JP7049406B2 - 赤血球の産生及び使用 - Google Patents
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本願は、2013年3月11日出願の米国特許仮出願第61/776,732号及び2013年3月12日出願の米国実用特許出願第13/797,648号の利益と優先権を主張するものであり、これらの全体が参照として本明細書に組み込まれる。
ASCIIテキストファイルによる以下の提出内容、すなわち、コンピュータ読み取り可能な形式(CRF)の配列表(ファイル名:106417-0181_Seq_List.txt、記録日:2013年3月10日、サイズ:9KB)は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。
本開示は、インビトロにおいて造血幹細胞から成熟赤血球を産生させる新規方法、並びにインビボにおけるその治療的かつ診断的使用に関する。
赤血球(RBC)の輸血は、多くの臨床的及び外科的適用に日常的に使用されている。平均して、毎日39,000単位の血液が必要とされ、2004年のデータから、年間29百万単位の血液が輸血されていることがわかる(American Association of Blood Banksウェブサイト(非特許文献1))。この処置単独で、過去60年にわたって多くの命を救っている。かかる輸血に対する需要は、治療法の進歩及び高齢化人口の増加に伴って増え続けている。
したがって、完全に成熟したヒト赤血球のインビトロ生成に対する、改良された方法が必要である。本開示は、細胞の生存又は増殖の一方または両方を誘導する、外因性タンパク質などの1つ又は2つ以上の組み換えタンパク質と、EPOと、任意でIL-3との存在下で造血幹細胞(HSC)を培養することによって、赤血球(RBC)集団を産生する新たな方法を提供する。有利には、これらの方法は、約10日間で、グリコホリンA(Glycophrin A)(GPA)の発現、成人型ヘモグロビンレベルの上昇、CD71(トランスフェリン受容体)レベルの減少、及び胎児型ヘモグロビンレベルの減少を非限定的に含む、成人型赤血球の表現型を呈する成熟無核赤血球を産生する。更に、インビトロで無期限に継代し、凍結保存し、その後戻すことができる条件的不死化ヒト長期HSCからのRBCの産生は、確定され、特徴がはっきりした供給源からの、完全に分化した赤血球の継続的生産を可能にする。更に、本開示の新規方法によって産生されたRBCは、必要とする対象の治療に使用できる、1つ又は2つ以上の関心対象の組み換えタンパク質を含有及び/又は発現することもできる。
[本発明1001]
造血幹細胞から成熟赤血球の集団を産生する方法であって、以下の段階を含む、方法:
前記造血幹細胞の成熟赤血球への分化を誘発し、それによって成熟赤血球の集団を産生する条件において、
EPOと、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ若しくは2つ以上の第1組み換えタンパク質又はこれらの生物学的に活性な断片との存在下で、造血幹細胞を培養する段階。
[本発明1002]
前記1つ若しくは2つ以上の第1組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片が、外因的に供給される、内因性発現の誘導によって産生される、又は、遺伝子導入で発現される、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記1つ若しくは2つ以上の第1組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片が、MYCポリペプチド、ICN-1ポリペプチド、これらのホモログ、及びこれらの生物学的に活性な断片からなる群から選択される1つ又は2つ以上のポリペプチドである、本発明1001又は1002のいずれかの方法。
[本発明1004]
前記1つ若しくは2つ以上の第1組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片のうち1つ又は2つ以上が、タンパク質形質導入ドメインを含む、本発明1001~1003のいずれかの方法。
[本発明1005]
前記タンパク質形質導入ドメインが、TAT、VPR、及びEPTDからなる群から選択される1つ又は2つ以上のタンパク質形質導入ドメインである、本発明1004の方法。
[本発明1006]
前記1つ若しくは2つ以上の第1組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片が、TAT-MYCである、本発明1001~1005のいずれかの方法。
[本発明1007]
前記1つ若しくは2つ以上の第1組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片が、約24時間毎、約48時間毎、又は約72時間毎にボーラスで提供される、本発明1001~1006のいずれかの方法。
[本発明1008]
前記造血幹細胞を培養する段階が、前記造血幹細胞をIL-3の存在下で培養することを含む、本発明1001~1007のいずれかの方法。
[本発明1009]
前記造血幹細胞を培養する段階が、前記造血幹細胞をフィーダー細胞及び血清の非存在下で培養することを含む、本発明1001~1008のいずれかの方法。
[本発明1010]
前記成熟赤血球の集団を、アポトーシスを阻害する1つ若しくは2つ以上の第2組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片の存在下で培養することを更に含む、本発明1001~1009のいずれかの方法。
[本発明1011]
前記1つ若しくは2つ以上の第2組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片が、1つ又は2つ以上のBcl-2ホモロジードメインを含む、本発明1010の方法。
[本発明1012]
前記1つ又は2つ以上のBcl-2ホモロジードメインが、BH1、BH2、BH3、及びBH4からなる群から選択される1つ又は2つ以上のBcl-2ホモロジードメインである、本発明1011の方法。
[本発明1013]
前記1つ又は2つ以上の第2組み換えタンパク質が、Bcl-2、Bcl-w、Bcl-X、Bcl-XL、又はMcl-1のうち1つ又は2つ以上である、本発明1011又は1012のいずれかの方法。
[本発明1014]
前記1つ若しくは2つ以上の第2組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片が、Bcl-2である、本発明1011~1013のいずれかの方法。
[本発明1015]
前記1つ若しくは2つ以上の第2組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片のうち1つ又は2つ以上が、タンパク質形質導入ドメインを含む、本発明1011~1014のいずれかの方法。
[本発明1016]
前記タンパク質形質導入ドメインが、TAT、VPR、及びEPTDからなる群から選択される1つ又は2つ以上のタンパク質形質導入ドメインである、本発明1015の方法。
[本発明1017]
前記1つ若しくは2つ以上の第2組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片が、TAT-Bcl-2である、本発明1011~1016のいずれかの方法。
[本発明1018]
前記造血幹細胞が、1つ若しくは2つ以上の関心対象の組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片を更に含む、本発明1001~1017のいずれかの方法。
