[go: up one dir, main page]

RU2824204C2 - Insertion of target gene for improved cellular immunotherapy - Google Patents

Insertion of target gene for improved cellular immunotherapy Download PDF

Info

Publication number
RU2824204C2
RU2824204C2 RU2019113911A RU2019113911A RU2824204C2 RU 2824204 C2 RU2824204 C2 RU 2824204C2 RU 2019113911 A RU2019113911 A RU 2019113911A RU 2019113911 A RU2019113911 A RU 2019113911A RU 2824204 C2 RU2824204 C2 RU 2824204C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
cell
sequence
exogenous
gene
Prior art date
Application number
RU2019113911A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019113911A (en
RU2019113911A3 (en
Inventor
Брайан БАССЕР
Филипп ДЮШАТО
Александр ДЖИЛЛЕРАТ
Лорен ПУАРО
Жюльен ВАЛЬТОН
Original Assignee
Селлектис
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 Селлектис filed Critical Селлектис
Priority claimed from PCT/EP2017/076798 external-priority patent/WO2018073391A1/en
Publication of RU2019113911A publication Critical patent/RU2019113911A/en
Publication of RU2019113911A3 publication Critical patent/RU2019113911A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2824204C2 publication Critical patent/RU2824204C2/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: described is a group of inventions comprising a method of producing engineered T-cells or natural killer (NK) cells for cellular immunotherapy, engineered T-cell or NK-cell for use in cellular immunotherapy, a population of cells for use in immunotherapy and a pharmaceutical composition for use in treating cancer, where the pharmaceutical composition contains an engineered T-cell or NK-cell or a population of immune cells. In one embodiment, the method comprises the steps of producing a population of primary T cells or NK cells and introducing a nucleic acid into said cells, containing an exogenous polynucleotide sequence coding a chemokine or cytokine to be integrated into an endogenous gene, and one sequence-specific endonuclease reagent.
EFFECT: invention extends the range of products for cellular immunotherapy.
20 cl, 16 dwg, 13 tbl, 2 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к области адаптивной клеточной иммунотерапии. Его целью является повышение функциональности первичных иммунных клеток в отношении патологий, таких как опухоли, что приводит к развитию (устойчивость иммунной системы) иммунитета, повышая тем самым терапевтический потенциал указанных иммунных клеток. Способ, предлагаемый в изобретении, основан на генетической инсерции экзогенной(ых) кодирующей(их) последовательности(ей), которая(ые) помогает(ют) иммунным клеткам направлять их иммунный ответ против инфицированных или злокачественных клеток. Указанные экзогенные кодирующие последовательности более предпочтительно встраивают под транскрипционным контролем промоторов эндогенных генов, которые подвергаются повышающей или понижающей регуляции после активации иммунных клеток, под воздействием микроокружения опухоли или при опасных для жизни воспалительных состояниях, или промоторов, нечувствительных к активации иммунных клеток. Изобретение относится также к реагентам, представляющим собой специфические для последовательности эндонуклеазы, и векторам донорской ДНК, таким как AAV-векторы, для осуществления указанных таргетных инсерций в указанные конкретные локусы. Способ, предлагаемый в изобретении, способствует повышению терапевтического потенциала и безопасности сконструированных первичных иммунных клеток для их эффективного применения в клеточной терапии.The present invention relates to the field of adaptive cellular immunotherapy. Its purpose is to increase the functionality of primary immune cells against pathologies such as tumors, which leads to the development (resistance of the immune system) of immunity, thereby increasing the therapeutic potential of said immune cells. The method proposed in the invention is based on the genetic insertion of exogenous coding sequence(s) that help immune cells direct their immune response against infected or malignant cells. Said exogenous coding sequences are more preferably inserted under the transcriptional control of promoters of endogenous genes that are up- or down-regulated after activation of immune cells, under the influence of the tumor microenvironment or in life-threatening inflammatory conditions, or promoters that are insensitive to immune cell activation. The invention also relates to reagents that are sequence-specific endonucleases and donor DNA vectors, such as AAV vectors, for carrying out said targeted insertions into said specific loci. The method proposed in the invention contributes to increasing the therapeutic potential and safety of engineered primary immune cells for their effective use in cell therapy.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of an invention

Эффективное клиническое применение популяций первичных иммунных клеток, включая линии дифференцировки гематопоэтических клеток, было подтверждено в многочисленных клинических испытаниях в последнее десятилетие в отношении широкого разнообразия патологий, в частности ВИЧ инфекции и лейкозов (Tristen S.J. и др., Treating cancer with genetically engineered T cells. Trends in Biotechnology. 29(11), 2011, cc. 550-557).The effective clinical application of primary immune cell populations, including hematopoietic cell lineages, has been confirmed in numerous clinical trials over the past decade in a wide variety of pathologies, in particular HIV infection and leukemia (Tristen S.J. et al., Treating cancer with genetically engineered T cells. Trends in Biotechnology. 29(11), 2011, pp. 550-557).

Однако в большинстве указанных клинических испытаний применяли иммунные клетки, в основном NK- и Т-клетки, полученные из организма самих пациентов или совместимых доноров, что вносило некоторые ограничения касательно количества доступных иммунных клеток, их пригодности и их эффективности в отношении преодоления заболеваний, при которых уже развились стратегии ускользать от иммунной системы пациента или снижать ее воздействие.However, most of these clinical trials used immune cells, mainly NK and T cells, derived from the patients themselves or from compatible donors, which introduced some limitations regarding the number of immune cells available, their suitability, and their effectiveness in overcoming diseases that have already developed strategies to evade or reduce the patient's immune system's impact.

В качестве основного достижения при создании аллогенных иммунных клеток были получены универсальные иммунные клетки, доступные в качестве «не требующих доработок» терапевтических продуктов, с помощью генного редактирования (Poirot и др., Multiplex Genome-Edited T-cell Manufacturing Platform for "Off-fhe-Shelf'' Adoptive T-cell Immunotherapies Cancer Res. 75, 2015, cc. 3853-3864). Указанные универсальные иммунные клетки можно получать путем экспрессии специфической редко расщепляющей эндонуклеазы в полученных из организма доноров иммунных клетках с эффектом дезинтеграции путем двухцепочечного разрыва их распознаваемых в качестве когнатных антигенных детерминант.As a major advance in the development of allogeneic immune cells, universal immune cells have been produced as "off-the-shelf" therapeutic products using gene editing (Poirot et al., Multiplex Genome-Edited T-cell Manufacturing Platform for "Off-the-Shelf" Adoptive T-cell Immunotherapies Cancer Res. 75, 2015, pp. 3853-3864). These universal immune cells can be produced by expressing a specific rare-cleaving endonuclease in donor-derived immune cells with the effect of disintegration by double-strand break of their cognate antigenic determinants.

С момента появления на рубеже веков первых программируемых специфических для последовательности реагентов, сначала обозначенных как мегануклеазы (Smith и др., A combinatorial approach to create artificial homing endonucleases cleaving chosen sequences. Nucl. Acids Res. 34 (22), 2006, e149.), были разработаны различные типы реагентов, представляющих собой специфические для последовательности эндонуклеазы, которые обладали улучшенной специфичностью, безопасностью и надежностью.Since the introduction of the first programmable sequence-specific reagents at the turn of the century, initially referred to as meganucleases (Smith et al., A combinatorial approach to create artificial homing endonucleases by cleaving chosen sequences. Nucl. Acids Res. 34 (22), 2006, e149.), various types of sequence-specific endonuclease reagents have been developed that have improved specificity, safety, and robustness.

TALE-нуклеазы (WO 2011/072246), которые представляют собой слияния TALE-связывающего домена с доменом каталитического расщепления, успешно применялись для первичных иммунных клеток, в частности, Т-клеток из мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС). Указанные TALE-нуклеазы, поступающие в продажу под товарным знаком TALEN®, представляют собой нуклеазы, которые в настоящее время применяют для одновременной инактивации генных последовательностей в Т-клетках, полученных из доноров, в частности, для получения аллогенных терапевтических Т-клеток, в которых разрушены гены, кодирующие TCR (Т-клеточный рецептор) и CD52. Эти клетки могут быть наделены химерными антигенными рецепторами (CAR) для лечения раковых пациентов (US 2013/0315884). TALE-нуклеазы представляют собой высокоспецифичные реагенты, поскольку они должны связывать ДНК парами в облигатно гетеродимерной форме для димеризации домена расщепления Fok-1. Левый и правый элементы гетеродимера каждый может распознавать различные нуклеотидные последовательности, состоящие примерно из 14-20 пар оснований (bp), что определяет их специфичность в отношении последовательностей-мишеней, состоящих в целом из 30-50 пар оснований.TALE nucleases (WO 2011/072246), which are fusions of a TALE binding domain with a catalytic cleavage domain, have been successfully applied to primary immune cells, in particular T cells from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). These TALE nucleases, marketed under the trade name TALEN ® , are nucleases that are currently used to simultaneously inactivate gene sequences in T cells obtained from donors, in particular to generate allogeneic therapeutic T cells in which the genes encoding TCR (T cell receptor) and CD52 are disrupted. These cells can be endowed with chimeric antigen receptors (CARs) for the treatment of cancer patients (US 2013/0315884). TALE nucleases are highly specific reagents because they must bind DNA in pairs in an obligately heterodimeric form to dimerize the Fok-1 cleavage domain. The left and right elements of the heterodimer can each recognize different nucleotide sequences of approximately 14-20 base pairs (bp), which determines their specificity for target sequences of 30-50 bp overall.

Другие реагенты, представляющие собой эндонуклеазы, созданы на основе компонентов CRISPR (кластеризованные, регулярно перемежающиеся короткие полиндромные повторы (Clustered Regularly Interspaced Short palindromic Repeats)) типа II прокариот из адаптивной иммунной системы бактерий S. pyogenes. Указанная многокомпонентная система, которую обозначают как система нуклеаз, работающих «по наводке» РНК (РНК-направляемые нуклеазы) (Gasiunas, Barrangou и др., 2012; Jinek, Chylinski и др., 2012), включает членов семейств эндонуклеаз Cas9 или Cpf1, сшитых с молекулами гидовой РНК, которые обладают способностью транспортировать указанную нуклеазу к некоторым конкретным геномным последовательностям (Zetsche и др., Cpf1 is а single RNA-guided endonuclease that provides immunity in bacteria and can be adapted for genome editing in mammalian cells. Cell 163, 2015, cc. 759-771). Указанные программируемые РНК-гидом (направляемые РНК) эндонуклеазы легко получать, поскольку специфичность их расщепления определяется последовательностью гидовой РНК, которую легко создавать и получать с небольшими материальными затратами. При этом, CRISPR/Cas9 обладают специфичностью в отношении более коротких последовательностей, чем TAL-нуклеазы, состоящих примерно из 10 bp, которые должны быть локализованы вблизи конкретного мотива РАМ, в генетической последовательности-мишени. Описаны аналогичные системы, в которых используется одноцепочечный олигонуклеотид ДНК (ДНК-гид) в комбинации с белками-аргонавтами (Argonaute) (Gao F. и др., DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaut, 2016, doi: 10.1038/nbt.3547).Other endonuclease reagents are based on prokaryotic CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) type II components from the adaptive immune system of the bacteria S. pyogenes. This multicomponent system, which is referred to as the RNA-guided nuclease system (Gasiunas, Barrangou et al., 2012; Jinek, Chylinski et al., 2012), includes members of the Cas9 or Cpf1 endonuclease families linked to guide RNA molecules that are capable of transporting the nuclease to specific genomic sequences (Zetsche et al., Cpf1 is a single RNA-guided endonuclease that provides immunity in bacteria and can be adapted for genome editing in mammalian cells. Cell 163, 2015, pp. 759–771). These RNA-guided programmable endonucleases are easy to obtain because their cleavage specificity is determined by the guide RNA sequence, which is easy to create and obtain at low cost. In this case, CRISPR/Cas9 has specificity for shorter sequences than TAL nucleases, consisting of approximately 10 bp, which must be localized near a specific PAM motif in the target genetic sequence. Similar systems have been described that use a single-stranded DNA oligonucleotide (DNA guide) in combination with Argonaute proteins (Gao F. et al., DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaut, 2016, doi: 10.1038/nbt.3547).

Другие эндонуклеазные системы, полученные из хоминг-эндонуклеаз (например, I-OnuI или I-CreI), объединенные или не объединенные с TAL-нуклеазой (например, MegaTAL) или нуклеазами с цинковыми пальцами, также обладают специфичностью, но пока в меньшей степени.Other endonuclease systems derived from homing endonucleases (e.g. I-OnuI or I-CreI), combined or not with a TAL nuclease (e.g. MegaTAL) or zinc finger nucleases, also exhibit specificity, but to a lesser extent.

Наряду с этим новые специфичности можно придавать иммунным клеткам путем генетического переноса трансгенных Т-клеточных рецепторов или так называемых химерных антигенных рецепторов (CAR) (Jena и др., Redirecting Т-cell specificity by introducing a tumor-specific chimeric antigen receptor. Blood. 116, 2010, cc. 1035-1044). CAR представляют собой рекомбинантные рецепторы, состоящие из таргетирующего фрагмента, ассоциированного с одним или несколькими сигнальными доменами в одной слитой молекуле. В целом, связывающий фрагмент CAR состоит из антигенсвязывающего домена одноцепочечного антитела (scFv), который содержит фрагменты моноклонального антитела, содержащие вариабельные домены легкой и тяжелой цепи, соединенные гибким линкером. Успешно применяли также связывающие фрагменты на основе доменов рецептора или лиганда. Сигнальные домены для первого поколения CAR получали из цитоплазматической области дзета-цепей CD3 или гамма-цепей Fc-рецептора. Было продемонстрировано, что первое поколение CAR позволяло успешно перенаправлять Т-клеточную цитотоксичность, однако для них не удалось обеспечить пролонгированное размножение и противоопухолевую активность in vivo. Для повышения выживаемости и усиления пролиферации модифицированных с помощью CAR Т-клеток осуществляли добавление сигнальных доменов из костимуляторных молекул, включая CD28, ОХ-40 (CD134), ICOS и 4-1ВВ (CD137), по отдельности (второе поколение) или в комбинации (третье поколение). CAR позволяли успешно перенаправлять Т-клетки на антигены, экспрессируемые на поверхности опухолевых клеток при различных злокачественных заболеваниях, включая лимфомы и солидные опухоли.In addition, new specificities can be conferred on immune cells by genetic transfer of transgenic T-cell receptors or so-called chimeric antigen receptors (CARs) (Jena et al., Redirecting T-cell specificity by introducing a tumor-specific chimeric antigen receptor. Blood. 116, 2010, pp. 1035-1044). CARs are recombinant receptors consisting of a targeting moiety associated with one or more signaling domains in a single fusion molecule. In general, the CAR binding moiety consists of the antigen-binding domain of a single-chain antibody (scFv), which contains fragments of a monoclonal antibody containing the light and heavy chain variable domains connected by a flexible linker. Binding moieties based on receptor or ligand domains have also been used successfully. The signaling domains for the first generation of CARs were derived from the cytoplasmic region of CD3 zeta chains or Fc receptor gamma chains. It was demonstrated that the first generation of CARs successfully redirected T cell cytotoxicity, but they failed to provide prolonged expansion and antitumor activity in vivo. To improve the survival and proliferation of CAR-modified T cells, signaling domains from costimulatory molecules, including CD28, OX-40 (CD134), ICOS, and 4-1BB (CD137), were added individually (second generation) or in combination (third generation). CARs successfully redirected T cells to antigens expressed on the surface of tumor cells in a variety of malignancies, including lymphomas and solid tumors.

Описано, что созданные в настоящее время Т-клетки с разрушенным их Т-клеточным рецептором (TCR) с помощью TALE-нуклеаз, наделенные химерным антигенным рецептором (CAR), мишенью которого является злокачественный антиген CD19, которые обозначены как продукт «UCART19», обладали терапевтическим потенциалом при исследовании по меньшей мере на двух детях с рефрактерным лейкозом (Leukaemia success heralds wave of gene-editing therapies. Nature 527, 2015, cc. 146-147). Для получения указанных UCART19-клеток TALE-нуклеазу кратковременно экспрессировали в клетках путем электропорации кэпированной мРНК для обеспечения разрушения гена TCR, в то время как кассету, кодирующую химерный антигенный рецептор (CAR CD19) интродуцировали случайным образом в геном с помощью ретровирусного вектора.Currently, T-cells with their T-cell receptor (TCR) disrupted by TALE nucleases, endowed with a chimeric antigen receptor (CAR) targeting the malignant antigen CD19, which are designated the product "UCART19", have been described to have therapeutic potential when studied in at least two children with refractory leukemia (Leukaemia success heralds wave of gene-editing therapies. Nature 527, 2015, pp. 146-147). To generate these UCART19 cells, TALE nuclease was transiently expressed in the cells by electroporation of capped mRNA to ensure TCR gene disruption, while a cassette encoding the chimeric antigen receptor (CAR CD19) was randomly introduced into the genome using a retroviral vector.

При использовании указанного последнего подхода стадии инактивации гена и экспрессии химерного антигенного рецептора осуществляют независимо после индукции активации Т-клеток ex vivo.Using this latter approach, the steps of gene inactivation and chimeric antigen receptor expression are performed independently after induction of T cell activation ex vivo.

Однако конструирование первичных иммунных клеток происходит не без последствий в отношении роста/физиологии указанных клеток. В частности, одной из основных проблем является предотвращение истощения/анергии, что существенно снижает их иммунную реакцию и продолжительность жизни. Это с наибольшей вероятностью происходит, когда клетки искусственно активируют перед их инфузией пациенту. Это также относится к случаю, когда клетка наделена CAR, который обладает слишком большой реактивностью.However, engineering primary immune cells is not without consequences for the growth/physiology of these cells. In particular, one of the main challenges is to prevent exhaustion/anergy, which significantly reduces their immune response and lifespan. This is most likely to occur when the cells are artificially activated before infusing them into a patient. This is also the case when a cell is endowed with a CAR that is too reactive.

