JPWO2016093350A1 - 改変型免疫細胞、改変型免疫細胞の製造方法、およびこれらの利用 - Google Patents

改変型免疫細胞、改変型免疫細胞の製造方法、およびこれらの利用 Download PDF

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Abstract

本発明の改変型免疫細胞は、(1)外因性の不変型のT細胞受容体α鎖および外因性のT細胞受容体β鎖をその細胞表面に発現しているか、(2)T細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよびT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを含んでいる。これによって、生体内における免疫を適切に誘導し得る新たなツールを提供する。

Description

本発明は、生体内における免疫反応の内、免疫の活性化を適切に誘導し得る新たなツールに関する。
免疫細胞の分類、成熟過程および細胞の機能などを明らかにするこれまでの研究の成果に基づいて、免疫療法には種々の免疫細胞が利用されている。免疫療法は、自然免疫、獲得免疫またはこれらの組合せを人為的に刺激誘導することによって、化学物質に依存しない疾患の治療法である。したがって、生体に本来的に備わっている機能を惹起させるという、患者の肉体的負担を軽減し得る治療法として期待されている。
自然免疫は、自然免疫に関与する免疫細胞が体内の異物をパターン認識して即座に反応するため、抗原特異的な免疫細胞治療の対象外となる症例に対しても効果が見込まれる。従って、自然免疫を向上させる治療は、単独治療に限らず、抗原特異的な免疫細胞治療を補完する目的での併用治療にも利用可能という利点を有する。
自然免疫に関与する免疫細胞として、ナチュラルキラー細胞(NK細胞)、γδT細胞およびナチュラルキラーT細胞(NKT細胞)が知られている。生体内のリンパ球では、自然免疫に関与するこれらの免疫細胞の割合は一般に低い。そのため、自然免疫を向上させる実際の免疫療法では、治療対象からリンパ球を採取して目的の免疫細胞を培養し、細胞数を増幅させた後に治療対象の体内に戻す方法が採用されている。しかし、従来の方法では、治療対象から採取したリンパ球の状態によっては、目的の免疫細胞が所望の通りに増殖・活性化しないことがあった。
このような課題に鑑み、本発明者は、患者由来のNKT細胞からiPS細胞などの初期化された細胞を経由することによって当該細胞を増幅させた後に、NKT細胞に再分化させた細胞を利用する方法の確立に関わっている(特許文献1および2)。
国際公開公報「WO2008/038579号(2008年4月3日公開)」 国際公開公報「WO2010/027094(2010年3月11日公開)」
本発明者は、生体内の自然免疫を増強させる種々のアプローチを検討した結果、自然免疫に関与する細胞自体を増殖・活性化させるのではなく、自然免疫を容易かつ効果的に活性化させ、細胞増殖能も向上させ得るという優れた機能性を付与した、新規の免疫細胞を作製する必要があるとの結論に達した。
以上の検討に鑑みて、本発明の目的は、生体内における免疫反応の内、免疫の活性化を適切に誘導し得る新たなツールとして、自然免疫を活性化させ得る機能的な免疫細胞および当該免疫細胞の製造方法を提供することである。
本発明者は、特定のT細胞の表面に、NKT細胞の不変型のT細胞受容体を発現させることによって、CD1dリガンドによる刺激を受けて活性化されてTh1サイトカイン(特にインターフェロンγ)の産生能が向上した改変型免疫細胞を作製できることを見出した。さらに、当該改変型免疫細胞は、CD1dリガンドの刺激によってTh1サイトカインの産生能を向上させただけでなく、細胞増殖能の向上を示した。特定の上記免疫細胞を、適切な上記免疫誘導をもたらす状態にするには、いかなる条件を満たすべきかについて、これまで一切の報告がなされていない。本発明者は、これらの知見に基づいて研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は上記の課題を解決するために、以下の特徴を包含している。
(1)外因性の不変型のT細胞受容体α鎖および当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成する外因性のT細胞受容体β鎖をその細胞表面に発現している、改変型免疫細胞、
(2)不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよび当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成するT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを含んでいる、改変型免疫細胞。
本発明によれば、生体内における免疫反応の内、免疫の活性化を適切に誘導し得る新たなツールを提供することができる。
T細胞株を用いて改変型免疫細胞を作製できたことを示す図である。 PBMC由来の活性化T細胞を用いて作製した改変型免疫細胞およびそのサイトカイン産生能を確認した図である。 図2の改変型免疫細胞が樹状細胞を成熟させ得ることを示す図である。 健常者の末梢血におけるNKT細胞およびγδT細胞を、各リガンドによる活性化の前後を確認した図である。 PBMC由来のγδT細胞を用いて作製した改変型免疫細胞を確認した図である。 図5の改変型免疫細胞の増殖活性化能およびサイトカイン産生能を確認した図である。 腫瘍細胞の接種から12〜24日後に測定したモデル動物における腫瘍サイズに基づいて、改変型免疫細胞による抗腫瘍効果を評価した結果を示す図である。 末梢血単核球(PBMC)の培養から所定の日数の経過後において、フローサイトメトリーによって、細胞の増殖および細胞集団について確認した結果を示す図である。
〔本発明の改変型免疫細胞〕
