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JP2019505498A - Nk細胞におけるサイトカイン誘導性sh2タンパク質の阻害 - Google Patents

Nk細胞におけるサイトカイン誘導性sh2タンパク質の阻害 Download PDF

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Abstract

本発明は、NK細胞におけるCISの阻害に基づく治療及び予防の方法に関する。特に、本発明は、CIS阻害物質を被験体へ投与することまたはCISが阻害されたNK細胞を投与することによって、NK応答性病態を治療または予防することに関する。本発明は、CIS阻害物質を同定し、CISの阻害による治療へのがん応答の尤度を決定するための方法にさらに関する。
【選択図】なし

Description

本明細書は、全体として治療剤の分野に関する。より詳細には、本明細書は、NK細胞媒介性療法に適する健康状態を予防または治療するための方法に関する。
腫瘍増殖及び感染の抑制における免疫系の役割は周知であり、免疫による検出を避けることががんの発症における重要な因子であることは現在通説である。例えば、細胞傷害性リンパ球(ナチュラルキラー(NK)及びCD8エフェクターT細胞等)は、がん免疫編集を介して抗腫瘍免疫に寄与する。しかしながら、腫瘍及び感染性病原体(例えばウイルス)は、これらの細胞傷害性リンパ球を不能にする多様なメカニズムを利用する。多機能サイトカインIL−15は、NK細胞の発生、恒常性及び活性化の重要な調節因子であるにもかかわらず、NK細胞活性化に対するその効果は短期間であり、そのことは多様ながん及び感染の文脈におけるNK細胞媒介性応答の有効性を限定する。今日まで、NK細胞応答を抑制する阻害シグナルの理解への大きな関心があったが、細胞内のIL−15シグナリングのスイッチがどのようにオフにされるのかは、依然として明らかではない。
したがって、NK細胞への応答の可能性のある多様な健康状態(がんが含まれる)の有効な治療のためのNK細胞応答を引き起こす一方で、大部分の化学療法剤にある破壊的な副作用を避ける、新しいストラテジーを同定する継続的な必要性がある。
本発明者は、サイトカイン誘導性SH2タンパク質(CIS)の阻害を使用して、数多くのNK細胞応答性病態(ある特定のがん及び感染が含まれる)を治療できることを見出した。
したがって、一態様において、本発明は、CIS阻害物質を被験体へ投与することを含む、NK細胞応答性病態を患う被験体またはNK細胞応答性病態を患うリスクがある被験体を治療するための方法を提供する。
別の態様において、本発明は、NK細胞応答性病態を患う被験体またはNK細胞応答性病態を患うリスクがある被験体へCISが阻害されたNK細胞を投与することを含む、養子細胞療法または予防のための方法を提供する。いくつかの実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は自己由来である。他の実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は同種異系である。いくつかの実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、CIS阻害物質と接触させたNK細胞である。
いくつかの実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、プログラム可能なヌクレアーゼによる遺伝子編集によって、または遺伝子サイレンシング(RNA干渉)によって等で、CISの発現を低減させるように遺伝的に修飾されたNK細胞である。いくつかの実施形態において、遺伝的に修飾されたCISが阻害されたNK細胞はCish−/−である。いくつかの実施形態において、Cish−/−NK細胞はヒトCish−/−NK細胞である。
上記の態様のうちの任意のものに関連して、いくつかの実施形態において、CISが阻害されたNK細胞の投与または生成に使用される、CIS阻害物質は、ペプチド、ペプチド模倣物、小分子、ポリヌクレオチド、またはポリペプチドである。いくつかの実施形態において、CIS阻害物質は、JAK1及び/またはJAK3へのCISの結合を競合的に阻害する。いくつかの実施形態において、CIS阻害物質は、リン酸化JAK1(例えばTyr1034でリン酸化されたJAK1)及び/またはリン酸化JAK3(例えばTyr980でリン酸化されたJAK3)へのCISの結合を競合的に阻害する。さらなる実施形態において、CIS阻害物質は、エロンギンB、エロンギンCまたはカリン−5のうちの1つまたは複数へのCISの結合を競合的に阻害する。
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質がペプチドである場合に、ペプチドはホスホペプチドまたはリン酸化模倣ペプチドである。
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質がポリペプチドである場合に、ポリペプチドは抗CIS抗体またはその抗原結合断片である。
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質がポリヌクレオチドである場合に、ポリヌクレオチドはdsRNAである。いくつかの実施形態において、dsRNA CIS阻害物質は、shRNA、siRNAまたはmiRNAである。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドCIS阻害物質の発現のためのベクターとして提供される。いくつかの実施形態において、ベクターはウイルスベクターである。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドCIS阻害物質は、CISのドミナントネガティブ阻害物質をコードする。いくつかの実施形態において、コードされたドミナントネガティブ阻害物質は、R107K置換を含む、CISのアミノ酸配列を含む。他の実施形態において、コードされたドミナントネガティブ阻害物質は、L223A置換を備えた、CISのアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質がポリヌクレオチドである場合に、ポリヌクレオチドは化学的に修飾されたmRNAである。いくつかの実施形態において、化学的に修飾されたmRNAは、CISのドミナントネガティブ阻害物質(例えばCIS−R107K)をコードする。
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質が小分子である場合に、小分子CIS阻害物質はCISを不安定化する。いくつかの実施形態において、小分子CIS阻害物質がCISの不安定化によって作用する場合に、小分子CIS阻害物質は脱ユビキチン化酵素阻害物質である。
いくつかの実施形態において、治療または予防の上述の方法のうちの任意のものは、IL−15またはIL−15アゴニストを被験体へ投与することをさらに含む。
他の実施形態において、治療または予防の上述の方法のうちの任意のものは、B−Rafプロテインキナーゼ阻害物質またはMEKプロテインキナーゼ阻害物質を投与することをさらに含む。
いくつかの実施形態において、治療または予防の上述の方法のうちの任意のものは、免疫療法剤を投与することをさらに含む。かかる免疫療法剤の例としては、プログラム細胞死1受容体(PD−1)に対する抗体、プログラム死リガンド1(PD−L1)に対する抗体、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA−4)に対する抗体、トランスフォーミング増殖因子β(TGF−b)に対する抗体、タクタイル(Tactile)(CD96)に対する抗体、またはその組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態において、上記の治療のうちの任意のものは、TGF−β受容体アンタゴニストの投与をさらに含み得る。
治療または予防の上述の方法のうちのいくつかの実施形態において、被験体はがんを患うか、またはがんもしくは感染を患うリスクがあることが決定される。
いくつかの実施形態において、被験体ががんを患う場合に、がんは腫瘍の存在によって特徴づけられる。いくつかの実施形態において、被験体ががんを患うかまたはがんを患うリスクがある場合に、がんは、転移性メラノーマ、転移性前立腺癌、転移性乳癌、トリプルネガティブ乳癌、膀胱癌、脳腫瘍、食道癌、肝臓癌、頭頸部癌、肺扁平上皮細胞癌、非小細胞肺癌、メルケル細胞癌、肉腫、肝細胞癌、多発性骨髄腫、膵臓癌、結腸直腸癌、子宮頸癌、胃癌、腎臓癌、転移性腎細胞癌、白血病、卵巣癌及び悪性神経膠腫である。いくつかの好ましい実施形態において、がんは、転移性メラノーマ、転移性前立腺癌または転移性乳癌である。いくつかの実施形態において、被験体ががんを患う場合に、被験体は、がんのための治療と関連する同種異系の組織移植を受けている。
他の実施形態において、被験体が感染を患うかまたは患うリスクがある場合に、感染はウイルス感染である。いくつかの実施形態において、被験体がウイルス感染を患う場合に、ウイルス感染は、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、ワクシニアウイルス、ヒトサイトメガロウイルス、インフルエンザウイルス、ポックスウイルス、またはパピローマウイルスによる感染である。
別の態様において、本発明は、
i)試験剤の存在下において、少なくとも1つのCIS結合パートナーとCISまたはその断片を接触させることと;
ii)試験剤が、CISまたはその断片への結合についてCISタンパク質結合パートナーと競合するかどうかを決定することと;
iii)随意に、ステップii)において、CISまたはその断片への結合についてCISタンパク質結合パートナーと競合することが示されるならば、試験剤をCIS阻害物質として同定することと、
を含む、CIS阻害物質を同定するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、CIS結合パートナーは、JAK1、JAK3及びIL−2Rβ、エロンギンB、エロンギンC及びカリン5またはその断片の中から選択される。
関連する態様において、本発明は、
i)CISまたはその断片を試験剤と接触させることと;
ii)試験剤が、CISまたはその断片へ結合するかどうかを決定することと、
を含む、CIS阻害物質を同定するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、本方法は、試験剤が、CISまたはその断片への結合についてCIS PESTドメインペプチドまたはCIS N末端ペプチドと競合するかどうかを決定することを、さらに含む。いくつかの実施形態において、CIS PESTドメインペプチドの配列は、配列番号:29、配列番号:30、配列番号:32及び配列番号:37からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、N末端ペプチドの配列は、配列番号:31及び配列番号:34からなる群から選択される。
別の関連する態様において、本発明は、
i)リン酸化JAK1タンパク質またはそのCIS結合断片を、
(a)少なくともSH2ドメイン及びSOCSボックスを含むCISまたはその断片;エロンギンB;ならびにエロンギンCを含む、三量体複合体と;
(b)ユビキチン化混合物と;
(c)試験剤と
の存在下において、インビトロでインキュベーションすることと;
ii)試験剤が、試験剤の非存在下におけるCIS誘導性ユビキチン化のレベルに比べて、リン酸化JAK1タンパク質または断片のCIS誘導性ユビキチン化を阻害するかどうかを決定することと、
を含む、CIS阻害物質を同定するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、ユビキチン化混合物は、カリン5、Rbx2、E1、E2及び遊離ユビキチンを含む。
さらに関連する態様において、本発明は、
i)そのJH1キナーゼドメインを含むJAK1タンパク質またはその断片を、
(a)少なくともSH2ドメイン及びSOCSボックスを含むCISまたはその断片;エロンギンB;ならびにエロンギンCを含む、三量体複合体と;
(b)JAK1キナーゼ基質と;
(c)試験剤と
の存在下において、インビトロでインキュベーションすることと;
ii)試験剤が、試験剤の非存在下におけるJAK1キナーゼ基質のリン酸化に比べて、JAK1キナーゼ基質のリン酸化を増加させるかどうかを決定することと、
を含む、CIS阻害物質を同定するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、JAK1キナーゼ基質は、STAT5タンパク質またはSTAT5ペプチドである。
別の関連する態様において、本発明は、
i)CISまたはその断片の三次元構造モデルを生成することと;
ii)モデル化された構造へ結合する試験剤についてインシリコでデザインまたはスクリーニングすることと、
を含む、CIS阻害物質をインシリコで同定するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、三次元構造モデルは、JAK1タンパク質もしくはそのCIS結合断片;またはJAK3タンパク質もしくはそのCIS結合断片へ結合された、CISまたはその断片の複合体である。
別の関連する態様において、本発明は、
i)CISを発現する細胞を提供することと;
ii)試験剤が、試験剤と接触させない細胞に比較した場合に、細胞におけるCIS活性を低減するかどうかを決定することと、
を含む、CIS阻害物質を同定するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、査定されるCIS活性は、JAK1キナーゼ活性の阻害、STAT5チロシンリン酸化の阻害、STAT5プロモーター活性のダウンレギュレーション、またはJAK1の分解の増加である。いくつかの実施形態において、この方法において使用される細胞はNK細胞である。いくつかの実施形態において、使用される細胞がNK細胞である場合に、ステップii)は、NK細胞におけるIL 15により誘導可能な応答に対する試験剤の効果を決定することを含む。いくつかの実施形態において、IL−15により誘導可能な応答は、NK細胞増殖、インターフェロン−γ(IFN−γ)産生、細胞内グランザイム発現、JAK1チロシンリン酸化、JAK1分解、遺伝子発現の修飾、または細胞傷害性である。
いくつかの実施形態において、細胞ベースのスクリーニング方法において使用される試験剤は、記載された他のCIS阻害物質同定方法のうちの任意のものにおいて候補CIS阻害物質であると事前に決定されていた。
CIS阻害物質を同定するための上述の方法のうちの任意のもののいくつかの実施形態において、試験剤は、ペプチド、ペプチド模倣物、小分子、ポリヌクレオチド、またはポリペプチドである。
CIS阻害物質を同定するための上述の方法のうちの任意のもののいくつかの実施形態において、CISまたはその断片のアミノ酸配列は、配列番号:6〜10のうちの任意の1つへ少なくとも80%同一のアミノ酸配列を含む。
別の態様において、本発明は、被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品の製造におけるCIS阻害物質の使用を提供する。
さらなる態様において、本発明は、被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品の製造におけるCISが阻害されたNK細胞の使用を提供する。
別の態様において、本発明は、被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品としてのCIS阻害物質の使用を提供する。
別の態様において、本発明は、被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品としてのCISが阻害されたNK細胞の使用を提供する。
さらなる態様において、本発明は、NK細胞応答性病態の治療または予防における使用のためのCIS阻害物質を提供する。
さらに別の態様において、本発明は、腫瘍を患う患者において、患者におけるCIS阻害による治療への応答性の尤度を決定するための方法であって、腫瘍微小環境中のIL−15を1レベル決定することを含み、そこで、IL−15の閾値レベルに比べた腫瘍微小環境中のIL−15のレベルの上昇が、治療への応答性の尤度がより高いことを指摘する、前記方法を提供する。
関連する態様において、本発明は、腫瘍を患う被験体において、腫瘍浸潤NK細胞におけるCish発現の上昇の誘導を査定する方法であって、腫瘍微小環境中のIL−15を1レベル決定することを含み、そこで、IL−15の閾値レベルに比べた腫瘍微小環境中のIL−15のレベルの上昇が、腫瘍浸潤NK細胞におけるCish発現の上昇の誘導を指摘する、前記方法を提供する。
NK細胞のIL−15への応答性を増加させる方法であって、NK細胞におけるCISを阻害することを含む、前記方法も提供される。一実施形態において、かかる方法は、CIS阻害物質を被験体へ投与することを含む。別の実施形態において、NK細胞のIL−15への応答性を増加させる方法は、NK細胞におけるCISの発現を低減することを含む。いくつかの実施形態において、CIS発現の低減は、NK細胞においてエクスビボで実行される。他の実施形態において、CIS発現の低減は、インビボの(例えばヒト被験体における)NK細胞である。本明細書における任意の実施形態は、特別に具体的に明示されない限り、必要な変更を加えて任意の他の実施形態に適用されると見なすべきである。例えば、当業者が理解するように、上で略述される本発明の方法のための阻害物質及び健康状態の例は、本発明の使用及び医薬組成物へ等しく適用される。
本発明は、本明細書において記載される具体的な実施形態によって範囲が限定されず、これらは例示のみの目的が意図される。本明細書において記載されるような、機能的に等価な産物、組成物及び方法は、明らかに本発明の範囲内である。
本明細書を通して、特別に具体的に明示されないか、または特別に文脈が要求しない限り、単一のステップ、物質の組成物、ステップの群、または物質の組成物の群への参照は、それらのステップ、物質の組成物、ステップの群、または物質の組成物の群のうちの1つ及び複数(すなわち1つまたは複数)を包含すると見なされるだろう。
本発明は、以下の非限定的実施例によって、及び添付の図を参照して、以下に記載される。
CIS欠損NK細胞は、IL−15に応答して、優れた増殖、生存及び殺傷を提示する。(a)培養した野生型NK細胞を洗浄し、IL−15について飢餓状態にし、その後に示される時間で50ng/mlのIL−15によりインキュベーションした。細胞を採取し、SOCS mRNAの発現についてQ−PCRによって分析した。(b)NK細胞を(a)におけるように処理し、溶解し、CISタンパク質発現についてウエスタンブロットによって分析した。(c)NK細胞(NK1.1NKp46TCR−β)をフローサイトメトリーによってプロファイリングし、野生型マウス(Cish+/+)及びCish欠損マウス(Cish−/−)の骨髄、肝臓、肺及び脾臓において列挙した。(d)Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞をそれぞれCFSE及びCTVにより標識し、フローサイトメトリーによる分析の前に、IL−15の濃度を増加させて(5〜40ng/ml)1:1の比で5日間培養した。プロットは5つの独立した実験の代表である。(e)新たに単離した脾臓のCish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞を、免疫グロブリン対照(cIg;陰性対照)、抗NK1.1抗体、抗NKp46抗体、抗Ly49H抗体(抗ウイルス応答を付与する)またはIL−12/IL−18(陽性対照)によりコーティングした組織培養プレート中で、IL−15中で、4時間培養し、フローサイトメトリーによってIFN−γ産生及びCD107a(LAMP−1)発現について分析した。(f)Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞をIL−15中で増殖させ、示されるNK:CHO(E:T;エフェクター:標的)比で、CHO標的細胞と共に経時的に共培養した。正規化したCHO細胞指数をxCELLigenceシステムを使用して決定した。(g)Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞をIL−15中で培養し(7日間)、RNAシーケンシングを実行した。Cish−/−NK細胞において差異的に発現される選択された遺伝子を、100万リードあたりのエクソンの1キロベースあたりのリード(RPKM)として示す。図8及び表1も参照されたい。 CISは、JAK/STATシグナリングの標的化によってIL−15シグナリングを負に調節する。(a)Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞を精製し、50ng/mlのIL−15中でエクスビボで21時間培養した。IL−2Rβ(CD122)及びIL−2Rγ(CD132)の表面発現をフローサイトメトリーによって決定した。各々のヒストグラムは、個別のマウスに由来するNK細胞を表わす。(b)NK細胞をCish+/+脾臓及びCish−/−脾臓から精製し、50ng/mlのIL−15によりインビトロでインキュベーションした。(c)あるいは、NK細胞を精製し、7〜10日間培養し、洗浄し、IL−15処理の前に4時間IL−15なしで休止させた。細胞を溶解し、示されるリン酸化(p)タンパク質及び全タンパク質への抗体によりウエスタンブロットすることによって分析した。(d)JAK阻害物質CYT387の修飾N−リンカーアナログをNHS−セファロースビーズへカップリングし、親和性試薬として使用して、(c)におけるように生成した細胞溶解物からJAKキナーゼをエンリッチした。エンリッチしたキナーゼを溶出し、トリプシンにより消化し、質量分析法によって分析した。合計のJAK1ペプチド及びJAK3ペプチドの強度は、Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞から示される。平均±標準誤差、**p≦0.005;n=3の生物学的反復(e及びf)CYT−387のエンリッチメントから69のユニークなタンパク質キナーゼが同定され、そのうちの16は有意な差異的発現を示した。火山型プロット(e)は、定量的パイプライン分析に後続するLog2タンパク質比を示す(Cish+/+ vs Cish−/−)。赤色線及び黄色線はタンパク質発現における2倍の変化(log2比が1)を表わし、その一方で、青色線及び緑色線は4倍の変化(log2比が2)を表わし;点は適宜着色され、個別のタンパク質を表わす。1.3以上の−log10 p値のタンパク質は、差異的に多量であると見なされた。ヒートマップ(f)は、有意な差異的発現を備えたキナーゼについてのLog2変換された合計のペプチド強度(補完されない)を提示する。個別の反復からのデータが示される(n=3)。緑色から赤色は発現レベルの増加を指摘する。遺伝子オントロジー分析から、細胞周期及びDNA複製に関与するキナーゼのCish−/−NK細胞におけるエンリッチメントが明らかにされた。図8も参照されたい。 CISはJAK活性化ループへ結合して、JAK1キナーゼ活性を阻害し、それをプロテアソーム分解のために標的化する。(a)等温熱量測定(ITC)を使用して、JAK1/3キナーゼドメイン活性化ループ及びIL−2Rβ細胞質ドメイン内のチロシンへ対応するホスホペプチドへのhCIS−SH2−BC結合の親和性を測定した。2つの独立した実験からの平均±標準偏差を示す結果の表。N.D.=検出可能でない、p=リン酸化。(b及びc)フラッグタグ付けされたJAK1及びJAK3を、フラッグタグ付けされたCIS、SOCS1、SOCS3、またはCIS突然変異体と一緒に293T細胞中で発現させ、このCIS突然変異体では、SH2ドメイン(mSH2;R107K)またはSOCSボックス中のカリン−5結合部位(mSB;P241A/L242A/P243A)が突然変異させられた。いくつかの事例において、細胞をプロテアソーム阻害物質(MG132)により処理した。細胞を溶解し、抗フラッグビーズを使用してタンパク質を免疫沈降させ、その後にリン酸化された(p)JAK1及びJAK3を検出する抗体によるウエスタンブロットを行った。タンパク質発現レベルを全細胞溶解物の抗FLAGブロットによって示す(下部パネル)。(d)フラッグタグ付けされたJAK1及びCISを293T細胞中で共発現させ、抗CIS抗体(上部左パネル)または抗JAK1抗体(上部右パネル)のいずれかを使用して、免疫沈降(IP)させた。抗フラッグ抗体によるウエスタンブロットから、各々の事例において特異的なCIS−JAK複合体の存在が明らかにされた(上部パネル)。タンパク質レベルを、細胞溶解物の抗フラッグブロットによって下部パネル中で示す。(e)無細胞系を使用して、フラッグ−JAK1を、CIS−E3リガーゼ複合体(カリン5及びRbx2とCIS−SH2−BC)あり(+)及びなし(−)で、ユビキチン、E1酵素及びE2酵素と一緒に、37℃で示される時間で、インキュベーションした。JAK1ユビキチン化を、リン酸化JAK1への抗体によるウエスタンブロットによって視覚化した。(f)キナーゼ阻害アッセイを、4つのすべてのJAK、及びCIS、SOCS1、SOCS2またはSOCS3のキナーゼドメイン(JH1)により遂行した。CISはJAK1 JH1活性を優先的に阻害した(上部パネル)が、SOCS1、SOCS3及びCISは、JAK1 JH1活性を変動する程度で阻害した(下部パネル)。データをCISなしの対照へ正規化した。挿入表:IC50値;平均±標準誤差;n=3〜5の独立した実験。(g)インビトロのE3リガーゼユビキチン化構成要素を示す図解及びJAK活性のCIS媒介性阻害について提案されたモデルであり、それによれば、受容体複合体へのCISの動員は、活性のあるJAK1への結合を促進し、キナーゼ阻害及びプロテアソーム分解をもたらす。eloB:エロンギンB;C:エロンギンC。図9も参照されたい。 Cishの喪失は実験的な肺腫瘍転移を制御する。Cish+/+マウス及びCish−/−マウスに、(a)3×10のB16F10メラノーマ細胞または(b)2×10のB16F10メラノーマを静脈注射し、腫瘍接種に対して−1、0及び6日目に、対照Ig抗体(cIg)、抗CD8抗体(αCD8;CD8 T細胞枯渇)、抗アシアロGM1抗体(αasGM1;NK細胞枯渇)、または抗IFNγ抗体(αIFNγ;中和)のいずれかを処理した。マウスを腫瘍注射後14日目に屠殺した。(c)NK細胞欠損(Ncr1Mcl1Δ/Δ)マウスに、1×10のB16F10メラノーマ細胞の注射の8時間前に、3×10のインビトロで増殖させたCish+/+NK細胞もしくはCish−/−NK細胞またはPBSを静脈注射した。マウスに、1.5×10のインビトロで増殖させたCish+/+NK細胞もしくはCish−/−NK細胞またはPBSの第2の注射を、腫瘍接種後24時間で投与し、腫瘍注射後18日目で屠殺した。(a〜c)転移量(mets)を、肺表面上のコロニーのカウントによって肺において定量化した。(d)Cish+/+マウス、Cish−/−マウス及びNcr1Mcl1Δ/Δ(NKヌル)マウスに、5×10のE0771 mCherry乳癌細胞を静脈注射し、肺転移をIVIS(蛍光発光;左パネル)またはヘマトキシリン・エオシン染色した組織切片(右パネル)によって分析した。(e)1×10のE0771細胞をCish+/+マウス及びCish−/−マウスの乳腺脂肪体の中へ移植し、腫瘍サイズを経時的に測定した。(f)(e)におけるように生成された正所性E0771腫瘍を400〜600mmで除去し、14日後に自然肺転移をIVISによって肺において測定し、mCherry mRNA発現についてRT−PCR行った。(g)Cish+/+マウス及びCish−/−マウスにB16F10肺癌腫(7.5×10細胞)を静脈注射した。腫瘍接種に対して0、3及び6日目に、マウスに対照Ig抗体または組み合わせの抗PD−1抗体/抗CTLA−4抗体のいずれかを投与した。転移量を、肺表面上のコロニーのカウントによって13日後に定量化した。平均±標準誤差及びすべてのデータ(n)を示す。個別のマウスからの代表的な肺全体(a、c、d、f)及び(d)組織学的切片を示す。群間の有意差は、(a、c、g)Mann−Whitney U検定、(b)事後Dunn検定によるKruskal Wallis、または(e)Mantel−Cox検定によって決定した。図10も参照されたい。 Cish欠損マウスにおける、NK細胞、T細胞、Treg、ILC2及び調節性T細胞の分析。(a)Cish+/+NK細胞またはCish−/−NK細胞をIL−15中で培養し、溶解し、Cish mRNAをQ−PCRによって分析した。データをGAPDH mRNAの発現へ正規化した(上部パネル)。N.D.:検出されなかった。Cish+/+NK細胞またはCish−/−NK細胞をIL−15及びプロテアソーム阻害物質MG132中で4時間培養し、その後に細胞を溶解し、CISタンパク質をウエスタンブロットによって全細胞溶解物中で検出した(下部パネル)。(b)NK細胞(NK1.1NKp46TCR−β)及び(c)T細胞(NK1.1TCR−β)を、フローサイトメトリーによって、Cish+/+マウス及びCish−/−マウスからの示される器官において分析した。(d及びe)ILC2 Cish+/+及びCish−/−を、PBSまたは抗IL−2抗体(IL−2−JES6.1)と複合体化したIL−2により2日ごとに処理し、5日または7日(D5、D7)後に屠殺した。CD3/19/NK1.1/B220/Gr1陰性細胞についてゲートした骨髄中のILC2の代表的なフローサイトメトリープロットである。(e)IL−2−JES6.1処理に後続する骨髄中のILC2の頻度。(a、c、e)平均±標準誤差、n=3の生物学的反復。(f)調節性T細胞(Treg)。IL−2−JES6−1処理の前及び5日後の、Cish+/+マウス及びCish−/−マウスの脾臓及びリンパ節からのCD4細胞上のFoxP3及びCD25の発現である。代表的なフローサイトメトリープロットを示す。(g)IL−2−JES6−1複合体処理に後続する脾臓及びリンパ節中でのTregの増殖及び縮小(平均±標準誤差、1群あたりn=1〜2匹のマウス)。 Socs1及び/またはSocs3の喪失は、NK細胞におけるIL−15応答を改変しない。(a)Socs3+/+ERT2Cre/+(Cre+)マウス、Socs1−/−Ifnγ−/−(Socs1Δ)マウス、Socs3fl/flERT2Cre/+(Socs3Δ)マウス、及びSocs1−/−Ifnγ−/−Socs3fl/flERT2Cre/+(Socs1ΔSocs3Δ)マウスを、4−ヒドロキシタモキシフェン(4−OHT;Socs3欠失の誘導)により経口強制投与によって処理し、脾臓NK細胞を14日後にフローサイトメトリーによって分析した。(b)(a)におけるマウスからの脾臓NK細胞(TCR−βNK1.1NKp46)をFACSで選別し、IL−15(50ng/ml)中で7日間培養し、その後にCFSEで標識し、無リンパ球のRag2−/−gC−/−レシピエントの中へ静注で移入するか、またはIL−15(50ng/ml)中でインビトロで培養する、のいずれかであった。移入の5及び10日後に、レシピエント肝臓をフローサイトメトリーによってドナーNK細胞について分析した。インビトロの培養を5日目に分析した。Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞の培養を差異的増殖についての参照として供する(下部右パネル)。(c)Cish−/−NK細胞における促進されたエフェクター機能。Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞を7日間培養し、その後に1:1の比でCHOまたはB16F10の標的細胞と共培養した。5時間での標的細胞の殺傷を、xCELLigenceシステムを使用して、電気インピーダンスにおける相対的変化によって決定した。Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞は、9:1のエフェクター:標的の比で最大の殺傷を達成した(100%殺傷として定義された)。(d)Cish+/+マウス及びCish−/−マウスにRMA−m157細胞を腹腔内で注射し、腹膜NK細胞を、18時間後にフローサイトメトリーによって細胞内グランザイム−A及びグランザイム−Bの産生について分析した。2つの実験の平均+標準偏差。n=2匹のマウス。MFI:平均蛍光指数。 インビトロで培養したCish−/−NK細胞及びエクスビボCish−/−NK細胞のトランスクリプトームのプロファイリング。新鮮に選別したエクスビボのCish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞で、ならびにIL−15(50ng/mL)中で7日間培養したCish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞で、100bpシングルエンドRNAseqを遂行した。(a)最も差異的に発現された、トップの約100のCish−/−細胞中の遺伝子の相対的発現レベル(Zスコア)を、ヒートマップ(凡例に従って色分けした)において示す。列を、0の平均及び1の標準偏差を有するようにスケール化した。n=2の生物学的反復。(b)図3において生成された培養NK細胞データの平均−差のプロットであり、Log2倍変化vs平均発現を示す。(c)IL−15で培養したCish−/−NK細胞中で観察された、1230の差異的に発現した遺伝子の機能分析。遺伝子オントロジーをPANTHER分類システムを使用して遂行した。主要な遺伝子ネットワークを、Cish−/−細胞中で差異的に発現した全遺伝子のパーセンテージとして示す。 Cish−/−NK細胞は、JAK/STATシグナリングの増加ならびに正常な呼吸及び解糖を示す。(a)Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞を培養し、IL−15非含有培地で洗浄した。細胞を、様々な洗浄後の時間で示されるように溶解した。リン酸化タンパク質(p)及び全シグナリングタンパク質のレベルを、特異的抗体によりウエスタンブロットすることによって分析した。(b)Cish−/−NK細胞の呼吸及び解糖は乱されない。Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞をIL−15の存在下において培養し、XF Analyzerシステムを使用して、細胞外酸性化速度(ACR;解糖)及び酸素消費速度(OCR;ミトコンドリア呼吸)を測定した。グルコース(1)、オリゴマイシン(2)、FCCP及びピルビン酸塩(3)ならびにアンチマイシンA/ロテノン(4)を、ナンバリングされた矢印によって示した時間で添加した。(c)本研究において使用されるプロテオームワークフローの概要。Cish+/+マウス及びCish−/−マウスに由来する等しい数の培養NK細胞を溶解し、NHS−CYT−387ビーズを使用してキナーゼエンリッチメントを行った。CYT−387樹脂からのタンパク質溶出物に加えて、全細胞溶解物(キナーゼエンリッチメント前)の一部に、トリプシン消化及びナノLC−MS/MSを行った。(d)包括的なタンパク質発現の標識不含の定量化。火山型プロットは、WCLからの定量的パイプライン分析(Cish+/+vs Cish−/−)に後続する、Log2タンパク質比を示す。赤色線及び黄色線はタンパク質発現における2倍の変化(log2比が1)を表わし、その一方で、青色線及び緑色線は4倍の変化(log2比が2)を表わし;点は適宜着色され、個別のタンパク質を表わす。1.3以上の−log10 p値のタンパク質(≦0.05のp値へ対応する)は、差異的に多量であると見なされた。(e)ヒートマップは、(d)における有意な差異的発現を備えたタンパク質についてのLog2変換された合計のペプチド強度(補完されない)を提示する。個別の生物学的反復からのデータを示す(n=3)。緑色から赤色は発現レベルの増加を指摘する。 CISはJAK及びIL−2R複合体を標的とする。(a)野生型及びCish−/−マウスから培養されたNK細胞を、溶解し、mRNAを精製し、RNAseqによって分析した。二重サンプルについての平均RPKM値(左パネル)。JAK1 mRNAのレベルをQ−PCRによって分析した(右パネル)。平均±標準偏差、n=3。(b)精製されたhCIS−SH2−BC複合体、エロンギンB及びエロンギンCを示す4〜12%のクマシー染色SDS−PAGEゲル。(c)等温熱量測定(ITC)を使用して、hCIS−SH2−BCの、JAK1/3キナーゼドメイン活性化ループならびにIL−2Rβ及びIL−2Rγの細胞質ドメイン内のチロシンへ対応するホスホペプチドへの結合の親和性を測定した。300μMのホスホペプチドを、30μMのGST−CIS−SH2−BC三成分複合体の溶液へ滴定した。ITC滴定曲線、及び2つの独立した実験からの平均±標準偏差を示すいくつかの結果の表(挿入図)。N.D.=検出可能でない、p=リン酸化。滴定曲線はすべて単一部位モデルへ良好にフィットした。(d)培養した野生型NK細胞を洗浄し、プロテアソーム阻害物質(MG132)の添加あり及びなしで4時間IL−15について飢餓状態にした。次いで細胞を示される時間で50ng/mlのIL−15により刺激し、その後に細胞溶解及び示されるタンパク質への抗体によるウエスタンブロットを行った。(e)キナーゼ阻害アッセイを、競合物として過剰のJAK1−Y1034ホスホペプチドあり及びなしで、CIS−SH2−BCの存在下においてJAK1のキナーゼドメイン(JH1)により遂行した。pY1034ペプチドはCIS媒介性阻害を部分的に低減した。データをCISなしの対照へ正規化した。 Cish−/−NK細胞は実験的な肺転移に対する保護をする。Cish+/+マウス及びCish−/−マウスに、(a)2×10のLWT1(B−RAF突然変異体)メラノーマまたは(b)2×10のRM−1前立腺癌細胞を静脈注射した。転移量を、肺表面上のコロニーのカウントによって14日後に肺において定量化した。(c及びd)1×10のE0771.LMB−mCherry+細胞をCish+/+マウス及びCish−/−マウスの乳腺脂肪体の中へ移植し、400〜600mmで外科的に除去し、(c)切除後に秤量した。自然肺転移(d)を14日後にmCherry蛍光についてIVISによって測定した(d;縦軸:全放射効率[(p/s)/IW/cm]×10)。示されるもの(n)の平均±標準誤差を示す。群間の統計的な差は、Mann−Witney U検定(a、b)または対応のないStudentのt検定(d)によって決定した。 CIS N末端領域またはPESTの欠失は、CISがJAK1キナーゼ活性を阻害する能力を促進し、ホスホペプチドとのCIS−SH2の相互作用は、JAK1キナーゼ活性のCIS阻害のために要求される。キナーゼ阻害アッセイを、増加する量の、ヒト全長CIS(CIS)、PESTモチーフを欠如するCIS(ΔPEST)、N末端領域及びPESTモチーフの両方を欠如するCIS(ΔNT/ΔPEST)、またはN末端34残基を欠如するCIS(ΔN34)存在下において、競合物としての過剰のリン酸フェニル(PP)なし(a)またはあり(b)で、JAK1のキナーゼドメイン(JH1)により遂行した。(c)あるいは、50μMのJAK1−Y1034ホスホペプチドまたはJAK3−Y980、Y981ホスホペプチドを競合物として使用した。データをCISなしの対照へ正規化した。CISコンストラクトはすべてSOCSボックスを含有し、CIS、エロンギンB及びエロンギンCからなる三量体複合体として発現及び精製された。挿入図:表は(a)についてのIC50値を示す。 CIS N末端領域またはPESTモチーフの欠失は、ホスホペプチドへの結合に対して大きな影響を及ぼさない。等温熱量測定(ITC)を使用して、(a)ヒト全長CIS、PESTモチーフを欠如するCIS(ΔPEST)、N末端領域及びPESTモチーフの両方を欠如するCIS(ΔNT/ΔPEST)、またはN末端34の残基を欠如するCIS(ΔN34)の、JAK1キナーゼドメイン活性化ループ内のチロシンへ対応するホスホペプチド(JAK1−Y1034)への結合の親和性、(b)ヒト全長CIS及びCISΔNT/ΔPESTの、JAK3キナーゼドメイン活性化ループ内のチロシンへ対応するホスホペプチド(JAK3−Y980、Y981)への結合の親和性、を測定した。300μMのホスホペプチドを、30μMのGST−CIS−SH2−BC三成分複合体の溶液へ滴定した。ITC滴定曲線を示す。滴定曲線はすべて単一部位モデルへ良好にフィットした。 CIS−SH2ドメインは延長ペプチド境界へ結合する。等温熱量測定(ITC)を使用して、N末端領域及びPESTモチーフの両方を欠如するCIS(ΔNT/ΔPEST)の、JAK1キナーゼドメイン活性化ループ内のチロシンへ対応するホスホペプチド(JAK1−Y1034)への結合の親和性を測定した。ペプチドは、野生型、または+5、+3もしくは−3の位置でアラニン置換を含有するもののいずれかであった。300μMのホスホペプチドを、30μMのGST−CIS−SH2−BC三成分複合体の溶液へ滴定した。ITC滴定曲線を示す。滴定曲線はすべて単一部位モデルへ良好にフィットした。 CIS阻害は用量依存的であり、機能的なSH2ドメインを要求する。(a)NK細胞をCish−/−マウス、Cish+/−マウス及びCish+/+マウスの脾臓から精製し、細胞追跡用色素CTVにより標識し、増加する濃度のIL−15中で6日間培養し、その後にフローサイトメトリー分析を行った。全蛍光(幾何平均)の減少は、増殖の増加を指摘する。(b)Cish−/−マウス、Cish+/−マウス、Cish+/+マウスの脾臓からの等しい数のNK細胞を、IL−15中で10日間増殖させた。培養後のNK細胞の絶対数である。(c)次いでNK細胞をサイトカインがないように洗浄し、4時間休止させ、その後に示されるように100ng/mLのIL−15及び10μMのMG132による処理を行った。細胞溶解物を、CIS及びローディング対照としてのアクチンへの示される抗体によるイムノブロットによって分析した。 CIS誘導の動態は、ヒトNK細胞におけるJAK/STATシグナリングの阻害と一致する。(a)患者由来ヒトNK細胞、またはNKリンパ腫細胞株の(b)SNK−10、(c)NKL及びNK6、(d)NK−92を、サイトカインがないように洗浄し、4時間(a)または16時間(b〜d)休止させ、その後に示される時間でIL−15による処理を行った。いくつかの事例において、細胞をプロテアソーム阻害物質MG132(10μM)と共にインキュベーションした。細胞を溶解し、示されるリン酸化(p)タンパク質及び全タンパク質への抗体によりイムノブロットすることによって分析した。 Cish mRNA誘導の動態は、ヒトNK細胞におけるJAK/STATシグナリングの阻害と一致する。ヒトNKリンパ腫細胞株のKHYG−1(a〜c)及びNK−92(D〜F)を、サイトカインがないように洗浄し、一晩休止させ、その後に示される時間でIL−15による処理を行った。細胞を溶解し、Cish、Socs1、Socs3のmRNA発現についてリアルタイム定量的PCR(Q−PCR)によって分析した。相対的発現を、対象となる各々の遺伝子量をハウスキーピング遺伝子18sリボソームRNAへ正規化することによって、決定した。各々の条件は3つの生物学的反復を有し、測定は二重で遂行した。 質量分析法によって同定されたユビキチン化(U)部位及びリン酸化(P)部位を要約する概略図。P=リン酸化、U=ユビキチン化、*は残基がマウスCISとヒトCISとの間で保存されることを指す。フラッグタグ付けされたマウスCISを293T細胞中で発現させ、抗フラッグ抗体を使用する親和性エンリッチメントによって精製し、その後にトリプシンによる消化及びLC−MS/MSの分析を行った。太い円は、この研究において同定された残基を指す。他のユビキチン化部位は、Jensik et al.,2015中で報告されていた。 TGFβは、CIS欠損NK細胞ではなく野生型においてIL−15駆動性増殖をブロックする。野生型(WT)マウス、TGFβRII欠損(TgfRIIfl/fl)マウス、またはCish−/−マウスからの脾臓NK細胞(20,000細胞/ウェル、Lin陰性CD49a陰性CD49bNK1.1NKp46)を、CFSEにより標識し、以下の条件;rIL−15(50ng/mL)、rTGFb1(1ng/mL)とrIL−15(50ng/mL)、rTGFb1(6.25ng/mL)とrIL−15(50ng/mL)、またはrTGFb1(25ng/mL)とrIL−15(50ng/mL)において、RPMIまたはTGF−β不含培地(MaxTex)中で5日間培養した。CFSEの喪失(増殖)をFACSによってモニタリングした。 Cish欠失と一緒の、TGFβまたはBRAF(B−Rafタンパク質キナーゼ)の阻害は、処理単独または組み合わせのいずれかよりも優れている。Cish+/+マウス及びCish−/−マウスに、1×10のBRAF突然変異体メラノーマ細胞株(SM1LWT1)、ならびに対照(ctr)Ig、抗TGF−β(1D11)抗体、BRAF阻害物質(PLX4720)、または1D11及びPLX4720のいずれかを注射した。肺におけるメラノーマ量を、肉眼的カウントによって注射14日後で測定した。平均±標準誤差、*p<0.05、**p<0.005、***p<0.0005。 Cish欠損とチェックポイント阻害物質またはサイトカイン刺激を組み合わせることは、抗転移効果の改善を示す。(A)5〜6匹のB6.WT(Cish+/+)マウスまたはB6.Cish−/−マウスの群に、2×10のB16F10メラノーマ細胞を静脈注射し、対照Ig(cIg)(0、3及び6日目に腹腔内で250μg)、抗PD−1(0、3及び6日目に腹腔内で250μg)、マウスIFN−αβ(0、1、2及び3日目に腹腔内で25μg)、または組換えIL−2(0、1、2及び3日目に腹腔内で10,000IU)のいずれかを処理した。(B)5〜11匹のB6.WT(Cish+/+)マウスまたはB6.Cish−/−マウスの群に、7.5×10のB16F10メラノーマ細胞を静脈注射し、cIg(cIg)(0、3及び6日目に腹腔内で250μg)、抗PD1/抗CTLA−4の組み合わせ(0、3及び6日目に腹腔内で250μg)、または組換えIL−2(0、1、2、3及び4日目に腹腔内で10,000IU)のいずれかを処理した。(C)7〜10匹のB6.WT(Cish+/+)マウス及びB6.Cish−/−マウスの群に、1×10の親RMA−S細胞を腹腔内注射し、PBSまたは組換えIL−2(0、1、2、3及び4日目に腹腔内で100,000IU)のいずれかを処理した。マウスを腫瘍発生についてモニタリングし、腹部膨満及び不快症状のある時点で安楽死させた。群間の生存の改善は、ログランクMantel−Cox検定によって査定した。(D)5〜15匹のB6.WT(Cish+/+)マウスまたはB6.Cish−/−マウスの群に、5×10のRM−1前立腺癌細胞を静脈注射し、cIg、抗CD96、抗PD−1、抗CTLA−4または抗PD1/抗CTLA−4の組み合わせ(各々0及び3日目に腹腔内で250μg)のいずれかを処理した。(E)8〜10匹のB6.WT(Cish+/+)マウスまたはB6.Cish−/−マウスの群に、7.5×10のB16F10メラノーマ細胞を静脈注射し、250μgのcIgまたは抗CD96モノクローナル抗体(0及び3日目に腹腔内)のいずれかを処理した。(F)5〜6匹のB6.WT(Cish+/+)マウスまたはB6.Cish−/−マウスの群に、7.5×10のLWT1メラノーマ細胞を静脈注射し、ベヒクルまたはPLX4720(10mg/kgを腹腔内で、0〜6日目まで毎日)のいずれかを処理した。肺を(A、D、F)14日目または(B、E)13日目に採取し、肉眼的な転移をカウントした。個別のマウスを各々の記号によって示し、結果を平均±標準誤差としてプロットする。示されるような統計的有意差は、Tukey事後検定(多重比較について)による一元配置ANOVAによって決定した(*:p<0.5;**:p<0.01;***:p<0.001;****:p<0.0001)。 BRAF阻害物質またはMEKキナーゼ阻害物質とCish欠損を組み合わせることは、抗転移効果の改善を実証する。5〜10匹のB6.WT(Cish+/+)マウス及びB6.Cish−/−マウスの群に、7.5×10のLWT1メラノーマ細胞を静脈から接種し、ベヒクル、BRAF阻害物質(PLX4720;6日間毎日;10mg/kgを腹腔内で)及び/またはMEK阻害物質(MEKi;トラメチニブ、0及び3日目、0.6mg/kgを経口強制投与で)のいずれかを処理した。肺を14日目に採取し、肉眼的な転移をカウントした。個別のマウスを各々の記号によって示し、結果を平均±標準誤差としてプロットする。示されるような統計的有意差は、Tukey事後検定(多重比較について)による一元配置ANOVAによって決定した(n.s.有意でない;***:p<0.001;****:p<0.0001)。 Cish欠損マウスはMCA誘導性腫瘍発生から保護される。(A)15匹のB6.WT(Cish+/+)オスマウス及び18匹のB6.Cish−/−オスマウスの群に、0.1mlのトウモロコシ油中の300μgのMCAを後脇腹中に皮下で接種した。次いでマウスを250日にわたって線維肉腫発生についてモニタリングし、データを腫瘍不含マウスについてのパーセンテージとして記録した(直径で>3mmの腫瘍を陽性として記録した)。(B)16〜18匹のB6.WT(Cish+/+)オスマウス及び14匹のB6.Cish−/−オスマウスの群に、0.1mlのトウモロコシ油中の300μgのMCAを後脇腹中に皮下で接種した。マウスを、250μgのハムスターcIg、50μgの抗アシアロGM1(抗asGM1;NK細胞枯渇)、または250μgの抗IFN−γ抗体のいずれかにより、−1、0、7、12、24、28、35及び42日目に腹腔内注射で処理した。マウスを200日にわたって線維肉腫発生についてモニタリングした。腫瘍を、2つの垂直な直径の積(mm)としてノギスにより毎週測定した。腫瘍が直径の2乗で>150mmに達した場合に、マウスを安楽死させた。群間の統計的に有意な生存差を、ログランクMantel−Cox検定(A)、後続して多重検定のBonferroni補正(B)によって決定した(*:p<0.05;***:p<0.001)。 Cish欠損マウスは、急性骨髄白血病モデルにおいて生存の促進を示す。Cish+/+(WT)マウス及びCish−/−マウスに、5×10のMLL−AF9細胞を静脈注射した。倫理指針に従って、脾腫及び/または後肢麻痺が検出された場合に、マウスを安楽死させた。生存曲線結果は2つの独立した実験からのものである。各々の群は、1実験あたりn≧5マウスを有していた。***p<0.05。 NK細胞におけるCIS機能の喪失は、インビボでのターンオーバー及びより成熟したNK細胞への分化の促進をもたらす。脾臓をCish−/−マウス及びCish+/+マウスから採取し、単一細胞懸濁液へとプロセシングした。表面及び細胞内の染色をフローサイトメトリーによって遂行して、以下のものを決定した。(A)異なるNK細胞サブセット中のCish+/+細胞及びCish−/−細胞のパーセンテージ。全NK細胞はNK1.1+NKp46+であるものとして同定され、未成熟NK細胞(CD27+CD11b−;Imm)サブセット、M1(CD27+CD11b+)サブセット、及びM2(CD27−CD11b+)サブセットへとさらに細分され、M2は最も成熟し細胞傷害性であるNK細胞集団を表わす。(B)DNAM1+KLRG1+NK細胞の数。一般に、DNAM+細胞は、炎症サイトカインのより高い産生及びIL−15への応答の増加を示すが、KLRG1は代替の成熟マーカーであると判断される。(C)各々のNK細胞サブセット(Imm、M1、M2)中のKi67+細胞のパーセンテージ。Ki67は細胞増殖についてのマーカーである。1群あたりn=6匹のマウス。p<0.05。まとめると、これらのデータは、NK細胞の合計数はCish+/+マウスとCish−/−マウスとの間で異ならなかったが、Cish−/−NK細胞がより成熟し、サイトカイン産生及び細胞傷害性の増加を提示し、すべてのCish−/−サブセットが細胞周期の増加を示す可能性が高い、ということを示す。 MCA1956肉腫の制御の促進はNK細胞及びCD8 T細胞の両方を要求する。6〜7匹のB6.WT(WT;Cish+/+)マウス及びB6.Cish−/−マウスの群に、1×10のMCA1956線維肉腫細胞を皮下注射し、腫瘍接種に対して−1、0、7及び14日目に、対照Ig(cIg:50μgのウサギIgG+100μgのラットIgG1)、50μgの抗アシアロGM1(抗asGM1;NK細胞枯渇)、または100μgの抗CD8β(CD8T細胞枯渇)のいずれかを処理した。1群あたり6〜7匹のマウスの平均±標準誤差。WT群とCish−/−群との間の統計的有意差を、Mann−Whitney U検定によって示されるように決定した(*p<0.05)。 Cish−/−CD8+ T細胞はIFNγ産生の促進を示す。Cish+/+(WT)マウス及びCish−/−マウスからの末梢リンパ節CD8+T細胞を、示される条件下で4日間培養し、4時間のPMA/イオノマイシンに応答したIFNγの産生をフローサイトメトリーによって評価した。n=3匹のマウス。平均±標準誤差、***P<0.0005、****P<0.0001。データを、2元配置ANOVAを使用して分析した。 Cish−/−CD8+T細胞は、活性化条件下で増殖の促進を示す。Cish+/+(WT)マウス及びCish−/−マウスからの末梢リンパ節CD8+T細胞を、αCD28刺激(αCD3なし)あり(下部)またはなし(上部)で、IL−15中で4日間共培養した。各々の分裂を占める細胞のパーセンテージをフローサイトメトリーによって評価した。このデータは、1遺伝子型あたりn=3匹のマウスを表わす。平均±標準誤差を示す。 腫瘍及び腫瘍内微小環境中のIL−15レベルは、常在NK細胞におけるCish発現レベルを調節する。IL−15+/+マウスまたはIL−15−/−マウス(間質のIL−15ステータスがそれぞれ+または−である)を、致死量照射し、CishLacZ/+骨髄により再構成した。10週間後に、これらのキメラマウスに、乳腺脂肪体中に注射される1×10のE0771乳癌細胞による攻撃接種を行ったか、または攻撃接種を行わないままであった。1週間後に、マウスを屠殺し、乳腺腫瘍を採取及び分離し、腫瘍常在NK細胞をβ−ガラクトシダーゼ(Cish発現)について染色し、フローサイトメトリーによって分析した。平均±標準誤差を示す。統計的有意差をStudentのt検定によって指摘及び決定した。
配列リストのキー
配列番号:1 JAK1活性化ループホスホペプチド
配列番号:2 JAK1リン酸化模倣ペプチド
配列番号:3 IL−2Rβホスホペプチド
配列番号:4 IL−2Rβホスホペプチド
配列番号:5 IL−2Rβホスホペプチド
配列番号:6 ヒトCISタンパク質アイソフォーム1
配列番号:7 ヒトCISタンパク質アイソフォーム1断片
配列番号:8 ヒトCISタンパク質アイソフォーム1SOCSボックス
配列番号:9 Mus musculus CISタンパク質アイソフォーム1
配列番号:10 Rattus norvegicus CISタンパク質
配列番号:11 Homo sapiens JAK1タンパク質
配列番号:12 Homo sapiens JAK3タンパク質
配列番号:13 Homo sapiens IL−2受容体サブユニットβ前駆体
配列番号:14 Homo sapiensエロンギンB
配列番号:15 Homo sapiensエロンギンC
配列番号:16 Homo sapiensカリン−5
配列番号:17 Homo sapiens JAK1タンパク質JH1キナーゼドメインペプチド
配列番号:18 STAT5bペプチド
配列番号:19 JAK1ペプチド
配列番号:20 JAK3ペプチド
配列番号:21 IL−2Rβホスホペプチド
配列番号:22 IL−2Rβホスホペプチド
配列番号:23 mIL−2Rβホスホペプチド
配列番号:24 IL2Rβホスホペプチド
配列番号:25 IL2Rγホスホペプチド
配列番号:26 IL2Rγホスホペプチド
配列番号:27 IL2Rγホスホペプチド
配列番号:28 IL2Rγホスホペプチド
配列番号:29 CIS PESTドメインペプチド
配列番号:30 CIS PESTドメインホスホペプチド
配列番号:31 CIS N末端ホスホペプチド
配列番号:32 CIS PESTドメインホスホペプチド
配列番号:33 CIS SH2/SBドメインホスホペプチド
配列番号:34 CIS N末端糖鎖付加ペプチド
配列番号:35 CIS SH2糖鎖付加ペプチド
配列番号:36 CIS SH2糖鎖付加ペプチド
配列番号:37 CIS PEST糖鎖付加ペプチド
配列番号:38 CIS SH2/SBドメイン糖鎖付加ペプチド
一般的技法及び定義
特別に具体的に定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語及び科学用語は、当業者(例えば細胞培養、細胞生物学、分子遺伝学、がん生物学及びその治療、感染性疾患、特に急性感染、免疫学、薬理学、タンパク質化学、ならびに生化学における)によって共通して理解されるものと同じ意味を有すると見なされるべきである。
特別の指示のない限り、本発明において利用される細胞培養及び免疫学的技法は、当業者に周知の標準的な手順である。かかる技法は、文献出典(J.Perbal,A Practical Guide to Molecular Cloning,John Wiley and Sons(1984)、J.Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbour Laboratory Press(1989)、T.A.Brown(editor),Essential Molecular Biology:A Practical Approach,Volumes 1 and 2,IRL Press(1991)、D.M.Glover and B.D.Hames(editors),DNA Cloning:A Practical Approach,Volumes 1−4,IRL Press(1995 and 1996)、及びF.M.Ausubel et al.(editors),Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience(1988、現在までのすべての改訂版が含まれる)、Ed Harlow and David Lane(editors)Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbour Laboratory(1988)、及びJ.E.Coligan et al.(editors)Current Protocols in Immunology,John Wiley&Sons(現在までのすべての改訂版が含まれる)等)の全体にわたって記載及び説明される。
本明細書において使用される時、約という用語は、相反することが明示されない限り、指定される値の±10%、より好ましくは±5%を指す。
本明細書を通して、「含む(comprise)」という単語、または変化形(「含む(comprises)」または「含むこと(comprising)」等)は、明示された要素、整数値もしくはステップ、または要素、整数値もしくはステップの群を包含するが、他の要素、整数値もしくはステップ、または要素、整数値もしくはステップの群を除外しないことを示唆すると理解される。
本出願において使用される時、「または」という用語は、排他的な「または」ではなく、むしろ包括的な「または」を意味することが意図される。すなわち、特別の定めのない限り、または文脈から明瞭でない限り、「XはAまたはBを用いる」は、自然な包括的順列のうちの任意のものを意味することが意図される。すなわち、XがAを用いるか;XがBを用いるか;またはXがA及びBの両方を用いるならば、そのとき、「XはAまたはBを用いる」は、先の事例のうちのいずれかの下で満たされる。さらに、少なくともA及びBのうちの1つ、ならびに/または同種のものは、一般的には、AもしくはBまたはA及びBの両方を意味する。加えて、冠詞「1つの(a)」及び「1つの(an)」は、本出願及び添付の請求項において使用される時、一般的には、特別の定めのない限り、または単数形への指示が文脈から明瞭でない限り、「1つまたは複数」を意味すると解釈され得る。
「CIS阻害物質」という用語は、本明細書において使用される時、NK細胞におけるCISシグナリング活性を阻害する任意の薬剤を指す。かかる薬剤は、数多くの異なる作用モード(CIS mRNAのレベルを低減させること等によってCISタンパク質の総レベルを低減させること、かかる標的タンパク質(例えばJAK1)への結合またはシグナリング複合体結合パートナー(エロンギンB及びエロンギンC等)との相互作用を阻害すること、が含まれるがこれらに限定されない)のうちの任意のものによって、NK細胞におけるCISシグナリング活性を特異的に低減するように作用することができる。本明細書において使用される時、CISに加えて広くもしく全体的にタンパク質に影響する薬剤(例えばアルキル化剤または架橋剤)、または基本的な細胞プロセス、例えば翻訳を阻害する薬剤(例えば翻訳阻害物質)、もしくは非選択的にタンパク質分解を改変する薬剤は、「CIS阻害物質」から時に除外される。CIS阻害物質の例としては、例えばポリヌクレオチド(例えばsiRNA及びmRNA)、小分子、ペプチド、ポリペプチドまたはその組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、かかるCIS阻害物質のうちの1つまたは複数は、送達剤及び/または標的化剤(例えばナノ粒子媒介性送達が含まれる)と組み合わせて使用される。
「競合的阻害物質」または「競合的に阻害する」という用語は、本明細書において使用される時、標的タンパク質の阻害のモードを指し、そこで、阻害物質は、標的タンパク質それ自体(例えばリガンド結合部位)または標的タンパク質についてのリガンド(例えば結合パートナータンパク質)上の機能的に重要な部位へ結合し、それによって、リガンドとタンパク質標的の相互作用を立体的に妨害する。競合的阻害物質は、それが競合する生物学的に活性のある部位についてより高い親和性を有し得るが、必ずしもそうではない。
「CISが阻害されたNK細胞」という用語は、本明細書において使用される時、数多くのストラテジーのうちの任意のもの単独によって、または組み合わせて、CIS活性が抑制されるNK細胞を指す。例えば、CISが阻害されたNK細胞には、Cish「ノックアウト」NK細胞(Cish遺伝子は遺伝子編集等によって遺伝的に欠失または修飾される);CISタンパク質「ノックダウン」NK細胞(CISのタンパク質の発現は、遺伝子サイレンシングストラテジー(例えばsiRNAまたはRNAiによる)の使用、またはドミナントネガティブCIS配列バリアントもしくはドミナントネガティブCIS断片の発現によって低減される)が含まれるがこれらに限定されない。または、あるいは、CISが阻害されたNK細胞は、例えば標的タンパク質(例えばJAK1)への結合またはシグナリング複合体結合パートナー(エロンギンB及びエロンギンC、またはカリン−5等)との相互作用を阻害することによって、CISの活性を阻害する、CIS阻害物質(例えば小分子化合物、ペプチドまたはペプチド模倣剤)へ曝露されたNK細胞である。あるいは、CIS阻害物質は、CIS活性を阻害するようにトランスで作用するCISに由来するペプチドまたは断片であり得る。いくつかの実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、例えば遺伝子修飾によって不可逆的にCISが阻害される。他の実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、細胞におけるCIS阻害が経時的に減少するように、可逆的にCISが阻害される。
「断片」という用語は、本明細書において使用される時、少なくとも1つの機能的ドメインまたは構造的ドメインを保持する、タンパク質の生物学的に活性のある部分(例えばCIS断片)を指す。例えば、CIS断片は、SH2ドメイン及びSOCSボックスを含むことができ、JAK1断片はJH1キナーゼドメインを含むことができる。いくつかの事例において、断片の活性は、結合パートナー(例えばタンパク質またはその断片)へ特異的に結合する能力を指す。本明細書において使用される時、「断片」は全長タンパク質を包含しない。
「NK細胞応答性病態」という用語は、本明細書において使用される時、1つまたは複数のNK細胞活性(例えばNK細胞による細胞傷害誘導性の腫瘍細胞死または感染した細胞の死、及びインターフェロン−γ(IFN−γ)の産生)による有効な治療に適する病態を指す。NK細胞応答性病態の例としては、がん(例えばメラノーマ、前立腺癌、乳癌及び肝臓癌)及び感染(ウイルス感染(例えばHSV、肝炎ウイルス、ヒトサイトメガロウイルス、インフルエンザウイルス、フラビウイルス及びHIV−1による感染)、細菌感染(例えばMycobacteria、Listeria及びStaphylococcusによる感染)及び原虫感染(例えばPlasmodiumによる感染)及び真菌感染(例えばAspergillusによる感染)等)が挙げられるがこれらに限定されない。
「ペプチド」という用語は、本明細書において使用される時、2〜約50のアミノ酸(例えば4、6、8、10、12、15、20、25、30、35、40または45の長さのアミノ酸)の範囲のアミノ酸のポリマーを指す。ペプチドという用語は、非修飾ペプチド、リン酸化されたペプチド(例えばホスホペプチド)の両方の、及びその他に化学的に誘導体化されたペプチドを包含するが、ペプチド模倣物は包含しない。
「ポリペプチド」または「タンパク質」という用語は、本明細書において使用される時、長さで約50を超えるアミノ酸であり、典型的には表的に特徴的な(table characteristic)二次構造及び三次構造を有する、アミノ酸のポリマーを一般的には指す。
当業者が理解するように、CIS阻害物質及びCISが阻害されたNK細胞は治療有効量で投与されるだろう。「有効量」または「治療有効量」という用語は、本明細書において使用される時、治療されている疾患または病態の症状のうちの1つまたは複数をある程度まで軽減する、投与されているCIS阻害物質の十分な量を指す。結果は、疾患の徴候、症状もしくは原因の低減及び/もしくは緩和、または生物学的系の他の所望される変更であり得る。例えば、治療法の使用のための「有効量」は、不必要な有害な副作用なしに疾患症状における臨床的に有意な減少を提供するのに要求されるCIS阻害物質の量である。適切な「有効量」は、任意の個別の事例において、用量漸増試験等の技法を使用して決定され得る。「治療有効量」という用語には、例えば予防有効量が含まれる。CIS阻害物質の「有効量」は、不必要な有害な副作用なしに、所望される薬理効果または治療的改善を達成するのに有効な量である。任意の年齢についての化合物の代謝における変動、体重、被験体の一般的条件、治療されている病態、治療されている病態の重症度、及び処方する医師の判断に起因して、被験間の「効果量」または「治療有効量」は変動し得ることが理解される。単なる例としてではあるが、治療有効量は、ルーチンの実験(用量漸増臨床試験が含まれるがこれらに限定されない)によって決定され得る。2つ以上の治療剤が組み合わせて使用される場合に、各々の治療剤の「治療有効量」は、それ自体で使用された場合に治療的に有効であろう治療剤の量を指すことができるか、または1つもしくは複数の追加の治療剤とのその組み合わせによって治療的に有効な低減した量を指すことができる。
「小分子」という用語は、本明細書において使用される時、2000ダルトン未満の分子量を有する分子を指す。
「化学的に修飾されたmRNA」または「化学的に修飾されたsiRNA」という用語は、本明細書において使用される時、インビトロで生成された合成RNAを指し、そこで少なくとも1つのタイプのヌクレオチド(例えばシトシン)の一部(例えば10%、30%、50%または100%)が、細胞内でまたはそうでなければインビボでのその安定性を増加させるように化学的に修飾される。例えば、いくつかの事例において、修飾シストシン(cystosine)は5−メチルシトシンである。特にトランスフェクション/送達薬剤と組み合わせた場合に、かかるポリヌクレオチドは、細胞へのインビボでの送達/トランスフェクションのために特に有用である。いくつかの事例において、化学的に修飾されたmRNAは、シストシン(cystosine)の大部分(例えばすべて)が5−メチルシトシンであり、ウラシルの大部分(例えばすべて)がシュードウラシルである、化学的に修飾されたmRNAである。かかる修飾RNAの合成及び使用は、例えばWO2011/130624中に記載される。