Для избегания указанных «подводных камней» при создании изобретения использовали преимущество регуляции транскрипции некоторых ключевых генов в процессе Т-клеточной активации для экспрессии экзогенных генетических последовательностей, которые повышают терапевтический потенциал иммунных клеток. Экзогенные генетические последовательности, подлежащие экспрессии или коэкспрессии после активации иммунных клеток, интродуцируют путем таргетной инсерции гена с использованием реагентов, представляющих собой специфические для последовательности эндонуклеазы, так, что их кодирующие последовательности транскрибируются под контролем эндогенных промоторов, которые присутствуют в указанных локусах. Альтернативно этому, локусы, которые не экспрессируются в процессе активации иммунных клеток, можно применять в качестве «локусов-безопасных гаваней» для интеграции кассет экспрессии без каких-либо вредных последствий для генома.To avoid these pitfalls, the invention takes advantage of the transcriptional regulation of certain key genes during T-cell activation to express exogenous genetic sequences that enhance the therapeutic potential of immune cells. Exogenous genetic sequences to be expressed or co-expressed following immune cell activation are introduced by targeted gene insertion using sequence-specific endonuclease reagents such that their coding sequences are transcribed under the control of endogenous promoters present at these loci. Alternatively, loci that are not expressed during immune cell activation can be used as safe harbor loci for integrating expression cassettes without any deleterious effects on the genome.

Указанные стратегии конструирования клеток, которые предложены в настоящем изобретении, имеют тенденцию к обеспечению повышения терапевтического потенциала первичных иммунных клеток в целом, в частности, путем увеличения продолжительности их жизни, персистенции и иммунной активности, а также путем ограничения клеточного истощения. Для осуществления изобретения можно использовать первичные клетки, полученные из организма пациентов, в качестве компонента стратегий аутологичного лечения, а также первичные клетки, полученные из организма доноров, в качестве компонента стратегий аллогенного лечения.The said cell engineering strategies proposed in the present invention tend to provide an increase in the therapeutic potential of primary immune cells in general, in particular by increasing their lifespan, persistence and immune activity, as well as by limiting cell exhaustion. To implement the invention, primary cells obtained from the body of patients can be used as a component of autologous treatment strategies, as well as primary cells obtained from the body of donors as a component of allogeneic treatment strategies.

Краткое изложение сущности изобретенияBrief summary of the invention

Негомологичное соединение концов (NHEJ) и репарация, направляемая гомологией (HDR), представляют собой два основных пути, которые используются для репарации in vivo разрывов ДНК. Последний путь обеспечивает репарацию разрыва зависимым от матрицы образом (в естественных условиях в HDR используется сестринская хроматида в качестве матрицы для репарации ДНК). Гомологичную рекомбинацию применяли в течение нескольких десятилетий для точного редактирования геномов с помощью таргетных модификаций ДНК с использованием экзогенной донорской матрицы. Искусственное создание двухцепочечных разрывов (DSB) в области-мишени с использованием редко расщепляющих эндонуклеаз существенно повышает эффективность гомологичной рекомбинации (см., например, US 8921332). Кроме того, совместная доставка редко расщепляющей эндонуклеазы вместе с донорской матрицей, которая содержит последовательности ДНК, гомологичные сайту разрыва, позволяет осуществлять на основе HDR редактирование гена, такое как коррекция гена или инсерция гена. Однако указанные технологии не нашли широкого применения для первичных иммунных клеток, прежде всего CAR Т-клеток, из-за нескольких технических ограничений, таких как: трудность в осуществлении трансфекции ДНК в такие типы клеток, которая приводит к апоптозу, ограниченная продолжительность жизни иммунных клеток и ограниченное количество генераций, в результате чего гомологичная рекомбинация в целом происходит с низкой частотой.Non-homologous end joining (NHEJ) and homology-directed repair (HDR) are the two main pathways used to repair DNA breaks in vivo. The latter pathway repairs the break in a template-dependent manner (in vivo, HDR uses the sister chromatid as a template for DNA repair). Homologous recombination has been used for several decades to precisely edit genomes by targeted DNA modifications using an exogenous donor template. Artificial creation of double-strand breaks (DSBs) in the target region using rare cleaving endonucleases significantly increases the efficiency of homologous recombination (see, e.g., US 8921332). In addition, co-delivery of a rare cleaving endonuclease together with a donor template containing DNA sequences homologous to the breakpoint site enables HDR-based gene editing such as gene correction or gene insertion. However, these technologies have not found wide application in primary immune cells, especially CAR T cells, due to several technical limitations, such as: difficulty in transfecting DNA into such cell types that leads to apoptosis, limited lifespan of immune cells, and limited number of generations, resulting in homologous recombination occurring at a low frequency in general.

До сих пор реагенты, представляющие собой специфические для последовательности эндонуклеазы, применяют главным образом для инактивации генов в первичных иммунных клетках (например, WO 2013/176915) с использованием NHEJ-пути.Until now, sequence-specific endonuclease reagents have been used mainly for gene inactivation in primary immune cells (e.g. WO 2013/176915) using the NHEJ pathway.

Основным объектом настоящего изобретения является осуществление сайтнаправленного редактирования генов, в частности, для инсерции гена (или инсерций нескольких генов) в клетку-мишень таким образом, чтобы транскрипция интегрированного гена находилась под контролем эндогенного промотора.The main object of the present invention is to carry out site-directed gene editing, in particular for inserting a gene (or insertions of several genes) into a target cell in such a way that transcription of the integrated gene is under the control of an endogenous promoter.

Основным объектом настоящего изобретения является осуществление редактирования генов в первичных иммунных клетках таким образом, чтобы транскрипция интегрированного гена находилась под контролем эндогенного промотора, с сохранением экспрессии нативного гена посредством применения цис-регуляторных элементов (например, цис-действующие элементы гидролазы 2А) или участок внутренней посадки рибосомы (IRES) в донорской матрице.The main object of the present invention is to perform gene editing in primary immune cells such that transcription of the integrated gene is under the control of an endogenous promoter, while maintaining expression of the native gene, by using cis-regulatory elements (e.g. cis-acting elements of hydrolase 2A) or an internal ribosome entry site (IRES) in the donor template.

Основным объектом настоящего изобретения является в качестве примеров (но, не ограничиваясь только ими) контроль экспрессии в первичных Т-клетках химерных антигенных рецепторов (CAR), цитокинов, имеющих решающее значение для запуска противоопухолевого ответа, стимулирующих цитокинов для повышения пролиферативного потенциала, хемокиновых рецепторов для стимуляции направленной миграции к опухоли или различных защитных или ингибирующих генов для блокады ингибирования иммунитета, осуществляемого опухолью. Фактически, одним из основных преимуществ настоящего изобретения является помещение указанных экзогенных последовательностей под контроль эндогенных промоторов, транскрипционная активность которых не снижается под воздействием активации иммунных клеток.The main object of the present invention is, by way of example (but not limited to), the control of expression in primary T cells of chimeric antigen receptors (CARs), cytokines that are crucial for triggering an antitumor response, stimulatory cytokines for increasing proliferative potential, chemokine receptors for stimulating directed migration to a tumor, or various protective or inhibitory genes for blocking the inhibition of immunity carried out by a tumor. In fact, one of the main advantages of the present invention is the placement of said exogenous sequences under the control of endogenous promoters, the transcriptional activity of which is not reduced by the action of immune cell activation.

В отличие от применявшегося ранее метода конструирования терапевтических иммунных клеток, в котором, например, экзогенную кодирующую последовательность интегрировали и экспрессировали в TCR-локусе для конститутивной экспрессии гена, при создании изобретения кодирующую последовательность интегрировали в локусы, которые специфически транскрибируются в процессе Т-клеточной активации, предпочтительно CAR-зависимым образом.In contrast to the previously used method of constructing therapeutic immune cells, in which, for example, an exogenous coding sequence was integrated and expressed in a TCR locus for constitutive gene expression, in the creation of the invention, the coding sequence was integrated into loci that are specifically transcribed during T cell activation, preferably in a CAR-dependent manner.

Одним из объектов изобретения является экспрессия химерного антигенного рецептора (CAR) в выбранных генных локусах, которые подвергаются повышающей регуляции после активации иммунных клеток. Экзогенную(ые) последовательность(и), кодирующую(ие) CAR, и последовательность(и), кодирующую(ие) эндогенные гены, можно совместно транскрибировать, например, если они разделены, с помощью цис-регуляторных элементов (например, цис-действующих элементов гидролазы 2А) или с помощью участка внутренней посадки рибосомы (IRES), которые также интродуцируют. Например, экзогенные последовательности, кодирующие CAR, можно помещать под транскрипционный контроль промотора эндогенных генов, которые активируются микроокружением опухолей, таких как HIF1a, т.е. транскрипционный фактор, индуцируемый гипоксией, или арилуглеводородный рецептор (AhR), которые представляют собой сенсорные гены, индуцируемые соответственно гипоксией и ксенобиотиками в близком окружении опухолей.One aspect of the invention is the expression of a chimeric antigen receptor (CAR) at selected gene loci that are up-regulated upon activation of immune cells. The exogenous CAR encoding sequence(s) and the endogenous gene encoding sequence(s) can be co-transcribed, for example, if separated, by cis-regulatory elements (e.g., hydrolase 2A cis-acting elements) or by an internal ribosome entry site (IRES) that are also introduced. For example, the exogenous CAR encoding sequences can be placed under the transcriptional control of a promoter of endogenous genes that are activated by the tumor microenvironment, such as HIF1a, i.e. hypoxia-inducible transcription factor or aryl hydrocarbon receptor (AhR), which are sensory genes induced by hypoxia and xenobiotics, respectively, in the immediate environment of tumors.

Таким образом, настоящее изобретение можно применять для улучшения терапевтического результата терапий на основе CAR Т-клеток путем интеграции экзогенных генетических признаков/схем под контролем эндогенных Т-клеточных промоторов, на которые влияет микроокружение опухоли (ТМЕ). Известно, что отличительные признаки ТМЕ, включая (но, не ограничиваясь только ими), например, такие факторы как депривация аргинина, цистеина, триптофана и кислорода, а также внеклеточный ацидоз (накопление лактата), приводят к повышающей регуляции специфических эндогенных генов. Согласно изобретению повышающую регуляцию эндогенных генов можно «заимствовать» для повторной экспрессии релевантных экзогенных кодирующих последовательностей с целью повышения противоопухолевой активности CAR Т-клеток в микроокружении определенных опухолей.Thus, the present invention can be used to improve the therapeutic outcome of CAR T cell-based therapies by integrating exogenous genetic signatures/patterns under the control of endogenous T cell promoters influenced by the tumor microenvironment (TME). It is known that hallmarks of the TME, including (but not limited to) such factors as arginine, cysteine, tryptophan and oxygen deprivation, as well as extracellular acidosis (lactate accumulation), lead to up-regulation of specific endogenous genes. According to the invention, the up-regulation of endogenous genes can be "borrowed" to re-express relevant exogenous coding sequences in order to enhance the anti-tumor activity of CAR T cells in the microenvironment of certain tumors.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения способ, предлагаемый в изобретении, содержит стадию создания двухцепочечного разрыва в локусе, для которого характерна высокая транскрипция в микроокружении опухоли, путем экспрессии реагентов, представляющих собой специфические для последовательности нуклеазы, такие, например, как (но, не ограничиваясь только ими) TALEN, ZFN или РНК-направляемые эндонуклеазы, в присутствии матрикса для репарации ДНК, предпочтительно помещенного в вектор на основе AAV6. Указанная содержащая ДНК донорская матрица, как правило, включает два гомологичных плеча, с встроенными уникальной или несколькими открытыми рамками считывания и регуляторными генетическими элементами (стоп-кодон и полиА-последовательности), обозначенные в контексте настоящего описания как экзогенные кодирующие последовательности.In preferred embodiments, the method of the invention comprises the step of creating a double-strand break at a locus that is highly transcribed in the tumor microenvironment by expressing reagents that are sequence-specific nucleases, such as, but not limited to, TALENs, ZFNs or RNA-directed endonucleases, in the presence of a DNA repair matrix, preferably housed in an AAV6 vector. The DNA-containing donor matrix typically comprises two homologous arms, with integrated unique or multiple open reading frames and regulatory genetic elements (stop codon and polyA sequences), referred to herein as exogenous coding sequences.

Согласно другому объекту изобретения указанную экзогенную последовательность интродуцируют в геном путем делеции или модификации эндогенной(ых) кодирующей(их) последовательности(ей), присутствующей(их) в данном локусе (выключение путем добавления) («knock-out by knock-in», нокаут посредством нокина)), так, чтобы объединять инактивацию гена с трансгенезом.According to another aspect of the invention, said exogenous sequence is introduced into the genome by deleting or modifying the endogenous coding sequence(s) present in the locus (knock-out by knock-in), so as to combine gene inactivation with transgenesis.

В зависимости от локуса-мишени и его участия в активности иммунных клеток у таргетного эндогенного гена может инактивироваться или поддерживаться его исходная функция. Если таргетный ген является важным для активности иммунных клеток, то указанная процедура инсерции может приводить к единичному нокину (KI) без инактивации гена. В противоположность этому, если предполагается, что таргетный ген участвует в ингибировании/истощении иммунных клеток, то процедуру инсерции создают так, чтобы препятствовать экспрессии эндогенного гена, предпочтительно путем нокаута эндогенной последовательности, обеспечивая при этом экспрессию интродуцированной(ых) экзогенной(ых) кодирующей(их) последовательности(ей).Depending on the target locus and its involvement in immune cell activity, the target endogenous gene may be inactivated or its original function may be maintained. If the target gene is important for immune cell activity, the insertion procedure may result in a single knockin (KI) without inactivating the gene. In contrast, if the target gene is suspected of being involved in immune cell inhibition/depletion, the insertion procedure is designed to interfere with expression of the endogenous gene, preferably by knocking out the endogenous sequence, while allowing expression of the introduced exogenous coding sequence(s).

Более конкретные объекты изобретения относятся к повышающей регуляции с различной кинетикой экспрессии гена-мишени после активации путей передачи сигнала CAR с помощью таргетной интеграции (с разрушением нативного гена или без разрушения) в специфические локусы, такие, например, как (но, не ограничиваясь только ими) PD1, PDL1, CTLA-4, TIM3, LAG3, TNFa или IFNg.More specific objects of the invention relate to up-regulation with different kinetics of target gene expression following activation of CAR signaling pathways by targeted integration (with or without disruption of the native gene) into specific loci, such as, for example, (but not limited to) PD1, PDL1, CTLA-4, TIM3, LAG3, TNFa or IFNg.

Еще более конкретный объект изобретения относится к представленным в настоящем описании сконструированным иммунным клеткам и предпочтительно к первичным иммунным клеткам, предназначенным для инфузии пациентам, которые содержат экзогенные последовательности, кодирующие полипептид(ы) IL-15 или IL-12, интегрированный(ые) в эндогенный локус PD1, CD25 или CD69, для их экспрессии под контролем эндогенных промоторов, которые присутствуют в указанных локусах.An even more specific subject of the invention relates to engineered immune cells as described herein, and preferably primary immune cells intended for infusion into patients, which comprise exogenous sequences encoding IL-15 or IL-12 polypeptide(s) integrated into an endogenous PD1, CD25 or CD69 locus for their expression under the control of endogenous promoters present in said loci.

Иммунные клетки, предлагаемые в настоящем изобретении, могут представлять собой [CAR]позитивные, [CAR]негативные, [TCR]позитивные или [TCR]негативные клетки в зависимости от терапевтических показании и пациентов-реципиентов. Согласно одному из предпочтительных объектов изобретения иммунные клетки дополнительно создают в виде [TCR]негативных для аллогенной трансплантации. Для достижения этого прежде всего используют генетическое разрушение по меньшей мере одной эндогенной последовательности, кодирующей по меньшей мере один компонент TCR, такой как TRAC (локус, кодирующий TCRaльфa), предпочтительно путем интеграции экзогенной последовательности, которая кодирует химерный антигенный рецептор (CAR) или рекомбинантный TCR, или его компонент(ы).The immune cells according to the present invention may be [CAR] positive , [CAR] negative , [TCR] positive or [TCR] negative cells depending on the therapeutic indication and the recipient patients. According to one preferred aspect of the invention, the immune cells are further engineered as [TCR] negative for allogeneic transplantation. This is achieved primarily by genetically disrupting at least one endogenous sequence encoding at least one TCR component, such as TRAC (the locus encoding TCRalpha), preferably by integrating an exogenous sequence encoding a chimeric antigen receptor (CAR) or a recombinant TCR, or component(s) thereof.