本発明の第1の一局面は、改変型免疫細胞を提供する。当該改変型免疫細胞は、(1)外因性の不変型の(インバリアントな)T細胞受容体α鎖および当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成する外因性のT細胞受容体β鎖をその細胞表面に発現しているか、または(2)不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよび当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成するT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを含んでいる。
上記改変型免疫細胞は、不変型のT細胞受容体α鎖およびT細胞受容体β鎖をその細胞表面に発現している間、CD1dリガンドの刺激によってTh1型のサイトカインを、効果的に(より詳細にはインターフェロンγの産生を誘導して高い産生量を示すように)産生する。本発明によれば、実施例に証明されている通り、細胞株すら材料になり得るので、自然免疫を向上させる機能的な免疫細胞を所望の数だけ利用できることと、実質的に同じ利点を享受できる。実施例に証明されている通り、上記改変型免疫細胞は、インターフェロンγを産生し、かつ樹状細胞(DC)と共培養したときに、DCによる免疫抑制性のIL−10の産生をほとんど誘導せずにIL−12(IL−12p70)の産生を強く誘導する。したがって、上記改変型免疫細胞は、直接的および間接的なサイトカインの産生誘導に基づいて、自然免疫を向上させる免疫療法への利用に適している。
本明細書に使用されるとき、用語“T細胞”は、NKT細胞のTCR(以下、NKT−TCRと記載する)を本来的に表面発現していないT細胞を意味する。つまり、改変型免疫細胞におけるNKT−TCRのα鎖およびβ鎖は、内因性ではなく、外因性である。したがって、本明細書に使用されるとき、“T細胞”は“NKT細胞以外のT細胞”と読み換えられ得る。以上のことから、本明細書においてNKT細胞に言及する場合、“NK”または“ナチュラルキラー”を、“T細胞”の前に必ず付してこれを説明する。
本明細書に使用されるとき“NKT細胞”は、CD1d拘束性T細胞である。すなわち、NKT細胞のより詳細な定義は、TCRのリガンドに対する多様性が限られている細胞であり、このようなNKT細胞は不変NKT細胞(iNKT細胞)とも称される。
改変型免疫細胞の表面に発現している外因性のT細胞受容体(以下、TCRと記載する)α鎖は、iNKT細胞に特有のα鎖(例えば、ヒトのVα24およびマウスのVα14)である。改変型免疫細胞の表面に発現している外因性のTCRβ鎖は、上述の通りTCRα鎖と二量体を形成するiNKT細胞に特有のβ鎖(例えば、ヒトのVβ11、ならびにマウスのVβ8.2、Vβ7およびVβ2)である。なお、上記改変型免疫細胞において、ヒト由来のT細胞を用いる場合はTCRα鎖はVα24であること、TCRβ鎖はVβ11であることが好ましい。
本発明に使用されるT細胞受容体の一実施形態において、例えば、ヒトのVα24は、GenBank Accession No.DQ341448に登録されている塩基配列によって示されるポリヌクレオチドにコードされており、ヒトのVβ11は、GenBank Accession No.DQ341459に登録されている塩基配列によって示されるポリヌクレオチドにコードされている。また、本発明に使用される不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドの塩基配列情報は、実施例1に示される通り、例えば健常なボランティアから確立されているNKT細胞株をサブクローニングすることによって、決定され得る。同様に、マウス由来のNKT細胞株から、Vα14、Vβ8.2、Vβ7、Vβ2等の塩基配列情報を決定することができる。当該塩基配列情報に基づいて、本発明のTCRα鎖またはTCRβ鎖のポリヌクレオチドを作製することができる。
好適には、本発明に用いるTCRα鎖をコードしているポリヌクレオチドは、配列番号1と高い相同性を示すものが好ましく、TCRβ鎖をコードしているポリヌクレオチドは、配列番号2と高い相同性を示すものが好ましい。ここで、「高い相同性」とは90%以上の相同性、好ましくは95%以上の相同性、より好ましくは98%以上の相同性をいう。
上記改変型免疫細胞の作製材料になり得る細胞は、T細胞であり、好ましくはCD3陽性T細胞(γδT細胞、可変型TCRを発現するαβT細胞および粘膜関連インバリアントT(MAIT)細胞など)である(本明細書において、CD3陽性T細胞を意図してCd3陽性細胞とも称する)。CD3陽性T細胞は、特に限定されないが、樹立されているT細胞株または個体から採取されたT細胞などであり得る。CD3陽性T細胞の具体例は、活性化T細胞、γδT細胞および/またはMAIT細胞などであり得る。上記活性化T細胞、γδT細胞および/またはMAIT細胞は、(1)未活性の状態において採取した後に活性化させるか、または(2)細胞を採取した時点において活性化されていてもよい。ここで、(1)の場合、例えば、樹立されている未活性のT細胞株または個体から採取された未活性のT細胞は、試験管内において刺激を与えることによって活性化され得る。(2)の場合、例えば、上記細胞は、個体から採取した末梢血に由来しており、かつ採取時に活性化されている。後述する実施例3において確認されている通り、作製材料として個体から採取した細胞を改変型免疫細胞として当該個体に戻す免疫療法または免疫誘導において、当該個体の末梢血由来のCD3陽性T細胞が最も好ましい。
一実施形態において、上記改変型免疫細胞は、作製した状態のまま保存(好ましくは凍結保存)または使用される。他の実施形態において、上記改変型免疫細胞は、作製後に活性化してから保存(好ましくは凍結保存)または使用される。この実施形態において、上記改変型免疫細胞は、CD1dリガンドまたはγδT細胞の増殖活性化剤によって活性化されている。上記改変型免疫細胞は、活性化によって、インターフェロンγの効果的な産生とともに細胞増殖能の向上を示し(実施例1〜3)、樹状細胞(DC)に機能的な成熟(実施例2)を示させる。
