JP6789112B2 - Cd4+tリンパ球の検出、調製および枯渇のための向上した方法 - Google Patents

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Description

発明の分野
この発明は、体液または培地での、もしくは体液または培地からのCD4+Tリンパ球の検出、調製または枯渇のための、隣接残基内にチオ酸化還元モチーフを含むクラスII制限主要組織適合性複合体(major histocompatibility complex:MHC)T細胞エピトープを包含する合成ペプチドに関する。
発明の背景
リンパ球は、外来抗原に対する免疫反応の同化において、および疾患の制御において中心的な役割を果たす。リンパ球のそのような動員および活性化は、病原体に対する反応などにおいて有益となる場合があり、または、自己免疫疾患、アレルゲンへの反応によって、および移植片拒絶において例証されるように不利益となる場合がある。したがって、そのようなリンパ球を検出し、列挙し、精製し、または枯渇させることが有利となるであろう状況が、数多くある。しかしながら、これらの目標を達成するための現在の方法は、不十分である。
リンパ球は、表面分子の存在および機能に従って、いくつかの系統および部分集合に区分される。CD4系統のリンパ球は、(CD3と呼ばれる)抗原特異的T細胞受容体に関連付けられた補助受容体であるCD4分子の存在を特徴とする。
CD4+T細胞は、抗原提示細胞によるそれらの処理、およびクラスII主要組織適合性複合体(MHCクラスII)による提示の後で、抗原を認識する。これは、MHCクラスII決定基と、抗原由来ペプチドと、CD4+分子の動員によって安定化される分子複合体である抗原特異的T細胞受容体(T cell receptor:TCR)との集合体を通して、免疫シナプスの形成をもたらす。
しかしながら、TCRによるペプチド−MHCクラスII複合体の認識は親和性が低く、すなわち、抗体のそのエピトープへの結合のためのものより数桁低い。これは、TCRが、抗体とエピトープとの結合によって作られた大きいエリアとは対照的に、クラスII MHC間隙に結合された9個のアミノ酸残基と、MHC分子自体に関する残基とで作られた線形配列に接触する、という事実による。TCRの低い親和性は、非効率的な検出、特に複雑な体液をもたらす。
これは、可溶型のMHCを使用してペプチド−MHC複合体が再構成される方法の開発につながった。通常、可溶性MHC分子は、二量体、四量体または五量体の形で多量体化される。これらの多量体の多くの変異体が、近年記載されてきた(デイビス(Davis)ら(2011)Nature Rev. Immunol. 11、551〜558)。しかしながら、これらの多量体の特異性および感度は双方とも著しく増加したものの、これらの検出ツールは、T細胞頻度が低い状況下では、または、ナイーブ構成のT細胞についてなどのようにTCR親和性が限定因子である場合には、依然として比較的非効率的なままである。
T細胞エピトープを検出するためのMHCクラスII多量体は、たとえばネポム(Nepom)(2012)J. Immunol. 188、2477〜2482で検討されている。この検討はまた、CD4+セルのためのMHCクラスII多量体の限定された親和性、および、この親和性を向上させるためのシトリヌレート化(citrinullated)アミノ酸の使用を指摘している。ウールドリッジ(Wooldridge)ら(2009)Immunology 126、147〜164は、ペプチド−MHC複合体と、エピトープMHC複合体の低い親和性とについて述べている。エピトープ配列に隣接して疎水性アミノ酸を導入することによって、MHCクラスII複合体とのT細胞エピトープ結合を増加させる試みが、WO97040852に記載されている。
WO2008017517は、細胞溶解性T細胞集団の生成におけるT細胞エピトープと還元酵素モチーフ配列とを有するペプチドを記載している。カルリエ(Carlier)ら(2012)PloS ONE 7(10)、e45366、1〜14は、MHC−ペプチド複合体と同族TCRとの間に形成されたシナプスが、このタイプのペプチドによって安定化されることを開示している。ここでの実験結果は、T細胞エピトープ配列と酸化還元モチーフ配列とを含むペプチドが使用される場合、抗原提示細胞とCD4+T細胞との間の二量体形成の数および期間が増加する、ということを実証している。
ほんの数例として挙げられる自己免疫疾患、癌、またはワクチン接種への反応の評価といったさまざまな分野においてCD4+T細胞を検出する方法に対する要望の増大と、利用可能な方法の不十分な効率とのコントラストが、そのような方法の向上を急務にしている。
発明の概要
この発明の第1の局面は、試料においてクラスII制限CD4+T細胞を検出するためのインビトロの方法に関する。これらの方法は、
− 試料を提供するステップと、
− MHCクラスII分子とペプチドとの単離された複合体に試料を接触させるステップとを含み、ペプチドは、抗原タンパク質のMHCクラスII制限T細胞エピトープと、それに直接隣接する、または最大7個のアミノ酸のリンカーによって隔てられた、[CST]−xx−CまたはC−xx−[CST]モチーフを有する配列とを含み、前記方法はさらに、
− 試料における細胞との複合体の結合を測定することによってCD4+T細胞を検出するステップを含み、細胞への複合体の結合は、試料におけるCD4+T細胞の存在を示す。
特定の実施形態では、モチーフはCxxCである。
特定の実施形態では、リンカーは、最大4個のアミノ酸の長さを有する。
他の実施形態では、前記MHCクラスII分子と前記ペプチドとの複合体が非共有結合複合体であり、前記ペプチドは12〜20個のアミノ酸の長さを有する。
試料は、血液試料、組織試料、たとえば関節リウマチ患者からの関節液、たとえば感染性肺炎または結核の患者の胸膜液であってもよい。
試料は、異なるタイプのCD4+T細胞を含んでいてもよい。
試料において検出されるCD4+T細胞は、ナイーブCD4+T細胞、抗原にさらされたCD4+T細胞、Treg、誘発Treg、治療中またはワクチン接種中に得られたCD4+T細胞、または組織内のCD4+T細胞のうちの1つ以上であってもよい。
特定の実施形態では、複合体は、ペプチドとMHCクラスII分子との融合タンパク質である。
特定の実施形態では、MHCクラスII分子は、細胞溶解物内に、または細胞溶解物の精製断片に存在している。MHC分子は、組み換え発現によって得られてもよい。
典型的には、ペプチドにおけるエピトープ配列は、抗原における配列と同一である。また、これに代えて、CD4+T細胞へのペプチドの結合親和性を調整するために、MHCクラスII固定残基が、抗原で発生するようなエピトープと比べて修飾される。
四量体、デキストラマーとしての複合体、可溶性複合体、不溶性担体または基質に付着された複合体におけるMHC分子のように、複合体のさまざまな変形が考えられる。
この発明の方法の実施形態は、複合体に結合されたCD4+T細胞を単離するステップをさらに含む。
この発明の方法の実施形態は、検出されたCD4+T細胞の亜集団を検出または単離するステップをさらに含む。
この発明の方法の実施形態は、単離されたCD4+T細胞の亜集団を検出または単離するステップをさらに含む。
この発明の別の局面は、MHCクラスII分子とペプチドとの単離された複合体を含む組成物であって、ペプチドは、抗原タンパク質のMHCクラスII制限T細胞エピトープと、それに直接隣接する、または最大7個のアミノ酸のリンカーによって隔てられた、[CST]−xx−CまたはC−xx−[CST]モチーフを有する配列とを含む、組成物に関する。
典型的な実施形態では、モチーフはCxxCである。他の典型的な実施形態では、リンカーは、最大4個のアミノ酸の長さを有する。
ペプチドとMHC分子との複合体は、非共有結合された複合体であってもよく、または共有結合された複合体であってもよい。
複合体はまた、前記ペプチドとのMHCクラスIIタンパク質の融合タンパク質であってもよい。
合タンパク質以外の、非共有結合複合体または共有結合複合体の典型的な実施形態において、ペプチドは、12〜20個のアミノ酸の長さを有する。
複合体は、ビーズまたはプレートなどの担体に付着されてもよい。
この発明のさらに別の局面は、抗原タンパク質のMHCクラスII制限T細胞エピトープと、それに直接隣接する、または最大7個のアミノ酸のリンカーによって隔てられた、[CST]−xx−CまたはC−xx−[CST]モチーフを有する配列とを含むペプチドの、MHCクラスII制限CD4+T細胞への、MHCクラスII分子とT細胞エピトープを有するペプチドとの複合体の結合親和性を増加させるための使用に関する。