[本発明1019]
前記成熟赤血球の集団が約7~14日間で産生される、本発明1001~1018のいずれかの方法。
[本発明1020]
前記成熟赤血球の集団が、約40%~約100%の細胞が無核化されている成熟赤血球の集団;約40%~約100%の細胞がGPAを発現している成熟赤血球の集団;約40%~約100%の細胞が成人型ヘモグロビンを発現している成熟赤血球の集団;約40%~約100%の細胞がCD71の発現レベルの低下を呈している成熟赤血球の集団;約40%~約100%の細胞が胎児型ヘモグロビンの発現レベルの低下を呈している成熟赤血球の集団からなる群から選択される1つ又は2つ以上の特徴を呈する、本発明1001~1019のいずれかの方法。
[本発明1021]
前記造血幹細胞がヒト造血幹細胞である、本発明1001~1020のいずれかの方法。
[本発明1022]
前記成熟赤血球の集団がヒト細胞の集団である、本発明1001~1021のいずれかの方法。
[本発明1023]
前記成熟赤血球の集団が非ヒト動物細胞の集団である、本発明1001~1020のいずれかの方法。
[本発明1024]
インビトロで分化した成熟赤血球の集団であって、GPAを発現している、成人型ヘモグロビンを発現している、CD71の発現レベルの低下を呈している、及び胎児型ヘモグロビンの発現レベルの低下を呈している、無核赤血球を含み、
前記集団中の約40%~約100%の赤血球が無核化されており、
前記集団中の約40%~約100%の赤血球がGPAを発現しており、
前記集団中の約40%~約100%の赤血球が成人型ヘモグロビンを発現しており、
前記集団中の約40%~約100%の赤血球がCD71の発現レベルの低下を呈しており、
前記集団中の約40%~約100%の赤血球が胎児型ヘモグロビンの発現レベルの低下を呈している、集団。
[本発明1025]
前記赤血球が、1つ又は2つ以上の関心対象の組み換えタンパク質を含む、本発明1024の集団。
[本発明1026]
前記赤血球がヒト赤血球である、本発明1024又は1025のいずれかの集団。
[本発明1027]
前記赤血球が非ヒト動物赤血球である、本発明1024又は1025のいずれかの集団。
[本発明1028]
本発明1024~1027のいずれかのインビトロで分化した成熟赤血球の集団と、1つ又は2つ以上の薬学的に許容可能な賦形剤とを含む、医薬組成物。
[本発明1029]
本発明1024~1027のいずれかのインビトロで分化した成熟赤血球の集団を必要とする対象に、それらを提供する段階を含む、無核赤血球の欠乏を特徴とする疾病又は疾患の、治療、予防、又は診断の方法。
[本発明1030]
前記対象がヒトである、本発明1029の方法。
[本発明1031]
前記対象が非ヒト動物である、本発明1029の方法。
[本発明1032]
アポトーシスを阻害する1つ若しくは2つ以上の外因性ポリペプチド、これらのホモログ、又はこれらの生物学的に活性な断片を含む培地中で前記赤血球の集団を維持する段階を含む、インビトロでの成熟赤血球の集団の半減期を延長する方法。
[本発明1033]
前記1つ若しくは2つ以上の外因性ポリペプチド、これらのホモログ、又はこれらの生物学的に活性な断片が、1つ又は2つ以上のBcl2ホモロジードメインを含む、本発明1032の方法。
[本発明1034]
前記1つ又は2つ以上のBcl-2ホモロジードメインが、BH1、BH2、BH3、及びBH4からなる群から選択される1つ又は2つ以上のBcl-2ホモロジードメインである、本発明1033の方法。
[本発明1035]
前記1つ若しくは2つ以上の外因性ポリペプチド、これらのホモログ、又はこれらの生物学的に活性な断片が、Bcl-2、Bcl-w、Bcl-X、Bcl-XL、又はMcl-1のうち1つ又は2つ以上である、本発明1032~1034のいずれかの方法。
[本発明1036]
前記1つ若しくは2つ以上の外因性ポリペプチド、これらのホモログ、又はこれらの生物学的に活性な断片が、Bcl-2である、本発明1032~1034のいずれかの方法。
[本発明1037]
前記1つ若しくは2つ以上の外因性ポリペプチド、これらのホモログ、又はこれらの生物学的に活性な断片のうち1つ又は2つ以上が、タンパク質形質導入ドメインを含む、本発明1032~1036のいずれかの方法。
[本発明1038]
前記タンパク質形質導入ドメインが、TAT、VPR、及びEPTDからなる群から選択される1つ又は2つ以上のタンパク質形質導入ドメインである、本発明1037の方法。
[本発明1039]
前記1つ若しくは2つ以上の外因性ポリペプチド、これらのホモログ、又はこれらの生物学的に活性な断片が、TAT-Bcl-2である、本発明1032~1038のいずれかの方法。
本開示は、特に、造血幹細胞(HSC)を、エリスロポエチン(EPO)と、任意でIL-3と、細胞の生存又は増殖の一方または両方を促進する1つ若しくは2つ以上の組み換えタンパク質又はこれらの生物学的に活性な断片とを共に培養することによる、HSCからの赤血球のインビトロ産生に関する。本明細書に記載する分化プロセスは、フィーダー細胞(例えば、線維芽細胞)及び/又は血清を必要とせず、約7~14日間で成熟無核赤血球の産生をもたらす。
本開示の特定の態様は、細胞の生存及び/若しくは増殖を促進し、並びに/又はアポトーシスを阻害する、1つ若しくは2つ以上の組み換えタンパク質(例えば、外因性タンパク質)、又はこれらの生物学的に活性な断片を含有する培地の存在下で、造血幹細胞(HSC)及び/又は赤血球を培養することによる、HSCから赤血球の集団をインビトロで産生すること、赤血球の集団を維持することに関する。本開示の更なる態様は、1つ又は2つ以上の関心対象のタンパク質を含有する、含む、及び/又は発現する本開示のHSC及び/又は赤血球に関する。
本開示の特定の態様は、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ若しくは2つ以上の組み換えタンパク質、又はこれらの生物学的に活性な断片を含有する培地の存在下で、造血幹細胞(HSC)を培養することによる、HSCから赤血球の集団をインビトロで産生することに関する。
本開示のMYCポリペプチドとして、MYCタンパク質の活性を有する任意のポリペプチド、又はこれらの断片が挙げられるが、これらに限定されない。
本開示の任意の方法で使用するのに好適な全長MYCタンパク質の例として、c-Myc、N-Myc、L-Myc、v-MYC、及びS-Mycが挙げられるが、これらに限定されない。
別の実施形態では、本開示のMYCポリペプチドは、全長MYCタンパク質の少なくとも1つの活性を保持している、全長MYCタンパク質の生物学的に活性な断片である。MYCポリペプチドは、c-Myc、N-Myc、L-Myc、又はS-Mycの断片であってよい。
別の実施形態では、本開示のMYCポリペプチドは、全長MYCタンパク質の少なくとも1つの活性を保持している、MYCタンパク質のホモログ又はアナログ、又はこれらの断片である。
別の実施形態では、本開示の細胞の生存及び/又は増殖を促進する好適なタンパク質は、MYC経路においてMYCの下流にある細胞の生存及び/又は増殖を促進するタンパク質である。当該技術分野において既知の任意の下流タンパク質が、本開示の方法で使用するのに好適である。細胞の生存及び/又は増殖を促進し、MYCの下流にある好適なタンパク質の例として、AKT及びAKT関連タンパク質、例えば、PDK-1、mTORC2、PI3K-δが挙げられるが、これらに限定されない。細胞の生存及び/又は増殖を促進するMYCの下流タンパク質は更に、PTD-融合タンパク質であってよい。したがって、特定の実施形態では、細胞の生存及び/又は増殖を促進するMYCの下流タンパク質は、AKT-PTD融合タンパク質、PTD-PDK-1融合タンパク質、PTD-mTORC2融合タンパク質、又はPTD-PI3K-δ融合タンパク質である。
