JP2024517968A - 幹細胞からの操作されたt細胞の産生 - Google Patents

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Abstract

本開示は、ex vivo 製造時間が短縮されたT細胞を産生するための方法を提供する。特に、本開示は、造血幹細胞からのT細胞の産生を含むが、ただし、このプロセスは、T細胞の活性化および/または拡大のその後のin vitro工程を含まないことを条件とする。本開示は、短縮されたex vivo製造プロセスを用いて多数のT細胞を迅速かつ効率的に産生するための費用効果の高いシステムおよび方法を提供する。特に、本開示は、ex vivo T細胞活性化工程を行うことなく、幹細胞(例えば、造血幹細胞)からT細胞を産生するための方法を提供する。この工程を省略することにより、細胞培養工程の期間が大幅に短縮される。

Description

関連出願
本出願は、2021年5月14日に出願された米国仮特許出願第63/188,868号に基づく利益および優先権を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
技術分野
本開示は、幹細胞からのT細胞の産生に関する。
背景
同種異系CAR T細胞療法は、癌処置を一変させる可能性を有する。ドナー由来の予め作製されたCAR T細胞の使用は、癌処置を患者に直ちに利用可能にし、複数の標的に対するCAR T細胞の再投与または併用の機会を提供する。このように、救命処置は、疾患進行の初期段階で利用可能であり、寛解の可能性を向上させる。
その可能性にもかかわらず、同種異系CAR T細胞の商業的生存率については、いくつかの重要な課題が残っている。現在、同種異系CAR T細胞の製造は、費用がかかり、高い生成物変動性を受けやすい長時間のex vivo細胞培養手順を伴う。さらに、長期間のex vivo培養は、あまり特徴付けられておらず、治療有効性に有害である可能性がある表現型変化に関連する。安全で効果的なT細胞を確実かつ経済的に産生する製造プロセスが開発されない限り、同種異系CAR T細胞療法の可能性は臨床応用に決して変換されない。
要旨
本開示は、短縮されたex vivo製造プロセスを用いて多数のT細胞を迅速かつ効率的に産生するための費用効果の高いシステムおよび方法を提供する。特に、本開示は、ex vivo T細胞活性化工程(複数可)を行うことなく、幹細胞(例えば、造血幹細胞)からT細胞を産生するための方法を提供する。この工程を省略することにより、細胞培養工程の期間が大幅に短縮される。したがって、本発明の製造プロセスは、培養中のT細胞の維持に一般的に必要とされる消耗品を含む、より費用がかからない消耗品を使用してT細胞を産生する。さらに、ex vivo細胞培養の期間を短縮することによって、本発明の方法は、T細胞産生中に表現型変化が起こる機会を最小限にする。したがって、本発明の本開示のシステムおよび方法は、バッチ間変動性を低減し、本発明に従って産生されたT細胞の治療有効性を改善する。したがって、本発明の方法は、表現型的に優れ、したがって、既存の方法を使用して産生されたものと比較して臨床用途においてより効果的なT細胞を産生するための迅速かつ対費用効果の高いアプローチを提供する。
本発明の方法は、既製のCAR-T細胞産物の経済的産生に有用である。従来のT細胞製造方法は、ex vivo T細胞活性化を含む。T細胞活性化は、少なくとも2つの刺激シグナル:TCR複合体の活性化のための第1のシグナル(例えば、抗CD3)、ならびに細胞増殖、分化および生存のための第2のシグナル(例えば、抗CD28)の導入を必要とする。ex vivo活性化後、細胞は増殖し、細胞維持のために数週間の高価な試薬を必要とする。本発明の洞察は、ex vivo活性化および/または拡大を、同種移植後に標的細胞によって供給されるin vivo活性化および/または拡大と置き換えることができることである。有利には、ex vivo活性化および/または拡大を省略することによって、T細胞は、有意に少ない培養時間に供され、これにより、製造に関連するコストが削減され、他の方法よりも速い速度でより高品質の細胞産物が産生される。
さらに、これらの方法は、長期の細胞傷害効果を有するT細胞を産生することができる。長期の細胞培養は、特定の細胞型の転写および表現型の変化に関連している。培養中のT細胞の転写および表現型変化はあまり特徴付けられていないが、本開示は、長期培養中の細胞の意図しない変化が治療有効性および製品バッチ変動性の観察された減少の原因となり得ることを認識している。例えば、T細胞の長期の細胞培養は、エフェクター機能の喪失を反映する高レベルの疲弊マーカーを生じ得る。ex vivo製造を短縮することによって、本発明の方法は、治療上有効なT細胞の一貫した産生に有用である。
一態様では、本開示は、T細胞を産生する方法を提供する。この方法は、造血幹細胞(HSC)のT細胞へのin vitro分化および成熟を含むプロセスを行うことを含むが、ただし、このプロセスは、T細胞の活性化および/または拡大のその後のin vitro工程を含まないことを条件とする。むしろ、T細胞の活性化および/または拡大は、好ましくは、対象への導入後にin vivoで起こる。
有利には、in vitro活性化および/またはT細胞拡大を省略することにより、従来のT細胞製造プロセスから数週間(例えば、少なくとも2週間)が節約され、これは増強された細胞傷害効果を有するT細胞を産生するのに有用であり得る。
幹細胞(例えば、HSC)は、細胞老化に耐性である顕著な自己再生能力および多能性能力を示す。本発明の方法は、幹細胞の能力を活用して、最適な治療表現型を有するT細胞を産生する。好ましい実施形態では、本発明の方法は、HSCに少なくとも1つのTCRおよび/または1つのCARを発現させることを含むin vitroプロセスを含む。少なくとも1つのTCRおよび/またはCARの発現は、細胞に一定の有利な治療能力を付与する。幹細胞は、好ましくは、前駆細胞に由来し得るHSCである。例えば、前駆細胞は、多能性幹細胞であり得る。場合によっては、体液(羊水または臍帯液等)から得られるHSC。
本発明の方法において幹細胞(例えば、HSC)を使用する利点としては、再生および拡大に対するそれらの能力が挙げられる。同種細胞療法は、単回用量の処置のために数十億個の細胞を必要とすることが多い。幹細胞の拡大能力には限りがない可能性があるため、本発明の方法は、大規模に高品質の細胞産物を産生し、それらの産物を処置に迅速に利用可能にするのによく適している。さらに、幹細胞の特徴は、様々な細胞型に分化する能力である。本開示の文脈において、分化能は、広範囲のT細胞サブタイプを産生し得る細胞製造プラットフォームを提供する。
本発明の方法は、幹細胞をダブルネガティブ前駆T細胞に分化させることを含み得る。ダブルネガティブ前駆T細胞は、一般に共受容体CD4およびCD8の発現を欠く細胞を含む。方法は、CD4およびポジティブCD8ポジティブT細胞を産生するために、ダブルネガティブ前駆細胞をサイトカインおよび/またはケモカインのカクテルで処置することを更に含み得る。
従来の培養実務は複雑であることが多く、ヒューマンエラーに敏感な多くの取り扱い工程を伴い、T細胞療法の全体的な再現性および有効性を損なう。ex vivoではなくin vivoでT細胞活性化を実施すると、取り扱い工程の数が大幅に減少し、製造時間が短縮され、ヒューマンエラーの機会が最小限に抑えられる。例えば、いくつかの従来の製造方法は6週間またはそれを超えて必要とするが、本発明の方法は、臨床使用のために5週間未満、例えば3週間または4週間以内にT細胞を産生する。したがって、本発明の方法は、現在必要とされているおよそ半分の時間で既製の治療用のための細胞産物を産生し得る。時間の短縮は、実質的なコスト削減の利益を提供し、検討されるように、バッチ間のセル間のばらつきを少なくし得る。
場合によっては、養子T細胞療法の投与は、数十億のT細胞を必要とする。したがって、本開示の特定の方法によるT細胞の大規模産生は、T細胞を拡大させることを含み得る。T細胞の拡大は、T細胞を1またはそれを超えるサイトカイン、例えば、1またはそれを超えるIL-2、IL-7、IL-12、IL-15、IL-21もしくはIL-18、またはそれらの任意の組み合わせで処置することを含み得る。例えば、培地はIL-7/15の組み合わせを含有し得る。いくつかの実施形態では、培地はIL-15のみを含有する。
本発明の方法は、安全で有効な同種異系療法を製造するのに有用である。場合によっては、方法は、製品品質を確保するために、製造中の1またはそれを超える時点で細胞産物を特性評価することを含み得る。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、T細胞を分析して、T細胞によって発現される1またはそれを超えるタンパク質を同定することを含む。1またはそれを超えるタンパク質は、1またはそれを超えるCCR7、CD62L、またはCD45RAを含み得る。タンパク質は、ナイーブ幹細胞に関連するマーカーを含み得る。T細胞を分析することは、好ましくは、細胞表面タンパク質を分析するハイスループット法、例えば、FACS等のバルク中の個々の細胞の蛍光シグナルに基づく方法を含む。
オンデマンドで処置が利用可能であることは、同種細胞療法の1つの利点である。方法は、臨床適用前の細胞の製造を含み得るため、いくつかの好ましい方法は、T細胞を凍結保存することを含み得る。T細胞を凍結保存することは、患者が必要とするまで細胞を安全かつ効果的に保存するのに有用である。凍結保存はまた、患者に投与することができる臨床施設への細胞産物の輸送にも有用である。
本開示は、幹細胞からの治療用T細胞の経済的産生に有用なプラットフォームを提供する。プラットフォームは、任意のタイプのT細胞を産生するために使用され得る。しかしながら、好ましくは、T細胞は、インバリアントナチュラルキラーT(iNKT)細胞であり、これは移植片対宿主病(GVHD)の症例の減少に関連する。iNKT細胞は、アルファ/ベータiNKT細胞またはガンマ/デルタNKT細胞を含み得る。場合によっては、細胞は、TCRおよび/またはCARに加えて1またはそれを超える導入遺伝子を含むようにプログラムされる。1またはそれを超える追加の導入遺伝子は、少なくとも1つのサイトカイン、チェックポイント阻害剤、トランスフォーミング増殖因子ベータシグナル伝達の阻害剤、サイトカイン放出症候群の阻害剤、または神経毒性の阻害剤を含み得る。サイトカインは、IL-2、IL-7、IL-15、IL-12、IL-18またはIL-21のうちの1つを含み得る。
別の態様では、本開示は、単一の活性化工程を使用してT細胞産物を産生する方法を提供する。本方法は、1つ以下のin vitro T細胞活性化工程を用いて、T細胞へのHSCのin vitro分化および成熟を含むプロセスを行うことと、処置または研究用途で使用するためにT細胞を提供することと、を含む。T細胞製造の従来の方法は、少なくとも2つの別個のin vitro活性化工程を必要とし、これは最大2~4週間のex vivo細胞培養時間を要し得る。有利には、単一の活性化工程を使用してT細胞産物を産生することにより、細胞培養の時間が短縮され、細胞疲弊に関連するマーカーがより少ないT細胞が得られる。
したがって、いくつかの実施形態は、単一の活性化工程でT細胞を製造することを含み得る。単一の活性化工程は、活性化培地、例えば抗体等のT細胞活性化試薬を含む培地中でT細胞を培養することによって実施することができる。好ましくは、単一の活性化工程は、活性化プロセス中に活性化試薬の種類を変更することを含まない。T細胞活性化工程は、7日間またはそれ未満継続する場合がある。
場合によっては、単一の活性化工程は、末梢血単核細胞(PMBC)ベースのT細胞活性化を含む。したがって、活性化工程は、アルファ-ガラクトシルセラミド(aGC)担持PBMC、可溶性抗CD3/28ポジティブPBMC、および可溶性抗CD2/3/28ポジティブPBMCの細胞培養を含み得る。場合によっては、活性化工程は、抗原提示細胞(aAPC)ベースのT細胞活性化工程を含む。したがって、活性化工程はaAPCを含むことができる。aAPCは好ましくは照射される。aAPCは、CD80-CD83-CD137L-CAR抗原を発現する操作されたK562細胞であり得る。aAPCは、aAPC+CD1dおよび/またはaAPC+CD1d+/-aGCであり得る。他の例では、活性化工程はフィーダーフリーベースのT細胞活性化工程を含む。フィーダーフリーベースのT細胞活性化工程は、可溶性活性化抗体、例えば、抗CD3、抗CD28、抗CD2/3/28、CD3/28を導入することを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、1またはそれを超えるIL-7/15、IL-2、IL-2+21、IL-12またはIL-18を含む培養培地を含む。
図面の簡単な説明
図1は、T細胞の製造方法を示す。
図2は、3つの異なるプロセスによるex vivo T細胞製造の段階を示す。
図3は、in vitroでT細胞を産生するための2つのプロセスの比較を提供する。
図4は、T細胞を産生するための本発明の方法において使用される工程を概説するワークフローを示す。
図5A~図5Bは、本発明の方法によるT細胞の産生を示す結果を提供する。
図6は、本発明の方法によるT細胞の産生を示す結果を提供する。
図7A~図7Bは、本発明の方法によるT細胞の産生を示す結果を提供する。
詳細な説明
キメラ抗原受容体(CAR)T細胞の臨床試験は、B細胞悪性腫瘍等の特定の病状の処置において顕著な結果を示す。しかしながら、現在、CAR T細胞療法を伴う商業的方法は、その広範な使用が非一時的な生成に伴う物流および高いコストによって制限される自己CAR T細胞を含む。同種異系CAR T細胞療法は、患者の処置に直ちに利用可能な予め作製された細胞ストックを提供することによって、自己細胞の限界に対処する。しかし、その可能性にもかかわらず、治療上有効な同種異系CAR T細胞の一貫した産生のための方法は確立されていない。ほとんどのプロトコルは、例えば、少なくとも2つの活性化工程を有する長期間のex vivo培養を必要とし、これは潜在的に過分化、T細胞疲弊および/または細胞老化をもたらし、in vivo有効性を損なう。参照により組み込まれる、Jafarzadeh,2020,Prolonged Persistence of Chimeric Antigen Receptor(CAR)T Cell in Adoptive Cancer Immunotherapy:Challenges and Ways Forward,Frontiers in Immunology,11(702):1-17を参照されたい。
本開示は、改善された表現型および細胞機能を有するT細胞を製造するための信頼できる方法を提供する。本発明は、既存の方法と比較して短縮されたex vivo培養時間を使用してT細胞を製造するための方法を含む。本発明の特定の方法は、ex vivo活性化を省略することによってex vivo培養を減少させ、それにより、全体的なex vivo製造プロセスを最大2~3週間減少させる。本発明の代替方法は、単一の活性化工程を提供する。本発明のこれらの方法の両方の変形は、長時間の活性化および/または拡大プロセスが、対象への投与後にin vivoで起こり得ることを認識している。ex vivo細胞培養を短縮することによって、本発明の方法は、T細胞産生中に転写および/または表現型変化が起こる機会を最小限に抑え、それによって細胞間変動性を低下させ、それらの治療有効性を制限する。さらに、ex vivo培養時間の短縮は、T細胞維持に必要な高価な細胞培養消耗品の量を減少させる。
本発明はまた、単一の活性化工程でT細胞産物を作製するための多段階方法またはワークフローを含む。驚くべきことに、これらの方法/ワークフローは、1つ以下のin vitro T細胞活性化工程を用いて、in vitro分化およびT細胞へのHSCの成熟を含むプロセスを行うことを含み得る。得られたT細胞産物は、処置または研究のために使用され得る。