この発明のさらに別の局面は、MHCクラスII制限CD4+T細胞への、単離されたMHCクラスII分子/エピトープ複合体の結合親和性を増加させるための、T細胞エピトープと[CST]−xx−CまたはC−xx−[CST]モチーフ配列とを有するペプチドを生成するための、前記モチーフの使用に関する。
この発明の方法は、たとえば以下の用途において使用可能である:
− 自己免疫疾患の治療を監視するために、自己免疫抗原に対するエフェクターCD4+T細胞を検出すること、
− ワクチン接種の有効性を監視するために、ワクチン特異的CD4+T細胞を検出すること、
− 移植前に被移植者のCD4+T細胞を除去すること、
− CD4+T細胞の集団を濃縮してから、細胞の前記集団を拡張し、オプションで、ペプチドの存在下で細胞を拡張すること、または、
− TCR(T細胞受容体)における突然変異を同定するために、CD4+T細胞を異なる時点で単離すること。
この発明の向上した方法および化合物は、それらの用途を、たとえば以下に見出す:
(1) 分析目的:ワクチン接種前のT細胞前駆体の頻度の検出、MHCクラスII複合体についてのペプチド結合親和性の評価、ワクチン接種の経過中または免疫抑制療法下での特異的T細胞のフォローアップ、細胞の同定(細胞の生物活性にかかわらない)、疾患のメカニズムに関わる細胞の同定、特異的T細胞の枯渇、および、臓器生検でのような現場でのT細胞の検出;
(2) 調製目的:機能評価のための特異的T細胞の調製、培養および精製およびTCRシーケンシングのためのT細胞の調製;
(3) たとえば細胞療法を目的とする細胞集団の品質管理;
(4) 臓器移植前の特異的CD4+T細胞の枯渇を含む、治療目的。
MHCクラスII分子の構造は、20個までのアミノ酸のペプチドがT細胞に提示されることを可能にする。コア配列は通常、MHCクラスII間隙内に挿入される9個のアミノ酸で作られている。隣接領域は、エピトープのカルボキシ末端およびアミノ末端の双方で突出している。
WO2008017517特許出願は、多くの疾患の治療のための、クラスII制限エピトープの隣接残基内に挿入された酸化還元酵素モチーフの使用を記載している。カルリエら、PloS ONE 7(10)、e45366、1〜14に報告されているように、酸化還元酵素モチーフは、MHC−ペプチド複合体と同族TCRとの間に形成されたシナプスを安定化する、ということが実証されている。そこに記載された増加したシナプス形成は、精製されたAPCとCD4+T細胞とを用いた実験に裏付けられ、それらはAPCとCD4+T細胞との間の二量体形成の数および期間の増加を示し、それはCD4+T細胞のさまざまな機能特性に対する効果をもたらす。APCとCD4+との間の結合親和性に対する効果は、先行技術では述べられていない。
我々は、MHC分子が単離された複合体として使用される場合でも、クラスIIエピトープの隣接残基内への酸化還元酵素モチーフの添加が、CD4+T細胞とのMHC−エピトープ複合体の結合親和性を増加させる、という予想外の観察を行なった。これは、抗原特異的CD4+T細胞の検出および調製において、ならびに、そのような細胞のあらゆる次の操作のために、T細胞エピトープ配列と酸化還元モチーフとを有するペプチドを使用することを可能にする。
この発明の方法および組成物は、CD4+T細胞の特異的でかつ高親和性の検出を可能にする。
この特異性および親和性は、より感度が高く、かつ特異的な診断方法を可能にする。
特異性および親和性はまた、より多い数およびより高い純度でのCD4+T細胞の単離を可能にする。
この発明は、無傷の生存細胞上の抗原提示という文脈以外で、単離されたMHCクラスII分子を使用したCD4+T細胞の検出を可能にする。APCとCD4+T細胞との間に生じるさまざまな相互作用がない場合に、特異的でかつ高親和性のCD4+T細胞の結合が得られ得る、という発見が、この発明の主な発見である。
この発明の方法は、組織および体液、ならびにそれらの部分精製断片に対して実行可能である。
この発明の方法は、異なるタイプのCD4+細胞および異なるタイプのT細胞を含む試料に対して実行可能である。
親和性および特異性は、抗体を使用した細胞表面抗原の検出について、または配位子を使用した受容体の検出について公知である手法のレパートリーを使用して、細胞検出および単離を行なうことを可能にする。これらの例は、基質またはビーズ上でのMHC−ペプチド複合体の不動化および操作、ならびに、発色団または磁気ビーズなどの検出可能な群を用いた複合体の標識付けである。
詳細な説明
定義
ここに使用されるような「ペプチド」という用語は、ペプチド結合によって接続されるアミノ酸配列を含む分子を指すが、ある特定の実施形態では、(たとえば連結有機化合物のような)非アミノ酸構造を含み得る。
この発明の文脈におけるペプチドは少なくとも、MHCクラスII T細胞エピトープ配列と酸化還元モチーフ配列とを含む。これらの2つの特徴は、以下にさらに詳細に説明され、定義される。
本願の方法および生成物では、そのようなペプチドは、MHCクラスII分子と複合体を形成する。この複合体は、ペプチドとMHC分子との非共有結合複合体であってもよく、もしくは、たとえばSH基、COOH基、NH基またはOH基を介してペプチドおよびMHC分子の官能基を架橋することによる共有結合複合体であってもよい。
上述の複合体では、エピトープ(8、9または10個のアミノ酸)と酸化還元モチーフ(4個のアミノ酸)とを含むペプチドは典型的には、12、13または14個のアミノ酸〜16、17または18個のアミノ酸の長さを有するであろう。リンカーおよび隣接残基の長さに依存して、ペプチドは、20、21、24、25または30個までのアミノ酸の長さを有し得る。
ある特定のタイプの共有結合複合体は、MHCクラスII T細胞エピトープと酸化還元モチーフとを有するペプチドと、MHCクラスII分子との融合タンパク質である(さらに「ペプチド−MHC融合タンパク質」と呼ばれる)。
この発明に従ったペプチドは、従来の20個のアミノ酸またはそれらの修飾バージョンのいずれかを含んでいてもよく、もしくは、化学ペプチド合成によって、あるいは化学修飾または酵素修飾によって組込まれた非自然発生アミノ酸を含んでいてもよい。特に興味深いのは、メルカプトバリン、ホモシステイン、もしくはチオール機能を有する他の天然または非天然アミノ酸といったチオール基を有するシステインの修飾バージョンである。
「酸化還元酵素モチーフ」、「酸化還元モチーフ」、「還元酵素モチーフ」または「モチーフ」は、モチーフCxxX、CxxS、CxxT、SxxC、TxxCを有する4個のアミノ酸の配列を指す。これらの代替物は、[C]−X(2)−[CS]または[CS]−X(2)−[C]と書くことができる。
「エピトープ」という用語は、抗体またはその一部(Fab’、Fab2’など)、もしくは、BまたはT細胞リンパ球の細胞表面で提示される受容体によって特異的に認識および結合され、前記結合によって免疫反応を誘発できる、抗原タンパク質の(立体配座エピトープを規定し得る)1つまたはいくつかの部分を指す。
この発明の文脈における「T細胞エピトープ」という用語は、優位の、準優位の、または下位のT細胞エピトープ、すなわち、Tリンパ球の細胞表面での受容体によって特異的に認識および結合される抗原タンパク質の一部を指す。エピトープが優位か、準優位か、または下位かどうかは、そのエピトープに対して誘出される免疫反応に依存する。優位性は、タンパク質の起こり得るすべてのT細胞エピトープ中で、そのようなエピトープがT細胞によって認識され、それらを活性化できる頻度に依存する。
この発明の文脈における「MHCクラスII制限T細胞エピトープ」という用語は、MHCクラスII分子によって認識され、MHCII分子の溝に適合する+/−9個(8、9、または10AA)のアミノ酸の配列からなるT細胞エピトープを指す。9AAのT細胞エピトープを表わすペプチド配列内で、そのエピトープにおけるアミノ酸にはP1〜P9の番号が付けられ、そのエピトープのN末端アミノ酸にはP−1、P−2などの番号が付けられ、そのエピトープのC末端アミノ酸にはP+1、P+2などの番号が付けられる。
ここに使用されるような「抗原」という用語は、巨大分子、典型的には(多糖類を有する、または有さない)タンパク質の構造、もしくは、1個以上のハプテンを含み、T細胞エピトープを含むタンパク質組成物で作られた構造を指す。ここに使用されるような「抗原タンパク質」という用語は、1個以上のT細胞エピトープを含むタンパク質を指す。ここに使用されるような自己抗原または自己抗原タンパク質は、ヒトまたは動物の体内に存在し、そのヒトまたは動物の体内で免疫反応を誘出するタンパク質を指す。