別の実施形態では、本開示のMYCタンパク質又はPTD-MYC融合タンパク質は、少なくとも1つのMYC活性を有する全長MYCポリペプチド、全長MYCタンパク質の少なくとも1つの活性を保持するMYCタンパク質の断片、全長MYCタンパク質の少なくとも1つの活性を保持するMYCタンパク質のホモログ、又は、全長MYCタンパク質の少なくとも1つの活性を保持するMYCタンパク質のアナログを含む。
本開示の特定の態様は、アポトーシスを阻害する1つ又は2つ以上の組み換えタンパク質(例えば、外因性タンパク質)を含む培地の存在下で赤血球又は赤血球の集団を培養することによる、本開示の赤血球又は赤血球の集団のインビトロでの維持に関する。本開示の他の態様は、アポトーシスを阻害する1つ又は2つ以上の外因性タンパク質を含む培地の存在下で本開示のHSCを更に培養することにも関する。本明細書で使用されるとき、「アポトーシスを阻害する」タンパク質又はポリペプチドは、その機能が、直接的又は間接的に、アポトーシス(すなわち、プログラム細胞死)に関連するプロセスを低下させる、阻害する、又は減らす、タンパク質又はポリペプチドを指す。
本開示のBcl-2ポリペプチドとして、Bcl-2タンパク質の活性を有する任意のポリペプチド、又はこれらの断片が挙げられるが、これらに限定されない。
本開示の任意の方法で使用するのに好適な全長Bcl-2タンパク質の例として、Bcl-2、Bcl-x、Bcl-XL、Mcl-1、CED-9、Bcl-2関連タンパク質A1、Bfl-1、及びBcl-wが挙げられるが、これらに限定されない。
別の実施形態では、本開示のBcl-2ポリペプチドは、全長Bcl-2タンパク質の少なくとも1つの活性を保持している、全長Bcl-2タンパク質の生物学的に活性な断片である。Bcl-2ポリペプチドは、Bcl-2、Bcl-x、Bcl-XL、Mcl-1、CED-9、Bcl-2関連タンパク質A1、Bfl-1、又はBcl-wの断片であってよい。
別の実施形態では、本開示のBcl-2ポリペプチドは、Bcl-2タンパク質又はこれらの断片のホモログ又はアナログである。例えば、本開示のBcl-2ポリペプチドは、Bcl-2タンパク質又はその断片に、少なくとも40%~100%同一である、例えば、少なくとも40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、90%、91%、92%、94%、95%、96%、97%、98%、又は、約40%~約100%の任意のその他パーセンテージで同一であるアミノ酸配列を含んでよい。特定の実施形態では、Bcl-2ポリペプチドは、Bcl-2、Bcl-x、Bcl-XL、Mcl-1、CED-9、Bcl-2関連タンパク質A1、Bfl-1、Bcl-w、又はその断片の、ホモログ又はアナログである。
いくつかの実施形態では、1つ又は2つ以上のBHドメインを含み、アポトーシスを促進するタンパク質を阻害することによって、アポトーシスが阻害される。アポトーシスを促進するBHドメイン含有タンパク質の例として、Bcl-Xs、BIM、PUMA、NOXA、NOXA-2、DIVA、BAK、BAX、BIK、BAD、BID、及びEGL-1が挙げられるが、これらに限定されない。したがって、特定の実施形態では、Bcl-Xs、BIM、PUMA、NOXA、NOXA-2、DIVA、BAK、BAX、BIK、BAD、BID、及び/又はEGL-1を阻害することによって、アポトーシスが阻害される。本明細書に開示される方法を非限定的に含む、タンパク質及び/又は遺伝子の発現、活性、及び/又は機能を阻害する任意の当該技術分野において既知の方法を用いてよい。非限定例として、遺伝的阻害物質、小分子阻害物質、RNA干渉、及び抗体が挙げられる。
別の実施形態では、本開示のBcl-2タンパク質又はPTD-Bcl-2融合タンパク質は、少なくとも1つのBcl-2活性を有する全長Bcl-2ポリペプチド、全長Bcl-2タンパク質の少なくとも1つの活性を保持するBcl-2タンパク質の断片、全長Bcl-2タンパク質の少なくとも1つの活性を保持するBcl-2タンパク質のホモログ、又は、全長Bcl-2タンパク質の少なくとも1つの活性を保持するBcl-2タンパク質のアナログを含む。
本開示の特定の態様は、HSCから赤血球の集団のインビトロ産生;赤血球若しくは赤血球の集団インビトロ維持、及び/又は、赤血球のそれを必要とする対象への投与に関し、このとき赤血球又は赤血球の集団は1つ又は2つ以上の関心対象のタンパク質を含む。本開示の態様は、1つ又は2つ以上の関心対象のタンパク質を含む赤血球の集団と、かかる赤血球の集団を含む医薬組成物と、も含む。いくつかの実施形態では、1つ又は2つ以上の関心対象のタンパク質は、タンパク質形質導入ドメイン(PTD)を更に含む。いくつかの実施形態では、関心対象のタンパク質は、PTDと関心対象のタンパク質との融合タンパク質である。
本開示のいくつかの態様では、関心対象のタンパク質は、本明細書に開示される方法を非限定的に含む、当該技術分野において既知の、HSCを遺伝子組み換えによって改変する任意の好適な方法を用いて、本開示のHSC内に組み込まれる(例えば、Riviere et al.,Blood.2012 Feb 2;119(5):1107~16)。例えば、本明細書に記載するものに類似の方法を利用して、1つ又は2つ以上の関心対象のタンパク質をHSC内に組み込み、遺伝子組み換え条件的不死化HSCを生成できる(例えば、以下の「HSC細胞株」及び実施例参照)。
限定することを意図しないが、関心対象のタンパク質の様々な例とその利用が提供される。いくつかの実施形態では、関心対象の赤血球結合タンパク質によって、EPO、TPO、及びGM-CSFを非限定的に含む造血性成長因子及び分化因子;又は、G-CSFなどのHSCの誘導に利用され得る因子の一過性送達を可能にする。いくつかの実施形態では、造血性区画中の標的を有する関心対象のタンパク質を、遺伝子組み換え法を用いて赤血球内に組み込むことができ、これにより、関心対象のタンパク質を赤血球の表面に維持することによって、関心対象のタンパク質の別の組織区画内への取り込みを制限し、系からのより迅速なクリアランスを可能にする。
本明細書で使用されるとき、用語「ペプチド形質導入ドメイン」、「タンパク質形質導入ドメイン」、及び「PTD」は、互換的に使用され、哺乳類細胞内及び/又は哺乳類細胞内の区画内へのタンパク質の透過を促進する、タンパク質のペプチド配列又はドメインを指す。1つの非限定例では、PTDは、結合したペプチド及び/又はタンパク質の細胞の核内への透過を促進する。
いくつかの実施形態では、本開示のPTD融合タンパク質は、ポリペプチド、例えば、細胞の生存及び/又は増殖を促進する本開示の組み換えタンパク質、アポトーシスを阻害する本開示の外因性タンパク質、又は本開示の関心対象のタンパク質に、PTDを結合する1つ又は2つ以上の分子を含む。更なる実施形態では、1つ又は2つ以上のリンカー分子はアミノ酸ペプチドである。
いくつかの実施形態では、本開示のPTD融合タンパク質は、当該技術分野において既知の任意の好適な方法(例えば、米国特許出願公開第2010/0055129号)によって構築されてよい。
本開示の他の態様は、任意に条件的に不死化され、及び/又は、1つ若しくは2つ以上の関心対象のタンパク質を含むように遺伝的に操作された、造血幹細胞(HSC)を、EPOと、任意でIL-3と、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ若しくは2つ以上の組み換えタンパク質又はこれらの生物学的に活性な断片とを共に培養することによる、赤血球の集団のインビトロ産生に関する。このプロセスは、フィーダー細胞及び血清の存在下、又は非存在下で行われてよい。特定の好ましい実施形態では、このプロセスは、フィーダー細胞及び/又は血清の非存在下で行われる。