T細胞製造の従来の方法は、少なくとも2つの別個のイin vitro T細胞活性化工程を必要とする。これらの複数の活性化工程は、一般に、複数の培地タイプ、すなわち異なる活性化因子を含有する異なる培地を含む。有利には、複数の活性化工程を必要とする既存の方法と比較して、単一の活性化工程を使用してT細胞を産生し、細胞培養の全時間を短縮し、T細胞疲弊に関連するより少ないマーカーを発現するより効果的なT細胞産物を産生する本発明の新規方法。
本発明の方法は、より少ないin vitro細胞培養(複数可)または培養時間でT細胞産物を産生するために使用され得る。in vitro細胞培養を減少させることによって、本発明の方法は、より速く、より効果的であり、より少ない疲弊/機能不全T細胞を含有するT細胞産物を産生する。これらのT細胞産物は、2またはそれを超えるT細胞活性化工程によって産生されたT細胞よりも、T細胞疲弊に関与する低レベルのタンパク質(例えば、PD-1、CTLA-4、LAG-3、TIM-3、2B4/CD244/SLAMF4、CD160、TIGIT)を発現し得る。T細胞産物はまた、より高レベルのIL-2を発現し得る。
特定の実施形態は、T細胞を産生するための多段階プロセスを含み、工程のうち1つのみがT細胞活性化工程である。単一の活性化工程は、例えば、活性化培地、例えば抗体等のT細胞活性化試薬を含む培地中でT細胞を培養することによって実施され得る。
本発明の特定の方法では、活性化工程は、末梢血単核細胞(PMBC)ベースの活性化を含む。PMBCに基づく活性化は、T細胞をアルファ-ガラクトシルセラミド(aGC)担持PBMC、可溶性抗CD3/28ポジティブPBMC、および可溶性抗CD2/3/28ポジティブPBMCに導入することを含み得る。
特定の態様では、活性化工程は、抗原提示細胞(aAPC)ベースのT細胞活性化工程の使用を含む。したがって、活性化工程は、T細胞をaAPCに導入することを含み得る。好ましくは、使用される場合、aAPCは照射される。好ましい態様では、aAPCは、CD80-CD83-CD137L-CAR抗原を発現する操作されたK562細胞であり得る。aAPCは、aAPC+CD1dおよび/またはaAPC+CD1d+/-aGCであり得る。
特定の態様では、活性化工程はフィーダーフリーベースのT細胞活性化工程を含む。フィーダーフリーベースのT細胞活性化工程は、抗CD3、抗CD28、抗CD2/3/28、CD3/28を含む可溶性抗体をT細胞に導入することを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、1またはそれを超えるIL-7/15、IL-2、IL-2+21、IL-12またはIL-18を含む培養培地を使用する。いくつかの実施形態では、培地はIL-15を含有する。
本発明の方法は、増強された抗腫瘍活性を有するT細胞を産生するために使用され得る。本開示は、TCR、CAR、および少なくとも1つの追加の導入遺伝子を含む複数の導入遺伝子が組み込まれた幹細胞(例えば、HSC)からT細胞を産生するためのシステムおよび方法を提供する。幹細胞からの産生プロセスを開始することによって、本発明のシステムおよび方法は、「より若い」表現型および増強された抗腫瘍活性を有するT細胞の製造のための自己再生能力および細胞分化能力を利用する。特に、本開示は、少なくとも1つのTCR、CAR、および少なくとも1つの追加の導入遺伝子をコードする、CD34ポジティブ幹細胞への核酸の導入を提供する。TCRおよびCARと追加の導入遺伝子との組み合わせ発現は、癌を処置するのに有用な特定の癌細胞標的化特性をT細胞に提供するのに有用である。
図1は、T細胞を産生するための方法101を示す。特に、本発明の態様によるT細胞を産生するための方法の一般的概要を提供するための単純なフロー図が示される。方法101は、105個の幹細胞(例えば、CD34+造血幹細胞/前駆細胞)を得ることと、幹細胞に1またはそれを超える核酸(例えば、TCR、CAR、および追加の導入遺伝子をコードする)を導入する109ことと、T細胞を産生するために幹細胞のin vitro分化および成熟を行う111ことと、T細胞活性化工程を実施せずに(例えば、同種療法または研究のために)細胞を提供する113ことと、を含む。
方法101は、105個の幹細胞を得ることを含む。好ましくは、細胞はCD34+細胞である。1つの非限定的な例において、CD34+幹細胞は、造血幹細胞/前駆細胞である。造血幹細胞または前駆細胞は、造血と呼ばれるプロセスにおいて他の血液細胞を生じさせる幹細胞である。
造血幹細胞/前駆細胞は、健康なドナーから得られ得る。造血幹細胞/前駆細胞は、例えば、骨髄、末梢血、羊水または臍帯血から得られ得る。造血幹細胞/前駆細胞は、臍帯の端部をクランプし、クランプされた端部の間から血液を針で吸引することによって、臍帯血から得てもよい。造血幹細胞/前駆細胞は、ポジティブ免疫磁気分離技術を用いて臍帯血から単離されてもよく、クエン酸-リン酸-デキストロース(CPD)が抗凝固剤として臍帯血に添加され得る。臍帯血からの細胞は凍結保存され、使用するまで例えば-80℃の温度で保存され得る。
本開示の方法を実施する際に、幹細胞を得ること105は、好ましくは、造血幹細胞/前駆細胞を含む凍結保存CD34+臍帯血細胞のバイアルを受け取ることを含む。凍結保存された臍帯血細胞のバイアルは、例えばドライアイス上の断熱容器内の細胞バンクから受け取ってもよい。
凍結保存された臍帯血細胞のバイアルは、当技術分野で公知の方法に従って解凍され得る。例えば、バイアルを37度の水浴に約1~2分間入れることによって、細胞のバイアルを解凍してもよい。いくつかの好ましい実施形態では、細胞が解凍されると、形質導入効率を高めるためにウイルスと標的細胞との共局在化を促進する試薬で予めコーティングされた組織培養皿に細胞をプレーティングする。
CD34+細胞は、標準的な6ウェルディッシュに、例えば、10,000細胞/ウェル、15,000細胞/ウェル、または20,000細胞/ウェル、または25,000細胞/ウェル、またはそれを超えてプレーティングされ得る。好ましくは、細胞はウェルあたり15,000細胞でプレーティングされる。
方法101は、1またはそれを超えるTCR、CAR、および/または追加の導入遺伝子をコードする1またはそれを超える核酸をCD34+幹細胞に導入すること109を更に含む。好ましくは、1またはそれを超える核酸は、TCR、CAR、または追加の導入遺伝子のうちの少なくとも2つをコードする。例えば、いくつかの実施形態では、幹細胞に導入109される1またはそれを超える核酸は、少なくともTCRおよびCARをコードして、癌細胞の表面に発現される特定のタンパク質を標的とすることができるT細胞を産生する。他の実施形態では、幹細胞に導入109された1またはそれを超える核酸は、TCR、CAR、および追加の導入遺伝子のそれぞれをコードする。
好ましい実施形態では、核酸を介して導入されるTCRはiNKT TCRである。iNKT TCRは、iNKT細胞受容体のアルファ鎖、iNKT細胞受容体のベータ鎖の一方または両方を含み得る。好ましくは、iNKT細胞受容体は、幹細胞がアルファ-ガラクトシルセラミドを認識するように幹細胞によって発現される。さらに、好ましい実施形態は、少なくとも1つのCARをコードする核酸を導入することを含み得る。CARは、後述するように、第1世代のCAR、第2世代のCAR、または第3世代のCARであり得る。CARは、癌に関連する抗原に特異的な受容体を細胞に提供し得る。例えば、いくつかの実施形態では、抗原はメソテリン、グリピカン3、CD19またはBCMAのうちの1つを含む。
本発明の方法によって産生されるT細胞は少なくとも1つの追加の導入遺伝子を発現するように遺伝子改変され得る。導入遺伝子は、例えば、サイトカイン、チェックポイント阻害剤、トランスフォーミング増殖因子ベータシグナル伝達の阻害剤、サイトカイン放出症候群の阻害剤、または神経毒性の阻害剤のうちの1つであり得る。したがって、本発明の方法は、エフェクター機能が増強されたT細胞を産生するのに有用であり得る。
例えば、場合によっては、本発明の方法は、1またはそれを超えるIL-2、IL-7、IL-1-15をコードする導入遺伝子の導入によって提供される、拡大および持続能力が改善されたCAR T細胞の製造に有用である。場合によっては、方法は、例えば、1またはそれを超えるIL-12、IL-18をコードする導入遺伝子の導入によって、CAR T細胞にIFN-g産生の増加、したがってT細胞効力の改善をもたらし得る。場合によっては、本発明の方法は、IL-21を含む導入遺伝子を導入することによってナイーブT細胞産生を増強するのに有用である。場合によっては、本明細書に記載される方法は、例えば、IL-6、GM-CSFまたはサイトカイン放出症候群および神経毒性の他のメディエーターの阻害剤を導入することによって、安全性が改善されたCAR T細胞の産生を提供する。方法は、例えば、TGF-Bの阻害剤、チェックポイントの阻害剤を介して、腫瘍微小環境に対抗するのに有用なペイロードを提供することによって、改善された有効性を有するCAR T細胞を提供し得る。
幹細胞への1またはそれを超える核酸の導入109は、ウイルス形質導入法または非ウイルストランスフェクションによって達成され得る。場合によっては、例えば、1またはそれを超える核酸を導入するための方法は、例えばSleeping Beautyトランスポゾン/トランスポーゼシステムを使用する非ウイルス法を含む。Sleeping Beautyトランスポゾンシステムは、正確に定義されたDNA配列を細胞の染色体に導入するように設計された合成DNAトランスポゾンを含む。このシステムは、トランスポザーゼが複数の不活性な魚配列から復活した、Tel/マリナー型システムを使用する。有利には、非ウイルス(non-vial)法は、費用節約の利益を提供し、特定のウイルスの使用に関連するリスクを低減し得る。しかしながら、非ウイルス法は、効率の低下に関連し得る。したがって、好ましい実施形態は、ウイルス形質導入によって、例えばレトロウイルスを介して、核酸を幹細胞に導入する。
ウイルス形質導入方法は、その汎用性がよく認識されており、レンチウイルスベクターの使用を含み、これは、分裂細胞および非分裂細胞の両方に有意な量の核酸を形質導入するのに有用である。レンチウイルスベクターの使用は安全であると考えられており、しばしば長期の導入遺伝子発現を提供する。したがって、方法101は、好ましくは、レンチウイルス形質導入を介して34+幹細胞に1またはそれを超える核酸を導入する109。幹細胞のレンチウイルス形質導入に関する議論については、参照によって組み込まれる、Jang,2020,Optimizing lentiviral vector transduction of hematopoietic stem cells for gene therapy,Gene Therapy(27):545-556を参照されたい。
本発明の方法は、核酸を幹細胞に導入するための任意の1つのプロセスまたは実験手順によって限定されない。場合によっては、単一のレンチウイルスベクターが使用される。単一のレンチウイルスベクターは、TCR、CAR、および追加の導入遺伝子のそれぞれをコードし得る。他の例では、少なくとも2つの異なるレンチウイルスベクターが使用され、少なくとも2つのレンチウイルスベクターのそれぞれは、少なくとも1つのTCR、CAR、および追加の導入遺伝子をコードし、それにより、形質導入時に、TCR、CAR、および追加の導入遺伝子のそれぞれが幹細胞に形質導入される。さらに、複数のレンチウイルスベクターが使用される場合、方法101は、2つの(またはそれを超える)レンチウイルスベクターを幹細胞に導入する時間的順序によって限定されない。ベクターは、同時に、同じ形質導入で、または連続的に導入され得る。
方法101は更に、幹細胞(例えば、HSC)のT細胞へのin vitro分化および成熟を含むプロセスを行うこと111を含む。
細胞製造方法101の一利点は、単一の出発材料、すなわち幹細胞から広範囲のT細胞サブタイプを産生する能力にある。本発明の方法によって産生されるT細胞としては、例えば、ヘルパーT細胞、細胞傷害性T細胞、メモリーT細胞、制御性T細胞、ナチュラルキラーT細胞、インバリアントナチュラルキラーT細胞、アルファベータT細胞、ガンマデルタT細胞が挙げられ得る。好ましい実施形態では、方法101は、インバリアントナチュラルキラーT細胞を産生することを含む。インバリアントナチュラルキラーT(iNKT)細胞の産生は、それらの同種細胞療法用途にとって好ましい。特に、移植片対宿主病を誘発することなく、癌を処置するために抗原特異的T細胞応答を活性化および拡大するその能力。
したがって、方法101は、幹細胞(例えば、HSC)のT細胞(例えば、iNKT)へのin vitro分化および成熟プロセスを行うこと111を含む。以下に詳細に記載されるように、幹細胞のin vitro分化および成熟を行うこと111は、好ましくは、そのプロセスがT細胞の活性化および拡大のその後のin vitro工程を含まないという条件で行われる。
CD34ポジティブ細胞のT細胞への分化は段階的に起こり得る。第1の段階は、CD34ポジティブ幹細胞のCD4およびCD8ダブルネガティブT細胞へのin vitro分化を含み得る。CD34ポジティブ幹細胞の分化は、一般に、CD34ポジティブ幹細胞を培養中のサイトカインおよび/またはケモカインの組み合わせに、例えば1~2週間、導入することを含む。場合によっては、サイトカインおよび/またはケモカインは、STEMCELLによってStemSpanの商品名で販売されているサプリメント等の市販の前駆体拡大サプリメントによって提供され得る。in vitroプロセスを行う実施形態111は、CD4およびCD8ダブルネガティブT細胞のCD4およびCD8ダブルポジティブ細胞への成熟を更に含む。場合によっては、ダブルネガティブ細胞を成熟させることは、市販の前駆体成熟培地、例えば、STEMCELLによってStemSpanの商品名で提供される前駆体成熟培地中で細胞を培養することを含む。いくつかの実施形態では、細胞は、前駆体成熟培地中で7日間培養される。
方法101の特定の実施形態によれば、CD34+幹細胞のT細胞へのin vitro分化および成熟プロセスを行うこと111は、CD4ポジティブCD8ポジティブT細胞を産生する。CD4ポジティブCD8ポジティブT細胞はナイーブT細胞であり得る。ナイーブT細胞は、一般に、L-セレクチン(CD62L)およびC-Cケモカイン受容体7型(CCR7)の表面発現を特徴とする。場合によっては、T細胞は、活性化マーカーCD25、CD44またはCD69の非存在、およびメモリーCD45ROイソ型の非存在を特徴とする。ナイーブT細胞はまた、サブユニットIL-7受容体アルファ、CD127および共通ガンマ鎖、CD132からなる機能的IL-7受容体を発現し得る。ナイーブT細胞は、保存のために凍結保存され得るか、または同種細胞療法処置中に対象に導入され得る。対象の内部では、ナイーブT細胞は、最初の抗原刺激を待って末梢リンパ管を循環し得る。ナイーブ細胞のTCRを介した初期刺激時に、細胞は、活性化、共刺激、および接着に関連する表面分子の発現を調節し始める。これらの分子の発現パターンは、エフェクターおよび抗原を経験したT細胞サブセットを更に定義するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、CD4ポジティブCD8ポジティブT細胞は、凍結保存および/または同種細胞療法レシピエントへの投与の前にin vitroで拡大される。CD4ポジティブCD8ポジティブT細胞の拡大は、1またはそれを超えるIL-7、IL-15、CD3、CD28、CD2、アルファ-ガラクトシルセラミドの存在下で細胞を培養することを含み得る。