「食物または薬物抗原タンパク質」という用語は、食物または医薬品、たとえばワクチンなどに自然に存在する抗原タンパク質を指す。「自然/天然」という用語は、タンパク質またはペプチドまたはその断片を指す場合、配列が自然発生配列と同一であるという事実に関している。この用語は、多型としての野生型配列、および集団内に発生する突然変異体も含む。それとは対照的に、「人工」という用語は、それ自体はタンパク質配列のペプチドまたは断片として自然界に発生しない配列またはペプチドを指す。オプションで、人工配列は、自然発生配列内の1個以上のアミノ酸を変更するなどの限定された修飾によって、もしくは、自然発生配列のN末端またはC末端にアミノ酸を追加することによって、自然配列から得られる。
この発明の文脈で使用されるエピトープに関連してここに使用されるような「同族体」という用語は、自然発生エピトープとのアミノ酸配列同一性が少なくとも50%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%であり、それにより、エピトープが抗体もしくはBおよび/またはT細胞の細胞表面受容体を結合する能力を維持する、分子を指す。エピトープの同族体の特定の実施形態は、最大で3個、より特定的には最大で2個、最も特定的には1個のアミノ酸において修飾された天然エピトープに対応する。これの特定の実施形態は、CD4+T細胞についての結合親和性が非修飾エピトープに比べてより高い、修飾エピトープである。
この発明のペプチドに関連してここに使用されるような「誘導体」という用語は、少なくともペプチド活性部分を含み(すなわち、CD4+T細胞を検出可能であり)、それに加えて、たとえばペプチドを安定化する、もしくはペプチドの薬物動態学的または薬理学的特性を変更する、といった異なる目的を有し得る部分を含む、分子を指す。
「免疫障害」または「免疫疾患」という用語は、免疫系の反応が、生物における機能不全または非生理学的状況の原因となる、またはそれを維持する疾患を指す。免疫障害に含まれるのは、とりわけ、アレルギー疾患および自己免疫疾患である。
ここに使用されるような「アレルギー疾患」または「アレルギー障害」という用語は、(花粉、虫刺され、薬品または食物などの)アレルゲンと呼ばれる特定の物質への免疫系の過敏反応を特徴とする疾患を指す。アレルギーとは、個々のアトピー患者が自分が感作されているアレルゲンに遭遇するといつでも観察される徴候および症状の集合であり、それはさまざまな疾患、特に気管支喘息などの呼吸器疾患および症状の発現をもたらす場合がある。さまざまなタイプの分類が存在しており、アレルギー疾患はたいてい、哺乳類の体内のどこにそれが発生するかに依存して異なる名前を有する。「過敏症」とは、個体が感作されるようになった抗原にさらされるとその個体に生じる、望ましくない(有害な、不快感を生み出す、時には致命的な)反応である。「即時型過敏症」はIgE抗体の生成に依存しており、したがってアレルギーと同等である。
「アレルゲン」とは、罹患しやすい、特に遺伝的に罹患しやすい個々の(アトピー)患者においてIgE抗体の生成を誘出する物質、通常は巨大分子またはタンパク質組成物として定義される。同様の定義は、リーバーズ(Liebers)ら、(1996)Clin. Exp. Allergy 26、494〜516に提示されている。アレルゲンの例は、空中アレルゲン、食物アレルゲン、毒物、ダニアレルゲン(たとえば、Der p 1およびDer p 2)である。
「自己免疫疾患」、「自己免疫障害」という用語は、生物がそれ自体の(分子下レベルまでの)構成部分を「自己」として認識できないことによる、生物のそれ自体の細胞および組織に対する異常な免疫反応から生じる疾患を指す。疾患群は、臓器特異的疾患および全身性疾患という2種類に区分され得る。
自己抗原として公知である、自己免疫疾患に係わる抗原の例は、サイログロブリン、甲状腺ペルオキシダーゼ、TSH受容体、インスリン(プロインスリン)、グルタミン酸脱炭酸酵素(glutamic acid decarboxylase:GAD)、チロシン・ホスファターゼIA−2、ミエリン・オリゴデンドロサイト・タンパク質、熱ショックタンパク質HSP60である。
他の抗原は、細胞内生活環を有するウイルス、バクテリア、マイコバクテリアまたは寄生生物、もしくは、細胞外生活環を有するウイルス、バクテリアおよび寄生生物といった「病原体関連抗原」を含む。
「同種因子(allofactor)」という用語は、同じ種の2つの個体間で比較した場合に多型を示すタンパク質、ペプチドまたは因子(すなわち、任意の分子)、より一般的には、同種因子を受けた患者において(同種反応性の)免疫反応を誘発している任意のタンパク質、ペプチドまたは因子を指す。
同種因子の例は、第VIII因子、第IX因子およびスタフィロキナーゼを含む、凝固障害または繊維素溶解障害用の補充療法で使用されるタンパク質;成長ホルモンまたはインスリンなどのホルモン;インターフェロン−アルファ、インターフェロン−ガンマ、GM−CSFおよびG−CSFなどのサイトカインおよび成長因子;アレルギー疾患における抗IgE抗体、移植片拒絶およびさまざまな自己免疫疾患における抗CD3抗体および抗CD4抗体、非ホジキンリンパ腫における抗CD20抗体、腎不全における赤血球生成促進因子を含む、免疫反応の調整用抗体である。
「同種抗原」という用語は、同じ種の2つの個体間にタンパク質多型によって生成された抗原を指す。その例は、MHCクラスIおよび/またはクラスII分子、副組織適合性抗原、および組織特異的同種抗原である。
「腫瘍関連抗原」という用語は、腫瘍または腫瘍細胞に関連付けられた(腫瘍または腫瘍細胞によって運ばれ、生成され、分泌されるなどの)任意のタンパク質、ペプチドまたは抗原を指す。腫瘍関連抗原は、健康な正常細胞にではなく(ほぼ)もっぱら腫瘍または腫瘍細胞に関連付けられるかもしれず、もしくは、腫瘍または腫瘍細胞において、健康な正常細胞と比べて過剰に(たとえば、10倍、100倍、1000倍またはそれ以上)発現されるかもしれない。より特定的には、腫瘍関連抗原は、腫瘍細胞のMHC決定基によって(処理された形で)提示可能な抗原である。よって、腫瘍関連抗原は、MHC分子を発現する腫瘍または腫瘍細胞にのみ関連付けられるようである。
例は、何らかの黒色腫で同定されたMAGEなどの癌遺伝子からの抗原;腎臓または副甲状腺などの軟組織癌上に、および多発性骨髄腫において発現されたサイクリンD1などの癌原遺伝子;何らかの癌および何らかのホジキンタイプのリンパ腫におけるエプスタイン−バー・ウイルスからのタンパク質といったウイルス由来タンパク質;スルビビンまたはbcl2などの抗アポトーシス因子である残存因子;濾胞性リンパ腫または多発性骨髄腫におけるB細胞受容体に由来するイディオタイプ決定基、またはT細胞悪性腫瘍におけるT細胞受容体決定基などのクローン型決定基である。
「主要組織適合性抗原」という用語は、ヒトにおけるHLA系(マウスにおけるH2)に属する分子を指し、それらは一般に2つのクラスに区分される。MHCクラスI分子は、3個のドメイン(アルファ1、2および3)を含む単一の多型鎖で作られており、それは細胞表面でベータ2マイクログロブリンと関連している。クラスI分子は、ヒトにおいてA、BおよびCと呼ばれる3個の座によってコード化される。そのような分子は、CD8+部分集合のTリンパ球にペプチドを提示する。
細胞上に発生するような「クラスII分子」は、2つの鎖(アルファ1および2、ならびにβ1および2)を各々含む2つの多型鎖からなる膜貫通型タンパク質である。これらのクラスII分子は、ヒトにおいてDP、DQおよびDRという3個の座によってコード化される。この発明の目的のために、MHC分子−T細胞エピトープ複合体がCD4+T細胞に結合できることが必要とされ、かつ十分である。
MHC分子は、細胞から単離され、または組み換え発現系で生成され得る。
単離され」とは、ペプチドを有するMHCクラスIIタンパク質および複合体を指す場合、溶解物および溶解物の断片を含む、細胞の組み換えプロセスまたは(部分的)精製を介して得られる化合物を指す。
「副組織適合性抗原」という用語は、正常な細胞タンパク質に由来し、クラスIおよび/またはクラスII複合体に属するMHCによって提示されるペプチドを指す。細胞表面でのそのようなペプチドの表示に質的にまたは量的に影響を与える任意の遺伝的多型が、副組織適合性抗原を生じさせ得る。
「CD4+T細胞」は、CD4糖タンパク質の表面発現を特徴とする。この発明の文脈において適用可能なCD4+細胞は、以下を含む:
・ 不適切な免疫反応の能動抑制に関わるTreg(制御性T細胞)。これらの細胞は、CD4+、CD25+、FoxP3+細胞である;
