기능이 강화된 신규 키메라 항원 수용체(car)

08-03-2023 дата публикации
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KR20230033097A
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[0001]

본 발명은 세포접합 및 이동에 주요 역할을 하는 것으로 알려진 CD99L2의 일부 부위를 키메라 항원 수용체의 백본(backbone)으로 사용하는 새로운 키메라 항원 수용체, 이를 포함하는 면역세포 및 이의 용도에 관한 것이다.

[0003]

CAR-T 세포는 종양세포 표면의 암항원에 특이적으로 결합하는 재조합 항체(scFv 등) 부위를 T 세포 수용체의 신호전달부위와 연결한 융합단백질, 즉 키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor; CAR)를, 환자 혈액으로부터 분리한 T 세포에 인위적으로 발현시킨 유전자이입 T 세포다(Kershaw MH, et al., Nat Rev Immunol. 2005;5(12):928-40). CAR 단백질 유전자를 retrovirus 혹은 lentivirus 형태로 T 세포에 이입하게 되면, 높은 유전자이입 효율로 인해, 2주 이내에 50% 이상의 T 세포가 CAR 단백질을 표면에 발현하게 됨으로써, 다량의 종양특이적 T 세포를 빠른 시간 내에 제조할 수 있게 된다.

[0004]

제작된 CAR-T 세포는 CAR 단백질의 항체 부위가 종양을 인식하면 활성화 신호가 T 세포 내부로 전달되어 종양을 살상하는 종양살상세포로 기능한다. 이에 2000년대 후반부터 CAR-T 세포치료제의 임상시험이 급증하였다(Jena B, et al., Blood. 2010;116(7):1035-44). 특히, B림프구계 혈액종양 암항원인 CD19을 표적으로 하는 CAR-T 세포치료는 초기 임상시험부터 괄목할만한 성과를 보였다. 2010년경 B세포림프종에서 일부 효과를 보이던 CD19 CAR-T 세포치료는 펜실베니아대학 연구팀에 의해 기존 치료에 불응하는 만성림프구성백혈병 환자의 완전관해가 보고됨을 시작으로 최근에는 기존 모든 치료에 불응했던 급성림프구성백혈병 환자 30명 중 27명에서 한달 이내에 완전관해를 이루었으며, 6개월 전체 생존율이 78%에 달하는 놀라운 치료효과를 보임으로써, 다수의 다국적제약사의 대규모 투자로 이루어지는 등 급속한 성장세를 보였다(Maude SL, et al., N Engl J Med. 2014;371(16):1507-17). 그 결과, 2종의 CD19 표적 CAR-T 세포치료제가 2017년 말 FDA 승인을 획득하였다.

[0006]

현재 CAR-T 세포 개발은 주로 혈액종양을 대상으로 집중되어 있으며, 일부 고형종양으로 그 대상을 넓혀가고 있는 단계다(Yip A, Webster RM, Nat Rev Drug Discov. 2018;17(3):161-2). 주된 혈액종양 타겟으로는 다발성 골수종을 대상으로 항-BCMA CAR-T 세포치료제가 가장 앞서 나가고 있으며, B림프계 혈액종양항원도 CD19 외에 CD20, CD22 등에 대한 CAR-T 세포치료제도 개발되고 있는 상황이다. 고형종양에 대한 CAR-T 세포치료제는 GD2(뇌종양), Mesothelin(흉막암) 등에 대해 일부 임상시험이 시행되고 있으나, 아직 극적인 효능은 보고되고 있지 않은 현황이다. 그 이유는 고형종양의 경우, CAR-T 세포의 효력을 막는 여러 인자가 존재하기 때문이라 추정된다. 예를 들면, 고형종양의 경우, 종양세포가 주로 혈액내에 분포하여 종양미세환경을 잘 만들지 못하는 백혈병에 비해, TGF-beta, IL-10과 같은 면역억제 cytokine을 분비하거나, Regulatory T cell이나 Myeloid-derived suppressor cell(MDSC)과 같은 면역억제세포들을 recruit하거나, 종양표면에 PD-L1과 같은 면역억제 리간드를 발현하는 등, 면역저항성 종양미세환경을 구축하고 있기 때문으로 이해된다(Rabinovich GA, et al., Annu Rev Immunol. 2007;25:267-96). 따라서, 향후 CAR-T 세포치료제의 범용화를 위해서는, 면역억제환경을 극복하고 효력을 발휘할 수 있는 T 세포의 활성이 크게 증가된 CAR-T 세포의 개발이 필수적이라 할 수 있다.

[0008]

CAR-T 세포의 기능을 항진시키는 한편의 전략은 CAR 단백질 자체의 구조를 변화시킴으로써 T 세포 활성화를 증진시키는 것이다(Dotti G, et al., Immunol Rev. 2014;257(1):107-26). CAR 단백질은 암항원을 인지하는 항체의 variable region(single chain variable fragment; scFv)이 백본 부위(backbone region; extracellular spacer + transmembrane domain)를 통해 세포내 신호전달부위에 연결된 형태로 디자인되어 있다. 세포내 신호전달부위는 주로 T cell receptor의 신호전달 subunit인 CD3 zeta chain의 세포내 부위(intracellular region)를 기본으로 하고 있다(1세대 CAR). 현재까지 CAR 단백질의 변조(modification)를 통해 CAR-T 세포의 기능을 향상시키려는 노력이 지속되어 왔으며, 그 대부분은 공동자극 분자(co-stimulatory molecule)의 신호전달부위를 교체하거나 추가하는 형식으로 진행되어 왔다(Morello A, et al., Cancer Discov. 2016;6(2):133-46). 예를 들면, 현재 시판되고 있는 두 종의 CAR-T 세포 치료제는 각각 CD28과 41BB 공동자극 분자의 세포내 부위를 사용하고 있으며(2세대 CAR), 이후 CD28과 41BB 세포내 부위를 동시에 포함하는 CAR(3세대 CAR) 등이 시도되고 있다. 현재 시판되고 있는 노바티스사의 Kymriah CAR-T 세포와 길리어드사의 Yescarta CAR-T 세포는 각각 41BB와 CD28 세포내 부위를 사용하는 2세대 CAR-T 세포다.

[0009]

반면, CAR backbone 부위는 CD8, CD28, IgG1 혹은 IgG4의 일부 부위가 물리적인 연결기능으로만 사용될 뿐 기능적인 요소가 부여된 예는 거의 없다. 따라서, CAR backbone 부위의 교체를 통해 CAR-T 세포의 기능향상을 유도하는 새로운 방식의 변형이 가능할 수 있다.

[0011]

이러한 기술적 배경하에서, 본 발명자들은 CAR backbone 부위로 CD99L2 단백질의 막통과 부위를 포함하는 부위를 사용하는 새로운 CAR 디자인을 도입함으로써, CAR-T 세포의 종양 치료 효능의 개선 가능성을 타진하였다. 그 결과, CD99L2 backbone CAR-T 세포는 기존 CD8 backbone CAR-T 세포에 비해 훨씬 향상된 항종양 효능을 보임을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

[0013]

본 배경기술 부분에 기재된 상기 정보는 오직 본 발명의 배경에 대한 이해를 향상시키기 위한 것이며, 이에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 있어 이미 알려진 선행기술을 형성하는 정보를 포함하지 않을 수 있다.

[0015]

본 발명의 목적은 향상된 종양 치료 효과를 나타내는 키메라 항원 수용체 및 이를 포함하는 면역세포를 제공하는 데 있다.

[0016]

본 발명의 다른 목적은 상기 키메라 항원 수용체를 코딩하는 핵산, 상기 핵산을 포함하는 발현 벡터 및 상기 발현 벡터를 포함하는 바이러스를 제공하는 데 있다.

[0017]

본 발명의 또 다른 목적은 상기 면역세포를 포함하는 암 치료용 조성물, 상기 면역세포를 이용한 암 치료방법, 암 치료를 위한 상기 면역세포의 용도 및 암 치료용 약제 제조를 위한 상기 면역세포의 사용을 제공하는 데 있다.

[0019]

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 CD99L2 단백질 유래 세포외 도메인 및 막통과 도메인을 포함하는 키메라 항원 수용체를 제공한다.

[0020]

본 발명은 또한, 상기 키메라 항원 수용체를 코딩하는 핵산, 상기 핵산을 포함하는 발현 벡터, 상기 발현 벡터를 포함하는 바이러스 및 상기 키메라 항원 수용체를 발현하는 면역세포를 제공한다.

[0021]

본 발명은 또한, 상기 면역세포를 포함하는 암 치료용 조성물, 상기 면역세포를 이용한 암 치료방법, 암 치료를 위한 상기 면역세포의 용도 및 암 치료용 약제 제조를 위한 상기 면역세포의 사용을 제공한다.

[0023]

본 발명에서는 CD99 family에 속하는 세포막 단백질 중 CD99L2(CD99 antigen-like 2)의 T 세포 활성화 기능을 확인하고, CD99L2의 세포외 도메인과 막통과 도메인을 백본(backbone)으로 포함하는 새로운 키메라 항원 수용체를 제작하였다. 이러한 CD99L2 기반 CAR-T 세포는 기존 백본을 보유한 CAR-T 세포에 비해 향상된 T 세포 활성과 종양 치료 효율을 나타내므로, 암 치료를 위한 면역세포 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

[0025]

도 1은 CD99L2 backbone CAR의 디자인 및 시험관내 활성 검증 결과를 나타낸 도면이다. 도 1A는 각 CAR 단백질의 구조 디자인 모식도이고(hCD8 L: human CD8a leader, αCD19 scFv: anti-CD19 antibody(clone FMC63) single chain variable fragment, EC: extracellular region, TM: transmembrane region, cyt: cytoplasmic region), 도 1B 및 도 1E는 CAR-T 세포 표면의 CAR 단백질의 발현도를 나타낸 도면이다(그래프내 숫자: 세포의 비율(%)). 도 1C 및 도 1F는 각 CAR-T 세포의 Raji-Luc 림프종세포에 대한 살상력을 나타낸 그래프이고(Relative light unit: CAR-T 세포와 밤새 배양 후 생존한 Raji-Luc 세포내의 luciferase 활성값; E:T ratio(Effector: Target ratio): 공동배양된 CAR-T 세포(Effector)와 Raji-Luc세포(Target)의 세포수 비율), 도 1D 및 도 1G는 CAR-T 세포와 Raji 세포와의 공동배양 후 상층액으로 분비된 IFN-γ의 양을 나타낸 그래프이다. 도 2는 CD99L2 backbone CAR-T 세포의 활성화 kinetics 분석 결과로, CAR-T 세포와 Raji 세포의 공동배양시 CD4양성(도 2A) 및 CD8양성(도 2B) CAR-T 세포 표면 활성화 마커의 발현율의 시간에 따른 변화의 유세포분석 결과이다(MFI: mean fluorescent intensity). 도 3은 CD99L2 backbone CAR-T 세포의 생체내 종양제거 증진 효과를 나타낸 도면으로, NSG 마우스에 Raji-Luc 세포를 정맥주사 한 후(day 0), 7일째 CAR-T 세포를 정맥주사 하였을 때, 종양 세포의 체내 증식도를 bioluminescence imaging으로 측정한 각 시간별 대표 이미지이다.

