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WO2021066420A1 - Cd138에 특이적으로 결합하는 키메릭 항원 수용체, 이를 발현하는 면역세포 및 이의 항암 용도 - Google Patents

Cd138에 특이적으로 결합하는 키메릭 항원 수용체, 이를 발현하는 면역세포 및 이의 항암 용도 Download PDF

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WO2021066420A1
WO2021066420A1 PCT/KR2020/013118 KR2020013118W WO2021066420A1 WO 2021066420 A1 WO2021066420 A1 WO 2021066420A1 KR 2020013118 W KR2020013118 W KR 2020013118W WO 2021066420 A1 WO2021066420 A1 WO 2021066420A1
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WO
WIPO (PCT)
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antigen receptor
chimeric antigen
domain
seq
amino acid
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2020/013118
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English (en)
French (fr)
Inventor
송석길
성혜란
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cellgentek Co Ltd
Chungbuk National Univiversity CBNU
Original Assignee
Cellgentek Co Ltd
Chungbuk National Univiversity CBNU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cellgentek Co Ltd, Chungbuk National Univiversity CBNU filed Critical Cellgentek Co Ltd
Priority to US17/765,881 priority Critical patent/US20230192880A1/en
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    • C07K2319/03—Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif containing a transmembrane segment

Definitions

  • the present invention relates to a CD138 chimeric antigen receptor (CAR) that specifically binds to CD138, an immune cell expressing the same, and an anticancer use thereof.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • CD138 or syndecan-1 (also called SYND1; SYNDECAN; SDC; SCD1; CD138 antigen, SwissProt accession number: P18827 human) was initially described as present on cells of epithelial origin, but later in hematopoietic cells. It is a membrane glycoprotein that has been discovered (Sanderson, 1989).
  • CD138 has a long extracellular domain that binds to soluble molecules (e.g. growth factors EGF, FGF, HGF) and insoluble molecules (e.g. extracellular matrix components, collagen and fibronectin) via a heparan sulfate chain. And acts as a receptor for the extracellular matrix.
  • soluble molecules e.g. growth factors EGF, FGF, HGF
  • insoluble molecules e.g. extracellular matrix components, collagen and fibronectin
  • CD138 mediates cell-cell adhesion through heparin-binding molecules expressed by adherent cells.
  • CCD138 has been shown to act as a co-receptor for growth factors in myeloma cells (Bisping, 2006). Through studies on plasma cell differentiation, it was confirmed that CD138 can be considered as a differentiation antigen (Bataille, 2006).
  • CD138 is characterized by MM cells, ovarian cancer, kidney tumors, gallbladder cancer, breast cancer, prostate cancer, lung cancer, colon cancer, cells of Hodgkin's and non-Hodgkin's lymphoma, chronic lymphocytic leukemia (CLL) (Horvathova, 1995), acute Lymphoblastic leukemia (ALL), acute myeloblastic leukemia (AML) (Seftalioglu, 2003 (a); Seftalioglu, 2003 (b)), solid tissue sarcoma, colon cancer, as well as other hematopoietic malignancies and solid cancers expressing CD138 (Carbone et al., 1999; Sebestyen et al., 1999; Han et al., 2004; Charnaux et al., 2004; O'Connell et al., 2004; Orosz and Kopper, 2001) .
  • CD138 Carbone et al., 1999; Sebestyen et al.,
  • CD138 expression is limited to plasma cells (Wijdenes, 1996; Chilosi, 1999), and CD138 is not expressed in peripheral blood lymphocytes, monocytes, granulocytes and red blood cells.
  • CD34 + stem cells and progenitor cells do not express CD138
  • anti-CD138 monoclonal antibody (mAb) does not act on multiple colony forming units in hematopoietic stem cell culture (Wijdenes, 1996).
  • mAb monoclonal antibody
  • CD138 is primarily expressed in the monolayered epithelium inside the lungs, liver, skin, kidneys and intestines. Only weak staining was observed in endothelial cells (Bernfield, 1992; Vooijs, 1996). CD138 has been reported to exist in a polymorphic form in human lymphoma cells (Gattei, 1999).
  • MM myeloma
  • CAR-T cell therapy which is currently under development, uses anticancer immune mechanisms to show high efficacy and low recurrence rates that were not found in conventional anticancer treatment methods, but strong immune side effects such as cytokine release syndrome (CRS), On-target toxicity derived from cancer attack targets, especially the memory function of T cells, remains in the body for a long time and the same side effects can occur at any time, clonal expansion and memory. T cells are recognized as a desirable trait to ensure efficacy and a risk factor to be managed.
  • CRS cytokine release syndrome
  • NK Natural Killer cell therapy including CAR-NK cells is attracting attention.
  • NK cells that show selective cytotoxicity against cancer cells, unlike T cells, can recognize cancer cells immediately and remove them immediately. This is a distinction between cancer cells and normal cells through various immunoreceptors on the surface of NK cells. Because it can. Because NK cells can effectively remove cancer stem cells, which are the most important for recurrence of cancer, there is a high possibility of preventing and treating cancer recurrence effectively.
  • NK cells have many advantages in the development of anticancer immunotherapy because they have very few immune rejection reactions, so they are very safe even when developed as cell therapy products, and allogeneic treatments are possible.
  • Patent Document 1 WO 2015/193411
  • Patent Document 2 WO 2017/053889
  • Patent Document 3 WO 2018/017708
  • Patent Document 4 WO 2009/080829
  • the present inventors have made research efforts to develop an immune cell therapeutic agent that induces cytotoxicity against CD138-expressing cancer cells.
  • a chimeric antigen receptor (CAR) having an antigen-binding domain that specifically binds to CD138 and CAR-NK cells expressing this CAR were successfully prepared, due to the increased cytotoxic activity of CAR-NK cells.
  • the present invention was completed by experimentally demonstrating the possibility of cancer as a cell therapy agent.
  • an object of the present invention is to provide a chimeric antigen receptor (CAR) comprising an antigen binding domain that specifically binds to CD138.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • Another object of the present invention is to provide a polynucleotide encoding the chimeric antigen receptor (CAR).
  • Another object of the present invention is to provide a recombinant vector comprising the polynucleotide.
  • Another object of the present invention is to provide immune cells expressing the CD138 chimeric antigen receptor (CAR).
  • CAR chimeric antigen receptor
  • Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of cancer, comprising immune cells expressing the CD138 chimeric antigen receptor (CAR) as an active ingredient.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • the present invention includes (i) an antigen-binding domain; (ii) a hinge region; (iii) transmembrane domain; (iv) intracellular co-stimulatory domain; And (v) a chimeric antigen receptor (CAR) comprising an intracellular signaling domain (stimulatory signal domain), wherein the antigen binding domain specifically binds to CD138, provides a chimeric antigen receptor.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • the present invention provides a polynucleotide encoding the chimeric antigen receptor.
  • the present invention provides a recombinant vector comprising the polynucleotide.
  • the present invention provides an immune cell expressing the CD138 chimeric antigen receptor (CAR).
  • CAR chimeric antigen receptor
  • the present invention provides a composition for the treatment or prevention of cancer comprising immune cells expressing the CD138 chimeric antigen receptor (CAR) as an active ingredient.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • the present invention provides an antigen-binding domain comprising: (i) an antigen-binding domain; (ii) a hinge region; (iii) transmembrane domain; (iv) intracellular co-stimulatory domain; And (v) a chimeric antigen receptor (CAR) comprising an intracellular stimulatory signal domain, wherein the antigen-binding domain specifically binds to CD138. to provide.
  • an antigen-binding domain comprising: (i) an antigen-binding domain; (ii) a hinge region; (iii) transmembrane domain; (iv) intracellular co-stimulatory domain; And (v) a chimeric antigen receptor (CAR) comprising an intracellular stimulatory signal domain, wherein the antigen-binding domain specifically binds to CD138. to provide.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • chimeric antigen receptor (CAR) polypeptide refers to an antigen-binding domain, a hinge region, a transmembrane domain, and an intracellular co-stimulatory domain. domain) and a stimulatory signal domain.
  • the first generation CAR comprises CD3 zeta ( ⁇ ) as the intracellular signaling domain, while the second generation CAR further comprises at least one auxiliary stimulating domain derived from various proteins.
  • Auxiliary stimulation domains in second generation CARs include, but are not limited to, for example CD28, CD2, 4-1BB (CD137) and OX-40 (CD134).
  • Third generation CARs include, but are not limited to, two auxiliary stimulating domains, such as CD28, 4-1BB, OX-40, and CD2, and the like.
  • the term “antigen” refers to a compound, composition or substance capable of specifically binding to a specific humoral or cellular immunity product, such as an antibody molecule or a T cell receptor.
  • the term “antigen binding domain” refers to any protein or polypeptide domain capable of specifically recognizing and binding an antigen target.
