【実施例】
【0138】
実施例1:T細胞悪性腫瘍の有効なキメラ抗原受容体標的化のためのT細胞におけるCD7発現の遮断
この実施例は、第二世代のCARと組み合わせた新規方法によるCD7発現の遮断を例示し、非常に強力な抗CD7 CAR−T細胞をもたらした。この実用的な戦略は、ETP−ALLを含む高リスクT細胞悪性腫瘍患者に新しい治療法の選択肢を提供する。
概要
【0139】
T細胞悪性腫瘍に対する効果的な免疫療法が不足している。キメラ抗原受容体(CAR)転換Tリンパ球に基づく新規アプローチが考案された。CD7は、最も攻撃的なサブタイプである早期T細胞前駆体(ETP)−ALLを含むT細胞急性リンパ芽球性白血病(T−ALL)におけるその一貫した発現のため、標的として選択された。49個の診断用T−ALL試料(14個のETP−ALLを含む)では、CD7発現中央値は、>99%であり、CD7発現は、再発時(n=14)および化学療法中(n=54)に高いままであった。CD7は、第二世代のCAR(抗CD7−41BB−CD3ζ)により標的化されたが、T細胞自体にCD7が存在するために、Tリンパ球におけるCAR発現は、同族殺傷を引き起こした。CD7を下方制御し、同族殺傷を制御するために、細胞内保持ドメインと結合された抗CD7一本鎖可変フラグメントに基づく新規方法(タンパク質発現ブロッカー、PEBL)を適用した。抗CD7 PEBLの形質導入は、全ての形質導入T細胞において表面のCD7発現の実質的に即効性の抑制をもたらし、2.0%±1.7%は、mock形質導入T細胞の98.1%±1.5%に対してCD7+であった(n=5、P<0.0001)。PEBL発現は、T細胞増殖、IFNγおよびTNFα分泌、または細胞傷害性を損なわず、CAR媒介同族殺傷を排除しなかった。PEBL−CAR−T細胞は、インビトロでCD7+白血病細胞に対して非常に細胞傷害性であり、同族殺傷を免れるCD7+ T細胞よりも一貫してより強力であった。それらはまた、細胞株由来および患者由来のT−ALL異種移植片において強い抗白血病活性を示した。ここで説明する戦略は、既存の臨床グレードの細胞製造プロセスに良好に適合し、高リスクのT細胞悪性腫瘍患者の治療のために迅速に実行することができる。
序論
【0140】
Tリンパ球は、キメラ抗原受容体(CAR)の発現を介して腫瘍細胞を特異的に認識し、殺傷するように誘導することができる
1−5。この技術の効果的な応用の中心は、CARに適する標的の特定である。標的は、腫瘍細胞によって高度に発現されなければならず、かつ正常細胞には存在すべきではないか、または一時的な非存在が臨床的に管理可能である正常細胞によってのみ発現されるべきである
6。したがって、B細胞由来の白血病およびリンパ腫は、通常Bリンパ様細胞によってのみ発現される
9,10、CD19
5,7またはCD22
8に対するCARで標的化することができる。B細胞不応性白血病およびリンパ腫の患者における抗CD19 CARを発現する自己T細胞の注入は、主要な臨床反応をもたらした
11−18。これらの刺激的な結果は、この技術の力の明白な証拠を提供し、腫瘍学におけるより広い応用の可能性を示唆している。
【0141】
T細胞悪性腫瘍に対するCAR−T細胞療法の開発は、それらのB細胞対応物の開発よりもはるかに遅れている。いくつかのT細胞白血病およびリンパ腫サブタイプに関連した予後不良のために、この分野における効果的な治療法の必要性は特に緊急性がある。例えば、初期のT細胞前駆体急性リンパ芽球性白血病(ETP−ALL)の小児および青年は、全てのALL患者の中で初期治療に対する反応が最も悪い
19−21。集中化学療法および/または同種造血幹細胞移植は、治療抵抗性の再発を予防しない場合が多く、これらの患者、および成人年齢などの他の危険性の高い機能を持つ患者にとっては、治療の選択肢が不足している
19,22−25。
【0142】
T細胞悪性腫瘍に対する有効なCAR−T細胞の開発に対する大きな障害は、(一般的にCD19またはCD22発現を欠く)悪性T細胞の表面マーカープロファイルが、活性化Tリンパ球の表面マーカープロファイルと大部分重複することである
19−26。そのような標的に対するCARは、CAR−T細胞の自己排除を導く可能性が高い
27,28。ETP−ALLおよび他のT−ALL細胞サブタイプのCAR−T細胞療法のための実用的な技術の開発および適用が、本明細書に記載されている。第一に、CD7に対するCARが作製された。認識されているように、CD7は、T細胞悪性腫瘍の一次マーカーである40kDaのI型膜貫通糖タンパク質であり
29−32、ETP−ALLを含むT細胞ALLの全ての場合において高度に発現される
19。第二に、T細胞におけるCD7発現を迅速かつ効果的に下方制御する方法が開発された。この方法は、CAR−T細胞療法の同族殺傷効果を回避し、遺伝子編集を伴わず、そして臨床応用に直ちに移行することができるため選択された。
材料および方法
【0143】
細胞および培養条件
【0144】
白血病細胞系Jurkat、CCRF−CEM、Loucy、MOLT4およびKG1aは、American Type Culture Collection(ATCC;Rockville,MD)から入手した。B系列ALL細胞株OP−1は、出願人の研究室で開発された
33。CCRF−CEM細胞は、ホタルルシフェラーゼ遺伝子を含有するネズミ幹細胞ウイルス(MSCV)−内部リボソーム進入部位(IRES)−緑色蛍光タンパク質(GFP)レトロウイルスベクター(St.Jude Children’s Research HospitalのVector Development and Production Shared Resource(Memphis,TN)から入手)で形質導入された。同じベクターを使用して、RS4;11 B細胞株(ATCC)のcDNAからクローニングされたCD19遺伝子をCCRF−CEMおよびJurkat細胞に形質導入した。細胞株を、10%ウシ胎児血清(FBS)および1%ペニシリン−ストレプトマイシンを補充したRPMI−1640(ThermoFisher Scientific,Waltham,MA)中で維持した。
【0145】
