JP2024506068A - 内因性タンパク質分子で単一ドメイン抗体を置き換えたキメラ抗原受容体 - Google Patents
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Abstract
本出願は内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)を提供し、当該内因性キメラ抗原受容体における抗原結合ドメインが内因性タンパク質分子である。本発明の工学化された免疫細胞は特異的に、選択的に数種類の細胞を殺傷することができる。
Description
本発明は、免疫治療の分野に関し、具体的に、内因性タンパク質分子で単一ドメイン抗体を置き換えたキメラ抗原受容体に関する。
細胞免疫治療の発展および臨床応用における成功に伴い、キメラ抗原受容体T細胞(Chimeric Antigen Receptor T cell、CAR T)免疫治療は現在最も将来性のある腫瘍免疫治療のアプローチの一つである。キメラ抗原受容体T細胞(CAR T)は、遺伝子修飾後、人体内において特異的に特定の抗原を認識し、そして特定の抗原が存在する標的細胞を殺傷するT細胞である。
キメラ抗原受容体(CAR)はウイルス感染などの技術によってTリンパ球を修飾することで、キメラ抗原受容体を発現させることができ、このようなキメラ抗原受容体(CAR)によって改変されたT細胞は非MHC制限的に特異的に標的抗原を認識して結合し、そして特異的に標的細胞を殺傷することができる。キメラ抗原受容体(CAR)は、細胞外抗原結合ドメイン、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。細胞外抗原結合ドメインは、現在、主に単一ドメイン抗体で、そして特定の標的抗原に対して特定の単一ドメイン抗体を設計して製造するが、その理由の一つは、これらの標的抗原は主に腫瘍表面特異的マーカーで、体内に相応するリガンドが欠けているからである。
キメラ抗原受容体(CAR)はウイルス感染などの技術によってTリンパ球を修飾することで、キメラ抗原受容体を発現させることができ、このようなキメラ抗原受容体(CAR)によって改変されたT細胞は非MHC制限的に特異的に標的抗原を認識して結合し、そして特異的に標的細胞を殺傷することができる。キメラ抗原受容体(CAR)は、細胞外抗原結合ドメイン、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。細胞外抗原結合ドメインは、現在、主に単一ドメイン抗体で、そして特定の標的抗原に対して特定の単一ドメイン抗体を設計して製造するが、その理由の一つは、これらの標的抗原は主に腫瘍表面特異的マーカーで、体内に相応するリガンドが欠けているからである。
そして、メソテリン(mesothelin)を標的とするCAR Tの臨床研究(2013年)では、キメラ抗原受容体におけるネズミ由来抗体の単一ドメインがアレルギー反応を引き起こし、かつそのうちの一名の被験者が死亡したことが見出された。これにより、単一ドメイン抗体を細胞外結合ドメインとするキメラ抗原受容体は臨床において存在する拒絶問題が示された。また、抗体一本鎖可変領域断片(scFv)を細胞外抗原結合ドメインとするキメラ抗原受容体は、製造過程に時間がかかり、時間コストが高く、経済的コストが高く、そして抗体スクリーニングの難易度が高いといった問題がある。
そのため、本分野では、拒絶反応が避けられ、良い耐性を有する、新たなキメラ抗原受容体の開発が切望されている。
本発明の目的は、拒絶反応が避けられ、良い耐性を有する、新たなキメラ抗原受容体を提供することである。
本発明の第一の側面では、内因性タンパク質分子である抗原結合ドメインを含む、内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)を提供する。
もう一つの好適な例において、前記内因性タンパク質分子は、インターロイキンファミリー、ケモカインファミリー、コロニー刺激因子、成長因子、腫瘍壊死因子スーパーファミリー、インターフェロンファミリー、腫瘍マーカー、老化細胞関連因子、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記インターロイキンファミリーは、IL1α(インターロイキン1α)、IL1β(インターロイキン1β)、IL2(インターロイキン2)、IL3(インターロイキン3)、IL4(インターロイキン4)、IL5(インターロイキン5)、IL6(インターロイキン6)、IL9(インターロイキン9)、IL10(インターロイキン10)、IL12(インターロイキン12)、IL13(インターロイキン13)、IL14(インターロイキン14)、IL17A(インターロイキン17A)、IL17B(インターロイキン17B)、IL17C(インターロイキン17C)、IL17E(インターロイキン17E)、IL17F(インターロイキン17F)、IL33(インターロイキン33)、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記ケモカインファミリーは、CCL1、CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL6、CCL7、CCL8、CCL9、CCL10、CCL11、CCL12、CCL13、CCL14、CCL15、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL27、CCL28、 CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7、CXCL8、CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL15、CXCL16、CXCL17、XCL1、XCL2、CX3CL1、GRO/MGSA(メラノーマ増殖刺激活性)、PF-4(血小板第4因子)、血小板塩基性タンパク質、IP-10(炎症性タンパク質-10)、ENA-78、MIP-1α(マクロファージ炎症性タンパク質1α)、MIP-1β、MCP-1/MCAF(単球走化性タンパク質-1)、MCP-2、MCP-3、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記コロニー刺激因子は、G-CSF、M-CSF、GM-CSF、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記成長因子は、EGF(上皮成長因子)、VEGF(血管内皮細胞増殖因子)、FGF(線維芽細胞増殖因子)、PDGF(血小板由来内皮細胞増殖因子)、HGF(肝細胞増殖因子)、IGF-I(インスリン様成長因子)、IGF-II、LIF(白血病抑制因子)、NGF(神経成長因子)、TGF-α(形質転換増殖因子)、TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGFβ1β2、BMP(骨形成タンパク質)、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記腫瘍壊死因子は、TNF-α、TNF-β、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記インターフェロンファミリーは、IFN-α(インターフェロンα)、IFN-β(インターフェロンβ)、IFN-γ(インターフェロンγ)、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記腫瘍マーカーは、CEA(血清癌胎児性抗原)、AFP(α-フェトプロテイン)、PSA(前立腺特異抗原)、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記老化細胞関連因子は、Plau(ウロキナーゼ型プラスミノゲン活性化因子)を含む。
もう一つの好適な例において、前記内因性タンパク質分子は、野生型の内因性タンパク質分子および突然変異型の内因性タンパク質分子を含む。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型は、突然変異後、コードされるタンパク質の機能が変わらない突然変異の様態(すなわち、機能が野生型によってコードされるタンパク質と同様かほぼ同様である)および機能が増強した突然変異の様態含む。
もう一つの好適な例において、前記の内因性タンパク質分子は、全長のタンパク質またはタンパク質の断片を含む。
もう一つの好適な例において、前記の内因性タンパク質分子は、哺乳動物、好ましくは齧歯動物(たとえば、マウス、ラット)、霊長動物およびヒト由来のものである。
もう一つの好適な例において、前記内因性タンパク質分子は、さらに、内因性タンパク質分子の誘導体を含む。
もう一つの好適な例において、前記内因性タンパク質分子は、さらに、内因性タンパク質分子の誘導体を含む。
もう一つの好適な例において、前記内因性タンパク質分子は、修飾された内因性タンパク質分子、アミノ酸配列が天然の内因性タンパク質分子と相同のタンパク質分子、内因性タンパク質分子の二量体または多量体、内因性タンパク質分子のアミノ酸配列を含有する融合タンパク質を含む。
もう一つの好適な例において、前記修飾された内因性タンパク質分子は、PEG化された内因性タンパク質分子である。
もう一つの好適な例において、前記「アミノ酸配列が天然の内因性タンパク質分子と相同で、かつ天然の内因性タンパク質のペプチド活性を有するタンパク質分子」とは、そのアミノ酸配列が内因性タンパク質分子と比べ、≧85%の相同性、好ましくは≧90%の相同性、より好ましくは≧95%の相同性、最も好ましくは98%の相同性を有し、そして天然の内因性タンパク質のペプチド活性を有するタンパク質分子である。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型の内因性タンパク質分子の遺伝子によってコードされるポリペプチドは野生型の内因性タンパク質分子の遺伝子によってコードされるポリペプチドと同様かほぼ同様である。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型の内因性タンパク質分子の遺伝子は、野生型の内因性タンパク質分子の遺伝子と比べ、相同性が≧80%(好ましくは≧90%、より好ましくは≧95%、さらに好ましくは≧98%または99%)のポリヌクレオチドを含む。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型の内因性タンパク質分子の遺伝子は、野生型の内因性タンパク質分子の遺伝子の5’末端および/または3’末端が短縮されたか、ヌクレオチドが1~60個(好ましくは1~30個、より好ましくは1~10個)付加されたポリヌクレオチドを含む。
もう一つの好適な例において、前記内因性タンパク質分子のアミノ酸配列は、以下の群から選ばれる:
(i)配列番号1~5のいずれかで示されるアミノ酸配列;
(ii)配列番号1~5のいずれかで示されるアミノ酸配列が1個または複数個(たとえば1~10個)のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる、前記内因性タンパク質のペプチド活性を有する、(i)から誘導されるポリペプチド;あるいは
(iii)アミノ酸配列が配列番号1~5のいずれかで示されるアミノ酸配列との相同性が≧80%(好ましくは≧90%、より好ましくは≧95%または≧98%)で、前記内因性タンパク質のペプチド活性を有する、(i)から誘導を有するポリペプチド。
(i)配列番号1~5のいずれかで示されるアミノ酸配列;
(ii)配列番号1~5のいずれかで示されるアミノ酸配列が1個または複数個(たとえば1~10個)のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を経てなる、前記内因性タンパク質のペプチド活性を有する、(i)から誘導されるポリペプチド;あるいは
(iii)アミノ酸配列が配列番号1~5のいずれかで示されるアミノ酸配列との相同性が≧80%(好ましくは≧90%、より好ましくは≧95%または≧98%)で、前記内因性タンパク質のペプチド活性を有する、(i)から誘導を有するポリペプチド。
もう一つの好適な例において、前記の内在性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)の構造は、式Iで表される。
[式1]
L-Z1-Z2-TM-C-CD3ζ (I)
L-Z1-Z2-TM-C-CD3ζ (I)
(式中において、
各「-」は独立に連結ペプチドまたはペプチド結合である。
Lは任意にシグナルペプチド配列である。
Z1は内因性タンパク質分子である抗原結合ドメインである。
Z2はなしか、ヒンジ領域である。
TMは膜貫通ドメインである。
Cは共刺激シグナル分子である。
CD3ζはCD3ζ由来の細胞内シグナル伝達配列である。)
各「-」は独立に連結ペプチドまたはペプチド結合である。
Lは任意にシグナルペプチド配列である。
Z1は内因性タンパク質分子である抗原結合ドメインである。
Z2はなしか、ヒンジ領域である。
TMは膜貫通ドメインである。
Cは共刺激シグナル分子である。
CD3ζはCD3ζ由来の細胞内シグナル伝達配列である。)
もう一つの好適な例において、前記Lは、CD8、CD8α、CD28、GM-CSF、CD4、CD137、FcRγ、FcRβ、CD3ζ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD5、CD22、CD20、CD79a、CD79b、CD278(ICOS)、FcERI、CD66d、DAP10、DAP12、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれるタンパク質のシグナルペプチドである。
もう一つの好適な例において、前記Lのシグナルペプチドはヒト由来CD8のシグナルペプチドで、アミノ酸配列がMALPVTALLLPLALLLHAARP(配列番号16)である。
もう一つの好適な例において、前記Lのシグナルペプチドはネズミ由来CD8のシグナルペプチドで、アミノ酸配列がMASPLTRFLSLNLLLLGESIILGSGEA(配列番号17)である。
もう一つの好適な例において、前記Z2は、CD8、CD8α、CD28、CD137、Ig(免疫グロブリン)ヒンジ、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれるタンパク質のヒンジ領域である。
もう一つの好適な例において、前記Z2は野生型のヒンジ領域および突然変異型のヒンジ領域を含む。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型は、上記タンパク質のヒンジ領域において1個または複数個のアミノ酸が欠失、付加または置換した融合ヒンジ領域、あるいはこれらの組み合わせを含む。
もう一つの好適な例において、前記Z2はヒト由来CD28ヒンジ領域で、アミノ酸配列がIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKP(配列番号18)である。
もう一つの好適な例において、前記Z2はヒト由来CD8αヒンジ領域で、アミノ酸配列がTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACD(配列番号19)である。
もう一つの好適な例において、前記Z2はネズミ由来CD8αヒンジ領域で、アミノ酸配列がSTTTKPVLRTPSPVHPTGTSQPQRPEDCRPRGSVKGTGLDFACDIY(配列番号20)である。
もう一つの好適な例において、前記のTMは、CD28、CD3ε、CD45、CD4、CD5、CD8、CD9、CD16、CD22、CD33、CD37、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD154、CD8α、ICOS、CD19、CD45、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれるタンパク質の膜貫通領域である。
もう一つの好適な例において、前記TM膜貫通領域は野生型のタンパク質膜貫通領域および突然変異型のタンパク質膜貫通領域を含む。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型は、上記タンパク質の膜貫通領域において1個または複数個のアミノ酸が欠失、付加または置換した融合タンパク質膜貫通領域、あるいはこれらの組み合わせを含む。
もう一つの好適な例において、前記TMはヒト由来CD28タンパク質から選ばれる膜貫通領域で、アミノ酸配列がFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWV(配列番号21)である。
もう一つの好適な例において、前記TMはヒト由来CD8タンパク質から選ばれる膜貫通領域で、アミノ酸配列がIYIWAPLAGTCGVLLLSLVIT(配列番号22)である。
もう一つの好適な例において、前記TMはネズミ由来CD8タンパク質から選ばれる膜貫通領域で、アミノ酸配列がIWAPLAGICVALLLSLIITLI(配列番号23)である。
もう一つの好適な例において、前記Cは、CD28、CD27、CD3ζ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD5、CD22、CD79a、CD79b、CD66d、CD2、CD4、CD5、CD30、CD40、CD134、CD137、ICOS、CD154、4-1BB、OX40、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3、OX40、活性化NK細胞受容体、BTLA、Tollリガンド受容体、CD2、CD7、CD27、CD30、CD40、CDS、ICAM-L LFA-1 (CD11a/CD18)、B7-H3、CDS、ICAM-1、ICOS(CD278)、GITR、BAFFR、HVEM(LIGHTR)、KIRDS2、SLAMF7、NKp80(KLRF1)、NKp44、NKp30、NKp46、CD19、CD4、CD8α、CD8β、IL2Rβ、IL2Rγ、IL7Rα、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、NKG2C、TNFR2、TRANCE/RANKL、DNAM1(CD226)、SLAMF4(CD244、2B4)、CD84、CD96(触覚)、CEACAM1、CRTAM、Ly9(CD229)、CD160(BY55)、PSGL1、CD100(SEMA4D)、CD69、SLAMF6(NTBA、Ly108)、SLAM(SLAMF1、CD150、IPO-3)、BLAME(SLAMF8)、SELPLG(CD162)、LTBR、LAT、GADS、SLP-76、PAG/Cbp、CD19a、DAP10、DAP12、CD83のリガンド、MHCクラスI分子、TNF受容体タンパク質、免疫グロブリン様タンパク質、サイトカイン受容体、インテグリン、シグナル伝達リンパ球活性化分子、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれるタンパク質の共刺激シグナル分子である。
もう一つの好適な例において、前記のCはヒト由来CD28からの共刺激シグナル分子で、アミノ酸配列がRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRS(配列番号24)である。
もう一つの好適な例において、前記のCはヒト由来4-1BBからの共刺激シグナル分子で、アミノ酸配列がKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCEL(配列番号25)である。
もう一つの好適な例において、前記のCはネズミ由来CD28からの共刺激シグナル分子で、アミノ酸配列がNSRRNRLLQSDYMNMTPRRPGLTRKPYQPYAPARDFAAYRP(配列番号26)である。
もう一つの好適な例において、前記CD3ζはCD3ζタンパク質分子の細胞内領域である。
もう一つの好適な例において、前記CD3ζは野生型のCD3ζタンパク質分子の細胞内領域および突然変異型のCD3ζタンパク質分子の細胞内領域を含む。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型のアミノ酸配列は、上記CD3ζタンパク質分子の細胞内領域のアミノ酸配列において1個または複数個のアミノ酸が欠失、付加または置換した融合アミノ酸配列またはこれらの組み合わせを含む。
もう一つの好適な例において、前記の突然変異型のアミノ酸配列は、上記CD3ζタンパク質分子の細胞内領域のアミノ酸配列において1個または複数個のアミノ酸が欠失、付加または置換した融合アミノ酸配列またはこれらの組み合わせを含む。
もう一つの好適な例において、前記CD3ζはヒト由来CD3ζタンパク質分子の細胞内領域で、アミノ酸配列がRVKFSRSADAPAYKQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR(配列番号27)である。