本発明の方法は、in vitro培養工程を減らすためにin vivo活性化機構を利用する。2つの活性化工程を経ることなくT細胞が産生され、対象の体内に導入されると、T細胞は、例えば二次リンパ器官において樹状細胞等の適切に活性化された抗原提示細胞(APC)に遭遇すると完全に活性化される。APCが主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスII分子を介して適切なペプチドリガンドを提示する場合、それはTCRによって認識される。これは、T細胞を活性化するために重要である。APCによって送達される2つの他の刺激シグナルも必要とされ得る。これらのシグナルは、APC表面上の2つの異なるリガンド、例えばCD80およびCD86によって、T細胞上の表面分子、例えばCD28に提供され得る。活性化に重要な他の因子には、エフェクターT細胞の異なるサブセット、例えばIL-6、IL-12およびTGF-b等のサイトカインへのT細胞分化の指示に関与する因子が含まれる。活性化T細胞のCD28依存性共刺激は、活性化T細胞自体によるIL-2の産生をもたらし得る。IL-2の発現に続いて、ICOSおよびCD40L等の他の調節分子に加えて、CD25としても知られるIL-2受容体の第3の成分(a鎖と呼ばれる)のアップレギュレーションも存在し得る。IL-2のその高親和性受容体への結合は細胞成長を促進するが、APC、主に樹状細胞は、環境条件に応じて、様々なサイトカインを生成するか、またはサイトカイン産生エフェクター細胞へのCD4+Tリンパ球の分化を誘導する表面タンパク質を発現する。
図2は、3つの異なるプロセスによるex vivo T細胞製造の段階を示す。具体的には、T細胞を作製するための従来のex vivoプロセス203を、本発明の低減されたex vivoプロセス205、207と比較して示す。従来のプロセス203では、成熟T細胞は、少なくとも2回のin vitro活性化工程に供され、そのうちの2回が示されている。このプロセス203は、完了するために少なくとも35日間、例えば少なくとも42日間、しばしばそれより長いex vivo細胞培養を必要とし得る。逆に、プロセス205は、T細胞活性化を省略するので、わずか21日以内にT細胞を生成することができる。活性化工程を省略することにより、T細胞のex vivo培養は実質的に減少し、例えば2~3週間である。第3のプロセス207は、単一の活性化工程を含む。単一の活性化工程は、有効量のT細胞を産生するのに役立ち得る。2回ではなく1回のみの活性化工程を使用することによって、本発明の方法は、先行技術のT細胞製造プロセスよりも少なくとも14日間少ない時間でT細胞を生成することができる。
図3は、in vitroでT細胞を産生するための2つのプロセスの比較を提供する。第1のプロセス303は2回の活性化工程を含む。ダブルポジティブT細胞を、例えば、CD3/CD28/CD2およびIL-15を含む異なる活性化培地で処置することによって達成される2段階活性化プロセスは、製造プロセスを少なくとも1週間、一般にはそれ以上増加させる。第2のプロセス305は、in vitro活性化を省略する。
本発明の方法は、単一の活性化工程を含み得る。単一の活性化工程は、T細胞を活性化試薬と共に7日間以下の期間培養することを含み得る。他の実施形態では、単一の活性化工程は、活性化培地中でT細胞を6日間または5日間または4日間または3日間または2日間または1日間以下培養することを含む。他の実施形態では、単一の活性化工程は、活性化培地中でT細胞を8日間、または9日間、または10日間、または11日間、または12日間、または13日間、または14日間培養しないことを含む。単一の活性化工程は、単一のタイプの活性化培地でT細胞を培養することを含み得る。単一のタイプの活性化培地は、活性化試薬、例えば可溶性抗体を含み得る。単一の活性化工程は、T細胞を抗原提示細胞、例えばaAPCと共培養することを含み得る。単一の活性化工程は、T細胞をPBMCと共培養することを含み得る。
本発明の方法は、造血幹細胞/前駆細胞からのT細胞の産生を含む。造血幹細胞/前駆細胞は、一般に、臍帯血中に見出され得るCD34+細胞に関連する。場合によっては、細胞は前駆細胞に由来し得る。場合によっては、細胞は、胚性幹細胞等の多能性幹細胞である。
HSCから産生された同種異系CAR T細胞は、特定の病状のための治癒的治療アプローチを提供し得る。しかしながら、いくつかの制限には、同種細胞療法に関連する罹患率および死亡率の多くを担うドナーT細胞媒介性のアロ反応性プロセスであるGVHDが含まれる。いくつかの臨床研究は、ドナーiNKT細胞が疾患再発のリスクを増加させることなくGVHDを予防することができることを示す。ドナーCAR iNKT細胞の養子移入とそれに続くin vivo活性化および/または拡大は、GVHDの症状を予防または緩和し得る。この保護効果は、アロ反応性T細胞のTh2分極およびドナー制御性T細胞(Treg)の拡大を介して媒介され得る。同種異系iNKT細胞は、本発明の方法によって産生される場合、GVHDを引き起こさないため、本明細書に記載される方法は、「既製のCAR免疫療法」のための理想的なプラットフォームを提供する。
本発明の方法は、TCRの抗原認識領域の機能的再編成を介して抗原特異性を獲得する治療活性T細胞を製造するのに有用である。TCRは、主要組織適合遺伝子複合体分子に結合した抗原の認識に関与するT細胞(またはTリンパ球)の表面に見られる分子である。TCRは、少なくとも2つの異なるタンパク質鎖(例えば、ヘテロ二量体)から構成され得る。ほとんどの(例えば、95%)T細胞では、これはアルファ鎖およびベータ鎖からなるが、いくつかの(例えば、5%)T細胞では、これはガンマ鎖およびデルタ鎖からなる。そのようなT細胞は、細胞表面TCR分子において抗原特異性を有し得、古典的CD3ポジティブ、アルファ-ベータTCR CD4ポジティブ、CD3ネガティブアルファ-ベータTCR CD8ポジティブ、ガンマデルタT細胞、ナチュラルキラーT細胞等を含むがこれらに限定されない異なる表現型サブセットへとin vivoで分化する。さらに、T細胞は、ナイーブ、セントラルメモリー、エフェクターメモリー、ターミナルエフェクター等を含むがこれらに限定されない様々な活性化状態を更に含み得る。
好ましい実施形態では、本発明の方法は、CAR T細胞の製造を提供する。CAR T細胞は、免疫療法に使用するための人工T細胞受容体を産生するように遺伝子操作されたT細胞である。CAR(すなわち、キメラ抗原受容体)を使用して、例えばレトロウイルスベクターによって促進されるそれらのコード配列の移入を介して、TCRを有する幹細胞にモノクローナル抗体の特異性を移植することができる。CARは、T細胞に特定のタンパク質を標的化する新しい能力を与えるように操作された受容体タンパク質である。受容体は、抗原結合機能とT細胞活性化機能の両方を単一の受容体に組み合わせるため、キメラである。したがって、本発明の方法は、癌細胞をより効果的に標的化および破壊するために、癌細胞を認識する改変T細胞を産生することによる免疫療法のための産物を提供する。
本発明の方法を実施する際に、養子免疫療法で使用されるエフェクター細胞(例えば、T細胞)を操作するのに適した任意のCARを本発明で使用してもよい。本発明において使用され得るCARとしては、参照によって組み込まれる、Kim and Cho,2020,Recent Advances in Allogeneic CAR-T Cells,Biomolecules,10(2):263に記載されるものが挙げられる。
CARは一般に、細胞外ドメイン、膜貫通ドメインおよび細胞内ドメインを含む。細胞外ドメインは、抗原結合/認識領域/ドメインを含み得る。CARの抗原結合ドメインは、特定の抗原、例えば腫瘍抗原、病原体抗原(例えば、ウイルス抗原)、CD(分化クラスター)抗原に結合するのに有用である。細胞外ドメインはまた、新生タンパク質を小胞体内に誘導するシグナルペプチドを含み得る。CARがグリコシル化され、細胞膜に固定される場合、シグナルペプチドが必須であり得る。膜貫通ドメインは、膜にまたがる疎水性アルファヘリックスである。異なる膜貫通ドメインは、異なる受容体安定性をもたらす。抗原認識後、受容体はクラスターを形成し、シグナルが細胞に伝達される。最も一般的に使用される細胞内成分は、3つのIT AMを含有するCD3ゼータである。これは、抗原が結合した後に活性化シグナルをT細胞に伝達する。CARはまた、抗原結合ドメインを膜貫通ドメインに連結するスペーサー領域を含み得る。スペーサー領域は、抗原認識を容易にするために抗原結合ドメインが異なる方向に配向することを可能にするのに十分に柔軟でなければならない。スペーサーは、IgG1由来のヒンジ領域、または免疫グロブリンのCH2CH3領域およびCD3の一部であり得る。
現在、3世代のCARが存在する。第1世代のCARは、典型的には、T細胞受容体鎖の細胞質シグナル伝達ドメインに融合された、膜貫通ドメインに融合された抗体由来抗原認識ドメイン(例えば、一本鎖可変断片(scFv))を含む。第1世代のCARは、典型的には、内因性TCRからのシグナルの主要な伝達物質であるCD3ゼータ鎖由来の細胞内ドメインを有する。第1世代のCARは、de novo抗原認識を提供し、HLA媒介性抗原提示とは無関係に、単一融合分子内のそれらのCD3ゼータ鎖シグナル伝達ドメインを介してCD4+およびCD8+T細胞の両方の活性化を引き起こすことができる。非限定的な一例では、T細胞は、腫瘍細胞に対する細胞傷害性を指示する人工TCRを発現するように遺伝子操作することができ、考察については、参照により組み込まれる、Eshhar 1993,Specific activation and targeting of cytotoxic lymphocytes through chimeric single chains consisting of antibody-binding domains and the gamma or zeta subunits of the immunoglobulin and T-cell receptors,Proc Natl Acad Sci,90,720-724を参照されたい。第2世代CARは、第1世代CARと類似しているが、CD28または4-1BB等の2つの共刺激ドメインを含む。これらの細胞内シグナル伝達ドメインの関与は、T細胞増殖、サイトカイン分泌、アポトーシスに対する耐性、およびin vivo持続性を改善する。第3世代CARは、T細胞活性を更に増強するために、CD28-4IBBまたはCD28-OX40等の複数の共刺激ドメインを組み合わせる。
場合によっては、本発明の方法は、追加の導入遺伝子(すなわち、CARまたはTCRの1つに加えて導入遺伝子)を提供するためにHSCの遺伝子改変を行うことを含む。例えば、いくつかの実施形態では、追加の導入遺伝子は1またはそれを超えるサイトカインをコードする。サイトカインは、免疫系の特定の細胞によって分泌され、他の細胞に影響を及ぼすインターフェロン、インターロイキン、および増殖因子等の物質に関する。本発明の実施形態によれば、1またはそれを超えるIL-2、IL-7、IL-15、IL-12、IL-18またはIL-21をコードする導入遺伝子は、T細胞機能または腫瘍有効性を促進するために提供され得る。
CAR T細胞への1またはそれを超える導入遺伝子の導入は、T細胞拡大および持続性(例えば、IL-2、IL-7/15を使用する)、IFN-g産生およびT細胞効力(例えば、IL-12、IL-18による)等の特性を改善し、ナイーブサブセットを増強し(例えば、IL-21)、安全性を改善し(例えば、IL-6、GM-CSFの阻害剤またはCRSおよび神経毒性の他のメディエーターを介して)、または腫瘍微小環境と戦うことによって有効性を改善し得る(TGF-B、チェックポイント等)。
例えば、IL-12およびIL-18は、CAR T細胞の特定のエフェクター機能の増強において主要な役割を果たす。IL-12は、特定のNK細胞およびTリンパ球を活性化し、Th-1型応答を誘導し、IFN-γ分泌を増加させることが知られている。IL-12の誘導性発現は、リンパ腫、肝細胞癌腫、卵巣腫瘍およびB16黒色腫等の特定の病態に対するCAR T細胞の抗腫瘍能力を増強し得る。IL-18はまた、CAR T細胞の治療可能性を改善するために使用されている。最初にIFN-γの強力な誘導物質として同定されたIL-18は、T細胞およびNK細胞の活性化ならびにTh-1細胞の極性化に寄与し得る。例えば、Meso標的化CAR T細胞には、IFN-γの分泌を増強し、癌細胞を根絶するために、IL-18をコードする導入遺伝子が提供され得る。更なる考察については、参照により組み込まれる、Tian,2020,Gene modification strategies for next-generation CAR T cells against solid cancers,Journal of Hematology&Oncology,volume 13(5)を参照されたい。
IL-7、IL-15およびIL-21は、幹細胞様メモリーT細胞表現型の生成促進に有用である。この表現型は、in vivoでのT細胞の拡大および持続性の増加をもたらし得る。場合によっては、IL-2をコードする導入遺伝子が提供され得る。IL-2を有するT細胞を産生することにより、例えば、栄養素の感知および取り込みに関与するタンパク質の誘導および産生を促進することによって、腫瘍環境に応答する能力が改善されたT細胞が提供され得る。
いくつかの実施形態では、導入遺伝子はサイトカイン放出症候群の阻害剤である。
サイトカイン放出症候群は、しばしばCAR-T細胞療法に関連する重篤で潜在的に生命を脅かす副作用に関する。サイトカイン放出症候群は、例えばIFN-γおよびIL-6を含む過剰な炎症性サイトカイン放出によって引き起こされる急速な(ハイパー)免疫反応として現れる。サイトカイン放出症候群に関与する多くのサイトカインは、JAK-STAT経路を介して作用することが知られている。したがって、いくつかの実施形態では、本発明の方法は、in vivo CAR-T細胞増殖、抗腫瘍活性およびサイトカインレベルを改善するために、JAK経路の阻害剤を発現するCAR-T細胞を産生することを含む。例えば、IL-6、JAK-STATまたはBTKの機能を阻害する導入遺伝子が提供され得る。さらに、阻害剤は、神経毒性の阻害に更に有用であり得る。CAR T細胞関連神経毒性は、発作および昏睡等の重度の神経障害をしばしば引き起こす症候群である。
他の例では、方法は、導入遺伝子をHSCに導入することを含み、導入遺伝子は、チェックポイント阻害剤、例えば、免疫チェックポイント阻害剤である。免疫チェックポイントは、免疫系の特定の態様の調節因子である。正常な生理学的条件では、チェックポイントは、免疫系が健康な組織を保存する宿主抗原に応答することを可能にする。癌では、これらの分子は腫瘍細胞の回避を促進する。場合によっては、導入遺伝子は、抗カテプシン抗体、ガレクチン-1遮断および抗OX40アゴニスト抗体等の抗体または抗体断片をコードし得る。抗体は、細胞の表面上に分泌または発現され得る。例えば、PD-1またはPD-L1を標的とする抗体が分泌され得る。
実施形態では、トランスフォーミング増殖因子ベータの阻害剤を発現するCAR T細胞を産生する。操作された細胞は、それらの有効性を制限する厳しい微小環境に直面する。環境の調節は、CAR T細胞が癌細胞を増殖、生存および/または死滅させる能力を促進するために有用であり得る。腫瘍環境内の主な阻害機構の1つは、トランスフォーミング増殖因子ベータである。したがって、本発明のいくつかの態様は、トランスフォーミング増殖因子ベータの阻害剤をコードする導入遺伝子を導入することを含む。阻害剤は、例えば、抗体またはその断片であり得る。抗体または抗体断片は、トランスフォーミング増殖因子ベータの正常な機能を妨害するためにCAR T細胞から分泌され得る。
