JP2024513713A - クローディン-3を標的とするキメラ抗原受容体および癌を治療する方法 - Google Patents
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Abstract
ヒトクローディン-3の、配列番号13のN38およびE153を少なくとも含んでなる不連続エピトープに結合する抗原結合タンパク質を含むキメラ抗原受容体(CAR)が記載される。また、本明細書に記載されるものとして、抗原結合タンパク質をコードするポリヌクレオチド、CAR、CARを含む免疫エフェクター細胞、免疫エフェクター細胞を含む医薬組成物、および免疫エフェクター細胞で癌を治療する方法も含まれる。
Description
本発明は、細胞結合タンパク質の少なくとも1つのエピトープと結合する抗原結合タンパク質を含むキメラ抗原受容体(CAR)であって、前記細胞結合タンパク質は細胞間結合内に位置し、細胞結合タンパク質の前記の1以上のエピトープは、癌細胞でのみ、前記CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能および/または利用可能であるCARに関する。
養子T細胞療法は、癌患者にとって治癒の可能性を持った画期的な治療法である。これらの強力な自家細胞療法を患者に合わせて操作するために、末梢血を用いてT細胞を得、遺伝的に改変する。これらの細胞にキメラ抗原受容体(CAR)を導入することで、選択抗原に特異的に結合できるようになる。これらの改変された細胞を、一致する抗原を発現する癌細胞に輸送して、その後死滅させる目的で、ex vivoで増殖させ、患者に再注入する(Yeku et al., Am Soc Clin Oncol Educ Book. 2017; 37: 193-204; McBride et al., Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2019; 11(5): e1557)。
CARは、T細胞の特異性、機能および持続性をリダイレクトする合成抗原受容体である。CARは、T細胞活性化ドメイン、例えば、CD3複合体のζ鎖、および共刺激ドメイン、例えば、CD28または4-1BBに融合された単鎖可変フラグメント(scFv)などの抗原結合タンパク質の抗原特異的領域から構成される。この構成は、抗原特異的活性化を促進し、ヒト初代T細胞の増殖および抗アポトーシス機能を増強する。
CAR-T細胞は、様々な液性腫瘍であるB細胞悪性腫瘍に対して顕著な有効性を示しており、初期の臨床試験の結果では、多発性骨髄腫における活性が示唆されている(Sadelain et al., Nature. 2017; 545(7655): 423-31; June et al., N Engl J Med. 2018; 379(1): 64-73; Brudno et al., Nat Rev Clin Oncol. 2017; 15(1): 31-46)。リンパ腫および白血病に対するCD19 CAR-Tの2017年のFDA承認により、固形腫瘍に対するCAR-T細胞開発への集中的な取り組みが再活性化された。しかし、CAR-T細胞療法はこれまで固形腫瘍において限定的な有効性しか示していない。
固形癌に対する安全で効果的なT細胞療法を開発するためには、T細胞は製造中、高く有効な殺傷能を保持し、腫瘍に移動することができ、免疫抑制性の腫瘍微小環境(TME)を克服しなければならない。主要な成功要因の一つは抗原標的の選択である。通常、標的化のために選択される抗原は、癌細胞表面で十分な量が発現しているが、正常組織での発現は低く抑えられ、健常細胞との低い交差反応性(オフターゲット効果およびオンターゲット効果の両方)を確保する。固形腫瘍におけるCAR免疫療法は、主として、発現が悪性組織に限定される適切な表面抗原がないために、依然として困難である。抗原標的の腫瘍外発現は、罹患臓器組織によって様々な程度の重症度で、オンターゲット毒性を引き起こす可能性がある(Watanabe et al., Front Immunol. 2018; 9: 2486; Park et al., Sci Rep. 2017; 7(1): 14366)。
よって、CAR免疫療法のための、特に固形腫瘍および癌に対するT細胞療法を開発するための新たな標的を特定する必要がある。
第1の側面によれば、以下のドメイン:
a)ヒトクローディン-3の、配列番号13のN38およびE153を少なくとも含んでなる不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;ならびに
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
a)ヒトクローディン-3の、配列番号13のN38およびE153を少なくとも含んでなる不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;ならびに
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
さらなる側面において、以下のドメイン:
a)配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなるクローディン-3結合ドメインを含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;ならびに
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるポリペプチドを含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
a)配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなるクローディン-3結合ドメインを含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;ならびに
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるポリペプチドを含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
さらなる側面において、ヒトクローディン-3の、配列番号13の少なくともN38およびE153を含んでなる不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質が提供される。
さらなる側面において、配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなるクローディン-3結合タンパク質が提供される。
さらなる側面において、本明細書に開示されるCARまたはクローディン-3結合タンパク質のアミノ酸配列を含んでなるポリペプチドが提供される。
他の側面によれば、本明細書に開示されるCARまたはクローディン-3結合タンパク質をコードする配列を含んでなるポリヌクレオチド、本明細書に開示されるポリヌクレオチド配列を含んでなるベクター、ならびに本明細書に開示されるポリヌクレオチド配列および/またはベクターを含んでなるベクター産生細胞が提供される。
別の側面において、本明細書に開示されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチドおよび/またはベクターを含んでなる免疫エフェクター細胞が提供される。
別の側面において、本明細書に開示される免疫エフェクター細胞またはクローディン-3結合タンパク質と、薬学上許容可能な賦形剤とを含んでなる医薬組成物が提供される。
別の側面において、本明細書に開示されるCARを含んでなる免疫エフェクター細胞を作製する方法が提供され、前記方法は、免疫エフェクター細胞に本明細書に開示されるポリペプチド、ポリヌクレオチドおよび/またはベクターを導入することを含んでなる。
別の側面において、癌の治療における使用のための、本明細書に開示されるCAR、クローディン-3結合タンパク質、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または医薬組成物が提供される。
別の側面において、対象において癌を治療する方法が提供され、前記方法は、対象に治療上有効な量の本明細書に開示される、CARもしくはクローディン-3結合タンパク質、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または医薬組成物を投与することを含んでなる。
別の側面において、癌を有する対象において癌細胞に対する細胞傷害性を増加させる方法が提供され、前記方法は、対象に有効量の本明細書に開示されるCARもしくはクローディン-3結合タンパク質、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または医薬組成物を投与することを含んでなる。
別の側面において、癌を有する対象において癌細胞の数を減らす方法が提供され、前記方法は、対象に有効量の本明細書に開示されるCARもしくはクローディン-3結合タンパク質、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または医薬組成物を投与することを含んでなる。
別の側面において、癌の治療のための医薬の製造における本明細書に開示されるCARもしくはクローディン-3結合タンパク質、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または医薬組成物の使用が提供される。
別の側面において、療法における使用のための本明細書に開示されるCARもしくはクローディン-3結合タンパク質、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または医薬組成物が提供される。
発明の詳細な説明
本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」および「その(the)」は、文脈が明らかに別段のことを示さない限り複数の指示対象を含む。よって、例えば、「ペプチド鎖」という場合には、1以上のペプチド鎖を指し、当業者に公知のその等価物を含む。
本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」および「その(the)」は、文脈が明らかに別段のことを示さない限り複数の指示対象を含む。よって、例えば、「ペプチド鎖」という場合には、1以上のペプチド鎖を指し、当業者に公知のその等価物を含む。
本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、用語「含んでなる」は、「含む」または「からなる」を包含し、例えば、Xを「含んでなる」組成物は、もっぱらXからなってもよいし、または付加的要素、例えばX+Yを含んでもよい。
用語「から本質的になる」は、その特徴の範囲を特定の材料または工程および特許請求される特徴の基本的な特徴に実質的に影響を及ぼさないものに限定する。用語「からなる」は、いずれの付加的成分の存在も排除する。
別段の定義がない限り、本明細書で使用される総ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の熟練者に一般に理解されているものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または等価ないずれの組成物および方法も本開示の方法の実施または試験に使用可能であるが、例示的組成物および方法が本明細書に記載される。本明細書に記載される開示の側面および実施形態はいずれも組み合わせが可能である。例えば、本明細書に開示されるいずれの従属請求項または独立請求項の対象も多重に組み合わせることができる(例えば、各従属請求項からの1以上の記載を、それらが従属する独立請求項に基づいて単一の請求項に組み合わせることができる)。
本明細書に示される範囲には、記載の特定の範囲内の総ての値、および特定の範囲の端点に関する値が含まれる。また、本開示の図および表には、本明細書に開示される方法のいずれかの要素を構成し得る範囲、および離散値が記載されている。
本明細書に記載される濃度は周囲温度および周囲圧力で決定される。これは、例えば、室温またはプロセス流の特定部分内の温度および圧力であり得る。好ましくは、濃度は、25℃および1バールの圧力の標準状態で決定される。
用語「約」は、特定の測定値について平均値の2標準偏差以内の値を意味する。
概要
ネオエピトープまたはネオアンチゲン(癌特異的突然変異または癌細胞によってのみ発現されるタンパク質)の認識は、抗癌療法の開発に重要とされてきた。このようなネオエピトープにより、癌細胞は健常な非癌性細胞と区別され、健常な非癌性細胞は影響を受けないまま、抗癌剤および患者自身の免疫系を特異的に標的化することができる。類似しているが特異性は低いアプローチとして、腫瘍関連自己抗原(健常な非癌性細胞に比べて癌細胞で上方制御または過剰発現されるタンパク質またはその他の細胞成分)を標的とする方法がある。しかし、これらのアプローチの欠点は、真に癌特異的なネオエピトープは稀であり、容易に予測できないこと、一方、腫瘍関連自己抗原を標的とすると、健常な非癌性細胞でのそれらの発現により、オフターゲット効果をもたらす可能性があることである。
ネオエピトープまたはネオアンチゲン(癌特異的突然変異または癌細胞によってのみ発現されるタンパク質)の認識は、抗癌療法の開発に重要とされてきた。このようなネオエピトープにより、癌細胞は健常な非癌性細胞と区別され、健常な非癌性細胞は影響を受けないまま、抗癌剤および患者自身の免疫系を特異的に標的化することができる。類似しているが特異性は低いアプローチとして、腫瘍関連自己抗原(健常な非癌性細胞に比べて癌細胞で上方制御または過剰発現されるタンパク質またはその他の細胞成分)を標的とする方法がある。しかし、これらのアプローチの欠点は、真に癌特異的なネオエピトープは稀であり、容易に予測できないこと、一方、腫瘍関連自己抗原を標的とすると、健常な非癌性細胞でのそれらの発現により、オフターゲット効果をもたらす可能性があることである。
これらの欠点に取り組むために、本明細書では、細胞結合タンパク質の少なくとも1つのエピトープと結合するキメラ抗原受容体(CAR)であって、前記細胞結合タンパク質が細胞間結合内に位置し、細胞結合タンパク質の前記少なくとも1つのエピトープが、癌細胞でのみ、前記CARの細胞外ドメインが結合するために接近可能である、キメラ抗原受容体(CAR)が提供される。このような1以上のエピトープは、癌細胞と健常な非癌性細胞および秩序ある組織(organized tissue)中の細胞との両方に存在または発現しているが、秩序ある組織中の細胞では、結合に対する1以上のエピトープの接近不能性および/または利用不能性のためにオフターゲット効果が低下する。
キメラ抗原受容体(CAR)
種々の実施形態において、本明細書に記載されるエピトープを発現する癌細胞に、免疫エフェクター細胞をリダイレクトする遺伝的に操作された受容体が提供される。本明細書ではキメラ抗原受容体(CAR)と呼ぶこれらの遺伝的に操作された受容体は、特異的細胞性免疫活性を示すキメラタンパク質を生成するために、抗体に基づく所望の抗原/エピトープに対する特異性をT細胞受容体活性化細胞内ドメインと合わせた分子である。用語「キメラ」は、異なる起源に由来する異なるタンパク質またはDNAの部分から構成されることを表す。
種々の実施形態において、本明細書に記載されるエピトープを発現する癌細胞に、免疫エフェクター細胞をリダイレクトする遺伝的に操作された受容体が提供される。本明細書ではキメラ抗原受容体(CAR)と呼ぶこれらの遺伝的に操作された受容体は、特異的細胞性免疫活性を示すキメラタンパク質を生成するために、抗体に基づく所望の抗原/エピトープに対する特異性をT細胞受容体活性化細胞内ドメインと合わせた分子である。用語「キメラ」は、異なる起源に由来する異なるタンパク質またはDNAの部分から構成されることを表す。
特定の実施形態では、以下のドメイン:
a)配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなるクローディン-3結合ドメインを含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;および
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
a)配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなるクローディン-3結合ドメインを含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;および
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
CARの抗原結合ドメインが標的細胞表面の標的抗原と会合すると、CARがクラスター化し、CARを有する細胞に活性化刺激を与える。CARの主な特徴は、モノクローナル抗体、可溶性リガンドまたは細胞特異的共受容体の細胞特異的標的化能力を利用し、主要組織適合性(MHC)に依存しない方法で、免疫エフェクター細胞の特異性をリダイレクトし、それにより増殖、サイトカイン産生、貪食または標的抗原発現細胞の細胞死を媒介し得る分子の産生を誘発する能力である。
細胞外ドメイン
種々の実施形態において、CARは、抗原結合ドメイン(例えば、クローディン-3特異的結合ドメイン)を含んでなる細胞外結合ドメイン;膜貫通ドメイン;1以上の共刺激シグナル伝達ドメイン;および1以上の細胞内シグナル伝達ドメインを含んでなる。
種々の実施形態において、CARは、抗原結合ドメイン(例えば、クローディン-3特異的結合ドメイン)を含んでなる細胞外結合ドメイン;膜貫通ドメイン;1以上の共刺激シグナル伝達ドメイン;および1以上の細胞内シグナル伝達ドメインを含んでなる。
用語「キメラ抗原受容体」(「CAR」)は、本明細書で使用する場合、細胞外抗原結合ドメイン(通常、モノクローナル抗体、またはそのフラグメント、例えば、シングルドメイン抗体(sdAb)の形態のVHドメインまたはscFvの形態のVHドメインおよびVLドメインに由来する)、オプションのスペーサー領域、膜貫通領域、および1以上の細胞内エフェクタードメインを含んでなる操作された受容体を指す。特定の実施形態では、CARは、抗原結合ドメインと細胞内シグナル伝達ドメインの間にヒンジ領域をさらに含んでなる。CARはまた、細胞外結合ドメイン、膜貫通ドメイン、共刺激ドメインおよび/または細胞内シグナル伝達ドメインのいずれかの間にヒンジドメインまたはスペーサードメインを含んでなり得る。CARは、キメラT細胞受容体またはキメラ免疫受容体(CIR)とも呼ばれている。CARは、T細胞の特異性を所望の細胞表面抗原にリダイレクトするためにT細胞などの造血系細胞に遺伝的に導入してCAR-T治療薬とする。用語「スペーサードメイン」は、本明細書で使用する場合、膜貫通ドメインと細胞外抗原/標的結合ドメインを連結する働きをするオリゴペプチドまたはポリペプチドを指す。この領域はまた、「ヒンジドメイン」または「ストークドメイン」と呼ばれることもある。スペーサーのサイズは、CAR:標的/抗原結合に最適な機能を持たせるために、標的エピトープの位置によって異なり得る。場合によって、理論に縛られるものではないが、最適な機能は、CAR:標的/抗原結合に設定された距離(例えば14nm)を維持することにより達成され得る。
特定の実施形態では、CARは、エピトープと特異的に結合する抗原結合タンパク質を含んでなる細胞外結合ドメインを含んでなり、ここで、エピトープは、複数の細胞上に存在するが、標的細胞、例えば、癌細胞でのみ結合のために接近可能および/または利用可能である。本明細書で使用する場合、用語「結合ドメイン」、「抗原結合ドメイン」、「細胞外ドメイン」、「細胞外結合ドメイン」、「抗原特異的結合ドメイン」および「細胞外抗原特異的結合ドメイン」は互換的に使用され、目的の標的抗原/エピトープと特異的に結合する能力を有するCARを提供する。結合ドメインは、天然、合成、半合成または組換え供給源に由来し得る。
用語「抗原結合タンパク質」は、本明細書で使用する場合、タンパク質、抗体、抗体フラグメント(例えば、Fab、scFvなど)および他の抗体由来タンパク質構築物、例えば、標的抗原に結合し得るドメイン抗体(dAb)およびsdAbを含んでなる抗体由来タンパク質構築物を指す。用語「抗原結合タンパク質」および「エピトープ結合タンパク質」は、本明細書において互換的に使用される。これには天然の同族リガンドまたは受容体は含まれない。いくつかの実施形態では、抗原結合タンパク質は、クローディン-3(RVP1、HRVP1、C7orf1、CPE-R2、CPETR2としても知られる)と結合することができ、「クローディン-3結合タンパク質」または「クローディン-3特異的結合タンパク質」と呼ぶことができる。「クローディン-3結合タンパク質」は、タンパク質、抗体、抗体フラグメント(例えば、Fab、scFvなど)および他の抗体由来タンパク質構築物、例えば、クローディン-3、好ましくは、ヒトクローディン-3と結合し得るドメイン(例えば、dAb、sdAbなど)を含んでなる抗体由来タンパク質構築物を指す。
用語「抗原」は、本明細書で使用する場合、抗原結合タンパク質により選択的に認識される高分子の構造体を指す。抗原には、限定するものではないが、タンパク質(多糖類を有するまたは有しない)または1以上のT細胞エピトープを含んでなるタンパク質組成物が含まれる。
用語「エピトープ」は、本明細書で使用する場合、抗原結合タンパク質の特定の結合ドメインと接触する抗原の一部を指し、パラトープとしても知られる。エピトープは、線状または立体構造/不連続的であり得る。立体構造または不連続エピトープは、他の配列により分離されている、すなわち、抗原の一次配列においては連続した配列でなく、ポリペプチド鎖の三次元折りたたみにより集合され得る、アミノ酸残基を含んでなる。これらの残基はポリペプチド鎖の異なる領域に由来していてもよいが、抗原の三次元構造においては近接している。多量体抗原の場合、立体構造または不連続エピトープは、異なるペプチド鎖に由来する残基を含み得る。エピトープ内に含まれる特定の残基は、コンピュータモデル化プログラムまたはX線結晶学などの当技術分野で公知の方法によって得られる三次元構造により決定することができる。エピトープマッピングは、限定するものではないが、例えば、Methods in Molecular Biology ‘Epitope Mapping Protocols’, Mike SchutkowskiおよびUlrich Reineke (volume 524, 2009)およびJohan Rockberg and Johan Nilvebrant (volume 1785, 2018)の刊行物に記載されているものを含む、当業者に公知の種々の技術を用いて行うことができる。限定されない方法の例として、ペプチドに基づくアプローチ、例えば、ELISAなどの技術を用いて結合に関する一連の重複するペプチドをスクリーニングするペプスキャン、または、ペプチドもしくはタンパク質変異体の、例えばファージによる、大規模ライブラリーのin vitroディスプレーが挙げられる。詳細なエピトープ情報は、限定するものではないが、X線結晶学、液相核磁気共鳴(NMR)分光法および低温電子顕微鏡(cryo-EM)を含む構造技術によって決定することができる。アラニンスキャニングなどの変異誘発は、結合消失解析をエピトープマッピングに使用する別の効果的なアプローチである。別の方法は、水素/重水素交換(HDX)とタンパク質分解および液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS)を組み合わせて、不連続または立体構造エピトープの特性評価を行う方法である。
特定の実施形態では、CARの細胞外結合ドメインは、抗体またはその抗原結合ドメインを含んでなる。
用語「抗体」は、本明細書では、最も広義において、免疫グロブリン様ドメイン(例えば、IgG、IgM、IgA、IgDまたはIgE)を有する分子を指して使用され、モノクローナル抗体、組換え抗体、ポリクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、多重特異性抗体(二重特異性抗体を含む)およびヘテロコンジュゲート抗体;dAb、sdAb、抗原結合抗体フラグメント、Fab、F(ab’)2、Fv、ジスルフィド連結Fv、scFv、ジスルフィド連結scFv、ダイアボディ、TANDABなど、ならびに以上のいずれかの改変型が含まれる(選択的「抗体」形式の概要については、Holliger and Hudson 2005 Nature Biotechnology 23(9):1126-1136参照)。
本明細書で互換的に使用される完全抗体、全抗体またはインタクト(intact)な抗体という用語は、およその分子量が150,000ダルトンのヘテロ四量体糖タンパク質を指す。インタクトな抗体は、共有ジスルフィド結合により連結された2つの同一の重鎖(HC)および2つの同一の軽鎖(LC)から構成される。このH2L2構造は折りたたまれて、2つの抗原結合フラグメント(「Fab」フラグメントとして知られる)と、「Fc」結晶性フラグメントとを含んでなる3つの機能的ドメインを形成する。Fabフラグメントは、アミノ末端の可変ドメイン(重鎖可変(VH)または軽鎖可変(VL))およびカルボキシル末端の定常ドメイン(CH1(重鎖)およびCL(軽鎖))から構成される。Fcフラグメントは、対になるCH2領域およびCH3領域それぞれの二量体化により形成された2つのドメインから構成される。Fcは、免疫細胞上の受容体に結合することにより、または古典的補体経路の第1成分であるC1qと結合することによりエフェクター機能を惹起し得る。抗体IgM、IgA、IgG、IgEおよびIgDの5つのクラスは、それぞれμ、α、γ、εおよびδと呼ばれる異なる重鎖アミノ酸配列により定義され、各重鎖はκまたはλ軽鎖のいずれかと対になることができる。血清中の大多数の抗体はIgGクラスに属し、ヒトIgGには4つのアイソタイプ(IgG1、IgG2、IgG3およびIgG4)が存在し、それらの配列は主としてそれらのヒンジ領域において異なる。
完全ヒト抗体は、様々な方法を使用して、例えば、ヒト抗体のレパートリーを生産することができる酵母ベースのライブラリーまたはトランスジェニック動物(例えば、マウス)を使用して取得され得る。目的の抗原に結合するヒト抗体をその表面に提示する酵母は、FACS(蛍光活性化セルソーティング)ベースの方法を使用することにより、あるいは、標識抗原を使用してビーズで捕捉することにより選択され得る。ヒト免疫グロブリン遺伝子を発現するように改変されたトランスジェニック動物を目的の抗原で免疫し、次いで、B細胞選別技術を使用して単離された抗原特異的ヒト抗体を得ることができる。次いで、これらの技術を使用して生成されたヒト抗体は、望ましい特性、例えば、親和性、開発可能性および選択性について特徴付けられ得る。
代替的な抗体形式には、抗原結合タンパク質の1以上のCDRが、好適な非免疫グロブリンタンパク質足場または骨格上に配置された別の足場、例えば、アフィボディ、SpA足場、LDL受容体クラスAドメイン、アビマー(例えば、米国特許出願公開第2005/0053973号、同第2005/0089932号および同第2005/0164301号参照)またはEGFドメインも含まれる。
本明細書を通じて、可変ドメイン配列中のアミノ酸残基および全長の抗原結合配列内の可変ドメイン領域中のアミノ酸残基、例えば、抗体重鎖配列または抗体軽鎖配列内の可変ドメイン領域中のアミノ酸残基は、Kabat付番規則に従って付番される。同様に、実施例で使用される用語「CDR」、「CDRL1」、「CDRL2」、「CDRL3」、「CDRH1」、「CDRH2」および「CDRH3」もKabat付番規則に従う。さらなる情報は、Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest, 4th Ed., U.S. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health (1987)を参照されたい。
当業者には、可変ドメイン配列および全長抗体配列のアミノ酸残基には別の付番規則もあることが自明である。例えば、Chothia et al., 1989 Nature 342(6252):877-83に示されている付番規則など、CDR配列の別の付番規則もある。抗原結合タンパク質の構造およびタンパク質の折りたたみは、他の残基もCDR配列の一部とみなされることを意味し得、当業者にはそのように理解される。
当業者に利用可能なCDR配列の他の付番規則としては、「AbM」法(バース大学)および「contact」法(ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン)が含まれる。Kabat、Chothia、AbMおよびcontact法のうち少なくとも2つを用いた最小重複領域を決定して「最小結合単位」を得ることができる。最小結合単位は、CDRの一部分であり得る。
下表1は、各CDRまたは結合単位の各付番規則を用いた1つの定義を示す。下表1では、可変ドメインアミノ酸配列を付番するためにKabat付番スキームが使用されている。CDRの定義は使用する個々の刊行物によって異なる場合があることに留意されたい。
例示的なクローディン-3結合タンパク質は、以下のCDRのうちのいずれか1つまたは組合せ:
配列番号1のCDRH1;
配列番号2のCDRH2;
配列番号3のCDRH3;
配列番号4のCDRL1;
配列番号5のCDRL2;および/または
配列番号6のCDRL3
を含んでなり、あるいは、
配列番号7中のCDRH1、CDRH2、CDRH3;および/または
配列番号8中のCDRL1、CDRL2、CDRL3
を含んでなり、あるいは、
配列番号7中のCDRH1、CDRH2、CDRH3;および
配列番号8中のCDRL1、CDRL2、CDRL3
を含んでなる。
配列番号1のCDRH1;
配列番号2のCDRH2;
配列番号3のCDRH3;
配列番号4のCDRL1;
配列番号5のCDRL2;および/または
配列番号6のCDRL3
を含んでなり、あるいは、
配列番号7中のCDRH1、CDRH2、CDRH3;および/または
配列番号8中のCDRL1、CDRL2、CDRL3
を含んでなり、あるいは、
配列番号7中のCDRH1、CDRH2、CDRH3;および
配列番号8中のCDRL1、CDRL2、CDRL3
を含んでなる。
CDRは、少なくとも1つのアミノ酸置換、欠失または付加により改変されてもよく、バリアント抗原結合タンパク質は、非改変タンパク質の生物学的特徴を実質的に保持する。
CDR H1、H2、H3、L1、L2、L3のそれぞれは単独で改変されてもよいし、または任意の順列もしくは組合せで他のいずれのCDRと組み合わせて改変されてもよいことが理解される。1つの実施形態では、CDRは、最大3個のアミノ酸、例えば1または2個のアミノ酸、例えば1個のアミノ酸の置換、欠失または付加により改変される。一般に、改変は置換、特に保存的置換であり、例えば下表2に示される。
例えば、バリアントCDRにおいて、例えばKabatまたはChothiaなどの代替的な定義の一部としてCDRを含んでなる隣接残基は、保存的アミノ酸残基で置換されてもよい。
上記のようなバリアントCDRを含んでなるこのような抗原結合タンパク質は、本明細書では「機能的CDRバリアント」と呼ぶ場合がある。
1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなる。1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号4の軽鎖相補性決定領域1(CDRL1)配列;配列番号5の軽鎖相補性決定領域2(CDRL2)配列;配列番号6の軽鎖相補性決定領域3(CDRL3)配列を含んでなる軽鎖可変領域(VL)をさらに含んでなる。特定の実施形態では、本明細書で提供されるCARの細胞外ドメインは、本明細書に開示されるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる。
1つの実施形態では、本開示のクローディン-3結合タンパク質は、ヒトクローディン-3と、マウスクローディン-3および/またはカニクイザルクローディン-3などの別の種に由来するクローディン-3との間に交差反応性を示す。1つの実施形態では、本明細書に記載のクローディン-3結合タンパク質は、ヒト、カニクイザルおよびマウスクローディン-3に特異的に結合する。薬物開発は一般に、薬物をヒトで試験する前にマウス系でのリード薬物候補の試験を必要とするので、このことは特に有用である。ヒトおよびマウス種と結合し得る薬物を提供することで、これらの系で結果を試験し、同じ薬剤を用いてデータを並べて比較することができる。これによって、マウスクローディン3に作用する薬物とヒトクローディン3に作用する別の薬物を見つけなければならないという複雑さを回避することができ、また、同一でない薬物を用いてヒトとマウスの結果を比較する必要もなくなる。また、イヌまたはサル、例えばカニクイザルなどの疾患モデルで使用される他種間での交差反応性も想定される。
「抗原結合ドメイン」は、抗原に特異的に結合し得る抗原結合タンパク質のドメインを指し、これは単一可変ドメインであってもよいし、または標準的な抗体に見出せるようなVH/VLドメイン対であってもよい。sdAbまたはscFvドメインも抗原結合部位を提供し得る。1つの実施形態では、抗原結合タンパク質は、クローディン-3結合タンパク質である。1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質はsdAbであり、重鎖可変領域(VH)を含んでなる。1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質はscFvであり、重鎖可変領域(VH)および軽鎖可変領域(VL)を含んでなる。いくつかの実施形態では、VLはVHのN末端に位置するか、またはVHはVLのN末端に位置する。いくつかの実施形態では、VLとVHはペプチド結合を介して互いに直接融合しているか、またはペプチドリンカーを介して互いに連結している。
異なる軽鎖または重鎖のフレームワーク領域の配列は、ヒトなどの種内では比較的保存されている。構成要素である軽鎖および重鎖のフレームワーク領域を合わせたものである抗体のフレームワーク領域は、三次元空間にCDRを配置および整列する働きをする。CDRは、主として抗原のエピトープへの結合に関与する。
「モノクローナル抗体」は、Bリンパ球の単一のクローンによりまたは単一の抗体の軽鎖および重鎖遺伝子がトランスフェクトされた細胞により生産される抗体である。モノクローナル抗体は、当業者に公知の方法により、例えば、骨髄腫細胞と免疫脾臓細胞の融合からハイブリッド抗体形成細胞を作製することにより生産される。モノクローナル抗体には、ヒト化モノクローナル抗体が含まれる。
「キメラ抗体」は、ドナーAbに由来する天然に存在する可変領域(軽鎖および重鎖)をアクセプターAbに由来する軽鎖および重鎖定常領域と結合させた、一種の操作されたAbである。よって、特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、キメラ抗体またはその抗原結合ドメインである抗原結合ドメインを含んでなる。
いくつかの実施形態では、抗体は、ヒトクローディン-3タンパク質と特異的に結合するヒト抗体(ヒトモノクローナル抗体など)またはそのフラグメントである。
1つの実施形態では、CARは、「ヒト化」抗体または抗体結合フラグメントを含んでなる。「ヒト化抗体」は、非ヒトドナー免疫グロブリンに由来するCDRを有し、分子の残りの免疫グロブリン由来部分が1つ(または複数)のヒト免疫グロブリンに由来する操作された抗体の1タイプを指す。さらに、フレームワーク支持残基は、結合親和性を保存するように変更されてもよい(例えば、Queen, et al., Proc. Natl Acad Sci USA. 1989; 86(24): 10029-10032およびHodgson, et al., Biotechnology, 1991; 9(5): 421-5参照)。好適なヒトアクセプター抗体は、従来のデータベース、例えば、KABATデータベース、Los AlamosデータベースおよびSwiss Proteinデータベースから、ドナー抗体のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列との相同性によって選択されたものであり得る。ドナー抗体のフレームワーク領域との相同性(アミノ酸に基づく)によって特徴付けられたヒト抗体は、ドナーCDRの挿入のための重鎖定常領域および/または重鎖可変フレームワーク領域を提供するために好適であり得る。軽鎖定常または可変フレームワーク領域を供与し得る好適なアクセプター抗体も同様にして選択することができる。アクセプター抗体の重鎖および軽鎖は同じアクセプター抗体に起源する必要はないことに留意されたい。このようなヒト化抗体を生産するための限定されない方法の例は、EP-A-0239400およびEP-A-054951に詳述されている。
クエリー核酸配列と対象核酸配列の間の「同一性パーセント」は、BLASTN、FASTA、ClustalW、MUSCLE、MAFFT、EMBOSS Needle、T-CoffeeおよびDNASTAR Lasergeneなどの好適なアルゴリズムまたはソフトウエアを用いてペアワイズグローバル配列アラインメントを行った後に、クエリー配列の全長にわたって、BLASTN、FASTA、DNASTAR Lasergene、GeneDoc、Bioedit、EMBOSS needleまたはEMBOSS infoalignなどの好適なアルゴリズムまたはソフトウエアを用いて算出されるパーセンテージとして表す「同一性」の値である。重要なこととして、クエリー核酸配列は、本明細書において1以上の請求項で特定される核酸配列により記載することができる。
クエリーアミノ酸配列と対象アミノ酸配列の間の「同一性パーセント」は、BLASTP、FASTA、ClustalW、MUSCLE、MAFFT、EMBOSS Needle、T-CoffeeおよびDNASTAR Lasergeneなどの好適なアルゴリズム/ソフトウエアを用いてペアワイズグローバル配列アラインメントを行った後に、クエリー配列の全長にわたって、BLASTP、FASTA、DNASTAR Lasergene、GeneDoc、Bioedit、EMBOSS needleまたはEMBOSS infoalignなどの好適なアルゴリズムまたはソフトウエアを用いて算出されるパーセンテージとして表す「同一性」の値である。重要なこととして、クエリーアミノ酸配列は、本明細書において1以上の請求項で特定されるアミノ酸配列により記載することができる。
クエリー配列は対象配列と100%同一であり得、または対象配列に比べて特定の整数個までのアミノ酸もしくはヌクレオチドの変更を含んでもよく、これにより同一性%は100%未満となる。例えば、クエリー配列は、対象配列と少なくとも50%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%または99%同一である。このような変更には、少なくとも1つのアミノ酸欠失、置換(保存的置換および非保存的置換を含む)または挿入が含まれ、この変更は、クエリー配列のアミノ末端位置又はカルボキシ末端位置で起こり得、あるいは、それらの末端位置の間の、クエリー配列内のアミノ酸もしくはヌクレオチド間に個別に散在する任意の場所、またはクエリー配列内の1以上の連続した群に散在する任意の場所で起こり得る。
同一性パーセント(%)は、CDRを含む、クエリー配列の全長にわたって決定することができる。あるいは、同一性パーセントは、CDRの1以上または全部を除外してもよく、例えば、CDRは総て対象配列と100%同一であり、同一性パーセントの変動はクエリー配列の残りの部分、例えばフレームワーク配列にあり、そのためCDR配列は固定されインタクトである。
当業者には、本明細書に開示されるVHおよび/またはVLドメインが、例えば、sdAbまたはscFvの形態でCAR-T治療薬に組み込まれ得ることが認識される。
組織構造の無秩序化は癌の特徴であり、その結果、細胞間結合が破壊されると、秩序ある組織または健常な組織では「隠れた」ままであったエピトープが、癌組織および癌細胞では接近可能/利用可能になる場合がある[Corsini et al. (2018) Oncotarget]。細胞間接触の変化はまた、細胞極性の喪失、および、増殖因子からのシグナルなどいくつかの細胞外シグナルの暴露につながり、頂底極性がない場合には、頂端領域の上皮細胞だけでなく、増殖シグナルを受け取った上皮細胞は、分裂軸の方向性のずれによって促進される分裂面外の分裂によって増殖する傾向がある。
いくつかの実施形態では、CARは、細胞間結合内に位置する細胞結合タンパク質(例えば、クローディン-3)の少なくとも1つのエピトープと結合する抗原結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメインを含んでなる。細胞結合タンパク質(例えば、クローディン-3)の少なくとも1つのエピトープは、細胞結合タンパク質が細胞間結合の外側に不適切に局在し、それにより細胞表面に露出している場合にのみ、CARの細胞外ドメインが結合するために接近可能である。細胞間結合の外側に不適切に局在する細胞結合タンパク質は、細胞結合タンパク質が細胞間結合、例えば、密着結合に限局されていないような細胞結合タンパク質の異常な局在を指す。例示的および限定されない例として、細胞結合タンパク質(例えば、クローディン-3)は、癌において細胞間結合の外側に不適切に局在し、本明細書に開示されるCARまたは抗体が認識および結合することができる細胞表面に露出している。対照的に、健常または非癌性組織では、密着結合内に位置する細胞結合タンパク質(例えば、クローディン-3)は、密着結合に限局され、それにより、細胞結合タンパク質を標的とするCARまたは抗体による接近を妨げる。
よって、本明細書に記載のCARが標的とするエピトープは、健常(非癌性)細胞と癌細胞の両方で発現される細胞結合タンパク質に見られる。しかしながら、CAR細胞外ドメインの抗原結合タンパク質が結合する細胞結合タンパク質のエピトープは、エピトープが細胞間結合の外側に不適切に局在するかまたは提示され、細胞表面に細胞結合タンパク質を露出している場合(例えば、癌細胞または無秩序な組織中の細胞)に、結合のために利用可能および/または接近可能である。あるいは、CAR細胞外ドメインの抗原結合タンパク質が結合するエピトープは、細胞間結合が損なわれた(例えば、漏出)または破壊された場合に、癌細胞において結合のために利用可能および/または接近可能である。例えば、健常な非癌性細胞または秩序ある組織中の細胞では、これらの1以上のエピトープは、細胞間結合内に位置するので隠れており、そのためにCAR細胞外ドメイン、抗体または抗原結合フラグメントは、エピトープに結合することをブロックされている。よって、健常な非癌性細胞または健常な非癌性細胞間の細胞間結合または秩序ある組織中の細胞間に位置する細胞間結合では、これらの1以上のエピトープは、CAR細胞外ドメインの結合のために接近不能/利用不能である。
したがって、特定の理論に縛られることを望まないが、本明細書に記載のCAR細胞外ドメインは健常な非癌性細胞および癌細胞の両方に存在する1以上のエピトープと結合するが、このエピトープは、癌細胞でのみまたは無秩序な組織中の細胞間でのみ結合のために接近可能および/または利用可能であるとの仮説が立てられる(図1参照)。CAR細胞外結合ドメインによる結合のためのこのような接近および利用可能性は、例えば、細胞結合タンパク質内に埋没したループを展開することによって、または、健常な非癌性細胞もしくは秩序ある組織では近接していないアミノ酸を癌細胞内で近接させることによって、CAR細胞外ドメインが結合する1以上のエピトープの形成または露出をもたらす細胞結合タンパク質内の立体構造の変化によるものであり得る。あるいは、利用可能性および/または接近は、健常な非癌性細胞または秩序ある組織に比べて癌細胞では、細胞結合タンパク質が結合相手と複合体を形成しない、または会合しないためであり得る。細胞間結合内に位置する細胞結合タンパク質は、この点で、CARにより標的化するために特に魅力的なエピトープを含んでなる場合があり、秩序ある組織におけるインタクトなまたは損なわれていない(例えば、破壊されていない)細胞間結合は、CARの接近を妨げ、エピトープを結合のために接近不能および/または利用不能にすることが認識される。
よって、特定の実施形態では、1以上のエピトープは健常な非癌性細胞に存在し、CAR細胞外ドメインが結合するために接近不能であり、かつ/あるいは、1以上のエピトープは細胞間結合内に位置し、細胞間結合が健常な非癌性細胞間に存在する場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近不能である。さらなる実施形態では、CAR細胞外ドメインは、健常な非癌性細胞において、1以上のエピトープに結合することを立体的に妨害され、かつ/あるいは、健常な非癌性細胞間の細胞間結合内に位置する1以上のエピトープに結合することを立体的に妨害されている。
よって、1つの実施形態では、細胞間結合は破壊され、例えば、秩序ある組織中の細胞間、例えば健常な非癌性細胞間に存在する細胞間結合に比べて、無秩序な組織中の細胞間または癌細胞間では破壊されている。さらなる実施形態では、細胞間結合は損なわれ、例えば、細胞間結合が無秩序な組織中の細胞間、癌細胞間、または癌細胞と健常な非癌性細胞の間に存在する場合に損なわれている。したがって、用語「損なわれている」と「破壊されている」は本明細書では互換的に使用可能であり、細胞間結合が物理的に破壊されている、例えば、その構造が変化している場合、および/または細胞間結合が機能的に損なわれている、例えば、漏出性が増している場合を含むことが認識されるであろう。なおさらなる実施形態では、細胞間結合は、結合内に含まれるタンパク質が不適切に局在している場合に、損なわれているおよび/または破壊されている。別の実施形態では、細胞間結合内に含まれるタンパク質は、結合が損なわれているおよび/または破壊されている場合に不適切に局在している。
特定の理論に縛られることを望まないが、構造的に破壊されている細胞間結合は、非破壊細胞間結合では通常「隠されている」エピトープを結合のために接近可能/利用可能とする(例えば、結合のために立体的に接近可能/利用可能とする)ことができ(例えば露出させる)、かつ/あるいは、機能的に損なわれた(例えば、「漏出性」が増している)細胞間結合は、細胞間結合を介したリンパ球の浸潤/移動を増加させ、例えば、抗原結合タンパク質(CARに組み込まれた抗原結合タンパク質を含む)が結合するための特定のエピトープの接近可能性/利用可能性をもたらし得るという仮説が立てられる。
1つの実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が破壊されていない場合、例えば、細胞間結合が健常な非癌性細胞間または秩序ある組織内の細胞間に存在する場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近不能/利用不能である(図1、左のパネル参照)。別の実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が破壊されている場合、例えば、細胞間結合が癌もしくは腫瘍細胞間に存在するか、または細胞間結合が健常な非癌性細胞と癌細胞の間に存在するか、または無秩序な組織内の細胞間に存在する場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能/利用可能である(図1、右のパネル参照)。さらなる実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が破壊されている場合にのみ、例えば、細胞間結合が癌もしくは腫瘍細胞間に存在するか、または細胞間結合が健常な非癌性細胞と癌もしくは腫瘍細胞間に存在するか、または無秩序な組織内の細胞間に存在する場合にのみ、CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能/利用可能である。
さらなる実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が損なわれていない場合、例えば、細胞間結合が健常な非癌性細胞間または秩序ある組織内の細胞間に存在する場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近不能/利用不能である。別の実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が損なわれている場合、例えば、細胞間結合が癌もしくは腫瘍細胞間に存在するか、細胞間結合が健常な非癌性細胞と癌細胞の間に存在するか、または細胞間結合が無秩序な組織内の細胞間に存在する場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能/利用可能である。さらなる実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が損なわれている場合にのみ、例えば、細胞間結合が癌もしくは腫瘍細胞間に存在するか、細胞間結合が健常な非癌性細胞と癌細胞間に存在するか、または細胞間結合が無秩序な組織内の細胞間に存在する場合にのみ、CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能/利用可能である。
癌に関してのみ結合のために接近可能および/または利用可能なエピトープのさらなる例としては、健常な非癌性細胞に比べて癌細胞で不適切に局在している細胞成分(例えば、細胞結合タンパク質)内に存在するものが挙げられる。このような不適切な局在は、細胞成分の過剰発現もしくは上方制御、変異、タンパク質の翻訳後修飾の変化、細胞分極の変化および/または組織の無秩序化の結果であり得る。よって、いくつかの実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が、不適切に局在していない標的エピトープを有する細胞結合タンパク質を含んでなる場合、例えば、細胞間結合が健常な非癌性細胞間または秩序ある組織内の細胞間に存在する場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近不能/利用不能である。さらなる実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が不適切に局在した標的エピトープを有する細胞結合タンパク質を含んでなる場合、例えば、細胞間結合が癌もしくは腫瘍細胞間に存在するか、細胞間結合が健常な非癌性細胞と癌もしくは腫瘍細胞の間に存在するか、または細胞間結合が無秩序な組織内の細胞間に存在する場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能/利用可能である。他の実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が不適切に局在した標的エピトープを有する細胞結合タンパク質を含んでなる場合にのみ、例えば、細胞間結合が癌もしくは腫瘍細胞間に存在するか、細胞間結合が健常な非癌性細胞と癌細胞の間に存在するか、または細胞間結合が無秩序な組織内の細胞間に存在する場合にのみ、CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能/利用可能である。なおさらなる実施形態では、1以上のエピトープは、細胞間結合が細胞間結合の外側に不適切に局在した標的エピトープを有する細胞結合タンパク質を含んでなる場合にのみ、例えば、細胞間結合が癌細胞間に存在するか、細胞間結合が健常細胞と癌細胞の間に存在する場合、または細胞間結合がそれ以外の点で損なわれているもしくは破壊されている(例えば無秩序な組織内の細胞間に存在する)場合にのみ、CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能/利用可能である。
よって、認識されているように、用語「接近可能」および「利用可能」は本明細書では互換的に使用され、エピトープの空間的および/または立体的な接近可能性/利用可能性を指し得、あるいは、健常な非癌性細胞に比べた場合の癌細胞におけるエピトープの発現を指し得る。同様に、用語「接近不能」および「利用不能」も本明細書で互換的に使用される。
特定の実施形態では、1以上のエピトープは、密着結合内に位置する細胞結合タンパク質に存在する。
密着結合(閉鎖結合または閉鎖帯としても知られる)は、上皮細胞間の多タンパク質複合体であり、その一般的な機能は、輸送された溶質および水の上皮バリアを越える漏出を防ぎ、傍細胞経路を封鎖することである。密着結合はまた、陽イオン、陰イオンまたは水などの小分子に対して選択的なチャネルを形成することによって漏出経路(leaky pathway)を提供することもある。上皮バリアが「密着性(tight)」または「漏出性(leaky)」のいずれに分類されるかは、溶質および水の移動を阻止する細胞間の密着結合の能力によって決まる。「密着性」上皮バリアの非限定的な例は血液脳関門であり、「漏出性」上皮バリアの非限定的な例は腎臓近位尿細管である。したがって、密着結合は、上皮バリアを形成するために細胞同士を保持する機能を果たすだけでなく、隣接する細胞の膜の間の空間を分子およびイオンが通過するのを阻止/制御するとともに、細胞膜成分の頂端面と側面/基底面の間の側方拡散を阻止することによって細胞の極性を維持する働きをする。
密着結合は、各ストランドが他のストランドとは独立に作用する、シーリングストランドの分岐ネットワークから構成されている。各ストランドは、上皮細胞の原形質膜に埋め込まれた膜貫通タンパク質の列から形成され、細胞外ドメインは互いに直接結合している。密着結合には少なくとも40種類のタンパク質が存在し、これらのタンパク質は、膜貫通タンパク質および細胞質タンパク質の両方を含む。密着結合に見られる3つの主要な膜貫通タンパク質は、オクルディン、クローディンおよびジャンクション接着分子(JAM:junction adhesion molecule)タンパク質である。これらは、原形質膜の細胞内側に位置するZO-1などの異なる表在性膜タンパク質と会合し、細胞骨格のアクチン成分にストランドを固定する。このようにして、密着結合は隣接する細胞の細胞骨格をつないでいる。
オクルディンは、グルコース取り込み、ATP生産および遺伝子発現などの細胞代謝の特定の側面に影響を及ぼすNADHオキシダーゼである。また、オクルディンは、密着結合の機能にも重要であり、タイトジャンクションタンパク質1、タイトジャンクションタンパク質2およびYES1と相互作用することが示されており、密着結合の集合には必要ではないが、バリア特性の維持に役割を果たす。オクルディンの変異または不在は上皮の漏出性を増し、オクルディンの喪失または異常発現は乳癌組織において浸潤の増加、接着の低下および密着結合機能の著しい低下を引き起こすことが示されている。
クローディンは、多くの生物に見られる小さな(20~27kDa)膜貫通タンパク質である。クローディンは細胞膜を4回貫通し(すなわち、4つの膜貫通ドメインを有する)、N末端とC末端はともに細胞質に位置し、最も高い保存性を示す2つの細胞外ループを有する。第1の細胞外ループ(ECL1)の長さは約53アミノ酸であり、第2の細胞外ループ(ECL2)の長さは約24アミノ酸である。ECL1は傍細胞イオン選択性を制御し、ECL2は密着結合内で隣接するクローディンタンパク質とのホモおよびヘテロ二量体形成を制御する。N末端側は通常短く(例えば、4~10アミノ酸)、C末端側は長く、例えば21~63アミノ酸で変動し、これらのタンパク質の密着結合への局在に必要である。個々のまたは別個のクローディンのシステインがジスルフィド結合を形成していると思われる。総てのヒトのクローディン(クローディン12を除く)は、それらを足場タンパク質のPDZドメインに結合させるドメインを有する。
ジャンクション接着分子(JAM)タンパク質は、高内皮細胞(high endothelial cell)間の密着結合内に位置し、これらの結合の形成に関与しているだけでなく、免疫細胞の接着リガンドとしても機能している。また、それらはPAR-3およびJAM3との相互作用を介して、内皮細胞の極性にも関連づけられている。
1つの実施形態では、細胞結合タンパク質は、クローディンファミリータンパク質のメンバーであり、例えば、クローディン-1、クローディン-2、クローディン-3、クローディン-4、クローディン-5、クローディン-6、クローディン-7、クローディン-8、クローディン-9、クローディン-10a、クローディン-10b、クローディン-11、クローディン-12、クローディン-14、クローディン-15、クローディン-16、クローディン-17、クローディン-18、クローディン-19、クローディン-20、クローディン-22、クローディン-23およびクローディン-25、または関連するクローディンドメイン含有1(claudin domain containing 1)、クローディンドメイン含有2(claudin domain containing 2)、膜貫通タンパク質204および末梢ミエリンタンパク質22のいずれかから選択される。
なおさらなる実施形態では、細胞結合タンパク質は、クローディン-3である。特定の実施形態では、細胞結合タンパク質は、ヒトクローディン-3(例えば、配列番号13に示されるヒトクローディン-3)である。
クローディン-3(CLDN3としても知られる)は、ヒトではCLDN3遺伝子によりコードされ、密着結合の不可欠な成分であるだけでなく、ウェルシュ菌(Clostridium perfringens)腸毒素に対する低親和性の受容体でもある。クローディン-3は、CLDN1およびCLDN5と相互作用することが示されており、ヒトクローディン-3は以下のアミノ酸配列を有する。
上の下線の付された太字の残基は、N38およびE153を示す。さらなる実施形態では、1以上のエピトープは、細胞結合タンパク質の1以上の細胞外ループに存在する。いくつかの実施形態では、細胞外ループは、以下の配列:
WSANTIIRDFYNPVVPEAQKREM(配列番号14)
を含んでなるヒトクローディン-3の細胞外ループ2(ECL2)を含む。いくつかの実施形態では、細胞外ループは、以下の配列:
RVSAFIGSNIITSQNIWEGLWMNCVVQSTGQMQCKVYDSLLALPQDLQAAR(配列番号26)
を含んでなるヒトクローディン-3の細胞外ループ1(ECL1)を含む。
WSANTIIRDFYNPVVPEAQKREM(配列番号14)
を含んでなるヒトクローディン-3の細胞外ループ2(ECL2)を含む。いくつかの実施形態では、細胞外ループは、以下の配列:
RVSAFIGSNIITSQNIWEGLWMNCVVQSTGQMQCKVYDSLLALPQDLQAAR(配列番号26)
を含んでなるヒトクローディン-3の細胞外ループ1(ECL1)を含む。
なおさらなる実施形態では、1以上のエピトープは、クローディン-3にユニークに存在する。用語「ユニーク」および「ユニークに存在する」は、本明細書で使用する場合、記載された特徴が同じタンパク質ファミリー内の他の密接に関連するタンパク質には見られないことを指す。例えば、1以上のエピトープがクローディン-3にユニークに存在する場合、1以上のエピトープは、別のクローディンファミリータンパク質、例えば、密接に関連するタンパク質であるクローディン-4、クローディン-6、クローディン-5、クローディン-9またはクローディン-17には見られず、特に、1以上のエピトープは、クローディン-4、クローディン-6、クローディン-5またはクローディン-9、例えば、クローディン-3に最も近い既知のホモログであるクローディン-4に存在しない。このようなエピトープは小さいものであってよく、または短いアミノ酸長、例えば4~10アミノ酸、例えば4、5、6、7、8、9または10アミノ酸であり得る。よって、1つの実施形態では、1以上のエピトープは4アミノ酸長である。クローディン-3にユニークに存在するエピトープは、線状エピトープまたは立体構造エピトープであり得る。線状エピトープは、タンパク質一次配列内の連続残基から構成される。例えば、アミノ酸配列PVVP(配列番号15)を含んでなるエピトープは、クローディン-3に存在するが他の密接に関連するクローディンファミリータンパク質、例えば、クローディン-4には存在せず、したがって、クローディン-3にユニークに存在するエピトープと見なされ得る線状エピトープである。立体構造エピトープは、一次タンパク質配列では不連続ながら、タンパク質/抗原の三次元構造では近接して抗原表面を形成するようになる残基から構成される。クローディン-3にユニークに存在するエピトープはまた、立体構造エピトープであってもよい。
いくつかの実施形態では、1以上のエピトープは、クローディン-3のECL1およびECL2に存在する残基から構成される立体構造エピトープである。いくつかの実施形態では、1以上のエピトープは、クローディン-3のECL1に存在する少なくとも1つの残基とクローディン-3のECL2に存在する少なくとも1つの残基を含んでなる立体構造エピトープである。いくつかの実施形態では、1以上のエピトープは、配列番号13に従って付番した場合に、クローディン-3のECL1に存在する少なくともN38とクローディン-3のECL2に存在する少なくともE153を含んでなる立体構造エピトープである。いくつかの実施形態では、1以上のエピトープは、配列番号13の少なくともN38およびE153を含んでなる。いくつかの実施形態では、1以上のエピトープは、配列番号13のN38およびE153から本質的になる。
1つの実施形態では、配列番号13の少なくともN38およびE153を含んでなるヒトクローディン-3の不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質が提供される。1つの実施形態では、配列番号13のN38およびE153から本質的になるヒトクローディン-3の不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質が提供される。1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質はキメラまたはヒト化型であり;かつ/あるいは、クローディン-3結合タンパク質はモノクローナル抗体、ヒトIgG1アイソタイプ、Camel Ig、Ig NAR、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab)’2フラグメント、F(ab)’3フラグメント、Fv、scFv、bis-scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(dsFv)およびsdAbからなる群から選択される。さらに別の実施形態では、a)配列番号13の少なくともN38およびE153を含んでなるヒトクローディン-3の不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;b)膜貫通ドメイン;およびc)1以上の細胞内シグナル伝達ドメインを含んでなるポリペプチドを含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。別の実施形態では、細胞外ドメインは、配列番号13のN38およびE153から本質的になるヒトクローディン-3の不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質を含んでなる。
「特異的結合親和性」、「特異的に結合する」、「特異的に結合した」、「特異的に結合している」または「特異的に標的とする」という用語は、本明細書で使用する場合、癌細胞でのみ結合のために接近可能および/または利用可能なエピトープへの抗原/エピトープ結合ドメイン(またはそれを含んでなるCAR)の結合を表す。特定の実施形態では、結合ドメイン(または結合ドメインを含んでなるCARまたは結合ドメインを含有する融合タンパク質)は、約106M-1、107M-1、108M-1、109M-1、1010M-1、1011M-1または1012M-1以上のKaで標的に結合する。「高親和性」結合ドメイン(またはその一本鎖融合タンパク質)は、少なくとも107M-1、少なくとも108M-1、少なくとも109M-1、少なくとも1010M-1、少なくとも1011M-1または少なくとも1012M-1またはそれ以上のKaを有する結合ドメインを指す。結合ドメイン(または結合ドメインを含んでなるCARまたは結合ドメインを含有する融合タンパク質)は、例えば103M-1~1010M-1の親和性またはKa(すなわち、I/Mを単位とする特定の結合相互作用の平衡会合定数)でクローディン-3と結合または会合する場合にクローディン-3と「特異的に結合する」と見なすことができる。
あるいは、親和性は、Mを単位とする特定の結合相互作用の平衡解離定数(Kd)(例えば、10-5M~10-13M、またはそれより低い)と定義することができる。本開示に従う結合ドメインポリペプチドおよびCARの親和性は、従来の技術を用いて、例えば、競合的ELISA法(酵素結合免疫吸着アッセイ)により、標識リガンドを用いた結合会合-解離アッセイ、Biacore T 100(Biacore,Inc.,Piscataway、NJから入手可能)などの表面プラズモン共鳴装置を用いた結合会合-解離アッセイ、またはEPICシステムもしくはEnSpire(それぞれCorningおよびPerkin Elmerから入手可能)などの光学バイオセンサー技術を用いた結合会合-解離アッセイにより容易に決定することができる(また、例えば、Scatchard, Ann NY Acad Sci. 1949; 51(4): 660および米国特許第5,283,173号または等価文献も参照)。
しかしながら、当業者は、本明細書に開示される抗原/エピトープ結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメインを含んでなるCARが、同じ抗原/エピトープ結合ドメインを含んでなる抗体よりも高い感受性および選択性を示し得ることを認識する。これは、結合が直接的に(例えば、標識抗体またはCARを用いて結合を可視化することによる)検出できない場合にも、結合が間接的に(例えば、細胞機能アッセイおよび測定による)決定可能であることを意味する。例えば、結合は、標識抗体もしくはCAR、例えば、蛍光標識可溶性抗体を用いて結合を可視化することにより直接的に検出可能であり、あるいは、サイトカイン放出アッセイ(例えば、IFNγ放出の測定)、細胞殺傷の測定または以下の実施例のセクションに詳細に記載されるような他の機能的測定/技術によるなど、抗体またはCARを発現する細胞の機能(活性化など)を介して間接的に検出可能である。よって、特定の実施形態では、結合は、抗体または抗原/エピトープ結合フラグメントがCARに含まれる場合、したがって非可溶性の細胞形式で細胞で発現する場合には、例えばCAR発現細胞の活性化により検出されるが、抗体または抗原/エピトープ結合フラグメントが可溶性の非細胞形式(例えば、可溶性抗体またはその抗原結合フラグメント)に含まれる場合には検出されない。さらに当業者には、本明細書に記載されるようなCARは、クローディン-3などの標的抗原/エピトープに対して、他の関連タンパク質、例えば、クローディン-4、クローディン-5、クローディン-6および/またはクローディン-9を含む他のクローディンファミリーメンバーのタンパク質よりも高い選択性を有し得ることが認識される。
特定の実施形態では、CARの細胞外結合ドメインは、抗クローディン-3結合タンパク質などの抗原結合タンパク質を含んでなり、抗原結合タンパク質は、抗体またはその抗原結合フラグメントから選択される。
特定の実施形態では、抗原結合タンパク質、例えば、抗クローディン-3抗体またはその抗原結合フラグメントは、限定するものではないが、Camel Ig(ラクダ科抗体(VHH))、Ig NAR、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab)’2フラグメント、F(ab)’3フラグメント、Fv、scFv、bis-scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(「dsFv」)およびsdAb(ナノボディとしても知られる)が含まれる。
1つの実施形態では、抗原結合タンパク質、例えば、抗クローディン-3抗体またはその抗原結合フラグメントはscFvである。
いくつかの実施形態では、CAR細胞外ドメインは、クローディン-3結合タンパク質を含んでなる。例示的なクローディン-3結合タンパク質は、少なくとも1つのヒトフレームワーク領域を含んでなる、クローディン-3に特異的な免疫グロブリン可変領域である。「ヒトフレームワーク領域」は、ヒト免疫グロブリン可変領域の野生型(すなわち天然に存在する)フレームワーク領域、その領域のアミノ酸の約50%未満(例えば、好ましくは、約45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、5%または1%未満)が欠失もしくは置換されている(例えば、対応する位置において非ヒト免疫グロブリンフレームワーク領域の1以上のアミノ酸残基で置換されている)ヒト免疫グロブリン可変領域の変化したフレームワーク領域、またはその領域のアミノ酸の約50%未満(例えば、好ましくは、約45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、5%または1%未満)が欠失もしくは置換され(例えば、露出した残基の位置でおよび/または対応する位置におけるヒト免疫グロブリンフレームワーク領域の1以上のアミノ酸残基で置換され)、その結果、1つの実施形態では、免疫原性が低減されている非ヒト免疫グロブリン可変領域の変化したフレームワーク領域を指す。
特定の実施形態では、ヒトフレームワーク領域は、ヒト免疫グロブリン可変領域の野生型フレームワーク領域である。特定の他の実施形態では、ヒトフレームワーク領域は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10またはそれを超える位置にアミノ酸欠失または置換を有するヒト免疫グロブリン可変領域の変化したフレームワーク領域である。他の実施形態では、ヒトフレームワーク領域は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10またはそれを超える位置にアミノ酸欠失または置換を有する非ヒト免疫グロブリン可変領域の変化したフレームワーク領域である。
特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、ヒト軽鎖フレームワーク領域(FR)1、ヒト重鎖FR1、ヒト軽鎖FR2、ヒト重鎖FR2、ヒト軽鎖FR3、ヒト重鎖FR3、ヒト軽鎖FR4およびヒト重鎖FR4から選択される少なくとも1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つまたは8つのヒトフレームワーク領域(FR)を含んでなる。
クローディン-3特異的結合ドメインに存在し得るヒトFRにはまた、例示的なFRの1、2、3、4、5、6、7、8、9、10またはそれを超えるアミノ酸が置換または欠失されている、本明細書で提供される例示的なFRのバリアントが含まれる。
特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、(a)ヒト軽鎖FR1、ヒト軽鎖FR2、ヒト軽鎖FR3およびヒト軽鎖FR4を含んでなるヒト化軽鎖可変領域;ならびに(b)ヒト重鎖FR1、ヒト重鎖FR2、ヒト重鎖FR3およびヒト重鎖FR4を含んでなるヒト化重鎖可変領域を含んでなる。
本明細書で提供されるクローディン-3結合タンパク質はまた、1つ、2つ、3つ、4つ、5つまたは6つのCDRを含んでなる。このようなCDRは、重鎖可変領域のCDRH1、CDRH2およびCDRH3ならびに軽鎖可変領域のCDRL1、CDRL2およびCDRL3から選択される非ヒトCDRまたは変化した非ヒトCDRであり得る。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、重鎖CDRH1、重鎖CDRH1および重鎖CDRH3を含んでなる重鎖可変領域を含んでなる。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、軽鎖CDRL1、軽鎖CDRL2および軽鎖CDRL3を含んでなる軽鎖可変領域を含んでなる軽鎖可変領域を含んでなる。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、(a)重鎖CDRH1、重鎖CDRH1および重鎖CDRH3を含んでなる重鎖可変領域;ならびに(b)軽鎖CDRL1、軽鎖CDRL2および軽鎖CDRL3を含んでなる軽鎖可変領域を含んでなる。
よって、1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7中のCDRH1、CDRH2およびCDRH3;および/または配列番号8中のCDRL1、CDRL2およびCDRL3から選択されるCDRのいずれか1つまたは組合せを含んでなる。さらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7および8中の6つ総てのCDRを含んでなる。
1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1~3に示される少なくとも1つの重鎖CDR配列を含んでなる。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1~3に示される重鎖CDR配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する少なくとも1つの重鎖CDR配列を含んでなる。さらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1~3に示される重鎖CDR配列と少なくとも90%同一の少なくとも1つの重鎖CDR配列を含んでなる。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1と少なくとも90%同一のCDRH1、配列番号2と少なくとも90%同一のCDRH2および/または配列番号3と少なくとも90%同一のCDRH3を含んでなる。他の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1のCDRH1、配列番号2のCDRH2および/または配列番号3のCDRH3を含んでなる。
1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号4~6に示される少なくとも1つの軽鎖CDR配列を含んでなる。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号4~6に示される軽鎖CDR配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する少なくとも1つの軽鎖CDR配列を含んでなる。さらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号4~6に示される軽鎖CDR配列と少なくとも90%同一の少なくとも1つの軽鎖CDR配列を含んでなる。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号4と少なくとも90%同一のCDRL1、配列番号5と少なくとも90%同一のCDRL2および/または配列番号6と少なくとも90%同一のCDRL3を含んでなる。他の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号4のCDRL1、配列番号5のCDRL2および/または配列番号6のCDRL3を含んでなる。
いくつかの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1と少なくとも90%同一のCDRH1、配列番号2と少なくとも90%同一のCDRH2、配列番号3と少なくとも90%同一のCDRH3、配列番号4と少なくとも90%同一のCDRL1、配列番号5と少なくとも90%同一のCDRL2および配列番号6と少なくとも90%同一のCDRL3を含んでなる。
なおさらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号1のCDRH1、配列番号2のCDRH2、配列番号3のCDRH3、配列番号4のCDRL1、配列番号5のCDRL2および配列番号6のCDRL3を含んでなる。
「VH」という場合には、抗体、Fv、scFv、dsFv、Fab、sdAb、または本明細書に開示されるその他の抗体フラグメントの可変領域を含む、免疫グロブリン重鎖の可変領域を指す。本明細書で企図されるクローディン-3結合タンパク質を構築するために好適な重鎖可変領域の具体例としては、限定するものではないが、配列番号7に示される重鎖可変領域配列が挙げられる。
「VL」という場合には、抗体、Fv、scFv、dsFv、Fab、または本明細書に開示されるその他の抗体フラグメントの可変領域を含む、免疫グロブリン軽鎖の可変領域を指す。本明細書で企図されるクローディン-3結合タンパク質を構築するために好適な軽鎖可変領域の具体例としては、限定するものではないが、配列番号8に示される軽鎖可変領域配列が挙げられる。
1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7の配列と少なくとも75%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一のVH配列を含んでなる。別の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7の配列と少なくとも90%同一のVH配列を含んでなる。代替の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7のVH配列を含んでなる。
さらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号8の配列と少なくとも75%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一のVL配列を含んでなる。別の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号8の配列と少なくとも90%同一のVL配列を含んでなる。代替の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号8のVL配列を含んでなる。
よって、1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7の配列と少なくとも90%同一のVH配列および配列番号8の配列と少なくとも90%同一のVL配列を含んでなる。さらなる実施形態では、クローディン-3結合ドメインは、配列番号7のVH配列および配列番号8のVL配列を含んでなる。
特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7の配列と少なくとも90%同一のVH配列を含んでなるsdAbである。1つの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7のVH配列を含んでなるsdAbである。
特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号7の配列と少なくとも90%同一のVH配列および配列番号8の配列と少なくとも90%同一のVL配列を含んでなるscFvであり、好ましくは、配列番号7のVH配列および配列番号8のVL配列を含んでなる。
いくつかの実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、N末端からC末端へVH配列およびVL配列を含んでなるscFvであり、VH配列とVL配列は場合によりリンカー配列により分離されている。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、N末端からC末端へ配列番号7のVH配列および配列番号8のVL配列を含んでなるscFvである。他の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、N末端からC末端へVL配列およびVH配列を含んでなるscFvであり、VL配列とVH配列は場合によりリンカー配列により分離されている。特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、N末端からC末端へ配列番号8のVL配列および配列番号7のVH配列を含んでなるscFvである。
特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号11の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一の配列を含んでなる。さらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号11と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号11の配列を含んでなる。
特定の実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号18の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一の配列を含んでなる。さらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号18と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、クローディン-3結合タンパク質は、配列番号18の配列を含んでなる。
リンカー
特定の実施形態では、CARは、様々なドメイン間に、例えば、VHドメインとVLドメインの間に、分子の適当な間隔および立体構造のために付加されるリンカー残基を含んでなる。特定の実施形態では、リンカーは、可変領域連結配列である。「可変領域連結配列」は、VHドメインとVLドメインを接続し、2つのサブ結合ドメインの相互作用に適合するスペーサー機能を提供し、その結果、生じたポリペプチドが同じ軽鎖および重鎖可変領域を含んでなる抗体と同じ標的分子に対する特異的結合親和性を保持するアミノ酸配列である。特定の実施形態では、リンカーは、1以上の重鎖もしくは軽鎖可変ドメイン、ヒンジドメイン、膜貫通ドメイン、共刺激ドメインおよび/または細胞内シグナル伝達ドメインを分離する。CARは、1つ、2つ、3つ、4つ、5つまたはそれを超えるリンカーを含んでなり得る。特定の実施形態では、リンカーの長さは、約1~約25アミノ酸、約5~約20アミノ酸、約10~約20アミノ酸またはその間の任意のアミノ酸長である。いくつかの実施形態では、リンカーは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25またはそれを超えるアミノ酸長である。
特定の実施形態では、CARは、様々なドメイン間に、例えば、VHドメインとVLドメインの間に、分子の適当な間隔および立体構造のために付加されるリンカー残基を含んでなる。特定の実施形態では、リンカーは、可変領域連結配列である。「可変領域連結配列」は、VHドメインとVLドメインを接続し、2つのサブ結合ドメインの相互作用に適合するスペーサー機能を提供し、その結果、生じたポリペプチドが同じ軽鎖および重鎖可変領域を含んでなる抗体と同じ標的分子に対する特異的結合親和性を保持するアミノ酸配列である。特定の実施形態では、リンカーは、1以上の重鎖もしくは軽鎖可変ドメイン、ヒンジドメイン、膜貫通ドメイン、共刺激ドメインおよび/または細胞内シグナル伝達ドメインを分離する。CARは、1つ、2つ、3つ、4つ、5つまたはそれを超えるリンカーを含んでなり得る。特定の実施形態では、リンカーの長さは、約1~約25アミノ酸、約5~約20アミノ酸、約10~約20アミノ酸またはその間の任意のアミノ酸長である。いくつかの実施形態では、リンカーは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25またはそれを超えるアミノ酸長である。
リンカーの具体例には、グリシンポリマー(G)n;グリシン-セリンポリマー(G1-5S1-5)n[式中、nは少なくとも1、2、3、4または5の整数である];グリシン-アラニンポリマー;アラニン-セリンポリマー;および当技術分野で公知のその他のフレキシブルリンカーである。例示的なリンカーは、配列番号9に示されるグリシン-セリンポリマーである。
スペーサードメイン
特定の実施形態では、細胞外ドメイン(すなわち、CARの結合ドメイン)の後に1以上の「スペーサードメイン」が続き、このスペーサードメインは、適切な細胞/細胞接触、抗原結合および活性化を可能にするために抗原結合ドメインをエフェクター細胞の表面から遠ざける領域を指す(Patel et al., Gene Therapy, 1999; 6: 412-419)。スペーサードメインは、天然、合成、半合成または組換え供給源のいずれに由来してもよい。特定の実施形態では、スペーサードメインは、限定するものではないが、1以上の重鎖定常領域、例えば、CH2およびCH3を含む免疫グロブリンの一部分である。スペーサードメインは、天然に存在する免疫グロブリンヒンジ領域または変化した免疫グロブリンヒンジ領域のアミノ酸配列を含み得る。
特定の実施形態では、細胞外ドメイン(すなわち、CARの結合ドメイン)の後に1以上の「スペーサードメイン」が続き、このスペーサードメインは、適切な細胞/細胞接触、抗原結合および活性化を可能にするために抗原結合ドメインをエフェクター細胞の表面から遠ざける領域を指す(Patel et al., Gene Therapy, 1999; 6: 412-419)。スペーサードメインは、天然、合成、半合成または組換え供給源のいずれに由来してもよい。特定の実施形態では、スペーサードメインは、限定するものではないが、1以上の重鎖定常領域、例えば、CH2およびCH3を含む免疫グロブリンの一部分である。スペーサードメインは、天然に存在する免疫グロブリンヒンジ領域または変化した免疫グロブリンヒンジ領域のアミノ酸配列を含み得る。
1つの実施形態では、スペーサードメインは、IgG1、IgG4またはIgDのCH2およびCH3ドメインを含んでなる。
ヒンジドメイン
一般に、CARの結合ドメインの後には1以上の「ヒンジドメイン」が続き、このヒンジドメインは、適切な細胞/細胞接触、抗原結合および活性化を可能にするために抗原結合ドメインをエフェクター細胞の表面から遠ざける役割を果たす。CARは一般に、結合ドメインと膜貫通ドメイン(TM)の間に1以上のヒンジドメインを含んでなる。ヒンジドメインは、天然、合成、半合成または組換え供給源のいずれに由来してもよい。ヒンジドメインは、天然に存在する免疫グロブリンヒンジ領域または変化した免疫グロブリンヒンジ領域のアミノ酸配列を含み得る。
一般に、CARの結合ドメインの後には1以上の「ヒンジドメイン」が続き、このヒンジドメインは、適切な細胞/細胞接触、抗原結合および活性化を可能にするために抗原結合ドメインをエフェクター細胞の表面から遠ざける役割を果たす。CARは一般に、結合ドメインと膜貫通ドメイン(TM)の間に1以上のヒンジドメインを含んでなる。ヒンジドメインは、天然、合成、半合成または組換え供給源のいずれに由来してもよい。ヒンジドメインは、天然に存在する免疫グロブリンヒンジ領域または変化した免疫グロブリンヒンジ領域のアミノ酸配列を含み得る。
本明細書に記載のCARで使用するために好適な例示的ヒンジドメインとしては、I型膜タンパク質、例えばCD8αおよびCD4の細胞外領域に由来するヒンジ領域を含み、これらの分子に由来する野生型ヒンジ領域であっても、または変化していてもよい。特定の実施形態では、ヒンジドメインは、CD8αヒンジ領域に由来するかまたはそれを含んでなる。
膜貫通ドメイン
特定の実施形態では、CARは、膜貫通ドメインをさらに含んでなる。「膜貫通ドメイン」(TM)は、細胞外結合部分と共刺激ドメイン/細胞内シグナル伝達ドメインを融合させ、免疫エフェクター細胞の原形質膜にCARを、例えば細胞膜を貫通することによって、固定するCARの一部分である。TMドメインは、天然、合成、半合成または組換え供給源のいずれに由来してもよい。TMドメインは、T細胞受容体のα鎖またはβ鎖、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137(4-1BB)、CD152、CD154、CD278(ICOS)およびPD1の少なくとも膜貫通領域に由来し得る(例えば、それを含んでなり得る)。特定の実施形態では、TMドメインは合成であり、主としてロイシンおよびバリンなどの疎水性残基を含んでなる。
特定の実施形態では、CARは、膜貫通ドメインをさらに含んでなる。「膜貫通ドメイン」(TM)は、細胞外結合部分と共刺激ドメイン/細胞内シグナル伝達ドメインを融合させ、免疫エフェクター細胞の原形質膜にCARを、例えば細胞膜を貫通することによって、固定するCARの一部分である。TMドメインは、天然、合成、半合成または組換え供給源のいずれに由来してもよい。TMドメインは、T細胞受容体のα鎖またはβ鎖、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137(4-1BB)、CD152、CD154、CD278(ICOS)およびPD1の少なくとも膜貫通領域に由来し得る(例えば、それを含んでなり得る)。特定の実施形態では、TMドメインは合成であり、主としてロイシンおよびバリンなどの疎水性残基を含んでなる。
1つの実施形態では、CARは、CD8αに由来するTMドメインを含んでなる。別の実施形態では、CARは、CD8αに由来するTMドメインおよび短い、好ましくは1、2、3、4、5、6、7、8、9または10アミノ酸長のオリゴペプチドまたはポリペプチドリンカーを含んでなり、オリゴペプチドまたはポリペプチドリンカーは、CARのTMドメインおよび共刺激/細胞内シグナル伝達ドメインを連結する。グリシン-セリン系リンカーは、特に好適なリンカーを提供する。CD8αに由来する例示的なTMドメインは、配列番号19で示される。
細胞内シグナル伝達ドメイン
特定の実施形態では、CARは、細胞内シグナル伝達ドメインをさらに含んでなる。「細胞内シグナル伝達ドメイン」(「細胞内エフェクタードメイン」または「シグナル伝達ドメイン」とも呼ばれる)は、標的抗原(例えば、クローディン-3タンパク質)への細胞外ドメインの有効な結合(例えば、抗クローディン-3 CAR結合)のメッセージを免疫エフェクター細胞内に伝達してエフェクター細胞機能を惹起することに関与するCARの部分を指す。細胞内シグナル伝達ドメインは、CARを発現する免疫細胞の正常なエフェクター機能、例えば、活性化、サイトカイン産生、増殖および/もしくは細胞傷害活性(CARが結合した標的細胞への細胞傷害性因子の放出を含む)、または細胞外CARドメインへの抗原結合で惹起される他の細胞応答のうち少なくとも1つの活性化を担う。
特定の実施形態では、CARは、細胞内シグナル伝達ドメインをさらに含んでなる。「細胞内シグナル伝達ドメイン」(「細胞内エフェクタードメイン」または「シグナル伝達ドメイン」とも呼ばれる)は、標的抗原(例えば、クローディン-3タンパク質)への細胞外ドメインの有効な結合(例えば、抗クローディン-3 CAR結合)のメッセージを免疫エフェクター細胞内に伝達してエフェクター細胞機能を惹起することに関与するCARの部分を指す。細胞内シグナル伝達ドメインは、CARを発現する免疫細胞の正常なエフェクター機能、例えば、活性化、サイトカイン産生、増殖および/もしくは細胞傷害活性(CARが結合した標的細胞への細胞傷害性因子の放出を含む)、または細胞外CARドメインへの抗原結合で惹起される他の細胞応答のうち少なくとも1つの活性化を担う。
用語「エフェクター機能」は、免疫エフェクター細胞の特殊な機能を指す。T細胞のエフェクター機能は、例えば、細胞溶解活性またはサイトカインの分泌を含むヘルパー活性であり得る。よって、用語「細胞内シグナル伝達ドメイン」は、エフェクター機能シグナルを形質導入し、細胞に特殊な機能を実行させるタンパク質の部分を指す。通常、細胞内シグナル伝達ドメイン全体を使用することができるが、多くの場合、ドメイン全体を使用する必要はない。細胞内シグナル伝達ドメインのトランケート型部分を使用する限り、このようなトランケート型部分(truncated portion)は、それがエフェクター機能シグナルを形質導入する限り、ドメイン全体の代わりに使用可能である。
細胞内シグナル伝達ドメインという用語は、エフェクター機能シグナルを形質導入するのに十分な細胞内シグナル伝達ドメインのトランケート型部分を含むことを意味する。
T細胞受容体(TCR)単独により生じるシグナルではT細胞の完全な活性化に不十分であることおよび二次シグナルまたは共刺激シグナルも必要とされることが知られている。よって、T細胞の活性化は、2つの異なるクラスのシグナル伝達ドメイン:TCRによって抗原依存性一次活性化を開始させる細胞内シグナル伝達ドメイン(例えば、TCR/CD3複合体);および、抗原非依存的に二次シグナルまたは共刺激シグナルを提供する働きをする共刺激シグナル伝達ドメインにより媒介されると言うことができる。いくつかの実施形態では、CARは、少なくとも1つの「共刺激シグナル伝達ドメイン」および少なくとも1つの「細胞内シグナル伝達ドメイン」を含んでなる。
細胞内シグナル伝達ドメインは、TCR複合体の一次活性化を刺激的にまたは抑制的に制御する。刺激的様式で働く細胞内シグナル伝達ドメインは、免疫受容体チロシンベースの活性化モチーフまたはITAMとして知られるシグナル伝達モチーフを含み得る。
本明細書に記載のCARの特定の実施形態における使用のために好適なITAM含有細胞内シグナル伝達ドメインの具体例は、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3ε、CD3δ、CD3ζ、CD22、CD66d、CD79aおよびCD79bに由来するものが挙げられる。1つの実施形態では、1以上の細胞内シグナル伝達ドメインはCD3ζである。例示的なCD3ζ細胞内シグナル伝達ドメインは、配列番号21で示される。特定の好ましい実施形態では、CARは、CD3ζ細胞内シグナル伝達ドメインおよび1以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含んでなる。細胞内シグナル伝達と共刺激シグナル伝達ドメインは、膜貫通ドメインのカルボキシル末端に任意の順序で直列に連結され得る。
共刺激ドメイン
特定の実施形態では、CARは、CARを発現するT細胞の有効性および拡大増殖を高めるために1以上の共刺激シグナル伝達ドメインをさらに含んでなる。本明細書で使用する場合、用語「共刺激シグナル伝達ドメイン」または「共刺激ドメイン」は、共刺激分子の細胞内シグナル伝達ドメインを指す。共刺激分子は、抗原に結合した際にTリンパ球の効率的な活性化および機能に必要とされる二次シグナルを提供する、抗原受容体またはFc受容体以外の細胞表面分子である。このような共刺激分子の具体例としては、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4-1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、TRIMおよびZAP70が挙げられる。
特定の実施形態では、CARは、CARを発現するT細胞の有効性および拡大増殖を高めるために1以上の共刺激シグナル伝達ドメインをさらに含んでなる。本明細書で使用する場合、用語「共刺激シグナル伝達ドメイン」または「共刺激ドメイン」は、共刺激分子の細胞内シグナル伝達ドメインを指す。共刺激分子は、抗原に結合した際にTリンパ球の効率的な活性化および機能に必要とされる二次シグナルを提供する、抗原受容体またはFc受容体以外の細胞表面分子である。このような共刺激分子の具体例としては、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4-1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、TRIMおよびZAP70が挙げられる。
1つの実施形態では、CARは、CD28、CD134(OX40)およびCD137(4-1BB)からなる群から選択される1以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含んでなる。さらなる実施形態では、1以上の共刺激ドメインは、CD137(4-1BB)である。例示的なCD137(4-1BB)共刺激ドメインは、配列番号20で示される。
別の実施形態では、CARは、CD137(4-1BB)共刺激シグナル伝達ドメインおよびCD3ζ細胞内シグナル伝達ドメインを含んでなる。
特定の実施形態では、CARは、リーダー配列をさらに含んでなる。特定の実施形態では、リーダー配列は、CD8リーダー配列である。例示的なCD8リーダー配列は、配列番号10で示される。
よって、特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、配列番号12、34、35、36、37、38または39の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する配列を含んでなる。さらなる実施形態では、CARは、配列番号12、34、35、36、37、38または39と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、CARは、配列番号12、34、35、36、37、38または39の配列を含んでなる。
特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、配列番号25の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する配列を含んでなる。さらなる実施形態では、CARは、配列番号25と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、CARは、配列番号25の配列を含んでなる。
特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、配列番号27の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する配列を含んでなる。さらなる実施形態では、CARは、配列番号27と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、CARは、配列番号27の配列を含んでなる。
特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、配列番号28の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する配列を含んでなる。さらなる実施形態では、CARは、配列番号28と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、CARは、配列番号28の配列を含んでなる。
特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、配列番号29の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する配列を含んでなる。さらなる実施形態では、CARは、配列番号29と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、CARは、配列番号29の配列を含んでなる。
特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、配列番号30の配列と少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸同一性を有する配列を含んでなる。さらなる実施形態では、CARは、配列番号30と少なくとも90%同一の配列を含んでなる。なおさらなる実施形態では、CARは、配列番号30の配列を含んでなる。
特定の実施形態では、以下のドメイン:
a)本明細書に開示される実施形態のいずれか1つに従うクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)CD8αに由来する膜貫通ドメイン;および
c)CD3ζに由来する細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
a)本明細書に開示される実施形態のいずれか1つに従うクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)CD8αに由来する膜貫通ドメイン;および
c)CD3ζに由来する細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
別の特定の実施形態では、以下のドメイン:
a)配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列;配列番号4のCDRL1配列;配列番号5のCDRL2配列;および配列番号6のCDRL3配列を含んでなるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)CD8αに由来する膜貫通ドメイン;
c)CD3ζに由来する細胞内シグナル伝達ドメイン;および
d)CD137(4-1BB)に由来する共刺激ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
a)配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列;配列番号4のCDRL1配列;配列番号5のCDRL2配列;および配列番号6のCDRL3配列を含んでなるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)CD8αに由来する膜貫通ドメイン;
c)CD3ζに由来する細胞内シグナル伝達ドメイン;および
d)CD137(4-1BB)に由来する共刺激ドメイン
を含んでなるキメラ抗原受容体(CAR)が提供される。
いくつかの実施形態では、細胞外ドメインのクローディン-3結合タンパク質は、sdAbである。他の実施形態では、細胞外ドメインのクローディン-3結合タンパク質は、配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列を含んでなるsdAbである。いくつかの実施形態では、細胞外ドメインのクローディン-3結合タンパク質は、scFvである。他の実施形態では、細胞外ドメインのクローディン-3結合タンパク質は、配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列;配列番号4のCDRL1配列;配列番号5のCDRL2配列;および配列番号6のCDRL3配列を含んでなるscFvである。さらに他の実施形態では、細胞外ドメインのクローディン-3結合タンパク質は、配列番号7のVH配列および配列番号8のVL配列を含んでなるscFvである。
また、結合をめぐって、配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列;配列番号4のCDRL1配列;配列番号5のCDRL2配列;および配列番号6のCDRL3配列を含んでなるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメインを含んでなるCARと競合するクローディン-3結合タンパク質またはキメラ抗原受容体(CAR)も本明細書で提供される。特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、結合をめぐって、配列番号7のVH配列および配列番号8のVL配列を含んでなるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメインを含んでなるCARと競合する。好適には、前記CARは、scFvであるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる。
ポリペプチド
限定するものではないが、CARポリペプチドおよびそのフラグメントを含む種々のポリペプチド、それを含んでなる細胞および組成物、抗体およびポリペプチドを発現するベクターが本明細書で企図される。好ましい実施形態では、1以上のCARを含んでなるポリペプチドが提供される。特定の実施形態では、CARは、配列番号11と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を含んでなる、好ましくは、配列番号12、34、35、36、37、38または39と少なくとも90%同一の配列を含んでなるクローディン-3結合CARである。
限定するものではないが、CARポリペプチドおよびそのフラグメントを含む種々のポリペプチド、それを含んでなる細胞および組成物、抗体およびポリペプチドを発現するベクターが本明細書で企図される。好ましい実施形態では、1以上のCARを含んでなるポリペプチドが提供される。特定の実施形態では、CARは、配列番号11と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を含んでなる、好ましくは、配列番号12、34、35、36、37、38または39と少なくとも90%同一の配列を含んでなるクローディン-3結合CARである。
「ポリペプチド」、「ポリペプチドフラグメント」、「ペプチド」および「タンパク質」は、別段のことが明示されない限り、従来の意味に従って、すなわちアミノ酸の配列として互換的に使用される。ポリペプチドは、合成または組換え生産され得る。ポリペプチドは、特定の長さに限定されず、例えば、全長タンパク質配列または全長タンパク質のフラグメントを含んでなり得、例えば、グリコシル化、アセチル化、リン酸化などのポリペプチドの翻訳後修飾、ならびに当技術分野で公知の天然に存在するおよび天然に存在しない他の修飾を含み得る。種々の実施形態において、CARポリペプチドは、タンパク質のN末端側に、そのタンパク質の移行を同時翻訳的にまたは翻訳後に指示するシグナル(またはリーダー)配列を含んでなる。本明細書で企図されるCARに有用な好適なシグナル配列の具体例としては、限定するものではないが、IgG1重鎖シグナルポリペプチド、CD8αシグナルポリペプチドまたはヒトGM-CSF受容体αシグナルポリペプチドが挙げられる。ポリペプチドは、様々な周知の組換えおよび/または合成技術のいずれかを用いて作製することができる。本明細書で企図されるポリペプチドは、具体的には、本開示のCAR、または本明細書で企図されるCARの1以上のアミノ酸の欠失、付加および/もしくは置換を有する配列を包含する。
「単離されたペプチド」または「単離されたポリペプチド」などは、本明細書で使用する場合、ペプチドまたはポリペプチド分子の、細胞環境からの、および細胞の他の成分との会合からのin vitro単離および/または精製を指し、すなわち、それはin vivo物質と有意に会合していない。同様に、「単離された細胞」は、in vivo組織または器官から取得された細胞を指し、細胞外マトリックスを実質的に含まない。
ポリペプチドは、「ポリペプチドバリアント」を含む。ポリペプチドバリアントは、天然に存在するポリペプチドとは1以上の置換、欠失、付加および/または挿入の点で異なり得る。このようなバリアントは天然に存在するものであってもよいし、または例えば、上記ポリペプチド配列の1以上を改変することによって合成的に生成することもできる。
本明細書で提供される配列番号11または配列番号12、34、35、36、37、38もしくは39のアミノ酸配列を含んでなるCARなどのCARを含んでなるポリペプチドは、さらなるおよび/または付加的なポリペプチド配列またはエレメントを含んでなり得ることが認識される。このような付加的エレメントとしては、限定するものではないが、細胞内のポリペプチド配列の発現を制御するかまたはポリペプチドを含む細胞を標的化するために使用され得るアブレーションエレメント(ablation element)または制御エレメントが含まれる。発現を制御するエレメントまたはポリペプチド配列は、内部リボソーム進入部位(IRES)、翻訳開始配列および/または翻訳後にポリペプチド配列のエレメントの分離を可能とする切断部位を含んでなり得る。
よって、1つの実施形態では、本明細書で企図されるポリペプチドは、アブレーションエレメントをさらに含んでなる。本明細書で使用する場合、「アブレーションエレメント」は、細胞の表面に発現し、細胞を標的化または検出するために使用可能な(「排除マーカー(elimination marker)」としても知られる)ポリペプチド配列および/またはタンパク質を指す。例えば、アブレーションエレメントは、抗体またはその抗原結合フラグメントの細胞外エピトープまたは結合領域を含んでなる細胞表面タンパク質のポリペプチド配列であり得る。よって、1つの実施形態では、アブレーションエレメントは、細胞表面タンパク質に特異的な抗体またはその抗原結合フラグメントを用いて抗体依存性細胞傷害性(ADCC)および/または補体依存性細胞傷害性(CDC)の標的とされる細胞表面タンパク質である。したがって、このような機構を利用することにより、本明細書で企図されるポリペプチドを発現する細胞は特異的に標識/検出され得、例えば、形質導入細胞と非形質導入細胞の混合集団から特異的に選択または単離され得ることが認識される。さらに、アブレーションエレメントを含んでなるポリペプチドを発現する細胞は、処置対象の循環から特異的かつ選択的に排除、例えば排除/除去され得る。
好適なアブレーションエレメントの例としては、限定するものではないが、トランケート型ヒトEGFRポリペプチド(huEGFRt)およびCD20が挙げられ、それぞれセツキシマブおよびリツキシマブによって認識され得る(Wang et al., Blood, 2011; 118(5): 1255-1263, Paszkiewicz et al., J Clin Invest, 2016; 126(11):4262-4272, Vogler et al., Mol Ther J Am Soc Gene Ther, 2010; 18:1330-8, Griffioen et al., Haematologica, 2009; 94:1316-20およびPhilip et al., Blood, 2014; 124:1277-87)。好適なアブレーションエレメントの別の例として、CARの細胞外ドメインに組み込まれる短いポリペプチドエピトープタグ(いわゆる「E-タグ」)があり、次にこれに対して抗エピトープタグCARが作製できる(Koristka et al., Cancer Immunol Immunother CII, 2019; 68:1401-15)。
よって、1つの実施形態では、アブレーションエレメントは、トランケート型ヒトEGFRポリペプチド(huEGFRt)およびCD20からなる群から選択される。特定の実施形態では、アブレーションエレメントはCD20である。
いくつかの実施形態では、アブレーションエレメントは、CARポリペプチド配列から切断される。よって、1つの実施形態では、本明細書で企図されるポリペプチドは、P2A切断部位などの切断部位を含んでなる。
特定の実施形態では、ポリペプチドは、配列番号24に示される配列を含んでなる。
ポリヌクレオチド
別の側面において、本明細書に記載されるような1以上のCARをコードするポリヌクレオチドが提供される。本明細書で使用する場合、用語「ポリヌクレオチド」または「核酸」は、メッセンジャーRNA(mRNA)、RNA、ゲノムRNA(gRNA)、プラス鎖RNA(RNA(+))、マイナス鎖RNA(RNA(-))、ゲノムDNA(gDNA)、相補的DNA(cDNA)または組換えDNAを指す。ポリヌクレオチドには、一本鎖および二本鎖ポリヌクレオチドが含まれる。
別の側面において、本明細書に記載されるような1以上のCARをコードするポリヌクレオチドが提供される。本明細書で使用する場合、用語「ポリヌクレオチド」または「核酸」は、メッセンジャーRNA(mRNA)、RNA、ゲノムRNA(gRNA)、プラス鎖RNA(RNA(+))、マイナス鎖RNA(RNA(-))、ゲノムDNA(gDNA)、相補的DNA(cDNA)または組換えDNAを指す。ポリヌクレオチドには、一本鎖および二本鎖ポリヌクレオチドが含まれる。
種々の例示的な実施形態では、ポリヌクレオチドには、発現ベクター、ウイルスベクターおよび導入プラスミドならびにそれらを含んでなる組成物および細胞が含まれる。種々の例示的な実施形態では、ポリヌクレオチドは、限定するものではないが、配列番号12、34、35、36、37、38もしくは39の配列を有するCAR、または配列番号12、34、35、36、37、38もしくは39をコードするポリヌクレオチド配列、または配列番号16および17に示されるポリヌクレオチド配列を含む、本明細書で企図されるCARまたはポリペプチドをコードする。
よって、配列番号16および/または17と少なくとも75%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%同一の配列を含んでなるポリヌクレオチドを含む、本明細書に開示される抗原結合タンパク質をコードするポリヌクレオチドも提供される。1つの実施形態では、ポリヌクレオチドは、配列番号16および/または17の配列を含んでなる。
本明細書で使用する場合、「単離されたポリヌクレオチド」は、天然に存在する状態でそれに隣接する配列から精製されたポリヌクレオチド、例えば、フラグメントに通常隣接する配列から取り出されたDNAフラグメントを指す。「単離されたポリヌクレオチド」はまた、相補的DNA(cDNA)、組換えDNA、または天然には存在しない、人の手で作り出された他のポリヌクレオチドも指す。
当技術分野で既知かつ利用可能な十分に確立された様々な技術のいずれかを用いて、ポリヌクレオチドを作製、操作および/または発現することができる。所望のポリペプチドを発現させるために、そのポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を適当なベクターに挿入することができる。
ベクター
別の側面において、本発明は、本明細書に記載される1以上のCARおよび/またはポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含んでなるベクターを提供する。
別の側面において、本発明は、本明細書に記載される1以上のCARおよび/またはポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含んでなるベクターを提供する。
用語「ベクター」は、別の核酸分子を導入または送達することができる核酸分子を指して本明細書で使用される。導入される核酸は一般に、ベクターの核酸分子に連結、例えば挿入される。ベクターは、細胞内で自律的複製を指示する配列を含んでもよく、または宿主細胞のDNAへの組込みを可能とするのに十分な配列を含んでもよい。有用なベクターとしては、例えば、プラスミド(例えば、DNAプラスミドまたはRNAプラスミド)、トランスポゾン、コスミド、細菌人工染色体およびウイルスベクターが含まれる。有用なウイルスベクターとしては、例えば、複製欠損レトロウイルスおよびレンチウイルスが含まれる。
特定の実施形態では、ベクターは、発現ベクターである。発現ベクターは、本明細書で企図されるCARおよびポリペプチドを産生するために使用することができる。さらに、発現ベクターは、ウイルスベクターの生産を可能とする付加的成分を含むことができ、このベクターは本明細書で企図されるポリヌクレオチドを含んでなる。ウイルスベクターは、本明細書で企図されるポリヌクレオチドを対象または対象の細胞へ送達するために使用可能である。発現ベクターの例としては、限定するものではないが、プラスミド、自律複製配列および転移エレメントが挙げられる。さらなる例示的なベクターとしては、限定するものではないが、プラスミド、ファージミド、コスミド、トランスポゾン、人工染色体(例えば、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)またはPI由来人工染色体(PAC))、バクテリオファージ(例えば、λファージまたはMl 3ファージ)および動物ウイルスが挙げられる。
発現ベクターのさらなる例としては、哺乳動物細胞での発現のためのpClneoベクター(Promega);レンチウイルス媒介遺伝子導入および哺乳動物細胞での発現のためのpLenti4/V5-DEST(商標)、pLenti6/V5-DEST(商標)およびpLenti6.2/V5-GW/lacZ(Invitrogen)が挙げられる。特定の実施形態では、本明細書に開示されるCARおよびポリペプチドのコード配列は、哺乳動物細胞におけるCARおよび/またはポリペプチドの発現のためにこのような発現ベクターに連結することができる。
特定の実施形態では、本明細書で提供される発現ベクターは、本明細書に記載されるポリヌクレオチドを含んでなるBACである。特定の実施形態では、BACは、産生細胞株またはパッケージング細胞株で発現させた場合にウイルスベクターの産生を可能とするのに必要なタンパク質をコードする1以上のポリヌクレオチドをさらに含んでなる。例として、PCT出願WO2017/089307およびWO2017/089308には、レトロウイルスベクター、特に、レンチウイルスベクターを産生するために使用される発現ベクターが記載されている。特定の実施形態では、本明細書に記載されるポリヌクレオチドを含んでなる、WO2017/089307およびWO2017/089308に記載の発現ベクターが提供される。
発現ベクターに存在する「制御エレメント」または「調節配列」は、宿主細胞タンパク質と相互作用して転写および翻訳を行うベクターの非翻訳領域(複製起点、選択カセット、プロモーター、エンハンサー、翻訳開始シグナル(Shine Dalgarno配列またはKozak配列)、イントロン、ポリアデニル化配列、5’および3’非翻訳領域)である。このようなエレメントは、それらの強度および特異性が様々であり得る。利用するベクター系および宿主によって、偏在性プロモーターおよび誘導性プロモーターを含む、いずれかの数の好適な転写および翻訳エレメントを用いてもよい。
送達用ベクター
対象および/または対象の細胞に本明細書に記載のポリヌクレオチドを送達するためのベクターも提供される。このようなベクターの例としては、限定するものではないが、プラスミド、自律複製配列、転移エレメント、ファージミド、コスミド、人工染色体(例えば、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)またはPI由来人工染色体(PAC))、バクテリオファージ(例えば、λファージまたはMl 3ファージ)およびウイルスベクターが挙げられる。
対象および/または対象の細胞に本明細書に記載のポリヌクレオチドを送達するためのベクターも提供される。このようなベクターの例としては、限定するものではないが、プラスミド、自律複製配列、転移エレメント、ファージミド、コスミド、人工染色体(例えば、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)またはPI由来人工染色体(PAC))、バクテリオファージ(例えば、λファージまたはMl 3ファージ)およびウイルスベクターが挙げられる。
ウイルスベクターとして有用な動物ウイルスのカテゴリーの例としては、限定するものではないが、レトロウイルス(レンチウイルスを含む)、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス(AAV)、ヘルペスウイルス(例えば、単純ヘルペスウイルス)、ポックスウイルス、バキュロウイルス、パピローマウイルスおよびパポーバウイルス(例えば、SV40)が挙げられる。これらのベクターは、本明細書では「ウイルスベクター」と呼ばれる。
当業者が認識するように、用語「ウイルスベクター」は、一般に細胞のゲノムへの核酸分子の導入または組込みを促進するウイルス由来核酸エレメントを含む核酸分子(例えば、導入プラスミド)または核酸導入を媒介するウイルス粒子を指して広く使用される。
レトロウイルスは、遺伝子送達の一般的ツールである(Miller, 2000, Nature. 357: 455-460)。特定の実施形態では、レトロウイルスは、本明細書に記載されるようなCARをコードするポリヌクレオチドを細胞に送達するために使用される。本明細書で使用する場合、用語「レトロウイルス」は、そのゲノムRNAを直鎖二本鎖DNAコピーに逆転写した後にそのゲノムDNAを宿主ゲノムに共有結合的に組み込むRNAウイルスを指す。ひと度、ウイルスが宿主ゲノムに組み込まれれば、それは「プロウイルス」と呼ばれる。プロウイルスは、RNAポリメラーゼIIの鋳型となり、新しいウイルス粒子を産生するために必要な構造タンパク質および酵素をコードするRNA分子の発現を指示する。
特定の実施形態で使用するために好適な例示的レトロウイルスとしては、限定するものではないが、モロニーマウス白血病ウイルス(M-MuLV)、モロニーマウス肉腫ウイルス(MoMSV)、ハーベイマウス肉腫ウイルス(HaMuSV)、マウス乳癌ウイルス(MuMTV)、テナガザル白血病ウイルス(GaLV)、ネコ白血病ウイルス(FLV)、スプーマウイルス、フレンドマウス白血病ウイルス、マウス幹細胞ウイルス(MSCV)およびラウス肉腫ウイルス(RSV)およびレンチウイルスが挙げられる。
本明細書で使用する場合、用語「レンチウイルス」は、複雑なレトロウイルスの群(または属)を指す。例示的なレンチウイルスとしては、限定するものではないが、HIV(ヒト免疫不全ウイルス、1型HIV、および2型HIVを含む);ビスナ・マエディウイルス(VMV);ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV);ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV);ネコ免疫不全ウイルス(FIV);ウシ免疫不全ウイルス(BIV);およびサル免疫不全ウイルス(SIV)が挙げられる。1つの実施形態では、HIVに基づくベクター骨格(すなわち、HIVシス作用配列エレメント)が好ましい。
レトロウイルスベクター、特に、レンチウイルスベクターは、特定の実施形態の実施において使用され得る。よって、用語「レトロウイルス」または「レトロウイルスベクター」は、本明細書で使用する場合、それぞれ「レンチウイルス」および「レンチウイルスベクター」を含むことを意味する。
ウイルス粒子は一般に、種々のウイルス成分、および場合によっては宿主の細胞成分核酸および核酸も含む。
用語ウイルスベクターは、核酸を細胞に導入することができるウイルスまたはウイルス粒子、または導入された核酸自体を指し得る。ウイルスベクターおよび導入プラスミドは、主としてウイルスに由来する構造的および/または機能的遺伝子エレメントを含む。用語「レトロウイルスベクター」は、主としてレトロウイルスに由来する構造的および機能的遺伝子エレメントまたはその一部を含有するウイルスベクターまたはプラスミドを指す。用語「レンチウイルスベクター」は、主としてレンチウイルスに由来する構造的および機能的遺伝子エレメントまたはその一部(LTRを含む)を含有するウイルスベクターまたはプラスミドを指す。用語「ハイブリッドベクター」は、レトロウイルス、例えば、レンチウイルスの配列と非レンチウイルスウイルスの配列の両方を含有するベクター、LTRまたは他の核酸を指す。1つの実施形態では、ハイブリッドベクターは、逆転写、複製、組込みおよび/またはパッケージングのためのレトロウイルス、例えば、レンチウイルス配列を含んでなるベクターまたは導入プラスミドを指す。
特定の実施形態では、用語「レンチウイルスベクター」および「レンチウイルス発現ベクター」は、レンチウイルス導入プラスミドおよび/または感染性レンチウイルス粒子を指して使用し得る。本明細書においてクローニング部位、プロモーター、調節エレメント、異種核酸などのエレメントについて記述する場合、これらのエレメントの配列はレンチウイルス粒子内にはRNA形態で存在し、DNAプラスミド内にはDNA形態で存在すると理解されるべきである。
プロウイルスの各末端には、「長い末端反復配列」または「LTR」と呼ばれる構造が存在する。用語「長い末端反復配列(LTR)」は、レトロウイルスDNAの末端に位置する塩基対のドメインを指し、それらの天然配列関係において、直列反復配列であり、U3、RおよびU5領域を含む。LTRは一般に、レトロウイルス遺伝子の発現に基本的な機能(例えば、促進、開始および遺伝子転写産物のポリアデニル化)およびウイルス複製に基本的な機能を提供する。LTRは、転写制御エレメント、ポリアデニル化シグナルならびにウイルスゲノムの複製および組込みに必要な配列を含む多くの調節シグナルを含む。ウイルスLTRは、U3、RおよびU5と呼ばれる3つの領域に分けられる。U3領域は、エンハンサーおよびプロモーターエレメントを含む。U5領域は、プライマー結合部位とR領域の間の配列であり、ポリアデニル化配列を含む。R(リピート)領域には、U3領域およびU5領域が隣接する。LTRは、U3、RおよびU5領域を含んでなり、ウイルスゲノムの5’末端および3’末端の両方に見られる。5’LTRには、ゲノムの逆転写に必要な配列(tRNAプライマー結合部位)およびウイルスRNAの粒子への効率的なパッケージングに必要な配列(Psi部位)が隣接している。
本明細書で使用する場合、用語「パッケージングシグナル」または「パッケージング配列」は、レトロウイルスゲノム内に位置する、ウイルスRNAのウイルスキャプシドまたは粒子への挿入に必要な配列を指す(例えば、Clever et al., J Virol. 1995; 69(4): 2101-9を参照されたい)。いくつかのレトロウイルスベクターでは、ウイルスゲノムのキャプシド封入に必要な最小のパッケージングシグナル(psi[W]配列とも呼ばれる)が使用されている。よって、本明細書で使用する場合、用語「パッケージング配列」、「パッケージングシグナル」、「psi」および記号「W」は、ウイルス粒子の形成中のレトロウイルスRNA鎖のキャプシド封入に必要な非コード配列を表して使用される。
種々の実施形態では、ベクターは、改変された5’LTRおよび/または3’LTRを含んでなる。LTRの一方または両方は、限定するものではないが、1以上の欠失、挿入または置換を含む1以上の改変を含んでなり得る。3’LTRの改変は、多くの場合、ウイルス複製を欠損させることによりレンチウイルスまたはレトロウイルス系の安全性を向上させるために行われる。本明細書で使用する場合、用語「複製欠損」は、完全で有効な複製ができず、感染性ビリオンが産生されない(例えば、複製欠損レンチウイルスの後代を産生する)ウイルスを指す。用語「複製可能(replication-competent)」は、複製が可能であり、ウイルスのウイルス複製により感染性ビリオン(例えば、複製可能レンチウイルスの後代)を産生することができる野生型ウイルスまたは変異型ウイルスを指す。
「自己不活型」(SIN)のベクターは、複製欠損ベクター、例えば、U3領域として知られる右(3’)LTRエンハンサー-プロモーター領域が、初回のウイルス複製以降のウイルス転写を防止するように(例えば、欠失または置換により)改変されているレトロウイルスまたはレンチウイルスベクターを指す。これは、ウイルス複製の際に右(3’)LTR U3領域が左(5’)LTR U3領域の鋳型として用いられ、したがってウイルス転写産物はU3エンハンサー-プロモーターなしでは作製できないためである。さらなる実施形態では、3’LTRは、U5領域が例えば、理想的なポリ(A)配列で置換されるように改変されている。3’LTR、5’LTR、または3’および5’LTRの両方の改変などのLTRに対する改変も含まれることに留意されたい。
さらなる安全性の向上は、ウイルス粒子の産生中にウイルスゲノムの転写を駆動するために5’LTRのU3領域を異種プロモーターで置換することによってもたらされる。使用可能な異種プロモーターの例としては、例えば、シミアンウイルス40(SV40)プロモーター(例えば、初期または後期プロモーター)、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター(例えば、前初期プロモーター)、モロニーマウス白血病ウイルス(MoMLV)プロモーター、ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーターおよび単純ヘルペスウイルス(HSV)(チミジンキナーゼ)プロモーターが挙げられる。典型的なプロモーターは、Tat非依存的に高レベルの転写を駆動することができる。このウイルス生産系には完全なU3配列が存在しないため、この置換は複製可能なウイルスを生成する組換えの可能性を減らす。特定の実施形態では、異種プロモーターは、ウイルスゲノムが転写される様式の制御にさらなる利点を持つ。例えば、異種プロモーターは、誘導因子が存在する場合にのみウイルスゲノムの全部または一部の転写が起こるように誘導することができる。誘導因子としては、限定するものではないが、1以上の化学物質または生理学的条件(例えば、宿主細胞が培養される温度またはpH)が含まれる。
ある特定の実施形態によれば、ウイルスベクター骨格配列の大部分または全部がレンチウイルス、例えばHIV-Iに由来する。しかしながら、レトロウイルスおよび/またはレンチウイルス配列の多くの異なる供給源が使用または組合せ可能であり、特定のレンチウイルス配列における多くの置換および変更は、導入ベクターが本明細書に記載の機能を実行する能力を損なうことなく達成され得ることが理解されるべきである。さらに、様々なレンチウイルスベクターが当技術分野で公知であり(Naldini et al., (Science. 1996; 272(5259): 263-7; Proc Natl Acad Sci USA. 1996; 93(21): 11382-8; Curr Opin Biotechnol. 1998; 9(5): 457-63); Zufferey al., Nat Biotechnol. 1997; 15(9): 871-5; Dull et al., J Virol. 1998; 72(11): 8463-71;米国特許第6,013,516号;および同第5,994,136号参照)、その多くはウイルスベクターまたは導入プラスミドを生産するように適合させることができる。
種々の実施形態では、ベクターは本明細書に記載されるようなCARまたはポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含んでなる。
特定の実施形態では、ベクターは、限定するものではないが、エピソームベクターまたは染色体外で維持されるベクターを含む、非組み込み型のベクターである。本明細書で使用する場合、用語「エピソーム」は、宿主の染色体DNAに組み込まれずに、また、分裂する宿主細胞から徐々に喪失されることなく複製可能なベクターを指し、これはまたベクターが染色体外でまたはエピソームで複製することを意味する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のベクターは、ウイルスベクターである。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のウイルスベクターは、レトロウイルスベクターである。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のレトロウイルスベクターは、レンチウイルスベクターである。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるレトロウイルスベクターは、ヒト免疫不全ウイルスI(HIV-I)、ヒト免疫不全ウイルス2(HIV-2)、ビスナ・マエディウイルス(VMV)、ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)、ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)およびサル免疫不全ウイルスからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ベクターは、配列番号17の配列を含んでなる核酸を含んでなる。いくつかの実施形態では、ベクターは、配列番号17の配列を含んでなる核酸配列を含んでなるウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、ウイルスベクターは、配列番号17の配列を含んでなる核酸配列を含んでなるレトロウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、レトロウイルスベクターは、配列番号17の配列を含んでなる核酸を含んでなるレンチウイルスベクターである。いくつかの実施形態では、配列番号17の配列を含んでなる核酸を含んでなるレトロウイルスベクターは、ヒト免疫不全ウイルスI(HIV-I)、ヒト免疫不全ウイルス2(HIV-2)、ビスナ・マエディウイルス(VMV)、ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)、ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)およびサル免疫不全ウイルスからなる群から選択されるレトロウイルスベクターである。
制御エレメント
特定の実施形態では、限定するものではないが発現ベクターおよびウイルスベクターを含むベクターは、プロモーターおよび/またはエンハンサーなどの外来性、内在性または異種制御配列を含む。「内在性」制御配列は、ゲノム内の所与の遺伝子と天然に連結されているものである。「外来性」制御配列は、遺伝子の転写が連結されたエンハンサー/プロモーターによって指示されるように、遺伝子操作(すなわち、分子生物学的技術)によってその遺伝子と近位に配置されているものである。「異種」制御配列は、遺伝子操作される細胞とは異なる種に由来する外来性配列である。
特定の実施形態では、限定するものではないが発現ベクターおよびウイルスベクターを含むベクターは、プロモーターおよび/またはエンハンサーなどの外来性、内在性または異種制御配列を含む。「内在性」制御配列は、ゲノム内の所与の遺伝子と天然に連結されているものである。「外来性」制御配列は、遺伝子の転写が連結されたエンハンサー/プロモーターによって指示されるように、遺伝子操作(すなわち、分子生物学的技術)によってその遺伝子と近位に配置されているものである。「異種」制御配列は、遺伝子操作される細胞とは異なる種に由来する外来性配列である。
用語「プロモーター」は、本明細書で使用する場合、RNAポリメラーゼが結合するポリヌクレオチド(DNAまたはRNA)の認識部位を指す。RNAポリメラーゼは、プロモーターに作動可能に連結されたポリヌクレオチドを開始および転写する。特定の実施形態では、哺乳動物細胞で作動するプロモーターは、転写が開始される部位からおよそ25~30塩基上流に位置するATリッチ領域および/または転写開始部から70~80塩基上流に見られる別の配列CNCAAT領域(ここで、Nはいずれのヌクレオチドであってもよい)を含んでなる。
用語「エンハンサー」は、転写の増強をもたらし得、場合によって別の制御配列に対するそれらの配向に依存せずに機能することができる配列を含むDNAセグメントを指す。エンハンサーは、プロモーターおよび/または他のエンハンサーエレメントとともに協調してまたは相加的に機能し得る。用語「プロモーター/エンハンサー」は、プロモーターおよびエンハンサーの両方の機能をもたらし得る配列を含むDNAセグメントを指す。
用語「作動可能に連結される」は、記載される成分がそれらの意図される様式でそれらが機能することを可能とする関係にある並置を指す。1つの実施形態では、この用語は、核酸発現制御配列(プロモーターおよび/またはエンハンサーなど)と第2のポリヌクレオチド配列、例えば、目的のポリヌクレオチドとの間の機能的連結を指し、発現制御配列は、第2の配列に相当する核酸の転写を指示する。
本明細書で使用する場合、用語「構成的発現制御配列」は、作動可能に連結された配列の転写を継続的または持続的に可能とするプロモーター、エンハンサーまたはプロモーター/エンハンサーを指す。構成的発現制御配列は、多様な細胞および組織種での発現を可能とする「遍在性」のプロモーター、エンハンサーもしくはプロモーター/エンハンサーまたは限定された種類の細胞および組織種での発現を可能とするそれぞれ「細胞特異的」、「細胞種特異的」、「細胞株特異的」もしくは「組織特異的」なプロモーター、エンハンサーもしくはプロモーター/エンハンサーであり得る。
特定の実施形態での使用に好適な例示的な遍在性発現制御配列としては、限定するものではないが、サイトメガロウイルス(CMV)前初期プロモーター、シミアンウイルス40(SV40)(例えば、初期または後期)、モロニーマウス白血病ウイルス(MoN4LV)LTRプロモーター、ラウス肉腫ウイルス(RSV)LTR、単純ヘルペスウイルス(HSV)(チミジンキナーゼ)プロモーター、ワクシニアウイルス由来のH5、P7.5およびP11プロモーター、伸長因子1-α(EF1a)プロモーター、初期成長応答1(EGR1:early growth response 1)、フェリチンH(FerH)、フェリチンL(FerL)、グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)、真核生物翻訳開始因子4A1(EIF4A1)、熱ショック70kDaタンパク質5(HSPA5)、熱ショックタンパク質90kDaβメンバー1(HSP90B1)、熱ショックタンパク質70kDa(HSP70)、β-キネシン(βKIN)、ヒトROSA26遺伝子座(Irions et al., Nature Biotechnology 25, 1477 - 1482 (2007))、ユビキチンCプロモーター(UBC)、ホスホグリセリン酸キナーゼ-1(PGK)プロモーター、サイトメガロウイルスエンハンサー/ニワトリβ-アクチン(CAG)プロモーター、β-アクチンプロモーターおよび骨髄増殖性肉腫ウイルスエンハンサー、ネガティブコントロール領域欠失、d1587revプライマー結合部位置換(MND)プロモーター(Challita et al., J Virol. 69(2)・748-55 (1995))が挙げられる。
1つの実施形態では、ベクターは、PGKプロモーターを含んでなる。
特定の実施形態では、T細胞特異的プロモーターに由来するCARを含んでなるポリヌクレオチドを発現することが望ましい場合がある。
本明細書で使用する場合、「条件付き発現」は、限定するものではないが、誘導性発現;抑制的発現;特定の生理学的状態、生物学的状態または病態などを有する細胞または組織での発現を含むいずれのタイプの条件付き発現も指し得る。この定義は、細胞種特異的発現または組織特異的発現を除外する意図はない。特定の実施形態は、目的のポリヌクレオチドの条件付き発現を提供し、例えば、細胞、組織、生物などを、ポリヌクレオチドを発現させる処理もしくは条件、または目的のポリヌクレオチドによりコードされるポリヌクレオチドの発現の増強もしくは低下を引き起こす処理もしくは条件に供することによって発現が制御される。
誘導プロモーター/系の具体例としては、限定するものではないが、グルココルチコイドまたはエストロゲン受容体をコードする遺伝子のプロモーター(対応するホルモンによる処理により誘導)などのステロイド誘導プロモーター、メタロチオネインプロモーター(種々の重金属による処理により誘導)、MX-Iプロモーター(インターフェロンにより誘導)、「GeneSwitch」ミフェプリストン調節系(Sirin et al., 2003, Gene, 323 :67)、cumate誘導型遺伝子スイッチ(WO2002/088346)、テトラサイクリン依存性調節系などが挙げられる。
いくつかの実施形態では、ポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを含んでなる細胞は、直接的毒性および/または無制御の増殖のリスクを軽減するために誘導性自殺遺伝子を含む自殺遺伝子を利用する。特定の実施形態では、自殺遺伝子は、ポリヌクレオチドまたは細胞を含んでなる宿主に免疫原性がない。使用可能な自殺遺伝子のある特定の例は、カスパーゼ-9またはカスパーゼ-8またはシトシンデアミナーゼである。カスパーゼ-9は、特定のタンパク質二量体化誘導化合物(CID)を用いて活性化させることができる。
特定の実施形態では、ベクターは、免疫エフェクター細胞、例えばT細胞がin vivoで負の選択を受けやすくする遺伝子セグメントを含んでなる。「負の選択」とは、注入した細胞が個体のin vivo条件下での変化の結果として排除され得ることを意味する。負の選択が可能な表現型は、投与された薬剤、例えば、化合物に対する感受性を付与する遺伝子の挿入によるものであり得る。
負の選択が可能な遺伝子は当技術分野で公知であり、とりわけ以下のものが挙げられる:ガンシクロビル感受性を付与するI型単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSV-I TK)遺伝子(Wigler et al., Cell I :223, 1977);細胞ヒポキサンチンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HPRT)遺伝子;細胞アデニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(APRT)遺伝子;および細菌シトシンデアミナーゼ(Mullen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992; 89(33))。
いくつかの実施形態では、遺伝的に改変されたT細胞などの免疫エフェクター細胞は、in vitroでの負の選択が可能な表現型の細胞の選択を可能とする陽性マーカーをさらに含んでなるポリヌクレオチドを含んでなる。陽性選択マーカーは、宿主細胞に導入された際に遺伝子を保有する細胞の正の選択を可能とする優性表現型を発現する遺伝子であり得る。このタイプの遺伝子は当技術分野で公知であり、とりわけ、ハイグロマイシンBに対する耐性を付与するハイグロマイシン-Bホスホトランスフェラーゼ遺伝子(hph)、抗生物質G418に対する耐性をコードするTn5由来のアミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ遺伝子(neoまたはaph)、ジヒドロ葉酸レダクターゼ(DHFR)遺伝子、アデノシンデアミナーゼ遺伝子(ADA)および多剤耐性(MDR)遺伝子が挙げられる。
好ましくは、負の選択が可能なエレメントの喪失が必ず正の選択マーカーの喪失を伴うように、正の選択マーカーと負の選択が可能なエレメントは連結される。より一層好ましくは、正の選択マーカーと負の選択マーカーは、一方の喪失が強制的に他方の喪失をもたらすように融合される。上記の所望の正の選択の特徴と負の選択の特徴の両方を付与するポリペプチドを発現産物として生じる融合されたポリヌクレオチドの例として、ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼチミジンキナーゼ融合遺伝子(HyTK)がある。この遺伝子の発現は、in vitroでの正の選択のためのハイグロマイシンB耐性とin vivoでの負の選択のためのガンシクロビル感受性を付与するポリペプチドを生じる。Lupton S. D., et al., Mol. And Cell. Biology, 1991; 11:3374-3378を参照されたい。さらに、好ましい実施形態では、CARをコードするポリヌクレオチドは、融合遺伝子、特に、in vitroでの正の選択のためのハイグロマイシンB耐性とin vivoでの負の選択のためのガンシクロビル感受性を付与する融合遺伝子を含むレトロウイルスベクター、例えば、上記Lupton, S. D. et al. (1991)に記載のHyTKレトロウイルスベクター内に存在する。
ベクターの生産
特定の実施形態では、細胞(例えば、免疫エフェクター細胞)に、CARをコードするレトロウイルスベクター、例えば、レンチウイルスベクターが形質導入される。例えば、免疫エフェクター細胞に、本明細書に記載されるようなCARをコードするベクターが形質導入される。これらの形質導入細胞は、CAR媒介細胞傷害性応答を惹起し得る。
特定の実施形態では、細胞(例えば、免疫エフェクター細胞)に、CARをコードするレトロウイルスベクター、例えば、レンチウイルスベクターが形質導入される。例えば、免疫エフェクター細胞に、本明細書に記載されるようなCARをコードするベクターが形質導入される。これらの形質導入細胞は、CAR媒介細胞傷害性応答を惹起し得る。
「宿主細胞」としては、in vivo、ex vivoまたはin vitroにおいてベクターまたはポリヌクレオチドによるエレクトロポレーション、トランスフェクション、感染または形質導入を受けた細胞が含まれる。宿主細胞には、パッケージング細胞、産生細胞およびウイルスベクター導入細胞を含み得る。特定の実施形態では、ウイルスベクターが導入された宿主細胞が、治療を必要とする対象に投与される。特定の実施形態では、用語「標的細胞」は、宿主細胞と互換的に使用され、所望の細胞種のトランスフェクト、感染または形質導入細胞を指す。好ましい実施形態では、標的細胞はT細胞である。
適切なウイルス力価を達成するためには、多くの場合で大規模なウイルスベクターの生産が必要である。ウイルス粒子は導入ベクターを、ウイルスの構造遺伝子および/またはアクセサリー遺伝子、例えば、gag、POI、env、tat、rev、vif、vpr、vpu、vpxもしくはnef遺伝子または他のレトロウイルス遺伝子を含んでなるパッケージング細胞株にトランスフェクトすることにより生産することができる。
本明細書で使用する場合、用語「パッケージングベクター」は、パッケージングシグナルを欠き、1つ、2つ、3つ、4つまたはそれを超えるウイルス構造遺伝子および/またはアクセサリー遺伝子をコードするポリヌクレオチドを含んでなる発現ベクターまたはウイルスベクターを指す。一般に、パッケージングベクターは、パッケージング細胞に含まれ、トランスフェクション、形質導入または感染を介して細胞に導入される。トランスフェクション、形質導入または感染の方法は当業者に周知である。特定の実施形態では、レトロウイルス/レンチウイルス導入ベクターがトランスフェクション、形質導入または感染を介してパッケージング細胞株に導入されて産生細胞または細胞株が作製される。特定の実施形態では、パッケージングベクターは、例えば、リン酸カルシウムトランスフェクション、リポフェクションまたはエレクトロポレーションを含む標準的な方法によりヒト細胞または細胞株に導入される。いくつかの実施形態では、パッケージングベクターは、ネオマイシン、ハイグロマイシン、ピューロマイシン、ブラストサイジン、ゼオシン、チミジンキナーゼ、DHFR、GlnシンセターゼまたはADAなどの優性選択マーカーとともに細胞に導入され、その後、適当な薬剤の存在下での選択とクローンの単離が行われる。選択マーカー遺伝子は、パッケージングベクター、例えば、IRESまたは自己切断ウイルスペプチドによりコードされる遺伝子に物理的に連結することができる。
本明細書で使用する場合、用語「パッケージング細胞株」は、パッケージングシグナルを含まないがウイルス粒子の適正なパッケージングに必要なウイルス構造タンパク質および複製酵素(例えば、gag、polおよびenv)を安定発現または一過性発現する細胞株を指して使用される。いずれの好適な細胞株もパッケージング細胞の作製のために使用可能である。一般に、これらの細胞は哺乳動物細胞である。特定の実施形態では、パッケージング細胞株を作製するために使用されるこれらの細胞は、ヒト細胞である。使用可能な好適な細胞株としては、例えば、CHO細胞、BHK細胞、NOCK細胞、C3H IOT1/2細胞、FLY細胞、Psi2細胞、BOSC23細胞、PA317細胞、WEHI細胞、COS細胞、BSC1細胞、BSC40細胞、BMT10細胞、VERO細胞、W138細胞、MRC5細胞、A549細胞、HT1080細胞、HEK293細胞、HEK293T細胞、B-50細胞、3T3細胞、NIH3T3細胞、HepG2細胞、Saos-2細胞、Huh7細胞、HeLa細胞、W163細胞、211細胞および21 IA細胞が挙げられる。好ましい実施形態では、パッケージング細胞は、HEK293細胞またはHEK293T細胞である。別の好ましい実施形態では、細胞は、HEK293T細胞である。
本明細書で使用する場合、用語「産生細胞株」は、パッケージング細胞株と、パッケージングシグナルを含んでなるベクター構築物とを含んでなる、組換えレトロウイルス粒子を産生できる細胞株を指す。感染性ウイルス粒子およびウイルス原液の作製は、従来の技術を用いて行うことができる。産生細胞株としては、例えば、WO2017/089307およびWO2017/089308に記載のものが挙げられ、これらは宿主細胞ゲノム内の単一の位置にレトロウイルスベクターの生産に必要なエレメントの総てを含んでなる。
ウイルス原液を作製する方法は当技術分野で公知であり、例えば、Y. Soneoka et al., (1995) Nucl. Acids Res. 23:628-633およびN. R. Landau et al., (1992) J. Virol. 66:5110-5113により示されている。感染性ウイルス粒子は、従来の技術を用いてパッケージング細胞から回収することができる。例えば、感染性粒子は、当技術分野で公知のように、細胞溶解、または細胞培養の上清の回収により回収することができる。場合により、回収されたウイルス粒子は、所望により精製することができる。好適な精製技術は当業者に周知である。
ウイルスエンベロープタンパク質(env)が、それらの細胞株から生成された組換えレトロウイルスにより最終的に感染および形質転換できる宿主細胞の範囲を決める。HIV-1、HIV-2、SIV、FIVおよびEIVなどのレンチウイルスの場合、envタンパク質はgp41およびgp120を含む。
用語「偽型」または「偽型化」は、本明細書で使用する場合、ウイルスエンベロープタンパク質を、好ましい特徴を有する他のウイルスのもので置換したウイルスを指す。例えば、HIVは、水疱性口内炎ウイルスGタンパク質(VSV-G)エンベロープタンパク質で偽型化することができ、これにより、HIVエンベロープタンパク質(env遺伝子によりコードされる)は、通常、CD4+提示細胞にウイルスを標的化するため、HIVは、より広範囲の細胞に感染することができる。好ましい実施形態では、レンチウイルスエンベロープタンパク質はVSV-Gで偽型化される。1つの実施形態では、パッケージング細胞は、VSV-Gエンベロープ糖タンパク質で偽型化された組換えレトロウイルス、例えばレンチウイルスを産生する。
他の実施形態では、ウイルスベクターは、別のレトロウイルスまたは無関連のウイルスに由来するエンベロープタンパク質で偽型化され得る。当業者は、本明細書に記載のウイルスベクターは好適ないずれのエンベロープタンパク質でも偽型化可能であることを認識するであろう。
トランスフェクションではなくウイルス感染によるレトロウイルスまたはレンチウイルスベクターを用いた遺伝子またはその他のポリヌクレオチド配列の送達は、「形質導入」と呼ばれる。1つの実施形態では、レトロウイルスベクターは、感染およびプロウイルスの組込みによって細胞に形質導入される。特定の実施形態では、標的細胞、例えば、T細胞は、それがウイルスまたはレトロウイルスベクターを用いた感染により細胞に送達された遺伝子またはその他のポリヌクレオチド配列を含んでなる場合に、「形質導入された」と言われる。特定の実施形態では、形質導入された細胞は、その細胞ゲノム内にレトロウイルスまたはレンチウイルスベクターにより送達された1以上の遺伝子またはその他のポリヌクレオチド配列を含んでなる。
免疫エフェクター細胞
別の側面において、本明細書に記載されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチドおよび/またはベクターを含んでなる免疫エフェクター細胞が提供される。種々の実施形態において、癌の治療において使用するために本明細書で企図されるCARを発現するように遺伝的に改変された細胞が提供される。本明細書で使用する場合、用語「遺伝的に操作された」または「遺伝的に改変された」は、細胞内の全遺伝物質への、DNAまたはRNA形態での外来遺伝物質の付加を指す。「遺伝的に改変された細胞」、「改変された細胞」および「リダイレクトされた細胞」という用語は互換的に使用される。本明細書で使用する場合、用語「遺伝子療法」は、遺伝子の発現を回復、修正もしくは改変する、または治療用ポリペプチド、例えばCARを発現させる目的のための、細胞内の全遺伝物質への、DNAまたはRNA形態での外来遺伝物質の導入を指す。
別の側面において、本明細書に記載されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチドおよび/またはベクターを含んでなる免疫エフェクター細胞が提供される。種々の実施形態において、癌の治療において使用するために本明細書で企図されるCARを発現するように遺伝的に改変された細胞が提供される。本明細書で使用する場合、用語「遺伝的に操作された」または「遺伝的に改変された」は、細胞内の全遺伝物質への、DNAまたはRNA形態での外来遺伝物質の付加を指す。「遺伝的に改変された細胞」、「改変された細胞」および「リダイレクトされた細胞」という用語は互換的に使用される。本明細書で使用する場合、用語「遺伝子療法」は、遺伝子の発現を回復、修正もしくは改変する、または治療用ポリペプチド、例えばCARを発現させる目的のための、細胞内の全遺伝物質への、DNAまたはRNA形態での外来遺伝物質の導入を指す。
特定の実施形態では、本明細書で企図されるCARは、細胞間結合内に位置する目的の標的抗原、例えば、細胞結合タンパク質、例えば、クローディンファミリータンパク質のメンバー、特に、クローディン-3に免疫エフェクター細胞の特異性をリダイレクトするために、免疫エフェクター細胞に導入され、発現させる。
「免疫エフェクター細胞」は、1以上のエフェクター機能(例えば、細胞傷害性殺細胞活性、サイトカインの分泌、ADCCおよび/またはCDCの誘導)を有する免疫系の任意の細胞である。本明細書で企図される例示的免疫エフェクター細胞は、Tリンパ球、特に、細胞傷害性T細胞(CTL;CD8+T細胞)、腫瘍浸潤性リンパ球(TIL)およびヘルパーT細胞(HTL;CD4+T細胞)である。1つの実施形態では、免疫エフェクター細胞としては、ナチュラルキラー(NK)細胞が含まれる。1つの実施形態では、免疫エフェクター細胞としては、ナチュラルキラーT細胞が含まれる。別の実施形態では、免疫エフェクター細胞としては、マクロファージが含まれる。免疫エフェクター細胞は、自家/自生(「自己」)または「非自家」(「自己でない」)、例えば、同種異系、同系または異種)であり得る。
「自家」は、本明細書で使用する場合、同じ対象に由来する細胞を指す。
「同種異系」は、本明細書で使用する場合、比較する細胞と遺伝的に異なる同種の細胞を指す。
「同系」は、本明細書で使用する場合、比較する細胞と遺伝的に同一の異なる対象の細胞を指す。
「異種」は、本明細書で使用する場合、比較する細胞と異なる種の細胞を指す。
好ましい実施形態では、細胞、例えば、免疫エフェクター細胞は同種異系である。
本明細書で企図されるCARで使用される例示的免疫エフェクター細胞としては、Tリンパ球が含まれる。用語「T細胞」または「Tリンパ球」は、技術分野で認識されており、胸腺細胞、未熟Tリンパ球、成熟Tリンパ球、休止Tリンパ球または活性化Tリンパ球を含むことを意図する。T細胞は、Tヘルパー(Th)細胞、例えばTヘルパーI(Th1)またはTヘルパー2(Th2)細胞であり得る。T細胞は、ヘルパーT細胞(HTL;CD4+T細胞)、細胞傷害性T細胞(CTL;CD8+T細胞)、CD4+CD8+T細胞、CD4-CD8-T細胞またはT細胞の他の任意のサブセットであり得る。特定の実施形態における使用に好適なT細胞のその他の例示的集団としては、ナイーブT細胞およびメモリーT細胞が含まれる。
