JP6853317B2 - 高度に低下された受容体結合親和性を有するサイトカインを含むフソカイン - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも2種のサイトカインを含み、そのうちの少なくとも1種がその受容体に対して、または受容体のうちの1つに対して高度に低下された結合親和性を有する修飾サイトカインである、融合タンパク質に関する。好ましくは両方のサイトカインは、リンカー、好ましくはGGSリンカーにより連結されている。本発明はさらに、疾患の治療において使用するための前記融合タンパク質に関する。
サイトカインは、細胞間情報伝達において極めて重要な役割を果たす低分子分泌または膜結合タンパク質である。サイトカインの、その同族受容体複合体への結合は、細胞内シグナル伝達事象のカスケードを惹起し、細胞、それが一部をなす組織及び臓器の必要性に応じて細胞を周辺環境に感作及び応答させる。それらは、特徴として多面発現性であり、つまりそれらは標的細胞の性質及び発達状態に応じて広範囲の応答を誘発する。その上、いくつかのサイトカインは、オーバーラップした活性を有することで互いの欠損を機能的に補填することができるため、サイトカインのいくつかは非常に重複的である。サイトカインの活性は、オートクリン、パラクリンまたはエンドクリンになり得るため、サイトカイン、ペプチドホルモン及び成長因子の称号の境界はあいまいである。
サイトカインの6種の異なる構造分類が知られており、以下の通りである:ほとんどのインターロイキンと、コロニー刺激因子と、成長ホルモン及びレプチンのようなホルモンとを含むα−ヘリカルバンドルサイトカイン(Nicola and Hilton, 1998)、三量体腫瘍壊死因子(TNF)ファミリー(Idriss and Naismith, 2000)、システインノット成長因子(Sun and Davies, 1995)、インターロイキン−1ファミリーを含むβ−トレフォイルフォールドグループ(Murzin et al., 1992)、インターロイキン−17(IL−17)ファミリー(Gaffen, 2011)、ならびにケモカイン(Nomiyama et al., 2013)。
いくつかのサイトカインは、重要な臨床用途を見出している。例としては、エリスロポエチン(Epo)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、インターフェロンα2及び−β、ならびに成長ホルモンが挙げられる。反対に多くの場合、それらの炎症促進性の結果、選択されたサイトカインとの拮抗も、特定の医療用途を見出す。この場合の主要な例は、TNFα活性を遮断して関節リウマチなどの自己免疫疾患と戦う方策である。これらの成功のおかげで、病院においてサイトカイン活性を最適化する方策が、探索されている。これらには、半減期の最適化、免疫原性の低下、特定の細胞型を標的とする送達、及び2種のサイトカインの遺伝子融合、いわゆるフソカインがある。
フソカインは、リンカー配列を用いて遺伝子的に結合された2種の異なるサイトカインの人工的組み合わせである。フソカインの最初の例は、pIXY321またはピクシカインであり、それはいずれかのサイトカイン単独と比較して優れた造血及び免疫作用を示した顆粒球−マクロファージ・コロニー刺激因子(GMCSF)とIL−3との融合タンパク質である(Donahue et al., 1988)。この効果は、それぞれの受容体複合体への結合増強により説明することができ得る。注目すべきは、両方の受容体は、シグナル伝達するβcサブユニットを共有し、シグナル伝達レベルで相乗効果を妨害する。第三相臨床試験では、pIXY321は、GM−CSF単独と比較して優れた性質を示さなかった(O’Shaughnessy et al., 1996)。IL−2ファミリーのサイトカインを含むGM−CSFベースのフソカインも、同様に探索された。これらのサイトカインは全て、γcサブユニットを含む受容体複合体を通してシグナル伝達する。GM−CSFを含むそのようなフソカインの例としては、GIFT2、−15及び−21としても知られるIL−2(Stagg et al., 2004)、IL−15(Rafei et al., 2007)及びIL−21(Williams et al., 2010a)が挙げられる。シグナル伝達レベル(即ち、標的細胞内での相乗効果)と細胞レベル(即ち、異なる標的細胞型の間での相乗効果)の両方で、相乗効果が予測され得た。例えばGIFT2は、非融合サイトカインの組み合わせに比較して、NK細胞のより強力な活性化を誘導し(Penafuerte et al., 2009)、GIFT15は、予期せぬ強力な免疫抑制性B細胞集団を誘導した(Rafei et al., 2009a)。同様に、GIFT21は、単球細胞に対して意外な炎症促進作用を発揮した(Williams et al, 2010b)。α−ヘリカルサイトカインを組み合わせるフソカインの別の例は、IL−2/IL−12である(Gillies et al., 2002; Jahn et al, 2012)。
