JP6661107B2 - T細胞受容体およびb細胞受容体レパトアの解析のための方法およびそのためのソフトウェア - Google Patents

T細胞受容体およびb細胞受容体レパトアの解析のための方法およびそのためのソフトウェア Download PDF

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Description

本発明は、生体試料から遺伝子再構成によって生じる遺伝子についてバイアスをかけることなく増幅する技術と得られた遺伝情報を解析するシステムならびにその治療および診断に関する。
免疫システムによる生体防御機構は、主にT細胞やB細胞によって担われる特異的免疫に大きく依存している。T細胞やB細胞は自己の細胞や分子には反応せず、ウイルスや細菌などの外来性の病原体を特異的に認識して攻撃することができる。そのために、T細胞やB細胞は細胞表面上に発現した受容体分子によって自己抗原とともに他の生物由来の多様な抗原を認識し、識別できる機構を有している。T細胞ではT細胞受容体(T cell receptor, TCR)が、B細胞ではB細胞受容体(B cell receptor, BCR)が抗原受容体として働く。それら抗原受容体からの刺激によって細胞内シグナルが伝達され、炎症性サイトカインやケモカインなどの産生が亢進し、細胞増殖が増進され、様々な免疫応答が開始される。 TCRは、抗原提示細胞上に発現する主要組織適合遺伝子複合体(Major histocompatibility complex, MHC)のペプチド結合溝に結合したペプチド(peptide−MHC
complex, pMHC)を認識することで、自己と非自己を識別するとともに抗原ペプチドを認識している(非特許文献1)。TCRは、2つのTCRポリペプチド鎖からなるヘテロダイマー受容体分子であり、通常のT細胞が発現するαβ型TCRと特殊な機能をもつγδ型TCRが存在する。αおよびβ鎖TCR分子は複数のCD3分子(CD3ζ鎖、CD3ε鎖、CD3γ鎖、CD3δ鎖)と複合体を形成し、抗原認識後の細胞内シグナルを伝達し、様々な免疫応答を開始させる。ウイルス感染に伴い細胞内で増殖したウイルス抗原やがん細胞由来のがん抗原などの内在性抗原は、MHCクラスI分子上に抗原ペプチドとして提示される。また、外来微生物由来の抗原はエンドサイトーシスにより抗原提示細胞に取り込まれ、プロセシングを受けたのちにMHCクラスII分子上に提示される。これらの抗原は、それぞれCD8+ T細胞あるいはCD4+ T細胞の発現するTCRにより認識される。TCR分子を介した刺激には、CD28、ICOS、OX40分子などの共刺激分子が重要であることも知られている。
TCR遺伝子は、ゲノム上では異なる領域にコードされた多数のV領域(variable region、V)、J領域(joining region、J)、D領域(diversity region、D)と定常領域のC領域(constant region, C)から成る。T細胞の分化過程において、これら遺伝子断片が様々な組み合わせで遺伝子再構成され、α鎖およびγ鎖TCRはV−J−Cから成る遺伝子を、β鎖およびδ鎖TCRはV−D−J−Cから成る遺伝子を発現する。現在、IMGT(the International ImMuno GeneTics project)のデータベースでは、機能的α鎖TCR V遺伝子断片(TRAV)は43種、TCR J遺伝子断片(TRAJ)は50種、機能的β鎖TCR V遺伝子断片(TRBV)40−42種、TCR D遺伝子断片(TRBD)2種、TCR J遺伝子断片(TRBJ)13種、機能的γ鎖V遺伝子断片(TRGV)4〜6種、TCR J遺伝子断片(TRGJ)5種、機能的δ鎖V遺伝子断片(TRDV)3種、TCR D遺伝子断片(TRDD)3種、TCR J遺伝子断片(TRDJ)4種が知られる(非特許文献2)。これら遺伝子断片の再構成により多様性が創出されるとともに、VとDあるいはDとJ遺伝子断片の間に1つ以上の塩基の挿入や欠失が起こることにより、ランダムなアミノ酸配列が形成され、より多様性の高いTCR遺伝子配列が作り出されている。
TCR分子とpMHC複合体表面が直接結合する領域(TCRフットプリント)は、V領域内の多様性に富んだ相補性決定領域(complementarity determining region、CDR)CDR1、CDR2およびCDR3領域から構成される。中でもCDR3領域はV領域の一部、ランダム配列により形成されるV−D−J領域とJ領域の一部を含み、最も多様性に富んだ抗原認識部位を形成している。一方、他の領域はFR(framework region)と呼ばれ、TCR分子の骨格となる構造を形成する役割を果たしている。胸腺におけるT細胞の分化成熟過程において、β鎖TCRが最初に遺伝子再構成され、pTα分子と会合してpre−TCR複合体分子を形成する。その後、α鎖TCRが再構成され、αβTCR分子が形成されるとともに、機能的αβTCRが形成されない場合はもう一方のα鎖TCR遺伝子アレルにおいて再構成が起こる。胸腺における正・負の選択を受け、適切な親和性をもったTCRが選択され、抗原特異性を獲得することが知られる(非特許文献3)。
BCRは、免疫グロブリン(Ig)として知られ、Igの膜結合型はBCRとして抗原受容体分子として働き、その分泌型蛋白は抗体として細胞外に分泌される。抗体はB細胞が最終分化した形質細胞(プラズマ細胞)から大量に分泌され、ウイルスや細菌などの病原体分子に結合することで、またその後に続く補体結合反応などの免疫反応によって病原体を排除する働きを持つ。BCRはB細胞表面に発現され、抗原に結合したのち細胞内シグナルを伝達し、様々な免疫応答や細胞増殖を開始させる。BCRの特異性は抗原結合部位のアミノ酸配列の多様性によって担われている。抗原結合部位の配列はBCR分子間で大きく異なり、可変部(V領域)と呼ばれている。一方、定常領域(C領域)の配列は、BCR分子間あるいは抗体分子間で高度に保存され、抗体のエフェクター機能や受容体のシグナル伝達機能を有している。
BCRと抗体は膜結合ドメインの有無を除いて同一である。Ig分子は、2本の重鎖(heavy chain、H鎖)と2本の軽鎖(light chain、L鎖)のポリペプチド鎖からなる。一つのIg分子では、2本のH鎖どうしが、また1本のH鎖と1本のL鎖がジスルフィド結合によって結合している。Igには、μ鎖、α鎖、γ鎖、δ鎖、ε鎖と呼ばれる異なる5つのH鎖クラス(アイソタイプ)が存在し、それぞれIgM、IgA、IgG、IgD、IgEと呼ばれている。通常、生体防御に働く高い特異性を持った抗体はIgG型抗体であり、粘膜免疫に関与するIgA型抗体やアレルギー、喘息、アトピー性皮膚炎に重要なIgE型抗体など、アイソタイプによりその機能や役割が異なることが知られる。さらに、アイソタイプには、例えばIgG1、IgG2、IgG3、IgG4などの数種のサブクラスが存在することが知られる。L鎖にはλ鎖(IgL)とκ鎖(IgK)の2種類が存在し、どのクラスのH鎖とも結合することができ、機能的な違いはないと考えられている(非特許文献4)。
BCR遺伝子は、TCR遺伝子と同様に体細胞内で起こる遺伝子再構成によって形成される。可変部はゲノム上でいくつかの遺伝子断片に分かれてコードされ、それらが細胞の分化過程において体細胞遺伝子組み換えを起こす。H鎖の可変部の遺伝子配列は、V領域、J領域、D領域と異なるアイソタイプを規定しているC領域(constant region、C)からなる。それぞれの遺伝子断片はゲノム上では離れて存在するが、遺伝子再構成によって一連のV−D−J−C遺伝子として発現される。IMGTのデータベースでは、機能的IgH鎖V遺伝子断片(IGHV)は38〜44種、D遺伝子断片(IGHD)は23種、J遺伝子断片(IGHJ)は6種、機能的IgK鎖V遺伝子断片(IGKV)34種、J遺伝子断片(IGKJ)5種、機能的IgL鎖V遺伝子断片(IGLV)29〜30種、J遺伝子断片(IGLJ)5種が知られる。これらの遺伝子断片が遺伝子再構成をすることでBCRの多様性を確保している。さらに、TCR同様にランダムなアミノ酸配列の挿入や欠失によって高度な多様性をもつCDR3領域が形成される(非特許文献2)。
B細胞の分化成熟過程において、未熟なB細胞によって最初にIgMが産生される。抗原に晒されていないナイーブB細胞はIgMとIgDを共発現し、抗原の刺激を受けて活性化した後に、可変部の配列はそのままでIgMのC領域であるCμとIgGのC領域配列であるCγを変換させるクラススイッチ(アイソタイプスイッチ)が起こる。同様に、Cμは、IgAのC領域(Cα)あるいはIgEのC領域(Cε)と変換して、IgAやIgGを産生するようになる。これらクラススイッチ組換えにより、病原体を排除するために必要な種類の抗体が必要な場所で産生されることになる。さらに、クラススイッチを受けたB細胞の増殖過程において、IgG、IgAあるいはIgE領域の可変部において高頻度に突然変異が起こる(体細胞超変異、somatic hypermutation)。その結果、抗原に対してより高い特異性を獲得したB細胞がさらに刺激を受け、増殖し、この過程を通してより高い特異性を持った抗体産生B細胞が選択される(親和性成熟、affinity maturation)(非特許文献5)。
T細胞またはB細胞は、特定の抗原に対し高い特異性を持った1種類のTCRまたはBCRを産生する。生体には多数の抗原特異的T細胞やB細胞が存在することで、多様なTCRレパートリー(レパトア)やBCRレパトアが形成され、様々な病原体に対する防御機構として有効に機能することができる。したがって、免疫細胞の特異性や多様性の重要な指標であるTCRやBCRレパトアの解析は、単クローン性や免疫異常の解析に有用な解析ツールである。仮に、T細胞あるいはB細胞が抗原に反応して増殖した場合、多様なレパトアの中で特定のTCRあるいはBCR遺伝子の割合が増加することが観察される(クローナリティーの増加)。TCRやBCRレパトア解析により、TCRあるいはBCRを発現するリンパ系細胞の腫瘍化をクローナリティーの増加として検出する試みがなされてきた(非特許文献6)。また、スーパー抗原のような特定のVβ鎖を有するTCRを選択的に刺激する分子に暴露された場合は、特定のVβ鎖の使用頻度が増加することが報告されている(非特許文献7)。抗原特異的免疫応答を調べる目的で、関節リウマチ、全身性エリトマトーデス、シェーグレン症候群、特発性血小板減少性紫斑病などの免疫異常により発症する難治性の自己免疫疾患の解析にも多く利用され、その有用性が示されてきた。
従来のTCRレパトア解析とは、試料中のT細胞が個々のV鎖をどれくらい使用するかを調べる解析法である。その一つは、特定のVβ鎖特異的抗体を用いて、個々のVβ鎖を発現するT細胞の割合をフローサイトメトリーで解析する方法である(FACS解析)。この手法には、比較的多くの細胞を必要とすることからリンパ球を多く含む末梢血の解析には有用であるが、組織材料由来の試料には適応できない。また、現在でもすべてのV鎖に対応する抗体が入手できないことから、網羅的な解析を行うことはできない。
その他に、ヒトゲノム配列から入手されるTCR遺伝子の情報をもとに、分子生物学的手法によるTCRレパトア解析が考案されてきた。細胞試料からRNAを抽出し、相補的DNAを合成後、TCR遺伝子をPCR増幅して定量する方法である。個々のTCR V鎖特異的プライマーを多数設計して、別個にリアルタイムPCR法等で定量する方法、あるいはそれら特異的プライマーを同時に増幅する方法(Multiple PCR)法が用いられてきた。しかしながら、各V鎖について内在性コントロールを用いて定量する場合でも、利用するプライマーが多いと正確な解析ができない。さらに、Multiple
PCR法ではプライマー間の増幅効率の差が、PCR増幅時のバイアスを引き起こす欠点がある。このMultiple PCR法の欠点を克服するため、鶴田らはTCR遺伝子の二本鎖相補的DNAの5’末端にアダプターを付加した後に、共通のアダプタープライマーとC領域特異的プライマーによってすべてのγδTCR遺伝子を増幅するAdaptor−ligation PCR法を報告した(非特許文献8)。さらに、αβTCR遺伝子の増幅にも応用し、個々のV鎖に特異的なオリゴプローブによって定量するReverse dot blot法(非特許文献9)やMicroplate hybridization assay法(非特許文献10)が開発された。これらの方法は、バイアスを生じることなくTCR遺伝子を増幅する優れた方法であるが、V鎖使用頻度以外の情報はほとんど得ることができない。J鎖、D鎖あるいは抗原認識部位であるCDR3領域の塩基配列情報などは、その後のTCR遺伝子の相補鎖DNAのクローニングと塩基配列決定によって行う必要があった。
近年、急速に進歩した次世代シーケンス解析技術により大規模な遺伝子の塩基配列決定が可能になった。ヒト試料からTCR遺伝子をPCR増幅し、次世代シーケンス解析技術を利用することで、従来は小規模かつV鎖使用頻度など限られた情報を得るTCRレパトア解析から、クローンレベルのより詳細な遺伝子情報を入手して解析する次世代TCRレパトア解析法が実現できるようになった。そのような中、いくつかの次世代TCRレパトア解析法が開発され(特許文献1および2)、他の試みもなされている(特許文献3〜11)。
国際公開WO2009/137255 国際公開WO2013/059725 特開平10−229897 特表2007−515154 特表2012−508011 特開2013−116116 特表2013−524848 特表2013−524849 国際公開2013/033721A1 国際公開2013/043922A1 国際公開2013/044234A1
Cell 1994, 76, 287-299 Nucleic Acid Research, 2009, 37 (suppl1), D1006-D1012. Annual Review Immunology, 1993, 6,309-326 Annual Review Immunology, 2000, 18,495-527 Proc Natl Acad Sci, 1993, 90, 2385-2388 Leukemia Research, 2003, 27, 305-312 Immunology 1999, 96, 465-72. Journal of Immunological Methods, 1994,169, 17-23 Journal of Immunological Methods, 1997,201, 145-15. Human Immunology, 1997, 56, 57-69
本発明は、(1)複数のゲノム上の遺伝子断片から遺伝子再構成により生成されたTCRまたはBCR遺伝子配列を、バイアスをかけることなく均一に増幅する技術(非バイアス遺伝子増幅技術)、(2)その非バイアス遺伝子増幅技術により増幅したTCRまたはBCR遺伝子を次世代シーケンス法により大規模に塩基配列決定し、V、D、J、C領域のアサインメントを行ってTCRレパトアやBCRレパトアを解析する手法を応用した解析方法および解析システムに関する発明である。
TCRやBCRはゲノム上に存在する複数のV、D、J、C領域の遺伝子断片の遺伝子再構成によって、多様な遺伝子配列を創出している。次世代シーケンス技術によってTCRやBCR遺伝子の塩基配列を決定するため、多数存在するV領域に特異的なプライマーあるいはJ領域に特異的なプライマーを多数作成し、同一の反応液中、あるいは別個の反応液中で増幅する手法が広く利用されている。しかしながら、僅かな遺伝子を指数関数的に増幅させるPCR増幅においては、プライマー間の増幅効率の違いが致命的な問題となる。また、V領域やJ領域に設定したプライマーが、すべての既知のアレル配列に対応する必要がある。BCR遺伝子については、体細胞高頻度突然変異(somatic hypermutation)の機構によりIgG、IgAまたはIgEの可変部領域に高頻度に(〜20%程度)点突然変異が導入される。したがって、仮に20塩基のプライマーを設定した場合、約4塩基がミスマッチとなり均一な遺伝子増幅を実現することは従来の方法では難しい。すなわち、ゲノム配列をもとにV鎖特異的プライマーを設計する既存の方法では、実際のBCR遺伝子配列とのミスマッチは避けられず、定量的な遺伝子増幅が保証されない。さらに、BCRにはC領域配列によって規定されるアイソタイプとサブクラスが存在する。これらアイソタイプ間あるいはサブクラス間の塩基配列上の差異を利用したアイソタイプ別あるいはサブクラス別の定量法を開発する必要がある。本発明者らは、現在利用されているV鎖特異的プライマーを用いた手法の欠点を克服するため、1種のフォーワードプライマーと1種のリバースプライマーからなる1セットのプライマーですべてのアイソタイプやサブタイプ遺伝子を含むTCRあるいはBCR遺伝子を存在頻度を変えることなく増幅し、大規模に次世代シーケンスを用いて塩基配列決定する方法を完成するに至った。
TCRあるいはBCR遺伝子の遺伝子構造に着目し、高度な多様性をもつV領域にプライマーを設定することなく、その5’末端にアダプター配列を付加することにより、すべてのV領域を含む遺伝子を増幅する。
このアダプターは塩基配列上において任意の長さと配列であり、20塩基対程度が最適であるが、10塩基から100塩基までの配列を使用することができる。
3’末端に付加されたアダプターは制限酵素により除去され、20塩基対のアダプターと同一配列のアダプタープライマーと共通配列であるC領域に特異的なリバースプライマーにより増幅することですべてのTCRもしくはBCR遺伝子を増幅する。
TCRあるいはBCR遺伝子メッセンジャーRNAから逆転写酵素により相補鎖DNAを合成し、続いて二本鎖相補的DNAを合成する。逆転写反応や二本鎖合成反応によって異なる長さのV領域を含む二本鎖相補的DNAが合成され、それら遺伝子の5’末端部に20塩基対と10塩基対からなるアダプターをDNAリガーゼ反応によって付加する。
TCRに関しては、α鎖、β鎖、γ鎖、δ鎖、BCRに関しては、μ鎖、α鎖、δ鎖、γ鎖、ε鎖の重鎖、κ鎖、λ鎖の軽鎖のC領域にリバースプライマーを設定し、これらの遺伝子を増幅することができる。
C領域に設定されるリバースプライマーは、TCRに関しては各Cβ、Cα、Cγ、Cδの配列に、BCRに関しては各Cμ、Cα、Cδ、Cγ、Cε、Cκ、Cλの配列に一致し、かつ他のC領域配列にはプライミングしない程度のミスマッチをもつプライマーを設定する。
C領域のリバースプライマーはアダプタープライマーとの増幅ができるように、塩基配列、塩基組成、DNA融解温度(Tm)、自己相補配列の有無を考慮し、最適に作製する。
BCR遺伝子IgGサブタイプ(γ1、γ2、γ3、γ4)およびIgAサブタイプ(α1、α2)はそれぞれ同一プライマーで増幅し、塩基配列決定によってサブタイプを決定できる。
C領域配列におけるアレル配列間で異なる塩基配列を除く領域にプライマーを設定することで、すべてのアレルを均一に増幅することができる。
増幅反応の特異性を高めるため、複数段階のnested PCRを行う。
いずれのプライマーもアレル配列間で異なる配列を含まない配列に対して、プライマー候補配列の長さ(塩基数)は、特に制限されないが、10〜100塩基数であり、好ましくは、15〜50塩基数であり、より好ましくは、20〜30塩基数である。したがって、本発明は以下をも提供する。
<インシリコ>
1つの局面では、本発明は、生体試料に由来する一群の発現TCRもしくはBCR遺伝子配列を元に、そのTCRもしくはBCRレパトアを解析する手法に関する。
本発明では、V(−D)−J−C一連の核酸配列であれば、シーケンサ機種に依存しない。非バイアスでなくても分類そのものは可能である。なお、正鎖、相補鎖どちらが入力でも可能である。
核酸配列の分類では、分類の基準となる標準的配列(以下、参照配列)を集積した参照データベースを設定し、相同性検索の手法によって各核酸配列を参照配列のいずれかにアサインすることが一般的である。しかしながら本件では、V、D、Jの各領域の組合せにより膨大な参照配列を準備する必要があり、現実的ではない。V、D、Jごとに参照データベースを設定する手法も考えられるが、Vにおいてはランダム突然変異により参照配列との相違が大きくなるため、またDおよびJについてはその領域が短いため、一般的な相同性検索の手法では見落としの可能性が無視できない。解析対象の核酸配列全体をアミノ酸配列に翻訳し、それを素材に分類する手法も考えられるが、特に挿入・欠失のシーケンシングエラーに対して脆弱となるほか、既報の遺伝子名やアリルとの対応が不明となって、公知の情報の利用が困難になる。
本発明で使用される参照データベースは、V、D、J(BCRの場合は加えてC)遺伝子領域ごとに準備する。典型的にはIMGTより公開されている領域ごと、アリルごとの核酸配列データセットを使用するが、それに限らず、各配列に一意のIDが割り振られているデータセットであれば利用可能である。
本発明で使用される入力配列セットは、一般には事前にアダプタ配列や低クオリティ領域をトリミングし、さらに解析に十分な長さを持つ配列のみを抽出し、高クオリティセットを構成しておく。このステップは必ずしも必要ではないが、好ましい実施形態では使用される。そのままでもLQ配列が「分類不能」となるだけであるからである。
本発明で使用される入力配列セットは、遺伝子領域ごとの参照データベースと相同性検索し、最も近しい参照アリルおよびその配列とのアラインメントを記録する。ここで相同性検索には、Cを除きミスマッチ許容性の高いアルゴリズムを使用することになる。例えば相同性検索プログラムとして一般的なBLASTを使用する場合、ウィンドウサイズの短縮、ミスマッチペナルティの低減、ギャップペナルティの低減といった設定を、領域ごとに行うことになる。最も近しい参照アリルの選択においては、相同性スコア、アラインメント長、カーネル長(連続して一致する塩基列の長さ)、一致塩基数を指標とし、これらを定められた優先順位にしたがって適用する。
本発明で使用されるVおよびJが確定した入力配列については、参照V上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出する。これをアミノ酸配列に翻訳することで、D領域の分類に使用する。D領域の参照データベースが準備できている場合は、相同性検索結果とアミノ酸配列翻訳結果の組合せを分類結果とする。
上記により、入力セット中の各配列についてV、D、J(BCRの場合は加えてC)の各アリルがアサインされる。続いて、入力セット全体でV、D、J(BCRの場合は加えてC)の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する。分類に要請される精確さに応じて、出現頻度はアリル単位もしくは遺伝子名単位で算出される。後者は、各アリルを遺伝子名に翻訳することで可能となる。従って、本発明は以下を提供する。
<1>TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法であって、以下のステップ:
(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
(6)(5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
を包含する、方法。
<2>前記遺伝子領域は、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の全部を含む、項目<1>に記載の方法。
<3>前記参照データベースは、各配列に一意のIDが割り振られたデータベースである、項目<1>〜<2>のいずれか1項に記載の方法。
<4>前記入力配列セットは、非バイアス配列セットである、項目<1>〜<3>のいずれか1項に記載の方法。
<5>前記配列セットはトリミングされたものである、項目<1>〜<4>のいずれか1項に記載の方法。
<6> 前記トリミングは、リード両端から低クオリティ領域を削除し;リード両端からアダプタ配列と10bp以上マッチする領域を削除し;および残った長さが200bp以上(TCR)もしくは300bp以上(BCR)なら高クオリティとして解析に使用するステップによって達成される、項目<1>〜<5>のいずれか1項に記載の方法。
<7>前記低クオリティーは、QV値の7bp移動平均が30未満のものである、項目<6>に記載の方法。
<8>前記近似する配列は、最も近しい配列である、項目<1>〜<7>のいずれか1項に記載の方法。
<9>前記近似する配列は、1. 一致塩基数、2. カーネル長、3. スコア、4.
アラインメント長の順位によって決定される、項目<1>〜<8>のいずれか1項に記載の方法。
<10>前記相同性検索は、ランダムな変異が全体的に散在することを許容する条件で行われる、項目<1>〜<9>のいずれか1項に記載の方法。
<11>前記相同性検索は、デフォルト条件に比べて(1)ウィンドウサイズの短縮、(2)ミスマッチペナルティの低減、(3)ギャップペナルティの低減および(4)指標の優先順位のトップが一致塩基数の少なくとも1つの条件を含む、項目<1>〜<10>のいずれか1項に記載の方法。
<12>前記相同性検索は、BLASTまたはFASTAにおいて以下の条件
V ミスマッチペナルティ=−1、最短アラインメント長=30、最短カーネル長=
15
D ワード長=7(BLASTの場合)またはK−tup=3(FASTAの場合)
、ミスマッチペナルティ=−1、ギャップペナルティ=0、
最短アラインメント長=11、最短カーネル長=8
J ミスマッチペナルティ=−1、最短ヒット長=18、最短カーネル長=10
C 最短ヒット長=30、最短カーネル長=15
で実施される、項目<1>〜<11>のいずれか1項に記載の方法。
<13>前記D領域の分類は、前記アミノ酸配列の出現頻度によってなされる、項目<1>〜<12>のいずれか1項に記載の方法。
<14>前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在する場合は、前記CDR3の核酸配列との相同性検索結果とアミノ酸配列翻訳結果の組合せを分類結果とする、項目<1>〜<13>のいずれか1項に記載の方法。
<15>前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在しない場合、前記アミノ酸配列の出現頻度のみによって分類がなされる、項目<1>〜<14>のいずれか1項に記載の方法。
<16>前記出現頻度は、遺伝子名単位および/またはアリル単位でなされる、項目<1>〜<15>のいずれか1項に記載の方法。
<17>前記ステップ(4)は該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、参照V領域上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出するステップを包含する、項目<1>〜<16>のいずれか1項に記載の方法。
<18>前記ステップ(5)は、該CDR3の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップを包含する、項目<1>〜<17>のいずれか1項に記載の方法。
<19>TCRもしくはBCRレパトアを解析するシステムであって、該システムは:
(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供する手段:
(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供する手段;
(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録する手段;
(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出する手段;
(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類する手段;
(6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する手段;
を包含する、システム。
<19A>項目<1>〜<18>のいずれか1項または複数の特徴を有する、項目<19>に記載のシステム。
<20>TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、該方法は以下のステップ:
(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
(6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
を包含する、プログラム。
<20A>項目<1>〜<18>のいずれか1項または複数の特徴を有する、項目<20>に記載のプログラム。
<21>TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを格納する記録媒体であって、該方法は以下のステップ:
(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
(6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
を包含する、記録媒体。
<21A>項目<1>〜<18>のいずれか1項または複数の特徴を有する、項目<21>に記載の記録媒体。

<ウェット>
別の局面では、本発明は、(1)複数のゲノム上の遺伝子断片から遺伝子再構成により生成されたTCRまたはBCR遺伝子配列を、バイアスをかけることなく均一に増幅する技術(非バイアス遺伝子増幅技術)、(2)その非バイアス遺伝子増幅技術により増幅したTCRまたはBCR遺伝子を次世代シーケンス法により大規模に塩基配列決定し、V、D、J、C領域のアサインメントを行ってTCRレパトアやBCRレパトアを解析する手法である。
TCRやBCRはゲノム上に存在する複数のV、D、J、C領域の遺伝子断片の遺伝子再構成によって、多様な遺伝子配列を創出している。次世代シーケンス技術によってTCRやBCR遺伝子の塩基配列を決定するため、多数存在するV領域に特異的なプライマーあるいはJ領域に特異的なプライマーを多数作成し、同一の反応液中、あるいは別個の反応液中で増幅する手法が広く利用されている。しかしながら、僅かな遺伝子を指数関数的に増幅させるPCR増幅においては、プライマー間の増幅効率の違いが致命的な問題となる。また、V領域やJ領域に設定したプライマーが、すべての既知のアレル配列に対応する必要がある。BCR遺伝子については、体細胞高頻度突然変異(somatic hypermutation)の機構によりIgG、IgAまたはIgEの可変部領域に高頻度に(〜20%程度)点突然変異が導入される。したがって、仮に20塩基のプライマーを設定した場合、約4塩基がミスマッチとなり均一な遺伝子増幅を実現することは従来の方法では難しい。すなわち、ゲノム配列をもとにV鎖特異的プライマーを設計する既存の方法では、実際のBCR遺伝子配列とのミスマッチは避けられず、定量的な遺伝子増幅が保証されない。さらに、BCRにはC領域配列によって規定されるアイソタイプとサブクラスが存在する。これらアイソタイプ間あるいはサブクラス間の塩基配列上の差異を利用したアイソタイプ別あるいはサブクラス別の定量法を開発する必要がある。本発明者らは、現在利用されているV鎖特異的プライマーを用いた手法の欠点を克服するため、1種のフォーワードプライマーと1種のリバースプライマーからなる1セットのプライマーですべてのアイソタイプやサブタイプ遺伝子を含むTCRあるいはBCR遺伝子を存在頻度を変えることなく増幅し、大規模に次世代シーケンスを用いて塩基配列決定する方法を完成するに至った。
TCRあるいはBCR遺伝子の遺伝子構造に着目し、高度な多様性をもつV領域にプライマーを設定することなく、その5’末端にアダプター配列を付加することにより、すべてのV領域を含む遺伝子を増幅する。
このアダプターは塩基配列上において任意の長さと配列であり、20塩基対程度が最適であるが、10塩基から100塩基までの配列を使用することができる。
3’末端に付加されたアダプターは制限酵素により除去され、20塩基対のアダプターと同一配列のアダプタープライマーと共通配列であるC領域に特異的なリバースプライマーにより増幅することですべてのTCRもしくはBCR遺伝子を増幅する。
TCRあるいはBCR遺伝子メッセンジャーRNAから逆転写酵素により相補鎖DNAを合成し、続いて二本鎖相補的DNAを合成する。逆転写反応や二本鎖合成反応によって異なる長さのV領域を含む二本鎖相補的DNAが合成され、それら遺伝子の5’末端部に20塩基対と10塩基対からなるアダプターをDNAリガーゼ反応によって付加する。
TCRに関しては、α鎖、β鎖、γ鎖、δ鎖、BCRに関しては、μ鎖、α鎖、δ鎖、γ鎖、ε鎖の重鎖、κ鎖、λ鎖の軽鎖のC領域にリバースプライマーを設定し、これらの遺伝子を増幅することができる。
C領域に設定されるリバースプライマーは、TCRに関しては各Cβ、Cα、Cγ、Cδの配列に、BCRに関しては各Cμ、Cα、Cδ、Cγ、Cε、Cκ、Cλの配列に一致し、かつ他のC領域配列にはプライミングしない程度のミスマッチをもつプライマーを設定する。
C領域のリバースプライマーはアダプタープライマーとの増幅ができるように、塩基配列、塩基組成、DNA融解温度(Tm)、自己相補配列の有無を考慮し、最適に作製する。
BCR遺伝子IgGサブタイプ(γ1、γ2、γ3、γ4)およびIgAサブタイプ(α1、α2)はそれぞれ同一プライマーで増幅し、塩基配列決定によってサブタイプを決定できる。
C領域配列におけるアレル配列間で異なる塩基配列を除く領域にプライマーを設定することで、すべてのアレルを均一に増幅することができる。
増幅反応の特異性を高めるため、複数段階のnested PCRを行う。
いずれのプライマーもアレル配列間で異なる配列を含まない配列に対して、プライマー候補配列の長さ(塩基数)は、特に制限されないが、10〜100塩基数であり、好ましくは、15〜50塩基数であり、より好ましくは、20〜30塩基数である。したがって、本発明は以下をも提供する。
<A1>データベースを用いた遺伝子配列解析により、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析を行うための試料を調製するための方法であって、
(1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する工程;(2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する工程;
(3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する工程;
(4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う工程であって、
該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、
該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程
(5)(4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う工程であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;および
(6)(5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列および分子同定(MID Tag)配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う工程であって、
該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、
該第1の追加アダプター核酸配列は、DNA捕捉ビーズへの結合およびemPCR反応に適切な配列であり、
該第2の追加アダプター核酸配列は、emPCR反応に適切な配列であり、
該分子同定(MID Tag)配列は、増幅産物が同定できるように、ユニークさを付与するための配列である、工程;
を包含する、方法。
<A2>BCRである場合、前記C領域特異的プライマーは、IgM、IgA、IgG、IgEおよびIgDからなる群より選択される目的とするアイソタイプC領域に完全マッチの配列を含み、かつ他のC領域に相同性を持たず、IgAまたはIgGについては、IgG1、IgG2、IgG3もしくはIgG4のいずれか、またはIgA1もしくはIgA2のいずれかであるサブタイプに完全マッチする配列であるか、あるいはTCRである場合、前記C領域特異的プライマーは、α鎖、β鎖、γ鎖およびδ鎖からなる群より選択される目的とする鎖のC領域に完全マッチし、かつ他のC領域に相同性を持たない配列である、項目<A1>に記載の方法。
<A3>前記C領域特異的プライマーは、前記データベース中の同じアイソタイプのC領域アレル配列についてすべてに完全マッチする配列部分を選択する、項目1または<A2>に記載の方法。
<A4>前記共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度の融解温度(Tm)になるように設計される、項目<A1>〜<A3>のいずれか1項に記載の方法。
<A5>前記共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造をとらないよう設計され、BCRまたはTCRを含む他の遺伝子に対して相同性がないものを選択される、項目<A4>に記載の方法。
<A6>前記共通アダプタープライマーは、P20EA(配列番号2)および/またはP10EA(配列番号3)である、項目<A5>に記載の方法。
<A7> 前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、BCRのレパトア解析のためのものであり、IgM,IgG,IgA,IgD,またはIgEの各アイソタイプC領域に完全マッチする配列であって、該IgGおよびIgAの場合は、サブタイプについても完全マッチし、該データベースに含まれる他の配列に相同性を持たない配列であり、かつ、該プライマーの下流においてサブタイプ間に不一致塩基が含まれるように選択され、
該共通アダプタープライマー配列は、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度のTmになるように設計される、項目<A1>〜<A6>のいずれか1項に記載の方法。
<A8> 前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、TCRまたはBCRのレパトア解析のためのものであり、各プライマーは1種のα鎖(TRAC)、2種のβ鎖(TRBC01およびTRBC02)、2種のγ鎖(TRGC1およびTRGC2)、1種のδ鎖(TRDC1)に対して完全マッチする配列であり、該データベースに含まれる他の配列に相同性を持たない配列であり、かつ、該プライマーの下流においてサブタイプ間に不一致塩基が含まれるように選択され、
該共通アダプタープライマー配列は、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度のTmになるように設計される項目<A1>〜<A7>のいずれか1項に記載の方法。
<A9>前記第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはC領域5’末端側から約150塩基までの領域に設定され、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーおよび第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはC領域5’末端側から約300塩基までの間に設定される、項目<A1>〜<A8>のいずれか1項に記載の方法。
<A10>前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、BCRの定量解析を行うためのものであり、
5種のアイソタイプ配列には別個に特異的プライマーを設定し、標的配列には完全マッチして、かつ他のアイソタイプには5塩基以上のミスマッチを確保するよう設計され、類似するIgGサブタイプ(IgG1,IgG2,IgG3およびIgG4)あるいはIgAサブタイプ(IgA1およびIgA2)に対しては、それぞれ1種のプライマーで対応できるようすべてのサブタイプに完全マッチするよう設計される、項目<A1>〜<A9>のいずれか1項に記載の方法。
<A11>プライマー設計におけるパラメータは、塩基配列長18―22塩基、融解温度54−66℃、%GC(%グアニン・シトシン含量)は40−65%に設定される、項目<A1>〜<A10>のいずれか1項に記載の方法。
<A12>プライマー設計におけるパラメータは、塩基配列長18―22塩基、融解温度54−66℃、%GC(%グアニン・シトシン含量)は40−65%に設定し、自己アニーリングスコア26、自己末端アニーリングスコア10、二次構造スコア28に設定される、項目<A1>〜<A11>のいずれか1項に記載の方法。
<A13>以下の条件
1.複数のサブタイプ配列および/またはアレル配列を塩基配列解析ソフトに取り込み、アライメントすること;
2.プライマーデザイン用のソフトウェアを用いて、C領域内にパラメータ条件を満たすプライマーを複数検索すること;
3.1のアライメント配列の中で不一致塩基のない領域にあるプライマーを選択すること;
4.3により決定されたプライマーの下流に各サブタイプおよび/またはアレル毎に不一致配列が複数あることを確認し、ない場合は、さらに上流にプライマーを検索し、必要に応じてさらにこれを反復すること
により、前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列が決定される、項目<A1>〜<A12>のいずれか1項に記載の方法。
<A14>第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、スプライシングにより生じるC領域配列の第一コドンの第一塩基を基準として41−300塩基まで、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは該第一塩基を基準として21−300塩基まで、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは該第一塩基を基準として150塩基以内で、かつサブタイプおよび/またはアレルの不一致部位を含む位置で設定される、項目<A1>〜<A13>のいずれか1項に記載の方法。
<A15>第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造:CM1(配列番号5)、CA1(配列番号8)、CG1(配列番号11)、CD1(配列番号14)、CE1(配列番号17)、CA1(配列番号35)、またはCB1(配列番号37)を有する、項目<A1>〜<A14>のいずれか1項に記載の方法。
<A16>第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造:CM2(配列番号6)、CA2(配列番号9)、CG2(配列番号12)、CD2(配列番号15)、CE2(配列番号18)、CA2(配列番号35)、またはCB2(配列番号37)を有する、項目<A1>〜<A15>のいずれか1項に記載の方法。
<A17>第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造:CM3−GS(配列番号7)、CA3−GS(配列番号10)、CG3−GS(配列番号13)、CD3−GS(配列番号16)またはCE3−GS(配列番号19)を有する、項目<A1>〜<A16>のいずれか1項に記載の方法。
<A18>前記TCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、いずれも、TCRまたはBCRのすべてのサブクラスに対応するセットで提供される、項目<A1>〜<A17>のいずれか1項に記載の方法。
<A19>項目<A1>〜<A18>のいずれか1項に記載の方法で製造された試料を用
いて遺伝子解析を行う方法。
<A20> 前記遺伝子解析は、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(
BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析である、項目<A19>に記載の方法。
<解析システム>
<B1>データベースを用いて被験体のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)を定量的に解析する方法であって、該方法は、
(1)該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供する工程;
(2)該核酸試料に含まれる該核酸配列を決定する工程;および
(3)決定された該核酸配列にもとづいて、各遺伝子の出現頻度またはその組み合わせを算出し、該被験体のTCRもしくはBCRレパトアを導出する工程
を包含する、方法。
<B2>前記核酸試料は、複数種類のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含み、前記(2)は単一の配列決定により前記核酸配列が決定される、項目<B1>に記載の方法。
<B3>前記単一の配列決定は、前記核酸試料から配列決定用の試料への増幅において、プライマーとして使用する配列は少なくとも一方がC領域をコードする核酸配列またはその相補鎖と同一配列を有することを特徴とする、項目<B2>に記載の方法。
<B4>前記単一の配列決定は、共通アダプタープライマーを用いて行われることを特徴とする、項目<B2>または<B3>に記載の方法。
<B5>前記非バイアス的な増幅が、V領域特異的な増幅ではない、項目<B1>〜<B4>のいずれか1項に記載の方法。
<B6>前記レパトアはBCRの可変領域のレパトアであり、前記核酸配列はBCRの核酸配列である、項目<B1>〜<B5>のいずれか1項に記載の方法。
<B7>項目<B1>〜<B6>のいずれか1項に基づいて導出されたTCRもしくはBCRレパトアに基づいて前記被験者の疾患、障害または状態を分析する方法。
<B8>前記被験者の疾患、障害または状態は、血液腫瘍および大腸がんからなる群より選択される、項目<B7>に記載の方法。
<B9>項目<B7>または<B8>に記載の方法で決定された被験者の疾患、障害または状態と、前記TCRもしくはBCRレパトアとを定量的に関連付ける工程、および該定量的な関連から、適切な処置または予防のための手段を選択する工程を含む、該被験者の疾患、障害または状態を処置または予防するための方法。
<B10>前記被験者の疾患、障害または状態は、血液腫瘍および大腸がんからなる群より選択される、項目<B9>に記載の方法。
<B11>データベースを用いて被験体のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)を定量的に解析するためのシステムであって、該システムは、
(1)該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供するためのキット;
(2)該核酸試料に含まれる該核酸配列を決定するための装置;および
(3)決定された該核酸配列にもとづいて、各遺伝子の出現頻度またはその組み合わせを算出し、該被験体のTCRもしくはBCRレパトアを導出するための装置
を備えるシステム。
<B12>前記核酸試料は、前記核酸配列を複数種類のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含み、前記(2)は単一の配列決定により前記核酸配列が決定される、項目<B11>に記載のシステム。
<B13>前記単一の配列決定は、前記核酸試料から配列決定用の試料への増幅において、プライマーとして使用する配列は少なくとも一方がC領域と同一配列を有することを特徴とする、項目<B12>に記載のシステム。
<B14>前記単一の配列決定は、共通アダプタープライマーを用いて行われることを特徴とする、項目<B12>または<B13>に記載のシステム。
<B15>前記非バイアス的な増幅が、V領域特異的な増幅ではない、項目<B11>〜<B14>のいずれか1項に記載のシステム。
<B16>前記レパトアはBCRの可変領域のレパトアであり、前記核酸配列はBCRの核酸配列である、項目<B11>〜<B15>のいずれか1項に記載のシステム。
<B17>項目<B11>〜<B16>のいずれか1項に記載のシステムと、該システムに基づいて導出されたTCRもしくはBCRレパトアに基づいて前記被験者の疾患、障害または状態を分析する手段とを備える、被験者の疾患、障害または状態を分析するシステム。
<B18>前記被験者の疾患、障害または状態は、血液腫瘍および大腸がんからなる群より選択される、項目<B17>に記載のシステム。
<B19>項目<B17>または<B18>に記載のシステムで決定された被験者の疾患、障害または状態と、前記TCRもしくはBCRレパトアとを定量的に関連付ける手段、および該定量的な関連から、適切な処置または予防のための手段を選択する手段とを備える、該被験者の疾患、障害または状態を処置または予防するためのシステム。
<B20>前記被験者の疾患、障害または状態は、血液腫瘍および大腸がんからなる群より選択される、項目<B19>に記載のシステム。
<B21>TRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)もしくはこれをコードする核酸を含むTCRα、および/またはTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)もしくはこれをコードする核酸を含むTCRβを発現する、T細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)に関するモノクローナルなT細胞。
<B22>TCRαにおいてTRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)もしくはこれをコードする核酸、および/またはTCRβにおいてTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)もしくはこれをコードする核酸の、T細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)の
診断指標としての使用。
<B23>TCRαにおいてTRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)もしくはこれをコードする核酸、および/またはTCRβにおいてTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)もしくはこれをコードする核酸を検出する工程を包含する、T細胞大顆粒リンパ球性
白血病(T−LGL)の検出する方法。
<B24>TCRαにおけるTRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)またはこれをコードする核酸の検出剤、および/またはTCRβにおけるTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)またはこれをコードする核酸の検出剤。
<B25>TCRαにおけるTRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(
配列番号1450)またはこれをコードする核酸の検出剤、および/またはTCRβにおけるTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)またはこれをコードする核酸の検出剤を含む、T細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)の診断薬。
<B26>配列番号1627〜1647に示す配列のいずれかを含む、新規インバリアントTCRであるペプチド。
<B27>配列番号1648〜1651、1653〜1654、1666〜1667、1844〜1848、および1851からなる群より選択されるの配列を含む、粘膜関連インバリアントT(MAIT)細胞の指標であるペプチド。
<B28>項目<B27>に記載のペプチドをコードする核酸。
<B29>項目<B27>または<B28>に記載のペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸の、大腸がんの診断指標としての使用。
<B30>配列番号1668に示す配列を含む、ナチュラルキラーT細胞(NKT)の指標であるペプチド。
<B31>項目<B30>に記載のペプチドをコードする核酸。
<B32>項目<B30>または<B31>に記載のペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸の、大腸がんの診断指標としての使用。
<B33>配列番号1652、1655〜1665、1669〜1843、1849〜1850、および1852〜1860からなる群より選択される配列を含む、大腸がん特異的であるペプチド。
<B34>項目<B33>に記載のペプチドをコードする核酸。
<B35>項目<B33>または<B34>に記載のペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸の、大腸がんの診断指標としての使用。
<B36>配列番号1861〜1865、および1867〜1909からなる群より選択される配列を含む、大腸がん特異的であるペプチド
<B37>項目<B36>に記載のペプチドをコードする核酸。
<B38>項目<B36>または<B37>に記載のペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸の、大腸がんの診断指標としての使用。
<B39>項目<B33>、<B34>、<B36>または<B37>に記載のペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸配列を有するT細胞を高頻度に誘導した細胞集団、T細胞株、または組み換え発現させたT細胞。
<B40>項目<B39>に記載の細胞集団、T細胞株またはT細胞を含む大腸がんの治療剤。
<B41>項目<B39>に記載の細胞集団、T細胞株またはT細胞を用いる大腸がんの治療または予防のための方法。
<B42>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>のいずれか1項に記載のシステムを用いて、V遺伝子の使用頻度を検出す
る方法。
<B43>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、J遺伝子の使用頻度を検出する方法。
<B44>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、サブタイプの頻度解析(BCR)の使用頻度を
検出する方法。
<B45>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、CDR3配列長のパターンを分析する方法。
<B46>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、TCRあるいはBCRのクローナリティを分析する方法。
<B47>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、重複リードを抽出する方法。
<B48>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、疾患特異的TCRあるいはBCRクローンを検索する方法。
<B49>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、多様性指数を使って対象を分析する方法。
<B50>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、多様性指数を使って対象を分析を支援する方法。
<B51>骨髄移植後の免疫系の回復度を測る指標、または、造血器腫瘍に伴う免疫系細胞の異常を検出する指標として前記多様性指数を使用する、項目<B49>または<B50>に記載の方法。
<B52>前記多様性指数は、Shannon−Wienerの多様性指数(H’)、Simpsonの多様性指数(λ、1−λあるいは1/λ)、Pielou均等度指数(J’)およびChao1指数からなる群より選択されるものである、項目<B49>または<B50>に記載の方法。
<B53>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、類似性指数を使って対象を分析する方法。
<B54>項目<B1>〜<B10>のいずれか1項に記載の方法、または項目<B11>〜<B20>に記載のシステムを用いて、類似性指数を使って対象を分析を支援する方法。
<B55>HLA型一致あるいは不一致間のレパトアの類似度の評価、骨髄移植後のレシピ
エントとドナー間のレパトアの類似度の評価として前記類似性指数を使用する、項目<B53>または<B54>に記載の方法。
<B56>前記類似性指数は、Morisita―Horn指数、木元のCπ指数およびPiankaのα指数からなる群より選択されるものである、項目<B53>または<B54>に記載の方法。
<B57>前記(1)は、以下の工程
(1−1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する工程;
(1−2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する工程;
(1−3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する工程;
(1−4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う工程であって、
該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程(1−5)(1−4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う工程であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;および
(1−6)(1−5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列および分子同定(MID Tag)配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う工程であって、
該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、
該第1の追加アダプター核酸配列は、DNA捕捉ビーズへの結合およびemPCR反応に適切な配列であり、
該第2の追加アダプター核酸配列は、emPCR反応に適切な配列であり、
該分子同定(MID Tag)配列は、増幅産物が同定できるように、ユニークさを付与するための配列である、工程;
を包含する、
項目<B1>に記載の方法。
<B58>前記(1)キットは、以下:
(1−1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する手段;
(1−2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する手段;
(1−3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する手段;
(1−4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う手段であって、
該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、手段(1−5)(1−4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う手段であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、手段;および
(1−6)(1−5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列および分子同定(MID Tag)配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う手段であって、
該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、
該第1の追加アダプター核酸配列は、DNA捕捉ビーズへの結合およびemPCR反応に適切な配列であり、
該第2の追加アダプター核酸配列は、emPCR反応に適切な配列であり、
該分子同定(MID Tag)配列は、増幅産物が同定できるように、ユニークさを付与するための配列である、手段;
を包含する、
項目<B11>に記載のシステム。
<B58−2>BCRである場合、前記C領域特異的プライマーは、IgM、IgA、IgG、IgEおよびIgDからなる群より選択される目的とするアイソタイプC領域に完全マッチの配列を含み、かつ他のC領域に相同性を持たず、IgAまたはIgGについては、IgG1、IgG2、IgG3もしくはIgG4のいずれか、またはIgA1もしくはIgA2のいずれかであるサブタイプに完全マッチする配列であるか、あるいはTCRである場合、前記C領域特異的プライマーは、α鎖、β鎖、γ鎖およびδ鎖からなる群より選択される目的とする鎖のC領域に完全マッチし、かつ他のC領域に相同性を持たない配列である、項目<B57>に記載の方法または<B58>に記載のシステム。
<B58−3>前記C領域特異的プライマーは、前記データベース中の同じアイソタイプのC領域アレル配列についてすべてに完全マッチする配列部分を選択する、項目<B57>もしくは<B58−2>に記載の方法または<B58>もしくは<B58−2>に記載のシステム。
<B58−4>前記共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度の融解温度(Tm)になるように設計される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−3>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−3>のいずれかに記載のシステム。
<B58−5>前記共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造をとらないよう設計され、BCRまたはTCRを含む他の遺伝子に対して相同性がないものを選択される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−4>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−4>のいずれかに記載のシステム。
<B58−6>前記共通アダプタープライマーは、P20EA(配列番号2)および/またはP10EA(配列番号3)である、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−5>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−5>のいずれかに記載のシステム。
<B58−7> 前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、BCRのレパトア解析のためのものであり、IgM,IgG,IgA,IgD,またはIgEの各アイソタイプC領域に完全マッチする配列であって、該IgGおよびIgAの場合は、サブタイプについても完全マッチし、該データベースに含まれる他の配列に相同性を持たない配列であり、かつ、該プライマーの下流においてサブタイプ間に不一致塩基が含まれるように選択され、
該共通アダプタープライマー配列は、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度のTmになるように設計される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−6>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−6>のいずれかに記載のシステム。
<B58−8> 前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、TCRまたはBCRのレパトア解析のためのものであり、各プライマーは1種のα鎖(TRAC)、2種のβ鎖(TRBC01およびTRBC02)、2種のγ鎖(TRGC1およびTRGC2)、1種のδ鎖(TRDC1)に対して完全マッチする配列であり、該データベースに含まれる他の配列に相同性を持たない配列であり、かつ、該プライマーの下流においてサブタイプ間に不一致塩基が含まれるように選択され、
該共通アダプタープライマー配列は、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度のTmになるように設計される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−7>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−7>のいずれかに記載のシステム。
<B58−9>前記第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはC領域5’末端側から約150塩基までの領域に設定され、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーおよび第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはC領域5’末端側から約300塩基までの間に設定される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−8>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−8>に記載のシステム。
<B58−10>前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、BCRの定量解析を行うためのものであり、
5種のアイソタイプ配列には別個に特異的プライマーを設定し、標的配列には完全マッチして、かつ他のアイソタイプには5塩基以上のミスマッチを確保するよう設計され、類似するIgGサブタイプ(IgG1,IgG2,IgG3およびIgG4)あるいはIgAサブタイプ(IgA1およびIgA2)に対しては、それぞれ1種のプライマーで対応できるようすべてのサブタイプに完全マッチするよう設計される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−9>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−9>のいずれかに記載のシステム。
<B58−11>プライマー設計におけるパラメータは、塩基配列長18―22塩基、融解温度54−66℃、%GC(%グアニン・シトシン含量)は40−65%に設定される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−10>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−10>のいずれかに記載のシステム。
<B58−12>プライマー設計におけるパラメータは、塩基配列長18―22塩基、融解温度54−66℃、%GC(%グアニン・シトシン含量)は40−65%に設定し、自己アニーリングスコア26、自己末端アニーリングスコア10、二次構造スコア28に設定される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−11>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−11>のいずれかに記載のシステム。
<B58−13>以下の条件
1.複数のサブタイプ配列および/またはアレル配列を塩基配列解析ソフトに取り込み、アライメントすること;
2.プライマーデザイン用のソフトウェアを用いて、C領域内にパラメータ条件を満たすプライマーを複数検索すること;
3.1のアライメント配列の中で不一致塩基のない領域にあるプライマーを選択すること;
4.3により決定されたプライマーの下流に各サブタイプおよび/またはアレル毎に不一致配列が複数あることを確認し、ない場合は、さらに上流にプライマーを検索し、必要に応じてさらにこれを反復すること
により、前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列が決定される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−12>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−12>のいずれかに記載のシステム。
<B58−14>第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、スプライシングにより生じるC領域配列の第一コドンの第一塩基を基準として41−300塩基まで、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは該第一塩基を基準として21−300塩基まで、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは該第一塩基を基準として150塩基以内で、かつサブタイプおよび/またはアレルの不一致部位を含む位置で設定される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−13>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−13>のいずれかに記載のシステム。
<B58−15>第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造:CM1(配列番号5)、CA1(配列番号8)、CG1(配列番号11)、CD1(配列番号14)、CE1(配列番号17)、CA1(配列番号35)、またはCB1(配列番号37)を有する、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−14>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−14>のいずれかに記載のシステム。
<B58−16>第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造:CM2(配列番号6)、CA2(配列番号9)、CG2(配列番号12)、CD2(配列番号15)、CE2(配列番号18)、CA2(配列番号35)、またはCB2(配列番号37)を有する、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−15>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−15>のいずれかに記載のシステム。
<B58−17>第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造:CM3−GS(配列番号7)、CA3−GS(配列番号10)、CG3−GS(配列番号13)、CD3−GS(配列番号16)またはCE3−GS(配列番号19)を有する、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−16>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−16>のいずれかに記載のシステム。
<B58−18>前記TCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、いずれも、TCRまたはBCRのすべてのサブクラスに対応するセットで提供される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−17>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−17>に記載のシステム。
<B58−19>項目<B57>および<B58−2>〜<B58−18>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−18>のいずれかに記載のシステムで製造された試料を用いて遺伝子解析を行う方法またはシステム。
<B58−20> 前記遺伝子解析は、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプ
ター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析である、項目<B58−19>のいずれかに記載の方法またはシステム。
<B59>(3)前記TCRもしくはBCRレパトアの導出は以下の工程
(3−1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供する工程:
(3−2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供する工程;
(3−3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録する工程;
(3−4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出する工程;
(3−5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類する工程;
(3−6)(3−5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する工程;
を包含する方法によって達成される、項目<B57>および<B58−2>〜<B58−20>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>のいずれかに記載のシステム。
<B60>(3)前記TCRもしくはBCRレパトアの導出のための装置は以下
(3−1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供する手段:
(3−2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供する手段;
(3−3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録する手段;
(3−4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出する手段;
(3−5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類する手段;
(3−6)(3−5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する手段;
を備える、項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>または59に記載のシステム。
<B60−2>前記遺伝子領域は、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の全部を含む、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>および<B59>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>および<B60>のいずれかに記載のシステム。
<B60−3>前記参照データベースは、各配列に一意のIDが割り振られたデータベースである、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−2>のいずれかに記載のシステム。
<B60−4>前記入力配列セットは、非バイアス配列セットである、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−3>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−3>のいずれかに記載のシステム。
<B60−5>前記配列セットはトリミングされたものである、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−4>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−4>のいずれかに記載のシステム。
<B60−6> 前記トリミングは、リード両端から低クオリティ領域を削除し;リード両端からアダプタ配列と10bp以上マッチする領域を削除し;および残った長さが200bp以上(TCR)もしくは300bp以上(BCR)なら高クオリティとして解析に使用するステップによって達成される、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−5>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−5>のいずれかに記載のシステム。
<B60−7>前記低クオリティーは、QV値の7bp移動平均が30未満のものである、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−6>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−6>のいずれかに記載のシステム。
<B60−8>前記近似する配列は、最も近しい配列である、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−7>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−7>のいずれかに記載のシステム。
<B60−9>前記近似する配列は、1. 一致塩基数、2. カーネル長、3. スコア、4. アラインメント長の順位によって決定される、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−8>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−8>のいずれかに記載のシステム。
<B60−10>前記相同性検索は、ランダムな変異が全体的に散在することを許容する条件で行われる、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−9>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−9>のいずれかに記載のシステム。
<B60−11>前記相同性検索は、デフォルト条件に比べて(1)ウィンドウサイズの短縮、(2)ミスマッチペナルティの低減、(3)ギャップペナルティの低減および(4)指標の優先順位のトップが一致塩基数の少なくとも1つの条件を含む、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−10>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−10>のいずれかに記載のシステム。
<B60−12>前記相同性検索は、BLASTまたはFASTAにおいて以下の条件
V ミスマッチペナルティ=−1、最短アラインメント長=30、最短カーネル長=
15
D ワード長=7(BLASTの場合)またはK−tup=3(FASTAの場合)
、ミスマッチペナルティ=−1、ギャップペナルティ=0、
最短アラインメント長=11、最短カーネル長=8
J ミスマッチペナルティ=−1、最短ヒット長=18、最短カーネル長=10
C 最短ヒット長=30、最短カーネル長=15
で実施される、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−11>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−11>のいずれかに記載のシステム。
<B60−13>前記D領域の分類は、前記アミノ酸配列の出現頻度によってなされる、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−12>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−12>のいずれかに記載のシステム。
<B60−14>前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在する場合は、前記CDR3の核酸配列との相同性検索結果とアミノ酸配列翻訳結果の組合せを分類結果とする、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−13>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−13>のいずれかに記載のシステム。
<B60−15>前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在しない場合、前記アミノ酸配列の出現頻度のみによって分類がなされる、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−14>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−14>のいずれかに記載のシステム。
<B60−16>前記出現頻度は、遺伝子名単位および/またはアリル単位でなされる、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−15>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−15>のいずれかに記載のシステム。
<B60−17>前記ステップ(4)は該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、参照V領域上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出するステップを包含する、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−16>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−16>のいずれかに記載のシステム。
<B60−18>前記ステップ(5)は、該CDR3の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップを包含する、項目<B57>、<B58−2>〜<B58−20>、<B59>および<B60−2>〜<B60−17>のいずれかに記載の方法または<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−17>のいずれかに記載のシステム。
<B60−19>(3)前記TCRもしくはBCRレパトアの導出のための装置は以下
(3−1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供する手段:
(3−2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供する手段;
(3−3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録する手段;