・ 不適当な免疫反応の抑制に関わる、Tr1またはTh3 CD4+T細胞などの誘発Treg。前記細胞は、Lag3hiおよびCD49b、細胞内IL−10およびTGFベータ、ならびにグランザイムBなどの表面マーカーの任意の組合せを特徴とする;
・ CD45AおよびCD197を発現し、CD44の低いまたは中間の発現と、好ましい経路がない低いサイトカイン生成とを有する、ナイーブCD4+T細胞;
・ 高いCD44発現と、制限された一組のサイトカインの生成とを有する、極性化CD4+細胞;
・ WO2009/101207において詳細に特徴付けられ、とりわけFoxP3発現がないことを特徴とする、細胞溶解性CD4+T細胞(cCD4+T細胞)。
「ウイルスベクタータンパク質」という用語は、ここに使用される場合、ウイルスベクター自体に由来し、そのベクターの主鎖によってコード化される、あらゆるタンパク質またはペプチドを指す。それは、ウイルスベクターにおいてクローン化される治療用タンパク質自体を意味しない。ウイルスタンパク質がウイルスベクターにおいてクローン化されるであろう例外的事象において、このタンパク質は依然として、ウイルスベクタータンパク質としてではなく、治療用タンパク質として分類される。典型的には、そのようなウイルスベクタータンパク質は抗原性であり、T細胞エピトープなどのエピトープを1つ以上含む。
ベクターの主鎖において生じるタンパク質の例は、ガンマ−レトロウイルスおよびレンチウイルスなどのRNAウイルスから得られたもの、ならびに、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、ヘルペスウイルスおよびポックスウイルスなどのDNAウイルスから得られたものである。
「同種反応性」という用語は、被移植者とドナーとの対立する違いへと向けられる免疫反応を指す。同種反応性は、抗体およびT細胞に当てはまる。この発明はもっぱらT細胞同種反応性に依存しており、それは、ペプチド−MHC複合体としてのMHC決定基の文脈で提示された同種抗原のT細胞認識に基づいている。
この発明の文脈における「複合体」は、1つ以上のMHCクラスII分子とエピトープを含むペプチドとの関連付けに関している。この関連付けは、塩橋、水素橋および疎水性接触を介した、MHC分子とのペプチドの自発的結合による非共有結合性の関連付けであってもよい。この関連付けはまた、架橋剤および二官能分子を使用した化学的架橋を介した共有結合性の関連付けであってもよい。
ある特定のタイプの複合体では、MHCクラスII分子およびペプチドは、組み換え融合タンパク質(いわゆるペプチド−MHC融合タンパク質)である。
アミノ酸配列の「モチーフ」は、プロサイト(Prosite)のフォーマットに従ってここに書かれている。記号Xは、任意のアミノ酸が受入れられる位置について使用される。所与の位置について受入れ可能なアミノ酸を大括弧([])内に列挙することによって、代替物が示される。たとえば、[CST]は、Cys、SerまたはThrから選択されるアミノ酸を表わす。代替物として除外されるアミノ酸は、それらを中括弧({})内に列挙することによって示される。たとえば、{AM}は、AlaおよびMet以外の任意のアミノ酸を表わす。モチーフにおける異なる要素は、ハイフン(−)によって互いに隔てられる。モチーフ内の同一要素の繰り返しは、その要素の後ろに数値または数値範囲を括弧内に入れて配置することによって示すことができる。たとえば、X(2)はX−Xに対応し、X(2、4)は、X−X、またはX−X−X、またはX−X−X−Xに対応し、A(3)はA−A−Aに対応する。
この発明は、T細胞エピトープと還元活性を有するペプチド配列とを含むペプチドがCD4+T細胞を検出できる、という発見に基づいている。
したがって、その最も広い意味で、この発明は、チオ還元酵素配列モチーフを有するペプチドに結合されたCD4+T細胞TCRと相互作用する可能性を有する(自己または非自己)抗原の少なくとも1つのT細胞エピトープを含むペプチドの方法および組成物に関する。オプションで、T細胞エピトープと酸化還元モチーフ配列とは、リンカー配列によって隔てられる。さらに別のオプションの実施形態では、ペプチドは、追加の「隣接」配列を追加で含む。
この発明の方法および組成物で使用されるペプチドの典型的な実施形態は、隣接配列−エピトープ−リンカー−モチーフ−隣接配列、または隣接配列−モチーフ−リンカー−エピトープ−隣接として概略的に表わすことができ、ここで「エピトープ」は、CD4+Tリンパ球のTCRと反応する可能性を有する(自己または非自己)抗原のT細胞エピトープを表わし、「リンカー」は、0〜7個のアミノ酸のオプションのリンカーを表わし、「モチーフ」は、4個のアミノ酸の酸化還元酵素モチーフを表わし、「隣接配列」は、オプションの追加のアミノ酸を表わす。還元活性は、スルフヒドリル基を還元するその能力について、インスリンの溶解度が還元時に、または蛍光標識インスリンを用いて変更されるインスリン溶解度分析などで分析され得る。また、これに代えて、還元活性は、ペプチドが還元後に酸化基質遊離蛍光を用いてインキュベートされる蛍光分析で評価され得る。酸化還元酵素を有するペプチドは、T細胞エピトープのアミノ末端側で、またはT細胞エピトープのカルボキシ末端で結合されてもよい。還元活性を有するペプチド断片は、グルタレドキシン 、ヌクレオレドキシン 、チオレドキシンおよび他のチオール/ジスルフィド酸化還元酵素を含む小型ジスルフィド還元酵素であるチオ還元酵素において生じる(ホルムグレン(Holmgren)(2000)Antioxid Redox Signal 2、811〜820;ジャコット(Jacquot)ら(2002)Biochem Pharm 64、1065〜1069)。それらは多機能で、どこにでもあり、多くの原核生物および真核生物に見られる。それらは、保存された活性ドメイン共通配列であるC−X(2)−C、C−X(2)−S、C−X(2)−T、S−X(2)−C、T−X(2)−C(Xは任意のアミノ酸を表わす)内で、酸化還元活性システインを通して、タンパク質(酵素など)に対してジスルフィド結合用の還元活性を発揮する(フォメンコ(Fomenko)ら(2003)Biochemistry 42、11214〜11225;フォメンコら(2002)Prot. Science 11:2285〜2296)。そのようなドメインは、タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ(protein disulfide isomerase:PDI)およびホスホイノシチド特異的ホスホリパーゼCなどのより大型のタンパク質でも見つかる。
還元活性を有するために、モチーフ内に存在するシステインは、シスチン・ジスルフィド架橋の一部として発生すべきではない。また、この発明で使用されるペプチドにおいては、システインのメチル化バージョンが考えられる。
さらに詳細に説明されるように、ペプチドは、非天然アミノ酸の取込みを可能にする化学合成によって作成可能である。したがって、還元化合物のモチーフでは、Cは、メルカプトバリン、ホモシステイン、もしくはチオール機能を有する他の天然または非天然アミノ酸といったチオール基を有するシステインまたは他のアミノ酸を表わす。還元活性を有するために、モチーフ内に存在するシステインは、シスチン・ジスルフィド架橋の一部として発生すべきではない。
[CST]−X(2)−[CST]モチーフにおけるアミノ酸Xは、S、C、またはTを含む任意の天然アミノ酸であってもよく、または非天然アミノ酸であってもよい。特定の実施形態では、Xは、Gly、Ala、SerまたはThrなどの小型側鎖を有するアミノ酸である。さらに別の特定の実施形態では、[CST]−X(2)−[CST]モチーフにおける少なくとも1つのXは、His、ProまたはTyrである。他の実施形態は、一方または双方のXがシステインではないモチーフを有するペプチドを指す。他の実施形態は、たとえばテトラシステインタグにおけるように、システインが、連続する2、3または4個のシステインとして発生しない、ペプチドを指す。
さらに別の実施形態は、[C]−X(2)−[CST]または[CST]−X(2)−[C]モチーフの1個または2個のシステインが、ペプチドの非エピトープ部分における唯一のシステインである、ペプチドを指す。より具体的には、エピトープとモチーフとの間のリンカーは、システインを含まない。
エピトープ配列自体がシステイン残基を含まないある実施形態では、酸化還元モチーフの1個または2個のシステインが、ペプチドにおける唯一のシステインである。