いくつかの実施形態では、免疫エフェクター細胞は、Tリンパ球、ナチュラルキラーTリンパ球(NKT)細胞、マクロファージ、およびナチュラルキラー(NK)細胞からなる群から選択される。
1つの実施形態では、免疫エフェクター細胞は、細胞傷害性Tリンパ球(CD8+)である。
当業者により理解されているように、他の細胞も本明細書に記載されるようなCARとともに免疫エフェクター細胞として使用可能である。特に、免疫エフェクター細胞にはまた、NK細胞、NKT細胞、好中球およびマクロファージも含まれる。免疫エフェクター細胞はまた、エフェクター細胞の前駆体も含まれ、このような前駆細胞は、in vivoまたはin vitroで免疫エフェクター細胞へと分化誘導することができる。よって、特定の実施形態では、免疫エフェクター細胞としては、対象に投与した際に成熟免疫エフェクター細胞へと分化する、またはin vitroで成熟免疫エフェクター細胞へと分化誘導が可能な、臍帯血、骨髄または動員末梢血に由来する細胞のCD34集団に含まれる造血幹細胞(HSC)などの免疫エフェクター細胞の前駆体が含まれる。
本明細書で使用する場合、例えばクローディン-3特異的CARを含むように遺伝的に操作された免疫エフェクター細胞は、「抗原特異的リダイレクト免疫エフェクター細胞」または「AG特異的リダイレクト免疫エフェクター細胞」と呼ばれることがある。
本明細書に記載のCARを発現する免疫エフェクター細胞を作製または生成するための方法が、特定の実施形態で提供される。種々の実施形態では、このような方法は、免疫エフェクター細胞に本明細書に記載されるようなポリヌクレオチドおよび/またはベクターを導入することを含んでなる。1つの実施形態では、この方法は、免疫エフェクター細胞が本明細書で企図される1以上のCARを発現するように、個体から単離された免疫エフェクター細胞をトランスフェクトまたは形質導入することを含んでなる。特定の実施形態では、免疫エフェクター細胞は、個体から単離され、in vitroでさらに操作することなく遺伝的に改変される。このような細胞をその後、その個体に直接再投与することができる。さらなる実施形態では、免疫エフェクター細胞は、CARを発現するように遺伝的に改変する前に、まず、in vitroで増殖するように活性化および刺激する。これに関して、免疫エフェクター細胞は、遺伝的に改変する(すなわち、本明細書で企図されるCARを発現するように形質導入またはトランスフェクトする)前および/または後に培養することができる。よって、特定の実施形態では、免疫エフェクター細胞は、細胞をCD3と結合する抗体または抗原結合フラグメントおよび/またはCD28に結合する抗体または抗原結合フラグメントと接触させ、それにより免疫エフェクター細胞集団を形成することにより、増殖するように刺激および誘導することができる。さらなる実施形態では、本明細書で企図される免疫エフェクター細胞を作製する方法は、細胞をCD3と結合する抗体または抗原結合フラグメントおよびCD28に結合する抗体または抗原結合フラグメントと接触させ、それにより免疫エフェクター細胞集団を形成することにより、増殖するように免疫エフェクター細胞を刺激することおよび細胞を誘導することを含んでなる。
特定の実施形態では、本明細書に記載の免疫エフェクター細胞のin vitro操作または遺伝的改変前に、免疫エフェクター細胞を対象から取得する。特定の実施形態では、CARにより改変された免疫エフェクター細胞は、T細胞を含んでなる。
特定の実施形態では、末梢血単核細胞(PBMC)は、本明細書で企図される方法を用いて、CARを発現するように直接遺伝的に改変することができる。特定の実施形態では、PBMCの単離の後、Tリンパ球をさらに単離し、特定の実施形態では、細胞傷害性Tリンパ球とヘルパーTリンパ球の両方を、遺伝的改変および/または拡大培養の前または後にナイーブT細胞、メモリーT細胞およびエフェクターT細胞の亜集団へと選別することができる。
T細胞などの免疫エフェクター細胞は、既知の方法を用いて単離した後に遺伝的に改変することもできるし、または免疫エフェクター細胞は、遺伝的に改変する前にin vitroで活性化し、拡大培養する(または前駆体の場合には分化させる)こともできる。特定の実施形態では、T細胞などの免疫エフェクター細胞は、本明細書で企図されるCARで遺伝的に改変し(例えば、CARをコードする核酸を含んでなるウイルスベクターで形質導入し)、次に、in vitroで活性化および拡大培養する。種々の実施形態では、T細胞は、CARを発現させるための遺伝的改変の前または後に活性化および拡大培養することができる。
特定の実施形態では、癌の治療のための改変免疫エフェクター細胞の集団は、本明細書に開示されるCARを含んでなる。例えば、改変免疫エフェクター細胞の集団は、癌と診断された患者から取得した末梢血単核細胞(PBMC)から調製される(自家ドナー)。PBMCは、CD4+、CD8+、またはCD4+およびCD8+であり得るヘテロなTリンパ球集団を形成する。
PBMCはまた、NK細胞またはNKT細胞などの他の細胞傷害性リンパ球も含み得る。本明細書に記載のCARのコード配列を運ぶベクターを、ヒトドナーT細胞、NK細胞またはNKT細胞の集団に導入することができる。特定の実施形態では、発現ベクターを保有する形質導入に成功したT細胞を、フローサイトメトリーを用いて選別してCD3陽性T細胞を単離し、その後、さらに増殖させて、抗CD3抗体およびまたは抗CD28抗体およびIL-2または本明細書の他所に記載されるような当技術分野で公知の他の任意の方法を用いた細胞の活性化に加えて、これらのCARタンパク質発現T細胞の数を増やす。
ヒト対象において使用するための貯蔵および/または調製のための、CARタンパク質発現T細胞の凍結保存には、標準的な手順が使用される。
さらなる実施形態では、各ベクターが本明細書で企図されるような異なるキメラ抗原受容体タンパク質をコードするドナー免疫エフェクター細胞の集団の遺伝的改変には、例えば、1つ、2つ、3つ、4つ、5つまたはそれを超える異なるベクターの混合物が使用可能である。結果として得られる改変免疫エフェクター細胞は、改変細胞の混合集団を形成し、ある割合の改変細胞が2種類以上の異なるCARタンパク質を発現する。
T細胞製造方法
ヒト療法のためのT細胞を製造する方法は当技術分野で公知である。好ましい実施形態では、本明細書で企図される方法により製造されたT細胞は、改善された養子免疫療法組成物を提供する。いずれの特定の理論にも縛られるものではないが、本明細書で企図される特定の実施形態の方法により製造されるT細胞組成物は、生存率の増大、比較的分化のない拡大増殖、in vivoにおける持続性およびより優れた抗疲弊特性を含むより優れた特性を付与されると考えられる。例えば、抗クローディン-3 CARを発現するように改変されたT細胞は、接近可能なクローディン-3に対してより低い結合動態を示し、in vivoにおいて接近可能なクローディン-3標的の存在下で疲弊の可能性がより低い。抗クローディン-3 CAR-T細胞の疲弊傾向が低いと、それらのエフェクター機能が保持され、抑制性受容体の持続的発現が低くなり、機能的エフェクターまたはメモリーT細胞の転写状態が保持される。疲弊は感染および腫瘍の最適な制御を妨げるので、CAR-T療法に望まれる特徴ではない。
ヒト療法のためのT細胞を製造する方法は当技術分野で公知である。好ましい実施形態では、本明細書で企図される方法により製造されたT細胞は、改善された養子免疫療法組成物を提供する。いずれの特定の理論にも縛られるものではないが、本明細書で企図される特定の実施形態の方法により製造されるT細胞組成物は、生存率の増大、比較的分化のない拡大増殖、in vivoにおける持続性およびより優れた抗疲弊特性を含むより優れた特性を付与されると考えられる。例えば、抗クローディン-3 CARを発現するように改変されたT細胞は、接近可能なクローディン-3に対してより低い結合動態を示し、in vivoにおいて接近可能なクローディン-3標的の存在下で疲弊の可能性がより低い。抗クローディン-3 CAR-T細胞の疲弊傾向が低いと、それらのエフェクター機能が保持され、抑制性受容体の持続的発現が低くなり、機能的エフェクターまたはメモリーT細胞の転写状態が保持される。疲弊は感染および腫瘍の最適な制御を妨げるので、CAR-T療法に望まれる特徴ではない。
1つの実施形態では、T細胞は、T細胞を本明細書で企図される抗クローディン-3 CARを含んでなるウイルスベクターで形質導入することにより改変される。抗クローディン-3 CAR-T細胞は、抗原の不在下で低レベルのベースのCARの活性化およびインターフェロン-ガンマ(IFNγ)分泌を示し、これはCAR-T療法の望ましい特性である。CARの抗原非依存的(ベース)シグナル伝達傾向は、自己凝集を示して抗原非依存性のCARの活性化をもたらし得、これが次に早期のCAR疲弊を引き起こして治療効力の低下を招き得る(Ajina and Maher, 2018およびLong et al., 2015a)。CAR-T細胞のベースの活性化は、活性化マーカーCD69、疲弊マーカーPD1およびTIM3、CD3ζ細胞内シグナル伝達ドメインのリン酸化、および抗原の不在下でのCAR-T細胞のIFNγ分泌能のレベルによって決定することができる。ヒト化抗クローディン-3 CAR-T細胞は、非導入細胞と同等レベルの、そして陽性対照CARで形質導入したCAR-T細胞に比べて低いレベルのIFNγ分泌、活性化および疲弊マーカー発現ならびにin vitro持続的CD3ζシグナル伝達レベルを示した。
1つの実施形態では、T細胞を、活性化されるのにより高い標的閾値を必要とし、「より安全な」CARとする本明細書で企図される抗クローディン-3 CARを含んでなるウイルスベクターで形質導入することによってT細胞を改変する。親和性の高いCARは健常組織の副次的標的化をもたらし、オン/オフターゲット、腫瘍外毒性を生じることがあることが示されている(Johnson et al., 2015; Park et al., 2017; Watanabe et al., 2018)。
医薬組成物
本明細書に記載の免疫エフェクター細胞は、本明細書に記載のヒト疾患の治療において使用するための医薬組成物に調合することができる。1つの実施形態では、医薬組成物は、免疫エフェクター細胞を場合により1以上の薬学上許容可能な担体および/または賦形剤と組み合わせて含んでなる。
本明細書に記載の免疫エフェクター細胞は、本明細書に記載のヒト疾患の治療において使用するための医薬組成物に調合することができる。1つの実施形態では、医薬組成物は、免疫エフェクター細胞を場合により1以上の薬学上許容可能な担体および/または賦形剤と組み合わせて含んでなる。
このような組成物は、知られているような、許容可能な製薬慣行によって要求される薬学上許容可能な担体を含んでなる(例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences, 16th edition (1980) Mack Publishing Co.参照)。
医薬組成物は、注射または連続的注入(例としては、限定するものではないが、静脈内、腹腔内、皮内、皮下、筋肉内、眼内および門脈内が挙げられる)により投与され得る。1つの実施形態では、組成物は静脈内投与に好適である。
遺伝的に改変された治療用細胞の「治療上有効な量」は、病態、個体の年齢、性別および体重、および幹細胞および前駆細胞の個体において所望の応答を惹起する能力などの因子に従って変更することができる。治療上有効な量はまた、ウイルスまたは形質導入された治療用細胞のいずれの毒性作用または有害作用にも治療上有益な効果が上回るものである。用語「治療上有効な量」は、対象(例えば、患者)を治療するために有効な量を含む。治療量が示される場合、投与される組成物の厳密な量は、個体の年齢、体重、腫瘍サイズの違い、患者(対象)の感染または転移および病態の程度を考慮して医師が決定することができる。一般に、本明細書に記載のT細胞を含んでなる医薬組成物は、102~1010細胞/kg体重、好ましくは105~106細胞/kg体重(これらの範囲内の総ての整数値を含む)の用量で投与され得ると言うことができる。細胞数は、組成物が意図される最終的な使用ならびにそこに含まれる細胞のタイプによって異なる。本明細書で提供される使用のためには、細胞は一般に、1リットル以下の体積であり、500mL以下、さらには250mLまたは100mL以下であり得る。ゆえに所望の細胞の密度は一般に、106細胞/mLを超え、例えば106、107、108または109細胞/mLを超える。
累積的に105、106、107、108、109、1010、1011または1012細胞に相当するまたはそれを超える臨床上適切な数の免疫細胞を複数回の注入に割り当てることができる。いくつかの実施形態では、特に、注入された細胞は総て特定の標的抗原にリダイレクトされるので、106/キログラム(患者当たり106~1011)の範囲のより少ない数の細胞を投与してもよい。特定の実施形態では、1×107~9×107のCAR-T細胞を投与することができる。CAR発現細胞組成物は、これらの範囲内で複数回投与することができる。例えば、CAR発現細胞組成物は、7日ごとに投与することができる。あるいは、CAR発現細胞組成物は、単回用量として投与することができる。細胞は療法を受ける患者に対して同種異系、同系、異種または自家であり得る。所望により、処置はまた、免疫応答の誘導を高めるために、本明細書に記載されるような分裂促進因子(例えば、PHA)、またはリンホカイン、サイトカインおよび/またはケモカイン(例えば、IFNγ、IL-2、IL-12、TNFα、IL-18、TNFβ、GM-CSF、IL-4、IL-13、Flt3-L、RANTES、MIP1αなど)の投与も含み得る。
一般に、本明細書に記載されるように活性化および拡大培養された細胞を含んでなる組成物は、免疫不全者に生じる疾患の治療および予防において使用することができる。特に、本明細書で企図されるCARにより改変されたT細胞を含んでなる組成物は、癌の治療において使用される。特定の実施形態では、CARにより改変されたT細胞は、単独で、あるいは担体、希釈剤、賦形剤と、および/またはIL-2などの他の成分もしくは他のサイトカインもしくは細胞集団と組み合わせた医薬組成物として投与され得る。特定の実施形態では、医薬組成物は、一定量の遺伝的に改変されたT細胞を、1以上の薬学的にまたは生理学的に許容可能な担体、希釈剤または賦形剤と組み合わせて含んでなる。
T細胞などのCAR発現免疫エフェクター細胞集団を含んでなる医薬組成物は、中性緩衝生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水などのバッファー;グルコース、マンノース、スクロースまたはデキストラン、マンニトールなどの糖類;タンパク質;ポリペプチドまたはグリシンなどのアミノ酸;抗酸化剤;EDTAまたはグルタチオンなどのキレート剤;アジュバント(例えば、水酸化アルミニウム);および保存剤を含んでなり得る。特定の実施形態では、組成物は、好ましくは、非経口投与、例えば、血管内(静脈内または動脈内)、腹腔内または筋肉内投与向けに処方される。
液体医薬組成物は、溶液であれ懸濁液であれ、または他の同様の形態であれ、以下の1以上を含み得る:無菌希釈剤、例えば、注射水、生理食塩水、好ましくは、生理食塩水、リンゲル溶液、等張性塩化ナトリウム、硬化油、例えば、溶媒または懸濁媒として機能し得る合成モノまたはジグリセリド、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールまたはその他の溶媒;抗菌剤、例えば、ベンジルアルコールまたはメチルパラベン;抗酸化剤、例えば、アスコルビン酸または重亜硫酸ナトリウム;キレート剤、例えば、エチレンジアミン四酢酸;緩衝剤、例えば、酢酸塩、クエン酸塩またはリン酸塩、および塩化ナトリウムまたはデキストロースなどの張力の調節のための薬剤。非経口調製物は、アンプル、ディスポーザブルシリンジまたはガラスもしくはプラスチック製の多回用量バイアルに封入することができる。注射用医薬組成物は好ましくは無菌である。
1つの実施形態では、本明細書で企図されるT細胞組成物は、薬学上許容可能な細胞培養培地中に処方される。このような組成物は、ヒト対象への投与に好適である。特定の実施形態では、薬学上許容可能な細胞培養培地は、無血清培地である。
別の好ましい実施形態では、本明細書で企図されるT細胞を含んでなる組成物は、凍結保存媒体を含んでなる溶液中に処方される。例えば、凍結保存剤を含む凍結保存媒体は、解凍後に高い細胞性存率の結果を維持するために使用することができる。特定の組成物で使用される凍結保存媒体の具体例としては、限定するものではないが、CRYOSTOR CS10、CRYOSTOR CS5、およびCRYOSTOR CS2が挙げられる。
特定の実施形態では、組成物は、有効量のCAR発現免疫エフェクター細胞を単独で、または1以上の治療剤と組み合わせて含んでなる。よって、CAR発現免疫エフェクター細胞組成物は単独で、または放射線療法、化学療法、移植、免疫療法、ホルモン療法、光線力学療法などの他の既知の癌治療と組み合わせて投与することができる。組成物はまた、抗生物質と組み合わせて投与することもできる。このような治療剤は、特定の癌などの本明細書に記載の特定の病態のための標準的治療として当技術分野で認知されているといえる。企図される例示的な治療剤としては、サイトカイン、増殖因子、ステロイド、NSAID、DMARD、抗炎症薬、化学療法剤、放射線療法剤、治療抗体、またはその他の活性剤および補助剤が挙げられる。
特定の実施形態では、本明細書に開示されるCAR発現免疫エフェクター細胞を含んでなる組成物は、当技術分野で公知の任意の数の化学療法薬とともに投与することができる。
様々な他の治療剤は、本明細書に記載の組成物とともに使用することができる。1つの実施形態では、CAR発現免疫エフェクター細胞を含んでなる組成物は、抗炎症剤とともに投与される。抗炎症剤または薬物は当技術分野で公知である。
特定の実施形態では、本明細書に記載の組成物は、サイトカインとともに投与される。「サイトカイン」は、本明細書で使用する場合、ある細胞集団により放出される、別の細胞に細胞間メディエーターとして働くタンパク質をいう一般用語を意味する。このようなサイトカインの例は、当技術分野で公知である。
さらなる実施形態では、本明細書で企図される組成物およびCARは、他のCARもしくはCAR発現細胞および/または組成物とともに投与される。例えば、抗クローディン-3 CARまたは組成物は、抗細胞表面関連ムチン1(MUC1)CARまたはCAR発現細胞組成物とともに投与され得る。1つの実施形態では、抗MUC1 CARは、癌細胞によって発現されるものなど、異常にグリコシル化されたMUC1タンパク質(「AG-MUC1」、例えば、TnMUC1、STnMUC1など)を標的とする。あるいは、本明細書で企図される抗クローディン-3 CARまたは組成物は、抗ニューヨーク食道扁平上皮癌1(NY-ESO-1)T細胞受容体(TCR)またはTCR発現細胞組成物とともに投与され得る。
医薬組成物は、CAR発現免疫エフェクター細胞を他の薬剤、場合により、および/または使用説明書とともに含むパーツキットに含まれていてもよい。便宜上、キットは、使用説明書とともに所定量の試薬を含んでなり得る。キットはまた、医薬組成物の投与に使用されるデバイスを含んでもよい。
用語「個体」、「対象」および「患者」は本明細書で互換的に使用され、本明細書の他所で企図されるCAR、遺伝子療法ベクター、細胞に基づく治療薬、および方法で治療可能な疾患、障害または病態の症状を呈するいずれの動物も指す。好ましい実施形態では、対象には、本明細書の他所で企図されるCAR、遺伝子療法ベクター、細胞に基づく治療薬および方法で治療可能な、癌に関連する疾患、障害または病態の症状を呈するいずれの動物も含む。好適な対象(例えば、患者)には、実験動物(マウス、ラット、ウサギまたはモルモットなど)、農用動物、および家庭内動物またはペット(ネコまたはイヌなど)を含む。非ヒト霊長類、好ましくは、ヒト患者が含まれる。典型的な対象としては、接近可能なクローディン-3タンパク質を発現する癌と診断された、または癌を有するリスクがあるヒト患者が含まれる。よって、1つの実施形態では、対象は哺乳動物、例えば、霊長類、例えば、マーモセットまたはサルである。別の実施形態では、対象はヒトである。さらなる実施形態では、対象はマウスである。
本明細書で使用する場合、用語「患者」は、本明細書の他所で企図されるCAR、遺伝子療法ベクター、細胞に基づく治療薬、および方法で治療可能な特定の疾患、障害または病態と診断された対象を指す。
本明細書で使用する場合、「治療」または「治療する」は、疾患または病態の症状または病理に有益なまたは望ましいいずれの効果も含み、治療される疾患または病態の1以上の測定可能なマーカーが最小の低下を示すことも含み得る。治療は場合により、疾患もしく病態の退縮、または疾患もしくは病態の進行の遅延、例えば、腫瘍成長の遅延を含み得る。「治療」は、疾患もしくは病態、またはその関連の症状の完全な根絶または治癒を必ずしも示すものではない。
本明細書で使用する場合、「予防」および「予防された」、「予防する」などの類似の用語は、疾患または病態の発生または再発の可能性を回避、阻害または低減するためのアプローチを示す。この用語はまた疾患もしくは病態の発生もしくは再発の遅延、または疾患もしくは病態の症状の発生もしくは再発の遅延も指す。本明細書で使用する場合、「予防」および類似の用語はまた、疾患または病態の発生または再発前の疾患または病態の強度、影響、症状および/または負荷の低減も含む。
癌
本明細書で使用する場合、用語「癌」、「新生物」および「腫瘍」は互換的に使用され、単数形または複数形で、悪性化を受けたまたは異常なもしくは無秩序な成長もしくは過剰増殖をもたらす細胞変化を受けた細胞を指す。このような変化または悪性化は通常、そのような細胞を宿主生物にとって病的なものとし、よって、病的であるもしくは病的となる可能性があり、介入を必要とするまたは介入から利益を受け得る前癌または前癌性細胞も含まれるものとする。原発性癌細胞(すなわち、悪性化部位の近傍から得られる細胞)は、組織学的検査などのよく確立された技術により非癌性細胞から容易に識別することができる。例えば、このような組織学的検査は、密着結合などの細胞間結合の破壊または傷害を特定することにより癌細胞を非癌性細胞から識別することができる。
本明細書で使用する場合、用語「癌」、「新生物」および「腫瘍」は互換的に使用され、単数形または複数形で、悪性化を受けたまたは異常なもしくは無秩序な成長もしくは過剰増殖をもたらす細胞変化を受けた細胞を指す。このような変化または悪性化は通常、そのような細胞を宿主生物にとって病的なものとし、よって、病的であるもしくは病的となる可能性があり、介入を必要とするまたは介入から利益を受け得る前癌または前癌性細胞も含まれるものとする。原発性癌細胞(すなわち、悪性化部位の近傍から得られる細胞)は、組織学的検査などのよく確立された技術により非癌性細胞から容易に識別することができる。例えば、このような組織学的検査は、密着結合などの細胞間結合の破壊または傷害を特定することにより癌細胞を非癌性細胞から識別することができる。
よって、特定の実施形態では、癌細胞は、細胞間結合の破壊または傷害を含んでなる。さらなる実施形態では、癌細胞は密着結合の破壊または傷害を含んでなる。このような実施形態では、細胞間結合、例えば密着結合内に位置する細胞結合タンパク質は不適切に局在し、本明細書に記載のCARおよびCAR発現細胞が結合するために接近可能および/または利用可能となる。他の実施形態では、癌細胞は、例えば細胞間結合に位置する細胞結合タンパク質が不適切に局在したものを表面に含んでなる。よって、いくつかの実施形態では、癌細胞は、不適切に局在した細胞結合タンパク質が表面に露出したものを含んでなる。
癌細胞の定義は、本明細書で使用する場合、原発性癌細胞だけではなく前癌細胞に由来するいずれの細胞も含む。これには転移癌細胞、および癌細胞に由来するin vitro培養物および細胞株が含まれる。通常固形腫瘍として顕在化するタイプの癌という場合には、「臨床的に検出可能な」腫瘍は、腫瘍塊に基づいて、例えば、CATスキャン、MRイメージング、X線、超音波もしくは触診などの手段により検出可能なもの、および/または患者から取得可能なサンプルでの1以上の癌特異的抗原の発現によって検出可能なものである。言い換えれば、本明細書のこれらの用語は、臨床家が前癌、腫瘍、限局成長、ならびに後期転移成長と呼ぶものを含むいずれの病期の細胞、新生物、癌、および腫瘍も含む。
用語「治療する」、「治療」、およびその派生語は、本明細書で使用する場合、治療的療法を意味する。特定の病態に関して、治療するまたは治療は、(1)病態または病態の生物学的発現の1以上を改善すること、(2)(a)病態につながる、もしくは病態の原因となる生物学的カスケードにおける1以上のポイント、または(b)病態の生物学的発現の1以上を阻害すること;(3)病態に関連する症状、影響もしくは副作用の1以上または病態もしくはその治療に関連する症状、影響もしくは副作用の1以上を軽減すること;あるいは(4)病態または病態の生物学的発現の1以上の進行を遅延させることを意味する。
本明細書で使用する場合、「予防」は、病態もしくはその生物学的発現の可能性もしくは重症度を実質的に低減するか、またはそのような病態もしくはその生物学的発現の発症を遅延させるための、薬剤などの薬物の予防的投与を意味する。当業者は、「予防」が絶対的な用語ではないことを認識するであろう。予防的療法は、例えば、対象が癌の強い家族歴を有する場合、または対象が発癌物質に曝露された場合など、対象が癌を発症するリスクが高いと考えられる場合に適切である。
本明細書で使用する場合、用語「悪性」は、腫瘍細胞の一群が制御を欠いた成長(例えば、正常な限界を超えた分裂)、浸潤(例えば、隣接組織の侵入および破壊)、ならびに転移(例えば、リンパまたは血液を介した身体の他の場所への拡散)のうち1以上を示す癌を指す。
「癌細胞」は、癌性成長または組織の個々の細胞を指す。癌細胞は、固形癌と液性癌の両方を含む。「腫瘍」または「腫瘍細胞」は一般に、細胞の異常な成長により形成された、良性、前悪性、または悪性であり得る腫脹または病変を指す。ほとんどの癌は腫瘍を形成するが、液性癌、例えば白血病は必ずしも腫瘍を形成しない。腫瘍を形成する癌の場合、癌(細胞)および腫瘍(細胞)という用語は互換的に使用される。個体の腫瘍の量は、腫瘍の数、体積または重量として測定可能な「腫瘍量」である。
1つの実施形態では、標的細胞(例えば、癌細胞)は、健常な非癌性細胞上でも、場合によって健常な非癌性細胞と同レベルで発現する抗原またはエピトープを含んでなる細胞結合タンパク質を発現する。さらなる実施形態では、細胞結合タンパク質の抗原またはエピトープは、癌細胞により発現された場合にのみ利用可能および/または接近可能である。よって、特定の実施形態では、細胞結合タンパク質の抗原またはエピトープは、健常な非癌性細胞により発現された場合には利用不能または接近不能である(例えば、隠されている)。
特定の実施形態では、癌は、クローディン-3が本明細書に記載されるようなCARが結合するために接近可能となるような、密着結合の外側へのクローディン-3の不適切な局在および/または密着結合の破壊を含んでなる、またはそれによって特徴付けられる。
1つの実施形態では、標的細胞は、骨の細胞、骨細胞、骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、軟骨芽細胞、筋肉細胞、骨格筋細胞、筋芽細胞、筋細胞、平滑筋細胞、膀胱細胞、骨髄細胞、中枢神経系(CNS)細胞、末梢神経系(PNS)細胞、グリア細胞、星状細胞、ニューロン、色素細胞、上皮細胞、皮膚細胞、内皮細胞、血管内皮細胞、乳房細胞、結腸細胞、食道細胞、消化管細胞、胃細胞、結腸細胞、頭部細胞、頸部細胞、歯肉細胞、舌細胞、腎臓細胞、肝臓細胞、肺細胞、鼻咽頭細胞、卵巣細胞、濾胞細胞、子宮頸細胞、膣細胞、子宮細胞、膵臓細胞、膵臓実質細胞、膵管細胞、膵島細胞、前立腺細胞、陰茎細胞、性腺細胞、精巣細胞、造血系細胞、リンパ細胞、または骨髄細胞である。
1つの実施形態では、標的細胞は、クローディン-3タンパク質を発現する。1つの実施形態では、標的細胞は、造血系細胞、食道細胞、肺細胞、卵巣細胞、子宮頸細胞、膵臓細胞、胆嚢もしくは胆管細胞、胃細胞、結腸細胞、乳房細胞、杯細胞、腸細胞、幹細胞、内皮細胞、上皮細胞、またはクローディン-3タンパク質を発現する任意の細胞である。特定の実施形態では、標的細胞は、内皮細胞または上皮細胞である。
特定の実施形態で企図される組成物および方法により標的化され得る細胞の具体例としては、限定するものではないが、以下の固形癌:副腎癌、副腎皮質癌、肛門癌、虫垂癌、星状細胞腫、非定型奇形腫/ラブドイド腫瘍、基底細胞癌、胆管癌、膀胱癌、骨癌、脳/CNS癌、乳癌、気管支腫瘍、心腫瘍、子宮頸癌、胆管癌、軟骨肉腫、脊索腫、結腸癌、大腸癌、頭蓋咽頭腫、非浸潤性乳管癌(DCIS)、子宮内膜癌、脳室上衣細胞腫、食道癌、嗅神経芽細胞腫、ユーイング肉腫、頭蓋外胚細胞腫瘍、性腺外胚細胞腫瘍、眼癌、卵管癌、線維性組織肉腫、線維肉腫、膀胱癌、胃癌、消化管カルチノイド腫瘍、消化管間質腫瘍(GIST)、生殖細胞腫瘍、神経膠腫、膠芽腫、頭頸部癌、血管芽腫、肝細胞癌、下咽頭癌、眼内黒色、カポジ肉腫、腎臓癌、喉頭癌、平滑筋肉腫、口唇癌、脂肪肉腫、肝臓癌、肺癌、非小細胞肺癌、肺カルチノイド腫瘍、悪性中皮腫、髄様癌、髄芽細胞腫、髄膜腫、黒色腫、メルケル細胞癌、正中管癌、口腔癌(mouth cancer)、粘液肉腫、骨髄異形成症候群、骨髄増殖性新生物、鼻腔および副鼻腔癌、鼻咽頭癌、神経芽腫、乏突起膠腫、口腔癌(oral cancer)、口腔癌(oral cavity cancer)、口咽頭癌、骨肉腫、卵巣癌、膵臓癌、膵島細胞腫瘍、乳頭癌、傍神経節腫、副甲状腺癌、陰茎癌、咽頭癌、褐色細胞腫、松果体腫、下垂体腫瘍、胸膜肺芽腫、原発性腹膜癌、前立腺癌、直腸癌、網膜芽細胞腫、腎細胞癌、腎盂および尿管癌、横紋筋肉腫、唾液腺癌、皮脂腺癌、皮膚癌、軟組織肉腫、扁平上皮癌、小細胞肺癌、小腸癌、胃癌、汗腺癌、滑液膜腫、精巣癌、咽喉癌、胸腺癌、甲状腺癌、尿道癌、子宮癌、子宮肉腫、膣癌、血管癌、外陰癌、およびウィルムス腫瘍の細胞が挙げられる。
別の実施形態では、細胞は、接近可能なクローディン-3タンパク質を発現する固形癌細胞である。なおさらなる実施形態では、癌は固形癌である。本明細書に記載のCAR、CAR発現細胞および組成物で予防、治療、または改善され得る、接近可能なクローディン-3タンパク質を発現する固形癌細胞例としては、限定するものではないが、食道癌、肺癌(例えば、非小細胞肺癌(NSCLC))、卵巣癌、子宮頸癌、膵臓癌、胆管癌、胃癌、結腸癌、大腸癌、膀胱癌、腎臓癌、および乳癌(例えば、トリプルネガティブ乳癌(TNBC))細胞が挙げられる。
特定の実施形態では、癌細胞は、大腸癌、膵臓癌、乳癌、卵巣癌、または肺癌である。いくつかの実施形態では、乳癌は、トリプルネガティブ乳癌(TNBC)である。いくつかの実施形態では、肺癌は、非小細胞肺癌(NSCLC)である。よって、さらなる実施形態では、癌は、大腸癌、膵臓癌、トリプルネガティブ乳癌(TNBC)、卵巣癌および非小細胞肺癌(NSCLC)から選択される。
他の実施形態では、細胞は上皮細胞である。なおその他の実施形態では、癌は上皮癌である。上皮癌例としては、限定するものではないが、上記のものなどの固形癌が挙げられる。
本明細書で企図されるCAR、CAR発現細胞および組成物で予防、治療、または改善され得る液性癌または血液癌の具体例としては、限定するものではないが、白血病、リンパ腫、および多発性骨髄腫が挙げられる。本明細書で企図されるCARおよび組成物により標的化が可能な細胞の具体例としては、限定するものではないが、以下の白血病:急性リンパ球性白血病(ALL)、T細胞急性リンパ芽球性白血病、急性骨髄性白血病(AML)、骨髄芽球性、前骨髄球性、骨髄単球性、単球性、赤白血病、有毛細胞白血病(HCL)、慢性リンパ球性白血病(CLL)、および慢性骨髄性白血病(CML)、慢性骨髄単球性白血病(CNNL)および真性赤血球増加症の細胞が挙げられる。
治療法および細胞傷害性増強法
本明細書で企図されるCAR分子は、本明細書に記載の癌を処置し、それにより前記癌に関連する少なくとも1つの症状を予防、治療、または改善するための組成物、細胞、および方法で使用することが意図される。特定の実施形態では、本発明は、遺伝的に改変された免疫エフェクター細胞を用い、前記癌でのみCARの結合のために接近可能および/または利用可能なエピトープを発現する癌の改善された細胞療法に関する。
本明細書で企図されるCAR分子は、本明細書に記載の癌を処置し、それにより前記癌に関連する少なくとも1つの症状を予防、治療、または改善するための組成物、細胞、および方法で使用することが意図される。特定の実施形態では、本発明は、遺伝的に改変された免疫エフェクター細胞を用い、前記癌でのみCARの結合のために接近可能および/または利用可能なエピトープを発現する癌の改善された細胞療法に関する。
本明細書で企図される養子細胞療法の改善された組成物および方法は、容易に拡大培養可能で、in vivoで長期持続性を示し、本明細書に記載するエピトープを発現する癌細胞に対して抗原依存性細胞傷害性を示す遺伝的に改変された免疫エフェクターを提供する。
用語「個体」、「対象」および「患者」は、本明細書で互換的に使用される。1つの実施形態では、対象は動物である。別の実施形態では、対象は哺乳動物、例えば、霊長類、例えば、マーモセットまたはサルである。別の実施形態では、対象はヒトである。
よって、他の側面において、本明細書に記載のCAR、ポリペプチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、および組成物を用いた癌の治療のための方法が提供される。本明細書で企図される遺伝的に改変された免疫エフェクター細胞は、接近可能なクローディン-3タンパク質を発現する癌の予防、治療および改善において使用するため、または接近可能なクローディン-3タンパク質発現癌に関連する少なくとも1つの症状を予防、治療もしくは改善するための養子免疫療法の改善された方法を提供する。
種々の実施形態において、本明細書で企図される遺伝的に改変された免疫エフェクター細胞は、癌を有する対象において癌細胞に対する細胞傷害性を増強する、または癌を有する対象において癌細胞の数を減少させる上で使用するための養子免疫療法の改善された方法を提供する。いくつかの実施形態では、癌または癌細胞は、本明細書に記載のCARおよびCAR発現細胞が結合するために接近可能および/または利用可能なクローディン-3タンパク質を発現する。
特定の実施形態では、初代免疫エフェクター細胞の特異性は、本明細書で企図されるCARで初代免疫エフェクター細胞を遺伝的に改変することにより、接近可能なクローディン-3タンパク質を発現する細胞、例えば癌細胞にリダイレクトされる。種々の実施形態において、クローディン-3結合タンパク質、例えば、抗クローディン-3抗体または抗原結合ドメイン;ヒンジドメイン;膜貫通(TM)ドメイン;1以上の共刺激ドメイン;および1以上の細胞内シグナル伝達ドメインを含んでなるCARをコードする特定のポリヌクレオチドで免疫エフェクター細胞を遺伝的に改変するためにウイルスベクターが使用される。
1つの実施形態では、T細胞が本明細書に記載されるようなCARを発現するように遺伝的に改変されてCAR-T細胞を提供し、そのCAR-T細胞がそれを必要とするレシピエントまたは対象に注入されるタイプの細胞療法が提供される。注入された細胞は、レシピエントにおいて疾患原因細胞を殺傷することができる。抗体療法とは異なり、CAR-T細胞は、in vivoで複製して持続的な癌療法をもたらし得る長期持続性を生じ得る。さらに、本明細書で企図されるCAR-T細胞療法は、本明細書に前記したように抗体療法に比べて高い感受性および選択性を示し得る。例えば、本明細書に記載されるような抗原/エピトープ結合ドメインを含んでなる細胞外ドメインを含んでなるCARは同じ抗原/エピトープ結合ドメインを含んでなる抗体よりも大きな感受性および選択性を示すことができ、したがって、CAR発現細胞の活性化は検出されるが(すなわち、抗体または抗原/エピトープ結合ドメインがCARに含まれ、したがって、非可溶性細胞形式の細胞によって発現される場合)、可溶性抗体の結合は直接的可視化法によっては検出されない。
1つの実施形態では、CAR-T細胞は、堅牢なin vivo T細胞拡大培養を受けることができ、長期間持続可能である。別の実施形態では、CAR-T細胞は、さらなる腫瘍形成または成長を阻害するために再活性化可能な特異的メモリーT細胞に進化する。
いくつかの実施形態では、本明細書で企図されるCARを含んでなる免疫エフェクター細胞を含んでなる組成物は、接近可能なクローディン-3タンパク質を発現する癌細胞または癌幹細胞に関連する病態の治療において使用される。
本明細書で使用する場合、「少なくとも1つの症状を改善する」という語句は、対象が治療される疾患または病態の1以上の症状を軽減することを指す。特定の実施形態では、治療する疾患または病態は癌であり、改善する1以上の症状としては、限定するものではないが、虚弱、倦怠感、息切れ、易打撲傷性および易出血性、頻回の感染、リンパ節腫大、(腹部臓器の腫大による)腹部の膨張または疼痛、骨または関節痛、骨折、予定外の体重減少、食欲不振、寝汗、持続的な微熱、および(腎機能の低下による)排尿減少が挙げられる。
本明細書で使用される用語「増強」、「促進」、「増大」または「拡大」は、一般に、本明細書で企図される組成物、例えば、遺伝的に改変されたT細胞またはCARをコードするベクターの、対照分子/組成物によりまたは対照病態において引き起こされる応答に比べて大きな生理反応(すなわち、下流効果)を生成する、惹起するまたは引き起こす能力を指す。測定可能な生理反応は、当技術分野での理解および本明細書での記載から明らかな、とりわけ、T細胞拡大培養の増大、活性化、持続性および/または癌細胞殺傷能の増大を含み得る。「増大した」または「増強された」量は一般に「統計的に有意な」量であり、対照組成物または対照細胞株によって生成された応答の1.1、1.2、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、50、100、200、500倍またはそれを超える倍数を含み得る。例えば、このような増大したまたは増強された量は、接近不能/利用不能のクローディン-3タンパク質を発現し、かつ/またはインタクトのまたは損なわれていない(例えば、破壊されていない)細胞間結合を含んでなる健常な非癌性細胞に見られる応答と比較することができる。よって、いくつかの実施形態では、このような増大したまたは増強された応答は、接近可能なクローディン-3タンパク質を発現し、かつ/または損なわれた/破壊された細胞間結合を含んでなる癌細胞に見られる。
用語「低減」、「低下」、「減弱」、「減少」または「軽減」は、一般に、本明細書で企図される組成物の、対照分子/組成物によりまたは対照病態において引き起こされる応答に比べて低い生理反応(すなわち、下流効果)を生成する、惹起する、または引き起こす能力を指す。「低減された」または「減少した」量は一般に、「統計的に有意な」量であり、対照組成物または特定の細胞株によって生成された応答(参照応答)の1.1、1.2、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、50、100、200、500倍またはそれを超える倍数の低減を含み得る。
1つの側面において、療法における使用のため、例えば、癌の療法および/または治療において使用するための、本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または組成物が提供される。さらなる側面において、抗癌剤などの医薬として使用するための、本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または組成物が提供される。いくつかの実施形態では、療法における使用のための本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または組成物は、癌療法の方法および/または癌を治療する方法などの療法の方法および/または治療方法において使用するためのものである。
1つの側面において、癌の治療における使用のための、本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または組成物が提供され、癌は、細胞間結合の破壊および/または損なわれた細胞間結合を含んでなる。別の側面において、癌に罹患している対象を治療するための方法が提供され、前記方法は、対象に治療上有効な量の本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または医薬組成物を投与することを含んでなり、癌は、細胞間結合の破壊および/または損なわれた細胞間結合を含んでなる。よって、いくつかの実施形態では、必要とする対象において癌を治療するための方法は、有効量、例えば、治療上有効な量の、本明細書で企図される遺伝的に改変された免疫エフェクター細胞を含んでなる組成物を投与することを含んでなる。適当な用量は臨床試験によって決定できるが、投与量および頻度は、患者の状態、ならびに患者の疾患のタイプおよび重症度などの因子によって決定される。
当業者は、所望の療法に影響を及ぼすためには、本明細書で企図される組成物の複数回の投与が必要とされる場合があることを認識するであろう。例えば、組成物は、1週間、2週間、3週間、1か月、2か月、3か月、4か月、5か月、6か月、1年、2年、5年、10年、またはそれを超える期間、1、2、3、4、5、6、7、8、9、もしくは10回またはそれを超える回数で投与され得る。あるいは、本明細書で企図される組成物の1回だけの投与が必要とされる。
1つの実施形態では、それを必要とする対象に、対象において癌に対する細胞性免疫応答を増強するために有効量の組成物が投与される。よって、さらなる側面において、癌に罹患している対象などの、それを必要とする対象において破壊された細胞間結合を含んでなる癌細胞に対する細胞傷害性を増強するための方法が提供され、前記方法は、対象にある量の本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または組成物を投与することを含んでなる。
免疫応答は、感染細胞を殺傷することができる細胞傷害性T細胞、制御性T細胞、およびヘルパーT細胞応答により媒介される細胞性免疫応答を含み得る。B細胞を活性化する、したがって抗体産生をもたらすことができるヘルパーT細胞により主として媒介される体液性免疫応答もまた誘導され得る。組成物により誘導される免疫応答のタイプを分析するために様々な技術が使用可能であり、これらは例えば、Current Protocols in Immunology, John E. Coligan, Ada M. Kruisbeek, David H. Margulies, Ethan M. Shevach, Warren Strober編 (2001) John Wiley & sons, NY, N.Y.などの当技術分野で十分に記載されている。
T細胞により媒介される殺傷の場合、CAR-リガンド結合は、T細胞へのCARシグナル伝達を誘導し、その結果、T細胞に種々の機序により標的細胞のアポトーシスを誘導し得るタンパク質の産生または放出を誘導する様々なT細胞シグナル伝達経路の活性化をもたらす。これらのT細胞により媒介される機序には、(限定するものではないが)T細胞から標的細胞への細胞内細胞傷害性顆粒の移行、直接(または他のキラーエフェクター細胞の動員により間接的に)標的細胞の殺傷を誘導し得る炎症誘発性サイトカインのT細胞分泌、およびT細胞表面での、標的細胞にそれらの同族細胞死受容体(例えば、Fas)が結合した後に標的細胞のアポトーシスを誘導する細胞死受容体リガンド(例えば、FasL)の上方制御が挙げられる。よって、1つの側面において、癌に罹患している対象において、破壊された細胞間結合を含んでなる癌細胞の数を低減するための方法が提供され、前記方法は、対象に治療上有効な量の、本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または組成物を投与することを含んでなる。1つの実施形態では、破壊された細胞間結合を含んでなる癌細胞の数の低減は、T細胞により媒介される殺傷を含んでなる。
1つの実施形態では、治療上有効な量を含み得る「有効量」は、投与前の破壊された細胞間結合および/または損なわれた細胞間結合を含んでなる癌細胞に対する細胞傷害性に比べて、癌細胞、例えば、破壊された細胞間結合および/または損なわれた細胞間結合を含んでなる癌細胞に対する細胞傷害性を増強するのに十分なものである。別の実施形態では、「有効量」は、投与前の、破壊された細胞間結合および/または損なわれた細胞間結合を含んでなる癌細胞数に比べて、癌細胞、例えば、破壊された細胞間結合および/または損なわれた細胞間結合を含んでなる癌細胞の数を低減するのに十分なものである。
特定の実施形態では、本明細書で企図される方法は、アブレーションエレメントの活性化剤または結合剤を投与することをさらに含んでなる。このような活性化剤または結合剤としては、限定するものではないが、抗体(例えば、臨床承認されている抗体)、例えば、huEGFRtまたはCD20を認識して結合するもの、すなわち、それぞれセツキシマブまたはリツキシマブ、CD20の小分子アンタゴニストなどが挙げられる。アブレーションエレメントの活性化剤または結合剤の投与は、対象または癌の完全奏効後など、対象の治療が完了したとみなされた時点で行うことができる。よって、アブレーションエレメントの活性化剤または結合剤の投与は、対象における慢性的なCAR発現T細胞活性を妨げることが認識されるであろう。さらなる実施形態では、本明細書で企図される方法は、アブレーションエレメントを利用して、抗体依存性細胞傷害性(ADCC)および/または補体依存性細胞傷害性(CDC)のためにCAR発現細胞を標的化することをさらに含んでなる。よって、特定の実施形態では、本明細書で企図される方法は、CAR発現T細胞などのCAR発現細胞の排除をさらに含んでなる。他の実施形態では、対象における急性のCAR発現T細胞活性を抑制すること、例えばステロイド投与によるなどのサイトカインストームを治療することが望ましい場合がある。
さらなる側面において、抗癌剤としてなどの医薬の製造のための、本明細書で企図されるCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞または組成物の使用が提供される。1つの実施形態では、本明細書で企図される医薬の製造のための使用は、癌の治療のための医薬の製造である。
1つの実施形態では、キメラ抗原受容体(CAR)は、a)細胞結合タンパク質の少なくとも1つのエピトープと結合する抗原結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン、前記細胞結合タンパク質は細胞間結合内に位置し、前記細胞結合タンパク質の少なくとも1つのエピトープは、癌細胞でのみ前記CAR細胞外ドメインが結合するために接近可能である;b)膜貫通ドメイン;およびc)1以上の細胞内シグナル伝達ドメインを含んでなる。1つの実施形態では、CARは、1以上の共刺激ドメインをさらに含んでなる。1つの実施形態において、本明細書に開示される実施形態のいずれか1つに従うCARでは、細胞結合タンパク質は密着結合タンパク質であり、かつ/または少なくとも1つのエピトープは、細胞間結合が秩序ある組織内の細胞間に存在する場合;および/もしくは細胞間結合が損なわれていない場合には、CAR細胞外ドメインが結合するために接近不能であり;かつ/または少なくとも1つのエピトープは、細胞間結合が癌細胞間、癌細胞と非癌性細胞の間に存在する場合、細胞間結合が損なわれている場合、および/または細胞結合タンパク質が細胞間結合の外側に不適切に局在する場合には、CARの細胞外ドメインが結合するために接近可能である。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、細胞結合タンパク質は、クローディンファミリータンパク質のメンバーであり;かつ/または少なくとも1つのエピトープは、細胞結合タンパク質の1以上の細胞外ループに存在し;かつ/または細胞結合タンパク質はクローディン-3であり;かつ/またはクローディン-3は、破壊されたもしくは無秩序な密着結合を有する固形癌では細胞表面に露出しており;かつ/またはクローディン-3は、正常な細胞もしくは非癌性細胞では、細胞表面に露出しておらず、細胞間結合内に位置する。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、少なくとも1つのエピトープは、クローディン-3内にユニークに存在し;かつ/または少なくとも1つのエピトープは、4アミノ酸長であり;かつ/または少なくとも1つのエピトープは、不連続エピトープである。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、抗原結合タンパク質は、抗体またはその抗原結合フラグメントから選択され;かつ/または抗原結合タンパク質は、モノクローナル抗体、Camel Ig、Ig NAR、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab)’2フラグメント、F(ab)’3フラグメント、Fv、scFv、bis-scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(「dsFv」)およびsdAbからなる群から選択され;かつ/または抗原結合タンパク質はscFvである。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、抗原結合タンパク質は、配列番号7中のCDRH1、CDRH2およびCDRH3ならびに/もしくは配列番号8中のCDRL1、CDRL2およびCDRL3から選択されるCDRのいずれか1つもしくは組合せを含んでなるか;または抗原結合タンパク質は、配列番号7および8に由来する6つのCDR総てを含んでなるか;または抗原結合タンパク質は、配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列;配列番号4のCDRL1配列;配列番号5のCDRL2配列;および配列番号6のCDRL3配列を含んでなる。これらの実施形態と一致して、抗原結合タンパク質は、配列番号7の配列と少なくとも90%同一の可変重鎖(VH)配列、および配列番号8の配列と少なくとも90%同一の可変軽鎖(VL)配列を含んでなるか;または抗原結合タンパク質は、配列番号7の可変重鎖(VH)配列、および配列番号8の可変軽鎖(VL)配列を含んでなるか;または抗原結合タンパク質は、N末端からC末端へ、配列番号7のVH配列および配列番号8のVL配列を含んでなるか;または抗原結合タンパク質は、N末端からC末端へ、配列番号8のVL配列および配列番号7のVH配列を含んでなる。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、膜貫通ドメインは、T細胞受容体のα鎖もしくはβ鎖、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137(4-1BB)、CD152、CD154、CD278(ICOS)およびPD1からなる群から選択されるポリペプチドに由来するか;または膜貫通ドメインは、CD8αに由来する。1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、1以上の細胞内シグナル伝達ドメインは、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3ε、CD3δ、CD3ζ、CD22、CD66d、CD79aおよびCD79bからなる群から選択される細胞内シグナル伝達分子に由来するか;または1以上の細胞内シグナル伝達ドメインはCD3ζである。1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、CARは、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4-1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、TRIMおよびZAP70からなる群から選択される共刺激分子に由来する1以上の共刺激ドメインをさらに含んでなるか;または1以上の共刺激ドメインは、CD137(4-1BB)である。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、細胞外ドメインは、配列番号11と少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%,98%、99%または100%の配列同一性を有するアミノ酸を含んでなるか;またはCARは、配列番号11のアミノ配列を含んでなる。1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、細胞外ドメインは、配列番号18と少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%,98%、99%または100%の配列同一性を有するアミノ酸を含んでなるか;またはCARは、配列番号18のアミノ配列を含んでなる。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、CARは、配列番号12、24、25、27、28、29もしくは30と少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%,98%、99%または100%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含んでなるか;またはCARは、配列番号12、24、25、27、28、29、もしくは30のアミノ酸配列を含んでなるか;またはCARは、配列番号10のCD8リーダー配列を含まない、配列番号12、24、25、27、28、29もしくは30と少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%,98%、99%または100%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含んでなる。当業者は、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARに導入される配列番号10のCD8リーダー配列は、当技術分野で公知の標準的な技術を用いて、CARの機能に影響を及ぼすことなく修飾するまたは欠失させることができることを認識するであろう。これらの実施形態と一致して、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、CARは、配列番号34、35、36、37、38または39と少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%,98%、99%または100%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含んでなる。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARにおいて、CARは、a)配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列;配列番号4のCDRL1配列;配列番号5のCDRL2配列;および配列番号6のCDRL3配列を含んでなるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;b)CD8αに由来する膜貫通ドメイン;c)CD137(4-1BB)に由来する共刺激ドメイン;およびd)CD3ζに由来する細胞内シグナル伝達ドメインを含んでなる。1つの実施形態では、結合をめぐって前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARと競合するCARが提供される。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARのアミノ酸配列を含んでなるポリペプチドが提供される。さらに別の実施形態では、ポリペプチドは、アブレーションエレメントをさらに含んでなる。これらの実施形態と一致して、アブレーションエレメントは、抗体または抗原結合フラグメントを用いて抗体依存性細胞傷害性(ADCC)および/または補体依存性細胞傷害性(CDC)のために標的化される細胞表面タンパク質であり;かつ/またはアブレーションエレメントは、トランケート型ヒトEGFRポリペプチド(huEGFRt)およびCD20からなる群から選択されるポリペプチドに由来するか:またはアブレーションエレメントはCD20である。1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うポリヌクレオチドを含んでなるベクターが提供される。さらに別の実施形態では、ベクターは、ウイルスベクターであり;かつ/またはウイルスベクターは、レンチウイルスベクターなどのレトロウイルスベクターであり;かつ/またはレトロウイルスベクターは、ヒト免疫不全ウイルスI(HIV-I);ヒト免疫不全ウイルス2(HIV-2)、ビスナ・マエディウイルス(VMV);ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV);ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV);ネコ免疫不全ウイルス(FIV);ウシ免疫不全ウイルス(BIV);およびサル免疫不全ウイルスからなる群から選択される。1つの実施形態では、本明細書に開示される実施形態のいずれか1つに従うポリヌクレオチド配列および/または前記実施形態のうちいずれか1つに従うベクターを含んでなるベクター産生細胞が提供される。
1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチドおよび/またはベクターを含んでなる免疫エフェクター細胞が提供される。これらの実施形態に一致して、免疫エフェクター細胞は、Tリンパ球、ナチュラルキラーTリンパ球(NKT)細胞、マクロファージ、およびナチュラルキラー(NK)細胞からなる群から選択されるか;または免疫エフェクター細胞は、細胞傷害性Tリンパ球(CD8+)である。1つの実施形態では、前記実施形態のうちいずれか1つに従う免疫エフェクター細胞および薬学上許容可能な賦形剤を含んでなる医薬組成物が提供される。また、提供されるものとして、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCARを含んでなる免疫エフェクター細胞を生成する方法が含まれ、前記方法は、免疫エフェクター細胞に前記実施形態のうちいずれか1つに従うポリヌクレオチドおよび/またはベクターを導入することを含んでなる。これらの実施形態に一致して、前記方法は、細胞をCD3と結合する抗体またはその抗原結合フラグメントおよびCD28に結合する抗体またはその抗原結合フラグメントと接触させることにより、免疫エフェクター細胞を刺激し、細胞を増殖するように誘導し、それにより、免疫エフェクター細胞集団を生成することをさらに含んでなる。1つの実施形態では、免疫エフェクター細胞の刺激は、細胞に前記実施形態のうちいずれか1つに従うベクターを導入する前に行われ;かつ/または免疫エフェクター細胞は、Tリンパ球を含んでなる。
1つの実施形態では、癌の治療における使用のための、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、または医薬組成物が提供される。1つの実施形態では、必要とする対象において癌を治療する方法が提供され、前記方法は、対象に治療上有効な量の前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、または医薬組成を投与することを含んでなる。さらに他の実施形態では、癌を有する対象において癌細胞に対する細胞傷害性を増強する方法が提供され、前記方法は、対象に有効量の前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、または医薬組成物を投与することを含んでなる。1つの実施形態では、癌を有する対象において癌細胞に対する細胞傷害性を増強する方法が提供され、前記方法は、対象に有効量の前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、または医薬組成物を投与することを含んでなる。他の実施形態では、癌を有する対象において癌細胞の数を低減する方法が提供され、前記方法は、対象に有効量の前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、または医薬組成物を投与することを含んでなる。これらの実施形態に一致して、癌は、結合のためにクローディン-3が接近可能となるような密着結合の外側におけるクローディン-3の不適切な局在および/もしくは密着結合の破壊を特徴とするか;または癌は、密着結合の破壊のために細胞表面に露出したクローディン-3を特徴とする。1つの実施形態では、癌は固形癌であるか;または固形癌は、大腸癌、膵臓癌、乳癌(例えば、トリプルネガティブ乳癌(TNBC))、卵巣癌、肺癌(例えば、非小細胞肺癌(NSCLC))、もしくは前立腺癌であるか;または癌は上皮癌である。
1つの実施形態では、癌の治療のための医薬の製造における、前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、または医薬組成物の使用が提供される。さらに他の実施形態では、療法における使用のための、請求項48に記載の前記実施形態のうちいずれか1つに従うCAR、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、免疫エフェクター細胞、または医薬組成物が提供される。
以上の実施形態は、理解を明瞭にする目的で、例示および実施例によってある程度詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲の趣旨または範囲から逸脱することなく、特定の変更および修正がなされ得ることは、本明細書で企図される教示に照らして、当業者には容易に明らかであろう。以下の実施例は、例示として提供されるにすぎず、限定するものではない。当業者は、本質的に同様の結果を得るために変更または修正され得る様々な重要でないパラメーターを容易に認識するであろう。
実施例1:CAR-T細胞の作製
健常ヒト末梢血由来のCD4+およびCD8+T細胞を単離した後、抗クローディン-3 CAR構築物または対照CAR構築物(対照CARは抗CD19 CARであった)のいずれかをコードするレンチウイルスベクターで形質導入した。健常ドナーから単離したCD4+およびCD8+T細胞は総て、抗クローディン-3 CARまたは対照抗CD19 CARをコードするレンチウイルスベクターでの形質導入に成功した。CAR T細胞は、複数のドナーから単離した細胞から作製し、拡大培養し、その後のin vitroおよびin vivo機能アッセイのために必要に応じて凍結した。
健常ヒト末梢血由来のCD4+およびCD8+T細胞を単離した後、抗クローディン-3 CAR構築物または対照CAR構築物(対照CARは抗CD19 CARであった)のいずれかをコードするレンチウイルスベクターで形質導入した。健常ドナーから単離したCD4+およびCD8+T細胞は総て、抗クローディン-3 CARまたは対照抗CD19 CARをコードするレンチウイルスベクターでの形質導入に成功した。CAR T細胞は、複数のドナーから単離した細胞から作製し、拡大培養し、その後のin vitroおよびin vivo機能アッセイのために必要に応じて凍結した。
材料および方法
CD4+およびCD8+T細胞の単離ならびにT細胞の活性化
末梢血単球(PBMC)は、末梢全血およびNHS Blood and Transplant(NHSBT)コーンから、以下のように、製造者の説明書に従いHistopaque(Sigma、カタログ番号10771)を用いて単離した。細胞をAutoMACSランニングバッファーに再懸濁させ、107細胞当たりにFcRブロッキング試薬、CD4マイクロビーズおよびCD8マイクロビーズ(総てMiltenyi Biotec)を加えた。細胞を混合し、4℃で15分間インキュベートした。次に、細胞を洗浄し、遠心分離し、108細胞当たりに冷AutoMACSランニングバッファーに再懸濁させた。細胞溶液を、Possel_S分離プロトコールを用い、AutoMACS pro-separator(Miltenyi Biotec)に流した。EDTAはT細胞の活性化に影響を及ぼし得るので、細胞溶液のEDTA量が最大で200分の1となるのを保証するために、磁気標識されたCD4+およびCD8+T細胞を含有する陽性画分をPBSで3回洗浄した。最終のPBS洗浄の後、細胞ペレットを適当な容量のTEXMACS培地(Miltenyi Biotec)に再懸濁させ、NC-250 Nucleocounter(ChemoMetec)で計数するためにサンプルを取り出した。
CD4+およびCD8+T細胞の単離ならびにT細胞の活性化
末梢血単球(PBMC)は、末梢全血およびNHS Blood and Transplant(NHSBT)コーンから、以下のように、製造者の説明書に従いHistopaque(Sigma、カタログ番号10771)を用いて単離した。細胞をAutoMACSランニングバッファーに再懸濁させ、107細胞当たりにFcRブロッキング試薬、CD4マイクロビーズおよびCD8マイクロビーズ(総てMiltenyi Biotec)を加えた。細胞を混合し、4℃で15分間インキュベートした。次に、細胞を洗浄し、遠心分離し、108細胞当たりに冷AutoMACSランニングバッファーに再懸濁させた。細胞溶液を、Possel_S分離プロトコールを用い、AutoMACS pro-separator(Miltenyi Biotec)に流した。EDTAはT細胞の活性化に影響を及ぼし得るので、細胞溶液のEDTA量が最大で200分の1となるのを保証するために、磁気標識されたCD4+およびCD8+T細胞を含有する陽性画分をPBSで3回洗浄した。最終のPBS洗浄の後、細胞ペレットを適当な容量のTEXMACS培地(Miltenyi Biotec)に再懸濁させ、NC-250 Nucleocounter(ChemoMetec)で計数するためにサンプルを取り出した。
細胞をTEXMACS培地に再懸濁させた。TransAct T細胞活性化試薬(Miltenyi Biotec)ならびにIL-7およびIL-15を細胞に加え、各サイトカインについて終濃度を10ng/mLとした。細胞溶液を細胞培養プレートに播種し(1×106細胞/mL)、次に、細胞を5%CO2の加湿インキュベーター内で37℃にて24時間インキュベートした。
レンチウイルスベクターによるT細胞の形質導入およびCAR-T細胞の拡大培養
細胞に抗クローディン-3 CAR(906_009)をリポーター遺伝子(LNGFR)とともにコードするレンチウイルスベクター(906_009-LNGFRと呼称)、または抗CD19 CARベクター(対照)で、MOI 3で形質導入を行った。CAR構築物は、CAR発現T細胞の検出および/または濃縮を可能とするためのLNGFRマーカーを含んでいた。LNGFRマーカー系は、トランスフェクトされた細胞を検出および/または選択するために、表面マーカーとして一過性発現されるトランケート型ヒト低親和性神経成長因子受容体(LNGFR)分子を使用する。細胞を加湿インキュベーター内で、37℃、5%CO2でインキュベートした。細胞は、培養期間中、TEXMAC培地、各サイトカイン濃度10ng/mLのIL-17およびIL-15で維持した。一部のバッチでは、細胞をIL-7およびIL-15の代わりにIL-2で培養した。IL-2を使用した場合、同じ培養手順に従ったが、100国際単位(IU)/mLのIL-2をIL-7およびIL-15の代わりに加えた。T細胞を形質導入12日後に採取し、1×107~1×108細胞/mLの細胞密度で、CS5凍結媒体(Sigma、#C2999)中で凍結させた。
細胞に抗クローディン-3 CAR(906_009)をリポーター遺伝子(LNGFR)とともにコードするレンチウイルスベクター(906_009-LNGFRと呼称)、または抗CD19 CARベクター(対照)で、MOI 3で形質導入を行った。CAR構築物は、CAR発現T細胞の検出および/または濃縮を可能とするためのLNGFRマーカーを含んでいた。LNGFRマーカー系は、トランスフェクトされた細胞を検出および/または選択するために、表面マーカーとして一過性発現されるトランケート型ヒト低親和性神経成長因子受容体(LNGFR)分子を使用する。細胞を加湿インキュベーター内で、37℃、5%CO2でインキュベートした。細胞は、培養期間中、TEXMAC培地、各サイトカイン濃度10ng/mLのIL-17およびIL-15で維持した。一部のバッチでは、細胞をIL-7およびIL-15の代わりにIL-2で培養した。IL-2を使用した場合、同じ培養手順に従ったが、100国際単位(IU)/mLのIL-2をIL-7およびIL-15の代わりに加えた。T細胞を形質導入12日後に採取し、1×107~1×108細胞/mLの細胞密度で、CS5凍結媒体(Sigma、#C2999)中で凍結させた。
形質導入効率は、フローサイトメトリー(MACSQuant Analyser 10)を用い、PEコンジュゲート抗LNGFR抗体(Ab)により、トランケート型ヒト低親和性神経成長因子受容体(LNGFR;CD271)の発現を検出することによって決定した。データはFlowJo v10.1を用いて解析した。
特定のCAR-Tバッチについては、最低の形質導入効率に対して総てのCAR-T集団間で均一化する必要があった。CAR-T細胞集団間で正確に均一化するために、LNGFR+細胞の頻度を分析し、細胞を計数した。この後に、LNGFR+細胞頻度を規定のレベルに引き下げるのに必要な非導入T細胞の体積を計算し、各細胞集団に適宜加えた。
抗クローディン-3 CARベクター(906_009-LNGFR)で形質導入した2つの細胞調製物を作製し、1つは浮遊細胞(「ベクター1」と呼称)、1つは接着細胞(「ベクター3」と呼称)であった。2つの異なる細胞調製物間の形質導入効率の違い(以下の考察参照)以外には、2つの異なる細胞調製法の間に有意な差は見られなかった。
純粋なCAR-T細胞集団の作製のためのT細胞の濃縮
一部のCAR-Tバッチでは、誘導後12日目に、純粋なCAR-T細胞集団を作製するために、以下に記載されるようにAutoMACs Pro-Separator濃縮またはEasySep濃縮を用いた正の選択によってT細胞を濃縮した。
一部のCAR-Tバッチでは、誘導後12日目に、純粋なCAR-T細胞集団を作製するために、以下に記載されるようにAutoMACs Pro-Separator濃縮またはEasySep濃縮を用いた正の選択によってT細胞を濃縮した。
AutoMACs Pro-Separator濃縮については、107細胞当たりにLNGFRマイクロビーズ(Miltenyi Biotec)を加え、細胞をよく混合した後、15分間4℃でインキュベートした。細胞を洗浄し、細胞溶液を、Possel_S分離プロトコールを用い、AutoMACS pro-separatorに流した。EDTAはT細胞の活性化に影響を及ぼし得るので、細胞溶液のEDTA量が最大で200分の1となるのを保証するために、磁気標識されたLNGFR+T細胞を含有する陽性画分をPBSで3回洗浄した。
EasySep濃縮は、アッセイの要求および培養物の総細胞数によって形質導入後9日目または形質導入後12日目のいずれかに行った。LNGFRタグを有する種々のCARで形質導入されたT細胞に、EASYSEP Human CD271 Positive Selection Kit II(STEMCELL Technologies UK Ltd)およびEASYSEP rapidshereビーズ(StemCell Technologies)を用いて正の選択を行った。濃縮する形質導入T細胞の数によって、EASYPLATEマグネット(StemCell Technologies)またはEASYEIGHTマグネット(StemCell Techologies)のいずれかを使用した。新たに解凍したまたは培養した形質導入T細胞を、EASYSEP Human FcR Blocker(25μL/mL)およびEASYSEP Human CD271 Positive Selection Cockail(50μL/mL)を添加したTEXMACS培地に1×107~2×107の密度で再懸濁させ、室温で15分間インキュベートした。
より高い細胞密度では、1×108~2×108細胞を、EASYSEP Human FcR BlockerおよびEASYSEP Human CD271 Positive Selection Cockailを添加したTEXMACS培地に示された濃度で再懸濁させた。50μL/mLのEASYSEP rapidshereビーズを各サンプルに加え、細胞を室温で15分間インキュベートした。インキュベーション後、サンプルに洗浄バッファー(2%ウシ胎仔血清(FBS)および2mM EDTAを含有するPBS)を追加し、EASYPLATEまたはEASYEIGHT EASYSEPマグネット上に移し、10分間インキュベートした。ビーズに付着した、正の選択を受けた細胞を乱さないように上清を注意深く除去した。さらに3回洗浄を行った後、細胞をTEXMACS培地に再懸濁させ、濃縮が成功したことを確認するためのNC-250 nucleocounterでの計数および濃縮後LNGFR分析のためにサンプルを取り出した。
形質導入後9日目に濃縮を行った場合には、濃縮されたCAR-T細胞を、IL-7およびIL-15を10ng/mL濃度で含むTEXMACS培地に再播種した。細胞は加湿インキュベーター内、37℃、5%CO2で72時間インキュベートし、形質導入後12日目に上記のように凍結させた。
形質導入後12日目に濃縮を行った場合には、濃縮された細胞をすぐに機能アッセイに使用したか、または凍結させた。
結果
T細胞の拡大培養、形質導入効率ならびにCAR-T細胞集団の濃縮および均一化
全T細胞集団で拡大培養に成功し、拡大倍率は特定のドナーによって14倍~178倍であった。全T細胞集団の平均拡大倍率は76であった。
T細胞の拡大培養、形質導入効率ならびにCAR-T細胞集団の濃縮および均一化
全T細胞集団で拡大培養に成功し、拡大倍率は特定のドナーによって14倍~178倍であった。全T細胞集団の平均拡大倍率は76であった。
MOI 3で抗クローディン-3 CARベクター1により形質導入されたCAR-T細胞の形質導入効率(LNGFR陽性細胞頻度に基づく)は、複数のドナーおよびベクターバッチで41~60%であった。MOI 3で抗クローディン-3 CARベクター3により形質導入されたCAR-T細胞は、使用した3名のドナーで29~37%という、より低い形質導入効率であった。全対照CAR T細胞(抗CD19 CAR)は、MOI 3を用い、複数のドナーおよびベクターバッチで48~75%の形質導入効率であった。
100%のLNGFR+CAR-T細胞集団を生成するためのLNGFR+CAR-T細胞の濃縮は、生産された総てのCAR-T細胞バッチで、AutoMACS pro-separator濃縮(データは示されていない)と図2Aに示されるようにEasySep LNGFR濃縮の両方で成功した。
必要とされるLNGFR発現T細胞頻度に対するCAR-T細胞集団間の均一化は、生産されたCAR-Tバッチに関して図2Bに示されるように成功した。
AutoMACS Pro-Separatorを用いたCD4およびCD8陽性選択により、0日目に>95%のCD3+細胞集団を形質導入することができた。これによりベクターを所望の細胞種にのみ効率的に形質導入することができた。CD4/CD8陽性選択後の単球混入は最小限であり(<5%)、残存する単球は培養期間中に死滅し、形質導入後12日目に純粋なCD3+細胞集団が得られた。
健常ドナーから単離されたCD4+およびCD8+T細胞は総て、抗クローディン-3 CARまたは対照抗CD19 CARをコードするレンチウイルスベクターでの形質導入に成功した。レンチウイルスベクター1と3で形質導入効率に差が見られた。全T細胞集団で拡大培養に成功し、特定のCAR構築物では、ドナー内にいくらかの異常な拡大増殖が見られた。
AutoMACs pro-separatorおよびEasySep LNGFRマイクロビーズの両方の使用によるCAR-T細胞濃縮が成功し、その後の機能アッセイに100%のLNGFR+CAR-T集団の提供が可能であった。これに加え、必要とされるLNGFR+細胞頻度に対するCAR-T細胞集団間の均一化にも成功した。
生産された全CAR-T細胞が、抗クローディン-3 CARベクター1を試験するための機能アッセイで使用することができた。浮遊細胞で生産されたCAR-T細胞を次の実験に使用した。
実施例2:CAR発現の効果およびT細胞表現型
本研究の目的は、in vitroで抗クローディン-3 CAR-T細胞のトニックシグナル伝達(tonic signalling)(抗原非依存的シグナル伝達)の効果を評価することであった。トニックシグナル伝達を示すCAR-T細胞は、in vitroT細胞機能の障害および疲弊ならびにin vivo有効性の劣化をもたらす。トニックシグナル伝達は、CAR構造、リンカーまたはヒンジ、シグナル伝達ドメイン、表面での発現位置およびレベルの特性の組合せにより影響を受ける。トニックシグナル伝達は、細胞上清に分泌されるサイトカイン(IFNγ)のベースレベルの測定、活性化マーカー(CD69)および疲弊マーカー(PD-1およびTIM-3)の測定による持続型のT細胞表現型への分化、ならびに抗原非依存的シグナル伝達(pCD3ζ)の増強の測定により評価した。応答は、陰性対照の抗CD19 CARおよび陽性対照(GD2-28ζ)CAR(それぞれ低レベルおよび高レベルのトニックシグナル伝達を示す)に対して評価した。