もう一つの好適な例において、前記CD3ζはネズミ由来CD3ζタンパク質分子の細胞内領域で、アミノ酸配列がRAKFSRSAETAANLQDPNQLYNELNLGRREEYDVLEKKRARDPEMGGKQQRRRNPQEGVYNALQKDKMAEAYSEIGTKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQTLAPR(配列番号28)である。
もう一つの好適な例において、前記内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)のアミノ酸配列は配列番号6~10のいずれかで示される。
本発明の第二の側面では、本発明の第一の側面に記載の内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)をコードする核酸分子を提供する。
もう一つの好適な例において、前記核酸分子は、以下の群から選ばれる:
(a) 配列番号1~5のいずれかで示されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(b) 配列が配列番号11~15のいずれかで示されるポリヌクレオチド;
(c) ヌクレオチド配列の(b)で示される配列との相同性が≧75%(好ましくは≧80%、さらに好ましくは90%、さらに好ましくは95%、さらに好ましくは98%、さらに好ましくは99%)のポリヌクレオチド;
(d) (b)で示されるポリヌクレオチドの5’末端および/または3’末端が短縮されたかヌクレオチドが1~60個(好ましくは1~30個、より好ましくは1~10個)付加されたポリヌクレオチド;
(e) (a)~(d)のいずれかに記載のポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチド。
(a) 配列番号1~5のいずれかで示されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(b) 配列が配列番号11~15のいずれかで示されるポリヌクレオチド;
(c) ヌクレオチド配列の(b)で示される配列との相同性が≧75%(好ましくは≧80%、さらに好ましくは90%、さらに好ましくは95%、さらに好ましくは98%、さらに好ましくは99%)のポリヌクレオチド;
(d) (b)で示されるポリヌクレオチドの5’末端および/または3’末端が短縮されたかヌクレオチドが1~60個(好ましくは1~30個、より好ましくは1~10個)付加されたポリヌクレオチド;
(e) (a)~(d)のいずれかに記載のポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチド。
もう一つの好適な例において、前記の核酸分子のヌクレオチド配列は配列番号11~15のいずれかで示される。
もう一つの好適な例において、前記の核酸分子はポリヌクレオチドである。
本発明の第三の側面では、本発明の第二の側面に記載の核酸分子を含むベクターを提供する。
もう一つの好適な例において、前記のベクターは、プラスミド、レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクター、レトロウイルスベクター、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記ベクターはレンチウイルスベクターである。
もう一つの好適な例において、前記ベクターはレトロウイルスベクターである。
本発明の第四の側面では、本発明の第三の側面に記載のベクターを含有するか、あるいは染色体に外来の本発明の第二の側面に記載の核酸分子が組み込まれたか、あるいは本発明の第一の側面に記載のECARを発現する宿主細胞を提供する。
もう一つの好適な例において、前記細胞は単離された細胞で、および/または前記細胞は遺伝子工学化された細胞である。
もう一つの好適な例において、前記細胞は哺乳動物の細胞である。
もう一つの好適な例において、前記細胞はマクロファージ、T細胞またはNK細胞である。
もう一つの好適な例において、前記の宿主細胞は、工学化された免疫細胞である。
もう一つの好適な例において、前記の工学化された免疫細胞は、マクロファージ、T細胞またはNK細胞を含み、好ましくは(i)内因性キメラ抗原受容体T細胞(ECAR-T細胞)、(ii)内因性キメラ抗原受容体NK細胞(ECAR-NK細胞)、(iii)外来T細胞受容体(TCR)T細胞(TCR-T細胞)または(iv)内因性キメラ抗原受容体マクロファージ(ECAR-マクロファージ)である。
もう一つの好適な例において、前記免疫細胞は自家のものである。
もう一つの好適な例において、前記免疫細胞は非自家のものである。
もう一つの好適な例において、前記免疫細胞は内因性タンパク質分子に相応する受容体を発現する標的細胞を標的とする。
本発明の第五の側面では、本発明の第一の側面に記載のECARを発現する工学化された免疫細胞を製造する方法であって、本発明の第二の側面に記載の核酸分子または本発明の第三の側面に記載のベクターをマクロファージ、T細胞またはNK細胞の中に形質導入することにより、前記工学化された免疫細胞を得る工程を含む方法を提供する。
もう一つの好適な例において、前記導入は、同時に、前後に、または順に導入することを含む。
もう一つの好適な例において、前記の細胞はECAR-マクロファージ、ECAR-T細胞またはECAR-NK細胞である。
もう一つの好適な例において、前記の方法は、さらに、得られた工学化された免疫細胞に対して機能および有効性の検出を行う工程を含む。
本発明の第六の側面では、本発明の第一の側面に記載のECAR、本発明の第二の側面に記載の核酸分子、本発明の第三の側面に記載のベクター、または本発明の第四の側面に記載の宿主細胞と、薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤とを含有する薬物組成物を提供する。
もう一つの好適な例において、前記薬物組成物は液体製剤である。
もう一つの好適な例において、前記薬物組成物の剤形は注射剤である。
もう一つの好適な例において、前記薬物組成物では、前記細胞の濃度が1×105~1×108個細胞/mL、好ましくは1×106~1×107個細胞/mL、より好ましくは1×106~5×106個細胞/mLである。
もう一つの好適な例において、前記薬物組成物は、さらに、細胞を殺傷するほかの薬物(たとえば、抗体薬物、ほかのCAR-T薬物または化学治療薬)を含む。
もう一つの好適な例において、前記薬物組成物は、さらに、本発明の第一の側面に記載のECARの発現を調節する薬物、本発明の第四の側面に記載の宿主細胞の殺傷機能および細胞活性を調節する薬物、宿主体内における免疫反応を調節する薬物、副反応を調節する薬物(たとえば、T細胞アポトーシスシグナル経路阻害剤、サイトカインストームに抵抗する中和抗体)を含む。
本発明の第七の側面では、本発明の第一の側面に記載のECAR、本発明の第二の側面に記載の核酸分子、本発明の第三の側面に記載のベクター、本発明の第四の側面に記載の宿主細胞、または本発明の第六の側面に記載の薬物組成物の使用であって、(a)細胞の選択的な殺傷、および/または(b)疾患の治療に用いられる、薬物または製剤を製造するための使用を提供する。
もう一つの好適な例において、前記細胞は内因性タンパク質分子に相応する受容体を含有する。
もう一つの好適な例において、前記細胞は、炎症細胞、老化細胞、腫瘍細胞、自己免疫性細胞、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記疾患は、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記腫瘍疾患は、上皮細胞由来の悪性/良性腫瘍、間葉細胞由来の悪性/良性腫瘍、血液幹細胞由来の悪性/良性腫瘍、神経上皮細胞由来の悪性/良性腫瘍からなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記アレルギー性疾患は、皮膚アレルギー性疾患、気道アレルギー性疾患、消化管アレルギー性疾患、アレルギー性ショック、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記自己免疫性疾患は、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、乾癬、1型糖尿病、炎症性腸疾患、セリアック病、多発性硬化症、再生不良性貧血、バセドウ病、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記老化関連疾患は、老化関連肝線維化、老化関連肺線維化、老化関連アテローム性動脈硬化、老化関連糖尿病、老化関連骨関節炎、老化関連筋肉減少症、老化関連肥満症、老化関連緑内障からなる群から選ばれる。
本発明の第八の側面では、選択的に細胞を殺傷するためのキットであって、容器と、容器内に位置する本発明の第一の側面に記載のECAR、本発明の第二の側面に記載の核酸分子、本発明の第三の側面に記載のベクター、本発明の第四の側面に記載の宿主細胞または本発明の第六の側面に記載の薬物組成物とを含むキットを提供する。
もう一つの好適な例において、前記キットは、さらに、タグまたは取扱説明書を含む。
本発明の第九の側面では、選択的に細胞を殺傷する方法であって、以下の工程を含む方法を提供する:
治療が必要な対象に安全有効量の本発明の第一の側面に記載のECAR、本発明の第四の側面に記載の宿主細胞、または本発明の第六の側面に記載の薬物組成物を施用する。
治療が必要な対象に安全有効量の本発明の第一の側面に記載のECAR、本発明の第四の側面に記載の宿主細胞、または本発明の第六の側面に記載の薬物組成物を施用する。
もう一つの好適な例において、前記対象はヒトまたはヒト以外の哺乳動物を含む。
もう一つの好適な例において、前記ヒト以外の哺乳動物は、げっ歯動物(たとえば、マウス、ラット、ウサギ)、霊長類動物(たとえば、サル)、イノシシ科動物を含む。
もう一つの好適な例において、前記方法は非治療的かつ非診断的なものである。
本発明の第十の側面では、疾患を治療する方法であって、治療が必要な対象に安全有効量の本発明の第一の側面に記載のECAR、本発明の第四の側面に記載の宿主細胞または本発明の第六の側面に記載の薬物組成物を施用する工程を含む方法を提供する。
もう一つの好適な例において、前記方法は、さらに、治療が必要な対象に、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患を治療するほかの薬物を施用する工程を含む。
もう一つの好適な例において、前記ほかの薬物は、細胞を殺傷するほかの薬物(たとえば、抗体薬物、ほかのCAR-T薬物や化学治療薬)、内因性キメラ抗原受容体の発現を調節する薬物、宿主細胞の殺傷能力および細胞活性を調節する薬物、宿主体内における免疫反応を調節する薬物、副反応を調節する薬物、CAR-T薬物を含む。
もう一つの好適な例において、前記疾患は、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記腫瘍疾患は、上皮細胞由来の悪性/良性腫瘍、間葉細胞由来の悪性/良性腫瘍、血液幹細胞由来の悪性/良性腫瘍、神経上皮細胞由来の悪性/良性腫瘍からなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記アレルギー性疾患は、皮膚アレルギー性疾患、気道アレルギー性疾患、消化管アレルギー性疾患、アレルギー性ショック、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記自己免疫性疾患は、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、乾癬、1型糖尿病、炎症性腸疾患、セリアック病、多発性硬化症、再生不良性貧血、バセドウ病、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。
もう一つの好適な例において、前記老化関連疾患は、老化関連肝線維化、老化関連肺線維化、老化関連アテローム性動脈硬化、老化関連糖尿病、老化関連骨関節炎、老化関連筋肉減少症、老化関連肥満症、老化関連緑内障からなる群から選ばれる。
もちろん、本発明の範囲内において、本発明の上記の各技術的特徴および下記(たとえば実施例)の具体的に記述された各技術的特徴の間で、新しい技術方案または好適な技術方案が構成できることが理解される。紙数に限りがあるため、ここで逐一説明しない。
具体的な実施形態
本発明者は、幅広く深く研究し、大量のスクリーニングを行ったところ、初めて意外に、抗体単一ドメイン断片の代わりに内因性タンパク質分子をCARの細胞外抗原結合ドメインとし、設計された内因性キメラ抗原受容体(Endogenous CAR、ECAR)は、T細胞、NK細胞、マクロファージなどの中において膜に発現されると、上記細胞は特異的に、選択的に細胞を殺傷し、そして顕著な殺傷効果を有し、また疾患、たとえば、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患を治療することができることを見出した。これに基づき、本発明者が本発明を完成した。
本発明者は、幅広く深く研究し、大量のスクリーニングを行ったところ、初めて意外に、抗体単一ドメイン断片の代わりに内因性タンパク質分子をCARの細胞外抗原結合ドメインとし、設計された内因性キメラ抗原受容体(Endogenous CAR、ECAR)は、T細胞、NK細胞、マクロファージなどの中において膜に発現されると、上記細胞は特異的に、選択的に細胞を殺傷し、そして顕著な殺傷効果を有し、また疾患、たとえば、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患を治療することができることを見出した。これに基づき、本発明者が本発明を完成した。
本発明において、ECAR-T細胞を例とし、代表的に本発明の工学化された免疫細胞を詳しく説明する。本発明の工学化された免疫細胞は、前記と後記のECAR-細胞に限定されないが、前記と後記のECAR-細胞と同様または類似の技術的特徴および有益な効果を有する。具体的に、免疫細胞が内因性キメラ抗原受容体ECARを発現する場合、マクロファージ、NK細胞がT細胞と同等で(あるいは、T細胞がNK細胞、マクロファージの代わりになれる)、免疫細胞がT細胞の場合、TCRがECARと同等である(あるいは、ECARがTCRの代わりになれる)。
内因性タンパク質分子
本発明において、内因性タンパク質分子とは、ヒトゲノムを翻訳の鋳型とし、人体内において転写して翻訳することができる、アミノ酸が「脱水縮合」の形で構成するペプチド鎖またはタンパク質分子である。このようなタンパク質分子は、20種類の異なるアミノ酸が連結してなるポリマーで、そして立体空間構造を有する。生理的状態において、多くのタンパク質分子は、ほかのタンパク質分子と特異的に結合する能力を有し、これはタンパク質の相互作用の過程において重要な役割を果たす。一方、病理的状態において、病理的過程の発生を促進する細胞は表面に特異的なタンパク質受容体が発現している。これに基づき、内因性タンパク質分子が連結したキメラ抗原受容体(ECAR)を設計し、そして殺傷細胞、たとえば、T細胞において発現させることで、ECAR殺傷細胞がこれらの病理的過程の発生を促進する有害な細胞に対する特異的殺傷と排除の役割を果たすようにさせる。
本発明において、内因性タンパク質分子とは、ヒトゲノムを翻訳の鋳型とし、人体内において転写して翻訳することができる、アミノ酸が「脱水縮合」の形で構成するペプチド鎖またはタンパク質分子である。このようなタンパク質分子は、20種類の異なるアミノ酸が連結してなるポリマーで、そして立体空間構造を有する。生理的状態において、多くのタンパク質分子は、ほかのタンパク質分子と特異的に結合する能力を有し、これはタンパク質の相互作用の過程において重要な役割を果たす。一方、病理的状態において、病理的過程の発生を促進する細胞は表面に特異的なタンパク質受容体が発現している。これに基づき、内因性タンパク質分子が連結したキメラ抗原受容体(ECAR)を設計し、そして殺傷細胞、たとえば、T細胞において発現させることで、ECAR殺傷細胞がこれらの病理的過程の発生を促進する有害な細胞に対する特異的殺傷と排除の役割を果たすようにさせる。
本発明の一つの好適な実施形態において、本発明の内因性タンパク質分子は、インターロイキンファミリー、ケモカインファミリー、コロニー刺激因子、成長因子、腫瘍壊死因子スーパーファミリー、インターフェロンファミリー、腫瘍マーカー、老化細胞関連因子などの種類が好ましい。
本発明は内因性タンパク質分子およびそのバリアントに関する。
本発明の一つの好適な実施形態において、本発明の内因性タンパク質分子のアミノ酸配列は配列番号1~5のいずれかで示される。
IPTEIPTSALVKETLALLSTHRTLLIANETLRIPVPVHKNHQLCTEEIFQGIGTLESQTVQGGTVERLFKNLSLIKKYIDGQKKKCGEERRRVNQFLDYLQEFLGVMNTEWIIES (配列番号1、ヒト由来インターロイキン5(IL5)からのもの);
MEIPMSTVVKETLTQLSAHRALLTSNETMRLPVPTHKNHQLCIGEIFQGLDILKNQTVRGGTVEMLFQNLSLIKKYIDRQKEKCGEERRRTRQFLDYLQEFLGVMSTEWAMEG(配列番号2、マウス由来インターロイキン5(IL5)からのもの)
SNELHQVPSNCDCLNGGTCVSNKYFSNIHWCNCPKKFGGQHCEIDKSKTCYEGNGHFYRGKASTDTMGRPCLPWNSATVLQQTYHAHRSDALQLGLGKHNYCRNPDNRRRPWCYVQVGLKLLVQECMVHDCADGKKPSSPPEELKFQCGQKTLRPRFKIIGGEFTTIENQPWFAAIYRRHRGGSVTYVCGGSLISPCWVISATHCFIDYPKKEDYIVYLGRSRLNSNTQGEMKFEVENLILHKDYSADTLAHHNDIALLKIRSKEGRCAQPSRTIQTICLPSMYNDPQFGTSCEITGFGKENSTDYLYPEQLKMTVVKLISHRECQQPHYYGSEVTTKMLCAADPQWKTDSCQGDSGGPLVCSLQGRMTLTGIVSWGRGCALKDKPGVYTRVSHFLPWIRSHTKEENGLAL(配列番号3、ヒト由来ウロキナーゼ型プラスミノゲン活性化因子Plauからのもの)
GPASVPTTCCFNLANRKIPLQRLESYRRITSGKCPQKAVIFKTKLAKDICADPKKKWVQDSMKYLDQKSPTPKP(配列番号4、ヒト由来CCL11因子からのもの);
VVIPSPCCMFFVSKRIPENRVVSYQLSSRSTCLKAGVIFTTKKGQQFCGDPKQEWVQRYMKNLDAKQKKASPRARAVAVKGPVQRYPGNQTTC(配列番号5、ヒト由来CCL24因子からのもの)
IPTEIPTSALVKETLALLSTHRTLLIANETLRIPVPVHKNHQLCTEEIFQGIGTLESQTVQGGTVERLFKNLSLIKKYIDGQKKKCGEERRRVNQFLDYLQEFLGVMNTEWIIES (配列番号1、ヒト由来インターロイキン5(IL5)からのもの);
MEIPMSTVVKETLTQLSAHRALLTSNETMRLPVPTHKNHQLCIGEIFQGLDILKNQTVRGGTVEMLFQNLSLIKKYIDRQKEKCGEERRRTRQFLDYLQEFLGVMSTEWAMEG(配列番号2、マウス由来インターロイキン5(IL5)からのもの)
SNELHQVPSNCDCLNGGTCVSNKYFSNIHWCNCPKKFGGQHCEIDKSKTCYEGNGHFYRGKASTDTMGRPCLPWNSATVLQQTYHAHRSDALQLGLGKHNYCRNPDNRRRPWCYVQVGLKLLVQECMVHDCADGKKPSSPPEELKFQCGQKTLRPRFKIIGGEFTTIENQPWFAAIYRRHRGGSVTYVCGGSLISPCWVISATHCFIDYPKKEDYIVYLGRSRLNSNTQGEMKFEVENLILHKDYSADTLAHHNDIALLKIRSKEGRCAQPSRTIQTICLPSMYNDPQFGTSCEITGFGKENSTDYLYPEQLKMTVVKLISHRECQQPHYYGSEVTTKMLCAADPQWKTDSCQGDSGGPLVCSLQGRMTLTGIVSWGRGCALKDKPGVYTRVSHFLPWIRSHTKEENGLAL(配列番号3、ヒト由来ウロキナーゼ型プラスミノゲン活性化因子Plauからのもの)
GPASVPTTCCFNLANRKIPLQRLESYRRITSGKCPQKAVIFKTKLAKDICADPKKKWVQDSMKYLDQKSPTPKP(配列番号4、ヒト由来CCL11因子からのもの);
VVIPSPCCMFFVSKRIPENRVVSYQLSSRSTCLKAGVIFTTKKGQQFCGDPKQEWVQRYMKNLDAKQKKASPRARAVAVKGPVQRYPGNQTTC(配列番号5、ヒト由来CCL24因子からのもの)