別の実施形態では、本開示の任意の方法で使用するのに好適なHSCは、HSC細胞株由来であってもよい。好適なHSC細胞株として、当該技術分野において既知の任意の培養造血性幹細胞株が挙げられる。非限定例として、米国特許出願公開第2007/0116691号及び同第2010/0047217号に記載される条件的不死化長期幹細胞株が挙げられる。
いくつかの実施形態では、赤血球の産生に対する本開示の方法で使用されるHSCは、HSCを、細胞の生存及び/又は細胞増殖を促進する1つ又は2つ以上の組み換えタンパク質、及び所望により、1つ又は2つ以上のアポトーシスを阻害する外因性タンパク質を含有する組成物と接触させることにより、条件的に不死化された。いくつかの実施形態では、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ又は2つ以上の組み換えタンパク質は、任意にアポトーシスも阻害する。いくつかの実施形態では、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ又は2つ以上の組み換えタンパク質は、本開示のMYCポリペプチド、その生物学的に活性な断片、又はそのホモログである。いくつかの実施形態では、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ又は2つ以上の組み換えタンパク質は、タンパク質形質導入ドメイン(PTD)を更に含む。いくつかの実施形態では、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ又は2つ以上の組み換えタンパク質は、PTD-MYC融合タンパク質である。いくつかの実施形態では、1つ又は2つ以上のアポトーシスを阻害する外因性タンパク質は、Bcl-2ホモロジードメインを含むタンパク質である。いくつかの実施形態では、1つ又は2つ以上のアポトーシスを阻害する外因性タンパク質は、タンパク質形質導入ドメイン(PTD)を更に含む。いくつかの実施形態では、1つ又は2つ以上のアポトーシスを阻害する外因性タンパク質は、PTD-Bcl-2融合タンパク質である。
いくつかの実施形態では、本発明の方法で使用するための条件的不死化HSCは、当該技術分野において既知の任意の遺伝子導入法(例えば、米国特許出願公開第2007/0116691号及び同第2010/0047217号)を用いて確立されている。例えば、増殖させたHSC集団を得て、HSCに、調節可能な(例えば、誘導可能及び/又は制御可能な)、細胞の生存及び/又は増殖を促進する組み換えタンパク質をコードするベクターを形質移入(形質導入)し、HSCに、アポトーシスを阻害する組み換えタンパク質をコードするベクターを形質移入(形質導入)し、細胞の生存及び/又は増殖を促進する組み換えタンパク質が誘導される及び/又は活性である条件において、幹細胞成長因子の組み合わせの存在下で形質移入したHSCを増殖させることによって、不死化できる。
いくつかの実施形態では、本開示の方法で使用するための条件的不死化HSCは、任意の本開示の細胞の生存及び/又は増殖を促進するタンパク質を非限定的に含む、細胞の生存及び/又は増殖を促進する内因性タンパク質の発現を増強することによって樹立できる。例えば、本開示の内因性癌ペプチド、MYCポリペプチド、ICN-1ポリペプチド、これらのホモログ、及び/又はこれらのアナログの発現を、増強してよい。更に、本開示の方法で使用するための条件的不死化HSCは、任意の本開示のアポトーシスを阻害するタンパク質を非限定的に含む、アポトーシスを阻害する内因性タンパク質の発現を増強することによっても樹立できる。例えば、本開示のBcl-2ホモロジードメイン、Bcl-2ポリペプチド、Bcl-xポリペプチド、Bcl-XLポリペプチド、Mcl-1ポリペプチド、CED-9ポリペプチド、Bcl-2関連タンパク質A1ポリペプチド、Bfl-1ポリペプチド、Bcl-wポリペプチド、これらのホモログ、及び/又はこれらのアナログのうち1つ又は2つ以上を含む本開示の内因性タンパク質の発現を、増強してよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される任意の方法によって得られた及び/又は産生されたHSCを、本開示の細胞の生存及び/若しくは増殖を促進する任意の組み換えタンパク質(例えば、癌ペプチド、MYC、ICN-1、これらのホモログ、これらのアナログ、及びこれらの生物学的に活性な断片)を非限定的に含む、細胞の生存及び/若しくは増殖を促進する遺伝子産物、並びに/又は、本開示のHSCのアポトーシスを阻害するタンパク質(例えば、Bcl-2ホモロジードメイン、Bcl-2、Bcl-x、Bcl-XL、Mcl-1、CED-9、Bcl-2関連タンパク質A1、Bfl-1、Bcl-w、これらのホモログ、これらのアナログ、及びこれらの生物学的に活性な断片のうち1つ又は2つ以上を含むタンパク質)(例えば、米国特許出願公開第2007/0116691号)によって処理してもよい。いくつかの実施形態では、細胞の生存及び/又は増殖を促進するタンパク質は、PTDを含む融合タンパク質である。いくつかの実施形態では、アポトーシスを阻害するタンパク質は、PTDを含む融合タンパク質である。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される任意の方法によって得られた及び/又は産生されたHSCを、細胞中の本開示の細胞の生存及び/又は増殖を促進する組み換えタンパク質の少なくとも1つの機能の一過性上方調節が可能な、1つ又は2つ以上の化合物(任意に外因性タンパク質)によって処理してもよい。いくつかの実施形態では、細胞の生存及び/又は増殖を促進する組み換えタンパク質タンパク質は、PTD-MYC及び/又はICN-1融合タンパク質である。特定の実施形態では、PTD-MYC融合タンパク質は、TAT-MYC及び/又はICN-1融合タンパク質である。
本開示の特定の態様は、HSCの成熟赤血球への分化を誘発する条件において、EPOと、任意でIL-3と、細胞の生存及び/又は増殖を促進する1つ又は2つ以上の本開示の組み換えタンパク質との存在下でHSCを培養し、それによって成熟赤血球の集団を産生することによる、HSCから成熟赤血球の集団を産生する方法に関する。組み換えタンパク質は、外因的に提供されても、又は、HSCの遺伝子組み換え操作によって提供されてもよい。あるいは、細胞の生存及び/又は増殖を促進するタンパク質は、過剰発現するように誘発される内因性タンパク質であってもよい。いくつかの実施形態では、組み換えられた、誘発された、及び/又は外因性のタンパク質は、本開示の癌ペプチド、MYC、ICN-1、これらのホモログ、これらのアナログ、及び/又はこれらの生物学的に活性な断片である。任意に、細胞の生存及び/又は増殖を促進するタンパク質は、融合タンパク質の一部を形成してよい。いくつかの実施形態では、融合タンパク質は、PTD、エピトープタグ、又はタンパク質精製タグのうち、1つ又は2つ以上を含む。いくつかの実施形態では、HSCは、赤血球に分化される前に、1つ又は2つ以上の関心対象のタンパク質を含むように改変される。いくつかの実施形態では、条件的不死化及び/又は1つ若しくは2つ以上の関心対象のタンパク質の包含は、当該技術分野において既知であり本明細書に記載される任意の方法、例えば、遺伝子導入法、タンパク質形質導入法、又は内因性タンパク質の発現増強法のうち、1つ又は2つ以上によって達成できる。
