JP7092281B2 - 多能性幹細胞から模倣自然免疫細胞を生成する方法及びキット - Google Patents

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Description

[0001]本出願は、2017年2月7日に出願のシンガポール出願第10201700937P号及び2017年7月6日に出願のシンガポール出願第10201705582S号の優先権を主張し、その内容を参照により本明細書に組み込む。
[0002]本発明は、自然免疫細胞、好ましくはナチュラルキラー細胞又はガンマデルタT細胞を生成する方法及びキット、並びに処置に自然免疫細胞を使用する方法及び誘導多能性幹細胞を生成する方法に関する。
[0003]2015年において、約90,500,000人が、がんを有し、約14,100,000件の新たな症例が、毎年発生している(GBD 2015年、Lancet.388(10053)1545~1602頁)。がんは、放射線療法、手術、化学療法及び/又は標的療法のいくつかの組合せでしばしば処置される。利用可能な処置は多くあるが、8,800,000人が、がんにより毎年死亡し、新たな処置の不断の必要性が存在する。
[0004]自然免疫細胞を活用するがん免疫療法は、がん処置の新たな希望である(Wooら、Annual review of immunology 33、445~474頁(2015年))。ナチュラルキラー(NK)細胞及びγδT細胞を含むこれら自然免疫細胞は、主要組織適合複合体(MHC)非依存的機序によって広範囲にわたるがん細胞を認識できる(Scheper、らLeukemia 28、1181~1190頁(2014年))。この固有の特徴により、自然免疫細胞を使用して、従来通りのαβT細胞に基づく戦略のMHC制限なしに多くのレシピエントにおいてがんを処置することが可能になる。現在のところ、健康なドナー由来血液細胞が、多数の自然免疫細胞を生成するために一般的に使用される細胞供給源である(Kondo、らCytotherapy 10、842~856頁(2008年))。しかしながら、これらのドナー血液細胞依存的プラットフォームは、変化しやすく限られた出発材料の使用及び複雑なロジスティクスのため、集中化し、標準化した大規模生産にとって挑戦的である。
[0005]ガンマデルタT細胞(γδT細胞)は、主要組織適合複合体非依存的機序によってがん細胞を認識する自然免疫細胞である。この特徴により、ドナー由来γδT細胞を使用して、異なる患者においてがんを処置することが可能になる。γδT細胞は、末梢血リンパ球の1~10%を占める。これらの循環γδT細胞の中でも、Vγ9Vδ2T細胞は、Vγ9Vδ2T細胞受容体(TCR)を介してリン抗原に反応する主要なサブセットであり、したがって感染細胞又は悪性細胞を認識する。in vivo発達中の、TCRG及びTCRD遺伝子の体細胞組換えは、それらのTCRγ鎖及びδ鎖を得るためにγδT細胞にとって初期の重要なステップである。iPSCからγδT細胞を生成するには、論理的戦略は、in vitro分化の間のTCRG及びTCRD遺伝子の体細胞組換えの過程を正確に再現して、機能的γδTCRを作製することになる。しかし、そのような戦略は、現在の技術にとって非常に困難なままである。
[0006]ナチュラルキラー細胞(NK細胞)は、広範囲の悪性細胞及びウイルス感染細胞を死滅させ得る自然免疫系のリンパ球である(Domogala、ら、Frontiers in immunology 6、264頁(2015年))。NK細胞の標的認識及び活性化は、活性化受容体並びに阻害性受容体の整列に依存し、認識及び活性化は、αβT細胞のMHC拘束性αβT細胞受容体(TCR)依存的機序とは異なっている(Moretta、らFrontiers in immunology 5、87頁(2014年))。したがって、同種異系NK細胞を使用して、移植片対宿主疾患(GVHD)をより低い可能性で引き起こすがんの処置が可能になる(Leung.Clinical cancer research:American Association for Cancer reserchの官報、20、3390~3400頁(2014))。NK細胞の明白な標的認識機序は、自家NK細胞を超えてがんの養子免疫療法に使用可能な潜在的な細胞供給源を有意に拡張する。
[0007]現在の臨床試験では、NK細胞5×10個~5×10個/kg体重の大きな投薬量が必要とされる(Laptevaら、Critical reviews in oncogenesis 19、121~132頁(2014年))。そのような大量の同種異系NK細胞を得る典型的な手法の1つは、大容量のドナー末梢血からのNK細胞富化である。ドナー由来の白血球除去産物から開始して、T細胞及びB細胞の免疫磁気除去並びにCD56+細胞の選択によりNK細胞産物を作製するための異なるプロトコールが確立されている(Koehlら、Frontiers in oncology、3、118頁(2013年))。そのような産物の純度は同種異系の組における臨床応用に特に重要であり、残留T細胞はGVHDを引き起こし、高投薬量の注入を妨げる可能性がある。高純度NK細胞産物の現在の生成は、NK細胞の回収を悪化させるだけでなく、細胞の生存率及び効力にも影響を及ぼす長期間の手順を必要とする。低い回収率のため、単一の白血球除去産物から充分なNK細胞を得ることは困難である。NK細胞療法剤を作製する別の普及している手法は、インターロイキン(IL)15及び4-1BBリガンド(K562-mb15-41BBL)などの膜結合性分子で修飾したK562細胞などのフィーダー細胞を使用するNK細胞の拡大である(Fujisaki、ら、Cancer research、69、4010~4017頁(2009年))。これらのフィーダー細胞は、末梢血単核細胞(PBMC)から21.6倍に又は冷凍保存されたアフェレーシス産物から70倍にNK細胞を急速に拡大することができる(Laptevaら)。さらに、そのようなNK細胞産物の純度は、約70%であり、付随するCD3+T細胞を除去する時間のかかる方法が、同種異系使用のためさらに必要である(Laptevaら)。上述の2つの手法は、ドナー細胞からNK細胞療法剤を生成するために実現可能であるが、他の任意のドナー細胞依存的製造過程のように、様々なドナーの初代細胞からNK細胞産物を生成することは、様々な出発材料のため標準化が困難である。その方法は、特別な技術及び施設、複雑なロジスティクス並びに高い運用経費を要求し、したがってバルク製造に適していない。
[0008]現在のところ、健康なドナー由来血液細胞が、多数の自然免疫細胞を生成するために一般的に使用される細胞供給源である。しかしながら、これらのドナー血液細胞依存的プラットフォームは、変化しやすく限られた出発材料の使用及び複雑なロジスティクスのため、集中化し、標準化された大規模生産にとって挑戦的である。NK細胞生産のための現在の戦略が直面する別のハードルは、NK細胞が、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)として公知のクローン的に分布している阻害性受容体を発現することである(Parham、2005年、Nat.Rev.Immunol.5、201~214頁)。個々のKIRは、KIRリガンドとして公知の特定のヒト白血球抗原(HLA)クラスI分子を認識し、例えば、KIR2DL1は、HLA-C2を結合し、KIR2DL2及びKIR2DL3は、HLA-C1を結合し、KIR3DL1は、HLABw4を結合し、KIR3DL2は、HLA-A3及びHLA-A11を結合する(Thielensら、2012年Curr.Opin.Immunol.24、239~245頁)。阻害性KIRに対するKIRリガンドの結合は、NK細胞の細胞毒性を抑制する。NK細胞に対する阻害を軽減し、したがって患者のがん細胞に対する細胞毒性を増強するために、特定の患者に対するNK細胞ドナーを精巧に選択して、抗がん管理においてKIR-HLA不整合を得ることが、きわめて重大である(Thielensら、2012年)。この選択は、ドナーKIRタイピング及びレシピエントHLAタイピングに基づく。阻害性KIRがドナーに存在するが、KIRリガンドがレシピエントに存在しない場合、そのドナーは適している(Leung、2014年 Clin.Cancer Res.20、3390~3400頁)。ヒト免疫系における2つの大きく異なる遺伝子ファミリーであるKIR及びHLA両方の関与は、現在のドナー細胞依存的製造プラットフォームが、幅広い患者のための「レディーメイド」NK細胞産物ではなく限られた患者のための「カスタムメイド」NK細胞産物しか作製し得ないことを決定する。したがって、これらの上述した問題を回避する代わりの製造戦略を探索することが急務である。
[0009]多能性の時代に、ヒト多能性幹細胞(hPSC)、特に誘導多能性幹細胞(iPSC)が、樹状細胞(Zeng、ら、Journal of immunology 188、4297~4304頁(2012年))及びNK細胞(Woll、ら、Blood 113、6094~6101頁(2009年)の様な免疫細胞を生成するための信頼性が高く、標準化可能な出発材料として現れた。hPSCからNK細胞を生成するいくつかのプロトコールが開発されているが、CD34+細胞の富化(Woll、らBlood 113、6094~6101頁(2009年))又は回転胚様体(EB)形成(Knorr,D.A.ら、Stem cells translational medicine、2、274~283頁(2013年))の必要条件は、これら既存のプロトコールが、非常に複雑で時間がかかり、したがって産業的製造ではなく研究室使用に一層適していていることを決定する。さらに、これら現在の方法を使用して得られたNK細胞は、高レベルのKIRを発現し(Knorrら、2013年)、その発現は、特定のHLAタイピングのレシピエントへの細胞の適用を制限する。今日までに、様々なhPSC供給源から連続してNK細胞を生成する強力なプロトコールは、まだ確立されていない。
[0010]hPSCの造血分化を誘導するステップは、hPSCからNK細胞を生成するための重要な第1のステップである。1つの手法は、S17及びM2-10B4などの骨髄間質細胞とhPSCを共培養して、CD34+造血前駆細胞を得ることである(Woll、ら Blood 113、6094~6101頁(2009年))。しかしながら、この方法は、最長21日間の長期間にわたって共培養し、NK細胞へさらに分化させる前にCD34+細胞をその後選別する必要がある。この選別ステップは、プロトコールを複雑にするだけでなく、NK細胞分化潜在性も有する他の多くの造血前駆体を排除するため、NK細胞の収量に影響を及ぼすことにもなる。造血細胞を生成する別の手法は、EB(Tabatabaei-Zavareh、らPloS one 2、e232頁(2007年))及び近年は回転EB(Knorr,D.A.ら、Stem cells translational medicine、2、274~283頁(2013年))を形成することである。しかしながら、このランダムな分化手法は、非常にhPSC株依存的であり、したがって様々なhPSC供給源にとって十分に強力でない。さらに、回転EB形成は、TrypLE消化に対するhPSCの時間のかかる適応の前に少なくとも10継代必要とし、その継代は、あらゆるhPSC株には作用しない可能性がある。これらのTrypLE適応させたhPSCは、1穴当たり3000個細胞の密度で96穴プレートに次いで播種され、回転EB形成のために遠沈される。この後、回転EBを採取し、24穴プレートに1穴当たり6回転EBの密度で播種して、さらにNK細胞を分化させる。明らかに、この労働集約型で技術を要求される回転EB手法は、商業生産における拡大が困難である。
[0011]間質細胞と共培養して造血前駆体のさらなる分化を促進するステップは、hPSCからNK細胞を生成する第2のステップである。いくつかの間質細胞株が、共培養に使用されてきた。MS-5及びAFT024などの間質細胞株が、NK細胞発達を支持すると証明されているが、得られる細胞は、CD56+とCD56-細胞を両方含有する不均一な集団である(Woll、らBlood 113、6094~6101頁(2009年))。間質細胞株EL08-1D2は、NK細胞発達に一層優れた支持を示した(McCullar,V.ら Experimentalhematology 36、598~608頁(2008年));しかしながら、その有効性は、選別されたCD34+細胞又は回転EBでしか実証されなかった(Woll、ら Blood 113、6094~6101頁(2009年))。
[0012]本発明の目的は、誘導多能性幹細胞(iPSC)など信頼性が高く、無限であり、標準化可能な出発細胞供給源のヒト多能性幹細胞を好ましくは使用することによって上記困難のいくつかを改良して、免疫療法処置に使用する模倣自然免疫細胞を生成することである。
[0013]したがって、本発明の第1の態様は、模倣自然免疫細胞を生成する方法であって、
(a)マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、自然免疫細胞の前駆体を生成するステップと;
(b)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と自然免疫細胞の前駆体を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
を含む、方法を含む。
[0014]本発明の別の態様は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む模倣自然免疫細胞を含む。
[0015]本発明の別の態様は、処置に使用する本明細書に記載の模倣自然免疫細胞を含む。
[0016]本発明の別の態様は、がんを処置するのに使用する本明細書に記載の模倣自然免疫細胞を含む。
[0017]本発明の別の態様は、がんの処置における薬剤を製造するための本明細書に記載の模倣自然免疫細胞の使用を含む。
[0018]本発明の別の態様は、模倣自然免疫細胞を生成するためのキットを含み、本キットは:
(a)ヒト多能性幹細胞株;
(b)マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株;
