WO2023229013A1 - IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞の製造方法 - Google Patents
IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
(1)ミエロイド細胞にc-MYCをコードする核酸を導入するステップと、(2)前記ステップ(1)により得られた細胞をGM-CSFおよびM-CSFの存在下で培養するステップと、(3)前記ステップ(2)により得られた細胞に、IL-12p35サブユニットをコードする核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする核酸を導入するステップとを含む、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を製造する方法を提供する。
Description
本発明は、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞の製造方法、およびそれにより得られた増殖性ミエロイド細胞、およびそれを用いた医薬に関する。
インターロイキン-12p70(IL-12p70)は、感染やがんに応答してマクロファージや樹状細胞(DC)などのミエロイド細胞によって産生される炎症性サイトカインであり、T細胞やNK細胞を活性化し、インターフェロンγ(IFN-γ)の産生を促進する。IFN-γ産生が促進されると、抗原提示が増加し、細胞性免疫応答が誘導され、血管新生などの腫瘍促進プロセスが阻止される。そのため、IL-12p70は、がん治療薬として以前から期待されているが、IL-12p70の全身投与に関連する用量制限毒性のために、がん治療への応用が妨げられている(非特許文献1)。
DCによるIL-12p70産生を誘導することにより、能動的にがん反応性T細胞応答を惹起する戦略は、がん治療において優れた臨床効果が期待できる1つのアプローチである。現在、自家性のDCにがん抗原を負荷して患者の体内に戻すことにより抗腫瘍免疫応答を活性化する、いわゆるDCワクチン療法には、単球由来のDCが一般的に使用されている。しかし、単球は末梢血中に極めて少量しか存在せず、培養により増殖させることもできないため、治療に有効な量のDCを調製することには困難が存在する。さらに、単球由来DCのIL-12p70産生量は患者間で異なり、十分な抗腫瘍効果を得るには至っていない。
上記諸問題を解決するべく、本発明者らは、iPS細胞から増殖性ミエロイド細胞を作製する方法の改良を重ねている(特許文献1および2、非特許文献2)。しかし、これまでに報告された増殖性ミエロイド細胞は、単球由来のDCよりも抗腫瘍効果に劣るものであった。
Clin. Cancer Res. 3: 409-417, 1997
J. Immunol. Regen. Med. 12: 100042, 2021
本発明は、IL-12p70を安定的に産生でき、優れた抗腫瘍効果を発揮する増殖性ミエロイド細胞およびその製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
本発明者らは、鋭意研究の結果、CD40-CD40リガンド相互作用またはトール様受容体刺激などによる誘導の有無によらず、IL-12p70を恒常的かつ大量に産生する増殖性ミエロイド細胞を作出することに成功した。
すなわち、本発明は、一実施形態によれば、(1)ミエロイド細胞にc-MYCをコードする核酸を導入するステップと、(2)前記ステップ(1)により得られた細胞をGM-CSFおよびM-CSFの存在下で培養するステップと、(3)前記ステップ(2)により得られた細胞に、IL-12p35サブユニットをコードする核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする核酸を導入するステップとを含む、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を製造する方法を提供するものである。
前記方法は、前記ステップ(1)において、BMI1をコードする核酸、およびMDM2、LYL1またはBCL2アイソフォームアルファをコードする核酸をさらに導入することが好ましい。
前記ミエロイド細胞は、多能性幹細胞から分化されたものであることが好ましい。
また、本発明は、一実施形態によれば、上記方法により製造された、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を提供するものである。
また、本発明は、一実施形態によれば、c-MYCをコードする外因性核酸、IL-12p35サブユニットをコードする外因性核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする外因性核酸を含んでなる、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を提供するものである。
好ましくは、前記細胞は、GM-CSFおよびM-CSF依存的に増殖する。
好ましくは、前記細胞は、CD40-CD40リガンド相互作用またはトール様受容体刺激がない状態で、少なくとも300pg/1×104細胞/24時間のIL-12p70を産生する。
好ましくは、前記細胞は、トール様受容体刺激がある状態の単球由来樹状細胞と比較して、少なくとも5倍のIL-12p70を産生する。
前記細胞は、CD86、CD80およびCD83からなる群から選択される少なくとも1つの共刺激分子を発現していることが好ましい。
前記細胞は、主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/またはクラスII分子を発現していなくてもよい。
前記細胞は、主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/もしくはクラスII遺伝子ならびに/またはそれらの発現に関与する因子をコードする遺伝子を欠損していることが好ましい。
前記細胞は、キメラ抗原受容体をコードする外因性核酸をさらに含むことが好ましい。
前記細胞は、SIRPα遺伝子をさらに欠損していることが好ましい。
前記細胞は、内因性の主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/もしくはクラスII遺伝子ならびに/またはそれらの発現に関与する因子をコードする遺伝子を欠損し、かつ、所望の主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/またはクラスIIをコードする外因性核酸をさらに含むことが好ましい。
また、本発明は、一実施形態によれば、上記細胞を含んでなる、T細胞および/またはNK細胞を活性化するための組成物を提供するものである。
前記組成物は、前記T細胞および/またはNK細胞によるインターフェロンγの産生を誘導するものであることが好ましい。
また、本発明は、一実施形態によれば、上記細胞を含んでなる、対象におけるがんを予防または治療するための医薬組成物を提供するものである。
また、本発明は、一実施形態によれば、上記細胞を前記対象に投与するステップを含む、対象におけるがんを予防または治療するための方法を提供するものである。
前記方法は、免疫チェックポイント阻害薬を前記対象に投与するステップをさらに含むことが好ましい。
本発明に係る増殖性ミエロイド細胞は、単球由来のDCとは異なり、特別の刺激や誘導を要することなくIL-12p70を恒常的かつ大量に産生できるものであり、かつ、免疫チェックポイント阻害薬と併用することにより相乗的な抗腫瘍効果を示す。そのため、本発明に係る増殖性ミエロイド細胞は、単球由来のDCよりも高いがん治療効果を発揮することができる。さらに、本発明に係る増殖性ミエロイド細胞は、抗原提示しない場合でもT細胞やNK細胞を活性化できるために、HLAを除去されてよい。そのため、本発明に係る増殖性ミエロイド細胞は、がん治療のためのユニバーサル細胞製剤の開発のために有用である。
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。
本発明は、第一の実施形態によれば、(1)ミエロイド細胞にc-MYCをコードする核酸を導入するステップと、(2)前記ステップ(1)により得られた細胞をGM-CSFおよびM-CSFの存在下で培養するステップと、(3)前記ステップ(2)により得られた細胞に、IL-12p35サブユニットをコードする核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする核酸を導入するステップとを含む、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を製造する方法である。
「ミエロイド細胞」とは、白血球のうち、単球、マクロファージ、樹状細胞およびそれらの前駆細胞の総称である。ミエロイド細胞特異的マーカーは周知であり、それらの任意の組み合わせによりミエロイド細胞を定義することができる。本実施形態の方法において出発細胞として用いられるミエロイド細胞は、例えば、CD11b+CD33+として定義されてよく、好ましくは、CCR1、CCR2、CCR5、CXCR2、CXCR4、CD172a、CD205またはCD206をさらに発現してよい。
本実施形態におけるミエロイド細胞は、任意の脊椎動物由来のものであってよく、好ましくは、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ウシ、サル、ヒトなどの哺乳動物由来であり、特に好ましくはヒト由来である。
本実施形態におけるミエロイド細胞は、末梢血から単離されたものであってもよいし、幹細胞から分化されたものであってもよいが、幹細胞から分化されたものであることが好ましい。「幹細胞」とは、自己複製能および分化能を有する細胞であり、その分化能に応じて、全能性幹細胞、多能性幹細胞、単能性幹細胞などに分類される。本実施形態におけるミエロイド細胞は、いずれの幹細胞から分化されたものであってもよいが、多能性幹細胞から分化されることが好ましい。「多能性幹細胞」には、例えば、胚性幹(ES)細胞、人工多能性幹(iPS)細胞、胚性生殖(EG)細胞、多能性生殖幹(mGS)細胞などが挙げられる。本実施形態におけるミエロイド細胞は、いずれの多能性幹細胞から分化されたものであってもよいが、ES細胞またはiPS細胞から分化されたものであることが好ましく、iPS細胞から分化されたものであることがより好ましい。
多能性幹細胞の調製方法は十分に確立されており(例えば、iPS細胞については、Cell,2007;131(5):861-872およびStem Cell Reports,2016;6:213-227)、当分野において公知の方法にしたがって多能性幹細胞を調製することができる。あるいは、すでに樹立されたiPS細胞株やES細胞株を、例えば、京都大学iPS細胞研究財団(CiRA_F)、理化学研究所バイオリソース研究センター(RIKEN BRC)、American Type Culture Collection(ATCC)などから入手してもよい。
多能性幹細胞をミエロイド細胞へと誘導する方法はすでに確立されており(例えば、国際公開第2021/230304)、当分野において公知の方法にしたがってミエロイド細胞を調製することができる。例えば、多能性幹細胞を血液細胞に分化させる作用を有するOP9細胞のようなフィーダー細胞上で多能性幹細胞を培養することにより、多能性幹細胞を中胚葉細胞へと誘導する。あるいは、フィーダー細胞を用いずに、VEGF、bFGF、BMP4などを含有する培地中で多能性幹細胞を浮遊培養することにより、中胚葉細胞を多く含む胚様体を形成させる。その後、中胚葉細胞をGM-CSFの存在下で培養することにより、中胚葉細胞からミエロイド細胞に誘導することができる。
本実施形態の方法では、ミエロイド細胞にc-MYCをコードする核酸を導入する。この際、任意選択的に、BMI1コードする核酸、MDM2コードする核酸、LYL1コードする核酸またはBCL2アイソフォームアルファをコードする核酸をさらに導入してもよい。「c-MYC」(ヒトの場合には「MYC」または「ヒトMYC」とも表記される)、「BMI1」および「MDM2」は、いずれも細胞増殖を制御する因子として周知である。「LYL1」は、白血病関連転写因子として周知である。「BCL2アイソフォームアルファ」は、アポトーシス制御因子として周知である。本実施形態におけるc-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファは、任意の脊椎動物由来のものであってよいが、好ましくは、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ウシ、サル、ヒトなどの哺乳動物由来であり、特に好ましくはヒト由来である。
c-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファをコードする遺伝子はすでにクローニングされており、それらの核酸配列情報は、所定のデータベースから入手することができる。例えば、ヒトMYC遺伝子であればNM_002467、マウスc-MYC遺伝子であればNM_010849.4、ヒトBMI1遺伝子であればNM_005180、ヒトMDM2遺伝子であればNM_002392、ヒトLYL1遺伝子であればNM_005583.5、ヒトBCL2アイソフォームアルファ遺伝子であればNM_000633(いずれもNCBI RefSeq ID)が利用可能である。
本実施形態におけるc-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファには、同等の活性を有するそれらのバリアントやホモログなども含まれてよい。言い換えれば、本実施形態におけるc-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファには、その細胞増殖制御活性が維持されていることを限度として、データベースに登録されているアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは約95%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質が包含され得る。アミノ酸配列の同一性は、配列解析ソフトウェアを用いて、または、当分野で慣用のプログラム(FASTA、BLASTなど)を用いて算出することができる。また、本実施形態におけるc-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファには、その細胞増殖制御活性が維持されていることを限度として、データベースに登録されているアミノ酸配列において、1~数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質が包含され得る。ここで、「1~数個」とは、例えば1~30個であってよく、好ましくは1~10個であってよく、特に好ましくは1~5個であってよい。
c-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファをコードする核酸は、当分野において周知の方法によりミエロイド細胞に導入することができ、例えば、それらの核酸を発現ベクターにクローニングして、細胞に導入すればよい。発現ベクターには、例えば、以下に限定されないが、レトロウイルス、レンチウイルス、アデノウイルス、センダイウイルスなどのウイルスベクターや、pCMVなどのプラスミドベクターなどを用いることができる。また、c-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファをコードする核酸は、それぞれ個別のベクターにより導入されてもよいし、単一のポリシストロニックベクターにより導入されてもよい。
本実施形態の方法において、発現ベクターは、その種類に応じて当分野において周知の方法により細胞に導入され得る。非ウイルスベクターであれば、例えば、リポフェクション、エレクトロポレーション、マイクロインジェクションなどにより導入することができる。ウイルスベクターであれば、適切な力価または多重感染度(MOI)において細胞に感染させることにより導入することができる。
次いで、c-MYCをコードする核酸が導入されたミエロイド細胞をGM-CSFおよびM-CSFの存在下で培養する。これにより、増殖性ミエロイド細胞を得ることができる。ここで、「増殖性」とは、細胞が長期間(例えば、少なくとも3ヶ月)にわたって培養可能であることをいう。
「GM-CSF」(顆粒球マクロファージコロニー刺激因子)および「M-CSF」(マクロファージコロニー刺激因子)は、いずれも顆粒球・単球系前駆細胞の分化および増殖を促進する因子として周知である。本実施形態におけるGM-CSFおよびM-CSFは、任意の脊椎動物由来のものであってよいが、好ましくは、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ウシ、サル、ヒトなどの哺乳動物由来であり、特に好ましくはヒト由来である。
GM-CSFおよびM-CSFは市販されており、本実施形態では、それらを使用することができる。例えば、Recombinant Human M-CSF(R&D Systems、216-MC)、Recombinant mouse M-CSF(R&D Systems、416-ML)、Recombinant Human GM-CSF(R&D Systems、215-GM)、Recombinant mouse GM-CSF(R&D Systems、415-ML)などが好ましい市販品として挙げられる。
培養におけるGM-CSFおよびM-CSFの濃度は適宜決定することができる。GM-CSFの濃度は、例えば10ng/mL~200ng/mLであってよく、好ましくは30ng/mL~150ng/mLとすることができ、より好ましくは30ng/mL~100ng/mLとすることができ、さらに好ましくは30ng/ml~50ng/mlであり、最も好ましくは50ng/mlである。M-CSFの濃度は、例えば10ng/mL~200ng/mLであってよく、好ましくは30ng/mL~150ng/mLとすることができ、より好ましくは50ng/mL~100ng/mLとすることができ、さらに好ましくは50ng/ml~80ng/mlであり、最も好ましくは50ng/mlである。
ミエロイド細胞を培養するための培地は、例えば、αMEM、DMEM、IMDMなどであってよく、これらから選択される単独または2種類以上を混合して用いることができる。ミエロイド細胞は、例えば1×105/mL~5×105/mLの濃度範囲で播種されてよい。GM-CSFおよびM-CSFの存在下での培養期間は、例えば14~180日間であってよく、好ましくは20~60日間であってよい。培養条件は、例えば哺乳動物由来のミエロイド細胞であれば、37℃、5%CO2条件下で培養することが好ましい。
次いで、増殖性ミエロイド細胞に、IL-12p35サブユニットをコードする核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする核酸を導入する。これにより、IL-12p35サブユニットとIL-12p40サブユニットとからなるヘテロ二量体であるIL-12p70(単に「IL-12」とも呼ばれる)が産生されるようになる。「IL-12p70」は、T細胞やNK細胞を活性化するサイトカインであり、T細胞やNK細胞のIFN-γ産生を誘導する。
本実施形態におけるIL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットは、任意の脊椎動物由来のものであってよいが、好ましくは、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ウシ、サル、ヒトなどの哺乳動物由来であり、特に好ましくはヒト由来である。
IL-12p35サブユニットをコードする遺伝子およびIL-12p40サブユニットをコードする遺伝子はすでにクローニングされており、それらの核酸配列情報は、所定のデータベースから入手することができる。例えば、ヒトIL-12p35サブユニット遺伝子であればNM_000882.4、マウスIL-12p35サブユニット遺伝子であればNM_001159424、ヒトIL-12p40サブユニット遺伝子であればNM_002187.3、マウスIL-12p40サブユニット遺伝子であればNM_001303244(いずれもNCBI RefSeq ID)が利用可能である。
本実施形態におけるIL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットには、同等の活性を有するそれらのバリアントやホモログなども含まれてよい。言い換えれば、本実施形態におけるIL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットには、サイトカイン活性が維持されたIL-12p70を構成できることを限度として、データベースに登録されているアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは約95%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質が包含され得る。また、本実施形態におけるIL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットには、サイトカイン活性が維持されたIL-12p70を構成できることを限度として、データベースに登録されているアミノ酸配列において、1~数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入および/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質が包含され得る。なお、「1~数個」は上で定義したものと同様である。
IL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットをコードする核酸は、上記のc-MYC、BMI1、MDM2、LYL1およびBCL2アイソフォームアルファをコードする核酸と同様に、当分野において周知の方法により、適切な発現ベクターを用いて細胞に導入すればよい。
本実施形態におけるIL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットをコードする核酸は、任意選択的に、ペプチドリンカーをコードする核酸を介して単一のオープンリーディングフレームに融合されてもよい。言い換えれば、本実施形態におけるIL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットは、ペプチドリンカーにより連結されてよい。ペプチドリンカーの長さは、特に限定されず、例えば、5~20アミノ酸であってよい。ペプチドリンカーの配列も、特に限定されず、当分野で一般的に用いられているリンカー配列であってよく、例えば、GSリンカー、GGリンカー、GGSリンカーなどを用いることができる。
さらに、本実施形態におけるIL-12p35サブユニットおよびIL-12p40サブユニットをコードする核酸は、任意選択的に、膜貫通ドメインをコードする核酸を付加されてもよい。言い換えれば、本実施形態において産生されるIL-12p70は、膜貫通ドメインが融合された細胞膜結合型IL-12であってもよい。本実施形態において使用できる膜貫通ドメインには、例えば、CD80の膜貫通ドメイン、CD83の膜貫通ドメイン、CD86の膜貫通ドメイン、CD4の膜貫通ドメイン、CD8αの膜貫通ドメインなどが挙げられる。
本実施形態の方法によれば、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を得ることができる。
言い換えれば、本発明は、第二の実施形態によれば、上記方法により製造されたIL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞である。
さらに言い換えれば、本発明は、第三の実施形態によれば、c-MYCをコードする外因性核酸、IL-12p35サブユニットをコードする外因性核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする外因性核酸を含んでなる、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞である。本実施形態における「c-MYC」、「IL-12p35サブユニット」、「IL-12p40サブユニット」、「IL-12p70」、「増殖性」および「ミエロイド細胞」は、第一の実施形態において定義したものと同様である。本実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、例えば第一の実施形態の方法により製造されてよく、したがって、本実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、GM-CSFおよびM-CSF依存的に増殖するものであってよい。
ここで、「IL-12p70を恒常的に産生する」とは、IL-12p70産生量が細胞外からの刺激の有無によらず一定であることを意味する。通常、マクロファージや樹状細胞がIL-12p70を産生するためには、CD40-CD40リガンド相互作用またはトール様受容体刺激などによる誘導を必要とする。これに対し、第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、そのような誘導がなくともIL-12p70を安定して産生することができる。また、「IL-12p70を産生する」とは、IL-12p70が細胞外に分泌されること、または、IL-12p70が細胞膜結合型である場合には細胞表面に発現することをいう。
「CD40」(TNFRSF5としても知られる)は、B細胞、樹状細胞、マクロファージなどの抗原提示細胞に発現するTNF受容体スーパーファミリーのメンバーである。「CD40リガンド(CD40L)」(TNFSF5、gp39またはCD154としても知られる)は、主に活性化CD4陽性T細胞に発現するTNFスーパーファミリーのメンバーであり、CD40と相互作用することによって抗原提示細胞のIL-12産生を誘導する。
「トール様受容体(TLR)」は自然免疫反応において中心的な役割を果たす受容体であり、例えばマウスでは12種類(TLR1~TLR9、TLR11~13)、ヒトでは10種類(TLR1~TLR10)のTLRが同定されている。いずれのTLRが活性化されてもNF-κBの活性化が起こり、IL-12を含む炎症性サイトカインの産生が誘導され得る。種々のTLRリガンドが同定されており、例えば、Pam3CSK4(TLR1/TLR2アゴニスト)、MALP-2(TLR2/TLR6アゴニスト)、ポリイノシン-ポリシチジル酸(poly(I:C))(TLR3アゴニスト)、リポ多糖(LPS)(TLR4アゴニスト)、フラジェリン(TLR5アゴニスト)、イミキモド(TLR7アゴニスト)、レシキモド(R-848)(TLR7/TLR8アゴニスト)、CpG-DNA(TLR9アゴニスト)などを挙げることができるが、これらに限定されない。
第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、CD40-CD40リガンド相互作用またはTLR刺激がない状態で、少なくとも300pg/1×104細胞/24時間、少なくとも750pg/1×104細胞/24時間、または少なくとも1000pg/1×104細胞/24時間のIL-12p70を産生することができ、例えば300~2000pg/1×104細胞/24時間、好ましくは750~2000pg/1×104細胞/24時間、より好ましくは750~1800pg/1×104細胞/24時間、特に好ましくは1000~1500pg/1×104細胞/24時間のIL-12p70を産生することができる。
上記のIL-12p70産生量は、TLR刺激がある状態の単球由来樹状細胞のIL-12p70産生量と比較して、少なくとも3倍であり得、好ましくは少なくとも4倍であり得る。
ここで、「単球由来樹状細胞」とは、末梢血より単離された単球から誘導された樹状細胞である。単球由来樹状細胞は、がん免疫療法における樹状細胞ベースのがんワクチン(いわゆるDCワクチン)に使用されており、その調製方法は十分に確立されている。具体的には、末梢血より単離された単球をGM-CSFおよびIL-4の存在下で培養することにより、樹状細胞へと誘導すればよい。単球由来樹状細胞は、マーカーの発現に基づいて定義されることもでき、例えば、CD14陰性、CD40陽性、CD80陽性、CD83陽性、CD86陽性、HLA-ABC陽性および/またはHLA-DR陽性として定義されてよい。
IL-12p70産生量を比較する対照としての単球由来樹状細胞は、任意の脊椎動物由来のものであってよいが、比較される増殖性ミエロイド細胞と同じ動物由来のものであることが好ましい。例えば、マウス増殖性ミエロイド細胞はマウス単球由来樹状細胞と比較されることが好ましく、ヒト増殖性ミエロイド細胞はヒト単球由来樹状細胞と比較されることが好ましい。