本研究の目的は、in vitroで抗クローディン-3 CAR-T細胞のトニックシグナル伝達(tonic signalling)(抗原非依存的シグナル伝達)の効果を評価することであった。トニックシグナル伝達を示すCAR-T細胞は、in vitroT細胞機能の障害および疲弊ならびにin vivo有効性の劣化をもたらす。トニックシグナル伝達は、CAR構造、リンカーまたはヒンジ、シグナル伝達ドメイン、表面での発現位置およびレベルの特性の組合せにより影響を受ける。トニックシグナル伝達は、細胞上清に分泌されるサイトカイン(IFNγ)のベースレベルの測定、活性化マーカー(CD69)および疲弊マーカー(PD-1およびTIM-3)の測定による持続型のT細胞表現型への分化、ならびに抗原非依存的シグナル伝達(pCD3ζ)の増強の測定により評価した。応答は、陰性対照の抗CD19 CARおよび陽性対照(GD2-28ζ)CAR(それぞれ低レベルおよび高レベルのトニックシグナル伝達を示す)に対して評価した。
これらの結果は、抗CD19 CAR陰性対照および抗クローディン-3 CARは両方とも、陽性対照(GD2-28ζ)CAR-T細胞に比べて低レベルのトニックシグナル伝達を付与したことを示し、クローディン-3 CAR構築物に関してin vitroにおける低レベルの抗原非依存的活性化を示す。
材料および方法
陰性対照CARおよび陽性対照CARの作製
陰性対照抗CD19 CARは、4-1BB-CD3ζ細胞質シグナル伝達ドメインを有するFMC62 ScFvを用いて作製し、低レベルのトニックシグナル伝達応答を評価するための対照として本明細書で使用された。陽性対照CAR(GD2-28ζ)は、CH2-CH3 IgG1リンカーならびにCD28-CD3ζの膜貫通および細胞質にわたるドメイン(CD28-CD3ζ transmembrane and cytosolic spanning domain)を有する14g2a scFvを用いて作製した。ここで、EF1aプロモーターはCARの形質導入効率を高めるために使用され、トニックシグナル伝達応答を促進する傾向を高めるはずである。CD28ζ膜貫通および細胞質ドメインは、使用するレンチベクター形質導入プロモーターに依存しない4-1BBζ細胞質ドメインに比べて、トニックシグナル伝達レベルを上昇させるはずである。さらに、14g2a抗GD2 scFvクローンはオリゴマー化傾向を持ち、この特徴はGD2-28ζ CAR構造を特徴とし、CAR依存的シグナル伝達の内在的活性化をもたらす。陽性対照CARで使用されるIgG1 CH2-CH3細胞外リンカーも、観察されるトニックシグナル伝達レベルに寄与する可能性がある。
陰性対照CARおよび陽性対照CARの作製
陰性対照抗CD19 CARは、4-1BB-CD3ζ細胞質シグナル伝達ドメインを有するFMC62 ScFvを用いて作製し、低レベルのトニックシグナル伝達応答を評価するための対照として本明細書で使用された。陽性対照CAR(GD2-28ζ)は、CH2-CH3 IgG1リンカーならびにCD28-CD3ζの膜貫通および細胞質にわたるドメイン(CD28-CD3ζ transmembrane and cytosolic spanning domain)を有する14g2a scFvを用いて作製した。ここで、EF1aプロモーターはCARの形質導入効率を高めるために使用され、トニックシグナル伝達応答を促進する傾向を高めるはずである。CD28ζ膜貫通および細胞質ドメインは、使用するレンチベクター形質導入プロモーターに依存しない4-1BBζ細胞質ドメインに比べて、トニックシグナル伝達レベルを上昇させるはずである。さらに、14g2a抗GD2 scFvクローンはオリゴマー化傾向を持ち、この特徴はGD2-28ζ CAR構造を特徴とし、CAR依存的シグナル伝達の内在的活性化をもたらす。陽性対照CARで使用されるIgG1 CH2-CH3細胞外リンカーも、観察されるトニックシグナル伝達レベルに寄与する可能性がある。
CAR T細胞の解凍および培養
CAR-T細胞(低温凍結ストックから解凍した細胞または新鮮細胞)をTEXMACS培地に再懸濁させ、細胞密度を、10ng/mLのIL-7/IL-15を含むTEXMACS培地で2×106細胞/mLに調整した。再懸濁細胞を37℃、5%CO2の加湿インキュベーターに24時間置いた後、LNGFR濃縮を行った。
CAR-T細胞(低温凍結ストックから解凍した細胞または新鮮細胞)をTEXMACS培地に再懸濁させ、細胞密度を、10ng/mLのIL-7/IL-15を含むTEXMACS培地で2×106細胞/mLに調整した。再懸濁細胞を37℃、5%CO2の加湿インキュベーターに24時間置いた後、LNGFR濃縮を行った。
解凍後のCAR-T細胞 LNGFR濃縮
EASYSEP Human CD271 Positive Selection KitおよびEASYSEP Dextran RAPIDSPHERESを用い、LNGFR発現CAR-T細胞に正の選択を行った。CAR-T細胞を採取し、組織培養処理を施していない96ウェルプレートにて、EASYSEP Human FcR BlockerおよびEASYSEP Human CD271 Positive selection Cockailを添加したTEXMACS培地で10~20×106細胞の密度に再懸濁させ、室温で15分間インキュベートした。細胞懸濁液にEASYSEP Dextran RAPIDSPHERESを加え、室温で15分間インキュベートした。その後、EASYPLATE EASYSEPマグネットを用いてLNGFR発現細胞を選択し、10ng/mLのヒトIL-7/IL-15を添加したTEXMACS培地に再懸濁させ、37℃、5%CO2の加湿インキュベーターに72時間置いた後、続いてのアッセイまたは凍結保存を行った。凍結保存したLNGFR濃縮細胞を解凍し、10U/mLのIL-2を添加したTEXMACS培地中、2.5×106/ウェルの密度で播種し、37℃、5%CO2の加湿インキュベーターに24時間置いた。上清および細胞を続いてのアッセイに提供した。
EASYSEP Human CD271 Positive Selection KitおよびEASYSEP Dextran RAPIDSPHERESを用い、LNGFR発現CAR-T細胞に正の選択を行った。CAR-T細胞を採取し、組織培養処理を施していない96ウェルプレートにて、EASYSEP Human FcR BlockerおよびEASYSEP Human CD271 Positive selection Cockailを添加したTEXMACS培地で10~20×106細胞の密度に再懸濁させ、室温で15分間インキュベートした。細胞懸濁液にEASYSEP Dextran RAPIDSPHERESを加え、室温で15分間インキュベートした。その後、EASYPLATE EASYSEPマグネットを用いてLNGFR発現細胞を選択し、10ng/mLのヒトIL-7/IL-15を添加したTEXMACS培地に再懸濁させ、37℃、5%CO2の加湿インキュベーターに72時間置いた後、続いてのアッセイまたは凍結保存を行った。凍結保存したLNGFR濃縮細胞を解凍し、10U/mLのIL-2を添加したTEXMACS培地中、2.5×106/ウェルの密度で播種し、37℃、5%CO2の加湿インキュベーターに24時間置いた。上清および細胞を続いてのアッセイに提供した。
溶解液の作製およびタンパク質の定量
CAR-Tおよび非形質導入T細胞を培養物から採取し、2×106細胞を冷dPBS(カルシウムおよびマグネシウムを含む)に再懸濁させ、遠心分離し、得られた細胞ペレットを、冷溶解バッファーを繰り返しピペット操作することで溶解させた。この溶解液を遠心分離し、アリコートに分け、急速冷凍し、長期貯蔵のために-80℃で保存した。溶解液のタンパク質レベルは、ビシンコニン酸(BCA)アッセイを用いて定量した。
CAR-Tおよび非形質導入T細胞を培養物から採取し、2×106細胞を冷dPBS(カルシウムおよびマグネシウムを含む)に再懸濁させ、遠心分離し、得られた細胞ペレットを、冷溶解バッファーを繰り返しピペット操作することで溶解させた。この溶解液を遠心分離し、アリコートに分け、急速冷凍し、長期貯蔵のために-80℃で保存した。溶解液のタンパク質レベルは、ビシンコニン酸(BCA)アッセイを用いて定量した。
CAR-T細胞上清中のIFNγサイトカイン分泌の決定
ヒトIFNγメソスケールディスカバリー(MSD)プレートに試験サンプルを入れた。次に、これらのプレートを密封し、室温にてプレートシェーカーで90分間インキュベートした。プレートを洗浄し、各ウェルに検出抗体を加えた。これらのプレートを密封し、室温にてプレートシェーカーで2時間インキュベートした。この後、プレートを洗浄し、MSD Sector 600イメージャーで読み取った。6名のドナーの試験CAR T細胞のIFNγの分泌レベルの平均と平均の標準誤差を算出し、GraphPAD PRISM(Bonferroni一元分散分析)を用いてデータをプロットした。
ヒトIFNγメソスケールディスカバリー(MSD)プレートに試験サンプルを入れた。次に、これらのプレートを密封し、室温にてプレートシェーカーで90分間インキュベートした。プレートを洗浄し、各ウェルに検出抗体を加えた。これらのプレートを密封し、室温にてプレートシェーカーで2時間インキュベートした。この後、プレートを洗浄し、MSD Sector 600イメージャーで読み取った。6名のドナーの試験CAR T細胞のIFNγの分泌レベルの平均と平均の標準誤差を算出し、GraphPAD PRISM(Bonferroni一元分散分析)を用いてデータをプロットした。
CAR-T細胞表現型(CD69、TIM-3、PD-1)の決定
非形質導入T細胞およびCAR-T細胞を解凍し、計数した。2.5×105細胞/ウェルを96ウェルプレートに分注した。次に、細胞を洗浄し、適当な抗体混合物(CD3、CD8、CD69、TIM3、PD1に対する抗体を含有する)を各ウェルに加えた。細胞を暗所、室温で15分間インキュベートした後、DAPI live/dead色素を終濃度1μg/mLで含む培地に再懸濁させた。サンプルをフローサイトメトリーで分析し、フローサイトメトリーデータは、FLOWJO V10ソフトウエアを用いて解析した。
非形質導入T細胞およびCAR-T細胞を解凍し、計数した。2.5×105細胞/ウェルを96ウェルプレートに分注した。次に、細胞を洗浄し、適当な抗体混合物(CD3、CD8、CD69、TIM3、PD1に対する抗体を含有する)を各ウェルに加えた。細胞を暗所、室温で15分間インキュベートした後、DAPI live/dead色素を終濃度1μg/mLで含む培地に再懸濁させた。サンプルをフローサイトメトリーで分析し、フローサイトメトリーデータは、FLOWJO V10ソフトウエアを用いて解析した。
活性化/疲弊マーカーCD69、PD-1およびTIM-3の発現および共発現は、単一の生細胞をCD4+およびCD8+集団によって分類することにより生成した。CD4+細胞集団またはCD8+細胞集団としてゲーティングした後、活性化/疲弊マーカーを単一の陽性判定によってのみ特定した。続いて、3つの活性化/疲弊マーカーの単一、二重および三重陽性/陰性細胞集団を特徴付けるためにブールゲーティングロジックを適用した。
データ解析のために、陰性対照(抗CD19 CAR)、陽性対照(GD2-28ζ CAR)および抗クローディン-3 CARに対する、三重陽性(PD-1、TIM-3およびCD69)、二重陽性(CD69およびTIM-3、またはCD69およびPD-1、またはTIM-3およびPD-1)ならびに単一陽性(PD-1またはTIM-3またはCD69)の平均パーセンテージを6名のPBMCドナーについて算出した。データは、GraphPAD PRISM(Bonferroni一元分散分析)を用いて解析した。
CAR特異的CD3ζのリン酸化を介した下流シグナル伝達の決定
2×106のCAR-T細胞から溶解液を得、濃度を300μg/mLに均一化し、加熱した。これらの溶解液に抗pCD3ζ、抗CD3ζ、GAPDHおよび二次抗体を加えた後にロードした。タンパク質レベルは、PEGGY-SUEハイスループットキャピラリーウエスタン技術を用いて評価した。最大6名のドナーからの総CD3ζおよびGAPDHローディング対照に基づき、リン酸化CD3ζ(pCD3ζ)の正規化レベルを算出した。
2×106のCAR-T細胞から溶解液を得、濃度を300μg/mLに均一化し、加熱した。これらの溶解液に抗pCD3ζ、抗CD3ζ、GAPDHおよび二次抗体を加えた後にロードした。タンパク質レベルは、PEGGY-SUEハイスループットキャピラリーウエスタン技術を用いて評価した。最大6名のドナーからの総CD3ζおよびGAPDHローディング対照に基づき、リン酸化CD3ζ(pCD3ζ)の正規化レベルを算出した。
抗原非依存的シグナル伝達データ解析は、Compass for SWソフトウエア(PEGGY-SUE)を用いて行い、主要な指標を作成した。ここで、各染色のピーク下面積(AuP)を、ソフトウエアを用いて決定し、応答をGAPDH(総タンパク質のロード量)レベルのAuPに基づいて正規化した。試験CAR-T細胞(陽性対照(GD2-28ζ)および抗クローディン-3 CAR-T細胞)の正規化pCD3ζレベルを、陰性対照CAR-T細胞(抗CD19 CAR)で検出されたpCD3ζレベルの正規化値で割った。6名のドナーの試験CAR T細胞に関するCAR特異的リン酸化(pCD3ζ)レベルの平均と平均の標準誤差を算出した。データは、GraphPAD PRISM(Bonferroni一元分散分析)を用いてプロットした。
結果
CAR T細胞からのベースレベルのIFNγ分泌
T細胞によるIFNγ分泌はT細胞の活性化の重要な指標であり、抗原非依存的シグナル伝達は、部分的には、このサイトカインの分泌により評価することができる。図3Aに示されるデータは、陽性対照(GD2-28ζ)CAR-T細胞からのIFNγ分泌(22557±12903pg/mL)に比べて、抗クローディン-3 CAR T細胞からのIFNγ分泌(611.8±755.1pg/mL)が有意に低いことを示す。非形質導入T細胞(123.7±103.0pg/mL)、陰性対照(抗CD19 CAR;666.4±725.1pg/mL)および抗クローディン-3 CAR-T細胞の間に有意差は見られなかった(図3A)。
CAR T細胞からのベースレベルのIFNγ分泌
T細胞によるIFNγ分泌はT細胞の活性化の重要な指標であり、抗原非依存的シグナル伝達は、部分的には、このサイトカインの分泌により評価することができる。図3Aに示されるデータは、陽性対照(GD2-28ζ)CAR-T細胞からのIFNγ分泌(22557±12903pg/mL)に比べて、抗クローディン-3 CAR T細胞からのIFNγ分泌(611.8±755.1pg/mL)が有意に低いことを示す。非形質導入T細胞(123.7±103.0pg/mL)、陰性対照(抗CD19 CAR;666.4±725.1pg/mL)および抗クローディン-3 CAR-T細胞の間に有意差は見られなかった(図3A)。
ベースのT細胞の活性化(CD69+)および疲弊(TIM-3+およびPD-1+)表現型
活性化マーカー(CD69+)および疲弊マーカー(TIM-3+およびPD-1+)の増加を示すベースT細胞の持続型表現型への分化は、トニックシグナル伝達を検出するために使用したアッセイの一部を補完することができる。図3Bに示されるデータは、陰性対照(抗CD19 CAR)および抗クローディン-3 CAR-T細胞に比べて、陽性対照(GD2-28ζ CAR)で活性化および疲弊表現型が有意に増加していることを示す。陽性対照(GD2-28ζ CAR)では、CD4+T細胞(三重陽性:2.05±1.57%、二重陽性:6.89±3.61、単一陽性:14.59±7.36%)は、CD8+T細胞(三重陽性:0.42±0.4%、二重陽性:3.9±2.31%、単一陽性:14.18±4.75%)に比べて、活性化および疲弊表現型のより高い増加を示した。抗クローディン-3 CAR-T細胞では、CD4+T細胞(三重陽性:0.06±0.06%、二重陽性:0.71±0.44、単一陽性:2.99±0.96%)は、有意に低いCD8+T細胞(三重陽性:0.54±0.5%、二重陽性:0.61±0.25%、単一陽性:3.51±1.37%)に比べて、活性化および疲弊表現型のより高い増加を示した(図3B-G)。
活性化マーカー(CD69+)および疲弊マーカー(TIM-3+およびPD-1+)の増加を示すベースT細胞の持続型表現型への分化は、トニックシグナル伝達を検出するために使用したアッセイの一部を補完することができる。図3Bに示されるデータは、陰性対照(抗CD19 CAR)および抗クローディン-3 CAR-T細胞に比べて、陽性対照(GD2-28ζ CAR)で活性化および疲弊表現型が有意に増加していることを示す。陽性対照(GD2-28ζ CAR)では、CD4+T細胞(三重陽性:2.05±1.57%、二重陽性:6.89±3.61、単一陽性:14.59±7.36%)は、CD8+T細胞(三重陽性:0.42±0.4%、二重陽性:3.9±2.31%、単一陽性:14.18±4.75%)に比べて、活性化および疲弊表現型のより高い増加を示した。抗クローディン-3 CAR-T細胞では、CD4+T細胞(三重陽性:0.06±0.06%、二重陽性:0.71±0.44、単一陽性:2.99±0.96%)は、有意に低いCD8+T細胞(三重陽性:0.54±0.5%、二重陽性:0.61±0.25%、単一陽性:3.51±1.37%)に比べて、活性化および疲弊表現型のより高い増加を示した(図3B-G)。
CAR特異的CD3ζのリン酸化
結果の分析から、抗クローディン-3 CARのCAR pCD3ζの正規化レベル(0.68±0.39)は、陽性対照(GD2-28ζ)CAR(7.32±3.84)に比べて有意に低く、陰性対照(抗CD19)CAR pCD3ζとは有意差が見られなかった(図3H)。
結果の分析から、抗クローディン-3 CARのCAR pCD3ζの正規化レベル(0.68±0.39)は、陽性対照(GD2-28ζ)CAR(7.32±3.84)に比べて有意に低く、陰性対照(抗CD19)CAR pCD3ζとは有意差が見られなかった(図3H)。
IFNγ分泌、活性化(CD69+)および疲弊(TIM-3+およびPD-1+)表現型ならびにCAR pCD3ζレベルから得られた結果から、抗CD19 CARおよび抗クローディン-3 CARは両方とも、陽性対照(GD2-28ζ)CAR-T細胞に比べて低レベルのトニックシグナル伝達をもたらした。総CD3ζ染色から評価したT細胞のCAR形質導入レベルは、使用したプロモーターに基づいて差異を示した。EF1aプロモーターを用いて形質導入した陽性対照(GD2-28ζ)CAR-T細胞は、PGKプロモーターを用いて発現させた抗CD19 CARおよび抗クローディン-3 CARに比べてより高レベルのCAR特異的総CD3ζをもたらした。結果として、抗CD19 CARおよび抗クローディン-3 CARはまた、より低レベルのリン酸化CD3ζ、サイトカイン放出ならびに活性化および疲弊表現型への分化も示した。このことにより、ベクターの効率がトニックシグナル伝達を誘導する寄与因子となり得ることが再確認される。
プロモーター以外に、陽性対照(GD2-28ζ)CAR-T細胞とは異なり、抗CD19 CAR-T細胞および抗クローディン-3 CAR-T細胞は、IgG1 CH2-CH3リンカーを含まない4-1BBζの細胞質ドメインでも作製されて、トニックシグナル伝達効果を改善する。このデータにより、抗クローディン-3 CAR-T細胞は、in vitroでCAR-T細胞機能に悪影響を及ぼすようなトニックシグナル伝達および抗原非依存的活性化が低レベルであることが再確認される。
実施例3:クローディン発現細胞株に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の特異性
これらの研究の目的は、抗クローディン-3 CAR-T細胞の特異性の検証および機能活性の評価のためのクローディン-3発現細胞株を作製することであった。具体的には、抗クローディン-3 CAR-T細胞の細胞傷害性を、CYTOTOXレッドアッセイおよび標的細胞の集密度を用いて測定した。さらに、CAR-T細胞の活性化は、クローディン-3発現細胞と24時間共培養した後にメソスケールディスカバリー(MSD)アッセイを用いてIFNγ放出を測定することにより評価した。結果は、抗クローディン-3 CAR-T細胞は主としてhCLDN3に応答して殺傷し、他のヒトクローディンとの細胞傷害性の交差反応性はほとんど無いか全く無いことを示す。
これらの研究の目的は、抗クローディン-3 CAR-T細胞の特異性の検証および機能活性の評価のためのクローディン-3発現細胞株を作製することであった。具体的には、抗クローディン-3 CAR-T細胞の細胞傷害性を、CYTOTOXレッドアッセイおよび標的細胞の集密度を用いて測定した。さらに、CAR-T細胞の活性化は、クローディン-3発現細胞と24時間共培養した後にメソスケールディスカバリー(MSD)アッセイを用いてIFNγ放出を測定することにより評価した。結果は、抗クローディン-3 CAR-T細胞は主としてhCLDN3に応答して殺傷し、他のヒトクローディンとの細胞傷害性の交差反応性はほとんど無いか全く無いことを示す。
材料および方法
RKO-KO細胞株、RKO-KOヒトCLDN3 GFP細胞株およびRKO-KOマウスCLDN3 GFP細胞株の作製および特性評価
RKO-KO細胞株は、CRISPR-CAS編集技術を用いて大腸癌(RKO)細胞株のCLDN3遺伝子をノックアウトすることにより作製した。
RKO-KO細胞株、RKO-KOヒトCLDN3 GFP細胞株およびRKO-KOマウスCLDN3 GFP細胞株の作製および特性評価
RKO-KO細胞株は、CRISPR-CAS編集技術を用いて大腸癌(RKO)細胞株のCLDN3遺伝子をノックアウトすることにより作製した。
選択されたRKO-KOクローンを、抗CLDN3抗体を用いたフローサイトメトリーによりさらに試験して、細胞外CLDN3発現の検出の欠如を確認した。hCLDN3を過剰発現する細胞株、mCLDN3を過剰発現する細胞株および他のヒトクローディンを過剰発現する細胞株のさらなる作製のための親株として、RKO-KOクローン26.1を一次クローンとして選択した。
ヒトCLDN3を過剰発現するRKO-KO細胞株およびマウスCLDN3を過剰発現するRKO-KO細胞株は、RKO-KOクローン26.1細胞株に、MOI 5の(i)C末端モノマーGFPタグでタグ付けされたタンパク質として発現させるヒトCLDN3遺伝子または(ii)C末端モノマーGFPタグでタグ付けされたタンパク質として発現させるマウスCLDN3遺伝子のいずれかを含有する市販のレンチウイルスベクター(LV)と、ピューロマイシン選択マーカーとで形質導入を行うことにより作製した。フローサイトメトリーを使用して形質導入効率(GFP発現)を評価した。
モノクローナル細胞株は、ヘテロ集団からの単一細胞選別により、GFPを高、中および低レベルで発現する細胞を選択することによって樹立した。
ヒトCLDNファミリーメンバーであるCLDN4、CLDN5、CLDN6、CLDN8、CLDN9またはCLDN17を発現するポリクローナルRKO-KO細胞株は、上記と同様の方法を用いて、RKO-KOクローン26.1細胞株に、C末端モノマーGFPでタグ付けされたタンパク質として発現させるCLDN4、CLDN5、CLDN6、CLDN8、CLDN9またはCLDN17遺伝子のいずれかをコードする市販のレンチウイルスで、ピューロマイシン選択マーカーとともに形質導入を行うことにより作製した。
qPCRによるRKO-KO細胞株およびRKO-KO形質導入細胞株の特性評価
RKO-KO非形質導入細胞ならびにCLDN3、4、6、9、17およびmCLDN3をそれぞれ過剰発現するRKO-KOにおいて、ヒトクローディン3、4、5、6、9および17ならびにマウスCLDN3遺伝子のmRNA発現をハウスキーピング遺伝子ACTBと比較して評価した。mRNA発現は、リアルタイム定量的PCR(RT-qPCR)により検出した。RT-qPCRの結果は、形質導入されたCLDNは各RKO-KO細胞株において過剰発現していることを示した(データは示されていない)。
RKO-KO非形質導入細胞ならびにCLDN3、4、6、9、17およびmCLDN3をそれぞれ過剰発現するRKO-KOにおいて、ヒトクローディン3、4、5、6、9および17ならびにマウスCLDN3遺伝子のmRNA発現をハウスキーピング遺伝子ACTBと比較して評価した。mRNA発現は、リアルタイム定量的PCR(RT-qPCR)により検出した。RT-qPCRの結果は、形質導入されたCLDNは各RKO-KO細胞株において過剰発現していることを示した(データは示されていない)。
CAR-T細胞の解凍および培養
低温凍結CAR-T細胞を使用した場合、細胞を解凍し、TEXMACSに再懸濁させた。いくつかの実験では、本明細書の他所に記載したようにCAR-T細胞を濃縮した。
低温凍結CAR-T細胞を使用した場合、細胞を解凍し、TEXMACSに再懸濁させた。いくつかの実験では、本明細書の他所に記載したようにCAR-T細胞を濃縮した。
INCUCYTE殺傷アッセイのための共培養設定
標的細胞を細胞培養培地に2×105細胞/mLの密度で再懸濁させた後、アッセイプレートの各ウェルに移し、2×104細胞/ウェルとした。次に、アッセイ培養プレートを36.5℃/5%CO2の加湿INCUCYTE S3に移し、24時間後にCAR-T細胞との共培養を行った。
標的細胞を細胞培養培地に2×105細胞/mLの密度で再懸濁させた後、アッセイプレートの各ウェルに移し、2×104細胞/ウェルとした。次に、アッセイ培養プレートを36.5℃/5%CO2の加湿INCUCYTE S3に移し、24時間後にCAR-T細胞との共培養を行った。
各アッセイウェルから細胞上清を取り出し、500nMのCYTOTOXレッド試薬を含有する新鮮な細胞培養培地に置き換え、次いで、プレートを36.5℃/5%CO2の加湿INCUCYTE S3に移した後、エフェクター細胞(CAR-T細胞)を加えた。CAR-T細胞および非形質導入T細胞を細胞培養培地に再懸濁させて密度を2×105細胞/mLとし、ウェルに加えた。アッセイプレートを37℃/5%CO2の加湿INCUCYTE S3に入れた。画像の取得は、6日間にわたって2時間間隔とした。画像解析を行って、標的細胞の死滅を示す赤色総面積の特異的可視化の増加を確認し、赤色総面積マスクを作成して総面積(μm2/画像)を決定した。正規化は各ドナー内で行った。
MSDによるサイトカイン濃度の測定
均一化または濃縮したT細胞を標的細胞と1:1のE:T比(エフェクター細胞:標的細胞、ここで、「エフェクター」は形質導入されたCAR-T細胞である)で混合し、37℃、5%CO2で共培養した。24時間後、プレートを遠心分離し、適当な検出抗体(スルホタグ抗hIFNγ、スルホタグ抗hTNFaおよびスルホタグ抗hIL2 Ab)を用い、実施例2で上記されたものと同様の方法を用いてサイトカイン分泌を定量するために上清を採取した。
均一化または濃縮したT細胞を標的細胞と1:1のE:T比(エフェクター細胞:標的細胞、ここで、「エフェクター」は形質導入されたCAR-T細胞である)で混合し、37℃、5%CO2で共培養した。24時間後、プレートを遠心分離し、適当な検出抗体(スルホタグ抗hIFNγ、スルホタグ抗hTNFaおよびスルホタグ抗hIL2 Ab)を用い、実施例2で上記されたものと同様の方法を用いてサイトカイン分泌を定量するために上清を採取した。
結果
クローディンを発現するRKO KOに対するCAR T細胞の活性化応答
非形質導入細胞、抗CD19 CAR-T細胞(対照)または抗クローディン-3 CAR-T細胞を、クローディン3と密接に関連するクローディンタンパク質を発現するRKO KO細胞株と共培養した。次いで、これらの共培養物から上清を採取し、目的のサイトカインを定量した。これらの実験からのデータを図4A~4Dおよび表3に示す。
クローディンを発現するRKO KOに対するCAR T細胞の活性化応答
非形質導入細胞、抗CD19 CAR-T細胞(対照)または抗クローディン-3 CAR-T細胞を、クローディン3と密接に関連するクローディンタンパク質を発現するRKO KO細胞株と共培養した。次いで、これらの共培養物から上清を採取し、目的のサイトカインを定量した。これらの実験からのデータを図4A~4Dおよび表3に示す。
まず、全パネルの細胞株に応答したCAR-T細胞によるIL-2、IFNγおよびTNFαの分泌を調べた。hCLDN3に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の劇的な応答以外、図4Aに示されるデータは、hCLDN4に応答した3種類のサイトカイン総ての分泌増加は小さいことを示す。
次に、6名のドナーのIFNγ応答を調べた実験において、コアパネルの細胞株(hCLDN4、hCLDN6およびhCLDN9)に着目した(図4Bおよび4Cに示す)。この場合にも、抗クローディン-3 CAR-T細胞はhCLDN4に応答し、この実験では、hCLDN9に対する応答も見られた。hCLDN4およびhCLDN9に応答した抗クローディン-3 CAR-T細胞から分泌されたIFNγの抗CD19対照CAR-T細胞に対する倍率変化は、それぞれ25および14.3であった。この応答は有意であるが、hCLDN3共培養における2495倍という高い応答と比べると大局的に把握される。
これらの2つの実験からのデータは、7名の追加のドナーからのサイトカイン分泌を示した図4Dに示される情報によってさらに裏付けられる。これらのドナーのうち1名だけがhCLDN9に対する応答を示したが、hCLDN4にはより一貫した応答が見られた(この場合もやはり、これは最小であった)。この図に示されるドナーの一部をまた次に使用した(12031、92024およびC1700657)。これらの各場合において、データは従前の結果を裏付けた。
hCLDN3に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の強い応答以外に、最も一貫した応答はmCLDN3に対する応答であった。これはIFNγだけでなくIL-2およびTNFαの上方制御の形でも見られた(図4A、4Bおよび4C)。この応答の有意性は図4Bおよび4Cならびに表3にも示され、抗クローディン-3 CAR-T細胞のIFNγ応答は、抗CD19対照CAR-T細胞の応答の439倍であった。
CAR-T細胞によるRKO細胞の殺傷
CAR-T細胞と培養した際の標的細胞の生存率を具体的に調べるために、いくつかの殺傷アッセイを行って、T細胞の活性化(サイトカイン応答により測定)がどのように細胞傷害性およびその後の標的細胞のアポトーシスに変換されるかを決定した。
CAR-T細胞と培養した際の標的細胞の生存率を具体的に調べるために、いくつかの殺傷アッセイを行って、T細胞の活性化(サイトカイン応答により測定)がどのように細胞傷害性およびその後の標的細胞のアポトーシスに変換されるかを決定した。
この一連の実験から収集したデータを表4にまとめる(アッセイエンドポイントにおける生細胞率%として報告)。hCLDN4、hCLDN6またはhCLDN9の生存率の低下に至った実験はなかったが、mCLDN3に対する応答が見られる場合があった。これは96時間で最も顕著であり、RKO KO mCLDN3は71%および86%に達するか、または2名のドナーからの抗クローディン-3 CAR-T細胞とともに培養した場合には最大応答に達した。
抗クローディン-3CAR-T細胞のCLDN3特異的細胞傷害性応答を確認するために、6名のドナーおよびコアパネルの細胞株で実験を行った。集密度%(図5Aおよび5B)およびCYTOTOX発色または生細胞率%(図6A-C)の2つの測定値を使用した。これらのうち第1の集密度%は、特定の共培養に特異的な標的細胞数の変化によって細胞殺傷を示す。第2の測定値は、生存率の低下がCYTOTOX色素の流入をもたらす場合に起こる赤い発色を定量する。細胞死が増加すると、CYTOTOXレッド応答が高くなり、生細胞率%は低くなった。このデータを収集するために使用した画像の例を図5Aに示す。
集密度%の変化は、特に、抗クローディン-3 CAR-T細胞を、hCLDN3またはmCLDN3のいずれかを発現するRKO KOとともに培養した場合に見られたが、IFNγ分泌の場合と同様に、hCLDN3に対する応答の規模がはるかに大きかった。このことは生細胞率%の測定値により確認され、抗クローディン-3 CAR-T細胞をRKO KO mCLDN3またはRKO KO hCLDN3と共培養した場合に対照に比べて有意な細胞傷害性効果が見られた。
抗クローディン-3 CAR-T細胞のmCLDN3発現細胞との交差反応
マウス組織を用いていくつかの関連実験を行うことができるため、抗クローディン-3 CAR-T細胞がどのようにmCLDN3と反応するかの理解のために有用である。本明細書で行った実験は一貫して、抗クローディン-3 CAR-T細胞がmCLDN3発現により活性化されてIFNγ、TNFαおよびIL-2の分泌をもたらすことを示す。hCLDN3に対する応答ほど高くはないが、活性化されたT細胞は、標的細胞の消失によって示される有意な細胞傷害性応答を示す。
マウス組織を用いていくつかの関連実験を行うことができるため、抗クローディン-3 CAR-T細胞がどのようにmCLDN3と反応するかの理解のために有用である。本明細書で行った実験は一貫して、抗クローディン-3 CAR-T細胞がmCLDN3発現により活性化されてIFNγ、TNFαおよびIL-2の分泌をもたらすことを示す。hCLDN3に対する応答ほど高くはないが、活性化されたT細胞は、標的細胞の消失によって示される有意な細胞傷害性応答を示す。
このデータの大部分は異なるレベルのmCLDN3を発現する細胞株で行ったものであるが、応答をさらに理解するために、高レベルまたは低レベルのmCLDN3を発現する少数の細胞株も使用した。これらの条件では、活性化応答は、抗クローディン-3 CAR-T細胞を、高レベルでmCLDN3を発現するRKO KO細胞とともに培養した場合にのみ見られた。
抗クローディン-3 CAR-T細胞は他のヒトクローディンタンパク質に応答して殺傷しない
本明細書に示されるいずれの実験でも、hCLND6、hCLDN5、hCLDN8またはhCLDN17に応答した抗クローディン-3 CAR-T細胞の活性化は見られなかった。しかしながら、サイトカインの分泌により示されたhCLDN4およびhCLDN9に対する反応性はいくらかあった。図4Aで有意な活性化応答が示されているが、それはhCLDN3およびmCLDN3に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の応答には匹敵しない。明らかに、これは殺傷応答に当たらず、これは抗クローディン-3 CAR-T細胞がhCLDN3以外のヒトクローディンに応答して有意に殺傷しないことを示す。
本明細書に示されるいずれの実験でも、hCLND6、hCLDN5、hCLDN8またはhCLDN17に応答した抗クローディン-3 CAR-T細胞の活性化は見られなかった。しかしながら、サイトカインの分泌により示されたhCLDN4およびhCLDN9に対する反応性はいくらかあった。図4Aで有意な活性化応答が示されているが、それはhCLDN3およびmCLDN3に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の応答には匹敵しない。明らかに、これは殺傷応答に当たらず、これは抗クローディン-3 CAR-T細胞がhCLDN3以外のヒトクローディンに応答して有意に殺傷しないことを示す。
本明細書に示されるデータは、抗クローディン-3 CAR-T細胞が、少なくとも一部は、hCLDN4およびhCLDN9により活性化されることを示す。この応答はhCLDN3に対する応答よりも有意に低く、細胞傷害性効果または細胞死に当たらない。しかしながら、抗クローディン-3 CAR-T細胞は、mCLDN3と交差反応し、標的細胞の部分的な殺傷が示されている。このデータは、抗クローディン-3 CAR-T細胞が主としてhCLDN3に応答して殺傷し、他のヒトクローディンとの細胞傷害性の交差反応性はほとんどないか全く無いことを示す。
実施例4:クローディン-3陽性腫瘍細胞株に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の細胞傷害性
本研究の目的は、この構築物を発現するT細胞の、ヒトクローディン-3(hCLDN3)発現標的細胞を特異的に殺傷する傾向に基づき、抗クローディン-3 CARの発現および細胞傷害効力を示すことである。これらのデータは、抗クローディン-3 CAR-T細胞がIFNγを分泌し、大腸癌、乳癌および膵臓癌に由来するhCLDN3発現癌細胞株を殺傷できることを示す。
本研究の目的は、この構築物を発現するT細胞の、ヒトクローディン-3(hCLDN3)発現標的細胞を特異的に殺傷する傾向に基づき、抗クローディン-3 CARの発現および細胞傷害効力を示すことである。これらのデータは、抗クローディン-3 CAR-T細胞がIFNγを分泌し、大腸癌、乳癌および膵臓癌に由来するhCLDN3発現癌細胞株を殺傷できることを示す。
材料および方法
MACSQuant Tyto選別によるLNGFR陽性CAR-T細胞の濃縮
細胞をバッファーで洗浄し、1:50希釈のLNGFR PE抗体で4℃にて30分間染色した後、MACSQuant Tyto選別を用いて、製造者の説明書に従って細胞を選別した。本明細書に記載の実験に使用したCAR-T細胞は総て、少なくとも90%LNGFR陽性の純度を有した。
MACSQuant Tyto選別によるLNGFR陽性CAR-T細胞の濃縮
細胞をバッファーで洗浄し、1:50希釈のLNGFR PE抗体で4℃にて30分間染色した後、MACSQuant Tyto選別を用いて、製造者の説明書に従って細胞を選別した。本明細書に記載の実験に使用したCAR-T細胞は総て、少なくとも90%LNGFR陽性の純度を有した。
T細胞表面のCAR分子の定量
1×105細胞および50μLのBangs Labs Quantum Simply Cellularビーズを抗LNGFR PEに1:20希釈で、または抗hCLDN3 PEに1:50希釈で再懸濁させ、4℃で30分間インキュベートした。細胞およびビーズを2回洗浄した後、細胞およびビーズのPEシグナルをCytoFLEX S機で測定した。
1×105細胞および50μLのBangs Labs Quantum Simply Cellularビーズを抗LNGFR PEに1:20希釈で、または抗hCLDN3 PEに1:50希釈で再懸濁させ、4℃で30分間インキュベートした。細胞およびビーズを2回洗浄した後、細胞およびビーズのPEシグナルをCytoFLEX S機で測定した。
細胞殺傷アッセイのための共培養設定
INCUCYTE殺傷アッセイのための共培養は、INCUCYTE S3に代えてINCUCYTE Zoomを使用したこと以外は、実施例3で上記したように設定した。
INCUCYTE殺傷アッセイのための共培養は、INCUCYTE S3に代えてINCUCYTE Zoomを使用したこと以外は、実施例3で上記したように設定した。
XCELLIGENCE殺傷アッセイのための共培養は、標的細胞を細胞培養プレートに25,000細胞/ウェルの密度で播種することにより設定し、XCELLIGENCEリアルタイム細胞分析(RTCA)装置の細胞培養インキュベーター内で培養した。播種のおよそ20時間後に、エフェクター細胞を0.5:1または1:1 CAR-T細胞:標的細胞比で加え、細胞培養インキュベーターに戻した。使用した標的細胞は、下表5に示す癌細胞株であった。
MSDによるサイトカイン濃度の測定
標的細胞株を再懸濁させた後、2×104または2.5×104細胞を96ウェルプレート播種した。次に、均一化または濃縮したT細胞をプレートに1:1のE:T比(エフェクター細胞:標的細胞、ここで、「エフェクター」は形質導入されたCAR-T細胞である)で加え、37℃、5%CO2で24~48時間共培養した。共培養後、プレートを遠心分離し、実施例2で上記したように、適当な検出抗体を用いてサイトカイン分泌を定量するために上清を採取した。
標的細胞株を再懸濁させた後、2×104または2.5×104細胞を96ウェルプレート播種した。次に、均一化または濃縮したT細胞をプレートに1:1のE:T比(エフェクター細胞:標的細胞、ここで、「エフェクター」は形質導入されたCAR-T細胞である)で加え、37℃、5%CO2で24~48時間共培養した。共培養後、プレートを遠心分離し、実施例2で上記したように、適当な検出抗体を用いてサイトカイン分泌を定量するために上清を採取した。
結果
CAR発現およびhCLDN3発現の定量
T細胞表面でのCAR分子の発現は、CAR機能の必要条件である。LNGFR発現を、CAR発現の代わりに測定した。LNGFRおよびCAR分子は1:1比で変換されるはずであるが、タンパク質の安定性の潜在的な違いのために、LNGFRの定量はCAR分子数の推定に過ぎない。
CAR発現およびhCLDN3発現の定量
T細胞表面でのCAR分子の発現は、CAR機能の必要条件である。LNGFR発現を、CAR発現の代わりに測定した。LNGFRおよびCAR分子は1:1比で変換されるはずであるが、タンパク質の安定性の潜在的な違いのために、LNGFRの定量はCAR分子数の推定に過ぎない。
非形質導入細胞(UT)は10,000~20,000(図7A)というLNGFR発現の極めて低いシグナルを示したに過ぎず、これはバックグラウンドシグナルであると考えられた。
ドナー12031および92024は、表面に平均190,000および166,000のLNGFR分子を有し、ドナーD5は、表面に301,000の分子を有した。この違いはおそらくT細胞生成の変動によるものであった。
本明細書で従前に記載されたように、hCLDN3ノックアウトRKO細胞株(RKO-KO)を作製し、機能アッセイの陰性対照として使用した。種々のレベルでhCLDN3を発現するRKO-KO細胞(ポリクローナルRKO-KO hCLDN3細胞株;選別された非単一細胞)または高発現に関して選別されたRKO-KO細胞(RKO-KO hCLDN3 H12)または低発現に関して選別されたRKO-KO細胞(RKO-KO hCLDN3 L14)の殺傷は、CAR効力の指標である。hCLDN3発現の差は、発現をQuantum Simply Cellularビーズおよび抗CLDN3 PEで定量することにより確認した(図7B)。RKO-KO細胞は、ビーズレベルを下回るシグナルを示したので、それらのhCLDN3レベルは0と見なされた。RKO-KO hCLDN3 L14低細胞は、表面に平均数80,000のhCLDN3分子を有し、一方、RKO-KO hCLDN3 H12高細胞は、表面に平均数800,000のhCLDN3分子を有した。よって、これらの2つの細胞株は、hCLDN3発現に10倍の差を有した。
CAR-T細胞による細胞傷害性
図8A~8Dは、90時間のインキュベーションでのIncuCyte殺傷アッセイ例を示す。hCLDN3を低レベルで発現するRKO-KO細胞またはRKO-KO細胞とともにインキュベートしたLNGFR濃縮抗CD19対照CAR-T細胞(図8A)または抗クローディン-3 CAR-T細胞(図8B)の画像例を示し、対応する殺傷曲線は、抗クローディン-3 CAR-T細胞では細胞傷害性を示すが、対照では示さない(図8C)。抗クローディン-3 CAR-T細胞を標的細胞株とともにインキュベートすると、赤色色素の面積で測定されるシグナル生成が認められた。定量および正規化データは図8Cに示され、標的陰性細胞とともにインキュベートした抗クローディン-3 CAR-T細胞は細胞溶解に至らなかったが、hCLDN3発現RKO細胞とともにインキュベートした抗クローディン-3 CAR-T細胞は完全な標的細胞殺傷に至り、一方、抗CD19対照は至らなかった。
図8A~8Dは、90時間のインキュベーションでのIncuCyte殺傷アッセイ例を示す。hCLDN3を低レベルで発現するRKO-KO細胞またはRKO-KO細胞とともにインキュベートしたLNGFR濃縮抗CD19対照CAR-T細胞(図8A)または抗クローディン-3 CAR-T細胞(図8B)の画像例を示し、対応する殺傷曲線は、抗クローディン-3 CAR-T細胞では細胞傷害性を示すが、対照では示さない(図8C)。抗クローディン-3 CAR-T細胞を標的細胞株とともにインキュベートすると、赤色色素の面積で測定されるシグナル生成が認められた。定量および正規化データは図8Cに示され、標的陰性細胞とともにインキュベートした抗クローディン-3 CAR-T細胞は細胞溶解に至らなかったが、hCLDN3発現RKO細胞とともにインキュベートした抗クローディン-3 CAR-T細胞は完全な標的細胞殺傷に至り、一方、抗CD19対照は至らなかった。
表6は、標的細胞の50%が殺傷されたことを示す、最大応答の50%に達するのに必要とされる時間を示す。これらの値は、hCLDN3発現の差により説明され得るアッセイ間の差を明らかにしたが、これは実験間で一貫性がなかった。いくつかの実験では、最大応答の50%は24~41時間後に達成されたが、他の実験では、51時間後、74時間までに最大応答の50%を示した。T細胞および標的細胞が6名のドナーの総てで等しく処理された他のデータ(示されていない)は、6名中4名のドナーで80~86時間に、1名のドナーでは68時間に拡散の低下を示し、1名のドナーは、96時間の実験内に50%の細胞傷害性に達しなかった。殺傷速度の差は説明できなかったが、重要なことに、総て実験で完全な標的細胞溶解に至った。
クローディン-3発現細胞株HT-29-LUCに対するxCELLigence法でも、同様の細胞傷害性結果が得られた(図8D)。100%の細胞傷害性が3名のドナーに1:1比で見られ、100%の細胞傷害性は80時間後、30時間後および50時間後に達成された。1:2比(エフェクター:標的)での100%の細胞傷害性は、40時間後および60時間後に達成された。xCELLigence実験と同様にして行った共培養は、MSDによりサイトカイン分泌に関して分析した(データは示されていない)。インターフェロンγ(IFNγ)は、凍結および解凍したドナーおよびT細胞をHT-29-LUCと共培養した際に新鮮状態で使用したドナーに検出されたが、細胞株を伴わずにインキュベートした場合には検出されなかった。
クローディン-3発現細胞に応答した非形質導入細胞または抗CD19対照CAR-T細胞によるIFNγの分泌は、クローディン-3を発現しない細胞に応答したものと同レベルであった。これらの結果は、非特異的サイトカイン分泌が見られなかったことを示唆する。クローディン-3を発現しない標的細胞に応答した抗クローディン-3 CAR-T細胞による分泌は、陰性対照と同等のバックグラウンドサイトカイン分泌をもたらしたが、このことは抗クローディン-3 CARは標的細胞上の他の分子を認識しないことを示す。
抗クローディン-3 CAR-T細胞をクローディン-3発現標的細胞と培養すると、実施した8実験の総てでIFNγ分泌をもたらした。実際のサイトカイン測定量は実験間で異なったが、総ての場合で、その標的に応答した抗クローディン-3 CAR-T細胞による特異的サイトカイン分泌は、標的陰性細胞に応答した抗クローディン-3 CAR-T細胞の少なくとも100倍であった。
RKO-KO CLDN3発現標的細胞の力価測定
最大応答(完全な標的細胞殺傷)は細胞株間で異なるが、部分的な標的細胞殺傷も示し得る。これは不十分な細胞傷害性エフェクター機能によるものである可能性があり、総てではない腫瘍細胞が標的を発現する場合にも起こる。最大応答の違いを決定するためおよびIncuCyteアッセイで部分的な殺傷が達成可能であることを確認するために、標的細胞の力価測定を行った。RKO-KOおよびRKO-KO hCLDN3ポリクローナル細胞を種々の比率で混合し、抗クローディン-3 CAR-T細胞とともにインキュベートした。RKO-KO細胞の2%だけがhCLDN3を発現した場合にはシグナルは確認されなかったが、シグナルの増大はより高い割合のhCLDN3発現細胞で確認できた(図9)。これらの結果は、同じ標的細胞株を比べた場合に、最大応答の違いで確認可能な部分的な殺傷が達成され得ることを示す。
最大応答(完全な標的細胞殺傷)は細胞株間で異なるが、部分的な標的細胞殺傷も示し得る。これは不十分な細胞傷害性エフェクター機能によるものである可能性があり、総てではない腫瘍細胞が標的を発現する場合にも起こる。最大応答の違いを決定するためおよびIncuCyteアッセイで部分的な殺傷が達成可能であることを確認するために、標的細胞の力価測定を行った。RKO-KOおよびRKO-KO hCLDN3ポリクローナル細胞を種々の比率で混合し、抗クローディン-3 CAR-T細胞とともにインキュベートした。RKO-KO細胞の2%だけがhCLDN3を発現した場合にはシグナルは確認されなかったが、シグナルの増大はより高い割合のhCLDN3発現細胞で確認できた(図9)。これらの結果は、同じ標的細胞株を比べた場合に、最大応答の違いで確認可能な部分的な殺傷が達成され得ることを示す。
hCLDN3発現とCAR-Tの活性化の間の関係
CAR-T細胞が標的の密度にどのように応答するかを理解することは、別の状況での標的発現の効果を予測する助けとなり得る。T細胞の活性化と標的発現の間の関係を調べるために実験を行った。
CAR-T細胞が標的の密度にどのように応答するかを理解することは、別の状況での標的発現の効果を予測する助けとなり得る。T細胞の活性化と標的発現の間の関係を調べるために実験を行った。
hCLDN3発現は、hCLDN3発現の勾配を作り出すために、hCLDN3 mRNA(in vitroで線状化プラスミドからmMESSAGE mMACHINE T7 Ultraキットを用いて生成)によるhCLDN3ノックアウト(KO)細胞株(RKO-KO)のヌクレオフェクションによって厳格に制御した(図10A)。これにより、hCLDN3に対するT細胞応答に影響を及ぼす可能性のある変動因子(他のバイオマーカーなど)とは独立した、十分に定義された系で研究を実施することができた。hCLDN3の発現を確認した後、標的細胞をCAR-T細胞とともに培養し、活性化応答をCD69発現(これまでの実施例に記載されているようにフローサイトメトリーにより測定)またはサイトカイン分泌(IFNg/グランザイムB)のいずれかによって評価した。
各実験において、抗クローディン-3 CAR-T細胞およびhCLDN3発現に特異的な活性化を観察した。このhCLDN3依存的活性化は、標的発現とIFNγおよびグランザイムBの分泌の間の相関を示した(図10Cおよび10Dおよび表7)。統計学的解析は行わなかったが、hCLDN3陽性集団の大きさとCD69発現の間にも明確な関係があり、標的発現100%でプラトーとなった(図10B)。全体として、これは標的発現とCAR-T活性化との関係を示している。
上記の実験において、RKO-KOに、hCLDN3陽性集団が漸減する標的勾配を作り出す最適化された勾配でヌクレオフェクションを行った。別の実験で、細胞集団全体でhCLDN3の漸減発現の効果を検討した(表8)。この場合、データは、hCLDN3発現が漸増すると、T細胞の活性化が漸減する(IFNγ分泌により示される)ことを示唆した。CD69発現は、各発現レベル間で一貫していた。
評価値は、抗クローディン-3と抗CD19対照CAR-T細胞の間のIFNγレベルの倍率変化として報告する。CL=信頼区間。
3つの異なる適応症からの癌細胞株のhCLDN3発現およびT細胞の活性化に関するスクリーニング
上記の研究では、抗クローディン-3 CAR-T細胞の応答は、種々のレベルの外来性hCLDN3を発現する1つの大腸癌細胞株についてのみ検討した。ここでは、内在性hCLDN3を発現する3つの主要な適応症(大腸、膵臓および乳癌)からの31の癌細胞株のパネルに対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の応答を、それぞれ陽性対照および陰性対照としてHT-29-LUC細胞株およびRKO-KO細胞株を含めて評価した。まず、大腸癌(図11A)、膵臓癌(図11B)および乳癌(図11C)由来の細胞株を、フローサイトメトリーおよびリアルタイム定量的PCR(RT-qPCR)により、hCLDN3発現に関してスクリーニングした。総ての細胞株で0%~100%の範囲の種々のレベルのhCLDN3発現が検出された(図11A~11C、左)。興味深いことに、SW403またはSW480などの部分的陽性細胞株において、十分に定義された陽性および陰性集団の代わりにhCLDN3抗体とともに細胞をインキュベートした場合に、全集団のシフトが見られた。hCLDN3遺伝子の発現レベルを同じ細胞株パネルにおいてRT-qPCRにより定量したところ(図11A~11C、中央)、CLDN3 mRNAの量に同様のパターンが見られた。CRISPRの方法論により、陰性細胞株対照(RKO-KO)でも少量のhCLDN3 mRNAが検出できた。RT-qPCRとフローサイトメトリーのデータを比較すると、両アッセイでHT-29-LUC、T84およびSW403は最高のクローディン3発現株であり、RKO-KOおよびCOLO320-DMは最低の発現株であったことが認められた。
上記の研究では、抗クローディン-3 CAR-T細胞の応答は、種々のレベルの外来性hCLDN3を発現する1つの大腸癌細胞株についてのみ検討した。ここでは、内在性hCLDN3を発現する3つの主要な適応症(大腸、膵臓および乳癌)からの31の癌細胞株のパネルに対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の応答を、それぞれ陽性対照および陰性対照としてHT-29-LUC細胞株およびRKO-KO細胞株を含めて評価した。まず、大腸癌(図11A)、膵臓癌(図11B)および乳癌(図11C)由来の細胞株を、フローサイトメトリーおよびリアルタイム定量的PCR(RT-qPCR)により、hCLDN3発現に関してスクリーニングした。総ての細胞株で0%~100%の範囲の種々のレベルのhCLDN3発現が検出された(図11A~11C、左)。興味深いことに、SW403またはSW480などの部分的陽性細胞株において、十分に定義された陽性および陰性集団の代わりにhCLDN3抗体とともに細胞をインキュベートした場合に、全集団のシフトが見られた。hCLDN3遺伝子の発現レベルを同じ細胞株パネルにおいてRT-qPCRにより定量したところ(図11A~11C、中央)、CLDN3 mRNAの量に同様のパターンが見られた。CRISPRの方法論により、陰性細胞株対照(RKO-KO)でも少量のhCLDN3 mRNAが検出できた。RT-qPCRとフローサイトメトリーのデータを比較すると、両アッセイでHT-29-LUC、T84およびSW403は最高のクローディン3発現株であり、RKO-KOおよびCOLO320-DMは最低の発現株であったことが認められた。
抗クローディン-3 CAR-T細胞の活性化はまた、陰性CAR対照として抗CD19を用いた選択癌細胞株との共培養の後にも検討した(図11A~11C、右)。重要なことに、hCLDN3を発現する総ての細胞株が、高レベルのIFNγにより示されるように、抗クローディン-3 CAR-T細胞を活性化し、RKO-KOと共培養した抗クローディン-3 CAR-T細胞からの応答は見られなかった。それにもかかわらず、フローにより検出可能なhCLDN3発現を示さなかったいくつかの細胞株、COLO320-DM(0.068%)、DLD-1(0.347%)、HC1954(0.55%)およびBxPC3(1.95%)もまた抗クローディン-3 CAR-T細胞を活性化することができた。1つの可能性のある説明は、使用した市販の抗体の検出限界である。
hCLDN3陽性細胞株は総て抗クローディン-3を活性化することができたが、抗CD19対照CAR-T細胞はできなかった。しかしながら、フローサイトメトリーまたはRT-qPCRによって、抗クローディン-3 CAR-Tの活性化とhCLDN3発現レベルの間に明らかな相関は見られなかった。
3つの適応症からの癌細胞株の殺傷
広範な腫瘍に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の機能性を調べるために、hCLDN3発現レベルが異なる数種の癌細胞株を選択して殺傷アッセイを行った。表9は、各3名のドナーで行った3回のIncuCyte試験の概要を示す。結果はドナー間でかなり一致していたので、表9は各実験で3名のドナーをまとめたものである。3つの適応症からの細胞株が抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷されたが、このことは、このCARが数種の適応症に使用できる可能性があることを示している。HT-29-LUCの完全な殺傷も確認された(データは示されていない)。1つの大腸癌株COLO-320DMだけが抗クローディン-3 CAR-T細胞によって殺傷されなかった。3つの細胞株HCC1954、BxPC3およびHPACは、部分的に殺傷された。部分的な殺傷は、顕微鏡画像でアポトーシス細胞または細胞層の穴として確認されたが、生データで確認されるように、得られたシグナルは極めて低いか、または存在しなかった(図12)。
広範な腫瘍に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の機能性を調べるために、hCLDN3発現レベルが異なる数種の癌細胞株を選択して殺傷アッセイを行った。表9は、各3名のドナーで行った3回のIncuCyte試験の概要を示す。結果はドナー間でかなり一致していたので、表9は各実験で3名のドナーをまとめたものである。3つの適応症からの細胞株が抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷されたが、このことは、このCARが数種の適応症に使用できる可能性があることを示している。HT-29-LUCの完全な殺傷も確認された(データは示されていない)。1つの大腸癌株COLO-320DMだけが抗クローディン-3 CAR-T細胞によって殺傷されなかった。3つの細胞株HCC1954、BxPC3およびHPACは、部分的に殺傷された。部分的な殺傷は、顕微鏡画像でアポトーシス細胞または細胞層の穴として確認されたが、生データで確認されるように、得られたシグナルは極めて低いか、または存在しなかった(図12)。
LNGFR分子の定量は堅牢なCAR発現を示す
166,000~301,000のLNGFR数が検出された。CAR発現とLNGFR発現は同等であると仮定し、通常のCD8+T細胞が表面に50,000のT細胞受容体を有すると考えると、T細胞表面のhCLDN3 CARの存在量は、T細胞の活性化に十分であると評価される。
166,000~301,000のLNGFR数が検出された。CAR発現とLNGFR発現は同等であると仮定し、通常のCD8+T細胞が表面に50,000のT細胞受容体を有すると考えると、T細胞表面のhCLDN3 CARの存在量は、T細胞の活性化に十分であると評価される。
抗クローディン-3 CAR-T細胞殺傷速度論は実験間で異なる
CAR-T細胞の効力を決定するための1つの側面は、どれだけ速く細胞傷害性が誘導されるかである。これは、どれだけの時間の後に最大応答の50%が達成されるかを決定することにより分析された。これらの結果は実験間で異なり、結果を導くのが困難となる。しかしながら、総ての場合で、完全な標的細胞殺傷が達成されたことはCAR効力を決定するために重要な側面であると言える。
CAR-T細胞の効力を決定するための1つの側面は、どれだけ速く細胞傷害性が誘導されるかである。これは、どれだけの時間の後に最大応答の50%が達成されるかを決定することにより分析された。これらの結果は実験間で異なり、結果を導くのが困難となる。しかしながら、総ての場合で、完全な標的細胞殺傷が達成されたことはCAR効力を決定するために重要な側面であると言える。
抗クローディン-3 CAR-T細胞はCLDN3発現細胞を特異的に殺傷する
抗クローディン-3 CAR-T細胞は、hCLDN3を発現する標的細胞に特異的である。この証拠は、内在性のhCLDN3がノックアウトされたRKO細胞(RKO-KO)が抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷されなかった実験から得られる。対照的に、hCLDN3発現を示した細胞株は、抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷された。さらに、RKO-KO細胞および外来性のhCLDN3過剰発現するRKO-KO細胞を混合した場合には、部分的な細胞傷害性が検出されるに過ぎず、このことは、一様にT細胞がhCLDN3を発現する標的細胞によってのみ特異的に活性化されることを示す。これらの結果は、抗クローディン-3 CAR-T細胞活性がhCLDN3に特異的であったことを示唆する。
抗クローディン-3 CAR-T細胞は、hCLDN3を発現する標的細胞に特異的である。この証拠は、内在性のhCLDN3がノックアウトされたRKO細胞(RKO-KO)が抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷されなかった実験から得られる。対照的に、hCLDN3発現を示した細胞株は、抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷された。さらに、RKO-KO細胞および外来性のhCLDN3過剰発現するRKO-KO細胞を混合した場合には、部分的な細胞傷害性が検出されるに過ぎず、このことは、一様にT細胞がhCLDN3を発現する標的細胞によってのみ特異的に活性化されることを示す。これらの結果は、抗クローディン-3 CAR-T細胞活性がhCLDN3に特異的であったことを示唆する。
抗クローディン-3 CAR-T細胞活性化の増強はクローディン3発現の増強と相関する
どの患者集団が抗クローディン-3 CAR-T細胞処置に応答し得るかを検討するためには、CARの活性化閾値を理解することが有用である。上記のように、標的発現とT細胞の活性化の間の関係を具体的に検討するために、制御モデルを使用した。この目的は、フローサイトメトリーによってもはや検出できないところまで標的の発現を低下させることにより、抗クローディン-3 CAR-T細胞を活性化させるために必要な標的発現レベルを定義することであった。
どの患者集団が抗クローディン-3 CAR-T細胞処置に応答し得るかを検討するためには、CARの活性化閾値を理解することが有用である。上記のように、標的発現とT細胞の活性化の間の関係を具体的に検討するために、制御モデルを使用した。この目的は、フローサイトメトリーによってもはや検出できないところまで標的の発現を低下させることにより、抗クローディン-3 CAR-T細胞を活性化させるために必要な標的発現レベルを定義することであった。
IFNγ分泌はT細胞の活性化応答の重要な測定値であり、CD69は慣用される活性化マーカーである。標的細胞アポトーシスの不可欠な誘導因子であるグランザイムBの定量も、標的発現とCAR-T細胞の細胞傷害性の間の関係の明らかな証拠を得るために使用した。RKO-KOに1ngのクローディン3 mRNAでヌクレオフェクションを行った場合(5%の陽性集団をもたらす)のこれらの指標の上方制御は、抗クローディン-3 CAR-T細胞の感受性を明らかに示す。抗原の利用率が低い場合であっても、CAR-T細胞の応答は効率的である。培養培地中のグランザイムBの存在は、標的細胞アポトーシスが起こったことを示唆するが、標的細胞自体を検討しなければ、このことは明確に言えない。
抗体の検出限界のために、観察された発現が小集団のクローディン3発現細胞であるか発現の低い100%標的陽性集団であるかを述べるのは難しい。観察された標的細胞アポトーシスは、クローディン陽性集団の正確な定量と相関させることはできなかった。
抗原発現と抗クローディン-3 CAR-T細胞の活性化の間に明らかな関係が見られたにもかかわらず、活性化の閾値は、主として抗原検出の限界のために確立することはできなかった。しかしながら、重要なことに、この人工システムでは、クローディン3の発現に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の用量応答が存在した。
種々の適応症からの細胞株のパネルと共培養した際に抗クローディン-3 CAR-T細胞の活性化が見られた
標的細胞のより広範なパネルを用いて抗クローディン-3 CAR-T細胞の有効性を検討するために、大腸癌、膵臓癌および乳癌を含む31の癌細胞株を、mRNAレベルおよびタンパク質レベルの両方でクローディン3発現に関してスクリーニングした。特に、hCLDN3を発現する総ての細胞株が抗クローディン-3 CAR-T細胞を活性化することができ、これはこのCARの有効性を癌適応症のより広範なパネルに拡大する。
標的細胞のより広範なパネルを用いて抗クローディン-3 CAR-T細胞の有効性を検討するために、大腸癌、膵臓癌および乳癌を含む31の癌細胞株を、mRNAレベルおよびタンパク質レベルの両方でクローディン3発現に関してスクリーニングした。特に、hCLDN3を発現する総ての細胞株が抗クローディン-3 CAR-T細胞を活性化することができ、これはこのCARの有効性を癌適応症のより広範なパネルに拡大する。
抗クローディン-3 CAR-T細胞は種々の適応症に由来する腫瘍細胞を殺傷する可能性を有する
抗クローディン-3 CAR-T細胞の活性化が標的細胞の殺傷をもたらさない可能性があるため、3つの腫瘍適応症で細胞傷害性を試験した。ほとんどの供試標的細胞株で完全なまたは部分的な殺傷が確認され、これはCAR-T細胞のIFNγ放出と一致した(図11A~11C)。大腸癌株COLO-320DMだけが抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷されず、これは部分的にCAR-T細胞を活性化できたとしてもhCLDN3発現を示さなかったためである可能性が高い。
抗クローディン-3 CAR-T細胞の活性化が標的細胞の殺傷をもたらさない可能性があるため、3つの腫瘍適応症で細胞傷害性を試験した。ほとんどの供試標的細胞株で完全なまたは部分的な殺傷が確認され、これはCAR-T細胞のIFNγ放出と一致した(図11A~11C)。大腸癌株COLO-320DMだけが抗クローディン-3 CAR-T細胞により殺傷されず、これは部分的にCAR-T細胞を活性化できたとしてもhCLDN3発現を示さなかったためである可能性が高い。
抗クローディン-3 CARはT細胞上に、それがT細胞活性をhCLDN3発現腫瘍細胞にリダイレクトできることを示唆するレベルで発現される。それは、CRISPR/Cas9技術によって抗原が除去された細胞を温存しつつ、hCLDN3を外来的に発現する標的細胞を特異的に殺傷する。抗クローディン-3 CAR-T細胞は、IFNγを分泌し、大腸癌、乳癌および膵臓癌に由来するhCLDN3発現癌細胞株を殺傷することができるが、活性化閾値は検出試薬の限界のために定義することができなった。これは、CARがT細胞を数種の癌にリダイレクトし得ることを示唆する。最後に、これらの細胞株のhCLDN3発現とIFNγ放出レベルの間には、おそらくはこれらの細胞株の生物学的特徴の違いのために、明らかな相関は見られなかった。
実施例5:in vitroにおける抗クローディン-3 CAR-T細胞の長期抗腫瘍活性を評価するための反復抗原依存性刺激
本研究の目的は、同じscFvバリアントに基づく6つの抗クローディン-3 CAR構築物の発現、サイトカイン分泌および細胞傷害性効力を分析することであった。さらに、抗クローディン-3 CAR-T細胞の長期機能性を反復抗原刺激により評価した。
本研究の目的は、同じscFvバリアントに基づく6つの抗クローディン-3 CAR構築物の発現、サイトカイン分泌および細胞傷害性効力を分析することであった。さらに、抗クローディン-3 CAR-T細胞の長期機能性を反復抗原刺激により評価した。
材料および方法
Miltenyi Biotec CARスペーサーライブラリーの3つの骨格(L、S、XS)へのクローディン-3に対するscFvのクローニング
scFvバリアントをコードするプラスミドを2つの異なる配向で作製した:重鎖-軽鎖(VH-VL)および軽鎖-重鎖(VL-VH)。scFvを、長鎖スペーサー(L、hIgG4 H-CH2-CH3)、短鎖スペーサー(S、hCD8)および超短鎖スペーサー(XS、hIgG4ヒンジ)の、スペーサー長の異なるMiltenyi Biotec CARスペーサーライブラリーの3つの骨格にクローニングして、6つの異なる構築物を作製した。
Miltenyi Biotec CARスペーサーライブラリーの3つの骨格(L、S、XS)へのクローディン-3に対するscFvのクローニング
scFvバリアントをコードするプラスミドを2つの異なる配向で作製した:重鎖-軽鎖(VH-VL)および軽鎖-重鎖(VL-VH)。scFvを、長鎖スペーサー(L、hIgG4 H-CH2-CH3)、短鎖スペーサー(S、hCD8)および超短鎖スペーサー(XS、hIgG4ヒンジ)の、スペーサー長の異なるMiltenyi Biotec CARスペーサーライブラリーの3つの骨格にクローニングして、6つの異なる構築物を作製した。
PBMCの調製およびPan T細胞の単離
PBMCは、2名の健常ドナーから得たバフィーコートから単離した。T細胞は、Pan T細胞ヒト単離キットを用いてそのまま単離した。Pan T細胞の単離は、2×108の白血球を用い、製造者のプロトコールに従って行った。T細胞を、IL-7(10ng/mL)、IL-15(10ng/mL)およびT細胞TRANSACTヒト(1:100)を含有するTEXMACS培地に再懸濁させ、1×106細胞/mLの濃度に調整した。
PBMCは、2名の健常ドナーから得たバフィーコートから単離した。T細胞は、Pan T細胞ヒト単離キットを用いてそのまま単離した。Pan T細胞の単離は、2×108の白血球を用い、製造者のプロトコールに従って行った。T細胞を、IL-7(10ng/mL)、IL-15(10ng/mL)およびT細胞TRANSACTヒト(1:100)を含有するTEXMACS培地に再懸濁させ、1×106細胞/mLの濃度に調整した。
CAR-T細胞の生成および拡大培養
Pan T細胞を1×106細胞/mLおよび2mL/ウェルの濃度で24ウェルプレートに播種した(上記参照)。T細胞をTRANSACTで活性化した1日後に、形質導入を行った。レンチウイルスベクターを多重感染度(MOI)5でT細胞に加えた。形質導入24~48時間後に、各ウェルの上清を除去し、IL-7およびIL-15を含有する新鮮なTEXMACSを加えた。T細胞密度によって、T細胞培養を2~3日ごとに1:2または1:3分割して、細胞を0.5×106~2×106細胞/mLの濃度に維持した。
Pan T細胞を1×106細胞/mLおよび2mL/ウェルの濃度で24ウェルプレートに播種した(上記参照)。T細胞をTRANSACTで活性化した1日後に、形質導入を行った。レンチウイルスベクターを多重感染度(MOI)5でT細胞に加えた。形質導入24~48時間後に、各ウェルの上清を除去し、IL-7およびIL-15を含有する新鮮なTEXMACSを加えた。T細胞密度によって、T細胞培養を2~3日ごとに1:2または1:3分割して、細胞を0.5×106~2×106細胞/mLの濃度に維持した。
形質導入効率の決定(LNGFRによる)およびCARの発現
生成されたCAR構築物はマーカー遺伝子としてLNGFRを含むので、形質導入効率は、従前に記載したように、フローサイトメトリー(MACSQuant Analyzer 10)により、抗LNGFR-PEを用いた抗LNGFR染色を介して分析した。
生成されたCAR構築物はマーカー遺伝子としてLNGFRを含むので、形質導入効率は、従前に記載したように、フローサイトメトリー(MACSQuant Analyzer 10)により、抗LNGFR-PEを用いた抗LNGFR染色を介して分析した。
CARの発現を分析するために、プロテインLを用いて可変軽鎖(κ鎖)を介してCARを染色した。細胞をプロテインL-ビオチン(5μg/1000μL)を含有するバッファーに再懸濁させ、4℃で45分のインキュベーション後に、細胞を洗浄し、抗ビオチン-PEを含有するバッファーに再懸濁させた。次に、細胞を洗浄し、フローサイトメトリー(MACSQuant Analyzer 10)により分析した。
長期共培養:INCUCYTE
標的細胞RKO-KO CLDN3 H1(レンチウイルス形質導入によるヒトクローディン-3ノックアウト+ヒトクローディン-3およびGFPマーカーの導入)をこのアッセイに使用した。T細胞はアッセイを設定する72時間前に解凍し(上記参照)、IL-7およびIL-15を含むTEXMACS中に回収した。アッセイ当日、T細胞を十分に再懸濁させ、同じ条件(同じドナーおよび同じCAR構築物を発現)をプールし、細胞濃度およびLNGFR陽性T細胞の頻度を考慮して、T細胞をそれらの形質導入効率に対して調整し、4×104および3×104の標的細胞に対してエフェクター:標的 2.5:1で共培養を設定した。T細胞懸濁液を加え、共培養物をINCUCYTE中でインキュベートして、緑色の集密度を介して標的細胞の増殖をモニタリングした。3日目に、新鮮な標的細胞培地を加えた。4日目に、新鮮な標的細胞を1回目と同じ濃度で新たな細胞培養プレートに播種した後、およそ4~5時間後にT細胞を加えた。同じ条件のT細胞をプールし、調整したT細胞を新たに播種した標的細胞に2.5:1のE:T比で加えた。細胞培養プレートをINCUCYTEでインキュベートし、緑色の集密度により標的細胞増殖をモニタリングした。7日目に、新鮮な標的細胞を新たな細胞培養プレートに3×104標的細胞の濃度で播種し、およそ4~5時間後にT細胞を加えた。同じ条件の総てのT細胞をプールした。
標的細胞RKO-KO CLDN3 H1(レンチウイルス形質導入によるヒトクローディン-3ノックアウト+ヒトクローディン-3およびGFPマーカーの導入)をこのアッセイに使用した。T細胞はアッセイを設定する72時間前に解凍し(上記参照)、IL-7およびIL-15を含むTEXMACS中に回収した。アッセイ当日、T細胞を十分に再懸濁させ、同じ条件(同じドナーおよび同じCAR構築物を発現)をプールし、細胞濃度およびLNGFR陽性T細胞の頻度を考慮して、T細胞をそれらの形質導入効率に対して調整し、4×104および3×104の標的細胞に対してエフェクター:標的 2.5:1で共培養を設定した。T細胞懸濁液を加え、共培養物をINCUCYTE中でインキュベートして、緑色の集密度を介して標的細胞の増殖をモニタリングした。3日目に、新鮮な標的細胞培地を加えた。4日目に、新鮮な標的細胞を1回目と同じ濃度で新たな細胞培養プレートに播種した後、およそ4~5時間後にT細胞を加えた。同じ条件のT細胞をプールし、調整したT細胞を新たに播種した標的細胞に2.5:1のE:T比で加えた。細胞培養プレートをINCUCYTEでインキュベートし、緑色の集密度により標的細胞増殖をモニタリングした。7日目に、新鮮な標的細胞を新たな細胞培養プレートに3×104標的細胞の濃度で播種し、およそ4~5時間後にT細胞を加えた。同じ条件の総てのT細胞をプールした。
反復抗原刺激:抗原のスパイクイン
標的細胞RKO-KO CLDN3 H1(ヒトクローディン-3ノックアウト+ヒトクローディン-3およびマーカーGFP)をT細胞と共培養した。ドナーH5およびPからのT細胞を解凍した96時間後に共培養を設定し、IL-7およびIL-15を含むTEXMACS中で回復させた。
標的細胞RKO-KO CLDN3 H1(ヒトクローディン-3ノックアウト+ヒトクローディン-3およびマーカーGFP)をT細胞と共培養した。ドナーH5およびPからのT細胞を解凍した96時間後に共培養を設定し、IL-7およびIL-15を含むTEXMACS中で回復させた。
疲弊マーカー、形質導入効率、CD4およびCD8に関して染色するために、以下のコンジュゲートを使用した:LAG3(CD223)-VioBlue、PD-1(CD279)-PE-Vio770、TIM3(CD366)-APC、CD8-APC-Vio770、CD4-VioGreen、LNGFR-PEおよび7-AAD。これらのコンジュゲートのマスターミックスを調製した。細胞をマスターミックスに再懸濁させた後、4℃で10分間インキュベートした(暗所)。細胞をPEB(0.5%BSAを含むCliniMACS)に再懸濁させ、サンプルをMACSQuant Analyzer 10で測定した。形質導入T細胞に基づきE:Tが2:1に到達するのに必要とされるT細胞懸濁液の容量を適当な容量の標的細胞培地に再懸濁させ、T細胞懸濁液を標的細胞に加え、共培養物を加湿インキュベーター(37℃および5%CO2)でインキュベートした。24時間ごとに、T細胞を疲弊マーカーに関して染色し、この共培養物に新鮮な標的細胞を加えた。新鮮な標的細胞の最後の添加は3日目であった。
結果
形質導入効率(LNGFRによる)およびCAR発現を分析するためのT細胞の染色
ドナーD5(上記参照)から生成されたCAR T細胞の形質導入効率を分析するために、LNGFRマーカー遺伝子発現をフローサイトメトリーにより、7日目に測定した。染色から得られたデータは、形質導入に成功し、39%~50%LNGFR陽性T細胞の頻度が達成されたことを示した(図13参照)。さらに、機能性試験のためにそれらの形質導入効率に対してT細胞を調整するため、15日目にLNGFR発現を再び分析した(図13参照)。T細胞表面でのCAR分子の発現は、CAR機能の必要条件である。したがって、CAR発現はプロテイン質L染色により決定した(上記参照)。得られたデータは、生じたCARバリアントは総て発現され、35%~43%の範囲のCAR陽性T細胞集団頻度が達成されたことを示した(図13参照)。さらに、クローディン-3に対する種々のscFvを発現するCAR-T細胞を陽性対照として含めた。
形質導入効率(LNGFRによる)およびCAR発現を分析するためのT細胞の染色
ドナーD5(上記参照)から生成されたCAR T細胞の形質導入効率を分析するために、LNGFRマーカー遺伝子発現をフローサイトメトリーにより、7日目に測定した。染色から得られたデータは、形質導入に成功し、39%~50%LNGFR陽性T細胞の頻度が達成されたことを示した(図13参照)。さらに、機能性試験のためにそれらの形質導入効率に対してT細胞を調整するため、15日目にLNGFR発現を再び分析した(図13参照)。T細胞表面でのCAR分子の発現は、CAR機能の必要条件である。したがって、CAR発現はプロテイン質L染色により決定した(上記参照)。得られたデータは、生じたCARバリアントは総て発現され、35%~43%の範囲のCAR陽性T細胞集団頻度が達成されたことを示した(図13参照)。さらに、クローディン-3に対する種々のscFvを発現するCAR-T細胞を陽性対照として含めた。
ルシフェラーゼ殺傷アッセイ
