JP2023522933A - 遺伝子操作された食細胞、並びに関連する組成物、ベクター、方法、及びシステム - Google Patents
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Abstract
遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞、並びに関連するベクター、組成物、方法、及びシステムが記載され、これらは、増強された標的細胞の食作用を通じて効率的な細胞標的化、及び個体における状態の治療を可能にする。【選択図】
Description
関連出願の相互参照
本出願は、ドケット番号P2495-USPで2020年4月23日に出願された「Stimulating Phagocytosis of Cancer Cells by Activating Rac in Macrophages」と題された米国仮出願第63/014,649号、及びドケット番号P2495-USP2で2020年12月16日に出願された「Genetically Engineered Phagocytes and Related Compositions Methods and Systems」と題された米国仮出願第63/126,379号の優先権を主張し、これらの各々の内容は、参照によりその全体が組み込まれる。
本出願は、ドケット番号P2495-USPで2020年4月23日に出願された「Stimulating Phagocytosis of Cancer Cells by Activating Rac in Macrophages」と題された米国仮出願第63/014,649号、及びドケット番号P2495-USP2で2020年12月16日に出願された「Genetically Engineered Phagocytes and Related Compositions Methods and Systems」と題された米国仮出願第63/126,379号の優先権を主張し、これらの各々の内容は、参照によりその全体が組み込まれる。
政府補助金に関する声明
本発明は、米国国立衛生研究所によって付与された補助金番号GM046425の下で米国政府の支援を受けて行われた。政府は、本発明に特定の権利を有する。
本発明は、米国国立衛生研究所によって付与された補助金番号GM046425の下で米国政府の支援を受けて行われた。政府は、本発明に特定の権利を有する。
本開示は、概して、特に、食作用及び/又はトロゴサイトーシスを通じた細胞標的化に関する。より具体的には、本開示は、遺伝子操作された食細胞、並びに関連する組成物、ベクター、方法、及びシステムに関する。
標的とされた細胞の死をもたらす方法で細胞を標的とするための様々な方法及びシステムが開発されている。
がんを殺傷するようにT細胞を再プログラムするキメラ抗原受容体(CAR)を含み、特に、個体の治療に関連する場合の細胞標的化に関連して進歩がなされてきているが、特に、疾患の治療に関連する場合の効率的な細胞標的化をもたらす方法を開発するための課題が依然として残っている。
活性化された食細胞、特に操作された活性化された食細胞、並びに関連するベクター、組成物、方法、及びシステムが本明細書で提供され、これらは、いくつかの実施形態では、標的細胞の増強された食作用を通じて効率的な細胞標的化を可能にし、これにより、生きている標的細胞の食作用が可能になる。
特に、自然発生の、若しくは操作された活性Rac遺伝子を含む食細胞、並びに/又は活性化された食細胞としても本明細書で示される、活性化Rac発現レベルで自然発生の、若しくは操作されたRac遺伝子を発現する食細胞が本明細書で提供される。本開示の意味における活性化された食細胞は、増強されたRac特性をもたらす構成において、かつ/又は発現レベルでRacタンパク質を発現する。本開示を読んだ上で当業者によって理解されるように、本開示の意味における増強されたRac特性は、生細胞に対する貪食及び/又はトロゴサイトーシスを可能にする程度に、活性化された食細胞の食作用を増強することが示されている。
第1の態様によれば、遺伝子操作された活性化された食細胞が記載される。遺伝子操作された活性化された食細胞は、活性化されたRacタンパク質をコードする活性化されたRac遺伝子を含み、活性化されたRac遺伝子は、第1の食細胞プロモーター及び第1の追加の食細胞調節領域の制御下にある。遺伝子操作された活性化された食細胞において、活性化されたRac遺伝子、第1の食細胞プロモーター、及び第1の追加の食細胞調節領域は、活性化された食作用を有する細胞における活性化されたRac遺伝子の発現を可能にする構成にある。遺伝子操作された活性化された食細胞において、活性化されたRac遺伝子、第1の食細胞プロモーター、及び第1の追加の食細胞調節領域のうちの少なくとも1つは、食細胞に関して異種である。
本明細書に記載される、遺伝子操作された活性化された食細胞において、Rac遺伝子を制御する第1の食細胞プロモーターは、食細胞に関して相同又は異種の構成的又は条件付きプロモーターであり得る。好ましい実施形態では、遺伝子操作された活性化された食細胞は、キメラ抗原受容体(CAR)遺伝子を更に含み、これは、活性化された食作用を有する細胞におけるCARの発現を可能にする構成において、第1の食細胞プロモーター又は第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ第1の追加の調節領域又は第2の追加の食細胞調節領域の制御下にある。場合によりCAR発現を制御する第2の食細胞プロモーター及び第2の追加の食細胞調節領域は、活性化されたRac遺伝子を制御する第1の食細胞プロモーター及び第1の追加の食細胞調節領域と同じであっても、又は異なってもよい。
第2の態様によれば、遺伝子操作された活性化された食細胞が記載される。遺伝子操作された活性化された食細胞は、Racタンパク質をコードするRac遺伝子を含み、Rac遺伝子は、第3の食細胞プロモーター及び第3の追加の食細胞調節領域の制御下にある。遺伝子操作された活性化された食細胞において、Rac遺伝子、第3の食細胞プロモーター、及び第3の追加の食細胞調節領域は、Rac遺伝子を含む野生型又は天然食細胞と比較して、上昇した活性化発現レベルでの活性化された食作用を有する細胞におけるRac遺伝子の発現を可能にする構成にある。
遺伝子操作された活性化された食細胞において、Rac遺伝子を制御する、活性化されたRac遺伝子、第3の食細胞プロモーター、及び第3の追加の食細胞調節領域の少なくとも1つは、食細胞に関して異種である。
本明細書に記載される遺伝子操作された活性化された食細胞において、活性化されたRac遺伝子を制御する第3の食細胞プロモーターは、構成的又は条件付きプロモーターであり得、典型的には、食細胞に関して異種である。好ましい実施形態では、遺伝子操作された活性化された食細胞は、キメラ抗原受容体(CAR)遺伝子を更に含み、これは、活性化された食作用を有する細胞におけるCARの発現を可能にする構成において、第3の食細胞プロモーター又は第4の食細胞プロモーターの制御下、かつ第3の追加の調節領域又は第4の追加の食細胞調節領域の制御下にある。CAR遺伝子発現を制御する第4の食細胞プロモーター及び第4の追加の食細胞調節領域は、Rac遺伝子を制御する第3の食細胞プロモーター及び第3の追加の食細胞調節領域と同じであっても、又は異なってもよい。
第3の態様によれば、遺伝子操作された活性化された食細胞が記載される。遺伝子操作された活性化された食細胞は、Rac遺伝子回路を含み、分子成分は、相互作用する成分の完全に接続されたネットワークを形成するために、反応を活性化、阻害、結合、又は変換することによって、回路設計に従って互いに接続されており、Rac遺伝子回路において、Rac遺伝子回路が、活性化された食細胞内のトリガー分子成分に応答して回路設計に従って動作するときに、活性化されたRac遺伝子の発現又はRac遺伝子の発現レベルの増加が生じる。
第4の態様によれば、遺伝子操作された活性化された食細胞が記載される。遺伝子操作された活性化された食細胞は、第1のプロモーター及び第1の追加の調節領域の制御下にある自然発生の活性Rac遺伝子を発現する自然発生の活性食細胞であり、第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ第2の追加の食細胞調節領域の制御下にあるキメラ抗原受容体(CAR)を更に含む。遺伝子操作された活性化された食細胞において、キメラ抗原受容体、第2の食細胞プロモーター、及び第2の追加の食細胞調節領域は、遺伝子操作された活性化された食細胞における自然発生の活性Rac遺伝子の発現と組み合わせて、CARの発現を可能にする構成にある。
第5の態様によれば、Rac発現ベクターが記載される。活性化されたRacタンパク質をコードする活性化されたRac遺伝子を含む活性Rac発現ベクターであって、遺伝子が、食細胞における活性化されたRac遺伝子の発現を可能にする構成において、第1の食細胞プロモーターの、かつ第1の追加の食細胞調節領域の制御下にある、活性Rac発現ベクター。好ましくは、ベクターは、活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、第1の食細胞プロモーター又は第2の食細胞プロモーターの、かつ第1の追加の調節領域又は第2の追加の食細胞調節領域の制御下にあるCAR遺伝子を更に含む。加えて、又は代替的に、Rac発現ベクターは、上昇した活性化発現レベルでの活性化された食作用を有する細胞における活性化されたRac遺伝子の発現を可能にする構成において、第3の食細胞プロモーターの、かつ第3の追加の食細胞調節領域の制御下にあるRac遺伝子を含むことができる。第3の食細胞プロモーター及びRac遺伝子の上昇発現をもたらすRac遺伝子を制御することは、第1の食細胞プロモーター及び第2の食細胞プロモーターと同じであっても、又は異なってもよい。第3の追加の食細胞調節領域は、Rac遺伝子を制御する第1の追加の食細胞調節領域、及びCAR遺伝子の発現を制御する第2の追加の調節領域と同じであっても、又は異なってもよい。
第6の態様によれば、本明細書に記載される遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞を提供するための方法及びシステムが記載される。本方法は、本明細書に記載される活性化されたRac遺伝子を、食細胞における活性化されたRac遺伝子の発現を可能にする構成において、第1の食細胞プロモーターの、かつ追加の第1の食細胞調節領域の制御下で、食作用を有する細胞に導入することを含む。
加えて、又は代替的に、本方法は、Rac遺伝子、第3の食細胞プロモーター、及び第3の追加の食細胞調節領域を、活性化された発現レベルでの活性化された食作用を有する細胞における活性化されたRac遺伝子の発現を可能にする構成において、食作用を有する細胞に導入することを含むことができる。
加えて、又は代替的に、本方法は、Rac遺伝子回路が、食作用を有する細胞のトリガー分子成分に応答して回路設計に従って動作するときに、活性化されたRac遺伝子の発現又はRac遺伝子の発現レベルの増加が生じることを可能にする構成において、本明細書に記載されるRac遺伝子回路を、食作用を有する細胞分子成分に導入することを含むことができる。
加えて、又は代替的に、食細胞が、本明細書に記載される自然発生の活性食細胞である場合、本方法は、第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ任意選択で第2の追加の食細胞調節領域の制御下で、キメラ抗原受容体(CAR)を、食作用を有する細胞に導入することを更に含むことができる。
本システムは、食細胞、本明細書に記載される自然発生の活性食細胞、本明細書に記載されるRac発現ベクター、及び食作用を有する細胞における、かつ/又は活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ任意選択で第2の追加の食細胞調節領域の制御下にあるCARを含むCAR発現ベクターの組み合わせを含む。
第7の態様によれば、Rac活性組成物が記載され、Rac活性組成物は、本明細書に記載される自然発生の活性食細胞、本明細書に記載される遺伝子操作された活性された食細胞、本明細書に記載されるRac発現ベクター、及び/又は本明細書に記載されるCAR発現ベクターを、標的細胞の貪食及び/又はトロゴサイトーシスを得るために使用するための、有効量の許容される担体とともに含む。
いくつかの実施形態では、組成物は、医薬組成物であり、本明細書に記載される自然発生の活性食細胞、本明細書に記載される遺伝子操作された活性化された食細胞、本明細書に記載されるRac発現ベクター、及び/又は本明細書に記載されるCAR発現ベクターは、標的細胞の呑み込み及び/又はトロゴサイトーシスによって個体を治療する方法において使用するための有効量で医薬組成物中に含まれる。
第8の態様によれば、標的細胞の貪食及び/又はトロゴサイトーシスによって個体を治療する方法が記載される。本方法は、個体に、治療有効量の、本明細書に記載されるRac活性医薬組成物を投与することを含む。
第9の態様によれば、個体における腫瘍を治療する方法が記載され、本方法は、個体に、治療有効量の、本開示の意味における活性化された食細胞を含む医薬組成物を投与することを含み、これは、いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された活性化された食細胞であり得る。
第10の態様によれば、個体におけるアルツハイマー病を治療する方法が記載され、本方法は、個体に、治療有効量の、本開示の意味における活性化された食細胞を含む医薬組成物を投与することを含み、これは、いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された活性化された食細胞、並びに/又は個体のマクロファージを直接標的とし、ベクターにおけるRac遺伝子のトランスフェクション及び発現時に、本開示の意味における活性化される個体のマクロファージを提供するように構成されている1つ以上のRac2で活性化されたベクター(例えば、ウイルス又はRNAタンパク質粒子及びRNA脂質粒子)であり得る。特に、本明細書に記載される実施形態では、本明細書に記載される1つ以上の活性化された食細胞及び/又は1つ以上のRac発現ベクターの投与は、個体におけるアミロイドベータの食作用を誘発するために行われる。したがって、本明細書に記載される個体におけるアルツハイマー病を治療する方法及びシステムは、当業者によって理解されるように、個体のアミロイドベータプラークの低減及び場合によりクリアランスをもたらすことが予想される。
本明細書に記載される活性化された食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムは、様々な用途で、単独で、及び/又は追加の薬剤と組み合わせて使用して、インビトロ、インビボ、及び/又はエクスビボで生細胞を殺傷及び/又は排除することができる。特に、生細胞の殺傷及び/又は排除は、治療目的又は当業者によって特定可能な他の目的のために実行され得る。
本明細書に記載される食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムは、いくつかの実施形態では、マクロファージにおけるヒトRac2遺伝子の活性化変異の発現が、マクロファージを活性化して、がん性白血球を摂取及び/又は殺傷することができることを示している。
「変異」という用語は、点変異(例えば、ミスセンス若しくはナンセンス、又は枠の移動をもたらす単一塩基対の挿入若しくは欠失)、挿入、欠失、及び/又は切断を指す。変異が、アミノ酸配列内の残基の、別の残基との置換、又は配列内の1つ以上の残基の欠失若しくは挿入である場合、変異は、典型的には、元の残基、続いて配列内の残基の位置を特定することによって、かつ新たに置換された残基の固有性によって説明される。
特に、いくつかの実施形態において本明細書に記載される活性化された食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムは、CARの抗原結合ドメインに特異的に結合する標的細胞に対して指向される標的特異的治療効果を提供するだけでなく、腫瘍細胞の低減における抗腫瘍治療有効性及びがん状態に関連する様々な生理学的症状の改善を大幅に改善することができる。
いくつかの実施形態において本明細書に記載される活性化された食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムは、抗生物質耐性及び食作用耐性細菌感染に対して有効であるとともに、COVID19及び当業者によって特定可能な追加のウイルスなどのウイルス感染に対するワクチン有効性を強化することができる。
本明細書に記載される食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムは、標的細胞の貪食及び/又はトロゴサイトーシスが所望される様々な用途と関連して使用され得る。例えば、本明細書に記載される食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムは、薬物研究において、かつ/又は腫瘍及びアルツハイマー病などの疾患に対抗するための診断及び治療アプローチ及び/又はツールを開発するために、使用され得る。更なる例示的な用途としては、基礎生物学的研究、応用生物学、生物工学、病因学、医学的研究、医学的診断学、治療学を含むいくつかの分野、及び本開示を読んだ上で当業者によって特定可能な更なる分野において、本明細書に記載される活性化された食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムの使用が挙げられる。
本開示の1つ以上の実施形態の詳細は、添付の付録及び以下の説明に記述されている。他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかであろう。
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本開示の1つ以上の実施形態を例示し、詳細な説明及び実施例のセクションとともに、本開示の原理及び実施を説明する役割を果たす。本開示の例示的な実施形態は、詳細な説明及び付属の図面からより完全に理解される。
活性化された食細胞が本明細書で提供され、特に、遺伝子操作された食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムが本明細書で提供され、これらは、個体におけるRac遺伝子を活性化することによって標的細胞の呑み込み及び/又はトロゴサイトーシスを提供する、かつ/又は可能にすることができる。
食作用を有する細胞におけるRac濃度、活性、及び/又は機能を修飾することによって、食作用を有する細胞が、食作用及び/又はトロゴサイトーシスの増加を呈することができることが、本発明の発明者らによって予期せずに見出された。いくつかの実施形態では、食作用を有する細胞は、細胞中のRacタンパク質若しくはその一部分の増加した濃度を有するように、かつ/又は細胞中の異なる種類(例えば、配列及び/又は構造)のRacタンパク質若しくはその一部分を有するように修飾され、それにより、食作用を有する細胞におけるRac濃度、活性、及び/又は機能を修飾することができる。
本明細書で使用される場合、「食作用を有する細胞」若しくは「食細胞」という用語、又はそれらの複数形は、食作用が可能な細胞を示し、食作用とは、細胞がその原形質膜を使用して、大きな粒子(≧0.5μm)を貪食、ファゴソームと呼ばれる内部区画を生じさせるプロセスである。食作用は、当業者によって理解されるように、エンドサイトーシスの一種である。個体の食細胞は、典型的には、それらの原形質膜を使用して、細胞残屑、異物、微生物、及び細胞を貪食、取り除いて、個体の身体を保護する。本開示の意味における食細胞は、典型的には、抗原提示細胞にコンジュゲートされたリンパ球(B、T、及びNK細胞)がこれらの細胞から表面分子を抽出し、それらを自身の表面上に発現させるプロセスである、トロゴサイトーシスを実行することもできる。
本明細書で使用される場合、食細胞、遺伝子、核酸、及び/又はタンパク質に関して「操作された」又は「組換え」という用語は、ヒト介入を通じて変化した食細胞、遺伝子、核酸、及び/又はタンパク質を指す。したがって、本明細書で使用される食細胞、遺伝子、核酸及び/又はタンパク質に関して本明細書で使用される「自然発生の」という用語は、天然に存在し、いかなるヒト介入も伴わない食細胞、遺伝子、核酸及び/又はタンパク質を指す。例示的なヒト介入には、本明細書に記載される食細胞、遺伝子、核酸、及び/又はタンパク質中の天然に生じる配列などの天然に生じる配列に関して欠失、挿入、修飾、及び/又は再配列をもたらす異種ポリヌクレオチドによるトランスフェクション、分子クローニングが含まれる。
本明細書で使用される場合、「個体」又は「対象」又は「患者」という用語は、単一の動物、特に高等動物、特に、無脊椎動物又は脊椎動物、例えば、哺乳類、及びより具体的には、ヒトなどの多細胞生物を含む。
本明細書に記載される例示的な食作用を有する細胞には、当業者が理解するように、マクロファージ、単球、好中球、樹状細胞、及びそれらの前駆体が含まれるが、ジクチオステリウム・アメーバなどの単一細胞生物も食細胞である。
本明細書で使用される場合、「マクロファージ」という用語は、食作用が可能である免疫系の白血球の種類を示す。マクロファージは、組織内に遊走する血液単球に由来する。マクロファージの主な機能の1つは、微生物を食作用し、細胞残屑を一掃することである。マクロファージはまた、炎症の開始及び解決の両方において重要な役割を果たす。マクロファージはまた、周囲の微小環境から受け取る刺激の種類に応じて、炎症促進性から抗炎症性までの範囲の異なる応答を表示することができる。M1及びM2は、極端なマクロファージ応答と相関することが提案されている2つの主要なマクロファージ表現型である。本開示の意味におけるマクロファージは、当業者によって理解されるように、結合組織において、並びに肝臓(クッパー細胞)、脾臓及びリンパ節(洞組織細胞)、肺(肺胞マクロファージ)、並びに中枢神経系(ミクログリア)において、典型的には、びまん性に散在する細胞を含む。
本明細書で使用される場合、「単球」という用語は、最大の種類の白血球であり、マクロファージと骨髄細胞系列の樹状細胞とに分化することができる、食作用が可能な白血球(leukocyte)又は白血球(white blood cell)の種類を示す。脊椎動物の先天性免疫系の一部として、単球はまた、適応免疫のプロセスにも影響を与える。当業者によって理解されるように、CD14++CD16-単球、CD14+CD16++単球、及びCD14++CD16+単球を含む、ヒト血液中の単球の表現型受容体に基づいて、少なくとも3つのサブクラスが存在する。単球は、様々な組織マクロファージ及び樹状細胞集団の前駆体として機能し、保護免疫応答及び病理学的免疫応答の両方に寄与する。
本明細書で使用される場合、「樹状細胞」という用語は、微生物及び他の侵入者を貪食することを補助する、樹状突起と呼ばれる長い突起物を有する、食作用が可能な、特殊な抗原提示細胞を示す。樹状細胞は、外部環境、主に皮膚、鼻の内層、肺、胃、及び腸と接触している組織に存在する。活性化されると、それらは成熟し、リンパ組織に遊走し、そこで、それらは、T細胞及びB細胞と相互作用して、適応免疫応答を開始し、編成する。成熟した樹状細胞は、ヘルパーT細胞及び細胞傷害性T細胞を活性化する。(Sompayrac 2019)。活性化されたヘルパーT細胞は、マクロファージ及びB細胞と相互作用して、順番にそれらを活性化する。加えて、樹状細胞は、産生される免疫応答の種類に影響を与えることができ、T細胞が保持されるリンパ系領域に移動すると、それらは、T細胞を活性化することができ、それらは、その後、細胞傷害性T細胞又はヘルパーT細胞に分化する。
本明細書で使用される場合、「好中球」という用語は、当業者に知られているように、ほとんどの哺乳類において最も豊富な種類の顆粒球及び最も豊富な種類の白血球を形成する食細胞を示す。好中球は、骨髄中の幹細胞から形成され、好中球キラーの亜集団と好中球ケイジャーの亜集団とに分化される。
本明細書で使用されるマクロファージ、単球、樹状細胞、及び/又は好中球と関連して使用される場合の「前駆体」という文言(本明細書ではまた、前駆細胞)は、本明細書に記載される食作用を有する細胞にもたらされる細胞系統における親細胞を示す。例示的な前駆細胞としては、骨髄、幹細胞、及び当業者によって特定可能な他の前駆細胞が挙げられる。
本開示による様々な実施形態の食細胞は、活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化発現レベルにあるRacタンパク質を発現することができる、自然発生の、又は操作された活性化された食細胞である。
Racタンパク質に関して本明細書で使用される場合、「活性化された」という用語は、増強されたRac特性をもたらす、かつ/又は提供する配列を有するRacタンパク質を指す。
Rac遺伝子に関して本明細書で使用される場合、「活性化した」という用語は、本開示の意味における活性化されたRacタンパク質をコードするRac遺伝子、したがって、増強されたRac特性を提供するように構成されているRacタンパク質を示す。
Racタンパク質の発現レベルに関して本明細書で使用される場合、「活性化された」又は「活性化」という用語は、ベースラインの発現レベルと比較して増加した発現レベルを示し、増加した発現レベルは、増強されたRac特性をもたらす。
本明細書で使用される場合、「増加する」、「増加すること」、「改善する」、及び「改善すること」(及びそれらの文法的変形)は、文脈がそうでないことを示さない限り、参照値の検出可能な上昇を説明する。増加は、別の測定可能な特性又は量(例えば、対照値)と比較してなど、少なくとも約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%、150%、200%、300%、400%、500%、又はそれ以上の上昇を含み得る。
本開示の意味におけるRac特性は、GTP結合、GTP加水分解、及び/又は下流エフェクターとの会合を含むRacタンパク質の生物学的活性を特徴付ける特性であり、該下流エフェクターは、アクチンへの構造変化、細胞骨格再編成、細胞成長、細胞移動、グルコース形質転換小胞のトランスロケーション、グルコース取り込み、抗菌細胞傷害性、タンパク質キナーゼの活性化、並びに当業者によって特定可能な追加の事象などの様々な生物学的事象に対するRac効果を媒介する。例示的な下流エフェクターには、プロテインキナーゼBとしても知られるセリン/トレオニンタンパク質キナーゼAkt、並びにser/thrタンパク質キナーゼ、PAK1としても知られるp65PAK、及び当業者によって特定可能な追加の下流エフェクターが含まれる。
本開示の意味における増強されたRac特性は、配列番号1を有する活性化していないRacタンパク質のRac特性に関して決定される増強されたRac特性である。
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したがって、食細胞における活性化されたRacタンパク質の増強された特性の存在は、食細胞からRacタンパク質のGTPへの結合を検出して、食細胞Racタンパク質GTP結合率を提供することと、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質のGTPへの結合を検出して、活性化されていないRacタンパク質GTP結合率を提供することと、2つのRacタンパク質GTP結合率を比較して、活性化されていないRacタンパク質GTP結合率と比べて、食細胞Racタンパク質GTP結合率に増加があるかどうかを決定することと、によって決定され得る。
本明細書に記載される実施形態では、GTPへの結合を検出することは、GDP交換アッセイ(実施例5及び実施例6を参照されたい)、GAPの存在下でのGTP加水分解アッセイ、及び/又は当業者によって特定可能な他のアッセイによって決定される、グアニンヌクレオチド交換因子(GEF)媒介グアニンヌクレオチド交換などの試験で実施され得る。
したがって、増強されたRac特性は、食細胞Racタンパク質GTP結合率を活性化されていないRacタンパク質GTP結合率と比較することによって検出することができ、増強された特性は、食細胞Racタンパク質GTP結合率、又は同等のパラメータ(形成されるRacーGTP複合体の量など)が活性化されていないRacタンパク質GTP結合率より高い場合に検出される(実施例5及び実施例6を参照されたい)。
特に、いくつかの実施形態では、増強されたRac特性は、食細胞Racタンパク質GTP結合率が、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質の活性化されていないRacタンパク質GTP結合率よりも高い場合に検出される。
それらの実施形態のうちのいくつかでは、食細胞Racタンパク質GTP結合率は、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質の活性化されていないRacタンパク質GTP結合率よりも約1.5倍~2倍高いか、又は更に高いことがあり、場合により、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質よりも約2倍高い、3倍高い、4倍高い、5倍高い、6倍高い、7倍高い、8倍高い、9倍高い。
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、量又は濃度などの測定可能な値を指す場合、指定された値の±10%、±5%、±1%、±0.5%、又は更に±0.1%の変動、並びに文脈が別段明確に示さない限り、指定された値を包含することを意味する。例えば、「約X」(Xは、測定可能な値である)は、X、並びにXの±10%、±5%、±1%、±0.5%、又は更には±0.1%の変動を含むことを意味する。測定可能な値のために本明細書に提供される範囲は、任意の他の範囲及び/又はその中の個々の値を含み得る。
本明細書で使用される「倍率変化」という文言は、元の測定値と後続の測定値との間で量がどの程度変化するかを説明する測定値を示す。特に、倍率変化は、2つの量間の比として定義される。例えば、数量A及びBに関して、Aに対するBの倍率変化は、B/Aである。言い換えれば、30から60への変更は、2の倍率変化として定義される(出典 Wikipediaページ(2021年4月20日))。
いくつかの実施形態では、食細胞Racタンパク質GTP結合率は、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質の活性化されていないRacタンパク質GTP結合率よりも10倍以上高いことがあり、場合により、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質よりも約20倍高い、30倍高い、40倍高い、50倍高い、60倍高い、70倍高い、80倍高い、90倍高い、及び最大100倍高い。
加えて、又は代替として、食細胞中の活性化されたRacタンパク質の増強された特性の存在は、食細胞からのRacタンパク質によるGTP加水分解を定量的に検出して、食細胞Racタンパク質GTP加水分解率を提供することと、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質によるGTPの加水分解を定量的に検出して、活性化されていないRacタンパク質GTP加水分解率を提供することと、によって検出することができる。
次いで、増強された特性は、食細胞Racタンパク質GTP加水分解率を、活性化されていないRacタンパク質GTP加水分解率と比較することによって検出することができ、増強された特性は、食細胞Racタンパク質GTP加水分解率が、活性化されていないRacタンパク質GTP加水分解率よりも低い場合に検出される。
特に、いくつかの実施形態では、増強されたRac特性は、食細胞Racタンパク質GTP加水分解率が、活性化されていないRacタンパク質GTP加水分解率と比較して、50%以下である場合に検出される。
加えて、又は代替的に、食細胞中の活性化されたRacタンパク質の増強された特性の存在は、食細胞Racタンパク質とRAC下流エフェクターとの間の反応の生成物を定量的に検出して、食細胞Racタンパク質からの検出された下流生成物レベルを提供することと、活性化されていないRacタンパク質と同じ下流エフェクターとの間の同じ反応の生成物を定量的に検出して、活性化されていないRacタンパク質から提供された、検出された下流生成物レベルを提供することと、によって検出することができる。
増強された特性は、次いで、食細胞Racタンパク質からの検出された下流生成物レベルを、活性化されていないRacタンパク質の検出された下流生成物レベルと比較することによって検出することができ、ここで、増強された特性は、食細胞Racタンパク質からの検出された下流生成物レベルが、活性化されていないRac生成物レベルからの検出された下流生成物よりも高い場合に検出される。
いくつかの実施形態では、増強されたRac特性は、食細胞Racタンパク質からの検出された下流生成物レベルが、活性化されていないRacタンパク質、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質からの検出された生成物レベルよりも約1.5~2倍高いか、又は更に高い場合に検出され得、場合により、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質よりも約2倍高い、3倍高い、4倍高い、5倍高い、6倍高い、7倍高い、8倍高い、9倍高い。
いくつかの実施形態では、食細胞Racタンパク質の検出された下流生成物レベルは、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質の検出された下流生成物レベルよりも10倍以上高いことがあり、場合により、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質よりも約20倍高い、30倍高い、40倍高い、50倍高い、60倍高い、70倍高い、80倍高い、90倍高い、及び最大100倍高い。
特定の下流エフェクター及び対応する生成物レベルは、本開示を読んだ上で当業者によって識別され得る。例示的な下流エフェクターは、Racによってリン酸化されて、リン酸化pAKTなどの下流生成物を提供するAktと、ser/thrプロテインキナーゼと、PAK1としても知られ、Racによって活性化されると、下流生成物としてアクチン重合及びFアクチン含有量を提供するp65PAKと、Racによって活性化されると、下流生成物として反応性酸素種(ROS)を提供する細胞質NADPHオキシダーゼp67phox及びgp91phoxと、を含む。