本開示の特定の態様は、任意に1つ又は2つ以上の本開示の方法によって産生された赤血球の集団、例えば、成熟赤血球に関する。赤血球の集団は、1つ又は2つ以上の本開示の関心対象のタンパク質も含んでよい。本明細書に開示されるように、これらの関心対象のタンパク質は、1つ又は2つ以上の疾病若しくは疾患の予防、治療、又は診断に有用であり得る。
本開示の特定の態様は、1つ又は2つ以上の本開示の赤血球の集団と、1つ又は2つ以上の薬学的に許容可能な賦形剤とを含む、医薬組成物に関する。赤血球と共に使用するのに好適な、当該技術分野において既知の任意の薬学的に許容可能な賦形剤を使用してよい。1つの非限定例では、薬学的に許容可能な賦形剤は、pH調整された生理食塩水溶液である。
本明細書に記載される、及び/又は、HSC、任意に条件的不死化HSCから成熟赤血球の集団を産生するための本開示の任意の方法に従って産生される赤血球は、治療用途においても利用法が見つかる。
増殖性細胞を除去するために、マウスを5-フルオロウラシル(5FU)で処理することによって、HSCが濃縮されている骨髄(BM)細胞を作製した。処理マウスのエクスビボBM細胞を、以前に説明されている(Van Parijs et al.,Immunity 11,763~770,1999)ように、IL-3、IL-6、及びSCFを含む培地で培養することによって、HSCを更に濃縮した。その後、細胞に、腫瘍性タンパク質並びに緑色蛍光タンパク質をコードするpMIG-MYC-ER及びpMIG-Bcl-2ウイルス(図1A)を3回spin infectionした(Refaeli et al.,J.Exp.Med.196,999~1005,2002)。ヒトMYC-ER又はBcl-2、並びにIRESエレメント及びレポーター遺伝子(EGFP)のcDNAをコードさせるため、pMSCV骨格の変異体を作製した。得られたウイルスは、レポーター遺伝子の発現レベルが第1cDNAの発現レベルと相関するように、バイシストロン性転写物を生成した。
実施例1で発生させた細胞株の表現型及び均一性を評価するため、様々な表面マーカーの細胞発現を分析した。細胞を、c-kit、Sca-1、CD34、及びFlk-2に対する抗体で染色した。更に、細胞を、特定の系統(B系統細胞はCD19及びB220、T系統細胞はThy1.2、骨髄系細胞はMac-1、好中球はGr-1、赤血球前駆細胞はTer-119)について染色した。図1D~1Fに示すように、一貫して見られる表現型は、系統陰性(CD19-、B220-)であったが、Sca-1+、c-kit+、CD34-、Flk-2-であった。このマーカー発現パターンは、以前に報告されたマウス初代Lt-HSC(Cheshier et al.,Proc.Natl Acad.Sci.USA 96,3120~3125,1999)と一致している。ctlt-HSC細胞株を長期間培養下で維持すると、細胞内c-kit発現が減少することも示された(図1E)。この変化は、インビボ又はインビトロ機能の検出可能な変化を伴わない。更に、SCFを含めずに細胞を一晩培養するとc-Kitレベルが回復したことから、SCFが、この受容体の調節を推進することが示唆されることも見出された。
この実験は、ctlt-HSC細胞株の、分化した赤血球(RBC)を生じさせる能力を証明する。この能力、並びに活性HSC区画を長期間維持する能力は、ctlt-HSCのLt-HSCとしての同一性の確立に重要である。ctlt-HSC細胞株の、致死的照射動物の造血性区画を再構成する能力を、2つの方法で調べた。第1には、103個のctlt-HSC細胞を、3×105個のRag-1-/-マウスの全骨髄細胞と共に、致死的照射された若年C57/BL6マウスに移植した。「キャリア」Rag-1-/-細胞を追加することで、移植されたHSCの赤血球産生の再確立に必要な期間、レシピエントによる赤血球の産生を確実にした。全「キャリア」骨髄細胞の補充は、移植レシピエントが、照射後の現存赤血球の減少を生き抜くことができるように、HSC再構成と共に通常用いられる(Uchida et al.,J.Exp.Med.175,175~184,1992)。したがって、この実験は、成熟リンパ系細胞の唯一の可能な供給源が移植されたctlt-HSC細胞となるように設計された。この方法の変法では、103個のctlt-HSC細胞を、キャリア骨髄を含めずに致死量以下で照射されたRag-1-/-マウスに移植した。ctlt-HSCを移植されたマウスを移植6又は12週間後に安楽死させ、再構成の分析のため、リンパ節、脾臓、胸腺、及び骨髄組織を回収した。得られた細胞懸濁液を系統特異的抗体で染色し、再構成の程度を確認した。ctlt-HSCから発生した細胞は、レトロウイルスがコードするレポーター遺伝子であるGFPによって、インビボで追跡された。
マウス長期HSCを条件的に不死化する方法は、以前に開発されている。この方法を、マウスHSCの条件的不死化の原因となるメカニズムが、いかなるHSCに対しても一般的に適用可能かどうか、又は、それらがマウス細胞のみに特異的なのかどうかを特定するために、ヒト長期HSCの条件的不死化に広げた。この考えを確認するため、ヒト成人骨髄又は臍帯血のCD34+画分を入手した(最初はStem Cell Technologies(Vancouver,BC)から、その後UCHSC臍帯血バンクから)。細胞を、ヒト組み換えIL-3、IL-6、及びSCFを補充した、ヒトHSCに特化して開発された培地(Stemline II培地(Sigma,St.Louis,MO))中で培養した。その後、ヒトHSCに、GFPレポーターと共にMYC-ER又はBcl-2をコードするレトロウイルスを形質導入した。レトロウイルスは、実施例1で使用したpMSCV変異体と同じである。しかしながら、これらのレトロウイルスを、ヒト細胞への形質導入を可能にするために、両種指向性エンベロープで包まれるように改変した。形質導入されたヒトHSCを、致死量以下で照射されたNOD/SCID/β2M-/-マウス内に移植するか、又は、IL-3、IL-6、及びSCFサイトカイン混合物、並びに4-OHTの存在下においてインビトロで長期培養して維持した。この2つの異なる方法で、ヒトctlt-HSC細胞株を得た。完全にインビトロで生じさせた一連のヒトctlt-HSC細胞株を、14ヶ月間、連続培養して維持している。3種類のレトロウイルスで形質導入された細胞株の初期表面表現型は、CD34+画分が顕著に豊富であることを示した。この細胞は、HSCの初期頻度よりも10,000倍、CD34+画分が豊富であった(図3A~3C)。
ヒトctlt-HSCのインビトロでの成熟RBC産生能を、既知の赤血球系統の表面マーカーを用いて示した。ヒトctlt-HSCを、液体培地(Stemline II培地)中でインキュベートし、EPO及びIL-3で12日間処理した。図5に示すように、EPO及びIL-3を含む培養液の播種10日後にHE染色で分析すると、培養液中に多数の除核細胞が見られた。フローサイトメトリーで除核細胞集団を調べると、赤血球系細胞表面マーカーであるグリコホリンA、CD71、及びCD41を発現している細胞集団が見られた。更に、これらの細胞は、CD45の発現又はその他非赤血球系統マーカーの発現を欠いていた。
インビトロでctlt-HSCから産生されたRBCの機能を、マウスの致死的貧血からの救出能について検査することによって判定した。ヒトRBCを用いたため、これらの実験用に選択されたマウスは、免疫無防備状態のマウスとした。これらの試験には、2種類の系統の免疫無防備状態のマウスを用いた。これら2種類のマウス系統は、このような試験で一般的に使用されている(Hogan et al.,Biol Blood Marrow Transplant 3,236~46,1997)。2種類の系統は、NOD/SCIDマウス及びRag-1-/-/γc-/-マウスである。インビボ機能試験の操作原理は、機能的RBC集団が提供されない場合は、マウスにとって致命的である何らかの貧血状態を誘導することとした。