単球由来樹状細胞のIL-12p70産生を誘導するためのTLR刺激は、上で定義した任意の単独または2種類以上のTLRリガンドの組み合わせによるものであってよく、好ましくはpoly(I:C)刺激であってよい。
第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、CD40-CD40リガンド相互作用なしにIL-12p70を産生できるため、CD40を発現しなくてもよい。また、第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスIおよび/またはクラスII分子を発現しなくてもよい。第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞はIL-12p70を恒常的に産生しているため、通常のマクロファージや樹状細胞とは異なり、抗原を提示せずともT細胞やNK細胞を活性化することができるためである。なお、MHCクラスIおよび/またはクラスII分子を発現しない細胞を「ユニバーサル細胞」または「ユニバーサル型細胞」ともいう。
MHCクラスIおよび/またはクラスII分子を発現しない増殖性ミエロイド細胞は、MHCクラスIおよび/もしくはクラスII遺伝子を欠損させ、かつ/またはMHCクラスIおよび/もしくはクラスII分子の発現に関与する因子をコードする遺伝子を欠損させることにより調製され得る。MHCクラスIの発現に関与する因子には、例えば、β2-マイクログロブリンやTAP(TAP1、TAP2)が挙げられる。MHCクラスIIの発現に関与する因子には、例えば、MHCクラスIIトランス活性化因子(CIITA)が挙げられる。これらの遺伝子を欠損させることにより、MHCクラスIおよび/またはクラスII分子を発現しない細胞を調製する技術はすでに十分に確立されている。例えば、ヒト増殖性ミエロイド細胞であれば、HLA-A遺伝子、HLA-B遺伝子、HLA-C遺伝子、B2M遺伝子および/またはCIITA遺伝子をゲノム編集により破壊することにより、HLAクラスIおよびクラスII分子を発現しない細胞を調製することができる(例えば、国際公開第2019/160077、国際公開第2020/260563)。
第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、内因性のMHCクラスIおよび/もしくはクラスII遺伝子ならびに/またはそれらの発現に関与する因子をコードする遺伝子を欠損させた上で、所望のMHCクラスIおよび/またはクラスIIをコードする外因性核酸を導入されてもよい。所望のMHCクラスIおよび/またはクラスIIは、がん抗原を提示することができるものであればよく、好ましくは、増殖性ミエロイド細胞を投与する対象の大多数におけるMHCクラスIおよび/またはクラスIIと一致するように選択されてよい。
ヒトについては、人種または地域によるHLA頻度の偏りがすでに分析されており(例えば、日本についてはhttps://hla.or.jp/about/hla/)、人種または地域を超えて高頻度で見られるHLA型に基づいて、所望のHLA遺伝子を選択することができる。そのようなHLA型としては、例えば、HLA-A1、A2、A3、A11、A23、A24、A26、A29、A30、A31、A32、A33、A68、B7、B8、B13、B14、B15、B18、B27、B35、B38、B39、B40、B44、B46、B48、B51、B54、B55、B57、B58、B61、B62、B71、B75、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C12、C14、C15、C16などを挙げることができ;好ましくはHLA-A1、A2、A3、A11、A24、A26、A30、A33、A68、B7、B8、B13、B35、B40、B44、B46、B51、B58、C1、C3、C4、C6、C7、C12およびC14からなる群から選択されてよく;特に好ましくはHLA-A1、A2、A11およびA24からなる群から選択されてよい。
第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、キメラ抗原受容体をコードする外因性核酸をさらに含んでよい。「キメラ抗原受容体」(以下、「CAR」とも記載する)は、抗原結合ドメイン、膜貫通ドメインおよび細胞内シグナル伝達ドメインを含む人工受容体分子である。抗原結合ドメインは、抗原特異的モノクローナル抗体由来のVHおよびVLを含み、VHおよびVLはリンカーによって連結されたもの(すなわち、scFv)であってもよい。膜貫通ドメインは、例えば、CD4、CD8α、CD80、CD83CD86などの膜貫通ドメインであってよい。細胞内シグナル伝達ドメインは、例えば、 CD3ζ、CD16、CD19、CD32、CD40、CD64、CD80、CD83、CD86、FCERIG、FCGRI、NKp30、NKp44、NKp46、NKG2D、ITGAM、SLAMF7、Dectin-1、MARCO、DAP10、MEGF10、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9などの細胞内ドメインであってよく、免疫受容体チロシン活性化モチーフ(ITAM)を有することが好ましい。
CARが標的とする抗原には、例えば、CD10、CD19、CD123、CD20、CD22、CD25、CD30、CD33、CD34、CSPG4、CD37、CD45、CD115、CD117、CD133、CD135、CD140a、CD140b、CD309、CLEC14、NKG2D、SLAMF7、TRBC1、CD44V6、CD45、BCMA、CLL-1、NKG2D、SLAMF7、TACI、GD2、CLDN6/Claudin18.2、G250、CAMPATH-1、PSMA、FAP、T4、B7-H3、CA-IX、CEA、EGFR、EGFRvIII、IGFR、GPC3、HER-2、A33、HER-3、MUC-1、MMP-2、PSMA、PSCA、PSA、TAG72、EpCAM、IL3R、MCSPなどを挙げることができる。第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、標的とするがんの種類に応じて、上記から選択される抗原を認識する1種類または複数種類のCARを発現してよい。
第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、好ましくは、SIRPα遺伝子をさらに欠損してよい。ここで、「SIRPα遺伝子を欠損する」とは、SIRPαが発現可能でないように遺伝子が改変されることのみならず、機能を喪失したSIRPαが発現されるように遺伝子が改変されることをも含む。SIRPαの機能を喪失させる改変としては、例えば、SIRPαの細胞内シグナル伝達ドメインを欠損する改変が挙げられる。SIRPα遺伝子は、当分野において周知の方法により欠損させることができ、例えばゲノム編集により欠損させればよい。
第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、CD86(B7-2としても知られる)、CD80(B7-1としても知られる)およびCD83(HB15としても知られる)から選択される少なくとも1つの共刺激分子を発現することが好ましい。CD86、CD80およびCD83はいずれもT細胞やNK細胞を活性化するための共刺激分子であり、これらが発現する場合には、さらに効果的にT細胞やNK細胞を活性化し得るためである。
さらに、第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、好ましくは、TLR刺激によりIL-10を産生しない。IL-10は抗炎症性サイトカインであり、通常のマクロファージや樹状細胞はTLR刺激によりIL-10を産生するため、免疫反応が抑制され得る。これに対し、第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞がIL-10を産生しない場合には、免疫反応が抑制されないため、より効率的に細胞性免疫応答が誘導され得る。
第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、特別の刺激や誘導を要することなくIL-12p70を恒常的かつ大量に産生することができるため、がんやウイルス感染症などの治療のために有用である。さらに、第二および第三の実施形態の増殖性ミエロイド細胞は、MHC(HLA)分子を発現しなくてもよいことから、がんやウイルス感染症など治療のためのユニバーサル細胞製剤の開発に有用である。
例えば以下の実施例に示すように、特定の実施形態のヒト増殖性ミエロイド細胞は、poly(I:C)刺激したヒト単球由来樹状細胞と比較して3倍以上のIL-12p70を産生できるだけでなく、poly(I:C)刺激があってもIL-10を産生しない。また、特定の実施形態のヒト増殖性ミエロイド細胞は、細胞表面にIL-12p70を発現する。このような細胞は、極めて効率的に細胞性免疫応答を誘導し得る。
本発明は、第四の実施形態によれば、上記増殖性ミエロイド細胞を含んでなる、T細胞および/またはNK細胞を活性化するための組成物である。
「T細胞」は、表面にT細胞受容体(TCR)/CD3複合体を発現する細胞であり、ヘルパーT(Th)細胞(CD4+T細胞)と細胞傷害性T(Tc)細胞(CD8+T細胞)とに大別され、さらに種々の免疫表現型マーカー発現に基づいて多様なサブセットに分類される。例えば、Th細胞は、Th1、Th2、Th9、Th17、Th22、濾胞性ヘルパーT(Tfh)などに分類され、Tc細胞は、Tc1、Tc2、Tc9、Tc17などに分類されるが、これらに限定されない。本実施形態におけるT細胞は、いずれのサブセットのものであってもよいが、好ましくはTc細胞(CD8+T細胞)である。
「NK細胞」(ナチュラルキラー細胞)は、自然リンパ球(ILC)ファミリーに属する、細胞傷害性リンパ球の一種である。NK細胞は、TCR/CD3複合体およびB細胞受容体(BCR)を発現せず、例えば、CD3-CD56+として定義され得る。
本実施形態において、「T細胞および/またはNK細胞を活性化する」とは、T細胞および/またはNK細胞の増殖、分化、成熟、サイトカイン産生などを誘導または促進することをいう。本実施形態の組成物は、例えば、T細胞および/もしくはNK細胞によるインターフェロンγ(IFN-γ)、TNF-α、CCL5、XCL1などの炎症性サイトカインの産生を誘導する、T細胞および/もしくはNK細胞の増殖を誘導する、またはT細胞および/もしくはNK細胞の細胞傷害分子(パーフォリンもしくはグランザイムB)の発現を促進する、もしくはCD69の発現を促進することができる。本実施形態の組成物は、好ましくはT細胞および/またはNK細胞によるIFN-γの産生を誘導することができる。
本実施形態の組成物は、上記増殖性ミエロイド細胞を有効成分として含有する。本実施形態の組成物は、有効成分のみから構成されていてもよいが、さらに任意の成分として、薬学的に許容される公知の担体、緩衝剤、その他の成分(例えば合成ペプチドなど)を含んでもよい。例えば、本実施形態の医薬組成物は、有効成分である細胞の生存を維持できるリン酸緩衝生理食塩水などの担体を用いて、液剤として調製されてよい。この場合、増殖性ミエロイド細胞は、例えば1×106~1×108細胞/mLの濃度で上記担体に懸濁されてよい。
本実施形態における増殖性ミエロイド細胞は、任意選択的に、放射線照射されていてもよい。放射線照射により増殖性ミエロイド細胞の増殖を停止させることができ、インビボにおける本実施形態の組成物の安全性を向上させることができる。本実施形態における増殖性ミエロイド細胞は、例えば5~85Gy、好ましくは10~65Gy、より好ましくは10~40GyのX線またはγ線を照射されてよい。
インビトロにおいて本実施形態の組成物によりT細胞またはNK細胞を活性化するためには、本実施形態の組成物とT細胞またはNK細胞とを混合し、一定時間インキュベートすればよい。インキュベーション時間は、例えば12~72時間であってよい。インキュベーション温度は、用いる細胞の種類により適宜設定することができ、例えば、哺乳動物細胞であれば、37℃であってよい。
インビボにおいて本実施形態の組成物によりT細胞またはNK細胞を活性化するためには、本実施形態の組成物を対象に投与すればよい。本実施形態の組成物は、例えば、注射、注入、移植などの適切な方法により投与することができる。好ましくは、本実施形態の組成物は、静脈内、皮下、皮内、リンパ節内、腹腔内、がん組織内に注入されてよい。本実施形態の組成物の投与量は、対象の年齢、体重、健康状態などに応じて異なってよいが、例えば1×105~1×107細胞/kg(体重)であってよい。前記投与量は、1回で投与されてもよいし、複数回にわたって投与されてもよい。
第四の実施形態の組成物は、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を有効成分とするため、通常のDCワクチンよりも調製が容易であり、かつ、通常のDCワクチンよりも高いT細胞およびNK細胞活性化能を有する。そのため、がんやウイルス感染症など治療のための細胞製剤として有用である。
例えば以下の実施例に示すように、特定の実施形態におけるヒト増殖性ミエロイド細胞は、他の既報のヒト増殖性ミエロイド細胞より3倍以上も抗原特異的CD8+T細胞に対するIFN-γ産生誘導能が高く、poly(I:C)刺激したヒト単球由来樹状細胞より50倍以上もNK細胞に対するIFN-γ産生誘導能が高い。このような細胞は、がんやウイルス感染症など治療のための細胞製剤に極めて有用である。
本発明は、第五の実施形態によれば、上記増殖性ミエロイド細胞を含んでなる、対象におけるがんを予防または治療するための医薬組成物である。
本実施形態において「予防する」とは、がんを発症するおそれのある対象において、その発症を未然に防ぐことのみならず、その発症リスクを低減することや、発症する前の対象に処置することにより、対象ががんを発症した場合の症状の進行を遅延または重症度を軽減することをも含む。
本実施形態において「治療する」とは、がんを完全に治癒することのみならず、がんの症状を寛解または緩和すること、がんの進行を遅延または停止させること、および、がん患者の生命予後を改善することをも含む。
本実施形態における「対象」は、任意の脊椎動物であってよいが、好ましくは、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ウシ、サル、ヒトなどの哺乳動物であり、特に好ましくはヒトである。対象は、乳幼児、若年、青年、成人および老人対象を含めた任意の年齢であり得る。
本実施形態における増殖性ミエロイド細胞は、対象に対して好ましくは同種または自家であってよい。また、本実施形態における増殖性ミエロイド細胞は、任意選択的に、放射線照射されていてよい。本実施形態における増殖性ミエロイド細胞は、例えば5~85Gy、好ましくは10~65Gy、より好ましくは10~40GyのX線またはγ線を照射されてよい。
本実施形態における増殖性ミエロイド細胞は、MHCクラスIおよび/またはクラスIIを発現する場合、がん抗原を負荷されてもよい。ミエロイド細胞にがん抗原を負荷する方法は十分に確立されており、当分野において公知の方法にしたがってがん抗原を負荷することができる。例えば、がん抗原ペプチドの全長もしくは部分断片または腫瘍ライセートを含有する培地中でミエロイド細胞を培養すればよい。または、がん抗原ペプチドの全長または部分断片をコードする核酸を、ウイルスベクターまたは非ウイルスベクターを用いて細胞に導入してもよい。
本実施形態において使用できるがん抗原は、特に限定されないが、例えば、MPHOSPH1、CDCA1、DEPDC1、LY6K、IMP3、TTK、NY-ESO-1およびKK-LC-1などの、CTDatabase(http://www.cta.lncc.br)にリストされるがん精巣抗原;gp100、Melan-Aおよびチロシナーゼなどの分化抗原;HER2、CEAおよびグリピカン3などの過剰発現抗原;K-RASおよびEGFRなどのドライバー遺伝子変異抗原;サバイビン-2Bおよびbcr/ablなどの変異抗原;HPV由来のE6、E7およびEBV由来のEBNA-2、3、4、6などのウイルス抗原;ならびにネオアンチゲン(がん患者個々に新たに発現した変異抗原)などであってよい。
本実施形態の医薬組成物は、第四の実施形態の組成物と同様に調製されてよく、上記増殖性ミエロイド細胞を有効成分として含有し、任意の成分をさらに含有してよい。
本実施形態の医薬組成物は、任意の成分として、第四の実施形態で定義したものに加えて、抗がん剤や免疫チェックポイント阻害薬をさらに含んでもよい。「免疫チェックポイント阻害薬」とは、免疫チェックポイント分子またはそのリガンドに結合し、免疫抑制シグナルの伝達を阻害する物質である。本実施形態において使用できる免疫チェックポイント阻害薬は、特に限定されないが、例えば、抗PD-1抗体、抗PD-L1抗体、抗CTLA-4抗体、抗B7抗体、抗CD27抗体、抗CD70抗体、抗CD73抗体、抗CD47抗体、抗KIR抗体、IDO阻害薬、抗CD137抗体、抗TIM3抗体などであってよい。本実施形態において使用できる「抗がん剤」は、任意の公知の抗がん剤であってよく、例えば、メトトレキサート、アクチノマイシンD、5-フルオロウラシル、パクリタキセル、ペメトレキセド、シスプラチンなどであってよい。
本実施形態の医薬組成物は、例えば、注射、注入、移植などの適切な方法により投与することができる。好ましくは、本実施形態の医薬組成物は、静脈内、皮下、皮内、リンパ節内、またはがん組織内などに注入されてよい。本実施形態の医薬組成物の投与量は、対象の年齢、体重、がんの重症度などに応じて異なってよいが、例えば1×105~1×107細胞/kg(体重)であってよい。前記投与量は、1回で投与されてもよいし、複数回にわたって投与されてもよい。
本発明は、第六の実施形態によれば、対象におけるがんを予防または治療するための方法であって、上記増殖性ミエロイド細胞を前記対象に投与するステップを含む方法である。本実施形態における「予防する」、「治療する」、「対象」、および「増殖性ミエロイド細胞」は、第五の実施形態で定義したものと同様である。
本実施形態の方法において、増殖性ミエロイド細胞は、第四および第五の実施形態で定義したように製剤化され、投与されてよい。増殖性ミエロイド細胞の投与量は、第四および第五の実施形態で定義したものと同様である。
本実施形態の方法は、免疫チェックポイント阻害薬を投与するステップをさらに含んでもよい。本実施形態における「免疫チェックポイント阻害薬」は、第五の実施形態で定義したものと同様である。
本実施形態の方法は、抗がん剤を投与するステップをさらに含んでもよい。本実施形態における「抗がん剤」は、第五の実施形態で定義したものと同様である。
増殖性ミエロイド細胞を投与するステップと、抗がん剤または免疫チェックポイント阻害薬を投与するステップとは、順次または同時に行うことができる。例えば、増殖性ミエロイド細胞を投与した後に抗がん剤または免疫チェックポイント阻害薬を投与してもよく;抗がん剤または免疫チェックポイント阻害薬を投与した後に増殖性ミエロイド細胞を投与してもよく;増殖性ミエロイド細胞および抗がん剤または免疫チェックポイント阻害薬を同時に投与してもよい。
第五の実施形態の医薬組成物および第六の実施形態の方法は、単球由来のDCを用いた一般的ながん治療よりも抗腫瘍活性が高く、特に、免疫チェックポイント阻害薬との併用により相乗的な抗腫瘍活性を発揮する。そのため、第五の実施形態の医薬組成物および第六の実施形態の方法は、従来方法によっては治療が困難であった難治がんの治療に有用である。
以下に実施例を挙げ、本発明についてさらに説明する。なお、これらは本発明を何ら限定するものではない。
<1.IL-12産生マウス増殖性ミエロイド細胞の作製>
以下の手順によりIL-12p70産生マウス増殖性ミエロイド細胞を作製した。作製スケジュールを図1に示す。
(1-1)マウス増殖性ミエロイド細胞の作製
C57BL/6NマウスiPS細胞を、Araki R.ら(Nature. 2013 Feb 7;494(7435):100-4. doi:10.1038/nature11807)に記載の方法により作製した。マウス増殖性ミエロイド細胞を、Zhang R.ら(Cancer Immunol Res. 2015 Jun;3(6):668-77. doi:10.1158/2326-6066.CIR-14-0117)に記載の方法により作製した。具体的には、20%FCSを含有するαMEM(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)を用いてiPS細胞をOP9細胞(RIKEN BRC CELL BANKより購入)上で6~7日間培養し、中胚葉細胞への分化を誘導した。中胚葉細胞を回収して新たなOP9細胞上に移し替え、20ng/mLのマウスGM-CSF組換え体(R&D Systems、415-ML)の存在下で6~7日間培養し、ミエロイド系細胞への分化を誘導した。ミエロイド系細胞(以下、「MC」ともいう)を回収し、ヒトc-MYC遺伝子を含むレンチウイルスベクターを感染させ、30ng/mLのマウスGM-CSF組換え体および50ng/mLのヒトM-CSF組換え体(MiltenyiBiotec)の存在下で7~10日間培養した。GM-CSF/M-CSF依存性に増殖するミエロイド系細胞が出現し、これらを「増殖性ミエロイド細胞(pMC)」と名付けた。本実施例におけるすべての細胞培養は37℃、5%CO2インキュベーター内で行った。
以下の手順によりIL-12p70産生マウス増殖性ミエロイド細胞を作製した。作製スケジュールを図1に示す。
(1-1)マウス増殖性ミエロイド細胞の作製
C57BL/6NマウスiPS細胞を、Araki R.ら(Nature. 2013 Feb 7;494(7435):100-4. doi:10.1038/nature11807)に記載の方法により作製した。マウス増殖性ミエロイド細胞を、Zhang R.ら(Cancer Immunol Res. 2015 Jun;3(6):668-77. doi:10.1158/2326-6066.CIR-14-0117)に記載の方法により作製した。具体的には、20%FCSを含有するαMEM(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)を用いてiPS細胞をOP9細胞(RIKEN BRC CELL BANKより購入)上で6~7日間培養し、中胚葉細胞への分化を誘導した。中胚葉細胞を回収して新たなOP9細胞上に移し替え、20ng/mLのマウスGM-CSF組換え体(R&D Systems、415-ML)の存在下で6~7日間培養し、ミエロイド系細胞への分化を誘導した。ミエロイド系細胞(以下、「MC」ともいう)を回収し、ヒトc-MYC遺伝子を含むレンチウイルスベクターを感染させ、30ng/mLのマウスGM-CSF組換え体および50ng/mLのヒトM-CSF組換え体(MiltenyiBiotec)の存在下で7~10日間培養した。GM-CSF/M-CSF依存性に増殖するミエロイド系細胞が出現し、これらを「増殖性ミエロイド細胞(pMC)」と名付けた。本実施例におけるすべての細胞培養は37℃、5%CO2インキュベーター内で行った。
(1-2)マウスIL-12p70を発現するレンチウイルスベクターの作製
マウスIl12aおよびIl12bのcDNA(RefSeq ID:NM_001159424およびNM_001303244;配列番号1および2)をThosea asigna virus(TaV)由来の自己切断ペプチドT2Aをコードする核酸配列(配列番号3)により接続した融合cDNAをGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをCSII-EF-MCS-IRES2-Venusプラスミド(RIKEN BRC DNA BANK)のマルチクローニングサイトに挿入し、CSII-EF-Il12a-T2A1-Il12b-MCS-IRES2-Venusを得た(図2)。
マウスIl12aおよびIl12bのcDNA(RefSeq ID:NM_001159424およびNM_001303244;配列番号1および2)をThosea asigna virus(TaV)由来の自己切断ペプチドT2Aをコードする核酸配列(配列番号3)により接続した融合cDNAをGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをCSII-EF-MCS-IRES2-Venusプラスミド(RIKEN BRC DNA BANK)のマルチクローニングサイトに挿入し、CSII-EF-Il12a-T2A1-Il12b-MCS-IRES2-Venusを得た(図2)。
CSII-EF-Il12a-T2A1-Il12b-MCS-IRES2-Venus、pCAG-HIVgp(RIKEN BRC DNA BANK)およびpCMV-VSV-G-RSV-Rev(RIKEN BRC DNA BANK)を293T細胞(RIKEN BRC CELL BANKより購入)へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーター(クロンテック)によりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(1-3)IL-12p70産生マウス増殖性ミエロイド細胞の作製
上記(1-1)で作製したpMCを48ウェルプレートに播種し、上記(1-2)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、20%FCS、30ng/mLのマウスGM-CSF組換え体および50ng/mLのヒトM-CSF組換え体を含有するαMEM(以下、「pMC培地」と記載する)を用いた。感染から8日後、フローサイトメトリーによりVenus陽性細胞を分離した。分離されたVenus陽性細胞は、3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「IL-12p70産生増殖性ミエロイド細胞(IL12-pMC)」と名付けた。
上記(1-1)で作製したpMCを48ウェルプレートに播種し、上記(1-2)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、20%FCS、30ng/mLのマウスGM-CSF組換え体および50ng/mLのヒトM-CSF組換え体を含有するαMEM(以下、「pMC培地」と記載する)を用いた。感染から8日後、フローサイトメトリーによりVenus陽性細胞を分離した。分離されたVenus陽性細胞は、3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「IL-12p70産生増殖性ミエロイド細胞(IL12-pMC)」と名付けた。
<2.IL-12p70産生マウス増殖性ミエロイド細胞の表面マーカー解析>
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMCにおける表面マーカーの発現を免疫染色およびフローサイトメトリーにより解析した。免疫染色には、以下の表1に記載の抗体を用いた。対照として、以下の手順により調製した骨髄由来樹状細胞(BM-DC)を用いた。C57BL/6Nマウスから採取された骨髄細胞(1.5×106)を90mm微生物用ペトリディッシュで培養した。培地には、10%FCS、50μg/mLのマウスGM-CSF組換え体および50μMの2-メルカプトエタノールを含有するRPMI1640(シグマアルドリッチ)を用いた。培養開始から3日目と6日目に培地を半量交換した。8日目に50μg/mLのマウスIL-4(BioLegend)を添加し、9日目の浮遊細胞をBM-DCとした。
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMCにおける表面マーカーの発現を免疫染色およびフローサイトメトリーにより解析した。免疫染色には、以下の表1に記載の抗体を用いた。対照として、以下の手順により調製した骨髄由来樹状細胞(BM-DC)を用いた。C57BL/6Nマウスから採取された骨髄細胞(1.5×106)を90mm微生物用ペトリディッシュで培養した。培地には、10%FCS、50μg/mLのマウスGM-CSF組換え体および50μMの2-メルカプトエタノールを含有するRPMI1640(シグマアルドリッチ)を用いた。培養開始から3日目と6日目に培地を半量交換した。8日目に50μg/mLのマウスIL-4(BioLegend)を添加し、9日目の浮遊細胞をBM-DCとした。
結果を図3および4に示す。図4において、点線はラットIgG2b抗体(RTK4530)により染色した結果を示す(陰性対照)。pMCおよびIL12-pMCは、BM-DCと同様に、CD11b、CD11c、F4/80、DEC205、Gr-1、CD33などのミエロイド系分化マーカー、マクロファージマーカーおよび樹状細胞マーカーを発現していた(図3)。また、pMCおよびIL12-pMCは、BM-DCと同様に、抗原提示分子であるMHCクラスIおよびクラスII、ならびに共刺激分子であるCD80およびCD86を発現していた(図4)。このことから、pMCおよびIL12-pMCは、T細胞刺激活性を有することが示唆された。一方、pMCおよびIL12-pMCは、BM-DCとは異なり、CD40を発現しなかった(図4)。