(3−4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出する手段;
(3−5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類する手段;
(3−6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する手段;
を包含する、項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>または<B59>、<B60>〜<B60−18>のいずれかにに記載のシステム。
<B60−20>
前記TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理は、以下のステップ:
(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
(6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
を含むコンピュータに実行させるコンピュータプログラムによって実現される、
項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−19>のいずれかに記載のシステム。
<B60−21>TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理をコンピュータに実行させる項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、<B60>〜<B60−20>のいずれかに記載のシステムであって、該方法は以下のステップ:
(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
(6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
を包含する、システム。
<解析応用例>
<C1>
被験者にがんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法を付与する方法であって、該方法は、
(1)項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムによって、該被験者のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)レパトアを解析する工程;
(2)該解析の結果に基づいて、該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCRを決定する工程であって、該決定は該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCR遺伝子の存在頻度ランキングにおいて、上位ランクの配列が、該がん細胞由来のTCRまたはBCRとして選択することによってなされる、工程;
(3)決定された該がん由来のTCRまたはBCRに基づいて、HLA検査ペプチドの候補のアミノ酸配列を決定する工程であって、該決定は、HLA結合ペプチド予測アルゴリズムを用いて算出されたスコアに基づきなされる、工程;
(4)決定されたペプチドを合成する工程;
必要に応じて(5)合成したペプチドを用いて治療を行う工程
を包含する、方法。
<C2>
前記(3)工程のHLA検査ペプチドの候補は、BIMAS、SYFPEITHI、RANKPEPまたはNetMHCを用いて決定される、項目<C1>に記載の方法。
<C3><改良型CTL法>
前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養する工程、および該培養後の混合物を患者に投与する工程を包含する、項目<C1>または<C2>に記載の方法。
<C4><DCワクチン療法>
前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養する工程、および該培養された混合物を患者に投与する工程を包含する、項目<C1>〜<C3>のいずれか1項に記載の方法。
<C5><患者自己免疫細胞療法>
前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養してCD8T細胞−樹状細胞/抗原提示細胞−ペプチド混合物を生産する工程、および前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養して樹状細胞−ペプチド混合物を生産する工程を行い、該CD8T細胞−樹状細胞/抗原提示細胞−ペプチド混合物、および該樹状細胞−ペプチド混合物を患者に投与する工程を包含する、項目<C1>〜<C5>のいずれか1項に記載の方法。
<D1><オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離>
(A)被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドまたは該被験者に由来するリンパ球または項目<C1>〜<C5>のいずれかに記載の前記決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程;
(B)該腫瘍特異的T細胞のTCRを項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムによって解析する工程;および
(C)該解析の結果に基づいて、所望の腫瘍特異的T細胞を単離する工程
を包含する、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離方法。
<D1−1>
(A)工程は、被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である、項目<D1>に記載の方法。
<D1−2>
(A)工程は、前記被験者に由来するリンパ球と、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である、項目<D1>〜<D1−1>のいずれかに記載の方法。
<D1−3>
(A)工程は、項目C1に記載の前記決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である、項目<D1>〜<D1−2>のいずれかに記載の方法。
<D2>
<オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離>
(A)共通のHLAを有する被験体からリンパ球またはがん組織を単離する工程;
(B)該リンパ球またはがん組織について、該腫瘍特異的T細胞のTCRを項目B1に記載の方法によって解析する工程;および
(C)腫瘍特異的T細胞に共通する配列を有するT細胞を単離する工程
を包含する、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離する方法。
<E1><CPC>
A)患者からTリンパ球を採取する工程;
B)該Tリンパ球を抗原刺激した後に、項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムに基づいてTCRを解析する工程であって、該抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチド、該被験者に由来する不活性化がん細胞、または腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる、工程;
C)解析された該TCRにおいて最適抗原および最適TCRを選択する工程;
D)該最適TCRのTCR遺伝子の腫瘍特異的αおよびβTCR発現ウイルスベクターを生産する工程;
E)該腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を該患者に導入する工程;
を包含する細胞加工療法。
<E1−1>
前記抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドによってなされる、項目<E1>に記載の細胞加工療法。
<E1−2>
前記抗原刺激は、前記被験者に由来する不活性化がん細胞によってなされる、項目<E1>または<E1−1>に記載の細胞加工療法。
<E1−3>
前記抗原刺激は、前記腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる、項目<E1>、<E1−1>〜<E1−2>のいずれかに記載の細胞加工療法。
<E1−4>
C)工程は、前記被験体のがん組織に高発現する抗原を選択することを含む、項目<E1>、<E1−1>〜<E1−3>のいずれかに記載の方法。
<E1−5>
C)工程は、抗原特異的リンパ球刺激試験において最も強くT細胞を活性させる抗原を選択することを含む、項目<E1>、<E1−1>〜<E1−4>のいずれかに記載の方法。
<E1−6>
C)工程は、抗原刺激前後において項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムに基づいて行ったレパトア解析から特定のTCRの頻度を最も増加させる抗原を選択することを含む、項目<E1>、<E1−1>〜<E1−5>のいずれかに記載の方法。
<E2><CPCのRAC>
項目<D2>に記載の方法で単離されたがん特異的TCR遺伝子を用いてインビトロで刺激試験を行い有効性および/または安全性評価を行う方法。
<CC1>
被験者にがんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法に使用するための組成物を調製する方法であって、該方法は、
(1)項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムによって、該被験者のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)レパトアを解析する工程;
(2)該解析の結果に基づいて、該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCRを決定する工程であって、該決定は該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCR遺伝子の存在頻度ランキングにおいて、上位ランクの配列が、該がん細胞由来のTCRまたはBCRとして選択することによってなされる、工程;
(3)決定された該がん由来のTCRまたはBCRに基づいて、HLA検査ペプチドの候補のアミノ酸配列を決定する工程であって、該決定は、HLA結合ペプチド予測アルゴリズムを用いて算出されたスコアに基づきなされる、工程;および
(4)決定されたペプチドを合成する工程;
を包含する、方法。
<CC2>
前記(3)工程のHLA検査ペプチドの候補は、BIMAS、SYFPEEITHI、RANKPEEPまたはNEEtMHCCを用いて決定される、項目<CC1>に記載の方法。
<CC3><改良型CTL法>
前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養する工程を包含する、項目<CC1>または<CC2>に記載の方法。
<CC4><DCワクチン療法>
前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養する工程を包含する、項目<CC1>〜<CC2>のいずれかに記載の方法。
<CC5><患者自己免疫細胞療法>
前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養してCD8T細胞−樹状細胞/抗原提示細胞−ペプチド混合物を生産する工程、および前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養して樹状細胞−ペプチド混合物を生産する工程を包含する、項目<CC1>〜<CC4>のいずれかに記載の方法。
<DD1><オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離>
(A)被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドまたは該被験者に由来するリンパ球または項目<CC1>〜<CC5>のいずれかに記載の前記決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程;
(B)該腫瘍特異的T細胞のTCRを項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムによって解析する工程;および
(CC)該解析の結果に基づいて、所望の腫瘍特異的T細胞を単離する工程
を包含する、in vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製する方法。
<DD1−1>
(A)工程は、被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である、項目<DD1>に記載の方法。
<DD1−2>
(A)工程は、前記被験者に由来するリンパ球と、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である、項目<DD1>または<DD1−1>に記載の方法。
<DD1−3>
(A)工程は、項目CC1に記載の前記決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である、項目<DD1>〜<DD1−2>のいずれかに記載の方法。
<DD2>
<オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離>
(A)共通のHLAを有する被験体から単離されたリンパ球またはがん組織を提供する工程;
(B)該リンパ球またはがん組織について、該腫瘍特異的T細胞のTCRを項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムによって解析する工程;および
(C)腫瘍特異的T細胞に共通する配列を有するT細胞を単離する工程
を包含する、共通配列検索による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製する方法。
<EE1><CCPCC>
A)患者から採取されたTリンパ球を提供する工程;
B)該Tリンパ球を抗原刺激した後に、項目<B1>〜<B10>、<B57>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載の方法および/または項目<B11>〜<B20>、<B58>〜<B58−20>、<B59>、または<B60>〜<B60−21>のいずれかに記載のシステムに基づいてTCCRを解析する工程であって、該抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチド、該被験者に由来する不活性化がん細胞、または腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる、工程;
CC)解析された該TCRにおいて最適抗原および最適TCRを選択する工程; および
DD)該最適TCRのTCCR遺伝子の腫瘍特異的αおよびβTCR発現ウイルスベクターを生産する工程
を包含する細胞加工療法に使用するための該腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を調製する方法。
<EE1−1>
前記抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドによってなされる、項目<EE1>に記載の方法。
<EE1−2>
前記抗原刺激は、前記被験者に由来する不活性化がん細胞によってなされる、項目<EE1>または<EE1−1>に記載の方法。
<EE1−3>
前記抗原刺激は、前記腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる、項目<EE1>〜<EE1−2>のいずれかに記載の方法。
<EE1−4>
C)工程は、前記被験体のがん組織に高発現する抗原を選択することを含む、項目<EE1>〜<EE1−3>のいずれかに記載の方法。
<EE1−5>
C)工程は、抗原特異的リンパ球刺激試験において最も強くT細胞を活性させる抗原を選択することを含む、項目<EE1>〜<EE1−4>のいずれかに記載の方法。
<EE1−6>
C)工程は、抗原刺激前後において項目B1に基づいて行ったレパトア解析から特定のTCCRの頻度を最も増加させる抗原を選択することを含む、項目<EE1>〜<EE1−5>のいずれかに記載の方法。
<EE2><CCPCCのRACC>
項目<DD2>に記載の方法で単離されたがん特異的TCCR遺伝子を用いてインビトロで刺激試験を行い有効性および/または安全性評価を行う方法。この有効性および/または安全性評価の具体的なステップを以下を例示することができる。
<有効性>例えば、がん特異的TCR遺伝子を導入したT細胞と<EE1−1>記載の該被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチド、<EE1−2>記載の該被験者に由来する不活性化がん細胞、または<EE1−3>に記載の腫瘍由来イディオタイプペプチドと培養した後に、T細胞の活性化に応じて細胞外に分泌されるサイトカイン(インターフェロンγ等)量を測定する、T細胞の活性化に応じて上昇する特定の遺伝子の発現量を測定する、あるいはT細胞の活性化に応じて発現または発現増加する細胞表面分子を測定することで、有効性を評価することができる。
<安全性>例えば、がん特異的TCR遺伝子を導入した前記被験者に由来するT細胞と該被験者に由来する正常細胞を混合した場合に、上記T細胞の活性化に応じて分泌されるサイトカイン、遺伝子発現、あるいは細胞表面分子の発現を測定し、該TCR遺伝子導入T細胞が正常細胞により活性化されないことを確認することにより安全性を評価することができる。
本発明において、上記1または複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供されうることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
本発明は、従来技術に対して、「大規模」シーケンスに対応できるという効果がある。特にBCRに関しては、変異が多数観察されることから変異に関係なく「非バイアス」で増
幅することができ正確な判定をすることができる点で特に有利な効果があるといえる。従来のシステムのうち、V鎖特異的プライマーを利用した増幅法および配列決定法に対しては、1.非バイアスであること、2.そのため定量性に優れているといえる。SMARTPCR法などの技術に対しても、1.「非バイアス度」が顕著に改善しており、2.各技術がもつ特有の欠点を持たないという点で有利である。たとえば、SMARTではRepeatedTemplate
Switchingが問題として報告されているところ、本システムではそのような問題は発生し
ない。また、3.アイソタイプ、サブタイプの同定も含め網羅的な解析ができることも有利な効果として挙げることができる。
本発明のシステムおよび方法では、TCRはα、β、γ、δ鎖について、BCRはIgM、IgD、IgA、IgG、IgEの重鎖とIgL、IgLの軽鎖についてTCRおよびBCRレパトアを導出し、様々な
側面からのレパトアの変化を検出することができる。疾患特異的TCRあるいはBCRの同定に重要なCDR3領域塩基配列を正確に決定するために、シーケンス用のC領域プライマーの位
置を適切な位置に配置している。さらに、増幅した遺伝子の配列から、アイソタイプあるいはサブタイプの種類を同定でき、疾患と関連する遺伝子の特定が容易にできるように、プライマーの位置が工夫されている。
従来技術ではいずれも多数のV鎖特異的プライマーを用いたMultiple PCR法が採用され、定量性や精度に大きな問題を残していたところ、このような問題が解決された。 また、本発明の解析システムを利用することで以下も達成される。たとえば、インバリアントTCRのスクリーニングを行うことができる。大規模塩基配列のTCRレパトア解析において、TCRα鎖においてHLAに関係なく多数の試料に重複するリードを検索することから、インバリアントTCRをスクリーニングできることを見出した。実際、non−classical MHCであるMR1を認識するMAIT由来のTCRを多数検出することができた。インバリアントTCRを発現するNKTやMAITなどは、感染免疫、抗腫瘍、炎症などの免疫応答において重要な役割を果たしていることが知られる。様々な組織試料における新規インバリアントTCRをスクリーニングし、ユニークな機能をもつ細胞を探索する目的に利用できると期待される。
さらに、抗原特異的TCRのTCRαおよびTCRβ遺伝子ペアの推定を行うことができる。TCRαおよびTCRβはヘテロダイマーを形成する受容体分子である。抗原に反応して増殖する抗原特異的T細胞は、特定のユニークなTCRα鎖とTCRβ鎖から成る。しかし、TCRレパトア解析は、TCRαまたはTCRβ遺伝子を別個に増幅するため、どのTCRαとどのTCRβがペアを形成するか知ることができない。そこで、特定のTCRβ鎖リードが重複する個体の組み合わせについて、TCRα鎖の重複個体と一致するかどうかを調べることで、ペアとなるTCRαおよびTCRβ鎖遺伝子を推測することができる(図44)。特定のTCRβ鎖の重複個体を指標にして、一致するTCRα鎖を推測することができた(表3−11)。複数のリードに割り当てられる例もあるが、ペアTCR遺伝子の特定に有用な検索方法であると考えられる。
精確度の高い非バイアスでの大規模遺伝子解析のための試料が提供され、定量的な分析が特に必要とされる臨床応用場面において特に有用である。また、本発明では、「低頻度」(1/10000−1/100000またはそれ以下)遺伝子を同定できることで、たとえば白血病のより正確な診断、治療につながることになる。これは、従来技術(アダプターにプレート法を組み合わせる方法、またはSMART法にプレート法を組み合わせる方法)では検出限界(1%程度)のためできなかった。
また、V特異的な手法の場合、V特異的プライマー間で増幅効率が異なるため、定量性は低いが、この手法は1セットのプライマーで増幅するため真の意味での精確度の高い定量を可能にする。
また、1セットのプライマーですべてのTCRもしくはBCRを増幅できるため、増幅に要するプライマーや容器を節減できる。
また、BCRについては、変異が起こる特性があるため、V鎖特異的プライマーを用いる方法では、事実上増幅できない、あるいは増幅効率が低下する等遺伝子がでる欠点があり、本発明の方法は、BCRにおいての課題も解決することができる。
また、本発明を用いた解析法では、従来法では一晩かかっていたのが本件では数分で終わるためこのような点でも有利である。
<ウェット関連の効果>
精確度の高い非バイアスでの大規模遺伝子解析のための試料が提供され、定量的な分析が特に必要とされる臨床応用場面において特に有用である。また、本発明では、「低頻度」(1/10000−1/100000)遺伝子を同定できることで、たとえば白血病のより正確な診断、治療につながることになる。これは、従来技術(アダプターにプレート法を組み合わせる方法、またはSMART法にプレート法を組み合わせる方法)では検出限界(1%程度)のためできなかった。
また、V特異的な手法の場合、V特異的プライマー間で増幅効率が異なるため、定量性は低いが、この手法は1セットのプライマーで増幅するため真の意味での精確度の高い定量を可能にする。
また、1セットのプライマーですべてのTCRもしくはBCRを増幅できるため、増幅に要するプライマーや容器を節減できる。
また、BCRについては、変異が起こる特性があるため、V鎖特異的プライマーを用いる方法では、事実上増幅できない、あるいは増幅効率が低下する等遺伝子がでる欠点があり、本発明の方法は、BCRにおいての課題も解決することができる。
また、本発明を用いた解析法では、従来法では一晩かかっていたのが本件では数分で終わるためこのような点でも有利である。
<インシリコ関連の効果>
従来汎用されるIMGT/High−V−QUESTとの大きな相違点は以下が挙げられる:IMGT/High−V−QUESTでは、C領域の分類機能は無く、レパトア分類は「遺伝子名単位」「アリル単位」どちらかである(すなわち、(*)V(遺伝子名)−D(遺伝子名)−J(遺伝子名)、もしくは、V(アリル)−D(アリル)−J(アリル)となる)。また、CDR3分類は、上記レパトアとは別個に行うことなら可能であるが、自由度がない。他方、本発明の解析方法ではC領域の分類が可能であり、レパトア分類では領域ごとに「遺伝子名単位」「アリル単位」を選択可能である。また、Dの代わりにCDR3を用いることも可能である。
また、IMGT/High−V−QUESTの分類方法に加えて、本発明では、V(遺伝子名)−D(アリル)−J(アリル)や、V(アリル)−CDR3−J(アリル)などの組合せも可能である。なお、CDR3は、上記レパトア分類の一部として使用できる他、単独の分類も可能である。また、IMGT/High−V−QUESTは1バッチで処理できる配列の最大数は150,000であるのに対して、本発明の解析方法では無制限である。同一データを処理する際の所要時間は、本システムではおおよそ1/10である。
<治療による効果>
標的となる癌細胞において治療に有効な特異的マーカー(分子標的)が存在しない、あるいは既存の特定の分子標的薬による治療では効果がない患者に対して、本発明のがんイディオタイプペプチド療法は有効である。すなわち、個別患者由来の癌細胞の遺伝子情報に基づいてペプチドが作製されるため、TCRもしくはBCRを発現する多くの腫瘍に対して効果を発揮する。リンパ腫細胞や白血病細胞はその起源からT細胞系腫瘍とB細胞系腫瘍が存在し、いずれの腫瘍型においても本技術が適応可能であり、多くの患者の治療に有用である。また、腫瘍化したB細胞亜集団を標的とする場合、抗CD20抗体のような大部分のB細胞に発現する細胞表面分子を標的とした抗体医薬が使用される。こららの抗体医薬は正常B
細胞にも働くため、癌細胞のみならず正常細胞にも働き免疫能の低下などの副作用を引き起こす。他方、本発明のように癌細胞だけを標的とした治療は安全性も高い。癌ペプチドを利用する場合も、癌細胞に対するより特異性の高いペプチドを使用することにより、安全性の高い治療を実現することができる。また、既存のがんペプチドを使用した治療は、その結合する特定のHLAを有する患者に限定される。他方、本発明のように患者の遺伝情
報に基づいてペプチドが設計されるため、HLA型に限定されず、広範な患者に適応できる
利点がある。
既存のCTL療法は患者リンパ球と患者腫瘍細胞を、既存のDC療法は患者DC細胞と患者腫
瘍細胞を共培養することで腫瘍特異的なキラーT細胞または腫瘍特異的DCを誘導する。そ
の他に、人口のがん抗原を用いて、リンパ球またはDC細胞を刺激して、患者に移入することで抗腫瘍効果を狙った治療が行われる。特異性を付与する抗原として、腫瘍細胞全体を使用するよりもがん抗原タンパク質が、タンパク質よりもペプチドがより効果的で副作用の少ないと考えられる。タンパク質と異なりペプチドは容易に遺伝子配列情報に基づいて直接化学合成することができる利点もある。ペプチドは、その製造過程で細胞、培地、感染性物質などのバイオマテリアルを使用しないため、安全性も確保できる。癌細胞の遺伝情報に基づいて患者HLAに対応した個別のペプチドを設計することで、広範な患者に適合
した安全な治療を実現することができる。
患者自己免疫療法においては、CTL細胞と腫瘍特異的DC細胞の移入による相乗効果が期
待される。CTL細胞は、既に抗原により刺激、活性化された細胞として働き、早期治療効
果を発揮すると期待される。腫瘍特異的DC細胞は、移入された患者においてCTL細胞を誘
導することから持続的な抗腫瘍効果があり、これら異なる細胞を併用することで相乗的な抗腫瘍効果が期待される。
がん特異的TCR遺伝子治療では、標的抗原の発現が癌細胞に限られることが重要である
。治療においては、がん-精巣抗原のように癌細胞と精巣組織などの限られた組織に局在
する抗原が選択されるが、これら抗原も一部の正常細胞に発現することが知られ、時に治療の安全性に関わる問題となる。本発明の技術のオーダーメイドがんTCR遺伝子治療は、
患者腫瘍組織に浸潤するT細胞を同定し、そのTCRの遺伝子配列を利用する。従って、実際に患者体内で抗腫瘍に働くと考えられる機能的なTCRを利用するため、より高い効果が期
待される。また、患者体内に存在するT細胞であることから、正常細胞への作用も限られ
たものである可能性が高い。既存のTCR遺伝子治療では、特定のHLAを持ち、かつ対象となるがん抗原を発現する患者に限定される。一方、オーダーメイドであれば患者HLAに適応
し、患者に由来する癌抗原に特異的なTCRを個別に作製することができ、より広範な患者
を対象とした治療が可能になる。invitro刺激による癌特異的TCR遺伝子の単離は、患者リンパ球を抗原蛋白、抗原ペプチド、不活化癌細胞、あるいはイディオタイプペプチド等で刺激して行われる。この患者ごとに実験的工程を経て単離されるTCR遺伝子は、患者HLA型、癌細胞型、がん抗原種、その他遺伝的背景に適合したTCRであり、より治療に有効であ
ると考えられる。
図1は、アイソタイプ特異的プライマーの交差性を示す。左パネルは、第2のIgMサンプルに関する例であり、左端(L)は分子量マーカーのレーンを示す。M、G、A、DおよびEは、それぞれIgM、IgG,IgA、IgDおよびIgEの特異的プライマーでの結果を示す。中央パネルは、左側に第2のIgGサンプル、右側に第2のIgAサンプルでの結果を示し、右端(L)は分子量マーカーのレーンを示す。M、G、A、DおよびEは、それぞれIgM、IgG,IgA、IgDおよびIgEの特異的プライマーでの結果を示す。右パネルは左側に第2のIgDサンプルおよび右側に第2のIgEサンプルを示す。左端(L)は分子量マーカーのレーンを示す。M、G、A、DおよびEは、それぞれIgM、IgG,IgA、IgDおよびIgEの特異的プライマーでの結果を示す。使用した免疫グロブリンアイソタイプ特異的プライマーの特異性を評価するため、目的の免疫グロブリンアイソタイプ特異的プライマーとともに他のアイソタイプ特異的プライマーによる増幅を行い、交差反応性の有無を確認した。10μLのGS−PCR増幅産物を2%アガロースゲルにてTAE緩衝液中で電気泳動後、エチジウムブロマイド染色により評価した。各アイソタイプ特異的プライマーで増幅された2nd PCR増幅産物は、他のアイソタイプ特異的GS−PCRプライマーで増幅されることなく、プライマーの特異性が高いことが確認された。 図2は至適希釈濃度の検討結果を示す。各アイソタイプにおけるGS−PCR至適条件を検討した。2nd PCR増幅産物の2倍階段希釈系列を作成し、20サイクルのGS−PCRを行った。2nd PCR増幅産物について、左からIgM、IgG、IgA、IgDおよびIgEの、それぞれ1倍、2倍、4倍、8倍および16倍希釈の結果を示す。左端のLは、分子量マーカーのレーンを示す。16倍希釈において良好な結果が得られた。 図3は、至適サイクル数の検討結果を示す。16倍希釈2nd PCR増幅産物を用いて、10、15、20サイクルのPCRを行った。上パネルは20サイクルの結果、中パネルは15サイクルの結果、および下パネルは10サイクルの結果を示す。それぞれのパネルにおいて、左端のLは、分子量マーカーのレーンを示し、左からIgM、IgG、IgA、IgDおよびIgEを示す。IgM、IgG、IgA、IgDにおいては、10サイクルで良好な増幅が確認された。また、IgEにおいては、20サイクルが適当であることが確認された。 図4は次世代シーケンスのリード長を示す。グラフはライブラリーリードの数を示し(縦軸)、横軸にはリード長の解析結果を示す。BCR遺伝子の次世代シーケンスのリード長を示している。Raw dataのリード数は13万、Filter passを経たものは9万以上のリード数が得られた。Tag標識した各アイソタイプ由来のリード数は表2に示す。 図5はMID別リード長の解析結果を示す。上パネル左からIgM、IgGおよびIgAを示し、下パネル左からIgDおよびIgEを示す。各グラフにおいて、縦軸はリード数を示し、横軸はリード長(塩基長)を示す。MID別に分割したリード数、リード長の分布も均等であった。V領域の解析に十分な長さを持つリード長を400bp以上としてカウントすると、約半数の1万リードがBCRレパトア解析に有効なリードであると考えられた。 図6Aは、アイソタイプ別C領域配列の使用頻度の解析結果を示す。上パネル左からIgM、IgGおよびIgAを示し、下パネル左からIgDおよびIgEを示す。各グラフにおいて、縦軸は%を示し、横軸は識別されたC領域遺伝子名を示す。得られた各アイソタイプ別のリードに対して、サブクラスも含めた免疫グロブリンアイソタイプのC領域配列との相同性検索を行った。サブクラス別のリード数の頻度は、IgAサブクラスでは、IgA1が73%、IgA2が27%であり、IgGサブクラスはIgG1が62%、IgG2が36%で、IgG3とIgG4のリードはほとんど得られなかった。また、得られた各サブクラス別のリードは、他のクラスに分類されることがほとんどなかったため、プライマーの特異性がシークエンスレベルで再確認できた。図6Aでは、IMGTのHighV−Questで解析したものを示す。 図6Aと同様の分析を、改良型ソフトウェア(Repertoire genesis)で行った結果を示す。本ソフトウェアでも同様の結果が得られ、さらにどのアイソタイプやサブタイプにも分類されないリードを示すno hitの結果も得ることができた。 図7Aおよび7Bはアイソタイプ別V領域レパトアの分析結果を示す。上からそれぞれ、IgM、IgG、IgA、IgDおよびIgEを示す。横軸は各アイソタイプ名を示す。アイソタイプ別のV領域配列のレパトア(BCR Vレパトア)を示した。IgM、IgG、IgA、IgDの間でBCR Vレパトアは非常に類似したが、IgEはIGHV3−30を有するリードのみ得られた。この理由として、末梢血中のIgE陽性細胞数は他のクラスと比較して非常に少なく、偏ったレパトアが検出された可能性が示唆される。図7AおよびBでは、IMGTのHighV−Questで解析したものを示す。 図7Aおよび7Bはアイソタイプ別V領域レパトアの分析結果を示す。上からそれぞれ、IgM、IgG、IgA、IgDおよびIgEを示す。横軸は各アイソタイプ名を示す。アイソタイプ別のV領域配列のレパトア(BCR Vレパトア)を示した。IgM、IgG、IgA、IgDの間でBCR Vレパトアは非常に類似したが、IgEはIGHV3−30を有するリードのみ得られた。この理由として、末梢血中のIgE陽性細胞数は他のクラスと比較して非常に少なく、偏ったレパトアが検出された可能性が示唆される。図7AおよびBでは、IMGTのHighV−Questで解析したものを示す。 図7CおよびDは、図7AおよびBと同様の分析を、改良型ソフトウェア(Repertoire genesis)で行った結果を示す。本ソフトウェアでも同様の結果が得られ、さらにno hitの結果も得ることができた。 図7CおよびDは、図7AおよびBと同様の分析を、改良型ソフトウェア(Repertoire genesis)で行った結果を示す。本ソフトウェアでも同様の結果が得られ、さらにno hitの結果も得ることができた。 図8AおよびBは、サブタイプ別V領域レパトアの分析結果を示す。上からIgA1,IgA2、IgG1およびIgG2を示す。横軸は、各サブクラスの各アイソタイプ名を示す。IgAとIgGサブクラス別のBCR Vレパトアを示した。IgAのサブクラスはIgA1とIgA2で数種のV鎖における頻度が異なった。IGHV1−18とIGHV4−39の存在頻度はIgA2に比較してIgA1で高く、一方、IGHV3−23とIGHV3−74の存在頻度はIgA1よりIgA2で高かった。IgGサブクラスに関し、IgA2で増加が認められたIGHV3−23とIGHV3−74の頻度は、IgG1と比較してIgG2で高かった。IgG3とIgG4のリード数は少なく(10リード)、IgG3ではIGHV4−59−IGHJ4−IGHD1−7をもつクローンの頻度が3/10とクローナリティが高く、IgG4についてもIGHV3−23−IGHJ4−IGHD3−10をもつリードが5/10を占めた(表1−3)。図8AおよびBでは、IMGTのHighV−Questで解析したものを示す。 図8AおよびBは、サブタイプ別V領域レパトアの分析結果を示す。上からIgA1,IgA2、IgG1およびIgG2を示す。横軸は、各サブクラスの各アイソタイプ名を示す。IgAとIgGサブクラス別のBCR Vレパトアを示した。IgAのサブクラスはIgA1とIgA2で数種のV鎖における頻度が異なった。IGHV1−18とIGHV4−39の存在頻度はIgA2に比較してIgA1で高く、一方、IGHV3−23とIGHV3−74の存在頻度はIgA1よりIgA2で高かった。IgGサブクラスに関し、IgA2で増加が認められたIGHV3−23とIGHV3−74の頻度は、IgG1と比較してIgG2で高かった。IgG3とIgG4のリード数は少なく(10リード)、IgG3ではIGHV4−59−IGHJ4−IGHD1−7をもつクローンの頻度が3/10とクローナリティが高く、IgG4についてもIGHV3−23−IGHJ4−IGHD3−10をもつリードが5/10を占めた(表1−3)。図8AおよびBでは、IMGTのHighV−Questで解析したものを示す。 図8CおよびDでは、図8AおよびBと同様の分析を、改良型ソフトウェア(Repertoire genesis)で行った結果を示す。本ソフトウェアでも同様の結果が得られ、さらにno hitの結果も得ることができた。 図8CおよびDでは、図8AおよびBと同様の分析を、改良型ソフトウェア(Repertoire genesis)で行った結果を示す。本ソフトウェアでも同様の結果が得られ、さらにno hitの結果も得ることができた。 図9Aはサブクラス別のBCRJレパトアの分析結果を示す。サブクラス別のBCRJレパトアを示した。上パネルは、それぞれ、IgM、IgG、IgA、IgDおよびIgEを示し、横軸は各アイソタイプ名を示す。下パネルは、サブクラス別の表示であり、左からIgA1,IgA2、IgG1およびIgG2を示す。横軸は各サブクラスの各アイソタイプ名を示す。IgM、IgG、IgA、IgDにおいて、約半数のリードにおいてIGHJ4が使用されており、一方IGHJ2はほとんど使用されていなかった。IgEではIGHJ1のみが使用されていた。IgMおよびIgAのサブクラスにおけるIGHJレパトアについても検討した。IGHVレパトアとは異なり、サブクラス間での顕著な差は認められなかった図9Aでは、IMGTのHighV−Questで解析したものを示す。 図9Aと同様の分析を、改良型ソフトウェアで行った結果を示す。本特許と合わせて出願中のソフトウェア(Repertoire genesis)で同様の結果が得られ、さらにno hitの結果も得ることができた。 図10はTCR遺伝子の増幅方法の模式図を示す。実施例で例示したプライマー対についての説明を示す。P20EAアダプタープライマーにアダプター配列であるB−adaptorを付加したB−P20EAプライマーと3rd nestedプライマーにアダプター配列であるA−adaptorおよび識別配列であるMID Tag配列(MIDと表示、MID−1〜26)を付加したプライマーを用いて増幅した。KeyはTCAGを示す。 図11は、10例の健常人由来GS−PCR増幅産物の10μLを2%アガロースゲルにて電気泳動を行った結果を示す。上段:GS−PCR(TRA)、TCRα鎖増幅産物、下段:GS−PCR(TRB)、TCRβ鎖増幅産物を示す。番号はサンプル番号を示す。 図12はTCR/BCRレパトア解析ソフトウェア(Repertoire genesis)のパラメータ設定を示す。 図13(A〜D)は、健常人におけるTRAVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRAVレパトアを示す。横軸は各TRAV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRAV9−2、12および13の存在頻度が高く、#1においてTRAV20、#5においてTRAV21が他の健常人よりも高く、個人差も認められた。 図13(A〜D)は、健常人におけるTRAVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRAVレパトアを示す。横軸は各TRAV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRAV9−2、12および13の存在頻度が高く、#1においてTRAV20、#5においてTRAV21が他の健常人よりも高く、個人差も認められた。 図13(A〜D)は、健常人におけるTRAVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRAVレパトアを示す。横軸は各TRAV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRAV9−2、12および13の存在頻度が高く、#1においてTRAV20、#5においてTRAV21が他の健常人よりも高く、個人差も認められた。 図13(A〜D)は、健常人におけるTRAVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRAVレパトアを示す。横軸は各TRAV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRAV9−2、12および13の存在頻度が高く、#1においてTRAV20、#5においてTRAV21が他の健常人よりも高く、個人差も認められた。 図14(A〜D)は健常人におけるTRBVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRBVレパトアを示す。横軸は各TRBV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRBV20−1、28および29−1の存在頻度が高く、#8においてTRBV3−1が他の健常人より高く、個人差が認められた。 図14(A〜D)は健常人におけるTRBVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRBVレパトアを示す。横軸は各TRBV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRBV20−1、28および29−1の存在頻度が高く、#8においてTRBV3−1が他の健常人より高く、個人差が認められた。 図14(A〜D)は健常人におけるTRBVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRBVレパトアを示す。横軸は各TRBV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRBV20−1、28および29−1の存在頻度が高く、#8においてTRBV3−1が他の健常人より高く、個人差が認められた。 図14(A〜D)は健常人におけるTRBVレパトアの分析結果を示す。おのおの、各サンプル(番号参照)についての、TRBVレパトアを示す。横軸は各TRBV遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRBV20−1、28および29−1の存在頻度が高く、#8においてTRBV3−1が他の健常人より高く、個人差が認められた。 図15(A〜D)は、健常人におけるTRAJレパトアの分析結果を示す。横軸は各TRAJ遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRAJレパトアとその平均値を示した。健常人のTRAJレパトアは、どのAJファミリーも概ね5%以内を示し、#1においてTRAJ12、#4においてTRAJ27、#5においてTRAJ37、#8においてTRAJ45が他の健常人よりも高く、個人差が認められた。 図15(A〜D)は、健常人におけるTRAJレパトアの分析結果を示す。横軸は各TRAJ遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRAJレパトアとその平均値を示した。健常人のTRAJレパトアは、どのAJファミリーも概ね5%以内を示し、#1においてTRAJ12、#4においてTRAJ27、#5においてTRAJ37、#8においてTRAJ45が他の健常人よりも高く、個人差が認められた。 図15(A〜D)は、健常人におけるTRAJレパトアの分析結果を示す。横軸は各TRAJ遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRAJレパトアとその平均値を示した。健常人のTRAJレパトアは、どのAJファミリーも概ね5%以内を示し、#1においてTRAJ12、#4においてTRAJ27、#5においてTRAJ37、#8においてTRAJ45が他の健常人よりも高く、個人差が認められた。 図15(A〜D)は、健常人におけるTRAJレパトアの分析結果を示す。横軸は各TRAJ遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRAJレパトアとその平均値を示した。健常人のTRAJレパトアは、どのAJファミリーも概ね5%以内を示し、#1においてTRAJ12、#4においてTRAJ27、#5においてTRAJ37、#8においてTRAJ45が他の健常人よりも高く、個人差が認められた。 図16は、健常人におけるTRBJレパトアの分析結果を示す。横軸は各TRBJ遺伝子名を示し、縦軸はその存在頻度を示す。meanは平均を示す。健常人10例のTRBJレパトアとその平均値を示した。健常人のTRBJレパトアは、TRBJ2−1、2−3および2−7の存在頻度が高く、#8においてはTRBJ2−2が高く、個人差が認められた。 図17は、調製実施例3で合成した各2nd PCR増幅産物を2%アガロースゲルで電気泳動した結果、目視化において目的のサイズの増幅産物を確認したものである。 図18は、上段にTRACの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRACのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2、EX3からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)。下段にTRBCの可能なプライマー設定領域を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRBCのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2、EX3およびEX4からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)。標的配列となるTRAC配列は、図に示したもの(配列番号1376)のほか、その変異体も使用することができることが理解される。標的配列となるTRBC配列は、図に示したもの(配列番号1377)のほか、配列番号1392、1393、および他の変異体のものも使用することができることが理解される。なお、図18〜25について説明すると、この全長配列における各々の設定配列は単なる例示であり、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。 図19は、上段にTRGCの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRGCのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2およびEX3からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)。上下段にTRDCの可能なプライマー設定領域を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRDCのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2、EX3およびEX4からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)。標的配列となるTRGC配列は、図に示したもの(配列番号1378)のほか、配列番号1394、1395、1396、1397、1398、1399、およびそれらの変異体のものも使用することができることが理解される。標的配列となるTRDC配列は、図に示したもの(配列番号1379)のほか、その変異体のものも使用することができることが理解される。 図20は、IGHMの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHMのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、CH2、CH3、CH4およびCH−S、膜結合型はCH1、CH2、CH3、CH4、M1およびM2からなる。図は膜結合型の一例を示す。標的配列となるIGHM配列は、図に示したもの(配列番号1380)のほか、配列番号1447、1448、1449、およびそれらの変異体のものも使用することができることが理解される。全長にわたりプライマー設定が可能である。)。 図21は、IGHAの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHAのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、H、CH2、CH3およびCH−S、膜結合型はCH1、H、CH2、CH3、M1およびM2からなる。図は分泌型の一例を示す。標的配列となるIGHA配列は、図に示したもの(配列番号1381)のほか、配列番号1400、1401、1402、1403、およびそれらの変異体のものも使用することができることが理解される。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である。)。 図22は、IGHGの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHGのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、H(H1、H2、H3、H4)、CH2、CH3およびCH−S、膜結合型はCH1、H(H1、H2、H3、H4)、CH2、CH3、M1およびM2からなる。図は分泌型の一例を示す。標的配列となるIGHG配列は、図に示したもの(配列番号1382)のほか、配列番号1412〜1446、およびそれらの変異体のものも使用することができることが理解される。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である)。 図23は、IGHDの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHDのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、H1、H2、CH2、CH3およびCH−S、膜結合型はCH1、H1、H2、CH2、CH3、M1およびM2からなる。図は膜結合型の一例を示す。標的配列となるIGHD配列は、図に示したもの(配列番号1383)のほか、配列番号1404〜1406、およびそれらの変異体のものも使用することができることが理解される。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である。)。 図24は、IGHEの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHEのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、エクソンCH2、エクソンCH3およびCH−S、膜結合型はCH1、エクソンCH2、エクソンCH3、M1およびM2からなる。図は分泌型の一例を示す。標的配列となるIGHE配列は、図に示したもの(配列番号1384)のほか、配列番号1407〜1411、およびそれらの変異体のものも使用することができることが理解される。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である。)。 図25は、上段にIGKCの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は機能的なIGKCのCL配列である。標的配列となるIGKC配列は、図に示したもの(配列番号1379)のほか、その変異体のものも使用することができることが理解される。全長にわたりプライマー設定が可能である。)。下段にIGLCの可能なプライマー設定領域を示す(標的配列は機能的なIGLCのCL配列である。標的配列となるIGLC配列は、図に示したもの(配列番号1379)のほか、その変異体のものも使用することができることが理解される。全長にわたりプライマー設定が可能である。)。 図26は、Agilent 2100 バイオアナライザによるRNA電気泳動像を示す。細胞段階希釈液より全RNAを抽出して、Agilent社製バイオアナライザを用いてRNA量を測定した。マイクロチップ型電気泳動装置でRNAを分離し、RNAの品質チェックを行った。いずれの試料においても、28S(上バンド)および18S rRNA(下バンド)が検出され、分解を受けていないRNAが得られたことを示している。 図27(A〜D)は、Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリードを示す。(配列番号1165〜1324)。10%、1%、0.1%、0.01%の各Molt−4段階希釈試料から獲得されたTCRリードを表記する。リード数の多い順にランキングし、上位40位までを示した。0.01%試料についてはランキング365〜から404を示した。各リードのTRBV、TRBJおよびCDR3アミノ酸配列、リード数を示す。Molt−4由来の機能的TCRリード(TRBV20−1/TRBJ2−1/CSARESTSDPKNEQFFG)は太字および背景灰色で示し、もう一方の機能欠損が推測されるTCRリード(TRBV10−3/TRBJ2−5/CAISEPTGIRRDPVLR)は太字で示した。 図27(A〜D)は、Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリードを示す。(配列番号1165〜1324)。10%、1%、0.1%、0.01%の各Molt−4段階希釈試料から獲得されたTCRリードを表記する。リード数の多い順にランキングし、上位40位までを示した。0.01%試料についてはランキング365〜から404を示した。各リードのTRBV、TRBJおよびCDR3アミノ酸配列、リード数を示す。Molt−4由来の機能的TCRリード(TRBV20−1/TRBJ2−1/CSARESTSDPKNEQFFG)は太字および背景灰色で示し、もう一方の機能欠損が推測されるTCRリード(TRBV10−3/TRBJ2−5/CAISEPTGIRRDPVLR)は太字で示した。 図27(A〜D)は、Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリードを示す。(配列番号1165〜1324)。10%、1%、0.1%、0.01%の各Molt−4段階希釈試料から獲得されたTCRリードを表記する。リード数の多い順にランキングし、上位40位までを示した。0.01%試料についてはランキング365〜から404を示した。各リードのTRBV、TRBJおよびCDR3アミノ酸配列、リード数を示す。Molt−4由来の機能的TCRリード(TRBV20−1/TRBJ2−1/CSARESTSDPKNEQFFG)は太字および背景灰色で示し、もう一方の機能欠損が推測されるTCRリード(TRBV10−3/TRBJ2−5/CAISEPTGIRRDPVLR)は太字で示した。 図27(A〜D)は、Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリードを示す。(配列番号1165〜1324)。10%、1%、0.1%、0.01%の各Molt−4段階希釈試料から獲得されたTCRリードを表記する。リード数の多い順にランキングし、上位40位までを示した。0.01%試料についてはランキング365〜から404を示した。各リードのTRBV、TRBJおよびCDR3アミノ酸配列、リード数を示す。Molt−4由来の機能的TCRリード(TRBV20−1/TRBJ2−1/CSARESTSDPKNEQFFG)は太字および背景灰色で示し、もう一方の機能欠損が推測されるTCRリード(TRBV10−3/TRBJ2−5/CAISEPTGIRRDPVLR)は太字で示した。 図28は、Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリード数と検出感度を示す。Molt−4細胞から2つのTCRリードが検出された(▲:TRBV20−1/TRBJ2−1/CSARESTSDPKNEQFFG、○:TRBV10−3/TRBJ2−5/CAISEPTGIRRDPVLR)。10%、1%、0.1%、0.01%の各Molt−4段階希釈試料から獲得されたTCRリード中に検出されたMolt−4由来のTCRリードの割合を示す。それぞれReadの検出限界(Detection limit)は、0.1%(▲)と0.01%(○)であった。 図29は、TCRデータ解析の流れを示す模式図である。 図30は、BCRデータ解析の流れを示す模式図である。 図31はクラスごとのCの頻度を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図32(AおよびB)は、クラス間のVレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図32(AおよびB)は、クラス間のVレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図33は、クラス間のJレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図34(AおよびB)はサブクラス間のVレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図34(AおよびB)はサブクラス間のVレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図35はサブクラス間のJレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図36(AおよびB)は検体間のIgM Vレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図36(AおよびB)は検体間のIgM Vレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図37は検体間のIgM Jレパトアの比較を示す図である。縦軸は頻度(%)を示し、横軸は遺伝子名を示す。No−hitはいずれにも該当しなかった頻度を示している。 図38(A〜D)は、検体間のTRAVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図38(A〜D)は、検体間のTRAVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図38(A〜D)は、検体間のTRAVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図38(A〜D)は、検体間のTRAVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図39(A〜D)は、検体間のTRBVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図39(A〜D)は、検体間のTRBVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図39(A〜D)は、検体間のTRBVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図39(A〜D)は、検体間のTRBVレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図40(A〜D)は、検体間のTRAJレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図40(A〜D)は、検体間のTRAJレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図40(A〜D)は、検体間のTRAJレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図40(A〜D)は、検体間のTRAJレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図41は、検体間のTRBJレパトア比較を示す。縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名を示す。「平均」は全検体の平均で、エラーバーは±標準偏差を示す。 図42は、本発明のシステムのブロック図を示す。 図43は、本発明の処理のためのフローチャートを示す。 図44はTCRαおよびTCRβ鎖レパトア解析におけるユニークリード数の分布を示す。全シーケンスリードのユニークリード(他のリードと共通性のない塩基配列)について、コピー数を横軸に分布を調べた。TCRαにおいては、1リードしか検出されなかったリード(シングル)は全体の73.3%(1250リード)、TCRβ鎖においては70.5%(6502リード)であった。 図45はTRAVおよびTRAJレパトアを示す。全リードにおける各TRAVとTRAJの使用頻度を示した。横軸は、TRAV遺伝子(上グラフ)およびTRAJ遺伝子(下グラフ)を示す。縦軸は、全リードに占める割合(%Usage)を示す。 図46はTRAレパトアの3Dプロットを示す。全リードにおける各TRAVとTRAJの組み合わせの使用頻度を3次元プロットで示す。横軸はTRAJ遺伝子、奥行き軸はTRAV遺伝子、縦軸は使用頻度(%Usage)を示す。最も高い使用頻度を示したのはTRAV10とTRAJ15の組み合わせである(12.53%)。 図47はTRBVおよびTRBJレパトアを示す。全リードにおける各TRBVとTRBJの使用頻度を示した。横軸は、TRBV遺伝子(上グラフ)およびTRBJ遺伝子(下グラフ)を示す。縦軸は、全リードに占める割合(%Usage)を示す。 図48はTRBレパトアの3Dプロットを示す。全リードにおける各TRBVとTRBJの組み合わせの使用頻度を3次元プロットで示す。横軸はTRBV遺伝子、奥行き軸はTRBJ遺伝子、縦軸は使用頻度(%Usage)を示す。最も高い使用頻度を示したのはTRBV29−1とTRBJ2−7の組み合わせである(28.57%)。 図49はTCRαβペアリードの推定方法の模式図である(解析システムの実施例3を参照)。 図50は解析システムの実施例4のMiSeq Dual−indexed Paired−end Sequencingの模式図を示す。 図51は、20例の健常人におけるTRAVおよびTRAJの使用を示す。それぞれTRAVおよびTRAJを有するTCR配列数をカウントした。54個のTRAVおよび61個のTRAJの頻度パーセンテージを計算し、散布図として示した。各ドットは、各個体におけるTRAVまたはTRAJの頻度パーセンテージを示している。水平線は、20の平均値を示す。(P):偽遺伝子、(ORF):オープンリーディングフレーム。 図52は、20例の健常人におけるTRBVおよびTRBJの使用を示す。65個のTRBVおよび14個のTRBJの頻度パーセンテージを散布図として示した。各ドットは、各個体におけるTRBVまたはTRBJの頻度パーセンテージを示している。赤のバーは平均値を示す。(P):偽遺伝子、(ORF):オープンリーディングフレーム。 図53は、20例の健常人からプールされたリードデータにおけるTRAVのTRAJでの遺伝子組換えの発生頻度を示す。TRAVおよびTRAJのそれぞれの遺伝子組換えを有するTCRシーケンスリード数をカウントした。組換えの発生傾向を、各組換え数のヒートマップ表示によって可視化する。各ピクセルの色は各組換え数を示す。TRAVに関しては、8個の偽遺伝子(TRAV8−5、TRAV11、TRAV15、TRAV28、TRAV31、TRAV32、TRAV33およびTRAV37)、1個のORF(TRAV8−7、十分に発現されなかった遺伝子(TRAV7、TRAV9−1、TRAV18およびTRAV36)を除外した。TRAJに関しては、3個の偽遺伝子(TRAJ51、TRAJ55、およびTRAJ60)、6個のORF(TRAJ1、TRAJ2、TRAJ19、TRAJ25、TRAJ59、およびTRAJ61)、および十分に発現されなかった遺伝子(TRAJ14およびTRAJ46)を除外した。発現されたことが見出された2個のORF(TRAJ35およびTRAJ48)を含めた。2,050個の組換え事象(41個TRAV×50個のTRAJ)のヒートマップ表示を示す。 図54は、TCRαレパトアの3Dイメージを示す。TRAVのTRAJでの所定の遺伝子組換えを有するTCRシーケンスリード数をカウントした。20例の健常人における3,294個(54個のTRAV×61個のTRAJ)の平均頻度パーセンテージを、3D棒グラフとして示す。X軸およびY軸は、それぞれTRAVおよびTRAJを示す。TRAV1−2のTRAJ33での組換え(AV1−2/AJ33)は、最も発現した(0.99±0.85)。(P):偽遺伝子、(ORF):オープンリーディングフレーム。 図55は、TCRβレパトアの3Dイメージを示す。TRBVのTRBJでの所定の遺伝子組換えを有するTCRシーケンスリード数をカウントした。20例の健常人における910個(65個のTRBV×14個のTRBJ)の平均頻度パーセンテージを、3D棒グラフとして示す。X軸およびY軸は、それぞれTRBVおよびTRBJを示す。(P):偽遺伝子、(ORF):オープンリーディングフレーム。 図56は、TCRαおよびTCRβのデジタルCDR3鎖長分布を示す。CDR3の長さを、20例の個体のプールされたデータから得られた172,109個のTCRαおよび94,928個のTCRβシーケンスリードにおいて決定した。104位の保存されたシステイン(Cys104)(IMGTの命名)から118位の保存されたフェニルアラニン(Phe118)までのヌクレオチド配列の長さを、RGソフトウェアを使用して自動的に計算した。TCRα(上)およびTCRβ(下)におけるCDR3の鎖長分布を、ヒストグラムとして示す。 図57は、健常人におけるTCRαおよびTCRβレパトアの多様性を示す。ユニークシーケンスリード(USR)のコピー数(リード数)を計算した。各個体におけるユニークシーケンスリード当たりの平均コピー数を白丸として示す(左)。シンプソン指数の逆数(中央)およびシャノン・ウェーバー指数(右)を、解析システムの実施例5の材料および方法欄に記載される式に従ってRプログラムを用いて計算した。各白丸は個体の指数を示す。TCRαとTCRβとの間の平均コピー数、シンプソン指数の逆数およびシャノン・ウェーバー指数に有意な違いはなかった。 図58は、健常人におけるTCRαおよびTCRβレパトアの類似性を示す。20例すべての個体のペア間で共有されるTCRシーケンスリードの発生頻度を計算した(表4−6および表4−7)。共有されたリードの平均頻度パーセンテージを、TCRαとTCRβとの間で比較した(左、n=380)。同様の指数であるMorisita−Horn指数を、解析システムの実施例5の材料および方法欄に記載される式に従ってRプログラムを用いて計算した。共有されたリードの頻度およびTCRαとTCRβとの間の類似性指数に有意な違いはなかった(それぞれp<0.001およびp<0.001、Mann−WhitneyのU検定)。 図59は、パブリックTCRは、プライベートTCRより短い鎖長のCDR3を有していたことを示す。CDR3の長さを、パブリックTCRの7,237個のUSR(灰色)およびプライベートTCRの83,997個のUSR(黒)で計算した。各CDR3の長さにおけるUSRの頻度パーセンテージを棒グラフとしてプロットした。パブリックおよびプライベートTCRにおけるCDR3の長さの中央値は、それぞれ39および42である。 図60は、健常人の間のTRAV、TRAJ、TRBVおよびTRBJの遺伝子使用の相関を示す。個体のすべてのペア間のTRAV(左上)、TRAJ(右上)、TRBV(左下)およびTRBJ(右下)の頻度パーセンテージをプロットしている。対角線(y=x)より下にずれたドットは、よりよい相関を示す。 図61は、TRAV、TRAJ、TRBVおよびTRBJにおける一致相関係数を示す。健常人由来の2つの試料間の相関係数を、スピアマンの相関試験により計算した。各ドットは、個体ペア間の相関係数値を示す。平均相関係数を水平線で示す(n=190)。 図62は、がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法の概要を示す。左上の患者からリンパ球を採取し、TCRまたはBCRについてのレパトア解析を実施し、HLA結合ペプチドを予測する。その後、予測されたHLA結合ペプチドを用いて、オーダーメイドペプチド感作CTL療法またはオーダーメイドペプチド感作DCワクチン療法を行う。特に、腫瘍細胞を標的とした抗体療法などを行なう場合、腫瘍細胞に標的抗原が発現していないか、または標的抗原が正常細胞にも発現することで問題となる。それと比し、腫瘍細胞に特異的な配列を選択して利用するため、より特異性の高い、副作用の少ない治療が期待される。 図63は、改良型CTL法の概要を示す。既存のLAK療法(右上)またはCTL療法(右下)の場合、患者末梢血から分離されたリンパ球が、抗CD3抗体およびIL−2により活性化される。これに対し、改良型CTL療法(左)は、患者末梢血からCD8T細胞および樹状細胞を分離し、抗原ペプチドを用いて共培養刺激を行う。既存の抗CD3抗体やIL−2による広範なT細胞の活性化とは異なり、抗原ペプチドを利用したCD8T細胞への抗原特異性の付与により、より特異性が高く副作用の少ない治療が期待できる。また、患者の腫瘍細胞から得られた情報をもとに作成した個別化ペプチドを利用するため、高い治療効果が期待できるのが特徴である。 図64は、DCワクチン療法の概要を示す。左の患者から樹状細胞を分離し、抗原ペプチドと混合培養する。DCワクチン療法では、患者由来の腫瘍細胞から得られた配列情報をもとに個別化ペプチドを作出するため、正常細胞には作用せず、腫瘍細胞により特異的に作用して、高い治療効果が見込める。抗原としてペプチドを用いるため、タンパク質とは異なり容易に化学合成することができる利点がある。 図65は、患者自己免疫細胞療法の概要を示す。改良型CTL療法(左)は、患者末梢血からCD8T細胞および樹状細胞を分離し、抗原ペプチドを用いて共培養刺激を行う。細胞障害性T細胞および抗原提示細胞の両方を患者に移入する。そのため、特異性を付与したCTLによる急性効果と抗原提示細胞として利用した樹状細胞による持続的効果の相乗効果が期待できるのが特徴である。 図66は、オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro 抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離の概要を示す。示されるように、抗原ペプチドと患者由来の不活性化癌と患者由来のT細胞とを共培養することにより、腫瘍特異的TCR遺伝子を得る。in vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製は、いったん遺伝子情報が得られたならば、当該分野で周知の任意の手法を用いて実施することができる。このような単離されたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子およびがん特異的TCR遺伝子を用いて、種々のがんの治療および予防に用いることができる。 図67は、in vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子の調製の概要を示す。示されるように、得られたTCRαおよびTCRβ遺伝子を、TCR発現ウイルスベクター(中央)に導入し、患者由来Tリンパ球に感染させることにより形質転換する。 図68は、細胞加工療法の概要を示す。示されるように、右上の患者から分離されたTリンパ球から、TCRレパトア解析によって得られた腫瘍特異的TCR遺伝子を患者由来Tリンパ球に導入し、腫瘍特異的Tリンパ球を患者に移入する。最適TCR候補を患者リンパ球に人為的に遺伝子導入し、実際の患者がん組織に最も高い反応性を示したものを最適TCRとして選択することができる。 図69は、in vitroで刺激試験を行い有効性および/または安全性の評価を行う方法の概要を示す。腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球の有効性および/または安全性の評価をin vitro刺激試験により行う(下向きの矢印)。これらのin vitroでの評価を基に治療に適切なTリンパ球を選定する(上向きの矢印)。有効性の評価は、腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球と患者由来の癌細胞とを共培養し、反応性を試験することにより行う。安全性を評価する場合は、癌細胞の代わりに正常細胞を使用して同様の試験を行う。
以下、本発明を説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。従って、他に定義されない限り、本明細書中で使用されるすべての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。
本明細書において「データベース」とは、遺伝子に関する任意のデータベースをいい、特に本発明では、T細胞受容体およびB細胞受容体レパトアを含むデータベースをいう。このようなデータベースとしては、IMGT(the international ImMunoGeneTics information system, www.imgt.org)データベース、日本DNAデータバンク (DDBJ、DNA Data
Bank of Japan,www.ddbj.nig.ac.jp)データベース、GenBank(米国生物工学情報センター、www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/)データベース、ENA(EMBL(欧州分子生物学研究所)、www.ebi.ac.uk/ena)データベース等をあげることができるがこれに限定されない。
本明細書において「遺伝子配列解析」とは、遺伝子を構成する核酸配列および/またはアミノ酸配列を解析することをいい、塩基または残基の決定、相同性の決定、ドメインの決定、潜在的機能等を決定する等遺伝子に関連する任意の解析が含まれる。
本明細書において「T細胞レセプター(TCR)」とは、T細胞受容体、T細胞抗原レセプター、T細胞抗原受容体ともいい、免疫系をつかさどるT細胞の細胞膜に発現する受容体(レセプター)をいい、抗原を認識する。α鎖、β鎖、γ鎖およびδ鎖が存在し、αβまたはγδの二量体を構成する。前者の組み合わせからなるTCRをαβTCR、後者の組み合わせからなるTCRをγδTCRと呼び、それぞれのTCRを持つT細胞はαβT細胞、γδT細胞と呼ばれる。構造的にB細胞の産生する抗体のFabフラグメントと非常に類似しており、MHC分子に結合した抗原分子を認識する。成熟T細胞の持つTCR遺伝子は遺伝子再編成を経ているため、一個体は多様性に富んだTCRを持ち、様々な抗原を認識することができる。TCRはさらに細胞膜に存在する不可変なCD3分子と結合し複合体を形成する。CD3は細胞内領域にITAM(immunoreceptor tyrosine−based activation motif)と呼ばれるアミノ酸配列を持ち、このモチーフが細胞内のシグナル伝達に関与するとされている。それぞれのTCR鎖は可変部(V)と定常部(C)から構成され、定常部は細胞膜を貫通して短い細胞質部分を持つ。可変部は細胞外に存在して、抗原−MHC複合体と結合する。可変部には超可変部、あるいは相補性決定領域(CDR)と呼ばれる領域が3つ存在し、この領域が抗原−MHC複合体と結合する。3つのCDRはそれぞれCDR1、CDR2、CDR3と呼ばれるが、TCRの場合、この内CDR1とCDR2はMHCと結合し、CDR3が抗原と結合すると考えられている。TCRの遺伝子再構成は免疫グロブリンとして知られるB細胞受容体の過程と同様である。αβTCRの遺伝子再編成ではまず、β鎖のVDJ再編成が行われ、続いてα鎖のVJ再編成が行われる。α鎖の再編成が行われる際にδ鎖の遺伝子は染色体上から欠失するため、αβTCRを持つT細胞がγδTCRを同時に持つことはない。逆にγδTCRを持つT細胞ではこのTCRを介したシグナルがβ鎖の発現を抑制するため、γδTCRを持つT細胞がαβTCRを同時に持つこともない。
本明細書において「B細胞レセプター(BCR)」とは、B細胞受容体、B細胞抗原レセプター、B細胞抗原受容体とも呼ばれ、膜結合型免疫グロブリン(mIg)分子と会合したIgα/Igβ(CD79a/CD79b)ヘテロ二量体(α/β)から構成されるものをいう。mIgサブユニットは抗原に結合し、受容体の凝集を起こすが、一方、α/βサブユニットは細胞内に向かってシグナルを伝達する。BCRが凝集すると、チロシンキナーゼのSyk及びBtkと同様に、SrcファミリーキナーゼのLyn、Blk、及びFynを速やかに活性化するといわれる。BCRシグナル伝達の複雑さによって多くの異なる結果が生じるが、その中には、生存、耐性(アネルギー;抗原に対する過敏反応の欠如)またはアポトーシス、細胞分裂、抗体産生細胞または記憶B細胞への分化などが含まれる。TCRの可変領域の配列が異なるT細胞が何億種類も生成し、またBCR(または抗体)の可変領域の配列が異なるB細胞が何億種類も生成する。TCRとBCRの個々の配列はゲノム配列の再構成や変異導入により異なるので、T細胞やB細胞の抗原特異性については、TCR・BCRのゲノム配列またはmRNA(cDNA)の配列を決定することにより手掛かりを得ることができる。
本明細書において「V領域」とは、TCR鎖またはBCR鎖の可変領域の可変部(V)領域をいう。
本明細書において「D領域」とは、TCR鎖またはBCR鎖の可変領域のD領域をいう。
本明細書において「J領域」とは、TCR鎖またはBCR鎖の可変領域のJ領域領域をいう。
本明細書において「C領域」とは、TCR鎖またはBCR鎖の定常部(C)領域をいう。
本明細書において「可変領域のレパトア(repertoire)」とは、TCRまたはBCRで遺伝子再構成により任意に作り出されたV(D)J領域の集合をいう。TCRレパトア、BCRレパトア等と熟語で使用されるが、これらは例えば、T細胞レパトア、B細胞レパトアなどと称されることもある。例えば、「T細胞レパトア」とは、抗原認識において重要な役割を果たすT細胞レセプター(TCR)の発現によって特徴づけられるリンパ球の集合をいう。T細胞レパトアの変化は、生理的状態および疾患状態における免疫状態の有意な指標をもたらすため、T細胞レパトア解析は、疾患の発症に関与する抗原特異性T細胞の同定およびTリンパ球の異常の診断のために行われてきた。TCR可変領域に特異的な抗体のより大きなパネルを用いた蛍光活性化セルソーター分析による可変領域の使用の比較(vandenBeemd Ret al. (2000) Cytometry 40: 336-345; MacIsaac C et
al. (2003) JImmunol Methods283: 9-15; Tembhare P et al. (2011) Am J Clin Pathol
135:890-900; Langerak AWet al. (2001) Blood 98: 165-173)、複数のプライマーを用いるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)(RebaiNet al.(1994) Proc Natl Acad Sci U S A
91: 1529-1533)、またはPCRに基づく酵素結合免疫吸着検定法(MatsutaniT et al. (1997) Hum Immunol56:57-69; Matsutani T et al. (2000) Br J Haematol109: 759-769)は、T細胞レパトアの変化を検出するために広く使用されてきた。CDR3スペクトラタイピングとして公知の鎖長分布の分析は、V−(D)−J領域における非鋳型ヌクレオチドの付加に基づいており、T細胞のクローナリティおよび多様性を評価するために使用されてきた(MatsutaniTetal. (2007) Mol Immunol 44: 2378-2387; Matsutani T et al. (2011) Mol Immunol48:623-629)。T細胞の抗原特異性をさらに同定するために、TCRクローンタイプのPCRクローニングおよびその後の抗原認識領域、CDR3の配列決定が必要であった。これらの従来のアプローチが、一般的に使用されるが、TCRレパトアを研究するのに時間がかかり労力を有する方法である。
本明細書において「定量解析」とは、定量的な解析をいい、本発明では、レパトア解析において、各クローンのもともと存在していた量を反映した形式で解析することをいう。
本明細書において「試料」は、被験体に由来する成分(血液等の体液等)を挙げることができるが、それらに限定されない。
本明細書において「相補的DNA」とは、対象となる核酸分子、例えば、標的となる細胞に由来するRNA試料等に含まれるRNAに対して相補鎖を形成するDNAをいう。
本明細書において「二本鎖相補的DNA」とは、互いに相補的なDNAであって、二本鎖を形成したものを言う。本発明では、例えば、標的となる細胞に由来するRNA試料等に含まれるRNAに対して相補鎖を形成する相補的DNAを鋳型として生成することができる。
本明細書において「共通アダプタープライマー配列」とは、本発明の第1のPCR増幅反応および第2のPCR増幅反応において、プライマーとして使用されるアダプター付加二本鎖相補的DNAにおいて、いずれの配列にも共通して付加される部分の配列を指す。
本明細書において「アダプター付加二本鎖相補的DNA」とは、本発明の1回目のPCRにおいて、プライマーとして使用されるDNAであって、試料中の種々の二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列が付加されたものをいう。第1のプライマー増幅反応において、鋳型として用いられる。
本明細書において「共通アダプタープライマー」とは、本発明の第1のPCR反応および第2のPCR増幅反応において、プライマーとして使用されるDNAであって、単一の共通の配列が各反応に用いられるものをいう。
本明細書において「第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマー」とは、本発明の第1のPCR増幅反応において使用されるプライマーであって、TCRまたはBCRのC領域に特異的な配列を含むプライマーをいう。