[0026]

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

[0028]

키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor; CAR)는 항체의 항원인식 도메인을 세포막 도메인 및 세포 내부 신호전달 도메인과 연결한 인위적인 수용체이다. 유전자도입으로 이 수용체를 발현하는 T 세포(CAR-T 세포)는 항체 도메인을 통해 종양 표면 항원을 인지하여 활성화됨으로써 종양을 특이적으로 살상하는 능력을 가지게 된다. 따라서, CAR-T 세포는 항체의 종양 표적 능력과 T 세포의 종양 살상능이 결합된 항체 유전자 세포치료제로 개발되어 왔으며, 특히 혈액종양에 대해 탁월한 치료 효능을 보임으로써, 2종 이상의 CAR-T 세포치료제가 출시되었다. 그러나, CAR-T 세포치료제는 혈액 내에서 종양 세포와의 조우 확률이 높은 혈액종양에서는 높은 치료 효율을 보이고 있으나, 고형종양에 대해서는 낮은 효율을 보이고 있다. 따라서, CAR-T 세포치료의 고형종양에 대한 범용화를 위해서는 CAR-T 세포의 기능이 개선되어야 한다. CAR-T 세포의 기능 강화 전략의 일환으로 CAR 단백질의 구조의 변형을 통해 보다 효율적인 CAR 단백질을 제작하려는 노력이 진행되고 있다.

[0029]

CAR 백본(backbone) 부위는 막통과 도메인을 포함하며, 새로운 세포막 단백질 막통과 도메인은 CAR 기능 향상에 이용될 수 있다. 그 대상으로 본 발명에서는 CD99L2를 이용하였다. CD99L2(CD99 antigen-like 2)는 CD99 family에 속하는 세포막 단백질로서, CD99 family protein들은 주로 leukocyte와 endothelial cell 등에 발현하는 것으로 알려져 있다. 기능적으로 이들 단백질은 세포간 부착(cell adhesion), 세포의 이동(cell migration) 등을 촉진하는 것으로 보고되고 있다(Pasello M, et al., J Cell Commun Signal. 2018;12(1):55-68). 특히, CD99L2는 염증 조건에서 호중구(neutrophil), 단핵구(monocyte), T 세포 등의 혈관외유출(extravasation)에 관여함이 보고되었다. 또한, 혈관내피세포에서 발현하는 CD99L2가 백혈구(leukocyte)의 extravasation에 관여할 가능성이 제시되었다(Seelige R, et al., J Immunol. 2013;190(3):892-6). CD99L2는 CD99과 heterodimer를 형성하고(Nam G, et al., J Immunol. 2013;191(11):5730-42), CD99 단백질은 T cell co-stimulation에 관여함이 보고되어 있어, CD99L2가 T 세포 활성화에 기여할 가능성 역시 존재한다(Oh KI, et al., Exp Mol Med. 2007;39(2):176-84).

[0030]

결과적으로, 본 발명을 통해 CD99L2 부위가 이입된 CAR 단백질을 고안 및 제작함으로써, T 세포 활성화를 통해 기능이 향상된 CAR-T 세포라는 새로운 개념을 제시하고자 한다.

[0032]

따라서, 본 발명은 일 관점에서,

[0033]

(a) 항원 결합 도메인(antigen binding domain);

[0034]

(b) 세포외 연결부와 막통과 도메인(transmembrane domain)을 포함하는 백본(backbone); 및

[0035]

(c) 세포내 신호전달 도메인(intracellular signaling domain);

[0036]

을 포함하는 키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor; CAR)에 있어서,

[0037]

상기 세포외 연결부는 CD99L2 유래 세포외 도메인(extracellular domain)을 포함하고, 상기 막통과 도메인은 CD99L2 유래 막통과 도메인을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor; CAR)에 관한 것이다.

[0039]

본 발명에 있어서, “백본(backbone)”은 세포외 연결부(extracellular spacer domain)와 막통과 도메인(transmembrane domain)을 포함하는 부위를 의미한다.

[0040]

본 발명에 있어서, “세포외 연결부(extracellular spacer domain)”는 항원 결합 도메인과 막통과 도메인을 연결하는 부위를 의미한다.

[0041]

본 발명에 있어서, 상기 세포외 연결부는 CD99L2 유래 세포외 도메인(extracellular domain), 바람직하게는 인간 CD99L2 유래 세포외 도메인의 전체 또는 일부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 CD99L2 유래 세포외 도메인은 서열번호 10으로 표시되는 아미노산 서열의 전부 또는 일부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0042]

본 발명에 있어서, 상기 막통과 도메인(transmembrane domain; TM)은 CD99L2 유래 막통과 도메인, 바람직하게는 인간 CD99L2 유래 막통과 도메인의 전체 또는 일부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 CD99L2 유래 막통과 도메인은 서열번호 11로 표시되는 아미노산 서열의 전부 또는 일부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0044]

또한, 본 발명에 있어서, 상기 키메라 항원 수용체는 CD99L2 유래 세포내 도메인(intracellular domain)을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

[0045]

상기 CD99L2 유래 세포내 도메인은 CD99L2 유래 세포내 도메인의 전체 또는 일부를 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 서열번호 12로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0047]

본 발명에 있어서, 상기 세포외 연결부는 힌지(hinge) 도메인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

[0048]

상기 힌지 도메인은 임의의 올리고 펩티드 또는 폴리펩티드로 이루어지고, 1 내지 100개의 아미노산 잔기, 바람직하게는 10 내지 70 아미노산 잔기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0050]

본 발명에 있어서, 상기 세포내 신호전달 도메인(intracellular signaling domain)은 면역세포의 세포막 안쪽, 즉 세포질에 위치하게 되는 부분으로서, 세포외 도메인에 포함된 항원 결합 도메인이 표적 항원에 결합하였을 때, 세포 내에 신호를 전달하여 면역세포의 면역반응을 활성화시키는 부위를 의미한다.

[0051]

본 발명에 있어 상기 세포내 신호전달 도메인은 CD3 제타(ζ), CD3 감마(γ), CD3 델타(δ), CD3 엡실론(ε), FcR 감마, FcR 베타, CD5, CD22, CD79a, CD79b 및 CD66d로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 세포내 신호전달 도메인인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 더욱 바람직하게는 CD3 제타(ζ)일 수 있다. 본 발명에 따른 CD3 제타(ζ)의 세포내 신호전달 도메인은 서열번호 13 또는 서열번호 13의 서열에 있어 14번째 아미노산 잔기인 글루타민(Q)이 라이신(K)으로 치환된 서열번호 14의 아미노산 서열을 포함하는 아미노산 서열을 가질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

[0052]

또한 본 발명에 따른 상기 세포내 신호전달 도메인은 추가적으로 공동자극(co-stimulatory) 도메인을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 공동자극(co-stimulatory) 도메인은 CD2, CD7, CD27, CD28, CD30, CD40, 4-1BB(CD137), OX40(CD134), ICOS, LFA-1, GITR, MyD88, DAP1, PD-1, LIGHT, NKG2C, B7-H3 및 CD83 리간드로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 공동자극 도메인이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0053]

바람직하게는, 본 발명에 따른 세포내 신호전달 도메인은 서열번호 13 또는 서열번호 14로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 CD3 제타(ζ)의 세포내 신호전달 도메인과 서열번호 15로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 4-1BB의 공동자극 도메인을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0055]

특히 본 발명에 따른 키메라 항원 수용체는 하나 이상의 세포내 신호전달 도메인과, 하나 이상의 공동자극 도메인을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

[0056]

본 발명에 따른 키메라 항원 수용체에 하나 이상의 세포내 신호전달 도메인과, 하나 이상의 공동자극 도메인이 포함되는 경우에는 하나 이상의 공동자극 도메인과 하나 이상의 세포내 신호전달 도메인 들이 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이 경우 각 도메인들은 직접 연결되거나, 선택적으로 또는 2 내지 10개의 아미노산 잔기로 이루어지는 올리고 펩티드 링커 또는 폴리펩티드 링커를 통해 연결되어 있을 수 있으며, 바람직하게는 이러한 링커 서열로서 글리신-세린 연속 서열을 들 수 있다.

[0058]

본 발명에 있어서, 상기 키메라 항원 수용체는 T 세포의 면역 기능 촉진 인자를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 T 세포의 면역 기능 촉진 인자로는 IL-7(interleukin 7), IL-12, IL-15, IL-18, IL-21 또는 CCL19를 예로 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. T 세포의 면역 기능 촉진 인자와 관련하여 WO 2016/056228 A를 참조할 수 있다.

[0059]

본 발명에 있어서, 상기 키메라 항원 수용체는 JAK 결합 모티프 및 STAT 3/5 회합 모티프를 포함하는 인터루킨 수용체 사슬(interleukin receptor chain)을 추가로 포함할 수 있으며, IL-2Rβ를 그 예로 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, WO 2016/127257 A를 참조할 수 있다.

[0060]

1세대 CAR에서는 암세포에서 특이적으로 발현하는 항원 인식 부위를 포함하는 세포외 도메인, 막통과 도메인 및 세포내 신호전달 도메인을 포함하고, 신호전달 도메인으로서 CD3ζ만을 이용하였는데, 암에 대한 치료 효과가 미미하였고, 지속시간이 짧다는 문제가 있었다. 이러한 1세대 CAR는 미국등록특허 제6,319,494호에 구체적으로 기재되어 있으며, 본 발명에 참조로서 도입된다.

[0061]

면역세포에 대한 반응성 향상을 위하여 공동자극 도메인(CD28 또는 CD137/4-1BB)과 CD3ζ를 결합한 2세대 CAR가 제조되었는데, 1세대 CAR와 비교하여 체내에 잔존하는 CAR 포함 면역세포의 수가 현저히 증가하였다. 2세대 CAR는 한 가지의 공동자극 도메인을 이용한 것에 반해, 3세대 CAR에서는 두 가지 이상의 공동자극 도메인을 이용하였다. 생체 내 CAR를 포함하는 면역세포의 확장 및 지속성 달성을 위해 공동자극 도메인을 4-1BB, CD28 또는 OX40 등과 결합시킬 수 있다. 2세대 CAR는 미국등록특허 제7,741,465호, 제7,446,190호 또는 제9,212,229호에 구체적으로 기재되어 있고, 3세대 CAR는 미국등록특허 제8,822,647호에 구체적으로 기재되어 있으며, 본 발명에 참조로서 도입된다.

[0062]

4세대 CAR에서는 IL-12 또는 IL-15와 같은 사이토카인을 암호화하는 추가 유전자를 포함하여, 사이토카인의 CAR 기반 면역단백질이 추가로 발현될 수 있도록 하고, 5세대 CAR는 면역세포 강화를 위해 인터루킨 리셉터 체인, 예를 들어, IL-2Rβ를 추가로 포함한다. 4세대 CAR는 미국등록특허 제10,316,102호, 5세대 CAR는 미국등록특허 제10,336,810호에 구체적으로 기재되어 있으며, 본 발명에 참조로서 도입된다.