特に、いくつかの実施形態では、下流エフェクターは、AKTであり、生成物は、pAKTであり、増強された特性は、食細胞Racタンパク質によるAKTのリン酸化が、活性化されていないRacタンパク質に対して約1.5倍~約2倍以上のpAKTレベルを提供する場合に検出される。特に、配列番号1のRacタンパク質に対して約1.5倍~約2倍以上のpAKTのレベルは、当業者によって理解されるように、活性化されたRac発現レベルによる増強された下流シグナル伝達を示すであろう。
いくつかの実施形態では、下流エフェクターは、PAK1であり、反応生成物は、アクチン重合/F-アクチン含有量であり、増強された特性は、食細胞Racタンパク質によるPak1の活性化が、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質に対してF-アクチン含有量を約1.5倍~約2倍以上増加させる場合に検出される。特に、配列番号1のRacタンパク質のF-アクチン含有量に対するF-アクチン含有量の約1.5倍~約2倍以上の増加は、当業者によって理解されるように、活性Rac依存性シグナル伝達の増加の指標となり得る。
いくつかの実施形態では、下流エフェクターは、約1.5倍~約2倍以上の経時的な活性酸素種(ROS)産生の増加、及び約1.5~2倍以上の微飲作用(細胞飲作用)の増加の一方又は両方である。特に、配列番号1のRacタンパク質に対するROS及び微飲作用の一方又は両方の増加は、活性化されたRac発現による増強された下流シグナル伝達とみなされるであろう。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化されたRAC発現レベルは、本開示を読んだ上で当業者によって理解されるように、任意の可能な組み合わせで1つ、2つ、3つ、又はそれ以上の増強されたRac特性を提供することができ、かつ/又は提供するように構成されている。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化されたRac発現レベルは、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質に対するGTPの結合の10%から100倍(±5%の許容誤差)の増加を、(RacのGTP/GDP結合比のインビトロの測定のための)PAK-PBD結合アッセイで提供することができ、かつ/又は提供するように構成されている。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化されたRac発現レベルは、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質に対するAKTレベル(Racの下流エフェクター)のリン酸化の10%~100倍(±5%の許容誤差)の増加を提供することができ、かつ/又は提供するように構成されている。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化されたRac発現レベルは、配列番号1の活性化されていないRacタンパク質に対する、経時的な活性酸素種(ROS)産生の10%~100倍(±5%の許容誤差)の増加、及び/又は微飲作用(細胞飲作用)の10%~100倍(±5%の許容誤差)の増加を提供することができ、かつ/又は提供するように構成されている。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化されたRAC発現レベルは、検出可能な毒性/表現型異常を引き起こすことなく、細胞によって許容される、増強されたRac特性を提供することができ、かつ/又は提供するように構成されている。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質は、Rac特性及び/又は活性を増強する変異を有する変異Rac遺伝子によってコードされる。いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質発現レベルは、Racシグナル伝達経路に関与する1つ以上の上流調節因子、例えば、グアニンヌクレオチド交換因子(GEF、例えば、TIAM1、Vav、及び当業者によって特定可能な追加の交換因子)又はグアニンヌクレオチドトリホスファターゼ活性化タンパク質(GAP)を過剰発現させるか、又は阻害することによって提供、かつ/又は達成され、したがって、Racの活性化をもたらす。
本明細書で使用される「Rac遺伝子」という用語は、ピレン-アクチン組み込み及び顕微鏡法などの標準アッセイを使用して測定されるように、遊走細胞の前縁でアクチン重合及び突起を刺激し、微飲作用を刺激し、かつ/又は及び食作用を刺激することができるGTPアーゼのRhoファミリーのRacタンパク質をコードする遺伝子を示す。Rac遺伝子の例示的な特徴は、例えば、Ridley et al.1992(Ridley,Paterson et al.1992)、Murphy and Montell 1996(Murphy and Montell 1996)、Ridley 2015(Ridley 2015)、Massol et al.1998(Massol,Montcourrier et al.1998)に記載されている。
本開示の意味におけるRacタンパク質は、BLASTp、又は参照配列として、配列番号1
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本明細書で使用される場合、「参照配列」は、配列比較の基礎として使用される定義された配列である。参照配列は、例えば、全長タンパク質のセグメント、又はタンパク質断片としての、特定の配列のサブセット又は全体であり得る。参照配列は、例えば、GenBank及びUniProtなどのデータベース内で特定可能な配列、並びに当業者に特定可能な他の配列を含むことができる。
任意の2つの配列間の一次生物学的配列情報を比較するためのアルゴリズム及びプログラムは、当業者によって特定可能である。そのような数学的アルゴリズムの非限定的な例は、Myers及びMillerのアルゴリズム(Myers and Miller 1988)、Smith et al.の局所相同性アルゴリズム(Smith and Waterman 1981)、Needleman及びWunschの相同性整列アルゴリズム(Needleman and Wunsch 1970))、Pearson及びLipmanの類似検索法(Pearson and Lipman 1988)、Karlin及びAltschulのアルゴリズム(Karlin and Altschul 1990)、Karlin and Altschul(Karlin and Altschul 1993)のように修正されているもの)である。これらの数学的アルゴリズムのコンピュータ実施を、配列同一性を決定するための配列の比較のために利用することができる。そのような実施には、PC/GeneプログラムにおけるCLUSTAL(Intelligenetics、Mountain View,Calif.から入手可能)、ALIGNプログラム(Version 2.0)及びGAP、BESTFIT、BLAST、FASTA(Pearson and Lipman 1988)、並びにWisconsin Genetics Software Package、Version 8におけるTFASTA(Genetics Computer Group(GCG)、575 Science Drive,Madison,Wis.,USA)が含まれるがこれらに限定されない。これらのプログラムを使用したアラインメントは、デフォルトのパラメータを使用して実行することができ、ユーザは、ある特定の信頼閾値を超える参照配列(クエリ配列)に類似するデータベース配列を特定することができる。
任意の2つの配列間の一次生物学的配列情報を比較するためのアルゴリズム及びプログラムは、典型的には、取り出された配列と参照配列との間のパーセント同一性を含む出力を提供する。
当業者であれば、配列間の同一性は、典型的には、2つのポリペプチド又はポリヌクレオチド配列を整列させて、整列させた配列を形成し、次いで、一致した文字の数、すなわち、2つの整列させた配列間の類似又は同一の文字の数を検出し、GAPを含む、各ポリペプチド又はポリヌクレオチド配列における整列させた文字の総数によって除算された一致した文字の総数を計算するステップを含むプロセスによって測定されることを理解するであろう。類似性結果は、同一性の割合として表される。
本明細書で使用する場合、「配列同一性の割合」とは、比較ウィンドウにわたって2つの最適に整列させた配列を比較することによって決定される値を意味し、比較ウィンドウ内のポリヌクレオチド配列の部分は、2つの配列の最適な整列のために、参照配列と比較して(付加又は欠失を含まない)、付加又は欠失(GAP)を含み得る。割合は、同一の核酸塩基又はアミノ酸残基が、が両方の配列で生じる位置の数を決定して、一致した位置の数を得て、一致した位置の数を、比較ウィンドウ内の位置の総数で除算し、結果に100を乗算して、配列同一性の割合を決定することによって計算される。
本開示の意味におけるRacタンパク質は、配列番号1に関して96%以上のパーセント同一性を有する活性化及び活性化されていない天然又は合成タンパク質を含み得、特に、96.88%、97.38%、97.40%、97.44%、97.91%、97.92%、98.44%、98.96%、99.48%、及び100.00%のパーセント同一性を有する配列を包含し得る配列番号1との追加のパーセント同一性は、当業者によって特定可能である。
特に、活性化されたRacタンパク質は、配列番号1に対して低いパーセント同一性を有し、依然として1つ以上のRac特性を維持するか、又はその増加を示すタンパク質を含むこともできる。したがって、本開示を読んだ上で当業者によって理解されるように、Rac配列は、例えば、ヒト介入の結果として、配列番号1に対する同一性が96%未満の配列を含むことができる。
特に、Racタンパク質という用語は、ヒトRac1、Rac2、及びRac3における3つの高度に関連するRacタンパク質を包含し、これらは、異なる分類学的ランクの個体間でも高度に保存される(実施例1、実施例2を参照されたい)。特に、Rac1、Rac2、及びRac3は、下流エフェクターに結合し、それらのC末端で保存された脂質結合領域を共有する、N末端に位置するエフェクター領域であるグアノシン三リン酸(GTP)に結合するヌクレオチド結合領域を含有する。エフェクター領域は、スイッチI領域としても知られているが、スイッチII領域は、当業者によって理解されるように、RACタンパク質がGTPに結合する部位である(実施例2を参照されたい)(Kumar,Rajendran et al.2013)。
本明細書で使用される場合、「Rac1遺伝子」又は「RAC1」という用語は、GTPアーゼ小グアノシン三リン酸(GTP)代謝タンパク質のRhoファミリーのRac1タンパク質をコードする遺伝子を示す。Rac1は、様々な選択的スプライスによるバージョンのRac1タンパク質で提供され、Rac1は、細胞周期、細胞-細胞接着、運動性(アクチンネットワークを介して)を含む、多くの細胞プロセス及び上皮分化(表皮幹細胞を維持するために必要であることが提案される)の多向性調節因子である(Wikipedia 2020年12月31日から)。
本明細書で使用される場合、「Rac-2遺伝子」又は「RAC2」という用語は、GTPアーゼ小グアノシン三リン酸(GTP)代謝タンパク質のRhoファミリーのRac-2タンパク質をコードする遺伝子を示す。コードされたタンパク質は、原形質膜に局在し、そこで、それは、分泌、食作用、及び細胞の分極などの多様なプロセスを調節する。このタンパク質の活性はまた、活性酸素種の生成に関与している。この遺伝子の変異は、好中球免疫不全症候群と関連している。Rac-2遺伝子は、主に造血起源の細胞において天然に発現され、食細胞の化学運動及び超酸化物産生、並びにリンパ球の発達及び/又は生存に必要である。
本明細書で使用される場合、「Rac-3遺伝子」又は「RAC3」という用語は、GTPアーゼ小グアノシン三リン酸(GTP)のRhoファミリーのRac-3タンパク質をコードする遺伝子を示す。Rac3は、Bcrによって調節される活性型GTPアーゼである。構成的に活性化されるとき、Rac3は、c-Junアミノ末端キナーゼシグナル伝達経路を効率的に刺激することができる。これらの所見は、細胞内シグナル伝達におけるRac3の役割を支持する。Rac3タンパク質レベルは、アクチン細胞骨格の組織化による影響を受けないが、意外なことに、血清誘導性である(出典(Haataja,Groffen et al.1997)。本明細書で使用される場合、「遺伝子」という用語は、ある場合に、細菌、植物、又は他の生物内のゲノムDNAの単位の形態をとることができるタンパク質をコードするポリヌクレオチドを示す。本明細書で使用される、遺伝子という用語は、自然発生のポリヌクレオチド、並びに自然発生のポリヌクレオチド又はその機能的バリアントによってコードされるタンパク質をコードする能力をまだ維持しながら、配列が、例えば、コドン変化(実施例の節を参照されたい)を通じて、並びに/又はN末端及び/若しくはC末端修飾の導入を通じて、例えば、発現を最適化するために、元の配列から修飾されている操作されたポリヌクレオチドを含む。
本明細書で使用される「ポリヌクレオチド」という用語は、ヌクレオチド、ヌクレオシド、又はそれらの類似体を含む、2つ以上のモノマーで構成される有機ポリマーを示す。「ヌクレオチド」という用語は、プリン又はピリミジン塩基に、かつリン酸基に接合されるリボース又はデオキシリボース糖からなり、核酸の基本的な構造単位であるいくつかの化合物のいずれかを指す。「ヌクレオシド」という用語は、デオキシリボース又はリボースと組み合わせたプリン又はピリミジン塩基からなり、特に核酸に見られる化合物(グアノシン又はアデノシンなど)を指す。「ヌクレオチド類似体」又は「ヌクレオシド類似体」という用語は、それぞれ、1つ以上の個々の原子が異なる原子で、又は異なる官能基で置き換えられているヌクレオチド又はヌクレオシドを指す。したがって、ポリヌクレオチドという用語は、任意の長さの核酸、特にDNA RNA類似体及びその断片を含む。
「タンパク質」という用語は、本明細書で使用される場合、別の分子、特に、他のタンパク質、DNA、RNA、脂質、代謝産物、ホルモン、ケモカイン、及び/又は小分子を含む他の生体分子と相互作用することができる特定の二次及び三次構造を有するポリペプチドを示す。本明細書で使用される「ポリペプチド」という用語は、2つ以上のアミノ酸単量体及び/又はそれらの類似体で構成される有機直鎖状、環状、又は分枝状ポリマーを示す。「ポリペプチド」という用語は、全長タンパク質及びペプチドを含む任意の長さのアミノ酸ポリマー、並びにそれらの類似体及び断片を含む。3つ以上のアミノ酸のポリペプチドは、タンパク質オリゴマー、ペプチド、又はオリゴペプチドとも呼ばれる。特に、「ペプチド」及び「オリゴペプチド」という用語は、通常、100個未満のアミノ酸モノマーを有するポリペプチドを示す。特に、タンパク質において、ポリペプチドは、タンパク質の一次構造を提供し、タンパク質の「一次構造」という用語は、ポリペプチドポリマーを形成するために共有結合したポリペプチド鎖内のアミノ酸の配列を指す。タンパク質「配列」は、一次構造を形成するアミノ酸の順序を示す。一次構造内のアミノ酸間の共有結合は、ペプチド結合又はジスルフィド結合、及び当業者によって特定可能な追加の結合を含むことができる。本開示の意味におけるポリペプチドは、通常、ペプチド結合又は合成共有結合によって共有結合されたアルファ-アミノ酸残基の直鎖で構成される。末端残基及び隣接セグメントを包含する直鎖ポリペプチド鎖の2つの末端は、各肢の遊離基の性質に基づいて、カルボキシル末端(C末端)及びアミノ末端(N末端)と称される。別途示されない限り、ポリペプチド中の残基の計数は、アミノ基がペプチド結合に関与していない末端であるN末端(NH2-基)から、COOH基がペプチド結合に関与していない末端であるC末端(-COOH基)へ実施される。タンパク質及びポリペプチドは、X線結晶学、直接配列決定、免疫沈降、及び当業者によって理解される様々な他の方法によって特定することができる。タンパク質は、当業者によって特定可能ないくつかの方法によってインビトロ又はインビボで提供することができる。タンパク質がポリマーの少なくとも一部分の合成タンパク質であるいくつかの事例では、2つ以上のアミノ酸単量体及び/又はその類似体は、有機酸(-COOH)及びアミン(-NH2)の化学的に媒介される縮合を介して接合されて、アミド結合又は「ペプチド」結合を形成する。
ヌクレオチド配列又はポリペプチド配列の「一部分」又は「断片」は、それぞれ、参照ヌクレオチド又はポリペプチド配列と比較して、(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、又はそれ以上の残基(例えば、ヌクレオチド又はペプチド)が減少した)減少した長さのヌクレオチド又はポリペプチド配列を意味し、それぞれ、参照ヌクレオチド又はポリペプチド配列の機能性を維持する、連続した残基のヌクレオチド又はポリペプチド配列を含む、それから本質的になる、及び/又はそれからなる、ヌクレオチド又はポリペプチド配列を意味することが理解されるであろう。一部又は断片は、参照ヌクレオチド又はポリペプチド配列と同一又はほぼ同一(例えば、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%同一)のヌクレオチド配列又はポリペプチド配列を含むことができる。本発明による、かかる核酸断片又は部分は、適切な場合、それが構成要素である、より大きなポリヌクレオチドに含まれ得る。
本明細書で使用される場合、「アミノ酸」、「アミノ酸単量体」、又は「アミノ酸残基」という用語は、アミン及びカルボン酸官能基、並びに各アミノ酸に特異的な側鎖で構成される有機化合物を指す。特に、アルファ-又はα-アミノ酸は、アミン(-NH2)及びカルボン酸(-COOH)、並びにアルファ炭素に接続された各アミノ酸に特異的な側鎖で構成される有機化合物を指す。異なるアミノ酸は、異なる側鎖を有し、電荷、極性、芳香族性、還元電位、疎水性、及びpKaなどの独特の特徴を有する。アミノ酸は、共有結合して、第1のアミノ酸のアミン基と第2のアミノ酸のカルボン酸基との間の反応によるペプチド結合を介してポリマーを形成することができる。本開示の意味におけるアミノ酸とは、20個の天然アミノ酸、非天然アミノ酸のいずれかを指し、D及びL光学異性体の両方を含む。
例示的なRacタンパク質は、表1に要約される活性化されていないRacタンパク質を含む。
Rac遺伝子及びタンパク質配列の追加の例は、NCBI、Uniprot、並びに当業者に特定可能な他の公開ゲノム及びタンパク質配列データベースなどの公開遺伝子データベースで見ることができる。
ヒトRAC1転写産物バリアント1の配列は、正準配列であり、残りのアイソフォームに関して記載されている全ての位置情報は、この配列から決定され、配列は、NM_006908.4及びNP008839.2の下でGenBankデータベースにおいて一般に利用可能である。ヒトRAC1転写産物バリアント2の配列は、NM_018890.3及びNP691485.1の下で見ることができ、コードされたタンパク質は、転写バリアントRAC1で欠損している、選択的スプライスによる57bp領域(エクソン3b)を含む。ヒト以外の生物中のRAC1オルソログの核酸及びポリペプチド配列が周知であり、例えば、マウスRAC1(NM_009007.2及びNP 033033.1)、ラットRAC1(NM_134366.1及びNP 599193.1)、ニワトリRAC1(NM_205017.1及びNP_990348.1)、ゼブラフィッシュRAC!(NM_199771.1及びNP_956065.1)、ウシRAC1(NM_l74163.2及びNP 776588.1)、及びイヌRAC1(NM_001003274.2及びNP 001003274.1)が含まれる。(出典 米国特許第2015/0185223A1号、参照によりその全体が組み込まれる)(Mano)。
例示的なRac2遺伝子は、当業者によって理解されるように、UniProtエントリーB1AH80(ウェブページhttps://www.uniprot.org/uniprot/B1AH80)を有するRas関連C3ボツリヌス菌毒素基質2である。例示的なRac2配列はまた、当業者によって理解されるように、RasサブファミリーPF0071(ウェブページhttp://pfam.xfam.org/family/PF00071)の他の配列を含むことができる。代表的なヒトRAC2バイオマーカーの核酸及びアミノ酸配列は、NM_002872.3及びNP 002863.1の下で、GenBankデータベースで一般公開されている。ヒト以外の生物中のRAC2オルソログの核酸及びポリペプチド配列は周知であり、例えば、マウスRAC2(NM_009008.3及びNP 033034.1)、ラットRAC2(NM_001008384.1及びNP_001008385.1)、チンパンジーRAC2(XM_001145815.3及びXP 001145815.3)、サルRAC2(XM_001086228.2及びXP_001086228.1)、イヌRAC2(XM_538392.4及びXP 538392.4)、ウシRAC2(NM_175792.2及びNP 786986.1)、ニワトリRAC2(NM_001201452.1及びNP_001188381.1)、及びゼブラフィッシュRAC2(NM_001002061.1及びNP 001002061.1)が含まれる。(出典 米国特許第2015/0185223A1号、参照によりその全体が組み込まれる)(Mano)。
代表的なヒトRAC3バイオマーカーの核酸配列及びアミノ酸配列は、NM_005052.2及びNP 005043.1の下で、GenBankデータベースで一般公開されている。ヒト以外の生物中のRAC3オルソログの核酸及びポリペプチド配列が周知であり、例えば、マウスRAC3(NM_133223.4及びNP 573486.1)、サルRAC3(XM_00111336.2及びXP 00111336.2)、ウシRAC3(NM_001099179.1及びNP_001092649.1)、及びニワトリRAC3(NM_205016.1及びNP 990347.1)が含まれる(出典 米国特許第2015/0185223A1号、参照によりその全体が組み込まれる)。(Mano)。
Rac1 Rac2、及びRac3は、ヌクレオチド結合領域を有するGTPに結合し(実施例2及び実施例3を参照されたい)、GTPの加水分解に関して、いくつかのGEF(例えば、P-Rex1及びDock-2)は、当業者によって理解されるように、ヌクレオチド結合領域と同様に相互作用することによるGDPとの解離及びGTPとの会合を促進することによってRac1 Rac2、及びRac3の両方を活性化することができ(Pantarelli及びWelch 2018)、関連する活性化が本開示に示されるように。(例えば、実施例5及び実施例6を参照のこと)、かつ当業者によって特定可能であるように検出される。
Rac1、Rac2、及びRac3はまた、エフェクター領域を介して様々な下流エフェクターに結合することが知られており(実施例2及び実施例3を参照されたい)、これらを使用して、Rac1 Rac2、又はRac3タンパク質が、関連する下流生成物の検出によって本開示の意味における活性Rac特性であるかどうかを決定することができる。例えば、Rac1、及びRac2は、AKT、PAK1、並びにp67phox及びgp91phoxに加えて、下流エフェクターArp2/3複合体(アクチン核酸子)及びコフィリン(アクチンマイクロフィラメントの急速な脱重合に関連するアクチン結合タンパク質)に結合して、アクチンダイナミクスを調節し、下流生成物としてアクチン重合(Arp2/3複合体)及び脱重合(コフィリン)を提供することができる。Rac3の下流エフェクターは、HNF1ホメオボックスA(肝細胞核因子1ホメオボックスA)、別名HNF1Aを含み、これは、本開示の意味における活性化Rac3を特定するための下流生成物として使用することができる、グルコーストラスポーター1(GLUT1)及びグルコーストランスポーター2(GLUT2)などのいくつかの遺伝子の発現の調節に関与する転写因子である。Rac1、Rac2、及び/又はRac3の追加の下流エフェクターは、当業者によって特定され得る。
本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、活性化された食細胞内のRac遺伝子は、Rac1、Rac-2、及び/又はRac3特性及び活性を増強する変異を含む活性化されたRacタンパク質をコードする活性化されたRac1、Rac-2、及び/又はRac3遺伝子である。したがって、本明細書に記載されるRAC1、RAC2、及び/又はRAC3の活性化変異は、一般に、GAP媒介性GTP加水分解を損ない、それによって、持続的なGTP結合活性Racをもたらし、したがって、下流エフェクターの長期的な活性化がもたらされる、Rac遺伝子内の変異を指す。いくつかの実施形態では、Rac活性化変異は、下流生成物の検出によって、又はRac下流エフェクター複合体の検出によって検出され得る。したがって、Rac活性化変異は、例えば、PAK1 GTPアーゼ結合ドメイン(GBD)に融合されたグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)を使用して、PAK1抗体を用いたウエスタンブロットにおいてPAK1結合を検出するGSTプルダウンアッセイによって検出することができる。更に、抗RAC2ウサギポリクローナル抗体(ORIGENE)を使用して、RAC2[WT]及びRAC2[E62K]発現HL60細胞における免疫蛍光を検出することもできる。したがって、本明細書で使用される「活性Rac遺伝子」という文言は、本開示の意味における活性Racタンパク質をコードするRac遺伝子、例えば、本開示の意味における増強されたRac特性を提供する自然発生の、又は操作されたRacタンパク質を示す。
本開示の意味における例示的な活性化されたRacタンパク質は、1つ以上の増強されたRac特性を有し、配列番号1~配列番号15のうちのいずれか1つのRacタンパク質における1つ以上の変異を含み得る。特に、いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質は、配列番号1~配列番号15のうちのいずれか1つと少なくとも96%、97%、98%、99.70%、99.80%、99.91%、99.99%の同一性を有するアミノ酸配列を含む。より具体的には、活性化されたRacタンパク質は、当業者に理解されるように、1つ以上の置換アミノ酸、並びに挿入又は欠失を有するアミノ酸配列を含むことができる。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質は、本開示を読んだ上で当業者によって特定可能な、ヌクレオチド結合領域エフェクター領域及び/又は脂質結合領域のうちの少なくとも1つに1つ以上の変異(例えば、1つ以上の点変異)を有し得る。いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質は、本開示を読んだ上で当業者によって特定可能な、スイッチI、スイッチII領域、及びPM領域のうちの少なくとも1つに1つ以上に変異(例えば、1つ以上の点変異)を有し得る。
特に、いくつかの実施形態では、本開示の意味における活性Racタンパク質は、ヌクレオチド結合領域、エフェクター領域、及び/又は脂質結合領域の1つ以上のRac活性化変異を含む、配列番号1~配列番号15のうちのいずれか1つのRacタンパク質を含み、本開示の意味における増強されたRac特性を呈する(実施例3、実施例4を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、本開示の意味における活性Racタンパク質は、スイッチI領域、スイッチII領域、及び/又はPM領域のうちの少なくとも1つの1つ以上のRac活性化変異を含む、配列番号1~15のRacタンパク質を含み、本開示の意味における増強されたRac特性を呈する。(実施例3、実施例4を参照されたい)。例えば、いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質は、ヌクレオチド結合領域(残基9~16、57~61、115~118)、エフェクター領域(32~40)、及び/又は脂質結合領域(190)のうちの少なくとも1つに1つ以上の変異(例えば、1つ以上の点変異)を含む、配列番号1又は配列番号3を有することができる。加えて、又は代替的ないくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質は、配列番号1又は配列番号3の1つ以上の変異(例えば、スイッチI領域(残基26~45)及び/又はスイッチII領域(残基59~74)における1つ以上の点変異)を含む、配列番号1又は配列番号3を有することができる(実施例のセクションを参照されたい)。追加の例は、本開示を読んだ上で当業者によって特定可能である。
いくつかの実施形態では、活性化されたRacタンパク質は、任意選択で配列番号1~配列番号15のうちのいずれか1つのアミノ酸配列に対して、アミノ酸残基番号11、12、28、29、30、34、62、63、92、及び/又は157に対応する1つ以上のアミノ酸残基に変異(例えば、点変異)を有する。いくつかの実施形態では、Rac活性化変異は、配列番号1~配列番号15のうちのいずれか1つに対する、D11A、G12V/R、F28L、P29S、P29L、P29Q、PG(29,30)VD、P34H、E62K、D63V N92S、N92T N92I、C157Y変異のうちの少なくとも1つを含むことができる。(実施例4を参照されたい)。これらの実施形態のうちのいくつかでは、活性化されたRacタンパク質は、配列番号1に対する、P29L、P29Q、P34H、N92S、及びN92Tのうちの1つ以上の変異を有する。(実施例4を参照されたい)。
特に、いくつかの実施形態では、本開示の意味におけるRac活性化変異及び/又はRac活性化タンパク質は、RAC1(D11A)、RAC1(G12V/R)、RAC1(F28L)、RAC1(P29S)、RAC1(PG(29,30)VD)、RAC1(N92I)、及び/又はRAC1(C157Y)を含む(実施例4を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、本開示の意味におけるRac活性化変異及び/又はRacで活性化されたタンパク質は、当業者によっても理解されるように、RAC2(G12R)RAC2(P29L)、RAC2(P29Q)、RAC2(P34H)、RAC2(G12V/R)、RAC2(E62K)、RAC2(D63V)、RAC2(N92S)、及び/又はRAC2(N92T)を含む。
追加の例示的なRac活性化変異は、ヒト患者において報告される変異を含み、そのような患者からの好中球は、高活性であり、健常な対照からの細胞では見られない異常な巨大細胞小胞及び大きな空胞を呈する(Hsu et al.2019)。例えば、Rac2[E62K]変異は、GDP交換のためのTIAM1媒介性GTP、及びp50RhoGAP媒介性GTP加水分解の両方を損なう。正味の効果は、長期間のRac2活性化、及びPAKなどのエフェクタータンパク質との相互作用である。Rac2[E62K]に起因する臨床的に最も顕著な欠陥は、典型的には、B細胞及びT細胞の数の減少に起因する免疫不全である。Rac-2遺伝子の活性化変異の効果は、マウスモデルにおいて特定され、CD3+T細胞の20倍超の低減を含む、患者において見られる効果を要約することができる。観察されたB細胞及びT細胞リンパ球減少症は、骨髄でのB細胞及びT細胞の発達の失敗、又は胸腺での成熟に起因するものではないと思われ、原因不明のままである。好中球もRac2[E62K]において注目された。[G12V]などの他の活性化変異は、Rac2のGTP加水分解酵素活性を損ない、再び、PAKなどのエフェクタータンパク質との増強された相互作用をもたらすことができる。(実施例4を参照されたい)。いくつかの実施形態では、Rac-2遺伝子の活性化変異は、RAC2における以下の変異のうちの少なくとも1つを含む:E62K、Q61L、D63V、G12R、及びG12V。(実施例4を参照されたい)。
特に、RAC2[E62K]は、顕性表現型に関連する、Rac2遺伝子におけるヘテロ接合型バリアントである。RAC2遺伝子のスイッチIIドメイン内にある、グルタミン酸62(E62)における変異である。RAC2[E62K]は、GAP媒介性GTP加水分解を損ない、それによって、持続的なGTP結合活性Rac2をもたらし、したがって、下流エフェクターの長期的な活性化がもたらされる(Hsu et al.,2019)。RAC2[Q61L]、RAC2[D63V]、RAC2[G12R]、及び構成的に活性なRAC2[G12V]などのRac2における他の既知の活性化変異もまた、同様の方法で、GDP交換及びGTP加水分解を損なう(Xu,Wang et al.1997)、(Caye,Strullu et al.2015)、(Lagresle-Peyrou,Olichon et al.2021)。
本明細書に記載の遺伝子操作された活性化された食細胞の実施形態では、活性化されたRac遺伝子は、自然発生であり得るか、又は第1の食細胞プロモーターの制御下に置かれ、場合により、追加の第1の食細胞調節領域の制御下に置かれる食細胞で操作され得る。
「食細胞プロモーター」という用語は、食細胞における発現を駆動又は調節するヌクレオチド配列を指す。
マクロファージ、好中球、樹状細胞、及び破骨細胞を含む、単核食細胞系(MPS)に特異的なプロモーターは、食細胞プロモーターを構成するであろう。そのようなプロモーターの例としては、CSF-1プロモーター、CD68、CD11c、DC-SIGN、DC-STAMP、ランゲリン、ヒト好中球エラスターゼ、及び食作用を有する細胞において高いレベルの発現を達成するように設計された食細胞系の要素を含有する任意の合成プロモーターが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、本開示による活性化された食細胞は、遺伝子操作された食細胞において構成的又は条件付き発現を可能にする構成における活性化されたRac遺伝子を含むように遺伝子操作される。
「構成的プロモーター」という用語は、その関連遺伝子の継続的な転写を可能にする、調節されていないプロモーターを指す。哺乳類細胞における発現に使用され得る例示的な哺乳類構成的プロモーターとしては、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、SynI、及び当業者に特定可能な他のものが挙げられる。