CD1dリガンドは、CD1dと結合した状態においてNKT−TCRによって認識される糖脂質を意味する。当該糖脂質の例としては、α−GalCer(α−galactsylceramide)、α−C−GalCer(α−C−galactsylceramide)、iGB3(isoglobotrihexosylceramide)、GD3(ganglioside 3)、GSL−1(α−linked glucronic acid)、およびGSL−1’SA(galacturonic acid)が挙げられる。これらのうちα−GalCerまたはα−C−GalCerが好ましい。
γδT細胞の増殖活性化剤は、γδT細胞を増殖活性化する公知の薬剤である。当該薬剤としては、アミノビスホスホネート、ゾレドロン酸、パミドロン酸二ナトリウム、(E)−4−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブテニル二リン酸、およびヒートショックプロテインなどが挙げられる。
一実施形態において、本発明の改変型免疫細胞の活性化は、CD1dリガンドをパルス(ロード)した状態のCD1d発現細胞と、上記改変型免疫細胞とをインビトロの反応系において接触させることによって実施され得る。別の実施形態において、上記活性化は、上記改変型免疫細胞およびCD1dリガンドをパルスされたCD1d発現細胞を投与対象に投与することでもよい。投与対象に投与することによって、対象の体内において上記改変型免疫細胞とCD1dリガンドをパルスされたCD1d発現細胞とが接触し、当該改変型免疫細胞はインビトロの反応系と同様に活性化され得る。この場合において、上記CD1d発現細胞および改変型免疫細胞は、投与対象に対して、同時または逐次に投与される。ここで、上記CD1d発現細胞および改変型免疫細胞が投与対象に対して逐次に投与される場合、当該2つの細胞を投与対象に投与する順序は特に限定されない。
CD1dリガンドをパルス(ロード)した状態のCD1d発現細胞は、任意のCD1d発現細胞とCD1dリガンドとを共培養して、細胞表面上のCD1dにCD1dリガンドを結合させることによって得られる。CD1d発現細胞は、腫瘍細胞、健常者に通常に存在する樹状細胞、または人為的に導入されたCD1dをコードするポリヌクレオチドからCD1dを発現している任意の細胞(樹立された細胞株を包含している)であり得る(例えば国際公開WO2007/097370号、WO2010/061930、WO2013/018778などを参照のこと)。
一実施形態において、上記TCRα鎖およびTCRβ鎖は、上記改変型免疫細胞に導入されたベクターを介して発現される。この実施形態において、ベクターがmRNA自身からなる場合、上記TCRα鎖およびTCRβ鎖は、mRNAから直接的に翻訳される。この実施形態において、上記改変型免疫細胞は、mRNAの導入から少なくとも約48時間にわたって上記TCRα鎖およびTCRβ鎖の発現を維持する。したがって、この実施形態における上記改変型免疫細胞は、上述のCD1dリガンドおよび/またはγδT細胞の増殖活性化剤によって活性化された後に、作製から少なくとも約48時間以内に使用されることが好ましい(但し、上記改変型免疫細胞が保存(好ましくは凍結保存)された場合にはこの限りではない。)。この実施形態における上記改変型免疫細胞は、mRNAの分解にともなって生体内の本来の状態に戻り、上記TCRα鎖およびTCRβ鎖を発現しなくなるからである。すなわち、この実施形態における上記改変型免疫細胞を用いた免疫療法および生体における免疫誘導は、遺伝子治療に該当しない。
一実施形態において、上記TCRα鎖およびTCRβ鎖は、上記改変型免疫細胞に維持されているDNAから発現されている。この実施形態における上記改変型免疫細胞は、使用前の適切な時点に活性化される。したがって、この実施形態において、上記改変型免疫細胞は、培養によって安定的かつ容易に必要な細胞数にまで増殖させられ得る。
本発明の一局面における改変型免疫細胞は、免疫療法用の細胞、後述の免疫誘導剤、および種々の他の用途に適している。
上述の通り、本発明の一局面における改変型免疫細胞は、免疫療法用の細胞として適している。当該改変型免疫細胞によって治療可能な疾患としては、がん、感染症およびアレルギー疾患などが挙げられるが、これらに限定されない。また、この改変型免疫細胞は、他の免疫療法用の細胞と組み合わせて使用され得る。特に、上述したインターフェロンγの産生、DCの機能的な成熟等の結果として、機能的になる細胞および活性化される細胞などとともに、上記改変型免疫細胞は使用され得る。ここでは、治療を例に挙げて説明したが、本発明の一局面における改変型免疫細胞は、個体における免疫を誘導することによって、上述の疾患の予防に有効である。
〔本発明の免疫誘導剤〕
本発明の第2の局面は、上記改変型免疫細胞を含んでいる免疫誘導剤を提供する。この改変型免疫細胞は、インターフェロンγの産生、DCの成熟等にしたがって、個体における免疫反応を誘導し得る。上記改変型免疫細胞は、活性化によって免疫誘導能を示し得るが、当該改変型免疫細胞の活性化は、生体の内外において実現され得る。
したがって、一実施形態において、上記免疫誘導剤は、上記改変型免疫細胞の活性化剤をさらに含んでいる。当該活性化剤は、上述のCD1dリガンドおよびγδT細胞の増殖活性化剤として具体的に説明されている。他の実施形態において、上記免疫誘導剤は、上記活性化剤と組み合わせてキット化されている。
また、別の態様において上記免疫誘導剤は、CD1dリガンドをパルスされたCD1d発現細胞と組み合わせてキット化されている。この実施形態において、上記免疫誘導剤の投与と同時または投与の前後に、CD1dリガンドをパルスされたCD1d発現細胞が投与され得る。