図18に、上段にTRACの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRACのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2、EX3からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)。下段にTRBCの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRBCのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2、EX3およびEX4からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)。そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
図19には、上段にTRGCの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRGCのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2およびEX3からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)。下段にTRDCの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なTRDCのエクソン領域配列である。エクソンEX1、EX2およびEX3からなり、全長にわたりプライマー設定が可能である。)そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
図20には、IGHMの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHMのエクソン領域配列である。エクソンCH1、CH2、CH3およびCH4からなる。全長にわたりプライマー設定が可能である。)。そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
図21には、IGHAの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHAのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、H、CH2、CH3およびCH−S、膜結合型はCH1、H、CH2、CH3、M1およびM2からなる。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である。)。そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
図22には、IGHGの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHGのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、H(H1、H2、H3、H4)、CH2、CH3およびCH−S、膜結合型はCH1、H(H1、H2、H3、H4)、CH2、CH3、M1およびM2からなる。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である。)。そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
図23には、IGHDの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHDのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、H1、H2、CH2、CH3およびCH−S、膜結合型はCH1、H1、H2、CH2、CH3、M1およびM2からなる。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である。)。そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
図24には、IGHEの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は人為的にスプライスされた機能的なIGHEのエクソン領域配列である。分泌型はエクソンCH1、エクソンCH2、エクソンCH3およびCH−S、膜結合型はCH1、エクソンCH2、エクソンCH3、M1およびM2からなる。いずれも全長にわたりプライマー設定が可能である。)。そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
図25には、上段にIGKCの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は機能的なIGKCのCL配列である。全長にわたりプライマー設定が可能である。)。下段にIGLCの可能なプライマー設定領域の例を示す(標的配列は機能的なIGLCのCL配列である。全長にわたりプライマー設定が可能である。)。そして、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはもっとも相補的DNAの5’末端側に設定することができ、いったん第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、その下流に設定することができる。さらに、いったん第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーが設定されると、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを設定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になる。理論的には、プライマーの長さだけ下流であればよいことが理解される。
具体的には、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造を有する:BCRについて、CM1(配列番号5)、CA1(配列番号8)、CG1(配列番号11)、CD1(配列番号14)、CE1(配列番号17)、TCRについてCA1(配列番号35)、CB1(配列番号37)等を挙げることができるが、それらに限定されない。このようなプライマー配列は具体的には以下のような範囲で設定することができるがこれらに限定されず、第1、第2、第3の範囲の設定は全範囲でできるが、相互に決定することができる。
TCRのα配列:配列番号1376(図18)の塩基番号213〜塩基番号235
TCRのβ配列:配列番号1377(図18)の塩基番号278〜塩基番号300
TCRのγ配列:配列番号1378(図19)の塩基番号184〜塩基番号201
TCRのδ配列:配列番号1379(図19)の塩基番号231〜塩基番号249
BCRのIgM重鎖配列:配列番号1380(図20)の塩基番号77〜塩基番号95
BCRのIgA重鎖配列:配列番号1381(図21)の塩基番号189〜塩基番号208
BCRのIgG重鎖配列:配列番号1382(図22)の塩基番号262〜塩基番号282
BCRのIgD重鎖配列:配列番号1383(図23)の塩基番号164〜塩基番号183
BCRのIgE重鎖配列:配列番号1384(図24)の塩基番号182〜塩基番号199
BCRのIgκ鎖定常領域配列:配列番号1385(図25)の塩基番号230〜塩基番号248
BCRのIgλ鎖配列:配列番号1386(図25)の塩基番号273〜塩基番号291。
本明細書において「特異的」とは、対象となる配列に結合するが、少なくとも対象となるTCRまたはBCRのプールにおいて、好ましくは存在するTCRまたはBCRの配列すべてにおいて、他の配列とは結合性が低い、好ましくは結合しないことをいう。特異的な配列は好ましくは対象となる配列に対して完全に相補的であることが有利であるが、必ずしも限定されない。
本明細書において「(目的とするC領域に)十分に特異的である」とは、遺伝子増幅反応を行うのに十分な特異性を有することをいう。好ましくは、対象となるC領域と同一の配列が有利であるが、必ずしもこれに限定されない。
本明細書において「第1のPCR増幅反応」とは、本発明の試料を調製するための方法において第1段階で行われるPCR増幅反応である。
本明細書において「他の遺伝子配列に相同性のない」とは、目的とする配列(例えば、TCRまたはBCRの目的とするC領域)以外の配列と遺伝子増幅反応を起こさない程度に相同性が低いことを言う。
本明細書において「下流に(サブタイプ間に)不一致塩基を含む」とは、プライマーとして設定する場合の配列の下流に、サブタイプ間で不一致塩基が含まれることをいう。このような配列を設定することにより、増幅後の増幅産物がサブタイプごとに異なる配列を有することになり、配列を決定することによってどのサブタイプ化を識別することができる。
本明細書において「第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマー」とは、本発明の第2のPCR増幅反応において使用されるプライマーであって、TCRまたはBCRのC領域に特異的な配列を含むプライマーをいう。第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される。このような配列としては、BCRについて、CM2(配列番号6)、CA2(配列番号9)、CG2(配列番号12)、CD2(配列番号15)、CE2(配列番号18)、TCRについてCA2(配列番号36)、CB2(配列番号38)を挙げることができるがこれらに限定されない。このようなプライマー配列は具体的には以下のような範囲で設定することができるがこれらに限定されず、第1、第2、第3の範囲の設定は全範囲でできるが、相互に決定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になり、理論的は、プライマーの長さだけ下流であればよい。
TCRのα配列:配列番号1376(図18)の塩基番号146〜塩基番号168 TCRのβ配列:配列番号1377(図18)の塩基番号205〜塩基番号227 TCRのγ配列:配列番号1378(図19)の塩基番号141〜塩基番号160 TCRのδ配列:配列番号1379(図19)の塩基番号135〜塩基番号155 BCRのIgM重鎖配列:配列番号1380(図20)の塩基番号43〜塩基番号62 BCRのIgA重鎖配列:配列番号1381(図21)の塩基番号141〜塩基番号161 BCRのIgG重鎖配列:配列番号1382(図22)の塩基番号163〜塩基番号183 BCRのIgD重鎖配列:配列番号1383(図23)の塩基番号125〜塩基番号142 BCRのIgE重鎖配列:配列番号1384(図24)の塩基番号155〜塩基番号173
BCRのIgκ鎖定常領域配列:配列番号1385(図25)の塩基番号103〜塩基番号120 BCRのIgλ鎖配列:配列番号1386(図25)の塩基番号85〜塩基番号100。
本明細書において「第2のPCR増幅反応」とは、本発明の解析のための試料生産において、第1のPCR反応の後その産物を鋳型としてなされるPCR増幅反応であって、ネスティド(Nested)形式でなされる反応をいう。本発明では、共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて行う。ここで、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列においてTCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される。
本明細書において「第3のPCR増幅反応」とは、本発明の解析のための試料生産において、第2のNested PCR反応の後その産物を鋳型としてなされるPCR増幅反応であって、その産物は、本発明の解析のための試料生産に使用されるものとなる。第3のPCR増幅反応は、第2のNested PCR反応の後その産物を鋳型として、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列および分子同定配列(MID Tag配列)を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いてなされる。アダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーにおいては、キー配列と呼ばれる核酸配列位置の確認のための配列を含んでいてもよい。具体的には、付加共通アダプタープライマーとしては、たとえば、Adaptor B(配列番号1375)−TAATACGACTCCGAATTCCCを用いることができ、アダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとしては、例えば、Adaptor A(配列番号39)−key(TCAG)−MID1−(配列番号40)AAAGGGTTGGGGCGGATGC(配列番号1387)(プライマー全体は配列番号7)、Adaptor A(配列番号39)−key(TCAG)−MID2(配列番号41)−CCGCTTTCGCTCCAGGTCAC(配列番号1388)(プライマー全体は配列番号10)、Adaptor A(配列番号39)−key(TCAG)−MID3(配列番号42)−TGAGTTCCACGACACCGTCAC(配列番号1389)(プライマー全体は配列番号13)、Adaptor A(配列番号39)−key(TCAG)−MID4(配列番号43)−CCCAGTTATCAAGCATGCC(配列番号1390)(全長の配列が配列番号16)、Adaptor A(配列番号39)−key(TCAG)−MID5(配列番号44)−CATTGGAGGGAATGTTTTTG(配列番号1391)(プライマー全体は配列番号19)などが使用される。
本明細書において「第1の追加アダプター核酸配列」とは、本発明の第3のPCR増幅反応において使用されるプライマーに付加される配列であって、共通アダプタープライマーの核酸配列に付加されて使用される配列である。第1の追加アダプター核酸配列と第2の追加アダプター核酸配列とは異なっていてもよく同じであってもよい。この配列の特性についていうと、この核酸配列としては、DNA捕捉ビーズへの結合およびemPCR反応(たとえば、Chee-Seng, Ku; En Yun, Loy; Yudi, Pawitan; and Kee-Seng, Chia. Next Generation Sequencing Technologies and Their Applications. In: Encyclopedia of Life Sciences (ELS).John Wiley & Sons, Ltd: Chichester. April 2010; Metzker ML. Sequencing technologies - the next generation. Nat Rev Genet. 2010Jan;11(1):31-46を参照。)に適切な配列であり、そのような特性を有する限りどのような配列を用いてもよい。具体的には、CCTATCCCCTGTGTGCCTTGGCAGTC(配列番号1375)、が使用されるがそれに限定
されない。
本明細書において「第2の追加アダプター核酸配列」とは、本発明の第3のPCR増幅反応において使用されるプライマーに付加される配列であって、必要に応じて分子同定配列(たとえば、(MID Tag配列))および/またはキー配列とともに用いられ、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加されることによって、アダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを構成する配列である。第2の追加アダプター核酸配列と第2の追加アダプター核酸配列とは異なっていてもよく同じであってもよい。この配列の特性についていうと、この核酸配列としては、emPCR反応に適切な配列であり、そのような特性を有する限りどのような配列を用いてもよい。具体的には、CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGAC(配列番号39)が使用されるがそれに限定されない。
本明細書において使用される「キー配列」とは、本発明の第3のPCR増幅反応において使用されるプライマーに付加される配列であって、必要に応じて分子同定配列(たとえば、(MID Tag配列))とともに用いられ、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加されることによって、アダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを構成する配列である。そのようなキー配列としては、核酸配列位置の確認が確認できる限りどのような配列でもよく、4塩基のキー配列(TCAG)のものが用いられるがそれらに限定されない。
本明細書において「分子同定(MID Tag)配列とは、増幅産物が同定できるように、ユニークさを付与するための配列である。したがって、目的とする配列とは異なることが好ましい。また、増幅に影響しない配列であることが好ましい。そのような配列としては、たとえば、配列番号1325〜1374のものが挙げられるがこれらに限定されない。同定配列(タグ配列)についての判定基準およびその代表例については以下のとおりである。すなわち、タグ配列の判定基準について説明すると、タグ配列は、複数のサンプルを混合して同時にシーケンスする際に、各サンプルを識別するために付加する塩基配列である。一つのサンプル由来のリードには、一つのタグ配列が対応付けられ、獲得されたリード配列がどのサンプルに由来するかを識別することができる。A,C,G,Tの4種の塩基の任意配列であり、理論的には10塩基で約100万、20塩基で約1兆種類の配列を作り出すことができる。塩基配列長は、好ましくは、2塩基以上40塩基以下であり、より好ましくは、6塩基以上10塩基以下である。同時に、連続する配列(AA,CC,GG,TT)を含まない配列を用いることが望ましい。本明細書で使用されうる代表的なタグは以下のとおりである:ACGAGTGCGT(配列番号1325)、ACGCTCGACA(配列番号1326)、AGACGCACTC(配列番号1327)、AGCACTGTAG(配列番号1328)、ATCAGACACG(配列番号1329)、ATATCGCGAG(配列番号1330)、CGTGTCTCTA(配列番号1331)、CTCGCGTGTC(配列番号1332)、TAGTATCAGC(配列番号1333)、TCTCTATGCG(配列番号1334)、TGATACGTCT(配列番号1335)、TACTGAGCTA(配列番号1336)、CATAGTAGTG(配列番号1337)、CGAGAGATAC(配列番号1338)、ATACGACGTA(配列番号1339)、TCACGTACTA(配列番号1340)、CGTCTAGTAC(配列番号1341)、TCTACGTAGC(配列番号1342)、TGTACTACTC(配列番号1343)、ACGACTACAG(配列番号1344)、CGTAGACTAG(配列番号1345)、TACGAGTATG(配列番号1346)、TACTCTCGTG(配列番号1347)、TAGAGACGAG(配列番号1348)、TCGTCGCTCG(配列番号1349)、ACATACGCGT(配列番号1350)、ACACGACGACT(配列番号1351)、ACACGTAGTAT(配列番号1352)、ACACTACTCGT(配列番号1353)、ACGACACGTAT(配列番号1354)、ACGAGTAGACT(配列番号1355)、ACGCGTCTAGT(配列番号1356)、ACGTACACACT(配列番号1357)、ACGTACTGTGT(配列番号1358)、ACGTAGATCGT(配列番号1359)、ACTACGTCTCT(配列番号1360)、ACTATACGAGT(配列番号1361)、ACTCGCGTCGT(配列番号1362)、AGTCGTGGTGT(配列番号1363)、ATACTAGGTGT(配列番号1364)、ACGAGTGGTGT(配列番号1365)、ATACGTGGCGT(配列番号1366)、AGTCTACGCGT(配列番号1367)、ACTAGAGGCGT(配列番号1368)、AGTGTGTGCGT(配列番号1369)、ACACAGTGCGT(配列番号1370)、ACGATCTGCGT(配列番号1371)、AGAGACGGAGT(配列番号1372)、ACTCGTAGAGT(配列番号1373)、ACGACGGGAGT(配列番号1374)が、これらに限定されない。
本明細書において「第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列」とは、TCRまたはBCRのC領域に特異的な配列であって、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的配列および第2のTCRまたはBCRのC領域特異的配列よりも下流に存在する配列である。第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーを構成するために使用される配列である。具体的には、BCRについて、CM3−GS中の特異的部分の配列(配列番号1387)、CA3−GS中の特異的部分の配列(配列番号1388)、CG3−GS中の特異的部分の配列(配列番号1389)、CD3−GS中の特異的部分の配列(配列番号1390)、CE3−GS中の特異的部分の配列(配列番号1391)、TCRについて表6にある、HuVaFやHuVbF内の特異的配列(配列番号40〜60)等を挙げるこことができる(配列番号1376(図18)の塩基番号51〜塩基番号73;配列番号1377(図18)の塩基番号69〜塩基番号91に該当する。)。より特定するとこのようなプライマー配列は具体的には以下のような範囲で設定することができるがこれらに限定されず、第1、第2、第3の範囲の設定は全範囲でできるが、相互に決定することができる。すなわち、第1の設定をすると第2はそれより下流になり、第3はさらに下流になり、理論的は、プライマーの長さだけ下流であればよい。
TCRのα配列:配列番号1376(図18)の塩基番号51〜塩基番号73
TCRのβ配列:配列番号1377(図18)の塩基番号69〜塩基番号91
TCRのγ配列:配列番号1378(図19)の塩基番号34〜塩基番号53
TCRのδ配列:配列番号1379(図19)の塩基番号61〜塩基番号78
BCRのIgM重鎖配列:配列番号1380(図20)の塩基番号7〜塩基番号25
BCRのIgA重鎖配列:配列番号1381(図21)の塩基番号115〜塩基番号134
BCRのIgG重鎖配列:配列番号1382(図22)の塩基番号109〜塩基番号129
BCRのIgD重鎖配列:配列番号1383(図23)の塩基番号78〜塩基番号96
BCRのIgE重鎖配列:配列番号1384(図24)の塩基番号45〜塩基番号64
BCRのIgκ鎖定常領域配列:配列番号1385(図25)の塩基番号75〜塩基番号92
BCRのIgλ鎖配列:配列番号1386(図25)の塩基番号52〜塩基番号69(この配列番号はCMにも使っている。)。
本明細書において「第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマー」とは、本発明の第3のPCR増幅反応において使用されるプライマーであって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される。また、さらにアダプター配列、キー配列および同定配列を含む。具体的には、CM3−GS(配列番号7)、CA3−GS(配列番号10)、CG3−GS(配列番号13)、CD3−GS(配列番号16)またはCE3−GS(配列番号19)を挙げることができるがそれらに限定されない。上述した、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列として設定しうる配列はいずれも用いることができる。
本明細書において「アイソタイプ」とは、IgM、IgA、IgG、IgEおよびIgD等において、同じタイプに属するが、相互に配列が異なるタイプを言う。アイソタイプは種々の遺伝子の略称や記号を用いて表示される。
本明細書において「サブタイプ」とは、BCRの場合IgAおよびIgGにおいて存在するタイプ内のタイプであって、IgGについては、IgG1、IgG2、IgG3もしくはIgG4、IgAについてはIgA1もしくはIgA2が存在する。TCRについても、β鎖およびγ鎖において存在することが知られており、それぞれTRBC1,TRBC2、あるいはTRGC1,TRGC2が存在する。
本明細書において「完全マッチ」とは、配列同士を比較したときに100%同一であることをいう。
本明細書において「同じアイソタイプのC領域アレル配列についてすべてに完全マッチ」とは、同じアイソタイプに属するC領域アレル配列について、アラインメントしたときに、そのすべての配列が一致するこという。同じアイソタイプでもC領域の配列がすべてが同一であるということはないため、同じアイソタイプのC領域アレル配列についてすべてに完全マッチする配列を使用すると、増幅産物の配列を決定した場合に即座にアイソタイプを決定するために有利である。
本明細書において「ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくい」とは、核酸分子の状態について、特に、共通アダプタープライマーについて、相補鎖等とでの対合のためダイマーを形成したり、あるいは分子内での相補鎖との対合のためにヘアピン構造等を形成しにくいような配列をいう。「とりにくい」とは、たとえば、ホモダイマーやヘアピンがその後の解析に実質的に影響しない程度は許容するものであって、たとえば、全体の10%以下、5%以下、1%以下、0.5%以下、0.1%以下、0.05%以下、0.01%以下程度の形成を許容することをいう。当該分野で公知の手法(SantaLucia, J. Proc Natl Acad Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998), Bommarito et al.,
Nucleic Acids Res,28(9):1929-1934.(2000), SantaLucia, J. Proc Natl Acad
Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998) , and von Ahsen et al., ClinChem,
47(11):1956-1961.(2001))を用いて、たとえば、実施例で使用したような市販のコン
ピュータプログラム等(CLC Main WorkbenchやPrimer3)でこのような配列を決定することができる。
本明細書において「ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造をとらない」とは、核酸分子の状態について、特に、共通アダプタープライマーについて、相補鎖等とでの対合のためダイマーを形成したり、あるいは分子内での相補鎖との対合のためにヘアピン構造等を形成しない配列をいう。このような配列は、当該分野で公知の手法(SantaLucia, J. Proc Natl Acad Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998), Bommarito et al., Nucleic Acids Res,28(9):1929-1934.(2000), SantaLucia, J. Proc Natl Acad Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998) , and von Ahsen et al., ClinChem, 47(11):1956-1961.(2001))を用いて、たとえば、実施例で使用したような市販のコンピュ
ータプログラム等(CLC Main WorkbenchやPrimer3)でこのような配列を決定することができる。
本明細書において「安定して2本鎖を形成できる」構造は、核酸分子について、特に、共通アダプタープライマーについて、鋳型等の他の核酸分子と2本鎖を形成したときに安定してその鎖が形成されることをいう。このような安定性は、主に、温度、pH、塩基組成からの計算される融解温度(Tm)、pHm、構造安定化エネルギー(−ΔG37℃)で評価
することができる。このような配列は、当該分野で公知の手法(Santa Lucia, J. Proc Natl Acad Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998), Bommarito et al., Nucleic Acids Res,28(9):1929-1934.(2000), Santa Lucia, J. Proc Natl Acad Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998), and von Ahsen et al., Clin Chem, 47(11):1956-1961.(2001))を用いて、たとえば、実施例で使用したような市販のコンピュ
ータプログラム等(CLC Main WorkbenchやPrimer3)でこのような配列を決定することができる。
本明細書において「相同性が高くない」とは、核酸分子、特に、共通アダプタープライマーについていい、たとえば、識別性を高めるため、データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くない等の特徴を有することをいう。解析を十分にするためには、相同性の高さはたとえば、80%以下、70%以下、60%以下、50%以下、40%以下、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下であることが好ましい。
本明細書において「同じ程度の融解温度(Tm)」とは、使用されるプライマーまたは配列のDNA融解温度(Tm)が実質的に同じであることをいう。PCR増幅反応を適切に行うために好ましい条件である。「同じ程度」とは、Tmが±15℃以内、±14℃以内、±13℃以内、±12℃以内、±11℃以内、±10℃以内、±9℃以内、±8℃以内、±7℃以内、±6℃以内、±5℃以内、±4℃以内、±3℃以内、±2℃以内、±1℃以内、±0.5℃以内であり得る。実施例においても、10.9℃の相違で本発明を実施することができていることから、同じ程度としては、これらの15℃以内程度で許容されることが理解される。Tmは、DNA分子の50%が変性して一本鎖となる温度であって、当該分野で公知の手法で特定することができる。Tmは、たとえば、以下のようにして求めることができる(a)18bより短いオリゴヌクレオチドの場合:Tm=(A+T)×2℃+(G+C)×4℃、(b)18b以上の長さのオリゴヌクレオチドの場合:Tm=81.5+16.6(log10[Na+])+0.41(%G+C)−(600/N)、(※A:オリゴヌクレオチド内のAの数、C:オリゴヌクレオチド内のCの数、G:オリゴヌクレオチド内のGの数、T:オリゴヌクレオチド内のTの数、%G+C:オリゴヌクレオチド内のG+Cの%、N:オリゴヌクレオチドの長さ(mer)、[Na+]:溶液中のNa+濃度(M))。
本明細書において「増幅に適切な塩基長」とは、使用されるプライマーまたは配列について、増幅反応に適切な長さをいう。このような長さとは、たとえば、実施例で使用したような市販のコンピュータプログラム等(CLC Main WorkbenchやPrimer3)で求めることができ、次のような文献を参酌できる:Santa Lucia, J. Proc Natl Acad Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998), Bommarito et al., Nucleic Acids Res,28(9):1929-1934.(2000), Santa Lucia, J. Proc Natl Acad Sci U S A,95(4):1460-1465. (1998) , and von Ahsen et al., Clin Chem,
47(11):1956-1961.(2001))。
本明細書において「ミスマッチ」とは、遺伝子配列をアラインメントしたときに、互いに同一ではない塩基が存在することをいう。
本明細書において「%GC(%グアニン・シトシン含量)」とは、ある核酸配列中のG(グアニン)、C(シトシン)の塩基全体(A(アデノシン)、T(チミン)またはU(ウラシル)をも含む)に対する割合を言う。この割合が高ければ、融解温度は高く、遺伝子密度や染色体のバンド構造とも関係する。
本明細書において「TCRまたはBCRのすべてのサブクラスに対応するセット」とは、対象となるTCRまたはBCRについて、公知となっているサブクラス(TCRについていえば、TRBC1,TRBC2、あるいはTRGC1,TRGC2等をいい、BCRについていえば、IgGについては、IgG1、IgG2、IgG3もしくはIgG4、IgAについてはIgA1もしくはIgA2等をいう)についてすべてに対して本明細書の記載にしたがって準備されたプライマーをいう。
本明細書において「タンパク質」、「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのアミノ酸のポリマーをいう。このポリマーは、直鎖であっても分岐していてもよく、環状であってもよい。アミノ酸は、天然のものであっても非天然のものであってもよく、改変されたアミノ酸であってもよい。この用語はまた、複数のポリペプチド鎖の複合体へとアセンブルされたものを包含し得る。この用語はまた、天然または人工的に改変されたアミノ酸ポリマーも包含する。そのような改変としては、例えば、ジスルフィド結合形成、グリコシル化、脂質化、アセチル化、リン酸化または任意の他の操作もしくは改変(例えば、標識成分との結合体化)が包含される。この定義にはまた、例えば、アミノ酸の1または2以上のアナログを含むポリペプチド(例えば、非天然アミノ酸などを含む)、ペプチド様化合物(例えば、ペプトイド)および当該分野において公知の他の改変が包含される。
本明細書において、「アミノ酸」は、本発明の目的を満たす限り、天然のものでも非天然のものでもよい。
本明細書において「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのヌクレオチドのポリマーをいう。この用語はまた、「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」を含む。「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」とは、ヌクレオチドの誘導体を含むか、またはヌクレオチド間の結合が通常とは異なるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをいい、互換的に使用される。そのようなオリゴヌクレオチドとして具体的には、例えば、2’−O−メチル−リボヌクレオチド、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がホスホロチオエート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がN3’−P5’ホスホロアミデート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリボースとリン酸ジエステル結合とがペプチド核酸結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5プロピニルウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5チアゾールウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがC−5プロピニルシトシンで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがフェノキサジン修飾シトシン(phenoxazine-modified cytosine)で置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、DNA中のリボースが2’−O−プロピルリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体およびオリゴヌクレオチド中のリボースが2’−メトキシエトキシリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体などが例示される。他にそうではないと示されなければ、特定の核酸配列はまた、明示的に示された配列と同様に、その保存的に改変された改変体(例えば、縮重コドン置換体)および相補配列を包含することが企図される。具体的には、縮重コドン置換体は、1またはそれ以上の選択された(または、すべての)コドンの3番目の位置が混合塩基および/またはデオキシイノシン残基で置換された配列を作成することにより達成され得る(Batzer et al., Nucleic Acid Res.19:5081(1991); Ohtsuka et al., J.Biol.Chem. 260: 2605-2608(1985); Rossolini et al., Mol.Cell.Probes 8:91-98(1994))。本明細書において「核酸」はまた、遺伝子、cDNA、
mRNA、オリゴヌクレオチド、およびポリヌクレオチドと互換可能に使用される。本明細書において「ヌクレオチド」は、天然のものでも非天然のものでもよい。
本明細書において「遺伝子」とは、遺伝形質を規定する因子をいう。通常染色体上に一定の順序に配列している。タンパク質の一次構造を規定する遺伝子を構造遺伝子といい、その発現を左右する遺伝子を調節遺伝子という。本明細書では、「遺伝子」は、「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」をさすことがある。「遺伝子産物」とは、遺伝子に基づいて産生された物質でありタンパク質、mRNAなどをさす。
本明細書において遺伝子の「相同性」とは、2以上の遺伝子配列の、互いに対する同一性の程度をいい、一般に「相同性」を有するとは、同一性または類似性の程度が高いことをいう。従って、ある2つの遺伝子の相同性が高いほど、それらの配列の同一性または類似性は高い。2種類の遺伝子が相同性を有するか否かは、配列の直接の比較、または核酸の場合ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーション法によって調べられ得る。2つの遺伝子配列を直接比較する場合、その遺伝子配列間でDNA配列が、代表的には少なくとも50%同一である場合、好ましくは少なくとも70%同一である場合、より好ましくは少なくとも80%、90%、95%、96%、97%、98%または99%同一である場合、それらの遺伝子は相同性を有する。従って本明細書において「相同体」または「相同遺伝子産物」は、本明細書にさらに記載する複合体のタンパク質構成要素と同じ生物学的機能を発揮する、別の種、好ましくは哺乳動物におけるタンパク質を意味する。
アミノ酸は、その一般に公知の3文字記号か、またはIUPAC−IUB Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨される1文字記号のいずれかにより、本明細書中で言及
され得る。ヌクレオチドも同様に、一般に認知された1文字コードにより言及され得る。本明細書では、アミノ酸配列および塩基配列の類似性、同一性および相同性の比較は、配列分析用ツールであるBLASTを用いてデフォルトパラメータを用いて算出される。同一性の検索は例えば、NCBIのBLAST 2.2.9(2004.5.12発行)を用いて行うことが
できる。本明細書における同一性の値は通常は上記BLASTを用い、デフォルトの条件でア
ラインした際の値をいう。ただし、パラメータの変更により、より高い値が出る場合は、最も高い値を同一性の値とする。複数の領域で同一性が評価される場合はそのうちの最も高い値を同一性の値とする。類似性は、同一性に加え、類似のアミノ酸についても計算に入れた数値である。
本明細書において「ストリンジェント(な)条件でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、当該分野で慣用される周知の条件をいう。本発明のポリヌクレオチド中から選択されたポリヌクレオチドをプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法などを用いることにより、そのようなポリヌクレオチドを得ることができる。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(saline−sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150m
M 塩化ナトリウム、15mM クエン酸ナトリウムである)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドを意味する。ハイブリダイゼーションは、Molecular Cloning 2nd ed.,Current Protocols in Molecular Biology,Supplement 1〜38、DNA Cloning 1:Core Techniques,A Prac1tical Approach,Second Edition, Oxford University Press(1995)などの実験書に記載されている方
法に準じて行うことができる。ここで、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする配列からは、好ましくは、A配列のみまたはT配列のみを含む配列が除外される。従って、本発明において使用されるポリペプチド(例えば、トランスサイレチンなど)には、本発明で特に記載されたポリペプチドをコードする核酸分子に対して、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸分子によってコードされるポリペプチドも包含される。これらの低ストリンジェンシー条件は、35%ホルムアミド、5xSSC、50mM Tris−HCl(pH7.5)、5mM EDTA、0.02% ポリビニルピロリドン(PVP)、0.02%BSA、100μg/ml変性サケ精子DNA、および10%(重量/体積)デキストラン硫酸を含む緩衝液中、40℃で18〜20時間ハイブリダイゼーションし、2xSSC、25mM Tris−HCl(pH7.4)、5mM EDTA、および0.1%SDSからな
る緩衝液中、55℃で1〜5時間洗浄し、そして2xSSC、25mM Tris−HCl(pH7.4)、5mM EDTA、および0.1%SDSからなる緩衝液中、60℃で1.5時間洗浄
することを含む。
本明細書において「精製された」物質または生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その生物学的因子に天然に随伴する因子の少なくとも一部が除去されたものをいう。従って、通常、精製された生物学的因子におけるその生物学的因子の純度は、その生物学的因子が通常存在する状態よりも高い(すなわち濃縮されている)。本明細書中で使用される用語「精製された」は、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。本発明で用いられる物質は、好ましくは「精製された」物質である。
本明細書において「対応する」アミノ酸または核酸とは、あるポリペプチド分子またはポリヌクレオチド分子において、比較の基準となるポリペプチドまたはポリヌクレオチドにおける所定のアミノ酸またはヌクレオチドと同様の作用を有するか、または有することが予測されるアミノ酸またはヌクレオチドをいい、特に酵素分子にあっては、活性部位中の同様の位置に存在し触媒活性に同様の寄与をするアミノ酸をいう。例えば、アンチセンス分子であれば、そのアンチセンス分子の特定の部分に対応するオルソログにおける同様の部分であり得る。対応するアミノ酸は、例えば、システイン化、グルタチオン化、S−S結合形成、酸化(例えば、メチオニン側鎖の酸化)、ホルミル化、アセチル化、リン酸化、糖鎖付加、ミリスチル化などがされる特定のアミノ酸であり得る。あるいは、対応するアミノ酸は、二量体化を担うアミノ酸であり得る。このような「対応する」アミノ酸または核酸は、一定範囲にわたる領域またはドメイン(例えば、V領域、D領域等)であってもよい。従って、そのような場合、本明細書において「対応する」領域またはドメインと称される。
本明細書において「フラグメント(断片)」とは、全長のポリペプチドまたはポリヌクレオチド(長さがn)に対して、1〜n−1までの配列長さを有するポリペプチドまたはポリヌクレオチドをいう。フラグメントの長さは、その目的に応じて、適宜変更することができ、例えば、その長さの下限としては、ポリペプチドの場合、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50およびそれ以上のアミノ酸が挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。また、ポリヌクレオチドの場合、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50、75、100およびそれ以上のヌクレオチドが挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。本明細書において、このようなフラグメントは、例えば、全長のものがマーカーとして機能する場合、そのフラグメント自体もまたマーカーとしての機能を有する限り、本発明の範囲内に入ることが理解される。
本発明に従って、用語「活性」は、本明細書において、最も広い意味での分子の機能を指す。活性は、限定を意図するものではないが、概して、分子の生物学的機能、生化学的機能、物理的機能、治療活性、診断活性または化学的機能を含む。活性は、例えば、酵素活性、他の分子と相互作用する能力、および他の分子の機能を活性化するか、促進するか、安定化するか、阻害するか、抑制するか、または不安定化する能力、安定性、特定の細胞内位置に局在する能力を含む。適用可能な場合、この用語はまた、最も広い意味でのタンパク質複合体の機能にも関する。
本明細書において遺伝子、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなどの「発現」とは、その遺伝子などがインビボで一定の作用を受けて、別の形態になることをいう。好ましくは、遺伝子、ポリヌクレオチドなどが、転写および翻訳されて、ポリペプチドの形態になることをいうが、転写されてmRNAが作製されることもまた発現の一態様であり得る。より好ましくは、そのようなポリペプチドの形態は、翻訳後プロセシングを受けたもの(本明細書にいう誘導体)であり得る。
本発明で用いられるIgG等の分子のアイソタイプ等の機能的等価物は、データベース等
を検索することによって、見出すことができる。本明細書において「検索」とは、電子的にまたは生物学的あるいは他の方法により、好ましくは電子的に、ある核酸塩基配列を利用して、特定の機能および/または性質を有する他の核酸塩基配列を見出すことをいう。電子的な検索としては、BLAST(Altschul et al., J.Mol.Biol.215:403-410(1990))、FASTA(Pearson & Lipman, Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 85:2444-2448(1988))、Smith
and Waterman法(Smith and Waterman, J.Mol.Biol.147:195-197(1981))、およびNeedleman and Wunsch法(Needleman and Wunsch, J.Mol.Biol.48: 443-453(1970))などが挙げられるがそれらに限定されない。BLASTが代表的に用いられている。生物学
的な検索としては、ストリンジェントハイブリダイゼーション、ゲノムDNAをナイロンメンブレン等に貼り付けたマクロアレイまたはガラス板に貼り付けたマイクロアレイ(マイクロアレイアッセイ)、PCRおよびin situハイブリダイゼーションなどが挙げられる
がそれらに限定されない。本明細書において、本発明において使用される遺伝子には、このような電子的検索、生物学的検索によって同定された対応遺伝子も含まれるべきであることが意図される。
本発明の機能的等価物としては、アミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸の挿入、置換もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加されたものを用いることができる。本明細書において、「アミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸の挿入、置換もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加」とは、部位特異的変異誘発法等の周知の技術的方法により、あるいは天然の変異により、天然に生じ得る程度の複数個の数のアミノ酸の置換等により改変がなされていることを意味する。分子の改変アミノ酸配列は、例えば1〜30個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜9個、さらに好ましくは1〜5個、特に好ましくは1〜2個のアミノ酸の挿入、置換、もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加がなされたものであることができる。改変アミノ酸配列は、好ましくは、そのアミノ酸配列が、CD98等の分子のアミノ酸配列において1または複数個(好ましくは1もしくは数個または1、2、3、もしくは4個)の保存的置換を有するアミノ酸配列であってもよい。ここで「保存的置換」とは、タンパク質の機能を実質的に改変しないように、1または複数個のアミノ酸残基を、別の化学的に類似したアミノ酸残基で置換えることを意味する。例えば、ある疎水性残基を別の疎水性残基によって置換する場合、ある極性残基を同じ電荷を有する別の極性残基によって置換する場合などが挙げられる。このような置換を行うことができる機能的に類似のアミノ酸は、アミノ酸毎に当該分野において公知である。具体例を挙げると、非極性(疎水性)アミノ酸としては、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、プロリン、トリプトファン、フェニルアラニン、メチオニンなどが挙げられる。極性(中性)アミノ酸としては、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、グルタミン、アスパラギン、システインなどが挙げられる。陽電荷をもつ(塩基性)アミノ酸としては、アルギニン、ヒスチジン、リジンなどが挙げられる。また、負電荷をもつ(酸性)アミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸などが挙げられる。
本明細書において「マーカー(物質、タンパク質または遺伝子(核酸))」とは、ある状態(例えば、正常細胞状態、形質転換状態、疾患状態、障害状態、あるいは増殖能、分化状態のレベル、有無等)にあるかまたはその危険性があるかどうかを追跡する示標となる物質をいう。このようなマーカーとしては、遺伝子(核酸=DNAレベル)、遺伝子産物(mRNA、タンパク質など)、代謝物質、酵素などを挙げることができる。本発明において、ある状態(例えば、分化障害などの疾患)についての検出、診断、予備的検出、予測または事前診断は、その状態に関連するマーカーに特異的な薬剤、剤、因子または手段、あるいはそれらを含む組成物、キットまたはシステム等を用いて実現することができる。本明細書において、「遺伝子産物」とは、遺伝子によってコードされるタンパク質またはmRNAをいう。
本明細書において「被験体」とは、本発明の診断または検出等の対象となる対象(例えば、ヒト等の生物または生物から取り出した器官あるいは細胞等)をいう。
本明細書において「試料」とは、被験体等から得られた任意の物質をいい、例えば、眼の細胞等が含まれる。当業者は本明細書の記載をもとに適宜好ましい試料を選択することができる。
本明細書において「薬剤」、「剤」または「因子」(いずれも英語ではagentに相当す
る)は、広義には、交換可能に使用され、意図する目的を達成することができる限りどのような物質または他の要素(例えば、光、放射能、熱、電気などのエネルギー)でもあってもよい。そのような物質としては、例えば、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド、核酸(例えば、cDNA、ゲノムDNAのようなDNA、mRNAのようなRNAを含む)、ポリサッカリド、オリゴサッカリド、脂質、有機低分子(例えば、ホルモン、リガンド、情報伝達物質、有機低分子、コンビナトリアルケミストリで合成された分子、医薬品として利用され得る低分子(例えば、低分子リガンドなど)など)、これらの複合分子が挙げられるがそれらに限定されない。ポリヌクレオチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリヌクレオチドの配列に対して一定の配列相同性を(例えば、70%以上の配列同一性)もって相補性を有するポリヌクレオチド、プロモーター領域に結合する転写因子のようなポリペプチドなどが挙げられるがそれらに限定されない。ポリペプチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリペプチドに対して特異的に指向された抗体またはその誘導体あるいはその類似物(例えば、単鎖抗体)、そのポリペプチドがレセプターまたはリガンドである場合の特異的なリガンドまたはレセプター、そのポリペプチドが酵素である場合、その基質などが挙げられるがそれらに限定されない。
本明細書において「検出剤」とは、広義には、目的の対象を検出することができるあらゆる薬剤をいう。
本明細書において「診断剤」とは、広義には、目的の状態(例えば、疾患など)を診断することができるあらゆる薬剤をいう。
本発明の検出剤は、検出可能とする部分(例えば、抗体等)に他の物質(例えば、標識等)を結合させた複合体または複合分子であってもよい。本明細書において使用される場合、「複合体」または「複合分子」とは、2以上の部分を含む任意の構成体を意味する。例えば、一方の部分がポリペプチドである場合は、他方の部分は、ポリペプチドであってもよく、それ以外の物質(例えば、糖、脂質、核酸、他の炭化水素等)であってもよい。本明細書において複合体を構成する2以上の部分は、共有結合で結合されていてもよくそれ以外の結合(例えば、水素結合、イオン結合、疎水性相互作用、ファンデルワールス力等)で結合されていてもよい。2以上の部分がポリペプチドの場合は、キメラポリペプチドとも称しうる。従って、本明細書において「複合体」は、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、脂質、糖、低分子などの分子が複数種連結してできた分子を含む。
本明細書において「相互作用」とは、2つの物質についていうとき、一方の物質と他方の物質との間で力(例えば、分子間力(ファンデルワールス力)、水素結合、疎水性相互作用など)を及ぼしあうこという。通常、相互作用をした2つの物質は、会合または結合している状態にある。
本明細書中で使用される用語「結合」は、2つの物質の間、あるいはそれらの組み合わせの間での、物理的相互作用または化学的相互作用を意味する。結合には、イオン結合、非イオン結合、水素結合、ファンデルワールス結合、疎水性相互作用などが含まれる。物理的相互作用(結合)は、直接的または間接的であり得、間接的なものは、別のタンパク質または化合物の効果を介するかまたは起因する。直接的な結合とは、別のタンパク質または化合物の効果を介してもまたはそれらに起因しても起こらず、他の実質的な化学中間体を伴わない、相互作用をいう。結合または相互作用を測定することによって、本発明のマーカーの発現の度合い等を測定することができる。
従って、本明細書においてポリヌクレオチドまたはポリペプチドなどの生物学的因子に対して「特異的に」相互作用する(または結合する)「因子」(または、薬剤、検出剤等)とは、そのポリヌクレオチドまたはそのポリペプチドなどの生物学的因子に対する親和性が、他の無関連の(特に、同一性が30%未満の)ポリヌクレオチドまたはポリペプチドに対する親和性よりも、代表的には同等またはより高いか、好ましくは有意に(例えば、統計学的に有意に)高いものを包含する。そのような親和性は、例えば、ハイブリダイゼーションアッセイ、結合アッセイなどによって測定することができる。
本明細書において第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に」相互作用する(または結合する)とは、第一の物質または因子が、第二の物質または因子に対して、第二の物質または因子以外の物質または因子(特に、第二の物質または因子を含む試料中に存在する他の物質または因子)に対するよりも高い親和性で相互作用する(または結合する)ことをいう。物質または因子について特異的な相互作用(または結合)としては、例えば、リガンド−レセプター反応、核酸におけるハイブリダイゼーション、タンパク質における抗原抗体反応、酵素−基質反応など、核酸およびタンパク質の両方が関係する場合、転写因子とその転写因子の結合部位との反応など、タンパク質−脂質相互作用、核酸−脂質相互作用などが挙げられるがそれらに限定されない。従って、物質または因子がともに核酸である場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に相互作用する」ことには、第一の物質または因子が、第二の物質または因子に対して少なくとも一部に相補性を有することが包含される。また例えば、物質または因子がともにタンパク質である場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に」相互作用する(または結合する)こととしては、例えば、抗原抗体反応による相互作用、レセプター−リガンド反応による相互作用、酵素−基質相互作用などが挙げられるがそれらに限定されない。2種類の物質または因子がタンパク質および核酸を含む場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に」相互作用する(または結合する)ことには、転写因子と、その転写因子が対象とする核酸分子の結合領域との間の相互作用(または結合)が包含される。
本明細書においてポリヌクレオチドまたはポリペプチド発現の「検出」または「定量」は、例えば、マーカー検出剤への結合または相互作用を含む、mRNAの測定および免疫学的測定方法を含む適切な方法を用いて達成され得るが、本発明では、PCR産物の量をも
って測定することができる。分子生物学的測定方法としては、例えば、ノーザンブロット法、ドットブロット法またはPCR法などが例示される。免疫学的測定方法としては、例えば、方法としては、マイクロタイタープレートを用いるELISA法、RIA法、蛍光抗体法、発光イムノアッセイ(LIA)、免疫沈降法(IP)、免疫拡散法(SRID)、免疫比濁法(TIA)、ウェスタンブロット法、免疫組織染色法などが例示される。また、定量方法としては、ELISA法またはRIA法などが例示される。アレイ(例えば、DNAアレイ、プロテインアレイ)を用いた遺伝子解析方法によっても行われ得る。DNAアレイについては、(秀潤社編、細胞工学別冊「DNAマイクロアレイと最新PCR法」)に広く概説されている。プロテインアレイについては、Nat Genet.2002 Dec;32 Suppl:526-32に詳述されている。遺伝子発現の分析法としては、上述に加えて、RT−PCR、RACE法、SSCP法、免疫沈降法、two−hybridシステム、in vitro翻訳などが挙げら
れるがそれらに限定されない。そのようなさらなる分析方法は、例えば、ゲノム解析実験法・中村祐輔ラボ・マニュアル、編集・中村祐輔羊土社(2002)などに記載されており、本明細書においてそれらの記載はすべて参考として援用される。
本明細書において「発現量」とは、目的の細胞、組織などにおいて、ポリペプチドまたはmRNA等が発現される量をいう。そのような発現量としては、本発明の抗体を用いてELISA法、RIA法、蛍光抗体法、ウェスタンブロット法、免疫組織染色法などの免疫学的測定方法を含む任意の適切な方法により評価される本発明ポリペプチドのタンパク質レベルでの発現量、またはノーザンブロット法、ドットブロット法、PCR法などの分子生物学的測定方法を含む任意の適切な方法により評価される本発明において使用されるポリペプチドのmRNAレベルでの発現量が挙げられる。「発現量の変化」とは、上記免疫学的測定方法または分子生物学的測定方法を含む任意の適切な方法により評価される本発明において使用されるポリペプチドのタンパク質レベルまたはmRNAレベルでの発現量が増加あるいは減少することを意味する。あるマーカーの発現量を測定することによって、マーカーに基づく種々の検出または診断を行うことができる。
本明細書において、活性、発現産物(例えば、タンパク質、転写物(RNAなど))の「減少」または「抑制」あるいはその類義語は、特定の活性、転写物またはタンパク質の量、質または効果における減少、または減少させる活性をいう。
本明細書において、活性、発現産物(例えば、タンパク質、転写物(RNAなど))の「増加」または「活性化」あるいはその類義語は、特定の活性、転写物またはタンパク質の量、質または効果における増加または増加させる活性をいう。
従って、本発明のマーカーの減少、抑制、増加または活性化等の調節能力を指標に、免疫系の活性を検出、スクリーニングすることができることが理解される。
本明細書において「手段」とは、ある目的(例えば、検出、診断、治療)を達成する任意の道具となり得るものをいい、特に、本明細書では、「選択的に認識(検出)する手段」とは、ある対象を他のものとは異なって認識(検出)することができる手段をいう。
本発明により、免疫系の状態の指標として有用である。従って、本発明によって、免疫系の状態の指標を識別し、疾患の状態を知るために用いることができる。
本明細書において「(核酸)プライマー」とは、高分子合成酵素反応において、合成される高分子化合物の反応の開始に必要な物質をいう。核酸分子の合成反応では、合成されるべき高分子化合物の一部の配列に相補的な核酸分子(例えば、DNAまたはRNAなど)が用いられ得る。本明細書においてプライマーはマーカー検出手段として使用され得る。
通常プライマーとして用いられる核酸分子としては、目的とする遺伝子(例えば、本発明のマーカー)の核酸配列と相補的な、少なくとも8の連続するヌクレオチド長の核酸配列を有するものが挙げられる。そのような核酸配列は、好ましくは、少なくとも9の連続するヌクレオチド長の、より好ましくは少なくとも10の連続するヌクレオチド長の、さらに好ましくは少なくとも11の連続するヌクレオチド長の、少なくとも12の連続するヌクレオチド長の、少なくとも13の連続するヌクレオチド長の、少なくとも14の連続するヌクレオチド長の、少なくとも15の連続するヌクレオチド長の、少なくとも16の連続するヌクレオチド長の、少なくとも17の連続するヌクレオチド長の、少なくとも18の連続するヌクレオチド長の、少なくとも19の連続するヌクレオチド長の、少なくとも20の連続するヌクレオチド長の、少なくとも25の連続するヌクレオチド長の、少なくとも30の連続するヌクレオチド長の、少なくとも40の連続するヌクレオチド長の、少なくとも50の連続するヌクレオチド長の、核酸配列であり得る。プローブとして使用される核酸配列には、上述の配列に対して、少なくとも70%相同な、より好ましくは、少なくとも80%相同な、さらに好ましくは、少なくとも90%相同な、少なくとも95%相同な核酸配列が含まれる。プライマーとして適切な配列は、合成(増幅)が意図される配列の性質によって変動し得るが、当業者は、意図される配列に応じて適宜プライマーを設計することができる。そのようなプライマーの設計は当該分野において周知であり、手動でおこなってもよくコンピュータプログラム(例えば、LASERGENE,PrimerSelect,DNAStar)を用いて行ってもよい。
本発明によるプライマーは、二種以上の該プライマーからなる、プライマーセットとしても使用することができる。
本発明によるプライマーおよびプライマーセットは、PCR法、RT−PCR法、リアルタイムPCR法、in situ PCR法、LAMP法等の核酸増幅法を利用して目的遺伝子を検出する公知の方法において、常法に従ってプライマーおよびプライマーセットとして利用することができる。
本発明によるプライマーセットはT細胞受容体の分子等の目的のタンパク質のヌクレオ
チド配列をPCR法等の核酸増幅法により増幅できるように選択することができる。核酸増幅法は周知であり、核酸増幅法におけるプライマーペアの選択は当業者に自明である。例えば、PCR法においては、二つのプライマー(プライマー対)の一方がT細胞受容体
の分子目的のタンパク質の二本鎖DNAのプラス鎖に対合し、他方のプライマーが二本鎖DNAのマイナス鎖に対合し、かつ一方のプライマーにより伸長された伸長鎖にもう一方のプライマーが対合するようにプライマーを選択できる。本発明のプライマーは、本明細書に開示したヌクレオチド配列に基づき、化学合成できる。プライマーの調製は周知であり、例えば、『Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed.』(Cold Spring Harbor Press(1989))、『Current Protocols in Molecular Biology』(John Wiley & Sons(1987−1997))に従って実施することができる。
本明細書において「プローブ」とは、インビトロおよび/またはインビボなどのスクリーニングなどの生物学的実験において用いられる、検索の手段となる物質をいい、例えば、特定の塩基配列を含む核酸分子または特定のアミノ酸配列を含むペプチド、特異的抗体またはそのフラグメントなどが挙げられるがそれに限定されない。本明細書においてプローブは、マーカー検出手段としてもちいられる。
通常プローブとして用いられる核酸分子としては、目的とする遺伝子の核酸配列と相同なまたは相補的な、少なくとも8の連続するヌクレオチド長の核酸配列を有するものが挙げられる。そのような核酸配列は、好ましくは、少なくとも9の連続するヌクレオチド長の、より好ましくは少なくとも10の連続するヌクレオチド長の、さらに好ましくは少なくとも11の連続するヌクレオチド長の、少なくとも12の連続するヌクレオチド長の、少なくとも13の連続するヌクレオチド長の、少なくとも14の連続するヌクレオチド長の、少なくとも15の連続するヌクレオチド長の、少なくとも20の連続するヌクレオチド長の、少なくとも25の連続するヌクレオチド長の、少なくとも30の連続するヌクレオチド長の、少なくとも40の連続するヌクレオチド長の、少なくとも50の連続するヌクレオチド長の、少なくとも核酸配列であり得る。プローブとして使用される核酸配列には、上述の配列に対して、少なくとも約70%相同な、より好ましくは、少なくとも約80%相同な、さらに好ましくは、少なくとも約90%相同な、少なくとも約95%相同な核酸配列が含まれる。
1つの実施形態において、本発明の検出剤は、標識されたものでありうる。あるいは、本発明の検出剤は、タグを結合させたものであってもよい。
本明細書において「標識」とは、目的となる分子または物質を他から識別するための存在(例えば、物質、エネルギー、電磁波など)をいう。そのような標識方法としては、RI(ラジオアイソトープ)法、蛍光法、ビオチン法、化学発光法等を挙げることができる。本発明のマーカーまたはそれを捕捉する因子または手段を複数、蛍光法によって標識する場合には、蛍光発光極大波長が互いに異なる蛍光物質によって標識を行う。蛍光発光極大波長の差は、10nm以上であることが好ましい。リガンドを標識する場合、機能に影響を与えないものならば何れも用いることができるが、蛍光物質としては、AlexaTMFluorが望ましい。AlexaTMFluorは、クマリン、ローダミン、フルオレセイン、シアニンなどを修飾して得られた水溶性の蛍光色素であり、広範囲の蛍光波長に対応したシリーズであり、他の該当波長の蛍光色素に比べ、非常に安定で、明るく、またpH感受性が低い。蛍光極大波長が10nm以上ある蛍光色素の組み合わせとしては、AlexaTM555とAlexaTM633の組み合わせ、AlexaTM488とAlexaTM555との組み合わせ等を挙げることができる。核酸を標識する場合は、その塩基部分と結合できるものであれば何れも用いることができるが、シアニン色素(例えば、CyDyeTMシリーズのCy3、Cy5等)、ローダミン6G試薬、N−アセトキシ−N2−アセチルアミノフルオレン(AAF)、AAIF(AAFのヨウ素誘導体)等を使
用することが好ましい。蛍光発光極大波長の差が10nm以上である蛍光物質としては、例えば、Cy5とローダミン6G試薬との組み合わせ、Cy3とフルオレセインとの組み合わせ、ローダミン6G試薬とフルオレセインとの組み合わせ等を挙げることができる。本発明では、このような標識を利用して、使用される検出手段に検出され得るように目的とする対象を改変することができる。そのような改変は、当該分野において公知であり、当業者は標識におよび目的とする対象に応じて適宜そのような方法を実施することができる。
本明細書において使用される場合、「タグ」とは、受容体−リガンドのような特異的認識機構により分子を選別するための物質、より具体的には、特定の物質を結合するための結合パートナーの役割を果たす物質(例えば、ビオチン−アビジン、ビオチン−ストレプトアビジンのような関係を有する)をいい、「標識」の範疇に含まれうる。よって、例えば、タグが結合した特定の物質は、タグ配列の結合パートナーを結合させた基材を接触させることで、この特定の物質を選別することができる。このようなタグまたは標識は、当該分野で周知である。代表的なタグ配列としては、mycタグ、Hisタグ、HA、Aviタグなどが挙げられるが、これらに限定されない。本発明のマーカーまたはマーカー検出剤にはこのようなタグを結合させてもよい。
ここで、「被験試料」とは、目的とする細胞またはそれに由来する物質であって遺伝子発現を可能にするものを含むと考えられる試料であればよい。
本明細書において「診断」とは、被験体における疾患、障害、状態などに関連する種々のパラメータを同定し、そのような疾患、障害、状態の現状または未来を判定することをいう。本発明の方法、装置、システムを用いることによって、体内の状態を調べることができ、そのような情報を用いて、被験体における疾患、障害、状態、投与すべき処置または予防のための処方物または方法などの種々のパラメータを選定することができる。本明細書において、狭義には、「診断」は、現状を診断することをいうが、広義には「早期診断」、「予測診断」、「事前診断」等を含む。本発明の診断方法は、原則として、身体から出たものを利用することができ、医師などの医療従事者の手を離れて実施することができることから、産業上有用である。本明細書において、医師などの医療従事者の手を離れて実施することができることを明確にするために、特に「予測診断、事前診断もしくは診断」を「支援」すると称することがある。
本発明の診断薬等の医薬等としての処方手順は、当該分野において公知であり、例えば、日本薬局方、米国薬局方、他の国の薬局方などに記載されている。従って、当業者は、本明細書の記載があれば、過度な実験を行うことなく、使用すべき量を決定することができる。
本明細書において「同じアイソタイプのC領域アレル配列についてすべてに完全マッチ」とは、同じアイソタイプに属するC領域アレル配列について、アラインメントしたときに、そのすべての配列が一致するこという。同じアイソタイプでもC領域の配列がすべて同一であるということはないため、同じアイソタイプのC領域アレル配列についてすべてに完全マッチする配列を使用すると、増幅産物の配列を決定した場合に即座にアイソタイプを決定するために有利である。
本明細書において「トリミング」とは、遺伝子解析において、不適切な部分の除去を行うこという。トリミングは、リード両端から低クオリティ領域、もしくは実験手順において付与された人工的核酸配列の部分配列、もしくはその両方を削除することで行われる。トリミングは、当該分野で公知のソフトウエアおよび文献(例えば、cutadapthttp://journal.embnet.org/index.php/embnetjournal/article/view/200/(EMBnet.journal,2011);fastq-mcfAronestyE., The Open BioinformaticsJournal(2013) 7,1-8(DOI:10.2174/1875036201307010001);およびfastx-toolkithttp://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/(2009))を参照しておこなうことができる。好ましくは、アダプタ配列が人工的核酸配列においていうと、トリミングは、リード両端から低クオリティ領域を削除し;リード両端からアダプタ配列と10bp以上マッチする領域を削除し;および残った長さが200bp以上(TCR)もしくは300bp以上(BCR)なら高クオリティとして解析に使用するステップによって達成される。
本明細書において「適切な長さ」とは、本発明の遺伝子解析において、アラインメント等の分析を行う際に、分析に適合するような長さをいう。そのような長さは、例えば、C領域上の配列決定開始位置から、V領域上のD領域寄りの100塩基を含む長さ以上とするようにして決定することができ、例えば、本発明では、TCRの場合、200ヌクレオチド長以上、好ましくは250ヌクレオチド長以上であってよく、BCRの場合、300ヌクレオチド長以上、好ましくは350ヌクレオチド長以上であってよいが、これらに限定されない。
本明細書において「入力配列セット」とは、本発明の遺伝子解析において、TCRもしくはBCRレパトアの解析の対象となる配列のセットをいう。
本明細書において「遺伝子領域」とはV領域、D領域、J領域およびC領域等の各領域をさす。このような遺伝子領域は、当該分野で公知であり、データベース等を参酌して適宜決定することができる。本明細書において遺伝子の「相同性」とは、2以上の遺伝子配列の、互いに対する同一性の程度をいい、一般に「相同性」を有するとは、同一性または類似性の程度が高いことをいう。従って、ある2つの遺伝子の相同性が高いほど、それらの配列の同一性または類似性は高い。2種類の遺伝子が相同性を有するか否かは、配列の直接の比較、または核酸の場合ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーション法によって調べられ得る。本明細書において「相同性検索」とは、相同性の検索をいう。好ましくは、コンピュータを用いてインシリコで行うことができる。
本明細書において「近似する」とは、相同性検索を行った際に、相同性の程度が高いことをいう。相同性検索を行うソフトウェア(BLAST、FASTA等)を行った際には通常相同性の高い順序で列挙されるため、順位の高いものを適宜選択することで近似することができる。
本明細書において「最も近しい」とは、相同性検索を行った際に、相同性の程度が最も高いことをいう。ソフトウェアで相同性検索を行った場合は1位で表示されるものを選択する。
本明細書において「参照アリル」とは、相同性検索を行った際に、参照データベースにおいてヒットする参照アリルをいう。
本明細書において「アラインメント」(英語では、alignmentまたはalign)とは、バイオインフォマティクスにおいて、DNAやRNA、タンパク質等の生体分子の一次構造の類似した領域を特定できるように並ぶように並べたもの、および並べることをいう。機能的、構造的、あるいは進化的な配列の関係性を知る手がかりを与えることができる。
本明細書において「アサイン」とは、ある配列(例えば、核酸配列、タンパク質配列等)に、特定の遺伝子名、機能、特徴領域(例えば、V領域、J領域など)等情報を割り当てることをいう。具体的には、ある配列に特定の情報を入力またはリンクさせる等により達成することができる。
本明細書において「CDR3」とは、3つめの相補性決定領域(complementarity−determining region: CDR)をいい、ここで、CDRとは、可変領域のうち、直接抗原と接触する領域は特に変化が大きく、この超可変領域のことをいう。軽鎖と重鎖の可変領域に、それぞれ3つのCDR(CDR1〜CDR3)と、3つのCDRを取り囲む4つのFR(FR1〜FR4)が存在する。CDR3領域は、V領域、D領域、J領域にまたがって存在するとされているため、可変領域の鍵を握るといわれており、分析対象として用いられる。
本明細書において「参照V領域上のCDR3先頭」とは、本発明が対象とするV領域中のCDR3の先頭に該当する配列をいう。
本明細書において「参照J上のCDR3末尾」とは、本発明が対象とするJ領域中のCDR3の末尾に該当する配列をいう。
本明細書において「ランダムな変異が全体的に散在することを許容する条件」とは、ランダム変異が、結果として散在することになる任意の条件をいい、例えば、BLAST/FASTA最適パラメータであれば、以下の条件でよく表現される:アラインメント全長にわたり最大33%の不一致を許容し、かつ、その中の任意の30bpについて、最大60%の一連でない不一致を許容する。本発明で用いられるIgG等の分子のアイソタイプ等の機能的等価物は、データベース等を検索することによって、見出すことができる。本明細書において「検索」とは、電子的にまたは生物学的あるいは他の方法により、好ましくは電子的に、ある核酸塩基配列を利用して、特定の機能および/または性質を有する他の核酸塩基配列を見出すことをいう。電子的な検索としては、BLAST(Altschul et al., J.Mol.Biol.215:403-410(1990))、FASTA(Pearson & Lipman, Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 85:2444-2448(1988))、Smith and Waterman法(Smith and Waterman,J.Mol.Biol.147:195-197(1981))、およびNeedleman and Wunsch法(Needleman and Wunsch,
J.Mol.Biol.48:443-453(1970))などが挙げられるがそれらに限定されない。BLASTが代表的に用いられている。生物学的な検索としては、ストリンジェントハイブリダイゼーション、ゲノムDNAをナイロンメンブレン等に貼り付けたマクロアレイまたはガラス板に貼り付けたマイクロアレイ(マイクロアレイアッセイ)、PCRおよびin situハイブリダイゼーションなどが挙げられるがそれらに限定されない。本明細書において、本発明において使用される遺伝子には、このような電子的検索、生物学的検索によって同定された対応遺伝子も含まれるべきであることが意図される。
(好ましい実施形態)
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。これらの実施形態について、当業者は適宜、任意の実施形態を組み合わせ得る。
(非バイアスでの試料増幅)
本発明は、次世代シークエンシング技術を使用して、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析を行うための試料の調整を行うことができる。これらのシークエンシング技術は、妥当なコストで、試料から100万またはそれ以上のリードを得ることができる。1/1,000,000またはそれよりも低い頻度で存在する遺伝子型でさえ、これらの技術を用いて特異的様式で、しかもバイアスのかかっていない様式で検出することができる。血液または骨髄等のDNA由来の試料から、遺伝子または転写物の特定部分の配列の異なる型をすべて増幅するた
めの非バイアス増幅方法が達成される。
1つの局面において、本発明は、データベースを用いた遺伝子配列解析により、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析を行うための試料を調製するための方法を提供する。この方法は、(1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する工程;(2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する工程;(3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する工程;(4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う工程であって、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;(5)(4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う工程であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;および(6)(5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列および分子同定(MID Tag)配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う工程であって、該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、該第1の追加アダプター核酸配列は、DNA捕捉ビーズへの結合およびemPCR反応に適切な配列であり、該第2の追加アダプター核酸配列は、emPCR反応に適切な配列であり、該分子同定(MID Tag)配列は、増幅産物が同定できるように、ユニークさを付与するための配列である、工程を包含する。
従来の方法では、真の意味での非バイアスは達成し得なかったが、本発明では、非バイアスの増幅を達成することができており、正確な分析を行うことができる。非バイアスについては、たとえば、SMART PCR法が使用されることがあるが、この方法は、精確な非バイアスを達成することができない。その理由は以下のとおりである。SMART PCR法はMoloney MurineLeukemia Virus(MMLV)由来の逆転写酵素が持つターミナルトランスフェラーゼ活性を利用した方法である。即ち、逆転写酵素が相補鎖DNA合成反応において鋳型とな
るmRNAの5′末端に到達した際に、新たに合成した相補的DNAの3′末端に主にC塩基を付加する副次反応を利用している。付加された塩基(CCC)に相補的な塩基配列(GGG)を3′末端に持つプライマー(TSオリゴ)を用いることで、逆転写反応時に鋳型を変更して二本鎖の合成が起こる。従って、TSオリゴの付加反応が連続して起こり、TSオリゴコンカテマーが形成される欠点が知られている(Villanyi Z, Mai, A, Szabad J. Repeated template switching: Obstacles in cDNA libraries and ways to avoid them. The open genomics journal, 2012, 5, 1-6)。また、TSオリゴの3′側配列に同一もしくは類似した配列を持つ遺伝子では、TSオリゴによりポリメラーゼの進行が阻害され、結果としてバイアスを生じる欠点も知られている(Tang DT, Plessy
C, Salimullah M, Suzuki AM, Calligaris R, Gustincich S, Carninci P.
