CN104136458A - 在第二代嵌合抗原受体中cd2信号传导结构域的使用 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于治疗人癌症的组合物和方法。本发明涉及施用表达CAR的基因修饰的T细胞，所述CAR具有抗原结合结构域、跨膜结构域、CD2信号传导结构域和CD3ζ信号传导结构域。本发明还包括将CD2并入到CAR中以在负和正方向改变CAR-T细胞的细胞因子产生。

Description

在第二代嵌合抗原受体中CD2信号传导结构域的使用

相关申请交叉参考

本申请要求2012年2月22日提交的美国临时申请序列号61/601,907的优先权，其全部内容通过引用而并入本文。

发明背景

具有CD3-ζ信号传导结构域的嵌合抗原受体(CAR)修饰的T淋巴细胞呈现出中等水平的靶肿瘤细胞溶解和低量的细胞因子产生。共刺激信号传导结构域，通常CD28或4‐1BB，与第二代CAR的结合显著地增强靶细胞的杀伤和细胞因子的产生。已显示，与TCR诱导的钙信号转导相比，天然CD2分子的连接导致了定量和定性的差异。近期的报道证明，内源性CD2受体的连接显著地增强了从第一代CAR-T细胞产生的IL-2。

现有数据表明，CAR T细胞需要在具有临床有益肿瘤反应的患者体内移入和存活(Porter等人,2011,N Engl J Med,365:725-33)。但是，当太多的信号转导达到阈值时，激活诱导的T细胞可发生死亡(Viola等人,1996,Science.273(5271):104‐6；Ren‐Heidenreich等人,2002,Cancer Immunol Immunother,2002:417‐23；Bachmann等人,1996,Eur J Immunol,26(9):2017‐22；Ren‐Heidenreich等人,2001,Curr Gene Ther,1(3):253‐5；Borthwick等人,1996,Immunology,(4):508‐15)。

因此，本领域急需CAR组合物，其调节T细胞的反应，以提高CAR T细胞存活且提供抗肿瘤活性的有益环境。本发明解决了这一需要。

发明内容

本发明提供编码嵌合抗原受体(CAR)的分离的核酸序列，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中共刺激信号传导区包含CD2信号传导结构域。

在一个实施方式中，CAD包含SEQ ID NO:1的核酸序列。

在一个实施方式中，抗原结合结构域为抗体或其抗原结合片段。在一个实施方式中，抗原结合片段是Fab或scFv。在一个实施方式中，抗原结合结构域结合到肿瘤抗原。在一个实施方式中，肿瘤抗原与恶性血液病相关。在一个实施方式中，肿瘤抗原与实体瘤相关。在一个实施方式中，肿瘤抗原选自CD19、CD20、CD22、ROR1、间皮蛋白、CD33/IL3Ra、c-Met、PSMA、糖脂F77、EGFRvIII、GD-2、NY-ESO-1TCR、MAGE A3TCR和其任意组合。

在一个实施方式中，共刺激信号传导区进一步包含共刺激分子的细胞内结构域，所述共刺激分子选自CD27、CD28、4-1BB、OX40、CD30、CD40、PD-1、ICOS、淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3、特异性地与CD83结合的配体和其任意组合。

本发明还提供分离的嵌合抗原受体(CAR)，其包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中共刺激信号传导区包含CD2信号传导结构域。

本发明还提供载体，其包含编码嵌合抗原受体(CAR)的核酸序列，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中共刺激信号传导区包含CD2信号传导结构域。

本发明还提供细胞，其包含编码嵌合抗原受体(CAR)的核酸序列，CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中共刺激信号传导区包含CD2信号传导结构域。

在一个实施方式中，细胞选自T细胞、自然杀伤(NK)细胞、细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和调节性T细胞。

在一个实施方式中，当抗原结合结构域结合到其相对应的抗原时，细胞呈现出抗肿瘤免疫性。

本发明还提供刺激对哺乳动物靶细胞群体或组织的T细胞介导免疫反应的方法，该方法包括给哺乳动物施用有效量的经基因修饰表达CAR的细胞，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中抗原结合结构域被选择以特异性地识别靶细胞群体或组织。

本发明提供了在哺乳动物中提供抗肿瘤免疫性的方法，该方法包括给哺乳动物施用有效量的经基因修饰表达CAR的细胞，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，从而在哺乳动物中提供抗肿瘤免疫性。

本发明提供治疗具有肿瘤抗原表达升高相关的疾病、病症或状况的哺乳动物的方法，该方法包括给哺乳动物施用有效量的经基因修饰表达CAR的细胞，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，从而治疗哺乳动物。

在一个实施方式中，细胞为自体T细胞。

本发明提供治疗患有癌症的人的方法，该方法包括给人施用经基因改造表达CAR的T细胞，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

在一个实施方式中，人对至少一种化疗剂有抗性。

本发明提供在诊断出癌症的人中产生基因改造的T细胞的持久群体的方法，该方法包括给人施用经基因改造表达CAR的T细胞，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中基因改造的T细胞的持久群体在施用后，在人体内存留至少一个月。

在一个实施方式中，基因改造的T细胞的持久群体包含选自如下的至少一种细胞：给人施用的T细胞、给人施用的T细胞的子代和其组合。

在一个实施方式中，基因改造的T细胞的持久群体包含记忆T细胞。

在一个实施方式中，癌症为慢性淋巴细胞白血病。在一个实施方式中，慢性淋巴细胞白血病为难治性CD19+细胞白血病和淋巴瘤。

在一个实施方式中，基因改造的T细胞的持久群体在施用后，在人体内存留至少三个月。

在一个实施方式中，基因改造的T细胞的持久群体在施用后，在人体内存留至少四个月、五个月、六个月、七个月、八个月、九个月、十个月、十一个月、十二个月、两年、或三年。

在一个实施方式中，治疗了癌症。

本发明提供在诊断出癌症的人中扩张基因改造的T细胞群体的方法，该方法包括给人施用经基因改造表达CAR的T细胞，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中施用的基因改造的T细胞在人体中产生子代T细胞群体。

在一个实施方式中，在人体中的子代T细胞包含记忆T细胞。

在一个实施方式中，T细胞为自体T细胞。

在一个实施方式中，人对至少一种化学治疗剂有抗性。

本发明包括调节T细胞分泌的细胞因子量的方法，所述方法包含经基因改造T细胞以表达CAR，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

在一个实施方式中，调节T细胞分泌的细胞因子量降低T调节细胞的增殖。

本发明包括降低活化诱导的钙流入T细胞的量的方法。所述的方法包含基因改造T细胞以表达CAR，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

在一个实施方式中，降低活化诱导的钙流入T细胞的量防止T细胞的活化诱导的细胞死亡。

附图说明

当与附图共同阅读时，将更好地理解下列的本发明优选的实施方式的详细描述。为了阐述本发明的目的，目前优选的实施方式示于附图中。但是，应理解，本发明不限于示于附图中的实施方式的精确安排和手段。

图1描述了抗CD19-CD2ζCAR的核苷酸序列(SEQ ID NO:1)。

图2描述了实例实验的结果，实例实验表明T细胞从CD3/CD2信号活化和增殖。正常人供体CD4和CD8T细胞用涂有αCD2(T11.1和T11.2)、αCD3(OKT3)和αCD28(9.3)抗体的磁珠刺激。绝对细胞数和群体倍增表明细胞增殖。细胞大小代表细胞活化的状态。由CD2/CD3信号进行的活化足以诱导细胞的活化和增殖。

图3描述了实例实验的结果，实例实验表明CD2CAR释放具有有效免疫反应特征的细胞因子。mRNA CAR-电穿孔的正常人供体T细胞与靶肿瘤细胞共培养24小时，以及测量细胞因子分泌。与SS128z(顶部)相似，IL-2和IFN-γ在SS1CD2z中增加。但是，CD2信号减少在SS128CD2z中的细胞因子分泌。与CD19z和CD1928z相比，CD19CD2z CAR产生相似量的IL-2和IFN-g。

图4描述了实例实验的结果，实例实验表明具有CD2信号传导结构域的CAR有效杀伤肿瘤细胞。mRNA CAR-电穿孔的正常人供体T细胞在不同效应器:靶标比率下与靶肿瘤细胞共培养18小时(左)和4小时(右)。在两个试验中，CD2CAR均有效地消除肿瘤细胞，与具有CD3z或CD28z信号传导结构域的CAR相当。

图5描述了实例实验的结果，实例实验表明当CAR-电穿孔的正常人供体T细胞与靶肿瘤细胞共培养5天时，CD2信号传导结构域提高了T-细胞增殖。在3天的刺激后，CD2CAR-T细胞数量没有显著差异，但在5天后CD2CAR-T细胞数量增加两倍，其表示当加入到CAR中时，CD2信号传导结构域有助于增加T-细胞增殖。

图6描述了实例实验的结果，实例实验表明具有除CD3ζ之外的CD28、CD2、CD137信号传导结构域的CAR-T细胞的钙流入反应。CAR-电穿孔的正常人供体T细胞负载有Indo-1AM钙指示剂，且在记录开始30秒后，用间皮蛋白-Fc融合蛋白刺激。显示了结合钙(Indo-1紫色)与游离钙(Indo-1蓝色)随时间的比值。对SS1z添加CD2信号传导结构域增加了钙流入信号，但不如SS128z钙流入强烈。

具体实施方式

本发明涉及治疗癌症的组合物和方法，癌症包括，但不局限于，恶性血液病和实体瘤。本发明涉及经修饰表达嵌合抗原受体(CAR)的T细胞过继细胞转移的策略。CAR为分子，其结合对所需抗原(例如，肿瘤抗原)基于抗体的特异性与T细胞受体活化细胞内结构域，以产生表现出特异抗肿瘤细胞免疫活性的嵌合蛋白。

本发明提供了CD2并入CAR以改变T细胞的细胞因子产生，所述T细胞被改造以表达包含CD2的CAR。如本文别处讨论的，CD2可并入到CAR中，以负和正调节T细胞细胞因子的产生。因此，CAR中CD2的使用可改变CAR T细胞存活和活化诱导的细胞死亡的阈值。

在一个实施方式中，本发明提供调节T细胞分泌的细胞因子的量的方法。该方法包含基因改造T细胞，以表达CAR，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

在另一个实施方式中，本发明提供降低活化诱导的钙流入T细胞的量的方法。该方法包含基因改造T细胞以表达CAR，其中CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

本发明一般涉及经基因改造稳定地表达所需CAR的T细胞的使用。表达CAR的T细胞在此称为CAR T细胞或CAR修饰的T细胞。优选地，细胞可经基因修饰稳定地表达在其表面上的抗体结合结构域，赋予MHC独立性的新抗原特异性。在一些情况中，T细胞经基因修饰稳定地表达CAR，所述CAR结合特定抗体的抗原识别结构域与CD3-ζ链或FcγRl蛋白质的细胞内结构域到单个嵌合蛋白质中。

在一个实施方式中，本发明的CAR包含具有抗原识别结构域、跨膜结构域和细胞质结构域的细胞外结构域。在一个实施方式中，采用了与CAR中的一个结构域天然相关联的跨膜结构域。在另一个实施方式中，跨膜结构域可被选择或通过氨基酸取代修饰，以避免这样的结构域结合到相同或不同表面膜蛋白质的跨膜结构域，从而最小化与受体复合物的其他成员的相互作用。优选，跨膜结构域为CD8α铰链结构域。

对于细胞质结构域，本发明的CAR可设计成本身包含CD2、CD28和/或4-1BB信号传导结构域或者与任何其他所需的在本发明CAR情况下有用的细胞质结构域结合。在一个实施方式中，CAR的细胞质结构域可设计成进一步包含CD3-ζ的信号传导结构域。例如，CAR的细胞质结构域可包括，但不局限于，CD3-ζ、CD2、4-1BB和CD28信号传导模块和其组合。因此，本发明提供CAR T细胞和它们用于过继治疗的方法。

在一个实施方式中，本发明的CAR T细胞可通过向细胞引入慢病毒载体产生，所述慢病毒载体包含所需的CAR，例如包含抗CD19、CD8α铰链和跨膜结构域以及人CD2和CD3ζ信号传导结构域的CAR。在一个实施方式中，本发明的CAR T细胞能够体内复制，产生导致持续肿瘤控制的长期持久性。

在另一个实施方式中，本发明的CAR T细胞可通过向细胞转染编码所需CAR的RNA产生，所述CAR，例如包含抗CD19、CD8α铰链和跨膜结构域以及人CD2和CD3ζ信号传导结构域的CAR。在一个实施方式中，CAR在基因修饰的CAR T细胞中瞬时表达。

在一个实施方式中，本发明涉及采用淋巴细胞输注施用表达CAR的基因修饰的T细胞，用于患有癌症或有患有癌症风险的患者的治疗。优选，在治疗中采用自体淋巴细胞输注。自体PBMC从需要治疗的患者收集，且采用在此描述的和本领结构域已知的方法活化和扩张T细胞，并且然后输注回患者。

在一个实施方式中，本发明涉及用于患有癌症的患者治疗的表达CAR的基因修饰的T细胞。本发明基于下列发现：在CAR的细胞质结构域中包含CD2信号传导结构域显著地影响在CAR修饰的T细胞中的细胞因子产生以及钙信号传导。在一个实施方式中，CD2信号传导结构域的包含增加了细胞因子的产生。在另一个实施方式中，CD2信号传导结构域的包含减少了细胞因子的产生。因此，CAR的细胞质结构域内的CD2信号传导结构域，单独或与其他细胞质结构域组合，在肿瘤部位正和负调节细胞因子的生产。在另一实施方式中，CAR内CD2信号传导结构域降低钙流入，从而防止基因修饰的CAR的活化-诱导细胞死亡。

在又一个实施方式中，本发明一般涉及处于形成癌症风险的患者的治疗。本发明还包括治疗恶性肿瘤或自身免疫性疾病，其中患者的化疗和/或免疫治疗导致患者显著的免疫抑制，从而增加患者形成癌症的风险。

本发明包括采用表达抗CD19CAR的T细胞，其包含CD3-ζ和CD2共刺激结构域(也称为CART19T细胞)。在一个实施方式中，本发明的CART19T细胞可经受强烈的体内T细胞扩张，且可建立CD19特异性记忆细胞，其在血液和骨髓中以高水平持续延长量的时间。在一些情况中，输注到患者内的本发明的CART19T细胞可消除晚期化疗耐药CLL患者体内的白血病细胞。但是，本发明不限于CART19T细胞。相反，本发明包含融合一个或更多细胞内结构域的任意抗原结合结构域(例如，抗间皮蛋白)，所述细胞内结构域选自CD2信号传导结构域、CD137(4-1BB)信号传导结构域、CD28信号传导结构域、CD3ζ信号传导结构域和其任意组合。

定义

除非另有定义，本文使用的所有的技术和科学术语具有与本发明涉及领域的技术人员通常理解的相同的含义。尽管可在测试本发明的实践中使用类似于或等于本文描述的那些的任何方法和物质，但优选的材料和方法在本文中进行描述。在描述和要求保护本发明中，将使用以下术语。

也应理解本文使用的术语仅是为了描述具体实施方式的目的，并不意欲是限制性的。

本文使用冠词“一个(a)”和“一个(an)”，指的是该冠词语法对象的一个或多于一个(即，指的是至少一个)。以例子说明，“一个元件”表示一个元件或多于一个的元件。

如本文使用的“大约”，当指的是可测量的值诸如量、时间期间等时，表示包括从给定值±20％或±10％的变化，更优选±5％，甚至更优选±1％，以及仍更优选±0.1％的变化，只要这种变化适于实施公开的方法。

“活化”，如本文所用的，指的是已经被充分刺激以诱导可检测的细胞增殖的T细胞的状态。活化也可与诱导的细胞因子产生和可检测的效应器功能相关。术语“活化的T细胞”等指的是经历细胞***的T细胞。

术语“抗体”，如本文所用的，指的是与抗原特异性结合的免疫球蛋白分子。抗体可为源于自然源或源于重组源的完整的免疫球蛋白，并可为完整免疫球蛋白的免疫反应部分。抗体通常为免疫球蛋白分子的四聚物。本发明中的抗体可以以多种形式存在，包括例如，多克隆抗体、单克隆抗体、Fv、Fab和F(ab)₂以及单链抗体和人源化抗体(Harlow等，1999,In:Using Antibodies:A Laboratory Manual,ColdSpring Harbor Laboratory Press,NY；Harlow等，1989,In:Antibodies:A LaboratoryManual,Cold Spring Harbor,New York；Houston等，1988,Proc.Natl.Acad.Sci.USA85:5879-5883；Bird等，1988,Science242:423-426)。

