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JP7824934B2 - 操作されたナチュラルキラー細胞の増殖および細胞毒性の増強およびその使用 - Google Patents
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JP7824934B2 - 操作されたナチュラルキラー細胞の増殖および細胞毒性の増強およびその使用 - Google Patents

操作されたナチュラルキラー細胞の増殖および細胞毒性の増強およびその使用

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Description

関連事例
本出願は、2020年9月2日に出願された米国仮特許出願第63/073、671号に対する優先権を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
分野
本明細書に開示される方法および組成物のいくつかの実施形態は、ナチュラルキラー(NK)細胞および/またはT細胞などの操作された免疫細胞の増強された増殖および/または増強された細胞毒性に関する。
背景
細胞免疫療法のための操作された細胞の使用は、免疫系の様々な態様を活用して、疾患の細胞または損傷した細胞を標的にして破壊することにより、癌または他の疾患の処置を可能にする。かかる処置は、処置に関連する用量に十分な数の遺伝子操作された細胞を必要とする。
ASCIIテキストファイル内の材料の参照による組み込み
本出願は、本出願と同時に提出される以下のASCIIテキストファイルに含有される配列表を参照により組み込む:ファイル名:NKT064WO_ST25.2021年8月31日作成、サイズ126186バイト。
概要
いくつかの実施形態において、細胞免疫療法における使用のための免疫細胞の増殖を増強するための様々な方法が提供される。例えば、いくつかの実施形態において、刺激性サイトカインを補足した培地中で免疫細胞をフィーダー細胞株と反復共培養する方法が、提供される。いくつかの実施形態において、新鮮な(例えば、未使用の)培地およびフィーダー細胞が、共培養の各反復の開始時に導入される。いくつかの実施形態において、各共培養は、フィーダー細胞に増殖される細胞の特定の比率で開始する。いくつかの実施形態において、反復共培養は、著しく増強したNK細胞の増殖をもたらす(例えば、いくつかの実施形態によれば、100万倍を超える)。いくつかの実施形態において、免疫細胞はNK細胞である。いくつかの実施形態において、増殖したNK細胞は、(例えば、癌免疫療法における使用のための)キメラ受容体を発現するように細胞を操作するなどの細胞操作に予想外に適している。いくつかの実施形態において、フィーダー細胞と反復共培養されるNK細胞(または他の免疫細胞)は、マルチパルス共培養を受けていないNK細胞よりも確実にかかるキメラ受容体を発現する。さらに、いくつかの実施形態において、操作されたNK細胞は、予想外に増強された細胞毒性を示す。
いくつかの実施形態において、免疫療法において使用するためのナチュラルキラー細胞の増殖を増強する方法が提供され、この方法は、培地中で、ナチュラルキラー(NK)細胞の集団をフィーダーの第1の集団と第1の期間共培養すること、ここで第1のフィーダー細胞の集団は4-1BBLおよび膜結合型インターロイキン-15(mbIL15)を発現するように操作された細胞を含み、ここでNK細胞の集団はフィーダー細胞の集団よりも小さく、ここで培地はインターロイキン2(IL2)、インターロイキン12(IL12)およびインターロイキン18(IL18)を含み、ここで第1の期間共培養することは、増殖したNK細胞の集団をもたらし、これに続く第1の期間の後、増殖したNK細胞の集団の少なくとも一部をフィーダー細胞から分離すること、および新鮮な培地において、増殖したNK細胞の集団の少なくとも一部をフィーダー細胞の第2の集団と第2の期間共培養することを含み、ここでNK細胞の集団はフィーダー細胞の集団よりも小さく、ここで培地はインターロイキン2(IL2)、インターロイキン12(IL12)、およびインターロイキン18(IL18)を含み、およびここで第2の期間共培養することはさらに増殖したNK細胞の集団をもたらす。いくつかの実施形態において、方法は、所望により、IL2、IL12、およびIL18を含む新鮮な培地を使用して、分離および共培養工程を少なくとも1回追加で繰り返し、それにより、さらに増殖したNK細胞の集団のさらなる増殖をもたらすことをさらに含む。
いくつかの実施形態において、増殖したNK細胞の追加のフィーダー細胞の集団および新鮮な培地との反復共培養は、反復共培養の非存在下でNK細胞をフィーダー細胞で増殖させる場合と比較して、増強したNK細胞の増殖をもたらす。
いくつかの実施形態において、IL2は、約10単位/mLから約100単位/mLの濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、または100単位/mLの濃度または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約10ng/mLから約100ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、または100ng/mLの濃度または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約0.01ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30ng/mLの濃度または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、第1および第2の期間は約7日である。いくつかの実施形態において、共培養は少なくとも3回繰り返される。いくつかの実施形態において、IL2は、約10単位/mLから約100単位/mLの間の濃度で培地中に存在し、IL12は、約10ng/mLから約100ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、IL18は、約0.01ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約10単位/mLから約100単位/mLの間の濃度で培地中に存在し、IL12は、約10ng/mLから約100ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、IL18は、約0.01ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、ここで第1および第2の期間は約7日間であり、およびここで共培養は少なくとも3回繰り返される。単位/mLで表したIL2のこれらの濃度は、IL2のWHO国際基準(National Institute for Biological Standards and Control [NIBSC] 86/500)に従って決定してもよい。
いくつかの実施形態において、IL2は、約0.575ng/mLから約5.75ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約0.5ng/mLから約6ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、0.5、0.575、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、5.75、または6ng/mLの濃度または前述の濃度のいずれか2つによって定義される範囲内の任意の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約10ng/mLから約100ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、または100ng/mLの濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約0.01ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30ng/mLの濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、第1および第2の期間は約7日である。いくつかの実施形態において、共培養は少なくとも3回繰り返される。いくつかの実施形態において、IL2は、約0.575ng/mLから約5.75ng/mLの間(または約0.5ng/mLから約6ng/mLの間)の濃度で培地中に存在し、IL12は、約10ng/mLから約100ng/mLの間の濃度であり、そしてIL18は約0.01ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約0.575ng/mLから約5.75ng/mLの間(または約0.5ng/mLから約6ng/mLの間)の濃度で培地中に存在し、IL12は約10ng/mLから約100ng/mLの間の濃度であり、そしてIL18は約0.01ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、ここで第1および第2の期間は約7日間であり、そしてここで共培養は3回以上繰り返される。
いくつかの実施形態において、NK細胞の集団は、各共培養の開始時のフィーダー細胞の集団よりも約5倍から約25倍少ない量で存在する。いくつかの実施形態において、増殖したNK細胞は、蛍光活性化セルソーティング(FACS)によってフィーダー細胞から分離される。
いくつかの実施形態において、フィーダー細胞の集団は、4-1BBLおよびmbIL15の両方を発現するK562細胞を含む。いくつかの実施形態において、反復共培養は、NK細胞活性化のマーカーの発現を増加させる。さらに、いくつかの実施形態において、反復共培養は、増殖したNK細胞の細胞毒性および/または持続性を増加させる。
いくつかの実施形態において、方法は、NK細胞をキメラ抗原受容体(CAR)をコードするベクターと接触させることをさらに含む。いくつかの実施形態において、CARは、CD19、CD123、CD70、BCMA、またはナチュラルキラー受容体群D(NKG2D)のリガンドのうちの1つまたは複数を標的とするように構成される。
いくつかの実施形態において、IL2は、約10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100単位/mL未満の濃度、または前述の濃度のいずれか2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約50単位/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100ng/mL未満の濃度、または前述の濃度のいずれか2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約30ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、もしくは50ng/mL未満の濃度、または前述の濃度のいずれか2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約10ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は約50単位/mL未満の濃度で培地中に存在し、IL12は約30ng/mL未満の濃度で培地中に存在し、そしてIL18は培地中に約10ng/mL未満の濃度で存在する。
いくつかの実施形態において、IL2は、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10mL未満の濃度、または前述の濃度のいずれか2つによって定義された範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約6ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約30ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、または50ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約10ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は培地中に約6ng/mL未満の濃度で存在し、IL12は培地中に約30ng/mL未満の濃度で存在し、そしてIL18は培地中に約10ng/mL未満の濃度で存在する。
いくつかの実施形態において、IL2は、培地中に約20単位/mLから約50単位/mLの濃度で存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、または50単位/mLの濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約15ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30ng/mLの濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約5ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、1、2、3、4、または5ng/mL未満の濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約20単位/mLから約50単位/mLの間の濃度で培地中に存在し、ここでIL12は約15ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、そしてIL18は約5ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。
いくつかの実施形態において、IL2は、約1.15ng/mLから約2.875単位/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約1ng/mLから約3単位/mLの間の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約1、1.15、1.5、2、2.5、2.875、または3ng/mLの濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、約15ng/mLから約30ng/mLの間の濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL12は、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30ng/mLの濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、約5ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL18は、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、1、2、3、4、または5ng/mL未満の濃度、または前述の濃度の任意の2つによって定義される範囲内の任意の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約1.15ng/mLから約2.875ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、ここでIL12は約15ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、そしてIL18は約5ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。いくつかの実施形態において、IL2は、約1ng/mLから約3ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、ここでIL12は約15ng/mLから約30ng/mLの間の濃度で培地中に存在し、そしてIL18は約5ng/mL未満の濃度で培地中に存在する。
癌の処置のための薬剤の調製のための本明細書に開示される方法によって増殖されるNK細胞の使用も、本明細書において提供される。癌の処置のための本明細書に開示される方法によって増殖されるNK細胞の使用も、本明細書において提供される。
本明細書において、いくつかの実施形態において、標的癌細胞上のマーカーに結合し、結合するとNK細胞を誘導して標的癌細胞に対する細胞傷害効果を発揮するように構成された操作されたキメラ受容体を含む、操作されたナチュラルキラー細胞の集団が提供され、ここでNK細胞はインターロイキン2(IL2)、インターロイキン12(IL12)、およびインターロイキン18(IL18)を含む培地中で、ナチュラルキラー(NK)細胞の開始集団をフィーダー細胞の第1の集団と初めて共培養することによって増殖され、ここで第1のフィーダー細胞の集団は4-1BBLおよび膜結合型インターロイキン-15(mbIL15)を発現するように操作された細胞を含み、ここでNK細胞の開始集団はフィーダー細胞の集団よりも小さく、ここで1回目の共培養はNK細胞の中間増殖集団をもたらし、1回目の共培養の後、NK細胞の中間増殖集団の少なくとも一部をフィーダー細胞から分離すること、新鮮な培地において少なくとも2回目として、中間増殖したNK細胞の集団の少なくとも一部をフィーダー細胞の第2の集団と共培養することを含み、ここで該フィーダー細胞の第2の集団と共培養されるNK細胞の集団の一部はフィーダー細胞の第2の集団よりも小さく、およびここで少なくとも2回目の共培養はさらに増殖したNK細胞の集団をもたらす。
いくつかの実施形態において、操作されたキメラ受容体は、配列番号1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21と配列が少なくとも95%同一である配列によってコードされる。いくつかの実施形態において、操作されたキメラ受容体は、配列番号2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、または28と配列が少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を有する。
癌の処置のための薬剤の調製のためのおよび/または癌の処置のための本明細書に開示される操作されたNK細胞の使用も、本明細書において提供される。
本明細書に開示されるように、処置有効量の操作されたNKを対象に投与することを含む、それを必要とする対象において癌を処置する方法もまた提供される。
