KR20180054600A - The macrophage chimeric antigen receptor (MOTO-CAR) - Google Patents
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Abstract
변형된 마크로파지 면역 세포가 암 및 다른 질환의 치료를 위해 제공된다. 특히 상기 마크로파지는 키메라 항원 수용체(CAR)를 발현한다. 단쇄 가변 단편(scFv)은 티미딘 키나제 1(TK1) 또는 하이포잔틴 구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제(HPRT)에 대항하여 유도될 수 있다. 신호전달 도메인은 톨-유사 수용체(TLR)로부터 유래될 수 있다.Modified macrophage immune cells are provided for the treatment of cancer and other diseases. In particular, the macrophages express the chimeric antigen receptor (CAR). The short chain variable fragment (scFv) may be derived against thymidine kinase 1 (TK1) or hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase (HPRT). The signal transduction domain may be derived from a toll-like receptor (TLR).
Description
암이란 비조절성 세포 성장 및 사멸, 게놈 불안정성 및 돌연변이, 종양 촉진성 염증, 혈관생성의 유도, 면역계 회피, 물질대사 경로의 탈제어, 불멸 세포 복제, 및 전이성 조직 침입이 수반되는 질환군을 말한다[1]. 암은 심장 질환 다음으로 미국 내 사망의 2번째 주요 원인이다[2]. 백육십만명이 넘는 새로운 사례의 암이 매년 진단받는 것으로 추정되며, 580,000명 이상의 미국인이 사망하게 될 것으로 예상되고(1일 약 1600명의 암 사망자), 이는 모든 미국 사망자 4명 중 거의 1명을 차지한다[2,3].Cancer refers to a group of diseases involving uncontrolled cell growth and death, genomic instability and mutation, tumor-promoting inflammation, induction of angiogenesis, immune system avoidance, deregulation of the metabolic pathway, immortal cell replication, and metastatic tissue invasion [One]. Cancer is the second leading cause of death in the United States after heart disease [2]. More than 1,600,000 new cases of cancer are estimated to be diagnosed each year, with more than 580,000 Americans expected to die (about 1,600 cancer deaths per day), accounting for almost one out of every four US deaths [2,3].
면역계는 암의 발병 및 진행에서 중요한 역할을 한다. 마크로파지(macrophage)로 분화하는 단핵구는 다양한 자극에 따라 다양한 반응을 전개하고 그들 주변의 미세환경에 의존적으로 상이한 기능을 나타낸다. 마크로파지는 전염증성(M1) 또는 항염증성(M2)일 수 있다. 조사 연구는 종양 부위로 마크로파지의 침윤이 종괴의 50% 이상을 차지할 수 있어서, 혈관생성을 유도하여 전이를 보조하고, 좋지 않은 예후를 나타낼 수 있다는 것을 보여주었다. 혈관생성 및 전이를 촉진하는 종양 부위로 이동하여 남아있는 마크로파지를 종양 연관 마크로파지(tumor associated macrophage: TAM)라고 하며 항염증성 M2 표현형을 발현하는 것으로 여겨진다.The immune system plays an important role in the development and progression of cancer. Mononuclear cells that differentiate into macrophages develop different responses according to various stimuli and exhibit different functions depending on the microenvironment surrounding them. Macrophages may be pro-inflammatory (M1) or anti-inflammatory (M2). Surveys have shown that macrophage infiltration into the tumor site can account for more than 50% of the mass, thus inducing angiogenesis to assist metastasis and produce a poor prognosis. The remaining macrophages that migrate to tumor sites that promote angiogenesis and metastasis are called tumor associated macrophages (TAM) and are thought to express the anti-inflammatory M2 phenotype.
마크로파지는 골수 계통에서 유도된 세포이고 선천성 면역계에 속한다. 그들은 조직으로 이동하는 혈액 단핵구에서 유도된다. 그들 주요 기능 중 하나는 미생물을 식균하고 세포 찌꺼기를 제거하는 것이다. 그들은 또한 염증의 개시 및 소산 둘 모두에서 중요한 역할을 한다[9, 10]. 게다가, 마크로파지는 그들이 주위 미세환경으로부터 받는 자극 유형에 따라서, 전염증에서 항염증 범위의 상이한 반응을 보일 수 있다[11]. 극도의 마크로파지 반응: M1 및 M2와 상관있는 2가지 주요한 마크로파지 표현형이 제안되었다. Macrophages are derived from the myeloid lineage and belong to the congenital immune system. They are derived from blood mononuclear cells that migrate into the tissues. One of their main functions is to infect microorganisms and remove cell debris. They also play an important role in both initiation and dissipation of inflammation [9, 10]. In addition, macrophages can exhibit different responses in the range of antiinflammation from proinflammation, depending on the type of stimulation they receive from the surrounding microenvironment [11]. Extreme macrophage response: Two major macrophage phenotypes have been proposed that are associated with M1 and M2.
M1 전염증성 마크로파지는 일정 분자 예컨대 지질다당류(LPS), IFN-γ, IL-1β, TNF-α, 및 톨-유사 수용체 인게이지먼트(Toll-like receptor engagement)와 접촉 시 활성화된다. M1 마크로파지는 감염과 싸우기 위해 배치되는 면역계의 강력한 부문을 구성한다. 그들은 병원체를 직접(병원체 패턴 인식 수용체) 또는 간접(Fc 수용체, 보체 수용체)으로 인식할 수 있다. 그들은 또한 병원체 사멸을 돕기위한 수단으로서 반응성 산소종(ROS)을 생성시키는 그들 능력으로 무장된다. 또한, M1 마크로파지는 다른 유형의 면역 세포를 유인하고 면역 반응을 통합/조정하는 전염증성 사이토카인 및 케모카인을 분비한다. M1 활성화는 IFN-g, TNFa, GM-CSF, LPS 및 다른 톨-유사 수용체(toll-like receptor: TLR) 리간드에 의해 유도된다. M1 proinflammatory macrophages are activated upon contact with certain molecules such as lipopolysaccharide (LPS), IFN-y, IL-1 [beta], TNF- [alpha], and Toll-like receptor engagement. M1 Macrophages constitute a powerful segment of the immune system that is deployed to fight infections. They can recognize pathogens directly (pathogen pattern recognition receptors) or indirect (Fc receptors, complement receptors). They are also armed with their ability to generate reactive oxygen species (ROS) as a means to aid pathogen killings. In addition, M1 macrophages secrete pro-inflammatory cytokines and chemokines that attract other types of immune cells and integrate / regulate the immune response. M1 activation is induced by IFN-g, TNFa, GM-CSF, LPS and other toll-like receptor (TLR) ligands.
대조적으로, 대안적으로 활성화된 마크로파지로도 알려진, M2 항염증성 마크로파지는 항염증성 분자 예컨대 IL-4, IL-13, 및 IL-10에 의해 활성화된다[12, 13]. M2 마크로파지는 그들이 염증 부위로 조절성 T 세포를 동원시킬 수 있는 면역조절성, 조직 복구, 및 혈관생성 특성을 나타낸다. M2 마크로파지는 균일한 개체군을 구성하지 않고 종종 M2a, M2b 및 M2c 범주로 더욱 세분된다. 모든 3종 하위개체군의 공통 분모는 IL-12의 저생성이 수반되는 높은 IL-10 생성이다. 그들의 특징 중 하나는 L-아르기닌을 격감시켜 T 세포 반응을 억제하고 이의 기질 iNOS를 박탈시키는 효소 아르기나제-1의 생성이다. In contrast, M2 antiinflammatory macrophages, also known as alternatively activated macrophages, are activated by anti-inflammatory molecules such as IL-4, IL-13, and IL-10 [12,13]. M2 macrophages exhibit immunoregulatory, tissue repair, and angiogenic properties that can mobilize regulatory T cells into inflammatory sites. M2 Macrophages do not constitute a homogeneous population but are often subdivided into the M2a, M2b and M2c categories. The common denominator of all three subpopulations is high IL-10 production with low production of IL-12. One of their characteristics is the production of the enzyme arginine-1, which down-regulates L-arginine and inhibits T cell responses and deprives its substrate iNOS.
마크로파지 분극화의 생체내 분자 기전은 마크로파지가 세포 미세환경에서 경험하는 다양한 신호때문에 불충분하게 특징규명되었다[10, 14]. 생리적 상태 예컨대 개체발생, 임신, 및 병적 상태 예컨대 알레르기, 만성 염증 및 암 하에서 생체내 마크로파지 양극화를 식별하는데 있어 진보가 이루어졌다. 그러나, 시험관내 마크로파지 양극화는 가소성이고 마크로파지는 사이토카인의 도움으로, 양쪽 표현형으로 왔다갔다 양극화될 수 있다고 알려져 있지 않다[15, 16]. 인터페론 감마(IFN-γ) 및 IL-4는 각각 M1 및 M2 표현형으로 마크로파지를 양극화시킬 수 있는 2종의 사이토카인이다[15].In vivo molecular mechanisms of macrophage polarization have been characterized inadequately due to the various signals experienced by macrophages in the cell microenvironment [10,14]. Advances have been made in the identification of in vivo macrophage polarization in physiological conditions such as onset, pregnancy, and pathological conditions such as allergies, chronic inflammation and cancer. However, it is not known that in vitro macrophage polarization is plastic, and that macrophages can be polarized back and forth with both phenotypes with the help of cytokines [15, 16]. Interferon gamma (IFN-γ) and IL-4 are two cytokines that can polarize macrophages into M1 and M2 phenotypes, respectively [15].
마크로파지의 존재는 종양 진행 및 성장에 결정적이고, 예후를 결정하는데 연루되어 있다[17, 18]. 마크로파지가 전염증성 및 항염증성 특성을 나타낼 수 있기 때문에, 종양 진행 및 전이에서 그들의 양극화 및 기능을 이해하는 것이 중요하다.The presence of macrophages is crucial for tumor progression and growth, and is implicated in determining prognosis [17, 18]. Since macrophages can exhibit proinflammatory and anti-inflammatory properties, it is important to understand their polarization and function in tumor progression and metastasis.
마크로파지Macrophage 양극화 Polarization
종양 미세환경은 마크로파지 양극화에 영향을 미칠 수 있다. 양극화 과정은 선천성 면역 세포 기능을 방해할 수 있는 IL-10, 글루코코르티코이드 호르몬, 세포자멸사 세포, 및 면역 복합체의 적대적인 환경때문에 다양하고 복잡할 수 있다[11, 19]. 양극화의 기전은 여전히 불분명하지만 그들이 전사 조절에 관여한다고 알려져 있다. 예를 들어, LPS 또는 IFN-γ에 노출된 마크로파지는 M1 표현형에 대해 양극화될 것인 반면, IL-4 또는 IL-13에 노출된 마크로파지는 M2 표현형에 대해 양극화될 것이다. LPS 또는 IFN-γ는 마크로파지의 표면 상의 톨-유사 수용체 4(TLR4)와 상호작용할 수 있어서 Trif 및 MyD88 경로를 유도하고, 전사 인자 IRF3, AP-1, 및 NFκB의 활성화를 유도하여 전염증성 M1 마크로파지 반응에 필수적인 TNF 유전자, 인터페론, CXCL10, NOS2, IL-12 등을 활성화시킬 수 있다[20]. 유사하게, IL-4 및 IL-13은 IL-4R에 결합하여, 항염증성 반응(M2 반응)과 연관된 유전자, CCL17, ARG1, IRF4, IL-10, SOCS3 등의 발현을 조절하는, Jak/Stat6 경로를 활성화시킨다. Tumor microenvironment may affect macrophage polarization. The polarization process can be diverse and complex due to the hostile environment of IL-10, glucocorticoid hormones, apoptotic cells, and immune complexes that can interfere with innate immune cell function [11, 19]. The mechanism of polarization is still unclear, but they are known to be involved in transcriptional regulation. For example, macrophages exposed to LPS or IFN-y will be polarized against the M1 phenotype whereas macrophages exposed to IL-4 or IL-13 will be polarized against the M2 phenotype. LPS or IFN-? Can interact with toll-like receptor 4 (TLR4) on the surface of macrophages to induce Trif and MyD88 pathways and induce the activation of transcription factors IRF3, AP-1, and NFkB to produce proinflammatory M1 macrophages TNF gene, interferon, CXCL10, NOS2, IL-12, etc. which are essential for the reaction can be activated [20]. Similarly, IL-4 and IL-13 bind to IL-4R and bind to Jak / Stat6, which regulates the expression of genes associated with the anti-inflammatory response (M2 response), CCL17, ARG1, IRF4, IL-10, SOCS3, Activate the path.
마크로파지 양극화의 추가 기전은 마이크로RNA(miRNA) 미시관리를 포함한다. miRNA는 그들이 mRNA 분해 속도에 영향을 미치므로, 유전자 발현을 전사후에 조절하는 길이가 22개 뉴클레오타이드의 소형 넌코딩 RNA이다. 몇몇 miRNA, 특히 miRNA-155, miRNA-125, miRNA-378(M1 양극화), 및 miRNA let-7c, miRNA-9, miRNA-21, miRNA-146, miRNA147, miRNA-187(M2 양극화)은 양극화된 마크로파지에서 고도로 발현되는 것으로 확인되었다[21].Additional mechanisms of macrophage polarization include microRNA (miRNA) microarray management. miRNAs are small noncoding RNAs of 22 nucleotides in length that regulate gene expression after transcription, since they affect the rate of mRNA degradation. Some miRNAs, particularly miRNA-155, miRNA-125, miRNA-378 (M1 polarization), and miRNA let-7c, miRNA-9, miRNA-21, miRNA-146, miRNA147, miRNA- It has been shown to be highly expressed in macrophages [21].
마크로파지 양극화는 마크로파지가 미세환경 자극에 따라서 행동하여 상이한 반응을 유발시키는 복합 과정이다. 따라서, 마크로파지 양극화는 M1 및 M2 표현형의 극단적인 스펙트럼의 활성화 상태의 연속체로 더 잘 표현된다. 최근에, 마크로파지 활성화 및 마크로파지 양극화의 정의/설명에 대해 상당한 논란이 있었다. 머레이(Murray) 등이 공개한 최근 논문에서, 그들은 마크로파지 활성화, 양극화, 활성인자, 및 마커의 공통 정의/설명에 대해 고려되는 한 세트의 표준을 기술한다. 이 공개물은 활성화/양극화 마크로파지의 정의 및 특징규명이 훨씬 더 필요하였다[22].Macrophage polarization is a complex process in which macrophages act in response to microenvironmental stimuli to induce different responses. Thus, macrophage polarization is better expressed as a continuum of activation states of the extreme spectra of the M1 and M2 phenotypes. Recently, there has been considerable controversy regarding the definition / explanation of macrophage activation and macropa polarization. In a recent paper published by Murray et al., They describe a set of standards considered for common definition / description of macrophage activation, polarization, activation factors, and markers. This publication required much more definition and characterization of activated / polarized macrophages [22].
M1M1 표현형 Phenotype
M1 전염증성 마크로파지 또는 고전적으로 활성화된 마크로파지는 공격적이고, 고도로 식균성이며, 대량의 반응성 산소종 및 질소종을 발생시켜서, Th1 반응을 촉진시킨다[11]. M1 마크로파지는 높은 수준의 2종의 중요한 염증성 사이토카인, IL-12 및 IL-23을 분비한다. IL-12는 염증의 원인이 되는 많은 양의 IL-17을 분비하는, Th17 세포의 활성화 및 클론 확장을 유도한다[23]. 이들 특징은 M1 마크로파지가 전이를 제어하고, 종양 성장을 억제하며, 미생물 감염을 제어할 수 있게 한다[24]. 또한, 종양 부위로 M1 마크로파지의 침윤 및 동원은 고형 종양을 갖는 환자에서 보다 나은 예후 및 더 높은 총 생존률과 상관있다[17, 18, 25-28].M1 proinflammatory macrophages or classically activated macrophages are aggressive, highly bacterial, and produce large amounts of reactive oxygen species and nitrogen species, promoting Th1 responses [11]. M1 macrophages secrete high levels of two important inflammatory cytokines, IL-12 and IL-23. IL-12 induces activation and clonal expansion of Th17 cells, which secrete large amounts of IL-17 that cause inflammation [23]. These features allow M1 macrophages to control metastasis, inhibit tumor growth, and control microbial infection [24]. In addition, invasion and mobilization of M1 macrophages into the tumor site is associated with better prognosis and higher overall survival in patients with solid tumors [17, 18, 25-28].
M1 표현형으로 마크로파지의 양극화는 염증성 신호 예컨대 IFN-γ, TNF-α, IL-1ß 및 LPS를 비롯하여 전사 인자 및 miRNA에 의해 시험관내에서 조절된다[29, 30]. 고전적으로 활성화된 마크로파지는 CXCL9, CXCL10(IP-10로도 알려짐), IFN 조절 인자-1, 및 사이토카인 신호전달의 억제제-1을 표적으로 하는 STAT1 전사 인자의 유도를 개시한다[31]. 사이토카인 신호전달-1 단백질은 사이토카인 수용체의 하류에서 기능하고, 사이토카인 신호전달을 약화시키도록 음성 피드백 루프에 참여한다. 종양 미세환경에서, 노치(Notch) 신호전달은 전사 인자 RBP-J가 고전적 활성화를 조절할 수 있으므로, M1 마크로파지의 양극화에서 중요한 역할을 한다.Polarization of macrophages as M1 phenotypes is controlled in vitro by transcription factors and miRNAs, including inflammatory signals such as IFN-y, TNF-a, IL-lß and LPS [29,30]. The classically activated macrophages initiate the induction of STAT1 transcription factors targeting CXCL9, CXCL10 (also known as IP-10), IFN regulatory factor-1, and inhibitor-1 of cytokine signaling [31]. The cytokine signaling-1 protein functions downstream of the cytokine receptor and participates in the negative feedback loop to attenuate cytokine signaling. In tumor microenvironment, Notch signaling plays an important role in the polarization of M1 macrophages as the transcription factor RBP-J can regulate classical activation.
