JP2024508856A - 卵巣がんの診断方法及び処置方法 - Google Patents
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Abstract
本出願は、卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法、並びに卵巣がんの処置方法を開示する。本出願はまた、腫瘍の種類によってヒト患者の卵巣がんを特徴付ける方法を含む。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2021年3月1日に出願された米国仮特許出願第63/155,089号及び2021年7月15日に出願された米国仮特許出願第63/222,167号の優先権の利益を主張し、これらは両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、2021年3月1日に出願された米国仮特許出願第63/155,089号及び2021年7月15日に出願された米国仮特許出願第63/222,167号の優先権の利益を主張し、これらは両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
分野
卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法、卵巣がんの処置方法、及びヒト患者の卵巣がんを腫瘍の種類によって特徴付ける方法。
卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法、卵巣がんの処置方法、及びヒト患者の卵巣がんを腫瘍の種類によって特徴付ける方法。
背景
腫瘍微小環境(TME)は、腫瘍細胞、浸潤性免疫細胞、及び非細胞成分と絡み合った間質細胞で構成される複雑な生態系である。多様な細胞表現型及び機能表現型、並びにこれらの構成要素内及び構成要素間の動的相互作用は、腫瘍の異なる生物学を形成し、免疫療法に対する異なる応答に寄与し得る。しかしながら、これらの重要な細胞の不均一性及び相互作用の高分解能の特徴付けを欠けている。以前の研究のほとんどは、免疫組織化学(IHC)又はバルクRNAシーケンシング(RNAseq)デコンボリューションアルゴリズム(例えば、CIBERSORT、xCell)などの比較的低分解能な技術に依存していた。Zhang,L.et al.,N.Engl.J.Med.,348:2023-213(2003);Newman,A.et al.,Nat.Meth.,12:453-457(2015);Aran,D.et al.,Genome Biol.,18:202,doi:10.1186/s13059-017-1349-1(2017)。最近の研究は、別個の免疫表現型(Thorsson,V.et al.,Immunity,48:812-830.e14(2018))を特定するマルチオミクスプラットフォーム及びin situリンパ球定量化を統合したが、これらの研究は、細胞の不均一性及び空間分布に関する高分解能の情報を欠いていた。
腫瘍微小環境(TME)は、腫瘍細胞、浸潤性免疫細胞、及び非細胞成分と絡み合った間質細胞で構成される複雑な生態系である。多様な細胞表現型及び機能表現型、並びにこれらの構成要素内及び構成要素間の動的相互作用は、腫瘍の異なる生物学を形成し、免疫療法に対する異なる応答に寄与し得る。しかしながら、これらの重要な細胞の不均一性及び相互作用の高分解能の特徴付けを欠けている。以前の研究のほとんどは、免疫組織化学(IHC)又はバルクRNAシーケンシング(RNAseq)デコンボリューションアルゴリズム(例えば、CIBERSORT、xCell)などの比較的低分解能な技術に依存していた。Zhang,L.et al.,N.Engl.J.Med.,348:2023-213(2003);Newman,A.et al.,Nat.Meth.,12:453-457(2015);Aran,D.et al.,Genome Biol.,18:202,doi:10.1186/s13059-017-1349-1(2017)。最近の研究は、別個の免疫表現型(Thorsson,V.et al.,Immunity,48:812-830.e14(2018))を特定するマルチオミクスプラットフォーム及びin situリンパ球定量化を統合したが、これらの研究は、細胞の不均一性及び空間分布に関する高分解能の情報を欠いていた。
腫瘍免疫連続体の概念は、全体量に加えて免疫浸潤物の空間分布をよりよく捕捉するために導入された。Hegde,P.S.et al.,Clinical Cancer Research,22:1865-1874(2016);Hegde,P.S.Chen,D.S.,Immunity,52:17-35(2020)。TME連続体は、TMEにおけるT細胞の空間的分布に基づく3つの免疫表現型を含む:(1)T細胞が腫瘍上皮に浸潤する免疫炎症/浸潤表現型;(2)浸潤性T細胞が腫瘍上皮ではなく腫瘍間質に蓄積する免疫除外表現型、及び(3)T細胞が非常に少数で存在するか又は完全に存在しない免疫砂漠表現型。このモデルに基づいて、デジタル病理CD8 IHCをバルクトランスクリプトーム分析と統合して、腫瘍免疫表現型に従って卵巣腫瘍を分類する機械学習アプローチが開発された。Desbois,M.et al.,Cancer Res.,79:463(2019)。この分類は、バルクRNAseqデータに基づいて、異なる免疫表現型に関連する性質の特徴付けを可能にした。しかしながら、バルクRNAseqの生来的な制限は、(1)細胞レベルでのTMEの不均一性を調べる分解能、及び(2)示されていない細胞集団における変化を捕捉する感受性を欠くことである。この目的のため、単一細胞RNAシーケンシング(scRNAseq)が、様々ながん適応症におけるTMEの組成を調べるために過去10年間にわたって使用されてきた。Guo,X.et al.,Nature Medicine,24:978-985(2018);Lambrechts,D.et al.,Nature Medicine,24:1277-1289(2018);Li,H.et al.,Cell,176:77-789,doi:10.1016/j.cell.2018.11.043(2019);Puram,S.V.et al.,Cell,171:1611-1624.e24(2017);Savas,P.et al.,Nature Medicine,24:986-993(2018);Tirosh,I.et al.,Science,352:189-196(2016);Wu,T.D.et al.,Nature,579:274-278(2020);Yost,K.E.et al.,Nature Medicine,25:1251-1259(2019);Zhang,L.et al.,Nature,54:321-33(2018);Zhang,Q.et al.,Cell 179:829-845(2019)。しかしながら、ほとんどのscRNAseq研究は、腫瘍浸潤T細胞の特徴付けに焦点を当てた。TME中の他の細胞型が免疫表現型をどのように形作るかの系統的な単一細胞の特徴付けは、これまで報告されていない。
概要
本開示は、ヒト卵巣がんの診断方法、処置方法、及び患者の転帰を予測するための方法に関する。本開示は、以下の実施形態を含むがこれらに限定されない複数の実施形態を含む。
本開示は、ヒト卵巣がんの診断方法、処置方法、及び患者の転帰を予測するための方法に関する。本開示は、以下の実施形態を含むがこれらに限定されない複数の実施形態を含む。
実施形態1は、卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法であって、
a.患者からの腫瘍試料中のGZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、並びに
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、
参照試料と比較したGZMK発現レベルの上昇が生存の低下に関連し、参照試料と比較したTREM1レベルの上昇がMDSC様骨髄細胞の存在に関連し、参照試料と比較したTREM2レベルの上昇がTAM様マクロファージの存在に関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること
を含む、卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法である。
a.患者からの腫瘍試料中のGZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、並びに
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、
参照試料と比較したGZMK発現レベルの上昇が生存の低下に関連し、参照試料と比較したTREM1レベルの上昇がMDSC様骨髄細胞の存在に関連し、参照試料と比較したTREM2レベルの上昇がTAM様マクロファージの存在に関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること
を含む、卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法である。
実施形態2は、ヒト患者における卵巣がんの処置方法であって、
a.患者からの腫瘍試料中のGZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、GZMK発現レベルの上昇が生存の低下に関連し、TREM1レベルの上昇がMDSC様骨髄細胞の存在と関連し、TREM2レベルの上昇がTAM様マクロファージの存在と関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること、並びに
c.患者が、
i.参照試料と比較したTREM1の発現増加を有する場合、MDSC様骨髄細胞を標的とする治療法を患者に投与すること、
ii.参照試料と比較したTREM2の発現増加を有する場合、TAM様マクロファージを標的とする治療法を患者に投与すること、及び/又は
iii.参照試料と比較したGZMKの発現減少を有する場合、患者に化学療法を投与すること
を含む、ヒト患者における卵巣がんの処置方法である。
a.患者からの腫瘍試料中のGZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、GZMK発現レベルの上昇が生存の低下に関連し、TREM1レベルの上昇がMDSC様骨髄細胞の存在と関連し、TREM2レベルの上昇がTAM様マクロファージの存在と関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること、並びに
c.患者が、
i.参照試料と比較したTREM1の発現増加を有する場合、MDSC様骨髄細胞を標的とする治療法を患者に投与すること、
ii.参照試料と比較したTREM2の発現増加を有する場合、TAM様マクロファージを標的とする治療法を患者に投与すること、及び/又は
iii.参照試料と比較したGZMKの発現減少を有する場合、患者に化学療法を投与すること
を含む、ヒト患者における卵巣がんの処置方法である。
実施形態3は、腫瘍においてGZMK発現の増加が示された後、化学療法を停止する、実施形態1又は2に記載の処置方法である。いくつかの実施形態では、GZMKレベルは、化学療法中の(同じ患者における)より早い時点での同じ発現レベルと比較して増加する。いくつかの実施形態では、GZMKレベルは、参照試料と比較して上昇する。
実施形態4は、腫瘍においてGZMK発現の増加が示された後、緩和ケアが患者に施される、実施形態1~3のいずれか一項に記載の処置方法である。
実施形態5は、ヒト患者における卵巣がんを、砂漠型、除外型、又は浸潤型の腫瘍として特徴付ける方法であって、
a.患者からの腫瘍試料中のGZMB、GZMK、CD8A、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、並びに
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、参照試料と比較したGZMBのより高い発現が浸潤型腫瘍に関連し、参照試料と比較したGZMKのより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したCD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM1のより高い発現が砂漠腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM2のより高い発現が除外腫瘍及び浸潤腫瘍に関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること
を含む、ヒト患者における卵巣がんを、砂漠型、除外型又は浸潤型の腫瘍として特徴付ける方法である。
a.患者からの腫瘍試料中のGZMB、GZMK、CD8A、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、並びに
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、参照試料と比較したGZMBのより高い発現が浸潤型腫瘍に関連し、参照試料と比較したGZMKのより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したCD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM1のより高い発現が砂漠腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM2のより高い発現が除外腫瘍及び浸潤腫瘍に関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること
を含む、ヒト患者における卵巣がんを、砂漠型、除外型又は浸潤型の腫瘍として特徴付ける方法である。
実施形態6は、卵巣がんを有するヒト患者を処置する方法であって、
a.患者からの腫瘍試料中のGZMB、GZMK、CD8A、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することによって、卵巣がんを砂漠、除外、又は浸潤として特徴付けること、
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、参照試料と比較したGZMBのより高い発現が浸潤型の腫瘍に関連し、参照試料と比較したGZMKのより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したCD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM1のより高い発現が砂漠腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM2のより高い発現が除外腫瘍及び浸潤腫瘍に関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること、並びに
c.患者を、
i.TREM1のより高い発現が砂漠腫瘍を示唆する場合、化学療法又は自己/同種異系エフェクター細胞で処置すること、
ii.GZMB及び/又はTREM2のより高い発現が浸潤腫瘍を示唆する場合、免疫療法(チェックポイント療法を含む)で処置すること、
iii.GZMKのより高い発現が除外腫瘍を示唆する場合、緩和ケアで処置すること、
iv.CD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍を示唆する場合、緩和ケアで処置すること、及び/又は
v.免疫エフェクター細胞、例えばT細胞輸送調節因子、エピジェネティック調節因子、腫瘍微小環境(TME)リモデリング分子、及び/又は放射線療法で処置すること
を含む、卵巣がんを有するヒト患者を処置する方法である。
a.患者からの腫瘍試料中のGZMB、GZMK、CD8A、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することによって、卵巣がんを砂漠、除外、又は浸潤として特徴付けること、
b.発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することであって、参照試料と比較したGZMBのより高い発現が浸潤型の腫瘍に関連し、参照試料と比較したGZMKのより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したCD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM1のより高い発現が砂漠腫瘍に関連し、参照試料と比較したTREM2のより高い発現が除外腫瘍及び浸潤腫瘍に関連する、発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較すること、並びに
c.患者を、
i.TREM1のより高い発現が砂漠腫瘍を示唆する場合、化学療法又は自己/同種異系エフェクター細胞で処置すること、
ii.GZMB及び/又はTREM2のより高い発現が浸潤腫瘍を示唆する場合、免疫療法(チェックポイント療法を含む)で処置すること、
iii.GZMKのより高い発現が除外腫瘍を示唆する場合、緩和ケアで処置すること、
iv.CD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍を示唆する場合、緩和ケアで処置すること、及び/又は
v.免疫エフェクター細胞、例えばT細胞輸送調節因子、エピジェネティック調節因子、腫瘍微小環境(TME)リモデリング分子、及び/又は放射線療法で処置すること
を含む、卵巣がんを有するヒト患者を処置する方法である。
実施形態7は、参照試料が健康な対象である、実施形態1~6のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態8は、参照試料が治療に反応した患者であり、場合によっては患者が卵巣がんを有する患者であり得る、実施形態1~6のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態9は、参照試料が、既知の砂漠腫瘍を有する患者であり、場合によっては患者が卵巣がんを有する患者であり得る、実施形態1~6のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態10は、参照試料が、既知の除外腫瘍を有する患者であり、場合によっては患者が卵巣がんを有する患者であり得る、実施形態1~6のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態11は、参照試料が、既知の浸潤腫瘍を有する患者であり、場合によっては患者が卵巣がんを有する患者であり得る、実施形態1~6のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態12は、参照試料が複数の患者及び/又は対象にわたってまとめられたデータであり、場合によっては、患者が卵巣がんを有する患者であり得る、実施形態1~6のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態13は、方法が、患者からの腫瘍細胞中のGMZB、TREM1及びTREM2の全てを評価することを含む、実施形態5~12のいずれか1つに記載の方法である。腫瘍細胞は、腫瘍からの間質細胞又は免疫細胞であり得る。
実施形態14は、方法が、患者からの腫瘍細胞中のGMZK、TREM1及びTREM2の全てを評価することを含む、実施形態1~4又は7~13のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態15は、方法が、GZMB、GZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定する前に、患者から腫瘍試料を得ることを更に含む、実施形態1~14のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態16は、GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2の発現レベルが、免疫組織化学を使用して決定される、実施形態1~15のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態17は、GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2の発現レベルが、mRNA転写物のレベルを測定することによって決定される、実施形態1~15のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態18は、方法が、腫瘍試料中の少なくとも1つの参照遺伝子の発現レベルを決定することを更に含み、すなわち、参照遺伝子は、研究者が患者からの腫瘍試料中の少なくとも1つの発現レベルを決定している遺伝子と同じ遺伝子である、実施形態17に記載の方法である。
実施形態19は、方法が、腫瘍試料中の少なくとも1つの参照遺伝子のmRNA転写物のレベルに対してmRNA転写物のレベルを正規化して、GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2のmRNA転写物の正規化レベルを提供することを更に含む、実施形態17又は18に記載の方法である。
実施形態20は、mRNA転写産物のレベルがscRNAseqによって決定される、実施形態17~19のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態21は、GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2の少なくとも1つの発現レベルを評価する前に、腫瘍試料を腫瘍細胞、間質細胞、及び免疫細胞に分離する、実施形態1~20のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態22は、細胞分離がFACSによって行われる、実施形態21に記載の方法である。
実施形態23は、CD8+T細胞において、GZMKのmRNA転写物の正規化レベルの上昇がある、実施形態19~22のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態24は、GZMK陽性であるCD8+T細胞の数が、GZMK陰性であるCD8+T細胞の数よりも多い、実施形態23に記載の方法である。
実施形態25は、マクロファージにおいて、TREM2のmRNA転写物の正規化レベルの上昇がある、実施形態19~24のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態26は、化学療法が、アルブミン結合パクリタキセル(nab-パクリタキセル(Abraxane)(登録商標))、アルトレタミン(Hexalen(登録商標))、カペシタビン(Xeloda(登録商標))、カルボプラチン、シスプラチン、シクロホスファミド(Cytoxan(登録商標))、ドセタキセル(Taxotere(登録商標))、エトポシド(VP-16)、ゲムシタビン(Gemzar(登録商標))、イホスファミド(Ifex(登録商標))、イリノテカン(CPT-11(Camptosar(登録商標)))、ドキソルビシン(リポソームドキソルビシン(Doxil(登録商標))など)、メルファラン、パクリタキセル(Taxol(登録商標))、ペメトレキセド(Alimta(登録商標))、トポテカン、ビノレルビン(Navelbine(登録商標))、ニクロサミド、メトホルミン、BAY 87-2243、デシタビン、ガデシタビン、アザシチジン、アバゴボマブ、オレゴボマブ、ニボルマブを含むNeoVax、アンロチニブ、ロスバスタチンを含むエノキサパリン、ニラパリブ、キアウラニブ、ペグ化リポソームドキソルビシンを含むトラベクチン、ACB-S6-500、SGI-110、レトロゾール、パゾパニブ、パルボシクリブ、アパチニブ、マシチニブ、カバジタキセル、IMAB027、フルダラビン、ABT-888、フォスタマチニブ、オラパリブ、テモゾロミド、タラゾパリブ、P53-SLP、OMP-54F28、ヒドララジン及びバルプロ酸マグネシウム、フルダラビン、ラパチニブ、ベンダムスチンHCL、ソラフェニブ、カンレリズマブ、トレメリムマブ、トコトリエノール、及び/又はエキセメスタンを含む、実施形態2~4又は6~25のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態27は、MDSC骨髄性細胞を標的とする治療法が、
a.シスプラチン、5-フルオロウラシル、ゲムシタビン及び/又はパクリタキセル;
b.肝臓X受容体(LXR)ベータアゴニスト;
c.チェックポイント阻害剤、例えば、
i.抗PD-1療法(例えば、ペンブロリズマブ(Ketruda(登録商標))、ニボルマブ(Opdivo(登録商標))、セミプリマブ(Libtayo(登録商標))、トリパリマブ、CT-011、モノクローナル抗体HX0088、及び抗体AK105を含む抗PD-1抗体);