  • transmembrane domain refers to any oligopeptide or polypeptide known to be capable of crossing the cell membrane and linking the extracellular and intracellular signaling domains.
  • hinge region refers to an amino acid stretch, which is located between the "antigen recognition and binding domain” and the "penetrating domain” to form a flexible linker.
  • the hinge region ensures stable binding with the antigen by appropriately positioning the antigen-binding domain while the antigen-binding domain binds to the antigen.
  • intracellular "stimulatory signal doamin” and "costimulatory domain” function as domains that transmit signals that cause activation or inhibition of biological processes in cells. It means any known oligopeptide or polypeptide.
  • the intracellular domain of the CD138 chimeric antigen receptor (CAR) further includes one or more co-stimulatory domains in addition to the stimulatory signal domain.
  • the CD138 chimeric antigen receptor comprises an antigen binding domain that specifically binds to CD138.
  • the chimeric antigen receptor of the present invention is also referred to as “CD138 chimeric antigen receptor (CAR)”.
  • the antigen binding domain may be an antibody that specifically binds to CD138 or a fragment of such an antibody, and the antibody fragment may be a single chain fragment variant (scFv).
  • scFv single chain fragment variant
  • the antigen binding domain may include a light chain variable region and a heavy chain variable region of an antibody.
  • the term "light chain” refers to both a full-length light chain including the variable region domain VL and the constant region domain CL of an antibody including an amino acid sequence of a variable region sufficient to impart specificity to an antigen, and a fragment thereof.
  • the term “heavy chain” refers to a full-length heavy chain including the variable region domain V H and three constant region domains CH1, CH2 and CH3 of an antibody containing an amino acid sequence of a variable region sufficient to confer antigen specificity. And a fragment thereof.
  • variable region refers to a portion of the light chain including the variable region.
  • variable region refers to a portion of a heavy chain including the variable region.
  • the light chain variable region comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5.
  • the heavy chain variable region includes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6.
  • a linker polypeptide positioned between the light chain variable region and the heavy chain variable region may be further included.
  • linker polypeptide refers to a polypeptide that connects the light chain variable region and the heavy chain variable region to each other without impairing their original antigen-binding properties.
  • the linker polypeptide may be used without any limitation as long as it serves to connect the two regions to each other while maintaining the functions of the light chain variable region and the heavy chain variable region.
  • the linker polypeptide may include the amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 8.
  • the antigen-binding domain may be linked to the transmembrane domain through a hinge region.
  • the “hinge region” serves as a linker between the antigen-binding domain and the transmembrane domain.
  • the antigen-binding domain is connected to the transmembrane domain by a hinge region, and the hinge region may include a hinge region of IgG1, IgG4, or CD8.
  • the IgG1 hinge region comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 9.
  • the IgG4 hinge region comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10.
  • the CD8 hinge region comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11.
  • the transmembrane domain may include a transmembrane domain of CD8 or CD28.
  • the CD8 transmembrane domain comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
  • the CD28 transmembrane domain comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13.
  • the CD138 chimeric antigen receptor may include an intracellular co-stimulatory domain, an intracellular signal transduction domain, or a combination thereof.
  • the "auxiliary stimulation domain” is CD27, CD28, CD137 (4-1BB), DAP10, OX40, CD30, CD40, PD-1, ICOS, lymphocyte function-related antigen-1 (LFA-1), CD2, CD7 , LIGHT, NKG2C, B7-H3, a ligand that specifically binds to CD83, and an intracellular domain of a costimulatory molecule selected from the group consisting of any combination thereof.
  • the auxiliary stimulating domain may comprise an intracellular domain of CD28, DAP10, or CD137 (4-1BB).
  • the CD28 intracellular domain comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 14.
  • the DAP10 intracellular domain comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 15.
  • the CD137(4-1BB) intracellular domain comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16.
  • the term "stimulatory signal domain” refers to a domain that promotes intracellular signal activation or signal amplification.
  • the main signaling domain may include an intracellular domain of CD3 zeta ( ⁇ ).
  • the CD3 zeta ( ⁇ ) intracellular domain comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 17.
  • the CD138 chimeric antigen receptor may further include a signal peptide.
  • signal peptide refers to a peptide sequence that designates the transport and location of proteins within a cell such as a specific organelle and/or a cell surface, for example, the endoplasmic reticulum. .
  • the signal peptide may be linked to the antigen binding domain, preferably to the N-terminus of the antigen binding domain.
  • the signal peptide may include a CD16, IgG, CD8, or GM-CSF (Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) signal peptide.
  • the CD16 signal peptide comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
  • the IgG signal peptide comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
  • the CD8 signal peptide comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3.
  • the GM-CSF signal peptide comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  • the present invention provides a polynucleotide encoding the chimeric antigen receptor.
  • coding means “coding a polypeptide” when it can be transcribed and/or translated to produce mRNA for a polypeptide and/or a fragment thereof in its natural state or when manipulated by a method well known to those skilled in the art. Refers to a polynucleotide referred to as ".
  • polynucleotide refers to a polymer form of nucleotides of any length among ribonucleotides or deoxyribonucleotides.
  • polynucleotide refers to single, double, or multi-stranded DNA or RNA, genomic DNA, cDNA, DNA-RNA hybrid, or purine and pyrimidine bases or other natural, chemically or biochemically modified, unnatural, Or a polymer comprising a derivatized nucleotide base, but is not limited thereto.
  • the polynucleotide encoding the chimeric antigen receptor of the present invention is the amino acid sequence of the antigen receptor expressed from the coding region due to the degeneracy of the codon or in consideration of the preferred codon in the organism to express the antigen receptor.
  • Various modifications may be made to the coding region within a range that does not change the coding region, and various modifications may be made within a range that does not affect the expression of the gene even in parts other than the coding region, and such modified genes are also within the scope of the present invention. It will be well understood by those skilled in the art that it is included.
  • nucleic acid bases may be mutated by substitution, deletion, insertion, or a combination thereof, and these are also included in the scope of the present invention.
  • the present invention provides a recombinant vector comprising the polynucleotide.
  • vector can be used in various ways known in the art, and depending on the type of host cell to produce the antigen receptor (promoter), terminator (terminator), enhancer (enhancer), etc.
  • promoter terminator
  • enhancer enhancer
  • the same expression control sequence, a sequence for membrane targeting or secretion, etc. can be appropriately selected and variously combined according to the purpose.
  • the vector of the present invention includes, but is not limited to, a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector, and a viral vector.
  • Suitable vectors include expression control elements such as promoters, operators, start codons, stop codons, polyadenylation signals and enhancers, as well as signal sequences or leader sequences for membrane targeting or secretion, and can be variously prepared according to the purpose.
  • the vector includes an antibiotic resistance gene commonly used in the art as a selection marker, for example, ampicillin, gentamicin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, geneticin, neomycin, There are genes for resistance to puromycin and tetracycline.
  • an antibiotic resistance gene commonly used in the art as a selection marker, for example, ampicillin, gentamicin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, geneticin, neomycin, There are genes for resistance to puromycin and tetracycline.
  • the recombinant vector may be introduced into cells.
  • the method of introducing the recombinant vector of the present invention into a cell may use a known transfection method, for example, a microinjection method (Capecchi, MR, Cell 22, 479 (1980)), a calcium phosphate precipitation method ( Graham, FL et al., Virology 52, 456 (1973)), electroporation (Neumann, E. et al., EMBO J. 1, 841 (1982)), liposome-mediated transfection (Wong, TK et al. al., Gene, 10, 87 (1980)), DEAE-dextran treatment (Gopal, Mol. Cell Biol. 5, 1188-1190 (1985)), and Gene Bombadment (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 9568-9572 (1990)) and the like, but are not limited thereto.
  • a microinjection method Capecchi, MR, Cell 22, 479 (1980)
  • a calcium phosphate precipitation method
  • the cells into which the recombinant vector is introduced are immune cells, preferably NK (cells, T cells, cytotoxic T cells or regulatory T cells).
  • the cells are human-derived immune cells, more preferably human-derived NK cells.
  • T cell refers to a type of lymphocyte that matures in the thymus gland. T cells play an important role in cell-mediated immunity and are distinguished from other lymphocytes such as B lymphocytes by the presence of T cell receptors on the cell surface. T cells can also be isolated or obtained from commercially available sources. T cells are all types of CD3 expressing CD3 including helper T cells (CD4+ cells), cytotoxic T cells (CD8+ cells), natural killer T cells, regulatory T cells (Treg) and gamma-delta T cells. Contains immune cells. “Cytotoxic cells” include CD8+ T cells, natural-killer (NK) cells, and neutrophils that are capable of mediating cytotoxic responses.
  • NK cell is also known as a natural killer cell, and refers to a type of lymphocyte derived from the bone marrow, which plays an important role in the innate immune system. Even in the absence of a major histocompatibility complex or antibody on the cell surface, NK cells provide a rapid immune response to virus-infected cells, tumor cells, or other stressed cells.
