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JP2005538167A - インターロイキン12(il−12)を発現する樹状細胞(dc)の使用 - Google Patents

インターロイキン12(il−12)を発現する樹状細胞(dc)の使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、特定の病原体または特定の腫瘍に対する抗原を負荷され、リポ多糖(LPS)およびインターフェロンγ(IFN−γ)での処理によってインターロイキン12(IL−12)を放出する、IL−12放出活性型樹状細胞(DC)の使用であって、前記特定の病原体に感染した患者の治療のための、もしくは前記特定の腫瘍を有する患者の治療のための薬剤を調製するための使用を開示する。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、インターロイキン12(IL−12)を発現する樹状細胞(DC)の使用に関する。
腫瘍に関連する抗体の同定技術の開発は大きな発展を遂げたものの、これら抗体を送達するための従来の方法は、多くの場合、未完成かつ不十分である。原則的に入手可能なほとんどのアジュバントは実験的に発見されたが、その免疫刺激作用の機構はほとんど解明されていない。さらに、前臨床研究により、ほとんどの従来のアジュバントは数種類の免疫応答の誘発を支持するが、CTL活性のごとき他の重要な免疫系の武器を誘発しないことが示唆された。特に、細胞溶解性抗腫瘍免疫は、かかるアジュバントによって達成されることができなかった。
このことは、DCをアジュバントとして利用することに繋がった。かかる試験では、実験マウス腫瘍系で腫瘍拒絶を引き起こす腫瘍関連抗体でDCをインビトロでパルスし、患者における抗腫瘍免疫を増大させる。DCは抗体を末梢系で捕獲し、加工し、リンパ系器官に移動し、リンパ球共刺激分子を発現し、サイトカインを分泌することで、免疫応答を開始させ、誘導する。
抗原は、MHCクラスIおよびクラスII分子上でDCによって提示される。生合成成熟の間にペプチドを結合することで、細胞内および周辺のタンパク質組成物の最新の提示をし続ける。細胞傷害性Tリンパ球(CTL)のT細胞受容体は、MHCクラスI分子に結合した抗原性ペプチドを認識するが、MHCクラスIIペプチド複合体はヘルパーTリンパ球(HTL)によって認識される。
成熟刺激には、IL−12放出を特徴とする1型HTL極性化を引き起こし[Cella, 1996]、次いで、細胞溶解性免疫の進行を補助するものもある。その他のものはそうせずに、体液性免疫を補助する2型HTL極性化を支持する。リポ多糖(LPS)は、DCからIL−12を分泌させる典型的な成熟刺激物質である[Hilkens, 1997]。しかし、LPSでの成熟後、DCはIL−12を一過的に産生するだけで、さらなる刺激に対して応答しなくなることが示された[Langenkamp, 2000]。サイトカイン産生の枯渇は、T−リンパ球の極性化過程に影響を及ぼす。刺激直後、DCは強い1型HTL応答で刺激されるが、後の時点では、同じ細胞が選択的に2型HTLで刺激される。
WO 01/39600 A1には、DCを成熟させるために使用される、抗炎症剤としてのHsp27の使用が記載されている。しかし、これらのDCは腫瘍抗原を負荷されず、むしろ抗原接触が成熟後でしか起こらない。従って、この文書中では、成熟前の抗原の負荷は起こりえないとされている。
WO 01/09288 A1には、DCのi.a.は培養培地中のTNF−αの添加によって作られることが記載されている。しかし、TNF−αは完全なヘテロ2量体IL−12分子ではなく、2つのサブユニットのうち1つだけを刺激することが知られている。さらに、WO 01/09288 A1によれば、抗原接触はDCの成熟後にのみ有効となり、そこに記載の細胞はいずれの場合も特定の病原体または特定の腫瘍に対して負荷しない。
WO 02/34887 A2には、2つの異なるクラスの核酸アジュバント、すなわち、一方はCpG、他方はPoly-I:Cが、DCの刺激に使用されている。しかし、Poly-I:CおよびCpGは、ヒトDCでIL−12を非常に低効率でしか放出することができない。さらに、この文書によれば、IL−12の放出を伴うDCの病原体または腫瘍特異的「負荷」は、記載されていない。
WO 01/51077 A1には、CCR5アゴニストおよびアンタゴニストによるIL−12の産生の調節方法が記載されているが、そこが、特異的に「負荷された」DCの始まりである。
Wang et al. (Zhonghua xue ye xue za zhi, 21(7), (2000), pp. 345-348)には、DCと培養した後のCD(4)(+)細胞の増殖が、免疫療法の経過を確認する道具として良い指標であることが記載されている。PBMCのDCをXG−7細胞株の腫瘍抗原を負荷すると、DCより多くのCD(4)(+)細胞を刺激することができる。しかし、この文書には、成熟刺激物質の投与について記載されていない。
従って、本発明の目的は、DCを用いたウイルス感染および腫瘍を治療するための改良された方法を提供することである。
そこで、本発明は、特定の病原体または特定の腫瘍に対する抗原を負荷され、リポ多糖(LPS)およびインターフェロンγ(IFN−γ)での処理によってインターロイキン12(IL−12)を放出する、IL−12放出活性型樹状細胞(DC)の使用であって、前記特定の病原体に感染した患者の治療のための、もしくは前記特定の腫瘍を有する患者の治療のための薬剤を調製するための使用を提供する。