[0064]

본 발명에 있어서, 상기 항원 결합 도메인은 하기의 군에서 선택되는 항원에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이의 항원 결합 단편(antigen binding fragment)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:

[0065]

4-1BB, B cell maturation antigen(BCMA), B-cell activating factor(BAFF), B7-H3, B7-H6, carbonic anhydrase 9(CA9; 또한 CAIX 또는 G250로 알려짐), cancer/testis antigen 1B(CTAG1B; 또한 NY-ESO-1 또는 LAGE2B로 알려짐), carcinoembryonic antigen(CEA), 사이클린(cyclin), cyclin A2, cyclin B1, C-C Motif Chemokine Ligand 1(CCL-l), CCR4, CD3, CD4, CD19, CD20, CD22, CD23, CD24, CD30, CD33, CD38, CD40, CD44, CD44v6, CD44v7/8, CD52, CD58, CD62, CD79A, CD79B, CD80, CD123, CD133, CD138, CD171, chondroitin sulfate proteoglycan 4(CSPG4), claudin-18(CLDN18), CLDN6, cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4(CTLA-4), tyrosine-protein kinase Met(c-Met), DLL3, epidermal growth factor receptor(EGFR), truncated epidermal growth factor receptor(tEGFR), type III epidermal growth factor receptor mutation(EGFRvIII), epithelial glycoprotein 2(EPG-2), epithelial glycoprotein 40(EPG-40), 에프린(ephrin) B2, ephrin receptor A2(EPHA2), 에스트로겐 수용체(estrogen receptor), Fc 수용체(Fc receptor), Fc receptor like 5(FCRL5; 또한 Fe receptor homolog 5 또는 FCRH5로 알려짐), fibroblast growth factor 23(FGF23), folate binding protein(FBP), folate receptor alpha(FOLR1), folate receptor beta(FOLR2), GD2(ganglioside GD2, O-acetylated GD2(OGD2)), 강글리오시드(ganglioside) GD3, glycoprotein 100(gp100), glypican-3(GPC3), G Protein Coupled Receptor 5D(GPCR5D), granulocyte-macrophage colony-stimulating factor(GM-CSF), Her2/neu(receptor tyrosine kinase erb-B2), Her3(erb-B3), Her4(erb-B4), erbB dimers, Human high molecular weight melanoma-associated antigen(HMW-MAA), hepatitis B surface antigen(HBsAg), Human leukocyte antigen A1(HLA-A1), Human leukocyte antigen A2(HLA-A2), IL-22 receptor alpha(IL-22Ra), IL-13 receptor alpha 2(IL-13Ra2), inducible T-cell costimulator(ICOS), insulin-like growth factor 1 receptor(IGF-1 수용체(receptor)), 인테그린(integrin) αvβ6, 인터페론 수용체(interferon receptor), IFNγ receptor(IFNγR), interleukin-2 receptor(IL-2R), interleukin-4 receptor(IL-4R), interleukin-5 receptor(IL-5R), interleukin-6 receptor(IL-6R), interleukin-17 receptor A(IL-17RA), interleukin-31 receptor(IL-31R), interleukin-36 receptor(IL-36R), kinase insert domain receptor(kdr), L1 cell adhesion molecule(L1-CAM), L1-CAM의 CE7 에피토프(CE7 epitope of L1-CAM), Leucine Rich Repeat Containing 8 Family Member A(LRRC8A), Lewis Y, lymphocyte-activation gene 3(LAG3), Melanoma-associated antigen(MAGE)Al, MAGEA3, MAGEA6, MAGEAlO, mesothelin(MSLN), murine cytomegalovirus(CMV), mucin 1(MUC1), natural killer group 2 member D(NKG2D) 리간드(ligands), melan A(MART-l), nerve growth factor(NGF), neural cell adhesion molecule(NCAM), neuropilin-1(NRP-1), neuropilin-2(NRP-2), 태아성암항원(oncofetal antigen), PD-L1, Preferentially expressed antigen of melanoma(PRAME), 프로게스테론 수용체(progesterone receptor), 전립선 특이항원(prostate specific antigen), prostate stem cell antigen(PSCA), prostate specific membrane antigen(PSMA), receptor activator of nuclear factor kappa-Β ligand(RANKL), receptor tyrosine kinase like orphan receptor 1(ROR1), SLAM family member 7(SLAMF7), survivin, trophoblast glycoprotein(TPBG; 또한 5T4로 알려짐), tumor-associated glycoprotein 72(TAG72), tyrosine related protein 1(TRP1; 또한 TYRP1 또는 gp75), tyrosine related protein 2(TRP2; 또한 dopachrome tautomerase, dopachrome delta-isomerase 또는 DCT로 알려짐) 및 윌름스 종양(Wilms Tumor 1; WT1).

[0067]

본 발명에서, 항체의 “단편”은, 항원 결합 기능을 보유하고 있는 단편을 의미하며, scFv, Fab, F(ab’)2, Fv 및 나노바디(nanobody) 단편 등을 포함하는 의미로 사용된다.

[0068]

“단일쇄(단일-사슬) Fv” 또는 “scFv(single chain variable fragment)” 항체 단편은 항체의 VH 및 VL 도메인을 포함하는데, 이들 도메인은 단일 폴리펩티드 쇄 내에 존재한다. Fv 폴리펩티드는 scFv가 항원 결합을 위해 목적하는 구조를 형성할 수 있도록 하는 VH 도메인과 VL 도메인 사이에 폴리펩티드 링커를 추가로 포함할 수 있다.

[0069]

“Fv” 단편은 완전한 항체 인식 및 결합 부위를 함유하는 항체 단편이다. 이러한 영역은 1개의 중쇄 가변 도메인과 1개의 경쇄 가변 도메인이, 예를 들어 scFv로 단단하게 사실상 공유적으로 연합된 이량체로 이루어진다.

[0070]

“Fab” 단편은 경쇄의 가변 및 불변 도메인과, 중쇄의 가변 및 제1 불변 도메인(CH1)을 함유한다. “F(ab’)2” 항체 단편은 일반적으로 그들 사이에 힌지 시스테인에 의해 그들의 카복시 말단 근처에 공유적으로 연결되는 한 쌍의 Fab 단편을 포함한다.

[0071]

“나노바디(nanobody)”는 단량체 가변항체 도메인(monomeric variable antibody domain)을 함유하는 단편이다. 주로 단량체 중쇄만으로 표적특이성을 보이는 낙타 등의 항체 도메인으로부터 유래된 저분자량의 단편으로 이루어진다.

[0072]

본 발명에 있어서, 상기 항원 결합 단편은 항체의 단일-사슬 가변 단편(single chain variable fragment; scFv) 또는 나노바디(nanobody)인 것을 특징으로 할 수 있다.

[0073]

본 발명에 있어서, 상기 항원 결합 도메인은 바람직하게는, 항-CD19 항체 또는 이의 scFv를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 항-CD19 항체의 scFv는 서열번호 8로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0075]

본 발명에 있어서, 상기 키메라 항원 수용체는 항원 결합 도메인의 N-말단에 추가적으로 신호 펩티드(signal peptide; SP)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 신호 펩티드는 CD8α, GM-CSF 수용체 α, Ig-kappa 및 IgG1 중쇄로 구성된 군에서 선택되는 분자로부터 유래되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 CD8α 신호 펩티드일 수 있으며, 상기 CD8α 신호 펩티드는 서열번호 7로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

[0077]

바람직한 예시로서 본 발명에 따른 키메라 항원 수용체는,

[0078]

서열번호 10으로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD99L2 유래 세포외 도메인 및 서열번호 11로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD99L2 유래 막통과 도메인; 및

[0079]

서열번호 12로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD99L2 유래 세포내 도메인;

[0080]

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

[0082]

또한, 추가적으로

[0083]

서열번호 15로 표시되는 것을 특징으로 하는 4-1BB 공동자극 도메인;

[0084]

서열번호 13 또는 서열번호 14로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD3 제타(ζ)의 세포내 신호전달 도메인; 및/또는

[0085]

서열번호 7로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD8 신호 펩티드를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0087]

본 발명에 있어서, 예시적으로 CD19에 대한 항원 결합 부위를 포함하는 키메라 항원 수용체는 서열번호 2 또는 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열 또는 상기 아미노산 서열과 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상의 서열 동일성을 갖는 이의 변이체를 포함하는 것일 수 있다.

[0089]

본 발명은 다른 관점에서, 상기 키메라 항원 수용체를 코딩하는 핵산에 관한 것이다.

[0090]

본 발명의 용어 “핵산”은 DNA(gDNA 및 cDNA) 및 RNA 분자를 포괄적으로 포함하는 의미를 가지며, 핵산에서 기본 구성단위인 뉴클레오티드는 자연의 뉴클레오티드 뿐만 아니라, 당 또는 염기 부위가 변형된 유사체(analogue)도 포함한다. 본 발명의 키메라 항원 수용체 또는 각 도메인을 코딩하는 핵산의 서열은 변형될 수 있다. 상기 변형은 뉴클레오티드의 추가, 결실, 또는 비보존적 치환 또는 보존적 치환을 포함한다.

[0091]

본 발명에 따른 키메라 항원 수용체를 코딩하는 핵산(폴리뉴클레오티드)은 코돈 최적화에 의해 변형될 수 있으며, 이는 코돈의 축퇴성(degeneracy)에서 기인한 것으로, 폴리펩티드 또는 이의 변이체 단편을 코딩하는 많은 뉴클레오티드 서열이 존재한다는 것은 통상의 기술자가 잘 이해할 수 있을 것이다. 이들 폴리뉴클레오티드(핵산)의 일부는 임의의 자연 발생형 유전자의 뉴클레오티드 서열과 최소 상동성을 보유한다. 특히 코돈 활용법의 차이로 인해 가변적인 폴리뉴클레오티드, 예를 들어 인간, 영장류 및/또는 포유동물의 코돈 선택에 최적화된 폴리뉴클레오티드가 바람직하다.

[0092]

본 발명에 있어서, 상기 키메라 항원 수용체를 코딩하는 핵산은,

[0093]

서열번호 19로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD99L2 유래 세포외 도메인을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열; 및

[0094]

서열번호 20으로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD99L2 유래 막통과 도메인을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열;

[0095]

을 포함하며,

[0096]

추가적으로 서열번호 21로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD99L2 유래 세포내 도메인을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열;

[0097]

서열번호 25 또는 서열번호 26으로 표시되는 것을 특징으로 하는 4-1BB 공동자극 도메인을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열;

[0098]

서열번호 22, 서열번호 23 또는 서열번호 24로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD3 제타(ζ)의 세포내 신호전달 도메인을 코딩하는 뉴클레오티드 서열; 및/또는

[0099]

서열번호 16으로 표시되는 것을 특징으로 하는 CD8 신호 펩티드를 코딩하는 뉴클레오타이드 서열;을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

[0100]

바람직하게는 서열번호 17로 표시되는 것을 특징으로 하는 항-CD19 항체의 단일-사슬 가변 단편(scFv)을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열을 추가로 포함할 수 있다.

