群とCARを発現しないT細胞(Control T cell)を使用した。
その結果、図15および図16に示されているように、500mm3の大きさの腫瘍が小さくなることを観察し、T細胞投与後約20日経過した時には外観で腫瘍が観察されなかった。しかし、陰性対照群の場合、癌の大きさが持続的に大きくなることを観察することができた。
次に、前記と同一の動物モデルにおいて、腫瘍体積が1500mm3を超えた時(つまり、PANC1-v1細胞投与66日後)、1×106または0.5×106の抗-MUC1 CAR-T細胞を静脈(i.v.)投与した後、腫瘍成長を観察した(グループあたりn=2)。
その結果、図17に示されているように、腫瘍の大きさが、初期には大きくなったが、約10日経過した後、その大きさが次第に小さくなり30日経過後には測定しにくい程度に腫瘍の大きさが小さかった。
7-2.乳癌動物モデルを用いた抗癌効能分析
9週齢のNOG雌マウスに4×106 HCC1954細胞(自然的にMUC1を発現する乳癌細胞株)を皮下(s.c.)注入し、腫瘍体積が500mm3になった時(細胞投与23日後)、0.5×106または0.1×106の抗-MUC1 CAR-T細胞(本発明によるscFv含有CARが発現したDonor20-01由来T細胞)を静脈(i.v.)投与した後、腫瘍成長を観察し(グループあたりn=7)、T細胞投与後、一定の間隔で血液を採取して、血液内のヒト免疫細胞(hCD45+ cell)の数を観察した(グループあたりn=3)。陰性対照群としては、PBS(Vehicle)注入群とCARを発現しないT細胞(Control T cell)を使用した。
9週齢のNOG雌マウスに4×106 HCC1954細胞(自然的にMUC1を発現する乳癌細胞株)を皮下(s.c.)注入し、腫瘍体積が500mm3になった時(細胞投与23日後)、0.5×106または0.1×106の抗-MUC1 CAR-T細胞(本発明によるscFv含有CARが発現したDonor20-01由来T細胞)を静脈(i.v.)投与した後、腫瘍成長を観察し(グループあたりn=7)、T細胞投与後、一定の間隔で血液を採取して、血液内のヒト免疫細胞(hCD45+ cell)の数を観察した(グループあたりn=3)。陰性対照群としては、PBS(Vehicle)注入群とCARを発現しないT細胞(Control T cell)を使用した。
その結果、図18および図19に示されているように、500mm3であった腫瘍の大きさは、CAR-T細胞投与後7日間大きさが停滞したが、その後に急激に減少し25日後に測定が難しい程度に小さくなった。また、マウス血液内hCD45+細胞の数は増加する様相を示し、約25日後には次第にその数が減少した。これはCAR-T細胞が抗原を認識した後に活性化され、増殖して血液内の細胞数が増加したと見られる。
以上の説明から、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることを理解するであろう。そのため、以上に述べた実施例はすべての面で例示的であり、限定的でないと理解しなければならない。本発明の範囲は上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲の意味および範囲、およびその等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
Claims (25)
- 以下からなる群より選択される重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域の対を含む、ムチン1(Mucin1)に結合するポリペプチド:
-それぞれ配列番号1、配列番号2および配列番号3のアミノ酸配列で表される相補性決定領域(CDR)1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号4、配列番号5および配列番号6のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号11、配列番号12および配列番号13のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号14、配列番号15および配列番号16のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号21、配列番号22および配列番号23のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号24、配列番号25および配列番号26のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号31、配列番号32および配列番号33のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号44、配列番号45および配列番号46のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号51、配列番号52および配列番号53のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号54、配列番号55および配列番号56のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号61、配列番号62および配列番号63のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号64、配列番号65および配列番号66のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号71、配列番号72および配列番号73のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号74、配列番号75および配列番号76のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;
-それぞれ配列番号81、配列番号82および配列番号83のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号84、配列番号85および配列番号86のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域;および
-それぞれ配列番号91、配列番号92および配列番号93のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVH領域、およびそれぞれ配列番号94、配列番号95および配列番号96のアミノ酸配列で表されるCDR1、2および3を含むVL領域。 - 以下からなる群より選択される重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域の対を含む、請求項1に記載のポリペプチド:
-配列番号7のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号8のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号17のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号18のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号27のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号28のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号37のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号38のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号47のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号48のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号57のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号58のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号67のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号68のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号77のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号78のアミノ酸配列を含むVL領域;
-配列番号87のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号88のアミノ酸配列を含むVL領域;および
-配列番号97のアミノ酸配列を含むVH領域および配列番号98のアミノ酸配列を含むVL領域。 - 抗体またはその抗原結合断片である、請求項1に記載のポリペプチド。
- scFv(single chain variable fragment)、ペプチボディ、Fab(fragment antigen binding)、モノクローナル抗体、二重特異性抗体、ミニボディ、ドメイン抗体、合成抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体、または抗体融合体タンパク質である、請求項1に記載のポリペプチド。
- 前記VH領域および前記VL領域がリンカーによって連結される、請求項1に記載のポリペプチド。
- 前記リンカーのアミノ酸配列がGGGGSGGGGSGGGASである、請求項5に記載のポリペプチド。
- 配列番号9、配列番号19、配列番号29、配列番号39、配列番号49、配列番号59、配列番号69、配列番号79、配列番号89および配列番号99からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むscFvである、請求項1に記載のポリペプチド。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のムチン1-結合ポリペプチドをコードする、単離されたポリヌクレオチド。
- 請求項8に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター。
- 請求項9に記載のベクターを含む、細胞。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のムチン1-結合ポリペプチドを含む、キメラ抗原受容体(chimeric antigen receptor)。
- 前記ムチン1-結合ポリペプチドを含む細胞外ドメイン;膜貫通ドメイン;および細胞内シグナル伝達ドメインを含む、請求項11に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記細胞外ドメインは、前記ムチン1-結合ポリペプチドと膜貫通ドメインとの間にスペーサー領域をさらに含む、請求項12に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記スペーサーがCD8αまたはCD28のヒンジ部位、または免疫グロブリン(IgG)の定常領域の全部または一部を含む、請求項13に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記膜貫通ドメインがCD28またはCD8の膜貫通ドメインである、請求項12に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記細胞内シグナル伝達ドメインがCD3ゼータシグナル伝達ドメインである、請求項12に記載のキメラ抗原受容体。
- 1個以上の共刺激ドメイン(co-stimulatory domain)をさらに含む、請求項12に記載のキメラ抗原受容体。
- 共刺激ドメインが膜貫通ドメインと細胞内シグナル伝達ドメインとの間に位置する、請求項17に記載のキメラ抗原受容体。
- 共刺激ドメインがCD28、OX-40、4-1BB(CD137)、CD27またはICOSのシグナル伝達ドメインである、請求項17に記載のキメラ抗原受容体。
- 請求項11に記載のキメラ抗原受容体をコードする、単離されたポリヌクレオチド。
- 請求項20に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体を発現するか、前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含む、免疫細胞。
- T細胞、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)、NK(Natural killer)細胞、TCR-発現細胞、樹状細胞、またはNK-T細胞である、請求項22に記載の免疫細胞。
- 自己T細胞または同種T細胞である、請求項22に記載の免疫細胞。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のムチン1-結合ポリペプチド;
前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド;
前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクター;
前記ムチン1-結合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む細胞;
前記ムチン1-結合ポリペプチドを含むキメラ抗原受容体;
前記キメラ抗原受容体をコードする単離されたポリヌクレオチド;
前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むベクター;または
前記キメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを含むか、前記キメラ抗原受容体を発現する免疫細胞を含む、癌の予防または治療用組成物。
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