Suppression of artifacts and barcode bias in high-throughput transcriptome analyses utilizing template switching. Nucleic Acids Res. 2013 Feb
1;41(3):e44)。実際に、マイクロアレイ解析を用いてSMART PCR法と標準的逆転写反
応あるいはインビトロ転写法の間では相関が低いことが報告されている(Puskas LG, Zvara A, Hackler L Jr, Van Hummelen P.RNA amplification results in reproducible microarray data with slight ratio bias. Biotechniques. 2002 Jun;32(6):1330-4, 1336, 1338, 1340.)。また、各検出法の繰り返し試験においても
、SMARTPCR法は他の2法より低い再現性を示すことが報告されている(PuskasLG, et al., Biotechniques. 2002 Jun;32(6):1330-4, 1336, 1338, 1340.)。
1つの実施形態では、BCRの可変領域のレパトアの定量解析を行う場合、前記C領域特異的プライマーは、IgM、IgA、IgG、IgEおよびIgDからなる群より選択される目的とするアイソタイプC領域に完全マッチの配列を含み、かつ他のC領域に相同性を持たない配列を有する。好ましくは、前記C領域特異的プライマーは、IgAまたはIgGについては、IgG1、IgG2、IgG3もしくはIgG4のいずれか、またはIgA1もしくはIgA2のいずれかであるサブタイプに完全マッチする配列である。別の実施形態では、TCRの可変領域のレパトアの定量解析を行う場合、前記C領域特異的プライマーは、α鎖、β鎖、γ鎖およびδ鎖からなる群より選択される目的とする鎖のC領域に完全マッチし、かつ他のC領域に相同性を持たない配列である。
別の実施形態では、前記C領域特異的プライマーは、前記データベース中の同じアイソタイプのC領域アレル配列についてすべてに完全マッチする配列部分を選択することが好ましい。このような完全マッチを選択することによって、精度の高い分析を行うことができる。
好ましい実施形態では、前記共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度のTmになるように設計される。このような共通アダプタープライマー配列の例は、TAATACGACTCCGAATTCCC(配列番号2)、GGGAATTCGG(P10EA;配列番号3)等をあげることができる。
好ましい実施形態では、前記共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造をとらないよう設計され、BCRまたはTCRを含む他の遺伝子に対して相同性がないものを選択される。このような共通アダプタープライマー配列の例は、P20EA、P10EA、等をあげることができる。
具体的な実施形態では、前記共通アダプタープライマーは、P20EAおよび/またはP10EAであり、その配列は、TAATACGACTCCGAATTCCC(P20EA;配列番号2)、GGGAATTCGG(P10EA;配列番号3)である。
好ましい実施形態では、前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、BCRのレパトア解析のためのものであり、IgM,IgG,IgA,IgD,またはIgEの各アイソタイプC領域に完全マッチする配列であって、該IgGおよびIgAの場合は、サブタイプについても完全マッチし、該データベースに含まれる他の配列に相同性を持たない配列であり、かつ、該プライマーの下流においてサブタイプ間に不一致塩基が含まれるように選択され、該共通アダプタープライマー配列は、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のターゲット配列以外の遺伝子配列と相同性がなく(あるいは、ターゲット配列以外のBCRまたはTCRを含む他の遺伝子に対して相同性がなく)、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度のTmになるように設計される。このような配列の例としては、たとえば、P20EA(TAATACGACTCCGAATTCCC(配列番号2))、P10EA(GGGAATTCGG(配列番号3))を挙げることができるがこれに限定されない。
好ましい実施形態では、前記第1、第2および第3のTCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、TCRのレパトア解析のためのものであり、各プライマーは1種のα鎖(TRAC)、2種のβ鎖(TRBC01, TRBC02)、2種のγ鎖(TRGC1, TRGC2)、1種のδ鎖(TRDC1)に対して完全マッチする配列であり、該データベースに含まれる他の配列に相同性を持たない配列であり、かつ、該プライマーの下流においてサブタイプ間に不一致塩基が含まれるように選択され、該共通アダプタープライマー配列は、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、かつ、該C領域特異的プライマーと同じ程度のTmになるように設計される。このような配列の例としては、たとえば、P20EA(TAATACGACTCCGAATTCCC(配列番号2))、P10EA(GGGAATTCGG(配列番号3))を挙げることができるがこれに限定されない。
好ましい実施形態では、前記第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはC領域5’末端側から約150塩基までの領域に設定され、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーおよび第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーはC領域5’末端側から約300塩基までの間に設定される。
好ましい実施形態では、前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、それぞれ独立して、BCRの定量解析を行うためのものであり、5種のアイソタイプ配列には別個に特異的プライマーを設定し、標的配列には完全マッチして、かつ他のアイソタイプには5塩基以上のミスマッチを確保するよう設計され、類似するIgGサブタイプ(IgG1,IgG2,IgG3,IgG4)あるいはIgAサブタイプ(IgA1,IgA2)に対しては、それぞれ1種のプライマーで対応できるようすべてのサブタイプに完全マッチするよう設計される。このような配列の例は、実施例で使用されているものを挙げることができ、以下のとおりである:CM1(配列番号5)、CA1(配列番号8)、CG1(配列番号11)、CD1(配列番号14)、CE1(配列番号17)、CM2(配列番号6)、CA2(配列番号9)、CG2(配列番号12)、CD2(配列番号15)、CE2(配列番号18)、CM3−GS(配列番号7)、CA3−GS(配列番号10)、CG3−GS(配列番号13)、CD3−GS(配列番号16)またはCE3−GS(配列番号19)を挙げることができるがそれらに限定されない。
好ましい実施形態では、プライマー設計におけるパラメータは、塩基配列長18―22塩基、融解温度54−66℃、%GC(%グアニン・シトシン含量)は40−65%に設定される。好ましくは、これらのパラメータに加え、塩基配列長18―22塩基、融解温度54−66℃、%GC(%グアニン・シトシン含量)は40−65%に設定し、自己アニーリングスコア26、自己末端アニーリングスコア10、二次構造スコア28に設定される(実施例で使用されるRoche製のシークエンサの場合)。塩基配列長等のこれらの好ましい値は、機種に応じて変動しうるが、当業者は機種に応じて適宜設定することができる。
好ましい実施形態では、前記第1、第2および第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列の決定方法の条件は以下を含む。1.複数のサブタイプ配列および/またはアレル配列を塩基配列解析ソフトに取り込み、アライメントすること;2.プライマーデザイン用のソフトウェアを用いて、C領域内にパラメータ条件を満たすプライマーを複数検索すること;3.1のアライメント配列の中で不一致塩基のない領域にあるプライマーを選択すること;4.3により決定されたプライマーの下流に各サブタイプおよび/またはアレル毎に不一致配列が複数あることを確認し、ない場合は、さらに上流にプライマーを検索し、必要に応じてさらにこれを反復すること。
好ましい実施形態では、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、スプライシングにより生じるC領域配列の第一コドンの第一塩基を基準として41−300塩基まで、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは該第一塩基を基準として21−300塩基まで、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは該第一塩基を基準として150塩基以内で、かつサブタイプおよび/またはアレルの不一致部位を含む位置で設定される。
好ましい実施形態では、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造を有する:CM1(配列番号5)、CA1(配列番号8)、CG1(配列番号11)、CD1(配列番号14)、CE1(配列番号17)、CA1(配列番号35)、CB1(配列番号37)等を挙げることができるがそれらに限定されない。
好ましい実施形態では、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造を有する:CM2(配列番号6)、CA2(配列番号9)、CG2(配列番号12)、CD2(配列番号15)、CE2(配列番号18)、CA2(配列番号35)、CB2(配列番号37)等を挙げることができるがそれらに限定されない。
好ましい実施形態では、第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、以下の構造を有する:CM3−GS(配列番号7)、CA3−GS(配列番号10)、CG3−GS(配列番号13)、CD3−GS(配列番号16)またはCE3−GS(配列番号19)を挙げることができるがそれらに限定されない。
好ましい実施形態では、前記TCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、いずれも、TCRまたはBCRのすべてのサブクラスに対応するセットで提供される。その具体的な配列は以下:CM1(配列番号5)、CA1(配列番号8)、CG1(配列番号11)、CD1(配列番号14)、CE1(配列番号17)、CM2(配列番号6)、CA2(配列番号9)、CG2(配列番号12)、CD2(配列番号15)、CE2(配列番号18)、CM3−GS(配列番号7)、CA3−GS(配列番号10)、CG3−GS(配列番号13)、CD3−GS(配列番号16)またはCE3−GS(配列番号19)、CA1(配列番号35)、CB1(配列番号37)、CA2(配列番号35)、CB2(配列番号37)等を含む。
(大規模解析)
別の局面において、本発明は、本発明の方法で製造された試料を用いて遺伝子解析を行う方法を提供する。
遺伝子解析としては、任意の解析手法を用いて行うことができ、たとえば、公知のIMGT (the international ImMunoGeneTics information system,http://www.imgt.org)データベースから入手されるV、D、J、C配列をリファレンス配列として各リード配列のV、D、J、C配列をアサインして、IMGTのHighV−Questを利用する手法、あるいは、同日付で出願し、本明細書においても解析システムの好ましい例として記載される出願人が開発した新たなソフトウェア(Repetoire Genesis)を使用することができる。
1つの好ましい実施形態では、前記遺伝子解析は、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析である。
個々の増幅分子を配列決定することで、異なる配列を識別することができ、したがって配列決定はクローン増殖における量的変化を検出するための感度を有する。概して、提供する本発明の1つの態様において、T細胞および/またはB細胞における組換えDNA配列のプロファイルを決定するための方法を提供する。本方法は、対象から試料を単離する工程、1ラウンドまたは複数ラウンドの核酸増幅、個々の核酸を空間的に単離する工程、および核酸を配列決定する工程を含む工程を含み得る。
1つの局面において、対象または個体における1つまたは複数のレパトアの相関関係を決定するための方法を提供する。別の局面において、疾患を有する対象に由来する任意の試料における1つまたは複数のレパトアの相関関係を予測することができるアルゴリズムを開発するための方法を提供する。別の局面において、対象に由来する任意の試料における1つまたは複数のレパトアの相関関係を予測することができるアルゴリズムを用いて、個体の1レパトアの相関関係または複数のレパトアの相関関係を発見するための方法を提供する。別の局面において、疾患活動性スコアを算出するアルゴリズムを作成するための方法を提供する。別の局面において、個体の疾患状態をモニターするための方法を提供する。
(解析システム)
本発明は、次世代シークエンシング技術を使用して、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析を行うためのバイオインフォマティクスを提供する。
1つの局面において、本発明は、TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法であって、以下のステップ:(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ(好ましくは、該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、参照V領域上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出するステップ);(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ(好ましくは、該CDR3の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ);(6)(5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップを包含する。
本発明の各ステップを図43のフローチャートを参照して、各システムや装置の具体的な動作を説明する。
図43は、本発明の遺伝子解析システムにおいて、TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法を示す処理フローを示すフローチャートである。また、図中の各 符号S1〜S6は、以下の説明中の各ステップ(1)〜ステップ(6)に対応するものである。
本発明の方法において(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップは、例えば、V領域について言えば、そのV領域の情報を含むデータベースを適宜選択し、これを提供することで達成されうる。
本発明の方法において、(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップは、必要な場合には適宜ソフトウェア等の機能を用いてトリミングを行い、また、必要な場合は、長さを適宜選択した上で、抽出した入力配列セットを提供することで達成する。入力配列は、例えば、公知の方法で増幅した増幅産物のセット、または本出願と同日に提出した出願で記載されるような非バイアス方法によってPCR増幅した増幅産物のセットでありうる。
本発明の方法において、(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップは、相同性検索を行うソフトウェアを適宜用いて、遺伝子領域(例えば、V領域等)ごとに、参照データベースとの相同性検索を入力配列セットに対して行い、その結果得られる近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録することによって行われる。図29および図30においては、「BLAST」もしくは「BLAST解析」のボックスと、その下のIMGTデータベース、それらが縦二重線でつながっているところまでが該当する。
本発明の方法において(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップは、配列アラインメントから、既知の情報などを元に、V領域および/またはJ領域を決定することによって達成することができる、このような抽出においては、好ましくは、該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、参照V領域上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出することで達成することができる。図29および図30においては、Vの下にある横矢印およびJの下にある横矢印を目印にして、Dno下にある横矢印にあるようにこの領域の両端を確定することが、CDR3配列の抽出に対応する。
本発明の方法において、5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップは、当該分野で公知の方法を用いてアミノ酸への翻訳を行い、そのアミノ酸配列について相同性検索等により、D領域に該当する配列を抜き出すことなどで達成することができる。好ましくは、該CDR3の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類することができる。
本発明の方法において、(6)(5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップは、上記までのステップで算出したV領域、D領域、J領域および/またはC領域の出現頻度を、例えば、リストで整理するなどにより算出することができる。これにより、TCRもしくはBCRレパトアを導出することができる。
以上のステップを図42も参照しながらさらに説明する。
S1(ステップ(1))において、参照データベースが提供される。これは、外部記憶装置1405に保存されたものであってもよいが、通常は、通信デバイス1411を通じて、公共で提供されるデータベースとして取得することができる。あるいは入力装置1409を用いて入力し、必要に応じてRAM1403または外部記憶装置1405に記録してもよい。ここでは、V領域などの目的とする領域を含むデータベースが提供される。
S2(ステップ(2))では、入力配列セットが提供される。ここでは、入力装置1409を用いるか通信デバイス1411を介して、例えばPCR増幅反応で増幅した増幅産物のセットから得られる配列情報のセットが入力される。ここでは、PCR増幅反応の増幅産物を受け取り、それを遺伝子配列解析する装置が接続されていてもよい。そのような接続はシステムバス1420を通じて行われるかまたは通信デバイス1411を通じて行われる。ここでは、必要に応じてトリミングおよび/または適切な長さのものの抽出を行うことができる。そのような処理は、CPU1401で行われる。トリミングおよび/または抽出をするためのプログラムはそれぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。
S3(ステップ(3))では、アラインメントがなされる。ここでは、該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行うが、この相同性検索は、通信デバイス1411等を介して得られた参照データベースに対して相同性検索プログラム処理を行う。この処理はCPU1401で行われる。また、その結果得られた結果を分析して近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを行う。この処理もまたCPU1401で行われる。これらを実行するためのプログラムは、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。
S4(ステップ(4))では、D情報の核酸配列を検出する。この処理もまたCPU1401で行われる。これらを実行するためのプログラムは、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。ここでは、該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインする。アサイン処理もまたCPU1401でなされる。また、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出することもまたCPU1401でなされる。アサインおよび抽出の処理のためのプログラムもまた、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。ここでは、好ましくは、配列アラインメントから、既知の情報などを元に、V領域および/またはJ領域を決定することによって達成することができる。結果は、RAM1403または外部記憶装置1405に保存することができる。このような抽出においては、好ましくは、該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、参照V領域上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出することで達成することができる。このような処理もまたCPU1401において行うことができる。そのためのプログラムもまた、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。
S5(ステップ(5)では、D領域を分類する。該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類する処理がなされるが、これもまたCPU1401でなされる。この処理のためのプログラムもまた、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。得られたアミノ酸配列について相同性検索等により、D領域に該当する配列を抜き出してもよい。このような処理もまた、CPU1401でなされる。この処理のためのプログラムもまた、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。好ましくは、該CDR3の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類することができる。この処理もまた、CPU1401でなされる。この処理のためのプログラムもまた、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。
S6(ステップ(6))では、上記分類に基づいてV領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する。この算出および導出のための処理もまた、CPU1401でなされる。この処理のためのプログラムもまた、それぞれ外部記憶装置または通信デバイスまたは入力装置を介して提供されうる。
1つの好ましい実施形態では、本発明において使用される遺伝子領域は、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の全部を含む。
1つの実施形態では、前記参照データベースは、各配列に一意のIDが割り振られたデータベースである。IDが一意に割り振られることによって、IDという簡単な指標を元に遺伝子の配列を分析することができる。
1つの実施形態では、前記入力配列セットは、非バイアス配列セットである。非バイアスの配列セットは、本明細書において記載されるような非バイアス方法によってPCR増幅することによって実施することができる。非バイアス方法の精度を求めない場合は、Smart法等の比較的低い程度の「擬似非バイアス法」を用いてもよい。したがって、本明細書において「非バイアス」というときは本発明の方法によって達成されるような精度を有する非バイアスをいい、そのレベルに達しない場合は「擬似非バイアス方法」という。本明細書において記載されるような非バイアス方法を特に、区別していう場合は「精確な非バイアス」ということもあるが、特に「精確な」との記載がない場合でも本明細書においては本明細書において記載される方法を用いて達成されるレベルであることが理解される。
別の実施形態では、前記配列セットはトリミングされたものである。トリミングを行うことによって、不要なあるいは不適切な核酸配列を除くことができ、分析の効率を上げることができる。
好ましい実施形態では、トリミングは、リード両端から低クオリティ領域を削除し;リード両端からアダプタ配列と10bp以上マッチする領域を削除し;および残った長さが200bp以上(TCR)もしくは300bp以上(BCR)なら高クオリティとして解析に使用するステップによって達成される。好ましくは、前記低クオリティは、QV値の7bp移動平均が30未満のものである。
好ましい実施形態では、前記近似する配列は、最も近しい配列である。具体的な実施形態では、前記近似する配列は、1.一致塩基数、2.カーネル長、3.スコア、4.アラインメント長の順位によって決定される。
別の実施形態では、前記相同性検索は、ランダムな変異が全体的に散在することを許容する条件で行われる。このような条件は、例えば、BLAST/FASTA最適パラメータであれば、以下の条件でよく表現される:アラインメント全長にわたり最大33%の不一致を許容し、かつ、その中の任意の30bpについて、最大60%の一連でない不一致を許容する1つの実施形態では、前記相同性検索は、デフォルト条件に比べて(1)ウィンドウサイズの短縮、(2)ミスマッチペナルティの低減、(3)ギャップペナルティの低減および(4)指標の優先順位のトップが一致塩基数の少なくとも1つの条件を含む。
別の実施形態では、前記相同性検索は、BLASTまたはFASTAにおいて以下の条件
V ミスマッチペナルティ=−1、最短アラインメント長=30、最短カーネル長=
15
D ワード長=7(BLASTの場合)またはK−tup=3(FASTAの場合)
、ミスマッチペナルティ=−1、ギャップペナルティ=0、最短アラインメント長=11、最短カーネル長=8
J ミスマッチペナルティ=−1、最短ヒット長=18、最短カーネル長=10
C 最短ヒット長=30、最短カーネル長=15で実施される。この条件は、例えば
、より短い(〜200bp)配列を用いて一部の領域だけでも分類する状況(「好ましい例」から外れる状況)であれば使用することができ、イルミナ製シーケンサを利用する状況でも使用することができる。この場合は、相同性検索にbwaもしくはbowtieを用いる可能性が考えられる。
特定の実施形態では、前記D領域の分類は、前記アミノ酸配列の出現頻度によってなされる。
さらなる実施形態では、前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在する場合は、前記CDR3の核酸配列との相同性検索結果とアミノ酸配列翻訳結果の組合せを分類結果とする。
別の実施形態では、前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在しない場合、前記アミノ酸配列の出現頻度のみによって分類がなされる。
具体的な実施形態では、前記出現頻度は、遺伝子名単位および/またはアリル単位でなされる。
別の実施形態では、前記ステップ(4)は該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、参照V領域上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出するステップを包含する。
更なる実施形態では、前記ステップ(5)は、該CDR3の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップを包含する。
1つの局面では、本発明はTCRもしくはBCRレパトアを解析するシステムであって、該システムは:(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供する手段:(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供する手段;(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録する手段;(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出する手段;(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類する手段;(6)(5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する手段;を包含する、システムを提供する。
別の局面では、本発明は、TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、該方法は以下のステップ:(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;(6)(5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;を包含する、プログラムを提供する。
さらに別の局面では、本発明は、TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを格納する記録媒体であって、該方法は以下のステップ:(1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:(2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;(3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;(4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;(5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;(6)(5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;を包含する、記録媒体を提供する。
(システム構成)
次に、図42の機能ブロック図を参照して、本発明のシステム1の構成を説明する。なお、本図においては、単一のシステムで実現した場合を示している。
本発明の遺伝子分析システム1は、コンピュータシステムに内蔵されたCPU1401にシステムバス1420を介してRAM1403、ROMやHDD、磁気ディスク、USBメモリ等のフラッシュメモリなどの外部記憶装置1405及び入出力インターフェース(I/F)1425が接続されて構成される。入出力I/F1425には、キーボードやマウスなどの入力装置1409、ディスプレイなどの出力装置1407、及びモデムなどの通信デバイス1411がそれぞれ接続されている。外部記憶装置1405は、情報データベース格納部1430とプログラム格納部1440とを備えている。何れも、外部記憶装置1405内に確保された一定の記憶領域である。
このようなハードウェア構成において、入力装置1409を介して各種の指令(コマンド)が入力されることで、又は通信I/Fや通信デバイス1411等を介してコマンドを受信することで、この記憶装置1405にインストールされたソフトウェアプログラムがCPU1401によってRAM1403上に呼び出されて展開され実行されることで、OS(オペレーションシステム)と協働してこの発明の機能を奏するようになっている。
データベース格納部1430には、参照データベースや入力配列セットあるいは生成した分類データやTCRもしくはBCRレパトアのデータ等、もしくは通信デバイス1411等を介して取得した情報が随時書き込まれ、更新される。各入力配列セット中の各々の配列、参照データベースの各遺伝子情報ID等の情報を各マスタテーブルで管理することにより、蓄積対象となるサンプルに帰属する情報を、各マスタテーブルにおいて定義されたIDにより管理することが可能となる。
データベース格納部1430には、入力配列セットエントリー情報として、試料提供者ID、試料情報、核酸分析結果、既知の個体・生理情報、及びTCRもしくはBCRレパトア分析結果が試料IDに関連付けて格納される。ここで、TCRもしくはBCRレパトア分析結果は、核酸分析結果を本発明の処理によって処理して得られる情報である。
また、プログラム格納部1440に格納されるコンピュータプログラムは、コンピュータを、上記した処理システム、例えば、トリミング、抽出、アラインメント、アサイン、分類、翻訳等を行う処理を実施するシステムとして構成するものである。これらの各機能は、それぞれが独立したコンピュータプログラムやそのモジュール、ルーチンなどであり、上記CPU1401によって実行されることでコンピュータを各システムや装置として構成させるものである。なお、以下においては、それぞれのシステムにおける各機能が協働してそれぞれのシステムを構成しているものとする。
(レパトアの解析システム・解析方法)
1つの局面において、本発明は、データベースを用いて被験体のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)を定量的に解析する方法を提供する。この方法は、(1)該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供する工程;(2)該核酸試料に含まれる該核酸配列を決定する工程;および(3)決定された該核酸配列にもとづいて、各遺伝子の出現頻度またはその組み合わせを算出し、該被験体のTCRもしくはBCRレパトアを導出する工程を包含する。この方法および本明細書で説明される1つまたは複数の更なる特徴を含む方法を、本明細書において「本発明のレパトア解析法」とも呼ぶ。そして本発明のレパトア解析法を実現するシステムを「本発明のレパトア解析システム」ともいう。
本発明の方法における(1)該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供する工程は、核酸配列を決定するのに適切な試料となっている限り、どのような試料であってもよい。そのような手法として、本発明の上記の好ましい増幅方法のほか、Reverse transcriptase−PCR、リアルタイムPCR、デジタルPCR,エマルジ
ョンPCR、amplified fragment length polymorphism (AFLP)PCR、アレル特異的PCR、アッセンブルPCR,非対称PCR,コロニーPCR,ヘリカーゼ依存性増幅、ホットスタートPCR、インバースPCR、in situ PCR nested PCR、Touchdown PCR、loop−mediated isothermal PCR (LAMP),Nucleid acid sequence based amplification (NASBA)、Ligase Chain Reaction,Branch DNA Amplification、Rolling Circle Amplification、Circle to circle Amplification、SPIA amplification、Trget Amplification by Capture
and Ligation (TACL)、5’−Rapid amplification of cDNA end (5’−RACE)、3’−Rapid amplification of cDNA end (3’−RACE)、Switching
Mechanism at 5’−endof the RNA Transcript(SMART)を用いることもできる。
本発明の方法における(2)該核酸試料に含まれる該核酸配列を決定する工程は、核酸配列を決定することができる限り、どのような方法を用いてもよい。通常は、大量の配列決定を要するため、自動化された大規模配列決定方法を用いることが好ましい。そのような配列決定方法としては、Roche 454シーケンサを用いた配列決定(GS FLX+、GS Junior)、イオントレントシーケンサ(Ion PGMTM Sequencer)の手法を用いた配列決定、イルミナ社の手法(GenomeAnalyzer IIx,Hiseq,Miseq)を用いた配列決定がある。その他のシーケンス法としては、HeliscopeTM Sequencer、Helicos True Single Molecule Sequencing (tSMA)(Harris.T.D.et.al Science 2008,320−160−109),SoliDTM Sequencing(Life Technologies, Inc.),Single Molecule Real Time (SMRTTM)PacBioシステム(Pacific Biosciences, CA),Nanopore
Sequencing (Oxford Nanopore Technologies,UK),LaserGenTM(LaserGen,Inc.CA)(文献:LitoshVAet al., Nucleic Acids Res. 2011 Mar;39(6):e39)、Lightspeed GenomicsTM(Lightspeed Genomics、CA)、GnuBIO(GnuBIO Inc.、MA)、Polonator sequencing (M.Danaher/Dover,Azco Biotec. Inc., CA),Mebious Biosystem’s single molecule sequencing(Mebious Biosystems Limited),Millikan
sequencing(Caerus Molecular Diagnostics, Inc)、Intelligent Bio−Systems, Inc.(文献:HutterD,etalNucleosides Nucleotides Nucleic Acid 2010;29(11):879-95.),Hybridization−Assisted Nanopore Sequencing
(Nabsys Inc., RI),Nanopore sequencing (Noblegen Biosciences, Inc.),Nanopore sequencing (Electronic Bioscciences,CA),Thermosequencing(GENIUSTM technology)(Genapsys、Inc.,CA),CAERUS MOLECULAR DIAGNOTICS,INC,CA,Individual Molecule Placement Rapid Nanotransfer (IMPRNT)(Halcyon Molecular,Inc),Monochromatic aberration−corrected dual−beam low energy electron microscopy (Electron Optica, Inc.,CA),ZS Genesis DNA Sequencing(ZS Genetyics,Inc)等を挙げることができる。Roche454シーケンスは、3´末端と5´末端に特異的に結合する2種類のアダプターを結合させた1本鎖DNAを作成する。その1本鎖DNAはアダプターを介してビーズに結合し、油中水滴エマルジョンの中に包み込むことにより、ビーズとDNAフラグメントを持つマイクロリアクターを形成する。その後、油中水滴エマルション内でエマルションPCRを行って目的遺伝子を増幅する。このビーズをピコタイタープレートへアプライし、シーケンスを行う。DNAポリメラーゼによりdNTPがDNAに取りこまれるときに発するピロリン酸を基質として、sulfrylaseによりATPを生成する(Pyrosequencing)。このATPとLuciferinを基質としてLuciferaseが蛍光を発し、CCDカメラで検出することで塩基配列を決定する。イオントレント社の手法は、Roche社と同様の方法でエマルジョンPCRを行った後、ビーズをマイクロチップに移し、マイクロチップ上でシーケンス反応を行う。検出は、ポリメラーゼによってDNAが伸長する際に放出される水素イオン濃度を半導体チップ上で検出して、塩基配列に変換する。イルミナ社のシーケンスは、ブリッジPCR法とSequencing−by−synthesisという手法により、フローセル上で目的DNAを増幅させ、合成しながらシーケンシングを行う方法である。ブリッジPCR法は、両末端に異なるアダプター配列を付加した1本鎖DNAを作成する。フローセル
上には予め5′末端側のアダプター配列が固定されており、伸長反応を行うことによりフローセルに固定する。同様に近接する位置に3′末端側のアダプターが固定され、合成されたDNAの3′末端と結合して、いわゆるブリッジを形成した状態で2本鎖DNAを合成する。その後、ブリッジ結合→伸長→変性を繰り返すことにより、多数の1本鎖DNA断片が局所的に増幅し、集積したクラスターが形成される。この1本鎖DNAを鋳型として、シーケンシングを行う。Sequencing−by−synthesisは、シーケンスプライマーを添加後、DNAポリメレースによって3′末端ブロック蛍光dNTPによる1塩基合成反応を行う。レーザー光により塩基に結合している蛍光物質を励起させ
て、蛍光顕微鏡により発光を写真として記録する。次に、蛍光物質とブロックを外して次の伸長反応を行い、蛍光を検出するというステップを進めていくことで塩基配列を決定する。好ましくは、複数の配列を単一の配列決定で行うことが有利である。より長い配列長を一度に配列決定できることも有利である。
本発明における(3)決定された該核酸配列にもとづいて、各遺伝子の出現頻度またはその組み合わせを算出し、該被験体のTCRもしくはBCRレパトアを導出する工程は、遺伝子の出現頻度およびその組み合わせを算出することができ、TCRレパトアおよび/またはBCRレパトアを導出することができるかぎり、どのような技術であっても用いることができる。たとえば、上述の解析方法の好ましい例のほか、IMGTが提供する分析ツールHighV−Questが利用できる。他の手法ではアライメント機能あるいはマッピング機能を実装したソフトウェアであるAbMapper, ALLPATHS, Arachne, BACCardl, Bfast, BLAT, Bowtie, BWA−MEM, BWA−SW, BWA, CCRa VAT & QuTie, CLC workstation, CNV−seq, Elvira, ERNE−map (rNA), GSMapper, Glimmer, gnumap, Goseq , ICAtools, LOCAS, MapSplice, Maq, MEME, Mosaik, NGSView, Novoalign, OSLay, Partek, Perm, Projector, Qpalma, RazerS, SHARCGS, SHRiMP2, SNP−o−matic, Splicemap, SSAHA2, Stampy, Tablet, TMAP, Tophat, Velveでも行うことができる。
1つの実施形態において、前記核酸試料は、複数種類のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含み、前記(2)の配列を決定する工程では、単一の配列決定により前記核酸配列が決定される。本発明の方法は、単一の配列決定を行うことにより、複数種類の配列決定を行うことにより生じ得るバイアスを低減または消滅させることができる。したがって、特に低頻度でしか生じないTCRまたはBCRのリードを正確に検出するのに有用である。
別の実施形態において、前記単一の配列決定は、前記核酸試料から配列決定用の試料への増幅において、プライマーとして使用する配列は少なくとも一方がC領域をコードする核酸配列またはその相補鎖と同一配列を有することを特徴とする。C領域をコードする核酸配列またはその相補鎖と同一配列を有するプライマーを用いることにより、どのようなTCRまたはBCRにおいても同様の増幅を行うことができ、非バイアスを達成することができる。
別の実施形態において、前記単一の配列決定は、共通アダプタープライマーを用いて行われることを特徴とする。好ましい実施形態では、共通アダプタープライマーは、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、および/または、該C領域特異的プライマーと同じ程度の融解温度(T)になるように設計される。さらに好ましくは、共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造をとらないよう設計され、BCRまたはTCRを含む他の遺伝子に対して相同性がないものを選択される。具体的な実施形態では、共通アダプタープライマーは、P20EA(配列番号2)および/またはP10EA(配列番号3)である。
1つの実施形態では、前記非バイアス的な増幅はV領域特異的な増幅ではないことを含む。V特異的なプライマーを用いたマルチプレックス等の工夫をして非バイアス的な増幅を行う場合に比べて、バイアスがさらに減少または消失させることができる。
1つの実施形態において、本発明が対象とするレパトアはBCRの可変領域のレパトアであり、前記核酸配列はBCRの核酸配列である。BCRは、変異が入りやすく、特にV領域に変異が多発するとされており、V領域特異的な増幅を用いた手法では、BCRレペトアの正確な分析は困難である。
1つの局面において、本発明は、本発明のレパトア解析方法に基づいて導出されたTCRもしくはBCRレパトアに基づいて前記被験者の疾患、障害または状態を分析する方法を提供する。
本発明の疾患、障害または状態の分析方法において、本発明のレパトア解析方法に基づいて導出されたTCRもしくはBCRレパトアに基づいて前記被験者の疾患、障害または状態を分析する手法としては、疾患、障害、状態などの臨床情報と導出されたリードの種類、リード数、リード頻度、V領域、J領域、C領域、CDR3配列などから成るリードデータを連結し、EXCEL等のスプレッドシートを使ってデータベース化することからはじまる。まず、導出した個々のリード配列について、1.NKTやMAITなどの既知の機能を有するTCRを検索する。2.既存の公共データベース内を検索し、抗原特異性などの機能が知られるTCRあるいはBCRと照合する。3.構築したデータベース内あるいは既存の公共データベース内で検索し、共通する試料の由来、特性あるいは機能から疾患、障害または状態と関連付ける。次に、試料中のリード配列について、1.特定のリードの頻度が増加するか(クローナリティーの増加)を明らかにする。2.疾患の発症や障害の状態に応じて特定のV鎖あるいはJ鎖使用頻度が増加あるいは減少するかどうかを調べる。3.疾患の発症や障害の状態に応じて特定のV鎖におけるCDR3配列長が増加あるいは減少するかどうかを調べる。4.疾患の発症や障害の状態に応じて変化するCDR3領域の組成や配列を調べる。5.疾患の発症や障害の状態に応じて出現または消失するリードを検索する。6.疾患の発症や障害の状態に応じて増加あるいは減少するリードを検索する。7.疾患の発症や障害の状態に応じて出現あるいは増加・減少するリードを他の試料中に検索し、疾患、障害または状態と関連付ける。8.サンプル数、リード種類、リード数などのデータを使って、ESTIMATESあるいはR(vegan)などの統計解析ソフトウェアを用いて多様性指数あるいは類似性指数を算出する。9.多様性指数あるいは類似性指数の変化と疾患の発症や障害の状態に関連付けることができる。
1つの実施形態では、本発明の分析方法において、前記被験者の疾患、障害または状態は、血液腫瘍、大腸がん、免疫状態、関節リウマチ、成人T細胞白血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、特発性血小板減少性紫斑病などを挙げることができるがそれらに限定されない。
別の実施形態では、本発明は、本発明の方法で決定された被験者の疾患、障害または状態と、前記TCRもしくはBCRレパトアとを定量的に関連付ける工程、および該定量的な関連から、適切な処置または予防のための手段を選択する工程を含む、該被験者の疾患、障害または状態を処置または予防するための方法を提供する。
1つの実施形態において、本発明の処置または予防するための方法において対象とされる被験者の疾患、障害または状態は、血液腫瘍、大腸がん、免疫状態、関節リウマチ、成人T細胞白血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、特発性血小板減少性紫斑病などを挙げることができるがそれらに限定されない。
別の局面では、本発明は、データベースを用いて被験体のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)を定量的に解析するためのシステム(解析システム)を提供する。このシステムは、(1)該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供するためのキット;(2)該核酸試料に含まれる該核酸配列を決定するための装置;および(3)決定された該核酸配列にもとづいて、各遺伝子の出現頻度またはその組み合わせを算出し、該被験体のTCRもしくはBCRレパトアを導出するための装置を備える。このようなシステムおよび本明細書で説明される1つまたは複数の更なる特徴を含むシステムを「本発明のレパトア解析システム」という。本発明のレパトア解析システムは、「本発明のレパトア解析法」を実現する。
別の実施形態では、前記核酸試料は、複数種類のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含み、前記(2)の装置は単一の配列決定により前記核酸配列を決定することができるように構成される。
別の実施形態では、前記単一の配列決定は、前記核酸試料から配列決定用の試料への増幅において、プライマーとして使用する配列は少なくとも一方がC領域と同一配列を有することを特徴とする。本発明のシステムは、単一の配列決定を行うことにより、複数種類の配列決定を行うことにより生じ得るバイアスを低減または消滅させることができる。したがって、本発明のシステムは、特に低頻度でしか生じないTCRまたはBCRのリードを正確に検出するのに有用である。
別の実施形態において、前記単一の配列決定は、前記核酸試料から配列決定用の試料への増幅において、プライマーとして使用する配列は少なくとも一方がC領域をコードする核酸配列またはその相補鎖と同一配列を有することを特徴とする。このようなプライマーは、この装置に備え付けられていてもよいし、キットに含まれていてもよく、別途提供されてもよい。C領域をコードする核酸配列またはその相補鎖と同一配列を有するプライマーを用いることにより、どのようなTCRまたはBCRにおいても同様の増幅を行うことができ、非バイアスを達成することができる。
別の実施形態において、前記単一の配列決定は、共通アダプタープライマーを用いて行われることを特徴とする。このような共通アダプタープライマーは、この装置に備え付けられていてもよいし、キットに含まれていてもよく、別途提供されてもよい。好ましい実施形態では、共通アダプタープライマーは、増幅に適切な塩基長であり、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造が取りにくく、安定して2本鎖を形成できるように設計され、該データベース内のすべてのTCR遺伝子配列と相同性が高くなく、および/または、該C領域特異的プライマーと同じ程度の融解温度(Tm)になるように設計される。さらに好ましくは、共通アダプタープライマーは、ホモダイマーおよび分子内ヘアピン構造をとらないよう設計され、BCRまたはTCRを含む他の遺伝子に対して相同性がないものを選択される。具体的な実施形態では、共通アダプタープライマーは、P20EA(配列番号2)および/またはP10EA(配列番号3)である。
1つの実施形態では、本発明のキットが提供する核酸試料に含まれる核酸配列は、前記非バイアス的な増幅になされるところ、その増幅は、V領域特異的な増幅ではない。V領域特異的なプライマーを用いたマルチプレックス等の工夫をして非バイアス的な増幅を行う場合に比べて、バイアスをさらに減少または消失させることができる。
1つの実施形態において、本発明のシステムの分析の対象となるレパトアはBCRの可変領域のレパトアであり、前記核酸配列はBCRの核酸配列である。BCRは、変異が入りやすく、特にV領域に変異が多発するとされており、V領域特異的な増幅を用いた手法では、BCRレペトアの正確な分析は困難である。本発明のシステムを用いることによって、BCRレペトアも正確に分析することが可能になった。
別の局面においては、本発明は、本発明の解析システムと、該システムに基づいて導出されたTCRもしくはBCRレパトアに基づいて前記被験者の疾患、障害または状態を分析する手段とを備える、被験者の疾患、障害または状態を分析するシステム(分析システム)を提供する。本発明の分析システムの該システムに基づいて導出されたTCRもしくはBCRレパトアに基づいて前記被験者の疾患、障害または状態を分析する手段は、疾患、障害、状態などの臨床情報と導出されたリードの種類、リード数、リード頻度、V領域、J領域、C領域、CDR3配列などから成るリードデータを連結し、EXCEL等のスプレッドシートを使ってデータベース化することからはじまる。まず、導出した個々のリード配列について、1.NKTやMAITなどの既知の機能を有するTCRを検索する。2.既存の公共データベース内を検索し、抗原特異性などの機能が知られるTCRあるいはBCRと照合する。3.構築したデータベース内あるいは既存の公共データベース内で検索し、共通する試料の由来、特性あるいは機能から疾患、障害または状態と関連付ける。次に、試料中のリード配列について、1.特定のリードの頻度が増加するか(クローナリティーの増加)を明らかにする。2.疾患の発症や障害の状態に応じて特定のV鎖あるいはJ鎖使用頻度が増加あるいは減少するかどうかを調べる。3.疾患の発症や障害の状態に応じて特定のV鎖におけるCDR3配列長が増加あるいは減少するかどうかを調べる。4.疾患の発症や障害の状態に応じて変化するCDR3領域の組成や配列を調べる。5.疾患の発症や障害の状態に応じて出現または消失するリードを検索する。6.疾患の発症や障害の状態に応じて増加あるいは減少するリードを検索する。7.疾患の発症や障害の状態に応じて出現あるいは増加・減少するリードを他の試料中に検索し、疾患、障害または状態と関連付ける。8.サンプル数、リード種類、リード数などのデータを使って、ESTIMATESあるいはR(vegan)などの統計解析ソフトウェアを用いて多様性指数あるいは類似性指数を算出する。9.多様性指数あるいは類似性指数の変化と疾患の発症や障害の状態に関連付けることができる。
1つの実施形態では、本発明の分析システムが分析することがでいる前記被験者の疾患、障害または状態として、血液腫瘍、大腸がん、免疫状態、関節リウマチ、成人T細胞白
血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、特発性血小板減少性紫斑病などを挙げることがで
きるがそれらに限定されない。
別の局面において、本発明は、本発明の解析システムで決定された被験者の疾患、障害または状態と、前記TCRもしくはBCRレパトアとを定量的に関連付ける手段、および該定量的な関連から、適切な処置または予防のための手段を選択する手段とを備える、該被験者の疾患、障害または状態を処置または予防するためのシステム(処置システムまたは予防システム)を提供する。
本発明のシステムにおける被験者の疾患、障害または状態と、前記TCRもしくはBCRレパトアとを定量的に関連付ける手段は、以下のような構成により実現することができる。すなわち、本発明の解析システムによって導出されたレパトアの情報を読み取り、これを、被験者の疾患、障害または状態に関する情報を読み取り、これらを関連付けることで実現することができる。導出されたリード集計データは、既存のリファレンス配列に対する照合作業からV領域、J領域、C領域がアサインされ、CDR3配列が決定されている。V領域、J領域、CDR3配列をもとに一致するリードを集計し、ユニークリード(他に同じ配列をもたないリード)別に、試料中に検出されたリード数および全リード数に占める割合(頻度)が算出される。この情報(リード配列、リード数、リード頻度、V領域、J領域、C領域、CDR3配列)と被験者の臨床情報(病歴、疾患名、病型、進行度、重症度、HLA型、免疫状態など)を連結し、EXCEL等のスプレッドシートあるいはデータベース化機能をもつソフトウェアを使ってデータベース化を行う。試料中のリード配列は、リード数や頻度でソートし、ランキング処理を行う。また、各V領域別あるいはJ領域別にリード数を集計し、V領域使用頻度あるいはJ領域使用頻度を算出する。これらの情報に基づいて、1.特定のリードの頻度が増加するか(クローナリティーの増加)を明らかにする。2.疾患の発症や障害の状態に応じて特定のV鎖あるいはJ鎖使用頻度が増加あるいは減少するかどうかを調べる。3.疾患の発症や障害の状態に応じて特定のV鎖におけるCDR3配列長が増加あるいは減少するかどうかを調べる。4.疾患の発症や障害の状態に応じて変化するCDR3領域の組成や配列を調べる。5.疾患の発症や障害の状態に応じて出現または消失するリードを検索する。6.疾患の発症や障害の状態に応じて増加あるいは減少するリードを検索する。7.疾患の発症や障害の状態に応じて出現あるいは増加・減少するリードを他の試料中に検索し、疾患、障害または状態と関連付ける。8.サンプル数、リード種類、リード数などのデータを使って、ESTIMATESあるいはR(vegan)などの統計解析ソフトウェアを用いて多様性指数あるいは類似性指数を算出する。9.多様性指数あるいは類似性指数の変化と疾患の発症や障害の状態に関連付けることができる。定量的な関連から、適切な処置または予防のための手段を選択する手段は、以下のような構成をとることができる。すなわち、定量性を示すデータと、処置、治療または予防に関するこれまでの情報または現在入手できる情報とを関連付け、その後の経過が改善するものの選択を実現することでこの選択手段の選択を実現することができる。
1つの実施形態において、前記被験者の疾患、障害または状態は、血液腫瘍、大腸がん、免疫状態、関節リウマチ、成人T細胞白血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、特発性血小板減少性紫斑病などを挙げることができるがそれらに限定されない。
(有用な細胞、ペプチド等) 1つの局面において、本発明は、TRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)もしくはこれをコードする核酸を含むTCRα、および/またはTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)もしくはこれをコードする核酸を含むTCRβを発現する、T細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)に関するモノクローナルなT細胞を提供する。
この特定のT細胞は、実施例等で示されているように、種々の有用性を有する。例えば、TCRαにおいてTRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)もしくはこれをコードする核酸、および/またはTCRβにおいてTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)もしくはこれをコードする核酸は、T細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)の診断指標として使用することができることが示されている。このようなペプチドおよびこれをコードする核酸は、当該分野において公知の任意の手法を用いて検出することができる。本明細書において「検出剤」とは、広義には、目的の対象(例えば、ペプチド、核酸、細胞等)を検出することができるあらゆる薬剤をいう。例えば、そのような方法としては、本明細書においてポリヌクレオチドまたはポリペプチド発現の「検出」または「定量」は、例えば、マーカー検出剤への結合または相互作用を含む、mRNAの測定および免疫学的測定方法を含む適切な方法を用いて達成され得る。分子生物学的測定方法としては、例えば、ノーザンブロット法、ドットブロット法またはPCR法などが例示される。免疫学的測定方法としては、例えば、方法としては、マイクロタイタープレートを用いるELISA法、RIA法、蛍光抗体法、発光イムノアッセイ(LIA)、免疫沈降法(IP)、免疫拡散法(SRID)、免疫比濁法(TIA)、ウェスタンブロット法、免疫組織染色法などが例示される。また、定量方法としては、ELISA法またはRIA法などが例示される。アレイ(例えば、DNAアレイ、プロテインアレイ)を用いた遺伝子解析方法によっても行われ得る。DNAアレイについては、(秀潤社編、細胞工学別冊「DNAマイクロアレイと最新PCR法」)に広く概説されている。プロテインアレイについては、Nat Genet.2002 Dec;32 Suppl:526-32に詳述されている。遺伝子発現の分析法としては、上述に加えて、RT−PCR、RACE法、SSCP法、免疫沈降法、two−hybridシステム、in vitro翻訳などが挙げられるがそれらに限定されない。そのようなさらなる分析方法は、例え
ば、ゲノム解析実験法・中村祐輔ラボ・マニュアル、編集・中村祐輔羊土社(2002)などに記載されており、本明細書においてそれらの記載はすべて参考として援用される。本明細書において「発現量」とは、目的の細胞、組織などにおいて、ポリペプチドまたはmRNA等が発現される量をいう。そのような発現量としては、本発明の抗体を用いてELISA法、RIA法、蛍光抗体法、ウェスタンブロット法、免疫組織染色法などの免疫学的測定方法を含む任意の適切な方法により評価される本発明ポリペプチドのタンパク質レベルでの発現量、またはノーザンブロット法、ドットブロット法、PCR法などの分子生物学的測定方法を含む任意の適切な方法により評価される本発明において使用されるポリペプチドのmRNAレベルでの発現量が挙げられる。「発現量の変化」とは、上記免疫学的測定方法または分子生物学的測定方法を含む任意の適切な方法により評価される本発明において使用されるポリペプチドのタンパク質レベルまたはmRNAレベルでの発現量が増加あるいは減少することを意味する。あるマーカーの発現量を測定することによって、マーカーに基づく種々の検出または診断を行うことができる。
本発明はまた、TCRαにおけるTRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)またはこれをコードする核酸の検出剤、および/またはTCRβにおけるTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)またはこれをコードする核酸の検出剤を含む、T細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)の診断薬を提供する。
本明細書において、活性、発現産物(例えば、タンパク質、転写物(RNAなど))の「減少」または「抑制」あるいはその類義語は、特定の活性、転写物またはタンパク質の量、質または効果における減少、または減少させる活性をいう。
本明細書において、活性、発現産物(例えば、タンパク質、転写物(RNAなど))の「増加」または「活性化」あるいはその類義語は、特定の活性、転写物またはタンパク質の量、質または効果における増加または増加させる活性をいう。
従って、本発明のマーカーの減少、抑制、増加または活性化等の調節能力を指標に、種々の活性を有する薬剤を検出、スクリーニングすることができることが理解される。
本明細書において「薬剤」、「剤」または「因子」(いずれも英語ではagentに相当す
る)は、広義には、交換可能に使用され、意図する目的を達成することができる限りどのような物質または他の要素(例えば、光、放射能、熱、電気などのエネルギー)でもあってもよい。そのような物質としては、例えば、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド、核酸(例えば、cDNA、ゲノムDNAのようなDNA、mRNAのようなRNAを含む)、ポリサッカリド、オリゴサッカリド、脂質、有機低分子(例えば、ホルモン、リガンド、情報伝達物質、有機低分子、コンビナトリアルケミストリで合成された分子、医薬品として利用され得る低分子(例えば、低分子リガンドなど)など)、これらの複合分子が挙げられるがそれらに限定されない。ポリヌクレオチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリヌクレオチドの配列に対して一定の配列相同性を(例えば、70%以上の配列同一性)もって相補性を有するポリヌクレオチド、プロモーター領域に結合する転写因子のようなポリペプチドなどが挙げられるがそれらに限定されない。ポリペプチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリペプチドに対して特異的に指向された抗体またはその誘導体あるいはその類似物(例えば、単鎖抗体)、そのポリペプチドがレセプターまたはリガンドである場合の特異的なリガンドまたはレセプター、そのポリペプチドが酵素である場合、その基質などが挙げられるがそれらに限定されない。
本明細書において「検出剤」とは、広義には、目的の対象(例えば、正常細胞(例えば、正常角膜内皮細胞)または形質転換細胞(例えば、形質転換角膜内皮細胞))を検出することができるあらゆる薬剤をいう。
本明細書において「診断剤」とは、広義には、目的の状態(例えば、疾患など)を診断することができるあらゆる薬剤をいう。
本発明の検出剤は、検出可能とする部分(例えば、抗体等)に他の物質(例えば、標識等)を結合させた複合体または複合分子であってもよい。本明細書において使用される場合、「複合体」または「複合分子」とは、2以上の部分を含む任意の構成体を意味する。例えば、一方の部分がポリペプチドである場合は、他方の部分は、ポリペプチドであってもよく、それ以外の物質(例えば、糖、脂質、核酸、他の炭化水素等)であってもよい。本明細書において複合体を構成する2以上の部分は、共有結合で結合されていてもよくそれ以外の結合(例えば、水素結合、イオン結合、疎水性相互作用、ファンデルワールス力等)で結合されていてもよい。2以上の部分がポリペプチドの場合は、キメラポリペプチドとも称しうる。従って、本明細書において「複合体」は、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、脂質、糖、低分子などの分子が複数種連結してできた分子を含む。
本明細書において「相互作用」とは、2つの物質についていうとき、一方の物質と他方の物質との間で力(例えば、分子間力(ファンデルワールス力)、水素結合、疎水性相互作用など)を及ぼしあうこという。通常、相互作用をした2つの物質は、会合または結合している状態にある。
本明細書中で使用される用語「結合」は、2つの物質の間、あるいはそれらの組み合わせの間での、物理的相互作用または化学的相互作用を意味する。結合には、イオン結合、非イオン結合、水素結合、ファンデルワールス結合、疎水性相互作用などが含まれる。物理的相互作用(結合)は、直接的または間接的であり得、間接的なものは、別のタンパク質または化合物の効果を介するかまたは起因する。直接的な結合とは、別のタンパク質または化合物の効果を介してもまたはそれらに起因しても起こらず、他の実質的な化学中間体を伴わない、相互作用をいう。結合または相互作用を測定することによって、本発明のマーカーの発現の度合い等を測定することができる。
従って、本明細書においてポリヌクレオチドまたはポリペプチドなどの生物学的因子に対して「特異的に」相互作用する(または結合する)「因子」(または、薬剤、検出剤等)とは、そのポリヌクレオチドまたはそのポリペプチドなどの生物学的因子に対する親和性が、他の無関連の(特に、同一性が30%未満の)ポリヌクレオチドまたはポリペプチドに対する親和性よりも、代表的には同等またはより高いか、好ましくは有意に(例えば、統計学的に有意に)高いものを包含する。そのような親和性は、例えば、ハイブリダイゼーションアッセイ、結合アッセイなどによって測定することができる。
本明細書において第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に」相互作用する(または結合する)とは、第一の物質または因子が、第二の物質または因子に対して、第二の物質または因子以外の物質または因子(特に、第二の物質または因子を含む試料中に存在する他の物質または因子)に対するよりも高い親和性で相互作用する(または結合する)ことをいう。物質または因子について特異的な相互作用(または結合)としては、例えば、リガンド−レセプター反応、核酸におけるハイブリダイゼーション、タンパク質における抗原抗体反応、酵素−基質反応など、核酸およびタンパク質の両方が関係する場合、転写因子とその転写因子の結合部位との反応など、タンパク質−脂質相互作用、核酸−脂質相互作用などが挙げられるがそれらに限定されない。従って、物質または因子がともに核酸である場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に相互作用する」ことには、第一の物質または因子が、第二の物質または因子に対して少なくとも一部に相補性を有することが包含される。また例えば、物質または因子がともにタンパク質である場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に」相互作用する(または結合する)こととしては、例えば、抗原抗体反応による相互作用、レセプター−リガンド反応による相互作用、酵素−基質相互作用などが挙げられるがそれらに限定されない。2種類の物質または因子がタンパク質および核酸を含む場合、第一の物質または因子が第二の物質または因子に「特異的に」相互作用する(または結合する)ことには、転写因子と、その転写因子が対象とする核酸分子の結合領域との間の相互作用(または結合)が包含される。
本明細書において「抗体」は、広義にはポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、多重特異性抗体、キメラ抗体、および抗イディオタイプ抗体、ならびにそれらのフラグメント、例えばFvフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab’)およびFabフラグメント、ならびにその他の組換えにより生産された結合体または機能的等価物(例えば、キメラ抗体、ヒト化抗体、多機能抗体、二重特異性またはオリゴ特異性(oligospecific)抗体、単鎖抗体、scFV、ダイアボディー、sc(Fv)(single chain (Fv)2)、scFv−Fc)を含む。さらにこのような抗体を、酵素、例えばアルカリホス
ファターゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ、αガラクトシダーゼなど、に共有結合させまたは組換えにより融合させてよい。本発明で用いられる各種リードに対する抗体は、それぞれ、特定の各種リードに結合すればよく、その由来、種類、形状などは問われない。具体的には、非ヒト動物の抗体(例えば、マウス抗体、ラット抗体、ラクダ抗体)、ヒト抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体などの公知の抗体が使用できる。本発明においては、モノクローナル、あるいはポリクローナルを抗体として利用することができるが好ましくはモノクローナル抗体である。抗体の特定のリードへの結合は特異的な結合であることが好ましい。
本明細書において「抗原」(antigen)とは、抗体分子によって特異的に結合され得る
任意の基質をいう。本明細書において「免疫原」(immunogen)とは、抗原特異的免疫応
答を生じるリンパ球活性化を開始し得る抗原をいう。本明細書において「エピトープ」または「抗原決定基」とは、抗体またはリンパ球レセプターが結合する抗原分子中の部位をいう。エピトープを決定する方法は、当該分野において周知であり、そのようなエピトープは、核酸またはアミノ酸の一次配列が提供されると、当業者はそのような周知慣用技術を用いて決定することができる。
本明細書において「手段」とは、ある目的(例えば、検出、診断、治療)を達成する任意の道具となり得るものをいう。
本明細書において使用される抗体は、擬陽性が減じられるかぎり、どのような特異性の抗体を用いても良いことが理解される。従って、本発明において用いられる抗体は、ポリクローナル抗体であってもよく、モノクローナル抗体であってもよい。
本発明の検出剤または診断剤あるいはその他医薬は、プローブおよびプライマーの形態を採ることができる。本発明のプローブおよびプライマーは、特定のリードと特異的にハイブリダイズすることができる。本明細書に記載されるように、特定のリードの発現は例えば、大腸がんであるかどうかの指標であり、また、疾患の度合いの指標として有用である。
本明細書において「(核酸)プライマー」とは、高分子合成酵素反応において、合成される高分子化合物の反応の開始に必要な物質をいう。核酸分子の合成反応では、合成されるべき高分子化合物の一部の配列に相補的な核酸分子(例えば、DNAまたはRNAなど)が用いられ得る。本明細書においてプライマーはマーカー検出手段として使用され得る。
通常プライマーとして用いられる核酸分子としては、目的とする遺伝子(例えば、本発明のマーカー)の核酸配列と相補的な、少なくとも8の連続するヌクレオチド長の核酸配列を有するものが挙げられる。そのような核酸配列は、好ましくは、少なくとも9の連続するヌクレオチド長の、より好ましくは少なくとも10の連続するヌクレオチド長の、さらに好ましくは少なくとも11の連続するヌクレオチド長の、少なくとも12の連続するヌクレオチド長の、少なくとも13の連続するヌクレオチド長の、少なくとも14の連続するヌクレオチド長の、少なくとも15の連続するヌクレオチド長の、少なくとも16の連続するヌクレオチド長の、少なくとも17の連続するヌクレオチド長の、少なくとも18の連続するヌクレオチド長の、少なくとも19の連続するヌクレオチド長の、少なくとも20の連続するヌクレオチド長の、少なくとも25の連続するヌクレオチド長の、少なくとも30の連続するヌクレオチド長の、少なくとも40の連続するヌクレオチド長の、少なくとも50の連続するヌクレオチド長の、核酸配列であり得る。プローブとして使用される核酸配列には、上述の配列に対して、少なくとも70%相同な、より好ましくは、少なくとも80%相同な、さらに好ましくは、少なくとも90%相同な、少なくとも95%相同な核酸配列が含まれる。プライマーとして適切な配列は、合成(増幅)が意図される配列の性質によって変動し得るが、当業者は、意図される配列に応じて適宜プライマーを設計することができる。そのようなプライマーの設計は当該分野において周知であり、手動でおこなってもよくコンピュータプログラム(例えば、LASERGENE,PrimerSelect,DNAStar)を用いて行ってもよい。
本発明によるプライマーは、二種以上の該プライマーからなる、プライマーセットとしても使用することができる。
本発明によるプライマーおよびプライマーセットは、PCR法、RT−PCR法、リアルタイムPCR法、in situ PCR法、LAMP法等の核酸増幅法を利用して目的遺伝子を検出する公知の方法において、常法に従ってプライマーおよびプライマーセットとして利用することができる。
本明細書において「プローブ」とは、インビトロおよび/またはインビボなどのスクリーニングなどの生物学的実験において用いられる、検索の手段となる物質をいい、例えば、特定の塩基配列を含む核酸分子または特定のアミノ酸配列を含むペプチド、特異的抗体またはそのフラグメントなどが挙げられるがそれに限定されない。本明細書においてプローブは、マーカー検出手段としてもちいられる。
通常プローブとして用いられる核酸分子としては、目的とする遺伝子の核酸配列と相同なまたは相補的な、少なくとも8の連続するヌクレオチド長の核酸配列を有するものが挙げられる。そのような核酸配列は、好ましくは、少なくとも9の連続するヌクレオチド長の、より好ましくは少なくとも10の連続するヌクレオチド長の、さらに好ましくは少なくとも11の連続するヌクレオチド長の、少なくとも12の連続するヌクレオチド長の、少なくとも13の連続するヌクレオチド長の、少なくとも14の連続するヌクレオチド長の、少なくとも15の連続するヌクレオチド長の、少なくとも20の連続するヌクレオチド長の、少なくとも25の連続するヌクレオチド長の、少なくとも30の連続するヌクレオチド長の、少なくとも40の連続するヌクレオチド長の、少なくとも50の連続するヌクレオチド長の、少なくとも核酸配列であり得る。プローブとして使用される核酸配列には、上述の配列に対して、少なくとも約70%相同な、より好ましくは、少なくとも約80%相同な、さらに好ましくは、少なくとも約90%相同な、少なくとも約95%相同な核酸配列が含まれる。
1つの実施形態において、本発明の検出剤は、標識されたものでありうる。あるいは、本発明の検出剤は、タグを結合させたものであってもよい。