フソカインの別の分類は、異なる構造ファミリーからのサイトカインを組み合わせている。例としては、IL−18(IL−1サイトカインファミリーの一種)とIL−2の融合(Acres et al., 2005)、及びIL−18とEGF(上皮成長因子)の融合が挙げられる。EGFRの過剰発現は、特定の腫瘍細胞型で観察されることが多いため、後者のフソカインは、IL−18活性をEGFR+腫瘍細胞に向ける可能性を示す(Lu et al., 2008)。α−ヘリカルバンドルサイトカインとケモカインとの融合もまた、より詳細に探求された。ケモカインは多くの場合、濃度勾配を利用して、感染及び炎症の部位への免疫細胞遊走を進める働きがある。多くのケモカイン受容体は、選択された(免疫)細胞に向けさせる限定的な発現様式を示す。その上、蛇行性Gタンパク質結合ケモカイン受容体を介したシグナル伝達は、α−ヘリカルバンドルサイトカイン受容体複合体により活性化される経路とは根本的に異なっており、正と負のクロストークメカニズムの相乗効果が、予測され得る。注目すべきことは、ケモカインの設計されたN末端欠失型は、それらの受容体結合特性を保持しながら拮抗的挙動を示し得る。例は、GMME1としても知られる、GM−CSFと最初の5つのN末端アミノ酸を欠くN末端欠失型CCL2とのフソカインである(Rafei et al., 2009b)。このフソカインは、炎症性CCR2+細胞のアポトーシスを誘導し、GMME1で処置されたマウスは、それぞれ多発性硬化症(Rafei et al., 2009b)及び関節リウマチ(Rafei et al., 2009c)に関するEAE及びCIAなどの実験的な自己免疫疾患スコアの低減を示した。同様にこのフソカインは、CCR2+腫瘍細胞のアポトーシスを誘導した(Rafei et al., 2011)。
しかし、野生型サイトカインと、同族受容体複合体に対して高度に低下された親和性を有する変異型サイトカインとの融合は、これまでに探索されていない。このアプローチの利点は、野生型サイトカインの可能性のある全身毒性が排除されることである。驚くべきことに、本発明者らは、そのようなフソカインがサイトカイン活性の細胞特異性標的化を可能にし、そのような変異型サイトカインが野生型サイトカインの負の作用を有さずに標的細胞への活性を復帰し得ることを見出した。以下に例示される通り、この原理の一般的な適用可能性が、構造的に異なるサイトカイン分類の2種のサイトカインでそれぞれが構成されたフソカインの3種を用いて実証された。
XCL1/IFNα2変異体
XCL1は、CD8T細胞、Th1細胞分極化CD4T細胞及びNK細胞により分泌される93アミノ酸のケモカインである。それは、専ら樹状細胞により発現されるケモカイン受容体であるXCR1と相互作用する。マウスにおいてXCR1は、脾臓CD11cCD8α樹状細胞の多数で発現されるが、CD8α樹状細胞では非常にわずかな一部だけが、この受容体を発現する(Dorner et al. 2009)。XCR1は、マウスCD8α樹状細胞に相同的な哺乳動物細胞(ヒト細胞を含む)の保存された選択マーカである(Crozat et al. 2010)。興味深いこととして、この樹状細胞サブセットに対するI型インターフェロン(IFNα/β)の作用が、マウスの体内で成長する腫瘍の生来の免疫認識に極めて重要であることが示されている(Fuertes et al. 2011)。
全身IFNα療法は、重度の疲労、発熱、悪寒、抑うつ、甲状腺機能不全、網膜疾患、脱毛、皮膚の乾燥、発疹、かゆみ及び骨髄抑制などの副作用をはじめとし、かなりの毒性を有する。このため、IFNで処置されるべき細胞集団のみにIFN活性を向けることが、非常に有意義である。XCR1発現樹状細胞は、抗原のクロスプレゼンテーションに特化されるので、抗腫瘍療法において適用する場合には、XCR1発現樹状細胞の集団を標的化することが、非常に望ましい(Bachem et al. 2012)。XCR1発現樹状細胞集団が、免疫応答を開始して最終的に腫瘍破壊及び免疫化を可能にするために腫瘍の微小環境においてI型IFNと反応しなければならない重要な細胞集団であることが、多くの実験データから示唆される(Gajewski et al. 2012)。