DCにてIL−12の放出を誘導することは可能であるが、この考えは腫瘍の患者の治療や重度のウイルス感染患者の治療に適当で必要であるとは考えられない。これは、主に、DCのIL−12放出は一過的なものであるためで、限られた時間窓中でのみ、腫瘍または病原体に対する十分な細胞免疫応答を誘導するのに適当である。意外なことに、本発明にて、この概念を適用し、DCからの大量のIL−12の分泌を引き起こすこと、例えば、ウシ胎仔血清を含まない培養条件下でLPSおよびIFN−γの組み合わせに晒すことによって、いずれの主要な毒性副作用なく、長期間、疾病が安定化することが示されうる。しかし、IL−12の放出が行われている状態、すなわち、腫瘍または病原体特異的IL−12放出DCの調整後すぐに、または少なくとも1〜10、特にその後2〜6時間、理想的には調製完了後2時間で、本発明に記載のDCを送達することが重要である。従って、本発明は、本発明に従い、腫瘍患者または特定の病原体に感染している患者に、有効量のDCを投与する方法にも関する。
実際のところ、本発明で提供される治療は耐えやすいものである。従って、もはやIL−12を産生しない枯渇型DCと対照的な活性型DCは、インビトロモデルにてヒトにおける細胞溶解性免疫を、またマウス腫瘍モデルにて腫瘍拒絶を誘導することができることが、本発明により示されうる。本発明の臨床フェーズIの第1の予備実験の結果は、本発明の実施例の節で報告され、癌の治療のためのIL−12分泌DC−ATIT(抗腫瘍免疫療法)免疫療法の実現可能性と毒性の欠如を示す。
DCよりIL−12放出を誘発するもう1つの方法は、DCの表面のCD40分子とそのリガンドCD40Lとの相互作用によって介在されるシグナルの伝達である。LPSとIFN−γの組み合わせは、本発明のフェーズI試験用の治療方法において最前のIL−12刺激を示す。
本発明の使用または方法は、本発明のDCでの治療前に、骨髄移植を受けた患者であって、骨髄移植の途中で免疫不全によって引き起こされるウイルス感染を患う患者にも好適である。
本発明は、広範囲の病原体または腫瘍に使用されうる。好ましくは、本発明に従ってDCで治療される特定の腫瘍は、固形進行性悪性腫瘍である。原理上、あらゆる段階のあらゆる腫瘍が、本発明のDCで誘導される細胞溶解性免疫応答の標的となりうる。
本発明は、好ましくは、自己DCを用いて実施される。従って、前記特定の病原体に感染した患者または前記特定の腫瘍を有する患者より、もしくは骨髄移植の際に骨髄ドナーから採取されたのDCまたはDCの前駆細胞を使用することが好ましい。これらの自己DCは患者の免疫系によって「自己」として認識されるため、拒絶反応の最小化に関連する。
DCの負荷は、腫瘍または病原体に特異的なあらゆる抗原または抗原混合物、例えば、単離された、もしくは化学的または組み換え的に産生されたポリペプチドで実施されうる。しかし、好ましくは、DCは前記特定の腫瘍を有する前記患者の腫瘍細胞溶解物に由来する抗原を負荷される。かかる自己腫瘍調製は、本発明の臨床試験において顕著な成功を示す。
DCの投与の適切な追跡および制御、ならびにそれに対する患者の免疫応答のために、DCをトレーサー抗原、特にスカシガイヘモシアニン(KLH)をさらに負荷することが好ましい。原理上は、ヒト免疫系が以前に遭遇したことのない抗原である各新抗原がトレーサー抗原として適当である。
本発明への免疫応答をさらに増強するために、アジュバント、特に破傷風トキソイドでDCをさらに負荷することも好ましいであろう。原理上、各リコール抗原は、強い免疫応答に対する抗原であり、以前日常的な予防接種に使用されていることから、アジュバント抗原として適当であることが期待されうる。
DCのソースは重要ではない。末梢血単核細胞(PBMC)からDCを単離するのは標準的な技術であるため、本発明に従って末梢血単核細胞(PBMC)、特に負荷後DCが移動した患者のPBMCから使用するDCを得ることも好ましい。
本発明に従って活性化した細胞は、特定の病原体または特定の腫瘍に対する抗原を負荷され、インターロイキン12(IL−12)を放出するDCである。
本発明に従って活性化した細胞を、好ましくは、腫瘍細胞の抗原を負荷してもよい。その抗原を腫瘍細胞または腫瘍組織の溶解によって作成しても、腫瘍抗原をいずれかの組み換え発現系にて作成しても、または腫瘍抗原由来の小ペプチドを化学合成によって作成してもよい。
好ましい具体例に従って、本発明に従って活性化されたDCを、さらにトレーサー抗体を負荷することができる。
本発明は、以下の実施例および図面によってさらに説明されるが、それらに限定されない。
方法
ヒト樹状細胞の作製
末梢血単核細胞(PBMC)をleukapharesis (Amicus, Baxter, Vienna, Austria)によって回収する。leukapharesis生成物をPBSで1:5に希釈し、Ficoll-Hypaque (Amersham Pharmacia Biotech AB, Uppsala, Sweden)を下に重層する。グラディエントを2200rpmで、18℃〜20℃で30分間ブレーキをかけずに遠心する。PBMC層を別の遠心管に移し、細胞を過剰量のPBSで洗浄する。PBMCをSysmex F820 (Sysmex, Kobe, Japan)装置で計数し、適当なアリコートにて凍結する。DC作製のために、1アリコートのPBMCを解凍し、計数する。100万個のDC/mlを1%プールヒトAB型血漿 (Octaplas, Octapharm, Vienna, Austria)を加えたAIM−V培地(Invitrogen Corporation, Bethesda, MD)中で、37℃にて2時間、加湿したインキュベーターで培養する。プレートを注意深くリンスすることによって非接着細胞を除去する。2%ヒト血漿、400 U/ml IL-4 (Pan Biotech GmbH, Aidenbach, Germany)、および1000 U/ml GM-CSF (Roche, Basel, Switzerland)を加えたAIM−V培地中で、接着細胞を5日間培養する。5日目に、細胞を回収し、PBSで洗浄し、無血漿AIM−V中に再懸濁する。100万個のDC/mlを1〜10μgの抗原に37℃で2時間晒す。洗浄せずに、DC培養物を追加し、終濃度200 U/ml LPS (US Pharmacopeia, Rockville, MD)、50 ng/ml IFN-γ (Boehringer Ingelheim, Vienna, Austria)、400 U/ml IL-4, 1000 U/ml GM-CSF、およびヒト血漿を終濃度2%とする。活性型IL−12放出DCとして使用するためには細胞を37℃で2時間、枯渇型DCとして使用するためには48時間インキュベートする。成熟工程の完了後、DCをPBSで2回洗浄する。
