JP3952201B2 - Hspを発現するオンコリティック微生物およびその使用 - Google Patents

Hspを発現するオンコリティック微生物およびその使用 Download PDF

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Description

(技術分野)
本発明は一般に、生物医学における腫瘍免疫療法の分野に関する。具体的には、本発明は、腫瘍治療の新規方法、すなわち、癌患者自身の腫瘍抗原を使用することにより癌患者自身の局所性および転移性腫瘍に対する抗腫瘍応答を誘導することに関する。本発明はまた、ある種のオンコリティック微生物、オンコリティック微生物を含む組成物、および腫瘍治療もしくは抗腫瘍薬物を製造するための薬学的製剤におけるオンコリティック微生物または組成物の使用に関する。
(発明の背景)
現在のところ、ルーチンの腫瘍治療は、伝統的な手術、放射線療法および化学療法であり、これらの全てが癌患者に非常に大きな痛みおよび負荷をもたらす。さらに、転移を有する患者においては、手術によって腫瘍を完全に除去すること、または放射線療法もしくは化学療法によって全ての腫瘍細胞を殺すことはまれである。局所性腫瘍の切除は、患者の身体の他の部分における癌転移の危険を増加させ、そして腫瘍の蔓延を加速させる。
遺伝的特徴を変化させることを介して、いくつかのウイルスが、選択的に癌細胞に感染するように変更されてきた。いくつかの例は、HSV−1およびG207のような1型単純ヘルペスウイルス;ONYX−015(すなわち、dl1520)、CN706およびCN787のようなアデノウイルス;73−Tのようなニューカッスル病ウイルス(NDV);ベシクロウイルス属;およびレオリシン(reolysin)のようなレオウイルス属である[1-3]。これらのウイルスのうちのいくつかは、有意な抗腫瘍活性を有し、臨床試験において腫瘍を減少させるかまたは除去する際に比較的効果的であると証明されているが[3]、転移性腫瘍の抑制は明らかに存在していない。理由は、ウイルスは腫瘍細胞に対して直接的に細胞溶解性であり得、それによって腫瘍寛解に寄与するが、ヒト患者における腫瘍特異的細胞傷害性T細胞(CTL)応答が特徴的に存在していない[4]。CTL免疫応答の非存在は発生する。なぜなら、壊死後の少量を除いてほとんどの腫瘍抗原は腫瘍細胞中に存在し、めったに放出されないからである。従って、専門的な抗原提示細胞(APC)による腫瘍抗原の取り込みは非効率的である。ウイルスの存在は、「危険シグナル」を送達することによって、そして腫瘍細胞のウイルス媒介性破壊後にAPCに対する腫瘍抗原の提示を増強することによって腫瘍特異的免疫を引き起こし得るが、免疫応答は非常に制限され、そしてさらなる機構が抗腫瘍免疫応答をさらに増強するために必要とされる。
癌ワクチン接種手法は、アジュバントまたはサイトカインと組み合わせて送達される殺された腫瘍細胞または溶解物の使用に焦点を合わせている。癌ワクチン接種が腫瘍に対する免疫応答を誘導し得ることは、癌治療研究における非常に大きな進歩を示す。しかし、多数の場合において、腫瘍抗原は弱い免疫原である(すなわち、腫瘍抗原に対する免疫応答は、免疫を付与するのに十分な規模ではない)。現在のところ、主な癌ワクチン接種としては、単離された腫瘍特異的抗原を用いる免疫化、またはインビボでの腫瘍細胞と樹状細胞との融合を用いる細胞療法が挙げられる。しかし、異なる腫瘍抗原が異なる癌患者において出現し、そして同一の患者における異なる腫瘍によって発現される抗原においてでさえバリエーションがみられる。さらに、腫瘍発生の特定の段階において、同一の患者の腫瘍細胞において異なる腫瘍抗原が存在し得る。これらの制限のために、現在の癌ワクチン接種は、多数の欠点を有する:多数の種類の腫瘍に対する共通の腫瘍抗原は存在しないので、個々の腫瘍抗原ワクチンは、異なる患者について設計されなければならない。この個々のそして複雑な手順は、混入を防ぐために注意深く行わなければならず、そして非効率的かつ高価である。複雑さ、費用および非効率に起因して、個々の癌ワクチンは、臨床試験において適用することが困難である。
結論としては、従来の手術、放射線療法および化学療法の癌治療は、患者の身体を傷つけ、そして転移性腫瘍を効果的に殺さない。ウイルスベクターを用いる遺伝子治療は、局所性腫瘍についてのみ有効である。インターロイキンおよびインターフェロンを用いる受動的な免疫療法は、免疫調節(modulated)応答を刺激するが、腫瘍特異的CTL応答は、特徴として存在していない。新規な個々の「癌ワクチン」は高価であり、そしてまだ実用的でない。従って、現在まで、高い効率、低い毒性、および簡便な投与手段を有する抗腫瘍薬物は存在していない。本発明者らは、局所性および転移性腫瘍の両方に対して効率的な抗腫瘍免疫応答を誘導し得るようなシステムを提案する。
(発明の要旨)
本発明の目的は、局所性および転移性腫瘍に対する身体の免疫応答を誘発するように個々の患者の腫瘍抗原を使用するために、腫瘍免疫療法の新規な方法を提供することである。
目的を達成するために、本発明はある種のオンコリティック微生物を提供し、これは、腫瘍細胞において特異的に増殖および複製し得、そして腫瘍細胞の抗原に付き添うタンパク質を発現し得る。以下において、このタンパク質は、「抗原シャペロン」と名付けられ得る。
目的を達成するために、本発明はある種のAPCを提供し、これは、抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするDNA配列を含むベクターでトランスフェクトされる。
目的を達成するために、本発明はある種の微生物組成物を提供し、これは以下を含む:
a)腫瘍細胞中で特異的に複製し、そして腫瘍細胞を選択的に溶解し得るオンコリティック微生物;および
b)APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質またはそのフラグメントを発現し得るベクター;
ここで、オンコリティック微生物が免疫機能を増強し得る分子をコードするDNA配列をさらに含み得る。
目的を達成するために、本発明はある種の薬学的組成物を提供し、これは主に以下を含む:
a)腫瘍細胞中で選択的に複製し得るオンコリティック微生物;
b)APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質またはそのフラグメント;および
c)必要に応じて、免疫増強因子がオンコリティック微生物によって発現され得る、免疫増強因子、免疫学的アジュバント、または薬学的担体。
目的を達成するために、本発明はある種の癌免疫療法剤を提供し、これは上記のオンコリティック微生物、またはAPC、または微生物組成物、または薬学的組成物を含む。
目的を達成するために、本発明は新規な腫瘍治療方法を提供し、ここで、APCは、APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質またはそのフラグメントをコードするDNA配列を含むベクターでトランスフェクトされる。
目的を達成するために、本発明は腫瘍治療方法を提供し、これは免疫有効量の上記オンコリティック微生物、またはAPC、または微生物組成物、または薬学的組成物、または免疫療法剤を癌患者に投与することを包含する。
本発明の好ましい実施形態において、免疫有効量の抗原シャペロンを有するオンコリティック微生物が癌患者に投与される。具体的には、抗原シャペロンを有するオンコリティック微生物は、APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質またはそのフラグメントを発現する組換えオンコリティック微生物;またはオンコリティック微生物および前記抗原シャペロンもしくはそのフラグメントをコードするDNAプラスミド;またはオンコリティック微生物および上記の抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするDNA配列を含む複製不能ベクターである。オンコリティック微生物は、腫瘍細胞中で特異的に増殖および複製し得るオンコリティックウイルスまたは細菌である。これらの種類のオンコリティック微生物は、迅速な複製によって腫瘍細胞を溶解しそして殺し得る。その後、予めマスクされた腫瘍抗原が放出され、そして「危険」シグナルが免疫系に与えられる。同時に発現された抗原シャペロンは、放出された腫瘍抗原を捕獲し、そしてこれらをAPCに移行させ得、これは局所性および転移性腫瘍に対する免疫応答を誘導する。同時に発現された抗原シャペロンおよび放出された腫瘍抗原によって形成された複合体はまたAPCを刺激し得、患者の免疫系を活性化し、次いで局所性および転移性腫瘍を減少または除去する。