抗クローディン-3 CAR-T細胞の細胞傷害性を評価するために、ルシフェラーゼに基づく殺傷アッセイを行った。共培養には、乳癌細胞株T-47Dを使用した。この標的細胞株を、ルシフェラーゼおよびeGFPの両方をコードするレンチウイルスベクターを形質導入することで、これら2つのマーカーを発現するようにこの標的細胞株を操作した。種々の抗クローディン-3 CARを発現するT細胞または非形質導入T細胞を作製し、拡大培養し、サイトカイン無しで48時間培養した後に共培養した。次に、これらのT細胞を標的細胞株に、最低の形質導入効率(LNGFR陽性細胞頻度)に従い調整された3つの異なるエフェクター:標的(E:T)比、すなわち5:1、1:1および0.2:1で加え、共培養物をインキュベートした(加湿、37℃、5%CO2)。共培養の設定から20時間後に上清を除去し、MACSPlexアッセイでサイトカインを測定するまで保存した。D-ルシフェリン溶液を細胞に加え、インキュベーション5分後に、照度計(VICTOR、PerkinElmer)で発光を読み取った。
抗クローディン-3 CAR-T細胞の細胞傷害性を評価するために、ルシフェラーゼに基づく殺傷アッセイを行った。共培養には、乳癌細胞株T-47Dを使用した。この標的細胞株を、ルシフェラーゼおよびeGFPの両方をコードするレンチウイルスベクターを形質導入することで、これら2つのマーカーを発現するようにこの標的細胞株を操作した。種々の抗クローディン-3 CARを発現するT細胞または非形質導入T細胞を作製し、拡大培養し、サイトカイン無しで48時間培養した後に共培養した。次に、これらのT細胞を標的細胞株に、最低の形質導入効率(LNGFR陽性細胞頻度)に従い調整された3つの異なるエフェクター:標的(E:T)比、すなわち5:1、1:1および0.2:1で加え、共培養物をインキュベートした(加湿、37℃、5%CO2)。共培養の設定から20時間後に上清を除去し、MACSPlexアッセイでサイトカインを測定するまで保存した。D-ルシフェリン溶液を細胞に加え、インキュベーション5分後に、照度計(VICTOR、PerkinElmer)で発光を読み取った。
クローディン-3に対する種々のscFvを発現するCAR T細胞を陽性対照として使用した。グラフ(図14)は、共培養20時間後の殺傷標的細胞の頻度を示す。非形質導入T細胞と共培養した際には殺傷標的細胞の頻度に増加は見られなかった。ヒトクローディン-3を発現していたT-47Dと共培養した、種々の抗クローディン-3 CAR構築物を発現するT細胞は、E:T比に応じて殺傷標的細胞の頻度および細胞傷害性の増加を示した。E:Tが5:1で、殺傷標的細胞の頻度は96%~99.7%であり、殺傷標的細胞の頻度はE:T比が低いほど低下することが判明した。さらに、殺傷標的細胞の頻度は、7つの供試CAR構築物間で類似していた。
MACSPlexアッセイによる上清中のサイトカイン分泌の決定
共培養上清(上記参照)を、MACSPlexアッセイを用いてサイトカインIL-2、IFNγおよびTNF-αの濃度に関して分析した。E:T比1:1の共培養からのサンプルのみを分析した。サンプルおよびMACSPlexアッセイは、MACSPlexサイトカイン12キット(ヒト)の製造者のプロトコールに従って調製し、MACSQuant Analyzer 10で分析した。得られた濃度をpg/mLで表す(図15A~15C)。分析に使用した上清は無希釈であった。非形質導入T細胞を癌細胞株T-47Dと共培養した条件からの上清では、IL-2、IFNγおよびTNF-αレベルの上昇は検出されなかった。また、「標的細胞単独」条件からのサンプルでは、サイトカインは検出できなかった。906バリアントに基づく種々の抗クローディン-3 CARを発現するCAR T細胞をT-47D細胞と共培養した総ての条件で、モックT細胞に比べてIL-2およびIFNγのレベルの上昇を示した。T-47Dの存在下で906_004、906_009および陽性対照クローディン-3 CARにより最高量のIL-2が分泌された。906_005を含むこれらの構築物はまた最高のIFNγ分泌も示した。TNF-αは低レベルしか検出されず、そのうち最高濃度はサンプル906_009および陽性対照クローディン-3 CARで検出された。
共培養上清(上記参照)を、MACSPlexアッセイを用いてサイトカインIL-2、IFNγおよびTNF-αの濃度に関して分析した。E:T比1:1の共培養からのサンプルのみを分析した。サンプルおよびMACSPlexアッセイは、MACSPlexサイトカイン12キット(ヒト)の製造者のプロトコールに従って調製し、MACSQuant Analyzer 10で分析した。得られた濃度をpg/mLで表す(図15A~15C)。分析に使用した上清は無希釈であった。非形質導入T細胞を癌細胞株T-47Dと共培養した条件からの上清では、IL-2、IFNγおよびTNF-αレベルの上昇は検出されなかった。また、「標的細胞単独」条件からのサンプルでは、サイトカインは検出できなかった。906バリアントに基づく種々の抗クローディン-3 CARを発現するCAR T細胞をT-47D細胞と共培養した総ての条件で、モックT細胞に比べてIL-2およびIFNγのレベルの上昇を示した。T-47Dの存在下で906_004、906_009および陽性対照クローディン-3 CARにより最高量のIL-2が分泌された。906_005を含むこれらの構築物はまた最高のIFNγ分泌も示した。TNF-αは低レベルしか検出されず、そのうち最高濃度はサンプル906_009および陽性対照クローディン-3 CARで検出された。
反復抗原刺激を有するT細胞の長期共培養
906_002(長鎖スペーサー)、906_004(短鎖スペーサー)または906_005(超短鎖スペーサー)CARバリアントを発現するT細胞との共培養での標的細胞の増殖を、INCUCYTEによりモニタリングした。結果は、両ドナー(G5およびH5)に関して、1回目の標的細胞曝露で、標的細胞は3つのCAR構築物の総てにより効率的に排除されたことを示した(図16Aおよび16D)。一方、標的細胞RKO-KO CLDN3 H1を単独で培養した対照では、増殖が見られた。2回目および3回目の標的細胞曝露のためにCAR T細胞を新鮮な標的細胞に移した後に、CARバリアント間の差が見られるようになった。長鎖スペーサーを有するCARバリアントを発現するT細胞は、短鎖および超短鎖スペーサーバリアントを有する抗クローディン-3 CARを発現するT細胞に比べて、標的細胞増殖を制御する効率が低かった(図16Cおよび16E)。ドナーH5では、2回目の後に十分なLNGFR陽性T細胞が得られなかったため、3回目は行わなかった。
906_002(長鎖スペーサー)、906_004(短鎖スペーサー)または906_005(超短鎖スペーサー)CARバリアントを発現するT細胞との共培養での標的細胞の増殖を、INCUCYTEによりモニタリングした。結果は、両ドナー(G5およびH5)に関して、1回目の標的細胞曝露で、標的細胞は3つのCAR構築物の総てにより効率的に排除されたことを示した(図16Aおよび16D)。一方、標的細胞RKO-KO CLDN3 H1を単独で培養した対照では、増殖が見られた。2回目および3回目の標的細胞曝露のためにCAR T細胞を新鮮な標的細胞に移した後に、CARバリアント間の差が見られるようになった。長鎖スペーサーを有するCARバリアントを発現するT細胞は、短鎖および超短鎖スペーサーバリアントを有する抗クローディン-3 CARを発現するT細胞に比べて、標的細胞増殖を制御する効率が低かった(図16Cおよび16E)。ドナーH5では、2回目の後に十分なLNGFR陽性T細胞が得られなかったため、3回目は行わなかった。
反復抗原刺激:抗原のスパイクイン
疲弊マーカー(TIM3、PD-1、LAG3)の発現は、フローサイトメトリーにより0、1、2、3および6日目に分析した。二重陽性(TIM3、PD-1)および三重陽性(TIM3、PD-1、LAG3)T細胞の分析では、LNGFR陽性T細胞のみを含めた。
疲弊マーカー(TIM3、PD-1、LAG3)の発現は、フローサイトメトリーにより0、1、2、3および6日目に分析した。二重陽性(TIM3、PD-1)および三重陽性(TIM3、PD-1、LAG3)T細胞の分析では、LNGFR陽性T細胞のみを含めた。
図17A~17Dに示される結果は、0日目の最初の標的細胞の添加前の二重および三重陽性形質導入T細胞の頻度は5%未満であったことを示した。しかしながら、両ドナーとも、1日目~3日目の標的細胞曝露により二重および三重陽性T細胞の頻度は増加した。ドナーPは、ドナーH5に比べて疲弊マーカーの発現のより高い増加を示した(図17B)。2日間(4日目および5日目)を経た6日目の、新鮮な標的細胞を添加しない染色は、二重および三重陽性形質導入T細胞の頻度が低下し、これはドナーH5よりもドナーPで顕著であったことを示した。
906 scFvバリアントに基づく種々の抗クローディン-3 CAR構築物を発現するT細胞を、ヒトクローディン-3を発現していたT-47Dと共培養したところ、E:T比に応じて殺傷された標的細胞の頻度が増加した。これは癌細胞株を非形質導入T細胞と共培養した際には見られなかった。このことは、抗ヒトクローディン-3 CAR-T細胞と共培養した場合のヒトクローディン-3発現標的細胞の特異的溶解を示した。さらに、scFv配向およびスペーサー長(L、SおよびXS)の異なる総ての抗クローディン-3 CAR構築物発現T細胞が、供試標的細胞に対して同等の溶解能を示した。全体的に見れば、ヒトクローディン-3を発現する標的細胞の溶解に関する抗クローディン-3 CARの機能は、陽性対照クローディン-3構築物を発現するCAR-T細胞と同等であった。
上清中に分泌されたサイトカインIL-2およびIFNγの濃度は、非形質導入T細胞に比べてT-47Dと共培養した抗クローディン-3 CAR-T細胞では増加していた。このことは、ヒトクローディン-3を発現する標的細胞の存在下での、906バリアントに基づく抗クローディン-3 CAR-T細胞の特異的なサイトカイン分泌を示した。構築物906_009および906_004は、最高の分泌サイトカイン濃度を示し、ともに共通して短鎖スペーサーを持つ。これらの構築物では、分泌サイトカインレベルは陽性対照クローディン-3構築物を発現するCAR-T細胞と同等であるかまたはさらには高かった。
906 scFvに基づく種々のCARバリアントを発現するT細胞の性能をさらに評価するために、より難しいアッセイを行った。そこで、長期共培養を行い、新鮮な標的細胞を3回添加した。初回の標的細胞曝露では、3種類の異なるスペーサー(L、SおよびXS)を有する906バリアントを発現するCAR-T細胞は等しく良好な性能を示した。しかしながら、短鎖および超短鎖スペーサーを発現するバリアントは、3回の共培養の総てで、新たに加えたRKO-KO CLDN3 H1細胞を排除することができた。長鎖スペーサーバリアントに基づくCARでは、1名のドナー(H5)からのCAR-T細胞は初回にのみ、また、第2のドナー(G5)からのCAR T細胞は最初の2回の標的細胞曝露中にのみ、標的細胞を排除した。scFvの配向はこれらの結果に影響を及ぼさないと思われる。
抗原スパイクインによる反復抗原刺激を行ったアッセイでは、反復抗原曝露後のLNGFR陽性T細胞の疲弊マーカーの発現の増強は明らかであった(図17A~17E)が、2名の供試ドナー間の差は906 scFvに基づく種々のCAR構築物を発現するT細胞よりも顕著であった。したがって、このアッセイでは、特定のCAR構築物バリアントの機能性の違いに関する結論は得られなかった。さらに、6日目のデータは、疲弊マーカー二重および三重陽性CAR T細胞の頻度は、4日目および5日目に新たな標的細胞を加えなかった後に減少したことを示した。この頻度の減少が、LNGFR陽性T細胞上のこれらのマーカーの実際の減少によって起こったものか、または別の理由、例えば、非疲弊T細胞の拡大増殖に起因し、非疲弊T細胞の全体的な頻度の減少につながり得るのかは、決定されなかった。
抗クローディン-3 CARは、初代T細胞に、それらがT細胞活性をクローディン-3発現腫瘍細胞へリダイレクトできることを示唆するレベルで発現される。これらの抗クローディン-3 CAR-T細胞は、クローディン-3を発現する標的細胞を溶解させることができ、標的の存在下でIL-2およびIFNγを選択的に分泌した。さらに、抗クローディン-3 CAR-T細胞は、数回の標的細胞曝露の際に、クローディン-3発現腫瘍細胞を排除することができた。
実施例6:CLDN3陽性腫瘍細胞に対する抗クローディン-3 CAR-T細胞の増殖性応答
本研究の目的は、クローディン-3陽性標的細胞による抗原刺激に応答して増殖する抗クローディン-3 CAR-T細胞の能力を評価することであった。
本研究の目的は、クローディン-3陽性標的細胞による抗原刺激に応答して増殖する抗クローディン-3 CAR-T細胞の能力を評価することであった。
材料および方法
実験準備
CAR T細胞の増殖は、エフェクターおよび標的細胞を72時間培養することにより評価した。
実験準備
CAR T細胞の増殖は、エフェクターおよび標的細胞を72時間培養することにより評価した。
これらの実験で、2回の独立した実験で6名のドナーからのT細胞に、同じscFvバリアント(906-002、906-004、906-007および906-009;実施例5参照)に基づく4つの構築物でレンチウイルスによる形質導入を行った。T細胞は、CAR配列へ低親和性神経成長因子受容体(LNGFR)マーカー遺伝子を直接導入して操作し、CAR分子の細胞外部分で発現するLNGFRマーカー遺伝子を標的とする免疫磁性ビーズを用いて選別することによるCAR陽性細胞の単離を可能とした。
CAR-T細胞の増殖は、72時間、クローディン-3陽性(RKO)細胞株とクローディン-3陰性(RKO-KO)細胞株を1:1で共培養した後、[3H]チミジンの組み込みにより測定した。このチミジン組み込みアッセイは、有糸細胞分裂中に染色体DNAの新しい鎖に放射性ヌクレオシドである3H-チミジンが組み込まれるという戦略を利用する。
実験プロトコール
CAR-T細胞増殖は、エフェクター細胞と標的細胞を1:1比で共培養することにより測定した。1×105の濃縮CAR-T細胞を、1×105のCLDN-3陽性RKO細胞株またはCLDN-3陰性(RKO huCLDN-3ko)細胞株と共培養した。48時間後、細胞に1μCi(37Bq)の[3H]-チミジン(PerkinElmer)をパルス添加し、さらに21時間インキュベートして、T細胞の分裂細胞の新たに合成されたDNAへの放射能の組み込みを可能とした。細胞は、セルハーベスター(Micro 96 harvester、 Skatron Instruments)を用いてフィルターマットに採取した。[3H]チミジンの組み込みに応答して生じた細胞分裂の程度を決定するために、DNAに組み込まれた放射能を、Wallac 1450 MicroBetaトリラックスリキッドシンチレーションおよび発光ベータカウンター(Perkin Elmer)を用いて測定し、これを毎分のカウント(CPM)として表した。データ解析は、GraphPad Prism、バージョン5.0.4で行った。データは平均±標準誤差で表し、解析は図の凡例に示すように、両側スチューデントのt検定によって行った。所見の有意性は次のように定義する:NS=有意でない;*P<0.05;**P<0.01;***P<0.001;****P<0.0001。
CAR-T細胞増殖は、エフェクター細胞と標的細胞を1:1比で共培養することにより測定した。1×105の濃縮CAR-T細胞を、1×105のCLDN-3陽性RKO細胞株またはCLDN-3陰性(RKO huCLDN-3ko)細胞株と共培養した。48時間後、細胞に1μCi(37Bq)の[3H]-チミジン(PerkinElmer)をパルス添加し、さらに21時間インキュベートして、T細胞の分裂細胞の新たに合成されたDNAへの放射能の組み込みを可能とした。細胞は、セルハーベスター(Micro 96 harvester、 Skatron Instruments)を用いてフィルターマットに採取した。[3H]チミジンの組み込みに応答して生じた細胞分裂の程度を決定するために、DNAに組み込まれた放射能を、Wallac 1450 MicroBetaトリラックスリキッドシンチレーションおよび発光ベータカウンター(Perkin Elmer)を用いて測定し、これを毎分のカウント(CPM)として表した。データ解析は、GraphPad Prism、バージョン5.0.4で行った。データは平均±標準誤差で表し、解析は図の凡例に示すように、両側スチューデントのt検定によって行った。所見の有意性は次のように定義する:NS=有意でない;*P<0.05;**P<0.01;***P<0.001;****P<0.0001。
結果
2つの異なる配向(VH-VLおよびVL-VH)および2つのスペーサー長の抗クローディン-3 scFvをコードする4つのレンチウイルス構築物(906-002、906-004、906-007および906-009)で形質導入したCAR-T細胞の増殖能を比較した。
2つの異なる配向(VH-VLおよびVL-VH)および2つのスペーサー長の抗クローディン-3 scFvをコードする4つのレンチウイルス構築物(906-002、906-004、906-007および906-009)で形質導入したCAR-T細胞の増殖能を比較した。
結果は、906-009抗クローディン-3 CAR T細胞がin vitroにおいて、クローディン-3発現細胞株(RKO)に対して、他の構築物906-002、906-004、906-007 CARを形質導入したT細胞よりも有意に大きな抗原特異的増殖を示したことを示す(図18)。
RKO-クローディン-3 KO細胞株と培養した際は、どの抗クローディン-3 CAR-T細胞も増殖を示さなかった。
クローディン-3 RKO細胞と培養した際は、抗CD19 CAR-T細胞は、増殖を示さなかった。
これらのデータから、906-009抗クローディン-3 CAR-T細胞はより大きなin vivo増殖を示し、これがより大きな抗腫瘍臨床活性をもたらし得ると予想される。これらの所見は、抗クローディン-3 CAR-T細胞を結腸癌の癌免疫療法として使用すると、増殖性および腫瘍抗原に対する細胞傷害性応答が持続されることを示唆する。
実施例7:CDX NSGモデルにおける抗クローディン-3 CAR-T細胞活性のIn Vivo評価およびヒトCRC PDXサンプルに対するIn Vitro評価
本研究の目的は、in vivoでのマウスモデルにおける抗クローディン-3 CARで形質導入したT細胞の有効性およびin vitroでの患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルにおけるその機能性を評価することであった。結果は、抗クローディン-3 CAR-T細胞がマウスの生存を延長し、腫瘍成長を制御したことを示す。
本研究の目的は、in vivoでのマウスモデルにおける抗クローディン-3 CARで形質導入したT細胞の有効性およびin vitroでの患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルにおけるその機能性を評価することであった。結果は、抗クローディン-3 CAR-T細胞がマウスの生存を延長し、腫瘍成長を制御したことを示す。
材料および方法
in vivoにおいて腫瘍細胞を殺傷する抗クローディン-3 CAR-T細胞の有効性を評価するために、CLDN3発現結腸癌細胞株HT-29 Lucを使用した。本研究の主要評価項目は、(1)腫瘍成長およびマウスの生存への影響であった。副次的評価項目は、(2)T細胞活性化を評価するための血清サイトカイン放出、(3)組織病理学による腫瘍およびマウス組織におけるT細胞の分布、ならびに(4)血中でのCAR T検出であった。
in vivoにおいて腫瘍細胞を殺傷する抗クローディン-3 CAR-T細胞の有効性を評価するために、CLDN3発現結腸癌細胞株HT-29 Lucを使用した。本研究の主要評価項目は、(1)腫瘍成長およびマウスの生存への影響であった。副次的評価項目は、(2)T細胞活性化を評価するための血清サイトカイン放出、(3)組織病理学による腫瘍およびマウス組織におけるT細胞の分布、ならびに(4)血中でのCAR T検出であった。
抗クローディン-3 CAR-T細胞の機能性を、患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルでさらに評価した。0日目(D0)に、PDX細胞を解凍し、フローサイトメトリーにより特性評価し、播種した。1日目(D1)に、T細胞を解凍し、PDX細胞の上に1:1比で播種した。2日目(D2)に、上清を回収し、MSDアッセイによりサイトカインレベルを評価した。PDXおよびT細胞を採取し、フローサイトメトリーにより、CLDN3、PD-L1、EpCAM(腫瘍細胞)およびCD69(T細胞)発現の特性評価を行った。
NSGマウス
試験開始前に、接種に用いたHT-29 Luc細胞をヒトおよびマウス病原体の包括的パネル(Charles River)でスクリーニングし、結果は総て陰性であった。並行して、ドナー血液はB型肝炎、C型肝炎およびHIV I/IIに関して陰性判定であった。
試験開始前に、接種に用いたHT-29 Luc細胞をヒトおよびマウス病原体の包括的パネル(Charles River)でスクリーニングし、結果は総て陰性であった。並行して、ドナー血液はB型肝炎、C型肝炎およびHIV I/IIに関して陰性判定であった。
試験中、マウスの糞便をさらなる病原体に関して検査した。試験中のマウスならびに別の試験の同じ供給者からのマウスの糞便は、アストロウイルス-1およびセグメント細菌(Segmented Filamentous Bacteria)(SFB)に関して陽性判定であった。獣医に相談したところ、両生物は臨床的健康に関与しないと思われた。SFBおよびアストロウイルス-1は両方とも、適格な免疫系の発達に関与し、SFBはまた炎症調節に役割を持つことが報告されている。
腫瘍細胞の調製およびNSGマウスへの接種
HT-29 Luc細胞を採取し、細胞が病原体を含まない状態であることを確認するための、ヒトおよびマウス病原体の検査のために上清を回収した。採取した細胞を計数し、次に、各NSGマウスの右側腹部への0.5×106のHT-29 Luc細胞の皮下(s/c)接種に使用した。
HT-29 Luc細胞を採取し、細胞が病原体を含まない状態であることを確認するための、ヒトおよびマウス病原体の検査のために上清を回収した。採取した細胞を計数し、次に、各NSGマウスの右側腹部への0.5×106のHT-29 Luc細胞の皮下(s/c)接種に使用した。
腫瘍成長、安楽死および組織採取
本研究の終了までマウスを密接にモニタリングした。総てのマウスの腫瘍サイズを、触診/ノギス測定により測定し、週3回記録し、その後、体重を週2回記録した。
本研究の終了までマウスを密接にモニタリングした。総てのマウスの腫瘍サイズを、触診/ノギス測定により測定し、週3回記録し、その後、体重を週2回記録した。
腫瘍体積などのエンドポイント基準によって、個々のエンドポイントでマウスを殺処分し、組織を採取した。腫瘍および脾臓(全組織/器官、インタクト)を氷上のPBS中に採取した。半分を組織処理に使用し、もう半分を組織病理学的検査のために最大48時間、10%中性緩衝ホルマリン(NBF)で固定した。心臓、肺、結腸、腎臓、肝臓、卵巣および脳を採取し、そのまま10%NBFで固定した。総ての固定組織をGSK TMCP UK Histology,Wareに供給した。
T細胞の解凍、培養および投与
グループ間で腫瘍サイズの均等なばらつきを確保するために、マウスは腫瘍体積に応じて7~8匹の群にブロックランダム化した。腫瘍が触知可能(約100mm3)になった時点で、下表10に示すように、CAR-T細胞をマウス1匹あたり1×107細胞の用量で尾静脈注射した。
グループ間で腫瘍サイズの均等なばらつきを確保するために、マウスは腫瘍体積に応じて7~8匹の群にブロックランダム化した。腫瘍が触知可能(約100mm3)になった時点で、下表10に示すように、CAR-T細胞をマウス1匹あたり1×107細胞の用量で尾静脈注射した。
血清サイトカインアッセイおよび血中でのCAR-T細胞検出
試験下の総てのマウスからの血液サンプルをT細胞投与前と、血清サイトカイン放出の評価のためには7日後に、血中のCAR-T細胞を評価するためには投与後28日目に採取した。
試験下の総てのマウスからの血液サンプルをT細胞投与前と、血清サイトカイン放出の評価のためには7日後に、血中のCAR-T細胞を評価するためには投与後28日目に採取した。
サイトカインは、採取したマウス血清サンプルで、以下の検出抗体:スルホ-TAG抗hu IFNγ抗体、スルホ-TAG抗hu IL-1β抗体、スルホ-TAG抗hu IL-2抗体、スルホ-TAG抗hu IL-4抗体、スルホ-TAG抗hu IL-6抗体、スルホ-TAG抗hu IL-8抗体、スルホ-TAG抗hu IL-10抗体、スルホ-TAG抗hu IL-12p70抗体、スルホ-TAG抗hu IL-13抗体およびスルホ-TAG抗hu TNFα抗体を用い、MSDにより検出した。
投与後28日目になお試験下にあった各マウスからの全血を採集し、以下の抗体:CD45-FITC(1/100希釈);CD3-BUV395(1/50希釈);CD8-APCVio770(1/200希釈);CD4-PerCPVio770(1/50希釈);およびLNGFR-PEVio770(1/600希釈)で染色した。
PDX共培養およびフローサイトメトリー
5つの大腸癌モデルおよび1つの卵巣癌モデルを用いて患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルを確立した。PDX大腸癌細胞モデル(CR5052、CR5080、CR5089、CR5030、CR5087)およびPDX卵巣癌細胞モデル(OV5287)をCrown Biosciencesから得た。
5つの大腸癌モデルおよび1つの卵巣癌モデルを用いて患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルを確立した。PDX大腸癌細胞モデル(CR5052、CR5080、CR5089、CR5030、CR5087)およびPDX卵巣癌細胞モデル(OV5287)をCrown Biosciencesから得た。
0日目:
PDX細胞懸濁液を解凍し、計数し、50,000~100,000細胞/ウェルで播種した。
PDX細胞懸濁液を解凍し、計数し、50,000~100,000細胞/ウェルで播種した。
残留するPDX細胞は、以下の抗体パネル:EpCAM-BV650(1/600希釈);Cldn3-PE(1/10希釈);PDL1-BV421(1/100希釈);CD45-FITC(1/100希釈);LNGFR-PEVio770(1/100希釈);およびCD69-BV786(1/100希釈)を用い、フローサイトメトリー分析により特性評価した。
1日目:
T細胞を解凍し、PDX細胞に1:1のCAR-T細胞:PDX細胞比で加えた。PDX細胞単独およびT細胞単独を含むさらなるウェルを使用した。
T細胞を解凍し、PDX細胞に1:1のCAR-T細胞:PDX細胞比で加えた。PDX細胞単独およびT細胞単独を含むさらなるウェルを使用した。
2日目:
上清を回収し、サイトカインアッセイを行った。さらに、共培養細胞を採取し、D0に使用したものと同じパネルを用いてフローサイトメトリーにより評価した。
上清を回収し、サイトカインアッセイを行った。さらに、共培養細胞を採取し、D0に使用したものと同じパネルを用いてフローサイトメトリーにより評価した。
上清を回収し、上記のようにサイトカインアッセイを行った。
結果
腫瘍成長の遅滞および生存率
in vivoにおける本研究の主要な目的は、in vivoでHT-29 Luc結腸癌モデルにおける抗クローディン-3 CAR-T細胞の有効性を評価することであった。
腫瘍成長の遅滞および生存率
in vivoにおける本研究の主要な目的は、in vivoでHT-29 Luc結腸癌モデルにおける抗クローディン-3 CAR-T細胞の有効性を評価することであった。
ヒトT細胞に対して、in vivo投与と同じ日に形質導入効率、記憶および疲弊表現型の表現型分析を行った。高い生存率(87~92%)および形質導入効率を示した細胞は、LNGFR染色により、抗CD19 CARでは32%、抗クローディン-3 CARでは35.8%と決定された。これは、T細胞を30%形質導入効率に対して正規化した場合、凍結前に得られた形質導入効率および生存率と一致していた。さらに、より複雑なT細胞表現型分析から、細胞の30%(CD19では27%および抗クローディン-3 CARでは32.7%)にLNGFR発現が確認され、両CARとも、CD8 T細胞はCD4 T細胞よりも豊富であったことが示された。LNGFR発現のパーセンテージは、CD8 T細胞よりもCD4 T細胞で高かった。CD3 T細胞では、TIM3およびPDL-1がそれぞれ97%および86~88%発現していた。
抗クローディン-3 CAR-T細胞は、腫瘍成長を制御した(図19A~19B)。腫瘍接種部位からの組織にex vivoで組織学的分析を行った。腫瘍細胞は検出できなかったので、抗クローディン-3 CAR-T細胞は腫瘍を完全に破壊した。本研究の生存期間は、「マウスの腫瘍が1000mm3に達するのに必要な期間」と定義された。1000mm3未満の腫瘍を有する各群のマウスの割合を図19Aに示し、これにより、抗CD19 CAR-T細胞と抗クローディン-3 CAR-T細胞の間の生存期間に有意差が確認された。
T細胞の接種後30日目から、一部のマウスは、沈んだ姿勢、細目、脱毛、呼吸不良、異常歩行、立毛および体重減少の徴候を示した。これらのマウスは、動物福祉法に従い、これらの症状の最初の徴候時に殺処分した。これらの症状は、発症時期を考慮すると、腫瘍破壊に関連するサイトカイン放出症候群(CRS)または移植片対宿主病(GvHD)であった可能性がある。これらの臨床症状は抗クローディン-3 CAR-T細胞処置群でのみ観察され、抗CD19 CAR処置対照群のマウスは総て腫瘍体積が大きかったため、早い時点で犠死させた。
腫瘍および健常組織(IHC)における抗クローディン-3 CAR-T細胞の分布
抗クローディン-3 CAR-T細胞の組織分布および潜在的マウス組織損傷を組織病理学により評価した。本研究の評価は、両T細胞投与群とも、マウス組織に広範な血管周囲のヒトT細胞の蓄積を示した。抗クローディン-3 CARはマウスCLDN3を認識し得るので、潜在的な毒性効果を考慮する必要がある。抗CD19 CAR-T細胞または抗クローディン-3 CAR-T細胞を投与した動物では、肝細胞および上皮のターンオーバーの増加はごくわずかであった。さらに、結腸または肺の上皮傷害は観察されなかった。したがって、抗クローディン-3 CAR-T細胞に関連した組織損傷またはマウス内在性標的の破壊の組織学的証拠を見出すことはできなかった。
抗クローディン-3 CAR-T細胞の組織分布および潜在的マウス組織損傷を組織病理学により評価した。本研究の評価は、両T細胞投与群とも、マウス組織に広範な血管周囲のヒトT細胞の蓄積を示した。抗クローディン-3 CARはマウスCLDN3を認識し得るので、潜在的な毒性効果を考慮する必要がある。抗CD19 CAR-T細胞または抗クローディン-3 CAR-T細胞を投与した動物では、肝細胞および上皮のターンオーバーの増加はごくわずかであった。さらに、結腸または肺の上皮傷害は観察されなかった。したがって、抗クローディン-3 CAR-T細胞に関連した組織損傷またはマウス内在性標的の破壊の組織学的証拠を見出すことはできなかった。
末梢血のCAR T細胞
投与28日目に、なお試験下にある総てのマウスについて血液のフローサイトメトリー分析を行い、CAR-T細胞の存在を確認した。これらの細胞は、25~4438 CAR-T細胞総数/uL全血の範囲で検出された。T細胞上でのLNGFR発現により測定した場合のCAR-T細胞のパーセンテージは30~40%前後で維持され、投与日に試験した発現と同等であった(図20)。試験群の間で顕著な差はなかった。LNGFR発現の頻度は、抗CD19 CARと抗クローディン-3 CARの両群で、CD8 T細胞よりCD4 T細胞で高かった。
投与28日目に、なお試験下にある総てのマウスについて血液のフローサイトメトリー分析を行い、CAR-T細胞の存在を確認した。これらの細胞は、25~4438 CAR-T細胞総数/uL全血の範囲で検出された。T細胞上でのLNGFR発現により測定した場合のCAR-T細胞のパーセンテージは30~40%前後で維持され、投与日に試験した発現と同等であった(図20)。試験群の間で顕著な差はなかった。LNGFR発現の頻度は、抗CD19 CARと抗クローディン-3 CARの両群で、CD8 T細胞よりCD4 T細胞で高かった。
血清サイトカインレベル
血清中のサイトカインレベルを評価するために、T細胞投与前および投与後7日目の総てのマウスからサンプルを採取した。抗クローディン-3 CAR-T細胞投与マウスは、図21A~21Bに示されるように、処置7日後にIFNγレベルの上昇を示した(中央値で、CD19の32pg/mLに対して225pg/mL)。他の供試サイトカインは明らかな傾向を示さなかったか、または測定値が検出レベルを下回った。
血清中のサイトカインレベルを評価するために、T細胞投与前および投与後7日目の総てのマウスからサンプルを採取した。抗クローディン-3 CAR-T細胞投与マウスは、図21A~21Bに示されるように、処置7日後にIFNγレベルの上昇を示した(中央値で、CD19の32pg/mLに対して225pg/mL)。他の供試サイトカインは明らかな傾向を示さなかったか、または測定値が検出レベルを下回った。
患者由来異種移植片(PDX)の特性評価および共培養の確立
抗クローディン-3 CAR-T細胞の機能性を患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルで試験した。これらのモデルは、ヒトの腫瘍に見られる腫瘍細胞の不均質性の再現を可能とする。5つの大腸癌モデルをCLDN3発現、組織病理学的腫瘍特性およびin vitro培養における細胞生存率に基づいて選択した。さらに、1つの卵巣癌モデルを低CLDN3発現株として選択した。
抗クローディン-3 CAR-T細胞の機能性を患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルで試験した。これらのモデルは、ヒトの腫瘍に見られる腫瘍細胞の不均質性の再現を可能とする。5つの大腸癌モデルをCLDN3発現、組織病理学的腫瘍特性およびin vitro培養における細胞生存率に基づいて選択した。さらに、1つの卵巣癌モデルを低CLDN3発現株として選択した。
次に、PDXサンプルを、抗クローディン-3 CAR T細胞対、抗CD19 CAR(陰性対照)T細胞との共培養を設定するために使用した。主要評価項目は、(1)解凍後(D0)のPDXサンプルの、腫瘍マーカーEpCAM、PDL-1およびCLDN3を用いるフローサイトメトリーによる特性評価、ならびに(2)サイトカイン放出(24時間の共培養物からの上清に対するMSDアッセイ)により測定したT細胞活性化であった。副次的評価項目は、(3)共培養サンプルの、腫瘍マーカーEpCAM、PDL-1およびCLDN3ならびにT細胞マーカーCD45、LNGFR(CAR T細胞の指標)、ならびにCD69(活性化マーカー)を用いたフローサイトメトリーによる特性評価であった。これらの実験は、CLDN3陽性対照としてHT-29細胞およびCLDN3陰性対照としてRKO-KO細胞を用いて行った。
PDXモデル供給者から得たRNAseqデータは、EpCAMは大腸(CR)PDXモデルでは好適な腫瘍細胞マーカーとなるが、卵巣(OV)PDXモデルではそうではないことを示した。EpCAM陽性細胞集団のパーセンテージは、CRモデルでは41~65%の範囲であったが、OV PDXサンプルでは14~17%が検出されたに過ぎなかった。CR PDXサンプルの特性評価により、EpCAM陽性腫瘍細胞上でのCLDN3発現が26~55%であることが示された(図22)。CLDN3は、OVモデルではフローサイトメトリーにより検出できなかった(0.29%)。さらに、予想されたように、いずれの実験でもRKO-KO細胞(陰性対照)にCLDN3は検出されなかった。PDL-1発現標的細胞(EpCAM+CLDN3+PDL-1+集団)のパーセンテージは、D0のPDXサンプルでは2%未満であったが、共培養後に増加し、D2において、抗CD19 CAR-T細胞共培養に比べて抗クローディン-3 CAR-T細胞共培養で上昇した。
このパイロット共培養実験で試験した総てのPDXモデル(CR5030、CR5080、CR5052、CR5087、CR5089、OV5287)および陽性対照(HT-29)は、抗クローディン-3 CAR-T細胞のサイトカイン放出(IFNγ、IL-2およびTNF-α)を誘導したが、陰性対照(RKO-KO、T細胞単独および抗CD19 CAR T細胞との全共培養)は、MSDアッセイで測定した場合に、T細胞応答を誘導しなかった(図23)。
T細胞の特性評価により、抗クローディン-3 CAR-T細胞共培養と抗CD19 CAR-T細胞共培養を比較した場合に、初期のT細胞活性化マーカーCD69の発現上昇が示された(CD45+LNGFR+CD69+集団は、抗CD19 T細胞共培養では11~22%であったのに対し、抗クローディン-3 CAR-T細胞共培では69~82%の範囲であった)。
触知可能なHT-29 Luc腫瘍を有するNSGマウスに、細胞総数1×107の用量の抗クローディン-3 CAR-T細胞または抗CD19 CAR-T細胞、またはPBS(T細胞非含有)を接種した。抗クローディン-3 CAR-T細胞は、マウスの生存率を延長し、腫瘍塊の完全な破壊(組織学)により確認されたように腫瘍成長を抑制した。これらのデータは、T細胞投与後7日目のIFNγの血清レベルの上昇により裏付けられた。よって、抗クローディン-3 CAR-T細胞は、in vivo腫瘍殺傷に関して高い有効性を示した。
マウス組織の組織病理学的分析により、両T細胞投与群の広範な血管周囲のヒトT細胞の蓄積が示された。抗クローディン-3 CAR-T細胞関連の組織損傷の証拠は見られなかった。このことは、健常組織の密着結合(TJ)に制限されたCLDN3は抗クローディン-3 CAR-T細胞が接近可能でないという仮説によって裏付けられる。しかしながら、TJの外側に不適切に局在した場合、CLDN3は腫瘍内の抗クローディン-3 CAR-T細胞によって認識された。
結論として、抗クローディン-3 CAR-T細胞は、in vivoにおいて効率的な抗癌療法であることが証明された。
CAR-T細胞の有効性を別のモデルで評価するために、ヒトで見られるような腫瘍細胞の不均質性の模倣を可能とする患者由来ヒト異種移植(PDX)モデルを使用した。それらを使用してin vitroにおける抗クローディン-3 CAR-T細胞の機能性を評価した。5つの大腸PDXモデルおよびCLDN3陽性対照細胞(HT-29)を用いた実験は、抗クローディン-3 CAR-T細胞のサイトカイン放出(IFNγ、IL-2およびTNF-α)の上昇を示したが、陰性対照(RKO-KO共培養およびT細胞単独および抗CD19 CAR-T細胞との全共培養)はT細胞応答を誘導しなかった。また、RNAseqによりCLDN3発現が極めて低かったOVモデルも抗クローディン-3 CAR-T細胞応答を誘導したが、同じ実験で実施した2つのCRモデルに比べてIFNγおよびIL-2レベルは低く、TNF-αの測定値は同等であった。
下流PDX細胞の特性評価は、卵巣モデルではフローサイトメトリーによりCLDN3発現がないことを示した。抗クローディン-3 CAR-T細胞は、他のクローディンファミリーメンバーに対して細胞傷害性の交差反応性を示さず(上記参照)、オフターゲット結合効果はスクリーニングで見られなかった(下記参照)ことから、卵巣細胞はフローサイトメトリーの検出レベル未満の低いCLDN3レベルを発現している可能性がある。これは、CLDN3の発現が極めて低い細胞株の存在下でサイトカインレベルの上昇を示した抗クローディン-3 CAR-T細胞を用いた以前の共培養実験と一致している。予想通り、どの実験でもRKO-KO細胞(陰性対照)ではCLDN3は検出されなかった。共培養後、標的を発現している腫瘍細胞のPDL-1レベルは、抗CD19対照群と比較して、抗クローディン-3 CAR-T細胞群で上昇していた。さらに、抗クローディン-3 CAR-T細胞は、抗CD19 CAR-T細胞と比較してCD69レベルの上昇を示し、共培養に対する反応がさらに確認された。
実施例8:抗クローディン-3 CARベクターにCD20を含めることで抗クローディン-3 CAR-T細胞が標的とする細胞傷害活性を変化させることなく制御された抗クローディン-3 CAR-T細胞を除去する機構が得られる
クローディン-3の提示は、腫瘍に関係しない異常なクローディン-3の発現がCAR-T細胞を再活性化し、細胞傷害性T細胞を正常細胞上の癌抗原を攻撃するようにリダイレクトするというリスクを伴う。クローディン-3を標的とするCAR-T細胞の安全性プロファイルを改善するために、T細胞除去技術という形で予めプログラムされた制御安全対策を治療ベクター内に導入し、T細胞産物を、T細胞除去を受けやすくすることができる。
クローディン-3の提示は、腫瘍に関係しない異常なクローディン-3の発現がCAR-T細胞を再活性化し、細胞傷害性T細胞を正常細胞上の癌抗原を攻撃するようにリダイレクトするというリスクを伴う。クローディン-3を標的とするCAR-T細胞の安全性プロファイルを改善するために、T細胞除去技術という形で予めプログラムされた制御安全対策を治療ベクター内に導入し、T細胞産物を、T細胞除去を受けやすくすることができる。
細胞表面のB細胞抗原CD20は、いくつかの治療用抗体、すなわち、CD20主要細胞外ループのジスルフィド拘束部分に結合し、補体依存性細胞傷害性(CDC)および抗体依存性細胞傷害性(ADCC;Golay et al., 2013 MAbs 5:826-837)によりアポトーシスを誘導するI型抗体であるFDA承認のリツキシマブの標的である。
本研究目的は、i)有効なCAR-T細胞除去技術としてのCD20を評価すること、ii)906_009治療用ベクターにCD20を含めることで、クローディン3発現標的細胞に対する906_009 CAR-T細胞の細胞傷害性応答が変化するかどうか評価すること、iii)CD20を発現するCAR-T細胞におけるカルシウムフラックスの変化を観察すること、およびiv)CD20_906_009_SO(抗クローディン-3 CAR、スプライス部位最適化(SO)ベクター)の免疫原性を予測することであった。これらの結果は、抗クローディン-3 CAR-T細胞療法戦略へのCD20の包含が、CAR-T細胞除去技術として使用可能であることを示す。
材料および方法
CD20の活性を評価するために、CD20アブレーションエレメントを含む(CD20_906_009)またはCD20アブレーションエレメントを欠く(906_009)いずれかのクローディン-3 CARベクターで形質導入したCAR-T細胞間で比較を行った。非形質導入およびCD20_ZSGreen(CD20およびZSGreen蛍光タンパク質を発現するベクター)またはCD20_CD19(CD20およびCD19を発現するベクター)形質導入T細胞を対照として含めた。標的化T細胞除去に関して、CD20をCDCおよびADCCアッセイにより評価した。906_009の上流にCD20を含めることによるCAR-T細胞の細胞傷害活性の変化を、XCELLIGENCE細胞傷害性アッセイにより評価した。
CD20の活性を評価するために、CD20アブレーションエレメントを含む(CD20_906_009)またはCD20アブレーションエレメントを欠く(906_009)いずれかのクローディン-3 CARベクターで形質導入したCAR-T細胞間で比較を行った。非形質導入およびCD20_ZSGreen(CD20およびZSGreen蛍光タンパク質を発現するベクター)またはCD20_CD19(CD20およびCD19を発現するベクター)形質導入T細胞を対照として含めた。標的化T細胞除去に関して、CD20をCDCおよびADCCアッセイにより評価した。906_009の上流にCD20を含めることによるCAR-T細胞の細胞傷害活性の変化を、XCELLIGENCE細胞傷害性アッセイにより評価した。
レンチウイルス導入ベクターの設計および作製
906_009 CARの上流にCD20細胞アブレーション遺伝子をコードするレンチウイルス(pG3)導入構築物を設計してCD20_906_009を作製した。これと並行して、上流のCD20と短鎖スペーサーCD8αヒンジを有する抗CD19 CAR分子(906_009 CARに存在する2つのアーキテクチャーを反映している)も設計し、CD20_CD19_GSKとした。配列はコドンが最適化され、さらに配列からスプライスの可能性のある部位を除去するために修正した。得られた遺伝子導入プラスミドCD20_906_009_SOおよび906_009_SOは、それぞれ前身のCD20_906_009および906_009と同じタンパク質配列を有する。
906_009 CARの上流にCD20細胞アブレーション遺伝子をコードするレンチウイルス(pG3)導入構築物を設計してCD20_906_009を作製した。これと並行して、上流のCD20と短鎖スペーサーCD8αヒンジを有する抗CD19 CAR分子(906_009 CARに存在する2つのアーキテクチャーを反映している)も設計し、CD20_CD19_GSKとした。配列はコドンが最適化され、さらに配列からスプライスの可能性のある部位を除去するために修正した。得られた遺伝子導入プラスミドCD20_906_009_SOおよび906_009_SOは、それぞれ前身のCD20_906_009および906_009と同じタンパク質配列を有する。
CAR T-細胞の濃縮
形質導入の13日後に、抗LNGFR/CD271 Abではなくヤギ抗マウスF(Ab)2-ビオチンに細胞を再懸濁させたこと以外は、実施例2で上記したようにRapidspheresを用いてCAT-T細胞をCAR発現により選択した。
形質導入の13日後に、抗LNGFR/CD271 Abではなくヤギ抗マウスF(Ab)2-ビオチンに細胞を再懸濁させたこと以外は、実施例2で上記したようにRapidspheresを用いてCAT-T細胞をCAR発現により選択した。
CDCおよびADCCアッセイ
CAR-T細胞および対照細胞を染色溶液に再懸濁させた。特に、CD20_906_009 CAR-T細胞をCell Trace Violet(CTV)で染色し、906_009 CAR T細胞をCell Trace Far Red(CTFR)で染色した(CTFRは非形質導入細胞または抗クローディン-3 CARのみを発現する細胞を染色するために使用し、CTVはCD20を発現する細胞を染色するために使用した)。CTV染色細胞およびCTFR染色細胞を、ドナーごとに1:1比でペアとした。
CAR-T細胞および対照細胞を染色溶液に再懸濁させた。特に、CD20_906_009 CAR-T細胞をCell Trace Violet(CTV)で染色し、906_009 CAR T細胞をCell Trace Far Red(CTFR)で染色した(CTFRは非形質導入細胞または抗クローディン-3 CARのみを発現する細胞を染色するために使用し、CTVはCD20を発現する細胞を染色するために使用した)。CTV染色細胞およびCTFR染色細胞を、ドナーごとに1:1比でペアとした。
CDCアッセイでは、次に、ペアをリツキシマブ(MabThera)または抗RSVアイソタイプ対照およびウサギ補体(Rab)または熱不活化ウサギ補体(HI)で処理した(図25)。図26に、13名のドナーの全細胞プールに占めるCTVの割合をCD20発現細胞に対してプロットした。
ADCCアッセイでは、新鮮血液を献血ユニット(GSK-Stevenage)から入手した。PBMCは前述のように単離した。次に、NK細胞ビオチン抗体およびマイクロビーズを用いて、NK細胞の負の選択を行った。その後、細胞をLSカラムで磁気分離し、非標識細胞を回収し、染色しペアにしたT細胞に加えた。共培養物を37℃で20時間インキュベートした。
XCELLIGENCE細胞傷害性アッセイ
XCELLIGENCE殺傷アッセイのための共培養を、エフェクター細胞(CAR-Tおよび対照T細胞)と1:1比のエフェクター細胞:標的細胞で共培養した標的細胞K562およびRKO-KOを用いて、実施例4で上記したように設定した。存在する対照は、標的細胞単独、エフェクター細胞単独および標的と100%溶解液(0.5%Triton X)であった。
XCELLIGENCE殺傷アッセイのための共培養を、エフェクター細胞(CAR-Tおよび対照T細胞)と1:1比のエフェクター細胞:標的細胞で共培養した標的細胞K562およびRKO-KOを用いて、実施例4で上記したように設定した。存在する対照は、標的細胞単独、エフェクター細胞単独および標的と100%溶解液(0.5%Triton X)であった。
カルシウムフラックス分析
CAR-T細胞および非形質導入対照を細胞培養プレートに5×104細胞/ウェルで播種し、37℃、5%CO2でインキュベートした後、1)タプシガルギン(5XFAC=18μM、3.6μM FAC)およびDMSO(5XFAC=0.6%v/v、0.12%v/v FAC);および2)イオノマイシン(6XFAC=4μM、0.67μM FAC)を含有するアッセイバッファーを添加した。その後、処理した細胞をFLIPRにより分析した。
CAR-T細胞および非形質導入対照を細胞培養プレートに5×104細胞/ウェルで播種し、37℃、5%CO2でインキュベートした後、1)タプシガルギン(5XFAC=18μM、3.6μM FAC)およびDMSO(5XFAC=0.6%v/v、0.12%v/v FAC);および2)イオノマイシン(6XFAC=4μM、0.67μM FAC)を含有するアッセイバッファーを添加した。その後、処理した細胞をFLIPRにより分析した。
CD20は補体依存性細胞傷害性(CDC)および抗体依存性細胞傷害性(ADCC)の両方からリツキシマブにより標的とされる
抗クローディン-3 CAR-T細胞にCD20を含めるとリツキシマブによる治療細胞の欠失のマーカーとなり得るかどうかを確認するために、CDCおよびADCCアッセイを行った。
抗クローディン-3 CAR-T細胞にCD20を含めるとリツキシマブによる治療細胞の欠失のマーカーとなり得るかどうかを確認するために、CDCおよびADCCアッセイを行った。
治療用抗クローディン-3 CAR-T細胞上のCD20の発現レベルは、十分に確立されたリツキシマブ標的であるB細胞と比較した(図24)。既知のヒトFc結合部位を有するビーズおよびCD20に対するヒトmAb(それぞれ、抗ヒトQuantum Simply Cellularビーズおよび抗CD20-PE-Vio770)を使用することにより、潜在的CD20結合部位の数を、CD20の蛍光強度中央値を用いて算出した。データは、CD20_906_009 CAR-T細胞上のCD20結合部位の数が3名のドナーで5.16~5.24の範囲であったのに対し、ドナーが適合するB細胞では5.75~5.9の範囲であったことを示す。CD20_906_009 CAR-T細胞内のCD20+集団は35~41%の範囲であった。CDCおよびADCCデータで使用したCD20_906_009 CAR-T細胞のCD20+発現の範囲は35~74%であるので、このアッセイの細胞はより低い形質導入率を示し、これによりCD20_906_009 CAR-T細胞のCD20発現はB細胞と同等であるという結論に至る。
CD20を発現する抗クローディン-3 CAR-T細胞は、リツキシマブおよび補体で処理した場合に欠失可能であることを確認するために、CDCアッセイを行った。このデータは、ウサギ補体(Rab)に加えてリツキシマブで処理した場合にCTV染色細胞で欠失が起こるが、アイソタイプおよびHIで処理したCTV染色細胞(対照)は欠失されないことを示す(図25および26)。欠失の効果はまた、CTV染色細胞内のCD20発現率%にも依存し、それにより、CD20+集団が増加するにつれより多くの細胞欠失が見られる。さらなる分析で、Rab処理条件とHI処理条件のCTV細胞(pCTV)の割合を比較する。
リツキシマブがCD20+細胞を欠失させる機構は完全には解明されておらず、CDCおよび/またはADCCによる可能性があり、ヒト補体の代わりにウサギ補体を用いてもヒトでのCDCを正確に予測できない可能性があるため、ADCCアッセイを実施して、CD20を発現する抗クローディン-3 CAR-T細胞をリツキシマブに加えてNK細胞で処理した場合に欠失させることができることを確認した。元のCD20_906_009および906_009ベクターで作製した抗クローディン-3 CAR-T細胞を、スプライス部位最適化(SO)ベクターCD20_906_009_SOおよび906_009_SOと比較した。ここに示したADCCのデータセットは3名のドナーのものである。
図27は、アイソタイプまたはリツキシマブ条件について、培地対照と比較したNK処理のpCTV比をプロットしたものを示す。ドナー62のアッセイを繰り返し、1回目と2回目の実験にそれぞれ1と2のラベルを付けた。結果は、元のCD20_906_009 CAR-T細胞およびCD20_906_009_SO CAR-T細胞の両方で細胞数の減少があることを示唆する。ドナー62では、欠失事象はオリジナルとSOバリアントの間で、独立したアッセイのそれぞれで類似しているが、CD20発現はそれぞれ54%と76%で異なっている。2回目のアッセイは新たに解凍した細胞で行われ、結果が阻害された可能性がある。ドナー79のADCCも新たに解凍した細胞で行ったが、この場合にもCD20_906_009 CAR-T細胞またはCD20_906_009_SO CAR-T細胞で顕著な結果を示さない。ドナー87におけるCAR-T細胞の欠失は、CD20_906_009 CAR-T細胞よりもCD20_906_009_SO CAR-T細胞の方が多く、これはCD20の発現がそれぞれ83%と62%であるためであり得る。ADCCの効果を高めるために、ドナー62および87のCD20_906_009および906_009非凍結保存CAR-T細胞を906_009 CAR発現によって濃縮した。おそらくCTV染色条件ではCD20+集団が増加したために、pCTV比に差が見られる。
CD20はクローディン-3標的細胞の906_009 CAR T細胞の細胞傷害性を変化させない
CD20の有無による抗クローディン3 CAR-T細胞の細胞傷害性の検証は、XCELLIGENCEアッセイによってリアルタイムで測定し、ここでは細胞の成長をインピーダンスの測定を用いて経時的に追跡する。クローディン3発現細胞株HT-29-Lucは、13名のドナーの906_009 CAR-T細胞およびCD20_906_009 CAR-T細胞によって標的とされた。非形質導入のCD20-ZSGreen T細胞とCD20_CD19_GSK CAR-T細胞を対照として含めた。細胞傷害性は30分ごとに測定し、インピーダンスの欠如は腫瘍細胞の殺傷と相関していた。対照標的細胞はコンフルエンシーを超えていたため、細胞傷害性分析は24時間までしか有効ではなかった。図28は、20時間後に生存している細胞の%は、CD20_906_009 CAR-T細胞と906_009 CAR-T細胞で有意差がなく、両値とも0%に近いが、対照細胞は100%の生存率に近いことを示す。図29のKT50値は標的細胞の50%を殺傷するためにかかる時間を示し、CD20_906_009 CAR-T細胞および906_009 CAR-T細胞の間で有意差はないことを示す。
CD20の有無による抗クローディン3 CAR-T細胞の細胞傷害性の検証は、XCELLIGENCEアッセイによってリアルタイムで測定し、ここでは細胞の成長をインピーダンスの測定を用いて経時的に追跡する。クローディン3発現細胞株HT-29-Lucは、13名のドナーの906_009 CAR-T細胞およびCD20_906_009 CAR-T細胞によって標的とされた。非形質導入のCD20-ZSGreen T細胞とCD20_CD19_GSK CAR-T細胞を対照として含めた。細胞傷害性は30分ごとに測定し、インピーダンスの欠如は腫瘍細胞の殺傷と相関していた。対照標的細胞はコンフルエンシーを超えていたため、細胞傷害性分析は24時間までしか有効ではなかった。図28は、20時間後に生存している細胞の%は、CD20_906_009 CAR-T細胞と906_009 CAR-T細胞で有意差がなく、両値とも0%に近いが、対照細胞は100%の生存率に近いことを示す。図29のKT50値は標的細胞の50%を殺傷するためにかかる時間を示し、CD20_906_009 CAR-T細胞および906_009 CAR-T細胞の間で有意差はないことを示す。
図30は、4名のドナーからのSO CAR-T細胞および元のCAR-T細胞に関する、20時間での細胞生存率%を示す。総ての条件で、20時間での細胞生存率は0%付近であったが、20時間での細胞生存率%はCD20_906_009_SOよりもCD20_906_009で有意に低く、906_009_SOに比べて906_009で低いことが示唆される。さらに、KT50値は、CD20_906_009_SOよりもCD20_906_009で有意に低く、906_009_SOに比べて906_009で低いことが示唆される(図31)。
CD20の有無でCAR-T細胞のカルシウムフラックスに変化はない
CD20がCAR-T細胞のカルシウムフラックスに影響を及ぼすかどうかを判定するために、4名のドナーからの非形質導入T細胞、CD20_906_009_SO CAR-T細胞および906_009 CAR-T細胞をまずタプシガルギンに曝し、タプシガルギンは、小胞体Ca2+依存性アデノシン三リン酸分解酵素を阻害して、細胞質カルシウムレベルの上昇をもたらし、その後、カルシウム流入を刺激するためにイオノマイシンを添加した。DMSOを対照として含め、処理した細胞はFLIPRにより分析した。ドナー99の906_009_SO CAR-T細胞のDMSO条件は、プレートから剥離していたため、負の外れ値を生じた。図32の結果は、非形質導入CAR-T細胞またはCD20を含むもしくは含まないCAR-T細胞の間にカルシウムフラックスの違いはないことを示す。
CD20がCAR-T細胞のカルシウムフラックスに影響を及ぼすかどうかを判定するために、4名のドナーからの非形質導入T細胞、CD20_906_009_SO CAR-T細胞および906_009 CAR-T細胞をまずタプシガルギンに曝し、タプシガルギンは、小胞体Ca2+依存性アデノシン三リン酸分解酵素を阻害して、細胞質カルシウムレベルの上昇をもたらし、その後、カルシウム流入を刺激するためにイオノマイシンを添加した。DMSOを対照として含め、処理した細胞はFLIPRにより分析した。ドナー99の906_009_SO CAR-T細胞のDMSO条件は、プレートから剥離していたため、負の外れ値を生じた。図32の結果は、非形質導入CAR-T細胞またはCD20を含むもしくは含まないCAR-T細胞の間にカルシウムフラックスの違いはないことを示す。
本明細書に示されるデータは、CAR-T細胞欠失技術としての抗クローディン-3 CAR-T細胞療法戦略におけるCD20の使用を裏付ける。
CDCデータは、CD20を発現する抗クローディン-3 CAR-T細胞がリツキシマブによる欠失のマーカーとなることを示した。予備的なADCCデータもまた、リツキシマブによる欠失がNK細胞でも達成されることを裏付ける。CDCおよびADCCアッセイの両方におけるCAR-T細胞欠失の性能はCD20+集団に依存しており、このことはこれらのin vitro法においてCD20+CAR-T細胞の完全な除去の可能性を示唆し得る。導入遺伝子ベクターの906_009 CARの上流にCD20をコードしても、抗クローディン-3 CAR-T細胞の細胞傷害性には影響を及ぼさなかった。
CD20は、B細胞においてカルシウムチャネルとして働くと考えられるが、CD20は、CD20_906_009_SOを用いて作製された抗クローディン-3 CAR-T細胞のカルシウムフラックスを、非形質導入CAR-T細胞または906_009 CAR-T細胞と比較して変化させないようである。
実施例9:原形質膜タンパク質アレイを用いた意図した標的以外のタンパク質への抗クローディン-3 CAR-T細胞の結合(オフターゲット結合)の評価
本研究の目的は、形質導入T細胞のオフターゲット活性を確認することであった。抗クローディン-3 CAR-T細胞の意図した標的以外のタンパク質への結合は、多くのタンパク質が多重バリアントとして表される3500を超える異なる原形質膜タンパク質を網羅する5000を超える全長クローンからなるパネルを持つ発現ベクターセットを用いた原形質膜タンパク質アレイで評価した。BCMA CAR-T細胞を陽性対照として研究に含めた。
本研究の目的は、形質導入T細胞のオフターゲット活性を確認することであった。抗クローディン-3 CAR-T細胞の意図した標的以外のタンパク質への結合は、多くのタンパク質が多重バリアントとして表される3500を超える異なる原形質膜タンパク質を網羅する5000を超える全長クローンからなるパネルを持つ発現ベクターセットを用いた原形質膜タンパク質アレイで評価した。BCMA CAR-T細胞を陽性対照として研究に含めた。
材料および方法
プレスクリーニング、一次スクリーニングおよび確認スクリーニングを補助するためのCAR-T細胞の作製
実施例1に記載するようにヒト血液から単離したPBMCから精製したT細胞に、BCMA-CARレンチウイルスベクター(BCMA-030)をMOI 2.4で、またはクローディン3CARレンチウイルスベクター(906-009)をMOI 5で、形質導入を行った。細胞を37℃、5%CO2でインキュベートし、培養期間中、TEXMACS培地および100IU/mLのIL-2で維持した。形質導入の12日後に細胞を採取し、CryStor CS5凍結保存培地中、1×108細胞/mLで凍結した。非形質導入T細胞を陰性対照として作製した。T細胞は1名のドナー90928から作製した。
プレスクリーニング、一次スクリーニングおよび確認スクリーニングを補助するためのCAR-T細胞の作製
実施例1に記載するようにヒト血液から単離したPBMCから精製したT細胞に、BCMA-CARレンチウイルスベクター(BCMA-030)をMOI 2.4で、またはクローディン3CARレンチウイルスベクター(906-009)をMOI 5で、形質導入を行った。細胞を37℃、5%CO2でインキュベートし、培養期間中、TEXMACS培地および100IU/mLのIL-2で維持した。形質導入の12日後に細胞を採取し、CryStor CS5凍結保存培地中、1×108細胞/mLで凍結した。非形質導入T細胞を陰性対照として作製した。T細胞は1名のドナー90928から作製した。
BCMA CAR-T細胞の形質導入効率は、フローサイトメトリー(MACSQuant Analyser 10)を用いてBCMA-AF647への結合を測定することにより決定した。抗クローディン-3 CAR-T細胞の形質導入効率は、PEコンジュゲート抗LNGFR Abおよびフローサイトメトリー(MACSQuant Analyser 10)を用いてLNGFR発現を測定することにより決定した。データは、FlowJo v10.1を用いて解析した。
原形質膜タンパク質アレイ
プレスクリーニング試験
非形質導入およびCAR形質導入T細胞(ドナー90928)を、固定した非トランスフェクトHEK293細胞ならびにBCMA、クローディン3、既知のT細胞相互作用因子および対照タンパク質を過剰発現するHEK293細胞のスライドに加え、一次スクリーニングの前にバックグラウンド染色のレベルを調べた。
プレスクリーニング試験
非形質導入およびCAR形質導入T細胞(ドナー90928)を、固定した非トランスフェクトHEK293細胞ならびにBCMA、クローディン3、既知のT細胞相互作用因子および対照タンパク質を過剰発現するHEK293細胞のスライドに加え、一次スクリーニングの前にバックグラウンド染色のレベルを調べた。
一次スクリーニング
一次スクリーニングでは、全長ヒト原形質膜タンパク質をコードする4070のタンパク質を、リバーストランスフェクションを用いてヒトHEK293細胞で個々に発現させた。細胞を13のマイクロアレイスライドに二反復で並べ、固定した。ドナー90928からの非形質導入T細胞およびCAR形質導入T細胞をCell Tracer Red色素で標識し、事前に最適化したT細胞:HEK293細胞比で原形質膜タンパク質アレイに適用した。
一次スクリーニングでは、全長ヒト原形質膜タンパク質をコードする4070のタンパク質を、リバーストランスフェクションを用いてヒトHEK293細胞で個々に発現させた。細胞を13のマイクロアレイスライドに二反復で並べ、固定した。ドナー90928からの非形質導入T細胞およびCAR形質導入T細胞をCell Tracer Red色素で標識し、事前に最適化したT細胞:HEK293細胞比で原形質膜タンパク質アレイに適用した。
確認スクリーニング
一次スクリーニングで特定されたヒットをコードするベクターを二反復でスポットし、ヒトHEK293細胞をリバーストランスフェクションさせるために使用した。二反復のスライドを設定した。ドナー90928からの非形質導入T細胞および形質導入T細胞(3.2×107細胞/スライド)を原形質膜タンパク質アレイに適用した。
一次スクリーニングで特定されたヒットをコードするベクターを二反復でスポットし、ヒトHEK293細胞をリバーストランスフェクションさせるために使用した。二反復のスライドを設定した。ドナー90928からの非形質導入T細胞および形質導入T細胞(3.2×107細胞/スライド)を原形質膜タンパク質アレイに適用した。
結合は蛍光イメージングによって評価し、ImageQuantソフトウェア(GE)を用いて形質導入効率を定量した。タンパク質の「ヒット」は、バックグラウンドレベルと比較してシグナルの上昇を示す二反復スポットとして定義した。これは、ImageQuantソフトウエア上でグリッド化された画像を用いた目視検査によって行った。ヒットは、二反復スポットの強度によって「強い」、「中程度」、「弱い」、または「微弱」に分類した。
結果
一次スクリーニングおよび確認スクリーニングを補助するためのCAR-T細胞の作製
形質導入効率は、形質導入の12日後に決定した。BCMA CAR-T細胞の形質導入効率は63.1%であり、906-009 CAR-T細胞の形質導入効率は50%であった。
一次スクリーニングおよび確認スクリーニングを補助するためのCAR-T細胞の作製
形質導入効率は、形質導入の12日後に決定した。BCMA CAR-T細胞の形質導入効率は63.1%であり、906-009 CAR-T細胞の形質導入効率は50%であった。
原形質膜タンパク質アレイ:プレスクリーニング
ドナー90928を一次スクリーニングのために選択した。HEK形質導入細胞のスポッティングパターンを図33Aに示す。非形質導入T細胞で、既知のT細胞相互作用因子(PVR、CD244、TNFSF4、ICOSLG、CD86)への結合が見られた(図33B)。BCMA形質導入T細胞では、BCMAトランスフェクトHEK293細胞への結合が見られ(図33C)、906-009 CAR-T細胞では、クローディン3トランスフェクトHEK293細胞への結合が見られた(図33D)。
ドナー90928を一次スクリーニングのために選択した。HEK形質導入細胞のスポッティングパターンを図33Aに示す。非形質導入T細胞で、既知のT細胞相互作用因子(PVR、CD244、TNFSF4、ICOSLG、CD86)への結合が見られた(図33B)。BCMA形質導入T細胞では、BCMAトランスフェクトHEK293細胞への結合が見られ(図33C)、906-009 CAR-T細胞では、クローディン3トランスフェクトHEK293細胞への結合が見られた(図33D)。
原形質膜タンパク質アレイ:一次スクリーニング
ImageQuantで蛍光を解析することによって合計28のヒットが特定された。染色強度は微弱から強の範囲であった。
ImageQuantで蛍光を解析することによって合計28のヒットが特定された。染色強度は微弱から強の範囲であった。
原形質膜タンパク質アレイ:確認スクリーニング
これら28ヒットのスポッティングパターンを図34Aに示す。非形質導入T細胞では既知のT細胞相互作用因子への結合がみられた。BCMA CAR-T細胞では、BCMA発現HEK細胞との1つの特異的相互作用が強い強度で確認された。クローディン3発現HEK細胞では、906-009 CAR-T細胞に対する1つのCAR特異的相互作用が確認された(図34Dおよび表11)。SLC6A6発現HEK細胞では、確認スクリーニングで、906-009 CAR-T細胞との微弱強度の結合が一貫性なく見られたが、一次スクリーニングでは見られなかった(データは示されていない)。
これら28ヒットのスポッティングパターンを図34Aに示す。非形質導入T細胞では既知のT細胞相互作用因子への結合がみられた。BCMA CAR-T細胞では、BCMA発現HEK細胞との1つの特異的相互作用が強い強度で確認された。クローディン3発現HEK細胞では、906-009 CAR-T細胞に対する1つのCAR特異的相互作用が確認された(図34Dおよび表11)。SLC6A6発現HEK細胞では、確認スクリーニングで、906-009 CAR-T細胞との微弱強度の結合が一貫性なく見られたが、一次スクリーニングでは見られなかった(データは示されていない)。
CAR-T細胞を、4070のヒトタンパク質のライブラリーを過剰発現するヒトHEK293に対する結合についてスクリーニングした結果、非形質導入T細胞は、多くの既知のT細胞相互作用因子との結合を示した。陽性対照として用いたBCMA CAR-T細胞は、BCMAとの単一の強い特異的相互作用を示した。906-009 CAR-T細胞は、クローディン3発現HEK細胞と弱い強度の結合を示した。
実施例10:in vivo試験におけるサイトカインピーク
CARは、T細胞の特異性、機能および持続性をリプログラミングする合成抗原受容体である。CARは一般に、T細胞活性化ドメイン(CD3複合体のζ鎖および共刺激ドメイン)、一般にCD28または4-1BBに融合されたScFvまたはsdAbから構成される。特異的リガンドとの会合は、CAR武装化T細胞の活性化を促進し、標的腫瘍細胞の殺傷を増強する(June and Sadelain 2018)。最近10年間で、キメラ抗原受容体(CAR)-T療法は、血液腫瘍で高い成功を収め、固形腫瘍の治療の可能性を示す免疫療法の有望な分野となってきた(Jackson, Rafiq, and Brentjens 2016; Fuca et al., 2020)。
CARは、T細胞の特異性、機能および持続性をリプログラミングする合成抗原受容体である。CARは一般に、T細胞活性化ドメイン(CD3複合体のζ鎖および共刺激ドメイン)、一般にCD28または4-1BBに融合されたScFvまたはsdAbから構成される。特異的リガンドとの会合は、CAR武装化T細胞の活性化を促進し、標的腫瘍細胞の殺傷を増強する(June and Sadelain 2018)。最近10年間で、キメラ抗原受容体(CAR)-T療法は、血液腫瘍で高い成功を収め、固形腫瘍の治療の可能性を示す免疫療法の有望な分野となってきた(Jackson, Rafiq, and Brentjens 2016; Fuca et al., 2020)。
CLDN3は、上皮細胞間の密着結合(TJ)の形成に重要な内在性膜タンパク質ファミリーに属す(Itallie and Anderson 2004)。正常な組織構造の破壊は癌の特徴であり、CLDN3の変化した発現は、大腸癌、乳癌、膵臓癌および卵巣癌などのアンメットニーズの高い癌を含む様々な上皮癌の発症に関係付けられている(Singh, Sharma, and Dhawan 2010))。CLDN3は、腫瘍ではTJの外側に不適切に局在しているが、健常組織では局在していないことが報告されており(Corsini et al., 2018)、このメカニズムにより、CLDN3は、それが密着結合に隠れている正常細胞を温存しながら、腫瘍細胞を選択的に殺傷するためのCAR-T細胞の標的となる。
「SO-CD20-906_009」は、CD8ヒンジ、CD3ζシグナル伝達ドメインおよび4-1BB共刺激ドメインを伴うヒト化scFvから構成される、CLDN3抗原を特異的に標的とするヒト化CAR Tである。「902_007-LNGFR」は、ヒトおよびマウスの両CLDN3に同等の親和性を有するscFv CAR-T対照である。「CD20-CD19」は、CD20アブレーション成分を有する非CLDN3 CAR-T対照である。
炎症(すなわち、サイトカイン放出の増加)による組織損傷は、密着結合の喪失によりCLDN3が健常組織上に露出し、CLDN3 CAR T細胞が接近しやすくなるため、潜在的な安全性リスクをもたらす可能性がある。本研究の第一の目的は、CLDN3 CAR T/腫瘍細胞の会合によって誘導されるサイトカイン分泌の潜在的増加が、密着結合の潜在的破壊によって健常組織に毒性をもたらし得るかどうかを評価することであった。この方向性に向けて、902_007-LNGFR、SO-CD20-906_009またはCD20-CD19を投与したCDXマウスモデルからの血清サンプルを用いて、ex vivoでサイトカイン放出を測定するためにいくつかの時点を選択した。これらの時点は、確実にサイトカイン分泌のピークが同定でき、その後、サイトカイン分泌のピーク時に正常組織を評価できるように選択した。以下のサイトカイン:IFNγ、IL-10、IL-12p70、IL-13、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、TNF-αの経時的検出には、MSDマルチプレックスアッセイを用いた。個々のエンドポイントで、正常組織と腫瘍の組織病理学的評価を行った。
材料および方法
CLDN3 CAR T/腫瘍細胞の会合によって誘導されるサイトカイン分泌の増加が密着結合の潜在的破壊のために健常組織に毒性をもたらし得るかどうかを評価するために、HT-29 Lucヒト大腸癌モデルを使用した。HT29-Luc腫瘍担持NSGマウスに、腫瘍が平均腫瘍体積320mm3に達した際にCLDN3 CAR T細胞(SO-CD20-906_009、902_007-LNGFR)または非標的化対照CD19 CAR T細胞(CD20-CD19)を投与した。サイトカイン分泌プロファイルの経時的変化を調べた。これとともに腫瘍および器官(肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣、脳、眼、視神経)の組織病理学的評価を行った。具体的には、以下を試験評価項目とした:a)T細胞投与後3、4、5、7および14日目の血清サンプル中の、MSDによって測定されたサイトカイン放出(IFNγ、IL-10、IL-12p70、IL-13、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、TNF-α)、ならびにb)T細胞投与後3、4、7および14日目の腫瘍および器官(肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣、脳)、ならびに、T細胞投与後14日目の眼および視神経の組織病理学的評価。「T細胞投与5日後」の時点は、早期時点(3日目、4日目)、7日目(過去のin vivo有効性試験でかつて選択)および後期時点(14日目)の中間として、血液/血清の採取にのみ含んだ。
CLDN3 CAR T/腫瘍細胞の会合によって誘導されるサイトカイン分泌の増加が密着結合の潜在的破壊のために健常組織に毒性をもたらし得るかどうかを評価するために、HT-29 Lucヒト大腸癌モデルを使用した。HT29-Luc腫瘍担持NSGマウスに、腫瘍が平均腫瘍体積320mm3に達した際にCLDN3 CAR T細胞(SO-CD20-906_009、902_007-LNGFR)または非標的化対照CD19 CAR T細胞(CD20-CD19)を投与した。サイトカイン分泌プロファイルの経時的変化を調べた。これとともに腫瘍および器官(肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣、脳、眼、視神経)の組織病理学的評価を行った。具体的には、以下を試験評価項目とした:a)T細胞投与後3、4、5、7および14日目の血清サンプル中の、MSDによって測定されたサイトカイン放出(IFNγ、IL-10、IL-12p70、IL-13、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、TNF-α)、ならびにb)T細胞投与後3、4、7および14日目の腫瘍および器官(肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣、脳)、ならびに、T細胞投与後14日目の眼および視神経の組織病理学的評価。「T細胞投与5日後」の時点は、早期時点(3日目、4日目)、7日目(過去のin vivo有効性試験でかつて選択)および後期時点(14日目)の中間として、血液/血清の採取にのみ含んだ。
NOD SCIDγ(NSG)マウスの調達
96匹の雌8~9週齢NSGマウスは、英国のCharles Riverから入手した。
96匹の雌8~9週齢NSGマウスは、英国のCharles Riverから入手した。
腫瘍細胞の接種(試験0日目)
試験開始前に、HT29-Luc細胞の上清(3×200μL)を、マウス/ラット病原体の包括的PCRパネル(Charles River)に関する検査および無菌検査のために提出した。総てのサンプルが陰性判定であった。HT29-Luc細胞は、マウスに接種する前に、5%CO2、37℃のインキュベーターにてMcCoy’s、10%FBS培地で2週間、規模拡大を行った。接種前に、HT29-Luc細胞を採取し、上清(3×200μL)を、細胞の病原体非存在確認のために、マウス/ラット病原体検査(Charles River)および無菌検査用に回収した。回収したHT29-Luc細胞を計数し、氷上で、予冷PBS:マトリゲル(1:1)に、終濃度がマウス1匹あたり100μL中0.5×106細胞となるように再懸濁させた。合計95匹のマウスについて、必要な細胞数は以下の通りであった:95×0.5×106細胞(細胞量/マウス)×2(シリンジデッドボリューム)=9.5×107細胞。したがって、合計10×107細胞を20mLの予冷PBS:マトリゲル(1:1)に再懸濁させた。細胞は氷上で維持し、IVSD(8F、動物用ユニット)に移し、各NSGマウスの右側腹部に細胞を皮下(s/c)接種した。