本発明は、さらに、本発明の配列番号1~5のいずれかで示される配列と50%以上(好ましくは60%以上、70%以上、80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上、たとえば99%)の相同性を有する、同様または類似の機能を有するポリペプチドまたはタンパク質を含む。
本発明のタンパク質は、組み換えタンパク質、天然タンパク質、合成タンパク質でもよい。本発明のタンパク質は、天然精製の産物、あるいは化学合成の産物、あるいは組換え技術で原核または真核宿主(例えば、細菌、酵母、高等植物、昆虫や哺乳動物細胞)から生成するものでもよい。組み換え生産プロセスで用いられる宿主によって、本発明のタンパク質は、グリコシル化されたものでもよく、又はグリコシル化されていないものでもよい。また、本発明のタンパク質は、開始のメチオニン残基を含有してもよく、含有しなくてもよい。
本発明のタンパク質は、さらに、内因性タンパク質分子の活性を有する、内因性タンパク質分子の断片および類似体を含む。本明細書で用いられるように、用語「断片」および「類似体」とは、基本的に本発明の天然内因性タンパク質分子と同様の生物学的機能または活性を維持するタンパク質である。
本発明の突然変異タンパク質の断片、誘導体や類似体は、(i)1個または複数個の保存的または非保存的なアミノ酸残基(好ましくは保存的なアミノ酸残基)が置換された突然変異タンパク質でもよく、置換されたアミノ酸残基が遺伝コードでコードされてもされていなくてもよく、または(ii)1個または複数個のアミノ酸残基に置換基がある突然変異タンパク質でもよく、または(iii)成熟の突然変異タンパク質と他の化合物(たとえば、ポリエチレングリコールのような突然変異タンパク質の半減期を延ばす化合物)と融合した突然変異タンパク質でもよく、または(iv)付加のアミノ酸配列がこの突然変異タンパク質に融合した突然変異タンパク質(たとえばリーダー配列または分泌配列またはこの突然変異タンパク質を精製するための配列または蛋白質前駆体配列、あるいは抗原IgG断片と形成した融合蛋白質)でもよい。本明細書の開示に基づき、これらの断片、誘導体および類似体は当業者に公知の範囲に入っている。本発明において、保存的に置き換えたアミノ酸は、表Iのようにアミノ酸の置き換えを行って生成することが好ましい。
本発明は、さらに、本発明の天然の内因性タンパク質分子と50%以上(好ましくは60%以上、70%以上、80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上、たとえば99%)の相同性を有する、同様または類似の機能を有するポリペプチドまたはタンパク質を含む。タンパク質のバリアントは、いくつか(通常は1~60個、好ましくは1~30個、より好ましくは1~20個、最も好ましくは1~10個)、少なくとも一つのアミノ酸の置換、欠失または付加を経て得られる誘導配列、ならびにC末端および/またはN末端に1個または複数個(通常は20個以内、好ましくは10個以内、より好ましくは5個以内)のアミノ酸が付加したものでもよい。たとえば、前記タンパク質において、機能が近いか、類似するアミノ酸で置換する場合、通常、タンパク質の機能を変えることがなく、C末端および/またはN末端への1個または複数個のアミノ酸の付加も、通常、タンパク質の機能を変えることがない。本発明は天然の内因性タンパク質分子の類似体を含み、天然の内因性タンパク質分子との違いは、アミノ酸配列における違いでもよく、配列に影響を与えない修飾形態における違いでもよく、あるいは両者でもよい。これらのタンパク質の類似体は、天然の遺伝変異体または誘導された遺伝変異体を含む。誘導変異体は、様々な技術、たとえば放射または突然変異原への露出によるランダム突然変異、また部位特異的変異法またはほかの既知の分子生物学の技術によって得られる。類似体は、さらに、天然L-アミノ酸と異なる残基(たとえばD-アミノ酸)を有する類似体、および非天然または合成のアミノ酸(たとえばβ、γ-アミノ酸)を有する類似体を含む。もちろん、本発明のタンパク質は、上記で挙げられた代表的なタンパク質に限定されない。
修飾(通常は一次構造が変わらない)形態は、体内または体外のタンパク質の化学的に誘導された形態、たとえばアセチル化またはカルボキシ化のものを含む。修飾は、さらに、グリコシル化を含み、たとえば、タンパク質の合成および加工においてグリコシル化修飾を行う。このような修飾は、タンパク質をグルコシル化する酵素(たとえば哺乳動物のグリコシル化酵素または脱グリコシル化酵素)に露出させることによって完成する。修飾形態は、さらにリン酸化アミノ酸残基(たとえばリン酸チロシン、リン酸セリン、リン酸トレオニン)を有する配列を含む。また、本発明の突然変異タンパク質を修飾してもよい。修飾(通常は一次構造が変わらない)形態は、体内または体外の突然変異タンパク質の化学的に誘導された形態、たとえばアセチル化またはカルボキシ化を含む。修飾は、さらにグリコシル化、たとえば突然変異タンパク質の合成および加工でまたはさらなる加工の工程でグリコシル化修飾を行った突然変異タンパク質も含む。このような修飾は、突然変異タンパク質をグルコシル化する酵素(たとえば哺乳動物のグリコシル化酵素または脱グリコシル化酵素)に露出させることによって完成する。修飾形態は、さらにリン酸化アミノ酸残基(たとえばリン酸チロシン、リン酸セリン、リン酸トレオニン)を有する配列を含む。さらに、修飾によって抗タンパク質加水分解性を向上させた突然変異タンパク質または溶解性を改善した突然変異タンパク質を含む。
また、本発明は、内因性タンパク質分子をコードするポリヌクレオチド配列を提供する。本発明のポリヌクレオチドは、DNA形態でもRNA形態でもよい。DNA形態は、DNA、ゲノムDNAまたは人工合成のDNAを含み、DNAは一本鎖のものまたは二本鎖のものでもよい。成熟ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、成熟ポリペプチドだけをコードするコード配列、成熟ポリペプチドのコード配列および様々な付加コード配列、成熟ポリペプチドのコード配列(および任意の付加コード配列)および非コード配列を含む。用語「ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド」は、このポリペプチドをコードするポリヌクレオチドでもよく、さらに付加のコードおよび/または非コード配列を含むポリヌクレオチドでもよい。さらに、本発明は、本発明と同様のアミノ酸配列を有するポリペプチドの断片、類似体および誘導体をコードする上記ポリヌクレオチドの変異体に関する。このポリヌクレオチドの変異体は、天然に発生した対立遺伝子変異体でも非天然に発生した変異体でもよい。これらのヌクレオチド変異体は、置換変異体、欠失変異体および挿入変異体を含む。本分野で知られているように、対立遺伝子変異体は、ポリヌクレオチドの代替形態で、1つまたは2つ以上のヌクレオチドの置換、欠失または挿入でもよいが、実質的にコードするポリペプチドの機能を変えることはない。
本明細書に記載のヌクレオチド配列に基づき、当業者は便利に様々な既知の方法によって本発明のコード核酸を製造することができる。これらの方法は、たとえば、PCR、DNA人工合成などを含むが、これらに限定されず、具体的な方法はJ. Sambrookの「モレキュラー・クローニング:研究室マニュアル」を参照することができる。本発明の一つの実施形態として、ヌクレオチド配列を分けて合成し、さらにオーバーラップエクステンションPCRの方法によって本発明のコード核酸配列を構築することができる。
本発明は、さらに、上記の配列とハイブリダイズし、かつ2つの配列の間に少なくとも50%、好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%の相同性を有するポリヌクレオチドに関する。本発明は、特に、厳格な条件で本発明に係るポリヌクレオチドとハイブリダイズできるポリヌクレオチドに関する。本発明において、「厳格な条件」とは、(1)低いイオン強度および高い温度、たとえば0.2×SSC、0.1%SDS、60℃でのハイブリダイズおよび溶離、あるいは(2)ハイブリダイズ時変性剤、たとえば42℃で50%(v/v)ホルムアミド、0.1%ウシ胎児血清/0.1% Ficollなどを入れること、あるいは(3)2つの配列の間の相同性が少なくとも90%以上、好ましくは95%以上の時だけハイブリダイズすることである。
本発明のタンパク質およびポリヌクレオチドは、好ましくは分離された形態で提供し、より好ましくは均質に精製される。
本発明のタンパク質およびポリヌクレオチドは、好ましくは分離された形態で提供し、より好ましくは均質に精製される。
本発明のポリヌクレオチドの全長配列は、通常、PCR増幅法、組み換え法または人工合成の方法で得られる。PCR増幅法について、本発明で公開された関連のヌクレオチド配列、特に読み枠によってプライマーを設計し、市販のcDNAライブラリーまたは当業者に既知の通常の方法によって調製されるcDNAライブラリーを鋳型とし、増幅して関連配列を得る。配列が長い場合、通常、2回または2回以上のPCR増幅を行った後、各回の増幅で得られた断片を正確な順でつなげる必要がある。
関連の配列を獲得すれば、組み換え法で大量に関連配列を獲得することができる。この場合、通常、その配列をベクターにクローンした後、細胞に導入し、さらに通常の方法で増殖させた宿主細胞から関連配列を単離して得る。
また、特に断片の長さが短い場合、人工合成の方法で関連配列を合成してもよい。通常、まず多数の小さい断片を合成し、そして連接させることにより、配列の長い断片を得ることができる。
現在、本発明のタンパク質(またはその断片、あるいはその誘導体)をコードするDNA配列は全部化学合成で獲得することがすでに可能である。さらに、このDNA配列を本分野で周知の各種の既知のDNA分子(あるいはベクターなど)や細胞に導入してもよい。また、化学合成で本発明のタンパク質配列に変異を導入することもできる。
本発明のポリヌクレオチドを得るには、PCR技術でDNA/RNAを増幅する方法が好適に使用される。特にライブラリーから全長のcDNAを得ることが困難な場合、好適にRACE法(RACE-cDNA末端快速増幅法)を使用し、PCRに使用されるプライマーはここで公開された本発明の配列情報によって適切に選択し、かつ通常の方法で合成することができる。通常の方法、たとえばゲル電気泳動によって増幅されたDNA/RNA断片を単離、精製することができる。
抗原結合ドメイン
本発明において、キメラ抗原受容体CARの抗原結合ドメインが特異的に細胞表面における内因性タンパク質分子とマッチする受容体(たとえば、IL-5、IL-17の受容体)に結合する。
本発明において、キメラ抗原受容体CARの抗原結合ドメインが特異的に細胞表面における内因性タンパク質分子とマッチする受容体(たとえば、IL-5、IL-17の受容体)に結合する。
ヒンジ領域と膜貫通領域
ヒンジ領域と膜貫通領域(膜貫通ドメイン)について、CARはCARの細胞外ドメインに融合した膜貫通ドメインを含むように設計してもよい。一つの実施形態において、天然のCARにおけるドメインの一つと関連する膜貫通ドメインが使用される。一部の例において、膜貫通ドメインを選択するか、アミノ酸置換で修飾することによって、このようなドメインが同様または相異の表面膜タンパク質の膜貫通ドメインに結合することを避けることで、受容体複合体のほかのメンバーとの相互作用を最小限にする。
ヒンジ領域と膜貫通領域(膜貫通ドメイン)について、CARはCARの細胞外ドメインに融合した膜貫通ドメインを含むように設計してもよい。一つの実施形態において、天然のCARにおけるドメインの一つと関連する膜貫通ドメインが使用される。一部の例において、膜貫通ドメインを選択するか、アミノ酸置換で修飾することによって、このようなドメインが同様または相異の表面膜タンパク質の膜貫通ドメインに結合することを避けることで、受容体複合体のほかのメンバーとの相互作用を最小限にする。
膜貫通ドメインは天然由来のものまたは合成由来のものでもよい。天然由来のものでは、当該ドメインは任意の膜結合タンパク質または膜貫通タンパク質からのものでもよい。好適に、本発明のCARにおけるヒンジ領域がCD8αのヒンジ領域またはCD28のヒンジ領域で、本発明の膜貫通領域はCD8αの膜貫通領域またはCD28の膜貫通領域である。
細胞内ドメイン
本発明のCARの細胞内ドメインまたはほかの細胞内シグナル伝達ドメインは、その中にCARが置かれた免疫細胞の少なくとも一つの正常なエフェクター機能の活性化の原因となる。用語「エフェクター機能」とは、細胞の専有機能である。たとえば、T細胞のエフェクター機能は、サイトカイン分泌を含む細胞溶解活性または補助活性でもよい。そのため、用語「細胞内シグナル伝達ドメイン」とは、エフェクター機能シグナルを伝達して細胞が専有機能を実行するようにガイドするタンパク質である。通常、細胞内シグナル伝達ドメイン全体を使用してもよいが、多くの例において、必ず鎖全体を使用することはない。細胞内シグナル伝達ドメインの短縮部分の使用について、このような短縮部分は、エフェクター機能シグナルを伝達するものであれば、完全な鎖の代わりに使用してもよい。そのため、用語「細胞内シグナル伝達ドメイン」とは、エフェクター機能シグナルの伝達に十分な細胞内シグナル伝達ドメインの任意の短縮部分を含む。
本発明のCARの細胞内ドメインまたはほかの細胞内シグナル伝達ドメインは、その中にCARが置かれた免疫細胞の少なくとも一つの正常なエフェクター機能の活性化の原因となる。用語「エフェクター機能」とは、細胞の専有機能である。たとえば、T細胞のエフェクター機能は、サイトカイン分泌を含む細胞溶解活性または補助活性でもよい。そのため、用語「細胞内シグナル伝達ドメイン」とは、エフェクター機能シグナルを伝達して細胞が専有機能を実行するようにガイドするタンパク質である。通常、細胞内シグナル伝達ドメイン全体を使用してもよいが、多くの例において、必ず鎖全体を使用することはない。細胞内シグナル伝達ドメインの短縮部分の使用について、このような短縮部分は、エフェクター機能シグナルを伝達するものであれば、完全な鎖の代わりに使用してもよい。そのため、用語「細胞内シグナル伝達ドメイン」とは、エフェクター機能シグナルの伝達に十分な細胞内シグナル伝達ドメインの任意の短縮部分を含む。
本発明のCARに用いられる細胞内シグナル伝達ドメインの好適な例は、T細胞受容体(TCR)の細胞内配列および協同作用して抗原受容体に結合するとシグナル伝達が開始する共受容体、ならびにこれらの配列の任意の誘導体またはバリアントおよび同様に機能する能力を有する任意の合成配列を含む。
好適な実施形態において、CARの細胞内ドメインは自身にCD3ζシグナル伝達ドメインが含まれているように設計されてもよく、あるいは本発明のCARの内容において有用な任意のほかの望ましい細胞内ドメイン(一つまたは複数)と併用してもよい。たとえば、CARの細胞内ドメインは、CD3ζ鎖部分および共刺激シグナル伝達領域を含んでもよい。共刺激シグナル伝達領域とは、共刺激分子の細胞内ドメインを含むCARの一部である。共刺激分子は、リンパ球の抗原に対する有効な応答に必要な細胞表面分子是、抗原受容体またはそのリガンドではない。好適に、CD28、4-1BBなどを含む。
本発明のCARの細胞内シグナル伝達部分における細胞内シグナル伝達配列は、ランダムに、または所定の順に互いに連結してもよい。任意に、短いオリゴペプチドまたはポリペプチド連結体は、好適に長さが2および10のアミノ酸で、そのように連結してもよい。グリシン-セリン二量体は特に適切な連結体を提供する。
一つの実施形態において、本発明のCARにおける細胞内ドメインは、CD28のシグナル伝達ドメイン(共刺激分子)およびCD3ζのシグナル伝達ドメインを含むように設計されている。
一つの実施形態において、本発明のCARにおける細胞内ドメインは、CD28のシグナル伝達ドメイン(共刺激分子)およびCD3ζのシグナル伝達ドメインを含むように設計されている。
キメラ抗原受容体(CAR)
キメラ免疫抗原受容体(Chimeric antigen receptor、CAR)は、細胞外抗原認識領域、通常、scFv(single-chain variable fragment、一本鎖可変断片)、膜貫通領域および細胞内共刺激シグナル領域からなる。CARの設計は以下の過程を経てきた。第一世代のCARは一つのみの細胞内シグナル成分のCD3ζまたはFcγRI分子を有し、細胞内に一つの活性化ドメインしかないため、短時間のT細胞増殖および少ないサイトカイン分泌しか引き起こせず、長時間のT細胞増殖シグナルおよび持続的な体内抗腫瘍効果を提供することができるため、臨床治療効果が十分に得られない。第二世代のCARは元の構造に基づいて一つの共刺激分子、たとえばCD28、4-1BB、OX40、ICOSが導入され、第一世代のCARよりも機能が大幅に向上し、さらにCAR-T細胞の持続性および腫瘍細胞に対する殺傷能力を強化する。第二世代のCARに基づいて一部の新たな免疫共刺激分子、たとえばCD27、CD134を直列連結すると、第三世代および第四世代のCARに発展してきた。
キメラ免疫抗原受容体(Chimeric antigen receptor、CAR)は、細胞外抗原認識領域、通常、scFv(single-chain variable fragment、一本鎖可変断片)、膜貫通領域および細胞内共刺激シグナル領域からなる。CARの設計は以下の過程を経てきた。第一世代のCARは一つのみの細胞内シグナル成分のCD3ζまたはFcγRI分子を有し、細胞内に一つの活性化ドメインしかないため、短時間のT細胞増殖および少ないサイトカイン分泌しか引き起こせず、長時間のT細胞増殖シグナルおよび持続的な体内抗腫瘍効果を提供することができるため、臨床治療効果が十分に得られない。第二世代のCARは元の構造に基づいて一つの共刺激分子、たとえばCD28、4-1BB、OX40、ICOSが導入され、第一世代のCARよりも機能が大幅に向上し、さらにCAR-T細胞の持続性および腫瘍細胞に対する殺傷能力を強化する。第二世代のCARに基づいて一部の新たな免疫共刺激分子、たとえばCD27、CD134を直列連結すると、第三世代および第四世代のCARに発展してきた。
CARの細胞外断片は特異的な抗原を認識し、さらに細胞内ドメインによって当該シグナルを伝達し、細胞の活性化・増殖、細胞溶解毒性およびサイトカインの分泌を引き起こし、よって標的細胞を除去する。まず、患者の自家細胞(または異系ドナー)を分離し、活性化させて遺伝子改変し、CARの免疫細胞が生成した後、同患者の体内に注入する細胞療法を含む。このような方法では、移植片対宿主病に罹る確率は極めて低く、抗原は免疫細胞によってMHCに拘束されずに認識される。
CAR-免疫細胞による治療は血液悪性腫瘍の治療において非常に高い臨床反応率が得られ、このような高反応率は従来の治療手段のいずれでも実現できないもので、世界中で臨床研究のブームを引き起こした。
CAR-免疫細胞による治療は血液悪性腫瘍の治療において非常に高い臨床反応率が得られ、このような高反応率は従来の治療手段のいずれでも実現できないもので、世界中で臨床研究のブームを引き起こした。
具体的に、本発明の内因性キメラ抗原受容体(ECAR)は、細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、および細胞内ドメインを含む。細胞外ドメインは、標的特異的結合エレメント(抗原結合ドメインとも呼ばれる)を含む。細胞内ドメインは、共刺激シグナル伝達領域および/またはζ鎖部分を含む。共刺激シグナル伝達領域は、共刺激分子の細胞内ドメインの一部を含む。共刺激分子は、リンパ球の抗原に対する有効な応答に必要な細胞表面分子で、抗原受容体またはそのリガンドではない。
CARの細胞外ドメインと膜貫通ドメインの間、またはCARの細胞内ドメインと膜貫通ドメインの間に、リンカーを導入してもよい。本明細書で用いられるように、用語「リンカー」とは、通常、膜貫通ドメインをポリペプチド鎖の細胞外ドメインまたは細胞内ドメインに連結させる作用を果たす任意のオリゴペプチドまたはポリペプチドをいう。リンカーは、0~300個のアミノ酸、好ましくは2~100個のアミノ酸、最も好ましくは3~50個のアミノ酸を含んでもよい。
CARの細胞外ドメインと膜貫通ドメインの間、またはCARの細胞内ドメインと膜貫通ドメインの間に、リンカーを導入してもよい。本明細書で用いられるように、用語「リンカー」とは、通常、膜貫通ドメインをポリペプチド鎖の細胞外ドメインまたは細胞内ドメインに連結させる作用を果たす任意のオリゴペプチドまたはポリペプチドをいう。リンカーは、0~300個のアミノ酸、好ましくは2~100個のアミノ酸、最も好ましくは3~50個のアミノ酸を含んでもよい。
本発明のECARがT細胞において発現される場合、抗原結合の特異性に基づいて抗原を認識することができる。ECARが標的細胞の表面の特異的抗原と結合すると、ECAR T細胞を活性化させ、そしてECAR T細胞が標的細胞を殺傷するようにさせる。抗原結合ドメインは、共刺激分子および/またはζ鎖から由来する一つまたは複数の細胞内ドメインと融合することが好ましい。好ましくは、抗原結合ドメインはCD28シグナル伝達ドメインおよび/またはCD3ζシグナルドメインと組み合わせた細胞内ドメインと融合している。