「条件付きプロモーター」という用語は、内因性転写因子又は外因性入力、例えば、化学的若しくは熱的誘導剤又は光学的誘導によって調節可能又は制御される活性を有するプロモーターを指す。哺乳類の条件付きプロモーターの例としては、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotchなどの外因性作用物質に基づく誘導性プロモーター、並びにTNF-アルファ、cFOS、及び当業者に特定可能な他のものなどの内因性シグナルに基づく誘導性プロモーターが挙げられる。
本明細書に記載される「調節配列」又は「調節領域」という用語は、インビトロ又はインビボのいずれかで、生物内の遺伝子の転写又は翻訳を増加又は減少させることができる核酸分子のセグメントを示す。特に、本明細書に記載される活性化されたRac遺伝子のコード領域は、転写及び翻訳されるときにポリペプチドを産生する1つ以上のタンパク質コード領域を含む。本明細書に記載の遺伝子の調節領域は、プロモーター、転写因子結合部位、結合部位オペレーター、活性化因子結合部位、タンパク質-タンパク質結合ドメイン、RNA結合ドメイン、DNA結合ドメイン、リプレッサー、エンハンサー、絶縁体、サイレンサー、及び当業者に認識されるように、発達刺激及び/又は外部刺激に応答して遺伝子発現を変化させることができる追加の調節領域を含む。
食細胞における遺伝子の発現を制御する調節領域は、本明細書では、「食細胞調節領域」として示される。
いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食細胞の構成は、細胞型特異的発現のための調節配列(例えば、マクロファージ特異的転写因子PU.1、Etsファミリー転写因子、並びにSTAT1、C/EBP-α、C/EBP-δ、IRF9、KLF6、及びNF-κB転写因子)、自然発生の、過剰発現された、又は活性化されたRac遺伝子の上流にあるDNA及びRNA結合タンパク質(例えば、EWS及びFUS/TLS)を含有する構成的、条件付き、及び/又は食細胞プロモーター(例として、CSF-1、CD68、p47phoxプロモーターなど)を含むことができる。操作された食細胞における様々な遺伝子要素の化学量論的構成は、他の遺伝子要素とともにレポーター(GFPなど)を導入し、例えば、プロモーター、エンハンサー、転写因子結合部位、及び当業者によって特定可能な追加の要素の複数のコピーを導入することによって異なる化学量論的構成におけるレポーターの発現を評価することによって最適化することができる。
「導入すること」、「導入する」、「導入された」(及びその文法的変形)は、目的のポリヌクレオチド及び/又はポリペプチドの文脈において、目的のヌクレオチド配列(例えば、ポリヌクレオチド、核酸構築物、及び/又はガイド核酸)及び/又は目的のポリペプチドを、ヌクレオチド配列及び/又はポリペプチドが、細胞の内部へのアクセスを得るような方法で、宿主生物又は該生物の細胞(例えば、哺乳類細胞)に提示することを意味する。
遺伝子操作された活性化された食細胞のいくつかの実施形態では、第1の食細胞プロモーターは、典型的には、Rac遺伝子の上流に少なくともコアプロモーター(転写を適切に開始するのに必要な最小限の配列)を含有する。コアプロモーターは、5’から3’の順番の以下の要素又はモチーフの一部又は全部を有することができる:1)B認識要素(BRE)、2)TATAボックスモチーフ、3)転写開始部位を含有するイニシエーターモチーフ(Inr)、4)モチーフ10要素(MTE)、及び5)下流プロモーター要素(DPE)。要素の異なる組み合わせの存在及び数は、コアプロモーターに関連して許容されるが、各要素の少なくとも1つの配列を含有するものが、Rac発現のために最も好ましいであろう。
プロモーター近位要素、上流活性化因子配列、及びエンハンサーなどの第1の追加の食細胞調節領域は、異なる数及びコピーで必要とされ得るが、Rac遺伝子発現には必要ではない。
遺伝子操作された活性化された食細胞において、Rac遺伝子を制御する第1の食細胞プロモーターは、食細胞に関して相同又は異種である構成的又は条件付きプロモーターであり得る。しかしながら、活性化されたRacタンパク質が引き起こし得る細胞傷害効果のために、条件付きプロモーターが好ましい。したがって、活性化されたRacタンパク質は、光、熱、又は抗生物質などの化学物質によって条件付けられ得る。抗生物質によって条件付けられたプロモーターは、インビボ及びインビトロで分析が行われなければならないときに最も好ましい。
「異種」又は「組換え」ヌクレオチド配列は、自然発生のヌクレオチド配列の非自然発生の複数のコピーを含む、それが導入される宿主細胞に天然に関連付けられていないヌクレオチド配列である。例えば、Racタンパク質又はその一部分をコードする異種ポリヌクレオチドは、それが存在する食作用を有する細胞にある自然発生のヌクレオチド配列の存在と比較して、それが存在する食作用を有する細胞に天然に存在しない核酸配列であり得、及び/又は追加の核酸配列であり得る。
。「相同」核酸ヌクレオチド配列、ポリペプチド又はアミノ酸配列は、それが導入される宿主細胞と自然に関連するヌクレオチド配列である。相同核酸は、「天然」核酸、ヌクレオチド配列、ポリペプチド又はアミノ酸配列を含み、これは、当業者によって理解されるであろう自然発生の、又は内因性核酸、ヌクレオチド配列、ポリペプチド又はアミノ酸配列を指す。
いくつかの実施形態では、活性化されたRac、食細胞プロモーター、及び追加の食細胞調節領域は、遺伝子発現カセットの一部として含まれ得る。
本明細書で使用される場合、「遺伝子カセット」という用語は、少なくとも1つの遺伝子及び組換え部位を含有する移動性遺伝子要素を示した。したがって、遺伝子カセットは、単一の遺伝子、又は場合によりオペロン構造で組織された複数の遺伝子を含有することができる。遺伝子カセットは、制限酵素、又はトランスポザーゼ、cripr、ウイルス及び/若しくはリコンビナーゼ酵素、並びに他のヌクレアーゼを使用して断片を「切断」し、それを新しい状況又は他の分子生物学的及びクローニング技術(例えば、pcr、CRISPR、TALEN、ZFN)に「貼り戻す」ことによって、1つのDNA配列(通常はベクター上の)から別のDNA配列に移入することができる。遺伝子カセットは、生物のゲノム内を移動することができるか、又は水平遺伝子移入を介して環境内の別の生物に移入することができる。
「遺伝子発現カセット」は、トランスフェクト細胞によって発現される調節配列を含む遺伝子カセットである。形質転換後、発現カセットは、細胞の機構にRNA及びタンパク質を作製するように指示する。いくつかの発現カセットは、同じカセットが、異なるタンパク質を作製するように変化させることができるように、タンパク質をコードする配列のモジュラークローニングのために設計されている。発現カセットは、1つ以上の遺伝子、及びそれらの発現を制御する配列で構成される。発現カセットは、典型的には、プロモーター配列、オープンリーディングフレーム、及び真核生物において、通常、ポリアデニル化部位を含有する3’非翻訳領域の少なくとも3つの構成要素を含む。発現カセットは、制限部位の1つ以上のセットの間に任意選択で位置する1つ以上の目的の遺伝子を担持し、それを発現することができる、DNAの操作可能な断片によって形成され得る。本明細書で使用される遺伝子発現カセットは、典型的には、カセットのコード領域としても本明細書で示されるオープンリーディングフレーム内の遺伝子の発現を調節するための、プロンプターに加えて、更なる調節配列を含む。
「形質転換」又は「トランスフェクション」という用語は、互換的に使用され得、本明細書で使用される場合、細胞への核酸の導入を指す。細胞の形質転換は、安定であり得るか、又は一過性であり得る。したがって、いくつかの実施形態では、宿主細胞又は宿主生物は、本発明のポリヌクレオチド/核酸分子で安定的に形質転換され得る。いくつかの実施形態では、宿主細胞又は宿主生物は、本発明の核酸構築物で一過性に形質転換され得る。
ポリヌクレオチドの文脈における「一過性形質転換」は、ポリヌクレオチドが細胞に導入され、細胞のゲノムに組み込まれないことを意味する。
細胞に導入されたポリヌクレオチドの文脈における「安定的に導入する」又は「安定的に導入される」は、導入されたポリヌクレオチドが細胞のゲノムに安定的に組み込まれ、したがって、細胞がポリヌクレオチドで安定的に形質転換されることが意図される。
本明細書で使用される「安定した形質転換」又は「安定的に形質転換された」は、核酸分子が細胞に導入され、細胞のゲノムに組み込まれることを意味する。したがって、統合された核酸分子は、その子孫、より具体的には、複数の連続した世代の子孫によって受け継がれることが可能である。本明細書で使用される「ゲノム」は、核ゲノム及び可塑性ゲノムを含み、したがって、核酸の、例えば、葉緑体又はミトコンドリアゲノムへの組み込みを含む。本明細書で使用される安定した形質転換はまた、例えば、ミニ染色体又はプラスミドとして染色体外で維持される導入遺伝子を指すことができる。
一過性形質転換は、例えば、生物に導入される1つ以上の導入遺伝子によってコードされるペプチド又はポリペプチドの存在を検出することができる、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)又はウエスタンブロットによって検出され得る。細胞の安定した形質転換は、例えば、生物(例えば、哺乳類)に導入された導入遺伝子のヌクレオチド配列と特異的にハイブリダイズする核酸配列による細胞のゲノムDNAのサザンブロットハイブリダイゼーションアッセイによって検出することができる。細胞の安定した形質転換は、例えば、宿主生物に導入された導入遺伝子のヌクレオチド配列と特異的にハイブリダイズする核酸配列による細胞のRNAのノーザンブロットハイブリダイゼーションアッセイによって検出することができる。細胞の安定した形質転換はまた、例えば、導入遺伝子の標的配列とハイブリダイズする特異的プライマー配列を使用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又は当該技術分野において周知の他の増幅反応によって検出することができ、標準的な方法に従って検出することができる導入遺伝子配列の増幅をもたらす。形質転換は、当該技術分野で周知の直接配列決定及び/又はハイブリダイゼーションプロトコルによっても検出することができる。
したがって、いくつかの実施形態では、本発明のヌクレオチド配列、ポリヌクレオチド、核酸構築物、及び/又は発現カセットは、一過性に発現されてもよく、かつ/又はそれらは、宿主生物のゲノムに安定的に組み込まれてもよい。
特に、本明細書に記載される活性化されたRac遺伝子の実施形態では、遺伝子発現カセットは、1つ以上の活性化されたRac遺伝子を含むことができ、食細胞内で動作可能な調節領域の制御下にあり、したがって、活性化された食細胞を提供するように構成されている。
本明細書で使用される場合、「制御下にある」又は「作動接続」という用語は、適切な効果の生成を可能にする組み合わせにおける要素の配置を示す。遺伝子及び調節配列に関して、作動接続は、調節配列が遺伝子の転写又は翻訳を直接的又は間接的に増加又は減少させることを可能にする調節配列に関して遺伝子の構成を示す。
本明細書に記載される遺伝子発現カセットに使用される調節配列は、食細胞を提供する個体に基づいて選択される。個体が哺乳類である好ましい実施形態では、調節領域は、哺乳類調節領域に選択され、哺乳類細胞内で作動するように構成されている。
哺乳類細胞で作動することができる例示的な調節領域は、当技術分野で知られている中でも、プロモーター、エンハンサー、サイレンサー、ターミネーター、レギュレーター、オペレーター、リボソーム結合/エントリー部位、及びリボスイッチを含む。哺乳類宿主で作動することができる調節領域は、目的の哺乳類宿主の選択後に、当業者によって選択され得る。哺乳類宿主における活性化されたRac遺伝子の発現を調節するのに好適な、例示的な構成的及び誘導可能な哺乳類プロモーター及びオペレーターは、当業者によって特定可能であり、本明細書に記載される。
いくつかの実施形態では、活性化された食細胞は、活性化発現レベルの発現を可能にするように構成されている調節領域の制御下にある、1つ以上の自然発生の、又は操作された、活性化されたか、又は活性化されていないRac遺伝子を含むように操作され、本開示の意味における増強されたRac特性をもたらす。
これらの実施形態のうちのいくつかでは、マクロファージにおける活性Racの高レベルの発現を得るために所望される構成を行って、マクロファージ特異的プロモーター(MSP)又はマクロファージにおける高発現のために設計された合成プロモーター(SP146)を、自然発生の、過剰発現されたか、又は活性化されたRac遺伝子(例えば、Rac2E62K)の上流のエンハンサー、マクロファージ特異的転写因子PU.1などの調節領域とともに含むことができる。様々な遺伝子要素の化学量論的構成は、他の遺伝子要素とともにレポーター(例えば、プロモーターに融合されたGFP)を導入し、異なる化学量論的構成におけるレポーターの発現を評価すること(例えば、プロモーター、エンハンサー、転写因子結合部位などの複数のコピーを導入すること)によって最適化して、当業者によって理解されるように、より高い又は最高レベルの発現を得ることができる。
いくつかの実施形態では、増加した発現は、本開示の意味における同じ又は異なる活性化されていないRac遺伝子及び/又は活性化されたRac遺伝子を発現する複数のカセットを食細胞に挿入することによって得ることができる。
例となる実施形態では、食作用を有する細胞におけるRacタンパク質の適切な発現及び活性化のためのRac発現カセットは、少なくとも1つのコアプロモーター及びRac遺伝子を含むことができる。そのカセット内への異なる調節領域の数及び存在は、任意である。
本明細書に記載される実施形態では、活性化変異を含む活性化されたRac遺伝子を発現する活性化された食作用を有する細胞は、食作用能力の増加、並びに標的細胞を貪食、かつ/又はトロゴサイトーシス細胞を増加させる能力の増加を示す。増加した食作用、並びに標的細胞を貪食、トロゴサイトーシスを行う能力は、当業者に知られている方法で検出することができる。
例えば、いくつかの実施形態では、マクロファージ及び標的細胞を用いた共培養実験における貪食は、ライブ及び固定イメージングにおいて検出され得、フローサイトメトリーを使用して定量化され得る。特に、異なる蛍光標識化されたマクロファージ(例えば、GFPなどの第1の標識に融合されたRac2E62Kなどの活性Racタンパク質を発現する)及び標的細胞(例えば、HA-mCherryなどの第2の標識を有する融合タンパク質を発現するJurkat T細胞)を選別することができ、単一の(例えば、GFP又はmCherryのいずれか)及び二重陽性(例えば、GFP及びmCherry)蛍光細胞を選別することができる。二重陽性細胞(例えば、GFP及びmCherry陽性細胞)は、標的細胞を貪食するマクロファージの集団を表す。この実験は、対照マクロファージ(第1の標識、例えば、GFPのみを発現する)、マクロファージ(例えば、第1の標識、例えば、GFPに融合された活性化されていないRacタンパク、例えば、RAC2 WT質を発現する)、及びGFPに融合されたRAC2 E62Kを発現するマクロファージで、各々別々に標的細胞とともに設定することができる。各ケースにおける二重陽性細胞の割合を評価し、対照に対して正規化して、呑み込み割合を測定することができる。活性化されていないRac(例えば、RAC2 WT)又は活性化されたRac(例えば、RAC2E62K)のより高い貪食割合は、貪食能力/食作用容量の増加を表すであろう。同様に、トロゴサイトーシス事象は、ライブイメージング実験において定量化することもできる。トロゴサイトーシス事象を記録し、専用のアルゴリズム/プログラムによって測定し、対照に対して正規化して、トロゴサイトーシスの割合を測定することができる。
トロゴサイトーシス、貪食、及び一般的に、食細胞の食作用の増加を特定するのに好適な追加の試験には、リアルタイムの自動食作用/トロゴサイトーシス分析を実行するために使用することができるIncucyte生細胞分析システム、及び食作用を測定するための別の高感度/低バックグラウンド分析技術として提供することができる高含量分析(HCA)、並びに当業者によって特定可能な追加の試験が含まれる。
例示的な実施形態では、分化したHL60 Rac2[E62K]マクロファージは、共培養の24時間以内に、ビヒクル対照及びRAC2[WT]と比較して、不死化Jurkat白血病T細胞の呑み込みの増加を示した。いくつかのRac2[E62K]マクロファージは、1つ以上のT細胞を貪食することができ、Rac2[E62K]がこれらのマクロファージの貪食容量を増加させたことを示唆する(参照によりその全体が組み込まれる、2020年12月16日に出願された米国仮出願第63/126,379号の付録を参照されたい)。Rac2[E62K]発現マクロファージとT細胞との間の安定した細胞-細胞接触の頻度の増加が、共培養における非結合細胞を洗い出した後にも観察され、好中球及びマクロファージにおいて先に報告された「トロゴサイトーシス」様事象の増加を示した(Matlung,Babes et al.2018)(Morrissey,Williamson et al.2018)。
いくつかの実施形態では、本開示の遺伝子操作された活性化された食細胞は、Racタンパク質をコードするRac遺伝子を含み、Rac遺伝子は、活性化発現レベルでの活性化された食作用を有する細胞における活性Rac遺伝子の発現を可能にする構成において、第3の食細胞プロモーター及び第3の追加の食細胞調節領域の制御下にある。
いくつかの実施形態では、遺伝子操作された活性化された食細胞は、Rac遺伝子回路を含み、分子成分は、相互作用する成分の完全に接続されたネットワークを形成するために、反応を活性化、阻害、結合、又は変換することによって、回路設計に従って互いに接続されており、Rac遺伝子回路において、Rac遺伝子回路が、活性化された食細胞内のトリガー分子成分に応答して、回路設計に従って動作するときに、活性化されたRac遺伝子の発現又はRac遺伝子の発現レベルの増加が生じる。
本明細書に記載されるRac遺伝子回路に関連して使用される「分子成分」という用語は、細胞環境に含まれる複数の化学物質からなる化学物質又は構造を示す。したがって、例示的な分子成分は、ポリヌクレオチド、例えば、細胞環境中に見られるリボ核酸又はデオキシリボ核酸、ポリペプチド、多糖類、脂質、アミノ酸、ペプチド、糖、及び/又は他の小分子若しくは大分子及び/又はポリマーを含む。本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、Rac遺伝子回路の分子成分は、Racタンパク質である。
本明細書で使用される「遺伝分子成分」という用語は、遺伝子によって形成される分子単位(場合により、遺伝子クラスターを含むか、又はそれによって形成される)、該遺伝子又はその一部から転写されたRNA、及び任意選択で該転写されたRNAから翻訳されたポリペプチド又はタンパク質を示す。本明細書に記載される遺伝的回路において、遺伝分子成分を回路の別の分子成分に接続する生化学反応は、分子成分を形成する遺伝子、転写RNA、及び/又はポリペプチドのうちのいずれか1つを含むことができる。
遺伝分子成分に含まれる遺伝子は、RNAを提供するために転写され得るポリヌクレオチドであり、典型的には、コード領域及び1つ以上の調節配列領域を含み、これは、インビトロ、又はインビボのいずれかで、生物内の遺伝子の転写又は翻訳を増加又は減少させることができる核酸分子のセグメントである。特に、本明細書に記載される遺伝子のコード領域は、転写及び翻訳されるときにポリペプチドを産生する1つ以上のタンパク質コード領域を含むことができるか、又はRNAが最終産物である場合、翻訳されることを目的としない機能的RNA配列のみを含むことができる。本明細書に記載される遺伝子の調節領域は、プロモーター、転写因子結合部位、オペレーター、活性化因子結合部位、リプレッサー結合部位、エンハンサー、タンパク質-タンパク質結合ドメイン、RNA結合ドメイン、DNA結合ドメイン、サイレンサー、絶縁体、及び当業者によって認識されるように、刺激に応答して遺伝子発現を変化させることができる追加の調節領域を含む。
遺伝分子成分のRNAは、遺伝子から転写され得る任意のRNA、例えば、メッセンジャーリボ核酸(mRNA)、短い干渉リボ核酸、又は細胞内の調節因子として機能することができるリボ核酸を含む。遺伝分子成分に含まれるmRNAは、タンパク質をコードする領域、並びに調節領域を含む。mRNAは、遺伝子の上流に配置されたリボレギュレーター配列又はタンパク質結合アプタマー配列などの追加の制御要素をコードすることができるので、タンパク質は、リボソームをブロックし、条件的に翻訳を妨げる。遺伝分子成分を含むことができる調節役割を果たす他のRNAとしては、リボスイッチ、アプタマー(例えば、マラカイトグリーン、ホウレンソウ)、アプタジーム、ガイドCRISPR RNA、及び当業者に知られている他のRNAが挙げられる。
分子成分に含まれるタンパク質は、活性化、阻害、結合、変換、又は報告機能を有するタンパク質であり得る。活性化又は阻害機能を有するタンパク質は、典型的には、DNA上にコードされたオペレーター部位に作用するが、他の分子成分にも作用することができる。結合機能を有するタンパク質は、典型的には、他のタンパク質に作用するが、他の分子成分にも作用することができる。変換機能を有するタンパク質は、典型的には、低分子に作用し、化学反応又は酵素反応を行うことによって、低分子を1つの低分子から別の低分子に変換する。変換機能を有するタンパク質は、他の分子成分にも作用することができる。報告機能を有するタンパク質は、一般的に使用される検出方法(例えば、吸光度、蛍光)によって容易に検出可能である能力を有するか、又はそうでなければ二次アッセイによって容易に検出される別の分子成分上で反応を引き起こす(例えば、次いでアッセイされ得る代謝産物のレベルを調整する)。タンパク質の活性化、阻害、結合、変換、又は報告機能は、典型的には、遺伝的回路の遺伝成分間の相互作用を形成する。遺伝分子成分に含まれることができる例示的なタンパク質は、単量体タンパク質及び多量体タンパク質、三次構造又は四次構造を有するタンパク質、リンカーを有するタンパク質、非天然アミノ酸を有するタンパク質、異なる結合ドメインを有するタンパク質、並びに当業者に知られている他のタンパク質を含む。
「細胞分子成分」という用語は、遺伝子によってコードされていない分子成分を示すか、又は遺伝子によって転写、かつ/若しくは翻訳されるが、対応する遺伝子を伴わずに回路に含まれる分子成分を示す。例示的な細胞成分は、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、多糖類、低分子、及び細胞環境に存在し、当業者によって特定可能である追加の化学物質を含む。多糖類、低分子、及び追加の化合物は、例えば、NAD、FAD、ATP、GTP、CTP、TTP、AMP、GMP、ADP、GDP、ビタミンB1、B12、クエン酸、グルコース、ピルビン酸、3-ホスホグリセリン酸、ホスホエノールピルビン酸、アミノ酸、PEG-8000、FiColl 400、スペルミジン、DTT、b-メルカプトエタノールマルトース、マルトデキストリン、フルクトース、HEPES、Tris-Cl、酢酸、aTc、IPTG、3OC12HSL、3OC6HSL、バニリン、マラカイトグリーン、ホウレンソウ、コハク酸塩、トリプトファン、及び当業者に知られている他のものを含み得る。ポリヌクレオチドは、DNA結合酵素(エキソヌクレアーゼなど)を飽和させるか、又はシステム内に存在する活性化剤若しくはリプレッサー酵素を隔離するオペレーター部位を含有する、RNA調節因子(低分子活性化RNA、低分子干渉RNA)、又は「ジャンク」デコイDNAを含むことができる。ポリペプチドには、遺伝子回路内に存在するが、回路内の遺伝子成分によって産生されないもの、又は回路の分子成分に影響を及ぼすように添加されるものが含まれ得る。
本明細書に記載される遺伝子回路の実施形態では、1つ以上の分子成分は、遺伝子組換え(分子クローニングなど)及び/又は複数の供給源からの分子又は関連部分を一緒にし、したがって、そうでなければ単一の供給源では見られない分子成分を作成するための化学合成によって提供することができる組換え分子成分である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるRac遺伝子回路は、((Buchler,Gerland et al.2003)に記載されるものなど、当業者に知られている遺伝子回路設計におけるブール論理演算子として機能する複数の遺伝分子成分を含むことができる。(Silva-Rocha及びde Lorenzo 2008)当業者によって理解されるように、ブール論理は、変数の値が、通常、それぞれ、デジタル論理用語「1」及び「0」によって示される真理値「true」及び「false」である、代数の分岐である。変数の値が数値であり、主な演算が加法と乗法である基本代数とは対照的に、ブール論理の主な演算は、連結「AND」、分離「OR」、及び否定「NOT」である。したがって、それは、当業者によって理解されるように、通常の代数が数値関係を説明するのと同じ方法で論理関係を説明するための形式主義である。
したがって、「ANDゲート」という用語は、表2に示される真理値表に従って動作するデジタル論理ゲートを指す。「true」出力(1)は、ANDゲートへの両方の入力が「true」(1)である場合にのみ表示される。ANDゲートへのいずれの入力、又は1つだけの入力が「true」(1)である場合、「false」(0)が出力される。したがって、全ての入力が1の場合を除き、出力は常に0である。
特に、本明細書で使用される「ANDゲート」という用語は、GVR遺伝子回路における2つの遺伝分子成分間の論理的関係を指し、表1の入力「A」及び「B」は、2つの生化学的事象であり、表2の出力「A及びB」は、活性化されたRac遺伝子の発現及び/若しくは活性化発現レベルでのRac遺伝子単独での発現、又は本開示を読んだ上で当業者によって理解されるであろうキメラ抗原受容体(CAR)などの1つ以上の追加の標的化リガンドと組み合わせた発現である。
例えば、本明細書に記載されるRac遺伝子回路に含まれる「ANDゲート」のいくつかの実施形態では、Rac遺伝子回路は、複数の遺伝分子成分を含み、少なくとも第1の遺伝分子成分が、活性化されたRac遺伝子の第1のカセット発現を含み、少なくとも第2の遺伝分子成分が、CARを含み、ともに、第1の遺伝分子成分から発現される活性化されたRac遺伝子と、第2の遺伝分子成分によって発現されるCARは、本開示の意味における活性化された食細胞において組み合わせて動作するように構成されている。
これらの実施形態では、遺伝子回路が遺伝子回路の設計に従って動作するとき、遺伝子回路内での組み合わされた活性化されたRac及びCAR発現の出力には、第1及び第2の遺伝分子成分の両方の活性化が必要である。例えば、第1及び第2の遺伝分子成分は、Rac遺伝子回路を含む食細胞内の2つ以上の生化学的事象によって活性化されるプロモーターを含むことができる。
「ORゲート」という用語は、表3に示される真理値表に従って動作するデジタル論理ゲートを指す。ORゲートへの入力のいずれかが「true」(1)の場合、「true」出力(1)が表示される。
特に、本明細書で使用される「ORゲート」という用語は、Rac遺伝子回路における2つの遺伝分子成分間の論理的関係を指し、表2の入力「A」及び「B」は、2つの生化学的事象であり、表2の出力「A又はB」は、活性化されたRac遺伝子及び/又は活性化発現レベルでの1つ以上のCARと組み合わせたRac遺伝子の発現である。
例えば、本明細書に記載されるRac遺伝子回路に含まれる「ORゲート」のいくつかの実施形態では、活性化されたRac遺伝子に作動可能に接続されたプロモーター、及び生化学的事象A又はBによって活性化されるRac遺伝子回路の遺伝分子成分に含まれるCARは、Rac遺伝子回路における活性化されたRac遺伝子とCARとの組み合わせ発現の出力をもたらす。例えば、プロモーターは、両方が、例えば、腫瘍治療の同じ段階で発現される、2つの異なる転写活性化因子のいずれかの結合によって活性化される。
遺伝子回路及び関連分子成分に関する更なる情報は、当業者によって理解されるように、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる(Del Vecchio and Murray 2014)で見ることができる。
いくつかの実施形態では、食細胞は、本明細書に記載される遺伝子操作された食細胞、ベクター、及び/若しくは組成物を投与される個体、並びに/又は本明細書に記載される方法によって治療される個体などの個体からの細胞である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞は、キメラ抗原受容体(「CAR」)をコードするヌクレオチド配列と、活性化変異を含むRac遺伝子と、を含むように操作されるか、又は更に操作され得る。
本明細書で使用される場合、「キメラ抗原受容体」という用語は、がん細胞上のある特定のタンパク質に結合するように設計された人工の細胞表面受容体を指す。キメラ抗原受容体は、T細胞又はマクロファージなどの免疫細胞が、受容体が結合するように設計された特異的タンパク質を有するがん細胞を発見し、殺傷するのを補助することができる。例えば、マクロファージ又は単球などの食細胞は、患者の血液、腫瘍、又は腹水から取り出され、それらが、腫瘍細胞上の特定の形態の抗原に特異的なキメラ抗原受容体を発現するように、修飾され得る。したがって、CARは、腫瘍関連抗原に特異的なCARを発現する単球又はマクロファージなどの食細胞を再指向することによって、がんを標的とすることができる。
本開示の活性化された食細胞、並びに本明細書に記載される関連するベクター組成物、方法、及びシステムの実施形態では、CARは、当業者が理解するように、腫瘍関連抗原結合領域を含む、細胞内活性化ドメイン、膜貫通ドメイン、及び細胞外ドメインを含むことができる。いくつかの実施例では、CARは、CD3-ゼータ膜貫通及び細胞内ドメインに融合した、単鎖可変断片(scR)由来モノクローナル抗体の融合物を含むことができる。CAR設計の特異性は、受容体のリガンドに由来し得る。
本開示の活性化された食細胞並びに本明細書に記載される関連するベクター組成物、方法、及びシステムとの関連で使用されるのに好適なCARの例としては、CD3、CD19、CD22、CD30、CD123、B細胞成熟抗原(BCMA)、GD2、メソテリン、EGVRvIII、HER2、e-MET、PD-L1、及び他の腫瘍関連抗原に結合するCARが挙げられる。
本開示のCARが活性化した食細胞並びに本明細書に記載される関連するベクター組成物、方法及びシステムが結合することができる腫瘍関連抗原の例としては、メソテリン、EGFRvIII、TSHR、CD19、CD123、CD22、CD30、CD171、CS-1、CLL-1、CD33、GD2、GD3、BCMA、Tn Ag、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、ROR1、FLT3、FAP、TAG72、CD38、CD44v6、CEA、EPCAM、B7H3、KIT、IL-13Ra2、インターロイキン-11受容体a(IL-11Ra)、PSCA、PRSS21、VEGFR2、LewisY、CD24、血小板由来成長因子受容体ベータ(PDGFR-ベータ)、SSEA-4、CD20、葉酸受容体アルファ(FRa)、ERBB2(Her2/neu)、MUC1、上皮成長因子受容体(EGFR)、NCAM、プロスターゼ、PAP、ELF2M、エフリンB2、IGF-I受容体、CAIX、LMP2、gp1OO、bcr-abl、チロシナーゼ、EphA2、フコシルGM1、sLe、GM3、TGS5、HMWMAA、o-アセチル-GD2、葉酸受容体ベータ、TEM1/CD248、TEM7R、CLDN6、GPRC5D、CXORF61、CD97、CD179a、ALK、ポリシアル酸、PLAC1、GloboH、NY-BR-1、UPK2、HAVCR1、ADRB3、PANX3、GPR20、LY6K、OR51E2、TARP、WT1、NY-ESO-1、LAGE-1a、MAGE-A1、レグマイン、HPV E6、E7、MAGE A1、ETV6-AML、***タンパク質17、XAGE1、Tie2、MAD-CT-1、MAD-CT-2、Fos関連抗原1、p53、p53変異体、プロステイン、スルビビン及びテロメラーゼ、PCTA-1/ガレクチン8、MelanA/MART1、Ras変異体、hTERT、肉腫トランスロケーションブレークポイント、ML-IAP、ERG(TMPRSS2 ETS融合遺伝子)、NA17、PAX3、アンドロゲン受容体、サイクリンB1、MYCN、RhoC、TRP-2、CYP1B1、BORIS、SART3、PAX5、OY-TES1、LCK、AKAP-4、SSX2、RAGE-1、ヒトテロメラーゼ逆転写酵素、RU1、RU2、腸カルボキシルエステラーゼ、mut hsp70-2、CD79a、CD79b、CD72、LAIR1、FCAR、LILRA2、CD300LF、CLEC12A、BST2、EMR2、LY75、GPC3、FCRL5、及びIGLL1が挙げられる。
いくつかの実施形態では、本開示の活性化された食細胞、並びに本明細書に記載される関連するベクター組成物、方法、及びシステムは、CD20、CD22、CD33、CD2、CD3、CD4、CD5、CD7、CD8、CD45、CD52、CD38、CS-1、TIM3、CD123、メソテリン、葉酸受容体、HER2-neu、上皮成長因子受容体、及び上皮成長因子受容体を含む、腫瘍細胞の表面上に発現される分子に結合するように構成されているCARを含むことができる。いくつかの実施形態では、免疫活性化受容体は、CAR(例えば、抗CD19-4-1BB-CD3ζCAR)である。ある特定の実施形態では、免疫活性化受容体は、CD20、CD22、CD33、CD2、CD3、CD4、CD5、CD7、CD8、CD45、CD52、CD38、CS-1、TIM3、CD123、メソテリン、葉酸受容体、HER2-neu、上皮成長因子受容体、及び上皮成長因子受容体を含むがこれらに限定されない、腫瘍細胞の表面上に発現される分子に結合する抗体又はその抗原結合断片(例えば、scFv)を含む。
本開示の活性化された食細胞、並びに本明細書に記載される関連するベクター組成物、方法、及びシステムがCARを含む実施形態では、遺伝子操作された活性化された食細胞は、活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ第2の追加の食細胞調節領域下にあるCARを更に含む。CARの発現を調節する際に使用される第2の食細胞プロモーター及び第2の追加の食細胞調節領域は、Rac遺伝子の発現及び活性化を調節する際に使用される第1及び/又は第3の食細胞プロモーター並びに第1及び/又は第3の追加の食細胞調節領域と同じ又は異なり得る。