上述のモチーフを還元化合物として含むペプチドでは、モチーフは、エピトープがMHC溝内に適合するとモチーフがMHC結合溝の外側にとどまるように位置する。モチーフは、ペプチド内でエピトープ配列に直接隣接して配置され(すなわち、エピトープ配列と酸化還元酵素モチーフとの間にアミノ酸はない)(「0個のアミノ酸のリンカー」)、または、リンカーによってT細胞エピトープから隔てられている。より特定的には、リンカーは、7個以下のアミノ酸のアミノ酸配列を含む。より特定的には、リンカーは、1、2、3または4個のアミノ酸を含む。また、これに代えて、リンカーは、5、6または7個のアミノ酸を含んでいてもよい。モチーフ配列がエピトープ配列に隣接している場合、これは、エピトープ配列と比較して、位置P−1〜P−4、またはP+1〜P+4として示される。
ペプチドはさらに、T細胞エピトープと還元化合物(モチーフ)とを含む(人工)配列のNまたはC末端に追加の短いアミノ酸配列を含んでいてもよい。このようなアミノ酸配列は、ここに概して「隣接配列」と呼ばれる。さらに別の実施形態では、ペプチドにおける還元化合物および/またはエピトープ配列のNおよび/またはC末端に、短いアミノ酸配列が存在していてもよい。より特定的には、隣接配列は、1〜7個のアミノ酸の配列であり、最も特定的には2個のアミノ酸の配列である。
理解され得るように、MHC分子との非共有結合複合体におけるペプチドの長さは、少なくともアミノ酸12〜14個分である(8〜10AAエピトープ+4AA酸化還元モチーフ)。しかしながら、長さは、一端(追加の7AA)または両端(追加の14AA)での隣接配列およびリンカー配列(追加の7AA)の存在とともに増加する。典型的には、配列は、12〜20または25個のアミノ酸の長さで使用される。
特定の実施形態では、モチーフは、エピトープからのN末端に位置する。他の実施形態では、モチーフは、エピトープからのN末端およびC末端双方に位置する。
ペプチド内に存在するモチーフが1個のシステインを含むさらに別の特定の実施形態では、このシステインはエピトープから離れた位置でモチーフ内に存在し、このため、モチーフは、エピトープのN末端にC−X(2)−TまたはC−X(2)−Sとして発生し、もしくは、エピトープのC末端にT−X(2)−CまたはS−X(2)−Cとして発生する。
この発明のある実施形態では、1つのエピトープ配列とモチーフ配列とを含むペプチドが提供される。さらに別の特定の実施形態では、モチーフは、ペプチドにおいて数回(1回、2回、またはさらには3回)、たとえば1個以上のアミノ酸によって互いに離間され得るモチーフの繰り返し(たとえば、CXXC X CXXC X CXXC)として、もしくは、配列CXXCXXCXXCでのように互いに重複する繰り返しとして発生する。また、これに代えて、1個以上のモチーフが、T細胞エピトープ配列のN末端およびC末端の双方に設けられる。
したがって、ペプチドは、還元化合物に加えて、抗原に由来したT細胞エピトープを含み、抗原は典型的には、用途に依存して、アレルゲンまたは自己抗原、病原体関連抗原、ウイルスベクター抗原、腫瘍関連抗原、同種因子または同種抗原である。以下に説明するように、タンパク質配列におけるT細胞エピトープは、機能的分析および/または1つ以上のコンピュータ予測分析によって同定可能である。T細胞エピトープ配列におけるアミノ酸は、MHCタンパク質の結合溝におけるそれらの位置に従って番号が付けられる。特定の実施形態では、この発明のペプチド内に存在するT細胞エピトープは、8〜20個のアミノ酸からなり、さらにより特定的には8〜16個のアミノ酸からなり、さらに最も特定的には8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸からなる。より特定的な一実施形態では、T細胞エピトープは、8、9または10個のアミノ酸の配列からなる。T細胞エピトープ配列は、MHCクラスII制限T細胞エピトープとしても公知であるMHCIIタンパク質の間隙内に適合するエピトープ配列である。
この発明のペプチドのT細胞エピトープは、タンパク質の天然エピトープ配列に対応可能であり、または、修飾T細胞エピトープが、天然T細胞エピトープ配列と同様に、MHC間隙内に結合するその能力を保持するならば、その修飾バージョンであってもよい。
修飾T細胞エピトープは、MHCタンパク質についての結合親和性を天然エピトープと同じだけ有し得るものの、より低い、またはより高い親和性も有し得る。特定の実施形態では、修飾ペプチドの結合親和性は、元のペプチドの10分の1未満、より特定的には5分の1未満しかない。この発明の発見は、この発明のペプチドが、pMHCと相補的TCRとの間に形成されたタンパク質複合体に対して安定化効果を有するということである。したがって、ペプチド−MHC複合体の安定化効果は、MHC分子についての修飾エピトープの低下した親和性を補償する。この一例は、Der p 2ペプチドp21−35のIle28Asn置換であり、MHC II間隙についての低い親和性にもかかわらず、天然Der p 2ペプチドp21−35と同じT細胞反応を誘出できる。
上述のように、特定の実施形態では、この発明のペプチドは、T細胞エピトープ配列に連結された、ここに説明されるような還元モチーフを含む。ある特定の実施形態によれば、これらのペプチドは、生来の自然配列内に、酸化還元特性を有するアミノ酸配列を、対象のエピトープの近傍(すなわち、11個のNまたはC末端アミノ酸の配列内)で含まないタンパク質、より具体的には、生来の自然配列内に、チオレドキシン、グルタレドキシン、もしくはチオ還元酵素またはその同族体の共通配列を、対象のエピトープの近傍で含まないタンパク質からのペプチドである。
抗原タンパク質におけるエピトープの近傍での還元酵素モチーフの存在は、非常にまれである。いくつかの実施形態では、エピトープとモチーフとを有するペプチドは、自然発生タンパク質の断片である。大抵の実施形態では、ペプチドは人工ペプチドであり、エピトープの周りの配列は、少なくとも酸化還元モチーフを導入するために修飾されている。
上述の方法において説明されたようなペプチドの生成で使用するための抗原タンパク質の好適なT細胞エピトープの同定を、以下に詳述する。
この発明の文脈で使用するためのそのような抗原タンパク質からのT細胞エピトープの同定および選択は、当業者には公知である。天然でない(または修飾された)T細胞エピトープはさらにオプションで、MHCクラスII分子へのそれらの結合親和性について検査され得る。これは、異なるやり方で行なうことができる。たとえば、可溶性HLAクラスII分子が、所与のクラスII分子についてホモである細胞の溶解によって得られる。後者は、親和性クロマトグラフィーによって精製される。可溶性クラスII分子は、そのクラスII分子についてのその強い結合親和性に従って生成されたビオチン標識基準ペプチドを用いてインキュベートされる。次に、クラスII結合について評価すべきペプチドが異なる濃度でインキュベートされ、そのクラスII結合から基準ペプチドを置換するそれらの能力が、ニュートラアビジンの添加によって計算される。方法は、たとえばテキシアー(Texier)ら(2000)J. Immunol. 164、3177〜3184に見つけることができる。
これに加えて、および/またはこれに代えて、抗原タンパク質内のT細胞エピトープ配列を同定するために、1つ以上のインビトロアルゴリズムを使用できる。好適なアルゴリズムは、以下のウェブサイトで見つかるものを含むものの、それらに限定されない:
− http://antigen.i2r.a-star.edu.sg/predBalbc/;
− http://antigen.i2r.a-star.edu.sg/predBalbc/;
− http://www.imtech.res.in/raghava/mhcbn/;
− http://www.syfpeithi.de/home.htm;
− http://www-bs.informatik.uni-tuebingen.de/SVMHC;
− http://bio.dfci.harvard.edu/Tools/antigenic.html;
− http://www.jenner.ac.uk/MHCPred/。
より特定的には、そのようなアルゴリズムは、MHCII分子の溝内に適合するであろう1つ以上のノナペプチド配列の抗原タンパク質内での予測を可能にする。
ペプチドおよびタンパク質は、バクテリア、酵母、昆虫細胞、植物細胞または哺乳類細胞において、組み換えDNA技術を使用して生成可能である。長さが限定されたペプチドは、化学ペプチド合成によって調製可能であり、ここでペプチドは、異なるアミノ酸を互いに結合することによって調製される。化学合成は、たとえばD−アミノ酸、非自然発生側鎖を有するアミノ酸、またはメチル化システインなどの修飾側鎖を有する天然アミノ酸の含有にとって特に好適である。