試験開始前に、HT29-Luc細胞の上清(3×200μL)を、マウス/ラット病原体の包括的PCRパネル(Charles River)に関する検査および無菌検査のために提出した。総てのサンプルが陰性判定であった。HT29-Luc細胞は、マウスに接種する前に、5%CO2、37℃のインキュベーターにてMcCoy’s、10%FBS培地で2週間、規模拡大を行った。接種前に、HT29-Luc細胞を採取し、上清(3×200μL)を、細胞の病原体非存在確認のために、マウス/ラット病原体検査(Charles River)および無菌検査用に回収した。回収したHT29-Luc細胞を計数し、氷上で、予冷PBS:マトリゲル(1:1)に、終濃度がマウス1匹あたり100μL中0.5×106細胞となるように再懸濁させた。合計95匹のマウスについて、必要な細胞数は以下の通りであった:95×0.5×106細胞(細胞量/マウス)×2(シリンジデッドボリューム)=9.5×107細胞。したがって、合計10×107細胞を20mLの予冷PBS:マトリゲル(1:1)に再懸濁させた。細胞は氷上で維持し、IVSD(8F、動物用ユニット)に移し、各NSGマウスの右側腹部に細胞を皮下(s/c)接種した。
T細胞の投与(試験23日目)
形質導入後12日目、T細胞の凍結前に、CAR T細胞(SO-CD20-906_009、902_007-LNGFRおよびCD20-CD19)からの上清(3×200μL)を、マウス/ラット病原体の包括的PCRパネル(Charles River)に関する検査および無菌検査のために提出した。総てのサンプルが陰性判定であった。総ての細胞を形質導入後12日目に凍結させ、凍結状態(-150℃)で維持した。T細胞投与に必要なバイアル数を予め算出し、以下に記載するように、同日に細胞をT細胞投与用に解凍した。
形質導入後12日目、T細胞の凍結前に、CAR T細胞(SO-CD20-906_009、902_007-LNGFRおよびCD20-CD19)からの上清(3×200μL)を、マウス/ラット病原体の包括的PCRパネル(Charles River)に関する検査および無菌検査のために提出した。総てのサンプルが陰性判定であった。総ての細胞を形質導入後12日目に凍結させ、凍結状態(-150℃)で維持した。T細胞投与に必要なバイアル数を予め算出し、以下に記載するように、同日に細胞をT細胞投与用に解凍した。
T細胞投与の当日、CAR T細胞(SO-CD20-906_009、902_007-LNGFRおよびCD20-CD19)を水浴(37℃)中で解凍し、冷TexMACS培地が入った50mLのチューブに移し、ピペットで穏やかに吸排出して解凍過程を続けた。冷TexMACSを各チューブに加えて、最終体積を50mLとした。細胞を室温にて300xgで10分間遠心分離した後、細胞ペレットを冷TexMACSに再懸濁させた。細胞を室温にて300xgで10分間遠心分離した後、温TexMACSに再懸濁させ、計数した。次に、細胞を室温にて300xgで10分間遠心分離し、予冷PBSに、マウス1匹当たり100μL中に終濃度1×107細胞となるように再懸濁させた。細胞は氷上で維持し、HT29-Luc腫瘍担持NSGマウスに静脈(i.v)注射するためにIVSDから動物ユニット(8F)に移した。詳細な計算は以下の通りであった:
・SO-CD20-906_009:引き渡し:5.5×108細胞
・902_007-LNGFR:引き渡し:6.47×108細胞
・CD20-CD19:引き渡し:6.4×108細胞
・SO-CD20-906_009:引き渡し:5.5×108細胞
・902_007-LNGFR:引き渡し:6.47×108細胞
・CD20-CD19:引き渡し:6.4×108細胞
研究デザイン
図39は研究デザインを示す。簡単に述べれば、雌NSGマウスに試験0日目(SD0)に、HT-29Lucを接種した。SD23に、マウスにCAR T細胞を投与した(腫瘍が約320mm3に達した際)。血液サンプルは、SD5、SD26、SD27、SD28、SD30およびSD37に採取した。組織および腫瘍は、SD26、SD27、SD30およびSD37に採取した。
図39は研究デザインを示す。簡単に述べれば、雌NSGマウスに試験0日目(SD0)に、HT-29Lucを接種した。SD23に、マウスにCAR T細胞を投与した(腫瘍が約320mm3に達した際)。血液サンプルは、SD5、SD26、SD27、SD28、SD30およびSD37に採取した。組織および腫瘍は、SD26、SD27、SD30およびSD37に採取した。
堅牢な研究デザインの考慮事項
英国SRF、試験統計学者、堅牢な試験デザインガイドラインに従い、無作為化と盲検化戦略は以下の通りであった:
無作為化:
動物は到着時に無作為化した。さらに、T細胞投与の前に、試験統計学者(Jack Euesden)と相談後、腫瘍体積のばらつきに基づき、正式な無作為化計画に従って動物を治療群に割り付けた。腫瘍が平均体積約320mm3に達した際に、動物は腫瘍体積のばらつきに従って無作為化した(無作為化決定のための時間を考慮して、T細胞投与の1日前の腫瘍測定に基づく)。具体的には、各ケージについて平均log10腫瘍体積を算出し、ケージを腫瘍体積「低」(全体の中央値以下)または腫瘍体積「高」(全体の中央値より高い)の2ブロックに分けた。JMP v14を用いて、2つの治療因子(日および治療)を含む無作為化完全ブロック計画を実施した。無作為化は12倍の全群(異なる治療および異なるエンドポイント/採血/腫瘍採取)に対して実施した。さらに、ex vivo MSD測定も無作為化の対象とした。
盲検化:
試験担当者は試験中盲検化されていた。特に、細胞の投与量と治療はIVSDに対して盲検化され、科学者は投与用のT細胞の調製を補助した。また、MSDおよび組織病理学的測定も盲検化した。
英国SRF、試験統計学者、堅牢な試験デザインガイドラインに従い、無作為化と盲検化戦略は以下の通りであった:
無作為化:
動物は到着時に無作為化した。さらに、T細胞投与の前に、試験統計学者(Jack Euesden)と相談後、腫瘍体積のばらつきに基づき、正式な無作為化計画に従って動物を治療群に割り付けた。腫瘍が平均体積約320mm3に達した際に、動物は腫瘍体積のばらつきに従って無作為化した(無作為化決定のための時間を考慮して、T細胞投与の1日前の腫瘍測定に基づく)。具体的には、各ケージについて平均log10腫瘍体積を算出し、ケージを腫瘍体積「低」(全体の中央値以下)または腫瘍体積「高」(全体の中央値より高い)の2ブロックに分けた。JMP v14を用いて、2つの治療因子(日および治療)を含む無作為化完全ブロック計画を実施した。無作為化は12倍の全群(異なる治療および異なるエンドポイント/採血/腫瘍採取)に対して実施した。さらに、ex vivo MSD測定も無作為化の対象とした。
盲検化:
試験担当者は試験中盲検化されていた。特に、細胞の投与量と治療はIVSDに対して盲検化され、科学者は投与用のT細胞の調製を補助した。また、MSDおよび組織病理学的測定も盲検化した。
腫瘍細胞の接種(試験0日目)
s/c腫瘍移植はクラスIIの無菌キャビネット内で行った。使用する器具は総て使用前に滅菌した。動物はチャンバー内でイソフルラン-酸素混合物により短時間麻酔し、フェイスコーンに移した。右側腹部を剃毛した後、アルコール布で拭いた。細胞をPBSに再懸濁させた後、氷上でマトリゲルとよく混合した(1:1のPBS/細胞:マトリゲル)。マウス1匹あたり、細胞を含んだマトリゲルとPBS溶液の総量100μLをs/c注射した。動物は回復エリアに移動し、完全に回復するまで監視した後、ホームケージに戻し、監視した。
s/c腫瘍移植はクラスIIの無菌キャビネット内で行った。使用する器具は総て使用前に滅菌した。動物はチャンバー内でイソフルラン-酸素混合物により短時間麻酔し、フェイスコーンに移した。右側腹部を剃毛した後、アルコール布で拭いた。細胞をPBSに再懸濁させた後、氷上でマトリゲルとよく混合した(1:1のPBS/細胞:マトリゲル)。マウス1匹あたり、細胞を含んだマトリゲルとPBS溶液の総量100μLをs/c注射した。動物は回復エリアに移動し、完全に回復するまで監視した後、ホームケージに戻し、監視した。
T細胞の投与(試験23日目)
腫瘍が平均体積320mm3に達した際に、CAR T細胞を尾静脈注射によりマウス1匹当たり1×107細胞の用量で投与した。静脈内(i.v.)投与の療法は、クラスII無菌キャビネットで行った。
腫瘍が平均体積320mm3に達した際に、CAR T細胞を尾静脈注射によりマウス1匹当たり1×107細胞の用量で投与した。静脈内(i.v.)投与の療法は、クラスII無菌キャビネットで行った。
腫瘍測定、試験プランおよび個々のエンドポイント
総てのマウスで腫瘍サイズをノギス測定により測定し、週に3回記録した。総てのマウスの体重を試験の21日前(マウス配送7日目)から開始して測定した。試験16日前の体重測定後、その後の測定は総て2日間隔で記録した。腫瘍体積は以下に示すようにエクセルで算出した:
腫瘍体積=腫瘍長*(腫瘍幅^2)*0.5
本試験では、個々のエンドポイント(T細胞投与後3、4、7および14日目)が設定された。
総てのマウスで腫瘍サイズをノギス測定により測定し、週に3回記録した。総てのマウスの体重を試験の21日前(マウス配送7日目)から開始して測定した。試験16日前の体重測定後、その後の測定は総て2日間隔で記録した。腫瘍体積は以下に示すようにエクセルで算出した:
腫瘍体積=腫瘍長*(腫瘍幅^2)*0.5
本試験では、個々のエンドポイント(T細胞投与後3、4、7および14日目)が設定された。
採血
低体重のためマウス#43(エンドポイント「3日目」、群:902_007-LNGFR)を除き、総てのマウスからの血液サンプルは、試験5日目(T細胞投与の23日前)に採取した。その後の採血は、上記のように正式な無作為化計画に基づきケージIDに応じたマウスに、試験26、27、28、30および37日目(それぞれT細胞投与後3、4、5、7および14日目)に行った。注目すべきは、総ての時点において総てのCAR T群から血液サンプルが採取されたことである。マウス1匹あたり約100μLの血液を、1サンプルあたり5μLの損失血液を追加して採取した。血清サンプルについては、全血をSerum Microtainerチューブに採取し、室温(RT)で最低30分間凝固させた。血液が凝固したら、14840×gで3分間遠心分離し、血清をマイクロチューブに移した。血清はMSDアッセイに使用するまで-80℃で凍結した。ライセンスによると、28回転日以内にマウス1匹あたり採取される最大血液量はマウスの体重の10%である。
低体重のためマウス#43(エンドポイント「3日目」、群:902_007-LNGFR)を除き、総てのマウスからの血液サンプルは、試験5日目(T細胞投与の23日前)に採取した。その後の採血は、上記のように正式な無作為化計画に基づきケージIDに応じたマウスに、試験26、27、28、30および37日目(それぞれT細胞投与後3、4、5、7および14日目)に行った。注目すべきは、総ての時点において総てのCAR T群から血液サンプルが採取されたことである。マウス1匹あたり約100μLの血液を、1サンプルあたり5μLの損失血液を追加して採取した。血清サンプルについては、全血をSerum Microtainerチューブに採取し、室温(RT)で最低30分間凝固させた。血液が凝固したら、14840×gで3分間遠心分離し、血清をマイクロチューブに移した。血清はMSDアッセイに使用するまで-80℃で凍結した。ライセンスによると、28回転日以内にマウス1匹あたり採取される最大血液量はマウスの体重の10%である。
血清サイトカインアッセイMSD
10プレックスプレートを用いたMSDアッセイを製造者の指示に従って行った。
10プレックスプレートを用いたMSDアッセイを製造者の指示に従って行った。
試薬およびサンプル調製:
凍結マウス血清サンプル、市販のマウス血清およびV-PLEX希釈剤を解凍し、室温で平衡化した。アッセイキャリブレーターは製造者の指示に従って再構成した。総ての試薬と抗体は、実験中に使用しない時は氷上で維持した。
凍結マウス血清サンプル、市販のマウス血清およびV-PLEX希釈剤を解凍し、室温で平衡化した。アッセイキャリブレーターは製造者の指示に従って再構成した。総ての試薬と抗体は、実験中に使用しない時は氷上で維持した。
キャリブレーターおよびサンプルの希釈:
MSDキットに付属のキャリブレーター1を1mLの希釈液2に再懸濁させ、3回転倒させ、室温で15分間平衡化した後、短いパルスで短時間、ボルテックスで撹拌した。サイトカイン標準検量線を作成するための連続希釈では、300μLの再構成キャリブレーター1溶液を新しいエッペンドルフチューブに移すことにより、最高のキャリブレーター1濃度を作成した。次に、100μLの最高のキャリブレーターを300μLの希釈液2に移し、ボルテックスでよく混合することにより、次のキャリブレーター希釈液を作製した。この4倍連続希釈をさらに5回行い、7種類のキャリブレーターを作製した。8本目のバイアルには希釈液2のみを入れた。回収を確認するため、追加の検量線セット(血清標準)として市販のマウス血清を含み、検量線希釈液は、上記(4倍連続希釈)と同様に、20%の市販のマウス血清を含む希釈液2で調製した。最終バイアル(8本目)は、希釈液2に20%のマウス血清のみを含んだ。サンプル希釈については、総てのマウス血清サンプルは、25μLの血清を100μLの希釈液2に加え(5分の1希釈)、適切に混合することにより調製した。検出抗体溶液の調製については、MSDは各検出抗体を50倍の原液として別々に提供した。作用溶液は1倍とした。次に、検出抗体溶液は使用直前に検出し、各抗体60μL(合計10)を合わせ、2.40mLの希釈液3に加えた。リードバッファーの調製については、MSDはリードバッファーTを4倍の原液として提供した。作用溶液は2倍とした。プレート1枚あたり、10mLのリードバッファーT(4倍)と10mLの脱イオン水を合わせる。
MSDキットに付属のキャリブレーター1を1mLの希釈液2に再懸濁させ、3回転倒させ、室温で15分間平衡化した後、短いパルスで短時間、ボルテックスで撹拌した。サイトカイン標準検量線を作成するための連続希釈では、300μLの再構成キャリブレーター1溶液を新しいエッペンドルフチューブに移すことにより、最高のキャリブレーター1濃度を作成した。次に、100μLの最高のキャリブレーターを300μLの希釈液2に移し、ボルテックスでよく混合することにより、次のキャリブレーター希釈液を作製した。この4倍連続希釈をさらに5回行い、7種類のキャリブレーターを作製した。8本目のバイアルには希釈液2のみを入れた。回収を確認するため、追加の検量線セット(血清標準)として市販のマウス血清を含み、検量線希釈液は、上記(4倍連続希釈)と同様に、20%の市販のマウス血清を含む希釈液2で調製した。最終バイアル(8本目)は、希釈液2に20%のマウス血清のみを含んだ。サンプル希釈については、総てのマウス血清サンプルは、25μLの血清を100μLの希釈液2に加え(5分の1希釈)、適切に混合することにより調製した。検出抗体溶液の調製については、MSDは各検出抗体を50倍の原液として別々に提供した。作用溶液は1倍とした。次に、検出抗体溶液は使用直前に検出し、各抗体60μL(合計10)を合わせ、2.40mLの希釈液3に加えた。リードバッファーの調製については、MSDはリードバッファーTを4倍の原液として提供した。作用溶液は2倍とした。プレート1枚あたり、10mLのリードバッファーT(4倍)と10mLの脱イオン水を合わせる。
アッセイプロトコール:
プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した。50μLのキャリブレーターまたは調製血清サンプルをプレートレイアウトに従って各ウェルに加えた。次に、プレートを室温で、750rpmで振盪しながら2時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した後、検出抗体溶液(25μL/ウェル)を加え、プレートを室温で、750rpmで振盪しながら2時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した。次に、150μLの2倍リードバッファーTを各ウェルに加えた後、プレートをすぐにMSD Sector 600イメージャーで読み取った。
プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した。50μLのキャリブレーターまたは調製血清サンプルをプレートレイアウトに従って各ウェルに加えた。次に、プレートを室温で、750rpmで振盪しながら2時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した後、検出抗体溶液(25μL/ウェル)を加え、プレートを室温で、750rpmで振盪しながら2時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した。次に、150μLの2倍リードバッファーTを各ウェルに加えた後、プレートをすぐにMSD Sector 600イメージャーで読み取った。
腫瘍成長
腫瘍体積データ(mm3)は、GraphPad Prismでプロットした。一元配置分散分析をテューキーの多重比較検定とともに用いて、個々の時点のCAR T群を比較した。二元配置分散分析をBonferroni多重比較とともに用いて、エンドポイント「T細胞投与後14日目」についてCAR T群を経時的に比較した。
腫瘍体積データ(mm3)は、GraphPad Prismでプロットした。一元配置分散分析をテューキーの多重比較検定とともに用いて、個々の時点のCAR T群を比較した。二元配置分散分析をBonferroni多重比較とともに用いて、エンドポイント「T細胞投与後14日目」についてCAR T群を経時的に比較した。
血清サイトカインアッセイ
MSDの生データは、Rバージョン3.6.1のlme4パッケージに実装された線形混合モデルを用いて、研究統計学者によって分析された。各サイトカインは別々にモデル化された。全データセットはeLNB:N74766-9に見出すことができる。サイトカイン放出をlog10に変換し、均等分散性を確保した。CAR T群と時間(およびそれらの相互作用)には固定効果を用いた。時間は自由度4(AICにより決定)の自然スプラインを用いてモデル化した。プレートとマウスにはランダムな切片を用い、各マウスにはランダムな勾配を用いた。構成要素/時点間の限界平均値を比較するために線形対比を用い、定量下限値未満の値を扱うために1,000回の反復による多重置換を用い、適切な自由度補正を行った(Barnard and Rubin, 1999)。
MSDの生データは、Rバージョン3.6.1のlme4パッケージに実装された線形混合モデルを用いて、研究統計学者によって分析された。各サイトカインは別々にモデル化された。全データセットはeLNB:N74766-9に見出すことができる。サイトカイン放出をlog10に変換し、均等分散性を確保した。CAR T群と時間(およびそれらの相互作用)には固定効果を用いた。時間は自由度4(AICにより決定)の自然スプラインを用いてモデル化した。プレートとマウスにはランダムな切片を用い、各マウスにはランダムな勾配を用いた。構成要素/時点間の限界平均値を比較するために線形対比を用い、定量下限値未満の値を扱うために1,000回の反復による多重置換を用い、適切な自由度補正を行った(Barnard and Rubin, 1999)。
結果
SD0に、雌NSGマウスに大腸癌細胞株HT-29Luc(0.5×106細胞/マウス)を接種した。腫瘍が約320mm3に達した際(SD23)に、マウスにCAR T細胞(SO-CD20-906_009、902_007-LNGFRまたはCD20-CD19);(1×107細胞/マウス)を投与した。低体重のためマウス#43(エンドポイント「3日目」、群:902_007-LNGFR)を除き、総てのマウスからSD5(T細胞投与の23日前)に血清サンプルを得た。次に、T細胞投与後の以下の日数:3、4、5、7および14日(それぞれSD26、SD27、SD28、SD30およびSD37)に、対応するケージ(無作為化計画に基づく)から血清サンプルを採取した。3、4、7および14日の時点がエンドポイントであり、その後の血清単離のための採血は、安楽死前に使用した。エンドポイント「14日目」のマウスは、「5日目」時点の採血にも使用した。総ての個々のエンドポイントについて、腫瘍および組織(肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣、脳)を採取し、組織病理学的評価のために提出した。エンドポイント「14日目」には、具体的には、眼および視神経も同様に採取した。
SD0に、雌NSGマウスに大腸癌細胞株HT-29Luc(0.5×106細胞/マウス)を接種した。腫瘍が約320mm3に達した際(SD23)に、マウスにCAR T細胞(SO-CD20-906_009、902_007-LNGFRまたはCD20-CD19);(1×107細胞/マウス)を投与した。低体重のためマウス#43(エンドポイント「3日目」、群:902_007-LNGFR)を除き、総てのマウスからSD5(T細胞投与の23日前)に血清サンプルを得た。次に、T細胞投与後の以下の日数:3、4、5、7および14日(それぞれSD26、SD27、SD28、SD30およびSD37)に、対応するケージ(無作為化計画に基づく)から血清サンプルを採取した。3、4、7および14日の時点がエンドポイントであり、その後の血清単離のための採血は、安楽死前に使用した。エンドポイント「14日目」のマウスは、「5日目」時点の採血にも使用した。総ての個々のエンドポイントについて、腫瘍および組織(肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣、脳)を採取し、組織病理学的評価のために提出した。エンドポイント「14日目」には、具体的には、眼および視神経も同様に採取した。
SO-CD20-906_009、902_007-LNGFRまたはCD20-CD19を投与したCDXマウスモデルにおける経時的なサイトカイン放出
正式な無作為化計画に従って、MSD 10プレックスアッセイを用いて、全時点の全マウスからの血清サンプルを、その後3ラウンド測定した。ラウンドごとのばらつきを回避し、堅牢な試験デザイン原則を遵守するため、MSDアッセイ用の無作為化プレートレイアウトには、総ての時点からのサンプルを含んだ。IFNγ、IL-2およびTNF-α分泌に関するいくつかの重要な観察結果(図35)を以下に要約する。
IFNγ:
・902_007-LNGFRは、3日、4日、5日および7日の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・SO-CD20-906_009は、3日、4日、5日および7日の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・3日、4日、5日および7日の時点に比べて902_007-LNGFR群の14日目には統計的に有意な低下があった(3日目と14日目のp=0.0079以外、総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・3日、4日、5日および7日の時点に比べてSO-CD20-906_009群の14日目には統計的に有意な低下があった(総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・902_007-LNGFRおよびSO-CD20-906_009群は異なる動態を有すると思われ、SO-CD20-906_009群には3日目から、より初期からの増加傾向が見られる(図35A)。
・7日目に、902_007-LNGFR群およびSO-CD20-906_009群の両方に分泌「ピーク」が観察できる(図35B)。
正式な無作為化計画に従って、MSD 10プレックスアッセイを用いて、全時点の全マウスからの血清サンプルを、その後3ラウンド測定した。ラウンドごとのばらつきを回避し、堅牢な試験デザイン原則を遵守するため、MSDアッセイ用の無作為化プレートレイアウトには、総ての時点からのサンプルを含んだ。IFNγ、IL-2およびTNF-α分泌に関するいくつかの重要な観察結果(図35)を以下に要約する。
IFNγ:
・902_007-LNGFRは、3日、4日、5日および7日の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・SO-CD20-906_009は、3日、4日、5日および7日の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・3日、4日、5日および7日の時点に比べて902_007-LNGFR群の14日目には統計的に有意な低下があった(3日目と14日目のp=0.0079以外、総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・3日、4日、5日および7日の時点に比べてSO-CD20-906_009群の14日目には統計的に有意な低下があった(総てに関してp<0.0001)(図35A~図35B)。
・902_007-LNGFRおよびSO-CD20-906_009群は異なる動態を有すると思われ、SO-CD20-906_009群には3日目から、より初期からの増加傾向が見られる(図35A)。
・7日目に、902_007-LNGFR群およびSO-CD20-906_009群の両方に分泌「ピーク」が観察できる(図35B)。
IL-2:
・902_007-LNGFRは、4日(p=0.0331)および5日の時点(p=0.0098)でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35C~図35D)。
・SO-CD20-906_009は、4日(p=0.0022)および5日の時点(p=0.0031)でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35C~図35D)。
・4日(p=0.582)および5日の時点(p=0.8862)に比べて902_007-LNGFRの14日目には統計的に有意な低下はなかった(図35C~図35D)。
・4日(p=0.0963)および5日の時点(p=0.0518)に比べてSO-CD20-906_009の14日目には統計的に有意な低下はなかった(図35C~図35D)。
・902_007-LNGFRは、4日(p=0.0331)および5日の時点(p=0.0098)でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35C~図35D)。
・SO-CD20-906_009は、4日(p=0.0022)および5日の時点(p=0.0031)でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35C~図35D)。
・4日(p=0.582)および5日の時点(p=0.8862)に比べて902_007-LNGFRの14日目には統計的に有意な低下はなかった(図35C~図35D)。
・4日(p=0.0963)および5日の時点(p=0.0518)に比べてSO-CD20-906_009の14日目には統計的に有意な低下はなかった(図35C~図35D)。
TNF-α
・902_007-LNGFRは、4日(p=0.0377)、5日(p=0.0094)および7日(p=0.0291)の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35E~図35F)。
・SO-CD20-906_009は、3日(p=0.003)、4日(p<0.0001)、5日(p<0.0001)および7日(p=0.0126)の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35E~図35F)。
・7日目に比べて902_007-LNGFR群の14日目には統計的に有意な低下があった(p=0.0317)(図35E~図35F)。
・3日目(p=0.0011)、4日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)および7日目(p=0.0002)に比べてSO-CD20-906_009群の14日目では統計的に有意な低下があった(図35E~図35F)。
・902_007-LNGFRは、4日(p=0.0377)、5日(p=0.0094)および7日(p=0.0291)の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35E~図35F)。
・SO-CD20-906_009は、3日(p=0.003)、4日(p<0.0001)、5日(p<0.0001)および7日(p=0.0126)の時点でCD20-CD19対照群に比べてベースラインから有意に異なった(図35E~図35F)。
・7日目に比べて902_007-LNGFR群の14日目には統計的に有意な低下があった(p=0.0317)(図35E~図35F)。
・3日目(p=0.0011)、4日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)および7日目(p=0.0002)に比べてSO-CD20-906_009群の14日目では統計的に有意な低下があった(図35E~図35F)。
全体として、T細胞投与後に総てのサイトカインに関してCD20-CD19対照群に比べて902_007-LNGFR群およびSO-CD20-906_009群の両方でサイトカイン分泌の増加が見られた(図36)。総てのサイトカインについて、SO-CD20-906_009の14日目にサイトカイン分泌の低下が見られることは特筆に値する(図36)。
CDXマウスモデルにおける腫瘍成長に対する902_007-LNGFRおよびSO-CD20-906_009の影響
本研究で使用する前に、両CLDN3 CAR T細胞(902_007-LNGFRまたはSO-CD20-906_009)をin vitroでQC検査した。簡単に述べれば、902_007-LNGFRまたはSO-CD20-906_009の機能活性をMSDにより測定されるサイトカイン(IFNγ、IL-2およびTNF-α)放出により評価した。具体的には、902_007-LNGFR細胞、SO-CD20-906_009細胞、CD20-CD19細胞または非形質導入(「UT」)細胞をHT-29Luc細胞を含む大腸癌細胞株パネルと約22時間共培養した。このパネルは、CLDN3標的(HT-29Luc、RKO KOヒトCLDN3)を発現する癌細胞株およびCLDN3発現が低い/存在しないRKO KO細胞株を含むように選択した。全体として、CLDN3 CAR T細胞はin vivoの前にQCを無事通過し、予想通り、CLDN3 CAR T細胞はCLDN3発現大腸腫瘍細胞に応答してIFNγ、IL-2およびTNF-αを分泌することが示された。
本研究で使用する前に、両CLDN3 CAR T細胞(902_007-LNGFRまたはSO-CD20-906_009)をin vitroでQC検査した。簡単に述べれば、902_007-LNGFRまたはSO-CD20-906_009の機能活性をMSDにより測定されるサイトカイン(IFNγ、IL-2およびTNF-α)放出により評価した。具体的には、902_007-LNGFR細胞、SO-CD20-906_009細胞、CD20-CD19細胞または非形質導入(「UT」)細胞をHT-29Luc細胞を含む大腸癌細胞株パネルと約22時間共培養した。このパネルは、CLDN3標的(HT-29Luc、RKO KOヒトCLDN3)を発現する癌細胞株およびCLDN3発現が低い/存在しないRKO KO細胞株を含むように選択した。全体として、CLDN3 CAR T細胞はin vivoの前にQCを無事通過し、予想通り、CLDN3 CAR T細胞はCLDN3発現大腸腫瘍細胞に応答してIFNγ、IL-2およびTNF-αを分泌することが示された。
機能評価は、マウスCLDN3に対する902_007-LNGFRとSO-CD20-906_009の交差反応性を示した。902_007-LNGFRおよびSO-CD20-906_009は、ヒトCLDN3に対して同等レベルの細胞傷害性を示した(同等の速度で低下する細胞面積により示される)。SO-CD20-906_009もまたマウスCLDN3標的細胞に応答してサイトカインを分泌し、マウスCLDN3細胞株を部分的に殺傷した(対照に比べての細胞面積の減少およびアッセイの終了時の画像における生細胞と死細胞の混合物により示される)。マウスCLDN3に対するSO-CD20-906_009の殺傷応答は、マウスCLDN3に対する902_007-LNGFRの応答よりも有意に低かった。マウスCLDN3とヒトCLDN3に対する902_007-LNGFRの応答を比較した場合、マウスCLDN3と902_007-LNGFRの共培養における死細胞面積のパーセンテージは低かった。
エンドポイント「14日目」のマウス群の腫瘍成長速度を評価した(図37)。SD35(T細胞投与12日後)に、CD20-CD19を投与したマウスに比べてSO-CD20-906_009を投与したマウスで腫瘍体積の統計的に有意な減少が見られ(p<0.01)、効果はエンドポイント(SD37;T細胞投与14日後)まで延長された(p<0.0001)。当然のことながら、このような比較を可能とするために、SO-CD20-906_009およびCD20-CD19の形質導入効率(T.E.)は、マウスに投与する前の63%に対して正規化した。全体として、SO-CD20-906_009は、劇的な腫瘍体積の減少を示す強力な抗腫瘍効果を有した。
他方、SD33に始まる902_007-LNGFRによる腫瘍成長抑制傾向があったが、他のCAR T群と比較した場合に統計的に有意な差はなかった(図37)。このことは、902_007-LNGFRはin vivoで積極的に腫瘍成長を抑制し、サイトカイン分泌プロファイルを考慮すると、902_007-LNGFRはこの腫瘍モデルにおいて有効であったと思われる。902_007-LNGFRは、他のCAR分子と比較してT.E.が低かったことに注目すべきである。具体的には、902_007-LNGFR細胞はCD20-CD19およびSO-CD20-906_009と比較してT.E.がほぼ半分であった。902_007-LNGFRはマウスに投与する前に正規化されていなかった。したがって、902_007-LNGFRと他のCAR T群との間の腫瘍成長の影響の違いに関して、仮定または結論を下すことはできない。注目すべきは、本試験は、標準的な有効性試験ではなく、定義されたエンドポイントがあるため、CLDN3 CAR T細胞で処置した腫瘍の腫瘍成長動態を比較または評価することを目的としていなかったことである。
最後に、エンドポイント「4日目」または「7日目」において、CD20-CD19を投与したマウスとSO-CD20-906_009または902_007-LNGFRを投与したマウスでは、腫瘍体積に統計学的に有意な差がなかったことを述べておく(図38)。
902_007-LNGFR、SO-CD20-906_009またはCD20-CD19を投与したCDXマウスモデルにおける毒性評価
902_007-LNGFRまたはSO-CD20-906_009の毒性を、HT-29 Lucヒト大腸癌のNSGマウスモデルで2週間にわたって調べた。腫瘍を含む選択組織を顕微鏡により調べた。組織病理学的評価は、CLDN3 CAR T細胞が腫瘍に強固に会合した後、血液循環中に放出される可能性のある高循環レベルの炎症誘発性サイトカインが、おそらくは正常組織の上皮の密着結合を破壊してCLDN3の露出に至ることにより、その後のon-target-off-tumour毒性を誘導する可能性があるかどうかを決定することを目的とした調査の一部であった。
902_007-LNGFRまたはSO-CD20-906_009の毒性を、HT-29 Lucヒト大腸癌のNSGマウスモデルで2週間にわたって調べた。腫瘍を含む選択組織を顕微鏡により調べた。組織病理学的評価は、CLDN3 CAR T細胞が腫瘍に強固に会合した後、血液循環中に放出される可能性のある高循環レベルの炎症誘発性サイトカインが、おそらくは正常組織の上皮の密着結合を破壊してCLDN3の露出に至ることにより、その後のon-target-off-tumour毒性を誘導する可能性があるかどうかを決定することを目的とした調査の一部であった。
902_007-LNGFRもSO-CD20-906_009も、マウスCLDN3を発現する正常な非炎症(固有炎症も誘導炎症もない)組織、すなわち、肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣および脳で毒性を生じず、蓄積もされなかった。しかしながら、CLDN3 CAR T産物は両方とも、ヒトCLDN3陽性大腸癌腫瘍をアブレーションした。
腫瘍組織におけるCLDN3の不適切な局在により、この標的は選択的腫瘍細胞殺傷のためのCAR T細胞療法にとって接近可能となる。他方、炎症(すなわち、サイトカイン放出の増加)による組織損傷は、健常組織におけるCLDN3の露出または/および密着結合の喪失をもたらし、それはCLDN3 CAR-T細胞にとって接近可能となるために潜在的リスクを有する。TJおよび上皮透過性に及ぼすIFNγおよびTNF-αなどの炎症誘発性サイトカインの影響は記載されている(Coyne et al., 2002; Prasad et al., 2005; Capaldo and Nusrat 2009)。
CLDN3が局在することが知られている正常組織にCAR T細胞関連の影響はないことが、NSGマウスを用いた以前のin vivo試験で報告された。このような所見は有望であるが、ヒトの臨床的安全性に関しては決定的なものではない。したがって、強固な腫瘍会合の後、CLDN3 CAR T細胞によって高レベルの炎症誘発性サイトカインが血液循環中に放出されるかどうかを評価するために、in vivoでの調査が必要であった。さらに、このようなサイトカイン分泌が、正常組織の上皮の密着結合を破壊してCLDN3の露出に至ることによって、その後のon-target-off-tumour毒性を誘導する可能性があるかどうかを評価した。HT-29Luc腫瘍モデルとCLDN3 CAR T細胞(様々な構築物)を用いたこれまでのin vivo有効性試験では、T細胞投与前(ベースライン)とT細胞投与7日後のサイトカイン分泌を評価した。非標的対照CAR T細胞を投与したマウスと比較して、CLDN3 CAR T細胞を投与したマウスでは、ベースラインと比較してT細胞投与7日後にIFNγ分泌の増加が報告された。それにもかかわらず、T細胞投与7日後にCLDN3 CAR T細胞を投与したマウスでは、非標的対照CAR T細胞を投与したマウスに比べて、TNF-αおよびIL-2の分泌がベースラインと比較して最小または無視できる程度であることが観察された。このような所見は、in vivoにおけるCLDN3 CAR T細胞の有効性に関する重要な証拠となったが、サイトカインの分泌動態については未解明であった。また、正常組織と腫瘍の組織病理学的評価は、前述の研究ではエンドポイントでのみ行われた。同様に、潜在的なon-target-off-tumour毒性を評価するための「窓」が、これらの研究のエンドポイントまでに完了した組織の回復の速さのために見逃された可能性もある。そこで、サイトカイン分泌のピークに近い時点で毒性を評価することにした。このため、サイトカイン分泌の動態と、サイトカイン分泌が上昇した状態でのCLDN3 CAR T/腫瘍細胞の会合効果の結果としての潜在的毒性の両方を、高頻度の時点で調査した。
この方向に向けて、HT-29Luc腫瘍を担持するNSGマウスの確立された腫瘍に、CLDN3 CAR T細胞(SO-CD20-906_009もしくは902_007-LNGFR)または非標的対照CAR T細胞(CD20-CD19)を投与した。注目すべきは、T細胞の用量はこれまでのin vivo有効性試験と同じままであるということである。高いサイトカイン分泌レベルを誘発するためにin vivoモデルを「引き伸ばす」ために、T細胞投与時の腫瘍体積は以前のin vivo有効性試験と比較して大きくした。CLDN3 CAR T群はいずれもIFNγの分泌「ピーク」を示した。より早い時点(3日目、4日目または5日目)と7日目の間に統計学的に有意な差はないが、分泌「ピーク」はここでは厳密には定義されていない。3日目、4日目、5日目および7日目の時点と比較して、14日目にIFNγ分泌が統計学的に有意に低下したことは注目に値する。さらに、7日目は、14日目に低下する前にIFNγ分泌レベルが有意に高くなる最後の時点と見ることができる。このことを考慮すると、CLDN3 CAR T細胞投与後7日目に、IFNγ放出がin vivoにおいて系として最大レベルに達し、「ピーク到達」したことが示唆される。投与後7日目は、再発または難治性のマントル細胞リンパ腫患者における抗CD19 CAR T細胞療法であるKTE-X19の分泌「ピーク」であることも報告されている(Wang et al., 2020)。
注目すべきは、SO-CD20-906_009のIFNγ分泌レベルが早い時点(3日目)から上昇し、7日目までそのようなプロファイルを維持していたことである。しかしながら、T細胞投与7日後の腫瘍成長に対する影響は、総てのCAR T群間で差がなかった。対照的に、SO-CD20-906_009は投与12日後にin vivoでの腫瘍体積を有意に減少させた。このことは、CLDN3 CAR-T/腫瘍細胞の会合後のサイトカイン分泌が、in vivoでの腫瘍成長抑制に先行することを示唆している。
重要なことは、SO-CD20-906_009と902_007-LNGFRは、本試験において、マウスCLDN3を発現する正常な非炎症(固有炎症も誘導炎症もない)組織、すなわち、肺、肝臓、脾臓、心臓、結腸、腎臓、卵巣および脳において毒性も蓄積も示さなかったことである。
組織病理学的結果は、ノギスによる腫瘍成長測定から得られた結論を補完するものであり、ノギス測定は組織病理学的検査と比較して感度がやや低く、腫瘍はアブレーションの際にすぐには崩壊しないため開始が遅い可能性があることは言及に値する。SO-CD20-906_009は腫瘍の成長を効率的に抑制し、これはSO-CD20-906_009がヒトCLDN3陽性大腸癌腫瘍をアブレーションしたことを示した組織病理学的結果と一致していた。しかしながら、組織病理学的結果から、902_007-LNGFRは腫瘍成長を抑制する効力/能力を有していたと結論づけることができたが、ノギス測定(本研究の主要目的ではない)からこれを明らかにするには、本研究は早すぎる時期に終了した。902_007-LNGFRは、CD20-CD19およびSO-CD20-906_009と比較して、今回のin vivo試験でT.E.がほぼ半分であったことが強調されるべきである。したがって、902_007-LNGFRが腫瘍成長に影響を与えるには、もう少し時間が必要である。
結論として、本研究は、in vivoにおけるSO-CD20-906_009または902_007-LNGFR/腫瘍細胞の会合によって誘導されるサイトカイン分泌の増加は、マウスCLDN3を発現する正常な非炎症(固有炎症も誘導炎症もない)組織において毒性も蓄積も引き起こさないことを示した。
実施例11:in vivo研究におけるアブレーション
CARは、T細胞の特異性、機能および持続性をリプログラミングする合成抗原受容体である。「SO-CD20-906_009」は、CD8ヒンジ、CD3ζシグナル伝達ドメインおよび4-1BB共刺激ドメインとともにヒト化scFvから構成されるCLDN3抗原を特異的に標的とするヒト化CAR-T細胞である。
CARは、T細胞の特異性、機能および持続性をリプログラミングする合成抗原受容体である。「SO-CD20-906_009」は、CD8ヒンジ、CD3ζシグナル伝達ドメインおよび4-1BB共刺激ドメインとともにヒト化scFvから構成されるCLDN3抗原を特異的に標的とするヒト化CAR-T細胞である。
CLDN3は、腫瘍では密着結合(TJ)の外側に不適切に局在するが、健常組織では局在しないことが報告されており(Corsini et al., 2018)、この機構により、CLDN3は、密着結合に隠れている正常細胞を温存しながら腫瘍細胞を選択的に殺傷するCAR-T細胞の標的となり得る。しかしながら、CLDN3はon-target off-tumour毒性のリスクを伴う可能性がある。この潜在的リスクを抑制するため、長期的に不適切に活性化されたCAR T細胞の標的化された枯渇を可能とする「アブレーション技術」が検討されている。これは、CAR-T細胞のCD20共発現と抗CD20抗体の適用によって達成される。
本研究の目的は、抗CD20 mAbであるリツキシマブの投与により、in vivoでSO-CD20-906_009(CD20共発現CAR)T細胞がアブレーションされる原理の証明を提供することであった。mAb投与後のCAR T細胞の存在は、ddPCR、フローサイトメトリーおよび免疫組織化学(IHC)により、血液および組織(脾臓、骨髄、肺および肝臓)において調査された。
リツキシマブ(リツキサン、本報告ではRTXと略記)はマウス-ヒトキメラ抗CD20 mAbであり、B細胞リンパ腫の治療薬としてFDAに承認されている。ヒトにおけるRTXの作用機序(MoA)は、主にマクロファージとナチュラルキラー(NK)細胞を介する(Marshall et al., 2017)。マウスでは、骨髄腫、特にマクロファージによって媒介されると考えられているが、他の報告ではNK細胞の不可欠な影響が示されている(Marshall et al., 2017による総説およびその中の参考文献, Uchida 2004, Shiokawa et al., 2010)。本研究では、T細胞、B細胞、およびNK細胞を欠くNSG-SGM3マウス系統を用いた。しかしながら、この系統はマウスマクロファージを介した貪食細胞エフェクター機能を保持しており、ヒトIL3、GM-CSFおよびSCFをトランスジェニック的に発現させ、マウスマクロファージの存在を増加させることが示された(Nicolini et al., 2004)。さらに、NK細胞および単球を含むヒトPBMC(hPBMC)をこれらのマウスに注射した。このシステムは、RTXの抗体依存性細胞貪食(ADCP)ならびに抗体依存性細胞媒介性細胞傷害作用(ADCC)機構の使用を容易にする。補体系を介した直接的な細胞死と補体依存性細胞傷害性(CDC)は、マウスの設定においてRTX MoAにはむしろ無視できるものであり、後者は設定によって有利にも不利にもなると主張された(Marshall et al., 2017)。使用されたマウスモデルは原理証明に適していることがわかったが、どのマウスモデルでもそうであるように、患者への翻訳可能性には限界がある。本研究では、以下のパラメーターを評価した:
1)最終血液サンプルにおいてSO-CD20-906_009 CAR-T細胞の数を評価するためのフローサイトメトリー分析。
2)試験経過(試験前、24時間後、72時間後および終了時)の血液ならびに終了時点の組織(骨髄、肝臓、肺、脾臓)におけるDNAへのHIVベクターの組込みを測定することで、マウスの血液中のSO-CD20-906_009 CAR-T細胞の存在を評価するためのddPCR解析。
4)最終時点の組織(骨髄、肝臓、肺、脾臓)における、CD3+T細胞の一般的な会合および分布、RTX標的細胞としてのCD20発現を、およびSO-CD20-906_009ベクターRNA発現としてのWPRE-04を同定するため免疫組織化学的(IHC)およびin situハイブリダイゼーション(ISH)解析。
5)最終血液での血清RTX濃度を評価するための生体分析。これは、RTXの適用の奏功を確認し、このモデル内でSO-CD20-906_009 CAR-T細胞のアブレーションがなかった場合の潜在的な説明として最終レベルを評価するためである。免疫不全マウス株はmAbクリアランスがより高いことが報告されているため、これは特に関連性がある(Oldham et al., 2020)。
6)最終時点でのこの新しいNSG-SGM3マウス系統の正常な健康組織に対するCAR-T細胞の潜在的な毒性をさらに理解するための、組織(心臓、結腸、腎臓、脳、卵巣、肺、肝臓、脾臓)の組織病理学的分析。
1)最終血液サンプルにおいてSO-CD20-906_009 CAR-T細胞の数を評価するためのフローサイトメトリー分析。
2)試験経過(試験前、24時間後、72時間後および終了時)の血液ならびに終了時点の組織(骨髄、肝臓、肺、脾臓)におけるDNAへのHIVベクターの組込みを測定することで、マウスの血液中のSO-CD20-906_009 CAR-T細胞の存在を評価するためのddPCR解析。
4)最終時点の組織(骨髄、肝臓、肺、脾臓)における、CD3+T細胞の一般的な会合および分布、RTX標的細胞としてのCD20発現を、およびSO-CD20-906_009ベクターRNA発現としてのWPRE-04を同定するため免疫組織化学的(IHC)およびin situハイブリダイゼーション(ISH)解析。
5)最終血液での血清RTX濃度を評価するための生体分析。これは、RTXの適用の奏功を確認し、このモデル内でSO-CD20-906_009 CAR-T細胞のアブレーションがなかった場合の潜在的な説明として最終レベルを評価するためである。免疫不全マウス株はmAbクリアランスがより高いことが報告されているため、これは特に関連性がある(Oldham et al., 2020)。
6)最終時点でのこの新しいNSG-SGM3マウス系統の正常な健康組織に対するCAR-T細胞の潜在的な毒性をさらに理解するための、組織(心臓、結腸、腎臓、脳、卵巣、肺、肝臓、脾臓)の組織病理学的分析。
具体的な主張はしていないが、本研究は、この種の研究で受け入れられている科学的慣行に従って実施した。
材料および方法
マウス系統:
NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1WjlTg(CMVIL3,CSF2,KITLG)1Eav/MloySzJ(略号:NSG-SGM3)、10~12週齢雌。入荷時、マウスを10日間馴化させた。
マウス系統:
NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1WjlTg(CMVIL3,CSF2,KITLG)1Eav/MloySzJ(略号:NSG-SGM3)、10~12週齢雌。入荷時、マウスを10日間馴化させた。
無作為化:
マウスは試験開始前に体重を測定し、体重に基づいて処置群(A~D)および最終サンプル採取日に無作為に割り付けた。
マウスは試験開始前に体重を測定し、体重に基づいて処置群(A~D)および最終サンプル採取日に無作為に割り付けた。
サンプルサイズは、統計学者の推奨に基づき、各群10匹、1ケージ5匹で2ケージとした。
試験日前目:
同じドナーからのhPBMCおよびSO-CD20-906_009 CAR-T細胞をTexMACS培地中で解凍し、計数し、1:1の割合で混合し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で1回洗浄し、投与のために無菌PBSで調製した。T細胞用量はCLDN3 CAR-T細胞を用いた以前のin vivo有効性試験に基づき、hPBMC用量は所内試験に基づいた。SO-CD20-906_009構築物の形質導入効率(TE)は、注射前に37.8%と測定され、32.4%のCD20+細胞が検出された(N74546-5)。SO-CD20-906_009 T細胞産物のベクターコピー数(VCN)は、1細胞あたり0.93コピーであった。上記の表12のレジメンに従い、1×107のSO-CD20-906_009 T細胞または1×107のhPBMCまたは1×107のT細胞+1×107のhPBMCを200μLのPBS中、マウスに尾静脈を介して(i.v.)注射した。細胞懸濁液は、細胞がシリンジ内で沈殿しないように、処置の間、穏やかに撹拌した。残った細胞は、TE、CD20発現を確認し、細胞組成を評価するため、フローサイトメトリー分析に使用した。
同じドナーからのhPBMCおよびSO-CD20-906_009 CAR-T細胞をTexMACS培地中で解凍し、計数し、1:1の割合で混合し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で1回洗浄し、投与のために無菌PBSで調製した。T細胞用量はCLDN3 CAR-T細胞を用いた以前のin vivo有効性試験に基づき、hPBMC用量は所内試験に基づいた。SO-CD20-906_009構築物の形質導入効率(TE)は、注射前に37.8%と測定され、32.4%のCD20+細胞が検出された(N74546-5)。SO-CD20-906_009 T細胞産物のベクターコピー数(VCN)は、1細胞あたり0.93コピーであった。上記の表12のレジメンに従い、1×107のSO-CD20-906_009 T細胞または1×107のhPBMCまたは1×107のT細胞+1×107のhPBMCを200μLのPBS中、マウスに尾静脈を介して(i.v.)注射した。細胞懸濁液は、細胞がシリンジ内で沈殿しないように、処置の間、穏やかに撹拌した。残った細胞は、TE、CD20発現を確認し、細胞組成を評価するため、フローサイトメトリー分析に使用した。
試験0日目:
最終抗体濃度を朝に新たに調製し、上記表12のレジメンに従い、100μL中マウス1匹当たり250μgを腹腔内(i.p.)経路で投与した。RTX用量は、文献(Bonifant et al., 2016 and Valton et al., 2018)および当該分野の専門家の助言に基づいた。アイソタイプ対照として、抗呼吸器合胞体ウイルス(RSV)mAbシナジスを使用した。これは、RSV疾患のリスクが高い小児における呼吸器合胞体ウイルス(RSV)による入院を要する重篤な下気道疾患の予防治療薬としてFDAに承認されている。シナジス用量はRTX用量に基づき、マウスモデルでは以前、毒性が報告されることなく同等以上の用量が使用されていた(Mejias et al., 2004)。ビヒクル対照として5%ブドウ糖を使用した。
最終抗体濃度を朝に新たに調製し、上記表12のレジメンに従い、100μL中マウス1匹当たり250μgを腹腔内(i.p.)経路で投与した。RTX用量は、文献(Bonifant et al., 2016 and Valton et al., 2018)および当該分野の専門家の助言に基づいた。アイソタイプ対照として、抗呼吸器合胞体ウイルス(RSV)mAbシナジスを使用した。これは、RSV疾患のリスクが高い小児における呼吸器合胞体ウイルス(RSV)による入院を要する重篤な下気道疾患の予防治療薬としてFDAに承認されている。シナジス用量はRTX用量に基づき、マウスモデルでは以前、毒性が報告されることなく同等以上の用量が使用されていた(Mejias et al., 2004)。ビヒクル対照として5%ブドウ糖を使用した。
サンプル採取:
サンプル採取時点は、文献および専門家の推奨に基づく(Tasian et al., 2017, Bonifant et al., 2016, Valton et al., 2018, 当該分野の専門家とのコミュニケーション)。生存中に、mAb投与前(pre-mAb)のD0と、mAbまたはアイソタイプまたはビヒクルの投与後24時間および72時間に、PCR分析のために各マウスから65μLの血液を採取した。採血のため、動物を無菌移送容器に入れ、尾の出血前に約10分間、周囲温度39℃の加温キャビネットで加温した。最終のサンプル採取は、実行可能性と高いサンプル品質を確保するために、2つの最終日(それぞれ、mAb後7日と8日)にずらした。各最終サンプル採取日に、各群5匹のマウスを人道的に殺し、サンプルを採取した。1日1群あたり犠死させるマウスは、上述のように試験開始前に無作為化した。
サンプル採取時点は、文献および専門家の推奨に基づく(Tasian et al., 2017, Bonifant et al., 2016, Valton et al., 2018, 当該分野の専門家とのコミュニケーション)。生存中に、mAb投与前(pre-mAb)のD0と、mAbまたはアイソタイプまたはビヒクルの投与後24時間および72時間に、PCR分析のために各マウスから65μLの血液を採取した。採血のため、動物を無菌移送容器に入れ、尾の出血前に約10分間、周囲温度39℃の加温キャビネットで加温した。最終のサンプル採取は、実行可能性と高いサンプル品質を確保するために、2つの最終日(それぞれ、mAb後7日と8日)にずらした。各最終サンプル採取日に、各群5匹のマウスを人道的に殺し、サンプルを採取した。1日1群あたり犠死させるマウスは、上述のように試験開始前に無作為化した。
各マウスをイソフルランで深麻酔し、フローサイトメトリー、PCRおよび血清RTX濃度アッセイのために心臓穿刺で最終血液を採取した。マウスは頚椎脱臼により安楽死させ、心臓摘出による循環停止で死亡を確認した。一部の特筆される場合では、最終採血中に血液が固化した。このため、SO-CD20-906_009および無mAb対照群では、1匹のマウスの血清サンプルが得られなかった。
その後、PCRおよび組織検査のために、骨髄、脾臓、肝臓および肺を採取した。さらに、マウス系統の一般的組織病理学的評価のために、心臓、結腸、腎臓、脳および卵巣を採取した。
盲検化:
主要および二次評価項目の評価と解析は完全に盲検化した。本研究における主要評価項目および二次評価項目は、SO-CD20-906_009およびCD20細胞の検出のためのddPCR、フローサイトメトリー、およびIHC、ISHであった。三次評価項目は、RTX濃度と一般的な病理組織学的評価であった。
主要および二次評価項目の評価と解析は完全に盲検化した。本研究における主要評価項目および二次評価項目は、SO-CD20-906_009およびCD20細胞の検出のためのddPCR、フローサイトメトリー、およびIHC、ISHであった。三次評価項目は、RTX濃度と一般的な病理組織学的評価であった。
フローサイトメトリー分析
接種前接種物のSO-CD20-906_009およびヒトPBMC組成の特性評価
抗体染色用96ウェルV底ポリプロピレンプレートに1~2×105細胞/ウェルを加えた。まず、プレートを5分間遠心分離(300×g)してサンプルを洗浄し、上清を廃棄し、200μLのFACSバッファーに再懸濁させた。遠心分離を繰り返し、上清を破棄した。次に、サンプルを100μLのFcブロッカーに再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。その後、100μLのFACSバッファーを加えてサンプルを洗浄し、次いで5分間遠心分離して上清を廃棄した。次に、サンプルを100μLの抗f(ab’)2-ビオチンで染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。この後、2回の洗浄(まず100μLのFACSバッファーを加え、5分間遠心分離し、上清を廃棄する)を行い、次に、200μLのFACSバッファーで洗浄を繰り返した。次に、サンプルを100μLの抗体カクテル(hPBMC特異抗体およびストレプトアビジン-APC二次抗体を含む)で染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。上記のようにさらに2回洗浄を行った後、サンプルを、DAPIを含む100μLのFACSバッファーに再懸濁させた。暗所、室温で10分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20フローサイトメーターでサンプルを取得した。
接種前接種物のSO-CD20-906_009およびヒトPBMC組成の特性評価
抗体染色用96ウェルV底ポリプロピレンプレートに1~2×105細胞/ウェルを加えた。まず、プレートを5分間遠心分離(300×g)してサンプルを洗浄し、上清を廃棄し、200μLのFACSバッファーに再懸濁させた。遠心分離を繰り返し、上清を破棄した。次に、サンプルを100μLのFcブロッカーに再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。その後、100μLのFACSバッファーを加えてサンプルを洗浄し、次いで5分間遠心分離して上清を廃棄した。次に、サンプルを100μLの抗f(ab’)2-ビオチンで染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。この後、2回の洗浄(まず100μLのFACSバッファーを加え、5分間遠心分離し、上清を廃棄する)を行い、次に、200μLのFACSバッファーで洗浄を繰り返した。次に、サンプルを100μLの抗体カクテル(hPBMC特異抗体およびストレプトアビジン-APC二次抗体を含む)で染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。上記のようにさらに2回洗浄を行った後、サンプルを、DAPIを含む100μLのFACSバッファーに再懸濁させた。暗所、室温で10分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20フローサイトメーターでサンプルを取得した。
補正対照の調製:
補正対照はULTRA COMP EBEADSを用いて調製した。簡単に説明すると、ULTRA COMP EBEADSを96ウェルV底プレートのウェルに1滴加え、原液濃度の各抗体コンジュゲートを0.5μL加えた。抗f(ab’2)-ビオチン+ストレプトアビジン-APC補正対照では、0.5μLの各試薬をビーズに加えた。DAP補正対照では、100μLの細胞をプレーティングし、原液濃度の0.5μLのDAPIを加えた。室温、暗所で15分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20で補正対照を取得し、補正マトリックスを算出した後に血液サンプルを取得した。
補正対照はULTRA COMP EBEADSを用いて調製した。簡単に説明すると、ULTRA COMP EBEADSを96ウェルV底プレートのウェルに1滴加え、原液濃度の各抗体コンジュゲートを0.5μL加えた。抗f(ab’2)-ビオチン+ストレプトアビジン-APC補正対照では、0.5μLの各試薬をビーズに加えた。DAP補正対照では、100μLの細胞をプレーティングし、原液濃度の0.5μLのDAPIを加えた。室温、暗所で15分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20で補正対照を取得し、補正マトリックスを算出した後に血液サンプルを取得した。
マウス最終血液におけるSO-CD20-906_009およびヒトPBMCの特性評価および計数(フローサイトメトリー)
RBCの溶解:
RBC溶解液は、製造者の仕様書に従って調製した。マウス全血を受け取った際に、EDTAを含むバキュテイナーから10mLのRBC溶解液を含む15mLファルコンチューブにマウス1匹あたり約400μLの血液を移した。サンプルを短時間ボルテックスで撹拌した後に、室温で10分間インキュベートした。その後、サンプルを7分間遠心分離(300×g)し、上清を注意深く除去した。次に、サンプルをさらに1~5mLのRBC溶解液に再懸濁させ、さらに5分間インキュベートして、残存するRBCを溶解した。この後、5mLのFACSバッファー(DPBS+2%FBS(HI)+0.05%アジ化ナトリウム+2mM EDTA)を加えた後、サンプルを5分間遠心分離した。上清を除去した後、サンプルを残りの上清に再懸濁させ(約100~200mLがチューブに残る)、次いで、抗体染色のため96ウェルV底ポリプロピレンプレートに移した。
RBCの溶解:
RBC溶解液は、製造者の仕様書に従って調製した。マウス全血を受け取った際に、EDTAを含むバキュテイナーから10mLのRBC溶解液を含む15mLファルコンチューブにマウス1匹あたり約400μLの血液を移した。サンプルを短時間ボルテックスで撹拌した後に、室温で10分間インキュベートした。その後、サンプルを7分間遠心分離(300×g)し、上清を注意深く除去した。次に、サンプルをさらに1~5mLのRBC溶解液に再懸濁させ、さらに5分間インキュベートして、残存するRBCを溶解した。この後、5mLのFACSバッファー(DPBS+2%FBS(HI)+0.05%アジ化ナトリウム+2mM EDTA)を加えた後、サンプルを5分間遠心分離した。上清を除去した後、サンプルを残りの上清に再懸濁させ(約100~200mLがチューブに残る)、次いで、抗体染色のため96ウェルV底ポリプロピレンプレートに移した。
抗体染色:
抗体染色の準備として、まずプレートを5分間遠心分離(300×g)してサンプルを洗浄し、上清を廃棄し、200μLのFACSバッファーに再懸濁させた。遠心分離を繰り返し、上清を廃棄した。次に、サンプルを100μLのFcブロッカーに再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。その後、100μLのFACSバッファーを加えてサンプルを洗浄した後、5分間遠心分離して上清を廃棄した。次に、サンプルを100μLの抗f(ab’)2-ビオチンで染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。この後、2回の洗浄(まず100μLのFACSバッファーを加え、5分間遠心分離し、上清を廃棄する)を行い、次に、200μLのFACSバッファーで洗浄を繰り返した。次に、サンプルを100μLの抗体カクテル(hPBMC特異抗体およびストレプトアビジン-APC二次抗体を含む)で染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。上記のようにさらに2回洗浄を行った後、サンプルを、DAPIを含む100~200μLのFACSバッファーに再懸濁させた。さらに、10μLのCOUNTBRIGHTビーズを各サンプルに加えた。暗所、室温で10分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20フローサイトメーターでサンプルを取得した。
抗体染色の準備として、まずプレートを5分間遠心分離(300×g)してサンプルを洗浄し、上清を廃棄し、200μLのFACSバッファーに再懸濁させた。遠心分離を繰り返し、上清を廃棄した。次に、サンプルを100μLのFcブロッカーに再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。その後、100μLのFACSバッファーを加えてサンプルを洗浄した後、5分間遠心分離して上清を廃棄した。次に、サンプルを100μLの抗f(ab’)2-ビオチンで染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。この後、2回の洗浄(まず100μLのFACSバッファーを加え、5分間遠心分離し、上清を廃棄する)を行い、次に、200μLのFACSバッファーで洗浄を繰り返した。次に、サンプルを100μLの抗体カクテル(hPBMC特異抗体およびストレプトアビジン-APC二次抗体を含む)で染色し、暗所4℃で30分間インキュベートした。上記のようにさらに2回洗浄を行った後、サンプルを、DAPIを含む100~200μLのFACSバッファーに再懸濁させた。さらに、10μLのCOUNTBRIGHTビーズを各サンプルに加えた。暗所、室温で10分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20フローサイトメーターでサンプルを取得した。
補正対照の調製:
補正対照はULTRA COMP EBEADSを用いて調製した。簡単に説明すると、ULTRA COMP EBEADSを96ウェルV底プレートのウェルに1滴加え、原液濃度の各抗体コンジュゲートを0.5μL加えた。抗f(ab’2)-ビオチン+ストレプトアビジン-APC補正対照では、0.5μLの各試薬をビーズに加えた。DAP補正対照では、100μLの細胞をプレーティングし、原液濃度の0.5μLのDAPIを加えた。室温、暗所で15分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20で補正対照を取得し、補正マトリックスを算出した後に血液サンプルを取得した。
補正対照はULTRA COMP EBEADSを用いて調製した。簡単に説明すると、ULTRA COMP EBEADSを96ウェルV底プレートのウェルに1滴加え、原液濃度の各抗体コンジュゲートを0.5μL加えた。抗f(ab’2)-ビオチン+ストレプトアビジン-APC補正対照では、0.5μLの各試薬をビーズに加えた。DAP補正対照では、100μLの細胞をプレーティングし、原液濃度の0.5μLのDAPIを加えた。室温、暗所で15分間インキュベートした後、BD LSRFORTESSA X-20で補正対照を取得し、補正マトリックスを算出した後に血液サンプルを取得した。
ddPCRでのマウス血液からのDNA抽出によるマウス血液および組織におけるSO-CD20-906_009 CAR-T細胞の測定
QIAamp DNA Microキットを用い、製造者の指示に従ってマウスの血液からDNAを抽出した。簡単に説明すると、65μLの血液サンプルに35μLのバッファーATLを加えて全量を100μLとし、そこに10μLのプロテイナーゼKと100μLのバッファーALを加えた。サンプルをボルテックスで十分に混合し、56℃で10分間振盪しながらインキュベートした。サンプルを短時間遠心分離して蓋から液滴を回収し、50μLのエタノールを加えた。サンプルを十分にボルテックスで撹拌し、室温で3分間インキュベートした。溶解液全体をQIAamp MinEluteカラムに移し、蓋を閉めてカラムを6000gで1分間遠心分離し、フロースルーを廃棄した。500μLのバッファーAW2を加え、サンプルを6000×gで1分間遠心分離し、フロースルーを廃棄した。その後、カラムを20,000×gで3分間遠心分離し、メンブレンを完全に乾燥させた。QIAamp MinEluteカラムを清浄な1.5mlのマイクロ遠沈管に入れ、20μLのヌクレアーゼフリーの水をメンブレンに加え、室温で10分間インキュベートした。20,000×gで1分間遠心分離してDNAを溶出させた。DNA濃度はNanodrop 2000を用いて測定した。
QIAamp DNA Microキットを用い、製造者の指示に従ってマウスの血液からDNAを抽出した。簡単に説明すると、65μLの血液サンプルに35μLのバッファーATLを加えて全量を100μLとし、そこに10μLのプロテイナーゼKと100μLのバッファーALを加えた。サンプルをボルテックスで十分に混合し、56℃で10分間振盪しながらインキュベートした。サンプルを短時間遠心分離して蓋から液滴を回収し、50μLのエタノールを加えた。サンプルを十分にボルテックスで撹拌し、室温で3分間インキュベートした。溶解液全体をQIAamp MinEluteカラムに移し、蓋を閉めてカラムを6000gで1分間遠心分離し、フロースルーを廃棄した。500μLのバッファーAW2を加え、サンプルを6000×gで1分間遠心分離し、フロースルーを廃棄した。その後、カラムを20,000×gで3分間遠心分離し、メンブレンを完全に乾燥させた。QIAamp MinEluteカラムを清浄な1.5mlのマイクロ遠沈管に入れ、20μLのヌクレアーゼフリーの水をメンブレンに加え、室温で10分間インキュベートした。20,000×gで1分間遠心分離してDNAを溶出させた。DNA濃度はNanodrop 2000を用いて測定した。
マウス組織からのDNAの抽出
マウスの臓器(肝臓、肺および脾臓)を2mLのエッペンドルフセーフロックチューブに採取し、TEバッファーとステンレス鋼ビーズ(直径5mm)1個を加えた。骨髄ペレットをTEバッファーに再懸濁させ、2mLエッペンドルフセーフロックチューブに移し、ステンレスビーズ(直径5mm)1個を加えた。チューブをTISSUELYSERアダプターに入れ、15Hzで20秒間ホモジナイズした。このホモジナイズ工程を、目に見える塊がなくなるまで繰り返した。骨髄サンプルの場合、2サンプルでさらに20秒間のホモジナイズが必要であった。その他の臓器については、ホモジナイズを3回繰り返し、合計ホモジナイズ時間は80秒となった。ホモジナイズしたサンプルからPROMEGA MAXWELL RSC Tissue DNAキットを用いて、製造者の指示に従ってDNAを抽出した。カートリッジをデッキトレイに入れ、ホモジナイズしたサンプルをカートリッジのウェル1に加えた。プランジャーをカートリッジのウェル8に入れ、100μLの溶出バッファーが入った空の溶出チューブをラックの溶出チューブエリアに置き、測定を開始した。DNA濃度はNANODROP 2000を用いて測定した。
マウスの臓器(肝臓、肺および脾臓)を2mLのエッペンドルフセーフロックチューブに採取し、TEバッファーとステンレス鋼ビーズ(直径5mm)1個を加えた。骨髄ペレットをTEバッファーに再懸濁させ、2mLエッペンドルフセーフロックチューブに移し、ステンレスビーズ(直径5mm)1個を加えた。チューブをTISSUELYSERアダプターに入れ、15Hzで20秒間ホモジナイズした。このホモジナイズ工程を、目に見える塊がなくなるまで繰り返した。骨髄サンプルの場合、2サンプルでさらに20秒間のホモジナイズが必要であった。その他の臓器については、ホモジナイズを3回繰り返し、合計ホモジナイズ時間は80秒となった。ホモジナイズしたサンプルからPROMEGA MAXWELL RSC Tissue DNAキットを用いて、製造者の指示に従ってDNAを抽出した。カートリッジをデッキトレイに入れ、ホモジナイズしたサンプルをカートリッジのウェル1に加えた。プランジャーをカートリッジのウェル8に入れ、100μLの溶出バッファーが入った空の溶出チューブをラックの溶出チューブエリアに置き、測定を開始した。DNA濃度はNANODROP 2000を用いて測定した。
ddPCR
抽出したDNAを、MluIを用いて断片化し、96ウェルプレートに調製したddPCRに適した断片を作製した。血液サンプルの場合には、500ngのDNAを20μLの反応物で断片化し、組織サンプルの場合には、1μgのDNAを40μLの反応物で断片化した。反応物は下表に記載されるように調製し、37℃で15分間、続いて80℃で5分間インキュベートした。50ngのMluI断片化DNAと終濃度の1倍のプローブ用ddPCRスーパーミックスを含む22μLのddPCR反応物を調製した。プライマーは終濃度900nMで使用し、プローブはCDKN1Aでは終濃度125nM、HIVでは終濃度250nMで使用した。22μLの反応物のうち、20μLを液滴生成に使用した。サンプルは二反復で測定した。プレートはPX1 PCRプレートシーラーを用いて180℃で5秒間シールし、反応混合物を短時間ボルテックス撹拌し、遠心分離した。液滴は、サンプルをナノリットルサイズの液滴に分割するQX200 Auto液滴発生装置を使用して生成し、それぞれの液滴は個々の反応物として機能する。液滴生成後、PX1 PCRプレートシーラーを用いて180℃で5秒間プレートをシールした。プレートをPCRサーモサイクラーに挿入し、95℃で10分間インキュベートした後、95℃で30秒間、60℃で1分間の40サイクルを行った。酵素を98℃で10分間不活性化し、プレートを4℃に冷却した後、液滴を読み取った。液滴は液滴リーダーで読み取り、チャンネル1でHIV(FAM)を測定し、チャンネル2でCDKN1A(VIC)を測定した。
抽出したDNAを、MluIを用いて断片化し、96ウェルプレートに調製したddPCRに適した断片を作製した。血液サンプルの場合には、500ngのDNAを20μLの反応物で断片化し、組織サンプルの場合には、1μgのDNAを40μLの反応物で断片化した。反応物は下表に記載されるように調製し、37℃で15分間、続いて80℃で5分間インキュベートした。50ngのMluI断片化DNAと終濃度の1倍のプローブ用ddPCRスーパーミックスを含む22μLのddPCR反応物を調製した。プライマーは終濃度900nMで使用し、プローブはCDKN1Aでは終濃度125nM、HIVでは終濃度250nMで使用した。22μLの反応物のうち、20μLを液滴生成に使用した。サンプルは二反復で測定した。プレートはPX1 PCRプレートシーラーを用いて180℃で5秒間シールし、反応混合物を短時間ボルテックス撹拌し、遠心分離した。液滴は、サンプルをナノリットルサイズの液滴に分割するQX200 Auto液滴発生装置を使用して生成し、それぞれの液滴は個々の反応物として機能する。液滴生成後、PX1 PCRプレートシーラーを用いて180℃で5秒間プレートをシールした。プレートをPCRサーモサイクラーに挿入し、95℃で10分間インキュベートした後、95℃で30秒間、60℃で1分間の40サイクルを行った。酵素を98℃で10分間不活性化し、プレートを4℃に冷却した後、液滴を読み取った。液滴は液滴リーダーで読み取り、チャンネル1でHIV(FAM)を測定し、チャンネル2でCDKN1A(VIC)を測定した。
血清リツキシマブ濃度
マウス血清サンプルのリツキシマブは、サンプル希釈(MRD10に対して1、最大回収希釈液)、抗イディオタイプ(ID)キャプチャーおよび抗ヒト抗体検出に基づく有効なGyrolabイムノアッセイ法を用いて分析した。定量下限(LLQ)は血清1μLアリコートを用いて0.3μg/mLであった。定量上限(HLQ)は100μg/mLであった。3つの異なる分析物濃度で調製され、試験サンプルとともに保存されたリツキシマブを含む品質管理サンプル(QC)は、サンプルの各バッチで、別々に調製された検量線標準物質に対して分析した。分析が許容されるには、QCの全結果の3分の1以下、および各濃度レベルの結果の2分の1以下が理論濃度から25%を超えて逸脱しないことであった。該当する分析実施は、事前に定義された測定の許容基準を総て満たしていた。つまり、ビオチン化抗リツキシマブをRexxip Aに、およびAlexa標識抗ヒトIgGをRexxip Fに希釈した。マウス血清中の作用溶液を調製した。作用溶液を384LDVプレートのStock_Solutionに添加した。対照ウェルには対照マトリックスを添加した。血清サンプルをStock_Solution 384LDVプレートに添加し、1,500×gで5分間遠心した。LABCYTE ECHO 525を用いてキャリブレーターと品質対照をPCRプレートに添加した。キャプチャー抗体、検出抗体および洗浄バッファーをPCRプレートに加え、プレートを3,000×gで5分間遠心分離した。最後に、プレートをシールし、GYROLAB XPANDで測定した。
