JP7743980B2 - ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞 - Google Patents

ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞

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Description

本発明は、他家投与可能なヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞及びその製造法に関する。
抗原特異的細胞傷害性T細胞(CTL)は、その細胞表面上に存在するT細胞受容体(TCR)を介して、抗原提示細胞のクラス1主要組織適合抗原(MHCクラスI、HLAクラスI)と共に提示された、ウイルスや腫瘍等由来の抗原ペプチドを認識し、異物である当該抗原ペプチドを提示する細胞に対して、特異的に細胞傷害活性を発揮し、攻撃する。また、CTLの一部は、長期生存型メモリーT細胞となって、異物に対する細胞傷害性を維持したまま宿主内に記憶され、次いで異物に曝露された場合に対応できるようになっている。従って、CTLは、ウイルス感染患者、がん疾患における免疫細胞療法の細胞として期待されている。
慢性ウイルス感染患者やがん患者においては、慢性的に抗原に曝露されるためT細胞が疲弊、老化して、効果を発揮できないため、多くの場合T細胞療法の効果が得られない。そのためiPS技術を用いて疲弊したT細胞を機能的に若返らせ、得られた若返りT細胞を患者に投与するiPS細胞由来若返りT細胞療法は、がん治療効果向上の有効な手段となることが期待されている。この若返りT細胞療法に用いるCTLを得る手段として、抗原特異性を有するT細胞からT細胞由来iPS細胞(T-iPS細胞)を樹立して、もとのT細胞のTCR遺伝子の組み換え構造を保ったまま、再びCTLやキメラ抗原受容体T細胞(CART)などに分化誘導する方法が開発された(特許文献1)。
しかし、これらの方法では、作成に5ヶ月かかり、作成コストも高額になるという課題がある。これに対し、予め他家CTL由来iPS細胞をストックしておき、若返りT細胞(rejT)を作成すれば、より迅速に患者に投与することができ、患者一人当たりのコストも削減できるが、HLAが一致しなければ拒絶され、抗腫瘍効果減弱の問題が生じる。
この問題を解決するために、HLAクラスI発現を消失させ、患者CD8+T細胞に拒絶されない他家rejTを作製すれば、抗原特異的CTLの強力な抗腫瘍効果を維持しながら、多くの重症患者に迅速に投与が可能となる。健常人ドナー由来同種細胞を、バリデーションストックしたiPS細胞が多くの患者に投与可能となるために、HLAゲノム編集によりB2MをノックアウトしてHLAクラスI抗原を消失させる方法が有望であるが、その場合NK細胞のmissing-self応答を抑える必要がある。この手段として、iPS細胞のHLAクラスIを消失させてHLA-Eのみを発現させた細胞を分化誘導し、NK細胞からの攻撃を回避する手段(非特許文献1)、HLAクラスIとクラスIIを消失させた上でPD-L1,HLA-Gと‘‘don’t-eat me’’signal CD47を発現させる手段(非特許文献2)、HLA-AとBを消失させ、HLA-Cは保持する手段(非特許文献3)など、NK細胞のmissing-self応答を回避するためのいくつかの編集方法が既に報告されている。
特許第6164746号公報
Gornalusse GG, Hirata RK, Funk SE, Riolobos L, Lopes VS, Manske G, et al. HLA-E-expressing pluripotent stem cells escape allogeneic responses and lysis by NK cells. Nature biotechnology. 2017;35(8):765-72. Han X, Wang M, Duan S, Franco PJ, Kenty JH, Hedrick P, et al. Generation of hypoimmunogenic human pluripotent stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2019;116(21):10441-6. Xu H, Wang B, Ono M, Kagita A, Fujii K, Sasakawa N, et al. Targeted Disruption of HLA Genes via CRISPR-Cas9 Generates iPSCs with Enhanced Immune Compatibility. Cell stem cell. 2019;24(4):566-78 e7.
しかし、いずれの手段でも、NK細胞のmissing-self応答の回避と、本来有する抗原特異的CTL活性の保持のバランスという面で十分満足できるものではなかった。
従って、本発明の課題は、抗原特異的CTLの強力な抗腫瘍効果を維持しながら、NK細胞のmissing-self応答を回避でき、他家投与可能なヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞及びその製造法を提供することにある。
そこで、本発明者は、ヒトT細胞由来のiPS細胞に対して、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子(例えば、HLA-A24拘束性のCTLであればHLA-A24、HLA-A02拘束性のCTLであればHLA-A02)とHLA-Eとを発現させることでより強力にNK細胞の活性を抑えることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、次の[1]~[4]を提供するものである。
[1]CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子及びHLA-EのHLAクラスIを発現する、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞。