「治療すること」または「治療」という用語は、本明細書において使用される時、医学専門家による被験体の直接的治療(例えば被験体への治療剤の投与によって)、または任意の形態における指示を提供することによる少なくとも1人の者(例えば医師、看護師、薬剤師または医薬販売代理人)によって達成される間接的治療の両方を指し、その指示は、(i)請求項に記載される方法に従って自分で治療する(例えば薬物を自己投与する)ように被験体に指示する、または(ii)請求項に記載される方法に従って被験体を治療するように第三者を指示する。例えば疾患の十分に初期の相でその進行を予防または減速するように治療剤を投与することによって治療される疾患の予防または低減も、「治療すること」または「治療」という用語の意味内に包含される。
「リスクがある」という用語は、本明細書において使用される時、一般集団においてよりも高い、ある健康状態を発症する確率を指す。したがって、特定の病態の「リスクがある」と判断される個体の治療は、被験体がその病態を発症することを予防するか、または少なくとも全体として一般集団中で見出されるものよりも高くないレベルまで、その病態を発症するリスクを低減するように、デザインされる。
「共投与」という用語または同種のものは、本明細書において使用される時、選択された治療剤の単一の患者への投与を包含することが意図され、同じもしくは異なる経路の投与によってまたは同じもしくは異なる時間で薬剤が投与される治療レジメンを含むことが意図される。
治療の方法
本明細書において記載される方法は、治療有効量または予防有効量のCIS阻害物質を投与することによって、NK細胞応答性病態を患う被験体またはNK応答性病態を患うリスクがある被験体を治療することを包含する。本明細書において記載されるように、CIS(UniprotKB Q9NSE2)は、NK細胞においてIL−15誘導性応答の強力なチェックポイント抑制因子として作用する。理論に拘束されるものではないが、NK細胞においてCISの機能を阻害することは、これらの細胞にIL−15への高い感受性を与え、治療有効性を達成するようにそれらの活性化を継続させると考えられる。
他の実施形態において、養子細胞療法のための方法は、CISが阻害されたNK細胞を、NK細胞応答性病態を患う被験体へ投与することを包含する。
いくつかの実施形態において、NK細胞応答性病態を患う被験体またはNK細胞応答性病態患うリスクがある被験体は、増殖性障害(がん等)を患っている。いくつかの実施形態において、がんを患う被験体は、被験体における1つまたは複数の腫瘍の存在によって特徴づけられるがんを患っている。本発明の方法による治療のために好適ながんの例としては、転移性メラノーマ、転移性前立腺癌、転移性乳癌、トリプルネガティブ乳癌、膀胱癌、脳腫瘍、食道癌、肝臓癌、頭頸部癌、肺扁平上皮細胞癌、非小細胞肺癌、メルケル細胞癌、肉腫、肝細胞癌、多発性骨髄腫、膵臓癌、結腸直腸癌、子宮頸癌、胃癌、腎臓癌、転移性腎細胞癌、白血病、卵巣癌及び悪性神経膠腫である、がんが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの好ましい実施形態において、がんは、転移性メラノーマ、転移性前立腺癌または転移性乳癌である。いくつかの実施形態において、被験体は、がんのための治療と関連する同種異系の組織移植(例えば白血病の治療のために使用される造血幹細胞移植後)を受けている。
NK細胞におけるCIS阻害によってIL−15へのNK細胞の応答性を増加させる方法も本明細書において記載される。いくつかの実施形態において、IL−15へのNK細胞の応答性は、エクスビボのNK細胞における(例えば培養されたNK細胞における)CISの阻害によって増加される。他の実施形態において、IL−15へのNK細胞の応答性は、インビボのNK細胞におけるCISを阻害することによって(例えば被験体へのCIS阻害物質の投与によって)増加される。いくつかの実施形態において、かかる方法は、NK細胞におけるCISの発現をエクスビボで低減することを含む。随意に、CISの発現がエクスビボで低減されるNK細胞は、被験体に由来する自己由来のNK細胞であり得、エクスビボでのCIS発現の低減後に、続いてドナー患者の中へ移植される。他の実施形態において、NK細胞は、同種異系のNK細胞(すなわちレシピエント被験体とは異なるドナー源から得られた)であり得る。いくつかの実施形態において、被験体はがん患者である。他の実施形態において、被験体はNK細胞ドナーである。随意に、かかる方法は、外来性IL−15とNK細胞をエクスビボまたはインビボで接触させることを包含し得る。
診断方法
本明細書において開示されるように、IL−15は、腫瘍へのNK細胞免疫応答を抑える負のフィードバックループの一部としてCish発現を誘導する。本明細書において開示されるように、IL−15のレベルが特定の腫瘍/腫瘍タイプの微小環境中で上昇される場合に、腫瘍浸潤NK細胞におけるCish発現も増加される。理論に拘束されることを望むものではないが、腫瘍浸潤NK細胞においてCish発現が増加することから、Cish阻害は、腫瘍へのNK媒介性免疫応答の促進において有効である尤度を増加させることが指摘されると考えられる。したがって、いくつかの実施形態において、腫瘍を患う患者において、患者におけるCish阻害による治療への応答性の尤度は、腫瘍微小環境中のIL−15のレベルを決定することによって(例えば腫瘍生検によって)査定され、そこで、IL−15の閾値レベルに比べた腫瘍微小環境中のIL−15のレベルの上昇が、治療への応答性の尤度がより高いことを指摘する。
同様に、いくつかの実施形態において、腫瘍を患う被験体において、腫瘍浸潤NK細胞におけるCish発現の上昇の誘導は、腫瘍微小環境中のIL−15のレベルを決定することによってアッセイされ、そこで、IL−15の閾値レベルに比べた腫瘍微小環境中のIL−15のレベルの上昇が、腫瘍浸潤NK細胞におけるCish発現の上昇の誘導を指摘する。
IL−15の「閾値」レベルは、例えばIL−15の対照組織レベルの比較に基づいて決定され得る。当業者は、ルーチンの実験を使用して好適な閾値レベルを容易に決定することができる。
他の実施形態において、治療される被験体は感染を患う。いくつかの実施形態において、治療される感染はウイルス感染であり、これには、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、ワクシニアウイルス、ヒトサイトメガロウイルス、インフルエンザウイルス、ポックスウイルスまたはパピローマウイルスによる感染が、限定されずに含まれる。他の実施形態において、NK細胞応答性病態を患う被験体は、細菌感染(例えばMycobacteria、ListeriaまたはStaphylococcusによる感染)を患っている。他の実施形態において、治療される被験体は、原虫感染(例えばPlasmodium感染)を患っている。さらなる実施形態において治療される被験体は、真菌感染(例えばAspergillus感染)を患っている。
本明細書において使用される時、「被験体」という用語は任意の動物であり得る。一実施例において、動物は脊椎動物である。例えば、動物は、哺乳動物、鳥類の動物、脊索動物、両生類の動物または爬虫類の動物であり得る。例示的な被験体としては、ヒト、霊長動物、家畜(例えばヒツジ、ウシ、ニワトリ、ウマ、ロバ、ブタ)、ペット用動物(例えばイヌ、ネコ)、実験室試験用の動物(例えばマウス、ウサギ、ラット、モルモット、ハムスター)、捕獲した野生動物(例えばキツネ、シカ)が挙げられるがこれらに限定されない。一実施例において、哺乳動物はヒトである。
上述の病態の各々についての症状、診断検査及び予診検査は、当技術分野において公知である。例えばHarrison’s Principles of Internal Medicine(コピーライト).”19th ed.,Vols1&2,2015,McGraw−Hill Companies,Inc.を参照されたい。
数多くの動物モデルは、先のNK応答性病態のうちの任意のものを治療するためのCIS阻害物質の治療有効用量の範囲の確立のために有用である。例えば、数多くのがんのマウスモデルは、例えばメラノーマ(Walker et al.,2011)、前立腺癌(Grabowska et al.,2014)、及び乳癌(Borowsky,2011)について確立されている。
CIS阻害物質
CIS阻害は、本明細書において使用される時、正味のCish遺伝子発現、正味のCISタンパク質レベル、またはCIS活性(例えばJAK1キナーゼ活性の阻害またはタンパク質分解のためのJAK1の標的化)のうちの1つまたは複数を低減することを指す。CIS阻害は、その非存在下におけるCISの活性レベルに比べて、所与の用量のCIS阻害物質の存在下におけるCIS活性レベル、またはその用量のCIS阻害物質からもたらされるCIS活性レベル、の少なくとも約10%〜100%の低減(例えば、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、85%、90%、95%)または約10%〜約100%のCIS活性の別のパーセント低減を含み得る。いくつかの実施形態において、CIS阻害物質は、治療される被験体へ投与される。他の実施形態において、CIS阻害物質をNK細胞へエクスビボで適用してCISが阻害されたNK細胞を得て、それは続いて治療剤として被験体へ投与される。いくつかの実施形態において、CIS阻害物質は可逆的CIS阻害物質である。他の実施形態において、CIS阻害物質は不可逆的CIS阻害物質である。
本発明のために有用なCIS阻害物質のタイプの例としては、ペプチド、ペプチド模倣物、小分子、ポリヌクレオチド、またはポリペプチドが挙げられるがこれらに限定されない。
ペプチド
いくつかの実施形態において、治療の方法において使用されるCIS阻害物質はペプチドである。好適なペプチドは、CISがJAK1のユビキチン化を増加させる能力を阻害することができる、及び/またはCISがJAK1キナーゼ酵素活性(例えばその標的タンパク質のリン酸化)を低減する能力を阻害する。いくつかの実施形態において、ペプチドはホスホペプチドであり、それはCISへ結合し、CISが内在的にリン酸化された標的タンパク質と相互作用する能力を競合的に阻害する。いくつかの実施形態において、ホスホペプチドはJAK1活性化ループのアミノ酸配列に由来し、JAK1のアミノ酸1027〜1042(以下で示される活性化ループ配列)へ対応し、そこで、Tyr1034は以下の通りリン酸化される。
(配列番号:1)A1027IETDKEpYYTVKDDRD
あるいは、ペプチドは、K1032E−[FPMP]−TV(配列番号:2)等のJAK1活性化ループリン酸化模倣ペプチドであり得、配列中、[FPMP]は、Yao et al.(2005)中で記載されるような、ホスホチロシル模倣物の4−(ホスホノジフルオロメチル)フェニルアラニン部分である。
他の実施形態において、ペプチドはホスホペプチドまたはリン酸化模倣ペプチドであり、その配列はIL−2Rβの細胞質ドメインに由来する(GenBankアクセッション番号NP_000869.1)。例えば、
(配列番号:3)C352QVpYFTYDPYSE
(配列番号:4)Y358DPpYSEEDPDEG
(配列番号:5)D389DApYCTFPSRDD
いくつかの実施形態において、ペプチドCIS阻害物質は、配列番号:1〜5のうちの1つのアミノ酸配列を含むホスホペプチドまたはリン酸化模倣ペプチドである。他の実施形態において、ペプチドCIS阻害物質のアミノ酸配列は配列番号:1〜5のうちの1つからなる。
本発明の方法において使用されるペプチドは、従来のペプチド合成方法に従う、1つまたは複数のアミノ酸残基の縮合経由のペプチド合成の様々な合成方法によって調製され得る。好ましくは、ペプチドは標準的な固相方法論に従って合成され、例えば製造者の指示に従ってApplied Biosystemsモデル430Aペプチド合成機(Applied Biosystems、Foster City、Calif.)上で遂行され得る。固相方法論によってまたは液体相においてのいずれかで、ペプチドを合成する他の方法は、当業者に周知である。固相合成が利用される場合に、C末端アミノ酸は不溶性樹脂支持体(それは、C末端アミノ酸中のカルボキシル基と反応することによって離脱可能な結合を生成できる)へ連結される。例えば、いくつかの事例において、使用される不溶性樹脂支持体は、p−ヒドロキシメチルフェノキシメチルポリスチレン(HMP)樹脂である。他の有用な樹脂には、いくつかのN−メチル含有ペプチドの合成のためのフェニルアセトアミドメチル(PAM)樹脂(この樹脂は固相合成のBoc方法により使用される);及びC末端アミド基を有するペプチドの産生のためのMBHA(p−メチルベンズヒドリルアミン)樹脂が含まれるがこれらに限定されない。ペプチド合成の経過の間に、分岐鎖のアミノ基及びカルボキシル基は、一般的に公知の保護基を使用して、必要に応じて保護/脱保護され得る。いくつかの実施形態において、N−α−アミノ基は、塩基不安定な9−フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc)基またはt−ブチルオキシカルボニル(Boc基)により保護される。Fmoc合成と合致する側鎖官能基は、以下に示される保護基:アルギニン(2,2,5,7,8−ペンタメチルクロマン−6−スルホニル);アスパラギン(O−t−ブチルエステル);システイン、グルタミン及びヒスチジン(トリチル);リジン(t−ブチルオキシカルボニル);セリン及びチロシン(tブチル)により保護され得る。ペプチド及びペプチド誘導体のための代替の保護基を利用する修飾は当業者に明らかである。
ペプチド模倣物
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質はペプチド模倣物である。すべてのペプチドは、酵素による分解にインビボで感受性がある。したがって、基本的なペプチドの生物学的活性を保持するかまたは促進さえするが、より高い循環半減期を有するペプチド模倣物は、本発明の治療方法における使用のために特に有利である。ペプチド模倣物(例えば配列番号:1〜5のうちの任意のもののアミノ酸配列を有するペプチドに基づくペプチド模倣物)で要求されるリン酸化模倣修飾は、非発酵方法によって多量に容易に合成され得る。
ペプチド骨格は1つまたは複数の内部のペプチド結合によって特徴づけられる一方で、ペプチドは各々のアミノ酸残基を連結するペプチド結合を有するだろう。したがって、1つまたは複数のアミド結合は代替のリンカーによって置き換えられるが、そこで少なくとも1つのアミド結合が残存する化合物はペプチド模倣物と判断される。
ペプチド模倣物骨格は、一般的にはペプチド骨格を模倣する縮合環基の直線または直線状のストリングであるだろう。
ペプチド模倣物は、そのペプチド等価物の極性、三次元サイズ及び機能性(生物活性)の保持によって典型的には特徴づけられるが、そこでペプチド結合は、多くの場合より安定的な連結によって置き換えられる。「安定的な」によって、加水分解酵素による酵素分解へより耐性のあることが意味される。一般的に、アミド結合を置き換える結合(アミド結合代用物)は、アミド結合の特性(例えば立体配座、立体的なかさ、静電的な特徴、水素結合する可能性など)のうちの多くを保存する。「Drug Design and Development」の14章、Krogsgaard,Larsen,Liljefors and Madsen(Eds)1996,Horwood Acad.Pubは、ペプチド模倣物のデザイン及び合成のための先行技術の技法の一般的な考察を提供する。好適なアミド結合代用物には、以下の基:N−アルキル化、レトロ逆アミド(retro−inverse amide)、チオアミド、チオエステル、ホスホネート、ケトメチレン、ヒドロキシメチルエン、フルオロビニル、ビニル、メチレンアミノ、メチレンチオ、アルカン及びスルホンアミドが含まれる。
ペプチド及びペプチド模倣物は、一般的には4〜20、好ましくは長さで7〜16の原子の骨格を有するだろう。これらの範囲の上限の骨格を有する分子は、一般的にはβアミノ酸及び/もしくはγアミノ酸またはそれらの等価物を含むだろう。
いくつかの実施形態において、ペプチド模倣物は、CIS自己阻害ペプチド配列に基づいて導き出されるだろう。いくつかの実施形態において、CIS自己阻害ペプチド配列は、PESTペプチド配列(例えば配列番号:29、30、32及び37の中から選択されるペプチド配列)である。他の実施形態において、CIS自己阻害ペプチド配列は、CIS N末端ペプチド配列(例えば配列番号:31及び34の中から選択される)である。
小分子
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質は小分子である。いくつかの実施形態において、小分子はCISへ特異的に結合し、その活性(例えば結合パートナーまたは標的タンパク質とCISの相互作用)を低減する。本発明で使用される好適な小分子CIS阻害物質は、本明細書において定義されるスクリーニング方法を使用して同定することができる。例えば、化合物は、CISのSrc相同性2(SH2)ドメイン(ヒトCIS;UniprotKB Q9NSE2;及び配列番号:6のうちのアミノ酸66〜216)、SOCSボックス6)、またはCISのN末端領域(アミノ酸1〜65)へ結合し得る。
いくつかの実施形態において、投与される化合物は、不活性であるかまたは比較的低活性であるが、投与に後続して、活性のあるCIS阻害物質に変換される(すなわち代謝される)、「プロドラッグ」と通常は称される前駆物質化合物であり得る。それらの実施形態において、投与される化合物はプロドラッグと称され得る。あるいはまたは加えて、投与される化合物は代謝されて、化合物を欠如する同種同系の細胞に比較した場合に、細胞の集団におけるCISの活性の発現の低減についての活性を有する活性のある代謝物質を産生することができる。かかる活性のある代謝物質の使用も本開示の範囲内である。
化合物中に存在する置換基に依存して、化合物は随意に塩の形態で存在し得る。記載される方法における使用のために好適な化合物の塩は、カウンターイオンが薬学的に許容されるものである。好適な塩には、有機酸もしくは無機酸または有機塩基もしく無機塩基により形成されたものが含まれる。特に、酸により形成される好適な塩には、鉱酸、強い有機カルボン酸、非置換もしくは例えばハロゲンによって置換された1〜4の炭素原子のアルカンカルボン酸等、飽和または非飽和のジカルボン酸等、ヒドロキシカルボン酸等、アミノ酸等により形成されたもの、または有機スルホン酸(例えばハロゲンによって置換されたかまたは非置換の、(C1−4)−アルキル−スルホン酸または(C1−4)−アリール−スルホン酸等)により形成されたものが含まれる。薬学的に許容される酸付加塩には、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、クエン酸、酒石酸、酢酸、リン酸、乳酸、ピルビン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、コハク酸、過塩素酸、フマル酸、マレイン酸、グリコール酸、乳酸、サリチル酸、オキサロ酢酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ギ酸、安息香酸、マロン酸、ナフタレン−2−スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、イセチオン酸、アスコルビン酸、リンゴ酸、フタル酸、アスパラギン酸、及びグルタミン酸、リシン及びアルギニンから形成されたものが含まれる。薬学的に許容される塩基塩には、アンモニウム塩、アルカリ金属塩(例えばカリウム及びナトリウムのもの)、アルカリ土類金属塩(例えばカルシウム及びマグネシウムのもの)、及び有機塩基(例えばジシクロヘキシルアミン、N−メチル−D−グルコミン(glucomine)、モルホリン、チオモルホリン、ピペリジエン(piperidien)、ピロリジン、モノ−低級−アルキルアミン、ジ−低級−アルキルアミンもしくはトリ−低級−アルキルアミン、例えばエチル−プロピルアミン、tブチル−プロピルアミン、ジエチル−プロピルアミン、ジイソプロピル−プロピルアミン、トリエチル−プロピルアミン、トリブチル−プロピルアミンもしくはジメチル−プロピルアミン、またはモノヒドロキシ低級アルキルアミン、ジヒドロキシ低級アルキルアミンもしくはトリヒドロキシ低級アルキルアミン、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミンもしくはトリエタノールアミン)による塩が含まれる。対応する分子内塩も形成され得る。
有機化学及び/または医薬品化学の当業者は、多くの有機化合物が、それらが反応する溶媒、またはそれらが沈殿もしくは結晶化する溶媒と錯体を形成できることを認識するだろう。これらの錯体は「溶媒和物」として公知である。例えば、水との錯体は「水和物」として公知である。薬物物質が化学量論的量または非化学量論的量のいずれかにおいて結晶格子中に溶媒(水等)を取り込む場合に、溶媒和物(水和物等)は存在する。任意のステージでこれらに遭遇し得るので、薬物物質は溶媒和物(水和物等)の存在についてルーチンにスクリーニングされる。したがって、本発明のために有用な化合物が溶媒和物(水和物等)の形態で存在し得ることが理解されるだろう。本発明における使用のために好適な化合物の溶媒和形態は、関連する溶媒が薬学的に許容されるものである。例えば、水和物は薬学的に許容される溶媒和物の例である。
本発明のために有用な化合物は、非晶形態または結晶形態で存在し得る。多くの化合物が複数の多形形態で存在し、すべてのかかる形態における化合物の使用は本開示によって包含される。本開示のために有用な小分子は、CISへの結合について候補化合物のライブラリーをスクリーニングし、次いで結合する化合物のうちの任意のものがCIS活性を低減するかどうか決定するという標準的な手順を使用して同定することができる。いくつかの実施形態において、本発明の化合物についてのスクリーニングは、化合物が細胞におけるCIS活性を阻害するかどうかを評価することを含む。本発明のために有用な小分子は、CIS活性を低減する候補を同定する、本明細書において記載されるようなインシリコのスクリーニング(それは既知のライブラリー化合物のスクリーニングを包含し得る)のための手順を使用しても同定することができる。いくつかの実施形態において、小分子CIS阻害物質は不可逆的CIS阻害物質である。他の実施形態において、小分子CIS阻害物質は可逆的CIS阻害物質である。
ポリヌクレオチド
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質はポリヌクレオチドであり、それは記載されるような数多くの異なるメカニズムのうちの少なくとも1つによってCIS活性を阻害し得る。
RNA干渉
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドCIS阻害物質は、そのmRNAの標的化によるCISタンパク質の発現の低減によって作用する。例えば、ポリヌクレオチドはRNAiでもあり得る。
「RNA干渉」、「RNAi」または「遺伝子サイレンシング」という用語は、一般的には、二本鎖RNA分子が、核酸配列(その配列と二本鎖RNA分子が実質的または全体の相同性を共有する)の発現を低減するプロセスを指す。しかしながら、非RNA二本鎖分子を使用して、RNA干渉を達成できることが示されている(例えばUS20070004667を参照)。
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質は、CISをコードするCish mRNA(ヒトCish mRNA:GenBankアクセッション番号NM_013324.5)に対するRNA干渉のための二本鎖領域を含む及び/またはコードする、核酸分子を含む。核酸分子は典型的にはRNAであるが、化学的に修飾されたヌクレオチド及び非ヌクレオチドを含み得る。
二本鎖領域は、少なくとも19の連続したヌクレオチド(例えば約19〜23ヌクレオチド)であるか、またはより長い(例えば30もしくは50ヌクレオチド、または100ヌクレオチド以上の)ものであり得る。全体の遺伝子転写物へ対応する全長配列が使用され得る。好ましくは、それらは長さで約19〜約23ヌクレオチドである。
標的とされる転写物への核酸分子の二本鎖領域の同一性の程度は、少なくとも90%及びより好ましくは95〜100%であるべきである。核酸分子は、分子を安定化するように機能し得る、関連しない配列をもちろん含み得る。
「短鎖干渉RNA」または「siRNA」という用語は、本明細書において使用される時、例えば配列に特異的な様式でRNAiを媒介することによって遺伝子発現を阻害またはダウンレギュレートできる、リボヌクレオチドを含む核酸分子を指し、そこで、二本鎖部分は、長さで50ヌクレオチド未満、好ましくは長さで約19〜約23ヌクレオチドである。例えば、siRNAは、自己相補的なセンス領域及びアンチセンス領域を含む核酸分子であり得、そこで、アンチセンス領域は、標的核酸分子またはその部分中のヌクレオチド配列へ相補的なヌクレオチド配列を含み、センス領域は、標的核酸配列またはその部分へ対応するヌクレオチド配列を有する。siRNAは2つの分離したオリゴヌクレオチドからアセンブルすることができ、そこで、1つの鎖はセンス鎖であり、他のものはアンチセンス鎖であり、アンチセンス鎖及びセンス鎖は自己相補的である。
本明細書において使用される時、siRNAという用語は、配列特異的なRNAiを媒介できる核酸分子を記載するのに使用される他の用語(例えばマイクロRNA(miRNA)、短鎖ヘアピンRNA(shRNA)、短鎖干渉オリゴヌクレオチド、短鎖干渉核酸(siNA)、短鎖干渉修飾オリゴヌクレオチド、化学的に修飾されたsiRNA、転写後遺伝子サイレンシングRNA(ptgsRNA)及びその他)に等価であることが意図される。加えて、本明細書において使用される時、RNAiという用語は、配列特異的なRNA干渉(転写後遺伝子サイレンシング、翻訳阻害、またはエピジェネティックス等)を記載するのに使用される他の用語に等価であることが意図される。例えば、siRNA分子を使用して、転写後のレベルまたは転写前レベルの両方で遺伝子をエピジェネティックにサイレンシングさせることができる。非限定例において、siRNA分子による遺伝子発現のエピジェネティック調節は、遺伝子発現を改変するようなクロマチン構造のsiRNA媒介性修飾から生じ得る。
「shRNA」または「短鎖ヘアピンRNA」によってRNA分子が意味され、そこで、約50ヌクレオチド未満、好ましくは約19〜約23ヌクレオチドが、同じRNA分子上に所在する相補的な配列と塩基対を作り、前記配列及び相補的な配列は、少なくとも約4〜約15ヌクレオチドの対合しない領域によって分離され、それは塩基相補性の2つの領域によって生じられたステム構造の上の一本鎖ループを形成する。
shRNAには二重指または2指及び多重指のヘアピンdsRNAが含まれ、そこで、RNA分子は、一本鎖スペーサー領域によって分離された2つ以上のかかるステムループ構造を含む。
一旦デザインされたならば、二本鎖領域を含む核酸分子は、当技術分野において公知の任意の方法によって(例えば組換えによるインビトロの転写、または合成手段によって)生成され得る。
ヌクレオチドの修飾またはアナログを導入して、核酸分子の特性を改善することができる。特性の改善には、ヌクレアーゼ耐性の増加及び/または細胞膜を透過する能力の増加が含まれる。したがって、「核酸分子」及び「二本鎖RNA分子」という用語は、合成的に修飾された塩基(イノシン、キサンチン、ヒポキサンチン、2−アミノアデニン、6−メチル−アデニン、2−プロピル−アデニン及び他のアルキル−アデニン、5−ハロウラシル、5−ハロシトシン、6−アザシトシン及び6−アザチミン、シュードウラシル、4−チウラシル(thiuracil)、8−ハロアデニン、8−アミノアデニン、8−チオールアデニン、8−チオールアルキルアデニン、8−ヒドロキシルアデニン及び他の8−置換されたアデニン、8−ハログアニン、8−アミノグアニン、8−チオールグアニン、8−チオアルキルグアニン、8−ヒドロキシルグアニン及び他の置換されたグアニン、他のアザアデニン及びデアザアデニン、他のアザグアニン及びデアザグアニン、5−トリフルオロメチルウラシル及び5−トリフルオロシトシン等であるがこれらに限定されない)を包含する。
インビボの送達のために特に適した化学的に修飾されたsiRNAは、当技術分野において、例えばWO2014201306、WO2007051303中で記載される。Cish mRNAを標的化するのに使用することができる例示的なsiRNAは、例えばThermoFisher(カタログ番号:146713及び146714);Origene(カタログ番号SR300830)、及びMyBioSource(カタログ番号MBS8232244)から商業的に入手可能である。
ペプチドまたはポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドベースのCIS阻害物質はポリペプチドまたはポリペプチドをコードし、その結果、NK細胞へのポリヌクレオチドの送達は、コードされるペプチドまたはポリペプチドのCISタンパク質阻害物質の発現をもたらす。いくつかの実施形態において、NK細胞中で一旦発現されたコードされたペプチドまたはポリペプチドは、その相互作用パートナー(例えばエロンギンB、エロンギンCまたはカリン−5)または標的タンパク質(例えばTyr1034リン酸化JAK1、またはTyr355、Tyr361もしくはTyr392のうちの任意のものでリン酸化されたIL 2Rβ)のうちの1つまたは複数と内在性CISタンパク質の相互作用を阻害する。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、CIS活性のドミナントネガティブ抑制因子をコードする。一実施形態において、コードされたドミナントネガティブ抑制因子は、SH2ドメインが不活性化された107Arg→107Lys(R107K)突然変異を備えたアミノ酸配列を含むCISである。他の実施形態において、コードされたドミナントネガティブ抑制因子は、SOCSボックス中のカリン−5結合部位における突然変異を備えたアミノ酸配列(例えばP241A/L242A/P243)を含むCISである。他の実施形態において、コードされたドミナントネガティブ抑制因子はL223A置換を備えたアミノ酸配列を含むCISである。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドCIS阻害物質は、Cish遺伝子の発現を不活性化または低減することによってCIS活性を阻害するプログラム可能なヌクレアーゼをコードする。本明細書において使用される時、「プログラム可能なヌクレアーゼ」という用語は、所定の遺伝子の所在位置を認識し編集するように「標的化される」(「プログラムされる」)ヌクレアーゼに関連する。いくつかの実施形態において、コードされたポリペプチドは、Cish遺伝子またはその調節領域の中へ遺伝子修飾を導入するように「標的化」または「プログラム」されたプログラム可能なヌクレアーゼである。いくつかの実施形態において、遺伝子修飾は、Cish遺伝子またはその調節領域中の欠失または置換である。かかるプログラム可能なヌクレアーゼは、エクスビボのCISが阻害されたCish−/−NK細胞の生成のために(例えば養子細胞療法における使用のためのCish−/−の自己由来のNK細胞の生成のために)特に有用である。
いくつかの実施形態において、プログラム可能なヌクレアーゼは、DNA結合性ジンクフィンガータンパク質(ZFP)ドメインの組み合わせによって遺伝子の所在位置を認識するようにプログラムされ得る。ZFPはDNA配列中の特異的な3bpを認識し、ZFPの組み合わせを使用して特異的な遺伝子の所在位置を認識することができる。いくつかの実施形態において、プログラム可能なヌクレアーゼは、転写活性化因子様エフェクター(TALE)DNA結合ドメインによって遺伝子の所在位置を認識するようにプログラムされ得る。代替の実施形態において、プログラム可能なヌクレアーゼは、1つまたは複数のRNA配列によって遺伝子の所在位置を認識するようにプログラムされ得る。代替の実施形態において、プログラム可能なヌクレアーゼは1つまたは複数のDNA配列によってプログラムされ得る。代替の実施形態において、プログラム可能なヌクレアーゼは1つまたは複数のハイブリッドDNA/RNA配列によってプログラムされ得る。代替の実施形態において、プログラム可能なヌクレアーゼは、RNA配列、DNA配列及びハイブリッドDNA/RNA配列のうちの1つまたは複数によってプログラムされ得る。
本開示に従って使用することができるプログラム可能なヌクレアーゼには、細菌性のクラスター化し規則正しい間隔を持つ短いパリンドロームリピート(CRISPR)−cas(CRISPR関連)系に由来するRNAガイド型操作ヌクレアーゼ(RGEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、転写活性化因子様ヌクレアーゼ(TALEN)、及びアルゴノートが含まれるがこれらに限定されない。
いくつかの実施形態において、ヌクレアーゼはRNAガイド型操作ヌクレアーゼ(RGEN)である。いくつかの実施形態において、RGENは、古細菌ゲノムからのものまたはその組換えバージョンである。いくつかの実施形態において、RGENは、細菌ゲノムからのものまたはその組換えバージョンである。いくつかの実施形態において、RGENは、タイプI(CRISPR)−cas(CRISPR関連)系からのものである。いくつかの実施形態において、RGENは、タイプII(CRISPR)−cas(CRISPR関連)系からのものである。いくつかの実施形態において、RGENは、タイプIII(CRISPR)−cas(CRISPR関連)系からのものである。いくつかの実施形態において、ヌクレアーゼはクラスI RGENである。いくつかの実施形態において、ヌクレアーゼはクラスII RGENである。いくつかの実施形態において、RGENは多重構成要素の酵素である。いくつかの実施形態において、RGENは単一構成要素の酵素である。いくつかの実施形態において、RGENはCAS3である。いくつかの実施形態において、RGENはCAS10である。いくつかの実施形態において、RGENはCAS9である。いくつかの実施形態において、RGENはCpf1である(Zetsche et al.,2015)。いくつかの実施形態において、RGENは単一のRNAまたはDNAによって標的化される。いくつかの実施形態において、RGENは2つ以上のRNA及び/またはDNAによって標的化される。いくつかの実施形態において、プログラム可能なヌクレアーゼはDNAでプログラムされたアルゴノートであり得る(WO14/189628)。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドCIS阻害物質は、当技術分野において公知の数多くのトランスフェクション方法(例えば組換えウイルス形質導入、リポソームベースのトランスフェクション、エレクトロポレーション、またはナノ粒子ベースのトランスフェクション)のうちの任意のものを使用してNK細胞へインビボでまたはインビトロで送達される、発現ベクター中で提供される。