[0101]

본 발명의 일 예시로서, 상기 키메라 항원 수용체를 코딩하는 핵산은, 서열번호 5 또는 서열번호 6으로 표시되는 뉴클레오티드 서열 또는 상기 뉴클레오티드 서열과 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상의 서열 동일성을 갖는 변이체를 포함하는 것일 수 있다.

[0103]

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 핵산을 포함하는 발현 벡터 및 상기 발현 벡터를 포함하는 바이러스에 관한 것이다.

[0104]

본 발명의 용어 “벡터”란, 다른 핵산 분자를 전이시키거나 수송할 수 있는 핵산 분자를 의미하는 것이다. 전이된 핵산은 일반적으로 벡터 핵산 분자에 연결되는데, 예를 들면, 벡터 핵산 분자 내에 삽입된다. 벡터는 세포에서의 자율적 복제를 지시하는 서열을 포함할 수 있거나, 숙주 세포 DNA 내로의 통합을 가능하게 하는데 충분한 서열을 포함할 수 있다. 상기 벡터는 DNA, RNA, 플라스미드, 렌티바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터 및 레트로바이러스 벡터로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

[0105]

본 발명에 있어서, 상기 핵산 또는 상기 벡터는 바이러스 생산세포(packaging cell line)에 형질주입 또는 트랜스펙션(transfection)된다. “형질주입” 또는 “트랜스펙션”시키기 위해 원핵 또는 진핵 숙주세포 내로 외인성 핵산(DNA 또는 RNA)을 도입하는 데에 통상 사용되는 여러 종류의 다양한 기술, 예를 들어 일렉트로포레이션(electroporation), 인산칼슘 침전법, DEAE-덱스트란 트랜스펙션 또는 리포펙션(lipofection) 등을 사용할 수 있다.

[0106]

본 발명에 있어서, 바이러스 생산세포로부터 생산된 바이러스는 면역세포에 트랜스덕션(transduction)된다. 세포내로 “트랜스덕션”된 바이러스의 핵산은 세포의 게놈에 삽입되거나 혹은 삽입되지 않은 채로 키메라 항원 수용체 단백질을 생산하는 데 사용된다.

[0108]

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 키메라 항원 수용체를 표면에 발현하는 면역세포에 관한 것이다.

[0109]

본 발명에 있어서, 상기 면역세포는 T 세포, NK 세포, NKT 세포 또는 대식세포인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 T 세포인 것을 특징으로 할 수 있다.

[0110]

본 발명에 따른 키메라 항원 수용체를 발현하는 면역세포는 CAR-T 세포(Chimeric Antigen Receptor T Cell), CAR-NK 세포(Chimeric Antigen Receptor Natural Killer Cell), CAR-NKT 세포(Chimeric Antigen Receptor Natural killer T Cell) 또는 CAR-대식세포(Chimeric Antigen Receptor Macrophage)인 것을 특징으로 할 수 있다.

[0111]

본 발명에 있어서, 상기 T 세포는 CD4 양성 T 세포; CD8 양성 세포독성 T 림프구(Cytotoxic T lymphocyte; CTL); gamma-delta T 세포; 종양 침윤 림프구(Tumor infiltrating lymphocyte; TIL) 및 말초혈액 단핵세포(Peripheral blood mononuclear cell; PBMC)에서 분리한 T 세포로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.

[0113]

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 키메라 항원 수용체를 발현하는 면역세포(예컨대, T 세포)를 포함하는 암 치료용 조성물에 관한 것이다.

[0114]

본 발명에 있어서, “암”과 “종양”은 동일한 의미로 사용되며, 전형적으로 조절되지 않은 세포 성장/증식을 특징으로 하는 포유동물의 생리학적 상태를 지칭하거나 의미한다.

[0115]

본 발명의 CAR로 치료될 수 있는 암은 혈관 생성된 종양뿐만 아니라 혈관이 생성되지 않거나 아직까지 실질적으로 혈관이 생성되지 않는 종양을 포함한다. 상기 암은 비-고형 종양(예를 들어, 혈액학적 종양, 예를 들어 백혈병 및 림프종)을 포함할 수 있거나, 고형 종양을 포함할 수 있다. 본 발명의 CAR로 치료될 수 있는 암의 유형으로는 암종, 아세포종, 및 육종, 및 특정 백혈병 또는 림프성 악성 종양, 양성 및 악성 종양, 예를 들어, 육종, 암종 및 흑색종을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 성인성 종양/암 및 소아성 종양/암이 또한 포함된다.

[0116]

혈액 암은 혈액 또는 골수의 암이다. 혈액(또는 조혈성) 암의 예로는 급성 백혈병(예를 들어, 급성 림프구성 백혈병, 급성 골수성 백혈병 및 골수모세포성, 전림프구성, 골수 단구성, 단구성 및 적백혈병), 만성 백혈병(예를 들어, 만성 림프구성(과립구성) 백혈병, 만성 골수성 백혈병, 및 만성 림프구성 백혈병), 진성 적혈구 증가증, 림프종, 호지킨병, 비-호지킨 림프종(지연형 및 높은 단계의 형태), 다발성 골수종, 왈덴스트룀 마크로글로불린 혈증(Waldenstrom's macroglobulinemia), 중쇄 질병, 골수이형성 증후군, 모발 세포 백혈병 및 골수이형성증를 포함한 백혈병을 들 수 있다.

[0117]

고형 종양은 일반적으로 피낭 또는 액체 구역을 포함하지 않는 비정상적인 조직 덩어리이다. 고형 종양은 양성 또는 악성일 수 있다. 상이한 유형의 고형 종양은 이들(예를 들어, 육종, 암종 및 림프종)을 형성하는 세포의 유형에 대해 명명되어 있다. 육종 및 암종과 같은 고형 종양의 예로는 섬유육종, 점액육종, 지방육종, 연골육종, 골육종, 및 기타 육종, 윤활막종(synovioma), 중피종(mesothelioma), 유윙(Ewing) 종양, 평활근육종, 횡문근육종, 직장 암종, 림프성 악성 종양, 대장암, 위암, 췌장암, 유방암, 폐암, 난소암, 전립선암, 인후두암, 간세포성 암종, 편평 세포 암종, 기저 세포 암종, 선암, 땀샘 암종, 수질 갑상선 암종, 유두성 갑상선 암종, 갈색 세포종, 피지선 암종, 유두성 암종, 유두성 선암, 수질성 암종, 기관지 암종, 신장 세포 암종, 간종양, 담관 암종, 융모막암종, 윌름즈 종양(Wilms' tumor), 자궁 경부암, 고환 종양, 정상피종(seminoma), 방광암, 흑색종, 및 CNS 종양(예를 들어, 신경교종(예를 들어,뇌간 신경교종 및 혼합형 신경교종), 교아세포종(다형성 교아세포종으로도 공지됨), 성상세포종, CNS 림프종, 배아세포종, 수질아세포종, 신경초종 두개인두종(Schwannoma craniopharyogioma), 상의세포종(ependymoma), 송과체종(pinealoma), 혈관모세포종, 청신경종(acoustic neuroma), 희소돌기 아교세포종(oligodendroglioma), 수막종, 신경아세포종, 망막아세포종 및 뇌전이)을 들 수 있다.

[0118]

본 발명의 치료용 조성물은 암의 예방 또는 치료를 위한 조성물로서, 본 발명의 용어, “예방”은 본 발명의 조성물의 투여로 암을 억제시키거나 진행을 지연시키는 모든 행위를 의미하며, “치료”는 암의 발전의 억제, 증상의 경감 또는 제거를 의미한다.

[0119]

본 발명에 따른 키메라 항원 수용체를 발현하는 면역세포를 포함하는 약학 조성물에는 약제학적으로 허용되는 부형제가 추가적으로 포함될 수 있다. 그러한 부형제의 예로는, 계면활성제, 바람직하게는 폴리소르베이트 계열의 비이온성 계면활성제; 중성 완충 염수, 인산염 완충 염수 등의 완충제; 글루코스, 만노스, 수크로스 또는 덱스트란, 만니톨 등의 당 또는 당알콜류; 글리신, 히스티딘 등의 아미노산이나 단백질 또는 폴리펩티드; 항산화제; EDTA 또는 글루타티온 등의 킬레이트제 예컨대; 침투제; 보조제; 및 보존제가 포함될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

[0120]

본 발명의 조성물은 인간을 제외한 포유동물에 투여된 후 활성 성분의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 공지된 방법을 사용하여 제형화될 수 있다. 제형은 분말, 과립, 정제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸, 연질 또는 경질 젤라틴 캅셀, 멸균 주사용액, 멸균 분말의 형태일 수 있다.

[0122]

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 키메라 항원 수용체를 발현하는 면역세포를 대상체에 투여하는 단계를 포함하는 암 치료방법에 관한 것이다.

[0123]

본 발명은 또한, 암 치료를 위한 상기 면역세포의 용도에 관한 것이다.

[0124]

본 발명은 또한, 암 치료용 약제 제조를 위한 상기 면역세포의 사용에 관한 것이다.

[0125]

상기 대상체는 종양을 가진 포유류일 수 있으며, 구체적으로는 인간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

[0126]

본 발명에 따른 키메라 항원 수용체를 발현하는 면역세포 또는 이를 포함하는 조성물은 경구투여, 주입(infusion), 정맥내 투여(intravenous injection), 근육내 투여(intramuscular injection), 피하 투여(subcutaneous injection), 복강내 투여(intraperitoneal injection), 직장내 투여(Intrarectal administration), 국소 투여(topical administration), 비내 투여(intranasal injection) 등으로 투여될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

[0127]

활성 성분의 투여량은 투여 경로, 환자의 연령, 성별, 체중 및 환자의 중증도 등의 여러 인자에 따라 적절히 선택될 수 있고, 본 발명에 따른 치료용 조성물은 암 증상을 예방, 개선 또는 치료하는 효과를 가지는 공지의 화합물과 병행하여 투여할 수 있다.

[0129]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

[0131]

실시예 1: 재료 및 방법

[0132]

실시예 1-1: 마우스 및 세포주

[0133]

면역결핍 NSG mice는 Jackson laboratory로부터 구입하였다. Raji 림프종세포는 ATCC에서 구입하였다.