术语“抗体片段”指的是完整抗体的一部分，并指的是完整抗体的抗原决定可变区。抗体片段的例子包括但不限于Fab、Fab'、F(ab')₂和Fv片段、scFv抗体和由抗体片段形成的线性抗体、scFv抗体和多特异性抗体。

“抗体重链”，如本文所用的，指的是以它们自然存在构象存在于所有抗体分子的两种类型的多肽链中较大的链。

“抗体轻链”，如本文所用的，指的是以它们自然存在构象存在于所有抗体分子的两种类型的多肽链中较小的链，κ和λ轻链指的是两种主要的抗体轻链同种型。

如本文所用的，术语“合成抗体”，指利用重组DNA技术产生的抗体，诸如例如，由如本文所述的噬菌体表达的抗体。该术语也应当被解释为指已经由DNA分子的合成产生的抗体，所述DNA分子编码抗体并且该DNA分子表达抗体蛋白或规定抗体的氨基酸序列，其中DNA或氨基酸序列已经利用本领域可用和公知的合成DNA或氨基酸序列技术获得。

如本文所用的，术语“抗原”或“Ag”被定义为激发免疫反应的分子。该免疫反应可涉及抗体产生，或特异性免疫活性细胞的活化，或两者。技术人员将理解任何大分子——实际上包括所有的蛋白质或肽，可用作抗原。此外，抗原可源自重组或基因组DNA。技术人员将理解任何DNA——其包括编码引起免疫反应的蛋白质的核苷酸序列或部分核苷酸序列，因此编码如本文使用的术语“抗原”。此外，本领域技术人员将理解抗原不必单独地由基因的全长核苷酸序列编码。容易显而易见的是本发明包括但不限于，多于一个的基因的部分核苷酸序列的用途，并且这些核苷酸序列以不同的组合进行布置，以引起期望的免疫反应。此外，技术人员将理解抗原根本不必由“基因”进行编码。容易显而易见的是抗原可被产生、合成或可源自生物学样本。这种生物学样本可包括但不限于组织样本、肿瘤样本、细胞或生物学流体。

如本文所用的，术语“抗肿瘤效应”，指的是生物学效应，其可由肿瘤体积的减少、肿瘤细胞数的减少、转移数的减少、预期寿命的增加或与癌性状况相关的各种生理症状的改善清楚表示。“抗肿瘤效应”也可由本发明的肽、多核苷酸、细胞和抗体在预防肿瘤在第一位置发生的能力清楚表示。

根据本发明，术语“自体抗原”指由免疫***错误识别为外源(foreign)的任何自身抗原。自体抗原包括但不限于细胞蛋白、磷蛋白、细胞表面蛋白、细胞脂质、核酸、糖蛋白，包括细胞表面受体。

如本文所用的，术语“自身免疫疾病”被定义为由自身免疫反应产生的病症。自体免疫疾病是对自身抗原的不适当和过度反应的结果。自身免疫疾病的例子包括但不限于阿狄森氏疾病、斑秃(alopecia greata)、强直性脊柱炎、自身免疫肝炎、自身免疫腮腺炎、克罗恩氏疾病、糖尿病(1型)、营养不良性大疱性表皮松解症、***、肾小球性肾炎、格雷夫斯氏疾病、吉兰-巴雷综合征、桥本氏疾病、溶血性贫血、***性红斑狼疮、多发性硬化症、重症肌无力、寻常型天疱疮、牛皮癣、风湿热、类风湿性关节炎、结节病、硬皮病、斯耶格伦氏综合征、脊椎关节病变、甲状腺炎、血管炎、白癜风、粘液性水肿、恶性贫血、溃疡性结肠炎等等。

如本文所用的，术语“自体”指关于源自相同个体的任何物质，它随后被再次引入该个体。

“同种异基因(allogeneic)”指的是源自相同物种的不同动物的移植物。

“异种(xenogeneic)”指的是源自不同物种的动物的移植物。

如本文所用的，术语“癌症”被定义为以畸变细胞的快速和失控生长为特征的疾病。癌细胞可局部蔓延或通过血流和淋巴***蔓延至身体的其他部分。各种癌症的例子包括但不限于乳腺癌、***癌、卵巢癌、子***、皮肤癌、胰腺癌、结肠直肠癌、肾癌、肝癌、脑癌、淋巴瘤、白血病、肺癌等等。

如本文使用的术语“共刺激配体”包括特异性结合T细胞上的关联(cognate)共刺激分子的抗原呈递细胞(例如，aAPC、树突细胞、B细胞等等)上的分子，由此除了通过例如将TCR/CD3复合物与用肽负载的MHC分子结合提供的初级信号之外，还提供介导T细胞反应的信号，所述T细胞反应包括但不限于增殖、活化、分化等等。共刺激配体可包括但不限于CD7、B7-1(CD80)、B7-2(CD86)、PD-L1、PD-L2、4-1BBL、OX40L、可诱导的共刺激配体(ICOS-L)、细胞间粘附分子(ICAM)、CD30L、CD40、CD70、CD83、HLA-G、MICA、MICB、HVEM、淋巴毒素β受体、3/TR6、ILT3、ILT4、HVEM、结合Toll配体受体的激动剂或抗体和与B7-H3特异性结合的配体。共刺激配体也包括，特别是与存在于T细胞上的共刺激分子特异性结合的抗体，和与CD83特异性结合的配体，所述共刺激分子诸如但不限于CD27、CD28、4-1BB、OX40、CD30、CD40、PD-1、ICOS、淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)、CD2、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3。

“共刺激分子”指的是与共刺激配体特异性结合的T细胞上的关联结合伴侣，由此介导T细胞的共刺激反应，诸如但不限于增殖。共刺激分子包括但不限于MHCI类分子、BTLA和Toll配体受体。

如本文所用的，“共刺激信号”指的是与初级信号结合，诸如TCR/CD3连接作用，导致T细胞增殖和/或关键分子的上调或下调的信号。

“疾病”是动物的一种健康状态，其中动物不能保持稳态，和其中如果不改善该疾病，则动物的健康继续恶化。与之相比，动物中的“病症”是一种健康状态，其中动物能够保持稳态，但其中动物的健康状态与它没有处于该病症相比不太有利。保持不治疗，病症不必定引起动物健康状态的进一步降低。

如本文所用的，“有效量”，指提供治疗性或预防性益处的量。

“编码”指的是多核苷酸诸如基因、cDNA或mRNA中核苷酸的特异性序列用作模板合成在生物学过程中的其他多聚体和大分子的固有性质，所述多聚体和大分子具有核苷酸(即，rRNA、tRNA和mRNA)的限定序列或氨基酸的限定序列中的任一个和由其产生的生物学性质。因此，如果相应于那个基因的mRNA的转录和翻译在细胞或其他生物学***中产生蛋白质，则基因编码蛋白质。核苷酸序列等同mRNA序列并通常提供在序列表中的编码链，和用作转录基因或cDNA的模板的非编码链两者，都可被称为编码那个基因或cDNA的蛋白质或其他产物。

如本文所用的，“内源的”指的是来自有机体、细胞、组织或***的或在有机体、细胞、组织或***内产生的任何物质。

如本文所用的，术语“外源的”指的是任何从有机体、细胞、组织或***引入的或在有机体、细胞、组织或***外产生的物质。

如本文所用的，术语“表达”被定义为由它的启动子驱动的特定核苷酸序列的转录和/或翻译。

“表达载体”指的是包括重组多核苷酸的载体，所述重组多核苷酸包括可操作地连接至待表达的核苷酸序列的表达控制序列。表达载体包括足够的用于表达的顺式作用元件；用于表达的其他元件可由宿主细胞供应或在体外表达***中供应。表达载体包括所有本领域已知的那些，诸如并入重组多核苷酸的粘粒、质粒(例如，裸露或包含在脂质体中)和病毒(例如，慢病毒、逆转录病毒、腺病毒和腺伴随病毒)。

“同源的”指的是两个多肽之间或两个核酸分子之间的序列相似性或序列同一性。当两个比较序列中的位置被相同的碱基或氨基酸单体亚单元占据时，例如，如果两个DNA分子的每一个中的位置被腺嘌呤占据，则所述分子在那个位置上是同源的。两个序列之间的同源性百分比为由两个序列共有的匹配或同源的位置数除以比较的位置数×100的函数。例如，如果两个序列中10个位置中的6个是匹配或同源的，则两个序列是60％同源的。以例子说明，DNA序列ATTGCC和TATGGC享有50％的同源性。通常，当比对两个序列以给出最大同源性时，进行比较。

如本文所用的，术语“免疫球蛋白”或“Ig”被定义为起到抗体作用的一类蛋白质。由B细胞表达的抗体有时被称为BCR(B细胞受体)或抗原受体。包括在该类蛋白质中的五个成员为IgA、IgG、IgM、IgD和IgE。IgA为存在于身体分泌物诸如唾液、泪液、母乳、胃肠分泌物和呼吸道和泌尿生殖道的粘液分泌物中的初级抗体。IgG是最常见的循环抗体。IgM是在多数对象的初级免疫反应中产生的主要免疫球蛋白。它在凝集反应、补体结合和其他抗体反应中是最有效的免疫球蛋白，并且在抵御细菌和病毒方面是很重要的。IgD是不具有已知抗体功能的免疫球蛋白，但可用作抗原受体。IgE是在暴露于过敏原后，通过引起从肥大细胞和嗜碱性粒细胞释放介体，介导速发过敏性的免疫球蛋白。

如本文所用的，“指导物质”包括出版物、记录、图表或任何其他可用于传达本发明组合物和方法的有用性的表达媒介。本发明的试剂盒的指导物质可例如被附加在包含本发明的核酸、肽和/或组合物的容器上，或与包含核酸、肽和/或组合物的容器一起运送。可选地，指导物质可与容器分开地运送，目的是指导物质和化合物由接受者配合使用。

“分离的”指从自然状态改变或移出。例如，天然存在于活动物中的核酸或肽不是“分离的”，但部分或完全与它的自然状态的共存物质分离的同一核酸或肽是“分离的”。分离的核酸或蛋白可以以基本上纯化的形式存在，或例如，可存在于非自然环境，诸如宿主细胞。

在本发明的内容中，对于通常发生的核酸碱基使用以下缩写。“A”指的是腺苷，“C”指的是胞嘧啶，“G”指的是鸟苷，“T”指的是胸苷，和“U”指的是尿苷。

除非另有规定，“编码氨基酸序列的核苷酸序列”包括为彼此简并版本并编码相同的氨基酸序列的所有核苷酸序列。短语编码蛋白质或RNA的核苷酸序列也可包括内含子，其程度为编码该蛋白质的核苷酸序列可在某些版本中包含内含子(一个或多个)。

如本文所用的，“慢病毒”指的是逆转录病毒科的属。在逆转录病毒中慢病毒是唯一能够感染非***细胞的；它们可传递显著量的遗传信息进入宿主细胞的DNA，所以它们是基因传递载体的最有效的方法之一。HIV、S1V和FIV都是慢病毒的例子。源自慢病毒的载体提供了完成显著水平基因体内转移的工具。

如本文所用的，术语“调节”指与缺少治疗或化合物的对象中的反应水平相比，和/或与以其他方式相同但未治疗的对象中的反应水平相比，介导对象中反应水平的可检测的增加或减少。该术语包括扰乱和/或影响天然信号或反应，由此介导对象优选人的有益的治疗性反应。

除非另有规定，“编码氨基酸序列的核苷酸序列”包括为彼此简并版本并编码相同的氨基酸序列的所有核苷酸序列。编码蛋白质和RNA的核苷酸序列可包括内含子。

术语“可操作地连接”指的是调节序列和异源核酸序列之间的功能连接，其产生后者的表达。例如，当第一核酸序列位于与第二核酸序列的功能关系中时，第一核酸序列与第二核酸序列可操作地连接。例如，如果启动子影响编码序列的转录或表达，则启动子被可操作地连接至编码序列。通常地，可操作地连接的DNA序列是邻近的，其中在相同的阅读框中必须连接两个蛋白编码区。

术语“过表达的”肿瘤抗原或肿瘤抗原的“过表达”意欲表明相对于来自组织或器官的正常细胞的表达水平，来自疾病区如患者的特定组织或器官内的实体瘤的细胞中肿瘤抗原表达的异常水平。具有以肿瘤抗原过表达为特征的实体瘤或血液学恶性肿瘤的患者可由本领域已知的标准测定确定。

免疫原性组合物的“肠胃外”施用包括例如皮下(s.c)、静脉内(i.v.)、肌肉内(i.m.)或胸骨内注射，或注入技术。

术语“患者”、“对象”、“个体”等等在本文中可交换使用，并指的是服从本文描述方法的任何动物或其细胞，不论是体外或原位。在一些非限制性实施方式中，患者、对象或个体为人。

如本文所用的，术语“多核苷酸”被定义为核苷酸链。此外，核酸为核苷酸的多聚体。因此，如本文所用的，核酸和多核苷酸是可交换的。本领域技术人员具有核酸为可被水解成单体“核苷酸”的多核苷酸的一般常识。单体核苷酸可被水解成核苷。如本文所用的，多核苷酸包括但不限于通过本领域可用的任何手段获得的所有的核酸序列，所述手段包括但不限于重组手段，即，从重组文库或细胞基因组，利用普通克隆技术和PCR^TM等等克隆核酸序列，和合成手段。

如本文所用的，术语“肽”、“多肽”和“蛋白质”可交换使用，并指的是由肽键共价连接的氨基酸残基组成的化合物。蛋白或肽必须包含至少两个氨基酸，和对可构成蛋白质或肽的序列的氨基酸的最大数目没有限制。多肽包括任何肽或蛋白质，所述肽或蛋白质包括通过肽键相互连接的两个或多个氨基酸。如本文所用的，该术语指的是短链，其在本领域中也例如通常被称为肽、寡肽和寡聚体；和较长链，其在本领域中通常被称为蛋白质，其具有很多类型。“多肽”包括例如生物学活性片段、基本上同源的多肽、寡肽、同二聚体、异二聚体、多肽的变体、修饰多肽、衍生物、类似物、融合蛋白等等。多肽包括天然肽、重组肽、合成肽或其组合。

如本文所用的，术语“启动子”被定义为开始多核苷酸序列的特异性转录需要的，由细胞的合成机器或引入的合成机器识别的DNA序列。

如本文所用的，术语“启动子/调节序列”指可操作地连接至启动子/调节序列的基因产物表达所需的核酸序列。在一些例子中，该序列可为核心启动子序列，并且在其他例子中，该序列也可包括基因产物表达所需的增强子序列和其他调节元件。启动子/调节序列可例如为以组织特异方式表达基因产物的序列。

“组成型”启动子为核苷酸序列，其当与编码或规定基因产物的多核苷酸可操作地连接时，使得在细胞的多数或所有生理学条件下在细胞中产生基因产物。

“诱导型”启动子为核苷酸序列，其当与编码或规定基因产物的多核苷酸可操作地连接时，使得在基本上仅当相应于启动子的诱导物存在于细胞中时，在细胞中产生基因产物。

“组织-特异性”启动子为核苷酸序列，其当与编码基因或由基因规定的多核苷酸可操作地连接时，使得基本上只要细胞为相应于启动子的组织类型的细胞，则在细胞中产生基因产物。

如本文所用的，关于抗体的术语“特异性结合”指识别特异性抗原但基本上不识别或结合样本中的其他分子的抗体。例如，特异性结合来自一个物种的抗原的抗体也可结合来自一个或多个物种的抗原。但是，这种跨种反应性本身不改变抗体的类别成为特异性的。在另一个实例中，特异性结合抗原的抗体也可结合抗原的不同等位基因形式。然而，这种交叉反应性本身不改变抗体的类别成为特异性的。在一些例子中，术语“特异性的结合”或“特异性地结合”可参考抗体、蛋白质或肽与第二化学种类的相互作用使用，用于指该相互作用依赖化学种类上特定结构(例如，抗原决定簇或表位)的存在；例如，抗体通常识别和结合特异性蛋白结构而不是一般地识别和结合蛋白质。如果抗体对表位“A”是特异性的，则在包含标记的“A”和抗体的反应中存在包含表位A(或游离的、未标记的A)的分子，将降低结合至抗体的标记的A的量。