노치 신호전달이 결핍된 마크로파지는 다른 외적 유도인자와 무관하게 M2 표현형을 발현한다[32]. 한가지 결정적인 miRNA인, miRNA-155는 마크로파지가 M2에서 M1으로 이행할 때 상향조절되고, miRNA-155를 과발현하는 M1 마크로파지는 일반적으로 보다 공격적이고 종양 감소와 연관된다[33]. 또한, miRNA-342-5p는 마우스에서 Akt1을 표적화하여 마크로파지에서 더 큰 염증성 반응을 조성시키는 것으로 확인되었다. 이러한 miRNA는 또한 Nos2 및 IL-6의 상향조절을 촉진시키는데, 이들 둘 모두 마크로파지에 대해 염증성 신호로서 작용한다[34]. 다른 miRNA 예컨대 miRNA-125 및 miRNA-378은 또한 마크로파지의 고전적 활성화 경로(M1)에 관여하는 것으로 확인되었다[35].Macrophages lacking Notch signaling express the M2 phenotype irrespective of other external inducers [32]. One crucial miRNA, miRNA-155, is up-regulated when macrophages transition from M2 to M1, and M1 macrophages over-expressing miRNA-155 are generally more aggressive and associated with tumor reduction [33]. In addition, miRNA-342-5p has been shown to target Akt1 in mice, resulting in a greater inflammatory response in macrophages. These miRNAs also promote upregulation of Nos2 and IL-6, both of which act as inflammatory signals to macrophages [34]. Other miRNAs such as miRNA-125 and miRNA-378 have also been found to be involved in the classical activation pathway (M1) of macrophages [35].
고전적으로 활성화된 마크로파지는 그들의 존재가 일반적으로 양호한 예후를 의미하므로 암 세포의 인식 및 파괴에서 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다. 인식 후, 악성 세포는 접촉 의존적 식균작용 및 세포독성을 포함하는 몇몇 기전(즉, TNF-α와 같은 사이토카인을 방출함)을 통해서 M1 마크로파지에 의해 파괴될 수 있다[24]. 그러나, 환경 신호 예컨대 종양 미세환경 또는 조직-체류 세포는 M1 마크로파지에서 M2 마크로파지로 양극화될 수 있다. 쥣과동물 마크로파지의 생체내 실험은 마크로파지가 그들 사이토카인 및 표면 마커 발현에서 가소성이고 암 존재에서 M1 표현형으로 마크로파지의 재양극화는 면역계가 종양을 거부하는 것을 도울 수 있다[19].The classically activated macrophages are believed to play an important role in the recognition and destruction of cancer cells because their presence generally implies a good prognosis. After recognition, malignant cells can be destroyed by M1 macrophages through several mechanisms including contact-dependent phagocytosis and cytotoxicity (ie, they release cytokines such as TNF-α) [24]. However, environmental signals such as tumor microenvironment or tissue-resident cells can be polarized from M1 macrophages to M2 macrophages. In vivo studies of macrophages and animal macrophages show that macrophages are plastic in their cytokine and surface marker expression and re-polarization of macrophages into the M1 phenotype in the presence of cancer can help the immune system reject the tumor [19].
M2 표현형M2 phenotype
M2 마크로파지는 항염증성이고 혈관생성 및 조직 복구 과정을 보조한다. 그들은 스캐빈저 수용체를 발현하고 대량의 IL-10 및 다른 항염증성 사이토카인을 생성시킨다[33, 36]. M2 마크로파지에 의한 IL-10의 발현은 Th2 반응을 촉진한다. Th2 세포는 결과적으로 IL-3 및 IL-4의 생성을 상향조절한다. IL-3은 다른 사이토카인, 예를 들어 에리쓰로포이어틴(EPO), 과립구 마크로파지 콜로니 자극 인자(GM-CSF), 및 IL-6과 함께, 골수성 계통(과립구, 단핵구, 및 수지상 세포)의 모든 세포의 증식을 자극한다. IL-4는 세포외 매트릭스의 생성에 기여하기 때문에 치유 과정의 중요한 사이토카인이다[23]. M2 마크로파지는 혈관을 악성 세포에 공급할 수 있어서 그들 성장을 촉진함으로써 종양 진행을 도울 수 있는 기능을 나타낸다. 대부분의 고형 종양에서 마크로파지(M2로 여겨짐)의 존재는 치료 성공 및 보다 긴 생존률과 음성적으로 상관된다[37]. 추가적으로, M2 마크로파지의 존재는 유방암의 전이 잠재력과 연관있었다. 린(Lin)과 그의 동료들은 마우스에서 유방 종양 부위로 마크로파지의 초기 동원이 악성종양의 발병 및 혈관생성을 증가시키는 것을 밝혔다[38]. 종양 미세환경은 마크로파지가 M2 표현형을 유지하는 것을 돕는다고 여겨진다[23, 39]. 종양 미세환경에 존재하는 항염증성 신호 예컨대 아디포넥틴 및 IL-10은 M2 반응을 향상시킬 수 있다[41].M2 Macrophages are anti-inflammatory and aid in the process of angiogenesis and tissue repair. They express scavenger receptors and produce large amounts of IL-10 and other anti-inflammatory cytokines [33, 36]. M2 expression of IL-10 by macrophages promotes Th2 response. Th2 cells consequently upregulate the production of IL-3 and IL-4. IL-3 is a potent inhibitor of the myeloid lineage (granulocyte, monocyte, and dendritic cells), along with other cytokines such as erythropoietin (EPO), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM- Stimulates the proliferation of all the cells of the. IL-4 is an important cytokine in the healing process because it contributes to the production of extracellular matrix [23]. M2 Macrophages are able to supply blood vessels to malignant cells and thus function to support tumor progression by promoting their growth. The presence of macrophages (considered as M2) in most solid tumors is negatively correlated with treatment success and longer survival rates [37]. In addition, the presence of M2 macrophages was associated with the metastatic potential of breast cancer. Lin and colleagues have shown that the early mobilization of macrophages into breast tumor areas in mice increases the incidence of malignant tumors and angiogenesis [38]. The tumor microenvironment is thought to help macrophages maintain the M2 phenotype [23, 39]. Anti-inflammatory signals such as adiponectin and IL-10 present in the tumor microenvironment may enhance the M2 response [41].
종양 연관 마크로파지(TAM)Tumor-associated macrophages (TAM)
종양 미세현경에 노출된 세포는 상이하게 행동한다. 예를 들어, 고형 종양의 주변부에 존재하는 종양 연관 마크로파지는 종양 성장 및 전이를 촉진하는데 도움을 주는 것으로 여겨지고, M2 유사 표현형을 갖는다[42]. 종양 연관 마크로파지는 조직 체류 마크로파지일 수 있거나 또는 골수로부터 유래되는 동원된 마크로파지(단핵구에서 마크로파지로 분화되어 조직으로 이동한 마크로파지)일 수 있다. 코르테즈-레타모조(Cortez-Retamozo)에 의한 실험은 비장내 높은 수의 TAM 전구체가 종양 기질로 이동한다는 것을 발견하여, 이 장기가 또한 TAM 저장부임을 시사한다[43]. 비장에 존재하는 TAM 전구체는 그들 CCR2 케모카인 수용체를 통한 이동을 개시하는 것으로 확인하였다[43]. 최근 실험은 마크로파지를 종양 주변부로 유인하는 주요 인자로서 CSF-1을 발견하였고, 암 세포에 의한 CSF-1 생성이 낮은 생존률을 예측하고, 이것이 전체적으로 나쁜 예후를 의미한다는 것을 확인하였다. [44-46]. 다른 사이토카인 예컨대 TNF-α 및 IL-6이 또한 종양 주변부로 마크로파지의 축적/동원과 연관되었다[45].Cells exposed to tumor microcysts behave differently. For example, tumor-associated macrophages present in the periphery of solid tumors are thought to help promote tumor growth and metastasis, and have an M2-like phenotype [42]. Tumor-associated macrophages may be tissue resident macrophages or mobilized macrophages derived from bone marrow (macrophages that have differentiated into macrophages and migrated to tissues). Experiments by Cortez-Retamozo have shown that a high number of TAM precursors in the spleen migrate to the tumor matrix, suggesting that this organ also has TAM storage [43]. TAM precursors present in the spleen were found to initiate migration through their CCR2 chemokine receptors [43]. Recent experiments have found CSF-1 as a major factor that attracts macrophages to the periphery of the tumor, and predicts a low survival rate of CSF-1 production by cancer cells, which in turn is a bad prognosis overall. [44-46]. Other cytokines such as TNF-a and IL-6 have also been associated with the accumulation / mobilization of macrophages into the tumor periphery [45].
종양 주변부 주변으로 동원되는 마크로파지는 종양에서 활성화되는 "혈관생성 스위치"에 의해 조절되는 것으로 여겨진다. 혈관생성 스위치는 종양이 잠재적으로 종양을 전이성으로 만들 수 있고, 악성 전이에 필수적인 혈관의 고밀도 네트워크를 발전시키는 과정으로 정의된다. 유방암 마우스 모델에서, 마크로파지의 존재는 완전한 혈관생성 스위치에 필요한 것으로 관찰되었다. 종양 주변의 마크로파지 성숙화, 이동, 및 축적이 지연된 경우, 혈관생성 스위치가 또한 지연되어 혈관생성 스위치는 마크로파지의 부재에서 발생되지 않으며 마크로파지의 존재가 악성 진행에 필요함을 시사하였다[47]. 또한, 종양 기질 세포는 마크로파지를 종양 주변으로 동원시키게 되는 케모카인 예컨대 CSF1, CCL2, CCL3, CCL5, 및 태반 성장 인자를 생성시킨다. 이들 케모카인은 혈관생성 스위치를 활성화시키도록 마크로파지에 환경을 제공하고, 여기서 IL-10, TGF-β, ARG-1 및 낮은 수준의 IL-12, TNF-α, 및 IL-6을 생성시키게 될 것이다. 이들 사이토카인의 발현도는 마크로파지가 면역 회피를 조절한다고 시사한다. 마크로파지가 저산소 종양 환경으로 유인되고 혈관생성과 연관된 유전자의 전사를 조절하는 저산소 유도성 인자-1α(hypoxia-inducible factor-1α: HIF-1α) 및 HIF-2α를 생성시켜 반응하게 될 것이라는 것을 주목하는 것이 중요하다. 혈관생성 스위치 동안, 마크로파지는 또한 혈관 성숙화 및 혈관 투과성을 촉진시키게 되는, VEGF(NF-κB 경로에 의해 자극됨)를 분비할 수 있다[48].Macrophages mobilized around the periphery of the tumor are thought to be regulated by "angiogenic switches" activated in the tumor. Angiogenesis switch is defined as the process by which a tumor can potentially make a tumor metastatic and develop a dense network of blood vessels essential for malignant metastasis. In a breast cancer mouse model, the presence of macrophages was observed to be necessary for a complete angiogenic switch. In the case of delayed maturation, migration, and accumulation of macrophages around the tumor, the angiogenic switch was also delayed, suggesting that the angiogenic switch is not generated in the absence of macrophages and the presence of macrophages is necessary for malignant progression [47]. In addition, tumor stromal cells produce chemokines such as CSF1, CCL2, CCL3, CCL5, and placental growth factors that mobilize macrophages around the tumor. These chemokines will provide an environment for macrophages to activate angiogenic switches, where they will produce IL-10, TGF-beta, ARG-1 and low levels of IL-12, TNF-a and IL-6 . The expression of these cytokines suggests that macrophages control immune avoidance. It is noted that macrophages will react by generating hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) and HIF-2α, which are attracted to the hypoxic tumor environment and regulate the transcription of genes involved in angiogenesis It is important. During angiogenesis switches, macrophages can also secrete VEGF (stimulated by the NF-κB pathway), which also promotes vascular maturation and vascular permeability [48].
종양 연관 마크로파지는 IkB 키나제 β 및 NF-κB 신호전달 캐스케이드를 통해 매개되는, 악성 세포로부터의 양극화 신호 예컨대 IL-1R 및 MyD88을 수용하여 그들의 M2 유사 표현형을 유지할 수 있다고 여겨진다. TAM에서 NF-kB의 억제는 고전적인 활성화를 촉진한다[40]. 또한, 다른 실험은 p50 NF-kB 소단위가 M1 마크로파지의 억제에 관여하였고, 염증의 감소가 종양 성장을 촉진하였음을 시사하였다. 사카니(Saccani) 등이 생성시킨 p50 NF-κB 넉아웃 마우스는 M1 침해성이 p50 NF-kB 넉아웃 시에 복원되어, 종양 생존을 감소시켰음을 시사하였다[49]. Tumor-associated macrophages are thought to be able to accommodate their M2-like phenotype by accommodating the polarization signals from malignant cells, such as IL-1R and MyD88, mediated through the IkB kinase beta and the NF- kappa B signaling cascade. Inhibition of NF-kB in TAM promotes classical activation [40]. In addition, another experiment suggested that the p50 NF-kB subunit was involved in the inhibition of M1 macrophages and that a decrease in inflammation promoted tumor growth. Saccani et al. Suggested that p50 NF-κB knockout mice restored M1 invasion by p50 NF-kB knockout and reduced tumor survival [49].
종괴는 많은 수의 M2 유사 마크로파지를 함유하기 때문에, TAM이 암 치료용 표적으로서 사용될 수 있다. TAM의 수 감소 또는 M1 표현형으로 그들의 양극화는 암세포를 파괴시키고 종양 성장을 손상시키도록 도울 수 있다[50-52]. 루오(Luo) 및 그의 동료들은 잠재적인 종양 표적으로 여겨지는 TAM에서 상향조절되는 스트레스 단백질 및 시스테인 프로테아제인 레구마인에 대항한 백신을 사용하였다[52]. 레구마인에 대항한 백신을 마우스에 투여했을 때, 혈관생성을 제어하는 유전자들이 하향조절되었고 종양 성장이 중단되었다[52].Since the mass contains a large number of M2-like macrophages, TAM can be used as a target for cancer therapy. Decreasing the number of TAM or their polarization with the M1 phenotype may help to destroy cancer cells and impair tumor growth [50-52]. Luo and his colleagues used a vaccine against regmain, a stress protein and cysteine protease up-regulated in TAM, which is considered a potential tumor target [52]. When vaccines against the regumain were given to mice, genes controlling angiogenesis were down-regulated and tumor growth was discontinued [52].
물질대사 및 활성화 경로Metabolism and activation pathway
종양 세포에 존재하는 물질대사 변경은 암을 발생시키는 동일한 유전자 돌연변이에 의해 제어된다[53]. 이들 물질대사 변경의 결과로서, 암 세포는 마크로파지의 양극화를 변형시킬 수 있고 종양 성장을 촉진할 수 있는 신호를 생성시킬 수 있다[54, 55].Metabolism changes present in tumor cells are controlled by the same gene mutations that cause cancer [53]. As a result of these metabolic alterations, cancer cells can modify the polarization of macrophages and produce signals that can promote tumor growth [54, 55].
M1 및 M2 마크로파지는 그들의 상이한 거동을 반영하는 별개의 물질대사 패턴이 입증되었다[56]. M1 표현형은 해당작용을 증가시켜서 산화성 펜토스 포스페이트 경로 쪽으로 포도당 물질대사를 휘게하여서, 산소 소비를 감소시키고 결과적으로 대량의 라디칼 산소종 및 질소종을 비롯하여 염증성 사이토카인 예컨대 TNF-α, IL-12, 및 IL-6을 생성시킨다[56, 57]. M2 표현형은 지방산 흡수 및 산화를 증가시켜서, 펜토스 포스페이트 경로를 향하는 흐름이 감소되는 한편 전체 세포 산화환원 전위차는 증가하여, 결과적으로 스캐빈저 수용체 및 면역조절성 사이토카인 예컨대 IL-10 및 TGF-β가 상향조절된다[56].M1 and M2 macrophages have been shown to have distinct metabolic patterns that reflect their different behavior [56]. The M1 phenotype increases the action and bends glucose metabolism toward the oxidative pentose phosphate pathway thereby reducing oxygen consumption resulting in the production of inflammatory cytokines including TNF-a, IL-12, And IL-6 [56, 57]. The M2 phenotype increases fatty acid uptake and oxidation, leading to a decrease in flow towards the pentose phosphate pathway while an increase in the total cellular redox potential, resulting in the formation of scavenger receptors and immunoregulatory cytokines such as IL-10 and TGF- β is upregulated [56].
다수의 물질대사 경로는 마크로파지 양극화에서 중요한 역할을 한다. 단백질 키나제, 예컨대 Akt1 및 Akt2는 세포를 생존시키고, 증식시키고, 중간 물질대사를 이용할 수 있게 하여 마크로파지 양극화를 변경시킨다[58]. 다른 단백질 키나제는 해당작용을 증가시키고 산소 소비를 감소시켜 포도당 물질대사를 통해 마크로파지 양극화를 지정할 수 있다[57, 59]. 슈(Shu)와 동료들은 PET 스캔 및 포도당 유사체를 사용하여 생체내에서 마크로파지 물질대사 및 면역 반응을 처음으로 시각화시켰다[60].Many metabolic pathways play an important role in macrophage polarization. Protein kinases such as Akt1 and Akt2 alter the macrophage polarization by allowing cells to survive, proliferate, and utilize intermediate metabolism [58]. Other protein kinases can specify macrophage polarization through glucose metabolism by increasing their action and reducing oxygen consumption [57, 59]. Shu and colleagues first visualized macrophage metabolism and immune responses in vivo using PET scans and glucose analogs [60].