ii.抗PD-L1療法(例えば、アテゾリズマブ(Tecentriq(登録商標))、アベルマブ(Bavencio(登録商標))、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、トレメリムマブ、mAb ZKAB001、トレメリムマブ、及びラムシルマブ(Cyramza)を含む抗PD-L1抗体);及び/又は
d.抗TGFβ療法(例えば、ペンブロリズマブ及びフレソリムマブを含む抗TGFβ抗体)
を含む、実施形態2~4、7~12、又は14~25のいずれか1つに記載の方法である。
a.シスプラチン、5-フルオロウラシル、ゲムシタビン及び/又はパクリタキセル;
b.肝臓X受容体(LXR)ベータアゴニスト;
c.チェックポイント阻害剤、例えば、
i.抗PD-1療法(例えば、ペンブロリズマブ(Ketruda(登録商標))、ニボルマブ(Opdivo(登録商標))、セミプリマブ(Libtayo(登録商標))、トリパリマブ、CT-011、モノクローナル抗体HX0088、及び抗体AK105を含む抗PD-1抗体);
ii.抗PD-L1療法(例えば、アテゾリズマブ(Tecentriq(登録商標))、アベルマブ(Bavencio(登録商標))、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、トレメリムマブ、mAb ZKAB001、トレメリムマブ、及びラムシルマブ(Cyramza)を含む抗PD-L1抗体);及び/又は
d.抗TGFβ療法(例えば、ペンブロリズマブ及びフレソリムマブを含む抗TGFβ抗体)
を含む、実施形態2~4、7~12、又は14~25のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態28は、がん免疫療法剤が、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、モトリモド、腫瘍溶解性ウイルス、NY-ESO-1がんワクチン、抗XBP1療法、抗アンジオポエチン療法、抗DLL/Notch療法、抗HER2療法、抗メソテリン療法、抗RANKL療法、抗TROP2療法、及び/又はVEGF/VEGF-R療法を含む、実施形態6~13又は15~26のいずれか1つに記載の方法である。
図16は、各患者の細胞あたりの抗原提示及び酸化的リン酸化シグネチャスコアの分布を示すバイオリンプロットを示す。Zスコア化された遺伝子発現を、scran正規化発現値に基づいて計算した。
詳細な説明
I. 定義
特に明記しない限り、本明細書で使用される以下の用語及び句は、以下の意味を有することを意図している。
I. 定義
特に明記しない限り、本明細書で使用される以下の用語及び句は、以下の意味を有することを意図している。
本明細書で使用される場合、「T細胞がほとんど存在しない」という用語は、非常に低い量(T細胞が占有する腫瘍面積の20%未満であり、T細胞密度が、0~3の、病理学者が定義したT細胞相対密度範囲のうちの0である)から、従来の方法又は測定若しくは検出を使用する検出不能な量又は検出限界未満の量(LOD)までを含む、存在するT細胞の量を指す。
薬剤、例えば、医薬組成物の「有効量」は、所望の治療結果又は予防結果を達成するために必要な投与量及び期間で有効な量を指す。
本明細書で使用される場合、「処置(treatment)」(及びその文法的な変化形、例えば、「処置する(treat)」又は「処置すること(treating)」)は、処置される個体において疾患の本来の経過を変える試行における臨床的介入を指し、予防のために、又は臨床病理の経過の間に行われ得る。処置の所望の効果としては、疾患の発症又は再発を予防すること、症状の軽減、疾患の任意の直接的又は間接的な病理学的結果の減弱、転移を予防すること、疾患進行率を低下させること、病状の寛解又は緩和、及び回復又は予後の改善が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの態様では、本発明の抗体は、疾患の発症を遅延させるために、又は疾患の進行を遅らせるために使用される。
数値範囲は、範囲を定義する数を含む。測定値及び測定可能な値は、有効数字及び測定に関連する誤差を考慮して、近似値であると理解される。また、「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「包含する(contain)」、「包含する(contains)」、「包含する(containing)」、「含む(include)」、「含む(includes)」、及び「含む(including)」の使用は、限定することを意図するものではない。前述の一般的な説明及び詳細な説明の両方は、例示的かつ説明的なものにすぎず、教示を限定するものではないことを理解されたい。
本明細書に具体的に記載されていない限り、様々な成分を「含む(comprising)」と記載する本明細書の実施形態は、記載された成分「からなる(consisting of)」又は「から本質的になる(consisting essentially of)」とも考えられ;様々な成分「からなる(consisting of)」と記載する本明細書の実施形態は、記載された成分「を含む(comprising)」又は「から本質的になる(consisting essentially of)」とも考えられ;及び様々な成分「から本質的になる(consisting essentially of)」と記載する本明細書の実施形態は、記載された成分「からなる(consisting of)」又は「含む(comprising)」とも考えられる(この互換性は、特許請求の範囲におけるこれらの用語の使用には適用されない)。「又は」という用語は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、包括的な意味で、すなわち、「及び/又は」と同等に使用される。
明細書及び特許請求の範囲の全ての数字は、「約」という用語によって修飾されている。これは、各数字が、問われている数値又は範囲の10%と定義されるような小さな変動を含むことを意味する。
これより本発明の特定の実施形態を詳細に参照するが、それらの例は、添付の図面に例示されている。本発明は、図示された実施形態に関連して説明されているが、それらは本発明をそれらの実施形態に限定することを意図していないことが理解されよう。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲及び含まれる実施形態によって定義される本発明内に含まれ得る全ての代替形態、修正形態、及び均等物を網羅することを意図している。
本明細書で使用されるいかなるセクションの見出しも、構成上の目的のみのためであり、決して所望の主題を限定するものと解釈されるべきではない。参照により組み込まれるいずれかの材料が、本明細書で定義されるいずれかの用語又は本明細書の他の明示的な内容と矛盾する場合、本明細書が優先する。本教示は、様々な実施形態に関連して説明されているが、本教示がそのような実施形態に限定されることは意図されていない。逆に、本教示は、当業者によって理解されるように、様々な代替、変更、及び均等物を包含する。
II. 処置プロトコルを設計するための診断方法
本出願は、ヒト患者における卵巣がんの診断方法を含む。いくつかの実施形態では、方法は、これらの診断方法に基づいて処置プロトコルを設計することを含む。方法は、患者からの腫瘍試料中のグランザイムK(GZMK)、グランザイムB(GZMB)、並びに骨髄細胞(TREM)タンパク質TREM1及びTREM2に発現するトリガー受容体の少なくとも1つの発現に関する。
本出願は、ヒト患者における卵巣がんの診断方法を含む。いくつかの実施形態では、方法は、これらの診断方法に基づいて処置プロトコルを設計することを含む。方法は、患者からの腫瘍試料中のグランザイムK(GZMK)、グランザイムB(GZMB)、並びに骨髄細胞(TREM)タンパク質TREM1及びTREM2に発現するトリガー受容体の少なくとも1つの発現に関する。
いくつかの実施形態では、方法は、患者からの腫瘍試料中のGMZK、TREM1及びTREM2の全てを評価することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、患者からの腫瘍細胞におけるGMZB、TREM1及びTREM2の全てを評価することを含む。
したがって、いくつかの実施形態では、腫瘍試料は腫瘍細胞であり得る。腫瘍細胞は、腫瘍からの間質細胞又は免疫細胞であり得る。いくつかの実施形態では、腫瘍試料は腫瘍生検であり得る。
A. GZMK発現
CD8+T細胞は、腫瘍発生及びウイルス感染又は細菌感染に対する防御応答において機能する。いくつかの実施形態では、CD8+T細胞量は、がんにおける無増悪生存に関連する。
CD8+T細胞は、腫瘍発生及びウイルス感染又は細菌感染に対する防御応答において機能する。いくつかの実施形態では、CD8+T細胞量は、がんにおける無増悪生存に関連する。
表面抗原が結合すると、CD8+T細胞は、細胞傷害性の重要なエフェクター分子をコードする遺伝子を差次的に発現し得る。グランザイムは、標的細胞を認識し、結合し、溶解するように発現されるエフェクター分子の群である。グランザイムの例としては、グランザイムA、B、H、K及びM(GZMA、GZMB、GZMH、GZMK、GZMM)が挙げられる。多くの実施形態では、GZMK発現は、除外腫瘍細胞のCD8+T細胞において上昇している。いくつかの実施形態では、GZMK発現CD8+T細胞(GZMK/CD8+T細胞)は、浸潤腫瘍細胞及び砂漠腫瘍細胞に見られる。いくつかの実施形態では、GZMK/CD8+T細胞は、浸潤腫瘍細胞及び砂漠腫瘍細胞にはほとんど存在しない。
多くの実施形態では、卵巣がんを有するヒト患者の処置プロトコルを設計する方法は、GZMKの発現レベルを決定することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、患者からの腫瘍試料におけるGZMK発現レベルを決定することを含む。いくつかの実施形態では、腫瘍試料は、TME、免疫浸潤表現型、免疫除外表現型、及び/又は免疫砂漠表現型の細胞を含む。
多くの実施形態では、方法は、下記のセクションII.E.に記載されるように、GZMKの発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することを更に含む。いくつかの実施形態では、参照試料と比較した場合のGZMKのより高い発現は、生存の低下に関連する。いくつかの実施形態では、参照試料と比較したGZMKレベルの上昇は、除外腫瘍と関連する。
B. GZMB発現
いくつかの実施形態では、GZMKの代わりに、GZMB発現がCD8+T細胞において上昇する。いくつかの実施形態では、セクションII.Eで以下に記載されるように、参照試料と比較した場合のGZMBのより高い発現は、浸潤腫瘍表現型に関連する。
いくつかの実施形態では、GZMKの代わりに、GZMB発現がCD8+T細胞において上昇する。いくつかの実施形態では、セクションII.Eで以下に記載されるように、参照試料と比較した場合のGZMBのより高い発現は、浸潤腫瘍表現型に関連する。
C. TREM1発現
多くの実施形態では、卵巣がんを有するヒト患者の処置プロトコルを設計する方法は、患者からの腫瘍試料中のTREM1の発現レベルを決定することを含む。ヒト腫瘍に浸潤するマクロファージにおけるTREM1の高発現は、攻撃的な腫瘍挙動及び患者の生存不良に関連する。TREM1の薬理学的阻害は、炎症応答を弱めることによって、生存上の利点及び臓器損傷又は腫瘍成長からの保護を提供し得る。
多くの実施形態では、卵巣がんを有するヒト患者の処置プロトコルを設計する方法は、患者からの腫瘍試料中のTREM1の発現レベルを決定することを含む。ヒト腫瘍に浸潤するマクロファージにおけるTREM1の高発現は、攻撃的な腫瘍挙動及び患者の生存不良に関連する。TREM1の薬理学的阻害は、炎症応答を弱めることによって、生存上の利点及び臓器損傷又は腫瘍成長からの保護を提供し得る。
多くの実施形態では、方法は、下記のセクションII.E.に記載されるように、TREM1発現レベルを参照試料と比較することを含む。いくつかの実施形態では、参照試料と比較したTREM1の発現レベルの上昇は、MDSC様骨髄細胞の存在に関連する。いくつかの実施形態では、参照試料と比較したTREM1レベルの上昇は、砂漠腫瘍に関連する。
D. TREM2発現
多くの実施形態では、卵巣がんを有するヒト患者の処置プロトコルを設計する方法は、患者からの腫瘍試料中のTREM2の発現レベルを決定することを含む。TREM2は、肝細胞がん及び結腸直腸がんにおいて腫瘍抑制因子として作用する。TREM1及びTREM2は、それぞれ骨髄細胞の異なるサブセットに連結され、卵巣がんの処置選択を知らせ得る。
多くの実施形態では、卵巣がんを有するヒト患者の処置プロトコルを設計する方法は、患者からの腫瘍試料中のTREM2の発現レベルを決定することを含む。TREM2は、肝細胞がん及び結腸直腸がんにおいて腫瘍抑制因子として作用する。TREM1及びTREM2は、それぞれ骨髄細胞の異なるサブセットに連結され、卵巣がんの処置選択を知らせ得る。
多くの実施形態では、方法は、下記のセクションII.E.に記載されるように、TREM2発現レベルを参照試料と比較することを含む。いくつかの実施形態では、参照試料と比較したTREM2発現レベルの上昇は、TAM様マクロファージの存在に関連する。いくつかの実施形態では、参照試料と比較したTREM2レベルの上昇は、除外腫瘍及び/又は浸潤腫瘍に関連する。
E. 参考試料の使用
多くの実施形態において、GZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2の発現レベルが、参照試料と比較される。
多くの実施形態において、GZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2の発現レベルが、参照試料と比較される。
いくつかの実施形態では、参照試料は健康な対象である。いくつかの実施形態では、参照試料は、身体の同じ部分などからの正常組織である。正常組織は、健常対象又は健常対象のプール、同じ患者、異なる患者、又は患者のプールに由来し得る。
いくつかの実施形態では、参照試料は、既知の砂漠腫瘍、既知の除外腫瘍、又は既知の浸潤腫瘍を有する患者である。参照試料は、患者腫瘍試料のTMEにわたる細胞、又は浸潤、除外、若しくは砂漠などの特異的免疫表現型を有する細胞を指し得る。いくつかの実施形態では、参照試料は、浸潤細胞、除外細胞、及び/又は砂漠細胞の試料である。いくつかの実施形態では、参照試料は、対象の病歴又は患者の処置計画における特定の時点で得られた腫瘍試料である。いくつかの実施形態では、参照試料は、同じ患者、異なる患者、又は患者のプールに由来し得る。
いくつかの実施形態では、参照試料は、既知の砂漠腫瘍、既知の除外腫瘍、又は既知の浸潤腫瘍を有する患者である。参照試料は、患者腫瘍試料のTMEにわたる細胞、又は浸潤、除外、若しくは砂漠などの特異的免疫表現型を有する細胞を指し得る。いくつかの実施形態では、参照試料は、浸潤細胞、除外細胞、及び/又は砂漠細胞の試料である。いくつかの実施形態では、参照試料は、対象の病歴又は患者の処置計画における特定の時点で得られた腫瘍試料である。いくつかの実施形態では、参照試料は、同じ患者、異なる患者、又は患者のプールに由来し得る。
いくつかの実施形態では、参照試料は、治療に応答した患者である。
いくつかの実施形態では、参照試料は、複数の患者及び/又は対象にわたってまとめられたデータである。いくつかの実施形態では、参照試料は、参照遺伝子(複数可)(すなわち、ハウスキーピング遺伝子)と比較したGZMK、TREM1、及びTREM2遺伝子発現レベルのそれぞれについて、高い閾値対低い閾値について事前に検証された患者腫瘍組織試料のプールである。
F. 遺伝子発現プロファイリング
様々な技術を使用して、患者腫瘍試料からのGZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2の発現レベルを測定することができる。いくつかの実施形態では、発現レベルは、DNA又はRNAシーケンシング法を使用して決定される。いくつかの実施形態では、方法は、mRNA転写物又はRNA転写物を測定することを含む。いくつかの実施形態では、RNA転写物はscRNAseqによって決定される。GZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2のmRNA転写物の測定されたレベルは、腫瘍試料中の少なくとも1つの参照遺伝子(すなわち、ハウスキーピング遺伝子)のmRNA転写物に対して正規化され得る。
様々な技術を使用して、患者腫瘍試料からのGZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2の発現レベルを測定することができる。いくつかの実施形態では、発現レベルは、DNA又はRNAシーケンシング法を使用して決定される。いくつかの実施形態では、方法は、mRNA転写物又はRNA転写物を測定することを含む。いくつかの実施形態では、RNA転写物はscRNAseqによって決定される。GZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2のmRNA転写物の測定されたレベルは、腫瘍試料中の少なくとも1つの参照遺伝子(すなわち、ハウスキーピング遺伝子)のmRNA転写物に対して正規化され得る。
いくつかの実施形態では、CD8+T細胞において、GZMKのRNA転写物の正規化レベルの上昇がある。いくつかの実施形態では、GZMK陽性であるCD8+T細胞の数は、GZMK陰性であるCD8+T細胞の数よりも多い。いくつかの実施形態では、マクロファージにおいて、TREM2のRNA転写物の正規化レベルの上昇がある。
いくつかの実施形態では、GZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2の発現レベルは、免疫組織化学を使用して決定される。
いくつかの実施形態では、遺伝子発現プロファイリングは、蛍光活性化細胞選別(FACS)などの細胞選別技術を含み得る。
いくつかの実施形態では、GZMK、GZMB、TREM1及び/又はTREM2の少なくとも1つの発現レベルを評価する前に、腫瘍試料は、腫瘍細胞、間質細胞及び免疫細胞に分離され得る。
III. 卵巣がんを、砂漠型、除外型又は浸潤型の腫瘍として特徴付ける方法
本発明の方法は、免疫表現型:砂漠、除外、及び浸潤に従ってヒト患者の卵巣がんを特徴付ける方法を含む。方法は、患者からの腫瘍試料中のGZMK、GZMB、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することを含み得る。セクションIIで上述したように、各遺伝子発現レベルは、参照試料中の発現レベルと比較される。本明細書に開示される特性評価方法は、卵巣がんを有するヒト患者を処置する方法を知らせるために使用され得る。いくつかの実施形態では、処置方法は、卵巣がんを砂漠、除外、又は浸潤として特徴付けることを含む。
本発明の方法は、免疫表現型:砂漠、除外、及び浸潤に従ってヒト患者の卵巣がんを特徴付ける方法を含む。方法は、患者からの腫瘍試料中のGZMK、GZMB、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することを含み得る。セクションIIで上述したように、各遺伝子発現レベルは、参照試料中の発現レベルと比較される。本明細書に開示される特性評価方法は、卵巣がんを有するヒト患者を処置する方法を知らせるために使用され得る。いくつかの実施形態では、処置方法は、卵巣がんを砂漠、除外、又は浸潤として特徴付けることを含む。
いくつかの実施形態では、参照試料と比較した場合のGZMKのより高い発現は、除外腫瘍表現型に関連する。
いくつかの実施形態では、参照試料と比較した場合のGZMBのより高い発現は、浸潤腫瘍表現型に関連する。
いくつかの実施形態では、参照試料と比較した場合のTREM1のより高い発現は、砂漠腫瘍表現型に関連する。
いくつかの実施形態では、参照試料と比較した場合のTREM2のより高い発現は、除外腫瘍表現型及び浸潤腫瘍表現型に関連する。
したがって、これらの関連付けにより、臨床医は、卵巣がんを、唯一のデータ点として、又は他のデータ点と組み合わせて、砂漠、除外、又は浸潤として特徴付けることが可能になる。
IV. 処置方法
本発明の方法は、ヒト患者における卵巣がんの処置方法を含む。多くの実施形態では、方法は、セクションIIで上述したように、患者からの腫瘍試料中のGZMK、GZMB、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することを含む。多くの実施形態において、方法は、上記のセクションII.E.で記載されるように、GZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することを含む。
本発明の方法は、ヒト患者における卵巣がんの処置方法を含む。多くの実施形態では、方法は、セクションIIで上述したように、患者からの腫瘍試料中のGZMK、GZMB、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することを含む。多くの実施形態において、方法は、上記のセクションII.E.で記載されるように、GZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを参照試料中の発現レベルと比較することを含む。
いくつかの実施形態では、セクションIIIで上述したように、卵巣がんを砂漠、除外又は浸潤として特徴付ける方法は、処置方法を知らせ得る。特徴付けの方法は、患者からの腫瘍試料中のGZMK、GZMB、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することを含む。セクションIIで上述したように、各遺伝子の発現を参照試料と比較する。
A. 患者の生存の増加に関連するより低いGZMK発現を有する腫瘍を処置する方法
いくつかの実施形態では、参照試料と比較した場合のより低いGZMK発現は、患者の生存の増加に関連する。いくつかの実施形態では、方法は、患者に化学療法を投与することを含む。いくつかの実施形態では、化学療法は、アルブミン結合パクリタキセル(nab-パクリタキセル(Abraxane)(登録商標))、アルトレタミン(Hexalen(登録商標))、カペシタビン(Xeloda(登録商標))、カルボプラチン、シスプラチン、シクロホスファミド(Cytoxan(登録商標))、ドセタキセル(Taxotere(登録商標))、エトポシド(VP-16)、ゲムシタビン(Gemzar(登録商標))、イホスファミド(Ifex(登録商標))、イリノテカン(CPT-11(Camptosar(登録商標)))、ドキソルビシン(リポソームドキソルビシン(Doxil(登録商標))など)、メルファラン、パクリタキセル(Taxol(登録商標))、ペメトレキセド(Alimta(登録商標))、トポテカン、ビノレルビン(Navelbine(登録商標))、ニクロサミド、メトホルミン、BAY 87-2243、デシタビン、ガデシタビン、アザシチジン、アバゴボマブ、オレゴボマブ、ニボルマブを含むNeoVax、アンロチニブ、ロスバスタチンを含むエノキサパリン、ニラパリブ、キアウラニブ、ペグ化リポソームドキソルビシンを含むトラベクチン、ACB-S6-500、SGI-110、レトロゾール、パゾパニブ、パルボシクリブ、アパチニブ、マシチニブ、カバジタキセル、IMAB027、フルダラビン、ABT-888、フォスタマチニブ、オラパリブ、テモゾロミド、タラゾパリブ、P53-SLP、OMP-54F28、ヒドララジン及びバルプロ酸マグネシウム、フルダラビン、ラパチニブ、ベンダムスチンHCL、ソラフェニブ、カンレリズマブ、トレメリムマブ、トコトリエノール、及び/又はエキセメスタンを含む。
いくつかの実施形態では、参照試料と比較した場合のより低いGZMK発現は、患者の生存の増加に関連する。いくつかの実施形態では、方法は、患者に化学療法を投与することを含む。いくつかの実施形態では、化学療法は、アルブミン結合パクリタキセル(nab-パクリタキセル(Abraxane)(登録商標))、アルトレタミン(Hexalen(登録商標))、カペシタビン(Xeloda(登録商標))、カルボプラチン、シスプラチン、シクロホスファミド(Cytoxan(登録商標))、ドセタキセル(Taxotere(登録商標))、エトポシド(VP-16)、ゲムシタビン(Gemzar(登録商標))、イホスファミド(Ifex(登録商標))、イリノテカン(CPT-11(Camptosar(登録商標)))、ドキソルビシン(リポソームドキソルビシン(Doxil(登録商標))など)、メルファラン、パクリタキセル(Taxol(登録商標))、ペメトレキセド(Alimta(登録商標))、トポテカン、ビノレルビン(Navelbine(登録商標))、ニクロサミド、メトホルミン、BAY 87-2243、デシタビン、ガデシタビン、アザシチジン、アバゴボマブ、オレゴボマブ、ニボルマブを含むNeoVax、アンロチニブ、ロスバスタチンを含むエノキサパリン、ニラパリブ、キアウラニブ、ペグ化リポソームドキソルビシンを含むトラベクチン、ACB-S6-500、SGI-110、レトロゾール、パゾパニブ、パルボシクリブ、アパチニブ、マシチニブ、カバジタキセル、IMAB027、フルダラビン、ABT-888、フォスタマチニブ、オラパリブ、テモゾロミド、タラゾパリブ、P53-SLP、OMP-54F28、ヒドララジン及びバルプロ酸マグネシウム、フルダラビン、ラパチニブ、ベンダムスチンHCL、ソラフェニブ、カンレリズマブ、トレメリムマブ、トコトリエノール、及び/又はエキセメスタンを含む。