通过术语“刺激”指通过结合刺激分子(例如，TCR/CD3复合物)与它的关联配体，由此介导信号转导事件——诸如但不限于经TCR/CD3复合物的信号转导——诱导的初级反应。刺激可介导某些分子的改变的表达，诸如TGF-β的下调和/或细胞骨架结构的再组织等等。

“刺激分子”，作为本文使用的术语，指与存在于抗原呈递细胞上的关联刺激配体特异性结合的T细胞上的分子。

如本文所用的，“刺激配体”指如此配体，其当存在于抗原呈递细胞(例如，aAPC、树突细胞、B-细胞等等)上时，可与T细胞上的关联结合伴侣(在本文中被称为“刺激分子”)特异性结合，由此介导T细胞的初级反应，其包括但不限于，活化、免疫反应的开始、增殖等等。刺激配体在本领域中是公知的，并包括，特别是利用肽、抗CD3抗体、超激动剂抗CD28抗体和超激动剂抗CD2抗体负载的MHC I类分子。

如本文所用的，“基本上纯化的”细胞为基本上不含其他细胞类型的细胞。基本上纯化的细胞也指的是已经与以其天然发生状态与其正常相关联的其他细胞类型分离的细胞。在一些例子中，基本上纯化的细胞群指的是均质细胞群。在其他例子中，该术语简单地指的是已经与以其天然状态与其正常相关联的细胞分离的细胞。在一些实施方式中，体外培养细胞。在其他实施方式中，不在体外培养细胞细胞。

如本文所用的，术语“治疗性的”表示治疗和/或预防。治疗性效应通过疾状况态的抑制、缓和或根除获得。

术语“治疗有效量”指的是将引起由研究者、兽医、医学医生或其他临床医生正在寻找的组织、***或对象的生物学或医学反应的对象化合物的量。术语“治疗有效量”包括以下的化合物的量：当被施用时，其足以防止治疗的病症或疾病的迹象或症状中的一个或多个的发展，或以一定程度减轻治疗的病症或疾病的迹象或症状中的一个或多个。治疗有效量将根据化合物、疾病和其严重性、和待治疗的对象的年龄、重量等而变化。

“治疗”疾病，作为本文使用的术语，指降低对象经历的疾病或病症的至少一种迹象或症状的频率或严重性。

如本文所用的，术语“转染的”或“转化的”或“转导的”指的是如此过程，通过该过程外源的核酸被转移或引入宿主细胞。“转染的”或“转化的”或“转导的”细胞是已经由外源核酸转染、转化或转导的细胞。该细胞包括原代对象细胞和它的子代。

如本文所用的，短语“转录控制下”或“可操作地连接”指启动子处于与多核苷酸有关的正确的位置和朝向，以控制通过RNA聚合酶进行的转录的开始和多核苷酸的表达。

“载体”为物质组合物，其包括分离的核酸，并且其可用于传递分离的核酸至细胞内部。很多载体在本领域中是已知的，包括但不限于线性多核苷酸、与离子或两性分子化合物相关的多核苷酸、质粒和病毒。因此，术语“载体”包括自主复制的质粒或病毒。该术语也应被解释为包括便于将核酸转移入细胞的非质粒和非病毒化合物，诸如例如聚赖氨酸化合物、脂质体等等。病毒载体的例子包括但不限于，腺病毒载体、腺伴随病毒载体、逆转录病毒载体等等。

范围：在该公开中，本发明的多个方面可以以范围形式中示出。应当理解范围形式中的描述仅是为了方便和简洁，并不应被解释为对本发明范围不可动摇的限制。因此，范围的描述应被考虑为已具体公开了所有可能的子范围以及处于那个范围内的单个数值。例如，范围诸如从1至6的描述应被考虑为已具体公开了子范围诸如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等，以及那个范围内的单个数字，例如，1、2、2.7、3、4、5、5.3和6。不管范围的宽度如何，这一点是适用的

描述

本发明提供用于治疗癌症以及其它疾病的组合物和方法。癌症可为恶性血液病、实体瘤、原发或转移性肿瘤。采用本发明的组合物和方法可治疗的其它疾病包括病毒、细菌和寄生虫感染以及自身免疫性疾病。

在一个实施方式中，本发明提供经改造表达CAR的细胞(如T细胞)，其中CAR T细胞展示出抗肿瘤特性。本发明的CAR可改造成包含具有抗原结合结构域的细胞外结构域，所述抗原结合结构域融合到T细胞抗原受体复合物的ζ链(例如，CD3-ζ)的细胞内信号传导结构域。本发明的CAR在T细胞中表达时能够基于抗原结合特异性重定向抗原识别。示例性的抗原为CD19，因为该抗原在恶性B细胞上表达。然而，本发明并不局限于靶向CD19。相反，本发明包括任何抗原结合结构域，其在结合到其同源抗原时，影响肿瘤细胞使肿瘤细胞无法生长，促进死亡，或以其他方式受到影响，使得患者的肿瘤负荷减少或清除。抗原结合结构域优选与来自共刺激分子和ζ链中一个或更多的细胞内结构域融合。优选地，抗原结合结构域与选自如下的一个或更多细胞内结构域融合：CD2信号传导结构域、CD137(4-1BB)信号传导结构域、CD28信号传导结构域、CD3ζ信号传导结构域和其任意组合。

在一个实施方式中，本发明的CAR包含CD2信号传导结构域。这是因为，本发明部分地基于CAR-介导的T细胞反应可进一步通过添加共刺激结构域而增强的发现。例如，CD2信号传导结构域的包含在正和负方向显著影响细胞因子的产生，其取决于在表达的CAR中其他共刺激结构域的存在和鉴定。在一个实施方式中，本发明包括包含CD2和CD28结构域的CAR。在一个实施方式，与表达具有CD28但不是CD2的CAR的T细胞相比，表达具有CD2和CD28结构域的CAR的修饰的T细胞释放显著较少的IL-2。在一个实施方式中，释放较少IL-2的修饰的T细胞减少了免疫抑制Treg细胞的增殖。而且，CD2信号传导结构域的包含显著减少钙流入。在一个实施方式中，通过CD2的包含的钙流入减少降低了活化诱导的CAR T细胞死亡。

在一些实施方式中，本发明涉及编码CAR的逆转录病毒或慢病毒载体，所述CAR稳定地整合入T细胞和在其中稳定表达。在其他实施方式中，本发明涉及编码CAR的RNA，所述RNA被转染到T细胞中且在其中瞬时表达。CAR在细胞中瞬时、非整合表达减轻了与CAR在细胞中永久性整合表达相关的忧虑。

组合物

本发明提供了嵌合抗原受体(CAR)，其包含细胞外和细胞内结构域。细胞外结构域包含另外被称为抗原结合结构域的靶特异性结合成员。细胞内结构域或另外地细胞质结构域包含共刺激信号传导区和ζ链部分。共刺激信号传导区指的是包括共刺激分子的细胞内结构域的一部分CAR。共刺激分子是淋巴细胞对抗原的有效反应所需的除抗原受体或它们的配体外的细胞表面分子。

CAR的细胞外结构域和跨膜结构域之间，或CAR的细胞质结构域和跨膜结构域之间，可并入间隔物结构域。如在此使用的，术语“间隔物结构域”通常指任何寡肽或多肽，其在多肽链中起到连接跨膜结构域与细胞外结构域或细胞质结构域的作用。间隔物结构域可包含高达300个氨基酸，优选10至100个氨基酸，且最优选25至50个氨基酸。

本发明包括表达可直接转导到细胞中的CAR的逆转录病毒和慢病毒载体构建体。本发明还包括可直接转染到细胞中的RNA构建体。一种用于产生在转染中使用的mRNA的方法包含用专门设计的引物的模板的体外转录(IVT)，随后通过聚腺苷酸的加入，以产生含有3'和5'非翻译序列(“UTR”)、5'帽和/或内部核糖体进入位点(IRES)、待表达的基因和聚腺苷酸尾部，在长度上通常为50-2000个碱基的构建体。如此生产的RNA可有效地转染不同类型的细胞。在一个实施方式中，模板包括了CAR的序列。

优选，CAR包含细胞外结构域、跨膜结构域和细胞质结构域。细胞外结构域和跨膜结构域可衍生自这样的结构域的任何需要的来源。

抗原结合结构域

细胞外结构域可以从任何的宽泛的各种细胞外结构域或与配体结合和/或信号转导相关的分泌蛋白质获得。在一个实施方式中，细胞外结构域可由Ig重链组成，其通过CH1和铰链区的存在，可相应地与Ig轻链共价相关联，或可通过铰链、CH2和CH3结构域的存在与其它Ig重链/轻链复合物成为共价相关联。在后一种情况下，变成接合至嵌合构建体的重/轻链复合物可构成具有与嵌合构建体的抗体特异性不同的特异性的抗体。根据抗体的功能、所需的结构和信号转导，可使用整个链或截短链，其中CH1、CH2或CH3结构域的全部或部分可去除，或可去除铰链区的全部或部分。

细胞外结构域可涉及任何所需的抗原。例如，当需要抗肿瘤CAR时，选择的待并入到CAR的细胞外结构域可为与肿瘤相关的抗原。肿瘤可为任何类型的肿瘤，只要它具有由CAR识别的细胞表面抗原。在另一个实施方式中，CAR可为特异性单克隆抗体目前存在或可以在将来产生的一种CAR。

在一个实施方式中，本发明的CAR包含另外被称为抗原结合结构域的靶特异性结合成员。部分的选择取决于限定靶细胞表面的配体的类型和数量。例如，抗原结合结构域可选择以识别配体，该配体充当在与特定疾状况态相关联的靶细胞上的细胞表面标记物。可充当本发明CAR中抗原部分结构域的配体的细胞表面标记物的实例包括与病毒、细菌和寄生虫感染、自身免疫性疾病和癌症细胞相关的那些。

在一个实施方式中，反转录病毒或慢病毒载体包含CAR，该CAR经设计以通过将所需的抗原改造到CAR内的方式涉及关注的抗原。在本发明的背景中，“肿瘤抗原”或“过度增殖性疾病抗原(hyperporoliferative disorder antigen)”或“与过度增殖性疾病相关的抗原”指特定过度增生性病症共有的抗原。在某些方面，本发明的过度增殖性疾病抗原衍生自癌症，其包括，但不限于，原发或转移性黑色素瘤、间皮瘤、胸腺瘤、淋巴瘤、肉瘤、肺癌、肝癌、非霍奇金淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤、白血病、子宫癌、子***、膀胱癌、肾脏癌和腺癌如乳腺癌、***癌、卵巢癌、胰腺癌等。

在另一个实施方式中，RNA CAR的模板经设计以通过将所需的抗原结合结构域改造到CAR中的方式涉及关注的抗原。在本发明的背景中，“肿瘤抗原”或“过度增殖性疾病抗原”或“与过度增殖性疾病相关的抗原”指特定过度增生性病症共有的抗原。在某些方面，本发明的过度增殖性疾病抗原衍生自癌症，其包括，但不限于，原发或转移性黑色素瘤、间皮瘤、胸腺瘤、淋巴瘤、肉瘤、肺癌、肝癌、非霍奇金淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤、白血病、子宫癌、子***、膀胱癌、肾脏癌和腺癌如乳腺癌、***癌、卵巢癌、胰腺癌等。

肿瘤抗原为蛋白质，其通过引起免疫反应，特别是T细胞介导的免疫反应的肿瘤细胞产生。在一个实施方式中，本发明的肿瘤抗原包含一种或更多抗原性癌症表位，抗原性癌症表位由来自哺乳动物的癌症的肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL)免疫识别。本发明抗原结合结构域的选择将取决于特定类型的待治疗的癌症。本领域熟知肿瘤抗原，且其包括，例如，神经胶质瘤相关抗原、癌胚抗原(CEA)、β-人绒毛膜***、甲胎蛋白(AFP)、植物血凝素反应性AFP、甲状腺球蛋白、RAGE-1、MN-CA IX、人端粒酶逆转录酶、RU1、RU2(AS)、肠羧基酯酶、muthsp70-2、M-CSF、***酶、***特异性抗原(PSA)、PAP、NY-ESO-1、LAGE-1a、p53和prostein、PSMA、Her2/neu、存活素和端粒酶、***癌肿瘤抗原-1(PCTA-1)、MAGE、ELF2M、嗜中性粒细胞弹性蛋白酶、肝配蛋白B2、CD22、胰岛素生长因子(IGF)-1、IGF-II、IGF-I受体和间皮蛋白。

在一个实施方式中，肿瘤抗原包含与恶性肿瘤相关联的一个或多个抗原性癌症表位。恶性肿瘤表达许多蛋白质，其可作为免疫攻击的靶抗原。这些分子包括但不限于组织特异性抗原例如MART-1、在黑色素瘤中的酪氨酸酶和GP100以及在***癌中的***酸性磷酸酶(PAP)和***特异性抗原(PSA)。其它靶分子属于转化有关的分子的组，如致癌基因HER-2/neu/ErbB-2。另一组靶抗原为癌胎抗原，如癌胚抗原(CEA)。在B细胞淋巴瘤中，肿瘤特异性独特型免疫球蛋白构成了真正的肿瘤特异性免疫球蛋白的抗原，其为个体肿瘤独有的。B细胞分化抗原如CD19、CD20和CD37为在B细胞淋巴瘤中靶抗原的其他候选。这些抗原的一些(CEA、HER-2、CD19、CD20，独特型)用作具有有限成功的单克隆抗体的被动免疫疗法的靶标。

在本发明中所称作的肿瘤抗原的类型也可为瘤特异性抗原(TSA)或肿瘤相关抗原(TAA)。TSA为肿瘤细胞独有的且不会在体内其它细胞上存在。TAA相关抗原不是肿瘤细胞独有的，且相反在不能诱导对抗原免疫耐受状态的条件下，也在正常细胞上表达。在使免疫***能够对抗原反应的条件下，可会发生抗原在肿瘤上的表达。当免疫***不成熟并且无法反应时，在胚胎发育的过程中，TAA可为在正常细胞上表达的抗原，或者它们可为通常在正常细胞上以非常低的水平存在，但在肿瘤细胞上以高得多的水平表达的抗原。

TSA或TAA抗原的非限制性实例包括下列：分化抗原如MART-1/MelanA(MART-I)、gp100(PmeI17)、酪氨酸酶、TRP-1、TRP-2和肿瘤特异性多谱系抗原如MAGE-1、MAGE-3、BAGE、GAGE-1、GAGE-2、P15；过表达的胚胎抗原如CEA；过表达的致癌基因和突变的肿瘤抑制基因如p53、RAS、HER-2/neu；染色体易位产生的独有的肿瘤抗原；如BCR-ABL、E2A-PRL、H4-RET、IGH-IGK，MYL-RAR；和病毒抗原，如EB病毒抗原EBVA和人***瘤病毒(HPV)抗原E6和E7。其他大的、基于蛋白质的抗原包括TSP-180、MAGE-4、MAGE-5、MAGE-6、RAGE、NY-ESO、p185erbB2、p180erbB-3、c-met、nm-23H1、PSA、TAG-72、CA19-9、CA72-4、CAM17.1、NuMa、K-ras、β-连环蛋白、CDK4、Mum-1、p15、p16、43-9F、5T4、791Tgp72、α-胎蛋白、β-HCG、BCA225、BTAA、CA-125、CA15-3\CA27.29\BCAA、CA195、CA242、CA-50、CAM43、CD68\P1、CO-029、FGF-5、G250、Ga733\EpCAM、HTgp-175、M344、MA-50、MG7-Ag、MOV18、NB/70K、NY-CO-1、RCAS1、SDCCAG16、TA-90\Mac-2结合蛋白\亲环蛋白C-相关蛋白、TAAL6、TAG72、TLP和TPS。

在优选的实施方式中，CAR的抗原结合结构域部分靶向抗原，其包括但不限于CD19、CD20、CD22、ROR1、间皮蛋白、CD33/IL3Ra、c-Met、PSMA、糖脂F77、EGFRvIII、GD-2、MY-ESO-1TCR、MAGE A3TCR等。

根据待靶向的所需的抗原，本发明的CAR可经改造包含适当的对所需抗原靶标特异的抗原结合部分。例如，如果CD19为所需的待靶向的抗原，则CD19的抗体可用作抗原结合部分，并入到本发明的CAR中。