  • Non-limiting examples of commercial NK cell lines include NK-92 (ATCC® CRL-2407TM), NK-92MI (ATCC® CRL-2408TM). Additional examples include, but are not limited to, the NK cell lines HANK1, KHYG-1, NKL, NK-YS, NOI-90, YT and NK101.
  • Non-limiting exemplary sources of such commercially available cell lines are the American Type Culture Collection, or ATCC, (http://www.atcc.org/) and the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (https://www.dsmz Includes .de/).
  • the step of selecting the transformed cells into which the recombinant vector has been introduced can be easily performed using a phenotype expressed by the above-described vector selection label.
  • the selection marker is a specific antibiotic resistance gene
  • transformed cells can be easily selected by culturing a transformant in a medium containing the antibiotic.
  • a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of cancer comprising cells containing the recombinant vector as an active ingredient.
  • treatment means (a) inhibition of the development of a disease or disease; (b) alleviation of the disease or disease; And (c) means the elimination of a disease or disorder.
  • prevention has not been diagnosed as possessing a disease or disease, but refers to suppressing the occurrence of a disease or disease in an animal prone to such a disease or disease.
  • the cancer may be a cancer expressing CD138.
  • the cancer is, as a non-limiting example, multiple myeloma, ovarian cancer, kidney cancer, gallbladder cancer, breast cancer, prostate cancer, lung cancer, colon cancer, Hodgkin and non-Hodgkin's lymphoma, chronic lymphocytic leukemia (CLL), acute lymphoma.
  • the pharmaceutical composition of the present invention can be prepared as an injection, typically in the form of a suspension containing cells.
  • Pharmaceutical forms suitable for injection include sterile aqueous solutions or dispersions ready for immediate preparation of solutions or dispersions. In all cases, pharmaceuticals in the form of injection solutions must be sterile and must be fluid enough to facilitate injection.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier in addition to the active ingredient.
  • pharmaceutically acceptable means that when administered to a human does not cause allergic reactions or similar adverse reactions.
  • Such carriers include specific solvents, dispersion media, coating agents, antibacterial and antifungal agents, isotonic and absorption delaying agents, and the like. It is known in the art to use such media and agents for pharmaceutically active substances.
  • the carrier of the pharmaceutical composition may be, for example, water, saline, ethanol, polyol (e.g., glycerol, propylene glycol and liquid polyethylene glycol, etc.), suitable mixtures thereof, and a solvent or dispersion medium containing vegetable oil. .
  • a coating agent such as lecithin.
  • Various antibacterial and antifungal agents such as paraben, chlorobutanol, phenol, sorbic acid, thimerosal, etc. may be included to prevent microbial contamination, and isotonic agents such as sugar or sodium chloride may also be included.
  • agents that delay absorption such as aluminum monostearate and gelatin, may be included in the composition in order to prolong the absorption effect upon administration to the body.
  • Sterile injectable solutions are prepared by mixing the required amount of the active compound in a suitable solvent having the various other ingredients mentioned above as needed, followed by sterilization by filtration.
  • composition of the present invention may be preferably administered by parenteral, intraperitoneal, intradermal, intramuscular, or intravenous route.
  • the pharmaceutical composition of the present invention is administered in a therapeutically effective amount in a manner compatible with the formulation.
  • the dosage may be adjusted according to the condition or condition of the subject to be treated.
  • parenteral administration as an aqueous injection solution, the solution must be suitably buffered as needed, and the liquid diluent is first made isotonic with sufficient saline or glucose.
  • aqueous solutions are particularly suitable for intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal and intraperitoneal administration.
  • the present invention relates to a chimeric antigen receptor (CAR) specifically binding to CD138, an immune cell expressing the same, and a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of cancer comprising the immune cell as an active ingredient.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • CD138 chimeric antigen receptor (CAR)-expressing cells of the present invention efficiently exhibit strong cytotoxic ability against CD138-expressing (positive) cancer cells.
  • CD138 chimeric antigen receptor (CAR)-expressing immune cells of the present invention can be utilized for the treatment or prevention of CD138-expressing (positive) cancer diseases.
  • FIG. 1 is a graph showing the results of flow cytometric analysis of NK cells expressing CD138 chimeric antigen receptor (CAR).
  • CD138 chimeric antigen receptor (CAR) against CD138 overexpressing K562 cancer cells.
  • FIG. 3 is a graph showing changes in the secretion of granzyme B and interferon gamma (IFN- ⁇ ) upon reaction between CD138 chimeric antigen receptor (CAR)-expressing NK cells and target cancer cells.
  • IFN- ⁇ interferon gamma
  • CAR CD138 chimeric antigen receptor
  • Chronic myelogenous leukemia cancer cells K562 and multiple myeloma (MM) cell lines RPMI 8226, IM9, and MM1.R were cultured in an environment of 37°C and 5% CO 2 using RPMI 1640 containing 10% FBS. The cells were used as target cells for experiments to confirm the cytotoxic ability of NK cells.
  • NK cells 100 U/ml of recombinant IL-2 was added to ⁇ -MEM medium containing 12.5% FBS, 12.5% Horse serum, and 0.1 mM 2-mercaptoethanol, followed by an environment of 37°C and 5% CO 2. Cultured in.
  • the chimeric antigen receptor (CAR) of the present invention is composed of the third generation chimeric antigen receptor (CAR).
  • the chemeric antigen receptor (CAR) of the present invention is as follows: (i) a signal peptide; (ii) the CD138 antigen recognition and binding domain; (iii) hinge area; (iv) transmembrane domain; And a third generation chimeric antigen receptor (CAR) consisting of (v) a CD3 zeta ( ⁇ ) signaling domain, and (vi) two auxiliary stimulating domains as intracellular signaling domains.
  • CD138 chimeric antigen receptor (CAR) polypeptide sequence consisting of the above configuration was converted into a nucleic acid sequence by codon optimization so as to be suitable for protein expression in animal cells to synthesize and clone a gene.
  • each domain of the chimeric antigen receptor (CAR) in the examples of the present invention was designed as follows. That is, the extracellular domain consisting of a CD16 signal peptide, a single chain variant fragment (scFv) targeting CD138 as an antigen recognition and binding domain, and a CD8 hinge region peptide, followed by CD28.
  • the transmembrane domain and the intracellular domain, the intracellular domain of CD137 (4-1BB) as a costimulatory domain, and the intracellular domain of CD3 zeta ( ⁇ ) are used as signaling domains.
  • the method of introducing the cloned gene into cells was performed using Lonza's Nucleofector 2B, one of the electroporation methods, and the Cell Line Nucleofector® Kit for each cell according to the manufacturer's manual. After transformation, the cells were stabilized for 48 hours in ⁇ -MEM medium containing 12.5% FBS, 12.5% Horse serum, and 0.1 mM 2-mercaptoethanol, and the vector used was at an appropriate concentration for at least 2 weeks depending on the antibiotic resistance gene. Only transformed cells were selected by treatment with an antibiotic of.
  • NK cell-mediated cytotoxicity assay (CFSE-7AAD assay)
  • CFSE Carboxyfluorescein succinimidyl ester
  • NK cells After washing the NK cells once with PBS, they were put into a 96-well round bottom plate (4 X 10 4 cells/well), and then reacted in an environment of 5% CO 2, 37°C.
  • Granzyme B secreted from NK cells was measured using a human Granzyme B ELISA kit, and IFN- ⁇ was measured using a Human IFN- ⁇ ELISA kit.
  • CD138CAR-NK 1.Creation and expression confirmation of CD138 chimeric antigen receptor-expressing NK cells
  • NK cells expressing CD138 chimeric antigen receptor (CAR) were produced by introducing the CD138 chimeric antigen receptor (CAR) gene by electroporation using Lonza's Nucleofector for more stable and efficient gene expression of NK cells. I did. In order to discriminate only NK cells into which the CD138 chimeric antigen receptor (CAR) gene was introduced, puromycin was used at a concentration of 1 ⁇ g/ml. As a result of confirming the expression of the CD138 chimeric antigen receptor (CAR) in the NK cells finally selected through flow cytometry, it was confirmed that the expression of the chimeric antigen receptor (CAR) was 80% or more compared to the control NK cells (Fig. One).
  • CD138 Chimeric Antigen Receptor (CAR) Expressing NK Cells CD138CAR-NK
  • CD138 chimeric antigen receptor (CAR)-expressing NK cells In order to measure the cytotoxic ability of CD138 chimeric antigen receptor (CAR)-expressing NK cells to target cancer cells, it was confirmed through CFSE-7AAD analysis.