B. 除外腫瘍を示すより高いGZMK発現を有する腫瘍を処置する方法
いくつかの実施形態では、より高いGZMK発現は、患者の生存の低下に関連し、及び/又は除外腫瘍を示す。いくつかの実施形態では、方法は、患者に化学療法を投与することを含む。いくつかの実施形態では、より高いGZMK発現は、患者の生存の低下に関連する。いくつかの実施形態では、化学療法は、GZMK発現が腫瘍において示された後で停止される。いくつかの実施形態では、GZMK発現が腫瘍において示された後、緩和ケアが患者に施される。
いくつかの実施形態では、より高いGZMK発現は、患者の生存の低下に関連し、及び/又は除外腫瘍を示す。いくつかの実施形態では、方法は、患者に化学療法を投与することを含む。いくつかの実施形態では、より高いGZMK発現は、患者の生存の低下に関連する。いくつかの実施形態では、化学療法は、GZMK発現が腫瘍において示された後で停止される。いくつかの実施形態では、GZMK発現が腫瘍において示された後、緩和ケアが患者に施される。
C. 砂漠腫瘍を示すより高いTREM1発現を有する腫瘍を処置する方法
いくつかの実施形態では、より高いTREM1発現は、砂漠腫瘍を示す。いくつかの実施形態では、腫瘍は卵巣腫瘍である。これらの実施形態のいくつかでは、処置方法は、化学療法又は自己/同種異系エフェクター細胞で患者を処置することを含む。いくつかの実施形態では、化学療法は、アルブミン結合パクリタキセル(nab-パクリタキセル(Abraxane)(登録商標))、アルトレタミン(Hexalen(登録商標))、カペシタビン(Xeloda(登録商標))、カルボプラチン、シスプラチン、シクロホスファミド(Cytoxan(登録商標))、ドセタキセル(Taxotere(登録商標))、エトポシド(VP-16)、ゲムシタビン(Gemzar(登録商標))、イホスファミド(Ifex(登録商標))、イリノテカン(CPT-11(Camptosar(登録商標)))、ドキソルビシン(リポソームドキソルビシン(Doxil(登録商標))など)、メルファラン、パクリタキセル(Taxol(登録商標))、ペメトレキセド(Alimta(登録商標))、トポテカン、ビノレルビン(Navelbine(登録商標))、ニクロサミド、メトホルミン、BAY 87-2243、デシタビン、ガデシタビン、アザシチジン、アバゴボマブ、オレゴボマブ、ニボルマブを含むNeoVax、アンロチニブ、ロスバスタチンを含むエノキサパリン、ニラパリブ、キアウラニブ、ペグ化リポソームドキソルビシンを含むトラベクチン、ACB-S6-500、SGI-110、レトロゾール、パゾパニブ、パルボシクリブ、アパチニブ、マシチニブ、カバジタキセル、IMAB027、フルダラビン、ABT-888、フォスタマチニブ、オラパリブ、テモゾロミド、タラゾパリブ、P53-SLP、OMP-54F28、ヒドララジン及びバルプロ酸マグネシウム、フルダラビン、ラパチニブ、ベンダムスチンHCL、ソラフェニブ、カンレリズマブ、トレメリムマブ、トコトリエノール、及び/又はエキセメスタンを含む。
いくつかの実施形態では、より高いTREM1発現は、砂漠腫瘍を示す。いくつかの実施形態では、腫瘍は卵巣腫瘍である。これらの実施形態のいくつかでは、処置方法は、化学療法又は自己/同種異系エフェクター細胞で患者を処置することを含む。いくつかの実施形態では、化学療法は、アルブミン結合パクリタキセル(nab-パクリタキセル(Abraxane)(登録商標))、アルトレタミン(Hexalen(登録商標))、カペシタビン(Xeloda(登録商標))、カルボプラチン、シスプラチン、シクロホスファミド(Cytoxan(登録商標))、ドセタキセル(Taxotere(登録商標))、エトポシド(VP-16)、ゲムシタビン(Gemzar(登録商標))、イホスファミド(Ifex(登録商標))、イリノテカン(CPT-11(Camptosar(登録商標)))、ドキソルビシン(リポソームドキソルビシン(Doxil(登録商標))など)、メルファラン、パクリタキセル(Taxol(登録商標))、ペメトレキセド(Alimta(登録商標))、トポテカン、ビノレルビン(Navelbine(登録商標))、ニクロサミド、メトホルミン、BAY 87-2243、デシタビン、ガデシタビン、アザシチジン、アバゴボマブ、オレゴボマブ、ニボルマブを含むNeoVax、アンロチニブ、ロスバスタチンを含むエノキサパリン、ニラパリブ、キアウラニブ、ペグ化リポソームドキソルビシンを含むトラベクチン、ACB-S6-500、SGI-110、レトロゾール、パゾパニブ、パルボシクリブ、アパチニブ、マシチニブ、カバジタキセル、IMAB027、フルダラビン、ABT-888、フォスタマチニブ、オラパリブ、テモゾロミド、タラゾパリブ、P53-SLP、OMP-54F28、ヒドララジン及びバルプロ酸マグネシウム、フルダラビン、ラパチニブ、ベンダムスチンHCL、ソラフェニブ、カンレリズマブ、トレメリムマブ、トコトリエノール、及び/又はエキセメスタンを含む。
いくつかの実施形態では、処置は、MDSC様骨髄細胞を標的とする治療を含む。いくつかの実施形態では、MDSC様骨髄細胞は卵巣腫瘍細胞である。いくつかの実施形態では、MDSC様骨髄細胞を標的とする治療法は、シスプラチン、5-フルオロウラシル、ゲムシタビン、パクリタキセル、肝臓X受容体(LXR)ベータアゴニスト、チェックポイント阻害剤、及び/又は抗TGFβ療法(例えば、ペンブロリズマブ及びフレソリムマブを含む抗TGFβ抗体)を含み得る。いくつかの実施形態では、チェックポイント阻害剤療法は、ペンブロリズマブ(Ketruda(登録商標))、ニボルマブ(Opdivo(登録商標))、セミプリマブ(Libtayo(登録商標))、トリパリマブ、CT-011、モノクローナル抗体HX0088、及び抗体AK105などの抗PD-1療法である。いくつかの実施形態では、チェックポイント阻害剤療法は、アテゾリズマブ(Tecentriq(登録商標))、アベルマブ(Bavencio(登録商標))、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、トレメリムマブ、mAb ZKAB001、トレメリムマブ、及びラムシルマブ(Cyramza)などの抗PD-L1療法である。
D. 浸潤腫瘍を示すより高いGZMB及び/又はより高いTREM2発現を有する腫瘍を処置する方法
いくつかの実施形態では、より高いGZMB発現及び/又はより高いTREM2発現は、浸潤腫瘍を示す。いくつかの実施形態では、浸潤腫瘍は卵巣腫瘍である。いくつかの実施形態では、処置は、TAM様マクロファージ細胞を標的とする治療法を含む。いくつかの実施形態では、処置方法は、例えばチェックポイント阻害剤療法などのがん免疫療法で患者を処置することを含む。いくつかの実施形態では、チェックポイント阻害剤療法は、ペンブロリズマブ(Ketruda(登録商標))、ニボルマブ(Opdivo(登録商標))、セミプリマブ(Libtayo(登録商標))、トリパリマブ、CT-011、モノクローナル抗体HX0088、及び抗体AK105などの抗PD-1療法である。いくつかの実施形態では、チェックポイント阻害剤療法は、アテゾリズマブ(Tecentriq(登録商標))、アベルマブ(Bavencio(登録商標))、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、トレメリムマブ、mAb ZKAB001、トレメリムマブ、及びラムシルマブ(Cyramza)などの抗PD-L1療法である。いくつかの実施形態では、がん免疫療法剤は、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、モトリモド、腫瘍溶解性ウイルス、NY-ESO-1がんワクチン、抗XBP1療法、抗アンジオポエチン療法、抗DLL/Notch療法、抗HER2療法、抗メソテリン療法、抗RANKL療法、抗TROP2療法、及びVEGF/VEGF-R療法を含み得る。
いくつかの実施形態では、より高いGZMB発現及び/又はより高いTREM2発現は、浸潤腫瘍を示す。いくつかの実施形態では、浸潤腫瘍は卵巣腫瘍である。いくつかの実施形態では、処置は、TAM様マクロファージ細胞を標的とする治療法を含む。いくつかの実施形態では、処置方法は、例えばチェックポイント阻害剤療法などのがん免疫療法で患者を処置することを含む。いくつかの実施形態では、チェックポイント阻害剤療法は、ペンブロリズマブ(Ketruda(登録商標))、ニボルマブ(Opdivo(登録商標))、セミプリマブ(Libtayo(登録商標))、トリパリマブ、CT-011、モノクローナル抗体HX0088、及び抗体AK105などの抗PD-1療法である。いくつかの実施形態では、チェックポイント阻害剤療法は、アテゾリズマブ(Tecentriq(登録商標))、アベルマブ(Bavencio(登録商標))、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、トレメリムマブ、mAb ZKAB001、トレメリムマブ、及びラムシルマブ(Cyramza)などの抗PD-L1療法である。いくつかの実施形態では、がん免疫療法剤は、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、モトリモド、腫瘍溶解性ウイルス、NY-ESO-1がんワクチン、抗XBP1療法、抗アンジオポエチン療法、抗DLL/Notch療法、抗HER2療法、抗メソテリン療法、抗RANKL療法、抗TROP2療法、及びVEGF/VEGF-R療法を含み得る。
E. GZMB、TREM1及び/又はTREM2のより高い発現を有する腫瘍を処置する方法
いくつかの実施形態では、GZMB、TREM1、及び/又はTREM2のより高い発現を有する腫瘍を処置する方法は、免疫エフェクター細胞で患者を処置することを含む。免疫エフェクター細胞の例としては、T細胞輸送調節因子、エピジェネティック調節因子、TMEリモデリング分子、及び放射線療法が挙げられる。
いくつかの実施形態では、GZMB、TREM1、及び/又はTREM2のより高い発現を有する腫瘍を処置する方法は、免疫エフェクター細胞で患者を処置することを含む。免疫エフェクター細胞の例としては、T細胞輸送調節因子、エピジェネティック調節因子、TMEリモデリング分子、及び放射線療法が挙げられる。
実施例
以下は、本発明の方法及び組成物の実施例である。上記に提供される一般的な説明を考慮すると、種々の他の実施形態が実施されてもよいことが理解される。
以下は、本発明の方法及び組成物の実施例である。上記に提供される一般的な説明を考慮すると、種々の他の実施形態が実施されてもよいことが理解される。
本発明者らは、ヒト卵巣がんにおける腫瘍免疫連続体を転写的に分析し、scRNAseqプロファイリング及び免疫組織化学を用いてこの複雑な生態系における組成及び細胞間相互作用を特徴付ける。新たに診断された卵巣がんを有する15人の患者に由来する腫瘍組織からの合計93,218個の単一細胞を分析し、3つの免疫表現型に関連して腫瘍区画、免疫区画及び間質区画の細胞表現型及び機能的表現型を定義することを可能にする。並行して、本発明者らは、in situアッセイを使用して、浸潤腫瘍及び除外腫瘍におけるCD8+GZMB及びCD8+GZMK T細胞の空間分布を特徴付け、卵巣がん患者からの複数の独立した大規模なバルクRNAseq臨床データセットにおける異なる免疫表現型におけるそれらの差次的濃縮を検証する。最後に、本発明者らは、ケモカインリガンド-受容体相互作用に関連して、これらの多様な細胞表現型内及び細胞表現型間の潜在的なクロストークを特定する。本発明者らの包括的な単一細胞プロファイリング研究は、明確な腫瘍免疫表現型を形作る生物学への更なる洞察を提供し、免疫連続体に沿って腫瘍をシフトさせ、それによってがん免疫療法の臨床的利益を最適化するための新しい治療戦略を知らせ得る。
実施例1.単一細胞転写プロファイリングは、患者由来の原発性卵巣腫瘍の完全な細胞生態系を定義する
1.1. 臨床試料-ヒト腫瘍試料、調達及び処理
KIYATEC試料収集。書面によるインフォームドコンセントを提供した後、卵巣がんが疑われるか、又は既知の卵巣がんを有する18歳を超える患者を、Prisma Health(以前はGreenville Health System,Cancer Institute(IRB-Committee C)として知られていた)による施設内審査委員会(IRB)承認の生物学的プロトコルに登録した。Prisma Healthによって指定されたガイドライン及び規制に従って組織取得を行い、全ての参加者からインフォームドコンセントを得た。原発腫瘍部位の外科的減量又は腹腔鏡生検で新鮮組織を収集した。
1.1. 臨床試料-ヒト腫瘍試料、調達及び処理
KIYATEC試料収集。書面によるインフォームドコンセントを提供した後、卵巣がんが疑われるか、又は既知の卵巣がんを有する18歳を超える患者を、Prisma Health(以前はGreenville Health System,Cancer Institute(IRB-Committee C)として知られていた)による施設内審査委員会(IRB)承認の生物学的プロトコルに登録した。Prisma Healthによって指定されたガイドライン及び規制に従って組織取得を行い、全ての参加者からインフォームドコンセントを得た。原発腫瘍部位の外科的減量又は腹腔鏡生検で新鮮組織を収集した。
in situ検証収集in situ検証のため、独立した卵巣がん組織コレクション(n=17)を、Cureline,Inc(米国カリフォルニア州ブリスベン)から調達した。調達された試料もまた、適切な施設内審査委員会(IRB)の承認を得た。
1.2. CD8免疫組織化学
新鮮な組織試料をホルマリンで固定し、パラフィンに包埋し、10μm切片をガラススライドにマウントした。再水和及び抗原回復を、Tris-EDTA緩衝液、pH9.0(Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)を使用して行った。スライドを、抗CD8[144B](Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)又はIgG1[B11/6]アイソタイプ対照(Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)で、両方とも1:50の希釈で、室温で2時間染色した。染色を、マウス及びウサギ特異的HRP/DAB IHC検出キット(Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)を使用して検出した。画像を、Jenoptik(ドイツ国イェーナ)ProgRes C14 plusカメラ及びProgRes CaptureProソフトウェアを備えたOlympus IX 70顕微鏡で撮影した。
新鮮な組織試料をホルマリンで固定し、パラフィンに包埋し、10μm切片をガラススライドにマウントした。再水和及び抗原回復を、Tris-EDTA緩衝液、pH9.0(Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)を使用して行った。スライドを、抗CD8[144B](Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)又はIgG1[B11/6]アイソタイプ対照(Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)で、両方とも1:50の希釈で、室温で2時間染色した。染色を、マウス及びウサギ特異的HRP/DAB IHC検出キット(Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)を使用して検出した。画像を、Jenoptik(ドイツ国イェーナ)ProgRes C14 plusカメラ及びProgRes CaptureProソフトウェアを備えたOlympus IX 70顕微鏡で撮影した。
1.3. scRNAseqのための細胞調製
手術の24時間以内に、卵巣組織を受け取り、直ちに単一細胞に酵素的に解離させ、これを、解離前に組織を凍結したexc5を除いて、10%DMSOを含有する培地中で凍結保存した。このプロトコルをKIYATECによって検証した。凍結腫瘍細胞懸濁液を解凍し、FACS染色緩衝液(1×PBS pH7.4、0.2%BSA、0.09%NaAzide)で希釈した。細胞を、二重蛍光AO/PIを用いてCellometer Auto 2000で計数した。次いで、細胞をFcRブロッキング試薬と共に30分間インキュベートし、続いて抗体を氷上で更に30分間インキュベートした。FACSaria Fusionで選別する直前に、細胞を生及び死マーカー7-AAD(1/16)及びカルセインブルー(1/500)で染色した。ダブレットを除外し、低7-AAD及び高カルセインブルーに基づいて生細胞を特定した。卵巣組織あたりの腫瘍区画、免疫区画及び間質区画に細胞を選別するために使用される抗体は、抗CD45-APC-Cy7(1/100、#304014、BioLegend)及び抗EpCAM-APC(1/20、#324208、BioLegend)であった。選別後、試料を直ちにスピンし、セルソーターによって提供された細胞数に従って600~1,000細胞/μLでPBSに再懸濁した。Mater Mix+細胞懸濁液を調製するために、本発明者らは、Chromium Single Cell 3’ Reagent Kits User Guide(v2 Chemistry)(10x Genomics、米国カリフォルニア州)のCell Suspension Volume Calculator Tableを参照して、適切な体積のヌクレアーゼフリー水及び対応する体積の単一細胞懸濁液(標的細胞回収5000~6000細胞)を、各管で合計100μlずつMaster Mixに添加する。90μlの上記混合物をクロムチップBに充填し、続いてプロトコル(Gel Bead&Multiplex Kit V2及びChip Kit(#PN-120237、10x Genomics))に従ってゲルビーズ及び他の試薬をチップに充填した。Gel Bead-In Emulsions(GEM)生成及び細胞バーコード化のためのクロムコントローラーを実行した後、GEM逆転写インキュベーションのためにGEMをサーマルサイクラーに移し、続いてポストGEM-RTクリーンアップ、cDNA増幅、QC及び定量化を行った。
手術の24時間以内に、卵巣組織を受け取り、直ちに単一細胞に酵素的に解離させ、これを、解離前に組織を凍結したexc5を除いて、10%DMSOを含有する培地中で凍結保存した。このプロトコルをKIYATECによって検証した。凍結腫瘍細胞懸濁液を解凍し、FACS染色緩衝液(1×PBS pH7.4、0.2%BSA、0.09%NaAzide)で希釈した。細胞を、二重蛍光AO/PIを用いてCellometer Auto 2000で計数した。次いで、細胞をFcRブロッキング試薬と共に30分間インキュベートし、続いて抗体を氷上で更に30分間インキュベートした。FACSaria Fusionで選別する直前に、細胞を生及び死マーカー7-AAD(1/16)及びカルセインブルー(1/500)で染色した。ダブレットを除外し、低7-AAD及び高カルセインブルーに基づいて生細胞を特定した。卵巣組織あたりの腫瘍区画、免疫区画及び間質区画に細胞を選別するために使用される抗体は、抗CD45-APC-Cy7(1/100、#304014、BioLegend)及び抗EpCAM-APC(1/20、#324208、BioLegend)であった。選別後、試料を直ちにスピンし、セルソーターによって提供された細胞数に従って600~1,000細胞/μLでPBSに再懸濁した。Mater Mix+細胞懸濁液を調製するために、本発明者らは、Chromium Single Cell 3’ Reagent Kits User Guide(v2 Chemistry)(10x Genomics、米国カリフォルニア州)のCell Suspension Volume Calculator Tableを参照して、適切な体積のヌクレアーゼフリー水及び対応する体積の単一細胞懸濁液(標的細胞回収5000~6000細胞)を、各管で合計100μlずつMaster Mixに添加する。90μlの上記混合物をクロムチップBに充填し、続いてプロトコル(Gel Bead&Multiplex Kit V2及びChip Kit(#PN-120237、10x Genomics))に従ってゲルビーズ及び他の試薬をチップに充填した。Gel Bead-In Emulsions(GEM)生成及び細胞バーコード化のためのクロムコントローラーを実行した後、GEM逆転写インキュベーションのためにGEMをサーマルサイクラーに移し、続いてポストGEM-RTクリーンアップ、cDNA増幅、QC及び定量化を行った。
1.4. scRNASeqライブラリの調製
各患者について、免疫細胞及び間質細胞が分離されず、区画あたり2つのライブラリ(腫瘍及び免疫/間質)が生成された4つの砂漠腫瘍を除いて、1区画あたり1つのライブラリ(腫瘍、免疫及び間質)を生成し、患者あたり3つのライブラリを得た。Chromium Single Cell 3’ Library(v2 chemistry)を使用した3’遺伝子発現ライブラリの構築を、製造者の説明書(support.10xgenomics.com/single-cell-gene-expression/library-prep/doc/user-guide-chromium-single-cell-3-reagent-kits-user-guide-v2-chemistry)に従って実施した。技術的バッチ効果を低減するために、本発明者らは、区画表現型及び免疫表現型の両方によるライブラリの生成をランダム化した。ライブラリ構築後のQCを、Agilent Bioanalyzer High Sensitivity chip(#5067-4627、Agilent Technologies、米国カリフォルニア州サンタクララ)によって行い、ライブラリを、KAPAライブラリ定量化ユニバーサルキット(#07960140001、Roche)によって定量化した。
各患者について、免疫細胞及び間質細胞が分離されず、区画あたり2つのライブラリ(腫瘍及び免疫/間質)が生成された4つの砂漠腫瘍を除いて、1区画あたり1つのライブラリ(腫瘍、免疫及び間質)を生成し、患者あたり3つのライブラリを得た。Chromium Single Cell 3’ Library(v2 chemistry)を使用した3’遺伝子発現ライブラリの構築を、製造者の説明書(support.10xgenomics.com/single-cell-gene-expression/library-prep/doc/user-guide-chromium-single-cell-3-reagent-kits-user-guide-v2-chemistry)に従って実施した。技術的バッチ効果を低減するために、本発明者らは、区画表現型及び免疫表現型の両方によるライブラリの生成をランダム化した。ライブラリ構築後のQCを、Agilent Bioanalyzer High Sensitivity chip(#5067-4627、Agilent Technologies、米国カリフォルニア州サンタクララ)によって行い、ライブラリを、KAPAライブラリ定量化ユニバーサルキット(#07960140001、Roche)によって定量化した。
1.5. scRNAseqライブラリのシーケンシング及び生データ処理
患者あたりの全てのライブラリをプールし、高出力キットv2又はv2.5を備えるIllumina NextSeq 500で配列決定した(150サイクル)。本発明者らは、キットv2及びv2.5の両方が同様の結果を生成し、同じライブラリ上の両方のキットからの配列決定結果を比較して、技術的バッチ効果が検出されないことを確認した。リードを、CellRanger v3.0.2(10xgenomics.com)を使用してヒトゲノム(GRCh38)にマッピングした。まず、cellrangerサンプルシート付きのcellranger mkfastqコマンドを使用して、各フローセルのベースコールファイルをfastqファイルに分離した。第2に、引数にライブラリ名を指定することによって各ライブラリの単一細胞性質カウントを生成するために、cellrangerカウントコマンドを呼び出した。フィルタリングされた特徴的なバーコードマトリックスを、更なるデータ分析に使用した。