L-아르기닌 물질대사가 또한 마크로파지에서 사이토카인 발현에 중요한 별개의 이동을 나타내고 TAM-종양 세포 상호작용을 변경시키는 상이한 물질대사 경로를 예시한다[61]. 고전적으로 활성화된(M1) 마크로파지는 유도성 산화질소 신타제(iNOS)를 선호한다. iNOS 경로는 세포독성 산화질소(NO)를 생성시키고, 결과적으로 항종양 거동을 나타낸다. 대안적으로 활성화된(M2) 마크로파지는 아르기나제 경로를 선호하여 진행성 종양 세포 성장의 원인이 되는 I-오르니틴 및 우레움을 생성시킨다[61, 62].L-arginine metabolism also represents a distinct metabolic pathway that represents a distinct shift in cytokine expression in macrophages and alters TAM-tumor cell interactions [61]. The classically activated (M1) macrophages prefer inducible nitric oxide synthase (iNOS). The iNOS pathway produces cytotoxic nitric oxide (NO) and, consequently, antitumor behavior. Alternatively, activated (M2) macrophages prefer the arginase pathway to produce I-ornithine and urea that cause progressive tumor cell growth [61, 62].
물질대사 경로의 직접 조작은 마크로파지 양극화를 변경시킬 수 있다. 포도당 물질대사에서 역할을 하는, 탄수화물 키나제 유사 단백질(CARKL) 단백질이 마크로파지 사이토카인 특징을 변경시키는데 사용되었다[56, 57]. CARKL이 RNAi에 의해 넉다운되면, 마크로파지는 M1 유사 물질대사 경로를 채택하는 경향이 있다(물질대사가 해당작용 쪽으로 기울고 산소 소비가 감소됨). CARKL이 과발현되면, 마크로파지는 M2 유사 물질대사를 채택한다(해당작용 흐름이 감소되고 더 많은 산소 소비)[56]. 마크로파지가 LPS/TLR4 관여를 통해 M1 유사 물질대사 상태를 채택하면, CARKL 수준이 감소되고, NKκB에 의해 제어되는 유전자가 활성화되고(TNF-α, IL-12, 및 IL-6), 세포 산화환원 전위는 NADH:NAD+ 및 GSH:GSSSG 복합체의 농도 증가로 인해 증가된다. M2 유사 물질대사 상태 동안, 마크로파지는 STAT6/IL-4 (IL-10 및 TGF-β)에 의해 조절되는 유전자 및 CARKL을 상향조절시킨다.Direct manipulation of the metabolic pathway may alter the macropargic polarization. Carbohydrate kinase-like protein (CARKL) proteins, which play a role in glucose metabolism, have been used to alter macrophage cytokine characteristics [56, 57]. When CARKL is knocked down by RNAi, macrophages tend to adopt the M1 analogous metabolic pathway (metabolism leans towards the action and oxygen consumption is reduced). When CARKL is overexpressed, macrophages adopt M2-like metabolism (corresponding action flow is reduced and more oxygen is consumed) [56]. When macrophages adopt the M1-like metabolism status via LPS / TLR4 involvement, CARKL levels are reduced, NKKB-regulated genes are activated (TNF-a, IL-12, and IL-6) Dislocations are increased by increasing concentrations of NADH: NAD + and GSH: GSSSG complexes. During the M2-like metabolic state, macrophages upregulate the genes and CARKL regulated by STAT6 / IL-4 (IL-10 and TGF-β).
암에 대한 마크로파지 면역요법 접근법Macrophage Immunotherapy Approach to Cancer
암 면역요법의 역할은 암 세포를 인식하고, 거부하고 파괴하도록 면역계를 자극시키는 것이다. 단핵구/마크로파지에 의한 암 면역요법은 전염증성 반응(M1)으로 마크로파지를 양극화시켜서 마크로파지 및 다른 면역 세포가 종양을 파괴시킬 수 있게 하는 목표를 갖는다. 많은 사이토카인 및 박테리아 화합물은 시험관내에서 이를 획득할 수 있지만, 전형적으로 부작용이 생체내에서 너무 심하다. 핵심은 최소로 또는 쉽게 관리되는 환자 부작용의 화합물을 찾는 것이다. 단핵구/마크로파지를 사용하는 면역요법은 지난 수십년간 사용되었고 새로운 접근법이 매년 개발되었다[64, 65]. 초기 면역요법은 더 나은 암요법에 대한 양호한 기초를 확립시켰고 면역요법으로 치료된 환자의 생존률을 증가시켰다[66]. The role of cancer immunotherapy is to stimulate the immune system to recognize, reject, and destroy cancer cells. Cancer immunotherapy by monocyte / macrophage has the goal of polarizing macrophages to the proinflammatory response (M1) so that macrophages and other immune cells can destroy the tumor. Many cytokine and bacterial compounds can be obtained in vitro, but typically the side effects are too severe in vivo. The key is to find compounds with minimal or easily managed patient side effects. Immunotherapy using monocytes / macrophages has been used for decades and a new approach has been developed annually [64, 65]. Early immunotherapy established a good basis for better cancer therapy and increased the survival rate of patients treated with immunotherapy [66].
암 면역요법에 대한 일부 접근법은 종양 부위의 인식 및 표적화 파괴가 가능할 수 있게 종양 부위로 활성화된 마크로파지 및 다른 면역 세포를 동원하도록 사이토카인 또는 케모카인의 사용을 포함한다[67, 68]. IFN-α 및 IFN-β는 세포 분화 및 세포자멸사를 유도시켜 종양 진행을 억제하는 것으로 확인되었다[69]. 또한, IFN 처리는 항증식성이고 세포 주기의 S기 시기를 증가시킬 수 있다[70, 71]. 장(Zhang) 및 동료들은 인간 전립선 암 세포를 표적으로 하는 IFN-β 유전자 요법을 사용하여 누드 마우스에서 실험을 수행하였다. 그들은 결과는 아데노바이러스-전달된 IFN-β 유전자 요법이 마크로파지를 관여시키고 성장 및 전이를 억제하는데 도움이 된다는 것을 시사하였다[72].Some approaches to cancer immunotherapy include the use of cytokines or chemokines to mobilize activated macrophages and other immune cells to the tumor site to enable recognition and targeted destruction of tumor sites [67, 68]. IFN-α and IFN-β have been shown to inhibit tumor progression by inducing cell differentiation and apoptosis [69]. In addition, IFN treatment is antiproliferative and can increase the S phase of the cell cycle [70, 71]. Zhang and colleagues conducted experiments in nude mice using IFN-beta gene therapy targeting human prostate cancer cells. They suggested that adenovirus-mediated IFN-β gene therapy may contribute to macrophage and inhibit growth and metastasis [72].
마크로파지 억제성 인자(macrophage inhibitory factor: MIF)는 암 면역요법에 사용할 수 있는 다른 사이토카인이다. MIF는 일반적으로 고형 종양에 존재하며 나쁜 예후를 의미한다. MIF는 공격적인 마크로파지 기능을 억제하고 종양 성장 및 진행을 보조할 수 있는, M2 표현형으로 마크로파지를 추진시킨다. 심슨(Simpson), 템플톤(Templeton) 및 크로스(Cross)(2012)는 MIF가 M2 표현형을 발현하는 골수 세포의 억제성 개체군으로 골수 세포, 마크로파지 전구체의 분화를 유도시키는 것을 발견하였다[73]. MIF를 표적으로 하여, 그들은 마크로파지의 이러한 억제성 개체군을 격감시켜서, 그들 성장을 억제하고 그에 따라 종양 성장 및 전이를 제어할 수 있었다[73].Macrophage inhibitory factor (MIF) is another cytokine that can be used in cancer immunotherapy. MIF is generally present in solid tumors and represents a bad prognosis. MIF promotes macrophages as an M2 phenotype that can inhibit aggressive macrophage function and aid tumor growth and progression. Simpson, Templeton and Cross (2012) found that MIF induces the differentiation of bone marrow cells and macrophage precursors as an inhibitory population of bone marrow cells expressing the M2 phenotype [73]. By targeting MIF, they were able to reduce these inhibitory populations of macrophages, inhibit their growth and thereby control tumor growth and metastasis [73].
2형 케모카인 수용체, CCR2는 염증 부위로 단핵구의 동원에 핵심적이고 종양 부위로 마크로파지의 동원, 혈관생성, 및 전이를 방지하기 위한 표적으로서 확인되었다. 샌포드(Sanford)와 동료들(2013)은 췌장 마우스 모델에서 신규한 CCR2 억제제(PF-04136309)를 실험하여, CCR2 억제제가 종양 부위로 단핵구/마크로파지 동원을 격감시키고, 종양 성장 및 전이를 감소시키며, 항종양 면역성을 증가시킨다는 것을 입증하였다[74]. 슈몰(Schmall) 등에 의한 다른 최근 실험은 10종의 상이한 인간 폐암과 공동배양된 마크로파지가 CCR2 발현을 상향조절시켰음을 확인하였다. 또한, 그들은 종양 성장 및 전이가 CCR2 길항제 처리된 폐 마우스 모델에서 감소되었음을 보여주었다[75].The
다른 실험들은 종양으로부터 M2 마크로파지를 격감시키고 혈관생성을 중지시키기 위한 약물을 전달하기 위해 리포솜을 사용하였다. 높은 수준의 IL-1β를 발현하는 암 세포는 생체내에서 더 빠르게 성장하고 혈관생성을 더욱 유도시킨다. 키무라(Kimura)와 동료들은 IL-1β를 발현하는 종양 세포에 노출된 마크로파지는 혈관생성 인자 및 케모카인 예컨대 혈관 내피 성장 인자 A(VEG-A), IL-8, 단핵구 화학주성 단백질 1 등을 높은 수준으로 생성시켜서, 종양 성장 및 혈관생성이 촉진된다는 것을 발견하였다[76]. 그들이 마크로파지를 격감시키기 위해 클로드네이트 리포솜을 사용하였을 때, 그들은 소수의 IL-1β-생성 종양 세포를 발견하였다. 그들은 또한 암 세포에서 NK-κB 및 AP-1 전사 인자를 억제하여, 종양 성장 및 혈관생성이 감소되었음을 발견하였다. 이들 발견은 종양 부위 주변에 있는 마크로파지가 종양 성장 및 혈관생성을 촉진하는데 관여할 수 있다는 것을 시사한다[76].Other experiments used liposomes to deliver drugs to diminish M2 macrophages and to stop angiogenesis from tumors. Cancer cells expressing high levels of IL-1 [beta] grow faster in vivo and further induce angiogenesis. Kimura and colleagues found that macrophages exposed to IL-1β-expressing tumor cells express high levels of angiogenic factors and chemokines such as vascular endothelial growth factor A (VEG-A), IL-8,
화합물 예컨대 메티오닌 엔케팔린(MENK)은 생체내 및 시험관내에서 항종양 특성을 갖는다. MENK는 CD206 및 아르기나제-1(M2 마커)을 하향조절하는 한편, CD64, MHC-II, 및 산화질소(M1 마커)의 생성은 상향조절하여 M2 마크로파지를 M1 마크로파지로 양극화시키는 능력을 갖는다. MENK는 또한 TNF-α를 상향조절하고 IL-10을 하향조절시킬 수 있다[77].The compounds such as methionine enkephalin (MENK) have antitumor properties in vivo and in vitro. MENK down-regulates CD206 and arginase-1 (M2 marker) while the production of CD64, MHC-II, and nitric oxide (M1 marker) is upregulated to polarize M2 macrophages to M1 macrophages. MENK can also upregulate TNF-a and down-regulate IL-10 [77].
최근 실험은 M2 마크로파지의 잠재적인 억제제로서 비스포스포네이트에 집중하였다. 비스포스포네이트는 골격 합병증 예컨대 골 재흡수를 방지하기 위해 전이성 유방암 환자를 치료하는데 통상적으로 사용된다[78]. 비스포스포네이트가 단기간 동안 체내에 머물르는 동안, 비스포스포네이트는 하이드록시아파타이트에 대한 그들의 높은 친화성에 기인하여, 마크로파지와 동일한 패밀리의 세포인 파골세포를 표적으로 할 수 있다. 비스포스포네이트가 뼈에 결합하면, 뼈 매트릭스는 세포내이입에 의해 비스포스포네이트를 내재화시킨다. 세포질에 존재하면, 비스포스포네이트는 인테그린 신호전달 및 엔도솜 트래피킹을 방지하여, 세포가 세포자멸사로 가도록 만드는 사건인 단백질 프레닐화를 억제할 수 있다[69]. 최근까지, 비스포스포네이트가 종양 연관 마크로파지를 표적으로 할 수 있는지 여부가 알려져 있지 않았지만, 주난커(Junankar) 등의 최근 실험은 종양 주변의 상피 세포에서는 발생하지 않는 사건인, 음세포작용 및 식균작용에 의해 마크로파지가 질소 함유 비스포스포네이트 화합물을 흡수한다는 것을 보여주었다[79]. 비스포스포네이트를 사용하여 TAM를 세포자멸사로 가게 하는 것은 혈관생성 및 전이를 감소시킬 수 있다.Recent experiments have focused on bisphosphonates as potential inhibitors of M2 macrophages. Bisphosphonates are commonly used to treat patients with metastatic breast cancer to prevent skeletal complications such as bone resorption [78]. While bisphosphonates remain in the body for a short period of time, bisphosphonates can target osteoclasts, which are cells of the same family as macrophages, due to their high affinity for hydroxyapatite. When a bisphosphonate binds to a bone, the bone matrix internalizes the bisphosphonate by intracellular entry. When present in the cytoplasm, bisphosphonates can prevent integrin signaling and endosome trafficking, thereby inhibiting protein prenylation, an event that causes cells to become apoptotic [69]. Until recently, it has not been known whether bisphosphonates can target tumor-associated macrophages. However, recent experiments with Junankar et al. Have shown that by immunocytochemical and phagocytic action, events that do not occur in epithelial cells around the tumor Showed that macrophages absorb nitrogen-containing bisphosphonate compounds [79]. Using bisphosphonates to direct TAM to apoptosis may reduce angiogenesis and metastasis.
암 면역요법에 대한 추가의 접근법은 면역 반응을 유발시킬 수 있는 생물물질의 사용을 포함한다. 양이온성 중합체가 물에 용해될때 그들의 반응성 때문에 면역요법에서 사용된다. 첸(Chen) 등은 강력한 Th1 면역 반응을 생성시키기 위해서 PEI, 폴리리신, 양이온성 덱스트란 및 양이온 젤라틴을 포함한 양이온성 중합체를 사용하였다[77]. 그들은 또한 M1 마크로파지의 전형인 IL-12의 분비 및 CD4+ 세포의 증식을 유도할 수 있었다[77]. 황(Huang)과 동료들은 또한 TLR4를 표적화하여 항종양 반응을 생성시키도록 TAM을 촉발시키기 위해 생물물질을 사용하였다[80]. 이 실험은 TAM이 M1 표현형으로 양극화시키고 IL-12를 발현시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 그들은 이들 양이온성 분자가 직접 종양파괴성 활성을 갖는다는 것을 발견하여 마우스에서 종양 감소를 입증하였다[80].An additional approach to cancer immunotherapy involves the use of biomaterials that can trigger an immune response. Cationic polymers are used in immunotherapy because of their reactivity when dissolved in water. Chen et al. Used cationic polymers including PEI, polylysine, cationic dextran and cationic gelatin to generate a strong Th1 immune response [77]. They were also able to induce IL-12 secretion and CD4 + cell proliferation typical of M1 macrophages [77]. Huang and colleagues also used biomaterials to trigger TAM to target TLR4 and generate antitumoral responses [80]. This experiment found that TAM could polarize to the M1 phenotype and express IL-12. They have shown that these cationic molecules have direct tumor-destructive activity and have demonstrated tumor reduction in mice [80].
CAR T 세포 면역요법CAR T cell immunotherapy
인공 T 세포 수용체(키메라 T 세포 수용체, 키메라 면역수용체, 키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor: CAR)라고도 알려짐)는 면역 효과기 세포 상에 임의 특이성을 접목시킨, 조작된 수용체이다. 전형적으로, 이들 수용체는 레트로바이러스 벡터에 의해 촉진되는 그들 코딩 서열의 전달과 함께, T 세포 상에 단클론성 항체의 특이성을 접목시키기 위해 사용된다.Artificial T cell receptors (also known as chimeric T cell receptors, chimeric immunoreceptors, chimeric antigen receptors (CARs)) are engineered receptors that have been engineered with random specificity on immunoactive effector cells. Typically, these receptors are used to combine the specificity of monoclonal antibodies on T cells with the delivery of their coding sequences facilitated by retroviral vectors.