一つの好適な実施形態において、本発明のECARの抗原結合部分は、内因性タンパク質分子に相応する(マッチする)受容体を標的とする。一つの好適な実施形態において、本発明のECARの抗原結合部分は、内因性タンパク質分子にマッチする受容体を標的とする内因性タンパク質分子である。
一つの好適な実施形態において、内因性タンパク質分子はバリアントの様態を含み、前記バリアントはその野生型の内因性タンパク質分子のタンパク質配列と≧80%、≧85%、≧90%、≧95%、≧98%または≧99%の相同性を有する。
本発明において、本発明の内因性タンパク質分子は、さらにその保存的変異体を含み、本発明の内因性タンパク質分子のアミノ酸配列と比較すると、10個以下、好ましくは8個以下、より好ましくは5個以下、最も好ましくは3個以下のアミノ酸が類似または近い性質を持つアミノ酸で置換されてなるポリペプチドをいう。
本発明において、前記付加、欠失、修飾および/または置換のアミノ酸数は、好ましくは元のアミノ酸配列の合計アミノ酸数の40%以下、より好ましくは35%以下、より好ましくは1~33%、より好ましくは5~30%、より好ましくは10~25%、より好ましくは15~20%である。
本発明において、前記付加、欠失、修飾および/または置換のアミノ酸の数は、通常、1、2、3、4または5個、好ましくは1~3個、より好ましくは1~2個、最も好ましくは1個である。
ヒンジ領域と膜貫通領域(膜貫通ドメイン)について、CARはCARの細胞外ドメインに融合した膜貫通ドメインを含むように設計してもよい。一つの実施形態において、天然のCARにおけるドメインの一つと関連する膜貫通ドメインが使用される。一部の例において、膜貫通ドメインを選択するか、アミノ酸置換で修飾することによって、このようなドメインが同様または相異の表面膜タンパク質の膜貫通ドメインに結合することを避けることで、受容体複合体のほかのメンバーとの相互作用を最小限にする。
本発明のECARの細胞外ドメインは内因性タンパク質分子、好ましくは特定の配列を有する内因性タンパク質分子を含む。
本発明において、本発明のECARにおける細胞内ドメインは、CD28の膜貫通領域、CD28の共刺激因子、CD3ζのシグナル伝達ドメインを含む。
本発明の一つの好適な実施形態において、前記ECARのアミノ酸配列は配列番号6~10のいずれかで示される。
MALPVTALLLPLALLLHAIPTEIPTSALVKETLALLSTHRTLLIANETLRIPVPVHKNHQLCTEEIFQGIGTLESQTVQGGTVERLFKNLSLIKKYIDGQKKKCGEERRRVNQFLDYLQEFLGVMNTEWIIESRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号6、内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)hCD28シグナルペプチド-hIL5-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hIL5-ECAR)
MASPLTRFLSLNLLLLGESIILGSGEAMEIPMSTVVKETLTQLSAHRALLTSNETMRLPVPTHKNHQLCIGEIFQGLDILKNQTVRGGTVEMLFQNLSLIKKYIDRQKEKCGEERRRTRQFLDYLQEFLGVMSTEWAMEGRAAASTTTKPVLRTPSPVHPTGTSQPQRPEDCRPRGSVKGTGLDFACDIYIWAPLAGICVALLLSLIITLICYNSRRNRLLQSDYMNMTPRRPGLTRKPYQPYAPARDFAAYRPRAKFSRSAETAANLQDPNQLYNELNLGRREEYDVLEKKRARDPEMGGKQQRRRNPQEGVYNALQKDKMAEAYSEIGTKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQTLAPRGSG (配列番号7、mCD8αシグナルペプチド-mIL5-mCD8αヒンジ領域-mCD8α膜貫通領域-mCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、mIL5-ECAR)
MALPVTALLLPLALLLHAYPYDVPDYASNELHQVPSNCDCLNGGTCVSNKYFSNIHWCNCPKKFGGQHCEIDKSKTCYEGNGHFYRGKASTDTMGRPCLPWNSATVLQQTYHAHRSDALQLGLGKHNYCRNPDNRRRPWCYVQVGLKLLVQECMVHDCADGKKPSSPPEELKFQCGQKTLRPRFKIIGGEFTTIENQPWFAAIYRRHRGGSVTYVCGGSLISPCWVISATHCFIDYPKKEDYIVYLGRSRLNSNTQGEMKFEVENLILHKDYSADTLAHHNDIALLKIRSKEGRCAQPSRTIQTICLPSMYNDPQFGTSCEITGFGKENSTDYLYPEQLKMTVVKLISHRECQQPHYYGSEVTTKMLCAADPQWKTDSCQGDSGGPLVCSLQGRMTLTGIVSWGRGCALKDKPGVYTRVSHFLPWIRSHTKEENGLALRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号8、hCD28シグナルペプチド-hPlau-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hPLau-ECAR)
MALPVTALLLPLALLLHAYPYDVPDYAGPASVPTTCCFNLANRKIPLQRLESYRRITSGKCPQKAVIFKTKLAKDICADPKKKWVQDSMKYLDQKSPTPKPRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号9、hCD28シグナルペプチド-hCCL11-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hCCL11-ECAR)
MALPVTALLLPLALLLHAYPYDVPDYAVVIPSPCCMFFVSKRIPENRVVSYQLSSRSTCLKAGVIFTTKKGQQFCGDPKQEWVQRYMKNLDAKQKKASPRARAVAVKGPVQRYPGNQTTCRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号10、hCD28シグナルペプチド-hCCL24-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hCCL24-ECAR)
MALPVTALLLPLALLLHAIPTEIPTSALVKETLALLSTHRTLLIANETLRIPVPVHKNHQLCTEEIFQGIGTLESQTVQGGTVERLFKNLSLIKKYIDGQKKKCGEERRRVNQFLDYLQEFLGVMNTEWIIESRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号6、内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)hCD28シグナルペプチド-hIL5-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hIL5-ECAR)
MASPLTRFLSLNLLLLGESIILGSGEAMEIPMSTVVKETLTQLSAHRALLTSNETMRLPVPTHKNHQLCIGEIFQGLDILKNQTVRGGTVEMLFQNLSLIKKYIDRQKEKCGEERRRTRQFLDYLQEFLGVMSTEWAMEGRAAASTTTKPVLRTPSPVHPTGTSQPQRPEDCRPRGSVKGTGLDFACDIYIWAPLAGICVALLLSLIITLICYNSRRNRLLQSDYMNMTPRRPGLTRKPYQPYAPARDFAAYRPRAKFSRSAETAANLQDPNQLYNELNLGRREEYDVLEKKRARDPEMGGKQQRRRNPQEGVYNALQKDKMAEAYSEIGTKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQTLAPRGSG (配列番号7、mCD8αシグナルペプチド-mIL5-mCD8αヒンジ領域-mCD8α膜貫通領域-mCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、mIL5-ECAR)
MALPVTALLLPLALLLHAYPYDVPDYASNELHQVPSNCDCLNGGTCVSNKYFSNIHWCNCPKKFGGQHCEIDKSKTCYEGNGHFYRGKASTDTMGRPCLPWNSATVLQQTYHAHRSDALQLGLGKHNYCRNPDNRRRPWCYVQVGLKLLVQECMVHDCADGKKPSSPPEELKFQCGQKTLRPRFKIIGGEFTTIENQPWFAAIYRRHRGGSVTYVCGGSLISPCWVISATHCFIDYPKKEDYIVYLGRSRLNSNTQGEMKFEVENLILHKDYSADTLAHHNDIALLKIRSKEGRCAQPSRTIQTICLPSMYNDPQFGTSCEITGFGKENSTDYLYPEQLKMTVVKLISHRECQQPHYYGSEVTTKMLCAADPQWKTDSCQGDSGGPLVCSLQGRMTLTGIVSWGRGCALKDKPGVYTRVSHFLPWIRSHTKEENGLALRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号8、hCD28シグナルペプチド-hPlau-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hPLau-ECAR)
MALPVTALLLPLALLLHAYPYDVPDYAGPASVPTTCCFNLANRKIPLQRLESYRRITSGKCPQKAVIFKTKLAKDICADPKKKWVQDSMKYLDQKSPTPKPRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号9、hCD28シグナルペプチド-hCCL11-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hCCL11-ECAR)
MALPVTALLLPLALLLHAYPYDVPDYAVVIPSPCCMFFVSKRIPENRVVSYQLSSRSTCLKAGVIFTTKKGQQFCGDPKQEWVQRYMKNLDAKQKKASPRARAVAVKGPVQRYPGNQTTCRAAAIEVMYPPPYLDNEKSNGTIIHVKGKHLCPSPLFPGPSKPFWVLVVVGGVLACYSLLVTVAFIIFWVRSKRSRLLHSDYMNMTPRRPGPTRKHYQPYAPPRDFAAYRSRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR (配列番号10、hCD28シグナルペプチド-hCCL24-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28共刺激分子-CD3ζ細胞内シグナル伝達配列、hCCL24-ECAR)
本発明の一つの好適な実施形態において、前記ECARのヌクレオチド配列は配列番号11~15のいずれかで示される。
ここで、配列番号6において、1~54番目はシグナルペプチドで、55~399番目は内因性タンパク質分子(たとえば、ヒトIL5)で、412~528番目はヒンジ領域(たとえば、ヒトCD28のヒンジ領域)で、529~609番目は膜貫通領域(たとえば、ヒトCD28の膜貫通領域)で、610~732番目は共刺激エレメント(たとえば、ヒトCD28の共刺激エレメント)で、733~1068番目はCD3ζである。
ここで、配列番号7において、1~81番目はシグナルペプチドで、82~420番目は内因性タンパク質分子(たとえば、ネズミIL5)で、433~570番目はヒンジ領域(たとえば、ネズミCD8αのヒンジ領域)で、571~633番目は膜貫通領域(たとえば、ネズミCD8αの膜貫通領域)で、640~762番目は共刺激エレメント(たとえば、マウスCD28の共刺激エレメント)で、763~1101番目はCD3ζである。
ここで、配列番号8において、1~54番目はシグナルペプチドで、82~1314番目は内因性タンパク質分子(たとえば、ヒトPlau)で、1327~1443番目はヒンジ領域(たとえば、ヒトCD28のヒンジ領域)で、1444~1524番目は膜貫通領域(たとえば、ヒトCD28の膜貫通領域)で、1525~1647番目は共刺激エレメント(たとえば、ヒトCD28の共刺激エレメント)で、1648~1983番目はCD3ζである。
ここで、配列番号9において、1~54番目はシグナルペプチドで、82~303番目は内因性タンパク質分子(たとえば、ヒトCCL11)で、316~432番目はヒンジ領域(たとえば、ヒトCD28のヒンジ領域)で、433~513番目は膜貫通領域(たとえば、ヒトCD28の膜貫通領域)で、514~636番目は共刺激エレメント(たとえば、ヒトCD28の共刺激エレメント)で、637~972番目はCD3ζである。
ここで、配列番号10において、1~54番目はシグナルペプチドで、82~360番目は内因性タンパク質分子(たとえば、ヒトCCL24)で、373~489番目はヒンジ領域(たとえば、ヒトCD28のヒンジ領域)で、490~570番目は膜貫通領域(たとえば、ヒトCD28の膜貫通領域)で、571~693番目は共刺激エレメント(たとえば、ヒトCD28の共刺激エレメント)で、694~1029番目はCD3ζである。
キメラ抗原受容体T細胞(CAR-T細胞)
本明細書で用いられるように、用語「CAR-T細胞」、「CAR-T」、「本発明のCAR-T細胞」、「本発明のCAR-T細胞」、「抗原受容体T細胞」、「ECAR-T細胞」、「ECAR-T」、「本発明のECAR-T細胞」、「本発明のECAR-T細胞」、「内因性キメラ抗原受容体T細胞」は、いずれも、本発明の第六の側面に記載のECAR-T細胞を指し、本発明のECAR-T細胞は内因性タンパク質分子に相応する(マッチする)受容体を標的とし、細胞(たとえば、炎症細胞、老化細胞、腫瘍細胞、自己免疫性細胞)を殺傷または滅殺するか、疾患(たとえば、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患)を治療することができる。
CAR-T細胞はほかのT細胞に基づいた治療手段よりも以下の優勢がある。(1)CAR-T細胞の作用過程はMHCに制限されない。(2)多くの細胞が同様の抗体を発現するため、ある抗原に対するCAR遺伝子の構築が完成されると、幅広く利用することが可能になる。(3)CARはタンパク質抗原も、糖脂質の非タンパク質抗原も利用できるため、抗原の標的範囲が広がる。(4)患者の自家細胞を使用するため、拒絶反応のリスクが降下する。(5)CAR-T細胞は免疫記憶機能を有するため、長期間体内で生存することができる。
本明細書で用いられるように、用語「CAR-T細胞」、「CAR-T」、「本発明のCAR-T細胞」、「本発明のCAR-T細胞」、「抗原受容体T細胞」、「ECAR-T細胞」、「ECAR-T」、「本発明のECAR-T細胞」、「本発明のECAR-T細胞」、「内因性キメラ抗原受容体T細胞」は、いずれも、本発明の第六の側面に記載のECAR-T細胞を指し、本発明のECAR-T細胞は内因性タンパク質分子に相応する(マッチする)受容体を標的とし、細胞(たとえば、炎症細胞、老化細胞、腫瘍細胞、自己免疫性細胞)を殺傷または滅殺するか、疾患(たとえば、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患)を治療することができる。
CAR-T細胞はほかのT細胞に基づいた治療手段よりも以下の優勢がある。(1)CAR-T細胞の作用過程はMHCに制限されない。(2)多くの細胞が同様の抗体を発現するため、ある抗原に対するCAR遺伝子の構築が完成されると、幅広く利用することが可能になる。(3)CARはタンパク質抗原も、糖脂質の非タンパク質抗原も利用できるため、抗原の標的範囲が広がる。(4)患者の自家細胞を使用するため、拒絶反応のリスクが降下する。(5)CAR-T細胞は免疫記憶機能を有するため、長期間体内で生存することができる。
本発明において、本発明のCARは、(i)内因性タンパク質分子である、細胞外ドメイン、(ii)任意のヒンジ領域、(iii)膜貫通ドメイン、(iv)共刺激因子、および(v)CD3ζのシグナル伝達ドメインを含む。
キメラ抗原受容体NK細胞(CAR-NK細胞)
本明細書で用いられるように、用語「CAR-NK細胞」、「CAR-NK」、「本発明のCAR-NK細胞」、「本発明のCAR-NK細胞」、「抗原受容体NK細胞」、「ECAR-NK細胞」、「ECAR-NK」、「本発明のECAR-NK細胞」、「本発明のECAR-NK細胞」、「内因性抗原受容体NK細胞」は、いずれも、本発明の第一の側面に記載のECAR-NK細胞を指す。本発明のCAR-NK細胞は内因性タンパク質分子に相応する(マッチする)受容体を標的とし、細胞(たとえば、炎症細胞、老化細胞、腫瘍細胞、自己免疫性細胞)を殺傷または滅殺することができる。
本明細書で用いられるように、用語「CAR-NK細胞」、「CAR-NK」、「本発明のCAR-NK細胞」、「本発明のCAR-NK細胞」、「抗原受容体NK細胞」、「ECAR-NK細胞」、「ECAR-NK」、「本発明のECAR-NK細胞」、「本発明のECAR-NK細胞」、「内因性抗原受容体NK細胞」は、いずれも、本発明の第一の側面に記載のECAR-NK細胞を指す。本発明のCAR-NK細胞は内因性タンパク質分子に相応する(マッチする)受容体を標的とし、細胞(たとえば、炎症細胞、老化細胞、腫瘍細胞、自己免疫性細胞)を殺傷または滅殺することができる。
ナチュラルキラー細胞(NK細胞)は主要な免疫エフェクター細胞で、非抗原特異的経路を介して生体をウイルス感染および腫瘍細胞の侵襲から守る。工学化(遺伝子改変)されたNK細胞により、特異的に細胞抗原を認識する能力および増強した細胞を殺傷または滅殺する作用を含む新たな機能が得られる。
自家CAR-T細胞と比べ、CAR-NK細胞はさらに以下の利点がある。たとえば、(1)パーフォリンおよびグランザイムを放出することによって直接細胞を殺傷するが、生体の正常細胞に殺傷作用がない。(2)僅かなサイトカインを放出するため、サイトカインストームのリスクが降下する。(3)体外で増幅して「既成の」製品になることが非常に容易である。それ以外、CAR-T細胞による治療と類似する。
キメラ抗原受容体マクロファージ(CAR-マクロファージ)
本明細書で用いられるように、用語「CAR-マクロファージ細胞」、「CAR-マクロファージ」、「本発明のCAR-マクロファージ」、「本発明のCAR-マクロファージ」、「抗原受容体マクロファージ」、「ECAR-マクロファージ細胞」、「ECAR-マクロファージ」、「本発明のECAR-マクロファージ」、「本発明のECAR-マクロファージ」、「内因性抗原受容体マクロファージ」は、いずれも、本発明の第一の側面に記載のECAR-マクロファージを指す。本発明のCAR-マクロファージは内因性タンパク質分子にマッチする受容体を標的とし、細胞(たとえば、炎症細胞、老化細胞、腫瘍細胞、自己免疫性細胞)を殺傷または滅殺するか、疾患(たとえば、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患)を治療することができる。
本明細書で用いられるように、用語「CAR-マクロファージ細胞」、「CAR-マクロファージ」、「本発明のCAR-マクロファージ」、「本発明のCAR-マクロファージ」、「抗原受容体マクロファージ」、「ECAR-マクロファージ細胞」、「ECAR-マクロファージ」、「本発明のECAR-マクロファージ」、「本発明のECAR-マクロファージ」、「内因性抗原受容体マクロファージ」は、いずれも、本発明の第一の側面に記載のECAR-マクロファージを指す。本発明のCAR-マクロファージは内因性タンパク質分子にマッチする受容体を標的とし、細胞(たとえば、炎症細胞、老化細胞、腫瘍細胞、自己免疫性細胞)を殺傷または滅殺するか、疾患(たとえば、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患)を治療することができる。
外因性T細胞抗原受容体
本明細書で用いられるように、外因性T細胞抗原受容体(T cell receptor、TCR)は遺伝子移行技術によって腫瘍反応性T細胞からTCRのα鎖とβ鎖をクローニングし、遺伝子工学の手段により、レンチウイルスまたはレトロウイルスをベクターとし、外因的にT細胞内に導入されたTCRである。
外因性TCRで修飾されたT細胞は細胞を特異的に認識して殺傷することができ、そしてTCRと特異性抗原の親和力を最適化させすることにより、T細胞と殺傷される細胞の親和力を向上させ、細胞を殺傷または滅殺する効果を上げることができる。