化学ペプチド合成方法は十分に説明されており、ペプチドは、アプライド・バイオシステムズ(Applied Biosystems)および他の会社などの会社から注文可能である。ペプチド合成は、固相ペプチド合成(solid phase peptide synthesis:SPPS)として、または対照的に液相ペプチド合成として実行可能である。最もよく知られているSPPS方法は、t−BocおよびFmoc固相化学である。ペプチド合成中、いくつかの保護基が使用される。たとえば、ヒドロキシル官能価およびカルボキシル官能価はt−ブチル基によって保護され、リジンおよびトリプトファンはt−Boc基によって保護され、アスパラギン、グルタミン、システインおよびヒスチジンはトリチル基によって保護され、アルギニンはpbf基によって保護される。特定の実施形態では、合成後、そのような保護基はペプチド上に残され得る。
また、これに代えて、ペプチド、および特にペプチドとMHC分子との融合タンパク質は、コード化ヌクレオチド配列を含む適切な発現ベクターにおいてこの発明のペプチドをコード化する核酸分子を使用することによって合成可能である。そのようなDNA分子は、自動DNA合成装置および遺伝コードの周知のコドンとアミノ酸との関係を使用して、容易に調製されてもよい。そのようなDNA分子はまた、オリゴヌクレオチドプローブと従来の混成法とを使用して、ゲノムDNAまたはcDNAとして得られてもよい。そのようなDNA分子は、バクテリア、たとえば大腸菌、酵母細胞、動物細胞または植物細胞といった好適な宿主におけるDNAの発現およびポリペプチドの生成に適している、プラスミドを含む発現ベクターへと組込まれてもよい。
対象のペプチドが、この発明について定義されるような用途での使用にとって好適であるかどうかを判断するために、そのペプチドの物理的および化学的特性(たとえば溶解性、安定性)が検査される。典型的には、これは、ペプチドの配列を調節することによって最適化される。オプションで、ペプチドは合成後に、当該技術分野で公知の手法を使用して修飾可能である(たとえば、官能基を追加/削除する化学修飾)。
ペプチドは、クラスII MHC分子上に装填される。一実施形態では、関連するMHCクラスII分子を提示する細胞が、ペプチドを用いてインキュベートされる。これらの細胞は次に、同族TCRを結合するために、facs分析が続く可溶相において、もしくは、プレート上またはビーズ上での不溶化の後で、そのようなものとして使用される。これらの手法は、当該技術分野において十分に説明されている。代替的な一実施形態では、細胞が溶解され、たとえばクロマトグラフィによって、ペプチドが装填されたMHCクラスII分子が調製される。次に、標識を有する、または標識のないpMHC複合体が、CD4+T細胞の集団と相互作用するために可溶相において使用されてもよく、もしくは、プレートまたはビーズ、またはCD4+T細胞の検出用の任意の好適な固相支持体上で不溶化されてもよい。
別の実施形態では、MHCクラスII分子は、細胞トランスフェクションまたは形質導入を使用して、cDNA技術によって生成される。cDNA構築物は、表面固定および上述のような細胞の使用のためにその膜内配列を有する、または分泌のために膜内配列を有さない、完全長のクラスII分子を含み得る。そのような分泌されたクラスII分子は、可溶型で、もしくはプレートまたはビーズなどの固体表面上での不溶化の後で、上述のように精製され、使用され得る。
WO2011147894は、MHCクラスIIタンパク質のアルファ鎖およびベータ鎖のキメラタンパク質、リンカー、ならびに対象のエピトープを開示しており、エピトープはリンカーを介してα鎖に連結されている。
MHC分子のアルファ鎖とベータ鎖とを接続するために、塩基性ロイシンジッパー、システイン架橋(たとえばWO2011101681を参照)、または化学架橋を使用できる。
WO2011101681には、膜貫通ドメインがない組み換えバージョンも記載されている。2個のMHC分子を組み合わせた融合タンパク質が、エピトープ配列を有する融合タンパク質としてオプションで記載されている(WO2011147894)。WO1998006749は、MHCII分子の細胞外結合ドメインと二量化ドメインとの融合タンパク質を記載している。
MHC分子はさらに、結合部(Hisタグなどのペプチドタグ、ビオチンなどの結合部、GST、MBPなどの結合タンパク質、HAタグなどの抗体タグ)によって修飾され得る。
MHC分子はまた、発色団などの検出可能な標識、放射性標識、磁気ビーズで修飾され得る。
さらに別の実施形態では、クラスII MHC分子を包含するcDNA構築物はまた、改変分子が構造的にペプチドをMHC分子との融合で発現するように、ペプチドの配列を含む。この実施形態では、クラスII分子の間隙内へのペプチドの適切な折り畳みおよび提示を可能にするように、クラスII分子の配列とペプチドの配列との間にリンカーを含むことが有利である。これらのリンカーは典型的には、エピトープがベータ鎖上につながるための十分な可撓性を提供するためにセリンおよび/またはグリシンを有する、約15個のアミノ酸のポリペプチド配列である。リンカーはさらに、発現および折畳みの後でペプチドがその正常な構成で提示されるように、(たとえばトロンビン用の)プロテアーゼ特異的認識部位を含み得る。
ペプチドの装填の前または後の可溶型のMHCクラスII分子、もしくは構造的にペプチドを発現する分子は、いくつかの分子を互いに反応させることによって、もしくは、ビーズまたはプレートなどの固相上でそのような分子を不溶化することによって、二量体または重合体の形で使用され得る。これらの方法は、当該技術分野において説明されている。
MHC分子は、(上に引用されたネポムで検討された)四量体、またはデキストラマー(マッシラマニー(Massilamany)(2011)BMC Immunol. 12、40)などの多量体として発生し得る。
この発明のT細胞エピトープは、チオ還元酵素モチーフとCD4分子との間にジスルフィド架橋を作ることによって、それらの特性を発揮すると考えられる。この作用機構は実験データによって立証される(以下の実施例を参照)が、この発明をこの特定の作用機構に制限する意図はない。
この発明の方法およびツールは、診断目的、表現型評価または機能評価、もしくはT細胞受容体(TCR)クローニングのための、抗原特異性CD4+T細胞の検出、調製または枯渇といったさまざまな用途で使用可能である。我々の技術で得られるCD4+細胞はまた、高いシーケンシングRNA、プロテオミクスのために、およびT細胞受容体の結晶化用の材料を調製するために、機能し得るであろう。
実施例
実施例1:ナイーブヒトT細胞レパートリーにおけるMOG特異的CD4+Tリンパ球の検出のためのMHCクラスII分子の四量体の使用
多発性硬化症は、CD4+T細胞が、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(myelin oligodendrocytic glycoprotein:MOG)などの自己抗原に向けて重要な役割を果たす、慢性脱髄疾患である。脳−血液障壁を通るエフェクター細胞の移動は、脳組織破壊を誘出する。
そのようなエフェクターCD4+T細胞は、MHCクラスII複合体内でMOGエピトープを提示する抗原提示細胞との同族相互作用の後で、末梢血ナイーブT細胞から生成される。MOG特異的ナイーブCD4+T細胞を列挙すること(すなわち、同定し定量すること)はしたがって、疾患転帰を予測する。しかしながら、ナイーブT細胞の頻度およびMOGエピトープについての親和性は低く、それは、従来技術による、たとえばMOGエピトープが装填されたMHCクラスII分子の可溶性四量体としてのそれらの検出を防止する。
MOGのそのような主要MHCクラスIIエピトープのうちの1つは、共通のDRB11501対立遺伝子が多発性硬化症を患う患者の±75%に発現している、クラスII DR2ハプロタイプの分子によって提示される。
ナイーブCD4+T細胞が、当該技術分野において説明されているように、CD4(−)細胞および記憶細胞を除去するために磁気ビーズを使用して、DRB11501の末梢レパートリー+多発性硬化症にかかりやすい患者から調製される。フィコエリスリン(Ficoerythrin)などの蛍光標識を含む、DRB11501の四量体が、当該技術分野において公知であるように作られる(カスプロウィッツ(Kasprowicz)Vら(2006)J. Virol. 80、11209〜112017)。合成ペプチドが生成され、それは、対応するクラスII制限MOG T細胞エピトープと、MOGタンパク質のアミノ酸残基47−58に対応するチオ還元酵素モチーフCGPCSRVVHLYRNGK D[SEQ ID NO:1]とを包含する。