[2]CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子が、HLA-A24又はHLA-A02である[1]記載のヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞。
[3]ヒトT細胞由来のiPS細胞のHLAクラスIをすべてノックアウトする工程、HLAクラスIがすべてノックアウトされたT細胞にCTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子及びHLA-Eの遺伝子を導入する工程、並びに前記遺伝子導入されたT-iPS細胞をCD8シングルポジティブT細胞に再分化する工程、を含むことを特徴とする、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子及びHLA-Eの2種のHLAクラスIを発現する、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞の製造法。
[4]CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子が、HLA-A24又はHLA-A02である[3]記載の製造法。
本発明によれば、抗原特異的CTLの強力な抗腫瘍効果を維持しながら、NK細胞のmissing-self応答を回避でき、他家投与可能なヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞及びその製造法が安定して提供できる。
ゲノム編集後のHPV-rejTのHLAクラスI発現を示す図である。Post-edit HPV-rejTは、HLAクラスI消失後、HLA-A24のみノックインしたHPV-rejT(上段)、HLA-A24とHLA-Eの両方を発現するHPV-rejT(下段)を示す。それぞれのHLAクラス1(ABC、A24、BC、E)に対する抗体を用いてHPV-rejTを染色しフローサイトメトリーで解析した。Control(isotype)は、isotypeコントロールでHPV-rejTを染色した陰性コントロールを示す。 HLA-A24とHLA-Eを共に発現させたHPV-rejTは、NK細胞の傷害活性を有意に抑制することを示す図である。K562細胞株は、クラスIを発現しないため、NK細胞に傷害される陽性コントロールである。KI-A24は、HLAクラスI消失後、HLA-A24のみノックインしたHPV-rejTを示す。KI-Eは、HLAクラスI消失後、HLA-EのみノックインしたHPV-rejTを示す。KI-A24&Eは、HLAクラスI消失後、HLA-A24とHLA-Eの両方をノックインしたHPV-rejTを示す。WTは、HLAを編集していない、つまりHLAを発現するワイルドタイプを示す。auto CTLは、この解析に用いたNK細胞のドナー由来CTLを示す。自己細胞であるのでNK細胞はauto CTLを攻撃しないため、陰性コントロールとして用いている。 107aアッセイでもHLA-A24+HLA-E発現HPV-rejTのNK細胞傷害活性抑制効果が強いことを示す図である。K562細胞株は、クラスIを発現しないため、NK細胞は共培養によりK562を攻撃して107aを高発現する。陽性コントロールとして用いている。Positive Ctrlは、NK細胞にCell Stimulation Cocktailを加えて刺激したため、NK細胞は107aを高発現する。同じく陽性コントロールを示す。HLA-E KIは、HLAクラスI消失後、HLA-EのみノックインしたHPV-rejTを示す。HLA-A24 KIはHLAクラスI消失後、HLA-A24のみノックインしたHPV-rejTを示す。HL-A24+E KIは、HLAクラスI消失後、HLA-A24とHLA-Eの両方をノックインしたHPV-rejTを示す。Negative Ctrlは、NK細胞のみで培養した陰性コントロールを示す。 子宮頸がん担癌マウスに対するHLA編集HPV-rejTの生存期間延長効果を示す。nо treatmentは非処置群、оriginal CTLは、オリジナルCTL処置群、WTrejTは、rejT処置群、EXrejTは、本発明HPV-rejT処置群を示す。 HLA編集HPV-rejTのNK細胞同時投与時の生体内での耐久性を示す。HPV-rejT中のカッコ内は、HLAクラスI編集を示す。
本発明の細胞傷害性T細胞は、ヒトT細胞由来のiPS細胞(T-iPS細胞)のHLAを、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子及びHLA-EのHLAクラスIを発現するようにした細胞傷害性T細胞である。
また、本発明の細胞傷害性T細胞には、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子及びHLA-E以外に、さらにHLA-G、HLA-CなどのHLAクラスIを発現させてもよく、さらにCD47、PD-L1、iCaspase9などを発現させてもよい。ただし、NK細胞活性の抑制の観点、及びHLAの多型によりドナーとHLA合わせる観点を考慮すれば、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子及びHLA-Eの2種のHLAクラスIを発現する、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞であるのが好ましい。
原料として用いるヒトT細胞由来のiPS細胞は、ヒトT細胞をiPS細胞(T-iPS細胞)に誘導することにより得ることができる。このT-iPS細胞の製造法は、前記特許文献1記載の方法により行うのが好ましい。
まず、ヒトT細胞からiPS細胞への誘導手段について説明する。
用いられるT細胞は、ヒトT細胞が好ましい。このT細胞の起源であるヒトとしては、ウイルス感染症、悪性腫瘍等を患っているヒトであってもよいが、治療用同種抗原特異的細胞傷害性T細胞を製造するうえで、ゲノム編集後バンク化して多くの人に投与するという点から健常人であるのが好ましい。また、T細胞の起源として好ましいヒトは、本発明によって製造されたT-iPS細胞を用いて製造される再生CTLやCART細胞を投与されるべき患者とHLAの型が完全に一致している必要はない。