本明細書において使用される時、「発現ベクター」は、宿主細胞(例えばNK細胞)中で1つまたは複数のポリヌクレオチドの発現を達成することができる、DNAベクターまたはRNAベクターである。ベクターは典型的にはプラスミドまたは組換えウイルスである。任意の好適な発現ベクターを使用することができ、その例としてはプラスミドまたはウイルスベクターが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態において、ウイルスベクターは、レトロウイルス、レンチウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、またはアデノ随伴ウイルスベクターである。
かかるベクターは、ポリヌクレオチド(遺伝子サイレンシングのためのdsRNA等)の発現のための1つまたは複数のプロモーターを含むだろう。好適なプロモーターには、レトロウイルスLTR;SV40プロモーター;及びヒトサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターが含まれるがこれらに限定されない。真核細胞プロモーター等の細胞プロモーター(ヒストンプロモーター、RNAポリメラーゼIIIプロモーター(shRNAまたはmiRNAの発現の事例において)、及びβ−アクチンプロモーターが含まれるがこれらに限定されない)も、使用され得る。いくつかの実施形態において、プロモーターはNK細胞選択的プロモーター(ヒトNKp46プロモーター)である(例えばWalzer et al.,2007を参照)。好適なプロモーターの選択は、本明細書において含有される教示から当業者へ明らかである。
他の実施形態において、ポリヌクレオチドCIS阻害物質は、ドミナントネガティブCISをコードする合成の化学的に修飾されたmRNAである。化学的に修飾されたmRNA及びそれらの合成は、例えばWO2011/130624中で詳細に記載される。典型的には、化学的に修飾されたmRNAは、(i)翻訳促進のための5’合成キャップ;(ii)RNAse耐性及び細胞のインターフェロン応答性の弱化を付与する、修飾されたヌクレオチド(それがなければ大幅に翻訳効率を低減するだろう);及び(iii)3’ポリAテイルを含む。典型的には、化学的に修飾されたmRNAは、ドミナントネガティブCISをコードするオープンリーディングフレームへ作動可能に連結された、SP6RNAポリメラーゼプロモーターまたはT7RNAポリメラーゼプロモーターを含む、DNAテンプレートからインビトロで合成される。化学的に修飾されたmRNA合成反応は、修飾ヌクレオチド及び非修飾ヌクレオチドの混合物の存在下において行われる。いくつかの実施形態において、化学的に修飾されたmRNAのインビトロの合成において含まれる修飾されたヌクレオチドは、シュード−ウリジン及び5−メチル−シトシンである。細胞のmRNAのプロセシングにおける重要なステップは5’キャップ構造の付加であり、それは、RNAの5’末端とグアノシンヌクレオチドとの間の5’−5’三リン酸塩連結である。キャップはグアノシンのN−7位で酵素によりメチル化されて、成熟mCAPを形成する。ドミナントネガティブCISの化学的に修飾されたmRNAを調製する場合に、典型的には、修飾されたmRNAを安定化し翻訳を有意に促進するために、5’キャップはNK細胞のトランスフェクションの前に付加される。いくつかの実施形態において、キャップアナログ対GTPの4:1の混合物を転写反応において使用して、5’キャッピングされた化学的に修飾されたmRNAを得る。好ましい実施形態において、アンチリバースキャップアナログ(ARCA)(3’−O−Me−m7G(5’)ppp(5’)G)を使用して、NK細胞中で効率的に翻訳できる化学的に修飾されたmRNAを生成する。mRNAExpress(商標)mRNA Synthesis Kit(System Biosciences、Mountain View、Calif.)によって例示されるように、インビトロの合成のための系は商業的に入手可能である。インビトロ及びインビボのトランスフェクションのためのかかる修飾されたRNAの合成及び使用は、例えばWO2011/130624及びWO/2012/138453中で記載される。
ポリペプチド
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質はポリペプチドであり、それは数多くの異なるメカニズム(例えば、CISもしくはCIS結合パートナーへ特異的に結合し、それによってCIS及び結合パートナーの相互作用を低減すること、またはあるいは、結合パートナーとの相互作用についてCISと競合すること)のうちの少なくとも1つによって、CIS活性を阻害し得る。
抗体
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質は、CISへ結合し、結合パートナーまたは標的タンパク質とのその相互作用を阻害する、抗体またはそのCIS結合断片である。好ましくは、抗体は、哺乳動物細胞及び特にNK細胞を透過するか、またはそれらの細胞中に取り込まれる(受動的または能動的に)ように修飾された抗体である。
「抗体」という用語には、本明細書において使用される時、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、二重特異性抗体、融合ダイアボディ、トリアボディ、ヘテロコンジュゲート抗体、及びキメラ抗体が含まれる。対応する全長抗体に比べて、少なくとも実質的な(約10%の)抗原結合を保持する抗体断片も企図される。かかる抗体断片は、本明細書において「抗原結合断片」と称される。抗体には多様な形態の修飾が含まれ、それらには、例えばVHドメインもしくはVLドメインのいずれかを含むドメイン抗体、重鎖可変領域の二量体(VHH、ラクダについて記載されるような)、軽鎖可変領域の二量体(VLL)、直接的にもしくはリンカーを介して連結され得る軽鎖(VL)及び重鎖(VH)の可変領域のみを含有するFv断片、または重鎖可変領域及びCH1ドメインを含有するFd断片が含まれるがこれらに限定されない。
一本鎖抗体を形成するように一緒に連結される重鎖及び軽鎖の可変領域からなるscFv、ならびにscFvのオリゴマー(ダイアボディ及びトリアボディ等)も、「抗体」という用語によって包含される。可変領域及び定常領域の一部を含有する抗体の断片(Fab、(Fab’)2及びFabFc2断片等)も包含される。相補性決定領域(CDR)をグラフトした抗体断片及び抗体断片のオリゴマーも包含される。Fvの重鎖及び軽鎖の構成要素は同じ抗体または異なる抗体に由来し、それによってキメラFv領域を産生し得る。抗体は、動物(例えばマウス、ウサギまたはラット)起源もしくはヒト起源であり得るか、またはキメラかであるもしくはヒト化され得る。
本明細書において使用される時、「抗体」という用語にはこれらの様々な形態が含まれる。本明細書において提供されるガイドライン、ならびに上で引用される参照文献及びHarlow&Lane,Antibodies:a Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,(1988)のような出版物中で記載される当業者に周知のそれらの方法を使用して、本発明の方法で使用される抗体は容易に作製することができる。
抗体は可変軽鎖(VL)及び可変重鎖(VH)を含むFv領域であり、そこで、軽鎖及び重鎖は直接的にまたはリンカーを介して連結され得る。本明細書において使用される時、リンカーは、軽鎖及び重鎖へ共有結合で連結され、指向されるエピトープを特異的に結合できる立体配座を達成することができるように、2つの鎖の間に十分な間隔及び柔軟性を提供する、分子を指す。タンパク質リンカーは、融合ポリペプチドのIg部分の内因性構成要素として発現されて得るので、特に好ましい。
別の実施形態において、組換えにより産生された一本鎖scFv抗体(好ましくはヒト化scFv)は本発明の方法において使用される。
一実施形態において、抗体は細胞内伝達のための能力を有する。細胞内伝達のための能力を有する抗体には、ラクダ及びラマの抗体、サメ抗体(IgNAR)、scFv抗体、イントラボディまたはナノボディ、例えばscFvイントラボディ、VHHイントラボディ等の抗体が含まれる。酵母SPLINT抗体ライブラリーが、タンパク質−タンパク質相互作用を破壊できるイントラボディについて試験するために利用可能である。かかる薬剤は、細胞透過性ペプチド配列または核局在ペプチド配列(Constantini et al.(2008)中で開示されるもの等)を含み得る。VectocellまたはDiatoのペプチドベクター(De Coupade et al.(2005)中で開示されるもの等)もインビボの送達のために有用である。
加えて、抗体は、細胞透過剤(例えば細胞透過性ペプチド)へ融合され得る。細胞透過性ペプチドには、Tatペプチド、ペネトラチン、短い両親媒性ペプチド(Pepファミリー及びMPGファミリーからのもの等)、オリゴアルギニン及びオリゴリジンが含まれる。一例において、細胞透過性ペプチドは細胞内送達を改善するために脂質(C6−C18脂肪酸)ドメインへもコンジュゲートされる(Koppelhus et al.,2008)。細胞透過性ペプチドの例は、Howl et al.(2007)及びDeshayes et al.(2008)中で見出され得る。したがって、本発明は、共有結合(例えばペプチド結合)経由で、細胞透過性ペプチド配列へ随意にN末端またはC末端で融合される抗体の治療使用も提供する。
CISを標的とする抗体は、様々な供給源(Santa Cruz Biotechnology(例えばカタログ番号sc−74581)等)から利用可能である。
CISが阻害されたNK細胞
NK細胞におけるCISを、エクスビボで(例えば培養されたNK細胞で)阻害して、CISが阻害されたNK細胞を得るために好適な任意のCIS阻害物質は、NK応答性病態についての養子細胞療法のために使用することができる。いくつかの実施形態において、投与されるCISが阻害されたNK細胞は、自己由来、すなわち治療される被験体に由来する。他の実施形態において、投与されるCISが阻害されたNK細胞は同種異系のNK細胞である。
いくつかの実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、CISの発現が低減されるように遺伝的に修飾されたNK細胞である。例えば、いくつかの実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、CIS shRNA発現ベクターまたはCISアンチセンス発現ベクターの一時的もしくは安定的なトランスフェクションまたはウイルスによる形質導入によって得られ、それは、発現された場合に、遺伝的に修飾された細胞におけるCISの発現レベルを低減させる。他の実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、標的化されたゲノム修飾によって(例えば1つもしくは複数のエクソンの欠失、終止コドンの導入、またはプロモーターの不活性化によって)、1つまたは両方のCish対立遺伝子が不活性化された、遺伝的に修飾されたNK細胞である。細胞株及び初代細胞の両方におけるゲノム遺伝子座の修飾のための方法は、当技術分野において十分に確立されている。例えば、プログラム可能なヌクレアーゼ、例えばCas9−CRISPR系は非常に効率的であり、遺伝子の標的化された破壊のためにルーチンに使用される。
他の実施形態において、NK細胞は、CIS阻害物質(例えばペプチド、ペプチド模倣物、ポリヌクレオチド、またはポリペプチド)とエクスビボで接触させられる。
NK細胞は数多くの異なる方法のうちの任意のものによって得ることができ、それらには、一次供給源からのNK細胞の単離及び増殖、造血幹細胞(HSC)からの分化及び増殖、ヒト人工多能性幹細胞(hiPSC)からの分化及び増殖、または別の多分化能性幹細胞タイプからの分化が含まれる。
いくつかの実施形態において、NK細胞は、ヒト被験体(例えば自己由来養子細胞療法の事例において、治療される患者)から単離される。
NK細胞は、CD56及びCD3への抗体により組織源(例えば末梢血)からの細胞を染色し、CD56CD3細胞について選択することによって、単離またはエンリッチされ得る。TSNK細胞は、商業的に入手可能なキット(例えばNK Cell Isolation Kit(Miltenyi Biotec))を使用して単離され得る。NK細胞は、NK細胞を含む細胞の集団中のNK細胞以外の細胞の除去によっても、単離またはエンリッチされ得る。例えば、NK細胞は、例えばCD3、CD4、CD14、CD19、CD20、CD36、CD66b、CD123、HLA DR、及び/またはCD235a(グリコフォリンA)のうちの1つまたは複数への抗体を使用して、非NK細胞マーカーを提示する細胞を枯渇させることによって、単離またはエンリッチされ得る。負の単離は、商業的に入手可能なキット(例えばNK Cell Negative Isolation Kit(Dynal))を使用して実行され得る。これらの方法によって単離された細胞を追加で選別して、例えばCD56/CD16細胞及びCD56/CD16細胞を分離することができる。
細胞分離は、例えばフローサイトメトリー、蛍光活性化細胞選別(FACS)、または好ましくは特異的抗体とコンジュゲートされたマイクロビーズを使用する磁気細胞選別によって達成され得る。細胞は、例えば磁気活性化細胞選別(MACS)技法(1つまたは複数の特異的抗体、例えば抗CD56抗体を含む磁気ビーズ(例えば約0.5〜100μmの直径)を結合する能力に基づく、粒子を分離するための方法)を使用して、単離され得る。磁気細胞分離は、例えばAUTOMACS(商標)Separator(Miltenyi)を使用して、遂行及び自動化され得る。多様な有用な修飾は、磁気マイクロスフェア(特定の細胞表面分子またはハプテンを特異的に認識する抗体の共有結合による付加が含まれる)上で遂行され得る。次いでビーズを細胞と混合して、結合させる。次いで細胞を磁界を介して通過させて、特異的細胞表面マーカーを有する細胞を分離する。一実施形態において、次いでこれらの細胞は単離され、追加の細胞表面マーカーに対する抗体へカップリングされた磁気ビーズと再び混合され得る。細胞を磁界を介して再び通過させ、両方の抗体に結合する細胞を単離する。次いでかかる細胞は、分離したディッシュ(クローン単離のためのマイクロタイターディッシュ等)の中へ希釈され得る。
HSCからのヒトNK細胞の分化は例えば米国特許第8,926,964号中で、及びhiPSCからのものは米国特許第20130287751号中で記載される。
NK細胞(特にヒトNK細胞)を培養及び増殖して、養子細胞療法のための臨床グレードNK細胞を得るための方法は、例えばChilds et al.(2013)中で概説されるように、当技術分野において記載される。
CIS阻害物質の投与
いくつかの実施形態において、NK応答性病態を患う被験体を治療するかまたはかかる病態を予防するための方法は、少なくとも1つのCIS阻害物質、またはその薬学的に許容される塩、薬学的に許容されるN−酸化物、薬学的に活性のある代謝物質、薬学的に許容されるプロドラッグ、もしくは薬学的に許容される溶媒和物を治療有効量で含有する医薬組成物の、前記被験体への投与を包含する。
CIS阻害物質を投与して、NK応答性病態(例えばがんまたは感染)を既に患う及び/または有すると診断された患者の症状を予防、治癒、または部分的に停止する。この使用のために有効な量は、感染の重症度及び経過、以前の治療法、患者の健康状況、体重、治療への応答、ならびに感染性病原体の治療への耐性に依存するだろう。ルーチンの実験(用量漸増臨床試験が含まれるがこれらに限定されない)によって、かかる治療有効量を決定することは、十分に当業者の技能の範囲内にあると考慮される。
予防上の適用において、CIS阻害物質を含有する組成物は、例えば免疫不全である個体(感染予防について)または遺伝子型に基づいて特定のタイプのがんへ高度に感受性がある個体の事例において、NK応答性病態(例えばがんまたは感染)を発症することへ感受性があるか、またはそうでなければそのリスクがある患者へ、投与される。かかる量は、「予防有効量または予防有効用量」、すなわち感染の発症を予防するかまたは減少させるのに十分な用量と定義される。この使用において、正確な量は、特定の条件、患者の健康状態、体重、タイミングなどにも依存する。ルーチンの実験(例えば用量漸増臨床試験)によって、かかる予防有効量を決定することは、十分に当業者の技能の範囲内にあると考慮される。
被験体の状況が、信頼できる医学的アドバイスに際して改善する事例において、CIS阻害物質の投与は連続的に与えられ得るか;あるいは、投与されている薬物の用量は一時的に低減され得るか、またはある特定の長さの時間の間一時的に停止され得る(すなわち「休薬日」)。休薬日の長さは2日〜1年の間で変動することができ、単なる例としてではあるが、それには、2日、3日、4日、5日、6日、7日、10日、12日、15日、20日、28日、35日、50日または60日が含まれる。休薬日の間の容量低減は10%〜100%であり得、単なる例としてではあるが、それには、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%または100%が含まれる。
治療有効用量として好適である所与のCIS阻害物質の量は、因子(投与されるCIS阻害物質のタイプ及び効力、被験体の健康状態の重症度/ステージ、治療を必要とする被験体または宿主の特徴(例えば体重)、ならびに前治療または併用治療等)に依存して変動するだろうが、それにもかかわらず、その事例を取り巻く特定の状況(例えば投与されている具体的な薬剤、投与経路、治療されている病態、及び治療されている被験体または宿主が含まれる)に応じて、当技術分野において公知の様式で、ルーチンに決定することができる。一般に、しかしながら、成人ヒトの治療のために用いられる用量は、典型的には、1日あたり0.02〜5000mg、または1日あたり約1〜1500mgの範囲であるだろう。所望される用量は、単一用量で、または同時に(または短期間にわたって)もしくは適切なインターバルで投与される分割用量として(例えば1日あたり2、3、4以上のサブ用量として)、好都合に提示され得る。
個別の治療レジームに関する変数の数が多いので、先の範囲は単なる示唆的であり、これらの推奨値からのかなりの逸脱は稀ではない。かかる投薬量は、数多くの変数(使用されるCIS阻害物質の活性、治療されるNK細胞応答性病態のタイプ及び重症度、投与モード、ならびに従事者の判断であるが限定されない)に依存して変更され得る。
かかる治療法レジメンの毒性及び治療有効性は、細胞培養または実験動物における標準的な薬学的手順によって決定することができ、それらには、LD50(集団の50%に致死の用量)及びED50(集団の50%における治療有効用量)の決定が含まれるがこれらに限定されない。毒性と治療効果との間の用量比は治療法上の指標であり、LD50とED50の間の比として表現することができる。高い治療指数を示すCIS阻害物質が好ましい。細胞培養アッセイ及び動物研究から得られたデータは、ヒト被験体及び非ヒト被験体における使用のための投薬量範囲の処方において使用され得る。かかる化合物の投薬量は、好ましくは最小の毒性を備えたED50が含まれる血中循環濃度の範囲内にある。投薬量は、用いられる投薬形態及び利用される投与経路に依存してこの範囲内で変動し得る。
CISが阻害されたNK細胞の投与
当技術分野において公知であるようなNKが阻害された細胞(NK−inhibited cells)は、任意の好適な経路によって投与することができる。いくつかの実施形態において、細胞は、動脈内点滴または静脈内点滴として全身に投与される。当業者は、CISが阻害されたNK細胞の選択された投与経路は、治療される特定のNK応答性病態に部分的に依存するだろうことを認識するだろう。例えば、被験体が1つまたは複数の腫瘍の存在を患う場合に、いくつかの実施形態において、経路投与は腫瘍内の投与及び/または腫瘍周囲の投与を包含するだろう。他の例示的な投与経路としては、腹腔内、髄腔内及びリンパ管内が挙げられる。
CISが阻害されたNK細胞は、個体へ検出可能な治療的または予防的な利益をもたらす任意の量または数(例えば有効量)で、個体へ投与することができ、そこで、個体はがんまたはウイルス感染を有する。いくつかの実施形態において、投与されるCISが阻害された細胞の用量は、単純に細胞の絶対数であり、例えば、前記個体は、約1×10細胞、5×10細胞、1×10細胞、7×10細胞、1×10細胞、6×10細胞、2×10細胞、5×10細胞、1×10細胞、6×10細胞、2×1010細胞、5×1010細胞、または1×1011細胞を投与され得る。
他の実施形態において、CISが阻害されたNK細胞は、治療される被験体の体重に比べた細胞の数で、例えば治療される被験体1キログラムあたり約1×10細胞、5×10細胞、1×10細胞、7×10細胞、1×10細胞、6×10細胞、2×10細胞、5×10細胞、1×10細胞、または6×10細胞で、被験体へ投与される。
他の実施形態において、治療される被験体が1つまたは複数の腫瘍を患う場合に、CISが阻害されたNK細胞は、CISが阻害されたNK細胞対治療される被験体における腫瘍細胞の近似数の所望される近似比に基づいて投与される。例えば、CISが阻害されたNK細胞は、約1:1、1:1、3:1、4:1、5:1、9:1、10:1、15:1、25:1、30:1、40:1、50:1、55:1、60:1、65:1、75:1、80:1、90:1、95:1または100:1の比(NK細胞対腫瘍細胞)で投与され得る。腫瘍細胞の数は、例えば組織サンプル(例えば血液サンプル、生検または同種のもの)中の腫瘍細胞の数の決定によって推定することができる。いくつかの実施形態において、例えば固形腫瘍について、腫瘍細胞数の推定は、生検中の細胞カウント及び腫瘍画像化を組み合わせて、腫瘍体積及び常在細胞数を推定することよって行うことができる。
組み合わせ治療
CIS阻害物質及びCISが阻害されたNK細胞組成物は、NK応答性健康状態(例えばがん及びウイルス感染)の治療において治療価値のある他の薬剤と組み合わせても使用され得る。一般に、他の薬剤は、必ずしも同じ医薬組成物中で投与される必要がなく、異なる物理的特徴及び化学的特徴があるので、好ましくは異なる経路によって投与され得る。投与モードの決定及び同じ医薬組成物中の投与(可能な場合には)の妥当性は、熟練臨床医の十分に知識内である。最初の投与は当技術分野において公知の確立されたプロトコルに従って行うことができ、次いで観察された効果に基づいて、投薬量、投与モード及び投与の時間は熟練臨床医によって変更され得る。
CIS阻害物質及び追加の治療剤は、感染の性質及び相、患者の病態、ならびに使用される治療剤の実際の選択に依存して、同時に(例えば同時に、本質的に同時に、または同じ治療プロトコル内で)または連続して投与され得る。投与のオーダー、及び治療プロトコルの間の各々の治療剤の投与の反復回数、の決定は、治療されている疾患及び患者の病態の評価後に、熟練医師の十分に知識内である。
薬物が治療の組み合わせにおいて使用される場合に、治療有効投薬量が変動し得ることは当業者に公知である。薬物及び組み合わせ治療レジメンにおける使用のための他の薬剤の治療有効投薬量を実験的に決定する方法は、文献中で記載される。例えば、メトロノミック投薬の使用、すなわち毒性副作用を最小限にするために、より頻繁でより低い用量を提供することは、文献中で広汎に記載されている。組み合わせ治療は、患者の臨床管理を支援するために、様々な時間で開始及び中止する周期的治療をさらに包含する。
組み合わせ療法のために、共投与される治療剤の投薬量は、もちろん、用いられる共薬剤のタイプ、具体的なCIS阻害物質、及び治療されるNK細胞応答性病態に依存して、変動するだろう。
軽減が求められる病態(複数可)を治療、予防または寛解する、投薬量レジメンは、多様な因子に従って変更され得ることが理解される。これらの因子には、被験体が罹患する病態に加えて、被験体の年齢、体重、性別、食餌及び一般的病状が含まれる。したがって、実際に用いられる投薬量レジメンは広く変動することがあり得、したがって、本明細書において説明される投薬量レジメンから逸脱し得る。
本明細書において開示される組み合わせ療法を構成するCIS阻害物質及び追加の治療剤は、組み合わせた投薬形態、または実質的に同時の投与を意図する分離した投薬形態であり得る。組み合わせ療法を構成する医薬用薬剤は、2ステップの投与を要求するレジメンによって投与されているいずれかの治療化合物と共に、連続して投与もされ得る。2ステップの投与レジメンは、活性のある薬剤の連続投与、または分離した活性のある薬剤の間隔を置いた投与を要求し得る。複数の投与ステップの間の期間は、各々の医薬用薬剤の特性(医薬用薬剤の効力、溶解度、バイオアベイラビリティー、血漿内半減期及び動態プロファイル等)に依存して、数分間〜数時間の範囲であり得る。様々な生理的パラメーターの概日変動も評価して、至適用量インターバルを決定することができる。
加えて、感染の治療のためのCIS阻害物質の投与または共投与は、患者への追加利益または相乗利益を提供し得る手順と組み合わせて使用され得る。単なる例としてではあるが、治療パラメーター(例えば投与されるCIS阻害物質のタイプ、投薬レジメン、及び追加の治療剤との共投与)を至適化するように、患者は、自身のゲノムまたは病原体のゲノム中の遺伝変異を同定するために遺伝子検査を受けてもよい。
最初の投与は、任意の実践的な経路(例えば静脈注射、ボーラス注射、5分〜約5時間にわたる点滴、ピル、カプセル、吸入器、注射、経皮パッチ、頬腔送達、及び同種のもの、またはその組み合わせ等)経由であり得る。疾患または病態の発症が検出または疑われた後に実行可能なかぎり早く、及びNK細胞応答性病態の治療または予防のために必要な時間長で、化合物は投与されるべきである。
随意に、被験体は、CIS阻害物質を使用する治療と組み合わせた場合に、治療的に有効な用量でIL−15またはIL−15アゴニストも投与され得る。IL−15アゴニストには、IL−15の機能的ホモログ(例えばWu(2013)中で記載されるもの等)が含まれる。他の実施形態において、本発明の治療のうちの任意のものは、1つまたは複数の免疫療法剤の投与をさらに含み得る。CIS阻害、またはIL−15もしくはIL−15アゴニストと組み合わせたCIS阻害、と組み合わせた使用のために好適な免疫療法剤には、プログラム細胞死1受容体(PD−1)に対する抗体、プログラム死リガンド1(PD−L1)に対する抗体、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA−4)に対する抗体、トランスフォーミング増殖因子β(TGF−b)に対する抗体、タクタイル(CD96)に対する抗体、またはその組み合わせが含まれるがこれらに限定されない。
さらなる実施形態において、他の実施形態において、本発明の治療のうちの任意のものは、B−Rafプロテインキナーゼ阻害物質またはMEKプロテインキナーゼ阻害物質の投与をさらに含み得る。B−Rafプロテインキナーゼ阻害物質の例としては、PLX4032(ベムラフェニブ)、PLX−4720、ダブラフェニブ(GSK2118436)、AZ628、RAF265(CHIR−265)、エンコラフェニブ(LGX818)、SB590885、及びその組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。MEKプロテインキナーゼ阻害物質の例としては、トラメチニブ(GSK1120212)、コビメチニブ、ビニメチニブ(MEK162)、セルメチニブ(PD−325901)、その組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態において、上記の治療のうちの任意のものは、TGF−β受容体アンタゴニストの投与をさらに含み得る。好適なTGF−β受容体アンタゴニストの例としては、ガルニセルチブ(LY2157299)、GW 788388、LY 364947、R268712、SB 525334及びSD208が挙げられるがこれらに限定されない。
投薬形態
本発明のために有用な組成物は、任意の従来の手段(経口、非経口(例えば静脈内、皮下または筋肉内)、頬腔、吸入、鼻腔内、直腸、経皮の投与経路が含まれるがこれらに限定されない)経由で被験体への投与のために製剤化され得る。
CIS阻害物質(例えばペプチド模倣物)を単独で、または1つもしくは複数の他の治療剤と組み合わせて、含む医薬組成物は、任意の好適な投薬形態へと製剤化することができ、それには、治療される患者による経口摂取のための、水性経口分散液、液体、ミスト、ゲル、シロップ、エリキシル、スラリー、懸濁液及び同種のもの、固体経口投薬形態、エアロゾル、制御放出性製剤、速溶製剤、発泡製剤、凍結乾燥製剤、錠剤、粉末、ピル、ドラジェ、カプセル、遅延放出製剤、延長放出製剤、パルス放出製剤、多重微粒子製剤、ならびに混合即時放出及び制御放出の混合製剤が含まれるがこれらに限定されない。
経口使用のための医薬調製物は、1つまたは複数の固体の賦形剤を化合物のうちの1つまたは複数と混合すること、随意にもたらされた混合物を粉砕すること、及び所望されるならば好適な補助剤を添加した後に、顆粒の混合物をプロセシングして錠剤またはドラジェコアを得ることによって得ることができる。好適な賦形剤には、例えば充填剤(糖等、ラクトース、スクロース、マンニトールまたはソルビトールが含まれる);セルロース調製物(例えばトウモロコシデンプン、小麦デンプン、米デンプン、ジャガイモデンプン、ゼラチン、トラガカントゴム、メチルセルロース、微結晶性セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム等);または他のもの(ポリビニルピロリドン(PVPまたはポビドン)またはリン酸カルシウム等)が含まれる。所望されるならば、崩壊剤(架橋されたクロスカルメロースナトリウム、ポリビニルピロリドン、アガー、またはアルギン酸もしくはその塩(アルギン酸ナトリウム等)等)が添加され得る。
別の態様において、投薬形態はマイクロカプセル化製剤を包含し得る。いくつかの実施形態において、1つまたは複数の他の適合性のある材料がマイクロカプセル化材料中に存在する。例示的な材料としては、pH修飾物質、侵食促進物質、消泡剤、抗酸化物質、着香剤及び担体材料(結合剤、懸濁化剤、崩壊剤、充填剤、界面活性剤、溶解剤、安定剤、滑沢剤、湿潤剤及び希釈剤等)が挙げられるがこれらに限定されない。
CIS阻害物質のマイクロカプセル化製剤は、当業者に公知の方法によって製剤化され得る。かかる公知の方法には、例えば噴霧乾燥プロセス、回転盤−溶媒プロセス、熱溶融プロセス、噴霧冷却法、流動床、静電沈着、遠心押出し、回転懸濁分離、液体−気体境界もしくは固体−気体境界での重合、圧力押出し、または噴霧溶媒抽出浴が含まれる。これらに加えて、いくつかの化学的技法(例えば複合コアセルベーション、溶媒蒸発、ポリマー−ポリマー非相容性、液体溶媒中の界面重合、インサイチューの重合、液中乾燥、及び液体溶媒中での脱溶媒和)が使用され得る。さらに、他の方法(ローラー圧縮、押出し/スフェロイド化、コアセルベーション、またはナノ粒子コーティング等)も使用され得る。
医薬用固体経口投薬形態(製剤が含まれる)をさらに製剤化して、CIS阻害物質の制御放出を提供することができる。制御放出は、延長された期間にわたって所望されるプロファイルに従う、それらが組込まれる投薬形態からの1つまたは複数の活性のある薬剤の放出を指す。制御放出プロファイルには、例えば、継続放出プロファイル、持続放出プロファイル、パルス放出プロファイル、及び遅延放出プロファイルが含まれる。即時放出組成物とは対照的に、制御放出組成物は、既定のプロファイルに従う延長された期間にわたる、被験体への薬剤の送達を可能にする。かかる放出率は、延長された期間で治療有効レベルの薬剤を提供し、それによって、従来の急速放出投薬形態に比較して、副作用を最小限にする一方でより長い期間の薬理学的応答を提供することができる。応答のかかるより長い期間は、対応する短時間作用型即時放出調製物により達成されない多くの固有の利益を提供する。
いくつかの実施形態において、固体投薬形態は、腸溶性コーティング遅延放出経口投薬形態として(すなわち腸溶コーティングを利用して胃腸管の小腸中での放出に影響する、医薬組成物の経口投薬形態として)製剤化され得る。腸溶性コーティング投薬形態は、活性成分及び/または他の組成成分(それら自体がコーティングされるかまたはコーティングされない)の顆粒、粉末、ペレット、ビーズまたは粒子を含有する、圧縮または成型または押出された錠剤/型(コーティングされるかまたはコーティングされない)であり得る。腸溶性コーティング経口投薬形態は、固体担体または組成物(それら自体はコーティングされるかまたはコーティングされない)の、ペレット、ビーズまたは顆粒を含有する、カプセル(コーティングされるかまたはコーティングされない)でもあり得る。
「遅延放出」という用語は、本明細書において使用される時、もし遅延放出による変更がなければ達成されていたであろうものからよりも遠位の腸管中のいくつかの一般的には予測可能な所在位置で、放出を達成できるような送達を指す。いくつかの実施形態において、放出の遅延のための方法はコーティングである。全体のコーティングが約5より下のpHで胃腸液中で溶解しないがpH約5以上で溶解するように、任意のコーティングが十分な厚みで適用されるべきである。下方胃腸管への送達を達成する方法及び組成物において、腸溶コーティングとしてpH依存性溶解度プロファイルを示す任意の陰イオン性ポリマーを使用できることが予想される。いくつかの実施形態において、ポリマーは陰イオン性カルボン酸ポリマーである。
