腫瘍特異的HLAリガンドを用いた高精度な免疫療法

はじめに

著名な免疫学者であり、がん研究者でもあるHans-Georg Rammensee博士は、30年間にわたり、主要組織適合性複合体（MHC）の生物学と腫瘍免疫学におけるその役割について研究しました。2000年、Immaticsと他の2社を共同設立し、養子細胞療法（ACT）などの個別化がん免疫療法の開発に研究を集中させました。過去20年間、同社はXPRESIDENT ^®ターゲットディスカバリープラットフォームを開発し、腫瘍と正常組織サンプルの膨大なコレクションをコンパイルし、包括的なT細胞受容体（TCR）の発見と開発能力を強化してきました。Immaticsは、がん治療のためのT細胞リダイレクト免疫療法の発見と開発に積極的に取り組む臨床段階のバイオ医薬品企業に成功しました。

当社の腫瘍および正常組織のデータ収集は> 、1,300のがん組織サンプルと650>の正常組織サンプルで構成されており、日々大きく成長しています。当初、XPRESIDENTの発見プラットフォームは、ハイスループット、超高感度質量分析、qPCR、サンガーシーケンス、マイクロアレイを使用した解析で構成され、組織サンプル中の自然に存在するペプチド結合ヒト白血球抗原（pHLA）ターゲットを同定しました。2014年から2017年にかけて、Immaticsは次世代シーケンサー（NGS）を組み込んで遺伝子発現解析（RNA-Seq）とHLAタイピングを実施することで、プラットフォームのターゲット発見効率を改善しました。

Annika Sonntagによると 博士号、 サイエンティストの発見、 Immatics研究チームは、XPRESIDENT発見プラットフォームを使用して、高い腫瘍特異性を持つ100を超える新しいpHLA免疫腫瘍学ターゲットを特定し、優先順位を付けました。^1、2 これらのターゲットの一部は、ACTから二特異性T細胞受容体（bsTCR）まで、独自開発および提携の前臨床および臨床プログラムで追求されています。 TCR様抗体のアプローチです iCommunityは、Sonntag博士と話をし、ImmaticsがT細胞ベースの免疫療法の臨床試験のターゲットを同定し検証するために、これらのプラットフォームをどのように使用しているかについて詳しく学びました。

Annika Sonntag博士は、ドイツのトゥービンゲンに本社を置くImmaticsのサイエンティストディスカバリーです。

Q：なぜImmaticsに加わることにしたのですか？

Annika Sonntag（AS）：PhD研究の間、私は、がんに関連するmTORシグナル伝達経路を理解するために、機能的プロテオミクス研究を実施する代謝シグナル伝達研究を実施しました。興味深い研究でしたが、自分の仕事が最終的に人々を助ける応用研究に移りたいと考えました。2014年にImmaticsに入社したとき、私はRNA-Seqパイプラインを確立し、HLA結合ペプチドからの質量分析データを解析しました。私は現在、NGSベースのHLAタイピングのプロジェクトリーダーです。自分のしていることが大好きです。

Q：HLAタンパク質とは何ですか？また、HLAタンパク質は体のがん免疫応答にどのように関与しますか？

AS：Rammensee博士は、免疫系が外来抗原を認識し、組織適合性を決定することを可能にするHLAタンパク質への抗原ペプチドの結合に関するルールを発見した科学者でした。HLAタンパク質は、6番染色体の短腕にあるMHC遺伝子によってコードされます。

HLA受容体は、ヒトの体内のほぼすべての細胞に見られます。有核細胞内部で発現するものを外部表面に提示し、免疫系、特にT細胞によって認識されます。健康な細胞上に提示されたHLA受容体に結合した正常ペプチドは、通常T細胞応答を生じません。しかし、腫瘍細胞は正常細胞には見られない追加の腫瘍特異的ペプチドを示します。健康な人での発現が発達の初期段階または免疫特権組織に限定されるタンパク質に由来する可能性があります。これらの腫瘍関連ペプチド（TUMAP）は、腫瘍形成時に大きくアップレギュレーションされるタンパク質に由来する可能性もあります。さらに、がん特異的変異は、変異した細胞表面抗原またはネオアンチゲンをもたらす可能性があります。これらの腫瘍関連ペプチドはすべて免疫系によって認識され、免疫細胞を活性化してがん細胞を死滅させることができます。このメカニズムは、がん治療のために開発中の免疫療法アプローチに利用されています。

"ACTの目標は、ターゲット特異的T細胞の数を増やし、免疫系を腫瘍に向け、腫瘍を死滅させることです。"