(c)マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株;
(d)M-CSF発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養するための第1の単純培地;及び
(e)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む第2の培地を含む。
[0019]本発明の別の態様は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体KIRを低く発現する又は発現しない模倣自然免疫細胞を患者に投与するステップを含む、がん患者を処置する方法であって、前記模倣自然免疫細胞は、
(a)マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、自然免疫細胞の前駆体を生成するステップと;
(b)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と自然免疫細胞の前駆体を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
により生成される、方法を含む。
[0020]本発明の別の態様は、
(a)非T細胞に再プログラム転写因子を組み込むステップと;
(b)再プログラム転写因子を組み込んだ非T細胞を成長させて、多能性幹細胞にするステップと
を含む、末梢血細胞の非T細胞から誘導多能性幹細胞(iPSC)を生成する方法を含む。
[0021]本発明の別の態様は、
(a)γδT細胞に再プログラム転写因子を組み込むステップと;
(b)再プログラム転写因子を組み込んだγδT細胞を成長させて、多能性幹細胞にするステップと
を含む、ガンマデルタ細胞(γδT細胞)から誘導多能性幹細胞(iPSC)を生成する方法を含む。
[0022]本発明の別の態様は、TCRG遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子又はTCRD遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子を含む誘導多能性幹細胞(iPSC)を含む。
[0023]本発明の別の態様は、模倣NK細胞を生成する方法であって、
(a)マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、刺激を受けた自然免疫細胞を生成するステップと;
(b)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、M-CSF発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と刺激を受けた自然免疫細胞を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
を含む、方法を含む。
[0024]本発明の別の態様は、模倣γδT細胞を生成する方法であって、
(a)マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、刺激を受けた自然免疫細胞を生成するステップと;
(b)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、M-CSF発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と刺激を受けた自然免疫細胞を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
を含む、方法を含む。
[0025]本発明の別の態様は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せを発現し、CD3発現がなく、キラー細胞免疫グロブリン様受容体KIRを低く発現する又は発現しない細胞を含む模倣NK細胞を含む。
[0026]本発明の別の態様は、(a)CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せ;(b)γδTCRを発現し;(c)キラー細胞免疫グロブリン様受容体KIRを低く発現する又は発現しない細胞を含む模倣γδT細胞を含む。
[0027]本発明の他の態様及び特徴は、本発明の特定の実施形態の以下の説明の総説を添付の図面と組み合わせることにより、当業者に明らかになろう。
[0028]図面において、図面は、ほんの一例として、本発明の実施形態を例示する。
hPSCからのNK細胞の生成を示す図である。(a):hPSCからのNK細胞誘起の2段階プロトコールの概略図。(b~i):NK細胞へのH1細胞の分化の間の形態学的変化。位相差画像は、(b):未分化H1細胞;(c):H1及びOP9共培養12日目;(d):第1の分化した細胞及びOP9-DLL1共培養7日目(19日目);(e):第2の分化した細胞及びOP9-DLL1共培養7日目(26日目);(f~g):第3の分化した細胞及びOP9-DLL1共培養7日目(33日目);(h~i):第4の分化した細胞及びOP9-DLL1共培養7日目(40日目)。(j~l):NK細胞へのH1細胞の分化の間の表現型変化を示す。フローサイトメトリー分析は、(j):H1及びOP9共培養12日目からのCD34+細胞;(k~l):OP9-DLL1上での第3(d33)及び第4(d40)共培養からのCD56+CD45+細胞を示す。 PBC由来iPSCからのNK細胞の生成を示す図である。(a)PBCからのiPSCの生成。PBC由来iPSC(PBC-iPSC)コロニー及び拡大されたiPSCの典型的な形態並びに表現型。位相差画像は、20日目及び25日目のPBC-iPSCコロニー並びに継代1及び継代2の拡大されたiPSC株を示す。蛍光画像は、PBC-iPSC株におけるSSEA-4、TRA-1-60、TRA-1-81及びアルカリホスファターゼの免疫染色を示す。(b~e)PBC-iPSCからのNK細胞の生成。NK細胞へのPBC-iPSC株、PBC-iPSC#9の分化の間の表現型変化が示される。フローサイトメトリー分析は、分化過程の間にTCRαβ発現が無いことを示す。 (f)は異なるサイトカインを試験してNK細胞関与を増強した図である。 GDT-iPSCからのγδT細胞の生成。γδT細胞由来iPSC株、GDTA/NF-iPSC#1が、図1aにおいて確立されたプロトコールを使用して分化された。(a~l):フローサイトメトリーによって分析した33日目及び47日目におけるGDTA/NF-iPSC#1株から分化した細胞の表現型。(m):47日目におけるGDTA/NF-iPSC#1株から分化した細胞の形態。非T細胞由来iPSC株、GDTA/NF-iPSC#3が、対照として分化された。(n~q):フローサイトメトリーによって分析した47日目におけるGDTA/NF-iPSC#3株から分化した細胞の表現型。 PBC-iPSC由来NK細胞の形態及び表現型を示す図である。(a~b):PBC-iPSC#9から得られたNK細胞の形態(a)及び表現型(b)。 iPSC-γδT細胞、PB-γδT細胞及びPB-NK細胞における活性化分子及び死誘導リガンドの発現を示す図である。iPSC-γδT細胞は、図1aにおいて確立されたプロトコールを使用してGDTA/NF-iPSC#1株から生成された。PBγδT細胞及びPB-NK細胞は、健康なドナーのPBMCから拡大された。iPSC-γδT細胞(a)、拡大されたPB-γδT細胞(b)及び拡大されたPB-NK細胞(c)の表現型が、フローサイトメトリーによって分析された。 iPSC-γδT細胞、PB-γδT細胞並びにPB-NK細胞における阻害性受容体及びKIRの発現を示す図である。iPSC-γδT細胞は、図1aにおいて確立されたプロトコールを使用してGDTA/NF-iPSC#1株から生成された。PBγδT細胞及びPB-NKT細胞は、健康なドナーのPBMCから拡大された。iPSC-γδT細胞(a)、拡大されたPB-γδT細胞(b)並びに拡大されたPB-NK細胞(c)における阻害性受容体及びKIRの発現が、フローサイトメトリーによって検出された。 PBC-iPSC由来NK細胞の機能を示す図である。(a~b):ELISPOTアッセイによって検出された、K562及びRaji細胞による刺激後にPBC-iPSC#9から得られたNK細胞によるIFNγ分泌。ELISPOT画像(a)及び(b)スポット計数が示される。(c~d):ELISPOTアッセイによって検出された、K562細胞による刺激後のPBC-iPSC#9由来NK細胞によるGrB分泌。ELISPOT画像(c)及び(d)スポット計数が示される。 PBC-iPSC由来NK細胞の機能を示す図である。(e~f):フローサイトメトリーによって測定された、K562及びRaji細胞に対するPBC-iPSC#9から得られたNK細胞の細胞毒性。代表的なフローサイトメトリー分析(e)及び結果概要(f)が、示される。(g~h):フローサイトメトリーによって測定された、抗CD20ヒト化抗体の存在下におけるRaji細胞に対するNK細胞のADCC。代表的なフローサイトメトリー分析(g)及び結果概要(h)が、示される。 がん細胞に対するiPSC由来γδNKT細胞の細胞毒性を示す図である。γδNKT細胞が、GDTA/NF-iPSC#1株から生成され、様々ながん細胞株:MCF7、SW480、BT474及びSK-OV-3に対する細胞毒性アッセイに使用された。 末梢血γδT細胞の拡大を示す図である。PBMCは、ゾメタ及びIL-2と培養された。(a):1日目及び7日目におけるPBMC培養の形態;(b):7日目におけるPBMC培養の表現型。 GDT-iPSCの生成を示す図である。培養PBMCが、センダイウイルスベクター又はヌクレオフェクションを使用してiPSCに再プログラムされた。(a~f):iPSCへの培養PBMCの再プログラムの間の形態学的変化。位相差画像は、(a):センダイウイルスベクターによる形質導入6日後に生存した培養PBMC;(b):形質導入された細胞を播種した17日後にmEF上に現れたiPSCコロニー;(c):mEFプレートから移された後にマトリゲルコートプレートに付着しているiPSCコロニーを示す;(d~f):ヌクレオフェクションによって生成された3つのiPSC株が、樹立された。(g):γδT細胞由来iPSC株を同定するためのTCRG遺伝子クローンアッセイ。矢印は、GDTA/NF-iPSC#1株における再編成されたTCRG遺伝子の検出を示す。(h):フローサイトメトリーによる樹立された3つのiPSC株におけるCD3及びγδTCR発現の検出。 新鮮な及び冷凍保存したPBC-iPSC由来NK細胞の拡大を示す図である。(a~b):異なるNK細胞数で開始する、G-Rex10内でK562-mb15-41BBLによってPBC-iPSC#9から得られた新鮮なNK細胞の拡大。14日間の拡大の間のNK細胞の絶対数(a)及び倍率変化(b)が示される。(c~d):フローサイトメトリーによって測定される14日間の拡大後の新鮮なNK細胞の表現型(c)及びK562に対する細胞毒性(d)。(e):凍結/解凍手順後に拡大されたNK細胞の生存率。(f):冷凍保存したNK細胞の拡大。(g):拡大後の、K562に対する冷凍保存したNK細胞の細胞毒性。
[0040]様々なhPSC供給源から連続して自然免疫細胞を生成する強力なプロトコールはまだ確立されていない。この点において、CD34+細胞富化又は回転EB形成を利用せずに古典的なhPSC供給源であるヒト胚性幹細胞(hESC)からだけでなく、簡便なhPSC供給源である末梢血細胞(PBC)由来iPSC(PBC-iPSC)からも機能的NK細胞を大量生産する全体的な製造スキームが設計され、実証された。
[0041]ヒト多能性幹細胞(hPSC)、特に誘導多能性幹細胞(iPSC)は、がん免疫療法のための模倣ナチュラルキラー(NK)細胞及び模倣γδT細胞などの模倣自然免疫細胞を作製するための有望な出発材料を提供する。連続した大量生産を容易にするために、ヒト多能性幹細胞(hPSC)から模倣自然免疫細胞を作る全体的な製造スキームが設計され、実証された。特に、CD34+細胞富化及び回転胚様体形成を利用しない、OP9細胞上での逐次的造血分化並びにOP9-DLL1細胞上でのリンパ様コミットメントによってNK特性を持つ模倣NK細胞又は模倣γδT細胞へとhPSCを分化させる強力なプロトコール。
[0042]したがって、本発明の第1の態様は、模倣自然免疫細胞を生成する方法であって、
(a)マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、刺激を受けた自然免疫細胞を生成するステップと;
(b)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と一緒に刺激を受けた自然免疫細胞を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
を含む、方法を含む。
[0043]このプロトコールを使用する様々な実施形態において、NK特性を持つ機能的な模倣NK細胞及び模倣γδT細胞が生成された。