いくつかの実施形態において、コーティングは、可塑剤及びおそらく他のコーティング賦形剤(当技術分野において周知である、着色剤、タルク、及び/またはステアリン酸マグネシウム等)を含有することができ、通常は含有する。好適な可塑剤には、クエン酸トリエチル(Citroflex 2)、トリアセチン(グリセリルトリアセテート)、クエン酸アセチルトリエチル(Citroflec A2)、Carbowax 400(ポリエチレングリコール400)、フタル酸ジエチル、クエン酸トリブチル、アセチル化モノグリセリド、グリセロール、脂肪酸エステル、プロピレングリコール、及びフタル酸ジブチルが含まれる。特に、陰イオン性カルボン酸アクリルポリマーは、通常重量で10〜25%の可塑剤(特にフタル酸ジブチル、ポリエチレングリコール、クエン酸トリエチル及びトリアセチン)を含有するだろう。従来のコーティング技法(噴霧コーティングまたはパンコーティング等)を用いて、コーティングを適用する。腸管中での局所送達が所望される部位に到達するまで経口投薬形態がインタクトなままであること保証するように、コーティング厚は十分でなければならない。
着色剤、粘着防止剤、界面活性剤、消泡剤、滑沢剤(例えばカルヌバ(carnuba)ワックスまたはPEG)を、可塑剤以外にコーティングに添加して、コーティング材料を可溶化または分散させ、コーティング性能及びコーティング産物を改善することができる。
他の実施形態において、CIS阻害物質製剤はパルス投薬形態を使用して送達される。パルス投薬形態は、制御されたラグタイム後の所定時間点または特異的部位で、1つまたは複数の即時放出パルスを提供することができる。パルス投薬形態は当技術分野において公知の多様なパルス製剤を使用して投与され得る。例えば、かかる製剤には、米国特許第5,011,692号、同第5,017,381号、同第5,229,135号、及び同第5,840,329号中で記載されるものが含まれるがこれらに限定されない。本製剤による使用のために好適な他のパルス放出投薬形態には、例えば米国特許第4,871,549号、同第5,260,068号、同第5,260,069号、同第5,508,040号、同第5,567,441号、及び同第5,837,284号が含まれるがこれらに限定されない。一実施形態において、制御放出投薬形態は、少なくとも2つの粒子の群(すなわち多重微粒子)を含み、各々が製剤を含有する、パルス放出固体経口投薬形態である。粒子の第1の群は、摂取に際してCIS阻害物質の実質的に即時の用量を提供する。粒子の第1の群は、コーティングされないか、またはコーティング及び/もしくはシーラントを含むか、のいずれかであり得る。粒子の第2の群はコーティングされた粒子を含み、それは、1つまたは複数の結合剤との混和物中で、製剤中の活性のある薬剤の全用量の重量で、約2%〜約75%、約2.5%〜約70%、または約40%〜約70%含む。コーティングは、第2の用量の放出の前に、摂取に後続して約2時間〜約7時間の遅延を提供するのに十分な量で薬学的に許容される成分を含む。好適なコーティングには、1つまたは複数の差異的に分解可能なコーティング(単なる例としてではあるが、pH感受性コーティング(腸溶コーティング)等、単独であるかまたはセルロース誘導体(例えばエチルセルロース)とブレンドされたアクリル樹脂等)、または製剤の差異的な放出を提供する変動する厚みを有する非腸溶コーティングが含まれる。
他の多くのタイプの制御放出系は当業者に公知であり、製剤による使用のために好適である。かかる送達系の例としては、例えばポリマーベースの系(ポリ乳酸及びポリグリコール酸、プリアンヒドライド(plyanhydride)及びポリカプロラクトン等);多孔性マトリックス、脂質(ステロール(コレステロール、コレステロールエステル及び脂肪酸等)または中性脂肪(モノグリセリド、ジグリセリド及びトリグリセリド等)が含まれる)である、非ポリマーベースの系;ハイドロゲル放出系;サイラスティック系;ペプチドベースの系;ワックスコーティング、生体侵食性投薬形態、従来の結合剤を使用する圧縮錠剤及び同種のものが挙げられる。例えば米国第4,327,725号、同第4,624,848号、同第4,968,509号、同第5,461,140号、同第5,456,923号、同第5,516,527号、同第5,622,721号、同第5,686,105号、同第5,700,410号、同第5,977,175号、同第6,465,014号、及び同第6,932,983号を参照されたい。
経口投与のための液体製剤投薬形態は、薬学的に許容される水性経口分散液、エマルション、溶液、エリキシル、ゲル、及びシロップが含まれるがこれらに限定されない群から選択される、水性懸濁液であり得る。
USP Pharmacists’ Pharmacopeia(2005年版、905章)中で定義されるように、水性の懸濁液及び分散液は、少なくとも4時間均一な状態でとどまることができる。均一性は、全体の組成物の均一性の決定に関して、一貫したサンプリング法によって決定されるべきである。一実施形態において、水性懸濁液は、1分間未満続く物理的撹拌によって均一な懸濁液へと再懸濁することができる。別の実施形態において、水性懸濁液は、45秒間未満続く物理的撹拌によって均一な懸濁液へと再懸濁することができる。さらに別の実施形態において、水性懸濁液は、30秒間未満続く物理的撹拌によって均一な懸濁液へと再懸濁することができる。さらになお別の実施形態において、均一な水性分散液の維持には、撹拌は必要ではない。
上でリストされた添加剤に加えて、液体製剤は、当技術分野において通常は使用される不活性希釈剤(水または他の溶媒、可溶化剤及び乳化剤等)も含むことができる。例示的な乳化剤は、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エチル、酢酸エチル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジメチルホルムアミド、ラウリル硫酸ナトリウム、ドキュセートナトリウム、コレステロール、コレステロールエステル、タウロコール酸、ホスホチジルコリン(phosphotidylcholine)、油(綿実油、落花生油、トウモロコシ胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油及びゴマ油等)、グリセロール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ポリエチレングリコール、ソルビタンの脂肪酸エステル、またはこれらの物質の混合物、及び同種のものである。
注射可能製剤
筋肉内、皮下、静脈内の注射のために好適な製剤には、生理学的に許容される滅菌された水性溶液または非水性溶液、分散液、懸濁液またはエマルション、及び滅菌された注射可能な溶液または分散液への再構成のための滅菌された粉末が含まれ得る。好適な水性担体及び非水性担体、希釈剤、溶媒またはベヒクルの例としては、水、エタノール、ポリオール(プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、クレモフォール及び同種のもの)、好適なその混合物、植物油(オリーブ油等)及び注射可能な有機エステル(オレイン酸エチル等)が挙げられる。適切な流動性は、例えばコーティング(レシチン等)の使用によって、分散液の事例では要求される粒子サイズの維持によって、及び界面活性剤の使用によって、維持することができる。皮下注射のために好適な製剤は、添加物(保存剤、湿潤剤、乳化剤及び分配剤等)も含有し得る。微生物の増殖の防止は、様々な抗菌剤及び抗真菌剤(パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、チメロサール、及び同種のもの等)によって確実にすることができる。等張剤(糖、塩化ナトリウム、及び同種のもの等)も含むことが所望され得る。注射可能な医薬形態の持続吸収は、吸収を遅延させる薬剤(モノステアリン酸アルミニウム及びゼラチン等)の使用によって行われ得る。
静脈注射については、化合物は、水性溶液中で、好ましくは生理学的に適合性のあるバッファー(ハンクス溶液、リンガー溶液または生理的塩類バッファー等)中で、製剤化され得る。経粘膜投与については、透過されるバリアに適切な透過剤が製剤中で使用される。かかる透過剤は一般的には当技術分野において公知である。他の非経口注射については、適切な製剤は、好ましくは生理学的に適合性のあるバッファーまたは賦形剤と共に水性溶液または非水性溶液を含み得る。かかる賦形剤は一般的には当技術分野において公知である。
非経口注射はボーラス注射または連続点滴を包含し得る。注射のための製剤は、例えばアンプル中の単位投薬形態で、または防腐剤を添加して多重用量容器中で提供され得る。医薬組成物は、油性ベヒクルまたは水性ベヒクル中の滅菌された懸濁液、溶液またはエマルションとして非経口注射のために好適な形態であり、製剤化剤(懸濁化剤、安定化剤及び/または分散剤等)を含有し得る。非経口投与のための医薬製剤は、水溶性形態で活性のある化合物の水性溶液を包含する。加えて、活性のある化合物の懸濁液は、適切な油性注射懸濁液として調製され得る。好適な親油性の溶媒またはベヒクルには、脂肪油(ゴマ油等)もしくは合成脂肪酸エステル(オレイン酸エチルまたはトリグリセリド等)またはリポソームが含まれる。水性注射懸濁液は、懸濁液の粘度を増加させる物質(カルボキシルメチルセルロースナトリウム、ソルビトールまたはデキストラン等)を含有し得る。随意に、懸濁液は、好適な安定剤、または高度に濃縮された溶液の調製を可能にするように化合物の溶解度を増加させる薬剤も含有し得る。あるいは、活性のある成分は、使用の前に好適なベヒクル(例えば滅菌されたパイロジェン不含有水)による構成のための粉末形態であり得る。
医薬組成物は、正確な投薬量の単一投与のために好適な単位投薬形態であり得る。単位投薬形態において、製剤は、適切な量の1つまたは複数の化合物を含有する単位用量へと分割される。単位投薬量は、製剤の離散量を含有するパッケージの形態であり得る。非限定例は、パッケージングされた錠剤またはカプセル、及びバイアルまたはアンプル中の粉末である。水性懸濁組成物は、単一用量の再び密閉できない容器中でパッケージングされ得る。あるいは、複数用量の再び密閉できる容器は使用することができ、その事例において典型的には組成物中に防腐剤を含む。単なる例としてではあるが、非経口注射のための製剤は、単位投薬形態(アンプルが含まれるがこれらに限定されない)で、または防腐剤を添加して多重用量容器中で提供され得る。
CIS阻害物質を同定するための方法
CIS阻害物質を同定するための方法(すなわち「スクリーニング」方法)も提供される。いくつかの実施形態において、スクリーニング方法は、少なくとも以下のステップ:(i)試験剤の存在下において、少なくとも1つのCIS結合パートナーとCISまたはその断片を接触させることと;(ii)試験剤が、CISまたはその断片への結合についてCISタンパク質結合パートナーと競合するかどうかを決定することと、を含む。いくつかの実施形態において、アッセイにおいて使用されるCIS結合パートナーは、JAK1、IL−2Rβ、エロンギンB、エロンギンC及びカリン5、またはその断片の中から選択される。
いくつかの実施形態において、方法は、実質的に精製されたタンパク質構成要素を使用してインビトロで実行される。他の実施形態において、かかる方法は、細胞において生来のものとしてまたは異種のものとして発現されるタンパク質構成要素に対して実行され得る。いくつかの実施形態において、タンパク質構成要素のうちの1つまたは複数はタグも含んで、タグ付けされたタンパク質のアッセイにおける検出を促進することができ、それは、例えば小さなエピトープタグ、融合蛍光タンパク質、フルオロフォア、またはタグ付けされたタンパク質の直接的もしくは間接的な検出(例えば抗体の使用によって)を促進する他の標識である。他の実施形態において、アッセイされるタンパク質のどれもタグ付けされない。
結合パートナー及び標的タンパク質との相互作用を阻害するCIS阻害物質を同定するための方法には、ELISA−タイプアッセイ、蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)及び時間分解(TR)FRETアッセイ、ならびにAlphaScreen(商標)ビーズベースの相互作用、高質量MALDI質量分析が後続する化学的架橋が含まれるがこれらに限定されない(例えばArkin et al.(2012),Inhibition of Protein−Protein Interactions:Non−Cellular Assay Formats;Sittampalam et al eds.;Assay Guidance Manual[Internet].Bethesda(MD):Eli Lilly&Company and the National Center for Advancing Translational Sciencesを参照)。特に有用なものは、好適な試験剤の大きな試験剤ライブラリーのスクリーニングのためのハイスループットアッセイフォーマットである。
あるいは、タンパク質−タンパク質相互作用の阻害物質についてのスクリーニングは細胞において(例えば、酵母、細菌または哺乳動物のアッセイ系を使用する、タンパク質相補性アッセイ及び「ツーハイブリッド」アッセイ、「スリーハイブリッド」アッセイにおいて)実行することができる。かかるアッセイ、及びタンパク質−タンパク質相互作用阻害物質の探索へのそれらの適用は、当技術分野において(例えばMale et al.(2013)中で)記載される。
他の実施形態において、スクリーニング方法は、以下のステップ:(i)CISまたはその断片を試験剤と接触させることと;(ii)試験剤が、CISまたはその断片へ結合するかどうかを決定することと、を包含する。いくつかの実施形態において、本方法は、試験剤が、CISまたはその断片への結合についてCIS PESTドメインペプチドまたはCIS N末端ペプチドと競合するかどうかを決定することを、さらに含む。理論に拘束されることを望むものではないが、かかるペプチドは、CIS中の自己阻害ドメインへ対応すると考えられている。したがって、CISへの結合についてかかる自己阻害ペプチドと競合することができる試験剤は、CIS活性も阻害し、例えば本明細書において記載されるようなJAKキナーゼ活性の増加をもたらすと予想され得る。いくつかの実施形態において、上記のアッセイにおいて使用されるCIS PESTドメインペプチドの配列は、配列番号:29、配列番号:30、配列番号:32、及び配列番号:37からなる群から選択される。他の実施形態において、このアッセイにおいて使用されるN末端ドメインペプチドの配列は、配列番号:31及び34の中から選択される。標的タンパク質への検体の結合の検出のための数多くのアッセイが当技術分野において公知であり、それらには、光バイオセンサーアッセイ(例えば表面プラズモン共鳴、光学的勾配、または干渉法に基づく)、質量分析、等温熱量測定、示差走査熱量計、及び示差走査蛍光定量、NMR、X線結晶解析が含まれるがこれらに限定されない。タンパク質結合化合物の同定のためのハイスループットの親和性ベースのアッセイは、例えばZhu et al.(2009)中で概説される。例えばCasalena et al.(2012)中で記載されるような小分子マイクロアレイの使用も企図される。光学的検出または蛍光検出(例えば蛍光活性化細胞選別(FACS)、質量分析の使用、MALDI−TOF、バイオセンサー技術、エバネッセントファイバーオプティクス、または蛍光共鳴エネルギー転移等)は、本発明によって明らかに包含される。
インビトロで査定されるCIS活性に対する試験剤の効果のモニタリングに基づくスクリーニング方法も企図される。いくつかの実施形態において、スクリーニングは、CISが標的タンパク質(例えばJAK1)のユビキチン化を増加させる能力に対する試験剤の効果を査定する、インビトロの生化学アッセイであり、そこで、アッセイは、以下のステップ:
(i)リン酸化JAK1タンパク質(例えばTyr1034リン酸化JAK1)またはそのCIS結合断片を、
(a)少なくともSH2ドメイン及びSOCSボックスを含むCISまたはその断片;エロンギンB、ならびにエロンギンCを含む、三量体複合体と;
(b)ユビキチン化混合物と;
(c)試験剤と
の存在下において、インビトロでインキュベーションすることと;
(ii)試験剤が、試験剤の非存在下におけるCIS誘導性ユビキチン化のレベルに比べて、リン酸化JAK1タンパク質またはそのCIS結合断片のCIS誘導性ユビキチン化を阻害するかどうかを決定することと、
を包含する。JAK1または断片のCIS依存性ユビキチン化を減少させる試験剤は、候補CIS阻害物質と判断される。
例示的な実施形態において、CIS E3リガーゼ複合体(カリン5及びRbx2と一緒の、三量体CIS−エロンギンB−エロンギンC;2.5μM)は、2.5mMのMg/ATPの存在下において、ユビキチン(50μM)、ヒトE1(100nM)、精製された組換えE2(UbcH5c、2.5μM)、及びフラッグタグ付けされた全長JAK1により、変動する時間で37℃でインキュベーションされる。フラッグタグ付けされたホスホ−JAK1は、293T細胞中での発現によって生成され、抗フラッグ免疫沈降及び遊離フラッグペプチドによる溶出を使用して回収される。JAK1ユビキチン化は、4〜20%のトリス/グリシンゲル上での分離に後続する、抗リン酸化JAK1によるウエスタンブロットによって可視化される。E3リガーゼ活性の修飾物質のためのハイスループットフォーマットスクリーニングは、当技術分野において(例えばRossi et al.(2014)中で)記載され、かかるスクリーニングプラットフォームは商業的にも入手可能である(例えばProGenra,Inc.(Malvern、PA、USA)からのUbiPro(商標)Drug Discovery platform)。
他の実施形態において、CIS阻害物質を同定するためのスクリーニング方法は、CISがJAK1キナーゼ活性を阻害する能力に対する試験剤の効果を査定する、インビトロの生化学アッセイであり、そこで、アッセイは、以下のステップ:
i)JH1キナーゼドメインを含むJAK1タンパク質またはその断片を、
(a)少なくともSH2ドメイン及びSOCSボックスを含むCISまたはその断片;エロンギンB、ならびにエロンギンCを含む、三量体複合体と;
(b)JAK1キナーゼ基質と;
(c)試験剤と
の存在下において、インビトロでインキュベーションすることと;
ii)試験剤が、試験剤の非存在下におけるJAK1キナーゼ基質のリン酸化に比べて、JAK1キナーゼ基質のリン酸化を増加させるかどうかを決定することと、
を包含する。試験剤の非存在下におけるJAK1キナーゼ活性と比べて、JAK1キナーゼ活性のCIS依存性阻害を減少させる(すなわちJAK1キナーゼ活性を増加させる)試験剤は、候補CIS阻害物質と判断される。
いくつかの実施形態において、試験されるJAK1キナーゼ基質は、STAT5またはSTAT5ペプチドである。いくつかの実施形態において、使用されるSTAT5ペプチド基質のアミノ酸配列は:配列番号:18 RRAKAADGYVKPQIKQVVである。
タンパク質キナーゼアッセイ(ハイスループットキナーゼアッセイが含まれる)は、例えばBabon et al.(2013)及びVon Ahsen et al.(2005)中で記載されるように、当該技術分野において公知である。例示的な一実施形態において、130μMのSTAT5bペプチド(配列番号:18 RRAKAADGYVKPQIKQVV)は、20mMのトリス(pH8.0)、100mMのNaCl、5mMの2−メルカプトエタノール、0.2mg/mlのウシ血清アルブミン、2mMのMgCl、100μMのATP、及び1μCiのγ−[32P]ATP中で、5nMのヒトJAK1(対応するアミノ酸配列については配列番号:11を参照)により、25℃で30〜60分間インキュベーションされる。組換え三量体複合体CIS−SH2−エロンギンB−エロンギンC(対応するアミノ酸配列については、配列番号:7、14及び15を参照)は、0〜30μMの範囲の濃度で存在する。インキュベーション後に、反応物はP81フォスフォセルロースペーパー上にスポットされ、5%のHPO中でクエンチングされる。次いで、ペーパーは5%のHPOにより洗浄され(4×200ml、15分間)、ホスフォイメージャープレートへ露光される。定量はホスフォイメージャーソフトウェアを使用して遂行され、次いでIC50曲線は積分した画素数に基づいて計算される。
他の実施形態において、CIS阻害物質の同定は、以下のステップ:(i)CISまたはその断片の三次元構造モデルを生成することと;(ii)モデル化された構造へ結合する試験剤についてインシリコでデザインまたはスクリーニングすることと、を含む方法においてインシリコで実行される。いくつかの実施形態において、三次元構造モデルは、CISもしくはその断片へ結合された、JAK1ポリペプチドもしくはその断片の複合体、またはCISもしくはその断片へ結合された、IL−2Rβ細胞質ドメインポリペプチドもしくはそのCIS結合断片の複合体である。
CIS阻害物質は、当業者に公知の任意の方法によって、CISへの結合についてインシリコのスクリーニングによって同定することができる。タンパク質へのリガンド結合のインシリコのスクリーニングのための方法には、例えばGood,(2001)、Zhang et al.(2015)、Cerqueira et al.(2015)、Kuenemann et al.(2015)及びWestermaier et al.(2015)中で提供されるものが含まれるがこれらに限定されない。
CISタンパク質を結合する分子については、典型的には、好適なレベルの立体化学的相補性を要求するだろう。一般に、立体化学的相補性を保持する分子のデザインは、分子と標的受容体との間の「フィット」を化学的及び/または幾何学的に至適化する技法を用いて達成することができる。本発明に従って、CISタンパク質またはその断片の立体化学を相補する分子をデザインする、少なくとも2つのアプローチがある。
第1のアプローチは、その部位への特定の分子のフィットの度合いを査定する幾何学的基準を主として、しかし排他的ではなく使用して、三次元構造的データベースからのインシリコの分子(「仮想試験剤」)を、受容体部位へ直接的にドッキングすることである。このアプローチにおいて、内部自由度の数(及び分子配座空間中の対応する極小値)は、2つの剛体の幾何学的(剛体球)相互作用のみの考慮によって低減され、そこで、1つの体(活性部位)は、第2の体(リガンドのような、相補する分子)についての結合部位を形成する「ポケット」または「溝」を含有する。
このアプローチはEwing et al.(2001)によって説明され、リガンドデザインのためのそのアルゴリズムは、University of Californiaの理事によって頒布された商業用ソフトウェアパッケージ(DOCKバージョン4.0)において実装され、頒布者によって提供された文書中でさらに記載され、それは「Overview of the DOCK program suite.」という表題である。最近になって、Autodock 4が記載された。Kuntzアルゴリズムに準じて、対象となる領域の形状は、異なる半径のシリーズのオーバーラップする球体として定義される。結晶学的データの1つまたは複数の現存するデータベース(Cambridge University(University Chemical Laboratory、Lensfield Road、Cambridge CB2 1EW、U.K.)によって維持されるCambridge Structural Database System、Research Collaboratory for Structural Bioinformatics(Rutgers University、N.J.、U.S.A.)によって維持されるProtein Data Bank、LeadQuest(Tripos Associates,Inc.、St.Louis、MO)、Available Chemicals Directory(Molecular Design Ltd.、San Leandro、CA)、及びNCIデータベース(National Cancer Institute、U.S.A)等)は、次いで、このように定義された形状に近似する分子についてサーチされる。
次いでこのような手法で(幾何学的パラメーターに基づいて)同定された分子は、化学的相補性(水素結合、イオン相互作用、及びVan der Waals相互作用等)に関連する基準を満たすように修飾され得る。異なるスコアリング機能を用いて、データベースからの最良の分子を格付けし選択することができる(例えばBohm et al.,1999を参照)。Tripos Associates,Inc.(St.Louis、MO)によって市場で取引されるソフトウェアパッケージFlexX、は、この直接的なドッキングアプローチにおいて使用できる別のプログラムである。
第2の好ましいアプローチは、部位内及び部位の周囲のサンプル位置での、活性部位とそれぞれの化学基(「プローブ」)の相互作用の査定を伴うものであり、エネルギー価のアレイがもたらされ、それから選択されるエネルギー準位で三次元輪郭表面が生成され得る。リガンドデザインへの化学的プローブアプローチは、いくつかの商業用ソフトウェアパッケージ(GRID(Molecular Discovery Ltd.、West Way House、Elms Parade、Oxford OX2 9LL、U.K.の製品)等)において実装される。このアプローチに準じて、部位を相補する分子についての化学的前提条件は、異なる化学的プローブ(例えば水、メチル基、アミン窒素、カルボキシル酸素、及びヒドロキシル)による、活性部位のプロービングによって、最初は同定される。活性部位と各々のプローブとの間の相互作用について好まれる部位は、このように決定され、もたらされた三次元パターンのかかる部位から、推定上の相補的な分子は生成され得る。これは、三次元データベースをサーチして所望されるファーマコフォアパターンを取り込んでいる分子を同定できるプログラム、または好まれる部位及びプローブをインプットとして使用してデノボデザインを遂行するプログラムのいずれかによって、行われ得る。
三次元データベースをサーチして所望されるファーマコフォアを持つ分子を同定するために好適なプログラムには、MACCS 3D及びISIS/3D(Molecular Design Ltd.、San Leandro、CA)、ChemDBS 3D(Chemical Design Ltd.、Oxford、U.K.)、ならびにSybyl/3DB Unity(Tripos Associates,Inc.、St.Louis、MO)が含まれる。
化学構造のデータベースは数多くの供給源から利用可能であり、これらには、Cambridge Crystallographic Data Centre(Cambridge、U.K.)、Molecular Design,Ltd.(San Leandro、CA)、Tripos Associates,Inc.(St.Louis、MO)、及びChemical Abstracts Service(Columbus、OH)が含まれる。
デノボデザインプログラムには、Ludi(Biosym Technologies Inc.、San Diego、CA)、Leapfrog(Tripos Associates,Inc.)、Aladdin(Daylight Chemical Information Systems、Irvine、CA)、及びLigBuilder(Peking University、China)が含まれる。
模倣物(ペプチド模倣物及び有機模倣物等)は、最新のコンピューターモデリングソフトウェアにより(コンピューター支援薬物デザインまたはCADDを使用して)、例えばペプチド結合部位をフィットさせるようにデザインされ得る(Walters,1993,in “Computer−Assisted Modeling of Drugs”,in Klegerman&Groves(eds.),Pharmaceutical Biotechnology,1993,Interpharm Press:Buffalo Grove,Ill.,pp.165−174;及びMunson,1995,Principles of Pharmacology,Chapman&Hall,Chapter 12)。かかる技法を使用して調製された模倣物も、本開示の範囲内に含まれる。一例において、模倣物は、CIS SH2とドメインを相互作用することが公知のJAK1活性化ループのホスホペプチドを模倣する。
模倣物は、いくつかのペプチド構造から仮想ペプチドモデルを導き出すことができるソフトウェアを使用して生成され得る。これはSLATEアルゴリズムに由来するソフトウェアを使用して行うことができる(Perkin et al.,1995;Mills et al.,2001;De Esch et al.,2001)。
ペプチドアナログ、誘導体及び模倣物のデザインへの他のアプローチも当技術分野において周知である(例えばFloris et al.(2011)を参照)。
CISへ結合することが見出された分子は、多量に、合成できるか、または好適な供給源(商業的供給業者等)から得ることができる。次いで得られた試験剤を、上述のアッセイのうちの任意のものにおいて使用して、CISへ結合する能力、及び/またはCISもしくはCISの断片へのCIS結合パートナーもしくは標的タンパク質の結合を阻害する能力を検証することができる。
薬物スクリーニングアッセイのすべてについて、一般的には薬物の構造へのさらなる精密化が必要であり、特定の薬物スクリーニングアッセイによって提供されるステップのうちの任意のもの及び/またはすべての逐次代入によって行うことができる。
他の実施形態において、CIS阻害物質を同定する方法は、以下のステップ:(i)CISを発現する細胞を提供することと;(ii)試験剤が、試験剤と接触させない細胞に比較した場合に、細胞におけるCIS活性を低減するかどうかを決定することと、を包含する表現型アッセイである。いくつかの実施形態において、スクリーニング方法において使用される細胞タイプはNK細胞である。いくつかの実施形態において、NK細胞が使用される場合に、試験剤が細胞におけるCIS活性を低減するかどうかを決定することは、NK細胞におけるIL−15により誘導可能な応答に対する試験剤の効果を決定することを含む。好適なIL−15により誘導可能な応答には、NK細胞増殖、インターフェロン−γ(IFN−γ)産生、細胞内グランザイム発現、JAK1チロシンリン酸化、JAK1分解、遺伝子発現の修飾、または細胞傷害性が含まれるがこれらに限定されない。かかるエンドポイントのうちの任意のものは、当技術分野において公知の数多くの標準的な方法のうちの任意のものによって査定することができる。例えば、細胞増殖アッセイは、Riss et al.(2013)、Assay Guidance Manual[Internet].Bethesda(MD):Eli Lilly&Company and the National Center for Advancing Translational Sciences中で記載され;サイトカイン定量化アッセイはWhiteside(2002)中で記載され;JAK1キナーゼ活性についてのアッセイは例えばBabon et al.(2013)中で記載され;JAK1のユビキチン媒介性分解についてのアッセイは、例えばLee et al.(2008)中で記載され;遺伝子発現アッセイ、例えばRNAseqは、例えばHoek et al.(2015)中で記載され;NK細胞媒介性細胞傷害性のアッセイは、例えばGiamann et al.(2006)及びJang et al.(2012)中で記載される。いくつかの実施形態において、細胞ベースのアッセイにおいて使用される試験剤は、相互作用スクリーニング方法または結合スクリーニング方法のうちの1つにおいて候補CIS阻害物質として最初に同定される。いくつかの実施形態において、細胞において決定されるCIS活性は、NK細胞における、JAK1キナーゼ活性の阻害(STAT5基質のリン酸化の減少)、STAT5チロシンリン酸化の阻害、STAT5プロモーター活性のダウンレギュレーション、またはJAK1の分解の増加である。
スクリーニング方法のために好適な試験剤には、ペプチド、ペプチド模倣物、小分子、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドが含まれるが、試験剤がCish遺伝子またはCish mRNAを標的とすることによってCIS活性を低減することに向けられる場合に、かかる薬剤が細胞アッセイにおいて査定されるだろうことを、当業者は認識するだろう。
いくつかの実施形態において、CIS阻害物質を同定するための方法のうちの任意のものにおける使用のために好適なCISまたはCISの断片は、配列番号:6〜10のうちの少なくとも1つへ少なくとも70%同一の(例えば配列番号:6〜10のうちの少なくとも1つへ少なくとも75%、80%、85%、88%、90%、92%、95%、99%または100%同一の)アミノ酸配列を含む。
いくつかの実施形態において、CISまたはその断片のアミノ酸配列は、配列番号:6〜10のうちの1つのアミノ酸配列を含む。他の実施形態において、CISまたはその断片のアミノ酸配列は、配列番号:6〜10のうちの1つのアミノ酸配列のうちの1つからなる。
いくつかの実施形態において、そこで、CISの結合パートナーまたは標的タンパク質は、JAK1、JAK3、IL−2Rβ、エロンギンB、エロンギンC及びカリン5、またはその断片の中から選択される。
JAK1またはそのCIS結合断片は、配列番号:11〜16のうちの少なくとも1つへ少なくとも70%同一の(例えば配列番号:11〜16のうちの少なくとも1つへ少なくとも75%、80%、85%、88%、90%、92%、95%、99%または100%同一の)アミノ酸配列を含むことができる。
ポリペプチドまたはポリペプチドのクラスは、そのアミノ酸配列の参照アミノ酸配列への同一性の程度(%同一性)によって、または1つの参照アミノ酸配列へ、別のものよりも高い%同一性を有することによって、定義され得る。ポリペプチドの参照アミノ酸配列への%同一性は、典型的には、ギャップ生成ペナルティ=5及びギャップ延長ペナルティ=0.3のパラメーターによるGAP分析(Needleman and Wunsch(1970);GCGプログラム)によって決定される。クエリ配列は少なくとも15アミノ酸の長さであり、GAP分析は、少なくとも15アミノ酸の領域にわたって2つの配列をアライメントさせる。より好ましくは、クエリ配列は少なくとも50アミノ酸の長さであり、GAP分析は、少なくとも50アミノ酸の領域にわたって2つの配列をアライメントさせる。より好ましくは、クエリ配列は少なくとも100アミノ酸の長さであり、GAP分析は、少なくとも100アミノ酸の領域にわたって2つの配列をアライメントさせる。さらにより好ましくは、クエリ配列は少なくとも250アミノ酸の長さであり、GAP分析は、少なくとも250アミノ酸の領域にわたって2つの配列をアライメントさせる。さらにより好ましくは、GAPの分析は、それらの全体の長さにわたって2つの配列をアライメントさせる。