好適な第2の食細胞プロモーター、及び追加の第2の食細胞調節領域、並びにCARが結合することができる腫瘍関連抗原の実施形態、並びに細胞を操作して、CARを発現させる方法は、参照によりそれらの全体が組み込まれる、US2020/0239592、US2020/0055917、US10,125,193、及びMeghan Morrisseyらによる「Chimeric antigen receptors that trigger phagocytosis」などの公開文献で見ることができる。(Morrissey,Williamson et al.2018)(Morrissey and Vale 2019)。
追加の標的化リガンドは、当業者によって理解されるように、CAR-Pに加えて、又はCAR-Pの代わりに食細胞上に提示され得る。追加の標的化リガンドは、目的の標的細胞の臓器、組織、細胞外マトリックス、又は細胞内領域に関連する標的などの目的の標的細胞上に提示される任意の分子と会合するように構成されている分子を含む。いくつかの実施形態では、追加の標的は、がん性状態などの標的細胞の特定の状態に関連付けることができる。
本明細書に記載される活性化された食細胞に提示される標的化リガンドは、1つの標的に特異的であり得るか、又は複数の標的分子に結合するように構成され得る。好適な標的分子は、例えば、細胞の表面上に存在し得る、タンパク質(例えば、受容体、腫瘍マーカー、膜貫通タンパク質、酵素、又は抗体)、核酸、例えば、DNA若しくはRNA、又は炭水化物、例えば、単糖、二糖、若しくは多糖を含むことができる。例示的な標的化リガンドは、RGD含有ペプチド、小分子(例えば、ペプチド)模倣リガンド、又は特定の標的に特異的な抗体若しくは抗体断片を含む。例えば、いくつかの実施形態では、CARに加えて、又はCARの代わりに、マクロファージ及び標的細胞抗原に特異的な二価抗体は、がん性細胞を標的とする(Feuerstein n.d.)。
実施形態では本明細書に記載される遺伝子操作された活性化された食細胞は、関連する発現を可能にする構成において、CAR遺伝子を更に含み、したがって、CARの抗原結合ドメインに特異的に結合する標的細胞に対して指向される治療効果、腫瘍細胞に対するそのような抗腫瘍効果を有する。これらの実施形態のいくつかでは、本明細書に記載されるCAR発現活性化された食細胞は、Racにおける活性化変異及び/又はRac遺伝子を構成的に活性な遺伝子に変える変異を更に含む。
例えば、例示的な実施形態では、活性化されたRac遺伝子カセット(活性Rac遺伝子又はRac遺伝子に対する顕性活性化効果を有する変異とともに、食細胞プロモーター及び調節領域)を含有する食細胞を、CAR構築物で更にトランスフェクトして、CAR技術を使用してその治療効果を可能にすることができる。食作用のためのキメラ抗原受容体(CAR-P)は、B細胞抗原CD19(αCD19)、及びαCD19 CAR-Tに存在する及びCD8膜貫通ドメインを認識する細胞外一本鎖抗体可変フラグメント(scFv)を、食作用受容体Megf10の細胞質ドメインとともに含有する。この構築物は、レンチウイルス又はアデノウイルストランスフェクション法を使用して活性食細胞に導入される。更に、CAR-Pを発現する食作用を有する細胞を活性化されたRac遺伝子カセットでトランスフェクトして、食細胞におけるCAR-P及び活性Racの同時発現を可能にすることができる。同様に、CAR-M構築物(別のCAR発現構築物)を、食作用を有する細胞において活性化されたRac遺伝子カセットと共トランスフェクトして、それらの抗腫瘍治療効果を利用することができる。
特に、に記載される方法のいずれか1つに従って、かつ/又は組成物のいずれか1つを使用して、CARでトランスフェクトした食細胞は、US2020/0239592、US2020/0055917、US10,125,193。並びに(Morrissey,Williamson et al.2018)(Morrissey and Vale 2019)で見ることができ、自然発生の活性化された食細胞であり得、かつ/又は本開示を読んだ上で当業者によって理解されるように、活性Rac遺伝子及び/若しくは活性化発現レベルでのRacを提供するように更に操作され得る。
本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法は、食作用を有する細胞に、食細胞におけるRac遺伝子の発現を可能にする構成において、食細胞プロモーター、好ましくは構成的プロモーターの制御下、かつ1つ以上の追加の食細胞調節領域の制御下で、本明細書に記載される活性Rac遺伝子を導入することを含む。
加えて、又は代替的に、食細胞が、本明細書に記載される自然発生の活性食細胞である場合、本方法は、第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ任意選択で第2の追加の食細胞調節領域の制御下で、キメラ抗原受容体(CAR)を、食作用を有する細胞に導入することを更に含むことができる。
本明細書に記載される活性化された食細胞を提供する実施形態では、導入することは、好適なRac発現ベクターで食細胞をトランスフェクト又は形質転換することによって実施され得る。本明細書で使用される場合、「トランスフェクトされた」又は「形質転換された」又は「形質導入された」という用語は、外因性核酸が食作用を有する細胞に移入又は導入されるプロセスを指す。
本開示の意味における「発現ベクター」は、特定の遺伝子を標的細胞に導入し、標的細胞機構を使用して、遺伝子によってコードされるタンパク質を産生するように構成されている構築物を示す。発現ベクターは、典型的には、プロモーター、正しい翻訳開始配列、例えば、リボソーム結合部位及び開始コドン、終結コドン、及び転写終結配列などの遺伝子発現に必要な要素を含む。発現ベクターは、複製起点、選択可能なマーカー、及び複数のクローニング部位などの遺伝子の挿入のための好適な部位などの追加の要素を含み得る。本開示の意味におけるベクターは、細胞中に自律複製を指向する配列を含み得るか、又は宿主細胞DNAへの組み込みを可能にするのに十分な配列を含み得る。
本明細書に記載される方法及びシステムで使用することができる例示的な発現ベクターには、プラスミド(例えば、DNAプラスミド又はRNAプラスミド)、トランスポゾン、コスミド、細菌人工染色体ウイルスベクターが含まれる。いくつかの実施形態では、ベクターは、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、及びアデノ随伴ベクターなどの遺伝子送達ベクターである。いくつかの実施形態では、ベクターは、遺伝子を細胞に移入する遺伝子送達ビヒクルとして使用される。発現ベクターは、高分子ナノ粒子又はリポソームなどの非ウイルス遺伝子送達ナノ材料、及び当業者によって特定可能な他のものも含むことができる。
レトロウイルスベクターは、標的細胞にレトロウイルス遺伝子ではなく、治療遺伝子を送達するように遺伝子操作されたレトロウイルスである。レトロウイルスベクターは、導入遺伝子をウイルスゲノムの一部の代わりに挿入することによって産生され得、感染性ウイルス粒子の調製は、組換えウイルスを組織培養細胞に導入することによって産生される。
「レンチウイルスベクター」という用語は、レンチウイルスゲノムの少なくとも一部分に由来するベクターを指し、特に、(Milone,Fish et al.2009)に提供される自己不活性化レンチウイルスベクターを含む。レンチウイルスベクターの他の例としては、Oxford BioMedicaからのLENTIVECTOR(登録商標)遺伝子送達技術、LentigenぁらのLENTIMAX(商標)ベクターシステムなどが挙げられる。
したがって、本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、Rac発現ベクターは、構成的に活性な形態でRac遺伝子をコードする遺伝子と、当業者に理解されるように、遺伝子を発現する標的細胞と適合するプロモーター、エンハンサー、並びに転写後及び翻訳後調節配列などの適切な調節要素と、を含む。
いくつかの実施形態では、Rac発現ベクターは、任意の食作用を有する細胞(好中球、単球、及び単球由来マクロファージ及び単球由来樹状細胞)へのRac遺伝子の長期的な過剰発現又は活性化を可能にするゲノム挿入のために構成されている。これらの実施形態では、ゲノム挿入は、安定なトランスフェクションによって優先的に行われる。したがって、それらの実施形態のいくつかでは、レンチウイルス形質導入が、物理的若しくは化学的形質導入又はアデノウイルス形質導入よりも好ましい。好ましい実施形態では、レンチウイルス形質導入は、Rac遺伝子送達のためにインビボで効果的に使用されることが予想され、当業者によって理解されるように、***細胞及び非***細胞において安定した発現を可能にする。
いくつかの実施形態では、少なくともコアプロモーター、続いてRac遺伝子を含有するRac発現ベクターを使用して、前述したRac遺伝子における1つ以上の活性化Rac変異を含むように、Rac遺伝子を操作することができる。Rac遺伝子における変異は、Racタンパク質に特異的なアミノ酸の置換をもたらす、部位特異的変異導入によって生成され得る。
US2020/0239592、US2020/0055917号、US10,125,193、並びに(Morrissey,Williamson et al.2018)(Morrissey and Vale 2019)に記載されているものなどのCARトランスフェクションに関連して報告されているトランスフェクション方法も、活性Rac遺伝子、活性化Rac発現レベル、及び/又は1つ以上のCARの発現を提供するように食細胞を操作するために使用可能であることが期待される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるCAR及び変異Rac遺伝子をコードする核酸は、レトロウイルス及びレンチウイルスベクター構築物などのウイルスベクター、並びにアデノ随伴ベクター、又は当業者によって理解されるように、非ウイルス遺伝子送達アプローチを使用して細胞に導入され得る。
一実施例では、RAC2(RAC2)(NM_002872)ヒトタグなしクローン(Human Untagged Clone)(ORIGENE)及びRac2[E62K](Hsu、Donko et al.2019))を、Nhe及びAge部位を用いてpCW57ベクター内でクローニングした。これらの構築物のレンチウイルストランスフェクションを、HL60細胞で実施した。マクロファージ分化のために、HL60細胞を、5×105個の細胞/mLの密度で、カバースリップコーティング6ウェルプレート中のRPMI 1640に加えてL-グルタミン及び10%熱不活化ウシ胎児血清(FBS)培地に播種し、ドキシサイクリン及び32nMの12-O-テトラデカノイルホルボール-13-アセテート(TPA)で48時間処理した。等密度のJurkat T細胞をCell Tracker Red(Invitrogen)で標識化し、食作用アッセイのために、分化したマクロファージと24時間共培養した。これらの共培養実験も、HA-mCherryタグ付きJurkat T細胞で繰り返し、一貫した結果を見出した(実施例6を参照されたい)。
Rac発現ベクターという用語は、場合により、遺伝子発現カセット内の食細胞プロモーター及び追加の食細胞調節領域を有する活性化されたRac遺伝子を含む発現ベクターを示す。いくつかの実施形態では、Rac発現ベクターは、CAR遺伝子、並びに場合により、CAR遺伝子発現カセット内の関連する食細胞プロンプター及び追加の食細胞調節配列を更に含む。
いくつかの実施形態では、活性化されたRac遺伝子及び/又はCAR遺伝子は、アデノ随伴ウイルスベクター(「AAV」)を含むウイルスベクターで導入され得る。AAVは、パルボウイルス科のデペンドパルボウイルス属の非エンベロープ一本鎖DNAウイルスである。AAVは、先天的に非病原性であり、免疫原性が低く、かつ広範囲にトロピックであり、ウイルスベースの遺伝子療法のための魅力的な遺伝子送達候補となる。AAVベクターは、標的ゲノムへの組み込みなしに哺乳類細胞を安定的にトランスフェクションすることが示されている。
例示的な好適なAAVは、様々な血清型のAAVを含み、化学遺伝子タンパク質遺伝子を担持するためのベクターとして使用され得る。AAV血清型は、細胞表面へのAAVの初期結合を媒介する、それらの相互作用するグリカン部分に基づいて特定される。AAV血清型の例としては、AAV血清型1(「AAV1」)、AAV2、AAV3、AAV5、AAV6、AAV9、及び当業者に特定可能な他の血清型、例えば、AAV7、AAV8、AAV11、AAV-DJが挙げられる。
他の実施形態では、核酸は、食細胞に直接トランスフェクトされ得る。
いくつかの実施形態では、CRISPR/Casシステムは、当業者によって理解されるように、Rac遺伝子における標的遺伝子変化を誘導するために使用される。CRISPRシステムを使用して標的遺伝子を修飾する方法は、当業者によって特定可能であろう。
他の実施形態では、核酸は、細胞にエレクトロポレーションされ得る。エレクトロポレーションの詳細な方法は、例えば、(Roth,Puig-Saus et al.2018)(Van Tendeloo,Willems et al.2000)に記載されている。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるRac発現ベクターは、本明細書に記載される物理的、化学的、又は生物学的手段、及び当業者に知られている他の手段によって、宿主細胞に移入することができる。導入されたタンパク質のいずれかの産生は、配列決定によって検証することができる。全長タンパク質の発現は、免疫ブロット、免疫組織化学、フローサイトメトリー、又は当該技術分野において周知であり、利用可能な他の技術を使用して検証され得る。
いくつかの実施形態では、1つ以上の活性Rac遺伝子を、条件付きドキシサイクリン誘導性(Tet ON)、レンチウイルス、哺乳類発現ベクター(例えば、pCW57)中でクローニングすることができ、レンチウイルスベクター(pHRSIN-CSGWに由来するものなど)中でクローニングされるCAR-Pモジュール、又はレンチウイルス若しくはアデノウイルスベクター(pTRPEレンチウイルス骨格又はpAd5f35アデノウイルス骨格を含有するものなど)中でクローニングされるCAR-Mモジュールは、食細胞中で安定して発現するであろう。これらのCARモジュールのうちのいずれかを含有する食細胞を、活性化されたRac遺伝子カセットモジュールでトランスフェクトして、これらの構築物の共発現を可能にする。宿主細胞を形質転換又はトランスフェクションするための追加の好適な方法は、((Sambrook,Fritsch et al.1989)、及び当業者によって理解されるように、他の標準的な分子生物学研究室マニュアルで見ることができる。
いくつかの実施形態では、Rac発現ベクター及び/又は遺伝子操作された細胞は、適合性のあるビヒクルとともに組成物中に含まれ得る。
本明細書で使用される「ビヒクル」という用語は、活性成分として組成物中に含まれる、本明細書に記載される発現ベクター、遺伝子、造影剤、及び/又は化学アクチュエーターのための溶媒、担体、結合剤、又は希釈剤として通常作用する様々な媒体のいずれかを示す。特に、発現ベクター、遺伝子、造影剤、及び/又は化学アクチュエーターを含む組成物は、本明細書に記載される方法又はシステムのうちの1つにおいて使用することができる。
いくつかの実施形態では、ビヒクルは、薬学的に許容されるビヒクルであり、組成物は、薬学的に許容される組成物である。
本明細書で使用される場合、「薬学的に許容される」という用語は、過度の毒性、刺激、又はアレルギー反応なしに対象に投与することができ、許容されない生物学的効果を引き起こさないか、又はそれが含有される組成物の他の成分のいずれとも有害な様式で相互作用しないという点で、生物学的に又は他の点で望ましくないものではないことを意味する。
注射用組成物のための好適なビヒクルは、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、及び液体ポリエチレングリコールなど)、及びそれらの好適な混合物を含有する、溶媒又は分散媒体を含む。
経口組成物のための好適なビヒクルは、錠剤、丸剤、トローチ、又はカプセル、例えば、ゼラチンカプセルの形態の活性成分と組み合わせることができる、不活性希釈剤又は可食性担体、及び賦形剤を含む。薬学的に適合性の結合剤、及び/又はアジュバント材料を、組成物の一部として含めることができ、微結晶性セルロース、トラガントガム若しくはゼラチン、並びに当業者によって特定可能な追加の結合剤及び/又はアジュバントなどを含む。
好適な推進剤、例えば、二酸化炭素などのガスを含有する加圧容器又はディスペンサー、又は噴霧器からの吸入に使用されるエアロゾルスプレーのための好適なビヒクルは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,468,798号に記載される方法などの方法で製剤化及び/又は投与されることが予想される。
経粘膜又は経皮投与のための好適なビヒクル、浸透されるバリアに適切な浸透剤が、製剤に使用される。かかる浸透剤は、当該技術分野において一般に知られており、例えば、経粘膜投与のために、界面活性剤、胆汁酸塩、及びフシジン酸誘導体を含む。経粘膜投与は、鼻腔スプレー又は坐薬の使用によって達成され得る。経皮投与に関しては、活性成分は、当該技術分野で一般に知られている軟膏、膏薬、ゲル、又はクリームに製剤化される。
坐剤(例えば、ココアバター及び他のグリセリドなどの従来の坐剤ベースを有する)又は直腸送達のための保持浣腸の形態の組成物に好適なビヒクル。
好ましくは、インプラント及びマイクロカプセル化送達システムを含む、放出制御製剤などの、身体からの急速な排除に対して、食細胞、ポリペプチド、及び核酸分子を保護するであろう医薬組成物担体。
本開示の実施形態では、本開示の活性化された食細胞、又は関連するベクター及び組成物は、標的細胞の貪食及び/又はトロゴサイトーシスによって個体を治療する方法で投与され得る。特に、の方法は、標的細胞のトロゴサイトーシス及び/又は呑み込みが、治療効果を有することが知られているか、又は予想される1つ以上の健康状態又は障害を有する、それらを有すると疑われる、又はそれらを発症するリスクが高い可能性がある個体を治療するために使用することができる。
「標的細胞」という用語は、本明細書で使用される場合、本開示の活性化された食細胞によって認識され、排除される細胞を示す。標的細胞の例としては、腫瘍細胞、細菌、ウイルス感染細胞、ウイルス粒子、老人細胞、及び当業者にとって特定可能な他のものが挙げられる。いくつかの実施形態では、標的細胞は、Tau又はベータアミロイドの異常な形態の蓄積に起因して、非機能的であるか、又は死にかけているニューロンも含む。
本開示の食細胞、ベクター、及び/又は組成物で治療され得る例示的な状態は、急性及び/若しくは慢性感染症、炎症性疾患、免疫疾患、並びに/又はがんを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、感染細胞、形質転換細胞、悪性細胞、アポトーシス細胞、損傷細胞、及び/又は壊死細胞だけでなく、生細胞(腫瘍細胞、がん細胞、又は本開示の意味における活性化された食細胞によって標的とされる他の細胞)も除去することを含む、増強された食作用を通じて個体の身体からの細胞の除去を増強する(例えば、増加させる)ことによって、1つ以上の健康状態又は障害を治療する際に有用である。
本方法は、個体に、治療有効量の、本明細書に記載されるRac活性医薬組成物を投与することを含む。特に、本明細書に記載される方法において、活性Rac又は活性化Racレベルを有する活性化された食細胞は、個体に、単独で、又は治療される状態に関連して特定される標的細胞に特異性を付与する受容体と組み合わせてのいずれかで投与される。
特に、好ましい実施形態では、本開示の方法は、治療有効量の、本明細書に記載されるRac活性食細胞、ベクター、及び/又は組成物を、CARと組み合わせて投与することを含む(参照によりその全体が組み込まれるUS2020/0239592を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、標的細胞は、腫瘍細胞であり、標的細胞の貪食及び/又はトロゴサイトーシスは、好ましくは1つ以上のCARと組み合わせて、本開示の発現ベクター及び/又は活性化された食細胞を使用して対象における腫瘍を治療する方法によって実施することができる。
本明細書で使用される場合、「腫瘍」又は「がん」という用語は、異常な細胞の急速かつ制御不能な成長を特徴とする疾患を指す。異常細胞は、固形腫瘍を形成し得るか、又は血液悪性腫瘍を構成し得る。がん細胞は、局所的に、又は血流及びリンパ系を通じて、身体の他の部分に広がり得る。本開示の組成物及び方法によって治療することができるがんに関して特定の制限はない。好適ながんの非限定的な例としては、卵巣がん、腎臓がん、乳がん、前立腺がん、肝臓がん、脳がん、リンパ腫、白血病、子宮頸がん、皮膚がん、膵臓がん、結腸直腸がん、肺がんなどが挙げられる。本開示の組成物及び方法で好適治療することができる他のがんとしては、これらに限定されないが、AML、ALL、CML、副腎皮質がん、肛門がん、再生不良性貧血、胆管がん、膀胱がん、骨がん、骨転移、脳がん、中枢神経系(CNS)がん、末梢神経系(PNS)がん、乳がん、子宮頸がん、小児非ホジキンリンパ腫、結腸及び直腸がん、子宮内膜がん、食道がん、ユーイングファミリー腫瘍(例えば、ユーイング肉腫)、眼がん、移行細胞がん、膣がん、骨髄増殖性疾患、鼻腔及び副鼻腔がん、鼻咽頭がん、神経芽腫、口腔及び口腔咽頭がん、骨肉腫、卵巣がん、膵臓がん、陰茎がん、下垂体腫瘍、前立腺がん、網膜芽腫、胆嚢がん、胃腸がん、胃腸間質腫瘍、妊娠性絨毛性疾患、ホジキンリンパ腫、カポジ肉腫、腎臓がん、喉頭及び下咽頭がん、肝臓がん、肺がん、肺カルチノイド腫瘍、脳がん、中枢神経系(CNS)がん、末梢神経系(PNS)がん、乳がん、子宮頸がん、小児非ホジキンリンパ腫、結腸及び直腸がん、非ホジキンリンパ腫、悪性中皮腫、多発性骨髄腫、骨髄異形成症候群、下垂体腫瘍、前立腺がん、網膜芽腫、横紋筋肉腫、唾液腺がん、肉腫、黒色腫皮膚がん、非黒色腫皮膚がん、胃がん、睾丸がん、胸腺がん、甲状腺がん、子宮がん(例えば、子宮肉腫)、遊走細胞がん、膣がん、髄増殖性障害、鼻腔及び副鼻腔がん、鼻咽頭がん、神経芽腫、口腔及び口腔咽頭がん、骨肉腫、卵巣がん、膵臓がん、陰茎がん、下垂体腫瘍、前立腺がん、網膜芽腫、横紋筋肉腫、唾液腺がん、肉腫、黒色腫皮膚がん、非黒色腫皮膚がん、胃がん、結腸がん、胸腺がん、甲状腺がん、子宮がん(例えば、子宮肉腫)、移行上皮がん、膣がん、外陰がん、中皮腫、扁平上皮若しくは扁平上皮がん、気管支腺腫、絨毛がん、頭頸部がん、奇形がん、又は原発性マクログロブリン血症(Waldenstrom’s macroglobulinemia)が挙げられる。特に好適ながんとしては、これらに限定されないが、乳がん、卵巣がん、肺がん、膵がん、中皮腫、白血病、リンパ腫、脳がん、前立腺がん、多発性骨髄腫、黒色腫、膀胱がん、骨肉腫、軟部組織肉腫、網膜芽腫、腎腫瘍、神経芽腫、及びがん腫が挙げられる(出典 US2020/0239592、参照によりその全体が組み込まれる)。
アルツハイマー病を治療するいくつかの実施形態では、本開示の発現ベクター及び/又は活性化された食細胞は、マクロファージによってアミロイドベータの食作用を引き起こすことができ、したがって、アミロイドベータのクリアランスをもたらす。これらの実施形態では、投与される活性化された食細胞は、本開示を読んだ上で当業者によって理解されるように、活性化マクロファージ、特に、活性化グリア細胞を含むと予想される。マクロファージ、特に、グリア細胞における増強されたRac特性は、本開示を読んだ上で当業者によって理解されるように、アミロイドベータを呑み込み、かつ/又はそのトロゴサイトーシスを実行するグリア細胞の増強された能力をもたらすことが予想される(実施例20を参照されたい)。
特に、いくつかの実施形態では、本方法は、治療有効量の、本明細書に記載される活性化された食細胞及び/又は活性化されたRac発現ベクターを含む医薬組成物を対象に投与することを含む。
本明細書に記載される活性化された食細胞は、適切な臨床前及び臨床実験及び試験において決定される、投与量及び経路、並びに回数で投与することができる。活性化された食細胞組成物は、これらの範囲内の投与量で複数回投与され得る。いくつかの実施形態では、活性化された食細胞の投与は、当業者によって決定される、所望の疾患又は状態を治療するのに有用な他の方法と組み合わされ得る。
投与される食細胞は、療法を受ける対象に関して、自家、同種異系、又は異種異系であり得る。
細胞の投与は、当業者に知られている任意の好適な様式で行うことができる。例えば、細胞は、エアロゾル吸入、注射、摂取、輸血、埋め込み、又は移植によって対象に投与することができる。本明細書に記載される組成物は、動脈内、皮下、皮内、腫瘍内、結節内、髄内、筋肉内、静脈内注射によって、又は腹腔内で患者に投与することができる。他の実施では、細胞は、対象における標的領域、対象における局所疾患部位、リンパ節、臓器、腫瘍などに直接注射され得る。発現ベクターは、ベクターが個体の血液中に提供されることを可能にする投与経路、典型的には静脈内注射によって標的領域に投与され得る。原則として、本明細書に記載されるベクターを標的細胞に送達するために好適に用いられると予想される手順及び技術に関して、特定の制限はない。本明細書で開示される方法に好適な非限定的な送達手順としては、安定的又は一過性のトランスフェクション、リポフェクション、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、リポソーム、イオン電気泳動、及び組換えウイルスベクターによる感染が挙げられる。いくつかの実施形態では、投与は、ウイルス、粒子、リポソーム、又はエクソソームに基づく送達手順を含む。。(出典 US2020/0239592)。
いくつかの実施形態では、治療される腫瘍は、固形腫瘍又は血液悪性腫瘍である。血液悪性腫瘍の例には、急性骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病、骨髄異形成、急性リンパ芽球性白血病、慢性リンパ球性白血病、多発性骨髄腫、ホジキンリンパ腫及び非ホジキンリンパ腫が含まれる。固形腫瘍の例としては、肺がん、黒色腫、乳がん、前立腺がん、結腸がん、腎細胞がん、卵巣がん、膵がん、肝細胞がん、神経芽細胞がん、横紋筋肉がん、及び脳がんが挙げられる。本明細書で開示される方法に適用可能な他の疾患状態としては、細菌感染、ウイルス感染細胞、ビリオン、欠陥ニューロン、又は老人性細胞が挙げられる。
いくつかの実施形態では、投与は、食細胞において発現される1つ以上のRacタンパク質のRac特性を増強するために、1つ以上の遺伝子及び/又は調節領域をエクスビボで内因性細胞内に送達することを含む。いくつかの実施形態では、投与は、本明細書に記載される1つ以上のベクターをインビボで細胞内に送達することを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載される活性化された食細胞、ベクター、及び/又は組成物の投与は、がん細胞のトロゴサイトーシス及び/又は食作用を活性化することが予想される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、Racタンパク質又はその一部(例えば、Rac遺伝子)をコードする異種ポリヌクレオチドを含み、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを欠く食細胞についての食作用及び/又はトロゴサイトーシスの量と比較して、増加した量の食作用及び/又はトロゴサイトーシスを呈する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを欠く食細胞についての生細胞の食作用及び/又はトロゴサイトーシスの量と比較して、増加した量の生細胞の食作用及び/又はトロゴサイトーシスを呈し、任意選択で生細胞は、罹患生細胞(例えば、生がん細胞及び/又は生ウイルス感染細胞)である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを欠く食細胞の細胞機能と比較して、修飾された細胞機能を有し、任意選択で異種ポリヌクレオチドの発現は、修飾された細胞機能を提供する。これらの実施形態のいくつかでは、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、修飾細胞機能は、Racタンパク質若しくはその一部によるGTPへの結合の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する結合率の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する加水分解率の低減、並びに/又は下流生成物レベルの修飾(例えば、増加又は減少)(例えば、増加したpAKT濃度、増加したF-アクチン含有量、及び/又は増加した反応性酸素種(ROS)濃度)のうちの1つ以上である。
本明細書で使用される場合、「減少する」、「低減する」、「低減した」、「低減すること」、「低減」、「小さくなる」、及び(及びその文法的変形)、文脈が別途示さない限り、参照値の検出可能な減少。減少は、別の測定可能な特性又は量(例えば、対照値)と比較して、少なくとも約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、又は100%の減少を含むことができる。いくつかの実施形態では、低減によって、検出可能な活性若しくは量がなくなるか、又は本質的になくなる(すなわち、わずかな量、例えば、約10%未満、又は更に5%未満)場合がある。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチドを含み、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを欠く食細胞の細胞機能と比較して、修飾された細胞機能を有する。それらの実施形態のいくつかでは、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを発現し、任意選択で異種ポリヌクレオチドの発現は、修飾細胞機能を提供する。それらの実施形態のいくつかでは、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、修飾細胞機能は、Racタンパク質若しくはその一部によるGTPへの結合の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する結合率の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する加水分解率の低減、並びに/又は下流生成物レベルの修飾(例えば、増加又は減少)(例えば、増加したpAKT濃度、増加したF-アクチン含有量、及び/又は増加した反応性酸素種(ROS)濃度)のうちの1つ以上である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを含み、異種ポリヌクレオチドは、変異Racタンパク質若しくはその一部、又は非変異Racタンパク質若しくはその一部(例えば、野生型Racタンパク質又はその一部)をコードし、任意選択で異種ポリヌクレオチドは、配列番号1のいずれか1つに対して少なくとも70%、75%、80%、85%、又は90%の配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする核酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを含み、異種ポリヌクレオチドは、Rac1、Rac2、若しくはRac3タンパク質又はその一部をコードする。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを含み、異種ポリヌクレオチドは、配列番号1のアミノ酸配列及び位置番号付けを参照して、11、12、28、29、30、34、62、63、92、及び/又は157位に位置する1つ以上の置換アミノ酸残基を含む変異Racタンパク質又はその一部をコードする。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを含み、異種ポリヌクレオチドは、変異Rac2タンパク質又はその一部をコードし、任意選択で変異Rac2タンパク質又はその一部は、配列番号1のアミノ酸位置番号付けを参照して、62位にリジン、61位にロイシン、63位にバリン、12位にアルギニン、及び/又は12位にバリンを有し、更に任意選択で変異Rac2タンパク質又はその一部は、配列番号1と比較して、E62K、Q61L、D63V、G12R、及び/又はG12V変異を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを含み、更に、異種ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含む。これらの実施形態のうちのいくつかでは、遺伝子操作された食作用を有する細胞、プロモーターは、構成的プロモーターであり得、任意選択で構成的プロモーターは、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される。