<3.IL-12p70産生マウス増殖性ミエロイド細胞の特性解析>
(3-1)増殖能
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMCを96ウェルプレートに播種し(2×103細胞/ウェル)、マウスGM-CSF組換え体(30ng/mL)、ヒトM-CSF組換え体(50ng/mL)、またはそれらの組み合わせを添加した20%FCS含有αMEM中で培養した。各培地条件における増殖をMTTアッセイにより経時的に評価した。培養開始から24時間ごとに0.5mg/mLの3-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide(MTT)試薬(メルクミリポア)を添加し、その4時間後に代謝されたホルマザンを波長595nmの吸光度により測定した。
(3-1)増殖能
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMCを96ウェルプレートに播種し(2×103細胞/ウェル)、マウスGM-CSF組換え体(30ng/mL)、ヒトM-CSF組換え体(50ng/mL)、またはそれらの組み合わせを添加した20%FCS含有αMEM中で培養した。各培地条件における増殖をMTTアッセイにより経時的に評価した。培養開始から24時間ごとに0.5mg/mLの3-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide(MTT)試薬(メルクミリポア)を添加し、その4時間後に代謝されたホルマザンを波長595nmの吸光度により測定した。
結果を図5に示す。pMCおよびIL12-pMCの増殖はGM-CSF依存的であり、GM-CSFとM-CSFとを組み合わせて培地に添加することにより、増殖がさらに増強された。また、この増殖は3ヶ月以上継続した。これらの結果から、pMCおよびIL12-pMCは、GM-CSFおよびM-CSFにより増殖を制御できるユニークな細胞であり、GM-CSFおよびM-CSFにより大量産生可能であることが示唆された。
(3-2)IL-12p70産生
10%FCS含有RPMI1640を用いて、上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、ならびに上記2で作製したBM-DCを96ウェルプレートに播種した(1.0×104細胞/100μL)。5μg/mLのOK432(ピシバニール、中外製薬)を添加し、24時間培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Deluxe Set Mouse IL-12(p70)(BioLegend)によりIL-12p70を定量した。OK432を添加しない場合(ビヒクル)のIL-12p70産生量も同様に測定した(対照)。
10%FCS含有RPMI1640を用いて、上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、ならびに上記2で作製したBM-DCを96ウェルプレートに播種した(1.0×104細胞/100μL)。5μg/mLのOK432(ピシバニール、中外製薬)を添加し、24時間培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Deluxe Set Mouse IL-12(p70)(BioLegend)によりIL-12p70を定量した。OK432を添加しない場合(ビヒクル)のIL-12p70産生量も同様に測定した(対照)。
結果を図6および表2に示す。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(*p<0.05)。驚くべきことに、IL12-pMCはOK432の添加に関係なくIL-12p70を産生し、その産生量は、OK432を添加されたBM-DCの100倍以上であった。pMCは、OK432の添加に関係なくIL-12p70を産生しなかった。
(3-3)抗原特異的CD8+T細胞に対するIFN-γ産生誘導能
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、ならびに上記2で作製したBM-DCに、10μMのニワトリオボアルブミン257-264ペプチド(ユーロフィンジェノミクス)(以下、「OVAペプチド」とも記載する)を負荷した。16時間後、細胞を96ウェルプレートに播種し(5.0×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(85Gy)。OT-Iマウス(OVAペプチド特異的T細胞受容体トランスジェニックマウス、C57BL/6-Tg(TcraTcrb)1100Mjb/J、ジャクソンラボラトリー)の脾細胞から、CD8α+ T Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いて、OVAペプチド特異的CD8+T細胞(以下、「OT-I T細胞」とも記載する)を分離した。OT-I T細胞(1.0×104細胞/ウェル)を、上記pMC、IL12-pMCおよびBM-DCの各ウェルに添加し、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中で3日間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γ(BioLegend)によりIFN-γを定量した。各細胞にOVAペプチドを負荷しなかった場合(ビヒクル)のIFN-γ産生量も同様に測定した(対照)。
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、ならびに上記2で作製したBM-DCに、10μMのニワトリオボアルブミン257-264ペプチド(ユーロフィンジェノミクス)(以下、「OVAペプチド」とも記載する)を負荷した。16時間後、細胞を96ウェルプレートに播種し(5.0×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(85Gy)。OT-Iマウス(OVAペプチド特異的T細胞受容体トランスジェニックマウス、C57BL/6-Tg(TcraTcrb)1100Mjb/J、ジャクソンラボラトリー)の脾細胞から、CD8α+ T Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いて、OVAペプチド特異的CD8+T細胞(以下、「OT-I T細胞」とも記載する)を分離した。OT-I T細胞(1.0×104細胞/ウェル)を、上記pMC、IL12-pMCおよびBM-DCの各ウェルに添加し、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中で3日間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γ(BioLegend)によりIFN-γを定量した。各細胞にOVAペプチドを負荷しなかった場合(ビヒクル)のIFN-γ産生量も同様に測定した(対照)。
結果を図7および表3に示す。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(*p<0.05)。OVAペプチドを負荷されていないpMC、IL12-pMCおよびBM-DCと共培養されたOT-I T細胞はIFN-γを産生しなかった。一方、OVAペプチドを負荷されたpMC、IL12-pMCおよびBM-DCと共培養されたOT-I T細胞はIFN-γを産生した。特に、OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCと共培養されたOT-I T細胞は最も多くIFN-γを産生した。驚くべきことに、OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCと共培養されたOT-I T細胞によるIFN-γの産生量は、OVAペプチドを負荷されたpMCまたはBM-DCと共培養されたOT-I T細胞よりも、5倍以上高かった。
(3-4)NK細胞に対するIFN-γ産生誘導能
C57BL/6Nマウスの脾細胞から、NK Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いて、NK細胞を分離した。上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、上記2で作製したBM-DC、ならびに上記(3-2)の手順によりOK432で刺激されたBM-DC(OK432-DC)(いずれもOVAペプチド負荷なし)を96ウェルプレートに播種し(5.0×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(85Gy)。NK細胞(1.0×104細胞/ウェル)を、pMC、IL12-pMCおよびBM-DCの各ウェルに添加し、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中で3日間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γによりIFN-γを定量した。
C57BL/6Nマウスの脾細胞から、NK Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いて、NK細胞を分離した。上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、上記2で作製したBM-DC、ならびに上記(3-2)の手順によりOK432で刺激されたBM-DC(OK432-DC)(いずれもOVAペプチド負荷なし)を96ウェルプレートに播種し(5.0×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(85Gy)。NK細胞(1.0×104細胞/ウェル)を、pMC、IL12-pMCおよびBM-DCの各ウェルに添加し、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中で3日間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γによりIFN-γを定量した。
結果を図8および表4に示す。驚くべきことに、IL12-pMCと共培養されたNK細胞によるIFN-γの産生量は、他の細胞と共培養されたNK細胞と比較して60倍以上高かった。
以上の結果から、IL12-pMCは大量生産が可能であること、BM-DCよりも高いIL-12p70産生能を有すること、CD8+T細胞およびNK細胞に対するIFN-γ産生誘導能に優れることが明らかになった。
<4.IL12-pMCおよびGM-pMCの比較>
国際公開第2021/230304およびMashima H.らによる報告(Oncoimmunology. 2020 Sep 6;9(1):1814620. doi: 10.1080/2162402X.2020.1814620)には、GM-CSF産生マウス増殖性ミエロイド細胞が開示されている(前者では「ipAPC-GM」、後者では「GM-pMC」として記載されている;本実施例では「GM-pMC」と記載する)。T細胞に対する増殖誘導活性およびIFN-γ産生誘導能について、IL12-pMCとGM-pMCとを比較した。
国際公開第2021/230304およびMashima H.らによる報告(Oncoimmunology. 2020 Sep 6;9(1):1814620. doi: 10.1080/2162402X.2020.1814620)には、GM-CSF産生マウス増殖性ミエロイド細胞が開示されている(前者では「ipAPC-GM」、後者では「GM-pMC」として記載されている;本実施例では「GM-pMC」と記載する)。T細胞に対する増殖誘導活性およびIFN-γ産生誘導能について、IL12-pMCとGM-pMCとを比較した。
(4-1)抗原特異的CD8+T細胞に対する増殖誘導活性
Mashima H.らによる報告(Oncoimmunology. 2020 Sep 6;9(1):1814620. doi: 10.1080/2162402X.2020.1814620)に記載の手順にしたがってGM-pMCを調製した。上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、上記2で作製したBM-DC、ならびにGM-pMCに、10μMのOVAペプチドを負荷した。16時間後、細胞を96ウェルプレートに播種し(5.0×103細胞/ウェル)、放射線を照射した(10Gy)。OT-I T細胞(1.0×104細胞/ウェル)を、上記pMC、IL12-pMCおよびBM-DCの各ウェルに添加し、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中で共培養した。48時間後に1μCiの3H-チミジン(パーキンエルマー)を添加し、さらに16時間後にOT-I T細胞に取り込まれた放射線量を液体シンチレーションカウンターで測定した。各細胞にOVAペプチドを負荷しなかった場合(Medium)の増殖誘導活性も同様に測定した(対照)。
Mashima H.らによる報告(Oncoimmunology. 2020 Sep 6;9(1):1814620. doi: 10.1080/2162402X.2020.1814620)に記載の手順にしたがってGM-pMCを調製した。上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、上記2で作製したBM-DC、ならびにGM-pMCに、10μMのOVAペプチドを負荷した。16時間後、細胞を96ウェルプレートに播種し(5.0×103細胞/ウェル)、放射線を照射した(10Gy)。OT-I T細胞(1.0×104細胞/ウェル)を、上記pMC、IL12-pMCおよびBM-DCの各ウェルに添加し、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中で共培養した。48時間後に1μCiの3H-チミジン(パーキンエルマー)を添加し、さらに16時間後にOT-I T細胞に取り込まれた放射線量を液体シンチレーションカウンターで測定した。各細胞にOVAペプチドを負荷しなかった場合(Medium)の増殖誘導活性も同様に測定した(対照)。
結果を図9および表5に示す。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(***p<0.001)。OVAペプチドを負荷されていないpMC、GM-pMC、IL12-pMCおよびBM-DCはいずれもOT-I T細胞の増殖を誘導しなかった(白バー:Medium)。OVAペプチドを負荷されたpMC、GM-pMC、IL12-pMCおよびBM-DCはいずれもOT-I T細胞の増殖を誘導した(黒バー:Peptide)。驚くべきことに、IL12-pMCの抗原特異的CD8+T細胞に対する増殖誘導活性は、GM-pMCと比較して約2倍高かった(表5)。
(4-2)抗原特異的CD8+T細胞に対するIFN-γ産生誘導能
上記(4-1)と同様の手順により、pMC、GM-pMC、IL12-pMCおよびBM-DCにOVAペプチドを負荷し、OT-I T細胞と共培養した。48時間後に培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γによりIFN-γを定量した。各細胞にOVAペプチドを負荷しなかった場合(Medium)のIFN-γ産生量も同様に測定した(対照)。
上記(4-1)と同様の手順により、pMC、GM-pMC、IL12-pMCおよびBM-DCにOVAペプチドを負荷し、OT-I T細胞と共培養した。48時間後に培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γによりIFN-γを定量した。各細胞にOVAペプチドを負荷しなかった場合(Medium)のIFN-γ産生量も同様に測定した(対照)。
結果を図10および表6に示す。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(***p<0.001)。OVAペプチドを負荷されていないpMC、GM-pMC、IL12-pMCおよびBM-DCはいずれもOT-I T細胞によるIFN-γ産生を誘導しなかった(白バー:Medium)。OVAペプチドを負荷されたpMC、GM-pMC、IL12-pMCおよびBM-DCはいずれもOT-I T細胞によるIFN-γ産生を誘導した(黒バー:Peptide)。驚くべきことに、IL12-pMCの抗原特異的CD8+T細胞に対するIFN-γ産生誘導能は、GM-pMCと比較して約30倍、pMCおよびBM-DCと比較して約25倍高かった(表6)。
以上の結果から、IL12-pMCは、抗原特異的CD8+T細胞に対する増殖誘導活性およびIFN-γ産生誘導能において、GM-pMCよりも格段に優れていることが明らかになった。
<5.インビボにおける抗原特異的細胞障害活性の誘導>
(5-1)治療用細胞
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、ならびに上記2で作製したBM-DCに、10μMのOVAペプチドを負荷したものを治療用細胞として用いた。
(5-1)治療用細胞
上記1で作製したpMCおよびIL12-pMC、ならびに上記2で作製したBM-DCに、10μMのOVAペプチドを負荷したものを治療用細胞として用いた。
(5-2)標的細胞
C57BL/6NマウスとMHCが一致しており、かつEGFPをユビキタスに発現するマウスC57BL/6-Tg(CAG-EGFP)C14-Y01-FM131Osb(ジャクソンラボラトリー)(以下、「EGFPマウス」と記載する)から脾細胞を採取し、2つに分けた。一方には、10μMのOVAペプチドを添加し、37℃、5%CO2インキュベーター内で1時間培養し、その後洗浄した。もう一方には、OVAペプチドを添加せずに、37℃、5%CO2インキュベーター内で1時間培養し、その後洗浄した。培地には、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640を用いた。OVAペプチドを負荷された脾細胞を高濃度(0.5μM)のeFluor670(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)で標識し、OVAペプチドを負荷されていない脾細胞を低濃度(0.005μM)のeFluor670で標識した。標識はメーカーのプロトコールにしたがって行った。これらの細胞を1:1の比率で混合したものを標的細胞として用いた。
C57BL/6NマウスとMHCが一致しており、かつEGFPをユビキタスに発現するマウスC57BL/6-Tg(CAG-EGFP)C14-Y01-FM131Osb(ジャクソンラボラトリー)(以下、「EGFPマウス」と記載する)から脾細胞を採取し、2つに分けた。一方には、10μMのOVAペプチドを添加し、37℃、5%CO2インキュベーター内で1時間培養し、その後洗浄した。もう一方には、OVAペプチドを添加せずに、37℃、5%CO2インキュベーター内で1時間培養し、その後洗浄した。培地には、10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640を用いた。OVAペプチドを負荷された脾細胞を高濃度(0.5μM)のeFluor670(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)で標識し、OVAペプチドを負荷されていない脾細胞を低濃度(0.005μM)のeFluor670で標識した。標識はメーカーのプロトコールにしたがって行った。これらの細胞を1:1の比率で混合したものを標的細胞として用いた。
(5-3)細胞障害活性の誘導および評価
C57BL/6Nマウス(日本チャールズリバー)に対し、0日目および7日目に治療用細胞(1×105)を腹腔内投与した(処置マウス)。14日目に、標的細胞(5×106)を静脈内投与した。治療用細胞を投与されていないマウス(未処置マウス)にも同様に標的細胞を投与した。20時間後、マウスを安楽死させて脾臓を採取し、脾臓中の標的細胞(EGFP陽性)について、高eFluor670細胞および低eFluor670細胞の割合をフローサイトメトリーにより評価した。
C57BL/6Nマウス(日本チャールズリバー)に対し、0日目および7日目に治療用細胞(1×105)を腹腔内投与した(処置マウス)。14日目に、標的細胞(5×106)を静脈内投与した。治療用細胞を投与されていないマウス(未処置マウス)にも同様に標的細胞を投与した。20時間後、マウスを安楽死させて脾臓を採取し、脾臓中の標的細胞(EGFP陽性)について、高eFluor670細胞および低eFluor670細胞の割合をフローサイトメトリーにより評価した。
抗原特異的細胞障害(% specific lysis)を、以下の計算式により算出した。
100-[100×(% 高eFluor670処置マウス/% 低eFluor670処置マウス)/(% 高eFluor670未処置マウス/% 低eFluor670未処置マウス]
100-[100×(% 高eFluor670処置マウス/% 低eFluor670処置マウス)/(% 高eFluor670未処置マウス/% 低eFluor670未処置マウス]
フローサイトメトリー解析の代表的なヒストグラムを図11に示す。OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCを投与したマウスでは、OVAペプチドを負荷された標的細胞(高eFluor670)が高効率で排除された(図11上段右、1.03%)。OVAペプチドを負荷されたBM-DCを投与したマウスでも標的細胞が排除されたが(図11下段左、3.97%)、IL12-pMCを投与した場合の方が優れていた。
抗原特異的細胞障害(% specific lysis)を図12に示す。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(*p<0.05、**p<0.01)。IL12-pMC処置マウスでは、pMCおよびBM-DC処置マウスよりも抗原特異的細胞障害が誘導された(図12左)。
ここで、IL12-pMC処置マウスに抗IFN-γ受容体抗体(αIFNγR Ab、クローン名GR20、BioX cell)を投与すると、標的細胞の排除能力が低下し(図11下段右、32.5%)、抗原特異的細胞障害が減弱した(図12右)。これらの結果から、IL12-pMCによるインビボ抗原特異的細胞障害活性の誘導にはIFN-γが重要な役割を果たすと考えられた。
<6.IL12-pMCのがんに対する予防的効果>
(6-1)投与スケジュール
上記(5-1)の手順によりOVAペプチドを負荷されたIL12-pMCまたはBM-DC(1×105個)を、0日目および7日目に、C57BL/6Nマウス(日本チャールズリバー)に対して腹腔内投与した。最後の投与から7日後に、マウスの右脇腹の皮下に、1×105個のOVAタンパク質全長を発現するマウスメラノーマB16細胞(B16-OVA MO4、メルクミリポア)(以下「MO4細胞」と記載する)を移植した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(6-1)投与スケジュール
上記(5-1)の手順によりOVAペプチドを負荷されたIL12-pMCまたはBM-DC(1×105個)を、0日目および7日目に、C57BL/6Nマウス(日本チャールズリバー)に対して腹腔内投与した。最後の投与から7日後に、マウスの右脇腹の皮下に、1×105個のOVAタンパク質全長を発現するマウスメラノーマB16細胞(B16-OVA MO4、メルクミリポア)(以下「MO4細胞」と記載する)を移植した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(6-2)腫瘍体積
腫瘍体積の経時変化を図13に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示し(***p<0.001)、「n.s.」は有意差なしを意味する。OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCおよびBM-DCは同程度にがんを抑制した。
腫瘍体積の経時変化を図13に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示し(***p<0.001)、「n.s.」は有意差なしを意味する。OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCおよびBM-DCは同程度にがんを抑制した。
(6-3)マウスの生存率
マウスの生存率を図14に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(***p<0.001)「n.s.」は有意差なしを意味する。OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCまたはBM-DCを投与されたマウスでは、未処置マウスと比較して生存期間が延長された。
マウスの生存率を図14に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(***p<0.001)「n.s.」は有意差なしを意味する。OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCまたはBM-DCを投与されたマウスでは、未処置マウスと比較して生存期間が延長された。
(6-4)エクスビボでのIFN-γ産生能評価
OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCまたはBM-DCの投与により、がんの生着が完全に阻止されたマウス(MO4細胞移植後56日生存)、およびナイーブマウス(治療用細胞もがん細胞も投与されたことのないマウス)の脾臓から、CD8α+ T Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いてCD8+T細胞を採取した。標的細胞(抗原提示細胞)には、RMA-S細胞(Int J Cancer Suppl. 1991;6:38-44.doi: 10.1002/ijc.2910470711)を用いた。RMA-S細胞は、通常ではMHCクラスI分子を細胞表面に発現できないが、MHCクラスI分子にペプチドが結合して安定化されると、MHCクラスI分子を細胞表面に発現する。RMA-S細胞にOVAペプチドまたはSIYペプチド(ユーロフィンジェノミクス)を負荷し、放射線を照射した(45Gy)。10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中、抗IFN-γ抗体を固定したメンブレンプレート上で、CD8+T細胞および標的細胞を20時間共培養した。
OVAペプチドを負荷されたIL12-pMCまたはBM-DCの投与により、がんの生着が完全に阻止されたマウス(MO4細胞移植後56日生存)、およびナイーブマウス(治療用細胞もがん細胞も投与されたことのないマウス)の脾臓から、CD8α+ T Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いてCD8+T細胞を採取した。標的細胞(抗原提示細胞)には、RMA-S細胞(Int J Cancer Suppl. 1991;6:38-44.doi: 10.1002/ijc.2910470711)を用いた。RMA-S細胞は、通常ではMHCクラスI分子を細胞表面に発現できないが、MHCクラスI分子にペプチドが結合して安定化されると、MHCクラスI分子を細胞表面に発現する。RMA-S細胞にOVAペプチドまたはSIYペプチド(ユーロフィンジェノミクス)を負荷し、放射線を照射した(45Gy)。10%FCSおよび2-メルカプトエタノール(50μM)を含有するRPMI1640中、抗IFN-γ抗体を固定したメンブレンプレート上で、CD8+T細胞および標的細胞を20時間共培養した。
BD(商標)ELISPOT Mouse IFN-γ ELISPOT Set(BD Biosciences)を用いてELISpotアッセイを行った。スポット数はELIPHOTO Counter(ミネルバテック)を用いて測定した。
スポットの写真を図15に示す。ELISpotアッセイでは、IFN-γ産生があった部位がスポットとして検出され、スポットの数が多ければ、IFN-γを産生したCD8+T細胞(OVA特異的T細胞)の頻度が高いことを示す。ナイーブマウスのCD8+T細胞とRMA-S細胞との共培養ではスポットが見られないのに対し、OVAペプチド負荷IL12-pMCまたはBM-DCを投与されたマウスのCD8+T細胞とRMA-S細胞との共培養では多くのスポットが見られた。