本発明の別の好ましい実施形態において、抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするDNA配列を含むベクターでトランスフェクトされたAPCが適用される。抗原シャペロンは、APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質である。抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするベクターを含むAPCは抗原に対してより感受性であり、そしてAPCによって発現される抗原シャペロンは抗原を捕獲し、そしてそれをAPCに移行させ得る。このようにして、強化された免疫シグナルは、局所性および転移性腫瘍に対する免疫応答を刺激する。
本発明の別の好ましい実施形態において、腫瘍細胞において選択的に複製しそして上記抗原シャペロンまたはその改変体を発現するオンコリティック微生物の組成物が、癌患者に投与される。オンコリティック微生物は腫瘍細胞中で迅速に複製し、腫瘍抗原が放出されるように腫瘍細胞を溶解し、殺す。一方、同時に投与される抗原シャペロンはAPCとの親和性を有し、これにより抗原シャペロンはAPCの周りでアセンブリし、そして危険シグナルを強化し、局所性および転移性腫瘍に対する免疫応答を誘導するためにAPC成熟を増加させる。
本発明のオンコリティック微生物は、好ましくは、腫瘍細胞中で選択的に複製するオンコリティックウイルスおよび細菌である。オンコリティック微生物のいくつかの例は、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、NDV、ベシクロウイルス属、レオウイルス属および腫瘍細胞中で選択的に複製し得る他のオンコリティックウイルスである。オンコリティック細菌のいくつかの例は、サルモネラ属、ビフィドバクテリウム属、赤痢菌属、リステリア属、エルジニア属、およびクロストリジウム属[21]であり、これらは腫瘍細胞中で選択的に複製し得る。
APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得る抗原シャペロンは、好ましくは熱ショックタンパク質(HSP)であり、これは哺乳動物または微生物由来である。哺乳動物種としては、ヒト、非ヒト霊長類およびげっ歯類が挙げられるがこれらに限定されない。微生物としては、Mycoplasma tuberculosis、Mycoplasma leprae、Trypanosoma cruzi、およびPlasmodium falciparumが挙げられるが、これらに限定されない。抗原シャペロン遺伝子を有するオンコリティック微生物は、サイトカイン(例えば、IL−2、IL−12、TNF、IFN、G−CSF、GM−CSF)またはケモカインおよび免疫同時刺激分子(例えば、B7)などのような免疫増強因子をコードするDNA配列をさらに含み得る。
本発明において、オンコリティック微生物、APC、オンコリティック微生物の組成物、薬学的組成物、および免疫療法剤は単独でか、またはサイトカイン、免疫学的アジュバント、および中国の伝統的な医薬のような他の免疫調節因子と組み合わせて適用され得る。
本発明のオンコリティック微生物、その組成物または薬学的組成物が、以下の種類のアプローチの1つ以上によって転移性腫瘍を殺すことは、妥当であると思われる:A)オンコリティック微生物は、腫瘍細胞中で特異的に複製および増殖し得、次いで細胞を溶解して腫瘍細胞抗原を放出する。同時に発現されたHSPは放出された腫瘍抗原に付き添い、これによってAPC(主に患者自身の樹状細胞)の成熟化を誘導し、次いで免疫効果(effect)細胞(例えば、ナチュラルキラー細胞、CTLおよびTヘルパー細胞)を活性化する。B)APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質は、APCとの親和性を有し、これにより抗原シャペロンはAPCの周りでアセンブリし、危険シグナルを強化し、そして局所性および転移性腫瘍に対する免疫応答を誘導するためにAPC成熟を増加させる。C)抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするDNA配列を含むベクターでトランスフェクトされたAPCは、放出された抗原に対してより感受性であり、そしてAPCによって発現された抗原シャペロンは抗原を捕獲し得、そしてそれをAPCに移行し得る。この強化された免疫シグナルは、局所性および転移性腫瘍に対する免疫応答を刺激する。
本発明の主要な利点は、腫瘍抗原における個々の差異に起因する「癌ワクチン」の主要な欠点を克服することである。これらの欠点は、患者の自己腫瘍細胞が前もって単離され、培養され、そしてインビトロで連続的に処理されなければならないという事実を含む。本発明は、患者自身のAPCに対する各癌患者の腫瘍細胞の抗原にリアルタイムで簡便かつ効率的に付き添い得、そしてどの発生段階であるかに関わらず、またはどの種類の抗原が存在するかに関わらず、免疫応答を誘導し得る。すなわち、腫瘍患者自身の所有するAPCを介して、特定の腫瘍抗原が提示され、そしてタイミングよくかつ劇的に処理され、このようにして特定の腫瘍抗原に対する特異的免疫応答を誘導する。例えば、本発明によって提供されるオンコリティック微生物は腫瘍細胞を溶解し得るが、同時に、オンコリティック微生物によって発現されるHSPは、APCに対する放出された腫瘍抗原に付き添う。次いでこれらのAPCは、CTL(これは腫瘍細胞を特異的に殺す);Tヘルパー細胞;およびナチュラルキラー細胞を含む細胞を介して免疫効果を誘導する。活性化された免疫応答は、局所性腫瘍の細胞を溶解するだけでなく、転移性腫瘍を阻害または殺しさえする。オンコリティックウイルスのみを使用する腫瘍治療(これは局所的腫瘍のみを処置し得る)と比較して、本発明の方法は、局所性腫瘍だけでなく転移性腫瘍もまた処置し得、このようにしてオンコリティックウイルスのみを使用する腫瘍治療の制限を克服する。
(発明の詳細な説明)
本発明の文脈において使用される用語は、当該分野で公知の一般的な意味を有する。明確化のために、本発明において使用される特定の用語は、以下のように定義される。
用語「オンコリティック微生物」は、本明細書中で使用される場合、腫瘍細胞に侵入し得、そして腫瘍細胞中で選択的に複製しそして腫瘍細胞を破壊し得る微生物として定義される。このような微生物の例としては、オンコリティックウイルスおよびオンコリティック細菌が挙げられる。
用語「オンコリティックウイルス」は、本明細書中で使用される場合、変異を有するかまたは有さないp53および他のタンパク質に関わらず、腫瘍細胞中で複製し得、そして腫瘍細胞を破壊し得るウイルスとして定義される。オンコリティックウイルスの例としては、複製可能HSV−1、ONYX−015のようなアデノウイルス、NDV、ベシクロウイルス属が挙げられる。
用語「オンコリティック細菌」は、本明細書中で使用される場合、腫瘍細胞中で複製し得、そして腫瘍細胞を破壊し得る操作された細菌として定義される。いくつかの細菌株は、遺伝子治療ベクターとして適用され得る[20]。例えば、サルモネラ属におけるpurまたはaroAの遺伝子が変異体である場合、この細菌はこれらの遺伝子の生成物(これらは生存に不可欠である)を合成し得ない。正常な細胞において、これらの物質は存在しないが、腫瘍細胞の変更された遺伝子特徴は、これらの物質の存在を生じ得る。従って、これらの依存性(「栄養要求性」)細菌株は正常な細胞中で生存することはできないが、腫瘍細胞中で選択的に複製し得、そして腫瘍細胞を溶解し得る。例えば、Salmonella typhimurium YS72(pur−)が腫瘍を有するマウスに腹膜内接種された2日後、正常肝細胞と比較した腫瘍細胞中に存在する細菌の比は、9000:1であった[20]。HSP遺伝子は本発明における栄養要求性細菌株に導入され、このようにして、細菌は、それらの腫瘍細胞中で栄える能力に起因してオンコリティック細菌として機能し得、そして腫瘍細菌が溶解するのを引き起こし得る。
用語「抗原シャペロン」は、本明細書中で使用される場合、タンパク質−抗原複合体を形成するために腫瘍特異的抗原を捕獲、接着または結合し得、次いで樹状細胞のようなAPCに対する抗原に付き添い得る、ある種のタンパク質として定義される。抗原は、免疫応答を誘導するように処理され(processed)そして提示される。このタンパク質の例としては、熱ショックタンパク質のような分子性シャペロンタンパク質が挙げられる。
用語「複製不能ベクター」は、本明細書中で使用される場合、複製する能力はないが、依然として外来タンパク質を発現し得る微生物(例えば、ウイルス)として定義される。
用語「熱ショックタンパク質」は、本明細書中で使用される場合、ATPase活性を有する高度に保存された分子のファミリーとして定義される。これらは、全ての原核生物および真核生物細胞のほとんどの区画において見出される。HSP発現は、ストレスおよび非ストレス条件下の両方でのタンパク質代謝における必須の役割(新規な(de novo)タンパク質のフォールディングおよび膜トランスロケーションおよび誤って折り畳まれた(misfolded)発現構築物の分解における関与を含む)を果たす。HSPタンパク質調製物(腫瘍細胞およびウイルス感染細胞に由来するhsp70、hsp90およびgp94/gp96を含む)は、細胞性免疫を誘発し得る。