Согласно следующему объекту изобретения иммунные клетки трансфектируют экзогенной последовательностью, кодирующей полипептид, который может вступать в ассоциацию (связываться) и предпочтительно взаимодействовать с цитокиновым рецептором семейства рецепторов IL-6, таким как мутантный GP130 (гликопротеин 130). В частности, в изобретении предложены иммунные клетки, предпочтительно Т-клетки, которые секретируют растворимый мутантный GP130, с целью снижения синдрома выброса цитокинов (цитокиновый шторм) (CRS) путем воздействия и в идеальном варианте блокады трансдукции сигналов интерлейкина-6 (IL-6). CRS представляет собой хорошо известное осложнение клеточной иммунотерапии, приводящее к аутоиммунитету, который проявляется, когда трансдуцированные иммунные клетки начинают активироваться in vivo. После связывания IL-6 с его рецептором IL-6R комплекс вступает в ассоциацию с субъединицей GP130, инициируя трансдукцию сигнала и каскад воспалительный ответов. Согласно конкретному объекту изобретения димерный белок, содержащий внеклеточный домен GP130, слитый с Fc-областью антитела в виде IgG1 (sgp130Fc), экспрессируют в сконструированных иммунных клетках для специфического связывания с комплексом растворимый IL-R/IL-6 для достижения частичной или полной блокады передачи сигналов IL-6 в транс-направлении. Таким образом, в настоящем изобретении предложен способ ограничения CRS при иммунотерапии, при котором иммунные клетки генетически модифицируют для экспрессии растворимого полипептида, который может связываться и предпочтительно взаимодействовать с цитокиновым рецептором из семейства рецепторов IL-6, таким как sgp130Fc. Согласно предпочтительному объекту изобретения указанную последовательность, кодирующую указанный растворимый полипептид, который может связываться и предпочтительно взаимодействовать с цитокиновым рецептором из семейства рецепторов IL-6A, интегрируют под контролем эндогенного промотора, предпочтительно в один локус, ответственный за Т-клеточную активацию, например, в один из выбранных из перечисленных в таблицах 6, 8 или 9, более конкретно в PD1, CD25 или CD69. Полинуклеотидные последовательности векторов, донорских матриц, которые содержат экзогенные кодирующие последовательности и/или последовательности, гомологичные эндогенным локусам, последовательности, относящиеся к полученным сконструированным клеткам, а также последовательности, позволяющие осуществлять обнаружение указанных сконструированных клеток, все являются частью настоящей заявки.According to a further aspect of the invention, immune cells are transfected with an exogenous sequence encoding a polypeptide that can associate (bind) and preferably interact with a cytokine receptor of the IL-6 receptor family, such as mutant GP130 (glycoprotein 130). In particular, the invention provides immune cells, preferably T cells, that secrete soluble mutant GP130, for the purpose of reducing cytokine release syndrome (cytokine storm) (CRS) by affecting and ideally blocking interleukin-6 (IL-6) signal transduction. CRS is a well-known complication of cellular immunotherapy, leading to autoimmunity, which occurs when transduced immune cells become activated in vivo. Upon binding of IL-6 to its receptor IL-6R, the complex associates with the GP130 subunit, initiating signal transduction and an inflammatory response cascade. According to a specific aspect of the invention, a dimeric protein comprising the extracellular domain of GP130 fused to the Fc region of an antibody as IgG1 (sgp130Fc) is expressed in engineered immune cells to specifically bind to the soluble IL-R/IL-6 complex to achieve partial or complete blockade of IL-6 signaling in trans. Thus, the present invention provides a method for limiting CRS in immunotherapy, wherein immune cells are genetically modified to express a soluble polypeptide that can bind and preferentially interact with a cytokine receptor of the IL-6 receptor family, such as sgp130Fc. According to a preferred aspect of the invention, said sequence encoding said soluble polypeptide that can bind and preferably interact with a cytokine receptor of the IL-6A receptor family is integrated under the control of an endogenous promoter, preferably into one locus responsible for T-cell activation, such as one selected from those listed in Tables 6, 8 or 9, more particularly into PD1, CD25 or CD69. The polynucleotide sequences of the vectors, donor matrices that contain exogenous coding sequences and/or sequences homologous to the endogenous loci, sequences related to the resulting engineered cells, as well as sequences allowing the detection of said engineered cells, are all part of the present application.

Основным объектом настоящего изобретения является, например (но, не ограничиваясь только этим) контроль экспрессии компонентов биологических «логических элементов» («И» или «ИЛИ», или «НЕ», или любой их комбинации) путем таргетной интеграции генов. Аналогично логическим элементам в электронике, клеточные компоненты, экспрессируемые в различных локусах, могут менять негативные и позитивные сигналы, которые управляют, например, состояниями активации иммунной клетки. Указанный компонент включает, например (но, не ограничиваясь только ими) позитивные и негативные химерные антигенные рецепторы, которые можно применять для контроля Т-клеточной активации и являющейся ее результатом цитотоксичности сконструированных Т-клеток, в которых они экспрессируются.The main object of the present invention is, for example (but not limited to), the control of expression of components of biological "logic gates" ("AND" or "OR" or "NOT" or any combination thereof) by targeted gene integration. Similar to logic gates in electronics, cellular components expressed at different loci can alter negative and positive signals that control, for example, the activation states of an immune cell. Said component includes, for example (but not limited to), positive and negative chimeric antigen receptors that can be used to control T-cell activation and the resulting cytotoxicity of engineered T-cells in which they are expressed.

Предпочтительным вариантом осуществления изобретения является интродукция реагента, представляющего собой специфическую для последовательности эндонуклеазу, и/или донорской матрицы, содержащей представляющий интерес ген, и последовательности, гомологичной гену-мишени, путем трансфекции ssДНК (например, олигонуклеотидами (но, не ограничиваясь только ими)), dсДНК (например, плазмидной ДНК (но, не ограничиваясь только ею)), и наиболее предпочтительно, например, аденоассоциированным вирусом (AAV) (но, не ограничиваясь только им).A preferred embodiment of the invention is the introduction of a sequence-specific endonuclease reagent and/or a donor template comprising a gene of interest and a sequence homologous to the target gene by transfection with ssDNA (e.g., but not limited to, oligonucleotides), dcDNA (e.g., but not limited to, plasmid DNA), and most preferably, e.g., but not limited to, adeno-associated virus (AAV).

Изобретение относится также к векторам, донорским матрицам, реагентам и полученным с помощью описанных выше способов сконструированным клеткам, а также к их применению в терапии.The invention also relates to vectors, donor matrices, reagents and engineered cells obtained using the methods described above, as well as to their use in therapy.

Краткое описание чертежей и таблиц:Brief description of drawings and tables:

На чертежах показано:The drawings show:

на фиг. 1 - стратегии конструирования гематопоэтических стволовых клеток (HSC) путем интродукции экзогенных последовательностей в специфические локусы под транскрипционным контролем эндогенных промоторов, которые специфически активируются в конкретных типах иммунных клеток. На чертеже представлены примеры специфических эндогенных генов, в локусы которых можно встраивать экзогенную(ые) кодирующую(ие) последовательность(и) для экспрессии в требуемых гематопоэтических линиях дифференцировки согласно настоящему изобретению. Задача состояла в получении ex vivo сконструированных HSC, которые можно трансплантировать пациентам для того, чтобы у них могли продуцироваться иммунные клетки in vivo, которые должны экспрессировать выбранные трансгены при их дифференцировке в требуемую линию;Fig. 1 shows strategies for engineering hematopoietic stem cells (HSCs) by introducing exogenous sequences into specific loci under the transcriptional control of endogenous promoters that are specifically activated in particular immune cell types. The figure shows examples of specific endogenous genes into whose loci exogenous coding sequence(s) can be introduced for expression in the desired hematopoietic lineages according to the present invention. The object was to obtain ex vivo engineered HSCs that can be transplanted into patients so that they can produce immune cells in vivo that will express the selected transgenes when they differentiate into the desired lineage;

на фиг. 2 - схематическое изображение донорских последовательностей, применение которых описано в экспериментальном разделе, для встраивания экзогенной кодирующей последовательности IL-15 в локусы CD25 и PD1, а также экзогенной кодирующей последовательности анти-CD22 CAR в локус TRAC. А: донорская матрица (обозначенная как IL-15m-CD25), созданная для сайтнаправленной инсерции IL-15 в локус CD25 для обеспечения совместной транскрипции полипептидов CD25 и IL-15 в иммунной клетке. Подробные сведения о последовательностях представлены в примерах. Б: донорская матрица (обозначенная как IL-15m-PD1), созданная для сайтнаправленной инсерции IL-15 в локус PD1 для обеспечения транскрипции IL-15 под контролем транскрипционной активности промотора эндогенного гена PD1. Правую и левую пограничные последовательности PD1 можно выбирать так, чтобы сохранять в интактном или поврежденном виде эндогенную кодирующую последовательность PD1. В последнем случае имеет место нокдаун PD1, когда происходит добавление (нокин) и транскрипция IL-15. В: донорская матрица, созданная для сайтнаправленной инсерции химерного антигенного рецептора (например, анти-CD22 CAR) в локус TCR (например, TRAC). В целом, левую и правую пограничные последовательности выбирают так, чтобы разрушать TCR для получения [TCR]neg[CAR]pos сконструированных иммунных клеток, пригодных для аллогенной трансплантации пациентам;Fig. 2 is a schematic representation of the donor sequences, the use of which is described in the Experimental Section, for insertion of an exogenous IL-15 coding sequence into the CD25 and PD1 loci, and an exogenous anti-CD22 CAR coding sequence into the TRAC locus. A: A donor template (designated IL-15m-CD25) designed for site-directed insertion of IL-15 into the CD25 locus to ensure co-transcription of CD25 and IL-15 polypeptides in an immune cell. Sequence details are provided in the Examples. B: A donor template (designated IL-15m-PD1) designed for site-directed insertion of IL-15 into the PD1 locus to ensure transcription of IL-15 under the control of the transcriptional activity of the endogenous PD1 gene promoter. The right and left border sequences of PD1 can be selected to leave the endogenous PD1 coding sequence intact or disrupted. In the latter case, PD1 is knocked down when IL-15 is added (knocked in) and transcribed. B: A donor template designed for site-directed insertion of a chimeric antigen receptor (e.g., an anti-CD22 CAR) into the TCR locus (e.g., TRAC). In general, the left and right border sequences are selected to disrupt the TCR to generate [TCR] neg [CAR] pos engineered immune cells suitable for allogeneic transplantation into patients;

на фиг. 3 - полученные с помощью проточенной цитометрии данные о частоте таргетной интеграции IL-15m либо в локус PD1, либо в локус CD25 с помощью соответственно PD1- или CD25-TALEN®, в случае, когда анти-CD22 CAR также интегрировали в локус TRAC с использованием TRAC-TALEN®. Эти результаты демонстрируют эффективную таргетную интеграцию в обоих случаях, когда CAR анти-CD22 интегрируют в локус TRAC в сочетании с интеграцией кодирующей последовательности IL-15 в локусы PD1 или CD25. А: трансфектированные имитатором первичные Т-клетки. Б: первичные Т-клетки, трансфектированные донорскими последовательностями, описанными на фиг. 1 (Б и В) и специфической TALEN® для двойной интеграции в локусы TCR и PDI. В: первичные Т-клетки, трансфектированные донорскими последовательностями, описанными на фиг.1 (А и В) и специфической TALEN® для двойной интеграции в локусы TCR и CD25;Fig. 3: Flow cytometry data on the frequency of targeted integration of IL-15m into either the PD1 or CD25 locus using PD1- or CD25- TALEN® , respectively, when the anti-CD22 CAR was also integrated into the TRAC locus using TRAC- TALEN® . These results demonstrate efficient targeted integration in both cases when the anti-CD22 CAR is integrated into the TRAC locus in combination with integration of the IL-15 coding sequence into the PD1 or CD25 loci. A: mimic-transfected primary T cells. B: Primary T cells transfected with the donor sequences described in Fig. 1 (B and C) and a specific TALEN® for dual integration into the TCR and PDI loci. B: Primary T cells transfected with the donor sequences described in Fig. 1 (A and B) and a specific TALEN® for dual integration into the TCR and CD25 loci;

на фиг. 4 - схематическое изображение экзогенных последовательностей, применяемых в экспериментальном разделе, для трансфекции первичных иммунных клеток для получения результатов, которые представлены на фиг. 5 и 6;Fig. 4 is a schematic representation of the exogenous sequences used in the experimental section to transfect primary immune cells to obtain the results shown in Figs. 5 and 6;

на фиг. 5 и 6 - полученные с помощью проточной цитометрии данные об экспрессии LNGFR в жизнеспособных Т-клетках, трансфектированных донорскими матрицами, представленными на фиг. 4, и специфическими TALEN® (TCR и CD25) после неспецифической активации с помощью анти-CD3/CD28 (Dynabeads®) и после зависящей от CAR активации опухолевыми клетками (опухолевые клетки Raji (Раджи)). Как продемонстрировано на фиг. , экспрессия LNGFR специфически индуцировалась в [CAR анти-CD22]позитивных клетках после контакта CAR/опухоль;Fig. 5 and 6 show flow cytometric data on LNGFR expression in viable T cells transfected with the donor matrices shown in Fig. 4 and specific TALENs.®(TCR and CD25) after non-specific activation with anti-CD3/CD28 (Dynabeads®) and after CAR-dependent activation by tumor cells (Raji tumor cells). As shown in Fig. , LNGFR expression was specifically induced in [CAR anti-CD22]positivecells after CAR/tumor contact;

на фиг. 7 и 8 - полученные с помощью проточной цитометрии данные об экспрессии CD25 в жизнеспособных Т-клетках, трансфектированных донорскими матрицами, представленными на фиг. 4, и специфическими TALEN® (TCR и CD25), после неспецифической активации с помощью анти-CD3/CD28 (Dynabeads®) и активации опухолевыми клетками (опухолевые клетки Raji). Как продемонстрировано на фиг. 8, экспрессия CD25 специфически индуцировалась в [CAR анти-CD22] позитивных клетках после контакта CAR/опухоль;Fig. 7 and 8 show flow cytometric data of CD25 expression in viable T cells transfected with the donor matrices shown in Fig. 4 and specific TALENs ® (TCR and CD25) after non-specific activation with anti-CD3/CD28 (Dynabeads ® ) and activation by tumor cells (Raji tumor cells). As shown in Fig. 8, CD25 expression was specifically induced in [CAR anti-CD22] positive cells after CAR/tumor contact;

на фиг. 9 - схематическое изображение экзогенных последовательностей, применяемых в экспериментальном разделе, для трансфекции первичных иммунных клеток для получения результатов, которые представлены на фиг. 11 и 12;Fig. 9 is a schematic representation of the exogenous sequences used in the experimental section to transfect primary immune cells to obtain the results shown in Figs. 11 and 12;

на фиг. 10 и 11 - полученные с помощью проточной цитометрии данные об экспрессии LNGFR в жизнеспособных Т-клетках, трансфектированных донорскими матрицами, представленными на фиг. 9, и специфическими TALEN® (TCR и PD1) после неспецифической активации с помощью анти-CD3/CD28 (Dynabeads®) и после активации опухолевыми клетками (опухолевые клетки Raji). Как продемонстрировано на фиг.11, экспрессия LNGFR специфически индуцировалась в [CAR анти-CD22]позитивных [клетках после контакта CAR/опухоль;Fig. 10 and 11 show flow cytometric data of LNGFR expression in viable T cells transfected with the donor matrices shown in Fig. 9 and specific TALENs ® (TCR and PD1) after non-specific activation with anti-CD3/CD28 (Dynabeads ® ) and after activation by tumor cells (Raji tumor cells). As shown in Fig. 11, LNGFR expression was specifically induced in [CAR anti-CD22] positive [cells after CAR/tumor contact;

на фиг. 12 - полученные с помощью проточной цитометрии данные об экспрессии эндогенного PD1 в жизнеспособных Т-клетках, трансфектированных донорскими матрицами, представленными на фиг. 9, и специфическими TALEN® (TCR и PD1) после неспецифической активации с помощью анти-CD3/CD28 (Dynabeads®) и активации опухолевыми клетками (опухолевые клетки Raji) с использованием TALEN® (TCR и PD1) или без них. PD1 эффективно «выключался» обработкой TALEN (остаточный уровень экспрессии PD1 составлял 8% по сравнению с 54%);Fig. 12 shows flow cytometric data on endogenous PD1 expression in viable T cells transfected with the donor matrices shown in Fig. 9 and specific TALEN ® (TCR and PD1) after non-specific activation with anti-CD3/CD28 (Dynabeads ® ) and activation by tumor cells (Raji tumor cells) with or without TALEN ® (TCR and PD1). PD1 was efficiently “switched off” by TALEN treatment (residual PD1 expression level was 8% compared to 54%);

на фиг. 13 - диаграмма, на которой представлены данные о производстве IL-15 в [CAR]позитивных (CARm) и [CAR]негативных сконструированных иммунных клетках, предлагаемых в изобретении, которые трансфектировали донорской матрицей, представленной на фиг. 2(Б), и TALEN® для инсерции экзогенных кодирующих последовательностей IL-15 в локус PD1. IL-15, транскрипция которого находилась под контролем эндогенного промотора PD1, эффективно индуцировался после неспецифической активации с помощью анти-CD3/CD28 (Dynabeads®) и активации опухолевыми клетками (опухолевые клетки Raji) и секретировался в культуральные среды;Fig. 13 is a graph showing IL-15 production data in [CAR] positive (CARm) and [CAR] negative engineered immune cells of the invention that were transfected with the donor template shown in Fig. 2(B) and TALEN® to insert exogenous IL-15 coding sequences into the PD1 locus. IL-15, transcriptionally controlled by the endogenous PD1 promoter, was efficiently induced following non-specific activation with anti-CD3/CD28 ( Dynabeads® ) and tumor cell activation (Raji tumor cells) and was secreted into the culture media;

на фиг. 14 - график, на котором продемонстрировано количество секретируемого IL-15 в течение времени (в днях) после активации сконструированными иммунными клетками, предлагаемыми в изобретении. А: Клетки, сконструированные путем интеграции кодирующей последовательности IL-15 в локус CD25 с использованием донорских ДНК-матриц, представленных на фиг. 2А (IL-15m_CD25) и/или 2 В (CARm). Б: Клетки конструировали путем интеграции кодирующей последовательности IL-15 в локус PD1 с использованием донорских ДНК-матриц, представленных на фиг. 2Б (IL-15m_PD1) и/или 2В (CARm). Продемонстрировано, что интеграция в оба локуса приводила к получению сходных профилей секреции IL-15. Секреция IL-15 существенно увеличивалась при опухольспецифической активации CAR;Fig. 14 is a graph showing the amount of IL-15 secreted over time (in days) following activation by engineered immune cells of the invention. A: Cells engineered by integrating the IL-15 coding sequence into the CD25 locus using the donor DNA templates shown in Fig. 2A (IL-15m_CD25) and/or 2B (CARm). B: Cells engineered by integrating the IL-15 coding sequence into the PD1 locus using the donor DNA templates shown in Fig. 2B (IL-15m_PD1) and/or 2B (CARm). Integration into both loci was shown to result in similar IL-15 secretion profiles. IL-15 secretion was significantly increased upon tumor-specific CAR activation;

на фиг. 15 - график, на котором представлено количество опухолевых клеток Raji-Luc, экспрессирующих антиген CD22 (сигнал люциферазы), в течение времени при анализе выживаемости (серийный киллинг-анализ), который описан в примере 2. Конструировали иммунные клетки (РВМС) для интеграции кодирующих IL-15 последовательностей в локус PD1 (А) или локус CD25 (Б) и для экспрессии анти-CD22-CAR в локусе TCR (нарушая тем самым экспрессию TCR). При осуществлении указанного анализа опухолевые клетки регулярно добавляли в культуральную среду, поскольку они частично или полностью элиминировались CAR-позитивными клетками. Повторная экспрессия IL-15 либо на PD1-, либо на CD25-клетках в большой степени способствовала элиминации опухолевых клеток CAR-позитивными клетками;Fig. 15 is a graph showing the number of Raji-Luc tumor cells expressing the CD22 antigen (luciferase signal) over time in a survival assay (serial killing assay) as described in Example 2. Immune cells (PBMCs) were engineered to integrate IL-15 coding sequences into the PD1 locus (A) or the CD25 locus (B) and to express an anti-CD22 CAR at the TCR locus (thereby disrupting TCR expression). In this assay, tumor cells were regularly added to the culture medium because they were partially or completely eliminated by CAR-positive cells. Re-expression of IL-15 on either PD1 or CD25 cells greatly facilitated the elimination of tumor cells by CAR-positive cells.