[0135]

실시예 1-2: CAR 발현용 Lentiviral vector의 제작

[0136]

CD19 표적 CD8 backbone CAR(h19BBz) ORF cDNA는 기존 공개된 서열대로(미국특허 US 2013/0287748 A1) DNA 합성을 의뢰하여 제작하였다(Integrated DNA Technologies). CD19 표적 CD99L2 backbone CAR ORF cDNA(FL2LBBz, FL2PBBz)는 NCBI 데이터베이스의 인간 CD99L2 ORF 서열(NM_031462.4)로부터 CD99L2의 일부 세포외 부위, 막통과부위 및 세포내 부위의 서열을 발췌하여 인간 41BB 세포내 부위, 인간 CD3 zeta chain 세포내 부위 서열과, 코돈 최적화 및 DNA 합성(Integrated DNA Technologies)을 통해 연결한 후, 다시 항-CD19 scFv(clone FMC63)와 PCR을 통하여 연결하여 제작하였다. CAR 발현용 lentiviral vector는 pCDH-EF1(Addgene # 72266) vector를 일부 변형하여 사용하였으며, 각 CAR ORF cDNA를 BamHI/SalI 제한효소부위로 cloning하여 제작하였다. 각 CAR 단백질의 아미노산 서열과 뉴클레오티드 서열은 하기 표 1 및 표 2에 기재된 바와 같다.

[0138]

키메라 항원 수용체 단백질의 아미노산 서열
단백질명아미노산 서열서열번호
h19BBzMALPVTALLL PLALLLHAAR PDIQMTQTTS SLSASLGDRV TISCRASQDI SKYLNWYQQK PDGTVKLLIY HTSRLHSGVP SRFSGSGSGT DYSLTISNLE QEDIATYFCQ QGNTLPYTFG GGTKLEITGG GGSGGGGSGG GGSEVKLQES GPGLVAPSQS LSVTCTVSGV SLPDYGVSWI RQPPRKGLEW LGVIWGSETT YYNSALKSRL TIIKDNSKSQ VFLKMNSLQT DDTAIYYCAK HYYYGGSYAM DYWGQGTSVT VSSTTTPAPR PPTPAPTIAS QPLSLRPEAC RPAAGGAVHT RGLDFACDIY IWAPLAGTCG VLLLSLVITL YCKRGRKKLL YIFKQPFMRP VQTTQEEDGC SCRFPEEEEG GCELRVKFSR SADAPAYKQG QNQLYNELNL GRREEYDVLD KRRGRDPEMG GKPRRKNPQE GLYNELQKDK MAEAYSEIGM KGERRRGKGH DGLYQGLSTA TKDTYDALHM QALPPR1
FL2PBBzMALPVTALLL PLALLLHAAR PDIQMTQTTS SLSASLGDRV TISCRASQDI SKYLNWYQQK PDGTVKLLIY HTSRLHSGVP SRFSGSGSGT DYSLTISNLE QEDIATYFCQ QGNTLPYTFG GGTKLEITGG GGSGGGGSGG GGSEVKLQES GPGLVAPSQS LSVTCTVSGV SLPDYGVSWI RQPPRKGLEW LGVIWGSETT YYNSALKSRL TIIKDNSKSQ VFLKMNSLQT DDTAIYYCAK HYYYGGSYAM DYWGQGTSVT VSSGGFSDKD LEDIVGGGEY KPDKGKGDGR YGSNDDPGSG MVAEPGTIAG VASALAMALI GAVSSYISYQ QKKFCFSIQK RGRKKLLYIF KQPFMRPVQT TQEEDGCSCR FPEEEEGGCE LRVKFSRSAD APAYQQGQNQ LYNELNLGRR EEYDVLDKRR GRDPEMGGKP RRKNPQEGLY NELQKDKMAE AYSEIGMKGE RRRGKGHDGL YQGLSTATKD TYDALHMQAL PPR2
FL2LBBzMALPVTALLL PLALLLHAAR PDIQMTQTTS SLSASLGDRV TISCRASQDI SKYLNWYQQK PDGTVKLLIY HTSRLHSGVP SRFSGSGSGT DYSLTISNLE QEDIATYFCQ QGNTLPYTFG GGTKLEITGG GGSGGGGSGG GGSEVKLQES GPGLVAPSQS LSVTCTVSGV SLPDYGVSWI RQPPRKGLEW LGVIWGSETT YYNSALKSRL TIIKDNSKSQ VFLKMNSLQT DDTAIYYCAK HYYYGGSYAM DYWGQGTSVT VSSGGFSDKD LEDIVGGGEY KPDKGKGDGR YGSNDDPGSG MVAEPGTIAG VASALAMALI GAVSSYISYQ QKKFCFSIQQ GLNADYVKGE NLEAVVCEEP QVKYSTLHTQ SAEPPPPPEP ARIKRGRKKL LYIFKQPFMR PVQTTQEEDG CSCRFPEEEE GGCELRVKFS RSADAPAYQQ GQNQLYNELN LGRREEYDVL DKRRGRDPEM GGKPRRKNPQ EGLYNELQKD KMAEAYSEIG MKGERRRGKG HDGLYQGLST ATKDTYDALH MQALPPR3

[0140]

키메라 항원 수용체 단백질의 뉴클레오티드 서열
단백질명뉴클레오티드 서열서열번호
h19BBzatggccttaccagtgaccgccttgctcctgccgctggccttgctgctccacgccgccaggccggacatccagatgacacagactacatcctccctgtctgcctctctgggagacagagtcaccatcagttgcagggcaagtcaggacattagtaaatatttaaattggtatcagcagaaaccagatggaactgttaaactcctgatctaccatacatcaagattacactcaggagtcccatcaaggttcagtggcagtgggtctggaacagattattctctcaccattagcaacctggagcaagaagatattgccacttacttttgccaacagggtaatacgcttccgtacacgttcggaggggggaccaagctggagatcacaggtggcggtggctcgggcggtggtgggtcgggtggcggcggatctgaggtgaaactgcaggagtcaggacctggcctggtggcgccctcacagagcctgtccgtcacatgcactgtctcaggggtctcattacccgactatggtgtaagctggattcgccagcctccacgaaagggtctggagtggctgggagtaatatggggtagtgaaaccacatactataattcagctctcaaatccagactgaccatcatcaaggacaactccaagagccaagttttcttaaaaatgaacagtctgcaaactgatgacacagccatttactactgtgccaaacattattactacggtggtagctatgctatggactactggggccaaggaacctcagtcaccgtctcctcaaccacgacgccagcgccgcgaccaccaacaccggcgcccaccatcgcgtcgcagcccctgtccctgcgcccagaggcgtgccggccagcggcggggggcgcagtgcacacgagggggctggacttcgcctgtgatatctacatctgggcgcccttggccgggacttgtggggtccttctcctgtcactggttatcaccctttactgcaaacggggcagaaagaaactcctgtatatattcaaacaaccatttatgagaccagtacaaactactcaagaggaagatggctgtagctgccgatttccagaagaagaagaaggaggatgtgaactgagagtgaagttcagcaggagcgcagacgcccccgcgtacaagcagggccagaaccagctctataacgagctcaatctaggacgaagagaggagtacgatgttttggacaagagacgtggccgggaccctgagatggggggaaagccgagaaggaagaaccctcaggaaggcctgtacaatgaactgcagaaagataagatggcggaggcctacagtgagattgggatgaaaggcgagcgccggaggggcaaggggcacgatggcctttaccagggtctcagtacagccaccaaggacacctacgacgcccttcacatgcaggccctgccccctcgctaa4
FL2PBBzatggccttaccagtgaccgccttgctcctgccgctggccttgctgctccacgccgccaggccggacatccagatgacacagactacatcctccctgtctgcctctctgggagacagagtcaccatcagttgcagggcaagtcaggacattagtaaatatttaaattggtatcagcagaaaccagatggaactgttaaactcctgatctaccatacatcaagattacactcaggagtcccatcaaggttcagtggcagtgggtctggaacagattattctctcaccattagcaacctggagcaagaagatattgccacttacttttgccaacagggtaatacgcttccgtacacgttcggaggggggaccaagctggagatcacaggtggcggtggctcgggcggtggtgggtcgggtggcggcggatctgaggtgaaactgcaggagtcaggacctggcctggtggcgccctcacagagcctgtccgtcacatgcactgtctcaggggtctcattacccgactatggtgtaagctggattcgccagcctccacgaaagggtctggagtggctgggagtaatatggggtagtgaaaccacatactataattcagctctcaaatccagactgaccatcatcaaggacaactccaagagccaagttttcttaaaaatgaacagtctgcaaactgatgacacagccatttactactgtgccaaacattattactacggtggtagctatgctatggactactggggccaaggaacctcagtcaccgtctcctcaggcggcttcagcgacaaggacctggaagatatcgttggcggcggagagtacaagcccgacaaaggcaaaggcgacggcagatacggcagcaacgatgatcctggctctggcatggtggccgagcctggaacaattgctggcgtggcatctgccctggccatggctcttattggagccgtgtccagctacatcagctaccagcagaagaagttctgcttcagcatccagaagcggggcagaaagaagctgctgtacatcttcaagcagcccttcatgcggcccgtgcagaccacacaagaggaagatggctgctcctgcagattccccgaggaagaagaaggcggctgcgagctgagagtgaagttcagcagatccgccgacgctcccgcttatcagcagggacagaaccagctgtacaacgagctgaacctggggagaagagaagagtacgacgtgctggacaagcggagaggcagagatcctgagatgggcggcaagcccagacggaagaatcctcaagagggcctgtataatgagctgcagaaagacaagatggccgaggcctacagcgagatcggaatgaagggcgagcgcagaagaggcaagggacacgatggactgtaccagggcctgagcaccgccaccaaggatacctatgatgccctgcacatgcaggccctgcctccaagataa5
FL2LBBzatggccttaccagtgaccgccttgctcctgccgctggccttgctgctccacgccgccaggccggacatccagatgacacagactacatcctccctgtctgcctctctgggagacagagtcaccatcagttgcagggcaagtcaggacattagtaaatatttaaattggtatcagcagaaaccagatggaactgttaaactcctgatctaccatacatcaagattacactcaggagtcccatcaaggttcagtggcagtgggtctggaacagattattctctcaccattagcaacctggagcaagaagatattgccacttacttttgccaacagggtaatacgcttccgtacacgttcggaggggggaccaagctggagatcacaggtggcggtggctcgggcggtggtgggtcgggtggcggcggatctgaggtgaaactgcaggagtcaggacctggcctggtggcgccctcacagagcctgtccgtcacatgcactgtctcaggggtctcattacccgactatggtgtaagctggattcgccagcctccacgaaagggtctggagtggctgggagtaatatggggtagtgaaaccacatactataattcagctctcaaatccagactgaccatcatcaaggacaactccaagagccaagttttcttaaaaatgaacagtctgcaaactgatgacacagccatttactactgtgccaaacattattactacggtggtagctatgctatggactactggggccaaggaacctcagtcaccgtctcctcaggcggcttcagcgacaaggacctggaagatatcgttggcggcggagagtacaagcccgacaaaggcaaaggcgacggcagatacggcagcaacgatgatcctggctctggcatggtggccgagcctggaacaattgctggcgtggcatctgccctggccatggctcttattggagccgtgtccagctacatcagctaccagcagaagaagttctgcttcagcatccagcagggcctgaacgccgattacgtgaagggcgagaatctggaagccgtcgtgtgcgaggaaccccaagtgaagtacagcaccctgcacacccagtctgccgaacctccacctcctccagaacctgccagaatcaagcggggcagaaagaagctgctgtacatcttcaagcagcccttcatgcggcccgtgcagaccacacaagaggaagatggctgctcctgcagattccccgaggaagaagaaggcggctgcgagctgagagtgaagttctccagatccgccgacgctcccgcttatcagcagggacagaaccagctgtacaacgagctgaacctggggagaagagaagagtacgacgtgctggacaagcggagaggcagagatcctgagatgggcggcaagcccagacggaagaatcctcaagagggcctgtataatgagctgcagaaagacaagatggccgaggcctacagcgagatcggcatgaagggcgaacgcagaagaggcaagggacacgatggcctgtatcagggcctgtctaccgccaccaaggacacctatgatgccctgcacatgcaggctctgcctccaagataa6

[0142]

상기 CAR 단백질을 구성하는 각 도메인의 아미노산 및 뉴클레오티드 서열은 하기 표 3 및 표 4에 기재된 바와 같다.