用語「熱ショックタンパク質の改変体」は、本明細書中で使用される場合、1つもしくはいくつかのアミノ酸の付加、欠失もしくは置換を含むがこれらに限定されない熱タンパク質のフラグメントまたは修飾物(modifications)、あるいは外来ペプチドと組み合わせた融合タンパク質として定義される。これらの種類の修飾は、HSPの抗原に付き添う能力を増強し得る。標的局在化配列(例えば、シグナルペプチドまたは核局在化配列)は、細胞中のHSPの分布を変更するためにHSP配列に結合され得る。例えば、非分泌性HSPは分泌性HSPに変化され得、これは、抗原ペプチドを効率的に結合するように細胞の外側で機能し得る。
用語「熱ショックタンパク質を発現するプラスミド」は、本明細書中で使用される場合、インビボでHSPまたはその改変体を発現し得るプラスミドDNAとして定義される。DNA発現配列は、プラスミドのプロモーター、ポリアデニル化およびエンハンサー配列に適切なコンテクストで配置される。
用語「抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするDNA配列を含む複製不能ベクター」は、本明細書中で使用される場合、複製する能力を有さないが、依然として外来タンパク質を発現し得る微生物(例えば、ウイルス)として定義される。
用語「アジュバント」は、本明細書中で使用される場合、抗原と組み合わせた場合に免疫を増強し得るか、または抗原自体として作用し得る物質として定義される。
用語「抗原」は、本明細書中で使用される場合、免疫応答を引き起こす分子として定義される。この免疫応答としては、抗体産生、特定の免疫学的コンピテント細胞の活性化、またはその両方が挙げられ得る。抗原は、生物体、タンパク質/抗原のサブユニット、あるいは殺されたかもしくは不活化された全細胞または溶解物に由来し得る。
用語「癌」は、本明細書中で使用される場合、他の細胞に侵入する悪性の細胞性新生物(腫瘍)として定義される。例としては、乳癌、前立腺癌、卵巣癌、子宮頚癌、皮膚癌、膵臓癌、結腸直腸癌および肺癌が挙げられるがこれらに限定されない。
用語「癌ワクチン」は、本明細書中で使用される場合、腫瘍細胞と接触する腫瘍特異的分子または免疫細胞として定義される。腫瘍細胞によって発現され、腫瘍細胞を免疫原性にするタンパク質は、腫瘍特異的抗原である。抗原タンパク質またはエピトープはインビトロで調製され、または免疫細胞は、免疫細胞に抗原を認識させるために腫瘍細胞と共にインキュベートされ得る。上記のタンパク質またはペプチドまたは免疫細胞は、治療用癌ワクチンとして応用され得る。
用語「腫瘍細胞を殺す/殺すこと」または「腫瘍細胞を破壊する/破壊すること」は、本明細書中で使用される場合、腫瘍の増加、濾過および転移が効率的に阻害されるかもしくは分解される、または腫瘍が良性腫瘍に変化する、プロセスあるいは結果として定義される。
用語「発現」は、本明細書中で使用される場合、そのプロモーターによって駆動される特定のヌクレオチド配列の転写および/または翻訳として定義される。
用語「主要組織適合遺伝子複合体」、すなわち「MHC」は、本明細書中で使用される場合、遺伝子の特定のクラスターとして定義され、そのうちの多数が、抗原提示に関与する細胞表面タンパク質をコードする。これらのうちで、組織適合性を決定するための2つの型が存在する。一方は、クラスI MHC(すなわちMHC−I)であり、CD8 Tリンパ球に対する抗原提示において主に機能する。他方は、クラスII MHC(すなわちMHC−II)であり、CD4 Tリンパ球に対する抗原提示において主に機能する。
用語「プロモーター」は、本明細書中で使用される場合、特定のヌクレオチド配列の転写を調節するヌクレオチド配列の領域として定義される。用語プロモーターは、エンハンサー、サイレンサー、および他のシス作用性調節エレメントを含む。
用語「T細胞」は、本明細書中で使用される場合、種々の細胞媒介性免疫反応に関与する胸腺由来の細胞として定義される。
用語「抗原提示細胞」または「APC」は、本明細書中で使用される場合、その機能が抗原を処理しそしてT細胞およびB細胞(樹状細胞およびマクロファージを含む)に抗原を提示することである、ある種の細胞として定義される。
用語「免疫増強因子」は、本明細書中で使用される場合、免疫を増強し得る分子として定義される。例としては、サイトカイン(例えば、IL−2、IL−12、TNF、IFN、G−CSFおよびGM−CSF);ケモカインおよび免疫同時刺激分子(例えば、B7)などが挙げられる。
用語「免疫有効量」は、本明細書中で使用される場合、腫瘍細胞を抑制または殺すために十分な免疫応答を誘導し得る薬学的用量として定義される。
本発明において、本発明者らの手法は、個々の腫瘍ワクチンの調製の必要なしで、インビボで腫瘍免疫療法を達成するためにまたは患者の個体特異的腫瘍抗原の知識を進めるために、自己腫瘍抗原およびAPCを使用することである。
本発明の目的を達成するために、本発明者らは、特定の抗腫瘍免疫応答を誘導し得る抗原シャペロン遺伝子をオンコリティック微生物に提供する。オンコリティック微生物が患者腫瘍に適用される場合、これは、腫瘍細胞を溶解し得、ならびに腫瘍転移を抑制しそして殺す免疫応答を誘導するためにAPCを刺激し得る。
1つの特定の実施形態において、本発明は、抗原シャペロンを発現し得る組換えオンコリティック微生物を提供し、これは、APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得る。このオンコリティック微生物は腫瘍細胞に侵入し得、そして正常細胞中ではなく腫瘍細胞中で複製し得、一方また、APCに対する腫瘍抗原に付き添い得る抗原シャペロンを発現する。オンコリティック微生物は、豊富に複製し、そして腫瘍細胞の溶解を引き起こすので、多数の抗原が放出される。これらの種類の抗原は、オンコリティック微生物によって発現される抗原シャペロンと結合し、抗原−タンパク質複合体を形成する。この複合体は、APCによってさらに認識され得、これは抗原を処理し、そしてこれらを特定のCTLに提示し、ならびに免疫応答を調節し得るヘルパーT細胞を活性化し、そして免疫を増強するためにナチュラルキラー細胞を活性化する。
本発明の別の特定の実施形態において、オンコリティック微生物は、腫瘍細胞の抗原に付き添い得る抗原シャペロン、または本発明の目的を達成するために抗原シャペロンを発現し得るベクターと組み合わせて適用される。微生物は、腫瘍細胞中で選択的に複製しそして腫瘍細胞を溶解して、腫瘍細胞抗原を放出し得る。これらの腫瘍細胞抗原は、抗原シャペロンによって結合され、タンパク質−抗原複合体を形成し得、次いで樹状細胞のようなAPCに付き添われ、これは、ナチュラルキラー細胞、CTLおよびヘルパーT細胞のような免疫効果細胞をさらに活性化し、特異的免疫応答を刺激する。一方、抗原シャペロンは、APCとの親和性を有し、このようにして、抗原シャペロンはAPCのまわりにアセンブリし、そして危険シグナルを強化する。これは、APC成熟を増加し、腫瘍に対する特異的免疫応答を誘導する。
本発明の別の特定の実施形態において、抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするDNA配列を含むベクターでトランスフェクトされたAPCが適用される。本発明の目的はまた、インビトロでのAPCのトランスフェクションおよびトランスフェクトされたAPCの患者への適用によって達成され得る。トランスフェクトされたAPCは、放出された抗原に対してより感受性である。APCによって発現された抗原シャペロンは、APCに対する抗原に付き添い得、そして腫瘍に対する特異的免疫を活性化するために免疫シグナルをさらに強化し得る。
要約すると、APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得る抗原シャペロンまたはそのフラグメントを発現し得るオンコリティック微生物に加えて、本発明は、以下の組成物を含むがこれらに限定されない;
1つの組成物は、以下を含む:
a)腫瘍細胞中で特異的に複製し、そして溶解し得るオンコリティック微生物;および
b)APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質またはそのフラグメントを発現し得るベクター。
別の組成物は以下を含む:
a)腫瘍細胞中で選択的に複製し得るオンコリティック微生物;および
b)上記抗原シャペロンまたはそのフラグメントをコードするDNA配列を含む複製不能ベクター。
別の組成物は以下を含む:
a)腫瘍細胞中で選択的に複製し得るオンコリティック微生物;および
b)APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質またはそのフラグメント。