本発明においてT-iPS細胞に誘導されるT細胞は、抗原特異性を有するT細胞が好ましい。例えば、CD3及びCD8が発現しているT細胞であり、具体的にはCD8陽性細胞であるCTLが挙げられる。また、例えばCD3及びCD4が発現しているT細胞であり、具体的にはCD4陽性細胞であるT細胞が挙げられる。なお、T細胞における抗原特異性は、抗原特異的な、再構成されたTCR遺伝子によりもたらされる。なお、製造効率の観点からは、特にこれに限定されないが、抗原特異的CD8陽性細胞を得るためには、T-iPS細胞へ誘導されるヒトT細胞としては、抗原特異的CD8陽性T細胞を用いることが好ましく、抗原特異的CD4陽性細胞を得るためには、T-iPS細胞へ誘導されるヒトT細胞としては、抗原特異的CD4陽性T細胞を用いることが好ましい。また、免疫療法を実施する場合、iPS細胞から分化させるヒトT細胞は、iPS細胞へ誘導されるヒトT細胞と抗原特異性が同一または実質的に同一であることが好ましい。また、T-iPS細胞を誘導するT細胞として、抗原特異性のないT細胞も含まれる。具体的にはCART細胞もしくはTCR-T細胞など遺伝子改変T細胞が挙げられる。
このようなT細胞は、例えばヒトの組織から公知の手法により単離することができる。
ヒトの組織としては、前記T細胞を含む組織、例えば、末梢血、リンパ節、骨髄、胸腺、脾臓、臍帯血、病変部組織が挙げられる。これらの中では、ヒトに対する侵襲性が低く、調製が容易であるという観点から、末梢血が好ましい。腫瘍浸潤リンパ球(TIL)を分離する際には腫瘍組織もしくは末梢血から分離することができる。ヒトT細胞を単離するための公知の手法としては、例えば、細胞分離用磁気ビーズなどを用いる磁気セレクション、CD4又はCD8等の細胞表面マーカーに対する抗体と、セルソーターとを用いたフローサイトメトリー、抗CD3抗体、抗CD28抗体を用いる活性化T細胞誘導法などが挙げられる。また、サイトカインの分泌や機能性分子の発現、もしくはPD-1などのシグナル分子を指標に、所望のT細胞を単離することも出来る。また、グランザイムやパーフォリンなどの分泌又は産生を指標として、細胞傷害性T細胞(CTL)を単離することが出来る。さらに、抗原特異性を有するT細胞を含むヒトの組織より単離する場合には、所望の抗原を結合させたMHC(主要組織適合遺伝子複合体)を多量体化させたもの(例えば、「MHCテトラマー」、「プロ5(登録商標)MHC クラスIペンタマー」)を用いて、ヒトの組織より所望の抗原特異性を有するT細胞を精製することができる。
本発明において、T細胞をiPS細胞にするために導入される遺伝子は、(a)Oct3/4遺伝子、(b)c-Myc遺伝子、(c)Sox2遺伝子、(d)Klf4遺伝子、(e)NANOG遺伝子、及び(f)LIN28遺伝子などのうち少なくとも4種類の遺伝子の組み合わせが好ましい。
本発明において、T細胞に前記遺伝子群を導入する方法としては特に制限はなく、公知の手法を適宜選択して用いることができる。例えば、前記遺伝子群をコードする核酸の形態にて前記T細胞に導入する場合においては、前記遺伝子群をコードする核酸(例えば、cDNA、RNA)を、T細胞で機能するプロモーターを含む適当な発現ベクターに挿入し、該発現ベクターを感染、リポフェクション法、リポソーム法、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム共沈殿法、DEAEデキストラン法、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法にて細胞に導入することができる。
このような発現ベクターのうち、前記遺伝子群を含むステルス型RNA発現ベクターを用いるのが、がん化の危険性の低減、導入効率の点から、より好ましい。
ステルス型RNA発現ベクターとは、ベクターが染色体に入ることを回避し、核内ではなく細胞質内で、持続的で安定して遺伝子が発現するように設計されたベクターである。1万3000塩基対以上の大きな遺伝子の導入や、10個の遺伝子の同時導入もでき、細胞に傷害を与えず、導入遺伝子が不要な時には除去が可能で、細胞がベクターを異物として認識できないステルス性を持っている。
このようなステルス型RNA発現ベクターとしては、下記(1)~(8)のRNA配列を含むマイナス一本鎖RNA(A)と、一本鎖RNA結合タンパク質(B)、RNA依存性RNA合成酵素からなり、自然免疫構造を活性化させない複合体が挙げられる。
(1)前記遺伝子群に対するRNA配列、
(2)非コード領域を構成するヒトmRNA由来RNA配列、
(3)前記RNA依存性RNA合成酵素が認識する転写開始シグナル配列、
(4)前記RNA依存性RNA合成酵素が認識する転写終結シグナル配列、
(5)前記RNA依存性RNA合成酵素が認識する複製起点を含むRNA配列、
(6)前記RNA依存性RNA合成酵素をコードするRNA配列、
(7)前記RNA依存性RNA合成酵素の活性を調節するタンパク質をコードするRNA配列、
(8)前記一本鎖RNA結合タンパク質をコードするRNA配列。
また、T-iPS細胞を樹立する際には、前記T細胞は、前記遺伝子群の導入前に、インターロイキン-2(IL-2)若しくはインターロイキン-7(IL-7)及びインターロイキン-15(IL-15)の存在下にて抗CD3抗体及び抗CD28抗体によって刺激して活性化することが好ましく、フィトヘマグルチニン(PHA)、インターロイキン-2(IL-2)、同種抗原発現細胞、抗CD3抗体、及び抗CD28抗体、CD3及びCD28アゴニストからなる群から選択される少なくとも1の物質によって刺激して活性化してもよい。かかる刺激は、例えば、培地中に、PHA、IL-2、抗CD3抗体及び/又は抗CD28抗体等を添加して前記T細胞を一定期間培養することによって行うことができる。また、抗CD3抗体及び抗CD28抗体は磁性ビーズ等が結合されているものであってもよく、さらにこれらの抗体を培地中に添加する代わりに、抗CD3抗体及び抗CD28抗体を表面に結合させた培養ディッシュ上で前記T細胞を一定期間培養することによって刺激を与えてもよい。さらにまた、前記T細胞(例えば、ヒトT細胞)が認識する抗原ペプチドをフィーダー細胞とともに培地中に添加することによって刺激を与えても良い。