на фиг. 16 - схематическое изображение донорских последовательностей, применяемых в экспериментальном разделе, для встраивания в локус PD1 эндогенных последовательностей, кодирующих IL-12 и gp130Fc. А: донорская матрица (обозначенная как IL-12m-PD1), созданная для сайтнаправленной инсерции кодирующих последовательностей IL-12a и IL-12b (SEQ ID NO: 47 и 48) в локус PD1 для достижения совместной транскрипции IL-12a и IL-12b с разрушением при этом эндогенной кодирующей последовательности PD1. Правая и левая пограничные последовательности, гомологичные последовательностям локуса PD1 имеют длину по меньшей мере 100 bp, предпочтительно длину по меньшей мере 200 bp и более предпочтительно длину по меньшей мере 300 bp и содержат SEQ ID NO: 45 и 46. Подробное описание последовательностей представлено в таблице 5. Б: донорская матрица (обозначенная как gp130Fcm-PD1), созданная для сайтнапрвленной инсерции кодирующих последовательностей gp130Fc (SEQ ID NO: 51) для достижения транскрипции в локусе PD1 под контролем промотора PD1 с разрушением при этом эндогенной кодирующей последовательности PD1. Правая и левая пограничные последовательности, гомологичные последовательностям локуса PD1 имеют длину по меньшей мере 100 bp, предпочтительно длину по меньшей мере 200 bp и более предпочтительно длину по меньшей мере 300 bp и содержат SEQ ID NO: 45 и 46. Подробное описание последовательностей представлено в таблице 5.Fig. 16 is a schematic representation of the donor sequences used in the experimental section to insert into the PD1 locus the endogenous sequences encoding IL-12 and gp130Fc. A: A donor template (designated IL-12m-PD1) designed for site-directed insertion of the IL-12a and IL-12b coding sequences (SEQ ID NOs: 47 and 48) into the PD1 locus to achieve co-transcription of IL-12a and IL-12b while disrupting the endogenous PD1 coding sequence. The right and left border sequences homologous to the PD1 locus sequences are at least 100 bp in length, preferably at least 200 bp in length, and more preferably at least 300 bp in length, and comprise SEQ ID NOs: 45 and 46. A detailed description of the sequences is provided in Table 5. B: donor template (designated gp130Fcm-PD1) designed for site-directed insertion of the gp130Fc coding sequences (SEQ ID NO: 51) to achieve transcription at the PD1 locus under the control of the PD1 promoter, thereby disrupting the endogenous PD1 coding sequence. The right and left border sequences homologous to the PD1 locus sequences are at least 100 bp in length, preferably at least 200 bp in length, and more preferably at least 300 bp in length, and comprise SEQ ID NOs: 45 and 46. A detailed description of the sequences is provided in Table 5.

Таблица 1: Варианты ISU-домена из различных вирусов.Table 1: ISU domain variants from different viruses.

Таблица 2: Аминокислотные последовательности FP-полипептида из естественных и искусственных источников.Table 2: Amino acid sequences of FP polypeptide from natural and artificial sources.

Таблица 3: Перечень генов, участвующих в путях ингибирования в иммунных клетках, которые можно успешно модифицировать или инактивировать путем встраивания экзогенной кодирующей последовательности, предлагаемой в изобретении.Table 3: List of genes involved in inhibitory pathways in immune cells that can be successfully modified or inactivated by inserting an exogenous coding sequence according to the invention.

Таблица 4: Последовательности, упомянутые в примере 1.Table 4: Sequences mentioned in Example 1.

Таблица 5: Последовательности, упомянутые в примере 2.Table 5: Sequences mentioned in Example 2.

Таблица 6: Перечень человеческих генов, для которых характерна повышающая регуляция при Т-клеточной активации (чувствительные к активации CAR промоторы), таргетная инсерция гена в которых согласно настоящему изобретению может повышать терапевтический потенциал иммунных клеток.Table 6: List of human genes that are up-regulated upon T cell activation (activation-responsive CAR promoters) in which targeted gene insertion according to the present invention can enhance the therapeutic potential of immune cells.

Таблица 7: Отобранные гены, которые устойчиво транскрибируются в процессе активации иммунных клеток (в зависимости или вне зависимости от Т-клеточной активации).Table 7: Selected genes that are stably transcribed during immune cell activation (with or without T cell activation).

Таблица 8: Отобранные гены, для которых характерна кратковременная повышающая регуляция при Т-клеточной активации.Table 8: Selected genes characterized by transient up-regulation upon T cell activation.

Таблица 9: Отобранные гены, для которых характерна повышающая регуляция при Т-клеточной активации в течение более 24 ч.Table 9: Selected genes up-regulated upon T cell activation for more than 24 h.

Таблица 10: Отобранные гены, для которых характерна понижающая регуляции при активации иммунных клеток.Table 10: Selected genes that are down-regulated during immune cell activation.

Таблица 11: Отобранные гены, которые являются молчащими при Т-клеточной активации (локусы-«безопасные гавани» при таргетной интеграции генов).Table 11: Selected genes that are silenced upon T cell activation (safe haven loci for targeted gene integration).

Таблица 12: Перечень генных локусов, характеризующихся повышающей регуляцией в извлеченных из опухолей инфильтрующих лимфоцитах (полученные из множества опухолей), которые можно применять для генной интеграции экзогенных кодирующих последовательностей, предлагаемых в настоящих изобретении.Table 12: List of gene loci up-regulated in tumor-derived infiltrating lymphocytes (derived from multiple tumors) that can be used for gene integration of exogenous coding sequences of the present invention.

Таблица 13: Перечень генных локусов, характеризующихся повышающей регуляцией в условиях гипоксии в опухолях, которые можно применять для генной интеграции экзогенных кодирующих последовательностей, предлагаемых в настоящих изобретении.Table 13: List of gene loci characterized by up-regulation under hypoxic conditions in tumors that can be used for gene integration of exogenous coding sequences proposed in the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Если специально не указано иное, то все технические и научные понятия, использованные в настоящем описании, имеют значение, которое является общепринятым для специалистов в области генной терапии, биохимии, генетики и молекулярной биологии.Unless otherwise specifically defined, all technical and scientific terms used herein have the meaning commonly understood by those skilled in the art of gene therapy, biochemistry, genetics and molecular biology.

Для осуществления на практике или тестирования настоящего изобретения можно применять все методы и материалы, сходные или эквивалентные тем, которые указаны в настоящем описании, при этом в настоящей заявке описаны приемлемые методы и материалы. Все публикации, заявки на патент, патенты и другие ссылки, упомянутые в настоящем описании, полностью включены в настоящее описание в качестве ссылки. В случае разночтения следует руководствоваться настоящим описанием, включая определения. Кроме того, материалы, методы и примеры представлены только для иллюстрации и не направлены на ограничение объема изобретения, если не указано иное.All methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, and suitable methods and materials are described herein. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned in this specification are incorporated herein by reference in their entirety. In case of conflict, the present specification, including definitions, controls. In addition, the materials, methods, and examples are provided for illustration only and are not intended to limit the scope of the invention unless otherwise indicated.

При осуществлении на практике настоящего изобретения следует применять, если не указано иное, общепринятые методы клеточной биологии, культивирования клеток, молекулярной биологии, трансгенной биологии, микробиологии, рекомбинантной ДНК и иммунологии, известные специалисту в данной области. Такие методы подробно описаны в литературе, см., например, Frederick M. Ausubel, Current Protocols in Molecular Biology, изд-во Wiley and son Inc, Library of Congress, USA, 2000; Sambrook и др., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3-е изд., изд-во Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001; Oligonucleotide Synthesis, под ред. M.J. Gait, 1984; Mullis и др., US №4683195; Nucleic Acid Hybridization, под ред. В.D. Harries и S.J. Higgins, 1984; Transcription And Translation, под ред. В.D. Hames и S.J. Higgins, 1984; R.I. Freshney, Culture Of Animal Cells, изд-во Alan R. Liss, Inc., 1987; Immobilized Cells And Enzymes, изд-во IRL Press, 198; B. Perbal, A Practical Guide To Molecular Cloning, 1984; серия: Methods In ENZYMOLOGY, под. ред. J. Abelson и M. Simon, изд-во Academic Press, Inc., New York, прежде всего т. 154 и т. 155, под ред. Wu и др., и т. 185, «Gene Expression Technology», под ред. D. Goeddel; Gene Transfer Vectors For Mammalian Cells, под ред. J.H. Miller и M.P. Calos, 1987, изд-во Cold Spring Harbor Laboratory; Immunochemical Methods In Cell And Molecular Biology, под ред. Mayer и Walker, изд-во Academic Press, London, 1987; Handbook Of Experimental Immunology, тома I-IV, под ред. D.M. Weir и С.С. Blackwell, 1986; и Manipulating the Mouse Embryo, изд-во Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1986.The practice of the present invention will employ, unless otherwise indicated, conventional techniques of cell biology, cell culture, molecular biology, transgenic biology, microbiology, recombinant DNA, and immunology within the skill in the art. Such techniques are described in detail in the literature, see, for example, Frederick M. Ausubel, Current Protocols in Molecular Biology, Wiley and son Inc, Library of Congress, USA, 2000; Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001; Oligonucleotide Synthesis, M.J. Gait, 1984; Mullis et al., US Patent Application No. 4,683,195; Nucleic Acid Hybridization, B.D. Harries and S.J. Higgins, 1984; Transcription And Translation, ed. V.D. Hames and S.J. Higgins, 1984; R.I. Freshney, Culture Of Animal Cells, Alan R. Liss, Inc., 1987; Immobilized Cells And Enzymes, IRL Press, 198; B. Perbal, A Practical Guide To Molecular Cloning, 1984; series: Methods In ENZYMOLOGY, under. ed. J. Abelson and M. Simon, Academic Press, Inc., New York, especially vol. 154 and vol. 155, ed. Wu et al., et al. 185, Gene Expression Technology, ed. D. Goeddel; Gene Transfer Vectors For Mammalian Cells, ed. J.H. Miller and M.P. Calos, 1987, Cold Spring Harbor Laboratory; Immunochemical Methods In Cell And Molecular Biology, ed. Mayer and Walker, Academic Press, London, 1987; Handbook Of Experimental Immunology, volumes I-IV, ed. D.M. Weir and S.S. Blackwell, 1986; and Manipulating the Mouse Embryo, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1986.

Настоящее изобретение относится к общему способу получения первичных иммунных клеток для клеточной иммунотерапии, включающему таргетную генную интеграцию экзогенной кодирующей последовательности в хромосомную ДНК указанных иммунных клеток. Согласно некоторым объектам изобретения указанную интеграцию осуществляют таким образом, чтобы помещать указанную кодирующую последовательность под транскрипционный контроль по меньшей мере одного промотора, эндогенного для указанных клеток, при этом указанный эндогенный промотор предпочтительно не является конститутивным промотором, таким как промотор, обеспечивающий транскрипцию константного домена альфа-цепи Т-клеточного рецептора (TRAC-NCBI Gene ID №28755). Конститутивным промотором согласно настоящему изобретению является, например, промотор, который является активным вне зависимости от активации CAR, например, когда Т-клетки еще не активированы.The present invention relates to a general method for producing primary immune cells for cellular immunotherapy, comprising targeted gene integration of an exogenous coding sequence into the chromosomal DNA of said immune cells. According to some aspects of the invention, said integration is carried out in such a way as to place said coding sequence under the transcriptional control of at least one promoter endogenous to said cells, wherein said endogenous promoter is preferably not a constitutive promoter, such as the promoter providing transcription of the constant domain of the alpha chain of the T cell receptor (TRAC-NCBI Gene ID No. 28755). A constitutive promoter according to the present invention is, for example, a promoter that is active regardless of CAR activation, for example when the T cells are not yet activated.

Повышение терапевтического потенциала иммунных клеток путем таргетной интеграции генаEnhancing the Therapeutic Potential of Immune Cells through Targeted Gene Integration

Методы редактирования гена с использованием специфических для полинуклеотидной последовательности реагентов, таких как редко расщепляющие эндонуклеазы, стали принятыми в данной области для интродукции генетических модификаций в первичные клетки. Однако до настоящего времени их не использовали в иммунных клетках для интродукции экзогенных кодирующих последовательностей под транскрипционным контролем эндогенных промоторов.Gene editing techniques using polynucleotide sequence-specific reagents such as rare cleavage endonucleases have become accepted in the field for introducing genetic modifications into primary cells. However, to date they have not been used in immune cells to introduce exogenous coding sequences under the transcriptional control of endogenous promoters.

Задачей, положенной в основе настоящего изобретения, было повышение терапевтического потенциала иммунных клеток с помощью методов редактирования гена, прежде всего с помощью таргетной интеграции гена.The objective of the present invention was to enhance the therapeutic potential of immune cells using gene editing techniques, primarily targeted gene integration.

Под «таргетной интеграцией гена» подразумевают любые известные сайтспецифические методы, позволяющие встраивать, заменять или корректировать геномную последовательность в живой клетке. Согласно одному из предпочтительных объектов настоящего изобретения указанная таргетная интеграция гена включает гомологичную рекомбинацию гена в локусе таргетируемого гена, для достижения инсерции по меньшей мере одного экзогенного нуклеотида, предпочтительно последовательности, состоящей из нескольких нуклеотидов (т.е. полинуклеотида), и более предпочтительно кодирующей последовательности, или замены на указанный нуклеотид.By "targeted gene integration" is meant any known site-specific methods that allow insertion, replacement or correction of a genomic sequence in a living cell. According to one of the preferred aspects of the present invention, said targeted gene integration comprises homologous recombination of a gene at the locus of the target gene, to achieve insertion of at least one exogenous nucleotide, preferably a sequence consisting of several nucleotides (i.e. a polynucleotide), and more preferably a coding sequence, or substitution by said nucleotide.

Под «специфическим для последовательности реагентом» подразумевают любую активную молекулу, которая обладает способностью специфически распознавать выбранную полинуклеотидную последовательность в геномном локусе, предпочтительно длиной по меньшей мере 9 bp, более предпочтительно по меньшей мере 10 bp и еще более предпочтительно по меньшей мере 12 bp, в контексте модификации указанного геномного локуса. Согласно предпочтительному объекту изобретения указанный специфический для последовательности реагент представляет собой реагент в виде специфической для последовательности нуклеазы.By "sequence-specific reagent" is meant any active molecule which has the ability to specifically recognize a selected polynucleotide sequence in a genomic locus, preferably at least 9 bp in length, more preferably at least 10 bp and even more preferably at least 12 bp, in the context of modifying said genomic locus. According to a preferred aspect of the invention, said sequence-specific reagent is a reagent in the form of a sequence-specific nuclease.

Под «иммунной клеткой» подразумевают клетку гематопоэтического происхождения, функционально участвующую в инициации и/или реализации врожденного и/или адаптивного иммунного ответа, как правило, такие как CD3- или CD4-позитивные клетки. Согласно настоящему изобретению иммунная клетка может представлять собой дендритную клетку, дендритную клетку-киллера, тучную клетку, NK-клетку, В-клетку или Т-клетку, выбранную из группы, которая состоит из воспалительных Т-лимфоцитов, цитотоксических Т-лимфоцитов, регуляторных Т-лимфоцитов или хелперных Т-лимфоцитов. Клетки можно получать из целого ряда источников (но не ограничиваясь только ими), включая мононуклеарные клетки периферической крови, костный мозг, ткань лимфатических узлов, пуповинную кровь, ткань тимуса, ткань из области заражения, асциты, плевральный выпот, ткань селезенки и из опухолей, такие как инфильтрующие опухоль лимфоциты. В некоторых вариантах осуществления изобретения указанную иммунную клетку можно получать из здорового донора, из пациента, у которого диагностирован рак, или из пациента, у которого диагностирована инфекция. В другом варианте осуществления изобретения указанная клетка представляет собой часть смешенной популяции иммунных клеток, в которой присутствуют клетки с различными фенотипическими характеристиками, например, такие как CD4-, CD8- и CD56-позитивные клетки.By "immune cell" is meant a cell of hematopoietic origin, functionally involved in the initiation and/or implementation of the innate and/or adaptive immune response, as a rule, such as CD3- or CD4-positive cells. According to the present invention, the immune cell can be a dendritic cell, a dendritic killer cell, a mast cell, an NK cell, a B cell or a T cell selected from the group consisting of inflammatory T lymphocytes, cytotoxic T lymphocytes, regulatory T lymphocytes or helper T lymphocytes. The cells may be obtained from a variety of sources (but not limited to), including peripheral blood mononuclear cells, bone marrow, lymph node tissue, cord blood, thymus tissue, tissue from an infection site, ascites, pleural effusion, spleen tissue, and tumors, such as tumor-infiltrating lymphocytes. In some embodiments, the immune cell may be obtained from a healthy donor, from a patient diagnosed with cancer, or from a patient diagnosed with an infection. In another embodiment, the cell is part of a mixed immune cell population that includes cells with different phenotypic characteristics, such as CD4, CD8, and CD56 positive cells.