微生物は、免疫増強因子(例えば、サイトカイン(例えば、IL−2、IL−6、IL−12、TNF、IFN、G−CSFおよびGM−CSF);ケモカインおよび免疫同時刺激分子(例えば、B7)など)をコードするDNA配列をさらに含み得る。本発明の微生物または微生物組成物は、単独で、またはサイトカイン、アジュバント、および中国の伝統的な医薬のような他の種類の免疫療法剤と組み合わせて適用され得る。この微生物組成物は、薬学的担体をさらに含み得る。
本発明の「抗原シャペロン」または「抗原提示細胞に対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質」は、APCとの親和性を有するタンパク質(例えば、HSPが例である、分子シャペロン)である。HSPは、腫瘍特異的抗原に結合してタンパク質−抗原複合体を形成し得、次いで樹状細胞のようなAPCに対する抗原に付き添い得る。この抗原は処理され(processed)、そしてAPCに提示され、次いでそれはナチュラルキラー細胞、CTLおよびヘルパーT細胞のような免疫効果細胞をさらに活性化し、特定の免疫応答を刺激する。
特定の実施形態において、本発明者らは、インサイチュで局所性腫瘍を感染させるためにHSPを発現する微生物を使用した。腫瘍抗原と組み合わせた局所性腫瘍中に発現されたHSPは癌ワクチンとして作用し、次いで免疫調節効果を誘発することが見出されている。HSPの局所発現は、免疫応答の抗腫瘍活性を有意に増強し得る。結果として、局所腫瘍は殺されるかまたは破壊されるが、患者における転移性腫瘍もまた有意に抑制される。
熱ショックタンパク質は、ATPase活性を有する高度に保存された分子のファミリーである。これらは、全ての原核生物および真核生物細胞のほとんどの区画において見出される。HSP発現は、ストレスおよび非ストレス条件下の両方でのタンパク質代謝において必須の役割(新規な(de novo)タンパク質の折り畳みおよび膜トランスロケーションおよび誤って折り畳まれた(misfolded)発現構築物の分解における機能を含む)を果たす[5]。HSPタンパク質(腫瘍細胞およびウイルス感染細胞に由来するhsp70、hsp90およびgp94/gp96を含む)は、細胞性免疫を誘発し得る[6-7]。HSPは、Mycoplasma tuberculosis、Mycoplasma leprae、Trypanosoma cruzi、およびPlasmodium falciparumを含む病原体微生物;ならびに霊長類、げっ歯類などのような他の種に由来し得る。
HSPタンパク質の免疫原性は、HSP発現構築物に結合したペプチドに起因する[8]。HSPおよび抗原性ポリペプチドで形成された複合体は、内因性抗原を発現しない特定の細胞を活性化する。次いで、活性化された特定の細胞は、Tリンパ球に対する抗原を提示し、これにより、腫瘍患者の免疫系を刺激する。これらの結果は、HSPがAPC(主に樹状細胞)に対する抗原性ポリペプチドに付き添い、MHCクラスIおよびII分子に負荷するためにペプチドがMHCクラスIおよびII経路に入るのを潜在的に可能にし、ここで、抗原性ポリペプチドは、特異的免疫応答を誘導するために細胞傷害性T細胞、ナチュラルキラー細胞およびヘルパーT細胞をさらに活性化し得る。
HSPまたはそのフラグメントもしくは改変体が抗原に結合し得るという条件で、全ての種類のHSPもしくはそのフラグメント、または修飾(1つまたはいくつかのアミノ酸の付加、欠失または置換を含むがこれらに限定されない)によって得られた全ての種類の改変体は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく本発明を実施するために適用される。
本発明の特定の実施形態において、HSPの抗原に付き添い得る能力を強化するために、1つまたはいくつかのアミノ酸の付加、欠失または置換のような修飾、および外来のペプチドと組み合わせた融合タンパク質が導入され得る。HSP配列は、細胞中のHSPの分布を変更するためにシグナルペプチドまたは核局在化配列のような標的局在化配列のコンテクストにおいて配置され得る。例えば、非分泌性HSPは、分泌性HSPに変化され得、これは、抗原ペプチドと効率的に結合するために細胞の外側で分布し得る。
本発明のオンコリティック微生物は、好ましくは、腫瘍細胞中で選択的に複製する天然または遺伝子改変されたオンコリティックウイルスおよび細菌である。オンコリティックウイルスのいくつかの例は、HSV−1およびG207のようなHSV;ONYX−015(すなわち、dl1520)、CN706およびCN787のようなアデノウイルス;73−TのようなNDV;ベシクロウイルス属;レオリシン(reolysin)のようなレオウイルス属[1-3];および腫瘍細胞中で選択的に複製し得る他のオンコリティックウイルスである。細菌としては、サルモネラ属、ビフィドバクテリウム属、赤痢菌属、リステリア属、エルジニア属、およびクロストリジウム属[21]および天然の環境におけるまたは変異による腫瘍細胞中で選択的に複製し得る他の種類の細菌が挙げられる。微生物が腫瘍細胞中で選択的に複製または増殖し得、そして腫瘍細胞の溶解を引き起こし得るという条件で、オンコリティック微生物は、上記ウイルスまたは細菌の改変体を含み得る。
本発明の目的を達成するために、オンコリティック微生物(例えば、HSV−1またはdl1520)が、APCに対する腫瘍細胞の抗原に付き添い得るタンパク質(例えば、HSP)をコードする遺伝子と共に適用される。遺伝子がオンコリティック微生物のゲノムに組み込まれているかまたはゲノムから遊離しているかに関わらず、遺伝子が調節配列(例えば、プロモーターおよびターミネーター配列)と正しく連結される場合、HSPのようなタンパク質をコードする遺伝子が本発明において適用され得ることが当業者に容易に明らかである。例えば、この遺伝子は、オンコリティック微生物中に含まれる他の発現ベクター中に提供され得る。種々の実施形態および改変が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本願において開示される発明に対してなされ得ることもまた明らかである。
好ましい実施形態において、HSP70 Ad−HSP/E1Aを発現する組換えオンコリティックアデノウイルスが作製された。HSP70遺伝子は、実施例2において記載されるように、p53欠損腫瘍細胞において選択的に複製し得るdl1520[9-14]に組み込まれた。マウス腫瘍モデルにおいて、HSP70 Ad−HSP/E1Aを発現する組換えアデノウイルスは、強力な抗腫瘍活性を有することが示された(以下の表を参照のこと)。この実験は、組換えアデノウイルスが、腫瘍サイズを効果的に減少させ得るかまたは腫瘍を除去し得ることを示す。HSP70タンパク質またはHSP70発現DNAまたは複製欠損HSP70発現ウイルスとのオンコリティックアデノウイルスの組み合わせ使用の実験結果はまた、以下の表において列挙される。
Figure 0003952201
表は以下を示す:
グループ1:Ad−Hsp/E1A、本発明のHSP70を発現する組換えオンコリティックアデノウイルス
グループ2:オンコリティックアデノウイルスAd−ΔE1BおよびHsp70発現ベクタープラスミドDNAの組成物
グループ3:オンコリティックアデノウイルスAd−ΔE1BおよびHsp70を発現する複製欠損アデノウイルスの組み合わせ
グループ4:オンコリティックアデノウイルスAd−ΔE1BおよびHsp70タンパク質の組み合わせ
「CT26/Balb/c」は、Balb/cマウスにおけるCT26結腸癌モデルを示す。
「TRAMP−c2/c57」は、C57マウスにおけるTRAMP−c2前立腺癌モデルを示す。
「B16/c57」は、C57マウスにおけるB16黒色腫モデルを示す。
腫瘍細胞(2×105)をマウスの両側の側腹(右側および左側)に皮下注射した。これらのマウスは、転移性腫瘍に罹患する動物モデルとみなす。皮下腫瘍が明らかに増殖したとき(腫瘍接種後約8〜10日)、各動物は、約2×109PFUのAd−Hsp/E1A;または約2×109PFUのAd−ΔE1BおよびHsp70発現ベクターDNA(50μg)を含む組成物;または2×109PFUのオンコリティックウイルスAd−ΔE1Bおよび約2×109PFUの複製欠損Ad−HSP70の組み合わせ;または約2×109PFUのオンコリティックAd−ΔE1Bおよび約10〜25μgのHSP70を含む組成物の片側の腫瘍内接種(右側の側腹)を受けた。腫瘍サイズは、3〜4日ごとに外部カリパスによって測定した。予備結果を表に示す。「+」は、処置された腫瘍ならびに対側性の未処置の腫瘍に対する抑制活性を示す結果を表す。「−」は、終了していない実験を表す。
特定の実施形態において、オンコリティックウイルスは、HSVである。複製可能(relication−competent)HSVミュータントは、多数の動物モデルにおいて非病原性であることが見出され、原発性ヒト脳腫瘍の処置についての臨床試験に向かって進行している[16]。このミュータントHSVは、結果として細胞死を伴い、分裂細胞において複製するが、非分裂細胞におけるその増殖は、高度に減衰される。マウスにおける確立された腫瘍のHSVでの接種は、腫瘍選択的複製に起因して、局所性腫瘍増殖の抑制および延長された動物生存を導く[15-17]。HSP70をコードするアンプリコンプラスミドは、以下に記載される構築方法のいずれかを使用して、組換えHSVを構築するためにHSVウイルスに導入される。