本明細書で用いられるように、外因性T細胞抗原受容体(T cell receptor、TCR)は遺伝子移行技術によって腫瘍反応性T細胞からTCRのα鎖とβ鎖をクローニングし、遺伝子工学の手段により、レンチウイルスまたはレトロウイルスをベクターとし、外因的にT細胞内に導入されたTCRである。
外因性TCRで修飾されたT細胞は細胞を特異的に認識して殺傷することができ、そしてTCRと特異性抗原の親和力を最適化させすることにより、T細胞と殺傷される細胞の親和力を向上させ、細胞を殺傷または滅殺する効果を上げることができる。
ベクター
所期の分子をコードする核酸配列は本分野で既知の組み換え方法、たとえば遺伝子を発現する細胞においてライブラリーをスクリーニングすること、既知の当該遺伝子を含むベクターから当該ベクターを得ること、あるいは標準の技術で当該遺伝子を含む細胞および組織から直接単離することによって得ることができる。必要により、興味のある遺伝子は合成によって生産することもできる。
所期の分子をコードする核酸配列は本分野で既知の組み換え方法、たとえば遺伝子を発現する細胞においてライブラリーをスクリーニングすること、既知の当該遺伝子を含むベクターから当該ベクターを得ること、あるいは標準の技術で当該遺伝子を含む細胞および組織から直接単離することによって得ることができる。必要により、興味のある遺伝子は合成によって生産することもできる。
また、本発明は本発明の発現カセットが挿入されたベクターを提供する。レトロウイルス、たとえばレンチウイルス由来のベクターは、導入された遺伝子の長期間で、安定した組み込みおよびその子細胞における増殖を可能にするため、長期間の遺伝子の移動を実現させる適切な道具である。レンチウイルスは、増殖しない細胞、たとえば肝細胞に導入することができるため、発癌性レトロウイルス、たとえばマウス白血病ウイルスのベクターを超える利点を持つ。また、低免疫原性という利点もある。
簡単に要約すると、通常、本発明の発現カセットまたは核酸配列を操作可能にプロモーターに連結し、そしてそれを発現ベクターに組み込む。当該ベクターは、真核細胞の複製および組み込みに適する。典型的なクローニングベクターは、所期の核酸配列の発現を調節するのに使用できる転写と翻訳のターミネーター、開始配列およびプロモーターを含む。
本発明の発現構築体は標準の遺伝子送達プロトコールによって、核酸免疫および遺伝子療法に使用することもできる。遺伝子送達の方法は、本分野では既知である。たとえば、米国特許番号5,399,346、5,580,859、5,589,466を参照し、ここで引用によって全文を取り込む。もう一つの実施形態において、本発明は、遺伝子療法ベクターを提供する。
当該核酸は様々な種類のベクターにクローニンすることができる。たとえば、当該核酸がクローニングできるベクターは、プラスミド、ファージ、ファージ誘導体、動物ウイルスやコスミドを含むが、これらに限定されない。特定の興味のあるベクターは、発現ベクター、複製ベクター、プローブ生成ベクターおよびシークエンシングベクターを含む。
さらに、発現ベクターはウイルスベクターの形態によって細胞に提供することができる。ウイルスベクターの技術は本分野公知のもので、そしてたとえばSambrookら(2001,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York)およびほかのウイルス学と分子生物学のマニュアルに記載されている。ベクターとして使用できるウイルスは、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルスやレンチウイルスを含むが、これらに限定されない。通常、適切なベクターは少なくとも1種類の有機体において作用する複製開始点、プロモーター配列、便利な制限酵素切断部位および1つまたは複数の選択できるマーカーを含む(たとえば、WO01/96584、WO01/29058および米国特許番号6,326,193)。
すでに多くのウイルスに基づいたシステムが開発され、哺乳動物細胞への遺伝子の導入に使用されている。たとえば、レトロウイルスは、遺伝子送達システムのための便利なプラットホームを提供する。本分野で既知の技術によって選択された遺伝子をベクターに挿入してレトロウイルス顆粒にパッケージングすることができる。当該組み換えウイルスは、さらに分離されて体内または体外の対象細胞に送達される。多くのレトロウイルスシステムは本分野では既知である。一部の実施形態において、アデノウイルスベクターが使用される。多くのアデノウイルスベクターは本分野では既知である。一部の実施形態において、レンチウイルスベクターが使用される。
付加のプロモーターエレメント、たとえばエンハンサーは転写が開始する頻度を調節することができる。通常、これらは開始点の上流の30~110 bpの領域に位置するが、最近、多くのプロモーターは開始点の下流の機能エレメントも含むことが明らかになった。プロモーターエレメントの間の間隔は、エレメントが別のエレメントに対して逆さまになったか、移動した場合、プロモーターの機能が維持できるように、可動性のものが多い。チミジンキナーゼ(tk)プロモーターにおいて、プロモーターエレメントの間の間隔は、活性が低下することなく、50 bpまで増加することができる。プロモーターによって、単一のエレメントは共同にまたは独立に作用し、転写を開始させる。
適切なプロモーターの一例は、前初期サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター配列である。当該プロモーター配列は操作可能にそれに連結した任意のポリヌクレオチド配列を高レベルで発現させることができる強力な構成型プロモーター配列である。適切なプロモーターのもう一例は、伸長因子1α(EF-1α)である。しかし、ほかの構成型プロモーター配列を使用してもよく、シミアンウイルス40(SV40)初期プロモーター、マウス乳癌ウイルス(MMTV)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)長鎖末端反復(LTR)プロモーター、MoMuLVプロモーター、トリ白血病ウイルスプロモーター、エプスタイン・バール(Epstein-Barr)ウイルス前初期プロモーター、ラウス肉腫ウイルスプロモーター、およびヒト遺伝子プロモーターを含むが、これらに限定されず、ヒト遺伝子プロモーターは、たとえばアクチンプロモーター、ミオシンプロモーター、ヘムプロモーターやクレアチンキナーゼプロモーターが挙げられるが、これらに限定されない。さらに、本発明は構成型プロモーターの使用に限定されない。誘導型プロモーターも本発明の一部として考えられる。誘導型プロモーターの使用は分子スイッチを提供し、それによって、そのような発現が必要な場合、操作可能に誘導型プロモーターに連結したポリヌクレオチド配列の発現を開始させ、あるいは発現が必要ではない場合、発現を終止させることができる。誘導型プロモーターの例は、メタロチオネインプロモーター、糖質コルチコイドプロモーター、プロゲステロンプロモーターやテトラサイクリンプロモーターを含むが、これらに限定されない。
CARポリペプチドまたはその一部の発現を評価するため、細胞に導入された発現ベクターは選択できるマーカー遺伝子またはレポーター遺伝子のうちの任意の一方または両方を含むようにすることによって、ウイルスベクターで形質導入または感染された細胞群から発現細胞を同定および選択することもできる。また、選択できるマーカーは単独のDNA断片に載せて共形質移入のプロセスに使用することができる。選択できるマーカー遺伝子およびレポーター遺伝子の両者の隣接する領域には、いずれも適切な調節配列を有することによって、宿主細胞において発現できるようにしてもよい。有用な選択できるマーカーは、たとえば抗生物質耐性遺伝子、たとえばneoなどを含む。
レポーター遺伝子は形質導入された可能性のある細胞の同定および調節配列の機能性の評価に使用される。通常、レポーター遺伝子は、レシピエントの有機体または組織に存在しないか、レシピエントの有機体または組織によって発現され、そしてその発現が容易に検出できる性質、たとえば酵素活性によって明確に示すことができるポリペプチドをコードする遺伝子である。DNAがすでにレシピエントの細胞に導入されると、レポーター遺伝子の発現は適切な時間で測定される。適切なレポーター遺伝子は、ルシフェラーゼ、β-ガラクトシダーゼ、クロラムフェニコールアセチル基転移酵素、分泌型アルカリホスファターゼや緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子を含む(たとえば、Ui-Teiら,2000FEBS Letters479:79-82)。適切な発現系は公知で、かつ既知の技術によって製造するか、市販品として入手することができる。通常、最高レベルのレポーター遺伝子の発現を示す、少なくとも5つのフランキング領域を有する構築体はプロモーターと同定される。このようなプロモーター領域はレポーター遺伝子に連結され、かつ試薬のプロモーターを調節して転写を活性化させる能力の評価に使用することができる。
遺伝子を細胞に導入する方法および細胞において遺伝子を発現させる方法は、本分野では既知である。発現ベクターの内容において、ベクターは本分野における任意の方法によって宿主細胞、たとえば、哺乳動物、細菌、酵母や昆虫の細胞に容易に導入することができる。たとえば、発現ベクターは物理、化学または生物学の手段によって宿主細胞に導入することができる。
ポリヌクレオチドを宿主細胞に導入する物理的方法は、リン酸カルシウム沈殿、リポフェクション、粒子衝突、マイクロインジェクション、エレクトロポレーションなどを含む。ベクターおよび/または外来核酸を含む細胞を生産する方法は本分野では公知である。たとえば、Sambrookら(2001,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York)を参照する。ポリヌクレオチドを宿主細胞に導入する好適な方法は、リン酸カルシウム形質導入である。
興味のあるポリヌクレオチドを宿主細胞に導入する生物学的方法は、DNAおよびRNAベクターを使用する方法を含む。ウイルスベクター、特にレトロウイルスベクターは、すでに最も幅広く使用される、遺伝子を哺乳動物、たとえばヒト細胞に挿入する方法になっている。ほかのウイルスベクターはレンチウイルス、ポックスウイルス、単純ヘルペスウイルスI、アデノウイルスやアデノ随伴ウイルスなどからのものでもよい。例えば、米国特許番号5,350,674および5,585,362を参照する。
ポリヌクレオチドを宿主細胞に導入する化学的手段は、コロイド分散系、たとえば大分子複合体、ナノカプセル、マイクロスフェア、ビーズ、および水中油型乳剤、ミセル、混合ミセル、やリポソームを含む脂質に基づいた系を含む。体外および体内の送達担体(delivery vehicle)として使用される例示的なコロイド系はリポソーム(たとえば、人工膜小胞)である。
非ウイルス送達系を使用する場合、例示的な送達担体はリポソームである。脂質製剤を使用し、核酸を宿主細胞に導入することが考えられる(体外、エクスビボ(ex vivo)または体内)。また、当該核酸は脂質と関連してもよい。脂質と関連した核酸は、リポソームの水性の内部に封入し、リポソームの脂質二重層に散在し、リポソームとオリゴヌクレオチドの両者に連結する連結分子を介してリポソームに接着し、リポソームに取り込まれ、リポソームと複合体化し、脂質を含む溶液に分散し、脂質と混合し、脂質と配合し、懸濁液として脂質に含まれ、ミセルに含まれるか、ミセルと複合体化し、あるいはほかの形態で脂質と結合することができる。組成物と関連する脂質、脂質/DNAまたは脂質/発現ベクターは溶液における具体的な構造のいずれにも限定されない。たとえば、二重層の構造において、ミセルとして、または「崩壊した」構造で存在してもよい。簡単に溶液に分散し、大きさや形状が異なる集合体を形成してもよい。脂質は脂肪物質で、天然の脂質でも合成の脂質でもよい。たとえば、脂質は細胞質で自然に発生する脂肪小滴、ならびに長鎖脂肪族炭化水素およびその誘導体、たとえば脂肪酸、アルコール類、アミン類、アミノアルコール類やアルデヒド類のような化合物を含む。
本発明の一つの好適な実施形態において、前記ベクターはレンチウイルスベクターである。
製剤
本発明は、本発明の第一の側面に記載のCAR、本発明の第二の側面に記載の核酸分子、本発明の第三の側面に記載のベクター、または本発明の第四の側面に記載の宿主細胞と、薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤とを提供する。一つの実施形態において、前記製剤は液体製剤である。好ましくは、前記製剤は注射剤である。好適に、前記製剤において、前記CAR-T細胞の濃度が1×105~1×108個細胞/mL、好ましくは1×106~1×107個細胞/mL、より好ましくは1×106~5×106個細胞/mLである。一つの実施形態において、前記製剤は、緩衝液、たとえば中性緩衝食塩水、硫酸塩緩衝食塩水など、炭水化物、たとえばブドウ糖、マンノース、ショ糖やデキストラン、マンニトール、タンパク質、ポリペプチドまたはアミノ酸、たとえばグリシン、酸化防止剤、キレート剤、たとえばEDTAやグルタチオン、アジュバント(たとえば、水酸化アルミニウム)、および防腐剤を含んでもよい。本発明の製剤は、静脈内で施用するように調製することが好ましい。
本発明は、本発明の第一の側面に記載のCAR、本発明の第二の側面に記載の核酸分子、本発明の第三の側面に記載のベクター、または本発明の第四の側面に記載の宿主細胞と、薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤とを提供する。一つの実施形態において、前記製剤は液体製剤である。好ましくは、前記製剤は注射剤である。好適に、前記製剤において、前記CAR-T細胞の濃度が1×105~1×108個細胞/mL、好ましくは1×106~1×107個細胞/mL、より好ましくは1×106~5×106個細胞/mLである。一つの実施形態において、前記製剤は、緩衝液、たとえば中性緩衝食塩水、硫酸塩緩衝食塩水など、炭水化物、たとえばブドウ糖、マンノース、ショ糖やデキストラン、マンニトール、タンパク質、ポリペプチドまたはアミノ酸、たとえばグリシン、酸化防止剤、キレート剤、たとえばEDTAやグルタチオン、アジュバント(たとえば、水酸化アルミニウム)、および防腐剤を含んでもよい。本発明の製剤は、静脈内で施用するように調製することが好ましい。
治療的使用
本発明は、本発明の発現カセットをコードするレンチウイルスベクター(LV)で形質導入された細胞(たとえば、T細胞)で行われる治療的使用を含む。形質導入された細胞は、内因性タンパク質分子に相応する(マッチする)受容体を標的とし、協同してT細胞を活性化させ、免疫応答を引き起こすことで、細胞に対する殺傷または滅殺効率を顕著に向上させることができる。
本発明は、本発明の発現カセットをコードするレンチウイルスベクター(LV)で形質導入された細胞(たとえば、T細胞)で行われる治療的使用を含む。形質導入された細胞は、内因性タンパク質分子に相応する(マッチする)受容体を標的とし、協同してT細胞を活性化させ、免疫応答を引き起こすことで、細胞に対する殺傷または滅殺効率を顕著に向上させることができる。
そのため、本発明は、哺乳動物の標的細胞群または組織に対するT細胞による免疫応答を刺激する方法であって、哺乳動物に本発明のCAR-T細胞を施用する工程を含む方法も提供する。
一つの実施形態において、本発明は、患者の自己T細胞(または異系ドナー)を分離し、活性化させて遺伝子改変し、ECAR-T細胞が生成した後、同患者の体内に注入する細胞療法を含む。このような方法では、移植片対宿主病に罹る確率は極めて低く、抗原はT細胞によってMHCに拘束されずに認識される。また、一つのECAR-Tで当該内因性タンパク質分子に相応する受容体を発現するすべての疾患を治療することができる。抗体療法と異なり、ECAR-T細胞は体内で複製可能で、持続的な細胞の殺傷または滅殺の制御につながる長期間の持久性が生じる。
一つの実施形態において、本発明のECAR-T細胞は安定した体内におけるT細胞の増殖を経て延長した時間で持続することができる。また、ECARによる免疫応答は養子免疫療法の工程の一部でもよく、ここで、ECAR-修飾T細胞は、T細胞が標的細胞に対して特異的な免疫応答をするように誘導する。
本明細書で公開されたデータは、具体的に内因性タンパク質分子、ヒンジおよび膜貫通領域、およびCD28とCD3ζシグナル伝達ドメインを含むレンチウイルスベクターを公開したが、本発明は構築体の各構成部分の任意の数の変化を含むと解釈されるべきである。
治療できる疾患は、腫瘍疾患、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、老化細胞関連疾患を含む。
本発明のCAR修飾T細胞は哺乳動物に対する体外免疫および/または体内療法のワクチンとしても有用である。好ましくは、哺乳動物はヒトである。
体外免疫について、i)細胞の増殖、ii)CARをコードする核酸の細胞への導入、および/またはiii)細胞の凍結保存のうちの少なくとも一つが細胞を哺乳動物に施用する前に体外で行われる。
体外プロトコールは本分野では公知で、そして後記でより完全に検討される。簡単に言えば、細胞を哺乳動物(好ましくはヒト)から単離して本明細書で公開されるCARを発現するベクターで遺伝子修飾を行う(すなわち、体外形質転換または形質導入)。CAR修飾細胞は哺乳動物のレシピエントに施用し、治療の有益な効果を提供することができる。哺乳動物のレシピエントはヒトでもよく、そしてCAR修飾細胞はレシピエント自身の細胞でもよい。必要により、細胞はレシピエントに対して同種異系、同系(syngeneic)または異種でもよい。
体外免疫について細胞に基づいたワクチン以外、本発明は、体内免疫によって患者における抗原に対する免疫応答を引き起こす組成物および方法も提供する。
本発明は、疾患を治療する方法であって、それが必要な対象に治療有効量の本発明のCAR修飾T細胞を施用する工程を含む方法を提供する。
本発明は、疾患を治療する方法であって、それが必要な対象に治療有効量の本発明のCAR修飾T細胞を施用する工程を含む方法を提供する。
本発明のCAR修飾T細胞は単独で、または薬物組成物として希釈剤および/またはほかの成分やほかのサイトカインまたは細胞群と合わせて施用することができる。簡単に言えば、本発明の薬物組成物は、本明細書に記載の標的細胞群を含み、一つまたは複数の薬学または生理学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤と合わせてもよい。このような組成物は、緩衝液、たとえば中性緩衝食塩水、硫酸塩緩衝食塩水など、炭水化物、たとえばブドウ糖、マンノース、ショ糖やデキストラン、マンニトール、タンパク質、ポリペプチドまたはアミノ酸、たとえばグリシン、酸化防止剤、キレート剤、たとえばEDTAやグルタチオン、アジュバント(たとえば、水酸化アルミニウム)、および防腐剤を含んでもよい。本発明の組成物は、静脈内で施用するように調製することが好ましい。
本発明の薬物組成物は、治療(または予防)が必要な疾患に適する形態によって施用することができる。施用の数量および頻度は、患者の病床、および患者の疾患の種類と重篤度のような要素によって決まるが、適切な投与量は臨床試験によって決定する。
「免疫学的な有効量」または「治療量」と記載する場合、施用される本発明の組成物の精確な量は、患者(対象)の年齢、体重、感染または転移の程度および病症の個体差を考慮し、医師によって決められる。通常、本明細書に記載のT細胞を含む薬物組成物は、104~109個細胞/kg体重の投与量、好ましくは105~106個細胞/kg体重の投与量(これらの範囲内におけるすべての整数値を含む)で施用することができる。T細胞の組成物はこれらの投与量で数回施用してもよい。細胞は、免疫療法で公知の注入技術(たとえばRosenbergら,NewEng.J. of Med.319:1676,1988)によって施用することができる。具体的な患者対する最適な投与量および治療プランは、患者の疾患の所見をモニタリングしてそれに基づいて調整して治療することができ、医学分野の技術者によって容易に決めることができる。
対象への組成物の施用は噴霧法、注射、経口、輸液、植込みまたは移植を含む任意の便利な手段によって行ってもよい。本明細書に記載の組成物は皮下、皮内、腫瘍内、節内、脊髄内、筋肉内、静脈内(i.v.)注射または腹膜内で患者に施用されてもよい。一つの実施形態において、本発明のT細胞の組成物は皮内または皮下注射によって患者に施用される。もう一つの実施形態において、本発明のT細胞の組成物はi.v.注射によって施用することが好ましい。T細胞の組成物は、直接、殺傷される細胞、腫瘍、リンパ節または感染の箇所に注入されてもよい。