[0044]本明細書では、用語「模倣自然免疫細胞」とは、多能性幹細胞から得られ、それが模倣する自然免疫細胞と類似の特徴及びそれが模倣する自然免疫細胞と異なる特徴をいくつか有する細胞のことを指す。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、iPSC由来NK細胞と呼ばれる。例えば、様々な実施形態において、PBC-iPSC由来NK細胞又はiPSC由来γδNKT細胞などの模倣自然免疫細胞は、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL及び/若しくはNKG2A/CD94の発現などNK細胞の特徴だけでなく、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を発現しない又は低く発現するなど天然に存在するNK細胞若しくはγδT細胞に存在しない新たな特徴も有する。様々な実施形態において、PBC-iPSC由来NK細胞などの模倣自然免疫細胞は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せの発現などNK細胞の特徴を有する。これらの特徴は、広範囲のがん細胞を認識するという利点を有する。この実施形態において、細胞は、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を発現しない又は低く発現するなど新たな特徴も有する。模倣自然免疫細胞の他の様々な実施形態において、そのようなiPSC由来γδNKT細胞は、PBC-iPSC由来NK細胞に存在する上述の特徴のいずれか1つを有するのに加えてリン抗原を認識できるγδTCRを発現する。様々な実施形態において、低KIRとは、KIRの20%未満発現;又はKIRの10%未満発現;又はKIRの5%未満発現のことを指す。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、5%以下のKIR2DL1を発現する。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、13%以下のKIR3DL1を発現する。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、7%以下のKIR3DL1を発現する。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、18%以下のKIR2DL2を発現する。KIR陰性又はKIR低発現模倣自然免疫細胞は、そのHLA遺伝子型に注意を払わずに広範囲にわたるレシピエントに役立ち得るという利点を有する。興味深いことに、自家PBC-iPSC株で開始すると、自家KIR陰性又はKIR低発現模倣自然免疫細胞供給源を生成して、自己HLA分子によって強いられる阻害について心配することなく自家の組で使用することが可能になる。免疫拒絶リスクの減少と共に、自家PBC-iPSC-NK細胞などこれら模倣自然免疫細胞は、より長く生存でき、したがって長期間にわたって抗腫瘍活性を提供し得る。
[0045]様々な実施形態において、iPSC由来γδNKT細胞などの模倣自然免疫細胞は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せの発現などNK細胞の特徴、並びにキラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を発現しない又は低く発現するなどの新たな特徴だけでなくCD3+などのγδT細胞及び/若しくはVガンマ9Vデルタ2(Vγ9Vδ2)などのγδT細胞受容体の特徴も有する。
[0046]マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株は、発現されない若しくは非機能的変異体を発現するかいずれかの欠損遺伝子を有してもよく又はアンチセンス、siRNA、shRNA若しくはタンパク質発現をノックダウンするために当業者に公知の他の任意の方法など公知の任意の方法を使用してノックダウンされてもよい。様々な実施形態において、M-CSF発現を欠損している間質細胞株は、骨髄間葉系幹細胞などの間葉系幹細胞でもよい。様々な実施形態において、M-CSF発現を欠損している間質細胞株は、OP9細胞でもよい。様々な実施形態において、M-CSFの機能的cDNAは、核酸配列配列番号2によって表され、機能的M-CSFタンパク質は、アミノ酸配列配列番号3によって表される。機能不全M-CSFをもたらすこれら配列に対する任意の突然変異は、充分になる。
[0047]産業に適合する分化プロトコールを開発するための様々な実施形態において、古典的なM-CSF欠損間質細胞株であるOP9と共培養することによってhESCとPBC-iPSC両方の効果的な造血分化が12日間連続して達成され得、これが他の間質細胞株を使用するより有意に短いことが実証された。採取した造血細胞は、CD34+細胞を選別することなくNK細胞生成に直接使用され得る。したがってOP9を使用して造血分化を誘導することは、CD34+細胞選別及びEB形成を回避することにより製造過程を有意に単純化できる。様々な実施形態において、自然免疫細胞の前駆体は、造血細胞を含む。
[0048]マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株は、外因的又は異常にDLL1を発現するように操作されている前述のマクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株でもよい。M-CSF発現を欠損している間質細胞株においてDLL1の発現を人工的に引き起こすための当業者に公知の任意の方法が、適していると予想される。様々な実施形態において、M-CSF発現を欠損しておりDLL1を異所的に発現する間質細胞株は、DLL1で形質導入された骨髄間葉系幹細胞などの間葉系幹細胞でもよい。様々な実施形態において、M-CSF発現を欠損しておりDLL1を異所的に発現する間質細胞株は、OP9-DLL1細胞であってもよい。様々な実施形態において、DLL1 cDNAは、核酸配列配列番号4によって表され、DLL1タンパク質は、アミノ酸配列配列番号5によって表される。機能的DLL1をもたらす配列の機能的変形は、充分になる。
[0049]NK細胞発達の強力な微環境を提供するための様々な実施形態において、DLL1で修飾されたOP9細胞株が、SCF、FLT3L、IL-7及びIL-15を含むNK細胞促進サイトカイン混合物と一緒に使用された。そのような手法を使用してhPSC/OP9共培養から採取される不均一な造血細胞は、NK細胞生成に直接使用され得、最終産物は、99%超のCD56+CD45+NK細胞を含む均質なリンパ集団である。そのような方法の強力さは、Notchシグナル伝達経路の活性化による可能性が高く、その経路は、自然リンパ球様細胞の発達に重要な役割を演ずる。この分化手法は、細胞選別、EB形成、回転EB形成、T若しくはB細胞除去又はNK細胞富化の必要性を排除する。
[0050]どんな理論にも限定されないが、ステップ(a)におけるマクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)の欠損は細胞を造血細胞へと順次分化させ、ステップ(b)の培地におけるマクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)の欠損とDLL1の発現との組合せはリンパ様コミットメントを刺激し、次々に使用される異なる2つの間質細胞型の2相過程の組合せは固有の特徴を持つ模倣自然免疫細胞をもたらすと仮定される。様々な実施形態において、本過程は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94又はその組合せの発現などNK細胞の特徴、及びキラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を発現しない又は低く発現するなどNK細胞に一般的でない他の特徴の発現を容易にする。
[0051]様々な実施形態において、ステップ(b)において使用される培地は、大きい役割も演じ、様々な実施形態において、培地は幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)を含む。様々な実施形態において、培地は幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン15(IL15)を含む。他の様々な実施形態において、培地は幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及びインターロイキン15(IL15)を含む。一方で3つ全ての組合せが、固有の特徴を持つ模倣自然免疫細胞を生成できる。驚くべきことに、インターロイキン15(IL15)単独又はインターロイキン7(IL7)と組み合わせての使用は、生成される模倣自然免疫細胞のパーセンテージを有意に高めたが、インターロイキン7(IL7)単独の使用もなお、固有の特徴を持つ模倣自然免疫細胞を成功裏に生成した。当業者に公知の他のリンパ球培養培地が、基本培地としても使用され得る。
[0052]本明細書では用語「継代」、「継代する」、又は「継代される」とは、新鮮な培地中で細胞の一部若しくは全部を二次培養することを指す。継代は、当業者に一般に公知である又は使用される方法のいずれかを含んでもよい。様々な実施形態において、分化した模倣自然免疫細胞は、7日間毎の共培養3回後に継代され、最終的な模倣自然免疫細胞は、21日後、好ましくは33日までに採取される。様々な実施形態において、分化した模倣自然免疫細胞は、7日間毎の共培養4回後に継代され、最終的な模倣自然免疫細胞は、28日後、好ましくは40日までに採取される。様々な実施形態において、分化した模倣自然免疫細胞は、7日間毎の共培養5回後に継代され、最終的な模倣自然免疫細胞は、35日後、好ましくは47日までに採取される。
[0053]様々な実施形態において、ステップ(a)におけるヒト多能性幹細胞は、M-CSF発現を欠損する間質細胞株と12日間共培養される。様々な実施形態において、ステップ(a)におけるヒト多能性幹細胞は、アルファ最小必須培地(αMEM)及びウシ胎仔血清(FBS)を含む単純培地中で共培養され、共培養は、3~4日間毎に単純培地の半分を交換することによって給栄養した。当業者に公知の他の幹細胞分化培地も使用され得る。
[0054]様々な実施形態において、ステップ(b)において使用される培地は、ウシ胎仔血清(FBS);アルファ最小必須培地(αMEM);又はその組合せをさらに含む。
[0055]様々な実施形態において、ヒト多能性幹細胞は、ヒト胚性幹細胞(hESC)である。hESCは安全性の点で優れた選択肢であるが、hESCの誘起は常に倫理的議論を伴い、hESC誘導体の適用は同種異形の組に限られている。
[0056]様々な実施形態において、ヒト多能性幹細胞は、末梢血細胞(PBC(iPSC))から誘導される。iPSCの使用は、iPSCが、ドナー又は患者から単離される末梢血単核細胞(PBMC)など信頼性が高く、無限であり、標準化可能な出発細胞供給源から生成され得、iPSC誘導体が自家及び同種異系両方の適用に使用可能になるという利点を有し、さらにhESCを使用する倫理的懸念も全くない。
[0057]現在では、大部分のiPSCは、成人体細胞を再プログラムすることによって生成される。出発体細胞の選択は、再プログラムの効率及び動力学だけでなく、GMP品質iPSCを生成する実用性にも影響を及ぼすことになる。線維芽細胞が、最も一般的に使用される体細胞であるが、それらはGMPにあまり対応していない。パンチ生検による皮膚サンプル採集は侵襲性であり、皮膚生検サンプルから線維芽細胞を成長させるには時間がかかる(最長3週間)。GMP下での線維芽細胞そのもの誘起は、すでに面倒な作業である。それに対し、末梢血採集は簡便であり、末梢血サンプルからの単核細胞の単離は15分間しかかからないので、PBCを使用してiPSCを生成することは、より実用的な選択肢である。サンプル採集、輸送及び加工においてGMPを実行する容易さのため、PBCはiPSC誘起の魅力的な出発材料になる。最も重要なことに、2段階分化プロトコールを使用して、PBC由来iPSCからのNK細胞など高純度で、機能的であり、拡大可能な模倣自然免疫細胞の生成が最初に実証された。
[0058]様々な実施形態において、再プログラム転写因子を、末梢血細胞に組み込み、成長させて、誘導多能性幹細胞(iPSC)を生成する。
[0059]様々な実施形態において、再プログラム転写因子には、伝統的なYamanaka転写因子であるOct4、Sox2、Klf4及びc-mycがある。他の様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、Oct3/4及びSox1、Sox2、Sox3又はSox15のうちいずれか1つを含むSoxファミリーのメンバーであり得る。別法として、他の様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、Oct3/4;Sox1、Sox2、Sox3又はSox15のうちいずれか1つを含む転写因子のSoxファミリーのメンバー;NANOG及びLIN28であり得る。別法として、他の様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、Oct3/4;Sox1、Sox2、Sox3又はSox15のうちいずれか1つを含む転写因子のSoxファミリーのメンバー;Klf1、Klf2、Klf4又はKlf5を含む転写因子のKlfファミリーのメンバー、及びc-myc、L-myc又はN-mycを含む転写因子のMycファミリーのメンバーであり得る。別法として、他の様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、Oct3/4;Sox1、Sox2、Sox3若しくはSox15のうちいずれか1つを含む転写因子のSoxファミリーのメンバー;Klf1、Klf2、Klf4若しくはKlf5を含む転写因子のKlfファミリーのメンバー並びにGlis1、又は分化した成体細胞から惹起される時期特異的胚抗原(SSEA-3及びSSEA-4)及び/若しくはTRA-1-60、TRA-1-81抗体に認識されるエピトープを発現する多能性細胞を効果的に生成すると当業者に公知の任意の再プログラム転写因子であり得る。