Под «первичной клеткой» или «первичными клетками» подразумевают клетки, полученные непосредственно из живой ткани (например, материал биопсии) и созданные для роста in vitro в течение ограниченного периода времени, что означает, что они могут подвергаться ограниченному по времени удвоению популяции. Первичные клетки являются противоположностью непрерывно размножающимся онкогенным или искусственно иммортализованным клеточным линиями. Примерами таких клеточных линий являются (но не ограничиваясь только ими) СНО-K1-клетки; HEK293-клетки; Сасо2-клетки; U2-OS-клетки; NIH 3Т3-клетки; NSO-клетки; SP2-клетки; CHO-S-клетки; DG44-клетки; K-562-клетки, U-937-клетки; MRC5-клетки; IMR90-клетки; Jurkat-клетки; HepG2-клетки; HeLa-клетки; НТ-1080-клетки; НСТ-116-клетки; Hu-h7-клетки; Huvec-клетки; Molt 4-клетки. Первичные клетки, как правило, применяют в клеточной терапии, поскольку, они, как предполагается, являются более функциональными и менее онкогенными.By "primary cell" or "primary cells" is meant cells that are obtained directly from living tissue (e.g. biopsy material) and engineered to grow in vitro for a limited period of time, meaning that they can undergo time-limited population doubling. Primary cells are in contrast to continuously expanding tumorigenic or artificially immortalized cell lines. Examples of such cell lines include, but are not limited to, CHO-K1 cells; HEK293 cells; Caco2 cells; U2-OS cells; NIH 3T3 cells; NSO cells; SP2 cells; CHO-S cells; DG44 cells; K-562 cells, U-937 cells; MRC5 cells; IMR90 cells; Jurkat cells; HepG2 cells; HeLa cells; HT-1080 cells; HCT-116 cells; Hu-h7 cells; Huvec cells; Molt 4 cells. Primary cells are generally used in cell therapy because they are thought to be more functional and less oncogenic.

В целом, первичные иммунные клетки получают из доноров или пациентов с помощью различных методов, известных в данной области, таких, например, как методы лейкафереза, которые обобщены у Schwartz J. и др. Guidelines on the use of therapeutic apheresis in clinical practice-evidence-based approach from the Writing Committee of the American Society for Apheresis: 6-ой специальный выпуск J Clin Apher. 28(3), 2013, cc. 145-284).In general, primary immune cells are obtained from donors or patients using various methods known in the art, such as leukapheresis methods, which are summarized in Schwartz J. et al. (Guidelines on the use of therapeutic apheresis in clinical practice-evidence-based approach from the Writing Committee of the American Society for Apheresis: 6th special issue of J Clin Apher. 28(3), 2013, pp. 145-284).

Первичные иммунные клетки согласно настоящему изобретению могут представлять собой также дифференцированные стволовые клетки, такие как стволовые клетки пуповинной крови, клетки-предшественники, стволовые клетки костного мозга, гематопоэтические стволовые клетки (HSC) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS).The primary immune cells according to the present invention may also be differentiated stem cells, such as cord blood stem cells, progenitor cells, bone marrow stem cells, hematopoietic stem cells (HSC) and induced pluripotent stem cells (iPS).

Под «реагентом, представляющим собой нуклеазу» подразумевают молекулу нуклеиновой кислоты, которая участвует в катализируемой нуклеазой реакции в клетке-мишени, предпочтительно в эндонуклеазной реакции, индивидуально или в качестве субъединицы комплекса, такого как гидовая РНК/Cas9, предпочтительно приводя к расщеплению нуклеотидной последовательности-мишени.By "nuclease reagent" is meant a nucleic acid molecule that participates in a nuclease-catalyzed reaction in a target cell, preferably an endonuclease reaction, either alone or as a subunit of a complex such as guide RNA/Cas9, preferably resulting in cleavage of a target nucleotide sequence.

Реагенты, представляющие собой нуклеазы, предлагаемые в изобретении, как правило, являются «специфическими для последовательности реагентами», это означает, что они могут индуцировать расщепление ДНК в клетках в предварительно определенных локусах, в широком смысле рассматриваемых в качестве «таргетного гена». Нуклеотидную последовательность, которая распознается специфическими для последовательности реагентами, обозначают как «последовательность-мишень». Указанную последовательность-мишень, как правило, выбирают из редкой или уникальной для клеточного генома, и в более широко смысле для генома человека, что можно определять с использованием программного обеспечения и данных, доступных в базах данных генома человека, таких как http://www.ensembl.org/index.html.The nuclease reagents of the invention are typically "sequence-specific reagents", meaning that they can induce DNA cleavage in cells at predetermined loci, broadly considered as a "target gene". The nucleotide sequence that is recognized by the sequence-specific reagents is referred to as the "target sequence". Said target sequence is typically selected from a rare or unique sequence for the cellular genome, and more broadly for the human genome, which can be determined using software and data available in human genome databases such as http://www.ensembl.org/index.html.

«Редко расщепляющие эндонуклеазы»» представляют собой реагенты, такие как специфические для последовательности эндонуклеазы, при этом распознаваемые ими последовательности, как правило, состоят из 10-50 последовательных пар нуклеотидов, предпочтительно от 12 до 30 bp и более предпочтительно от 14 до 20 bp."Rarely cleaving endonucleases" are reagents such as sequence-specific endonucleases, wherein the sequences they recognize typically consist of 10-50 consecutive nucleotide pairs, preferably from 12 to 30 bp and more preferably from 14 to 20 bp.

Согласно предпочтительному объекту изобретения указанный представляющий собой эндонуклеазу реагент представляет собой нуклеиновую кислоту, которая кодирует «сконструированную» или «программируемую» редко расщепляющую эндонуклеазу, такую как хоминг-нуклеаза, описанная, например, у Arnould S. и др. (WO 2004/067736), нуклеазу с цинковыми пальцами (ZFN), описанную, например, у Urnov F. и др. (Highly efficient endogenous human gene correction using designed zinc-finger nucleases Nature 435, 2005, cc. 646-651), TALE-нуклеазу, описанную, например, у Mussolino и др. (A novel TALE nuclease scaffold enables high genome editing activity in combination with low toxicity Nucl. Acids Res. 39(21), 2011, cc. 9283-9293), или Мега-TAL-нуклеазу, описанную, например, у Boissel и др. (MegaTALs: a rare-cleaving nuclease architecture for therapeutic genome engineering Nucleic Acids Research 42 (4), 2013, cc. 2591-2601).According to a preferred aspect of the invention, said endonuclease reagent is a nucleic acid which encodes an "engineered" or "programmable" rare cleaving endonuclease, such as the homing nuclease described, for example, by Arnould S. et al. (WO 2004/067736), the zinc finger nuclease (ZFN) described, for example, by Urnov F. et al. (Highly efficient endogenous human gene correction using designed zinc-finger nucleases Nature 435, 2005, pp. 646-651), the TALE nuclease described, for example, by Mussolino et al. (A novel TALE nuclease scaffold enables high genome editing activity in combination with low toxicity Nucl. Acids Res. 39(21), 2011, pp. 9283-9293), or Mega-TAL nuclease, described, for example, by Boissel et al. (MegaTALs: a rare-cleaving nuclease architecture for therapeutic genome engineering Nucleic Acids Research 42 (4), 2013, pp. 2591-2601).

Согласно другому варианту осуществления изобретения представляющий собой эндонуклеазу реагент представляет собой гидовую РНК, предназначенную для применения в сочетании с направляемой РНК эндонуклеазой, такой как Cas9 или Cpf1, что среди прочего описано у Doudna J. и Chapentier Е. (The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9 Science 346 (6213), 2014, с. 1077) (публикация включена в настоящее описание в качестве ссылки).According to another embodiment of the invention, the endonuclease reagent is a guide RNA intended for use in combination with an RNA-guided endonuclease such as Cas9 or Cpf1, as described, inter alia, by Doudna J. and Chapentier E. (The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9 Science 346 (6213), 2014, p. 1077) (the publication is incorporated herein by reference).

Согласно предпочтительному объекту изобретения представляющий собой эндонуклеазу реагент кратковременно экспрессируется в клетках, это означает, что указанный реагент не предназначен для интеграции в геном или к сохранению в течение длительного периода времени, что имеет место в случае РНК, более конкретно мРНК, белков или комплексов в виде смеси белков и нуклеиновых кислот (например, рибонуклеопротеины).According to a preferred aspect of the invention, the endonuclease reagent is expressed transiently in cells, meaning that said reagent is not intended to be integrated into the genome or to be maintained for a long period of time, which is the case for RNA, more particularly mRNA, proteins or complexes in the form of a mixture of proteins and nucleic acids (for example, ribonucleoproteins).

Как правило, 80% представляющего собой эндонуклеазу реагента расщепляется в течение 30 ч, предпочтительно 24, более предпочтительно 20 ч после трансфекции.Typically, 80% of the endonuclease reagent is cleaved within 30 h, preferably 24, more preferably 20 h after transfection.

Эндонуклеазу в форме мРНК предпочтительно синтезируют с кэпом для повышения ее стабильности с помощью хорошо известных в данной области методов, которые описаны, например, у Kore A.L. и др. (Locked nucleic acid (LNA)-modified dinucleotide mRNA cap analogue: synthesis, enzymatic incorporation, and utilization J Am Chem Soc. 131(18), 2009, cc. 6364-6365).The endonuclease in the form of mRNA is preferably synthesized with a cap to increase its stability using methods well known in the art, which are described, for example, by Kore A.L. et al. (Locked nucleic acid (LNA)-modified dinucleotide mRNA cap analogue: synthesis, enzymatic incorporation, and utilization J Am Chem Soc. 131(18), 2009, pp. 6364-6365).

Как правило, стадию электропорации, которую применяют для трансфекции иммунных клеток, обычно осуществляют в закрытых камерах, содержащих параллельные пластинчатые электроды, создающие пульсирующее электрическое поле между указанными параллельными пластинчатыми электродами, напряженность которого выше чем 100 В/см и ниже чем 5000 В/см, практически однородное во всем обрабатываемом объеме, что описано в WO/2004/083379, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки, прежде всего на с. 23, строка 25 до с. 29, строка 11. Одна из указанных камер для электропорации предпочтительно имеет геометрический фактор (см-1), определяемый как частное, полученное делением квадрата межэлектродного зазора (см2), на объем камеры (см3), где геометрический фактор меньше или равен 0,1 см-1 где суспензия клеток и специфический для последовательности реагент находятся в среде, которую регулируют таким образом, чтобы проводимость среды находилась в диапазоне от 0,01 до 1,0 мСм. Как правило, суспензию клеток подвергают воздействию одного или нескольких импульсов электрического поля. Согласно способу обрабатываемый объем суспензии можно масштабировать, а время обработки клеток в камере поддерживать практически постоянным.Typically, the electroporation step used for transfection of immune cells is usually carried out in closed chambers containing parallel plate electrodes that generate a pulsating electric field between said parallel plate electrodes, the intensity of which is higher than 100 V/cm and lower than 5000 V/cm, substantially uniform throughout the volume being treated, as described in WO/2004/083379, which is incorporated herein by reference, particularly at page 23, line 25 to page 29, line 11. One of said electroporation chambers preferably has a geometric factor (cm -1 ) defined as the quotient obtained by dividing the square of the interelectrode gap (cm 2 ) by the volume of the chamber (cm 3 ), where the geometric factor is less than or equal to 0.1 cm -1 where the cell suspension and the sequence-specific reagent are in a medium that is controlled so that the conductivity of the medium is in the range of 0.01 to 1.0 mS. Typically, the cell suspension is exposed to one or more electric field pulses. According to the method, the volume of the suspension to be processed can be scaled, and the time of processing the cells in the chamber is maintained substantially constant.

Установлено, что благодаря их более высокой специфичности, TALE-нуклеазы являются наиболее приемлемыми специфическими для последовательности представляющим собой нуклеазы реагентами для терапевтического применения, особенно в гетеродимерных формах - т.е., когда они «работают» парами, включающими «правый» мономер (который обозначают также как «5'» или «прямой») и «левый» мономер (который обозначают также как «3'» или «обратный»), как это описано, например, у Mussolino и др. (TALEN® facilitate targeted genome editing in human cells with high specificity and low cytotoxicity Nucl. Acids Res. 42(10), 2014, cc. 6762-6773).It has been established that due to their higher specificity, TALE nucleases are the most suitable sequence-specific nuclease reagents for therapeutic use, especially in heterodimeric forms - i.e. when they "work" in pairs comprising a "right" monomer (also designated as "5'" or "forward") and a "left" monomer (also designated as "3'" or "reverse"), as described, for example, by Mussolino et al. (TALEN ® facilitate targeted genome editing in human cells with high specificity and low cytotoxicity Nucl. Acids Res. 42(10), 2014, pp. 6762-6773).

Как указано ранее, специфический для последовательности реагент предпочтительно находится в форме нуклеиновых кислот, например, в форме ДНК или РНК, кодирующих его субъединицу, представляющую собой редко расщепляющую эндонуклеазу, но они могут также представлять собой компонент конъюгата, включающего полинуклеотид(ы) и полипептид(ы), такого как так называемые «рибонуклеопротеины». Указанные конъюгаты могут быть образованы в сочетании с такими реагентами как Cas9 или Cpf1 (РНК-направляемые эндонуклеазы) или Аргонавт (Argonaute) (ДНК-направляемые эндонуклеазы), которые в настоящее время описаны соответственно у Zetsche В. и др. (Cpf1 Is a Single RNA-Guided Endonuclease of a Class 2 CRISPR-Cas System Cell 163(3), 2015, cc. 759-771) и у Gao F. и др. (DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute Nature Biotech, 2016), включающими гидовые РНК или ДНК, которые могут образовывать комплексы с соответствующими им нуклеазами.As indicated previously, the sequence specific reagent is preferably in the form of nucleic acids, for example in the form of DNA or RNA encoding its subunit, which is a rare cleaving endonuclease, but they can also be a component of a conjugate comprising polynucleotide(s) and polypeptide(s), such as so-called "ribonucleoproteins". These conjugates can be formed in combination with reagents such as Cas9 or Cpf1 (RNA-guided endonucleases) or Argonaute (DNA-guided endonucleases), which are currently described, respectively, by Zetsche B. et al. (Cpf1 Is a Single RNA-Guided Endonuclease of a Class 2 CRISPR-Cas System Cell 163(3), 2015, pp. 759-771) and by Gao F. et al. (DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute Nature Biotech, 2016), which include guide RNAs or DNAs that can form complexes with their corresponding nucleases.

Понятие «экзогенная последовательность» относится к любому нуклеотиду или нуклеотидной последовательности, который/которая в исходном состоянии отсутствует в выбранном локусе. Эта последовательность может быть гомологична или являться копией геномной последовательности или может представлять собой чужеродную последовательность, интродуцированную в клетку. В противоположность этому, «эндогенная последовательность» означает геномную последовательность, которая в исходном состоянии присутствует в локусе в клетке. Экзогенная последовательность предпочтительно кодирует полипептид, экспрессия которого обеспечивает терапевтическое преимущество по сравнению с сестринскими клетками, у которых в этот локус не интегрирована указанная экзогенная последовательность. Эндогенную последовательность, в которой происходит редактирование генома в результате инсерции нуклеотида или полинуклеотида способом, предлагаемым в настоящем изобретении, в результате чего экспрессируется другой полипептид, в широком смысле обозначают как экзогенная кодирующая последовательность.The term "exogenous sequence" refers to any nucleotide or nucleotide sequence that is not naturally present at the selected locus. This sequence may be homologous to or a copy of a genomic sequence, or may be a foreign sequence introduced into the cell. In contrast, an "endogenous sequence" means a genomic sequence that is naturally present at a locus in a cell. The exogenous sequence preferably encodes a polypeptide, the expression of which provides a therapeutic advantage over sister cells that do not have the exogenous sequence integrated into the locus. An endogenous sequence in which the genome is edited by inserting a nucleotide or polynucleotide in the manner of the present invention, resulting in the expression of a different polypeptide, is broadly referred to as an exogenous coding sequence.

Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, можно объединять с другими методами, включая физические методы генетических трансформаций, такие как вирусная трансдукция или трансфекция с использованием наночастиц, а также их можно объединять с другими методами инактивации генов и/или инсерций трансгенов.The method of the present invention can be combined with other methods, including physical methods of genetic transformation, such as viral transduction or transfection using nanoparticles, and they can also be combined with other methods of gene inactivation and/or transgene insertion.