〔本発明の改変型免疫細胞の製造方法〕
本発明の第3の局面は、上述の改変型免疫細胞の製造方法を提供する。当該方法は、不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよび当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成するT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを、CD3陽性細胞に導入することを包含している。
一実施形態において、2つの上記ポリヌクレオチドのそれぞれにおけるコード領域は、RNAによって形成されている。すなわち、当該ポリヌクレオチドの好適な例はmRNAである。mRNAを細胞に導入することの主な利点は、上述の通り、作製された改変型免疫細胞を投与する方法が遺伝子治療に該当しないことである。
他の実施形態において、2つの上記ポリヌクレオチドのそれぞれにおけるコード領域は、持続的に細胞を形質転換し得るDNAによって形成され得る。したがって、上記ポリヌクレオチドの例としては、T細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよびT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを含んでいる、公知のベクターなどが挙げられる。
一実施形態において、上記CD3陽性細胞は末梢血に由来する。当該末梢血は、上記改変型免疫細胞を投与する予定の対象から得られることが好ましい。上記CD3陽性細胞がγδT細胞である実施形態において、上記CD3陽性細胞は、2つのポリヌクレオチドの導入前に、上記γδT細胞の増殖活性化剤によって増殖させられ得る。後述の実施例に記載の通り、γδT細胞は、増殖活性化剤を用いた処理によって増殖する。したがって、γδT細胞は、末梢血における初期の存在数が少なくとも、十分な数を確保され得る。
〔本発明の改変型免疫細胞の活性化方法〕
本発明の第4の局面は、改変型免疫細胞の活性化方法を提供する。当該方法は、改変型免疫細胞を、CD1dリガンドまたはγδT細胞の増殖活性化剤とともに共培養することを包含している。当該改変型免疫細胞、CD1dリガンドおよびγδT細胞の増殖活性化剤の詳細はいずれも、これまでの項目に述べられている通りである。
好ましい実施形態において、上記CD1dリガンドはCD1dと結合している。いくつかの実施形態において、CD1dリガンドは、樹状細胞の表面に発現しているCD1dと結合している。特定の実施形態において、上記樹状細胞は、疾患特異的な抗原をコードしているポリヌクレオチドを導入したヒトの樹状細胞である。上記抗原ペプチドが対象の体内における獲得免疫をさらに誘導可能だからである。他の実施形態において、CD1dリガンドは、固相化されているCD1dと結合している。この場合、活性化された改変型免疫細胞の単離を要することなく、当該改変型免疫細胞を対象への投与に使用し得る。
(まとめ)
以上をまとめると、本発明は上記の課題を解決するために、以下の特徴を包含している。
(1)外因性の不変型のT細胞受容体α鎖および当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成する外因性のT細胞受容体β鎖をその細胞表面に発現している、改変型免疫細胞、
(2)不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよび当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成するT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを含んでいる、改変型免疫細胞、
(3)不変型の上記T細胞受容体α鎖はVα24であり、上記T細胞受容体β鎖はVβ11である、(1)または(2)に記載の改変型免疫細胞、
(4)(i)可変型のT細胞受容体α鎖およびT細胞受容体β鎖、または(ii)T細胞受容体γ鎖およびT細胞受容体δ鎖をその細胞表面にさらに発現している、(1)〜(3)のいずれか1つに記載の改変型免疫細胞、
(5)上記改変型免疫細胞の材料である細胞は、末梢血由来のγδT細胞である、(4)に記載の改変型免疫細胞、
(6)CD1dリガンドおよび/またはγδT細胞の増殖活性化剤によって活性化された、(1)〜(5)のいずれか1つに記載の改変型免疫細胞、
(7)(1)〜(6)のいずれか1つに記載の改変型免疫細胞を含んでいる、免疫誘導剤、
(8)CD1dリガンドおよび/またはγδT細胞の増殖活性化剤をさらに含んでいる、(7)に記載の免疫誘導剤、
(9)不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよび当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成するT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを、CD3陽性細胞に導入することを包含している、改変型免疫細胞を製造する方法、
(10)2つの上記ポリヌクレオチドのそれぞれにおけるコード領域は、RNAによって形成されている、(9)に記載の方法、
(11)上記改変型免疫細胞の材料は、末梢血、または末梢血を培養した試料から採取されている、(10)に記載の方法、
(12)(9)〜(11)のいずれか1つに記載の方法によって製造された改変型免疫細胞を、CD1dリガンドおよび/またはγδT細胞の増殖活性化剤と共培養することを包含している、改変型免疫細胞を活性化する方法、
(13)上記CD1dリガンドはCD1dと結合している、(12)に記載の方法、
(14)(1)〜(6)のいずれか1つに記載の改変型免疫細胞または(7)もしくは(8)に記載の免疫誘導剤を、対象に投与することを包含している、対象の免疫を誘導する方法。
〔材料および方法〕