  • CAR chimeric antigen receptor
  • CD138 chimeric antigen receptor (CAR)-expressing NK cells against K562 cells that do not express CD138 (Tneo) or K562 cells that artificially overexpress the CD138 antigen (T138) was evaluated by E:T ratio 0: As a result of confirming 1, 1:1, 5:1, the cytotoxic effect on K562 cells (Tneo) not expressing CD138 was about 0.3%, 5%, 24%, whereas K562 cells artificially overexpressing the CD138 antigen (T138) showed strong cytotoxicity of 0.8%, 82.6% and 82.3%. That is, it was confirmed that the CD138 antigen-specific NK cells exhibited a cytotoxic effect (FIG. 2).
  • interferon-gamma is also an important protein that can confirm cytotoxicity.
  • the amount of Granzyme B in an amount of about 5 times or more specifically only in NK cells expressing CD138 chimeric antigen receptor (CAR) that reacted with K562 (T138) expressing CD138. It was confirmed that and interferon-gamma (IFN- ⁇ ) was generated (FIG. 3).
  • CD138-CAR NK cells CD138CAR-NK
  • CD138-CAR NK cells were confirmed in phosphorus, RPMI8226, IM9, and MM.1R, among CD138-expressing (positive) cells, multiple myeloma (MM) cell lines.
  • MM multiple myeloma
  • NK cells expressing CD138 chimeric antigen receptor showed a high cytotoxicity of 50% or more to all three types of multiple myeloma cells, which is the CD138 chimeric antigen receptor designed in the present invention ( CAR) This is a result showing that NK cells can more effectively remove CD138-expressing (positive) cancer cells by effectively recognizing and binding each target antigen, CD138 (FIG. 4).

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Abstract

본 발명은 CD138에 특이적으로 결합하는 키메릭 항원 수용체(CAR), 이를 발현하는 면역세포 및 그 면역세포를 유효성분으로 포함하는 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 면역세포는 효율적으로 CD138 발현(양성) 암세포에 대한 강력한 세포독성 능력을 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 발명의 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 면역세포는 CD138 발현(양성) 암 질환의 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

CD138에 특이적으로 결합하는 키메릭 항원 수용체, 이를 발현하는 면역세포 및 이의 항암 용도
본 발명은 CD138에 특이적으로 결합하는 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR), 이를 발현하는 면역세포 및 이의 항암 용도에 관한 것이다.
CD138 또는 신데칸(syndecan)-1(또한, SYND1; SYNDECAN; SDC; SCD1; CD138 항원이라 함, SwissProt accession number: P18827 인간)은 처음에는 상피 기원의 세포상에 존재하는 것으로 기술되었으나 나중에 조혈 세포에서 발견된, 막의 당단백질이다(Sanderson, 1989). CD138은 가용성 분자(예, 성장 인자들 EGF, FGF, HGF) 및 불용성 분자들(예, 세포외 매트릭스 성분들, 콜라겐 및 파이브로넥틴)에 헤파란 설페이트 체인을 통해 결합하는 긴 세포외 도메인을 가지고 있으며, 세포외 매트릭스에 대한 수용체로서 작용한다. 또한, CD138은 부착 세포에 의해 발현되는 헤파린-결합 분자를 통해 세포-세포 유착을 매개한다. CCD138은 골수종 세포의 성장 인자들에 대한 공동-수용체로서 작용하는 것으로 밝혀졌다(Bisping, 2006). 혈장 세포 분화에 대한 연구를 통해, CD138을 분화 항원으로서 간주할 수 있는 것으로 확인되었다(Bataille, 2006).
악성 조혈에서, CD138은 MM 세포, 난소암, 신장 종양, 담낭암, 유방암, 전립선암, 폐암, 대장암, 호지킨 및 비호지킨 림프종의 세포, 만성 림프성 백혈병(CLL)(Horvathova, 1995), 급성 림프모구성 백혈병(ALL), 급성 골수모구성 백혈병(AML)(Seftalioglu, 2003 (a); Seftalioglu, 2003 (b)), 고형 조직 육종, 대장암 뿐만 아니라 그외 조혈 악성 종양 및 CD138을 발현하는 고형암의 대부분에서 고도로 발현된다(Carbone et al., 1999; Sebestyen et al.,1999; Han et al., 2004; Charnaux et al., 2004; O'Connell et al.,2004; Orosz and Kopper, 2001).
정상적인 인간 조혈 구성에서, CD138 발현은 혈장 세포로 국한되며(Wijdenes, 1996; Chilosi, 1999), CD138은 말초 혈액 림프구, 단핵구, 과립구 및 적혈구 세포에서는 발현되지 않는다. 특히, CD34+ 줄기 세포와 전구 세포는 CD138을 발현하지 않으며, 항-CD138 단클론항체(mAb)는 조혈 줄기 세포 배양물에서 다수의 콜로니 형성 유닛에 작용하지 않는다(Wijdenes, 1996). 비-조혈계의 경우, CD138은 폐, 간, 피부, 신장 및 장 내부의 단일 층화된 상피에서 주로 발현된다. 내피 세포에서는 약한 염색만 관찰되었다(Bernfield, 1992; Vooijs, 1996). CD138은 인간 림프종 세포에서 다형체 형태(polymorphic form)로 존재하는 것으로 보고되었다(Gattei, 1999).
SEER(Surveillance, Epidemiology, and End Results) 자료에 따르면 다발골수종(Multiple myeloma, MM)은 미국에서 모든 암의 약 1.8％를 차지하며, 2011-2015년에 인구 100,000명당 매년 평균 약 6.7명이 다발골수종으로 진단받으며, 매년 약 3.3명이 사망하는 것으로 보고되고 있다. 고령에서 많이 발병하는 질환으로 진단시 평균 나이는 69세로 65-74세에서 약 30%가 발병하였으며, 인구 고령화와 더불어 점점 증가하는 추세이다. 다발골수종의 치료는 1960년대 Melphalan 등의 전신항암요법으로 시작해 자가 조혈모세포이식술, 2000년대 이후로 면역조절제인 레날리도마이드(lenalidomide)와 프로테아좀 저해제인 보르테조밉(bortezomib)등의 표적치료제 방향으로 발전해왔으며 치료제의 발전에 따라 다발골수종 환자의 치료 성적도 많이 향상되었다. 최근 단일클론 항체(mAb)나 항체약물복합체(Antibody-drug conjugates; ADC), 면역관문 저해제(immune-checkpoint inhibitor), 항암백신, CAR-T 세포치료(chimeric antigen receptor T cell therapy)등 면역체계를 조절할 수 있는 새로운 다발골수종 치료제로 연구 개발되고 있다. 다발골수종은 재발이 반복될수록 증상이 더욱 악화되고 생존율 또한 낮아지기 때문에 이러한 의학적 미충족 수요(medical unmet needs)를 충족시킬 수 있는 신개념의 새로운 다발골수종 치료제 개발이 시급하다.
최근 암 치료제 시장 현황을 살펴보면 기존에 각광받던 표적치료제에서 면역치료제로 패러다임 시프트가 이루어지고 특히 5년 사이에 면역치료제 분야의 기술 발전으로 인해 암 치료가 한 단계 더 진보하여 그 효과를 입증하고 있다. 특히 암세포의 특정 항원을 인식해 정확히 공격할 수 있는 장점을 가진 T 세포를 기반으로 하는 항암면역세포치료제가 가장 활발하게 연구되어 왔다. 그러나 현재 개발 진행 중인 CAR-T 세포치료제는 항암면역 기전을 이용하여 기존의 항암치료법에서는 볼 수 없었던 높은 효능과 낮은 재발률을 보여주고 있으나, 사이토카인폭풍(CRS; cytokine release syndrome)등 강한 면역부작용, 암 공격 타겟으로부터 유래된 타켓 특이적 독성(on-target toxicity), 특히 T 세포의 메모리 기능으로 오랫동안 체내에 남아 언제라도 동일한 부작용이 불시에 발생할 수 있으며, 클론 확장(clonal expansion)과 기억(memory) T 세포는 유효성을 담보하는 바람직한 특성임과 동시에 관리되어야 하는 위험요소로 인식된다.