ヒトIFNα2−Q124R変異体は、ネズミIFNAR1鎖に対して高親和性を、そしてネズミIFNAR2鎖に対して低親和性を有する(Weber et al., 1987)。それは、ネズミ細胞に対して非常に低い活性を示し、つまりIFN活性を選択されたマウス細胞に向けるのに適した遺伝子改変I型IFNサブタイプの原型である(PCT/EP2013/050787)。
CCL120/IL1β
肝臓及び活性化調節ケモカイン(LARC)、マクロファージ炎症性タンパク質−3α(MIP−3α)またはエクソダス−1としても知られるCCケモカインCCL20は、主に肝臓及びリンパ球様組織において発現される96アミノ酸のタンパク質である(Hieshima et al., 1997)。分泌によりCCL20は、Gタンパク質共役受容体(GPCR)1ファミリーに属するCCケモカイン受容体6(CCR6)への結合により活性を発揮する(Baba et al., 1997)。CCR6発現は、異なる白血球サブセット上で報告されているが、Th17細胞集団について最もよく文書化されている(Singh et al., 2008)。正常なTh17機能は、結核菌(Khader et al., 2007)、クレブシエラ・ニューモニエ(Ye et al., 2001)及び百日咳菌(Higgins et al., 2006)をはじめとする様々な病原に対する防御的免疫性に絶対必要である。
異なるT細胞サブセット、特にTh17細胞の増殖及び分化に及ぼすIL−1βの増強効果(Sutton et al., 2006; Acosta−Rodriguez et al., 2007; Dunne et al., 2010; Shaw et al., 2012)が、確証されている。T細胞サブセットのうち、Th17細胞は、最高レベルのIL−1Rを発現し、IL−1は、Th17のプライミングにおいて重要な役割を果たす。それゆえ、制御されたアゴニスティックなIL−1活性は、免疫刺激作用が望ましいとされる異なる生理学的/病理学的プロセスにおいて用途を有し得る。しかし、免疫刺激療法にIL−1を使用することに関する主な懸念の1つは、全身投与された場合の重度の毒性である。したがって、IL−1作用が選択された細胞集団に限定されれば、その毒性の問題は解決される可能性があり、例えば弱いワクチンへの応答を増強するT細胞アジュバントとしての使用に関して、治療の展望が広がる(Ben−Sasson et al., 2011)。IL−1変異体をTh17細胞集団に特異的に標的化させるために、CCL20標的化部分に融合された変異型IL−1からなるIL−1の変異形が用いられる。活性化がCCR6発現細胞(即ち、Th17細胞)のみに限定されるため、いかなる主要な全身毒性も予期されない。
TNFα/レプチン変異体
TNFαは、細胞毒性、免疫細胞の調節及び炎症反応の仲介といった広範囲の生物活性を有するサイトカインである。それは、223のアミノ酸からなる自己組織化する非共有結合性ホモトリマーのII型膜貫通タンパク質である。TNFαは、膜結合性で、ならびにTNFα変換酵素(TACE。ADAM17とも称される)による76のアミノ末端アミノ酸(プレシークエンス)のタンパク質分解性切断後に細胞膜から放出される可溶性のタンパク質として活性である。それは、2種の別個の受容体、すなわちTNF−R1(p55)及びTNF−R2(p75)を通してシグナル伝達するが、それらは両者ともリガンド結合細胞外ドメイン内にシステインリッチモチーフを有する膜貫通糖タンパク質である。その細胞外の相同性にもかかわらず、それらは、別個の細胞内ドメインを有し、それゆえ異なるTNF活性をシグナル伝達する(Hehlgans & Pfeffer, 2005)。本発明者らは、以前にBoschert et al., 2010により記載された通り、GGGGSリンカーを介して連結された3つのTNFモノマーからなる一本鎖バリアント(scTNF)を作製した。
レプチンは、免疫性、生殖、直線増殖、グルコースホメオスタシス、骨代謝及び脂肪酸化をはじめとする複数の生物過程に関与する16kDaの脂肪細胞サイトカインであるが、満腹シグナルとしての劇的作用が最もよく知られている(Halaas et al., 1995)。レプチンは、その免疫細胞への作用のため、複数の自己免疫疾患にも関連づけられる(Iikuni et al., 2008)。レプチン活性の選択的標的化は、代謝関連障害と、免疫または炎症関連障害の両方に有利になり得る。