本発明の一部の実施形態において、本明細書に記載の方法または本分野で既知のほかのT細胞を治療的レベルに増殖させる方法によって活性化および増殖した細胞を使用し、任意の数量の関連治療手段と合わせて(たとえば、その前、同時またはその後に)患者に施用し、前記治療手段は、抗ウイルス療法、シドフォビルおよびインターロイキン-2、アザシチジン(ARA-Cとして知られる)のような試薬で治療するもの、あるいはMS患者に対するナタリズマブによる治療または乾癬患者に対するエファリズマブによる治療またはPML患者に対するほかの治療を含むが、これらに限定されない。さらなる実施形態において、本発明のT細胞は、化学治療、放射線、免疫抑制剤、たとえばシクロスポリンA、アザチオプリン、メトトレキセート、ミコフェノール酸モフェチルやFK506、抗体またはほかの免疫治療剤と併用することができる。さらなる実施形態において、本発明の細胞組成物は、骨髄移植、化学治療剤、たとえばフルダラビン、外部光線放射線療法(XRT)、シクロホスファミドと併用して(たとえば、その前、同時またはその後に)患者に施用する。たとえば、一つの実施形態において、対象は高投与量の化学治療の後、末梢血幹細胞移植してもよい。一部の実施形態において、移植後、対象は本発明の増殖した免疫細胞の注入を受ける。別の一つの実施形態において、増殖した細胞は外科手術前または外科手術後に施用される。
患者に施用する以上の治療の投与量は治療する病症の精確な属性および治療するレシピエントによって変わる。ヒトへ施用する投与量の比率は本分野で許容される実践によって実施することができる。通常、1回の治療または1回の治療クールに、1×106個~1×1010個の本発明の修飾されたT細胞を、たとえば静脈輸液の手段によって、患者に施用することができる。
本発明の主な利点は以下の通りである。
(1) 本発明において、初めて、抗体単一ドメイン断片の代わりに内因性タンパク質分子をCARの細胞外抗原結合ドメインとし、設計された内因性キメラ抗原受容体(endogenous CAR、ECAR)は、特異的に、選択的に数種類の細胞を殺傷することができ、そして顕著な殺傷効果を有することが見出された。
(1) 本発明において、初めて、抗体単一ドメイン断片の代わりに内因性タンパク質分子をCARの細胞外抗原結合ドメインとし、設計された内因性キメラ抗原受容体(endogenous CAR、ECAR)は、特異的に、選択的に数種類の細胞を殺傷することができ、そして顕著な殺傷効果を有することが見出された。
(2) 本発明において、初めて、内因性タンパク質分子をキメラ抗原受容体の細胞外結合ドメインとし、新たな内因性キメラ抗原受容体(Endogenous Chimeric Antigen Receptor、eCAR)が構築され、その細胞外結合ドメインの遺伝子配列が人体に存在するタンパク質の分子鎖から選ばれるため、人体内において拒絶反応を避けて良い耐性を有する。
(3) 本発明において、体内ですでにリガンドがあることが見出された抗原を標的とし、抗体単一ドメイン断片の代わりに内因性タンパク質分子をCARの細胞外抗原結合ドメインとし、内因性キメラ抗原受容体(endogenous CAR)が設計された。本発明の方法により、時間コストが大幅に短縮され、経済的コストが削減され、そして抗体の製造とスクリーニングの過程が避けられる。
(4) 本発明で設計された内因性キメラ抗原受容体は、完全に内因性タンパク質分子鎖からなるため、従来の外因性単一ドメイン抗体を持つキメラ抗原受容体と異なり、人体内において拒絶反応につながらない。
以下、具体的な実施例によって、さらに本発明を説明する。これらの実施例は本発明を説明するために用いられるものだけで、本発明の範囲の制限にはならないと理解されるものである。下記実施例で具体的な条件が示されていない実験方法は、通常、たとえばSambrookら、「モレキュラー・クローニング:研究室マニュアル」(ニューヨーク、コールド・スプリング・ハーバー研究所出版社、1989) に記載の条件などの通常の条件に、あるいは、メーカーのお薦めの条件に従う。特に説明しない限り、百分率および部は重量百分率および重量部である。
特別に説明しない限り、本発明の実施例で使用された材料または試薬はいずれも市販品である。
実施例1:hCD8αシグナルペプチド-hIL5(内因性タンパク質分子)-hCD28ヒンジ領域-hCD28膜貫通領域-hCD28細胞内ドメイン(共刺激分子)-hCD3ζ遺伝子配列の確認およびレンチウイルスベクターの構築
NCBIデータベースからヒトCD8αシグナルペプチドの遺伝子配列、ヒトIL5の遺伝子配列、ヒトCD28ヒンジ領域の遺伝子配列、ヒトCD28膜貫通領域の遺伝子配列、ヒトCD28細胞内ドメインの遺伝子配列およびヒトCD3ζ細胞内領域の遺伝子配列を検索した。
NCBIデータベースからヒトCD8αシグナルペプチドの遺伝子配列、ヒトIL5の遺伝子配列、ヒトCD28ヒンジ領域の遺伝子配列、ヒトCD28膜貫通領域の遺伝子配列、ヒトCD28細胞内ドメインの遺伝子配列およびヒトCD3ζ細胞内領域の遺伝子配列を検索した。
Tsingke Biotech Co., Ltd.に依頼してヒトCD8αシグナルペプチドの遺伝子のコード領域の配列、ヒトIL5の遺伝子のコード領域の配列、ヒトCD28ヒンジ領域の遺伝子のコード領域の配列、ヒトCD28膜貫通領域の遺伝子のコード領域の配列、ヒトCD28細胞内ドメインの遺伝子のコード領域の配列およびヒトCD3ζ細胞内領域の遺伝子のコード領域の配列の順で完全なhIL5-ECAR遺伝子配列を合成し、そしてPCR法およびVazyme Biotech Co.,Ltd.の非リガーゼ依存型単一断片快速クローニングキットによってhIL5-ECARをPHAGEレンチウイルスプラスミドに連結させた。連結産物で感受性細胞(DH5α、Tsingke Biotech Co., Ltd.)を形質転換させ、プレートに塗布して一晩置き、単一のクローンを選び、そしてTsingke Biotech Co., Ltd.に送ってシークエンシングを行い、シークエンシング結果を比較し、プラスミドの構築が成功したか確認した。
康為世紀社のプラスミドマキシキットで精製されたhIL5-ECARレンチウイルスプラスミドを抽出した(プラスミドの図示は図1に示される)。
実施例2:hIL5-ECARレンチウイルスのパッケージングと濃縮
実施例1で得られたhIL5-ECARプラスミドでPEI法で293Tを形質導入する方法によってウイルスをパッケージングし、そして超遠心法によってウイルスを濃縮したが、具体的な工程は以下の通りである。
1日目:継代数が20代未満でかつ細胞密度が約90%の293T細胞を選び、30%の細胞密度で30mL DMEM完全培地を含有する15cmシャーレに敷き、細胞を十分に均一に混合し、37℃、5% CO2インキュベーターで一晩培養した。
2日目:293T細胞密度が70%~90%に達したのが観察されると、培地を捨て、27mLの新しい10%血清含有DMEM培地を入れ、形質導入に備えた。プラスミド混合物の準備:クリーンな15mL遠心管にDMEM培地を1500μL入れ、そして実施例1で得られたhIL5-ECARレンチウイルスプラスミド22.5μg、psPAX2 16.875μgおよびpMD2.G 5.625μgを入れ、十分に均一に混合した。別途にクリーンな15mL遠心管を取り、DMEM培地を1500μL入れ、そしてShanghai Yisheng Bio-Technology Co., Ltd.のPEI 40000形質導入試薬を112.5μL入れ、十分に均一に混合した。PEI混合物をプラスミド混合物に滴下し、十分に均一に混合し、20min静置した。上記3mL混合物をシャーレ壁に沿って293T細胞シャーレに入れ、37℃で8h培養し、培地を吸い取って捨て、軽くシャーレ壁に沿って改めて30mLの加熱しておいた新たな10%血清含有DMEM完全培地を入れた。
4日目:形質導入から36~48h後、ウイルス上清を収集して0.22μmフィルターでろ過した。ろ過した上清を超遠心管に移してバランスを取り、4℃の条件において超遠心機で回転数35000rpmで90min遠心した。遠心終了後、上清を吸い取って捨て、ウイルス原液30mLあたり得られた沈殿を300μL DMEM培地で再懸濁させ、得られた濃縮できたhIL5-ECARレンチウイルス液は24h内で感染に使用したか、あるいは-80℃で保存した。
実施例1で得られたhIL5-ECARプラスミドでPEI法で293Tを形質導入する方法によってウイルスをパッケージングし、そして超遠心法によってウイルスを濃縮したが、具体的な工程は以下の通りである。
1日目:継代数が20代未満でかつ細胞密度が約90%の293T細胞を選び、30%の細胞密度で30mL DMEM完全培地を含有する15cmシャーレに敷き、細胞を十分に均一に混合し、37℃、5% CO2インキュベーターで一晩培養した。
2日目:293T細胞密度が70%~90%に達したのが観察されると、培地を捨て、27mLの新しい10%血清含有DMEM培地を入れ、形質導入に備えた。プラスミド混合物の準備:クリーンな15mL遠心管にDMEM培地を1500μL入れ、そして実施例1で得られたhIL5-ECARレンチウイルスプラスミド22.5μg、psPAX2 16.875μgおよびpMD2.G 5.625μgを入れ、十分に均一に混合した。別途にクリーンな15mL遠心管を取り、DMEM培地を1500μL入れ、そしてShanghai Yisheng Bio-Technology Co., Ltd.のPEI 40000形質導入試薬を112.5μL入れ、十分に均一に混合した。PEI混合物をプラスミド混合物に滴下し、十分に均一に混合し、20min静置した。上記3mL混合物をシャーレ壁に沿って293T細胞シャーレに入れ、37℃で8h培養し、培地を吸い取って捨て、軽くシャーレ壁に沿って改めて30mLの加熱しておいた新たな10%血清含有DMEM完全培地を入れた。
4日目:形質導入から36~48h後、ウイルス上清を収集して0.22μmフィルターでろ過した。ろ過した上清を超遠心管に移してバランスを取り、4℃の条件において超遠心機で回転数35000rpmで90min遠心した。遠心終了後、上清を吸い取って捨て、ウイルス原液30mLあたり得られた沈殿を300μL DMEM培地で再懸濁させ、得られた濃縮できたhIL5-ECARレンチウイルス液は24h内で感染に使用したか、あるいは-80℃で保存した。
実施例3:hIL5-ECAR JurkatとhIL5Ra標的細胞を共培養した後のCD69発現の検出
実施例2で濃縮されたhIL5-ECARウイルスでJurkat細胞系を感染させてhIL5-ECAR Jurkat安定形質移入細胞系を得た。実験群では、各ウェルにhIL5-ECAR Jurkat細胞を1×105個、hIL5Ra標的細胞(U2OS細胞系)を1×105個含まれており、陰性対照群では、各ウェルにhIL5-ECAR Jurkat細胞を1×105個、hIL5Raを持たない標的細胞(U2OS細胞系)を1×105個含まれており、ブランク群では、各ウェルにhIL5-ECAR Jurkat細胞のみを1×105個含まれていた。全系は200μLの10%血清含有1640完全培地で、2種類の細胞を十分に均一に混合した後、96ウェルプレートに入れて共培養した。
実施例2で濃縮されたhIL5-ECARウイルスでJurkat細胞系を感染させてhIL5-ECAR Jurkat安定形質移入細胞系を得た。実験群では、各ウェルにhIL5-ECAR Jurkat細胞を1×105個、hIL5Ra標的細胞(U2OS細胞系)を1×105個含まれており、陰性対照群では、各ウェルにhIL5-ECAR Jurkat細胞を1×105個、hIL5Raを持たない標的細胞(U2OS細胞系)を1×105個含まれており、ブランク群では、各ウェルにhIL5-ECAR Jurkat細胞のみを1×105個含まれていた。全系は200μLの10%血清含有1640完全培地で、2種類の細胞を十分に均一に混合した後、96ウェルプレートに入れて共培養した。
インキュベーターでそれぞれ24時間インキュベートした後、細胞を収集し、各管の細胞を1mL PBS(Beijing Solarbio Science & Technology Co.,Ltd)で1回洗浄し、400gで5min遠心し、上清を捨てた。100μLのPBSおよび0.5μLのBiolegend社のヒトCD69フローサイトメトリー抗体(PE蛍光)を入れ、4℃で、光を避けて30min染色した。各管の細胞を1mL 1×PBSで1回洗浄し、400gで5min遠心し、上清を捨てた。200μLのPBS入れて再懸濁させ、フローサイトメーターでhIL5-ECAR Jurkat細胞の表面CD69の発現を検出した。
図2は、共培養後のhIL5-ECAR JurkatがhIL5Ra標的細胞(炎症細胞(好酸球)のシミュレーション)によって顕著に活性化したことを示す。
図2は、共培養後のhIL5-ECAR JurkatがhIL5Ra標的細胞(炎症細胞(好酸球)のシミュレーション)によって顕著に活性化したことを示す。
実施例4:ヒトT細胞の精製と培養
DAYOUのリンパ分離液でヒト末梢血単核球を得、Biolegend社のCD3 T細胞陰性選択キットでCD3 Tリンパ球を分離して精製した。LONZAのX-VIVO 15培地で細胞密度が1×106/mLになるように調整し、そして数量が1×106のCD3/CD28磁気ビーズ(Gibco)を入れ、48時間刺激して培養した。
DAYOUのリンパ分離液でヒト末梢血単核球を得、Biolegend社のCD3 T細胞陰性選択キットでCD3 Tリンパ球を分離して精製した。LONZAのX-VIVO 15培地で細胞密度が1×106/mLになるように調整し、そして数量が1×106のCD3/CD28磁気ビーズ(Gibco)を入れ、48時間刺激して培養した。
実施例5:hIL5-ECARレンチウイルスのヒトT細胞への感染とフローサイトメトリーによるウイルス感染効率の検出
実施例3で得られたhIL5-ECAR濃縮ウイルスを使用して遠心感染法ヒトT細胞を感染させてCART細胞を製造し、そしてフローサイトメトリーによってhIL5-ECARの発現の様子を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
T細胞を2日活性化培養した後、細胞を計数してT細胞密度が1×106/ウェルになるように調整し、各ウェルに500μLの新しいX-VIVO 15を入れ、新しい24ウェルプレートに接種した。
ウイルス液の調製:各ウェルに実施例2のウイルス濃縮液100μL、6μg/mLのポリブレン(Shanghai Yisheng Bio-Technology Co., Ltd.)、400μLのX-VIVO 15培地を入れた。
T細胞の遠心感染:24ウェルプレートを遠心機にセットし、32℃、1500gで2h遠心した。
遠心終了後、感染できたT細胞を1600rpmの条件において5min遠心し、上清と吸い取って捨て、各ウェルは1mLの新しいX-VIVO培地で新しい24ウェルプレートに接種した。37℃、5%CO2のインキュベーターで培養した。
72h培養した後、それぞれ5×105のCAR T細胞およびT細胞(対照群)をフローサイトメトリー管に収集し、PBSで1回洗浄した後、上清を捨て、Biolegend社のhIL5のフローサイトメトリー抗体を入れて光を避けて30min染色し、さらにPBSで洗浄し、200μLのPBSで再懸濁させ、フローサイトメーターによって検出した。結果は図3に示すように、実施例2で得られたhIL5-ECARレンチウイルスでT細胞を感染させて72h後、hIL5-ECARの発現効率が41%であった。
実施例3で得られたhIL5-ECAR濃縮ウイルスを使用して遠心感染法ヒトT細胞を感染させてCART細胞を製造し、そしてフローサイトメトリーによってhIL5-ECARの発現の様子を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
T細胞を2日活性化培養した後、細胞を計数してT細胞密度が1×106/ウェルになるように調整し、各ウェルに500μLの新しいX-VIVO 15を入れ、新しい24ウェルプレートに接種した。
ウイルス液の調製:各ウェルに実施例2のウイルス濃縮液100μL、6μg/mLのポリブレン(Shanghai Yisheng Bio-Technology Co., Ltd.)、400μLのX-VIVO 15培地を入れた。
T細胞の遠心感染:24ウェルプレートを遠心機にセットし、32℃、1500gで2h遠心した。
遠心終了後、感染できたT細胞を1600rpmの条件において5min遠心し、上清と吸い取って捨て、各ウェルは1mLの新しいX-VIVO培地で新しい24ウェルプレートに接種した。37℃、5%CO2のインキュベーターで培養した。
72h培養した後、それぞれ5×105のCAR T細胞およびT細胞(対照群)をフローサイトメトリー管に収集し、PBSで1回洗浄した後、上清を捨て、Biolegend社のhIL5のフローサイトメトリー抗体を入れて光を避けて30min染色し、さらにPBSで洗浄し、200μLのPBSで再懸濁させ、フローサイトメーターによって検出した。結果は図3に示すように、実施例2で得られたhIL5-ECARレンチウイルスでT細胞を感染させて72h後、hIL5-ECARの発現効率が41%であった。
実施例6:hIL5-ECAR TとhIL5Raを発現する標的細胞を共培養した後の殺傷の検出(ルシフェラーゼ検出法)
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhIL5Ra-U2OS標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhIL5-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhIL5Ra-U2OS標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhIL5-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
WHBの全部白色の96ウェルプレートを用意し、X-VIVO 15培地でhIL5Ra-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞、U2OS-ルシフェラーゼ細胞を再懸濁させ、細胞密度が1×104/ウェルになるように調整し、各ウェルは100μLであった。
X-VIVO 15培地で実施例5で製造されたhIL5-ECAR T細胞を再懸濁させ、細胞密度が2×106/mLになるように調整し、勾配希釈して5×104/ウェル、2.5×104/ウェル、1.25×104/ウェル、0/ウェルの細胞密度でプレートに接種し、各ウェルは100μLであった。
X-VIVO 15培地で実施例5で製造されたhIL5-ECAR T細胞を再懸濁させ、細胞密度が2×106/mLになるように調整し、勾配希釈して5×104/ウェル、2.5×104/ウェル、1.25×104/ウェル、0/ウェルの細胞密度でプレートに接種し、各ウェルは100μLであった。
実験群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhIL5Ra-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhIL5-ECAR T細胞または未感染のT細胞(UTD-T)を入れ、陰性対照群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのU2OS-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhIL5-ECAR T細胞または未感染のT細胞(UTD-T)を入れた。充分に均一に混合した後、37℃、5%CO2のインキュベーターで24時間培養した。
24時間後、96ウェルプレートを取り出した。ウェルプレートにおける培地を捨て、各ウェルに1μLの補酵素A(Beijing Solarbio Science & Technology Co.,Ltd)および1μL D-フルオロセイン(Gold Biotechnology)ならびに100μLのPBSを入れ、光を避けて10min反応させ、M5マイクロプレートリーダーによってその化学発光強度を検出した。
結果は図4に示すように、hIL5-ECAR T細胞とhIL5R-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞を共培養した後、エフェクター標的比の増加とともに、殺傷能力が増強し、投与量依存性が示された。細胞分解率(Lysis)を(1-(RLUsample)/(RLUmax))×100と定義した。RLUsampleはマイクロプレートリーダーによって検出されたサンプルの相対光強度を、RLUmaxはマイクロプレートリーダーによって検出された殺傷細胞を入れていない標的細胞対照群の相対光強度を指す。
実施例7:hIL5-ECAR TとhIL5Raを発現する標的細胞を共培養した後のIFN-γ分泌の検出
透明な96ウェルプレートを用意し、X-VIVO 15培地でhIL5Ra-U2OS標的細胞、U2OS細胞を再懸濁させ、細胞密度が1×104/ウェルになるように調整した。
透明な96ウェルプレートを用意し、X-VIVO 15培地でhIL5Ra-U2OS標的細胞、U2OS細胞を再懸濁させ、細胞密度が1×104/ウェルになるように調整した。