CAR-T 세포치료제의 단점을 보완할 수 있는 차세대 항암 면역치료제로서 CAR-NK 세포를 비롯한 NK (Natural Killer) 세포치료제가 주목받고 있다. 선천면역세포 중의 하나로 암세포에 대해 선택적인 세포독성을 보이는 NK 세포는 T 세포와 달리 암세포를 즉각적으로 인식하여 바로 제거할 수 있는데 이는 NK 세포 표면에 존재하는 다양한 면역수용체들을 통해 암세포와 정상세포를 구분할 수 있기 때문이다. NK 세포는 암의 재발에 가장 중요한 암줄기세포를 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 암의 재발을 막고 효과적으로 치료할 수 있는 가능성이 크고 더욱이 여러 임상연구에서 친족이나 정상인에서 분리한 NK 세포를 환자에 주입해도 다른 면역세포와 달라 면역거부 반응이 극히 적어 세포치료제로 개발 시에도 매우 안전하며 동종(allogeneic)치료가 가능하므로 항암면역치료제 개발 측면에서 NK 세포는 많은 장점을 가진다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) WO 2015/193411
(특허문헌 2) WO 2017/053889
(특허문헌 3) WO 2018/017708
(특허문헌 4) WO 2009/080829
본 발명자들은 CD138 발현 암세포에 대한 세포독성을 유도하는 면역세포 치료제를 개발하기 위해 연구 노력하였다. 그 결과, CD138에 특이적으로 결합하는 항원 결합 도메인을 갖는 키메릭 항원 수용체(CAR) 및 이 CAR가 발현된 CAR-NK 세포를 성공적으로 제조하였고, CAR-NK 세포의 증가된 세포독성 활성에 의한 암의 세포치료제로서의 가능성을 실험적으로 증명하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 CD138에 특이적으로 결합하는 항원 결합 도메인을 포함하는 키메릭 항원 수용체(CAR)를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 키메릭 항원 수용체(CAR)를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)를 발현하는 면역세포를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)를 발현하는 면역세포를 유효성분으로 포함하는, 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
상기 과제를 해결하기 위해,
본 발명은 (i) 항원 결합 도메인(antigen-binding domain); (ii) 힌지 영역(hinge region); (iii) 막 관통 도메인(transmembrane domain); (iv) 세포내 보조 자극 도메인(co-stimulatory domain); 및 (v) 세포내 신호전달 도메인(stimulatory signal domain)을 포함하는 키메릭 항원 수용체(CAR)로서, 상기 항원 결합 도메인은 CD138에 특이적으로 결합하는 것인, 키메릭 항원 수용체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 키메릭 항원 수용체를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)를 발현하는 면역세포를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)를 발현하는 면역세포를 유효성분으로 포함하는 암의 치료 또는 예방용 조성물을 제공한다.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 (i) 항원 결합 도메인(antigen-binding domain); (ii) 힌지 영역(hinge region); (iii) 막 관통 도메인(transmembrane domain); (iv) 세포내 보조 자극 도메인(co-stimulatory domain); 및 (v) 세포내 주(main) 신호전달 도메인(stimulatory signal domain)을 포함하는 키메릭 항원 수용체(CAR)로서, 상기 항원 결합 도메인은 CD138에 특이적으로 결합하는 것인, 키메릭 항원 수용체를 제공한다.
본 발명에서 용어 “키메릭 항원 수용체(CAR)” 폴리펩타이드는 항원 결합 도메인(antigen-binding domain), 힌지 영역(hinge region), 막 관통 도메인(transmembrane domain), 세포내 보조 자극 도메인(co-stimulatory domain) 및 세포내 신호전달 도메인(stimulatory signal domain)을 포함하는, 폴리펩타이드를 지칭한다.
제1 세대 CAR는 CD3 제타(ζ)를 세포내 신호전달 도메인으로 포함하는 반면, 제2 세대 CAR는 다양한 단백질에서 유래된 적어도 하나의 보조 자극 도메인을 추가로 포함한다. 제2 세대 CAR에서의 보조 자극 도메인은 예를 들어 CD28, CD2, 4-1BB(CD137) 및 OX-40(CD134)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 제3 세대 CAR은 두 가지 보조 자극 도메인, 예를 들어, CD28, 4-1BB, OX-40, 및 CD2 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 용어 “항원(antigen)”은 항체 분자 또는 T 세포 수용체와 같은 특정 체액성(humoral) 또는 세포성 면역의 생성물에 특이적으로 결합될 수 있는 화합물, 조성물 또는 물질을 지칭한다.
본 발명에서 용어 “항원 결합 도메인(antigen binding domain)”은 항원 타겟을 특이적으로 인식 및 결합할 수 있는 임의의 단백질 또는 폴리펩타이드 도메인을 지칭한다.
본 발명에서 용어 “막 관통 도메인(transmembrane domain)”은 세포막을 가로지르며 세포외 및 세포내 신호전달 도메인을 연결하는 기능을 할 수 있는 것으로 알려진 임의의 올리고펩티드 또는 폴리펩티드를 의미한다.
본 발명에서 용어 “힌지 영역(hinge region)”은 상기 “항원 인식 및 결합 도메인”과 상기 “막 관통 도메인” 사이에 위치하여 유연성 링커를 형성하는, 아미노산 서열 구간(amino acid stretch)을 의미한다. 상기 힌지 영역은 항원 결합 도메인이 항원과 결합하는 동안에 항원 결합 도메인이 적절하게 위치하여 항원과의 안정된 결합을 보장한다.
본 발명에서 용어 세포내 “신호전달 도메인(stimulatory signal doamin)” 및 “보조 자극 도메인(costimulatory domain)”은 세포 내에서 생물학적 과정(process)의 활성화 또는 억제를 일으키는 신호를 전송하는 도메인으로 기능하는 것으로 알려진 임의의 올리고펩티드 또는 폴리펩티드를 의미한다.
본 발명에서, CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)의 세포내 도메인은 신호전달 도메인(stimulatory signal domain)에 더하여 하나 또는 그 이상의 보조 자극 도메인 (co-stimulatory domain)을 더 포함한다.
본 발명에서, CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)는 CD138에 특이적으로 결합하는 항원 결합 도메인을 포함한다. 본 명세서에서 본 발명의 키메릭 항원 수용체를 “CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)”로도 지칭한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 항원 결합 도메인(antigen binding domain)은 CD138에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이러한 항체의 단편일 수 있으며, 상기 항체 단편은 scFv(single chain fragment variant)일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 항원 결합 도메인(antigen binding domain)은 항체의 경쇄 가변 영역 및 중쇄 가변 영역을 포함할 수 있다.
본 발명에서 용어 “경쇄”는 항원에 특이성을 부여하기 위해 충분한 가변영역의 아미노산 서열을 포함하는 항체의 가변영역 도메인 VL 및 불변영역 도메인 CL을 포함하는 전체 길이 경쇄 및 이의 단편을 모두 일컫는다.
본 발명에서 용어 “중쇄”는 항원에 대한 특이성을 부여하기 위해 충분한 가변영역의 아미노산 서열을 포함하는 항체의 가변영역 도메인 VH 및 3 개의 불변영역 도메인인 CH1, CH2 및 CH3을 포함하는 전체 길이 중쇄 및 이의 단편을 모두 일컫는다.
본 발명에서 용어 “경쇄 가변 영역”은 경쇄 중 가변영역을 포함하는 부위를 의미한다.
본 발명에서 용어 “중쇄 가변 영역”은 중쇄 중 가변영역을 포함하는 부위를 의미한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 경쇄 가변 영역은 서열번호 5의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 중쇄 가변 영역은 서열번호 6의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 경쇄 가변 영역 및 중쇄 가변 영역 사이에 위치하는 링커 폴리펩타이드를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 용어 “링커 폴리펩타이드”는 경쇄 가변 영역 및 중쇄 가변 영역을 이들의 본래 항원 결합 특성을 손상하지 않으면서, 이들을 서로 연결시키는 폴리펩타이드를 의미한다.
따라서, 본 발명에서 링커 폴리펩타이드는 경쇄 가변 영역 및 중쇄 가변 영역의 기능을 유지하면서 상기 2개의 영역을 서로 연결하는 역할을 한다면 아무런 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 링커 폴리펩타이드는 서열번호 7 또는 서열번호 8의 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 항원 결합 도메인은 힌지 영역(hinge region)을 통해 막 관통 도메인에 연결될 수 있다.
본 발명에서 “힌지 영역”은 상기 항원 결합 도메인 및 막 관통 도메인 간의 링커 역할을 한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 항원 결합 도메인은 힌지 영역에 의해 막 관통 도메인에 연결되며, 상기 힌지 영역은 IgG1, IgG4, 또는 CD8의 힌지 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 IgG1 힌지 영역은 서열번호 9의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 IgG4 힌지 영역은 서열번호 10의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 CD8 힌지 영역은 서열번호 11의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서, 막 관통 도메인은 CD8 또는 CD28의 막 관통 도메인을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에서, CD8 막 관통 도메인은 서열번호 12의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 특정 구현예에서, CD28 막 관통 도메인은 서열번호 13의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서, CD138 키메릭 항원 수용체는 세포내 보조 자극 도메인(co-stimulatory domain), 세포내 신호전달 도메인(stimulatory signal domain), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에서 “보조 자극 도메인”은 CD27, CD28, CD137(4-1BB), DAP10, OX40, CD30, CD40, PD-1, ICOS, 림프구 기능-관련된 항원-1(LFA-1), CD2, CD7, LIGHT, NKG2C, B7-H3, CD83와 특이적으로 결합하는 리간드, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 보조자극 분자의 세포내 도메인을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에서, 보조 자극 도메인은 CD28, DAP10, 또는 CD137(4-1BB)의 세포내 도메인을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 CD28 세포내 도메인은 서열번호 14의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 DAP10 세포내 도메인은 서열번호 15의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 CD137(4-1BB) 세포내 도메인은 서열번호 16의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명에서 용어 “세포내 신호전달 도메인(stimulatory signal domain)”은 세포내 신호 활성화 또는 신호 증폭을 촉진하는 도메인을 의미한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 주 신호전달 도메인은 CD3 제타(ζ)의 세포내 도메인을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에서, 상기 CD3 제타(ζ) 세포내 도메인은 서열번호 17의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서, CD138 키메릭 항원 수용체는 신호 펩타이드를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 용어 “신호 펩타이드(signal peptide)”는 예를 들어, 소포체(endoplasmic reticulum)와 같은 특정 세포 소기관 및/또는 세포 표면과 같이 세포 내에서 단백질의 수송 및 위치를 지정하는 펩타이드 서열을 지칭한다.