최근에, 암 특이적 또는 암연관된 생물마커를 함유하는 세포를 표적으로 하여 파괴하도록 이들 조작된 T 세포를 이용하는 요법들이 개발되었다. 적절한 표적이 확립되면, T 세포 수용체(T cell Receptor: TCR)의 세포외 도메인은 표적에 대항한 항체로부터 유래된 단쇄 가변 단편(single-chain variable fragment: scFv)으로 교체된다. 이러한 scFv는 결합을 결정하는 항체 가변 영역을 함유한다. 그 결과, 표적과 접촉시, scFv는 T 세포를 활성화시키게 되는 신호전달 캐스케이드에 결합하여 개시시키게 될 것이다. 이들 조작된 면역 세포를 그들의 조합 성질로 인해 키메라 항원 수용체(CAR)라고 하며 암치료의 새로운 신규 요법을 대표한다. 그러나, CAR은 적절한 표적의 이용성이 제한적이었다. Recently, therapies have been developed that use these engineered T cells to target and destroy cells containing cancer-specific or cancer-associated biomarkers. Once an appropriate target is established, the extracellular domain of the T cell receptor (TCR) is replaced with a single-chain variable fragment (scFv) derived from the antibody against the target. Such scFvs contain antibody variable regions that determine binding. As a result, upon contact with the target, the scFv will bind to and initiate signaling cascades that will activate T cells. These engineered immune cells are called chimeric antigen receptors (CARs) due to their combinatorial properties and represent a novel new therapy for cancer treatment. However, CAR has limited availability of appropriate targets.
세포내 T 세포 신호전달 도메인에 융합된 종양 에피토프에 대항하여 유도된 세포외 항체 단편을 갖는 키메라 항원 수용체(CAR)를 T 세포에 형질도입시켜서, 비MHC 제한적 에피토프에 대한 신규 특이성을 그들에 부여하였다[3]. 키메라 항원 수용체(CAR)는 표면 항원 결합 및 T 세포 활성화 기능 둘 모두를 제공하는 재조합 수용체이다. 세포 표면 종양 항원의 집합체를 표적으로 하는 수많은 CAR이 지난 십여년간 보고되었다. 그들의 생물학적 기능은 2세대 CAR이라고 하는, 공자극성 도메인을 포함하는 3부분 수용체의 도입 후 극적으로 변화되었다. 이들은 CD19-표적화된 자기유래 T 세포로 치료된 환자에서 임상적 이득이 최근에 확인되었다. CAR는 T 세포 역가, 특이성 및 안전성을 더욱 향상시키기 위해, 공자극성 리간드, 키메라 공자극성 수용체, 또는 사이토카인과 조합될 수 있다. CAR은 암 면역요법에 대해 흥미진진한 잠재력을 갖는 신규한 부류의 약물을 의미한다.T cells were transfected with chimeric antigen receptors (CARs) with extracellular antibody fragments directed against tumor epitopes fused to intracellular T cell signaling domains to give them new specificities for non-MHC restricted epitopes [3]. The chimeric antigen receptor (CAR) is a recombinant receptor that provides both surface antigen binding and T cell activation functions. Numerous CARs targeting cell surface tumor antigen aggregates have been reported for the past decade. Their biological function has changed dramatically after the introduction of a three-part receptor containing a coplanar domain, called second-generation CAR. They have recently been shown to have clinical benefit in patients treated with CD19-targeted autologous T cells. CAR can be combined with a coplanar ligand, a chimeric confocal receptor, or a cytokine to further enhance T cell titer, specificity and safety. CAR is a new class of drugs with an exciting potential for cancer immunotherapy.
T 세포는 강력한 항종양 반응을 유도할 수 있지만, 종양 표면 상의 펩타이드-MHC 에피토프에 가장 효율적으로 반응하는 T 세포는 많은 이들 에피토프가 자기 에피토프와 매우 유사하거나 또는 동일하므로, 종종 클론 내성 또는 결실을 겪게 된다. T-세포 요법은 종양 연관 T 세포 에피토프에 대항한 TCR의 도입에 의한 T 세포의 유전자 변형을 포함하였다. 이러한 전략은 유망한 것으로 확인되었지만, 일반적으로 T 세포 에피토프를 둘러싼 다양한 도전을 비롯하여, 내생성 TCR과 도입된 TCR의 쌍형성 오류가 남아있다. T 세포를 전통적인 항체 에피토프에 반응할 수 있게 하여, 종양에 대한 싸움에서 T 세포의 힘을 활용하는 것이 제안되었다.Although T cells can induce potent antitumoral responses, T cells that most efficiently respond to peptide-MHC epitopes on the tumor surface are often very similar or identical to magnetic epitopes, often undergoing clonal resistance or deletion do. T-cell therapy has involved genetic modification of T cells by the introduction of TCR against tumor-associated T cell epitopes. Although this strategy has been identified as promising, there still remains a pairing error of the endogenous and introduced TCRs, including the various challenges surrounding T cell epitopes in general. It has been proposed to allow T cells to respond to traditional antibody epitopes, exploiting the forces of T cells in the fight against tumors.
BiTE(bispecific T-cell engager)BiTE (bispecific T-cell engager)
정확한 항체 에피토프로 T 세포를 표적화하기 위한 다른 전략은 CD3 소단위를 인식하는 항체와 항암 항체를 연결하는 "이중특이적 항체"라고 불리는 장기간 연구된 유형의 분자를 이용한다. 이들은 최근에 BiTE (이중특이적 T 세포 인게이저)라고 불린다. 종양 에피토프에 결합하는 단쇄 가변 단편(scFv)은 T 세포 수용체 복합체의 불변 부분에 결합하는 제2 scFv에 연결되어, T 세포의 TCR 매개 특이성과 무관하게 종양 에피토프에 대항한 효과기 T 세포의 활성화 및 표적화를 유발시킨다. 증거가 이들 시약이 종양 세포 단독에 대항하는 항체보다 상당히 더욱 강력하다는 것을 보여준다. BiTE는 CD19에 대항한 블리나투모맙(B 세포 백혈병의 경우), 및 EpCAM에 대항한 MT-110(다양한 선암종 및 암 줄기 세포의 경우)을 포함하여, 10종이 넘는 종양 연관 에피토프를 표적으로 하는 것이 구축되었으며, 이들 둘 모두는 현재 임상 실험으로 평가중이다. 재발없는 생존 및 최소 잔류 질환의 제거에 대한 높은 반응율이 임상 실험시 블리나투모맙을 받는 난치성 급성 림프아구성 백혈병(ALL) 환자에서 확인되었다.Another strategy for targeting T cells with the correct antibody epitope utilizes a long-studied type of molecule called a "bispecific antibody" that links an antibody that recognizes the CD3 subunit with an anti-cancer antibody. These are recently called BiTE (bispecific T cell inducer). The short-chain variable fragment (scFv) that binds to the tumor epitope is linked to a second scFv that binds to the constant part of the T cell receptor complex to activate and target the effector T cells against the tumor epitope, regardless of the TCR mediated specificity of the T cell ≪ / RTI > The evidence shows that these reagents are significantly more potent than antibodies against tumor cells alone. BiTE targets more than ten tumor-associated epitopes, including blinda tomomab (in the case of B cell leukemia) against CD19 and MT-110 (in the case of various adenocarcinomas and cancer stem cells) against EpCAM , Both of which are currently undergoing clinical trials. A high response rate for recurrence-free survival and minimal residual disease was found in patients with refractory acute lymphoblastic leukemia (ALL) who received blini or tomomab in clinical trials.
티미딘Thymidine 키나제Kinase (( ThymidineThymidine KinaseKinase 1: TK1) 1: TK1)
인간 티미딘 키나제 1(TK1)은 대체로 종양에서 이의 과발현에 대해 연구된 잘 알려진 뉴클레오타이드 우회 경로 효소이다. TK1이 암 환자의 혈청에서 이의 발현에 의해 초기에 보급되었기 때문에(sTK), 이의 진단 및 예후 잠재력이 광범위하게 연구되었다. 예를 들어, 몇몇 실험은 많은 상이한 암에서 sTK1이 더 높은 수준의 TK1과 함께 단계식 방식으로 상승되어 보다 진행된 종양을 시사함을 입증하였다[81].Human thymidine kinase 1 (TK1) is a well-known nucleotide bypass pathway enzyme that has been extensively studied for its overexpression in tumors. Because TK1 was initially introduced by its expression in the serum of cancer patients (sTK), its diagnostic and prognostic potential has been extensively studied. For example, some experiments have demonstrated that sTKl in many different cancers is elevated in a stepwise fashion with higher levels of TK1 suggesting more advanced tumors [81].
다른 실험은 TK1의 예후 잠재력을 조사하였다. 이러한 한 실험은 원발성 유방 종양에서 TK1 수준이 재발을 예측하는데 사용될 수 있다는 것을 입증하였다. 다른 흥미진진한 TK1 예후 실험은 환자가 치료에 반응할 때 sTK1 수준의 상당한 감소를 보인데 반해 그들 치료에 반응하는 것으로 보이지 않는 환자에서 sTK1 수준은 계속 상승하였다. 또한 sTK1 수준은 재발 이전에 상승하기 시작한다는 것이 알려져 있고 일부 사례에서 sTK1 수준은 "임상 증상의 개시전 1-6개월"에 재발을 예측할 수 있다는 것을 주목하였다. 몇몇 다른 실험은 암의 진단 및 예후 지표로서 TK1의 풍부한 잠재력을 확인하였다[82].Other experiments examined the prognostic potential of TK1. One such experiment has demonstrated that TK1 levels can be used to predict relapse in primary breast tumors. Other exciting TK1 prognostic tests have shown a significant reduction in sTK1 levels when patients respond to treatment, while sTK1 levels continue to rise in patients who do not appear to respond to their treatment. It is also known that the level of sTK1 begins to rise before relapse and in some cases the level of sTK1 noted that it is predictable to recur at 1-6 months before the onset of clinical symptoms. Several other experiments have identified the abundant potential of TK1 as a diagnostic and prognostic indicator of cancer [82].
TK1의 진단 및 예후 잠재력이 충분히 확립되었지만, TK1의 치료적 잠재력은 비교하여 불분명한 채로 남아 있다. HSV-TK가 유전자가 유전자 요법에서 사용되었고 PET 영상법이 증식하는 암 세포를 동정하기 위해 TK1을 이용한다는 것은 사실이지만, TK1 면역요법의 가능성을 설명한 실험은 거의 없다. 아마도 이는 주로 TK1이 기지의 세포질 단백질이기 때문이다. TK1이 암세포뿐만 아니라 대부분의 종양 유형의 표면막 상에서 발현된다는 것이 최근에 밝혀졌고 따라서 종양 면역요법의 매우 확실한 표적이다.The diagnostic and prognostic potential of TK1 has been well established, but the therapeutic potential of TK1 remains unclear. Although it is true that HSV-TK is used in gene therapy and TK1 is used to identify cancer cells that are proliferating by PET imaging, few studies have demonstrated the possibility of TK1 immunotherapy. Perhaps this is mainly because TK1 is a known cytoplasmic protein. It has recently been shown that TK1 is expressed on the surface membrane of most tumor types as well as cancer cells and is thus a very clear target of tumor immunotherapy.
TK1의 진단 및 예후 잠재력은 혈액학적 악성종양 및 고형 종양 둘 모두에 대한 전통적인 TK 활성 방사성검정을 사용해 입증되었다. TK1은 고형 종양 및 혈액학적 악성종양 둘 모두의 조직 및 혈청에서 상향조절되는 것으로 확인된, 암 진단 생물마커와 관련하여 광범위하게 실험되었다.The diagnostic and prognostic potential of TK1 has been demonstrated using traditional TK activity radioactivity assays for both hematologic malignant tumors and solid tumors. TK1 has been extensively tested in association with cancer diagnostic biomarkers that have been found to be upregulated in tissues and serum of both solid tumors and hematological malignancies.
혈청 중 TK1 수준은 또한 다른 암 예컨대 방광, 자궁경부 암종, 위, 비소세포 폐, 및 신장 및 직결장 암에서 진단 잠재력을 갖는 것으로 확인되었다. 요약하면, 높은 TK1 혈청 수준은 종양 공격성과 상관있고 발암작용의 초기 사건의 지표일 수 있다. 그러나, TK1이 혈청으로 진입하는 기전 및 혈청 중 이의 기능은 대체로 조사되지 않았다. 아마도, 혈청 중 이의 기능은 면역계를 조절하는 것과 연관된다. 추가 분석이 이러한 연결성 및 이의 중요성을 이해하는데 필요하다.TK1 levels in serum have also been found to have diagnostic potential in other cancers such as bladder, cervical carcinoma, stomach, non-small cell lung, and kidney and rectal cancer. In summary, high levels of TK1 serum correlate with tumor aggressiveness and may be indicative of early events of carcinogenesis. However, the mechanism by which TK1 enters the serum and its function in serum have not been investigated in general. Perhaps, its function in serum is related to the regulation of the immune system. Further analysis is needed to understand this connectivity and its significance.
이의 가장 기본 구조에서, 단량체로서 인간 TK1(hTK1)은 25.5 kDa의 분자량으로 길이가 234개 아미노산이다. TK1은 다양한 올리고머 형태를 채택하지만 대략 각각 53 kDa 및 100 kDa의 이량체 또는 사량체로서 가장 일반적으로 확인된다. 1993년에, 뮌슈-피터센(Munch-Petersen)은 TK1 이량체가 높은 Km(15 μM)의 효소의 저효율 형태라고 보고하였다. 반면, TK1 사량체는 낮은 Km(0.7 μM)의 고효율 형태이고 이의 포스포릴 전달 반응을 촉매하는데서 이량체와 비교하여 30배 증가된 효율을 갖는다고 보고하였다. TK1의 결정화는 사량체 형태가 이량체의 이량체로 구성된다는 것을 의미한다. 그와 같이, 강함 및 약함으로 표시된 2종의 상이한 단량체-단량체 계면이 존재한다. 약한 계면은 주로 ATP의 도너 분자에 의해 간접적으로 안정화되는 반면 강한 계면은 많은 극성 상호작용을 통해 직접적으로 안정화된다. 각각의 단량체는 RecA를 포함한 DNA 결합 단백질과 가장 유사한 α/β-도메인을 갖는다.In its most basic structure, human TK1 (hTK1) as a monomer has a molecular weight of 25.5 kDa and is 234 amino acids in length. TK1 adopts a variety of oligomeric forms but is most commonly identified as a dimer or tetramer of approximately 53 kDa and 100 kDa respectively. In 1993, Munch-Petersen reported that the TK1 dimer is a low-efficiency form of the enzyme with high Km (15 μM). On the other hand, the TK1 tetramer is a high-efficiency form of low Km (0.7 μM) and has been reported to have a 30-fold increased efficiency in catalyzing the phospholyl transfer reaction compared with the dimer. The crystallization of TK1 means that the tetrameric form is composed of the dimer of the dimer. As such, there are two different monomer-monomer interfaces marked as strong and weak. The weak interface is mainly stabilized indirectly by ATP donor molecules, while the strong interface is directly stabilized through many polar interactions. Each monomer has an alpha / beta-domain that most closely resembles a DNA binding protein containing RecA.
티미딘 키나제 1(TK1)은 데옥시티미딘을 데옥시티미딘 모노포스페이트로 전환시키는 것을 주로 담당하는 뉴클레오타이드 우회 경로 효소이고, 세포 복제 동안 고도로 상향조절된다. DNA 합성 동안, 뉴클레오타이드는 그들이 세포내 및 세포외 공급원으로부터 재생되는 우회 경로를 통하거나 또는 새롭게 합성된다.Thymidine kinase 1 (TK1) is a nucleotide bypass pathway enzyme primarily responsible for converting deoxy thymidine to deoxy thymidine monophosphate and is highly upregulated during cell replication. During DNA synthesis, the nucleotides are synthesized either through a bypass path where they are regenerated from intracellular and extracellular sources, or are newly synthesized.
TK1은 세포 뉴클레오타이드 풀을 유지하는 것을 담당하는 2종의 주요 우회 경로 키나제 중 하나이다. TK1은 데옥시티미딘(dT)의 인산화를 주로 담당한다. 이의 생성물인 dTMP는 이후에 인산화되고 데옥시티미딘 트라이포스페이트(dTTP)로서 DNA에 도입된다. 예측하는 바대로 dTTP는 이 과정의 속도 제한 단계로서, TK1을 억제하면서 이 과정을 조절하는데 도움을 준다. 정상 증식 상태 하에서, TK1은 세포 주기에 의해 조절된다. TK1 수준은 G1 단계 동안 매우 낮거나 거의 검출가능하지 않고 후기 G1 단계 동안 증가되기 시작한다. TK1 수준은 G1 단계 동안 수준보다 적어도 10배 높게, 거의 200 nM 농도로 S 단계 동안 최고이다. 흥미롭게도, 셜리(Sherley) 등은 정상 조건 하에서, TK1 mRNA는 세포 주기 동안 단백질 활성 수준에서 15배 증가와 비교하여, 오직 3배 또는 그 이하로 증가되었다고 보고하였다. 그들은 또한 S 단계 동안 [35S] 도입 속도가 G1 단계 동안 보다 12배 더 효율적이었다고 결정하였다. S 단계 동안 TK1 수준의 신속한 증가는 전사의 증가라기 보다는, TK1 번역 효율에서의 증가 결과였다는 것을 의미한다. 이러한 발견은 5'-미번역 영역(5'UTR)이 TK1 mRNA의 번역을 캡 독립적이게 할 수 있다는 츄(Chou) 등의 실험 관점에서 특히 흥미롭다. 뮌슈-페터슨 등은 TK1의 이러한 신속한 증가가 또한 불활성 이량체에서 활성 사량체 TK1 형태로의 전환의 결과라는 것을 입증하였다. 몇몇 실험은 TK1 수준이 특히 조사 또는 화학요법 이후에, DNA 손상의 결과로서 증가된다는 것을 확인하였다.TK1 is one of the two major bypass pathway kinases responsible for maintaining the cell nucleotide pool. TK1 is primarily responsible for the phosphorylation of deoxy thymidine (dT). Its product, dTMP, is then phosphorylated and introduced into DNA as deoxytimidine triphosphate (dTTP). As predicted, dTTP is the rate limiting step of this process, which helps control this process by inhibiting TK1. Under normal growth conditions, TK1 is regulated by the cell cycle. TK1 levels are very low or almost undetectable during the G1 phase and begin to increase during the late G1 phase. The level of TK1 is at least 10 times higher than the level during the G1 phase, the highest during the S phase with a concentration of almost 200 nM. Interestingly, Sherley et al. Reported that under normal conditions, TK1 mRNA increased only three-fold or less, compared with a 15-fold increase in protein activity levels during the cell cycle. They also determined that the [35S] incorporation rate during the S phase was 12 times more efficient than during the G1 phase. The rapid increase in TK1 levels during the S phase was not an increase in transcription but an increase in TK1 translation efficiency. This finding is particularly interesting from an experimental standpoint such as Chou et al. That the 5'-untranslated region (5'UTR) can render translation of TK1 mRNA cap-independent. Munsch-Peterson et al. Have demonstrated that this rapid increase in TK1 is also the result of the conversion of the active dimer to the active tetramer TK1 form. Some experiments have confirmed that TK1 levels are increased as a result of DNA damage, especially after irradiation or chemotherapy.