[0144]

CAR 단백질을 구성하는 각 도메인의 아미노산 서열
구분아미노산 서열서열번호
신호펩티드hCD8LMALPVTALLLPLALLLHAARP7
항원결합도메인αCD19 scFvDIQMTQTTSSLSASLGDRVTISCRASQDISKYLNWYQQKPDGTVKLLIYHTSRLHSGVPSRFSGSGSGTDYSLTISNLEQEDIATYFCQQGNTLPYTFGGGTKLEITGGGGSGGGGSGGGGSEVKLQESGPGLVAPSQSLSVTCTVSGVSLPDYGVSWIRQPPRKGLEWLGVIWGSETTYYNSALKSRLTIIKDNSKSQVFLKMNSLQTDDTAIYYCAKHYYYGGSYAMDYWGQGTSVTVSS8
백본CD8 EC+TMTTTPAPRPPTPAPTIASQPLSLRPEACRPAAGGAVHTRGLDFACDIYIWAPLAGTCGVLLLSLVITLYC9
CD99L2 ECGGFSDKDLEDIVGGGEYKPDKGKGDGRYGSNDDPGSGMVAEPG10
CD99L2 TMTIAGVASALAMALIGAVSSYISYQQKKFCFSIQ11
CD99L2세포내 도메인QGLNADYVKGENLEAVVCEEPQVKYSTLHTQSAEPPPPPEPARI12
세포내신호전달도메인CD3 zeta세포내 신호전달도메인(wild type)RVKFSRSADAPAYQQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR13
CD3 zeta세포내 신호전달도메인(mutant)RVKFSRSADAPAYKQGQNQLYNELNLGRREEYDVLDKRRGRDPEMGGKPRRKNPQEGLYNELQKDKMAEAYSEIGMKGERRRGKGHDGLYQGLSTATKDTYDALHMQALPPR14
4-1BB공동자극 도메인KRGRKKLLYIFKQPFMRPVQTTQEEDGCSCRFPEEEEGGCEL15

[0146]

CAR 단백질을 구성하는 각 도메인의 뉴클레오티드 서열
구분뉴클레오티드 서열서열번호
신호펩티드hCD8Latggccttaccagtgaccgccttgctcctgccgctggccttgctgctccacgccgccaggccg16
항원결합도메인αCD19 scFvgacatccagatgacacagactacatcctccctgtctgcctctctgggagacagagtcaccatcagttgcagggcaagtcaggacattagtaaatatttaaattggtatcagcagaaaccagatggaactgttaaactcctgatctaccatacatcaagattacactcaggagtcccatcaaggttcagtggcagtgggtctggaacagattattctctcaccattagcaacctggagcaagaagatattgccacttacttttgccaacagggtaatacgcttccgtacacgttcggaggggggaccaagctggagatcacaggtggcggtggctcgggcggtggtgggtcgggtggcggcggatctgaggtgaaactgcaggagtcaggacctggcctggtggcgccctcacagagcctgtccgtcacatgcactgtctcaggggtctcattacccgactatggtgtaagctggattcgccagcctccacgaaagggtctggagtggctgggagtaatatggggtagtgaaaccacatactataattcagctctcaaatccagactgaccatcatcaaggacaactccaagagccaagttttcttaaaaatgaacagtctgcaaactgatgacacagccatttactactgtgccaaacattattactacggtggtagctatgctatggactactggggccaaggaacctcagtcaccgtctcctca17
백본CD8 EC+TMaccacgacgccagcgccgcgaccaccaacaccggcgcccaccatcgcgtcgcagcccctgtccctgcgcccagaggcgtgccggccagcggcggggggcgcagtgcacacgagggggctggacttcgcctgtgatatctacatctgggcgcccttggccgggacttgtggggtccttctcctgtcactggttatcaccctttactgc18
CD99L2 ECggcggcttcagcgacaaggacctggaagatatcgttggcggcggagagtacaagcccgacaaaggcaaaggcgacggcagatacggcagcaacgatgatcctggctctggcatggtggccgagcctgga19
CD99L2 TMacaattgctggcgtggcatctgccctggccatggctcttattggagccgtgtccagctacatcagctaccagcagaagaagttctgcttcagcatccag20
CD99L2세포내 도메인cagggcctgaacgccgattacgtgaagggcgagaatctggaagccgtcgtgtgcgaggaaccccaagtgaagtacagcaccctgcacacccagtctgccgaacctccacctcctccagaacctgccagaatc21
세포내신호전달도메인CD3 zeta세포내 신호전달도메인(wild type)agagtgaagttctccagatccgccgacgctcccgcttatcagcagggacagaaccagctgtacaacgagctgaacctggggagaagagaagagtacgacgtgctggacaagcggagaggcagagatcctgagatgggcggcaagcccagacggaagaatcctcaagagggcctgtataatgagctgcagaaagacaagatggccgaggcctacagcgagatcggcatgaagggcgaacgcagaagaggcaagggacacgatggcctgtatcagggcctgtctaccgccaccaaggacacctatgatgccctgcacatgcaggctctgcctccaagataa22
agagtgaagttcagcagatccgccgacgctcccgcttatcagcagggacagaaccagctgtacaacgagctgaacctggggagaagagaagagtacgacgtgctggacaagcggagaggcagagatcctgagatgggcggcaagcccagacggaagaatcctcaagagggcctgtataatgagctgcagaaagacaagatggccgaggcctacagcgagatcggaatgaagggcgagcgcagaagaggcaagggacacgatggactgtaccagggcctgagcaccgccaccaaggatacctatgatgccctgcacatgcaggccctgcctccaagataa23
CD3 zeta세포내 신호전달도메인(mutant)agagtgaagttcagcaggagcgcagacgcccccgcgtacaagcagggccagaaccagctctataacgagctcaatctaggacgaagagaggagtacgatgttttggacaagagacgtggccgggaccctgagatggggggaaagccgagaaggaagaaccctcaggaaggcctgtacaatgaactgcagaaagataagatggcggaggcctacagtgagattgggatgaaaggcgagcgccggaggggcaaggggcacgatggcctttaccagggtctcagtacagccaccaaggacacctacgacgcccttcacatgcaggccctgccccctcgctaa24
4-1BB공동자극 도메인aagcggggcagaaagaagctgctgtacatcttcaagcagcccttcatgcggcccgtgcagaccacacaagaggaagatggctgctcctgcagattccccgaggaagaagaaggcggctgcgagctg25
aaacggggcagaaagaaactcctgtatatattcaaacaaccatttatgagaccagtacaaactactcaagaggaagatggctgtagctgccgatttccagaagaagaagaaggaggatgtgaactg26

[0148]

실시예 1-3: CAR 발현용 Lentivirus의 생산

[0149]

각 Lentiviral plasmid를 Lipofectamin 3000(Invitrogen)을 이용하여 packaging DNA 3종(pMD.2G, pMDLg/pRRE, pRSV-rev)과 함께 293T cell line(ATCC)에 형질전환(transfection)한 후, 24-48시간동안 분비된 lentivirus가 포함된 배양상층액을 수확하여 필터하여(0.45㎛ 필터) 세포 잔존입자를 제거하고, 초고속원심분리기를 사용하여 100배 농축한 후 CAR-T 세포 제작을 위한 lentivirus 농축액으로 사용하였다.

[0151]

실시예 1-4: CAR-T 세포의 제작

[0152]

정상인으로부터 백혈구성분채혈(leukapheresis)을 통해 얻어진 백혈구에 TransAct reagent(10㎕/㎖, Miltenyi)를 가한 후 인간 IL-7(12.5ng/㎖, Miltenyi)과 인간 IL-15(12.5ng/㎖, Miltenyi)이 포함된 배지(Miltenyi)에서 24시간동안 배양하여 T 세포를 활성화시켰다. 활성화된 T 세포를 2회 세척 후 lentivirus 농축액을 가하고, 인간 IL-7과 인간 IL-15이 포함된 배지에서 2일간 배양하여 lentivirus 형질도입(transduction)을 시행하였다. 형질도입된 T 세포를 2회 세척한 후 인간 IL-7과 인간 IL-15이 포함된 신선한 배지로 옮기고, 9일간 2~3일 간격으로 배지를 교환하며 증식시켜 CAR-T 세포로 사용하였다. 세포 표면의 CAR 단백질의 발현은, 최종 증식된 CAR-T 세포를, Biotin이 표지된 항 FMC63 항체(Acrobiosystems)와 PE가 표지된 streptavidin(BD Biosciences)으로 염색한 후, 유세포측정법(flow cytometry)(FACS-CantoⅡ, BD Biosciences)으로 측정하였다.

[0154]

실시예 1-5: Luciferase 발현 Raji세포(Raji-Luc)의 제작

[0155]

Luciferase를 세포내에 인위적으로 발현시키기 위하여, Luciferase와 GFP를 동시에 발현할 수 있는 lentiviral vector를 제작하였다. EF1α promoter하에 다효소절단부위(multi-cloning site)를 보유한 동시에, CMV promoter하에 GFP가 클로닝되어 있는 biscistronic lentiviral vector(pLECE3)(Lee SH, et al., PLoS One. 2020;15(1):e0223814)의 다효소절단부위에 pGL3-basic plasmid(Promega)로부터 절단하여 추출한 firefly luciferase ORF cDNA를 cloning하여 pLECE3-Luc vector를 제작하였다. pLECE3-luc plasmid를 3종의 lentiviral packaging plasmid(pMDLg/pRRE, pRSVrev, pMD.G)와 함께 lentivirus packaging cell line(293FT cell, Invitrogen)에 Lipofectamin 2000 reagent를 사용하여 형질전환하고 24-48시간 후, 분비된 lentivirus가 포함된 배양상층액을 수확하여 원심분리형 필터장치를 사용하여 10배 농축하였다. Lentivirus 농축액을 Raji 세포에 가하고, polybrene(6㎍/㎖, Sigma-Aldrich) 존재하에서, 상온에서 2500rpm, 90분간 원심분리하여 형질도입하였다. 형질도입된 Raji 세포 중 GFP 양성세포를 유세포분리기(FACS-Aria II, BD Biosciences)를 이용하여 분리정제하여 Raji-Luc 세포로 사용하였다.