跨膜结构域

关于跨膜结构域，CAR可以设计为包括被融合到CAR的细胞外结构域的跨膜结构域。在一实施方式中，采用与CAR中的一个结构域自然相关联的跨膜结构域。在一些情况中，跨膜结构域可被选择或通过氨基酸取代修饰，以避免这样的结构域与相同或不同的表面膜蛋白的跨膜结构域结合，从而最小化与受体复合体的其它成员的相互作用。

跨膜结构域可由天然的或合成的来源衍生。在来源是天然的情况下，该结构域可以衍生自任何的膜结合或跨膜蛋白质。本发明中特定用途的跨膜结构域可衍生自(即包含至少下列跨膜区(一个或多个))：T细胞受体的α、β或ζ链、CD28、CD3ε、CD45、CD4、CD5、CD8、CD9、CD16、CD22、CD33、CD37、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD154。可选地，跨膜结构域也可为合成的，在这种情况下，其将包括主要疏水的残基，如亮氨酸和缬氨酸。优选，在合成跨膜结构域的各端可以发现苯丙氨酸，色氨酸和缬氨酸三联体。任选地，短寡肽或多肽接头，优选在2和10个氨基酸之间长度，可形成CAR的跨膜结构域和细胞质信号传导结构域之间的连接。甘氨酸-丝氨酸二联体提供特别合适的接头。

细胞质结构域

本发明的CAR的细胞质结构域或另外的细胞内信号传导结构域是造成其中已放置CAR的免疫细胞的至少一种正常效应器功能的活化的原因。术语“效应器功能”指的是细胞的专有功能。例如，T细胞的效应器功能可为包括细胞因子分泌的细胞溶解活性或辅助活性。因此术语“细胞内信号传导结构域”指的是转导效应器功能信号并指导细胞实施专有功能的蛋白部分。尽管通常可使用整个细胞内信号传导结构域，但在很多例子中，不必使用整个链。就使用细胞内信号传导结构域的截短部分而言，这种截短部分可用于代替完整的链，只要它转导效应器功能信号。术语细胞内信号传导结构域因此指包括足以转导效应器功能信号的细胞内信号传导结构域的任何截短部分。

用于本发明的CAR的细胞内信号传导结构域的优选例子包括T细胞受体(TCR)的细胞质序列和协同行动以在抗原受体结合后开始信号转导的共受体，以及这些序列的任何衍生物或变体和具有相同的功能能力的任何合成序列。

已知通过TCR单独产生的信号不足以完全活化T细胞，并且也需要次级或共刺激信号。因此，T细胞活化可认为由两个不同类的细胞质信号传导序列介导：通过TCR开始抗原-依赖性初级活化的那些(初级细胞质信号传导序列)和以抗原-非依赖性方式起作用以提供次级或共刺激信号的那些(次级细胞质信号传导序列)。

初级细胞质信号传导序列以刺激方式或以抑制方式调节TCR复合物的初级活化。以刺激方式起作用的初级细胞质信号传导序列可包含信号传导基序，其已知为基于免疫受体酪氨酸的活化基序或ITAM。

包含在本发明中具有具体用途的初级细胞质信号传导序列的ITAM的例子包括源于TCRζ、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD5、CD22、CD79a、CD79b和CD66d的那些。特别优选地，本发明的CAR中的细胞质信号传导分子包括源于CD3-ζ的细胞质信号传导序列。

在优选的实施方式中，CAR的细胞质结构域可被设计以本身包括CD3-ζ信号传导结构域，或可与在本发明的CAR的内容中有用的任何其他期望的细胞质结构域(一个或多个)联合。例如，CAR的细胞质结构域可包括CD3ζ链部分和共刺激信号传导区。共刺激信号传导区指的是包括共刺激分子的细胞内结构域的一部分CAR。共刺激分子是淋巴细胞对抗原的有效反应所需的除抗原受体或它们的配体外的细胞表面分子。这种分子的例子包括CD27、CD28、4-1BB(CD137)、OX40、CD30、CD40、PD-1、ICOS、淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)、CD2、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3和与CD83特异性结合的配体等等。因此，尽管本发明主要以CD2作为共刺激信号传导元件的例子，但其他共刺激元件也位于本发明的范围内。

本发明的CAR的细胞质信号传导部分内的细胞质信号传导序列可以随机或以规定的顺序相互连接。任选地，短的寡肽或多肽连接体，优选长度在2和10个氨基酸，可形成该连接。甘氨酸-丝氨酸双联体提供了特别合适的连接体。

在一个实施方式中，细胞质结构域被设计以包括CD3-ζ的信号传导结构域和CD28的信号传导结构域。在另一个实施方式中，细胞质结构域被设计以包括CD3-ζ的信号传导结构域和CD2的信号传导结构域。在又一个实施方式中，细胞质结构域被设计以包括CD3-ζ的信号传导结构域和CD28和CD2的信号传导结构域。在又一个实施方式中，细胞质结构域被设计以包括CD3-ζ的信号传导结构域和CD28、CD2及4-1BB的信号传导结构域。

载体

本发明包括DNA构建体，其包括CAR的序列，其中该序列包括抗原结合结构域的核酸序列，其可操作地连接至细胞内结构域的核酸序列。可用于本发明的CAR的示例性细胞内结构域包括但不限于CD3-ζ、CD28、4-1BB、CD2等的细胞内结构域。在一些情况下，CAR可包括CD3-ζ、CD28、4-1BB、CD2等的任何组合。

在一个实施方式中，本发明的CAR包括抗CD19scFv、人CD8铰链和跨膜结构域以及人CD2和CD3ζ信号传导结构域。在一个实施方式中，本发明的CAR包括SEQ ID NO：1列出的核酸序列。在另一个实施方式中，本发明的CAR包括SEQ ID NO：1列出的核酸序列编码的氨基酸序列。

编码期望分子的核酸序列可利用在本领域中已知的重组方法获得，诸如例如利用标准的技术，通过从表达基因的细胞中筛选文库，通过从已知包括该基因的载体中得到该基因，或从包含该基因的细胞和组织中直接分离。可选地，感兴趣的基因可被合成生产，而不被克隆。

本发明也提供了其中***本发明的DNA的载体。源于逆转录病毒诸如慢病毒的载体是实现长期基因转移的合适工具，因为它们允许转基因长期、稳定的整合并且其在子细胞中增殖(propagation)。慢病毒载体具有超过源自致癌逆转录病毒诸如鼠科白血病病毒的载体的额外优点，因为它们可转导非增殖的细胞，诸如肝细胞。它们也具有低免疫原性的额外优点。

简单概括，通常通过可操作地连接编码CAR多肽或其部分的核酸至启动子，并将构建体并入表达载体，实现编码CAR的天然或合成核酸的表达。该载体对于复制和整合真核细胞可为合适的。典型的克隆载体包含可用于调节期望核酸序列表达的转录和翻译终止子、初始序列和启动子。

本发明的表达构建体也可利用标准的基因传递方案，用于核酸免疫和基因疗法。基因传递的方法在本领域中是已知的。见例如美国专利号5,399,346、5,580,859、5,589,466，在此通过引用全文并入。在另一个实施方式中，本发明提供了基因疗法载体。

该核酸可被克隆入许多类型的载体。例如，该核酸可被克隆入如此载体，其包括但不限于质粒、噬菌粒、噬菌体衍生物、动物病毒和粘粒。特定的感兴趣载体包括表达载体、复制载体、探针产生载体和测序载体。

进一步地，表达载体可以以病毒载体形式提供给细胞。病毒载体技术在本领域中是公知的并在例如Sambrook等(2001,Molecular Cloing:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York)和其他病毒学和分子生物学手册中进行了描述。可用作载体的病毒包括但不限于逆转录病毒、腺病毒、腺伴随病毒、疱疹病毒和慢病毒。通常，合适的载体包含在至少一种有机体中起作用的复制起点、启动子序列、方便的限制酶位点和一个或多个可选择的标记(例如，WO 01/96584；WO 01/29058；和美国专利号6,326,193)。

已经开发许多基于病毒的***，用于将基因转移入哺乳动物细胞。例如，逆转录病毒提供了用于基因传递***的方便的平台。可利用在本领域中已知的技术将选择的基因***载体并包装入逆转录病毒颗粒。该重组病毒可随后被分离和传递至体内或离体的对象细胞。许多逆转录病毒***在本领域中是已知的。在一些实施方式中，使用腺病毒载体。许多腺病毒载体在本领域中是已知的。在一个实施方式中，使用慢病毒载体。

额外的启动子元件，例如增强子，调节转录开始的频率。通常地，这些位于起始位点上游的30-110bp区域中，尽管近来已经显示许多启动子也包含起始位点下游的功能元件。启动子元件之间的间隔经常是柔性的，以便当元件相对于另一个被倒置或移动时，保持启动子功能。在胸苷激酶(tk)启动子中，启动子元件之间的间隔可被增加隔开50bp，活性才开始下降。取决于启动子，表现出单个元件可合作或独立地起作用，以起动转录。

合适的启动子的一个例子为即时早期巨细胞病毒(CMV)启动子序列。该启动子序列为能够驱动可操作地连接至其上的任何多核苷酸序列高水平表达的强组成型启动子序列。合适的启动子的另一个例子为延伸生长因子-1α(EF-1α)。然而，也可使用其他组成型启动子序列，包括但不限于类人猿病毒40(SV40)早期启动子、小鼠乳癌病毒(MMTV)、人免疫缺陷病毒(HIV)长末端重复(LTR)启动子、MoMuLV启动子、鸟类白血病病毒启动子、艾伯斯坦-巴尔(Epstein-Barr)病毒即时早期启动子、鲁斯氏肉瘤病毒启动子、以及人基因启动子，诸如但不限于肌动蛋白启动子、肌球蛋白启动子、血红素启动子和肌酸激酶启动子。进一步地，本发明不应被限于组成型启动子的应用。诱导型启动子也被考虑为本发明的一部分。诱导型启动子的使用提供了分子开关，其能够当这样的表达是期望的时，打开可操作地连接诱导型启动子的多核苷酸序列的表达，或当表达是不期望的时关闭表达。诱导型启动子的例子包括但不限于金属硫蛋白启动子、糖皮质激素启动子、孕酮启动子和四环素启动子。

为了评估CAR多肽或其部分的表达，被引入细胞的表达载体也可包含可选择的标记基因或报道基因中的任一个或两者，以便于从寻求通过病毒载体转染或感染的细胞群中鉴定和选择表达细胞。在其他方面，可选择的标记可被携带在单独一段DNA上并用于共转染程序。可选择的标记和报道基因两者的侧翼都可具有适当的调节序列，以便能够在宿主细胞中表达。有用的可选择标记包括例如抗生素抗性基因，诸如neo等等。

报道基因用于鉴定潜在转染的细胞并用于评价调节序列的功能性。通常地，报道基因为以下基因：其不存在于受体有机体或组织或由受体有机体或组织进行表达，并且其编码多肽，该多肽的表达由一些可容易检测的性质例如酶活性清楚表示。在DNA已经被引入受体细胞后，报道基因的表达在合适的时间下进行测定。合适的报道基因可包括编码荧光素酶、β-半乳糖苷酶、氯霉素乙酰转移酶、分泌型碱性磷酸酶的基因或绿色萤光蛋白基因(例如，Ui-Tei等，2000FEBS Letters479:79-82)。合适的表达***是公知的并可利用已知技术制备或从商业上获得。通常，显示最高水平的报道基因表达的具有最少5个侧翼区的构建体被鉴定为启动子。这样的启动子区可被连接至报道基因并用于评价试剂调节启动子-驱动转录的能力。

将基因引入细胞和将基因表达入细胞的方法在本领域中是已知的。在表达载体的内容中，载体可通过在本领域中的任何方法容易地引入宿主细胞，例如，哺乳动物、细菌、酵母或昆虫细胞。例如，表达载体可通过物理、化学或生物学手段转移入宿主细胞。

将多核苷酸引入宿主细胞的物理方法包括磷酸钙沉淀、脂质转染法、粒子轰击、显微注射、电穿孔等等。生产包括载体和/或外源核酸的细胞的方法在本领域中是公知的。见例如Sambrook等(2001,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York)。将多核苷酸引入宿主细胞的优选方法为磷酸钙转染。

将感兴趣的多核苷酸引入宿主细胞的生物学方法包括使用DNA和RNA载体。病毒载体，特别是逆转录病毒载体，已经成为最广泛使用的将基因***哺乳动物例如人细胞的方法。其他病毒载体可源自慢病毒、痘病毒、单纯疱疹病毒I、腺病毒和腺伴随病毒等等。见例如美国专利号5,350,674和5,585,362。

将多核苷酸引入宿主细胞的化学手段包括胶体分散***，诸如大分子复合物、纳米胶囊、微球、珠；和基于脂质的***，包括水包油乳剂、胶束、混合胶束和脂质体。用作体外和体内递送工具(delivery vehicle)的示例性胶体***为脂质体(例如，人造膜囊)。

在使用非病毒传递***的情况下，示例性传递工具为脂质体。考虑使用脂质制剂，以将核酸引入宿主细胞(体外、离体(ex vivo)或体内)。在另一方面，该核酸可与脂质相关联。与脂质相关联的核酸可被封装入脂质体的水性内部中，散布在脂质体的脂双层内，经与脂质体和寡核苷酸两者都相关联的连接分子附接至脂质体，陷入脂质体，与脂质体复合，分散在包含脂质的溶液中，与脂质混合，与脂质联合，作为悬浮液包含在脂质中，包含在胶束中或与胶束复合，或以其他方式与脂质相关联。与组成相关联的脂质、脂质/DNA或脂质/表达载体不限于溶液中的任何具体结构。例如，它们可存在于双分子层结构中，作为胶束或具有“坍缩的(collapsed)”结构。它们也可简单地被散布在溶液中，可能形成大小或形状不均一的聚集体。脂质为脂肪物质，其可为天然发生或合成的脂质。例如，脂质包括脂肪小滴，其天然发生在细胞质以及包含长链脂肪族烃和它们的衍生物诸如脂肪酸、醇类、胺类、氨基醇类和醛类的该类化合物中。

适于使用的脂质可从商业来源中获得。例如，二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(“DMPC”)可从Sigma,St.Louis,MO中获得；磷酸二鲸蜡酯(“DCP”)可从K&K Laboratories(Plainview，NY)中获得；胆固醇(“Choi”)可从Calbiochem-Beh环中获得；二肉豆蔻酰磷脂酰甘油(“DMPG”)和其他脂质可从Avanti Polar Lipids,Inc.(Birmingham,AL)中获得。氯仿或氯仿/甲醇中的脂质原液可被保存在大约-20℃下。氯仿用作唯一的溶剂，因为它比甲醇更容易蒸发。“脂质体”为通用术语，其包括通过产生封闭的脂双层或聚集体而形成的多种单一和多层脂质工具。脂质体可以以具有含有磷脂双层膜和内部水性介质的囊泡结构为特征。多层脂质体具有由水性介质分开的多个脂质层。当磷脂悬浮在过量的水性溶液中时，它们自发形成。在形成封闭的结构和使水和溶解的溶质陷入脂双层之间前，该脂质成分经历自身重排(Ghosh等，191Glycobiology5：505-10)。然而，也包括与正常的囊泡结构相比具有溶液中的不同结构的组合物。例如，脂质可呈现胶束结构或仅作为脂质分子的非均一聚集体而存在。同样考虑的是脂质转染胺-核酸复合物。

不管用于将外源核酸引入宿主细胞，或以其他方式将细胞暴露于本发明的抑制剂的方法，为了证实在宿主细胞中存在重组DNA序列，可实施多种测定。这样的测定包括例如本领域技术人员公知的“分子生物学”测定，诸如DNA印迹法和RNA印迹法、RT-PCR和PCR；“生物化学”测定，诸如例如通过免疫学手段(ELlSA和蛋白质印迹)或通过本文描述的鉴定落入本发明范围内的试剂的测定，检测特定肽的存在或不存在。

RNA转染

在一个实施方式中，本发明基因修饰的T细胞通过引入RNA被修饰。在一个实施方式中，体外转录的RNA CAR可以瞬时转染的形式被引入细胞。通过使用聚合酶链式反应(PCR)-产生的模板的体外转录产生RNA。来自任何来源感兴趣的DNA可直接通过使用适当的引物和RNA聚合酶的PCR转化成用于体外mRNA合成的模板。DNA的来源可以，例如，基因组DNA、质粒DNA、噬菌体DNA、cDNA、合成的DNA序列或任何其他适当的DNA来源。用于体外转录的期望的模板是本发明的CAR。例如，用于RNA CAR的模板包括细胞外结构域，其包括抗肿瘤抗体的单链可变区；包括CD8a的铰链和跨膜结构域的跨膜结构域；和包括CD3-ζ的信号传导结构域和CD2的信号传导结构域的细胞质结构域。