본 발명의 특정 구현에에서, 상기 신호 펩타이드는 항원 결합 도메인에 연결될 수 있고, 바람직하게는 항원 결합 도메인의 N-말단에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 신호 펩타이드는 CD16, IgG, CD8, 또는 GM-CSF(Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) 신호 펩타이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 CD16 신호 펩타이드는 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 IgG 신호 펩타이드는 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서, 상기 CD8 신호 펩타이드는 서열번호 3의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서, 상기 GM-CSF 신호 펩타이드는 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 키메릭 항원 수용체를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드를 제공한다.
본 발명에서 용어 “코딩”은 천연 상태에서 또는 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해 조작될 때, 폴리펩티드 및/또는 그의 단편에 대한 mRNA를 제조하기 위해 전사 및/또는 번역될 수 있는 경우, 폴리펩티드를 “코딩”한다고 언급되는 폴리뉴클레오타이드를 지칭한다.
본 발명에서 용어 “폴리뉴클레오타이드(polynucleotide)”는 상호 교환적으로 사용되며, 리보뉴클레오티드 또는 디옥시리보뉴클레오티드 중 임의의 길이의 뉴클레오티드의 폴리머형태를 지칭한다. 상기 용어 폴리뉴클레오타이드는 단일, 이중, 또는 다중가닥 DNA 또는 RNA, 게놈 DNA, cDNA, DNA-RNA 하이브리드(hybrid), 또는 퓨린 및 피리미딘 염기 또는 다른 자연적, 화학적 또는 생화학적으로 변형된, 비자연적, 또는 유도체화된(derivatized) 뉴클레오티드 염기를 포함하는 폴리머를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 키메릭 항원 수용체를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드는 코돈의 축퇴성(degeneracy)으로 인하여 또는 상기 항원 수용체를 발현시키고자 하는 생물에서 선호되는 코돈을 고려하여, 코딩영역으로부터 발현되는 항원 수용체의 아미노산 서열을 변화시키지 않는 범위 내에서 코딩영역에 다양한 변형이 이루어질 수 있고, 코딩영역을 제외한 부분에서도 유전자의 발현에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 그러한 변형 유전자 역시 본 발명의 범위에 포함됨을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 즉, 본 발명의 폴리뉴클레오티드는 이와 동등한 활성을 갖는 단백질을 코딩하는 한, 하나 이상의 핵산 염기가 치환, 결실, 삽입 또는 이들의 조합에 의해 변이될 수 있으며, 이들 또한 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.
본 발명에서 용어 “벡터”는 당 분야에 공지된 벡터를 다양하게 사용할 수 있고, 상기 항원 수용체를 생산하고자 하는 숙주세포의 종류에 따라 프로모터 (promoter), 종결자 (terminator), 인핸서 (enhancer) 등과 같은 발현조절 서열, 막 표적화 또는 분비를 위한 서열 등을 적절히 선택하고 목적에 따라 다양하게 조합할 수 있다.
본 발명의 벡터는 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오 파아지 벡터 및 바이러스 벡터 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적합한 벡터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열 또는 리더 서열을 포함하며 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다.
본 발명에서 벡터는 선택표지로서, 당업계에서 통상적으로 이용되는 항생제 내성 유전자를 포함하며, 예를 들어 앰피실린, 겐타마이신, 카베니실린, 클로람페니콜, 스트렙토마이신, 카나마이신, 게네티신, 네오마이신, 푸로마이신 및 테트라사이클린에 대한 내성 유전자가 있다.
본 발명에서 재조합 벡터는 세포내로 도입될 수 있다.
본 발명의 재조합 벡터를 세포내로 도입하는 방법은 공지된 트랜스펙션(transfection) 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 미세 주입법 (Capecchi, M.R., Cell 22, 479 (1980)), 칼슘 포스페이트 침전법 (Graham, F.L. et al., Virology 52, 456 (1973)), 전기 천공법 (Neumann, E. et al., EMBO J. 1, 841 (1982)), 리포좀-매개 형질감염법 (Wong, T.K. et al., Gene, 10, 87 (1980)), DEAE-덱스트란 처리법 (Gopal, Mol. Cell Biol. 5, 1188-1190 (1985)), 및 유전자 밤바드먼트 (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 9568-9572 (1990)) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에서, 재조합 벡터가 도입되는 세포는 면역세포이고, 바람직하게는 NK (세포, T 세포, 세포독성 (cytotoxic) T 세포 또는 조절 (regulatory) T 세포일 수 있다. 바람직하게는 상기 세포는 인간 유래 면역 세포이며, 보다 바람직하게는 인간 유래 NK 세포일 수 있다.
본 발명에서 용어 “T 세포”는 흉선에서 성숙하는 림프구의 종류를 지칭한다. T 세포는 세포-매개 면역에서 중요한 역할을 하며, 세포 표면에 T 세포 수용체의 존재에 의해 B 림프구와 같은 다른 림프구와 구별된다. T 세포는 또한 분리되거나 상업적으로 이용가능한 공급원으로부터 얻을 수 있다. T 세포는 헬퍼 T 세포(CD4+ 세포), 세포독성(cytotoxic) T 세포(CD8+ cells), 자연살해 T 세포, 조절 T 세포(Treg) 및 감마-델타 T 세포를 포함하여 CD3를 발현하는 모든 종류의 면역세포를 포함한다. “세포독성 세포”는 세포독성 반응을 매개할 수 있는 CD8+ T 세포, NK(natural-killer) 세포, 및 호중구를 포함한다.
본 발명에서 용어 “NK 세포”는 자연살해세포(natural killer cell)로도 알려져 있으며, 선천성 면역 체계(innate immune system)에서 중요한 역할을 하는, 골수에서 유래한 림프구의 종류를 지칭한다. 세포 표면에 주요 조직 적합 유전자 복합체(major histocompatibility complex) 또는 항체가 없어도, NK 세포는 바이러스 감염된 세포, 종양 세포 또는 다른 스트레스를 받은 세포(stressed cell)에 대한 빠른 면역 반응을 제공한다. 상업적 NK 세포주의 비제한적 예시는 NK-92 (ATCC® CRL-2407™), NK-92MI (ATCC® CRL-2408™)을 포함한다. 추가적인 예시는 NK 세포주 HANK1, KHYG-1, NKL, NK-YS, NOI-90, YT 및 NK101를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 이러한 상업적으로 이용가능한 세포주의 비제한적 예시적 공급원은 American Type Culture Collection, 또는 ATCC, (http://www.atcc.org/) 및 the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (https://www.dsmz.de/)를 포함한다.
본 발명에서 재조합 벡터가 도입된 형질전환된 세포를 선별하는 단계는 상술한 벡터의 선택표지에 의해 발현되는 표현형(phenotype)을 이용하여, 용이하게 실시할 수 있다. 예컨대, 상기 선택표지가 특정 항생제 내성 유전자인 경우에는, 상기 항생제가 함유된 배지에서 형질전환체를 배양함으로써 형질전환된 세포를 용이하게 선별할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 재조합 벡터를 포함하는 세포를 유효성분으로 포함하는, 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명에서 용어 “치료”는 (a) 질환 또는 질병의 발전의 억제; (b) 질환 또는 질병의 경감; 및 (c) 질환 또는 질환의 제거를 의미한다.
본 발명에서 용어 "예방"은 질환 또는 질병을 보유하고 있다고 진단된 적은 없으나, 이러한 질환 또는 질병에 걸리기 쉬운 경향이 있는 동물에서 질환 또는 질병의 발생을 억제하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 암은 CD138을 발현하는 암일 수 있다.