かかる刺激を前記T細胞に与えるために、培地中に添加するPHAの濃度としては特に制限はないが、1~100μg/mLであることが好ましい。また、培地中に添加するIL-2の濃度としては特に制限はないが、1~200ng/mLであることが好ましい。
さらに、培地中に添加する抗CD3抗体及び抗CD28抗体の濃度としては特に制限はないが、前記T細胞の培養量の1~10倍量であることが好ましい。また、かかる刺激を前記T細胞に与えるために、培養ディッシュの表面上に結合させた抗CD3抗体及び抗CD28抗体の濃度としては特に制限はないが、コーティングの際の濃度は抗CD3抗体では0.1~100μg/mL、好ましくは1~100μg/mL、抗CD28抗体では0.1~10μg/mLであることが好ましい。
また、かかる刺激を行うための培養期間は、前記T細胞に対してかかる刺激を与えるのに十分な期間であって、前記4遺伝子の導入に必要な細胞数までT細胞を増殖しうる期間であれば特に制限はないが、通常2~7日間であるが、遺伝子導入効率の観点から、好ましくは3~5日間である。15mLチューブ内でT細胞とベクターを混合することにより感染させる、もしくは遺伝子導入効率を上げるという観点から、レトロネクチンがコートしてある培養ディッシュ上にて培養することが好ましい。
前記T細胞を培養し、PHA、IL-2、抗CD3抗体及び/又は抗CD28抗体等を添加する培地としては、例えば、前記T細胞の培養に適した公知の培地(より具体的には、他のサイトカイン類、ヒト血清を含む、ロズウェルパーク記念研究所(RPMI)1640培地、AIM VTM medium、NS-A2を用いることができる。培地には、PHA、IL-2、抗CD3抗体及び/又は抗CD28抗体以外にも、培養に必要なアミノ酸(例えば、L-グルタミン)、抗生物質(例えば、ストレプトマイシン、ペニシリン)が添加してあっても良い。また、IL-2のかわりに培地にIL-7及びIL-15を添加することも好ましい。IL-7及びIL-15の添加濃度としては特に制限はないが、それぞれ1~100ng/mLであることが好ましい。
また、前記T細胞に前記4遺伝子を導入する際、又はその後の条件としては特に制限はないが、前記4遺伝子を導入した前記T細胞は、フィーダーフリー条件下で培養するのが好ましい。例えば、ラミニン511E8断片であるiMatrix-511溶液もしくはビトロネクチンでコーティングされたウェルが挙げられる。フィーダー細胞条件下での培養でも樹立可能であり、フィーダー細胞としては例えば、放射線の照射や抗生物質処理により細胞分裂を停止させたマウス胎児繊維芽細胞(MEF)、STO細胞、SNL細胞が挙げられる。
さらに、前記T細胞からT-iPS細胞に誘導する過程において、翌日からiPS細胞の培地を添加しておくことが好ましい。その後は1日おきに半量ずつ培地交換を行い、徐々にT細胞培地からiPS培地に置換するのが好ましい。
また、前記T細胞からiPS細胞への移行に合わせて、前記T細胞の培養に適した公知の培地から、iPS細胞の培養に適した培地に徐々に置換していきながら培養することが好ましい。かかるiPS細胞の培養に適した培地としては、公知の培地を適宜選択して用いることができ、例えば、iMatrixコーティングした場合にはStemFit AK03Nもしくはビトロネクチンでコーティングした場合にはEssential 8 Medium、MEF細胞などのフィーダー細胞上ではノックアウト血清代替物、L-グルタミン、非必須アミノ酸、2-メルカプトエタノール、及びb-FGF等を含有する、ダルベッコ変法イーグル培地/F12培地(ヒトiPS細胞培地)が望ましい。
このようにしてT-iPS細胞の選択は、公知の手法を適宜選択することによって行うことができる。かかる公知の手法としては、例えば、ES細胞/iPS細胞様コロニーの形態を顕微鏡下にて観察して選択する方法が挙げられる。一方でシングルセルであるCTLクローンから樹立したT-iPSの場合、性質が似ていることが多いため、T-iPS細胞の各コロニーを選択せず、樹立できたコロニーを全てそのまま継代する方法もある。
このようにして選択された細胞がT-iPS細胞であるということの確認は、例えば、選択された細胞における未分化細胞特異的マーカー(ALP、SSEA-4、Tra-1-60、及びTra-1-81等)の発現を免疫染色やRT-PCR等によって検出する方法や、選択された細胞をマウスに移植して、そのテラトーマ形成を観察する方法により行うことができる。また、このようにして選択された細胞が前記T細胞由来であることの確認は、TCR遺伝子再構成の状態をゲノムPCRによって検出することにより行うことができる。
これらの細胞を選択して回収する時期は、コロニーの生育状態を観察しながら、回収するのが好ましい。概ね、前記4遺伝子を含む遺伝子群を前記T細胞に導入してから10~40日、好ましくは14日~28日である。培養環境としては、特に断りのない限り、好ましくは、5%CO2、35~38℃、より好ましくは5%CO2、37℃の条件である。
上記のようにして得られた、ヒトT細胞由来iPS細胞から、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI遺伝子発現及びHLA-EのHLAクラスIを発現するT細胞とするには、例えば、ヒトT細胞由来iPS細胞のHLAクラスIをすべてノックアウトする工程(a)、及びHLAクラスIがすべてノックアウトされたT―iPS細胞に、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI遺伝子とHLA-Eの遺伝子を導入する工程(b)を含む方法が挙げられる。
上記のノックアウト工程(a)及び遺伝子導入工程(b)は、種々の方法で実施することができるが、CRISPR-Cas9ゲノム編集法が一つの選択肢である。