本発明の第一の態様は、少なくとも2種のサイトカインを含み、そのうち少なくとも1種のサイトカインが、受容体に対して、または異なる受容体への結合が可能である場合には受容体の少なくとも1つに対して、高度に低下された結合活性を示す修飾サイトカインである、融合タンパク質である。本明細書で用いられる、低下された結合親和性は、親和性が野生型サイトカインの50%未満、好ましくは40%未満、より好ましくは30%未満、より好ましくは25%未満、より好ましくは20%未満、より好ましくは15%未満、より好ましくは10%未満、より好ましくは5%未満、最も好ましくは1%未満であることを意味する。本明細書で用いられる「野生型サイトカイン」は、宿主生物体において自然に生成するサイトカインを意味する。結合親和性の低下をもたらすサイトカインの修飾は、正常な野生型サイトカインの活性を低下させる修飾であってもよく、またはそれは、相同性の非内在性サイトカイン(非限定的に、ヒトサイトカイン受容体に結合するマウスサイトカインなど)の親和性が上昇する修飾であってもよい。修飾は、非限定的に、ペグ化及びグリコシル化などの化学的及び/または酵素的修飾、他のタンパク質への融合、ならびに突然変異をはじめとする当業者に知られる、活性を低下または上昇させる任意の修飾であってもよい。好ましくは受容体に対して低下された結合親和性を有するサイトカインは、変異型サイトカインである。突然変異は、欠失、挿入、切断または点突然変異をはじめとする、当業者に知られる任意の突然変異であってもよい。好ましくは、前記突然変異は、点突然変異、または点突然変異の組み合わせである。親和性は、当業者に知られる任意の方法で測定することができる。非限定的例として、受容体に対するリガンドの親和性は、結合データのスキャッチャードプロット分析とコンピュータフィッティング(例えば、Scatchard, 1949)、またはBrecht et al. (1993)により記載されたフロースルー条件下での反射干渉分光法により測定することができる。
あるいは低下された結合活性は、野生型リガンドと比較された、変異型リガンドの生物活性の低下として測定することができる。好ましい実施形態において、前記生物活性は、レポーターアッセイを利用してインビトロで測定される。そのようなレポーターアッセイは、用いられるサイトカイン受容体系に依存し、当業者に知られている。非限定的例として、IFN−γレポーターアッセイが、スキャッチャード分析と共に、Bono et al (1989)により記載されている。好ましくは変異体の生物活性は、野生型サイトカインの50%未満、好ましくは40%未満、より好ましくは30%未満、より好ましくは25%未満、より好ましくは20%未満、より好ましくは15%未満、より好ましくは10%未満、より好ましくは5%未満、最も好ましくは1%未満である
修飾サイトカインは、修飾された、または修飾されていない別のサイトカインに融合されている。好ましくは両方のサイトカインは、GGSリピートを1つまたは複数含むリンカー配列、好ましくはGGSリンカーを用いて融合される。修飾サイトカインは、分子のアミノ末端部分、またはカルボキシ末端部分に配置されてもよく、融合タンパク質は、非限定的にタグ配列、シグナル配列、別のサイトカインまたは抗体などの他のドメインをさらに含んでいてもよい。
本明細書で用いられるサイトカインは、非限定的にαヘリカルバンドルサイトカインファミリー、三量体腫瘍壊死因子(TNF)ファミリー(Idriss and Naismith, 2000)、システインノット成長因子(Sun and Davies, 1995)、インターロイキン−1ファミリーを含むβ−トレフォイルフォールドグループ(Murzin et al., 1992)、インターロイキン17(IL−17)ファミリー(Gaffen, 2011)、及びケモカイン(Nomiyama et al., 2013)のサイトカインをはじめとし、当業者に知られる任意のサイトカインであってもよい。三量体TNFファミリーの一種の場合、好ましくは一本鎖型が用いられる。そのような一本鎖サイトカインは、当業者に知られており、Krippner−Heidenrich et al. (2008)などに記載されている。