以下の図の説明は、本明細書に開示される本発明の非限定的な実施形態を表す実験および結果に関連する。
図1Aおよび1Bは、本明細書に開示される実施形態に従って、NK細胞の増殖を増強するために使用される増殖プロトコルの非限定的な例を示す。
図2は、本明細書に開示されるものの非限定的な実施形態を含む、様々な増殖方法論を使用して、NK細胞の倍率増殖を比較するデータを示す。
図3A~3Bは、4人の異なるドナーからの様々な条件下でのNK細胞の増殖に関するデータを示す。図3Aは、フィーダー細胞のみで(上段)またはサイトカイン補足を用いて(下段)増殖させる場合のNK細胞の表面でのNKG2Dの発現を測定するフローサイトメトリーデータを示す。図3Bは、様々な条件下でのキメラ受容体構築物を有するNKG2D(NKX101)での形質導入を表す平均蛍光強度を測定する。
図4は、フィーダー細胞のみを使用するか、またはサイトカイン補足を伴う条件下での増殖後の様々な時点でのNK細胞の細胞毒性に関連するデータを示す。
図5A~5Bは、NK細胞による記憶表現型を示す特定のマーカーの発現に関連するデータを示す。
図6は、増殖中の示されたサイトカイン刺激ありまたはなしで増殖されるNK細胞の抗腫瘍活性に関連するインビボデータを示す。
図7A~7Bは、様々な条件下でのNK細胞増殖に関する。図7Aは、IL12/18について過飽和、飽和、または亜飽和であると判断される様々な濃度を示す。図7Bは、様々な培養条件下でのNK細胞の増殖データを示す。
図8は、培地中のIL12および/またはIL18の濃度を変化させて培養されるNK細胞によるインターフェロンガンマの放出に関するデータを示す。
図9A~9Hは、示された条件で7日間培養した後のNK細胞増殖の評価に関する。図9Aは、各培養群の概略データを示す。図9Bは、群の統計的比較を提供する。図9Cは、IL18を4ng/mlで含む様々な濃度のIL12を含む特定の滴定データセットについての倍率増殖データ(7日目)を示す。図9Dは、20ng/mL IL18での同様のデータを示す。図9Eは、20ng/mL IL18、40IU/mL IL2、および示された濃度のIL12を使用した培養7日目の操作されたNK細胞の生存率を示す。図9Fは、20ng/mL IL18、400IU/mL IL2、および示された濃度のIL12を使用した培養8日目の操作されたNK細胞の生存率を示す。図9Gは、4ng/mL IL18、40IU/mL IL2および示された濃度のIL12を用いた培養7日目の操作されたNK細胞の生存率を示す。図9Hは、4ng/mL IL18、400IU/mL IL2および示された濃度のIL12を用いた培養8日目の操作されたNK細胞の生存率を示す。
図10A~10Bは、NK細胞の細胞毒性の評価に関する。図10Aは、培養8日後の各培養群におけるNK細胞の細胞毒性に関する概略データを示す。図10は、細胞毒性の統計的比較を提供する。
図11A~11Bは、NK細胞の細胞毒性の評価に関する。図11Aは、培養15日後の各培養群におけるNK細胞の細胞毒性に関する概略データを示す。図11Bは、細胞毒性の統計的比較を提供する。
図12は、キメラ受容体構築物で形質導入され、2人のドナーから様々な条件で培養されるNK細胞の発現データを示す。
図13は、キメラ受容体構築物で形質導入され、2人の追加のドナーから様々な条件で培養されるNK細胞の発現データを示す。
図14A~14Bは、細胞毒性データを示す。図14Aは、NKG2Dリガンドを標的とするキメラ受容体で形質導入され、示された条件で培養されるNK細胞の細胞毒性に関する概略データを示す。図14Bは、群の統計的比較を示す。
図15A~15Dは、示された条件下で培養された後の、NKG2D標的化キメラ受容体で形質導入されるNK細胞の細胞毒性効果に関する。図15Aおよび15Bは、GFPをコードするベクターまたはNKG2Dリガンドを標的とするキメラ受容体をコードするベクターのいずれかでの形質導入の13日後の2人の異なるドナーからのNK細胞の細胞毒性に関するデータを示す。図15Cおよび15Dは、形質導入後21日目の同じ2人のドナーからの対応する細胞毒性データを示す。
図16A~16Bは、NK細胞の表現型に関するデータを示す。図16Aは、指示された培養条件における経時的なNK細胞による記憶様表現型に関連するマーカーの発現に関するデータを示す。図16Bは、培養中の経時的なマーカー発現の進行を示すフローサイトメトリーデータを示す。
図17A~17Dは、様々な培養条件におけるNK細胞による選択されたマーカーに関連する概略発現データを示す。図17AはCD62リガンドに関連する発現データを示し、図17BはNKG2Cの発現を示し、図17CはCD57の発現を示し、そして図17DはCD62LおよびNKG2Cの両方の発現を示す。
図18は、形質導入後21日目のGFPおよび/またはNKG2D-リガンド指向性キメラ受容体のいずれかを発現するNK細胞の細胞毒性データを示す。
図19は、様々な培養条件下で成長させるNK細胞の細胞生存率および増殖データを示す。
図20は、抗CD19 CARで形質導入され、示された条件を使用して培養されるNK細胞についての(Flagタグに基づく)発現データを示す。このデータは、増殖の15日目に収集された。
図21は、抗CD19 CARで形質導入され、示された条件を使用して培養されるNK細胞についての(Flagタグに基づく)発現データを示す。このデータは、増殖の22日目に収集された。
図22A~22Cは、抗CD19 CARを発現するNK細胞の細胞毒性に関するデータを示す。NK細胞は、示された条件を使用して増殖され、図22Aに示されたE:T比(3人のドナーの平均)を使用してNalm6細胞でチャレンジされた。図22Bは、概略細胞毒性データを示す。図22Cは、エフェクター対標的比の関数としての細胞毒性データを示す。
図23は、肝細胞癌異種移植片モデルにおいてNKG2Dリガンドを標的とするキメラ受容体を発現するNK細胞の細胞毒性を評価するための実験設定の概略を示す。
図24は、示された処置下のマウスにおける経時的な腫瘍量の概略を示す。
図25は、インビボでのNK細胞の細胞毒性に対する増殖培養条件の影響を評価するための模式的実験設定を示す。
図26A~26Fは、細胞毒性、生存データ、NK細胞の持続性に関するデータ、および新鮮なまたは冷凍保存されたNK細胞におけるCAR発現に関するデータを示す。図26Aは、異種移植モデルにおけるNalm6細胞に対する示された条件下で増殖されるNK細胞の細胞毒性に関連するデータを示す。図26Bは、示された処置を受けたマウスの生存曲線を示す。図26Cは、増殖培養条件に基づいて分離された、注射後18日目のマウス血液中のヒトNK細胞の検出に関するデータを示す。図26Dは、増殖培養条件に基づいて分離された、注射後18日目のマウス血液中のCAR陽性NK細胞の検出に関連するデータを示す。図26Eは、増殖の15日目に追加の刺激分子の存在下または非存在下で、抗CD19 CARの非限定的な実施形態を発現するNK細胞(新鮮または冷凍保存のいずれか)のパーセンテージに関連する発現データを示す。図26Fは、増殖の22日目に追加の刺激分子の存在下または非存在下で、抗CD19 CARの非限定的な実施形態を発現するNK細胞(新鮮または冷凍保存のいずれか)のパーセンテージに関連する発現データを示す。
図27A~27Cは、本明細書に開示される実施形態による様々なCD19指向性CARのインビボ有効性に関する。図27Aは、インビボで様々なCD19指向性CAR構築物を発現するヒト化NK細胞の有効性を評価するための実験プロトコルの模式図を示す。テストされる様々な実験群は、示されているとおりである。「IL12/IL18」と表示された細胞については、本明細書に開示される実施形態に従って、細胞を可溶性IL12および/またはIL18の存在下で増殖させた。図27Bおよび27Cは、Nalm6腫瘍細胞を投与され、示された構築物で処置される動物からの生物発光データを示す。
図28A~28Jは、図27B~27Cからの生物発光データのグラフ描写を示す。図28Aは、形質導入されていないNK細胞を受けた動物からの生物発光を示す(光子/秒流束として)。図28Bは、ビヒクルとしてPBSを受けた動物で測定される流束を示す。図28Cは、(CARの非限定的な例として)NK19 NF2 CARを発現する予め冷凍されたNK細胞を受けた動物で測定される流束を示す。図28Dは、IL12および/またはIL18を使用して増殖させるNK19 NF2 CAR(CARの非限定的な例として)を発現する予め冷凍されたNK細胞を受けた動物で測定される流束を示す。図28Eおよび図28Fは、(CARの非限定的な例として)NK19 NF2 CARを発現する新鮮なNK細胞を受けた動物で測定される流束を示す。図28Gおよび図28Hは、IL12および/またはIL18を使用して増殖されるNK19 NF2 CAR(CARの非限定的な例として)を発現する以前に新鮮なNK細胞を受けた動物で測定される流束を示す。図28Iは、腫瘍接種後最初の30日間にわたって様々な群で測定される生物発光を表す折れ線グラフを示す。図28Jは、腫瘍接種後最初の56日間にわたって様々な群で測定される生物発光を表す折れ線グラフを示す。
図29は、示された処置を受けたときの経時的なマウスの体重に関するデータを示す。
図30A~30Cは、(本明細書に開示されるように)CARを発現するように操作され、1つまたは複数の刺激性サイトカインの存在下または非存在下で増殖されるNK細胞を特徴付けるデータに関連するデータを示す。図30Aは、経時的な動物の血液中のCARを発現するNK細胞のパーセンテージに関するデータを示す。図30Bは、50日間にわたる動物の血液中のCARを発現するNK細胞のパーセンテージに関するデータを示す。図30Cは、経時的でありかつ試験した生細胞の数に基づくCARを発現するNK細胞のパーセンテージに関するデータを示す。
図31A~31Cは、抗CD19 CARの発現およびどの細胞がCARを発現するかの特徴付けに関する3匹の異なるマウス(それぞれ31A、31B、および31C)からデータを示す。
図32A~32Cは、抗CD19 CARの発現およびどの細胞がCARを発現するかの特徴付けに関する3匹の異なるマウス(それぞれ32A、32B、および32C)からのデータを示す。
図33A~33Cは、インビボ投与(図27Aのプロトコル)の4日後に収集される血液試料からの概略発現データを示す。図33Aは、示された実験群の全血試料からのCD3CD56NK細胞のパーセンテージを示す。図33Bは、各実験群について特異的な抗CD19 CARを発現するNK細胞のパーセンテージを示す。図33Cは、各実験群について検出されたGFP陽性腫瘍細胞の数に関するデータを示す。
図34A~34Cは、インビボ投与(図27Aのプロトコル)の12日後に収集される血液試料からの概略発現データを示す。図34Aは、示された実験群の全血試料からのCD3CD56NK細胞のパーセンテージを示す。図34Bは、各実験群について特異的な抗CD19 CARを発現するNK細胞のパーセンテージを示す。図34Cは、各実験群について検出されたGFP陽性腫瘍細胞の数に関するデータを示す。
図35A~35Eは、インビボ投与(図27Aのプロトコル)の18日後に収集される血液試料からの概略発現データを示す。図35Aは、示された実験群の全血試料からのCD3CD56NK細胞のパーセンテージを示す。図35Bは、フィコエリトリン(PE)結合抗体を用いて測定される各実験群についてのCD19陽性腫瘍細胞のパーセンテージを示す。図35Cは、各実験群について検出されたGFP陽性腫瘍細胞の数に関するデータを示す。図35Dは、抗CD19 FC抗体を用いて測定される、各実験群について特異的な抗CD19 CARを発現するNK細胞のパーセンテージを示す。図35Eは、CD19 CARを発現する各処置群におけるNK細胞のパーセンテージを示す。
図36は、10,000個の白血球あたりのNK細胞のカウントによって測定される、NK細胞の2つの用量のそれぞれについての、抗CD19 CARを発現するNK細胞の半減期に関して4週間にわたって収集されるデータを示す。2つの用量は、(i)抗CD19 CARを発現する200万個のNK細胞、および(ii)抗CD19 CARを発現する500万個のNK細胞であった。これらのデータは、NK細胞の3回目の投与後に収集された。
図37は、NKG2Dリガンドを標的とするCARを発現するように操作され、追加の刺激性サイトカインを使用せずに増殖された冷凍保存NK細胞の半減期について収集されるデータを示す。
図38A~38Dは、腫瘍細胞株に対する様々なCD19標的化CAR(または形質導入されていないNK細胞)の比較用量応答細胞毒性データを示す。図38Aは、24時間後の高CD19発現Nalm6腫瘍細胞に対する細胞毒性を示す。図38Bは、72時間後のNalm6に対する細胞毒性を示す。図38Cは、24時間後の、Nalm6細胞よりも低いレベルのCD19を示すReh腫瘍細胞に対する細胞毒性を示す。図38Dは、72時間後のReh細胞に対する細胞毒性を示す。
図39A~39Bは、NK細胞(39A)またはCD19-CARの非限定的実施形態を発現するNK細胞(39A)の、デキサメタゾンの存在下および非存在下での細胞毒性に関するデータを示す。
図40A~40Bは、経時的な動物の血流中のCAR発現NK(示されるデータは、CAR、ここではCD19標的化CARの非限定的な実施形態である)細胞の寿命(例えば、半減期)に関連するデータ(40Aと40Bとの間の異なるスケール)を示す。
図41A~41Bは、IL2で培地を補足することと併せて、臍帯血(CB)または末梢血(PB)のいずれかから得られるNK細胞が増殖プロセス中の複数の時点で1:10の比率でフィーダー細胞でパルスされた経時的なNK細胞増殖データに関する。図41Aは、経時的なNK細胞の増殖の折れ線グラフを示す。図41Bは概略増殖データを示す。
図42A~42Bは、IL2およびIL12の両方で培地を補足することと併せて、臍帯血(CB)または末梢血(PB)のいずれかから得られるNK細胞が増殖プロセス中の複数の時点で1:10の比率でフィーダー細胞でパルスされた経時的なNK細胞増殖データに関する。図42Aは、経時的なNK細胞の増殖の折れ線グラフを示す。図42Bは概略増殖データを示す。
図43A~43Bは、IL2とIL18の両方で培地を補足することと併せて、臍帯血(CB)または末梢血(PB)のいずれかから得られるNK細胞が増殖プロセス中の複数の時点で1:10の比率でフィーダー細胞でパルスされた経時的なNK細胞増殖データに関する。図43Aは、経時的なNK細胞の増殖の折れ線グラフを示す。図43Bは概略増殖データを示す。
図44A~44Bは、IL2およびIL12とIL18の組み合わせの両方で培地を補足することと併せて、臍帯血(CB)または末梢血(PB)のいずれかから得られるNK細胞が増殖プロセス中の複数の時点で1:10の比率でフィーダー細胞でパルスされた経時的なNK細胞増殖データに関する。図44Aは、経時的なNK細胞の増殖の折れ線グラフを示す。図44Bは概略増殖データを示す。
図45A~45Eは、フィーダー細胞の複数のパルスの結果としてのCD3陽性細胞の増殖、および培地を補足するために使用される示されたサイトカイン条件に関する。図中の星印は、NK細胞が新鮮な培地を含む新鮮なフィーダー細胞にいつ再播種されたかを示す(示されている場合、培地成分の補足を含む)。図45Aは、高濃度のIL2(400単位/mL)を使用して培地を補足したときのデータを示す。図45Bは、培地にIL12(ならびに40単位/mL IL2)を補足することに関連するデータを示す。図45Cは、培地にIL18(ならびに40単位/mL IL2)を補足することに関するデータを示す。図45Dは、培地にIL12およびIL18の両方(ならびに40単位/mL IL2)を補足することに関連するデータを示す。図45Eは、対照増殖(新しいフィーダー細胞および40単位/mL IL2でパルスするが、サイトカインを添加しない)に関するデータを示す。
図46A~46Jは、活性化NKG2C受容体の発現に関する。図中の星印は、NK細胞が新鮮な培地を含む新鮮なフィーダー細胞にいつ再播種されたかを示す(示されている場合、培地成分の補足を含む)。図46Aは、高濃度のIL2(400単位/mL)を使用していつ培地に補ったかのデータとともに、NKG2C発現陽性のNK細胞のパーセンテージとして表されたデータを示す。図46Bは、高濃度のIL2(400単位/mL)を使用していつ培地を補ったかのデータとともに、NKG2C発現を表す全体平均蛍光強度(MFI)として表されるデータを示す。図46Cは、培地にIL12(および40単位/mL IL2)を補足することに関連するデータとともに、NKG2C発現について陽性であるNK細胞のパーセンテージとして提示されるデータを示す。図46Dは、培地にIL12(および40単位/mL IL2)を補足することに関連するデータとともに、NKG2C発現を表す全体的なMFIとして提示されるデータを示す。図46Eは、培地にIL18(および40単位/mL IL2)を補足することに関連するデータとともに、NKG2C発現について陽性であるNK細胞のパーセンテージとして示される。図46Fは、培地にIL18(および40単位/mL IL2)を補足することに関連するデータを示し、データはNKG2C発現を表す全体的なMFIとして提示されるデータを示す。図46Gは、培地にIL12およびIL18(ならびに40単位/mL IL2)の両方を補足することに関連するデータとともに、NKG2C発現について陽性であるNK細胞のパーセンテージとして提示されるデータを示す。図46Hは、培地にIL12およびIL18(ならびに40単位/mL IL2)の両方を補足することに関連するデータとともに、NKG2C発現を表す全体的なMFIとして提示されるデータを示す。図45Iは、対照増殖(新しいフィーダー細胞および40単位/mL IL2でパルスするが、サイトカインを添加しない)に関連するデータとともに、NKG2C発現について陽性であるNK細胞のパーセンテージとして提示されるデータを示す。図45Jは、対照増殖(新しいフィーダー細胞および40単位/mL IL2でパルスするが、サイトカインを添加しない)に関連するデータとともに、NKG2C発現を表す全体的なMFIとして提示されるデータを示す。
図47A~47Bは、0日目に単一のフィーダー刺激(「SOP」)を伴う増殖法と比較した、0日目および7日目に2回のフィーダーパルス(「2X」)または0日目、7日目および14日目に3回のフィーダーパルス(「3X」)で増殖させるNK細胞上の活性化(47A)および阻害(47B)マーカーの増加を示す。「純粋なNK」は、フィーダー細胞と共に培養される細胞の最初の集団が精製された群である。「PBM」は、フィーダー細胞と共に培養される細胞の最初の集団が精製されたNK細胞ではなく末梢血単核細胞であった群である。