後述する各実施例において用いた材料および方法は、以下の通りである。
(試薬)
ヒトおよびイヌの組換えGM−CSFおよびIL−4を、R&D systems(Minneapolis, MN)から購入した。IL−2を、Shionogi & Co., LTD(Osaka, Japan)から購入した。α−GalCerは、石井保之博士によって理研において合成された。α−GalCerおよびビヒクル(0.4%のDMSO)をPBSによって希釈した。ゾレドロン酸(ZOL)を、Novartis Pharmaceuticals Ltdから購入した。以下のモノクローナル抗体(mAb)を、それぞれ購入した。BD(San Diego, CA)からの抗ヒトCD3、抗ヒトCD11c(B−ly6)、抗ヒトCD40、抗ヒトCD86(2311)およびヒトのインバリアントNKT細胞のα鎖およびβ鎖の会合受容体(6B11)、Beckman Coulterからの抗ヒトVα24(C15)、Vβ11(C21)およびγ9、e-Bioscienceからの抗ヒトCD3(UCHT1)、MBLからの抗ヒトCD1dテトラマー。FACSCalibur(商標)装置、およびCELLQuest(商標)ソフトウェア(BD Biosciences)もしくはFlowJo(Tree Star, San Carlos, CA)ソフトウェアを、分析のために使用した。
(細胞株)
ジャーカット細胞株を理研のBRCから得た。American Type Culture Collection(Rockville, MD)から、HEK293細胞株を購入した。ヒトCD1dをHEK293細胞に導入するために、pCMV6-XLA4/hCD1d(OriGene Technologies Inc., Rockville, MD)およびpCAG-ピューロマイシン耐性遺伝子(理研のRCAIにおける西田圭吾博士より提供)を、HEK293細胞にコトランスフェクションし、ピューロマイシンによって選択した。1週間後に、MX-hCD1dをトランスフェクトしたHEK293細胞を、続いて、FACSAria SorterによってhCD1dの発現に基づいて選別した。
(ヒトPBMCの単離)
健常な血液提供者由来のバフィーコートからヒトPBMCを得、Ficoll-Hypaque(Amersham Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden)の密度勾配遠心分離によって分離した。PBMC、およびいくつかの場合に磁気ビーズ(Miltenyi Biotec Inc.)分離によって精製したCD14単球を、PBSを用いて3回にわたって洗浄し、無血清の凍結保存培地Cellbanker2(JUJI Field Inc., Tokyo, Japan)を用いて、使用まで液体窒素に保存した。すべての試験は、理研の施設内審査委員会によって承認された。
(ヒト樹状細胞(DC)の生成)
磁気ビーズ(Miltenyi Biotec Inc.)を用いて単離したCD14細胞を、未成熟DC(imDC)の生成のために使用した。GM−CSF(100ng/mL)およびIL−4(25ng/mL)の存在下において3日にわたって単球を培養して、imDCを生成した。
(iNKT細胞株およびVγ9Vδ2T細胞株のインビトロ生成)
NKT細胞株を調製するために、100U/mLのIL−2の存在下においてα−GalCer(100ng/mL)を用いて、PBMCをパルスした。10〜14日後に、FITC標識の抗VαmAbを用いて、ヒトiNKT細胞を、染色し、抗FITC磁気ビーズ(Miltenyi Biotec Inc.)を用いて選択した。ヒトiNKT細胞を、100U/mLのIL−2、5ng/mLのIL−7および10ng/mLのIL−15の存在下に維持した。
Vγ9Vδ2T細胞株を調製するために、ZOL(100μmol/L)および300U/mLのIL−2の存在下においてPBMCを培養した。10〜14日後に、FITC標識の抗γ9mAbを用いて、γδT細胞を、染色し、抗FITC磁気ビーズ(MiltenyiBiotec Inc.)を用いて選択した。ヒトVγ9Vδ2T細胞を、300U/mLのIL−2の存在下に維持した。
(RNAのインビトロ転写(IVT))
pSP64 Poly(A)ベクターにおけるEGFP(enhanced Green Fluorescent Protein)を、HindIIIおよびBamHIを用いて切り出し、pGEM-4Zベクター(Promega, Madison, WI)にふたたびクローニングした。この試験に使用したOVAプラスミドはこれまでに述べられている。MART−1用の発現プラスミド(pcDNA3 (+)-MART-1)を単離した。IVTのために、これらのプラスミドを、制限酵素消化(EGFPおよびOVAのためのBamHI、ならびにMART−1のためのNotI)によって直鎖化し、QIAquick PCR Purification Kit(QIAGEN GmbH, Hilden, Germany)によって精製し、鋳型として使用した。mMESSAGE mMACHINE T7 Ultra Kit(Ambion, Austin, TX)を用いることによって、ベクター上にあるT7プロモータ配列の制御下において、RNAを生成した。キットに基づくDNaseIを用いて鋳型DNAを消化した。IVT RNAを、それからRNeasyMini/Midi Kits(QIAGEN, Valencia, CA)よって精製し、水に溶離させた。RNAの完全性を、変性条件下におけるアガロースゲル電気泳動によって確認し、濃度を、分光光度計によって決定した。
(TCRを導入したPBLの調製)