Q：Immaticsターゲットディスカバリープラットフォームの特別な点は何ですか？

AS：すべての行動の出発点はターゲットディスカバリーで、これは当社のXPRESIDENTプラットフォームで実行します。トランスクリプトミクスとプロテオミクスを組み合わせたデュアルアプローチです。XPRESIDENTは、アトモル量でペプチドを検出し定量化することで、高度に特異的な新規腫瘍関連pHLAターゲットの同定に革命をもたらしました。当社は、ターゲットの生理学的関連性を確立し、潜在的なアーチファクトを排除するために、原発腫瘍と正常組織の包括的な収集に焦点を当てています。例えば、細胞株を用いた作業からアーチファクトが生じることがあります。

Q：XPRESIDENTプラットフォームはどのような方法を採用していますか？

AS：XPRESIDENTプラットフォームは、定量的HLAペプチドミクス、RNA-Seq、HLAタイピングの3つの解析セットで構成されています。これは、現在、20を超える主要ながん適応からのがん組織と40を超える正常組織タイプの対照組織を含む、当社の組織採取の分析に役立ちます。がんサンプルまたは正常組織を採取に加えるたびに、同じ一連の解析を行います。

Q：これら3つの解析手法をどのように組み合わせて、新しい免疫療法ターゲットを同定しますか？

AS：腫瘍特異的または腫瘍内で過剰発現するペプチドを探しています。超高感度質量分析は、pHLA複合体の分離、HLAに結合したペプチドの同定、およびそれらを定量化するために使用されます。RNA-Seqを用いて定量的トランスクリプトミクスを実施し、RNA発現とペプチド提示を相関させ、RNA過剰発現データを使用して、細胞上のペプチドコピー数の相対定量と絶対定量をサポートします。腫瘍と正常組織でペプチド提示を比較することでTUMAPを同定します。HLAタイピングは、同定されたペプチドが提示されたアリルと一致させるために使用され、個々の患者に適したターゲットを選択することができます。

Q：標的免疫療法の主なリスクは、健康な組織に対する免疫系の活性化です。XPRESIDENTプラットフォームの可能性をどのように活用してこれに対処しますか？

AS：腫瘍組織に加えて、さまざまな臓器から採取した健康な組織を大量に解析し、がん活性化免疫系が健康な組織で交差認識する可能性のある標的であるオンターゲット毒性を回避します。これらのデータは、GTEx*やTCGA ^{†などの公開データベースからの発現データによってサポートされています}。さらに、インシリコ解析を用いてオフターゲット毒性を評価し、非常に類似した配列を持つペプチドを同定し、健康な組織におけるそれらの提示を選択プロセスに含めます。

"より広範なRNAデータを取得し、特定のエクソンに関する詳細な情報を得ています。"

Q：特定した新規ターゲットをどのように利用していますか？

AS：ターゲットは、潜在的なターゲットTCRベースの治療法を生み出す最初のステップです。ACTでは、体外のXPRESIDENTプラットフォームによって特定されたターゲットを選択的に認識するT細胞を操作し、これらのT細胞を使用して、腫瘍がこれらのがん関連ターゲットを発現するがん患者を治療します。ほとんどのがん患者では、このようなT細胞は腫瘍と効果的に戦うのに十分な数は存在しません。ACTの目標は、ターゲット特異的T細胞の数を増やし、免疫系を腫瘍に向け、腫瘍を死滅させることです。この概念は、いくつかの代替アプローチを通じて追求しています。ACTolog ^® 、ACTengine ^® 、およびACTallo ^® 。

Q：個々のがん患者に特異的なターゲットをどのように特定しますか？

AS：集団には多くの異なるHLAアリルがありますが、特定のアリルは他のアリルよりも頻繁に現れます。進行中の臨床ACT試験では、患者のがんタイプに関連するいくつかの疾患特異的ターゲットを使用することができます。qPCR測定を行い、患者の腫瘍生検におけるこれらのターゲットの過剰発現を特定します。一部の患者は、1つまたは2つのターゲットしか発現しない場合があります。ACTologでは、個々の患者に固有の最大4つのターゲットに対応できます。これは、各がん患者のデータ駆動型プロセスです。

Q：どのようなACTアプローチを開発していますか？

AS：パイプラインには、ACTolog、ACTengine、ACTalloの3つのACTプログラムがあります。これらは、University of Texas MD Anderson Cancer CenterとのImmatics USコラボレーションを通じて開発され、Cancer Prevention and Research Institute of Texas（CPRIT）によって共同出資されています。