患者あたりの全てのライブラリをプールし、高出力キットv2又はv2.5を備えるIllumina NextSeq 500で配列決定した(150サイクル)。本発明者らは、キットv2及びv2.5の両方が同様の結果を生成し、同じライブラリ上の両方のキットからの配列決定結果を比較して、技術的バッチ効果が検出されないことを確認した。リードを、CellRanger v3.0.2(10xgenomics.com)を使用してヒトゲノム(GRCh38)にマッピングした。まず、cellrangerサンプルシート付きのcellranger mkfastqコマンドを使用して、各フローセルのベースコールファイルをfastqファイルに分離した。第2に、引数にライブラリ名を指定することによって各ライブラリの単一細胞性質カウントを生成するために、cellrangerカウントコマンドを呼び出した。フィルタリングされた特徴的なバーコードマトリックスを、更なるデータ分析に使用した。
1.6. scRNAシーケンシングデータの分析
CellRangerからのコアscRNAseq工程を、seurat v3.0.0を使用して行った。まず、リード10x及びmakeseuratobjectを用いて、各ライブラリをseuratオブジェクトに変換した。区画注釈のフィルタリングを行い、プールされたライブラリで配列決定された砂漠免疫細胞から砂漠間質を分離するために、44個全てのライブラリのデータを併合した(図1A~図1E)。データを、少なくとも10個の細胞において発現された遺伝子及び少なくとも200個の遺伝子、6000個以下の遺伝子及び5%未満のミトコンドリア転写物を発現した細胞を含むようにフィルタリングした。これらのカットオフは、各ライブラリのQC検査によって決定した。続いて、データを対数正規化し、平均分散検査によって可変遺伝子を検出し、スケーリングし、主成分を計算した。エルボープロットを使用して上位主成分を特定し、uMAP次元削減に使用した。クラスタ特定は、FACS間質及び腫瘍注釈に基づいて混合間質-腫瘍界面を最もよく分離する解像度で行った。免疫、間質、腫瘍及び正常な上皮クラスタを特定するために、各クラスタについて以下の遺伝子マーカーの平均発現を計算した:1)免疫区画:PTPRC、CD79A、2)間質区画:VWF、PECAM1、COL1A1、COL3A1、DCN、3)腫瘍区画:EPCAM、4)正常上皮細胞:PIFO、CAPS、TMEM190、SNTN。クラスタ同一性は、0.8を超える平均発現カットオフで決定され、FACS注釈とほとんど一致した注釈が得られた。FACS注釈付き区画以外の区画及び正常な上皮細胞のクラスタ(クラスタ34)でクラスタ化した細胞を、更なる分析から除去した。
CellRangerからのコアscRNAseq工程を、seurat v3.0.0を使用して行った。まず、リード10x及びmakeseuratobjectを用いて、各ライブラリをseuratオブジェクトに変換した。区画注釈のフィルタリングを行い、プールされたライブラリで配列決定された砂漠免疫細胞から砂漠間質を分離するために、44個全てのライブラリのデータを併合した(図1A~図1E)。データを、少なくとも10個の細胞において発現された遺伝子及び少なくとも200個の遺伝子、6000個以下の遺伝子及び5%未満のミトコンドリア転写物を発現した細胞を含むようにフィルタリングした。これらのカットオフは、各ライブラリのQC検査によって決定した。続いて、データを対数正規化し、平均分散検査によって可変遺伝子を検出し、スケーリングし、主成分を計算した。エルボープロットを使用して上位主成分を特定し、uMAP次元削減に使用した。クラスタ特定は、FACS間質及び腫瘍注釈に基づいて混合間質-腫瘍界面を最もよく分離する解像度で行った。免疫、間質、腫瘍及び正常な上皮クラスタを特定するために、各クラスタについて以下の遺伝子マーカーの平均発現を計算した:1)免疫区画:PTPRC、CD79A、2)間質区画:VWF、PECAM1、COL1A1、COL3A1、DCN、3)腫瘍区画:EPCAM、4)正常上皮細胞:PIFO、CAPS、TMEM190、SNTN。クラスタ同一性は、0.8を超える平均発現カットオフで決定され、FACS注釈とほとんど一致した注釈が得られた。FACS注釈付き区画以外の区画及び正常な上皮細胞のクラスタ(クラスタ34)でクラスタ化した細胞を、更なる分析から除去した。
各フィルタリングされた区画及び新たに注釈が付けられた区画の生データを、上記のように更に下流の分析のために別々に処理した。次元削減のための主成分の数は、各区画に対して個別に決定された。間質区画及び免疫区画における主要な細胞型を、以下の遺伝子マーカー:1)線維芽細胞:DCN、C1R、PDGFRA、OGN、2)内皮細胞:PECAM1、3)周皮細胞:RGS5、4)B-TIL:MS4A1、5)形質細胞:SDC1、6)T細胞:CD2、CD3E、7)骨髄系細胞:CD14、CSF1R、LILRA4のクラスタごとの平均発現によって定義した。線維芽細胞、T細胞及び骨髄細胞集団の更なる分析のため、データをこれらの細胞にサブセット化し、上記のように生データから開始して処理した。
各個々の患者のT細胞及び骨髄細胞集団の分析は、サブセット化された集団を患者ごとに分割し、上記のように生データを処理することによって行った。50個未満の骨髄細胞又はT細胞を有する患者データを単一患者分析から除外した。陽性クラスタ遺伝子マーカーを、seurat FindAllMarkers機能及びウィルコクソン検定を使用して特定した。線維芽細胞表現型の分析のために、砂漠の4つの線維芽細胞は、他の全ての腫瘍とは別個にクラスタ化しているため除外した。
uMAP、ヒートマップ、バイオリンプロット、箱ひげ図にプロットされた遺伝子発現値は、生の発現値(scran v1.10.2)に基づいて計算されたscran正規化発現値である。Lun,A.,Genome Biol.1-14(2016);doi:10.1186/s13059-016-0947-7(2016)。
1.7. 結果
卵巣がんにおける腫瘍免疫連続体のランドスケープを分析するために、本発明者らは、新たに診断された42人の卵巣がん患者から収集した腫瘍試料に対してRNAseq及びCD8 IHC分析を行った(図2A)。RNAseqデータを利用して、以前に開発された卵巣がん特異的転写分類指標(Desbois,M et al.,Nature Communications,11:5583,doi:10.1038/s41467-020-19408-2(2020))を用いて、各腫瘍(すなわち、浸潤、除外又は砂漠)の免疫表現型を予測した(図3A)。並行して、間質及び腫瘍上皮へのCD8+T細胞浸潤を、CD8 IHC染色に基づいて評価した(図3B)。本発明者らは、分類指標に基づく予測とCD8 IHCカテゴリー分類の両方を使用して、腫瘍免疫表現型を各腫瘍試料に割り当てた(データは示さず)。次に、本発明者らは、3つの免疫表現型のそれぞれを代表する5つの腫瘍を有する合計15個の卵巣腫瘍を選択し、scRNAseqを実施してこれらの表現型に関連する細胞組成を更に特徴付けた。腫瘍区画、間質区画及び免疫区画を分離するために、フローサイトメトリー(FACS)を使用して、各腫瘍試料の腫瘍細胞(EpCAM+CD45-)、間質細胞(EpCAM-CD45-)及び免疫細胞(EpCAM-CD45+)を選別した(図3C)。3つの区画(腫瘍、免疫、間質)の各々を、砂漠腫瘍におけるCD45+免疫細胞の割合が低いために、患者によってプールされた砂漠間質細胞及び免疫細胞(間質/免疫)を除いて、別個のライブラリとしてscRNAseqに供した(図3D)。合計で44個のライブラリを配列決定し、プールされたライブラリから40,539個の腫瘍細胞、35,296個の間質細胞、15,049個の免疫細胞及び2,334個の間質/免疫細胞が得られた。プールされた砂漠腫瘍ライブラリにおける間質細胞及び免疫細胞の同一性を、実施例1のセクション1.6(図1A~図1E)で上に記載されたように計算的に割り当てた。
卵巣がんにおける腫瘍免疫連続体のランドスケープを分析するために、本発明者らは、新たに診断された42人の卵巣がん患者から収集した腫瘍試料に対してRNAseq及びCD8 IHC分析を行った(図2A)。RNAseqデータを利用して、以前に開発された卵巣がん特異的転写分類指標(Desbois,M et al.,Nature Communications,11:5583,doi:10.1038/s41467-020-19408-2(2020))を用いて、各腫瘍(すなわち、浸潤、除外又は砂漠)の免疫表現型を予測した(図3A)。並行して、間質及び腫瘍上皮へのCD8+T細胞浸潤を、CD8 IHC染色に基づいて評価した(図3B)。本発明者らは、分類指標に基づく予測とCD8 IHCカテゴリー分類の両方を使用して、腫瘍免疫表現型を各腫瘍試料に割り当てた(データは示さず)。次に、本発明者らは、3つの免疫表現型のそれぞれを代表する5つの腫瘍を有する合計15個の卵巣腫瘍を選択し、scRNAseqを実施してこれらの表現型に関連する細胞組成を更に特徴付けた。腫瘍区画、間質区画及び免疫区画を分離するために、フローサイトメトリー(FACS)を使用して、各腫瘍試料の腫瘍細胞(EpCAM+CD45-)、間質細胞(EpCAM-CD45-)及び免疫細胞(EpCAM-CD45+)を選別した(図3C)。3つの区画(腫瘍、免疫、間質)の各々を、砂漠腫瘍におけるCD45+免疫細胞の割合が低いために、患者によってプールされた砂漠間質細胞及び免疫細胞(間質/免疫)を除いて、別個のライブラリとしてscRNAseqに供した(図3D)。合計で44個のライブラリを配列決定し、プールされたライブラリから40,539個の腫瘍細胞、35,296個の間質細胞、15,049個の免疫細胞及び2,334個の間質/免疫細胞が得られた。プールされた砂漠腫瘍ライブラリにおける間質細胞及び免疫細胞の同一性を、実施例1のセクション1.6(図1A~図1E)で上に記載されたように計算的に割り当てた。
次に、本発明者らは、不均一性及び細胞組成をより良好に特徴付けるために各区画を別々に分析した。腫瘍細胞は主に患者によってクラスタ化され、これは以前の研究で示された強い患者間の不均一性を反映している可能性が高い(図2B)。Jerby-Arnon,L.et al.,Cell,175:984-997.e24(2018);Puram,S.V.et al.,Cell,171:1644.e1-1611.e24(2017);Tirosh,I.et al.,Science,352:189-196(2016)。対照的に、間質区画及び免疫区画の両方からの細胞を、細胞型によってクラスタ化し、細胞型クラスタ内では患者によって様々な程度で二次クラスタ化した(図2C、図2D、図1F、及び図1G)。本発明者らは、既知の細胞型マーカー:間質区画において、線維芽細胞(COL1A1、PDGFRA)、内皮細胞(PECAM1)及び周皮細胞(RGS5);並びに免疫区画内の骨髄細胞(CD14)、T細胞(CD3E)、形質細胞(CD79A、SDC1)、並びに腫瘍浸潤Bリンパ球(B-TIL)(CD79A、MS4A1)の発現に基づいて細胞型を定義した(図2C及び図2D)。間質区画及び免疫区画内の細胞型の相対的有病率は患者間で非常に可変的であり、腫瘍免疫表現型との明確な関連を示さなかった(図2E及び図2F)。
実施例2.異なる腫瘍免疫表現型に関連する腫瘍固有の性質
2.1. 擬似バルク差次的発現及び遺伝子セット濃縮分析
本発明者らは、擬似バルクアプローチを使用して、差次的遺伝子発現(DGE)分析を行った。各試料について、各遺伝子の生UMIカウントを、その試料に由来する目的の細胞集団の細胞全体で合計し、試料レベルのUMIカウントを得た。試料全体で5個未満の細胞及び50個未満のリードを有する遺伝子を有する試料は、分析から除外した。次いで、本発明者らは、calcNormFactors(edgeR)を使用して各擬似バルク試料のサイズ係数を計算し、voom-limmaを使用してこれらの試料レベルの擬似バルク発現プロファイルに対して差次的遺伝子発現分析を行った。腫瘍区画におけるG2/M補正擬似バルク発現分析のために、本発明者らは、前述のようにG2/M細胞周期遺伝子によるCellCycleScoring関数を使用して細胞あたりのG2/Mスコアを計算した。Tirosh,I.et al.,Science,352:189-196(2016)。細胞あたりのスコアは、患者によって平均化され、共変量としてvoom-limma設計行列に加えられた。fgseaパッケージ及びmsigdbrパッケージを使用した分子シグネチャデータベース収集からのホールマーク遺伝子セットを使用した差次的遺伝子発現分析の結果に対して、遺伝子セット濃縮分析を行った。Subramaniam,A.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,102:15545-15550(2005)。詳細には、差次的に発現された遺伝子リストを、組み合わせた対数倍率変化及び調整済みp値に従ってランク付けし、遺伝子セット濃縮分析のための入力として使用した。
2.1. 擬似バルク差次的発現及び遺伝子セット濃縮分析
本発明者らは、擬似バルクアプローチを使用して、差次的遺伝子発現(DGE)分析を行った。各試料について、各遺伝子の生UMIカウントを、その試料に由来する目的の細胞集団の細胞全体で合計し、試料レベルのUMIカウントを得た。試料全体で5個未満の細胞及び50個未満のリードを有する遺伝子を有する試料は、分析から除外した。次いで、本発明者らは、calcNormFactors(edgeR)を使用して各擬似バルク試料のサイズ係数を計算し、voom-limmaを使用してこれらの試料レベルの擬似バルク発現プロファイルに対して差次的遺伝子発現分析を行った。腫瘍区画におけるG2/M補正擬似バルク発現分析のために、本発明者らは、前述のようにG2/M細胞周期遺伝子によるCellCycleScoring関数を使用して細胞あたりのG2/Mスコアを計算した。Tirosh,I.et al.,Science,352:189-196(2016)。細胞あたりのスコアは、患者によって平均化され、共変量としてvoom-limma設計行列に加えられた。fgseaパッケージ及びmsigdbrパッケージを使用した分子シグネチャデータベース収集からのホールマーク遺伝子セットを使用した差次的遺伝子発現分析の結果に対して、遺伝子セット濃縮分析を行った。Subramaniam,A.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,102:15545-15550(2005)。詳細には、差次的に発現された遺伝子リストを、組み合わせた対数倍率変化及び調整済みp値に従ってランク付けし、遺伝子セット濃縮分析のための入力として使用した。
2.2. 統計分析
統計分析はRで実施した。各分析に使用した統計方法は、図面の説明文に記載されている。全ての箱ひげ図は、25%(下部ヒンジ)、50%、及び75%の分位点(上部ヒンジ)を報告する。下側ウィスカーは、下側ヒンジの-1.5*四分位範囲以上の最小の観測値を示し、上側ウィスカーは、geom_boxplot()関数におけるデフォルトとしての上側ヒンジの+1.5*四分位範囲以下の最大の観測値を示す。棒グラフのエラーバーは、標準偏差を表す。
統計分析はRで実施した。各分析に使用した統計方法は、図面の説明文に記載されている。全ての箱ひげ図は、25%(下部ヒンジ)、50%、及び75%の分位点(上部ヒンジ)を報告する。下側ウィスカーは、下側ヒンジの-1.5*四分位範囲以上の最小の観測値を示し、上側ウィスカーは、geom_boxplot()関数におけるデフォルトとしての上側ヒンジの+1.5*四分位範囲以下の最大の観測値を示す。棒グラフのエラーバーは、標準偏差を表す。
2.3. 結果
本発明者らはまず、腫瘍固有の性質が免疫浸潤のパターンに寄与するかどうかを調べた。腫瘍細胞区画からのscRNAseqデータを使用して、本発明者らは、差次的発現パターンを特定するために腫瘍免疫表現型間の擬似バルク差次的発現分析を行った。注目すべきことに、除外腫瘍と浸潤腫瘍との間に有意な腫瘍細胞転写の差はなかった(全て調整済みp値>0.05)。これは、検出力を制限する免疫表現型(図2B)内であっても、腫瘍間の不均一性に起因し得るか、あるいは、CD8+T細胞除外対腫瘍上皮における浸潤の主な推進要因が、腫瘍細胞自体ではなく、TMEにおける他の細胞内にあることを示唆し得る。対照的に、29個の遺伝子が、砂漠腫瘍と浸潤腫瘍及び除外腫瘍の組み合わせセットとの間で有意に差次的に発現された。遺伝子セット濃縮分析により、これらの遺伝子は主に増殖経路に関連しており、それらの特定は増殖性分子サブタイプを有する3つの砂漠腫瘍によって推進されることが明らかになった。したがって、他の生物学的プロセスを特定するために、本発明者らはG2/M状態を考慮した。G2/M補正解析は、上皮間葉転換(EMT)及び血管新生に関与する遺伝子が砂漠腫瘍において有意に濃縮されていることを見出した(調整済みp値=それぞれ0.03及び0.01、図4A、図5A及び図5B、並びに表1)。一方、除外腫瘍及び浸潤腫瘍の腫瘍細胞は、主にMHCクラスI及びIIのプロセシング及び提示のための機構をコードする遺伝子によって駆動されるインターフェロン応答経路(調整済みp値=0.03)において有意に濃縮された(例えば、HLA-A、HLA-B、HLA-C;B2M;HLA-DQA1;TAP1;PSMB8;PSMB9)(図4A、図4B及び図16、並びに表1)。興味深いことに、本発明者らはまた、除外腫瘍及び浸潤腫瘍における酸化的リン酸化経路の有意な濃縮を観察した(調整済みp値=0.04、図4A、図4C、及び図16)。NADHデヒドロゲナーゼ(NDUF変異体遺伝子)、コハク酸デヒドロゲナーゼ(SDHC、SDHA、SDHB)、シトクロムcオキシダーゼ(COX変異体遺伝子)、及びV型ATPアーゼのサブユニットを含むこの経路の構成要素は、砂漠腫瘍の腫瘍細胞における低レベル(平均)から、除外腫瘍における中間レベルまで、浸潤腫瘍における高発現まで、一連の発現レベルを示した(図4C及び図16)。
本発明者らはまず、腫瘍固有の性質が免疫浸潤のパターンに寄与するかどうかを調べた。腫瘍細胞区画からのscRNAseqデータを使用して、本発明者らは、差次的発現パターンを特定するために腫瘍免疫表現型間の擬似バルク差次的発現分析を行った。注目すべきことに、除外腫瘍と浸潤腫瘍との間に有意な腫瘍細胞転写の差はなかった(全て調整済みp値>0.05)。これは、検出力を制限する免疫表現型(図2B)内であっても、腫瘍間の不均一性に起因し得るか、あるいは、CD8+T細胞除外対腫瘍上皮における浸潤の主な推進要因が、腫瘍細胞自体ではなく、TMEにおける他の細胞内にあることを示唆し得る。対照的に、29個の遺伝子が、砂漠腫瘍と浸潤腫瘍及び除外腫瘍の組み合わせセットとの間で有意に差次的に発現された。遺伝子セット濃縮分析により、これらの遺伝子は主に増殖経路に関連しており、それらの特定は増殖性分子サブタイプを有する3つの砂漠腫瘍によって推進されることが明らかになった。したがって、他の生物学的プロセスを特定するために、本発明者らはG2/M状態を考慮した。G2/M補正解析は、上皮間葉転換(EMT)及び血管新生に関与する遺伝子が砂漠腫瘍において有意に濃縮されていることを見出した(調整済みp値=それぞれ0.03及び0.01、図4A、図5A及び図5B、並びに表1)。一方、除外腫瘍及び浸潤腫瘍の腫瘍細胞は、主にMHCクラスI及びIIのプロセシング及び提示のための機構をコードする遺伝子によって駆動されるインターフェロン応答経路(調整済みp値=0.03)において有意に濃縮された(例えば、HLA-A、HLA-B、HLA-C;B2M;HLA-DQA1;TAP1;PSMB8;PSMB9)(図4A、図4B及び図16、並びに表1)。興味深いことに、本発明者らはまた、除外腫瘍及び浸潤腫瘍における酸化的リン酸化経路の有意な濃縮を観察した(調整済みp値=0.04、図4A、図4C、及び図16)。NADHデヒドロゲナーゼ(NDUF変異体遺伝子)、コハク酸デヒドロゲナーゼ(SDHC、SDHA、SDHB)、シトクロムcオキシダーゼ(COX変異体遺伝子)、及びV型ATPアーゼのサブユニットを含むこの経路の構成要素は、砂漠腫瘍の腫瘍細胞における低レベル(平均)から、除外腫瘍における中間レベルまで、浸潤腫瘍における高発現まで、一連の発現レベルを示した(図4C及び図16)。
実施例3.CD8+T細胞の異なる状態は、免疫浸潤腫瘍及び除外腫瘍の免疫表現型を特徴付ける
3.1. 多重免疫蛍光(IF)
Cureline,Inc.から調達した17個の卵巣がん試料からの4μM組織切片を、VENTANA BenchMark Ultra自動染色装置(Ventana Medical Systems)で実施される多重IFアッセイに供した。FFPE組織切片からのエピトープ回収、抗体滴定、インキュベーション及び画像取得の詳細な説明は、以前に記載された。Zhang,W.et al.,Lab.Invest.,97:873-885(2017)。簡潔には、各標的について、対応する1抗体(1Ab)(ヒトCD3(#ab135372、Abcam)、GZMB(#14-8889-80、ThermoFisher Scientific)、pan-サイトケラチン(#760-2595、Roche)、PD-1(#ab52587、Abcam)又はPD-L1(#790-4905、Roche))をスライド上でインキュベートし、続いて、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)コンジュゲート2Ab(GZMBの場合はGaRt-HRP(#760-4457)、PD1及びpan-サイトケラチンの場合はGaMs-HRP(#760-7060)、CD3及びPDL1の場合はGaRb-HRP(#760-7058))とインキュベートし、次いで、標的をチラミドコンジュゲートフルオロフォア(TSA-FL)で検出した。次の標的検出は、同じスキームに従った、等である。同じ種の1抗体の潜在的な交差反応を防ぐために、加熱工程を導入して、次の標的を検出する前に1Ab及び2Ab複合体を不活性化した。次いで、スライドを4’,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)(Roche Tissue Diagnostics、カタログ番号760-4196)で対比染色した。スライドを、マイクロカバーガラス、24×50mmのNo.1.5(VWR、カタログ番号:48393241)及びProLong(商標)Diamond Antifade Mountant with DAPI(ThermoFisher Scientific、カタログ番号:P36962)を使用してカバーガラスをかぶせた。蛍光画像の取得は、ZEISS Axio Scan Z1(ドイツ国オーバーコッヘン)で行った。関心領域(ROI)、すなわち腫瘍、panCK+腫瘍付近(epitumor)又は間質領域内の固有に染色されるか、又は同時に染色されるマーカーを有する細胞の計数に関する画像分析を、前述のようにスキャン画像に対して行った。Racolta,A.et al.,J.Immunotherapy Cancer,7:282,doi:10.1186/s40425-019-0763-1(2019)。これらのROIは、病理学者による腫瘍病変のマニュアル注釈及び画像上の腫瘍の浸潤的先端部に基づいてDPアルゴリズムによって計算された。壊死領域を手動で除外した。各スライド全体について、個々の視野(FOV)をタイル状に並べて処理する。デジタル病理(DP)アルゴリズムは、マーカーによって検出される表現型/関心領域を特定するために使用される。詳細には、アルゴリズムは以下の工程を含む:(1)前処理:前処理を適用して、FOVにおける様々な蛍光アーチファクトを除去した。(2)細胞検出:放射状対称性アルゴリズムを使用して、細胞の中心を検出し、それに投票した。(3)性質の抽出:形態、外観、強度、勾配、及び方向の性質を抽出した。(4)細胞分類:サポートベクターマシン、ランダムフォレスト、及びロジスティック回帰アルゴリズムなどの異なる機械学習分類指標を使用した。続いて、各分類の精度を評価した。最良の精度を有する分類指標を使用して、細胞を分類した。(5)腫瘍周辺領域及び間質領域のセグメント化:領域成長及び適応閾値化を組み合わせる方法を使用して、腫瘍周辺領域及び間質領域をセグメント化した。表現型/関心領域を識別した後、DPアルゴリズムは、自動的に計算されたROIにおいてオブジェクトの密度及びそれらの空間的相互関係を特徴付ける統計的メトリックを報告する。異なるカテゴリーの読み出し分析を報告した:(1)ROI領域;(2)異なるROI内の表現型のカウント;(3)特定の特徴を有する細胞のカウント;(4)ROIから異なる距離における表現型のカウント。三重陽性細胞がないため、2つの試料を下流分析から除外した。
3.1. 多重免疫蛍光(IF)