マウス樹状細胞の作製
ヒトDCとは対照に、ネズミDCを骨髄幹細胞および作成する。この手順以外はヒト系と同様である。Balb/cマウスのマウス骨髄幹細胞を、長骨から、骨の末端を切断し、骨幹を小シリンジで流すことによって回収する。骨髄細胞を、5 ng/mlネズミIL−4および3 ng/mlネズミGM−CSF(いずれもInvitrogen Corporation, Bethesda, MDより購入)の存在下、10%ウシ胎仔血清(PAA Laboratories, Linz, Austria)含有RPMI培地(Invitrogen Corporation, Bethesda, MD)中、24ウェルプレートで、密度106 DCs/ウェルにて、6日間培養する。抗原の負荷をヒトDCと同様の方法で行う(上記参照)。成熟用に、LPSを100 ng/mlの濃度で使用し、ネズミIFN−γ (Invitrogen Corporation, Bethesda, MD)を10 ng/mlの濃度で使用する。全ての動物実験には、University of Vienna Medical Schoolの動物安全委員会で承認されている。
免疫表現型のタイピング
標準的な手順に従って、成熟前後に免疫表現型を分析する。50μlの4%IgG溶液を各試験管に添加することにより、IgG-Fc受容体を遮断する。ヒトDCの分析には、以下のMABペアを用いる:IgG FITC-IgG PE; CD45 FITC-CD14 PE; MHCII FITC-MHCI PE; CD1a FITC-CD83 PE; CD86 FITC-CD80 PE。MABは、DAKO, Glostrup, Denmark、Immunotech, Marseille, France、またはInvitrogen Corporation, Bethesda, MDより購入した。FACScan装置(Becton Dickinson, San Jose, CA)を用いてフローサイトメトリーを行う。
混合白血球反応
前記のように、勾配遠心法によって末梢血よりPBMCを単離し、AIM−V/2%ヒト血漿に再懸濁する。DC(10,000、2,000、または400)を96ウェル丸底プレートに3連(100μl/ウェル)で入れ、100μlの培地中の105個の同種MNCを各ウェルに加える。正の参照として、105個のMNCを100μlの培地中でブドウ球菌(Staphylococcal)エンテロトキシンA/B(SEA/SEB, Toxin Technologies Inc., Sarasota, FL)で、終濃度100ng/mlにて刺激する。混合した細胞を4日間インキュベートする。4日目に25μlのHチミジン溶液(NEN Life Science Products, Boston, MA)を各ウェルに加え、細胞をさらに18時間インキュベートする。最後に、細胞をSkatron (Skatron, Lier, Norway)回収装置で回収し、取り込まれたHチミジンをTrilux beta-counter (Wallac Oy, Turku, Finland)でカウントする。
IL−12 ELISA
適当な数のウェルをPBS中のIL−12抗体(Invitrogen Corporation, Bethesda, MD)でコートし、プレートを4℃で一晩インキュベートする。翌日、プレートを洗浄する。250μlのブロッキング溶液(PBS中の2%ウシ血清アルブミン)を加え、プレートを室温で3時間インキュベートする。プレートを再び洗浄し、サンプルおよびIL−12標準(Invitrogen Corporation, Bethesda, MD)を適当な希釈度にて加える。標準濃度は2500、500、100、20、4 pg/mlである。プレートを室温で一晩インキュベートする。さらなる洗浄操作の後、75μlのビオチン化IL−12抗体溶液(Invitrogen Corporation, Bethesda, MD)を加え、室温で4時間インキュベートし、再洗浄し、75μlのストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ(Chemicon, Temecula, CA)溶液を加える。室温で1時間インキュベートした後、100μlのジエタノールアミンバッファー(48 mlの10M ジエタノールアミン、0.25 mlの1M MgCl2、20mlの3M HCl、pH=9.8に合わせ、水で500mlとする)中のPNPPを加え、プレートを暗所にて、室温で50分間インキュベートする。最後に、50μlの3M NaOHを加え反応を停止させ、ELISAプレートリーダー(Anthos, Salzburg, Austria)で、690nmの参照波長を用いて405nmでプレートを測定する。
細胞溶解性免疫応答のインビトロ誘導