1つの構築方法:ヒトHSP70についてのcDNAを、ヒトcDNAライブラリーからPCRを使用して増幅し、Klenowフラグメントとともに満たされ、DNAシーケンスした。次いでHSP70 DNAフラグメントを、pHSVプラスミドのSpeI部位に挿入して、ベクターpHSV−HSPを作製した。このベクターおよびHSPヘルパーウイルスを、宿主細胞に同時トランスフェクトし、パッケージングし、HSPタンパク質を発現する組換えHSVウイルスを作製した。組換えHSVの作製についての詳細な手順については実施例1を参照のこと。
別の構築方法:プロモーターの制御下でHSPをコードする遺伝子を含むベクターを構築した。ベクターをHSVアンプリコンにクローニングし、次いで当該分野における従来の手段を使用することによってHSVゲノム中に組み込んだ。HSVのゲノムに組み込まれたHSPをコードする遺伝子を有する得られた遺伝子組換えHSVは、HSVヘルパーおよびプラスミドDNAの同時トランスフェクションの必要なしで、処置について直接使用され得る。
好ましい実施形態において、オンコリティックウイルスはアデノウイルスである。本発明において使用されるアデノウイルスミュータントは腫瘍細胞中で選択的に複製し、そして正常細胞において弱く複製するのみである[10]。このオンコリティックアデノウイルスはマウスにおいて選択的に複製し得、マウスにおける腫瘍異種移植片を抑制し、処置されたマウスの生存を延長する[9-11]。組換えオンコリティックアデノウイルスは、pLEPおよびpREPツープラスミド系を使用して作製した。HSP遺伝子および腫瘍細胞中で複製し得るアデノウイルスに必要であるAd E1A遺伝子をpLEPベクターにクローニングして、pLEP−HSP70−IRES−E1Aを作製した。得られたベクターおよびpREPを消化して、そして共に連結し、そしてλファージにパッケージングし、次いでこれをE.coiiにトランスフェクトした。次いでI−CeuIで切断した組換えpAd−Hsp70/E1Aを293細胞にトランスフェクトして、HSP70を発現する組換えオンコリティックアデノウイルスを作製した。実施例2における詳細な手順を参照のこと。
好ましい実施形態において、aroA欠損であり腫瘍細胞(これはS.typhimuriumのミュータントが増殖するための栄養を提供し得る[19])中で選択的に増殖するSalmonella typhimuriumのミュータントを使用して、HSPを発現した。Salmonella typhimuriumミュータントは、腫瘍細胞中で選択的に増殖し、腫瘍細胞を溶解する。Salmonella typhimuriumによって発現されるHSPタンパク質を、APCに対する抗原を提示するために殺された腫瘍細胞から放出する抗原性ペプチドと組み合わせて、CTL媒介免疫応答の活性化およびマウス腫瘍モデルにおける腫瘍増殖の抑制を導いた。マウスの生存は延長した。詳細については実施例3を参照のこと。
特定の実施形態において、ヒトhsp70遺伝子をコードする核酸は、オンコリティックHSV中のプロモーターの転写制御下にある。「プロモーター」は、細胞の合成機構によって認識されるか、または合成機構に導入されたか、遺伝子の特定の転写を開始するのに必要な、DNA配列をいう。どのようにしてプロモーターが組織されるかについての見解についての多くは、いくつかのウイルスプロモーターの分析(CMV、HSVチミジンキナーゼ、およびSV40初期転写ユニットについての分析を含む)に由来する。これらの研究(より最近の研究によって補われる)によって、プロモーターが別々の機能的モジュールから構成され、各々が約7〜20bpのDNAからなり、そして転写アクチベーターまたはリプレッサータンパク質についての1つ以上の認識部位を含むことが示されている。さらなるプロモーターエレメント(すなわち、エンハンサー)は、転写開始の頻度を調節する。代表的には、これらは開始部位の30〜110bp上流の領域に位置するが、多数のプロモーターが近年、開始部位の下流にも同様に機能的エレメントを含むことが示されている。プロモーターエレメント間の間隔はしばしば柔軟性があり、その結果、エレメントがお互いに反対になるかまたは移動する場合にプロモーター機能が保存される。チミジンキナーゼプロモーターにおいて、プロモーターエレメント間の空間が50bpまで離れて増加されると、活性が減少し始める。プロモーターに依存して、個々のエレメントは、転写を活性化するために協力してかまたは独立してのいずれかで機能し得るようである。
プロモーターは、コード化セグメントおよび/またはエキソンの上流に位置する5’非コード化配列を単離することによって得られ得るように、遺伝子または配列と天然に関連し得る。このようなプロモーターは、「内因性」として称され得る。同様に、エンハンサーは核酸配列(その配列の下流または上流のいずれかに位置する)と天然に関連し得る。あるいは、特定の利点が、組換えまたは異種プロモーター(これはその天然環境中の核酸配列に通常関連しないプロモーターをいう)の制御下にコード化核酸セグメントを配置することによって得られる。組換えまたは異種エンハンサーはまた、その天然環境中の核酸配列と通常関連しないエンハンサーをいう。このようなプロモーターまたはエンハンサーとしては、他の遺伝子のプロモーターまたはエンハンサー、任意の他の原核生物、ウイルス、または真核生物細胞から単離されたプロモーターまたはエンハンサー、および「天然に存在しない」(すなわち、異なる転写調節領域の異なるエレメントおよび/または発現を変更する変異を含む)プロモーターまたはエンハンサーが挙げられ得る。プロモーターおよびエンハンサーの核酸配列を合成的に生成することに加えて、配列は、組換えクローニングおよび/またはPCRを含む核酸増幅技術を使用して作製され得る。さらに、ミトコンドリア、クロロプラストなどのような非核小器官内の配列の転写および/または発現を指向する制御配列も同様に使用され得る。
本明細書中に提示される実験例において例示されるプロモーター配列は、即時型CMVプロモーター配列である。このプロモーター配列は、それに作動可能に連結した任意のヌクレオチド配列の高レベルの発現を駆動し得る強力な構成性プロモーター配列である。しかし、他の構成性プロモーター配列もまた使用され得、これらとしては、SV40初期プロモーター、マウス乳腺腫瘍ウイルス(MMTV)プロモーター、ヒト免疫不全ウイルス長末端反復プロモーター、モロニーウイルスプロモーター、トリ白血病ウイルスプロモーター、エプスタイン−バーウイルス即時型プロモーター、ラウス肉腫ウイルスプロモーター、ならびにヒト遺伝子プロモーター(例えば、これらに限定されないが、アクチン、ミオシン、ヘモグロビン、および筋肉クレアチン遺伝子)が挙げられるがこれらに限定されない。さらに、本発明は構成性プロモーターの使用に限定されるべきではない。誘導性プロモーターもまた、本発明の一部として意図される。本発明における誘導性プロモーターの使用は、ヌクレオチド配列(これは、このような発現が所望な場合に作動可能に連結している)の発現をオンにし得るか、または発現が所望でない場合に発現をオフにし得る分子スイッチを提供する。誘導性プロモーターの例としては、メタロチオニン(metallothionin)、グルココルチコイド、プロゲステロン、およびテトラサイクリンに応答するプロモーターが挙げられるがこれらに限定されない。さらに、本発明は、組織特異的プロモーターの使用を含み、ここでプロモーターは所望の組織においてのみ活性である。組織特異的プロモーターは当該分野で周知であり、HER−2プロモーターおよびPSA関連プロモーター配列が挙げられるがこれらに限定されない。
HSPの発現については、転写物の適切なポリアデニル化を行うためのポリアデニル化シグナルを代表的に含む。ポリアデニル化シグナルの性質は本発明の首尾よい実施に重要であると考えられておらず、そして任意のこのような配列が使用され得る。好ましい実施形態としては、SV40ポリアデニル化シグナル、長末端反復ポリアデニル化シグナル、および/またはウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルが挙げられ、これらの全てが簡便であり、および/または様々な標的細胞において十分に機能することが公知である。転写終結部位を使用して転写を終結させ得ることがまた意図される。これらのエレメントは、メッセージレベルを増強するため、および/または他の配列中へのカセットからの読み過ごし(read−through)を最小化するために機能し得る。