[0060]様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、レトロウイルス形質導入によって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、レンチウイルス発現系によって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、再プログラム因子のそれぞれが、STEMCCAなどの自己切断性ペプチドシグナルによって分離される単一カセット再プログラムベクターを使用して末梢血に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、アデノウイルス発現系によって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、センダイウイルス発現系によって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、細胞中へのタンパク質の拡散によって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、mRNAトランスフェクションによって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、miRNA感染又はトランスフェクションによって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、トランスポゾン系の使用を活用するPiggyBac系によって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、真核生物プロモータ及び発現しようとするcDNAだけを含有する小環状ベクターによって末梢血細胞に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、再プログラム転写因子は、エピソーマルプラスミド中の再プログラム因子の一過性発現又は末梢血細胞へ再プログラム転写因子を送達して、誘導多能性幹細胞(iPSC)を効率的に生成する当業者に公知の他の任意の方法によって末梢血細胞に組み込まれてもよい。
[0061]様々な実施形態において、本方法は、再プログラム転写因子を末梢血細胞に組み込む前に、アミノビスホスホネート及びインターロイキン2(IL2)の存在下で末梢血細胞を拡大して、誘導多能性幹細胞(iPSC)を生成するステップをさらに含む。
[0062]様々な実施形態において、アミノビスホスホネート及びインターロイキン2(IL2)を使用して、Vγ9Vδ2T細胞を発現することが一般に判明しているγδT細胞の拡大を誘導する。どんな理論にも限定されないが、Vγ9Vδ2T細胞は、リン酸抗原に反応するので、アミノビスホスホネートは、そのようなVγ9Vδ2T細胞の形成を刺激すると仮定される。
[0063]様々な実施形態において、アミノビスホスホネートは、ゾレドロナート若しくはゾレドロン酸又はゾメタとして商業的に公知であるその塩である。好ましくは、ゾレドロン酸が商業的に容易に入手できるが、任意のアミノビスホスホネートが適していると予想される。ゾレドロン酸の式は、以下の通りである。
[0064]
Figure 0007092281000001
[0065]様々な実施形態において、iPSCは、TCRG遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子を含む。様々な実施形態において、TCRG遺伝子形態は、TCRGへのTCRの体細胞組換えを含み、TCRDへのTCRの体細胞組換えを含むTCRD遺伝子形態も含み得る。様々な実施形態において、TCRG遺伝子形態は、核酸配列配列番号1によって表され、機能的TCRγの発現をもたらす配列の機能的変形も含まれることになる。様々な実施形態において、iPSCは、TCRD遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子を含む。様々な実施形態において、機能的TCRδの発現をもたらす公知の任意のTCRD配列のTCRDへのTCRの体細胞組換えを含むTCRD遺伝子形態は、適当であると予想される。
[0066]本明細書では、TCRG遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子は核酸分子を含み、その分子は、γTCRポリペプチド、対立遺伝子バリアント、又はその断片を含む類似体を一般にコードする。TCRG遺伝子形態のスクリーニングに使用するDNA分子並びに(a)配列番号1に提示されるDNA分子又はその断片;(b)(a)において定義されるDNA分子にハイブリダイズするDNA分子又はハイブリダイズ可能なその断片;及び(c)前述のDNA分子のいずれかによってコードされるアミノ酸配列の発現をコード化するDNA分子からなる群から選択されるγTCRポリペプチドの発現を確実にするDNA分子が、特に提供される。
[0067]ポリヌクレオチドは、その天然の状態にある場合又は当業技術者に周知の方法によって操作されているとき、ポリペプチドを「コードする」と言われ、転写並びに/又は翻訳されて、ポリペプチド若しくはその断片のためのmRNA及び/又はポリペプチド若しくはその断片が作製され得る。アンチセンス鎖は、そのような核酸の相補体であり、コード配列はその核酸から推定され得る。
[0068]「TCRG遺伝子配列」、「TCRG遺伝子」、「TCRG核酸」又は「TCRGポリヌクレオチド」は、正常T細胞において発現される可能性が高いポリヌクレオチドのことをそれぞれ指し、機能的TCRγポリペプチドを発現する能力があるTCRG遺伝子配列中の突然変異が含まれる。
[0069]TCRG遺伝子配列は、コード配列、介在配列並びに転写及び/又は翻訳を制御する調節エレメントを含むものとする。TCRG遺伝子配列は、γTCRポリペプチドを発現する能力があるDNA配列の対立遺伝子の全ての変形を含むものとする。
[0070]核酸又はその断片は、他の核酸(又はその相補鎖)と最適に整列された(適切なヌクレオチド挿入又は欠失を含む)場合、もう一方に対して「実質的に相同」(「又は実質的に類似」)であり、少なくとも約60%のヌクレオチド塩基、通常少なくとも約70%、より通常には少なくとも約80%、好ましくは少なくとも約90%、より好ましくは少なくとも約95~98%のヌクレオチド塩基のヌクレオチド配列同一性が存在する。
[0071]他の好ましいポリヌクレオチドは、γTCRのアミノ酸をコードする配列番号1の配列に対して40、50、60又は70%を超える同一性、より好ましくは80、90、95又は97%を超える同一性を有する連続した配列を含む。
[0072]TCRG遺伝子形態の検出は、サザンブロットハイブリダイゼーション、ポリメラーゼ連鎖反応などの技術を含む当業者に公知の方法によって行われてもよく、又は他の適切な方法が使用されてもよい。
[0073]様々な実施形態において、これは、γδT細胞由来iPSCを使用してγδT細胞を生成する最初の実証であるという利点を有する。γδT細胞からiPSCを得る並びにこれらiPSCを使用してγδT細胞及び新規免疫細胞型γδナチュラルキラーT細胞を生成する産業に適合する生産スキーム及び方法が得られる。
[0074]様々な実施形態において、本方法は、幹細胞因子(SCF);ウシ胎仔血清(FBS);Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン15(IL15)及びインターロイキン7(IL7)を含む培地中で、フィーダー細胞の存在下で模倣自然免疫細胞を拡大するステップをさらに含む。
[0075]様々な実施形態において、フィーダー細胞は、NK細胞を拡大することができる照射を受けた細胞株である。様々な実施形態において、フィーダー細胞は、ガンマ照射を受けたK562-mbIL15-41BBLである。
[0076]様々な実施形態において、PBC-iPSC由来模倣NK細胞は、フィーダー細胞株を使用して9日間で74倍、低温保存後に38.5倍に拡大され得る。これらの拡大された模倣NK細胞は、K562細胞に対する細胞毒性の増大によって示す通り機能的により強力になった。新鮮な及び凍結したPBCからiPSCを生成する可能性は、GMP製造に一層多くの柔軟性を提供する。この目的のために、凍結PBCからiPSCを得る実現可能性が、この研究において実証された。
[0077]本発明の別の態様は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む、模倣自然免疫細胞を含む。これらの模倣自然免疫細胞は、任意選択でγδTCR発現が有る又はない細胞である。
[0078]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、CD56を発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、本明細書で上述した通り模倣自然免疫細胞は、CD16を発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、NKp30を発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、NKp44を発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、NKp46を発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、NKG2Dを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、DNAM-1を発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、FASLを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、TRAILを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、NKG2A/CD94を発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうちいずれか2つ、又はいずれか3つ、又はいずれか4つ、又はいずれか5つ、又はいずれか6つ、又はいずれか7つ、又はいずれか8つ、又はいずれか9つ又は全ての組合せを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む。
[0079]様々な実施形態において、細胞発現プロファイルは、タンパク質発現を測定する当業者に公知の任意の手段によって決定されてもよい。例えばHPLCのようなクロマトグラフィー方法、LCMS又はポリアクリルアミドゲル電気泳動。別法として、抗体方法であり、ELISA、フローサイトメトリー、タンパク質免疫沈降、免疫電気泳動又はウェスタンブロッティングなどの検出用としてタグ付けされている、タンパク質にハイブリダイズする抗体。様々な実施形態において、コンジュゲートされたタグ、例えば発色タグ、磁気タグ、蛍光タグ、放射性タグ、公知の特性を持つタンパク質タグを持つ抗体は、アミノ酸配列配列番号6によって表されるタンパク質配列CD56、アミノ酸配列配列番号7によって表されるCD16、アミノ酸配列配列番号8によって表されるNKp30、アミノ酸配列配列番号9によって表されるNKp44、アミノ酸配列配列番号10によって表されるNKp46、アミノ酸配列配列番号11によって表されるNKG2D、アミノ酸配列配列番号12によって表されるDNAM-1、アミノ酸配列配列番号13によって表されるFASL、アミノ酸配列配列番号14によって表されるTRAIL又はアミノ酸配列配列番号15によって表されるNKG2A/CD94のうちいずれか1つの一部にハイブリダイズできる。
[0080]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、γδTCR発現が有る又は無い細胞である。
[0081]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、本明細書に記述されるものである。
[0082]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、一部のT細胞の特徴であるCD3+の発現をさらに含む。
[0083]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、ガンマ/デルタT細胞の特徴であるガンマデルタTCRの発現をさらに含む。
[0084]様々な実施形態において、ガンマデルタTCRは、Vガンマ9Vデルタ2(Vγ9Vδ2)を含む。
[0085]様々な実施形態において、本技術は、iPSCからγδT細胞及び新規の免疫細胞型であるγδナチュラルキラーT細胞を生成するための最良の方法を実証した。
[0086]無限の「レディーメイド」産物へとγδT細胞を発達させるための様々な実施形態において、誘導多能性幹細胞(iPSC)からのγδT細胞の生成が初めて実証された。γδT細胞富化血液細胞培養から開始して、iPSC株が生成され、γδT細胞から得られた株として同定された。これらのγδT細胞由来iPSC(GDT-iPSC)を使用する様々な実施形態において、γδT細胞が生成され、その細胞は、γδTCR+CD3+及びVγ9Vδ2+であった。さらに、iPSCからNK細胞を生成するために本明細書に開示されるプロトコールでGDT-iPSCを分化させることによって生成されたγδT細胞は、NK細胞の多くの「抗がん」分子でさらに武装されており、それら分子には活性化受容体、天然の細胞毒性受容体及び死誘導分子がある。したがって、γδT細胞とNK細胞両方の抗がん特徴を備えるので、これら新規のiPSC由来「γδナチュラルキラーT細胞」は、広範囲のがん細胞を標的する強い療法活性を有する。
[0087]本発明の別の態様は、処置に使用する本明細書に記載の模倣自然免疫細胞を含む。
[0088]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、ウイルス感染症、細菌感染症、真菌感染症、他の任意の感染症又はがんの処置に適し得る。
[0089]本発明の別の態様は、がんを処置するのに使用する本明細書に記載の模倣自然免疫細胞を含む。
[0090]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、肉腫、癌腫、及びリンパ腫、白血病、乳がん、結腸直腸がん又は卵巣がんを含めたがんの処置に適し得る。
[0091]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、固形腫瘍がんの処置に適し得る。様々な実施形態において、固形腫瘍には、肉腫、癌腫又はリンパ腫がある。
[0092]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、乳腺癌、結腸直腸腺癌、乳管癌、卵巣腺癌、乳管癌、卵巣腺癌又は白血病の処置に適し得る。
[0093]様々な実施形態において、白血病は、慢性骨髄性白血病又はバーキットリンパ腫を含む。
[0094]様々な実施形態において、模倣自然免疫細胞は、ヒト骨髄性白血病細胞、乳腺癌細胞、結腸直腸腺癌細胞、乳管癌細胞及び卵巣腺癌細胞などのがん細胞に対して有毒であることが示された。