在一个实施方式中，用于PCR的DNA包括可读框。DNA可来自天然产生的DNA序列，所述序列来自有机体基因组。在一个实施方式中，DNA为基因的一部分的全长感兴趣基因。基因可包括一些或全部的5'和/或3'非翻译区(UTR)。基因可包括外显子和内含子。在一个实施方式中，用于PCR的DNA为人基因。在另一个实施方式中，用于PCR的DNA为包括5'和3'UTR的人基因。DNA可可选地为通常不在天然产生的有机体中表达的人工DNA序列。示例性人工DNA序列为包括连接(ligate)在一起以形成编码融合蛋白的可读框的基因部分的序列。连接在一起的DNA的部分可来自单一有机体或来自多于一个有机体。

可用作用于PCR的DNA的来源的基因包括编码多肽的基因，其对有机体提供治疗性或预防效果或可用于诊断有机体的疾病或状况。优选的基因为以下基因：其有助于短期治疗，或其中有关于剂量或所表达基因的安全性的关注。例如，对于治疗癌症、自体免疫状况、寄生虫的、病毒的、细菌的、真菌的或其他的感染，所表达的转基因(一个或多个)可编码担当用于免疫***的细胞的配体或受体的多肽，或可起到刺激或抑制有机体免疫***的作用。在一些实施方式中，不期望具有持久持续的免疫***的刺激，也不必产生在成功治疗后延续的变化，因为这可随后引出新的问题。对于自体免疫状况的治疗，可期望骤然抑制或压制免疫***，但不是长期的，其可导致患者变得对感染过度敏感。

PCR用于产生用于mRNA体外转录的模板，其用于转染。用于进行PCR的方法是本领域广泛已知的。设计用于PCR的引物，以具有与用作用于PCR的模板的DNA的区基本上互补的区。“基本上互补的”，如本文所用，指的是在核苷酸的序列中大多数或所有的引物序列中的碱基是互补的，或一个或多个碱基是非互补的，或错配的。基本上互补的序列能够在用于PCR的退火条件下，用预期的DNA靶标退火或杂交。引物可被设计以与DNA模板的任何部分基本上互补。例如，可设计引物以扩增通常在细胞中转录的基因的部分(可读框)，包括5'和3'UTR。也可设计引物以扩增编码特定感兴趣结构域的基因的部分。在一个实施方式中，设计引物以扩增包括全部或部分的5'和3'UTR的人cDNA的编码区。可用于PCR的引物通过本领域广泛已知的合成方法产生。“正向引物”为包括与在位于要扩增的DNA序列上游的DNA模板上的核苷酸基本上互补的核苷酸的区域的引物。本文使用的“上游”指的是对于相对于编码链扩增的DNA序列的位置5'。“反向引物”是包括与位于要扩增的DNA序列下游的双链DNA模板基本上互补的核苷酸区域的引物。本文使用的“下游”指的是对于相对于编码链扩增的DNA序列的位置3'。

任何可用于PCR的DNA聚合酶可用于本文公开的方法。试剂和聚合酶从很多来源商业可得。

也可使用具有促进稳定性和/或翻译效率的能力的化学结构。RNA优选具有5'和3'UTR。在一个实施方式中，5'UTR的长度在0和3000个核苷酸之间。添加至编码区的5'和3'UTR序列的长度可通过不同的方法改变，包括但不限于，设计对UTR的不同区域退火的PCR的引物。利用该方法，本领域技术人员可在转录RNA的转染后修改实现最优翻译效率所需要的5'和3'UTR长度。

5'和3'UTR可为针对感兴趣基因的天然产生的、内源性5'和3'UTR。可选地，对感兴趣基因不是内源性的UTR序列可通过将UTR序列并入正向和反向引物或通过模板的任何其他修饰添加。对感兴趣基因不是内源性的UTR序列的使用可有助于修改RNA的稳定性和/或翻译效率。例如，已知3'UTR序列中AU-富集的元件可降低mRNA的稳定性。因此，基于本领域广泛已知的UTR性质，可选择或设计3'UTR，以增加转录RNA的稳定性。

在一个实施方式中，5'UTR可包括内源性基因的Kozak序列。可选地，当对感兴趣基因不是内源性的5'UTR如上述通过PCR添加时，共有Kozak序列可通过添加5'UTR序列重新设计。Kozak序列可增加一些RNA转录物的翻译效率，但似乎不是所有的RNA都需要以实现有效的翻译。对于很多mRNA的Kozak序列的需要是本领域已知的。在其他实施方式中，5'UTR可源于RNA病毒，其RNA基因组在细胞中是稳定的。在其他实施方式中，不同的核苷酸类似物可用于3'或5'UTR，以阻止mRNA的外切核酸酶降解。

为了能够实现从DNA模板合成RNA，而不需要基因克隆，转录的启动子应被附接至转录的序列的DNA模板上游。当担当RNA聚合酶的启动子的序列被添加至正向引物的5'末端时，RNA聚合酶启动子变为并入转录的可读框的PCR产物上游。在一个优选实施方式中，启动子为T7聚合酶启动子，如本文其他地方描述的。其他有用的启动子包括但不限于T3和SP6RNA聚合酶启动子。对于T7、T3和SP6启动子的共有核苷酸序列是本领域已知的。

在优选的实施方式中，mRNA具有5'末端上的帽和3'poly(A)尾两者，其确定细胞中的核糖体结合、翻译开始和mRNA的稳定性。在环形DNA模板上，例如质粒DNA，RNA聚合酶产生长的多联产物，其不适于真核细胞中的表达。在3'UTR末端上线性化的质粒DNA的转录产生正常尺寸的mRNA，其在真核转染中不是有效的，即使它在转录后多聚腺苷酸化。

在线性DNA模板上，噬菌体T7RNA聚合酶可延长转录物的3'末端超过模板的最后碱基(Schenborn和Mierendorf，Nuc Acids Res.,13:6223-36(1985)；Nacheva和Berzal-Herranz，Eur.J.Biochem.,270:1485-65(2003))。

polyA/T延伸进入DNA模板的整合的常规方法为分子克隆。然而整合入质粒DNA的polyA/T序列可引起质粒不稳定性，这是为何从细菌细胞获得的质粒DNA模板通常以缺失和其他差错被高度污染。这使克隆程序不仅是费力和耗时的，而且经常是不可靠的。这是为何允许用polyA/T3'一段序列而不是克隆的DNA模板的构建方法是高度期望的。

转录的DNA模板的polyA/T片段可在PCR期间通过使用包括polyT尾诸如100T尾(尺寸可为50-5000T)的反向引物，或在PCR后通过任何其他方法，包括但不限于DNA连接或体外重组而产生。Poly(A)尾也提供了对RNA的稳定性并减少了它们的降解。通常，poly(A)尾的长度与转录的RNA稳定性正相关。在一个实施方式中，poly(A)尾在100和5000个腺苷之间。

RNA的Poly(A)尾可在通过使用poly(A)聚合酶诸如大肠杆菌polyA聚合酶(E-PAP)的体外转录后进一步延长。在一个实施方式中，增加poly(A)尾长度从100个核苷酸至300和400个之间的核苷酸导致RNA的翻译效率增加大约两倍。另外，不同的化学基团附接至3'末端可增加mRNA稳定性。这样的附接可包括修饰的/人工的核苷酸、适配体和其他化合物。例如，ATP类似物可利用poly(A)聚合酶并入poly(A)尾。ATP类似物可进一步增加RNA的稳定性。

5'帽也为RNA分子提供了稳定性。在优选的实施方式中，通过本文公开的方法生产的RNA包括5'帽。5'帽利用本领域已知的并在本文中描述的技术提供(Cougot等，Trends in Biochem.Sci.,29:436-444(2001)；Stepinski等，RNA,7:1468-95(2001)；Elango等，Biochim.Biophys.Res.Commun.,330:958-966(2005))。

通过本文公开的方法生产的RNA也可包括内部核糖体进入位点(IRES)序列。IRES序列可为任何病毒的、染色体的或人工设计的序列，其起动结合至mRNA的不依赖帽的核糖体，并便于翻译的开始。可包括任何适于细胞电穿孔的溶质，所述溶质可包括促进细胞渗透性和生存力的因素，诸如糖、肽、脂质、蛋白质、抗氧化剂和表面活性剂。

RNA可利用很多不同方法中的任一种引入靶细胞，所述方法例如商业可得的方法，其包括但不限于电穿孔(Amaxa Nucleofector-II(Amaxa Biosystems,Cologne,Germany)),(ECM830(BTX)(Harvard Instruments,Boston,Mass.)或Gene Pulser II(BioRad,Denver,Colo.),Multiporator(Eppendort,Hamburg Germany)，利用脂质转染法的阳离子脂质体介导的转染、聚合物包封、肽介导的转染或生物射弹粒子递送***诸如“基因枪”(见例如，Nishikawa等，Hum Gene Ther.,12(8):861-70(2001))。

基因修饰的T细胞

在一些实施方式中，CAR序列利用反转录病毒或慢病毒载体传递入细胞。表达CAR的反转录病毒和慢病毒载体可利用作为运载体的转导的细胞或包封的、结合的或裸载体的无细胞局部或全身传递，传递入不同类型的真核细胞以及传递入组织和整个有机体。所用方法可用于其中稳定表达是需要的或充足的任何目的。

在其他实施方式中，CAR序列利用体外转录的mRNA传递入细胞。体外转录的mRNA CAR可利用作为运载体的转染的细胞或包封的、结合的或裸mRNA的无细胞局部或全身传递，传递入不同类型的真核细胞以及传递入组织和整个有机体。所用方法可用于其中瞬时表达是需要的或充足的任何目的。

所公开的方法可在基础研究和疗法中，在癌症、干细胞、急性和慢性感染以及自体免疫疾病的领域中，调整T细胞活性，包括评估基因修饰的T细胞杀死靶癌症细胞的能力。

该方法也提供了通过改变例如启动子或输入RNA的量，在宽范围中控制表达水平的能力，使其可能单独调节表达水平。此外，基于PCR的mRNA产生的技术大大促进具有不同结构和它们结构域的组合的嵌合受体mRNA的设计。例如，改变在相同细胞中的多嵌合受体上的不同细胞内效应器/共刺激因子(costimulator)结构域允许确定受体组合的结构，所述受体组合评估对抗多抗原靶标的最高水平的细胞毒性，同时对于正常细胞的最低细胞毒性。

本发明RNA转染方法的一个优点是RNA转染是基本上瞬时的和无载体的：RNA转基因可被传递至淋巴细胞并在简短的体外细胞活化之后在其中表达，作为最小表达盒，而不需要任何额外的病毒序列。在这些条件下，转基因整合入宿主细胞基因组是不可能的。细胞的克隆是不必要的，因为RNA的转染效率和它均匀修饰整个淋巴细胞群的能力。

T细胞通过体外转录的RNA(IVT-RNA)的基因修饰利用两种不同的策略，其两者已经在不同的动物模型中成功测试。细胞通过脂质转染法或电穿孔，利用体外转录的RNA进行转染。优选地，期望利用不同的修饰使IVT-RNA稳定，以便实现转移的IVT-RNA的持久表达。

一些IVT载体在文献中已知，其以标准化的方式用作体外转录的模板，并且其已经以产生稳定化的RNA转录物的方式进行基因修饰。目前用于本领域的方案基于具有以下结构的质粒载体：能够实现RNA转录的5'RNA聚合酶启动子，随后是通过未翻译区(UTR)位于3'和/或5'的侧翼的感兴趣基因，和包括50-70A核苷酸的3'多聚腺苷酸盒。在体外转录前，环形质粒通过II型限制酶在多聚腺苷酸盒下游线性化(识别序列对应于切割位点)。多腺苷酸盒因此对应于转录物中后面的poly(A)序列。作为该程序的结果，一些核苷酸作为酶切割位点的部分在线性化后保持，并延长或掩盖3'末端上的poly(A)序列。不清楚该非生理学悬突(overhang)是否影响从这样的构建体细胞内产生的蛋白质的量。

RNA具有超过更多传统质粒或病毒方法的数个优点。来自RNA来源的基因表达不需要转录，并且蛋白质产物在转染后快速产生。进一步地，因为RNA不得不仅获得接近细胞质而不是细胞核的机会，并且因此通常的转染方法导致极高的转染率。另外，基于质粒的方法要求驱动感兴趣基因表达的启动子在研究的细胞中是活性的。

在另一方面，RNA构建体可通过电穿孔传递入细胞。见例如，核酸构建体进入哺乳动物细胞的电穿孔的制剂和方法，如US 2004/0014645、US2005/0052630A1、US 2005/0070841A1、US 2004/0059285A1、US 2004/0092907A1中教导的。包括任何已知细胞类型的电穿孔需要的电场强度的各种参数通常在有关研究文献以及本领域很多专利和申请中已知。见例如美国专利号6,678,556、美国专利号7,171,264和美国专利号7,173,116。用于电穿孔的治疗性应用的装置是商业可得的，例如，MedPulser^TM DNA电穿孔疗法***(Inovio/Genetronics,San Diego,Calif.)，并且在诸如美国专利号6,567,694；美国专利号6,516,223、美国专利号5,993,434、美国专利号6,181,964、美国专利号6,241,701和美国专利号6,233,482的专利中描述；电穿孔也可用于体外转染细胞，如例如US20070128708A1中描述的。电穿孔也可用于体外传递核酸进入细胞。因此，利用本领域技术人员已知的很多可用的设备和电穿孔***中的任一个进入包括表达构建体的核酸的细胞的电穿孔介导的给药呈现了令人兴奋的传递感兴趣RNA至靶细胞的新方法。

T细胞的来源

在本发明的T细胞的扩张和基因修饰之前，从对象获得T细胞的来源。T细胞可获得自许多来源，包括外周血单核细胞、骨髓、***组织、脐带血、胸腺组织、来自感染部位的组织、腹水、胸腔积液、脾组织和肿瘤。在本发明的某些实施方式中，可使用本领域可用的任何数量的T细胞系。在本发明的某些实施方式中，T细胞可获得自使用技术人员已知的任何数量的技术，比如ficoll分离从受试者收集的单位血液。在一种优选的实施方式中，通过单采血液成分术获得来自个体的循环血液的细胞。单采血液成分术产物典型地含有淋巴细胞，包括T细胞、单核细胞、粒细胞、B细胞，其他成核白细胞、红细胞和血小板。在一个实施方式中，可清洗通过单采血液成分术收集的细胞，以移除血浆部分并将细胞放置在适当的缓冲液或培养基中，用于随后的处理步骤。在本发明的一个实施方式中，细胞用磷酸盐缓冲盐水(PBS)清洗。在可选实施方式中，清洗溶液缺少钙并可缺少镁或可缺少很多——如果不是全部——二价阳离子。而且，令人惊讶地，在缺少钙的情况下的最初活化步骤导致放大的活化。本领域技术人员将容易理解冲洗步骤可通过本领域已知的方法，如根据制造者说明书通过利用半自动化的“流通”离心机(例如，Cobe2991毛细腔式洗片器、Baxter CytoMate或Haemonetics Cell Saver5)完成。冲洗之后，细胞可重新悬浮在各种生物相容性缓冲液中，比如，例如，无Ca²⁺、无Mg²⁺PBS、PlasmaLyte A、或其它具有或没有缓冲液的盐溶液。可选地，可移除单采血液成分术样本的不期望成分和细胞直接重新悬浮在培养基中。