Cureline,Inc.から調達した17個の卵巣がん試料からの4μM組織切片を、VENTANA BenchMark Ultra自動染色装置(Ventana Medical Systems)で実施される多重IFアッセイに供した。FFPE組織切片からのエピトープ回収、抗体滴定、インキュベーション及び画像取得の詳細な説明は、以前に記載された。Zhang,W.et al.,Lab.Invest.,97:873-885(2017)。簡潔には、各標的について、対応する1抗体(1Ab)(ヒトCD3(#ab135372、Abcam)、GZMB(#14-8889-80、ThermoFisher Scientific)、pan-サイトケラチン(#760-2595、Roche)、PD-1(#ab52587、Abcam)又はPD-L1(#790-4905、Roche))をスライド上でインキュベートし、続いて、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)コンジュゲート2Ab(GZMBの場合はGaRt-HRP(#760-4457)、PD1及びpan-サイトケラチンの場合はGaMs-HRP(#760-7060)、CD3及びPDL1の場合はGaRb-HRP(#760-7058))とインキュベートし、次いで、標的をチラミドコンジュゲートフルオロフォア(TSA-FL)で検出した。次の標的検出は、同じスキームに従った、等である。同じ種の1抗体の潜在的な交差反応を防ぐために、加熱工程を導入して、次の標的を検出する前に1Ab及び2Ab複合体を不活性化した。次いで、スライドを4’,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)(Roche Tissue Diagnostics、カタログ番号760-4196)で対比染色した。スライドを、マイクロカバーガラス、24×50mmのNo.1.5(VWR、カタログ番号:48393241)及びProLong(商標)Diamond Antifade Mountant with DAPI(ThermoFisher Scientific、カタログ番号:P36962)を使用してカバーガラスをかぶせた。蛍光画像の取得は、ZEISS Axio Scan Z1(ドイツ国オーバーコッヘン)で行った。関心領域(ROI)、すなわち腫瘍、panCK+腫瘍付近(epitumor)又は間質領域内の固有に染色されるか、又は同時に染色されるマーカーを有する細胞の計数に関する画像分析を、前述のようにスキャン画像に対して行った。Racolta,A.et al.,J.Immunotherapy Cancer,7:282,doi:10.1186/s40425-019-0763-1(2019)。これらのROIは、病理学者による腫瘍病変のマニュアル注釈及び画像上の腫瘍の浸潤的先端部に基づいてDPアルゴリズムによって計算された。壊死領域を手動で除外した。各スライド全体について、個々の視野(FOV)をタイル状に並べて処理する。デジタル病理(DP)アルゴリズムは、マーカーによって検出される表現型/関心領域を特定するために使用される。詳細には、アルゴリズムは以下の工程を含む:(1)前処理:前処理を適用して、FOVにおける様々な蛍光アーチファクトを除去した。(2)細胞検出:放射状対称性アルゴリズムを使用して、細胞の中心を検出し、それに投票した。(3)性質の抽出:形態、外観、強度、勾配、及び方向の性質を抽出した。(4)細胞分類:サポートベクターマシン、ランダムフォレスト、及びロジスティック回帰アルゴリズムなどの異なる機械学習分類指標を使用した。続いて、各分類の精度を評価した。最良の精度を有する分類指標を使用して、細胞を分類した。(5)腫瘍周辺領域及び間質領域のセグメント化:領域成長及び適応閾値化を組み合わせる方法を使用して、腫瘍周辺領域及び間質領域をセグメント化した。表現型/関心領域を識別した後、DPアルゴリズムは、自動的に計算されたROIにおいてオブジェクトの密度及びそれらの空間的相互関係を特徴付ける統計的メトリックを報告する。異なるカテゴリーの読み出し分析を報告した:(1)ROI領域;(2)異なるROI内の表現型のカウント;(3)特定の特徴を有する細胞のカウント;(4)ROIから異なる距離における表現型のカウント。三重陽性細胞がないため、2つの試料を下流分析から除外した。
3.2. 臨床データセット
本研究では、本発明者らのscRNAseq所見を検証するために3つの卵巣がん臨床データセットを使用した:i)ICON7コレクション(n=351)、臨床試験登録:NCT 00483782;ii)ROSiAコレクション(n=308)、臨床試験登録:NCT 01239732;iii)TCGAコレクション(n=412)。Bell,D.et al.,Nature Publishing Group,474:609-615(2011)。研究プロトコルは、優良医薬品診療(good clinical practice)ガイドライン及びヘルシンキ宣言に準拠していた。倫理上の承認は、全ての参加国において、必要な場合は全ての参加センターにおいて得られた。全ての患者が、書面によるインフォームドコンセントを提供した。
本研究では、本発明者らのscRNAseq所見を検証するために3つの卵巣がん臨床データセットを使用した:i)ICON7コレクション(n=351)、臨床試験登録:NCT 00483782;ii)ROSiAコレクション(n=308)、臨床試験登録:NCT 01239732;iii)TCGAコレクション(n=412)。Bell,D.et al.,Nature Publishing Group,474:609-615(2011)。研究プロトコルは、優良医薬品診療(good clinical practice)ガイドライン及びヘルシンキ宣言に準拠していた。倫理上の承認は、全ての参加国において、必要な場合は全ての参加センターにおいて得られた。全ての患者が、書面によるインフォームドコンセントを提供した。
3.3. RNAsituハイブリダイゼーション(ISH)
5μmのFFPE卵巣腫瘍組織切片におけるCD8A及びGZMB又はCD8A及びGZMKの二重検出のためのRNA in situハイブリダイゼーションアッセイを、RNAscope(登録商標)2.5 LS Duplex Reagent Kit(ACD、カタログ番号322440)をBOND RX自動染色機(Leica Biosystems)上でRNAscope(登録商標)2.5 LS Green Accessory Pack(ACD、カタログ番号322550)と共に使用して、製造者の説明書(Advanced Cell Diagnostics、Bio-Techneブランド、カリフォルニア州ニューアーク)に従って行った。組織RNAの質を、ヒトシクロフィリンB(PPIB)については陽性対照プローブHs-PPIB(ACD、カタログ番号313908)、及びヒトRNAポリメラーゼサブユニットIIA(POLR2A)についてはHs-POLR2A(ACD、カタログ番号310458-C2)、及び細菌ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ(dapB)については陰性対照プローブdapB(ACD、カタログ番号320758)を用いて評価した。陽性対照プローブ染色では1細胞あたり平均4ドット以上の存在、陰性対照プローブ染色では10細胞あたり平均1ドット未満の存在によって定義される許容可能なRNA品質を示す試料のみを、CD8A(ACD、カタログ番号560393、NM_001768.6、971~2342nt)、GZMK(ACD、カタログ番号475903-C2、NM_002104.2、25-1025nt)及びGZMB(ACD、カタログ番号445973-C2、NM_004131.4、3-912 nt)の標的プローブで更に分析した。FFPE HeLa細胞対照スライドを、卵巣がんFFPE組織スライドと共にランニング対照としてPOLR2A及びdapBについて並行して試験した。得られたスライドを、40倍対物レンズを使用して3DHistech Pannoramic(商標)SCAN IIデジタルスライドスキャナ(Thermo Fisher Scientific)でスキャンした。スキャンした画像を、HALO(登録商標)画像解析ソフトウェア(Indica Labs)を使用して、腫瘍及び腫瘍関連間質領域におけるCD8A、GZMB及びGZMKの染色について解析した。RNAscopeシグナルを計数し、細胞あたりのドット数(ビン0=0ドット/セル、ビン1=1~3ドット/細胞、ビン2=4~9ドット/細胞、ビン3=10~15ドット/細胞、ビン4≧15ドット/細胞、クラスタ内のドットが10%超)に基づいて5つのカテゴリーに分類した。各ビン内のシグナルレベルと細胞のパーセンテージとを組み合わせるために、以下のように複合Hスコアを計算した:Hスコア=(0×%ビン0内の細胞)+(1×%ビン1内の細胞)+(2×%ビン2内の細胞)+(3×%ビン3内の細胞)+(4×%ビン4内の細胞)。Hスコアは0~400の範囲であった。腫瘍及び間質領域のHスコアを別々にスコア化した。
5μmのFFPE卵巣腫瘍組織切片におけるCD8A及びGZMB又はCD8A及びGZMKの二重検出のためのRNA in situハイブリダイゼーションアッセイを、RNAscope(登録商標)2.5 LS Duplex Reagent Kit(ACD、カタログ番号322440)をBOND RX自動染色機(Leica Biosystems)上でRNAscope(登録商標)2.5 LS Green Accessory Pack(ACD、カタログ番号322550)と共に使用して、製造者の説明書(Advanced Cell Diagnostics、Bio-Techneブランド、カリフォルニア州ニューアーク)に従って行った。組織RNAの質を、ヒトシクロフィリンB(PPIB)については陽性対照プローブHs-PPIB(ACD、カタログ番号313908)、及びヒトRNAポリメラーゼサブユニットIIA(POLR2A)についてはHs-POLR2A(ACD、カタログ番号310458-C2)、及び細菌ジヒドロジピコリン酸レダクターゼ(dapB)については陰性対照プローブdapB(ACD、カタログ番号320758)を用いて評価した。陽性対照プローブ染色では1細胞あたり平均4ドット以上の存在、陰性対照プローブ染色では10細胞あたり平均1ドット未満の存在によって定義される許容可能なRNA品質を示す試料のみを、CD8A(ACD、カタログ番号560393、NM_001768.6、971~2342nt)、GZMK(ACD、カタログ番号475903-C2、NM_002104.2、25-1025nt)及びGZMB(ACD、カタログ番号445973-C2、NM_004131.4、3-912 nt)の標的プローブで更に分析した。FFPE HeLa細胞対照スライドを、卵巣がんFFPE組織スライドと共にランニング対照としてPOLR2A及びdapBについて並行して試験した。得られたスライドを、40倍対物レンズを使用して3DHistech Pannoramic(商標)SCAN IIデジタルスライドスキャナ(Thermo Fisher Scientific)でスキャンした。スキャンした画像を、HALO(登録商標)画像解析ソフトウェア(Indica Labs)を使用して、腫瘍及び腫瘍関連間質領域におけるCD8A、GZMB及びGZMKの染色について解析した。RNAscopeシグナルを計数し、細胞あたりのドット数(ビン0=0ドット/セル、ビン1=1~3ドット/細胞、ビン2=4~9ドット/細胞、ビン3=10~15ドット/細胞、ビン4≧15ドット/細胞、クラスタ内のドットが10%超)に基づいて5つのカテゴリーに分類した。各ビン内のシグナルレベルと細胞のパーセンテージとを組み合わせるために、以下のように複合Hスコアを計算した:Hスコア=(0×%ビン0内の細胞)+(1×%ビン1内の細胞)+(2×%ビン2内の細胞)+(3×%ビン3内の細胞)+(4×%ビン4内の細胞)。Hスコアは0~400の範囲であった。腫瘍及び間質領域のHスコアを別々にスコア化した。
3.4. バルクRNAseqライブラリの調製及びシーケンシング
新鮮組織試料をRLT緩衝液((#79216、Qiagen)で機械的に解離し、続いてRNA抽出(#74136、Qiagen)を行った。TruSeq(#20020595、Illumina)を製造者の説明書に従って使用してライブラリを作製し、プールし、高出力キットv2(#20024907、Illumina)を有するIllumina NextSeq500で配列決定した。
新鮮組織試料をRLT緩衝液((#79216、Qiagen)で機械的に解離し、続いてRNA抽出(#74136、Qiagen)を行った。TruSeq(#20020595、Illumina)を製造者の説明書に従って使用してライブラリを作製し、プールし、高出力キットv2(#20024907、Illumina)を有するIllumina NextSeq500で配列決定した。
3.5. バッチ効果補正及び拡散擬時系列分析
線維芽細胞、T細胞及び骨髄集団の分析は患者主導型クラスタ化を明らかにしたため、本発明者らは、バッチ平衡k近傍補正(bbknn)法を使用して患者効果(本明細書ではバッチ効果)を補正した。Polanski,K.et al.,Bioinformatics.36:964-965(2020)。この目的のため、本発明者らは、reticulate v1.12を使用して、anndata v1.4.3、numpy v1.17.0、bbknn v1.3.9を含むパイソンモジュールscanpy v0.6.21をRにインポートした。簡潔には、bbknnを、seuratによって計算され、エルボープロットによって決定されるように、上位主成分に適用し、scanpyを用いてクラスタを特定し、全ての結果をseuratに戻した。bbknnが技術的差異のみを補正し、生物学的差異は補正していないことを検証するために、得られたクラスタ及びそれらのマーカーを単一ライブラリクラスタ分析の結果と手動で比較した(図11A及び図11B)。
線維芽細胞、T細胞及び骨髄集団の分析は患者主導型クラスタ化を明らかにしたため、本発明者らは、バッチ平衡k近傍補正(bbknn)法を使用して患者効果(本明細書ではバッチ効果)を補正した。Polanski,K.et al.,Bioinformatics.36:964-965(2020)。この目的のため、本発明者らは、reticulate v1.12を使用して、anndata v1.4.3、numpy v1.17.0、bbknn v1.3.9を含むパイソンモジュールscanpy v0.6.21をRにインポートした。簡潔には、bbknnを、seuratによって計算され、エルボープロットによって決定されるように、上位主成分に適用し、scanpyを用いてクラスタを特定し、全ての結果をseuratに戻した。bbknnが技術的差異のみを補正し、生物学的差異は補正していないことを検証するために、得られたクラスタ及びそれらのマーカーを単一ライブラリクラスタ分析の結果と手動で比較した(図11A及び図11B)。
3.6 拡散擬時系列分析
拡散擬時系列分析は、bbknn補正されたanndataオブジェクト上のscanpy拡散マップ関数によって実行され、seuratに戻された。
拡散擬時系列分析は、bbknn補正されたanndataオブジェクト上のscanpy拡散マップ関数によって実行され、seuratに戻された。
3.7. 亜集団及び細胞内機能の特定
線維芽細胞クラスタの同一性を、以前に特定された線維芽細胞表現型:iCAF、myCAF、並びにIL1駆動及びTGFB駆動のCAFのseurat AddModuleScoreを使用して遺伝子シグネチャスコアを計算することによって決定した。Dominguez,C.X et al.,Cancer Discovery,10:232-253(2020);Elyada,E.et al.,Cancer Discovery,9:1102-1123(2019)。
線維芽細胞クラスタの同一性を、以前に特定された線維芽細胞表現型:iCAF、myCAF、並びにIL1駆動及びTGFB駆動のCAFのseurat AddModuleScoreを使用して遺伝子シグネチャスコアを計算することによって決定した。Dominguez,C.X et al.,Cancer Discovery,10:232-253(2020);Elyada,E.et al.,Cancer Discovery,9:1102-1123(2019)。
樹立された骨髄クラスタ及びT細胞型クラスタを、以下の遺伝子マーカーのクラスタ平均発現を使用して注釈付けした:1)樹状細胞:CD1C、CLEC10A、CSF2RA、CCL19、CCR7、2)形質細胞様樹状細胞:LILRA4、3)増殖性細胞:MKI67、4)Tgd及びNK細胞:TRDC、NCAM1、5)CD8 T細胞:CD8A、CD8B、6)CD4 T細胞:CD4、CD40LG。単一細胞分析の場合によくあるように、MKI67、PCNA及びBIRC5などの増殖性遺伝子の高発現を有する細胞のクラスタが、分析された全ての細胞型において観察された。これらの増殖性細胞クラスタは、典型的には、優性細胞周期遺伝子発現プログラムのために分離することができない異なる亜集団の混合物を表し、本発明者らは、これらの情報のないクラスタを全ての下流分析から除外した。平均発現による注釈のカットオフを、クラスタ及び遺伝子発現分布の手動検査によって決定した。T細胞集団、骨髄系細胞集団及び線維芽細胞集団の亜集団遺伝子マーカーを遺伝子マーカーヒートマップにプロットし、ウィルコクソン検定を用いて他の全ての細胞に対する亜集団における有意な差次的発現について試験することによって特定した。
3.8. バルクRNAシーケンシングデータ処理及び免疫表現型予測
KIYATEC、ICON7、ROSiA及びTCGAデータセットの生データ処理を、前述のように実行した。Desbois,M.et al.,Cancer Res.,79:463(2019)。簡潔には、生のカウントを、100万当たりのカウント(CPM)が試料の少なくとも10%において0.25よりも小さかった低発現遺伝子についてフィルタリングした。CPMは、edgeRパッケージのcpm関数を用いて計算した。フィルタリングされた遺伝子発現マトリックスの生カウントに基づいて、CalcNormFactors(edgeRパッケージ)を使用してサイズ係数を計算し、その後のvoom-limma差次的発現分析に使用した。以前に記載されたようにハウスキーピング遺伝子正規化データに適用された以前に構築された遺伝子発現に基づく分類指標を使用して、各試料の免疫表現型を予測した。(Desbois,M et al.,Nature Communications,11:5583,doi:10.1038/s41467-020-19408-2(2020)。
KIYATEC、ICON7、ROSiA及びTCGAデータセットの生データ処理を、前述のように実行した。Desbois,M.et al.,Cancer Res.,79:463(2019)。簡潔には、生のカウントを、100万当たりのカウント(CPM)が試料の少なくとも10%において0.25よりも小さかった低発現遺伝子についてフィルタリングした。CPMは、edgeRパッケージのcpm関数を用いて計算した。フィルタリングされた遺伝子発現マトリックスの生カウントに基づいて、CalcNormFactors(edgeRパッケージ)を使用してサイズ係数を計算し、その後のvoom-limma差次的発現分析に使用した。以前に記載されたようにハウスキーピング遺伝子正規化データに適用された以前に構築された遺伝子発現に基づく分類指標を使用して、各試料の免疫表現型を予測した。(Desbois,M et al.,Nature Communications,11:5583,doi:10.1038/s41467-020-19408-2(2020)。
3.9. バルクRNAシーケンシングデータデコンボリューション及びシグネチャスコアリング
CD8+GZMB陽性細胞及びCD8+GZMK陽性細胞の割合を推定するために、CD8+CIBERSORTシグネチャスコアに対するGZMB又はGZMKの発現レベルを各試料について計算した。Newman,A.M.et al.,Nat.Meth.,12:453-457(2015)。詳細には、log及びvoom変換データを使用して、multiGSEAパッケージからのscoreSingleSamplesを使用してCIBERSORT_LM22_T_cells_CD8遺伝子セットのzスコアを計算した。GZMB及びGZMKを遺伝子セットから除外した。次いで、CD8+シグネチャスコアを、log及びvoom変換したGZMB又はGZMKの発現からから差し引いた。
CD8+GZMB陽性細胞及びCD8+GZMK陽性細胞の割合を推定するために、CD8+CIBERSORTシグネチャスコアに対するGZMB又はGZMKの発現レベルを各試料について計算した。Newman,A.M.et al.,Nat.Meth.,12:453-457(2015)。詳細には、log及びvoom変換データを使用して、multiGSEAパッケージからのscoreSingleSamplesを使用してCIBERSORT_LM22_T_cells_CD8遺伝子セットのzスコアを計算した。GZMB及びGZMKを遺伝子セットから除外した。次いで、CD8+シグネチャスコアを、log及びvoom変換したGZMB又はGZMKの発現からから差し引いた。
3.10. 生存分析
生存パッケージを使用して、ICON7化学療法群におけるCD8+GZMK及びGZMB T細胞と無増悪生存との関連の分析を行った。
生存パッケージを使用して、ICON7化学療法群におけるCD8+GZMK及びGZMB T細胞と無増悪生存との関連の分析を行った。
3.11. 結果
各免疫表現型について腫瘍微小環境の組成を分析するために、本発明者らは、各細胞型を別々に(すなわち、T細胞及び骨髄細胞)調査し、細胞亜集団及び細胞機能を定義した。全てのT細胞のバッチ補正uMAP提示に対するクラスタ分析により、CD4+T細胞からのCD8+の分離が明らかになった(図8A、図8B、及び図6A)。さらに、本発明者らは、Tガンマデルタ受容体遺伝子TRDC及びNK細胞マーカーNCAM1を発現する2つのクラスタを特定した。NK細胞及びTガンマデルタ(Tgd)細胞は転写的に類似しているため、本発明者らはこれらの2つの細胞型を区別することができなかった。CD4+T細胞内で、本発明者らは、それらの遺伝子発現マーカーに従って、制御性CD4+T細胞(FOXP3、CTLA4、IL2RA)、活性化CD4+T細胞(CXCL13、CD200、ICOS)及び静止期CD4+T細胞(IL7R、GPR183、LMNA、ANXA1)の3つの異なる機能的状態及び表現型状態を識別した(図8A及び8C)。静止期CD4+IL7R T細胞は、浸潤腫瘍と比較して除外腫瘍において有意に濃縮されたが(p値=0.01)、浸潤腫瘍はより活性化された制御性CD4+T細胞を有する傾向があった(p値=0.1及び0.3、図9A及び図9B)。本発明者らは、4つのCD8+T細胞状態を特定し、それらの特徴的なマーカーに基づいて、及びvan der Leunらによって報告されたCD8+T細胞命名法を使用してそれらに注釈を付けた:i)CD8+FGFBP2、ii)CD8+IL7R、iii)CD8+GZMB及びiv)CD8+GZMK(図8A及び図8C)。van der Leun,A.M.et al.,Nat.Rev.Cancer,20:218-232(2020)。CD8+FGFBP2細胞は、細胞傷害性エフェクターCD8+T細胞として以前に報告されている。Li,T.et al.,Cell,176(4):775-789.e18(2019)。興味深いことに、Tgd/NK細胞の異なるクラスタは、CD8+FGFBP2集団とマーカーを共有した:FGFBP2、PRF1、GZMB、KLRG1及びGLNY(図8A及び図8C)。CD8+FGFBP2集団及びTgd/NK FGFBP2集団の両方が砂漠腫瘍において有意に濃縮され、浸潤腫瘍にはほとんど存在しなかった(除外ではp=0.003及び0.07、浸潤ではp=1.2e-09及び3.5e-05、図9a及び図9c)が、絶対細胞数は比較的小さかった(データは示さず)。CD8+IL7R細胞は、IL7R及びGPR183を発現し(図8C)、NSCLC及びCRCで以前に観察されたセントラルメモリーCD8+T細胞に類似する転写プロファイルを有し(Guo,X.et al.,Nature Medicine,24:978-985(2018);Zhang,L.et al.,Nature,564:268-272(2018))、Van der Leun,A.M.et al.,Nat Rev Cancer,20,218-232(2020)によって提案された命名法に基づいてナイーブ様細胞の下で再グループ化された。