図48A~48Bは、0日目(丸)または7日目(四角)における活性化(48A)または阻害(48B)マーカーの発現のさらなる評価に関する。
詳細な説明
癌免疫療法、または他の疾患に対する細胞療法は、目的の構築物を発現するように細胞を操作する能力に関して大きく進歩したが、患者への投与のために臨床的に適切な数のそれらの細胞が依然として必要とされている。このことは、操作され、後で投与される基礎となるネイティブ免疫細胞が他の免疫細胞タイプよりも普及していない場合に特に重要である。これは、実用的でない可能性のある大量の出発材料から始めるか、NK細胞などの目的の免疫細胞を(場合によっては優先的に)増殖するためのより効率的な方法および組成物を開発する必要がある。したがって、本明細書では、いくつかの実施形態において、NK細胞(または他の免疫細胞)の増強された増殖を有利に可能にするだけでなく、それらの細胞の細胞毒性の増強も可能にする方法および組成物が提供される。
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される修飾された「フィーダー」細胞を免疫細胞の開始集団と共培養し、増殖中の特定の時点で共培養物に様々なサイトカインを補足することから得られる、増殖および活性化されたNK細胞の集団が提供される。
免疫細胞増殖における使用のための細胞
いくつかの実施形態において、細胞株は、増殖されるべき免疫細胞の集団との共培養において使用される。かかる細胞株は、本明細書では「刺激細胞」と呼ばれ、「フィーダー細胞」とも呼ばれる。いくつかの実施形態において、免疫細胞の全集団が増殖され、いくつかの実施形態において、選択された免疫細胞亜集団が増殖される。例えば、いくつかの実施形態において、NK細胞は、他の免疫細胞亜集団(T細胞など)と比較して増殖される。他の実施形態において、NK細胞およびT細胞の両方が増殖される。いくつかの実施形態において、フィーダー細胞自体が遺伝子修飾される。いくつかの実施形態において、フィーダー細胞は、NK細胞に対して阻害効果を有するMHCI分子を発現しない。いくつかの実施形態において、フィーダー細胞は、MHCI発現を完全に欠く必要はないが、野生型細胞よりも低いレベルでMHCI分子を発現してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、野生型細胞がXのレベルでMHCを発現する場合、使用される細胞株は、Xの95%未満、Xの90%未満、Xの85%未満、Xの80%未満、Xの70%未満、Xの50%未満、Xの25%未満、および列挙されるものの間の(およびそれらを含む)任意の発現レベル未満のレベルでMHCを発現してもよい。いくつかの実施形態において、刺激細胞は不死化されている、例えば癌細胞株である。しかしながら、いくつかの実施形態において、刺激細胞は初代細胞である。
実施形態に応じて、フィーダー細胞として様々な細胞型を使用してもよい。これらは、限定されないが、K562細胞、特定のウィルムス腫瘍細胞株(例えば、ウィルムス腫瘍細胞株HFWT)、子宮内膜腫瘍細胞(例えば、HHUA)、黒色腫細胞(例えば、HMV-II)、肝芽腫細胞(例えば、HuH-6)、肺小細胞癌細胞(例えば、Lu-130およびLu-134-A)、神経芽細胞腫細胞(例えば、NB19およびNB69)、胚性癌精巣細胞(例えば、NEC14)、子宮頸癌細胞(TCO-2)、神経芽細胞腫細胞(例えば、TNB1)、721.221EBV形質転換B細胞株などを含む。
追加の実施形態において、フィーダー細胞はまた、MHCII発現が減少している(または欠如している)だけでなく、MHCI発現が減少している(または欠如している)。いくつかの実施形態において、最初にMHCクラスI分子を発現してもよい他の細胞株を、MHCI発現を低減またはノックアウトするためのそれらの細胞の遺伝子修飾と併せて使用してもよい。遺伝子修飾は、遺伝子編集技術(例えば、CRISPR/Casシステム、RNAに作用するアデノシンデアミナーゼ(ADAR)、ジンクフィンガー、TALENSなどによるRNA編集)、阻害性RNA(例えば、siRNA)、または細胞表面上のMHCI分子の発現を破壊および/または減少させるための他の分子的方法の使用により達成されることができる。
以下により詳細に論じるように、いくつかの実施形態において、フィーダー細胞は、免疫細胞の増殖および活性化を増強するために、特定の刺激分子(例えば、インターロイキン、CD3、4-1BBLなど)を発現するように操作される。操作されたフィーダー細胞は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際特許出願PCT/SG2018/050138に開示される。いくつかの実施形態において、インターロイキン12、18、および/または21などの刺激分子は、共培養培地に、例えば規定の時間および特定の量で別々に添加されて免疫細胞の所望の亜集団の増強された増殖をもたらす。
刺激分子
上記で簡単に論じたように、特定の分子は、操作されたNK細胞またはT細胞を含むNK細胞またはT細胞などの免疫細胞の増殖を増強する。実施形態に応じて、1つまたは複数の刺激分子は、免疫集団を増殖するために使用されるフィーダー細胞の表面に発現させることができる。例えば、いくつかの実施形態において、K562フィーダー細胞の集団は、4-1BBLおよび/または膜結合型インターロイキン15(mbIL15)を発現するように操作される。さらなる実施形態は、さらなる膜結合インターロイキンまたは刺激剤に関する。かかる追加の膜結合刺激分子の例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際特許出願PCT/SG2018/050138に見ることができる。
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される方法は、操作されたフィーダー細胞および操作されたNK細胞が共培養される培地への1つまたは複数の刺激分子の添加に関する。いくつかの実施形態において、1つまたは複数のインターロイキンが添加される。例えば、いくつかの実施形態において、IL2が培地に添加される。いくつかの実施形態において、IL12が培地に添加される。いくつかの実施形態において、IL18が培地に添加される。いくつかの実施形態において、IL21が培地に添加される。いくつかの実施形態において、IL2、IL12、IL18、および/またはIL21の2つ以上の組み合わせが培地に添加される。いくつかの実施形態において、mbIL15を有するフィーダー細胞を使用するのではなく、可溶性IL15を培地に添加する(単独で、またはIL2、IL12、IL18、およびIL21のいずれかと組み合わせて)。
いくつかの実施形態において、培地は、1つまたは複数のビタミン、無機塩および/またはアミノ酸を含む。いくつかの実施形態において、培地は、グリシン、L-アルギニン、L-アスパラギン、L-アスパラギン酸、L-シスチン(例えば、L-シスチン2HCl)、L-グルタミン酸、L-グルタミン、L-ヒスチジン、L-ヒドロキシプロリン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リジン塩酸塩、L-メチオニン、L-フェニルアラニン、L-プロリン、L-セリン、L-スレオニン、L-トリプトファン、L-チロシン(L-チロシン二ナトリウム塩脱水物など)、およびL-バリンのうちの1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、10つまたはすべてを含む。いくつかの実施形態において、培地は、ビオチン、塩化コリン、D-パントテン酸カルシウム、葉酸、i-イノシトール、ナイアシンアミド、パラ-アミノ安息香酸、ピリドキシン塩酸塩、リボフラビン、チアミン塩酸塩、およびビタミンB12のうちの1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ以上を含む。いくつかの実施形態において、培地は、硝酸カルシウム(Ca(NO)2・4HO)、硫酸マグネシウム(MgSO)(例えば、硫酸マグネシウム(MgSO)(無水))、塩化カリウム(KCl)、重炭酸ナトリウム(NaHCO)、塩化ナトリウム(NaCl)、および二塩基性リン酸ナトリウム(NaHPO)(例えば、二塩基性リン酸ナトリウム(NaHPO)無水物)のうちの1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ以上を含む。
いくつかの実施形態において、培地は、D-グルコースおよび/またはグルタチオン(所望により還元グルタチオン)をさらに含む。いくつかの実施形態において、培地は、血清(例えば、ウシ胎児血清)を約1%から約20%の範囲の量でさらに含む。いくつかの実施形態において、血清は熱不活化されている。いくつかの実施形態において、培地は無血清である。いくつかの実施形態において、培地はゼノフリーである。
実施形態に応じて、IL2は、培地を補足し、NK細胞の増殖または他の特徴を増強するために使用される。いくつかの実施形態において、使用されるIL2の濃度は、例えば、約1IU/mLから約5IU/mL(例えば、1、2、3、4、および5)、約5IU/mLから約10IU/mL(例えば、5、6、7、8、9、および10)、約10IU/mLから約20IU/mL(例えば、約10、12、14、16、18、および20)、約20IU/mLから約30IU/mL(例えば、約20、22、24、26、28、および30)、約30IU/mLから約40IU/mL(例えば、30、32、34、36、38、および40)、約40から約50IU/mL(例えば、40、42、44、46、48、50)、約50IU/mLから約75IU/mL(例えば、50、55、60、65、70、および75)、約75IU/mLから約100IU/mL(例えば、75、80、85、90、95、および100)、約100IU/mLから約200IU/mL(例えば、100、125、150、275、および200)、約200IU/mLから約300IU/mL(例えば、200、225、250、275、および300)、約300IU/mLから約400IU/mL(例えば、300、325、350、375、および400)、約400IU/mLから約500IU/mL(例えば、400、425、450、475、および500)、約500IU/mLから約750IU/mL(例えば、500、550、600、650、700、および750)、または約750IU/mLから約1000IU/mL(例えば、750、800、850、900、950、および1000)、および終点を含むそれらの間の任意の濃度である。いくつかの実施形態において、培養中の複数の時点でIL2を添加してもよい。いくつかのかかる実施形態において、使用されるIL2の濃度は、選択された時点間で異なってもよい。
本明細書で使用され、当技術分野で従来から理解されている「単位」および「国際単位(IU)」なる用語は、生物学的活性などの活性の測定によって決定される、物質、分子、または化合物の標準化された量または尺度を指す。この開示の目的のために、用語「単位」および「IU」は交換可能である。一般に理解されているように、単位またはIUによる測定は、それが例えば異なる産生プロセスまたはバッチ間の同じ物質の相関を可能にするため、質量または体積などの他の従来の定量化モードと比較して有利でも有利でなくてもよい。本明細書で使用されるIL2に適用される場合、IL2の単位またはIUの定義は、NIBSCコード86/500の下でIL2のWHO国際基準に従って標準化される。単位/mLまたはIU/mLの測定によるIL2濃度の開示は、NIBSC標準に従って産生されている限り、使用されるIL2の供給源に関係なく、過度の実験なしに譲渡可能であるべきであることは、当業者には理解されるであろう。
本明細書における開示の目的のために、使用されるIL2は、2.3ng/mLに対応する40IU/mLの濃度を有する(すなわち、1IU/mLは57.5pg/mLに対応する)。したがって、IU/mLまたは単位/mLで表したIL2の任意の濃度は、この同等性に従って、それらの質量濃度で解釈してもよい。代替物が使用される場合、当業者は、IU/mLで測定されるIL2産物の対応する質量濃度当量を決定できることが理解される。
実施形態に応じて、IL2は、培地を補足し、NK細胞の増殖または他の特徴を増強するために使用される。いくつかの実施形態において、使用されるIL2の濃度は、例えば、約55pg/mLから約500pg/mL(例えば、55、60、100、200、300、400、500pg/mL)、約500pg/mLから約1000pg/mL(例えば、500、600、700、800、900、1000pg/mL)、約1ng/mLから約10ng/mL(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10ng/mL)、または約10ng/mLから約60ng/mLmL(例えば、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60ng/mL、および終点を含むそれらの間の任意の濃度を含む、57.5pg/mLから約57.5ng/mL(または55pg/mLから約60ng/mL)の範囲である。いくつかのかかる実施形態において、使用されるIL2の濃度は、選択された時点間で異なってもよい。
実施形態に応じて、IL12Aおよび/またはIL12Bを使用して、培地を補足し、NK細胞の増殖または他の特徴を増強する。いくつかの実施形態において、使用されるIL12(IL12AまたはIL12Bのいずれか)の濃度は、例えば、約0.01ng/mLから約0.05ng/mL(例えば、0.01、0.02、0.03、0.04、および0.05)、約0.05ng/mLから約0.1ng/mL(例えば、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09および0.1)、約0.1ng/mLから約0.5ng/mL(例えば、0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5)、約0.5ng/mLから約1.0ng/mL(例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、および1.0)、約1.0ng/mLから約2.0ng/mLmL(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、および2.0)、約2.0ng/mLから約5.0ng/mL(例えば、2.0、3.0、4.0、および5.0)、約5.0ng/mLから約10.0ng/mL(例えば、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0および10.0)、約10.0ng/mLから約15.0ng/mL(例えば、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0、および15.0)、約15.0ng/mLから約20.0ng/mL(例えば、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、および20.0)、約20.0ng/mLから約25.0ng/mL(例えば、20.0、21.0、22.0、23.0、24.0、および25.0)、約25.0ng/mLから約30.0ng/mL(例えば、25.0、26.0、27.0、28.0、29.0、および30.0)、約30.0ng/mLから約50.0ng/mL(例えば、30.0、35.0、40.0、45.0、および50.0)、約50.0ng/mLから約75.0ng/mL(例えば、50.0、55.0、60.0、65.0、70.0、および75.0)、約75.0ng/mLから約100.0ng/mL(例えば、75.0、80.0、85.0、90.0、95.0、および100.0)、および終点を含むその間の任意の濃度を含む、約0.01ng/mLから100ng/mLの範囲である。いくつかの実施形態において、IL12の濃度は、終点を含むその間の任意の濃度を含む、約0.01ng/mLから約8ng/mLの間である。
いくつかの実施形態において、IL12AおよびIL12Bの混合物が使用される。いくつかの実施形態において、IL12A:IL12Bの特定の比率、例えば、1:10、1:50、1:100、1:150、1:200、1:250:、1:500、1:1000、1:10,000、10,000:1、1000:1、500:1、250:1、150:1、100:1、10:1、および終点を含むその間の任意の比率が使用される。
いくつかの実施形態において、インターロイキン18(IL18)を使用して、NK細胞の増殖または他の特徴を増強する。いくつかの実施形態において、使用されるIL18の濃度は、例えば、約0.01ng/mLから約0.05ng/mL(例えば、0.01、0.02、0.03、0.04、および0.05)、約0.05ng/mLから約0.1ng/mL(例えば、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09および0.1)、約0.1ng/mLから約0.5ng/mL(例えば、0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5)、約0.5ng/mLから約1.0ng/mL(例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、および1.0)、約1.0ng/mLから約2.0ng/mL(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、および2.0)、約2.0ng/mLから約5.0ng/mL(例えば、2.0、3.0、4.0、および5.0)、約5.0ng/mLから約10.0ng/mL(例えば、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0および10.0)、約10.0ng/mLから約15.0ng/mL(例えば、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0および15.0)、約15.0ng/mLから約20.0ng/mL(例えば、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、および20.0)、約20.0ng/mLから約25.0ng/mL(例えば、20.0、21.0、22.0、23.0、24.0、および25.0)、約25.0ng/mLから約30.0ng/mL(例えば、25.0、26.0、27.0、28.0、29.0、および30.0)、約30.0ng/mLから約50.0ng/mL(例えば、30.0、35.0、40.0、45.0、および50.0)、約50.0ng/mLから約75.0ng/mL(例えば、50.0、55.0、60.0、65.0、70.0、および75.0)、約75.0ng/mLから約100.0ng/mL(例えば、75.0、80.0、85.0、90.0、95.0、および100.0)、および終点を含むそれらの間の任意の濃度を含む、約0.01ng/mLから約100ng/mLの範囲である。