2010에, 첸(Chen) 등은 p53-/- 종양 세포가 DNA 손상에 대응하여 TK1 수준이 증가되는데 반해 p53 야생형 종양 세포는 그렇지 않다는 것을 보여주어 TK1과 DNA 사이의 연관성을 더욱 특징규명하였다. TK1과 p53 사이의 이러한 연관성은 정상 p53 기능이 TK1의 세포 주기 의존적 조절을 유지하는데 필요하고, p53 상실 시, TK1의 보상적 증가가 존재한다는 것을 보고한 다른 실험에서 확증되었다. 이러한 연관성의 최종 분석은 DNA 손상 후 TK1 수준의 증가는 p21 의존적이라는 것을 밝혔다. 사실, 황(Huang) 등(2001)은 p21의 C 말단 도메인이 TK1과 상호작용하고 TK1의 과발현이 p21 의존적 성장 억제를 방지한다는 것을 확인하였다. 이들 결과는 종양 세포에서 TK1의 전통적인 역할에 도전하였다. 예를 들어, 첸 등은 dTTP의 수준이 유의하게 감소(p<0.01)하더라도, TK1 넉다운이 종양 세포의 성장에 영향을 주지 않는다는 것을 확인하였다. 그들 결과는 종양 세포 내 TK1의 주요 역할이 복제 및 성장에 대한 충분한 dTTP 수준을 제공하기 보다는 DNA 복구라는 결론을 뒷받침한다. 그러나, 이러한 결론은 TK1의 생화학적 역할이 여전히 불분명하다는 것을 뒷받침한다. 정상 세포에서, TK1은 세포 주기 의존적 방식으로 dTTP 뉴클레오타이드 풀을 유지하는 것을 담당한다. 추가적으로, TK1은 DNA 손상 후 종양 세포의 DNA 복구 및 생존에서 귀중한 역할을 한다. TK1의 생물학적 유의성은 덜 이해되어 있고 다소 종잡을 수 없다. 정상 TK1 기능은 이들 기전이 이해되어 있진 않지만 신장 및 타액선의 적절한 발생 및 기능에 필수적이다. TK1은 또한 면역계의 정상 기능에 필수적인 것으로 나타나고 이의 탈조절에서 역할을 할 수 있다. TK1의 다른 조사되지 않은 불분명한 기능은 암 환자의 순환계에서 이의 역할이다.In 2010, Chen et al. Further characterize the association between TK1 and DNA by showing that p53 - / - tumor cells increase TK1 levels in response to DNA damage, whereas p53 wild-type tumor cells do not. This association between TK1 and p53 has been confirmed in other experiments that demonstrate that normal p53 function is required to maintain cell cycle-dependent regulation of TK1 and that there is a compensatory increase in TK1 upon p53 loss. A final analysis of this association revealed that the increase in TK1 levels following p21 DNA damage was p21-dependent. In fact, Huang et al. (2001) confirmed that the C-terminal domain of p21 interacts with TK1 and overexpression of TK1 prevents p21-dependent growth inhibition. These results challenged the traditional role of TK1 in tumor cells. For example, Chen et al. Found that TK1 knockdown did not affect tumor cell growth, even when dTTP levels were significantly reduced (p <0.01). Their results support the conclusion that TK1's primary role in tumor cells is DNA repair rather than providing sufficient levels of dTTP for replication and growth. However, these conclusions support that the biochemical role of TK1 is still unclear. In normal cells, TK1 is responsible for maintaining the dTTP nucleotide pool in a cell cycle dependent manner. In addition, TK1 plays a valuable role in DNA repair and survival of tumor cells after DNA damage. The biological significance of TK1 is less understood and somewhat catchy. Normal TK1 function is essential for proper development and function of the kidneys and salivary glands, although these mechanisms are not understood. TK1 also appears to be essential for normal functioning of the immune system and can play a role in its deregulation. Another unexplained feature of TK1 is its role in the circulatory system of cancer patients.
하이포잔틴Hypoxanthine 구아닌 Guanine 포스포리보실트랜스퍼라제Phospholibosyltransferase (( HypoxanthineHypoxanthine Guanine Phosphoribosyltransferase: HPRT). Guanine Phosphoribosyltransferase: HPRT).
HGPRT(Hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase) 또는 HPRT는 구아닌 및 이노신 염기의 대규모 생성을 위해 핵심적인 효소이다. HPRT는 IMP 및 GMP를 각각 형성하도록 PRPP에서 하이포잔틴 또는 구아닌 염기로 포스포리보스를 전달하여 기능한다. DNA 유지에서 이의 역할로 인해 HGPRT는 하우스키핑 유전자로 알려져 있고 종종 모든 진핵생물 세포 내에서 이의 일정한 발현 때문에 정량 분석의 표준물로서 사용된다.Hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT) or HPRT is a key enzyme for the large-scale production of guanine and inosine bases. HPRT functions by transferring phospholipids from PRPP to hypoxanthine or guanine base to form IMP and GMP, respectively. Due to its role in DNA maintenance, HGPRT is known as a housekeeping gene and is often used as a standard for quantitative analysis because of its constant expression in all eukaryotic cells.
하이포잔틴-구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제(HGPRT)는 HPRT1 유전자좌에 의해 인간에서 코딩되는 효소이다. 이 효소는 DNA의 빌딩 블록 유형 및 이의 화학적 사촌 RNA인 퓨린을 세포가 재활용할 수 있게 한다. 퓨린 제조는 퓨린의 재활용보다 더 많은 에너지를 사용하고 더 많은 시간이 걸려서, 재활용은 이들 분자를 더욱 효율적으로 만든다. 퓨린 재활용은 세포가 DNA 및 RNA의 생성을 위한 빌딩 블록의 풍부한 공급을 갖도록 보장한다. 퓨린 재활용 과정인 또한 퓨린 우회 경로로서 알려져 있다.Hypoxanthin-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT) is an enzyme encoded in humans by the HPRT1 locus. This enzyme makes it possible for cells to recycle the building block type of DNA and its chemical cousin RNA, purine. Purine manufacturing uses more energy and takes more time than recycling purines, so recycling makes these molecules more efficient. Purine recycling ensures that cells have an abundant supply of building blocks for the production of DNA and RNA. The purine recycling process is also known as the purine bypass route.
하이포잔틴 포스포리보실트랜스퍼라제 1(HGPRT)Hyposantoin phospholyl transferase 1 (HGPRT)
세포 분열 및 성공적인 DNA 복제에 사용되는 뉴클레오타이드의 생성에 역시 핵심적인, 하이포잔틴 구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제(HPRT 또는 HGPRT)는 퓨린 우회 경로에서 구아닌 및 이노신의 대규모 생성에 중요한 효소이다. 우회 경로 효소는 뉴클레오타이드 합성에 필요한 에너지의 소비를 우회하도록 오래된 뉴클레오타이드의 성분을 이용하는, 재활용제로서 작용한다. 이러한 생성 방법은 자유 퓨린의 90%가 재활용되므로 인간에서 대부분의 세포 주기를 지배한다. 이러한 과정의 핵심 효소로서, HPRT는 세포의 생존 및 전파에 필수적이다. 그러나, 암 세포의 증식능력에서 이의 역할은 대체로 알려지지 않은 채 남아있다. 이러한 관계를 평가하는 초기 작업을 통해서, 예비 데이터는 암 세포가 HPRT를 상항조절할 수 있고 세포 표면 독점적으로 세포 표면 상의 단백질에 존재한다는 것을 시사한다. Hypoxanthin guanine phospholibosyltransferase (HPRT or HGPRT), also critical for cell division and the generation of nucleotides used for successful DNA replication, is an important enzyme for the large-scale production of guanine and inosine in the purine bypass pathway. Bypass pathway enzymes act as recyclers, using the components of the old nucleotide to bypass the consumption of energy required for nucleotide synthesis. This generation method dominates most cell cycles in humans since 90% of the free purines are recycled. As a key enzyme in this process, HPRT is essential for cell survival and propagation. However, its role in cancer cell proliferation remains largely unknown. Through initial work to assess these relationships, preliminary data suggest that cancer cells can regulate HPRT and exist exclusively on proteins on the cell surface.
하이포잔틴 구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제(HGPRT)는 구아닌 및 이노신의 퓨린 합성에 관여하는 우회 경로 효소이다(Caskey & Kruh, 1979). HGPRT는 PRPP로부터 리보스 모노포스페이트를 절단하게 되어 이를 구아닌 염기에 공유적으로 부착시켜 GMP를 형성하게 되는 트랜스퍼라제이다. 리보스 모노포스페이트가 PRPP로부터 방출되면 이는 부산물로서 파이로포스페이트(PPi)를 방출한다. GMP가 생성되면서, 추가적인 효소가 더 많은 포스페이트 기를 도입시켜 기능성 GTP를 형성시키게 될 것이다. 이러한 동일 과정이 또한 HGPRT가 리보스 모노포스페이트를 PRPP로부터 하이포잔틴 염기로 전달하여 IMP를 형성하게 될 것이므로 이노신 뉴클레오타이드 합성과 일관된다. 이러한 효소는 PRPP로부터 하이포잔틴 또는 구아닌 염기로 포스포리보스를 전달한다(Stout & Caskey, 1985; Wilson, Tarrt, & Kelley, 1983). HGPRT 효소는 효소의 중심을 형성하는 37 내지 189개 잔기를 갖는 10개 베타 가닥과 6개 알파 나선으로 구성된다(Eads, Scapin, Xu, Grubmeyer, & Sacchettini, 1994). 주변 조직의 pH에 의존적으로, 이 단백질은 동일하나 소단위를 갖는 이량체 또는 사량체로서 존재할 수 있다(Eads et al., 1994; Keough, Brereton, De Jersey, & Guddat, 2005; Zhang et al., 2016). 단백질 소단위 각각의 분자량은 48.8783 kDa이고 이 분자는 21.69의 불안정 지수를 가져서, 이 단백질은 안정한 것으로 분류된다. 동종 사량체는 A, A', B, 및 B'으로 표지된 4개 소단위를 함유한다 (Eads et al., 1994).Hypoxanthin guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT) is a bypass pathway enzyme involved in the purine synthesis of guanine and inosine (Caskey & Kruh, 1979). HGPRT is a transferase that cleaves ribosmonophosphate from PRPP and covalently attaches it to a guanine base to form GMP. When ribose monophosphate is released from PRPP, it releases pyrophosphate (PPi) as a by-product. As GMP is generated, additional enzymes will introduce more phosphate groups to form functional GTP. This same process is also consistent with inosine nucleotide synthesis since HGPRT will transfer ribosmonophosphate from PRPP to hypoxanthine base to form IMP. These enzymes transfer phospholipids from PRPP to hypoxanthine or guanine bases (Stout & Caskey, 1985; Wilson, Tarrt, & Kelley, 1983). The HGPRT enzyme consists of 10 beta-strands with 37 to 189 residues forming the center of the enzyme and 6 alpha helices (Eads, Scapin, Xu, Grubmeyer, & Sacchettini, 1994). Depending on the pH of the surrounding tissue, this protein may be present as a dimer or tetramer with the same or small subunit (Eads et al., 1994; Keough, Brereton, De Jersey, & Guddat, 2005; Zhang et al. 2016). The molecular weight of each protein subunit is 48.8783 kDa and the molecule has an instability index of 21.69, which is classified as stable. The homo-tetramer contains four subunits labeled A, A ', B, and B' (Eads et al., 1994).
도 8은 HGPRT 생화학 경로를 도시한다. 인간 HGPRT의 동종 사량체 구조는 베타 시트, 베타 가닥, 알파 나선, 및 베타 턴을 갖는다. 이 단백질은 오직 27%의 알파 나선 및 27%의 베타 시트를 가지며, 효소의 나머지 46%는 베타 턴 및 임의 코일임을 의미한다. 구조는 A, A` 및 B, B'로 표지된 소단위를 갖는다. 각각의 소단위는 비교적 동일하고 동일한 mRNA 메시지로부터 번역된다. Figure 8 shows the HGPRT biochemical pathway. Homogeneous tetrameric structures of human HGPRT have beta-sheet, beta-strand, alpha helical, and betaturn. This protein has only 27% alpha helices and 27% beta sheets and the remaining 46% of the enzymes are betatons and arbitrary coils. The structure has a subunit labeled A, A 'and B, B'. Each subunit is relatively identical and is translated from the same mRNA message.
이 효소는 기질 인식 및 반응성에서 상이한 기능을 갖는 몇몇 영역을 갖는다. 중심 베타 시트의 카복시 말단은 주로 기질 인식에 관여한다. 단백질의 코어 영역은 4개 알파 나선이 둘러싼 5개 베타 가닥과 꼬여진 평행한 베타 시트를 함유한다. 65 내지 74개 잔기는 그들이 파이로포스페이트에 결합하게 되는 루프를 생성하면서 단백질의 가장 탄력적인 부분을 형성한다. PRPP 기질에 결합하게 되는 효소의 잔기는 129 내지 140이고, 활성 부위의 바닥에 위치한다. 활성 부위의 효소 활성이 성공적이기 위해서, 금속 이온 Mg2+이 필요하다(Eads et al., 1994; Zhang et al., 2016). The enzyme has several regions with different functions in substrate recognition and reactivity. The carboxy terminus of the central beta sheet is primarily involved in substrate recognition. The core region of the protein contains five beta strands surrounded by four alpha helices and twisted parallel beta sheets. The 65-74 residues form the most elastic part of the protein, creating a loop in which they bind to the pyrophosphate. The residue of the enzyme that binds to the PRPP substrate is 129 to 140 and is located at the bottom of the active site. In order for the enzyme activity of the active site to be successful, the metal ion Mg 2+ is required (Eads et al., 1994; Zhang et al., 2016).
HGPRT를 코딩하는 유전자는 HPRT라고 한다. 이러한 47,827bp 유전자는 X 염색체의 긴 부문에 존재하고 비교적 거대하여, 특히 전사되는 DNA의 적은 부분만이 실질적으로 번역되는 것으로 여겨진다. 이 유전자는 217개 아미노산 단백질을 코딩하는 9개 엑손을 함유하는데, 이는 본래 게놈 메시지의 오직 1.3%를 의미한다(Fuscoe, Fenwick, Ledbetter, & Caskey, 1983; Stout & Caskey, 1985; Wilson et al., 1983). 최종 단백질 생성물이 세포 유지에 관여하기 때문에, HPRT 유전자 상류의 제어 서열은 포유동물 하우스키핑 유전자의 특징을 함유하며, TATA 및 CAAT 박스를 포함한 5' 전사 서열이 부재하고 예외적으로 유전자의 5' 말단을 따라서 많은 GC 헥사뉴클레오타이드 모티프를 갖는 GC-풍부 서열이 존재한다(Kim et al., 1986). 하우스키핑 유전자로서, HPRT는 낮은 주순으로 모든 체세포 조직에 존재한다(Melton, Mcewan, Reid, & Mckie, 1986). 대부분의 인간 세포에서, HPRT mRNA 전사물은 전체 mRNA의 오직 0.005 내지 0.01%를 포함한다(Caskey, 1981). 유일한 예외는 중추 신경 조직인데 여기는 전체 mRNA의 0.02 내지 0.04% 범위의 이상적으로 상승된 수준의 HPRT 발현이 존재하며, 이것은 다른 체세포 조직과 비교해 4배 증가된 것이다(Caskey, 1981; Zoref-shani, Frishberg, & Bromberg, 2000). 이렇게 상승된 발현은 중추 신경계(CNS)의 세포가 분열되도록 자극되지 않아서 뉴클레오타이드 합성을 위한 기전이 덜 요구되기 때문에 충분히 이해되지 않았다. 또한, 인간 게놈은 염색체 5, 11 및 13의 상염색체 DNA의 비기능성 HPRT 상동성 영역을 함유한다(Fuscoe et al., 1983). 이들 DNA 서열은 전사되는 것으로 알려져 있지 않고 대부분 아마도 위유전자인 듯하지만, 그들의 정확한 기원 및 발현은 충분히 이해되지 않았다(Nyhan & Diego, 2012). The gene coding for HGPRT is called HPRT. These 47,827 bp genes are present in the long segment of the X chromosome and are relatively large, and it is believed that only a small fraction of the transcribed DNA is actually translated. This gene contains nine exons encoding 217 amino acid proteins, which represent only 1.3% of the original genomic message (Fuscoe, Fenwick, Ledbetter, & Caskey, 1983; Stout & Caskey, 1985; Wilson et al. , 1983). Because the final protein product is involved in cell maintenance, the control sequence upstream of the HPRT gene contains the characteristics of the mammalian housekeeping gene and the absence of the 5 'transcription sequence, including the TATA and CAAT boxes, and exceptionally the 5' Thus, there are GC-rich sequences with many GC hexanucleotide motifs (Kim et al., 1986). As a housekeeping gene, HPRT is present in all somatic tissues in a low order (Melton, Mcewan, Reid, & Mckie, 1986). In most human cells, the HPRT mRNA transcript contains only 0.005 to 0.01% of the total mRNA (Caskey, 1981). The only exception is central nervous tissue, where there is an ideally elevated level of HPRT expression ranging from 0.02 to 0.04% of total mRNA, which is a four-fold increase compared to other somatic tissues (Caskey, 1981; Zoref-shani, Frishberg , &Amp; Bromberg, 2000). This elevated expression is not fully understood because the cells of the central nervous system (CNS) are not stimulated to divide and the mechanism for nucleotide synthesis is less required. In addition, the human genome contains a non-functional HPRT homology region of autosomal DNA of chromosomes 5, 11, and 13 (Fuscoe et al., 1983). These DNA sequences are not known to be transcribed, and most likely are probably stomach genes, but their exact origin and expression are not fully understood (Nyhan & Diego, 2012).