本発明において、適切なタンパク質発現のために宿主細胞のゲノム中にオンコリティックウイルスベクターが組み込まれることは必要でないことに注意することは重要である。むしろ、発現ベクターはまた、エピソーム分子の形態で所望の細胞中に存在し得る。例えば、発現ベクターが所望のタンパク質を発現するために複製することは必要でない特定の細胞型が存在する。これらの細胞は、筋肉細胞のように通常複製しない細胞であるが、なお十分に遺伝子発現し得る。発現ベクターは非分裂細胞に導入され得、そして発現ベクターの複製の非存在下でそれによってコードされたタンパク質を発現し得る。
本発明において、患者は、腫瘍細胞抗原に付き添い得るタンパク質、またはこのタンパク質を発現し得るベクター、または局所性および転移性腫瘍に対する特定の免疫応答を刺激するためのタンパク質またはそのフラグメントをコードするDNA配列でトランスフェクトされたAPCと組み合わせたオンコリティック微生物を受容する。この微生物またはオンコリティック微生物を含む組成物は、単独で、またはサイトカインまたは中国の伝統的な医薬のような他の免疫調節剤と組み合わせて適用され得る。実際には、アジュバントまたは免疫増強因子のような免疫モジュレーターが免疫を増強するために適用され得る。多数の研究によって、抗腫瘍免疫応答がサイトカイン発現プラスミドまたはサイトカインの同時投与によって増強され得ることが示された。当業者は、サイトカインについてのヌクレオチド配列およびHSPについてのヌクレオチド配列が1つの発現ベクターに組み込まれ得、これにより2つの別々のベクターの使用を除去することを容易に理解する。さらに、当業者はまた、HSPの発現レベルを増加させるために、いくつかのコピーのHSP遺伝子が1つの発現ベクターに組み込まれ得ることを知っている。
適切な場合、オンコリティック微生物、微生物組成物、または薬学的組成物が、免疫療法剤に処方され得る。機能的遺伝子を有するこれらのオンコリティック微生物、オンコリティック微生物組成物、または薬学的組成物は、これらのそれぞれの投与経路について当該分野で公知の様式で固体、半固体、液体または気体形態の調製物に処方され得る。当該分野で公知の手段が、標的器官に達するまで組成物の放出および吸収を妨げるか、または組成物の制御された放出を保証するために使用し得る。本発明の組成物を無効にしない薬学的に許容される形態が使用されるべきである。薬学的な投薬形態において、組成物は、単独でかまたは適切に共同して(in appropriate association)、ならびに他の薬学的に活性な化合物と組み合わせて使用され得る。シャペロンタンパク質をコードする遺伝子を含む十分な量のウイルスまたは細菌が、薬理学的に有効な量の遺伝子産物を提供するために投与されなければならない。このオンコリティック微生物は、単独で投与され得るかまたは種々のアジュバントと共に処方され得る。
通常、本発明の上記のオンコリティック微生物、微生物組成物、薬学的組成物、または免疫療法剤は、単独で、または当該分野で公知の従来のそして許容される手段のような他の治療剤と組み合わせて、免疫有効量で投与される。免疫有効量は、病気の程度、健康条件、患者の年齢、微生物の効力、および他の因子に依存して変化する。一般的に、当業者は、本発明の知識および開示に従って、腫瘍患者に投与されるべき免疫有効量を容易に決定し得る。
本発明の微生物と組み合わせて使用され得るアジュバントとしては、フロイント完全アジュバント、フロイント不完全アジュバント、水酸化アルミニウム、カルメット−ゲラン桿菌(BCG)、リピド多糖(LPS)、リピドAアナログ、ムラミルジペプチド(MDP)およびそのアナログ、エンドトキシン(LT)ならびにコレラトキシン(CT)が挙げられるがこれらに限定されない。
本発明の薬学的組成物は、腫瘍内に、経口的に、鼻腔、皮膚および坐剤を介するような全身的に、または筋肉内注射、静脈内注射および皮下注射のような非経口的に投与され得る。当業者に公知の従来の技術に従って、本発明の薬学的組成物または免疫療法剤は、薬学的に許容される担体および/またはビヒクルと共に処方され得る。処方物の非制限的な例としては、錠剤、丸剤、カプセル剤、半固体(semisolid)、顆粒剤、延長された放出用量、溶液、懸濁液、またはエマルジョン、エアゾール剤および他の許容される担体を含む。オンコリティック微生物は、少なくとも一種の薬学的に許容される賦形剤と組み合わせて投与される。この薬学的に許容される賦形剤は、微生物の効力および他の活性成分の治療効果を実質的に損ない得ないか、または投与を補助し得る、無害の物質である。この賦形剤は、固体、液体、半固体、またはエアロゾル用量中の気体であり得、これらの全てが、当業者に容易に得られる。
固体賦形剤としては、デンプン、セルロース、タルク、グルコース、ラクトース、サッカロース、グルチン、マルトース、米、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸グリセロール、塩化ナトリウム、スキムミルク粉末などが挙げられるがこれらに限定されない。液体および半固体賦形剤としては、水、エタノール、グリセロール、プロピレングリコールおよび石油、動物、落花生、大豆もしくはゴマ由来のような植物油、またはコンポーズトオイル(composed oil)に由来する油を含む全ての種類の油が挙げられるがこれらに限定されない。好ましい液体キャリアは、水、食塩水、グルコース溶液、およびジグリコールを含む液体注入に適している。
本発明の薬学的組成物中に含まれる微生物の量は、薬学的形態、単位投薬量、賦形剤の種類、および当業者に公知の他の因子に依存して変化する。さらに、実際の用量およびスケジュールは、組成物が他の薬学的組成物と組み合わせて投与されるか否かに依存して、または薬物動力学、薬物体内動態、および代謝における個々の差異に依存して、変化し得る。さらに細胞当たり添加されるウイルスベクターの量は、ベクター中に挿入された治療遺伝子の長さおよび安定性、ならびに配列の性質と共に変化するようである。ベクターの量は、経験的に決定される必要があり、そして本発明の方法に固有でない因子に起因して変更され得るパラメーターである。当業者は、特定の状態の必要条件に従って任意の必要な調節を容易に行い得る。
(実施例)
本発明は、実施例によって詳細に記載される。これらの実施例は例示的であり、いかなる様式でも本発明の範囲を制限することを意図しない。
(実施例1)
(ヒトHSP70遺伝子増幅およびクローニング)
ヒトcDNAを、逆転写PCRによってSKOV3細胞(ATCC HTB−77)から増幅した。上流プライマーは、GGT ATG GAA GAT CCC TCG AGA TCであり、下流プライマーは、TA CTA ATC TAC CTC CTC AAT GGT GGGであった。Perkin−Elmer社からのPCR機械を使用し、そして反応条件は以下の通りであった:プライマーの最終濃度は、30pM、dNTP 100mM、鋳型DNA 100ng、Taq DNAポリメラーゼ2.5Uであった。他の反応条件は、GeneAmp DNAキットの指示書に従い、ここで各反応容量は100μlであった。各反応を、75μlミネラルオイルで覆った。92℃での変性1分間、50℃でのアニーリング1分間、および72℃での伸長2分間を含む30増幅サイクルを使用した。次いでPCR産物を、Qiagenキットを使用して精製した。
(組換えオンコリティックHSVの作製)
本発明者らは、複製可能な変異した1型単純ヘルペスウイルス(HSV−1)[15-18]を使用し、ここで、γ34.5遺伝子は欠失していた。この変異体HSV−1は、細胞死を伴い分裂細胞において複製するが、非分裂細胞におけるその増殖は高度に減衰される[16]。マウスにおける確立された腫瘍のHSVでの接種は、腫瘍選択的複製に起因して、局所性腫瘍増殖の抑制および延長した動物生存を導く[16]。HSVミュータントを使用してHSP70を腫瘍に送達した。ヒトHSP70についてのcDNAをヒトcDNAライブラリーからPCR増幅し、そしてDNAシーケンスした。PCR増幅したDNAをKlenowフラグメントを使用して満たされ、次いでプラスミドpHSV(Geller,A.I.およびBreakefield,X.O.(1988),Science 241:1667−1669)のSpeI部位に挿入した。得られたプラスミドをpHSV−HSPと命名する(図1)。γ34.5遺伝子欠失HSVをヘルパーとして使用して組換えHSV−HSPウイルスを作製した。pHSV−HSPプラスミドおよびγ34.5遺伝子欠失HSVを宿主細胞にトランスフェクトして、組換えHSV−HSPウイルスを作製した。ヘルパーウイルスHSV[17]を用いて、HSP70 Phsv−HSPをコードするアンプリコンプラスミドをパッケージングし、これによりHSP70を発現する組換えHSVウイルスを生成する。各ウイルス粒子は、高い効率で分裂および非分裂細胞の両方を形質導入し得る約15コピーのHSP70遺伝子を含む。ウイルスDNAは、感染された細胞ゲノムには組み込まれず、CMVプロモーターはHSP70を駆動し、発現は強力であるが一過性である。pHSV−HSPを配列決定し、そしてそれに関するデータを配列表において提示する。