1つの好ましい実施形態において、前記融合タンパク質は、XCL1とIFNα2変異体、好ましくはQ124Rとの融合である。別の好ましい実施形態において、前記融合は、CCL20とIL1β変異体との融合である。好ましくは、前記IL1β変異体は、Q148G変異体である。さらに別の好ましい実施形態において、前記融合は、TNFαとレプチン変異体との融合である。好ましくは前記レプチン変異体は、L86S及びL86Nからなる群から選択される。
本発明の別の態様は、薬剤として使用するための本発明による融合タンパク質である。1つの好ましい実施形態において、それは、癌の処置において使用するための本発明による融合タンパク質である。別の好ましい実施形態において、それは、免疫応答の調整において使用するための本発明による融合タンパク質である。
XCL1/IFNα2−Q124R融合タンパク質における構造要素の略図。 XCR1発現細胞上のXCL1/IFNα2−Q124R融合タンパク質の選択的活性。STAT1 Y701リン酸化が、CD11c及びCD8αの発現を特徴とする異なるマウス脾臓細胞サブセットにおいて、IFNα/βまたはXCL1/IFNα2−Q124R融合タンパク質に応答して測定される。第一の縦列:CD11cCD8αサブセット、第二の縦列:CD11cCD8αサブセット、第三の縦列:CD11cmediumCD8αサブセット、第四の縦列:CD11chighCD8αサブセット、第五の縦列:CD11chighCD8αサブセット。 IL−1β変異体/CCL20融合タンパク質における構造要素の略図。 CCR6発現細胞上のIL−1β変異体/CCL20融合タンパク質の選択的活性。(A)CCL20に融合された野生型及び5種の異なるIL−1β変異体によるNFκB活性の誘導。(B)擬トランスフェクト細胞またはCCR6でトランスフェクトされた細胞における野生型及びIL−1β Q148G変異体/CCL20融合タンパク質によるNFκB活性誘導の濃度依存性。(C)ビヒクルによる導入と比較された、擬トランスフェクト細胞またはCCR6でトランスフェクトされた細胞における野生型及びIL−1β Q148G変異体/CCL20融合タンパク質(12.5ng/ml)によるNFκB活性誘導。 scTNFα/レプチン変異体融合タンパク質における構造要素の略図。 レプチン受容体発現細胞上のscTNFα/レプチン変異体融合タンパク質の選択的活性。示された濃度のscTNF標的化WTまたは変異型レプチンにより誘導されたレプチン依存的成長が、Ba/F3−mLR細胞(パネルA)またはBa/F3−mLR−TNFR1ΔCyt細胞(パネルB)においてXTTアッセイにより測定される。 XCR1を発現するマウス脾臓細胞上のIFN活性のインビボ標的化。C57BI/6マウスに、示された量のXCL1/IFNα2−Q124Rまたは1,000,000単位の天然ネズミIFNα/βまたはPBSを静脈注射した。45分後、脾臓細胞を、FACSにより以下の細胞集団においてCD11c及びCD8α発現について(最初のパネル)、そしてP−STAT1について(更なるパネル)解析した:CD11c−CD8α−(ライン1)、CD11c−CD8α+(ライン2)、CD11c+CD8α+(ライン3)、CD11c+CD8α−(ライン4)。
実施例の材料及び方法
フソカインのクローニング及び生成
XCL1/IFNα2−Q124R融合タンパク質のクローニング
XCL1オープンリーティングフレームを、PCRにより、エクスパンド・ハイ・フィデリティー・PCRシステム(Expand High Fidelity PCR system)(ロッシュ・ダイアグノスティックス)及び以下のプライマーを用いて、XCL1コード化プラスミドMR200473(Origen Inc.)から合成した:
順方向: 5’GGGGGGGAATTCATGAGACTTCTCCTCCTGAC3’
逆方向:5’GGGGGGTCCGGAGGCCCAGTCAGGGTTATCGCTG3’
PCR産物をEcoRI及びBspEIにより消化して、pMET7 SIgK−HA−1R59B−His−PAS−ybbr−IFNA2−Q124Rベクター内のナノボディーをコードするEcoRI−BspEIフラグメントに置換した(PCT/EP2013/050787)。
XCL1/IFNα2−Q124R融合タンパク質の生成
Hek293T細胞を、標準的なリポフェクタミン法(インビトロジェン)を利用して、タンパク質融合構築物でトランスフェクトした。トランスフェクションの48時間後、培地を採取して、−20℃で貯蔵した。精製ナノボディーGFP−IFNα2−Q124R調製物(PCT/EP2013/050787に記載)を標準として用いて、IFN活性を、記載された通り(Uze et al. J. Mol. Biol. 1994)ヒトHL116及びネズミLL171細胞株でアッセイした。