いくつかの実施形態では、方法は、CAR T細胞を、腫瘍微小環境のマーカーを介して固形腫瘍タイプを標的とするように作製することを含む。他の実施形態では、方法は、腫瘍特異的標的を必要とせずに腫瘍微小環境のマーカーを認識するために使用することができる単一ドメイン抗体(VHH)ベースのキメラ抗原受容体を有するCAR T細胞を作製する。本発明によるVHHベースのCAR T細胞は、同系の免疫適格動物モデルにおいて固形腫瘍に対して有効な免疫チェックポイント受容体を介して、または間質および細胞外マトリックスマーカーを介して腫瘍微小環境を標的化し得る。したがって、本発明の方法は、腫瘍特異的抗原発現を欠く可能性がある腫瘍を標的とするCAR T細胞を作製するのに有用である。重鎖のみの抗体の可変領域(VHHまたはナノボディ)は、伝統的な短鎖可変断片(scFv)に匹敵する親和性を有する小さい安定なラクダ由来の単一ドメイン抗体断片である。VHHは一般にscFvよりも免疫原性が低く、そのサイズが小さいため、scFvによって見られるエピトープとは異なるエピトープにアクセスすることができる。したがって、本発明によって提供されるVHHは、CAR T細胞における適切な抗原認識ドメインとして機能することができる。scFvとは異なり、VHHは、V領域対合に伴う追加の折り畳み工程およびアセンブリ工程を必要としない。それらは、広範なリンカーの最適化または他のタイプの再フォーマットを必要とせずに表面表示を可能にする。様々なVHHベースの認識ドメインをスイッチアウトする能力は、それぞれの新しい従来の抗体をscFvに再フォーマットする必要なくアクセス可能な高度にモジュール化されたプラットフォームをもたらす。
さらに、多くの微小環境は、PD-L1等の阻害性分子の発現を含む。認識ドメインとしてVHH、例えばPD-L1特異的CAR T細胞を使用して、本発明の方法によって産生されたCAR T細胞は、腫瘍微小環境を標的化することができる。PD-L1は、腫瘍細胞上ならびに浸潤骨髄細胞およびリンパ球上に広く発現される。PD-L1を認識するCARは、免疫阻害を軽減し、同時に腫瘍微小環境におけるCAR T細胞活性化を可能にするはずである。したがって、PD-L1標的化CAR T細胞は、腫瘍微小環境をリプログラムし、免疫抑制シグナルを減衰させ、炎症を促進し得る。例えば、Xie,2019に記載されるように、腫瘍微小環境を標的とするナノボディに基づくCAR T細胞は、免疫適格マウスにおける固形腫瘍の成長を阻害する(これは参照によって組み込まれる、PNAS April 16,2019 116(16)7624-7631)。
本開示の実施形態によれば、CD34+幹細胞は、1またはそれを超えるCAR、TCRおよび追加の導入遺伝子(例えば、サイトカイン)を発現するように遺伝子操作される。腫瘍またはウイルス抗原特異的細胞を提供するための細胞の最初の遺伝子改変のため、レトロウイルスベクターをウイルス形質導入に使用してもよい。レトロウイルスベクターと、培養中のヒト細胞に感染する適切なパッケージングとの組み合わせは、当技術分野で公知である。好ましい実施形態では、第3世代のレンチウイルスベクターが試用され得る。ベクターは、好ましい抗原を標的とするために抗体または抗体断片の配列を含むcDNA配列で修飾され得る。例えば、Carpenito,2008,Control of large,established tumor xenografts with genetically retargeted human T cells containing CD28 and CD 137 domains,PNAS,106(9)3360-3365;Li,2017,Redirecting T Cells to Glypican-3 with 4-1BB Zeta Chimeric Antigen Receptors Results in Thl Polarization and Potent Antitumor Activity,Human Gene Therapy,28(5):437-448;Adusumilli,2014,Regional delivery of mesothelin-targeted CAR T cell therapy generates potent and long-lasting CD4-dependent tumor immunity,Science Translational Medicine,261(6):1-14に記載されるとおりであり、これらの各々は、参照により組み込まれる。
本開示のいくつかの態様は、複数の導入遺伝子をHSCに導入し、発現させることを含む。複数の遺伝子の発現を促進するために、2A配列、すなわち2Aペプチドのコードドメインを有する核酸上で導入遺伝子を分離することが有用であり得る。2A自己切断ペプチドまたは2Aペプチドは、タンパク質の翻訳中にリボソームスキッピングを誘導することができる18~22アミノ酸長のペプチドのクラスである。細胞内で、2Aペプチドのコードドメインが2つのタンパク質の2つのコードドメインの間に挿入されると(例えば、TCRおよびCAR)、ペプチドは、リボソームスキッピングのために独立して折り畳まれる2つのタンパク質に翻訳される。
本発明の方法は、臨床適用のために操作されたHSCをT細胞に形質転換するのに有用である。形質転換の方法には、一般に、HSCのT細胞への分化が含まれる。細胞分化は、細胞がある細胞型から別の細胞型に変化するプロセスである。通常、細胞は、より特殊化されたタイプに変化する。HSCのT細胞への分化は、多段階の分化を含み得る。第1の段階として、CD34+細胞がCD4CD8ダブルネガティブT細胞に分化され得る。ダブルネガティブT細胞の生成は、造血サイトカインを含む細胞因子のカクテルの存在下でCD34+細胞を培養することによって達成することができる。カクテルは、SCF(例えば、hSCF)、Flt3L(例えば、hFlt3L)、および少なくとも1つのサイトカイン、ならびに造血系の特定のためのbFGFを含み得る。サイトカインは、IL-3、IL-15、IL-7、IL-12およびIL-21を含むがこれらに限定されないTh1サイトカインであり得る。細胞は、CD34、CD31、CD43、CD45、CD41a、ckit、Notch1、IL7Raの発現についてFACSによって免疫表現型分析され得る。
ダブルネガティブT細胞は、機能的な不活性化T細胞を産生するために抗原非依存性成熟プロセスを介して更に分化され得る。このプロセスは、リンパ球前駆細胞拡大培地中でダブルネガティブT細胞を培養することを含み得る。培地は、例えば、フィーダー細胞およびSCF、Flt3Lおよび少なくとも1つのサイトカインを含み得る。サイトカインは、IL-3、IL-15、IL-7、IL-12およびIL-21を含むがこれらに限定されないTh1サイトカインであり得る。いくつかの実施形態では、サイトカインは、細胞の生存および/または機能的可能性を高め得る。
活性化および/または拡大工程を経ていないT細胞を含むT細胞を含む細胞産物は、新生物、病原体感染または感染性疾患の処置のために対象に全身的にまたは直接提供することができる。一実施形態では、本発明のT細胞は、目的の器官(例えば、新生物によって影響を受ける器官)に直接注射され得る。あるいは、T細胞およびそれを含む組成物は、例えば循環系(例えば、腫瘍血管系)への投与によって、目的の器官に間接的に提供することができる。好ましくは、T細胞の活性化および拡大は、対象への導入後にin vivoで起こる。
本発明のT細胞およびそれを含む組成物は、任意の生理学的に許容され得るビヒクル中に、通常は血管内に投与され得るが、細胞が再生および分化のための適切な部位を見出され得る骨または他の好都合な部位(例えば、胸腺)に導入されてもよい。通常、少なくとも100,000個の細胞、時には10,000,000,000個またはそれを超える細胞が投与される。
本発明の方法は、同種細胞療法の投与のための医薬組成物と組み合わせてもよい細胞の組成物を提供する。本発明の治療用組成物(例えば、HSC由来のCAR T細胞を含む医薬組成物)を投与する場合、それは一般に、単位投与量の注射可能な形態(溶液、懸濁液、エマルジョン)で製剤化される。組成物は、治療有効濃度で提供され得る。治療有効濃度は、処置時に有益なまたは所望の臨床結果に影響を及ぼすのに十分な量である。有効量は、1またはそれを超える用量で対象に投与することができる。処置に関して、有効量は、疾患の進行を緩和、改善、安定化、逆転もしくは遅延させるか、または疾患の病理学的帰結を軽減するのに十分な量である。有効量は、一般に、症例ごとに医師によって決定され、当業者の技術の範囲内である。有効量を達成するための適切な投与量を決定するとき、いくつかの要因が通常考慮される。これらの要因には、対象の年齢、性別および体重、処置される症状、症状の重症度ならびに投与される抗原結合断片の形態および有効濃度が含まれる。
本発明の抗原特異的T細胞を使用する養子免疫療法のために、10,000,000~10,000,000,000の範囲の細胞用量が注入され得る。T細胞を対象に投与すると、T細胞は抗原依存性活性化プロセスを受け得る。
本開示は、細胞療法および/または研究のためのT細胞の製造方法を提供する。いくつかの態様では、方法は、ex vivo細胞培養の時間を短縮することによってT細胞製造の経済的方法を提供する。いくつかの関連する態様では、本発明の方法は、増強された細胞傷害効果を有するT細胞の製造を提供する。長期の細胞培養は、以前は、特定の細胞型の転写および表現型の変化に関連していた。培養中のT細胞の転写および表現型の変化はあまり特徴付けられていないが、本開示は、長期培養中の細胞の意図しない変化が、同種異系細胞において同定された治療有効性および生成物バッチの変動性の観察された減少を説明し得ることを認識している。例えば、T細胞の長期の細胞培養は、エフェクター機能の喪失を反映する高レベルの疲弊マーカーを生じ得る。例えば、長期培養は、PD1、LAG3の発現の増加に関連し得る。CD244、CD160、更なる考察については、参照により組み込まれる、Wherry,2016,Molecular and cellular insights into T cell exhaustion,Nat Rev Immunol,15(8):486-499を参照されたい。ex vivo製造を短縮することによって、本発明の方法は、治療上有効なT細胞の一貫した産生に有用である。
したがって、一態様では、本開示は、T細胞を産生する方法を提供する。この方法は、造血幹細胞(HSC)のT細胞へのin vitro分化および成熟を含むプロセスを行うことを含むが、ただし、このプロセスは、T細胞の活性化および/または拡大のその後のin vitro工程を含まないことを条件とする。むしろ、T細胞の活性化および/または拡大は、好ましくは、対象への導入後にin vivoで起こる。有利には、in vitro活性化および/またはT細胞拡大を省略することにより、従来のT細胞製造プロセスから数週間(例えば、少なくとも2週間)が節約され、これは増強された細胞傷害効果を有するT細胞を産生するのに有用であり得る。
本発明の方法は、安全で有効な同種異系療法を製造するのに有用である。場合によっては、方法は、製品品質を確保するために、製造中の1またはそれを超える時点で細胞産物を特性評価することを含み得る。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、T細胞を分析して、T細胞によって発現される1またはそれを超えるタンパク質を同定することを含む。1またはそれを超えるタンパク質は、1またはそれを超えるCCR7、CD62L、またはCD45RAを含み得る。タンパク質は、ナイーブ幹細胞に関連するマーカーを含み得る。分析することは、好ましくは、細胞表面タンパク質を分析するハイスループット法、例えば、FACS等のバルク中の個々の細胞の蛍光シグナルに基づく方法を含む。
オンデマンドで処置が利用可能であることは、同種細胞療法の1つの利点である。方法は、臨床適用前の細胞の製造を含み得るため、いくつかの好ましい方法は、T細胞を凍結保存することを含み得る。T細胞を凍結保存することは、患者が必要とするまで細胞を安全かつ効果的に保存するのに有用である。凍結保存はまた、患者に投与することができる臨床施設への細胞産物の輸送にも有用である。いくつかの好ましい実施形態では、ダブルポジティブT細胞(例えば、ナイーブT細胞)は、in vitro活性化工程を行わずに凍結保存される。
過去10年間にわたって、免疫療法は新世代の癌医療となってきた。特に、細胞ベースの細胞療法は非常に有望であることが示されている。顕著な例はCAR操作養子T細胞療法であり、これは特定の血液癌を顕著な有効性で標的とする。しかしながら、処置のための現在のプロトコルのほとんどは、患者から収集された免疫細胞が製造され、この単一の患者を処置するために使用される自己養子細胞移入からなる。そのようなアプローチは、費用がかかり、製造労働集約的であり、必要とするすべての患者に広く送達することが困難である。同種異系免疫細胞産物は、本明細書に記載の方法によって、大規模に製造することができ、より多数の患者を処置するために容易に流通させることができるため、大きな需要がある。
いくつかの実施形態は、操作されたiNKT細胞または操作されたiNKT細胞の集団に関する。少なくともいくつかの場合、操作されたiNKT細胞は、CARおよび/または操作されたT細胞受容体を含む。細胞との関連で論じられる任意の実施形態は、そのような細胞の集団に適用され得る。特定の実施形態では、操作されたiNKT細胞は、以下の1、2、および/または3つを含む核酸を含む:i)インバリアントアルファT細胞受容体コード配列の全部もしくは一部;ii)インバリアントベータT細胞受容体コード配列の全部もしくは一部、またはiii)自殺遺伝子。更なる態様では、i)インバリアントアルファT細胞受容体の全部もしくは一部;ii)インバリアントベータT細胞受容体の全部もしくは一部、および/またはiii)自殺遺伝子産物をコードする配列を有する核酸を含む操作されたiNKT細胞が存在する。
更なる態様は、NK活性化受容体のレベルの増加、NK阻害受容体のレベルの減少、および/または細胞傷害性分子のレベルの増加を有する操作されたiNKT細胞に関する。いくつかの実施形態では、NK活性化受容体は、NKG2Dおよび/またはDNAM-1を含む。いくつかの実施形態では、細胞傷害性分子は、パーフォリンおよび/またはグランザイムBを含む。いくつかの実施形態では、阻害剤受容体はKIRを含む。増加または減少は、健康な個体から単離された遺伝子操作されていないiNKTにおける同じマーカーのレベルに対するものであり得る。更なる態様は、細胞の集団がNK活性化受容体のレベルの増加、NK阻害受容体のレベルの減少、および/または細胞傷害性分子のレベルの増加を有する、操作されたiNKT細胞の集団に関する。
いくつかの実施形態では、操作されたiNKT細胞は、異種プロモーターの制御下にある核酸を含み、これはプロモーターが核酸の転写を制御するのと同じゲノムプロモーターではないことを意味する。操作されたiNKT細胞は、1またはそれを超えるコード配列を含む外因性核酸を含み、その一部または全部が本明細書に記載される多くの実施形態では異種プロモーターの制御下にあることが企図される。
特定の実施形態では、少なくとも1つのインバリアントナチュラルキラーT細胞受容体(iNKT TCR)および外因性自殺遺伝子産物を発現する操作されたインバリアントナチュラルキラーT(iNKT)細胞が存在し、少なくとも1つのiNKT TCRは、外因性核酸および/または組換え修飾プロモーター領域の転写制御下にある内因性インバリアントTCR遺伝子から発現される。iNKT TCRは、「CD1d分子によって提示される脂質抗原を認識するTCR」を指す。それは、アルファ-TCR、ベータ-TCR、またはその両方を含み得る。ある場合には、利用されるTCRは、MAIT細胞TCR、GEM細胞TCR、またはガンマ/デルタTCR等のより広い群の「インバリアントTCR」に属することができ、それぞれ、HSC操作されたMAIT細胞、GEM細胞、またはガンマ/デルタT細胞をもたらす。