B95.8細胞により産生されたEBVを用いてBリンパ球を感染させることにより、EBV形質転換リンパ芽球腫B細胞株(LCL)を作成した。10%ウシ胎仔血清(PAA Laboratories, Linz, Austria)およびL−グルタミン添加RPMI培地中でLCLを生育した。連続増殖する培養物を4%ヒト血漿添加RPMI培地に移した。滅菌水中での5回の凍結解凍サイクルによりLCLの溶解物を調製した。遠心によってタンパク質溶液より粒状成分を除去した。Bio-Rad protein assay (Bio-Rad, Munich, Germany)を用いて、製造業者の説明書に従って、タンパク質濃度を測定した。自己リンパ球を、LCL由来の可溶性タンパク質を負荷したDCに、あらかじめ最適化した割合5:1にて晒した。負の対照として、負荷していないDCを用いた。1%ヒト血漿、および10 ng/ml IL-2 ("Proleukin", Chiron, Emeryville, USA)添加X-VIVO 15培地(Bio-Whittaker, Watersville, MD)中で、開始濃度1 x 106リンパ球/mlにて培養物を保存した。リンパ球を週1回、4週間再刺激した。Coulter Z2装置(Coulter, Hialeah, FL)を用いて細胞数を測定した。標準的な手順に従って、CD3、CD4、およびCD8に対するモノクローナル抗体(すべてInvitrogen Corporation, Bethesda, MDより購入)を用いたフローサイトメトリーによって、リンパ球小集団分布を分析した。
Tリンパ球培養物中で生じた細胞溶解活性を、新鮮な自己および同種標的細胞に対して測定した。培地中でLCLを洗浄し、80 μM EuCl3 (Fluka, Buchs, Switzerland)、400 μM DTPA-Na2、250 μg/ml 硫酸デキストラン (MW 500,000)、50 mM Hepes (pH 7.4)、93 mM NaCl、2 mM MgCl2、および5 mM KCl (全てMerck, Darmstadt, Germany製)を含む1mlバッファーに再懸濁し、回転輪上で4℃にて15分以内でインキュベートした。次いで、20 μl CaCl2を加え、さらに5分間インキュベーションを続け、50 mM Hepes (pH 7.4)、93 mM NaCl、2 mM MgCl2、5mM KCl、2 mM CaCl2、および10 mM グルコースを含むバッファーで3回洗浄した。沈殿物を20mlの培地に再懸濁し、加振台上で、75 cm2組織培養フラスコ中にて、37℃で40分間プレインキュベートした。最後に、細胞を再び洗浄し、培地に再懸濁し、5 x 104/mlとした。100 μlのこの細胞懸濁物を、適当数の96ウェル丸底プレートのウェルに移した。さらなるウェルを、LCLからのEuの自然および最大放出(後者は細胞を1% Triton X-100で溶解することによる)測定用に準備した。前刺激したTリンパ球を回収し、1回洗浄し、エフェクター/標的比が25/1、12.5/1、および6.25/1 (最終体積200 μl)となるように調整した。プレートをブレーキなしで500rpmで5分間遠心した。4時間の37℃でインキュベートした後、プレートを再び遠心し、25μlの上清を96ウェル平底プレートに移し、4℃で保存した。測定前に、200μlの増強溶液を加え、プレートを注意深く振盪し、蛍光をWallac 1420 VICTOR multilabel counter (Wallac, Turku, Finland)での時間分解蛍光分析によって分析した。結果を以下の式によって特異的溶解のパーセントとして算出した:(実測カウント−自然放出) x 100 / (最大放出−自然放出)。
マウス腫瘍モデル
Balb/cマウスと同型のマウス腫瘍細胞株K-Balbを用いた。レトロウイルス遺伝子転移により、この細胞株がネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(NPT)を発現するように操作した。この異種タンパク質は、免疫化試験において人工的腫瘍抗原として働く。3つの抗原ソースを用いた。1つ目は、市販の細菌発現系(Qiagen, Hilden, Germany)にて、製造業者の推奨に従って、タンパク質精製用のヒスチジンタグを有する組み換えNPTタンパク質を作製した。2つ目は、H2b分子に結合しBalb/cマウスのDCによって提示される可能性の高い9量体ペプチド関してNPTの配列を分析した。この分析には、「MHCリガンドおよびペプチドモチーフのSYFPEITHIデータベース」(http://syfpeithi.bmi-heidelberg.com)を用いた。2つのペプチドGYDWAQQTIおよびPVLFVKTDLは、高い結合可能性を有することが明らかとなった。第3の抗原ソースは、5回の凍結溶解サイクルの後、遠心操作により粒状成分を溶解物から除去することによって得られた全腫瘍細胞溶解物である。LCL由来の溶解物のタンパク質濃度と同様の方法(前記)で、これらの溶解物のタンパク質濃度を測定した。
1 μg/mlの合成NPT由来ペプチド、組み換えNPTタンパク質、または10 μg/ml K-Balb-NPT溶解物を用いて、無血清培地中で2時間培養することにより、DCに負荷した。次いで、前洗浄せずに血清を培養物に加え、DCにLPS/IFN−γ成熟刺激を2または24時間与えた。成熟後、DCをPBSで2回洗浄し、NaCl中で107 DCs/mlとなるよう回収した。抗原を負荷され成熟した100万個のDCを、5匹のマウス群のうち、毛を剃ったBalb/cマウスの背中に皮下注射した。免疫化を1週間後とさらに2週間後に繰り返し、少なくとも接種前1週間はウシ胎仔血清を含まない培地中で培養した106 K-BalbまたはK-Balb-NPT細胞でマウスを攻撃した。マウスの逆側の脇腹に皮下的に腫瘍細胞を注射し、腫瘍の成長をモニターした。
臨床試験の設計
全ての従来型の処置の選択肢が尽きた幼児期の固形腫瘍を有する小児科の患者を採用した。腫瘍組織を外科的に得て、機械的に破砕し、単一細胞懸濁物を得た。診断実験室において、腫瘍細胞の細胞遺伝学的異常に関する有益なマーカーを用いた標準手順による蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)により、腫瘍およびストロマ細胞の比を評価した。単一細胞懸濁物は50〜90%の腫瘍細胞を含んでいた。St. Anna Children's Hospital, Vienna, Austriaの倫理委員会はこの臨床試験を承認した。