[0095]本発明の別の態様は、がんの処置における薬剤を製造するための本明細書に記載の模倣自然免疫細胞の使用を含む。
[0096]様々な実施形態において、がんは固形腫瘍がん又は白血病である。
[0097]様々な実施形態において、固形腫瘍がんは、乳腺癌、結腸直腸腺癌、乳管癌又は卵巣腺癌を含む。様々な実施形態において、白血病は急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病又は慢性骨髄性白血病を含む。
[0098]様々な実施形態において、がんは肉腫、癌腫、リンパ腫、白血病、乳がん、結腸直腸がん又は卵巣がんを含む。
[0099]模倣自然免疫細胞は、ヒト骨髄性白血病細胞、乳腺癌細胞、結腸直腸腺癌細胞、乳管癌細胞及び卵巣腺癌細胞などのがん細胞に対して有毒であることが示された。
[00100]
本発明の別の態様は、模倣自然免疫細胞を生成するためのキットを含み、本キットは:
(a)ヒト多能性幹細胞株;
(b)マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株;
(c)マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株;
(d)M-CSF発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養するための第1の単純培地;及び
(e)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む第2の培地を含む。
[00101]様々な実施形態において、ヒト多能性幹細胞株は、ヒト胚性幹細胞(hESC)を含んでもよい。他の様々な実施形態において、ヒト多能性幹細胞株は、非T細胞由来iPSC株又はγδT細胞由来iPSC株であり得る末梢血細胞由来iPSC株を含んでもよい。
[00102]マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株、及びマクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株について本明細書で上に記載されている。
[00103]様々な実施形態において、第1の単純培地は、アルファ最小必須培地(αMEM)又は他の幹細胞分化培地及びウシ胎仔血清(FBS)を含む。
[00104]様々な実施形態において、第2の培地は幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)を含む。様々な実施形態において、培地は幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン15(IL15)を含む。他の様々な実施形態において、培地は幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及びインターロイキン15(IL15)を含む。一方で3つ全ての組合せが、固有の特徴を持つ模倣自然免疫細胞を生成できる。驚くべきことに、インターロイキン15(IL15)単独又はインターロイキン7(IL7)と組み合わせての使用は、生成される模倣自然免疫細胞のパーセンテージ及び/又は量を有意に高めたが、インターロイキン7(IL7)単独の使用もなお、固有の特徴を持つ模倣自然免疫細胞を成功裏に生成した。
[00105]様々な実施形態において、第2の培地は、ウシ胎仔血清(FBS);アルファ最小必須培地(αMEM)若しくは他のリンパ球培養培地;又はその組合せをさらに含む。
[00106]様々な実施形態において、キットは、アミノビスホスホネート及びインターロイキン2(IL2)をさらに含む。様々な実施形態において、アミノビスホスホネートは、ゾレドロン酸又はその塩である。
[00107]本発明の別の態様は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体KIRを低く発現する又は発現しない模倣自然免疫細胞を患者に投与するステップを含む、がん患者を処置する方法であって、前記模倣自然免疫細胞は、
(a)マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、自然免疫細胞の前駆体を生成するステップと;
(b)Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と自然免疫細胞の前駆体を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
により生成される、方法を含む。
[00108]様々な実施形態において、がんは、本明細書に記載の固形腫瘍がんである。様々な実施形態において、がんは、本明細書に記載の白血病である。
[00109]様々な実施形態において、固形腫瘍がんは、乳腺癌、結腸直腸腺癌、乳管癌又は卵巣腺癌を含む。様々な実施形態において、白血病は急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病又は慢性骨髄性白血病を含む。
[00110]本発明の別の態様は、末梢血単核細胞から誘導多能性幹細胞(iPSC)を生成する方法であって、
(a)末梢血単核細胞に再プログラム転写因子を組み込むステップと;
(b)再プログラム転写因子を組み込んだ末梢血単核細胞を多能性幹細胞に成長させるステップと
を含む、方法を含む。
[00111]様々な実施形態において、単核末梢血細胞は、γδT細胞である。これは、γδT細胞からiPSCを生成する最初の実証である。他の様々な実施形態において、単核末梢血細胞は、末梢血細胞の非T細胞である。
[00112]様々な実施形態において、本方法は、再プログラム転写因子をガンマデルタT細胞に組み込む前に、アミノビスホスホネート及びインターロイキン2(IL2)の存在下で末梢血細胞を拡大するステップをさらに含む。
[00113]様々な実施形態において、アミノビスホスホネートは、ゾレドロン酸又はその塩である。
[00114]様々な実施形態において、iPSCは、TCRG遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子又はTCRD遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子を含む。様々な実施形態において、TCRG遺伝子形態は、核酸配列配列番号1によって表される。機能的TCRγの発現をもたらす配列の機能的変形も十分になる。様々な実施形態において、機能的TCRδの発現をもたらす任意の公知のTCRD配列のTCRDへのTCRの体細胞組換えを含むTCRD遺伝子形態は、適切であると予想される。
[00115]本発明の別の態様は、TCRG遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子又はTCRD遺伝子形態に配置されたTCR遺伝子を含む誘導多能性幹細胞(iPSC)を含む。
[00116]様々な実施形態において、再編成されたTCRG遺伝子は、核酸配列配列番号1によって表される。機能的TCRγの発現をもたらす配列の機能的変形は、十分になる。様々な実施形態において、機能的TCRδの発現をもたらす任意の公知のTCRD配列のTCRDへのTCRの体細胞組換えを含むTCRD遺伝子形態は、適切であると予想される。
[00117]本発明の別の態様は、模倣NK細胞を生成する方法であって、
(a)マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、自然免疫細胞の前駆体を生成するステップと;
(b)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、M-CSF発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と自然免疫細胞の前駆体を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
を含む、方法を含む。
[00118]本発明の別の態様は、模倣γδT細胞を生成する方法であって、
(a)マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養して、刺激を受けた自然免疫細胞を生成するステップと;
(b)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、M-CSF発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と一緒に刺激を受けた自然免疫細胞を共培養して、分化した模倣自然免疫細胞を生成するステップと;
(c)分化した模倣自然免疫細胞を毎週3~5週間継代するステップと
を含む、模倣γδ方法を含む。
[00119]本発明の別の態様は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体KIRを低く発現する又は発現しない細胞を含む模倣NK細胞を含む。
[00120]様々な実施形態において、模倣NK細胞は、CD3又はγδTCRを全く発現しない細胞を含む。
[00121]本発明の別の態様は、CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体KIRを低く発現する又は発現しない細胞を含む、模倣ガンマデルタT細胞を含む。
[00122]様々な実施形態において、模倣γδT細胞は、γδTCR発現又はCD3発現がある細胞である。
[00123]別段の規定がない限り、本明細書において使用される技術及び科学用語は全て、本明細書の主題が属する当業者によって一般に理解されるままの同じ意味を有する。本明細書では、以下の定義は、本発明の理解を容易にするために提供される。
[00124]この文書の全体を通じて、それとは反対に特に明記されない限り、用語「含む」、「からなる」、「有する」等は、非限定的な、換言すれば、「を含むがそれだけには限らない」意味として解釈されることになる。
[00125]さらにまた、明細書の全体を通じて議論を別途必要としない限り、単語「含む(include)」又は「含む(includes)」若しくは「含む(including)」のような変形は、記載されている整数又は整数の群を内包するが、他の任意の整数又は整数の群を排除しないことを意味すると理解されるものとする。
[00126]本明細書及び添付の特許請求の範囲に使用される、単数形「1つの(a)」及び「その(the)」は、文脈に別段の明確な指図がない限り複数の言及を含む。
[00127]hPSCから自然免疫細胞を大規模生産するための全体のスキームが、記述される。既存のプロトコールと比較すると、本手法は、より産業に対応しており、NK細胞療法剤を作製するのに必要とされる利便性を提供し:(1)出発材料PBC-iPSCが、簡便で、非常に利用しやすく、GMP適合しているhPSC供給源であり;(2)分化過程が、細胞選別、EB形成及び回転EB形成を除外することによって単純化され;(3)生成されたPBC-iPSC由来細胞がすでに高純度で、機能的な集団であり、T細胞及びB細胞除去又は自然免疫細胞富化の必要性を不要にし;(4)新鮮な及び冷凍保存したNK細胞の両方が、短期間で拡大され得、このことが、輸送のロジスティクス及びNK細胞療法剤の製造を簡単にし;(5)さらなる機能的成熟が、拡大後に達成され得;(6)ほとんどのPBC-iPSC由来自然免疫細胞が、KIR陰性であり、このことは、これらの自然免疫細胞が、細胞毒性を減少させる可能性がある阻害性シグナル伝達を懸念することなく様々なレシピエントに対する普遍的な細胞供給源として役立ち得ることを意味する。したがって、PBC-iPSCを使用して、自然免疫細胞を得ることは、自然免疫細胞療法剤の大規模生産に適したプラットフォームである。
模倣自然免疫細胞の生成
[00128]様々なhPSC供給源から連続して自然免疫細胞を生成する強力なプロトコールは、まだ確立されていない。この点において、CD34+細胞富化又は回転EB形成を利用せずに古典的なhPSC供給源であるヒト胚性幹細胞(hESC)からだけでなく、簡便なhPSC供給源である末梢血細胞(PBC)由来iPSC(PBC-iPSC)からも機能的NK細胞を大量生産する全体的な製造スキームが、設計され、実証された。
[00129]hESCからのNK細胞の生成。
[00130]細胞培養。hPSC株、H1(WiCell Research Institute、Madison、WI、http://www.wicell.org)を、マトリゲル(BD Biosciences、San Diego、CA、http://www.bdbiosciences.com)コーティングした6穴プレート上でmTeSR1(StemCell Technologies、Vancouver、BC、Canada、http://www.stemcell.com)で培養した。OP9細胞(アメリカンタイプカルチャーコレクション[ATTC]、Manassas、VA、http://www.atcc.org)及びOP9/G-DLL1細胞(理研BRC細胞バンク、茨城、日本、http://cell.brc.riken.jp/en/)を、20%ウシ胎仔血清(FBS)(HyClone、Logan、UT、http://www.hyclone.com)で補充したαMEM(Thermo Fisher Scientific、Waltham、MA、http://corporate.thermofisher.com)で培養した。
[00131]2段階プロトコール。第1の段階において、OP9細胞を、0.1%ゼラチン(StemCell Technologies)コーティングしたT75フラスコに播種した。コンフルエンスになったら、OP9細胞培養を、培地の半分を交換することによって給栄養し、4~6日間過剰に成長させた。hESC 1~1.5×10個を、10%FBSで補充したαMEM中で過剰に成長させたOP9細胞上に次いで播種し、12日間分化させた。hESC/OP9共培養を、培地の半分を交換することによって4日間毎に給栄養した。第2の段階において、分化した細胞を、1mg/mLコラゲナーゼIV(StemCell Technologies)及びTrypLE Express(Thermo Fisher Scientific)を使用してhESC/OP9共培養から採取した。OP9細胞を、プラスチック付着45分間によって除去し、細胞集塊を、100μmセルストレイナー(BD Biosciences)によってさらに除去した。残った非接着細胞を、10% FBS、10ng/mL SCF(PeproTech、Rocky Hill、NJ、http://www.peprotech.com)、5ng/mL FLT3L(PeproTech)を5ng/mL IL-7(PeproTech)及び/又は10ng/mL IL-15(PeproTech)と合わせて含有するαMEMを使用してT75フラスコ上で成長させたOP9-DLL1と7日間次いで共培養した。この後、分化した細胞を、ベルセン(Thermo Fisher Scientific)を使用して採取し、6穴プレートで成長させた新たなOP9-DLL1上で週1回の基準でさらに3~4週間共培養した。