末梢血試料は、シンガポール国立大学病院血液銀行の健常成人ドナー由来の血小板提供の廃棄された匿名副産物から得られた。診断免疫表現型検査および治療反応のモニタリングのために、ALL患者の骨髄穿刺液を採取した
19,26。いくつかの実験では、シンガポール国立大学のInstitutional Review Boardの承認を得て、保存された余剰材料を使用した。単核細胞を、Lymphoprep密度段階(Axis−Shield,Oslo,Norway)での遠心分離により分離し、RPMI−1640中で2回洗浄した。T細胞をDynabeadsヒトTアクチベーターCD3/CD28(ThermoFisher)で濃縮し、RPMI−1640、10%FBS、1%ペニシリン−ストレプトマイシン、およびインターロイキン−2(IL−2;120IU/mL;Proleukin,Novartis,Basel,Switzerland)中で培養した。
【0146】
遺伝子クローニングおよびレトロウイルス導入
【0147】
抗CD7モノクローナル抗体TH69の一本鎖可変フラグメント(scFv)
34は、CD8αシグナルペプチド、CD8αヒンジおよび膜貫通ドメイン、ならびに以前に出願人の研究室で開発された抗CD19−41BB−CD3ζ CARの4−1BBおよびCD3ζの細胞内ドメインに結合された
5。同じscFvはまた、CD8αシグナルペプチドおよび小胞体(ER)/ゴルジ保持ペプチドEQKLISEEDLKDEL(配列番号8)、(GGGGS)
4AEKDEL(配列番号9)、または局在化配列(配列番号13)が続くCD8αヒンジおよび膜貫通ドメインをコードする配列にも結合された。これらをGFPまたはmCherryの存在下または非存在下でMSCVベクターにサブクローニングした。
【0148】
レトロウイルス上清の調製および形質導入は、以前に記載されたように実施した
5,35。簡単に説明すると、pMSCVレトロウイルスベクター馴化培地をRetroNectin(Takara,Otsu,Japan)でコーティングしたポリプロピレン製チューブに添加し、遠心分離および上清の除去後、T細胞をチューブに添加し、37℃で12時間放置し、新鮮なウイルス上清をその後2日間連続して添加した。Tリンパ球をFBS、抗生物質および200IU/mLのIL−2を含むRPMI−1640中で維持した。
【0149】
一過性CAR発現のために、抗CD7および抗CD19 CAR構築物をpVAXIベクター(ThermoFisher Scientific)のEcoRIおよびXhol部位にサブクローニングし、T7 mScript(CellScript,Madison,WI)を用いてmRNAに転写した
36。mRNAエレクトロポレーションのために、細胞を200μgのCAR mRNAを含むエレクトロポレーション緩衝液(Amaxa Cell Line Nucleofector Kit V;Lonza,Basel,Switzerland)に懸濁し、プログラムX−001を用いてAmaxa Nucleofector 2b(Lonza)でエレクトロポレーションした
36,37。mRNA不存在下でエレクトロポレーションした細胞を対照として使用した。
【0150】
CAR、PEBL、表面マーカーの検出
【0151】
CARをビオチン結合ヤギ抗マウスF(ab’)
2抗体(Jackson ImmunoResearch,West Grove,PA)、続いてアロフィコシアニン(APC)結合ストレプトアビジン(Jackson ImmunoResearch)により検出した。フィコエリトリン(PE)またはAPC結合抗CD7(M−T701)、CD4(RPA−T4)、CD8(RPA−T8)、CD3(SK7)、および非反応性アイソタイプ一致抗体は、BD Biosciences(San Jose,CA)から入手し、CD19(LT19)は、Miltenyi Biotechから入手した。細胞染色は、Diva(BD Biosciences)またはFlow Joソフトウェア(FlowJo,Ashland,OR)により、Accuri C6、FortessaまたはLSRIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を用いて分析した。
【0152】
ウェスタンブロッティングは、以前に記載されたように行った
35。簡単に説明すると、Pierce BCAタンパク質アッセイキット(ThermoFisher)によるタンパク質定量の前に、CelLytic M細胞溶解試薬(Sigma−Aldrich,Saint Louis,MO)を用いて細胞溶解物を抽出した。細胞溶解物を4×Laemmli試料緩衝液(Bio−rad,Hercules,CA)で希釈し、還元条件または非還元条件下での電気泳動によって10%ポリアクリルアミドゲル上で分離した。ブロットした膜を、マウス抗ヒトCO3抗体(8D3;BD Biosciences)、ヤギ抗マウスIgG西洋ワサビペルオキシダーゼ結合体(R&D Systems,Minneapolis,MN)、およびClarityウェスタンECL基質(Bio−Rad)をプローブとして精査した。染色は、ChemiDoc Touch Imager(Bio−Rad)を用いて可視化した。
【0153】
細胞凝集アッセイ、細胞傷害性アッセイおよびサイトカイン産生
【0154】
細胞−細胞凝集を測定するために、Jurkat細胞をカルセインレッドオレンジAM(ThermoFisher)で標識したCD7+またはCD7−細胞と30分間共培養し、細胞ダブレットをフローサイトメトリーによって計数した。いくつかの実験では、膜貫通配列またはシグナル伝達配列を含まないscFvからなる構築物で形質導入されたJurkatまたは293T細胞の上清から得た可溶性抗CD7 scFvと共培養する前に、標的細胞を10分間プレインキュベートした。
【0155】