まず、CRISPR-Cas9ゲノム編集法により、ヒトT細胞由来iPS細胞のHLAクラスIをすべてノックアウトするには、はじめにβ2ミクログロビン(B2M)をノックアウトする。ノックアウト用プラスミドとガイドRNAを5μgずつ細胞剥離後の2×10ほどのT-iPSCにエレクトロポレーションを行う。その後は6wellプレートの3wellに播種して培養する。ノックアウトプラスミドに2回目の編集に用いるガイドRNAの標的配列とGFPとCD8、CD19などのセレクションマーカーが入っている。約10日後に3wellに播種した細胞がコンフレントになったタイミングでセレクションマーカーのポジティブセレクションを行う。セレクション後はT-iPSCを薄く播種することによってiPS細胞をシングルセルクローニングする。GFP強陽性細胞をピックアップ後培養し、ジェノタイピングを行う。PCRでbiallelicにマーカーが入っているクローンを同定後拡大培養し、次のステップに進む。
次に、CRISPR-Cas9ゲノム編集法により、HLAクラスIがすべてノックアウトされたT-iPS細胞に、HLA拘束性のクラス1遺伝子及びHLA-Eの遺伝子を導入する工程(b)は、ノックインプラスミド2種類をそれぞれ2.5μgずつとガイドRNA5μgを、最初の編集でB2MをノックアウトしたT-iPSCを細胞剥離後エレクトロポレーションする。エレクトロポレーション後は6wellプレートの3wellに播種して培養する。約7日後に3wellに播種した細胞がコンフルエントになったタイミングでセレクションマーカーのネガティブセレクションを行う。セレクション後はT-iPS細胞を薄く播種することによってiPS細胞をシングルセルクローニングする。GFP陰性細胞をピックアップ後培養し、ジェノタイピングを行う。PCRでbiallelicにマーカーが入っているクローンを同定後拡大培養する。また、上記と同様の手段により、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子及びHLA-E以外に、さらにHLA-G、HLA-CなどのHLAクラスIを発現させてもよく、さらにCD47、PD-L1、iCaspase9などを発現させてもよい。
次に、ゲノム編集後のT-iPS細胞からCTL細胞を分化誘導する。
この再分化誘導方法としては、T-iPS細胞を、CD8+シングルポジティブT細胞に分化させる方法が好ましく、T-iPS細胞を、CD4/CD8ダブルネガティブT細胞に分化させ、次いで当該CD4/CD8ダブルネガティブT細胞をCD8+シングルポジティブT細胞に分化させる方法がより好ましい。
更には、前記特許文献1記載のように、T-iPS細胞を、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞に分化させ、T細胞受容体を刺激する物質を添加してCD4/CD8ダブルネガティブ細胞に刺激を与え、次いでT細胞受容体に刺激を与えた前記CD4/CD8ダブルネガティブ細胞を、IL-7及びIL-15のサイトカインの存在下でCD8シングルポジティブT細胞に分化させることにより得るのが好ましい。
T-iPS細胞をCD4/CD8ダブルネガティブ細胞に分化させるには、T-iPS細胞をフィーダー細胞(好ましくはマウスストローマ細胞)上で、サイトカイン、血清(例えば、ウシ胎児血清(FBS))、インスリン、トランスフェリン、亜セレン酸ナトリウム、L-グルタミン、α-モノチオグリセロール、アスコルビン酸等を含有する培地中にて培養することが好ましい。
用いるストローマ細胞としては、放射線照射等の処理を施したOP9細胞、10T1/2細胞(C3H10T1/2細胞)であることが好ましい。培地に添加されるサイトカイは、VEGF、SCF、TPO、SCF及びFLT3L群から選択される少なくとも1種のサイトカインであることが好ましく、VEGF、SCF及びTPO、又は、VEGF、SCF及びFLT3Lであることがより好ましい。また、培地としては、例えば、X-VIVO培地、イスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM培地)、α-MEM、DMEMが挙げられるが、T-iPSサック(造血前駆細胞を含有する袋状の構造物)を形成させやすくする点から、IMDM培地が好ましい。このT-iPS細胞の培養期間としては、T-iPS細胞の培養を開始してから好ましくは8~14日間、より好ましくは10~14日間である。培養環境としては、特に制限はないが、好ましくは、5%CO2、35~38℃、より好ましくは、5%CO2、37℃の条件である。また、低酸素濃度条件(酸素濃度:例えば、5~20%)下にて1週間程度培養することがより好ましい。
T-iPS細胞をCD4/CD8ダブルネガティブ細胞に分化させるために、さらに、前記のT-iPSサックに含まれている細胞を、サイトカインや血清(例えば、FBS)等を含有する培地中にて、フィーダー細胞(好ましくはストローマ細胞、より好ましくはヒトストローマ細胞)上で培養することが好ましい。T-iPSサックの内部に存在する細胞は、例えば、滅菌済みの篩状器具(例えば、セルストレイナーなど)に通すことにより、分離することができる。この培養に用いるストローマ細胞としては、notchシグナルを介して、Tリンパ球への分化誘導を行うという観点から、放射線照射等の処理を施したOP9-DL1細胞、OP9-DL4細胞、10T1/2/DL4細胞、10T1/2/DL1細胞であることが好ましい。培地に添加するサイトカインとしては、例えば、IL-7、FLT3L、VEGF、SCF、TPO、IL-2、及びIL-15が挙げられる。培地としては、例えば、α-MEM培地、DMEM培地、IMDM培地が挙げられるが、α-MEM培地が好ましい。また、培地には、IL-7及びFLT3L以外にも、培養に必要なアミノ酸(例えば、L-グルタミン)、抗生物質(例えば、ストレプトマイシン、ペニシリン)が添加してあっても良い。
このT-iPSサックに含有されている細胞の培養期間としては、このようにして分化して得られたCD4/CD8ダブルネガティブ細胞の細胞表面上にT細胞受容体(TCR)が発現するまでの期間であることが好ましく、T-iPSサックに含有されている細胞の培養を開始してから14~28日間であることが好ましい。培養環境としては、特に制限はないが、好ましくは、5%CO2、35~38℃、より好ましくは5%CO2、37℃の条件である。