各免疫表現型について腫瘍微小環境の組成を分析するために、本発明者らは、各細胞型を別々に(すなわち、T細胞及び骨髄細胞)調査し、細胞亜集団及び細胞機能を定義した。全てのT細胞のバッチ補正uMAP提示に対するクラスタ分析により、CD4+T細胞からのCD8+の分離が明らかになった(図8A、図8B、及び図6A)。さらに、本発明者らは、Tガンマデルタ受容体遺伝子TRDC及びNK細胞マーカーNCAM1を発現する2つのクラスタを特定した。NK細胞及びTガンマデルタ(Tgd)細胞は転写的に類似しているため、本発明者らはこれらの2つの細胞型を区別することができなかった。CD4+T細胞内で、本発明者らは、それらの遺伝子発現マーカーに従って、制御性CD4+T細胞(FOXP3、CTLA4、IL2RA)、活性化CD4+T細胞(CXCL13、CD200、ICOS)及び静止期CD4+T細胞(IL7R、GPR183、LMNA、ANXA1)の3つの異なる機能的状態及び表現型状態を識別した(図8A及び8C)。静止期CD4+IL7R T細胞は、浸潤腫瘍と比較して除外腫瘍において有意に濃縮されたが(p値=0.01)、浸潤腫瘍はより活性化された制御性CD4+T細胞を有する傾向があった(p値=0.1及び0.3、図9A及び図9B)。本発明者らは、4つのCD8+T細胞状態を特定し、それらの特徴的なマーカーに基づいて、及びvan der Leunらによって報告されたCD8+T細胞命名法を使用してそれらに注釈を付けた:i)CD8+FGFBP2、ii)CD8+IL7R、iii)CD8+GZMB及びiv)CD8+GZMK(図8A及び図8C)。van der Leun,A.M.et al.,Nat.Rev.Cancer,20:218-232(2020)。CD8+FGFBP2細胞は、細胞傷害性エフェクターCD8+T細胞として以前に報告されている。Li,T.et al.,Cell,176(4):775-789.e18(2019)。興味深いことに、Tgd/NK細胞の異なるクラスタは、CD8+FGFBP2集団とマーカーを共有した:FGFBP2、PRF1、GZMB、KLRG1及びGLNY(図8A及び図8C)。CD8+FGFBP2集団及びTgd/NK FGFBP2集団の両方が砂漠腫瘍において有意に濃縮され、浸潤腫瘍にはほとんど存在しなかった(除外ではp=0.003及び0.07、浸潤ではp=1.2e-09及び3.5e-05、図9a及び図9c)が、絶対細胞数は比較的小さかった(データは示さず)。CD8+IL7R細胞は、IL7R及びGPR183を発現し(図8C)、NSCLC及びCRCで以前に観察されたセントラルメモリーCD8+T細胞に類似する転写プロファイルを有し(Guo,X.et al.,Nature Medicine,24:978-985(2018);Zhang,L.et al.,Nature,564:268-272(2018))、Van der Leun,A.M.et al.,Nat Rev Cancer,20,218-232(2020)によって提案された命名法に基づいてナイーブ様細胞の下で再グループ化された。
次に、本発明者らは、2つの最大のCD8+T細胞クラスタである、CD8+GZMB及びCD8+GZMK T細胞に注目し(図8C及び図8D)、それらの潜在的な機能状態及び空間分布を詳細に更に特徴付けた。GZMB T細胞集団及びGZMK T細胞集団の両方がscRNAseq研究において以前に報告されているが、それらの機能は以前にはほとんど理解されていなかった。Guo,X.et al.,Nature Medicine,24:978-985(2018);Wu,T.D.et al.,Nature Publishing Group,579:274-278(2020);Yost,K.E.et al.,Nature Medicine,25:1251-1259,doi:10.1038/s41591-019-0522-3(2019);Zhang,L.et al.,Nature,564:268-272(2018);Zhang,Q.et al.,Cell,179:829-845.e20(2019)。本発明者らのデータは、両方の集団が活性化表現型(ICOS、CD69)を示唆するマーカーを発現し、両方とも他のグランザイム(GZMA、GMZH)、インターフェロンガンマ(IFNG)、パーフォリン(PRF1)、グラニュライシン(GNLY)及びCCL4の発現によってエフェクター機能を実証したことを明らかにした(図9D)。しかし、それらは活性化状態及び疲弊様状態において著しく異なっていた。CD8+GZMB集団は、CTLA4、TOX、LAG3及びPDCD1の発現によって示唆されるように、大いに活性化された疲弊様の表現型を示した(図8E)。さらに、CD8+GZMB集団を、ENTPD1(CD39)及びCXCL13の発現によってマークした(図8F)。CD39及びCXCL13は、それぞれ腫瘍反応性CD8+T細胞及び後期機能不全T細胞の潜在的マーカーとして以前に特定されている。Simoni,Y.et al.,Nature,557:575-579(2018);van der Leun,A.M.et al.,Nat.Rev.Cancer,20:218-232(2020)。
興味深いことに、CD8+GZMB T細胞の活性化/疲弊状態は、排除外腫瘍と比較して浸潤腫瘍で有意に大きく、LAYN、CD69及びTNFRSF9などの活性化マーカー及び疲弊マーカーの発現が高かった(図8E)。以前に開発された機能障害スコア(Li H.et al.,Cell,176,775-789 e718(2019))及びコアT細胞疲弊シグネチャ(Yost,K.E.et al.,Nature Medicine,25,1251-1259(2019))を本発明者らのデータセットに適用すると、CD8+GZMB T細胞が最も高度の機能不全及び疲弊を示すことも確認された(図17)。浸潤腫瘍対除外腫瘍におけるCD8+GZMB T細胞の活性化状態をタンパク質レベルで検証するために、本発明者らは、独立した検証コレクションからの17個の卵巣がん組織(9個浸潤、8個除外)をサイトケラチン(PanCK)、CD3、PD-1及びGZMBに対する多重免疫蛍光に供した。全てのGZMB+T細胞(CD3/GZMB二重陽性)のうち、PD-1について陽性のGZMB+T細胞の割合は、腫瘍上皮における除外腫瘍と比較して、浸潤腫瘍において有意に高く(p値=0.077)(図9E)、このことは、浸潤腫瘍におけるGZMB+T細胞の、具体的には腫瘍領域におけるGZMB+T細胞の、より高い活性化状態を裏付けている。
対照的に、CD8+GZMK細胞は、潜在的なエフェクターメモリーT細胞又は機能不全前T細胞として以前に記載されている。Guo,X.et al.,Nature Medicine,24:978-985(2018);Li,H.et al.,Cell,176:77-789(2019);doi:10.1016/j.cell.2018.11.043;Wu,T.D.et al.,Nature Publishing Group,579:274-278(2020);Zhang,L.et al.,Nature,564:268-272(2018);Zheng,C.et al.,Cell,169:1342-1356.e16(2017)。本発明者らは、これらの試験で報告されたように、EOMES、KLRG1及びCMC1を含むCD8+GZMK細胞集団で同様のマーカープロファイル発現を見出した(図8F)。まとめると、これらの観察結果は、CD8+GZMK T細胞は機能不全前のエフェクターメモリー細胞を表すのに対し、それらの腫瘍反応性の可能性に関連し得るCD8+GZMB細胞のより進行した機能不全状態を示唆する。
CD8+GZMB及びCD8+GZMK T細胞の異なる機能不全状態を考慮して、本発明者らは、間質対腫瘍上皮におけるこれらのT細胞サブセットの空間的分布がそれらの機能状態の差に寄与するかどうかを調べた。本発明者らは、検証コレクションからの同じ17個の卵巣がん試料を、GZMK/CD8A及びGZMB/CD8Aのin situコハイブリダイゼーション、並びにH&E染色による間質対腫瘍領域内の局在化のためのRNAscopeアッセイに供した。CD8A/GZMK及びCD8A/GZMB二重陽性T細胞の両方が、除外腫瘍の腫瘍周囲間質及び浸潤腫瘍の腫瘍上皮に蓄積した(図8G)。この観察から、本発明者らは、CD8A/GZMK T細胞及びCD8A/GZMB T細胞の両方が、少なくとも浸潤腫瘍において腫瘍上皮に浸潤する能力を有し、したがって、腫瘍上皮への近接性は、GZMB+集団及びGZMK+集団の機能不全状態の違いを説明することができないと結論付けた。
次に、本発明者らは、本発明者らのscRNAseq分析に基づいて、機能不全CD8+GZMB及び機能不全前CD8+GZMK T細胞が、浸潤腫瘍と比較して除外腫瘍において異なる有病率を示したかどうかを尋ねた:5つの浸潤腫瘍のうち3つは、全ての除外腫瘍と比較してより低いCD8+GZMKの割合を示し、CD8+GZMB亜集団についてはその逆であった(図8H及び図9A)。本発明者らは、除外腫瘍を有するCD8+GZMK機能不全前亜集団と、浸潤腫瘍を有するCD8+GZMB機能不全亜集団と、の関連があると仮定した。この仮説を検証するために、本発明者らは、RNAscopeアッセイ及びバルクRNAseqデコンボリューションアプローチを使用した。本発明者らのRNAscopeアッセイ結果は、浸潤試料と比較して、除外試料中のCD8A/GZMK二重陽性細胞の割合が有意に高いことを示したが(p=0.03)、CD8A/GZMB二重陽性細胞の割合に有意差はなかった(図9F)。
in situ検証に加えて、本発明者らは、3つの卵巣がんコホートからのバルクRNAseqデータを調査することによって、より大きな研究で本発明者らのscRNAseq所見を検証した:TCGA(n=412)、(Cancer Genome Atlas Research,2011)、ICON7臨床試験コレクション(n=351)、及びROSiA臨床試験コホート(n=308)。Bell,D.et al.,Nature Publishing Group,474:609-615(2011);Oza,A.M.et al.,Int.J.Gynecol.Cancer,27:50-58(2017);Perren,T.J.et al.,N.Engl.J.Med.,365:2484-2496(2011)。本発明者らはまず、以前に確立された分類指標を用いて、これらの試料の腫瘍免疫表現型を予測した。Desbois,M.et al.,Cancer Res.,79:463(2019)。CIBERSORT CD8シグネチャを使用してバルクRNAseqデータをデコンボリューションすると、本発明者らの研究で使用した15個の卵巣がん試料で本発明者らが観察されたものと同様に、3つ全てのコホートにおいて除外腫瘍及び浸潤腫瘍におけるより高いCD8+T細胞含有量が確認された(図9G)。CD8+GZMK対GZMB T細胞集団の免疫表現型特異的濃縮を検証するために、本発明者らは、CD8+T細胞の中の各集団の割合の代用として、各試料のCD8+T細胞シグネチャスコアに対するGZMK又はGZMB発現の比を使用した。本発明者らのモデルと一致して、3つ全ての臨床コホートにおいて、除外腫瘍は、浸潤腫瘍と比較して有意に高いGZMK/CD8+代用比を示した(図8I)。同様に、GZMB/CD8+比は、除外腫瘍よりも浸潤腫瘍において高かったが、この差の統計学的有意性は、より大きなTCGAデータセットにおいてのみ達成された。さらに、浸潤表現型対除外表現型を予測するロジスティック回帰モデルにおいてGZMB/CD8+及びGZMK/CD8+比を組み合わせると、3つ全てのコホートにおいていずれかの単一比モデルよりも説明される分散が有意に増加し(図8I)、CD8+GZMK及びGZMB細胞集団の割合が両方とも表現型と関連しており、したがって、これらの腫瘍免疫表現型がそれらのCD8+T細胞の機能状態において重要な定性的及び定量的差異を示すことを裏付けている。
本発明者らの以前の研究において、発明者らは、腫瘍が浸潤表現型又は砂漠表現型と比較して除外表現型を示した場合、化学療法を受けた卵巣がん患者の生存の低下を観察した。Desbois,M.et al.,Cancer Res.,79:463(2019)。CD8+GZMB及びGZMK細胞と浸潤腫瘍及び除外腫瘍との差次的関連性のため、本発明者らは、CD8+T細胞の状態が化学療法処置下での臨床転帰とも関連するかどうかを尋ねた。ICON7臨床試験の化学療法処置群の103人の患者のコホートでは、CD8+T細胞量がより長い無増悪生存期間(PFS)と弱く関連していることが観察され(p=0.093、図8J)、これは卵巣がんにおけるCD8 T細胞浸潤の良好な予後効果を示す以前の所見と一致していた。Hwang,W.T.et al.,Gynecol.Oncol.,124:192-198(2012);Lo,C.S.et al.,Clinical Cancer Research,23:925-934(2017);Zhang,L.et al.,N.Engl.J.Med.,348:203-213(2003)。興味深いことに、GZMB/CD8+比はこのコホートでは臨床転帰と関連しなかったが、GZMK/CD8+比は、特に多変量モデルで全体的なCD8+T細胞スコアと組み合わせた場合、より短いPFSと有意に関連していた(p=0.029、図8J及び図9H)。したがって、GZMK陽性であるCD8+T細胞の相対的割合は生存の低下と関連しており、この比は、全CD8+T細胞含有量よりも患者の転帰に関するより多くの情報を提供する。
要約すると、活性化CD4+及びCD8+GZMB T細胞は浸潤腫瘍において濃縮されているが、静止期CD4+及びCD8+GZMK T細胞は除外腫瘍において濃縮されており、両方のCD8+T細胞型が腫瘍上皮において見出され得る。CD8+T細胞集団の特徴付けにより、CD8+GZMB T細胞についてのより疲弊した細胞傷害性エフェクター機能表現型が明らかにされたが、エフェクターメモリーT細胞のマーカーはCD8+GZMK T細胞を特徴付けた。最後に、CD8+GZMK T細胞のより高い割合は、卵巣がんにおける化学療法下でのより悪い転帰に関連する。
実施例4.線維芽細胞表現型はT細胞の局在化と関連する
4.1. 結果
最近の研究は、いくつかの腫瘍タイプにおけるがん関連線維芽細胞(CAF)の異なるサブセットを明らかにした。Avery,D.et al.,Matrix Biol.,67:90-106(2018);Costa,A.et al.,Cancer Cell,33:463-479.e10(2018);Dominguez,C.X.et al.,Cancer Discovery,10:232-253(2020);Ohlund,D.et al.,J.Exp.Med.,214:579-596(2017)。しかしながら、腫瘍免疫表現型とのそれらの関連はほとんど理解されていない。本発明者らは、線維芽細胞の3つの主要なクラスタを特定した(図10A)。3つの線維芽細胞クラスタのうちの2つは、panCAFシグネチャの高い発現を示し(Elyada,E.et al.,Cancer Discovery,9:1102-1123(2019)から得られた)、CAFの存在を示した(図10B及び図11A)。以前、CAFは、炎症性CAF(iCAF)及び筋線維芽細胞(myCAF)として、又はIL1活性化CAF(IL1 CAF)及びTGFB活性化CAF(TGFB CAF)として記載されていた。Dominguez,C.X.et al.,Cancer Discovery,10:232-253(2020);Elyada,E.et al.,Cancer Discovery,9:1102-1123(2019)。最も強いpanCAFシグナルを有する2つのクラスタのうち、一方のクラスタは高いiCAF及びIL1_CAFシグネチャ発現を示し、他方のクラスタは高いmyCAF及びTGFB_CAF発現を示した(図10B及び図11A)。したがって、本発明者らは、これらのクラスタにそれぞれIL1 CAF及びTGFB CAFと注釈を付けた。
4.1. 結果
最近の研究は、いくつかの腫瘍タイプにおけるがん関連線維芽細胞(CAF)の異なるサブセットを明らかにした。Avery,D.et al.,Matrix Biol.,67:90-106(2018);Costa,A.et al.,Cancer Cell,33:463-479.e10(2018);Dominguez,C.X.et al.,Cancer Discovery,10:232-253(2020);Ohlund,D.et al.,J.Exp.Med.,214:579-596(2017)。しかしながら、腫瘍免疫表現型とのそれらの関連はほとんど理解されていない。本発明者らは、線維芽細胞の3つの主要なクラスタを特定した(図10A)。3つの線維芽細胞クラスタのうちの2つは、panCAFシグネチャの高い発現を示し(Elyada,E.et al.,Cancer Discovery,9:1102-1123(2019)から得られた)、CAFの存在を示した(図10B及び図11A)。以前、CAFは、炎症性CAF(iCAF)及び筋線維芽細胞(myCAF)として、又はIL1活性化CAF(IL1 CAF)及びTGFB活性化CAF(TGFB CAF)として記載されていた。Dominguez,C.X.et al.,Cancer Discovery,10:232-253(2020);Elyada,E.et al.,Cancer Discovery,9:1102-1123(2019)。最も強いpanCAFシグナルを有する2つのクラスタのうち、一方のクラスタは高いiCAF及びIL1_CAFシグネチャ発現を示し、他方のクラスタは高いmyCAF及びTGFB_CAF発現を示した(図10B及び図11A)。したがって、本発明者らは、これらのクラスタにそれぞれIL1 CAF及びTGFB CAFと注釈を付けた。
これらの異なるCAF集団の機能への更なる洞察を得るために、本発明者らは、TGFB CAF及びIL1 CAFを区別する遺伝子発現プロファイルを調べた。TGFB CAF集団の上位20のマーカーには、TGFβ誘導性反応性間質に以前に関連していた遺伝子:ペリオスチン(POSTN)、平滑筋アクチン(ACTA2)、軟骨オリゴマーマトリックスタンパク質(COMP)、並びにコラーゲンサブユニット(COL10A1,COL11A1)、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP11)、トランスジェリン(TAGLN)及びフィブロネクチン(FN1)が含まれる(図10C)。Ryner,L.et al.,Clinical Cancer Research,51:2941-2951(2015)。一方、IL1 CAF集団を特徴付けるマーカーには、CXCL14、CCL2、及びサイトカインシグナル伝達抑制因子3(SOCS3)などのサイトカイン/ケモカインシグナル伝達の性質が含まれていた。Dominguez,C.X.et al.,Cancer Discovery,10:232-253(2020);Elyada,E.et al.,Cancer Discovery,9:1102-1123(2019);Higashino,N.et al.,Lab.Invest.,99:777-7992(2019)。本発明者らは以前に、卵巣がんにおけるTGFβ媒介性反応性間質とT細胞除外免疫表現型との間の関連を特定した。Desbois,M.et al.,Cancer Res.,79:463(2019)。したがって、本発明者らは、異なる線維芽細胞亜集団が異なる腫瘍免疫表現型に関連し得るかどうかを分析した:IL1 CAFは浸潤腫瘍において濃縮される傾向を示す(p=0.11)が、TGFB CAFと除外腫瘍との関連は有意ではない(図10D及び図11B)。これらのTGFB CAFは、腫瘍細胞の排除に寄与することができ、5つの除外腫瘍のうち4つ及び5つの浸潤腫瘍のうち2つのみの線維芽細胞の40%以上を表す高密度マトリックスを形成する反応性間質遺伝子を発現するが、除外腫瘍との関連を更に分析するためのTME中のこれらの細胞の分布を含む追加の調査が必要である。
線維芽細胞の第3のクラスタは、panCAFシグネチャの認め得るが低下した発現を示した(図11A)。本発明者らは、このクラスタに線維芽細胞様集団として注釈を付けた(図11B)。注目すべきことに、これらの線維芽細胞様細胞は、ほぼ排他的に1つの砂漠(des3)及び1つの除外腫瘍(exc4)に見られた(図11B)。このクラスタの上位マーカーには、上皮細胞に関連する遺伝子(SLPI、KRT19、KRT8、KRT18、WFDC2)が含まれる。Shih,A.J.et al.,PLoS ONE,13:e0206785(2018)。したがって、このクラスタは、EMTを受けた腫瘍細胞を表すことが可能である。これらの細胞の特質をよりよく理解するために、更なる調査が必要である。
実施例5.異なる腫瘍免疫表現型に関連する骨髄細胞の表現型的及び機能的に多様なサブセット
5.1. 結果
骨髄区画の分析(図7A)により、CD1C及びCLEC10A発現によって示される樹状細胞(DC)、LILRA4を発現する形質細胞様樹状細胞(pDC)、並びにCD14発現によって示される4つのマクロファージ/単球クラスタを代表するクラスタが特定された(図12A及び図13A)。DC集団のサブクラスタ分析により、i)SPP1 DC、ii)APOE DC、iii)CCR7 DC、iv)CD1C DC、及びv)XCR1 DCを含む特徴的な遺伝子に従って標識された5つのクラスタが特定された(図18)。これらのクラスタのうちの3つは、以前に記載されたDCサブセットに確実に割り当てることができ、XCR1 DCはcDC1集団を表し(XCR1、CLEC9A、CADM1)、CDC1 DCはcDC2集団として(FCER1A、CD1C、CLEC10A)、CCR7 DCは成熟DCを表す(CCR7、LAMP3)(Zhang et al.,2019)。MAFB、FCGR3A、CD14、FCGR1A及びCD163の発現に基づいて、本発明者らは、APOE DCクラスタが炎症性単球由来DC集団(Collin and Bigley,2018)を表す一方で、SPP1 DCは、Villani et al.によって記載されたCD1c-CD141-DCサブセット(SERPINA1及びFCGR3A)(Villani et al.,2017)との類似性を共有すると仮定した(図19)。残念なことに、DCの数は、これらのDCサブセットと腫瘍免疫表現型との関連を調べるには少なすぎた。これらの細胞の機能及びTMEにおけるそれらの分布を検証するために、更なる研究が必要とされる。
5.1. 結果
骨髄区画の分析(図7A)により、CD1C及びCLEC10A発現によって示される樹状細胞(DC)、LILRA4を発現する形質細胞様樹状細胞(pDC)、並びにCD14発現によって示される4つのマクロファージ/単球クラスタを代表するクラスタが特定された(図12A及び図13A)。DC集団のサブクラスタ分析により、i)SPP1 DC、ii)APOE DC、iii)CCR7 DC、iv)CD1C DC、及びv)XCR1 DCを含む特徴的な遺伝子に従って標識された5つのクラスタが特定された(図18)。これらのクラスタのうちの3つは、以前に記載されたDCサブセットに確実に割り当てることができ、XCR1 DCはcDC1集団を表し(XCR1、CLEC9A、CADM1)、CDC1 DCはcDC2集団として(FCER1A、CD1C、CLEC10A)、CCR7 DCは成熟DCを表す(CCR7、LAMP3)(Zhang et al.,2019)。MAFB、FCGR3A、CD14、FCGR1A及びCD163の発現に基づいて、本発明者らは、APOE DCクラスタが炎症性単球由来DC集団(Collin and Bigley,2018)を表す一方で、SPP1 DCは、Villani et al.によって記載されたCD1c-CD141-DCサブセット(SERPINA1及びFCGR3A)(Villani et al.,2017)との類似性を共有すると仮定した(図19)。残念なことに、DCの数は、これらのDCサブセットと腫瘍免疫表現型との関連を調べるには少なすぎた。これらの細胞の機能及びTMEにおけるそれらの分布を検証するために、更なる研究が必要とされる。
本発明者らは、類似の細胞集団を記載するために以前に使用された遺伝子マーカーに従って、4つのマクロファージ/単球クラスタを更に特徴付けた:FCN1、MARCO、SIGLEC1(CD169)及びCX3CR1(図12A及び図12B)。Aran,D.et al.,Nat.Immunol.,20:163-172(2019);Azizi,E.et al.,Cell,174:1293-1308-e36(2018);Cassetta,L.et al.,Cancer Cell,35:588-602.e10(2019);Lavin,Y.et al.,Cell,169:750-765.e17(2017);Zilionis,R.et al.,Immunity,1-29,doi:10.1016/j.immuni.2019.03.009(2019)。FCN1クラスタは、以前に単球と関連付けられていたVCAN及びS100A転写物の高発現を特徴とした(図12B及び図13B)。Villani,A.-C.,et al.,Science,356(6335):eaah4573,doi:10.1126/science.aah4573(2017);Zilionis,R.et al.,Immunity,1-29,doi:10.1016/j.immuni.2019.03.009(2019)。さらに、このクラスタは、CIBERSORT単球シグネチャの最も高い発現を示した(図13C)。CD169及びCX3CR1集団は補体因子遺伝子、成熟マーカー(CD83、HLA-DQA1、HLA-DQB1、HLA-DRB5)及びM2 CIBERSORTシグネチャを高度に発現したことから、本発明者らは、これらの集団を腫瘍関連マクロファージ(TAM)様マクロファージとして特徴付けた(図12B、図13B、及び図13C)。最後に、MARCOクラスタは、FCN1クラスタと比較してVCAN発現が低く、TAM様マクロファージと比較してM2シグネチャ及び成熟マーカー発現が低いことを特徴とした。したがって、本発明者らは、以前に記載された集団と同様のMARCOマクロファージとしてこれらの細胞に注釈を付けた。Zilionis,R.et al.,Immunity,1-29,doi:10.1016/j.immuni.2019.03.009(2019)。特定された細胞状態の分化軌跡を調べるために、本発明者らは擬時系列拡散マップ分析を行った。拡散マップ座標2に沿った軌跡は、MARCO未成熟マクロファージからCD169及びCX3CR1成熟マクロファージまでの連続体を辿り、成熟軌跡を示唆するが、拡散マップ座標1は、FCN1単球から成熟CD169/CX3CR1マクロファージへの分化軌跡を反映する(図12C)。骨髄細胞の状態を更に調査するために、本発明者らは、肝細胞癌における最近報告されたTAM様及びMDSC様細胞のシグネチャを導出し、適用した。Zhang,Q.et al.,Cell 179:829-845(2019)。実際、TAM様マクロファージシグネチャはCD169及びCX3CR1マクロファージで発現し、MDSC様シグネチャはFCN1単球及びMARCOマクロファージで高度に発現した(図12D)。骨髄細胞で発現されるトリガー受容体(TREM)ファミリーの2つのメンバー、TREM1及びTREM2の差次的発現は、以前にTAM様及びMDSC様の状態と関連付けられていた。Zhang,Q.et al.,Cell 179:829-845(2019)。これと一致して、本発明者らは、TREM2がTAM様CD169/CX3CR1マクロファージでほぼ排他的に発現され、TREM1がMDSC様FCN1単球/MARCOマクロファージで発現されることを見出した(図12E)。