細胞傷害性を試験するために、標的細胞をカルセイン赤橙色AMで標識し、96ウェル丸底プレート(Corning Costar,Corning,NY)に入れた。T細胞を標的細胞とは異なるエフェクター:標的(E:T)比で標的細胞と共に添加し、37℃および5%CO2で4時間培養した。生存可能な標的細胞をフローサイトメトリーで計数した。38溶解性顆粒のエキソサイトーシスを測定するために、抗ヒトCD107a−PE(H4A3;BD Biosciences)を共培養物に添加した。1時間後、モネンシン(BD GolgiStop)を添加し、フローサイトメトリー分析の前に更に3時間培養を続けた。
【0156】
細胞増殖を評価するために、T細胞を単独で、または1:1 E:TのMOLT−4細胞の存在下で、FBSおよび120IU/mL IL−2を含むRPMI−1640中、37℃および5%CO
2で培養した。増殖を阻害するために、照射したまたはStreck細胞保存剤(Streck Laboratories,Omaha,NE)で処理した標的細胞を7日ごとに培養物に添加した。生存GFP+またはmCherry+ T細胞をフローサイトメトリーにより計数した。IFNγおよびTNFα産生のために、標的細胞およびエフェクター細胞を1:1 E:Tで上記のようにプレート培養した。1時間後、ブレフェルジンA(BD GolgiPlug)を培養物に添加し、培養をさらに5時間継続した。続いて、フローサイトメトリー分析の前に、抗IFNγ−PE(クローン25723.11;BD Biosciences)または抗TNFα−PE(6401.1111;BD Biosciences)による細胞内染色を行った。
【0157】
異種移植モデル
【0158】
ルシフェラーゼで形質導入されたCCRF−CEM細胞をNOD.Cg−Prkdc
scidIL2rg
tm1Wjl/SzJ(NOD/scid IL2RGnull)マウス(Jackson Laboratory,Bar Harbor,ME)にマウス当たり1×10
6細胞で静脈内(i.v.)注入した。3日後および/または7日後、マウスは、マウス当たり2×10
7T細胞において下方制御されたCD7および抗CD7 CAR発現を有するT細胞を受けた。他のマウスには、T細胞の代わりにGFP単独、または10%FBSを含むRPMI−1640で形質導入されたT細胞を与えた。全てのマウスは、2日ごとに20,000IUのIL−2を腹腔内(i.p.)投与された。水性D−ルシフェリンカリウム塩(Perkin Elmer,Waltham,MA)を腹腔内注入した後(マウス当たり2mg)、Xenoge IVIS−200システム(Caliper Life Sciences,Waltham,MA)を用いて腫瘍負荷を決定した。発光をLiving Image 3.0ソフトウェアで分析した。発光が毎秒1×10
10光子に達したとき、または安楽死を正当化する身体的徴候が現れた場合はそれ以前に、マウスを安楽死させた。
【0159】
患者由来の異種移植片(PDX)モデルについては、初代ETP−ALL細胞をNOD/scid IL2RGnull中に静脈内注入し、次の7〜8世代に渡って増殖させた。次いで、ETP−ALL細胞を、PEBL−CAR−T細胞で処理するかまたは未処理のままにしたNOD/scid IL2RGnullに再注入した。末梢血および組織をフローサイトメトリーによりALL細胞の存在についてモニターした
19,26。赤血球を溶解緩衝液(Sigma−Aldrich)で溶解した後、細胞を抗マウスCD45−PE−シアニン7(30−F11、Biolegend)、および抗ヒトCD45−APC−H7(2D1)、CD7−PE(M−T701)、CD3−APC(SK7)、CD34−ペリジニンクロロフィルタンパク質(8G12)(全てBD Biosciencesから)、およびCD33−ブリリアントバイオレット421(WM53、Biolegend)で染色した。細胞は、DivaおよびFlowJoソフトウェアを使用して、Fortessaフローサイトメーターで分析した。
【0160】
結果
【0161】
白血病におけるCAR−T細胞療法の標的としてのCD7の検証
【0162】
49人のT−ALL患者(ETP−ALLを持つ14人を含む)から得られた診断用骨髄試料由来の白血病細胞において、CD7発現の中央値パーセントは、>99%(範囲、79%〜>99%)であった。わずか3事例(6.1%)で、CD7は、99%未満であり、2事例で98%、1事例で79%であった(
図1A)。14人の再発T−ALL患者から採集された試料においてもまた、高いCD7発現が観察された(
図1A)。診断時または再発時の白血病細胞中のCD7の平均蛍光強度(MFI)は、同じ試料中の残存正常T細胞において測定されたMFIを常に超えていた。中央値(範囲)MFIは、T−ALL細胞において20,617(4,105〜66,674)であるのに対して、正常T細胞において3,032(1,301〜9,582)であった(n=19、P<0.0001)(
図1B)。
【0163】
化学療法がCD7発現に影響を与えるかどうかを判断するために、治療中に採集された、最小残存病変(MRD)を含む骨髄試料を調べた。(21人の患者由来の)54個の試料全てにおいて、残存白血病細胞の>99%は、CD7+であった(
図1A)。18人の患者において、CD7レベルは、疾患の経過中モニターされた。
図1Cおよび
図1Dに示すように、CD7は、治療中に高いままであった。これらの結果は、CD7がT−ALLにおけるCAR−T細胞療法の標的として有効であることを証明している。
【0164】
抗CD7 CARの設計および発現
【0165】
CD7を標的とするために、CD8αのヒンジおよび膜貫通ドメインを介して4−1BB(CD137)およびCD3ζのシグナル伝達ドメインに接合された抗CD7抗体TH69のscFvからなる抗CD7 CAR(
図2A)を設計した。Jurkat細胞におけるこの構築物のレトロウイルス形質導入は、抗CD7 CARの高発現をもたらし(
図2B)、ウェスタンブロッティングによりモノマー、ダイマーおよびオリゴマーとして現れた(
図2C)。
【0166】
TH69 scFvがCD7を結合し得ることを確認するために、それは可溶性形態で産生され、CD7+ MOLT−4細胞およびCD7−OP−1細胞上で試験され、MOLT−4細胞を標識したが、OP−1は、標識しなかった(