末梢血単核細胞を患者から白血球除去法(leukapheresis)により回収し、上記のようにDCを得た。5回の凍結融解サイクルおよび遠心による特定の成分の除去によって得られた10 μg/106 DCs/mlの自己腫瘍細胞溶解物でDCに負荷した。可溶性タンパク質の濃度を、LCL由来の溶解物について記載のように測定した。さらに、遅延型過敏症(DTH)試験においてトレーサー抗原として用いたスカシガイヘモシアニン(KLH)、およびアジュバントとして用いた破傷風トキソイド(TT)でDCに負荷した(両物質はCalbiochem, San Diego, CAより購入)。次いで、DCにLPS/IFN−γ刺激を2時間与えた。抗原を負荷したDCを3回洗浄し、放射線照射した自己腫瘍細胞と1:1の比にて混合した。1週間間隔で3週間、3回の注射の後3週間の休止期間にて、DC(1〜10 x 106/m2)を腫瘍のないリンパ節の近くに注射した。この手順を3回繰り返した。さらに、患者がIFN−γで処置を受けることで、MHCクラスI分子の発現が増大し、それによって細胞溶解性免疫からの回避が阻止された。腫瘍ワクチンを使用した3週間の間、標準用量にて、1週間に3回の皮下注射によりIFN−γを投与した。
適当な方法による処置の前後に、臨床および実験室のパラメーターの基本的な評価、ならびに疾病モニタリングを行った。臨床的に必要であれば他の診断を行った。処置の副作用をWHO基準に従って評価した。KLHに対する、および放射線照射した腫瘍細胞に対するDTH試験を用いて、免疫法の効率を評価した。腫瘍細胞溶解物(100 μl NaCl中、1 μg)、KLH(100 μl NaCl中、1 μg)、100 μl DC培養培地、または100 μl NaClを皮内注射した。注射部位における腫れと赤みを免疫応答の誘導の基準として用いた。
結果
1. ヒト樹状細胞の分析
1.1. 免疫表現型
未成熟なDCを作製し、LPS/IFN−γ成熟刺激に付した。成熟前後に、DCマーカーCD83の上方制御、共刺激分子CD80およびCD86の上方制御、MHCクラスIおよびMHCクラスII分子の上方制御、ならびに単球マーカーCD14の下方制御に関して免疫表現型を分析した。未成熟DC、共通の白血球マーカーCD45、およびアイソタイプ対照にて上方制御されるとされているCD1a分子の分析も含まれる。CD1a以外の全てのマーカーは典型的に期待される調節を示し、このことは、ウシ血清の代わりにヒト血漿を添加した培地中で培養したDCの特徴であると思われる(図1)。
1.2. 混合白血球反応
DCの刺激許容量を分析するために、成熟DCを同種PBMCと共培養した。LPS/IFN−γ成熟刺激に晒されたDCは、超抗原SEAおよびSEBを増殖刺激として用いた場合と同程度、同種リンパ球の増殖を誘導できることが一貫して示された(図2)。
1.3. IL−12分泌
LPS/IFN−γ成熟刺激に晒して24時間後のDC培養物の上清を回収し、IL−12 p70ヘテロ2量体分子の濃度を測定した。平均IL−12濃度は2.4±0.4 ng/106DCs/mlであった(図3)。2時間成熟させ、24時間再培養したDCは、24時間成熟させたDCとほぼ同量のIL−12 p70ヘテロ2量体を生成した。
2. インビトロでの細胞溶解性免疫の産生
DCをLCL溶解物由来の可溶性タンパク質を負荷し、それを用いて自己Tリンパ球を刺激した。1週間間隔で4回刺激を繰り返した。刺激の日、細胞数を記録し、HTLおよびCTLのパーセントを測定した。28日目に、培養物の細胞溶解活性をCTLアッセイで分析した。IL−12分泌「活性型」DCの刺激許容量を、これ以上IL−12を放出しない「枯渇型」DCの刺激許容量と同等と比較した。
2.1. T−リンパ球の抗原特異的拡大
活性型DCを刺激に用いた場合には531±198百万個のリンパ球が、枯渇型DCを刺激に用いた場合には318±228百万個のリンパ球が生じ、ほぼ同等のリンパ球の抗原特異的拡大が認められた(図4)。枯渇型DCに晒すよりも増殖する傾向にある活性型DCに晒されたTリンパ球でさえ、初期では抗原特異的Tリンパ球の成長速度には大きな違いは見られなかった。
2.2. 抗原特異的拡大中のT−リンパ球小集団の分布
各再刺激時間において、CD3陽性T−リンパ球の小集団分布を、免疫表現型のタイピングにより測定した(図5)。IL−12分泌活性型DC(n=10)を使用した場合、CD8陽性CTLの相対増加(23±6%から56±7%)に伴うCD4陽性HTLのパーセントの段階的な減少(77±4%から44±7%)が認められた。一方、枯渇型DC(n=10)を用いてTリンパ球を刺激した場合、HTLのパーセント(7日に79±4%、28日に73±3%)およびCTLのパーセント(7日に21±4、28日に27±3%)はいずれも安定したままであった。このことは、枯渇型DCで刺激した培養物を活性型DCで刺激した培養物と比較した場合、HTLのパーセントを著しく増大させる(28日に、p=0.0016)。枯渇型DCでの刺激と比べて、活性型DCで刺激後顕著に増大したCTLのパーセントを比較することにより、逆の効果が見出される(28日に、p=0.0016)。
2.3. 抗原特異的拡大後のT−リンパ球の細胞溶解活性
Tリンパ球を、LCL溶解物を負荷したIL−12分泌活性型DC(n=3)、またはIL−12を分泌しない枯渇型DC(n=5)に晒した。週1回、4週間、培養物を再刺激し、28日目に細胞溶解活性の分析に付した。最高エフェクター/標的比は25/1にて、特異的溶解は活性型DCで刺激後55±9%に達したが、一方枯渇型DCで刺激後は12±5%であった(p=0.0034)。エフェクター/標的比12.5/1(27±7%対7±2%, p=0.0125)および6.25/1(30±8%対4±1%, p=0.0047)において、同じ傾向が明らかであった。
3. ネズミ樹状細胞の分析