在另一实施方式中，通过溶解红细胞和耗减单核细胞从外周血分离T细胞，例如，通过利用PERCOLL^TM梯度的离心或通过对流离心洗脱法。特定的T细胞亚群，如CD3⁺、CD28⁺、CD4⁺、CD8⁺、CD45RA⁺和CD45RO⁺T细胞可通过阳性或阴性选择技术而进一步分离。例如，在一个实施方式中，T细胞通过与抗CD3/抗CD28(即，3x28)-结合的珠，如M-450CD3/CD28T温育足以用于期望的T细胞阳性选择的时期而分离。在一个实施方式中，所述时期是30分钟。在进一步的实施方式中，所述时期的范围是30分钟至36小时或更长和它们之间的所有整数值。在进一步的实施方式中，所述时期是至少1、2、3、4、5或6小时。在再一个优选实施方式中，所述时期是10至24小时。在一个优选实施方式中，温育时期是24小时。对于T细胞从具有白血病的患者的分离，使用更长的温育时间，如24小时可增加细胞产率。更长的温育时间可用于在存在与其它细胞类型相比几乎很少的T细胞的任何情况中分离T细胞，如在从肿瘤组织或从缺乏免疫的个体分离肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)中。进一步，更长的温育时间可增加CD8+T细胞的捕获效率。因此，通过只是缩短或延长允许T细胞结合CD3/CD28珠的时间和/或通过增加或减少珠与T细胞的比(如本文所进一步描述的)，T细胞亚群可在培养开始或在所述过程期间的其它时间点优先选择。另外，通过增加或减少珠或其它表面上抗CD3和/或抗CD28抗体的比，T细胞亚群可在培养开始或在其它期望的时间点优先选择。技术人员将认识到多轮选择还可用于本发明的上下文中。在某些实施方式中，可期望在活化和扩张过程中进行选择操作和使用“未选择的”细胞。“未选择的”细胞还可进行进一步的轮次选择。

通过阴性选择的T细胞群的富集可利用涉及对阴性选择的细胞独特的表面标记的抗体的组合完成。一种方法为细胞分选和/或选择，其经阴性磁性免疫粘附或使用针对存在于阴性选择的细胞上的细胞表面标记的单克隆抗体的混合物的流式细胞术进行。例如，为了通过阴性选择富集CD4⁺细胞，单克隆抗体混合物通常包括对CD14、CD20、CD11b、CD16、HLA-DR和CD8的抗体。在某些实施方式中，可期望或对调节T细胞富集或阳性选择通常表达CD4⁺、CD25⁺、CD62L^hi、GITR⁺和FoxP3⁺。可选地，在某些实施方式中，T调节细胞通过抗C25结合的珠或其它相似的选择方法排除。

对于通过阳性或阴性选择分离期望的细胞群，可改变细胞和表面(例如，颗粒诸如珠)的浓度。在某些实施方式中，可期望显著减少其中珠和细胞被混合在一起的体积(即，增加细胞浓度)，以确保细胞和珠的最大接触。例如，在一个实施方式中，使用20亿细胞/ml的浓度。在一个实施方式中，使用10亿细胞/ml的浓度。在进一步的实施方式中，使用多于1亿细胞/ml。在进一步的实施方式中，使用10、15、20、25、30、35、40、45或50×10⁶细胞/ml的细胞浓度。还在另一个实施方式中，使用75、80、85、90、95或100×10⁶细胞/ml的细胞浓度。在进一步的实施方式中，可使用125或150×10⁶细胞/ml的浓度。使用高浓度可产生增加的细胞产量、细胞活化和细胞扩张。进一步，高细胞浓度的使用允许更有效的细胞捕获，所述细胞可微弱表达感兴趣的靶抗原，如CD28-阴性T细胞，或来自存在许多细胞的样品(即，白血病的血、肿瘤组织等)。这样的细胞群体可具有治疗价值和将期望获得。例如，利用高细胞浓度允许更有效的通常具有较弱CD28表达的CD8⁺T细胞的选择。

在相关的实施方式中，可期望使用更低浓度的细胞。通过显著稀释T细胞和表面(例如，颗粒诸如珠)的混合物，颗粒和细胞之间的相互作用被最小化。这选择表达高数量的结合至颗粒的期望抗原的细胞。例如，在稀浓度，CD4⁺T细胞比CD8⁺T细胞表达更高水平的CD28并更有效地被捕获。在一个实施方式中，使用的细胞浓度是5×10⁶/ml。在其它实施方式中，使用的浓度可以是约1×10⁵/ml至1×10⁶/ml，和其间的任何整数值。

在其它实施方式中，细胞可在旋转器上以不同的速度在2-10℃或在室温温育不同长度的时间。

用于刺激的T细胞可也在冲洗步骤之后冷冻。尽管不希望被理论限制，通过去除细胞群体中的粒细胞和以一些程度去除单核细胞，冷冻和随后的解冻步骤提供了更均一的产物。在移除血浆和血小板的冲洗步骤之后，细胞可悬浮在冷冻液中。尽管许多冷冻液和参数是本领域已知的并且将用于该背景下，但是一种方法包括使用含有20％DMSO和8％人血清白蛋白的PBS，或含有10％右旋糖酐40和5％右旋糖、20％人血清白蛋白和7.5％DMSO、或31.25％Plasmalyte-A、31.25％右旋糖5％、0.45％NaCl、10％右旋糖酐40和5％右旋糖、20％人血清白蛋白、和7.5％DMSO的培养基，或含有例如，Hespan和PlasmaLyte A的其他适当的细胞冷冻媒介，然后细胞以每分钟1°的速度被冷冻至-80℃并且存储在液氮储罐的蒸汽相中。可使用受控冷冻的其他方法以及在-20℃下或液氮中不受控的即刻冷冻。

在某些实施方式中，将冷冻保存的细胞解冻和冲洗，如本文所描述的，和允许在利用本发明的方法活化之前在室温放置1小时。

在本发明的背景中还考虑在当如本文所描述的扩张的细胞可能需要时之前的时期来自对象的血液样品的采集或单采血液成分术产物。像这样，将被扩张的细胞来源可在需要的任何时间点采集，并且将期望的细胞，如T细胞，分离和冷冻用于以后用于任何数目的将获益于T细胞治疗的疾病或状况——如本文描述的那些——的T细胞治疗。在一个实施方式中，血液样品或单采血液成分术取自通常健康的对象。在某些实施方式中，血液样品或单采血液成分术取自通常健康的对象，其濒临发展疾病的危险，但是其尚未发展疾病，并将感兴趣的细胞分离和冷冻用于以后使用。在某些实施方式中，可将T细胞扩张、冷冻和在以后的时间使用。在某些实施方式中，样品采集自如本文描述的具体疾病的诊断之后不久但是在任何治疗之前的患者。在进一步的实施方式中，细胞分离自来自在任何数目的相关治疗形式之前对象的血液样品或单采血液成分术，所述治疗形式包括但不限于用药剂的治疗，所述药剂如那他珠单抗、依法珠单抗、抗病毒药，化学疗法，辐照，免疫抑制剂，如环孢菌素、硫唑嘌呤、甲氨蝶呤、麦考酚酯和FK506、抗体、或其它免疫烧蚀剂如CAMPATH、抗CD3抗体、环磷酰胺、氟达拉滨、环孢菌素、FK506、雷帕霉素、霉酚酸、类固醇、FR901228，和辐照。这些药物抑制钙依赖性磷酸酶——钙调磷酸酶(环孢菌素和FK506)或抑制对生长因子诱导的信号传导重要的p70S6激酶(雷帕霉素)(Liu等，Cell66:807-815,1991；Henderson等，Immun.73:316-321,1991；Bierer等，Curr.Opin,Tmmun.5:763-773,1993)。在进一步的实施方式中，将细胞分离用于患者与冷冻用于以后与骨髓移植、利用化疗剂诸如氟达拉滨、外部光束放射疗法(XRT)、环磷酰胺或抗体诸如OKT3或CAMPATH的T细胞烧蚀疗法结合(例如，之前、同时或之后)使用。在另一个实施方式中，将细胞在之前分离并可冷冻用于以后用于在B-细胞烧蚀疗法诸如与CD20反应的试剂例如Rituxan后的治疗。

在本发明进一步的实施方式中，T细胞获自治疗之后不久的患者。从这一点上，已观察到以下某些癌症治疗，特别是用损害免疫***的药物的治疗之后，当患者将正常地从治疗恢复时的时期期间治疗之后不久，获得的T细胞质量可以是最佳的或提高它们离体扩张的能力。同样，利用本文描述的方法离体操作之后，这些细胞可处于优选状态用于提高的移入和体内扩张。因此，在本发明的背景内考虑在该恢复期期间采集血细胞，包括T细胞、树突细胞或造血谱系的其它细胞。进一步，在某些实施方式中，动员(例如，用GM-CSF的动员)和条件处理计划可用于在对象中产生条件，其中偏爱特定细胞类型的再增殖、再循环、再生和/或扩张，特别是在治疗之后的限定的时间窗期间。例证性的类型包括T细胞、B细胞、树突细胞和免疫***的其它细胞。

T细胞的活化和扩张

不论在T细胞基因修饰以表达期望的CAR之前或之后，T细胞都可通常使用以下所述的方法活化和扩张：例如美国专利6,352,694；6,534,055；6,905,680；6,692,964；5,858,358；6,887,466；6,905,681；7,144,575；7,067,318；7,172,869；7,232,566；7,175,843；5,883,223；6,905,874；6,797,514；6,867,041；和美国专利申请公布号20060121005。

通常地，本发明的T细胞通过与表面的接触进行扩张，所述表面具有附着于其的刺激CD3/TCR复合物相关信号的试剂和刺激T细胞表面上的共刺激分子的配体。特别地，T细胞群可如本文所述的诸如通过与固定在表面上的抗CD3抗体或其抗原-结合片段或抗CD2抗体接触，或通过和与钙离子载体组合的蛋白激酶C激活剂(例如，苔藓抑制素)接触进行刺激。对于T细胞表面上的辅助分子的共刺激，使用结合辅助分子的配体。例如，T细胞群可在适于刺激T细胞增殖的条件下与抗CD3抗体和抗CD28抗体接触。为了刺激CD4⁺T细胞或CD8⁺T细胞的增殖，抗CD3抗体和抗CD28抗体。抗CD28抗体的实例包括9.3、B-T3、XR-CD28(Diaclone,France)，可用作本领域通常已知的其它方法(Berg et al.,Transplant Proc.30(8):3975-3977,1998；Haanen et al.,J.Exp.Med.190(9):13191328,1999；Garland et al.,J.ImmunolMeth.227(1-2):53-63,1999)。

在某些实施方式中，T细胞的初级刺激信号和共刺激信号可通过不同的方案提供。例如，提供每个信号的试剂可在溶液中或连接至表面。当连接至表面时，试剂可被连接至同一表面(即，以“cis”形式)或分开的表面(即，以“trans”形式)。可选地，一种试剂可被连接至表面和另一种试剂处于溶液中。在一个实施方式中，提供共刺激信号的试剂被结合至细胞表面，并且提供初级活化信号的试剂在溶液中或被连接至表面。在一些实施方式中，两种试剂可都在溶液中。在另一个实施方式中，试剂可处于可溶形式，随后被交联至表面，诸如表达Fc受体或抗体的细胞或将结合该试剂的其他结合剂。在这点上，见例如用于人造抗原呈递细胞(aAPC)的美国专利申请公布号20040101519和20060034810，其被考虑用于活化和扩张本发明的T细胞。

在一个实施方式中，两种试剂被固定在珠上，在同一珠即“cis”上或分开的珠即“trans”上。作为例子，提供初级活化信号的试剂为抗CD3抗体或其抗原-结合片段，和提供共刺激信号的试剂为抗CD28抗体或其抗原-结合片段；并且两种试剂都以相等的分子数量被共固定至同一珠。在一个实施方式中，使用结合至用于CD4⁺T细胞扩张和T细胞生长的珠的每种抗体的1:1比率。在本发明的某些方面中，使用结合至珠的抗CD3:CD28抗体的比率，以便与利用1:1比率观察到的扩张相比，观察到T细胞扩张的增加。在一个实施方式中，与利用1:1比率观察到的扩张相比，观察到约1至约3倍增加。在一个实施方式中，结合至珠的CD3:CD28抗体的比率处于100:1至1:100的范围中和其间的所有整数值。在本发明的一个方面中，比抗CD3抗体更多的抗CD28抗体被结合至颗粒，即CD3:CD28的比率小于1。在本发明的某些实施方式中，结合至珠的抗CD28抗体与抗CD3抗体的比率大于2:1。在一个具体的实施方式中，使用结合至珠的抗体的1:100的CD3:CD28比率。在另一个实施方式中，使用结合至珠的抗体的1:75的CD3:CD28比率。在进一步的实施方式中，使用结合至珠的抗体的1:50的CD3:CD28比率。在另一个实施方式中，使用结合至珠的抗体的1:30的CD3:CD28比率。在一个优选实施方式中，使用结合至珠的抗体的1:10的CD3:CD28比率。在另一个实施方式中，使用结合至珠的抗体的1:3的CD3:CD28比率。还在另一个实施方式中，使用结合至珠的抗体的3:1的CD3:CD28比率。

从1:500至500:1和其间任何整数值的颗粒与细胞的比率可用于刺激T细胞或其他靶细胞。因为在本领域技术人员可容易地领会到，颗粒与细胞的比率可取决于相对于靶细胞的颗粒大小。例如，小尺寸的珠仅可结合一些细胞，而较大的珠能结合很多。在某些实施方式中，细胞与颗粒的比率在从1:100至100:1的范围内和其间任何整数值，和在进一步的实施方式中，该比率包括1:9至9:1和其间任何整数值，也可用于刺激T细胞。抗CD3-和抗CD28-结合的颗粒与产生T细胞刺激的T细胞的比率可如以上记录的变化，然而某些优选的值包括1:100、1:50、1:40、1:30、1:20、1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1和15:1，一个优选的比率为至少1:1颗粒每个T细胞。在一个实施方式中，使用1:1或更小的颗粒与细胞的比率。在一个具体的实施方式中，优选的颗粒:细胞比率为1:5。在进一步的实施方式中，颗粒与细胞的比率可根据刺激天数而改变。例如，在一个实施方式中，颗粒与细胞的比率在第一天为从1:1至10:1，和额外的颗粒此后每天或每隔一天直至10天，以从1:1至1:10的最终比率(基于添加日的细胞计数)被添加至细胞。在一个具体的实施方式中，颗粒与细胞的比率在刺激的第一天为1:1并在刺激的第三和第五天被调节至1:5。在另一个实施方式中，颗粒在每天或每隔一天的基础上添加，以在第一天最终比率为1:1，并在刺激的第三和第五天最终比率为1:5。在另一个实施方式中，颗粒与细胞的比率在刺激的第一天为2:1并在刺激的第三和第五天被调节至1:10。在另一个实施方式中，颗粒在每天或每隔一天的基础上添加，以在第一天最终比率为1:1，和在刺激的第三和第五天最终比率为1:10。本领域技术人员将理解多种其他比率可适于用于本发明。特别地，比率将根据颗粒大小和细胞大小和类型而变化。

在本发明的进一步的实施方式中，细胞诸如T细胞，与包被试剂的珠组合，随后分离该珠和细胞，并且随后培养该细胞。在一个可选实施方式中，在培养前，不分离包被试剂的珠和细胞，而是在一起进行培养。在进一步的实施方式中，珠和细胞首先通过施加力诸如磁力被聚集，产生增加的细胞表面标记的连接作用，由此诱导细胞刺激。

作为例子，可通过允许附接抗CD3和抗CD28的顺磁珠(3x28珠)接触T细胞，来连接细胞表面蛋白。在一个实施方式中，细胞(例如，10⁴至10⁹个T细胞)和珠(例如，以1:1比率的M-450CD3/CD28T顺磁珠)在缓冲液优选PBS(没有二价阳离子诸如，钙和镁)中进行联合。此外，本领域技术人员可容易理解可使用任何细胞浓度。例如，靶细胞可在样本中非常稀少并仅占0.01％的样本，或整个样本(即，100％)可包括感兴趣的靶细胞。因此，任何细胞数量都在本发明的内容内。在某些实施方式中，可期望显著降低其中颗粒和细胞混合在一起的体积(即，增加细胞浓度)，以确保细胞和颗粒的最大接触。例如，在一个实施方式中，使用大约20亿细胞/ml的浓度，在另一个实施方式中，使用多于1亿细胞/ml。在进一步的实施方式中，使用细胞浓度10、15、20、25、30、35、40、45或50×10⁶细胞/ml。还在另一个实施方式中，使用细胞浓度75、80、85、90、95或100×10⁶细胞/ml，在进一步的实施方式中，可使用125或150×10⁶细胞/ml的浓度。利用高浓度可产生增加的细胞产量、细胞活化和细胞扩张。进一步地，使用高细胞浓度允许更有效地捕获可微弱表达感兴趣的靶抗原的细胞，诸如CD28-阴性T细胞。这样的细胞群可具有治疗价值并将在某些实施方式中期望获得。例如，利用高浓度的细胞允许更有效选择正常具有更弱CD28表达的CD8+T细胞。