[00132]hPSCからのNK細胞誘起の強力な2段階プロトコールを確立するために(図1a)、広く使用されているhESC株、H1(図1b)を使用した。第1の段階において、造血分化を誘導するために、H1細胞を、過剰に成長させたOP9細胞、骨髄間質細胞株と共培養した。共培養12日目に、多くの分化したコロニー(図1c)及びCD34+細胞の小さい集団(図1j)を連続して観察した。第2の段階において、リンパ様コミットメントを誘導するために、これらの分化した細胞を採取し、幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)及びIL-7の存在下で、週に1回の基準で、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)で修飾したOP9細胞株であるOP9-DLL1と共培養した(図1a)。OP9-DLL1との第1の共培養の7日後(19日目)に、分化した細胞のほとんどが付着細胞としてなお成長し(図1d);第2の共培養後(26日目)、いくつかの明るい、円形の、半付着細胞が現れ始め(図1e);第3の共培養後(33日目)、これら細胞は分離し、穴の中心に集合し(図1f、図1g);第4の共培養後(40日目)、さらに多くの懸濁細胞が現れた(図1h、図1i)。形態学的には、これらの懸濁細胞は、小さい、円形の、明るいリンパ球様細胞であり(図1g、図1i);表現型的には、それら細胞は、散布図上で定義した集団であり(図1k、図1l);それら細胞のほとんどは、CD45+CD56+であるが、CD3-TCRαβ-CD4-CD8-であり(図1k、図1l)、これは、NK細胞に典型的である。したがって、造血分化及びリンパ様コミットメントを経ることによって、NK細胞を、CD34+細胞を富化する又は回転EBを形成することなくhESCから得ることができる。
[00133]iPSCからのNK細胞の生成。
[00134]細胞培養。OP9細胞(アメリカンタイプカルチャーコレクション[ATTC]、Manassas、VA、http://www.atcc.org)及びOP9/G-DLL1細胞(理研BRC細胞バンク、茨城、日本、http://cell.brc.riken.jp/en/)を、20%ウシ胎仔血清(FBS)(HyClone、Logan、UT、http://www.hyclone.com)で補充したαMEM(Thermo Fisher Scientific、Waltham、MA、http://corporate.thermofisher.com)で培養した。
[00135]2段階プロトコール。第1の段階において、OP9細胞を、0.1%ゼラチン(StemCell Technologies)コーティングしたT75フラスコに播種した。コンフルエンスになったら、OP9細胞培養を、培地の半分を交換することによって給栄養し、4~6日間過剰に成長させた。hESC 1~1.5×10個を、10%FBSで補充したαMEM中で過剰に成長させたOP9細胞上に次いで播種し、12日間分化させた。hESC/OP9共培養を、培地の半分を交換することによって4日間毎に給栄養した。第2の段階において、分化した細胞を、1mg/mLコラゲナーゼIV(StemCell Technologies)及びTrypLE Express(Thermo Fisher Scientific)を使用してhESC/OP9共培養から採取した。OP9細胞を、プラスチック付着45分間によって除去し、細胞集塊を、100μmセルストレイナー(BD Biosciences)によってさらに除去した。残った非接着細胞を、10% FBS、10ng/mL SCF(PeproTech、Rocky Hill、NJ、http://www.peprotech.com)、5ng/mL FLT3L(PeproTech)を5ng/mL IL-7(PeproTech)及び/又は10ng/mL IL-15(PeproTech)と合わせて含有するαMEMを使用してT75フラスコ上で成長させたOP9-DLL1と7日間次いで共培養した。この後、分化した細胞を、ベルセン(Thermo Fisher Scientific)を使用して採取し、6穴プレートで成長させた新たなOP9-DLL1上で週1回の基準でさらに3~4週間共培養した。
[00136]PBC-iPSCからのNK細胞の生成。適正製造基準(GMP)下でhPSCからのNK細胞の生産をさらに容易にするには、GMP適合している簡便なhPSC供給源から開始することが重要である。線維芽細胞又は臍帯血CD34+細胞から生成されたhESC及びiPSCを使用して、NK細胞を得たとはいえ、末梢血細胞から生成されるiPSC(PBC-iPSC)は新規であるが、製造の見地からより利用しやすく、実用可能な選択肢である。NK細胞生成にPBC-iPSCを使用する実現可能性を実証するために、再プログラム因子を保有しているセンダイウイルスベクターを使用してPBC由来iPSC株を最初に生成し(図2a)、以下に記述した。これらの得られたPBC-iPSCは、典型的なhPSC形態及び表現型を示した(図2a)。
[00137]次に、NK細胞生成の2段階プロトコールを検討して、本方法がこれらのPBC-iPSCになお適用可能かどうか決定した。PBC-iPSC#9株(図2b)を使用して、有意なCD34+集団を含有する分化した細胞を、OP9との共培養12日後に得た(図2c)。CD34+細胞を選別せずにこれらの分化した細胞を採取し、OP9-DLL1と直接共培養した。小さいCD45+CD56+集団が、2回目の共培養(26日間)後に現れ(図2d);この集団は、第5の共培養後(47日目)にさらに明瞭になり、リンパ球様細胞を61%含んだ(図2e)。TCRαβもCD3発現も、分化過程の全体を通じて:多能性幹細胞(図2b)、造血細胞(図2c)又はリンパ球様細胞(図2d、図2e)に観察されなかった。さらに、明らかなCD4又はCD8発現が、リンパ球様細胞に存在せず(図2d、図2e)、このことからまた、2段階プロトコールを使用して、PBC-iPSCからNK細胞を生成するできることを確認した。
[00138]PBC-iPSCから得られたNK細胞の純度及び収量を改善する。GMP適合している出発hPSC供給源に加えて、PBC-iPSCから得られるNK細胞の純度及び収量のさらなる改善が、この新規のNK細胞供給源の生産及び翻訳使用を容易にすることになる。この目的のために、異なるサイトカインを試験してNK細胞関与を増強した(図2f)。結果(表1)は、リンパ様コミットメントの間にSCF及びFLT3Lと一緒にIL-7を使用することにより、分化40日目に純度61%及びPBC-iPSC 3×10個からCD56+CD45+細胞0.21×10個の収量がもたらされ;IL-15を使用した場合純度99%及び収量0.75×10個に増大し;一方で、IL-7及びIL-15の併用使用は、40日目に純度99%及び収量7.93×10個を与え、47日目に15×10個にさらに増大したことを示した。
[00139]
Figure 0007092281000002
[00140]iPSCからのγδNKT細胞の生成。
[00141]細胞培養。生成されたiPSC株を、マトリゲル(BD Biosciences、San Diego、CA、http://www.bdbiosciences.com)コーティングした6穴プレート上でmTeSR1(StemCell Technologies、Vancouver、BC、Canada、http://www.stemcell.com)で培養した。細胞株:OP9、(アメリカンタイプカルチャーコレクション[ATTC]、Manassas、VA、http://www.atcc.org)を、ATCCによって推奨される通り培養した。細胞株OP9-DLL1(理研BRC細胞バンク、茨城、日本、http://cell.brc.riken.jp/en/)を、20%ウシ胎仔血清(FBS)(HyClone、Logan、UT、http://www.hyclone.com)で補充したαMEM(Thermo Fisher Scientific、Waltham、MA、http://corporate.thermofisher.com)中で培養した。
[00142]GDT-iPSCからのγδT細胞の生成。GDT-iPSCからγδT細胞を生成するために、iPSCからNK細胞を生成するために上述した、これまでに確立されている2段階プロトコールを、使用した。第1の段階において、iPSC 1~1.5×10個を、20%FBSで補充したαMEM中で過剰に成長させたOP9又はOP9-DLL1細胞上に播種し、12日間分化させた。共培養を、半分の培地を交換することによって、4日毎に給栄養した。第2の段階において、分化した細胞を、1mg/mLコラゲナーゼIV(StemCell Technologies)及びTrypLE Express(Thermo Fisher Scientific)を使用して共培養から採取した。OP9又はOP9-DLL1細胞を、プラスチック付着45分間によって除去し、細胞集塊を、100μmセルストレイナー(BD Biosciences)によってさらに除去した。残った非接着細胞を、20% FBS、10ng/mL SCF(PeproTech、Rocky Hill、NJ、http://www.peprotech.com)、5ng/mL FLT3L(PeproTech)を5ng/mL IL-7(PeproTech)及び/又は10ng/mL IL-15(PeproTech)と合わせて含有するαMEMを使用してT75フラスコ上で成長させたOP9-DLL1細胞と7日間次いで共培養した。この後、分化した細胞を、ベルセン(Thermo Fisher Scientific)を使用して採取し、6穴プレートで成長させた新たなOP9-DLL1細胞と週1回の基準でさらに3~4週間共培養した。
[00143]γδT細胞を生成するために、これまでに上述したプロトコールを使用してiPSCからNK細胞を生成し、それにより後述するγδT細胞由来GDTA/NF-iPSC#1株を分化させた。分化33日目に均質なリンパ集団が観察され(図3a)、そのうち53%がγδTCR+CD3+であった(図3b)。これらγδTCR+CD3+細胞のほとんどは、Vγ9Vδ2+(図3c)及びCD56+(図3d)でもあり、このことは、これらのiPSC由来γδT細胞が独占的に、NK細胞様表現型を有し得るVγ9Vδ2サブセットであることを示した。この結果は、リンパ集団の53%がCD3+CD56+であり、45%がCD3-CD56+(図3e)であり、54%がVδ2+(図3f)であった発見とよく符合した。47日目に、リンパ集団は、より明らかになった(図3g、図3m)。より多くのγδTCR+CD3+細胞が現れ(図3h)、依然としてVγ9Vδ2+(図3i)及びCD56+(図3j)のままであった。この変化は、CD3+CD56+集団及びVδ2+集団の増大並びにCD3-CD56+集団の減少によってさらに確認された(図3k、図3l)。同様に、分化に非T細胞由来GDTA/NF-iPSC#3を使用する場合、明らかなリンパ集団が47日目に依然として観察され(図3n);しかしながら、この集団はCD3-CD56+であり(図3p)、γδTCR+CD3+細胞(図3o)又はVδ2+細胞(図3q)は全く観察されなかった。これらの発見は、γδT細胞由来iPSC株からのCD56+Vγ9Vδ2T細胞の生成が起こることを強く示唆した。
模倣自然免疫細胞の特徴付け
[00144]模倣NK細胞
[00145]フローサイトメトリー。hPSC分化の間の表現型の変化を研究するために、細胞を採取し、CD34、CD43、CD45、CD56、TCRαβ、CD3、CD4、CD8、NKp44、NKp46、NKG2D、CD16、NKG2A、CD94、CD158e1/e2、Cd158i、CD158a,hに対する抗体(BD Biosciences及びBeckman Coulter、https://www.beckmancoulter.com)を使用して染色し、FACSCaliburフローサイトメーター(BD Biosciences)で分析した。
[00146]ELISPOTアッセイ。IFNγ分泌を検出するために、ヒトIFNγ ELISpotProキット(MABTECH、Nacka Strand、Sweden、https://www.mabtech.com)を使用した。手短に言えば、PBC-iPSC由来NK細胞0~10×10個及びK562又はRaji細胞5×10個を、IFNγ ELISPOTプレート上で終夜共インキュベートした。IFNγスポットを、製造業者の手引きにしたがって染色した。GrB分泌を測定するために、Human Granzyme B ELISpotキット(R&D Systems、Minneapolis、MN、https://www.rndsystems.com)を使用した。手短に言えば、PBC-iPSC由来NK細胞0~1.2×10個を、K562細胞5×10個の有り又は無しでヒトGrBマイクロプレート上で4時間インキュベートした。GrBスポットを、製造業者の手引きに記載の通り次いで染色した。IFNγ及びGrBスポットを、ImmunoSpot Analyzer(CTL、Shaker Heights、OH、http://www.immunospot.com)を使用して計数した。