特定の実施形態では、自殺遺伝子は酵素ベースであり、すなわち自殺遺伝子の遺伝子産物は酵素であり、自殺機能は酵素活性に依存する。1またはそれを超える自殺遺伝子は、単一細胞またはクローン集団において利用され得る。いくつかの実施形態では、自殺遺伝子は、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSV-TK)、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)、シトシンデアミナーゼ(CD)、カルボキシペプチダーゼG2、シトクロムP450、リナマラーゼ、ベータラクタマーゼ、ニトロレダクターゼ(NTR)、カルボキシペプチダーゼA、または誘導性カスパーゼ9をコードする。自殺遺伝子の使用のための当該技術分野における方法は、米国特許第8628767号、米国特許出願公開第20140369979号、米国特許第20140242033号および米国特許第20040014191号(これらはすべて、その全体が参照により組み込まれる)等において採用され得る。更なる実施形態では、TK遺伝子は、ウイルスTK遺伝子、すなわちウイルス由来のTK遺伝子である。特定の実施形態では、TK遺伝子は、単純ヘルペスウイルスTK遺伝子である。いくつかの実施形態では、自殺遺伝子産物は、基質によって活性化される。チミジンキナーゼは、ガンシクロビル、ペンシクロビル、またはそれらの誘導体によって活性化される自殺遺伝子産物である。特定の実施形態では、自殺遺伝子産物を活性化する基質は、検出されるために標識される。場合によっては、撮像のために標識され得る基質。いくつかの実施形態では、自殺遺伝子産物は、TCR-アルファまたはTCR-ベータの一方または両方をコードする同じまたは異なる核酸分子によってコードされ得る。特定の実施形態では、自殺遺伝子は、sr39TKまたは誘導性カスパーゼ9である。代替の実施形態では、細胞は、外因性自殺遺伝子を発現しない。いくつかの実施形態では、操作されたiNKT細胞は、アルファ-ガラクトシルセラミド(a-GC)に特異的に結合する。
追加の態様では、細胞は、少なくとも1つのHLA-IまたはHLA-II分子を欠いているか、または少なくとも1つのHLA-IまたはHLA-II分子の表面発現が低下している。いくつかの実施形態では、HLA-Iおよび/またはHLA-P分子の表面発現の欠如は、個々のHLA-I/II分子をコードする遺伝子を破壊することによって、またはすべてのHLA-I複合体分子の共通成分であるB2M(ベータ2ミクログロブリン)をコードする遺伝子を破壊することによって、またはすべてのHLA-II遺伝子の発現を制御する重要な転写因子であるCIITA(クラスII主要組織適合遺伝子複合体転写活性化因子)をコードする遺伝子を破壊(discrupting)することによって達成される。特定の態様では、細胞は、1またはそれを超えるHLA-Iおよび/またはHLA-II分子の表面発現を欠いているか、または50、60、70、80、90、100%(またはその中の誘導可能な任意の範囲)の低下したレベルのそのような分子を発現する。いくつかの実施形態では、HLA-IまたはHLA-IIは、細胞が遺伝子編集によって操作されたため、iNKT細胞において発現されない。
いくつかの実施形態では、iNKT細胞は、細胞に導入された組換えベクターまたは組換えベクターからの核酸配列を含む。特定の実施形態では、組換えベクターは、ウイルスベクターであるか、またはウイルスベクターであった。更なる実施形態では、ウイルスベクターは、レンチウイルス、レトロウイルス、アデノ随伴ウイルス(AAV)、ヘルペスウイルス、またはアデノウイルスであるか、またはそれらであった。特定のウイルスベクターの核酸は、宿主ゲノム配列に組み込まれることが理解される。
「ベクター」または「コンストラクト」(遺伝子送達または遺伝子移入「ビヒクル」と呼ばれることもある)は、in vitroまたはin vivoのいずれかで宿主細胞に送達されるポリヌクレオチドを含む高分子、分子の複合体またはウイルス粒子を指す。ポリヌクレオチドは、直鎖状または環状分子であり得る。ベクターの一般的な種類である「プラスミド」は、染色体DNAとは独立して複製することができる、染色体DNAとは別個の染色体外DNA分子である。特定の場合において、それは環状であり、二本鎖である。
特定のタンパク質を「コードする」「遺伝子」、「導入遺伝子」、「ポリヌクレオチド」、「コーディング領域」、「配列」、「セグメント」、「断片」または「導入遺伝子」は、適切な調節配列の制御下に置かれた場合、in vitroまたはin vivoで転写され、必要に応じて遺伝子産物、例えばポリペプチドにも翻訳される核酸分子である。コード領域は、cDNA、ゲノムDNA、またはRNAのいずれかの形態で存在し得る。DNA形態で存在する場合、核酸分子は一本鎖(すなわち、センス鎖)または二本鎖であり得る。コード領域の境界は、5’(アミノ)末端の開始コドンおよび3’(カルボキシ)末端の翻訳終止コドンによって決定される。遺伝子には、原核生物または真核生物のmRNA由来のcDNA、原核生物または真核生物のDNA由来のゲノムDNA配列、および合成DNA配列が含まれ得るが、これらに限定されない。転写終結配列は、通常、遺伝子配列の3’側に位置する。
「細胞」という用語は、本明細書では当技術分野における最も広い意味で使用され、多細胞生物の組織の構造単位であり、それを外部から隔離する膜構造によって取り囲まれ、自己複製能を有し、遺伝情報およびそれを発現する機構を有する生体を指す。本明細書で使用される細胞は、天然に存在する細胞または人工的に改変された細胞(例えば、融合細胞、遺伝子改変細胞等)であり得る。
INKT細胞は、マウスからヒトまで高度に保存されたアルファベータTリンパ球の小さな集団である。iNKT細胞は、癌、感染症、アレルギー、および自己免疫を含む多くの疾患の調節において重要な役割を果たすことが示唆されている。刺激されると、iNKT細胞は、細胞集団として、および単一細胞レベルで、大量のエフェクターサイトカイン、例えばIFN-γおよびIL-4等を迅速に放出する。次いで、これらのサイトカインは、様々な免疫エフェクター細胞、例えば自然免疫系のナチュラルキラー細胞および樹状細胞(DC)、ならびに活性化DCを介して適応免疫系のCD4ヘルパーおよびCD8細胞傷害性従来型アルファベータT細胞を活性化する。それらの固有の活性化機構のために、iNKT細胞は、抗原およびMHC、制限とは無関係に複数の疾患を攻撃することができ、それらを魅力的な普遍的治療剤としている。
以前、主に癌を標的とした一連のiNKT細胞に基づく臨床試験が行われてきた。最近の試験では、頭頸部扁平上皮癌腫を有する患者における抗腫瘍免疫の促進が報告され、iNKT細胞に基づく免疫療法の可能性が証明された。しかしながら、今日までのほとんどの臨床試験は、内因性iNKT細胞の直接的な活性化またはex vivo拡大に基づいており、それによって少数の患者に短期的な限定された臨床的利益しかもたらさないので、満足のいく結果をもたらしていない。ヒトにおけるiNKT細胞の低頻度および高変動性(血中で約0.01~1%)、ならびに活性化後のこれらの細胞の急速な枯渇は、これらの試験の成功を制限する主要な障害であると考えられる。
iNKT細胞は、人工多能性幹(iPS)細胞から操作されている。参照により組み込まれる、米国特許第8,945,922号を参照されたい。iPS細胞は、体細胞に外因性の核リプログラミング因子Oct4、Sox2、Klf4およびc-Myc等を形質導入することによって産生される。
残念ながら、外因性核リプログラミング因子の転写レベルは、多能性状態への細胞移行と共に低下するため、安定なiPS細胞株産生の効率は低下し得る。さらに、Oct 4、Sox 2、Klf 4およびc-Mycは腫瘍形成をもたらす癌遺伝子であるため、外因性核リプログラミング因子の転写はiPS細胞で再開し、iPS細胞に由来する細胞から新生物発生を引き起こすことができる。
本発明の方法は、例えば、米国特許出願公開第20170283481号A1および国際出願第2019241400号(これらの各々は参照により組み込まれる)で検討されるiNKT細胞の産生に使用してもよい。
一例として、いくつかの実施形態では、本発明の方法は、iNKT TCR核酸配列がiNKT細胞のサブセット、例えばCD4/DN/CD8サブセットまたはThl、Th2もしくはThl7サイトカインを産生するサブセットから得られ、ダブルネガティブiNKT細胞を含むiNKT細胞を産生する。いくつかの実施形態では、iNKT TCR核酸配列は、黒色腫、腎臓癌、肺癌、前立腺癌、乳癌、リンパ腫、白血病、血液悪性腫瘍等の癌を有していたかまたは有するドナー由来のiNKT細胞から得られる。いくつかの実施形態では、iNKT TCR核酸分子は、1つのiNKT細胞からのTCRアルファ配列および異なるiNKT細胞からのTCRベータ配列を有する。いくつかの実施形態では、TCRアルファ配列が得られるiNKT細胞およびTCRベータ配列が得られるiNKT細胞は、同じドナーに由来する。いくつかの実施形態では、TCRアルファ配列が得られるiNKT細胞のドナーは、TCRベータ配列が得られるiNKT細胞のドナーとは異なる。いくつかの実施形態では、TCRアルファ配列および/またはTCRベータ配列は、発現のためにコドン最適化されている。いくつかの実施形態では、TCRアルファ配列および/またはTCRベータ配列は、非改変配列によってコードされるポリペプチドと比較して1またはそれを超えるアミノ酸置換、欠失および/または切断を有するポリペプチドをコードするように改変される。いくつかの実施形態では、iNKT TCR核酸分子は、CD1d上に提示されるアルファ-ガラクトシルセラミド(α-GalCer)を認識するT細胞受容体をコードする。いくつかの実施形態では、iNKT TCR核酸分子は、発現ベクターに含まれる。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、レンチウイルス発現ベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、iNKT TCR核酸分子がMIGベクターのIRES-EGFPセグメントを置き換えるMIGベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、phiNKT-EGFPである。
「キメラ抗原受容体」または「CAR」という用語は、免疫エフェクター細胞に任意の特異性を移植する操作された受容体を指す。これらの受容体は、モノクローナル抗体の特異性をT細胞に移植するために使用され、レトロウイルスベクターまたはレンチウイルスベクターによって促進されるそれらのコード配列の移入を伴う。受容体は、異なる供給源由来の部分から構成されるため、キメラと呼ばれる。これらの分子の最も一般的な形態は、CD3-ゼータ膜貫通ドメインおよびエンドドメインに融合された、モノクローナル抗体に由来する一本鎖可変断片(scFv)の融合物;CD28もしくは4IBB細胞内ドメイン、またはそれらの組み合わせである。そのような分子は、その標的のscFvによる認識に応答してシグナルの伝達をもたらす。そのようなコンストラクトの例は、14g2a-ζであり、これは、ハイブリドーマ14g2a(ジシアロガングリオシドGD2を認識する)に由来するscFvの融合物である。T細胞がこの分子を発現する場合(例えば、神経芽細胞腫細胞)、T細胞は、GD2を発現する標的細胞を認識して死滅させる。悪性B細胞を標的とするために、研究者らは、B系統分子CD19に特異的なキメラ免疫受容体を使用して、T細胞の特異性をリダイレクトした。免疫グロブリン重鎖および軽鎖の可変部分は、柔軟なリンカーによって融合されてscFvを形成する。このscFvの前には、新生タンパク質を小胞体およびその後の表面発現(これは切断される)に導くシグナルペプチドが存在する。フレキシブルスペーサーは、抗原結合を可能にするためにscFvが異なる方向に配向することを可能にする。膜貫通ドメインは、通常、細胞内に突出し、所望のシグナルを伝達するシグナル伝達エンドドメインの元の分子に由来する典型的な疎水性アルファヘリックスである。
好ましくは、CARは特定の腫瘍抗原を対象とする。CARが指向され得る腫瘍細胞抗原の例としては、例えば、少なくとも、5T4、8H9、anbbインテグリン、BCMA、B7-H3、B7-H6、CAIX、CA9、CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、CD38、CD44、CD44v6、CD44v7/8、CD70、CD123、CD138、CD171、CEA、CSPG4、EGFR、ErbB2(HER2)を含むEGFRファミリー、EGFRvIII、EGP2、EGP40、ERBB3、ERBB4、ErbB3/4、EPCAM、EphA2、EpCAM、葉酸受容体-a、FAP、FBP、胎児AchR、FRcc、GD2、G250/CAIX、GD3、グリピカン-3(GPC3)、Her2、IL-13Rcx2、Lambda、Lewis-Y、Kappa、KDR、MAGE、MCSP、メソテリン、Mucl、Mucl6、NCAM、NKG2Dリガンド、NY-ESO-1、PRAME、PSC1、PSCA、PSMA、ROR1、SP17、サバイビン、TAG72、TEM、癌胎児性抗原、HMW-MAA、AFP、CA-125、ETA、チロシナーゼ、MAGE、ラミニン受容体、HPV E6、E7、BFN1G-4、カルシウム活性化塩化物チャネル2、サイクリン-B1、9D7、EphA3、テロメラーゼ、SAP-1、BAGEファミリー、CAGEファミリー、GAGEファミリー、MAGEファミリー、SAGEファミリー、XAGEファミリー、NY-ESO-1/L AGE-1、PAME、SSX-2、Melan-A/MART-1、GP100/pmell7、TRP-1/-2、P.ポリペプチド、MC1R、前立腺特異抗原、b-カテニン、BRCA1/2、CML66、フィブロネクチン、MART-2、TGF^RII、またはVEGF受容体(例えば、VEGFR2)が挙げられる。CARは、第1世代、第2世代、第3世代またはそれを超える世代のCARであり得る。CARは、任意の2つの非同一の抗原に対して二重特異性であり得るか、または2つを超える非同一の抗原に対して特異的であり得る。
いくつかの実施形態では、核酸は、本明細書で論じられるように、a-TCRおよび/またはb-TCRをコードする核酸配列を含み得る。特定の実施形態では、1つの核酸は、a-TCRとb-TCRの両方をコードする。追加の実施形態では、核酸は、自殺遺伝子産物をコードする核酸配列を更に含む。いくつかの実施形態では、選択されたCD34+細胞に導入される核酸分子は、a-TCR、b-TCR、および自殺遺伝子産物をコードする。他の実施形態では、方法はまた、選択されたCD34+細胞に自殺遺伝子産物をコードする核酸を導入することを含み、この場合、異なる核酸分子が、少なくとも1つのTCR遺伝子をコードする核酸とは異なる自殺遺伝子産物をコードする。