암 세포의 증식성 용량 및 뉴클레오타이드 생성에 대한 큰 요구 때문에, HPRT가 이들 환경을 상향조절하는 것으로 예상된다(Linehan & Goedegebuure, 2005). HPRT가 암성 상황에서 상향조절되는지 여부를 결정하기 위한 예비 실험을 통해서, 암 세포의 원형질막과 HPRT 사이의 강력한 연관성이 존재한다는 것을 확인하였다. 이러한 연관성은 다수의 상이한 검정으로 다양한 암 유형 및 세포주에서 관찰되었다. 공초점 영상 및 유세포측정 분석이 다수의 상이한 암 세포주에 대해 획득되었고 HPRT가 시험된 모든 암 유형의 표면 상에서 일관적으로 발현된다는 것을 보여주었다. 이러한 동일한 발현은 우회 경로 효소 DCK 및 APRT에서는 관찰되지 않아서, HPRT가 모든 우회 경로 효소에 의해 공유되지 않는 암성 환경에서 역할을 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 표면 발현에 대한 이유는 알려져 있지 않고, 왜 암에서 외부적으로 존재하는지를 단지 추측 수 있다. 이러한 고유한 표면 발현은 퓨린 합성 효소로서 이의 주요한 역할을 넘어서는 HGPRT의 부차적인 역할을 가리킬 수 있고 종양 미세환경의 고유한 생태계에 대한 추가 정보를 제공하는 것이 가능하다. Due to the proliferative capacity of cancer cells and the large demand for nucleotide production, HPRT is expected to upregulate these environments (Linehan & Goedegebuure, 2005). Through preliminary experiments to determine whether HPRT is upregulated in cancerous situations, we have found that there is a strong association between HPRT and the plasma membrane of cancer cells. This association has been observed in a variety of cancer types and cell lines in a number of different assays. Confocal imaging and flow cytometry analyzes were obtained for a number of different cancer cell lines and HPRT was shown to be consistently expressed on the surface of all cancer types tested. This same expression is not observed in the by-pass enzymes DCK and APRT, meaning that HPRT has a role in a cancerous environment that is not shared by all by-pass enzymes. The reason for this surface expression is unknown and can only be guessed as to why it is externally present in cancer. This unique surface expression can indicate the secondary role of HGPRT over its predominant role as a purine synthetase and it is possible to provide additional information on the unique ecosystem of the tumor microenvironment.
암 요법을 위한 본 시스템의 성공을 위한 중요한 인자는 키메라 항원 수용체를 갖는 마크로파지의 변형(modification of macrophages with chimeric antigen receptor: MOTO-CAR)을 포함하고, 종양 항원은 암 세포와 연관되고 정상 세포와 연관되지 않는다. Important factors for the success of this system for cancer therapy include modifications of macrophages with chimeric antigen receptors (MOTO-CAR), tumor antigens are associated with cancer cells and associated with normal cells It does not.
마크로파지Macrophage
일 양상은 암 항원에 대항하여 변형된 마크로파지의 사용이다. CAR 기술을 사용하여, 마크로파지는 암 항원에 대항한 항원 수용체를 갖는다. One aspect is the use of macrophages modified against cancer antigens. Using CAR technology, macrophages have antigen receptors against cancer antigens.
상기에 언급한 바와 같이, CAR 기술은 암 항원에 대항한 항원 수용체를 갖는 T 세포를 개발하는데 사용되었다. 이들 항원은 종종 그들이 인간 생성 물질과 동일하거나 또는 유사하기 때문에, 정상 상태에서 면역 반응을 활성화시키지 않는 물질이다. 이러한 이유로, T-세포는 이러한 수용체를 갖도록 변형되었다. 항원 수용체가 종양 에피토프에 대항해 유도된, 키메라 항원 수용체(CAR)를 갖는 이러한 T 세포를 포함하는 요법이 실험되었다. T 세포는 상기 배경기술에서 언급한 바와 같이, 강력한 항종양 반응을 유도할 수 있고, 이들 요법은 유망하지만, 나타난 문제점들이 있다. As mentioned above, CAR technology has been used to develop T cells with antigen receptors against cancer antigens. These antigens are often substances that do not activate the immune response in the normal state because they are the same as or similar to the human product. For this reason, T-cells have been modified to have such receptors. Therapies involving such T cells with a chimeric antigen receptor (CAR), in which antigen receptors are induced against tumor epitopes, have been tested. T cells can induce potent antitumor responses, as mentioned in the background section above, and these therapies are promising, but have presented problems.
예를 들어, 종양 표면 상의 펩타이드-MHC 에피토프에 가장 효율적으로 반응하는 정상 T 세포가 종종 많은 이들 에피토프가 자기 에피토프와 매우 유사하거나 또는 동일하므로, 클론 내성 또는 결실을 겪는다는 것을 발견하였다. T-세포 요법은 종양 연관 T 세포 에피토프에 대항한 TCR의 도입에 의해 시험관내 T 세포의 유전자 변형을 포함하였다. 이러한 전략은 유망한 것으로 확인되었지만, 일반적으로 T 세포 에피토프 주변의 다양한 도전을 비롯하여, 내생성 TCR과 도입된 TCR의 잠재적인 쌍형성오류가 남아 있다. T 세포가 전통적인 항체 에피토프에 반응할 수 있게 하여, 종양에 대항한 싸움에서 T 세포의 힘을 이용하는 것이 제안 된다. For example, normal T cells that most efficiently respond to peptide-MHC epitopes on the tumor surface have often experienced clonal resistance or deletion, since many of these epitopes are very similar or identical to magnetic epitopes. T-cell therapy included genetic modification of T cells in vitro by the introduction of TCR against tumor-associated T cell epitopes. While this strategy has been shown to be promising, potential pairing errors of endogenous TCR and introduced TCR remain, including the various challenges generally associated with T cell epitopes. It is proposed that T cells can respond to traditional antibody epitopes, exploiting the forces of T cells in fighting against tumors.
T-세포는 장기간 살수 있고 체내에서 무한하게 존재하며, 또한 암 항원에 대항한 항원을 경험할 수 있다. 이는 종양 항원 마커에 대해 항원 특이적인 T 세포는 요법 처리 및 암의 제거 후에 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 종양 항원이 일반적으로 인간 생성(우선 CAR을 필요로 함)이고 다른 신체 기능을 위해 소량으로 존재할 수 있기 때문에 문제일 수 있다. 변형된 CAR T 세포의 지속적인 존재 및 표적 항원의 잠재적인 순진한 존재는 T 세포의 유해하고 원치않는 활성화를 초래할 수 있다. 이것은 체내 중요한 과정을 위태롭게 할 수 있거나, 또는 사이토카인 폭풍을 유발시켜서, T 세포에 대한 사이토카인 생성/활성화 피드백 루프의 파괴가 면역 세포의 비제어적이고 팽창된 활성화를 초래하여, 과도한 면역 반응을 초래한다. 사이토카인 폭풍은 상당한 손상을 일으킬 수 있고 잠재적으로는 사망을 초래할 수 있다. T-cells can live for long periods, infinitely exist in the body, and can also experience antigens against cancer antigens. This means that antigen-specific T cells against tumor antigen markers can be present after treatment and removal of the cancer. This can be a problem because tumor antigens are generally human-produced (primarily requiring CAR) and may be present in small amounts for other bodily functions. The persistent presence of modified CAR T cells and the potential innate presence of target antigens can lead to deleterious and unwanted activation of T cells. This can endanger important processes in the body or induce a cytokine storm, resulting in the destruction of the cytokine production / activation feedback loop for T cells resulting in uncontrolled and expanded activation of immune cells, resulting in an excessive immune response do. Cytokine storms can cause significant damage and potentially death.
암 항원에 대해 마크로파지 CAR 세포(MOTO-CAR)를 생성하도록 마크로파지 세포를 변형하여 본 요법 시스템에서 문제를 해결한다. 마크로파지는, 감염 후 수 주가 지속될 수 있지만, CAR T 세포와 달리, 기억을 보유하는 것으로 보이지는 않는다. 따라서, CAR을 남겨서 암 항원의 해가 없는 저농도에 대한 반응으로부터의 잠재적인 해가 감소될 것이다. 또한, 마크로파지는 사이토카인 폭풍 현상에 참여하지 않고, T 세포 CAR에 존재하는 문제가 제거된다.Modifying the macrophage cells to produce macrophage CAR cells (MOTO-CAR) against cancer antigens solves the problem in the subject system. Macrophages may last several weeks after infection, but unlike CAR T cells, they do not appear to possess memory. Thus, leaving a CAR will reduce the potential harm from response to low concentrations of cancer antigen-free solutions. In addition, macrophages do not participate in the cytokine storm phenomenon, eliminating the problem of T cell CAR.
암과 연관된 항원Antigens Associated with Cancer
본 요법의 양상은 일정 암 및 종양 항원이 암 및 종양과 연관되고, 비암성 조직과 연과되지 않는다는 것이다. 예를 들어, TK1 및 HGPRT는 많은, 아마도 모든 암성 유형의 표면에서 발현되고, 정상 세포의 표면에서는 거의 또는 전혀 발현되지 않는다는 것이 입증되었다. 이들은 요법이 암 세포를 검출 및 표적화할 수 있고, 비암성 세포에 해를 주지 않고 암성 세포를 죽일 수 있는 항원 마커를 제공한다.An aspect of the therapy is that certain cancers and tumor antigens are associated with cancer and tumors, and not with noncancerous tissues. For example, it has been demonstrated that TK1 and HGPRT are expressed on many, possibly all, cancerous types of surfaces, with little or no expression on the surface of normal cells. They provide antigenic markers that can detect and target cancer cells and kill cancerous cells without harming non-cancerous cells.
일 양상은 변형된 마크로파지 특이적 CAR 기술 및 인간 티미딘 키나제 1(: TK1) 및 하이포잔틴-구아닌 포스포리보실 트랜스퍼라제(HPRT)에 대한 인간/인간화 항체를 조합하여 암과 싸우기 위해 단핵구/마크로파지를 이용하는 것이다. 이는 또한 많은 상이한 종양에 대해 잠재적으로 활성화된 마크로파지를 생성시키기 위한 다른 공통 종양 표적 예컨대 CD19, CD20, 상피 성장 인자(EGFR), 수용체 티로신 키나제 유사 고아 수용체 1(ROR1) 및 다른 신규한 종양 표적에 대항한 인간화된 항체의 사용을 포함한다.One aspect is the combination of modified macrophage specific CAR technology and monocyte / macrophage to combat cancer by combining human / humanized antibodies against human thymidine kinase 1 (: TK1) and hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HPRT) . It can also be used against other common tumor targets such as CD19, CD20, epithelial growth factor (EGFR), receptor tyrosine kinase-like oropharyngeal receptor 1 (ROR1) and other novel tumor targets to produce potentially activated macrophages for many different tumors RTI ID = 0.0 > humanized < / RTI >
정상 세포보다 암 세포를 표적으로 하는 본 요법에 의해 사용될 수 있는 추가의 잠재적인 항원 마커가 존재한다고 믿는다. 이들은 예를 들어, 전이에 기여하는 우회 경로 효소, 기질 예컨대 혈관 형성을 보조하는 것들을 포함할 수 있다. 정상 세포의 표면 상에 존재하지 않는 임의의 정상 항원은, CAR 또는 MOTO CAR과 구별되도록 정상 단백질과 유의하게 상이할 수 있는 임의의 돌연변이된 정상 인간 단백질로서 암 세포의 표면 상에서 발현될 수 있다. 암 세포 상에서 배타적으로 발현될 수 있는 일부 태아 항원은 종양 형성의 결과로서 생성된 돌연변이된 단백질이 또한 그들이 항체에 의해 구별될 수 있도록 비돌연변이된 단백질과 상당히 상이하다면 표적으로서 사용될 수 있다. We believe that there are additional potential antigen markers that can be used by this therapy targeting cancer cells than normal cells. These may include, for example, bypass pathway enzymes that contribute to metastasis, substrates that aid in angiogenesis. Any normal antigen that is not present on the surface of normal cells can be expressed on the surface of cancer cells as any mutated normal human protein that can differ significantly from the normal protein to distinguish it from CAR or MOTO CAR. Some fetal antigens that can be expressed exclusively on cancer cells can be used as targets if mutant proteins produced as a result of tumorigenesis are also significantly different from unmodified proteins so that they can be distinguished by antibodies.
TK1 및 HPRT 둘 모두는 많은 형태의 암에서 상향조절 되고 많은 암 세포의 표면 상에서 발견되었다. 양쪽 모두 정상 세포 상에서는 발견되지 않고 따라서 면역요법의 주요 표적이다. 예비적 발견은 HGPRT가 TK1과 동일한 비율로 표면 상에 존재함을 의미하며, 다시 말해서, TK1이 높으면 HGPRT도 역시 높고, TK1이 낮으면 HGPRT도 역시 낮다. 이론에 국한하려는 것은 아니나, 그들은 함께 복합체일 수 있다. Both TK1 and HPRT were upregulated in many types of cancer and were found on the surface of many cancer cells. Neither is found on normal cells and is therefore a major target of immunotherapy. A preliminary finding implies that HGPRT is present on the surface at the same rate as TK1, in other words, HGPRT is also high when TK1 is high, and HGPRT is also low when TK1 is low. While not intending to be bound by theory, they can be a complex together.
본 기술은 제한없이 암과 같은 질환을 치료하기 위해 환자에서 최종적으로 유래하는 마크로파지를 조작하기 위한 적절한 유전자 조작으로 사용할 수 있는, HGPRT 또는 TK1에 대한 인간화 또는 비인간 포유동물(예컨대 마우스) 단클론성 항체 유래의 scFv와 생산된 CAR 또는 BiTE의 사용을 고려한다. 항원 물질(예를 들어, TK1, HGPRT)이 암 세포의 표면 상에 존재하고 임의의 정상 세포 표면에는 존재하지 않는다는 사실이 발견의 주요 부분이고, 이러한 지식이 마크로파지를 종양 세포에 대해 특이적으로 유도시킬 수 있는데 사용될 수 있기 때문이다. The technique may be used for the treatment of diseases such as cancer, without limitation, from humanized or nonhuman mammalian (e.g. mouse) monoclonal antibodies to HGPRT or TK1, which can be used as appropriate genetic manipulation to manipulate macrophages ultimately derived from the patient 0.0 > scFv < / RTI > and produced CAR or BiTE. The fact that antigenic substances (e.g., TK1, HGPRT) are present on the surface of cancer cells and not on any normal cell surface is a major part of the discovery, and this knowledge has been shown to induce macrophages to specifically induce tumor cells Because it can be used to.
본 기술의 고유성은 부분적으로 정상 세포가 아닌 암 세포와 연관된 인간 암 항원에 대해 특이적으로 발생시킨 항체를 종양을 표적으로 하는데 사용할 수 있다는 사실에 의한다. 예를 들어, TK1 및 HGPRT처럼, 암 세포의 표면 상에서 이러한 방식으로 발현되는 항원은 종양으로 CAR, MOTO CAR 및 BiTE를 표적화시키는데 사용될 수 있다. The uniqueness of this technique is due in part to the fact that antibodies specifically raised against human cancer antigens associated with cancer cells, but not normal cells, can be used to target tumors. For example, antigens expressed in this manner on the surface of cancer cells, such as TK1 and HGPRT, can be used to target CAR, MOTO CAR, and BiTE into tumors.
인간 HGPRT에 특이적인 항체는 예컨대 http://www.abcam.com/hprt-antibody-ab10479.html에서, "항HPRT 항체(ab10479)"로서 알려져 있다. Antibodies specific for human HGPRT are known, for example, as "anti-HPRT antibody (ab10479)" at http://www.abcam.com/hprt-antibody-ab10479.html.
인간 TK에 특이적인 항체는 예컨대 미국 특허 제9267948호, 제7837998호, 제7311906호, 및 제5698409호에 개시된 것과 같이 알려져 있다.Antibodies specific for human TK are known, for example, as disclosed in U.S. Patent Nos. 9267948, 7837998, 7311906, and 5698409.