ctlt-HSC細胞株作製にMYC-ER及び/又はBcl-2-ERを利用する方法に伴うリスクの1つは、宿主細胞のゲノム内へのウイルス配列の不規則な組み込みである。これは、輸血用のRBC調製物中に何らかの有核ctlt-HSCが残り、これらの細胞が投与される患者に望まれないリスクをもたらし得るため、懸念事項である。この実施例に記載する実験は、宿主細胞のゲノム中にウイルス配列を組み込まずに、ctlt-HSC細胞株を作製するための代替方法を示す。
ヒトctlt-HSCで観察されたもの(図5)と同様に、TAT-Myc及びTAT-Bcl-2融合タンパク質を形質導入することによって作製されたマウスptlt-HSC細胞株から、成熟した無核のRBCも誘導された。この実験では、IL-3、EPO、及びTAT-MYCの存在下及び非存在下で、マウスptlt-HSCを培養した。培養10日後、細胞分化をHE染色によって評価した(図11)。IL-3、EPO、及びTAT-MYCで処理したマウスptlt-HSCから、高頻度で完全に除核されたマウスRBCが得られ(図11B及び11C)、一方、対照細胞はRBCに分化しない(図11A)ことがわかった。加えて、マウスRBCの特徴をフローサイトメトリーによって明らかにし、グリコホリンAレベルが上昇し、CD71レベルが減少して発現していることがわかった。
以下の実施例は、ヒトタンパク質を形質導入した長期HSC(ptlt-HSC)細胞株由来のヒトの成熟した除核赤血球のインビトロ産生と特徴を説明する。有利には、ヒト赤血球を、遺伝子操作されたHSC、動物血清、又は動物フィーダー細胞の使用を必要としない培養条件下で、10日間で確実に産生できる。更に、産生された赤血球は完全に分化され、除核された成熟ヒト赤血球は、グリコホリンA(GPA)、並びに減少レベルのCD71及び胎児型ヘモグロビンを発現している。CD71マーカーはトランスフェリン受容体であり、通常は、赤血球(すなわち、赤色血液細胞)の前駆細胞において高レベルで発現しているが、成熟赤血球では下方制御されている。GPAマーカーは、一般に膜成熟の指標として、成熟赤血球において高レベルで発現している。
遺伝子組み換えされタンパク質を形質導入された条件的不死化造血幹細胞は、以前に説明されている(参考文献)。この実験では、以前に説明されているように、TAT-Myc及びTAT-Bcl-2融合タンパク質によるタンパク質形質導入を用いて、ptlt-HSC細胞株を産生させた。これらの融合タンパク質は、HIV-1のTAT(TAT)タンパク質由来のTATペプチドを含む。
続いて、インビトロで産生されたヒトptlt-HSCを用いて、ヒトの除核された成熟RBCを産生させた。このptlt-HSC由来ヒトRBCの特徴を、その後明らかにした。FACS分析を用いて、ヒトグリコホリンA(GPA)、ヒトCD71(トランスフェリン受容体)、及びヒト胎児型ヘモグロビンの発現レベルとパターンを測定した。
以下の実施例は、ヒトptlt-HSC由来RBCのインビトロ産生を、臨床的に意義のある産生レベルにまでスケールアップすることについて説明する。
ガス透過性バッグを更に用いて、ヒトptlt-HSC由来RBCのインビトロで産生をスケールアップした(図16)。
この実施例は、ptlt-HSCがRBC分化培地中で培養された時間の長さが、RBCをインビトロ産生し続けられる点について説明する。これは、ヒト輸血にとって臨床的に意義のある量のRBC(1011個/単位)を産生するプロセスの開発には、重要な要素である。
この実施例は、ptlt-HSCからの成熟した除核ヒトRBCの大規模インビトロ産生に対する、4種類のシステムの検証について説明する。
上記のように、簡素なガス透過性バッグ(Origene)を用いて、RBCをインビトロで産生させた。これらのバッグは、内面にテフロンコーティングを有し、容器の表面積全体からガス交換することもできる。しかしながら、このシステムは、細胞の密度が限界に達すると、継続的に培地交換するように最適化できる。したがって、新たなシステムを、2室型ガス透過性バッグシステムにおいて、培地を連続的に流すことが可能なように設計できる。細胞損失を最小限にすることに加え、このシステムは、培地と廃棄物が外側チャンバを通って流れる連続フローシステムも提供することができる。このシステムは、ptlt-HSCの培養液を、HSC増殖条件からRBC分化条件へ切り換えることもできる。
上記のように、細胞培養用に設計された可撓性プラスチックバッグ容器(GE Wave)を用いて、RBCをインビトロで産生させることもできた。しかしながら、最初のptlt-HSC集団の未熟で制御されない分化を減らすために、このシステムを最適化できる。
2種類のバッグ系バイオリアクターシステム、及びスピナーフラスコ装置での実験に加え、ptlt-HSC及びRBCのスケールアップ産生に対してガス透過性組織培養フラスコを検証する。
以下の実施例は、実施例9で産生されたヒトptlt-HSC細胞株の表面表現型、並びに、インビトロ及びインビボでの多能性の特徴について説明する。この項で記載される実験は、インビトロでは標準的なメチルセルロース分化アッセイを用いて、インビボでは異種移植マウスモデルを用いて、系統の潜在能を特定する。
以下の実施例は、RBCのヘモグロビンの特定の種類(胎児型、成人型など)を決定することによる、実施例9で産生されたヒト赤血球(RBC)の分化状態(例えば、赤血球系統への分化の程度及び発生状態)について説明する。
以下の実施例は、RBCの酸素平衡曲線を測定することによる、実施例9で産生されたヒト赤血球(RBC)で発現しているヘモグロビンタンパク質の機能特性について記載する。
以下の実施例は、RBCの柔軟性を測定することによって、実施例9で産生されたヒト赤血球(RBC)が伸長でき、インビボの微小血管系において機能できるかどうかの判定について記載する。
以下の実施例は、実施例9で産生されたヒト赤血球(RBC)が初代ヒトRBCに相当するかを確認するため、それらの平均未損傷寿命について記載する。初代ヒトRBCの平均寿命は120日間と推定されている。末梢血から採取されたRBCの世代にばらつきがあるため、臨床用途におけるRBC濃縮物の貯蔵寿命は通常28日間である。インビトロでのRBCの同調産生能は、臨床用途においてRBC濃縮物の貯蔵寿命を著しく延長できると考えられる。
以下の実施例は、マウス骨髄からの赤血球産生について記載する。
5FU濃縮化骨髄由来HSCを上記のように回収する。マウスを5FUで処理した5日後に細胞を回収し、IL-3、IL-6、SCF、並びにTAT-Myc及びTAT-Bcl-2を含む培養液に入れる。培養の最初の2日間、pMSCV-hCD122-IRES-GFP又はpMSCV-IRES-GFPのうち1つ又は2つ以上を用いて、レトロウイルスによって細胞に形質導入を行う。形質導入後、細胞を、IL-3、IL-6、SCF、TAT-Myc及びTAT-Bcl-2を含む培地中で更に14日間増殖させる。
非構造化ループドメインを欠いている(Anderson,M.,et al.(1999).Prot Expr.Purif.15,162~70)、HIV-1 TATタンパク質形質導入ドメイン(PTD)と、ヒトMYCのORF又は切断型ヒトBcl-2のいずれかを有する融合タンパク質を作製した。組み換えタンパク質は、V5ペプチドタグ及び6-Hisタグもコードしており、検出及び精製を促進した(図18A)。TAT-MYC融合タンパク質のアミノ酸配列及びヌクレオチド配列を、図24に示す。TAT-Bcl-2Δ融合タンパク質のアミノ酸配列及びヌクレオチド配列を、図25に示す。