(組換えHSV−HSPのタイタリング)
Vero細胞を、製造業者によって記載されるように、lipofectAMINE(Life Technologies)を使用して精製されたアンプリコンプラスミドDNA(pHSP70)およびHSVウイルスDNAで同時トランスフェクトし、次いで細胞が完全な細胞傷害効果を示すまで34.5℃で培養した。次いでウイルスをVero細胞から収集し、そしてヘルパーウイルス複製の阻害が観察されるまでVero細胞中で1:5の希釈度で継代した。一般的に、5〜6継代が、ヘルパーウイルス複製の阻害を観察するのに必要であった。HSP70含有HSVウイルスをHSV−HSPと称する。組換えウイルスストックを、凍結乾燥/超音波処理レジメンおよび低速遠心分離(2000×g、4℃で10分間)による細胞破片の除去後に力価測定した。HSV力価を、34.5℃におけるVero細胞に対するプラークアッセイ後にPFUの数として表した。HSV−HSPについては、HSP70発現を測定し、そして最も高いレベルの力価を有する継代物を使用した。ウイルス力価はHSV−HSPについて約5×107PFU/mlであり、ヘルパーHSVについて約6×107PFU/mlであった。
(インビトロでのHSV−HSPウイルスのオンコリティック活性)
HSV−1は、広範な種々の腫瘍細胞型において複製するが、マウス結腸直腸癌細胞株CT26は、HSV感染に対して感受性であることが見出された。この細胞株は、免疫原性が乏しく、そして検出可能な腫瘍特異的CTLを誘導しない。CT26腫瘍はサイトカイン処置に対していくらか無反応性である。CT26についての免疫優性MHCクラスI制限抗原は、内因性エコトロピックマウス白血病プロウイルスのエンベロープタンパク質(gp70)に由来するノナマータンパク質として同定された。養子免疫伝達(adoptive transfer)研究により、腫瘍特異的CTLの誘導と確立された皮下CT26腫瘍に対する抗腫瘍効果との間の相互関係が確立された。マウス腫瘍細胞CT26を24ウェルプレート(1ウェル当たり1×105細胞)中で培養した。次いでCT26細胞を0.01〜10の感染多重度でHSV−HSPまたはHSVで感染した。CT26細胞のHSV−HSPまたはHSVでの感染は、0.1の感染多重度で感染4日後までに細胞の70%の死を生じる。1の感染多重度でのHSV−HSPまたはHSVの感染は、感染4日後までに99%の細胞傷害性を生じた(図2)。HSP70の発現を放射標識および免疫沈降、次いで培養物中の腫瘍細胞の感染後のSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって検出した。これらのデータは、HSP70の挿入がHSV複製および細胞傷害性を減少しないことを示す。
(マウスモデルにおける遠位の腫瘍増殖の抑制)
組み合わせHSV−HSP治療の抗腫瘍効力を、同系のBALB/cマウスにおけるCT26腫瘍モデルにおいて評価した。このマウスはCharles River(Wilmington,MA,USA)から得た。全ての動物手順は、the Animal Care and Use Committeeによって承認された。マウスを3つのグループに分けた;グループ1および2は治療試験用であり、そして第3のグループはコントロール用であった。CT26腫瘍細胞(1×105)をマウスの両側の側腹に皮下注射した。CT26腫瘍細胞の接種を受けたこれらのマウスは、転移性腫瘍に罹患する動物モデルとみなした。皮下腫瘍が明白に増殖したとき(最大直径約5mm)、グループ1の各動物は、右側の側腹腫瘍中にHSV−HSPストック(1×106PFU)の片側の腫瘍内接種を受け、7日後に第2の接種を続けた。次いでグループ2の各動物は、右側の側腹腫瘍中にHSV−1ストック(1×106PFU)の片側の腫瘍内接種を受け、7日後に第2の接種が続いた。HSV−1は、ウイルス因子における差異が説明されるようにHSV−HSP接種についてのコントロールとして使用した。HSP自体の効果を評価するために、グループ3の各動物は、右側の側腹腫瘍中にHSPの片側の腫瘍内接種を受け、7日後に第2の接種が続いた。腫瘍サイズを、外部カリパスによって測定し、そして腫瘍体積を計算した(V=hxwxd)。動物が死にかけているか、またはそれらの皮下腫瘍の直径が18mmに達した場合、これらを殺し、そしてこれを生存研究のための死亡の日付として記録した。統計学的差異をStatView 4.5(Abacus Concepts,Berkeley,CA)を使用して計算し、ここで平均腫瘍体積を対応のない2群のt検定によって評価した。HSV−HSPでの接種は非常に明らかな抗腫瘍効果を誘導し、接種された腫瘍およびそれらの非接種の対側性対応物の両方は腫瘍増殖における有意な減少を示す(図3)。HSV−HSPの注射の際に、接種された腫瘍だけでなく非接種の対応腫瘍(遠位腫瘍)もまた検出可能でないサイズまで減少した。HSVのみでの接種が、接種された腫瘍の腫瘍増殖における有意な減少を生じたが、非接種腫瘍においては効果が小さかった(図3)。HSPで注射したコントロールグループは、HSP自体は接種された腫瘍および非接種腫瘍の腫瘍サイズの減少にほとんど影響していないことを示した。これらの結果は、HSVによるHSP70の発現が遠位の腫瘍増殖をブロックするために強力な抗腫瘍免疫応答を誘導することを示す。
(実施例2)
(組換えアデノウイルスの構築)
組換えアデノウイルスをツープラスミド系、pLEPおよびpREP Ad系によって構築する。
塩基559〜2262の2型アデノウイルスE1領域を、テンプレートとしてアデノウイルスAd1055野生型を使用してPCRによって作製した。得られた1715bpフラグメントは、5’末端においてHindIII制限部位、および3’末端においてXhoI部位、ならびに塩基2253(C−T)および2262(G−T)における2つの突然変異を含み、それぞれコドン79および82の55kD E1bリーディングフレーム中にプレ成熟(premature)翻訳停止コドンを生成した。このDNAフラグメントをNheI/XhoIで消化して、NheI/XhoI消化したpBS−(IRES)(Alexe V Gordadzeら、J.Virology 2001,75:5899−5912)中にクローニングして、pBS−IRES−E1Aを作製した。IRES−E1A DNAフラグメントをSpeI/XhoI消化によって切断し、フラグメント(IRES)−E1Aを放出した。ヒトHSP70 cDNAを実施例1に記載されるようにSKOV3のcDNAから作製した。PCRによって得られたDNAフラグメントは、5’末端にHindIII制限部位、および3’末端にSpeI部位を含んだ。3片のDNAフラグメント:HindIII/SpeI切断HSP70、SpeI/XhoI切断IRES−E1AおよびHindIII/XhoI切断pLEPを連結して所望のpLEP−HSP−E1Aを作製した(図4)。
次いで得られたpLEP−HSP−E1AプラスミドをPi−PspIで切断し、16℃で一晩、Pi−PspI切断pREPと共に連結した。連結した生成物を、λファージ(Strategene Inc)でパッケージングし、次いで37℃で30分間、LB中のE.coli.DK1またはDH5αと共にインキュベートした。感染したE.coliをアンピシリン/テトラサイクリン寒天プレートにプレートし、そしてコロニーをスクリーニングし、制限酵素分析によって確認して、組換えプラスミドpAd−Hsp70/E1Aを同定した。次いでpAd−Hsp70/E1AプラスミドをI−CeuIで切断し、そしてHEBS緩衝液(これは2.5M CaCl2を含む)に添加し、293細胞のトランスフェクションのためのDNA/Ca3(PO42混合物を形成した。CO2インキュベーター中での6〜7日間のインキュベーション後、透明なプラークが細胞菌叢上に現れ、組換えアデノウイルスが作製されたことを示す。プレートが透明なプラークで満たされたとき、細胞を1500rpmで10分間遠心分離によって収穫した。組換えアデノウイルスAd−HSP/E1Aを3回反復した凍結解凍サイクル後に収穫した。組換えアデノウイルス力価は、107〜108PFUであった(図5)。
(インビトロ細胞傷害およびインビボ腫瘍抑制)
実施例1に記載されるのと同じ手順を使用して、インビトロにおけるウイルス細胞傷害性およびマウスモデルにおける抗腫瘍活性を試験した。上記の実験結果と一致して、HSP70を発現する組換えアデノウイルスは、遠位腫瘍を抑制するための強力な免疫応答を誘導する能力を有することが示された。
(実施例3)
(HSPを発現するSalmonella typhimuriumの作製)
Salmonella typhimurium SL3261[19]はaroA変異(これは腫瘍細胞の選択的増殖および死を生じる)を含む。なぜなら、正常な細胞ではなく、腫瘍細胞のみが細菌が増殖するための栄養を提供し得るからである。プラスミドpcDNA−HSPを、CMVプロモーターの制御下で、ヒトHSP70 cDNAをpcDNA3.1中にクローニングすることによって作製した。CMVプロモーターによって駆動される発現は強力であるが一過性である。