当該技術分野において公知であるような適切な緩衝液条件で室温で一晩かけて、四量体にSEQ ID 1のペプチドが装填される。次に、装填された四量体は洗浄され、ナイーブCD4+T細胞を用いて37℃で2時間インキュベートされる。次に、懸濁液が蛍光活性化細胞選別(fluorescence-activated cell sorting:facs)システムで読まれ、MOGペプチドに特異的なナイーブ細胞の割合が評価される。チオ還元酵素モチーフSRVVHLYRNGKD[SEQ ID NO:2]を有さない同じペプチドを有するMHC複合体を用いて、対照実験が行なわれる。
この実験から、チオ還元酵素モチーフ(SEQ ID 1)を含むペプチドを有するMHC複合体のみが、MOG37−52配列に特異的なナイーブCD4+T細胞を検出できる、ということがわかる。
実施例2:ワクチン接種中の、およびワクチン接種戦略の調整のための、特異的CD4+T細胞のフォローアップのためのMHCクラスII分子の四量体の使用
感染症用のワクチン接種の有効性は、そのようなワクチン接種によって活性化され得るCD4+T細胞の数に依存する。成功したワクチン接種の初期のおよび予測的徴候は、ワクチン特異的CD4+T細胞の数の増加に見出すことができ、それは、たとえばワクチン投与数を増加させることによって、ワクチン接種戦略を修正すべきかどうか決定するための有用なパラメータである。
インフルエンザウイルス・ワクチン接種は、特異抗体の濃度と保護の頑強性との間に単に緩やかな相関がある限りにおいて、顕著な一例である。
このウイルスの主要MHCクラスII制限エピトープは、血球凝集素タンパク質に位置する。配列CGHCKYVKQNTLKHEMAGG(SEQ ID NO:3)のペプチドがしたがって生成され、実施例1で説明されたようにMHCクラスII四量体上に装填される。同じエピトープを有するもののチオ還元酵素モチーフKYVKQNTLKHEMAGG(SEQ ID NO:4)を含まないペプチドが装填された四量体を用いて、対照実験が行なわれる。インフルエンザワクチン投与の前および3週間後に、患者の末梢血からCD4+T細胞が調製される。そのような細胞は、SEQ ID 3のペプチドが装填された蛍光標識MHCクラスII四量体を用いてインキュベートされる。次に、蛍光標識によって同定された100万個あたりの細胞の数が、facs装置を使用してカウントされる。
MHCクラスII四量体にSEQ ID 3のペプチドが装填される場合、SEQ ID 4のペプチドが装填される場合よりも多い数のCD4+T細胞が末梢血で検出される、ということがわかる。さらに、ワクチン接種開始の3週間後に得られた特異的CD4+T細胞の数が求められ、そのようなワクチン接種開始の8週間後に、血球凝集素特異抗体の濃度が測定される。SEQ ID 3のペプチドが装填された四量体を使用して検出されたCD4+T細胞の数と、血球凝集素特異抗体の濃度との間には、密接な関係が観察される。
SEQ ID 3を有する(すなわち、還元モチーフがない)ペプチドを有する四量体がCD4+細胞を定量するために使用される場合には、CD4+細胞と血球凝集素特異抗体との間のそのような相関は観察されない。
3週目でのCD4+細胞と8週目での血球凝集素特異抗体との間のこの相関により、ワクチン接種後の初期段階で、十分な血球凝集素特異抗体が後で形成されるかどうかを予測することが可能になる。
したがって、3週目でのCD4+T細胞の数が少なすぎる患者は、さらにワクチンを注射される。この方法により、2回目のワクチン接種を、事実上再ワクチン接種を必要としている個人に制限できるようになる。
実施例3:骨髄移植を向上させるための、宿主レパートリーからのドナー特異的な特異的CD4+T細胞の枯渇
骨髄拒絶は、被移植者からのCD4+Tリンパ球がドナー骨髄からの同種抗原に対して反応する場合に発生する。このプロセスにはCD4細胞およびCD8細胞が双方とも関わっているが、CD4細胞は、CD8+T細胞を活性化するために必要とされる。したがって、被移植者のCD4+T細胞をなくすことが、移植の成功を可能にするであろう。同種抗原に対して特異的なCD4+T細胞の除去は、そのような細胞の頻度が低いために、高性能の親和性吸着を必要とする。
先行技術のMHC−T細胞エピトープ複合体は、関連するCD4+細胞を検出し、単離するための必要な親和性を有していない。
マウスモデルでは、Dbyタンパク質が主な役割を果たすH−Yコード化抗原の認識により、オスの骨髄は同種のメスによって拒絶される。CD4+T細胞の大半は、H−Y染色体によってコード化されるネズミDby抗原の残基FNSNRANSSで作られたエピトープを認識する。
チオ還元酵素モチーフを有するこのクラスII制限T細胞エピトープで作られた合成ペプチドが、CHGCFNSNRANSS[SEQ ID NO:5]に対応して生成され、天然構成の対応するDbyペプチドが、対照標準、すなわち、CHGCFNSNRANSS[SEQ ID NO:6]として生成される。
雌のH−2bマウスの脾臓からのリンパ球が、磁気ビーズ選別によって調製される。細胞は次に、クラスII H−2b分子でコーティングされたビーズの懸濁液を用いてインキュベートされ、SEQ ID 5またはSEQ ID 6のペプチドが装填される。ビーズ上に保持されないすべてのCD4+T細胞とCD8+T細胞とを含むリンパ球T細胞を使用して、RAG2 KOマウスを再構成し、次に、それらに同種のオスのドナーの骨髄を移植する。RAG2 KOマウスは機能的な適応免疫系を有しておらず、したがって移植片を拒絶できない。それにより、拒絶は、受身移入された集団内に存在する細胞にのみ依存している。
Dby特異的CD4+T細胞が枯渇したマウスは骨髄を受け入れ、一方、Dby特異的CD4+細胞が枯渇せずに再構成されたRAG2 KOマウスは骨髄を強く拒絶する、ということが示される。SEQ ID 6の対照ペプチドでコーティングされたビーズを用いたCD4+T細胞の枯渇は、移植片受容の向上を示さない。
したがって、チオ還元酵素モチーフを含むペプチドでコーティングされたビーズによるCD4+T細胞の枯渇は、同種骨髄への宿主反応を制御する上ではるかにより効率的である、ということが結論付けられる。
実施例4:細胞療法のための特異的CD4+T細胞の調製
細胞療法は、ドナーから細胞を単離し、関連する細胞集団をインビトロで精製および拡張し、ドナーに自分自身の細胞を再投与することにある。そのようなアプローチの成功は、細胞を単離するために使用される方法の有効性に大きく依存する。
インスリン依存性糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus:IDDM)では、GAD65抗原が重要な病因的役割を果たす。WO2008017517に記載されているように、GAD65特異的CD4+T細胞の特性を修飾することは、ランゲルハンスベータ細胞に対する有害反応を抑制することを可能にする。
NOD(non-obese diabetic:非肥満性糖尿病)マウスは、インスリンを生成するランゲルハンス島細胞の漸進的破壊によって、自然に糖尿病を発症する。NODマウスは、ヒトIDDMの代表的な前臨床モデルと考えられる。GAD65に対するエフェクターCD4+T細胞は、病気の動物の脾臓から、まず非CD4+細胞を枯渇させることによって調製される。次に、CD4+細胞が、隣接残基内にチオ酸化還元モチーフを包含するGAD65クラスII制限エピトープが装填されたクラスII四量体を用いてインキュベートされる。
ペプチドの配列はしたがって、CRLCKVAPVIKARMM(GAD65 524−543)(SEQ ID NO:7)である。チオ還元酵素モチーフのないGAD65のペプチドが、対照実験KVAPVIKARMMのために調製される。
細胞が次に、ペプチド装填四量体のそれらの結合に従って、facsによって選別される。陽性細胞が次に培養で維持され、SEQ ID 7のペプチドが装填されたAPCで刺激されて、WO2008017517特許出願に記載されているように、細胞溶解性CD4+T細胞を生成する。SEQ ID 8のペプチドの代わりにSEQ ID 7のペプチドが使用されると、GAD65特異的な細胞溶解性CD4+T細胞の産出が著しく増加する、ということが観察される。
GAD65特異的な細胞溶解性CD4+T細胞の産出はまた、NODマウスの脾臓から得られたT細胞にSEQ ID NO 7を有するペプチドが追加された、WO2008017517に開示された方法での産出より多い。
インビトロで拡張され、細胞溶解性を取得した細胞が、NODマウスでの細胞移入に使用され、IDDMの発症を防止または抑制するように示される。
実施例5:T細胞受容体(TCR)シーケンシングのためのCD4+T細胞の調製