操作されたiNKT細胞およびiNKT細胞集団を調製、作製、製造および使用するための方法が提供される。方法は、実施形態において、以下の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15またはそれを超える工程を含む:造血細胞を得ること;造血前駆細胞を得ること;1またはそれを超える造血細胞になることができる前駆細胞を得ること;iNKT細胞になることができる前駆細胞を得ること;1またはそれを超える細胞表面マーカーを使用して混合細胞の集団から細胞を選択すること;細胞の集団からCD34+細胞を選択すること;細胞の集団からCD34+細胞を単離すること;CD34+およびCD34-細胞を互いに分離すること;CD34以外の、またはCD34に加えて細胞表面マーカーに基づいて細胞を選択すること;iNKT T細胞受容体(TCR)をコードする1またはそれを超える核酸を細胞に導入すること;iNKT T細胞受容体(TCR)をコードするウイルスベクターを細胞に感染させること;iNKT T細胞受容体(TCR)をコードする1またはそれを超える核酸で細胞をトランスフェクトすること;iNKT T細胞受容体(TCR)をコードする発現コンストラクトで細胞をトランスフェクトすること;iNKT T細胞受容体(TCR)をコードする外因性核酸を細胞のゲノムに組み込むこと;自殺遺伝子産物をコードする1またはそれを超える核酸を細胞に導入すること;自殺遺伝子産物をコードするウイルスベクターを細胞に感染させること;自殺遺伝子産物をコードする1またはそれを超える核酸で細胞をトランスフェクトすること;自殺遺伝子産物をコードする発現コンストラクトで細胞をトランスフェクトすること;自殺遺伝子産物をコードする外因性核酸を細胞のゲノムに組み込むこと;1またはそれを超えるポリペプチドをコードする1またはそれを超える核酸および/または遺伝子編集のための核酸分子を細胞に導入すること;遺伝子編集のための1またはそれを超えるポリペプチドおよび/または核酸分子をコードするウイルスベクターを細胞に感染させること;遺伝子編集のために1またはそれを超えるポリペプチドおよび/または核酸分子をコードする1またはそれを超える核酸で細胞をトランスフェクトすること;遺伝子編集のための1またはそれを超えるポリペプチドおよび/または核酸分子をコードする発現コンストラクトで細胞をトランスフェクトすること;遺伝子編集のために1またはそれを超えるポリペプチドおよび/または核酸分子をコードする外来性核酸を組み込むこと;細胞のゲノムを編集すること;細胞のプロモーター領域を編集すること;iNKT TCR遺伝子のプロモーター領域および/またはエンハンサー領域を編集すること;1またはそれを超える遺伝子の発現を排除すること;単離されたヒトCD34+細胞における1またはそれを超えるHLA-I/II遺伝子の発現を排除すること;遺伝子編集のために1またはそれを超える核酸を細胞にトランスフェクトすること;単離された細胞または選択された細胞を培養すること;単離されたまたは選択された細胞を拡大させること;1またはそれを超える細胞表面マーカーについて選択された細胞を培養すること;iNKT TCRを発現する単離されたCD34+細胞を培養すること;単離されたCD34+細胞を拡大すること;iNKT細胞を産生または増殖させる条件下で細胞を培養すること;人工胸腺オルガノイド(ATO)系で細胞を培養してiNKT細胞を産生すること;無血清培地中での細胞を培養すること;Notchリガンドを発現する間質細胞の選択された集団および無血清培地を含む3D細胞凝集体を含む、ATOシステムにおいて細胞を培養すること。一実施形態では、1またはそれを超える工程を除外してもよいことが特に企図されている。
操作されたiNKT細胞を作製するために使用され得る細胞は、造血前駆幹細胞である。細胞は、末梢血単核細胞(PBMC)、骨髄細胞、胎児肝細胞、胚性幹細胞、臍帯血細胞、またはそれらの組み合わせに由来し得る。本開示は、造血幹細胞(HSC)および/または造血前駆細胞(HPC)から操作された「HSC-iNKT細胞」、インバリアントナチュラルキラーT(iNKT)細胞、ならびにその作製方法および使用方法を包含する。本明細書で使用される場合、「HSC」は、HSC、HPC、またはHSCとHPCの両方を指すために使用される。「造血幹細胞および前駆細胞」または「造血前駆細胞」は、造血系統に拘束されるが、更なる造血分化が可能な細胞を指し、造血幹細胞、多能性造血幹細胞(造血芽細胞)、骨髄前駆細胞、巨核球前駆細胞、赤血球前駆細胞、およびリンパ球前駆細胞を含む。「造血幹細胞(HSC)」は、骨髄(単球およびマクロファージ、好中球、好塩基球、好酸球、赤血球、巨核球/血小板、樹状細胞)およびリンパ球(T細胞、B細胞、NK細胞)を含むすべての血球系を生じる多能性幹細胞である。本開示において、HSCは、「造血幹細胞および前駆細胞」および「造血前駆細胞」の両方を指す。造血幹細胞および造血前駆細胞は、CD34を発現してもよく、または発現しなくてもよい。造血幹細胞は、CD133を共発現し、CD38発現についてネガティブ、CD90についてポジティブ、CD45 RAについてネガティブ、系統マーカーについてネガティブ、またはそれらの組み合わせであり得る。造血前駆細胞/前駆細胞としては、CD34(+)/CD38(+)細胞およびCD34(+)/CD45RA(+)/lin(-)CD10+(共通リンパ球前駆細胞)、CD34(+)CD45RA(+)lin(-)CD10(-)CD62L(hi)(リンパ球プライム多能性前駆細胞)、CD34(+)CD45RA(+)lin(-)CD10(-)CD123+(顆粒球-単球前駆細胞)、CD34(+)CD45RA(-)lin(-)CD10(-)CD123+(共通骨髄前駆細胞)またはCD34(+)CD45RA(-)lin(-)CD10(-)CD123-(巨核球-赤血球前駆細胞)が挙げられる。
特定の方法は、1またはそれを超える核酸を細胞に導入する前に、培地中で選択されたCD34+細胞を培養することを含む。細胞を培養することは、選択されたCD34+細胞を、1またはそれを超える増殖因子を含む培地とインキュベートすることを含み得る。いくつかの実施形態では、1またはそれを超える増殖因子は、c-kitリガンド、flt-3リガンド、および/またはヒトトロンボポエチン(TPO)を含む。更なる実施形態では、培地は、c-kitリガンド、flt-3リガンド、およびTPOを含む。いくつかの実施形態では、1またはそれを超える増殖因子の濃度は、各増殖因子またはこれらの特定の増殖因子のいずれかおよびすべての合計に対して約5ng/ml~約500ng/mlである。培地中の単一の増殖因子または増殖因子の組み合わせの濃度は、約、少なくとも約、または多くとも約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335 340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、410、420、425、430、440、441、450、460、470、475、480、490、500(または導出可能な任意の範囲)ng/mlまたはmg/mlまたはそれを超える濃度であり得る。
いくつかの実施形態では、細胞は、無細胞培地で培養される。特定の実施形態では、無血清培地は、外部添加アスコルビン酸を更に含む。特定の実施形態では、方法は、アスコルビン酸培地を添加することを含む。更なる実施形態では、無血清培地は、以下の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16種すべて(またはその中の誘導可能な範囲)の外部添加成分:FLT3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL-7)、幹細胞因子(SCF)、トロンボポエチン(TPO)、幹細胞因子(SCF)、IL-2、IL-4、IL-6、IL-15、IL-21、TNF-アルファ、TGF-ベータ、インターフェロン-ガンマ、インターフェロン-ラムダ、TSLP、チモペンチン、プレオトロフィンまたはミドキンを更に含む。追加の実施形態では、無血清培地は、1またはそれを超えるビタミンを含む。ある場合には、無血清培地は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12種の以下のビタミン(またはその中で誘導可能な任意の範囲):ビオチン、DLアルファトコフェロールアセテート、DLアルファ-トコフェロール、ビタミンA、塩化コリン、パントテン酸カルシウム、パントテン酸、葉酸ニコチンアミド、ピリドキシン、リボフラビン、チアミン、イノシトール、ビタミンB12、またはそれらの塩を含む。特定の実施形態では、培地は、少なくともビオチン、DLアルファ-トコフェロールアセテート、DLアルファ-トコフェロール、ビタミンA、またはそれらの組み合わせもしくはそれらの塩を含む。追加の実施形態では、無血清培地は、1またはそれを超えるタンパク質を含む。いくつかの実施形態では、無血清培地は、1、2、3、4、5、6種またはそれを超える(またはその中で誘導可能な任意の範囲)の以下のタンパク質:アルブミンまたはウシ血清アルブミン(BSA)、BSAの画分、カタラーゼ、インスリン、トランスフェリン、スーパーオキシドジスムターゼ、またはそれらの組み合わせを含む。他の実施形態では、無血清培地は、1、2、3、4、5、7、8、9、10、または11種の以下の化合物:コルチコステロン、D-ガラクトース、エタノールアミン、グルタチオン、L-カルニチン(L-camitine)、リノール酸、リノレン酸、プロゲステロン、プトレシン、亜セレン酸ナトリウム、もしくはトリヨード-I-チロニン、またはそれらの組み合わせを含む。更なる実施形態では、無血清培地は、B-27サプリメント、xeno-free B-27サプリメント、GS21(商標)サプリメント、またはそれらの組み合わせを含む。追加の実施形態では、無血清培地は、アミノ酸、単糖類、および/または無機イオンを含むか、または更に含む。いくつかの態様では、無血清培地は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12または13種の以下のアミノ酸:アルギニン、システイン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、グルタミン、フェニルアラニン、トレオニン、トリプトファン、ヒスチジン、チロシンもしくはバリン、またはそれらの組み合わせを含む。他の態様では、無血清培地は、1、2、3、4、5、または6種の以下の無機イオン:ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、窒素、もしくはリン、またはそれらの組み合わせもしくはそれらの塩を含む。追加の態様では、無血清培地は、1、2、3、4、5、6または7種の以下の元素:モリブデン、バナジウム、鉄、亜鉛、セレン、銅、もしくはマンガン、またはそれらの組み合わせを含む。
いくつかの方法では、細胞は人工胸腺オルガノイド(ATO)系で培養される。ATOシステムは、細胞の凝集体である三次元(3D)細胞凝集体を含む。特定の実施形態では、3D細胞凝集体は、Notchリガンドを発現する間質細胞の選択された集団を含む。いくつかの実施形態では、3D細胞凝集体は、CD34+形質導入細胞を物理的マトリックスまたは足場上の間質細胞の選択された集団と混合することによって作製される。更なる態様では、方法は、CD34+形質導入細胞および間質細胞を遠心分離して、物理的マトリックスまたは足場上に置かれる細胞ペレットを形成することを含む。特定の実施形態では、間質細胞は、インタクトな、部分的な、または改変されたDLL1、DLL4、JAG1、JAG2、またはそれらの組み合わせであるNotchリガンドを発現する。更なる実施形態において、Notchリガンドは、ヒトNotchリガンドである。他の実施形態では、Notchリガンドは、ヒトDLL1である。
細胞は直ちに使用されてもよく、または将来の使用のために保存されてもよい。特定の実施形態では、iNKT細胞を作製するために使用される細胞は凍結されるが、産生されたiNKT細胞はいくつかの実施形態では凍結され得る。いくつかの態様では、細胞は、デキストロース、1またはそれを超える電解質、アルブミン、デキストラン、およびDMSOを含む溶液中にある。他の実施形態では、細胞は、滅菌され、非発熱原性であり、等張性である溶液中にある。いくつかの実施形態では、操作されたiNKT細胞は、造血幹細胞に由来する。いくつかの実施形態では、操作されたiNKT細胞は、G-CSF動員CD34+細胞に由来する。いくつかの実施形態では、細胞は、癌を有していないヒト患者由来の細胞に由来する。いくつかの実施形態では、細胞は、内因性TCRを発現しない。
操作されたiNKT細胞は、患者を処置するために使用され得る。いくつかの実施形態では、方法は、以前に凍結および解凍されていてもよく、またはそうでなくてもよい1またはそれを超える追加の核酸を細胞集団に導入することを含む。この使用は、既製のiNKTセルを作製する利点の1つを提供する。特定の実施形態では、1またはそれを超える追加の核酸は、1またはそれを超える治療用遺伝子産物をコードする。治療用遺伝子産物の例としては、少なくとも以下が挙げられる:1.抗原認識分子、例えばCAR(キメラ抗原受容体)および/またはTCR(T細胞受容体);2.共刺激分子、例えば、CD28、4-1BB、4-1BBL、CD40、CD40L、ICOS;および/または3.サイトカイン、例えば、IL-1cc、IL-1b、IL-2、IL-4、IL-6、IL-7、IL-9、IL-15、IL-12、IL-17、IL-21、IL-23、IFN-g、TNF-a、TGF-b、G-CSF、GM-CSF;4.転写因子、例えば、T-bet、GATA-3、RORyt、FOXP 3およびBcl-6。治療用抗体は、キメラ抗原受容体、一本鎖抗体、モノボディ、ヒト化抗体、抗体、二重特異性抗体、一本鎖FV抗体またはそれらの組み合わせと同様に含まれる。
いくつかの実施形態では、本発明は、操作された細胞または組成物を対象に送達するための薬物送達装置、例えばシリンジと共に包装された本発明による1またはそれを超える操作された細胞または組成物を含むキットを提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、操作された細胞を培養および/または保存するための1またはそれを超える試薬と共に包装された本発明による1またはそれを超える操作された細胞または組成物を含むキットを提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、細胞を活性化する1またはそれを超える薬剤、例えばCARおよび少なくとも1つの追加の導入遺伝子を含むiNKT細胞と共にパッケージングされた本発明による1またはそれを超える操作された細胞または組成物を含むキットを提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、OP9-DL1間質細胞および/またはMS5-DL4間質細胞と共にパッケージングされた本発明による1またはそれを超える操作された細胞または組成物を含むキットを提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、抗原提示細胞またはCD1d発現人工抗原提示細胞と共に包装された本発明による1またはそれを超える操作された細胞または組成物を含むキットを提供する。
本発明の方法は、任意の数の症状および/または疾患を処置するための操作された細胞を製造する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明は、対象を処置する方法であって、本発明による1またはそれを超える操作された細胞、本発明の方法に従って作製された1もしくはそれを超える操作された細胞、または本発明による1もしくはそれを超える組成物を対象に投与することを含む方法を提供する。いくつかの実施形態では、対象は、マウスまたは被験動物等の動物である。いくつかの実施形態では、対象はヒトである。いくつかの実施形態では、対象は、癌、細菌感染症、ウイルス感染症、アレルギーまたは自己免疫疾患を有する。いくつかの実施形態では、癌は、黒色腫、腎臓癌、肺癌、前立腺癌、乳癌、リンパ腫、白血病、または血液悪性腫瘍である。いくつかの実施形態では、対象は、結核、HIVまたは肝炎を有する。いくつかの実施形態では、対象は、喘息または湿疹を有する。いくつかの実施形態では、対象は、I型糖尿病、多発性硬化症、または関節炎を有する。いくつかの実施形態では、対象には、治療有効量の1またはそれを超える操作された細胞が投与される。いくつかの実施形態では、1またはそれを超える操作された細胞の治療有効量は、処置される対象の体重1kg当たり約10×107~約10×109細胞である。いくつかの実施形態では、本方法は、iNKT細胞を活性化する薬剤、例えばα-GalCerまたはその塩もしくはエステル、α-GalCer提示樹状細胞または人工APCを、1またはそれを超える操作された細胞の投与前、投与中、および/または投与後に投与することを更に含む。