在本发明的一个实施方式中，混合物可被培养数个小时(大约3个小时)至大约14天或其间任何个小时的整数值。在另一个实施方式中，混合物可被培养21天。在本发明的一个实施方式中，珠和T细胞在一起培养大约八天。在另一个实施方式中，珠和T细胞在一起培养2-3天。也可期望数个周期的刺激，以便T细胞的培养时间可为60天或更多天。适于T细胞培养的条件包括适当的培养基(例如，最小必需培养基或RPM1培养基1640或X-vivo15，(Lonza))，其可包含增殖和存活必需的因子，包括血清(例如，胎牛或人血清)、白细胞介素-2(IL-2)、胰岛素、IFN-γ、IL-4、IL-7、GM-CSF、IL-10、IL-12、IL-15、TGFp和TNF-α或技术人员已知的用于细胞生长的任何其他添加剂。用于细胞生长的其他添加剂包括但不限于表面活性剂、人血浆蛋白粉(plasmanate)和还原剂诸如N-乙酰基-半胱氨酸和2-巯基乙醇。培养基可包括RPMI1640、AIM-V、DMEM、MEM、α-MEM、F-12、X-Vivo15和X-Vivo20、优化物(Optimizer)，具有添加的氨基酸、丙酮酸钠和维生素、无血清或补充适当量的血清(或血浆)或限定的激素组，和/或足够T细胞的生长和扩张量的细胞因子(一个或多个)。抗生素，例如青霉素和链霉素，仅被包括在实验培养物中，而不包括在注入对象的细胞培养物中。靶细胞被保持在支持生长必需的条件下，例如，适当的温度(例如，37℃)和气氛(例如，空气加5％CO₂)。

已经暴露于变化刺激时间的T细胞可显示不同的特性。例如，典型的血液或单采的(apheresed)外周血单核细胞产物具有比细胞毒性或抑制T细胞群(Tc，CD8⁺)更多的辅助T细胞群(T_H，CD4⁺)。刺激CD3和CD28受体引起的T细胞的离体扩张产生T细胞群体，其在约8-9天之前主要由T_H细胞组成，而在约8-9之后，T细胞群体包括渐增的更大的T_C细胞群体。因此，取决于治疗目的，用主要包括T_H细胞的T细胞群注入对象可为有利的。类似地，如果已经分离了Tc细胞的抗原-特异性亚型，则它可有益于以更大的程度扩张该亚型。

进一步地，除了CD4和CD8标记，其他表型标记在细胞扩张过程的进程期间，也显著地但以大部分可重复地变化。因此，这种重复性使针对具体目的调节活化的T细胞产物的能力能够实现。

治疗性应用

本发明包括经修饰表达CAR的细胞(例如，T细胞)，该CAR将特异性抗体的抗原识别结构域与CD3-ζ、CD28、4-1BB、CD2或其任意组合的细胞内结构域联合。因此，在一些例子中，修饰的T细胞可引起CAR-介导的T-细胞反应。

本发明提供了CAR改变初级T细胞对肿瘤抗原的特异性的用途。因此，本发明也提供了刺激对哺乳动物的靶细胞群或组织的T细胞-介导的免疫反应的方法，其包括以下步骤：施用给哺乳动物表达CAR的T细胞，其中CAR包括特异性地与预定标靶相互作用的结合部分，包括例如人CD3ζ的细胞内结构域的ζ链部分，和共刺激信号传导区。

在一个实施方式中，本发明包括一类细胞疗法，其中T细胞被基因修饰以表达CAR并且CAR T细胞被注入至需要其的受试者中。注入的细胞能够杀死受试者中的肿瘤细胞。不像抗体疗法，CAR T细胞能够在体内复制，产生可导致持续的肿瘤控制的长期持久性。

在一个实施方式中，本发明的CAR T细胞可经历稳固的体内T细胞扩张并可持续延长的时间量。在另一个实施方式中，本发明的CAR T细胞发展成可被重新活化以抑制任何额外肿瘤形式或生长的特异性记忆T细胞。例如，本发明的CAR T细胞可经历强大的体内T细胞扩张和在血液和骨髓中以高水平持续延长量的时间和形成特异的记忆T细胞。不希望被任何具体理论限制，在遇到并随后消除表达替代抗原的靶细胞后，CAR T细胞可体内分化成中心记忆样状态。

不希望被任何具体理论限制，由CAR-修饰T细胞引起的抗肿瘤免疫性反应可以是主动或被动免疫反应。另外，CAR介导的免疫反应可以是过继免疫疗法的一部分，其中CAR-修饰T细胞诱导特异性针对CAR中抗原结合结构域的免疫反应。例如，CAR T19引起特异性针对表达CD19的细胞的免疫反应。

尽管本文公开的数据具体公开了mRNA包括来自FMC63鼠单克隆抗体的抗CD19scFv，或抗间皮蛋白SS1scFv，连同人CD8α铰链和跨膜结构域以及人CD2和CD3ζ信号传导结构域，本发明应解释为包括对构建体组成部分中的每一个的任何数量的变化，如本文其他地方所述的。即，本发明包括CAR中任何抗原结合结构域产生特异性针对抗原结合结构域的CAR-介导的T-细胞反应的用途。例如，本发明CAR的抗原结合结构域可靶向肿瘤抗原，用于治疗癌症的目的。

可治疗的癌症包括没有被血管化或基本上还没有被血管化的肿瘤，以及血管化的肿瘤。癌症可包括非实体瘤(诸如血液学肿瘤，例如白血病和淋巴瘤)或可包括实体瘤。用本发明的CAR治疗的癌症类型包括但不限于癌、胚细胞瘤和肉瘤，和某些白血病或淋巴恶性肿瘤、良性和恶性肿瘤、和恶性瘤，例如肉瘤、癌和黑素瘤。也包括成人肿瘤/癌症和儿童肿瘤/癌症。

血液学癌症为血液或骨髓的癌症。血液学(或血原性)癌症的例子包括白血病，包括急性白血病(诸如急性淋巴细胞白血病、急性髓细胞白血病、急性骨髓性白血病和成髓细胞性、早幼粒细胞性、粒-单核细胞性、单核细胞性和红白血病)、慢性白血病(诸如慢性髓细胞(粒细胞性)白血病、慢性骨髓性白血病和慢性淋巴细胞白血病)、真性红细胞增多症、淋巴瘤、霍奇金氏疾病、非霍奇金氏淋巴瘤(无痛和高等级形式)、多发性骨髓瘤、瓦尔登斯特伦氏巨球蛋白血症、重链疾病、骨髓增生异常综合征、多毛细胞白血病和脊髓发育不良。

实体瘤为通常不包含囊肿或液体区的组织的异常肿块。实体瘤可为良性或恶性的。不同类型的实体瘤以形成它们的细胞类型命名(诸如肉瘤、癌和淋巴瘤)。实体瘤诸如肉瘤和癌的例子包括纤维肉瘤、粘液肉瘤、脂肪肉瘤、软骨肉瘤、骨肉瘤和其他肉瘤、滑膜瘤、间皮瘤、尤因氏肿瘤、平滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、结肠癌、淋巴恶性肿瘤、胰腺癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、***癌、肝细胞癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、腺癌、汗腺癌、甲状腺髓样癌、***状甲状腺癌、嗜铬细胞瘤皮脂腺癌、***状癌、***状腺癌、髓样癌、支气管癌、肾细胞癌、肝细胞瘤、胆管癌、绒膜癌、维尔姆斯氏肿瘤、子***、睾丸肿瘤、***瘤、膀胱癌、黑素瘤和CNS肿瘤(诸如神经胶质瘤(诸如脑干神经胶质瘤和混合神经胶质瘤)、成胶质细胞瘤(也已知为多形性成胶质细胞瘤)星形细胞瘤、CNS淋巴瘤、生殖细胞瘤、成神经管细胞瘤、神经鞘瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤、松果体瘤、成血管细胞瘤、听神经瘤、少突神经胶质瘤、脑膜瘤(menangioma)、神经细胞瘤、视网膜母细胞瘤和脑转移)。

在一个实施方式中，本发明CAR的抗原结合部分部分被设计为治疗具体的癌症。例如，设计为靶向CD19的CAR可用于治疗癌症和病症，包括但不限于前-BALL(儿童指征)、成人ALL、套细胞淋巴瘤、扩散大B-细胞淋巴瘤，同种异体骨髓移植后的补救等等。

在另一实施方式中，CAR可设计为靶向CD22，以治疗扩散大B-细胞淋巴瘤。

在一个实施方式中，癌症和病症包括但不限于前-B ALL(儿童指征)、成人ALL、套细胞淋巴瘤、扩散大B-细胞淋巴瘤，同种异体骨髓移植后的补救等等可使用靶向CD19、CD20、CD22和ROR1的CAR的组合治疗。

在一个实施方式中，CAR可设计为靶向间皮蛋白，以治疗间皮瘤、胰腺癌、卵巢癌等等。在另一实施方式中，CAR可设计为靶向CD33/IL3Ra，以治疗急性骨髓性白血病等等。在进一步的实施方式中，CAR可设计为靶向c-Met，以治疗三阴性乳腺癌、非小细胞肺癌等等。

在一个实施方式中，CAR可设计为靶向PSMA，以治疗***癌等等。在另一实施方式中，CAR可设计为靶向糖脂F77，以治疗***癌等等。在进一步的实施方式中，CAR可设计为靶向EGFRvIII，以治疗胶质母细胞瘤等等。

在一个实施方式中，CAR可设计为靶向GD-2，以治疗成神经细胞瘤，黑素瘤等等。在另一实施方式中，CAR可设计为靶向NY-ESO-1TCR，以治疗骨髓瘤、肉瘤、黑素瘤等等。在进一步的实施方式中，CAR可设计为靶向MAGE A3TCR，以治疗骨髓瘤、肉瘤、黑素瘤等等。

然而，本发明不应被解释为仅限于本文公开的抗原标靶和疾病。相反地，本发明应被解释为包括任何与可使用CAR治疗的疾病相关的抗原标靶。

本发明的CAR-修饰T细胞也可用作对哺乳动物离体免疫和/或体内疗法的疫苗类型。优选地，哺乳动物为人。

对于离体免疫，以下中的至少一项在将细胞施用进入哺乳动物前在体外发生：i)扩张细胞，ii)将编码CAR的核酸引入细胞，和/或iii)冷冻保存细胞。

离体程序在本领域中是公知的，并在以下更完全地进行讨论。简单地说，细胞从哺乳动物(优选人)中分离并用表达本文公开的CAR的载体进行基因修饰(即，体外转导或转染)。CAR-修饰的细胞可被施用给哺乳动物接受者，以提供治疗益处。哺乳动物接受者可为人，和CAR-修饰的细胞可相对于接受者为自体的。可选地，细胞可相对于接受者为同种异基因的、同基因的(syngeneic)或异种的。

在此通过引用并入的在美国专利号5,199,942中描述的造血干细胞和祖细胞的离体扩张程序，可被应用至本发明的细胞。其他合适的方法在本领域中是已知的，因此本发明不限于细胞离体扩张的任何具体方法。简单地说，T细胞的离体培养和扩张包括：(1)从外周血收获物或骨髓外植体收集来自哺乳动物的CD34+造血干细胞和祖细胞；和(2)离体扩张这样的细胞。除了美国专利号5,199,942中描述的细胞生长因子，其他因子诸如flt3-L、IL-1、IL-3和c-kit配体，也可用于培养和扩张细胞。

除了就离体免疫而言使用基于细胞的疫苗之外，本发明也提供了体内免疫以引起针对患者中抗原的免疫反应的组合物和方法。

通常地，如本文所述活化和扩张的细胞可用于治疗和预防无免疫反应的个体中产生的疾病。特别地，本发明的CAR-修饰的T细胞用于治疗癌症。在某些实施方式中，本发明的细胞用于治疗处于形成癌症风险中的患者。因此，本发明提供了治疗或预防癌症的方法，其包括施用给需要其的对象治疗有效量的本发明的CAR-修饰的T细胞。

本发明的CAR-修饰的T细胞可被单独施用或作为药物组合物与稀释剂和/或与其他组分诸如IL-2或其他细胞因子或细胞群结合施用。简单地说，本发明的药物组合物可包括如本文所述的靶细胞群，与一种或多种药学或生理学上可接受载体、稀释剂或赋形剂结合。这样的组合物可包括缓冲液诸如中性缓冲盐水、硫酸盐缓冲盐水等等；碳水化合物诸如葡萄糖、甘露糖、蔗糖或葡聚糖、甘露醇；蛋白质；多肽或氨基酸诸如甘氨酸；抗氧化剂；螯合剂诸如EDTA或谷胱甘肽；佐剂(例如，氢氧化铝)；和防腐剂。本发明的组合物优选配制用于静脉内施用。

本发明的药物组合物可以以适于待治疗(或预防)的疾病的方式施用。施用的数量和频率将由这样的因素确定，如患者的状况、和患者疾病的类型和严重度——尽管适当的剂量可由临床试验确定。

当指出“免疫学上有效量”、“抗肿瘤有效量”、“肿瘤-抑制有效量”或“治疗量”时，待施用的本发明组合物的精确量可由医师确定，其考虑患者(对象)的年龄、重量、肿瘤大小、感染或转移程度和状况的个体差异。可通常指出：包括本文描述的T细胞的药物组合物可以以10⁴至10⁹个细胞/kg体重的剂量，优选10⁵至10⁶个细胞/kg体重的剂量——包括那些范围内的所有整数值——施用。T细胞组合物也可以以这些剂量多次施用。细胞可通过使用免疫疗法中公知的注入技术(见例如Rosenberg等，New Eng.J.of Med.319:1676，1988)施用。对于具体患者的最佳剂量和治疗方案可通过监测患者的疾病迹象并因此调节治疗由医学领域技术人员容易地确定。

在某些实施方式中，可期望向对象施用活化的T细胞，并随后重新抽取(redraw)血液(或实施单采血液成分术)，根据本发明活化来自其中的T细胞，和用这些活化和扩张的T细胞再注入该患者。该过程可每几个周进行多次。在某些实施方式中，T细胞可从10cc至400cc的血液抽取中进行活化。在一些实施方式中，T细胞从20cc、30cc、40cc、50cc、60cc、70cc、80cc、90cc或100cc的血液抽取中进行活化。不被理论所束缚，利用多份血液抽取/多个再输注方案可用于选出某些T细胞群。

对象组合物的施用可以以任何方便的方式进行，包括通过喷雾法、注射、吞咽、输液、植入或移植。本文描述的组合物可被皮下、皮内、瘤内、结内、脊髓内、肌肉内、通过静脉内(i.v.)注射或腹膜内施用给患者。在一个实施方式中，本发明的T细胞组合物通过皮内或皮下注射被施用给患者。在另一个实施方式中，本发明的T细胞组合物优选通过i.v.注射施用。T细胞的组合物可被直接注入肿瘤、***或感染位置。

在本发明的某些实施方式中，利用本文描述的方法或本领域已知的其他将T细胞扩张至治疗性水平的方法活化和扩张的细胞，与任何数量的有关治疗形式结合(例如，之前、同时或之后)施用给患者，所述治疗形式包括但不限于用试剂进行治疗，诸如抗病毒疗法、西多福韦和白细胞介素-2、阿糖胞苷(也已知为ARA-C)或对MS患者的那他珠单抗治疗或对牛皮癣患者的厄法珠单抗治疗或对PML患者的其他治疗。在进一步的实施方式中，本发明的T细胞可与以下结合使用：化疗、辐射、免疫抑制剂，诸如，环孢菌素、硫唑嘌呤、甲氨喋呤、麦考酚酯和FK506，抗体或其他免疫烧蚀剂诸如CAM PATH、抗-CD3抗体或其他抗体疗法、细胞毒素、氟达拉滨、环孢菌素、FK506、雷帕霉素、麦考酚酸、类固醇类、FR901228、细胞因子和照射。这些药物抑制钙依赖性磷酸酶——钙调磷酸酶(环孢菌素和FK506)或抑制对生长因子诱导的信号传导重要的p70S6激酶(雷帕霉素)(Liu等，Cell66:807-815,1991；Henderson等，Immun.73:316-321,1991；Bierer等，Curr.Opin,Tmmun.5:763-773,1993)。在进一步的实施方式中，本发明的细胞组合物与骨髓移植、利用化疗剂诸如氟达拉滨、外部光束放射疗法(XRT)、环磷酰胺或抗体诸如OKT3或CAMPATH的T细胞烧蚀疗法结合(例如，之前、同时或之后)而施用给患者。在另一个实施方式中，本发明的细胞组合物在B-细胞烧蚀疗法诸如与CD20反应的试剂例如Rituxan后进行施用。例如，在一个实施方式中，对象可经历高剂量化疗，之后进行外周血干细胞移植的标准治疗。在一些实施方式中，在移植后，对象接受本发明的扩张的免疫细胞的注入。在一个额外的实施方式中，扩张的细胞在外科手术前或外科手术后施用。