最後に、本発明者らは、これらの異なる骨髄細胞集団が特定の腫瘍免疫表現型に関連するかどうかを評価した。MDSC様骨髄サブセット(FCN1単球及びMARCOマクロファージ)は、砂漠腫瘍において有意に濃縮されていたが、TAM様骨髄サブセット(CD169及びCX3CR1マクロファージ)は、除外腫瘍及び浸潤腫瘍において濃縮されていた(p=0.02、図12F及び図13C)。注目すべきことに、いずれの集団についても、除外腫瘍と浸潤腫瘍との間に差は観察されなかった。
実施例6.腫瘍免疫表現型は、区画間相互作用によって形成される
6.1. 擬似バルク差次的発現
本発明者らは、擬似バルクアプローチを使用して、差次的遺伝子発現(DGE)分析を行った。各試料について、各遺伝子の生UMIカウントを、その試料に由来する目的の細胞集団の細胞全体で合計し、試料レベルのUMIカウントを得た。試料全体で5個未満の細胞及び50個未満のリードを有する遺伝子を有する試料は、分析から除外した。次いで、本発明者らは、calcNormFactors(edgeR)を使用して各擬似バルク試料のサイズ係数を計算し、voom-limmaを使用してこれらの試料レベルの擬似バルク発現プロファイルに対して差次的遺伝子発現分析を行った。腫瘍区画におけるG2/M補正擬似バルク発現分析のため、本発明者らは、以前に記載されたG2/M細胞周期遺伝子によるCellCycleScoring関数を使用して、細胞あたりのG2/Mスコアを計算した(Seurat,science.sciencemag.org/content/352/6282/189)。細胞あたりのスコアは、患者によって平均化され、共変量としてvoom-limma設計行列に加えられた。
6.1. 擬似バルク差次的発現
本発明者らは、擬似バルクアプローチを使用して、差次的遺伝子発現(DGE)分析を行った。各試料について、各遺伝子の生UMIカウントを、その試料に由来する目的の細胞集団の細胞全体で合計し、試料レベルのUMIカウントを得た。試料全体で5個未満の細胞及び50個未満のリードを有する遺伝子を有する試料は、分析から除外した。次いで、本発明者らは、calcNormFactors(edgeR)を使用して各擬似バルク試料のサイズ係数を計算し、voom-limmaを使用してこれらの試料レベルの擬似バルク発現プロファイルに対して差次的遺伝子発現分析を行った。腫瘍区画におけるG2/M補正擬似バルク発現分析のため、本発明者らは、以前に記載されたG2/M細胞周期遺伝子によるCellCycleScoring関数を使用して、細胞あたりのG2/Mスコアを計算した(Seurat,science.sciencemag.org/content/352/6282/189)。細胞あたりのスコアは、患者によって平均化され、共変量としてvoom-limma設計行列に加えられた。
6.2. 遺伝子セット濃縮分析
fgseaパッケージ及びmsigdbrパッケージを使用した分子シグネチャデータベース収集からのホールマーク遺伝子セットを使用した差次的遺伝子発現分析の結果に対して、遺伝子セット濃縮分析を行った。Korotkevich,G.et al.,bioRxiv 060012;doi:10.1101/060012(2019);Subramaniam,A.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,102:15545-15550(2005)。詳細には、差次的に発現された遺伝子リストを、組み合わせた対数倍率変化及び調整済みp値に従ってランク付けし、遺伝子セット濃縮分析のための入力として使用した。
6.3 ケモカイン受容体-リガンド相互作用分析
既知のケモカイン受容体及びリガンド対のデータベースを、cellphoneDB(Efremova et al.,2020)(cellphonedb.org/)からの組み合わせ情報及びR&D systemsのウェブサイト(rndsystems.com/resources/technical-information/chemokine-nomenclature)からのリソースを使用してキュレーションした。このデータベースを、以下の基準を使用して可能性のあるケモカイン-受容体相互作用についてフィルタリングした:1)各受容体-リガンド対は、細胞集団の細胞の少なくとも10%で発現されるべきであり、2)各対は、同じ免疫表現型内で発現されるべきである。これは、6つの可能性のあるケモカイン受容体-リガンド相互作用をもたらし、その発現レベル及び受容体/リガンドを発現する細胞の数を各個々の患者において評価した。
既知のケモカイン受容体及びリガンド対のデータベースを、cellphoneDB(Efremova et al.,2020)(cellphonedb.org/)からの組み合わせ情報及びR&D systemsのウェブサイト(rndsystems.com/resources/technical-information/chemokine-nomenclature)からのリソースを使用してキュレーションした。このデータベースを、以下の基準を使用して可能性のあるケモカイン-受容体相互作用についてフィルタリングした:1)各受容体-リガンド対は、細胞集団の細胞の少なくとも10%で発現されるべきであり、2)各対は、同じ免疫表現型内で発現されるべきである。これは、6つの可能性のあるケモカイン受容体-リガンド相互作用をもたらし、その発現レベル及び受容体/リガンドを発現する細胞の数を各個々の患者において評価した。
6.4 結果
本発明者らの腫瘍微小環境の単一細胞特性評価は、腫瘍免疫連続体を形成するのに役立ち得る細胞区画間の潜在的相互作用を調べることも可能にした。単一細胞データは細胞間シグナル伝達の決定的な証拠を提供することはできないが、様々なグループが、単一細胞データにおける細胞特異的受容体及びリガンド発現パターンの検討をどのように使用して仮説を効果的に生成することができるかを示している。Camp,J.G.et al.,Nature,546:533-538(2017);Costa,A.et al.,Cancer Cell,33:463-479.e10(2018);Skelly,D.A.et al.,Cell Reports,22:600-610(2018);Vento-Tormo,R.et al.,Nature,563:347-353(2018)。そのようなアプローチに従って、本発明者らは、23個の既知のケモカインリガンド-受容体対に注目し、どの細胞型がケモカインリガンド又は受容体を発現するかを決定し、関与する細胞型について、本発明者らは、受容体又はリガンドを発現する細胞の発現レベル及び割合に更に注目した。本発明者らは、1)受容体が細胞型又は亜集団の1%未満の細胞によって発現され、2)受容体及びリガンドの発現が患者の大部分について同じ患者において同時に起こらなかった、いずれの推定される相互作用対も除外した。このフィルタリングは、本発明者らがデータセットにおいて更に調査した6つの推定されるケモカインリガンド-受容体相互作用をもたらした。興味深いことに、本発明者らは、T細胞の動員及び遊走における各区画(腫瘍、免疫及び間質)を潜在的に暗示する証拠を見出した。
本発明者らの腫瘍微小環境の単一細胞特性評価は、腫瘍免疫連続体を形成するのに役立ち得る細胞区画間の潜在的相互作用を調べることも可能にした。単一細胞データは細胞間シグナル伝達の決定的な証拠を提供することはできないが、様々なグループが、単一細胞データにおける細胞特異的受容体及びリガンド発現パターンの検討をどのように使用して仮説を効果的に生成することができるかを示している。Camp,J.G.et al.,Nature,546:533-538(2017);Costa,A.et al.,Cancer Cell,33:463-479.e10(2018);Skelly,D.A.et al.,Cell Reports,22:600-610(2018);Vento-Tormo,R.et al.,Nature,563:347-353(2018)。そのようなアプローチに従って、本発明者らは、23個の既知のケモカインリガンド-受容体対に注目し、どの細胞型がケモカインリガンド又は受容体を発現するかを決定し、関与する細胞型について、本発明者らは、受容体又はリガンドを発現する細胞の発現レベル及び割合に更に注目した。本発明者らは、1)受容体が細胞型又は亜集団の1%未満の細胞によって発現され、2)受容体及びリガンドの発現が患者の大部分について同じ患者において同時に起こらなかった、いずれの推定される相互作用対も除外した。このフィルタリングは、本発明者らがデータセットにおいて更に調査した6つの推定されるケモカインリガンド-受容体相互作用をもたらした。興味深いことに、本発明者らは、T細胞の動員及び遊走における各区画(腫瘍、免疫及び間質)を潜在的に暗示する証拠を見出した。
6.4.1 腫瘍細胞-免疫細胞のクロストーク
T細胞の動員について知られているケモカインであるケモカインCXCL16は、腫瘍細胞並びに主に骨髄性細胞によって発現された(図14A及び15A)。Matsumara,S.and Demaria,S.Radiat.Res.,173:418-425(2010)。さらに、本発明者らは、CXCL16発現が、砂漠腫瘍と比較して、浸潤腫瘍及び除外腫瘍の腫瘍細胞区画において有意に高いことを観察した(p値=それぞれ0.012及び0.022、図14B)。一方、CXCL16受容体である、CXCR6は、CD4+及びCD8+T細胞において特異的に発現され、CD8+GZMB T細胞及びCD4+FOXP3 Tregにおいて特に高いことが見出された(図14A)。Wilbanks,A.et al.,J.Immunol.,166:5145-5154(2001)。この共発現パターンは、本発明者らが十分な細胞を有していた全ての個々の患者で確認することができ、浸潤腫瘍の腫瘍細胞で特に明らかであった(図15B)。CD8+GZMB T細胞及びCD4+FOXP3 Tregが浸潤腫瘍において濃縮されたという本発明者らの観察と合わせて、この知見は、CXCR6 T細胞が浸潤腫瘍において腫瘍上皮に動員され得る潜在的な機序を示唆した。
T細胞の動員について知られているケモカインであるケモカインCXCL16は、腫瘍細胞並びに主に骨髄性細胞によって発現された(図14A及び15A)。Matsumara,S.and Demaria,S.Radiat.Res.,173:418-425(2010)。さらに、本発明者らは、CXCL16発現が、砂漠腫瘍と比較して、浸潤腫瘍及び除外腫瘍の腫瘍細胞区画において有意に高いことを観察した(p値=それぞれ0.012及び0.022、図14B)。一方、CXCL16受容体である、CXCR6は、CD4+及びCD8+T細胞において特異的に発現され、CD8+GZMB T細胞及びCD4+FOXP3 Tregにおいて特に高いことが見出された(図14A)。Wilbanks,A.et al.,J.Immunol.,166:5145-5154(2001)。この共発現パターンは、本発明者らが十分な細胞を有していた全ての個々の患者で確認することができ、浸潤腫瘍の腫瘍細胞で特に明らかであった(図15B)。CD8+GZMB T細胞及びCD4+FOXP3 Tregが浸潤腫瘍において濃縮されたという本発明者らの観察と合わせて、この知見は、CXCR6 T細胞が浸潤腫瘍において腫瘍上皮に動員され得る潜在的な機序を示唆した。
6.4.2. 免疫細胞-免疫細胞クロストーク
腫瘍細胞とT細胞との間の潜在的なCXCL16/CXCR6クロストークと同様に、本発明者らは、T細胞と骨髄細胞との間の可能性のあるクロストークを特定した。CXCR3受容体は、CD8+及びCD4+T細胞によって発現され、その主要なリガンドであるCXCL9、CXCL10及びCXCL11は、樹状細胞及びCD169マクロファージによって主に発現された(図14C及び図15C)。さらに、浸潤腫瘍におけるB-TILによるCXCR5の発現、並びにCD4+CXCL13及びCD8+GZMB T細胞による対応するケモカインリガンドCXCL13の発現は、浸潤腫瘍へのB-TILの動員の潜在的な機構を示唆している(Kazanietz,M.G.et al.,Front Endocrinol(Lausanne)10,471(2019))(図15D~図15E)。
腫瘍細胞とT細胞との間の潜在的なCXCL16/CXCR6クロストークと同様に、本発明者らは、T細胞と骨髄細胞との間の可能性のあるクロストークを特定した。CXCR3受容体は、CD8+及びCD4+T細胞によって発現され、その主要なリガンドであるCXCL9、CXCL10及びCXCL11は、樹状細胞及びCD169マクロファージによって主に発現された(図14C及び図15C)。さらに、浸潤腫瘍におけるB-TILによるCXCR5の発現、並びにCD4+CXCL13及びCD8+GZMB T細胞による対応するケモカインリガンドCXCL13の発現は、浸潤腫瘍へのB-TILの動員の潜在的な機構を示唆している(Kazanietz,M.G.et al.,Front Endocrinol(Lausanne)10,471(2019))(図15D~図15E)。
6.4.3. 間質細胞-免疫細胞クロストーク
間質細胞はまた、免疫細胞の動員に関与し得る。ケモカインCXCL14及びCXCL12は、IL1 CAF集団によって発現され(図14D)、それらは受容体CXCR4に結合することが知られている。Collins,P.J.et al.,FASEB J.,31:3084-3097(2017);Tanegashima,K.et al.,FEBS Letters,587:1731-1735(2013);Vega,B et al.,Journal of Leukocyte Biology,90:399-408(2011)。特に、この受容体は、免疫細胞によってほぼ排他的に発現され、CD8+T細胞によって最も強く発現されることが見出され(図14D及び図15F)、これらはIL1 CAFの弱い濃縮を示すが、T細胞は砂漠腫瘍ではまれであるため、浸潤腫瘍におけるCD8+T細胞動員におけるIL1 CAFの役割を示唆している。
間質細胞はまた、免疫細胞の動員に関与し得る。ケモカインCXCL14及びCXCL12は、IL1 CAF集団によって発現され(図14D)、それらは受容体CXCR4に結合することが知られている。Collins,P.J.et al.,FASEB J.,31:3084-3097(2017);Tanegashima,K.et al.,FEBS Letters,587:1731-1735(2013);Vega,B et al.,Journal of Leukocyte Biology,90:399-408(2011)。特に、この受容体は、免疫細胞によってほぼ排他的に発現され、CD8+T細胞によって最も強く発現されることが見出され(図14D及び図15F)、これらはIL1 CAFの弱い濃縮を示すが、T細胞は砂漠腫瘍ではまれであるため、浸潤腫瘍におけるCD8+T細胞動員におけるIL1 CAFの役割を示唆している。
内皮細胞及び周皮細胞は、CX3CR1の主要リガンドである、CX3CL1及び最近記載されたリガンドCCL26を認識可能に発現する唯一の細胞型であった(図14E)。El-Shazly,A.E.et al.,Clin.Exp.Allergy,43:322-331(2013)。CX3CR1は、浸潤腫瘍及び除外腫瘍において主要な成熟マクロファージ集団の1つをマークしたため(図14F)、本発明者らは、内皮細胞及び周皮細胞を介したCX3CR1マクロファージの動員がこれら2つの免疫表現型に特異的であると仮定する(図15G)。
骨髄細胞に加えて、B-TILは、間質細胞区画との可能性のあるケモカイン受容体-リガンドのクロストークの証拠を示した。内皮細胞は、CCR7+細胞の動員を可能にするリガンドであるCCL21を発現し、除外腫瘍の内皮細胞では有意に高い発現(p=0.03)であり、浸潤腫瘍では一貫しているが有意ではない高い発現(p=0.06、図15H及び図15I)であった。Comerford,I.et al.,Cytokine Growth Factor Rev.24:269-283(2013)。本発明者らのデータセットでは、ほとんどのCCR7発現細胞はB-TILであり、特に除外腫瘍及び浸潤腫瘍における内皮細胞を介した動員の可能性を示唆している。
7. 結論
これらの観察を要約すると、本発明者らは、腫瘍区画、免疫区画及び間質区画内、及びそれらの間の異なる組成及び潜在的なクロストークが異なる腫瘍免疫表現型を形成し得るモデルを仮定する(図14G)。本発明者らのモデルでは、浸潤腫瘍及び除外腫瘍の両方を含む、TME中に免疫存在を有する腫瘍は、砂漠腫瘍とは異なる多くの共通の性質を共有する。例えば、浸潤腫瘍及び除外腫瘍の両方がT細胞及びTAM様マクロファージの濃縮を示したが、砂漠腫瘍はT細胞のほぼ完全な欠如を示すが、MDSC様細胞の濃縮を示す。浸潤腫瘍及び除外腫瘍におけるT細胞の存在は、CXCR3-CXCL9/10/11シグナル伝達を介したT細胞-TAM様マクロファージクロストークによって部分的に促進され得る。さらに、CX3CR1リガンドを発現する内皮細胞及び周皮細胞はまた、浸潤腫瘍及び除外腫瘍におけるCX3CR1 TAM様マクロファージの動員に関与し得る。一方、浸潤腫瘍と除外腫瘍との間にも重要な違いがあった。浸潤腫瘍におけるT細胞浸潤のより大きな程度は、2つの因子によって影響され得る:1)浸潤腫瘍細胞は、最も高いCXCL16発現を示し、これは、CXCR6+T細胞の腫瘍上皮への動員を促進し得る;2)浸潤腫瘍はIL1 CAFが豊富であり、CXCL12/14の発現はCXCR4を介したT細胞動員を更に促進し得る。
これらの観察を要約すると、本発明者らは、腫瘍区画、免疫区画及び間質区画内、及びそれらの間の異なる組成及び潜在的なクロストークが異なる腫瘍免疫表現型を形成し得るモデルを仮定する(図14G)。本発明者らのモデルでは、浸潤腫瘍及び除外腫瘍の両方を含む、TME中に免疫存在を有する腫瘍は、砂漠腫瘍とは異なる多くの共通の性質を共有する。例えば、浸潤腫瘍及び除外腫瘍の両方がT細胞及びTAM様マクロファージの濃縮を示したが、砂漠腫瘍はT細胞のほぼ完全な欠如を示すが、MDSC様細胞の濃縮を示す。浸潤腫瘍及び除外腫瘍におけるT細胞の存在は、CXCR3-CXCL9/10/11シグナル伝達を介したT細胞-TAM様マクロファージクロストークによって部分的に促進され得る。さらに、CX3CR1リガンドを発現する内皮細胞及び周皮細胞はまた、浸潤腫瘍及び除外腫瘍におけるCX3CR1 TAM様マクロファージの動員に関与し得る。一方、浸潤腫瘍と除外腫瘍との間にも重要な違いがあった。浸潤腫瘍におけるT細胞浸潤のより大きな程度は、2つの因子によって影響され得る:1)浸潤腫瘍細胞は、最も高いCXCL16発現を示し、これは、CXCR6+T細胞の腫瘍上皮への動員を促進し得る;2)浸潤腫瘍はIL1 CAFが豊富であり、CXCL12/14の発現はCXCR4を介したT細胞動員を更に促進し得る。
8. 考察
がん免疫療法は特定の適応症では有効であるが、それでも全ての人に有効ではなく、応答の変動性は完全には理解されていない。Sharma,P.et al.,Cell,168:707-723(2017)。腫瘍の組成及びその微小環境のより良好な理解を発展させることにより、がん免疫療法の利益を改善してより多くの患者に拡大し、処置への個別化アプローチを可能にすべきである。Hegde,P.S.and Chen,D.S.,Immunity,52:17-35(2020)。本研究では、本発明者らは、卵巣がんにおける腫瘍免疫連続体を含む3つの腫瘍免疫表現型の状況における腫瘍生態系全体の包括的なscRNAseq解剖を報告する。本発明者らの研究は、腫瘍区画、免疫区画及び間質区画のそれぞれにおける細胞多様性の高解像度描写を提供するだけでなく、区画内及び区画間のクロストークがどのように腫瘍免疫表現型の生物学の形成に寄与し得、最終的に免疫療法に対する応答に影響を及ぼし得るかを強調する。
がん免疫療法は特定の適応症では有効であるが、それでも全ての人に有効ではなく、応答の変動性は完全には理解されていない。Sharma,P.et al.,Cell,168:707-723(2017)。腫瘍の組成及びその微小環境のより良好な理解を発展させることにより、がん免疫療法の利益を改善してより多くの患者に拡大し、処置への個別化アプローチを可能にすべきである。Hegde,P.S.and Chen,D.S.,Immunity,52:17-35(2020)。本研究では、本発明者らは、卵巣がんにおける腫瘍免疫連続体を含む3つの腫瘍免疫表現型の状況における腫瘍生態系全体の包括的なscRNAseq解剖を報告する。本発明者らの研究は、腫瘍区画、免疫区画及び間質区画のそれぞれにおける細胞多様性の高解像度描写を提供するだけでなく、区画内及び区画間のクロストークがどのように腫瘍免疫表現型の生物学の形成に寄与し得、最終的に免疫療法に対する応答に影響を及ぼし得るかを強調する。
本発明者らはまず、腫瘍細胞自体の固有の特性が、免疫浸潤を促進又は妨害する環境に寄与するかどうかを調べた。Galon,J.and Bruni,D.,Nat Rev Drug Discov,18:197-218(2019)。実際、腫瘍細胞区画のscRNAseqにより、浸潤/除外腫瘍において、高CD8+T細胞浸潤を表すインターフェロン応答/抗原提示経路の濃縮など、砂漠腫瘍と浸潤/除外腫瘍との間の転写プロファイルの有意差が明らかにされた。抗原提示のダウンレギュレーションは、本発明者らの以前のバルクRNAシーケンシング、並びに砂漠腫瘍及び除外腫瘍におけるin situ MHC-I IHC研究で観察されている。Desbois,M et al.,Nature Communications,11:5583,doi:10.1038/s41467-020-19408-2(2020)。本発明者らは、この研究の除外腫瘍において遺伝子レベルで抗原提示の強いダウンレギュレーションを観察しなかったが、MHCがタンパク質レベルルでダウンレギュレーションされ得ることを排除することはできない。浸潤/除外腫瘍を特徴付ける別の性質は、酸化的リン酸化経路のアップレギュレーションであった。腫瘍細胞の代謝は、例えば、T細胞機能に不可欠な代謝産物の競合、又は好ましくない微小環境を作り出し、T細胞の遊走を損なう乳酸塩のような廃棄産物の蓄積によって、T細胞の浸潤及び機能を直接損なう可能性があることが以前に報告されている。Haas,R.et al.,PLoS Biol,13:e1002202,(2015);Sugiura,A.and Rathmell,J.C.,J Immunol,200:400-407(2018)。好気性解糖の代わりに酸化的リン酸化を使用すると、腫瘍細胞がピルビン酸を消費し、乳酸塩の蓄積が少なくなり(Sugiura,A.and Rathmell,J.C.,J Immunol,200:400-407(2018))、これは効果的な免疫細胞浸潤のためのより好ましい環境を生成し得る。