スポットの数を図16に示す。図中、「pOVA」はOVAペプチドを負荷されたRMA-S細胞を用いた場合を意味し(黒バー)、「pSIY」はSIYペプチドを負荷されたRMA-S細胞を用いた場合(陰性対照)を意味する(白バー)。アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(*p<0.05)。OVAペプチド負荷IL12-pMCを投与されたマウスのCD8+T細胞は、OVAペプチド負荷BM-DCを投与されたマウスのCD8+T細胞と同様に、SIYペプチド負荷RMA-S細胞と共培養された場合よりも、OVAペプチド負荷RMA-S細胞と共培養された場合に、IFN-γを産生する細胞の数が増加した。この結果から、OVAペプチド負荷IL12-pMCを投与されたマウスのCD8+T細胞において、OVA特異的T細胞が高頻度で存在することが示された。
以上の結果から、IL12-pMCはBM-DCと同程度に抗原特異的T細胞を誘導でき、予防的がんワクチンとして使用できるものであることが明らかになった。また、所望の抗原を用いることで、その抗原に対するT細胞を誘導できること、および、その抗原を発現する細胞に起因する疾患に対して予防的処置を行うことができることが明らかになった。
<7.IL12-pMCの抗腫瘍効果の機序>
(7-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの脇腹皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。4、11および18日目にOVAペプチド負荷IL12-pMC(1×105個)を腹腔内投与した。抗CD8α抗体(BioXcell)または抗NK1.1抗体(BioXcell)(各200μg)を腹腔内投与し、CD8+T細胞またはNK細胞を除去した。陰性対照としてアイソタイプ・コントロール抗体(BioXcell)を腹腔内投与した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(7-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの脇腹皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。4、11および18日目にOVAペプチド負荷IL12-pMC(1×105個)を腹腔内投与した。抗CD8α抗体(BioXcell)または抗NK1.1抗体(BioXcell)(各200μg)を腹腔内投与し、CD8+T細胞またはNK細胞を除去した。陰性対照としてアイソタイプ・コントロール抗体(BioXcell)を腹腔内投与した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(7-2)腫瘍体積
腫瘍体積の経時変化を図17に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(**p<0.01、***p<0.001)。抗CD8α抗体または抗NK1.1抗体を投与すると、抗腫瘍効果が減弱した。特に、抗CD8α抗体を投与した場合に、抗NK1.1抗体を投与した場合よりも、抗腫瘍効果が大きく減弱した。
腫瘍体積の経時変化を図17に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(**p<0.01、***p<0.001)。抗CD8α抗体または抗NK1.1抗体を投与すると、抗腫瘍効果が減弱した。特に、抗CD8α抗体を投与した場合に、抗NK1.1抗体を投与した場合よりも、抗腫瘍効果が大きく減弱した。
(7-3)マウスの生存率
マウスの生存率を図18に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示す(***p<0.001)。抗CD8α抗体または抗NK1.1抗体を投与すると、生存期間が短縮した。特に、抗CD8α抗体を投与した場合に、抗NK1.1抗体を投与した場合よりも、生存期間が著しく短縮した。
マウスの生存率を図18に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示す(***p<0.001)。抗CD8α抗体または抗NK1.1抗体を投与すると、生存期間が短縮した。特に、抗CD8α抗体を投与した場合に、抗NK1.1抗体を投与した場合よりも、生存期間が著しく短縮した。
以上の結果から、IL12-pMCが抗腫瘍効果を示す上で、CD8+T細胞が特に重要な役割を演じていることが明らかになった。
<8.IL12-pMCのICI非感受性がんに対する治療的効果>
(8-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの脇腹皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。4、11および18日目にOVAペプチド負荷IL12-pMC(1×105個)を腹腔内投与した。さらに、ICIs(抗CTLA-4抗体(100μg)および抗PD-L1抗体(100μg)の混合物)(以下、「ICIs」とも記載する)を、5、8、12および15日目に投与した。以下、このマウスを「ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウス」とも記載する。また、同様のスケジュールでICIsのみを投与したマウス(以下、「ICIs投与マウス」とも記載する)、OVAペプチド負荷IL12-pMCのみを投与したマウス(以下、「OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス」とも記載する)、何も投与しなかったマウス(以下、「未処置マウス」とも記載する)を作製した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(8-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの脇腹皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。4、11および18日目にOVAペプチド負荷IL12-pMC(1×105個)を腹腔内投与した。さらに、ICIs(抗CTLA-4抗体(100μg)および抗PD-L1抗体(100μg)の混合物)(以下、「ICIs」とも記載する)を、5、8、12および15日目に投与した。以下、このマウスを「ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウス」とも記載する。また、同様のスケジュールでICIsのみを投与したマウス(以下、「ICIs投与マウス」とも記載する)、OVAペプチド負荷IL12-pMCのみを投与したマウス(以下、「OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス」とも記載する)、何も投与しなかったマウス(以下、「未処置マウス」とも記載する)を作製した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(8-2)腫瘍体積
腫瘍体積の経時変化を図19に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(*p<0.05、**p<0.01)。ICIs投与マウス、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスにおいて、腫瘍体積が抑制された。18日目にICIs投与マウスから死亡マウスが出たため、18日目で比較したところ、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスではICIs投与マウスよりも腫瘍体積が抑制された。さらに、25日目にOVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスから死亡マウスが出たため、25日目で比較したところ、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスではOVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも腫瘍体積が抑制された。
腫瘍体積の経時変化を図19に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(*p<0.05、**p<0.01)。ICIs投与マウス、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスにおいて、腫瘍体積が抑制された。18日目にICIs投与マウスから死亡マウスが出たため、18日目で比較したところ、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスではICIs投与マウスよりも腫瘍体積が抑制された。さらに、25日目にOVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスから死亡マウスが出たため、25日目で比較したところ、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスではOVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも腫瘍体積が抑制された。
国際公開第2021/230304およびMashima H.らによる報告(Oncoimmunology. 2020 Sep 6;9(1):1814620. doi: 10.1080/2162402X.2020.1814620)によれば、GM-pMCは、ICIsよりも腫瘍成長を抑制した一方、GM-pMCとICIsとを併用しても、GM-pMC単独投与よりも優れた抗腫瘍効果を示さなかった。これに対し、驚くべきことに、IL12-pMCは、ICIsとの併用によりさらに強い抗腫瘍効果を示した。
(8-3)マウスの生存率
マウスの生存率を図20に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示す(***p<0.001)。ICIs投与マウス、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスの生存期間が延長された。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスは、ICIs投与マウスよりも生存期間が長かった。驚くべきことに、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも生存期間がさらに長かった。
マウスの生存率を図20に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示す(***p<0.001)。ICIs投与マウス、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスの生存期間が延長された。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスは、ICIs投与マウスよりも生存期間が長かった。驚くべきことに、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも生存期間がさらに長かった。
国際公開第2021/230304およびMashima H.らによる報告(Oncoimmunology. 2020 Sep 6;9(1):1814620. doi: 10.1080/2162402X.2020.1814620)によれば、GM-pMCは、ICIsよりも生存期間を延長したが、GM-pMCとICIsとを併用しても、GM-pMC単独投与と比較して、生存期間を延長しなかった。
以上の結果から、抗原ペプチド負荷IL12-pMCは、ICIs非感受性のがんに対してはICIsよりも有効であることが判明した。また、抗原ペプチド負荷IL12-pMCとICIsとの併用は、ICIs非感受性のがんに対して相乗的な治療効果を示すことが明らかになった。
<9.IL12-pMCのICI感受性がんに対する治療的効果>
(9-1)投与スケジュール
C57BL/6NマウスiPS細胞に代えてBALB/cマウスiPS細胞を用いて、上記1と同様の手順によりIL12-pMCを作製し、OVAペプチドに代えてAH1ペプチド(ユーロフィンジェノミクス)を負荷した。C57BL/6Nマウスに代えてBALB/cマウス、MO4細胞に代えてCT26細胞(ATCC)、OVAペプチド負荷IL12-pMCに代えてAH1ペプチド負荷IL12-pMCを用いて、上記8と同様の手順により腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。CT26細胞は、BALB/cマウス由来の大腸がん細胞株である。AH1ペプチドは、マウス白血病ウイルスgp70由来のCTLエピトープであり(PNAS,93:9730-9735,1996)、CT26細胞を用いた腫瘍免疫モデルに広く使用されている。
(9-1)投与スケジュール
C57BL/6NマウスiPS細胞に代えてBALB/cマウスiPS細胞を用いて、上記1と同様の手順によりIL12-pMCを作製し、OVAペプチドに代えてAH1ペプチド(ユーロフィンジェノミクス)を負荷した。C57BL/6Nマウスに代えてBALB/cマウス、MO4細胞に代えてCT26細胞(ATCC)、OVAペプチド負荷IL12-pMCに代えてAH1ペプチド負荷IL12-pMCを用いて、上記8と同様の手順により腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。CT26細胞は、BALB/cマウス由来の大腸がん細胞株である。AH1ペプチドは、マウス白血病ウイルスgp70由来のCTLエピトープであり(PNAS,93:9730-9735,1996)、CT26細胞を用いた腫瘍免疫モデルに広く使用されている。
(9-2)腫瘍体積
腫瘍体積の経時変化を図21に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示し(*p<0.05)、「n.s.」は有意差なしを意味する。ICIs投与マウス、AH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスにおいて、腫瘍体積が抑制された。ICIs投与による腫瘍体積の抑制効果は、AH1ペプチド負荷IL12-pMC投与と同等であった。ICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与は、ICIsまたはAH1ペプチド負荷IL12-pMCの単独投与よりも、さらに腫瘍体積を抑制した。
腫瘍体積の経時変化を図21に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示し(*p<0.05)、「n.s.」は有意差なしを意味する。ICIs投与マウス、AH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスにおいて、腫瘍体積が抑制された。ICIs投与による腫瘍体積の抑制効果は、AH1ペプチド負荷IL12-pMC投与と同等であった。ICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与は、ICIsまたはAH1ペプチド負荷IL12-pMCの単独投与よりも、さらに腫瘍体積を抑制した。
(9-3)マウスの生存率
マウスの生存率を図22に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(**p<0.01、***p<0.001)、「n.s.」は有意差なしを意味する。ICIs投与マウス、AH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスの生存期間が延長された。ICIs投与マウスとAH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウスの生存期間の延長は同等であった。ICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、ICIs投与マウスまたはAH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも、さらに生存期間が延長された。
マウスの生存率を図22に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(**p<0.01、***p<0.001)、「n.s.」は有意差なしを意味する。ICIs投与マウス、AH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、およびICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスの生存期間が延長された。ICIs投与マウスとAH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウスの生存期間の延長は同等であった。ICIs/AH1ペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、ICIs投与マウスまたはAH1ペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも、さらに生存期間が延長された。
以上の結果から、抗原ペプチド負荷IL12-pMCは、ICIs感受性のがんに対してはICIsと同等の治療効果を有することが判明した。また、抗原ペプチド負荷IL12-pMCとICIsとの併用は、ICIs感受性のがんに対して相乗的な治療効果を示すことが明らかになった。
(9-4)エクスビボでのIFN-γ産生能評価
CT26細胞の移植後56日生存したAH1ペプチド負荷IL12-pMC/ICIs併用マウスおよびナイーブマウスについて、OVAペプチドに代えてAH1ペプチド、SIYペプチドに代えてβ-galペプチド(ユーロフィンジェノミクス)、RMA-S細胞に代えて脾臓抗原提示細胞を用いた以外は上記(6-4)と同様の手順によりELISpotアッセイを行い、IFN-γ産生能を評価した。β-galペプチドは、β-ガラクトシダーゼ由来のペプチドであり、BALB/cマウスを用いた腫瘍免疫モデルにおける陰性対照ペプチドとして広く使用されている。
CT26細胞の移植後56日生存したAH1ペプチド負荷IL12-pMC/ICIs併用マウスおよびナイーブマウスについて、OVAペプチドに代えてAH1ペプチド、SIYペプチドに代えてβ-galペプチド(ユーロフィンジェノミクス)、RMA-S細胞に代えて脾臓抗原提示細胞を用いた以外は上記(6-4)と同様の手順によりELISpotアッセイを行い、IFN-γ産生能を評価した。β-galペプチドは、β-ガラクトシダーゼ由来のペプチドであり、BALB/cマウスを用いた腫瘍免疫モデルにおける陰性対照ペプチドとして広く使用されている。
結果を図23に示す。図中、「pAH1」はAH1ペプチドを負荷された脾臓抗原提示細胞を用いた場合を意味し(黒バー)、「pβ-gal」はβ-galペプチドを負荷された脾臓抗原提示細胞を用いた場合(陰性対照)を意味する(白バー)。アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(*p<0.05)。AH1ペプチド負荷IL12-pMC/ICIs併用マウスのCD8+T細胞は、β-galペプチドを負荷された脾臓抗原提示細胞と共培養された場合よりも、AH1ペプチドを負荷された脾臓抗原提示細胞と共培養された場合に、IFN-γを産生する細胞の数が増加した。この結果から、AH1ペプチド負荷IL12-pMC/ICIs併用マウスのCD8+T細胞において、AH1特異的T細胞が高頻度で存在することが示された。
以上の結果から、IL12-pMCは、抗原特異的にCD8+T細胞を誘導できることが明らかになった。
<10.がん組織内の免疫細胞の変化>
(10-1)投与スケジュール
上記(8-1)と同様の手順により、MO4細胞(ICIs非感受性)を用いて、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウス、ICIs投与マウス、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、および未処置マウスを作製した(それぞれn=3)。がん組織は17日目に採取した。
(10-1)投与スケジュール
上記(8-1)と同様の手順により、MO4細胞(ICIs非感受性)を用いて、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウス、ICIs投与マウス、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウス、および未処置マウスを作製した(それぞれn=3)。がん組織は17日目に採取した。
(10-2)フローサイトメトリー
腫瘍組織を採取する4時間前に250μgのブレフェルジンA(AdipoGen)(1mg/mL)をマウスの腹腔内に注入した。機械的破砕および細胞外マトリックスの酵素分解により、腫瘍組織から単細胞懸濁液を得た。単離された腫瘍組織を細かく切り、1.0mg/mLのコラゲナーゼA(ロシュ・ダイアグノスティックス)、0.2mg/mLのヒアルロニダーゼ(ナカライテスク)および20mg/mLのDNase I(AppliChem)を含むRPMI-1640培地に懸濁した。37℃のウォーターバスにて組織懸濁液を30分間消化した後、70μmフィルターに通して単細胞懸濁液を得た。単細胞懸濁液にFc受容体ブロッキング試薬(Miltenyi Biotec)を加えてインキュベートし、製造元の指示に従って免疫蛍光標識抗体で染色した。
腫瘍組織を採取する4時間前に250μgのブレフェルジンA(AdipoGen)(1mg/mL)をマウスの腹腔内に注入した。機械的破砕および細胞外マトリックスの酵素分解により、腫瘍組織から単細胞懸濁液を得た。単離された腫瘍組織を細かく切り、1.0mg/mLのコラゲナーゼA(ロシュ・ダイアグノスティックス)、0.2mg/mLのヒアルロニダーゼ(ナカライテスク)および20mg/mLのDNase I(AppliChem)を含むRPMI-1640培地に懸濁した。37℃のウォーターバスにて組織懸濁液を30分間消化した後、70μmフィルターに通して単細胞懸濁液を得た。単細胞懸濁液にFc受容体ブロッキング試薬(Miltenyi Biotec)を加えてインキュベートし、製造元の指示に従って免疫蛍光標識抗体で染色した。
(10-3)CD8+T細胞およびNK細胞の割合
がん組織におけるCD8+T細胞(CD8陽性)およびNK細胞(NK1.1陽性)の頻度を解析した結果を図24に示す。各ゲート中の数値は、測定された各細胞のCD45陽性細胞に占める割合を示す。フローサイトメトリーの結果から算出されたCD8+T細胞およびNK細胞の割合を図25に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(*p<0.05、**p<0.01)。未処置マウスおよびICIs投与マウスの比較では、がん組織内のCD8+T細胞およびNK細胞の頻度に有意差はなかった。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスでは、ICIs投与マウスよりもがん組織内のCD8+T細胞およびNK細胞の頻度が上昇した。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりもがん組織内のCD8+T細胞の頻度が上昇したが、NK細胞の頻度に有意差はなかった。
がん組織におけるCD8+T細胞(CD8陽性)およびNK細胞(NK1.1陽性)の頻度を解析した結果を図24に示す。各ゲート中の数値は、測定された各細胞のCD45陽性細胞に占める割合を示す。フローサイトメトリーの結果から算出されたCD8+T細胞およびNK細胞の割合を図25に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(*p<0.05、**p<0.01)。未処置マウスおよびICIs投与マウスの比較では、がん組織内のCD8+T細胞およびNK細胞の頻度に有意差はなかった。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスでは、ICIs投与マウスよりもがん組織内のCD8+T細胞およびNK細胞の頻度が上昇した。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりもがん組織内のCD8+T細胞の頻度が上昇したが、NK細胞の頻度に有意差はなかった。
(10-4)がん組織内CD8+T細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の割合
がん組織内CD8+T細胞における細胞内抗原パーフォリン(Pfn)およびグランザイムB(GzmB)の発現を解析した結果を図26に示す。各ゲート中の数値は、測定された各細胞のCD8陽性細胞に占める割合を示す。フローサイトメトリーの結果から算出されたパーフォリン陽性かつグランザイムB陽性(Prf1+GzmB+)細胞の割合を図27に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(**p<0.01)。未処置マウスおよびICIs投与マウスの比較では、がん組織内のCD8+T細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度に有意差はなかった。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスでは、ICIs投与マウスよりも、がん組織内のCD8+T細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも、がん組織内のCD8+T細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。
がん組織内CD8+T細胞における細胞内抗原パーフォリン(Pfn)およびグランザイムB(GzmB)の発現を解析した結果を図26に示す。各ゲート中の数値は、測定された各細胞のCD8陽性細胞に占める割合を示す。フローサイトメトリーの結果から算出されたパーフォリン陽性かつグランザイムB陽性(Prf1+GzmB+)細胞の割合を図27に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(**p<0.01)。未処置マウスおよびICIs投与マウスの比較では、がん組織内のCD8+T細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度に有意差はなかった。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスでは、ICIs投与マウスよりも、がん組織内のCD8+T細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも、がん組織内のCD8+T細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。
(10-4)がん組織内NK細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の割合
がん組織内NK細胞(NK1.1+細胞)における細胞内抗原パーフォリン(Pfn)およびグランザイムB(GzmB)の発現を解析した結果を図28に示す。各ゲート中の数値は、測定された各細胞のNK細胞に占める割合を示す。フローサイトメトリーの結果から算出されたPrf1+GzmB+細胞の割合を図29に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(**p<0.01)。未処置マウスおよびICIs投与マウスの比較では、がん組織内のNK細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度に有意差はなかった。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスでは、ICIs投与マウスよりも、がん組織内のNK細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも、がん組織内のNK細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。
がん組織内NK細胞(NK1.1+細胞)における細胞内抗原パーフォリン(Pfn)およびグランザイムB(GzmB)の発現を解析した結果を図28に示す。各ゲート中の数値は、測定された各細胞のNK細胞に占める割合を示す。フローサイトメトリーの結果から算出されたPrf1+GzmB+細胞の割合を図29に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(**p<0.01)。未処置マウスおよびICIs投与マウスの比較では、がん組織内のNK細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度に有意差はなかった。OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスでは、ICIs投与マウスよりも、がん組織内のNK細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスでは、OVAペプチド負荷IL12-pMC投与マウスよりも、がん組織内のNK細胞におけるPrf1+GzmB+細胞の頻度が上昇した。