いくつかの実施形態において、インターロイキン21(IL21)を使用して、NK細胞の増殖または他の特徴を増強する。いくつかの実施形態において、使用されるIL21の濃度は、例えば、約0.01ng/mLから約0.05ng/mL(例えば、0.01、0.02、0.03、0.04、および0.05)、約0.05ng/mLから約0.1ng/mL(例えば、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09および0.1)、約0.1ng/mLから約0.5ng/mL(例えば、0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5)、約0.5ng/mLから約1.0ng/mL(例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、および1.0)、約1.0ng/mLから約2.0ng/mL(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、および2.0)、約2.0ng/mLから約5.0ng/mL(例えば、2.0、3.0、4.0、および5.0)、約5.0ng/mLから約10.0ng/mL(例えば、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0および10.0)、約10.0ng/mLから約15.0ng/mL(例えば、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0および15.0)、約15.0ng/mLから約20.0ng/mL(例えば、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、および20.0)、約20.0ng/mLから約25.0ng/mL(例えば、20.0、21.0、22.0、23.0、24.0、および25.0)、約25.0ng/mLから約30.0ng/mL(例えば、25.0、26.0、27.0、28.0、29.0、および30.0)、約30.0ng/mLから約50.0ng/mL(例えば、30.0、35.0、40.0、45.0、および50.0)、約50.0ng/mLから約75.0ng/mL(例えば、50.0、55.0、60.0、65.0、70.0、および75.0)、約75.0ng/mLから約100.0ng/mL(例えば、75.0、80.0、85.0、90.0、95.0、および100.0)、および終点を含むそれらの間の任意の濃度を含む、約0.01ng/mLから約100ng/mLの範囲である。
いくつかの実施形態において、インターロイキン15(IL15)は、NK細胞の増殖または他の特徴を増強するために、(フィーダー細胞上のmbIL15の代わりに、またはそれに加えて)可溶性形式で使用される。いくつかの実施形態において、使用されるIL15の濃度は、例えば、約0.01ng/mLから約0.05ng/mL(例えば、0.01、0.02、0.03、0.04、および0.05)、約0.05ng/mLから約0.1ng/mL(例えば、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09および0.1)、約0.1ng/mLから約0.5ng/mL(例えば、0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5)、約0.5ng/mLから約1.0ng/mL(例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、および1.0)、約1.0ng/mLから約2.0ng/mL(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、および2.0)、約2.0ng/mLから約5.0ng/mL(例えば、2.0、3.0、4.0、および5.0)、約5.0ng/mLから約10.0ng/mL(例えば、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0および10.0)、約10.0ng/mLから約15.0ng/mL(例えば、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0および15.0)、約15.0ng/mLから約20.0ng/mL(例えば、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、および20.0)、約20.0ng/mLから約25.0ng/mL(例えば、20.0、21.0、22.0、23.0、24.0、および25.0)、約25.0ng/mLから約30.0ng/mL(例えば、25.0、26.0、27.0、28.0、29.0、および30.0)、約30.0ng/mLから約50.0ng/mL(例えば、30.0、35.0、40.0、45.0、および50.0)、約50.0ng/mLから約75.0ng/mL(例えば、50.0、55.0、60.0、65.0、70.0、および75.0)、約75.0ng/mLから約100.0ng/mL(例えば、75.0、80.0、85.0、90.0、95.0、および100.0)、および終点を含むそれらの間の任意の濃度を含む、約0.01ng/mLから約100ng/mLの範囲である。
いくつかの実施形態において、インターロイキン22(IL22)を使用して、NK細胞の増殖を増強する。いくつかの実施形態において、使用されるIL22の濃度は、例えば、約0.01ng/mLから約0.05ng/mL(例えば、0.01、0.02、0.03、0.04、および0.05)、約0.05ng/mLから約0.1ng/mL(例えば、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09および0.1)、約0.1ng/mLから約0.5ng/mL(例えば、0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5)、約0.5ng/mLから約1.0ng/mL(例えば、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、および1.0)、約1.0ng/mLから約2.0ng/mL(例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、および2.0)、約2.0ng/mLから約5.0ng/mL(例えば、2.0、3.0、4.0、および5.0)、約5.0ng/mLから約10.0ng/mL(例えば、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0および10.0)、約10.0ng/mLから約15.0ng/mL(例えば、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0および15.0)、約15.0ng/mLから約20.0ng/mL(例えば、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0、および20.0)、約20.0ng/mLから約25.0ng/mL(例えば、20.0、21.0、22.0、23.0、24.0、および25.0)、約25.0ng/mLから約30.0ng/mL(例えば、25.0、26.0、27.0、28.0、29.0、および30.0)、約30.0ng/mLから約50.0ng/mL(例えば、30.0、35.0、40.0、45.0、および50.0)、約50.0ng/mLから約75.0ng/mL(例えば、50.0、55.0、60.0、65.0、70.0、および75.0)、約75.0ng/mLから約100.0ng/mL(例えば、75.0、80.0、85.0、90.0、95.0、および100.0)、および終点を含むそれらの間の任意の濃度を含む、約0.01ng/mLから約100ng/mLの範囲である。
2つの刺激剤が使用される場合、2つの間の相対比は、1:10、1:20、1:50、1:100、1:150、1:200、1:250、1:500、1:750、1:1,000、1:10,000、1:50,000、1:100,000、100,000:1、50,000:1、10,000:1、1,000:1、750:1、500:1、250:1、200:1、150:1、100:1、50:1、20:1、10:1の比、および終点を含む列挙されるものの間の任意の比率の範囲であることができる。同様に、3つ以上の薬剤が使用される場合、それらの追加の薬剤と他の薬剤との間の比率は、前述の比率のいずれかを採用することができる。
以下でより詳細に議論されるように、実施形態に応じて、刺激分子は、増殖プロセス中の特定の時点で添加されるかまたは共培養プロセスを通して培地の成分として存在するように添加されることができる。
共培養および免疫細胞増殖の方法
いくつかの実施形態において、末梢血ドナー試料から単離されたNK細胞は、4-1BBLおよびmbIL15を発現するように修飾されたK562細胞と共培養される。他のアプローチは他の膜結合型サイトカインの発現を伴う一方、複数の刺激分子を含むフィーダー細胞の生成は生成が困難な場合がある(例えば、所望のレベルの様々な刺激分子の発現、増殖中の適切なタイミングでの発現などを達成するために)。したがって、本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、特定の時間における特定の濃度の様々な刺激剤による培地の補足に関する。いくつかの実施形態において、フィーダー細胞を培養容器に播種し、ほぼコンフルエントに到達させる。いくつかの実施形態において、次いで免疫細胞を、終点を含む列挙されるものの間の任意の密度を含む、約0.5×10細胞/cmから約5×10細胞/cmの範囲の所望の濃度で培養物に添加してもよい。
いくつかの実施形態において、免疫細胞は末梢血試料から分離される。その後、いくつかの実施形態において、免疫細胞を一緒に増殖させるか、またはNK細胞などの単離された細胞の亜集団を使用してもよい。いくつかの実施形態において、臍帯血または他の血液源が、免疫細胞源として使用される。いくつかの実施形態は、免疫細胞の特定の集団または亜集団を使用する。いくつかの実施形態において、集団または亜集団は、培養で増殖する前に精製される。例えば、いくつかの実施形態において、精製されたNK細胞が増殖に使用される。他の実施形態において、単核細胞(例えば、末梢血単核細胞または臍帯血単核細胞)が増殖に使用される細胞である。
その後、NK細胞はフィーダー細胞、所望により1つまたは複数のサイトカイン(培地中または外因性補足物として)で播種され、第1の期間、例えば約6時間、約12時間、約18時間、約24時間、約2日、約3日、約4日、約5日、約6日、約7日、約8日、約9日、約10日、約11日、約12日、約13日、約14日、または終点を含む列挙されるものの間の任意の時間、培養される。
実施例(例えば、実施例4を参照)においてさらに詳細に議論されるように、増殖される細胞は、新鮮な培地およびフィーダー細胞、ならびに所望により、培地を補足するために使用される刺激性サイトカインの1つまたは複数で「パルス」される。例えば、いくつかの実施形態において、増殖中の細胞を収集し、中にフィーダー細胞の新しい「バッチ」を有する培養容器に再播種する。増殖中の細胞は、新鮮な培地を含む新しい培養容器/フィーダー細胞に追加される。いくつかの実施形態において、共培養物に添加される培地も新鮮であり、所望により、増殖培地に最初に存在した刺激性サイトカインのいずれかを培地に補足することを含む(例えば、増殖の0日目)。本明細書で議論されるように、培地に添加される刺激性サイトカインの濃度は、前の増殖期と同じであるか、または所望により異なる濃度(より高いまたはより低い)であり得る。いくつかの実施形態において、増殖中の細胞は、増殖中に少なくとも1回追加でパルスされる。いくつかの実施形態において、増殖中の細胞は、2回、3回、4回、5回、6回、7回、8回、9回、10回、またはそれ以上パルスされる。
いくつかの実施形態において、第1のパルスと第2のパルスの間の持続時間は、約5から7日である。いくつかの実施形態において、所与の第1のパルスと所与の第2のパルスとの間の持続時間は、約2日、約3日、約4日、約5日、約6日、約7日、約8日、約9日、約10日、約11日、約12日、約13日、または約14日(または終点を含む、列挙されるものの間の任意の時間)である。実施形態に応じて、パルス間の期間は比較的一定であり、例えば、増殖の0日目と第1のパルスとの間の時間が約5日から約7日である場合、第1のパルスから第2のパルスまでの期間は約5日から約7日である。しかしながら、いくつかの実施形態において、例えば便宜上、または増殖中の細胞の健康状態の変化が観察されるまで、時間を調整してもよい。いくつかの実施形態において、パルス増殖は、増殖される細胞(NK細胞など)が増殖し続けて、最初の細胞カウントから少なくとも20,000倍の増殖を達成することを可能にする。いくつかの実施形態において、少なくとも約50,000倍の増殖、少なくとも約100,000倍の増殖、少なくとも約150,000倍の増殖、少なくとも約200,000倍の増殖、少なくとも約250,000倍の増殖、少なくとも約300,000倍の増殖、少なくとも約350,000倍の増殖、少なくとも約400,000倍の増殖、少なくとも約450,000倍の増殖、少なくとも約500,000倍の増殖、少なくとも約750,000倍の増殖、で少なくとも約1,000,000倍の増殖、少なくとも約1,250,000倍の増殖、少なくとも約1,500,000倍の増殖、少なくとも約1,750,000倍の増殖、少なくとも約2,000,000倍の増殖、約2,500,000倍の増殖、または約3,000,000倍の増殖、または終点を含む列挙されるものの間の任意の程度の増殖など、より大きな増殖が達成される。いくつかの実施形態において、約4,000,000倍または約5,000,000倍を超える増殖が達成される。
いくつかの実施形態において、増殖開始時に増殖される免疫細胞の数に対する増殖終了時の増殖した細胞の数の比は、約1:25,000;約1:50,000、約1:100,000、約1:200,000、約1:500,000、約1:1,000,000、約1:1,500,000、約1:2,000,000、約1:2,500,000、または約1:3,000,000、または終点を含む列挙されるものの間の任意の比率である。
増殖の程度は、いくつかの実施形態において、増殖される細胞の開始数に対するフィーダー細胞の数の比を調整することによって調整してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、1:1の比率が使用されるが、追加の実施形態において、約1:2、1:5、1:10、1:20、1:50、1:100、1:1,000、1:10,000、1:50,000、1:100,000、100,000:1、50,000:1、10,000:1、1,000:1、100:1、50:1、20:1、10:1、5:1、2:1、および終点を含む列挙されるものの間の任意の比率の範囲であることができる。いくつかの実施形態において、増殖の開始時の比率は、各後続のパルスについて同じおおよその比率に維持される。しかしながら、いくつかの実施形態において、比率は、例えば細胞の増殖速度を調整するために、より速い増殖速度が望まれるかより遅い増殖速度が望まれるかにかかわらず、経時的に変更される。
いくつかの実施形態において、第1の増殖の期間後、増殖した細胞(例えば、NK細胞)は、キメラ抗原受容体などの操作された構築物で形質導入される。任意の種類のキメラ抗原受容体は、それぞれが参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際PCT出願PCT/US2018/024650、PCT/IB2019/000141、PCT/IB2019/000181、および/またはPCT/US2020/020824、PCT/US2020/035752、米国仮出願第62/924967、62/960285、および/または63/038645に記載のものを含む、NK細胞などの操作された細胞で発現させ得る。
ウイルス形質導入後、操作された細胞を、第2の期間、例えば、約6時間、約12時間、約18時間、約24時間、約2日、約3日、約4日、約5日、約6日、約7日、約8日、約9日、約10日、約11日、約12日、約13日、約14日、または終点を含む列挙されるものの間の任意の時間培養する。本明細書に提示される特定のデータは、NKG2Dリガンド結合ドメイン(例えば、NKX101)またはCD19(例えば、NK19-1またはNKX101)を発現するキメラ受容体複合体のウイルス発現に関することに留意されたい。しかしながら、任意の適切なキメラ受容体またはキメラ抗原受容体を使用し得る。
IL12および/またはIL18などの1つまたは複数の刺激剤による培地の補足は、培養プロセス中の任意の時点で生じ得る。例えば、培養の開始時、例えばゼロ時点(例えば、培養の開始時)に、1つまたは複数の刺激剤を添加し得る。1つまたは複数の剤を、2回目、3回目、4回目、5回目、またはそれ以上追加できる。その後の添加は、前の添加と同じ濃度であってもなくてもよい。複数の追加の間の間隔は、例えば、約12時間、約24時間、約36時間、約48時間、約72時間、またはそれ以上の時間間隔、および終点を含むそれらの間の任意の時間で変化し得る。
刺激剤の複数回の添加が使用される場合、第1の補足添加の濃度は、第2の(および/または任意の補足添加)と同じかまたは異なる濃度であり得る。例えば、いくつかの実施形態において、複数の時点にわたる刺激剤の添加は、増加、減少、一定のまま、または複数の非等価濃度にわたって変化し得る。
いくつかの実施形態において、フィーダー細胞に対する増殖される細胞の特定の比率が使用される。例えば、いくつかの実施形態において、約5:1のフィーダー細胞:「標的」細胞比が使用される。いくつかの実施形態において、1:1の比率が使用される一方、追加の実施形態において、約1:10、1:20、1:50、1:100、1:1,000、1:10,000、1:50,000、1:100,000、100,000:1、50,000:1、10,000:1、1,000:1、100:1、50:1、20:1、10:1、および終点を含む列挙されるものの間の任意の比率の範囲であり得る。
実施例