T細胞のRNAエレクトロポレーションを、これまでに報告されている通りに実施した。簡単に説明すると、10%のFCSを含有しているRPMIにおける50ng/mLの抗CD3mAb OKT3(Janssen pharmaceutical, Inc., Tokyo, Japan)および300IU/mLのIL−2を用いて、10細胞/mLのPBLをインビトロにおいて刺激した。2または3日後に、T細胞を、OptiMEMを用いて1回洗浄し、OptiMEMにおいて5×10/100μLの濃度に懸濁させた。10μgの各RNAを4mmのキュベットに移し、100μLの細胞懸濁液を加え、BTXにおいてパルスした。パルス条件は、500V、5m秒の方形波パルスであった。エレクトロポレーション後ただちに、細胞を、300IU/mLのIL−2を有している新しいCMに移し、37℃においてインキュベートした。
(サイトカイン産生アッセイ)
NKT−TCR mRNAのエレクトロポレーション後に、Vα24Vβ11細胞およびVα24Vβ11細胞を、FACS Ariaによって選別し、応答細胞として使用した。刺激細胞について、CD1d 293を、500ng/mLのα−GalCerありまたはなしで、24時間にわたってパルスした。いくつかの実験において、CD1d 293を、10μmol/LのZOLを用いて24時間にわたって処理し、刺激細胞として使用した。1×10の応答細胞を、1×10の刺激細胞とともに24時間にわたって共培養した。培養上清を回収し、インターフェロンγ産生を、IFN−γ ELISA(BD)によって測定した。
(DC成熟)
NKT−TCR mRNAをエレクトロポレーションしたT細胞を、選別し、それから100ng/mLのα−GalCerの存在下または非存在下において、24時間にわたって自家の未成熟DCとともに共培養した(1:1)。ポジティブコントロールとして100ng/mLのLPSを使用した。24時間後に、DCを、フローサイトメトリーによってCD40およびCD86について分析し、培養上清におけるIL10およびIL12p70の産生を、ELISA(BD)によって測定した。
(細胞傷害性アッセイ)
γδT細胞、またはNKT−TCRをエレクトロポレーションしたγδT細胞の細胞傷害活性を、製造者の指示にしたがってLDHアッセイキット(Takara Bio Company)を用いて、分析した。標的細胞として、CD1d 293を、500ng/mLのα−GalCerまたは10μmol/LのZOLのありまたはなしで、24時間にわたって処理した。1×10の標的細胞を、10×10のエフェクタ細胞とともに、1%FCS/RPMIにおいて12時間にわたって共培養した。培養上清を、テトラゾリウム塩を含んでいる新たに調製したReaction Mixtureとともにインキュベートし、吸光度を490nmにおいて測定した。データは、独立した3回の実験に基づく3つ1組のウェルの平均±標準偏差である。バックグラウンドコントロールの値を引いた後に、細胞傷害性の値(%)を以下の通りに算出した。
細胞傷害性(%)={(エフェクタ:標的細胞混合物−エフェクタ細胞コントロール)−自然発生的な標的細胞コントロール}/(最大の標的細胞コントロール−自然発生的な標的細胞コントロール)×100。
(統計分析)
インビトロデータにおける差異を、マンホイットニーU検定を用いて分析した。P<0.05を統計的に有意とみなした。
〔実施例1:ジャーカット細胞株を用いた改変型免疫細胞の作製〕
健常なボランティアから確立されているNKT細胞株由来のNKT細胞TCRのVα鎖およびVβ鎖を最初にサブクローニングした。インビトロ転写手法によって、DNAにおけるTCRα鎖およびTCRβ鎖のコード領域(TCRα鎖:配列番号1、TCRβ鎖:配列番号2)からそれぞれのmRNAを生成した。エレクトロポレーションによってジャーカットT細胞に両方のTCR鎖をトランスフェクトした後に、抗Vα24と抗Vβ11Abとの組合せ、またはCD3と抗6B11もしくは抗CD1d/Gal−テトラマーとの組合せを用いたサイトメトリーによってNKT−TCRの発現を決定した(図1A)。
これまでに報告されている通り、Vα24およびVβ11の両方の発現は、抗6B11mAbによって評価された。NKT−TCRの発現レベルは、6〜12時間に上方制御され、48時間以降に低下した(図1B)。特に、90%を超えるジャーカット細胞上におけるVα24およびVβ11の発現を6時間以降に検出した。それから、細胞を、α−GalCer結合CD1d抗体の固相とともに培養した後に、TCRシグナルの下流を評価した。MAPKは刺激後の10分間にリン酸化されており(図1C)、TCRシグナル伝達は、Vα24およびVβ11のTCRのmRNAをトランスフェクトしたジャーカット細胞において明らかに増強されたことを示している。
以上のように、TCRα鎖およびTCRβ鎖のmRNAを導入することによって、ジャーカット細胞上に機能的なNKT−TCRを一過性に発現している改変型免疫細胞を、作製できた。
〔実施例2:健常者の末梢血単核球(PBMC)由来の活性化T細胞を用いた改変型免疫細胞の作製〕
抗CD3AbおよびIL−2によって3日間かけて生成された初代の活性化T細胞に、Vα24およびVβ11のTCR鎖のmRNAをトランスフェクトした。mRNAをトランスフェクトしたT細胞上におけるTCRのα鎖(Vα24)およびβ鎖(Vβ11)の発現を、抗6B11mAbによって評価した。6B11細胞は、CD3T細胞由来の60〜70%であり、両方の鎖がそれらの細胞表面に明らかに発現されていることを示している(図2Aおよび2B)。
α−GalCer結合CD1d抗体の固相を用いた刺激後に、Vα24Vβ11トランスフェクトした(以下、NKT−TCRと記載する)細胞およびVα24Vβ11非トランスフェクトの(以下、NKT−TCRと記載する)細胞におけるTCRシグナル伝達を分析した。NKT−TCR細胞ではなく、NKT−TCR細胞は、MAPキナーゼシグナルの活性化を示した(図2Cの右欄)。