3.1. 免疫表現型
ネズミDCをLPS/IFN−γで成熟させ、未成熟および成熟DCの免疫表現型を分析した。CD11b、CD11c、MHC II、CD80、CD40、CD86に対するMABを用いて、DCの成熟状態の特性を明らかにした。典型的なCD11b/CD11c表現型の成熟DCを常に検出した。また、CD40およびMHC II分子と同様に、共刺激分子CD80およびCD86の上方制御も見られた。
3.2. IL−12分泌
DC培養上清の内容を、LPS/IFN−γ成熟刺激に晒して1日後に、IL−12の存在について分析した。LPS/IFN−γ刺激の2時間後にDCを洗浄し、DC培養培地中で24時間再培養するか(活性型DC)、またはLPS/IFN−γを除去しない培地中で24時間置いた(枯渇型DC)。概して、約2ng/106 DCs/mlを検出した(図8)。2時間成熟させたDCは、24時間成熟させたDCとほぼ等量のIL−12 p70ヘテロ2量体を生成した。
4. マウス腫瘍モデルにおける抗腫瘍免疫の誘導
インビトロにおける細胞溶解性免疫応答の誘導におけるIL−12の重要な役割に関する示唆的な証拠を得たが、これらのデータをインビボで確認することが試みられた。その目的のために、特定のモデル抗原に対して免疫化させたマウス腫瘍モデルを設計した。マウス腫瘍細胞株K-Balbを、ネオマイシン類似体G418に対する耐性を付与する細菌タンパク質NPTを発現するように操作した。また、組み換えNPTタンパク質をバクテリア発現系にて作製し。アフィニティー精製した。最後に、エピトープ予測ソフトウェアを用いて、高い確率でBalb/cマウスのDCの抗原提示H−2b分子に結合するとされる、NPT由来の9量体ペプチドを同定した。
未成熟DCを合成NPT由来の9量体ペプチド、組み換えNPTタンパク質、またはK-Balb-NPTより反復凍結/融解法で得た可溶性タンパク質を負荷した。負荷したDCをLPS/IFN−γに2時間晒し、IL−12分泌活性型DCとして5匹のマウス群の動物に注射するか、またはLPS/IFN−γで24時間成熟させ、洗浄し、IL−12放出能を失った枯渇型DCとして注射した。対照群において、放射線照射したK-Balb-NPT腫瘍細胞、組み換えNPTタンパク質、NPT由来の合成ペプチドまたは未負荷のDCを注射した。免疫化したマウスをNPT遺伝子組み換えK-Balb-NPT細胞またはK-Balb野生型細胞で攻撃し、腫瘍成長をモニターした(図9)。
免疫化計画とは無関係に、野生型K-Balb腫瘍細胞で攻撃されたマウスでは、進行的に増殖する腫瘍となっていた。対照群では、未負荷のDCで免疫後、1匹のマウスを除いて同様であった。最も重要なことには、IL−12分泌活性型DCで免疫化してK-Balb-NPT腫瘍細胞で攻撃したマウスの群において、ほとんどのマウスが腫瘍を拒絶した(K-Balb-NPT溶解物を負荷したDCで免疫化したマウスの3/5、組み換えNPTタンパク質を負荷したDCで免疫化したマウスの5/5、合成ペプチドを負荷したDCで免疫化したマウスの4/5)。一方、枯渇型DCで免疫化したほぼ全てのマウスは、K-Balb-NPT腫瘍を拒絶することができなかった(K-Balb-NPT溶解物を負荷したDCで免疫化したマウスの1/5、組み換えNPTタンパク質を負荷したDCで免疫化したマウスの0/5、合成ペプチドを負荷したDCで免疫化したマウスの1/5)。K-Balb野生型腫瘍細胞で攻撃した全てのマウスは、進行的に腫瘍を成長させたことから、K-Balb-NPT腫瘍細胞が発現するNPTタンパク質に対する抗原特異的拒絶反応に関する証拠を提供する。
IL−12分泌DC免疫療法の実現可能性と毒性の欠如を示すためのフェーズI試験。
従来の処置の選択肢がそれ以上ない固形小児悪性腫瘍を患う患者がこの試験に含まれる。主な目的は、DC−ATITの実現可能性と毒性を評価することである。20人の患者が研究に登録し、12人が処置を完了した。個々のDC−ATIT免疫療法は、成熟または未成熟なDCのそれぞれに典型的な免疫表現型、1〜5 ngのIL-12/106 DCs/mlの放出、および混合白血球反応における十分な刺激許容量を含む全ての質的な基準を満たした。DC−ATIT免疫療法は、処置計画を完了させるのに十分な量でもたらされうる。
表1:
臨床フェーズI DC−ATIT試験に含まれる患者
Figure 2005538167
処置は耐容性が良好であり、外来診療で実施されうる。処置の毒性の高い副作用は認められなかった。IFN−γ処置に伴って最も起こりやすい微熱は、腫瘍細胞でのMHCクラスI分子のin situでの上方調節によるものであり、解熱剤によって制御可能であった。DCの注射部位での痒みは、抗ヒスタミン剤で局所的に処置した。
DC−ATITへの応答に関するインビボアッセイとして、遅延型過敏症試験を実施した。放射線照射した自己腫瘍細胞またはトレーサー抗原KLH、ならびに培地対照および負の対照で患者を皮内注射した。処置を完了した全ての患者は、KLHに対して正の応答を示した。このことは、DC−ATITは免疫誘発能を有するという説得力のある証拠を提供する。しかし、抗腫瘍免疫はこれらのアッセイで検出できなかった。対照の注射では全く応答が生じなかった。
全ての患者が進行性疾患に罹っており、化学および放射線療法、ならびに度重なる外科手術の履歴がある。従って、この試験において、客観的な腫瘍の退行は認められなかった。しかし、数人の患者は長期間安定した疾病に罹っていた。
結論
DCによるIL分泌の誘導の成功は、抗腫瘍CTL活性を支える1型HTL応答の生成に重要な役割を果たしているようである[Cella, 1996]. LPSに応答して、DCは成熟後約18〜20時間までに、一過的にしかIL−12を産生しない[Langenkamp, 2000]。よって、成熟誘導後早い時期に採取されたDCは強い1型HTL極性化を誘導するが、遅い時期に採取された同じ細胞は2型HTL極性化細胞を刺激する。これらの発見は、エフェクター細胞機能の発生の動的な調節を示す。