일 양상은 특이적 종양 연관 항원에 대해 디자인된 MOTO-CAR 벡터(톨 유사 수용체 세포내 활성화 영역에 융합된 scFV)를 함유하는 마크로파지 또는 단핵구 또는 다른 면역 세포의 사용, 및 종양 또는 다른 질환에 대한 단핵구 또는 마크로파지 MOTO-CAR 기술의 사용이다. 기술은 단핵구 또는 마크로파지를 사용하여 면역 반응을 일으키도록 벡터를 사용한 임의의 특이적 항원에 대해 사용될 수 있다. One aspect is the use of macrophages or monocytes or other immune cells containing a MOTO-CAR vector designed for specific tumor-associated antigens (scFV fused to an activation region in a toole-like receptor cell), and the use of monocytes Or the use of Macrophage MOTO-CAR technology. Techniques can be used for any specific antigen using a vector to cause an immune response using monocytes or macrophages.
일 양상은 특이적 종양 연관 항원 예컨대 TK1 및 HPRT에 대해 디자인된 MOTO-CAR 벡터(톨 유사 수용체 세포내 활성화 영역에 융합된 scFV)를 함유하는 마크로파지 또는 단핵구 또는 다른 면역 세포의 사용이다. One aspect is the use of macrophages or monocytes or other immune cells containing MOTO-CAR vectors designed for specific tumor-associated antigens such as TK1 and HPRT (scFV fused to an activation region in a toll-like receptor cell).
일 양상은 특이적 종양 항원이 구체적으로 HPRT인 경우 종양을 치료하기 위한 방법이다. TK1은 공격적 종양을 갖는 환자 유래 혈청에서 높은 수준을 갖고 MOTO-CAR에 결합하여 종양 부위에 도달하기 전에 CAR을 활성화시킬 수 있다. HPRT는 낮은 혈청 수준을 갖는 것으로 확인되었고 또한 정상 세포가 아닌 암 세포막에 더욱 풍부하게 분산된 것으로 보인다. One aspect is a method for treating a tumor when the specific tumor antigen is specifically HPRT. TK1 has a high level in patient-derived serum with aggressive tumors and can bind to MOTO-CAR and activate CAR before it reaches the tumor site. HPRT has been shown to have low serum levels and appears to be more abundantly distributed in cancer cell membranes, not normal cells.
일 양상은 암성 환경에서 마크로파지를 M1 표현형으로 양극화시키기 위한 방법이다. MOTO-CAR은 암 세포의 표면 상의 TK1 또는 HPRT에 부착되어 종양과 연관되어 면역 파괴로부터 이를 보호하는 M2와 반대로 M1 공격적 사멸 마크로파지로 전환되도록 마크로파지를 활성화시키게 디자인된다. One aspect is a method for polarizing macrophages to the M1 phenotype in a cancerous environment. MOTO-CAR is designed to activate macrophages to be converted to M1 aggressive death macrophages as opposed to M2, which is attached to TK1 or HPRT on the surface of cancer cells and is associated with tumors and protects them from immune destruction.
일 양상은 마크로파지 CAR 활성화를 위한 마크로파지 특이적 프로모터의 사용이다. MOTO-CAR이 혈청 중 가용성 TK1에 결합할 수 있으므로 종양 근처에 존재하지 않고 활성화될 수 있다. 이에 대한 가능한 해결법은 환자 유래의 단핵구를 분리하여 그들을 마크로파지 특이적 프로모터의 제어 하에 있게 되는 MOTO-CAR 작제물로 감염시키는 것이다. 단핵구는 혈액으로부터 조직으로 그들이 이동시에만 마크로파지가 된다. MOTO-CAR을 마크로파지 특이적 프로모터의 제어 하에 두는 것은 MOTO-CAR가 조직에서만 발현될 수 있게 하여 혈청에서 활성화되는 문제를 피하게 될 것이다. One aspect is the use of a macrophage specific promoter for activation of macrophage CAR. Since MOTO-CAR can bind to soluble TK1 in serum, it can be activated without being near the tumor. A possible solution to this is to isolate patient-derived monocytes and infect them with MOTO-CAR constructs that are under the control of a macrophage-specific promoter. Monocytes become macrophages only when they move from blood to tissue. Placing MOTO-CAR under the control of a macrophage-specific promoter will allow MOTO-CAR to be expressed only in tissues and avoid activation in serum.
다른 양상은 세포질 마크로파지 활성화 분자/신호전달 캐스케이드 예컨대 톨 유사 수용체를 이용하는 것이다. MOTO-CAR은 톨 유사 수용체 세포질 도메인을 이용하여 활성화될 수 있다. 유사한 기능을 가질 수 있는 다른 활성화 신호전달 분자가 존재한다. 그리고 상이한 활성화 분자가 고려된다. 사용되는 분자는 이러한 기술을 이용할 수 있는 다른 신호전달 경로가 존재하는 톨 유사 수용체여서는 안 된다. Another aspect is the use of a cytoplasmic macrophage activating molecule / signal transduction cascade such as a toll-like receptor. MOTO-CAR can be activated using a toll-like receptor cytoplasmic domain. There are other activating signaling molecules that may have similar functions. And different activating molecules are contemplated. The molecule used should not be a toll-like receptor in which there are other signaling pathways available for this technique.
다른 양상은 인간/인간화 단일클론에서 유도된 scFV의 사용을 포함한다. 마우스 또는 인간 유래의 scFv의 사용이 고려된다. 예컨대, 예를 들어, 마우스 및 인간에서 유래된 scFv(TK1에 특이적)를 갖는 MOTO-CAR, 또는 인간 단클론성 항체를 생성하는 효모 라이브러리를 사용한 TK1 및 HPRT에 대항한 인간 항체 획득이 고려된다. Other aspects include the use of scFV derived from human / humanized monoclonal. The use of mouse or human derived scFv is contemplated. For example, human antibody acquisition against TK1 and HPRT using, for example, MOTO-CAR with scFv (specific for TK1) derived from mice and humans, or a yeast library producing human monoclonal antibodies is contemplated.
다른 양상은 표적 질환 예컨대 암에 대한 이 기술의 사용 및 다른 질환(즉, 감염성 질환 및 자가면역 질환)에 사용을 위한 추가 개발이다. MOTO-CAR 기술은 암을 공격하는데 제한되지 않아도 되고, 이 기술이 효과적일 수 있는 다른 질환이 존재할 수 있다. Another aspect is the use of this technology for target diseases such as cancer and further development for use in other diseases (i. E. Infectious diseases and autoimmune diseases). MOTO-CAR technology does not have to be limited to attack cancer, and there may be other diseases where this technique may be effective.
다른 양상은 마크로파지 활성화를 향상시키기 위한 공자극성 분자의 사용이다. (MD2, CD14) MOTO-CAR 작제물의 일부로서 마크로파지 활성화에 관여하는 다른 분자가 사용될 수 있다. 대부분의 면역 세포는 그들이 완전하게 활성화되기 전에 다른 분자로부터의 자극을 요구한다. 일부 적용에서, MOTO-CAR이 완전하게 활성화되기 위해서, 부속 분자의 공동 활성화를 요구할 수 있다. 이들 분자는 (제한없이) MD-2 및 CD14를 포함할 수 있다.Another aspect is the use of co-polar molecules to enhance macrophage activation. (MD2, CD14) Other molecules involved in macrophage activation may be used as part of the MOTO-CAR construct. Most immune cells require stimulation from other molecules before they are fully activated. In some applications, co-activation of moiety molecules may be required for MOTO-CAR to be fully activated. These molecules may include (without limitation) MD-2 and CD14.
다른 양상은 면역요법에 사용을 위한 이중특이적 마크로파지 인게이저(Bispecific Macrophage Engager: BIME)의 사용이다. MOTO-CAR에 더하여 이중특이적 마크로파지 인게이저(BIME)를 이용할 수 있다. BIME는 마크로파지 활성화 및 신규 종양 항원을 이용한다. 종양 항원에 대항한 scFv에 아미노산 스페이서에 의해 연결된 scFv 또는 마크로파지 활성인자 단백질의 조합을 포함한다. 예로서, 상이한 예시적인 3종의 BIME가 존재한다. 첫 번째는 TK1, HPRT 또는 임의의 다른 종양 항원에 대한 임의의 scFv에 아미노산 스페이서에 의해 연결된 IFN-γ의 분자로 구성된 분자이다. 두 번째는 CSF-1 수용체에 대한 scFv 및 종양 항원에 대한 scFv의 조합으로 디자인된다. 세 번째는 MD2 단백질의 소수성 포켓에 대한 이중특이적 항체를 포함하며, 이는 세포액 중 TIR 도메인의 2개 TLR4의 물리적 만남에 의해 신호전달 캐스케이드를 촉발하는 2개 TLR4 단백질에 인접한 밀접한 활성화를 일으킨다. MOTO-CARS 및 BIMES는 암 면역요법 기술의 새로운 세대의 일부이고 둘 모두 많은 상이한 암 유형의 치료에서 이용할 수 있다.Another aspect is the use of a bispecific macrophage engager (BIME) for use in immunotherapy. In addition to MOTO-CAR, you can use the bi-specific Macrophage Ingerizer (BIME). BIME uses macrophage activation and new tumor antigens. A scFv or a macrophage activator protein protein linked by an amino acid spacer to an scFv against a tumor antigen. As an example, there are three different BIME examples. The first is a molecule composed of a molecule of IFN-y linked by an amino acid spacer to any scFv for TK1, HPRT or any other tumor antigen. The second is designed as a combination of scFv for the CSF-1 receptor and scFv for the tumor antigen. The third involves a bispecific antibody to the hydrophobic pocket of the MD2 protein, which causes close activation of two TLR4 proteins that trigger signaling cascades by the physical encounters of two TLR4s in the TIR domain in the cell fluid. MOTO-CARS and BIMES are part of a new generation of cancer immunotherapy technology, both of which are available in the treatment of many different cancer types.
도 1은 마크로파지 키메라 항원 수용체를 예시하는 개략도이다.
도 2는 마크로파지 톨-유사 수용체 CAR(MOTO CAR)을 보여주는 개략도이다. 톨 유사 수용체, FC-감마 III 수용체, IL-1 또는 IFN-감마 수용체의 세포내 도메인 및 경막 도메인이 종양 항원에 대한 적합한 힌지 및 scFv에 융합되어 특이적 종양 항원에 결합시 마크로파지를 활성화시킬 수 있다.
도 3a는 마크로파지 CAR을 구축하는데 이용할 수 있는 상이한 마크로파지 수용체를 도시한 개략도이다.
도 3b는 Fc 감마 수용체 III의 신호전달을 도시한 개략도이다.
도 4는 이중특이적 마크로파지 인게이저IFN- γ(BIMEIFN-γ)를 도시한 개략도이다. M2 종양 체류 마크로파지는 종양 항원에 대한 scFv에 아미노산 스페이서에 의해 연결된 IFN-γ의 분자를 사용하여 양극화되고 종양 세포에 정박될 수 있다.
도 5는 이중특이적 마크로파지 인게이저(BIME)를 도시한 개략도이다. M2 마크로파지는 M1 표현형에 대해 양극화될 수 있고 종양 세포에 대해 유도될 수 있다. 이중특이적 항체는 M2 프로파일로 유도되는 CSF-1 수용체를 차단하는 CSF-1 수용체를 차단할 수 있다. 동시에, 마크로파지는 종양 항원에 대한 scFv에 정박될 수 있다. 그러면 환자는 IFN-γ를 수용할 수 있고 마크로파지는 종양 제거를 위해 M1 표현형 쪽으로 양극화될 수 있다.
도 6은 마크로파지 활성인자MD2(BIMEMD2)를 도시한 개략도이다. 톨-유사 수용체 4 이량체화는 MD2 단백질의 소수성 포켓에 대한 scFv를 사용해 촉발될 수 있다. 다음으로, BIME는 종양 세포에 마크로파지를 정박시키기 위해 첨가될 수 있다.
도 7은 톨 유사 수용체 신호전달을 예시하는 개략도이다.
도 8은 HGPRT 생화학 경로를 도시한다.
도 9는 APRT 및 dCK 2종의 다른 우회 경로 효소와 비교하여 HGPRT 단백질 표면 발현을 예시하는 그래프이다. (b)는 세포 표면 상에서 HGPRT의 존재를 유세포측정을 사용해 확인하였다.Figure 1 is a schematic diagram illustrating a macrophage chimeric antigen receptor.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a macrophage toll-like receptor CAR (MOTO CAR). The intracellular and transmembrane domains of tol-like receptors, FC-gamma III receptors, IL-1 or IFN-gamma receptors are fused to appropriate hinge and scFv for tumor antigens to activate macrophages upon binding to specific tumor antigens .
Figure 3A is a schematic diagram showing different macrophage receptors that can be used to construct macrophages CAR.
Figure 3b is a schematic diagram illustrating signaling of Fc gamma receptor III.
Fig. 4 is a schematic diagram showing bispecific macrophage-induced IFN-? (BIME IFN-? ). M2 Tumor stays Macrophages can be polarized and anchored to tumor cells using molecules of IFN-? That are linked by an amino acid spacer to the scFv for tumor antigens.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a bispecific macrophage inducer (BIME). FIG. M2 macrophages can be polarized against the M1 phenotype and can be induced against tumor cells. Bispecific antibodies can block the CSF-1 receptor blocking the CSF-1 receptor induced by the M2 profile. At the same time, macrophages can be anchored in scFvs for tumor antigens. The patient can then receive IFN- [gamma] and macrophages can be polarized toward the M1 phenotype for tumor clearance.
6 is a schematic diagram showing the macrophage activation factor MD2 (BIME MD2 ). Toll-like receptor 4 dimerization can be triggered using scFv for the hydrophobic pocket of the MD2 protein. Next, BIME can be added to anchor macrophages in tumor cells.
Figure 7 is a schematic diagram illustrating toll-like receptor signaling.
Figure 8 shows the HGPRT biochemical pathway.
Figure 9 is a graph illustrating HGPRT protein surface expression compared to the other APRT and dCK two bypass pathway enzymes. (b) confirmed the presence of HGPRT on the cell surface using flow cytometry.
TK1 및 HPRT는 독점적으로 종양 세포의 표면막 상에서 발현되고 인간 TK1 및 HPRT에 대한 단클론성 항체 범위의 개발을 이끌었다. 이들 특이적 단클론성 항체의 특이적 결합 능력은 암 환자를 치료하기 위해 변형된 마크로파지 특이적 항원 수용체가 형질감염된 마크로파지에서 사용할 수 있다. 인간 TK1에 대한 수용체를 갖도록 단핵구/마크로파지를 변형시키기 위한 방법 (MOTO CAR)은 TK1 및 HPRT 특이적인 인간/인간화 단클론성 항체의 생성을 포함할 수 있다(도 1). 이들 TK1 및 HPRT 특이적 단클론성 항체는 마크로파지로 형질도입되는 마크로파지(MO) 신호전달 도메인(도 2)(예컨대 톨-유사 수용체(TO), FC 감마 III, IL-1 또는 INF-감마 수용체 유래의 세포질 도메인 부분)(도 7)에 단쇄 가변 단편의 융합에 의해 키메라 항원 수용체(CAR)를 생성시키는데 사용될 수 있다(도 3a,b). 전제는 단핵구/마크로파지가 환자로부터 제거되고 마크로파지 특이적 키메라 항원 수용체 렌티바이러스 벡터로 생체외에서 형질감염된다는 것이다. 이는 마크로파지가 그들 표면막 상의 TK1, HPRT 또는 임의의 다른 종양 항원을 발현하는 세포를 인식하여 결합하게 하고, 마크로파지 활성화 및 암 세포 사멸을 자극하게 될 것이다. TK1이 많은 상이한 종양의 표면 상에 존재하고 정상 세포의 표면 상에 존재하지 않으므로 많은 상이한 유형의 암을 치료하는데 사용될 수 있다. TK1 and HPRT were exclusively expressed on the surface membrane of tumor cells and led to the development of a monoclonal antibody range for human TK1 and HPRT. The specific binding capacity of these specific monoclonal antibodies can be used in macrophages transfected with modified macrophage-specific antigen receptors to treat cancer patients. Methods for modifying monocytes / macrophages to have receptors for human TK1 (MOTO CAR) can involve the generation of TK1 and HPRT specific human / humanized monoclonal antibodies (FIG. 1). These TK1 and HPRT-specific monoclonal antibodies are derived from the macrophage (MO) signaling domain (FIG. 2) (eg, the Toll-like receptor (TO), FC gamma III, IL-1 or INF- Can be used to generate a chimeric antigen receptor (CAR) by fusion of a short chain variable fragment to the cytoplasmic domain portion (Figure 7) (Figure 3a, b). The premise is that monocytes / macrophages are removed from the patient and transfected in vitro with a macrophage-specific chimeric antigen receptor lentiviral vector. This will allow macrophages to recognize and bind to cells expressing TK1, HPRT, or any other tumor antigen on their surface membrane and stimulate macrophage activation and cancer cell death. Since TK1 is present on the surface of many different tumors and is not present on the surface of normal cells, it can be used to treat many different types of cancer.