数多くの考慮は、当業者がタンパク質またはペプチドの特定のアミノ酸配列バリアントが本発明における使用のために好適かどうかを決定することに有用である。これらの考慮には、(1)タンパク質またはペプチドと公知のタンパク質結合パートナーまたは結合パートナーモチーフとの間の相互作用についての公知の構造−機能の関係性;(2)配列アライメントアルゴリズムによって明らかにされるように、対象となるタンパク質の天然に存在するホモログの中での(例えばパラログ及びオルソログ中の)アミノ酸配列保存の存在、が含まれるがこれらに限定されない。顕著なことに、その機能に対するタンパク質のアミノ酸配列中の特定のアミノ置換の機能効果(すなわち「許容されるもの」)を成功裡に予測する、数多くのバイオインフォマティクスアルゴリズムが当技術分野において公知である。かかるアルゴリズムには、例えばShihab et al.(2013)中で記載される「隠れマルコフモデルを介する機能分析(Functional Analysis Through Hidden Markov Models)」(FATHMM)アルゴリズム;ならびにNg et al.(2003);及び最近になってSim et al.(2012)中で記載される「許容されるものから許容されないものを選別する(Sorting Intolerant from Tolerant)」アルゴリズムが含まれる。
SIFTカリキュレーターはウェブサイト:sift.bii.a−star.edu.sg/でオンラインで利用可能である。FATHMMカリキュレーターはウェブサイト:fathmm.biocompute.org.ukでオンラインで利用可能である。対象となる任意のアミノ酸配列(例えば本明細書において提供される配列番号のうちの任意のものへ対応する配列)について、対応するタンパク質機能(例えば相互作用パートナーと結合する能力)に対する所与のアミノ酸置換の、予測された中立性または有害性を提供する「アミノ酸置換マトリックス」が生成され得る。
タンパク質の天然に存在しない配列バリアントは数多くの公知の方法によって生成され得る。かかる方法には、米国特許第6,521,453号中で記載されるような「遺伝子シャッフリング」;Kopsidas et al.(2007)中で記載されるような「RNA突然変異誘発」;及び「エラープローンPCR法」が含まれるがこれらに限定されない。エラープローンPCR方法は、(a)ヌクレオチド濃度の均衡を失わせること及び/または化学化合物(塩化マンガン等)を添加することによって、ポリメラーゼのフィデリティーを低減する方法、(b)ヌクレオチド類似体を用いる方法(例えば米国特許第6,153,745号を参照)、及び(c)「突然変異誘発性」ポリメラーゼを利用する方法、へと分割され得る。
アッセイにおいて使用されるタンパク質のアミノ酸配列バリアントの機能保持、機能喪失、または機能獲得の確認は、査定されているタンパク質の機能に応じて、様々なタイプのアッセイ(例えば結合アッセイ、キナーゼアッセイ、またはユビキチン化アッセイ)において決定され得る。
実施例1 − 材料及び方法
マウス
Cish−/−は、St.Jude Children’s Research Hospital(Memphis、USA)のJames Ihle教授及びEvan Parganas博士によって惜しみなく提供され、C57BL/6バックグラウンド上で維持した。Cish+/+はC57BL/6野生型対照マウスを指す。Rosa26−CreERT2マウス(TaconicArtemis)、Socs3−loxPマウス(Croker et al.,2003)、Ifng−/−Socs1−/−マウス(Alexander et al.,1999)、及びNcr1−iCreマウス(Narni−Mancinelli et al.,2011)は以前に記載されていた。オスマウス及びメスマウスを6〜14週齢の間で使用した。すべてのマウスをWalter and Eliza Hall Instituteで交配及び維持した。動物実験はNational Health and Medical Research Council(NHMRC)Code of Practice for the Care and Use of Animals for Scientific Purposesのガイドラインに従い、Walter and Eliza Hall Institute Animal Ethics CommitteeまたはQIMR Berghofer Medical Research Institute Animal Ethics Committeeによって承認された。
NK細胞の精製及び培養
マウスのナチュラルキラー細胞を様々な器官(脾臓、骨髄、血液)から採取し、器官を70μmのふるいを強制的に通すことによって単一細胞懸濁液を調製した。等張のパーコール(Amersham Pharmacia Biotech)中での懸濁及び1800×gでの遠心分離によって肝臓からリンパ球を単離した。製造者の仕様書に従って、抗CD49b(DX5)マイクロビーズ(Miltenyi Biotec)を使用して、NK細胞を精製した。NK細胞を、10%(v/v)のウシ胎仔血清(FCS)、L−グルタミン(1mM;Gibco)、ストレプトマイシン(100μg/mL;Sigma)、ペニシリン(100IU/mL;Sigma)、ゲンタマイシン(50ng/ml;Sigma)及び組換えhIL−15(50ng/ml;Peprotech)を補足したIscove改変Dulbecco培地(IMDM)中の培養によって、5〜10日間増殖させた。
RNAシーケンシング及びバイオインフォマティクス分析
100塩基対シングルエンドRNAシーケンシングを、Australia Genomic Research Facility(Melbourne)のIllumina HiSeq2000を使用して、50ng/mlのIL−15中で7日間増殖させた1×10のCish+/+NK1.1NKp46TCRbNK細胞及びCish−/−NK1.1NKp46TCRbNK細胞の2つの生物学的反復、ならびに1×10の新鮮分離したCish+/+NK1.1NKp46TCRβNK細胞及びCish−/−NK1.1NKp46TCRβNK細胞の2つの生物学的反復で遂行した。リードを、Subreadアライナーを使用して、Mus musculusゲノムのGRCm38/mm10ビルドへアライメントさせた。GenewiseカウントはFeatureCountsを使用して得られた。NCBI RefSeqデータベースのアノテーションビルド38.1中のエクソンにオーバーラップするリードが含まれていた。遺伝子が少なくとも2つのライブラリー中で少なくとも0.5のCPM(100万のマップされたリードあたりのカウント)値を達成しなかったならば、遺伝子を下流の分析からフィルタリングした。カウントを100万あたりのlog2カウントに変換し、クオンタイル正規化し、limmaパッケージのvoom関数により正確性の重み付けを行った。線形モデル及び経験ベイズ法を使用して、RNAseq実験中の差異的発現を査定した。遺伝子が0.1以下の偽発見率を達成し、比較されている2つの細胞タイプのうちの1つまたは両方ともにおいて少なくとも8のFPKM(100万のマップされたリードあたりの1キロベースあたりの断片)も有していたならば、その遺伝子は差異的に発現されるとコールされる。負のlog2 FPKM値をゼロへリセットして、gplotsパッケージを使用してヒートマップを生成した。すべての分析をBioconductor Rパッケージを使用して実行した。
インビトロのNK細胞増殖アッセイ
標的細胞(CHO、B16F10)を、100μlの培地の中で96X E−プレートのウェルの中へ播種した。細胞が対数増殖相に達して単層を形成するまで(およそ24時間)、細胞増殖をインピーダンスベースのRT−CES(登録商標)システムによりダイナミックモニタリングした。次いで異なる濃度で培養されたCish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞を、標的細胞を含有する個別のウェルへ直接添加した。バックグラウンド対照のために、NK細胞を標的細胞を含有しないウェルへ添加し、標的細胞をNK細胞の添加なしにウェルへ添加した。NK細胞の添加後に、この系で、48時間までの間15分ごとに測定をとり続けた。
フローサイトメトリー及び細胞選別
単一細胞懸濁液を、2%(v/v)のFCSを含有するリン酸緩衝食塩水(PBS)中で適切なモノクローナル抗体により染色した。必要な場合に、細胞内染色を、製造者の指示に従って、FoxP3/Transcription Factor Staining Buffer Set(eBioscience)の使用によって遂行した。FACS Verse、Fortessa、及びAriaII(BD Biosciences)を細胞選別及び分析のために使用し、死細胞をヨウ化プロピディウム染色またはフルオロ−ゴールド染色によって除外した。すべての単一細胞懸濁液を分析の前にPBS中で希釈し、Advia血液分析器(Siemens)を使用して数えた。NK1.1(PK136;1:100)、CD19(1D3;1:500)、CD3(17A2;Biolegend;1:400)、CD122(TM−b1;1:200)、CD132(4G3;1:200)、NKp46(29A1.4;1:100)、TCR−β(H57−5921;1:500)、KLRG1(2F1;1:100)、CD27(LG.7F9;1:200)、FoxP3(FJK16s;eBioscience;1:400)、CD25(PC61;BioLegend;1:100)、Sca−1(D7;1:100)、B220(RA3−6B2;eBioscience;1:100)、Gr−1(1A8;1:200)、グランザイムA(GzA3G8.5;eBioscience;1:200)、グランザイムB(NGZB;eBioscience;1:200)、CD107a(104B;1:100)、及びIFN−γ(XMG1.2;1:100)について特異的な抗体は、特別に明記されない限り、BD Pharmingenからのものであった。
リアルタイム定量的PCR(Q−PCR)
製造者の指示に従って、全RNAをRNeasy plus kit(QIAGEN)を使用して単離し、cDNA合成をSuperscript III(Invitrogen)により遂行した。PCR反応を10μL(5μLのFastStart SYBR Green Master Mix(Roche)、0.5pmolのフォワードプライマー及びリバースプライマーならびに4μLのcDNA)中で遂行した。プライマー配列及びPCR条件は記載されている(Kolesnik and Nicholson,2013)。リアルタイムQ−PCRを、ABI Prism 7900HT sequence detection system(Applied Biosystems)上で遂行した。各々の増幅されたPCR断片へ対応するオリゴヌクレオチドの連続的な希釈を使用しSDS2.2ソフトウェア(Applied Biosystems)を使用して生成された標準的な曲線に対して、mRNAのレベルを定量化した。相対的発現を、対象となる各々の遺伝子の量をハウスキーピング遺伝子グリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)へ正規化することによって、決定した。各々の条件は3つの生物学的反復を有し、測定は二重で遂行した。統計解析を95%の信頼レベルによる非対合t検定を使用して遂行した。
ウエスタンブロット及び一過性トランスフェクション
およそ1サンプルあたり1.5×10のNK細胞を収集し、プロテアーゼ阻害物質(Complete Cocktail tablets、Roche)、1mMのPMSF、1mMのNaVO、及び1mMのNaFを補足した、2.5mLのKALB溶解バッファー(Nicholson et al.,1995)中で溶解し、氷上で1時間インキュベーションした。溶解物を16,060×gで4℃で15分間の遠心分離によって清澄化した。タンパク質濃度をBCA方法(Pierce、Rockford)によって決定した。293T細胞を100U/mLペニシリン、0.1ng/mlのストレプトマイシン及び10%のFCSを補足したDMEM中で維持し、製造者の指示に従ってFuGene6(Promega)を使用して、ベクター単独、またはフラッグタグ付けされたマウスJak1、Jak3、CishもしくはCish突然変異体またはMycタグ付けされたマウスCishを発現するcDNAにより一過性にトランスフェクションした。いくつかの事例において、細胞を10μMのMG132により4時間前処理して、プロテアソーム分解をブロックした。トランスフェクションの48時間後に、細胞をKALBバッファー中で溶解した(Nicholson et al.,1995)。フラッグタンパク質をM2ビーズ(Sigma)を使用して免疫沈降させ、タンパク質をSDSサンプルバッファー中で溶出させた。免疫沈降、ゲル電気泳動及びウエスタンブロットは、本質的には記載されるように遂行された(Linossi et al.,2013)。以下の一次抗体を使用した。CIS(クローンD4D9)、ホスホ−STAT3;ホスホ−AKT1(Ser473)、AKT、及びMAPK(Y705)への抗体は、Cell Signalling Technologyから得た。ホスホ−STAT5A/B(Y694/699)への抗体はMilliporeから、ホスホ−JAK1(Y1022/1023)及びSTAT5Aへの抗体はInvitrogenから、ならびにJAK1、STAT3及びβ−アクチンへの抗体はSanta Cruz Biotechnology Inc.から得た。ラット抗フラッグ抗体は、D.Huang教授及びL.O’Reilly博士(Walter and Eliza Hall Institute)からの好意による寄贈であった。
CYT−387キナーゼ親和性試薬の合成及びNHSセファロースへの共有結合性カップリング
アミノ官能化CYT−387誘導体を、CYT−387の合成のために記載されたものに類似する手順を使用して調製した(図6を参照)。修飾されたCYT 387化合物を、以前に記載されるように、NHS活性化セファロース4 Fast Flow beads(GE Healthcare)の上へ固定化した(Schirle et al.,2012)。簡潔には、1mLのNHS−セファロースビーズのスラリーを5mLのDMSOにより2回洗浄し、80×gで3分間遠心分離して洗浄と洗浄の間にマトリックスをペレットにした。1つにパックされたマトリックス体積(500μL)をDMSOにより再懸濁して、50%のスラリーを製作した。CYT−387(2μM、最終的)、後続して20μLのトリエチルアミンを1mLのNHSビーズのスラリーへ添加し、反転によって混合した。反応スラリーを光から保護された転倒回転機上で室温で一晩インキュベーションした。翌日、25μLのエタノールアミンを反応物へ添加し、再び、光から保護された転倒回転機上で室温で一晩インキュベーションしたままにした。CYT−387をカップリングしたNHS−セファロースビーズを、5mLのDMSOにより2回洗浄し、マトリックスをエタノール中で再懸濁し、光から保護して4℃で貯蔵した。
細胞溶解物からのキナーゼエンリッチメント
CYT−387−結合樹脂を、キナーゼエンリッチメントの前にKALB溶解バッファーにより2回洗浄した。6つの個別のキナーゼエンリッチメントを、2mLのタンパク質溶解物(約10mg)によりインキュベーションされた160μLの50%のCyt387結合樹脂により遂行した(Cish−/−またはCish+/+あたり3)。インキュベーションを、光から保護された回転ホイール上で4℃で3時間遂行した。インキュベーションに後続して、タンパク質結合Cyt387樹脂をKALBバッファーにより3回洗浄し、0.5%のSDS/5mMのDTTによる60℃で3分間の連続する3ラウンド(200μL、100μL、100μL)のインキュベーションにより溶出した。
トリプシン消化
樹脂に捕捉されたタンパク質の溶出物を、等しい量(約400μg)の各々の生物学的反復に由来する全細胞溶解物と一緒に、以前に記載されるように(Wisniewski et al.,2009)、以下の修飾により、FASP protein digestion kit(Protein Discovery、Knoxville、TN)を使用して、質量分析による分析のために調製した。タンパク質をトリス−(2−カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)(5mMの最終濃度)により還元し、50mMのNHHCO中の4μgの配列グレードの修飾されたTrypsin Gold(Promega)により消化し、37℃で一晩インキュベーションした。次いでペプチドを40μLの50mMのNHHCOの2回の連続的な洗浄により溶出し、1%のギ酸(最終濃度)中で酸性化した。
質量分析及びデータ分析
酸性化されたペプチド混合物を、自動化MS/MS(Thermo Fisher Scientific、Bremen、Germany)のためのナノエレクトロスプレーイオン源を装備したQ−Exactive質量分析計へカップリングされた、nanoAcquity system(Waters、Milford、MA、USA)上のナノフロー逆相液体クロマトグラフィータンデム型質量分析(LC−MS/MS)によって分析した。ペプチド混合物を、バッファーA(0.1%のギ酸、3%のアセトニトリル、Milli−Q水)中で、180μmの内径の20mmのトラップカラム(nanoAcquity UPLC 2G−V/MTrap 5mm Symmetry C18)上にロードし、400nL/分の一定の流速で設定した3〜55%のバッファーB(0.1%のギ酸、80%のアセトニトリル、Milli−Q水)の60分間の直線的勾配で、75μmの内径の150mmのカラム(nanoAcquity UPLC 1.7μm BEH130 C18)を使用する逆相クロマトグラフィーによって分離した。Q−Exactiveをデータ依存モードで操作し、1つのフルスキャンと続いて行われる10の最大のピークのMS/MSスキャンとの間で自動的に切り替えた。Exactiveシリーズバージョン2.1ビルド1502及びXcalibur 3.0を使用して、装置を制御した。フルスキャン(m/z 350−1,850)を、200m/zで70,000の解像度により取得した。10の最も強いイオンが、10000イオンの標的値及び2m/zの単離幅により連続して単離され、19.5の正規化衝突エネルギー及び15%のステップ状衝突エネルギー(stepped collision energy)によるHCDを使用して、断片化された。最大イオン蓄積時間27を、MSのフルスキャンについては50ms及びMS/MSについては200msへ設定した。アンダーフィル比を5%に設定し、ダイナミックエクスクルージョンを可能にし90秒へ設定した。高解像度MS/MSのスペクトルからなる生のファイルを、Andromeda search engine36を使用して、フィーチャ検出及びタンパク質同定のために、MaxQuant(バージョン1.5.0.25)によりプロセシングした。抽出したピークリストを、UniProtKB/Swiss−ProtのMus musculusデータベース(LudwigNR)及び分離したリバースデコイデータベースに対してサーチして、最大3の切断に失敗したサイト(missed cleavage)を許容する厳格なトリプシン特異性を使用して、経験的に偽発見率(FDR)を査定した。最小の要求されるペプチド長さを7アミノ酸に設定した。修飾:Cysのカルバミドメチル化(carbamidomethylation)を固定修飾として設定したが、タンパク質のN−アセチル化、Metの酸化、ピログルタメートの付加(N末端のGlu及びGlnでの)、リン酸化(Ser、Thr及びTyr)、脱アミド化(Asn、Gln及びArg)を、可変修飾として設定した。前駆イオンについての質量許容差及び断片イオンはそれぞれ20ppm及び0.5Daであった。MaxQuantにおいて「ラン間の一致(match between runs)」オプションを使用して、高い質量正確性により一致した前駆体に基づいてラン間で行われた同定を移す(Cox et al.,2014)。PSM及びタンパク質同定は、1%の偽発見率(FDR)で標的デコイアプローチを使用して、フィルタリングされる。タンパク質同定は最低2つのユニークなペプチドに基づいていた。
定量的プロテオミクスパイプライン
Pipeline Pilot(Biovia)及びR中で開発されたカスタムパイプライン(これは、MaxQuantアウトプットファイルのallPeptides.txt、peptides.txt、及びevidence.txtを利用する)を使用して、さらなる分析を遂行した。フィーチャは、ペプチド配列、電荷及び修飾の組み合わせとして定義された。各々の群における反復のうちの少なくとも半分の数において見出されないフィーチャを除去した。リバースデータベースへのヒットから同定されたタンパク質及び1つのみのユニークなペプチドのタンパク質も除去した。注入量変動について修正するために、フィーチャ強度を、2を底とする対数に変換すること、及び次いで、各々の値に、反復のメジアン強度に対するすべての反復の最大のメジアン強度の比を掛けることによって正規化した。同じタンパク質へアサインされたフィーチャは、それらの物理化学的特性及び荷電状態に起因する強度の範囲において異なる。これらの差についてさらに修正するために、各々の強度値に、フィーチャのメジアン強度に対するタンパク質についてのすべてのフィーチャのメジアン強度の最大値の比を掛けた。欠損値は、値の実際の分布の平均−1.8標準偏差で設定された平均、及び測定された強度の分布の標準偏差の0.5倍の標準偏差、による値のランダムな正規分布を使用して補完された(Cox et al.,2014)。群間の差異的発現の確率は、酸化及びカルバミドメチル化以外の修飾による、任意のユニークでない配列及び任意のフィーチャを除外して、Wilcoxon順位和検定を使用して計算された。確率値はBenjamini−Hochberg方法を使用して、多重検定について補正された。関数y=−log10(0.05)+c/(x−x)(Keilhauer et al.,2015)によるカットオフラインを導入して、有意にエンリッチされたタンパク質を同定した。cは0.2へ設定される一方で、xは1へ設定され、それぞれタンパク質発現における2倍(1以上のlog2タンパク質比)または4倍(2のlog2タンパク質比)の変化のあるタンパク質を表わす。log2変換された合計のペプチド強度(補完されない)は、ワン−マトリックスCIMminer(Genomics and Bioinformatics Group(Laboratory of Molecular Pharmacology、Center for Cancer Research、National Cancer Institute)によって開発されたプログラム)において生成されたヒートマップにおいて可視化された。
ペプチドスクリーニングのためのGST−CISタンパク質の調製
ヒトCishの部分(残基66〜258をコードする)をベクターpGTVL2の中へクローン化した。ヒトエロンギンC(残基17〜112)及び全長エロンギンBを、以前に記載されるように、ベクターpACYCDUETの中へクローン化した(Bullock et al.,2006)。両方のプラスミドを、CIS/エロンギンC/エロンギンB三成分複合体(CIS−SH2−BC)の共発現のためにBL21(DE3)の中へ形質転換した。Luriaブロス培地中の培養物を、0.4mMのイソプロピルβ−D−1−チオガラクトピラノシド(IPTG)により18℃で一晩誘導し、細胞を遠心分離によって採取した。ペレットを、50mMのHEPES、500mMのNaCl、5mMのイミダゾール、5%のグリセロール(pH7.5)中で再懸濁し、細胞を音波処理によって溶解した。DNAを0.15%のポリエチレンイミン(pH8)の添加によって沈殿させ、不溶性物質を21,000rpmでの遠心分離によって除去した。GSTタグ付けされたCISタンパク質複合体をグルタチオンセファロースカラム上で精製し、50mMのHEPES、300mMのNaCl、0.5mMのTCEPを含むバッファー中の20mMの還元されたグルタチオンにより溶出した。精製タンパク質を0.75mg/mlへ濃縮し、−80℃で貯蔵した。
ペプチドアレイの合成及びスクリーニング
ペプチドアレイを、記載されるように、Invatisスポットアレイシンセサイザーを使用して、官能化ニトロセルロース膜上で合成した(Li and Wu,2009)。アレイプロービングのために、膜結合ペプチドを、トリス緩衝食塩水/0.05%のツイーン−20(TBS−T)(pH7.2)の5%のスキムミルク中で5時間室温でブロックした。TBS−Tによる洗浄後に、0.8ng/mlのGST−CIS−SH2−BC複合体をブロッキングバッファー中に添加し、4℃で一晩インキュベーションした。同時に、4ng/mlのGSTタンパク質を、同じ実験条件下で陰性対照として、分離したペプチドアレイへ添加した。ペプチドアレイ膜をTBS−Tにより3×洗浄し、ペルオキシダーゼ標識抗GST抗体(Bio−Rad)を室温で1時間添加し、その後に化学発光基質(Bio−Rad Clarity Western ECL Substrate)による検出を行い、それをMolecular Imager(ChemiDoc XRS;Biorad)を使用して可視化した。
等温滴定熱量測定(ITC)
等温熱量滴定をMicrocal ITC200(GE Healthcare)により遂行した。ホスホペプチドはGenscriptから得た。至適化されたGST−CISタンパク質コンストラクト(内部のPEST領域(Δ174202)を欠失させた)を調製した。もたらされた三成分GST−CIS−SH2−SB複合体を、バッファー(20mMのトリス(pH8.0)、100mMのNaCl、2mMの2−メルカプトエタノール)に対して透析した。特別に明記されない限り、実験を298Kで遂行した。典型的には、12× 3.15μlの300μMのホスホペプチドの注入を、30μMのGST−CIS−SH2−SB三成分複合体の溶液の中へ滴定した。GST−CIS−SH2−BCの希釈熱は結合実験の生データから引いた。評価ソフトウェア(Microcal Originバージョン5.0)を使用して、データを分析した。結合曲線は単一部位の結合モードにフィットし、すべてのK値は二重実験から決定した。
E3リガーゼアッセイ
JAK1のCIS媒介性ユビキチン化を、本質的に以前に記載されるように遂行した(Babon et al.,2013)。CIS E3リガーゼ複合体(カリン5及びRbx2と一緒のCIS−SH2−BC;2.5μM)を、2.5mMのMg/ATPの存在下において、ユビキチン(50μM)、ヒトE1(100nM)、精製された組換えE2(UbcH5c、2.5μM)、及び全長JAK1により、37℃で変動する時間でインキュベーションした。フラッグタグ付けされたJAK1を、293T細胞中での発現によって生成し、抗フラッグ免疫沈降及び遊離フラッグペプチドによる溶出を使用して回収した。JAK1ユビキチン化を、4〜20%のトリス/グリシンゲル上での分離に後続する、抗リン酸化JAK1によるウエスタンブロットによって可視化した。
キナーゼアッセイ
キナーゼ阻害アッセイを、本質的に記載されるように遂行した(Babon et al.,2012)。簡潔には、130μMのSTAT5bペプチド(配列番号:18 RRAKAADGYVKPQIKQVV)を、20mMのトリス(pH8.0)、100mMのNaCl、5mMの2−メルカプトエタノール、0.2mg/mlのウシ血清アルブミン、2mMのMgCl、100μMのATP、及び1mCiのγ−[32P]ATP中で、5nMのJAK1により、25℃で30〜60分間インキュベーションした。組換えCIS−SH2−BCは0〜30μMの範囲の濃度で存在した。インキュベーション後に、反応物をP81フォスフォセルロースペーパー上にスポットし、5%のHPO中でクエンチングした。次いで、ペーパーを5%のHPOにより洗浄し(4×200ml、15分間)、ホスフォイメージャープレート(Fuji)へ露光した。定量をFujiソフトウェアを使用して遂行し、IC50曲線をGraphpad Prismを使用して計算した。
腫瘍細胞株
C57BL/6マウスリンパ腫細胞株RMAは、Rauscherマウス白血病ウイルス誘導性RBL−5細胞株に由来するT細胞リンパ腫である。細胞株RMA−mCherry及びm157RMA−GFPは、それぞれmCherryまたはGFPをコードするレトロウイルスベクター(マウス幹細胞ベクター)による形質導入によって生成された。B16F10メラノーマ、E0771及びE0771.LMB mCherry+乳癌、LWT1メラノーマ、ならびにRM−1前立腺癌細胞株を、以前に記載されるように維持した(Ferrari de Andrade et al.,2014;Gilfillan et al.,2008;Stagg et al.,2011a and b;Swann et al.,2007;Rautela et al.,2005;Johnstone et al.,2015)。
実験的な腫瘍転移
1実験あたり6〜14匹のマウスの群を実験的な腫瘍転移のために使用した。これらの群サイズを使用して、生物学的差を検出するのに適切な検出力を確実にした。この研究において前もって確立された基準に基づいて除外されるマウスはおらず、能動的無作為化(active randomization)は実験群へ適用されなかった。調査者は、実験の間及び/または転帰を査定する場合に、群割付けに対して盲検化されなかった。すべての腫瘍実験は、具体的に示されない限り、1回遂行した。B16F10メラノーマ、RM−1前立腺癌、またはLWT1メラノーマ細胞の単一細胞懸濁液を、マウスの指摘された系統の尾静脈の中へ静脈注射した(2.5〜7.5×10細胞/マウス)。何匹かのマウスに、以前に記載されるように、100μgの抗CD8β(53.5.8)(CD8T細胞を枯渇させることが指摘される)、50μgの抗アシアロGM1(NK細胞を枯渇させるため)、または250μgの抗−IFN−γ(H22)(IFN−γを中和するため)のいずれかを、追加で投与した(Chan et al.,2014;Allard et al.,2013)。マウスのいくつかの群に、腫瘍接種(0日目)に対して、0、3及び6日目に、対照Ig(500μg腹腔内、cIg、1−1)、または抗PD−1(RMP1−14)/抗CTLA−4(UC10−4F10)(各々250μg腹腔内)の組み合わせのいずれかを投与した。肺を14日目に採取し、Bouin液中で固定しB16F10の転移をカウントするか44、またはフローサイトメトリーによってNK細胞増幅について分析するかのいずれかを行った。養子移入モデルのために、Mcl1f/fNcr1−iCreマウス(Sathe et al.,2014)に、3×10のインビトロで増殖させたCish+/+NK細胞もしくはCish−/−NK細胞またはPBSを静脈注射した。次いで8時間後に、マウスに、1×10のB16F10メラノーマ細胞を注射した。続いて1日目に、マウスを、1.5×10のインビトロで増殖させたCish+/+NK細胞もしくはCish−/−NK細胞またはPBSにより静脈送達で処理した。腫瘍注射後18日目にマウスを屠殺し、肺灌流を実行した。次いで肺を採取し、転移をカウントした。
正所性E0771.L.MB及びE0771の自然転移
原発性腫瘍を生成するために、1×10のE0771.LMB mCherry+腫瘍細胞を、8〜10週齢のメスのCish−/−マウスまたはCish+/+マウスの第4鼠径部乳腺の中へ移植した[20μlのPBS中で]。原発性腫瘍体積を、電子キャリパーを使用して1週間あたり3回測定した。最大の縦径(長さ)及び最大の横径(幅)を測定した。腫瘍体積は、以下の改変楕円体計算式:体積=1/2(長さ×幅)によって推定した。自然転移実験については、原発性腫瘍を400〜600mmのサイズで外科的に切除した。肺を14日後に採取し、以前に記載されるように、IVIS Lumina XR−III(Caliper Life Sciences)を使用するエクスビボでの画像化によって、またはビメンチンに比べたmCherryの発現についてのデュプレックスQ−PCRによって、転移量を定量化した(Rautela et al.,2005)。
CYT−387の合成
液体クロマトグラフィー質量分光法(LCMS)を、逆相高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析(カラム:Gemini 3μC18 20×4.0mm 110A)を使用するFinnigan LCQ Advantage Maxを使用して実行した。溶媒A:水、0.1%のギ酸、溶媒B:アセトニトリル、0.1%のギ酸、勾配:10分間にわたって10〜100%のB、検出:100〜600nm及びエレクトロスプレーイオン化(ESI)。生化学アッセイを受けたすべての化合物は、254nmのUV吸光度でのHPLC分析によって測定されるように、≧95%の純度を有すると評価された。プレパックされたシリカゲルカラム(粒子サイズ0.040〜0.063mm)を備えたCombiFlash(登録商標)Rf精製システム(Teledyne、ISCO、Lincon、NE、USA)を使用して、クロマトグラフィーを遂行した。すべての市販の試薬は受け取ったままで使用した。Cbz=カルボキシベンジル。ベンジル4−(4−アミノフェニル)ピペラジン−1−カルボキシレート(S1)及びエチル4−(4−クロロピリミジン−2−イル)ベンゾエート(S2)は、以前に記載されるように、調製することができる(WO2014/26242及びWO2008/109943)。
ベンジル4−(4−((2−(4−(エトキシカルボニル)フェニル)ピリミジン−4−イル)アミノ)フェニル)ピペラジン−1−カルボキシレート(S3)