ポリヌクレオチドに関して本明細書で使用される「作用可能に連結された」又は「作用可能に会合された」とは、示される要素が互いに機能的に関連しており、また一般に物理的に関連していることを意味する。したがって、本明細書で使用される「作動可能に連結された」又は「作動可能に会合された」という用語は、機能的に会合された単一の核酸分子上のヌクレオチド配列を指す。したがって、第2のヌクレオチド配列に作動可能に連結される第1のヌクレオチド配列は、第1のヌクレオチド配列が第2のヌクレオチド配列と機能的関係に置かれる場合の状況を意味する。例えば、プロモーターがヌクレオチド配列と作用可能に会合されるのは、プロモーターが該ヌクレオチド配列の転写又は発現をもたらす場合である。当業者は、制御配列(例えば、プロモーター)が、それらの発現を誘導するように機能する限り、制御配列が作用可能に関連付けられているヌクレオチド配列と連続している必要はないことを理解するであろう。したがって、例えば、プロモーター配列とコード配列との間に、未翻訳であるが転写された介在する配列が存在してもよく、それでもなおプロモーター配列は、ヌクレオチド配列に「作動可能に連結されている」とみなすことができる。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種ポリヌクレオチド、及び異種ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含むいくつかの実施形態では、プロモーターは、条件付きプロモーターであり、任意選択で条件付きプロモーターは、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、並びにcFOSプロモーターから選択される。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、異種ポリヌクレオチド、及び異種ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含むいくつかの実施形態では、細胞は、異種ポリヌクレオチドに作動可能に連結された1つ以上の調節領域を更に含む。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、異種ポリヌクレオチド、及び異種ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含むいくつかの実施形態では、異種ポリヌクレオチド及びプロモーターは、遺伝子発現カセット内に含まれる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種Racタンパク質又はその一部を含み、遺伝子操作された食細胞は、異種Racタンパク質又はその一部を欠く食細胞についての食作用及び/又はトロゴサイトーシスの量と比較して、増加した量の食作用及び/又はトロゴサイトーシスを呈する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種ポリヌクレオチドを含むいくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを欠く食細胞についての生細胞の食作用及び/又はトロゴサイトーシスの量と比較して、増加した量の生細胞の食作用及び/又はトロゴサイトーシスを呈し、任意選択で生細胞は、罹患生細胞(例えば、生がん細胞及び/又は生ウイルス感染細胞)である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種ポリヌクレオチドを含むいくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種Racタンパク質又はその一部を欠く食細胞の細胞機能と比較して、修飾された細胞機能を有し、任意選択で異種Racタンパク質又はその一部の産生は、修飾された細胞機能を提供する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種ポリヌクレオチドを含む、これらの実施形態のうちのいくつかでは、修飾細胞機能は、Racタンパク質若しくはその一部によるGTPへの結合の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する結合率の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する加水分解率の低減、並びに/又は下流生成物レベルの修飾(例えば、増加又は減少)(例えば、増加したpAKT濃度、増加したF-アクチン含有量、及び/又は増加した反応性酸素種(ROS)濃度)のうちの1つ以上である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを欠く食細胞の細胞機能と比較して、修飾された細胞機能を有する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種Racタンパク質又はその一部分を産生し、任意選択で異種タンパク質又はその一部分の発現は、修飾された細胞機能を提供する。それらの実施形態のいくつかでは、修飾細胞機能は、Racタンパク質若しくはその一部によるGTPへの結合の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する結合率の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する加水分解率の低減、並びに/又は下流生成物レベルの修飾(例えば、増加又は減少)(例えば、pAKT濃度の増加、F-アクチン含量の増加、及び/又は活性酸素種(ROS)濃度の増加)のうちの1つ以上である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、異種Racタンパク質又はその一部は、変異若しくは非変異のRacタンパク質又はその一部であり、任意選択で異種Racタンパク質又はその一部は、配列番号1のいずれか1つに対して少なくとも70%、75%、80%、85%、又は90%の配列同一性を有するアミノ酸配列を有する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、異種Racタンパク質又はその一部は、Rac1、Rac2、若しくはRac3タンパク質又はその一部である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、異種Racタンパク質又はその一部は、配列番号1のアミノ酸配列及び位置番号付けを参照して、11、12、28、29、30、34、62、63、92、及び/又は157位に位置する1つ以上の置換アミノ酸残基を含む変異Racタンパク質又はその一部である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、異種Racタンパク質又はその一部は、変異Rac2タンパク質又はその一部であり、任意選択で変異Rac2タンパク質又はその一部は、配列番号1のアミノ酸位置番号付けを参照して、62位にリジン、61位にロイシン、63位にバリン、12位にアルギニン、及び/又は12位にバリンを有し、更に任意選択で変異Rac2タンパク質又はその一部は、配列番号1と比較して、E62K、Q61L、D63V、G12R、及び/又はG12V変異を含む。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、細胞は、異種Racタンパク質又はその一部(例えば、Rac遺伝子)をコードする異種ポリヌクレオチドを更に含み、任意選択で遺伝子操作された食作用を有する細胞は、異種ポリヌクレオチドを発現し、更に任意選択で異種ポリヌクレオチドは、配列番号1のいずれか1つに対して少なくとも70%、75%、80%、85%、又は90%の配列同一性を有する核酸配列を含む。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が異種Racタンパク質又はその一部を含む、いくつかの実施形態では、細胞は、異種Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチドを更に含み、細胞は、異種ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを更に含む。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、異種Racタンパク質又はその一部、異種Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチド、及びプロモーターを含む、いくつかの実施形態では、プロモーターは、構成的プロモーターであり得、任意選択で構成的プロモーターは、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、異種Racタンパク質又はその一部、異種Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチド、及びプロモーターを含む、いくつかの実施形態では、プロモーターは、条件付きプロモーターであり、任意選択で条件付きプロモーターは、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、並びにcFOSプロモーターから選択される。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、異種Racタンパク質又はその一部、異種Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチド、及びプロモーターを含む、いくつかの実施形態では、細胞は、異種ポリヌクレオチドに作動可能に連結された1つ以上の調節領域を更に含むことができる。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、異種Racタンパク質又はその一部、異種Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチド、及びプロモーターを含む、いくつかの実施形態では、異種ポリヌクレオチド及びプロモーターは、遺伝子発現カセット内に含まれる。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含む、いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、遺伝子操作されていない食細胞(例えば、天然又は野生型食細胞、任意選択でRacタンパク質又はその一部を産生する遺伝子操作されていない食細胞)と比較して、増加した量のRacタンパク質又はその一部を産生し、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、遺伝子操作されていない食細胞についての食作用及び/又はトロゴサイトーシスの量と比較して、増加した量の食作用及び/又はトロゴサイトーシスを呈する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含む、いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、遺伝子操作されていない食細胞についての生細胞の食作用及び/又はトロゴサイトーシスの量と比較して、増加した量の生細胞の食作用及び/又はトロゴサイトーシスを呈し、任意選択で生細胞は、罹患生細胞(例えば、生きているがん細胞及び/又は生きているウイルス感染細胞)である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含む、これらの実施形態のうちのいくつかでは、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、遺伝子操作されていない食細胞の細胞機能と比較して、修飾された細胞機能を有し、任意選択でRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドの発現は、修飾された細胞機能を提供する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、遺伝子操作された食作用を有する細胞が修飾された細胞機能を有する、それらの実施形態のいくつかでは、修飾された細胞機能は、Racタンパク質若しくはその一部によるGTPへの結合の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する結合率の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する加水分解率の低減、並びに/又は下流生成物レベルの修飾(例えば、増加又は減少)(例えば、増加したpAKT濃度、増加したF-アクチン含有量、及び/又は増加した反応性酸素種(ROS)濃度)のうちの1つ以上である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含む、いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、遺伝子操作されていない食細胞(例えば、Racタンパク質又はその一部を産生する遺伝子操作されていない食細胞)と比較して、増加した量のRacタンパク質又はその一部を産生し、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、遺伝子操作されていない食細胞の細胞機能と比較して、修飾された細胞機能を有する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞が、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含む、いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを発現し、任意選択でRacタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生は、修飾細胞機能を提供する。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能を提供する、いくつかの実施形態では、修飾細胞機能は、Racタンパク質若しくはその一部によるGTPへの結合の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する結合率の増加、GTP及びRacタンパク質若しくはその一部に対する加水分解率の減少、並びに/又は下流生成物レベルの修飾(例えば、増加又は減少)(例えば、増加したpAKT濃度、増加したF-アクチン含有量、及び/又は増加した反応性酸素種(ROS)濃度)のうちの1つ以上である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能を提供する、いくつかの実施形態では、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドは、変異若しくは非変異Racタンパク質又はその一部をコードし、任意選択でRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドは、配列番号1に対して少なくとも70%、75%、80%、85%、又は90%の配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能を提供する、いくつかの実施形態では、Racタンパク質又はその一部分をコードするポリヌクレオチドは、Rac1、Rac2、若しくはRac3タンパク質又はその一部分をコードする。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能を提供する、いくつかの実施形態では、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドは、配列番号1のアミノ酸配列及び位置番号付けを参照して、11、12、28、29、30、34、62、63、92、及び/又は157位に位置する1つ以上の置換アミノ酸残基を含む変異Racタンパク質又はその一部をコードする。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能を提供する、いくつかの実施形態では、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドは、変異Rac2タンパク質又はその一部をコードし、任意選択で変異Rac2タンパク質又はその一部は、配列番号1のアミノ酸位置番号付けを参照して、62位にリジン、61位にロイシン、63位にバリン、12位にアルギニン、及び/又は12位にバリンを有し、更に任意選択で変異Rac2タンパク質又はその一部は、配列番号1と比較して、E62K、Q61L、D63V、G12R、及び/又はG12V変異を含む。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能を提供する、いくつかの実施形態では、細胞は、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを更に含み、任意選択でプロトマーは、異種プロモーターである。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能及びプロモーターを提供する、いくつかの実施形態では、プロモーターは、構成的プロモーターであり、任意選択で構成的プロモーターは、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能及びプロモーターを提供する、いくつかの実施形態では、プロモーターは、条件付きプロモーターであり、任意選択で条件付きプロモーターは、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルに基づく誘導性プロモーター、並びにcFOSプロモーターから選択される。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能及びプロモーターを提供する、いくつかの実施形態では、細胞は、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結された1つ以上の調節領域を更に含み、任意選択で1つ以上の調節領域のうちの少なくとも1つが、異種調節領域である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能及びプロモーターを提供する、いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、上流調節因子の発現を過剰発現又は阻害し、任意選択で上流調節因子は、グアニンヌクレオチド交換因子(例えば、TIAM1及び/又はVav)及び/又はグアニンヌクレオチドトリホスファターゼ活性化タンパク質である。
本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞がRacタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを含み、Racタンパク質若しくはその一部をコードするポリヌクレオチドの発現及び/又はRacタンパク質若しくはその一部の産生が修飾細胞機能及びプロモーターを提供する、いくつかの実施形態では、プロモーターは、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチド、及びプロモーターは、遺伝子発現カセット内に含まれる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞は、遺伝子操作された単球(例えば、遺伝子操作されたミクログリア細胞)、マクロファージ、樹状細胞、好中球、又はそれらの前駆体である。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、細胞は、キメラ抗原受容体(CAR)遺伝子(例えば、CARをコードするポリヌクレオチド)を更に含み、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、CAR遺伝子を発現する。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、CAR遺伝子は、Racタンパク質若しくは一部をコードする異種ポリヌクレオチド、又はRacタンパク質若しくは一部をコードするポリヌクレオチドと同じプロモーターに作動可能に連結される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、CAR遺伝子は、第2のプロモーターに作動可能に連結され、第2のプロモーターは、Racタンパク質若しくは一部をコードする異種ポリヌクレオチド、又はRacタンパク質若しくは一部をコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されるプロモーターと異なり、任意選択で第2のプロモーターは、異種プロモーターである。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、第2のプロモーターは、構成的プロモーターであり、任意選択で構成的プロモーターは、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、第2のプロモーターは、条件付きプロモーターであり、任意選択で条件付きプロモーターは、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、及びcFOSプロモーターから選択される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、CAR遺伝子は、遺伝子発現カセット、任意選択でRacタンパク質若しくは部分をコードする異種ポリヌクレオチド、又はRacタンパク質若しくは部分をコードするポリヌクレオチドと同じ又は異なる遺伝子発現カセット内に含まれる。
いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法が記載され、本方法は、Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチドを、食作用を有する細胞に導入し、それによって、遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生することを含み、任意選択で遺伝子操作された食作用を有する細胞は、本明細書に記載される実施形態のうちのいずれか1つによる遺伝子操作された食作用を有する細胞である。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチドを安定的に導入することを含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチドを一時的に導入することを含む。
いくつかの実施形態では、遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法が記載され、本方法は、異種Racタンパク質又はその一部を、食作用を有する細胞に導入し、それによって、遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生することを含み、任意選択で遺伝子操作された食作用を有する細胞は、本明細書に記載される実施形態のうちのいずれか1つの遺伝子操作された食作用を有する細胞である。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、異種Racタンパク質又はその一部をコードする異種ポリヌクレオチドを、食作用を有する細胞に導入することを含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、異種Racタンパク質又はその部分をコードする異種ポリヌクレオチドを、安定的に導入することを含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、異種Racタンパク質又はその部分をコードする異種ポリヌクレオチドを、一時的に導入することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載される実施形態のうちのいずれか1つによる遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法が記載され、本方法は、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを、食作用を有する細胞に導入し、それによって、遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生することを含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを、安定的に導入することを含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、Racタンパク質又はその一部をコードするポリヌクレオチドを、一時的に導入することを含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、導入することは、インビボ又はエクスビボで実施される。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、本方法は、食作用を有する細胞を得ることを更に含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、食作用を有する細胞は、遺伝子操作された食作用を有する細胞を投与される個体から得られる。
遺伝子操作された食作用を有する細胞を産生する方法のいくつかの実施形態では、食作用を有する細胞は、遺伝子操作された食作用を有する細胞を投与される個体と適合する供給源から得られる。
いくつかの実施形態では、対象を治療する方法が記載され、本方法は、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞、又は本明細書に記載される方法のうちのいずれか1つによって産生された、遺伝子操作された食作用を有する細胞を対象に投与し、それによって、対象を治療することを含む。
いくつかの実施形態では、対象を治療する方法が記載され、本方法は、本明細書に記載される遺伝子操作された食作用を有する細胞を対象に投与することを含み、遺伝子操作された食作用を有する細胞は、対象から得られた食作用を有する細胞から産生され、それによって、対象を治療する。
遺伝子操作された食作用を有する細胞が、対象から得られた食作用を有する細胞から産生され、それによって、対象を治療する、対象を治療する方法のいくつかの実施形態では、本方法は、がん(例えば、肺がん、黒色腫、乳がん、前立腺がん、結腸がん、腎細胞がん、卵巣がん、膵臓がん、肝細胞がん、神経芽細胞腫、横紋筋肉腫、及び/又は脳がん)、血液悪性腫瘍(例えば、急性骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病、骨髄異形成、急性リンパ芽球性白血病、慢性リンパ球性白血病、多発性骨髄腫、ホジキンリンパ腫、及び/又は非ホジキンリンパ腫)、感染症(例えば、ウイルス感染)、及び/又はアルツハイマー病を治療することを含む。
遺伝子操作された食作用を有する細胞が、対象から得られた食作用を有する細胞から産生され、それによって、対象を治療する、対象を治療する方法のいくつかの実施形態では、対象は、がん、血液悪性腫瘍、感染症、及び/又はアルツハイマー病を有するか、又は有すると考えられる。
遺伝子操作された食作用を有する細胞が、対象から得られた食作用を有する細胞から産生され、それによって、対象を治療する、対象を治療する方法のいくつかの実施形態では、投与することは、遺伝子操作された食作用を有する細胞を、吸入(例えば、エアロゾル吸入)、注射(例えば、静脈内注射)、摂取、輸血、埋め込み、及び/又は移植を介して対象に投与することを含み、任意選択で遺伝子操作された食作用を有する細胞は、対象に静脈内注射される。
遺伝子操作された食作用を有する細胞が、対象から得られた食作用を有する細胞から産生され、それによって、対象を治療する、対象を治療する方法のいくつかの実施形態では、投与することは、遺伝子操作された食作用を有する細胞を、対象に注射することを含み、任意選択で遺伝子操作された食作用を有する細胞は、対象のリンパ節、臓器、及び/又は罹患部位(例えば、腫瘍及び/又は感染部位)に注射される。
本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、発現ベクター、活性化、特に変異遺伝子、遺伝子操作された細胞は、がんを治療するためのシステムの一部として提供され得る。システムは、標的疾患状態を考慮して選択される遺伝子、発現ベクター、遺伝子操作された細胞の任意の組み合わせを実験設計に応じて有効量で含むことができる。
本明細書に記載されるシステムは、部品のキットの形態で提供され得る。本明細書に記載される方法のうちのいずれか1つを実施するための部品のキットにおいて、発現ベクター、Rac遺伝子、遺伝子操作された細胞、及び医薬組成物は、関連する検出のための追加の標識、並びに当業者によって特定可能な追加の構成要素の存在下で、キットに単独で含めることができる。
部品のキットにおいて、発現ベクター、Rac遺伝子、遺伝子操作された細胞、医薬組成物、及び当業者によって特定可能な追加の試薬は、場合により独立して、好適なビヒクル担体又は補助剤とともに組成物に含まれる。
追加の構成要素は、標識、参照標準、及び本開示を読んだ上で当業者によって特定可能な追加の構成要素を含むことができる。
本明細書で使用される「標識」及び「標識化された分子」という用語は、放射性同位体、フルオロフォア、化学発光色素、発色団、酵素、酵素基質、酵素補因子、酵素阻害剤、色素、金属イオン、ナノ粒子、金属ゾル、リガンド(例えば、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、又はハプテン)などを含むがこれらに限定されない、検出可能な分子を指す。「フルオロフォア」という用語は、検出可能なイメージで蛍光を呈することができる物質又はその一部を指す。結果として、本明細書で使用される「標識シグナル」という文言は、放射能、蛍光、化学発光、酵素反応の結果における化合物の生成などを含むがこれらに限定されない、標識の検出を可能にする、標識から放出されるシグナルを示す。
本明細書に記載される実施形態では、キットの構成要素は、本明細書に開示される方法を実行するために、好適な説明書及び他の必要な試薬とともに提供され得る。キットは、通常、別々の容器に組成物を含有する。紙面、若しくは電子支持体、例えば、テープ、CD-ROM、フラッシュドライブ上、又はアッセイを実施するための説明書のpdfコピーを含むユニフォームリソースロケータ(URL)による説明書は、通常、キットに含まれる。キットはまた、使用される特定の方法に応じて、他の包装された試薬及び材料(すなわち、洗浄緩衝液など)を含有することができる。
本明細書に記載される、活性化された食細胞、ベクター、組成物、並びに関連する方法及びシステムは、基礎生物学的研究を含む医学及び/又は研究において、当業者によって理解されるように、単独、及び/又は追加の薬剤と組み合わせて様々な用途で使用することができる。飢餓中のショウジョウバエ卵巣における発達上のプログラムされた細胞死への機械的な洞察を提供するいくつかのemでは、卵形成の中間段階でのチェックポイント及び卵形成の後期段階の間のナース細胞の濾胞細胞媒介性の呑み込みを誘導した((Serizier and McCall 2017)、(Meehan,Kleinsorge et al.2015)。
組成物の好適な担体剤又は補助剤の特定関する更なる詳細、及び概してキットの製造及び包装は、本開示を読んだ上で当業者によって特定可能であり得る。
本開示の活性化された食細胞、並びに本明細書に記載される関連するベクター、組成物、方法、及びシステムは、以下の実施例に更に例示され、これらは、例示として提供され、限定することを意図するものではない。
特に、以下の実施例は、本開示の活性化された食細胞、並びに本明細書に記載される関連するベクター、組成物、方法、及びシステムを提供及び使用するための例示的な方法及びプロトコルを例示する。当業者であれば、本開示の実施形態に従って、本開示の追加の活性化された食細胞、並びに本明細書に記載される関連するベクター、組成物、方法、及びシステムに対する、本セクションで詳細に記載される特徴を適合させるための適用可能性及び必要な修正を理解するであろう。
別段の指示がない限り、以下の材料及び方法を使用した。
ショウジョウバエ株及び遺伝子研究で使用されたハエ株は、slbo-4XPHEGFP(III)、UMAT-Lyn-tdTomato(III)、ubi-HisRFP(Weimiao Yu、(Cliffe、Doupe et al.2017)から得られた)、slbo-Gal4(Rorth,Szabo et al.1998)、hsFlp、Ay-Gal4、UAS-GFP(Mishra,Mondo et al.2019)、UAS-Lifeact-GFP(Cai,Chen et al.2014)、及びPG150-Gal4、UAS-GFP、Gal80ts(Celeste Berg)であった。以下のストックは、Bloomington Drosophila Stock Center(BDSC)Bloomingtonから入手した:IN UAS-PLCd1-PH-GFP(39693)、UAS-Rac1V12(6291)、UAS-Rac1N17(6292)、UAS-Rho1V14(7330、8144)、draper(67033)。UAS-lacZを不活性対照として使用した。全ての実験交配を25℃で行い、1日齢の子孫を25℃で16~20時間、乾燥/湿潤酵母を食べさせた後、固定及びライブイメージングのために解剖した。Rac1V12クローンを生成するために、ハエに、37℃の水浴中で、1日2回、1時間の熱ショックを約4時間の間隔で与えた。次いで、ハエを、解剖の前に、25℃で一晩保った(乾燥/湿潤酵母上で)。
免疫染色:免疫染色を、Mishra et al.,2019に記載されるように行った。試験で使用した抗体は、ウサギ抗GFP(G10362、Thermo Fisher、1:1000)、E-cad(DCAD2、Developmental Studies Hybridoma Bank、1:5)、Fas3(7G10、Developmental Studies Hybridoma Bank、1:10)、Dcp-1(9578S、Cell Signalling、1:50)、及び活性カスパーゼ3(Promega、1:200)であった。Alexa Fluor 488及び568共役二次抗体(Thermo Fisher)を1:400希釈で使用し、F-アクチンを、ファロイジン-Atto 647N(Sigma Aldrich)を使用して標識化した。卵室のLysotracker染色を、Timmons et al.,2016に記載されるように行った。
培養卵室のライブイメージングライブでの卵室の解剖及び取り付けを、以前に記載したように行った(Prasad and Montell 2007)。低速度撮影イメージングを、40倍/1.1の数値開口(NA)液浸対物レンズを使用して、Zeiss 780レーザースキャン共焦点顕微鏡で行った。卵室全体に及ぶ1μmの厚さのZ切片を、ラムダモードで、5分間隔で収集した。GFP、tdTomato、及びRFPシグナルを、Zeiss Zenソフトウェアにおける直線的な混合解除アプローチを使用して混合解除した。動物細胞培養RAC2(RAC2)(NM_002872)ヒトタグなしクローン(ORIGENE)及びRac2[E62K](Hsu et al.,2019)を、Nhe及びAge部位を使用してpCW57ベクター内でクローニングした。これらの構築物のレンチウイルストランスフェクションを、HL60細胞で実施した。マクロファージ分化のために、HL60細胞を、5×105個の細胞/mLの密度で、カバースリップコーティング6ウェルプレート中のRPMI 1640に加えてL-グルタミン及び10%熱不活化ウシ胎児血清(FBS)培地に播種し、ドキシサイクリン及び32nMの12-O-テトラデカノイルホルボール-13-アセテート(TPA)で48時間処理した。等密度のJurkat T細胞をCell Tracker Red(Invitrogen)で標識化し、食作用アッセイのために、分化したマクロファージと24時間共培養した。