(抗腫瘍活性)
同系BALB/cマウスを使用してHSPを発現する組換えSalmonella typhimurium SL3261の抗腫瘍活性を評価した。マウスを3つのグループに分けた;グループ1および2は治療試験用であり、そして第3のグループはコントロール用であった。SMMC7721腫瘍細胞(Shanghai Tumor Collection Center)(1×105)をマウスの両側の側腹に皮下注射した。SMMC7721腫瘍細胞の接種を受けたこれらのマウスは、転移性腫瘍に罹患する動物モデルとみなした。皮下腫瘍が明白に増殖したとき(最大直径約5mm)、グループ1の各動物は、右側の側腹腫瘍中にpcDNA−HSPを含む組換えSL3261(1×107PFU)の片側の腫瘍内接種を受け、7日後に第2の接種を続けた。次いでグループ2の各動物は、右側の側腹腫瘍中にSL3261(1×106PFU)の片側の腫瘍内接種を受け、7日後に第2の接種が続いた。グループ2において使用されるSL3261は、細菌因子における差異が説明されるように組換えSL3261接種についてのコントロールとして使用した。HSP自体の効果を評価するために、グループ3の各動物は、右側の側腹腫瘍中にHSPの片側の腫瘍内接種を受け、7日後に第2の接種が続いた。腫瘍サイズを、外部カリパスによって測定し、そして腫瘍体積を計算した(V=hxwxd)。動物が死にかけているか、またはそれらの皮下腫瘍の直径が18mmに達した場合、これらを殺し、そしてこれを生存研究のための死亡の日付として記録した。統計学的差異をStatView 4.5(Abacus Concepts,Berkeley,CA)を使用して計算し、ここで平均腫瘍体積を対応のない2群のt検定によって評価した。pcDNA−HSPを含むSalmonella typhimurium SL3261での接種は顕著な抗腫瘍効果を誘導し、接種された腫瘍およびそれらの非接種の対側性対応物の両方は腫瘍増殖における有意な減少を示す(図7)。Salmonella typhimuriumでの接種のみが接種された腫瘍の腫瘍増殖における有意な減少を生じたが、非接種腫瘍においては効果が小さかった(図7)。この結果は、pcDNA−HSPを含むSalmonella typhimurium SL3261での処理が、遠位の腫瘍増殖をブロックするために強力な抗腫瘍免疫応答を誘導することを示す。
以下の参考文献の開示は、本明細書中に参考として本願に援用される。
Figure 0003952201
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図1は、熱ショックタンパク質を発現する構築されたHSV−1組換えプラスミドの概略図である。アンプリコンプラスミドpHSV−HSPは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターおよびシミアンウイルス40(SV40)ポリアデニル化配列[SV40 poly(A)]の制御下でHSP70遺伝子を含む。アンプリコンプラスミドはまた、選択マーカー;E.coliのDNA複製起点(ColE1ori);HSV−1切断/パッケージングシグナル(HSVα);およびHSVのDNA複製起点(HSVori)を含む。 図2は、インビトロにおけるHSV−HSP細胞傷害性を示す図である。CT26マウス腫瘍細胞(1×105/ウェル)を24ウェルプレートで培養し、そして0.01〜10の異なる感染多重度(multiplicities of infection)で組換えHSV−HSPまたはHSVウイルスで感染させた。細胞傷害性(%)は、製造業者の指示書に従って、Promegaキットを使用することによって感染4日後に測定した。感染多重度が1に等しい場合、細胞傷害性は99%を超えた。 図3は、HSV−HSPが局所的な腫瘍注射によって遠位の腫瘍増殖を阻害するより優れた能力を有することを示す。肋骨領域の各側に両側性のCT26腫瘍を含む同系のBALB/cマウスは、一方の腫瘍において接種を受け、他方の(対側性の)腫瘍では受けなかった。両側性の皮下腫瘍が最大直径約5mmに達したとき、マウスはHSV−HSPウイルス(1×106プラーク形成単位、PFU;「黒四角」)、HSVベクター(1×106プラーク形成単位、PFU;「黒菱形」)、またはHSP70タンパク質(疑似;「黒三角」)での右側の腫瘍中へ一側性の腫瘍内接種を0日目(7日目に第2の接種が続く)を受けた(n=6/グループ)。接種された腫瘍およびこれらの非接種の対側性の対応部分(counterparts)は、疑似と比較して、HSV−HSPでの感染後に有意な腫瘍増殖の減少を示した(感染25日においてp<0.001;対応のない2群のt検定)。HSV−HSPでのワクチン接種は、HSVまたはHSPタンパク質のいずれかでのワクチン接種よりも、両側性の腫瘍増殖を阻害する際により効果的であった(感染25日においてp<0.001;対応のない2群のt検定)。 図4は、構築されたアデノウイルスプラスミドpLEP−HSP70−IRES−E1Aの概略図である。二重プラスミド(double−plasmid)方法を使用して組換えアデノウイルスを構築するために、HSP遺伝子および腫瘍細胞におけるアデノウイルスの複製に不可欠であるE1A遺伝子をプラスミドpLEPのマルチクローニングサイトに連結した。これにより、組換えプラスミドpLEP−HSP70−IRES−E1Aを作製した。 図5は、構築された組換えアデノウイルスAd−HSP/E1Aの概略図である。組換えプラスミドpLEP−HSP70−IRES−E1AをプラスミドpREPに連結し、そして得られた生成物をファージγによってパッケージングし、そしてパッケージングされた生成物をE.coliを感染するために使用した。得られた組換えプラスミドpAd−Hsp70/E1AをI−CeuIによって切断し、次いで293細胞にトランスフェクトし、Hsp70を発現し得る組換えアデノウイルス(Ad−HSP/E1A)を得た。 図6は、熱ショックタンパク質を発現する構築されたプラスミドpcDNA−HSPの概略図である。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅から得られたHSP遺伝子を、平滑末端の連結によって真核生物発現ベクターpcDNA3.1に挿入した。得られた組換えプラスミドpcDNA−HSPは、CMVプロモーター制御下でHSP70遺伝子およびウシ成長ホルモンポリアデニル化配列[BGHpoly(A)]、選択マーカーおよびSV40のDNA複製起点を含む。 図7は、HSPを発現し得るサルモネラ属が、局所性腫瘍注射によって遠位の腫瘍増殖を阻害する優れた能力を有することを示す。同系のBALB/cマウスは、2つの側の肋骨領域にSMMC7721での接種を受けた。両側性の皮下腫瘍が最大直径約5mmに達したとき、マウスはプラスミドpcDNA−HSP(aroA−)を含むサルモネラ属(1×107PFU;「黒四角」)、プラスミドを含まないサルモネラ属(1×107PFU;「黒菱形」)、またはHSP70タンパク質(疑似コントロール;「黒三角」)での右側の腫瘍中へ一側性の腫瘍内接種を0日目(7日目に第2の接種が続く)を受けた(n=6/グループ)。接種された腫瘍およびこれらの非接種の対側性の対応部分の両方は、疑似と比較して、プラスミドpcDNA−HSP(aroA−)を含むサルモネラ属での感染後に有意な腫瘍増殖の減少を示した(感染25日においてp<0.001;対応のない2群のt検定)。プラスミドpcDNA−HSP(aroA−)を含むサルモネラ属でのワクチン接種は、プラスミドを含まないサルモネラ属またはHSPタンパク質のいずれかでのワクチン接種よりも、両側性の腫瘍増殖を阻害する際により効果的であった(感染25日においてp<0.001;対応のない2群のt検定)。
配列番号1の人工配列はプライマーである。
配列番号2の人工配列はプライマーである。

Claims (6)

  1. 腫瘍細胞中で選択的に複製して腫瘍細胞を殺すオンコリティックアデノウイルスであって、5’から3’の順に、プロモーター、熱ショックタンパク質(HSP)遺伝子、IRES配列、およびE1A遺伝子を含有するDNA発現構築物を含むウイルス。
  2. E1B遺伝子欠損である、請求項1に記載のオンコリティックアデノウイルス。
  3. オンコリティックアデノウイルスがE3領域欠損である、請求項2に記載のオンコリティックアデノウイルス。
  4. オンコリティックアデノウイルスが2型アデノウイルスである、請求項3に記載のオンコリティックアデノウイルス。
  5. HSPがHsp70である、請求項4に記載のオンコリティックアデノウイルス。
  6. プロモーターがCMVプロモーターである、請求項5に記載のオンコリティックアデノウイルス。
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