図8A)。さらに、MOLT−4細胞を抗CD7 scFv上清とプレインキュベートした場合、抗CD7モノクローナル抗体による染色は、有意に減少し、CD7 MFI(±SD)は、31,730±1,144から5,987±241(n=3)に変化した。抗CD7 CARを発現するJurkat細胞は、CD7+ MOLT−4細胞と凝集体を形成したが、GFP単独または抗CD19 CARで形質導入された細胞は、形成せず、それとは逆に、抗CD19 CARは、CD19+ OP−1細胞との細胞凝集を誘導したが、抗CD7 CARは、誘導しなかった(
図8B)。MOLT−4またはCCRF−CEMを可溶性抗CD7 scFvとプレインキュベートすると、凝集体の形成が妨げられた(
図8C)。
【0167】
抗CD7 CARが機能的であるかどうかを決定するために、活性化マーカーCD25およびCD69のレベルを、MOLT4と24時間共培養した後にJurkat細胞において測定した。抗CD7 CARを発現する細胞において、両方の活性化マーカーの明らかな上方制御があった(
図2Dおよび
図2E)。要するに、抗CD7−41BB−CD3ζ CARは、その同族抗原に結合することができ、連結の際に活性化シグナルを伝達する。
【0168】
T細胞における抗CD7 CARの発現は、同族殺傷を引き起こす
【0169】
末梢血Tリンパ球における抗CD7−41BB−CD3ζ CARの効果を決定するために、それを発現させるために2つの異なる方法、すなわちレトロウイルス形質導入(
図9A)およびmRNAエレクトロポレーションを用いた。しかし、それはT細胞生存率を著しく低下させた。mRNAエレクトロポレーションの24時間後の平均(±SD)T細胞回収率は、mRNA不存在下のエレクトロポレーション後に39.8%±13.0(n=7)の回収率であり(
図3A)、CARがウイルス形質導入によって導入された場合、細胞回収率は、mock形質導入T細胞の25.1%±16.2%(n=10)の回収率であり(
図3B)、全体として、CAR発現は、24時間後に細胞回収率を31.1%±16.3%(n=17)まで減少させた。長期の細胞培養は、CAR形質導入細胞とmock形質導入細胞との間の数の差を全体的にさらに増大させた(
図3C)。標的細胞の非存在下でのCAR発現は、CD107a発現によって明らかにされた溶解顆粒のエキソサイトーシスを誘導し(
図3D)、これは細胞回復の障害が同族殺傷によって引き起こされたことを示唆する。
【0170】
CD7の下方制御は、T細胞同族殺傷を防ぎ、T細胞機能に影響を及ぼさない
【0171】
貧弱なT細胞回収率が、T細胞によって発現されたCD7へのCAR結合によって媒介される同族殺傷によって引き起こされた場合、それはCAR発現前にCD7を下方制御することによって改善されるはずである。この予測をテストするために、ER保持ドメインKDELまたはKKMPを含むアミノ酸配列に連結された抗CD7 scFvの発現に基づいて最近開発された迅速かつ実用的な方法[抗CD7タンパク質発現ブロッカー(PEBL)]を適用した。(
図3E)。これらは、構築物をER/ゴルジ体に固定し、標的タンパク質の分泌または膜発現を妨げる
39,40。3種の抗CD7 PEBL構築物を試験し、PEBL−1は、次の実験のための選択PEBL−1であった(
図3Eおよび
図3F)。CD7表面発現は、この構築物で形質導入された全てのT細胞において本質的に無効にされたが、CD7 mRNA発現は、保持され(
図3F、
図10Aおよび
図10B)、5つの実験では、98.1%±1.5%のmock形質導入T細胞は、CD7+であったのに対して、抗2.0%±1.7%は、CD7 PEBLで形質導入されたT細胞であった(P<0.0001)(
図3G)。下方制御されたCD7を有する細胞においてエレクトロポレーションによって抗CD7 CARが発現されたとき、その発現は、フローサイトメトリーによって明らかに検出可能であった(
図3H)。CD7ノックダウンを有する細胞においてCARを発現させることによって、T細胞生存率は、著しく改善され(
図3I)、6対の実験において、CAR mRNAエレクトロポレーション後の生存細胞回収率は、抗CD7 PEBLで予め形質導入されていたT細胞において一貫して優れていた(P=0.008)。
【0172】
抗CD7 PEBL形質導入後、CD4細胞とCD8細胞との比率は、mock形質導入細胞の比率と類似していた(
図4A)。表面膜上のCD7発現の不存在は、培地中のT細胞生存に影響を及ぼさなかった(
図4B)。抗CD7 PEBLで形質導入されたT細胞の機能的能力をさらに精査するために、抗CD19−CARを発現するように細胞を遺伝子操作した(
図CA)。細胞傷害性を及ぼし、細胞傷害性顆粒を放出し、そしてCD19+ ALL細胞の存在下でIFNγを分泌するそれらの能力を試験した。
図4D、
図4Eおよび
図4Fに示すように、PEBL形質導入および表面CD7の欠如は、CAR媒介細胞機能を変化させなかった。
【0173】
抗CD7−41BB−CD3ζ CARは、CD7+白血病細胞に対する強力な細胞傷害性を誘導する
【0174】
抗CD7 PEBLを用いてCD7陰性T細胞を調製し、抗CD7−41BB−CD3ζ CAR mRNAを用いてエレクトロポレーションした。それらの抗白血病能力は、CD7+白血病細胞系MOLT−4、CCRF−CEM、Jurkat、LoucyまたはKG1aとの共培養において評価された。
図5Aに示すように、細胞傷害性は、CAR発現によって劇的に増加した。PEBL−CAR T細胞はまた、患者から得られた初代T−ALL細胞に対しても非常に有効であった(
図5B)。
【0175】
PEBL−CAR T細胞の細胞傷害性を、PEBLで形質導入されていない細胞におけるCARエレクトロポレーション後に回収された残存T細胞の細胞傷害性と比較した。3人のドナー由来の細胞を用いた45回の実験では、PEBL−CAR細胞の細胞傷害性は、非PEBL T細胞の細胞傷害性を一貫して超えていた(
図5C)。CD107a(
図5D)、IFNγ(
図11A)およびTNFα(
図11B)の発現を比較すると、PEBL−CAR細胞の優れた活性もまた観察された。連続レトロウイルス形質導入によるPEBLおよびCARの発現もまた、患者由来のT−ALL細胞(