본 발명에서 상기 암은 비제한적 예로서, 다발골수종, 난소암, 신장암, 담낭암, 유방암, 전립선암, 폐암, 대장암, 호지킨 및 비호지킨 림프종, 만성 림프성 백혈병(CLL), 급성 림프모구성 백혈병(ALL), 급성 골수모구성 백혈병(AML), 고형 조직 육종, 난소선암, 방광 이행성 세포암, 신장 투명 세포암, 편평세포 폐암, 또는 자궁암일 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 전형적으로 세포를 포함하는 현탁액 형태의 주사제로 제조될 수 있다. 주사에 적합한 제약 형태는 용액 또는 분산액의 즉시 준비가 가능한 멸균 수성 용액 또는 분산액을 포함한다. 모든 경우에 주사액 형태의 제약제는 멸균되어야 하며, 주사가 용이할 정도로 유동성이 있어야 한다.
본 발명의 약학적 조성물은 유효성분 이외에 약학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다.
상기 용어 "약학적으로 허용되는"은 사람에게 투여되었을 때 알레르기 반응이나 유사한 불리한 반응을 야기하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 담체로는 특정 용매, 분산매질, 코팅제, 항균제 및 항진균제, 등장제 및 흡수지연제 등을 포함한다. 약학적으로 활성인 물질에 이러한 매질 및 제제를 사용하는 것은 당업계에 공지되어 있다.
약학적 조성물의 담체는, 예를 들어 물, 식염수, 에탄올, 폴리올 (예를 들어, 글리세롤, 프로필렌글리콜 및 액상 폴리에틸렌글리콜 등), 이들의 적합한 혼합물, 및 식물유를 함유하는 용매 또는 분산매질일 수 있다. 레시틴과 같은 코팅제의 사용에 의해 유동성이 유지될 수 있다. 미생물 오염을 막기 위해 파라벤, 클로로부탄올, 페놀, 소르브산, 티메로살 등과 같은 다양한 항균제 및 항진균제가 포함될 수 있으며, 당 또는 염화나트륨 등의 등장제도 포함될 수 있다. 또한, 체내 투여시 흡수작용을 연장시키기 위해 조성물에 흡수를 지연시키는 제제, 예를 들어 알루미늄 모노스테아레이트 및 젤라틴를 포함시킬 수 있다. 멸균 주사 용액은, 필요에 따라 상기 언급된 여러 다른 성분들을 가진 적합한 용매에 필요한 양의 활성 화합물을 혼합한 다음, 여과 멸균하여 제조된다.
본 발명의 약학적 조성물은 바람직하게는 비경구, 복강내, 진피내, 근육내, 정맥내 경로로 투여될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 제형과 양립되는 방식으로 치료적으로 효과적인 양으로 투여된다. 또한, 치료될 대상의 상태 또는 조건에 따라 투여량을 조절할 수 있다. 수성의 주사 용액으로 비경구 투여하기 위하여, 용액은 필요에 따라 적합하게 완충되어야 하며, 먼저 액체 희석제를 충분한 식염수 또는 글루코오스로 등장성으로 만든다. 이들 특수한 수성 용액은 특히 정맥내, 근육내, 피하, 진피내 및 복강내 투여에 적합하다.
본 발명의 약학적 조성물에 사용될 수 있는 담체 및 제제, 매질에 대한 내용은 당업계에 공지되어 있다 ("Remington's Pharmaceutical Sciences", 1995, 15판 참조).
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(i) 본 발명은 CD138에 특이적으로 결합하는 키메릭 항원 수용체(CAR), 이를 발현하는 면역 세포 및 그 면역세포를 유효성분으로 포함하는 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물에 관한 것이다.
(ii) 본 발명의 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 세포는 효율적으로 CD138 발현(양성) 암세포에 대한 강력한 세포독성 능력을 나타내는 것으로 확인되었다.
(iii) 따라서, 본 발명의 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 면역세포는 CD138 발현(양성) 암 질환의 치료 또는 예방에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)가 발현된 NK 세포의 유세포 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2는 CD138 과발현 K562 암세포에 대한 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 NK 세포의 세포독성 능력을 보여주는 그래프이다.
도 3은 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 NK 세포와 표적 암세포 반응시 그랜자임(granzyme) B와 인터페론 감마(IFN-γ)의 분비 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4는 CD138 발현(양성) 다발골수종(multiple myeloma, MM) 세포주 RPMI8226, IM9, MM.1R에 대한 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 NK 세포의 세포독성효과를 보여주는 그래프이다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.
실시예
실험 방법
1. 세포주 배양
만성 골수성 백혈병 암세포인 K562와 다발골수종(multiple myeloma, MM) 세포주 RPMI 8226, IM9, MM1.R 은 10% FBS가 포함된 RPMI 1640를 사용하여 37℃, 5% CO2의 환경에서 배양하였다. 상기 세포들은 NK 세포의 세포독성 능력을 확인하는 실험의 표적 세포로 사용하였다. NK 세포는 12.5% FBS, 12.5% Horse serum, 0.1 mM 2-머캅토에탄올(mercaptoethanol)이 포함된 α-MEM 배지에 재조합 IL-2를 100 U/㎖ 넣어주고 37℃, 5% CO2의 환경에서 배양하였다.
2. CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)의 설계
본 발명의 키메릭 항원 수용체(CAR)는 제3 세대 키메릭 항원 수용체(CAR)로 구성하였다.
본 발명의 케메릭 항원 수용체(CAR)는 다음과 같이 (i) 신호 펩타이드; (ii) CD138 항원 인식 및 결합 도메인; (iii) 힌지 영역; (iv) 막 관통 도메인; 및 세포내 신호전달 도메인으로서 (v) CD3 제타(ζ) 신호전달 도메인, 및 (vi) 두 개의 보조 자극 도메인으로 구성된, 제 3 세대 키메릭 항원 수용체(CAR)이다.
상기 각각의 도메인 또는 펩타이드의 아미노산 서열은 하기 표 1에 나타내었다. 상기 구성으로 이루어진 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 폴리펩타이드 서열을 동물 세포에서의 단백질 발현에 적합하도록 코돈 최적화(Codon optimization)하여 핵산 서열로 변환하여 유전자를 합성하고 클로닝하여 사용하였다.
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구체적으로, 본 발명의 실시예에서 키메릭 항원 수용체(CAR)의 각각의 도메인은 다음과 같이 설계하였다. 즉, CD16 신호 펩타이드(signal peptide)와, 항원 인식 및 결합 도메인으로서 CD138을 표적으로 하는 scFv(single chain variant fragment)와, CD8 힌지 영역(hinge region) 펩타이드로 이루어진 세포외 도메인과, 이어서, CD28의 막 관통 도메인(transmembrane domain)과 세포내 도메인, 보조 자극 도메인(costimulatory domain)으로서 CD137(4-1BB)의 세포내 도메인, 및 CD3 제타(ζ)의 세포내 도메인을 신호전달 도메인(signaling domain)으로서 구성되었다.
3. 유전자 형질도입(gene transduction)
클로닝한 유전자의 세포내 도입 방법은 전기천공법의 하나인 Lonza사의 Nucleofector 2B와 각 세포에 해당하는 Cell Line Nucleofector® Kit를 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 수행하였다. 형질전환 후 세포는 12.5% FBS, 12.5% Horse serum, 0.1 mM 2-머캅토에탄올(mercaptoethanol)이 포함된 α-MEM 배지에서 48시간 안정화시킨 다음 사용한 벡터이 해당 항생제 내성유전자에 따라 2주 이상 적정 농도의 항생제를 처리함으로써 형질전환된 세포만을 선별(selection)하였다.
4. NK 세포에 의한 세포독성 분석(NK cell-mediated cytotoxicity assay; CFSE-7AAD assay)
표적 세포(Target cell; T)에 1 x 106 세포(cells) 당 최종 농도(final concentration) 0.5 μM이 되도록 CFSE(Carboxyfluorescein succinimidyl ester)을 넣어 5％ CO2, 37℃의 환경에서 30분 염색 후 PBS로 3회 세척한 후 96-웰 라운드 보텀 플레이트(96-well round bottom plate)에 4 x 104 개씩 분주하였다. NK 세포(Effector cell; E)를 E:T ratio를 1:1 및 다양한 비율에 맞춰 웰(well)에 분주한 후 5％ CO2, 37℃의 환경에서 4 시간 반응시켰다. PBS로 3회 세척한 후 1％ BSA/PBS 100㎕에 부유하고 각 웰에 7-AAD 5 ㎕를 첨가하여 빛을 차단한 상태로 4℃에서 30분 반응하여, 다시 PBS를 이용하여 세포를 2회 세척하였다. 이후 NK 세포를 1％ BSA/PBS에 부유시킨 후 유세포분석기(Flow cytometry)를 사용하여 자료를 비교 분석하였다.