さらに、α−GalCerをロードした細胞(CD1d−HEK293細胞/Gal)とともに、NKT−TCR細胞を共培養することによって、サイトカイン産生を分析した。NKT−TCR細胞は、IL−4ではなく、インターフェロンγを、α−GalCer依存的により多く産生した。しかし、NKT−TCR細胞およびトランスフェクションなしの活性化T細胞の両方は、インターフェロンγを産生しなかった(図2D)。したがって、Vα24TCRおよびVβ11TCRのmRNAをトランスフェクトした活性化T細胞(NKT−TCR細胞)は、インターフェロンγ産生について機能的であり、Th1型に傾いたこれらの6B11細胞が、Th1型のNKT細胞を48時間にわたって模倣し得ることを示している。
続いて、NKT−TCR細胞のアジュバント効果を確認した。NKT細胞は、インビボおよびインビトロにおいて表現型および機能の両方においてDCの成熟を誘導するとこれまでに報告されている。NKT−TCRT細胞がDCを成熟させ得るか否かを評価した。成熟マーカーおよびサイトカイン産生を、NKT−TCRT細胞および自家の単球由来の成熟DCを培養した後に、評価した。
NKT−TCRT細胞によるDC上の共刺激分子の上方制御は、LPS刺激による上方制御と同様に認められた(図3A)。また、NKT−TCRT細胞によって成熟されたDCにおいて、IL−12p70の産生は、抗原特異的に顕著に認められ、IL−10の産生は、ほとんど認められなかった(図3B)。L−12p70は、免疫を刺激する方向に作用し、IL−10は、逆に免疫を抑制する方向に作用する。したがって、NKT−TCRT細胞によるDCの成熟は、免疫誘導にとってLPS刺激よりはるかに好ましい。
〔実施例3:健常者の末梢血単核球(PBMC)由来のγδT細胞を用いた改変型免疫細胞の作製〕
γδT細胞は、自然リンパ球(innate lymphocytes)の1つとしてよく知られている。γδT細胞のなかでもγ9型のγδT細胞は、いくつかの内因性のγδT細胞リガンドがAPC上において上方制御されている、ゾレドロン酸(ZA)をのせた細胞によって増殖され得る。図4に示すように、末梢血において非常に低頻度にしかNKT細胞が認められない人でさえ、適切な数のγδT細胞を有している。さらに、γδT細胞は、NKT細胞よりはるかに多く増殖する可能性を有している(図4Aおよび4B)。
明らかに、γδT細胞は、NKT−TCRを通常には発現していないが、エレクトロポレーションによるトランスフェクション後に、γ9δTCRとともにNKT−TCRを発現し得る(図5)。これらのNKT−TCR細胞を、ZAをのせたCD1d−HEK293細胞と共培養すると、γδT細胞はインターフェロンγを産生し、これらがγδT細胞であることを確認した。
γδT細胞にNKT−TCRを発現させたことによる機能の違いを調べるため、(1)ZAで刺激を与えて培養したγδT細胞と、(2)CD1d−HEK293細胞/Galと共培養した上記NKT−TCRγδT細胞とを比較した。その結果を図6に示す。刺激または共培養から72時間後における細胞数を計測したところ、細胞増殖に顕著な違いがあった(図6の左パネル)。同様に、刺激または共培養から48時間後にインターフェロンγの産生量をELISAによって測定したところ、NKT−TCRγδT細胞において産生量の顕著な増加が認められた(図6の右パネル)。
以上より、NKT−TCRを発現させ、かつα−GalCerの刺激を与えることによって、γδT細胞の細胞増殖能およびインターフェロンγの産生量を向上させることが示された。
以上のことから、末梢血に相対的に多く存在し、かつ臨床用途に十分な量に増殖させ得るγδT細胞を改変することによって、γδT細胞の利用能を大きく向上させ得ることが分かった。また、個体差に基づいて、γδT細胞は、ZA単独では活性化されないか、または刺激が不十分な場合を生じるが、この改変型γδT細胞は、α−GalCerを利用する選択肢を新たにもたらす。よって、この改変型γδT細胞は、γδT細胞を利用できないか、またはγδT細胞の利用有効性の低い個体を実質的に減少させ、より多くの個体に治療の機会を与え得る。
さらに、以上の各実施例に共通して、各細胞に導入されているのは、NKT細胞TCRのα鎖およびβ鎖のmRNAである。実施例1および2において非常によく証明されている通り、細胞表面におけるα鎖およびβ鎖が時間の経過にしたがって減少している。しかし、細胞数が減少している訳ではない。つまり、NKT−TCR細胞は、導入されたmRNAの分解によって、NKT細胞TCRのα鎖およびβ鎖の発現量が徐々に低下し、最終的にmRNAの導入前の状態に戻っているに過ぎない。このため、これらの実施例で得られた細胞を免疫療法に適用することは、遺伝子治療に該当しない。導入される外来因子が残留しないこれらの実施例の細胞は、従来の遺伝子治療と比較にならないほど、極めて低い副作用しか示さないことが明らかである。自家細胞を使用する免疫細胞療法に、これらの実施例の細胞を適用する場合、実質的に副作用はないとみなし得る。
また、遺伝子治療を実施するための規制を受けないため、これらの実施例の細胞を扱う場所にほとんど制限がない。時間の経過によって細胞の性質が生体内の状態に戻るので、細胞の作製に使用した器具および生体由来の材料を、医療施設において通常に使用される器具などと同等の処理方法によって処分し得る。
〔実施例4:改変型免疫細胞のインビボ抗腫瘍効果の確認〕
NKT−TCRを新たに発現させた免疫細胞によるインビボ抗腫瘍効果を検討するため、NKT−TCRを発現させたγδT細胞(実施例3のNKT−TCRγδT細胞;以下、改変型免疫細胞と称する)を用いて検証を行った。
2x10個のK562細胞を皮下接種された免疫不全マウスを、改変型免疫細胞による抗腫瘍効果を評価するモデル動物として準備した。改変型免疫細胞を実施例3と同じ手順にしたがって作製した。以下の2種類の処理物を、上記モデル動物における腫瘍接種部位に対して接種の7日後に投与した(それぞれn=2)。
(1)2x10個の改変型免疫細胞を懸濁させた、100μlの培地(図7における「γδ+NKT TCR」;濃い線)
(2)100μlの培地のみ(図7における「non-treated」;薄い線)。