統計分析及び図の準備全ての統計分析(対応のないt検定及び一元配置分散分析[ANOVA])及びグラフの準備をGraphPad Prismソフトウェアで実施した。図及びイラストをAdobe Photoshopで作成した。
実施例1:RhoファミリーGTPアーゼ:アクチン細胞骨格ネットワークの調節因子
Racは、移動細胞の前縁におけるアクチン重合及び突起を刺激する役割で最もよく知られているRhoファミリーGTPアーゼである(Ridley,Paterson et al.1992)、(Murphy and Montell 1996)、(Ridley 2015))。Racは、マクロピノサイトーシス(Ridley,Paterson et al.1992))及び食作用(Massol,Montcourrier et al.1998)も刺激する。ヒトにおける3つの高度に関連するRac遺伝子のうち、Rac1は、比較的普遍的に発現されるが、Rac2は、造血起源の細胞で主に発現される。Rac2における顕性陰性D57N変異を有する乳児は、超酸化物の欠陥産生を含む重度の食細胞欠損を呈する。ヌル対立遺伝子に対してホモ接合性の患者は、リンパ球減少症及び可変免疫不全を呈する。Rac2+/-又はRac2-/-マウスからの好中球は、化学運動及びNADPHオキシダーゼ活性の障害を呈する。これらの知見は、Rac2が、食細胞の化学運動及び超酸化物産生、並びにリンパ球の発達及び/又は生存に必要であることを示す。
Racは、移動細胞の前縁におけるアクチン重合及び突起を刺激する役割で最もよく知られているRhoファミリーGTPアーゼである(Ridley,Paterson et al.1992)、(Murphy and Montell 1996)、(Ridley 2015))。Racは、マクロピノサイトーシス(Ridley,Paterson et al.1992))及び食作用(Massol,Montcourrier et al.1998)も刺激する。ヒトにおける3つの高度に関連するRac遺伝子のうち、Rac1は、比較的普遍的に発現されるが、Rac2は、造血起源の細胞で主に発現される。Rac2における顕性陰性D57N変異を有する乳児は、超酸化物の欠陥産生を含む重度の食細胞欠損を呈する。ヌル対立遺伝子に対してホモ接合性の患者は、リンパ球減少症及び可変免疫不全を呈する。Rac2+/-又はRac2-/-マウスからの好中球は、化学運動及びNADPHオキシダーゼ活性の障害を呈する。これらの知見は、Rac2が、食細胞の化学運動及び超酸化物産生、並びにリンパ球の発達及び/又は生存に必要であることを示す。
RhoファミリーGTPアーゼがアクチン細胞骨格ネットワークの調節因子としてどのように作用するかの概略図を図1Aに示し、異常なGTPアーゼ高活性化後の形態の画像を図1B~1Dに示し、図1Bは、刺激されていない3T3線維芽細胞を示し、図1Cは、Rac活性化時に観察されたアクチンフリルを示し、図1Dは、Cdc42活性化後に観察された糸状仮足を示し、図1Eは、Rho活性化後に観察されたアクチンストレスファイバーを示す。
実施例2:Racタンパク質は、様々な分類学的ランクの個体間で保存される。
Racタンパク質は、GTP及び下流エフェクターの結合を通じて細胞内に提供される主要な機能を考慮して、配列及び構造において高度に保存される。
Racタンパク質は、GTP及び下流エフェクターの結合を通じて細胞内に提供される主要な機能を考慮して、配列及び構造において高度に保存される。
図1Fは、例示的なRAC1(3TH 5)の3D構造を示し、Mg2+と協調して、Rac1の活性化サイクルに重要であるRac1の残基D57(Acuner et al.2021)、Rac1及びRac2の両方に対する顕性陰性変異として作用することが知られているRacD57N(Lougaris et al.2020)、並びにリジン(K)との置き換えが顕性活性化変異をもたらすE62残基(Hsu et al.2019)を示す。
図1G及び図1Hに示される例示的な配列アラインメントによって示されるように、3D構造は、Rac1 Rac2、及びRc3タンパク質間で高度に保存される。
特に図1Gは、ヒトRAC1、2、3タンパク質の多重配列アラインメントを示し、配列保存、及び異なるモチーフ/領域、特に、増強されたrac特性を有するRacタンパク質をもたらすことが知られているか、又は予想される残基を包含する領域である、ヌクレオチド結合領域、エフェクター結合領域、及び脂質結合領域を示す(以下の実施例3及び実施例4を参照されたい)。
図1Hは、スイッチI及びスイッチII領域を示すヒトRAC1、2、3及びCDC42タンパク質の多重配列アラインメントを報告する。
Racタンパク質の配列及び構造は、ヌクレオチド結合領域、エフェクター領域、及び脂質結合領域の保存された残基を示す図1I及び図1Jによって例示されるように、異なる分類学的レベルの異なる個体間で更に保存される。
図1I及び図1Jは、ヌクレオチド結合領域(黒色のハイライト)、エフェクター領域(灰色のハイライト)、及び脂質結合領域(枠内の薄灰色のハイライト)を更に示す、例示的な個体(ショウジョウバエ、ヒト、ウシ、マウス、及びシノラブディスエレガンス)のRac1タンパク質(図1I)とRac2タンパク質(図1J)との間の例示的な配列アラインメントを示す。
RAC1、RAC2、及び/又はRAC3遺伝子配列及び遺伝子産物の配列、スプライスバリアント、及び構造が当技術分野で記載されている。例えば、genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=RACl、genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=RAC2、及びgenecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=RAC3におけるワールド・ワイド・ウェブで利用可能なGene Cards.comウェブサイト(参照によりその全体が組み込まれる米国特許第2015/0185223A1号から)(Mano)を参照されたい。
図1I及び図1Jの例示的な例示からわかるように、RAC1及びRAC2は、残基レベル及び構造ドメインで種にわたって高度に保存され、当業者に理解されるように、RAC3も同じである。したがって、D11、G12、F28、P29、G30、P34、E62、N92、C157、以下の実施例3及び実施例4を参照されたい)における変異などの機能獲得変異は、同様の方法で挙動することが予想される。
このような類似性は、図1Kの概略図によって例示され、これは、スイッチI、スイッチII、及びC末端領域、並びにP34H置換の位置(上部パネル)、並びにP34Hの位置及び得られた保存配列を示すスイッチI領域の様々な個体における配列アラインメントを示すRac2の概略図を示す。
実施例3:Racタンパク質領域におけるRac遺伝子変異の効果
Racタンパク質は、保存された構造を有し、異なるRAC構造領域とRacタンパク質の機能性との間の相関が知られている。
Racタンパク質は、保存された構造を有し、異なるRAC構造領域とRacタンパク質の機能性との間の相関が知られている。
そのような領域の1つは、スイッチI領域(典型的には、Rac配列の残基26から残基45へ)であり、ヌクレオチドのグアニン環とアミノ酸残基との間の相互作用における検出された喪失を考慮すると、F28、P29、G30、P34などの残基における変異は、内因性RACと比較して、GTP会合の増加(約1.5倍以上)及びGTPアーゼ活性の低下(50%以下)をもたらし得る(実施例4の説明を参照されたい)。P29、G30の二重変異体などの、GTPアーゼ活性も(50%以下)低下させることができる、スイッチI領域の残基の複数の変異が認識されている(実施例4の説明を参照されたい)。
内因性RACと比較した、検出されたGTP会合の増加(約1.5倍以上)、及び/又はGTPアーゼ活性の低下(50%以下)、並びにその中の残基の変異に起因する、下流エフェクターPAK1への結合及びAKTのリン酸化の増加(約1.5倍)(例えば、RacのGTPへの結合に関与することが知られているE62を参照されたい)を考慮して、類似の考慮事項がスイッチII領域(典型的には、Rac配列の残基59から残基74まで)に適用される。
変異が、増強されたrac特性を有するRacタンパク質をもたらすことが知られているか、又は予想される残基を包含する追加の領域は、PM(リン酸マグネシウム)結合領域である。特に、Racタンパク質は、第1のPM領域(典型的には、残基10から残基17)、第2のPM領域(典型的には、残基29から残基35)、及び第3のPM領域(典型的には、残基56から残基60)を含む。変異は、スイッチI領域と重複するPM領域であり、内因性RAC、例えば、D11と比較して、GTPアーゼ活性の低下(50%以下)をもたらすことが認識されている。
第3のPM領域は、残基間(aa56~60)に存在し、Racl及びH-rasにおいて同一であるが、最初の2つのPM領域においていくつかの違いが存在する(Menard and Snyderman n.d.)。
増強されたRac特性をもたらすRac構造及び変異に関する知られているデータを考慮して、変異がRac活性化をもたらすことが知られているか、又は予想される残基を包含すると認識されている領域は、ヌクレオチド結合領域、エフェクター領域、及び脂質結合領域である(実施例2、図1G、図1I、図1Jを参照されたい)。
特に、Rac2のヌクレオチド結合領域における変異は、RAC2がGTP結合活性形態でロックされる顕性活性化表現型をもたらすことができる。例えば、N末端GTP結合領域でのミスセンス変異RAC2 G12Rは、RAC2 E62Kと同様の方法でGTP加水分解を妨害する。ヘテロ接合性RAC2 G12R変異を有する患者はまた、RAC2 E62Kなどの類似の表現型を示し、それらは、T及びBリンパ球及び血液中の循環単球を欠き、重症複合免疫不全4の形態をもたらす(Lagresle-Peyrou,Olichon et al.2021)。
活性化Racタンパク質をもたらすヌクレオチド結合領域の変異の例には、RacとGTPとの間の結合を強化し、延長する現在の変異の距離など、3.2Å以下、特に、2.5又は2.7Åの結合後の残基と標的部分との間の距離をもたらす残基の置換が含まれる。
ヌクレオチド結合領域、エフェクター領域、及び脂質結合領域に収まる変異は、D11(PM領域)、G12、F28、P29、G30、P34(スイッチI領域)、E62(スイッチII領域)、N92、C157を含み、これらは全て、Racタンパク質に対する活性化変異について報告されている(以下の実施例4も参照されたい)。
実施例4:例示的な活性化Rac変異
様々な例示的な変異が、Racタンパク質のヌクレオチド結合領域、エフェクター領域、及び脂質結合領域において認識されている。
様々な例示的な変異が、Racタンパク質のヌクレオチド結合領域、エフェクター領域、及び脂質結合領域において認識されている。
例えば、RAC1では、スイッチI領域における変異P29Sは、GDP解離の増加、GTP結合に対するより高い親和性、GTPアーゼ活性の低下をもたらすことが示されている(参照によりその全体が組み込まれる、(Kawazu et al.2013)(Kawazu,Ueno et al.2013)、及び米国特許第2015/0185223A1号(Mano)を参照されたい)。
特に、RAC1変異P29Sに関しては、RAC1(P29S)結晶構造において、GMP-PNP(GTP類似体)のリボースヒドロキシル基と、Ser29及びGly30の両方の骨格カルボニルとの間に直接的な水素結合が存在することに留意されたい。この結合は、リボースヒドロキシル基とスイッチI残基との間に水媒介性水素結合が形成される、RhoファミリーGTPアーゼで典型的に観察されるパターンとは対照的である。代わりに、RAC1(P29S)に見られる結合は、活性化HRASの結晶構造において観察される水素結合パターンに密接に整列し、ここでは、リボースヒドロキシルの、骨格との直接的な相互作用が一般的に存在する。p.Pro29Ser変化は、29位のプロリン残基に固有の立体構造拘束を放出するように思われ、したがって、スイッチIループ内のGTP結合のためのRAS様の変化した立体構造、及びエフェクター活性の増加を可能にする。(Krauthammer et al.2012)(Krauthammer,Kong et al.2012)。
Racを活性化することが認識された追加の変異は、高速リサイクル変異であるRAC1変異F28Lである。特に、RAC1のF28L変異は、コドン28とヌクレオシドとの間の相互作用の喪失をもたらし、RAC1(F28L)について、高速サイクルは、ヌクレオチドに対する低減された親和性から生じることを示唆する。(Kumar,Rajendran et al.2013)。
全体的なアーキテクチャは非常に類似しているが、RAC1(P29S)及びRAC1(F28L)のスイッチIループの立体構造は、互いに異なっており、RAC1(P29S)は、Ras様のスイッチI立体構造を示し、RAC1F28Lは、増加した柔軟性を示す。RAC1F28Lについては、これは、場合により、フェニルアラニンベンジル基の喪失、及び結果としてのヌクレオチドとの安定化相互作用の低減に起因する。(Kumar,Rajendran et al.2013)。
特に、RAC1(F28L)及びRAC1(P29S)は、異なるメカニズムによって自己活性化され、RAC1(F28)L自己活性化は、グアニン環とF28との間の相互作用の喪失によって駆動され、RAC1(P29S)は、場合により、別のメカニズム、おそらく、GDPで負荷をかけられた不活性状態の不安定化によって駆動される(Kumar,Ragendran et al.2013)。
追加のRacI変異は、結合したGTPのグアニン環に隣接する残基である位置C157において提供され得る。特に、変異RAC1(C157Y)は、GTPのための会合及び解離の両方が加速されるRac1タンパク質をもたらす。したがって、C157Yの形質転換能は、RAC1(P29S)又はRAC1(N92I)のそれと比較してより含有される(参照によりその全体が組み込まれる、(Kawazu et al.2013)(Kawazu,Ueno et al.2013)、及び米国特許第2015/0185223A1号を参照されたい)(Mano))。
追加のRAC1変異は、GDP/GTPの結合ポケットから離れて位置し、RAC1を構成的に活性化させる残基であるN92位において提供され得る(参照によりその全体が組み込まれる、(Kawazu et al.2013)(Kawazu,Ueno et al.2013)、及び米国特許第2015/0185223A1号(Mano)を参照されたい)。
特に、肉腫細胞株であるHT1080におけるRAClのアミノ酸置換(N92I)は、RAC1を構成的に活性化し、高度に発がん性とする。HT1080は、NRAS(Q61K)腫瘍タンパク質も担持するが、RAC1(N92I)は、NRAS(Q61K)のsiRNA媒介性ノックダウンではなく、RACl(N92I)のsiRNA媒介性ノックダウンが、明らかに制帽成長を抑制したため、この細胞株における必須の成長ドライバーである。がん細胞株間のRAC1/RAC2/RAC3変異の更なるスクリーニング、並びに公開データベースによって、RAC1(N92I)及びRAC2(P29Q)などの、RAC!及びRAC2に関する新たな形質転換変異を認識した。(当業者によって理解されるように、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第2015/0185223A1号(Mano)を参照されたい)。
加えて、スイッチI領域におけるRAC2(P29L)及びRAC2(P29Q)の変異は、活性化及び形質転換であり、かつ増強されたRacタンパク質を有するRacタンパク質をもたらすことも示されている(参照によりその全体が組み込まれる、(Kawazu et al.2013)(Kawazu,Ueno et al.2013)、及び米国特許第2015/0185223A1号(Mano)を参照されたい)。
また、参照によりその全体が組み込まれる、(Kawazu et al.2013)(Kawazu,Ueno et al.2013)の表S3に示される変異を参照する。
上記を考慮すると、Racタンパク質の1つ以上のアミノ酸置換は、当業者によって理解されるように、RAC1(N92I)、RAC1(P29S)、RAC1(C157Y)、RAC1(P179L)、RAC2(I121M)、RAC2(P29Q)、RAC2(D47Y)、及びRAC2(P106H)で検出される、増強されたRac特性に基づいて、N92I、C157Y、P179L I121M、P29Q、P29S、D47Y、P106Hから選択することができる(参照によりその全体が組み込まれる米国特許第2015/0185223A1号(Mano)を参照されたい)。
Rac活性化であることが認識される追加の変異は、RacPM領域に位置する。Raclは、最初の2つのPM領域の各々にH-rasからの3つの異なるアミノ酸を有するが、第3のPM領域は、H-ras(PM-リン酸マグネシウム結合領域)のそれと同一である((Menard and Snyderman,1993)からの図1Lを参照されたい)。第1のPM領域(aa10~17)におけるアミノ酸の、H-rasで見られる対応するアミノ酸への変異は、それらのうちの1つであるAspl 1の修飾が、racl中のGTPアーゼを50%減少させたが、Glyl3及びSerl7は効果を有しなかったことを示した。第2のPM領域(aa29~35)において、Pro29-Gly30ペアの修飾はまた、raclにおいてGTPアーゼ活性を50%低下させた。11位及び29位、並びに30位(P1-P2変異体)で変異したraclは、天然のraclと比較して、3~4倍のGTPアーゼ活性の低下(37℃、1分当たりの、GTP加水分解/GTP7S結合タンパク質のnmol、190対552pmol)を有し、両方のドメイン間の協力的(ただし非付加的)相互作用を示唆した。(Menard and Snyderman,1993)(Menard and Snyderman n.d.)(Menard and Snyderman 1993)。((Menard and Snyderman,1993)からの図1Mを参照されたい)。
特に、PM1領域(D11A、T17S、及びループ1)において3つの変異体、PM2領域[PG(29、30)VD]において1つの変異体、両方の領域(すなわち、11位及び29~30位、P1-P2変異体)において「二重」変異体を作製した。D11A、PG(29、30)VD、及びP1-P2変異体は、GTPアーゼ加水分解の著しい低減を有したため、最も強力な活性化変異である(Menard and Snyderman n.d.)((Menard and Snyderman,1993)からの図1Mを参照されたい)。
活性化することが示されている更なるRac変異は、RAC2 P34Hであり(図1K)、スイッチI領域では、RAC2[E62K]((Lougaris,Chou et al.2019)(Lougaris et al.2019)のような免疫不全RAC2(P34H)のモデリングは、グアノシン三リン酸とP34Hとの間の潜在的な相互作用を示唆し、これは、活性RAC2のエフェクタータンパク質への結合を安定化させるであろう。RAC2P34Hは、WT RAC2と比較して、エフェクタータンパク質PAKへの結合が増加しており、これは、内因性グアノシン二リン酸で負荷をかけることによって逆転した。したがって、RAC2P34Hは、機能獲得効果を有する。(Lougaris et al.,2019(Lougaris,Chou et al.2019)。
いくつかの実施形態では、E62K、Q61L、D63V、G12R、及びG12VなどのRAC2における活性化変異は、GTP結合活性形態に留まるようにRAC2の親和性を増加させ、RAC2媒介性シグナル伝達を増強することができる。例えば、RAC2のスイッチIIドメイン内にあるグルタミン酸62(E62)は、RAC2[E62K]でリジン(K)に変換される(図1F、1G、(Hsu,Donko et al.2019)。追加の例として、RAC2E62Kは、増加された下流エフェクターPAK1への結合及びAKTのリン酸化(約1.5倍)などの定量化可能なパラメータの変化を示し、RAC2の野生型発現(RAC2[WT])と比較して、高いレベルのF-アクチン含有量を維持する。結果として生じる下流シグナル伝達は、時間の経過とともに活性酸素種(ROS)産生の増加、及び患者の好中球でのマクロピノサイトーシスの増加をもたらす1(Hsu,Donko et al.2019)。
本開示の意味における上記の例示的なRac活性化変異を考慮すると、D11A、G12V/R、F28L、P29S、PG(29,30)VD、N92I、C157Y、P29L、P29Q、P34H、G12V/R、E62K、N92S、N92Tを含む。
特に、本開示の意味における上記のRac活性化変異を考慮すると、RAC1(D11A)、RAC1(G12V/R)、RAC1(F28L)、RAC1(P29S)、RAC1(PG(29,30)VD)、RAC1(N92I)、及びRAC1(C157Y)、並びにRAC2(P29L)、RAC2(P29Q)、RAC2(P34H)、RAC2(G12V/R)、RAC2(E62K)、RAC2(N92S)、及びRAC2(N92T)を含む。
実施例5:GTPへの、Racの増加した結合の検出による、活性化されたRacタンパク質の増強された特性の検出
活性化されたRac遺伝子の増強された特性は、多くの方法で(又はいくつかの場合、全ての組み合わせで)示され、定量化することができる。
活性化されたRac遺伝子の増強された特性は、多くの方法で(又はいくつかの場合、全ての組み合わせで)示され、定量化することができる。
以前の研究により、活性化Racは、GTPの結合の約1.5~2倍の増加をもたらし得ることが示されている。
持続性GTP結合活性Rac2の定量化は、GDP交換アッセイによって決定することができる。活性化されていないRAC2と比較して、活性化Rac2は、GEFがアッセイで添加されると著しい定量可能なGDP解離をもたらし、GAPが導入されるとGTP加水分解を低減させるであろう。以前の研究によって、活性化Rac2は、活性化されたRAC2により、GTPの結合及びAKT(下流エフェクター)のリン酸化の約1.5~2倍の増加をもたらし得ることが示されている1。(Hsu,Donko et al.2019)。
特に、例示的な試験は、GDP交換アッセイによって決定されるグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)媒介性グアニンヌクレオチド交換によって提供される。
当業者に理解されるように、GEFは、GTPへのそれらの結合を促進することによってGTPアーゼを活性化するが、GTPアーゼ活性化タンパク質(GAP)は、GTPを加水分解し、GTPアーゼを不活性化する。Rac2などのGTPアーゼは、GEF結合によって著しく増加する、ヌクレオチド交換の遅い固有速度を有する。例えば、GEFの非存在下では、活性化されていないRAC2及びRAC2[E62K]は両方とも、同様のGDP交換の固有速度を示したが、GEF(TIAM1)の存在下では、活性化されていないRAC2からのGDP解離速度は、RAC2[E62K]よりも有意に大きかった。更に、活性化されていないRAC2と異なり、GAP(p50RhoGAP)の付加は、RAC2[E62K]のGTP加水分解を駆動することに失敗した1。これらのデータは、活性化されていないRAC2と比較して、RAC2[E62K]が、GTPロックされた活性形態のままであることを示し、これらのパラメータを使用して、「活性化された」Rac2又はRac2における「活性化」変異を試験することができる。
GDP交換アッセイを使用して、Rac遺伝子の活性化発現レベルを決定することができる。GEFは、GTPへのそれらの結合を促進することによってGTPアーゼを活性化するが、GTPアーゼ活性化タンパク質(GAP)は、GTPを加水分解し、GTPアーゼを不活性化する。GTPアーゼは、GEF結合によって著しく増加する、ヌクレオチド交換の遅い固有速度を有する。例えば、一般に、GEFの非存在下では、RAC[WT]及び活性化RACは両方とも、同様のGDP交換の固有速度を示すが、GEFの存在下では、RAC[WT]からのGDP解離速度は、活性化RACよりも有意に大きい。更に、活性化されていないRACと異なり、GAPの付加は、活性化RACのGTP加水分解を駆動することに失敗する。
したがって、内因性RACと比較した、GTP会合の増加(細胞によって許容され、毒性/表現型異常を引き起こさない約1.5倍以上)、GTPアーゼ加水分解活性の低減(50%以下)、又は両方の組み合わせを使用して、RAC発現の活性化レベルが達成されるかどうかを決定することができる。
実施例6:活性化されたRac遺伝子の活性化発現レベルの検出:GTPへの、Racの増加した結合の検出による
GDP交換アッセイを使用して、Rac遺伝子の活性化発現レベルを決定することができる。GEFは、GTPへのそれらの結合を促進することによってGTPアーゼを活性化するが、GTPアーゼ活性化タンパク質(GAP)は、GTPを加水分解し、GTPアーゼを不活性化する。GTPアーゼは、GEF結合によって著しく増加する、ヌクレオチド交換の遅い固有速度を有する。例えば、一般に、GEFの非存在下では、RAC[WT]及び活性化RACは両方とも、同様のGDP交換の固有速度を示すが、GEFの存在下では、RAC[WT]からのGDP解離速度は、活性化RACよりも有意に大きい。更に、RAC[WT]と異なり、GAPの付加は、活性化RACのGTP加水分解を駆動することに失敗する。したがって、内因性RACと比較した、GTP会合の増加(細胞によって許容され、毒性/表現型異常を引き起こさない約1.5倍以上)、GTPアーゼ加水分解活性の低減(50%以下)、又は両方の組み合わせを使用して、RAC発現の活性化レベルが達成されるかどうかを決定することができる。
GDP交換アッセイを使用して、Rac遺伝子の活性化発現レベルを決定することができる。GEFは、GTPへのそれらの結合を促進することによってGTPアーゼを活性化するが、GTPアーゼ活性化タンパク質(GAP)は、GTPを加水分解し、GTPアーゼを不活性化する。GTPアーゼは、GEF結合によって著しく増加する、ヌクレオチド交換の遅い固有速度を有する。例えば、一般に、GEFの非存在下では、RAC[WT]及び活性化RACは両方とも、同様のGDP交換の固有速度を示すが、GEFの存在下では、RAC[WT]からのGDP解離速度は、活性化RACよりも有意に大きい。更に、RAC[WT]と異なり、GAPの付加は、活性化RACのGTP加水分解を駆動することに失敗する。したがって、内因性RACと比較した、GTP会合の増加(細胞によって許容され、毒性/表現型異常を引き起こさない約1.5倍以上)、GTPアーゼ加水分解活性の低減(50%以下)、又は両方の組み合わせを使用して、RAC発現の活性化レベルが達成されるかどうかを決定することができる。
実施例7:境界細胞は、Rac機能のインビボモデルである。
ショウジョウバエ卵巣の境界細胞は、長い間、Racの機能を理解するためのインビボモデルとして機能してきた。
ショウジョウバエ卵巣の境界細胞は、長い間、Racの機能を理解するためのインビボモデルとして機能してきた。
発生卵室を含有するショウジョウバエの卵巣管を示す(図2A)。ショウジョウバエの卵巣における6~10個の上皮濾胞細胞のグループは、境界細胞(b)と呼ばれ、一対の非運動性極性細胞(p)とともに、卵室を通って卵母細胞の前縁に集団的に遊走する(図2B、2C、2D)。
境界細胞は、卵形成の段階9の間に集団的な細胞遊走を始める、6~10個の遊走体細胞のグループである(図2A~D)。卵室は、15個のナース細胞及び1個の卵母細胞の嚢胞を取り囲む約850個の体細胞濾胞細胞で構成される(図2A~C)。卵室は、成長し、14段階を経て成熟卵に発達する。
境界細胞(b)及び非運動性極性細胞(p)はともに、***の侵入に必要な構造である卵門を形成する。適切な遊走の欠如は、不妊症を引き起こす。一対の非運動性極性細胞(p)を取り囲む境界細胞(b)の高倍率画像を図2Dに示す。
インビボでの突起及び細胞遊走におけるRacの役割は、顕性陰性Rac(Rac1N17)の発現が突起及び走化性を遮断する境界細胞において初めて実証された(Murphy and Montell 1996)(図2E、2F、2G)。
加えて、Rac活性の空間的及び時間的調節が不可欠である。正常な境界細胞では、Rac活性は、突起において増強され、光活性化可能な形態のRacの局所照明は、遊走クラスターを誘導するのに十分である(Wang,He et al.2010))。構成的に活性なRacの、血清飢餓NIH3T3線維芽細胞への急性発現は、細胞膜の波打ち現象及びマクロピノサイトーシスを生じさせる(Ridley,Paterson et al.1992))が、境界細胞における構成的に活性なRac(Rac1V12)の低レベル(正常な25℃とは対照的な18℃で)の発現でさえも、それらの走化性を遮断する(Geisbrecht and Montell 2004))(図2H~J)。
顕著なことに、構成的に活性なRacの高レベルの発現(25℃)は、発現が4~6個の外側の境界細胞に制限されている場合であっても、卵室全体の破壊(図2K、図2L)をもたらす(図2M)。境界細胞クラスターは、非遊走性の極性細胞の対である2つの細胞型で構成され、これらは、4~6個の遊走細胞を動員して、それらを取り囲み(図2D)、両方の細胞型が協力して、卵門と呼ばれる卵殻構造を形成する、卵母細胞境界にそれらを運ぶ(Zarani and Margarifs 1991)。卵門は、***の侵入部位であるため、境界細胞の遊走の失敗は、完全な雌の不妊症をもたらす(Montell,Rorth et al.1992)。
境界細胞の遊走は、段階10までに完了し、卵形成の段階11の間に、ナース細胞は、それらの細胞質の内容物の大部分を卵母細胞に移す。段階12において、ナース細胞に接触している濾胞細胞は、貪食受容体ドレーパー、接着受容体インテグリン、及びRacに依存するプロセスにおいて、ナース細胞の残骸を貪食する((Timmons et al.2016(Timmons,Mondragon et al.2016)、(Meehan,Kleinsorge et al.2015)。濾胞細胞による生殖細胞の貪食は、ハエがタンパク質食品を奪われた段階8で、推定上、産卵から生存までの栄養素を別の目的に使うために、発生の早い段階でも生じ得る(Peterson et al.2003(Peterson,Barkett et al.2003)。
したがって、以下の実施例2~4に報告されるように、Rac遺伝子と貪食及び食作用との間の可能な関連性を境界細胞において試験した。
実施例8:境界細胞における構成的なRac活性化は、食作用を促進する
活性化されたRacが境界細胞による生殖細胞線の異常又は早期の呑み込みを刺激しているかどうかを決定するために、発達シグナル又は栄養奪取による正常な調節を迂回する。この解釈と一致して、濾胞細胞のサブセット内でのみRacCAが発現された卵室では、ナース細胞核は、対照卵室の大きな核と比較して、小さく、濃縮して見え、死にかけている細胞を示していた(図2N及び2Oを比較する)。
活性化されたRacが境界細胞による生殖細胞線の異常又は早期の呑み込みを刺激しているかどうかを決定するために、発達シグナル又は栄養奪取による正常な調節を迂回する。この解釈と一致して、濾胞細胞のサブセット内でのみRacCAが発現された卵室では、ナース細胞核は、対照卵室の大きな核と比較して、小さく、濃縮して見え、死にかけている細胞を示していた(図2N及び2Oを比較する)。
高倍率で、RacCA発現濾胞細胞は、生殖細胞を殺傷するだけでなく、隣接体細胞を貪食することも検出され(図2P、2Q、2R)、これは、6~10個の前部の濾胞細胞で発現された対照slbo-Gal4において一度も観察されていない(図2P)。
別の一連の実験では、RacV12は、FLPout技術(Struhl and Basler 1993)を使用して、単一及び対の境界細胞で発現された。関連する結果は、これらの実験におけるRacV12発現もまた、貪食をもたらしたことを示し(図2S、T)、したがって、RacV12を発現する単一の細胞でさえも、食作用をもたらすであろうとしても、その結論を支持する。
極性細胞(p)は破線で、境界細胞(b)は実線で示されている。対照(図2S)では、極性細胞及び境界細胞の境界が分離されているが、Rac1V12発現では。極性細胞は、Rac1V12を発現する境界細胞によって取り囲まれ、貪食されている。境界細胞及び極性細胞内のクローンは、GFPで示されている。
これらの結果を総合すると、Racの局所活性化及び一過性活性化が走行性を促進する一方で、Racの構成的な活性化が運動を損ない、高レベルの構成的なRac活性化は、隣接細胞の食作用、生細胞の食作用でさえも促進するのに十分であることが実証される。これらの観察はまた、インビボにおいて、活性Racは、RacV12発現細胞の挙動を自律的に変化させることができるが、異常な細胞-細胞相互作用に起因する組織スケール表現型をもたらし得ることを示唆する。
実施例9:Racで活性化された細胞は、細胞殺傷及び貪食が可能である。
RacV12発現細胞によって攻撃された細胞が結果的に死んだかどうかを決定するために、アポトーシス細胞死のマーカーである活性実行型カスパーゼ(c-Dcp1)発現に関して、卵室を、RacV12を発現する濾胞細胞のクローンで試験した。
RacV12発現細胞によって攻撃された細胞が結果的に死んだかどうかを決定するために、アポトーシス細胞死のマーカーである活性実行型カスパーゼ(c-Dcp1)発現に関して、卵室を、RacV12を発現する濾胞細胞のクローンで試験した。
カスパーゼ染色が希少であったクローンにおいてGFPを発現する対照卵室と比較して(図3A)、c-Dcp1-陽性細胞は、GFP+クローンRacV12発現細胞の隣に頻繁に見られた(GFP+クローン細胞は、破線によって示され、c-Dcp1染色は、白い矢印によって示される)(図3B~D)。