本明細書において「標識」とは、目的となる分子または物質を他から識別するための存在(例えば、物質、エネルギー、電磁波など)をいう。そのような標識方法としては、RI(ラジオアイソトープ)法、蛍光法、ビオチン法、化学発光法等を挙げることができる。本発明のマーカーまたはそれを捕捉する因子または手段を複数、蛍光法によって標識する場合には、蛍光発光極大波長が互いに異なる蛍光物質によって標識を行う。蛍光発光極大波長の差は、10nm以上であることが好ましい。リガンドを標識する場合、機能に影響を与えないものならば何れも用いることができるが、蛍光物質としては、AlexaTMFluorが望ましい。AlexaTMFluorは、クマリン、ローダミン、フルオレセイン、シアニンなどを修飾して得られた水溶性の蛍光色素であり、広範囲の蛍光波長に対応したシリーズであり、他の該当波長の蛍光色素に比べ、非常に安定で、明るく、またpH感受性が低い。蛍光極大波長が10nm以上ある蛍光色素の組み合わせとしては、AlexaTM555とAlexaTM633の組み合わせ、AlexaTM488とAlexaTM555との組み合わせ等を挙げることができる。核酸を標識する場合は、その塩基部分と結合できるものであれば何れも用いることができるが、シアニン色素(例えば、CyDyeTMシリーズのCy3、Cy5等)、ローダミン6G試薬、N−アセトキシ−N2−アセチルアミノフルオレン(AAF)、AAIF(AAFのヨウ素誘導体)等を使
用することが好ましい。蛍光発光極大波長の差が10nm以上である蛍光物質としては、例えば、Cy5とローダミン6G試薬との組み合わせ、Cy3とフルオレセインとの組み合わせ、ローダミン6G試薬とフルオレセインとの組み合わせ等を挙げることができる。本発明では、このような標識を利用して、使用される検出手段に検出され得るように目的とする対象を改変することができる。そのような改変は、当該分野において公知であり、当業者は標識におよび目的とする対象に応じて適宜そのような方法を実施することができる。
本明細書において使用される場合、「タグ」とは、受容体−リガンドのような特異的認識機構により分子を選別するための物質、より具体的には、特定の物質を結合するための結合パートナーの役割を果たす物質(例えば、ビオチン−アビジン、ビオチン−ストレプトアビジンのような関係を有する)をいい、「標識」の範疇に含まれうる。よって、例えば、タグが結合した特定の物質は、タグ配列の結合パートナーを結合させた基材を接触させることで、この特定の物質を選別することができる。このようなタグまたは標識は、当該分野で周知である。代表的なタグ配列としては、mycタグ、Hisタグ、HA、Aviタグなどが挙げられるが、これらに限定されない。本発明のマーカーまたはマーカー検出剤にはこのようなタグを結合させてもよい。
本発明の方法は、本発明の検出剤または診断剤を目的とする試料に接触させ、その試料中に目的とする対象であるリードまたはこれらのリードの遺伝子があるかどうか、あるいはそのレベルまたは量を測定することで実施することができる。
本明細書中で使用される「接触(させる)」とは、物質を、直接的または間接的のいずれかで、本発明のマーカー、検出剤、診断剤、リガンド等として機能しうるポリペプチドまたはポリヌクレオチドに対して物理的に近接させることを意味する。ポリペプチドまたはポリヌクレオチドは、多くの緩衝液、塩、溶液などに存在させることができる。接触とは、核酸分子またはそのフラグメントをコードするポリペプチドを含む、例えば、ビーカー、マイクロタイタープレート、細胞培養フラスコまたはマイクロアレイ(例えば、遺伝子チップ)などに化合物を置くことが挙げられる。
別の局面では、本発明は配列番号1627〜1647に示す配列のいずれかを含む、新規インバリアントTCRであるペプチドを提供する。このようなペプチドは、インバリアントとして用い種々の指標(たとえば疾患等の指標)として活用することができる。
さらに別の局面では、本発明は、配列番号1648〜1651、1653〜1654、1666〜1667、1844〜1848、および1851からなる群より選択されるの配列を含む、粘膜関連インバリアントT(MAIT)細胞が保有するTCRペプチド、およびこれらのペプチドをコードする核酸を提供する。このようなペプチドおよび核酸は、粘膜関連インバリアントT(MAIT)として用い種々の指標(たとえば疾患等の指標)として活用することができる。1つの具体的な実施形態では、本発明の粘膜関連インバリアントT(MAIT)細胞が保有するTCRであるペプチド、およびこれらのペプチドをコードする核酸は、大腸がんの診断指標として使用することができる。
別の局面では、本発明は、配列番号1668に示す配列を含む、ナチュラルキラーT(NKT)細胞が保有するTCRであるペプチドおよびこのペプチドをコードする核酸を提供する。1つの具体的な実施形態では、本発明のNKTが保有するTCRであるペプチド、およびこれらのペプチドをコードする核酸は、大腸がんの診断指標として使用することができる。
別の局面では、本発明は、配列番号1652、1655〜1665、1669〜1843、1849〜1850、および1852〜1860からなる群より選択される配列を含む、大腸がん特異的であるペプチドならびにこれらをコードする核酸を提供する。1つの具体的な実施形態では、これらのペプチドおよびこれらをコードする核酸は、大腸がんの診断指標として使用することができる。
さらなる局面では、本発明は、配列番号1861〜1865、および1867〜1909からなる群より選択される配列を含む、大腸がん特異的であるペプチドならびにこれらをコードする核酸を提供する。1つの具体的な実施形態では、これらのペプチドおよびこれらをコードする核酸は、大腸がんの診断指標として使用することができる。
別の局面では、本発明は、配列番号1652、1655〜1665、1669〜1843、1849〜1850、および1852〜1860、ならびに配列番号1861〜1865、および1867〜1909からなる群より選択される配列を含むペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸配列を有する、T細胞を高頻度に誘導した細胞集団、T細胞株、または組み換え発現させたT細胞を提供する。大腸がん特異的TCRのペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸配列、細胞、細胞集団、細胞株は、診断や治療に有用である。診断については、その配列が大腸がん患者にだけある、その配列が大腸がん患者で多い、あるいは同一患者のがん組織に集積していることを調べることで大腸がんを発見、病態や予後を予測することができる。治療については、大腸がん特異的配列をもつT細胞を高頻度に誘導した細胞集団、大腸がん特異的配列をもつT細胞株、大腸がん特異的配列を人為的に発現させたT細胞(リンパ球)を大腸がんの治療に利用することができる(参考文献として、1: Uttenthal BJ, Chua I, Morris EC,Stauss HJ. Challenges in T
cell receptor gene therapy. J Gene Med. 2012Jun;14(6):386-99. doi: 10.1002/jgm.2637. Review. PubMed PMID: 22610778.;2:Linnemann C, Schumacher
TN, Bendle GM. T-cell receptor gene therapy: criticalparameters for clinical success. J Invest Dermatol. 2011 Sep;131(9):1806-16.doi: 10.1038/jid.2011.160. Epub 2011 Jun 16. Review. PubMed PMID: 21677669.;3:Lagisetty KH, Morgan RA. Cancer therapy with genetically-modified T cells forthe treatment of melanoma. J Gene Med. 2012 Jun;14(6):400-4. doi:10.1002/jgm.2636. Review. PubMed PMID: 22610729を参照)。したがって、本発明は、上記細胞集団、T細胞株またはT細胞を含む大腸がんの治療剤または予防剤を提供する。
(応用)本発明を用いて、大規模シーケンスにより同定されたTCRまたはBCR遺伝子の塩基配列(リード)とその出現頻度をソフトウェア上で算出し、リストや分布あるいはグラフを描出できる。それら情報に基づいて、次のような様々な指標を使うことによりレパトアの変化を検出する。その変化に基づいて、疾患や障害との関連を明らかにすることができる。
1つの局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、V
遺伝子の使用頻度を検出する方法を提供する。各リードのV遺伝子を同定し、全体のTCRあるいはBCR遺伝子に占める各V遺伝子の割合を算出することができる。疾患や病態に関連したVの使用頻度の増加や減少を明らかにすることができる。
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、J遺
伝子の使用頻度を検出する方法を提供する。各リードのJ遺伝子を同定し、全体のTCRあるいはBCR遺伝子に占める各J遺伝子の割合を算出することができる。疾患や病態に関連したJの使用頻度の増加や減少を明らかにすることができる。
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、サブタイプの頻度解析(BCR)の使用頻度を検出する方法を提供する。C領域の配列決定に基
づいて、IgA1,IgA2、IgG1,IgG2,IgG3,IgG4サブタイプの存在頻度を算出することができる。疾患や病態に関連した特定のサブタイプの増加や減少を明らかにすることができる。
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、CDR3配列長のパターンを分析する方法を提供する。各リードのもつCDR3塩基配列長を算出して、その分布を明らかにすることができる。正常なTCRあるいはBCRからは正規分布様のピークパターンを示すが、正常な分布より逸脱したピークを検出して、疾患や病態との関連を明らかにすることができる。
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、TCRあるいはBCRのクローナリティを分析する方法を提供する。各リードのV配列、J配列およびCDR3配列に基づいて、同一配列を有するリードを分類し、そのコピー数を算出す。全体のリード数に占める各リードのコピー数の割合を算出し、高頻度に存在するリードの存在を明らかにすることができる。出現頻度により降順にソートして、高頻度に存在するリードの数や割合について正常試料と比較することでクローナリティの度合いを評価する。そのことから疾患や病態に関連するTCRあるいはBCRクローナリティの変化を調べる。特に、白血病細胞などの検出に用いることができる。
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、重複リードを抽出する方法を提供する。特定の疾患、病型、病態、組織、遺伝子型(HLAなど)に分類される試料のリードを検索し、試料間に重複するTCRまたはBCRリードを抽出する。そのことから疾患や障害の状態に関連するTCRあるいはBCR遺伝子を明らかにすることができる。自己免疫疾患の発症に関与する疾患特異的T細胞、疾患関連抗体を産生するB細胞、がん細胞を攻撃するがん特異的T細胞などの同定を行うことができる。
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、疾患特異的TCRあるいはBCRクローンを検索する方法を提供する。特定の疾患や障害の状態に関連づけられたTCRあるいはBCRリードを、試験試料において検索し、その出現や消失、あるいは増加や減少を明らかにすることで、疾患の発症や病態の進行あるいは改善を予測することができる。
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、多様性指数を使って対象を分析する方法を提供する。あるいは、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、多様性指数を使って対象を分析を支援する方法を提供する。CDR3配列に基づいて同定されたリード配列をカウントし、リードの種数、個体数を算出し、TCRあるいはBCRレパトアの多様性について指数化する。Shannon−Wienerの多様性指数(H’)、Simpsonの多様性指数(λ、1−λあるいは1/λ)、Pielou均等度指数(J’)あるいはChao1指数などを用いて、正常試料と対比することで多様度を評価する。骨髄移植後の免疫系の回復度を測る指標として利用することができる。また、造血器腫瘍に伴う免疫系細胞の異常を検出する指標として利用できる。
1つの実施形態では、多様性指数を使った対象の分析方法では、骨髄移植後の免疫系の回復度を測る指標、または、造血器腫瘍に伴う免疫系細胞の異常を検出する指標として前記多様性指数を使用する。このような多様性指標を用いた分析は、従来のシステムでは困難であった。
本明細書において、種々の多様性指標は、サンプル数、リードの種類、リード数のデータから、EXCELスプレッドシート、ESTIMATES(Colwell,R.K. et al. Journal of Plant Ecology 5:3-21.)あるいはRパッケージ(vegan)等のソフトウェアを用いて算出することができる。Shannon−Wienerの多様性指数(H’)、Simpsonの多様性指数(λ、1−λあるいは1/λ)、Pielou均等度指数(J’)あるいはChao1指数は次に示す数式により求める。N: 全リード数、n:リードiにおけるリード数Shannon−Weaver index H’
Simpson’s index λ
Inverse Simpson’s index
Pielou’s J
Chao1Sobs:全リード種数、F:シングルトンリード、F:ダブルトンリード
別の局面において、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、類似性指数を使って対象を分析する方法。あるいは、本発明は、本発明の解析方法、または解析システムを用いて、類似性指数を使って対象を分析を支援する方法を提供する。CDR3配列に基づいて同定されたリード配列の種数、個体数を算出し、比較する試料間のTCRあるいはBCRレパトアの類似度を明らかにする。Morisita―Horn指数、木元のCπ指数あるいはPiankaのα指数を用いて、試料間の類似度を明らかにします。HLA型一致あるいは不一致間のレパトアの類似度の評価、骨髄移植後のレシピエントとドナー間のレパトアの類似度の評価などに利用することができる。
1つの実施形態では、HLA型一致あるいは不一致間のレパトアの類似度の評価、骨髄移植後のレシピエントとドナー間のレパトアの類似度の評価として前記類似性指数を使用する。このような類似性指数を用いた分析は、従来のシステムでは困難であった。種々の類似性指数は以下の数式を用いて、ESTIMATES(Colwell,R.K. et al. Journal of Plant Ecology 5:3-21.)あるいはRパッケージ(vegan)を用いて算出することができる。Morisita―Horn指数、木元のCπ指数あるいはPiankaのα指数は次に示す数式により求める。Morosita−Horn指数X:片方のサンプルに由来する全Xリードに出現するリードiの回数y:もう一方のサンプルに由来する全Yリードに出現するリードiの回数S:ユニークリード数
木元のπ指数
Piankaのα指数
本発明は、次世代シークエンシング技術を使用して、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の可変領域のレパトア(repertoire)の定量解析を行うための試料の調整を行うことができる。これらのシークエンシング技術は、妥当なコストで、試料から100万またはそれ以上のリードを得ることができる。1/1,000,000またはそれよりも低い頻度で存在する遺伝子型でさえ、これらの技術を用いて特異的様式で、しかもバイアスのかかっていない様式で検出することができる。血液または骨髄等のDNA由来の試料から、遺伝子または転写物の特定部分の配列の異なる型をすべて増幅するた
めの非バイアス増幅方法が達成される。
<がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法>
1つの局面では、本発明は、被験者にがんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法に使用するための組成物を調製する方法を提供する。この方法は、(1)本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムによって、該被験者のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)レパトアを解析する工程;(2)該解析の結果に基づいて、該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCRを決定する工程であって、該決定は該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCR遺伝子の存在頻度ランキングにおいて、上位ランクの配列が、該がん細胞由来のTCRまたはBCRとして選択することによってなされる、工程;(3)決定された該がん由来のTCRまたはBCRに基づいて、HLA検査ペプチドの候補のアミノ酸配列を決定する工程であって、該決定は、HLA結合ペプチド予測アルゴリズムを用いて算出されたスコアに基づきなされる、工程;および(4)決定されたペプチドを合成する工程を包含する。ここで合成されたペプチドは、がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法に使用することができる。この方法は、本明細書において「がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法」と呼ばれることがある。
がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法では、具体的には臨床では以下のような手順を用いて実施することができる。例えば、手短には、(1)血液腫瘍を罹患したがん患者末梢血細胞を採取し、リンパ球細胞を分離し、その後、本発明のレパトア解析法を実施することができ、そして、これを用いてがんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法を行うことができる。 別の実施形態では、T細胞系腫瘍の場合はTCR、B細胞系腫瘍の場合はBCRについて本発明のレパトア解析法を実施することができる。そして、その後、TCRまたはBCR遺伝子の存在頻度ランキングにおいて、上位ランクの配列を該がん細胞由来のTCRまたはBCRとして選択し、該TCRまたはBCR遺伝子のCDR3領域を含む配列から別途決定した該がん患者のヒト白血球型抗原(HLA)に結合するペプチドを、HLA結合ペプチド予測プログラム(本明細書においてほかにも説明されているように任意の公知のプログラムを用いることができる)を用いて予測する。そして、HLA結合ペプチドをペプチド合成装置により合成し、その後、以下を行う。オーダーメイドペプチド感作CTL療法の場合は、患者末梢血単核球細胞を採取し、単核球細胞あるいは患者由来抗原提示細胞とCD8+T細胞を混合したものに該ペプチドを添加して培養し、抗原ペプチドによる刺激を行なうことができる。
オーダーメイドペプチド感作CTL療法の場合は、該ペプチド刺激リンパ球細胞を患者に移入し、CTL療法を行うことができる。
あるいは、オーダーメイドペプチド感作DCワクチン療法の別法として、患者末梢血単核球細胞を採取した後、単球細胞を分離し、分化誘導因子の存在下で樹状細胞(DC)に分化誘導した後に、該ペプチドを添加して培養し、該ペプチド感作樹状細胞を患者に移入し、樹状細胞療法を行っても実現することができる。
がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法は例えば、急性骨髄性白血病ならびに類縁前駆細胞腫瘍、リンパ芽球性白血病/リンパ腫、Tリンパ芽球性白血病/リンパ腫、慢性リンパ性白血病/小リンパ球性リンパ腫、B細胞前リンパ球性白血病、毛様細胞白血病、
T細胞前リンパ球性白血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、成人T細胞性白血病/リン
パ腫などの血液がん、多発性骨髄腫、骨髄異形成症候群などの白血病類縁疾患、関節リウマチ、全身性エリトマトーデス、I型糖尿病などの自己免疫疾患、種々の感染症患者等に使用することができ、末期がん患者、難治性自己免疫疾患、重篤な感染症という患者に用いることができる。特に、腫瘍細胞を標的とした抗体療法などを行なう場合、腫瘍細胞に標的抗原が発現していない、あるいは標的抗原が正常細胞にも発現することで問題となる。それと比し、腫瘍細胞に特異的な配列を選択して利用するため、より特異性の高い、副作用の少ない治療が期待される。
1つの実施形態では、本発明における(3)工程のHLA検査ペプチドの候補は、BIMAS、SYFPEITHI、RANKPEPまたはNetMHCを用いて決定される。
別の実施形態では、本発明は、本発明における(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養する工程を包含する。これは、改良型CTL法とも呼ばれる。
改良型CTL法では、例えば、既存の抗CD3抗体やIL−2による広範なT細胞の活性化とは異なり、抗原ペプチドを利用したCD8+T細胞への抗原特異性の付与により、より特異性が高く副作用の少ない治療が期待できる。また、該患者の腫瘍細胞から得られた情報をもとに作成した個別化ペプチドを利用するため、高い治療効果が期待できるのが特徴である。
改良型CTL法では例えば、急性骨髄性白血病ならびに類縁前駆細胞腫瘍、リンパ芽球性白血病/リンパ腫、Tリンパ芽球性白血病/リンパ腫、慢性リンパ性白血病/小リンパ球
性リンパ腫、B細胞前リンパ球性白血病、毛様細胞白血病、T細胞前リンパ球性白血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、成人T細胞性白血病/リンパ腫などの血液がん、多発性
骨髄腫、骨髄異形成症候群などの白血病類縁疾患、関節リウマチ、全身性エリトマトーデス、I型糖尿病などの自己免疫疾患、種々の感染症患者等に使用することができ、末期がん患者、難治性自己免疫疾患、重篤な感染症という患者に用いることができる。
別の実施形態では、本発明は、本発明の(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養する工程を包含する。これは、DCワクチン療法とも呼ばれる。
DCワクチン療法では、例えば、該患者由来の腫瘍細胞から得られた配列情報をもとに個別化ペプチドを作出するため、正常細胞には作用せず、腫瘍細胞により特異的に作用して、高い治療効果が見込める。抗原としてペプチドを用いるため、蛋白とは異なり容易に化学合成することができる利点がある。
DCワクチン療法では例えば、急性骨髄性白血病ならびに類縁前駆細胞腫瘍、リンパ芽球性白血病/リンパ腫、Tリンパ芽球性白血病/リンパ腫、慢性リンパ性白血病/小リンパ
球性リンパ腫、B細胞前リンパ球性白血病、毛様細胞白血病、T細胞前リンパ球性白血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、成人T細胞性白血病/リンパ腫などの血液がん、多発
性骨髄腫、骨髄異形成症候群などの白血病類縁疾患、関節リウマチ、全身性エリトマトーデス、I型糖尿病などの自己免疫疾患、種々の感染症患者等に使用することができ、末期がん患者、難治性自己免疫疾患、重篤な感染症という患者に用いることができる)。
別の実施形態では、本発明は、本発明の(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養してCD8T細胞−樹状細胞/抗原提示細胞−ペプチド混合物を生産する工程、および前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養して樹状細胞−ペプチド混合物を生産する工程を包含する。これは、患者自己免疫細胞療法とも呼ばれる。
患者自己免疫細胞療法では、例えば、CTL療法同様に該患者由来のペプチドによるCD8+T細胞の刺激活性化とともに、樹状細胞のペプチド感作も行なうことになる。該患者由来のCD8+細胞と樹状細胞を共に患者に移入することにより、特異性を付与したCTLによる急性効果と抗原提示細胞として利用した樹状細胞による持続的効果の相乗効果が期待できるのが特徴である。
患者自己免疫細胞療法では例えば、血液がん(白血病等)、急性骨髄性白血病ならびに類縁前駆細胞腫瘍、リンパ芽球性白血病/リンパ腫、Tリンパ芽球性白血病/リンパ腫、慢性リンパ性白血病/小リンパ球性リンパ腫、B細胞前リンパ球性白血病、毛様細胞白血病
、T細胞前リンパ球性白血病、T細胞大顆粒リンパ球性白血病、成人T細胞性白血病/リ
ンパ腫などの血液がん、多発性骨髄腫、骨髄異形成症候群などの白血病類縁疾患、関節リウマチ、全身性エリトマトーデス、I型糖尿病などの自己免疫疾患、種々の感染症患者等に使用することができ、末期がん患者、難治性自己免疫疾患、重篤な感染症という患者に用いることができる。
別の局面において、本発明は、被験者にがんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法を付与する方法を提供する。この方法は、(1)本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムによって、該被験者のT細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)レパトアを解析する工程;(2)該解析の結果に基づいて、該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCRを決定する工程であって、該決定は該被験者のがん細胞由来のTCRまたはBCR遺伝子の存在頻度ランキングにおいて、上位ランクの配列が、該がん細胞由来のTCRまたはBCRとして選択することによってなされる、工程;(3)決定された該がん由来のTCRまたはBCRに基づいて、HLA検査ペプチドの候補のアミノ酸配列を決定する工程であって、該決定は、HLA結合ペプチド予測アルゴリズムを用いて算出されたスコアに基づきなされる、工程;(4)決定されたペプチドを合成する工程;必要に応じて(5)合成したペプチドを用いて治療を行う工程を包含する。この方法は、治療剤を製造する方法および治療自体を行う方法の両方を包含する。医療行為を除く場合は、(5)の前までの工程で完了させることができる。
好ましい実施形態では、本発明では、前記(3)工程のHLA検査ペプチドの候補は、BIMAS、SYFPEITHI、RANKPEPまたはNetMHCを用いて決定される。
BIMASとは、www-bimas.cit.nih.gov/で提供されるHLAペプチド結合の推定プログラムである。
SYFPEITHIとは、www.syfpeithi.de/で提供される、MHCリガンドおよびペ
プチドモチーフのデータベースおよび検索エンジンである。
RANKPEPとは、http://imed.med.ucm.es/Tools/rankpep.htmlで提供される、ク
ラスIおよびクラスII MHC分子に対するペプチド結合の予測プログラムである。
NetMHCとはwww.cbs.dtu.dk/services/NetMHC/で提供される、多数のHLA対立
遺伝子に対するペプチドの結合を予測するプログラムサーバーである。
好ましい実施形態では、改良型CTL法として、本発明は、前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養する工程、および該培養後の混合物を患者に投与する工程を包含する。
好ましい実施形態では、DCワクチン療法として、本発明は、前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養する工程、および該培養された混合物を患者に投与する工程を包含する。
好ましい実施形態では、患者自己免疫細胞療法として、本発明は、前記(4)工程の後に、前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞または抗原提示細胞と、前記被験者由来のCD8T細胞とを混合して培養してCD8T細胞−樹状細胞/抗原提示細胞−ペプチド混合物を生産する工程、および前記ペプチドと、前記被験者由来の樹状細胞とを混合して培養して樹状細胞−ペプチド混合物を生産する工程を行い、該CD8T細胞−樹状細胞/抗原提示細胞−ペプチド混合物、および該樹状細胞−ペプチド混合物を患者に投与する工程を包含する。
<オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離>
別の局面において、本発明は、オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離技術を提供する。したがって、本発明は、(A)被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドまたは該被験者に由来するリンパ球または本発明の「がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法」において決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程;(B)該腫瘍特異的T細胞のTCRを本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムによって解析する工程;および(C)該解析の結果に基づいて、所望の腫瘍特異的T細胞を単離する工程を包含する、in vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製する方法を提供する。このようなin vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製は、いったん遺伝子情報が得られたならば、当該分野で周知の任意の手法を用いて実施することができる。このような単離されたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子およびがん特異的TCR遺伝子を用いて、種々のがんの治療および予防に用いることができる。
このような単離されたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子およびがん特異的TCR遺伝子は、具体的には臨床では以下のような手順を用いて実施することができる。
1つの実施形態では、以下のように実施することができ、例えば、(1)がん患者から腫瘍細胞を摘出する。(2)該患者由来腫瘍細胞を破砕後、単一細胞に分離し、マイトマイシンCなどの化学処理や放射線照射により不活化処理をする。(3)該がん患者の全血より末梢血細胞を分離する。(4)末梢血細胞の一部を未処理コントロール試料として、細胞よりRNAを抽出する(5)不活化腫瘍細胞と末梢血細胞を混合し、培養することにより腫瘍特異的T細胞を活性化し、増殖させる。(6)活性化後、末梢血細胞を回収し、刺激後試料として、細胞よりRNAを抽出する。(7)(4)及び(6)で抽出したRNA試料から本発明のレパトア解析法を実施する。(8)コントロール試料に比し刺激試料で大きく増加したTCR遺伝子を抽出し、それらをランキングした後に、上位のTCRαおよびTCRβ遺伝子を選択する。(9)これらの全長TCRαおよびTCRβ遺伝子をクローニングし、遺伝子発現用レトロウイルスベクターに導入する。(10)これらTCRα及びTCRβ遺伝子発現レトロウイルスベクターから遺伝子導入用ウイルスを作成する。(11)該患者より採取したリンパ球にTCRα、TCRβを単独で、続けて感染させることにより形質転換する、あるいはTCRαおよびTCRβ両遺伝子を含む遺伝子発現レトロウイルスベクターを作成することにより、一度に両遺伝子を形質転換する。(12)細胞表面におけるTCRα/TCRβヘテロダイマーの発現を確認する。(13)目的のTCRα/TCRβを発現する腫瘍特異的患者リンパ球を患者に細胞移入することによって、単離されたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子およびがん特異的TCR遺伝子を用いた治療を実現することができる。
具体的には、本発明の実施形態において、例えば、血液腫瘍の場合は、「がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法」に記載の方法で決定したTCRまたはBCRを抗原もしくはペプチドとして使用することができる。ここでは任意のがん抗原や患者由来の不活化がん組織が想定されるが、代表的に以下の方法が利用され得る:任意の抗原タンパク質または任意の抗原ペプチド、Tリンパ球と抗原提示細胞を混合する方法;被験者由来リンパ球と被験者由来不活化がん細胞を混合する方法;「がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法」において提供されるレパトア解析より決定されたTCRまたはBCR由来のペプチド、Tリンパ球と抗原提示細胞を混合する方法が提供される。
したがって、1つの実施形態では、本発明における(A)工程は、被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程を含む。
さらなる実施形態では、本発明における(A)工程は、前記被験者に由来するリンパ球と、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である。
さらなる実施形態では、本発明における(A)工程は、「がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法」において決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である。
このような単離されたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子およびがん特異的TCR遺伝子を用いた治療は例えば、副腎皮質癌、肛門癌、胆管癌、膀胱癌、乳癌、子宮頚癌、慢性リンパ球性白血病、慢性骨髄性白血病、大腸癌、子宮内膜癌、食道癌、ユーイング腫瘍、胆嚢癌、ホジキン病、下咽頭癌、喉頭癌、口唇口腔癌、肝臓癌、非小細胞肺癌、非ホジキンリンパ腫、黒色腫、中皮腫、多発性骨髄腫、卵巣癌、膵臓癌、前立腺癌、胃癌、睾丸癌、甲状腺癌などの広範な癌患者等に用いることができるがこれらに限定されない。
さらなる局面では、本発明は、オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離を提供する。したがって、本発明は、(A)共通のHLAを有する被験体から単離されたリンパ球またはがん組織を提供する工程;(B)該リンパ球またはがん組織について、該腫瘍特異的T細胞のTCRを本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムによって解析する工程;および(C)腫瘍特異的T細胞に共通する配列を有するT細胞を単離する工程を包含する、共通配列検索による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製する方法を提供する。このような共通配列検索による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製は、いったん遺伝子情報が得られたならば、当該分野で周知の任意の手法を用いて実施することができる。このようなオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離によって得られた遺伝子は、種々のがんの治療および予防に用いることができる。この方法は、「本発明のオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離方法」とも呼ばれる。
このようなオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離によって得られた遺伝子は、具体的には臨床では以下のような手順を用いて実施することができる。1つの実施形態では、まず、(1)HLAが同一のがん患者から腫瘍細胞を摘出または末梢血を分離する。(2)腫瘍細胞浸潤T細胞を含む腫瘍組織、あるいはリンパ球細胞を用いてレパトア解析を行なう。(3)各試料においてその存在頻度に基づいてランキングし、末梢血細胞に比し腫瘍細胞で高い存在頻度を示した腫瘍特異的T細胞を選択する。(4)それら腫瘍特異的T細胞について、複数のHLA一致がん患者で共通する配列を検索する。(5)最も多くの癌患者で共通する腫瘍特異的TCR遺伝子を治療用腫瘍特異的TCRとして選択する。(6)これらの全長TCRαおよびTCRβ遺伝子をクローニングし、遺伝子発現用レトロウイルスベクターに導入する。(7)これらTCRα及びTCRβ遺伝子発現レトロウイルスベクターから遺伝子導入用ウイルスを作成する。(8)該患者より採取したリンパ球にTCRα、TCRβを単独で、続けて感染させることにより形質転換する、あるいはTCRαおよびTCRβ両遺伝子を含む遺伝子発現レトロウイルスベクターを作成することにより、一度に両遺伝子を形質転換する。(9)細胞表面におけるTCRα/TCRβヘテロダイマーの発現を確認する。(10)目的のTCRα/TCRβを発現する腫瘍特異的患者リンパ球を患者に細胞移入することによって、オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離によって得られた遺伝子を用いた治療を実現することができる。
このようなオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離によって得られた遺伝子を用いた治療は例えば、副腎皮質癌、肛門癌、胆管癌、膀胱癌、乳癌、子宮頚癌、慢性リンパ球性白血病、慢性骨髄性白血病、大腸癌、子宮内膜癌、食道癌、ユーイング腫瘍、胆嚢癌、ホジキン病、下咽頭癌、喉頭癌、口唇口腔癌、肝臓癌、非小細胞肺癌、非ホジキンリンパ腫、黒色腫、中皮腫、多発性骨髄腫、卵巣癌、膵臓癌、前立腺癌、胃癌、睾丸癌、甲状腺癌などの広範な癌患者等に用いることができるがこれらに限定されない。
したがって、別の局面では、本発明は、(A)被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドまたは該被験者に由来するリンパ球またはがんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法において決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程;(B)該腫瘍特異的T細胞のTCRを本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムによって解析する工程;および(C)該解析の結果に基づいて、所望の腫瘍特異的T細胞を単離する工程を包含する、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離方法を提供する。このようなin vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子を調製は、いったん遺伝子情報が得られたならば、当該分野で周知の任意の手法を用いて実施することができる。このような単離されたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子およびがん特異的TCR遺伝子を用いて、種々のがんの治療および予防に用いることができる。
したがって、このin vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離方法の1つの実施形態では、本発明における(A)工程は、被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程を含む。
さらなる実施形態では、本発明における(A)工程は、前記被験者に由来するリンパ球と、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である。
さらなる実施形態では、本発明における(A)工程は、「がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法」において決定されたペプチドと、該被験者に由来する不活化がん細胞と、該被験者に由来するTリンパ球とを混合し培養して腫瘍特異的T細胞を生産する工程である。
さらに別の局面では、本発明は、オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離技術を提供し、(A)共通のHLAを有する被験体からリンパ球またはがん組織を単離する工程;(B)該リンパ球またはがん組織について、該腫瘍特異的T細胞のTCRを本発明のレパトア解析法によって解析する工程;および(C)腫瘍特異的T細胞に共通する配列を有するT細胞を単離する工程を包含する、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離する方法を提供する。このような単離されたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子およびがん特異的TCR遺伝子を用いて、種々のがんの治療および予防に用いることができる。
<細胞加工療法>
さらなる局面において、本発明は、細胞加工療法を提供する。詳細には、本発明は、A)患者から採取されたTリンパ球を提供する工程;B)該Tリンパ球を抗原刺激した後に、本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムに基づいてTCRを解析する工程であって、該抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチド、該被験者に由来する不活性化がん細胞、または腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる、工程;C)解析された該TCRにおいて最適抗原および最適TCRを選択す
る工程;およびD)該最適TCRのTCR遺伝子の腫瘍特異的αおよびβTCR発現ウイルスベクターを生産する工程を包含する細胞加工療法に使用するための該腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を調製する方法を提供する。この腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を用いた細胞加工療法は、種々のがんの治療および予防に用いることができる。
このような腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を用いた細胞加工療法は、具体的には臨床では以下のような手順を用いて実施することができる。例えば、<オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離>あるいは<オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離>で記載された方法により腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を用いることができる。
したがって、本発明の細胞加工療法において、抗原として任意のがん抗原またはがんペプチドを製造もしくは合成によって生産し、採取された不活性化患者がん細胞を利用することができ、あるいは腫瘍由来イディオタイプペプチドを利用することができる。選択方法としては、がん組織で高発現する抗原を選択する、あるいは患者HLA型に結合するペプチドを抗原として選択することができる。
好ましい実施形態では、本発明の細胞加工療法では、最適抗原として、例えば、(1)患者がん組織に高発現する抗原、(2)抗原特異的リンパ球刺激試験において最も強くT細胞を活性させる抗原、(3)抗原刺激前後のレパトア解析から特定のTCRの頻度を最も増加させる、抗原を選択することが想定され得るがこれらに限定されない。また、(3)抗原刺激前後のレパトア解析から特定のTCRの頻度を最も増加させる例において最も増加したTCRを最適TCRとして選択する方法なども想定することができる。また、代表的な例としては、最適TCR候補を患者リンパ球に人為的に遺伝子導入し、実際の患者がん組織に最も高い反応性を示したものを最適TCRとして選択することができる。
このような腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を用いた細胞加工療法は例えば、副腎皮質癌、肛門癌、胆管癌、膀胱癌、乳癌、子宮頚癌、慢性リンパ球性白血病、慢性骨髄性白血病、大腸癌、子宮内膜癌、食道癌、ユーイング腫瘍、胆嚢癌、ホジキン病、下咽頭癌、喉頭癌、口唇口腔癌、肝臓癌、非小細胞肺癌、非ホジキンリンパ腫、黒色腫、中皮腫、多発性骨髄腫、卵巣癌、膵臓癌、前立腺癌、胃癌、睾丸癌、甲状腺癌などの広範な癌患者等に用いることができるがこれらに限定されない。
したがって、1つの実施形態では、本発明の方法の抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドによってなされる。
別の実施形態では、本発明のの抗原刺激は、前記被験者に由来する不活性化がん細胞によってなされる。
別の実施形態では、本発明の方法の抗原刺激は、前記腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる。
別の実施形態では、本発明の方法のC)工程は、前記被験体のがん組織に高発現する抗原を選択することを含む。
別の実施形態では、本発明の方法のC)工程は、抗原特異的リンパ球刺激試験において最も強くT細胞を活性させる抗原を選択することを含む。
別の実施形態では、本発明の方法のC)工程は、抗原刺激前後において本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムに基づいて行ったレパトア解析から特定のTCRの頻度を最も増加させる抗原を選択することを含む。
1つの特定の実施形態では、本発明は、「本発明のオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、共通配列検索によるがん特異的TCR遺伝子の単離方法」で単離されたがん特異的TCR遺伝子を用いてインビトロで刺激試験を行い有効性および/または安全性評価を行う方法を提供する。
有効性は、例えば、がん特異的TCR遺伝子を導入したT細胞と被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドによってなされる抗原刺激がなされた該被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチド、被験者に由来する不活性化がん細胞によってなされ抗原刺激がなされたような該被験者に由来する不活性化がん細胞、または腫瘍由来イディオタイプペプチドによって抗原刺激がなされた腫瘍由来イディオタイプペプチドと培養した後に、T細胞の活性化に応じて細胞外に分泌されるサイトカイン(インターフェロンγ等)量を測定する、T細胞の活性化に応じて上昇する特定の遺伝子の発現量を測定する、あるいはT細胞の活性化に応じて発現または発現増加する細胞表面分子を測定することで、有効性を評価することができる。
<安全性>例えば、がん特異的TCR遺伝子を導入した前記被験者に由来するT細胞と該被験者に由来する正常細胞を混合した場合に、上記T細胞の活性化に応じて分泌されるサイトカイン、遺伝子発現、あるいは細胞表面分子の発現を測定し、該TCR遺伝子導入T細胞が正常細胞により活性化されないことを確認することにより安全性を評価することができる。
1つの実施形態では、有効性および/または安全性評価の具体的なステップは以下のように実現することができる。すなわち、例えば、(1)レトロウイルス遺伝子発現系を用いて腫瘍特異的TCRαおよびTCRβ遺伝子導入Tリンパ球細胞を作出する。(2)有効性を評価する場合、患者由来の癌細胞を摘出・分離し、不死化処理を行なった後、腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球と混合培養する。(3)上記培養細胞を用い、細胞増殖試験(チミジン取込試験、MTT試験あるいはIL−2産生試験など)を行うことにより、腫瘍細胞に対する反応性を定量的に評価し、より強く腫瘍細胞に反応するTCR遺伝子を選択することができる。(4)安全性を評価する場合、対照となる既存の細胞株、患者癌細胞を含んでいない正常組織(腫瘍摘出の過程で採取される正常組織の一部)、あるいは固形腫瘍の場合は患者末梢血細胞を用いて不死化処理を行なった後、腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球と混合培養する。(5)上記培養細胞を用い、細胞増殖試験(チミジン取込試験、MTT試験あるいはIL−2産生試験など)を行うことにより、腫瘍細胞に対する反応性を定量的に評価し、正常細胞に対し反応性を示さないTCR遺伝子を選択することができる。
したがって、別の局面では、本発明は、A)患者からTリンパ球を採取する工程;B)該Tリンパ球を抗原刺激した後に、本発明のレパトア解析法または本発明のレパトア解析システムに基づいてTCRを解析する工程であって、該抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチド、該被験者に由来する不活性化がん細胞、または腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる、工程;C)解析された該TCRにおいて最
適抗原および最適TCRを選択する工程;D)該最適TCRのTCR遺伝子の腫瘍特異的αおよびβTCR発現ウイルスベクターを生産する工程;E)該腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を該患者に導入する工程;を包含する細胞加工療法を提供する。
得られた腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を該患者に導入する工程を実施する方法は以下:A)腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を製造する工程;B)腫瘍特異的TCRαおよびTCRβの発現を確認する工程;C)腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を静脈から点滴移入する工程を包含する。
したがって、1つの実施形態では、本発明の細胞加工療法における抗原刺激は、前記被験者に由来する抗原タンパク質または抗原ペプチドによってなされる。
別の実施形態では、本発明の細胞加工療法における抗原刺激は、前記被験者に由来する不活性化がん細胞によってなされる。
別の実施形態では、本発明の細胞加工療法における抗原刺激は、前記腫瘍由来イディオタイプペプチドによってなされる。
別の実施形態では、本発明の細胞加工療法におけるC)工程は、前記被験体のがん組織に高発現する抗原を選択することを含む。
別の実施形態では、本発明の細胞加工療法におけるC)工程は、抗原特異的リンパ球刺激試験において最も強くT細胞を活性させる抗原を選択することを含む。
別の実施形態では、本発明の細胞加工療法におけるC)工程は、抗原刺激前後において本発明のレパトア解析法に基づいて行ったレパトア解析から特定のTCRの頻度を最も増加させる抗原を選択することを含む。
<BCRレパトア解析を利用したヒト型抗体の単離>
一つの実施形態として、本発明のレパトア解析法を用いてBCR遺伝子レパトア解析を行い、以下に記載の方法で標的抗原に特異的なヒト型抗体を迅速に取得することができる(A)標的となる抗原タンパクまたは抗原ペプチドをマウスに免疫し、該マウスより抗体産生B細胞を含む細胞集団(例えば脾臓、リンパ節、末梢血細胞)を分離し、本発明のレパトア解析法によるBCRレパトア解析により免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子を解析する方法
(A1)免疫するマウスが抗体多様性を維持したまま完全ヒト抗体を産生することができるKMマウスであるAの方法
(A2)免疫するマウスがNOD/scidマウスにIL-2レセプターγ鎖ノックアウトマウスを交配して作製された重度な複合型免疫不全を呈するNOG(NOD/Shi-scid,IL-2Rγnull)マウス
にヒト幹細胞を移植して作製されたヒト化マウスであるAの方法
(B)対照マウスと免疫マウス、あるいは抗原免疫前と後のマウス由来の試料から得られた免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子配列とその頻度を比較する
(C)免疫マウスで強く発現する、あるいは免疫後に増加する免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子を同定する
(D)Cの工程から選択した免疫グロブリン重鎖と軽鎖遺伝子を選択し、1種の抗体発現用ベクターにあわせて挿入する、あるいは別個に2種の抗体発現用ベクターにそれぞれ挿入する方法
(E)Dの工程で作製した免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子発現ベクターをCHO(Chinese HamsterOvary)などの真核細胞に導入し、細胞培養を行う
(F)遺伝子組換え細胞により産生、分泌された抗体分子を分離・精製し、標的抗体タンパクあるいはペプチドに対する特異性を検証する
上記A−Fの工程により、動物由来の抗体遺伝子を取得した後にヒト抗体とのキメラ型抗体あるいはヒト化抗体に改変することなく、直接的かつ迅速に抗原特異的ヒト型抗体を取得する方法であり、ヒト型抗体から成る抗体医薬品の開発と製造に用いることができる。
この実施形態で用いられるKMマウスについては、Ishida I, Tomizuka K, Yoshida
H, Tahara T, Takahashi N, Ohguma A, Tanaka S, Umehashi M, Maeda H,
Nozaki C, Halk E, Lonberg N. Production of human monoclonal and polyclonal antibodies in TransChromo animals. Cloning Stem Cells. 2002;4(1):91-102. Review.を参照することができ、NOGマウスについては、Ito M, Hiramatsu H, Kobayashi K, Suzue K, Kawahata M, Hioki K, Ueyama Y, Koyanagi Y,
Sugamura K, Tsuji K, Heike T, Nakahata T. NOD/SCID/gamma(c)(null) mouse: an excellent recipient mouse model for engraftment of human cells.
Blood. 2002 Nov 1;100(9):3175-82.を参照することができ、CHO細胞/抗体産生については、Jayapal KP, Wlaschin KF, Hu W-S, Yap MGS. Recombinant protein therapeutics from CHO cells-20 years and counting. Chem Eng Prog. 2007;103:40?47.;Chusainow J, Yang YS, Yeo JH, Toh PC, Asvadi P, Wong NS,
Yap MG. A study of monoclonal antibody-producing CHO cell lines: what makes a stable high producer? Biotechnol Bioeng. 2009 Mar 1;102(4):1182-96を参照することができる。
<BCRレパトア解析を利用したヒト型抗体の単離>
一つの実施形態として、当該BCR遺伝子レパトア解析法を利用して、以下に記載の方法で標的抗原に特異的なヒト型抗体を迅速に取得することができる
(A)標的となる抗原タンパクまたは抗原ペプチドをマウスに免疫し、該マウスより抗体産生B細胞を含む細胞集団(例えば脾臓、リンパ節、末梢血細胞)を分離し、BCRレパトア解析法により免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子を解析する方法
(A1)免疫するマウスが抗体多様性を維持したまま完全ヒト抗体を産生することができるKMマウスであるAの方法
(A2)免疫するマウスがNOD/scidマウスにIL-2レセプターγ鎖ノックアウトマウスを交配して作製された重度な複合型免疫不全を呈するNOG(NOD/Shi-scid,IL-2Rγnull)マウス
にヒト幹細胞を移植して作製されたヒト化マウスであるAの方法
(B)対照マウスと免疫マウス、あるいは抗原免疫前と後のマウス由来の試料から得られた免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子配列とその頻度を比較する
(C)免疫マウスで強く発現する、あるいは免疫後に増加する免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子を同定する
(D)Cの工程から選択した免疫グロブリン重鎖と軽鎖遺伝子を選択し、1種の抗体発現用ベクターにあわせて挿入する、あるいは別個に2種の抗体発現用ベクターにそれぞれ挿入する方法
(E)Dの工程で作製した免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子発現ベクターをCHO(Chinese HamsterOvary)などの真核細胞に導入し、細胞培養を行う
(F)遺伝子組換え細胞により産生、分泌された抗体分子を分離・精製し、標的抗体タンパクあるいはペプチドに対する特異性を検証する
上記A−Fの工程により、動物由来の抗体遺伝子を取得した後にヒト抗体とのキメラ型抗体あるいはヒト化抗体に改変することなく、直接的かつ迅速に抗原特異的ヒト型抗体を取得する方法であり、ヒト型抗体から成る抗体医薬品の開発と製造に用いることができる。
これらの方法の実施形態としては以下を挙げることができる。その一例として、
1.KMマウスに実験的自己免疫性脳脊髄炎の抗原ペプチドであるMyelinOligodendrocyte Glycoprotein(MOG35-55, MOG)を免疫する。等量の2mg/mLMOGペプチドと完全フロイントアジュバントを混合し、エマルジョンを作成し、200μgのMOGを皮下に免疫し、同時に400ngの百日咳毒素を腹腔に免疫する。対PBSと完全フロイントアジュバントによる免疫を行
い、対照マウスとする。
2.初回免疫後2日目に400ngの百日咳毒素を免疫し、免疫後10日目に発症を確認した後、脳脊髄炎発症マウスより脾臓を摘出する。
3.発症マウスと対照マウスの脾臓を用いて、次世代BCRレパトア解析を実施する。IgG免疫グロブリン重鎖および免疫グロブリン軽鎖について、個々のBCR配列の出現頻度の集計
とランキングを行う。
4.対照ウスに比し、発症マウスにおいて出現頻度が大きく増加したBCR配列を抽出し、
ランキングする。これら抗体投与によって誘導されたBCR配列のランキング上位のものの
組み合わせについて、MOG特異的抗体遺伝子として同定する。
5.発症マウスから増幅したBCR遺伝子増幅産物からPCR-cloning法により全長ヒト免疫フロブリン配列をクローニングする。抗体発現用ベクターにIgG免疫グロブリン重鎖および
免疫グロブリン軽鎖のそれぞれをクローニングする。1種の抗体発現用ベクターにあわせて挿入する、あるいは別個に2種の抗体発現用ベクターにそれぞれ挿入する方法がある。6.これら構築した発現ベクターでリポフェクタミン3000(LifeScience)を用いて
CHO(Chinese Hamster Ovary)細胞を形質転換し、IgG免疫グロブリン重鎖および免疫グロブリン軽鎖を導入する。
7.CHO細胞培養液を回収し、ProteinAアフィニティーカラムによる精製、ゲル濾過によ
る濃縮により、分泌された抗体蛋白を回収する。
8.回収した抗体を用いたELISAアッセイにより、MOG35-55またはMOG蛋白に対する結合活性を測定し、抗体の特異性を検証する。
9.十分な特異性が得られたら、抗体発現安定発現細胞株を取得し、大量培養系によりヒト型抗MOG抗体を製造する。
(本発明のペプチド、治療)
本発明のペプチドまたはそれをコードする核酸は、免疫療法に用いることができる。以下に説明する。
本発明が提供するペプチドは、腫瘍形成に関連する抗原に由来するものであり、かつMHC (HLA)クラスII分子に十分に結合してヒトの白血球の免疫応答、特にリンパ球、特にTリンパ球、特にCD4陽性Tリンパ球、特にCD4陽性Tリンパ球がもたらすTH1-型の免疫応答を起動する能力を有するものでありうる。
本明細書において「タンパク質」、「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのアミノ酸のポリマーをいう。このポリマーは、直鎖であっても分岐していてもよく、環状であってもよい。アミノ酸は、天然のものであっても非天然のものであってもよく、改変されたアミノ酸であってもよい。この用語はまた、複数のポリペプチド鎖の複合体へとアセンブルされたものを包含し得る。この用語はまた、天然または人工的に改変されたアミノ酸ポリマーも包含する。そのような改変としては、例えば、ジスルフィド結合形成、グリコシル化、脂質化、アセチル化、リン酸化または任意の他の操作もしくは改変(例えば、標識成分との結合体化)が包含される。この定義にはまた、例えば、アミノ酸の1または2以上のアナログを含むポリペプチド(例えば、非天然アミノ酸などを含む)、ペプチド様化合物(例えば、ペプトイド)および当該分野において公知の他の改変が包含される。本明細書において、「アミノ酸」は、本発明の目的を満たす限り、天然のものでも非天然のものでもよい。
本明細書において「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのヌクレオチドのポリマーをいう。この用語はまた、「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」を含む。「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」とは、ヌクレオチドの誘導体を含むか、またはヌクレオチド間の結合が通常とは異なるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをいい、互換的に使用される。そのようなオリゴヌクレオチドとして具体的には、例えば、2’−O−メチル−リボヌクレオチド、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がホスホロチオエート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がN3’−P5’ホスホロアミデート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリボースとリン酸ジエステル結合とがペプチド核酸結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5プロピニルウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5チアゾールウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがC−5プロピニルシトシンで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがフェノキサジン修飾シトシン(phenoxazine−modified cytosine)で置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、DNA中のリボースが2’−O−プロピルリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体およびオリゴヌクレオチド中のリボースが2’−メトキシエトキシリボースで置換されたオリゴヌクレ
オチド誘導体などが例示される。他にそうではないと示されなければ、特定の核酸配列はまた、明示的に示された配列と同様に、その保存的に改変された改変体(例えば、縮重コドン置換体)および相補配列を包含することが企図される。具体的には、縮重コドン置換体は、1またはそれ以上の選択された(または、すべての)コドンの3番目の位置が混合塩基および/またはデオキシイノシン残基で置換された配列を作成することにより達成され得る(Batzeretal.,NucleicAcid Res.19:5081(1991);Ohtsuka etal.,J.Biol.Chem.260:2605-2608(1985);Rossolinietal., Mol.Cell.Probes8:91-98(1994))。本明細書に
おいて「核酸」はまた、遺伝子、cDNA、mRNA、オリゴヌクレオチド、およびポリヌクレオチドと互換可能に使用される。本明細書において「ヌクレオチド」は、天然のものでも非天然のものでもよい。
本明細書において「遺伝子」とは、遺伝形質を規定する因子をいい、「遺伝子」は、「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」をさすことがある。
本発明は、同定されたペプチドのほか、その改変体を用いてもよい。そのような改変体としては、同定されたペプチドに相同性を有するものが挙げられるがそれらに限定されない。
本明細書において遺伝子の「相同性」とは、2以上の遺伝子配列の、互いに対する同一
性の程度をいい、一般に「相同性」を有するとは、同一性または類似性の程度が高いことをいう。従って、ある2つの遺伝子の相同性が高いほど、それらの配列の同一性または類
似性は高い。2種類の遺伝子が相同性を有するか否かは、配列の直接の比較、または核酸
の場合ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーション法によって調べられ得る。2つの遺伝子配列を直接比較する場合、その遺伝子配列間でDNA配列が、代表的には少なくとも50%同一である場合、好ましくは少なくとも70%同一である場合、より好ましくは少なくとも80%、90%、95%、96%、97%、98%または99%同一である場合、それらの遺伝子は相同性を有する。従って本明細書において「相同体」または「相同遺伝子産物」は、本明細書にさらに記載する複合体のタンパク質構成要素と同じ生物学的機能を発揮する、別の種、好ましくは哺乳動物におけるタンパク質を意味する。こうような相同体はまた、「オルソログ遺伝子産物」とも称されることもある。本発明の目的に合致する限り、このような相同体、相同遺伝子産物、オルソログ遺伝子産物等も用いることができることが理解される。
アミノ酸は、その一般に公知の3文字記号か、またはIUPAC−IUB BiochemicalNomenclature Commissionにより推奨される1文字記号のいずれかにより、本明細書中で言及され得
る。ヌクレオチドも同様に、一般に認知された1文字コードにより言及され得る。本明細
書では、アミノ酸配列および塩基配列の類似性、同一性および相同性の比較は、配列分析用ツールであるBLASTを用いてデフォルトパラメータを用いて算出される。同一性の検索
は例えば、NCBIのBLAST2.2.28(2013.4.2発行)を用いて行うことができる。本明細書に
おける同一性の値は通常は上記BLASTを用い、デフォルトの条件でアラインした際の値を
いう。ただし、パラメーターの変更により、より高い値が出る場合は、最も高い値を同一性の値とする。複数の領域で同一性が評価される場合はそのうちの最も高い値を同一性の値とする。類似性は、同一性に加え、類似のアミノ酸についても計算に入れた数値である。
本発明の一実施形態において「数個」は、例えば、10、8、6、5、4、3、または2個であってもよく、それらいずれかの値以下であってもよい。1または数個のアミノ酸残基の欠
失、付加、挿入、または他のアミノ酸による置換を受けたポリペプチドが、その生物学的活性を維持することは知られている(Marketal., ProcNatlAcad Sci U S A.1984 Sep;81(18):5662-5666.、Zoller et al.,NucleicAcids Res. 1982Oct 25;10(20):6487-6500.、Wang et al., Science. 1984Jun29;224(4656):1431-1433.)。欠失等がなされた抗体は、例えば、部位特異的変異導入法、ランダム変異導入法、または抗体ファージライブラリを用いたバイオパニング等によって作製できる。部位特異的変異導入法としては、例えばKOD-Plus-MutagenesisKit(TOYOBO CO., LTD.)を使用できる。欠失等を導入した変異型抗体から、野生型と同様の活性のある抗体を選択することは、FACS解析やELISA等の各種キャ
ラクタリゼーションを行うことで可能である。
本発明の一実施形態において「90%以上」は、例えば、90、95、96、97、98、99、または100%以上であってもよく、それらいずれか2つの値の範囲内であってもよい。上記「相同性」は、2つもしくは複数間のアミノ酸配列において相同なアミノ酸数の割合を、当該
技術分野で公知の方法に従って算定してもよい。割合を算定する前には、比較するアミノ酸配列群のアミノ酸配列を整列させ、同一アミノ酸の割合を最大にするために必要である場合はアミノ酸配列の一部に間隙を導入する。整列のための方法、割合の算定方法、比較方法、およびそれらに関連するコンピュータプログラムは、当該技術分野で従来からよく知られている(例えば、BLAST、GENETYX等)。本明細書において「相同性」は、特に断りのない限りNCBIのBLASTによって測定された値で表すことができる。BLASTでアミノ酸配列を比較するときのアルゴリズムには、Blastpをデフォルト設定で使用できる。測定結果はPositivesまたはIdentitiesとして数値化される。
本明細書において「ストリンジェント(な)条件でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、当該分野で慣用される周知の条件をいう。本発明のポリヌクレオチド中から選択されたポリヌクレオチドをプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法などを用いることにより、そのようなポリヌクレオチドを得ることができる。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(saline-sodiumcitrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM塩化ナトリウム、15mMクエン酸ナトリウムである)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドを意味する。「ストリンジェントな条件」は、例えば、以下の条件を採用することができる。(1)洗浄のために低イオン強度および高温度を用いる(例えば、50℃で、0.015Mの塩化ナトリウム/0.0015Mのクエン酸ナトリウム/0.1%のドデシル硫酸ナトリウム)、(2)ハイブリダイゼーション中にホルムアミド等の変性剤を用いる(例えば、42℃で、50%(v/v)ホルムアミドと0.1%ウシ血清アルブミン/0.1%フィコール/0.1%のポリビニル
ピロリドン/50mMのpH6.5のリン酸ナトリウムバッファー、および750mMの塩化ナトリウム
、75mMクエン酸ナトリウム)、または(3)20%ホルムアミド、5×SSC、50mMリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハード液、10%硫酸デキストラン、および20mg/mlの変性剪断サケ精
子DNAを含む溶液中で、37℃で一晩インキュベーションし、次に約37-50℃で1×SSCでフィルターを洗浄する。なお、ホルムアミド濃度は50%またはそれ以上であってもよい。洗浄時間は、5、15、30、60、もしくは120分、またはそれら以上であってもよい。ハイブリダイゼーション反応のストリンジェンシーに影響する要素としては温度、塩濃度など複数の要素が考えられ、詳細はAusubeletal.,CurrentProtocols in Molecular Biology, Wiley
IntersciencePublishers,(1995)を参照することができる。「高度にストリンジェントな条件」の例は、0.0015M塩化ナトリウム、0.0015Mクエン酸ナトリウム、65〜68℃、または0.015M塩化ナトリウム、0.0015Mクエン酸ナトリウム、および50%ホルムアミド、42℃である。ハイブリダイゼーション、MolecularCloning2nd ed., CurrentProtocols inMolecular Biology, Supplement 1-38, DNACloning1:Core Techniques, APracticalApproach, Second Edition, OxfordUniversityPress(1995)
などの実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。ここで、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする配列からは、好ましくは、A配列のみまたはT配列のみを含む配列が除外される。中程度のストリンジェントな条件は、例えば、DNAの長さに基づき、当業者によって、容易に決定することができ、Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual、第3版、Vol.1、7.42−7.45 Cold Spring Harbor Laboratory Press,2001に示され、そしてニトロセルロースフィルターに関し、5×SSC、0.5% SDS、1.0mM EDTA(pH8.0)の前洗浄溶液、約40−50°Cでの、約50%ホルムアミド、2×SSC−6×SSC(または約42°Cでの約50%ホルムアミド中の、スターク溶液(Stark’s solution)などの他の同様のハイブリダイゼーション溶液)のハイブリダイゼーション条件、および約60°C、0.5×SSC、0.1% SDSの洗浄条件の使用が含まれる。従って、本発明に
おいて使用されるポリペプチドには、本発明で特に記載されたポリペプチドをコードする核酸分子に対して、高度または中程度でストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸分子によってコードされるポリペプチドも包含される。
本明細書において「精製された」物質または生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その物質または生物学的因子に天然に随伴する因子の少なくとも一部が除去されたものをいう。従って、通常、精製された生物学的因子におけるその生物学的因子の純度は、その生物学的因子が通常存在する状態よりも高い(すなわち濃縮されている)。本明細書中で使用される用語「精製された」は、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。本発明で用いられる物質または生物学的因子は、好ましくは「精製された」物質である。本明細書で使用される「単離された」物質または生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その物質または生物学的因子に天然に随伴する因子が実質的に除去されたものをいう。本明細書中で使用される用語「単離された」は、その目的に応じて変動するため、必ずしも純度で表示される必要はないが、必要な場合、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。本発明で用いられる物質は、好ましくは「単離された」物質または生物学的因子である。
本明細書において「フラグメント」とは、全長のポリペプチドまたはポリヌクレオチド(長さがn)に対して、1〜n−1までの配列長さを有するポリペプチドまたはポリヌクレオチドをいう。フラグメントの長さは、その目的に応じて、適宜変更することができ、例えば、その長さの下限としては、ポリペプチドの場合、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20
、25、30、40、50およびそれ以上のアミノ酸が挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。また、ポリヌクレオチドの場合、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50、75、100およびそれ以上のヌクレオチドが挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。本明細書において、このようなフラグメントは、例えば、全長のものがマーカーまたは標的分子として機能する場合、そのフラグメント自体もまたマーカーまたは標的分子としての機能を有する限り、本発明の範囲内に入ることが理解される。