マウス血清サンプルのリツキシマブは、サンプル希釈(MRD10に対して1、最大回収希釈液)、抗イディオタイプ(ID)キャプチャーおよび抗ヒト抗体検出に基づく有効なGyrolabイムノアッセイ法を用いて分析した。定量下限(LLQ)は血清1μLアリコートを用いて0.3μg/mLであった。定量上限(HLQ)は100μg/mLであった。3つの異なる分析物濃度で調製され、試験サンプルとともに保存されたリツキシマブを含む品質管理サンプル(QC)は、サンプルの各バッチで、別々に調製された検量線標準物質に対して分析した。分析が許容されるには、QCの全結果の3分の1以下、および各濃度レベルの結果の2分の1以下が理論濃度から25%を超えて逸脱しないことであった。該当する分析実施は、事前に定義された測定の許容基準を総て満たしていた。つまり、ビオチン化抗リツキシマブをRexxip Aに、およびAlexa標識抗ヒトIgGをRexxip Fに希釈した。マウス血清中の作用溶液を調製した。作用溶液を384LDVプレートのStock_Solutionに添加した。対照ウェルには対照マトリックスを添加した。血清サンプルをStock_Solution 384LDVプレートに添加し、1,500×gで5分間遠心した。LABCYTE ECHO 525を用いてキャリブレーターと品質対照をPCRプレートに添加した。キャプチャー抗体、検出抗体および洗浄バッファーをPCRプレートに加え、プレートを3,000×gで5分間遠心分離した。最後に、プレートをシールし、GYROLAB XPANDで測定した。
結果
本研究で使用したSO-CD20-906_009 CAR-T細胞産物は、凍結前の初期評価で37.8%のTEを示した。この細胞バッチに対し、in vivo試験の開始に先立ち、in vitroで細胞がアブレーションされ得ることを確認するために、ADCCおよびCDCアッセイを行った。
本研究で使用したSO-CD20-906_009 CAR-T細胞産物は、凍結前の初期評価で37.8%のTEを示した。この細胞バッチに対し、in vivo試験の開始に先立ち、in vitroで細胞がアブレーションされ得ることを確認するために、ADCCおよびCDCアッセイを行った。
マウスへの接種と並行して、接種細胞をフローサイトメトリーで細胞組成、TEおよびCD20発現を評価した(図42A~42C)。この解析から、hPBMC中の細胞の大部分(51%)はT細胞であり、次いで単球(21%)およびB細胞(21%)で、NK細胞はごく一部だけ(4%)であることが示された。予想通り、T細胞単独では99%のCD3+T細胞純度が確認された。両方を投与した群のhPBMCとT細胞の混合物は1:1の混合比を示し、74%のT細胞、次いで11%の単球、11%のB細胞、わずか2%のNK細胞であった。接種当日(解凍後)には35%のTEが検出され(T細胞のみを投与したB群では33+2%のF(ab’)2+)、一方、T細胞の38%がCD20+であった。PBMCとT細胞の混合物では、B細胞も存在するため、CD20+F(ab’)2-細胞のパーセンテージは、T細胞接種に比べてやや高かった。hPBMC単独では、B細胞に占めるCD20+F(ab’)2-細胞は13%であった。
mAb処置7日または8日後のマウス最終血液中のSO-CD20-906_009総数およびhPBMC組成(フローサイトメトリー)
SO-CD20-906_009はf(ab’)2抗体を介して検出された。平均2,293個のf(ab’)2陽性細胞(95%CI:1,484~3,544)が、殺処分日のSO-CD20-906_009および無mAb対照マウスの約400μLの血液から回収された(図43A~43B、表12~13)。これは、平均135個のf(ab’)2陽性細胞(95%CI:87~210)が回収された無SO-CD20-906_009対照マウスで観察された値の平均17倍であり、このアッセイで観察されたバックグラウンドf(ab’)2検出(T細胞への抗f(ab)2’結合)のレベルを反映している。無mAb対照マウスおよび無SO-CD20-906_009対照マウスは、それぞれ本試験における血中f(ab’)2総数の陽性対照群と陰性対照群であった。SO-CD20-906_009およびmAb処置マウスでは、f(ab’)2総数は、SO-CD20-906_009およびアイソタイプmAb対照マウスと比較して、mAb処置7日および8日後に有意に減少した。mAb処置マウスの血液には平均413個(95%CI:267~639)のf(ab’)2陽性細胞が検出されたのに対し、アイソタイプmAb対照マウスでは2,527個(95%CI:1,635~3,906)であった。さらに、f(ab’)2総数は、同じ用量のT細胞を投与したアイソタイプmAb対照マウスから回収されたものと無mAb対照マウスから回収されたものの間に差はなかった。f(ab’)2総数はアイソタイプmAb対照マウスと比較してmAb処置マウスでは有意に減少したが、f(ab’)2総数は依然として無SO-CD20-906_009対照マウスの場合よりも高かった(p値<0.001)。F(ab’)2総数は、平均18.6倍(平均2,392の差)であったアイソタイプmAb対照マウスとは対照的に、mAb処置マウスでは無SO-CD20-906_009対照の平均3倍(平均278の差)であった。したがって、このことは、絶対的総数に基づき、mAb処置7日および8日後のマウスにおいて、f(ab’)陽性細胞の完全ではないが有意なアブレーションを示す。
SO-CD20-906_009はf(ab’)2抗体を介して検出された。平均2,293個のf(ab’)2陽性細胞(95%CI:1,484~3,544)が、殺処分日のSO-CD20-906_009および無mAb対照マウスの約400μLの血液から回収された(図43A~43B、表12~13)。これは、平均135個のf(ab’)2陽性細胞(95%CI:87~210)が回収された無SO-CD20-906_009対照マウスで観察された値の平均17倍であり、このアッセイで観察されたバックグラウンドf(ab’)2検出(T細胞への抗f(ab)2’結合)のレベルを反映している。無mAb対照マウスおよび無SO-CD20-906_009対照マウスは、それぞれ本試験における血中f(ab’)2総数の陽性対照群と陰性対照群であった。SO-CD20-906_009およびmAb処置マウスでは、f(ab’)2総数は、SO-CD20-906_009およびアイソタイプmAb対照マウスと比較して、mAb処置7日および8日後に有意に減少した。mAb処置マウスの血液には平均413個(95%CI:267~639)のf(ab’)2陽性細胞が検出されたのに対し、アイソタイプmAb対照マウスでは2,527個(95%CI:1,635~3,906)であった。さらに、f(ab’)2総数は、同じ用量のT細胞を投与したアイソタイプmAb対照マウスから回収されたものと無mAb対照マウスから回収されたものの間に差はなかった。f(ab’)2総数はアイソタイプmAb対照マウスと比較してmAb処置マウスでは有意に減少したが、f(ab’)2総数は依然として無SO-CD20-906_009対照マウスの場合よりも高かった(p値<0.001)。F(ab’)2総数は、平均18.6倍(平均2,392の差)であったアイソタイプmAb対照マウスとは対照的に、mAb処置マウスでは無SO-CD20-906_009対照の平均3倍(平均278の差)であった。したがって、このことは、絶対的総数に基づき、mAb処置7日および8日後のマウスにおいて、f(ab’)陽性細胞の完全ではないが有意なアブレーションを示す。
回収されたf(ab’)2総数では、マウス間でかなりのばらつきが見られた。このことは、総T細胞数を含む、マウスで回収されたヒト細胞全体の数にも反映された(図43C)。無SO-CD20-906_009対照マウスでは、接種レジメンのため、平均してT細胞総数は無mAb対照マウスまたはアイソタイプmAb対照マウスよりも少なかった。さらに、SO-CD20-906_009 T細胞を含まない無SO-CD20-906_009対照マウスにおいても、マウスで回収されたT細胞総数と回収されたf(ab’)2総数の間に正の相関が見られた。このため、f(ab’)2総数も、これを考慮するために各マウス内で回収されたT細胞総数の割合として考えた(図43D)。無mAb対照マウスでは、f(ab’)2陽性のT細胞の割合は、殺処分の日に平均0.34(95%CI:0.32~0.37)であった。これは、注射時に観察されたものと比べて変化しなかった(図43A)。対照的に、無SO-CD20-906_009対照マウスでは、f(ab’)2陽性のT細胞の割合は平均0.049(95%CI:0.043~0.055)と有意に低かった。これは、このアッセイで観察されたf(ab’)2検出のバックグラウンドレベルを反映している。同様に、mAb処置マウスでは、f(ab’)2陽性のT細胞の割合も平均0.055(95%CI:0.047~0.059)と低く、これは、アイソタイプmA対照マウスにおけるf(ab’)2陽性細胞の割合である平均0.26(95%CI:0.24~0.28)よりも有意に低かった(p値>0.0001)。しかしながら、最も重要なことは、mAb処置マウスにおけるf(ab’)2陽性のT細胞の割合が、無SO-CD20-906_009対照マウスと同等であったことである(p値0.35)。したがって、このことは、SO-CD20-906_009であったT細胞の割合に基づいて、mAb処置7日および8日後のマウスの血中におけるSO-CD20-906_009 CAR-T細胞の高効率なアブレーションを示す。
T細胞内のf(ab’)2陽性細胞の割合は、アイソタイプmAb対照マウスでは、無Ab対照マウスに比べて減少が見られたが(それぞれ0.26対0.34)、f(ab’)2の絶対数は同等であった。さらに、殺処分時にアイソタイプmAb対照マウスで見られたf(ab’)2の割合は、注射時に見られた割合と変わらなかった。T細胞内のf(ab’)2の割合に見られた違いは、使用された接種物の組成によるものであり、hPBMCを追加していない無mAb対照マウスに比べ、アイソタイプmAb対照マウスでは(hPBMCによって寄与された)非形質導入T細胞をより多く含んでいた。前述したように、T細胞内のf(ab’)2陽性細胞の割合は、接種前と最終血液で比較すると、無mAb対照マウスおよびアイソタイプmAb対照マウスで同等に保たれていた。さらに、殺処分時の血中のCARとCD20を共発現するSO-CD20-906_009の割合は細胞接種時と同等であったことから、f(ab’)2上のCD20の発現も維持されていた(図44)。
f(ab’)2総数に加えて、マウス血中のhPBMC組成も殺処分時に評価した。総てのhPBMCとSO-CD20-906_009細胞を代表する、マウスで回収されたhCD45+細胞のうち、殺処分時の大部分はT細胞であった(データは示されていない)。平均して、T細胞はアイソタイプmAb対照マウスでは全hCD45+細胞の98.44%を占め、無SO-CD20-906_009対照マウスでは94.69%を占めた。これは、注射時(T細胞は、アイソタイプmAb対照マウスおよび無SO-CD20-906_009対照マウスでそれぞれhCD45+細胞の74.03%、51.3%を占めた)よりも有意に高かった(図42A~42C)。マウスの血中にはいくらかのB細胞、NK細胞および単球が検出可能であったが、一般に検出感度レベルに満たなかった。
要約すると、SO-CD20-906_009 CAR-T細胞は、フローサイトメトリー(f(ab’)2)によって検出されたように、mAb処置7日および8日後のマウス血中で効率的にアブレーションされた。
ddPCRを用いたマウスサンプルにおけるSO-CD20-906_009の検出
経時的マウス血液
mAb投与前の血中のHIVコピー数は、SO-CD20-906_009を投与した全群間で同等であった(図45A)。予想通り、無SO-CD20-906_009群ではHIVコピーが検出可能なレベルでなく、大部分の値がゼロであったため、HIVコピーの解析から除外した。SO-CD20-906_009を投与した総ての群について、測定されたHIVコピーには各群内でかなりのばらつきがあった。試験の最終時点では、マウスはmAb投与7日と8日後のサンプル採取日に分割した。この両最終日のHIVコピーに有意差はなかった。試験全体を通して、SO-CD20-906_009を投与した全群でHIV総コピー数の着実な減少が見られ、それはmAb投与72時間後および最終時点までに最も顕著となる。mAb投与後、mAb処置群ではアイソタイプmAb群と比較して、mAb投与24時間後までにHIVコピーの有意な減少が見られた(p<0.0001、図45B)。これは、mAb処置群におけるHIVコピーの85.11%の減少に相当した。HIVコピーの減少はまた、mAb投与72時間後および最終時点でも見られ、70.44%および61.56%の減少率が見られた。
経時的マウス血液
mAb投与前の血中のHIVコピー数は、SO-CD20-906_009を投与した全群間で同等であった(図45A)。予想通り、無SO-CD20-906_009群ではHIVコピーが検出可能なレベルでなく、大部分の値がゼロであったため、HIVコピーの解析から除外した。SO-CD20-906_009を投与した総ての群について、測定されたHIVコピーには各群内でかなりのばらつきがあった。試験の最終時点では、マウスはmAb投与7日と8日後のサンプル採取日に分割した。この両最終日のHIVコピーに有意差はなかった。試験全体を通して、SO-CD20-906_009を投与した全群でHIV総コピー数の着実な減少が見られ、それはmAb投与72時間後および最終時点までに最も顕著となる。mAb投与後、mAb処置群ではアイソタイプmAb群と比較して、mAb投与24時間後までにHIVコピーの有意な減少が見られた(p<0.0001、図45B)。これは、mAb処置群におけるHIVコピーの85.11%の減少に相当した。HIVコピーの減少はまた、mAb投与72時間後および最終時点でも見られ、70.44%および61.56%の減少率が見られた。
mAb処置7日または8日後のマウス組織
血液サンプルと同様に、無SO-CD20-906_009対照群は、値の大多数がゼロであったため、HIVコピーの解析から除外した。試験の最終時点で、マウスは2つの殺処分日(mAb投与7日後と8日後)に分けられた。殺処分日は組織で測定されたHIVコピーに有意な影響を与えた(F検定、p=0.001)ため、この項目を統計解析モデルに含めた。試験した4つの組織(骨髄、肝臓、肺および脾臓)の総てで、アイソタイプmAb処置群と比較してmAb処置群のHIVコピーに有意な減少がみられた(p<0.0001、図46A~46B)。アイソタイプmAb群に比べてmAb群でHIVコピーに、骨髄で95.75%、肝臓で88.05%、肺で95.75%、脾臓で98.66%の低下が見られた。また、アイソタイプmAb対照群と比較した場合、無mAb対照群で測定されたHIVコピー数に有意差が認められ、それは骨髄、肝臓、肺および脾臓で見られた(p<0.0001)。
血液サンプルと同様に、無SO-CD20-906_009対照群は、値の大多数がゼロであったため、HIVコピーの解析から除外した。試験の最終時点で、マウスは2つの殺処分日(mAb投与7日後と8日後)に分けられた。殺処分日は組織で測定されたHIVコピーに有意な影響を与えた(F検定、p=0.001)ため、この項目を統計解析モデルに含めた。試験した4つの組織(骨髄、肝臓、肺および脾臓)の総てで、アイソタイプmAb処置群と比較してmAb処置群のHIVコピーに有意な減少がみられた(p<0.0001、図46A~46B)。アイソタイプmAb群に比べてmAb群でHIVコピーに、骨髄で95.75%、肝臓で88.05%、肺で95.75%、脾臓で98.66%の低下が見られた。また、アイソタイプmAb対照群と比較した場合、無mAb対照群で測定されたHIVコピー数に有意差が認められ、それは骨髄、肝臓、肺および脾臓で見られた(p<0.0001)。
組織学
腹腔内投与7/8日後に、RTXがSO-CD20-906_009を、特に脾臓だけでなく肝臓および肺でも70~98%(95%信頼区間30~100%)アブレーションしたという強い証拠が得られた。SO-CD20-906_009は、炎症を起こしていない正常なマウス組織では毒性を生じなかったが、このことはこの薬剤候補の潜在的on-target-off-tumour毒性ハザードを定義する助けとなる。
腹腔内投与7/8日後に、RTXがSO-CD20-906_009を、特に脾臓だけでなく肝臓および肺でも70~98%(95%信頼区間30~100%)アブレーションしたという強い証拠が得られた。SO-CD20-906_009は、炎症を起こしていない正常なマウス組織では毒性を生じなかったが、このことはこの薬剤候補の潜在的on-target-off-tumour毒性ハザードを定義する助けとなる。
血清リツキシマブ濃度
総てのリツキシマブ処置マウスについて、最終血液の血清リツキシマブ濃度(μg/mL)を測定した(表17)。無SO-CD20-906_009対照群では18.038~39.862μg/mLの濃度範囲を示し、平均28.672μg/mLであった。mAb群は、18.657~38.646μg/mLの範囲を示し、平均27.372μg/mLであった。
総てのリツキシマブ処置マウスについて、最終血液の血清リツキシマブ濃度(μg/mL)を測定した(表17)。無SO-CD20-906_009対照群では18.038~39.862μg/mLの濃度範囲を示し、平均28.672μg/mLであった。mAb群は、18.657~38.646μg/mLの範囲を示し、平均27.372μg/mLであった。
免疫不全マウス系統におけるhPBMCの生着に関する以前の報告(Schultz et al., 2012)と同様に、細胞注入8~9日後(mAb投与後D7/8日)の血中ではT細胞が細胞の大半を占め、B細胞または骨髄細胞の生着はわずかであった(データは示されていない)。さらに、T細胞は血液と組織にも検出でき(図43A~43D、44、45A~45B、および46A~46B)、これは、注入6~7日後の他の研究(Valton et al., 2018, King et al., 2008, Bonifant et al., 2016, Tasian et al., 2014)で従前に示されたとおりである。
フローサイトメトリーで測定したマウス血中の絶対f(ab’)2総数は、mAb処置後のSO-CD20-906_009のアブレーションを示した。SO-CD20-906_009細胞を接種していなくても、血中のT細胞全体が多いマウスはf(ab’)2総数も多いことが観察されたため、絶対f(ab’)2総数はT細胞全体の生着率を説明するものではなかった。無SO-CD20-906_009対照マウスに接種した総T細胞はmAbマウスに比べて少なかったことから、このことは、無SO-CD20-906_009対照マウスおよびmAbマウス間でf(ab’)2総数を比較する際に特に重要であった。同様に、血中で観察されたT細胞総数のマウス間のばらつきを考慮することも重要であった。このため、f(ab’)2総数をT細胞総数に対して評価し、そうすることでマウス間だけでなく、より重要な処置群間でもマウスの血中のf(ab’)2総数をより正確に比較することができた。
無SO-CD20-906_009対照マウスでは、フローサイトメトリーによりf(ab’)2がバックグラウンドで検出される場合があった。これは、抗F(ab’)2染色が観察されたT細胞のわずかな割合に基づくものであった。f(ab’)2のバックグラウンド検出はある部分、アッセイ開発作業と、各実験日に実施した既知数の参照対照に基づいて予想され、1,000細胞未満ではf(ab’)2検出の感度が低下することが示された(データは示されていない)。しかしながら、総てのPBMC集団の検出感度も1,000カウント未満で低下したため、これはf(ab’)2陽性細胞に限ったことではない(データは示されていない)。この結果、フローサイトメトリーにより1,000カウント未満のマウスの血中の正確なf(ab’)2総数を決定することはできず、この中には、総てのSO-CD20-906_009およびmAbマウス、ならびに無SO-CD20-906_009対照マウスが含まれた。にもかかわらず、mAbマウス(RTXで処置)の血中では、f(ab’)2総数はバックグラウンド(無SO-CD20-906_009対照マウスの血中のf(ab’)2総数)以上には検出されず、したがって、これはmAbで処置したマウスの血中ではSO-CD20-906_009 T細胞の高効率のアブレーションを示したことを示すことができた。
さらに、アイソタイプmAb対照マウスならびに無mAb対照マウスでは、最終血液中に存在するSO-CD20-906_009 CAR-T細胞が、CARおよびCD20の発現を接種前と同等のレベルで保持していることが認められた。このことは、形質導入細胞はin vivoで細胞表面にCD20とCARの両方の発現を維持していたことを示している。
本試験の重要なエンドポイントは、SO-CD20-906_009およびmAb群とSO-CD20-906_009およびアイソタイプmAb群の血中および組織中のHIVコピーを比較することであり、そのため、mAbおよびアイソタイプ処置群を比較するために減少率を算出した。本試験では、ddPCRを用いることで、アイソタイプmAb対照群と比較した場合、mAb群では血中で85.11%、組織中で98.66%までHIVコピーが効率的に減少することが示された。血中のHIV数を比較すると、SO-CD20-906_009を移植した全群で、経時的にHIV総数が着実に減少していた。これは、本試験のmAb投与72時間後および最終時点までに最も顕著であった。したがって、2つの群(mAb群とアイソタイプmAb対照群)のパーセンテージ差は経時的に減少した(mAb24時間後では85.11%、最終時点では61.56%)。これにより、パーセンテージ変化のデータは、mAb処置療群におけるHIVコピー総数とともに解釈されるべきであり、本試験の最終時点までHIVコピーの持続的減少が示される。
試験の最終時点(mAb7/8日後)で骨髄、肝臓、肺および脾臓を採取し、アイソタイプmAbを投与した総ての組織でHIVコピーが検出可能であった。このことから組織におけるSO-CD20-906_009の存在が確認され、血液から組織へのSO-CD20-906_009の再分布が示唆され、このことが、以降の試験時点において血中で測定されたHIVコピーの減少に一部寄与している可能性がある。総ての供試組織において、アイソタイプmAb処置群と比較してmAb群ではHIVコピーの強い有意な減少が見られた。このことは、mAb処置群においてSO-CD20-906_009 T細胞のアブレーションが成功したことをさらに裏付けている。
このデータを解釈する際に留意すべき点は、血液または組織で測定されたHIV(または試験内で対照として用いられたヒト参照遺伝子CDKN1A、ここでは報告していない)のコピーからSO-CD20-906_009の細胞数を正確に定量することはできないということである。理論的には、PCR反応で測定された遺伝子のコピー数から細胞数を評価することができる。しかしながら、この場合、抽出手順中に総てのDNAが完全に回収され、PCRで完全に増幅されることが前提となる。さらに、サンプル間で細胞総数を比較するためには、総てのサンプルでDNAの抽出効率が等しいことが前提となる。既知数のCAR-T細胞を血液に混ぜて試験し抽出する予備実験では、スパイク細胞と比較してDNAコピーの回収率は低く、サンプル間でのDNAの総収量にばらつきがあることが判明した。これは、総てのPCR反応に同量のDNAを添加することにより、サンプル間で正規化した。したがって、PCRは細胞総数を評価するための正確な定量法と見なすべきではなく、代わりにHIVコピー数が結論に用いられる。
RTXの適用が成功したことを確認し、SO-CD20-906_009 CAR-T細胞のアブレーションがない場合の最終レベルを評価するために、最終血液の血清サンプル中のRTX濃度を測定した。その結果、RTX処置群の総てのマウスにRTXが投与され、最終サンプル採取時に10μg/mLを超えるレベルを呈することが確認された。免疫不全マウス系統はより高いmAbクリアランスを示すことが報告されているため、これは特に関連性が高い(Oldham et al., 2020)。
要約すると、本試験は、SO-CD20-906_009 CAR-T細胞が、与えられたマウスモデルにおいて、1回のRTX投与で効率的にアブレーションされ得ることを示す。血中でのアブレーション(24時間以内)が実証され、臨床の場では血液に比べてアクセスしにくく、RTX効率が低い組織でのアブレーション(EMA, 2005)を実証することができた。
実施例12:肺癌における効果
非小細胞肺癌は、CAR-T細胞療法によって満たされる可能性のある患者のアンメットニーズが高い。本研究の目的は、in vitroにおける非小細胞肺癌(NSCLC)細胞株に対するCLDN3 CAR-T細胞の効力を調べることであった。「906-009_LNGFR」は、「SO-CD20-906_009」CLDN3 CAR-T細胞と同じscFv、ヒンジ、シグナル伝達部位、および共刺激性ドメインを含むが、CD20ドメインを含まず、LNGFRタグを含む。
非小細胞肺癌は、CAR-T細胞療法によって満たされる可能性のある患者のアンメットニーズが高い。本研究の目的は、in vitroにおける非小細胞肺癌(NSCLC)細胞株に対するCLDN3 CAR-T細胞の効力を調べることであった。「906-009_LNGFR」は、「SO-CD20-906_009」CLDN3 CAR-T細胞と同じscFv、ヒンジ、シグナル伝達部位、および共刺激性ドメインを含むが、CD20ドメインを含まず、LNGFRタグを含む。
まず、様々なNSCLC細胞株についてCLDN3の発現を調べ、細胞株のパネルを選択した。その後、906-009_LNGFR CAR-T細胞(「906-009_LNGFR」)のNSCLC細胞株に対する応答を調べるために機能実験を行った。機能実験に使用した細胞株パネルは、様々なCLDN3の発現レベル(mRNAおよびタンパク質)、対象疾患のサブタイプ(扁平上皮癌または腺癌)、転移および原発の病理学的特徴を網羅するように選択した。活性化と細胞傷害性は、NSCLC細胞株に対する906-009_LNGFRの機能的応答の指標として使用し、活性化因子(IFNγおよびグランザイムB)およびアネキシンVの発現をそれぞれ定量することによってin vitroで調べた。
CLDN3を発現する総てのNSCLC細胞株は906-009_LNGFRを活性化し、UT(「非形質導入」)T細胞およびCD19 MB CAR-T細胞(「CD19_LNGFR」)と比較してIFNγおよびグランザイムBの分泌の増加をもたらした。CLDN3を発現するNSCLCに応答した強力な細胞傷害性も見られた。CLDN3の発現レベルが最も低かった2つの細胞株(NCI-H1650およびColo320DM)を除く総ての細胞株で完全な殺傷が見られた。これはグランザイムBのレベルと相関しており、完全な殺傷が見られた総ての共培養でグランザイムBのレベルは1998pg/mLを超えた(3名のドナーの平均)。NCI-H1650およびColo320DMの共培養では、ごく部分的にドナー特異的な殺傷が見られたに過ぎず、グランザイムBの定量レベルははるかに低かった。
完全に殺傷された細胞株のうち、最低のCLDN3 mRNA発現細胞株(NCI-H1651)および最高のCLDN3発現細胞株(HT-29)の両方(9.55および93.93(FPKM)、CLDN3に対して0.004および0.13)は、906-009_LNGFRによって同レベルのIFNγ分泌(それぞれ40,534pg/mLおよび31,138pg/mL)を誘導することができ、低レベルのCLDN3が906-009_LNGFRを活性化できることが示唆された。活性化されたT細胞は、CD19およびUTを上回るレベルのグランザイムBも分泌しており、906-009_LNGFRのNSCLC細胞株に対する細胞傷害活性を間接的に示唆している。
全体として、本研究のデータは、906-009_LNGFRの活性化および細胞傷害性応答が、高レベルから低レベルまでのCLDN3を発現しているNSCLC細胞株によって誘導されることを示している。フローサイトメトリーによる検出限界の細胞株でも強い応答が誘導され、CARの感受性が示された。疾患サブタイプ解析および病理学的判定により、906-009_LNGFR CAR-T細胞は、疾患サブタイプ(扁平上皮癌または腺癌)および病理学的判定(転移または原発)に関係なく、CLDN3を発現するNSCLC細胞株に応答することが示された。要約すると、この報告は、NSCLCがCLDN3 CAR-T細胞の適切な患者集団であり得るというin vitro証拠を提供するものである。
材料および方法
本研究の目的は、NSCLC細胞株における堅牢なCLDN3発現とCLDN3 CAR-T細胞による機能的応答を確認することにより、NSCLC患者がCLDN3 CAR-T細胞で治療できるかどうかを理解することであった。
本研究の目的は、NSCLC細胞株における堅牢なCLDN3発現とCLDN3 CAR-T細胞による機能的応答を確認することにより、NSCLC患者がCLDN3 CAR-T細胞で治療できるかどうかを理解することであった。
まずRNASeqデータを用いて、3つの主要な疾患亜集団からCLDN3のレベルが多様な細胞株を選択した。その後、CLDN3タンパク質およびCLDN3 mRNAの発現をそれぞれフローサイトメトリーおよびqRT-PCRによって評価した。収集したデータに基づいて、高レベルから低レベルまでの標的発現を示す様々な細胞株を、機能実験に使用するために選択した。NSCLC患者集団の多様性を考慮し、細胞株は2つの最も一般的なサブタイプ(腺癌および扁平上皮癌)、転移および原発の両方の病理判定から選択した。
906-009_LNGFRCAR-T細胞の機能的応答は、活性化因子の分泌(グランザイムBおよびIFNγ)および殺傷(アネキシンVの発現により確認)という2つの重要な評価項目を用いて評価した。T細胞の活性化および標的細胞の死滅の組合せは細胞傷害性応答を確認するものであり、活性化因子のレベル単独は、細胞傷害性応答を示すため、または濃度が低い場合には応答の低下を示唆するために使用することができる。CLDN3発現もまた、標的細胞プレーティング当日の標的発現に対する応答を比較するために評価した。CRCはFTiH試験における主要な適応症であるため、以前の有効性アッセイで使用された多数のCRC細胞株が906-009_LNGFRのベンチマークとしてパネルに含まれた。特定の主張を行うものではないが、本試験は、この種の試験において受け入れられている科学的慣行に従って実施した。
細胞株の培養
細胞株は、10%FBSおよび1%GLUTAMAXを添加したRPMIを用いて、共培養の1~2週間前に解凍した。細胞は3~4日ごとに分割し、共培養のために播種する日に、TryplEを用いて細胞を回収し、NUCLEOCOUNTER 202で計数した。
細胞株は、10%FBSおよび1%GLUTAMAXを添加したRPMIを用いて、共培養の1~2週間前に解凍した。細胞は3~4日ごとに分割し、共培養のために播種する日に、TryplEを用いて細胞を回収し、NUCLEOCOUNTER 202で計数した。
T細胞の解凍
ドナーPR19K133900、PR19C133904およびPR19W133916由来の906-009_LNGFR、CD19 MB(CD19 CAR陰性対照、「CD19_LNGFR」)、およびUT(非形質導入)T細胞(生産は2021N467314に記載)を共培養当日に解凍した。T細胞を手で解凍し、10mLの冷TEXMACSに再懸濁させた。細胞を300×gで10分間回転沈降させ(室温)、冷TEXMACSに再懸濁させた。細胞懸濁液をもう一度300×gで20分間回転させ、5mLの冷TEXMACSに再懸濁させた。その後、細胞をNUCLEOCOUNTER 202で計数し、さらなるアッセイのために分注した。
ドナーPR19K133900、PR19C133904およびPR19W133916由来の906-009_LNGFR、CD19 MB(CD19 CAR陰性対照、「CD19_LNGFR」)、およびUT(非形質導入)T細胞(生産は2021N467314に記載)を共培養当日に解凍した。T細胞を手で解凍し、10mLの冷TEXMACSに再懸濁させた。細胞を300×gで10分間回転沈降させ(室温)、冷TEXMACSに再懸濁させた。細胞懸濁液をもう一度300×gで20分間回転させ、5mLの冷TEXMACSに再懸濁させた。その後、細胞をNUCLEOCOUNTER 202で計数し、さらなるアッセイのために分注した。
qPCR
RNAの抽出:
RNAは、Promega Maxwell RSC SIMPLYRNA Cells Kitを用い、製造者のプロトコールに従って細胞株ペレットから抽出した。簡単に述べると、細胞ペレットを、チオグリセロールを含む200μLのホモジナイズ溶液に再懸濁させた。次に、ホモジナイズした細胞を、200μLの溶解バッファーを加えて溶解した。その後、溶解した細胞をMaxwellカートリッジのウェル1に加え、再構成した5μLのDNAse 1をウェル5に加えた。プランジャーをウェル8に加え、カートリッジをMaxwell(登録商標)RSC 48装置で作動させた。RNAは50μLのヌクレアーゼフリー水で溶出させ、cDNA合成まで-80℃で保存した。cDNAの合成:RNAはNanodrop 2000を用いて測定した。次に、4μLのSUPERSCRIPT IV VILO(商標)マスターミックスおよび1サンプルあたり1μgのRNAを用い、製造者のプロトコールに従ってRNAを逆転写した。4サンプルについて、1μgのRNAと4μLのNo RTマスターミックスを含むNo RT対照を作成した。C1000 TOUCH Thermal Cyclerを用い、反応物を25℃で10分間、次いで50℃で10分間、その後85℃で5分間インキュベートした。RT-qPCR:RT-qPCRは、ヒトCLDN3ならびに内在性参照遺伝子であるアクチンB(ACTB)およびユビキチンC(UBC)に対して、TAQMAN Gene Expression Assaysを用いてcDNAに対して行った。つまり、サンプルのcDNAはあらかじめヌクレアーゼフリー水で1/5に希釈されていた。1/5で7点のgDNA連続希釈液を作製した。各PCR反応は、5μLのTAQMAN Fast Advancedマスターミックス、0.5μLのTAQMAN Gene Expression Assay、2.5μLのヌクレアーゼフリー水、および2μLのcDNA/gDNA(上記で調製したもの)を混合することにより、製造者のプロトコールに従って設定した。PCRはMICROAMP Optical 384-Well Reaction PlatesでQUANTSTUDIO 6 Flex Real-Time PCR Systemを用いて行った。
RNAの抽出:
RNAは、Promega Maxwell RSC SIMPLYRNA Cells Kitを用い、製造者のプロトコールに従って細胞株ペレットから抽出した。簡単に述べると、細胞ペレットを、チオグリセロールを含む200μLのホモジナイズ溶液に再懸濁させた。次に、ホモジナイズした細胞を、200μLの溶解バッファーを加えて溶解した。その後、溶解した細胞をMaxwellカートリッジのウェル1に加え、再構成した5μLのDNAse 1をウェル5に加えた。プランジャーをウェル8に加え、カートリッジをMaxwell(登録商標)RSC 48装置で作動させた。RNAは50μLのヌクレアーゼフリー水で溶出させ、cDNA合成まで-80℃で保存した。cDNAの合成:RNAはNanodrop 2000を用いて測定した。次に、4μLのSUPERSCRIPT IV VILO(商標)マスターミックスおよび1サンプルあたり1μgのRNAを用い、製造者のプロトコールに従ってRNAを逆転写した。4サンプルについて、1μgのRNAと4μLのNo RTマスターミックスを含むNo RT対照を作成した。C1000 TOUCH Thermal Cyclerを用い、反応物を25℃で10分間、次いで50℃で10分間、その後85℃で5分間インキュベートした。RT-qPCR:RT-qPCRは、ヒトCLDN3ならびに内在性参照遺伝子であるアクチンB(ACTB)およびユビキチンC(UBC)に対して、TAQMAN Gene Expression Assaysを用いてcDNAに対して行った。つまり、サンプルのcDNAはあらかじめヌクレアーゼフリー水で1/5に希釈されていた。1/5で7点のgDNA連続希釈液を作製した。各PCR反応は、5μLのTAQMAN Fast Advancedマスターミックス、0.5μLのTAQMAN Gene Expression Assay、2.5μLのヌクレアーゼフリー水、および2μLのcDNA/gDNA(上記で調製したもの)を混合することにより、製造者のプロトコールに従って設定した。PCRはMICROAMP Optical 384-Well Reaction PlatesでQUANTSTUDIO 6 Flex Real-Time PCR Systemを用いて行った。
最初の実施でgDNAが混入したため、失敗の原因を特定するためのIP08およびUBCを使用したトラブルシューティングを実施した。IV VILO No RTマスターミックスの混入が失敗の原因であったため、新しいIV VILO cDNA合成キットで上記の方法を繰り返した。
フローサイトメトリー
CLDN3の発現を決定するために、標的細胞株をフローサイトメトリーで分析した。細胞懸濁液をFACSバッファー(D-PBS+2%FBS)で2回洗浄し、40μLのHuman TRUSTAIN FCX Fcブッロカーに再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。次に、細胞を40μLの2倍PEクローディン-3抗体またはPE REA IgG1アイソタイプ対照抗体(作用濃度5μg/mL)で染色し、暗所、室温で30分間インキュベートした。その後、細胞をFACSバッファーで3回洗浄した後、DAPI溶液(D-PBS中1μg/mL DAPI)に再懸濁させた。細胞はすぐにCYTOFLEXフローサイトメーターを用いて分析した。
CLDN3の発現を決定するために、標的細胞株をフローサイトメトリーで分析した。細胞懸濁液をFACSバッファー(D-PBS+2%FBS)で2回洗浄し、40μLのHuman TRUSTAIN FCX Fcブッロカーに再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。次に、細胞を40μLの2倍PEクローディン-3抗体またはPE REA IgG1アイソタイプ対照抗体(作用濃度5μg/mL)で染色し、暗所、室温で30分間インキュベートした。その後、細胞をFACSバッファーで3回洗浄した後、DAPI溶液(D-PBS中1μg/mL DAPI)に再懸濁させた。細胞はすぐにCYTOFLEXフローサイトメーターを用いて分析した。
サイトカイン検出のための共培養設定
標的細胞株は、T細胞との共培養の前日に剥離し、計数した。細胞を洗浄し、300×gで遠心分離し、各実験に適した密度で培地に再懸濁させた。2.5×104の細胞を96ウェルプレートに播種した。次に翌日、新たに解凍して均一化したT細胞を1:1のE:T(エフェクター細胞:標的細胞、「エフェクター」は形質導入CAR-T細胞)の比率でプレートに加え、37℃、5%CO2で共培養した。各共培養条件は3反復で行った。24時間後にプレートを遠心分離し、上清を回収し、サイトカイン分泌を定量するために-80℃で保存した。
標的細胞株は、T細胞との共培養の前日に剥離し、計数した。細胞を洗浄し、300×gで遠心分離し、各実験に適した密度で培地に再懸濁させた。2.5×104の細胞を96ウェルプレートに播種した。次に翌日、新たに解凍して均一化したT細胞を1:1のE:T(エフェクター細胞:標的細胞、「エフェクター」は形質導入CAR-T細胞)の比率でプレートに加え、37℃、5%CO2で共培養した。各共培養条件は3反復で行った。24時間後にプレートを遠心分離し、上清を回収し、サイトカイン分泌を定量するために-80℃で保存した。
ヒトIFNγサイトカインU-Plex MSDアッセイ
2枚のサイトカインU-Plexプレートを用いたMSDアッセイを、製造者の指示に従って行った。
2枚のサイトカインU-Plexプレートを用いたMSDアッセイを、製造者の指示に従って行った。
プレートの作製
リンカー:抗体を3:2比で加えることにより、ビオチン化抗体をリンカーに(IFNγはリンカー1に、グランザイムBはリンカー10に)結合させた。この混合物をボルテックスで撹拌し、室温で30分間インキュベートした。リンカー:抗体:停止液が3:2:2になるように停止液を加え、この混合物をボルテックスで撹拌した後、室温で30分間インキュベートした。リンカー結合抗体を合わせ、ストップ液で1/10に希釈し、コーティング液を作製した。コーティング溶液をボルテックスで撹拌し、各ウェルに50μLずつ加えてプレートをコーティングした。プレートをシールし、振盪しながら室温で1時間インキュベートした。
リンカー:抗体を3:2比で加えることにより、ビオチン化抗体をリンカーに(IFNγはリンカー1に、グランザイムBはリンカー10に)結合させた。この混合物をボルテックスで撹拌し、室温で30分間インキュベートした。リンカー:抗体:停止液が3:2:2になるように停止液を加え、この混合物をボルテックスで撹拌した後、室温で30分間インキュベートした。リンカー結合抗体を合わせ、ストップ液で1/10に希釈し、コーティング液を作製した。コーティング溶液をボルテックスで撹拌し、各ウェルに50μLずつ加えてプレートをコーティングした。プレートをシールし、振盪しながら室温で1時間インキュベートした。
試薬およびサンプル調製
凍結サンプルと希釈液3および2を解凍し、室温に平衡化した。次に、サンプルプレートを2000×gで3分間回転させた。アッセイキャリブレーター1を250μLの希釈液2で再構成し、室温で30分間インキュベートし、アッセイキャリブレーター23を氷上で解凍した。
凍結サンプルと希釈液3および2を解凍し、室温に平衡化した。次に、サンプルプレートを2000×gで3分間回転させた。アッセイキャリブレーター1を250μLの希釈液2で再構成し、室温で30分間インキュベートし、アッセイキャリブレーター23を氷上で解凍した。
キャリブレーターおよびサンプルの希釈
サイトカイン標準品検量線を作成用の連続希釈のため、最初の標準品は、キャリブレーター1およびキャリブレーター23を希釈液2で1/10に希釈することにより作製した。次に、標準品2~7を4倍の連続希釈で作製した。サンプルも希釈液2で希釈し、標準曲線の上下に合わせた。
サイトカイン標準品検量線を作成用の連続希釈のため、最初の標準品は、キャリブレーター1およびキャリブレーター23を希釈液2で1/10に希釈することにより作製した。次に、標準品2~7を4倍の連続希釈で作製した。サンプルも希釈液2で希釈し、標準曲線の上下に合わせた。
アッセイプロトコール
プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファー(PBS+0.05%Tween)で3回洗浄し、50μLのキャリブレーターまたは希釈上清サンプルをプレーティングした。プレートを室温で少なくとも750rpmで振盪しながら2時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した後、50μLの検出抗体溶液を各ウェルに添加した(希釈液3で1/100に希釈したIFNγとグランザイムBに対する抗体)。プレートを室温で少なくとも750rpmで振盪しながら1時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した。次に、150μLのMSD GOLDリードバッファーを各ウェルに加えた後、すぐにMSD Sector 600 Imagerでプレートを読み取った。
プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファー(PBS+0.05%Tween)で3回洗浄し、50μLのキャリブレーターまたは希釈上清サンプルをプレーティングした。プレートを室温で少なくとも750rpmで振盪しながら2時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した後、50μLの検出抗体溶液を各ウェルに添加した(希釈液3で1/100に希釈したIFNγとグランザイムBに対する抗体)。プレートを室温で少なくとも750rpmで振盪しながら1時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μL/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄した。次に、150μLのMSD GOLDリードバッファーを各ウェルに加えた後、すぐにMSD Sector 600 Imagerでプレートを読み取った。
INCUCYTEに基づく殺傷アッセイ
プレートのコーティング
NUNCLON Delta Surface 96ウェルプレートの各ウェルに、50μLの0.01%ポリ-L-オルニチンを加え、プレートを4℃で一晩インキュベートした。翌日、プレートを150μLのPBSで3回洗浄し、バイオセーフティキャビネット内で1時間風乾した。
プレートのコーティング
NUNCLON Delta Surface 96ウェルプレートの各ウェルに、50μLの0.01%ポリ-L-オルニチンを加え、プレートを4℃で一晩インキュベートした。翌日、プレートを150μLのPBSで3回洗浄し、バイオセーフティキャビネット内で1時間風乾した。
標的細胞のプレーティング
標的細胞株は、上記のように剥離および計数し、50μL容量の共培養培地(フェノールフリーRPMI+10%FBS+1%Glutamax+1%ピルビン酸ナトリウム+1%NEAA)中に、15,000または25,000細胞/ウェルを播種するのに適切な濃度で再懸濁させた。播種密度は各細胞株について個々に決定した。プレートは37℃、5%CO2で一晩インキュベートした。
標的細胞株は、上記のように剥離および計数し、50μL容量の共培養培地(フェノールフリーRPMI+10%FBS+1%Glutamax+1%ピルビン酸ナトリウム+1%NEAA)中に、15,000または25,000細胞/ウェルを播種するのに適切な濃度で再懸濁させた。播種密度は各細胞株について個々に決定した。プレートは37℃、5%CO2で一晩インキュベートした。
T細胞のプレーティング
翌日、標的細胞を含むプレートに、50μLのアポトーシス用アネキシンV色素(総ウェル体積150μL中で共培養培地に終濃度が1:500となるように希釈)を加えた。プレートを37℃、5%CO2でインキュベートするとともに、T細胞を準備した。上記のように準備したT細胞を、50μLの共培養培地で1:1の標的細胞:T細胞比となるような適当な濃度で再懸濁させた。次に、プレートをINCUCYTE SX5に移し、実験中、37℃、5%CO2でインキュベートした。
翌日、標的細胞を含むプレートに、50μLのアポトーシス用アネキシンV色素(総ウェル体積150μL中で共培養培地に終濃度が1:500となるように希釈)を加えた。プレートを37℃、5%CO2でインキュベートするとともに、T細胞を準備した。上記のように準備したT細胞を、50μLの共培養培地で1:1の標的細胞:T細胞比となるような適当な濃度で再懸濁させた。次に、プレートをINCUCYTE SX5に移し、実験中、37℃、5%CO2でインキュベートした。
画像収集
画像は、IncuCyte SX5をAdherent Cell-by-Cell Scanタイプで用いて倍率10倍で取得した。データはPhase and NIRチャネルで取得した。1ウェルにつき4画像を7日間、3時間間隔で取得した。
画像は、IncuCyte SX5をAdherent Cell-by-Cell Scanタイプで用いて倍率10倍で取得した。データはPhase and NIRチャネルで取得した。1ウェルにつき4画像を7日間、3時間間隔で取得した。
結果
NSCLC細胞株によるCLDN3発現
24のNSCLC細胞株ならびに陽性(HT-29)および陰性(RKO KO)CRC対照におけるCLDN3 mRNAおよびタンパク質発現を評価した。細胞株を6週間培養し、3回の異なるフローサイトメトリーおよびqPCR実験についサンプルを採取した(図47A~47Bおよび表18)。
NSCLC細胞株によるCLDN3発現
24のNSCLC細胞株ならびに陽性(HT-29)および陰性(RKO KO)CRC対照におけるCLDN3 mRNAおよびタンパク質発現を評価した。細胞株を6週間培養し、3回の異なるフローサイトメトリーおよびqPCR実験についサンプルを採取した(図47A~47Bおよび表18)。
フローサイトメトリー分析により決定した場合、NSCLC細胞株の大多数(16)は、均質なCLDN3陽性集団から構成され、種々の細胞株の細胞表面のCLDN3の種々のレベルを反映するMFI幅があった(正規化MFI1.2(RKO KO)~738(HT-29))。残りの細胞株のうち、8株はCLDN3に対して部分陽性であったが、これは明瞭な集団ではなく、蛍光の集団シフトに基づくものであり、1株はCLDN3陰性であった(NCI-H1703)。NCI-H1650のようないくつかの異常値はあったが、タンパク質レベルの増加はほとんどがmRNAの増加を反映していた。
発現データに基づいて、NSCLCのCLDN3発現細胞株に対する機能的応答を示すことを目的として、病理判定(転移または原発の両方)および2つの主要な疾患サブセット(腺癌および扁平上皮)から独立した発現レベルの範囲で、様々な細胞株が選択された(表19)。低レベルの標的発現および高レベルの標的発現に対する906-009_LNGFRの応答を調べるために、広範囲のCLDN3発現レベル(相対CLDN3および膜結合CLDN3集団の割合%に基づく)を有する12の細胞株のパネルが選択された。部分陽性集団を有する3つの細胞株、ならびに低い相対CLDN3 mRNA、膜結合CLDN3集団の0%、およびRKO KO(陰性対照として使用されたCLDN3 KO細胞株)と同様の正規化MFIに基づいて陰性と評価されるNSCLC細胞株NCI-H1703が選択された(表18)。
本願で特性評価がなされたいくつかのCRC細胞株もまた、本研究に含まれた。以下の細胞株が選択された:CLDN3 mRNAの発現が極めて低いCRC細胞株(Colo320DM)、およびCLDN3発現レベルが中程度および高いCLDN3発現NSCLC細胞株に匹敵する3つの追加細胞株(DLD1、HCT15およびHT-29)である。細胞株に対するCLDN3 CAR-T細胞の応答を研究した多くのデータがすでに存在しており、本研究ではこれらのCRC細胞株をベンチマークとして用いた。
標的細胞におけるCLDN3発現は、共培養の播種日(T細胞添加の前日)に再確認した。CLDN3タンパク質の発現レベル(図47Bおよび表18の正規化MFIとして分析)については、実験間で差異が認められた。特に、最初の細胞株スクリーニング段階において、NCI-H1650は、RKO KOよりも高い正規化CLDN3 MFIを有する部分陽性低CLDN3集団(35%、n=3)を含むことが一貫して示された(2.7対1.4、n=3)。機能実験のために標的細胞を播種した日、NCI-H1650はRKO KOで観察されたバックグラウンド未満のCLDN3レベル(正規化MFI 1.55対1.8)を発現し、CLDN3陽性はわずか2.28%であった(図54A~54J)。注目すべきは、NCI-H1650が35%CLDN3陽性であることを示した実験において、NCI-H1650は一貫してNCI-H1703未満の相対的CLDN3 mRNAレベルを有していたことである(表18)。
NSCLC細胞株による906-009_LNGFRの活性化
NSCLC細胞株に対する906-009_LNGFRの有効性を調べるために、24時間の906-009_LNGFRおよび標的細胞共培養後に、活性化因子IFNγおよびグランザイムBを定量した。このデータを3名のドナーの平均として図49A~49Bに表す。
NSCLC細胞株に対する906-009_LNGFRの有効性を調べるために、24時間の906-009_LNGFRおよび標的細胞共培養後に、活性化因子IFNγおよびグランザイムBを定量した。このデータを3名のドナーの平均として図49A~49Bに表す。
0.001dCTを超える(最高のCLDN3を発現する細胞株HT-29、0.13dCTまで)相対CLDN3 mRNA発現を有する総ての細胞株は、906-009_LNGFR CAR-T細胞を活性化し、対照レベル(UT/CD19_LNGFR共培養)を超える堅牢なIFNγおよびグランザイムB分泌をもたらした。2つの細胞株(1つはCRC、1つはNSCLC)を除く総ての細胞株では、800pg/mLを超えるレベルのグランザイムBが存在した。グランザイムBのレベルが低い両細胞株は、IFNγの分泌量も低く、CLDN3 mRNAの発現量は0.001を下回り、CLDN3タンパク質の発現量はバックグラウンドレベルであることが示された。
共培養には、以前の効力アッセイで使用されたCLDN3が同等レベル(低、中、高)のCRC細胞株が含まれた。906-009_LNGFRがCRC細胞株に応答して分泌したIFNγおよびグランザイムBのレベルは、NSCLC細胞株に対する応答よりも高くはなかった。最高レベルのCLDN3 mRNAを有するCRC細胞株であるHT-29は、最高のCLDN3 mRNAを発現するNSCLC細胞株HCC0827(IFNγ 65,415pg/ML、およびグランザイムB 3,678pg/mL)と同等レベルのIFNγおよびグランザイムB(31,139pg/mLおよび4,357pg/mL)を示した(表23)。
これらの906-009_LNGFRの応答は、標的発現細胞に特異的である。CD19_LNGFRによる、UTレベルを超えるIFNγおよびグランザイムBの分泌はなく、CLDN3陰性細胞株NCI-H1703およびRKO KOに応答した906-009_LNGFRによるこれらの因子の分泌はなかった。
発現と応答の間の関係
図3に示したデータは、低レベルのCLDN3が906-009_LNGFRによる有意な活性化応答を誘導できることを示している(IFNγとグランザイムBの分泌により定量)。どのレベルのCLDN3 mRNAで活性化応答がピークに達し、プラトーに達するかを理解するために、発現と応答の関係をモデル化した(図50A~50B)。次にこの曲線を用いて、CLDN3発現の特定レベルにおけるCD19 MBに対する倍率変化を評価した(表20および表21)。
図3に示したデータは、低レベルのCLDN3が906-009_LNGFRによる有意な活性化応答を誘導できることを示している(IFNγとグランザイムBの分泌により定量)。どのレベルのCLDN3 mRNAで活性化応答がピークに達し、プラトーに達するかを理解するために、発現と応答の関係をモデル化した(図50A~50B)。次にこの曲線を用いて、CLDN3発現の特定レベルにおけるCD19 MBに対する倍率変化を評価した(表20および表21)。
これらのモデルから、低レベルのCLDN3で、活性化因子の統計的に有意な増加が予想されることが示唆される。相対CLDN3が0.00037であっても、IFNγで10.37、グランザイムBで3.63の有意な倍率変化(対CD19_LNGFR)が評価された。モデルで使用した最高のCLDN3 mRNAレベルは0.099(HCC0827 NSCLC)細胞株であった。極めて低レベルのCLDN3を示した細胞株はわずかであったため、発現レベルが低いCD19_LNGFRに対する倍率変化を評価する統計的検出力は低かったが、それでも906-009_LNGFRがNSCLC細胞株による低レベルのCLDN3発現に反応することは明らかである。
図50Aの曲線に基づくと、相対CLDN3 mRNA発現が0.02程度でIFNγ濃度がプラトーとなった。相対CLDN3 mRNAが0.03の時、評価IFNγ分泌倍率変化はCD19_LNGFRの14594倍であり、NSCLC細胞株に対する強力な活性化応答を示した。図4Bに基づくと、グランザイムB応答はより低いCLDN3発現レベル、すなわち相対CLDN3 mRNA0.005前後の相対CLDN3発現でプラトーに達した。
NSCLC細胞株において標的細胞死の誘導における906-009_LNGFRの効力
この研究は、906-009_LNGFRが様々なNSCLC標的細胞において細胞死を誘導する能力を評価することを目的とした。アポトーシス細胞死の間、ホスファチジルセリンは外部に放出され、これはアネキシンV染色によって可視化することができる。この研究で標的細胞死を評価するために、906-009_LNGFRと標的細胞を共培養している間、アネキシンV染色を定量した。アネキシンV染色の総面積を位相画像とともに解釈し、906-009_LNGFRとの共培養後の標的細胞の存在を評価した。
この研究は、906-009_LNGFRが様々なNSCLC標的細胞において細胞死を誘導する能力を評価することを目的とした。アポトーシス細胞死の間、ホスファチジルセリンは外部に放出され、これはアネキシンV染色によって可視化することができる。この研究で標的細胞死を評価するために、906-009_LNGFRと標的細胞を共培養している間、アネキシンV染色を定量した。アネキシンV染色の総面積を位相画像とともに解釈し、906-009_LNGFRとの共培養後の標的細胞の存在を評価した。
906-009_LNGFRによって誘導された標的細胞の完全な死滅は、試験したNSCLC細胞株のいくつかで観察され、これはアネキシンV発現細胞のクラスターが存在し、目に見えるアネキシンV陰性の標的細胞が存在しないことによって決定された(CRC細胞株については図51、NSCLC細胞株については図52)。906-009_LNGFRとの共培養で標的細胞の死滅が観察された場合、これは短期間(CAR-T細胞添加後最大4日)で起こった。CLDN3発現陰性のNCI-H1703細胞株では、906-009_LNGFRとの共培養中に標的細胞の死滅は観察されなかった。
低レベルのCLDN3を発現する細胞株における906-009_LNGFRの標的細胞死誘導能を評価するために、CRC細胞株Colo320DMおよびNSCLC細胞株NCI-H1650を906-009_LNGFRとともに培養した。両細胞株で、標的細胞の部分的な死滅が観察され、これは、906-009_LNGFR共培養では、CD19_LNGFR共培養と比較してアネキシンV染色が増加し、標的細胞の数または完全性が減少することとして定義された(図53A~53B)。CRC細胞株Colo320DMでは、アネキシンV染色の増加と標的細胞数の減少を伴った殺傷は、試験した3名のドナーのうち1名のみで観察された。NSCLC細胞株NCI-H1650では、試験した3名総てのドナーで、アネキシンV染色が906-009_LNGFR共培養でCD19_LNGFR共培養より早く増加したが、標的細胞の完全性の低下が見られたのは、試験した3名のドナーのうち2名だけであった。
本研究は、906-009_LNGFR CLDN3 CAR-T細胞が扁平上皮癌および腺癌の両NSCLCサブタイプに由来する様々なCLDN3発現NSCLC細胞株に対して標的細胞死を誘導する能力を示した(表22および図51、52および53A~53B)。
CLDN3 CAR T細胞療法から利益を得る可能性のある適応症を拡大するためには、対象疾患に由来する様々な細胞株に対して堅牢な機能的応答があることを示すことが重要である。本研究では、906-009_LNGFRをNSCLC細胞株と共培養し、CLDN3 CAR-T細胞がNSCLCの治療薬として使用可能であるという証拠があるかどうかを判定することでこれを示すことを目的とした。そこで、この研究では、CLDN3レベルの異なる扁平上皮癌および腺癌のサブタイプ、転移および原発の病理判定から細胞株パネルを選択した。
フローサイトメトリーによるCLDN3タンパク質の検出には限界があるという証拠がある。第一に、部分陽性細胞株では明瞭なCLDN3陽性集団と陰性集団は観察されず、陰性対照と比較して蛍光がシフトするだけである(図54A、54C、54E、54G、54I)。第二に、機能実験当日に行われたフローサイトメトリーに基づき、CLDN3が部分的にしか陽性でないいくつかの細胞株(DLD1-36%、NCI-H1651-75%)は100%死滅した。
本試験のデータは、906-009_LNGFRの様々なNSCLC細胞株に対する効力を示している。CLDN3 FPKMが5.82を超える総ての細胞株で、標的細胞の完全な殺傷が観察された(残存する総ての標的細胞によるアネキシンVの発現)(表23)。これらの条件の総てにおいて、800pg/mLを超えるグランザイムBの分泌も認められた。グランザイムBの最低レベル(同等の実験において完全な殺傷が明らかであった)は、ドナーPR19W133916の906-009_LNGFRとのNCI-H520共培養で観察された(969pg/mL)。このことは、このレベルのグランザイムBが、総ての標的細胞においてアポトーシスに至る応答を示していることを示唆している。したがって、このレベルを超えるグランザイムBを有する総ての細胞株は(グランザイムBを介したT細胞の殺傷を本質的に回避できない限り)906-009_LNGFRによって殺傷される可能性がある。標的細胞との共培養後、969pg/mLを超えるグランザイムBのレベルは、適応症、疾患のサブタイプおよび病理判定とは無関係に観察され、したがって、おそらく相対CLDN3のレベルに関連している。
IFNγ/グランザイムBとCLDN3発現の間の関係もまた、本研究で収集されたデータを用いて、CLDN3のレベルの変化において予想される活性化因子のレベルをモデル化した。注目すべき重要な点は、低レベルのCLDN3発現で活性化応答がピークに達することである;(IFNγに対しては約0.02相対CLDN3、グランザイムBに対しては約0.005相対CLDN3)。低レベルのCLDN3 mRNAでグランザイムB分泌が頭打ちになることは完全な殺傷と相関し、グランザイムB分泌のこの明確なパターンが殺傷を示していることをさらに示唆している。
細胞株パネルに含まれた4つのCLDN3陽性CRC細胞株は、906-009_LNGFRによって同等レベルのIFNγおよびグランザイムB分泌を誘導した。HT-29(最高CLDN3発現NSCLC細胞株HCC0827での相対CLDN3の0.099に対し、0.12の相対CLDN3を発現)は、より高いレベルのIFNγは分泌されず(65,414pg/mLに対して31,138pg/mL)、同等レベルのグランザイムBを分泌した(3,678pg/mLに対して4,357pg/mL)ことから、CLDN3陽性細胞では抗原のレベルに関わらず、最高の活性化レベルに達していたことが示された。CLDN3の発現レベル(mRNAおよびタンパク質)が最も低いNSCLC細胞株およびCRC細胞株の両方で、906-009_LNGFRによるIFNγ分泌も比較的低かった。全体として、NSCLC細胞株は、同等の発現レベルのCRC細胞株によって誘導される応答と同程度に堅牢なin vitro活性化応答を誘導できることを示している。
906-009_LNGFR CAR-T細胞とNCI-H1650の共培養では、ベースラインレベルのCLDN3(0.0036相対CLDN3および0.61 FPKM)にもかかわらず、IFNγ/グランザイムBの上方制御が見られた。機能実験からの発現データに基づくと、NCI-H1650によるCLDN3タンパク質の発現は、ベースラインレベル、1.5正規化CLDN3発現よりも高くなかった。しかしながら、いくつかの共培養で明らかな活性化応答(2,525pg/mLのIFNγおよび220pg/mLのグランザイムB)と部分的な殺傷が見られた。結果に示されるように、NCI-H1650は以前、相対CLDN3が低いにもかかわらず、陰性細胞株よりも一貫して高いCLDN3タンパク質を示しており、この細胞株ではmRNAがタンパク質発現を示すものではないことを示唆している。実験間の不一致は、使用した抗体の検出下限に近づくにつれてフローサイトメトリーアッセイの信頼性が低下したためである可能性がある。また、T細胞は標的細胞プレーティングの16時間後にプレーティングされるため、データは共培養時のCLDN3発現を代表していない可能性もある。したがって、この細胞株は、活性化応答と最小限のアネキシンV発現を誘導するのに十分な、本研究で用いたフロー抗体では検出されない低レベルのCLDN3を発現している可能性がある。
NSCLC細胞株NCI-H1650の部分的殺傷応答は、標的細胞の増殖抑制と部分的アポトーシス(アネキシンV発現により確認)の減少により特徴付けられた。これは、完全に死滅した細胞株(グランザイムBが969pg/mL以上)と比較して、グランザイムBの分泌の減少(220pg/mL)と相関していた。この部分的殺傷応答は、フローサイトメトリーによる検出限界ではCLDN3タンパク発現が低いが、NCI-H1703よりもCLDN3 mRNAが高いCRC細胞株Colo320DMと同様であった。部分的殺傷は1名のドナー(IFNγとグランザイムB濃度が最も高い)で観察され、細胞株の増殖が続いた。このことから、906-009_LNGFR CAR-T細胞の応答低下は、適応症に依存しないことが示唆された。
要約すると、NSCLC細胞株は堅牢な活性化応答(CD19に対する有意なグランザイムBおよびIFNγの分泌は、0.00037相対CLDN3という低レベルで評価された)および強力な殺傷応答(相対CLDN3が0.0038を超える細胞株では100%の細胞死)を誘導した。活性化と殺傷は、病理判定および疾患サブセットとは無関係に、低レベルのCLDN3で観察された。CRCとNSCLC細胞株でCLDN3の発現レベルが同等であった場合、同様の活性化と殺傷応答が見られた。これらのCRC細胞株については、CLDN3 CAR-T細胞の有効性を示す広範なデータセットがすでに存在しており、NSCLCとベンチマークに対する同様の応答は、このデータセットをさらに検証するものである。2つの重要なNSCLCサブセット(腺癌および扁平上皮癌)のNSCLC細胞株で標的細胞死が誘導され、このことは、906-009_LNGFR CAR-T細胞は、異なる疾患サブタイプに由来する様々なNSCLC細胞株に対して有効であることが示された。
また、CLDN3の発現と活性化因子の分泌との間に、IFNγとグランザイムBで異なる関係が見られた。これらの活性化因子のレベルは、CLDN3の発現レベルが低いとき(実験当日、それぞれCLDN3相対値0.02 dCTおよび0.005 dCT)にピークを示し、この適応症における906-009_LNGFR CAR-T細胞のCLDN3発現細胞株に対する感受性を示した。相対CLDN3 mRNAが0.0008以下では、限定的な活性化と細胞傷害性応答も観察され、そこでは部分的な殺傷のみが誘導され、より低レベルのIFNγおよびグランザイムBが検出された。
全体として、CLDN3を高レベルおよび低レベルで発現する様々なNSCLC細胞株が906-009_LNGFR CAR-T細胞を活性化し、標的細胞死につながることが確認され、NSCLCがこの療法の対象適応症となり得ることが示唆された。
実施例13:CLDN3エピトープマッピング
本研究では、CLDN3 CARエピトープの評価に906-009_LNGFRを使用した。「906-009_LNGFR」は、「SO-CD20-906_009」CLDN3 CAR-T細胞と同じscFv、ヒンジ、シグナル伝達部分、および共刺激ドメインを含むが、CD20ドメインは含まず、LNGFRタグを含む。CLDN3結合エレメントは変わらず、2つの分子は同等の機能を有することが証明されている。野生型残基をアラニンで置換した種々のCLDN3変異体を発現するツールRKO標的細胞を作製した。906-009_LNGFRの活性化は、変異体を発現するRKO標的細胞株との共培養後のIFNγ放出によって評価した。さらに、906-009_LNGFRのscFvを含んでなるモノクローナル抗体型の906-mAbをフローサイトメトリーに用いて、細胞株への結合を評価した。
本研究では、CLDN3 CARエピトープの評価に906-009_LNGFRを使用した。「906-009_LNGFR」は、「SO-CD20-906_009」CLDN3 CAR-T細胞と同じscFv、ヒンジ、シグナル伝達部分、および共刺激ドメインを含むが、CD20ドメインは含まず、LNGFRタグを含む。CLDN3結合エレメントは変わらず、2つの分子は同等の機能を有することが証明されている。野生型残基をアラニンで置換した種々のCLDN3変異体を発現するツールRKO標的細胞を作製した。906-009_LNGFRの活性化は、変異体を発現するRKO標的細胞株との共培養後のIFNγ放出によって評価した。さらに、906-009_LNGFRのscFvを含んでなるモノクローナル抗体型の906-mAbをフローサイトメトリーに用いて、細胞株への結合を評価した。
906-009_LNGFRのエピトープを同定するために、in silicoタンパク質構造解析を行い、残基表面の接近性を予測した。このデータを用いて、野生型の候補残基をアラニンで置換した種々の変異型CLDN3を発現するツールRKO CLDN3標的細胞を作製した。変異はCLDN3の細胞外ループ1と2(ECL-1およびECL-2)の両方にわたって生じた。
エピトープは、フローサイトメトリーを用いてRKO KO標的細胞への906-mAbの結合を測定することにより決定した。CAR Tの活性化は、3名の健常ドナーから産生された906-009_LNGFRとRKO KO標的細胞との共培養後のIFNγ分泌によって評価した。変異が906-009_LNGFRのエピトープ内に存在する場合、RKO KO CLDN3野生型(WT)細胞と比較して、結合および活性化の低下、したがって906-mAbおよびIFNγシグナルの低下が予想される。
906-mAbの結合は、N38AおよびE153A変異標的細胞では、WT CLDN3を発現するRKO細胞と比較して有意に減少した。906-009_LNGFRをこれらの変異体と共培養すると、WT CLDN3を発現するRKO細胞と比較して、24時間後のIFNγ放出も有意に減少した。このデータは、アミノ酸N38およびE153が906-009_LNGFRの結合と活性化に重要であり、したがって、CAR結合エピトープの一部であることを示唆している。データはまた、906-009_LNGFRエピトープが非線状であり、CLDN3タンパク質の細胞外ループ1(N38)および細胞外ループ2(E153)の両方にわたっていることを示している(例えば、配列番号13を参照)。
材料および方法
タンパク質構造解析
細胞株作製のためのCLDN3変異を選択するために、タンパク質構造解析を実施した。タンパク質配列は、CCG(Chemical Computing Group)MOE(Molecular Operating Environment)2018.01または2019.0101で、手動または自動MOE Align機能を用いてアラインした。タンパク質結晶構造は、CCG MOE 2018.01を用いて互いに重ね合わせた。構造中の非クローディン鎖を削除し、複数のクローディン鎖が存在する場合は、重ね合わせる前に別個のタグに分離した。残基表面の接近性は、CCG MOE 2018.01または2019.0101のResidue Properties機能を使用して計算した。複数の異なる重ね合わせ構造が使用された場合、出力はMicrosoft Excelで分析した。CCG MOEで生成された自動配列アライメントを使用して、関連する表面接近性データとともに、Excelでタンパク質配列を手動でアラインした。平均「ASA(A^2)」[表面接近可能な面積]および「Exposure(%)」[Gly-X-Glyトリペプチド内の残基に対する表面接近性パーセンテージ]の平均値は関連する構造間で平均をとり、露出(>36%)または部分的露出(>9%)のいずれかの注釈をつけた。タンパク質の相同性モデリングは、CCG MOE 2019.0101 Homology Model関数をデフォルトパラメーターで用いて行った。
タンパク質構造解析
細胞株作製のためのCLDN3変異を選択するために、タンパク質構造解析を実施した。タンパク質配列は、CCG(Chemical Computing Group)MOE(Molecular Operating Environment)2018.01または2019.0101で、手動または自動MOE Align機能を用いてアラインした。タンパク質結晶構造は、CCG MOE 2018.01を用いて互いに重ね合わせた。構造中の非クローディン鎖を削除し、複数のクローディン鎖が存在する場合は、重ね合わせる前に別個のタグに分離した。残基表面の接近性は、CCG MOE 2018.01または2019.0101のResidue Properties機能を使用して計算した。複数の異なる重ね合わせ構造が使用された場合、出力はMicrosoft Excelで分析した。CCG MOEで生成された自動配列アライメントを使用して、関連する表面接近性データとともに、Excelでタンパク質配列を手動でアラインした。平均「ASA(A^2)」[表面接近可能な面積]および「Exposure(%)」[Gly-X-Glyトリペプチド内の残基に対する表面接近性パーセンテージ]の平均値は関連する構造間で平均をとり、露出(>36%)または部分的露出(>9%)のいずれかの注釈をつけた。タンパク質の相同性モデリングは、CCG MOE 2019.0101 Homology Model関数をデフォルトパラメーターで用いて行った。
CLDN3変異標的細胞株の作製
MILLIPORE SIGMAは、CLDN3 WTまたはCLDN3一点アミノ酸変異体(本明細書では「RKO KO標的細胞」と呼ぶ)およびRKO CLDN3 KO細胞(本明細書では「RKO KO」と呼ぶ)のAAVS1遺伝子座におけるGFPの発現を駆動するEF1αプロモーターをコードする15種類のカセットの標的組み込みを用いて、合計15種類のモノクローナル細胞株を作製した。細胞は使用前に-150℃で保存した。
MILLIPORE SIGMAは、CLDN3 WTまたはCLDN3一点アミノ酸変異体(本明細書では「RKO KO標的細胞」と呼ぶ)およびRKO CLDN3 KO細胞(本明細書では「RKO KO」と呼ぶ)のAAVS1遺伝子座におけるGFPの発現を駆動するEF1αプロモーターをコードする15種類のカセットの標的組み込みを用いて、合計15種類のモノクローナル細胞株を作製した。細胞は使用前に-150℃で保存した。
抗CLDN 3 906-mAbの作製
抗CLDN3 906-mAbは実験N65028-27と同様に作製し、BIORAD社で外部によりPEコンジュゲートを作製した。
抗CLDN3 906-mAbは実験N65028-27と同様に作製し、BIORAD社で外部によりPEコンジュゲートを作製した。
906-009_LNGFRおよびUT-T細胞の生産
T細胞は、前節で概説したように生産し、均一化した。簡単に述べると、CD4/CD8 T細胞をヒト全血から単離し、形質導入し、拡大培養した。細胞は、凍結保存前に30%の形質導入効率に均一化し、-150℃で保存した。
T細胞は、前節で概説したように生産し、均一化した。簡単に述べると、CD4/CD8 T細胞をヒト全血から単離し、形質導入し、拡大培養した。細胞は、凍結保存前に30%の形質導入効率に均一化し、-150℃で保存した。
RKO KO標的細胞株の培養
細胞は、10%FBS、1%GLUTAMAXおよび1%ピルビン酸ナトリウムを含むRPMI中で培養した。細胞は、共培養の設定と同じ日にフローサイトメトリーを用いて分析した。
細胞は、10%FBS、1%GLUTAMAXおよび1%ピルビン酸ナトリウムを含むRPMI中で培養した。細胞は、共培養の設定と同じ日にフローサイトメトリーを用いて分析した。
共培養およびフローのためのRKO KO標的細胞株の準備
総ての細胞は、10%FBS、1%GLUTAMAXおよび1%ピルビン酸ナトリウムを含むRPMI中に播種した。陰性対照細胞株としてRKO KO細胞(CLDN3陰性、所内作製)を用い、陽性対照細胞株としてSIGMA社製のRKO KO CLDN3 WT細胞を用いた。T75フラスコから培地を除去し、フラスコをPBSで洗浄した後、フラスコあたり3mLのtrypLEを添加した。細胞を5分以上放置せず、フラスコを叩いて細胞をはずした。TryplEを不活性化するために、フラスコあたり9mLの培地を添加し、NUCLEOCOUNTER NC-250を用いて細胞の計数を行った。プレーティングに必要な細胞量をファルコンチューブに移し、400×gで5分間遠心分離した。上清を除去し、細胞を終濃度が3×105細胞/mLになるようにプレーティング培地に最懸濁させた。細胞を96ウェル平底プレートに100μL中3×104細胞/ウェルに3反復で播種し、37℃、5%CO2で1時間インキュベートするとともに、共培養のためのT細胞を準備した。フローサイトメトリー用に、1×105細胞を96ウェルV底プレートに2反復で播種した。
総ての細胞は、10%FBS、1%GLUTAMAXおよび1%ピルビン酸ナトリウムを含むRPMI中に播種した。陰性対照細胞株としてRKO KO細胞(CLDN3陰性、所内作製)を用い、陽性対照細胞株としてSIGMA社製のRKO KO CLDN3 WT細胞を用いた。T75フラスコから培地を除去し、フラスコをPBSで洗浄した後、フラスコあたり3mLのtrypLEを添加した。細胞を5分以上放置せず、フラスコを叩いて細胞をはずした。TryplEを不活性化するために、フラスコあたり9mLの培地を添加し、NUCLEOCOUNTER NC-250を用いて細胞の計数を行った。プレーティングに必要な細胞量をファルコンチューブに移し、400×gで5分間遠心分離した。上清を除去し、細胞を終濃度が3×105細胞/mLになるようにプレーティング培地に最懸濁させた。細胞を96ウェル平底プレートに100μL中3×104細胞/ウェルに3反復で播種し、37℃、5%CO2で1時間インキュベートするとともに、共培養のためのT細胞を準備した。フローサイトメトリー用に、1×105細胞を96ウェルV底プレートに2反復で播種した。
T細胞の解凍および標的細胞との共培養
T細胞(-150℃で保存)を37℃に解凍し、10mLの加温したプレーティング培地に滴下した。細胞を400×gで5分間遠心分離し、上清を除去し、5mLのプレーティング培地に再懸濁させた。細胞をNUCLEOCOUNTER NC-250を用いて計数した。細胞を標的細胞の上に9×104細胞/ウェルで播種し、標的細胞:形質導入T細胞の比率を1:1にした。共培養プレートを37℃、5%CO2で24時間インキュベートした。