実施例に開示される材料および方法は、本出願において提供される様々な実施形態に適用可能な材料および方法(試薬および条件を含む)の非限定的な例である。
実施例1-増殖条件の最初の評価
図1Aは、増殖プロセスの非限定的な例を示す。この実施例において、刺激性サイトカインを0日目に添加し、同じ用量を4日目に再度添加し、これは本明細書で論じる特定の実施形態に使用した。図1Bは、本明細書で論じる特定の実施形態に使用された単回投与プロセスの非限定的な実施形態を表す。
図2は、様々な方法を用いたNK細胞の増殖倍数に関するデータを示す。一番左のデータセットは、K562(mbIL15および4-1BBLを発現する)フィーダー細胞のみを使用したNK細胞の増殖を示す一方、右側の3つのデータセットのそれぞれは、培地に様々な濃度でIL12およびIL18を補足した場合の増加した増殖倍率を示す。任意の量の補助的なIL12およびIL18の存在により、NK細胞の増殖が有意に増加し、それによって追加の刺激剤がNK細胞の増殖を増強できることが実証された。
図3Aは、K562細胞単独(上段)またはIL12/18補足のいずれかで増殖させた、4人の異なるドナーからのNK細胞におけるNKG2Dの発現に関連するフローサイトメトリーデータを示す。(NKX101で形質導入される細胞に関連する)右にシフトした曲線の高さが増加していることからわかるように、NKG2Dの発現が大きくなっている。NKX101の指定は、NKG2D受容体のリガンドに結合できる切断されたNKG2D細胞外ドメインを発現する操作されたNK細胞を指す。いくつかの実施形態において、短縮型NKG2Dドメインは、CD8アルファヒンジおよびCD8アルファTMドメインに結合される。いくつかの実施形態において、切断型NKG2Dドメインは、OX40共刺激ドメインおよびCD3ゼータシグナル伝達ドメインに結合される。いくつかの実施形態において、構築物は、膜結合IL15をさらに含む。いくつかの実施形態において、NKX101は、配列番号1のヌクレオチド配列または配列番号2に示されるアミノ酸配列を有する。図3Aは、NKG2Dの増強された発現をさらに支持し、ここで、より大きな平均蛍光強度(MFI)追加の可溶性IL12/18を使用すると、特定の細胞でNKG2Dがより多く存在することが示される。したがって、フィーダー細胞に可溶性IL12/18を補足すると、NK細胞の増殖が増強されるだけでなく、これらのNK細胞によるキメラ受容体の発現も改善される。NK細胞の数が増えると、腫瘍などの望ましくない細胞を標的とする受容体が大量に発現するようになるため、これは予想外の利点である。
NK細胞を腫瘍に標的化するために、他の受容体を使用してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、受容体は、腫瘍細胞上のCD19を標的とするキメラ抗原受容体である。いくつかの実施形態において、抗CD19 CARは、OX40共刺激ドメインおよびCD3ゼータシグナル伝達ドメインに結合されたCD19に結合するscFv(例えば、FMC63scFvまたはそのバリアント)を含む。いくつかの実施形態において、CARをコードする核酸配列は、IL15をさらにコードする。いくつかの実施形態において、IL15は、膜結合形態で宿主細胞(例えば、NK細胞またはT細胞)によって発現されるように構成される。いくつかの実施形態において、CARは、配列番号3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25または27の配列に対して少なくとも95%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性を有するヌクレオチド配列によってコードされる。いくつかの実施形態において、CARは、配列番号4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、または28の配列と少なくとも95%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有する。いくつかの実施形態において、CARはヒト化抗CD19結合剤を使用する。
図4は、NK細胞を増殖させる場合の補足的な可溶性IL12/18の使用が実際にこれらの増殖したNK細胞の細胞毒性の増強をもたらすデータを示す。図4は、ウイルス形質導入後14日および21日の2つの時点での2人の異なるドナーからのデータを示す。NK細胞の増殖に使用した培養条件は、可溶性IL12/18(破線)またはK562(4-1BBLおよびmbIL15を発現)のみ(実線)を使用したものであった。GFP形質導入細胞を対照として使用した-NKX101曲線は図4の矢印で示されている。データが示すように、K562細胞単独での増殖と比較して、IL12/18の使用は形質導入後21日でNK細胞の細胞毒性を増強する(下のパネル)。この特定の実験において、14日目の効果は限定的であったが、いくつかの実施形態において、おそらくドナーおよび/または特定のIL濃度に応じて、いくつかの実施形態において、ウイルス形質導入後14、15、16、17、18、19、20、21、22、または23日などのより早い時点で細胞毒性の増強が達成される。時間に関係なく、増殖プロセス中に可溶性インターロイキンを使用すると、増殖した細胞の細胞毒性が大幅に向上する可能性があることは予想外である。
いくつかの実施形態において、操作されたNK細胞の細胞毒性の増加は、少なくとも部分的に、細胞が特定の表現型に向かって移動することに起因する。図5Aおよび5Bは、経時的なNK細胞記憶に関連する特定のマーカーに関連するデータを示す。図5Aは、フィーダー細胞のみで増殖させるNK細胞におけるCD57、NKG2C、およびCD62Lの発現を示す。一方、図5Bは、フィーダー細胞と可溶性IL12/18の使用を示す。NKG2C発現は、IL12/18で増殖されるNK細胞で21日目に上昇した。NKG2Cは、サイトカイン誘導性NK細胞記憶のマーカーである。可溶性IL12/18を使用して増殖させるNK細胞において、後の時点でCD67Lの増加も観察された。CD67Lは、リンパ球の血管外遊出の増加と関連している(細胞活性の増加の証拠)。まとめると、これらのデータは、NK細胞の増殖中に可溶性インターロイキンを使用すると、NK細胞の抗原記憶に関連する様々なシグナル伝達経路を開始し、それらの抗原を有する細胞に対する細胞毒性を増強する能力があることを示唆している。
図6は、増殖培地を可溶性IL12/18で置き換えた場合と比較して、K562細胞のみを使用して基礎となるNK細胞を増殖させる場合の、NKX101を発現するNK細胞の抗腫瘍効果に関するインビボデータを示す。動物モデルでは、0日目に4x10個のSNU499肝細胞癌細胞をマウスに投与し(腹腔内)、続いてNKX101を発現する3x10個のNK細胞を、増殖培地を補足するIL12/18ありまたはなしで(または対照)増殖させる。左のパネルに示すように、対照マウスは7日目にかなりの腫瘍負荷があり、腫瘍シグナルが存在し、一部のマウスでは14日目および21日目にわずかに増加した。画像の下にインビボ生物発光イメージング(BLI)が示されている。右側のパネルは、NKX101を発現するNK細胞で行われた実験を示す。画像に示されているように、腫瘍量は7日目に存在していたが、14日目までにほとんど検出されず、21日目まではそのまま維持されていた。中央のパネルにおいて、NKX101を発現するNK細胞の実験画像が示されており、該NK細胞は可溶性IL12/18を使用して増殖されている。NKX101の有効性がかなり高いため、IL12/18による改善効果を検出するのは困難な場合があるが、腫瘍負荷に対する効果は、少なくともNKX101細胞(「標準」増殖)と同じくらい効果的であった。それにもかかわらず、本明細書に開示されるいくつかの実施形態によれば、可溶性IL12/18を使用してNK細胞増殖培地を補足すると、増殖が増強されるだけでなく、キメラ受容体発現が増強され、細胞毒性が増強される。
実施例2-増殖および有効性のさらなる評価
上述のように、本明細書に開示されるいくつかの実施形態において、1つまたは複数の可溶性刺激因子を使用して、NK細胞、T細胞、またはそれらの組み合わせなどの操作された免疫細胞の増殖および/または細胞毒性を増強する。本実施例のために実施された実験を、確立された増殖系と比較して、選択された刺激因子分子の様々な濃度の有効性を評価するために実施した。実施形態に応じて、他の刺激剤を使用してもよいが、この実施例では、可溶性インターロイキン12および可溶性インターロイキン18を使用した。これらのサイトカインを(以下に記載する様々な濃度で)添加し、得られた増殖した細胞を、膜結合型インターロイキン15および4-1BBLを発現するように修飾されるK562細胞を使用して、増殖される細胞と比較した(それぞれの内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第7,435,596号および第8,026,097号に詳細に記載される)。増殖した細胞を、増殖、サイトカイン分泌、細胞毒性、および表現型に関して評価した。
実験を、様々な条件を使用して増殖された複数のドナーからのNK細胞を使用して設定した。NK細胞の1つの群を、mbIL15発現フィーダー細胞(K562/4-1BBL/mbIL15)で増殖させた。NK細胞の別の群を、細胞表面にIL12およびIL18を発現するようにさらに修飾されたmbIL15発現細胞上で増殖させた。他の群全体で様々な培養条件を使用し、様々な濃度の刺激性サイトカインの効果を決定するために増殖アッセイを行った。たとえば、細胞の1つの群を、固定濃度のIL12(5ng/mL)と様々な濃度のIL18にさらした。追加の群を、別の固定濃度のIL12(2.5ng/mL)および様々な濃度のIL18に曝露した。可溶型のIL12およびIL18に曝露された培養物を、培養の0日目(そして再び4日目)にIL12/18の用量に曝露したことに留意されたい。上述のように、0日目および4日目に可溶性サイトカインを添加して、図2~18および図23~24に示すデータを生成する実験に使用した。他の実験において、可溶性サイトカインへの曝露を0日目のみに利用した。
図7Aは、NK細胞の増殖に使用される様々な培養条件の概略表である。図7Bは、様々な条件に72時間さらした後の細胞カウントに関するデータを示す。下のトレースからわかるように、任意の濃度でIL18を単独で添加すると、NK細胞の増殖に対する影響は限定的であった。対照的に、IL12単独の添加は、用量依存的にNK細胞の増殖を増加させた。様々な濃度のIL12(2.5ng/mLまたは5ng/mLのいずれか)の組み合わせにより、NK細胞の増殖がさらに増強され、これら2つのインターロイキン間の相乗的相互作用が示唆された。2.5ng/mLおよび5ng/mLでのIL12のデータは両方とも、IL18が約0.1から約1ng/mLの濃度で存在する場合にほぼ最大レベルが達成され、ロバストなNK細胞増殖を示す。高濃度のIL18を添加しても、NK細胞の増殖を積極的に増強することができ、最高濃度の50ng/mLのIL18と5ng/mLのIL12の組み合わせでは、2.5ng/mLのIL12と比較してわずかに増殖が増強された。過飽和濃度のIL12またはIL18による増殖のデータはスケール外であり、表示されていない。
図8は、IL12またはIL18のいずれかの濃度を変化させて72時間培養した後のIFNγ濃度に関連するデータを示す。データプロットは、選択したインターロイキンの濃度の増加に対するIFNgの濃度(ELISAアッセイ中の吸光度によって測定)を表す。増殖データと同様に、IL12の添加は、IL18の添加と比較して、より多くのIFNgの産生をもたらした。とはいえ、増加する濃度のIL18を添加すると、IFNg産生が増加した。一方、IL12は、試験したほぼすべての濃度でNK細胞によるIFNg産生を増加させた。増殖と同様に、いずれかの濃度のIL12と約1ng/mL(またはそれ以上)の濃度のIL18の組み合わせにより、IFNg産生が増強された。IL12(いずれかの濃度)と約0.5ng/mL未満の濃度のIL18との組み合わせは、IL12単独で達成されたものと同様のIFNγ産生をもたらした。一方、約1ng/mL以上のIL18を含むことは、有意に増強したIFNg産生をもたらし、NK細胞の相乗的刺激が再び示された。
図9A~9Bは、示された培養条件における7日間の増殖後のNK細胞(形質導入されていない)の増殖に関するデータを示す。第1の群は、IL12(20ng/mL)とIL18(25ng/mL)の両方の飽和濃度を使用して増殖された。第2の群は、IL12の飽和濃度(20ng/mL)および亜飽和濃度のIL18(0.05ng/mL)を使用して増殖された。第3の群は、IL15、IL12、およびIL18のそれぞれの膜結合型を発現するように操作されたフィーダー細胞を使用して増殖された(このフィーダー細胞株のさらなる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる国際特許出願番号PCT/SG2018/0501387に見出され得る)。対照として、第4の群は、確立されたフィーダー細胞株(mbIL15および4-1BBLを発現するK562細胞)で増殖させた。図9Aは計算された増殖データを示し、図9Bは統計分析を示す。図9Cおよび9Dは、特定の滴定曲線およびNK細胞の増殖に対するデータを表示す。図9Cは、IL18を4ng/mLで一定に保ちながら、様々な濃度のIL12のデータを示す。図9Dは、IL12を変化させ、IL18を20ng/mLとした同様のデータを示す。まとめると、これらのデータは、IL12およびIL18の添加が、可溶性形式でもフィーダー細胞(mbIL15を発現するK562細胞など)に結合した膜でも、NK細胞の増殖を有意に増強することを示す。興味深いことに、IL12は、低濃度であっても、IL18を含めることによってその活性が増強され、増殖の主要な駆動体であるように思われる(例えば、IL18の飽和濃度および亜飽和濃度の同様の増殖数を参照されたい。これらのデータは、IL12およびIL18の組み合わせがNK細胞の増殖を強力に増強することを示す。
図10A~10Bは、示された条件(および40IU/mLでのIL2培地補足)での8日間の増殖後の形質導入されていないNK細胞の細胞毒性データを示す。標的細胞は、1:1のエフェクター標的比のReh急性リンパ球性白血病(非T;非B)細胞であった。培養条件に関係なく、すべての細胞が約40%から約65%の細胞毒性を示した。IL12またはIL18を含まないmbIL15発現フィーダー細胞で増殖させた細胞は、最高度の細胞毒性を示し、可溶性IL12/IL18で培養したいずれの群よりも有意に高かった。膜結合IL12およびIL18を含むフィーダー細胞の使用は、可溶性サイトカインを含むフィーダー細胞よりも高い程度の細胞毒性を示した。
図11A~11Bは、1:1のエフェクター標的比でのReh細胞に対する培養15日目(400IU/mL IL2濃度)での非形質導入NK細胞の細胞毒性データを示す。これらのデータは、テストされた群全体でより高い程度の細胞毒性を示すだけでなく、群間の差が限定的であることを示す。換言すれば、すべての群が、培養条件間に有意差がない程度に増加した細胞毒性を示す。いくつかの実施形態によれば、IL12およびIL18の使用は、培養の初期部分における増殖に影響を与える経路またはシグナル伝達カスケードを誘導する。いくつかの実施形態において、その経路またはカスケード(または経路/カスケード)は、増強された細胞毒性に対して遅延効果を有する。いくつかの実施形態において、特定の刺激因子の使用は、記憶様表現型などのNK細胞の表現型変化を誘導し、NK細胞を刺激して標的細胞に対して細胞毒性効果を発揮させる。いくつかの実施形態において、その表現型変化の誘導は、評価されるNK細胞の特徴に応じて、認識されるまでに1~2、3~4、5~6、7~8日またはそれ以上かかり得る。
上記の実験は形質導入されていないNK細胞で実施されたが、IL12およびIL18を様々な濃度で含めると、NK細胞の増殖および細胞毒性を増強できることが実証された。キメラ受容体で形質導入されるNK細胞を用いてさらなる実験を行った(GFP形質導入細胞または非形質導入(NT)NK細胞と比較して)。非限定的な例として、使用されるキメラ受容体は、CD8αヒンジおよびCD8αTMドメイン、OX40共刺激ドメイン、CD3zetaシグナル伝達ドメイン、および膜結合IL15に結合された切断型NKG2Dドメインを含む。図12は、様々な条件下で培養された様々なドナーからのNK細胞上のキメラ受容体の発現を評価するフローサイトメトリーデータを示す(45_4として示される)。図12の左の列には、2人のドナーのmbIL15発現フィーダー細胞で培養されたNK細胞のデータが示されている(上に227、下に732)。「45_4」として識別される曲線は、NKG2Dのより大きな発現を示す(NKG2D含有キメラ受容体で形質導入される細胞について予想されるように)。右の列は、mbIL15発現フィーダー細胞で培養したNK細胞の発現結果を示す。可溶性IL12と可溶性IL18は、0日目にそれぞれ20ng/mLおよび25ng/mLで培地に追加されている。図13は、2人の追加ドナーの対応するデータを示す。図12および図13の両方のMFIデータからわかるように、IL12およびIL18の使用はNKG2D発現の増強をもたらし、特定の刺激因子がNK細胞の増殖を強力に駆動できるという以前のデータをさらに裏付けている。これらのデータは、IL12およびIL18などの刺激分子の使用が、形質導入されるNK細胞と互換性があることも確認している。
刺激性サイトカインが形質導入NK細胞の増殖を増強することを確認したので、細胞毒性を評価した。図14Aおよび14Bは、示された構築物で形質導入され、示された培養条件を使用して増殖されるNK細胞の細胞毒性に関するデータを示す。群は次のとおりである:mbIL-15発現フィーダー細胞で成長させるGFP形質導入NK細胞;mbIL-15発現フィーダー細胞上で成長させ、IL12およびIL18に曝露されるGFP形質導入NK細胞、mbIL-15発現フィーダー細胞上で成長させるNKX101形質導入NK細胞およびmbIL-15発現フィーダー細胞上で成長させ、IL12およびIL18に曝露されるNKX101形質導入NK細胞。標的細胞は、1:1のE:T比のReh細胞であった。細胞毒性は、4人の異なるドナーからの細胞を使用して、増殖後13日目に評価された。示されているように、GFP形質導入およびNKX101形質導入NK細胞の両方が細胞毒性を示し、NKX101発現細胞は標的細胞に対してより大きな効果を示した。使用した増殖培養条件に基づいて、有意差は検出されなかった(14Bを参照)。