[00147]IL7及びIL15サイトカインの組合せを使用して生成されるNK細胞。最適化されたサイトカインの組合せを使用して、高純度のリンパ球様細胞を、PBC-iPSC#9から得た(図4)。これら細胞は、典型的なNK細胞形態を示した(図4a)。それら細胞は、細胞画像(図4a)及び散布図(図4b)によって示される通り、均質な集団であった。それら細胞のほとんどは、典型的なNK細胞表現型であるCD56+CD45+CD3-である(図4b)。これら細胞は、NKp30、NKp44、NKp46及びNKG2Dのような活性化受容体並びにCD94:NKG2Aのような阻害性受容体も発現した(図4b)。それら細胞は、CD16+(図4b)でもあり、CD16+は、NK細胞の抗体依存細胞介在性細胞傷害(ADCC)に重要である。キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)に関しては、それら細胞は、KIR2DL1、KIR2DL4、KIR2DL5、KIR3DL1、KIR2DS1、KIR2DS4及びKIR3DS1の発現がない又は低いことを示した。ごくわずかな細胞しか、CD158b(18%)又はCD158e/k(13%)抗体によって染色されず、このことは、NK細胞のほとんどがKIR2DL2、KIR2DL3、KIR3DL1及びKIR3DL2について陰性であることを示唆した(図4b)。この阻害性KIR陰性表現型は、これらNK細胞の細胞毒性に潜在的に有益であり得る。したがって、最適化された2段階プロトコールを使用して、PBC-iPSCから多数の高純度NK細胞が、連続して生成され得る。
[00148]模倣γδNKT細胞
[00149]フローサイトメトリー。iPSC分化の間の表現型変化を研究するために、細胞を採取し、CD3、CD56、γδTCR、Vγ2TCR、Vγ9TCR、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、NKG2A、CD94、CD16、FasL、TRAIL、DNAM-1、CD158a、h(KIR2DL1/S1)、CD158b(KIR2DL2/L3/S2)、CD158f(KIR2DL5)、CD158i(KIR2DS4)、CD158e1/e2(KIR3DL1/S1)及びCD158e/k(KIR3DL1/L2)(BD Biosciences;Beckman Coulter、https://www.beckmancoulter.com;Miltenyi Biotec、http://www.miltenyibiotec.com)に対する抗体を使用して染色し、FACSCaliburフローサイトメーター(BD Biosciences)で分析した。
[00150]ドナー由来PB-NK細胞の拡大。PB-NK細胞を得るために、健康なドナーのPBMC 2×10個を、立位でT75フラスコを使用して10%FBS及び50IU/mL IL-2で補充したCellGro SCGM無血清培地においてγ照射した(100Gy)K562-mbIL15-41BBL細胞4×10個と共培養した。半分の培地を新鮮な培地と置き換え、新鮮なIL-2を7日目まで2~3日間毎に補給した。この後、細胞2×10個を、K562-mbIL15-41BBL細胞2×10個でさらに2週間毎週再刺激した。細胞を、実験ために21日目に採取した。
[00151]CD56は、NK細胞の典型的な表面マーカーである。そのような生成されたiPSC由来模倣γδT細胞(iPSC-γδT細胞)が、NK細胞の他の表面分子も発現するかどうか解明するために、詳細な表現型タイピングを実行した(図5a)。フローサイトメトリー分析は、ほとんどのiPSC-γδT細胞が、活性化受容体:NKG2D及びDNAM-1;天然の細胞毒性受容体(NCR):NKp30、NKp44及びNKp46;並びに死誘導リガンド:TRAILを高度に発現したことを示した(図5a)。加えて、41%が、抗体依存性細胞介在性細胞傷害(ADCC)を媒介する表面分子であるCD16を発現し;5%が、別の死誘導リガンドであるFasLを発現した(図5a)。iPSC-γδT細胞のこの表面分子発現プロファイルは、TRAIL発現が低レベルである拡大された末梢血NK(PB-NK)細胞のプロファイル(図5c)と密接に似ていた。それに対し、拡大された末梢血γδT(PB-γδT)細胞は、NKG2D及びDNAM-1も発現したが、NCR、死誘導リガンド及びCD16を発現しなかった(図5b)。阻害性受容体及びキラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)に関しては、iPSC-γδT細胞は、PB-NK細胞及びPB-γδT細胞の様にCD94/NKG2A受容体を発現し;しかしながら、iPSC-γδT細胞は、PB-NK細胞及びPB-γδT細胞とは異なりKIRを発現せず(図6a~図6c)、レシピエントのHLA表現型による制限をなくす。したがって、iPSC-γδT細胞は、PB-γδT細胞及びPB-NK細胞の両方の組に観察される「抗がん」分子で武装しており、そのような新規のGDT-iPSC由来「γδNKT細胞」は、広範囲のがん細胞と戦い得る。
模倣自然免疫細胞を使用するがん免疫療法
[00152]模倣NK細胞による処置
[00153]細胞培養。K562細胞(ATCC)、K562-mb15-41BBL細胞(Dario Campana教授、Paediatrics学部、シンガポール国立大学、シンガポール、によって快く提供された)及びRaji細胞(ATCC)を、10% FBSで補充したRPMI1640(Thermo Fisher Scientific)で培養した。
[00154]細胞毒性及びADCCアッセイ。標的細胞に対するPBC-iPSC由来NK細胞の直接細胞毒性を検出するために、フローサイトメトリー方法を使用した。手短に言えば、NK細胞0~0.5×10個を、カルボキシフルオレセインジアセテートスクシンイミジルエステル(CFSE;Thermo Fisher Scientific)標識したK562又はRaji細胞2×10個と4~6時間同時インキュベートした。サンプルを、7-アミノ-アクチノマイシンD(7-AAD、BD Biosciences)で、氷上で次いで10分間染色した。洗浄後に、標的細胞死を、CFSE陽性集団中の7-AAD染色細胞のパーセンテージに基づいてFACSCaliburフローサイトメーターによって評価した。PBC-iPSC由来NK細胞のADCC機能を評価するために、NK細胞及びCFSE標識Raji細胞の共培養を、様々な濃度のヒトIgG1(Sigma-Aldrich)、抗CD20-mIgG1(InvivoGen、San Diego、CA、http://www.invivogen.com)又は抗CD20-hIgG1(InvivoGen)の存在下で準備し、標的細胞死を、上記の通りフローサイトメーターによって測定した。
[00155]PBC-iPSC由来NK細胞の機能。活性化に応じてインターフェロンγ(IFNγ)などのサイトカインを分泌することは、NK細胞の重要な機能的特徴である。IFNγ分泌を調査するために、PBC-iPSC由来NK細胞を刺激細胞と共培養し、酵素結合ImmunoSpot(ELISPOT)アッセイを次いで使用して、IFNγ分泌NK細胞を検出した。図7a及び図7bに示すように、NK細胞感受性細胞株であるK562は、PBC-iPSC#9から得られたNK細胞によるIFNγ分泌を効率的に刺激し;それに対し、NK細胞耐性細胞株であるRajiは、非常に低い効率を示し、このことは、これらのPBC-iPSC由来NK細胞が、刺激に応答してサイトカインを分泌することができることを示唆した。
[00156]細胞毒性は、NK細胞を保証する別の特徴であり、グランザイムB(GrB)の様な細胞傷害性分子の分泌に依存する。ELISPOT結果は、高頻度のPBC-iPSC由来NK細胞が、K562による刺激に応じてGrBを分泌することを示し(図7c、図7d)、これにより、これらiPSC由来NK細胞の機能的能力がさらに確認される。より重要なことに、これらiPSC由来NK細胞は、初代NK細胞と類似の直接死滅プロファイルを示した。図7e及び図7fにおいて実証された通り、iPSC由来NK細胞は、NK感受性白血病細胞K562を直接死滅させ得るが、NK非感受性リンパ腫細胞Rajiを死滅し得ない。興味深いことに、これらiPSC由来NK細胞のADCC機能を活用することによって、Raji細胞を死滅させることがなおできた(図7g、図7h)。図7g及び図7hに示すように、NK細胞単独では、Raji細胞を死滅させることができず;ヒトIgG1又は抗CD20-mIgG1添加のいずれでもできず;しかしながら、抗CD20-hIgG1の存在下で、Raji細胞に対する明らかな細胞毒性が観察された。したがって、これらPBC-iPSC由来NK細胞のADCC機能は、悪性細胞の死滅範囲を有意に広げることができる。
[00157]模倣γδNKT細胞による処置
[00158]細胞培養。細胞株:SK-OV-3、SW480、MCF-7及びBT474(アメリカンタイプカルチャーコレクション[ATTC]、Manassas、VA、http://www.atcc.org)を、ATCCによって推奨される通り培養した。
[00159]細胞毒性アッセイ。標的細胞に対するiPSC由来γδNKT細胞の細胞毒性を検出するために、フローサイトメトリーに基づく方法を使用した。手短に言えば、γδNKT細胞0~0.5×10個を、カルボキシフルオレセインジアセテートスクシンイミジルエステル(CFSE;Thermo Fisher Scientific)標識したがん細胞2×10個と、様々なエフェクター対標的比(E:T)で4~6時間共培養した。サンプルを、7-アミノ-アクチノマイシンD(7-AAD、BD Biosciences)で、氷上で次いで10分間染色した。洗浄後に、標的細胞死を、CFSE陽性集団中の7-AAD染色細胞のパーセンテージによってフローサイトメーターで評価した。
[00160]γδNKT細胞の細胞毒性を検査するために、4つの異なる固形腫瘍細胞株:MCF7(乳腺癌)、SW480(結腸直腸腺癌)、BT474(乳管癌)及びSK-OV-3(卵巣腺癌)を標的細胞として使用した。結果は、γδNKT細胞がこれらがん細胞株を死滅させ得ることを示した(図8)。いくつかの事例において、細胞毒性が、非常に低いE:T比で観察されても(図8)、γδNKT細胞の高い有効性を示唆した。
末梢血細胞からのiPSCの生成
[00161]PBCからのiPSCの生成。PBCからiPSCを生成するために、健康なドナー由来凍結末梢血単核細胞(PBMC)(StemCell Technologies)を解凍し、完全RPMI1640培地中で、5μg/mLフィトヘムアグルチニン(PHA;Sigma-Aldrich、St Louis、MO、http://www.sigmaaldrich.com)と2日間培養した。完全RPMI1640培地は、RPMI1640(Thermo Fisher Scientific)、10%熱不活化ヒト血清AB(Gemini Bio-Products、West Sacramento、CA、http://www.gembio.com)、2mM L-グルタミン(Thermo Fisher Scientific)、0.1mM非必須アミノ酸(Thermo Fisher Scientific)及び0.1mM 2メルカプトエタノール(Thermo Fisher Scientific)で構成される。培養した血液細胞を、10ng/mL IL-2、IL-7及びIL-15を含有する完全RPMI1640培地中で、MOI 5:5:3(KOS、hc-Myc、hKlf4)で、CytoTune iPS 2.0 Sendai Reprogrammingキット(Thermo Fisher Scientific)のセンダイ再プログラムベクターで次いで終夜形質導入した。形質導入した細胞を、次いで洗浄し、マイトマイシンC(Sigma-Aldrich)処理したマウス胚線維芽細胞(mEF)と成長させる6穴プレートに播種する前に5日間培養した。培地の半分を、播種後1~3日目にiPSC培地で置き換え、培地は、DMEM/F12(Thermo Fisher Scientific)、20%ノックアウト血清代替物(Thermo Fisher Scientific)、2mM L-グルタミン、1%非必須アミノ酸、0.1mM 2-メルカプトエタノール及び5ng/mL塩基性線維芽細胞成長因子(PeproTech)で構成される。播種3~4週間後、得られたiPSCを、iPSC培地中のmEF上で最初に、その後mTeSR1中のマトリゲルコートプレート上で拡大した。
[00162]免疫染色。多能性マーカーを検出するために、PBC-iPSCを、4%パラホルムアルデヒド(Sigma-Aldrich)中で、室温で15分間固定し、続いて5%ウシ血清アルブミンで1時間ブロッキングした。細胞を、SSEA-4、TRA-1-60、TRA-1-81に対する一次抗体(Thermo Fisher Scientific)と室温で1時間次いでインキュベートした。洗浄後に、細胞を、蛍光顕微鏡下で可視化するために、Alexa Fluor 594コンジュゲートヤギ抗マウスIgG(H+L)抗体(Thermo Fisher Scientific)と室温で1時間インキュベートした。アルカリホスファターゼ(AP)を検出するために、Alkaline Phosphatase Live Stain(Thermo Fisher Scientific)を製造業者のプロトコールにしたがって使用した。NK細胞生成にPBC-iPSCを使用する実現可能性を実証するために、再プログラム因子を保有しているセンダイウイルスベクターを使用してPBC由来iPSC株を最初に生成した(図2a)。これらの得られたPBC-iPSCは、典型的なhPSC形態及び表現型を示した(図2a)。
[00163]γδT細胞の拡大。iPSC生成用のγδT細胞を拡大するために、健康なドナー由来凍結PBMC(StemCell Technologies)を解凍し、5μMゾメタ(Novartis)を含有するPBMC培養培地[10%熱不活化ヒトAB血清(Gemini Bio-Products、West Sacramento、CA、http://www.gembio.com)及び10ng/mL IL-2(Thermo Fisher Scientific)で補充したOpTmizer CTS T-Cell Expansion SFM(Thermo Fisher Scientific)]中で培養した。半分の培地を、ゾメタを含まない新鮮なPBMC培養培地で2~3日毎に置き換えた。