IL−1β/CCL20融合タンパク質のクローニング
成熟したヒトIL−1β/CCL20融合タンパク質をコードするコドン最適化配列を、遺伝子合成(インビトロジェン・ジーン・アート(Invitrogen Gene Art))により作製した。手短に言えば、SigKリーダーペプチドを先頭としN末端HAを備えた成熟ヒトIL−1βタンパク質配列を、C末端で13×GGSリンカー配列に、そしてその後、C末端HISタグを有する成熟ヒトCCL20の配列に融合した(図3)。
IL−1Rに対して低い結合親和性を有すると予測されるIL−1β変異体を、文献と、受容体と複合体化されたヒトIL−1βの公表されている結晶構造の解析に基づいて選択した。hIL−1β部分の突然変異を、表に示された通り突然変異誘発プライマーを用いた部位特異的突然変異誘発(クイックチェンジ(QuickChange)、ストラタジーン)により作製した:
Figure 0006853317
IL−1β変異体:CCL20融合タンパク質の生成
IL−1β−CCL20融合タンパク質を、HEK293T細胞内で産生した。小規模生成のために、HEK293T細胞を、10%FCSを補充されたDMEM中の400,000細胞/ウェルとして6ウェルプレートに播種した。24時間後に、培地を低濃度血清の培地(DMEM/5%FCS)と交換し、直鎖PEIを用いて細胞をトランスフェクトした。手短に言えば、DMEM 160μl中で発現ベクター1μgをPEI 5μgと混和し、室温で10分間インキュベートし、ウェルに滴下することにより、PEIトランスフェクションミックスを調製した。24時間後に、トランスフェクトされた細胞をDMEMで洗浄して、タンパク質生成のためにオプティメム/ウェル 1.5mlで層を形成させた。馴化培地を48時間後に回収し、0.45μフィルターでろ過して、−20℃で貯蔵した。馴化培地中のIL−1β量を、製造業者の使用説明書(R&Dシステムズ)に従ってELISAにより測定した。
scTNF/レプチン融合タンパク質のクローニング
野生型(WT)、L86S及びL86Nレプチンのコード配列を、PCRにより、以下のプライマーを用いて、それぞれWTレプチン、レプチンL86SまたはレプチンL86Nを発現するpMet7プラスミドから合成した:
順方向 5’−GCAGATCTGTCGACATCCAGAAAGTCCAGGATGACACC−3’,
逆方向 5’−CGATGCGGCCGCACATTCAGGGCTAACATCCAACTGT−3’。
これにより、レプチンコード配列の、それぞれアミノ末端及びカルボキシ末端にBgIII及びNotI部位を導入する。PCR産物をBgIII及びNotIで消化して、BgIII及びNotIにより開かれたpMET7−SIgK−HA−scTNF WT−6×GGS−FLAG(野生scTNFは、遺伝子合成により作製された。ジーンアート)にクローニングして、6×GGSとFLAGの間に存在させた。これにより、pMET7−SIgK−HA−scTNF WT−6×GGS−mレプチン−FLAG、pMET7−SIgK−HA−scTNF WT−6×GGS−mレプチンL86S−FLAG及びpMET7−SIgK−HA−scTNF WT−6×GGS−mレプチンL86N−FLAGを作製した。
scTNF/レプチン融合タンパク質の生成
標準的なリン酸カルシウム沈殿法を利用して、HekT細胞を異なる融合タンパク質構築物でトランスフェクトした。トランスフェクションの48時間後、培地を採取して、−20℃で貯蔵した。濃度を、市販のhTNFα ELISA(DY210、R&Dシステムズ)で測定した。
細胞株
Hek293T、HL116及びLL171細胞株を、10%FCSを補充したDMEMで生育させた。Ba/F3−mLR及びBa/F3−mLR−TNFR1ΔCyt細胞を、10%熱活性化FCS及び100ng/mlレプチンを補充されたRPMIに保持した。
アッセイ
ホスホSTAT1アッセイ
単一細胞の懸濁液を、C57BI/6マウスから単離された脾臓から調製した。赤血球を、赤血球細胞溶解緩衝液(ロンザ)を用いて除去した。脾臓細胞を、37℃のRPMI5%ウシ胎仔血清中、マウスIFNα/βまたはXCL1−IFNα2−Q124R融合タンパク質で30分間処理し、その後、BDバイオサイエンシズ の使用説明書に従って、アレクサフロール488(Alexa Fluor 488)標識抗マウスCD11c(eバイオサイエンス #53−0114−80)とAPC標識抗マウスCD8α(BDバイオサイエンス #553035)、または抗マウスCD11cとアレクサ488標識抗マウスCD8αと共にBDホスフローPE(BD phosflow PE)マウス抗STAT1(pY701)で標識した。BDファクスカントを用いてFACSデータを得て、いずれかのディーバ(Diva)(BDバイオサイエンシズ)ソフトウエアを用いて解析した。