図15A~15Bは、異なるE:T比が試験された2人のドナーからのさらなる細胞毒性データを示す。これらのデータは、図14に示したものと一致するパターンを示す。図15Aは、第1のドナーの4つの培養条件のデータを示し、15Bは、第2のドナーの対応するデータを示す。ドナー543(図15A)はサイトメガロウイルス陰性であり、ドナー224(15B)はCMV陽性であったことに留意されたい。CMV陽性の個体は、記憶様表現型を有するNK細胞の亜集団を有し、このことはそれらが標的細胞に対するより迅速な反応を特徴とすることを意味する。15A~15Bのデータは、増殖後13日目に収集された。これらの曲線は上記のデータと類似しており、この比較的初期の時点では、IL12/IL18の有無によるNK細胞による細胞毒性への影響は限定的である。図15Cおよび15Dは、同じドナー/条件からのデータを示すが、増殖後21日目である。特に、IL12/IL18を使用すると、テストしたほとんどのE:T比で標的細胞に対する細胞毒性が増強される。これらのデータは、増強された細胞毒性の誘導に遅延があるという点で、形質導入されていないNK細胞について上記で議論されたものと一致しているが、それは後の時点で検出可能である。前述のように、この効果は、NK細胞の表現型の変化を誘導するのに必要な時間による可能性がある。
図16A~16Bは、経時的な異なる条件で培養されるNK細胞の表現型の評価に関する。図16Aは、示された条件下での5週間の培養にわたるNKG2CおよびCD62L(L-セレクチン)の発現レベルを示す。mbIL15発現フィーダー細胞を使用した場合、CD62LまたはNKG2Cの発現レベルは5週間の培養で有意に変化しなかった。しかしながら対照的に、これらのフィーダー細胞を使用し、0日目に培地にIL12およびIL18を補足すると、NKG2CとCD62Lの両方の発現に大きな影響があった。CD62Lは、培養の1週間後にNK細胞の約50%に最初に存在していた。これは1週間後に増加したが、その後、CD62L発現が大幅に低下し、4週間の培養では限られた検出しかできなかった。対照的に、NKG2Cの発現は培養1週間後にわずかに増加し、NK細胞においてNKG2Cの発現が増加し、5週間後に細胞の40%以上がNKG2Cを発現した。したがって、培養物は、5週間で、刺激性サイトカインなしで増殖されるNK細胞と比較して上昇したNKG2Cを有し、刺激性サイトカインなしで増殖されるNK細胞と比較して減少または同等のCD62L発現を有すると特徴付けることができる。図16Bは、NK細胞による改変された記憶様表現型の発達を支持するさらなるデータを示す。図16Bは、mbIL15発現細胞(左の列)または0日目にIL12およびIL18を添加するmbIL15発現細胞(右の列)で培養される14日目(上段)および21日目(下段)のドナーNK細胞のFACS分析による発現データを示す。CD57の発現も示され、発現陽性の細胞のパーセンテージが比較的低いことから、NK細胞を培養するとそのマーカーの発現が失われる傾向が確認される(新鮮なNK細胞はCD57の発現が高くなる)。mbIL15の列に見られるように、NKG2Cの発現(X軸)は大幅に変化していない。対照的に(矢印で示されるように)NKG2Cを発現する細胞のパーセンテージは、可溶性IL12および可溶性IL18への最初の曝露後、さらに1週間培養すると40%増加する。
図17A~17Dは、示された条件下で培養14日後のNK細胞におけるマーカー発現に関連する概略データを示す。17Aに示されるように、この時点で、CD62Lは、可溶性形式または膜結合形式のいずれであっても、IL12およびIL18の使用によって増強される。上記で説明したように、この発現は培養時間が長くなるにつれて低下する。図17Bは、1日目にIL12およびIL18を培地に導入した場合のNKG2D発現の増強を示す。他のデータと同様に、IL18濃度を変化させる場合、NK細胞表現型に対する効果(増殖および細胞毒性など)はほぼ同等であることが注目される(例えば、IL18の飽和または亜飽和濃度で効果が見られる)。CD57発現レベルは、17Dに示されるように、(新たに単離されたものではなく)培養される細胞を反映して、すべての条件下で比較的低かった。図17Dは、CD62LおよびNKG2Cの二重陽性マーカー発現を示し、培養物中のIL12およびIL18の存在により発現レベルが増強された。これらのデータは、IL12およびIL18(可溶性でも膜結合型でも)と共に培養したNK細胞の表現型が、より強力な記憶様表現型にシフトしていることを反映している。いくつかの実施形態において、この表現型は、NK細胞、特にキメラ受容体を発現するように操作されたものに、増強された増殖能力および/または増強された細胞毒性を付与し、より強力な癌免疫療法製品を作る。
図18は、IL12およびIL18の使用が、後の時点でも操作されたNK細胞の細胞毒性を増強することを示す(増殖後21日での細胞毒性を示す)。特に、図の中央の2点は、NKX101を導入したNK細胞を表し、どの群よりも最大の細胞傷害効果を示す。重要なことに、mbIL15発現フィーダー細胞上で可溶性IL12および18とともに培養されたNKX101形質導入NK細胞は、標的細胞に対して最高度の細胞毒性を示す(非限定的な例として、ここでの標的はReh白血病細胞であった)。したがって、いくつかの実施形態によれば、NK細胞の培養におけるIL12、IL18、IL21などの可溶性刺激因子の使用は、予想外に改善された細胞増殖(これは、臨床的に意味のある細胞数を産生することに非常に関連する)ならびに標的細胞に対する予想外に増強された細胞毒性を提供する。
実施例3-増殖、冷凍保存および細胞毒性の評価
本明細書に開示されるように、いくつかの実施形態において、増殖される操作されたNK細胞は、自己シナリオで使用される。いくつかの実施形態において、同種異系アプローチが使用される。いくつかの実施形態において、NK細胞は、「既製品」となるように設計されており、これは、増殖および操作されたNK細胞の既存の集団を指し、その後患者への投薬のために保存される。いくつかの実施形態において、保存は冷凍保存による。冷凍融解サイクルと同様に、細胞の生存率および活性が問題になる可能性がある。図19は、培養開始時にmbIL15発現フィーダー細胞または可溶性IL12/18を補足したmbIL15発現フィーダー細胞で培養した3人の異なるドナーからのNK細胞の特性に関するデータを示す。表の下の3行は、培養中のNK細胞に対する可溶性IL12および18のプラスの影響を示す。増殖の6日後、IL12/18培地でのNK細胞の生存率はわずかに高くなったが、IL12/18を使用した場合、総細胞数、したがって倍率増殖は著しく高くなった。
このデータに基づいて、細胞に抗CD19キメラ抗原受容体を形質導入し、可溶性IL12および18の存在下または非存在下で培養した(mbIL15発現フィーダー細胞を使用)。細胞の一部を冷凍保存し、対応する新鮮な細胞と比較した。FACSを使用して、NK細胞をFLAG(NK19-1構築物内のタグ、ただし、対応する非タグ化構築物が本明細書で提供されることを理解されたい)の発現について評価した。図20に示すように、3人のドナーからのNK細胞は、新鮮な細胞と冷凍保存された細胞の両方で、CD19 CARの発現を維持している。IL12/18の存在は、CAR発現に限定的な影響を与えるようである。図21は、増殖22日目の同じドナーからの細胞を示す。興味深いことに、抗CD19 CARを発現する細胞のパーセンテージは、21日目と比較して14日目に減少した。21日目の構築物の発現は、新鮮なNK細胞(例えば、冷凍されていない)とほぼ同じであった(3-4行を7-8行と比較されたい)。これらのデータは、本明細書に開示される方法に従って培養されるNK細胞がロバストな細胞の集団であり、冷凍保存を生き残り、生存率を維持し、細胞毒性誘導構築物の有意な発現レベルを維持してもよいことを示す。
NK細胞に対する冷凍保存の効果のさらなる分析が行われた。Nalm6-nuclearRed細胞株を標的細胞として使用し、抗CD19 CARを発現するNK細胞株によって標的にされた。非限定的な例として、この実験において、配列番号1によってコードされるCARを使用した。アッセイの結果を図22A~22Bに提供する。図22Aは、アッセイ時間にわたる細胞カウント曲線(3人のドナーの平均)を示す。示されているように、形質導入されていないNK細胞およびNalm6細胞単独では、同様の程度のNalm6標的細胞の増加を示す。可溶性IL12/18で増殖させる非形質導入NK細胞は、わずかな細胞毒性効果を示した(ウェル曲線あたりの細胞カウントの下方シフト。特に、培養14日目に冷凍保存した細胞は、Nalm6細胞に対して有意な細胞毒性効果を示し、成長を制限した)。重要なことに、可溶性IL12/18を含む培養で増殖させた14日目の冷凍保存細胞は、Nalm6細胞の増殖を完全に制限した。いくつかの実施形態において、長期間増殖させた細胞(新鮮または冷凍保存のいずれか)も、有意に腫瘍増殖を減少させる。14日目の概略データを図22Bに示す。形質導入されていないNK細胞に関しては、培養0日目に可溶性IL12/18を添加したNK細胞の増殖は、標的に対するNK細胞の細胞毒性を有意に増加させた.腫瘍細胞.同様のデータがCARを発現するNK細胞について示されている。標的細胞に対してほぼ80%の細胞毒性をもたらすCARが存在する場合でも、CARを発現するNK細胞を可溶性IL12/18と共に培養すると、細胞毒性が大幅に増強された。図22Cは、様々なE:T比での増殖中の培地中のIL12/18の存在下または非存在下で培養されるNK細胞についての追加の細胞毒性データを示す。示されるように、抗CD19 CARの非限定的な実施形態を発現するように操作された細胞は、ほぼすべてのE:T比で増強された細胞毒性を示す。標的細胞の数が増加するにつれて、本明細書に開示されるように、IL12およびIL18を使用して増殖されるNK細胞の細胞毒性は、フィーダー細胞のみで増殖した細胞と比較して、高い細胞毒性効果を示す。まとめると、これらのデータは、培地でのIL12/18の使用がNK細胞の増殖の増強と細胞毒性の増強をもたらすという証拠を提供する。さらに、これらのデータは、細胞が冷凍保存された後でも、細胞の活性が保持されているという重要な追加の証拠を提供する。このデータは、いくつかの実施形態によれば、ロバストな抗腫瘍効果を有する「冷凍庫から」操作されたNK細胞産物が生成されたことを示す。
図23は、肝細胞癌細胞をドナーマウスに注射し、様々な培養条件を用いて増殖させるNK細胞を投与するインビボ実験の模式図を示す。その後、生物発光を使用して腫瘍量をモニターする。投与された細胞は、1日目に可溶性IL12/IL18を添加した培地中で増殖させる非形質導入NK細胞、IL2を添加して増殖させるNKX101を発現するNK細胞、または1日目に可溶性IL12/IL18を添加した培地中で増殖させるNKX101を発現するNK細胞のいずれかである。全ての細胞は、mbIL15発現フィーダー細胞で成長させた。図24は、経時的な腫瘍負荷分析の結果を示す。対照動物、ならびに形質導入されていないNK細胞を受けた動物は、経時的な中程度の腫瘍増殖を示した。対照的に、NKX101を発現するNK細胞を受け、IL12/18またはIL2とともに成長した動物は、有意に高い抗腫瘍効果を示した。腫瘍量は両方の群で減少したが、IL2群では14日目から21日目にわずかに増加しただけであった。これらのデータは、培養NK細胞の細胞毒性を増強するために、増殖培地にIL12、IL18、またはIL21などの刺激性サイトカインを使用することをさらに裏付けている。
図25は、今回はNalm6細胞の異種移植片および抗CD19 CARを発現するNK細胞での処理による同様の実験設定を示す。図26Aは、得られた生物発光データを示す。以前の実験と同様に、対照動物および形質導入されていないNK細胞を受けた動物は、腫瘍量の急速な増加を示したが、後の時点に向かって減少した。NK19-1(抗CD19 CAR)を発現するNK細胞を受けた動物は、腫瘍増殖の効果的な遅延を示し、後の時点まで有意な増加を制限した。NK19-1を発現し、IL12/18で増殖させた細胞は、腫瘍増殖の顕著な制御を示し、実験の後期段階まで増加を制限し、その後でも他の群と比較して著しく低い全体的な腫瘍量であった。生存に関するさらなるデータを図26Bに示す。PB(対照)またはNTNK細胞を受けたマウスは、約30日で生存率が急速に低下した。NK19-1を受けた動物は、これらの群よりも長く生存し、NK19-1IL12/18動物は、他のすべての群に生存するものがいなくても、80%生存していた。図26Cおよび26Dは、IL12/18を添加した培地中で培養される場合のインビボでのNK細胞の持続性に関するデータを示す。図26Cは、全マウス末梢血中のヒトCD56細胞(NK細胞のマーカー)のパーセンテージの尺度を示す。示されているように、可溶性IL12/18を使用したNK細胞の増殖は、投与後18日であっても、マウス血液内のヒトNK細胞のパーセンテージを有意に増強する。これは、増殖中に刺激性サイトカインを使用することにより、NK細胞に付与された持続性の向上を証明している。同様に、一般にインビボで持続するのはNK細胞だけではないが、CARを発現する細胞は、可溶性IL12/18(または他の刺激分子)を使用することで持続性が向上する。図26Dは、異種移植片レシピエントマウスにおける注射の18日後の抗CD19 CAR陽性NK細胞のパーセンテージを示す(全マウス末梢血細胞カウントのうち)。前の図と同様に、これらのデータは、キメラ抗原受容体を発現するNK細胞などの遺伝子操作された免疫細胞が、少なくとも1つの刺激性サイトカインを使用して増殖させると、インビボでの持続性が高まることを示す。NK細胞によるCARの発現に対する増殖培養および冷凍保存(またはその欠如)において使用されるサイトカインの効果を評価するために、追加の実験を実施した。図26Eは、培養15日目において、抗CD19 CARの非限定的実施形態の発現が、サイトカインを増殖培養に使用した場合に変化しないことを示す。すなわち、1つまたは複数の追加の刺激分子を使用する増殖培養に基づいて本明細書で実証される増強された効果は、減少したCAR発現によって相殺されない。さらに、NK細胞の冷凍保存は、操作されたNK細胞によるCARの発現に悪影響を与えない。図26Fは、CAR発現が培養のさらなる時間後に侵食されないことを確認する。これらのデータは、IL12やIL18などの刺激性サイトカインの影響下で増殖されるNK細胞による細胞毒性の増強、持続性、および安定したCAR発現を再度裏付けている。同様に、操作されたNK細胞の冷凍保存は、これらの有益な特性に大きな悪影響を与えない。
実施例4-細胞毒性、NK細胞の特徴、およびNK細胞の生存に対する冷凍保存および増殖の影響を評価するための追加の実験
冷凍保存とそれに続く解凍のプロセスが、操作されたNK細胞の生存率、持続性、または細胞毒性を低下させることなどによって、操作されたNK細胞に悪影響を与えるかどうかを決定するために、追加の実験を行った。図27Aは、使用した模式的実験プロトコル、ならびに使用した実験群および他の条件を示す。上記のように、「IL12/IL18」と表示された処置群については、本明細書に記載の実施形態に従って、可溶性IL12および/またはIL18の存在下で細胞を増殖させた。処置群は、対照として新鮮な形質導入されていないNK細胞(G1)およびPBS(G2)を含む。実験群は、抗CD19 CARの非限定的な実施形態を発現するように操作され、追加の刺激性サイトカインなし(G3)およびあり(G4)で増殖される冷凍保存および解凍されたNK細胞ならびに抗CD19 CARの非限定的な実施形態を発現するように操作され、追加の刺激性サイトカインなし(G5、G6)およびあり(G7、G8)で増殖される新鮮なNK細胞を含んだ。採血および画像化は、図27Aに示した時点で行った。
図27Bおよび27Cは、示された実験群からのインビボ生物発光イメージングを示す。図28A~28Hは、経時的な生物発光強度を反映する折れ線グラフを示す。これらのデータは、処置後最初の30日間を示す図28I、および56日間のデータを示す図28Jにまとめられている。図28Iは、CD19 CARを発現するNK細胞と2つの対照群との間の明確な違いを示すが、実験群のそれぞれは、実験の最初の30日間にわたって測定されるBLIの検出不可能な増加に限定されていることを示す(増加したBLIは、増加した腫瘍成長を示す)、これは腫瘍成長の制御を示す。図28Jは、56日間のデータを示しており、様々なCAR構築物を発現し、腫瘍細胞の増殖を阻害する際に示された条件下で処理された実験群がより大きく分離している。対照群(G1およびG2)は腫瘍増殖の有意な増加を示し、これらの群の実験は30日で終了した。抗CD19 CARを発現する新鮮なNK細胞を受け取り、可溶性インターロイキンを使用せずに増殖させた群(G5)は、30日から56日の間にBLIの急激な増加を示した。この群の別の実験的複製(G6)は、腫瘍増殖を阻害するより顕著な能力を示した。抗CD19 CARを発現する冷凍NK細胞を受け、可溶性インターロイキン(G3)を使用せずに増殖させた群でも、30日目から56日目の間にBLIの増加が示されたが、新鮮な細胞で検出されたほどではなかった。新鮮であるか冷凍されているかにかかわらず、(本明細書に開示される実施形態に従って)増殖中に追加の刺激因子を使用して増殖された抗CD19 CAR発現NK細胞を受けた実験群は、腫瘍増殖の最もロバストな防止を示した。特に、どちらも冷凍保存されたNK細胞である群4および8は、腫瘍増殖の最大の阻害を示した。新鮮な操作されたNK細胞が投与されたときに収集されるデータと組み合わせると、これらのデータは、いくつかの実施形態によれば、抗CD19 CARを発現する操作されたNK細胞が、新鮮な状態で調製および投与される場合以外にも、調製、冷凍、次いで解凍および投与される場合にも有効であることを示している(例えば、特定の同種異系の実施形態におけるように)。
図29は、56日間の実験にわたって示された構築物で処置されるマウスの体重の折れ線グラフを示す。体重の減少は腫瘍増殖の増加と相関しており、例えば、腫瘍の進行はマウスの健康状態の低下、および対応する体重の減少(例えば、消耗)をもたらす。示されているように、対照群は30日までに体重の大幅な減少を示すが、実験群の1つを除くすべてが、実験の大部分で体重が増加している。上記の生物発光データと同様に、新鮮な調製物および冷凍した調製物の多くが体重に対して実質的に同様の効果を示すという顕著な傾向がある。いくつかの実施形態によれば、抗CD19 CARを発現する操作されたNK細胞は、新たに調製および投与された場合以外にも有効である。さらに、いくつかの実施形態によれば、抗CD19 CARを発現する操作されたNK細胞は、調製、冷凍、解凍、および投与された場合以外にも(例えば、同種異系の場合のように)有効である。