図5E)および細胞株(
図12)に対して強力な細胞傷害性をもたらした。CD7+標的細胞の存在下での抗CD7 PEBL−CAR−T細胞の増殖は、PEBLによるCD7下方制御なしのCAR−Tの増殖よりもはるかに高かった(P<0.01)(
図5F)。最後に、抗CD7 PEBL−CAR T細胞によって及ぼされる細胞傷害性を、同じ標的細胞に対する抗CD19−41BB−CD3ζ CAR
5を発現するT細胞の細胞傷害性と比較した。この目的のために、CCRF−CEM細胞およびJurkat細胞をCD19で形質導入し、抗CD7 PEBLで予め形質導入された細胞においていずれのCARもまた発現した(
図13Aおよび
図13B)。抗CD7および抗CD19 CAR T細胞は、同様の短期細胞傷害性および長期細胞傷害性を有し(
図13Cおよび
図13D)、CD19+ CD7+標的細胞の存在下における長期増殖能力は、抗CD7 CAR−T細胞についてわずかに低く(
図13E)、これは、標的細胞上のCD7の発現がCD19に対してより低いことにより説明できるであろう(
図13B)。
【0176】
T−ALLのマウスモデルにおける抗CD7 PEBL−CAR T細胞の抗白血病活性
【0177】
抗CD7 PEBL−CAR T細胞の抗腫瘍能力をさらに評価するために、NOD/scid IL2RGnullにCCRF−CEM細胞を移植した。抗CD7 PEBLおよび抗CD7 CARでレトロウイルス形質導入されたT細胞は、白血病細胞負荷の顕著な減少および白血病細胞増殖の減少を伴って、顕著な抗白血病効果を生じた(
図6A〜
図6C、
図14Aおよび
図14B)。白血病細胞注入の3週間後、フローサイトメトリーによる末梢血中のCCRF−CEM細胞の中央値百分率は、対照マウスで68%(n=5)であり、GFP単独T細胞を受けたマウスでは67%(n=5)であったが、抗CD7 PEBL−CAR T細胞で処置したマウスでは検出されなかった(
図15A)。抗CD7 PEBL−CAR T細胞治療後に生じる再発は、CD7を欠くCCRF−CEM細胞サブセットによるものではなく、白血病細胞は、高レベルのCD7を発現し続け、CCRF−CEM細胞が再発マウスの肝臓もしくは脾臓に由来するか、または元の細胞培養物に直接由来するかにかかわらず、抗CD7CAR細胞傷害性に対する感受性は、高いままであった(
図15B)。
【0178】
インビボで初代白血病細胞に対してPEBL−CAR T細胞を試験するために、ETP−ALLのPDXモデルを使用した。PDXモデルは、NOD/scid IL2RGnullマウスにおける診断時にETP−ALLの患者に由来する白血病細胞の増殖を可能にする。白血病細胞は、CD7、CD34、CD33を発現し、かつ表面CD3、CD1a、CD8およびCD5が非存在で、診断時に決定された免疫表現型一致を保持し(
図16)、細胞は、エクスビボで生存することも増殖することもできず、増殖のためにマウスに注入する必要があった。全てのマウスは、CAR−T処置時に末梢血中にETP−ALLを有していた(
図7A)。
図7Bに示すように、ETP−ALL細胞は、骨髄、脾臓肝臓および肺における白血球の大部分を占めていた。PEBL−CAR T細胞投与後(1匹のマウスでは2×10
7個、残りの4匹では2×10
6個)、末梢血中の白血病細胞数は、劇的に減少した一方で、PEBL−CAR−T細胞は、全てのマウスにおいて検出可能になった(
図7A)。血液塗抹標本では、汚れ細胞が顕著であり、これは白血病細胞溶解を示唆していた(
図7C)。白血病は、5匹の対照マウス全てで進行し、対照マウスは、ETP−ALLが末梢血単核細胞の>80%となった時点で安楽死させた。2×10
7個のPEBL−CAR−T細胞で処置したマウスは、PEBL−CAR−T細胞注入の23日後に見かけの移植片対宿主病(GvHD)により死亡した。血液、骨髄、肝臓、脾臓、肺および脳ではETP−ALLが検出されなかったが、PEBL−CAR T細胞は、全ての組織で検出可能であった(
図7Dおよび
図7E)。2×10
6個のPEBL−CAR T細胞で処置したマウス4匹は、注入後25日目(n=1)〜39日目(n=3)に生存しており、GvHDの徴候は見られない。
考察
【0179】
B細胞白血病およびリンパ腫の患者の寛解は、CAR−T細胞により達成することができるが、T細胞悪性腫瘍患者については、効果的な選択肢が不足している。このギャップを埋めるために、臨床的介入に迅速に移行することができるであろうCAR−T細胞アプローチが開発され、本明細書に記載された。化学療法にさらされたT−ALL細胞においてさえ非常に安定である広く発現された表面T細胞マーカーのCD7が標的とされた。第二世代の抗CD7 CARが設計された。T細胞におけるCD7表面発現の抑制が必須であると判定され、その抑制がなければ、CARは、重度のT細胞減少を引き起こし、CAR−T細胞の完全な機能的可能性は達成できなかったであろう。抗CD7 PEBLの形質導入は、事実上即効性のCD7発現の抑制をもたらした。そのような細胞における抗CD7 CARの発現は、インビトロにおいて、ならびにT−ALLの異種移植片およびPDXモデルにおいて、強力な抗白血病活性を生じた。したがって、この戦略を使用することによって、多数のCAR−T細胞が迅速に作製され、最もアグレッシブな形態の1つであるETP−ALLを含む、T細胞悪性腫瘍に対して安定かつ特異的な細胞傷害性を及ぼすために使用された。
【0180】
内在性CD7を下方制御するための本明細書に記載のPEBL技術は、ER/ゴルジ体保持モチーフと結合された標的抗原に対するscFvの使用に基づいている。このようにして、新たに合成されたCD7はいずれも、ERおよび/またはゴルジ体に固定されたままであり、その表面発現は、妨げられる。この方法は、CD7を下方制御し、CAR媒介同族殺傷を抑制するのに著しく有効であった。重要なことに、CD7の細胞内保持は、T細胞機能を変化させず、正常な増殖、サイトカイン分泌、および細胞傷害性を可能にした。これは、リンパ系組織において正常なリンパ球集団を示したCD7欠損マウスを用いた研究の結果と一致する