p−TsOH(0.978g、5.13mmol)を、ジオキサン(20mL)中のピリミジンS2(1.50g、5.71mmol)及びアニリンS1(2.31g、7.42mmol)の磁石で撹拌された懸濁液へ添加した。混合物を24時間加熱還流した。混合物を冷却し、DCM(250mL)中で希釈し、NaHCO(100mL)により洗浄し、水層を分離しEtOAc(3×50mL)により抽出した。合わせた有機層を乾燥し(NaSO)、濾過し、シリカの上で濃縮し、材料をフラッシュクロマトグラフィー(1:9〜1:0、v/v、EtOAc:シクロヘキサン)にかけた。このようにして得られた画分を濃縮し、黄色沈殿物を濾過し、メタノールにより洗浄し、黄色固体として表題化合物(S3)(1.61g、52%)を得た。H NMR (600 MHz, DMSO−d6): δ 9.51 (s, 1H), 8.52 (d, J = 5.1 Hz, 1H), 8.25 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.08 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.65 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.37−7.35 (m, 5H), 7.31 (q, J = 4.4 Hz, 1H), 6.93 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 5.09 (s, 2H), 4.33 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 3.58−3.48 (m, 4H), 3.04−3.03 (m, 4H), 1.33 (t, J = 7.1 Hz, 3H). LCMS: t = 6.14分, m/z = 538.0 [M+H]
エチル4−(4−((4−(ピペラジン−1−イル)フェニル)アミノ)ピリミジン−2−イル)ベンゾエート(S4)
化合物S3(500mg、0.93mmol)をMeOH(75mL)及びTHF(50mL)中で溶解し、Pd/C(10%)カートリッジを45℃で使用して、フルHモードで1mL/分で「H−cube」を介して、溶液を通過させた。生成物を収集し減圧下で濃縮して、黒っぽい固体として表題化合物(S4)(352mg、94%)を得た。H NMR (600 MHz, CDCl): δ 8.46 (dd, J = 8.0, 5.2 Hz, 1H), 8.16−8.14 (m, 2H), 8.11 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.59 (dd, J = 8.9, 1.9 Hz, 1H), 7.55 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 7.16−7.13 (m, 1H), 6.96 (dt, J = 9.1, 4.6 Hz, 2H), 4.41 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 3.36−3.28 (m, 4H), 3.25−3.18 (m, 4H), 1.42 (t, J = 7.1 Hz, 3H). LCMS: t = 5.78分, m/z = 404.0 [M+H]
4−(4−((4−(4−(5−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)ペンタノイル)ピペラジン−1−イル)フェニル)アミノ)ピリミジン−2−イル)安息香酸(S5)
DMF(2mL)中のN−Boc−アミノ吉草酸(194mg、0.96mmol)、EDCI(201mg、1.05mmol)、HOBt(146mg、1.05mmol)、EtN(232μL、1.75mmol)の磁石で撹拌された溶液へ、化合物S4(350mg、0.87mmol)をN下で添加し、混合物を12時間撹拌した。反応混合物を水(2mL)により洗浄し、水性洗浄物をEtOAc(2×2mL)により抽出した。有機画分を合わせ、乾燥し(NaSO)、濾過し、濃縮した。粗製材料をフラッシュクロマトグラフィーによって精製して、淡黄色固体(373mg)を得た。この材料をTHF/MeOH(2mLの1:3混合物)中で溶解し、水酸化リチウム(123mg、3.09mmol)を添加し、混合物を2時間撹拌還流した。混合物を黄色固体へ濃縮し、水中で懸濁し、HCl(5%の水溶液)によりpH=2に酸性化した。沈殿物を濾過によって収集し、MeOH(1mL)次いでEtO(2×1mL)により洗浄し、減圧下で乾燥し、赤色固体として表題化合物(S5)(224mg、60%)を得た。H−NMR (600 MHz, DMSO−d): δ 9.49 (s, 1H), 8.52−8.51 (m, 1H), 8.22 (t, J = 6.8 Hz, 2H), 8.06 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.65−7.64 (m, 2H), 7.36 (dd, J = 4.7, 0.3 Hz, 1H), 6.94−6.91 (m, 2H), 6.77−6.75 (m, 1H), 3.57−3.55 (m, 4H), 3.36 (td, J = 1.1, 0.5 Hz, 2H), 3.05−2.99 (m, 4H), 2.91−2.87 (m, 2H), 2.33−2.31 (m, 2H), 1.46−1.45 (m, 2H), 1.34 (s, 9H). LCMS: t = 6.34分, m/z = 575.0 [M+H]
4−(4−((4−(4−(5−アミノペンタノイル)ピペラジン−1−イル)フェニル)アミノ)ピリミジン−2−イル)−N−(シアノメチル)ベンズアミド(S6)
下の室温のDMF(6mL、無水)中の化合物S5(190mg、0.33mmol)の磁石で撹拌された溶液へ、トリエチルアミン(264μL、1.99mmol)を添加し、混合物を5分間超音波で処理した。次いでEDCI(76mg、0.40mmol)及びHOBt(54mg、0.40mmol)を添加し、混合物をN下で5分間撹拌した。次いでアミノアセトニトリル塩酸塩(61mg、0.66mmol)を添加し、反応物をN下で室温で12時間撹拌した。反応混合物を濃縮し、粗製材料をフラッシュクロマトグラフィーによって精製して、黄色固体としてカップリングされた生成物(155mg、76%)を得た。この材料を直ちにジオキサン(0.5mL)中で溶解し、次いでHClを添加し(1mLのジオキサン中の4Mの溶液)、反応混合物を室温で2時間撹拌した。次いで沈殿物を濾過によって収集し、ジオキサンにより洗浄し、その後にMeOH中で溶解し、NH(MeOH中の4Mの溶液)によりクエンチングし、次いで濃縮した。粗製材料をフラッシュクロマトグラフィーによって精製して、黄色固体(51mg、40%)として表題アミン(S6)を得た。H−NMR (600 MHz, CDOD): δ 8.37 (d, J = 5.2 Hz, 1H), 8.16 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.91 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.57 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.20 (d, J = 5.2 Hz, 1H), 6.93 (d, J = 8.9 Hz, 2H), 4.34 (s, 2H), 3.69 (t, J = 5.1 Hz, 2H), 3.63 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 3.30−3.29 (m, 2H), 3.07 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 3.03 (t, J = 5.1 Hz, 2H), 2.67 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 2.41 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 1.62 (dt, J = 15.3, 7.6 Hz, 2H), 1.51 (td, J = 11.3, 6.1 Hz, 2H). LCMS: t = 4.18分, m/z = 513.0 [M+H]
実施例2 − IL−15は、NK細胞中でSOCS遺伝子(CISが含まれる)の発現を誘導する
今日まで、NK細胞応答を抑制する阻害シグナルの理解への大きな関心があったが、細胞内のIL−15シグナリングのスイッチがどのようにオフにされるのかは、まだ依然として理解されていない。サイトカインシグナリングの抑制因子(SOCS)遺伝子ファミリーのメンバーはSTAT5応答遺伝子であり、多くの場合、誘導されて、古典的な負のフィードバックシステムの一部としてサイトカイン受容体シグナリングの程度を限定する。どのSOCSタンパク質が、IL−15シグナリング、そしてしたがってNK細胞の発生及び機能を調節し得るかを調査するために、本発明者は、最初に、培養されたNK細胞中のIL−15誘導性SOCS発現をプロファイリングした。Cish、Socs1、Socs2及びSocs3のmRNAはIL−15処理の2時間以内にNK細胞中で誘導され、Cishは早期且つ一過性に誘導され、その標的サイトカインによるSocs誘導を代表していた(図1a)。IL−15の飽和濃度におけるmRNAの迅速誘導と一致して、CISタンパク質は刺激の60分以内にNK細胞溶解物中で検出された(図1b)。
実施例3 − CishヌルNK細胞はIL−15へ過感受性である
IL−15シグナリングにおけるCISの生理的役割を調査するために、本発明者は生殖細胞系列のCish欠失マウス(Cish−/−)(Palmer et al.,2015)を利用し、最初に、Cish mRNA及びCishタンパク質がNK細胞に存在しないことを確認した(図5a)。10か月齢まで、Cishヌルマウスは健康で、妊性があり、いかなる表現型の異常も現れなかった。造血細胞の頻度及び機能(従来のCD4T細胞及びCD8T細胞、調節性T細胞ならびに2型自然リンパ球(ILC2)のものが含まれる)は、正常であると思われた(図5b〜g)。NK細胞は、Socs1及びSocs3の単一欠損マウスまたは二重欠損マウス(図6a)の事例のように、Cish−/−マウス(図1c、図5b)においても正常に発生した。しかしながら、Socs1欠損NK細胞またはSocs3欠損NK細胞とは対照的に、Cish−/−NK細胞は、IL−15に応答してインビトロで大規模な過増殖を提示した(図1d、図6b)。Cish−/−NK細胞及び対照C57BL/6のNK細胞(Cish+/+)をIL−15の漸増において1:1で共培養した場合に、Cish−/−NK細胞は5ng/mlを超える濃度で増殖の促進を実証した(図1d)。さらに、Cish−/−NK細胞は、非細胞分裂促進性のIL−15濃度における共培養から回収された細胞のうちの約95%を表わし、したがってCISの非存在下におけるIL−15媒介性のNK細胞の優れた生存を実証した(図1d)。Cish−/−NK細胞の過感受性は、IL−15駆動性IFN−γ産生の促進においても現われ、それは、受容体のNKp46及びNK1.1の活性化経由の共刺激によりさらに強まり、これらの受容体との相乗作用におけるIL−15の重要な役割を示唆した(図1e)。チャイニーズハムスター卵巣(CHO)標的細胞と共培養した場合に、Cish−/−NK細胞は、Cish+/+NK細胞へ比較した場合に、NK細胞:標的細胞の低い比でより大きな細胞傷害性を提示した(図1f及び図6c)。Cish−/−NK細胞はさらに、Cish+/+NK細胞よりもより効率的にB16F10メラノーマ細胞を死滅させ、RMA−m157細胞により攻撃接種した場合により高いレベルの細胞内グランザイムを示し、NK細胞がCishの非存在下において幅広く非常に細胞毒性であるという証拠であった(図6c、d)。
CishヌルNK細胞における異常なIL−15シグナリングの程度を検討するために、本発明者は、脾臓から直接的に精製された(エクスビボ)またはIL−15中での培養後(インビトロで)のいずれかの、Cish+/+NK細胞及びCish−/−NK細胞で、100bpシングルエンドRNAシーケンシングを遂行した。差異的に発現した遺伝子は、エクスビボのCish−/−NK細胞において非常に少ないことが観察され(図7a)、このことは、インビボのCish−/−NK細胞の正常な頻度、及び成熟NK細胞におけるCishの低発現と結び付けると、CISが定常状態おけるNK細胞生物学の主要な調節因子ではないことを示唆する。これとは対照的に、IL−15の高濃度にインビトロで曝露されたCish−/−NK細胞において、1000を超える差異的に発現した遺伝子が検出された(図1g及び図7a、b、c)。最も高くアップレギュレートされた遺伝子には、キラー細胞レクチン様受容体のメンバーのKlra1及びKlra6、ならびにNK細胞エフェクター機能と関連するもの(セリンプロテアーゼGzme、Gzmf、Gzmd、Gzmgならびにそれらの阻害物質Serpinb9b、Serpinb9及びSerpin1a等)が含まれていた(図1g、図7a)。Cish−/−NK細胞の優れた増殖及び細胞傷害性と共に、これらの所見は、IL−15媒介性NK細胞エフェクター機能の重要な負の調節因子としてのCISのユニークで非冗長的役割を同定する。さらに、それらは、CISがNK細胞応答を制御する免疫チェックポイントとして作用することを示唆する。
実施例4 − JAK1レベル及び酵素活性はCISタンパク質の非存在下において上昇する
SOCSタンパク質はE3ユビキチンリガーゼ複合体のためのアダプターであり、SOCS相互作用タンパク質をユビキチン化し、それらをプロテアソーム分解のために標的化する(Zhang et al.,1999)。CISは最初に見出されたSOCSファミリータンパク質であり(Matsumoto et al.,1997)、IL−2受容体複合体と会合することが報告されたが(Aman et al.,1999)、正確にこの相互作用がどのように媒介されるかは明らかでないままであった。Cish−/−NK細胞の過増殖及びエフェクター能力の促進は、受容体レベル及び/または細胞内シグナリング構成要素の変化から示すことができた。しかしながら、IL−15の存在下において培養された場合に、Cish+/+脾臓NK細胞及びCish−/−脾臓NK細胞は、同等の受容体レベルを発現した(図2a)。したがって、本発明者は受容体近位のシグナリング事象を検査した。新鮮分離されたCish−/−NK細胞及び培養されたCish−/−NK細胞の両方において、IL−15で刺激したJAK1チロシンリン酸化の大きさは、対照細胞に比較して増加し、リン酸化動態の延長とカップリングしていた(図2b、c及び図8a)。興味深いことには、全JAK1タンパク質のレベルはCish−/−NK細胞において上昇し、これは刺激の前の静止細胞において明らかであった(図2b、c)。JAKリン酸化の増加は、その基質(STAT5)のリン酸化の増加と相関した。これとは対照的に、Cishの非存在はIL−15依存性AKTリン酸化に対して効果がなく(図2b、c及び図8a)、IL−15駆動性のJAK/STAT経路とPI3K/mTOR/AKT経路の間のユニークな断絶が示唆される。このことは、正常なミトコンドリア呼吸及び解糖(AKT活性によって調節されることが公知の応答)によってさらに確認された(図8b)。
JAK1酵素活性の上昇を確認し、CIS欠損効果がどのくらい選択的だったのかを検討するために、本発明者は質量分析に基づくアプローチを利用して、活性のあるJAKレベルの変化を定量した。汎JAK阻害物質(CYT−387に由来する;JAK1/2/3)を合成し、セファロースビーズへカップリングし、親和性捕捉試薬として使用し、その後にトリプシン消化及び質量分光分析を行った。阻害物質がキナーゼドメイン中のATP結合部位へ結合するので、活性のある立体配座のキナーゼは優先的にエンリッチされる。JAK1ペプチド及びJAK3ペプチドはCish−/−細胞において増加した数及び強度でNK細胞溶解物中で検出された(図2d)。CYT−387は、他のキナーゼ(特にTBK1、CDK2)へ標的外の結合を有することが公知であり、制限されたキノーム分析を遂行することが可能であった。69のキナーゼが細胞溶解物中でのそれらの存在量と比べてエンリッチされ、16のキナーゼがCish−/−細胞において差異的に調節された。JAKキナーゼは別として、増加した活性は、主として、細胞増殖の調節に関与するキナーゼ(例えばCDK1/2、Prkr、オローラキナーゼ)に起因していた(図2e、f及び表1)。これらのデータは過増殖性表現型と一致し、これらのうちの多くのものがIL−15シグナリングの増加に対して二次的なものであり得ることをさらに示唆する。標識なしの全体的なプロテオーム解析から、増殖能の促進(細胞周期、DNA複製、細胞骨格再編成)を反映する変化も明らかにされた(図8c〜e及び表2)。
実施例5 − CIS−エロンギンB−エロンギンC三量体複合体の相互作用標的の同定
他のSOCSタンパク質のように、CISは、SH2ドメイン(それは標的タンパク質中のリン酸化チロシンモチーフへ結合する)及びSOCSボックス(それはエロンギンB及びエロンギンC、スキャフォールドタンパク質カリン5、ならびにRINGタンパク質Rbx2と一緒に、E3ユビキチンリガーゼを構成する)を含有する。Cish−/−NK細胞において観察された全JAK1/3タンパク質のレベルの増加が、RNAレベルの増加に起因しなかったことを考慮して(図9a)、本発明者は、CISがユビキチン化及びプロテアソーム分解を介して直接的にJAKタンパク質レベルを低減させ得る可能性を調査した。以前に、CISはIL−2Rβと相互作用することが示されており、受容体複合体へのSTATタンパク質の動員をブロックすることによって、シグナリングを調節することが提案された(Matsumoto et al.,1997;Aman et al.,1999)。しかしながら、後者の提案を支持する証拠は限定的である。CISによって調節されていたタンパク質標的の同定への予備的ステップとして、本発明者は、ヒトGST−CISコンストラクト(hCIS−SH2;残基66〜258)ならびにエロンギンB及びエロンギンC(hCIS−SH2−BC)からなる組換え三量体複合体を使用して、IL−2受容体複合体内のチロシンへ対応するホスホチロシンペプチドのパネルに対して、スクリーニングを遂行した(図示せず)。次いで等温熱量測定(ITC)を使用して、スクリーニングにおいて同定されたホスホペプチドへの結合を検証した。hCIS−SH2−BC複合体は、IL−2Rβ細胞質ドメイン内のチロシンへ対応する合成のリン酸化されたペプチド(Tyr355、Tyr361及びTyr392)へ、ならびにJAK1及びJAK3の活性化ループ(それぞれTyr1034及びTyr980)内に、高親和性(0.8〜2.1μM)で結合した(図3a;図9c)。
実施例6 − CISタンパク質は、標的化されたプロテアソーム分解経由でIL−2受容体複合体の非存在下においてJAKレベルをダウンレギュレートする
本発明者は、次にCISがIL−2受容体複合体の非存在下においてJAKレベルを調節することができるかどうかを調査した。293T細胞(それはIL−2Rを欠如する)におけるJAKの過剰発現は、構成的JAK自己リン酸化をもたらす。CISまたはSOCS1の共発現は、同等の程度へJAK1レベルを低減させ、JAK1リン酸化の対応する減少が伴っていた。これとは対照的に、SOCS3は、このアッセイにおけるJAK活性を阻害することができなかった(SOCS3は受容体結合を要求する)(図3b)。意外にも、本発明者はJAK3 Tyr980ペプチドへのCISの結合を観察したが(図3a)、JAK3リン酸化はこのアッセイにおいて阻害されなかった(図3b)。
次に、本発明者は、どのCISのドメインがJAK1阻害のために要求されるのかを調べた。CIS−SH2ドメイン(R107K)またはSOCSボックス中のカリン−5結合部位(P241A/L242A/P243A)のいずれかの突然変異は、CISの阻害活性を減じるのに十分であった(図3c)。さらに、プロテアソーム阻害物質(MG132)による細胞のプレインキュベーションは、JAK1リン酸化のCIS媒介性調節を低減し(図3c)、CISがそのSH2ドメイン経由でJAK1へ結合し、次いでJAK1をプロテアソーム分解のために標的化するというモデルを支持する。共免疫沈降を使用して、JAK1とCISとの間の複合体形成を実証した(図3d)。JAK1のCIS媒介性ユビキチン化を正式に実証するために、フラッグタグ付けされた全長JAK1タンパク質(293T細胞中での発現によって生成された)を、組換えhCIS−SH2−SB複合体、カリン5、Rbx2、E1、E2(UbcH5c)及び遊離ユビキチンにより、無細胞系においてインキュベーションした。CISは、ウエスタンブロットによって検出された高分子量種によって指摘されるように、リン酸化JAK1のユビキチン化を実質的には媒介した(図3e)。総合すると、これらのデータはCISがJAKタンパク質レベルを直接的に調節できることを実証する。
実施例7 − CISタンパク質は、JAKタンパク質レベルのダウンレギュレーションとは無関係にJAK酵素活性を直接的に阻害する
以前に、SOCS1及びSOCS3のみがJAKへ結合し、活性を調節することが示されている。SOCS1及びSOCS3は、JAK1、JAK2及びTyk2の挿入ループ中に存在する「GQM」モチーフへの非カノニカルなSH2結合ならびに触媒クレフトへのキナーゼ阻害領域(KIR)の結合経由で、JAKを阻害する(Kershaw et al.,2013)。CISは「KIR」領域を含有せず、それがJAK酵素活性を調節できたという従来の示唆はなかった。しかしながら、いくつかの証拠は、追加の機構が関与することを示唆した。第一に、本発明者は、時々、全JAK1レベルの変化の非存在下においてJAK1リン酸化の阻害を観察した(例えば図3c)。第二に、内在性JAK1のリン酸化の増加をもたらす野生型NK細胞のMG132処理にもかかわらず、本発明者は延長された動態を観察せず、実際JAKリン酸化は急速に抑えられた。これはCISの発現の増加と相関し、それはプロテアソーム分解から保護された(図9d)。したがって本発明者はCISがJAK1キナーゼ活性を阻害できるかどうかを問うた。インビトロのキナーゼアッセイを使用して、CIS−SH2−BC複合体は、0.12±0.02μMのIC50で、基質ペプチドのJAK1リン酸化を阻害することができた。JAK1のCIS阻害は、JAK2、JAK3またはTYK2の阻害よりも20倍以上大きく(図3f、上部パネル)、JAK1とのユニークな境界に加えて、保存されたJAK活性化ループのチロシンとのカノニカルなSH2相互作用を示唆する。この概念は、JAK1活性化ループペプチドが競合物として使用された場合に見られる、阻害の部分的のみの低減によって支持された(図9e)。CISはJAK1への特異性を提示したが、SOCS1よりも約100倍低い効率でJAK1を阻害した(図3f、下部パネル)。これは、CIS vs SOCS1の絶対レベルが特異性及び優位性の両方に寄与するだろうということを示唆する。この文脈において、CISの受容体動員はCISの局所濃度を増加させることができ、それがJAK1活性を効率的に阻害することを可能にする(図3g)。CISのレベルの翻訳後調節は、たとえプロテアソームまたはプロテアーゼであろうと、制御についての別の精巧な層を加える。これらのデータは、CISの作用のための新しい標的(JAK1)及びメカニズム(キナーゼ阻害)を示唆し、CISが以前に考えられたよりもSOCS1へ基本的により類似する可能性を高める。
実施例8 − マウス腫瘍モデルにおけるCish−/−NK細胞の養子移入は、腫瘍形成及び転移の有意な低減をもたらす
IL−15の高濃度へ曝露されたCish−/−NK細胞の生物学的応答の著しい促進、及び恒常的条件下の健康なCish−/−マウスにおけるNK細胞表現型の欠如は、インビボの定常状態のIL−15レベルがCish発現を誘導するのに要求されるもの未満であることを示唆する。腫瘍形成と関連する炎症は、間質または浸潤する骨髄系系譜によるIL−15トランス提示を増加させ、常在NK細胞活性を増大するだろう(Mlecnik et al.,2014)。
したがって、本発明者は、同系の腫瘍細胞株(NK細胞を活性化しNK細胞によって制御されることが公知)のパネルにより、Cish+/+マウス及びCish−/−マウスを攻撃接種して、CISのIL−15誘導がNK細胞におけるチェックポイントとしてインビボで作用するかどうかを調査した。Cish+/+マウスへのB16F10メラノーマ細胞の静脈内(i.v.)投与は、14日目までに肺において広範囲な転移性結節形成をもたらした。これとは対照的に、B16F10転移性結節は、Cish−/−マウスに概して存在しなかった(図4a)。Cish−/−マウスにおいて観察されるB16F10の転移の低減が、NK細胞活性の促進に依存することを確認するために、Cish+/+マウス及びCish−/−マウスに、抗アシオロ(asiolo)GM1(NK細胞を枯渇させるため)、抗CD8(CD8 T細胞を枯渇させるため)、抗IFN−γ(IFN−γ活性をブロックするため)、または対照の抗免疫グロブリン(cIg)を処理した。NK細胞の枯渇またはIFN−γの中和は、Cish−/−マウスをB16F10転移へ感受性のあるようにしたが、CD8 T細胞の枯渇はそうせず(図4b)、このモデルにおける、NK細胞活性及びIFN−γの負の調節におけるCISの役割が同定された。さらに、NK細胞を欠如するマウス(Mcl1f/fNcr1−iCre;Ncr1Mcl1Δ/Δ)の中へ養子移入された場合に、Cish−/−NK細胞を受け入れたマウスはCish+/+NK細胞を受け入れたマウスよりも有意に少数のB16F10肺転移を有しており(図4c)、Cish−/−NK細胞が内因的により活性があるという証拠であった。セリン/スレオニンキナーゼbrafの突然変異形態を発現するメラノーマ細胞株(LWT1 BRAFV600E)(Davies et al.,2002)によるCish+/+マウス及びCish−/−マウスの注射も、CIS欠損マウスにおける肺転移の有意な低減をもたらした(図10a)。RM−1前立腺癌細胞株を使用する場合に肺転移において類似の差が観察されたので、この所見はメラノーマに限定されていなかった(図10b)。
同様に、乳癌細胞(E0771.LMB−mCherry)を、Cish+/+マウス、Cish−/−マウス、及びNK細胞ヌルマウスへ静脈投与した場合に、本発明者は、Cish+/+及びNKヌルマウスに比較して、Cish−/−マウスの肺における腫瘍量の低減を観察した(図4d)。これらのマウスからの肺の組織学的分析は、Cish−/−マウスにおける時折のE0771微小転移を明らかにしたが、これらのマウスは、大きな転移(Cish+/+マウスの血管の周囲で頻繁に観察され、臓側胸膜においてエンリッチされる)を欠いていた(図4d)。正所性E0771.LMB乳腺腫瘍の増殖も、Cish+/+マウスに比較して、Cish−/−マウスにおいて有意に改善された(図4g)。類似のサイズの原発性正所性腫瘍が外科的に切除された場合に、Cish+/+マウスのみが肺におけるE0771.LMBの自然転移を起こしたが、Cish−/−マウスは起こさず(図4f及びFig.10c、d)、CISが抗転移性腫瘍免疫の強力な負の調節因子であるというさらなる証拠であった。
実施例9 − マウスメラノーマモデルにおけるCish−/−NK細胞の養子移入は、抗PD 1/CTLA−4免疫療法単独よりも有効であり、抗PD−1/CTLA−4免疫療法との組み合わせでより大きな有効性を有する
阻害性受容体PD−1及びCTLA−4に対する抗体を使用する、組み合わせ免疫療法は、現在ヒトにおける進行性メラノーマに対して最も有効な治療である(Larkin et al.,2015;Postow et al.,2015;Yoshimura et al.,2015)。このベンチマーク免疫療法を、NK細胞におけるCish欠失と比較するために、Cish−/−マウス及びCish+/+マウスに高用量のB16F10メラノーマを注射し(NK細胞及びCD8 T細胞の両方の応答を誘発するため)、抗PD−1/CTLA−4抗体の組み合わせまたはcIgにより処理した。Cish+/+マウスにおいて、cIgに比較した場合に抗PD−1/CTLA−4処理はメラノーマ転移を有意に低減したが、これは、Cish欠失単独(Cish−/−マウス+cIg;図4g)によって提供された保護より劣っていた。顕著なことには、抗PD−1/CTLA−4により処理されたCish−/−マウスは、cIgにより処理されたCish−/−マウスよりもさらに少数の転移を起こし(図4g)、抗CTLA−4/PD−1療法がCIS機能の喪失と組み合わせられたならば、可能性のある治療利益を達成できることが強調された。
Cishの誘導は、インターロイキン(IL)−3、IL−2及びエリスロポエチン(EPO)に応答することが最初に実証され、CISの強制発現はこれらの受容体を介してシグナリングを阻害することが示された(Matsumoto et al.,1997;Aman et al.,1999)。これらの観察にもかかわらず、これらの経路における生理的役割についての証拠は限定されている。加齢した(10〜18か月)Cish−/−マウスは、CD4T細胞における乱れたIL−4/STAT6及びIL−2/STAT5シグナリングと関連する炎症性肺病態を発症することが報告された(Yang et al.,2013)が、抗原受容体シグナリングがCish−/−CD8T細胞において促進されていることを最近の報告が示唆した(Palmer et al.,2015)。しかしながら、成体Cish−/−マウスは病変またはT細胞頻度の変化を示さず(Yang et al.,2013)本発明者の手技では、Cish−/−CD8T細胞の発生及びマウスサイトメガロウイルスへの抗原特異的応答は正常であった(データ不掲載)。Cish−/−マウスが健康なままであることを考慮すると、我々の観察は、CISを治療的にアンタゴナイズすることは恐らく何ら大きな副作用がないだろうということを示唆する。
深刻な標的外の効果及び薬物耐性は、現在、従来の化学療法(通常大部分のがんのための治療の第一選択)の使用を限定する。したがって、組み合わせて化学療法への補助剤として使用できる新しい標的化療法及び免疫療法を見出す、満たされていない必要性がある。
イピリムマブは抗体ベースの治療法であり、それは、エフェクターT細胞及び調節性T細胞上のCTLA−4を標的化し、進行性悪性メラノーマの治療のために承認されており、いくつかの併発する免疫関連性有害事象を伴って、10〜12%の腫瘍応答を提供する。これは、いわゆる免疫チェックポイント分子を標的とするモノクローナル抗体の画期的新薬である。抗体(同じクラスの)は、PD−1(T細胞及びNK細胞上で発現される)、またはそのリガンドであるPD−L1(一旦T細胞活性化が起こったならば、多くの腫瘍上で発現される)を認識し、ペムブロリズマブ及びニボルマブ(抗ヒトPD−1)は、進行性メラノーマ、腎癌、非小細胞肺癌(NSCLC)、及び他のがん徴候におけるフェーズI/IIの治験において、20〜50%の客観的奏効率を既に生じている。ニボルマブ及びイピリムマブは、組み合わせで、進行性悪性メラノーマに対する多くの急速で目覚ましい抗癌効果(転移性疾患に対するものが含まれる)を生じている。これらの進歩にもかかわらず、いくつかのがん(例えば前立腺、結腸直腸)はそれほど目覚ましくない応答を示し、メラノーマにおいてでさえ、抗CTLA−4及び抗PD−1/PD−L1の組み合わせが失敗するであろう多数の患者が依然として存在する。
本明細書において、本発明者は、NK細胞機能を限定する細胞内免疫チェックポイントとして、NK細胞におけるIL−15誘導性CIS蓄積が作用することを示した。CIS機能の消耗はNK細胞活性のブレーキを解除し、実験的な腫瘍転移の劇的な減少をもたらし、それは、CTLA−4/PD−1遮断により観察されたものを超え、有害反応の徴候はない。この結果は、新規NK細胞チェックポイントとしてのCISを明らかにし、ヒトにおけるCIS機能の有効な治療的遮断が、ある特定のがんの予後を改善し得ることを示唆する。
実施例10 − CISのN末端領域またはPESTモチーフのいずれかの欠失は、CISがJAK1キナーゼ活性を阻害する能力を促進する
CISのN末端領域及びPESTモチーフの役割を調査するために、本発明者は、PESTモチーフ(残基173〜202;ΔPEST)、最初の24残基(ΔN34)、N末端領域(残基1〜66)及びPESTモチーフ(ΔNTΔPEST)のいずれかを欠如するか、または全長タンパク質(CIS)へ対応するヒトCISについてのE.coli発現コンストラクトを生成した。すべてのCISタンパク質をエロンギンB及びCと一緒に発現させ、記載されるように三量体複合体を精製した。次いでJAK1キナーゼドメイン(JH1)を阻害する能力を、インビトロのキナーゼ反応を使用して査定した。以前のデータと一致して(図3F)、CIS−ΔNTΔPESTは約0.6μMのIC50でJAK1を阻害した。これとは対照的に、CIS−ΔN34が示したように(IC50約96.77)、全長タンパク質はJAK1を阻害する能力の大幅な低減を示し(IC50約32.3)、N末端内の領域(残基35〜66)が自己阻害性であることを示唆した。PEST単独の欠失はIC50を3.32mMへ増加させるのに十分であった(全長CISに比較して)(図11A)。
実施例11 − ホスホペプチドとのCIS−SH2の相互作用はJAK1キナーゼ活性のCIS阻害のために要求される
インビトロのキナーゼ反応の中へのリン酸フェニル(PP)の添加は、すべてのCISコンストラクトがJAK1キナーゼ活性を阻害する能力を無効にした(図11B)。同様に、単一リン酸化JAK1または二重リン酸化JAK3(活性化ループ)へ対応する遊離ホスホペプチドの添加は、CISがJAK1キナーゼ活性を阻害する能力を劇的に低減した(図11C)。これらのデータは、ホスホチロシンモチーフへのSH2ドメインのカノニカルな結合は、CISがJAK1活性を阻害することに要求されることをさらに確認する。
実施例12 − CISのN末端領域またはPESTモチーフの欠失はホスホペプチドへの結合に対して大きな影響を及ぼさない
PESTモチーフ(残基173〜202;ΔPEST)、最初の24の残基(ΔN34)、N末端領域(残基1〜66)及びPESTモチーフ(ΔNTΔPEST)のいずれかを欠如するか、または全長CISへ対応する、CISコンストラクトを、エロンギンB及びエロンギンCと一緒に発現させ、JAK1ホスホペプチドを結合するそれらの能力についてITCを使用して試験した。すべてコンストラクトはホスホペプチドを2.2〜10μMの親和性で結合し、N末端の34残基の欠失で最も大きな結合の低減が観察された(図12A)。同様に、全長CIS及びCIS−ΔNTΔPESTはJAK3ホスホペプチドを同等の親和性で結合した(図12B)。