[0157]

실시예 1-6: CAR-T 세포의 종양살상능IFN분비능 측정

[0158]

Lentivirus 형질도입 후 9일간 증식된 CAR-T 세포(1.2X103~ 7.5X105 cells/100㎕/well)를, Raji-Luc 세포(3X104cells/50㎕/well)에 여러 비율로(0.2 - 25:1)로 가하여 96 well plate에서 밤새 공동배양(co-culture)한 후, D-Luciferin(600㎍/㎖, Promega) 50㎕를 가한 후 37℃에서 10분간 배양하여, 그 때까지 생존한 Raji-Luc 세포에서의 luciferase 효소작용을 유발하였다. 이들 세포의 발광도를 Luminometer(Tecan)를 이용하여 측정하여, CAR-T 세포를 처리하지 않은 Raji-Luc 세포의 발광도와 비교하여 종양세포의 생존율을 계산함으로써 CAR-T 세포의 종양살상능을 계측하였다.

[0159]

CAR-T 세포의 활성화 정도를 측정하기 위하여, CAR-T 세포와 Raji 세포를 동수로(3X104 cells) 혼합하여 96 well plate에서 24시간동안 공동배양한 후, 배양상층액을 수확하였다. 상층액으로 분비된 IFN-γ의 양을 ELISA법(human IFN-γ ELISA kit, BD Biosciences)으로 측정하였다.

[0161]

실시예 1-7: CAR-T 세포의 활성화 마커 분석

[0162]

각 CAR-T 세포의 활성화 정도를 비교하기 위하여, lentivirus 형질도입 후 9일간 증식된 CAR-T 세포(1x105 cells/200㎕/well)를 방사선 조사(2000rad)로 증식을 억제시킨 Raji 세포(2x104 cells/200㎕/well)와 혼합하여 96 well plate에서 3일동안 공동배양(co-culture)하였다. 공동배양을 하는 동안 24시간 마다 세포를 수확하여 항-CD69 항체(FN50, BD Horizon), 항-CD44 항체(IM7, Invitrogen), 항-CD25 항체(M-A251, BioLegend), 항-CD4 항체(RPA-T4, BD Pharmigen), 항-CD8 항체(RPA-T8, BD Pharmigen)와 항-FMC63 scFv 항체(Y45, ACROBiosystems)로 세포 표면을 염색하여 유세포측정법(flow cytometry)(FACS-LSRII, BD Bioscience)으로 형광강도를 측정하였다.

[0164]

실시예 1-8: CAR-T 세포의 생체내 효능 평가

[0165]

면역결핍 NSG mice에 Raji-Luc 세포(마우스당 5X105 cells)를 정맥주사하고 7일 후, lentivirus 형질도입 후 9일간 증식된 CAR-T 세포(마우스당 1X106 cells)를 정맥주사하였다. 이후, 주기적으로 D-Luciferin(마우스당 2mg, Promega)을 복강주사한 후 bioluminescence imaging 장비(IVIS, Perkin Elmer)를 통해 생체내 발광도를 측정함으로써 tumor burden의 변화를 관찰하였다.

[0167]

실시예 2: CD99L2 backbone CAR-T 세포의 제작 및 활성 분석

[0168]

사람 CD19 표적 CD8 backbone CAR의 CD8 세포외 및 막통과 도메인 부위를 CD99L2의 일부 부위로 교체한 CAR 단백질을 제작하였다. CD99L2 단백질 부위로는 CD99L2의 일부 세포외 도메인과 막통과 도메인을 사용하거나(FL2PBBz), 이에 세포내 도메인까지 추가한 부위를 사용하는 construct(FL2LBBz)를 제작하였다(도 1A). 이들 CD19 표적 CD99L2 backbone CAR의 cDNA를 탑재한 lentivirus를 제작한 후 사람 말초혈액에서 분리한 T 세포에 이입하여 각각의 CAR-T 세포를 제작하였다. 이들 CAR-T 세포에서의 CAR 단백질의 발현율을 유세포분석법으로 측정한 결과, FL2PBBz에 비하여 FL2LBBz CAR단백질이 현저히 높은 발현율을 보임이 CD4 T 세포 및 CD8 T 세포(도 1B 하위 패널의 CD4 음성 T 세포) 모두에서 확인되었다(도 1B). 이어서, 이들 CAR-T 세포의 종양살상능을 확인하기 위하여, 사람 CD19 양성 림프종세포인 Raji cell과 공동배양한 결과, FL2LBBz CAR-T 세포의 종양살상력이 FL2PBBz CAR-T 세포에 비해 월등함을 확인하였다(도 1C). 이와 부합하게, 종양세포와의 공동배양시 CAR-T 세포의 활성화에 의해 분비되는 IFN-γ의 양을 측정한 결과, FL2PBBz CAR-T 세포에 비해 FL2LBBz CAR-T 세포의 IFN-γ 분비량이 훨씬 많음을 확인하였다(도 1D). 따라서, FL2LBBz CAR-T 세포를 CD99L2 backbone CAR로 선정하여 향후 연구를 진행하였다.

[0169]

FL2LBBz CAR-T 세포의 시험관내 종양살상능과 IFN-γ 생성능을 기존 CD8 backbone CAR-T 세포(h19BBz)와 비교하기 위하여 두 CAR-T 세포를 제작한 결과, h19BBz CAR에 비해 FL2LBBz CAR-T 세포에서의 세포당 CAR 발현율(mean florescence intensity)이 약간 낮음이 확인되었다(도 1E). 그러나, 종양세포에 대한 살상능은 두 CAR-T 세포가 유사한 정도를 보였고, IFN-γ 분비의 경우, FL2LBBz CAR-T 세포가 h19BBz에 비해 일부 향상된 분비능을 보임이 확인되었다(도 1F 및 도 1G). 따라서, CD99L2 backbone CAR-T 세포는 기존 CD8 backbone CAR-T 세포와 유사하거나 일부 향상된 시험관내 활성을 보임이 확인되었다.

[0171]

실시예 3: CD99L2 backbone CAR-T 세포의 활성화 마커 분석

[0172]

CD99L2 backbone CAR-T 세포의 종양에 의한 활성화 정도를 더 세밀하게 관찰하기 위하여, T 세포 활성화시 증가되는 세포 표면 활성화 마커들(CD69, CD44, CD25)의 시간에 따른 발현을 유세포분석법으로 측정하였다.

[0173]

그 결과, CD99L2 backbone CAR-T 세포에서 CD69, CD44, CD25의 시간에 따른 발현 증가율이 CD8 backbone CAR-T 세포에 비해 현저하게 높음이 CD4 CAR-T 세포(도 2A) 및 CD8 CAR-T 세포(도 2B) 모두에서 확인되었다. 따라서, CD99L2 backbone CAR-T 세포는 항원자극 후 시간에 따른 활성화 정도가 CD8 backbone CAR-T 세포에 비해 매우 우수함이 증명되었다.

[0175]

실시예 4: CD99L2 backbone CAR-T 세포의 생체내 항종양 효력 분석

[0176]

CD99L2 backbone CAR-T 세포의 생체내 효력을 테스트하기 위하여, 면역결핍마우스(NSG mice)에 Luciferase 발현 Raji 림프종세포를 정맥주사한 후 7일째에 동일한 수의 CD8 backbone CAR-T 세포와 CD99L2 backbone CAR-T 세포를 정맥주사하여, 두 CAR-T 세포의 치료효력을 생체내 발광도 이미징(bioluminescence Imaging)으로 분석하였다.

[0177]

그 결과, CD8 backbone CAR-T 세포가 낮은 효력을 보이는 세포 dose에서, CD99L2 backbone CAR-T 세포의 경우는 현저한 종양 제거 효력을 보임이 확인되었다(도 3).

[0179]

결과적으로, CD99L2 backbone CAR-T 세포는 기존 CAR-T 세포에 비해 훨씬 향상된 활성화 및 생체내 항종양 효력을 보임이 확인되었으므로, CAR backbone 부위에 새로운 활성화 기능성을 부여하는 신개념의 CAR construct의 개발을 시사한다.

[0181]