1つまたは複数の追加の刺激因子を使用して、または使用せずに増殖させるNK細胞の特徴を特徴付けるために、追加のデータを収集した。図30Aは、培養中のNK細胞の寿命(例えば持続性)に関するデータを示す。これらのデータは、(活性化キメラ受容体(ACR)陽性に基づいて)操作されたNK細胞のパーセンテージを示す(CD56陽性に基づく)。これらのデータは、増殖中にIL12および/またはIL18などの追加の刺激因子ありまたはなしで増殖されるNK細胞がインビボで同様の持続性プロファイルを示し、かかる操作されたNK細胞は血液中に比較的一定のレベル(約5~10%)で約7日間存在することを示します。再度、操作されたCARの発現およびCD56陽性の検出に基づいて測定して、動物の血液中に存在するNK細胞のパーセンテージを約50日間にわたって測定し、そのデータを図30Bに示す。7日間にわたる同様のプロファイルとは対照的に、1つまたは複数の追加の刺激因子を使用せずに増殖されるNK細胞は、約25~30日後に数が減少し始めた。これらの細胞は、細胞数がゼロに近づいた約48日までゆっくりと数が減少し続けた。約25~30日の同じ時点から、操作されたNK細胞は、追加の刺激因子(例えば、いくつかの実施形態によれば、IL12および/またはIL18)で増殖し、約10%で45日間血中に存在し続けた。過去3日間だけ、わずかに減少した(約5~7%まで)。これらのデータは、IL12、IL18、および/またはIL21などの1つまたは複数の追加の刺激分子の使用が、かかる刺激分子を使用せずに培養/増殖されるNK細胞と比較して、操作されたNK細胞にインビボでの持続性を増強することを示す強力な指標である。図30Cは、10,000個のカウントされた生細胞あたりの操作されたCAR発現NK細胞の数のカウントに基づいて、持続データを異なる方法で提示する。これらのデータは、図30Bに示す一般的な傾向を反映している、つまり、1つまたは複数の刺激分子(例えば、可溶性IL12および/または可溶性IL18)を使用して増殖される細胞は、かかる刺激分子なしで増殖される操作されたNK細胞と比較して長期間にわたってより多くの数で血中に留まる。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される方法は、特定のサイトカインに基づく増殖方法に共通するサイトカイン中毒を回避するという点で特に有利である。いくつかの方法において、高濃度の可溶性サイトカインを使用すると細胞の増殖が増強されるが、細胞は、患者への投与時など人工的な条件のない環境にさらされる場合、それらの濃度に慣れて成長し、離脱の兆候(例えば、アポトーシス、生存率の低下、またはその他の機能の低下)を示す。本明細書に開示される方法に従って増殖される操作されたNK細胞によって示される継続的な高いサイトカイン濃度に対する必要性の欠如は、インビボでの細胞のより長い寿命(および活性寿命)に、少なくとも部分的に寄与する。
図31A~31Cは、本明細書に開示される実施形態に従って産生される操作されたNK細胞を特徴付ける追加のデータを示す。これらのデータは、抗CD19 CARを発現する新鮮な(冷凍保存されていない)操作されたNK細胞を投与され、本明細書に開示されるいくつかの実施形態に従って、可溶性IL12および可溶性IL18を使用して増殖される3匹のマウス(投与後51日目)の血液から収集される。データは、CD56陽性(NK細胞の指標)およびCD19-Fc陽性(操作された抗CD19 CARを発現する細胞の指標)である全血試料からの細胞のパーセンテージを示す。図31A、31B、および31Cのそれぞれに示されるように、二重陽性細胞(右上の四角で囲まれた領域)のパーセンテージは、約4.75%から約6.7%の範囲である。図32A~32Cは、図31と同じマウスからの全血の分析を示すが、CD19-Fc陽性(操作された抗CD19 CARを発現する細胞を示す)およびCD3陽性(T細胞を示す)である細胞を同定する。これらのデータは、抗CD19 CARを発現する細胞の大部分がCD3陰性であることを示す。これは、それらがT細胞ではないことを意味する。いくつかの実施形態によれば、特定のNK細胞産生方法は、最初のドナー全血試料からT細胞を除去する工程を含むが、公称数のT細胞が残る可能性がある。しかしながら、いくつかの実施形態において、図31A~32Cに示されるデータに従って、抗CD19 CARを発現する操作された細胞の大部分は、NK細胞の特徴を示し(CD56陽性)、T細胞の特徴を示さない(CD3陰性)。
図33、34、および35は、腫瘍接種後の様々な時点での動物の全血からの細胞をさらに特徴付けるデータに関する。図33は投与後4日目のデータに関するものであり、図34は腫瘍接種後12日目のデータに関するものであり、図35は腫瘍接種後18日目のデータに関するものである。これらのデータは、対照として処置され、形質導入されていないNK細胞(NTNK)またはPBSのいずれかを受けた動物の全血からの、または各条件についての新鮮および冷凍処置群とともに培養中のIL2または培養中のIL12/18で増殖された操作されたNK細胞を受けた他の群のものからの細胞に関連している。図33Aは、4日目の動物の全血からのNK細胞(CD56-pos/CD3-neg)のパーセンテージを示す。各処置群は、この点に関して比較的類似しており、全血中の細胞の約3~5%が操作されたNK細胞であった。図33Bは、抗CD19-CARの非限定的な実施形態を特異的に発現する細胞のパーセンテージに関するデータを示す。図33Aと同様に、各処置群における抗CD19-CAR発現細胞のパーセンテージは、約3~5%の範囲である。図33Cは、投与後4日目に血液中に存在するGFP陽性腫瘍細胞のパーセンテージに関するデータを示す。前の図に示されているBLIイメージングと一致して、どの処置群でも検出可能な腫瘍細胞の存在はほとんどない。検出された低信号は、循環から様々な組織へのGFP+腫瘍細胞の移動を反映していてもよい(BLIイメージングによってそれらを潜在的に検出可能にするが、血液試料自体においてはそうではない)。図34A~34Cは、腫瘍接種の12日後の対応するデータを示す。初期の時点でそうであったように、各処置群は、試料中の血液細胞の約3%~5%がNK細胞であった(図34A)。図34Bは、抗CD19 CAR構築物について陽性の細胞のパーセンテージを示す。この時点での発現レベルは処置群全体で類似していたが、各実験群は対照群よりも顕著なレベルで存在していた。また、12日目には、抗CD19を発現するCAR細胞(例えば、NK細胞)のパーセンテージがわずかに高くなり(血球の約7~9%)、循環中の操作された細胞の持続性の増加が示唆された。図34Cは、全血中の腫瘍細胞の数を示す。興味深いことに、すべての群は、特に対照で増加した発光を示すBLIイメージングにもかかわらず、ほとんどGFP発現を示さない。繰り返しになるが、これらのデータは、特定の浮遊腫瘍細胞が示す生理学的な「滞留性」を反映していてもよい。
図35Aは、腫瘍接種後18日でのNK細胞のパーセンテージ(CD56陽性に基づく)を示す。実験群はすべて、全血中の細胞の約15%から約25%の範囲で、対照群と比較して著しく高いパーセンテージを示す。この増加したパーセンテージは、図30Bおよび30Cに示すように、NK細胞の増加の時間ウィンドウと一致している。この特定の実験において統計的に異なるわけではないが、これらのデータは、IL12/IL18培地中で増殖し、冷凍保存されるNK細胞が実験群の中で最も生産的(prolific)であることを示す。いくつかの実施形態によれば、フィーダー細胞+サイトカインベースの増殖は、冷凍保存と相まって、より正常なサイトカイン条件下で(例えば、サイトカイン中毒なしで)生存することができ、健康状態でより長期間持続してもよい、よりロバストなNK細胞をもたらす。図35Bおよび35Cは、18日目の腫瘍負荷の2つの測定値を示す。図35Bは、抗CD19 PE結合抗体を使用して測定される、CD19(この非限定的な実施形態における操作されたCARの標的)に対して陽性である血液中の細胞のパーセンテージを示す。これらのデータは、対照群の腫瘍負荷が上昇傾向にあることを示しており、対照的に、処置群の遺伝子操作されたNK細胞が腫瘍増殖を制限する能力を示す。図35Cは同様のデータを示すが、GFPシグナル(例えば、~BLI)の検出によるものである。これらのデータは、PE対GFPベースの検出の感度により35Bのデータとは異なるが、同様の傾向を示す。実験用のNK細胞は、対照と比較して、腫瘍細胞の増殖を防ぐ能力が高いことを示す。図35Dは、操作された抗CD19を発現しているNK細胞の数に関するデータに関する(例えば、CD56およびCD19Fc陽性)。図35Aのデータと同様に、これらのデータは、血液試料中のNK細胞のパーセンテージの増加が、操作された抗CD19 CARを発現するNK細胞であることを示しており、それらの持続性の向上を反映している。図35Eは、CARに対して陽性である各実験群のNK細胞のほぼ全集団が、本明細書に開示される抗CD19 CARを発現するように操作されたNK細胞であることを確認するデータを示す。
本明細書に開示される実施形態に従って増殖される操作されたNK細胞の持続性をさらに調査するために、本明細書に開示される可溶性サイトカインを使用して増殖される操作されたNK細胞の2用量がマウスに投与され、細胞数がさらに4週間にわたって追跡された(図27Aによる投与プロトコル)。図36は、これらのデータのボックスプロットを示す。簡単に言うと、ボックスプロットのX軸は、i)3回目の投与後の時間、またはii)腫瘍接種からの合計時間(括弧内に表示)のいずれかの2つの形式で時間を表す。Y軸は、抗CD19 CAR発現NK細胞の数(10,000個の白血球あたり)を表す。200万個のNK細胞用量のボックスプロットはボックスの下のトレース(破線の矢印で示される)であり、500万個の細胞用量は上のトレース(実線の矢印で示される)である。これらのデータは、1つまたは複数の刺激分子(IL12および/またはIL18など)が(本明細書のいくつかの実施形態で説明されるようにフィーダー細胞と併せて)使用される条件で増殖される操作されたNK細胞の半減期が、フィーダー細胞のみの条件で拡張された操作されたNK細胞と比較して延長されることを示す。200万の操作されたNK細胞用量の半減期は、~15日である。クリアランスおよび/または分布容積の1つまたは複数の分散に基づくと、500万個の操作されたNK細胞用量の半減期は、~18日である。これらは、図37に示されている、1つまたは複数の追加の刺激分子を使用せずに増殖させた別の操作されたNK細胞の用量とは対照的であり、500万個の細胞の用量で約5日の半減期を示す。したがって、本明細書に開示されるいくつかの実施形態によれば、フィーダー細胞系と併せて、1つまたは複数の追加のサイトカインを使用する操作されたNK細胞の増殖は、NK細胞の増殖の増加を可能にし、それらの細胞に増強された持続性および/または細胞毒性を与える。
実施例5-マルチパルスフィーダー細胞および増強NK細胞増殖
本明細書に開示される実施形態は、NK細胞のロバストな増殖をもたらすが、増殖したNK細胞に付与される有利な特徴を維持し、および/または有害な影響または細胞の特徴を最小限に抑えながら、より大きな程度の増殖が達成され得るかどうかを決定するために、追加の実施形態が評価された。NK細胞を、40単位/mLのIL2を添加した培地中でフィーダー細胞と1:10の比率で播種した(ここで、フィーダー細胞の非限定的な例として、膜結合型IL15および4-1BBリガンドを発現するK562細胞を使用した)。NK細胞は、臍帯血または末梢血から得た。NK細胞を、0日目から開始して約3週間培養し、7日目および14日目に新しいフィーダー細胞および培地で再度パルスした。増殖した細胞は、7、14、22、29日目にカウントされた。増殖の結果を図41Aにグラフで示し、図41Bに数値でまとめた。増殖される各試料は、22日目に細胞数のピークに達し、29日目までほぼ同じ数を維持した。これらのデータは、細胞増殖が約100,000倍から100万倍以上の範囲であることを示す(末梢血からのNK細胞について)。
本明細書で考察するように、いくつかの実施形態において、培地にIL12またはIL18の1つまたは複数を補足する。かかる実施形態に関するさらなる情報は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる2020年7月29日に出願された国際PCT特許出願番号:PCT/US2020/044033に開示されている。複数パルス増殖形式で使用される場合のこれらの効果を調べるために、培地に40IU/mLのIL2および20ug/mL IL12を添加し、臍帯血または末梢血のいずれかからのNK細胞を0、7、および14日目にパルスし、7、14、22、および29日目にカウントした場合を使用した。増殖の結果を図42Aにグラフで示し、図42Bに数値でまとめた。興味深いことに、細胞増殖はいくつかの試料で22日目にピークに達したが、1人のドナーからの末梢血において29日目にピークに達した。これらのデータは、IL12が特に末梢血からのNK細胞の増殖を増強できることを示す。
同様に、培地に0.05ng/mL IL18(および40IU/mL IL2)を補足することによって、IL18の効果を調査した。増殖の結果を、図43Aにグラフで示し、図43Bに数値でまとめた。これらのデータは、IL18が、臍帯血および末梢血由来のNK細胞の両方について実質的な細胞増殖を増強できることを示す。1人のドナーは、7日目および14日目(および培養開始時)に最初のNK細胞をパルスした結果、2000万倍を超えるNK細胞の増加を示した。
図44Aおよび44Bは、臍帯血由来または末梢血由来のNK細胞を、新しいフィーダー細胞およびIL12(20ng/mL)およびIL18(0.05ng/mL)の両方(ならびに40IU/mLのIL2)を補足した培地でパルスする結果を示す。NK細胞は、7日目および14日目(および培養開始時)にパルスされ、7、14、22、および29日目にカウントされた。興味深いことに、これらのデータは、3パルスアプローチでは、IL12およびIL18を補足した培地の組み合わせが減少した細胞増殖をもたらしたことを示しており、それはおそらくIL12、IL18、およびIL2の反復提示によって細胞が過剰に刺激されたかまたは増殖枯渇に追い込まれたことを示唆する。これは、2020年7月29日に出願された国際PCT特許出願番号:PCT/US2020/044033に示されているデータとは対照的であり、そこに開示されているいくつかの実施形態によれば、可溶性IL12およびIL18の添加(しかしこの特定の実験のように3-パルス様式ではない)は、ロバストなNK細胞の増殖を増強する。
免疫細胞、ここではNK細胞の増殖に対するフィーダー細胞および刺激性サイトカインの複数パルスの効果をさらに特徴付けるために、細胞のCD3陽性亜集団の増殖を評価するために追加のデータを収集した。いくつかの実施形態によれば、NK細胞は精製されるが(例えば、T細胞および他の非NK細胞を除去するために)、いくつかの小さな残留T細胞亜集団が残る。あるいは、いくつかの実施形態によれば、NK細胞は増殖前に精製されない。したがって、特定の条件下では、T細胞亜集団は、ドナーから収集された細胞の増殖から生じる可能性がある。これは、図45A~45Eで評価される。図45Aは、血液細胞(NK細胞(図45B~Eの出発材料がCBMCまたはPBMCであるのとは対照的))の出発集団が高濃度のIL2中で増殖された場合のCD3陽性集団の制限された増殖を示す(データは、CD3陽性である細胞のパーセンテージとして示される)。対照的に、図45Bは、3パルス増殖設定でのIL12の使用が、経時的なCD3陽性細胞のより大きな程度の増殖をもたらすことを示す。図45Cに示されるように、3パルス増殖中のIL18の使用は、CD3陽性細胞の増殖を増加させなかった。IL12およびIL18を組み合わせて使用すると、CD3陽性亜集団が同様に増加し(図45Dを参照)、したがってこのことは、IL12の存在が、IL18と組み合わせても少なくとも特定の条件下で細胞のCD3陽性亜集団の増殖をもたらす可能性があることを示す(かかる細胞が増殖される細胞の開始集団中に存在する場合)。図45Eは、対照条件下での制限されたCD3陽性増殖を示す。したがって、いくつかの実施形態において、IL12は、CD3陽性亜集団の増殖をもたらさない濃度で使用され、および/またはIL12は、前のパルスで使用されたIL2と同じ濃度で所与のパルスで使用される培地に導入されない。いくつかの実施形態において、IL12は、例えば1パルスおき、3パルスおきなど、増殖中に使用されるパルスの総数よりも少ない数で培地に含まれる。いくつかの実施形態において、IL12は、約20ng/mL未満、例えば、約15ng/mL、約12ng/mL、約15ng/mL、約15ng/mL、約15ng/mL、約15ng/mL、または列挙されるものの間の任意の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、IL12が使用される場合でも、CD3陽性細胞増殖を相殺するIL18の濃度、例えば、約0.07ng/mL、約0.10ng/ml、約0.12ng/ml、約0.15ng/ml、約0.2ng/mlまたはそれ以上が使用される。いくつかの実施形態において、CD3陽性細胞の増殖にもかかわらず、CD3陽性サブセットの全体的な増殖は、CD3陽性細胞のパーセンテージが結果として得られる増殖された集団全体において無視できるようになるようにNK細胞成長によって相殺される(例えば、CD56/CD3細胞)。いくつかの実施形態において、CD3陽性細胞が増殖後に検出される場合、それらは、例えば固相親和性によって除去される(例えば、セファロースビーズまたは抗CD3抗体を有する別の固体支持体)。
様々な条件下で増殖させるNK細胞上の活性化NKG2C受容体の発現の程度に関する追加のデータを収集した。図46Aは、高IL2で増殖させる場合の経時的なNKG2Cを発現するNK細胞のパーセンテージを示し、図46Bは同じ細胞を示すが、データは全体のMFIに関して表される(これは、より高い程度のNKG2Cを発現する細胞を説明する。%陽性データによって実証される)。3回のパルスで培地にIL12を使用すると、約22日間(46C)NKG2C発現が時間依存的に増加し、その後所定の細胞による全体的な発現が低下した(46D)。培地中のIL18は、同様のNKG2C発現プロファイルをもたらしたが、経時的に発現の安定性がわずかに向上した(図46Eおよび46F)。IL12とIL18を3パルス増殖と組み合わせて使用すると、経時的にNKG2C発現が着実に増加し、NKG2Cを発現する細胞のパーセンテージは、いずれかのサイトカインを個別に使用した場合と同様のレベルに達した。しかしながら、サイトカインが個々に引き起こしたように、組み合わせは14日目から22日目までの一般的な減少には至らなかった。さらに、MFIによって測定されるように、IL12とIL18を一緒に使用すると、NKG2C発現の「密度」が増強された(図46H)。対照NKG2Cデータを図46Iおよび46Jに示す)。