ACTologプログラムでは、各がん患者に自然発生するT細胞を分離し、抗原提示細胞を使用して活性化し、ターゲットを提示する四量体で分類します。活性化T細胞の数を増やし、がん患者に戻します。

ACTengineプログラムでは、各がん患者からT細胞を分離します。ラボで検証した、事前に特性解析されたがん特異的TCRを用いて、がん患者のT細胞にこのTCRを発現させます。活性化T細胞集団を拡大し、がん患者に戻します。

ACTalloは現在、前臨床試験中です。このアプローチでは、健康なドナーから異なるタイプのT細胞が採取されます。ACTengineと同様に、これらのT細胞は新規TCRで形質導入されます。これにより、より大規模ながん患者の治療として使用できるT細胞の既製セットが提供されます。

"MiniSeqシステムを決定しました。HLAタイピングは簡単に実行でき、将来的にターゲットシーケンスに使用することができます。"

Q：Immaticsには、開発中の他の免疫療法プログラムがありますか？

AS：Immaticsは、前臨床の二特異性T細胞受容体（bsTCR）プログラムも追求しています。XPRESIDENTプラットフォームを使用してターゲットpHLAを同定し、ターゲット特異的なTCRを作成します。二重特異性TCR分子は、2つの結合ドメインを持つ可溶性融合タンパク質です：HLAクラスI受容体との関連で提示される腫瘍特異的ペプチドターゲットを認識し、結合する親和性成熟した選択性の高いTCRドメイン、およびCD3またはその他の免疫調節性T細胞表面タンパク質を標的とするT細胞リクルート抗体ドメインです。これらの新規生物製剤の設計により、T細胞の内因性特異性に関係なく、T細胞が活性化され、腫瘍を攻撃することができます。

Q：XPRESIDENT検出プラットフォームでRNA-Seqステップを実行するためにNGSに切り替えたのはいつですか？

AS：当初、転写産物レベルでRNA発現を測定するためにオリゴヌクレオチドマイクロアレイを使用しました。しかし、エクソン特異的RNAの発現も確認する必要がありました。新規アレイやNGSなど、いくつかの代替案を検討し、テクノロジーとサービスプロバイダーを比較しました。いくつかのパイロット研究を実施し、イルミナNGSの価値を実現しました。

現在、サービスプロバイダーと協力して、HiSeq 2500システムのTruSeq−(* Stranded mRNA Library Prep KitでRNA-Seqを実施しています。より広範なRNAデータを取得し、特定のエクソンに関する詳細な情報を得ています。RNA発現解析にNGSを使用することは高速で、データ品質は優れています。

Q：発見プラットフォームのHLAタイピングステップにNGSを使い始めたのはなぜですか？

AS：PCRを用いた基本的なHLAタイピングを開始し、より深いタイピングのためにサンガーシーケンスを使用しました。NGSベースのHLAタイピングに移行し、妥当な努力とコストでサンプルの完全なHLA特性評価を得ることにしました。サイケンサーのサイズと種類が私たちのニーズを満たし、私たちのラボに適合するかどうかを調べました。MiniSeqシステムを決定しました。HLAタイピングは簡単に実行でき、将来のターゲットシーケンスに使用できます。

Q：MiniSeqシステムでHLAタイピングを行う上で、チームのトレーニングにどのくらいの時間がかかりましたか？

AS：MiniSeqシステムと連携している7人のラボチームがあります。オンサイトトレーニングを受け、2～3回のトレーニングランを実施し、すぐに使用を開始しました。誰もが作業が好きで、スムーズに進行しています。

Q：HLAデータ解析はどのように行いますか？

AS：HLAタイピング解析にはイルミナAssign 2.0ソフトウェアを使用しています。より詳細な解析が必要な場合に、特定の遺伝子座のより深い解析を行えるほど、十分な深度で優れた結果が得られます。

Q：将来、ACTアプローチを広く利用できるようにするための障害は何ですか？

AS：当社のサンプルの大半は、白人の集団に由来しています。しかし、データベースを拡張して他の民族も含め、最も幅広いカバレッジを確保しています。

Q：Immaticsの将来に対するビジョンとは？

AS：Immaticsは、新規で、より良く、より安全な標的が、将来のがん免疫療法の開発の鍵であると認識しています。私たちのビジョンは、疾患最高のT細胞療法プログラムのための新規で個別化されたターゲットの同定を通して、がん患者にT細胞の力を提供することです。