以上の結果から、OVAペプチド負荷IL12-pMCは、がん組織において細胞殺傷能力の高いCD8+T細胞やNK細胞を誘導することが明らかになった。また、この効果は、ICIsとの併用により促進されることが判明した。
<11.臨床効果におけるIFN-γの役割>
(11-1)血中のIL-12p70およびIFN-γの濃度の測定
C57BL/6Nマウスの腹腔内に、上記1で調製したIL12-pMC(1×105個)にOVAペプチドを負荷して投与した。投与から3、6、12、24、48、72時間後および7日後に採血し、血中のIL-12p70およびIFN-γをELISAにて定量した。
(11-1)血中のIL-12p70およびIFN-γの濃度の測定
C57BL/6Nマウスの腹腔内に、上記1で調製したIL12-pMC(1×105個)にOVAペプチドを負荷して投与した。投与から3、6、12、24、48、72時間後および7日後に採血し、血中のIL-12p70およびIFN-γをELISAにて定量した。
結果を図30および31に示す。血中IL-12p70は、IL12-pMC投与から12時間後にピークに達し、48時間後に検出限界以下になった(図30)。一方、血中IFN-γは、IL12-pMC投与から24時間後にピークに達し、48時間後および72時間後にも2×103pg/mL以上検出されたが、7日後には検出されなかった(図31)。この結果から、IL12-pMC投与により血中IFN-γが上昇し、長期間持続されることが示された。
(11-2)投与スケジュール
上記(8-1)と同様の手順により、MO4細胞(ICIs非感受性)を用いて、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスおよび未処置マウスを作製した。また、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスに、さらに抗IFN-γ受容体抗体(αIFNγR Ab、クローン名GR20、BioX cell)(200μg)をMO4細胞移植の4、5、11、12、18および19日後に投与したマウス(以下、「ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウス」とも記載する)を作製した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
上記(8-1)と同様の手順により、MO4細胞(ICIs非感受性)を用いて、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスおよび未処置マウスを作製した。また、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスに、さらに抗IFN-γ受容体抗体(αIFNγR Ab、クローン名GR20、BioX cell)(200μg)をMO4細胞移植の4、5、11、12、18および19日後に投与したマウス(以下、「ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウス」とも記載する)を作製した。各マウス(n=12)について、腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(11-3)腫瘍体積
腫瘍体積の経時変化を図32に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(***p<0.001)。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスおよびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスにおいて腫瘍体積が抑制されたが、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスにおける抗腫瘍効果は、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスにおける抗腫瘍効果よりも低下した。
腫瘍体積の経時変化を図32に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(***p<0.001)。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスおよびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスにおいて腫瘍体積が抑制されたが、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスにおける抗腫瘍効果は、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスにおける抗腫瘍効果よりも低下した。
MO4細胞移植から21日目のICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用マウスおよびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスにおける腫瘍体積の平均値を図33に示す。図中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示す(***p<0.001)。抗IFNγR抗体の投与により腫瘍体積が増加しており、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスにおける抗腫瘍効果にはIFN-γが重要な役割を果たしていることが示された。
(11-4)マウスの生存率
マウスの生存率を図34に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示す(***p<0.001)。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスおよびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスの生存期間が延長されたが、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスの生存期間は、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスよりも短縮された。
マウスの生存率を図34に示す。図中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示す(***p<0.001)。ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスおよびICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスの生存期間が延長されたが、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用/抗IFNγR抗体マウスの生存期間は、ICIs/OVAペプチド負荷IL12-pMC併用投与マウスよりも短縮された。
以上の結果から、抗原ペプチド負荷IL12-pMCとICIsとの併用によるICIs非感受性がんに対する抗腫瘍効果には、IFN-γが重要な役割を果たしていることが明らかになった。
<12.IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製>
以下の手順によりIL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞を作製した。作製スケジュールを図35に示す。
(12-1)ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製
ヒトiPS細胞を、Kitayama S.ら(Stem Cell Reports. 2016 Feb 9;6(2):213-27. doi: 10.1016/j.stemcr.2016.01.005.)に記載の方法により作製した。ヒト増殖性ミエロイド細胞を、以下の手順により作製した。ヒトiPS細胞を、iMatrix-511(Laminin-511 E8)(ニッピ)でコーティングされた6ウェルプレートで、ヒトiPS細胞用培地StemFit(味の素)中で培養した。ヒトiPS細胞をTrypLE Select(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)で37℃、4分間処理して回収し、終濃度10μMのY-27632(富士フイルム和光純薬)を含有するStemFitを用いてCostar(商標)超低接着培養6ウェルプレート(コーニング)に播種した。播種翌日に培地を交換することによりY-27632を除去した。3日間の浮遊培養により胚様体(EB)を形成させた後、2mMのL-グルタミン(Gibco)、1mMのピルビン酸ナトリウム(Gibco)、MEM非必須アミノ酸溶液(1×)(Gibco)、450μMのモノチオグリセロール(ナカライテスク)および50μg/mLのL-アスコルビン酸2-リン酸(シグマアルドリッチ)を添加した無血清培地X-VIVO15(Lonza)を分化培地として以降の分化誘導を実施した。50ng/mLのヒト組換えBMP-4(Miltenyi Biotec)、50ng/mLのヒト組換えVEGF(富士フイルム和光純薬)および50ng/mLのヒト組換えbFGF(富士フイルム和光純薬)を含む分化培地中で3~4日培養することにより、中胚葉細胞への分化を誘導した。その後、細胞を、50ng/mLのヒト組換え血管内皮細胞成長因子(VEGF)(富士フイルム和光純薬)、50ng/mLのヒト組換え塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)(富士フイルム和光純薬)、50ng/mLのヒト組換え幹細胞因子(SCF)(富士フイルム和光純薬)、50ng/mLのヒト組換えFlt3リガンド(Flt3L)(富士フイルム和光純薬)、10ng/mLのヒト組換えトロンボポエチン(TPO)(富士フイルム和光純薬)、20ng/mLのヒト組換えIL-3(富士フイルム和光純薬)、および50ng/mLのヒト組換えGM-CSF(富士フイルム和光純薬)を添加した分化培地中で10日間培養することにより、造血系細胞への分化を誘導した。その後、細胞を、50ng/mLのヒト組換えSCF、50ng/mLのヒト組換えFlt3Lおよび50ng/mLのヒト組換えGM-CSFを添加した分化培地中で4~5日培養することにより、ミエロイド系細胞(以下、「ヒトMC」ともいう)への分化を誘導した。
以下の手順によりIL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞を作製した。作製スケジュールを図35に示す。
(12-1)ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製
ヒトiPS細胞を、Kitayama S.ら(Stem Cell Reports. 2016 Feb 9;6(2):213-27. doi: 10.1016/j.stemcr.2016.01.005.)に記載の方法により作製した。ヒト増殖性ミエロイド細胞を、以下の手順により作製した。ヒトiPS細胞を、iMatrix-511(Laminin-511 E8)(ニッピ)でコーティングされた6ウェルプレートで、ヒトiPS細胞用培地StemFit(味の素)中で培養した。ヒトiPS細胞をTrypLE Select(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)で37℃、4分間処理して回収し、終濃度10μMのY-27632(富士フイルム和光純薬)を含有するStemFitを用いてCostar(商標)超低接着培養6ウェルプレート(コーニング)に播種した。播種翌日に培地を交換することによりY-27632を除去した。3日間の浮遊培養により胚様体(EB)を形成させた後、2mMのL-グルタミン(Gibco)、1mMのピルビン酸ナトリウム(Gibco)、MEM非必須アミノ酸溶液(1×)(Gibco)、450μMのモノチオグリセロール(ナカライテスク)および50μg/mLのL-アスコルビン酸2-リン酸(シグマアルドリッチ)を添加した無血清培地X-VIVO15(Lonza)を分化培地として以降の分化誘導を実施した。50ng/mLのヒト組換えBMP-4(Miltenyi Biotec)、50ng/mLのヒト組換えVEGF(富士フイルム和光純薬)および50ng/mLのヒト組換えbFGF(富士フイルム和光純薬)を含む分化培地中で3~4日培養することにより、中胚葉細胞への分化を誘導した。その後、細胞を、50ng/mLのヒト組換え血管内皮細胞成長因子(VEGF)(富士フイルム和光純薬)、50ng/mLのヒト組換え塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)(富士フイルム和光純薬)、50ng/mLのヒト組換え幹細胞因子(SCF)(富士フイルム和光純薬)、50ng/mLのヒト組換えFlt3リガンド(Flt3L)(富士フイルム和光純薬)、10ng/mLのヒト組換えトロンボポエチン(TPO)(富士フイルム和光純薬)、20ng/mLのヒト組換えIL-3(富士フイルム和光純薬)、および50ng/mLのヒト組換えGM-CSF(富士フイルム和光純薬)を添加した分化培地中で10日間培養することにより、造血系細胞への分化を誘導した。その後、細胞を、50ng/mLのヒト組換えSCF、50ng/mLのヒト組換えFlt3Lおよび50ng/mLのヒト組換えGM-CSFを添加した分化培地中で4~5日培養することにより、ミエロイド系細胞(以下、「ヒトMC」ともいう)への分化を誘導した。
ヒトMYC、BMI1およびMDM2遺伝子を含むレンチウイルスベクターを、以下の手順により調製した。ヒトMYC、BMI1およびMDM2の各cDNA配列(RefSeq ID:NM_001354870.1、NM_005180.9およびNM_002392;配列番号4~6)をpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイト(XhoI/NotI)へ挿入し、pSL-MYC、pSL-BMI1およびpSL-MDM2を得た。pSLは、pUC57(GenScript)のEcoRI-StuI部位に、EF1αプロモーターを含むCSII-EF-MCS(RIKEN BRC DNA BANK)の部分配列を挿入して作製した。
pSL-MYC、pSL-BMI1またはpSL-MDM2を、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revとともに293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
上で作製したヒトMCに、ヒトMYC、BMI1およびMDM2遺伝子を含むレンチウイルスを同時に感染させた。感染の際には、50ng/mLのヒト組換えGM-CSF、50ng/mLのヒト組換えM-CSF(富士フイルム和光純薬)および5%のArtificial serum(細胞科学研究所)を添加した無血清培地ALyS705(細胞科学研究所)を用いた。感染から7~14日後に、GM-CSF/M-CSF依存性に増殖するミエロイド系細胞が出現し、これらを「ヒト増殖ミエロイド細胞(ヒトpMC)」と名付けた。ヒトpMCを、20%FCS、50ng/mLのヒトGM-CSF組換え体および50ng/mLのヒトM-CSF組換え体を含有するαMEM(以下、この培地を「hpMC培地」と記載する)で培養した。
(12-2)ヒトIL-12p70を発現するレンチウイルスベクターの作製
ヒトIL12AおよびIL12BのcDNA(RefSeq ID:NM_000882.4およびNM_002187.3;配列番号8および9)をPorcine teschovirus-1(PTV-1)由来の自己切断ペプチドP2Aをコードする核酸配列(配列番号10)により接続した融合cDNAの3’末端に、IRES配列(配列番号11)およびヒトCD19断片(アミノ酸1-333)をコードする核酸配列(配列番号12)をさらに接続したcDNAをGenScriptに委託して合成した。このcDNA(IL12A-P2A-IL12B-IRES-Δ19)をpSLプラスミドのマルチクローニングサイト(XhoI/BamHI)へ挿入し、pSL-IL12Δ19を得た(図36)。
ヒトIL12AおよびIL12BのcDNA(RefSeq ID:NM_000882.4およびNM_002187.3;配列番号8および9)をPorcine teschovirus-1(PTV-1)由来の自己切断ペプチドP2Aをコードする核酸配列(配列番号10)により接続した融合cDNAの3’末端に、IRES配列(配列番号11)およびヒトCD19断片(アミノ酸1-333)をコードする核酸配列(配列番号12)をさらに接続したcDNAをGenScriptに委託して合成した。このcDNA(IL12A-P2A-IL12B-IRES-Δ19)をpSLプラスミドのマルチクローニングサイト(XhoI/BamHI)へ挿入し、pSL-IL12Δ19を得た(図36)。
pSL-IL12Δ19を、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revとともに293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(12-3)IL-12産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製
上記(12-1)で作製したヒトpMCを48ウェルプレートに播種し、上記(12-2)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から8日後、蛍光標識抗CD19抗体(BioLegend、クローン4G7)を用いて細胞を染色し、Δ19の発現を指標として細胞を分離した。分離されたΔ19発現細胞(CD19陽性細胞)は、hpMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞(ヒトIL12-pMC)」と名付けた。
上記(12-1)で作製したヒトpMCを48ウェルプレートに播種し、上記(12-2)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から8日後、蛍光標識抗CD19抗体(BioLegend、クローン4G7)を用いて細胞を染色し、Δ19の発現を指標として細胞を分離した。分離されたΔ19発現細胞(CD19陽性細胞)は、hpMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞(ヒトIL12-pMC)」と名付けた。
ヒトpMCおよびヒトIL12-pMCをフローサイトメトリーで評価した結果を図37に示す。IL12A-P2A-IL12B-IRES-Δ19が導入されていないヒトpMCはCD19陰性であったのに対し、ヒトIL12-pMCはCD19陽性であった。この結果から、ヒトIL12-pMCがIL12AおよびIL12B遺伝子を発現していることが確認された。
<13.IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の表面マーカー解析>
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCにおける表面マーカーの発現を免疫染色およびフローサイトメトリーにより解析した。免疫染色には、以下の表7に記載の抗体を用いた。
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCにおける表面マーカーの発現を免疫染色およびフローサイトメトリーにより解析した。免疫染色には、以下の表7に記載の抗体を用いた。
結果を図38に示す。未染色細胞のヒストグラムを点線、染色細胞のヒストグラムを実線で示す。ヒトIL12-pMCは、ヒトpMCと同様に、T細胞刺激に重要な分子であるHLAクラスI分子、HLAクラスII分子、CD40およびCD86を発現していた。このことから、ヒトpMCおよびヒトIL12-pMCは、T細胞刺激活性を有することが示唆された。
<14.IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の特性解析>
(14-1)増殖能
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCを96ウェルプレートに播種し(3.0×103細胞/ウェル)、ヒトGM-CSF組換え体(50ng/mL)、ヒトM-CSF組換え体(50ng/mL)、またはその組み合わせを添加した20%FCS含有αMEM中で培養した。上記(3-1)と同様の手順により、各培地条件における増殖をMTTアッセイにより経時的に評価した。
(14-1)増殖能
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCを96ウェルプレートに播種し(3.0×103細胞/ウェル)、ヒトGM-CSF組換え体(50ng/mL)、ヒトM-CSF組換え体(50ng/mL)、またはその組み合わせを添加した20%FCS含有αMEM中で培養した。上記(3-1)と同様の手順により、各培地条件における増殖をMTTアッセイにより経時的に評価した。
結果を図39に示す。ヒトpMCおよびヒトIL12-pMCの増殖はM-CSF依存的であり、GM-CSFとM-CSFとを組み合わせて培地に添加することにより、増殖がさらに増強された。また、この増殖は3ヶ月以上継続した。これらの結果から、ヒトpMCおよびヒトIL12-pMCは、GM-CSFおよびM-CSFにより増殖を制御できるユニークな細胞であり、GM-CSFおよびM-CSFにより大量産生可能であることが示唆された。
(14-2)サイトカイン産生
10%FCS含有RPMI1640を用いて、上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMC、ならびにヒトDC(下記参照)を、96ウェルプレートに播種した(1.0×104細胞/ウェル)。20μg/mLのpoly(I:C)(InvivoGen)を添加し、24時間培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IL-12 (p70)(BioLegend)によりIL-12p70を定量し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IL-10(BioLegend)によりIL-10を定量した。poly(I:C)を添加しない場合(培地のみ添加)のIL-12p70およびIL-10産生量も同様に測定した(対照)。
10%FCS含有RPMI1640を用いて、上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMC、ならびにヒトDC(下記参照)を、96ウェルプレートに播種した(1.0×104細胞/ウェル)。20μg/mLのpoly(I:C)(InvivoGen)を添加し、24時間培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IL-12 (p70)(BioLegend)によりIL-12p70を定量し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IL-10(BioLegend)によりIL-10を定量した。poly(I:C)を添加しない場合(培地のみ添加)のIL-12p70およびIL-10産生量も同様に測定した(対照)。
ヒトDCは、以下の手順により調製した。CD14 MicroBeads(Miltenyi Biotec)を用いてヒト末梢血単核球からCD14陽性単球を分離した。CD14陽性単球を、ヒトIL-4組換え体(BioLegend)(50ng/mL)およびヒトGM-CSF組換え体(50ng/mL)を添加した20%FCS含有RPMI1640中で6日間培養することにより、樹状細胞へと誘導した。得られた細胞を「ヒトDC」として使用した。
IL-12p70についての結果を図40および表8に、IL-10についての結果を図41および表9に示す。図中、ヒトDC、ヒトpMCおよびヒトIL12-pMCを、単に「DC」、「pMC」および「IL12-pMC」と記載する。アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(***p<0.001)。
ヒトIL12-pMCは、poly(I:C)刺激がない場合でも大量のIL-12p70を産生し(白バー)、その産生量は、poly(I:C)刺激によって増加しなかった(黒バー)。驚くべきことに、ヒトIL12-pMCのIL-12p70産生量は、poly(I:C)刺激したヒトDCよりも4.8倍、ヒトpMCよりも86倍高かった。
ヒトDCは、poly(I:C)刺激によりIL-10を産生した。一方、ヒトIL12-pMCは、poly(I:C)刺激の有無によらずIL-10を産生しなかった。ヒトIL12-pMCは、免疫抑制性サイトカインであるIL-10を産生しないことから、ヒトDCよりも免疫抑制活性が低いと考えられた。したがって、ヒトIL12-pMCは、細胞性免疫応答を誘導する上で、poly(I:C)刺激したヒトDCよりも優れていることが示唆された。
<15.IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞のT細胞およびNK細胞に対する刺激活性>
抗原特異的CD8+T細胞、アロ反応性T細胞およびNK細胞に対するIL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の刺激活性を評価した。
抗原特異的CD8+T細胞、アロ反応性T細胞およびNK細胞に対するIL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の刺激活性を評価した。
(15-1)抗原特異的CD8+T細胞刺激活性
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMC、ならびに国際公開第2021/230304に記載されたGM-CSF/M-CSF産生ヒト増殖性ミエロイド細胞(ipAPC-GMM、本実施例では「ヒトGMM-pMC」と記載する)に、10μMのヒトテロメラーゼ逆転写酵素(hTERT)461-469ペプチド(以下、「hTERTペプチド」とも記載する)を負荷した。16時間後、細胞を96ウェル丸底プレートに播種し(5×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(20Gy)。Arai J.らによる論文(Blood. 2001 May 1;97(9):2903-7)に記載された方法により、HLA-A*24:02陽性ドナーの末梢血単核球から調製されたhTERTペプチド特異的CD8+T細胞(3×104細胞/ウェル)を、上記ヒトpMC、ヒトIL12-pMCおよびGMM-pMCの各ウェルに添加し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γ(BioLegend)によりIFN-γを定量した。各細胞にhTERTペプチドを負荷しなかった場合(ビヒクル)のIFN-γ産生量も同様に測定した(対照)。
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMC、ならびに国際公開第2021/230304に記載されたGM-CSF/M-CSF産生ヒト増殖性ミエロイド細胞(ipAPC-GMM、本実施例では「ヒトGMM-pMC」と記載する)に、10μMのヒトテロメラーゼ逆転写酵素(hTERT)461-469ペプチド(以下、「hTERTペプチド」とも記載する)を負荷した。16時間後、細胞を96ウェル丸底プレートに播種し(5×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(20Gy)。Arai J.らによる論文(Blood. 2001 May 1;97(9):2903-7)に記載された方法により、HLA-A*24:02陽性ドナーの末梢血単核球から調製されたhTERTペプチド特異的CD8+T細胞(3×104細胞/ウェル)を、上記ヒトpMC、ヒトIL12-pMCおよびGMM-pMCの各ウェルに添加し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γ(BioLegend)によりIFN-γを定量した。各細胞にhTERTペプチドを負荷しなかった場合(ビヒクル)のIFN-γ産生量も同様に測定した(対照)。