腫瘍免疫連続体は、腫瘍床におけるT細胞の量及び位置に関して主に特徴付けられている。Hegde,P.S.et al.,Clinical Cancer Research,22:1865-1874(2016)。免疫区画の本発明者らの単一細胞調査は、はるかに詳細を提供し、多様な表現型及び機能性T細胞及び骨髄細胞状態、並びに腫瘍免疫表現型におけるそれらの差次的濃縮を明らかにした。本発明者らが特定したCD8+GZMB及びCD8+GZMK T細胞亜集団は、単一細胞研究において以前に記載されているが(Guo,X.et al.,Nature Medicine,24:978-985(2018);Li,H.et al.,Cell,176:77-789,doi:10.1016/j.cell.2018.11.043(2019);Wu,T.D.et al.,Nature,579:274-278(2020);Yost,K.E.et al.,Nature Medicine,25:1251-1259(2019);Zhang,L.et al.,Nature,54:321-33(2018);Zhang,Q.et al.,Cell 179:829-845(2019)、本発明者らの重要な知見の1つは、それらが異なる機能的状態を表すだけでなく、異なる腫瘍免疫表現型において差次的に濃縮されていることである。これらのCD8+T細胞亜集団と腫瘍免疫表現型との関連の本発明者らの分析は、2つの洞察を提供した:1)機能不全/疲弊CD8+GZMB T細胞は、除外腫瘍においてあまり活性化/疲弊しなかった;2)機能不全前/エフェクターメモリーCD8+GZMK T細胞は、浸潤腫瘍と比較して除外腫瘍において濃縮されていた。両方の観察は、機能障害/活性化状態とT細胞の空間的分布、すなわち腫瘍上皮からのT細胞の浸潤又は除外との間の潜在的な関連によって説明され得る。除外腫瘍における免疫細胞除外は、腫瘍細胞による持続的な抗原刺激の欠如をもたらし、したがって、活性化/疲弊の少ないCD8+GZMB T細胞及び機能不全前CD8+GZMK T細胞の濃縮に寄与する可能性がある。このモデルと一致して、本発明者らは、除外腫瘍における静止期CD4+T細胞集団、並びに浸潤腫瘍における活性化CD4+T細胞及び制御性T細胞の濃縮を見出した。まとめると、これらの観察結果は、予想されるように、除外腫瘍と比較して、浸潤腫瘍におけるより抗原刺激された免疫ランドスケープを指し示している。しかしながら、本発明者らの空間分析はまた、機能不全前のCD8+GZMK T細胞集団が腫瘍上皮に浸潤する能力を有することを示唆する。したがって、空間的局在化、すなわち腫瘍上皮からのCD8+GZMK T細胞の除外は、それらの機能状態を完全に説明することができない。
多くのグループによって研究されている1つの重要な疑問は、免疫チェックポイント遮断(ICB)、特に抗PD-(L)1抗体が、機能不全の腫瘍浸潤CD8+T細胞を再活性化することができるかどうかである。更なる調査が必要であるが、最近の研究は、後期機能不全T細胞ではなく機能不全前T細胞がICBによって標的化され、抗腫瘍応答を促進するモデルを支持している。特に、機能不全前T細胞のプールに属するTscm細胞は、ICB処置時に拡大し(Sade-Feldmanm,M.et al.,Cell,175:998-1013 e1020(2018);Utzschneider,D.T.et al.,Immunity,45:415-427(2016))、ICB処置に対するより長い応答期間と関連することが見出されている(Miller,B.C.et al.,Nat Immunol 20:326-336(2019))。これらの細胞の役割についての本発明者らの理解は、免疫療法の状況において高まっているが、多くの疑問が、ICON7において使用される化学療法などの他のがん療法におけるそれらの役割において残されたままである。したがって、卵巣がん患者のコホートにおけるTscm細胞の単なる存在は、それらの生存に影響を与えない可能性がある。さらに、本発明者らの以前の研究(Desbois,M et al.,Nature Communications,11:5583,doi:10.1038/s41467-020-19408-2(2020))及び本研究では、腫瘍に浸潤するCD8+TILの量はPFSと弱くしか関連しないことが観察された。除外腫瘍を有する患者はより短いPFSを示し、全てのCD8+細胞の中のCD8+GZMK細胞の量は化学療法下でより短いPFSを予測した。本発明者らは、除外腫瘍が濃縮されたこれらの機能不全前の細胞を見出したことから、PFSとの観察された関連が密接に関連している可能性がある。機能不全前の細胞の存在はchemoコホートにおいてPFSと逆相関しているが、これらの観察は、活性化された間質細胞と機能不全前/Tscm細胞の両方がICBの下で同時に標的化される場合、最適な臨床的有効性を排除しない。
この研究の別の重要な知見は、異なる腫瘍免疫表現型の状況における異種骨髄細胞集団の詳細な考察である。本発明者らは、4つの骨髄細胞状態を特定した:FCN1単球、並びにMDSC様FCN1単球及びMARCO未成熟マクロファージからより成熟したTAM様CD169及びCX3 CR1マクロファージへの成熟のスペクトルを有するMARCO、CD169及びCX3CR1マクロファージ。砂漠腫瘍はMDSC様骨髄細胞(FCN1及びMARCO)が濃縮されていたが、浸潤/除外腫瘍はTAM様骨髄細胞が濃縮されていた。骨髄細胞の成熟レベルと異なる腫瘍免疫表現型との間の観察された関連性の1つの可能な説明は、TMEにおけるインターフェロンレベルであり得る。インターフェロンシグナル伝達は、マクロファージの活性化、それらの抗原提示活性及びそれらの炎症促進性機能において主要な役割を果たすことが示されている。Hu,X.and Ivashkiv,L.B.,Immunity,31:539-550(2009)。IFNγの主な産生細胞は、Th1 CD4+T細胞、細胞傷害性CD8+T細胞及びNK細胞を含む免疫細胞である。Schoenborn,J.R.and Wilson,C.B.,Adv Immunol,96:41-101(2007)。したがって、除外腫瘍及び浸潤腫瘍において、浸潤性免疫細胞は、インターフェロン産生を介して骨髄細胞の成熟を促進することができる。この仮説を支持して、本発明者らは、インターフェロン応答経路が、砂漠腫瘍と比較して浸潤腫瘍及び除外腫瘍の腫瘍区画において濃縮されていることを見出した。
この研究における知見は、がん免疫療法のための新しい治療戦略を知らせ得ることも注目に値する。例えば、本発明者らは、MDSC様細胞対TAM様細胞で差次的に発現される骨髄細胞の2つのトリガー受容体、TREM1及びTREM2を見出した。ヒト腫瘍に浸潤するマクロファージにおける高いTREM1発現は、攻撃的な腫瘍挙動及び患者の生存不良に関連することが示されている。Ho,C.C.et al.,Am J Respir Crit Care Med,177:763-770(2008)。一方、TREM2は、肝細胞癌(Tang,W.et al.,Oncogenesis,8:9(2019))及び結腸直腸がん(Kim,S.M.et al.,Cancers(Basel),11(2019)において腫瘍抑制因子として作用することが示されている。TREM分子の標的化は、最近、炎症性障害及びがんの処置のための新規な処置の機会として注目を集めている(Nguyen et al.,2015)。異なる腫瘍免疫表現型に関連する骨髄細胞の異なるサブセットへのTREM1及びTREM2の特異的連結に関する本発明者らの知見は、それらの潜在的な役割への更なる洞察を提供し、TREM分子を標的化するための治療戦略を知らせ得る。
最後に、本発明者らは、腫瘍区画、間質区画及び免疫区画の細胞成分がケモカイン受容体シグナル伝達を介してどのように相互作用し、それによって腫瘍免疫連続体を形成するのに役立ち得るかを調べた。本発明者らの研究は、腫瘍細胞がCXCR6-CXCL16軸を介してT細胞動員を潜在的に媒介し得る機構を明らかにした。本発明者らは、以前に記載されたように(van der Voort,R.et al.,Arthritis Rheum,52:1381-1391(2005)、CXCL16が骨髄細胞によって発現されることを見出したが、より重要なことには、本発明者らの分析は、CXCL16が腫瘍細胞、特に浸潤及び除外卵巣腫瘍細胞でも発現されることを明らかにした。CXCL16は、ケモカイン受容体CXCR6を介してシグナル伝達することが知られており(Wilbanks et al.,2001)、本発明者らは、CD4+FOXP3 Treg細胞及び機能不全CD8+GZMB T細胞上のCXCR6の最も高い発現を見出した。これらの所見は、浸潤腫瘍及び除外腫瘍における腫瘍細胞によるこれらのT細胞サブセットの潜在的な動員を示唆する。これらの知見を裏付けて、電離放射線がCXCL16の分泌を誘導し得ることが以前に示されており、そうでなければ、免疫原性が低い乳がんマウスモデルにおいてCXCR6+CD8+活性化T細胞を腫瘍に動員するであろう。Matsumura,S.et al.,J Immunol.181:3099-3107(2008)。したがって、CXCL16-CXCR6軸は、卵巣がんにおける腫瘍免疫連続体に寄与する重要な因子を表し得る。それにもかかわらず、CXCL16走化性勾配の効果は、除外腫瘍と浸潤腫瘍との間で異なる可能性があり、それにより、T細胞は、ケモカイン勾配の存在にもかかわらず、除外腫瘍において腫瘍上皮に到達することができない。実際、本発明者らは、除外腫瘍内の筋線維芽細胞の大部分が筋線維芽細胞特異的マーカーACTA2(αSMA)だけでなく(Sahai,E.et al.,Nat Rev Cancer,20:174-186(2020))、コラーゲン遺伝子(fCOL10A1、COL11A1、COL6A3、COL1A1)及び反応性間質に寄与することが以前に示された遺伝子(POSTN、MMP11、FN1)も発現することを見出した(Planche,A.et al.,PLoS One,6:e18640(2011);Ryner,L et al.,Clin Cancer Res,21:2941-2951(2015))。これらの所見は、特異的CAFが、高密度の細胞外マトリックスを産生することによって腫瘍上皮へのT細胞のアクセスを遮断する物理的障壁を作り出すという仮説を更に支持する。Salmon,H.et al.,J Clin Invest,122:899-910(2012);Zeltz,C.et al.,Semin Cancer Biol,62:166-181(2020)。
本発明者らの研究には、注意すべきいくつかの制限がある。生細胞をそれらの起源の区画(すなわち、免疫区画、間質区画又は腫瘍区画)に基づいて選別することによって、本発明者らは、少量の細胞集団を濃縮し、各区画の高解像度の分析を達成することができた。しかしながら、そのようなアプローチは、微小環境の組成を全体として記述することを可能にせず、それぞれの個々の区画に対する特定された細胞状態の割合を報告することしかできない。さらに、卵巣腫瘍及びそれらの免疫微小環境は不均一であることが報告されている。Jimenez-Sanchez,A.et al.,Cell,170:927-938 e920(2017);Roberts,C.M.et al.,Cancers(Basel):11(2019)。本発明者らの研究では、同じ原発性腫瘍からの異なる腫瘍切片を利用し、直交法(トランスクリプトーム分類指標に基づく予測及びCD8 IHCカテゴリー分類)を用いて各腫瘍の腫瘍免疫表現型を割り当てたが、そのような分類は腫瘍全体を表していない可能性がある。同じ腫瘍の複数のセグメント、並びに同じ患者からの異なる部位の転移性腫瘍の特徴付けを含む将来の研究は、卵巣がんの不均一な腫瘍微小環境への更なる洞察を提供し得る。最後に、異なる区画にわたる本発明者らのケモカイン受容体-リガンド分析は、トランスクリプトーム分析のみから得られ、将来の研究における高次元マルチプレックスin situ分析及び機能アッセイによるこれらの潜在的相互作用の更なる検証が必要とされる。
結論として、本発明者らの研究は、TMEにおける多様な細胞表現型及び機能表現型、並びにそれらの動的相互作用の詳細な分析を提供し、腫瘍免疫連続体のより豊富な特徴付けを可能にする。本発明者らの研究はまた、TME及び免疫表現型を形成するのに役立ち得る生物学への更なる洞察を提供する。最後に、本発明者らの知見はまた、治療標的の特定を可能にし、免疫抑制を克服し、がん免疫療法に対する応答を増加又は拡大するための新規な治療戦略を知らせ得る。
上述の発明を、理解を明確にする目的で、説明及び実施例によって、ある程度詳細に説明してきたが、説明及び実施例は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。本明細書に引用される全ての特許及び科学文献の開示は、参照によりその全体が明示的に組み込まれる。
Claims (28)
- 卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法であって、
a.前記患者からの腫瘍試料中のGZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、並びに
b.前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較することであって、
前記参照試料と比較したGZMK発現レベルの上昇が生存の低下に関連し、前記参照試料と比較したTREM1レベルの上昇がMDSC様骨髄細胞の存在に関連し、前記参照試料と比較したTREM2レベルの上昇がTAM様マクロファージの存在に関連する、前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較すること、
を含む、卵巣がんを有するヒト患者のための処置プロトコルを設計する方法。 - ヒト患者における卵巣がんの処置方法であって、
a.前記患者からの腫瘍試料中のGZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、
b.前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較することであって、GZMK発現レベルの上昇が生存の低下に関連し、TREM1レベルの上昇がMDSC様骨髄細胞の存在と関連し、TREM2レベルの上昇がTAM様マクロファージの存在と関連する、前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較すること、並びに
c.前記患者が、
i.前記参照試料と比較したTREM1の発現増加を有する場合、MDSC様骨髄細胞を標的とする治療法を前記患者に投与すること、
ii.前記参照試料と比較したTREM2の発現増加を有する場合、TAM様マクロファージを標的とする治療法を前記患者に投与すること、及び/又は
iii.前記参照試料と比較したGZMKの発現減少を有する場合、前記患者に化学療法を投与すること、
を含む、ヒト患者における卵巣がんの処置方法。 - 前記腫瘍においてGZMK発現の増加が示された後、化学療法を停止する、請求項1又は2に記載の処置方法。
- 前記腫瘍においてGZMK発現の増加が示された後、緩和ケアが前記患者に施される、請求項1~3のいずれか一項に記載の処置方法。
- ヒト患者における卵巣がんを、砂漠型、除外型、又は浸潤型の腫瘍として特徴付ける方法であって、
a.前記患者からの腫瘍試料中のGZMB、GZMK、CD8A、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定すること、並びに
b.前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較することであって、前記参照試料と比較したGZMBのより高い発現が浸潤型の腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したGZMKのより高い発現が除外腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したCD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したTREM1のより高い発現が砂漠腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したTREM2のより高い発現が除外腫瘍及び浸潤腫瘍に関連する、前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較すること、
を含む、ヒト患者における卵巣がんを、砂漠型、除外型又は浸潤型の腫瘍として特徴付ける方法。 - 卵巣がんを有するヒト患者を処置する方法であって、
a.前記患者からの腫瘍試料中のGZMB、GZMK、CD8A、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの発現レベルを決定することによって、卵巣がんを砂漠、除外又は浸潤として特徴付けること、
b.前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較することであって、前記参照試料と比較したGZMBのより高い発現が浸潤型の腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したGZMKのより高い発現が除外腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したCD8A/GZMK二重陽性細胞のより高い発現が除外腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したTREM1のより高い発現が砂漠腫瘍に関連し、前記参照試料と比較したTREM2のより高い発現が除外腫瘍及び浸潤腫瘍に関連する、前記発現レベルを参照試料中の前記発現レベルと比較すること、並びに
c.前記患者を、
i.TREM1の前記より高い発現が砂漠腫瘍を示唆する場合、化学療法又は自己/同種異系エフェクター細胞で処置すること、
ii.GZMB及び/又はTREM2の前記より高い発現が浸潤腫瘍を示唆する場合、免疫療法(チェックポイント療法を含む)で処置すること、
iii.GZMKの前記より高い発現が除外腫瘍を示唆する場合、緩和ケアで処置すること、
iv.CD8A/GZMK二重陽性細胞の前記より高い発現が除外腫瘍を示唆する場合、緩和ケアで処置すること、及び/又は
v.免疫エフェクター細胞、例えばT細胞輸送調節因子、エピジェネティック調節因子、腫瘍微小環境(TME)リモデリング分子、及び/又は放射線療法で処置すること、
を含む、卵巣がんを有するヒト患者を処置する方法。 - 前記参照試料が、複数の患者及び/又は対象にわたってまとめられたデータである、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照試料が、健康な対象である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照試料が、治療に応答した患者である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照試料が、既知の砂漠腫瘍を有する患者である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照試料が、既知の除外腫瘍を有する患者である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記参照試料が、既知の浸潤腫瘍を有する患者である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、前記患者からの腫瘍細胞中のGMZB、TREM1及びTREM2の全てを評価することを含む、請求項5~12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、前記患者からの腫瘍細胞中のGMZK、TREM1及びTREM2の全てを評価することを含む、請求項1~4又は7~13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、GZMB、GZMK、TREM1及びTREM2の少なくとも1つの前記発現レベルを決定する前に、前記患者から腫瘍試料を得ることを更に含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
- GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2の前記発現レベルが、免疫組織化学を使用して決定される、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
- GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2の前記発現レベルが、mRNA転写レベルを測定することによって決定される、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、前記腫瘍試料中の少なくとも1つの参照遺伝子の発現レベルを決定することを更に含む、請求項17に記載の方法。
- 前記方法が、前記腫瘍試料中の前記少なくとも1つの参照遺伝子のmRNA転写物のレベルに対して前記mRNA転写物のレベルを正規化して、GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2の前記mRNA転写物の正規化レベルを提供することを更に含む、請求項17又は18に記載の方法。
- 前記mRNA転写物の前記レベルがscRNAseqによって決定される、請求項17~19のいずれか一項に記載の方法。
- GZMB、GZMK、TREM1、及び/又はTREM2の少なくとも1つの前記発現レベルを評価する前に、前記腫瘍試料を腫瘍細胞、間質細胞、及び免疫細胞に分離する、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記細胞分離がFACSによって行われる、請求項21に記載の方法。
- CD8+T細胞において、GZMKのmRNA転写物の正規化レベルの上昇がある、請求項19~22のいずれか一項に記載の方法。
- GZMK陽性であるCD8+T細胞の数が、GZMK陰性であるCD8+T細胞の数よりも多い、請求項23に記載の方法。
- マクロファージにおいて、TREM2のmRNA転写物の前記正規化レベルの上昇がある、請求項19~24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記化学療法が、アルブミン結合パクリタキセル(nab-パクリタキセル(Abraxane)(登録商標))、アルトレタミン(Hexalen(登録商標))、カペシタビン(Xeloda(登録商標))、カルボプラチン、シスプラチン、シクロホスファミド(Cytoxan(登録商標))、ドセタキセル(Taxotere(登録商標))、エトポシド(VP-16)、ゲムシタビン(Gemzar(登録商標))、イホスファミド(Ifex(登録商標))、イリノテカン(CPT-11(Camptosar(登録商標)))、ドキソルビシン(リポソームドキソルビシン(Doxil(登録商標))など)、メルファラン、パクリタキセル(Taxol(登録商標))、ペメトレキセド(Alimta(登録商標))、トポテカン、ビノレルビン(Navelbine(登録商標))、ニクロサミド、メトホルミン、BAY 87-2243、デシタビン、ガデシタビン、アザシチジン、アバゴボマブ、オレゴボマブ、ニボルマブを含むNeoVax、アンロチニブ、ロスバスタチンを含むエノキサパリン、ニラパリブ、キアウラニブ、ペグ化リポソームドキソルビシンを含むトラベクテジン、ACB-S6-500、SGI-110、レトロゾール、パゾパニブ、パルボシクリブ、アパチニブ、マシチニブ、カバジタキセル、IMAB027、フルダラビン、ABT-888、フォスタマチニブ、オラパリブ、テモゾロミド、タラゾパリブ、P53-SLP、OMP-54F28、ヒドララジン及びバルプロ酸マグネシウム、フルダラビン、ラパチニブ、ベンダムスチンHCL、ソラフェニブ、カンレリズマブ、トレメリルマブ、トコトリエノール、及び/又はエキセメスタンを含む、請求項2~4又は6~25のいずれか一項に記載の方法。
- MDSC骨髄細胞を標的とする治療法が、
a.シスプラチン、5-フルオロウラシル、ゲムシタビン及び/又はパクリタキセル;
b.肝臓X受容体(LXR)ベータアゴニスト;
c.チェックポイント阻害剤、例えば、
i.抗PD-1療法(例えば、ペンブロリズマブ(Ketruda(登録商標))、ニボルマブ(Opdivo(登録商標))、セミプリマブ(Libtayo(登録商標))、トリパリマブ、CT-011、モノクローナル抗体HX0088、及び抗体AK105を含む抗PD-1抗体);
ii.抗PD-L1療法(例えば、アテゾリズマブ(Tecentriq(登録商標))、アベルマブ(Bavencio(登録商標))、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、トレメリムマブ、mAb ZKAB001、トレメリムマブ、及びラムシルマブ(Cyramza)を含む抗PD-L1抗体);並びに/又は
d.抗TGFβ療法(例えば、ペンブロリズマブ及びフレソリムマブを含む抗TGFβ抗体)、
を含む、請求項2~4、7~12、又は14~25のいずれか一項に記載の方法。 - がん免疫療法剤が、デュルバルマブ(MEDI4736抗PD-L1;Imfinzi(登録商標))、モトリモド、腫瘍溶解性ウイルス、NY-ESO-1がんワクチン、抗XBP1療法、抗アンジオポエチン療法、抗DLL/Notch療法、抗HER2療法、抗メソテリン療法、抗RANKL療法、抗TROP2療法、及び/又はVEGF/VEGF-R療法を含む、請求項6~13又は15~26のいずれか一項に記載の方法。
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2023
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