なお、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞の細胞表面上にT細胞受容体(TCR)が発現しているか否かは、抗TCRαβ抗体、抗CD3抗体、抗CD4抗体及び抗CD8抗体を用いたフローサイトメトリーにより評価することができる。
抗原特異性を有するヒトCD8シングルポジティブ細胞の製造方法においては、T-iPS細胞由来のCD4/CD8ダブルネガティブ細胞を、該細胞表面上に発現しているTCRを介して刺激することにより、TCRA遺伝子の更なる再構成を抑制することができ、ひいては、再分化して得られたCD8シングルポジティブ細胞において、元のヒトT細胞と同じTCR遺伝子の再構成パターンを有するT細胞の出現頻度を極めて高くすることができる。
T-iPS細胞由来のCD4/CD8ダブルネガティブ細胞のT細胞受容体に刺激を与える方法としては、抗CD3抗体、抗CD28抗体、T-iPS細胞の元となったヒトT細胞が特異的に結合する抗原ペプチド、前記T細胞受容体に対し拘束性を示すHLAとの複合体を発現する細胞、及び該抗原ペプチドを結合させたMHC多量体からなる群から選択される少なくとも1の物質とT-iPS細胞由来のCD4/CD8ダブルネガティブ細胞とを接触させる方法が好ましく、生理的な刺激を与える観点からは、特異ペプチド/HLA複合体発現細胞を接触させる方法がより好ましい。また、刺激の均一性を重視する観点からは、抗体や試薬を接触させる方法がより好ましい。
接触させる方法は、例えば、培地中に、PHA等を添加して前記T細胞を一定期間培養することによって行うことができる。また、抗CD3抗体及び抗CD28抗体は磁性ビーズ等が結合されているものであってもよく、さらにこれらの抗体を培地中に添加する代わりに、抗CD3抗体及び抗CD28抗体を表面に結合させた培養ディッシュ上で前記T細胞を一定期間培養することによって刺激を与えてもよい。さらにまた、前記抗原ペプチドをフィーダー細胞とともに培地中に添加することによって刺激を与えても良い。
CD4/CD8ダブルネガティブ細胞のTCRを刺激するために、培地中に添加するPHAの濃度としては、1~100μg/mlであることが好ましい。また、培地中に添加する抗CD3抗体及び抗CD28抗体の濃度としては、前記T細胞の培養量の1~10倍量であることが好ましい。また、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞のTCRを刺激するために、培養ディッシュの表面上に結合させた抗CD3抗体及び抗CD28抗体の濃度としては、コーティングの際の濃度は抗CD3抗体では0.1~100μg/ml、抗CD28抗体では0.1~10μg/mlであることが好ましい。
このT-iPSサックに含有されている細胞の培養期間としては、このようにして分化して得られたCD4/CD8ダブルネガティブ細胞の細胞表面上にT細胞受容体(TCR)が発現するのに必要な期間を含むことが好ましく、T-iPSサックに含有されている細胞の培養を開始してから7~29日間であることが好ましい。培養環境としては、好ましくは、5%CO2、35~38℃、より好ましくは5%CO2、37℃の条件である。
本発明において、T細胞受容体に刺激を与えたCD4/CD8ダブルネガティブ細胞をCD8シングルポジティブ細胞に分化させるために、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞は、サイトカインや血清(例えば、ヒト血清)等を含有する培地中にて培養することが好ましい。培地に添加するサイトカインとしては、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞をCD8シングルポジティブ細胞に分化させることができるものであればよく、例えば、IL-7、IL-15が挙げられる。これらの中では、CD8シングルポジティブ細胞への分化において、CD8系譜を選択させ、かつメモリー型CD8+T細胞生成が生じ易くさせるという観点では、IL-7及びIL-15を組み合わせて添加することが好ましい。IL-7及びIL-15の添加濃度としては、1~20ng/mlであることが好ましい。培地としては、例えば、RPMI-1640培地、X-VIVO培地、DMEM培地、α-MEM培地が挙げられるが、RPMI-1640培地又はX-VIVO培地が好ましい。また、培地には、IL-7、IL-15等以外にも、培養に必要なアミノ酸(例えば、L-グルタミン)、抗生物質(例えば、ストレプトマイシン、ペニシリン)、IL-7、IL-15等以外のサイトカインが添加してあってもよい。
かかる培養においては、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞をフィーダー細胞と共培養してもよい。フィーダー細胞としては、末梢血単核球細胞(PBMC)であることが好ましい。かかるPBMCとして、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞とはアロ(同種異系)の関係にあることが好ましい。また、TCRを刺激し続け、TCRの更なる再構成を抑制し続けるという観点から、CD4/CD8ダブルネガティブ細胞の元となったヒトT細胞が特異的に結合する抗原ペプチドを提示する末梢血単核球細胞を用いることがより好ましい。
このCD4/CD8ダブルネガティブ細胞をCD8シングルポジティブ細胞に分化させるための培養期間としては、2~4週間であることが好ましい。培養環境としては、好ましくは、5%CO、35~38℃、より好ましくは5%CO2、37℃の条件である。
このように分化誘導されたCD8シングルポジティブ細胞が、T-iPS細胞由来であり、また該T-iPS細胞の元となったT細胞由来であることの確認は、例えば、TCR遺伝子再構成の状態をゲノムPCRによって検出することにより行うことができる。