本明細書において「機能的等価物」とは、対象となるもとの実体に対して、目的となる機能が同じであるが構造が異なる任意のものをいう。機能的等価物は、データベース等を検索することによって、見出すことができる。本明細書において「検索」とは、電子的にまたは生物学的あるいは他の方法により、ある核酸塩基配列を利用して、特定の機能および/または性質を有する他の核酸塩基配列を見出すことをいう。電子的な検索としては、BLAST(Altschulet al.,J.Mol.Biol.215:403-410(1990))、FASTA(Pearson&Lipman,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA85:2444-2448(1988))、Smithand Waterman法(SmithandWaterman,J.Mol.Biol.147:195-197(1981))、およびNeedleman andWunsch法(NeedlemanandWunsch,J.Mol.Biol.48:443-453(1970))などが挙げられるがそれらに限定されない。生物学的な
検索としては、ストリンジェントハイブリダイゼーション、ゲノムDNAをナイロンメンブ
レン等に貼り付けたマクロアレイまたはガラス板に貼り付けたマイクロアレイ(マイクロアレイアッセイ)、PCRおよびinsituハイブリダイゼーションなどが挙げられるがそれら
に限定されない。本明細書において、本発明において使用される遺伝子には、このような電子的検索、生物学的検索によって同定された対応遺伝子も含まれるべきであることが意図される。
本発明の機能的等価物としては、アミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸
の挿入、置換もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加されたものを用いることができる。本明細書において、「アミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ
酸の挿入、置換もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加」とは、部位特異的突然変異誘発法等の周知の技術的方法により、あるいは天然の変異により、天然に生じ得る程度の複数個の数のアミノ酸の置換等により改変がなされていることを意味する。改変アミノ酸配列は、例えば1〜30個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜9個、さらに好ましくは1〜5個、特に好ましくは1〜2個のアミノ酸の挿入、置換、もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加がなされたものであることができる。改変アミノ酸配列は、好ましくは、そのアミノ酸配列が、CCL21、CXCR3、CCR7等のアミノ酸配列において1または複数個(好ましくは1もしくは数個または1、2、3、もしくは4個)の保存的置換を有するアミノ酸配列であってもよい。ここで「保存的置換」とは、タンパク質の機能を実質的に改変しないように、1または複数個のアミノ酸残基を、別の化学的
に類似したアミノ酸残基で置換えることを意味する。例えば、ある疎水性残基を別の疎水性残基によって置換する場合、ある極性残基を同じ電荷を有する別の極性残基によって置換する場合などが挙げられる。このような置換を行うことができる機能的に類似のアミノ酸は、アミノ酸毎に当該分野において公知である。具体例を挙げると、非極性(疎水性)アミノ酸としては、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、プロリン、トリプトファン、フェニルアラニン、メチオニンなどが挙げられる。極性(中性)アミノ酸としては、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、グルタミン、アスパラギン、システインなどが挙げられる。陽電荷をもつ(塩基性)アミノ酸としては、アルギニン、ヒスチジン、リジンなどが挙げられる。また、負電荷をもつ(酸性)アミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸などが挙げられる。
本明細書において「被験体(者)」とは、本発明の診断または検出、あるいは治療等の対象をいう。
本明細書において「薬剤」、「剤」または「因子」(いずれも英語ではagentに相当す
る)は、広義には、交換可能に使用され、意図する目的を達成することができる限りどのような物質または他の要素(例えば、光、放射能、熱、電気などのエネルギー)でもあってもよい。そのような物質としては、例えば、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド、核酸(例えば、cDNA、ゲノムDNAのようなDNA、mRNAのようなRNAを含む)、ポリサッカリド、オリゴサッ
カリド、脂質、有機低分子(例えば、ホルモン、リガンド、情報伝達物質、有機低分子、コンビナトリアルケミストリで合成された分子、医薬品として利用され得る低分子(例えば、低分子リガンドなど)など)、これらの複合分子が挙げられるがそれらに限定されない。ポリヌクレオチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリヌクレオチドの配列に対して一定の配列相同性を(例えば、70%以上の配列同一性)もって相補性を有するポリヌクレオチド、プロモーター領域に結合する転写因子のようなポリペプチドなどが挙げられるがそれらに限定されない。ポリペプチドに対して特異的な因子としては、代表的には、そのポリペプチドに対して特異的に指向された抗体またはその誘導体あるいはその類似物(例えば、単鎖抗体)、そのポリペプチドがレセプターまたはリガンドである場合の特異的なリガンドまたはレセプター、そのポリペプチドが酵素である場合、その基質などが挙げられるがそれらに限定されない。
本明細書において「治療」とは、ある疾患または障害(例えば、脳マラリア)について、そのような状態になった場合に、そのような疾患または障害の悪化を防止、好ましくは、現状維持、より好ましくは、軽減、さらに好ましくは消退させることをいい、患者の疾患、もしくは疾患に伴う1つ以上の症状の、症状改善効果あるいは予防効果を発揮しうる
ことを含む。事前に診断を行って適切な治療を行うことは「コンパニオン治療」といい、そのための診断薬を「コンパニオン診断薬」ということがある。
本明細書において「治療薬(剤)」とは、広義には、目的の状態(例えば、脳マラリア等の疾患など)を治療できるあらゆる薬剤をいい、本発明が提供するような阻害剤(例えば、抗体)をいう。本発明の一実施形態において「治療薬」は、有効成分と、薬理学的に許容される1つもしくはそれ以上の担体とを含む医薬組成物であってもよい。医薬組成物
は、例えば有効成分と上記担体とを混合し、製剤学の技術分野において知られる任意の方法により製造できる。また治療薬は、治療のために用いられる物であれば使用形態は限定されず、有効成分単独であってもよいし、有効成分と任意の成分との混合物であってもよい。また上記担体の形状は特に限定されず、例えば、固体または液体(例えば、緩衝液)であってもよい。
本明細書において「予防」とは、ある疾患または障害(例えば、脳マラリア)について、そのような状態になる前に、そのような状態にならないようにすることをいう。本発明の薬剤を用いて、診断を行い、必要に応じて本発明の薬剤を用いて例えば、脳マラリア等の予防をするか、あるいは予防のための対策を講じることができる。
本明細書において「予防薬(剤)」とは、広義には、目的の状態(例えば、脳マラリア等の疾患など)を予防できるあらゆる薬剤をいう。
本発明は、腫瘍形成に関連する抗原に由来し、かつMHC(HLA)クラスI分子に十分に結合
してヒトの白血球、特にリンパ球、特にTリンパ球、特にCD8 陽性細胞傷害性Tリンパ球の免疫応答を起動する能力を有するペプチドも提供し、かつまた、がん患者のワクチン接種として特に有用な2つのペプチドの組み合わせも提供する。
本発明のペプチドは、腫瘍関連抗原、特に例えばタンパク質分解、血管形成、細胞成長、細胞周期制御、細胞分裂、転写調節、組織浸潤などにおける機能を持つ腫瘍関連抗原に由来しうる。
ペプチドは化学合成が可能であり、製薬の有効医薬成分として使用可能であるので、本発明が提供する該ペプチドは免疫療法、好ましくはがんの免疫療法に使用可能である。
本発明の医薬組成物は、効果を増すための追加的ペプチドおよび/または賦形剤をさらに含むが、これについて以下にさらに説明する。
本発明の医薬組成物は本発明において同定されたペプチドを含みうるものであり、そのペプチドは8から100個のアミノ酸、好ましくは8から30個のアミノ酸、最も好ましくは8から16個のアミノ酸を全長として有する。
加えて、より強力な免疫応答を引き出すために、安定性および/またはMHC分子への結
合を改善するよう、該ペプチドまたは改変体をさらに修飾することがで きる。 そのようなペプチド配列の最適化の方法は当業者に周知であり、例えば、逆ペプチド結合または非ペプチド結合の導入を含む。したがって、本発明の別の実施形態では、医薬組成物を提供し、この医薬組成物において、その少なくとも1つのペプチドまたは改変体は非ペプチド
結合を含む。
逆ペプチド結合におけるアミノ酸残基は、ペプチド(-CO-NH-)により結合されておらず
、そのペプチド結合は逆になっている。 そのようなレトロ-インバースペプチド模倣薬は、当業者に周知の方法を用いて作ることができ、例えば、ここに参照として組み込むMeziereetal(1997) J. Immunol. 159, 3230-3237に記述されている方法がある。このアプロ
ーチには、バックボーンが関与する変更を含むが側鎖の配向は関与しない擬ペプチドの作成が関与する。Meziereら(1997) は、MHCおよびTヘルパー細胞応答にこれら擬ペプチド
が有用であることを示している。 CO-NHペプチド結合の代わりにNH-CO結合を含むレトロ-インバースペプチドは、タンパク質分解に対する抵抗力がはるかに強い。
非ペプチド結合とは、例えば、-CH2-NH、-CH2S-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-COCH2-、-CH(OH)CH2-、-CH2SO-である。米国特許第4,897,445号は、ポリペプチド鎖にある非ペプチド
結合(-CH2-NH)の固相合成の方法を提供しており、これには標準的手順により合成するポ
リペプチドと、アミノアルデヒドとアミノ酸をNaCNBH3存在下で反応させて合成する非ペ
プチド結合が関与する。
本発明の配列を有するペプチドは、例えばそれらペプチドの安定性、バイオアベイラビリティ、および/またはアフィニティを強めるために、それらのアミノ末端および/またはカルボキシ末端にある追加的な化学基と合成できる。例えば、該ペプチドのアミノ末端に、カルボベンゾキシル基、ダンジル基、またはt-ブチルオキシカルボニル基のような
疎水性の基を加えることができる。 同様に、該ペプチドのアミノ末端に、アセチル基ま
たは9−フルオレニルメトキシーカルボニル基を置くことができる。加えて、例えば前記
の疎水性の基であるt-ブチルオキシカルボニル基またはアミド基を該ペプチドのカルボ
キシ末端に加えることができる。
さらに、本発明で用いられるペプチドは、それらの立体配置を変えるように合成することができる。例えば、該ペプチドの1つもしくはそれ以上のアミノ酸残基のD-異性体を、通常のL-異性体の代わりに使用することができる。またさらに、本発明のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸残基を、周知の非天然アミノ酸残基の1つと置換することができる。これらのような改変は、本発明のペプチドの安定性、バイオアベイラビリティ、および/または結合作用を増す働きをすることができる。
同様に、本発明で用いられるペプチドの合成の前または後に特定のアミノ酸を反応することにより、本発明のペプチドまたは改変体を化学修飾することができる。そのような修飾の例は当該技術分野で周知であり、例えば、この参照によりここに組み込まれるR.Lundblad,ChemicalReagents for Protein Modification, 3rd ed. CRC Press, 2005に要約されている。アミノ酸の化学修飾として、アシル化、アミジン化、リシンのピリドキシル化、還元的アルキル化、2,4, 6-トリニトロベンゼンスルホン酸 (TNBS)によるアミノ基の
トリニトロベンゼン化、カルボキシル基のアミド修飾および過ギ酸によるスルフィドリル修飾、システインからシステイン酸への酸化、水銀誘導体の生成、他のチオール化合物との混合ジスルフィドの生成、マレイミドとの反応、ヨード酢酸またはヨードアセトアミドとのカルボキシメチル化、およびアルカリpHでのシアン酸塩とのカルバモイル化による修飾を含むが、これらに限定されない。これに関し、当業者は、CurrentProtocols InProtein Science, Eds. Coligan et al. (John Wiley& Sons NY1995-2000) により、 タンパク質の化学修飾に関するより広範な方法論を参照できる。例えばタンパク質のアルギニン残基の修飾は、フェニルグリオキサル、2,3-ブタンジオン、および1,2-シクロヘキサンジオンのような隣接ジカルボニル化合物の反応に基づく付加物の形成であることが多い。別の例は、メチルグリコサルとアルギニン残基の反応である。システインは、リシンおよびヒスチジンのような他の求核的部位の同時修飾なしに修飾することができる。そのため、システインの修飾には多数の試薬を利用可能である。具体的な試薬の情報は、PierceChemicalCompany、Sigma-Aldrich、および他のウェブサイトに提供されている。
本発明で用いられるタンパク質におけるジスルフィド結合の選択的還元もよく行われる。ジスルフィド結合は、バイオ医薬の熱処理の間に形成および酸化することができる。WoodwardのReagentKを用いて、特定のグルタミン酸残基を修飾することができる。N-(3-(ジメチルアミノ)プロピル)-N'-エチルカルボジイミドを用いて、リシン残基とグルタミン酸残基の間に分子内クロスリンクを形成することができる。例えば、ジエチルピロカルボナートは、タンパク質内のヒスチジル残基を修飾する試薬である。ヒスチジンも、4-ヒドロキシ-2-ノネナールを用いて修飾することができる。リシン残基と他のαアミノ基の反応
は、例えば、ペプチドと表面の結合またはタンパク質/ペプチドのクロスリンクに有用で
ある。リシンはポリ(エチレン)グリコールが付着する部位であり、タンパク質の糖化における修飾の主要部位である。タンパク質のメチオニン残基は、例えばヨードアセトアミド、ブロモエチルアミン、クロルアミンTで修飾することができる。テトラニトロメタンお
よびN-アセチルイミダゾルは、チロシル残基の修飾に用いることができる。ジチロシンの形成によるクロスリンクは、過酸化水素/銅イオンによって達成できる。トリプトファン
の修飾に関する最近の研究では、N-ブロモサクシンイミド、2-ヒドロキシ-5-ニトロベン
ジルブロマイドまたは3-ブロモ-3-メチル-2-(2-ニトロフェニルメルカプト)-3H-インドル(BPNS-スカトール)が使用された。PEGで治療用タンパク質およびペプチドを適切に修飾するには、しばしば、循環半減期の延長が伴い、ヒドロゲルの調製には、グルタルアルデヒド、ポリエチレングリコールジアクリレートおよびホルムアルデヒドによるタンパク質のクロスリンクが用いられる。免疫療法のためのアレルゲンの化学修飾は、しばしば、シアン酸カリウムによるカルバミル化によって達成される。
一般に、本発明で用いられるペプチドおよび改変体 (少なくともアミノ酸残基間にペプチドリンクを含むもの)は、Lu et al (1981) J.Org.Chem. 46, 3433およびその参照が開示するように、例えば固相ペプチド合成のFmoc-ポリアミド形態を使って合成できる。精
製は、再結晶化、サイズ排除クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、および(通常は)例えばアセトニトリル/水傾斜分離を使う逆相高速液体クロマトグラフィーのような手法の1つもしくは組み合わせによって行う
ことができる。ペプチドの分析は、薄層クロマトグラフィー、電気泳動法、特にキャピラリー電気泳動法、固相抽出(CSPE)、逆相高速液体クロマトグラフィー、酸加水分解後のアミノ酸分析、高速原子衝撃(FAB)質量分析、MALDIおよびESI-Q-TOF質量分析を用いて行う
ことができる。
本発明のさらに別の局面は、本発明のペプチドまたはその改変体をコードする核酸(例
えばポリヌクレオチド)を提供する。該ポリヌクレオチドとしては、例えば、DNA、cDNA、PNA、CNA、RNA、単鎖および/または二本鎖、または天然または安定形のポリヌクレオチ
ド、例えばホスホロチオアートバックボーンを有するポリヌクレオチド、またはそれらの組み合わせが可能であり、該ペプチドをコーディングするポリヌクレオチドである限り、イントロンの含有は不可欠ではない。当然、天然に生じるペプチド結合によって結合された天然に生じるアミノ酸残基を含むペプチドのみが、ポリヌクレオチドによってコードされる。本発明のまたさらに別の態様は、本発明によるポリペプチドを発現する能力のある発現ベクターを提供する。異なる細胞型の発現ベクターは当該技術分野で周知であり、特別な実験をせずに選択することができる。
一般に、DNAはプラスミドのような発現ベクターに、正しい配向で、発現のために正し
いリーディングフレームで挿入される。必要であれば、望ましい宿主によって認識される適切な転写・翻訳調節管理ヌクレオチド配列にDNAをリンクすることができるが、そのよ
うな管理機能は一般に発現ベクターに入っている。次に、標準的手法によって該ベクターを宿主に導入する。これについては、Sambrooket al(1989)Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring HarborLaboratory,ColdSpring Harbor, NYを参照すること
ができる。
ワクチンに含まれる核ペプチドの最適な量および最適な用量のレジメンは、特別な実験をしなくとも当業者であれば決定することができる。例えば、該ペプチドまたはその変異形は、静脈(i.v.)注射、皮下 (s.c.)注射、皮内(i.d.)注射、腹膜内(i.p.)注射、筋内(i.m.)注射として調製することができる。ペプチド注射の好ましい投与経路はs.c.、i.d.、i.p.、i.m.、i.v.である。DNA注射の好ましい投与経路は、i.d.、i.m.、s.c.、i.p.、i.v.である。例えば、1〜500mg、50μg〜1.5mg、好ましくは125 μg〜500 μgのペプチドまたはDNAを投与することができ、用量は各ペプチドまたはDNAに依存する。 この範囲の用量はこれまでの治験で用いられ、成功している(BrunsvigPF,Aamdal S, Gjertsen MK, Kvalheim G, Markowski-Grimsrud CJ, Sve I,DyrhaugM,Trachsel S, Muller M, Eriksen JA, Gaudernack G; Telomerasepeptidevaccination:a phase I/II study in patients with non-small cell lungcancer;Cancer ImmunolImmunother. 2006; 55(12):1553-1564; M. Staehler, A.Stenzl, P. Y.Dietrich, T.Eisen, A. Haferkamp, J. Beck, A. Mayer, S. Walter, H.Singh, J.Frisch, C. G.Stief; An open label study to evaluate the safetyandimmunogenicity of thepeptide based cancer
vaccine IMA901, ASCO meeting 2007; Abstract No 3017)。
本発明の医薬組成物を調製することにより、該組成物に存在するペプチドの選択、数、および/または量を、組織、がん、および/または患者に特異のものにすることができる。例えば、与えられた患者の組織のタンパク質の発現パターンによってペプチドの正しい選択を導くことにより、副作用を避けることができる。この選択は、治療を受ける患者に特定のがんのタイプおよび該疾病の状態、それまでの治療レジメン、患者の免疫ステータス、および当然、患者のHLAハプロ型に依存する場合がある。さらに、本発明によるワク
チンは、特定の患者の個人的な必要に応じて個別の構成要素を含むことができる。例としては、特定の患者の、関係TAAの発現、個人のアレルギーまたはその他の治療による副作用、一連の初期治療計画後の2次的治療の調整に応じた異なるペプチドの量である。
正常組織に親タンパク質が高い量で発現されるペプチドは回避されるか、もしくは本発明の組成物に低量で存在する。一方、患者の腫瘍が特定のタンパク質を高い量で発現することがわかっている場合、このがんの治療のための各医薬組成物は高い量で存在できる、および/またはこの特定のタンパク質または経路に特異な複数のペプチドを含むことができる。当業者であれば、invitroでのT細胞形成、それらの効能、および全体的な提示、特定のペプチドに対する特定のT細胞の増殖、アフィニティ、拡大、およびT細胞の機能性を、例えばIFN-γ生成の分析によって試験することによって、免疫原性ペプチドの好ましい組み合わせを選択することができる(下記の例も参照のこと)。通常、次に、最も効率的なペプチドを、上述の目的のためにワクチンとして組み合わせる。
適切なワクチンは、好ましくは1〜20個のペプチド、より好ましくは2、3、4、5、6、7
、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20個の異なるペプチド、さらに好ましくは6、7、8、9、10、11、12、13、または14個の異なるペプチド、最も好ましくは14個の異なるペプチドを含有する。がんのワクチンとして用いられる該ペプチドの長さは、任意の適切なペプチドでよい。具体的には、適切な9-merのペプチドまたは適切な7-merまたは8-merまたは10-merまたは11-merのペプチドまたは12-mer、13-mer、14-merまた
は15-merのペプチドとすることができる。より長いペプチドも適切である場合があり、添付の表1および2に記述されているように、MHCクラスIペプチドには9-merまたは10-mer
のペプチドが好ましく、MHCクラスIIペプチドには12-から15-merが好ましい。
本発明のペプチドは腫瘍またはがんワクチンを構成する。該腫瘍またはがんワクチンは、患者に直接にその疾病器官または全身に投与すること、または患者からの細胞またはヒト細胞株に生体外適用したものを該患者に投与すること、またはinvitroで用いて患者の
免疫細胞からのサブ集団を選択して再び該患者に投与することができる。
該ペプチドは実質的に純粋であること、または免疫刺激性アジュバント(下記参照)と組み合わせること、または免疫刺激性サイトカインと組み合わせて使うこと、または適切な送達系(例えばリポソーム)と共に投与することができる。該ペプチドは、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)またはマンナンのような適切な担体と接合することもできる(WO95/18145号およびLongeneckeretal (1993) Ann. NY Acad. Sci.690,276-291を参照)。該ペプチドをタグ付けすること、または融合タンパク質にすること、またはハイブリッド分子にすることもできる。本発明においてその配列が与えられているペプチドは、CD4また
はCD8CTLを刺激することが期待される。しかし、反対のCDに対して陽性のT細胞が助けを
提供する方が刺激の効率は高まる。したがって、CD4CTLを刺激するMHCクラスIIエピトー
プの場合、その融合パートナーまたはハイブリッド分子のセクションが、CD8陽性T細胞を刺激するエピトープを適切に提供する。一方、CD8CTLを刺激するMHCクラスIエピトープの場合は、その融合パートナーまたはハイブリッド分子のセクションが、CD4陽性T細胞を刺激するエピトープを適切に提供する。CD4およびCD8刺激性エピトープは、当該技術分野で周知であり、本発明で特定するものを含む。
免疫応答を引き出すために、通常は、該組成物の免疫原性を高める賦形剤を含める必要がある。したがって、本発明の好ましい実施形態の医薬組成物は、少なくとも1つの適切
なアジュバントをさらに有する。本発明で用いられるアジュバントは、抗原に対する免疫応答(例えばCTLおよびヘルパーT (TH)細胞が媒介する免疫応答)を非特異的に強化または
促進する物質であるので、本発明の薬剤にとって有用と考えられる。 限定はしないが、
適切なアジュバントは、1018ISS、アルミニウム塩、アンプリヴァックス、AS15、BCG、CP-870、893、CpG7909、CyaA、dSLIM、GM-CSF、IC30、IC31、イミキモド、ImuFactIMP321
、IS Patch、ISS、ISCOMATRIX、JuvImmune、LipoVac、MF59、モノホスホリル脂質A、モンタナイドIMS 1312、モンタナイドISA206、モンタナイドISA50V、モンタナイドISA-51、OK-432、 OM-174、OM-197-MP-EC、ONTAK、PepTel(R)ベクターシステム、PLG微粒子、レジ
キモド、SRL172、ウィロソームおよび他のウイルス様粒子、YF-17D、VEGFトラップ、R848、βグルカン、Pam3Cys、Aquila のQS21スティミュロン(AquilaBiotech, Worcester, MA, USA) (サポニン由来物質)、 マイコバクテリア抽出物、および合成細菌細胞壁模倣物、および他の専有アジュバント(RibiのDetox、Quil、またはSuperfosなど)である。フロイント不完全またはGM-CSFのようなアジュバントが好ましい。 樹状細胞に特異ないくつか
の免疫学的アジュバント(例えばMF59)およびそれらの製剤についてはすでに記述がある (Dupuis M,Murphy TJ, Higgins D,Ugozzoli M, vanNest G, Ott G, McDonald DM; Dendriticcells internalize vaccineadjuvant afterintramuscular injection; Cell Immunol.1998; 186(1):18-27; AllisonAC; The modeof action of immunological adjuvants;Dev Biol Stand. 1998; 92:3-11)。また、サイトカインを使うこともできる。いくつかの
サイトカインは、樹状細胞がTリンパ球に対し効果的な抗原提示細胞に成熟する過程を加
速するとして(例えばGM-CSF、IL-1、IL-4) (米国特許第5,849,589号 (この参照によりそ
の全文が組み込まれる))、また、免疫アジュバントとして作用するとして(例えばIL-12) (Gabrilovich DI, Cunningham HT, CarboneDP;IL-12 and mutant P53peptide-pulsed dendritic cells for thespecificimmunotherapy of cancer; JImmunother Emphasis Tumor Immunol. 1996(6):414-418)、リンパ球組織(例えばTNF-α)への樹状細胞の移動に与える影響と直接リンクされているものがある。
CpG免疫刺激性オリゴヌクレオチドもワクチン設定におけるアジュバントの効果を高め
るという報告がある。理論に束縛されず、CpGオリゴヌクレオチドはトール様受容体(TLR)(主にTLR9)を介して生来の(非適応の)免疫系を活性化する作用を持つ。CpGが起動するTLR9活性は、予防ワクチンおよび治療ワクチンの両方で、ペプチドまたはタンパク質抗原、
生のウイルスおよび殺傷されたィルス、樹状細胞ワクチン、自己細胞ワクチン、および多糖共役体を含む様々な抗原に対する体液性および細胞性の抗原特異的応答を高める。より重要なのは、たとえCD4T細胞の助けがなくても、それが樹状細胞の成熟と分化を増進し、TH1細胞の活性および細胞傷害性Tリンパ球(CTL)の生成を増進することである。TLR9の刺
激によって誘導されるTH1バイアスは、TH2バイアスを通常促進するミョウバンまたはフロイント不完全アジュバント(IFA)のようなワクチンアジュバントが存在していても維持さ
れる。CpGオリゴヌクレオチドは、その他のアジュバントと共処方または併投与するか、
もしくは微粒子、ナノ粒子、脂質エマルションまたは類似の処方にすることによって、さらに高いアジュバント活性を示すものであり、比較的弱い抗原の場合に強い応答を誘発するには特に必要である。それらは、免疫応答も加速するものであり、いくつかの実験では、CpGのない全用量ワクチンに匹敵する抗体応答が、約二桁低減した抗原用量で得られた(ArthurM.Krieg, Therapeutic potential of Toll-like receptor 9activation,NatureReviews, Drug Discovery, 2006, 5, 471-484)。米国特許第6,406,705号B1は、CpGオリゴ
ヌクレオチドと非核酸アジュバントと抗原との組み合わせによって抗原特異的免疫応答を誘発することについて記述している。 RNA結合TLR7、TLR8、および/またはTLR9のようなその他のTLR結合分子を使用することもできる。
限定するものでないが、本発明において有用なアジュバントのその他の例としては、化学修飾CpGs(例えばCpR、Idera)、ポリ(I:C)(例えばポリI:C12U)、非CpG細菌DNAまたはRNA、およびイミダゾキノリン、シクロホスファミド、スニチニブ、ビバシズマブ、セレブ
レックス、NCX-4016、シルデナフィル、タダラフィル、バルデナフィル、ソラフィニブ、XL-999、CP-547632、パゾパニブ、ZD2171、AZD2171、イピリムマブ、トレメリムマブ、SC58175を含み、これらは治療薬および/またはアジュバントとして作用することができる
。本発明のコンテクストにおいて有用なアジュバントおよび添加剤の量および濃度は、当業者であれば特別な実験をせずに容易に決定できる。好ましいアジュバントはdSLIM、BCG、OK432、イミキモド、PeviTer、およびJuvImmuneである。本発明の医薬組成物の好ましい実施形態において、該アジュバントは、グラニュロサイトマクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF、サルグラモスティム)のようなコロニー刺激因子を含む群から選択される。本発明の医薬組成物の好ましい実施形態において、該アジュバントはイミキモドである。
本発明の組成物は、皮下、皮内、筋内のような非経口投与または経口投与に用いられる。このための該ペプチドおよび選択的他の分子は、薬学的に許容される好ましくは水性の担体に溶解または懸濁される。加えて、該組成物は、緩衝剤、結合剤、爆破剤、希釈剤、香味料、潤滑剤のような賦形剤などを含むことができる。該ペプチドは、また、サイトカインのような免疫刺激性物質と共に投与することもできる。そのような組成物に使用可能な賦形剤の広範なリストは、例えば、A.Kibbe,Handbookof Pharmaceutical Excipients,
3. Ed. 2000, AmericanPharmaceuticalAssociation and pharmaceutical pressから得られる。該組成物は、腫瘍またはがん、好ましくはCRCの予防および/または療法として用
いることができる。
細胞傷害性T細胞(CTL)は、MHC分子と結合したペプチド形状抗原を認識し、そのままの
外来抗原自体は認識しない。該MHC分子自体は、抗原提示細胞の細胞表面にある。したが
って、CTLの活性化は、ペプチド抗原の三量体複合体とMHC分子とAPCの存在下でのみ可能
である。したがって、ペプチドだけを用いてCTLを活性化するのではなく、各MHC分子と共にAPCも追加的に加えることによって免疫応答は増進される。したがって、好ましい実施
形態において、本発明の医薬組成物は少なくとも1つの抗原提示細胞を追加的に含む。
抗原提示細胞(または刺激細胞)は、通常、MHCクラスIまたはII分子をその表面に有し、1実施形態においては、その選択された抗原を有する該MHCクラスIまたはII分子をそれ自体に負荷することは実質的に不可能である。下記に詳細に述べるように、該MHCクラスIまたはII分子に、その選択された抗原をin vitroで容易に負荷することができる。
一般に、本発明の核酸を含む本発明の医薬組成物は、本発明のペプチドを含む医薬組成物と同様の方法で投与すること、すなわち静脈内、動脈内、腹膜内、筋内、皮内、腫瘍内、経口、経皮、経鼻腔、経口腔、経直腸、経膣投与、または吸入または局所投与することができる。
回避のメカニズムにより、腫瘍はしばしば治療薬に対する耐性を得る。この薬品耐性は治療中に生じ、転移および再発腫瘍として現れる場合がある。そのような薬品耐性を避けるために、一般に腫瘍の治療は薬品の組み合わせによって行われ、多くの場合、無病期間後の転移および腫瘍再発には異なる組み合わせが要求される。したがって、本発明の1つの態様において、該医薬組成物は第2の抗がん剤と併せて投与される。本発明において使用される第2の薬剤は、本発明の医薬組成物の前または後、またはそれと同時に投与することができる。同時投与は、例えば、化学特性に適合性があるならば本発明の医薬組成物を該第2の抗がん剤と混合して行うことができる。同時投与の別の方法は、例えば本発明の医薬組成物を注射し、第2の抗がん剤を例えば経口投与することにより、同日に該組成物と抗がん剤を独立の投与経路で投与することである。該医薬組成物と第2の抗がん剤を、異なる日に同じ治療コース内で投与、および/または別々の治療コース内で投与してもよい。
本発明の別の局面では、患者のがんを治療または予防する方法を提供するものであり、この方法は、任意の1つの本発明の医薬組成物を治療効果のある量で該患者に投与する工程を有する。治療効果のある量とは、免疫応答の誘発、特に、CTLのサブ集団の活性化に
十分な量である。当業者であれば、本明細書の実施例に提供されているような標準的な免疫学的方法を用いて、効果のある量を容易に決定することができる。本発明の医薬組成物の特定量の効果を監視する別の方法は、治療した腫瘍の成長および/または再発を観察することである。
本発明の特に好ましい実施形態において、該医薬組成物は抗癌ワクチンとして用いられる。
本発明のペプチドまたはペプチドコード核酸を含む組成物は、腫瘍または癌ワクチンを構成することもできる。該腫瘍または癌ワクチンは、該患者に直接にその疾病器官または全身的に投与すること、または患者からの細胞またはヒト細胞株に生体外適用したものを該患者に投与すること、またはinvitroで用いて患者の免疫細胞からのサブ集団を選択し
て再び該患者に投与することができる。
本発明の組成物は、癌を治療する方法として、またはワクチンとして使用することができる。該癌は、口腔、咽頭の癌、消化管癌、結腸、直腸、肛門の癌、気道癌、乳癌、子宮、膣、外陰の癌、子宮体、卵巣の癌、男性生殖管癌、尿道癌、骨および軟組織の癌、カポジ肉腫、皮膚メラノーマ、眼メラノーマ、非メラノーマ眼癌、脳、中枢神経系の癌、甲状腺および他の内分泌腺の癌、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、骨髄腫であり、好ましくは腎臓癌、結腸直腸癌、肺癌、乳癌、膵臓癌、前立腺癌、胃癌、脳癌、GISTまたはグリア芽腫である。本発明によると、ペプチドの好ましい量は500μl溶液中に約0.1〜100mg、好ましくは約0.1〜1mg、最も好ましくは約300μg〜800μgの間で変動することができる。ここで、「約」という言葉は、特に述べない限り、与えられた値の+/-10パー
セントを意味する。当業者であれば、例えば患者個人の免疫ステータスおよび/または特定のタイプの癌で提示されるTUMAPの量のようないくつかの因子に基づき、使用するペプ
チドの実際量を調整することができるであろう。本発明のペプチドは、凍結溶解物以外の他の適切な形状(滅菌液等)として提供してもよい。
本発明によるペプチドおよび/または核酸を有する本発明の医薬組成物は、各対応するペプチドまたは抗原に関連する腺腫または癌疾病の患者に投与される。これにより、T細
胞を媒介とする免疫応答が起動される好ましくは本発明の医薬組成物であって、この本発明の医薬組成物のペプチド (特に腫瘍関連のペプチド)または核酸、または本発明の組成
物に存在する本発明の発現ベクターの量は、組織、癌、および/または患者に特異的である。
本発明の別の実施形態において、本発明のワクチンは核酸ワクチンである。ポリペプチドをコードするDNAワクチンのような核酸ワクチンの接種がT細胞応答を引き出すことは周知である。該腫瘍または癌ワクチンは、該患者に直接にその疾病器官または全身的に投与すること、または患者からの細胞またはヒト細胞株に生体外適用したものを該患者に投与すること、またはin vitroで用いて患者の免疫細胞からのサブ集団を選択して再び該患
者に投与することができる。該核酸をin vitroで細胞に投与する場合、インターロイキ
ン−2またはGM-CSFのような免疫刺激性サイトカインを共発現するよう、該細胞の移入が
有用である場合がある。該核酸は実質的に純粋であること、または免疫刺激性アジュバントと組み合わせること、または免疫刺激性サイトカインと組み合わせて使うこと、または適切な送達系(例えばリポソーム)と共に投与することができる。該核酸ワクチンは、上記ペプチドワクチンに関して記述したようなアジュバントと共に投与してもよい。好ましくは、該核酸ワクチンをアジュバントなしに投与する。
本発明のポリヌクレオチドは、実質的に純粋である、または適切なベクターまたは送達系に含まれている場合がある。適切なベクターおよび送達系として含まれるのは、アデノウイルス、ワクシニアウイルス、レトロウイルス、ヘルペスウイルス、アデノ関連ウイルス、または複数のウイルスの要素を含むハイブリッドに基づく系のような、ウイルス性のものである。非ウイルス送達系として含まれるのは、DNA送達技術分野で周知のカチオン性脂質およびカチオン性ポリマーである。「遺伝子銃」のような物理的送達も使用することができる。該ペプチド、または該核酸によってコードされるペプチドは、融合タンパク質の場合があり、例えばCD4陽性T細胞を刺激する破傷風トキソイドからのエピトープとの融合タンパク質である。
適切には、該患者に投与される全てのペプチドは滅菌されていて発熱物質がない。裸のDNAは筋内、皮内、皮下注射により投与することができる。 便利なことに、該核酸ワクチンは任意の核酸送達手段を有することができる。好ましくはDNAである該核酸は、リポソ
ームにて送達することも、ウイルスベクター送達系の一部として送達することもできる。
DNAワクチンのような核酸ワクチンは筋肉に投与するのが好ましく、ペプチドワクチンはs.c.または i.d.にて投与するのが好ましい。該ワクチンを皮内に投与するのも好ましい。
樹状細胞のようなプロフェッショナル抗原提示細胞による核酸の摂取、およびコードされたポリペプチドの発現は、免疫応答のプライミングのメカニズムである可能性がある。しかし、樹状細胞は移入されない可能性があるとはいえ、組織内の移入された細胞から発現ペプチドを取り込むことができるので、なお重要である(「クロスプライミング」。例
:ThomasAM, Santarsiero LM,Lutz ER, Armstrong TD, Chen YC, Huang LQ, Laheru DA,
Goggins M, Hruban RH,Jaffee EM. Mesothelin-specific CD8(+) T cellresponsesprovide evidence of invivo cross-priming by antigen-presenting cellsinvaccinated pancreatic cancerpatients. J Exp Med. 2004 Aug 2;200(3):297-306)。
ポリヌクレオチドを媒介とする癌免疫療法についてはConry et al (1996)Seminars in Oncology 23,135-147;Condon et al (1996) Nature Medicine 2,1122-1127; Gong et al
(1997) NatureMedicine 3, 558-561; Zhai et al (1996) J.Immunol. 156, 700-710;Graham et al(1996) Int J. Cancer 65, 664-670; andBurchell et al (1996) 309-313In:
BreastCancer, Advances in biology andtherapeutics, Calvo et al (eds), JohnLibbeyEurotextに記述されており、 これら全ては参照によりその全文がここに組み込まれる
本発明において、注射部位、標的化ベクターおよび送達系の使用、または患者からの特異的細胞集団の選択的精製によって、本発明のワクチンの標的を、例えば抗原提示細胞のような特異的細胞集団とすること、および該ペプチドまたは核酸を生体外投与することも有用である可能性がある(例えば、Zhouetal (1995) Blood 86, 3295-3301; Roth etal (1996) Scand. J. Immunology 43,646-651に記述されているように、樹状細胞をソートす
ることができる)。例えば、標的化ベクターは、適切な場所での抗原の発現を方向づける
組織または腫瘍特異的プロモーターを有することができる。
本発明のワクチンは、治療を受ける患者に特定の癌のタイプおよび該疾病の状態、それまでの治療レジメン、患者の免疫ステータス、および当然、患者のHLAハプロ型に依存す
る場合がある。さらに、本発明によるワクチンは、特定の患者の個人的な必要に応じて個別の構成要素を含むことができる。例としては、特定の患者の、関係TAAの発現、個人の
アレルギーまたはその他の治療による副作用、一連の初期治療計画後の2次的治療の調整
に応じた異なるペプチドの量である。
本発明のペプチドは癌治療に有用なだけでなく、診断にも有用である。該ペプチドはグリア芽腫から生成されるものであり、これらのペプチドは正常組織には存在しないことが特定されているので、これらのペプチドを用いて癌の存在を診断することができる。
病理学者は、組織生検での本発明のペプチドの存在を癌の診断の助けとすることができる。病理学者は、抗体を使って行う本発明の特定のペプチドの検出、質量分析、または当該技術分野で周知の他の方法によって、該組織が悪性か、炎症または総じて罹患しているかを知ることができる。本発明のペプチドのグループの存在によって、罹患組織の分類または下位分類が可能になる。
罹患組織標本にある本発明のペプチドの検出は、作用のメカニズムにTリンパ球が関わ
ることがわかっている場合または予期される場合は特に、その免疫系が関わる療法の恩恵についての決断を可能にする。MHC発現の喪失はよく理解されているメカニズムであり、
これによって悪性細胞は免疫監視を逃れる。したがって、本発明のペプチドの存在は、被分析細胞によってこのメカニズムが利用されていないことを示す。
本発明のペプチドは、本発明のペプチドに対するリンパ球応答の分析に用いることができ、例えば、本発明のペプチド、またはMHC分子との複合体である本発明のペプチドに対
するT細胞応答または抗体応答を分析することができる。これらのリンパ球応答を、さら
なる治療工程を決定するための予後マーカーとして用いることができる。これらの応答は、例えばタンパク質、核酸、自己物質、リンパ球免疫伝達のワクチン接種など異なる手段によってリンパ球応答を誘発しようとする免疫療法アプローチで、代理マーカーとして用いることもできる。遺伝子療法という設定では、副作用の評価において本発明のペプチドに対するリンパ球応答を考慮することができる。リンパ球応答の監視は、移植療法後のフォローアップ検査でも、例えば移植片対宿主および宿主対移植片の病気の検出などに有用である可能性がある。
本発明のペプチドは、MHC/ペプチド複合体に対し特異的な抗体の生成および発育に用いることができる。これらを療法に用いて、罹患組織を標的として毒素または放射性物質を当てることができる。これらの抗体の別の使い方として、PETのような画像法のために、
罹患組織に対する放射性核種を標的としてこれらの抗体を当てることができる。この使用方法は、小さな転移の検出または罹患組織のサイズおよび正確な位置を決定するための助けとなり得る。加えて、該ペプチドは、病理学者が行う生検標本に基づく癌の診断の検証に用いることができる。
本発明はキットとして提供されることができる。本明細書において「キット」とは、通常2つ以上の区画に分けて、提供されるべき部分(例えば、検査薬、診断薬、治療薬、抗
体、標識、説明書など)が提供されるユニットをいう。安定性等のため、混合されて提供されるべきでなく、使用直前に混合して使用することが好ましいような組成物の提供を目的とするときに、このキットの形態は好ましい。そのようなキットは、好ましくは、提供される部分(例えば、検査薬、診断薬、治療薬をどのように使用するか、あるいは、試薬をどのように処理すべきかを記載する指示書または説明書を備えていることが有利である。本明細書においてキットが試薬キットとして使用される場合、キットには、通常、検査薬、診断薬、治療薬、抗体等の使い方などを記載した指示書などが含まれる。
このように、本発明のさらなる局面では、本発明はキットに関するものであり、このキットは、(a)本発明の医薬組成物を溶液形状または凍結乾燥形状で包含する容器と、(b)選択的に、該凍結乾燥製剤用の希釈剤または再構成液を包含する第2の容器と、(c)選択的
に、(i)該溶液の使用または(ii)該凍結乾燥製剤の再構成および/または使用に関する説
明書とを有する。該キットは、1もしくはそれ以上の(iii)緩衝剤、(iv)希釈剤、(v)フィ
ルター、(vi)針、または(v)シリンジをさらに有する。該容器は、好ましくは瓶、バイア
ル瓶、シリンジ、または試験管であり、多用途容器でよい。該医薬組成物は、好ましくは乾燥凍結される。
本発明のキットは、好ましくは、本発明の乾燥凍結製剤およびその再構成および/または使用に関する説明書を、適切な容器内に有する。適切な容器として含まれるのは、例えば、瓶、バイアル瓶(例えばデュアルチャンババイアル)、シリンジ(デュアルチャンパシ
リンジなど)、および試験管である。該容器は、ガラスまたはプラスチックのような様々
な材料から形成することができる。好ましくは、該キットおよび/または容器は、該容器上にある、あるいは該容器に伴う、再構成および/または使用の方法を示す説明書を包含する。例えば、そのラベルは、該乾燥凍結製剤を再構成して上記のペプチド濃度にするという説明を示すことができる。該ラベルは、さらに、該製剤が皮下注射に有用であるもしくは皮下注射のためのものであるという説明を示すことができる。.
該製剤の容器は、繰り返し投与(例えば2〜6回の投与)に使うことができる多用途バイアル瓶でもよい。該キットは、さらに、適切な希釈剤(例えば重曹溶液)を有する第2の容器を有することができる。
該希釈剤と該凍結乾燥製剤を混合して作られる再構成された製剤の最終ペプチド濃度は、好ましくは少なくとも0.15mg/mL/ペプチド(=75μg)であり、好ましくは3mg/mL/ペプチ
ド(=1500μg)以下である。該キットは、さらに、商業的観点およびユーザーの観点から見て望ましいその他の材料(その他の緩衝剤、希釈剤、フィルター、針、シリンジ、および
パッケージに挿入される使用説明書を含む)を含むことができる。
本発明のキットは、他の構成要素(例えば他の化合物またはこれら他の化合物の医薬組
成物)と共に、もしくはそれらなしに、本発明の医薬組成物の製剤を包含する単一の容器
を有すること、または各構成要素によって別の容器を有することができる。
好ましくは、本発明のキットは、第2の化合物(アジュバント(例えばGM-CSF)、化学療
法薬剤、天然生成物、ホルモンまたは拮抗薬、抗血管形成剤または血管形成阻害剤、アポトーシス誘発剤またはキレート剤など)またはその医薬組成物の併投与との組み合わせと
して使用するためにパッケージされた本発明の処方を含む。該キットの構成要素は、予め複合体として作られたもの、もしくは、患者に投与するまで各構成要素が異なる別々の容器に入ったものが可能である。該キットの構成要素は、1もしくはそれ以上の液体溶液として提供することができ、好ましくは水溶液であり、より好ましくは滅菌水溶液である。該キットの構成要素は、固体として提供することも可能であり、好ましくは別の異なる容器にて提供される適切な溶剤をそれに加えて液体に変換することができる。
療法キットの容器としては、バイアル、試験管、フラスコ、瓶、シリンジ、もしくは固体または液体を密封する他の任意の手段が可能である。通常、複数の構成要素がある場合、別々に投薬できるように、該キットは第2のバイアルまたはその他の容器を包含する。該キットは、薬学的に許容される液体用の別の容器も包含することができる。好ましくは、治療キットは、該キットの構成要素である本発明の薬剤を投与することを可能にする器具(例えば1もしくはそれ以上の針、シリンジ、点眼器、ピペットなど)を包含する。
本発明の医薬組成物は、経口(経腸)、経鼻腔、経眼、皮下、皮内、筋内、静脈内、または経皮のような任意の許容される経路によって該ペプチドを投与するのに適したものである。好ましくは該投与は皮下投与であり、最も好ましくは皮内投与である。投与は注入ポンプによって行うことができる。
本明細書において「指示書」は、本発明を使用する方法を医師または他の使用者に対する説明を記載したものである。この指示書は、本発明の検出方法、診断薬の使い方、または医薬などを投与することを指示する文言が記載されている。また、指示書には、投与部位として、経口、食道への投与(例えば、注射などによる)することを指示する文言が記載されていてもよい。この指示書は、本発明が実施される国の監督官庁(例えば、日本であれば厚生労働省、米国であれば食品医薬品局(FDA)など)が規定した様式に従って作成され、その監督官庁により承認を受けた旨が明記される。指示書は、いわゆる添付文書(package insert)であり、通常は紙媒体で提供されるが、それに限定されず、例えば
、電子媒体(例えば、インターネットで提供されるホームページ、電子メール)のような形態でも提供され得る。
(一般技術)
本明細書において用いられる分子生物学的手法、生化学的手法、微生物学的手法は、当該分野において周知であり慣用されるものであり、例えば、Sambrook J. et al.(1989).Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harborおよびその3rd
Ed.(2001); Ausubel, F. M.(1987).Current Protocols in Molecular Biology,
Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Ausubel,F.M.(1989).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Innis, M. A. (1990). PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press; Ausubel, F. M. (1992).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Ausubel, F. M.(1995).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Innis, M. A. et al.(1995). PCR Strategies, Academic Press; Ausubel, F. M. (1999). Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, and annual updates; Sninsky, J. J.
et al.(1999).PCR Applications: Protocols for Functional Genomics, Academic Press, Gait, M. J. (1985). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Gait, M. J. (1990). Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Eckstein, F.(1991). Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approach, IRL Press; Adams, R. L. et al.(1992).The Biochemistry of the Nucleic Acids, Chapman & Hall; Shabarova, Z. et al.(1994). Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids, Weinheim; Blackburn, G. M. et al.(1996). Nucleic Acids in Chemistry and Biology, Oxford University Press; Hermanson, G. T. (I996). Bioconjugate Techniques, Academic Press、別冊実験医学「遺伝子導入&発現解析実験法」羊土社、1997
などに記載されている。これらは本明細書において関連する部分(全部であり得る)が参考として援用される。
本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。
以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
(非バイアス増幅試料の調製実施例)
(調製実施例1:健常人末梢血におけるBCRレパトアの解析) 本実施例では、健常人末梢血におけるBCRレパトアの解析を行った。
(材料および方法)
試料:健常人末梢血単核球細胞
方法:
(1.RNA抽出)
例の健常人から全血5mLをヘパリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheral blood mononuclear
cells, PBMC)を分離した。単離した5×10細胞のPBMCからRNeasy Lipid Tissue Mini Kit (QIAGEN, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。取得されたRNAは、吸光度計を用いてA260の吸光度により定量された。溶出液量30μLにおいて濃度232ng/μLであった。
(2.相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor−ligation PCRを実施した。最初に、相補的DNAを合成するため、BSL−18Eプライマー(表1−1)と 3.5 μL(812ng)のRNAを混和して、70℃で8分間アニーリングした。氷上で冷却後、下記の組成においてRNase阻害剤(RNAsin)の存在下で逆転写反応を行い、相補的DNAを合成した。
続いて、下記の二本鎖DNA合成緩衝液中、E. coli DNA polymerase I、E. coli DNA Ligase、RNase Hの存在下、16℃で2時間保温し、二本鎖相補的DNAを合成した。さらに、T4 DNA polymeraseを16℃で5分間反応させ、5’末端平滑化反応を行った。
二本鎖DNAは、High Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製された後、下記のT4リガーゼ緩衝液中、P20EA/10EAアダプター(表1−1)およびT4リガーゼの存在下、16℃で終夜保温して、ライゲーション反応を行った。
前述同様カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖DNAは、3’末端に付加したアダプターを除去するため、NotI制限酵素(50 U/μL、Takara)に下記の組成で消化された。
(3.PCR)
二本鎖相補的DNAからの一次PCR増幅(1st PCR)は、共通アダプタープライマーのP20EAと各々の免疫グロブリンアイソタイプC領域特異的プライマー(CM1、CA1、CG1、CD1、CE1)を用いて、次に示す反応組成で、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分のサイクルを20サイクル行った。用いたプライマー配列は表1−1に示す。
次に、第1のPCR増幅反応の産物である1st PCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーと各免疫グロブリンアイソタイプC領域特異的プライマーの間で次に示す反応組成でnested PCRを行った。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分のサイクルを20サイクル行った。用いたプライマー配列は表1−1に示す。
得られた第2のPCR増幅反応の産物である2nd PCR増幅産物からプライマーを除去するため、High Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製を行った。続いて、2nd PCR増幅産物を鋳型として、P20EAプライマーにアダプターB配列を付加したB−P20EAプライマーと各免疫グロブリンC領域特異的プライマーにアダプターA配列と同定配列であるMID Tag配列を付加したGS−PCRプライマーを用い、次の反応組成でPCRを行った。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分を10サイクル行った。用いたプライマー配列は表1−1に示す。
(4.次世代シーケンス)
至適条件下におけるGS−PCR増幅の後、2%アガロースゲル電気泳動を実施し、目視化において目的のサイズ(500bp〜700bp)のバンドを切り出し、DNA精製キット(QIAEX II Gel Extraction Kit、QIAGEN)を用いて精製した。回収されたDNAをQuant−iTTM PicoGreen(登録商標) dsDNA Assay Kit(Invitrogen)を用いてDNA量を測定した。回収された各アイソタイプ由来の増幅産物のDNA量は、それぞれIgM(1611ng/mL)、IgG(955ng/mL)、IgA(796ng/mL)、IgD(258ng/mL)、IgE(871ng/mL)であった。これらアイソタイプ増幅産物のDNA量が均等になるよう混和し、1000万DNAをエマルジョンPCRに用い、ロシュ社製次世代シーケンス解析装置(GS Juniorベンチトップシステム)によるシーケンス解析を行った。
(5.データ解析)
シーケンスリードの解析は、IMGT (the international ImMunoGeneTics information system, http://www.imgt.org)データベースから入手されるV、D、J、C配列をリファレンス配列として各リード配列のV、D、J、C配列をアサインした。アサインメントにはIMGTのHighV−Questおよび新規に開発したレパトア解析ソフトウェア(Repertoire Genesis、同日付で出願される特許出願を参照。この内容は本明細書において参考として援用される)を用いた。
アイソタイプ特異的プライマーの交差性は図1に示す。使用した免疫グロブリンアイソタイプ特異的プライマーの特異性を評価するため、目的の免疫グロブリンアイソタイプ特異的プライマーとともに他のアイソタイプ特異的プライマーによる増幅を行い、交差反応性の有無を確認した。10μLのGS−PCR増幅産物を2%アガロースゲルにてTAE緩衝液中で電気泳動後、エチジウムブロマイド染色により評価した。各アイソタイプ特異的プライマーで増幅された2nd PCR増幅産物は、他のアイソタイプ特異的GS−PCRプライマーで増幅されることなく、プライマーの特異性が高いことが確認された。
至適希釈濃度の検討は図2に示す。各アイソタイプにおけるGS−PCR至適条件を検討した。2nd PCR増幅産物の2倍階段希釈系列を作成し、20サイクルのGS−PCRを行った。16倍希釈において良好な結果が得られた。
至適サイクル数の検討は図3に示す。16倍希釈2nd PCR増幅産物を用いて、10、15、20サイクルのPCRを行った。IgM、IgG、IgA、IgDにおいては、10サイクルで良好な増幅が確認された。また、IgEにおいては、20サイクルが適当であることが確認された。
次世代シーケンスのリード長は図4に示す。図4はBCR遺伝子の次世代シーケンスのリード長を示している。Raw dataのリード数は13万、Filter passを経たものは9万以上のリード数が得られた。Tag標識した各アイソタイプ由来のリード数は表1−2に示す。
MID別リード長は図5に示す。MID別に分割したリード数、リード長の分布も均等であった。V領域の解析に十分な長さを持つリード長を400bp以上としてカウントすると、約半数の1万リードがBCRレパトア解析に有効なリードであると考えられた。
アイソタイプ別C領域配列の使用頻度は図6に示す。得られた各アイソタイプ別のリードに対して、サブクラスも含めた免疫グロブリンアイソタイプのC領域配列との相同性検索を行った。サブクラス別のリード数の頻度は、IgAサブクラスでは、IgA1が73%、IgA2が27%であり、IgGサブクラスはIgG1が62%、IgG2が36%で、IgG3とIgG4のリードはほとんど得られなかった。また、得られた各サブクラス別のリードは、他のクラスに分類されることがほとんどなかったため、プライマーの特異性がシークエンスレベルで再確認できた。
IMGTのHighV−Questを用いてV、D,J領域のアサインメントを行った(図6A、7A、8A、9A)。また、次に新規に開発したレパトア解析ソフトウェア(Repertoire Genesis、特許出願中)を用いて行ったV、D,J領域のアサインメントの結果を表1−1Hに示す。これらのリード数データを用いて、V領域、J領域の頻度を求めた(図6B、7B、8B、9B)。以下にそのデータを示す(表1−1H)。
アイソタイプ別V領域レパトアは図7(A〜D)に示す。ここではアイソタイプ別のV領域配列のレパトア(BCR Vレパトア)を示した。IgM、IgG、IgA、IgDの間でBCR Vレパトアは非常に類似したが、IgEはIGHV3−30を有するリードのみ得られた。この理由として、末梢血中のIgE陽性細胞数は他のクラスと比較して非常に少なく、偏ったレパトアが検出された可能性が示唆される。
サブタイプ別V領域レパトアは図8(A〜D)に示す。ここでは、IgAとIgGサブクラス別のBCR Vレパトアを示した。IgAのサブクラスはIgA1とIgA2で数種のV鎖における頻度が異なった。IGHV1−18とIGHV4−39の存在頻度はIgA2に比較してIgA1で高く、一方、IGHV3−23とIGHV3−74の存在頻度はIgA1よりIgA2で高かった。IgGサブクラスに関し、IgA2で増加が認められたIGHV3−23とIGHV3−74の頻度は、IgG1と比較してIgG2で高かった。IgG3とIgG4のリード数は少なく(10リード)、IgG3ではIGHV4−59−IGHJ4−IGHD1−7をもつクローンの頻度が3/10とクローナリティーが高く、IgG4についてもIGHV3−23−IGHJ4−IGHD3−10をもつリードが5/10を占めた(表1−3)。
サブクラス別のBCRJレパトアは図9に示す。IgM、IgG、IgA、IgDにおいて、約半数のリードにおいてIGHJ4が使用されており、一方IGHJ2はほとんど使用されていなかった。IgEではIGHJ1のみが使用されていた。IgMおよびIgAのサブクラスにおけるIGHJレパトアについても検討した。IGHVレパトアとは異なり、サブクラス間での顕著な差は認められなかった。
以上から、本発明の試料提供方法により、非バイアスによる定量的な解析が可能であったことが示された。
(調製実施例2:健常人末梢血におけるTCRレパトアの解析)
本実施例では、健常人末梢血におけるTCRレパトアの解析を行った。
(材料および方法)
(試料)
10例の健常人末梢血単核球細胞
(方法)
(1.RNA抽出)
10例の健常人から全血5mLをヘパリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)を分離した。単離したPBMCからRNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。取得されたRNAは、Agilent 2100バイオアナライザ(Agilent)を用いて定量された。獲得されたRNA量を次の表1−4に示す。
(2.相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor−ligation PCRを実施した。方法は調製実施例1に示した方法に従って実施した。すなわち、BSL−18Eプライマー(表1−5)とRNAを混和してアニーリング後、逆転写酵素を使って相補鎖DNAを合成した。続いて、二本鎖相補的DNAを合成し、T4 DNA polymeraseによる5’末端平滑化反応を行った。High Pure PCR Cleanup
Micro Kit(Roche)によりカラム精製した後、P20EA/P10EAアダプターをLigation反応にて付加した。カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖相補的DNAは、NotI制限酵素により消化された。
(3.PCR)
二本鎖相補的DNAから、表1−1に示す共通アダプタープライマーP20EAとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CA1またはCB1)を用いて、第1のPCR増幅反応の産物である1st PCR増幅を行った。PCRは次に示す組成で、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
次に、1st PCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CA2またはCB2)を用いて、次に示す反応組成で2nd
PCRを行った。PCRサイクルは、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
得られた第2のPCR増幅反応の産物である2nd PCR増幅産物からHigh Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりプライマーを除去し、さらに10倍希釈した2nd PCR増幅産物を鋳型として、ロシュ社製次世代シーケンス解析装置(GS Juniorベンチトップシステム)による解析を実施した。増幅には、図10に示したP20EAアダプタープライマーにアダプターB配列を付加したB−P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的配列にアダプターA配列および各MID Tag配列(MID−1〜26)を付加したHuVaF−01〜HuVaF10(α鎖)およびHuVbF−01〜HuVbF−10(β鎖)を利用した。使用したプライマー配列は、表1−6に示した。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分を10サイクル行った。PCR増幅を確認するため、10μLの増幅産物を2%アガロースゲル電気泳動で増幅した(図11)。
図11に示すアガロースゲル電気泳動によるPCR増幅産物の後に、600bp程度の増幅産物を含むバンドを目視化において切り出し、DNA精製キット(QIAEX II
Gel Extraction Kit、Qiagen)を用いて精製した。回収されたPCR増幅産物はQuant−TTM PicoGreen(登録商標) dsDNA Assay Kit (Invitrogen)によりDNA量を測定した。各健常人10例の回収されたDNA量を表1−7に示す。
(4.次世代シーケンス)
ロシュ社製GS Juniorシーケンス解析装置による次世代シーケンスを実施した。具体的には、GS Junior Titanium emPCR Kit (Lib−L)を用いて、メーカーのプロトコールに従ってemPCRを実施した。ビーズとDNAの割合(copy per beads:cpb)0.5で実施した。emPCR後、ビーズエンリッチメントにて回収されたビーズは、シーケンスラン試薬であるGS Junior Titanium Sequencing KitおよびPicoTiterPlate Kitを用いて、メーカーのプロトコールに従ってシーケンスランを実施した。
(5.データ解析)
得られたシーケンスデータ(SFFファイル)をGS Junior付属ソフトウェア(sfffileもしくはsffinfo)により、MID Tag別のリード配列に分類し、Fasta形式のシーケンスファイルを生成した。得られた平均リード数はTRA:17840リード、TRB:5122リードで、200bp以上のRaw dataの割合はTRA:34.9−63.7%(平均42.2%)、TRB:68.8−78.7%(平均73.1%)であった(表1−8)。次に、新規に開発したレパトア解析ソフトウェア(Repertoire Genesis、特許出願中)を用いて、IMGT(the international ImMunoGeneTics information system, www.imgt.org)データベースのリファレンス配列との照合を行い、各リードのV領域、D領域、J領域のアサインメントとCDR3配列の決定を行った。アサインされたリード数は表1−8に示した。また、同一リードの頻度解析、V、D、J鎖の使用頻度を調べた。Repertoire Genesisにより得られたリードを用いて生成したTRVおよびTRJレパトアについて図13(A〜D)、14(A〜D)、15(A〜D)、図16に示す。
TCR遺伝子の増幅方法を図10に示す。P20EAアダプタープライマーにB−adaptorを付加したB−P20EAプライマーと3rd nestedプライマーにA−adaptorおよびMID Tag配列(MID−1〜26)を付加したプライマーを用いて増幅した。
GS−PCR増幅産物の確認を図11に示す。10例の健常人由来GS−PCR増幅産物の10μLを2%アガロースゲルにて電気泳動を行った。上段はGS−PCR(TRA)(TCRα鎖増幅産物)を示し、下段はGS−PCR(TRB)(TCRβ鎖増幅産物)を示す。
TCR/BCRレパトア解析ソフトウェア(Repertoire genesis)のパラメータ設定は図12に示す。
健常人におけるTRAVレパトアは、図13に示す。健常人10例のTRAVレパトアとその平均値を示した。TRAV9−2、12および13の存在頻度が高く、#1においてTRAV20、#5においてTRAV21が他の健常人よりも高く、個人差も認められた。
健常人におけるTRBVレパトアは図14に示す。健常人10例のTRBVレパトアとその平均値を示した。TRBV20−1、28および29−1の存在頻度が高く、#8においてTRBV3−1が他の健常人より高く、個人差が認められた。
健常人におけるTRAJレパトアは図15に示す。健常人10例のTRAJレパトアとその平均値を示した。健常人のTRAJレパトアは、どのAJファミリーも概ね5%以内を示し、#1においてTRAJ12、#4においてTRAJ27、#5においてTRAJ37、#8においてTRAJ45が他の健常人よりも高く、個人差が認められた。
健常人におけるTRBJレパトアは図16に示す。健常人10例のTRBJレパトアとその平均値を示した。健常人のTRBJレパトアは、TRBJ2−1、2−3および2−7の存在頻度が高く、#8においてはTRBJ2−2が高く、個人差が認められた。
したがって、本発明の調製法で調製した試料を用いることで、TCRにおいても非バイアスの定量分析が可能であることが証明された。
(調製実施例3:非バイアスAdaptor−ligation PCR法によるTCRおよびBCR遺伝子の増幅)
本実施例では、非バイアスAdaptor−ligation PCR法によるTCRおよびBCR遺伝子の増幅を行う。
(材料および方法)
(試料)
健常人末梢血単核球細胞
(方法)
(1.RNA抽出)
1例の健常人から全血5mLをヘパリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)を分離した。単離した5×10細胞のPBMCからRNeasy Lipid Tissue Mini Kit (QIAGEN, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。
(2.相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor−ligation PCRを実施した。最初に、相補的DNAを合成するため、BSL−18Eプライマー(表1−1)と 3.5 μL(812ng)のRNAを混和して、70℃で8分間アニーリングした。氷上で冷却後、下記の組成においてRNase阻害剤(RNAsin)の存在下で逆転写反応を行い、相補的DNAを合成した。
続いて、下記の二本鎖DNA合成緩衝液中、E. coli DNA polymerase I、E. coli DNA Ligase、RNase Hの存在下、16℃で2時間保温し、二本鎖相補的DNAを合成した。さらに、T4 DNA polymeraseを16℃で5分間反応させ、5’末端平滑化反応を行った。
二本鎖DNAは、High Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製された後、下記のT4 リガーゼ緩衝液中、P20EA/10EAアダプター(表1−1)およびT4 ligaseの存在下、16℃で終夜保温して、ライゲーション反応を行った。
前述同様カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖DNAは、3’末端に付加したアダプターを除去するため、NotI制限酵素(50 U/μL、Takara)に下記の組成で消化された。
(3.PCR)
二本鎖相補的DNAからの1st PCRは、共通アダプタープライマーのP20EAとTCR C領域特異的プライマー(CA1、CB1、CG1、CD1)または免疫グロブリンアイソタイプC領域特異的プライマー(CM1、CA1、CG1、CD1、CE1、CK1、CL1)を用いて行った。C領域の全長を含む配列を増幅できるようC領域の3′末端側、中央部あるいは5′側にプライマーを設定した。示す反応組成で、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分のサイクルを20サイクル行った。用いたプライマー配列は表1−1に示す。
次に、第1のPCR増幅反応の産物である1st PCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーと各免疫グロブリンアイソタイプC領域特異的プライマーの間で次に示す反応組成でnested PCRを行った。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分のサイクルを20サイクル行った。用いたプライマー配列は表1−1に示す。
第2のPCR増幅反応により合成した各2nd PCR増幅産物を2%アガロースゲルで電気泳動した結果、目視化において目的のサイズの増幅産物を確認した(図17)。
プライマーの位置を鋳型に対して示したものを図18〜25に示す。これにより、相当範囲の領域が、本発明の目的のPCRプライマーとして適切であることが示され、本発明の原理に基づいて、適宜具体的な配列を決定することができることが理解される。
(調製実施例4:ヒト急性リンパ芽球性白血病細胞株を用いた腫瘍細胞の検出) 本実施例では、ヒト急性リンパ芽球性白血病細胞株を用いた腫瘍細胞の検出を行った。
(材料および方法)
(試料)
健常人末梢血単核球細胞、MOLT−4ヒト急性リンパ芽球性白血病細胞株
(方法)
(1.T細胞系白血病細胞株の培養)
T細胞受容体(TCR)を発現するT細胞系細胞株として、ヒト急性リンパ芽球性白血病細胞株Molt−4を用いた。10%ウシ胎児血清、100 IU/mlペニシリン、100 μg/mlストレプトマイシン、2mM L−グルタミンを含むRPMI−1640培地で、37℃、5%CO下において培養し、全細胞数として1 x 10細胞を回収した。RPMI−1640培地で洗浄し、1 x 10細胞/mLになるように細胞を懸濁した。
(2.健常人末梢血単核球細胞の分離)