融合タンパク質は、適切な細胞内区画(図18C)に局在した。NIH 3T3細胞を、6ウェルプレート中でカバーガラス上に播種し、30~40%のコンフルエンスまで増殖した。各ウェルを、10μg/mLのTAT-Myc若しくはTAT-Bcl-2で形質導入し、又は陰性対照として処理しなかった。タンパク質形質導入の2時間後、細胞を、4%パラホルムアルデヒド-PBS中で10分間室温(RT)にて固定した。細胞を、1%ウシ血清アルブミン(BSA)及び0.1% Triton X-100を補充したPBS中で、RTにて3分間透過処理した。V5マウスモノクローナル抗血清(Invitrogen)をPBS-1% BSAで希釈したもの(1:1,000)で、細胞を45分間インキュベートした。細胞を洗浄し、ヤギ抗マウスAlexa 488二次抗体(Invitrogen A21121)と共に30分間インキュベートした。カバーガラスを、50%グリセロールの10μLの液滴と、1μg/mLのHoechstと共に、スライドガラス上に乗せた。Zeiss Imager Z1蛍光顕微鏡で画像を得た。
地元の臍帯血バンクが廃棄したサンプルから、新鮮な臍帯血細胞を入手した。ヒト細胞を全て匿名化し、IRBの監視を免除した。臍帯血は、O+、O-、A+、A-、B+、B-、及びAB+を含んでおり、これらの全てはほぼ同じ増殖特性を示した。
インビトロで増殖させたヒトHSCを、MethoCult Optimum(StemCell Technologies)にプレーティングし、特定のコロニータイプを生じさせる能力について調べた。インビトロで増殖させたヒトHSCは、CFU-G、CFU-M、CFU-GM及びBFU-Eコロニーを生じさせることができる(図19C及び19D)。加えて、Tat-Myc及びTAT-Bcl-2の存在下で増殖したHSCの表面表現型は、培養中保存されていたが、これらの条件下では、コロニー形成単位の量が顕著に濃縮された(図19D)。Tat-Myc及びTAT-Bcl-2の存在下で増殖したCD34+細胞は、新たなBFU-E、CFU-M、CFU-G及びCFU-GMコロニーを生じさせることもできたが、一方、培地のみで培養されたCD34+細胞は新たなコロニーを生じさせなかった(図19E)。
自家HSC移植のためにG-CSF動員を受けた5人の患者の浄化血液1mLから、G-CSF動員細胞を入手した。全てのG-CSFサンプルを再識別し、これらの試験に用いた細胞に関する更なる識別情報を関連付けなかった。10mLのFCB培地に細胞を滴下した。この細胞をFCB培地で2回洗浄し、10mL量中、5μg/mLの組み換えTAT-Myc及び10μg/mLの組み換えTAT-Bcl-2で処理した。細胞(5×106個)を、G-Rex 100細胞増殖用容器(Wilson Wolf Manufacturing)に、製造業者の推奨に従って播種した。
実施例18に記載されるTAT-Myc融合タンパク質に加え、5種類のMyc融合タンパク質を作製し、同実施例に記載のものと同じ方法を使用して精製した。インフレームN末端PTD-アミノ酸配列を含むフォワードプライマー及び終止コドンを除去したリバースプライマーを用いて、コード領域をPCR増幅することによって、プラスミドを作製した。その後、C末端V5エピトープ及び6×-ヒスチジン精製タグを含む、pET101/D-Topo(Invitrogen)ベクターに、PCR産物をクローニングした。図22Aは、実施例18のTAT-Mycと比較した、Myc融合タンパク質の図式表示を示す。それぞれにおいて、タンパク質形質導入(PTD)を、Mycポリペプチドの前又は後にインフレームで融合する。
実施例23に記載されるMyc融合タンパク質(TAT-Myc、TAT-3AMyc、EPTD-Myc、VPR-Myc、及びMyc-VPR)を、活性化T細胞生死判別アッセイにおいてMycの生物学的活性について調べた(図22B)。C57BL.6j(Jackson)マウスから脾臓を回収し、ワイヤーメッシュを通して機械的に分離した。赤血球を除去し、1μg/mLの抗CD3(2c11)でT細胞を活性化した。細胞を、24ウェル多穴ディッシュに、1mLの培地中1ウェル当たり3×10^6個の細胞をプレーティングした。48時間後、生細胞をFicolクッション上に捕捉して洗浄し、24ウェル多穴ディッシュに、1ウェル当たり1~1.5×10^6個の細胞をプレーティングした。PTD-Mycタンパク質を、T細胞に対して、0.5、1、5、10、25、又は50μg/mLでタイトレーションした。PTD-Mycタンパク質処理48時間後、細胞をフローサイトメトリーによって生存率について評価した(前方×側方錯乱)。図22Bにおいて示されるデータは、25μg/mLタンパク質処理のものである。
3T3細胞に、TAT-Bcl2を1時間形質導入し、その後3回PBSで洗浄した。形質導入2時間後、細胞をトリプシン処理し、数えてから、5×106個を回収した。核及び細胞質画分を単離した。続く5日間、24時間毎に5×106個の細胞を回収した。核及び細胞質タンパク質を、10mM HEPES(pH 7.6)、10mM NaCl2、3mM CaCl2、及び0.5% NP40に細胞を溶解することによって調製した。核を沈殿させ、細胞質を含有する上清画分をトリクロロ酢酸(TCA)と共に沈殿させた。抗V5抗体(Invitrogen)及びヤギ抗マウスIgG-HRP(Santa Cruz Biotechnology)を用いてウエスタンブロットを調べた。
Dynal CD34陽性選択ビーズを製造業者のプロトコールに従って用いて、CD34+細胞を動員済み末梢血から精製した。CD34+細胞を、15%のヒト血漿、及び100単位/mLのペニシリンストレプトマイシンを補充したイスコフ培地中で、5μg/mLのTAT-MYC及び5μg/mLのTAT-Bcl2と共に37℃で1時間処理した。TAT-Myc及びTat-Bcl2で処理した後、細胞を1200rpmで5分間遠心し、細胞ペレットから培地を除去する。処理した初代CD34+細胞を、RBC培地中にIL3及びEPOサイトカインが存在することによって、HSCから赤血球系細胞に向けて細胞プログラムを転換する、赤血球系分化培地(15%のヒト血漿、100単位/mLのペニシリンストレプトマイシン、100単位/mLのEPO、及び3.2ng/mLのIL3を補充したイスコフ培地)に播種する。
Claims (21)
- 1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団と、TAT-Bcl-2またはTAT-Bcl-2Δから選択される外因性ポリペプチドと、1つ又は2つ以上の薬学的に許容可能な賦形剤とを含む、医薬組成物であって、前記1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団が、以下の段階を含む方法によって産生される、前記医薬組成物:
造血幹細胞の成熟赤血球への分化を誘発し、それによって1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団を産生する条件において、EPOと、細胞の生存及び/又は増殖を促進するMYCポリペプチド又はその生物学的に活性な断片とを含む培地で、造血幹細胞を培養する段階、ならびに、
TAT-Bcl-2またはTAT-Bcl-2Δから選択される外因性ポリペプチドを含む培地中で前記1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団を培養する段階であって、該培養によりインビトロで前記1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団が維持される前記段階。 - 前記MYCポリペプチド又はその生物学的に活性な断片が、タンパク質形質導入ドメインを含む、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記MYCポリペプチドが、TAT-MYCである、請求項1又は2に記載の医薬組成物。