また、このようにして得られたCD8シングルポジティブ細胞は、公知の手法を適宜選択して単離することができる。かかる公知の手法としては、例えば、CD8の細胞表面マーカーに対する抗体と、セルソーターとを用いたフローサイトメトリーが挙げられる。例えば、CD8シングルポジティブ細胞の場合は、CD8シングルポジティブ細胞の元となったT細胞が認識する抗原を固定化したアフィニティカラム等を用いて精製する方法、当該抗原を結合させたMHC多量体(例えば、MHCテトラマー)を用いて精製する方法を採用することもできる。
また、本発明により得られたCD8シングルポジティブ細胞は、PD-1は発現していないのに対し、セントラルメモリーT細胞の表現型を代表するCD27及びCD28と共にCCR7が発現しており、またテロメアも元となったT細胞と比べ長くなっており、高い自己複製能を有している。従って、本発明によれば、元のT細胞と同一のTCR遺伝子の再構成パターンを有するCD8シングルポジティブT細胞であって、PD-1を発現せず、CD27、CD28及びCCR7を発現する細胞を製造することができる。そして、ヒトから採取したT細胞は、PD-1を発現し、幼若なメモリーフェノタイプの割合は少ない点で、得られたT細胞とは異なる。
このようにして得られたCD8シングルポジティブ細胞を維持するために、1~2週間毎に、当該細胞に刺激を与えてもよい。かかる刺激としては、抗CD3抗体、抗CD28抗体、IL-2、IL-7、IL-15、該CD8SP細胞が認識する抗原、当該抗原を結合させたMHC多量体、該CD8シングルポジティブ細胞とアロの関係にあるフィーダー細胞及び該CD8シングルポジティブ細胞とオートの関係にあるフィーダー細胞からなる群から選択される少なくとも1の物質との接触が挙げられる。
かくして得られる、本発明のHLA-A24及びHLA-EのHLAクラスIを発現する、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞は、原料として用いたヒトT細胞の抗原特異的細胞傷害性を維持しながら、NK細胞のmissing-self応答を回避でき、他家投与可能なヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞として有用である。本発明の細胞傷害性T細胞のNK細胞のmissing-self応答性は、HLA-A24又はHLA-Eのみを発現させたT細胞に比べて顕著に低い。
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1
ヒトパピローマウイルス(HPV)特異的CTLクローンよりセンダイウイルスベクターを用いたT-iPS細胞の樹立。
1)健常人末梢血より末梢血単核球を分離後、抗原提示目的に樹状細胞を誘導した。7日後、誘導した樹状細胞にHPV抗原ペプチド(HPV16-E6,A2402)を添加し末梢血単核球と共培養開始した。約8~10日後にHPV特異的CTL検出のため、CTLをMHCテトラマーで染色後、フローサイトメトリーにてテトラマー陽性率を確認した。HPV特異的CTLを確認後、シングルセルソートもしくはテトラマー/PEビーズセレクション後限界希釈法を行い、50GyのX線照射後のPBMCとIL2、PHAを加えて刺激した。
2)約3~6週間後立ち上がったコロニーのテトラマー染色を行い、フローサイトメトリーでCTLクローン樹立の確認をした。樹立確認後CTLクローンをCD3/28刺激後、以下のA)の2種類のベクターを用い遺伝子導入した。iMatrixでコートした6wellプレートに遺伝子導入後のCTLを移動し、CTLメディウムを培地としてCO2インキュベーターで培養開始した。
A)SeV4因子ベクター + SV40 large T抗原
3)SeV遺伝子導入翌日、iPSメディウム(StemFitAK03N)を等量加え、その後は1日おきに半量ずつStem FitAK03Nに置換した。
4)7日後にT-iPS細胞のコロニーが観察でき、その後コロニーピックアップを行った。
実施例2
HPV抗原特異的CTL由来iPS細胞のHLAクラスIすべてのノックアウト。
はじめにβ2ミクログロビン(B2M)をノックアウトする。ノックアウト用プラスミドとガイドRNAを5μgずつ細胞剥離後のT-iPSCにLONZA 4-D Nucleofectorを用いエレクトロポレーションを行った。その後は6wellプレートの3wellに播種して培養する。ノックアウトプラスミドに2回目の編集に用いるガイドRNAの標的配列とGFPとCD8のセレクションマーカーが入っているため、約10日後に3wellに播種した細胞がコンフレントになったタイミングでCD8のMACSビーズポジティブセレクションを行った。セレクション後はT-iPSCを薄く播種することによってiPS細胞をシングルセルクローニングした。GFP強陽性細胞をピックアップ後培養し、ジェノタイピングを行い、PCRでbiallelicにマーカーが入っているクローンを同定後拡大培養し、次のステップに進んだ。
実施例3
HLA-A24及びHLA-Eの遺伝子の導入。
A2402拘束性のエピトープであったため、B2Mノックアウト後のT-iPSCにHLA-A2402をノックインした。また同時にHLA-Eトリマー構造のノックインプラスミドも作成しHLA-Eをノックインした。さらにHLA-A2402とHLA-Eを同時に半量ずつノックインしたプラスミドも作成した。最初の編集でB2MをノックアウトしたT-iPSCを細胞剥離後LONZA 4-D Nucleofectorを用いエレクトロポレーションした。エレクトロポレーション後は6wellプレートの3wellに播種して培養した。約7日後に3wellに播種した細胞がコンフルエントになったタイミングでMACSビーズを用いCD8のネガティブセレクションを行った。セレクション後はT-iPSCを薄く播種することによってiPS細胞をシングルセルクローニングした。GFP陰性細胞をピックアップ後培養し、ジェノタイピングを行い、クローンを同定後拡大培養した。
実施例4
ゲノム編集後のT-iPS細胞からCD8シングルポジティブT細胞への再分化。
実施例3にて得られたゲノム編集後のT-iPS細胞の小塊をC3H10T1/2細胞上に移し、20ng/mL VEGF、50ng/mL SCF及び50ng/mL FLT-3L存在下、EB培地にて共培養した。培養14日目に、iPSサックに含まれている造血細胞を回収し、それら細胞をDL1/4発現C3H10T1/2細胞上の細胞上に移し、10ng/mL FLT-3L及び1ng/mL IL-7存在下、OP9培地内にて、造血細胞をT系譜細胞に分化させた。