段階10及び11の卵室は、GFP(白色)によって示される境界細胞又は濾胞細胞におけるlysotracker染色を示さない。段階12のナース細胞は、周囲の濾胞細胞の貪食によって誘導されるリソソーム依存性プロセスによって死ぬため、リソソーム染色は、段階12から始まり、lysotracker色素によってナース細胞を取り囲んで観察される(図3E~G)。
slboGal4;UAS-RacV12を発現する段階9卵室内のナース細胞もまた、強烈なlysotracker染色を示し(図3H)、それらが早期に殺傷されたことを示唆した。
少ないRacV12発現細胞が、どのようにして15個の巨大な多倍体ナース細胞及び1個の卵母細胞で構成される生殖細胞株全体を殺傷することができるかを調べるために、対照(図3I~L)及びslboGal4;UAS-RacV12卵室(図3M~P)のライブイメージングを行った。
対照では、ナース細胞核は、15分間のイメージング期間を通して、Hoechst染料で大きく、比較的に均一に染色されたように、正常に見えた(図3I~L)。RacV12発現卵室は、slboGal4が発現を開始したときには比較的正常に見えたが(図3M)、ナース細胞は、DNAの異常な分布(核凝縮)及び細胞質自己蛍光の蓄積を含む細胞死の兆候を急速かつ同期的に示した(図3N~P)。
実施例10:Racで活性化された細胞は、ドレーパー依存性食作用を行うことが可能である
濾胞細胞によって誘導されるナース細胞の正常な死は、ファゴトーシス(摂食による死)と呼ばれる。段階12のナース細胞の分子認識は、濾胞細胞によって発現される貪食受容体ドレーパーの活性化によって生じる。境界細胞におけるRacV12発現によって引き起こされる組織破壊も、ファゴトーシス様機構に起因する場合、それも、ドレーパー依存性であり得る。この仮説を試験するために、slboGal4を使用して、ドレーパーホモ接合変異体におけるUAS-RacV12を駆動した。
濾胞細胞によって誘導されるナース細胞の正常な死は、ファゴトーシス(摂食による死)と呼ばれる。段階12のナース細胞の分子認識は、濾胞細胞によって発現される貪食受容体ドレーパーの活性化によって生じる。境界細胞におけるRacV12発現によって引き起こされる組織破壊も、ファゴトーシス様機構に起因する場合、それも、ドレーパー依存性であり得る。この仮説を試験するために、slboGal4を使用して、ドレーパーホモ接合変異体におけるUAS-RacV12を駆動した。
ドレーパーの変異は、卵室破壊を著しく抑制した(図4A~G)。卵室全体の形態及びナース細胞の核形態が救助された一方で、他の欠陥が明らかになった。drpr-/-変異体において、RacV12発現は、依然として境界細胞遊走欠損を引き起こした(図4D、E、F)。境界細胞は、図4A~Eにおいて白い矢印によって標識化され、Rac1V12発現卵室における正常な遊走を示す求心細胞(別の種類の濾胞細胞)は、図4Fにおいて白い矢印によって強調される。加えて、生殖細胞株は、多くの卵室において健全なままであったが、活性Racを発現する境界細胞は、ナース細胞の代わりに極性細胞を貪食した(図4I~K)。破線によって示される極性細胞(p)は、境界細胞(b)によって貪食される(白色の矢印)。
伸長濾胞細胞の小さなサブセットにおいて早期に、かつナース細胞関連濾胞細胞において段階9に発現する、異なるGal4株を使用したRacV12の発現は、同様に生殖細胞死及び組織破壊を引き起こす(図4L~N)。したがって、活性Racは、本来は健康な生殖系列及び体細胞に向けて濾胞細胞を、過剰に食作用を有するものにするように見えた。
実施例11:境界細胞における活性化されたRac遺伝子の効果
ショウジョウバエにおける実施例7~10で報告された結果は、構成的に活性な形態のRacの発現が、卵巣における濾胞細胞に、隣接細胞を早期に殺傷させ、摂取させることを示した。
ショウジョウバエにおける実施例7~10で報告された結果は、構成的に活性な形態のRacの発現が、卵巣における濾胞細胞に、隣接細胞を早期に殺傷させ、摂取させることを示した。
特に、ショウジョウバエの実施例7~10で報告された結果は、境界細胞における高レベルの活性Racの持続的な発現が、組織全体の破壊を引き起こすことを示す。この破壊は、正常な卵巣形成の後期に濾胞細胞による生殖細胞残部の食作用を媒介する、呑み込み受容体ドレーパーの変異によって抑制される。ドレーパー変異体では、活性Racを発現する境界細胞は、生殖細胞の代わりに、近くの生きている濾胞細胞を呑み込む。したがって、活性Racは、境界細胞に生細胞を呑み込ませるのに十分である。
実施例12:活性化されたRac2遺伝子(Rac2[E62K])は、Jurkat T白血病細胞の食細胞活性化及び呑み込みをもたらす。
好中球及び/又はマクロファージは、通常、それらの自然寿命の終わりにB細胞及びT細胞を呑み込むため、活性Racが、この正常なプログラムを早期に活性化させ、ヒトB細胞及びT細胞の早期B細胞及びT細胞死をもたらす可能性があるかどうかを決定するために、一連の実験を実施した。
好中球及び/又はマクロファージは、通常、それらの自然寿命の終わりにB細胞及びT細胞を呑み込むため、活性Racが、この正常なプログラムを早期に活性化させ、ヒトB細胞及びT細胞の早期B細胞及びT細胞死をもたらす可能性があるかどうかを決定するために、一連の実験を実施した。
この仮説を試験するために、ヒト患者で見られた活性化された形態のRac2を、細胞培養物中のマクロファージにおいて発現させ、白血病患者に由来するT細胞である、蛍光で標識化されたJurkat細胞において混合した。
特に、野生型Rac2、Rac2[E62K]、又はベクター対照を、GFPとともにマクロファージ様表現型に分化させたHL60由来細胞において発現させた。これらの細胞を、赤色蛍光色素で標識化されたヒトJurkat T細胞白血病細胞と混合した。
対照マクロファージ様細胞は、ほとんどJurkat細胞を貪食しなかった(図5A)が、野生型Racの過剰発現は、そのような事象の頻度を2倍増加させ(図5B)、Rac2[E62K]の発現は、頻度をほぼ4倍増加させた(図5C及びD)(図5A、5B、5Cにおける白い矢印)。Rac2[E62K]はまた、マクロファージとT細胞との間の接触頻度を増加させた(図5E)(図5A、5B、5Cにおける灰色の矢印)。これらの結果は、Rac2E[62K]患者における理解しにくいリンパ球減少及び免疫不全についての説明を提供する。
実施例13:Rac2変異を有するヒト患者におけるリンパ球減少は、食細胞の高活性又は活性化によって引き起こされる。
ヌル対立遺伝子に対してホモ接合性のヒト患者は、リンパ球減少症及び可変免疫不全を呈する。Rac2+/-又はRac2-/-マウスからの好中球は、化学運動及びNADPHオキシダーゼ活性の障害を呈する。これらの知見は、Rac2が、食細胞の化学運動及び超酸化物産生、並びにリンパ球の発達及び/又は生存に必要であることを示す。
ヌル対立遺伝子に対してホモ接合性のヒト患者は、リンパ球減少症及び可変免疫不全を呈する。Rac2+/-又はRac2-/-マウスからの好中球は、化学運動及びNADPHオキシダーゼ活性の障害を呈する。これらの知見は、Rac2が、食細胞の化学運動及び超酸化物産生、並びにリンパ球の発達及び/又は生存に必要であることを示す。
造血特異的Rac2遺伝子における活性化変異[E62K]を有するヒト患者は、リンパ球減少(B細胞及びT細胞の数が抑制されている)及び免疫不全を含む症状を提示し、これらは、原因不明のままである。特に、ヒト患者における免疫不全に関する公表された報告書は、患者からのマクロファージが、いくつかの基準に従って高活性であることを示しているが、免疫不全の根拠は不明である。
マクロファージ中のヒトRac2遺伝子における活性化変異の発現が、がん性白血球を摂取し、殺傷するようにそれらを活性化するのに十分であることを示す、実施例12で報告されたデータ。実施例12で試験された活性化変異は、B細胞及びT細胞の喪失(リンパ球減少症)による免疫不全を患うヒト患者において発見された。
Rac2における活性化変異は、ヒト患者において報告されている。意外なことではないが、そのような患者からの好中球は、高活性であり、健常な対照からの細胞では見られない異常なマクロピノサイトーシス小胞及び大きな空胞を呈する。Rac2[E62K]変異は、TIAM1媒介性GDP交換及びp50RhoGAP媒介性GTP加水分解の両方を損なう。正味の効果は、長期間のRac2活性化、及びPAKなどのエフェクタータンパク質との相互作用である。臨床的に最も重要な欠陥は、B細胞及びT細胞の数の低減による免疫不全である。マウスモデルは、CD3+T細胞の20倍超の低減を含む、患者に見られる効果を要約する。観察されたB細胞及びT細胞リンパ球減少症は、骨髄でのB細胞及びT細胞の発達の失敗、又は胸腺での成熟に起因するものではないと思われ、原因不明のままである。好中球もRac2[E62K]において注目された。更に、患者は、骨髄移植によって治癒することができ、その効果が骨髄由来細胞に対して自律的であることを実証する。
実施例12の結果は、実施例7~11で報告された結果とともに、Rac[E62K]患者で観察されたリンパ球減少症が、実施例14で更に詳述されるように、食細胞の超活性及びB細胞及びT細胞の早期呑み込みによる原因であるという結論を支持する。
実施例14:マクロファージ中のRacを活性化することによってがん細胞の食作用を刺激する
マクロファージの正常な機能は、B細胞及びT細胞が裏返ったときに除去することであるため、実施例12のデータは、高活性Racが、マクロファージに、それらが正常に死ぬ前にB細胞及びT細胞を早期に摂取させているという結論を支持し、かつ高活性マクロファージが「摂食」し、それによって患者のB細胞及びT細胞を殺傷しているという結論を支持する。
マクロファージの正常な機能は、B細胞及びT細胞が裏返ったときに除去することであるため、実施例12のデータは、高活性Racが、マクロファージに、それらが正常に死ぬ前にB細胞及びT細胞を早期に摂取させているという結論を支持し、かつ高活性マクロファージが「摂食」し、それによって患者のB細胞及びT細胞を殺傷しているという結論を支持する。
実施例12において、Rac活性化されたマクロファージ(対照マクロファージではない)が、Jurkat細胞を熱心に摂取し、殺傷したため、この原理証明実験は、がん患者のマクロファージにおけるRac中の活性化変異を発現することは、マクロファージにがん細胞を殺傷させ、摂取させる可能性があり、免疫系及び患者生存に有利に、がんと免疫系との間の戦いにおけるバランスを崩すという結論を支持する。
実施例15:標的細胞の殺傷及び食作用のためのRacで活性化されたCARの組み合わせ
CAR-Tは、がん性B細胞を攻撃するように患者T細胞を操作する前提に基づくがん療法である。CAR-Pは、マクロファージががん細胞を攻撃するようにプログラムされ得るという考えに基づく治療的アプローチである。
CAR-Tは、がん性B細胞を攻撃するように患者T細胞を操作する前提に基づくがん療法である。CAR-Pは、マクロファージががん細胞を攻撃するようにプログラムされ得るという考えに基づく治療的アプローチである。
しかしながら、既存のアプローチは、T細胞及びマクロファージをプログラムして、それらをB細胞に結合させる細胞外受容体タンパク質を発現させることに基づく。ごく一部の細胞-細胞接触事象が、腫瘍細胞の呑み込み及び死をもたらす。事象の80%は、非致死的な細胞の「噛み付き」行動につながる。
実施例7~10で報告されたショウジョウバエにおける実験、並びに実施例11及び12で議論された哺乳類細胞を用いたデータに基づいて、マクロファージ及び/又は好中球におけるRac2中の活性化変異を発現することは、以下の予測的な実施例18及び19に概説されるように、公開されているCAR-Pの効率を大幅に改善する可能性を有することが期待される。
実施例16:Rac活性ベクター構成
遺伝子操作された活性化された食細胞において、Rac遺伝子は、定量的又は定性的方法によってその存在を検出するために、レポーター遺伝子(図7A)と共発現されなければならないが、Rac遺伝子が、その上流又は下流のタグ配列を含有し、インビボでの研究のために特別にそれらの方法による独自の検出を可能にする場合(図7B)を除く。Rac遺伝子及びレポーター遺伝子の同時発現を別々であるが、同じのRNA転写産物からに可能にするPA又は内部リボソーム侵入部位(IRES)配列を含有するバイシストロン性ベクターが、大部分で好ましい(図7C)。バイシストロン性ベクターのプロモーターは、Rac遺伝子を単独で発現するために使用される同じものであり得る。1つの異なるプロモーターが使用される場合、それは、少なくとも1つのコアプロモーター、続いてRac遺伝子を有しなければならず、調節配列の数の存在は、任意であり得る。2つの異なるベクターに由来するRacとレポーター遺伝子との共発現が受け入れられ得る。その場合、第2のベクターは、レポーター遺伝子の上流に少なくともコアプロモーターを含有しなければならず、調節領域の使用は、任意であり得る。これは、最小限のカセットとみなされ、レポーター遺伝子の適切な発現のために、少なくとも1つのコピーが必要である。第2のベクターにおけるプロモーターは、食細胞に関して構成的又は条件付き、相同的又は異種であり得る。Racとレポーター遺伝子との共発現が異なるベクターに由来する場合、食細胞内での同じ種類のゲノム挿入が好ましいであろう(安定したトランスフェクション)。この場合、最初にRac又はレポーター遺伝子を発現する安定した食作用を有する細胞の作成順序は、任意となるであろう。最後に、Rac及びレポーター遺伝子の両方を発現する食作用を有する細胞を、定量的又は定性的方法によって特定し、選択することができる。
遺伝子操作された活性化された食細胞において、Rac遺伝子は、定量的又は定性的方法によってその存在を検出するために、レポーター遺伝子(図7A)と共発現されなければならないが、Rac遺伝子が、その上流又は下流のタグ配列を含有し、インビボでの研究のために特別にそれらの方法による独自の検出を可能にする場合(図7B)を除く。Rac遺伝子及びレポーター遺伝子の同時発現を別々であるが、同じのRNA転写産物からに可能にするPA又は内部リボソーム侵入部位(IRES)配列を含有するバイシストロン性ベクターが、大部分で好ましい(図7C)。バイシストロン性ベクターのプロモーターは、Rac遺伝子を単独で発現するために使用される同じものであり得る。1つの異なるプロモーターが使用される場合、それは、少なくとも1つのコアプロモーター、続いてRac遺伝子を有しなければならず、調節配列の数の存在は、任意であり得る。2つの異なるベクターに由来するRacとレポーター遺伝子との共発現が受け入れられ得る。その場合、第2のベクターは、レポーター遺伝子の上流に少なくともコアプロモーターを含有しなければならず、調節領域の使用は、任意であり得る。これは、最小限のカセットとみなされ、レポーター遺伝子の適切な発現のために、少なくとも1つのコピーが必要である。第2のベクターにおけるプロモーターは、食細胞に関して構成的又は条件付き、相同的又は異種であり得る。Racとレポーター遺伝子との共発現が異なるベクターに由来する場合、食細胞内での同じ種類のゲノム挿入が好ましいであろう(安定したトランスフェクション)。この場合、最初にRac又はレポーター遺伝子を発現する安定した食作用を有する細胞の作成順序は、任意となるであろう。最後に、Rac及びレポーター遺伝子の両方を発現する食作用を有する細胞を、定量的又は定性的方法によって特定し、選択することができる。
遺伝子操作された活性化された食細胞による生細胞の食作用を増強するために、食作用のためのキメラ抗原受容体(CAR-P)をRac遺伝子と共発現させることができる。CAR-P遺伝子は、Rac発現を検出するために使用されるものと異なるタグ又はレポーター遺伝子をそのC末端に含有しなければならない。Racとレポーター遺伝子との共発現の場合のように、Rac及びCAR-P遺伝子の発現は、バイシストロン性ベクターを使用することによってか(図8A)、又は全員1つの遺伝子を発現する2つの異なるベクターによって行うことができるが、この場合、Rac遺伝子は、その上流又は下流のタグ配列を有しなければならない(図8B)。同じ転写産物中の任意のタグ、レポーター遺伝子、及びCAR-PなしでRac遺伝子を発現するマルチシストロン性ベクターを、PA又はIRES配列の上流又は下流の遺伝子の順序に対するいかなる優先順位なしで使用することができる(図8C)。第1のプロモーターは、このマルチシストロン性ベクターで使用することができるが、それは、1つの異なるプロモーターが使用される場合、少なくとも1つのコアプロモーター、続いてRac遺伝子を有しなければならず、調節配列の数の存在は、任意であり得る。
CAR-PがRacと異なるベクターで共発現される場合、この第3のベクターは、CAR-P遺伝子の上流に少なくともコアプロモーターを含有しなければならず、調節領域の使用は、任意であり得る。これは、最小限のカセットとみなされ、CAR-P遺伝子の適切な発現のために、少なくとも1つのコピーが必要である。この第3のベクターにおけるプロモーターは、食細胞に関して構成的又は条件付き、相同的又は異種であり得る。しかしながら、構成的プロモーターが、CAR-P発現に関して最も好ましい。Rac遺伝子及びCAR-P遺伝子をそれぞれ発現する第1及び第3のベクターに加えて、第1のベクターがRac遺伝子の上流又は下流のタグ配列を含有しない場合にのみ、レポーター遺伝子を発現する第2のベクターの存在が必要である(図8D)。
遺伝子操作された活性化された食細胞は、バイシストロン性ベクターが単一ベクターと同時に使用される場合、これらの異なる組み合わせのうちの1つを有することができる(図9A、9B)。これらの組み合わせにおいて、Rac遺伝子は、上流又は下流のタグ配列を有さず、バイシストロン性ベクター内の遺伝子の順序は、任意であり得る。
Rac及びCAR-P遺伝子、又はRac、CAR-P及びレポーター遺伝子の共発現が、異なるベクター又はバイシストロン性及び単一ベクターの異なる組み合わせに由来する場合、食細胞における同じ種類のゲノム挿入が好ましいであろう(安定したトランスフェクション)。この場合、最初にRac若しくはCAR-P遺伝子、又はレポーター遺伝子を発現する安定した食細胞の作成順序は、任意となるであろう。最後に、異なる遺伝子を発現する食作用を有する細胞を、定量的又は定性的方法によって特定し、選択することができる。
実施例17:Rac活性遺伝子回路構成
活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化されたか、若しくは活性化されていないRag遺伝子を活性化発現レベルで発現するための例示的な遺伝子回路は、条件付きドキシサイクリン誘導性(Tet ON)、レンチウイルス又はアデノウイルスの哺乳類発現ベクターにおける蛍光標識化された野生型Rac2{RAC2[WT]}又は顕性の活性化されたRac2{Rac2[E62K]}のクローニング、及びマクロファージ又は好中球細胞株(HL60)においてそれらをトランスフェクションすることを含む。
活性化されたRacタンパク質及び/又は活性化されたか、若しくは活性化されていないRag遺伝子を活性化発現レベルで発現するための例示的な遺伝子回路は、条件付きドキシサイクリン誘導性(Tet ON)、レンチウイルス又はアデノウイルスの哺乳類発現ベクターにおける蛍光標識化された野生型Rac2{RAC2[WT]}又は顕性の活性化されたRac2{Rac2[E62K]}のクローニング、及びマクロファージ又は好中球細胞株(HL60)においてそれらをトランスフェクションすることを含む。
これらの細胞は、ドキシサイクリンで誘導されたとき、遺伝子カセットのみを発現するであろう。活性化されたRac遺伝子の発現は、ドキシサイクリンによって誘導されたとき、GFPの発現によって監視され得る。別の蛍光で標識化された標的細胞(HA-mCherry発現Jurkat T細胞)との共培養において、マクロファージ又は好中球は、標的細胞を完全に又は部分的に貪食するであろう(トロゴサイトーシス)。これは、ライブ及び固定イメージングで監視することができ、フローサイトメトリーによって定量化することができる。
実施例18:RAC2[E62K]分化したマクロファージは、ある範囲のリンパ腫細胞及び白血病細胞を殺傷及び/又は貪食することができる。-予測
現在のCAR-Pアプローチの最も重要な制限は、遺伝子操作されたマクロファージが、堅牢な細胞噛み付きを示すが、頻繁ではない全細胞貪食を示すことである(Morrissey,Williamson et al.2018)。CAR-Pの効率を制限する1つのメカニズムは、腫瘍細胞が、CD47などの「don’t-eat-me」シグナルの発現を頻繁に上方制御することである(Morrissey and Vale 2019)。
現在のCAR-Pアプローチの最も重要な制限は、遺伝子操作されたマクロファージが、堅牢な細胞噛み付きを示すが、頻繁ではない全細胞貪食を示すことである(Morrissey,Williamson et al.2018)。CAR-Pの効率を制限する1つのメカニズムは、腫瘍細胞が、CD47などの「don’t-eat-me」シグナルの発現を頻繁に上方制御することである(Morrissey and Vale 2019)。
実施例12に報告されているRAC2[E62K]発現マクロファージによるCD47+Jurkat細胞の効率的な貪食は、Racの高活性化がこの阻害を克服するのに十分であることを示す。特に、実施例6のデータは、RAC2[E62K]を発現するHL60由来のヒトマクロファージが、Jurkat白血病T細胞を効率的に呑み込み、殺傷することを示す。RAC2[E62K]細胞は、多くの場合、2つ以上の標的細胞を貪食する。これは、マクロファージを、高活性Racを発現するように操作することが、現在のCAR-P療法を改善し得ることを示す。
これに基づいて、様々なヒト白血病及びリンパ腫細胞株を殺傷するRAC2[E62K]発現マクロファージの有効性が期待される。
NIAIDのSteven Holland教授の研究室から受け取ったRAC2[E62K]プラスミドは、レンチウイルス感染によって、RAC2[E62K]及びGFPを発現する、安定した、ドキシサイクリン(DOX)誘導性のHL60好中球様細胞株を生成するように操作されている。
これらの細胞を、48時間、培養培地中に16nm、12-O-テトラデカノイルホルボール13-酢酸塩(TPA)を添加することによってマクロファージに分化させるであろう。mCherryは、9つのリンパ腫細胞株(ATCC TCP-1015)及びL1210細胞(マウスリンパ球性白血病細胞株)のパネル内で、レンチウイルス感染によって安定的に発現させるであろう。更に、これらの細胞を、RAC2[E62K]分化されたHL60マクロファージを発現するGFPと共培養するであろう。マクロファージがmCherry発現腫瘍細胞を貪食することができるかどうかを確認し、蛍光選別によって貪食する割合を定量化するために、固定イメージングを行うであろう。GFPのみを発現するHL60細胞を陰性対照として使用するであろう。更に、RAC2[E62K]マウスは、RAC2[E62K]マウス由来の原発性骨髄由来マクロファージが、造血がん細胞を貪食する際のHL60由来マクロファージと同程度に効果的(又は場合により、より効果的)であることを確認することが予想される。
全てのリンパ腫及び白血病細胞を効率的に呑み込み、かつ/又は殺傷するRAC2[E62K]マクロファージは、様々な造血がんに対する治療アプローチを実証するであろう。RAC2[E62K]マクロファージが細胞を殺傷する前に細胞を貪食する場合、RAC2[E62K]がファゴトーシス(呑み込みによる殺傷)を活性化させるという結論が得られるであろう。代替として、RAC2[E62K]-マクロファージが、腫瘍細胞を貪食する前にそれらを殺傷する場合、腫瘍細胞殺傷のメカニズムは、噛み付いて殺傷するプロセスに起因する可能性が高いという結論が得られるであろう。GFPのみを発現する対照と比較して、全ての腫瘍細胞株に対するRAC2[E62K]-マクロファージにおける噛み付き効率の定量化が行われるであろう。
一部の腫瘍細胞株では、噛み付きの増加及び完全ではない呑み込みが観察されるであろう。これらの腫瘍に対する貪食効率を増加させるために、ホスファチジルセリン(PS)残基に結合することによってマクロファージによる標的アポトーシス細胞を認識する細胞表面受容体を共発現するであろう。2つのかかる受容体には、T細胞免疫グロブリン(Ig)及びムチンドメイン含有分子(Tim4)、並びに乳脂肪球上皮成長因子(EGF)因子8(MFG-E8、ラクタデヘリンとしても知られる)に結合したインテグリンaVb3が含まれる。(Onuma,Komatsu et al.2014)RAC2[E62K]とともに細胞表面受容体を共発現するマクロファージの貪食効率を試験する。
RAC2[E62K]発現マクロファージによる腫瘍細胞株のうちのいくつかの殺傷が観察されない場合、試験されるであろう別の興味深い可能性は、高活性マクロファージが間接的にがん細胞を殺傷することができるかどうかである。例えば、RAC2[E62K]発現細胞は、栄養素及び成長因子などの細胞外物質の取り込みを伴うプロセスであるマクロピノサイトーシス(又は細胞飲作用)の増加を呈する(Hsu,Donko et al.2019)。これは、腫瘍細胞の栄養素の可用性を制限し、細胞死を促進し得る。腫瘍細胞を、GFP対照、RAC2-WT、及びRAC2[E62K]を発現するマクロファージからの調節培地内で成長させるであろう。RAC2[E62K]発現がマクロピノサイトーシスの増加をもたらす場合、RAC2[E62K]からの調節培地内で成長する腫瘍細胞は、細胞死の増加を示すであろう。これは、死んだ腫瘍細胞によるトリパンブルー取り込みの増加によってアッセイされるであろう。別の陰性対照として、親腫瘍細胞からの調節培地もまた使用されるであろう。別の可能性は、高活性マクロファージが、腫瘍細胞に対して毒性であり得る過剰反応性酸素種(ROS)を産生することである。この可能性を試験するために、RAC2[E62K]マクロファージ及び腫瘍細胞を、N-アセチル-システイン(NAC)などのROS阻害剤の有り、及び無しで共培養し、生きている/死んでいる腫瘍細胞を定量化する。
実施例19:固形腫瘍細胞株に対するRac2[E62K]マクロファージの貪食効率。
RAC2[E62K]を発現する分化したHL60マクロファージが、不死化Jurkat白血病T細胞を貪食することができるという観察は、RAC2[E62K]媒介性貪食が、固形腫瘍を標的とするCAR-P/M法の効率を更に向上させることができることを示唆する(Klichinsky,Ruella et al.2020)。わずか数週間前に発表された研究は、固形腫瘍抗原を認識する受容体を発現するように操作されたマクロファージが、インビトロ及び2つの固形腫瘍異種移植マウスモデルにおいて、腫瘍クリアランスをもたらしたことを示す(Klichinsky,Ruella et al.2020)貪食による直接的な殺傷に加えて、CAR-Mマクロファージは、T細胞浸潤及び細胞毒性の増強をもたらす、T細胞への腫瘍抗原も提示する(Klichinsky,Ruella et al.2020)。
RAC2[E62K]を発現する分化したHL60マクロファージが、不死化Jurkat白血病T細胞を貪食することができるという観察は、RAC2[E62K]媒介性貪食が、固形腫瘍を標的とするCAR-P/M法の効率を更に向上させることができることを示唆する(Klichinsky,Ruella et al.2020)。わずか数週間前に発表された研究は、固形腫瘍抗原を認識する受容体を発現するように操作されたマクロファージが、インビトロ及び2つの固形腫瘍異種移植マウスモデルにおいて、腫瘍クリアランスをもたらしたことを示す(Klichinsky,Ruella et al.2020)貪食による直接的な殺傷に加えて、CAR-Mマクロファージは、T細胞浸潤及び細胞毒性の増強をもたらす、T細胞への腫瘍抗原も提示する(Klichinsky,Ruella et al.2020)。
このプラットフォームを確立した後、今後の最も緊急な作業は、合理的な組み合わせを使用することによってアプローチを増強し、食作用に影響を与える「薬剤」を強調することであろう。実施例7~15で議論されたデータは、Rac2[E62K]を共発現することが、併用CAR-M療法のための有効かつ合理的な薬剤であり、免疫療法によって効果的に治療され得る患者の範囲を大幅に拡大することを示す。
RAC2[E62K]マクロファージを、mCherry発現MDA-MB-453又はBT-474細胞(乳がん細胞株)、SW1116細胞(ヒト結腸がん細胞株)、及びSKOV3(卵巣がん細胞)と共培養するであろう。これらの細胞株は全て、腫瘍抗原HER2を発現する(Heyerdahl,Krogh et al.2011、Jernstrom,Hongisto et al.2017、Conradi,Spitzner et al.2019)。RAC2[E62K]発現単独が、マクロファージにこれらの固形腫瘍を貪食させるのに十分であるかどうかを確認するために、固定イメージングを実施し、抗HER2 CAR単独、Rac2[E62K]単独、又は両方ともの発現を比較し、蛍光活性化選別によって貪食能を定量化するであろう。GFP発現のみを有するマクロファージは、陰性対照として機能するであろう。
予想される観察は、RAC2[E62K]が、抗HER2 CARの非存在下においても、固形腫瘍細胞の呑み込みを引き起こすのに十分であるということである。代替として、又は加えて、別の予想される観察は、両方を共発現することによる貪食の増強である。実施例18のように、全体の細胞呑み込み又は殺傷ではないが、噛み付きの増加が生じるとおそらく予想される。
RAC2[E62K]発現HL60細胞によるがん細胞の呑み込み及びトロゴプトーシス媒介性殺傷がいずれも観察されない場合、それでも高活性マクロファージが治療効果を有し得ることが予想される。それらは、メカニズムによる、例えば、炎症促進因子の分泌の増加及び/又はT細胞に対する抗原提示の増加によるがん細胞の拡散を制限し得る。固形腫瘍微小環境(TME)は、腫瘍関連マクロファージ(TAM)を能動的に動員し、それらは、プロ腫瘍(腫瘍細胞に対する食作用を有する細胞の能力の減少)及び免疫抑制(M2)表現型に向けて分極化される。(Jayasingam,Citartan et al.2020)それらの食作用を有する細胞の能力を増強するための治療的アプローチが進行中である。(Morrison 2016,Mantovani,Marchesi et al.2017)(Weiskopf 2017)RAC2[E62K]マクロファージが抗腫瘍M1関連経路の発現を促進することができるということは、可能であり得る。
これをRAC2[E62K]マクロファージで試験するために、M1関連インターフェロン応答遺伝子(IFIT1、ISG15、及びIFITM1など)の発現、TH1経路及びiNOSシグナル伝達、抗原提示機構の主要な構成要素、例えば、共刺激リガンド(CD80、TAP1)、HLA-A/B/C、並びにMHCクラスI/II遺伝子を、定量PCR及びフローサイトメトリーによって確認するであろう。これらの遺伝子の発現レベルが(GFP対照と比較して)RAC2[E62K]マクロファージにおいて上方制御される場合、これらのマクロファージは、炎症誘発応答を促進することによってか、又はT細胞に対する抗原提示の増加によって、がん細胞の殺傷を実行し得ると結論付けることが可能であろう。代替として、転移性がん細胞は、その同胞種及び免疫系からの他の細胞を餌にすることによって発育する。(Caruso,Fedele et al.2012)したがって、RAC2[E62K]マクロファージががん細胞を全く殺傷することができない場合、がん細胞がRAC2[E62K]マクロファージを共食いすることができるかどうかを試験するであろう。がん細胞がマクロファージを効率的に貪食することができない場合、RAC2[E62K]発現マクロファージは、マクロファージにおけるRac2媒介性応答を高活性化することによって、がん細胞の共食い能を制限する可能性があると結論付けるであろう。かかるプロセスは、がん細胞の転移的拡散を制限する可能性がある。
実施例20:アルツハイマー病を治療するためのRacで活性化された細胞-
この研究の影響は、更により重要である可能性があり、それは、最近の研究が、脳マクロファージの食作用能の増加が、アルツハイマー病の軽度の認知障害患者に有益であり得ることを示唆するからである。(Olivera-Perez,Lam et al.2017)。
この研究の影響は、更により重要である可能性があり、それは、最近の研究が、脳マクロファージの食作用能の増加が、アルツハイマー病の軽度の認知障害患者に有益であり得ることを示唆するからである。(Olivera-Perez,Lam et al.2017)。
脳内のアミロイド-βペプチド(Aβ)の蓄積は、アルツハイマー病(AD)の特徴と考えられる。Aβ凝集体は、可溶性及び不溶性の線維形態の両方である。AD患者における不溶性線維アミロイド-β(Aβ)負荷は、AD依存性神経変性又は認知機能の喪失と相関しない(Giannakopoulos et al.2003)(Giannakopoulos,Herrmann et al.2003)が、しかしながら、可溶性の小Aβ凝集体は、いくつかの動物モデル及びAD患者において記憶障害及び他のAD症状を示している(Kuo et al.1996、Lesne et al.2006、Panza et al.2019)(Kuo,Emmerling et al.1996)(Lesne,Koh et al.2006)(Panza,Lozupone et al.2019)。
Aβの可溶性凝集体を標的とする取り組みは、現在、効果的な治療を開発するために進行中である。インビトロ及びインビボ研究は、ミクログリア(脳内のマクロファージ)が、食作用(貪食)及びマクロピノサイトーシス(細胞飲作用)を介して、Aβの可溶性及び線維性形態の両方を取り込むことができることを示している。
これらのプロセスはどちらも、Rac活性化に依存している(Mandrekar et al.2009)。(Mandrekar,Jiang et al.2009)興味深いことに、ショウジョウバエのグリアにおける貪食受容体ドレーパーの発現は、ADのショウジョウバエモデルにおけるAβ毒性を低減させる(Ray et al.2017)。(Ray,Speese et al.2017)ショウジョウバエの卵巣における我々の研究は、わずかな細胞におけるRac1[G12V]の発現が組織スケールの呑み込みを促進することができることを示唆する。
したがって、グリア細胞(例えば、ミクログリア細胞)における活性Rac(Rac1[G12V])の発現は、それらを、過剰に食作用を有するものにし、Aβのより更に効率的なクリアランスをもたらすことが予想される。