- 前記造血幹細胞が、成長因子、ホルモン、又は、1つ若しくは2つ以上の疾患若しくは病気の診断若しくは治療に有用なその他ポリペプチドから選択される、1つ若しくは2つ以上の関心対象の組み換えタンパク質を更に含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の医薬組成物。
- 前記造血幹細胞が、成長因子、ホルモン、又は、1つ若しくは2つ以上の疾患若しくは病気の診断若しくは治療に有用なその他ポリペプチドから選択される1つ若しくは2つ以上の関心対象の組み換えタンパク質をコードする、1つ若しくは2つ以上の導入遺伝子を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の医薬組成物。
- 1つ若しくは2つ以上の関心対象の組み換えタンパク質の発現又は機能が、制御可能又は誘導可能である、請求項4又は5に記載の医薬組成物。
- 前記成熟赤血球の集団が7~14日間で産生される、請求項1~6のいずれか一項に記載の医薬組成物。
- 前記成熟赤血球の集団が、40%~100%の細胞が無核化されている成熟赤血球の集団;40%~100%の細胞がGPAを発現している成熟赤血球の集団;40%~100%の細胞が成人型ヘモグロビンを発現している成熟赤血球の集団;40%~100%の細胞がCD71の発現レベルの低下を呈している成熟赤血球の集団;40%~100%の細胞が胎児型ヘモグロビンの発現レベルの低下を呈している成熟赤血球の集団からなる群から選択される1つ又は2つ以上の特徴を呈する、請求項1~7のいずれか一項に記載の医薬組成物。
- 無核赤血球の欠乏を特徴とする疾病又は疾患の、治療、予防、又は診断において使用するための、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記無核赤血球の欠乏を特徴とする疾病又は疾患が、以下からなる群より選択される、請求項9に記載の医薬組成物:
貧血、先天性貧血、再生不良性貧血、悪性貧血、鉄欠乏性貧血、鎌状赤血球性貧血、球状赤血球症、溶血性貧血、無セルロプラスミン血症、アデノシンデアミナーゼ活性上昇-ADA-、アデニル酸キナーゼ欠損症、アルドラーゼ欠損症、α-サラセミア-形質型又は保有者、無トランスフェリン血症、常染色体優性鉄芽球性貧血、常染色体劣性鉄芽球性貧血、β-サラセミア-形質型又は保有者、β-重症型サラセミア、β-重症型サラセミアの中間型、血小板減少症を伴うCDA(GATA I突然変異)、複合ヘテロ接合体性鎌状化疾患、先天性有棘赤血球増加症、先天性赤血球異形成貧血I型、先天性赤血球異形成貧血II型、先天性赤血球異形成貧血III型、δ β-サラセミア、Diamond-Blackfan貧血、DMT1-欠乏性貧血、家族性再生不良性貧血、ファンコーニ貧血、γ-グルタミル-システイン合成酵素欠損症、GLRX5関連鉄芽球性貧血、グルコースリン酸イソメラーゼ欠損症、グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ欠損症、グルタチオンレダクターゼ欠損症、グルタチオン合成酵素欠損症、ヘモグロビンC症、ヘモグロビンD症、ヘモグロビンE症、ヘモグロビンH症、ヘモグロビンレポア、貧血を伴うヘモグロビンM、遺伝性楕円赤血球症、遺伝性高胎児ヘモグロビン血症、遺伝性球状赤血球症、遺伝性有口赤血球症、ヘキソキナーゼ欠損症、胎児水腫、Imerslund-Grasbeck症候群、鉄不応性鉄欠乏性貧血、Kearns-Sayre症候群、レシチンコレステロールアシルトランスフェラーゼ欠損症、ミトコンドリアミオパチー鉄芽球性貧血、サラセミア、先天性赤血球異形成貧血、形成異常を伴う汎血球減少症、発作性夜間血色素尿症、ピアソン症候群、ホスホフルクトキナーゼ欠損症、ホスホグリセリン酸キナーゼ欠損症、ピリミジン5ヌクレオチダーゼ欠損症、ピルビン酸キナーゼ欠損症、鎌状赤血球性貧血、鎌状赤血球形質型、運動失調を伴う鉄芽球性貧血、SLC25A38関連鉄芽球性貧血、チアミン応答性巨赤芽球性貧血、トリオースリン酸イソメラーゼ欠損症、不安定ヘモグロビン、ウルフラム症候群、及びX連鎖鉄芽球性貧血、ゴーシェ病、溶血、好中球減少症、血小板減少症、顆粒球減少症、血友病、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、B細胞性慢性リンパ腫、バーキットリンパ腫、濾胞性様リンパ腫、びまん性大B細胞性リンパ腫、多発性骨髄腫、急性骨髄系白血病、前駆B細胞性急性リンパ球性白血病、前駆T細胞性急性リンパ球性白血病、急性前骨髄球性白血病、不応性白血病、およびこれらの組み合わせ。 - 1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団を維持することが、
1つ若しくは2つ以上の成熟赤血球の機能的特徴のインビトロでの損失が、対応する成熟赤血球の集団を前記外因性ポリペプチドの非存在下で培養した場合と比較して低下すること
を含む、請求項1に記載の医薬組成物。 - 前記1つ若しくは2つ以上の成熟赤血球の機能的特徴が、酸素運搬能、ヘモグロビン量、発現されるヘモグロビンの種類(成人型対胎児型)、表面に発現されるトランスフェリン受容体のレベル、又は、1つ若しくは2つ以上の成熟赤血球マーカーのうちから選択される、請求項11に記載の医薬組成物。
- 前記1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団が、赤血球(RBC)濃縮物である、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記1つ又は2つ以上の成熟赤血球の集団が、臨床用のRBC生成物である、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記臨床用のRBC生成物を維持することが、
該臨床用のRBC生成物の貯蔵寿命が、前記外因性ポリペプチドの非存在下で維持された対応する成熟赤血球の集団と比較して延長されること
を含む、請求項14に記載の医薬組成物。 - 前記外因性ポリペプチドが、培地に単回ボーラスで供給されるか、または培地に間欠的に供給される、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記外因性ポリペプチドが、培地に24時間毎、48時間毎、72時間毎、または96時間毎に供給される、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記外因性ポリペプチドが、培地に0.5μg/mL~100μg/mLの濃度で供給される、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記外因性ポリペプチドが、培地に、1μg/mL、5μg/mL、10μg/mL、25μg/mL、又は50μg/mLの濃度で供給される、請求項1に記載の医薬組成物。
- 前記外因性ポリペプチドが、TAT-Bcl-2である、請求項19に記載の医薬組成物。
- インビトロで成熟赤血球の集団が維持されるように該成熟赤血球の集団を培養する方法において使用するための組成物であって、前記組成物が、TAT-Bcl-2またはTAT-Bcl-2Δから選択される外因性ポリペプチドを含む、前記組成物。
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