41,42。CD7を下方制御するための別のアプローチは、メガヌクレアーゼ、TALEN、またはCRISPR/Cas9などの遺伝子編集方法を適用することであろう
43。この目的のために、最近の研究は、CRISPR/CasによるCD7遺伝子欠失を有するT細胞において発現された抗CD7 CARを報告した
9,44。臨床的影響を及ぼしてもよい共刺激分子(本明細書に記載されるCARは、CD28の代わりに4−1BBを有する)の違いに加えて
45,46、PEBL戦略の高い特異性および実際的性質は、それを現在の臨床用途にとって特に魅力的なものにしている。この方法は、2つの連続形質導入または両方の構築物を担持するバイシストロン性ベクターによる単一の形質導入のいずれかとして、CARを担持する同じウイルスベクターによる単純な形質導入を必要とする。その形質導入は、確立された臨床グレードの細胞製造プロセスによく適合し、標的外活性に関連して起こりうる規制上の懸念を生じさせない
47,48。
【0181】
CD7は、初期T細胞分化に特徴的な分子であり、T−ALLにおいてほぼ普遍的に発現され、正常細胞の中では、その発現は、T細胞に限定される
19,29−32。T細胞リンパ腫患者における抗CD7−リシン−A鎖免疫毒素を用いた臨床試験では、用量制限毒性は、他の毒素複合体で見られた副作用の血管漏出症候群であり、抗CD7の結合は、様々な組織の内皮細胞において見られなかった
49。それにもかかわらず、mRNAエレクトロポレーションによるCARの一過性発現は、抗CD7 PEBL−CAR T細胞の急性毒性の可能性を評価する初期の研究において考慮される場合もある。抗CD7CAR療法の懸念は、注入された細胞による正常T細胞の減少であり、これは免疫不全症につながる。高リスクT−ALL患者においてMRDを減少させるための手段として、この技術の最初の適用を想定することができ、それ故に同種造血幹細胞移植の成功を最大化することができる
50。そのような場合、抗CD7 CAR T細胞は、移植馴化およびドナー幹細胞から再構成されたT細胞区画によって排除されるであろう。移植環境以外では、白血病根絶が達成されれば「自殺遺伝子」を活性化することができる
51。最終的に、(それらの内因性CD3/TCR複合体を保持する)注入された抗CD7 T細胞は、十分に広いT細胞レパートリーを再構成する場合があるため、これを問題としなくてもよい。この目的のために、CD7を発現しないヒト血液リンパ球中のCD4記憶T細胞およびCD8エフェクターT細胞のサブセットが記載されていること
52,53、T−ALL細胞が正常T細胞よりも高いレベルでCD7を発現することに留意されたい。したがって、CD7−dimサブセットは、CD7を標的とした治療後でさえもT細胞レパートリーの再構築に役立つ場合がある。
【0182】
T−ALLの標準的な治療法は、高リスク疾患患者に対する集中化学療法に加えて造血幹細胞移植に主に依存する。結果は、満足できるものではなく、かなりの罹患率と死亡率を示す
54,55。本明細書に提示された知見は、抗CD7 PEBL−CAR T細胞の注入が既存の化学療法および移植に基づく戦略を大幅に増強するか、またはおそらく置き換えることができることを示唆する。おそらく、T細胞における標的抗原の下方制御を伴うCAR発現は、T細胞リンパ増殖性新生物において発現が優勢であるCD3、CD2、およびCD5などの他のT細胞マーカーにもまた適用可能であるはずである。高リスクの急性骨髄性白血病の一部がCD7を発現するため
19,30,56、この白血病サブタイプについて抗CD7 CAR−T細胞の可能性をテストすることも求められる。
参考文献
【0183】
1.Eshhar Z,Waks T,Gross G,Schindler DG.「Specific activation and targeting of cytotoxic lymphocytes through chimeric single chains consisting of antibody−binding domains and the gamma or zeta subunits of the immunoglobulin and T−cell receptors.」Proc Natl Acad Sci USA 1993;90(2):720−724.
【0184】
2.Geiger TL,Leitenberg D,Flavell RA.「The TCR zeta−chain immunoreceptor tyrosine−based activation motifs are sufficient for the activation and differentiation of primary T lymphocytes.」J Immunol 1999;162(10):5931−5939.
【0185】
3.Brentjens RJ,Latouche JB,Santos E,et al.「Eradication of systemic B−cell tumors by genetically targeted human T lymphocytes co−stimulated by CD80 and interleukin−15.」Nat Med 2003;9(3):279−286.
【0186】
4.Cooper LJ,Topp MS,Serrano LM,et al.「T−cell clones can be rendered specific for CD19:toward the selective augmentation of the graft−versus−B−lineage leukemia effect.」Blood 2003;101(4):1637−1644.
【0187】
5.Imai C,Mihara K,Andreansky M,Nicholson IC,Pui CH,Campana D.「Chimeric receptors with 4−1BB signaling capacity provoke potent cytotoxicity against acute lymphoblastic leukemia.」Leukemia 2004;18:676−684.