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

<110> Seoul National University R&DB Foundation TICAROS CO., LTD <120> Novel Chimeric Antigen Receptor(CAR) with Enhanced Function <130> P21-B190 <160> 26 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 486 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> h19BBz <400> 1 Met Ala Leu Pro Val Thr Ala Leu Leu Leu Pro Leu Ala Leu Leu Leu 1 5 10 15 His Ala Ala Arg Pro Asp Ile Gln Met Thr Gln Thr Thr Ser Ser Leu 20 25 30 Ser Ala Ser Leu Gly Asp Arg Val Thr Ile Ser Cys Arg Ala Ser Gln 35 40 45 Asp Ile Ser Lys Tyr Leu Asn Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Asp Gly Thr 50 55 60 Val Lys Leu Leu Ile Tyr His Thr Ser Arg Leu His Ser Gly Val Pro 65 70 75 80 Ser Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Tyr Ser Leu Thr Ile 85 90 95 Ser Asn Leu Glu Gln Glu Asp Ile Ala Thr Tyr Phe Cys Gln Gln Gly 100 105 110 Asn Thr Leu Pro Tyr Thr Phe Gly Gly Gly Thr Lys Leu Glu Ile Thr 115 120 125 Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser Glu 130 135 140 Val Lys Leu Gln Glu Ser Gly Pro Gly Leu Val Ala Pro Ser Gln Ser 145 150 155 160 Leu Ser Val Thr Cys Thr Val Ser Gly Val Ser Leu Pro Asp Tyr Gly 165 170 175 Val Ser Trp Ile Arg Gln Pro Pro Arg Lys Gly Leu Glu Trp Leu Gly 180 185 190 Val Ile Trp Gly Ser Glu Thr Thr Tyr Tyr Asn Ser Ala Leu Lys Ser 195 200 205 Arg Leu Thr Ile Ile Lys Asp Asn Ser Lys Ser Gln Val Phe Leu Lys 210 215 220 Met Asn Ser Leu Gln Thr Asp Asp Thr Ala Ile Tyr Tyr Cys Ala Lys 225 230 235 240 His Tyr Tyr Tyr Gly Gly Ser Tyr Ala Met Asp Tyr Trp Gly Gln Gly 245 250 255 Thr Ser Val Thr Val Ser Ser Thr Thr Thr Pro Ala Pro Arg Pro Pro 260 265 270 Thr Pro Ala Pro Thr Ile Ala Ser Gln Pro Leu Ser Leu Arg Pro Glu 275 280 285 Ala Cys Arg Pro Ala Ala Gly Gly Ala Val His Thr Arg Gly Leu Asp 290 295 300 Phe Ala Cys Asp Ile Tyr Ile Trp Ala Pro Leu Ala Gly Thr Cys Gly 305 310 315 320 Val Leu Leu Leu Ser Leu Val Ile Thr Leu Tyr Cys Lys Arg Gly Arg 325 330 335 Lys Lys Leu Leu Tyr Ile Phe Lys Gln Pro Phe Met Arg Pro Val Gln 340 345 350 Thr Thr Gln Glu Glu Asp Gly Cys Ser Cys Arg Phe Pro Glu Glu Glu 355 360 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65 70 75 80 Arg Arg Gly Lys Gly His Asp Gly Leu Tyr Gln Gly Leu Ser Thr Ala 85 90 95 Thr Lys Asp Thr Tyr Asp Ala Leu His Met Gln Ala Leu Pro Pro Arg 100 105 110 <210> 15 <211> 42 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 4-1BB co-stimulatory domain <400> 15 Lys Arg Gly Arg Lys Lys Leu Leu Tyr Ile Phe Lys Gln Pro Phe Met 1 5 10 15 Arg Pro Val Gln Thr Thr Gln Glu Glu Asp Gly Cys Ser Cys Arg Phe 20 25 30 Pro Glu Glu Glu Glu Gly Gly Cys Glu Leu 35 40 <210> 16 <211> 63 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> hCD8L <400> 16 atggccttac cagtgaccgc cttgctcctg ccgctggcct tgctgctcca cgccgccagg 60 ccg 63 <210> 17 <211> 726 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> alpha CD19 scFv <400> 17 gacatccaga tgacacagac tacatcctcc ctgtctgcct ctctgggaga cagagtcacc 60 atcagttgca gggcaagtca ggacattagt aaatatttaa attggtatca gcagaaacca 120 gatggaactg ttaaactcct gatctaccat acatcaagat tacactcagg agtcccatca 180 aggttcagtg gcagtgggtc tggaacagat tattctctca ccattagcaa cctggagcaa 240 gaagatattg ccacttactt ttgccaacag ggtaatacgc ttccgtacac gttcggaggg 300 gggaccaagc tggagatcac aggtggcggt ggctcgggcg gtggtgggtc gggtggcggc 360 ggatctgagg tgaaactgca ggagtcagga cctggcctgg tggcgccctc acagagcctg 420 tccgtcacat gcactgtctc aggggtctca ttacccgact atggtgtaag ctggattcgc 480 cagcctccac gaaagggtct ggagtggctg ggagtaatat ggggtagtga aaccacatac 540 tataattcag ctctcaaatc cagactgacc atcatcaagg acaactccaa gagccaagtt 600 ttcttaaaaa tgaacagtct gcaaactgat gacacagcca tttactactg tgccaaacat 660 tattactacg gtggtagcta tgctatggac tactggggcc aaggaacctc agtcaccgtc 720 tcctca 726 <210> 18 <211> 207 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CD8 EC+TM <400> 18 accacgacgc cagcgccgcg accaccaaca ccggcgccca ccatcgcgtc gcagcccctg 60 tccctgcgcc cagaggcgtg ccggccagcg gcggggggcg cagtgcacac gagggggctg 120 gacttcgcct gtgatatcta catctgggcg cccttggccg ggacttgtgg ggtccttctc 180 ctgtcactgg ttatcaccct ttactgc 207 <210> 19 <211> 129 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CD99L2 EC <400> 19 ggcggcttca gcgacaagga 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agaagaggca agggacacga tggcctgtat cagggcctgt ctaccgccac caaggacacc 300 tatgatgccc tgcacatgca ggctctgcct ccaagataa 339 <210> 23 <211> 339 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CD3 zeta intracellular signaling domain(wild type) <400> 23 agagtgaagt tcagcagatc cgccgacgct cccgcttatc agcagggaca gaaccagctg 60 tacaacgagc tgaacctggg gagaagagaa gagtacgacg tgctggacaa gcggagaggc 120 agagatcctg agatgggcgg caagcccaga cggaagaatc ctcaagaggg cctgtataat 180 gagctgcaga aagacaagat ggccgaggcc tacagcgaga tcggaatgaa gggcgagcgc 240 agaagaggca agggacacga tggactgtac cagggcctga gcaccgccac caaggatacc 300 tatgatgccc tgcacatgca ggccctgcct ccaagataa 339 <210> 24 <211> 339 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CD3 zeta intracellular signaling domain(mutant) <400> 24 agagtgaagt tcagcaggag cgcagacgcc cccgcgtaca agcagggcca gaaccagctc 60 tataacgagc tcaatctagg acgaagagag gagtacgatg ttttggacaa gagacgtggc 120 cgggaccctg agatgggggg aaagccgaga aggaagaacc ctcaggaagg cctgtacaat 180 gaactgcaga aagataagat ggcggaggcc tacagtgaga ttgggatgaa aggcgagcgc 240 cggaggggca aggggcacga tggcctttac cagggtctca gtacagccac caaggacacc 300 tacgacgccc ttcacatgca ggccctgccc cctcgctaa 339 <210> 25 <211> 126 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 4-1BB co-stimulatory domain <400> 25 aagcggggca gaaagaagct gctgtacatc ttcaagcagc ccttcatgcg gcccgtgcag 60 accacacaag aggaagatgg ctgctcctgc agattccccg aggaagaaga aggcggctgc 120 gagctg 126 <210> 26 <211> 126 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 4-1BB co-stimulatory domain <400> 26 aaacggggca gaaagaaact cctgtatata ttcaaacaac catttatgag accagtacaa 60 actactcaag aggaagatgg ctgtagctgc cgatttccag aagaagaaga aggaggatgt 120 gaactg 126



[0001a]

본 발명은 세포접합 및 이동에 주요 역할을 하는 것으로 알려진 CD99L2의 일부 부위를 키메라 항원 수용체의 백본(backbone)으로 사용하는 새로운 키메라 항원 수용체, 이를 포함하는 면역세포 및 이의 용도에 관한 것이다. CD99L2 기반 CAR-T 세포는 기존 CAR-T 세포에 비해 향상된 T 세포 활성과 종양 치료 효율을 나타내므로, 암 치료를 위한 면역세포 치료에 유용하게 사용될 수 있다.



1.

(a) 항원 결합 도메인(antigen binding domain);(b) 세포외 연결부와 막통과 도메인(transmembrane domain)을 포함하는 백본(backbone); 및(c) 세포내 신호전달 도메인(intracellular signaling domain);을 포함하는 키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor; CAR)에 있어서,상기 세포외 연결부는 CD99L2 유래 세포외 도메인(extracellular domain)을 포함하고, 상기 막통과 도메인은 CD99L2 유래 막통과 도메인을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체(chimeric antigen receptor; CAR).

2.

제1항에 있어서, 상기 CD99L2 유래 세포외 도메인은 서열번호 10으로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

3.

제1항에 있어서, 상기 CD99L2 유래 막통과 도메인은 서열번호 11로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

4.

제1항에 있어서, 상기 키메라 항원 수용체는 CD99L2 유래 세포내 도메인(intracellular domain)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

5.

제4항에 있어서, 상기 CD99L2 유래 세포내 도메인은 서열번호 12로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

6.

제1항에 있어서, 상기 세포내 신호전달 도메인은CD3 제타(ζ), CD3 감마(γ), CD3 델타(δ), CD3 엡실론(ε), FcR 감마, FcR 베타, CD5, CD22, CD79a, CD79b 및 CD66d로 구성된 군에서 선택되는 세포내 신호전달 도메인; 및/또는CD2, CD7, CD27, CD28, CD30, CD40, 4-1BB(CD137), OX40(CD134), ICOS, LFA-1, GITR, MyD88, DAP1, PD-1, LIGHT, NKG2C, B7-H3 및 CD83 리간드로 구성된 군에서 선택되는 공동자극(co-stimulatory) 도메인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

7.

제6항에 있어서, 상기 CD3 제타(ζ)의 세포내 신호전달 도메인은 서열번호 13 또는 서열번호 14로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

8.

제1항에 있어서, 상기 항원 결합 도메인은 하기의 군에서 선택되는 항원에 특이적으로 결합하는 항체 또는 이의 항원 결합 단편(antigen binding fragment)을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체:4-1BB, BCMA, BAFF, B7-H3, B7-H6, CA9, CTAG1B, CEA, 사이클린, 사이클린 A2, 사이클린 B1, CCL-l, CCR4, CD3, CD4, CD19, CD20, CD22, CD23, CD24, CD30, CD33, CD38, CD40, CD44, CD44v6, CD44v7/8, CD52, CD58, CD62, CD79A, CD79B, CD80, CD123, CD133, CD138, CD171, CSPG4, CLDN18, CLDN6, CTLA-4, c-Met, DLL3, EGFR, tEGFR, EGFRvIII, EPG-2, EPG-40, 에프린 B2, EPHA2, 에스트로겐 수용체, Fc 수용체, FCRL5, FGF23, FBP, FOLR1, FOLR2, GD2, 강글리오시드 GD3, gp100, GPC3, GPCR5D, GM-CSF, Her2/neu, Her3, Her4, erbB 다이머(dimers), HMW-MAA, HBsAg, HLA-A1, HLA-A2, IL-22Ra, IL-13Ra2, ICOS, IGF-1 수용체, 인테그린 αvβ6, 인터페론 수용체, IFNγR, IL-2R, IL-4R, IL-5R, IL-6R, IL-17RA, IL-31R, IL-36R, kdr, L1-CAM, L1-CAM의 CE7 에피토프, LRRC8A, Lewis Y, LAG3, MAGEAl, MAGEA3, MAGEA6, MAGEAlO, MSLN, CMV, MUC1, NKG2D 리간드, MART-l, NGF, NCAM, NRP-1, NRP-2, 태아성암항원, PD-L1, PRAME, 프로게스테론 수용체, 전립선 특이항원, PSCA, PSMA, RANKL, ROR1, SLAMF7, survivin, TPBG, TAG72, TRP1, TRP2 및 윌름스 종양 1(WT1).

9.

제8항에 있어서, 상기 항원 결합 단편은 항체의 단일-사슬 가변 단편(single chain variable fragment; scFv) 또는 나노바디(nanobody)인 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

10.

제1항에 있어서,항원 결합 도메인의 N-말단에 신호 펩티드(signal peptide)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

11.

제10항에 있어서, 상기 신호 펩티드는 서열번호 7의 아미노산 서열을 포함하는 CD8α 신호 펩티드인 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

12.

제1항에 있어서, 상기 키메라 항원 수용체는 서열번호 2 또는 서열번호 3으로 표시되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 키메라 항원 수용체.

13.

제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 키메라 항원 수용체를 코딩하는 핵산.

14.

제13항의 핵산을 포함하는 발현 벡터.

15.

제14항의 발현 벡터를 포함하는 바이러스.

16.

제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 키메라 항원 수용체를 표면에 발현하는 면역세포.

17.

제16항에 있어서, 상기 면역세포는 T 세포, NK 세포, NKT 세포 또는 대식세포인 것을 특징으로 하는 면역세포.

18.

제16항의 면역세포를 포함하는 암 치료용 조성물.