結果を図42および表10に示す。図中、ヒトpMC、ヒトGMM-pMCおよびヒトIL12-pMCを、単に「pMC」、「GMM-pMC」および「IL12-pMC」と記載する。アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(**p<0.01、****p<0.0001)。ヒトIL12-pMCは、ヒトpMCまたはヒトGMM-pMCよりも、抗原特異的CD8+T細胞に対するIFN-γ産生誘導能が高かった。驚くべきことに、hTERTペプチドを負荷されていないヒトIL12-pMCと共培養されたhTERTペプチド特異的CD8+T細胞によるIFN-γの産生量は、hTERTペプチドを負荷されていないヒトpMCまたはヒトGMM-pMCと共培養されたhTERTペプチド特異的CD8+T細胞の900倍以上であった(表10)。また、驚くべきことに、hTERTペプチドを負荷されたヒトIL12-pMCと共培養されたhTERTペプチド特異的CD8+T細胞によるIFN-γの産生量は、hTERTペプチドを負荷されたヒトpMCまたはヒトGMM-pMCと共培養されたhTERTペプチド特異的CD8+T細胞の3.8倍であった(表10)。
(15-2)アロ反応性T細胞刺激活性
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCとはHLA型が一致しないドナーの末梢血単核球から、Pan T cell isolation kit, human(Miltenyi Biotec)を用いてT細胞を分離した。T細胞(5×104細胞/ウェル)と、放射線を照射した(20Gy)ヒトpMC、ヒトIL12-pMC、上記(14-2)で作製したヒトDCもしくはpoly(I:C)刺激したヒトDCとの混合物(15:1、45:1、135:1、405:1、1215:1または3645:1の混合比率)、またはT細胞のみを、96ウェル丸底プレートに播種し、10%FCS含有RPMI1640中で5日間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γによりIFN-γを定量した。
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCとはHLA型が一致しないドナーの末梢血単核球から、Pan T cell isolation kit, human(Miltenyi Biotec)を用いてT細胞を分離した。T細胞(5×104細胞/ウェル)と、放射線を照射した(20Gy)ヒトpMC、ヒトIL12-pMC、上記(14-2)で作製したヒトDCもしくはpoly(I:C)刺激したヒトDCとの混合物(15:1、45:1、135:1、405:1、1215:1または3645:1の混合比率)、またはT細胞のみを、96ウェル丸底プレートに播種し、10%FCS含有RPMI1640中で5日間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γによりIFN-γを定量した。
結果を図43に示す。ヒトIL12-pMCは、ヒトpMC、ヒトDCまたはpoly(I:C)刺激したヒトDCよりも、アロ反応性T細胞に対するIFN-γ産生誘導能が高かった。
(15-3)NK細胞刺激活性
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCとHLA型が一致するドナーの末梢血単核球から、NK cell isolation kit, human, (Miltenyi Biotec)を用いてNK細胞を分離した。NK細胞(3×104細胞/ウェル)と、放射線を照射した(20Gy)上記12で作製したヒトpMC、ヒトIL12-pMC、上記(14-2)で作製したヒトDCもしくはpoly(I:C)刺激したヒトDC(1×104細胞/ウェル)とを混合し、96ウェル丸底プレートに播種し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γによりIFN-γを定量した。
上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCとHLA型が一致するドナーの末梢血単核球から、NK cell isolation kit, human, (Miltenyi Biotec)を用いてNK細胞を分離した。NK細胞(3×104細胞/ウェル)と、放射線を照射した(20Gy)上記12で作製したヒトpMC、ヒトIL12-pMC、上記(14-2)で作製したヒトDCもしくはpoly(I:C)刺激したヒトDC(1×104細胞/ウェル)とを混合し、96ウェル丸底プレートに播種し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γによりIFN-γを定量した。
結果を図44および表11に示す。図中、「DC」はヒトDCを、「poly(I:C)-DC」はpoly(I:C)刺激したヒトDCを、「pMC」はヒトpMCを、「IL12-pMC」はヒトIL12-pMCを意味する。ヒトIL12-pMCは、ヒトpMC、ヒトDCまたはpoly(I:C)刺激したヒトDCよりも、NK細胞に対するIFN-γ産生誘導能が高かった。驚くべきことに、ヒトIL12-pMCと共培養されたNK細胞によるIFN-γの産生量は、ヒトpMC、ヒトDCまたはpoly(I:C)刺激したヒトDCと共培養されたNK細胞よりも少なくとも200倍高かった。
以上の結果から、ヒトIL12-pMCは、T細胞およびNK細胞に対して強力なIFN-γ産生誘導能を有することが示された。
<16.ヒトIL12-pMCの増殖を停止させるための放射線照射>
上記12で作製したヒトIL12-pMCは、GM-CSFおよびM-CSF依存的に増殖するため、がん化が懸念される。そのため、ヒトに投与する前には放射線照射することが想定される。GM-CSFおよびM-CSFの存在下または非存在下でヒトIL12-pMCの増殖が停止される放射線量を検討した。
上記12で作製したヒトIL12-pMCは、GM-CSFおよびM-CSF依存的に増殖するため、がん化が懸念される。そのため、ヒトに投与する前には放射線照射することが想定される。GM-CSFおよびM-CSFの存在下または非存在下でヒトIL12-pMCの増殖が停止される放射線量を検討した。
GM-CSFおよびM-CSF(各50ng/mL)を添加した、または添加しない20%FCS含有αMEMを用いて、上記12で作製したヒトpMCおよびヒトIL12-pMCを96ウェル丸底プレートに播種した(3×103細胞/ウェル)。0、2.5、5、10、20、40または80Gyの放射線を照射した。6日後に1μCiの3H-チミジンを添加し、さらに16時間後にヒトpMCまたはヒトIL12-pMCに取り込まれた放射線量を液体シンチレーションカウンターで測定した。
結果を図45に示す。図中、「IL12-pMC」はヒトIL12-pMCを、「pMC」はヒトpMCを、「cytokine」はGM-CSFおよびM-CSFを意味する。GM-CSFおよびM-CSFの非存在下では、放射線を照射しなかった場合でも(0Gy)増殖しなかった。GM-CSFおよびM-CSFの存在下では、0、2.5または5Gyの放射線を照射しても増殖し、10Gyの放射線照射により増殖が停止された。
<17.ヒトIL12-pMCの造腫瘍性>
ヒトIL12-pMCをヒトがん治療に応用するためのリスク評価として、重症免疫不全マウス(NSGマウス、ジャクソンラボラトリージャパン)を用いてヒトIL12-pMCの造腫瘍性をの造腫瘍性を試験した。ルシフェラーゼ遺伝子(CSII-EF-Luciferase-IRES-hygromycine phoshotransferase:熊本大学、千住覚博士より分与)を導入したヒトIL12-pMCに、10Gyの放射線を照射し、または照射せずに、NSGマウス(n=6)の腹腔内に投与した(5×106細胞:治療時の推定投与量の50倍)。マウス体内のヒトIL12-pMCの増殖または消失は、インビボイメージングで経時的に評価した。評価の際には、2%イソフルラン吸入麻酔下でVivoGlo(商標)Luciferin, In Vivo Grade(プロメガ)を投与し(3mg/マウス)、生物発光をIVIS Lumina S5(パーキンエルマー)により測定した。
ヒトIL12-pMCをヒトがん治療に応用するためのリスク評価として、重症免疫不全マウス(NSGマウス、ジャクソンラボラトリージャパン)を用いてヒトIL12-pMCの造腫瘍性をの造腫瘍性を試験した。ルシフェラーゼ遺伝子(CSII-EF-Luciferase-IRES-hygromycine phoshotransferase:熊本大学、千住覚博士より分与)を導入したヒトIL12-pMCに、10Gyの放射線を照射し、または照射せずに、NSGマウス(n=6)の腹腔内に投与した(5×106細胞:治療時の推定投与量の50倍)。マウス体内のヒトIL12-pMCの増殖または消失は、インビボイメージングで経時的に評価した。評価の際には、2%イソフルラン吸入麻酔下でVivoGlo(商標)Luciferin, In Vivo Grade(プロメガ)を投与し(3mg/マウス)、生物発光をIVIS Lumina S5(パーキンエルマー)により測定した。
結果を図46および47に示す。放射線照射なしのヒトIL12-pMCを腹腔内投与したマウスでは、4日後に生物発光が検出されなくなり、腫瘍性増殖は観察されなかった(図46)。同様に、放射線照射したヒトIL12-pMCを腹腔内投与したマウスでも、4日後に生物発光が検出されなくなり、腫瘍性増殖は観察されなかった(図47)。ヒトIL12-pMCは、放射線照射に関係なく免疫不全マウス体内で腫瘍性増殖しなかったことから、ヒトIL12-pMCは腫瘍性に関して高い安全性を有し、医薬品への応用に適していることが示唆された。
<18.マウスIL12-pMC(ペプチド負荷なし)の抗腫瘍効果>
(18-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの両脚皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。5、12、19および26日目に、右脚の移植部位周囲にIL12-pMCを投与した(1.25×105個投与(n=14)、2.5×105個投与(n=12)、5×105個(n=12)または1×106個(n=12))。陰性対照には、治療用細胞を投与しなかった(n=11)。各マウスについて、右脚および左脚における腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(18-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの両脚皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。5、12、19および26日目に、右脚の移植部位周囲にIL12-pMCを投与した(1.25×105個投与(n=14)、2.5×105個投与(n=12)、5×105個(n=12)または1×106個(n=12))。陰性対照には、治療用細胞を投与しなかった(n=11)。各マウスについて、右脚および左脚における腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
(18-2)腫瘍体積
各マウスにおける腫瘍体積の経時変化を図48に、各マウス群における腫瘍径の中央値の経時変化を図49に示す。19日目の各マウスにおける腫瘍体積についての統計的有意差検定の結果を表12に示す。表中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。IL12-pMCの投与により、右脚(投与部位)における腫瘍の成長が強く抑制された。さらに、驚くべきことに、左脚(遠隔部位)においても腫瘍の成長が有意に抑制された。これらの結果から、IL12-pMCの投与部位におけるがんのみならず、遠隔部位のがんの成長をも抑制できることが示された。
各マウスにおける腫瘍体積の経時変化を図48に、各マウス群における腫瘍径の中央値の経時変化を図49に示す。19日目の各マウスにおける腫瘍体積についての統計的有意差検定の結果を表12に示す。表中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。IL12-pMCの投与により、右脚(投与部位)における腫瘍の成長が強く抑制された。さらに、驚くべきことに、左脚(遠隔部位)においても腫瘍の成長が有意に抑制された。これらの結果から、IL12-pMCの投与部位におけるがんのみならず、遠隔部位のがんの成長をも抑制できることが示された。
(18-2)マウスの生存率
マウスの生存率を図50に、統計的有意差検定の結果を表13示す。表中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し、(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。IL12-pMCの投与量依存的に、両脚担がんマウスの生存が延長された。
マウスの生存率を図50に、統計的有意差検定の結果を表13示す。表中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し、(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。IL12-pMCの投与量依存的に、両脚担がんマウスの生存が延長された。
<19.マウスIL12-pMC(ペプチド負荷なし)の抗腫瘍効果(2)>
(19-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの両脚皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。以下の4つの治療群を作製した(各群につきn=12)。陰性対照群には、治療のための細胞および抗体のいずれも投与しなかった(n=12)。各マウスについて、右脚および左脚における腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
治療群1: 5、7、12、14、19および21日目に、pMC(1×106個)を右脚に投与
治療群2: 5、12および19日目に、抗PD-L1抗体(200μg)を腹腔内投与
治療群3: 5、7、12、14、19および21日目に、IL12-pMC(1×106個)を右脚に投与
治療群4: 5、7、12、14、19および21日目に、IL12-pMC(1×106個)を右脚に投与、かつ、5、12および19日目に、抗PD-L1抗体(200μg)を腹腔内投与
(19-1)投与スケジュール
C57BL/6Nマウスの両脚皮下に、MO4細胞(1×105個)を移植した(0日目)。以下の4つの治療群を作製した(各群につきn=12)。陰性対照群には、治療のための細胞および抗体のいずれも投与しなかった(n=12)。各マウスについて、右脚および左脚における腫瘍の増殖と生存を経時的に評価した。腫瘍の長径が15mmを超えた時点をエンドポイントとした。
治療群1: 5、7、12、14、19および21日目に、pMC(1×106個)を右脚に投与
治療群2: 5、12および19日目に、抗PD-L1抗体(200μg)を腹腔内投与
治療群3: 5、7、12、14、19および21日目に、IL12-pMC(1×106個)を右脚に投与
治療群4: 5、7、12、14、19および21日目に、IL12-pMC(1×106個)を右脚に投与、かつ、5、12および19日目に、抗PD-L1抗体(200μg)を腹腔内投与
(19-2)腫瘍体積
各マウスにおける腫瘍体積の経時変化を図51に、各マウス群における腫瘍径の中央値の経時変化を図52に示す。図中、「pMC」は治療群1、「αPD-L1Ab」は治療群2、「IL12-pMC」は治療群3、「IL12-pMC+αPD-L1Ab」は治療群4を示す。18日目の各マウスにおける腫瘍体積についての統計的有意差検定の結果を表14に示す。表中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。IL12-pMCを投与した治療群3および4は、IL12-pMCを投与しなかった各群(未治療群、治療群1または2)と比較して、右脚(投与部位)におけるがん抑制効果が優れていた。IL12-pMCのみを投与された治療群3と、IL12-pMCおよび抗PD-L1抗体の両方を投与された治療群4との間では、有意差は認められなかったが、治療群4におけるがん抑制効果の方がより優れていた。
各マウスにおける腫瘍体積の経時変化を図51に、各マウス群における腫瘍径の中央値の経時変化を図52に示す。図中、「pMC」は治療群1、「αPD-L1Ab」は治療群2、「IL12-pMC」は治療群3、「IL12-pMC+αPD-L1Ab」は治療群4を示す。18日目の各マウスにおける腫瘍体積についての統計的有意差検定の結果を表14に示す。表中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。IL12-pMCを投与した治療群3および4は、IL12-pMCを投与しなかった各群(未治療群、治療群1または2)と比較して、右脚(投与部位)におけるがん抑制効果が優れていた。IL12-pMCのみを投与された治療群3と、IL12-pMCおよび抗PD-L1抗体の両方を投与された治療群4との間では、有意差は認められなかったが、治療群4におけるがん抑制効果の方がより優れていた。
(18-3)マウスの生存率
マウスの生存率を図53に、統計的有意差検定の結果を表15に示す。表中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。治療群3(IL12-pMC投与)では、陰性対照群、治療群1(pMC投与)および治療群2(抗PD-L1抗体投与)よりもマウスの生存が延長された。治療群3(IL12-pMC投与)と治療群4(IL12-pMC+抗PD-L1抗体投与)との間では、生存期間に有意差は認められなかった。一方、治療群4(IL12-pMC+抗PD-L1抗体投与)では、治療群2(抗PD-L1抗体投与)よりもマウスの生存が延長された。
マウスの生存率を図53に、統計的有意差検定の結果を表15に示す。表中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。治療群3(IL12-pMC投与)では、陰性対照群、治療群1(pMC投与)および治療群2(抗PD-L1抗体投与)よりもマウスの生存が延長された。治療群3(IL12-pMC投与)と治療群4(IL12-pMC+抗PD-L1抗体投与)との間では、生存期間に有意差は認められなかった。一方、治療群4(IL12-pMC+抗PD-L1抗体投与)では、治療群2(抗PD-L1抗体投与)よりもマウスの生存が延長された。
以上の結果から、IL12-pMCは、がん抗原を負荷せずとも抗腫瘍効果を発揮できることが示された。
<20.MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞(ユニバーサル型pMC)の作製>
上記1で作製したpMCにおけるH-2Kb/H-2DbおよびI-Ab遺伝子をゲノム編集によりノックアウトし、ユニバーサル型pMC(pMC-Univ)を作製した。マウスH-2Kb/H-2Db遺伝子中の共通配列(Cancer Sci.,2019,110(10):3027-3037;配列番号13)を標的とするsgRNAとCas9タンパク質(Guide-itTM Recombinant Cas9、タカラバイオ)との複合体、および、マウスI-Ab遺伝子中の配列(Cancer Sci.,2019,110(10):3027-3037;配列番号14)を標的とするsgRNAとCas9タンパク質との複合体を、Neon Transfection System(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)を用いてpMCに導入した。sgRNAには、TrueGuide Synthetic gRNAを用いた。導入後の細胞をpMC培地中で7日間培養した。以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりH-2Kb/Db陰性I-A/E陰性細胞を分離した。この細胞を「pMC-Univ」とした。
上記1で作製したpMCにおけるH-2Kb/H-2DbおよびI-Ab遺伝子をゲノム編集によりノックアウトし、ユニバーサル型pMC(pMC-Univ)を作製した。マウスH-2Kb/H-2Db遺伝子中の共通配列(Cancer Sci.,2019,110(10):3027-3037;配列番号13)を標的とするsgRNAとCas9タンパク質(Guide-itTM Recombinant Cas9、タカラバイオ)との複合体、および、マウスI-Ab遺伝子中の配列(Cancer Sci.,2019,110(10):3027-3037;配列番号14)を標的とするsgRNAとCas9タンパク質との複合体を、Neon Transfection System(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)を用いてpMCに導入した。sgRNAには、TrueGuide Synthetic gRNAを用いた。導入後の細胞をpMC培地中で7日間培養した。以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりH-2Kb/Db陰性I-A/E陰性細胞を分離した。この細胞を「pMC-Univ」とした。
pMC-Univを、50ng/mLのマウスIFN-γ(BioLegend)を含有するまたは含有しないpMC培地中で24時間培養した後、表16の抗体を用いて染色し、フローサイトメトリーにより解析した。対照としてpMCを用いた。
結果を図54に示す。IFN-γはMHCの発現を上昇させる作用を有することが知られており、IFN-γ存在下で培養したpMCでは、H-2Kb/H-2DbおよびI-Abの発現が上昇した。これに対し、pMC-Univでは、IFN-γ存在下で培養しても、H-2Kb/H-2DbおよびI-Abのいずれの発現も見られなかった。これらの結果から、pMC-UnivがH-2Kb/H-2DbおよびI-Abを欠損していることが確認された。
<21.膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞の作製>
(21-1)膜結合型マウスIL-12を発現するレンチウイルスベクターの作製
5’→3’方向に、マウスIl12aのcDNA(配列番号1)、(G4S)3リンカーをコードする核酸配列(配列番号15)、Il12bのcDNA(配列番号2)、およびマウスCD80の膜貫通ドメインをコードする核酸配列(配列番号16)を接続したcDNA(J.Immunother.Cancer,2020,8:e000210)をGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-mbIL12を得た(図55)。
(21-1)膜結合型マウスIL-12を発現するレンチウイルスベクターの作製
5’→3’方向に、マウスIl12aのcDNA(配列番号1)、(G4S)3リンカーをコードする核酸配列(配列番号15)、Il12bのcDNA(配列番号2)、およびマウスCD80の膜貫通ドメインをコードする核酸配列(配列番号16)を接続したcDNA(J.Immunother.Cancer,2020,8:e000210)をGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-mbIL12を得た(図55)。
pSL-mbIL12、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(21-2)膜結合型IL-12発現MHC欠損pMCの作製
上記20で作製したpMC-Univを48ウェルプレートに播種し、上記(21-1)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、pMC培地を用いた。感染から8日後、抗IL12/23抗体(表17)を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりIL12/23陽性細胞を分離した。分離されたIL12/23陽性細胞は、pMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「mbIL12-pMC-Univ」と名付けた。
上記20で作製したpMC-Univを48ウェルプレートに播種し、上記(21-1)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、pMC培地を用いた。感染から8日後、抗IL12/23抗体(表17)を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりIL12/23陽性細胞を分離した。分離されたIL12/23陽性細胞は、pMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「mbIL12-pMC-Univ」と名付けた。
対照として、pMC-Univに代えてpMCを用いた以外は同様の手順により、膜結合型IL-12発現pMCを作製し、「mbIL12-pMC」と名付けた。
(21-3)細胞表面マーカー解析
pMC、pMC-Univ、mbIL12-pMC、およびmbIL12-pMC-Univを抗IL12/23抗体(表17)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
pMC、pMC-Univ、mbIL12-pMC、およびmbIL12-pMC-Univを抗IL12/23抗体(表17)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
結果を図56に示す。pMCおよびpMC-Univは抗IL12/23抗体により染色されず、細胞表面にIL-12を発現していないことが確認された。これに対し、mbIL12-pMCおよびmbIL12-pMC-Univは抗IL12/23抗体により染色され、細胞表面にIL-12を発現していることが確認された。
<22.キメラ抗原受容体マクロファージ(CAR-M)様膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞の作製>
キメラ抗原受容体(CAR)を発現させたマクロファージ(CAR-M)の固形腫瘍に対する治療有効性が報告されている(Nat.Biotechnol,2020,38(8)947-953)。また、マクロファージにおけるCD47-SIRPシグナルを阻害することによりマクロファージの貪食が活性化されることが知られており、SIRPα欠損マクロファージは強いがん細胞殺傷能力を有する(Nat.Commun.,2021,12(1):3229)。本実施例では、抗ヒトグリピカン3(GPC3)抗体クローンGC33(米国特許第7919086)(以下、単に「GC33」と記載する)由来のscFv、CD8α由来の膜貫通ドメインおよびCD3ζシグナル伝達ドメインが融合されてなるCARを発現させた膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞ならびに膜結合型IL-12発現MHC/SIRPα欠損マウス増殖性ミエロイド細胞を作製した。
キメラ抗原受容体(CAR)を発現させたマクロファージ(CAR-M)の固形腫瘍に対する治療有効性が報告されている(Nat.Biotechnol,2020,38(8)947-953)。また、マクロファージにおけるCD47-SIRPシグナルを阻害することによりマクロファージの貪食が活性化されることが知られており、SIRPα欠損マクロファージは強いがん細胞殺傷能力を有する(Nat.Commun.,2021,12(1):3229)。本実施例では、抗ヒトグリピカン3(GPC3)抗体クローンGC33(米国特許第7919086)(以下、単に「GC33」と記載する)由来のscFv、CD8α由来の膜貫通ドメインおよびCD3ζシグナル伝達ドメインが融合されてなるCARを発現させた膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞ならびに膜結合型IL-12発現MHC/SIRPα欠損マウス増殖性ミエロイド細胞を作製した。
(22-1)MHCおよびSIRPαを欠損するマウス増殖性ミエロイド細胞の作製
マウスSIRPα遺伝子中の配列(配列番号17)を標的とするsgRNA(TrueGuide Synthetic gRNA)とCas9タンパク質との複合体を、Neon Transfection System(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)を用いてpMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univに導入した。導入後の細胞をpMC培地中で7日間培養した。以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりSIRPα陰性細胞を分離した。得られた細胞を「pMC-Univ-SIRPα-KO」および「mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO」とした。