Согласно одному из объектов изобретения способ, предлагаемый в изобретении, включает стадии, на которых:According to one of the objects of the invention, the method proposed in the invention includes the stages of:

- получают популяцию первичных иммунных клеток;- obtain a population of primary immune cells;

- интродуцируют в часть указанных первичных иммунных клеток:- are introduced into a portion of the specified primary immune cells:

I) по меньшей мере одну нуклеиновую кислоту, содержащую экзогенную нуклеотидную или полинуклеотидную последовательность, подлежащую интеграции в выбранный эндогенный локус для того, чтобы кодировать по меньшей мере одну молекулу, повышающую терапевтический потенциал указанной популяции иммунных клеток;I) at least one nucleic acid containing an exogenous nucleotide or polynucleotide sequence subject to integration into a selected endogenous locus in order to encode at least one molecule that enhances the therapeutic potential of said population of immune cells;

II) по меньшей мере один специфический для последовательности реагент, который специфически таргетирует указанный выбранный эндогенный локус, при этом указанную нуклеотидную или полинуклеотидную последовательность встраивают посредством интеграции таргетного гена в указанный эндогенный локус так, чтобы указанная экзогенная нуклеотидная или полинуклеотидная последовательность находилась под транскрипционным контролем эндогенного промотора, присутствующего в указанном локусе.II) at least one sequence-specific reagent that specifically targets said selected endogenous locus, wherein said nucleotide or polynucleotide sequence is inserted by integrating a target gene into said endogenous locus such that said exogenous nucleotide or polynucleotide sequence is under the transcriptional control of an endogenous promoter present at said locus.

Согласно одному из вариантов способа специфический для последовательности реагент представляет собой нуклеазу и интеграцию таргетного гена осуществляют посредством гомологичной рекомбинации или NHEJ в указанных иммунных клетках.According to one embodiment of the method, the sequence-specific reagent is a nuclease and integration of the target gene is achieved by homologous recombination or NHEJ in said immune cells.

Согласно другому объекту изобретении указанный эндогенный промотор выбирают из промоторов, которые являются активными в процессе активации иммунных клеток и предпочтительно подвергаются повышающей регуляции.According to another aspect of the invention, said endogenous promoter is selected from promoters that are active in the process of activation of immune cells and are preferably subject to up-regulation.

Более конкретно, в изобретении предложен способ получения сконструированных первичных иммунных клеток для иммунотерапии, где указанный способ включает:More specifically, the invention provides a method for producing engineered primary immune cells for immunotherapy, wherein said method comprises:

- получение популяции первичных иммунных клеток;- obtaining a population of primary immune cells;

- интродукцию в часть указанных первичных иммунных клеток:- introduction into a portion of the specified primary immune cells:

I) по меньшей мере одной экзогенной нуклеиновой кислоты, содержащей экзогенную кодирующую последовательность, которая кодирует по меньшей мере одну молекулу, повышающую терапевтический потенциал указанной популяции иммунных клеток;I) at least one exogenous nucleic acid containing an exogenous coding sequence that encodes at least one molecule that increases the therapeutic potential of said population of immune cells;

II) по меньшей мере одного специфического для последовательности реагента, представляющего собой нуклеазу, который специфически таргетирует ген, находящийся под контролем эндогенного промотора, активного в процессе активации иммунных клеток;II) at least one sequence-specific reagent that is a nuclease that specifically targets a gene under the control of an endogenous promoter active in the process of immune cell activation;

в котором указанную кодирующую последовательность интродуцируют в геном первичной иммунной клетки посредством таргетной гомологичной интеграции, так, чтобы помещать указанную кодирующую последовательность под транскрипционный контроль по меньшей мере одного эндогенного промотора указанного гена.wherein said coding sequence is introduced into the genome of a primary immune cell by targeted homologous integration so as to place said coding sequence under the transcriptional control of at least one endogenous promoter of said gene.

Под «повышенным терапевтическим потенциалом» подразумевают, что сконструированные иммунные клетки приобретают по меньшей мере одно обеспечивающее преимущество свойство при их применении в клеточной терапии по сравнению с сестринскими не подвергнутыми инженерии иммунными клетками. Под терапевтическими свойствами в настоящем изобретении подразумевается любое из поддающихся оценке свойств, упомянутых в релевантной научной литературе.By "increased therapeutic potential" is meant that the engineered immune cells acquire at least one advantageous property when used in cell therapy compared to their sister non-engineered immune cells. Therapeutic properties in the present invention are any of the measurable properties mentioned in the relevant scientific literature.

Повышенный терапевтический потенциал более конкретно может отражаться в устойчивости иммунных клеток к лекарственному средству, повышению их персистенции in vitro или in vivo, или безопасности/большем удобстве обработки в процессе производства терапевтических композиций и при осуществлении обработок.Increased therapeutic potential may be more specifically reflected in the resistance of immune cells to the drug, increased persistence in vitro or in vivo, or safety/greater ease of processing during the manufacturing of therapeutic compositions and during treatments.

В целом, указанная молекула, повышающая терапевтический потенциал, представляет собой полипептид, но также может представлять собой нуклеиновую кислоту, обладающую способностью направлять или подавлять экспрессию других генов, например, интерферирующие РНК или гидовые РНК. Полипептиды могут действовать непосредственно или опосредованно в качестве трансдукторов сигналов или регуляторов транскрипции.In general, the molecule that enhances therapeutic potential is a polypeptide, but may also be a nucleic acid that has the ability to direct or suppress the expression of other genes, such as interfering RNA or guide RNA. Polypeptides may act directly or indirectly as signal transducers or transcriptional regulators.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего способа экзогенную последовательность интродуцируют в эндогенную хромосомную ДНК путем таргетной гомологичной рекомбинации. Таким образом, экзогенная нуклеиновая кислота, интродуцированная в иммунную клетку, содержит по меньшей одну кодирующую(ие) последовательность(и) наряду с последовательностями, которые могут гибридизоваться с эндогенными хромосомными последовательностями в физиологических условиях. Как правило, указанные гомологичные последовательности обладают по меньшей мере 70%-ной, предпочтительно 80%-ной и более предпочтительно 90%-ной идентичностью последовательности с эндогенными генными последовательностями, локализованными в локусе, в который осуществляют инсерцию. Эти гомологичные последовательности могут фланкировать кодирующую последовательность для повышения точности рекомбинации, что уже описано, например, в US 6528313. С использованием доступного программного обеспечения и доступных в режиме онлайн баз данных геномов можно создавать векторы, которые включают указанную(ые) кодирующую(ие) последовательность(и), таким образом, чтобы указанную(ые) последовательности(и) интродуцировать в точный локус под транскрипционным контролем по меньшей мере одного эндогенного промотора, который является промотором эндогенного гена. Затем экзогенную(ые) кодирующую(ие) последовательность(и) предпочтительно встраивают в «рамке считывания» с указанным эндогенным геном. Последовательности, образовавшиеся в результате интеграции экзогенной(ых) полинуклеотидной(ых) последовательности(ей), могут кодировать много различных типов белков, включая слитые белки, меченый белок или мутантные белки. Слитые белки позволяют добавлять новые функциональные домены к белкам, экспрессируемым в клетке, такие как домен димеризации, который можно применять для «включения» или «выключения» активности указанного белка, например, переключение каспазы-9. Меченые белки могут обеспечивать преимущество в отношении детекции сконструированных иммунных клеток и их отслеживания в организме пациентов, обработанных указанными клетками. Интродукция мутации в белки может придавать устойчивость к лекарственным средствам или истощающим иммунную систему агентам, что дополнительно будет описано ниже.According to one embodiment of the present method, the exogenous sequence is introduced into the endogenous chromosomal DNA by targeted homologous recombination. Thus, the exogenous nucleic acid introduced into the immune cell comprises at least one coding sequence(s) along with sequences that can hybridize with the endogenous chromosomal sequences under physiological conditions. Typically, said homologous sequences have at least 70%, preferably 80% and more preferably 90% sequence identity with the endogenous gene sequences localized in the locus into which the insertion is carried out. These homologous sequences may flank the coding sequence to improve the fidelity of recombination, as already described, for example, in US 6,528,313. Using available software and online genome databases, vectors can be created that include said coding sequence(s), such that said sequence(s) are(are) introduced into the correct locus under the transcriptional control of at least one endogenous promoter, which is a promoter of an endogenous gene. The exogenous coding sequence(s) is(are) then preferably inserted in "reading frame" with said endogenous gene. The sequences resulting from the integration of the exogenous polynucleotide sequence(s) can encode many different types of proteins, including fusion proteins, a tagged protein, or mutant proteins. Fusion proteins allow the addition of new functional domains to proteins expressed in a cell, such as a dimerization domain that can be used to "switch on" or "switch off" the activity of a given protein, such as switching caspase-9. Tagged proteins may provide an advantage in detecting engineered immune cells and tracking them in patients treated with the cells. Introducing mutations into proteins may confer resistance to drugs or immune-depleting agents, as will be discussed further below.

Придание устойчивости к лекарственным средствам или истощающим иммунную систему агентамConferring resistance to drugs or immune system depleting agents

Согласно одному из вариантов способа, предлагаемого в настоящем изобретении, экзогенная последовательность, которую интегрируют в геномный локус иммунных клеток, кодирует молекулу, которая придает устойчивость указанным иммунным клеткам к лекарственному средству.According to one embodiment of the method proposed in the present invention, the exogenous sequence, which is integrated into the genomic locus of immune cells, encodes a molecule that imparts resistance to the drug to said immune cells.

Примерами предпочтительных экзогенных последовательностей являются варианты дигидрофолатредуктазы (DHFR), придающие устойчивость к фолатным аналогам, таким как метотрексат, варианты инозинмонофосфатдегидрогеназы 2 (IMPDH2), придающие устойчивость к ингибиторам IMPDH, таким как микофеноловая кислота (МРА) или ее пролекарство микофенолата мофетил (MMF), варианты кальцинеурина или метилгуанинтрансферазы (MGMT), придающие устойчивость к ингибитору кальцинеурина, такому как FK506 и/или CsA, варианты mTOR, такие как mTORmut, придающие устойчивость к рапамицину) и варианты Lck, такие как Lckmut, придающие устойчивость к иматинибу и гливеку.Examples of preferred exogenous sequences include dihydrofolate reductase (DHFR) variants conferring resistance to folate analogues such as methotrexate, inosine monophosphate dehydrogenase 2 (IMPDH2) variants conferring resistance to IMPDH inhibitors such as mycophenolic acid (MPA) or its prodrug mycophenolate mofetil (MMF), calcineurin or methylguanine transferase (MGMT) variants conferring resistance to a calcineurin inhibitor such as FK506 and/or CsA, mTOR variants such as mTORmut conferring resistance to rapamycin, and Lck variants such as Lckmut conferring resistance to imatinib and Gleevec.

Понятие «лекарственное средство» в контексте настоящего описания относится к соединению или его производному, предпочтительно к стандартному химиотерапевтическому агенту, который обычно применяют для взаимодействия с раковой клеткой, снижая тем самым пролиферативный или жизненный статус клетки. Примеры химиотерапевтических средств включают (но не ограничиваясь только ими) алкилирующие агенты (например, циклофосфамид, ифосфамид), антагонисты метаболизма (например, антиметаболит пуриновых нуклеозидов, такой как клофарабин, флударабин или 2'-дезоксиаденозин, метотрексат (МТХ), 5-фторурацил или его производные), противоопухолевые антибиотики (например, митомицин, адриамицин), противоопухолевые агенты растительного происхождения (например, винкристин, виндезин, таксол), цисплатин, карбоплатин, этопозид и т.п. Указанные агенты могут включать также (но не ограничиваясь только указанным) противораковые агенты TRIMETHOTRIXATE™ (ТМТХ), TEMOZOLOMIDE™, RALTRITREXED™, S-(4-нитробензил)-6-тиоинозин (NBMPR), 6-бензигуанидин (6-BG), бис-хлорнитрозомочевину (BCNU) и CAMPTOTHECIN™, или терапевтическое производное любого из них.The term "drug" as used herein refers to a compound or derivative thereof, preferably a standard chemotherapeutic agent, which is typically used to interact with a cancer cell, thereby reducing the proliferative or viable status of the cell. Examples of chemotherapeutic agents include, but are not limited to, alkylating agents (e.g., cyclophosphamide, ifosfamide), metabolic antagonists (e.g., a purine nucleoside antimetabolite such as clofarabine, fludarabine or 2'-deoxyadenosine, methotrexate (MTX), 5-fluorouracil or its derivatives), antitumor antibiotics (e.g., mitomycin, adriamycin), plant-derived antitumor agents (e.g., vincristine, vindesine, taxol), cisplatin, carboplatin, etoposide, etc. Said agents may also include (but are not limited to) the anticancer agents TRIMETHOTRIXATE™ (TMTX), TEMOZOLOMIDE™, RALTRITREXED™, S-(4-nitrobenzyl)-6-thioinosine (NBMPR), 6-benzyguanidine (6-BG), bis-chloronitrosourea (BCNU), and CAMPTOTHECIN™, or a therapeutic derivative of any of them.

В контексте настоящего описания иммунной клетке придают «устойчивость или толерантность» к лекарственному средству, когда указанную клетку или популяцию клеток модифицируют так, чтобы она могла пролиферировать, по меньшей мере in vitro, в культуральной среде, содержащей половину от максимальной ингибирующей концентрации (IC50) указанного лекарственного средства (указанную IC50 определяют относительно немодифицированной(ых) клетки(ок) или популяции клеток).In the context of the present description, an immune cell is rendered "resistant or tolerant" to a drug when said cell or population of cells is modified so that it can proliferate, at least in vitro, in a culture medium containing half the maximum inhibitory concentration (IC 50 ) of said drug (said IC 50 is determined relative to unmodified cell(s) or population of cells).

В конкретном варианте осуществления изобретения устойчивость к указанному лекарственному средству можно придавать иммунным клеткам путем экспрессии по меньшей мере одной «обусловливающей устойчивость к лекарственному средству кодирующей последовательности». Указанное понятие «обусловливающая устойчивость к лекарственному средству кодирующая последовательность» относится к нуклеотидной последовательности, которая придает «устойчивость» к агенту, такому как один из химиотерапевтических агентов, указанных выше. Обусловливающая устойчивость к лекарственному средству кодирующая последовательность, предлагаемая в изобретении, может кодировать устойчивость к антиметаболиту, метотрексату, винбластину, цисплатину, алкилирующим агентам, антрациклинам, цитотоксическим антибиотикам, анти-иммунофилинам, их аналогам или производным и т.п.(Takebe N., S.С. Zhao и др. "Generation of dual resistance to 4-hydroperoxycyclophosphamide and methotrexate by retroviral transfer of the human aldehyde dehydrogenase class 1 gene and a mutated dihydrofolate reductase gene". Mol. Ther. 3(1), 2001, cc. 88-96, Zielske S.P., J.S. Reese и др. "In vivo selection of MGMT(P140K) lentivirus-transduced human NOD/SCID repopulating cells without pretransplant irradiation conditioning." J. Clin. Invest. 112(10), 2003, cc. 1561-1570, Nivens M.С., T. Felder и др. "Engineered resistance to camptothecin and antifolates by retroviral coexpression of tyrosyl DNA phosphodiesterase-I and thymidylate synthase" Cancer Chemother Pharmacol 53(2), 2004, cc. 107-115, Bardenheuer W., K. Lehmberg и др. "Resistance to cytarabine and gemcitabine and in vitro selection of transduced cells after retroviral expression of cytidine deaminase in human hematopoietic progenitor cells". Leukemia 19(12), 2005, cc. 2281-2288, Kushman M.E., S.L. Kabler и др. "Expression of human glutathione S-transferase P1 confers resistance to benzo[a]pyrene or benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol mutagenesis, macromolecular alkylation and formation of stable N2-Gua-BPDE adducts in stably transfected V79MZ cells co-expressing hCYP1A1" Carcinogenesis 28(1), 2007, cc. 207-214).In a particular embodiment of the invention, resistance to said drug can be conferred on immune cells by expressing at least one "drug resistance coding sequence". Said term "drug resistance coding sequence" refers to a nucleotide sequence that confers "resistance" to an agent, such as one of the chemotherapeutic agents mentioned above. The drug resistance coding sequence of the invention may encode resistance to an antimetabolite, methotrexate, vinblastine, cisplatin, alkylating agents, anthracyclines, cytotoxic antibiotics, anti-immunophilins, their analogs or derivatives, etc. (Takebe N., S.C. Zhao et al. "Generation of dual resistance to 4-hydroperoxycyclophosphamide and methotrexate by retroviral transfer of the human aldehyde dehydrogenase class 1 gene and a mutated dihydrofolate reductase gene". Mol. Ther. 3(1), 2001, pp. 88-96, Zielske S.P., J.S. Reese et al. "In vivo selection of MGMT(P140K) lentivirus-transduced human NOD/SCID repopulating cells without pretransplant irradiation conditioning." J. Clin. Invest. 112(10), 2003, pp. 1561-1570, Nivens M.S., T. Felder et al. "Engineered resistance to camptothecin and antifolates by retroviral coexpression of tyrosyl DNA phosphodiesterase-I and thymidylate synthase" Cancer Chemother Pharmacol 53(2), 2004, pp. 107- 115, Bardenheuer W., K. Lehmberg et al. "Resistance to cytarabine and gemcitabine and in vitro selection of transduced cells after retroviral expression of cytidine deaminase in human hematopoietic progenitor cells." Leukemia 19(12), 2005, cc. 2281-2288, Kushman M.E., S.L. Kabler et al. "Expression of human glutathione S-transferase P1 confers resistance to benzo[a]pyrene or benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol mutagenesis, macromolecular alkylation and formation of stable N2-Gua-BPDE adducts in stably transfected V79MZ cells co-expressing hCYP1A1" Carcinogenesis 28(1), 2007, cc. 207-214).

Экспрессия указанных обусловливающих устойчивость к лекарственному средству экзогенных последовательностей в иммунных клетках, предлагаемых в настоящем изобретении, более конкретно обеспечивает применение указанных иммунных клеток в схемах лечения на основе клеточной терапии, в которых клеточную терапию объединяют с химиотерапией, или применение для пациентов, которых ранее лечили с помощью указанных лекарственных средств.Expression of said drug resistance-conferring exogenous sequences in immune cells according to the present invention more particularly enables use of said immune cells in cell therapy-based treatment regimens in which cell therapy is combined with chemotherapy or use in patients previously treated with said drugs.