NF−κBレポータージーンアッセイ
IL−1R活性化を評価するために、本発明者らは、IL−1Rを安定発現するHEK−ブルー(HEK−Blue)(商標)IL−1β細胞(インビボゲン)を用い、それらをNF−κBルシフェラーゼレポータージーンで一過性にトランスフェクトした。手短に言えば、HEK−ブルー(商標)IL−1β細胞を、96ウェルプレート中の培地(DMEM/10%FCS)に播種し(10000細胞/ウェル)、翌日、リン酸カルシウム沈殿法を利用し、示された量の発現プラスミド及び5ng/ウェル 3κB−Lucレポータージーンプラスミドでトランスフェクトした(Vanden Berghe et al., 1998)。トランスフェクションの24時間後、培地を飢餓培地(DMEM)に交換し、トランスフェクションの48時間後、細胞にIL1−CCL20融合タンパク質を6時間導入した。導入後に、細胞を溶解して、溶解物中のルシフェラーゼ活性を、ベルトールド・セントロLB960(Berthold centro LB960)ルミノメータによるプロメガ・ホタルルシフェラーゼアッセイシステムを用いて測定した。
細胞増殖アッセイ
Ba/F3−mLR細胞株を、pMet7−mLRベクターでのBa/F3細胞の電気穿孔により作製した。安定発現する細胞を、IL−3の代わりにレプチンで生育することにより選択した。実際にBa/F3細胞の生育は、IL−3に依存するが、それらの細胞がmLRを発現する場合には、それらはレプチンでも増殖する。Ba/F3−mLR−TNFR1ΔCyt細胞株を得るために、Ba/F3−mLR細胞をpMet7−HA−hTNFR1ΔCyt及びpIRESプロ2(pIRESpuro2)(クロンテック)で共トランスフェクトし、その後、hTNFR1ΔCyt発現細胞のプロマイシン選択及びFACS選別を行った。
細胞増殖を評価するために、Ba/F3−mLR及びBa/F3−mLR−TNFR1ΔCyt細胞を洗浄し、96ウェルプレート中のRPMI/10%iFCS中に播種して(10.000細胞/ウェル)、示された量のレプチンまたは融合タンパク質で刺激した。4日後、XTT(ロッシュのXTT細胞増殖キットII、11 465 015 001)50ulを添加して、4時間インキュベートした後、450nmで吸光度を測定した。
実施例1:XCL1/IFNα2−Q124R融合タンパク質のIFN活性はXCR1を発現する細胞で回復される
マウス脾臓細胞を、1nM XCL1−IFNα2−Q124Rまたは10,000単位/mlマウスIFNα/βで30分間処理した。その後、細胞を固定して透過処理し、抗ホスホSTAT1(PE)、抗CD11c(アレクサフロール488)及び抗CD8α(APC)で染色して、FACSにより解析した。図2は、マウスIFNα/βが解析された全ての脾臓細胞サブセットにおいてSTAT1リン酸化を誘導したことを示している。反対にXCL1−IFNα2−Q124R融合タンパク質は、CD11cCD8αサブセットに属する細胞の多数、及びCD11cCD8αサブセットに属する細胞の少数だけにIFNの応答を誘導した。XCL1−IFNα2−Q124R融合タンパク質に応答する脾臓細胞サブセットの分布は、XCL1受容体であるXCR1の予測された分布と完全に一致する(Dorner et al. 2009)。
実施例2:IL1β活性はCCR6を発現する細胞で回復される
IL−1Rを安定発現するHEK−ブルー(商標)IL−1β細胞を、NF−κBレポータージーンプラスミド(5ng/ウェル)及び空ベクターまたはhCCR6発現プラスミド(10ng/ウェル)で一過性にトランスフェクトした。次に擬トランスフェクト及びCCR6トランスフェクトされた細胞を、野生型または変異型IL1β−CCL20融合タンパク質(25ng/ml)で6時間処理し、その後、細胞を溶解して、NF−κBレポータージーン活性を測定した。図4Aから明白な通り、CCR6を発現する細胞は、擬トランスフェクト細胞に比較して、全ての検討された変異型IL1β−CCL20融合タンパク質に対してNF−κBレポータージーン活性上昇として応答した。標的効果が最も明白であったIL−1β−Q148G変異体の効果をより詳細に評価するために、擬ランスフェクトされた、またはCCR6を発現するHEK−ブルー(商標)IL−1β細胞を、漸増量の野生IL−1βまたはIL−1βQ148G−CCL20融合タンパク質で6時間処理した。図4Bは、CCR6の過剰発現が野生IL−1β−CCL20融合物の活性を上昇させたが、IL−1βQ148G−CCL20融合物に関してはより強い増強効果を有したことを実証している。標的効果は、IL1−β−CCL20が12.5ng/mlで細胞に適用された場合に最も顕著であった(図4C)。