5. 그랜자임(granzyme) B 및 IFN-γ의 enzyme-linked immunosorbent assay
NK 세포를 PBS로 1회 세척 후 96-웰 라운드 보텀 플레이트 (4 X 104cells/웰)에 넣어준 후 5% CO2, 37℃의 환경에서 반응시켰다. NK 세포에서 분비되는 그랜자임(granzyme) B는 human Granzyme B ELISA kit를 사용하여, IFN-γ는 Human IFN-γ ELISA kit 를 사용하여 측정하였다. ELISA용 96-웰 플레이트의 웰에 코팅 버퍼(coating buffer)에 희석된 캡쳐 항체(capture antibody)를 100 ㎕씩 넣어준 후 밀봉하여 4℃에서 밤새 코팅한 후 세정 완충액(wash buffer)을 사용하여 3 회 세척하고 남은 완충액을 모두 제거해 주었다. 각 웰에 분석 희석제(assay diluent)를 200 ㎕씩 넣어주고 상온에서 1 시간 반응시켜 블로킹 후 다시 세정 완충액을 사용하여 3 회 세척하고 남은 완충액을 모두 제거해 주었다. 준비된 그랜자임(granzyme) B, IFN-γ 표준 물질과 세포 배양액을 100 ㎕씩 넣어주고 플레이트를 밀봉한 후 상온에서 2 시간 반응 후 세정 완충액을 이용하여 5 회 세척하고 남은 완충액을 모두 제거해 주었다. 웰마다 작용 검출시약(working detector; Detection Antibody + SAv-HRP reagent)을 100 ㎕씩 넣어주고 플레이트를 밀봉한 후 상온에서 1 시간 반응 후 세정 완충액을 이용하여 5 회 세척하고 남은 완충액을 모두 제거해 주었다. 각 웰에 기질 용액을 100 ㎕씩 넣어주고 빛을 차단시켜준 상태에서 상온에서 30 분 반응 후 각 웰에 반응정지 용액을 100 ㎕씩 넣어주고 20 분 이내에 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.
실험 결과
1. CD138 키메릭 항원 수용체 발현 NK 세포(CD138CAR-NK) 제작 및 발현 확인
본 실험에서는 NK 세포의 보다 안정적이고 효율적인 유전자 발현을 위해 Lonza사의 Nucleofector를 이용한 전기천공법으로 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 유전자를 도입함으로써 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)를 발현하는 NK 세포를 제작하였다. CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 유전자가 도입된 NK 세포만을 설별하기 위하여 푸로마이신(puromycin) 1μg/㎖의 농도로 사용하였다. 유세포분석(Flow Cytometry)을 통해 최종 선별된 NK 세포에서의 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)의 발현을 확인한 결과, 대조군 NK 세포에 비해 80% 이상의 키메릭 항원 수용체(CAR)발현을 확인하였다(도 1).
2. CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 NK 세포(CD138CAR-NK)의 세포독성
CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 NK 세포의 표적 암세포에 대한 세포독성능력을 측정하기 위해 CFSE-7AAD 분석을 통해 확인하였다.
CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 NK 세포의 CD138을 발현하지 않는 K562 세포(Tneo) 또는 CD138 항원을 인위적으로 과발현시킨 K562 세포(T138)에 대한 세포독성(cytotoxicity) 능력을 E:T ratio 0:1, 1:1, 5:1로 확인한 결과, CD138을 발현하지 않는 K562 세포(Tneo)에 대한 세포독성효과가 약 0.3%, 5%, 24% 인 반면, CD138 항원을 인위적으로 과발현시킨 K562 세포(T138)에 대해서는 0.8% 82.6%, 82.3%의 강력한 세포독성(Cytotoxicity)을 나타내었다. 즉, CD138 항원 특이적인 NK 세포의 세포독성 효과를 나타태는 것을 확인하였다(도 2).
다음으로 NK 세포의 과립에는 퍼포린과 그랜자임(granzyme)이라는 표적 세포를 파괴하는데 중요한 역할을 하는 단백질이 존재하며 인터페론-감마(IFN-γ) 또한 세포독성을 확인할 수 있는 중요한 단백질이다. 이러한 단백질들을 ELISA를 이용하여 확인한 결과, CD138을 발현하는 K562(T138)와 반응한 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR) 발현 NK 세포에서만 특이적으로 약 5배 이상 많은 양의 그랜자임 B(Granzyme B)와 인터페론-감마(IFN-γ)를 생성함을 확인하였다(도 3).
3. 다발골수종에 대한 CD138-CAR NK 세포(CD138CAR-NK)의 항암 효능
CD138 발현(양성) 세포인 다발골수종(multiple myeloma, MM) 세포주 가운데 인, RPMI8226, IM9, MM.1R에서 CD138-CAR NK 세포의 세포독성효과를 확인하였다. 대조군으로 CD138 비발현(음성) K562 세포에 대한 세포독성효과와 비교하였다. 그 결과 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)를 발현하는 NK 세포는 3종의 모든 다발골수종 세포에 대해 50% 이상의 높은 세포독성(cytotoxicity)을 보여주었으며, 이는 본 발명에서 설계한 CD138 키메릭 항원 수용체(CAR)각 표적 항원인 CD138을 효과적으로 인지하고 결합함으로써 NK 세포가 CD138 발현(양성) 암세포를 보다 효과적으로 제거할 수 있음을 보여주는 결과이다(도 4).
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (24)

  1. (i) 항원 결합 도메인(antigen-binding domain);
    (ii) 힌지 영역(hinge region);
    (iii) 막 관통 도메인(transmembrane domain);
    (iv) 세포내 보조 자극 도메인(co-stimulatory domain); 및
    (v) 세포내 주(main) 신호전달 도메인(stimulatory signal domain)을 포함하는 키메릭 항원 수용체(CAR)로서, 상기 항원 결합 도메인은 CD138에 특이적으로 결합하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 항원 결합 도메인은 항체 또는 항체 단편인 것인, 키메릭 항원 수용체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 항원 결합 도메인은 경쇄 가변 영역 및 중쇄 가변 영역을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 경쇄 가변 영역은 서열번호 5의 아미노산 서열을 포함하고, 상기 중쇄 가변 영역은 서열번호 6의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 경쇄 가변 영역 및 중쇄 가변 영역 사이에 위치하는 링커 폴리펩타이드를 더 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 링커 폴리펩타이드는 서열번호 7 또는 서열번호 8의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 항원 결합 도메인은 힌지 영역(hinge region)에 의해 막 관통 도메인에 연결되며, 상기 힌지 영역은 IgG1, IgG4, 또는 CD8의 힌지 영역을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 IgG1 힌지 영역은 서열번호 9의 아미노산 서열을 포함하고;
    상기 IgG4 힌지 영역은 서열번호 10의 아미노산 서열을 포함하고;
    상기 CD8 힌지 영역은 서열번호 11의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 막 관통 도메인은 CD8 또는 CD28의 막 관통 도메인을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 CD8 막 관통 도메인은 서열번호 12의 아미노산 서열을 포함하고,
    상기 CD28 막 관통 도메인은 서열번호 13의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 세포내 보조 자극 도메인(co-stimulatory domain)은 CD28, DAP10 또는 CD137(4-1BB)의 세포내 보조 자극 도메인을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 CD28 세포내 보조 자극 도메인은 서열번호 14의 아미노산 서열을 포함하고;
    상기 DAP10 세포내 보조 자극 도메인은 서열번호 15의 아미노산 서열을 포함하고; 및
    상기 CD137(4-1BB) 세포내 보조 자극 도메인은 서열번호 16의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 세포내 신호전달 도메인(stimulatory signal domain)은 CD3 제타(ζ) 세포내 도메인을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 CD3 제타(ζ) 세포내 도메인은 서열번호 17의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  15. 제 1 항에 있어서, 신호 펩타이드(signal peptide)를 추가로 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 신호 펩타이드는 CD16, 인간 IgG, CD8, 또는 GM-CSF의 신호 펩타이드를 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 CD16 신호 펩타이드는 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하고;
    상기 인간 IgG 신호 펩타이드는 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하고;
    상기 CD8 신호 펩타이드는 서열번호 3의 아미노산 서열을 포함하고; 및
    상기 GM-CSF 신호 펩타이드는 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 것인, 키메릭 항원 수용체.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 키메릭 항원 수용체를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드.
  19. 제 18 항에 기재된 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터.
  20. 제 19 항에 기재된 재조합 벡터를 포함하는 세포.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 세포는 NK 세포, T 세포, 세포독성 T 세포 또는 조절 T 세포인, 세포.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 기재된 세포를 유효성분으로 포함하는, 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 암은 CD138을 발현하는 암인, 약학적 조성물.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 암은 다발골수종, 난소암, 신장암, 담낭암, 유방암, 전립선암, 폐암, 대장암, 호지킨 및 비호지킨 림프종, 만성 림프성 백혈병(CLL), 급성 림프모구성 백혈병(ALL), 급성 골수모구성 백혈병(AML), 고형 조직 육종, 난소선암, 방광 이행성 세포암, 신장 투명 세포암, 편평세포 폐암, 및 자궁암으로 이루어진 군에서 선택되는 암인 것인, 약학적 조성물.
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