1例の健常人から全血5mLをヘパリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)を分離した。RPMI1640培地で洗浄後、細胞数をカウントして1 x 10細胞/mLになるように懸濁した。
(3.細胞段階希釈液の調製)
得られた1x10 細胞/mLのPBMCと1 x 10 細胞/mLのMolt−4細胞を下記の細胞数となるように混合し、Molt−4段階希釈細胞懸濁液を調製した。
(4.RNA抽出とRNA量の測定)
段階希釈細胞懸濁液からRNeasy Lipid Tissue Mini Kit
(QIAGEN, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。20 μLの溶出液で溶出し、Agilent 2100バイオアナライザ(Agilent)を用いてA260の吸光度によりRNA量を定量した。RNA電気泳動像を図26に示し、各試料から得られたRNA量を表1−4Bに示した。
(5.相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor−ligation PCRを実施した。最初に、相補的DNAを合成するため、BSL−18Eプライマーと3.5 μLのRNAを混和して、70℃で8分間アニーリングした。氷上で冷却後、下記の組成においてRNase阻害剤(RNAsin)の存在下で逆転写反応を行い、相補的DNAを合成した。
続いて、下記の二本鎖DNA合成緩衝液中、E. coli DNA polymerase I、E. coli DNA Ligase、RNase Hの存在下、16℃で2時間保温し、二本鎖相補的DNAを合成した。さらに、T4 DNA polymeraseを16℃で5分間反応させ、5’末端平滑化反応を行った。
二本鎖DNAは、High Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製された後、下記のT4 リガーゼ緩衝液中、P20EA/10EAアダプター(表1−4E)およびT4 ligaseの存在下、16℃で終夜保温して、ライゲーション反応を行った。
前述同様カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖DNAは、3’末端に付加したアダプターを除去するため、NotI制限酵素(50 U/μL、Takara)に下記の組成で消化された。
(6.PCR)
二本鎖相補的DNAから、表1−1に示す共通アダプタープライマーP20EAとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CB1)を用いて、1st PCR増幅を行った。PCRは次に示す組成で、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
次に、1st PCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーと各免疫グロブリンアイソタイプC領域特異的プライマーの間で次に示す反応組成でnested PCRを行った。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分のサイクルを20サイクル行った。
得られた2nd PCR増幅産物からHigh Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりプライマーを除去し、さらに10倍希釈した2nd PCR増幅産物を鋳型として、ロシュ社製次世代シーケンス解析装置(GS Juniorベンチトップシステム)による解析を実施した。増幅には、P20EAアダプタープライマーにアダプターB配列を付加したB−P20EAプライマーとTCRβ鎖C領域特異的配列にアダプターA配列および各MID Tag配列を付加したHuVbF Primerを利用した。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分を10サイクル行った。
(7.次世代シーケンス)
ロシュ社製GS Juniorシーケンス解析装置による次世代シーケンスを実施した。具体的には、GS Junior Titanium emPCR Kit (Lib−L)を用いて、メーカーのプロトコールに従ってemPCRを実施した。ビーズとDNAの割合(copy per beads:cpb)2で実施した。emPCR後、ビーズエンリッチメントにて回収されたビーズは、シーケンスラン試薬であるGS Junior Titanium Sequencing KitおよびPicoTiterPlate Kitを用いて、メーカーのプロトコールに従ってシーケンスランを実施した。
(8.データ解析) 得られたシーケンスデータ(SFFファイル)をGS Junior付属ソフトウェア(sfffileもしくはsffinfo)により、MID Tag別のリード配列に分類し、Fasta形式のシーケンスファイルを生成した。得られた有効リード数は11651リードであった。レパトア解析ソフトウェア(Repertoire Genesis)を用いて、IMGTデータベースのリファレンス配列との照合を行い、各リードのBV領域、BJ領域のアサインメントとCDR3配列の決定を行った。Molt−4細胞からは機能的配列を有するin−frameのTCRリード(Read 1)とフレームシフトを起こしたTCRリード(Read 2)が観察された(表1−4J)。いずれも同程度の頻度で検出され、Molt−4細胞由来のTCR遺伝子であると推測された。Molt−4細胞では2つのTCR遺伝子座における遺伝子再構成が既に報告され(文献1:Tunnacliffe A, Kefford R, Milstein C, Forster A, Rabbitts TH. Sequence
and evolution of the human T−cell antigen receptor beta−chain genes. Proc Natl Acad Sci U S A. 1985 Aug;82(15):5068−72.)、機能的なTCR遺伝子の配列(Read 1)は既報と一致した(文献2:Assaf C, Hummel M, Dippel E, Goerdt S, Mulle
r HH, Anagnostopoulos I, Orfanos CE, Stein H. High detection rate of T−cell receptor beta chain rearrangements in T−cell
lymphoproliferations by family specific
polymerase chain reaction in combination with the GeneScan technique and DNA sequencing. Blood. 2000 Jul 15;96(2):640−6., GenBank Accession number: M12886.1)。
本次世代TCRレパトア解析法によるMolt−4細胞の検出限界を調べるため、段階希釈試料から獲得されたTCRリード中にMolt−4細胞由来の2つのTCRリードを検索、照合した(図27(A〜D)、)。その結果、Read 1およびRead 2は段階希釈試料中に細胞数に応じてリードが検出され、Read 1は0.1%試料に61
Reads(3.1%)、Read 2は0.01%の試料中に1 Read(0.01%)存在することが確認された(表1−4K)。0.01%試料では、機能的TCRであるRead 1が検出されなかったが、一方で機能的欠損が推測されるRead 2が検出された。このことは、1つのT細胞から由来する複数のTCR遺伝子を検索することで腫瘍細胞検出の確実性が高まると示唆される。これらの結果は、本法は腫瘍細胞を高感度で検出できることを示している。
(結果)
Agilent 2100 バイオアナライザによるRNA電気泳動像を図26に示す。細胞段階希釈液より全RNAを抽出して、Agilent社製バイオアナライザを用いてRNA量を測定した。マイクロチップ型電気泳動装置でRNAを分離し、RNAの品質チェックを行った。いずれの試料においても、28S(上バンド)および18S rRNA(下バンド)が検出され、分解を受けていないRNAが得られたことを示している。
Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリードを図27(A〜D)、に示す(配列番号1165〜1324)。10%、1%、0.1%、0.01%の各Molt−4段階希釈試料から獲得されたTCRリードを表1−記する。リード数の多い順にランキングし、上位40位までを示した。0.01%試料についてはランキング365〜404を示した。各リードのTRBV、TRBJおよびCDR3アミノ酸配列、リード数を示す。Molt−4由来の機能的TCRリード(TRBV20−1/TRBJ2−1/CSARESTSDPKNEQFFG(配列番号1166))は太字および背景灰色で示し、もう一方の機能欠損が推測されるTCRリード(TRBV10−3/TRBJ2−5/CAISEPTGIRRDPVLR(配列番号1165))は太字で示した。
Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリード数と検出感度は図28に示す。Molt−4細胞から2つのTCRリードが検出された(▲:TRBV20−1/TRBJ2−1/CSARESTSDPKNEQFFG(配列番号1166)、○:TRBV10−3/TRBJ2−5/CAISEPTGIRRDPVLR(配列番号1165))。10%、1%、0.1%、0.01%の各Molt−4段階希釈試料から獲得されたTCRリード中に検出されたMolt−4由来のTCRリードの割合を示す。それぞれReadの検出限界(Detection limit)は、0.1%(▲)と0.01%(○)であった。
(解析試験例)
(解析試験例1 健常者のBCRレパトア解析)
本実施例では、健常者のBCRレパトアの比較を行った。
(材料および方法)
(材料)
健常者1検体の末梢血単核球細胞より得られるRNAより、非バイアス的に得られたBCRのcDNAをRoche GS−Juniorで配列決定したリードセットを使用した。IgM、IgG、IgA、IgD、IgEのクラスごとのリードセットとなっている。
(方法)
方法の全体像を図30(図29にはTCRの解析スキームを示す)に示す。
参照データベースにはIMGTより既報のアリルの核酸配列を取得して使用した。相同性検索にはBLASTNを使用したが、領域ごとに以下のパラメータを設定した。
V ミスマッチペナルティ=−1、最短アラインメント長=30、最短カーネル長=
15
D ワード長=7、ミスマッチペナルティ=−1、ギャップペナルティ=0、 最短アラインメント長=11、最短カーネル長=8
J ミスマッチペナルティ=−1、最短ヒット長=18、最短カーネル長=10
C 最短ヒット長=30、最短カーネル長=15
最も近しい参照アリルを選択する際の指標は以下の優先順位で適用した。
1. 一致塩基数、2. カーネル長、3. スコア、4. アラインメント長その後、クラスごとに、各領域の遺伝子名の出現頻度を算出し、相互に比較した。また、IgG、IgAにはサブクラスが存在するが、サブクラス間の比較も行った。
(結果)
IgM、IgG、IgA、IgD、IgEのリードセットごとにC遺伝子名の出現頻度を導出した結果を図31に示す。各クラスに対応する遺伝子名が専ら出現しており、また、no−hitがほとんど見られないことから、解析対象であるリードセットのクオリティは十分であることが示唆される。
各クラスについてDレパトアを算出した結果を表2−3および表2−4に示す。表2−3および表2−4はクラス間のDレパトアの比較を示す。遺伝子名とCDR3アミノ酸配列ごとに、出現リード数を記述し、リード数1の遺伝子名およびアミノ酸配列は省略した。また、このほか、Vレパトアを図32(AおよびB)に、Jレパトアを図33に示す。図34(AおよびB)はサブクラス間のVレパトアの比較を示す。図35はサブクラス間のJレパトアの比較を示す。Dについては、D遺伝子名とCDR3アミノ酸配列の組合せについて頻度を導出してある。
(表2−3)クラス間のDレパトアの比較 縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名
(表2−4)サブクラス間のDレパトアの比較 縦軸:頻度(%)、横軸:遺伝子名
以上の結果から、本発明の解析技術で数分で算出することができ、迅速な分析が実現されることが示された。
(解析試験例2 検体間のBCRレパトア比較)
本実施例では、検体間のBCRレパトアの比較を行った。
(材料および方法)
(材料)
解析実施例1と同様の手法で得られた5検体のリードセットで、4検体(No.1−4)が健常人、1検体(No.5)が白血病患者である。
(方法)
解析実施例1と同様の方法で各検体について、クラスごと、領域ごとのレパトアを導出し、検体間で比較を行った。
(結果)
結果の一例としてIgMにおけるVレパトアの比較結果を図36(AおよびB)に、Jレパトアの比較結果を図37に示す。No.5の検体のみ大きく異なることが示されている。
(解析試験例3:健常人のTCRレパトアの比較)
本実施例では、健常人のTCRレパトアの比較を行った。
(材料および方法)
(材料)
実施例1と同様の手法で得られた10検体のリードセットで、10検体(No.1−10)とも健常人である。
(方法)
実施例1と同様の方法で各検体について、クラスごと、領域ごとのレパトアを導出し、検体間で比較を行った。
(結果)
結果を図38〜41に示す。図38(A〜D)は、検体間のTRAVのレパトア比較の結果を示し、図39(A〜D)は、検体間のTRBVのレパトア比較の結果を示し、図40(A〜D)は、検体間のTRAJレパトア比較の結果を示し、図41は、検体間のTRBJレパトア比較の結果を示す。
いずれの結果も数分程度で結果を得ることができた。
本解析方法では、従来汎用されるHigh−V−QUESTでは提供されなかったC領域の解析も実現することができる。本システムでは領域ごとに「遺伝子名単位」「アリル単位」を選択可能である点も利点として挙げることができる。理論に束縛されることを望まないが、従来汎用されるHigh−V−QUESTではこの選択が実現していないからである。High−V−QUEST方式の(現在における)問題点は、D領域の分類が十分になされないことにあるが、本システムではこれを解決したといえる。すなわち、High−V−QUESTではD領域のデータベースのコンテンツが十分でなく、DBレコードに類似しないD領域配列は十把一絡げで”no hit”となってしまう。それに対して本発明のシステムでは、D遺伝子名/アリルの代わりにCDR3配列を分類項目として利用できるため、現状で可能な限りの分類を行うことができる。本システムでは、本発明のシステムでは配列数に制限なく利用することができる。理論に束縛されることを望まないが、レアなクローンを探索することを目的に更なるディープシーケンシングを行った場合でも変更なしに解析可能なよう、配慮したことによる。代わりに、同時に処理される解析ジョブ数を制限する(満席の場合は自動的に後回しになる)機能、すなわちジョブキュー方式の管理機能を導入して、計算資源の枯渇を防いでいる。このことにより、最大配列数が制限されているHigh−V−QUESTの欠点を解消する。
(解析システムの実施例)
(解析システムの実施例1:T細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)の診断応用

本実施例では、本発明のシステムのT細胞大顆粒リンパ球性白血病(T−LGL)の診
断への応用を確認する実験を行った。
試料:T細胞大顆粒リンパ球性白血病由来末梢血単核球細胞
方法
(RNA抽出)
1例のT細胞大顆粒リンパ球性白血病を罹患した患者から全血7mLをヘパリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)を分離した。単離した1.66x10細胞のPBMCからRNeasy Lipid Tissue Mini Kit (QIAGEN, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。取得されたRNAは、吸光度計を用いてA260の吸光度により定量され、全RNA量は15μgであった。
(相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor−ligation PCRを実施した。最初に、相補的DNAを合成するため、BSL−18Eプライマー(表3−1A)と
3.5 μLのRNAを混和して、70℃で8分間アニーリングした。氷上で冷却後、下記の組成においてRNase阻害剤(RNAsin)の存在下で逆転写反応を行い、相補的DNAを合成した。
続いて、下記の二本鎖DNA合成緩衝液中、E. coli DNA polymerase I、E.coli DNA Ligase、RNase Hの存在下、16℃で2時間保温し、二本鎖相補的DNAを合成した。さらに、T4DNApolymeraseを16℃で5分間反応させ、5’末端平滑化反応を行った。
二本鎖DNAは、HighPure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製された後、下記のT4 リガーゼ緩衝液中、P20EA/10EAアダプター(表3−1A)およびT4ligaseの存在
下、16℃で終夜保温して、ライゲーション反応を行った。
前述同様カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖DNAは、3’末端に付加したアダプターを除去するため、NotI制限酵素(50 U/μL、Takara)に下記の組成で消化された。
3.PCR
二本鎖相補的DNAから、共通アダプタープライマーP20EAとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CA1またはCB1)を用いて、1stPCR増幅を行った。PCRは次に示す組成で、95
℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
次に、1stPCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プラ
イマー(CA2またはCB2)を用いて、次に示す反応組成で2ndPCRを行った。PCRサイクルは
、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
得られた2ndPCR増幅産物からHigh PurePCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりプライマ
ーを除去し、さらに10倍希釈した2ndPCR増幅産物を鋳型として、Roche社製次世代シーケンス解析装置(GSJuniorベンチトップシステム)による解析を実施した。増幅には、P20EAアダプタープライマーにアダプターB配列を付加したB-P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的配列にアダプターA配列および各MIDTag配列(MID-1~26)を付加したHuVaF-01〜HuVaF10(α鎖)およびHuVbF-01〜HuVbF-10(β鎖)を利用した。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分を10サイクル行った。
アガロースゲル電気泳動において600bp程度の増幅産物を含むバンドを目視化において切
り出し、DNA精製キット(QIAEX II Gel ExtractionKit、Qiagen)を用いて精製した。回
収されたPCR増幅産物はQuant-TTMPicoGreen(登録商標) dsDNAAssayKit (Invitrogen)によりDNA量を測定した。
4.次世代シーケンス
Roche社製GSJuniorシーケンス解析装置による次世代シーケンスを実施した。具体的には、GS Junior Titanium emPCRKit(Lib-L)を用いて、メーカーのプロトコールに従っ
てemPCRを実施した。ビーズとDNAの割合(copyper beads:cpb)0.5で実施した。emPCR後、ビーズエンリッチメントにて回収されたビーズは、シーケンスラン試薬であるGSJuniorTitaniumSequencing KitおよびPicoTiterPlateKitを用いて、メーカーのプロトコールに従ってシーケンスランを実施した。
5.データ解析
得られたシーケンスデータ(SFFファイル)をGS Junior付属ソフトウェア(sfffileもし
くはsffinfo)により、MID Tag別のリード配列に分類し、Fasta形式のシーケンスファイ
ルを生成した。シーケンスリードの解析は、IMGT(theinternational ImMuno Gene Ticsinformation system,http://www.imgt.org)データベースから入手されるV、D、J、C配列をリファレンス配列として各リード配列のV、D、J、C配列をアサインした。アサインメントには新規開発ソフトウェア(RepertoireGenesis)を用いた。TCRαにおいては、2
2833のリードが得られ、16407リード(71.9%)がアサインされた。ユニークリード数は1705リードであった。TCRβにおいては、121080のリードが得られ、81542リード(67.3%)がアサインされた。ユニークリード数は9224リードであった。得られたリードについて、同一のTRAV遺伝子、TRAJ遺伝子およびCDR3配列をもつリードをユニークリードとして、その頻度を調べた(表3−1)。また、同様に、同一のTRBV遺伝子、TRBJ遺伝子およびCDR3配列をもつリードについて頻度を調べた(表3−2)。その結果、TRAレパトアでは、TRAV10、TRAJ15およびCVVRATGTALIFG(配列番号1450)をもつリードが1971リード(12.53%)を占め、特定のTCRを発現する細胞がクローナルに増加している可能性を示唆した。また、TRBレパトアでは、TRBV29−1、TRBJ2−7およびCSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)をもつリードが22568リード(28.57%)を占めた。これらの結果から、TRAV10およびTRAJ15を有するTCRαとTRBV29−1およびTRBJ2−7を有するTCRβからなるTCR分子を発現するT細胞がモノクローナルに増殖している可能性が示唆された。健常人10例とLGL患者の間で種々の多様度指数について比較した(表3−3)。多様度を示すシャノン・ウェーバー指数(H')、シンプソン指数(λ)、逆シンプソン指数(1/λ)およびPielouの指数(J)は健常人と比べ低い値を示し、多様性が減少していることが示された。
6.診断としての利用
本LGL患者においては、薬物療法などの治療を施行した後、TRAV10/TRAJ15/CVVRATGTALIFG(配列番号1450)あるいはTRBV29−1/TRBJ2−7/CSVERGGSLGEQYFG(配列番号1500)を持つシーケンスリードを指標として、微少残存病変の検出ができると期待される。また、リード頻度を用いた定量的解析から白血病細胞に対する治療効果を測ることができると考えられる。また、種々の多様度指数を用いて、クローナリティの増加疾患の有無を推測できる可能性が示唆された。
(表3−1) TRAリード(上位50位)(配列番号1450−1499)
表3−2 TRBリード(上位50位)
表3−3 多様性指数
図44にTCRαおよびTCRβ鎖レパトア解析におけるユニークリード数の分布を示す。全シーケンスリードのユニークリード(他のリードと共通性のない塩基配列)について、コピー数を横軸に分布を調べた。TCRαにおいては、1リードしか検出されなかったリード(シングル)は全体の73.3%(1250リード)、TCRβ鎖においては70.5%(6502リード)であった。
図45ではTRAVおよびTRAJレパトアを示す。全リードにおける各TRAVとTRAJの使用頻度を示した。横軸は、TRAV遺伝子(上グラフ)およびTRAJ遺伝子(下グラフ)を示す。縦軸は、全リードに占める割合(%Usage)を示す。
図46ではTRAレパトアの3Dプロットを示す。全リードにおける各TRAVとTRAJの組み合わせの使用頻度を3次元プロットで示す。横軸はTRAJ遺伝子、奥行き軸はTRAV遺伝子、縦軸は使用頻度(%Usage)を示す。最も高い使用頻度を示したのはTRAV10とTRAJ15の組み合わせである(12.53%)。図47ではTRBVおよびTRBJレパトアを示す。全リードにおける各TRBVとTRBJの使用頻度を示した。横軸は、TRBV遺伝子(上グラフ)およびTRBJ遺伝子(下グラフ)を示す。縦軸は、全リードに占める割合(%Usage)を示す。
図48ではTRBレパトアの3Dプロットを示す。全リードにおける各TRBVとTRBJの組み合わせの使用頻度を3次元プロットで示す。横軸はTRBV遺伝子、奥行き軸はTRBJ遺伝子、縦軸は使用頻度(%Usage)を示す。最も高い使用頻度を示したのはTRBV29−1とTRBJ2−7の組み合わせである(28.57%)。
(解析システムの実施例2: HLA-A2402大腸がん患者の大腸がん組織に浸潤するT細胞
の解析) 本実施例では、本発明の解析システムを用いてHLA-A2402大腸がん患者の大腸
がん組織に浸潤するT細胞の解析を行った。
(材料および方法)
試料:外科手術にて摘出された大腸がん患者の腫瘍組織、健常人末梢血
方法
(大腸がん組織の採取と保存)
60例の大腸がん患者における腫瘍摘出手術において腫瘍組織を採取した。摘出臓器のがん病変部から大豆大の大きさに相当する100mgの組織を採材し、5mm四方に切断したものをただちにRNA安定化試薬(RNAlater(登録商標)、Ambion)に浸漬した。一晩
、4℃で保管した後、RNAlater(登録商標)を除去した後−80℃で保管した。
(健常人末梢血の単離)
コントロールとして、健常人末梢血細胞を用いた。10例の健常人から全血5mLをヘ
パリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheralbloodmononuclear cells, PBMC)を分離した。単離した5×106細胞のPBMCからRNeasyLipidTissueMiniKit (QIAGEN, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。取得されたRNAは、吸光度計を用いてA260の吸光度により定量された(表3−3A)。表3−3A
健常人末梢血細胞の全RNA量
(HLAハプロタイプの検討)
がん組織におけるHLAの発現およびHLAハプロタイプを同定するため、HLA-Aタイピング
を実施した。RNAlater(登録商標)に浸漬したがん組織を一部取り出し、QIAampDNAMini
Kit(Qiagen, Germany)を用いてゲノムDNAを抽出した。次にWAKFlow HLAタイピング試薬
HLA-A(Wakunaga)を用いて増幅および標識を行い、Luminex(LuminexCorp.)で解析した。その結果、HLA-A2402遺伝子は60検体中25検体でホモもしくはヘテロで発現し
ていた(表3−4)。
表3−4 HLA−A2402を発現した大腸がん組織の一覧
(RNA抽出とRNA量の測定)
HLA-A2402遺伝子を発現する25検体においてTCRレパトアを解析するため、RNAlater
(登録商標)に浸漬した組織を一部取り出し、RNeasyLipidTissueMini Kit (QIAGEN, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。カラムからの溶出はRNAaseフリーの滅菌水50
μLで実施した。各試料から得られたRNA量を表3−5に示した。
表3−5 大腸がん試料の全RNA量
(相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor-ligationPCRを実施した。最初に、相補的DNAを
合成するため、BSL-18Eプライマーと3.5 μLのRNAを混和して、70℃で8分間アニーリングした。氷上で冷却後、下記の組成においてRNase阻害剤(RNAsin)の存在下で逆転写反応
を行い、相補的DNAを合成した。
続いて、下記の二本鎖DNA合成緩衝液中、E. coli DNA polymerase I、E.coli DNA Ligase、RNase Hの存在下、16℃で2時間保温し、二本鎖相補的DNAを合成した。さらに、T4DNApolymeraseを16℃で5分間反応させ、5’末端平滑化反応を行った。
二本鎖DNAは、HighPurePCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製された後、下記のT4 リガーゼ緩衝液中、P20EA/10EAアダプターおよびT4ligaseの存在下、16℃で終夜
保温して、ライゲーション反応を行った。
前述同様カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖DNAは、3’末端に付加したアダプターを除去するため、NotI制限酵素(50 U/μL、Takara)に下記の組成で消化された。
5.PCR
二本鎖相補的DNAから、共通アダプタープライマーP20EAとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CB1)を用いて、1stPCR増幅を行った。PCRは次に示す組成で、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
次に、1stPCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーと各免疫グロブリンアイソタイプC領域特異的プライマーの間で次に示す反応組成でnestedPCRを行った。PCRサイクルは、95℃30秒、55℃30秒、72℃ 1分のサイクルを20サイクル行った。

得られた2ndPCR増幅産物からHigh PurePCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりプライマ
ーを除去し、さらに10倍希釈した2ndPCR増幅産物を鋳型として、Roche社製次世代シーケンス解析装置(GSJuniorベンチトップシステム)による解析を実施した。増幅には、P20EAアダプタープライマーにアダプターB配列を付加したB-P20EAプライマーとTCRα鎖およびβ鎖C領域特異的配列にアダプターA配列および各MIDTag配列を付加したHuVaFおよびHuVbFPrimerを利用した。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分を10サイ
クル行った。
6.次世代シーケンス
Roche社製GSJuniorシーケンス解析装置による次世代シーケンスを実施した。具体的には、GS Junior Titanium emPCRKit(Lib-L)を用いて、メーカーのプロトコールに従っ
てemPCRを実施した。ビーズとDNAの割合(copyper beads:cpb)2で実施した。emPCR後、ビーズエンリッチメントにて回収されたビーズは、シーケンスラン試薬であるGSJuniorTitaniumSequencing KitおよびPicoTiterPlateKitを用いて、メーカーのプロトコールに従ってシーケンスランを実施した。
7.データ解析
得られたシーケンスデータ(SFFファイル)をGS Junior付属ソフトウェア(sfffileもし
くはsffinfo)により、MID Tag別のリード配列に分類し、Fasta形式のシーケンスファイ
ルを生成した。レパトア解析ソフトウェア(RepertoireGenesis)を用いて、IMGTデータ
ベースのリファレンス配列との照合を行い、各リードのAV、BV領域およびAJ、BJ、領域のアサインメントとCDR3配列の決定を行った。
8.健常人10例の解析における重複ユニークリードの抽出
正常コントロールとして、10例の健常人末梢血単核球のTCRシーケンスを調べた。各健常人から得られたTCRαおよびTCRβシーケンスリードについて、V、JおよびCDR3配列を指標にして個体間で重複するリードを検索し、抽出した。TCRα鎖とTCRβ鎖の間で、重複するユニークリード数ならびにその重複ユニーリードをもつ個体数を調べた(表3−6)。TCRβ鎖に比べ、TCRα鎖において著しく重複ユニークリードの数が多く(809対39)、その割合も高かった(2.37%対0.19%)。また、TCRα鎖は最大10個体中8個体に重複するリードが存在し、一方でTCRβ鎖のすべての重複リードは2個体だけに重複していた。これらの結果は、TCRαレパトアは個体間でより類似していることを示唆している。表3−6 健常人における重複ユニークリード数
9.TCRα鎖における重複リードの解析
TCRβ鎖に対比し高い個体間での重複度を示すTCRα鎖について、重複リードの塩基配列を詳細に調べた。その結果、高い重複度を示すTCRリードの多くは、インバリアント鎖を発現するとして知られるナテュラルキラーT細胞(Natural killer
T,NKT)あるいは粘膜関連インバリアントT細胞(Mucosal−associated invariant T、MAIT)由来のTCRα遺伝子であることが分かった(表3−7)。NKT細胞はTRAV10(Vα24)−TRAJ18を、MAITはTRAV1−2(Vα7.2)−TRAJ33からなるTCRを主に発現する。最近、MAITのTCRは、MR1分子によって提示された細菌のビタミンB代謝物を認識することが報告され、免疫監視機能における役割が注目されている(Nature.2012Nov 29;491(7426):717-23;JExp Med. 2013 Oct21;210(11):2305-20)。重複個体数が4以上の重複
リードについて、既報のインバリアントTCRと照合した結果、その45%がインバリアントTCRで占められることが分かった(表3−7)。TCRα鎖において高頻度重複リードが存在するのとは対称的に、TCRβ鎖の重複個体数は最大2であった(表3−8)。従って、TCRαでの高い重複度はインバリアントTCRの存在によると推測される。4個体以上に重複する38種の高頻度重複リードのうち既報のインバリアントTCRと照合できなかったTCRαリードを21種類特定できた(表3−9)。これらは、新規インバリアントTCRである可能性が示唆される。
表3−7 健常人における重複TCRα鎖リード配列
表3−8 健常人における重複TCRβ鎖リード配列
表3−9 インバリアントTCR候補遺伝子
10.大腸がん患者組織における重複リードの解析
がん患者のがん組織にはがん抗原特異的T細胞が存在し、抗腫瘍効果に重要な働きをすることが知られている。がん抗原特異的TCR遺伝子を同定するため、特定のHLAを有する患者を対象にTCRレパトアを解析して、特定の抗原に反応して増殖するTCR遺伝子を同定する。本実験では、25例の共通のHLA−A2402を有する大腸がん患者のがん組織を用いてTCRレパトア解析を実施し、がん患者サンプル間で重複して存在するユニークリードを検索した(表3−10)。その結果、TCRα鎖においては213リード(1.65%)、TCRβ鎖では49リード(0.11%)が複数の患者に重複して存在することが分かった。健常人と同様に、TCRα鎖においては最大25例中12例に存在する高頻度重複リードが存在する一方で、TCRβ鎖は最大2個体で重複するのみであった。TCRα鎖では、最大12検体の間で共通するリードが存在し、4検体以上のがん組織で重複する7リードの配列は1例を除きMAITに由来するTRAV1−2/TRAJ33を有するTCRα鎖であった(表3−11)。(表3−10 がん組織における重複ユニークリード数とがん特異的リード数)
表3−11 がん患者における重複TCRαリード配列とがん特異的TCRαリード
11.がん特異的TCR配列の抽出
高頻度に重複するTCRαリードはインバリアントTCRを多く含んでいる。これらの配列は正常コントロールである健常人にも存在し、腫瘍抗原に反応するTCRではない。がん特異的TCRを抽出する目的で、がん組織で重複するリードのうち健常人試料で検出されないものをがん特異的TCRとして分類した(表3−12)。健常人にも存在する重複リードはTCRα鎖では56リード、一方TCRβ鎖ではわずか1リードであった。重複個体数が4個体以上のリードはインバリアントTCRまたは健常人にも存在するリードであった。がん特異的リードは3個体間以内で重複し、TCRα鎖では157リード(1.22%)、TCRβ鎖では48リード(0.11%)検出された。(TCRαβペアリードの推定方法については図49も参照)。
表3−12 がん患者における重複TCRβリード配列とがん特異的TCRβ
表3−13 重複個体の組み合わせによるペアTCRαβの推測
(解析システムの実施例3:Ion PGMシステム(Ion Torrent社)を用いたシーケンス)
(1.RNA抽出) 健常人から全血5mLをヘパリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)を分離した。単離したPBMCからRNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。取得されたRNAは、Agilent 2100バイオアナライザ(Agilent)を用いて定量された。
(2.相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor−ligation PCRを実施した。方法は実施例1に示した方法に従って実施した。すなわち、BSL−18Eプライマー(表3−14)とRNAを混和してアニーリング後、逆転写酵素を使って相補鎖DNAを合成した。続いて、二本鎖相補的DNAを合成し、T4 DNA polymeraseによる5’末端平滑化反応を行った。High Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製した後、P20EA/P10EAアダプターをLigation反応にて付加した。カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖相補的DNAは、NotI制限酵素により消化された。
(3.PCR)
二本鎖相補的DNAから、表3−14に示す共通アダプタープライマーP20EAとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CA1またはCB1)を用いて、第1のPCR増幅反応の産物である1st PCR増幅を行った。PCRは次に示す組成で、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
次に、1st PCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CA2またはCB2)を用いて、次に示す反応組成で2nd
PCRを行った。PCRサイクルは、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
10倍希釈した2nd PCR増幅産物を鋳型として、図10に示したP20EAアダプタープライマーにアダプターB配列を付加したB−P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的配列にアダプターA配列および各MID Tag配列(MID−1〜26)を付加したHuVaF−01〜HuVaF10(α鎖)およびHuVbF−01〜HuVbF−10(β鎖)を利用して、PCRを行った。使用したプライマー配列は、表6に示した。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分を10サイクル行った。PCR増幅を確認するため、10μLの増幅産物を2%アガロースゲル電気泳動で増幅した。
次に、IonOneTouch2システム(Ion Torrent社)を用いて、エマルジョンPCRを行い
テンプレートの調整を行う。Ion OneTouch2(IonTorrent社)キットを用いて下記の溶液
を混合する
IonSphereParticle(ISP)ビーズを攪拌し、下記のように100μLのISPを加え
混合する。
上記1000μLを十分に混合後、5分間攪拌する。Ion OneTouch Plus Reaction FilterAssemblyをセットアップした後、上記全量をローディングする。さらに、500μLのIonOneTouchReactionOilを追加した後、ラン開始する。約5.5時間の反応を経た後、サンプルを回収する。遠心を行い、過剰な溶液を除去した後、ISPを回収する。
エンリッチメント
Ion OneTouch ES(IonTorrent社)を用いてサンプルのエンリッチメントを行う。新しい
チューブをチップローダーにセットし、チップアームを取り付ける。次に、下記のMelt-Off溶液を調整する。
Melt-Off溶液
8連チューブの各ウェルに下記の溶液を分注する
試薬をセットアップした後に、Ion OneTouch ESの装置を開始してエンリッチメントを行う。終了後、ISPの入ったチューブを回収し、穏やかに5回転倒混和する。その後、IonPGMSequencing 200 Kit v2(IonTorrent社)を用いてシーケンスを行う。
このようにして、本発明のシステムは、ロシュの装置以外の装置を用いてもできることがわかる。
(解析システムの実施例4:Illumina MiSeqシステムを用いたTCRシー
ケンス)
本実施例では、Illumina MiSeqシステムを用いたTCRシーケンスでも本発明のシステムが実施可能かを実証する。
(1.RNA抽出)
健常人から全血5mLをヘパリン含採血管に採取し、フィコール密度勾配遠心分離により末梢血単核球細胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)を分離した。単離したPBMCからRNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen, Germany)を用いて、全RNAを抽出・精製した。取得されたRNAは、Agilent 2100バイオアナライザ(Agilent)を用いて定量された。
(2.相補的DNAおよび二本鎖相補的DNAの合成)
抽出されたRNA試料を用いて、adaptor−ligation PCRを実施した。方法は実施例1に示した方法に従って実施した。すなわち、BSL−18Eプライマー(表3−21)とRNAを混和してアニーリング後、逆転写酵素を使って相補鎖DNAを合成した。続いて、二本鎖相補的DNAを合成し、T4 DNA polymeraseによる5’末端平滑化反応を行った。High Pure PCR Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製した後、P20EA/P10EAアダプターをLigation反応にて付加した。カラムにより精製されたアダプター付加二本鎖相補的DNAは、NotI制限酵素により消化された。
(3.PCR)
二本鎖相補的DNAから、表1に示す共通アダプタープライマーP20EAとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CA1またはCB1)を用いて、第1のPCR増幅反応の産物である1st PCR増幅を行った。PCRは次表3−22に示す組成で、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
次に、1st PCR増幅産物を用いて、P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的プライマー(CA2またはCB2)を用いて、次表3−23に示す反応組成で2nd PCRを行った。PCRサイクルは、95℃30秒、55℃30秒、72℃1分のサイクルを20サイクル行った。
(4.MiSeq Dual−indexed Paired−end Sequencing)
10倍希釈した2nd PCR増幅産物を鋳型として、図50のようにP20EAアダプタープライマーにP5配列、R1 Seq Primer配列、Index2配列を付加したP5−P20EAプライマーとTCRα鎖またはβ鎖C領域特異的配列にP7配列、R2 Seq Primer配列、Index1配列を付加したP7−CA3またはP7−CB3を用いて、PCR増幅反応を行う。異なるIndex1配列とIndex2配列を使って増幅プライマーに標識し、複数の試料から増幅したTCR遺伝子増幅産物を識別する。使用するプライマー配列は、表3−24に示した。PCRサイクルは、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分を10サイクル行う。
(5.電気泳動によるPCR産物の精製)
E-Gelアガロースゲル電気泳動システムを用いて、増幅したPCR産物を電気泳動する。
高感度蛍光染色剤入りプレキャストゲルを電気泳動装置に設置し、2%アガロースゲルにウェル当たり20μLの試料を入れ、電気泳動を行う。500−600bpに相当する目的バンドが溶出された時点で、増幅産物を回収する。回収されたPCR増幅産物はQuant-TTMPicoGreen(登録商標)dsDNAAssayKit (Invitrogen)によりDNA量を測定する。得られたDNA量をもとに、複数の試料を等モル量ずつ混合し、シーケンス反応を行う。
(6.MiSeq シーケンス)
MiSeq サンプルシートを作成する。PhiXコントロールを5−50%の範囲で加え、MiSeq Reagent Kit v.3 (600ccyle、イルミナ社)をインストールしたMiSEQシーケンス装置でシーケンスを開始する。約65時間後に、シーケンスデータを得ることができる。
(解析システムの実施例5:TCRαおよびTCRβのレパトアの多様性および類似性を決定し、潜在的な新規インバリアントTCRα鎖を同定するためのハイスループット配列解析法〜NKT細胞およびMAIT細胞によって発現されたインバリアントTCRを例として)
解析システムの実施例1〜4に記載の手法をまとめる実施例として以下に総合した実施例を記載する。
(はじめに)
これまでに述べてきたように、近年では、次世代配列決定(NGS)として公知のハイスループット配列決定技術における進歩が急激に進み、ラージスケールのシーケンスデータの分析が可能となった(ShendureJetal. (2008) Nat Biotechnol 26: 1135-1145; Metzker ML et al. (2010) NatRevGenet11: 31-46)。いくつかのNGSに基づくTCRレ
パトア解析システムが、他の研究者らによって開発されてきたが、多くの増幅技術が、各可変領域に特異的な異なるプライマーを含むMultiple PCRに基づいている。そのため、異なる標的遺伝子に対する可変領域特異的プライマー間の示差的なハイブリダイゼーション動態に起因して、バイアスは最も一般的であるため、PCR増幅中のバイアスが回避できない。それゆえ、Multiple PCRアッセイを用いる場合、補正およびさらなる計算的な標準化法が、PCRバイアスを最小化するために必要とされる(CarlsonCSetal. (2013) Nat Commun 4: 2680)。プライマーの単一セットの使用は、配列
の5’末端が高度に多様である未知の変異体を含むすべてのTCR遺伝子の非バイアスで定量的な増幅を達成する好ましい方法である。T4 RNAリガーゼを含むcDNAの3’末端に対する一本鎖オリゴヌクレオチドアンカーライゲーション(TrouttABet al.(1992) Proc Natl Acad Sci U S A 89: 9823-9825)、cDNAのホモポリマーテーリング、cDNA末端の5’急速増幅(RACE)(FrohmanMAet al. (1988)Proc Natl Acad Sci U S A 85: 8998-9002)およびテンプレートスイッチングPCR(TS−PCRまたは
SMART PCR)(ZhuYY et al.(2001) Biotechniques 30: 892-897)は、TCRレパトアを分析するために使用されてきた(FreemanJDetal. (2009) Genome Res 19: 1817-1824; Warren RL et al. (2011) Genome Res21:790-797)。TS−PCRは、単純で便利だが、TSプライマーは、非特異的にRNAのランダムな領域にアニーリングするか、TSプライマーを繰り返し付加させるため、高いレベルのバックグラウンド増幅が生じる(AlonSet al.(2011) Genome Res 21: 1506-1511; Kapteyn J (2010) BMC Genomics 11:
413)。そこで、本明細書は、TCR転写物ならびにアダプタープライマーおよび定常領域特異的プライマーによるその後のPCR増幅物に由来する二本鎖相補的DNAの5’末端に対するアダプターの付加によって開発されたadaptor−ligation媒介PCR(Tsurutaら(TsurutaYet al.(1993) J Immunol Methods 161: 7-21; Tsuruta Y et al. (1994) JImmunolMethods169: 17-23)によって初めて報告された)を記
載している。平滑末端化された二本鎖相補的DNAへのadaptor−ligationは、特定のcDNAの配列にほとんど影響されず、他方で、T4 RNAリガーゼを用いた5’adaptor−ligationの効率は、配列依存的である(JayaprakashADet al. (2011) Nucleic Acids Res 39:e141)。さらに、T4リガーゼを用いた二本鎖
DNAのライゲーションは、ライゲーションアンカー(ligation anchored)PCR(LA−PCR)におけるT4 RNAリガーゼを用いたssDNAライゲーションよりも効率的である。したがって、この非バイアスAL−PCR法は、補正または標準化を必要としないTCRレパトアの正確な分析を可能とする。
Roche 454(San Francisco、CA)、Illumina(San Diego、CA)、Ion−Torrent(Life Technologies,Grand Island、NY)、SOLiD(Life Technologies)、Helicos(Cambridge、MA)およびPacBio(Menlo
Park、CA)などの様々な配列決定技術が開発されてきた。これらのNGSプラットフォーム中で、454 DNA配列決定は、50〜600ベースペア(bp)の長さの範囲またはそれより多くのシーケンスリードおよび十分なリード出力を生成するが、Illuminaよりも一回あたりのリード数が少ない。ロングリード配列決定は、V、D、JおよびC領域を含むTCR遺伝子の完全またはほぼ完全な長さの決定を可能とする。さらに、組換えTCRタンパク質は、TCR遺伝子のその後のPCRクローニングによって、容易に生成され得る。したがって、本発明者らは、adaptor−ligation媒介PCR法を454 DNA配列決定を用いたNGSに適用した。
ナチュラルキラーT(NKT)細胞は、自然免疫および獲得免疫における重要な役割を有する別個のT細胞集団である。NKT細胞は、自己免疫疾患、腫瘍監視、および病原体感染に対する宿主防御などの広範囲の免疫応答を制御する。NKT細胞は、非古典的主要組織適合遺伝子複合体クラスI関連タンパク質、CD1dにより提示される糖脂質を認識するVα24およびJα18からなるインバリアントTCRαを発現する(GodfreyDIetal. (2004) J Clin Invest 114: 1379-1388)。最近、粘膜組織に優先的に存在する粘膜
関連インバリアントT(MAIT)細胞は、Vα7.2およびJα33からなるセミインバリアントTCRαを発現する唯一のT細胞集団であることが示された。MAIT細胞は、非古典的MHCクラスI分子、MHC関連タンパク質1(MR1)によって提示される微生物ビタミンB代謝物を認識する(Kjer-NielsenLetal. (2012) Nature 491: 717-723)。インバリアントTCRαを有するこれらのT細胞集団は、免疫調節における中心的な役割を果たすが、すべてのインバリアントTCRαがこれらの唯一のT細胞集団によって発現されるかどうかは特定されないままである。
本研究では、本発明者らは、新しく開発したNGSに基づくTCRレパトア解析を用いて、20例の健常人由来のTCR転写物のNGS配列決定を行った。最初に、シーケンスリード数に基づいて、可変領域および連結領域の使用について試験し、さらに、TCRα遺伝子およびTCRβ遺伝子におけるクローナリティおよび多様性を分析した。独自に開発された遺伝子分析プログラムを使用して同定されたユニークリード配列を、健常人の間のクローンレベルで比較した。これらの結果は、個人間で、TRVおよびTRJの類似した使用および類似した程度のT細胞の多様性を示した。興味深いことに、TCRβのリードは、個人間で共有されておらず、他方で、TCRαのリードは、高い頻度で2以上の個人間で重複したパブリック配列を含有していた。パブリックTCRαのリードは、高い割合のインバリアントTCRαを含有しており、iNKT細胞またはMAIT細胞の存在を示した。
本実施例では、本発明者らは、NGSデータから、複数の個人間で共有されたTCR遺伝子の分析が、NKT細胞およびMAIT細胞によって発現されたインバリアントTCRにおける有意な情報を提供しするものである
(本実施例における実証)
T細胞レセプター(TCR)遺伝子のハイスループット配列決定は、抗原特異性、Tリンパ球のクローナリティおよび多様性の分析に強力なツールとなる。ここで、発明者らは、adaptor−ligation媒介ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)と組み合わせた454DNA配列決定技術を用いた新規TCRレパトア解析法を開発した。この方法は、PCRに通常生じるバイアスをかけることなく、SMART PCR法で達成し得る擬似バイアス程度のレベルではなく、真の意味での非バイアスの様式ですべてのTCR遺伝子の増幅が可能となった。
本実施例では、遺伝子の使用、発現されたTCRレパトアの多様性および類似性を個人間で比較するために、本発明者らは、20例の健常人からの末梢血単核球細胞におけるTCRαおよびTCRβ遺伝子の次世代配列決定(NGS)を行った。20例の健常人から全部で267,037のシーケンスリードから、149,216のユニークリードが同定された。いくつかのV遺伝子およびJ遺伝子の優先的な使用が観察され、他方で、TRAVのTRAJでのいくつかの組換えが制限されているようにみえた。観察されたTCR多様性の程度は、TCRαとTCRβとの間で顕著に異なり、他方で、TCRαレパトアは、TCRβレパトアよりも個人間でより類似していた。TCRαの個人間での類似性は、2以上の個人間で共有されるパブリックTCRの高い頻度の存在に大きく依存していた。パブリックに利用可能なTCRαは、より短いCDR3を有する生殖系列近傍のTCRを有していた。パブリックTCRα配列、特に多数の個人の間で共有される配列は、インバリアントナチュラルキラーT細胞および粘膜関連インバリアントT細胞由来のインバリアントTCRαを含有することが多かった。これらの結果は、NGSによるパブリックTCRの検索が、潜在的な新規インバリアントTCRα鎖の同定に有用であることを示唆している。このNGS法は、クローンレベルでのTCRレパトアの精度の高い包括的な分析が可能であることが判明した。
(材料および方法)
末梢血単核球細胞およびRNA抽出物の単離
インフォームドコンセントを得た後、全血を20例の健常人から回収した。本研究は、独立行政法人国立病院機構相模原病院臨床研究センターの倫理委員会によって承認された。全血10mLをヘパリン処置したチューブに回収した。末梢血単核球細胞(PBMC)をFicoll−Paque PLUSTM(GE Healthcare Health Sciences、Uppsala、Sweden)の密度勾配遠心により単離し、リン酸緩衝食塩水(PBS)で洗浄した。細胞数をカウントして1 × 10細胞をRNA抽出に使用した。全RNAを単離して、RNeasy Lipid Tissue Mini Kit(Qiagen、Hilden、Germany)によりメーカーの説明書に従って精製した。RNA量および純度を、Agilent 2100バイオアナライザ(Agilent Technologies、Palo Alto、CA)を用いて測定した。
TCR遺伝子の非バイアス増幅
全RNA1μgを、Superscript III逆転写酵素(Invitrogen、Carlsbad、CA)を用いて相補的DNA(cDNA)に変換した。poly18およびNotI部位を含むBSL−18EプライマーをcDNA合成に使用した。cDNA合成後、二本鎖(ds)−cDNAを、E.Coli DNA polymerase I(Invitrogen)、E.coli DNAリガーゼ(Invitrogen)、およびRNase H(Invitrogen)を用いて合成した。ds−cDNAをT4 DNAポリメラーゼ(Invitrogen)を用いて平滑末端化した。P10EA/P20EAアダプターをds−cDNAの5’末端に連結させ、その後NotI制限酵素で切断した。MinElute Reaction Cleanup kit(Qiagen)を用いてアダプターおよびプライマーを除いた後、TCRα鎖定常領域特異的プライマー(CA1)またはTCRβ鎖定常領域特異的プライマー(CB1)のいずれかとP20EA(表4−1)とを使用して、PCRを行った。PCR条件は以下のとおりである:95℃(30秒)、55℃(30秒)、および72℃(1分)を20サイクル。2nd PCRを、同じPCR条件を使用して、CA2またはCB2のいずれかとP20EAプライマーとにより行った。
Roche 454配列決定システムによる増幅産物の配列決定
NGS用の増幅産物を、P20EAプライマーと融合タグプライマー(表4−1)とを使用した2nd PCR産物の増幅により調製した。アダプターA配列(CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGAC)を含む融合タグプライマー、4塩基配列のkey(TCAG)、分子同定(MID)タグ配列(10ヌクレオチド)、およびTCR定常領域特異的配列を、メーカーの説明書に従って設計した。PCR増幅後、増幅産物を分離して、アガロースゲル電気泳動により評価した。得られた断片(約600bp)をゲルから取り除き、QIAEX IIゲル抽出キット(Qiagen)を用いて精製した。精製された増幅産物の量をQuant−iTTM PicoGreen(登録商標)dsDNA Assay Kit(Life Technologies、Carlsbad、CA)によって定量した。10例の健常人から異なる融合タグプライマーを用いて得られた各増幅産物を、等モル濃度で混合した。エマルションPCR(emPCR)を、GS Junior Titanium emPCR Lib−L kit(Roche 454 Life Sciences、Branford、CT)により、増幅産物混合物を使用して、メーカーの説明書に従って行った。
TRVおよびTRJセグメントのアサインメント
すべてのリード配列をMID Tag配列によって分類した。人工的に付加された配列(タグ、アダプター、およびkey)および低い品質スコアを有する配列を、454配列決定システム上にインストールされたソフトウェアを使用してリード配列の両末端から取り除いた。残りの配列を、TRAVおよびTRAJのTCRα配列に対するアサインメントならびにTRBVおよびTRBJのTCRβ配列に対するアサインメントに使用した。配列のアサインメントを、偽遺伝子を含む54個のTRAV、61個のTRAJ、65個のTRBVおよび14個のTRBJ遺伝子についてのリファレンス配列のデータセット、ならびにImMunoGeneTics information system(登録商標)(IMGT)データベース(http://www.imgt.org)から利用可能なオープンリーディングフレーム(ORF)リファレンス配列のデータセットにおける最も高い同一性を用いた配列決定により行った。データ処理、アサインメント、データ集積を、本発明者らによって独自に開発されたレパトア解析ソフトウェア(Repertoire Genesis、RG)を使用して自動的に行った。RGは、BLATN、自動集積プログラム、TRVおよびTRJの使用についてのグラフィックプログラム、ならびにCDR3の鎖長分布を用いた配列相同性検索についてのプログラムを実行した。クエリー配列とエントリー配列との間のヌクレオチドレベルでの配列相同性を自動的に計算した。感受性および精度を増加させたパラメータ(E値閾値、最小カーネル、ハイスコアセグメントペア(HSP)スコア)を、それぞれのレパトア解析に対して慎重に最適化した。
データ解析
104位の保存されたシステイン(Cys104)(IMGTの命名)から118位の保存されたフェニルアラニン(Phe118)までの範囲のCDR3のヌクレオチド配列およびその次のグリシン(Gly119)を、推定アミノ酸配列に翻訳した。ユニークシーケンスリード(USR)を、TRV、TRJおよび他のシーケンスリードを含むCDR3の推定アミノ酸配列において、同一性を有さないシーケンスリードとして定義した。同一のUSRのコピー数を、各試料においてRGソフトウェアによって自動的にカウントし、その後、コピー数の順位でランク付けした。全シーケンスリードにおけるTRAV、TRAJ、TRBVおよびTRBJ遺伝子を含むシーケンスリードの発生頻度の割合を計算した。
試料間で共有されたUSRの検索
試料間で共有された配列を検索するために、個人のUSRの「TRV遺伝子名」_「CDR3領域の推定アミノ酸配列」_「TRJ遺伝子名」の文字列(例えば、TRBV1_CASTRVVJFG_TRBJ2−5)を、TCR識別子として使用した。試料中のTCR識別子を、すべての他の試料からのリードデータセットにおいて検索した。
多様性指数および類似性指数
ディープシーケンスデータにおいてTCR多様性を推定するために、いくつかの多様性指数、シンプソン指数およびシャノン・ウェーバー指数を、Rプログラムにおけるveganパッケージの関数「多様性(diversity)」を使用して計算した。これらの指数を、生態学における生物学的多様性についての尺度として、試料当たりの種の数および試料当たりの個人の数に基づいて計算した。ディープシーケンスデータにおいて、USRおよびコピー数を、種および個人にそれぞれ使用した。シンプソン指数(1−λ)を以下:
(式中、Nは、全シーケンスリード数であり、nは、i番目のUSRのコピー数であり、Sは、USRの種の数である)として定義した。この値は0〜1の範囲に及び、最大数1は高いレベルの多様性を意味し、0は低い多様性を示す。逆数のシンプソン指数(1/λ)もまた、λの逆数として計算した。シャノン・ウェーバー指数(H’)を多様性指数に使用し、以下:
(式中、Nは、全シーケンスリード数であり、nは、i番目のUSRの数であり、Sは、USRの種の数である)として定義した。これらの多様性指数は、試料間のリード数の違いによってバイアスされるはずである。それゆえ、シーケンスリードの最小数までシーケンスリード数を各試料に対して標準化した(VenturiVet al.(2007) J Immunol Methods 321: 182-195)。試料サイズを標準化するために、交換せずに1000回繰り返しランダムにサンプリングして、多様性指数の計算を、Rプログラムを使用して行った。これらの指数の中央値を使用して、試料についての多様性指数を決定した。
健常人の間のTCRレパトアの類似性を推定するために、Morisita−Horn指数(C)を以下:
(式中、xは、単一試料の全Xリードにおけるi番目のUSRの数であり、yは、別の試料の全Yリードにおけるi番目のUSRの数であり、Sは、USRの数である)として定義した。試料サイズを標準化するために、交換せずに1000回繰り返しランダムにサンプリングして、類似性指数の計算を、Rプログラムを使用して行った(VenturiVet
al.(2008) J Immunol Methods 329: 67-80)。中央値を、試料のペア間の類似性指数に使用した。
統計
統計学的有意性を、GraphPad Prismソフトウェア(version4.0、San Diego、CA)を使用して、ノンパラメトリックなMann−WhitneyのU検定によって試験した。p<0.05の値を統計学的に有意であるとみなす。
(結果)
レパトア解析ソフトウェア
本研究において開発されたクラウドベースのソフトウェアプラットフォームであるRGは、TCRレパトア解析のための高速で、正確で、便利な計算システムである。RGは、(1)V、DおよびJセグメントのアサインメント、(2)配列同一性の計算、(3)CDR3配列の抽出、(4)同一リードのカウント、(5)アミノ酸翻訳、(6)フレーム解析(ストップおよびフレームシフト)、ならびに(7)CDR3の長さの分析についての統合されたソフトウェアパッケージを提供する。NGSシーケンサから配列決定データをアップロードした後、V、DおよびJセグメントを、最適化されたパラメータを用いてそれらの配列類似性に基づいて同定することができる。リード数を自動的に集約し、その後、加工されたデータ、集計表、およびグラフを容易にダウンロードすることができる。
リード数、エラー率、および非生産的リード
本発明者らは、20例の健常人由来のPBMCにおけるTCRαおよびTCRβ遺伝子のハイスループット配列決定を行った。全部で172,109個および91,234個のシーケンスリードを、RGプログラムを使用して、それぞれ、TCRαおよびTCRβのレパトア解析に対してアサインした(表4−2および4−3)。
全部で94,928個および57,982個のユニークシーケンスリード(UDR)を、それぞれ、TCRαおよびTCRβにおいて同定した。Roche 454配列決定により得られたリード当たりのヌクレオチド配列の数は、約400bpの長さ(平均bp長±SD、TCRα:407.4±35.4、TCRβ:409.4±37.8)であり、これらの配列は、V領域からJ領域までの範囲のTCR遺伝子を同定するのに十分な長さであることを示している。NGS配列決定の精度および質を評価するために、本発明者らは、クエリー配列とリファレンス配列との間のミスマッチヌクレオチドの頻度をエラー率として計算した。エラー率は、TRAVについては0.72±0.18%、TRAJについては0.54±0.08%、TRBVについては0.70±0.15%、およびTRBJについては0.50±0.12%であった(表4−4)。
これらのエラー率は、454−配列について1.07%の平均エラー率を報告した以前の研究(Gilles A et al.(2011) BMCGenomics12: 245)よりもわずかに低かった。このエ
ラー率は、J領域よりもV領域において有意に高く(AV対AJ:p<0.05、BV対BJ:p<0.0001)、配列決定プライマーに対して閉じた領域におけるより高い配列信頼性を示した。ストップコドンを有する非生産的リードまたはCDR3領域におけるリードフレームのシフト(アウトオブフレーム)の発生頻度を計算した(表4−5)。
TCRαとTCRβとの間の非生産的ユニークシーケンスリードの発生頻度の割合における有意な差はなかった(31.2±7.0%対29.3±7.9%、P=0.31)。
偽遺伝子およびORFを含むTCR遺伝子の発現
TCRシーケンスリードにおけるTRVおよびTRJ遺伝子の使用を決定するために、TRVまたはTRJそれぞれを有するUSRのコピー数(リード数)をカウントした。個々のUSRをコピー数の順番でランク付けし、TRVおよびTRJそれぞれの頻度パーセンテージを計算した(図51および図52)。TCRαレパトアに関して、8つの偽遺伝子(AV8−5、AV11、AV15、AV28、AV31、AV32、AV33およびAV37)は、健常人において発現されなかった。ORFとして分類されるAV8−7(IMGTによるスプライシング部位、組換えシグナルおよび/または制御エレメントにおける変更に基づいて定義される)は、わずかに発現した(20個体のうち11個体において43リード)。AV18およびAV36の発現(機能遺伝子として分類される)は、健常人において観察されなかった。さらに、機能遺伝子であるAV7およびAV9−1は、1個体(9リード)および2個体(3リード)において、それぞれ十分に発現されなかった。ORF遺伝子として分類される8つのAJ遺伝子(AJ1、AJ2、AJ19、AJ25、AJ35、AJ58およびAJ61)のうち、AJ35およびAJ58の発現は、20個体すべてにおいて観察された。これらのうち、AJ25およびAJ61は、3個体(21リード)および7個体(35リード)において、それぞれわずかに発現した。AJ1、AJ2、AJ19およびAJ59は、いずれの個体にも存在しなかった。いずれの個体においても3つの偽遺伝子、AJ51、AJ55およびAJ60の発現は存在しなかった。機能遺伝子AJ14を、3個体から3リードだけ検出した。
TCRβ遺伝子について、11の偽遺伝子(BV1、BV3−2、BV5−2、BV7−5、BV8−1、BV8−2、BV12−1、BV12−2、BV21−1、BV22−1およびBV26)の発現が健常人において存在しなかった。5つのORF遺伝子のうちBV5−7(13個体において32リード)、BV6−7(8個体において13リード)、およびBV17(1個体において3リード)が十分に発現されなかった。BV7−1
ORF遺伝子は、いずれの個体においても観察されず、他方で、BV23−1は、20個体すべてにおいて発現した。BJ遺伝子に関して、BJ2−2P偽遺伝子の発現は存在しなかった。
TRAVおよびTRAJの低い頻度の組換え
41個のTRAVの50個のTRAJでの遺伝子組換え(偽遺伝子、ORF、および十分に発現されない遺伝子を除く)は、総数2,050個のAV−AJ組換えを生成することが可能であり(図53)、そのうち1,969個のAV−AJ組換え(96.0%)を20個体において検出した。これは、ほとんどすべてのAV−AJ組換えが、制限されずにTCR転写物において使用されたことを示した。特に、AV1−1〜AV6遺伝子を、AJ50〜AJ58で優先的には組換えられず、同様に、AV35〜AV41遺伝子のAJ3〜AJ16での組換えは、ほとんど観察されなかった。これらの遺伝子セグメントの染色体上の位置を考慮すると、これらの結果は、AV−AJ組換えは、近位AV遺伝子と遠位AJ遺伝子との間および遠位AV遺伝子および近位AJ遺伝子との間で、ほとんど起こらないことを示した。
TCRβについて、650個の遺伝子組換えは、50個のBV(11の偽遺伝子および5つのORFを除いて)および13個のBJ遺伝子(偽遺伝子を除いて)によって生成され、そのうち605個のBV−BJ(93.1%)が30個体において使用された。TRBVのTRBJでの組み合わせについては制限が存在しなかった。
健常人におけるTRVおよびTRJレパトアの優先的使用
全TCR転写物におけるTRVおよびTRJの使用を明らかにするため、TRVまたはTRJそれぞれを有するUSRの発生頻度を計算した(図51および図52)。いくつかのTRAV遺伝子における優先的使用は、ハイブリダイゼーションに基づく定量アッセイを使用して得られた以前の結果(6)と類似していた。いくつかのTRBV遺伝子をTRBVレパトアにおいて多く使用した。上位3位のTRAV9−2(ArdenによるBV4S1)、TRBV20−1(BV2S1)およびTRBV28(BV3S1)は、全シーケンスリードの3分の1を占めた。これは、マイクロプレートハイブリダイゼーションアッセイを使用した本発明者らの以前の研究で得られた結果(6)と似ていた。遺伝子の使用は、TRBJ遺伝子の間でかなり変動した。TRBJ2−1およびTRBJ2−7は非常に発現され、他方で、TRBJ1−3、TRBJ1−4、TRBJ1−6、TRBJ2−4およびTRBJ2−6の発現は低かった。
TCRレパトアの使用の3次元(3D)ビュー
TRV遺伝子とTRJ遺伝子との組み合わせを有するTCRの使用を可視化するために、本発明者らは、TCRレパトアの3D描写を作製した(図54および図55)。3Dイメージの利点は、TRV遺伝子とTRJ遺伝子との特定の組み合わせの優位およびTCRの多様性の程度を容易に観察し得ることである。TCRβについては、TRBV遺伝子とTRBJ遺伝子との間の組換えの優先的な使用はほとんど存在しなかった。各組換えの頻度は、TRBVまたはTRBJの使用に依存した。BV29−1/BJ2−7、BV29−1/BJ2−1、BV29−1/BJ2−3およびBV20−1/BJ2−7は、すべての組み合わせにおいて高い頻度で使用され、他方で、その他は低い頻度で発現した。対照的に、TCRαレパトアの3Dイメージングは、TRAVおよびTRAJの広範な分布で、低いレベルでの発現を示した。占有率は、すべての組み合わせについて1%未満だった。注目すべきことに、AV1−2およびAJ33を有するTCRリードは、すべての健常人において高度に発現した(平均±SD:0.99±0.85)。
デジタルCDR3鎖長分布
CDR3サイズスペクトラタイピング(Yassai M et al.(2000) J Immunol 165: 3706-3712; Yassai M etal.(2002) J Immunol 168:3801-3807)またはイムノスコープ解析(Pannetier C etal. (1993) ProcNatlAcad Sci U S A 90: 4319-4323; Pannetier C et al. (1995)Immunol Today 16:176-181)と呼ばれるCDR3の鎖長分布の分析を効率的に使用し、TCRレパトアの多様性を推定した。この技術は、ゲル電気泳動による、CDR3配列を含むPCR増幅産物の実際のピーク分布に基づいている。本研究において、保存されたCys104(IMGTの命名)から118位の保存されたフェニルアラニン(Phe118)の範囲のTCRの決定されたヌクレオチド配列の長さを自動的に計算した。これは、NGSデータを使用することによってTCRの多様性およびクローナリティを推定するための可視的に容易な方法を提供する。RGは、各V領域についてのデジタルCDR3鎖長分布を表す図を生成することができる。TCRαおよびTCRβ両方のCDR3鎖長分布は、通常の分布と似ていたが、完全に対称的というわけではなかった(図56)。CDR3の鎖長は、TCRαにおいてTCRβよりも短く(平均±SD:41.2±8.3対42.8±6.1)、TCRαは、TCRβよりも正の歪度を有しており(歪度指数:11.1対5.41)、TCRαにおける分布が左側に集中したことを示した。さらに、TCRαは、TCRβよりも正の尖度を有しており、TCRαにおいて高い尖度を示した(尖度指数:282.4対176.7)。
TCRαおよびTCRβレパトアの多様性
TCRレパトアの多様性を示すために、本発明者らは、USRの平均コピー数および多様性指数(シンプソン指数およびシャノン・ウェーバー指数など)を計算した(図57)。USRの平均コピー数は、TCRαとTCRβとの間で顕著に異なった(2.0±0.72対1.70±0.57)。さらに、TCRαとTCRβとの間のシンプソン指数の逆数(D)およびシャノン・ウェーバー指数(H)において顕著な違いはなかった(D:710.3±433.0対729.7±493.9、H:7.02±0.33対6.97±0.43)。これらの結果は、健常人におけるTCRαおよびTCRβについての免疫多様性に違いがないことを示した。
健常人の間のTCRαおよびTCRβレパトアの類似性
個人間の遺伝子の使用の相関を明らかにするために、TRVおよびTRJの各々の頻度パーセンテージを、散布図によってすべての個体のペアの間でプロットした(図60)。各ペア間のスピアマンの相関係数を計算した。一致相関係数は、TRAVにおいてTRBVよりも低く(平均±SD、TRAVにおいて0.86±0.059、TRBVにおいて0.89±0.038、p<0.001)、TRAJにおいてTRBJよりも低かった(TRAJにおいて0.74±0.095、TRBJにおいて0.91±0.063、p<0.001)。これらの結果は、健常人の間のTRVおよびTRJの発現レベルが、TCRαと比較して、TCRβにおいて個人間でより類似していたことを示した。
健常人の間のクローンレベルでのTCRレパトアの潜在的な類似性を評価するために、本発明者らは、個体間で共有されたTCRシーケンスリードを検索した。個体のすべてのペア間で共有されたTCRリード数をカウントし、それらの発生頻度を計算した(表4−6および表4−7)。
平均頻度は、TCRβと比較して、TCRαにおいて顕著により高く(0.76±0.52対0.040±0.057、n=380、P<0.001)(図58)、TCRαレパトアは、TCRβよりもより共通のTCRリードを個体間で含んでいることを示している。同様の指数であるMorisita−Horn指数は、TCRβよりもTCRαについて顕著に大きかった(0.0058±0.0069対0.000096±0.00029、n=190、P<0.001)。これらの結果は、TCRαレパトアが、TCRβレパトアと比較して、健常人の間でより類似していたことを明らかに示した。
健常人の間で共有されたTCR配列
少数のTCR配列は、異なる健常人の間で共有され、それらの共有されたTCRはパブリックTCRと呼ばれる。対照的に、ほとんどのTCRは各健常人に対して特異的であった(プライベートTCR)。20例の健常人におけるパブリックTCR配列を同定するために、本発明者らは、2以上の健常人の間で共有されたTCRαリードおよびTCRβリードを検索した。20例の健常人において、3041個のパブリックTCRαおよび206個のパブリックTCRβ配列が、それぞれ90,643個および57,982個のUSRから得られた(表4−8)。