そして、培養42日目にα-CD3/CD28ビーズ又は5μg/ml PHAを前記OP9培地に添加することにより刺激した。
次いで、当該T系譜細胞を回収し、10ng/mL IL-7及び10ng/mL IL-15の存在下、放射線照射済みのPMBCsと共にCTL培地にて培養した。
そして、培養56日目に、CD8/テトラマー陽性細胞を認めた。それら細胞のHLAをFACS解析で調べたところ、ノックインしたHLA遺伝子(HLA-A24、HLA-E、もしくは両方)が発現していた。
実施例5
本発明のCD8シングルポジティブ細胞の抗原特異性。
実施例4において得られた再分化細胞は、ゲノム編集後も元となったT細胞と同じ抗原特異性を有するかどうかを調べた。その結果、得られた再分化CD8シングルポジティブ細胞は、元となったHPV―T細胞クローンの抗原特異性と一致していることが明らかになった(図1)。
HLA-A24のみ発現、もしくはHLA-Eのみ発現、または両方を発現する若返りCTL(rejuvenated CTL;rejT)の分化誘導に成功したのちにNK細胞のミッシングセルフ反応から回避できるか調べるためにクロムアッセイとCD107aアッセイを行なった。HLA-A24のみ発現、HLA-Eのみ発現のHPV-rejTではNK活性を抑制はするものの不十分であったが、両方を発現させたHPV-rejTでは有意にNK細胞の傷害活性を抑制できた。CTLの抗原エピトープのHLA拘束性HLAクラスI分子とHLA-Eの両方を発現させることがNK活性を抑制するために重要であることが証明された(図2、図3)。
実施例6
子宮頸がん担癌マウスに対するHLA編集したHPV-rejTの生存期間延長効果。
(方法)
免疫不全マウス(NOGマウス)に子宮頸がん細胞株SiHaを腹腔内に移植後、無治療コントロール群と3つの治療群(もとのHPV-CTLクローン、Wild type(WT)HPV-rejT、又はHLA編集後HPV-rejT)にわけて週1回、2.5x10個のT細胞を腹腔内注射で3回投与した。無治療コントロール群と各治療群のマウスの治療効果を確認目的に生存期間を比較した。
(結果)
子宮頸がん担癌マウスの生存期間を、図4に示す。
図4に示すように、子宮頸がん担癌マウスの生存期間は、オリジナルCTL投与群に比べて、WT rejT投与群とHLA編集したHPV-rejT(EXrejT)投与群において、顕著に延長した。
また、6カ月以上生存した治療後マウスの病理所見で、肺、肝臓、腸管、脾臓、子宮に腫瘍残存は認められなかった。
実施例7
HLA編集HPV-rejTのNK細胞同時投与時の生体内での耐久性。
(方法)
免疫不全マウス(NOGマウス)に子宮頸がん細胞株SiHaをDay-4に腹腔内に移植後、3つのグループにわけた。
1.HLA編集FFluc-rejT+NK細胞(HLA-A24+)
2.HLA編集FFluc-rejT+NK細胞(HLA-A24-)
3.HLA編集FFluc-rejT
にわけてDay 0にグループ1と2に2.5x10個のrejT細胞+2.5×10個のNK細胞を、グループ3に2.5x10個のrejT細胞を腹腔内注射で投与した。各群のrejTの体内での増殖、残存をIVISでモニターして比較した。
(結果)
結果を、図5に示す。Day7にNK細胞を投与しないグループ3では蛍光標識HPV-rejTは生体内で効率よく増殖して残存するのに対し、グループ2ではHLA-A24を持たないNK細胞に排除されてDay7ではrejTを検出できない。一方で、グループ1では蛍光標識HPV-rejTはHLA-A24を持つNK細胞には排除されず、生体内で効率よく増殖して残存することが確認できた(左図)。Day7の蛍光標識HPV-rejTのマウス生体内での残存をシグナルで確認したところ、グループ1はグループ2に比較して有意にシグナルが高かった。一方グループ3とは有意差がなかった(右図)。

Claims (3)

  1. CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI及びHLA-EのHLAクラスIを発現し、それら以外のHLAクラスIがノックアウトされている、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞であって、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子が、HLA-A24又はHLA-A02である、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞。
  2. CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI及びHLA-EのHLAクラスIが外因性であり、内因性のHLAクラスIがすべてノックアウトされている、請求項1に記載の、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞
  3. ヒトT細胞由来のiPS細胞のHLAクラスIをすべてノックアウトする工程、HLAクラスIがすべてノックアウトされたT-iPS細胞にCTLの抗原エピトープのHLA拘束性のHLAクラスI及びHLA-Eの遺伝子を導入する工程、並びに前記遺伝子導入されたT-iPS細胞をCD8シングルポジティブT細胞に再分化する工程、を含むことを特徴とする、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI及びHLA-Eの2種のHLAクラスIを発現する、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞の製造法であって、CTLの抗原エピトープのHLA拘束性のクラスI分子が、HLA-A24又はHLA-A02である、ヒトT細胞由来iPS細胞由来の細胞傷害性T細胞の製造法。
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