MOTO-CAR 구축MOTO-CAR construction
cDNA는 인간 TK1에 특이적인 항체를 갖는 단클론성 항체 하이브리도마 세포(CB1)로부터 정제되어 중합효소 사슬 반응(PCR)을 통해 CB1 가변 영역의 중쇄 및 경쇄를 증폭시키는데 사용된다. 중쇄 및 경쇄의 서열은 NCBI 블라스트를 사용해 확인하였다. CB1 중쇄 및 경쇄는 G4S 링커를 사용해 단쇄 단편 가변부(scFv)를 만들기 위해 부위 중첩 확장(SOE) PCR을 통해 함께 융합시켰다. G4S 링커는 단백질 발현을 최대화하기 위해 IDT(https://www.idtdna.com/CodonOpt)가 제공하는 코돈 최적화 도구를 사용해 효모 및 인간에 대해 코돈 최적화시켰다. CB1 scFv는 제한효소를 사용해 절단하여 pMP71 CAR 벡터에 삽입시켰다. cDNA is purified from monoclonal antibody hybridoma cells (CB1) having antibodies specific for human TK1 and used to amplify the heavy and light chains of the CB1 variable region through polymerase chain reaction (PCR). Sequences of heavy and light chains were confirmed using NCBI blast. The CB1 heavy and light chains were fused together via site overlap extension (SOE) PCR to generate short chain fragment (scFv) using a G4S linker. The G4S linker codon optimized for yeast and humans using the codon optimizer provided by IDT ( https://www.idtdna.com/CodonOpt ) to maximize protein expression. CB1 scFv was digested with restriction enzymes and inserted into pMP71 CAR vector.
TK-1 및 HPRT-특이적 인간 scFv 항체는 효소 항체 라이브리러리로부터 단리하였다. TK-1 및 HPRT 단백질을 단리하였고, His-태깅하였고, 정제하였다. TK-1 및 HPRT 단백질을 항-His 바이오틴화된 항체로 표지화하였고 TK-1 및 HPRT-특이적 항체 클론을 선별하기 위해 라이브러리에 첨가하였다. TK-1 및 HPRT 항체 클론은 대안적으로 스트렙타비딘 또는 항바이오틴 마이크로비드로 염색하였고 자성 컬럼을 사용해 농축시켰다. 2회의 추가 분류 및 선별을 수행하여 TK-1 및 HPRT 특이적 항체를 단리하였다. 최종 선별을 위해서, 가능한 TK-1 및 HPRT 항체 클론 및 그들 개별 단백질은 TK-1 및 HPRT 특이적 항체를 단리하기 위해 형광적으로 접합된 항-HA 또는 항-c-myc 항체로 대안적으로 표지시켜서 형광발광 활성화된 세포 분류법(FACS)을 통해 분류하였다. 높은 친화성 클론을 CAR 구축을 위해 선택하였다. 다른 인간 항체 또는 다른 동물 유래의 인간화된 항체는 파지 디스플레이 또는 다른 재조합 방법을 사용하여 TK-1 또는 HPRT 특이적이도록 변경시키거나 또는 선택할 수 있다.TK-1 and HPRT-specific human scFv antibodies were isolated from the enzyme antibody library. TK-1 and HPRT proteins were isolated, His-tagged and purified. TK-1 and HPRT proteins were labeled with anti-His biotinylated antibodies and TK-1 and HPRT-specific antibody clones were added to the library to screen. TK-1 and HPRT antibody clones were alternatively stained with streptavidin or anti-biotin microbeads and concentrated using a magnetic column. Two further sorting and sorting were performed to isolate TK-1 and HPRT specific antibodies. For final screening, possible TK-1 and HPRT antibody clones and their individual proteins are alternatively labeled with an anti-HA or anti-c-myc antibody that is fluorescently conjugated to isolate TK-1 and HPRT specific antibodies (FACS) using fluorescence activated cell sorting (FACS). High affinity clones were selected for CAR construction. Humanized antibodies from other human antibodies or other animals can be altered or selected to be TK-1 or HPRT-specific using phage display or other recombinant methods.
선택된 scFv 클론을 이후 scFv의 결합 특이성을 확인하기 위해 웨스턴 블롯 또는 ELIZA와 같은 적용법에서 사용을 위한 항체를 생성하도록 인간 IgG1 불변 도메인과 조합시켰다. 항체 작제물을 pPNL9 효모 분비 벡터에 삽입시켰고 YVH10 효모를 작제물로 형질전환시키고 항체를 생성하도록 유도시켰다. 다른 발현 시스템 예컨대 이. 콜라이 (E. coli) 또는 포유동물 시스템이 또한 항체를 분비시키는데 사용될 수 있다.Selected scFv clones were then combined with human IgGl constant domains to generate antibodies for use in applications such as Western blot or ELIZA to confirm the binding specificity of the scFv. The antibody construct was inserted into the pPNL9 yeast secretion vector and the YVH10 yeast was transformed into constructs and induced to produce antibodies. Other expression systems, e. E. coli or mammalian systems may also be used to secrete antibodies.
단백질 특이적 항체 단편의 단리 및 특징규명.Isolation and characterization of protein - specific antibody fragments.
도 9를 참조하면, 105 효모를 형광발광성 태그 APC로 표지된 2.5㎍의 관심 단백질과 항온반응시켰다. 더 높은 좌측(적색) 피크는 관심 단백질에 결합하지 않은 효모 개체군을 의미한다(우리의 음성 대조군). 좌측의 낮은 좌측(파란색) 피크는 그들 표면 단백질을 발현하지 않는 효모를 예시하는 한편 우측의 높은(파란색) 피크는 관심 단백질에 발현된 항체 단편의 결합을 의미한다.Referring to FIG. 9, 10 5 yeast was incubated with 2.5 μg of the protein of interest labeled with the fluorescent tag APC. The higher left (red) peak means a yeast population that is not bound to the protein of interest (our negative control). The lower left (blue) peak on the left illustrates the yeast that does not express their surface protein while the higher (blue) peak on the right refers to the binding of antibody fragments expressed in the protein of interest.
문헌[Structural Consensus among Antibodies Defines the Antigen Binding Site. PLoS Comput Biol 8(2): e1002388. doi:10.1371/journal.pcbi.1002388. Kunik V, Ashkenazi S, Ofran Y (2012). Paratome: An online tool for systematic identification of antigen binding regions in antibodies based on sequence or structure. Nucleic Acids Res. 2012 Jul;40(Web Server issue):W521-4. doi: 10.1093/nar/gks480. Epub 2012 Jun 6]Structural Consensus among Antibodies Defines the Antigen Binding Site. PLoS Comput. Biol 8 (2): e1002388. doi: 10.1371 / journal.pcbi.1002388. Kunik V, Ashkenazi S, Offran Y (2012). Paratome: An online tool for systematic identification of antigen-binding regions. Nucleic Acids Res. 2012 Jul; 40 (Web Server issue): W521-4. doi: 10.1093 / pa / gks480. Epub 2012 Jun 6]
발견discovery
제한없이 질환 예컨대 암을 치료하기 위해, 최종적으로 환자로부터 유래된 마크로파지 림프구를 조작하기 위해 적절한 유전자 조작을 사용할 수 있는, HPRT 및 TK1에 대한 인간화 또는 비인간 포유동물(예컨대 마우스) 단클론성 항체 유래의 scFv와 함께 생성된 CAR 또는 BiTE의 사용이 하나의 양상이다. HPRT 및 TK1이 암 세포의 표면 상에 존재하지만 임의의 정상 세포의 표면에는 존재하지 않는다는 사실은 발견의 주요 부분인데, 이러한 지식을 사용하여 림프구를 특이적으로 종양 세포로 유도할 수 있기 때문이다.(E.g., murine) monoclonal antibody-derived scFvs for HPRT and TK1 that can use appropriate genetic manipulations to manipulate macrophage lymphocytes ultimately derived from a patient to treat diseases, such as cancer, without limitation, And the use of CAR or BiTE generated with one is an aspect. The fact that HPRT and TK1 are present on the surface of cancer cells but not on the surface of any normal cells is a major part of the discovery because this knowledge can be used to derive lymphocytes specifically into tumor cells.
본 시스템의 양상은 인간 HPRT 또는 TK1에 대해 특이적으로 생성된 항체를 사용하여, HPRT 및 TK1이 인간 암 세포의 표면 상에서 발현되고 정상 세포의 표면 상에는 존재하지 않는다고 믿어서 종양에 대해 CAR 및 BiTE를 표적으로 하는데 사용할 수 있다는 것을 발견한 사실을 기반으로 한다. T 세포가 가변적인 결과로 CAR 요법에서 광범위하게 사용되었지만, 종양에 대해 마크로파지를 활성화시키기 위해서 톨 유사 수용체 예컨대 톨 유사 수용체 4의 세포질 도메인에 부착된 고유한 항체 유래의 scFv를 사용하는 유전자 변형된 마크로파지를 사용하는 것이 역시 제안 된다. 이러한 고유한 접근법은 현행 T 세포 CAR 기술과 연관된 많은 고유한 문제를 극복한다. 종양 세포 상의 특이적인 고유한 표적에 유도되는 마크로파지의 사멸력을 이용하는 것은 주요 단점 예컨대 사이토카인 폭풍, 기억 활성화, 및 표적외 표적화 문제없이 향상된 반응을 가능하게 한다.As an aspect of the present system, using antibodies specifically raised against human HPRT or TK1, CAR and BiTE are targeted against the tumor by believing that HPRT and TK1 are expressed on the surface of human cancer cells and not on the surface of normal cells Based on the discovery that it can be used to Although T cells have been extensively used in CAR therapy as a result of varying T cells, genetically modified macrophages using a scFv derived from a unique antibody attached to the cytosolic domain of a toll-like receptor, such as toll-like receptor 4, Is also proposed. This unique approach overcomes many unique problems associated with current T cell CAR technology. Utilizing the killing power of macrophages induced by specific unique targets on tumor cells enables enhanced response without major disadvantages, such as cytokine storms, memory activation, and off-target targeting problems.
하나의 양상은 종양에 특이적으로 유도된 국재화된 M1 반응을 보장하기 위해 환자 마크로파지의 활성화 수용체에 인간 종양 항원에 대한 특이적 단클론성 항체의 잠재성을 커플링시키는 것이다. 이러한 적용법은 제한없이 질환 예컨대 암을 치료하기 위해, 최종적으로 환자 유래의 마크로파지, 호중구 또는 다른 면역 세포를 조작하기 위해 적절한 유전자 조작으로 사용할 수 있는, HPRT, TK1 또는 다른 종양 항원에 대한 인간화 또는 마우스 단클론성 항체로부터의 scFv와 함께 생성된 CAR 또는 BiTE의 사용을 가능하게 하는 기술을 보호하는 것이다. 인간화 마우스 단클론성 유래의 scFv는 TLR4의 막관통 및 세포질 도메인에 부착되도록 조작되어서, TLR4 마크로파지 키메라 항원 수용체를 생성시킨다. HPRT가 암 세포 표면 상에 존재하고 임의의 정상 세포의 표면에는 존재하지 않는다는 사실은 이러한 지식 및 이들 기술이 마크로파지를 종양 세포에 대항하여 특이적으로 유도(HPRT 단클론성 부분을 사용)하고 활성화(TLR4 세포질 도메인 부분을 사용)시키기 위해 사용될 수 있기 때문에, 발견의 주요 부분이다.One aspect is to couple the potential of a specific monoclonal antibody to a human tumor antigen to the activated receptor of the patient ' s macrophage to ensure a localized M1 response that is specifically induced in the tumor. Such applications include, but are not limited to, humanization or mouse monoclonal antibodies against HPRT, TK1 or other tumor antigens that can be used with appropriate genetic engineering to manipulate macrophages, neutrophils or other immune cells from patients, Lt; RTI ID = 0.0 > biTE < / RTI > The scFv from the humanized mouse monoclonal is engineered to attach to the transmembrane and cytoplasmic domains of TLR4, resulting in the TLR4 macrophage chimeric antigen receptor. The fact that HPRT is present on the surface of cancer cells and does not exist on the surface of any normal cells indicates that this knowledge and these techniques specifically induce (using the HPRT monoclonal portion) and activation (TLR4 (Using the cytoplasmic domain portion), which is a major part of the discovery.
마크로파지가 암 진행에서 상당한 역할을 하고, 마크로파지를 포함하는 면역요법이 이 질환의 치료에 포함되어야 한다는 것은 분명하다. 최소 부작용으로 M1 반응으로 마크로파지의 양극화는 고형 종양에 대한 강력한 요법일 수 있다. 염증성 신호 예컨대 LPS 또는 TNF-α는 시험관 내에서 M1 표현형으로 마크로파지를 쉽게 양극화시킬 수 있다. 그러나 생체내에서, 물질 예컨대 LPS 및 TNF-α는 선천성 및 후천성 면역계의 세포를 포함하는 전신 염증 반응을 악화시킨다. 그들은 점막 표면 및 폐를 포함하는 몇몇 조직에서 발열 및 염증을 초래할 수 있다. 이들 염증성 신호도 역시 고도로 세포독성이다(Apostolaki, Armaka, Victoratos, & Kollias, 2010; Kolb & Granger, 1968; Michel & Nagy, 1997). 면역요법은 면역계의 활성화를 요구하지만 일부 부작용을 생성시키지 않게 되는 사이토카인, 케모카인, 화합물, 또는 생물물질을 찾는 것은 어렵다. 마크로파지는 선천성 면역계에 속하고 전염증성 및 항염증성 특성을 나타내서, 그들은 이상적인 면역요법 후보이다.It is clear that macrophages play a significant role in cancer progression and that immunotherapy, including macrophages, should be included in the treatment of this disease. Polarization of macrophages with M1 responses with minimal side effects can be a powerful therapy for solid tumors. Inflammatory signals such as LPS or TNF-a can easily polarize macrophages into the M1 phenotype in vitro. However, in vivo, materials such as LPS and TNF-a exacerbate the systemic inflammatory response involving cells of the innate and acquired immune system. They can cause fever and inflammation in some tissues, including mucosal surfaces and the lungs. These inflammatory signals are also highly cytotoxic (Apostolaki, Armaka, Victoratos, & Kollias, 2010; Kolb & Granger, 1968; Michel & Nagy, 1997). Immunotherapy requires activation of the immune system, but it is difficult to find cytokines, chemokines, compounds, or biological materials that do not produce some side effects. Macrophages belong to the innate immune system and exhibit proinflammatory and anti-inflammatory properties, so they are ideal immunotherapy candidates.
본 발명을 일정한 특정 실시형태 및 예를 참조하여 설명하였지만, 많은 변이가 본 발명의 범주 및 정신을 벗어나지 않고 가능하며, 청구항으로 기술하는 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 본 발명의 모든 변화 및 변형을 포괄하고자 하는 것임을 당업자는 이해하게 될 것이다. Although the present invention has been described with reference to certain specific embodiments and examples, many variations are possible without departing from the scope and spirit of the invention, and as set forth in the claims, the present invention may be embodied in other forms without departing from the spirit of the invention, Those skilled in the art will understand that all changes and modifications are intended to be included herein.
참고문헌의 표 ATable A
참고문헌의 표 BTable B of the reference literature
Claims (23)
상기 질환은 정상 세포와 연관되지 않고 질환 세포와 연관된 항원을 특징으로 하고,
신호전달 도메인에 대한 단클론성 항체의 단쇄 가변 단편(single-chain variable fragment: scFv)의 융합체를 포함하는 형질도입된 키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor: CAR)를 갖는 마크로파지(macrophage) 세포에 의한 처리에 의해 상기 질환 세포를 사멸시키는 단계를 포함하며,
상기 단클론성 항체는 상기 항원에 특이적인, 질환을 치료하기 위한 요법.As a therapy for treating a disease,
The disease is characterized by an antigen associated with a diseased cell that is not associated with normal cells,
Treatment with macrophage cells with a transfected chimeric antigen receptor (CAR) containing a fusion of a single-chain variable fragment (scFv) of a monoclonal antibody to the signaling domain Thereby killing the diseased cell,
Wherein said monoclonal antibody is specific for said antigen.
상기 질환은 정상 세포와 연관되지 않고 질환 세포와 연관된 항원을 특징으로 하고,
마크로파지 신호전달 도메인을 통해 마크로파지에 결합하는 다른 항체에서 유래된 scFv에 단클론성 항체 유래의 단쇄 가변 단편(scFv)이 융합된 이중특이적 T 세포 인게이저(Bispecific T-cell engager: BiTE)를 갖는 마크로파지 세포에 의한 처리에 의해 상기 질환 세포를 사멸시키는 단계를 포함하며,
상기 단클론성 항체는 상기 항원에 특이적인, 질환을 치료하기 위한 요법.As a therapy for treating a disease,
The disease is characterized by an antigen associated with a diseased cell that is not associated with normal cells,
Macrophasia with a bispecific T-cell engager (BiTE) in which a short chain variable fragment (scFv) derived from a monoclonal antibody is fused to an scFv derived from another antibody that binds to macrophages through the macrophage signal transduction domain And destroying the diseased cell by treatment with the cell,
Wherein said monoclonal antibody is specific for said antigen.
TK1 또는 HPRT에 특이적인 단클론성 항체를 생성시키는 단계,
신호전달 도메인에 상기 단클론성 항체의 단쇄 가변 단편(scFv)의 융합에 의해 키메라 항원 수용체(CAR)를 생성시키는 단계, 및
상기 면역 세포에 상기 CAR을 형질도입시키는 단계를 포함하는, 마크로파지 면역 세포를 변형시키기 위한 방법.A method for modifying a macrophage immune cell to have a receptor against human TK1 or HPRT,
Producing a monoclonal antibody specific for TK1 or HPRT,
Generating a chimeric antigen receptor (CAR) by fusion of a short chain variable fragment (scFv) of said monoclonal antibody to a signaling domain; and
And transducing said CAR into said immune cell.
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