[00164]GDT-iPSCの生成。拡大したγδT細胞からiPSCを生成するために、培養したPBMCを、7日目にMOI 5:5:3(KOS、hc-Myc、hKlf4)で、CytoTune iPS 2.0 Sendai Reprogrammingキット(Thermo Fisher Scientific)のセンダイ再プログラムベクターで終夜形質導入した。形質導入した細胞を、次いで洗浄し、マイトマイシンC(Sigma-Aldrich)処理mEFと成長させる6穴プレートに播種する前に5日間培養した。半分の培地を、播種後1~3日目にiPSC培地で置き換え、培地は、DMEM/F12(Thermo Fisher Scientific)、20%ノックアウト血清代替物(Thermo Fisher Scientific)、2mM L-グルタミン、1%非必須アミノ酸、0.1mM 2-メルカプトエタノール及び5ng/mL塩基性線維芽細胞成長因子(PeproTech)で構成される。播種3~4週間後、得られたiPSCコロニーを取り上げ、mTeSR1中のマトリゲルコートプレート上で拡大した。
[00165]非ウイルス方法を使用してγδT細胞からiPSCを生成するために、PBMCを、上述の通りゾメタ及びIL-2と培養し、7日目又は13日目に使用した。0日目に、Epi5 Episomal iPSC Reprogrammingキット(Thermo Fisher Scientific)のエピソーマル再プログラムベクターを、Amaxa Nucleofector 2b(Lonza、http://www.lonza.com)を使用するヌクレオフェクションにより、培養したPBMCに送達した。ヌクレオフェクトした細胞を、マイトマイシンC不活化mEF上に次いで播種した。2日目に、細胞をPBMC培養培地:iPSC培地の1:1混合物に適合させた。3日目から、細胞をiPSC培地中で培養し、培地を1日おきに交換した。播種2~4週間後、iPSCコロニーを取り上げ、mTeSR1中のマトリゲルコートプレート中で拡大した。
[00166]TCRB及びTCRG遺伝子クローンアッセイ。ゲノムDNAを、製造業者の指示にしたがってDNeasy Blood and Tissueキット(Qiagen、https://www.qiagen.com)を使用してiPSCから単離した。ゲノムDNA中のTCRβ及びTCRγ遺伝子再構成を検出するために、TCRB and TCRG Gene Clonality Assayキット(Invivoscribe Technologies、San Diego、CA、http://www.invivoscribe.com)に提供されるマスター混合物及びAmpliTaq Gold DNAポリメラーゼ(Thermo Fisher Scientific)を用いて、以下のプログラム:95℃ 7分間;35増幅サイクル(95℃ 45秒間、60℃ 45秒間、72℃ 90秒間);及び15℃で保持する前に72℃ 10分間の最後の伸長、を使用してPCRを実施した。PCR産物を、2% MetaPhorアガロース(Lonza、http://www.lonza.com)ゲル中で電気泳動によって分離した。
[00167]iPSC生成用のγδT細胞を活性化及び拡大するために、健康なドナー由来末梢血単核細胞(PBMC)を、ゾメタ及びIL-2を使用して培養した。PBMC培養中の総細胞数及び細胞凝集塊は経時的に増大し(図9a)、γδT細胞の成功した拡大を示した。フローサイトメトリー分析により、培養7日目において最大61%のリンパ球がγδT細胞であることがさらに確認された(図9b)。このγδT細胞富化PBMC培養を、iPSC生成に次いで使用した。
[00168]γδT細胞からiPSC株を得るために、2つの再プログラムプロトコールを使用した。一プロトコールにおいて、培養したPBMCを形質導入するために再プログラム因子遺伝子を保有する組み込まれないセンダイウイルスベクターを初めに使用した。形質導入6日後に観察された通り、ほとんどの形質導入細胞が生存した(図10a)。これら細胞を、マイトマイシンC処理したマウス胚線維芽細胞(mEF)上に次いで播種した。iPSCコロニー(図10b)が、播種9日後という早い時期に現れ始めた。これらのコロニーを、播種3週間後に取り上げ、mTeSR1培地中のマトリゲルコートプレート上に直接拡大することができた(図10c)。
[00169]別のプロトコールにおいて、ヌクレオフェクションを使用して、培養したPBMCにエピソーマル再プログラムベクターを送達し、3つのiPSC株:GDTA/NF-iPSC#1、GDTA/NF-iPSC#2及びGDTA/NF-iPSC#3を樹立した(図10d~図10f)。γδT細胞から得たiPSC株を同定するために、TCRG遺伝子クローンアッセイ(図10g)及びTCRB遺伝子クローンアッセイを実行した。再編成されたTCRG遺伝子の存在により2つのiPSC株、GDTA/NF-iPSC#1及びGDTA/NF-iPSC#2が、γδT細胞から得られたと確認され、一方で再編成されたTCRBとTCRG遺伝子両方が存在しないため1つのiPSC株、GDTA/NF-iPSC#3は、非T細胞由来であった。非T細胞由来GDTA/NF-iPSC#3の様に、γδT細胞由来GDTA/NF-iPSC#1並びにGDTA/NF-iPSC#2は、γδTCR及びCD3を発現せず(図9h)、γδT細胞の完全な再プログラムを示唆した。
[00170]γδT細胞からのiPSCの誘起及びそのようなγδT細胞由来iPSC(GDT-iPSC)を使用するγδT細胞の生成を最初に実証した。さらに、これら新規のGDT-iPSC株をiPSCからNK細胞を生成する上記の分化プロトコールと組み合わせることによって、NK細胞の「抗がん」分子を高発現するγδT細胞を生成し、この固有の細胞型を「γδナチュラルキラーT(NKT)細胞」と呼んだ。
模倣自然免疫細胞の拡大
[00171]新鮮な及び冷凍保存したPBC-iPSC由来NK細胞の拡大。充分な機能的細胞を生成することは、これらiPSC由来NK細胞を臨床用途に翻訳する必須条件である。iPSCから療法規模のNK細胞を得るための考え得る一方法は、分化培養を規模拡大することである、しかしながら、この方法は費用効率が悪い。より実用的な方法は、フィーダー細胞を使用してiPSC由来NK細胞を拡大することである。この可能性を調査するために、PBC-iPSC#9から生成したNK細胞の様々な数を、気体透過性G-Rex10フラスコ中で、NK細胞:フィーダー比1:10で照射を受けたK562-mb15-41BBL細胞と共培養した。結果は、これらiPSC由来NK細胞が、14日間の共培養の間に速やかに拡大したことを示した(図11a、図11b)。10個の出発NK細胞数では、9日目に74倍の拡大が観察された、しかしさらなる拡大は、共培養を14日間に延長しても達成されなかった(図11a)。興味深いことに、CD16発現の下方調節(図11c)以外は表現型に明らかな変化はなかったが、これら拡大されたNK細胞は、おそらく拡大の間のさらなる機能的成熟のため、K562細胞をより強力に死滅させるようになった(図11d)。これらのデータは、フィーダー細胞による拡大によって臨床規模で機能的iPSC由来NK細胞を作製することが実現可能であることを示す。
[00172]産物品質を損なうことなく、集中製造拠点から注射のための臨床現場へ細胞療法剤を出荷することは、生細胞産物の臨床的有効性にとって重要である。冷凍保存した形状で従来通りのNK細胞産物を輸送することは、NK細胞の生存率及び効力を有意に減少させ得る。これは、PBC-iPSC由来NK細胞に対しても当てはまった(図11e、図11g)。凍結/解凍手順は、拡大したPBC-iPSC由来NK細胞の生存率に有意に影響を及ぼした(図11e)、しかしこれら拡大したNK細胞の効力は、凍結/解凍手順後にある程度保たれていた(図11g)。低温保存によって引き起こされるこれら生存率及び効力の問題を解決するために、考え得る解決策として:PBC-iPSC由来NK細胞を、集中製造現場で拡大する前に先ず冷凍保存し、冷凍保存した形状で臨床現場に出荷することが提唱され;これら冷凍保存したNK細胞を、臨床現場で次いで解凍し、拡大し、注射する。そのような解決策の実現可能性は、冷凍保存されたNK細胞を拡大する能力に依存する。図11fに示すように、冷凍保存したNK細胞は、大いに拡大可能なままであり;10個の冷凍保存したNK細胞から開始して、38.5倍の拡大が、9日目になお達成され得た。最も重要なことに、これらの拡大した冷凍保存したNK細胞は、冷凍保存していない新鮮なNK細胞から拡大した細胞と同程度の細胞傷害性効力を示した(図11g)。これらの結果は、拡大前NK細胞を輸送することが、PBC-iPSC由来NK細胞療法剤のロジスティクスの実用的な解決策であることを示唆している。
[00173]収量は、PBC-iPSC 3×10個当たり純度99%でNK細胞15×10個に達した。これらのPBC-iPSC由来NK細胞は、フィーダー細胞株を使用して9日間で74倍、低温保存後に38.5倍に拡大され得る。これらの拡大されたNK細胞は、K562細胞に対する細胞毒性の増大によって示す通り機能的により強力になった。したがって、産業に適合する生産スキームを使用してPBC-iPSCからNK細胞療法剤を生成する実現可能性が、実証される。
[00174]代替物又は代用物でない上述した特徴の変形及び組合せを組み合わせて、本発明の意図する範囲に含まれるさらに他の実施形態を形成し得ることは、当技術に熟達した者によってさらに認識されるべきである。

Claims (17)

  1. ンマデルタナチュラルキラーT細胞(γδNKT細胞)を生成する方法であって、
    (a)アミノビスホスホネート及びインターロイキン2(IL2)の存在下で末梢血細胞を拡大させるステップと、
    (b)再プログラム転写因子を前記末梢血細胞に組み込み、誘導多能性幹細胞(iPSC)を生成するステップと、
    (c)γδT細胞由来iPSCを同定するためにiPSCのTCRG遺伝子形態をスクリーニングするステップと、
    )マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株と前記γδT細胞由来iPSCを共培養して、造血前駆細胞を生成するステップと、
    )幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む培地中で、M-CSF発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株と前記造血前駆細胞を共培養して、ガンマデルタNKT細胞を生成するステップと、
    )前記ガンマデルタNKT細胞を毎週3~5週間継代するステップと
    を含む、方法。
  2. ステップ()における前記γδT細胞由来iPSCが、M-CSF発現を欠損している前記間質細胞株と12日間共培養される、請求項1に記載の方法。
  3. ステップ()における前記培地が、ウシ胎仔血清(FBS)、アルファ最小必須培地(αMEM)若しくは他の幹細胞分化培地、又はそれらの組合せをさらに含む、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記アミノビスホスホネートが、ゾレドロン酸又はその塩である、請求項に記載の方法。
  5. 幹細胞因子(SCF)、ウシ胎仔血清(FBS)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン15(IL15)及びインターロイキン7(IL7)を含む培地中で、フィーダー細胞の存在下で前記ガンマデルタNKT細胞を拡大するステップをさらに含む、請求項1~のいずれか一項に記載の方法。
  6. CD56、CD16、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、DNAM-1、FASL、TRAIL、NKG2A/CD94のうち少なくとも1つ又はその組合せ、及び、ガンマ-デルタTCRを発現し、キラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)を低く発現する又は発現しない細胞を含む、ガンマデルタNKT細胞。
  7. CD3を発現する細胞をさらに含む、請求項に記載のガンマデルタNKT細胞。
  8. 前記γδTCRが、Vガンマ9Vデルタ2(Vγ9Vδ2)を含む、請求項6又は7に記載のガンマデルタNKT細胞。
  9. 請求項のいずれか一項に記載のガンマデルタNKT細胞を含む、処置のための薬剤。
  10. 請求項のいずれか一項に記載のガンマデルタNKT細胞を含む、がんを処置するための薬剤。
  11. 前記がんが、固形腫瘍がん又は白血病である、請求項1に記載のがんを処置するための薬剤。
  12. 前記固形腫瘍がんが、乳腺癌、結腸直腸腺癌、乳管癌、卵巣腺癌又は白血病を含む、請求項1に記載のがんを処置するための薬剤。
  13. がんを処置するための薬剤の製造における、請求項のいずれか一項に記載のガンマデルタNKT細胞の使用。
  14. 前記がんが固形腫瘍がん又は白血病である、請求項1に記載の使用。
  15. 前記固形腫瘍がんが、乳腺癌、結腸直腸腺癌、乳管癌、若しくは卵巣腺癌を含む、請求項1に記載の使用。
  16. CD34+細胞富化又は回転胚様体形成を利用せずにガンマデルタNKT細胞を生成するためのキットであって:
    (a)ガンマデルタTから誘導されるヒト多能性幹細胞株、
    (b)マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)発現を欠損している間質細胞株、
    (c)マクロファージコロニー刺激因子発現を欠損しており、Notchリガンド、デルタ様1(DLL1)を異所的に発現する間質細胞株、
    (d)M-CSF発現を欠損している前記間質細胞株とヒト多能性幹細胞を共培養するための第1の単純培地、並びに、
    (e)幹細胞因子(SCF)、Fms関連チロシンキナーゼ3リガンド(FLT3L)、インターロイキン7(IL7)及び/又はインターロイキン15(IL15)を含む第2の培地
    を含むキット。
  17. 前記培地が、ウシ胎仔血清(FBS)、アルファ最小必須培地(αMEM)、幹細胞分化培地、若しくはリンパ球培養培地、又はそれらの組合せをさらに含む、請求項16に記載のキット。
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