X-VIVO 15培地で実施例5で製造されたhIL5-ECAR T細胞を再懸濁させ、細胞密度が2×106/mLになるように調整し、勾配希釈して5×104/ウェル、2.5×104/ウェルの細胞密度でプレートに接種し、各ウェルは100μLであった。
実験群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhIL5Ra-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhIL5-ECAR T細胞を入れ、陰性対照群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのU2OS-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhIL5-ECAR T細胞を入れた。充分に均一に混合した後、37℃、5%CO2のインキュベーターで24時間培養した。
24時間後、96ウェルプレートを取り出した。上清を1.5mL EPチューブに取り出した。遠心機において、4℃、400gで5min遠心し、細胞の破片を除去し、上清を残した。Abclonal社のヒトIFN-γのELISAキットを使用し、説明書キットに従い、上清におけるIFN-γ含有量を検出した。
結果は図5に示すように、hIL5-ECAR T細胞はhIL5R-U2OS標的細胞を共培養した後、有効に大量のIFN-γを分泌したが、U2OS標的細胞と共培養した後、IFN-γが分泌できなかった。
実施例8:mCD8αシグナルペプチド-mIL5(内因性タンパク質分子)-mCD28ヒンジ領域-mCD28膜貫通領域-mCD28細胞内ドメイン(共刺激分子)-mCD3ζ遺伝子配列の確認およびレンチウイルスベクターの構築
NCBIデータベースからマウス由来CD8αシグナルペプチドの遺伝子配列、マウス由来IL5の遺伝子配列、マウス由来CD8αヒンジ領域の遺伝子配列、マウス由来CD8α膜貫通領域の遺伝子配列、マウス由来CD28細胞内ドメインの遺伝子配列およびマウス由来CD3ζ細胞内領域の遺伝子配列を検索した。
NCBIデータベースからマウス由来CD8αシグナルペプチドの遺伝子配列、マウス由来IL5の遺伝子配列、マウス由来CD8αヒンジ領域の遺伝子配列、マウス由来CD8α膜貫通領域の遺伝子配列、マウス由来CD28細胞内ドメインの遺伝子配列およびマウス由来CD3ζ細胞内領域の遺伝子配列を検索した。
Tsingke Biotech Co., Ltd.に依頼してマウス由来CD8αシグナルペプチドの遺伝子のコード領域の配列、マウス由来IL5の遺伝子のコード領域の配列、マウス由来CD28ヒンジ領域の遺伝子のコード領域の配列、マウス由来CD28膜貫通領域の遺伝子のコード領域の配列、マウス由来CD28細胞内ドメインの遺伝子のコード領域の配列およびマウス由来CD3ζ細胞内領域の遺伝子のコード領域の配列の順で完全なmIL5-ECAR遺伝子配列を合成し、そしてPCR法およびVazyme Biotech Co.,Ltd.の非リガーゼ依存型単一断片快速クローニングキットによってmIL5-ECARをPMXレトロウイルスプラスミドに連結させた。連結産物で感受性細胞(DH5α)を形質転換させ、プレートに塗布して一晩置き、単一のクローンを選び、そしてTsingke Biotech Co., Ltd.に送ってシークエンシングを行い、シークエンシング結果を比較し、プラスミドの構築が成功したか確認した。
康為世紀社のプラスミドマキシキットで精製されたmIL5-ECARレンチウイルスプラスミドを抽出した(プラスミドの図示は図6に示される)。
実施例9:mIL5-ECARレトロウイルスのパッケージングと濃縮
実施例8で得られたmIL5-ECARプラスミドでPEI法でPlat-E細胞系を形質導入する方法によってウイルスをパッケージングし、そして超遠心によってウイルスを濃縮したが、具体的な工程は以下の通りである。
1日目:継代数が20代未満でかつ細胞密度が約90%のPlat-E細胞を選び、30%の細胞密度で30mL DMEM完全培地を含有する15cmシャーレに敷き、細胞を十分に均一に混合し、37℃、5% CO2インキュベーターで一晩培養した。
2日目:Plat-E細胞密度が70%~90%に達したことが観察されると、形質移入を準備した。プラスミド混合物の準備:クリーンな15mL遠心管にDMEM培地を1.5mL入れ、そして実施例8で得られたmIL5-ECARレンチウイルスプラスミド 45μgを入れ、十分に均一に混合した。別途にクリーンな15mL遠心管を取り、DMEM培地を1.5mL入れ、そして形質移入試薬PEIを112.5μL入れ、十分に均一に混合した。PEI混合物をプラスミド混合物に滴下し、十分に均一に混合し、20min静置した。3mL混合物をシャーレ壁に沿ってPlat-E細胞シャーレに入れ、37℃で8h培養し、培地を吸い取って捨て、軽くシャーレ壁に沿って改めて加熱しておいた新たな10%血清含有DMEM完全培地を入れた。
4日目:形質導入から48h後、ウイルス上清を収集して0.22μmフィルターでろ過した。ろ過した上清を超遠心管に移してバランスを取り、4℃の条件において超遠心機で回転数35000rpmで90min遠心した。遠心終了後、上清を吸い取って捨て、ウイルス原液30mLあたり得られた沈殿を300μL DMEM培地で再懸濁させ、得られた濃縮できたmIL5-ECARレトロウイルス液は24h内で感染に使用したか、あるいは-80℃で保存した。
実施例8で得られたmIL5-ECARプラスミドでPEI法でPlat-E細胞系を形質導入する方法によってウイルスをパッケージングし、そして超遠心によってウイルスを濃縮したが、具体的な工程は以下の通りである。
1日目:継代数が20代未満でかつ細胞密度が約90%のPlat-E細胞を選び、30%の細胞密度で30mL DMEM完全培地を含有する15cmシャーレに敷き、細胞を十分に均一に混合し、37℃、5% CO2インキュベーターで一晩培養した。
2日目:Plat-E細胞密度が70%~90%に達したことが観察されると、形質移入を準備した。プラスミド混合物の準備:クリーンな15mL遠心管にDMEM培地を1.5mL入れ、そして実施例8で得られたmIL5-ECARレンチウイルスプラスミド 45μgを入れ、十分に均一に混合した。別途にクリーンな15mL遠心管を取り、DMEM培地を1.5mL入れ、そして形質移入試薬PEIを112.5μL入れ、十分に均一に混合した。PEI混合物をプラスミド混合物に滴下し、十分に均一に混合し、20min静置した。3mL混合物をシャーレ壁に沿ってPlat-E細胞シャーレに入れ、37℃で8h培養し、培地を吸い取って捨て、軽くシャーレ壁に沿って改めて加熱しておいた新たな10%血清含有DMEM完全培地を入れた。
4日目:形質導入から48h後、ウイルス上清を収集して0.22μmフィルターでろ過した。ろ過した上清を超遠心管に移してバランスを取り、4℃の条件において超遠心機で回転数35000rpmで90min遠心した。遠心終了後、上清を吸い取って捨て、ウイルス原液30mLあたり得られた沈殿を300μL DMEM培地で再懸濁させ、得られた濃縮できたmIL5-ECARレトロウイルス液は24h内で感染に使用したか、あるいは-80℃で保存した。
実施例10:ネズミT細胞の精製と培養
biolegendブランドの抗マウスCD3因子および抗マウスCD28因子をPBSでそれぞれ1μg/mLおよび2μg/mLに希釈し、そして24ウェルプレートに入れ、各ウェルは500μLで、37℃のインキュベーターで2hインキュベートし、使用に備えた。頸椎脱臼の手段で1匹のBalb/c系マウスを殺処分し、クリーンベンチにおいて脾臓を取り出して研磨し、赤血球分解液(BD Biosciences)で赤血球を分解させ、0.45μmフィルターネットでろ過して脾臓単細胞懸濁液を得た。BiolegendブランドのマウスCD3 T細胞陰性選択キットで Tリンパ球を分離して精製した。10%のウシ胎児血清(Gibco)、1%のペニシリン-ストレプトマイシン溶液(Beyotime Biotechnology)、1%の1M HEPES(Beijing Solarbio Science & Technology Co.,Ltd)、1%のMEN NEAA(Gibco)、1%の100mMピルビン酸ナトリウム(吉諾生物医薬技術有限公司)、1‰のβ-メルカプトエタノール(Sigma-Aldrich)を含有する1640完全培地で細胞密度が1×106/mLになるように調整した。37℃インキュベーターでインキュベートされた24ウェルプレートを取り出した、液体を吸い取って捨て、各ウェルに1×106のT細胞を入れ、37℃インキュベーターで48時間インキュベートした。
biolegendブランドの抗マウスCD3因子および抗マウスCD28因子をPBSでそれぞれ1μg/mLおよび2μg/mLに希釈し、そして24ウェルプレートに入れ、各ウェルは500μLで、37℃のインキュベーターで2hインキュベートし、使用に備えた。頸椎脱臼の手段で1匹のBalb/c系マウスを殺処分し、クリーンベンチにおいて脾臓を取り出して研磨し、赤血球分解液(BD Biosciences)で赤血球を分解させ、0.45μmフィルターネットでろ過して脾臓単細胞懸濁液を得た。BiolegendブランドのマウスCD3 T細胞陰性選択キットで Tリンパ球を分離して精製した。10%のウシ胎児血清(Gibco)、1%のペニシリン-ストレプトマイシン溶液(Beyotime Biotechnology)、1%の1M HEPES(Beijing Solarbio Science & Technology Co.,Ltd)、1%のMEN NEAA(Gibco)、1%の100mMピルビン酸ナトリウム(吉諾生物医薬技術有限公司)、1‰のβ-メルカプトエタノール(Sigma-Aldrich)を含有する1640完全培地で細胞密度が1×106/mLになるように調整した。37℃インキュベーターでインキュベートされた24ウェルプレートを取り出した、液体を吸い取って捨て、各ウェルに1×106のT細胞を入れ、37℃インキュベーターで48時間インキュベートした。
実施例11:mIL5-ECARレトロウイルスのマウスT細胞への感染とフローサイトメトリーによるウイルス感染効率の検出
実施例9で得られたmIL5-ECAR濃縮ウイルスを使用し、遠心感染法でマウスT細胞を感染させてCART細胞を製造し、そしてフローサイトメトリーによってmIL5-ECARの発現の様子を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
実施例9で得られたmIL5-ECAR濃縮ウイルスを使用し、遠心感染法でマウスT細胞を感染させてCART細胞を製造し、そしてフローサイトメトリーによってmIL5-ECARの発現の様子を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
T細胞を2日活性化培養した後、細胞を計数してT細胞密度が1×106/ウェルになるように調整し、各ウェルに500μLの新しい1640完全培地を入れ、新しい24ウェルプレートに接種した。
ウイルス液の調製:各ウェルに実施例9のウイルス濃縮液100μL、6μg/mLのポリブレン、400μLのX-VIVO 15培地を入れた。
T細胞の遠心感染:24ウェルプレートを遠心機にセットし、32℃、1500gで2h遠心した。
遠心終了後、感染できたT細胞を1600rpmの条件において5min遠心し、上清と吸い取って捨て、各ウェルは1mLの新しい1640完全培地で新しい24ウェルプレートに接種した。37℃、5%CO2のインキュベーターで培養した。
72h培養した後、それぞれ5×105のmIL5-ECAR T細胞およびT細胞(対照群)をフローサイトメトリー管に収集し、PBSで1回洗浄した後、上清を捨て、Biolegend社のmIL5のフローサイトメトリー抗体を入れて光を避けて30min染色し、さらにPBSで洗浄し、200μLのPBSで再懸濁させ、フローサイトメーターによって検出した。結果は図7に示すように、実施例9で得られたmIL5-ECARレトロウイルスでT細胞を感染させて72h後、mIL5-ECARの発現効率が56%であった。
実施例12:mIL5-ECAR Tをマウス喘息モデルに戻した後の好酸球に対する殺傷作用の検出
6~8週のSPF級の雄Balb/cマウスを取り、浙江大学動物センターで飼育し、尾静脈からmIL5-ECAR T細胞を注射し、細胞の使用量が3×106/匹で、生理食塩水(源叶生物)に再懸濁させ、各マウスの注射体積が200μLで、対照群では、同体積の生理食塩水を注射した。
6~8週のSPF級の雄Balb/cマウスを取り、浙江大学動物センターで飼育し、尾静脈からmIL5-ECAR T細胞を注射し、細胞の使用量が3×106/匹で、生理食塩水(源叶生物)に再懸濁させ、各マウスの注射体積が200μLで、対照群では、同体積の生理食塩水を注射した。
感作液の調製(使用直前に調製する):オボアルブミン(Ovalbumin、OVA、Sigma-Aldrich)を20mg秤量し、1mLの生理食塩水で溶解させ、A液とした。A液から0.4mL~15mL取って無菌遠心管に入れ、9.6mLの無菌生理食塩水と均一に混合し、Bとした。B液から2mL取って新しい15mL遠心管に入れ、2mLのImject(商標) アラムアジュバント(Thermo Scientific(商標))を入れ、十分に混合し、感作液とし、使用に備えた。
感作:mIL5-ECAR T細胞を戻して1週間後、各マウスに200μLの感作液を腹腔注射し、その時点を1日目とし、14日目に、同様の溶媒および体積で、二回目の感作を行った。
霧化:その後、それぞれ27、28、29日目に毎日OVA霧化を行った(霧化液は体積が10mLで、生理食塩水を溶媒とし、130mg OVAを含有する)。
マウスの処理:30日目にマウスを処理した。各マウスに1.5%ペントバルビタールトンナトリウム(山東西亜化学工業有限公司)を200μL腹腔注射し、マウスが麻酔した後、マウスの胸腔を切り開き、そして心臓から採血し、1.5mL EDTA抗凝血管に入れ、そして氷の上に置いた。気道および両側の肺葉を露出させ、細線で右肺の肺門の近くで右肺を結紮して気道の遠端に小さい切り口を作り、注射器(人工的に鈍くした20mL注射器針および1mL注射器シリンダー)を用意した。注射器を小穴から気道に挿入し、針を気道内に留置し、シリンダーを抜き、そしてクリーンなPBSを400μL吸い取った後、ゆっくり気道から肺に押し込み、2~3回繰り返して往復し、最後に吸い出した液体を1.5mL EPチューブに出して氷の上に置き、全液体が気管支肺胞洗浄液(BALF)となった。以上の工程を三回繰り返し、計1 mL程度のBALFを得た。最後に、400μLの4%ホルムアルデヒド溶液(国薬グループ)を吸い取って左肺に注入し、そしてホルムアルデヒドが漏れないように気道を結紮した。右側の4つの肺葉を切り、それぞれ組織均質化管に入れ、液体窒素に投入して保存した。気道を結紮した線を引き上げ、左側の肺全体を切り、心臓と共に13mLの4%ホルムアルデヒドの入った15mL遠心管に入れた。
BALF液を均一に混合した後、PCR管に20μL取り、20μLの赤血球分解液を入れ、均一に混合した後、1min待ち、顕微鏡において計数した。残りのBALF液を6000rpm、4℃で15min遠心し、上清を収集し、-80℃で保存した。細胞沈殿を200μLの冷やしておいたPBSで希釈した(OVA群では300μL入れた)。100μLの細胞懸濁液を1mL PBSの入ったフローサイトメトリー管に入れ(1本のブランク群、6本の単基準管を含む)、400g、4℃で5min遠心し、ほかの100μLは遠心分離に供した。遠心後、上清を捨て、100μLの冷やしておいたPBS(0.5μLのフローサイトメトリー抗体を含み、CD45(PE-CY7,biolegend),SiglecF(PE,biolegend),F4/80(APC-CY7,biolegend),CD11b(FITC,biolegend),CD11c(APC,biolegend)およびDAPI(PB450)を含む)、吹いて均一にかき混ぜた後、光を避け、4℃の冷蔵庫で30minインキュベートした。各管に1mLの冷やしておいたPBSを入れ、400g、4℃で5min遠心し、上清を捨てた後、200μLの冷やしておいたPBSを入れ、装置にセットして好酸球の発現を検出した。
結果は図8に示すように、mIL5-ECAR TでOVA喘息モデル(図8aのモデル構築フロー図を参照する)のBalb/cマウスを治療した後、そのBALF液における好酸球の比率(図8bの右の縦棒グラフにおける左からの4つ目)およびBALF液における好酸球の絶対値(図8cの縦棒グラフにおける左からの4つ目)は生理食塩水を注射したOVA喘息モデル群(図8bの右および図8cの縦棒グラフにおける左からの3つ目)よりも顕著に低下した。同時に、mIL5-ECAR TによるOVA喘息モデル群の治療と生理食塩水を注射したOVA喘息モデル群を比較すると、好酸球の比率は、BALF液において低下する傾向が現れた以外、肺組織(図8dの縦棒グラフにおける左からの3つ目と4つ目)および末梢血(図8eの縦棒グラフにおける左からの3つ目と4つ目)においても同様の低下した変化が現れたことから、mIL5-ECAR Tが有効にOVAによって誘導される喘息モデルにおける好酸球を減少させることができることが示唆された。
実施例13:mIL5-ECAR Tをマウス喘息モデルに戻した後の炎症性因子に対する緩和作用の検出
肺組織のRNA抽出:処理できたマウスの肺組織の一切れを選び、研磨ビーズを入れ、1mLのTrizol(Takara)を入れた。研磨機において60Hzの速度で1min研磨し、一回繰り返した。室温で5min静置し、吹いてかき混ぜ、分解液を1.5mL EPチューブに収集した。各管に0.2mLのトリクロロメタン(国薬グループ)を入れ、十分に振とうして均一に混合し、室温で5min静置した。4℃、12000gで15min遠心した。遠心後、3層に分かれ、RNAが上層の水相に分布し、400μLの上層の液体を新しいEPチューブに吸い取った。各管のRNA液に0.5mLのイソプロパノール(国薬グループ)を入れ、上下逆さまにして軽く均一に混合し、室温で5min静置した。4℃、12000gで10min遠心した。上清を捨て、沈殿を残した。各管に1mLの冷やしておいた75%エタノールを入れ、上下に軽く逆さまにし、沈殿を浮かばせ、沈殿が破裂するほど力を入れすぎることがないように注意した。4℃、9000gで5min遠心した。吸水紙で残液を吸い取り、室温で5min乾燥させた。適量のDEPC水を入れ、RNAが溶解するまで吹いて混ぜた。NanodropによってRNAの濃度および質量を測定した。
肺組織のRNA抽出:処理できたマウスの肺組織の一切れを選び、研磨ビーズを入れ、1mLのTrizol(Takara)を入れた。研磨機において60Hzの速度で1min研磨し、一回繰り返した。室温で5min静置し、吹いてかき混ぜ、分解液を1.5mL EPチューブに収集した。各管に0.2mLのトリクロロメタン(国薬グループ)を入れ、十分に振とうして均一に混合し、室温で5min静置した。4℃、12000gで15min遠心した。遠心後、3層に分かれ、RNAが上層の水相に分布し、400μLの上層の液体を新しいEPチューブに吸い取った。各管のRNA液に0.5mLのイソプロパノール(国薬グループ)を入れ、上下逆さまにして軽く均一に混合し、室温で5min静置した。4℃、12000gで10min遠心した。上清を捨て、沈殿を残した。各管に1mLの冷やしておいた75%エタノールを入れ、上下に軽く逆さまにし、沈殿を浮かばせ、沈殿が破裂するほど力を入れすぎることがないように注意した。4℃、9000gで5min遠心した。吸水紙で残液を吸い取り、室温で5min乾燥させた。適量のDEPC水を入れ、RNAが溶解するまで吹いて混ぜた。NanodropによってRNAの濃度および質量を測定した。
RNA逆転写:Takara社の逆転写キットを使用し、以下のような反応系で、cDNAを得た。
逆転写反応系:5×PrimeScript Buffer 4μL
PrimeScript RT Enzyme Mix 1μL
Random 6 mers(100uM) 1μL
Oligo dT Primer(50uM) 1μL
全mRNA 1000ng
DEPC 水 20μLまで
反応条件:37℃ 15min
85℃ 5sec
逆転写反応系:5×PrimeScript Buffer 4μL
PrimeScript RT Enzyme Mix 1μL
Random 6 mers(100uM) 1μL
Oligo dT Primer(50uM) 1μL
全mRNA 1000ng
DEPC 水 20μLまで
反応条件:37℃ 15min
85℃ 5sec
Takara社の蛍光定量PCRキットを使用し、蛍光定量PCR法(RT-PCR)によってIL4、IL25炎症性因子のmRNAレベルを定量的に検出したが、反応系は以下の通りである。
RT-PCR反応系 :Taq Mix 10μL
プライマー F 1μL
プライマー R 1μL
ddH20 6μL
cDNA 2μL
反応プログラムは、以下の通りである。
94℃ 2 min
94℃ 15 sec,60℃ 30 sec,72℃ 30 sec,40サイクル
72℃ 10 min
4℃持続