様々な条件下で増殖させるNK細胞による様々なマーカー(例えば、活性化マーカーまたは阻害マーカー)の発現に関して、さらなる特徴付けデータを収集した。図47Aは、マルチパルス増殖プロトコルが、天然の細胞毒性受容体NKp46およびNKp44、NKG2C受容体ならびにグルココルチコイド誘導腫瘍壊死因子受容体(GITR)の発現増加などの活性化マーカーを発現するNK細胞のパーセンテージの増加をもたらすことを示すデータを示す。興味深いことに、図47Bに示すように、阻害の2つのマーカー、チェックポイント受容体TIGITおよびTIM3(T細胞寛容に関与するタンパク質ドメイン)も増加した。
図48A~48Bは、0日目(丸)または7日目(四角)における活性化(48A)または阻害(48B)マーカーの発現のさらなる評価に関する。図48Aは、上述のように、天然の細胞毒性受容体NKp44およびNKp46が、0日目(パルス1)と比較して、パルス培養の7日目でより多くのNK細胞によって発現されることを示す。2B4発現、CD25発現などの他の活性化マーカーは、DNAM-1発現であり、培養中に一貫して上昇したままであり、約75%以上のNK細胞がこれらのマーカーを発現している。図48Bは、TIGITおよびTIM3が、パルス培養アプローチを使用する際に経時的に適度に増加する追加データを示す。しかしながら、いくつかの実施形態において、増殖中に使用される複数のパルスは、活性化NK細胞の特徴を発現する臨床的に関連するNK細胞の産生を可能にし、それによって癌免疫療法におけるそれらの使用を可能にする。
上で開示される実施形態の特定の特徴および態様の様々な組み合わせまたはサブ組み合わせがなされてもよく、依然として本発明の1つまたは複数の範囲内にあることが企図される。さらに、実施形態に関連する任意の特定の特徴、態様、方法、特性、特徴、品質、属性、要素などの本明細書での開示は、本明細書で述べる他のすべての実施形態で使用してもよい。したがって、開示される発明の様々なモードを形成するために、開示される実施形態の様々な特徴および態様を互いに組み合わせたり、置き換えたりしてもよいことを理解されたい。したがって、本明細書で開示される本発明の範囲は、上記で開示される特定の実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。さらに、本発明は様々な変更および代替形態が可能であるが、その特定の例が図面に示され、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、本発明は、開示される特定の形態または方法に限定されるべきではないが、逆に、本発明は、記載される様々な実施形態および添付の特許請求の範囲の精神および範囲内にあるすべての変更、等価物、および代替物をカバーするものである。本明細書に開示される任意の方法は、列挙される順序で実行される必要はない。本明細書で開示される方法は、開業医によって行われる特定の行為を含むが、それらは明示的または暗示的にこれらの行為に関する第三者の指示を含むこともできる。例えば、「増殖したNK細胞の集団を投与すること」等の行為は、「増殖したNK細胞の集団の投与を指示すること」を含む。さらに、本開示の特徴または態様がマーカッシュ群に関して説明される場合、当業者は、本開示がそれによって任意の個々の構成物またはマーカッシュ群の構成物の亜群に関しても説明されることを理解するであろう。
本明細書に開示される範囲はまた、いずれかおよびすべての重複、サブ範囲、およびそれらの組み合わせを包含する。「~まで」、「少なくとも」、「よりも大きい」、「よりも小さい」、「~の間」などの言葉は、列挙される数を含む。「約」または「およそ」などの用語が前に付いている数字は、列挙される数字を含む。たとえば、「90%」は「90%」を含む。いくつかの実施形態において、参照配列と少なくとも95%の配列同一性を有する配列は、参照配列と96%、97%、98%、99%、または100%同一である配列を含む。さらに、配列がヌクレオチドまたはアミノ酸配列を「含む」と開示されている場合、かかる言及は、特に明記しない限り、その配列が列挙される配列を「含む」、「からなる」、または「から本質的になる」ことも含むものとする。
「a」、「an」、「the」などの冠詞は、反対の指示がない限り、または文脈から明らかでない限り、1つまたは複数を意味してもよい。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「および/または」なる語句は、そのように結合された要素の「いずれかまたは両方」を意味すると理解されるべきである。「および/または」で列挙される複数の要素は、同じように解釈されるべきである、つまりそのように結合された要素の「1つまたは複数」である。「および/または」なる句によって具体的に識別される要素以外の他の要素が所望により存在してもよい。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「または」は、上記で定義した「および/または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。たとえば、要素のリストで使用される場合、「または」または「および/または」は包括的であると解釈されるべきである、すなわち少なくとも1つ、しかし所望により複数の要素のリスト、および所望により追加のリストされていない要素を含む。「~の1つのみ」または「~の正確に1つ」など、明確に反対を示す用語のみが、数または要素のリストの正確に1つの要素を含むことを示す。したがって、群の1つまたは複数の構成物間に「または」を含む請求項は、反対の指示がない限り、群構成物の1つ、2つ以上、またはすべてが、所与の製品またはプロセスに存在するか、利用されるか、または関連している場合に充足されると見なされる。群の正確に1つの構成物が存在し、使用され、または所与の製品またはプロセスに関連する実施形態が、提供される。群構成物の2つ以上、またはすべてが、所与の製品またはプロセスに存在する、使用される、または関連する実施形態が、提供される。任意の1つまたは複数の請求項を補正して、任意の実施形態、態様、特徴、要素、または特性、またはそれらの任意の組み合わせを明示的に除外してもよい。任意の1つまたは複数の請求項を補正して、任意の薬剤、組成物、量、用量、投与経路、細胞型、標的、細胞マーカー、抗原、標的部分、またはそれらの組み合わせを除外してもよい。
いくつかの実施形態において、核酸コードの縮重を説明する一方で本明細書に開示される核酸のいずれかに対応するアミノ酸配列が、提供される。さらに、本明細書に明示的に開示される配列とは異なるが、機能的類似性または同等性を有する配列(核酸またはアミノ酸)もまた、本開示の範囲内であると考えられる。前述のものは、変異体、切断、置換、または他のタイプの修飾を含む。
本明細書で使用されるタイトルまたは小見出しは、整理目的のためのものであり、本明細書で開示される実施形態の範囲を限定するために使用されるべきではない。

Claims (36)

  1. ナチュラルキラー(NK)細胞の増殖を増強する方法であって、該方法は、以下:
    (a)フィーダー細胞の第1の集団とのNK細胞の集団の1回目の共培養を培地中で行うこと、
    ここでフィーダー細胞の第1の集団は、4-1BBLおよび膜結合型インターロイキン-15(mbIL15)を発現するように操作された細胞を含み、
    ここで1回目の共培養におけるNK細胞の集団は、フィーダー細胞の第1の集団よりも少ない細胞を含み、
    ここで1回目の共培養における培地は、インターロイキン2(IL2)、ならびにインターロイキン12(IL12)よびインターロイキン18(IL18)のうち1つを含み、および
    ここで1回目の共培養は、増殖したNK細胞の集団を産生する;
    (b)(a)で産生された増殖したNK細胞の集団の少なくとも一部をフィーダー細胞の第1の集団から分離すること
    (c)(a)で産生された増殖したNK細胞の集団の少なくとも一部と、フィーダー細胞の第2の集団との2回目の共培養を新鮮な培地中で行うこと、ここでフィーダー細胞の第2の集団は4-1BBLおよび膜結合型インターロイキン-15(mbIL15)を発現するように操作された細胞を含み、
    ここで2回目の共培養におけるNK細胞の集団は、フィーダー細胞の集団よりも少ない細胞を含み、
    ここで2回目の共培養における培地は、インターロイキン2(IL2)、ならびにインターロイキン12(IL12)よびインターロイキン18(IL18)のうち1つを含み、および
    ここで2回目の共培養は、さらに増殖したNK細胞の集団を産生する;および
    (d)工程(b)および(c)を1回または複数回繰り返して増殖したNK細胞の集団のさらなる増殖をもたらすこと
    を含む、方法であって、少なくとも100,000倍~5,000,000倍のNK細胞の増殖をもたらす、方法
  2. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中に存在するIL2が、約10単位/mL約100単位/mLの濃度である、請求項1記載される方法。
  3. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中に存在するILが、約50単位/mL未満の濃度である、請求項1または2に記載される方法。
  4. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL12が存在する場合、IL12が、約10ng/mL約100ng/mL濃度である、請求項1~3のいずれか一項に記載される方法。
  5. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL12が存在する場合、IL12が、約30ng/mL未満の濃度である、請求項1~4のいずれか一項に記載される方法。
  6. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL18が存在する場合、IL18が、約0.01ng/mL約30ng/mL濃度である、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL18が存在する場合、IL18が、約10ng/mL未満の濃度である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 1回または複数回の共培養工程におけるNK細胞 対 フィーダー細胞比が、約1:2約1:20ある、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 増殖したNK細胞が、蛍光活性化セルソーティング(FACS)によってフィーダー細胞から分離される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
  10. フィーダー細胞の集団が、4-1BBLおよびmbIL15の両方を発現するK562細胞を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 1回または複数回の共培養工程が、NK細胞活性化のマーカーの発現を増加させる、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 1回または複数回の共培養工程が、増殖したNK細胞の細胞毒性を増加させる、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 1回または複数回の共培養工程が、増殖したNK細胞の持続性を増加させる、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 1回目の共培養が、約行われる、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 共培養が、少なくとも3回繰り返される、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
  16. NK細胞をキメラ抗原受容体(CAR)をコードするベクターと接触させることをさらに含む、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
  17. CARが、CD19、CD123、CD70、BCMA、またはナチュラルキラー受容体群D(NKG2D)のリガンドのうちの1つまたは複数を標的とするように構成される、請求項16に記載の方法。
  18. NK細胞が、2回目の共培養の前にCARをコードするベクターと接触さる、請求項16または請求項17に記載の方法。
  19. 2回目の共培養が、約6時間から約14日の間である、請求項18に記載の方法。
  20. (d)において、工程(b)および(c)が1回繰り返される、請求項1~19のいずれか一項に記載の方法。
  21. NK細胞の集団が末梢血由来である、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 的癌細胞上のマーカーに結合し、結合すると、NK細胞が標的癌細胞に対して細胞傷害効果を発揮するように誘導するように構成された、操作されたキメラ受容体を含む、操作されたナチュラルキラー(NK)細胞の集団であって、
    ここでNK細胞は、以下:
    a)フィーダー細胞の第1の集団とのNK細胞の集団の1回目の共培養を培地中で行うこと、
    ここで、フィーダー細胞の第1の集団は、4-1BBLおよび膜結合インターロイキン-15(mbIL15)を発現するように操作された細胞を含み、
    ここで1回目の共培養におけるNK細胞の集団は、フィーダー細胞の第1の集団よりも少ない細胞を含み、
    ここで1回目の共培養における培地は、インターロイキン2(IL2)、ならびにインターロイキン12(IL12)よびインターロイキン18(IL18)のうち1つを含み、および
    ここで1回目の共培養は、増殖したNK細胞集団を産生する;
    (b)(a)で産生されたNK細胞の増殖集団の少なくとも一部を、フィーダー細胞の第1の集団から分離すること
    (c)(a)で産生された増殖したNK細胞の集団の少なくとも一部と、フィーダー細胞の第2の集団との2回目の共培養を新鮮な培地中で行うこと、ここでフィーダー細胞の第2の集団は4-1BBLおよび膜結合インターロイキン-15(mbIL15)を発現するように操作された細胞を含み、
    ここで2回目の共培養におけるNK細胞の集団は、フィーダー細胞の集団よりも少ない細胞を含み、
    ここで2回目の共培養における培地は、インターロイキン2(IL2)、ならびにインターロイキン12(IL12)よびインターロイキン18(IL18)のうち1つを含み、および
    ここで2回目の共培養は、さらに増殖したNK細胞の集団を産生する;および
    (d)工程(b)および(c)を1回または複数回繰り返して増殖したNK細胞の集団のさらなる増殖をもたらすこと
    を含む方法によって増殖されており少なくとも100,000倍~5,000,000倍増殖されたNK細胞である、集団。
  23. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中に存在するIL2が、約10単位/mL約100単位/mL濃度である、請求項22に記載の操作されたNK細胞の集団。
  24. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中に存在するIL2が、約50単位/mL未満の濃度である、請求項22または23に記載の操作されたNK細胞の集団。
  25. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL12が存在する場合、IL12が、約10ng/mL約100ng/mL濃度である、請求項22~24のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  26. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL12が存在する場合、IL12が、約30ng/mL未満の濃度である、請求項22~25のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  27. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL18が存在する場合、IL18が、約0.01ng/mL約30ng/mL濃度である、請求項22~26のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  28. 1回または複数回の共培養工程において使用される培地中にIL18が存在する場合、IL18が、約10ng/mL未満の濃度である、請求項22~27のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  29. 1回目の共培養におけるNK細胞 対 フィーダー細胞比が、約1:2約1:20ある、請求項22~28のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  30. フィーダー細胞が、4-1BBLおよびmbIL15の両方を発現するK562細胞である、請求項29に記載の操作されたNK細胞の集団。
  31. 1回目の共培養が、約7日間行われる、請求項22~30のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  32. キメラ受容体が、CD19、CD123、CD70、BCMA、またはナチュラルキラー受容体群D(NKG2D)のリガンドのうちの1つまたは複数を標的とするように構成されたキメラ抗原受容体(CAR)である、請求項22~31のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  33. (d)において、工程(b)および(c)が1回繰り返される、請求項22~32のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  34. NK細胞の集団が末梢血由来である、請求項22~33のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  35. 疾患の処置において使用するための、請求項22~34のいずれか一項に記載の操作されたNK細胞の集団。
  36. 疾患が癌である、請求項35に記載の操作されたNK細胞の集団。
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