施用给患者的以上治疗的剂量将随着治疗状况的精确属性和治疗的接受者而变化。人施用的剂量比例可根据本领域接受的实践实施。例如，CAMPATH的剂量对于成人患者将通常在1至大约100mg的范围中，通常每天施用，持续1和30天之间的时期。尽管在一些例子中可使用上至40mg每天的较大剂量(美国专利号6,120,766中描述)，但优选的日剂量为1至10mg每天。

实验实施例

本发明通过参考以下实验实施例进一步详细地进行描述。这些实施例仅出于说明性的目的提供，并不意欲为限制性的，除非另有规定。因此，本发明决不应被解释为限于以下实施例，而是应被解释为包括由于本文提供的教导变得显而易见的任何和全部的变化。

没有进一步的描述，相信利用先前的描述和以下的说明性实施例，本领域技术人员可制造和利用本发明的化合物，并实践请求保护的方法。以下工作实施例因此具体指出本发明的优选实施方式，并不解释为以任何方式限制本公开背景的剩余部分。

实施例1：在第二代嵌合抗原受体中CD2信号传导结构域的使用

共刺激结构域并入到嵌合抗原受体可提高细胞因子产生和靶细胞杀伤。CD2为共刺激分子，其可影响钙介导的信号传导。在此考查CAR中CD2细胞内结构域的包含是否影响钙流入/信号传导和细胞因子产生。

现在描述在这些实验中使用的材料和方法。

含CD2的CAR

将CD2共刺激结构域克隆到各种CD19或间皮蛋白特异的CAR中。例如，图1展示了抗CD19-CD2z CAR的核苷酸序列(SEQ ID NO:1)。

T细胞

血液样品从University of Pennsylvania的Human Immunology Core获得。利用RosetteSep试剂盒(干细胞技术)，将外周血CD4⁺和CD8⁺T细胞负分离。细胞于37℃和5％CO₂培养箱内在RPMI1640培养基中培养，RPMI1640培养基补充了10％FCS、100-U/ml青霉素、100μg/ml硫酸链霉素、10mM Hepes。对于刺激，CD4⁺和CD8⁺T细胞与如下的组合一起培养：αCD2(T11.1和T11.2)、αCD3(OKT3)和/或αCD28(9.3)抗体包被的磁珠。

mRNA电穿孔

人T细胞用mRNA电穿孔以表达CD28:CD3ζ结构域、CD28:CD2:CD3ζ或CD2:CD3ζ结构域。此外，制备CAR以仅表达CD2、CD28或CD3ζ结构域。通过下列方法，用CAR mRNA电穿孔供体T细胞。在培养的第10天，收集且电穿孔磁珠活化的T细胞。采用了两种电穿孔***：BTX CM830(Harvard Apparatus BTX，Holliston，MA，美国)，和Maxcyte(Maxcyte公司，Rockville，MD，美国)。对于采用BTX CM830的电穿孔，经受电穿孔的刺激的T细胞用OPTI-MEM(Invitrogen)洗涤三次，且以1-3x108/ml的最终浓度再悬浮于OPTI-MEM中。随后，0.1至0.2ml的细胞与10μg/0.1ml T细胞的IVT RNA(或如指定的)混合，且在2-mm小试管(Harvard Apparatus BTX，Holliston，MA，美国)内电穿孔。对于采用Maxcyte的电穿孔，按照说明书，采用带有集成程序的OC-400处理室(Maxcyte公司，Rockville，MD，美国)。通过流式细胞仪验证CAR的表达。洗涤细胞且悬浮于FAC缓冲液(PBS加0.1％叠氮化钠和0.4％BSA)中。将生物素标记的多克隆山羊抗小鼠F(ab)2抗体(抗Fab，Jackson Immunoresearch,West Grove，PA)加入到试管中，且细胞在4℃温育25分钟并洗涤两次。然后用藻红蛋白标记的链亲和素(BD Pharmingen，SanDiego，CA)对细胞染色。

细胞因子分泌

洗涤表达间皮蛋白或CD19的K562靶细胞，且以10⁶细胞/mL悬浮于R10中。各靶细胞类型中的十万个加入到96孔圆底板中(Corning)的2个孔中的每一个。洗涤效应器CAR T细胞培养物，且以10⁶细胞/mL悬浮于R10中。在96细胞板的指定孔中，十万个效应器T细胞与靶细胞结合。此外，制备了只含T细胞的孔。将板于37℃下温育18至20小时。温育后，收获上清液，且采用标准方法(Pierce,Rockford,IL)进行针对IL-2和IFN-γ的ELISA测定。

特异靶标裂解

mRNA电穿孔的CAR T细胞与各种肿瘤细胞株共培养，且通过流式细胞术对特异靶标裂解分析。

测量钙流入

将mRNA电穿孔的CAR T细胞负载indo-1，并用间皮蛋白-Fc融合蛋白刺激。通过观察结合钙与游离钙的比率在刺激后测量细胞中的钙流入。

现在描述实验的结果。

结果

获得正常人供体CD4和CD8T细胞，且用αCD2(T11.1和T11.2)、αCD3(OKT3)和/或αCD28(9.3)抗体包被的磁珠的组合刺激。刺激后，通过观察绝对细胞数和群体倍增评估细胞增殖，而细胞的活化是通过测量细胞大小评估。由CD2/CD3信号的活化足够诱导CD4与CD8T细胞群的细胞活化和细胞增殖(图2)。

人T细胞用针对各种包含或不包含CD2信号传导结构域的CAR构建体的mRNA电穿孔。mRNA电穿孔的T细胞与靶肿瘤细胞共培养24小时，其之后测量细胞因子分泌。在SS1-CD2z中，IL-2和IFN-γ分泌增加，类似于在SS1-28z中观察到的。但是，IL-2和IFN-γ分泌在SS1-28CD2z中减少。类似地，与抗-CD19-z和抗-CD19-28z相比，抗-CD19-CD2z产生类似的IL-2和IFN-γ，但IL-2和IFN-γ分泌在抗-CD19-28CD2CAR中减少(图3)。观察到CD2信号传导结构域允许CAR T细胞增殖，同时减少细胞因子分泌在一些治疗情况中可以是重要的。例如，在一个案例中，由于高水平的细胞因子，用含有CD28信号传导结构域的CD19CAR治疗的白血病患者死亡(Brentjens et al,2010,Mol Ther,8(4):666-8)。类似地，结肠癌患者在注射含有CD28信号传导结构域的her2/neu CAR T细胞后不久死亡(Morgan et al,2010,MolTher,18(4):843-51)。

为评估含CD2的CAR的肿瘤杀伤能力，将mRNA电穿孔的T细胞在效应器与靶标的比率变化的情况下与靶肿瘤细胞共培养。共培养4小时后，抗-CD19-CD2z CAR有效地消除K562-CD19肿瘤细胞，而SS1-CD2z CAR有效地消除K562-meso肿瘤细胞。而且，共培养18小时后，SS1-CD2z展示了对K562-meso肿瘤细胞的有效杀伤(图4)。

为评估钙信号，将mRNA电穿孔的T细胞负载Indo-1AM钙指示剂，且用间皮蛋白-Fc融合蛋白质刺激(记录后30秒)。随着时间的推移，记录结合钙与游离钙的比率。与SS1-28z(没有CD2)相比，CD2信号传导结构域的包含抑制钙流量(图5)，如在SS1-28CD2z中由钙流入的减少可以看出的。尽管不希望坚持任何具体的理论，但观察到CD2信号传导减少钙流量可能与减少的细胞因子分泌有因果关系。这在一些治疗情况中可以是重要的。例如，在一个案例中，由于高水平的细胞因子，用含有CD28信号传导结构域的CD19CAR治疗的白血病的患者死亡(Brentjens et al,2010,Mol Ther,8(4):666-8)。类似地，结肠癌患者在注射含有CD28信号传导结构域的her2/neu CAR T细胞后不久死亡(Morgan et al,2010,Mol Ther,18(4):843-51)。

在此呈现的结果显示，与28z CAR相同，CD2z CAR诱导细胞因子产生，证明增殖优于第一代CAR(单独z)，且展示介于28z和BBz所观察到的之间的钙流量反应(图6)。

在此报道，在第二代CAR中CD2信号传导结构域的使用影响CAR-T细胞的IL-2和IFN-γ产生，且展示类似的靶细胞裂解。这些结果证明，CD2可用于第二代CAR分子以在负和正方向改变CAR-T细胞的细胞因子产生，且通过改变CAR T细胞存活和活化诱导的细胞死亡的阈值，可具有对在肿瘤微环境内的CAR-T细胞的体内可持续性和有效性的影响。考虑到SS-128z CAR的高自我活化，SS1-CD2z可为对体内间皮蛋白肿瘤攻击更具耐受的CAR，且可降低活化诱导的细胞死亡。

本文引用的每一和每个专利、专利申请和出版物的公开内容在此都通过引用全文并入本文。尽管已经参考具体实施方式公开了本发明，但显而易见的是可由本领域技术人员想出本发明的其他实施方式和变形，而不脱离本发明的真实精神和范围。所附权利要求意欲被解释为包括所有这样的实施方式和等同变形。

Claims (43)

1.编码嵌合抗原受体(CAR)的分离的核酸序列，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中所述共刺激信号传导区包含CD2信号传导结构域。

2.权利要求1所述的分离的核酸序列，其包含SEQ ID NO:1所述的核酸序列。

3.权利要求1所述的分离的核酸序列，其中所述抗原结合结构域为抗体或其抗原结合片段。

4.权利要求1所述的分离的核酸序列，其中所述抗原结合结构域结合到肿瘤抗原。

5.权利要求1所述的分离的核酸序列，其中所述共刺激信号传导区进一步包含共刺激分子的细胞内结构域，所述共刺激分子选自CD27、CD28、4-1BB、OX40、CD30、CD40、PD-1、ICOS、淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3、特异性地与CD83结合的配体和其任意组合。

6.分离的嵌合抗原受体(CAR)，其包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中所述共刺激信号传导区包含CD2信号传导结构域。

7.权利要求6所述的分离的CAR，其中所述抗原结合结构域为抗体或其抗原结合片段。

8.权利要求6所述的分离的CAR，其中所述抗原结合结构域结合到肿瘤抗原。

9.权利要求6所述的分离的CAR，其中所述共刺激信号传导区进一步包含共刺激分子的细胞内结构域，所述共刺激分子选自CD27、CD28、4-1BB、OX40、CD30、CD40、PD-1、ICOS、淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3、特异性地与CD83结合的配体和其任意组合。

10.细胞，其包含编码嵌合抗原受体(CAR)的核酸序列，所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中所述共刺激信号传导结构域包含CD2信号传导结构域。

11.权利要求10所述的细胞，其中所述核酸包含SEQ ID NO:1所述的核酸序列。

12.权利要求10所述的细胞，其中所述抗原结合结构域为抗体或其抗原结合片段。

13.权利要求10所述的细胞，其中所述抗原结合结构域结合到肿瘤抗原。

14.权利要求10所述的细胞，其中所述共刺激信号传导区进一步包含共刺激分子的细胞内结构域，所述共刺激分子选自CD27、CD28、4-1BB、OX40、CD30、CD40、PD-1、ICOS、淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3、特异性地与CD83结合的配体和其任意组合。

15.权利要求14所述的细胞，其中所述细胞选自T细胞、自然杀伤(NK)细胞、细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和调节性T细胞。

16.权利要求10所述的细胞，其中当所述抗原结合结构域结合到其相应的抗原时，所述细胞展示出抗肿瘤免疫性。

17.载体，其包含编码嵌合抗原受体(CAR)的核酸序列，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中所述共刺激信号传导区包含CD2信号传导结构域。

18.权利要求17所述的载体，其中编码CAR的所述分离的核酸序列包含SEQ IDNO:1所述的核酸序列。

19.权利要求17所述的载体，其中所述抗原结合结构域为抗体或其抗原结合片段。

20.权利要求17所述的载体，其中所述抗原结合结构域结合到肿瘤抗原。

21.权利要求17所述的载体，其中所述共刺激信号传导区进一步包含共刺激分子的细胞内结构域，所述共刺激分子选自CD27、CD28、4-1BB、OX40、CD30、CD40、PD-1、ICOS、淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)、CD7、LIGHT、NKG2C、B7-H3、特异性地与CD83结合的配体和其任意组合。

22.刺激对哺乳动物靶细胞群体或组织的T细胞介导的免疫反应的方法，所述方法包括给哺乳动物施用有效量的经基因修饰表达CAR的细胞，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，且其中所述抗原结合结构域被选择以特异性地识别所述靶细胞群体或组织。

23.在哺乳动物中提供抗肿瘤免疫性的方法，所述方法包括给哺乳动物施用有效量的经基因修饰表达CAR的细胞，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，从而在所述哺乳动物中提供抗肿瘤免疫性。

24.治疗具有与肿瘤抗原表达升高相关的疾病、病症或状况的哺乳动物的方法，所述方法包括给哺乳动物施用有效量的经基因修饰表达CAR的细胞，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，从而治疗所述哺乳动物。

25.权利要求24所述的方法，其中所述细胞为自体T细胞。

26.权利要求24所述的方法，其中所述肿瘤抗原选自CD19、CD20、CD22、ROR1、间皮蛋白、CD33/IL3Ra、c-Met、PSMA、糖脂F77、EGFRvIII、GD-2、NY-ESO-1TCR、MAGE A3TCR和其任意组合。

27.治疗患有癌症的人的方法，所述方法包括给所述人施用经基因改造表达CAR的T细胞，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

28.权利要求27所述的方法，其中所述人对至少一种化疗剂有抗性。

29.在诊断出癌症的人中产生基因改造的T细胞的持久群体的方法，所述方法包括给所述人施用经基因改造表达CAR的T细胞，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中所述基因改造的T细胞的持久群体在施用后在所述人体内存留至少一个月。

30.权利要求29所述的方法，其中所述基因改造T细胞的持久群体包含选自如下的至少一种细胞：施用给所述人的T细胞、施用给所述人的T细胞的子代和其组合。

31.权利要求29所述的方法，其中所述基因改造的T细胞的持久群体包含记忆T细胞。

32.权利要求29所述的方法，其中所述基因改造的T细胞的持久群体在施用后在所述人体内存留至少三个月。

33.权利要求29所述的方法，其中所述基因改造的T细胞的持久群体在施用后在所述人体内存留至少四个月、五个月、六个月、七个月、八个月、九个月、十个月、十一个月、十二个月、两年或三年。

34.权利要求29所述的方法，其中治疗了所述癌症。

35.在诊断出癌症的人中扩张基因改造的T细胞群体的方法，所述方法包括给所述人施用经基因改造表达CAR的T细胞，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2信号传导结构域的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域，其中所述施用的基因改造的T细胞在所述人体中产生子代T细胞群体。

36.权利要求35所述的方法，其中在所述人体内的所述子代T细胞包括记忆T细胞。

37.权利要求35所述的方法，其中所述T细胞为自体T细胞。

38.权利要求35所述的方法，其中所述子代T细胞的群体在施用后在所述人体内存留至少三个月。

39.权利要求35所述的方法，其中所述子代T细胞的群体在施用后在所述人体内存留至少四个月、五个月、六个月、七个月、八个月、九个月、十个月、十一个月、十二个月、两年或三年。

40.调节T细胞分泌的细胞因子量的方法，所述方法包括基因改造所述T细胞以表达CAR，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

41.权利要求40所述的方法，其中调节T细胞分泌的所述细胞因子量减少了T调节性细胞的增殖。

42.降低活化诱导的钙流入T细胞的量的方法，所述方法包括基因改造所述T细胞以表达CAR，其中所述CAR包含抗原结合结构域、跨膜结构域、包含CD2的共刺激信号传导区和CD3ζ信号传导结构域。

43.权利要求42所述的方法，其中降低所述活化诱导的钙流入T细胞的量防止所述T细胞的活化诱导的细胞死亡。