RT-PCR反応系 :Taq Mix 10μL
プライマー F 1μL
プライマー R 1μL
ddH20 6μL
cDNA 2μL
反応プログラムは、以下の通りである。
94℃ 2 min
94℃ 15 sec,60℃ 30 sec,72℃ 30 sec,40サイクル
72℃ 10 min
4℃持続
データの処理および分析後、結果は図9に示すように、mIL5-ECAR TでOVAモデルのBalb/cマウス(図9の縦棒グラフにおける左からの4つ目)を治療した後、その肺組織における炎症関連因子(IL4、IL25)のmRNAレベルが単に生理食塩水を注射したOVAモデル群(図9の縦棒グラフにおける左からの3つ目)よりも顕著に低下した。そして、未処理群(図9の縦棒グラフにおける左からの1つ目)および単にmIL5-ECAR Tを注射した群(図9の縦棒グラフにおける左からの2つ目)と比べ、明らかな違いがなかったという結果から、気道炎症が明らかに緩和した。
実施例14:mIL5-ECAR Tをマウス喘息モデルに戻した後の炎症に対する緩和作用の検出
肺組織の病理学により、マウスの肺組織の気道周辺の炎症細胞の浸潤を観測することで、気道炎症の重篤度を判断した。
肺組織の病理学により、マウスの肺組織の気道周辺の炎症細胞の浸潤を観測することで、気道炎症の重篤度を判断した。
谷歌生物科技有限公司に肺組織の切片の作成を依頼し、そして炎症細胞の浸潤の様子が観測しやすいように、ヘマトキシリン・エオジン(Hematoxylin-Eosin、HE)染色を行った。
具体的な半定量の気道炎症スコアは以下の通りである。
0点:気道周辺に炎症細胞の浸潤がない。
1点:気道周辺にたまに炎症細胞の浸潤が見られた。
2点:大半の気道周辺に薄層の炎症細胞の浸潤があるか、局所に厚層の炎症細胞の浸潤がある。
3点:大半の気道周辺に厚層の炎症細胞の浸潤がある。
0点:気道周辺に炎症細胞の浸潤がない。
1点:気道周辺にたまに炎症細胞の浸潤が見られた。
2点:大半の気道周辺に薄層の炎症細胞の浸潤があるか、局所に厚層の炎症細胞の浸潤がある。
3点:大半の気道周辺に厚層の炎症細胞の浸潤がある。
結果は図10に示すように、mIL5-ECAR TでOVAモデルのBalb/cマウスを治療した肺組織HE切片の代表的な図において(図10aにおける左からの4つ目の図)、炎症細胞の浸潤が単に生理食塩水を注射したOVAモデル群(図10aにおける左からの3つ目の図)よりも顕著に少なかったのがはっきり見える。データのさらなる判定量分析後、mIL5-ECAR TでOVAモデルを治療した(図10bの縦棒グラフにおける左からの4つ目)炎症レベルが単に生理食塩水を注射したOVAモデル群(図10bの縦棒グラフにおける左からの3つ目)よりも明らかに緩和したことが示された。
実施例15:hPlau-ECAR T初代マウス細胞の構築
NCBIデータベースからヒト由来Plau遺伝子配列を検索した。
NCBIデータベースからヒト由来Plau遺伝子配列を検索した。
Tsingke Biotech Co., Ltd.に依頼してヒト由来Plau遺伝子のコード領域の断片を合成した。そしてPCR法およびVazyme Biotech Co.,Ltd.の非リガーゼ依存型単一断片快速クローニングキットにより、マウス由来CD8αシグナルペプチドの遺伝子のコード領域の配列、ヒト由来Plau遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28ヒンジ領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28膜貫通領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28細胞内ドメインの遺伝子のコード領域の配列およびマウスCD3ζ細胞内領域の遺伝子のコード領域の配列の順で完、hPlau-ECAR遺伝子配列をPMXレトロウイルスプラスミドに連結させた。連結産物で感受性細胞(DH5α)を形質転換させ、プレートに塗布して一晩置き、単一のクローンを選び、そしてTsingke Biotech Co., Ltd.に送ってシークエンシングを行い、シークエンシング結果を比較し、プラスミドの構築が成功したか確認した。
康為世紀社のプラスミドマキシキットで精製されたhPlau-ECARレトロウイルスプラスミドを抽出した(プラスミドの図示は図11に示される)。
実施例9に従ってhPlau-ECARレトロウイルスのパッケージングと濃縮を行った。
実施例10に従ってネズミTリンパ細胞の獲得、活性化および培養を行った。
実施例11に従ってhPlau-ECAR T細胞の構築する行った。
実施例16:hPlau-ECAR Tとヒト由来Plau受容体(hPlauR)を発現する標的細胞(老化細胞のシミュレーション)を共培養した後の殺傷の検出(ルシフェラーゼ検出法)
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhPlauR-293T標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhPlau-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhPlauR-293T標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhPlau-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
WHBブランドの全部白色の96ウェルプレートを用意し、100μLの1640完全培地でhPlau-293T-ルシフェラーゼ標的細胞、293T-ルシフェラーゼ細胞を再懸濁させ、細胞密度が1×104/ウェルになるように調整した。
1640完全培地培地で実施例5で製造されたhPlau-ECAR T細胞を再懸濁させ、細胞密度が2×106/mLになるように調整し、勾配希釈して1×105/ウェル、5×104/ウェル、2.5×40/ウェルの細胞密度でプレートに接種し、各ウェルは100μLであった。
実験群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhPlauR-293T-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhPlau-ECAR T細胞を入れ、陰性対照群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLの293T-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhPlau-ECAR T細胞を入れ、ブランク対照群および陽性対照群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhPlauR-293T-ルシフェラーゼおよび100μLの1640完全培地を入れ、十分に均一に混合した後、37℃、5% CO2のインキュベーターで12h培養した。
12時間後、96ウェルプレートを取り出した。陽性対照群では、各ウェルに1μLのNP40(Beijing Solarbio Science & Technology Co.,Ltd)を入れ、十分に均一に混合した。5min後、ウェルプレートにおける培地を捨て、各ウェルに1μLの補酵素Aおよび1μL D-フルオロセインならびに100μLのPBSを入れ、光を避けて10min反応させ、M5マイクロプレートリーダーによってその化学発光強度を検出した。
結果は図12に示すように、hPlau-ECAR T細胞とhPlauR-293T-ルシフェラーゼ標的細胞を共培養した後、エフェクター標的比の増加とともに、殺傷能力が増強し、投与量依存性が示された。
実施例17:hCCL11-ECAR T初代マウス細胞の構築
NCBIデータベースからヒト由来CCL11遺伝子配列を検索した。
NCBIデータベースからヒト由来CCL11遺伝子配列を検索した。
Tsingke Biotech Co., Ltd.に依頼してヒト由来CCL11遺伝子のコード領域の断片を合成した。そしてPCR法およびVazyme Biotech Co.,Ltd.の非リガーゼ依存型単一断片快速クローニングキットにより、マウスCD8αシグナルペプチドの遺伝子のコード領域の配列、ヒトCCL11遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28ヒンジ領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28膜貫通領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28細胞内ドメインの遺伝子のコード領域の配列およびマウスCD3ζ細胞内領域の遺伝子のコード領域の配列の順で完、hCCL11-ECAR遺伝子配列をPMXレトロウイルスプラスミドに連結させた。連結産物で感受性細胞(DH5α)を形質転換させ、プレートに塗布して一晩置き、単一のクローンを選び、そしてTsingke Biotech Co., Ltd.に送ってシークエンシングを行い、シークエンシング結果を比較し、プラスミドの構築が成功したか確認した。
康為世紀社のプラスミドマキシキットで精製されたhCCL11-ECARレトロウイルスプラスミドを抽出した(プラスミドの図示は図13に示される)。
実施例9に従ってhCCL11-ECARレトロウイルスのパッケージングと濃縮を行った。
実施例10に従ってネズミTリンパ細胞の獲得、活性化および培養を行った。
実施例11に従ってhCCL11-ECAR T細胞の構築する行った。
実施例18:hCCL11-ECAR Tとヒト由来CCR3受容体を発現する標的細胞(炎症細胞(好酸球)のシミュレーション)を共培養した後の殺傷の検出(ルシフェラーゼ検出法)
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhCCR3-U2OS標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhCCl11-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhCCR3-U2OS標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhCCl11-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
WHBの全部白色の96ウェルプレートを用意し、100μLの1640完全培地でhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞を再懸濁させ、細胞密度が1×104/ウェルになるように調整した。
1640完全培地培地で実施例17で製造されたhCCL11-ECAR T細胞を再懸濁させ、細胞密度が2×106/mLになるように調整し、勾配希釈して2×105/ウェル、1×105/ウェル、5×104/ウェル、2.5×104/ウェルの細胞密度でプレートに接種し、各ウェルは100μLであった。
実験群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhCCL11-ECAR T細胞を入れ、ブランク対照群および陽性対照群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞および100μLの1640完全培地を入れ、十分に均一に混合した後、37℃、5% CO2のインキュベーターで12時間培養した。
12時間後、96ウェルプレートを取り出した。陽性対照群では、各ウェルに1μLのNP40を入れ、十分に均一に混合した。5min後、ウェルプレートにおける培地を捨て、各ウェルに1μLの補酵素Aおよび1μL D-フルオロセインならびに100μLのPBSを入れ、光を避けて10min反応させ、M5マイクロプレートリーダーによってその化学発光強度を検出した。
結果は図14に示すように、hCCL11-ECAR T細胞とhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞を共培養した後、エフェクター標的比の増加とともに、殺傷能力が増強し、投与量依存性が示された。
実施例19:hCCL24-ECAR T初代マウス細胞の構築
NCBIデータベースからヒト由来CCL24遺伝子配列を検索した。
Tsingke Biotech Co., Ltd.に依頼してヒト由来CCL24遺伝子のコード領域の断片を合成した。そしてPCR法およびVazyme Biotech Co.,Ltd.の非リガーゼ依存型単一断片快速クローニングキットにより、マウスCD8αシグナルペプチドの遺伝子のコード領域の配列、ヒトCCL24遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28ヒンジ領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28膜貫通領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28細胞内ドメインの遺伝子のコード領域の配列およびマウスCD3ζ細胞内領域の遺伝子のコード領域の配列の順で完、hCCL24-ECAR遺伝子配列をPMXレトロウイルスプラスミドに連結させた。連結産物で感受性細胞(DH5α)を形質転換させ、プレートに塗布して一晩置き、単一のクローンを選び、そしてTsingke Biotech Co., Ltd.に送ってシークエンシングを行い、シークエンシング結果を比較し、プラスミドの構築が成功したか確認した。
NCBIデータベースからヒト由来CCL24遺伝子配列を検索した。
Tsingke Biotech Co., Ltd.に依頼してヒト由来CCL24遺伝子のコード領域の断片を合成した。そしてPCR法およびVazyme Biotech Co.,Ltd.の非リガーゼ依存型単一断片快速クローニングキットにより、マウスCD8αシグナルペプチドの遺伝子のコード領域の配列、ヒトCCL24遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28ヒンジ領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28膜貫通領域の遺伝子のコード領域の配列、マウスCD28細胞内ドメインの遺伝子のコード領域の配列およびマウスCD3ζ細胞内領域の遺伝子のコード領域の配列の順で完、hCCL24-ECAR遺伝子配列をPMXレトロウイルスプラスミドに連結させた。連結産物で感受性細胞(DH5α)を形質転換させ、プレートに塗布して一晩置き、単一のクローンを選び、そしてTsingke Biotech Co., Ltd.に送ってシークエンシングを行い、シークエンシング結果を比較し、プラスミドの構築が成功したか確認した。
康為世紀社のプラスミドマキシキットで精製されたhCCL24-ECARレトロウイルスプラスミドを抽出した(プラスミドの図示は図15に示される)。
実施例9に従ってhCCL24-ECARレトロウイルスのパッケージングと濃縮を行った。
実施例10に従ってネズミTリンパ細胞の獲得、活性化および培養を行った。
実施例11に従ってhCCL24-ECAR T細胞の構築する行った。
実施例20:hCCL24-ECAR Tとヒト由来CCR3受容体を発現する標的細胞を共培養した後の殺傷の検出(ルシフェラーゼ検出法)
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhCCR3-U2OS標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhCCl24-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
レンチウイルス感染法によってルシフェラーゼを持つhCCR3-U2OS標的細胞を構築し、そしてルシフェラーゼの発光強度でhCCl24-ECAR T細胞の殺傷能力を検出したが、具体的な工程は以下の通りである。
WHBの全部白色の96ウェルプレートを用意し、1640完全培地でhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞を再懸濁させ、細胞密度が1×104/ウェルになるように調整した。
50μLの1640完全培地培地で実施例17で製造されたhCCL24-ECAR T細胞を再懸濁させ、細胞密度が2×106/mLになるように調整し、勾配希釈して2×105/ウェル、1×105/ウェル、5×104/ウェル、2.5×104/ウェルの細胞密度でプレートに接種し、各ウェルは100μLであった。
実験群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞、100μLの異なる細胞密度のhCCL24-ECAR T細胞を入れ、ブランク対照群および陽性対照群では、96ウェルプレートの各ウェルに100μLのhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞および100μLの1640完全培地を入れ、十分に均一に混合した後、37℃、5% CO2のインキュベーターで12時間培養した。
12時間で、96ウェルプレートを取り出した。陽性対照群では、各ウェルに1μLのNP40を入れ、十分に均一に混合した。5min後、ウェルプレートにおける培地を捨て、各ウェルに1μLの補酵素Aおよび1μL D-フルオロセインならびに100μLのPBSを入れ、光を避けて10min反応させ、M5マイクロプレートリーダーによってその化学発光強度を検出した。
結果は図16に示すように、hCCL24-ECAR T細胞とhCCR3-U2OS-ルシフェラーゼ標的細胞を共培養した後、エフェクター標的比の増加とともに、殺傷能力が増強し、投与量依存性が示された。
各文献がそれぞれ単独に引用されるように、本発明に係るすべての文献は本出願で参考として引用する。また、本発明の上記の内容を読み終わった後、当業者が本発明を各種の変動や修正をすることができるが、それらの等価の形態のものは本発明の請求の範囲に含まれることが理解されるはずである。
Claims (10)
- 内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)であって、前記内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)が抗原結合ドメインを含み、前記抗原結合ドメインが内因性タンパク質分子であることを特徴とするECAR。
- 前記内因性タンパク質分子は、インターロイキンファミリー、ケモカインファミリー、コロニー刺激因子、成長因子、腫瘍壊死因子スーパーファミリー、インターフェロンファミリー、腫瘍マーカー、老化細胞関連因子、またはこれらの組み合わせからなる群から選ばれることを特徴とするある請求項1に記載のECAR。
- 前記キメラ抗原受容体CAR(ECAR)の構造は式Iで表されることを特徴とする請求項1に記載のECAR。
[式1]
L-Z1-Z2-TM-C-CD3ζ (I)
(式中において、
各「-」は独立に連結ペプチドまたはペプチド結合である。
Lは任意にシグナルペプチド配列である。
Z1は内因性タンパク質分子である抗原結合ドメインである。
Z2はなしか、ヒンジ領域である。
TMは膜貫通ドメインである。
Cは共刺激シグナル分子である。
CD3ζはCD3ζ由来の細胞内シグナル伝達配列である。) - 請求項1に記載の内因性キメラ抗原受容体CAR(ECAR)をコードすることを特徴とする核酸分子。
- 請求項4に記載の核酸分子を含むことを特徴とするベクター。
- 請求項5に記載のベクターを含むか、あるいは染色体に外来の請求項4に記載の核酸分子が組み込まれているか、あるいは請求項1に記載のECARを発現することを特徴とする宿主細胞。
- 工学化された免疫細胞を製造する方法であって、前記の工学化された免疫細胞は請求項1に記載のECARを発現し、請求項4に記載の核酸分子または請求項5に記載のベクターをマクロファージ、T細胞またはNK細胞の中に形質導入することにより、前記工学化された免疫細胞を得る工程を含む方法。
- 請求項1に記載のECAR、請求項4に記載の核酸分子、請求項5に記載のベクター、または請求項6に記載の宿主細胞と、薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤とを含有することを特徴とする薬物組成物。
- 請求項1に記載のECAR、請求項4に記載の核酸分子、請求項5に記載のベクター、請求項6に記載の宿主細胞、または請求項8に記載の薬物組成物の使用であって、(a)細胞の選択的な殺傷、および/または(b)疾患の治療に用いられる、薬物または製剤を製造するためであることを特徴とする使用。
- 選択的に細胞を殺傷するためのキットであって、容器と、容器内に位置する請求項1に記載のECAR、請求項4に記載の核酸分子、請求項5に記載のベクター、請求項6に記載の宿主細胞または請求項8に記載の薬物組成物とを含むキット。
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