マウスSIRPα遺伝子中の配列(配列番号17)を標的とするsgRNA(TrueGuide Synthetic gRNA)とCas9タンパク質との複合体を、Neon Transfection System(サーモフィッシャー・サイエンティフィック)を用いてpMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univに導入した。導入後の細胞をpMC培地中で7日間培養した。以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりSIRPα陰性細胞を分離した。得られた細胞を「pMC-Univ-SIRPα-KO」および「mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO」とした。
(22-2)GC33ベースのCARを発現するレンチウイルスベクターの作製
5’→3’方向に、マウスCD8αのシグナル配列をコードするcDNA(CDS1-81)(配列番号18)、GC33のVHをコードする核酸配列(配列番号19)、205cリンカー(Biochemistry,1991,30(42):10117-10125)をコードする核酸配列(配列番号20)、GC33のVLをコードする核酸配列(配列番号21)、マウスCD8αの膜貫通領域をコードするcDNA(CDS424-699)(配列番号22)、マウスCD3ζの細胞内領域をコードするcDNA(CDS154-495)(配列番号23)、IRES配列(配列番号11)およびマウスCD19の細胞外領域をコードするcDNA(CDS1-993)(配列番号24)を接続したcDNAをGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-GC33scFv-Z-IRES-mΔ19を得た(図57)。
5’→3’方向に、マウスCD8αのシグナル配列をコードするcDNA(CDS1-81)(配列番号18)、GC33のVHをコードする核酸配列(配列番号19)、205cリンカー(Biochemistry,1991,30(42):10117-10125)をコードする核酸配列(配列番号20)、GC33のVLをコードする核酸配列(配列番号21)、マウスCD8αの膜貫通領域をコードするcDNA(CDS424-699)(配列番号22)、マウスCD3ζの細胞内領域をコードするcDNA(CDS154-495)(配列番号23)、IRES配列(配列番号11)およびマウスCD19の細胞外領域をコードするcDNA(CDS1-993)(配列番号24)を接続したcDNAをGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-GC33scFv-Z-IRES-mΔ19を得た(図57)。
pSL-GC33scFv-Z-IRES-mΔ19、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(22-3)CAR-M様MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞の作製
pMC-Univ、mbIL12-pMC-Univ、pMC-Univ-SIRPα-KO、およびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KOをそれぞれ48ウェルプレートに播種し、上記(22-2)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、pMC培地を用いた。感染から8日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりCD19陽性細胞を分離した。得られた細胞を「pMC-Univ-GC33-Z」、「mbIL12-pMC-Univ-GC33-Z」、「pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z」および「mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z」と名付けた。
pMC-Univ、mbIL12-pMC-Univ、pMC-Univ-SIRPα-KO、およびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KOをそれぞれ48ウェルプレートに播種し、上記(22-2)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、pMC培地を用いた。感染から8日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりCD19陽性細胞を分離した。得られた細胞を「pMC-Univ-GC33-Z」、「mbIL12-pMC-Univ-GC33-Z」、「pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z」および「mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z」と名付けた。
(22-4)細胞表面マーカー解析
pMC-Univ、mbIL12-pMC-Univ、ならびに上記(22-1)および(22-3)で作製した細胞を、表17~19の抗体およびFITC標識ヒトGPC3(ACRO Biosystems)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
pMC-Univ、mbIL12-pMC-Univ、ならびに上記(22-1)および(22-3)で作製した細胞を、表17~19の抗体およびFITC標識ヒトGPC3(ACRO Biosystems)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
結果を図58および59に示す。pMC-Univは、SIRPα陽性、CD19陰性、GPC3結合陰性、IL12/23陰性であった。pMC-Univ-SIRPα-KOは、SIRPα陰性、CD19陰性、GPC3結合陰性、IL12/23陰性であった 。pMC-Univ-GC33-Zは、SIRPα陽性、CD19陽性、GPC3結合陽性、IL12/23陰性であった。pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zは、SIRPα陰性、CD19陽性、GPC3結合陽性、IL12/23陰性であった。mbIL12-pMC-Univは、SIRPα陽性、CD19陰性、GPC3結合陰性、かつIL12/23陽性であった。mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KOは、SIRPα陰性、CD19陰性、GPC3結合陰性、かつIL12/23陽性であった。mbIL12-pMC-Univ-GC33-Zは、SIRPα陽性、CD19陽性、GPC3結合陽性、かつIL12/23陽性であった。mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zは、SIRPα陰性、CD19陽性、GPC3結合陽性、かつIL12/23陽性であった。
<23.CAR-M様膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞のがん傷害活性>
(23-1)がん抗原GPC3を発現するがん細胞モデルの作製
(i)ルシフェラーゼを発現するMC38の作製
マウス大腸がん細胞株MC38(アメリカ国立がん研究所、Jefferey Schlom博士より分与)に、ルシフェラーゼ遺伝子(CSII-EF-Luciferase-IRES-hygromycine phoshotransferase;熊本大学、千住覚博士より分与)を導入し、ルシフェラーゼ発現MC38(MC38-Luc)を作製した。
(23-1)がん抗原GPC3を発現するがん細胞モデルの作製
(i)ルシフェラーゼを発現するMC38の作製
マウス大腸がん細胞株MC38(アメリカ国立がん研究所、Jefferey Schlom博士より分与)に、ルシフェラーゼ遺伝子(CSII-EF-Luciferase-IRES-hygromycine phoshotransferase;熊本大学、千住覚博士より分与)を導入し、ルシフェラーゼ発現MC38(MC38-Luc)を作製した。
(ii)GPC3を発現するレンチウイルスベクターの作製
ヒトGPC3のcDNA(RefSeq ID:NM_004484、GenScriptに委託して合成)をCSII-EFプラスミド(RIKEN BRC DNA BANK)のマルチクローニングサイトに挿入し、CSII-EF-GPC3を作製した。CSII-EF-GPC3、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
ヒトGPC3のcDNA(RefSeq ID:NM_004484、GenScriptに委託して合成)をCSII-EFプラスミド(RIKEN BRC DNA BANK)のマルチクローニングサイトに挿入し、CSII-EF-GPC3を作製した。CSII-EF-GPC3、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(iii)GPC3およびルシフェラーゼを発現するMC38の作製
上記(i)で作製したMC38-Lucを48ウェルプレートに播種し、上記(ii)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、10%FCS含有DMEMを用いた。感染から8日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりGPC3陽性細胞を分離した。この細胞を「MC38-Luc-GPC3」と名付けた。
上記(i)で作製したMC38-Lucを48ウェルプレートに播種し、上記(ii)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、10%FCS含有DMEMを用いた。感染から8日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりGPC3陽性細胞を分離した。この細胞を「MC38-Luc-GPC3」と名付けた。
MC38-Luc-GPC3を抗GPC3抗体(表20)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。結果を図60に示す。MC38-Luc-GPC3は、GPC3を細胞表面に発現していることが確認された。
(23-2)がん傷害活性の評価
ターゲット細胞として、MC38-Luc-GPC3またはMC38-Lucを用い、エフェクター細胞として、pMC-Univ、mbIL12-pMC-Univ、ならびに上記(22-1)および(22-3)で作製した細胞を用いた。ターゲット細胞(3×103細胞/ウェル)およびエフェクター細胞(3×104細胞/ウェル)を96ウェルプレートに播種し、10%FCS含有RPMI中で48時間共培養した。ルシフェラーゼの基質(Bright-GloTM Luciferase assay、プロメガ)を添加して5分間インキュベートした後、生物発光をSpectraMaxTM i3(Molecular Devices)で測定した。生物発光の減少率(% reduction)を、以下の計算式により算出した。
[(最大発光-バックグラウンド発光)-(サンプル発光-バックグラウンド発光)]/(最大発光-バックグラウンド発光)×100
ターゲット細胞として、MC38-Luc-GPC3またはMC38-Lucを用い、エフェクター細胞として、pMC-Univ、mbIL12-pMC-Univ、ならびに上記(22-1)および(22-3)で作製した細胞を用いた。ターゲット細胞(3×103細胞/ウェル)およびエフェクター細胞(3×104細胞/ウェル)を96ウェルプレートに播種し、10%FCS含有RPMI中で48時間共培養した。ルシフェラーゼの基質(Bright-GloTM Luciferase assay、プロメガ)を添加して5分間インキュベートした後、生物発光をSpectraMaxTM i3(Molecular Devices)で測定した。生物発光の減少率(% reduction)を、以下の計算式により算出した。
[(最大発光-バックグラウンド発光)-(サンプル発光-バックグラウンド発光)]/(最大発光-バックグラウンド発光)×100
結果を図61および62に示す。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。MC38-Luc-GPC3およびpMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zの共培養、ならびにMC38-Luc-GPC3およびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zの共培養では、生物発光が60%以上減少した(図61D、図62H)。これらの結果から、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-ZおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zの強いがん傷害活性が確認された。
<24.膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞のIFN-γ産生誘導能>
C57BL/6Nマウスの脾細胞から、NK Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いて、NK細胞を分離した。pMC-Univ、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z、mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zを96ウェルプレートに播種し(各1.0×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(20Gy)。その後、NK細胞(5×104細胞/ウェル)を添加し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γによりIFN-γを定量した。
C57BL/6Nマウスの脾細胞から、NK Cell Isolation Kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いて、NK細胞を分離した。pMC-Univ、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z、mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zを96ウェルプレートに播種し(各1.0×104細胞/ウェル)、放射線を照射した(20Gy)。その後、NK細胞(5×104細胞/ウェル)を添加し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Mouse IFN-γによりIFN-γを定量した。
また、NK細胞に代えてT細胞を用いた以外は上記と同様の手順により、pMC-Univ、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z、mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zとの共培養を実施し、IFN-γを定量した。T細胞は、Pan T cell isolation kit, mouse(Miltenyi Biotec)を用いてC57BL/6Nマウスの脾細胞から分離したものを用いた。
結果を図63に示す。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを示す。mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zは、NK細胞およびT細胞のIFN-γ産生を強く誘導した。これらの結果から、膜結合型IL-12を発現するMHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞が、CARの発現の有無によらず、T細胞およびNK細胞に対して強力なIFN-γ産生誘導能を有することが示された。
<25.膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞のインビボにおける抗腫瘍効果>
(25-1)H-2Kb/H-2Dbを欠損するMC38-Luc-GPC3の作製
MC38-Luc-GPC3をマウスに投与すると、MC38-Luc-GPC3自身がMHC上に提示したGPC3によりT細胞応答が惹起され得る。そこで、膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞のみのインビボ抗腫瘍効果を正確に評価するために、自らはT細胞応答を惹起できないがん細胞モデルとして、H-2Kb/H-2Dbを欠損したMC38-Luc-GPC3を作製した。上記20と同様の手順により、上記(23-1)で作製したMC38-Luc-GPC3におけるH-2Kb/H-2Db遺伝子をノックアウトした。sgRNA-Cas9タンパク質複合体の導入後の増殖培養には、10%FCS含有DMEMを用いた。7日間の培養後、フローサイトメトリーによりH-2Kb/Db陰性I-A/E陰性細胞を分離し、「MC38-Luc-GPC3-H-2Kb/H-2Db-KO」と名付けた(図64)。
(25-1)H-2Kb/H-2Dbを欠損するMC38-Luc-GPC3の作製
MC38-Luc-GPC3をマウスに投与すると、MC38-Luc-GPC3自身がMHC上に提示したGPC3によりT細胞応答が惹起され得る。そこで、膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞のみのインビボ抗腫瘍効果を正確に評価するために、自らはT細胞応答を惹起できないがん細胞モデルとして、H-2Kb/H-2Dbを欠損したMC38-Luc-GPC3を作製した。上記20と同様の手順により、上記(23-1)で作製したMC38-Luc-GPC3におけるH-2Kb/H-2Db遺伝子をノックアウトした。sgRNA-Cas9タンパク質複合体の導入後の増殖培養には、10%FCS含有DMEMを用いた。7日間の培養後、フローサイトメトリーによりH-2Kb/Db陰性I-A/E陰性細胞を分離し、「MC38-Luc-GPC3-H-2Kb/H-2Db-KO」と名付けた(図64)。
(25-2)抗腫瘍効果
C57BL/6Nマウスの腹腔内に、MC38-Luc-GPC3-H-2Kb/H-2Db-KO細胞(5×105個/300μL)を移植した(0日目)。1、3、7、10、14、17、21、25、28、および31日目に、3×106個/300μLの治療用細胞(pMC-Univ、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z、mbIL12-pMC-UnivまたはmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z;10Gy放射線照射)を腹腔内に投与した(それぞれn=7)。陰性対照群には、治療用細胞を投与しなかった(n=7)。健康対照群には、がん細胞の移植も治療用細胞の投与も行わなかった(n=7)。1、3、7、10、14、17、22、25、29、および32日目に、VivoGlo(商標)Luciferinを腹腔内に投与し、生物発光をIVIS Lumina S5により測定した。健康対照群と比較して20%以上の体重減少、低体温(32℃以下)または腹水貯留が観察された時点をエンドポイントとした。
C57BL/6Nマウスの腹腔内に、MC38-Luc-GPC3-H-2Kb/H-2Db-KO細胞(5×105個/300μL)を移植した(0日目)。1、3、7、10、14、17、21、25、28、および31日目に、3×106個/300μLの治療用細胞(pMC-Univ、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z、mbIL12-pMC-UnivまたはmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z;10Gy放射線照射)を腹腔内に投与した(それぞれn=7)。陰性対照群には、治療用細胞を投与しなかった(n=7)。健康対照群には、がん細胞の移植も治療用細胞の投与も行わなかった(n=7)。1、3、7、10、14、17、22、25、29、および32日目に、VivoGlo(商標)Luciferinを腹腔内に投与し、生物発光をIVIS Lumina S5により測定した。健康対照群と比較して20%以上の体重減少、低体温(32℃以下)または腹水貯留が観察された時点をエンドポイントとした。
14日目の各マウスのインビボイメージングの結果を図65に示し、ルシフェラーゼ発光の全フラックス(フォトン/秒)を図66に示す。図中、「A」は陰性対照群、「B」はpMC-Univ投与群、「C」はpMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z投与群、「D」はmbIL12-pMC-Univ投与群、「E」はmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z投与群を示す。さらに、図66に示されたルシフェラーゼ発光の全フラックスについての統計的有意差検定の結果を表21に示す。表中、アスタリスク(*)はスチューデントt両側検定によるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを意味する。pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zは陰性対照群、pMC-Univよりも強いがん増殖抑制効果を示した。さらに、mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zが最も強いがん増殖抑制効果を示し、その効果は、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zよりも有意に強かった。pMC-Univは、がん増殖抑制効果を示さなかった。
(25-3)マウスの生存率
マウスの生存率を図67に示し、図67に示された生存率についての統計的有意差検定の結果を表22に示す。表中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを意味する。mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zが最も生存期間を延長し、その効果は、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zよりも有意に強かった。pMC-Univは、生存期間を延長しなかった。
マウスの生存率を図67に示し、図67に示された生存率についての統計的有意差検定の結果を表22に示す。表中、アスタリスク(*)はログランク検定によるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「ns」は有意差なしを意味する。mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zが最も生存期間を延長し、その効果は、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zよりも有意に強かった。pMC-Univは、生存期間を延長しなかった。
以上の結果から、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z、mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zの抗腫瘍効果が示された。pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z、mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zは、pMC-Univよりも抗腫瘍効果が高かった。mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zが最も高い抗腫瘍効果を示した。
<26.膜結合型IL-12発現MHC欠損マウス増殖性ミエロイド細胞のインビボにおける抗腫瘍効果(2)>
上記25において高い抗腫瘍効果が確認されたmbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zについて、さらに詳細な比較を行った。C57BL/6Nマウスの腹腔内に、MC38-Luc-GPC3-H-2Kb/H-2Db-KO細胞(5×105個/500μL)を移植した(0日目)。2、4、8、11、14および17日目に、3×106個/300μL、1×106個/300μL、3×105個/300μLまたは1×105個/300μLのmbIL12-pMC-UnivもしくはmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z(10Gy放射線照射)を腹腔内に投与した(それぞれn=10)。対照群には、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z(3×106個/300μL)を投与した(n=10)。陰性対照群には、治療用細胞を投与しなかった(n=10)。4、8、11、15および18日目に、VivoGlo(商標)Luciferinを腹腔内に投与し、生物発光をIVIS Lumina S5により測定した。
上記25において高い抗腫瘍効果が確認されたmbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zについて、さらに詳細な比較を行った。C57BL/6Nマウスの腹腔内に、MC38-Luc-GPC3-H-2Kb/H-2Db-KO細胞(5×105個/500μL)を移植した(0日目)。2、4、8、11、14および17日目に、3×106個/300μL、1×106個/300μL、3×105個/300μLまたは1×105個/300μLのmbIL12-pMC-UnivもしくはmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z(10Gy放射線照射)を腹腔内に投与した(それぞれn=10)。対照群には、pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Z(3×106個/300μL)を投与した(n=10)。陰性対照群には、治療用細胞を投与しなかった(n=10)。4、8、11、15および18日目に、VivoGlo(商標)Luciferinを腹腔内に投与し、生物発光をIVIS Lumina S5により測定した。
18日目の各マウスのインビボイメージングの結果を図68に示し、ルシフェラーゼ発光の全フラックス(フォトン/秒)を図69に示し、それらについて群ごとにまとめたグラフを図70に示す。図中、アスタリスク(*)はマン・ホイットニーのU検定によるp値を示す(*p<0.05)。3×106個/300μL、1×106個/300μLまたは3×105個/300μLの投与量で比較した場合には、mbIL12-pMC-UnivおよびmbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zの間で有意差は見られなかった。しかし、1×105個/300μLの投与量で比較した場合には、mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-ZはmbIL12-pMC-Univよりも有意にがん増殖を抑制した。これらの結果から、mbIL12-pMC-Univ-SIRPα-KO-GC33-Zは特に優れた抗腫瘍効果を発揮し、がん治療のためのユニバーサル細胞製剤の開発のために極めて有用であることが示された。
<27.HLA適合IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製>
(27-1)内因性HLA欠損ヒト増殖性ミエロイド細胞(ユニバーサル型ヒトpMC)の作製
上記(12-1)で作製したヒトpMCに、HLA-A*24:02、HLA-B*40:06、HLA-B*55:02、HLA-C*01:02およびHLA-C*15:02遺伝子中の共通配列(Cell Stem Cell,2019,24(4):566-578.e7;配列番号25)を標的とするsgRNAとCas9タンパク質との複合体、および、ヒトMHCクラスIIトランス活性化因子(CIITA)遺伝子を標的とするsgRNA(TrueGuide Synthetic gRNA、配列番号26)とCas9タンパク質との複合体を、Neon Transfection Systemを用いて導入した。導入後の細胞をhpMC培地中で7日間培養した。以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりHLA-ABC陰性HLA-DR陰性細胞を分離した。得られた細胞を「pMC-HLA-KO」と名付けた。
(27-1)内因性HLA欠損ヒト増殖性ミエロイド細胞(ユニバーサル型ヒトpMC)の作製