T細胞(-150℃で保存)を37℃に解凍し、10mLの加温したプレーティング培地に滴下した。細胞を400×gで5分間遠心分離し、上清を除去し、5mLのプレーティング培地に再懸濁させた。細胞をNUCLEOCOUNTER NC-250を用いて計数した。細胞を標的細胞の上に9×104細胞/ウェルで播種し、標的細胞:形質導入T細胞の比率を1:1にした。共培養プレートを37℃、5%CO2で24時間インキュベートした。
フローサイトメトリー
前節に記載したように、RKO KO標的細胞をフローサイトメトリー用に播種した。ウェルにフローバッファー(PBS+2%FBS+2mM EDTA+0.05%アジ化ナトリウム)を載せ、プレートを300×gで5分間遠心分離した。軽く叩いて上清を除去し、細胞を150μLのフローバッファーに再懸濁させた。プレートを300×gで5分間遠心分離した。軽く叩いて上清を除去し、細胞を50μLのIgGブロックに1:100で再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを上記のように2回洗浄した。フローバッファーで希釈した抗体(総て1:300希釈)50μL、またはフローバッファー単独(非染色対照)に細胞を再懸濁させた。細胞を室温で30分間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μLのフローバッファーで2回洗浄した。次に細胞を、生/死染色としてDAPIを1:200の濃度で含む100μLのフローバッファーに再懸濁させた。すぐに細胞をCYTOFLEXSに流した。細胞は10,000個の生細胞(全細胞>単一細胞>生細胞に基づく)を停止条件として、速い流速で取得した。
前節に記載したように、RKO KO標的細胞をフローサイトメトリー用に播種した。ウェルにフローバッファー(PBS+2%FBS+2mM EDTA+0.05%アジ化ナトリウム)を載せ、プレートを300×gで5分間遠心分離した。軽く叩いて上清を除去し、細胞を150μLのフローバッファーに再懸濁させた。プレートを300×gで5分間遠心分離した。軽く叩いて上清を除去し、細胞を50μLのIgGブロックに1:100で再懸濁させ、室温で10分間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを上記のように2回洗浄した。フローバッファーで希釈した抗体(総て1:300希釈)50μL、またはフローバッファー単独(非染色対照)に細胞を再懸濁させた。細胞を室温で30分間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを150μLのフローバッファーで2回洗浄した。次に細胞を、生/死染色としてDAPIを1:200の濃度で含む100μLのフローバッファーに再懸濁させた。すぐに細胞をCYTOFLEXSに流した。細胞は10,000個の生細胞(全細胞>単一細胞>生細胞に基づく)を停止条件として、速い流速で取得した。
MSD
共培養プレートを400×gで5分間遠心分離し、上清を96ウェルV底プレートに移し、MSD分析まで-80℃で保存した。IFNγ MSDアッセイは、製造者の指示に従って実施した。上清を室温まで解凍し、希釈液2で適宜希釈した。V-Plex MSDプレートは、プレート洗浄器を用いて150μLのPBS+0.05%Tween(Sodexo)で3回洗浄した。ヒトIFNγキャリブレーターを1000μLの希釈液2で再構成し、室温で15分間平衡化し、短時間ボルテックスで撹拌した。希釈液2を用いて1:4連続希釈を行い、ブランクとして希釈液2のみを含む8点検量線を作製した。各プレートに50μLのキャリブレーターと関連サンプルを入れ、密封し、室温で2時間振盪しながらインキュベートした。前述のようにプレートを洗浄した。検出抗体を希釈剤3(1:50)で希釈し、25μLを各ウェルに加えた。プレートを密封し、室温で振盪しながら2時間インキュベートした。前述のようにプレートを洗浄し、150μLの2倍リードバッファーTを各ウェルに加えた後、MSD Sector 600イメージャーで読み取った。
共培養プレートを400×gで5分間遠心分離し、上清を96ウェルV底プレートに移し、MSD分析まで-80℃で保存した。IFNγ MSDアッセイは、製造者の指示に従って実施した。上清を室温まで解凍し、希釈液2で適宜希釈した。V-Plex MSDプレートは、プレート洗浄器を用いて150μLのPBS+0.05%Tween(Sodexo)で3回洗浄した。ヒトIFNγキャリブレーターを1000μLの希釈液2で再構成し、室温で15分間平衡化し、短時間ボルテックスで撹拌した。希釈液2を用いて1:4連続希釈を行い、ブランクとして希釈液2のみを含む8点検量線を作製した。各プレートに50μLのキャリブレーターと関連サンプルを入れ、密封し、室温で2時間振盪しながらインキュベートした。前述のようにプレートを洗浄した。検出抗体を希釈剤3(1:50)で希釈し、25μLを各ウェルに加えた。プレートを密封し、室温で振盪しながら2時間インキュベートした。前述のようにプレートを洗浄し、150μLの2倍リードバッファーTを各ウェルに加えた後、MSD Sector 600イメージャーで読み取った。
データ解析:フローサイトメトリー
フローサイトメトリーデータはFLOWJOを用いて解析し、さらにMicrosoft excelおよびRStudioで解析した。906-mAbの結合は、無染色の対照にゲートを設定したPE陽性細胞として決定され、一方、GFP発現は、GFP陰性RKO KO対照細胞株にゲートを設定したFITC陽性細胞として決定された。ゲートは全細胞>単一細胞>生細胞>906-mAb-PE陽性細胞内に設定した(図55A)。PE陽性細胞の%(生細胞の%)および蛍光強度中央値(MFI)の統計値をFLOWJOで計算し、さらなる解析のためにMicrosoft Excelにエクスポートした。統計解析はRバージョン3.6.3で行った。簡単に述べると、MFIをlog10変換し、細胞株の固定効果とプレートのランダム効果を持つ混合モデルを使用し、一方、親%は細胞株の固定効果とプレートのランダム効果を持つ混合モデルで、線形スケールで解析した。
フローサイトメトリーデータはFLOWJOを用いて解析し、さらにMicrosoft excelおよびRStudioで解析した。906-mAbの結合は、無染色の対照にゲートを設定したPE陽性細胞として決定され、一方、GFP発現は、GFP陰性RKO KO対照細胞株にゲートを設定したFITC陽性細胞として決定された。ゲートは全細胞>単一細胞>生細胞>906-mAb-PE陽性細胞内に設定した(図55A)。PE陽性細胞の%(生細胞の%)および蛍光強度中央値(MFI)の統計値をFLOWJOで計算し、さらなる解析のためにMicrosoft Excelにエクスポートした。統計解析はRバージョン3.6.3で行った。簡単に述べると、MFIをlog10変換し、細胞株の固定効果とプレートのランダム効果を持つ混合モデルを使用し、一方、親%は細胞株の固定効果とプレートのランダム効果を持つ混合モデルで、線形スケールで解析した。
データ解析:IFNγ放出のMSD解析
MSDデータはMSD WORKBENCHソフトウエアを用いて解析した。標準物質と未知物質を各MSDプレートの関連ウェルに割り当てた。キャリブレーターからの生シグナルは、ソフトウエアによって、1/y2重み付け関数を持つ4パラメーターロジスティックモデル(またはシグモイド用量反応)を用いて標準曲線を作成するために使用された。未知サンプルは相対標準曲線から補間し、定義された希釈係数を乗じて、pg/mLを単位とするIFNγの「計算濃度」を算出した。これらの値を統計解析と表示用のデータプロットのためにMicrosoft Excelにエクスポートした。サイトカイン放出はlog10変換し、CAR、細胞株、およびそれらの相互作用に関して固定効果を用いる混合モデルを使用した。プレートおよびドナーに関してランダム効果を使用した。
MSDデータはMSD WORKBENCHソフトウエアを用いて解析した。標準物質と未知物質を各MSDプレートの関連ウェルに割り当てた。キャリブレーターからの生シグナルは、ソフトウエアによって、1/y2重み付け関数を持つ4パラメーターロジスティックモデル(またはシグモイド用量反応)を用いて標準曲線を作成するために使用された。未知サンプルは相対標準曲線から補間し、定義された希釈係数を乗じて、pg/mLを単位とするIFNγの「計算濃度」を算出した。これらの値を統計解析と表示用のデータプロットのためにMicrosoft Excelにエクスポートした。サイトカイン放出はlog10変換し、CAR、細胞株、およびそれらの相互作用に関して固定効果を用いる混合モデルを使用した。プレートおよびドナーに関してランダム効果を使用した。
結果
変異株細胞株の作製の選択のためのタンパク質構造解析
どのアミノ酸をアラニンに変異させるかの優先順位を決定するために、in silicoタンパク質構造解析を行った。アミノ酸の優先順位付けは、906-009_LNGFR結合エピトープの一部となる可能性が最も高いアミノ酸を選択する目的で表面接近性予測に基づいた。解析は、その後の各タンパク質解析に情報を提供する助けとするために、予備的なin vitro実験を用いて順次行った(データは示されていない)。
変異株細胞株の作製の選択のためのタンパク質構造解析
どのアミノ酸をアラニンに変異させるかの優先順位を決定するために、in silicoタンパク質構造解析を行った。アミノ酸の優先順位付けは、906-009_LNGFR結合エピトープの一部となる可能性が最も高いアミノ酸を選択する目的で表面接近性予測に基づいた。解析は、その後の各タンパク質解析に情報を提供する助けとするために、予備的なin vitro実験を用いて順次行った(データは示されていない)。
解析1
ヒトCLDN4(PDB 5B2G)、マウスCLDN15(PDB 4P79)およびマウスCLDN19(PDB 3X29)のタンパク質結晶構造をCCG MOE 2018.01でアラインして重ね合わせ、CLDN4鎖のみ、または全構造にわたって平均ASAと表面露出率を計算し、アラインしたCLDN3タンパク質配列にマッピングした。表面接近性予測は、アラニンスキャニング変異誘発のためのCLDN3残基を選択するために使用され、最初に[1]CLDN4鎖にわたって「露出」、[2]総ての構造にわたって追加の「露出」残基、[3]CLDN4鎖にわたって「部分的露出」、および[4]総ての構造にわたって追加の「部分的露出」残基に分類された。線状ペプチドスキャンにより、従前に、細胞外ループ2(ECL2)がエピトープの一部である可能性が同定されたので、さらにこの情報を視覚的に用いて、アラニンスキャニング変異誘発のための「露出」残基の優先順位付けを以下に列挙するように行った。
1.空間的に関連のあるECL2残基:Phe146、Tyr147、Pro149、Leu150、Pro152およびGlu153
2.空間的に関連のあるECL1ループ1残基:Ile35、Gly36、Ser37、Asn38、Ile40およびThr41
3.空間的に関連のあるECL1ループ3残基:Asp67、Ser68、Leu69、Leu70、Ala71、Leu72、Pro73およびGln74
4.ECL1ループ2および空間的に関連の薄い付加的ECL1/2残基:Ser57、Thr58、Gly59、Gln60、Met61、Gln62、Cys63、Lys64、Val65、Gln77、Ala78、Asn140、Arg144、Lys156およびGlu158
ヒトCLDN4(PDB 5B2G)、マウスCLDN15(PDB 4P79)およびマウスCLDN19(PDB 3X29)のタンパク質結晶構造をCCG MOE 2018.01でアラインして重ね合わせ、CLDN4鎖のみ、または全構造にわたって平均ASAと表面露出率を計算し、アラインしたCLDN3タンパク質配列にマッピングした。表面接近性予測は、アラニンスキャニング変異誘発のためのCLDN3残基を選択するために使用され、最初に[1]CLDN4鎖にわたって「露出」、[2]総ての構造にわたって追加の「露出」残基、[3]CLDN4鎖にわたって「部分的露出」、および[4]総ての構造にわたって追加の「部分的露出」残基に分類された。線状ペプチドスキャンにより、従前に、細胞外ループ2(ECL2)がエピトープの一部である可能性が同定されたので、さらにこの情報を視覚的に用いて、アラニンスキャニング変異誘発のための「露出」残基の優先順位付けを以下に列挙するように行った。
1.空間的に関連のあるECL2残基:Phe146、Tyr147、Pro149、Leu150、Pro152およびGlu153
2.空間的に関連のあるECL1ループ1残基:Ile35、Gly36、Ser37、Asn38、Ile40およびThr41
3.空間的に関連のあるECL1ループ3残基:Asp67、Ser68、Leu69、Leu70、Ala71、Leu72、Pro73およびGln74
4.ECL1ループ2および空間的に関連の薄い付加的ECL1/2残基:Ser57、Thr58、Gly59、Gln60、Met61、Gln62、Cys63、Lys64、Val65、Gln77、Ala78、Asn140、Arg144、Lys156およびGlu158
解析2
アラニンスキャニング変異誘発により、ECL2内のGlu153残基がエピトープの一部である可能性が同定された。ヒトCLDN3のホモロジーモデルは、ヒトCLDN4(PDB 5B2G)を鋳型として用いて作製された。ECL1の2つの表面露出の高い領域(残基35~42および57~61)について平均ASAと露出パーセントを計算し、アラニンスキャニング出力からのECL2への近接性と組み合わせて、アラニンスキャニング変異誘発のためのこれらECL1残基を、Ser37、Asn38、Gly36、Ile35、Ile40、Thr41、Ser57、Thr58、Gly59、Gln60からMet61の順に優先順位付けするために用いた。
アラニンスキャニング変異誘発により、ECL2内のGlu153残基がエピトープの一部である可能性が同定された。ヒトCLDN3のホモロジーモデルは、ヒトCLDN4(PDB 5B2G)を鋳型として用いて作製された。ECL1の2つの表面露出の高い領域(残基35~42および57~61)について平均ASAと露出パーセントを計算し、アラニンスキャニング出力からのECL2への近接性と組み合わせて、アラニンスキャニング変異誘発のためのこれらECL1残基を、Ser37、Asn38、Gly36、Ile35、Ile40、Thr41、Ser57、Thr58、Gly59、Gln60からMet61の順に優先順位付けするために用いた。
解析3
さらなるアラニンスキャニング変異誘発は、エピトープの一部である可能性のあるECL1内の残基Asn 38をさらに同定した。この情報をCCG MOE 2019.0101のCLDN3ホモロジーモデルにマッピングし、以前の変異誘発データと組み合わせて、以下に示すように、さらなるアラニンスキャニング変異誘発のためのさらなる残基の視覚的選択のために使用した。
1.ECL2:Phe146、Tyr147およびGln155
2.ECL1:Gln43、Ile45、Gln56、Leu70およびAla71
さらなるアラニンスキャニング変異誘発は、エピトープの一部である可能性のあるECL1内の残基Asn 38をさらに同定した。この情報をCCG MOE 2019.0101のCLDN3ホモロジーモデルにマッピングし、以前の変異誘発データと組み合わせて、以下に示すように、さらなるアラニンスキャニング変異誘発のためのさらなる残基の視覚的選択のために使用した。
1.ECL2:Phe146、Tyr147およびGln155
2.ECL1:Gln43、Ile45、Gln56、Leu70およびAla71
解析4
ヒトクローディン3、4、5、6、8、9および17のタンパク質配列は、CCG MOE 2019.0101で、手動でアラインした。CLDN4はCAR-T IFNγアッセイで小さなシグナルを示すが、列挙された残りのクローディンはいずれもIFNγシグナルを示さない。したがって、CLDN3と後者のクローディンファミリーメンバーの間で異なる残基だけの、観察されたシグナルの欠如の原因である可能性がある。CLDN3の細胞外ループ内で、(1)CLDN4と異なる残基、または(2)他のCLDN配列(CLDN4以外)のいずれかと異なる残基を独立にCLDN3のホモロジーモデルにマッピングした。しかしながら、これらの後者の残基を、CAR-Tの結合/効力に効果を示す以前の変異の位置と組み合わせて、アラインメントおよび構造について分析したが、アラニン変異誘発のための明らかなさらなる残基位置を同定することはできなかった。
ヒトクローディン3、4、5、6、8、9および17のタンパク質配列は、CCG MOE 2019.0101で、手動でアラインした。CLDN4はCAR-T IFNγアッセイで小さなシグナルを示すが、列挙された残りのクローディンはいずれもIFNγシグナルを示さない。したがって、CLDN3と後者のクローディンファミリーメンバーの間で異なる残基だけの、観察されたシグナルの欠如の原因である可能性がある。CLDN3の細胞外ループ内で、(1)CLDN4と異なる残基、または(2)他のCLDN配列(CLDN4以外)のいずれかと異なる残基を独立にCLDN3のホモロジーモデルにマッピングした。しかしながら、これらの後者の残基を、CAR-Tの結合/効力に効果を示す以前の変異の位置と組み合わせて、アラインメントおよび構造について分析したが、アラニン変異誘発のための明らかなさらなる残基位置を同定することはできなかった。
解析5
CCG MOE 2019.0101を利用してCLDN3ホモロジーモデルにマッピングされた総てのアラニンスキャニング変異誘発データのさらなる視覚的検査を用い、変異誘発のための3つの追加残基を選択した:Ala154、Phe34およびArg157。最終的なRKO KO CLDN3変異細胞は、前節に記載したように、このタンパク質構造解析に基づいて作製した。
CCG MOE 2019.0101を利用してCLDN3ホモロジーモデルにマッピングされた総てのアラニンスキャニング変異誘発データのさらなる視覚的検査を用い、変異誘発のための3つの追加残基を選択した:Ala154、Phe34およびArg157。最終的なRKO KO CLDN3変異細胞は、前節に記載したように、このタンパク質構造解析に基づいて作製した。
906-mAbおよび抗hCLDN3結合のフローサイトメトリー分析
CAR T結合に対するCLDN3変異の影響を評価するため、906-009_LNGFR結合ドメインを含んでなるscFvのモノクローナル抗体型(906-mAbとして知られる)のRKO KO標的細胞への結合をフローサイトメトリーにより評価した。解析のための細胞株には、CLDN3ノックアウトであるRKO KO(陰性対照として含まれる)、RKO KO CLDN3変異細胞(様々な一アミノ酸CLDN3変異を有する)、およびRKO KO CLDN3 WT細胞(陽性対照)が含まれた。RKO KO CLDN3変異細胞株は、前節で概説したように選択および作製した。
CAR T結合に対するCLDN3変異の影響を評価するため、906-009_LNGFR結合ドメインを含んでなるscFvのモノクローナル抗体型(906-mAbとして知られる)のRKO KO標的細胞への結合をフローサイトメトリーにより評価した。解析のための細胞株には、CLDN3ノックアウトであるRKO KO(陰性対照として含まれる)、RKO KO CLDN3変異細胞(様々な一アミノ酸CLDN3変異を有する)、およびRKO KO CLDN3 WT細胞(陽性対照)が含まれた。RKO KO CLDN3変異細胞株は、前節で概説したように選択および作製した。
906-mAbは、RKO KO CLDN3 WT細胞株および総てのRKO KO CLDN3変異細胞株と結合(PE-MFIで表される)を示したが、N38AおよびE153A変異細胞株は例外で、これらはWTと比較して906-mAb-PE MFIおよび906-mAb-PE陽性集団%に有意な減少を示した(図55B、55C、55D;表24、25)。予想通り、906-mAbはRKO KO陰性対照細胞株には結合しなかった。
GFP発現はRKO KO CLDN3 WT細胞株および変異細胞株で同等のままであり(図55B)、906-mAb結合の違いは、CLDN3タンパク質の総発現量の違いによるものではないことを示唆している。
これらのデータは、CLDN3タンパク質のN38残基およびE153残基の変異が906-mAbの結合能を低下させることを示し、これらのアミノ酸が906-009_LNGFR結合エピトープに関与していることを示唆している。
906-009_LNGFRとRKO標的細胞株の共培養後のIFNγサイトカイン分泌
サイトカイン分泌は抗原の会合に対するT細胞応答の一部であり、IFNγ放出の検出を用いて、CAR Tの活性化に対するCLDN3変異の影響を決定した。906-009_LNGFRとRKO KO標的細胞を24時間共培養した後、IFNγサイトカイン放出を測定した。予想通り、906-009_LNGFRとRKO KO細胞(CLDN3陰性)との共培養は、T細胞単独対照のレベルを上回るIFNγを誘導しなかった(データは示されていない)。IFNγ分泌は、906-009_LNGFRとN38AおよびE153A変異細胞株との共培養後にのみ、WTと比較して有意に減少した(両変異体について倍率変化は0.01倍、P<0.001)。データは、一致するドナーの非形質導入T細胞との共培養におけるIFNγ分泌に対して正規化した(図56;表26)。S42A、P152AおよびQ155A変異細胞株との共培養は、WTと比較してIFNγ分泌にわずかではあるが有意な増加をもたらした(p<0.05)(表26)。しかしながら、これらの変異体の906-mAb-PE陽性細胞集団%は、WT細胞と比較して有意な減少はなく、また、これらの変異細胞との共培養後にも906-009_LNGFR IFNγの放出に有意な減少は見られなかったことから、MFIに関するこれらの観察が生物学的に関連しているとは考えにくい。これらのデータは、CLDN3(例えば、配列番号13参照)タンパク質の残基N38およびE153の変異が、906-009_LNGFRが標的細胞によって活性化される能力の低下を引き起こすことを示唆している。
サイトカイン分泌は抗原の会合に対するT細胞応答の一部であり、IFNγ放出の検出を用いて、CAR Tの活性化に対するCLDN3変異の影響を決定した。906-009_LNGFRとRKO KO標的細胞を24時間共培養した後、IFNγサイトカイン放出を測定した。予想通り、906-009_LNGFRとRKO KO細胞(CLDN3陰性)との共培養は、T細胞単独対照のレベルを上回るIFNγを誘導しなかった(データは示されていない)。IFNγ分泌は、906-009_LNGFRとN38AおよびE153A変異細胞株との共培養後にのみ、WTと比較して有意に減少した(両変異体について倍率変化は0.01倍、P<0.001)。データは、一致するドナーの非形質導入T細胞との共培養におけるIFNγ分泌に対して正規化した(図56;表26)。S42A、P152AおよびQ155A変異細胞株との共培養は、WTと比較してIFNγ分泌にわずかではあるが有意な増加をもたらした(p<0.05)(表26)。しかしながら、これらの変異体の906-mAb-PE陽性細胞集団%は、WT細胞と比較して有意な減少はなく、また、これらの変異細胞との共培養後にも906-009_LNGFR IFNγの放出に有意な減少は見られなかったことから、MFIに関するこれらの観察が生物学的に関連しているとは考えにくい。これらのデータは、CLDN3(例えば、配列番号13参照)タンパク質の残基N38およびE153の変異が、906-009_LNGFRが標的細胞によって活性化される能力の低下を引き起こすことを示唆している。
本研究の目的は、906-009_LNGFRの結合と活性化に必要なアミノ酸残基を決定することにより、906-009_LNGFRエピトープを同定することであった。ツール細胞株は、CLDN3の両方の細胞外ループにわたって、単一アミノ酸をアラニンに変異させることによって作製した。フローサイトメトリーは、これらの変異のどれがCAR結合(906-009_LNGFR scFv結合ドメインのモノクローナル抗体型である906-mAbの結合により測定)を低下させるかを同定するために使用し、一方、変異細胞株とCAR Tを共培養した後のIFNγ分泌の評価は、変異がCAR Tの活性化を低下させるかどうかを決定するために使用した。
試験した変異のうち、CLDN3のアミノ酸残基N38およびE153の変異のみが906-mAbの結合の有意な減少をもたらした。これらの変異はまた、906-009_LNGFRの活性化にももっぱら有意な減少を引き起こした。これらのデータを総合すると、N38残基とE153残基は906-009_LNGFR(およびSO-CD20-906_009)結合エピトープの一部であり、906-009_LNGFR標的の結合とその後の活性化に重要であることが示唆される。これらのデータはまた、CARエピトープがCLDN3タンパク質のECL-1(N38)およびECL-2(E153)の両方にわたる非線状で不連続なものであることを示している。
全体として、本研究のデータは、N38残基とE153残基が変異している場合、906-009_LNGFR(およびSO-CD20-906_009)の活性化と結合の両方が減少することを示し、これらのアミノ酸がCLDN3 CARエピトープにおいて重要であるという強い証拠を示している。
本明細書で本発明の好ましい実施形態を示し、説明してきたが、このような実施形態は例示のためにのみ提供されることは当業者には明らかであろう。多数の変形、変更、および置換が、本発明から逸脱することなく、当業者が想起するであろう。本発明を実施する上で本明細書に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替が採用され得ることが理解されるべきである。
配列表
配列番号1:906 CDRH1
NYWVH
配列番号1:906 CDRH1
NYWVH
配列番号2:906 CDRH2
RIEPNSSGSQYNEKFKN
RIEPNSSGSQYNEKFKN
配列番号3:906 CDRH3
GVMVPLDY
GVMVPLDY
配列番号4:906 CDRL1
KASQDINRYIA
KASQDINRYIA
配列番号5:906 CDRL2
YTSTLQP
YTSTLQP
配列番号6:906 CDRL3
LQYETLYS
LQYETLYS
配列番号7:906 VH
QVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSS
QVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSS
配列番号8:906 VL
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIK
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIK
配列番号9:グリシン-セリンリンカー
GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS
GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS
配列番号10:CD8リーダー配列
MALPVTALLLPLALLLHAARP
MALPVTALLLPLALLLHAARP
配列番号11:906 scFv(VL-VH配向)
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSS
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSS
配列番号12:906_009全長CAR配列
MALPVTALLLPLALLLHAARPDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSASTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCELRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
MALPVTALLLPLALLLHAARPDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSASTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCELRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
配列番号13:ヒトクローディン-3
MSMGLEITGTALAVLGWLGTIVCCALPMWRVSAFIGSNIITSQNIWEGLWMNCVVQSTGQMQCKVYDSLLALPQDLQAARALIVVAILLAAFGLLVALVGAQCTNCVQDDTAKAKITIVAGVLFLLAALLTLVPVSWSANTIIRDFYNPVVPEAQKREMGAGLYVGWAAAALQLLGGALLCCSCPPREKKYTATKVVYSAPRSTGPGASLGTGYDRKDYV
MSMGLEITGTALAVLGWLGTIVCCALPMWRVSAFIGSNIITSQNIWEGLWMNCVVQSTGQMQCKVYDSLLALPQDLQAARALIVVAILLAAFGLLVALVGAQCTNCVQDDTAKAKITIVAGVLFLLAALLTLVPVSWSANTIIRDFYNPVVPEAQKREMGAGLYVGWAAAALQLLGGALLCCSCPPREKKYTATKVVYSAPRSTGPGASLGTGYDRKDYV
配列番号14:ヒトクローディン-3 ECL2
WSANTIIRDFYNPVVPEAQKREMGAGLY
WSANTIIRDFYNPVVPEAQKREMGAGLY
配列番号15:PVVPエピトープ
PVVP
PVVP
配列番号16:906 scFvをコードする核酸配列(VL-VH配向)
GACATCCAGATGACCCAGAGCCCTAGCAGCCTGAGCGCCAGCGTGGGAGACAGGGTGACCATCACCTGCAAGGCCAGCCAGGACATCAACAGGTACATCGCCTGGTACCAGCAGAAGCCCGGCAAGGCCCCCAAGCTGCTGATCCACTACACCAGCACCCTGCAGCCCGGCGTGCCCTCTAGGTTTAGCGGCAGCGGCAGCGGCACCGACTTCACCCTGACCATCAGCAGCCTCCAGCCCGAGGACTTCGCCACCTACTACTGCCTGCAGTACGAGACCCTGTACAGCTTCGGCCAGGGCACCAAGCTGGAGATTAAGGGCGGAGGTGGGAGCGGCGGAGGAGGCAGCGGCGGAGGCGGTAGCGGGGGCGGAGGCAGCCAGGTGCAGCTCGTGCAGAGCGGAGCCGAGGTGAAAAAGCCCGGAAGCTCTGTCAAGGTGAGCTGCAAGGCCAGCGGCTACACCTTCACCAACTACTGGGTGCACTGGGTGAGGCAGGCTCCCGGACAGGGCCTGGAGTGGATGGGCAGGATCGAGCCCAACAGCAGCGGCAGCCAGTACAACGAGAAGTTCAAGAACAGGGTGACCATCACCGCCGACAAGAGCACCAGCACCGCCTACATGGAACTGAGCAGCCTGAGGAGCGAGGACACCGCCGTGTATTACTGCGCCAGGGGCGTGATGGTGCCCCTGGACTACTGGGGCCAGGGCACCCTGGTGACAGTGAGCAGC
GACATCCAGATGACCCAGAGCCCTAGCAGCCTGAGCGCCAGCGTGGGAGACAGGGTGACCATCACCTGCAAGGCCAGCCAGGACATCAACAGGTACATCGCCTGGTACCAGCAGAAGCCCGGCAAGGCCCCCAAGCTGCTGATCCACTACACCAGCACCCTGCAGCCCGGCGTGCCCTCTAGGTTTAGCGGCAGCGGCAGCGGCACCGACTTCACCCTGACCATCAGCAGCCTCCAGCCCGAGGACTTCGCCACCTACTACTGCCTGCAGTACGAGACCCTGTACAGCTTCGGCCAGGGCACCAAGCTGGAGATTAAGGGCGGAGGTGGGAGCGGCGGAGGAGGCAGCGGCGGAGGCGGTAGCGGGGGCGGAGGCAGCCAGGTGCAGCTCGTGCAGAGCGGAGCCGAGGTGAAAAAGCCCGGAAGCTCTGTCAAGGTGAGCTGCAAGGCCAGCGGCTACACCTTCACCAACTACTGGGTGCACTGGGTGAGGCAGGCTCCCGGACAGGGCCTGGAGTGGATGGGCAGGATCGAGCCCAACAGCAGCGGCAGCCAGTACAACGAGAAGTTCAAGAACAGGGTGACCATCACCGCCGACAAGAGCACCAGCACCGCCTACATGGAACTGAGCAGCCTGAGGAGCGAGGACACCGCCGTGTATTACTGCGCCAGGGGCGTGATGGTGCCCCTGGACTACTGGGGCCAGGGCACCCTGGTGACAGTGAGCAGC
配列番号17:906_009全長CAR配列をコードする核酸配列
ATGACCACCCCCAGGAACTCCGTGAACGGCACCTTCCCCGCCGAGCCAATGAAGGGCCCTATCGCTATGCAGAGCGGCCCCAAGCCCCTGTTCAGGAGGATGTCAAGCCTCGTGGGCCCTACCCAGAGCTTCTTCATGAGGGAGAGCAAGACCCTGGGCGCCGTGCAGATCATGAACGGCCTCTTCCATATCGCCCTGGGCGGCCTGCTGATGATCCCCGCTGGCATTTACGCCCCCATCTGCGTGACCGTGTGGTATCCCCTGTGGGGCGGCATCATGTACATCATTAGCGGGAGCCTGCTGGCCGCCACCGAGAAGAACTCTCGGAAGTGCCTGGTGAAGGGCAAGATGATCATGAACAGCCTGAGCCTCTTCGCCGCCATCTCCGGCATGATCCTGAGCATCATGGACATCCTGAACATCAAGATCAGCCACTTCCTGAAGATGGAAAGCCTCAACTTCATCAGGGCCCACACCCCCTACATCAACATCTACAACTGCGAGCCCGCCAATCCCAGCGAGAAGAACAGCCCCAGCACCCAGTACTGCTACAGCATCCAGAGCCTGTTCCTCGGCATCCTGAGCGTGATGCTGATCTTCGCCTTCTTCCAAGAGCTGGTGATCGCCGGCATCGTGGAGAACGAGTGGAAGAGGACCTGCAGCAGGCCAAAGAGCAACATCGTGCTGCTGAGCGCCGAGGAGAAGAAGGAGCAGACTATCGAGATCAAGGAGGAGGTGGTGGGCCTGACAGAGACCAGCAGCCAGCCCAAGAACGAGGAGGACATCGAGATCATCCCCATCCAGGAGGAGGAGGAGGAGGAAACCGAGACCAACTTCCCCGAGCCCCCCCAGGATCAGGAGTCTAGCCCCATCGAGAACGACAGCAGCCCCGGCAGCAGGGCCAAAAGGAGCGGCAGCGGCGCAACCAACTTCAGCCTGCTGAAGCAGGCCGGAGACGTGGAGGAGAATCCCGGCCCAATGGCACTGCCAGTCACCGCTCTGCTGCTGCCCCTGGCCCTGCTGCTGCACGCCGCCAGGCCCGATATTCAGATGACCCAGTCCCCCTCTAGCCTGAGCGCCAGCGTGGGCGACAGGGTGACCATCACCTGCAAGGCCAGCCAGGACATCAACAGATACATCGCCTGGTACCAGCAGAAGCCCGGCAAGGCCCCCAAGCTGCTGATCCACTACACCAGCACCCTGCAGCCCGGCGTGCCTAGCAGATTTAGCGGCAGCGGCAGCGGCACCGACTTCACCCTGACTATCAGCAGCCTGCAGCCCGAGGACTTCGCCACCTACTACTGCCTGCAGTACGAGACACTGTACAGCTTCGGCCAGGGCACCAAGCTGGAAATTAAAGGCGGAGGCGGCAGCGGCGGCGGCGGCTCAGGCGGCGGAGGCAGCGGCGGCGGGGGCAGCCAGGTGCAGCTGGTCCAGAGCGGCGCCGAGGTGAAAAAGCCCGGCAGCAGCGTGAAAGTGTCCTGCAAGGCCAGCGGCTACACCTTCACCAACTACTGGGTGCACTGGGTCCGGCAGGCCCCCGGCCAGGGACTGGAGTGGATGGGGAGGATCGAGCCTAACAGCAGCGGCAGCCAGTACAACGAGAAGTTCAAGAACAGGGTGACCATCACCGCCGACAAGAGCACCAGCACCGCCTACATGGAGCTCAGCAGCCTGCGCAGCGAAGACACCGCCGTGTATTACTGCGCCAGGGGCGTGATGGTGCCCCTGGACTACTGGGGACAGGGCACCCTGGTGACCGTGAGCAGCGCCTCTACCACAACCCCCGCTCCCAGGCCCCCCACCCCTGCCCCCACCATTGCCTCACAACCCCTGAGCCTGAGGCCCGAGGCCTGTAGGCCCGCCGCCGGAGGCGCCGTGCACACCAGGGGCCTGGACTTCGCCTGCGACATCTATATCTGGGCCCCCCTGGCCGGAACCTGTGGCGTGCTGCTCCTGAGCCTGGTGATCACCCTGTACTGCAAGCGGGGCAGGAAGAAGCTGCTGTACATCTTCAAGCAGCCCTTCATGAGGCCCGTCCAGACCACCCAGGAGGAGGACGGGTGCAGCTGCAGGTTTCCCGAAGAGGAGGAAGGCGGCTGCGAGCTGAGGGTCAAGTTTAGCAGGAGCGCCGACGCTCCCGCCTACCAGCAAGGGCAGAATCAGCTCTACAACGAGCTGAACCTGGGCAGGAGGGAGGAGTACGACGTGCTGGACAAAAGGAGGGGCAGGGACCCCGAGATGGGCGGCAAGCCCAGAAGGAAGAACCCCCAGGAGGGCCTGTACAACGAGCTGCAGAAGGACAAAATGGCCGAGGCCTACAGCGAGATCGGCATGAAGGGCGAGAGGAGGAGGGGCAAGGGCCACGACGGCCTGTACCAGGGCCTGAGCACCGCTACCAAGGACACCTACGACGCCCTGCACATGCAGGCCCTGCCTCCCAGATGA
ATGACCACCCCCAGGAACTCCGTGAACGGCACCTTCCCCGCCGAGCCAATGAAGGGCCCTATCGCTATGCAGAGCGGCCCCAAGCCCCTGTTCAGGAGGATGTCAAGCCTCGTGGGCCCTACCCAGAGCTTCTTCATGAGGGAGAGCAAGACCCTGGGCGCCGTGCAGATCATGAACGGCCTCTTCCATATCGCCCTGGGCGGCCTGCTGATGATCCCCGCTGGCATTTACGCCCCCATCTGCGTGACCGTGTGGTATCCCCTGTGGGGCGGCATCATGTACATCATTAGCGGGAGCCTGCTGGCCGCCACCGAGAAGAACTCTCGGAAGTGCCTGGTGAAGGGCAAGATGATCATGAACAGCCTGAGCCTCTTCGCCGCCATCTCCGGCATGATCCTGAGCATCATGGACATCCTGAACATCAAGATCAGCCACTTCCTGAAGATGGAAAGCCTCAACTTCATCAGGGCCCACACCCCCTACATCAACATCTACAACTGCGAGCCCGCCAATCCCAGCGAGAAGAACAGCCCCAGCACCCAGTACTGCTACAGCATCCAGAGCCTGTTCCTCGGCATCCTGAGCGTGATGCTGATCTTCGCCTTCTTCCAAGAGCTGGTGATCGCCGGCATCGTGGAGAACGAGTGGAAGAGGACCTGCAGCAGGCCAAAGAGCAACATCGTGCTGCTGAGCGCCGAGGAGAAGAAGGAGCAGACTATCGAGATCAAGGAGGAGGTGGTGGGCCTGACAGAGACCAGCAGCCAGCCCAAGAACGAGGAGGACATCGAGATCATCCCCATCCAGGAGGAGGAGGAGGAGGAAACCGAGACCAACTTCCCCGAGCCCCCCCAGGATCAGGAGTCTAGCCCCATCGAGAACGACAGCAGCCCCGGCAGCAGGGCCAAAAGGAGCGGCAGCGGCGCAACCAACTTCAGCCTGCTGAAGCAGGCCGGAGACGTGGAGGAGAATCCCGGCCCAATGGCACTGCCAGTCACCGCTCTGCTGCTGCCCCTGGCCCTGCTGCTGCACGCCGCCAGGCCCGATATTCAGATGACCCAGTCCCCCTCTAGCCTGAGCGCCAGCGTGGGCGACAGGGTGACCATCACCTGCAAGGCCAGCCAGGACATCAACAGATACATCGCCTGGTACCAGCAGAAGCCCGGCAAGGCCCCCAAGCTGCTGATCCACTACACCAGCACCCTGCAGCCCGGCGTGCCTAGCAGATTTAGCGGCAGCGGCAGCGGCACCGACTTCACCCTGACTATCAGCAGCCTGCAGCCCGAGGACTTCGCCACCTACTACTGCCTGCAGTACGAGACACTGTACAGCTTCGGCCAGGGCACCAAGCTGGAAATTAAAGGCGGAGGCGGCAGCGGCGGCGGCGGCTCAGGCGGCGGAGGCAGCGGCGGCGGGGGCAGCCAGGTGCAGCTGGTCCAGAGCGGCGCCGAGGTGAAAAAGCCCGGCAGCAGCGTGAAAGTGTCCTGCAAGGCCAGCGGCTACACCTTCACCAACTACTGGGTGCACTGGGTCCGGCAGGCCCCCGGCCAGGGACTGGAGTGGATGGGGAGGATCGAGCCTAACAGCAGCGGCAGCCAGTACAACGAGAAGTTCAAGAACAGGGTGACCATCACCGCCGACAAGAGCACCAGCACCGCCTACATGGAGCTCAGCAGCCTGCGCAGCGAAGACACCGCCGTGTATTACTGCGCCAGGGGCGTGATGGTGCCCCTGGACTACTGGGGACAGGGCACCCTGGTGACCGTGAGCAGCGCCTCTACCACAACCCCCGCTCCCAGGCCCCCCACCCCTGCCCCCACCATTGCCTCACAACCCCTGAGCCTGAGGCCCGAGGCCTGTAGGCCCGCCGCCGGAGGCGCCGTGCACACCAGGGGCCTGGACTTCGCCTGCGACATCTATATCTGGGCCCCCCTGGCCGGAACCTGTGGCGTGCTGCTCCTGAGCCTGGTGATCACCCTGTACTGCAAGCGGGGCAGGAAGAAGCTGCTGTACATCTTCAAGCAGCCCTTCATGAGGCCCGTCCAGACCACCCAGGAGGAGGACGGGTGCAGCTGCAGGTTTCCCGAAGAGGAGGAAGGCGGCTGCGAGCTGAGGGTCAAGTTTAGCAGGAGCGCCGACGCTCCCGCCTACCAGCAAGGGCAGAATCAGCTCTACAACGAGCTGAACCTGGGCAGGAGGGAGGAGTACGACGTGCTGGACAAAAGGAGGGGCAGGGACCCCGAGATGGGCGGCAAGCCCAGAAGGAAGAACCCCCAGGAGGGCCTGTACAACGAGCTGCAGAAGGACAAAATGGCCGAGGCCTACAGCGAGATCGGCATGAAGGGCGAGAGGAGGAGGGGCAAGGGCCACGACGGCCTGTACCAGGGCCTGAGCACCGCTACCAAGGACACCTACGACGCCCTGCACATGCAGGCCCTGCCTCCCAGATGA
配列番号18:906 scFv(VH-VL配向)
QVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIK
QVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIK
配列番号19:CD8膜貫通ドメイン
IYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYC
IYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYC
配列番号20:4-1BB共刺激ドメイン
KRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCEL
KRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCEL
配列番号21:CD3z細胞内シグナル伝達ドメイン
RVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
RVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
配列番号22:ヒトCD20
MTTPRNSVNGTFPAEPMKGPIAMQSGPKPLFRRMSSLVGPTQSFFMRESKTLGAVQIMNGLFHIALGGLLMIPAGIYAPICVTVWYPLWGGIMYIISGSLLAATEKNSRKCLVKGKMIMNSLSLFAAISGMILSIMDILNIKISHFLKMESLNFIRAHTPYINIYNCEPANPSEKNSPSTQYCYSIQSLFLGILSVMLIFAFFQELVIAGIVENEWKRTCSRPKSNIVLLSAEEKKEQTIEIKEEVVGLTETSSQPKNEEDIEIIPIQEEEEEETETNFPEPPQDQESSPIENDSSP
MTTPRNSVNGTFPAEPMKGPIAMQSGPKPLFRRMSSLVGPTQSFFMRESKTLGAVQIMNGLFHIALGGLLMIPAGIYAPICVTVWYPLWGGIMYIISGSLLAATEKNSRKCLVKGKMIMNSLSLFAAISGMILSIMDILNIKISHFLKMESLNFIRAHTPYINIYNCEPANPSEKNSPSTQYCYSIQSLFLGILSVMLIFAFFQELVIAGIVENEWKRTCSRPKSNIVLLSAEEKKEQTIEIKEEVVGLTETSSQPKNEEDIEIIPIQEEEEEETETNFPEPPQDQESSPIENDSSP
配列番号23:P2A切断部位
GSRAKRSGSGATNFSLLKQAGDVEENPGP
GSRAKRSGSGATNFSLLKQAGDVEENPGP
配列番号24:hCD20および906_009 CAR配列を含むポリペプチド
MTTPRNSVNGTFPAEPMKGPIAMQSGPKPLFRRMSSLVGPTQSFFMRESKTLGAVQIMNGLFHIALGGLLMIPAGIYAPICVTVWYPLWGGIMYIISGSLLAATEKNSRKCLVKGKMIMNSLSLFAAISGMILSIMDILNIKISHFLKMESLNFIRAHTPYINIYNCEPANPSEKNSPSTQYCYSIQSLFLGILSVMLIFAFFQELVIAGIVENEWKRTCSRPKSNIVLLSAEEKKEQTIEIKEEVVGLTETSSQPKNEEDIEIIPIQEEEEEETETNFPEPPQDQESSPIENDSSPGSRAKRSGSGATNFSLLKQAGDVEENPGPMALPVTALLLPLALLLHAARPDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSASTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCELRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
MTTPRNSVNGTFPAEPMKGPIAMQSGPKPLFRRMSSLVGPTQSFFMRESKTLGAVQIMNGLFHIALGGLLMIPAGIYAPICVTVWYPLWGGIMYIISGSLLAATEKNSRKCLVKGKMIMNSLSLFAAISGMILSIMDILNIKISHFLKMESLNFIRAHTPYINIYNCEPANPSEKNSPSTQYCYSIQSLFLGILSVMLIFAFFQELVIAGIVENEWKRTCSRPKSNIVLLSAEEKKEQTIEIKEEVVGLTETSSQPKNEEDIEIIPIQEEEEEETETNFPEPPQDQESSPIENDSSPGSRAKRSGSGATNFSLLKQAGDVEENPGPMALPVTALLLPLALLLHAARPDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSASTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCELRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
配列番号25:906_004全長CAR配列
MALPVTALLLPLALLLHAARPQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKASTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCELRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
MALPVTALLLPLALLLHAARPQVQLVQSGAEVKKPGSSVKVSCKASGYTFTNYWVHWVRQAPGQGLEWMGRIEPNSSGSQYNEKFKNRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGVMVPLDYWGQGTLVTVSSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDINRYIAWYQQKPGKAPKLLIHYTSTLQPGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCLQYETLYSFGQGTKLEIKASTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYCKRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCELRVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR
配列番号26:ヒトクローディン-3 ECL1
RVSAFIGSNIITSQNIWEGLWMNCVVQSTGQMQCKVYDSLLALPQDLQAAR
RVSAFIGSNIITSQNIWEGLWMNCVVQSTGQMQCKVYDSLLALPQDLQAAR
配列番号27:906_007全長CAR配列
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配列番号28:906_010全長CAR配列
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配列番号29:906_002全長CAR配列
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配列番号30:906_005全長CAR配列
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配列番号31:スペーサーL
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ESKYGPPCPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSQEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFQSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPSSIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSQEEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSRLTVDKSRWQEGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSLGK
配列番号32:スペーサーS
TTTPAPRPPTPAPTIASQP LSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACD
TTTPAPRPPTPAPTIASQP LSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACD
配列番号33:スペーサーXS
ESKYGPPCPPCP
ESKYGPPCPPCP
配列番号34:CD8リーダー配列を含まない906_009全長CAR配列
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配列番号35:CD8リーダー配列を含まない906_004全長CAR配列
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配列番号36:CD8リーダー配列を含まない906_007全長CAR配列
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配列番号37:CD8リーダー配列を含まない906_010全長CAR配列
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配列番号38:CD8リーダー配列を含まない906_002全長CAR配列
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配列番号39:CD8リーダー配列を含まない906_005全長CAR配列
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Claims (71)
- 以下のドメイン:
a)配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなるクローディン-3結合ドメインを含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;および
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるポリペプチドを含んでなるキメラ抗原受容体。 - 前記細胞外ドメインが、配列番号4の軽鎖相補性決定領域1(CDRL1)配列;配列番号5の軽鎖相補性決定領域2(CDRL2)配列;配列番号6の軽鎖相補性決定領域3(CDRL3)配列を含んでなる軽鎖可変領域(VL)を含んでなるクローディン-3結合ドメインをさらに含んでなる、請求項1に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記VLが前記VHのN末端に位置するか、または前記VHが前記VLのN末端に位置する、請求項2に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記VLおよび前記VHがペプチド結合を介して互いに直接融合しているか、またはペプチドリンカーを介して互いに連結している、請求項2または3に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記抗原結合ドメインが、Camel Ig、Ig NAR、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab)’2フラグメント、F(ab)’3フラグメント、Fv、単鎖可変フラグメント(scFv)、bis-scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(dsFv)およびシングルドメイン抗体(sdAb)からなる群から選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記VHが、配列番号7と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号7に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなり、かつ/あるいは、前記VLが、配列番号8と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号8に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなる、請求項1~5のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記VHが配列番号7のアミノ酸配列を含んでなり、かつ/あるいは、前記VLが配列番号8のアミノ酸配列を含んでなる、請求項1~6のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記細胞外ドメインが、配列番号11と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号11に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなる、あるいは、前記細胞外ドメインが、配列番号18と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号18に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなる、請求項1~6のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記膜貫通ドメインが、T細胞受容体のα鎖またはβ鎖、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137(4-1BB)、CD152、CD154、CD278(ICOS)およびPD1からなる群から選択されるポリペプチドに由来する、請求項1~8のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記膜貫通ドメインがCD8αに由来する、請求項9に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記1以上の細胞内シグナル伝達ドメインが、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3ε、CD3δ、CD3ζ、CD22、CD66d、CD79aおよびCD79bからなる群から選択される細胞内シグナル伝達分子に由来する、あるいは、前記1以上の細胞内シグナル伝達ドメインがCD3ζである、請求項1~10のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 共刺激シグナル伝達ドメインをさらに含んでなる、請求項1~11のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記共刺激シグナル伝達ドメインが、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4-1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、TRIMおよびZAP70からなる群から選択される共刺激分子に由来する、請求項12に記載のキメラ抗原受容体。
- 以下のドメイン:
a)配列番号1のCDRH1配列;配列番号2のCDRH2配列;配列番号3のCDRH3配列;配列番号4のCDRL1配列;配列番号5のCDRL2配列;および配列番号6のCDRL3配列を含んでなるクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)CD8αに由来する膜貫通ドメイン;
c)CD137(4-1BB)に由来する共刺激ドメイン;および
d)CD3ζに由来する細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなる、キメラ抗原受容体。 - 前記キメラ抗原受容体が、配列番号12、34、35、36、37、38もしくは39と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号12、34、35、36、37、38もしくは39に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなる、あるいは、前記キメラ抗原受容体が、配列番号12、34、35、36、37、38または39のアミノ酸配列を含んでなる、請求項1~14のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 結合をめぐって請求項1~15のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体と競合するキメラ抗原受容体。
- 請求項1~16のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体を含んでなる、操作された免疫エフェクター細胞。
- 前記免疫エフェクター細胞が、T細胞、細胞傷害性Tリンパ球、ナチュラルキラーTリンパ球、マクロファージおよびナチュラルキラー細胞からなる群から選択される、請求項17に記載の免疫エフェクター細胞。
- アブレーションエレメントをさらに含んでなる、請求項17または18に記載の免疫エフェクター細胞。
- 前記アブレーションエレメントが、トランケート型ヒトEGFRポリペプチドおよびCD20からなる群から選択されるポリペプチドに由来する、あるいは、前記アブレーションエレメントがCD20である、請求項17~19のいずれか一項に記載の免疫エフェクター細胞。
- 請求項1~16のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体をコードするポリヌクレオチド。
- 請求項21に記載のポリヌクレオチドを含んでなるベクター。
- 前記ベクターが、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、ヒト免疫不全ウイルスI(HIV-I)、ヒト免疫不全ウイルス2(HIV-2)、ビスナ・マエディウイルス(VMV)、ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)、ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)およびサル免疫不全ウイルスからなる群から選択される、請求項22に記載のベクター。
- 請求項17~20のいずれか一項に記載の操作された免疫エフェクター細胞、請求項21に記載のポリヌクレオチドまたは請求項22もしくは23に記載のベクターと、薬学上許容可能な賦形剤とを含んでなる医薬組成物。
- それを必要とする患者において癌を治療する方法であって、前記患者に治療上有効な量の請求項24に記載の医薬組成物を投与することを含んでなる、前記方法。
- 前記癌が固形癌、上皮癌、大腸癌、膵臓癌、乳癌、トリプルネガティブ乳癌(TNBC)、卵巣癌、肺癌、非小細胞肺癌(NSCLC)または前立腺癌である、請求項25に記載の方法。
- 前記癌が大腸癌である、請求項26に記載の方法。
- 癌の治療のための医薬の製造における、請求項1~18のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体、請求項19もしくは20に記載の操作されたエフェクター細胞、請求項21に記載のポリヌクレオチド、請求項22もしくは23に記載のベクターまたは請求項24に記載の医薬組成物の使用。
- 療法における使用のための、請求項1~18のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体、請求項19もしくは20に記載の操作されたエフェクター細胞、請求項21に記載のポリヌクレオチド、請求項22もしくは23に記載のベクターまたは請求項24に記載の医薬組成物。
- 癌の治療における使用のための、請求項1~18のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体、請求項19もしくは20に記載の操作されたエフェクター細胞、請求項21に記載のポリヌクレオチド、請求項22もしくは23に記載のベクターまたは請求項24に記載の医薬組成物。
- 配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなるクローディン-3結合タンパク質。
- 配列番号4の軽鎖相補性決定領域1(CDRL1)配列;配列番号5の軽鎖相補性決定領域2(CDRL2)配列;配列番号6の軽鎖相補性決定領域3(CDRL3)配列を含んでなる軽鎖可変領域(VL)をさらに含んでなる、請求項31に記載のクローディン-3結合タンパク質。
- 前記クローディン-3結合タンパク質が、モノクローナル抗体、ヒトIgG1アイソタイプ、Camel Ig、Ig NAR、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab)’2フラグメント、F(ab)’3フラグメント、Fv、単鎖可変フラグメント(scFv)、bis-scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(dsFv)およびシングルドメイン抗体(sdAb)からなる群から選択される、請求項31または32に記載のクローディン-3結合タンパク質。
- 前記VLが前記VHのN末端に位置するか、または前記VHが前記VLのN末端に位置し、かつ/あるいは、前記VLおよび前記VHがペプチド結合を介して互いに直接融合しているか、またはペプチドリンカーを介して互いに連結している、請求項31~33のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質。
- 前記VHが、配列番号7と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号7に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなり、かつ/あるいは、前記VLが、配列番号8と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号8に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなり;あるいは、
前記VHが配列番号7のアミノ酸配列を含んでなり、かつ/あるいは、前記VLが配列番号8のアミノ酸配列を含んでなる、請求項31~34のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質。 - 前記クローディン-3結合タンパク質が、配列番号11と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号11に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなり、あるいは、前記細胞外ドメインが、配列番号18と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号18に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなる、請求項31~35のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質。
- 請求項31~36のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質をコードするポリヌクレオチド。
- 請求項37に記載のポリヌクレオチドを含んでなるベクター。
- 前記ベクターが、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、ヒト免疫不全ウイルスI(HIV-I)、ヒト免疫不全ウイルス2(HIV-2)、ビスナ・マエディウイルス(VMV)、ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)、ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)およびサル免疫不全ウイルスからなる群から選択される、請求項38に記載のベクター。
- 請求項31~36のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質、請求項37に記載のポリヌクレオチドまたは請求項38もしくは39に記載のベクターと、薬学上許容可能な賦形剤とを含んでなる医薬組成物。
- それを必要とする患者において癌を治療する方法であって、前記患者に治療上有効な量の請求項40に記載の医薬組成物を投与することを含んでなる、前記方法。
- 前記癌が固形癌である、請求項41に記載の方法。
- 前記癌が大腸癌、上皮癌、膵臓癌、乳癌、トリプルネガティブ乳癌(TNBC)、卵巣癌、肺癌、非小細胞肺癌(NSCLC)または前立腺癌である、請求項41または42に記載の方法。
- 前記癌が大腸癌である、請求項41~43のいずれか一項に記載の方法。
- 癌の治療のための医薬の製造における、請求項31~36のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質、請求項37に記載のポリヌクレオチド、請求項38もしくは39に記載のベクターまたは請求項40に記載の医薬組成物の使用。
- 療法における使用のための、請求項31~36のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質、請求項37に記載のポリヌクレオチド、請求項38もしくは39に記載のベクターまたは請求項40に記載の医薬組成物。
- 癌の治療における使用のための、請求項31~36のいずれか一項に記載のクローディン-3結合タンパク質、請求項37に記載のポリヌクレオチド、請求項38もしくは39に記載のベクターまたは請求項40に記載の医薬組成物。
- ヒトクローディン-3の、配列番号13のN38およびE153を少なくとも含んでなる不連続エピトープに結合する単離されたクローディン-3結合タンパク質。
- 前記単離されたクローディン-3結合タンパク質がキメラまたはヒト化型である、請求項48に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質。
- 前記単離されたクローディン-3結合タンパク質が、モノクローナル抗体、ヒトIgG1アイソタイプ、Camel Ig、Ig NAR、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab)’2フラグメント、F(ab)’3フラグメント、Fv、単鎖可変フラグメント(scFv)、bis-scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(dsFv)およびシングルドメイン抗体(sdAb)からなる群から選択される、請求項48または49に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質。
- 前記単離されたクローディン-3結合タンパク質が、配列番号1の重鎖相補性決定領域1(CDRH1)配列;配列番号2の重鎖相補性決定領域2(CDRH2)配列;配列番号3の重鎖相補性決定領域3(CDRH3)配列を含んでなる重鎖可変領域(VH)を含んでなり、かつ/あるいは、前記単離されたクローディン-3結合タンパク質が、配列番号4の軽鎖相補性決定領域1(CDRL1)配列;配列番号5の軽鎖相補性決定領域2(CDRL2)配列;配列番号6の軽鎖相補性決定領域3(CDRL3)配列を含んでなる軽鎖可変領域(VL)を含んでなる、請求項48~50のいずれか一項に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質。
- 前記VHが、配列番号7と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号7に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなり、かつ/あるいは、前記VLが、配列番号8と少なくとも90%もしくは95%の配列同一性を有するアミノ酸配列、または配列番号8に対して1つ、2つ、3つ、4つもしくは5つのアミノ酸置換、挿入もしくは欠失を有するアミノ酸配列を含んでなる、請求項48~51のいずれか一項に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質。
- 以下のドメイン:
a)請求項48~52のいずれか一項に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質を含んでなる細胞外ドメイン;
b)膜貫通ドメイン;および
c)1以上の細胞内シグナル伝達ドメイン
を含んでなるポリペプチドを含んでなるキメラ抗原受容体。 - 前記膜貫通ドメインが、T細胞受容体のα鎖またはβ鎖、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137(4-1BB)、CD152、CD154、CD278(ICOS)およびPD1からなる群から選択されるポリペプチドに由来する、請求項53に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記膜貫通ドメインがCD8αに由来する、請求項53または54に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記1以上の細胞内シグナル伝達ドメインが、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3ε、CD3δ、CD3ζ、CD22、CD66d、CD79aおよびCD79bからなる群から選択される細胞内シグナル伝達分子に由来する、請求項53~55のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記1以上の細胞内シグナル伝達ドメインがCD3ζである、請求項56に記載のキメラ抗原受容体。
- 共刺激シグナル伝達ドメインをさらに含んでなる、請求項53~57のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記共刺激シグナル伝達ドメインが、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4-1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、TRIMおよびZAP70からなる群から選択される共刺激分子に由来する、請求項58に記載のキメラ抗原受容体。
- 前記共刺激シグナル伝達ドメインがCD137(4-1BB)である、請求項58または59に記載のキメラ抗原受容体。
- 請求項53~60のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体を含んでなる操作された免疫エフェクター細胞。
- 前記免疫エフェクター細胞が、T細胞、細胞傷害性Tリンパ球、ナチュラルキラーTリンパ球、マクロファージおよびナチュラルキラー細胞からなる群から選択される、請求項61に記載の免疫エフェクター細胞。
- アブレーションエレメントをさらに含んでなる、請求項61または62に記載の免疫エフェクター細胞。
- 前記アブレーションエレメントが、トランケート型ヒトEGFRポリペプチドおよびCD20からなる群から選択されるポリペプチドに由来する、あるいは、前記アブレーションエレメントがCD20である、請求項61~63のいずれか一項に記載の免疫エフェクター細胞。
- 請求項48~52のいずれか一項に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質または請求項61~64のいずれか一項に記載の操作された免疫エフェクター細胞と、薬学上許容可能な賦形剤とを含んでなる医薬組成物。
- それを必要とする患者において癌を治療する方法であって、前記患者に治療上有効な量の請求項65に記載の医薬組成物を投与することを含んでなる、前記方法。
- 前記癌が固形癌、上皮癌、大腸癌、膵臓癌、乳癌、トリプルネガティブ乳癌(TNBC)、卵巣癌、肺癌、非小細胞肺癌(NSCLC)または前立腺癌である、請求項66に記載の方法。
- 前記癌が大腸癌である、請求項67に記載の方法。
- 癌の治療のための医薬の製造における、請求項48~52のいずれか一項に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質、請求項53~61のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体、請求項63もしくは64に記載の操作されたエフェクター細胞または請求項65に記載の医薬組成物の使用。
- 療法における使用のための、請求項48~52のいずれか一項に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質、請求項53~61のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体、請求項63もしくは64に記載の操作されたエフェクター細胞または請求項65に記載の医薬組成物。
- 癌の治療における使用のための、請求項48~52のいずれか一項に記載の単離されたクローディン-3結合タンパク質、請求項53~61のいずれか一項に記載のキメラ抗原受容体、請求項63もしくは64に記載の操作されたエフェクター細胞または請求項65に記載の医薬組成物。
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