パブリックTCRαは、健常人由来の末梢血リンパ球(PBL)において、TCRβよりもより高い頻度であった。パブリックTCRβ配列は、2〜4個体から得られ、他方で、パブリックTCRα配列は、16個体において観察された。これらの結果は、TCRαパブリック配列は、より一般的に個体によって使用されるが、TCRβレパトアは、各個体に対してより特異的であったことを示した。さらに、個体のペア間で共有されるTCR配列の個体当たりの発生頻度は、TCRβ(0.7%)よりもTCRα(7.9%)に対して顕著に高かった。パブリックTCRα配列を特徴づけるために、本発明者らは、パブリックとプライベートTCRα配列との間のCDR3の長さを比較し、パブリックTCRαが、プライベートTCRαよりも短い鎖長のCDR3を有していたことを観察した(中央値:39対42)(図59)。
複数の個体で共有されるTCRは、インバリアントTCRα鎖を高頻度で含む
パブリックTCRαは、健常人由来のPBLにおいて高頻度で観察された。パブリックTCRαの起源を決定するために、本発明者らは、以前に報告されたパブリックTCRαのCDR3配列を調べた。興味深いことに、複数の個体に対して共通であったパブリックTCRα配列は、iNKT細胞またはMAIT細胞を示す高い割合のインバリアントTCRαを含んでいた(表4−9)。


MAIT細胞は、TRAV1−2およびTRAJ33を発現し、他方で、iNKTは、TRAV10およびTRAJ18を発現することが報告された。多くのパブリックTCRαは、異なるCDR3配列を含むTRAV1−2およびTRAJ33を使用した。TRAV1−2およびTRAJ33を有するMAIT TCRαならびにTRAV10およびTRAJ18を有するiNKT TCRαの頻度パーセンテージの合計は、個体当たりそれぞれ0.82±0.72%および0.15±0.41%であった。55個のパブリックTCRα配列のうち、17個(31%)のMAITおよび1個(1.8%)のiNKT配列が、6以上の個体において観察された(図53)。この割合は、重複する個体の数と共に上昇した。生殖系列の配列から改変されたアミノ酸配列を有していない生殖系列様CDR3配列は、MAIT(TRAV1−2−TRAJ33)およびNKT(TRAV10−TRAJ18)を除いて、38個のパブリックTCRαのうち27個(71%)において観察された。
(考察)
ハイスループット配列決定技術は、幅広い種類のNGSプラットフォームの開発により大きな飛躍をしてきた。NGSは、莫大な量のシーケンスデータの取得を促進するが、未だに、全ゲノムまたは遺伝子ライブラリの代わりに、目的の配列遺伝子のPCR増幅または遺伝子エンリッチメントを必要とする。多くの遺伝子セグメントの再構成によって生成された不均一なTCRまたはBCR遺伝子については、多くの遺伝子特異的プライマーによるマルチプレックスPCRが広く使用されていた。しかし、複数のプライマーの使用により、それぞれの遺伝子の間で増幅バイアスが生じ、遺伝子頻度の正確な推定を妨害する。ここで、本発明者らは、NGSに基づくTCRレパトア解析のために、非バイアスPCR技術であるadaptor−ligation媒介PCRを使用した。この方法は、単一セットのプライマーを使用し、PCRバイアスをかけることなく、理論上すべてのTCR遺伝子の増幅を可能とする。したがって、この方法は、幅広い試料からのTCR遺伝子のそれぞれの存在量を正確に推定するのに最も適している。
本発明者らは、多くの個体(n=20)由来のクローンレベルでのTCRαおよびTCRβレパトアを包括的に調査し、多量のシーケンスデータを評価した(267,037個のシーケンスリードから全部で149,216個のユニークシーケンスリード)。したがって、本研究は、通常の範囲の遺伝子使用および健常人におけるTCRレパトアの多様性および類似性の程度を明らかにした。Illumina NGSプラットフォーム(FreemanJDetal. (2009) Genome Res 19: 1817-1824; Warren RL et al. (2011)GenomeRes21:790-797; Robins HS et al. (2009) Blood 114: 4099-4107)と比較して、サンプルシーケンスリードは多くはないが、より長く、より高い品質である。Iluminaプラットフォームを使用して、多くのショットガンリードから生成されるCDR3コンティグの中の異なる配列の深度が、TCRクローンタイプの頻度を決定するのを難しくし得る。しかし、すべてのTCR配列を単一リードから決定し、CDR3、VおよびJの全領域をカバーする長い配列(平均約400bp、表4−2および表4−3)を有していた。会合を用いないリード配列からの直接分析は、TCRクローンタイプの実際の頻度を正確に反映する可能性が高い。TCR配列におけるエラー率は、454−配列について1.07%の平均エラー率を示した以前の報告よりもわずかに低く、nested PCRとは無関係に、高いレベルの精度および質を示した。さらに、アサインメントおよび集約ソフトウェア、RGは、TRVおよびTRJの使用および組換えの使用を迅速に集約することができる。この統合された分析は、所定のTRVおよび/またはTRJの優先的な使用を検出することを容易に可能とし、それゆえ、それは、抗原特異的T細胞による免疫応答を研究するのに有用である。
典型的にPCRバイアスの補填を必要とする広く使用されているマルチプレックスPCRとは異なり(Carlson CS etal. (2013)NatCommun 4: 2680)、AL−PCR法は、バ
イアスをかけることなくTCRレパトアを正確に推定する。高い発現レベルのTRBV18(BV18S1、Ardenの命名)、TRBV19(BV17S1)およびTRBV7−9(BV6S5)ならびに低い発現レベルのTRBV20−1(BV2S1)、TRBV28(BV3S1)およびTRBV29−1(BV4S1)が、CD4+およびCD8+細胞において、マルチプレックスPCRによって報告されている(EmersonRet al.(2013) J Immunol Methods 391: 14-21)。しかし、フローサイトメトリー解析は、TRBV20およびTRBV29が、PBLにおいて大量に発現したことを示した(vandenBeemd Ret al. (2000) Cytometry 40: 336-345; Pilch H et al. (2002) ClinDiagnLabImmunol 9: 257-266; Tzifi F (2013) BMC Immunol 14: 33)。TCRレパトアの本研究者ら
による結果は、以前の報告と似ている(LiS et al.(2013) Nat Commun 4: 2333)。した
がって、この方法は、直接的で、正確で、信頼できるTCRレパトアの結果を提供する。
組換えの使用は、AJ−近位3’AVセグメントのAV−遠位3’AJセグメントでの低い頻度の組換えおよびAJ−近位5’AVセグメントのAV−遠位5’AJセグメントでの低い頻度の組換えを示した。TCRαδ遺伝子座の遺伝子再構成において、TCRαエンハンサー(Eα)およびT初期活性化(TEA)プロモーターの活性化は、近位のTRAVおよびTRAJセグメントの第一の再構成を開始する。その後の第2の再構成が、5’近位TRAVおよび遠位3’TRAJ遺伝子を使用して起こり(HuangCet al.(2001) J Immunol 166: 2597-2601; Krangel MS et al. (2004) ImmunolRev200:224-232; Pasqual N et al. (2002) J Exp Med 196: 1163-1173; Aude-Garcia Cetal.(2001) Immunogenetics 52: 224-230)、その結果、TCRαレパトアの制限された使用が生じた(連続
的な双方向性の組換えのモデル)(ChaumeilJ etal. (2012) Embo J 31: 1627-1629)。
しかし、すべてのTRAV遺伝子は、遺伝子座の収縮およびDNAループ形成のモデルによる第2の再構成において、TRAJ遺伝子と組換えることができる(GenoletRet al.(2012) Embo J 31: 4247-4248)。遠位−近位および近位−遠位のTRAV−TRAJ遺伝子の非効率な組換えが存在したが、TRAJの使用は、すべてのTRAVにわたり制限されず、むしろ均等に分布した。これは、組換えの頻度はTRAVの位置に依存して変動し、おそらく、TRAV遺伝子座とTRAJ遺伝子座との間のループ形成の能力に依存することを示す。
組換えおよびヌクレオチドの付加/欠失により生成される潜在的なTCRの多様性を、最大で1015であると推定した(Davis MMetal.(1988) Nature 334: 395-402)。NGSに基づく推定によって、TCRβの多様性を、3〜4×10(RobinsHSet al.(2009) Blood 114: 4099-4107)またはヒトにおいて約1×10(Warren RL etal.(2011)Genome Res 21: 790-797)であると推定した。さらに、TCRαの多様性は、ヒトにおいてTCRβの50%である(ArstilaTP etal.(1999) Science 286: 958-961)。マウスに
おいて、TCRα多様性は、0.79×10(PasqualN et al.(2002) J Exp Med
196: 1163-1173)または1.18×10(Cabaniols JP etal. (2001) J Exp Med194:1385-1390)であり、TCRベターの多様性の10倍低いことが示された。このTCRα
の低い多様性は、TCRαとTCRβとの間の組換えプロセスの違いによって引き起こされ得る。しかし、本発明者らの結果は、シンプソン指数およびシャノン・ウェーバー指数によって評価されたように、TCRαとTCRβとの間の多様性の程度が似ていることを示した。同様に、Wangらは、TCR多様性をTCRαとTCRβとの間で等しいと推定したことを報告した(0.47×10対0.35×10)(WangCet al.(2010) Proc Natl Acad Sci U S A 107: 1518-1523; Dash P et al. (2011) JClinInvest121: 288-295)。限定された数の配列を使用して得られた以前の報告とは反対に、ラージスケー
ルの配列決定は、V−J組換えにより生成されるTCRαについてのレパトアサイズが、V−D−J組換えによるTCRβについてのレパトアサイズに匹敵することを示す。
驚くべきことに、本発明者らは、TCRαレパトアが、個体間で類似していることを見出した。これは、主に、2以上の個体の間で共有されたTCR配列(パブリックTCR)の存在に起因する。ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼにより媒介されるランダムなヌクレオチドの付加および欠失が、TCR再構成中に起こり、結果として、CDR3領域の多様性の顕著な増加を生じさせる。しかし、パブリックTCRは、そのような改変を受けない生殖系列様CDR3配列を有しているようにみえる(表4−9)。さらに、パブリックTCRは、より短い鎖長のCDR3を有する多くのTCRクローンタイプを含んだ。これらの結果は、パブリックTCRαの高い頻度の発生は、TCRβ(V−J対V−D−J)からの固有の組換えメカニズムにおける違いによって引き起こされる可能性がある。
パブリックTCRαが多数の個体で存在することは注目すべきことである。本発明者らは、パブリックTCRαは、MAIT細胞またはiNKT細胞由来の高い割合のインバリアントTCRαを含むことを予想外にも見出した。これらの機能的に重要なT細胞は、均一なTCRαおよび多様なTCRβを有している。MAIT細胞は、TRAV1−2(Vα7.2)−TRAJ33(Jα33)を含む古典的TCRαを発現し、優先的に腸粘膜固有層に位置する(TilloyFet al.(1999) J Exp Med 189: 1907-1921; Treiner E et al. (2003) Nature422:164-169)。MAIT細胞は、非古典的MHCクラスI分子である
MR1によって提示されるビタミンB2代謝物を認識する。さらに、CD1d−制限iKNT細胞は、インバリアントTRAV10(Vα24)−TRAJ18(Jα18)鎖およびセミインバリアントTRBV25−1(Vβ11)(GodfreyDIetal. (2004) Nat Rev Immunol 4: 231-237)を発現し、α−ガラクトシルセラミド、自己糖脂質、またはイ
ソグロボトリヘキソシルセラミドなどの糖脂質を認識する(TupinE et al.(2007) Nat
Rev Microbiol 5: 405-417)。両方の細胞型は、感染、腫瘍、自己免疫疾患、および耐性誘導に対する免疫応答の制御において重要な役割を担っている(GodfreyDIetal. (2004)
J Clin Invest 114: 1379-1388)。本研究で得られたMAIT細胞およびiNKT細胞
の頻度は、以前の報告(MAIT細胞が末梢血T細胞の1〜4%まで拡大し(MartinE
et al.(2009) PLoS Biol 7: e54)、iNKT細胞が全PBMCの0.2%を占めたこと
を示した(Lee PT et al.(2002)J Clin Invest 110: 793-800))と一貫している。興味
深いことに、TRAV1−2を有するパブリック配列の異なるタイプ(例えば、TRAV1−2−TRAJ12、TRAV1−2−TRAJ20)ならびに周知のMAITおよびiNKT配列以外のいくつかのパブリックTCRα配列が存在する。したがって、NGSに基づくレパトア解析は、MAIT細胞またはiNKT細胞の頻度の推定すること、および潜在的な新しいインバリアントTCRα鎖を同定することの両方に有用である。さらなる同定および立証が、潜在的な新しいインバリアントTCRαを同定するのに必要である。
以上のように、本実施例から、本発明者らは、新規のNGSに基づくTCRレパトア解析法を開発し、それによって、比較可能な多様性およびTCRαとTCRβとの間の異なる個体間での類似性を明らかにした。パブリックTCRα配列は、高頻度で機能的な有意なT細胞亜集団、MAITおよびiNKT細胞を含み、NGSによってパブリックTCRを探すアプローチは、潜在的な新しいインバリアントTCRα鎖の同定に有用である。TCRレパトア解析のためのこの非常に精度の高い技術は、ヒト疾患の発症に関連する抗原特異的T細胞を明らかにすること、ならびに自然免疫および獲得免疫の研究、診断および治療に寄与することが実証された。
(応用実施例1:抗体単離の実施例:BCRレパトア解析を利用したヒト型抗体の単離例)
本実施例では、実際に応用した具体的な態様としては、BCRレパトア解析を利用したヒト型抗体の単離例を行う。
(試薬等の入手先)
ヒト化NOGマウスを用いたヒト型抗イディオタイプ抗体の取得
1.B細胞系白血病あるいは悪性リンパ腫患者においては腫瘍細胞に由来するモノクローナルBCRの高度な発現が観察される。
2.B細胞系白血病あるいは悪性リンパ腫患者の末梢血単核球細胞を採取し、本編記載のBCRレパトア解析を実施する。決定された数万リードの遺伝子配列からランキング最上位に位置し、優位に存在する腫瘍細胞由来の免疫グロブリンH鎖遺伝子を同定する。
3.決定された免疫グロブリンH鎖遺伝子配列を使って、多様性の高いCDR3領域のアミノ酸配列を推定し、その配列と同一のペプチドを合成する。
4.200μgの合成ペプチドを完全フロイントアジュバント(CFA,シグマ・アルドリッチ社)とよく混和し、シリンジを用いてヒト化NOGマウスの皮下に投与する(初回免疫)。同様に、対照マウスに対しPBSを投与する。さらに、初回投与後2週後に再度同量の抗原ペプチドを投与する。
5.初回免役から4週後に、マウスよりリンパ節または脾臓を摘出する。リン酸緩衝液(PBS、Invitrogen社)中で組織を細断し、セルストレイナー(0.75μm、BD社)でフィルターろ過し、シングルセルを調整する。
6.得られた細胞をTrizol溶液(Invitrogen社)に溶解し、本特許記載のBCRレパトア解析法により遺伝子配列を決定する。
7.得られた数万リードのBCR遺伝子配列について、その存在頻度(リード数)順にソートし、ランキング上位に位置する免疫グロブリンH鎖およびL鎖遺伝子配列を決定する。対照としてPBSを投与したマウスのリードランキングと比較して、存在頻度が有意に高い免疫グロブリンH鎖およびL鎖遺伝子配列を選択する。
8.得られた免疫グロブリンH鎖およびL鎖遺伝子配列について、P20EAアダプタープラ
イマーとC末端primerを用いて全長免疫グロブリンH鎖および全長L鎖遺伝子をPCR増幅する。抗体発現ベクターであるpEHX1.1(抗体H鎖用、TOYOBO社)およびpELX2.2(抗体L鎖用、TOYOBO社)にLigation Kit(TAKARA社)を用いてLigation反応により、それぞれ全長
遺伝子をベクター内のマルチクローニング部位に挿入する。大腸菌TOP10細胞株(One Shot(登録商標) TOP10 Chemically Competent E. coli、Invitrogen社)を形質転換し、H鎖発現プラスミドおよびL鎖発現プラスミドを得る。
9.両プラスミドについてBglIIおよびEcoRI制限酵素で二重消化し、次いでH鎖プラスミドのBglII−EcoRI切断部位に、L鎖プラスミドのBglII−EcoRI断片を挿入し、H鎖およびL鎖を共発現する抗体発現プラスミドを得る。
10.抗体発現プラスミドをQIAGEN Plasmid Mini kitを用いて大腸菌より抽出・精製し、TransIT(登録商標)-CHO Transfection Kit(TAKARA社)を用いてCHO細胞に導入
する。
11.形質転換した抗体発現CHO細胞株を拡大培養し、培養上清を回収して、ProteinAア
ガロースアフィニティーカラム(HiTrap Protein A HP Columns、GEヘルスケア社)
を用いて、使用方法に従い精製する。
12.得られた抗体蛋白量を吸光度計を用いて測定した後、抗原ペプチドとの結合反応性をELISA法で検証する。
この実施例で用いられるKMマウスについては、Ishida I, Tomizuka K, Yoshida H, Tahara T, Takahashi N, Ohguma A, Tanaka S, Umehashi M, Maeda H, Nozaki C, Halk E, Lonberg N. Production of human monoclonal and polyclonal antibodies in TransChromo animals. Cloning Stem Cells. 2002;4(1):91-102. Review.を参照することができ、NOGマウスについては、Ito M, Hiramatsu H,
Kobayashi K, Suzue K, Kawahata M, Hioki K, Ueyama Y, Koyanagi Y, Sugamura K, Tsuji K, Heike T, Nakahata T. NOD/SCID/gamma(c)(null) mouse:
an excellent recipient mouse model for engraftment of human cells. Blood. 2002 Nov 1;100(9):3175-82.を参照することができ、CHO細胞/抗体産生につい
ては、Jayapal KP, Wlaschin KF, Hu W-S, Yap MGS. Recombinant protein therapeutics from CHO cells-20 years and counting. Chem Eng Prog. 2007;103:40?47.;Chusainow J, Yang YS, Yeo JH, Toh PC, Asvadi P, Wong NS, Yap MG. A study of monoclonal antibody-producing CHO cell lines: what
makes a stable high producer? Biotechnol Bioeng. 2009 Mar 1;102(4):1182-96を参照することができる。
(応用実施例2:がんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いたがんイディオタイプペプチド感作免疫細胞療法での実証例を行う。以下にその手順を説明する(図62参照)。
(1)悪性リンパ腫患者の全血10mLを採血し、Ficoll-Paque比重遠心分離(GEヘルスケアバイオサイエンス、17-1440-02)により末梢血単核球(PBMC)を分離する。
(2)患者PBMCよりTrizol Reagent(Invitrogen社)を用いて全RNAを抽出する。
(3)RNAから逆転写酵素(Superscript II, Invitrogen, 18064-014)によりcDNA合
成し、その後、DNA Polymerase(Invitrogen, 18010-017)、E.coli Ligase(Invitrogen, 18052-019)、RNase H(Invitrogen, 18021071)によりdsDNA合成し、さらにT4
DNA Polymerase(Invitrogen, 18005-025)により末端の平滑化を行う。T4 ligase
(Invitrogen, 15224-025)によりP20EA/P10EA adaptorのライゲーション反応(調製実施例2等を参照)を行なった後、NotI(TaKaRa, 1166A)で消化を行なう。
(4)BCR遺伝子のIgMのC領域特異的プライマー(CM1(配列番号5))とP20EAアダプター(配列番号2)により1st PCRを、CM2(配列番号6)とP20EAプライマー(配列番号2)により2nd PCRを実施する。PCR反応は、95℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分のサイクルをそれぞれ20サイクル行う。
(5)2nd PCR産物からプライマーを除去するため、High Pure PCR
Cleanup Micro Kit(Roche)によりカラム精製を行った後、P20EAプライマー(配列番号2)にアダプターB配列(配列番号1375)を付加したB−P20EAプライマー(配列番号4)とIgM C領域特異的プライマー(CM3にアダプターA配列(配列番号39)および同定配列であるMID Tag配列(表1−6を参照)を付加したGS−PCRプライマー(配列情報は表1−1を参照)を用いてPCRを行う。
(6)GS−PCR増幅の後、2%アガロースゲル電気泳動を実施し、目視化において目的のサイズ(500bp〜700bp)のバンドを切り出し、QIAEX II Gel
Extraction Kit(QIAGEN)を用いて精製した。回収されたDNAをQuant−iTTM PicoGreen(登録商標)dsDNA Assay Kit(Invitrogen)を用いてDNA量を測定した。1000万DNAをエマルジョンPCRに用い、Roche社製次世代シーケンス解析装置(GS Juniorベンチトップシステム)によるシーケンス解析を行う。
(7)得られた配列データについて本発明において新規に開発したTCR/BCRレパトア解析ソフトウェア(Repertoire Genesis、本明細書解析試験例、解析実施例1〜5等参照)を用いて、V及びJ配列のアサイメント並びにCDR3領域の推定アミノ酸配列を決定する。同時に、同一の塩基配列についてそのコピー数を集計し、出現頻度によるランキングを行なう。
(8)ランキング最上位のBCR遺伝子を決定し、そのBCRのリード数が全体の10%以
上を占めることを著明に高いとして確認し、該BCR遺伝子を腫瘍由来BCR遺伝子として同定する。
(9)該腫瘍由来BCR遺伝子の推定アミノ酸配列について、HLA結合ペプチド予測プログラムであるBIMAS(www-bimas.cit.nih.gov/)を用いて、HLA結合ぺプチドを予測する。特に条件指定がなければデフォルトの条件を用いる。該BCRアミノ酸配列と患者HLA型をBIMASに入力し、CDR3アミノ酸配列内のペプチド、もしくはCDR3
アミノ酸配列の一部を含むペプチドの中で、最も高いスコアを示した推定HLA結合ペプチドを決定する。
(10)ハイスコアHLA結合ペプチドを個別化がんペプチドとして用いて、細胞傷害性T細胞(CTL)療法または樹状細胞(DC)ワクチン療法を実施する。ここでは、DCワクチン療法を実施する。
(11)個別化がんペプチド配列を、全自動ペプチド合成装置(Protein Technologies,
Inc.社)を用いて化学合成する。ペプチドは収量1mg以上、純度95%以上のものを獲得する。ペプチドは50%DMSOに溶解し、−20℃で保存する。
(12)成分採血装置(テルモアフェレーシス装置AC-555)を実施し、がん患者より単球細胞を分離する。単球を含む細胞をAIM-V培地(Invitrogen,12055091)で洗浄した後、細胞数を計測する。
(13)プラスティックプレート上で付着しなかった細胞を除去した後、2000U/mLの顆粒球単球コロニー刺激因子(GM−CSF、和光純薬)及び400U/mLのインターロイキン−4(IL-4、ペトロテック)を含むAIM-V培地で約1週間培養し、樹状細胞(DC)に分化誘導させる。
(14)MHCクラスI&II分子、CD40,CD80またはCD86の発現をFACS解析を用いて調べるこ
とでDCに分化したことを確認した後、2×106 細胞に対して20μg/mLの個別化がんペプチドを添加し、刺激因子(ピシバニール(OK-432),ピシバニール注射用0.5KE,中外製薬)とともにAIM-V培地(上記同様)でさらに1日培養する。
(15)ペプチド刺激したDC細胞を回収し、生理食塩水で洗浄した後、該がん患者に点滴による静脈注入を行なう。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)悪性リンパ腫患者の末梢血においる次世代BCRレパトア解析によって、全体のBCRリードのうち50%以上を占める1種のIgM免疫グロブリン重鎖及び1種のIgM免疫グロブリン軽鎖が同定される。
(2)これら免疫グロブリン遺伝子のCDR3領域をRepertoire Genesisプログラムで特定される。
(3)BIMASプログラムに患者HLA型(例:HLA−A*02)及びIgM免疫グロブリン重鎖CDR3アミノ酸配列を入力し、結合スコアが最もハイスコアを示すペプチド配列が選択される。
(4)このペプチドを個別化がんペプチドとして、全自動ペプチド合成装置にて化学合成し、患者由来のDCをペプチドがin vitroで刺激活性化される。
(5)個別化ペプチド刺激DC細胞を患者に静脈移入し、腫瘍細胞数の減少、臨床症状の改善を見ることができる。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)患者癌細胞由来のBCR配列を使って、治療用個別化がんぺプチドを作製することができ、HLA型や抗原の発現に関係なく幅広い患者にDC療法やCTL療法を行なうことができる。
(2)患者のHLAに適合したペプチドを用いるため、より患者に適合し、癌細胞に特異性の高い、効果的なDC療法やCTL療法が実現できる。
(3)BCR解析から得られた遺伝子配列から直接抗原ペプチドを化学合成できるため、安全性が高く、抗原同定などの必要がない。
(応用実施例3:改良型CTL法)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いた改良型CTL法での実証例を行う。以下にその手順を説明する(図63参照)。
(1)応用実施例2(1)〜(9)に記載の方法でがんイディオタイプペプチドを同定する。
(2)既存のがんペプチド(NY-ESO-1ペプチド)またはがんイディオタイプペプチド(1)により同定されたペプチド)について、全自動ペプチド合成装置(Protein Technologies,Inc.社)を用いて化学合成する。ペプチドは収量1mg以上、純度95%以上のものを獲得する。ペプチドは50%DMSOに溶解し、−20℃で保存する。
(3)該がん患者より20mLの末梢血を採血し、Ficoll-Paque比重遠心分離(応用実施例2を参照)により末梢血単核球(PBMC)を分離する。
(4)CD8+T細胞分離用磁気ビーズ(Miltenyi Biotech)もしくはフローサイトメ
トリー装置(FACS Aria II, Beckton Dickinson)を用いて、CD8+T細胞を分離
する。
(5)成分採血装置(テルモアフェレーシス装置AC-555)またはPBMCより分離した単球細胞を培養プレート(100mm ディッシュ、コーニング、353003)で培養し、非付着系の細胞を除去する。
(6)付着した単球細胞を、2000U/mLの顆粒球単球コロニー刺激因子(GM−CSF、和光純
薬)及び400U/mLのインターロイキン−4(IL-4、ペトロテック)を含むAIM-V培地(応用実施例2と同じ)で約1週間培養し、樹状細胞(DC)に分化誘導させる。
(7)DCに分化したことを確認した後、2×106細胞に対して20μg/mLのペプチド(応用実施例2の「最も高いスコアを示した推定HLA結合ペプチド」)を添加し、刺激因子(ピシバニール(OK-432),ピシバニール注射用0.5KE,中外製薬)とともにAIM-V培地でさ
らに1日培養する。
(8)さらに、DC培養液に対し、20μg/mLの合成ペプチド(応用実施例2の「最も高いスコアを示した推定HLA結合ペプチド」)、及び上記(3)で分離した2×106/mLのC
D8+T細胞とAIM-V培地(応用実施例2等を参照)にて刺激培養する。
(9)抗原刺激により増殖したCD8+T細胞をプラスティック培養プレート(100mm ディッシュ、コーニング、353003)((5)のプレートと同様)に付着したDCと分離した後に、さらに5μg/mLの抗CD3抗体(OKT3、オルソクローンOKT3、ヤンセンファー
マ)及び200U/mLのインターロイキン−2(IL−2)(Roche Applied
Science、10799068001)の存在下で拡大培養する。
(9)活性化CD8+T細胞をCTL細胞として回収した後、生理食塩水にて洗浄した後、該がん患者に点滴による静脈注入を行なう。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)悪性リンパ腫患者の腫瘍細胞由来BCR遺伝子のCDR3領域からHLA結合ペプチドが同定される。
(2)患者末梢血からCD8+T細胞分離用磁気ビーズにより2x106細胞のCD8陽性細胞を回収した。純度は98%である。
(3)患者単球由来DC細胞、CD8+細胞、ペプチドとの混合培養で抗原刺激を行い、さらに、抗CD3抗体、IL−2の存在下での拡大培養で、CD8+CTL細胞を50倍まで増殖することができる。
(4)培養CTL細胞を患者に静脈移入し、腫瘍細胞数の減少、臨床症状の改善を見ることができる。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)患者癌細胞由来のBCR配列を使って、治療用個別化がんぺプチドを作製することができ、HLA型や抗原の発現に関係なく幅広い患者にCTL療法を行なうことができる。
(2)患者のHLAに適合したペプチドを用いるため、より患者に適合し、癌細胞に特異性の高い、効果的なCTL療法が実現できる。
(3)BCR解析から得られた遺伝子配列から直接抗原ペプチドを化学合成できるため、安全性が高く、抗原同定などの必要がない。
(応用実施例4:DCワクチン療法)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いたDCワクチン療法の実証例を行う。以下にその手順を説明する(図64参照)。
(1)応用実施例2(1)〜(9)に記載の方法でがんイディオタイプペプチドを同定する。
(2)既存のがんペプチド(NY-ESO-1ペプチド)またはがんイディオタイプペプチド(1)により同定されたペプチド)について、全自動ペプチド合成装置(Protein Technologies,Inc.社)を用いて化学合成する。ペプチドは収量1mg以上、純度95%以上のものを獲得する。ペプチドは50%DMSOに溶解し、−20℃で保存する。がん患者より成分採血(アフェレーシス)により単球細胞を分離する。
(3)成分採血装置(テルモアフェレーシス装置AC-555)を実施し、該がん患者より単球細胞を分離する。単球を含む細胞をAIM-V培地(応用実施例2等を参照)で洗浄した後、細胞数を計測した。
(4)プラスティックプレート(100mm ディッシュ、コーニング、353003)上で付着しなかった細胞を除去した後、2000U/mLの顆粒球単球コロニー刺激因子(GM−CSF、和光純薬
)及び400U/mLのインターロイキン−4(IL-4、ペトロテック)を含むAIM-V培地(応用実施例2参照)で約1週間培養し、樹状細胞(DC)に分化誘導させる。
(5)MHCクラスI&II分子、CD40,CD80またはCD86の発現をFACSにて調べることでDCに
分化したことを確認した後、2×106細胞に対して20μg/mLのペプチド((2)で合成したペプチド)を添加し、刺激因子(ピシバニール(OK-432),ピシバニール注射用0.5KE,中外製薬)とともにAIM-V培地(応用実施例2等を参照)でさらに1日培養する。
(6)ペプチド刺激したDC細胞を回収し、生理食塩水で洗浄した後、該がん患者に点滴による静脈注入(テルフュージョン輸液システム、テルモ)を行なう。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)悪性リンパ腫患者の腫瘍細胞由来BCR遺伝子のCDR3領域からHLA結合ペプチドを同定する。
(2)患者末梢血から単球を分離し、分化培養培地で培養することで、MHC DR+, CD40+,CD80/CD86+細胞を検出し、単球からDCへの分化が確認する。
(3)ペプチド刺激DC細胞を患者に静脈移入し、腫瘍細胞数の減少、臨床症状の改善を見ることができる。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)患者癌細胞由来のBCR配列を使って、治療用個別化がんぺプチドを作製することができ、HLA型や抗原の発現に関係なく幅広い患者にDC療法を行なうことができる。(2)患者のHLAに適合したペプチドを用いるため、より患者に適合し、癌細胞に特異性の高い、効果的なDC療法が実現できる。
(3)BCR解析から得られた遺伝子配列から直接抗原ペプチドを化学合成できるため、安全性が高く、抗原同定などの必要がない。
(応用実施例5:患者自己免疫細胞療法)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いた患者自己免疫細胞療法の実証例を行う。以下にその手順を説明する(図65参照)。
(1)応用実施例2(1)〜(9)に記載の方法でがんイディオタイプペプチドを同定する。
(2)既存のがんペプチドまたはがんイディオタイプペプチド(1)により同定されたペプチド)について、全自動ペプチド合成装置(Protein Technologies,Inc.社)を用いて化学合成する。ペプチドは収量1mg以上、純度95%以上のものを獲得する。ペプチドは50%DMSOに溶解し、−20℃で保存する。
(3)該がん患者より20mLの末梢血を採血し、Ficoll-Paque比重遠心分離により末梢血単核球(PBMC)を分離する。
(4)CD8+T細胞分離用磁気ビーズ(Miltenyi Biotech)もしくはフローサイトメ
トリー装置(FACS Aria II, Beckton Dickinson)を用いて、CD8+T細胞を分離
する。
(5)成分採血装置(テルモアフェレーシス装置AC-555)またはPBMCより分離した単球細胞を培養プレート(100mm ディッシュ、コーニング、353003)で培養し、非付着系の細胞を除去する。
(6)付着した単球細胞を、2000U/mLの顆粒球単球コロニー刺激因子(GM−CSF、和光純
薬)及び400U/mLのインターロイキン−4(IL-4、ペトロテック)を含むAIM-V培地(応用実施例2等と同じ)で約1週間培養し、樹状細胞(DC)に分化誘導させる。
(7)DCに分化したことを確認した後、2×106細胞に対して20μg/mLのペプチド((2)で合成したペプチド)を添加し、刺激因子とともにAIM-V培地でさらに1日培養する。
(8)さらに、DC培養液に対し、20μg/mLの合成ペプチド((2)で合成したペプチド)、及び上記(3)で分離した2×106/mLのCD8+T細胞とAIM-V培地(応用実施例2等と同じ)にて刺激培養する。
(9)活性化CD8+T細胞とペプチド刺激DC細胞を共に回収した後、生理食塩水にて洗浄した後、該がん患者に点滴による静脈注入を行なう。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)悪性リンパ腫患者の腫瘍細胞由来BCR遺伝子のCDR3領域からHLA結合ペプチドを同定する。
(2)患者末梢血からCD8+T細胞分離用磁気ビーズにより2x106細胞のCD8陽性細胞を回収する。純度は98%以上である。
(3)患者末梢血から単球を分離し、分化培養培地で培養することで、MHC DR+, CD40+,CD80/CD86+であるDCへの分化が確認する。
(4)患者単球由来DC、CD8+細胞、ペプチドを混合培養することで、腫瘍特異的CTL及びDCを増殖することができる。
(5)ペプチド刺激CD8+細胞とDC細胞を共に患者に静脈移入し、腫瘍細胞数の減少、臨床症状の改善を見ることができる。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)患者癌細胞由来のBCR配列を使って、治療用個別化がんぺプチドを作製することができ、HLA型や抗原の発現に関係なく幅広い患者に患者自己免疫細胞療法を行なうことができる。
(2)患者のHLAに適合したペプチドを用いるため、より患者に適合し、癌細胞に特異性の高い、効果的な患者自己免疫細胞療法が実現できる。
(3)BCR解析から得られた遺伝子配列から直接抗原ペプチドを化学合成できるため、安全性が高く、抗原同定などの必要がない。
(4)DC細胞とCTL細胞の相乗効果が期待でき、高い治療効果が見込める。
(応用実施例6:オーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いたオーダーメイドがん特異的T細胞受容体遺伝子の単離、in vitro抗原刺激によるがん特異的TCR遺伝子の単離の実証例を行う。以下にその手順を説明する(図66参照)。
(1)がん患者から常法により腫瘍細胞を摘出する。
(2)該患者由来腫瘍細胞を培養培地(RPMI1640,11875-093, Invitrogen、以下「培養液」と称することもある)中で細断した後、0.70μmのフィルター(Falconセルストレイナ
ー、コーニング)でろ過することにより、単一細胞に分離する。培養液中に10μg/mlのマイトマイシンC(注射用マイトマイシンC、協和発酵キリン)により37℃で2時間不活化処理をする。
(3)該がん患者の全血10mLからFicoll-Paque比重遠心分離により末梢血単核球細胞(PBMC)を分離する。PBMCは培養培地(RPMI1640)で洗浄後2×106/mLの濃度で懸濁する

(4)PBMCの一部(1×106)を未処理コントロール試料として、細胞よりRNAをTrizol
RNA抽出キット(Invitrogen)により抽出する。
(5)不活化腫瘍細胞と末梢血細胞を低濃度IL−2の存在下10%FCS(16000-044, Invitrogen)を含むRPMI1640培地(RPMI1640,11875-093,Invitrogen)で1週間培養するこ
とにより腫瘍特異的T細胞を抗原刺激し、細胞増殖させる。
(6)T細胞活性化の後、培養培地から生細胞を回収し、PBS(045-29795, 和光純薬
)にて洗浄後、細胞よりRNAを抽出する。
(7)(4)および(6)で抽出したRNA試料を用いて、本発明の次世代レパトア解析を実施する(その条件は、本明細書解析試験例、解析実施例1〜5に記載のものを使用することができる。)
(8)本発明の次世代レパトア解析により得られたTCR遺伝子配列データについて、コントロール試料に比し刺激試料で大きく増加したTCR遺伝子を抽出し、それらをランキング処理した後に、上位のTCRαおよびTCRβ遺伝子を選択する。
(9)これらの全長TCRαおよびTCRβ遺伝子をクローニングし、遺伝子発現用レトロウイルスベクター(Retro-X Vectors and Systems, Clonetech)にそれぞれ導入する。
(10)(9)で調製したこれらTCRα及びTCRβ組換えプラスミドベクターを用いてパッケージング細胞GP2-293細胞株(631458, Clonetech)を形質転換し、遺伝子導入用レトロウイルスを作製する。
(11)成分採血装置(テルモアフェレーシス装置AC-555)により分離したリンパ球細胞を用いて、遺伝子組換えTCRαレトロウイルス及び遺伝子組換えTCRβレトロウイルスを単独で、連続して感染させることにより、機能的αβTCRを発現するリンパ球集団を得る。
(12)細胞表面におけるTCRα/TCRβヘテロダイマーの発現とその陽性細胞の割合をFACS(応用実施例5を参照、同じ条件を使用することができる)により確認する。
(13)目的のTCRα/TCRβを発現する腫瘍特異的患者リンパ球を患者に細胞移入する
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)患者腫瘍組織で刺激した試料とコントロール試料との対比から、腫瘍組織で増加するTCR遺伝子を選択し、ランキングした結果、末梢血細胞に多く存在するTCRが除かれ、腫瘍特異的TCR遺伝子が多数抽出される。
(2)これら抽出された遺伝子について、同程度のランキングにあるTCRαおよびTCRβ遺伝子を選択し、腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球の作製に利用する。
(3)レトロウイルス発現ベクター内に全長のTCRαおよびβ鎖遺伝子をクローニングすることができ、パッケージングにより高力価のTCRαレトロウイルス及びTCRβレトロウイルスが作製される。
(4)該患者リンパ球に混合レトロウイルスを感染させ、組換え型TCRα/TCRβの発現をFACSにて確認する。
(5)一連の工程により製造された腫瘍特異的TCR遺伝子組換えリンパ球を患者に移入することで、腫瘍細胞数の減少、臨床症状の改善を見ることができる。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)患者自身の癌細胞及びT細胞を使って、治療用の腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を作製することができ、HLA型や抗原の発現に関係なく幅広い患者にTCR遺伝子治療を行なうことができる。
(2)患者試料に存在するTCR配列を利用するため、患者のHLAにあったTCR遺伝子を利用することができ、癌細胞に特異性の高い、効果的な治療が実現できる。
(3)患者試料に存在するTCR配列を利用するため、患者正常細胞に反応しない、安全性の高いTCR遺伝子治療が実現できる。
(3)TCR解析から得られた遺伝子配列を直接利用するため、抗原の同定が必要なく、特定の抗原を用いたTCR遺伝子の取得が必要ない。
(応用実施例7:in vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子
の調製)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いたin vitro抗原刺激による単離されたがん特異的TCR遺伝子の調製の実証例を行う。以下にその手順を説明する(図67参照)。
(1)HLAが同一のがん患者からそれぞれ腫瘍細胞を摘出し、同時に末梢血を分離する。
(2)腫瘍細胞浸潤T細胞を含む腫瘍組織、あるいはリンパ球細胞からTrizol Reagent
(invitrogen)を用いてRNAを抽出する。
(3)RNAから本明細書における調製実施例等で説明されているAdaptor-ligation PCR法でTCR遺伝子(調製実施例等と同じ)を増幅し、GSJuniorベンチトップシステム(Ro
che)等次世代シーケンスによるレパトア解析を行なう。
(4)それぞれの使用から得られたTCR遺伝子配列について新規に開発したTCR/BCRレパトア解析ソフトウェア(Repertoire Genesis、本明細書の解析実施例1〜5を参照)を用いて、V,DおよびCDR3領域の配列を決定し、同一配列の存在頻度に基づいてランキングする。
(5)個々の患者において末梢血細胞に比べ腫瘍細胞で高い存在頻度(ここでは、具体的な例として、存在頻度>10倍、かつ腫瘍組織でのランキング上位のもの)を示したTCR遺伝子を検索し、腫瘍特異的として同定する。
(6)それら腫瘍特異的TCR遺伝子について、複数の同一のHLAを有するがん患者間で共通するTCR遺伝子配列を検索する。
(7)最も多くの癌患者で共通する腫瘍特異的TCR遺伝子を治療用腫瘍特異的TCRとして選択する。
(8)これらの全長TCRαおよびTCRβ遺伝子をクローニングし、遺伝子発現用レトロウイルスベクターに導入する(応用実施例6と同じものを使用することができる)。
(9)これらTCRα及びTCRβ遺伝子発現レトロウイルスベクターから遺伝子導入用ウイルスを上記応用実施例6(10)の方法に従い作製する。
(10)該患者から採取したリンパ球に上記(9)により作製したTCRαレトロウイルスを含有する培養液とTCRβレトロウイルスを含有する培養液を等量混合し、37℃で4時間培養する。その後PBSにて細胞を洗浄し、さらに、37℃で24時間培養する。(11)細胞表面における遺伝子組換えTCRαβ分子の発現を確認する。IOTestBetaMarkTCR Vβレパトワ解析キット(Multi-analysisTCR Vβ antibodies, IM3497, Beckman
Courter)および抗ヒトCD8抗体(CD8α,6602385, Beckman Courter)を用いたFACS解析によって、CD8陽性細胞における遺伝子導入するTCRβ鎖陽性細胞の割合を確認する。
(12)(11)で目的TCRαβの発現が確認された細胞を、RPMI1640培地にて0.5 x 106細胞濃度で37℃の条件下で細胞培養を行なう。腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ
球ををPBSで洗浄した後、該がん患者に点滴による静脈注入(テルフュージョン輸液システム、テルモ)により細胞移入する。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)患者腫瘍組織間で共通するTCR遺伝子を選択し、ランキングした結果、末梢血細胞に多く存在するTCRが除かれ、腫瘍特異的TCR遺伝子が多数抽出される。
(2)これら抽出された遺伝子について、同程度のランキングにあるTCRαおよびTCRβ遺伝子のペア、かつ同一患者に存在するペアを選択し、腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球の作製に利用する。
(3)レトロウイルス発現ベクター内に全長のTCRαおよびβ鎖遺伝子をクローニングすることができ、パッケージングにより高力価のTCRαレトロウイルス及びTCRβレトロウイルスを作製する。
(4)該患者リンパ球に混合レトロウイルスを感染させ、組換え型TCRα/TCRβ発現をFACSにて確認する。
(5)一連の工程により製造された腫瘍特異的TCR遺伝子組換えリンパ球を患者に移入することで、腫瘍細胞数の減少、臨床症状の改善を見ることができる。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)患者自身の癌細胞及びT細胞を使って、治療用の腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を作製することができ、HLA型や抗原の発現に関係なく幅広い患者にTCR遺伝子治療を行なうことができる。
(2)患者試料に存在するTCR配列を利用するため、患者のHLAにあったTCR遺伝子を利用することができ、癌細胞に特異性の高い、効果的な治療が実現できる。
(3)患者試料に存在するTCR配列を利用するため、患者正常細胞に反応しない、安全性の高いTCR遺伝子治療が実現できる。
(3)TCR解析から得られた遺伝子配列を直接利用するため、抗原の同定が必要なく、特定の抗原を用いたTCR遺伝子の取得が必要ない。
(応用実施例8:細胞加工療法)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いた細胞加工療法の実証例を行う。以下にその手順を説明する(図68参照)。
(1) 応用実施例6に従い遺伝子導入用レトロウイルスを作製し、機能的αβTCRを発現するリンパ球集団を作出する。
(2)応用実施例6(1)−(2)の手順に従って分離、不活化した患者由来腫瘍細胞をRPMI1640培地(11875-093, Invitrogen)で希釈する。
(3)ELISPOTキット(IFN-γ, Human,ELISpot Kit, EL285, R&D Systems社)を
用いて、(1)で作製した腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球と不活化患者腫瘍細胞を、1x106/mLの細胞濃度で、リンパ球と腫瘍細胞の細胞比(E:T比)を2:1、1:1、0.5:1の比で混合したものを、37℃で24時間培養する。
(4)24時間後、細胞を除去し、PVFD膜上のINFγの産生を発色法により検出し、IFNγ産生細胞数をカウントすることで、腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球の腫瘍特異性について評価する。
(5)5%以下の細胞でIFNγの産生が見られない場合は、応用実施例6(8)で採用したTCR以外のTCR遺伝子の中で、ランキング上位で、かつTCRαとTCRβが同程度の存在比率を示すペアを選択し、応用実施例6(9)−(11)の工程を経て、新たな腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を作製する。
(6)このTCRαおよびTCRβについて、上記(1)−(4)の工程を実施し、腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球の腫瘍特異性について評価する。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を作製し、不活化腫瘍細胞に対する反応性を調べる。該TCR遺伝子導入リンパ球が、腫瘍に反応して、IFNγを産生することがわかる。
(2)腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を患者に移入し、抗腫瘍効果並びに臨床症状の改善を見る。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)患者自身の癌細胞及びT細胞を使って、治療用の腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を作製することができ、HLA型や抗原の発現に関係なく幅広い患者にTCR遺伝子治療を行なうことができる。
(2)患者試料に存在するTCR配列を利用するため、患者のHLAにあったTCR遺伝子を利用することができ、癌細胞に特異性の高い、効果的な治療が実現できる。
(3)患者試料に存在するTCR配列を利用するため、患者正常細胞に反応しない、安全性の高いTCR遺伝子治療が実現できる。
(3)TCR解析から得られた遺伝子配列を直接利用するため、抗原の同定が必要なく、特定の抗原を用いたTCR遺伝子の取得が必要ない
(応用実施例9:インビトロで刺激試験を行い有効性および/または安全性評価を行う方法)
本実施例では、本発明のレパトア解析を用いたインビトロで刺激試験での有効性および/または安全性評価の実証例を提供する。以下にその手順を説明する(図69参照)。
(1) 応用実施例6に従い遺伝子導入用レトロウイルスを作製し、腫瘍特異的αβTCRを発現するリンパ球集団を作出する。
<有効性評価>
(1)有効性を評価する場合、患者由来の癌細胞を摘出・分離し、培養液(RPMI1640,11875-093, Invitrogen中で細断した後、0.70μmのフィルター(Falconセルストレイナー、コーニングでろ過することにより、単一細胞に分離する。培養液中に10μg/mlのマイトマイシンC(注射用マイトマイシンC、協和発酵キリン)により37℃で2時間不活化処理をする。不活化処理を行なった後、応用実施例6に記載されるように作製した腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球と混合培養する。
(2)応用実施例8に示したELISPOT法によって、腫瘍細胞に対する反応性を評価する。すなわち、ELISPOTキット(IFN-γ,Human,ELISpotKit, EL285, R&D Systems社)を用いて、応用実施例6に従い作製した腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球と不活化患者腫瘍細胞を、1x106/mLの細胞濃度で、リンパ球と腫瘍細胞の細胞比(E:T比)を2:1、1:1、0.5:1の比で混合したものを、37℃で24時間培養する。
(3)24時間後、細胞を除去し、PVFD膜上のINFγの産生を発色法により検出し、IFNγ産生細胞数をカウントすることで、腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球の腫瘍特異性について評価する。ELISPOT法以外に、MTT試験(CellProliferationKitI, MTT assay, 11465007001, Roche Diagnostics)あるいはIL−2産生試験(ヒトIL-2 ELISAシステム,GEヘルスケア,RPN5965)などの細胞増殖試験によっても評価するこ
とができる。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)腫瘍特異的TCR遺伝子組換えリンパ球の不活化腫瘍細胞に対する反応性を調べた結果、高頻度なIFNγの産生が認められる。
(2)培養時間に経時的にIFNγ陽性細胞数は増加し、24時間でプラトーに達する。(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を使った遺伝子治療を施す前に、患者自身の細胞を使った有効性の評価ができ、治療前に有効性を予測できる。
(2)有効性を評価することで、TCR遺伝子を選択して利用することができ、より効果的なTCR遺伝子治療ができる。
<安全性評価>
(1’)安全性を評価する場合、対照となる既存の細胞株、患者癌細胞を含んでいないと考えられる正常組織(腫瘍摘出の過程で採取される正常組織の一部)、あるいは固形腫瘍の場合は患者末梢血細胞を用いて(1)(2)に同様の試験を実施する。
(2’)正常組織に対する腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球の反応性をELISPOT法で定量し、評価する。
(3’)正常細胞への反応性が低く、腫瘍細胞への反応性が高い腫瘍特異的TCR遺伝子導入Tリンパ球を選択し、患者治療に用いる。
(結果)
本実施例により、以下が達成される。
(1)腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を作製し、不活化正常細胞に対する反応性を調べた結果、IFNγが産生されず、正常細胞に対してほとんど反応性を示さないことがわかる。
(考察)
本実施例から、本発明により以下のような効果が達成されることが理解される。
(1)腫瘍特異的TCR遺伝子導入リンパ球を使ったハイリスクの遺伝子治療を施す前に、患者自身の細胞を使った安全性の評価ができ、より安全な治療を実現できる。
(2)安全性を評価することで、リスクの高いTCR遺伝子を除外でき、より安全なTCR遺伝子を使った治療ができる。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。本願は、日本国特許出願2013−241403、2013−241404、2013−241405に対して優先権主張をするものであり、これらの出願の内容はその全体が参考として援用される。
精確度の高い非バイアスでの大規模遺伝子解析のための試料が提供され、定量的な分析が特に必要とされる臨床応用場面において特に有用である。
配列番号1〜19:実施例1で使用されるプライマー配列(表1)
配列番号20〜31:BCRリードのCDR3アミノ酸配列
配列番号32〜38:実施例2で使用されるプライマー配列(表2)
配列番号39:Adaptor−Aの配列
配列番号40〜60:シーケンス用プライマー(表6)
配列番号61〜1164:BCRリードのCDR3アミノ酸配列(表1H)
配列番号1165〜1324:Molt−4細胞段階希釈試料におけるTCRリード
配列番号1325〜1374:分子同定(MID Tag)配列の例
配列番号1375:Adaptor−Bの配列
配列番号1376〜1379:TCRの各全長配列
配列番号1381〜1386:BCRの各全長配列
配列番号1387:CM3−GS(配列番号7)中の特異的配列(CM3)
配列番号1388:CA3−GS(配列番号10)中の特異的配列(CA3)
配列番号1389:CG3−GS(配列番号13)中の特異的配列(CG3)
配列番号1390:CD3−GS(配列番号16)中の特異的配列(CD3)
配列番号1391:CE3−GS(配列番号19)中の特異的配列(CE3)
配列番号1392:標的配列TRBC、名称TRBC2*01、膜結合型
配列番号1393:標的配列TRBC、名称TRBC2*02、膜結合型
配列番号1394:標的配列TRGC、名称TRGC1*02、膜結合型
配列番号1395:標的配列TRGC、名称TRGC2*01、膜結合型
配列番号1396:標的配列TRGC、名称TRGC2*02、膜結合型
配列番号1397:標的配列TRGC、名称TRGC2*03、膜結合型
配列番号1398:標的配列TRGC、名称TRGC2*04、膜結合型
配列番号1399:標的配列TRGC、名称TRGC2*05、膜結合型
配列番号1400:標的配列IGHA、名称IGHA2*01、分泌型
配列番号1401:標的配列IGHA、名称IGHA2*02s、分泌型
配列番号1402:標的配列IGHA、名称IGHA2*02、膜結合型
配列番号1403:標的配列IGHA、名称IGHA2*03、分泌型
配列番号1404:標的配列IGHD、名称IGHD*01、分泌型
配列番号1405:標的配列IGHD、名称IGHD*02、分泌型
配列番号1406:標的配列IGHD、名称IGHD*02、膜結合型
配列番号1407:標的配列IGHE、名称IGHE*01、膜結合型
配列番号1408:標的配列IGHE、名称IGHE*02、分泌型
配列番号1409:標的配列IGHE、名称IGHE*03、膜結合型
配列番号1410:標的配列IGHE、名称IGHE*04、分泌型
配列番号1411:標的配列IGHE、名称IGHE*04、膜結合型
配列番号1412:標的配列IGHG、名称IGHG1*02、分泌型
配列番号1413:標的配列IGHG、名称IGHG1*03、分泌型
配列番号1414:標的配列IGHG、名称IGHG2*0、分泌型
配列番号1415:標的配列IGHG、名称IGHG2*01、膜結合型
配列番号1416:標的配列IGHG、名称IGHG2*02、分泌型
配列番号1417:標的配列IGHG、名称IGHG2*03、分泌型
配列番号1418:標的配列IGHG、名称IGHG2*04、分泌型
配列番号1419:標的配列IGHG、名称IGHG2*05、分泌型
配列番号1420:標的配列IGHG、名称IGHG2*06、分泌型
配列番号1421:標的配列IGHG、名称IGHG2*06、膜結合型
配列番号1422:標的配列IGHG、名称IGHG3*01、分泌型
配列番号1423:標的配列IGHG、名称IGHG3*01、膜結合型
配列番号1424:標的配列IGHG、名称IGHG3*03、分泌型
配列番号1425:標的配列IGHG、名称IGHG3*03、膜結合型
配列番号1426:標的配列IGHG、名称IGHG3*04、分泌型
配列番号1427:標的配列IGHG、名称IGHG3*05、分泌型
配列番号1428:標的配列IGHG、名称IGHG3*06、分泌型
配列番号1429:標的配列IGHG、名称IGHG3*07、分泌型
配列番号1430:標的配列IGHG、名称IGHG3*08、分泌型
配列番号1431:標的配列IGHG、名称IGHG3*09、分泌型
配列番号1432:標的配列IGHG、名称IGHG3*10、分泌型
配列番号1433:標的配列IGHG、名称IGHG3*11、分泌型
配列番号1434:標的配列IGHG、名称IGHG3*12、分泌型
配列番号1435:標的配列IGHG、名称IGHG3*13、分泌型
配列番号1436:標的配列IGHG、名称IGHG3*14、分泌型
配列番号1437:標的配列IGHG、名称IGHG3*15、分泌型
配列番号1438:標的配列IGHG、名称IGHG3*16、分泌型
配列番号1439:標的配列IGHG、名称IGHG3*17、分泌型
配列番号1440:標的配列IGHG、名称IGHG3*18、分泌型
配列番号1441:標的配列IGHG、名称IGHG3*19、分泌型
配列番号1442:標的配列IGHG、名称IGHG4*01、分泌型
配列番号1443:標的配列IGHG、名称IGHG4*02、分泌型
配列番号1444:標的配列IGHG、名称IGHG4*03、分泌型
配列番号1445:標的配列IGHG、名称IGHG4*04、分泌型
配列番号1446:標的配列IGHG、名称IGHG4*04、膜結合型
配列番号1447:標的配列IGHM、名称IGHM*01、膜結合型
配列番号1448:標的配列IGHM、名称IGHM*03、分泌型
配列番号1449:標的配列IGHM、名称IGHM*03、膜結合型
配列番号1450〜1499:TRAリード(上位50位)(表3−1)
配列番号1500〜1549:TRBリード(上位50位)(表3−2)
配列番号1550〜1587:健常人における重複TCRα鎖リード配列(表3−7)
配列番号1588〜1626:健常人における重複TCRβ鎖リード配列(表3−8)
配列番号1627〜1647:インバリアントTCR候補遺伝子(表3−9)
配列番号1648〜1860:がん患者における重複TCRαリード配列とがん特異的TCR
αリード(表3−11)
配列番号1861〜1909:がん患者における重複TCRβリード配列とがん特異的TCR
β(表3−12)
配列番号1910〜1921:P5−P20EAプライマー
配列番号1922〜1929:P7−CA3プライマー
配列番号1930〜1937:P7−CB3プライマー
配列番号1938〜1992:解析システムの実施例5で同定されたパブリックTCRα配列において観察されるインバリアントTCRの配列

Claims (21)

  1. TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法であって、以下のステップ:
    (1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
    (2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
    (3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
    (4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
    (5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
    (6)(5)での分類に基づいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
    を包含し、該入力配列セットは、
    以下の工程:
    (A−1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する工程;
    (A−2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−5)(A−4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う工程であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−6)(A−5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供する、工程;および
    (B)該核酸試料に含まれる該核酸配列を、該共通アダプタープライマーを用いる単一の配列決定により決定する工程
    によって提供されたものであることを特徴とする、方法。
  2. 前記遺伝子領域は、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の全部を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記参照データベースは、各配列に一意のIDが割り振られたデータベースである、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記入力配列セットは、非バイアス配列セットである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記配列セットはトリミングされたものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記トリミングは、リード両端から低クオリティ領域を削除し;リード両端からアダプタ配列と10bp以上マッチする領域を削除し;および残った長さが200bp以上(TCR)もしくは300bp以上(BCR)なら高クオリティとして解析に使用するステップによって達成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記低クオリティーは、QV値の7bp移動平均が30未満のものである、請求項6に記載の方法。
  8. 前記近似する配列は、最も近しい配列である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記近似する配列は、1. 一致塩基数、2. カーネル長、3. スコア、4. アラインメント長の順位によって決定される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記相同性検索は、ランダムな変異が全体的に散在することを許容する条件で行われる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記相同性検索は、デフォルト条件に比べて(1)ウィンドウサイズの短縮、(2)ミスマッチペナルティの低減、(3)ギャップペナルティの低減および(4)指標の優先順位のトップが一致塩基数の少なくとも1つの条件を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記相同性検索は、BLASTまたはFASTAにおいて以下の条件
    Vミスマッチペナルティ=−1、最短アラインメント長=30、最短カーネル長=15
    Dワード長=7(BLASTの場合)またはK−tup=3(FASTAの場合)、ミスマッチペナルティ=−1、ギャップペナルティ=0、最短アラインメント長=11、最短カーネル長=8
    Jミスマッチペナルティ=−1、最短ヒット長=18、最短カーネル長=10
    C最短ヒット長=30、最短カーネル長=15
    で実施される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記D領域の分類は、前記アミノ酸配列の出現頻度によってなされる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在する場合は、前記CDR3の核酸配列との相同性検索結果とアミノ酸配列翻訳結果の組合せを分類結果とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記ステップ(5)において、D領域の参照データベースが存在しない場合、前記アミノ酸配列の出現頻度のみによって分類がなされる、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記出現頻度は、遺伝子名単位および/またはアリル単位でなされる、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記ステップ(4)は該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、参照V領域上のCDR3先頭および参照J上のCDR3末尾を目印に、CDR3配列を抽出するステップを包含する、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記ステップ(5)は、該CDR3の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップを包含する、請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
  19. TCRもしくはBCRレパトアを解析するシステムであって、該システムは:
    (1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供する手段:
    (2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供する手段;
    (3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録する手段;
    (4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出する手段;
    (5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類する手段;
    (6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出する手段;
    を包含し、該入力配列セットは、
    以下の工程:
    (A−1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する工程;
    (A−2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−5)(A−4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う工程であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−6)(A−5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供する、工程;および
    (B)該核酸試料に含まれる該核酸配列を、該共通アダプタープライマーを用いる単一の配列決定により決定する工程
    によって提供されたものであることを特徴とする、システム。
  20. TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、該方法は以下のステップ:
    (1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
    (2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
    (3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
    (4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
    (5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
    (6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
    を包含し、該入力配列セットは、
    以下の工程:
    (A−1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する工程;
    (A−2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−5)(A−4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う工程であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−6)(A−5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供する、工程;および
    (B)該核酸試料に含まれる該核酸配列を、該共通アダプタープライマーを用いる単一の配列決定により決定する工程
    によって提供されたものであることを特徴とする、プログラム。
  21. TCRもしくはBCRレパトアを解析する方法の処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを格納する記録媒体であって、該方法は以下のステップ:
    (1)V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の少なくとも1つを含む遺伝子領域ごとの参照データベースを提供するステップ:
    (2)必要に応じてトリミングを行い、必要に応じて適切な長さのものを抽出した入力配列セットを提供するステップ;
    (3)該入力配列セットについて、該遺伝子領域ごとに、該参照データベースと相同性検索を行い、近似する参照アリルおよび/または該参照アリルの配列とのアラインメントを記録するステップ;
    (4)該入力配列セットについてV領域およびJ領域をアサインし、アサイン結果に基づいて、D領域の核酸配列を抽出するステップ;
    (5)該D領域の核酸配列をアミノ酸配列に翻訳し、該アミノ酸配列を利用してD領域を分類するステップ;
    (6)入力配列セットにおいて、V領域、D領域、J領域および必要に応じてC領域の各出現頻度、もしくはその組合せの出現頻度を算出することで、TCRもしくはBCRレパトアを導出するステップ;
    を包含し、該入力配列セットは、
    以下の工程:
    (A−1)標的となる細胞に由来するRNA試料を鋳型として相補的DNAを合成する工程;
    (A−2)該相補的DNAを鋳型として二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−3)該二本鎖相補的DNAに共通アダプタープライマー配列を付加してアダプター付加二本鎖相補的DNAを合成する工程;
    (A−4)該アダプター付加二本鎖相補的DNAと、該共通アダプタープライマー配列からなる共通アダプタープライマーと、第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第1のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該TCRまたはBCRの目的とするC領域に十分に特異的であり、かつ、他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−5)(A−4)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーと、第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第2のPCR増幅反応を行う工程であって、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第1のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計される、工程;
    (A−6)(A−5)のPCR増幅産物と、該共通アダプタープライマーの核酸配列に第1の追加アダプター核酸配列を含む付加共通アダプタープライマーと、第2の追加アダプター核酸配列を第3のTCRまたはBCRのC領域特異的配列に付加したアダプター付の第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーとを用いて第3のPCR増幅反応を行う工程であって、
    該第3のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーは、該第2のTCRまたはBCRのC領域特異的プライマーの配列より下流の配列において該TCRまたはBCRのC領域に完全マッチの配列を有するが他の遺伝子配列に相同性のない配列を含み、かつ、増幅された場合に下流にサブタイプ間に不一致塩基を含むよう設計され、該被験者から非バイアス的に増幅した、T細胞レセプター(TCR)またはB細胞レセプター(BCR)の核酸配列を含む核酸試料を提供する、工程;および
    (B)該核酸試料に含まれる該核酸配列を、該共通アダプタープライマーを用いる単一の配列決定により決定する工程
    によって提供されたものであることを特徴とする、記録媒体。
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