IL−12分泌活性型DCは、CTLおよびHTLの拡大を同程度誘発できることが認められた。一方、IL−12の放出能を失った枯渇型DCは、HTLを圧倒的に拡大する。その結果、活性化DCへの曝露によって刺激されたTリンパ球は、標的細胞の抗原特異的溶解能を獲得したが、枯渇型DCではそうではなかった。2つのモデル系を用いてこれを立証した。1つは、自己Tリンパ球の刺激のためにEBV形質転換LCLに由来の可溶性タンパク質を負荷したDCを用いたヒトのインビトロモデルである。LCLの抗原特異的溶解がこの系で示されうる。第2のモデルはネズミ腫瘍モデルである。活性型の抗原を負荷したDCで免疫化後、マウスは腫瘍攻撃から保護されるが、枯渇型ではそうではないことが見出された。さらに、臨床フェーズIパイロット試験を実施し、IL−12分泌DCの実現可能性と、毒性の欠如に関する証拠が提供された。
CTLによって介在される細胞溶解性免疫応答は、MHCクラスI分子を介した抗原提示に依存し、ここに、該分子は内在的に合成される自己タンパク質または細胞内感染の過程の非自己タンパク質のいずれかの細胞質タンパク質から抗原性ペプチドをもたらす。現在のパラダイムは、専門的抗原提示DCのみが1次免疫応答を誘導することができることを保持する。従って、DC自体が感染しておらず、非自己抗原を内在的に合成させないまたはできない場合、DCはこれらの抗原をCTLに提示するために、感染した体細胞から取り出さなければならないだろう。しかし、大きな一連の証拠は、外来的にもたらされ、取り出された抗原が、DCにおいて、まずはMHCクラスII抗原提示経路に集められるという概念を支持する。この明確な矛盾を解決するために、交差提示の概念が提唱された。インビトロおよびインビボの証拠によって支持され、DCによるMHCクラスI抗原提示経路における外来抗原の提示を意味する。しかし、最近、交差提示の重要性についてはよく議論されている。
近年、エクスビボで腫瘍関連またはウイルス由来の抗原を負荷されたDCは、抗腫瘍免疫療法、または免疫力低下患者でのウイルス感染の養子免疫療法において、治療目的で使用された。これに関連して、抗原は頻繁に可溶性タンパク質として使用されるため、交差提示はかなり重要である。これらの抗原に晒されたDCは、交差提示経路ではなく食作用によってそれらを取り込み、MHCクラスII経路にて限定的に処理されることから、それらは細胞溶解性免疫を引き起こさないとされる。しかし、交差提示の有利な状態は、ほとんど定義されておらず、細胞溶解性抗腫瘍または抗ウイルス免疫を引き起こすCTLへの外来抗原の交差提示ほとんどの証拠は間接的である。
抗腫瘍および抗ウイルス免疫において、多くの腫瘍またはウイルス感染細胞はMHCクラスII分子ではなくMHCクラスI分子を発現することから、CTLの役割は注目を集めた。さらに、CTLは、ペプチド−MHCクラスI複合体の認識の際に細胞を直接溶解することができ、また、インビボでの大きな塊の除去能が示された。インビトロで刺激を受けたMHCクラスI制限抗原に特異的なCTL株およびクローンが腫瘍宿主に戻された際に、抗腫瘍または抗ウイルス免疫を介在できるという抗原養子免疫伝達研究によって、この優先性は支持されてきた。さらに、近年の報告により、DCに負荷した腫瘍ペプチドを用いた免疫化が増殖性抗腫瘍[Nestle, 2001]および抗ウイルス免疫を生じることが示唆された[De-Bruijn, 1998]。
本発明によって示される1つの結論は、LPS/IFN−γで成熟後早い段階での活性型DCは、外来抗原のCTLへの交差提示の状態を充足することである。一方、枯渇型DCは、この能力を失ったようである。本発明に従って、IL−12の放出を活性型DCのマーカーとして用いた[Langenkamp, 2000]。しかし、IL−12のCTLに対する効果は、交差提示、CTL拡大および細胞溶解活性も支持する1型極性化HTLによって介在されることが想像できる。細胞内抗原、例えばウイルス由来の抗原または腫瘍関連抗原に対するTリンパ球の応答に成功したことは、CTLとHTLの両方に基づく。しかし、HTLは注目されていなかったが、ほとんどの抗原特異的免疫応答の調節において、これらの細胞の中心的な役割を与えられていることが明らかとなっている。HTLは、リンホカインの合成を介してCTLの発生の進行を補助すると長い間想像されてきたが、最近の証拠ではCTLの補助する輸送の重要な経路は、HTL依存的であり、DCを媒介物として使用することが示された。特に、CD40LおよびCD40のHTLおよびDC上での相互作用は、DCを活性化し、CTL前駆体に抗原を提示する、またCTL前駆体の刺激を共刺激する際に重要であるようだ。このシナリオにおいて、DCは、MHCクラスIおよびMHCクラスIIによって制限されるエピトープにそれぞれ特異的なHTLおよびCTL間の重要な導管となる。これに関連して、活性型DCでの刺激後にHTLおよびCTLの増幅がほぼ同等であったが、枯渇型DCではそうでなかったことの発見は、特に重要であると思われる。
本発明に従って用いた両方のモデル系における説得力ある証拠のために、臨床フェーズIパイロット試験を行った。幼児期の進行性固形悪性腫瘍を患う患者を、患者の腫瘍由来の可溶性タンパク質を負荷した活性型IL−12放出自己DCで処置した。腫瘍抗原を負荷したDCを用いた臨床試験を。様々な新生物疾患について行った。しかし、これらの試験に用いたDCは、未成熟かTNFαで成熟させたものかのいずれかであった。かかるDCはIL−12放出能を有さない。従って、この前臨床的な試験を踏まえて、これらのDCはこの試験において使用したIL−12分泌DCより劣ると考えるべきである。本試験における全ての患者は、進行性疾患に罹っており、多くの化学または放射線療法の履歴を有する。従って、これらの患者において客観的な腫瘍の退行は認められなかった。しかし、数人の患者は長期間安定した疾病状態であった。本発明者らのDC免疫療法の処置の毒性は最小であった。