実施例3:レプチン活性はTNFRを発現する細胞で回復される
示された量のレプチンまたはレプチン−scTNF融合タンパク質での刺激の4日後に、Ba/F3−mLR及びBa/F3−mLR−TNFR1ΔCyt細胞の増殖を評価した。図6Aに示される通り、細胞株は両者とも、熱非活性化血清のみを補充された生育培地では増殖しない。その上、レプチンによるBa/F3増殖を誘導する能力は、レプチンがscTNFに結合された場合に低下する。野生レプチン内のL86をセリン(L86S)またはアスパラギン(L86N)のいずれかの中へ突然変異させると、マウスレプチン受容体への親和性が、それぞれ中等度または強度に低下される。この親和性低下は、それぞれレプチンL86S対L86Nで、Ba/F3−mLR細胞増殖誘導の3倍対10倍弱い誘導になる。細胞内ドメイン(hTNFR1ΔCyt)を欠くヒトTNF−R1によるBa/F3−mLR細胞のさらなるトランスフェクションは、膜結合細胞外マーカとして機能し得る非機能的受容体を誘導する。明らかに、scTNFに結合されたL86S及びL86Nレプチン変異体での刺激による増殖応答が、hTNFR1ΔCytを発現するBa/F3−mLR細胞において完全に回復される(図6B)。
実施例4:XCR1発現細胞集団のインビボ標的化
Bachemら(Frontiers in Immunology 3, 1−12. 2012)によれば、XCR1発現細胞は、CD11c+CD8α+脾臓細胞集団の多数及びCD11c+CD8α−脾臓細胞集団の少数部分を示す。C57BI/6マウスに、示された量のXCL1−IFNα2−Q124Rまたは1,000,000単位の天然ネズミIFNα/βまたはPBSを静脈注射した。45分後に、脾臓細胞をFACSにより、以下の細胞集団中のP−STAT1について解析した:CD11c−CD8α−、CD11c−CD8α+、CD11c+CD8α+、CD11c+CD8α−。結果を図7に示す。これらの結果から、融合構築物が細胞集団の微量分画(細胞全体の約0.1%)を標的とし、それらにおいて応答を誘導し得るが、マーカを発現しないIFN感受性細胞が影響を受けないことが明らかである。事実、野生型INFもまた、CD11c+CD8α−細胞に影響を及ぼしているが、それらの細胞は、融合構築物による影響を受けておらず、この融合体の特異的作用が明瞭に立証される。
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Claims (6)

  1. 少なくとも2種のサイトカインを含む融合タンパク質を含む組成物であって、前記サイトカインが、CCL20及びIL−1βであり、前記IL−1βが、野生型IL−1βと比較してその受容体に対する結合活性を低下させる変異を含み、かつ前記CCL20が、細胞特異的な標的化を提供し、かつ標的細胞上の変異したIL−1βの活性を回復する野生型サイトカインである、組成物。
  2. GGSリンカーをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記IL−1βの変異が、R120G、Q131G、H146A、Q148G、およびK209Aから選択される、請求項1に記載の組成物。
  4. 少なくとも2種のサイトカインを含む融合タンパク質を含む細胞における免疫応答を刺激するための組成物であって、前記サイトカインは、CCL20及びIL−1βであり、前記IL−1βが、野生型IL−1βと比較してその受容体に対する結合活性を低下させる変異を含み、かつ前記CCL20が、細胞特異的な標的化を提供し、かつ標的細胞上の変異したIL−1βの活性を回復する野生型サイトカインである、組成物。
  5. GGSリンカーをさらに含む、請求項に記載の組成物。
  6. 前記IL−1βの変異が、R120G、Q131G、H146A、Q148G、およびK209Aから選択される、請求項に記載の組成物。
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