Идентифицировано несколько обусловливающих устойчивость к лекарственным средствам кодирующих последовательностей, которые потенциально пригодны для придания устойчивости к лекарственному средству согласно изобретению. Одним из примеров кодирующей последовательности, обусловливающей устойчивость к лекарственному средству, может являться, в частности, мутантная или модифицированная форма дигидрофолатредуктазы (DHFR). DHFR представляет собой фермент, участвующий в регулировании количества тетрагидрофолата в клетке, и является важным для синтеза ДНК. Аналоги фолата, такие как метотрексат (МТХ), ингибируют DHFR и поэтому применяются в качестве антинеопластических агентов в клинических условиях. Описаны различные мутантные формы DHFR, которые обладают повышенной устойчивостью к ингибированию антифолатными агентами, которые применяют в терапии. В конкретном варианте осуществления изобретения кодирующая последовательность, обусловливающая устойчивость к лекарственному средству, предлагаемая в настоящем изобретении, может представлять собой нуклеотидную последовательность, кодирующую мутантную форму человеческой DHFR дикого типа (GenBank: ААН71996.1), которая содержит по меньшей мере одну мутацию, обусловливающую устойчивость к лечению антифолатным средством, таким как метотрексат. В конкретном варианте осуществления изобретения мутантная форма DHFR содержит по меньшей мере одну измененную в результате мутации аминокислоту в положении G15, L22, F31 или F34, предпочтительно в положениях L22 или F31 (Schweitzer и др. "Dihydrofolate reductase as a therapeutic target" Faseb J 4(8), 1990, cc. 2441-2452; международная заявка на патент WO 94/24277; патент US 6642043). В конкретном варианте осуществления изобретения указанная мутантная форма DHFR содержит две измененные в результате мутации аминокислоты в положении L22 и F31. Соответствие аминокислотным положениям, указанным в настоящем описании, часто выражают в виде положений аминокислот в полипептиде DHFR дикого типа. В конкретном варианте осуществления изобретения остаток серина в положении 15 предпочтительно заменяют на остаток триптофана. В другом конкретном варианте осуществления изобретения остаток лейцина в положении 22 предпочтительно заменяют на аминокислоту, которая может нарушать связывание мутантной DHFR с антифолатными агентами, предпочтительно на незаряженные аминокислотные остатки, такие как фенилаланин или тирозин. В другом конкретном варианте осуществления изобретения остаток фенилаланина в положениях 31 или 34 предпочтительно заменяют на остаток низкомолекулярной гидрофильной аминокислоты, такой как аланин, серии или глицин.Several drug resistance coding sequences have been identified that are potentially useful for conferring resistance to the drug of the invention. One example of a drug resistance coding sequence may be, in particular, a mutant or modified form of dihydrofolate reductase (DHFR). DHFR is an enzyme involved in regulating the amount of tetrahydrofolate in the cell and is important for DNA synthesis. Folate analogues such as methotrexate (MTX) inhibit DHFR and are therefore used as antineoplastic agents in clinical settings. Various mutant forms of DHFR have been described that have increased resistance to inhibition by antifolate agents used in therapy. In a specific embodiment, the drug resistance coding sequence of the present invention may be a nucleotide sequence encoding a mutant form of wild-type human DHFR (GenBank: AAH71996.1) that contains at least one mutation that confer resistance to treatment with an antifolate agent, such as methotrexate. In a specific embodiment, the mutant form of DHFR contains at least one mutated amino acid at position G15, L22, F31 or F34, preferably at position L22 or F31 (Schweitzer et al., "Dihydrofolate reductase as a therapeutic target," Faseb J 4(8), 1990, pp. 2441-2452; International Patent Application WO 94/24277; U.S. Patent 6,642,043). In a specific embodiment, said mutant form of DHFR comprises two mutated amino acids at positions L22 and F31. The amino acid positions referred to herein are often expressed as amino acid positions in the wild-type DHFR polypeptide. In a specific embodiment, the serine residue at position 15 is preferably replaced with a tryptophan residue. In another specific embodiment, the leucine residue at position 22 is preferably replaced with an amino acid that can interfere with the binding of the mutant DHFR to antifolate agents, preferably uncharged amino acid residues such as phenylalanine or tyrosine. In another specific embodiment, the phenylalanine residue at positions 31 or 34 is preferably replaced with a low molecular weight hydrophilic amino acid residue such as alanine, serine or glycine.

Другим примером кодирующей последовательности, обусловливающей устойчивость к лекарственному средству, может являться также мутантная или модифицированная форма инозин-5'-монофосфатдегидрогеназы II (IMPDH2), фермента, ограничивающего скорость синтеза de novo гуанозиновых нуклеотидов. Мутантная или модифицированная форма IMPDH2 представляет собой ген, обусловливающий устойчивость к ингибитору IMPDH. Ингибиторы IMPDH могут представлять собой микофеноловую кислоту (МРА) или ее пролекарство микофенолата мофетил (MMF). Мутант IMPDH2 может содержать по меньшей мере одну, предпочтительно две мутации в сайте связывания MAP человеческой IMPDH2 дикого типа (Genebank: NP_000875.2), которые приводят к значительному повышению устойчивости к ингибитору IMPDH. В этом варианте мутации предпочтительно затрагивают положения Т333 и/или S351 (Yam P., М. Jensen и др. "Ex vivo selection and expansion of cells based on expression of a mutated inosine monophosphate dehydrogenase 2 after HIV vector transduction: effects on lymphocytes, monocytes, and CD34+ stem cells", Mol. Ther. 14(2), 2006, cc. 236-244), (Jonnalagadda M. и др. "Engineering human T cells for resistance to метотрексат and mycophenolate mofetil as an in vivo cell selection strategy", PLoS One 8(6), 2013, e65519).Another example of a coding sequence conferring drug resistance may also be a mutant or modified form of inosine 5'-monophosphate dehydrogenase II (IMPDH2), the rate-limiting enzyme in the de novo synthesis of guanosine nucleotides. A mutant or modified form of IMPDH2 is a gene conferring resistance to an IMPDH inhibitor. IMPDH inhibitors may be mycophenolic acid (MPA) or its prodrug mycophenolate mofetil (MMF). An IMPDH2 mutant may contain at least one, preferably two mutations in the MAP binding site of wild-type human IMPDH2 (Genebank: NP_000875.2) that result in significantly increased resistance to an IMPDH inhibitor. In this variant, mutations preferably affect positions T333 and/or S351 (Yam P., M. Jensen et al. "Ex vivo selection and expansion of cells based on expression of a mutated inosine monophosphate dehydrogenase 2 after HIV vector transduction: effects on lymphocytes, monocytes, and CD34+ stem cells", Mol. Ther. 14(2), 2006, pp. 236-244), (Jonnalagadda M. et al. "Engineering human T cells for resistance to methotrexate and mycophenolate mofetil as an in vivo cell selection strategy", PLoS One 8(6), 2013, e65519).

Другой кодирующей последовательностью, обусловливающей устойчивость к лекарственному средству, является мутантная форма кальцинеурина. Кальцинеурин (РР2В - NCBI: АСХ34092.1) представляет собой повсеместно экспрессируемую серин/треониновую протеинфосфатазу, которая участвует во многих биологических процессах и которая играет центральную роль в активации Т-клеток. Кальцинеурин представляет собой гетеродимер, состоящий из каталитической субъединицы (CnA; три изоформы) и регуляторной субъединицы (CnB; две изоформы). После контакта с Т-клеточным рецептором кальцинеурин дефосфоририлирует фактор транскрипции NFAT, что приводит к его транслокации в ядро, где он активирует имеющий решающее значение ген, такой как IL2. FK506 в комплексе с FKBP12 или циклоспорин A (CsA) в комплексе с СуРА блокируют доступ NFAT к активному сайту кальцинеурина, препятствуя его дефосфорилированию и ингибируя тем самым активацию Т-клеток (Brewin и др., "Generation of EBV-specific cytotoxic T cells that are resistant to calcineurin inhibitors for the treatment of posttransplantation lymphoproliferative disease" Blood 114(23), 2009, cc. 4792-4803). В конкретном варианте осуществления изобретения указанная мутантная форма может содержать по меньшей мере одну мутантную аминокислоту в гетеродимере кальцинеурина дикого типа в положениях: V314, Y341, М347, Т351, W352, L354, K360, предпочтительно двойные мутации в положениях Т351 и L354 или V314 и Y341. В конкретном варианте осуществления изобретения остаток валина в положении 341 можно заменять на остаток лизина или аргинина, остаток тирозина в положении 341 можно заменять на остаток фенилаланина; метионин в положении 347 можно заменять на остаток глутаминовой кислоты, аргинина или триптофана; треонин в положении 351 можно заменять на остаток глутаминовой кислоты; остаток триптофана в положении 352 можно заменять на остаток цистеина, глутаминовой кислоты или аланина, серии в положении 353 можно заменять на остаток гистидина или аспарагина, лейцин в положении 354 можно заменять на остаток аланина; лизин в положении 360 можно заменять на остаток аланина или фенилаланина. В другом конкретном варианте осуществления изобретения указанная мутантная форма может содержать по меньшей мере одну мутантную аминокислоту в гетеродимере кальцинеурина дикого типа в положениях: V120, N123, L124 или K125, предпочтительно двойные мутации в положениях L124 и K125. В конкретном варианте осуществления изобретения валин в положении 120 можно заменять на остаток серина, аспарагиновой кислоты, фенилаланина или лейцина; аспарагин в положении 123 можно заменять на триптофан, лизин, фенилаланин, аргинин, гистидин или серии; лейцин в положении 124 можно заменять на остаток треонина; лизин в положении 125 можно заменять на аланин, глутаминовую кислоту, триптофан, или два остатка, такие как лейцин-аргинин или изолейцин-глутаминовая кислота, можно добавлять в аминокислотную последовательность после лизина в положении 125. Соответствие аминокислотным положениям, указанным в настоящем описании, часто выражают в виде положений аминокислот в человеческом полипептиде гетеродимера b кальцинеурина дикого типа ((NCBI: АСХ34095.1).Another coding sequence that confers drug resistance is a mutant form of calcineurin. Calcineurin (PP2B - NCBI: ACX34092.1) is a ubiquitously expressed serine/threonine protein phosphatase that is involved in many biological processes and plays a central role in T-cell activation. Calcineurin is a heterodimer consisting of a catalytic subunit (CnA; three isoforms) and a regulatory subunit (CnB; two isoforms). Upon engagement with the T-cell receptor, calcineurin dephosphorylates the transcription factor NFAT, resulting in its translocation to the nucleus where it activates critical genes such as IL2. FK506 in complex with FKBP12 or cyclosporin A (CsA) in complex with CyPA block access of NFAT to the active site of calcineurin, preventing its dephosphorylation and thereby inhibiting T-cell activation (Brewin et al., "Generation of EBV-specific cytotoxic T cells that are resistant to calcineurin inhibitors for the treatment of posttransplantation lymphoproliferative disease" Blood 114(23), 2009, pp. 4792-4803). In a specific embodiment of the invention, said mutant form may comprise at least one mutant amino acid in the wild-type calcineurin heterodimer at positions: V314, Y341, M347, T351, W352, L354, K360, preferably double mutations at positions T351 and L354 or V314 and Y341. In a specific embodiment, the valine residue at position 341 may be replaced by a lysine or arginine residue, the tyrosine residue at position 341 may be replaced by a phenylalanine residue; methionine at position 347 may be replaced by a glutamic acid, arginine or tryptophan residue; threonine at position 351 may be replaced by a glutamic acid residue; the tryptophan residue at position 352 may be replaced by a cysteine, glutamic acid or alanine residue, the serine at position 353 may be replaced by a histidine or asparagine residue, the leucine at position 354 may be replaced by an alanine residue; the lysine at position 360 may be replaced by an alanine or phenylalanine residue. In another specific embodiment of the invention, said mutant form may comprise at least one mutant amino acid in the wild-type calcineurin heterodimer at positions: V120, N123, L124 or K125, preferably double mutations at positions L124 and K125. In a specific embodiment, valine at position 120 may be replaced by a serine, aspartic acid, phenylalanine or leucine residue; asparagine at position 123 may be replaced by tryptophan, lysine, phenylalanine, arginine, histidine, or serine; leucine at position 124 may be replaced by a threonine residue; lysine at position 125 may be replaced by alanine, glutamic acid, tryptophan, or two residues such as leucine-arginine or isoleucine-glutamic acid may be added to the amino acid sequence after lysine at position 125. The amino acid positions described herein are often expressed as amino acid positions in the wild-type human calcineurin heterodimer b polypeptide (NCBI: ACX34095.1).

Другой кодирующей последовательностью, обусловливающей устойчивость к лекарственному средству, является последовательность О(6)-метилгуанинметилтрансферазы (MGMT - UniProtKB: Р16455), кодирующая человеческую алкилгуанинтрансферазу (hAGT). AGT представляет собой репарирующий ДНК белок, который придает устойчивость к цитотоксическим действиям алкилирующих агентов, таких как нитрозомочевины и темозоломид (TMZ). 6-бензилгуанин (6-BG) является ингибитором AGT, который усиливает токсичность нитрозомочевины и его вводят совместно с TMZ для усиления цитотоксических действий этого агента. Несколько мутантных форм MGMT, которые кодируют варианты AGT, обладают высокой устойчивостью к инактивации с помощью 6-BG, но сохраняют их способность к репарации повреждения ДНК (Maze R. и др., "Retroviral-mediated expression of the P140A, but not P140A/G156A, mutant form of О6-methylguanine DNA methyltransferase protects hematopoietic cells against О6-benzylguanine sensitization to chloroethylnitrosourea treatment" J. Pharmacol. Exp. Ther. 290(3), 1999, cc. 1467-1474). В конкретном варианте осуществления изобретения мутантная форма AGT может содержать мутантную аминокислоту в положении Р140 AGT дикого типа. В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанный пролин в положении 140 заменяют на остаток лизина.Another coding sequence that confers drug resistance is the O(6)-methylguanine methyltransferase (MGMT - UniProtKB: P16455) sequence encoding human alkyl guanine transferase (hAGT). AGT is a DNA repair protein that confers resistance to the cytotoxic effects of alkylating agents such as nitrosoureas and temozolomide (TMZ). 6-Benzylguanine (6-BG) is an AGT inhibitor that enhances nitrosourea toxicity and is co-administered with TMZ to enhance the cytotoxic effects of this agent. Several mutant forms of MGMT that encode variants of AGT are highly resistant to inactivation by 6-BG but retain their ability to repair DNA damage (Maze R. et al., "Retroviral-mediated expression of the P140A, but not P140A/G156A, mutant form of O6-methylguanine DNA methyltransferase protects hematopoietic cells against O6-benzylguanine sensitization to chloroethylnitrosourea treatment" J. Pharmacol. Exp. Ther. 290(3), 1999, pp. 1467-1474). In a specific embodiment, the mutant form of AGT may comprise a mutant amino acid at position P140 of wild-type AGT. In a preferred embodiment, said proline at position 140 is replaced by a lysine residue.

Другой кодирующей последовательностью, обусловливающей устойчивость к лекарственному средству, может являться ген обусловливающего устойчивость ко многим лекарственным средствам белка (MDR1). Этот ген кодирует мембранный гликопротеин, известный как P-гликопротеин (P-GP), который участвует в транспорте побочных продуктов метаболизма через клеточную мембрану. Белок P-GP обладает широким спектром специфичности в отношении нескольких структурно неродственных химиотерапевтических агентов. Таким образом, устойчивость к лекарственному средству можно придавать клеткам в результате экспрессии нуклеотидной последовательности, которая кодирует MDR-1 (Genebank NP_000918).Another coding sequence that may confer drug resistance is the multidrug resistance confers protein 1 (MDR1) gene. This gene encodes a membrane glycoprotein known as P-glycoprotein (P-GP), which is involved in the transport of metabolic by-products across the cell membrane. P-GP has a broad spectrum of specificity for several structurally unrelated chemotherapeutic agents. Thus, drug resistance can be conferred on cells by expression of the nucleotide sequence that encodes MDR-1 (Genebank NP_000918).

Другая кодирующая последовательностью, обусловливающая устойчивость к лекарственному средству, может принимать участие в производстве цитотоксических антибиотиков, таких как синтезируемые генами ble или mcrA. Эктопическая экспрессия гена ble или гена mcrA в иммунной клетке обеспечивает избирательное преимущество при воздействии соответствующих химиотерапевтических средств блеомицина и митомицина С (Belcourt M.F., "Mitomycin resistance in mammalian cells expressing the bacterial mitomycin С resistance protein MCRA", PNAS. 96(18), 1999, cc. 10489-10494).Another coding sequence that confers drug resistance may be involved in the production of cytotoxic antibiotics, such as those synthesized by the ble or mcrA genes. Ectopic expression of the ble gene or the mcrA gene in an immune cell provides a selective advantage when exposed to the respective chemotherapeutic agents bleomycin and mitomycin C (Belcourt M.F., "Mitomycin resistance in mammalian cells expressing the bacterial mitomycin C resistance protein MCRA," PNAS. 96(18), 1999, pp. 10489-10494).

Другая кодирующая последовательностью, обусловливающая устойчивость к лекарственному средству, может иметь происхождение из генов, кодирующих мутантную версию мишеней лекарственного средства, таких как мутантные варианты mTOR (mTOR mut), придающие устойчивость к рапамицину, которые описаны у Lorenz М.С. и др., "TOR Mutations Confer Rapamycin Resistance by Preventing Interaction with FKBP12-Rapamycin", The Journal of Biological Chemistry 270, 1995, cc. 27531-27537, или некоторые мутантные варианты Lck (Lckmut), придающие устойчивость к гливеку, которые описаны у Lee K.С. и др., "Lck is a key target of imatinib and dasatinib in T-cell activation", Leukemia, 24, 2010, cc. 896-900.Other coding sequences conferring drug resistance may originate from genes encoding mutant versions of drug targets, such as the mTOR mutant variants (mTOR mut) conferring resistance to rapamycin, described in Lorenz M. C. et al., "TOR Mutations Confer Rapamycin Resistance by Preventing Interaction with FKBP12-Rapamycin," The Journal of Biological Chemistry 270 (1995): 27531-27537, or certain Lck mutant variants (Lckmut) conferring resistance to gleevec, described in Lee K. C. et al., "Lck is a key target of imatinib and dasatinib in T-cell activation," Leukemia, 24 (2010): 896-900.