特定の態様では、本開示は、増強された抗腫瘍表現型を有するT細胞を産生するためのシステムおよび方法を提供する。特に、本開示は、T細胞受容体(TCR)、キメラ抗原受容体(CAR)、および少なくとも1つの追加の導入遺伝子を含む複数の導入遺伝子で操作された幹細胞(例えば、HSC)からT細胞を作製する方法を提供する。HSCから出発することによって、本発明のシステムおよび方法は、改善された抗腫瘍表現型を有するT細胞の製造のための幹細胞の自己再生および細胞分化能を利用する。特に、本開示は、TCR、CAR、および少なくとも1つの追加の導入遺伝子をコードするCD34+幹細胞への核酸の導入を提供する。TCRおよびCARの組み合わせ発現は、T細胞に特異的な癌細胞標的化特性を提供するのに有用である。さらに、少なくとも1つの追加の導入遺伝子を備え、本発明の方法によって産生されたT細胞は、標的癌細胞と接触したときに癌を処置するのに有用なカーゴ(例えば、サイトカイン)で武装している。
例えば、好ましい実施形態では、本発明の方法は、レンチウイルス形質導入を介して核酸をHSCに導入することを含む。1またはそれを超える核酸の導入は、少なくとも1つのTCR、CAR、および追加の導入遺伝子を発現するHSCを提供する。追加の導入遺伝子の組み込みは、改善された機能的特性、例えば、改善された細胞の拡大、持続性、安全性および/または抗腫瘍活性を有する治療用T細胞を提供するために有用である。
1またはそれを超える追加の導入遺伝子は、1またはそれを超えるサイトカイン、チェックポイント阻害剤、トランスフォーミング増殖因子ベータシグナル伝達の阻害剤、サイトカイン放出症候群の阻害剤、または神経毒性の阻害剤を含み得る。例えば、1またはそれを超えるIL-2、IL-7、IL-15、IL-12、IL-18またはIL-21をコードする導入遺伝子が提供され得る。
したがって、場合によっては、本発明の方法は、例えば、1またはそれを超えるIL-2、IL-7、IL-1-15をコードする核酸を導入することによって、拡大および持続能力が改善されたCAR T細胞の製造を提供する。場合によっては、方法は、例えば、1またはそれを超えるIL-12、IL-18をコードする導入遺伝子の導入によって、CAR T細胞にIFN-g産生の増加、したがってT細胞効力の改善をもたらし得る。他の例では、本発明の方法は、IL-21を含む導入遺伝子を導入することによってナイーブT細胞産生を増強するのに有用である。場合によっては、本明細書に記載される方法は、例えば、IL-6、GM-CSFまたはサイトカイン放出症候群および神経毒性の他のメディエーターの阻害剤を導入することによって、安全性が改善されたCAR T細胞の産生を提供する。方法は、例えば、TGF-Bの阻害剤、チェックポイントの阻害剤を介して、腫瘍微小環境に対抗するのに有用なペイロードを提供することによって、改善された有効性を有するCAR T細胞を提供し得る。
本発明の特定の方法は、単一のin vitro性化工程を含む。場合によっては、T細胞は、例えば1~3日間、試薬で短時間活性化され、その後、活性化試薬は、細胞を連続的に刺激せず、したがって細胞を疲弊させないように培地から除去されることが多い。活性化後、活性化されたT細胞集団は、急速に拡大し、例えば、24時間毎に数が倍になり得る。いくつかの試薬を添加して、拡大を促進してもよい。いくつかの実施形態では、この方法は、培養培地に1またはそれを超えるIL-7/15、IL-2、IL-2+21、IL-12またはIL-18を補充し得る培養培地を含む。
場合によっては、単一の活性化工程は、PMBCに基づくT細胞活性化を含む。したがって、活性化工程は、aGC担持PBMC、可溶性抗CD3/28ポジティブPBMC、および可溶性抗CD2/3/28ポジティブPBMCをT細胞に導入することを含み得る。場合によっては、活性化工程は、抗原提示細胞(aAPC)ベースのT細胞活性化工程を含む。したがって、活性化工程は、T細胞をaAPCに導入することを含み得る。aAPCは、CD80-CD83-CD137L-CAR抗原を発現する操作されたK562細胞であり得る。aAPCは、aAPC+CD1dおよび/またはaAPC+CD1d+/-aGCであり得る。他の例では、活性化工程はフィーダーフリーベースのT細胞活性化工程を含む。フィーダーフリーベースのT細胞活性化工程は、抗CD3、抗CD28、抗CD2/3/28、CD3/28を含む可溶性抗体をT細胞に導入することを含むことができる。いくつかの実施形態では、T細胞活性化工程は、活性化拡大培養培地IL-7/15、IL-2、IL-2+21、IL-12、IL-18に添加された異なるサイトカインの存在下でT細胞を培養することを含む。
以下の実施例は、本発明の方法によって提供されるCD34+細胞からT細胞(例えば、iNKT)を製造するための有用な例示的プロトコルを提供する。更なる例および議論については、参照により組み込まれる国際公開第2019241400号AIを参照されたい。
実施例
以下の実施例は、本発明の方法によって提供されるように、単一の活性化工程を使用して幹細胞からT細胞を製造するための有用な例示的プロトコルを提供する。更なる例および議論については、参照により組み込まれる国際公開第2019241400号A1を参照されたい。
実施例1:CD34+HSPC細胞培養およびレンチウイルス形質導入
-2日目:予備刺激
1.PBSで希釈した0.5mL/ウェルの20ug/mlレトロネクチン(RN)で24ウェル非組織培養処置プレートの適切なウェル数(約15×10細胞/ウェルを播種するか、0.1×10アリコートの場合は6ウェルを播種することが推奨される)をコーティングする。1mg/mLのRNストックアリコートを、60マイクロリットルのアリコートで-20℃で保存してもよい。
2.室温(RT)で2時間(h)インキュベートする。
3.RNを吸引し、PBSで希釈した0.5ml/ウェルの2パーセントBSAと交換する。30パーセントBSAアリコートを-20℃で保存する。
4.室温で30分間インキュベートする。
5.吸引し、0.5ml/ウェルのPBSで置き換える。
6.標準的な手順に従ってCD34+細胞の0.1×10アリコートを幹細胞培地中に解凍し、300gで10分間回転させる。
7.上清を吸引し、幹細胞培地に再懸濁し、血球計を用いて計数し、細胞数を記録する。場合によっては、本出願人は、0.1×10アリコートの細胞数が低すぎて信頼性がないことを見出した。
8.CD34+細胞を幹細胞培地で0.05×10細胞/mlに希釈する。
9.PBSをRNコーティングウェルから吸引し、300ul細胞/ウェルを播種する(約15×10細胞/ウェル)。
10.37℃、5パーセントCO2で12~18時間インキュベートする。
-1日目:形質導入
1.濃縮レンチウイルスベクター(LVV)を解凍し、穏やかにピペット操作して混合する(ボルテックスせず、再凍結しない)。
2.形質導入チューブを準備する。
a.100~200のMOIに十分な体積を計算することによって、適切な体積のLVVを1.5mlチューブに移す。
b.適切な体積のPGE2を同じチューブに添加して、総培養体積の10nMの最終濃度を達成する。
c.適切な体積のポロキサマーを同じチューブに添加して、総培養体積のlug/ulの最終濃度を達成する。
3.形質導入チューブの内容物を適切な培養ウェルおよび揺動プレートに静かに添加して混合する
4.細胞を37℃、5パーセントCO2で24時間インキュベートする。
0日目の採取
1.細胞を静かにピペッティングしてプレートから取り出し、コニカルチューブに移すことによって細胞を収集する。
2.ウェルを等量の冷X-VIVO-15で洗浄して、まだプレートに付着している細胞を除去し、コニカルチューブに移す。
3.顕微鏡下で確認し、必要に応じて冷X-VIVO-15で追加の洗浄を実施し、プレートからすべての細胞を収集する。
4.300gで10分間回転させ、上清を吸引する。
5.段階2(すなわち、実施例2)に進む。
実施例2:iNKT-CAR細胞の生成;分化
0~14日目:分化(期間:2週間)
1.12ウェル非組織培養処置プレートの適切なウェル数(1,000~2,000細胞/ウェルまたは12ウェル/15,000細胞を播種するために推奨される)を、リンパ球分化コーティング材料(LDCM)、例えば、STEMCELLによりStemSpanの商品名で提供され、PBSで1:200希釈されたリンパ球分化材料で1ml/ウェルでコーティングする。4℃で12~18時間インキュベートする。
2.LDCMを吸引し、2ml/ウェルのPBSを添加する
3.段階1(すなわち、実施例1)で収集された形質導入CD34+細胞を、リンパ球前駆細胞拡大培地(LPEM)、例えば、STEMCELLによってStemSpanの商品名で販売されているリンパ球前駆細胞拡大培地に再懸濁する。
4.LPEMで細胞密度を1~2×10細胞/mlに調整する
5.LDCM被覆プレートからPBSを吸引する
6.0.75ml細胞/ウェルをLCDM被覆プレートに播種する
7.細胞を37℃、5パーセントCO2でインキュベートする
8.3日目に、0.25ml/ウェルの新鮮なLPEMを添加し、培養を継続する
9.7および11日目に、細胞を乱さずに0.5ml/ウェル未満を慎重に除去し、0.5ml/ウェルの新鮮なLPEMを補充する
10.14日目まで培養を継続
11.段階3に進む(すなわち、実施例3)
実施例3:iNKT-CAR細胞の生成;成熟
14~21日目+:成熟(期間:1~2週間)
1.PBSで1:200に希釈した2ml/ウェルのLDCMで6ウェル非組織培養処置プレートの適切なウェル数(50~100×10/ウェルを播種することが推奨される)をコーティングする。播種の前日に調製する場合は4℃で12~18時間、播種の当日に調製する場合は37℃で2時間インキュベートする。
2.LDCMを吸引し、4mL/ウェルのPBSを添加する
3.14日目に、Beckman CoulterによってVi-Cell XRの商品名で提供される細胞生存率カウンター等の細胞生存率カウンターを使用して細胞を採取し、計数する。
a.細胞を静かにピペッティングしてプレートから取り出し、コニカルチューブに移すことによって細胞を収集する。
b.冷SFEM IIの1ml/4ウェルでウェルを洗浄して、まだプレートに付着している細胞を除去し、コニカルチューブに移す
c.顕微鏡下で確認し、必要に応じて冷SFEM IIで追加の洗浄を実施し、プレートから細胞を収集する。
4.0.2×10細胞のアリコートを取り出し、フロー染色のために96ウェルV底プレートに播種する。
5.適切な体積の細胞を取り出して段階3のために播種し、300gで10分間ペレット化する。
6.上清を吸引する。
7.T細胞前駆体成熟培地(TPMM)、例えば、STEMCELLによりStemSpanの商品名で提供されるT細胞前駆体成熟培地中に2.5~5×10細胞/mlで細胞を再懸濁する。
8.LDCM被覆プレートからPBSを吸引する。
9.2ml細胞/ウェルをLDCMコーティングプレートに播種した。
10.細胞を37℃、5パーセントCO2でインキュベートする
11.残存細胞を300gで10分間ペレット化する。
12.2~5×10細胞/mLを達成するため、残存細胞を吸引し、適切な体積の凍結保存溶液(例えば、STEMCELLによってCryoStor CS10の商品名で販売されている凍結保存溶液)に再懸濁する。
13.1ml/クライオバイアルに小分けし、適切に凍結する(例えば、マイナス80℃の冷凍庫内);凍結24時間以内に液体窒素保存に移す。
14.17日目に、2ml/ウェルの新鮮なTPMMを添加し、培養を継続する。
15.21日目に、ウェルの中央にある細胞から100ulをピペットで取ることによってフローサイトメトリー用の試料を採取し、フロー染色のために96ウェルV底プレートに播種する。
16.ウェルの中心にある細胞から別の100μlを取り、細胞生存率カウンターを用いて計数する。
17.TCR発現が50%超であり、CD4/CD8ダブルポジティブ発現が20%超であり、細胞サイズが減少している場合(HSCからT細胞への発達を示す)、細胞を凍結保存し、同種療法のために提供され得るか、または必要に応じて、段階4によって提供されるように拡大され得る。これらのパラメータが満たされない場合、必要なフィードおよび分割を行って培養を継続する。2ml/ウェル未満を除去し、3~4日毎に2ml/ウェルの新鮮なTPMMを補充し、コンフルエンスに近づく場合は培養物を分割する。上記の基準が満たされるまで、24/25日目および28日目にこのチェックを再度実施する。
段階4:iNKT-CAR細胞の生成;任意の拡大:
21~28日目(21日目に基準が満たされたと仮定して、それに応じて調整する):刺激(期間:1週間)
1.21日目に、細胞生存率カウンターを使用して細胞を採取および計数する(関連するエクセルシートにカウントを記録する)
a.細胞を静かにピペッティングしてプレートから取り出し、コニカルチューブに移すことによって細胞を収集する
b.プレートにまだ付着している細胞を除去し、コニカルチューブに移すために、ThermoFisherによってOpTmizerの商品名で提供される細胞拡大培地等の冷細胞拡大培地(EM)でウェルを洗浄する(4ウェルあたり2ml)
c.顕微鏡下で確認し、必要に応じて冷EMで追加の洗浄を実施し、プレートから細胞を収集する。
d.0.2×10細胞のアリコートを取り出し、フロー染色のために96ウェルV底プレートに播種する。
e.適切な体積の細胞を取り出して段階4のために播種し、300gで10分間ペレット化する。
f.上清を吸引する。
g.10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEM中2×10細胞/mlで細胞を再懸濁する
2.刺激の所望の方法(複数可)に応じて、以下の命令のサブセットに従う。iNKT-CAR細胞の最終濃度を1×10mlの条件の間で固定する
a.刺激なし
i.10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEM培地で細胞を1×10細胞/mlに希釈する
ii.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする
b.コーティングされたCD3/可溶性CD28
i.プレートを1.23ug/mlのCD3で37℃で2時間コーティングし、使用前にPBSで洗浄する。
ii.10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEMで細胞を1×10細胞/mlに希釈する。
iii.可溶性CD28を細胞懸濁液に1ug/mlで添加する。
iv.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
c.PBMCを含む可溶性CD3/可溶性CD28
i.ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を解凍し、6,000radで照射する。
ii.IL-7およびIL-15と共にEM中にPBMCを10ng/mlで再懸濁する。
iii.iNKT-CAR細胞の最終濃度が1×10細胞/mlになるように、iNKT-CAR細胞をPBMCと1:2~3(iNKT-CAR:PBMC)の比で組み合わせる。
iv.可溶性CD3および可溶性CD28を細胞懸濁液に1ug/mlで添加する。
v.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
d.CD3/CD28 T細胞活性化因子、例えば、StemCell TechnologiesによりImmunoCult Human CD3/CD28 T Cell Activatorの商品名で販売されている活性化因子を提供する。