要約すれば、ヒトインビトロモデルおよびマウスインビボ腫瘍モデルにおいて、成熟後早い時期にIL−12を分泌する活性型DCは、遅い時期にIL−12分泌能を失った枯渇型DCと比べて、インビトロにて細胞溶解性免疫応答の生成を支持することが見出された。活性型DCは、CTLに対するMHCクラスI上の外来抗原の交差提示が可能であるが、枯渇型DCはその能力は有さない。CTLの細胞溶解活性の拡大は、IL−12の存在に大きく依存する。本発明で提供された結果は、エクスビボで拡大された抗原特異的Tリンパ球を用いた、免疫力低下患者におけるウイルス感染の養子処置に重要である。臨床フェーズIパイロット試験は、このDC免疫療法での新生物疾患の処置の実現可能性と毒性の欠如を示す。
参考文献
Cella M et al., J.Exp Med 184:747, 1996
Hilkens CM et al., Blood 90:1920, 1997
Langenkamp A et al., Nat Immunol 1:3116, 2000
Nestle FO et al., Nat Med 7:7615, 2001
De-Bruijn ML et al., Cancer Res 58:724, 1998
図1:未成熟および成熟DCの免疫表現型。LPS/IFN−γ成熟刺激に晒す前(白棒)と後(黒棒)でのDCの典型的な免疫表現型を示す。 図2:混合白血球反応。DCをLPS/IFN−γで成熟させて使用し、同種リンパ球中での増殖を誘発した。正の対照として、スーパー抗原SEAおよびSEBを用いた。18の独立した試験の平均±SEMを示す。 図3:DCによるIL−12 p70ヘテロ2量体生成。DC培養物をLPS/IFN−γで成熟させ、24時間後のIL−12分泌を測定した。23の独立した試験より得られた個々のデータ(左側)と平均±SEMを示す。 図4:自己Tリンパ球の抗原特異的拡大。LCLの自己可溶性溶解物で負荷した活性型(黒丸、n=10)および枯渇型(白丸、n=10)DCを用いて、T−リンパ球の抗原特異的拡大を行った。再刺激日における絶対細胞数を平均±SEMとして、対数目盛にて示す。 図5:抗原特異的拡大中のCD3−陽性T−リンパ球の小集合分布。自己LCL由来の溶解物を負荷した活性型DC(上図、n=10)および枯渇型DC(下図、n=10)を用いて、自己T−リンパ球を週1回、4週間刺激した。CD3−陽性T−リンパ球を免疫表現型タイピングによって週1回測定した(CD4陽性HTL、黒棒;CD8陽性CTL、白棒)。再刺激の日における小集合のパーセントを平均±SEMとして示す。 図6:抗原特異的拡大後のTリンパ球の細胞溶解活性。自己LCL由来の溶解物を負荷した活性型DC(黒丸、n=3)および枯渇型DC(白丸、n=5)を用いて、自己T−リンパ球を週1回、4週間刺激した。28日目に、拡大されたTリンパ球集合の細胞溶解活性を分析した。特異的溶解のパーセントを、表示されたエフェクター/標的比で平均±SEMとして示す。 図7:未成熟および成熟マウスDCの免疫表現型。LPS/IFN−γ成熟刺激に晒す前(白棒)および後(黒棒)のDCの典型的な免疫表現型を示す。1つの代表的な試験の結果を図示する。 図8:様々なLPS/IFN−γ刺激後の培養物上清中のIL−12 p70ヘテロ2量体の濃度。LPS/IFN−γ刺激の2時間後DCを洗浄した後、DC培養培地で24時間再培養するか、またはLPSおよびIFN−γを除去しない培地中で24時間置いた。3つの試験のデータを平均±SEMとして示す。 図9:モデル抗原としての腫瘍発現NPTからのマウスの保護。記載のように、5匹のマウスの群を活性型または枯渇型DC、もしくは対照試薬で免疫した。DCをK-Balb−NPT溶解物(黒棒)、組み換えNPTタンパク質(斜線の棒)、またはNPT由来の合成ペプチド(白棒)を負荷した。腫瘍攻撃には、K-Balb野生型腫瘍細胞およびK-Balb−NPT腫瘍細胞を使用した。1つの代表的な試験を図示する。

Claims (9)

  1. 特定の病原体または特定の腫瘍に対する抗原を負荷され、リポ多糖(LPS)およびインターフェロンγ(IFN−γ)での処理によってインターロイキン12(IL−12)を放出する、IL−12放出活性型樹状細胞(DC)の使用であって、前記特定の病原体に感染した患者の治療のための、もしくは前記特定の腫瘍を有する患者の治療のための薬剤を調製するための使用。
  2. 前記治療が骨髄移植後に実施されることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
  3. 前記特定の腫瘍が進行性悪性腫瘍であることを特徴とする、請求項1または2に記載の使用。
  4. 前記DCが、前記特定の病原体に感染した患者、または前記特定の腫瘍を有する患者、または骨髄提供者より採取されたDCであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の使用。
  5. DCが、前記特定の腫瘍を有する前記患者の腫瘍細胞より得られた抗原を負荷されたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の使用。
  6. DCがさらにトレーサー抗原を負荷される、請求項1〜5のいずれかに記載の使用。
  7. 前記トレーサー抗原がスカシガイヘモシアニン(KLH)であることを特徴とする、請求項6に記載の使用。
  8. DCがさらにアジュバント、特に破傷風トキソイドを負荷されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の使用。
  9. DCがインビトロで末梢血単核細胞(PBMC)より作製されたことを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の使用。
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