上記(12-1)で作製したヒトpMCに、HLA-A*24:02、HLA-B*40:06、HLA-B*55:02、HLA-C*01:02およびHLA-C*15:02遺伝子中の共通配列(Cell Stem Cell,2019,24(4):566-578.e7;配列番号25)を標的とするsgRNAとCas9タンパク質との複合体、および、ヒトMHCクラスIIトランス活性化因子(CIITA)遺伝子を標的とするsgRNA(TrueGuide Synthetic gRNA、配列番号26)とCas9タンパク質との複合体を、Neon Transfection Systemを用いて導入した。導入後の細胞をhpMC培地中で7日間培養した。以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりHLA-ABC陰性HLA-DR陰性細胞を分離した。得られた細胞を「pMC-HLA-KO」と名付けた。
同様の手順により、上記(12-3)で作製したヒトIL12-pMCから内因性HLA欠損細胞(ユニバーサル型ヒトIL12-pMC)を作製し、「IL12-pMC-HLA-KO」と名付けた。
(27-2)HLA-A2およびHLA-A24を発現するレンチウイルスベクターの作製
HLA-A2(HLA*02:01)のcDNA(IPD accession No.HLA00005;配列番号27)およびHLA-A24(HLA-A*24:02)のcDNA(IPD accession No.HLA00050;配列番号28)をGenScriptに委託して合成した。cDNAをCSII-EF-MCSプラスミド(RIKEN BRC DNA BANK)のマルチクローニングサイトに挿入し、CSII-EF-HLA-A2およびCSII-EF-HLA-A24を作製した。CSII-EF-HLA-A2またはCSII-EF-HLA-A24と、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
HLA-A2(HLA*02:01)のcDNA(IPD accession No.HLA00005;配列番号27)およびHLA-A24(HLA-A*24:02)のcDNA(IPD accession No.HLA00050;配列番号28)をGenScriptに委託して合成した。cDNAをCSII-EF-MCSプラスミド(RIKEN BRC DNA BANK)のマルチクローニングサイトに挿入し、CSII-EF-HLA-A2およびCSII-EF-HLA-A24を作製した。CSII-EF-HLA-A2またはCSII-EF-HLA-A24と、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(27-3)外因性HLA-A2およびHLA-A24を発現する内因性HLA欠損ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製
上記(27-1)で作製したpMC-HLA-KOおよびIL12-pMC-HLA-KOに、上記(27-2)で作製したレンチウイルスを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から5日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりHLA-A2陽性細胞またはHLA-A24陽性細胞を分離した。分離された細胞は、hpMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。得られた外因性HLA-A2発現ユニバーサル型ヒトpMC、外因性HLA-A24発現ユニバーサル型ヒトpMC、外因性HLA-A2発現ユニバーサル型ヒトIL12-pMCおよび外因性HLA-A24発現ユニバーサル型ヒトIL12-pMCを、それぞれ、「pMC-HLA-KO-A2」、「pMC-HLA-KO-A24」、「IL12-pMC-HLA-KO-A2」および「IL12-pMC-HLA-KO-A24」と名付けた。
上記(27-1)で作製したpMC-HLA-KOおよびIL12-pMC-HLA-KOに、上記(27-2)で作製したレンチウイルスを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から5日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりHLA-A2陽性細胞またはHLA-A24陽性細胞を分離した。分離された細胞は、hpMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。得られた外因性HLA-A2発現ユニバーサル型ヒトpMC、外因性HLA-A24発現ユニバーサル型ヒトpMC、外因性HLA-A2発現ユニバーサル型ヒトIL12-pMCおよび外因性HLA-A24発現ユニバーサル型ヒトIL12-pMCを、それぞれ、「pMC-HLA-KO-A2」、「pMC-HLA-KO-A24」、「IL12-pMC-HLA-KO-A2」および「IL12-pMC-HLA-KO-A24」と名付けた。
(27-4)細胞表面マーカー解析
ヒトpMC、pMC-HLA-KO、pMC-HLA-KO-A2、pMC-HLA-KO-A24、IL12-pMC-HLA-KO-A2、およびIL12-pMC-HLA-KO-A24を、蛍光標識抗CD19抗体(BioLegend、クローン4G7)ならびに表23および24の抗体により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
ヒトpMC、pMC-HLA-KO、pMC-HLA-KO-A2、pMC-HLA-KO-A24、IL12-pMC-HLA-KO-A2、およびIL12-pMC-HLA-KO-A24を、蛍光標識抗CD19抗体(BioLegend、クローン4G7)ならびに表23および24の抗体により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
結果を図71に示す。未染色細胞のヒストグラムを点線、染色細胞のヒストグラムを実線で示す。ヒトpMCが由来するiPS細胞のドナー(以下、「pMCドナー」と記載する)のHLA型は、HLA-A2陰性HLA-A24陽性であり、ヒトpMCの染色結果はそれと一致した。一方、pMC-HLA-KOは、抗HLA-A2抗体、抗HLA-A24抗体および抗HLA-DR抗体のいずれによっても染色されなかった。pMC-HLA-KO-A2およびIL12-pMC-HLA-KO-A2は、抗HLA-A2抗体により染色された。pMC-HLA-KO-A24およびIL12-pMC-HLA-KO-A24は、抗HLA-A24抗体により染色された。また、IL12-pMC-HLA-KO-A2およびIL12-pMC-HLA-KO-A24は、抗CD19抗体により染色され、CD19(IL12の発現マーカー)を発現していることが確認された。
<28.HLA適合IL-12p70産生ヒト増殖性ミエロイド細胞の免疫回避能>
pMCドナー、ならびにpMCドナーとはHLA型が一致しないドナーAおよびドナーBの末梢血単核球から、Pan T cell isolation kit, humanを用いてT細胞を分離した。分離されたT細胞を、それぞれ「pMCドナーT細胞」、「ドナーA T細胞」および「ドナーB T細胞」と名付けた。
pMCドナー、ならびにpMCドナーとはHLA型が一致しないドナーAおよびドナーBの末梢血単核球から、Pan T cell isolation kit, humanを用いてT細胞を分離した。分離されたT細胞を、それぞれ「pMCドナーT細胞」、「ドナーA T細胞」および「ドナーB T細胞」と名付けた。
pMCドナー、ドナーAおよびドナーBのHLA型を表25に示す。ドナーAは、HLA-A24を有する点ではpMCドナーと一致するが、HLA-BおよびHLA-Cの一部がpMCドナーと異なる。ドナーBは、HLA-AおよびHLA-CがpMCドナーと完全に異なり、HLA-Bの一部がpMCドナーと異なる。
ヒトpMC、pMC-HLA-KO、pMC-HLA-KO-A2またはpMC-HLA-KO-A24(20Gy放射線照射)(1×104細胞/ウェル)と、pMCドナーT細胞、ドナーA T細胞またはドナーB T細胞(5×105細胞/ウェル)とを混合し、10%FCS含有RPMI1640中で共培養した。6日後に1μCiの3H-チミジンを添加し、さらに16時間後にT細胞に取り込まれた放射線量を液体シンチレーションカウンターで測定した。
結果を図72~74に示す。アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「n.s.」は有意差なしを示す。pMCドナーT細胞は、pMC-HLA-KO-A2に対して強い増殖応答を示し、免疫拒絶が起きていることが確認され(図72)、一方、pMC-HLA-KOまたはpMC-HLA-KO-A24に対しては増殖応答を示さず、免疫拒絶が回避されたことが確認された(図72)。ドナーA T細胞およびドナーB T細胞は、pMCに対してのみ強い増殖応答を示した(図73および74)。ドナーBはHLA-A2およびHLA-A24のいずれも有していないことから、pMC-HLA-KO-A2およびpMC-HLA-KO-A24に対してドナーB T細胞の増殖応答が増加することが予想されたが、増加は見られなかった(図74)。統計的有意差検定の結果を表26~28に示す。
以上の結果から、内因性HLAを欠損させた後に、必要なHLAを外因的に発現させることにより、アロ反応性T細胞応答を惹起せずに目的のT細胞応答のみを誘導する抗原提示細胞を作製できることが示された。
<29.膜結合型IL-12発現MHC欠損ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製>
(29-1)膜結合型ヒトIL-12を発現するレンチウイルスベクターの作製
5’→3’方向に、ヒトIL-12BのcDNA(配列番号9)、(G4S)3リンカーをコードする核酸配列(配列番号15)、ヒトIL-12AのcDNA(配列番号8)のCDS169-762、およびヒトCD80の膜貫通ドメイン(CDS721-867)をコードする核酸配列(配列番号29)を接続したcDNA(J.Immunother.Cancer,2020,8:e000210)をGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-hmbIL12を得た(図75)。
(29-1)膜結合型ヒトIL-12を発現するレンチウイルスベクターの作製
5’→3’方向に、ヒトIL-12BのcDNA(配列番号9)、(G4S)3リンカーをコードする核酸配列(配列番号15)、ヒトIL-12AのcDNA(配列番号8)のCDS169-762、およびヒトCD80の膜貫通ドメイン(CDS721-867)をコードする核酸配列(配列番号29)を接続したcDNA(J.Immunother.Cancer,2020,8:e000210)をGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-hmbIL12を得た(図75)。
pSL-hmbIL12、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(29-2)膜結合型IL-12発現MHC欠損ヒトpMCの作製
ヒトpMCを48ウェルプレートに播種し、上記(29-1)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から8日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりIL12p70陽性細胞を分離した。分離されたIL12p70陽性細胞は、pMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「ヒトmbIL12-pMC」と名付けた。
ヒトpMCを48ウェルプレートに播種し、上記(29-1)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から8日後、以下の抗体を用いて細胞を染色し、フローサイトメトリーによりIL12p70陽性細胞を分離した。分離されたIL12p70陽性細胞は、pMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。この細胞を「ヒトmbIL12-pMC」と名付けた。
(29-3)細胞表面マーカー解析
ヒトpMCおよびヒトmbIL12-pMCを抗IL12p70抗体(表29)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
ヒトpMCおよびヒトmbIL12-pMCを抗IL12p70抗体(表29)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
結果を図76に示す。図では、各細胞名から「ヒト」を省略して表記する。未染色細胞のヒストグラムを点線、染色細胞のヒストグラムを実線で示す。ヒトmbIL12-pMCが細胞表面にIL12p70を発現していることが確認された。
<30.膜結合型IL-12発現MHC欠損ヒト増殖性ミエロイド細胞のIL12分泌能>
ヒトpMC、ヒトIL12-pMCまたはヒトmbIL12-pMC(各2×103細胞/ウェル)を、10%FCS含有RPMI1640を用いて96ウェルプレートに播種し、24時間培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IL-12 (p70)によりIL-12p70を定量した。
ヒトpMC、ヒトIL12-pMCまたはヒトmbIL12-pMC(各2×103細胞/ウェル)を、10%FCS含有RPMI1640を用いて96ウェルプレートに播種し、24時間培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IL-12 (p70)によりIL-12p70を定量した。
結果を図77に示す。図では、各細胞名から「ヒト」を省略して表記する。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示す(****p<0.0001)。ヒトIL12-pMCの培養上清からはIL-12が検出されたのに対し、ヒトmbIL12-pMCの培養上清からはIL-12が検出されなかった。以上の結果から、ヒトmbIL12-pMCは細胞表面にIL12を発現するが、細胞外には分泌しないことが示された。
<31.膜結合型IL-12発現MHC欠損ヒト増殖性ミエロイド細胞の表面マーカー解析>
ヒトpMC、ヒトIL12-pMC、ヒトmbIL12-pMCおよびヒトDCにおける表面マーカーの発現を免疫染色およびフローサイトメトリーにより解析した。免疫染色には、以下の表30に記載の抗体を用いた。ヒトDCは、上記(14-2)に記載の手順により調製した。
表30.マーカーの染色に用いた抗体
ヒトpMC、ヒトIL12-pMC、ヒトmbIL12-pMCおよびヒトDCにおける表面マーカーの発現を免疫染色およびフローサイトメトリーにより解析した。免疫染色には、以下の表30に記載の抗体を用いた。ヒトDCは、上記(14-2)に記載の手順により調製した。
表30.マーカーの染色に用いた抗体
結果を図78に示す。図では、各細胞名から「ヒト」を省略して表記する。ヒトmbIL12-pMCは、ヒトpMCと同様に、CD115、CD116、CD32、CD64およびSIRPαを発現しており、一方、IL12Rβ2、CD16、FcεRIαおよびCD3を発現していなかった。この結果から、膜結合型IL-12の発現は、他の細胞表面タンパク質の発現に影響しないことが確認された。ヒトDCは、CD115、CD116、CD32、CD64、FcεRIαおよびSIRPαを発現し、IL12Rβ2、CD16およびCD3を発現していなかった。
<32.キメラ抗原受容体(CAR)発現ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製>
(32-1)GC33ベースのCARを発現するレンチウイルスベクターの作製
5’→3’方向に、ヒトCD8αのシグナル配列(アミノ酸1-21)をコードするcDNA(配列番号30)、GC33のVHをコードする核酸配列(配列番号19)、205cリンカー(Biochemistry,1991,30(42):10117-10125)をコードする核酸配列(配列番号20)、GC33のVLをコードする核酸配列(配列番号21)、ヒトCD8αの膜貫通領域(アミノ酸128-212)をコードするcDNA(配列番号31)、ヒトCD3ζの細胞内領域(アミノ酸52-164)をコードするcDNA(配列番号32)、IRES配列(配列番号11)およびヒトCD19の細胞外領域(アミノ酸1-333)をコードするcDNA(配列番号12)を接続したcDNAをGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-GC33scFv-Z-IRES-hΔ19を得た(図79)。
(32-1)GC33ベースのCARを発現するレンチウイルスベクターの作製
5’→3’方向に、ヒトCD8αのシグナル配列(アミノ酸1-21)をコードするcDNA(配列番号30)、GC33のVHをコードする核酸配列(配列番号19)、205cリンカー(Biochemistry,1991,30(42):10117-10125)をコードする核酸配列(配列番号20)、GC33のVLをコードする核酸配列(配列番号21)、ヒトCD8αの膜貫通領域(アミノ酸128-212)をコードするcDNA(配列番号31)、ヒトCD3ζの細胞内領域(アミノ酸52-164)をコードするcDNA(配列番号32)、IRES配列(配列番号11)およびヒトCD19の細胞外領域(アミノ酸1-333)をコードするcDNA(配列番号12)を接続したcDNAをGenScriptに委託して合成した。融合cDNAをpSL(配列番号7)のマルチクローニングサイトへ挿入し、pSL-GC33scFv-Z-IRES-hΔ19を得た(図79)。
pSL-GC33scFv-Z-IRES-hΔ19、pCAG-HIVgpおよびpCMV-VSV-G-RSV-Revを293T細胞へリポフェクションにより導入した。リポフェクションから3日後に培養上清を回収し、細孔径0.45μmのフィルターでろ過した後、Lenti-Xコンセントレーターによりウイルス粒子を濃縮した。得られたウイルス粒子はDMEMに懸濁した後、クライオバイアルに分注し、-150℃で保管した。
(32-2)CAR発現ヒト増殖性ミエロイド細胞の作製
ヒトpMCおよびヒトmbIL12-pMCをそれぞれ48ウェルプレートに播種し、上記(32-1)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から8日後、蛍光標識抗CD19抗体(BioLegend、クローン4G7)を用いて細胞を染色し、Δ19の発現を指標として細胞を分離した。分離されたΔ19発現細胞(CD19陽性細胞)は、hpMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。得られた細胞を「ヒトpMC-GC33-Z」および「ヒトmbIL12-pMC-GC33-Z」と名付けた。
ヒトpMCおよびヒトmbIL12-pMCをそれぞれ48ウェルプレートに播種し、上記(32-1)で作製したレンチウイルスベクターを感染させた。感染後の増殖培養には、hpMC培地を用いた。感染から8日後、蛍光標識抗CD19抗体(BioLegend、クローン4G7)を用いて細胞を染色し、Δ19の発現を指標として細胞を分離した。分離されたΔ19発現細胞(CD19陽性細胞)は、hpMC培地中で3ヶ月以上にわたり増殖し続けた。得られた細胞を「ヒトpMC-GC33-Z」および「ヒトmbIL12-pMC-GC33-Z」と名付けた。
(32-3)細胞表面マーカー解析
ヒトpMC、ヒトmbIL12-pMC、ならびに上記(32-2)で作製したヒトpMC-GC33-ZおよびヒトmbIL12-pMC-GC33-Zを、蛍光標識抗CD19抗体、表29の抗IL12抗体、およびFITC標識ヒトGPC3(ACRO Biosystems)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
ヒトpMC、ヒトmbIL12-pMC、ならびに上記(32-2)で作製したヒトpMC-GC33-ZおよびヒトmbIL12-pMC-GC33-Zを、蛍光標識抗CD19抗体、表29の抗IL12抗体、およびFITC標識ヒトGPC3(ACRO Biosystems)により染色し、フローサイトメトリーにより解析した。
結果を図80に示す。図では、各細胞名から「ヒト」を省略して表記する。ヒトpMC-GC33-ZおよびヒトmbIL12-pMC-GC33-Zは、CD19陽性かつGPC3結合陽性であり、GC33ベースのCARを発現を発現していることが確認された。ヒトmbIL12-pMCおよびヒトmbIL12-pMC-GC33-ZはIL12p70陽性であり、細胞表面にIL12を発現していることが確認された。
<33.CARおよび/または膜結合型IL-12を発現するヒト増殖性ミエロイド細胞のIFN-γ産生誘導能>
pMCドナー(表25)の末梢血単核球から、NK Cell Isolation Kit, human(Miltenyi Biotec)を用いて、NK細胞を分離した。また、pMCドナー(表25)の末梢血単核球から、Pan T cell isolation kit, human(Miltenyi Biotec)を用いてT細胞を分離した。NK細胞またはT細胞(各5×104細胞/ウェル)と、放射線を照射した(20Gy)ヒトpMC、ヒトIL12-pMC、ヒトmbIL12-pMC、ヒトpMC-GC33-ZおよびヒトmbIL12-pMC-GC33-Z(各1.0×104細胞/ウェル)とを混合し、96ウェル丸底プレートに播種し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γによりIFN-γを定量した。
pMCドナー(表25)の末梢血単核球から、NK Cell Isolation Kit, human(Miltenyi Biotec)を用いて、NK細胞を分離した。また、pMCドナー(表25)の末梢血単核球から、Pan T cell isolation kit, human(Miltenyi Biotec)を用いてT細胞を分離した。NK細胞またはT細胞(各5×104細胞/ウェル)と、放射線を照射した(20Gy)ヒトpMC、ヒトIL12-pMC、ヒトmbIL12-pMC、ヒトpMC-GC33-ZおよびヒトmbIL12-pMC-GC33-Z(各1.0×104細胞/ウェル)とを混合し、96ウェル丸底プレートに播種し、10%FCS含有RPMI1640中で48時間共培養した。培養上清を回収し、ELISA MAX(商標)Standard Set Human IFN-γによりIFN-γを定量した。
結果を図81および82に示す。図では、各細胞名から「ヒト」を省略して表記する。図中、アスタリスク(*)はTukey事後検定を伴う一元配置ANOVAによるp値を示し(**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001)、「n.s.」は有意差なしを示す。いずれのヒト増殖性ミエロイド細胞も、NK細胞および/またはT細胞のIFN-γ産生を誘導した。とりわけ、キメラ抗原受容体および膜結合型IL-12の両方を発現するヒトmbIL12-pMC-GC33-Zは、他の細胞よりも格段に強くNK細胞およびT細胞のIFN-γ産生を誘導した。これらの結果から、キメラ抗原受容体および膜結合型IL-12の両方を発現する増殖性ミエロイド細胞の、インビボにおける高い抗腫瘍効果が示唆された。
Claims (19)
- (1)ミエロイド細胞にc-MYCをコードする核酸を導入するステップと、
(2)前記ステップ(1)により得られた細胞をGM-CSFおよびM-CSFの存在下で培養するステップと、
(3)前記ステップ(2)により得られた細胞に、IL-12p35サブユニットをコードする核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする核酸を導入するステップと
を含む、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞を製造する方法。 - 前記ステップ(1)において、BMI1をコードする核酸、およびMDM2、LYL1またはBCL2アイソフォームアルファをコードする核酸をさらに導入する、請求項1に記載の方法。
- 前記ミエロイド細胞が多能性幹細胞から分化されたものである、請求項1に記載の方法。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の方法により製造された、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞。
- c-MYCをコードする外因性核酸、IL-12p35サブユニットをコードする外因性核酸およびIL-12p40サブユニットをコードする外因性核酸を含んでなる、IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞。
- GM-CSFおよびM-CSF依存的に増殖する、請求項5に記載の細胞。
- CD40-CD40リガンド相互作用またはトール様受容体刺激がない状態で、少なくとも300pg/1×104細胞/24時間のIL-12p70を産生する、請求項5に記載の細胞。
- トール様受容体刺激がある状態の単球由来樹状細胞と比較して、少なくとも5倍のIL-12p70を産生する、請求項5に記載の細胞。
- CD86、CD80およびCD83からなる群から選択される少なくとも1つの共刺激分子を発現する、請求項5に記載の細胞。
- 主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/またはクラスII分子を発現しない、請求項5に記載の細胞。
- 主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/もしくはクラスII遺伝子ならびに/またはそれらの発現に関与する因子をコードする遺伝子を欠損する、請求項10に記載の細胞。
- キメラ抗原受容体をコードする外因性核酸をさらに含む、請求項11に記載の細胞。
- SIRPα遺伝子をさらに欠損する、請求項11に記載の細胞。
- 内因性の主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/もしくはクラスII遺伝子ならびに/またはそれらの発現に関与する因子をコードする遺伝子を欠損し、かつ、所望の主要組織適合遺伝子複合体クラスIおよび/またはクラスIIをコードする外因性核酸をさらに含む、請求項5に記載の細胞。
- 請求項5~14のいずれか1項に記載の細胞を含んでなる、T細胞および/またはNK細胞を活性化するための組成物。
- 前記T細胞および/またはNK細胞によるインターフェロンγの産生を誘導する、請求項15に記載の組成物。
- 請求項5~14のいずれか1項に記載の細胞を含んでなる、対象におけるがんを予防または治療するための医薬組成物。
- 対象におけるがんを予防または治療するための方法であって、請求項5~14のいずれか1項に記載の細胞を前記対象に投与するステップを含む、方法。
- 免疫チェックポイント阻害薬を前記対象に投与するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
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JP2022087065 | 2022-05-27 | ||
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PCT/JP2023/019528 WO2023229013A1 (ja) | 2022-05-27 | 2023-05-25 | IL-12p70を恒常的に産生する増殖性ミエロイド細胞の製造方法 |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2023
- 2023-05-25 WO PCT/JP2023/019528 patent/WO2023229013A1/ja unknown
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BIAN ZHEN, SHI LEI, KIDDER KOBY, ZEN KE, GARNETT-BENSON CHARLIE, LIU YUAN: "Intratumoral SIRPα-deficient macrophages activate tumor antigen-specific cytotoxic T cells under radiotherapy", NATURE COMMUNICATIONS, vol. 12, no. 1, pages 1 - 16, XP093067948, DOI: 10.1038/s41467-021-23442-z * |
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