要約すると、本明細書に記載されるのは、活性化された食細胞であり、特に遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞、並びに関連するベクター、組成物、方法、及びシステムが記載され、これらは、標的細胞の増強された食作用を通じて効率的な細胞標的化、及び個体における状態の治療を可能にする。
上記の実施例は、当業者に、完全な開示、並びに本開示の化合物、組成物、システム、及び方法の実施形態をどのように作製及び使用するかの説明を与えるために提供され、本発明者が本開示とみなす範囲を限定することを意図するものではない。本明細書で言及される全ての特許及び刊行物は、本開示が属する当業者の技術水準を示している。
背景、要約、詳細な説明、及び実施例で引用される各文書(ウェブページ特許、特許出願、ジャーナル記事、要約、実験マニュアル、書籍、又は他の開示を含む)の全体的な開示は、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる文書のいずれか1つで引用される参照文献を含む、本開示で引用される全ての参照文献は、各参照文献が参照によりその全体が個別に組み込まれたものと同じ程度に参照により組み込まれる。しかしながら、引用された参照と本開示との間に矛盾が生じる場合、本開示が優先される。更に、コンピュータ可読形態のASCIIテキストファイルP2495-PCT-Seq-List_ST25の配列表は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用されている用語及び表現は、限定ではなく説明の用語として使用されており、そのような用語及び表現の使用において、示され説明された特徴のいかなる同等物又はその一部を除外する意図はないが、請求される本開示の範囲内で様々な修正が可能であると認識される。したがって、本開示は、実施形態、例示的な実施形態、及び任意の特徴によって具体的に開示されているが、本明細書に開示される概念の修正及び変形は、当業者によって援用され得、そのような修正及び変形は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲内であるとみなされることを理解されたい。
本明細書で使用される用語が特定の実施形態を説明することのみを目的とし、限定することを意図するものではないことも理解されたい。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。「複数の」という用語は、文脈が別途明確に指示しない限り、2つ以上の指示対象を含む。別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する当業者に一般に理解される意味と同じ意味を有する。また、本明細書で使用される場合、「及び/又は」は、関連する列挙された項目のうちの1つ以上のありとあらゆる可能な組み合わせ、並びに代替物(「又は」)で解釈されるときの組み合わせの欠如を指し、包含する。
本明細書で使用される場合、「XとYとの間」及び「約XとYとの間」などの語句は、XとYを含むと解釈されるべきである。本明細書で使用される場合、「約XとYとの間」などの語句は、「約Xと約Yとの間」を意味し、「約XからY」などの語句は、「約Xから約Y」を意味する。
本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書に別段の指示がない限り、範囲内に収まる各別個の値を個別に指す速記法として機能することが意図されているに過ぎず、各別個の値は、本明細書に個別に列挙されているかのように本明細書に組み込まれる。例えば、範囲10~15が開示される場合、11、12、13、及び14も開示される。
本明細書でマーカッシュ群又は他の群が使用される場合、群の個々のメンバー、並びに群の全ての組み合わせ及び可能なサブ組み合わせは、本開示に個別に含まれることが意図される。特に明記されない限り、本明細書に記載又は例示される構成要素又は材料の全ての組み合わせは、本開示を遂行するために使用することができる。当業者は、具体的に例示されるもの以外の方法、デバイス要素、及び材料が、過度の実験を用いることなく、本開示の遂行に用いられ得ることを理解するであろう。任意のかかる方法、デバイス要素、及び材料のうちの全ての当技術分野で知られている機能的同等物が、本開示に含まれることが意図される。範囲、例えば、温度範囲、頻度範囲、時間範囲、又は組成物範囲が本明細書に与えられるときは常に、全ての中間範囲及び全てのサブ範囲、並びに与えられた範囲に含まれる全ての個々の値が、本開示に含まれることが意図される。本明細書に開示される範囲又は群の任意の1つ以上の個々のメンバーは、本開示の請求項から除外され得る。本明細書に例示的に記載されている開示は、本明細書に具体的に開示されていない任意の1つ又は複数の要素、1つ又は複数の限定がなくても遂行することができる。
本開示のいくつかの実施形態を説明した。本明細書に提供される特定の実施形態は、本発明の有用な実施形態の例であり、本開示は、本説明に記載されるデバイス、デバイス構成要素、方法ステップの多数の変形を使用して実行され得ることが当業者には明らかであろう。当業者には明らかであろうように、本方法に有用な方法及びデバイスは、多数の任意の組成物及び加工要素及びステップを含み得る。
特に、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正が行われ得ることが理解される。したがって、他の実施形態は、以下の例示的な特許請求の範囲内にある。
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Montell,D.J.,Yoon,W.H.and Starz-Gaiano,M.2012.Group choreography:mechanisms orchestrating the collective movement of border cells.Nature Reviews.Molecular Cell Biology 13(10),pp.631-645.(Montell,Yoon et al.2012)
Serizier,S.B.and McCall,K.2017.Scrambled Eggs:Apoptotic Cell Clearance by Non-Professional Phagocytes in the Drosophila Ovary.Frontiers in immunology 8,p.1642.(Serizier and McCall 2017)
Claims (94)
- 遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞であって、
活性化されたRacタンパク質をコードする活性化されたRac遺伝子を含み、前記活性化されたRac遺伝子が、前記活性化された食作用を有する細胞における前記活性化されたRac遺伝子の発現を可能にする構成において、第1の食細胞プロモーター及び第1の追加の食細胞調節領域の制御下にある、遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞。 - 前記食作用を有する細胞が、単球、マクロファージ、樹状細胞、好中球、グリア細胞、又はそれらの前駆体である、請求項1に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記Rac遺伝子が、Rac1、Rac2、又はRac3遺伝子である、請求項1又は2に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記Rac遺伝子が、活性化変異を含むRac-2遺伝子である、請求項1~3のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記活性化変異が、E62K、Q61L、D63V、G12R、及びG12Vのうちの少なくとも1つを含む、請求項4に記載の食作用を有する細胞。
- 前記第1の食細胞プロモーターが、構成的プロモーターである、請求項1~4のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第1の食細胞プロモーターが、条件付きプロモーターである、請求項1~4のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記活性化されたRac遺伝子、前記第1の食細胞プロモーター、及び前記第1の調節領域が、遺伝子発現カセット内に構成されている、請求項1~7のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記遺伝子操作された活性化された食細胞が、前記活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、前記第1の食細胞プロモーターの、又は第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ任意選択で第2の追加の食細胞調節領域の制御下にあるCAR遺伝子を更に含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第2の食細胞プロモーターが、構成的プロモーターである、請求項9に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記構成的プロモーターが、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される、請求項10に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第2の食細胞プロモーターが、条件付きプロモーターである、請求項9に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記条件付きプロモーターが、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、及びcFOSプロモーターから選択される、請求項12に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記CAR遺伝子、前記第2の食細胞プロモーター、及び前記第2の調節領域が、遺伝子発現カセット内に構成されている、請求項9~13のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第1の食細胞プロモーターが、前記第2の食細胞プロモーターと異なり、かつ/又は前記第1の追加の調節領域が、前記第2の追加の調節領域と異なる、請求項9~14のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記活性化されたRac遺伝子及び前記CAR遺伝子が、単一の遺伝子発現カセット内に構成されている、請求項9~15のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- Racタンパク質をコードするRac遺伝子を含む、遺伝子操作された活性化された食細胞であって、前記Rac遺伝子が、活性化発現レベルでの前記活性化された食作用を有する細胞における前記Rac遺伝子の発現を可能にする構成において、第3の食細胞プロモーター及び第3の追加の食細胞調節領域の制御下にある、遺伝子操作された活性化された食細胞。
- 前記細胞が、単球、マクロファージ、樹状細胞、好中球、又はそれらの前駆体である、請求項17に記載の遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞。
- 前記Rac遺伝子が、Rac1、Rac2、又はRac3である、請求項17又は18に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記Rac遺伝子が、Rac-2であり、活性化変異が、E62K、Q61L、D63V、G12R、及びG12Vのうちの少なくとも1つを含む、請求項17~19のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第3の食細胞プロモーターが、構成的プロモーターである、請求項17~20のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第3の食細胞プロモーターが、条件付きプロモーターである、請求項17~20のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記活性化されたRac遺伝子、前記第3の食細胞プロモーター、及び前記第3の調節領域が、前記第1のプロモーター、前記第2のプロモーター、前記第1の追加の調節領域、及び/又は前記第2の追加の調節領域を更に含む遺伝子発現カセット内に構成されている、請求項17~22のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記遺伝子操作された活性化された食細胞が、前記活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)遺伝子の発現を可能にする構成において、前記第3の食細胞プロモーター又は第4の食細胞プロモーターの制御下、かつ前記第3の追加の食細胞調節領域又は第4の追加の食細胞調節領域の制御下にあるCARを更に含む、請求項17~23のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第4の食細胞プロモーターが、構成的プロモーターである、請求項24に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記構成的プロモーターが、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される、請求項25に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第4の食細胞プロモーターが、条件付きプロモーターである、請求項24に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記条件付きプロモーターが、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、及びcFOSプロモーターから選択される、請求項27に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記CAR遺伝子、前記第4の食細胞プロモーター、及び前記第4の調節領域が、遺伝子発現カセット内に構成されている、請求項24~28のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第3の食細胞プロモーターが、前記第4の食細胞プロモーターと異なり、かつ/又は前記第3の追加の調節領域が、前記第4の追加の調節領域と異なる、請求項24~29のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記Rac遺伝子及び前記CAR遺伝子が、前記第3のプロモーター、前記第4のプロモーター、前記第3の追加の調節領域、及び/又は前記第4の追加の調節領域を更に含む、単一の遺伝子発現カセット内に構成されている、請求項24~30のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- Rac遺伝子回路を含む遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞であって、分子成分が、相互作用する成分の完全に接続されたネットワークを形成するために、反応を活性化、阻害、結合、又は変換することによって、回路設計に従って互いに接続されており、前記Rac遺伝子回路において、
第1の遺伝分子成分による活性化されたRac遺伝子の発現であって、前記活性化されたRac遺伝子が、第1のプロモーター及び第1の追加の調節領域の制御下にある、活性化されたRac遺伝子の発現、並びに/又は
第3の遺伝分子成分によるRac遺伝子の増加した発現のレベルであって、前記Rac遺伝子が、上昇した活性化発現レベルでの前記活性化された食作用を有する細胞における前記活性化されたRac遺伝子の発現を可能にする構成において、第3のプロモーター及び第3の追加の調節領域の制御下にある、Rac遺伝子の増加した発現のレベルは、
前記Rac遺伝子回路が、前記活性化された食細胞内の分子成分を引き起こすことに応答して、前記回路設計に従って動作するときに生じる、遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞。 - 前記細胞食細胞が、単球、マクロファージ、樹状細胞、好中球、又はそれらの前駆体である、請求項32に記載の遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞。
- 前記Rac遺伝子が、Rac1、Rac2、又はRac3を含む、請求項32又は33に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記Rac遺伝子が、E62K、Q61L、D63V、G12R、及びG12Vのうちの少なくとも1つを含むRac-2を含む、請求項32~34のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記遺伝子操作された活性化された食細胞が、キメラ抗原受容体(CAR)遺伝子を、
前記活性化された食作用を有する細胞における前記CAR遺伝子の発現を可能にする前記第1の遺伝分子成分内の前記第1のプロモーター及び第1の追加の調節領域の制御下にある前記第1の遺伝分子成分内、並びに/又は
前記活性化された食作用を有する細胞における前記CAR遺伝子の発現を可能にする前記第1の遺伝分子成分内の前記第3のプロモーター及び第1の追加の調節領域の制御下にある前記第3の遺伝分子成分内、並びに/又は
キメラ抗原受容体(CAR)遺伝子が、前記活性化された食作用を有する細胞における前記CARの発現を可能にする構成において、第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ第2の追加の食細胞調節領域下にある、第2の遺伝分子成分内に、
前記Rac遺伝子回路が、前記活性化された食細胞内の分子成分を引き起こすことに応答して、前記回路設計に従って動作するときに更に含む、請求項32~35のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。 - 遺伝子操作された活性化された食細胞であって、第1の食細胞プロモーター及び第1の追加の調節領域の制御下にある自然発生の活性Rac遺伝子を発現する自然発生の活性食細胞を含み、キメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ第2の追加の食細胞調節領域の制御下にあるCAR遺伝子を、前記遺伝子操作された活性化された食細胞における自然発生の活性Rac遺伝子の発現と組み合わせて更に含む、遺伝子操作された活性化された食細胞。
- 前記第1の食細胞プロモーター及び第1の追加の調節領域が、自然に発生する、請求項37に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第2の食細胞プロモーターが、構成的プロモーターである、請求項37又は38に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記構成的プロモーターが、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される、請求項39に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記第2の食細胞プロモーターが、条件付きプロモーターである、請求項37又は38に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記条件付きプロモーターが、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、及びcFOSプロモーターから選択される、請求項41に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記CAR遺伝子、前記第2の食細胞プロモーター、及び前記第2の調節領域が、遺伝子発現カセット内に構成されている、請求項37~42のいずれか一項に記載の遺伝子操作された食作用を有する細胞。
- 前記キメラ抗原受容体が、腫瘍関連抗原に結合することができる抗原結合ドメインを含む、請求項37~43のいずれか一項に記載の遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞。
- Rac発現ベクターであって、第1の食細胞プロモーターの、かつ任意選択で追加の第1の食細胞調節領域の制御下にある活性Rac遺伝子を、食細胞における前記Rac遺伝子の発現を可能にする構成において含む、Rac発現ベクター。
- 前記第1の食細胞プロモーターが、構成的プロモーターである、請求項45に記載のRac発現ベクター。
- 前記第1の食細胞プロモーターが、条件付きプロモーターである、請求項45に記載のRac発現ベクター。
- 前記活性化されたRac遺伝子、前記第1の食細胞プロモーター、及び前記第1の調節領域が、遺伝子発現カセット内に含まれる、請求項45~47のいずれか一項に記載のRac発現ベクター。
- 前記Rac発現ベクターが、前記活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、前記第1の食細胞プロモーターの、又は第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ第2の追加の食細胞調節領域下にあるCAR遺伝子を更に含む、請求項45~48のいずれか一項に記載のRac発現ベクター。
- 前記第2の食細胞プロモーターが、構成的プロモーターである、請求項49に記載のRac発現ベクター。
- 前記構成的プロモーターが、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択される、請求項50に記載のRac発現ベクター。
- 前記第2の食細胞プロモーターが、条件付きプロモーターである、請求項49に記載のRac発現ベクター。
- 前記条件付きプロモーターが、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、及びcFOSプロモーターから選択される、請求項52に記載のRac発現ベクター。
- 前記CAR遺伝子、前記第2の食細胞プロモーター、及び前記第2の調節領域が、遺伝子発現カセット内に含まれる、請求項49~53のいずれか一項に記載のRac発現ベクター。
- 前記第1の食細胞プロモーターが、前記第2の食細胞プロモーターと異なり、かつ/又は前記第1の追加の調節領域が、前記第2の追加の調節領域と異なる、請求項49~54のいずれか一項に記載のRac発現ベクター。
- 前記活性化されたRac遺伝子及び前記CAR遺伝子が、単一の遺伝子発現カセット内に含まれる、請求項45~55のいずれか一項に記載のRac発現ベクター。
- Racタンパク質をコードするRac遺伝子を含み、前記Rac遺伝子が、上昇した活性化発現レベルでの前記活性化された食作用を有する細胞における前記Rac遺伝子の発現を可能にする構成において、第3の食細胞プロモーター及び第3の追加の食細胞調節領域の制御下にあり、前記Rac遺伝子、前記第3の食細胞プロモーター、及び前記第3の追加の調節領域が、前記活性化されたRac遺伝子、前記第1の食細胞プロモーター、及び前記第1の食細胞追加の調節領域に加えて、又はそれらの代わりに含まれる、請求項45~56のいずれか一項に記載のRac発現ベクター。
- 請求項1~44のいずれか一項に記載の遺伝子操作された活性化された食作用を有する細胞を提供する方法であって、前記方法が、
食細胞に、
食細胞における前記Rac遺伝子の発現を可能にする構成において、第1の食細胞プロモーターの制御下、かつ任意選択で第1の追加の食細胞調節領域の制御下にある活性Rac遺伝子、
前記活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、前記第1の食細胞プロモーターの、若しくは第2の食細胞プロモーターの制御下、かつ第2の追加の食細胞調節領域の制御下にあるCAR遺伝子、並びに/又は
上昇した活性化発現レベルでの前記活性化された食作用を有する細胞における前記Rac遺伝子の発現を可能にする構成において、第3の食細胞プロモーター及び第3の追加の食細胞調節領域の制御下にあるRac遺伝子、を導入することを含む、方法。 - 前記第1の食細胞プロモーター、第2の食細胞プロモーター、及び第3の食細胞プロモーターのうちの少なくとも1つが、構成的プロモーターである、請求項58に記載の方法。
- 前記第1の食細胞プロモーター、第2の食細胞プロモーター、及び第3の食細胞プロモーターのうちの少なくとも1つが、条件付きプロモーターである、請求項58又は59に記載の方法。
- 前記活性Rac遺伝子及び前記CAR遺伝子のうちの少なくとも1つが、TET(テトラサイクリン応答要素、TET-ON/TET-OFF)、Lac、dCas-トランス活性化因子、亜鉛フィンガー-TF、TALEN-ZF Gal4-uas、synNotch、及び内因性シグナルTNF-アルファに基づく誘導性プロモーター、及びcFOSプロモーターから選択されるプロモーターの制御下にある、請求項58~60のいずれか一項に記載の方法。
- 前記活性Rac遺伝子及び前記CAR遺伝子のうちの少なくとも1つが、ヒトサイトメガロウイルス由来のCMV、ヒト伸長因子1アルファ由来のEF1a、サル空胞ウイルス40由来のSV40、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子由来のPGK1、ヒトユビキチンC遺伝子由来のUbc、ヒトベータアクチン、CAAG、及びSynIプロモーターから選択されるプロモーターの制御下にある、請求項58~60のいずれか一項に記載の方法。
- 前記導入することが、インビボ又はエクスビボで行われる、請求項58~62のいずれか一項に記載の方法。
- 食細胞と、請求項45~57のいずれか一項に記載のRac発現ベクターのうちの少なくとも1つと、を含む、
請求項58~63のいずれか一項に記載の方法における同時組み合わせ又は連続使用のための、遺伝子操作された活性化された食細胞を提供するためのシステム。 - 食作用を有する細胞及び/又は活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)遺伝子の発現を可能にする構成において、食細胞プロモーターの制御下、かつ追加の食細胞調節領域の制御下にあるCAR遺伝子を含むCAR発現ベクターを更に含む、請求項64に記載のシステム。
- Rac活性医薬組成物であって、
請求項1~44のいずれか一項に記載の遺伝子操作された活性化された食細胞、及び/又は請求項45~57のいずれか一項に記載のRac発現ベクターを、任意選択で食作用を有する細胞及び/又は活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)遺伝子の発現を可能にする構成において、食細胞プロモーターの制御下、かつ追加の食細胞調節領域の制御下にあるCAR遺伝子を含むCAR発現ベクターと組み合わせて含み、
前記遺伝子操作された活性化された食細胞、前記Rac発現ベクター、及び前記任意選択のCAR発現ベクターが、標的細胞の呑み込み及び/又はトロゴサイトーシスによって個体を治療するための有効量で、薬学的に許容されるビヒクルとともに含まれる、Rac活性医薬組成物。 - 前記個体が、哺乳類である、請求項66に記載のRac活性医薬組成物。
- 前記個体が、ヒトである、請求項66に記載のRac活性医薬組成物。
- 標的細胞の貪食及び/又はトロゴサイトーシスによって個体を治療する方法であって、
前記個体に、治療有効量の
請求項1~44のいずれか一項に記載の遺伝子操作された活性化された食細胞、並びに/又は
請求項45~57のいずれか一項に記載のRac発現ベクター、並びに任意選択で
前記個体の食作用を有する細胞及び/若しくは活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)遺伝子の発現を可能にする構成において、食細胞プロモーターの制御下、かつ追加の食細胞調節領域の制御下にあるCAR遺伝子を含むCAR発現ベクターを投与すること、を含む、方法。 - 前記遺伝子操作された活性化された食細胞を投与することが、エアロゾル吸入、注射、摂取、輸血、埋め込み、又は移植によって行われる、請求項69に記載の方法。
- 前記遺伝子操作された活性化された食細胞を投与することが、前記遺伝子操作された活性化された食細胞を、
標的領域、前記個体における局所疾患部位、前記個体のリンパ節、臓器、及び/又は腫瘍に直接注射することによって行われる、請求項69に記載の方法。 - 前記Rac発現ベクターを投与することが、前記個体の血液中に前記ベクターを提供することを可能にする投与経路によって、前記Rac発現ベクターを標的領域に投与することによって行われる、請求項69~71のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Rac発現ベクターを投与することが、静脈内注射によって行われる、請求項72に記載の方法。
- 前記投与することが、前記個体に、請求項66~68のいずれか一項に記載の組成物を投与することによって行われ、前記投与することが、経動脈、皮下、皮内、腫瘍内、結節内、髄内、筋肉内、静脈内注射により、又は腹腔内で行われる、請求項69~73のいずれか一項に記載の方法。
- 前記投与することが、固形腫瘍又は血液悪性腫瘍を治療するために行われる、請求項69~74のいずれか一項に記載の方法。
- 前記固形腫瘍が、肺がん、黒色腫、乳がん、前立腺がん、結腸がん、腎細胞がん、卵巣がん、膵がん、肝細胞がん、神経芽腫、横紋筋肉腫、及び脳がんを含む、請求項75に記載の方法。
- 前記血液悪性腫瘍が、急性骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病、骨髄異形成、急性リンパ芽球性白血病、慢性リンパ球性白血病、多発性骨髄腫、ホジキンリンパ腫及び非ホジキンリンパ腫を含む、請求項75に記載の方法。
- 前記投与することが、細菌感染、ウイルス感染細胞、ビリオン、欠陥ニューロン、又は老人性細胞を治療するために行われる、請求項69~74のいずれか一項に記載の方法。
- 前記個体が、哺乳類である、請求項69~78のいずれか一項に記載の方法。
- 前記個体が、ヒトである、請求項79に記載の方法。
- 個体における腫瘍を治療する方法であって、前記方法が、前記個体に、治療有効量の
請求項1~44のいずれか一項に記載の遺伝子操作された活性化された食細胞、並びに/又は
請求項45~58のいずれか一項に記載のRac発現ベクターを、任意選択で
前記個体の食作用を有する細胞及び/若しくは活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、食細胞プロモーターの、かつ追加の食細胞調節領域の制御下にあるCARを含むCAR発現ベクターと組み合わせて投与することを含む、方法。 - 前記腫瘍が、肺がん、黒色腫、乳がん、前立腺がん、結腸がん、腎細胞がん、卵巣がん、膵がん、肝細胞がん、神経芽腫、横紋筋肉腫、及び脳がんを含む、請求項81に記載の方法。
- 前記腫瘍が、血液悪性腫瘍を含む、請求項81又は82に記載の方法。
- 前記血液悪性腫瘍が、急性骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病、骨髄異形成、急性リンパ芽球性白血病、慢性リンパ球性白血病、多発性骨髄腫、ホジキンリンパ腫及び非ホジキンリンパ腫を含む、請求項83に記載の方法。
- 前記遺伝子操作された活性化された食細胞を投与することが、エアロゾル吸入、注射、摂取、輸血、埋め込み、又は移植によって行われる、請求項81~84のいずれか一項に記載の方法。
- 前記遺伝子操作された活性化された食細胞を投与することが、前記遺伝子操作された活性化された食細胞を、
標的領域、前記個体における局所疾患部位、前記個体のリンパ節、臓器、及び/又は腫瘍に直接注射することによって行われる、請求項81~85のいずれか一項に記載の方法。 - 前記Rac発現ベクターを投与することが、前記個体の血液中に前記ベクターを提供することを可能にする投与経路によって、前記Rac発現ベクターを標的領域に投与することによって行われる、請求項81~86のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Rac発現ベクターを投与することが、静脈内注射によって行われる、請求項87に記載の方法。
- 前記投与することが、
前記個体に、請求項65~67のいずれか一項に記載の組成物を投与することを含み、前記投与することが、経動脈、皮下、皮内、腫瘍内、結節内、髄内、筋肉内、静脈内注射により、又は腹腔内で行われることを含む、請求項81~88のいずれか一項に記載の方法。 - 前記個体が、哺乳類である、請求項80~88のいずれか一項に記載の方法。
- 前記個体が、ヒトである、請求項89に記載の方法。
- 個体におけるアルツハイマー病を治療する方法であって、前記方法が、前記個体に、治療有効量の
請求項1~44のいずれか一項に記載の遺伝子操作された活性化された食細胞、並びに/又は
前記個体の前記マクロファージを標的にして、前記個体の活性化マクロファージを提供するように構成された、請求項45~58のいずれか一項に記載のRac発現ベクター、を投与することを含み、
前記投与することが、前記遺伝子操作された活性化された食細胞による、及び/又は前記個体の前記活性化マクロファージによる、アミロイド-ベータの食作用を引き起こして、前記個体のアミロイド-ベータプラークを減少させるために行われる、方法。 - 前記個体が、ヒトである、請求項92に記載の方法。
- 個体を治療するためのシステムであって、前記システムが、
請求項1~44のいずれか一項に記載の遺伝子操作された活性化された食細胞、並びに/又は
請求項45~57のいずれか一項に記載のRac発現ベクターを、任意選択で
前記食作用を有する細胞及び/若しくは前記活性化された食作用を有する細胞におけるキメラ抗原受容体(CAR)の発現を可能にする構成において、食細胞プロモーターの、かつ追加の食細胞調節領域の制御下にあるCARを含むCAR発現ベクターと組み合わせて含み、
請求項69~80のいずれか一項に記載の方法、請求項81~91のいずれか一項に記載の方法、及び/又は請求項92に記載の方法において同時に組み合わせて、若しくは連続で使用するための、システム。
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