i.10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEM培地で細胞を1×10細胞/mlに希釈する。
ii.CD3/CD28 T細胞活性化因子を25ul/mlで細胞懸濁液に添加する。
iii.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
e.CD3/CD28/CD2 T細胞活性化因子、例えば、StemCell TechnologiesによりImmunoCult Human CD3/CD28/CD2 T Cell Activatorの商品名で販売されている活性化因子を提供する。
i.10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEMで細胞を1×10細胞/mlに希釈する。
ii.CD3/CD28/CD2 T細胞活性化因子を25ul/mlで細胞懸濁液に添加する。
iii.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
f.aGC-担持PBMC
i.ヒト末梢血単核細胞(PBMC)を解凍する。
ii.2ug/ml aGCを含むEM中10×10細胞/mlで再懸濁し、37℃、5パーセントCO2で1時間インキュベートする。
iii.aGC担持PBMCを収集し、6,000radで照射する。
iv.未結合aGCを除去するために、EMで細胞を少なくとも2回の洗浄を実施する
v.IL-7およびIL-15と共にEM中にPBMCを10ng/mlで再懸濁する。
vi.iNKT-CAR細胞の最終濃度が1×10細胞/mlになるように、iNKT-CAR細胞をPBMCと1:2~3(iNKT-CAR:PBMC)の比で組み合わせる。
vii.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
g.K562-CD80-CD83-CD137L-A2ESO人工抗原提示細胞(aAPC)。
i.培養物からaAPCを収集し、10,000radで照射する。
ii.iNKT-CAR細胞の最終濃度が1×10細胞/mlになるように、iNKT-CAR細胞をaAPCと4:1(iNKT-CAR:aAPC)の比で組み合わせる。
iii.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
h.K562-CD80-CD83-CD137L-A2ESO-CD1d人工抗原提示細胞(aAPC-CD1d)。
i.培養物からaAPCを収集し、10,000radで照射する。
ii.iNKT-CAR細胞の最終濃度が1×10細胞/mlになるように、iNKT-CAR細胞をaAPCと4:1(iNKT-CAR:aAPC)の比で組み合わせる。
iii.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
i.aGC担持K562-CD80-CD83-CD137L-A2ESO-CD1d人工抗原提示細胞(aAPC-CD1d)。
i.培養からaAPCを収集する。
ii.2ug/ml aGCを含むEM中10×10細胞/mlで再懸濁し(α-GalCer Prep SOPを参照)、37℃、5%CO2で1時間インキュベートする。
iii.aGC担持aAPCを収集し、10,000radで照射する。
iv.iNKT-CAR細胞の最終濃度が1×10細胞/mlになるように、iNKT-CAR細胞をaAPCと4:1(iNKT-CAR:aAPC)の比で組み合わせる。
v.細胞を播種し、37℃、5パーセントCO2でインキュベートする。
3.24日目に、細胞カウンター(関連するエクセルシートにカウントを記録する)を用いて細胞を計数し、10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEMを用いて細胞を1×10細胞/mlに希釈し、必要に応じて培養容器を移す。PBMCまたはaAPCを利用する場合、この時点で採取された細胞数は解釈が困難な場合があり、この場合、細胞を乱すことなく培養培地の半分を慎重に除去し、10ng/mlのIL-7およびIL-15を含む同等の体積の新鮮なEMを添加する。PBMCまたはaAPCを用いない条件が希釈を必要としない場合、この半培地交換も実施する。
4.26日目に、細胞生存率カウンター(関連するエクセルシートにカウントを記録する)を用いて細胞を計数し、10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEMを用いて細胞を1×10細胞/mlに希釈し、必要に応じて培養容器を移す。
5.28日目に、細胞を採取し、Vi-Cellを使用して計数する(関連するエクセルシートにカウントを記録する)。
a.0.2×10細胞のアリコートを取り出し、フロー染色のために96ウェルV底プレートに播種する。
b.追加のフロー染色の特徴付けのために、0.2×10個の細胞のアリコートを取り出し、96ウェルV底プレートに播種する。
c.1×10細胞のアリコートを採取し、10ng/mlのIL-7およびIL-15を含むEMを使用して1×10細胞/mlに希釈し、長期追跡のために播種する(任意工程、細胞凍結完了後に優先させる)。
d.残存細胞を300gで10分間ペレット化し、上清を吸引する。
e.適切な体積の凍結保存培地に再懸濁して、25~50×10細胞/mLを達成する。
f.1ml/クライオバイアルに分注し、適切に凍結させ、凍結から24時間以内に液体窒素貯蔵部に移す。
実施例5:HSCからのマルチTCR T細胞の生成
この実施例は、単一の活性化工程が使用され、30日以内に完了する、本発明の方法を使用してT細胞を産生するための実験結果およびデータを提供する。
図4は、この実施例のT細胞を産生するために使用される工程の概要を提供する。図4に示すように、使用した方法は、上記の実施例1~4で説明したものに倣う。この実施例では、臍帯血を2人のドナー(ABJY006の「ドナーA」およびABJY014の「ドナーB」)から得た。CD34+HSPCを臍帯血から得た。
-2日目に、臍帯血HSPCを、X-VIVO-15培地、Flt3-リガンド、幹細胞因子、トロンボポエチンおよびIL-3中で短期培養に供し、その間に、実施例1~4に記載されるように、細胞にウイルスベクターを形質導入した。この短期培養中に分化は起こらなかった。
0日目に、形質導入細胞を分化工程に供した。リンパ球分化コーティング材料(好ましくはDLL4を含む)上で培養したリンパ球前駆体拡大培地を使用して細胞を培養した。分化中、Notchシグナル伝達は、細胞をT細胞系統に向かわせるが、これは、細胞における最初のTCR表面発現において明らかであった。
14日目に、好ましくはDLL4を含むリンパ球コーティング材料上で培養した前駆細胞成熟培地を使用して細胞を成熟させた。この成熟化工程の間、T細胞は発達を継続し、CD4およびCD8のダブルポジティブ表面発現を得た。
21日目に、単一の活性化工程を用いて細胞を活性化した。細胞を、OpTimizer培地および活性化試薬(CD3/CD28、IL-7およびIL-15)を使用して活性化した。活性化中、T細胞は、ダブルネガティブ(CD4-/CD8-)またはCD8シングルポジティブ表面発現への発達を完了した。
「ドナーA」(ABJY006)の臍帯血から得られた幹細胞に、以下に示すようにコンストラクトをコードする4つの異なるベクターの1つを形質導入し、図4に概説されるプロセスに従って製造した。

試料ID コンストラクト
ACUA #1 iNKT+CD 19.1 dual Td
ACUA #2 iNKT-sIL15+CD19.1 dual Td
ACUA #3 iNKT-CD 19.1-sIL 15 single Td
CART #1 キメラ抗原受容体(対照として)
したがって、3つの試料に、幹細胞を特異的受容体を発現するiNKT細胞に分化させるように設計されたコンストラクトを形質導入した。第4の試料にCARコンストラクトを形質導入し、これを対照として使用した。
図5A~図5Bは、細胞に曝露された場合のHLA-A、B、CおよびHLA-DR、DP、DQを認識するmAbについてのアッセイ結果を提供する。示されるように、ACUA#1、#2および#3について、CART#1対照と比較した場合、MHCI/II発現はほとんどなく、これは、MHCI/II、ユニバーサルHSC操作ヒトiNKT細胞の発現が低い細胞の産生の成功を示している。
図6は、図5A~図5BのiNKT細胞のアッセイ結果を提供し、それらのTCR発現およびCD4/CD8発現を示す。TCR発現結果に基づいて示されるように、製造プロセスが進行するにつれて、NKT細胞の数は、数および総細胞の割合の両方で増加する。また示されるように、得られた細胞は適切にはCD8+/CD4-またはCD8-/CD4-である。
「ドナーB」(ABJY014)の臍帯血から得られた幹細胞に、以下に示すようにコンストラクトをコードする2つの異なるベクターの1つを形質導入し、図4に概説されるプロセスに従って製造した。

料ID コンストラクト
ACUA #4 iNKT-CD19.1-sIL15
CART #2 キメラ抗原受容体(対照として)
したがって、1つの試料に、幹細胞を特異的受容体を発現するiNKT細胞に分化させるように設計されたコンストラクトを形質導入した。第2の試料にCARコンストラクトを形質導入し、これを対照として使用した。
図7A~図7Bは、細胞に曝露された場合のHLA-A、B、CおよびHLA-DR、DP、DQを認識するmAbについてのアッセイ結果を提供する。示されるように、ACUA#4について、CART#1対照と比較した場合、MHCI/II発現はほとんどなく、これは、MHCI/II、ユニバーサルHSC操作ヒトiNKT細胞の発現が低い細胞の産生の成功を示している。
この実施例に示されるように、本発明の方法は、単一の活性化工程および30日以内に終了する全プロセスを使用して、HSCから開始して、複数のタイプの操作された免疫細胞を首尾よく作製することができる。
参照による組み込み
特許、特許出願、特許公報、雑誌、書籍、論文、ウェブコンテンツ等の他の文書への参照および引用は、本開示を通して行われている。そのようなすべての文書は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
等価物
本明細書に示され記載されたものに加えて、本発明の様々な修正およびその多くの更なる実施形態は、本明細書に引用された科学文献および特許文献への参照を含むこの文書の全内容から当業者に明らかになるであろう。

Claims (32)

  1. T細胞を産生する方法であって、
    造血幹細胞(HSC)のT細胞へのin vitro分化および成熟を含むプロセスを行うことを含むが、ただし、前記プロセスが、前記T細胞の活性化のその後のin vitro工程を含まないことを条件とする、方法。
  2. 前記方法が、対象への導入後にin vivoで前記T細胞を活性化および拡大させることを更に含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記T細胞が、TCRネガティブ細胞から精製される、請求項1に記載の方法。
  4. 前記方法が、細胞精製工程を伴わずに実施される、請求項1に記載の方法。
  5. 前記in vitroのプロセスが、前記HSCに少なくとも1つのTCRまたはCARを発現させることを更に含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記HSCが、前駆細胞に由来する、請求項1に記載の方法。
  7. 前記前駆細胞が、多能性幹細胞である、請求項6に記載の方法。
  8. 前記多能性幹細胞が、体液から得られる、請求項7に記載の方法。
  9. 前記幹細胞を分化させることが、ダブルネガティブ前駆T細胞を生成することを含む、請求項1に記載の方法。
  10. 前記ダブルネガティブ前駆細胞をサイトカインおよび/またはケモカイン、ならびに増殖因子のカクテルで処置し、それにより前記T細胞を産生することを更に含む、請求項9に記載の方法。
  11. 前記方法が、前記T細胞をin vitroで拡大させることを含む、請求項1に記載の方法。
  12. 前記方法が、5週間未満で実施される、請求項1に記載の方法。
  13. 前記T細胞を分析して、前記T細胞によって発現される1またはそれを超えるタンパク質を同定することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  14. 前記1またはそれを超えるタンパク質が、CCR7、CD62L、またはCD45RAを含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記T細胞を凍結保存することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  16. 前記T細胞が、インバリアントナチュラルキラーT(iNKT)細胞である、請求項1に記載の方法。
  17. 前記iNKT細胞が、アルファ/ベータiNKT細胞である、請求項16に記載の方法。
  18. 前記HSC細胞が、1またはそれを超える追加の導入遺伝子を更に含む、請求項1に記載の方法。
  19. 前記1またはそれを超える追加の導入遺伝子が、少なくとも1つのサイトカイン、チェックポイント阻害剤、トランスフォーミング増殖因子ベータシグナル伝達の阻害剤、サイトカイン放出症候群の阻害剤、または神経毒性の阻害剤を含む、請求項18に記載の方法。
  20. 前記サイトカインが、IL-2、IL-7、IL-15、IL-12、IL-18、IL-21、またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つを含む、請求項19に記載の方法。
  21. T細胞を産生する方法であって、
    1つ以下のin vitro T細胞活性化工程を伴うT細胞への造血幹細胞(HSC)のin vitro分化および成熟を含むプロセスを行うことと、
    処置に使用するために前記T細胞を提供することと
    を含む、方法。
  22. 前記方法が、単一のin vitro細胞活性化工程を含む、請求項21に記載の方法。
  23. 前記活性化工程が、活性化抗体を含む活性化培地中で前記T細胞を培養することを含む、請求項22に記載の方法。
  24. 前記T細胞活性化工程の間に、前記方法が、異なるタイプの活性化抗体を前記T細胞に導入することを含まない、請求項22に記載の方法。
  25. 前記T細胞活性化工程が、7日間以下続く、請求項22に記載の方法。
  26. 前記活性化工程が、PBMCベースのT細胞活性化工程を含む、請求項22に記載の方法。
  27. 前記活性化工程が、アルファ-ガラクトシルセラミド担持PBMC、可溶性抗CD3/CD28+PBMC、および可溶性抗CD2/3/28+PBMCを含む、請求項26に記載の方法。
  28. 前記活性化工程が、aAPCベースのT細胞活性化工程を含む、請求項22に記載の方法。
  29. 前記活性化工程が、CD80-CD83-CD137L-CAR抗原、aAPC+CD1dおよび/またはaAPC+CD1d+/-aGCを発現する操作されたK562細胞を含むaAPCを含む、請求項28に記載の方法。
  30. 前記活性化工程が、フィーダーフリーベースのT細胞活性化工程を含む、請求項22に記載の方法。
  31. 前記活性化工程が、抗CD3+、抗CD28、抗CD2/3/28、および抗CD3/28を含む可溶性抗体を含む、請求項30に記載の方法。
  32. 前記活性化工程が、1またはそれを超えるIL-7/15、IL-2、IL-2+21、IL-12、IL-18またはIL-15を含む培養培地を含む、請求項22に記載の方法。
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