【0188】
6.Rosenberg SA,Restifo NP.「Adoptive cell transfer as personalized immunotherapy for human cancer.」Science 2015;348(6230):62−68.
【0189】
7.Brentjens RJ,Santos E,Nikhamin Y,et al.「Genetically targeted T cells eradicate systemic acute lymphoblastic leukemia xenografts.」Clin Cancer Res 2007;13(18 Pt 1):5426−5435.
【0190】
8.Haso W,Lee DW,Shah NN,et al.「Anti−CD22−chimeric antigen receptors targeting B−cell precursor acute lymphoblastic leukemia.」Blood 2013;121(7):1165−1174.
【0191】
9.Nadler LM,Anderson KC,Marti G,et al.「B4,a human B lymphocyte−associated antigen expressed on normal,mitogen−activated,and malignant B lymphocytes.」J Immunol 1983;131(1):244−250.
【0192】
10.Campana D,Janossy G,Bofill M,et al.「Human B cell development.I.Phenotypic differences of B lymphocytes in the bone marrow and peripheral lymphoid tissue.」J Immunol 1985;134(3):1524−1530.
【0193】
11.Porter DL,Levine BL,Kalos M,Bagg A,June CH.「Chimeric antigen receptor−modified T cells in chronic lymphoid leukemia.」N Engl J Med 2011;365(8):725−733.
【0194】
12.Grupp SA,Kalos M,Barrett D,et al.「Chimeric antigen receptor−modified T cells for acute lymphoid leukemia.」N Engl J Med 2013;368(16):1509−1518.
【0195】
13.Till BG,Jensen MC,Wang J,et al.「CD20−specific adoptive immunotherapy for lymphoma using a chimeric antigen receptor with both CD28 and 4−1BB domains:pilot clinical trial results.」Blood 2012;119(17):3940−3950.
【0196】
14.Kochenderfer JN,Dudley ME,Feldman SA,et al.「B−cell depletion and remissions of malignancy along with cytokine−associated toxicity in a clinical trial of anti−CD19 chimeric−antigen−receptor−transduced T cells.」Blood 2012;119(12):2709−2720.
【0197】
15.Davila ML,Riviere I,Wang X,et al.「Efficacy and Toxicity Management of 19−28z CAR T Cell Therapy in B Cell Acute Lymphoblastic Leukemia.」Sci Transl Med 2014;6(224):224ra225.
【0198】
16.Maude SL,Frey N,Shaw PA,et al.「Chimeric antigen receptor T cells for sustained remissions in leukemia.」N Engl J Med 2014;371(16):1507−1517.
【0199】
17.Lee DW,Kochenderfer IN,Stetler−Stevenson M,et al.「T cells expressing CD19 chimeric antigen receptors for acute lymphoblastic leukaemia in children and young adults:a phase 1 dose−escalation trial.」Lancet 2015;385(9967):517−528.
【0200】
18.Turtle CJ,Hanafi LA,Berger C,et al.「CD19 CAR−T cells of defined CD4+:CD8+ composition in adult B cell ALL patients.」J Clin Invest 2016;126(6):2123−2138.
【0201】
19.Coustan−Smith E,Mullighan CG,Onciu M,et al.「Early T−cell precursor leukaemia:a subtype of very high−risk acute lymphoblastic leukaemia.」Lancet Oncol 2009;10(2):147−156.
【0202】
20.Zhang J,Ding L,Holmfeldt L,et al.「The genetic basis of early T−cell precursor acute lymphoblastic leukaemia.」Nature 2012;481(7380):157−163.
【0203】
21.Inukai T,Kiyokawa N,Campana D,et al.「Clinical significance of early T−cell precursor acute lymphoblastic leukaemia:results of the Tokyo Children‘s Cancer Study Group Study L99−15.」Br J Haematol 2012;156(3):358−365.
【0204】
22.Neumann M,Heesch S,Gokbuget N,et al.「Clinical and molecular characterization of early T−cell precursor leukemia:a high−risk subgroup in adult T−ALL with a high frequency of FLT3 mutations.」Blood Cancer J 2012;2(1):e55.
【0205】
23.Jain N,Lamb AV,O‘Brien S,et al.「Early T−cell precursor acute lymphoblastic leukemia/lymphoma(ETP−ALL/LBL)in adolescents and adults:a high−risk subtype.」Blood 2016;127(15):1863−1869.
【0206】
24.Marks DI,Rowntree C.「Management of adults with T−cell lymphoblastic leukemia.」Blood 2017;129(9):1134−1142.
【0207】
25.Campana D,Pui CH.「Minimal residual disease−guided therapy in childhood acute lymphoblastic leukemia.」Blood 2017;129(14):1913−1918.
【0208】
26.Coustan−Smith E,Sancho J,Hancock ML,et al.「Use of peripheral blood instead of bone marrow to monitor residual disease in children with acute lymphoblastic leukemia.」Blood 2002;100:2399−2402.
【0209】
27.Mihara K,Yanagihara K,Takigahira M,et al.「Activated T−cell−mediated immunotherapy with a chimeric receptor against CD38 in B−cell non−Hodgkin lymphoma.」J Immunother 2009;32(7):737−743.
【0210】
28.Mamonkin M,Rouce RH,Tashiro H,Brenner MK.「A T−cell−directed chimeric antigen receptor for the selective treatment of T−cell malignancies.」Blood 2015;126(8):983−992.
【0211】
29.Haynes BF,Eisenbarth GS,Fauci AS.「Human lymphocyte antigens:production of a monoclonal antibody that defines functional thymus−derived lymphocyte subsets.」Proc Natl Acad Sci USA 1979;76(11):5829−5833.
【0212】
30.Vodinelich L,Tax W,Bai Y,Pegram S,Capel P,Greaves MF.「A monoclonal antibody(WT1)for detecting leukemias of T−cell precursors(T−ALL).」Blood 1983;62(5):1108−1113.