上記接種の12〜24日後に測定したモデル動物における腫瘍サイズに基づいて、改変型免疫細胞による抗腫瘍効果を評価した結果を図7に示す。図7に示す通り、改変型免疫細胞の投与を受けたモデル動物はいずれも、接種の12〜24日後において、腫瘍サイズの増大を示さなかった。一方、改変型免疫細胞の投与を受けなかったモデル動物ではいずれも、時間の経過とともに(特に接種の17日以降に)腫瘍サイズの増大が認められた。このことから、上記改変型免疫細胞(NKT−TCRγδT細胞)は、非常に優れた抗腫瘍活性をインビボにおいて示すことが明らかになった。
〔比較例:NKT−TCRを導入したNK細胞の有効性〕
NKT−TCRをNK細胞に導入した場合にも、実施例3の改変型免疫細胞と同様の効果を示すか検討するため、上述の通りに採取した健常者の末梢血単核球(PBMC)を1000U/mlのIL2を含む培地で培養した。細胞の増殖を確認した後に、NKT−TCRを発現させるためのmRNAを細胞に導入し、NKT−TCRを表面発現している細胞集団を確認した。末梢血単核球(PBMC)の培養から所定の日数の経過後において、フローサイトメトリーによって、細胞の増殖および細胞集団について確認した結果を図8に示す。
図8における矢印の左側に示す通り、培養開始の3日後および7日後のそれぞれの時点におけるフローサイトメトリーによって、細胞の増殖を確認した。また、7日後の時点では、他の蛍光標識抗体を用いてさらに分析して、CD3CD56細胞群(11.0%)、CD3CD56細胞群(72.1%)、CD16CD56細胞群(76.4%)、CD16CD56細胞群(17.4%)が存在することを確認した。培養開始の8日後の時点でNKT−TCR mRNA(Vα24m RNAおよびVβ11 mRNA)をエレクトロポレーションし、その6時間後にVα24Vβ11細胞のフローサイトメトリーで確認した。図8の矢印の右側に示す通り、CD3細胞では抗6B11mAbに反応する細胞が41.0%、Vα24Vβ11細胞が71.5%の割合であったのに対し、NK細胞が含まれるCD56細胞では抗6B11mAbに反応する細胞が2.31%、Vα24Vβ11細胞が8.5%であった。
以上の通り、CD3細胞と比べて、NK細胞ではNKT−TCRの発現自体が抑えられてしまった。したがって、実施例3において作製したようなCD3細胞に基づく改変型免疫細胞と同様の効果を発揮する細胞は、NK細胞を材料にした場合には極めて非効率にしか得らないことが明らかになった。以上の実験は、NKT−TCRのmRNAをNK細胞に導入すれば、NKT細胞様の機能を示す細胞が得られるのではないかという、当業者にとって通常の予想を裏切る、極めて予想外の結果を示した。したがって、実施例3に示した通り、免疫療法用の改変型免疫細胞の作製には、CD3細胞が非常に適していることが、明らかになった。
本発明は上述した各実施形態および各実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態および各実施例にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、免疫細胞療法に利用することができる。特に、本発明は、直接に細胞傷害性免疫を発揮するエフェクター細胞および他の免疫細胞を活性化させる免疫誘導剤として利用可能である。

Claims (13)

  1. 外因性の不変型のT細胞受容体α鎖および当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成する外因性のT細胞受容体β鎖をその細胞表面に発現している、改変型免疫細胞。
  2. 不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよび当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成するT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを含んでいる、改変型免疫細胞。
  3. 不変型の上記T細胞受容体α鎖はVα24であり、上記T細胞受容体β鎖はVβ11である、請求項1または2に記載の改変型免疫細胞。
  4. (i)可変型のT細胞受容体α鎖およびT細胞受容体β鎖、または(ii)T細胞受容体γ鎖およびT細胞受容体δ鎖その細胞表面にさらに発現している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の改変型免疫細胞。
  5. 上記改変型免疫細胞の材料である細胞は、末梢血由来のγδT細胞である、請求項4に記載の改変型免疫細胞。
  6. CD1dリガンドおよび/またはγδT細胞の増殖活性化剤によって活性化された、請求項1〜5のいずれか1項に記載の改変型免疫細胞。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の改変型免疫細胞を含んでいる、免疫誘導剤。
  8. CD1dリガンドおよび/またはγδT細胞の増殖活性化剤をさらに含んでいる、請求項7に記載の免疫誘導剤。
  9. 不変型のT細胞受容体α鎖をコードするポリヌクレオチドおよび当該T細胞受容体α鎖と二量体を形成するT細胞受容体β鎖をコードするポリヌクレオチドを、CD3陽性細胞に導入することを包含している、改変型免疫細胞を製造する方法。
  10. 2つの上記ポリヌクレオチドのそれぞれにおけるコード領域は、RNAによって形成されている、請求項9に記載の方法。
  11. 上記改変型免疫細胞の材料は、末梢血、または末梢血を培養した試料から採取されている、請求項10に記載の方法。
  12. 請求項9〜11のいずれか1項に記載の方法によって製造された改変型免疫細胞を、CD1dリガンドおよび/またはγδT細胞の増殖活性化剤とともに共培養することを包含している、改変型免疫細胞を活性化する方法。
  13. 上記CD1dリガンドはCD1dと結合している、請求項12に記載の方法。
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