総合すると、これらのデータは、N末端領域及び/またはPESTモチーフは自己阻害性であり、これらの領域はSH2ドメインがホスホペプチドを結合する能力に対して最小の影響を及ぼすが、それらはCISがJAK1キナーゼ活性を阻害する能力に対して大きな影響を及ぼすことを示唆する。理論により限定されることを望むものではないが、おそらく、翻訳後修飾または立体配座的変化(ホスホチロシンへの結合に対するもの等)が、自己阻害を解放し、CISを活性化するために要求されるだろう。これは、N末端領域及びPESTモチーフの立体配座/所在位置を安定させるか、またはCISの翻訳後修飾をブロックする、薬剤が有効なCISのブロッカーであり得ることを示唆する。同様に、N末端領域またはPESTモチーフを模倣する薬剤も有効なCISのブロッカーであり得る。
実施例13 − CIS−SH2ドメインは延長されたペプチド境界へ結合する
ITCを使用して、ホスホチロシン(JAK1 Y1034)に隣接する残基のどれが結合親和性(及び特異性)に寄与するかを調査した。+5、+3または−3の位置でのアラニンの置換は、結合に対して中等度のみの効果があった(+3で約4倍の低減)(図13)。これは、CIS−SH2ドメインがその標的ペプチド配列と複数の接触をすることを示唆する。
実施例14 − CISの阻害は用量依存的である
CISの小分子阻害物質は、恐らくCISの機能の完全な喪失を再現しない。本発明者は、したがって、1つの対立遺伝子の喪失が、IL−15へのNK細胞応答を促進するのに十分だったかどうかを調査した。NK細胞をCish+/+マウス、Cish+/−マウス、及びCish−/−マウスから精製し、CTVにより標識し、IL−15の増加する濃度の存在下においてインビトロで増殖させ、その後にフローサイトメトリーによる分析を行った。Cish−/−NK細胞の増殖の促進が再現された一方で、Cish+/−NK細胞は中間の表現型を示し、野生型細胞に比較して増殖が促進されたが、それでもCish−/−細胞について観察されたもの以下であった(特に低いIL−15レベルで)(図14A)。この結果は培養後の細胞の絶対数に反映され(図14B)、イムノブロットにより、1つのCISの対立遺伝子の喪失はCISタンパク質の対応する喪失(およそ50%)をもたらしたことが、確認された(図14C)。これらのデータは、CIS機能を阻害する有用性を指摘する。
実施例15 − 治療標的としてのCIS−SH2ドメインのさらなる検証
CRISPR技術を使用して、本発明者は、Cish遺伝子における生殖細胞系列突然変異を保有する、「ノックイン」変異マウスを生成した。この突然変異は、SH2ドメイン中のArg107をLysへ変化させ、ホスホペプチドへのSH2の結合を無効にする。突然変異の効果は組換えタンパク質及びITC結合を使用して実証され(図示せず)、図3C中のデータ(それは、この突然変異がCISがJAK1リン酸化を阻害する能力を無効にすることを示す)と一致する。NK細胞をSH2変異マウス(CishR107K)から精製し、インビトロで10日間増殖し、絶対的な細胞数をCish+/+マウス、Cish+/−マウス、及びCish−/−マウスに由来するNK細胞に比較した。CishR107KのNK細胞数は、Cish−/−マウスに由来したものに最も近かった(図14B)。CIS−R107Kタンパク質は、野生型タンパク質に同等のレベルで発現され(図14C)、細胞数の増加がCIS−SH2機能の喪失から生じるという証拠であった。これらの予備的データは、ホスホペプチド結合の喪失がCish欠失を再現するのに十分であることを指摘し、SH2機能(特にホスホペプチドを結合する能力)をブロックする化合物が薬物開発のための有効な開始点であるだろうことをさらに指摘する。
実施例16 −CISの誘導の動態は、ヒトNK細胞におけるJAK/STATシグナリングの阻害と一致する
ヒト及びマウスのCISはアミノ酸レベルで90.7%同一である。同様に、ヒト及びマウスのJAK1は94.4%同一である一方で、活性化ループは100%保存される。初代ヒトNK細胞及び様々なヒトNK細胞株のイムノブロット分析は、1〜2時間のIL−15処理によるCISの誘導を、JAK1及びSTAT5のリン酸化の付随する減少と一緒に示した。これらのデータは、CISがJAK/STATシグナリングを阻害することと一致する(図15)。さらに、IL−15及びプロテアソーム阻害物質(MG−132)による初代ヒトNK細胞の2時間の処理は、JAK1及びCISの全レベルを増加させるのに十分だったが、JAK1リン酸化は低減されたままであった(図15A)。このことは、マウスNK細胞を使用する我々の結果と一致して、JAK1のユビキチン化及びJAK自己リン酸化阻害の両方経由で、CISが、ヒトNK細胞におけるIL−15シグナリングを阻害するという前提を支持する。
加えて、IL−15処理は、ヒトNK細胞株のNK−92及びKHYG−1においてCish mRNAを誘導した(図16)。顕著なことに、Cish誘導の大きさは、はるかに低いレベルとはいえ、Socs1及びSocs3(これも誘導された)について観察されたものよりはるかに大きかった(図16)。このことは、他のSOCSファミリーメンバーによる代償なしに、IL−15シグナリングの促進をもたらすCISの阻害についての前兆となる。
実施例17 − CIS上のリン酸化部位及びユビキチン化部位の同定
本発明者は、CISそれ自体がプロテアソーム分解によって調節されたことを示し(図9D及び図15A)、CISの翻訳後修飾がN末端/PEST媒介性自己阻害を調節し得ることをさらに提案した。可能性のあるリン酸化部位及びユビキチン化部位を同定するために、フラッグタグ付けされたCISを293T細胞中で発現させ親和性精製し、その後に質量分析による分析を行った。6つのリン酸化部位が同定され、マウスとヒトのCISの間で保存された部位が5つあった(図17及び表3)。リン酸化事象のうちの3つはPESTモチーフ(pSDpSPDPAPpT)内に検出され、リン酸化が、分子内ポジショニング及び/またはこのモチーフの結合相互作用ならびにしたがってCIS機能を変更し得るという見解と一致する。3つのユビキチン化部位も同定され(図17、表3)、以前の報告と合致していた(Jensik et al.,2015)。これらの結果は、ユビキチン化またはリン酸化のいずれかによって修飾され得るCIS内の多くの残基を同定する。
実施例18 − CISは、TGF−βが上昇し機能的な疾患における治療標的である
抗TGF−βを使用してEMT(上皮間葉転換)を予防するいくつかの臨床試験は進行中であるが、TGF−βは強力な免疫抑制剤でもある(Chen et al.,2016)。本発明者は、CISヌルNK細胞がTGF−βによってインビトロで媒介される増殖の抑制へ概して不応性であることを見出した(図18)。
しかしながら、CISヌルNK細胞は野生型細胞に比較した場合にTGF−βへ耐性があったが、CISヌルNK細胞がTGF−β受容体ヌルNK細胞(TgfbRIIfl/fl)より増殖が少ないので、TGF−β受容体シグナリングのある程度の阻害効果が依然としてあった。したがって、本発明者は、次にCIS及びTGF−βをインビボでブロックすることが単独療法を上回って腫瘍転帰を改善するかどうかを調査した。野生型マウス及びCish−/−マウスに、1×10のBRAF突然変異体メラノーマ細胞株(SM1LWT1)、及び対照Ig、抗TGF−β(1D11)、BRAF阻害物質(PLX4720)または1D11+PLX4720のいずれかを注射した。単独でのCISまたはTGF−βのいずれかの阻害に比較した場合に、CIS及びTGF−β(抗TGF−β抗体、1D11)の両方の阻害は、14日目で肺におけるメラノーマ量の有意な低減をもたらした(図19)。さらに、CIS及びBRAFの両方の阻害は14日目で肺における類似するメラノーマ量の有意な低減をもたらし、それはCISまたはBRAFの阻害に同等であった。CIS、BRAF及びTGF−β阻害の3剤療法は、肺におけるSM1LWT1転移をほとんど予防し、ヒトにおけるBRAF突然変異体メラノーマ転移はTGF−βまたはBRAF遮断と組み合わせたCIS阻害から利益を得ることを示唆する。
実施例19 − NK細胞依存性抗転移療法は、Cish欠損により、より有効である
本発明者は、次に、B16F10実験的転移モデルにおいて、Cish欠損を最新の免疫療法(免疫チェックポイント遮断(抗PD−1、抗CTLA−4、抗CD96)及びサイトカイン(IFNα/β、IL−2)が含まれ、それらはNK細胞機能を促進する)と比較しようとした。顕著なことに、Cish欠損マウスは、抗PD−1、I型IFN(IFN−αβ)またはIL−2のレジメンにより処理された野生型マウスよりも、B16F10肺転移に、より耐性があった(図20A)。これらの免疫療法のすべては進行性ヒトメラノーマの治療において使用され、ある程度の成功を収めていた。B16F10転移のレベルはcIg処理Cish−/−マウスにおいて低かったが、I型IFN及びIL−2治療の両方は転移をさらに低減するように思われた(図20A)。さらなる実験は、B16F10によるより高い用量の攻撃投与を査定し、本明細書において、抗PD−1/抗CTLA−4の組み合わせ及びIL−2の両方は、Cish−/−マウスにおけるcIgよりも有効だったことが明らかになった(図20B)。特に、低用量のIL−2はWTマウスにおいて有効ではなかったが、Cish−/−マウスにおいて有効であった。WTマウスと比較してCish−/−マウスにおけるIL−2のこの効果の改善は、RMA−S腹腔内リンパ腫モデルにおいても観察された(図20C)。WTマウス及びCish−/−マウスにおけるNK細胞媒介性制御が、無処理マウスまたはPBSにより処理された対照処理マウスにおいて等しかったので、これは興味深い(図20C)。第2の実験的転移モデル(RM−1)において遂行された追加の実験は、抗PD−1/抗CTLA−4または抗CD96処理と組み合わせられたCish欠損の優れた抗転移性活性を指摘した(図20D)。Cish−/−マウスにおける抗CD96の優れた活性もB16F10実験的転移モデルにおいて観察された(図20E)。
まとめると、これらの実験は、NK細胞の抗転移性活性のCIS調節が、免疫チェックポイント抗体の抗転移活性に依存しないことを指摘した。最終的に、マウスをBRAFV600E突然変異体転移性メラノーマ細胞株LWT1により攻撃接種し、再び、有意により少ない肺転移がCish−/−マウスにおいて観察された。この転移は、BRAF阻害物質PLX4720(図20F)により、またはMEK阻害物質(トラメチニブ)単独もしくはPLX4720(図21)と組み合わせて、処理することによってさらに低減された。要約すると、これらのデータは、CISの標的化が他の免疫療法と良好に組み合わせられ、CISがNK細胞免疫療法における新規標的として有望であることを指摘する。
実施例20 − 肉腫の治療
Cish−/−マウスは、メチルコラントレン(MCA)誘導性線維肉腫形成に高度に耐性があった(図22A)。NK細胞の枯渇またはIFNγの中和は、再びWT及びCish−/−マウスの生存を有意に低減し、Cish欠損の保護的効果を完全に消失させた(図22B)。Cish−/−マウスにおいて観察された実験的転移及びデノボ発癌からの保護の程度は目覚ましく、CISの標的化がNK細胞ベースの免疫療法のための新規標的として将来性があることを明確に指摘した。これらの結果は、NK細胞におけるCISの発現のIL−15誘導、及びCishの喪失がNK細胞をIL−15へ過感受性にするという観察と一致する(Delconte et al.,2016)。
実施例21 − 急性骨髄白血病の治療
NK細胞の抗腫瘍有効性の先駆的な例は、ドナーNK細胞が宿主急性骨髄白血病(AML)に対して強く反応する、ハプロ同一性骨髄移植におけるものであり(Ruggeri et al.,2016)、自己NK細胞が十分に活性化されるならば、AMLはかかるNK細胞に対して免疫原性であり得ることを示唆する。本発明者は、自己骨髄がAML誘導性腫瘍誘発遺伝子MLL−AF9をコードするレンチウイルスにより感染され、WTマウスの中へ注射された場合に、これらのマウスが注射後約40日目でAMLにより死亡することを見出した(図23)。これとは対照的に、Cish−/−宿主にMLL−AF9発現骨髄を注射したならば、AML発症は有意に遅延し、WTマウスの100%に比較して、マウスは約30%のみがAMLにより死亡した(図23)。これらのデータは、MLL−AF9+ AMLがNK細胞によって検出され殺されること、及びこれは、CISの非存在下において有意に促進されることを示唆する。
実施例22 − CIS欠損は、NK細胞のインビボでの増殖及び分化を促進する
最初の実験は、インビボの恒常的条件下でCish−/−マウスがCish+/+マウスに類似するNK細胞数を有することを指摘した。NK細胞をより詳細に検査した場合に、Cish−/−NK細胞がより成熟すること(M2、DNAM1+KHLRG1+;図24A、B)、及び野生型細胞よりもより急速に細胞周期が進むこと(Ki67+;図24C)は明らかであった。合計数が一定のままであることを考慮すると(図24A)、これは、Cish−/−NK細胞が死滅する及び/または体からより急速に除去されることも指摘する。
実施例23 − MCA1956肉腫の制御の促進はNK細胞及びCD8 T細胞の両方を要求する
免疫原性MCA誘導性線維肉腫(MCA1956)を皮下注射した場合に、Cish−/−マウスはWTマウスよりも良好な腫瘍制御を示した(図25)。1/10のWTマウスのみが自然に腫瘍を拒絶したが、5/10のCish−/−マウスが移植後に30日目までに首尾よく原発性腫瘍を除去した(図25)。NK細胞またはCD8βT細胞のいずれかの枯渇は、腫瘍増殖を加速し、WT及びCish欠損マウスにおいて見出された差を無効にした(図25)。NK細胞がMCA1956腫瘍の増殖を直接的に制御するかどうか、またはそれらがT細胞活性の修飾によって間接的役割を果たすかどうかは、依然として不明である。総合すると、これらのデータは、NK細胞が重要な場合にCish欠損が主として皮下腫瘍の自然増殖を変更することを示唆する。
実施例24 − Cish−/−CD8 T細胞は増殖及びIFNγ産生の増加を示す
インビボの明らかなCD8 T細胞表現型の欠如は、NK細胞とCD8 T細胞の転写調節、エフェクタープログラム及びサイトカイン依存性の間の類似性を考慮すると、多少意外であった。CD8 T細胞がIL−15または抗原受容体刺激に過応答性かどうかを特異的に試験するために、6〜8週齢のWT−Ly5.1マウス(n=3)及びCish−/−−Ly5.2マウス(n=3)からの末梢リンパ節(プールした、腸間膜リンパ節は除外)を、単一細胞懸濁液にプロセシングした。サンプルを、磁気ビーズの負の選択によってCD8T細胞についてエンリッチした。次いでもたらされた細胞を5μMのCTVにより標識した。WT細胞及びCish−/−細胞を、IMDM+10%のFCS中で、IL−2+αCD3、IL−15+αCD3、IL−2+αCD28+αCD3、及びIL−15+αCD28+αCD3の条件下で、96ウェルプレート中で共培養した。すべての条件について、αCD3ウェルを対照として含めた(図示せず)。ウェルは、統計解析のために技術的に三重で設定された。コンジェニックマーカーは、単一ウェル内の両方の遺伝子型の検査を可能にした。細胞を5%のCOにより37℃で培養した。
IFNγ産生を、PMA/イオノマイシンによる4時間の刺激、後続して細胞内染色及びFACS分析によって査定した。試験されたすべての条件下で、Cish−/−CD8T細胞は、PMA/イオノマイシン刺激に応答して、野生型(WT)細胞よりも有意に多くのIFNγを産生した(図26)。
培養は、CTV希釈による増殖及び表面マーカー発現のFACS分析によって、培養の4日目で検討された(図27)。αCD3刺激の非存在下において、7回までの分裂事象がIL−15培養において観察可能であった。各々の分裂周期中の細胞の数を決定し、分裂数の関数としてプロットした(図27A)。類似の結果がIL−2培養において示された(図示せず)。
検討されたすべての条件下で、WT CD8T細胞及びCish−/− CD8T細胞の両方は、増殖し、刺激に応答してIFNγを産生することが見出された。αCD3の存在下において、すべての培養は4日目までに最大に増殖し、遺伝子型の比較を難しくした(図示せず)。しかしながら、αCD3刺激の非存在下において、細胞数vs分裂数の分析は、Cish−/−細胞が培養の4日目までにWT対照よりも、より急速に増殖したことを指摘した(図27B)。総合すると、これらの結果は、インビトロの条件下で、Cish−/−CD8T細胞がより急速に増殖すること、及びそれらのWTカウンターパートに比較して、促進されたエフェクター機能を提示することを指摘する。これらの予備的結果は有望であるが、増殖を誘導する条件のより詳細な分析は、Cish−/−CD8T細胞において指摘された表現型の促進へのより深い洞察を提供するだろう。
実施例25 − 腫瘍微小環境中のIL−15のレベルの上昇は、腫瘍浸潤NK細胞においてCishレベルの増加を誘導する
本発明者は、IL−15が培養されたNK細胞においてCish発現を急速に誘導すること、及びCISタンパク質発現はIL−15刺激に後続して1時間以内に誘導されることを確立した。インビボでのCish発現を可視化するために、Cish−lacZレポーター(CishLacZ/+)マウス系統を利用した。IL−15+/+マウスまたはIL−15−/−マウス(間質のIL−15ステータスがそれぞれ+または−である)を、致死量照射し、CishLacZ/+骨髄により再構成した。10週間後に、これらのキメラマウスに、乳腺脂肪体中に注射される1×10のE0771乳癌細胞による攻撃接種を行ったか、または攻撃接種を行わないままであった。1週間後に、マウスを屠殺し、乳腺腫瘍を採取及び分離し、腫瘍常在NK細胞をβ−ガラクトシダーゼ(Cish発現)について染色し、フローサイトメトリーによって分析した。間質のIL−15の存在はNK細胞におけるCish発現を約2倍有意に増大させることが観察された(図28)。乳腺腫瘍(そこではIL−15が間質中に存在した)浸潤NK細胞はCish発現の増加を提示し、これは、間質がIL−15を欠いていたマウスにおける乳腺腫瘍浸潤NK細胞において最も明らかであった。両方の状況において、NK細胞のCishレベルは、乳腺脂肪体NK細胞に比較して、腫瘍常在NK細胞において最も高く、EO771腫瘍内微小環境中でIL−15レベルがより高いことを示唆した。この腫瘍がNK細胞によって厳密に制御されること及びCIS機能喪失に非常に応答性のモデルを考慮すると、これらのデータは、腫瘍におけるIL−15レベルの上昇及び腫瘍常在NK細胞におけるCish発現の増加は、小分子CIS阻害物質におそらく応答する腫瘍タイプについての予後徴候であることを示唆する。
実施例26 − インビボのメラノーマ転移に対抗するヒトCish−/−NK細胞の査定(予測)
ヒトCish−/−NK細胞が、腫瘍増殖及び転移に対抗するマウスCish−/−NK細胞の効果をどのくらいよくインビボで再現するかどうかを評価するために、本発明者は、リンパ性マウス(lymphoid mice)(NOD/SCID/γC;NSG)における養子細胞移入実験を遂行するだろう。養子移入モデルのために、NSGマウスに、5×10のインビトロで増殖させたヒトCish+/+もしくは同種同系のCish−/−ヒトNK細胞またはPBSを静脈注射する。次いで8時間後に、マウスに、1×106の我々の研究室において細胞株として維持されるBRAF突然変異体患者由来メラノーマ細胞を注射する。続いて1日目に、マウスを、1.5×10のインビトロで増殖させたCish+/+NK細胞もしくはCish−/−NK細胞またはPBSにより静脈送達で処理する。腫瘍注射後18日目にマウスを屠殺し、肺灌流を実行する。次いで肺及び肝臓を採取し、転移をカウントする。
幅広く記載されるような本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに、具体的な実施形態において示されるように、多数の変動及び/または変更が本発明へ行われ得ることは当業者によって認識されるだろう。したがって、本実施形態は、例示的であり限定的ではないとして、すべての点において考慮されるべきである。
本出願は2016年12月16日に出願されたAU2015905220の優先権を主張し、その内容全体は参照として本明細書に援用される。
本明細書において引用されるすべての出版物は、それらの全体を参照することにより本明細書に援用される。URLまたは他のかかる識別子もしくはアドレスが参照される場合に、かかる識別子が変化し得ること、及びインターネットについての特定の情報は移り変わり得るが、等価な情報はインターネットの検索によって見出せることが理解される。それへの参照は、かかる情報の利用可能性及び一般公開を証明する。
本明細書中に包含される文書、動作、材料、デバイス、論文、または同種のものの任意の考察は、もっぱら本発明のための文脈の提供の目的のためである。これらの事柄のうちの任意のものまたはすべてが、先行技術基準の一部を形成するか、または先行技術基準が本出願の各々の請求項の優先日の前に存在していたとする本発明に関連する分野における共通の一般知識であるという承認として見なされるべきではない。
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Claims (64)

  1. CIS阻害物質を被験体へ投与することを含む、NK細胞応答性病態を患う被験体またはNK細胞応答性病態を患うリスクがある被験体を治療するための方法。
  2. NK細胞応答性病態を患う被験体またはNK細胞応答性病態を患うリスクがある被験体へCISが阻害されたNK細胞を投与することを含む、養子細胞療法または予防のための方法。
  3. 前記CISが阻害されたNK細胞が自己由来である、請求項2に記載の方法。
  4. 前記CISが阻害されたNK細胞が同種異系である、請求項2に記載の方法。
  5. 前記CISが阻害されたNK細胞が、CIS阻害物質と接触させたNK細胞である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記CISが阻害されたNK細胞が、CISの発現が低減されるように遺伝的に修飾されたNK細胞である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記CISが阻害されたNK細胞がCish−/−である、請求項6に記載の方法。
  8. 前記CIS阻害物質が、ペプチド、ペプチド模倣物、小分子、ポリヌクレオチド、またはポリペプチドである、請求項1または請求項5のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記ペプチドがホスホペプチドまたはリン酸化模倣ペプチドである、請求項8に記載の方法。
  10. 前記ポリペプチドが抗CIS抗体またはその抗原結合断片である、請求項8に記載の方法。
  11. 前記ポリヌクレオチドがdsRNAである、請求項8に記載の方法。
  12. 前記dsRNAが、shRNA、siRNA、またはmiRNAである、請求項11に記載の方法。
  13. 前記ポリヌクレオチドが、ポリヌクレオチドの発現のためのベクターとして提供される、請求項8に記載の方法。
  14. 前記ベクターがウイルスベクターである、請求項13に記載の方法。
  15. 前記ポリヌクレオチドが化学的に修飾されたmRNAである、請求項8に記載の方法。
  16. 前記ポリヌクレオチドがCISのドミナントネガティブ阻害物質をコードする、請求項13または請求項15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記コードされたドミナントネガティブ阻害物質がCIS−R107Kである、請求項16に記載の方法。
  18. 前記CIS阻害物質が、JAK1及び/またはJAK3へCISの結合を競合的に阻害する、請求項8〜10のいずれか一項に記載の方法。
  19. JAK1がリン酸化されたJAK1である、及び/またはJAK3がリン酸化されたJAK3である、請求項18に記載の方法。
  20. リン酸化JAK1がTyr1034でリン酸化される、及び/またはリン酸化JAK3がTyr980でリン酸化される、請求項19に記載の方法。
  21. 前記CIS阻害物質が、Tyr355、Tyr361及びTyr392のうちの1つまたは複数でリン酸化されたIL−2RβへのCISの結合を競合的に阻害する、請求項8〜10のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記CIS阻害物質が、エロンギンB、エロンギンCまたはカリン−5のうちの1つまたは複数へのCISの結合を競合的に阻害する、請求項8〜10のいずれか一項に記載の請求項の方法。
  23. IL−15またはIL−15アゴニストを前記被験体へ投与することをさらに含む、請求項1〜22のいずれか一項に記載の方法。
  24. B−Rafプロテインキナーゼ阻害物質またはMEKプロテインキナーゼ阻害物質を投与することをさらに含む、請求項1〜23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 免疫療法剤を投与することをさらに含む、請求項1〜24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記免疫療法剤が、プログラム細胞死1受容体(PD−1)に対する抗体、プログラム死リガンド1(PD−L1)に対する抗体、細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4(CTLA−4)に対する抗体、トランスフォーミング増殖因子β(TGF−b)に対する抗体、タクタイル(Tactile)(CD96)に対する抗体、またはその組み合わせを含む、請求項25に記載の方法。
  27. 前記被験体ががんもしくは感染を患うか、またはがんもしくは感染を患うリスクがあることが決定される、請求項1〜26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記がんが腫瘍を含む、請求項27に記載の方法または使用。
  29. 前記がんが、転移性メラノーマ、転移性前立腺癌、転移性乳癌、トリプルネガティブ乳癌、膀胱癌、脳腫瘍、食道癌、肝臓癌、頭頸部癌、肺扁平上皮細胞癌、非小細胞肺癌、メルケル細胞癌、肉腫、肝細胞癌、多発性骨髄腫、膵臓癌、結腸直腸癌、子宮頸癌、胃癌、腎臓癌、転移性腎細胞癌、白血病、卵巣癌及び悪性神経膠腫である、請求項27または28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記がんが、転移性メラノーマ、転移性前立腺癌または転移性乳癌である、請求項29に記載の方法。
  31. 前記被験体が、がんのための治療と関連する同種異系の組織移植を受けている、請求項27〜30のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記感染がウイルス感染である、請求項27に記載の方法。
  33. 前記ウイルス感染が、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、ワクシニアウイルス、ヒトサイトメガロウイルス、インフルエンザウイルス、ポックスウイルス、またはパピローマウイルスによる感染である、請求項32に記載の方法または使用。
  34. i)試験剤の存在下において、少なくとも1つのCIS結合パートナーとCISまたはその断片を接触させることと;
    ii)前記試験剤が、CISまたはその断片への結合について前記CIS結合パートナーと競合するかどうかを決定することと;
    iii)随意に、ステップii)において、CISまたはその断片への結合について前記CIS結合パートナーと競合することが示されるならば、前記試験剤をCIS阻害物質として同定することと、
    を含む、CIS阻害物質を同定するための方法。
  35. 前記CIS結合パートナーが、JAK1、JAK3及びIL−2Rβ、エロンギンB、エロンギンC、カリン5、及びその断片の中から選択される、請求項34に記載の方法。
  36. i)CISまたはその断片を試験剤と接触させることと;
    ii)前記試験剤が、CISまたはその断片へ結合するかどうかを決定することと、
    を含む、CIS阻害物質を同定するための方法。
  37. 前記試験剤が、CISまたはその断片への結合についてCIS PESTドメインペプチドまたはCIS N末端ペプチドと競合するかどうかを決定することを、さらに含む、請求項36に記載の方法。
  38. 前記CIS PESTドメインペプチドの配列が、配列番号:29、配列番号:30、配列番号:32及び配列番号:37からなる群から選択される、請求項37に記載の方法。
  39. 前記CIS N末端ドメインペプチドの配列が、配列番号:31及び配列番号:34からなる群から選択される、請求項37に記載の方法。
  40. i)リン酸化JAK1タンパク質またはそのCIS結合断片を、
    (a)少なくともSH2ドメイン及びSOCSボックスを含むCISまたはその断片;エロンギンB;ならびにエロンギンCを含む、三量体複合体と;
    (b)ユビキチン化混合物と;
    (c)試験剤と
    の存在下において、インビトロでインキュベーションすることと;
    ii)前記試験剤が、前記試験剤の非存在下におけるCIS誘導性ユビキチン化のレベルに比べて、前記リン酸化JAK1タンパク質または断片のCIS誘導性ユビキチン化を阻害するかどうかを決定することと、
    を含む、CIS阻害物質を同定するための方法。
  41. 前記ユビキチン化混合物が、カリン5、Rbx2、E1、E2及び遊離ユビキチンを含む、請求項40に記載の方法。
  42. i)JH1キナーゼドメインを含むJAK1タンパク質またはその断片を、
    (a)少なくともSH2ドメイン及びSOCSボックスを含むCISまたはその断片;エロンギンB、ならびにエロンギンCを含む、三量体複合体と;
    (b)JAK1キナーゼ基質と;
    (c)試験剤と
    の存在下において、インビトロでインキュベーションすることと;
    ii)前記試験剤が、前記試験剤の非存在下における前記JAK1キナーゼ基質のリン酸化に比べて、前記JAK1キナーゼ基質のリン酸化を増加させるかどうかを決定することと、
    を含む、CIS阻害物質を同定するための方法。
  43. 前記JAK1キナーゼ基質がSTAT5タンパク質またはSTAT5ペプチドである、請求項42に記載の方法。
  44. i)CISまたはその断片の三次元構造モデルを生成することと;
    ii)前記モデル化された構造へ結合する試験剤についてインシリコでデザインまたはスクリーニングすることと、
    を含む、CIS阻害物質をインシリコで同定するための方法。
  45. 前記三次元構造モデルが、JAK1タンパク質もしくはそのCIS結合断片;またはJAK3タンパク質もしくはそのCIS結合断片へ結合された、CISまたはその断片の複合体である、請求項44に記載の方法。
  46. i)CISを発現する細胞を提供することと;
    ii)試験剤が、前記試験剤と接触させない細胞に比較した場合に、前記細胞におけるCIS活性を低減するかどうかを決定することと、
    を含む、CIS阻害物質を同定するための方法。
  47. 前記細胞がNK細胞である、請求項46に記載の方法。
  48. ステップii)が、NK細胞におけるIL 15により誘導可能な応答に対する試験剤の効果を決定することを含む、請求項47に記載の方法。
  49. 前記IL−15により誘導可能な応答が、NK細胞増殖、インターフェロン−γ(IFN−γ)産生、細胞内グランザイム発現、JAK1チロシンリン酸化、JAK1分解、遺伝子発現の修飾、または細胞傷害性である、請求項48に記載の方法。
  50. 前記試験剤が、請求項34〜42のいずれか一項に記載の方法においてCIS阻害物質として同定された、請求項46〜49のいずれか一項に記載の方法。
  51. 前記CIS活性が、JAK1キナーゼ活性の阻害、STAT5チロシンリン酸化の阻害、STAT5プロモーター活性のダウンレギュレーション、またはJAK1の分解の増加である、請求項46〜50のいずれか一項に記載の方法。
  52. 前記CISまたはその断片のアミノ酸配列が、配列番号:6〜10のうちの任意の1つへ少なくとも80%同一のアミノ酸配列を含む、請求項34〜51のいずれか一項に記載の方法。
  53. 被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品の製造における、CIS阻害物質の使用。
  54. 被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品の製造における、CISが阻害されたNK細胞の使用。
  55. 被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品としての、CIS阻害物質の使用。
  56. 被験体におけるNK細胞応答性病態の治療または予防のための医薬品としての、CISが阻害されたNK細胞の使用。
  57. NK細胞応答性病態の治療または予防における使用のためのCIS阻害物質。
  58. 腫瘍を患う患者において、CIS阻害による治療への応答性の尤度を決定するための方法であって、腫瘍微小環境中のIL−15を1レベル決定することを含み、そこで、IL−15の閾値レベルに比べた前記腫瘍微小環境中のIL−15のレベルの上昇が、前記治療への応答性の尤度がより高いことを指摘する、前記方法。
  59. 腫瘍を患う被験体において、腫瘍浸潤NK細胞におけるCish発現の上昇の誘導を査定するための方法であって、腫瘍微小環境中のIL−15を1レベル決定することを含み、そこで、IL−15の閾値レベルに比べた前記腫瘍微小環境中のIL−15のレベルの上昇が、前記腫瘍浸潤NK細胞におけるCish発現の上昇の誘導を指摘する、前記方法。
  60. NK細胞のIL−15への応答性を増加させる方法であって、前記NK細胞におけるCISを阻害することを含む、前記方法。
  61. 被験体においてNK細胞の応答性を増加させるのに十分な量でCIS阻害物質を前記被験体へ投与することを含む、請求項60に記載の方法。
  62. 前記方法が前記NK細胞におけるCISの発現を低減することを含む、請求項60に記載の方法。
  63. 前記CISの発現の低減が前記NK細胞においてエクスビボで実行される、請求項62に記載の方法。
  64. 前記CISの発現の低減が前記NK細胞においてインビボで実行される、請求項62に記載の方法。
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