【0213】
31.Janossy G,Coustan−Smith E,Campana D.「The reliability of cytoplasmic CD3 and CD22 antigen expression in the immunodiagnosis of acute leukemia:a study of 500 cases.」Leukemia 1989;3(3):170−181.
【0214】
32.Yeoh EJ,Ross ME,Shurtleff SA,et al.「Classification,subtype discovery,and prediction of outcome in pediatric acute lymphoblastic leukemia by gene expression profiling.」Cancer Cell 2002;1:133−143.
【0215】
33.Manabe A,Coustan−Smith E,Kumagai M,et al.「Interleukin−4 induces programmed cell death(apoptosis)in cases of high−risk acute lymphoblastic leukemia.」Blood 1994;83(7):1731−1737.
【0216】
34.Peipp M,Kupers H,Saul D,et al.「A recombinant CD7−specific single−chain immunotoxin is a potent inducer of apoptosis in acute leukemic T cells.」Cancer Res 2002;62(10):2848−2855.
【0217】
35.Kudo K,Imai C,Lorenzini P,et al.「T lymphocytes expressing a CD 16 signaling receptor exert antibody−dependent cancer cell killing.」Cancer Res 2014;74(1):93−103.
【0218】
36.Shimasaki N,Fujisaki H,Cho D,et al.「A clinically adaptable method to enhance the cytotoxicity of natural killer cells against B−cell malignancies.」Cytotherapy.2012;14(7):830−40.
【0219】
37.Shimasaki N,Campana D.「Natural killer cell reprogramming with chimeric immune receptors.」Methods Mol Biol 2013;969:203−220.
【0220】
38.Chang YH,Connolly J,Shimasaki N,Mimura K,Kono K,Campana D.「A Chimeric Receptor with NKG2D Specificity Enhances Natural Killer Cell Activation and Killing of Tumor Cells.」Cancer Res 2013;73(6):1777−1786.
【0221】
39.Munro S,Pelham HR.「A C−terminal signal prevents secretion of luminal ER proteins.」Cell 1987;48(5):899−907.
【0222】
40.Jackson MR,Nilsson T,Peterson PA.「Identification of a consensus motif for retention of transmembrane proteins in the endoplasmic reticulum.」EMBO J 1990;9(10):3153−3162.
【0223】
41.Bonilla FA,Kokron CM,Swinton P,Geha RS.「Targeted gene disruption of murine CD7.」Int Immunol 1997;9(12):1875−1883.
【0224】
42.Lee DM,Staats HF,Sundy JS,et al.「Immunologic characterization of CD7−deficient mice.」J Immunol 1998;160(12):5749−5756.
【0225】
43.Boettcher M,McManus MT.「Choosing the right tool for the job:RNAi,TALEN,or CRISPR.」Mol Cell 2015;58(4):575−585.
【0226】
44.Gomes−Silva D,Srinivasan M,Sharma S,et al.「CD7−edited T cells expressing a CD7−specific CAR for the therapy of T−cell malignancies.」Blood.2017 May 24.pii:blood−2017−01−761320.
【0227】
45.Campana D,Schwarz H,Imai C.「4−1BB chimeric antigen receptors.」Cancer J 2014;20(2):134−140.
【0228】
46.Zhao Z,Condomines M,van der Stegen SJ,et al.「Structural Design of Engineered Costimulation Determines Tumor Rejection Kinetics and Persistence of CAR T Cells.」Cancer Cell 2015;28(4):415−428.
【0229】
47.Tsai SQ,Joung JK.「Defining and improving the genome−wide specificities of CRISPR−Cas9 nucleases.」Nat Rev Genet 2016;17(5):300−312.
【0230】
48.Cameron P,Fuller CK,Donohoue PD,et al.「Mapping the genomic landscape of CRISPR−Cas9 cleavage.」Nat Methods 2017;14(6):600−606.
【0231】
49.Frankel AE,Laver JH,Willingham MC,Burns LJ,Kersey JH,Vallera DA.「Therapy of patients with T−cell lymphomas and leukemias using an anti−CD7 monoclonal antibody−ricin A chain immunotoxin.」Leuk Lymphoma 1997;26(3−4):287−298.
【0232】
50.Leung W,Pui CH,Coustan−Smith E,et al.「Detectable minimal residual disease before hematopoietic cell transplantation is prognostic but does not preclude cure for children with very−high−risk leukemia.」Blood 2012;120(2):468−72.
【0233】
51.Straathof KC,Spencer DM,Sutton RE,Rooney CM.「Suicide genes as safety switches in T lymphocytes.」Cytotherapy 2003;5(3):227−230.
【0234】
52.Reinhold U,Abken H,Kukel S,et al.「CD7− T cells represent a subset of normal human blood lymphocytes.」J Immunol 1993;150(5):2081−2089.
【0235】
53.Aandahl EM,Sandberg JK,Beckerman KP,Tasken K,Moretto WJ,Nixon DF.「CD7 is a differentiation marker that identifies multiple CD8 T cell effector subsets.」J Immunol 2003;170(5):2349−2355.
【0236】
54.Raetz EA,Teachey DT.「T−cell acute lymphoblastic leukemia.」Hematology Am Soc Hematol Educ Program 2016;2016(1):580−588.
【0237】
55.Jabbour E,O‘Brien S,Konopleva M,Kantarjian H.「New insights into the pathophysiology and therapy of adult acute lymphoblastic leukemia.」Cancer 2015;121(15):2517−2528.
【0238】
56.Kita K,Miwa H,Nakase K,et al.「Clinical importance of CD7 expression in acute myelocytic leukemia.」The Japan Cooperative Group of Leukemia/Lymphoma.Blood 1993;81(9):2399−2405.
【0239】
本明細書に引用された全ての特許、公開された出願および参考文献の教示は、その全体が参照によって組み込まれる。
【0240】
本発明をその例示的な実施形態を参照して具体的に図示し、かつ説明したが、特許請求の範囲に含まれる本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細を様々に変更できることが当業者には理解されよう。