病気発症についての危険因子のうちの1つは、末梢血において使用可能なT細胞のレパートリーとリンクしている。しかしながら、現在、病気が明白な場合、すなわち、特異的T細胞の十分な拡張がすでに発生している場合に限り、TCRファミリーの使用と病気を発症するより高い危険との関連が同定され、それにより、現在使用可能な方法を使用する検出を可能にする。病気の発症前にそのような細胞を検出することは非常に興味深く、加えて、上述の実施例3で説明されたように、そのような細胞をレパートリーから除去する可能性を提供できるであろう。一例が、インスリンの9−23領域に位置するエピトープを認識する生殖細胞系列構成のT細胞によって提供される(中山ら(2012)、Diabetes 61、857〜865、2012年)。
さらに、CD4+T細胞に関する免疫反応の経過中、自然疾患の枠内であろうと、またはワクチン接種の結果であろうと、より高い天然親和性を有するT細胞クローンの選択から、およびTCRの超可変部分に導入された突然変異から生じるTCR親和性の増加がある。多くの状況において、そのようなTCRの使用および/または突然変異に従うことが有利であろう。このため、弱い抗原を用いたワクチン接種中のT細胞レパートリーの成熟は、保護を予測する。さらに、自己免疫疾患では、突然変異によるTCR親和性の変化は、病気の悪化を予測し得る。
TCRファミリーの使用およびTCR突然変異の検出は受容体シーケンシングを必要とし、それは、十分な数得られた、非常に精製された細胞に対してのみ実行可能である。
この発明は、以下の例によって例示されるような方法を可能にする。ヒトDQ8MHCクラスII分子の発現は、アミノ酸配列9−23内のインスリンのベータ鎖に位置する、インスリンの主要エピトープへの反応性に関連付けられている。ヒト末梢血ナイーブT細胞レパートリーは、さまざまなベータ鎖配列に関連する、Trav13−1と呼ばれる、生殖細胞系列がコード化されたアルファ鎖配列を発現する細胞を含むことが多いが、それらは、DQ8によって提示される場合、B9−23インスリンエピトープに低い親和性反応を与えるのに十分である。
チオ還元酵素モチーフと1つのアミノ酸グリシンリンカーとを有するB9−23エピトープの配列を包含するペプチド、すなわち、CGHCGSHLVEALYLVCGERG INS9−23(SEQ ID 9)が生成され、チオ還元酵素モチーフとリンカーとを有さない対照ペプチドSHLVEALYLVCGERG INS9−23(SEQ ID 10)が生成される。
DQ8の四量体が生成され、SEQ ID 9またはSEQ ID 10のペプチドの各1つが装填される。装填された四量体は、ヒト末梢血CD4+T細胞を用いてインキュベートされる。細胞は洗浄され、facsによって分析され、選別される。細胞は次に四量体から洗浄され、対応するプライマーを使用したTCRアルファ鎖シーケンシングのために使用される。(チオ還元酵素モチーフを含む)SEQ ID 9のペプチドが装填された四量体によって調製された細胞のみが、TCRシーケンシングを可能にするのに十分な数得られる、ということが示される。
したがって、チオ還元酵素モチーフを含むT細胞エピトープは、TCRシーケンシングを可能にするのに十分な数の所与のTCRを担持する細胞を検出し、調製するのに有用である、ということが結論付けられる。
本願で開示された配列:
CGPCSRVVHLYRNGKD(MOG47−58)[SEQ ID NO:1]
SRVVHLYRNGKD(MOG47−58)[SEQ ID NO:2]
CGHCKYVKQNTLKHEMAGG(インフルエンザ血球凝集素)[SEQ ID NO:3]
KYVKQNTLKHEMAGG(インフルエンザ血球凝集素)[SEQ ID NO:4]
CHGCFNSNRANSS(Dby)[SEQ ID NO:5]
FNSNRANSS(Dby)[SEQ ID NO:6]
CRLCKVAPVIKARMM(GAD65 524−543)[SEQ ID NO:7]
KVAPVIKARMM(GAD65 524−543)[SEQ ID NO:8]
CGHCGSHLVEALYLVCGERG(INS9−23)[SEQ ID NO:8]
SHLVEALYLVCGERG(INS9−23)[SEQ ID NO:8]

Claims (22)

  1. 試料においてクラスII制限CD4+T細胞を検出するためのインビトロの方法であって、
    − 試料を提供するステップと、
    − 単離されたMHCクラスII分子とペプチドとの複合体に試料を接触させるステップとを含み、前記ペプチドは、抗原タンパク質のMHCクラスII制限T細胞エピトープと、それに直接隣接する、または最大7個のアミノ酸のリンカーによって隔てられた、[CST]−X(2)−CまたはC−X(2)−[CST]モチーフを有する配列とを含み、Xは任意のアミノ酸であり、ここにおいて[CST]−X(2)−CまたはC−X(2)−[CST]モチーフ中のシステインは、前記ペプチドの非エピトープ部分における唯一のシステインであり、前記方法はさらに、
    − 前記試料における細胞との前記複合体の結合を測定するステップを含み、細胞への複合体の結合は、前記試料におけるCD4+T細胞の存在を示す、方法。
  2. モチーフはC−X(2)−Cである、請求項1に記載の方法。
  3. リンカーは、最大4個のアミノ酸の長さを有する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記MHCクラスII分子と前記ペプチドとの複合体が非共有結合複合体であり、前記ペプチドは12〜20個のアミノ酸の長さを有する、請求項1に記載の方法。
  5. 複合体は、前記ペプチドとMHCクラスII分子との融合タンパク質である、請求項1に記載の方法。
  6. 試料は、血液試料、もしくは、関節リウマチ患者からの関節液または感染性肺炎の患者の胸膜液である組織試料である、請求項1に記載の方法。
  7. CD4+細胞は、Treg、Tr1またはTh3などの誘発Treg、ナイーブCD4+T細胞、極性化CD4+T細胞、および細胞溶解性CD4+T細胞からなる群から選択される1つ以上である、請求項1に記載の方法。
  8. 試料は、ナイーブCD4+T細胞、抗原にさらされたCD4+T細胞、治療中またはワクチン接種中に得られたCD4+T細胞、組織内のCD4+T細胞のうちの1つ以上を含む試料である、請求項1に記載の方法。
  9. ペプチドのエピトープ配列は、抗原タンパク質のエピトープ配列と同一である、請求項1に記載の方法。
  10. CD4+細胞へのエピトープの結合親和性を調整するために、ペプチドのエピトープ配列のMHCクラスII固定残基が、抗原タンパク質のエピトープ配列と比べて修飾される、請求項1に記載の方法。
  11. 複合体におけるMHC分子は、多量体である、請求項1に記載の方法。
  12. 複合体は、可溶性複合体であり、もしくは、複合体は、不溶性担体または基質に付着されている、請求項1に記載の方法。
  13. 前記複合体に結合されているCD4+T細胞を単離するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  14. 検出または単離されたCD4+T細胞の亜集団を検出または単離するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  15. − MHCクラスII分子と、
    − ペプチドと、の単離された複合体であって、
    前記ペプチドは、抗原タンパク質のMHCクラスII制限T細胞エピトープと、それに直接隣接する、または最大7個のアミノ酸のリンカーによって隔てられた、[CST]−X(2)−CまたはC−X(2)−[CST]モチーフを有する配列とを含み、Xは任意のアミノ酸であり、ここにおいて[CST]−X(2)−CまたはC−X(2)−[CST]モチーフ中のシステインは、前記ペプチドの非エピトープ部分における唯一のシステインである、複合体。
  16. モチーフはC−X(2)−Cである、請求項15に記載の複合体。
  17. リンカーは、最大4個のアミノ酸の長さを有する、請求項15に記載の複合体。
  18. ペプチドとMHC分子との複合体は、非共有結合された複合体であり、または、ペプチドとMHC分子との複合体は、共有結合された複合体である、請求項15に記載の複合体。
  19. 複合体は、前記ペプチドとのMHCクラスIIタンパク質の融合タンパク質である、請求項15に記載の複合体。
  20. 融合タンパク質以外の、非共有結合複合体または共有結合複合体における前記ペプチドは、12〜20個のアミノ酸の長さを有する、請求項15に記載の複合体。
  21. 前記複合体は、担体に付着されている、請求項15に記載の複合体。
  22. 複合体は、検出可能な標識を含む、請求項15に記載の複合体。
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