Как описано выше, стадия способа, включающая генетическую модификацию, может представлять собой стадию интродукции в клетки экзогенной нуклеиновой кислоты, содержащей по меньшей мере одну последовательность, которая кодирует кодирующую последовательность, обусловливающую устойчивость к лекарственному средству, и часть эндогенного гена, в результате чего имеет место гомологичная рекомбинация между эндогенным геном и экзогенной нуклеиновой кислотой. В конкретном варианте осуществления изобретения указанный эндогенный ген может представлять собой ген дикого типа, «обусловливающий устойчивость к лекарственному средству», в результате после гомологичной рекомбинации ген дикого типа заменяется на мутантную форму гена, которая придает устойчивость к лекарственному средству.As described above, the step of the method comprising genetic modification may be the step of introducing into the cells an exogenous nucleic acid comprising at least one sequence that encodes a coding sequence that confers drug resistance and a portion of an endogenous gene, whereby homologous recombination occurs between the endogenous gene and the exogenous nucleic acid. In a particular embodiment of the invention, said endogenous gene may be a wild-type gene "that confers drug resistance", whereby after homologous recombination the wild-type gene is replaced by a mutant form of the gene that confers drug resistance.

Повышенная персистенция иммунных клеток in vivoIncreased persistence of immune cells in vivo

Согласно одному из вариантов способа экзогенная последовательность, которую интегрируют в геномный локус иммунных клеток, кодирует молекулу, которая повышает персистенцию иммунных клеток, прежде всего персистенцию in vivo в окружении опухоли.According to one variant of the method, the exogenous sequence, which is integrated into the genomic locus of immune cells, encodes a molecule that increases the persistence of immune cells, primarily persistence in vivo in the tumor environment.

Под «повышенной персистенцией» подразумевают удлиненную выживаемость иммунных клеток в понятиях продолжительности жизни, прежде всего, когда сконструированные иммунные клетки инъецируют пациенту. Например, персистенция является повышенной, если средняя выживаемость модифицированных клеток является существенно удлиненной по сравнению с немодифицированными клетками, по меньшей мере на 10%, предпочтительно на 20%, более предпочтительно на 30%, еще более предпочтительно на 50%.By "increased persistence" is meant an extended survival of immune cells in terms of lifespan, especially when the engineered immune cells are injected into a patient. For example, persistence is increased if the average survival of the modified cells is significantly extended compared to unmodified cells, by at least 10%, preferably by 20%, more preferably by 30%, even more preferably by 50%.

Особенно важно, когда иммунные клетки являются аллогенными. Их можно получать путем создания локальной иммунной защиты путем интродукции кодирующих последовательностей, которые эктопически экспрессируют и/или секретируют иммуносупресорные полипептиды на клеточной мембране или через клеточную мембрану. Различные панели указанных полипептидов, в частности, являются антагонистами иммунных контрольных точек, иммуносупрессорные пептиды из вирусной оболочки или лиганд NKG2D могут повышать персистенцию и/или приживление аллогенных иммунных клеток в организме пациентов.This is especially important when the immune cells are allogeneic. They can be obtained by creating a local immune defense by introducing coding sequences that ectopically express and/or secrete immunosuppressive polypeptides on the cell membrane or through the cell membrane. Various panels of these polypeptides, in particular, are immune checkpoint antagonists, immunosuppressive peptides from the viral envelope or NKG2D ligand can increase the persistence and/or engraftment of allogeneic immune cells in patients.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения иммуносупрессорный полипептид, кодируемый указанной экзогенной кодирующей последовательностью, представляет собой лиганд антигена цитотоксических Т-лимфоцитов 4 (CTLA-4, известный также как CD152, GenBank, код доступа AF414120.1). Указанный полипептидный лиганд предпочтительно представляет собой анти-CTLA-4 иммуноглобулин, такой как CTLA-4a Ig и CTLA-4b Ig или их функциональный вариант.According to one embodiment of the invention, the immunosuppressive polypeptide encoded by said exogenous coding sequence is a ligand for cytotoxic T lymphocyte antigen 4 (CTLA-4, also known as CD152, GenBank accession code AF414120.1). Said polypeptide ligand is preferably an anti-CTLA-4 immunoglobulin, such as CTLA-4a Ig and CTLA-4b Ig, or a functional variant thereof.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения иммуносупрессорный полипептид, кодируемый указанной экзогенной кодирующей последовательностью, представляет собой антагонист PD1, такой как PD-L1 (другие названия: CD274, лиганд (запуска) запрограммированной гибели клеток 1; см. в UniProt человеческую полипептидную последовательность Q9NZQ7), который кодирует трансмембранный белок типа I из 290 аминокислот, состоящий из Ig V-подобного домена, Ig С-подобного домена, гидрофобного трансмембранного домена и цитоплазматического хвоста из 30 аминокислот. Согласно настоящему изобретению указанная связанная с мембраной форма PD-L1-лиганда может представлять собой нативную форму (дикого типа) или укороченную форму, такую, например, как полученная путем удаления внутриклеточного домена, или форму с одной или несколькими мутацией(ями) (Wang S. и др., J Exp Med. 197(9), 2003, cc. 1083-1091). Следует отметить, что PD1 не рассматривается в настоящем изобретении в качестве связанной с мембраной формы PD-L1-лиганда. Согласно другому варианту осуществления изобретения указанный иммуносупрессорный полипептид находится в секретируемой форме. Указанный рекомбинантный секретируемый PD-L1 (или растворимый PD-L1) можно получать путем слияния внеклеточного домена PD-L1 с Fc-областью иммуноглобулина (Haile S.T. и др., Cancer Immunol. Res. 2(7), 2014, cc. 610-615; Song M.Y. и др., Gut. 64(2), 2015, cc. 260-271). Указанный рекомбинантный PD-L1 может нейтрализовать PD-1 и аннулировать опосредуемое PD-1 ингибирование Т-клеток. PD-L1-лиганд можно экспрессировать совместно с CTLA4 Ig для еще большего повышения персистенции их обоих.According to one embodiment of the invention, the immunosuppressive polypeptide encoded by said exogenous coding sequence is a PD1 antagonist, such as PD-L1 (other names: CD274, programmed cell death ligand 1; see UniProt human polypeptide sequence Q9NZQ7), which encodes a 290 amino acid type I transmembrane protein consisting of an Ig V-like domain, an Ig C-like domain, a hydrophobic transmembrane domain, and a 30 amino acid cytoplasmic tail. According to the present invention, said membrane-bound form of PD-L1 ligand may be a native form (wild type) or a truncated form, such as, for example, obtained by deletion of the intracellular domain, or a form with one or more mutation(s) (Wang S. et al., J Exp Med. 197(9), 2003, pp. 1083-1091). It should be noted that PD1 is not considered in the present invention as a membrane-bound form of PD-L1 ligand. According to another embodiment of the invention, said immunosuppressive polypeptide is in a secreted form. The said recombinant secreted PD-L1 (or soluble PD-L1) can be produced by fusing the extracellular domain of PD-L1 with the Fc region of immunoglobulin (Haile S. T. et al., Cancer Immunol. Res. 2(7), 2014, pp. 610-615; Song M. Y. et al., Gut. 64(2), 2015, pp. 260-271). The said recombinant PD-L1 can neutralize PD-1 and abrogate PD-1-mediated inhibition of T cells. PD-L1 ligand can be co-expressed with CTLA4 Ig to further enhance the persistence of both.

Согласно другому варианту осуществления изобретения экзогенная последовательность кодирует полипептид, который содержит вирусный иммуносупрессонный домен env (ISU), который получают, например, из HIV-1, HIV-2, SIV, MoMuLV, HTLV-I, -II, MPMV, SRV-1, синцитина 1 или 2, HERV-K или FELV.According to another embodiment of the invention, the exogenous sequence encodes a polypeptide that comprises a viral immunosuppressant env domain (ISU), which is obtained, for example, from HIV-1, HIV-2, SIV, MoMuLV, HTLV-I, -II, MPMV, SRV-1, syncytin 1 or 2, HERV-K or FELV.

Ниже в таблице 1 представлены варианты ISU-домена из различных вирусов, которые можно экспрессировать согласно настоящему изобретению.Table 1 below shows ISU domain variants from various viruses that can be expressed according to the present invention.

Согласно другому варианту осуществления изобретения экзогенная последовательность кодирует FP-полипептид, такой как gp41. Ниже в таблице 2 представлено несколько FP-полипептидов из встречающихся в естественных условиях и искусственных источников.According to another embodiment of the invention, the exogenous sequence encodes an FP polypeptide, such as gp41. Several FP polypeptides from naturally occurring and artificial sources are provided in Table 2 below.

Согласно другому варианту осуществления изобретения экзогенная последовательность кодирует нечеловеческий гомолог ГКГС, прежде всего вирусный гомолог ГКГС или химерный полипептид β2m, например, описанный у Margalit А. и др., "Chimeric β2 microglobulin/CD3ζ polypeptides expressed in T cells convert MHC class I peptide ligands into T cell activation receptors: a potential tool for specific targeting of pathogenic CD8+ T cells", Int. Immunol. 15 (11), 2008, cc. 1379-1387.According to another embodiment of the invention, the exogenous sequence encodes a non-human MHC homologue, especially a viral MHC homologue or a chimeric β2m polypeptide, such as described in Margalit, A. et al., "Chimeric β2 microglobulin/CD3ζ polypeptides expressed in T cells convert MHC class I peptide ligands into T cell activation receptors: a potential tool for specific targeting of pathogenic CD8+ T cells," Int. Immunol. 15 (11), 2008, pp. 1379-1387.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения экзогенная последовательность кодирует лиганд NKG2D. Некоторые вирусы, такие как цитомегаловирусы, имеют приобретенные механизмы ускользания от опосредованного NK-клетками иммунологического надзора и взаимодействуют с путем NKG2D путем секреции белка, который может связываться с лигандами NKG2D и препятствовать их экспрессии на поверхности (Welte S.А и др., "Selective intracellular retention of virally induced NKG2D ligands by the human cytomegalovirus UL16 glycoprotein", Eur. J. Immunol., 33, 2003, cc. 194-203). В опухолевых клетках несколько механизмов включены в ускользание от NKG2D-ответа в результате секреции лигандов NKG2D, таких как ULBP2, MICB или MICA (Salih H.R., Antropius Н., Gieseke F., Lutz S.Z., Kanz L. и др., Functional expression and release of ligands for the activating immunoreceptor NKG2D in leukemia, Blood 102, 2003, cc. 1389 1396).According to one embodiment of the invention, the exogenous sequence encodes an NKG2D ligand. Some viruses, such as cytomegaloviruses, have acquired mechanisms to evade NK cell-mediated immune surveillance and interact with the NKG2D pathway by secreting a protein that can bind to NKG2D ligands and prevent their surface expression (Welte S.A et al., "Selective intracellular retention of virally induced NKG2D ligands by the human cytomegalovirus UL16 glycoprotein," Eur. J. Immunol., 33 (2003): 194-203). In tumor cells, several mechanisms are involved in NKG2D evasion resulting from the secretion of NKG2D ligands such as ULBP2, MICB, or MICA (Salih H.R., Antropius H., Gieseke F., Lutz S.Z., Kanz L., et al., Functional expression and release of ligands for the activating immunoreceptor NKG2D in leukemia, Blood 102, 2003, pp. 1389-1396).

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения экзогенная последовательность кодирует цитокиновый рецептор, такой как рецептор IL-12. IL-12 является хорошо известным активатором активации иммунных клеток (Curtis J.H., "IL-12 Produced by Dendritic Cells Augments CD8+ T Cell Activation through the Production of the Chemokines CCL1 and CCL171", The Journal of Immunology. 181 (12), 2008, cc. 8576-8584.According to one embodiment of the invention, the exogenous sequence encodes a cytokine receptor, such as the IL-12 receptor. IL-12 is a well-known activator of immune cell activation (Curtis J.H., "IL-12 Produced by Dendritic Cells Augments CD8+ T Cell Activation through the Production of the Chemokines CCL1 and CCL171", The Journal of Immunology. 181 (12), 2008, pp. 8576-8584.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения экзогенная последовательность кодирует антитело, направленное против ингибирующих пептидов или белков. Указанное антитело предпочтительно должно секретироваться иммунными клетками в растворимой форме. Нанотела из акул и верблюдов являются предпочтительными в этом плане, поскольку имеют структуру в виде одноцепочечных антител (Muyldermans S., "Nanobodies: Natural Single-Domain Antibodies", Annual Review of Biochemistry 82, 2013, cc. 775-797). Считается также, что их проще сливать с полипептидами секреторных сигналов и с растворимыми гидрофильными доменами.According to one embodiment of the invention, the exogenous sequence codes for an antibody directed against inhibitory peptides or proteins. Said antibody should preferably be secreted by immune cells in soluble form. Nanobodies from sharks and camels are preferred in this regard, since they have a structure in the form of single-chain antibodies (Muyldermans S., "Nanobodies: Natural Single-Domain Antibodies", Annual Review of Biochemistry 82, 2013, pp. 775-797). It is also believed that they are easier to fuse with secretory signal polypeptides and soluble hydrophilic domains.

Различные описанные выше аспекты повышения персистенции клеток являются особенно предпочтительными, если экзогенную кодирующую последовательность интродуцируют путем разрушения эндогенного гена, кодирующего β2m или другой компонент ГКГС, что будет подробно описано ниже.The various aspects of enhancing cell persistence described above are particularly advantageous if the exogenous coding sequence is introduced by disruption of the endogenous gene encoding β2m or another MHC component, as will be described in detail below.

Повышение терапевтической активности иммунных клетокIncreasing the therapeutic activity of immune cells

Согласно одному из вариантов способа, предлагаемого в настоящем изобретении, экзогенная последовательность, которую интегрируют в геномный локус иммунных клеток, кодирует молекулу, которая повышает терапевтическую активность иммунных клеток.According to one embodiment of the method proposed in the present invention, the exogenous sequence, which is integrated into the genomic locus of immune cells, encodes a molecule that increases the therapeutic activity of immune cells.

Под «повышением терапевтической активности» подразумевают, что иммунные клетки или популяция клеток, сконструированные согласно настоящему изобретению, становятся более агрессивными по сравнению с несконструированными клетками или популяцией клеток в отношении выбранного типа клеток-мишеней. Указанные клетки-мишени, как правило, принадлежат к определенному типу клеток или популяции клеток, которые предпочтительно отличаются общим(и) поверхностным(и) маркером(ами). В настоящем описании «терапевтический потенциал» отражает терапевтическую активность, измеренную в экспериментах in vitro. Как правило, чувствительные линии раковых клеток, такие как клетки Дауди, применяют для решения вопроса о том, являются ли иммунные клетки более или менее активными в отношении указанных клеток, путем оценки их способности осуществлять клеточный лизис или уменьшать рост. Это можно определять путем измерения уровней дегрануляции иммунных клеток или производства хемокинов и цитокинов. Эксперименты можно проводить также на мышах с инъецированными опухолевыми клетками и путем мониторинга распространения образовавшейся опухоли. Повышенную активность рассматривают как значимую, когда количество развывшихся клеток в этих экспериментах снижается иммунными клетками более чем на 10%, предпочтительно более чем на 20%, более предпочтительно более чем на 30%, еще более предпочтительно более чем на 50%.By "increased therapeutic activity" is meant that the immune cells or cell population engineered according to the present invention become more aggressive compared to unengineered cells or cell population against a selected target cell type. Said target cells typically belong to a certain cell type or cell population, which are preferably characterized by common surface marker(s). As used herein, "therapeutic potential" reflects therapeutic activity measured in vitro experiments. Typically, sensitive cancer cell lines, such as Daudi cells, are used to determine whether immune cells are more or less active against said cells by assessing their ability to kill cells or reduce growth. This can be determined by measuring levels of immune cell degranulation or chemokine and cytokine production. Experiments can also be performed on mice injected with tumor cells and by monitoring the spread of the resulting tumor. Increased activity is considered significant when the number of cells developed in these experiments is reduced by immune cells by more than 10%, preferably more than 20%, more preferably more than 30%, even more preferably more than 50%.

Согласно одному из объектов изобретения указанная экзогенная последовательность кодирует хемокин или цитокин, такой как IL-12. Наиболее целесообразно экспрессировать IL-12, поскольку этот цитокин хорошо известен из литературы в качестве усилителя активации иммунных клеток (Colombo М.Р. и др., "Interleukin-12 in anti-tumor immunity and immunotherapy", Cytokine Growth Factor Rev. 13(2), 2002, cc. 155-168).According to one aspect of the invention, said exogenous sequence encodes a chemokine or cytokine, such as IL-12. It is most advantageous to express IL-12, since this cytokine is well known from the literature as an enhancer of immune cell activation (Colombo M.P. et al., "Interleukin-12 in anti-tumor immunity and immunotherapy", Cytokine Growth Factor Rev. 13(2), 2002, pp. 155-168).

Согласно одному из объектов изобретения указанная экзогенная последовательность кодирует или активизирует секретируемые факторы, которые действуют на другие популяции иммунных клеток, такие как регуляторные Т-клетки, ослабляя их ингибирующее действие на указанные иммунные клетки.According to one aspect of the invention, said exogenous sequence codes for or activates secreted factors that act on other populations of immune cells, such as regulatory T cells, to attenuate their inhibitory effect on said immune cells.

Согласно одному из объектов изобретения указанная экзогенная последовательность кодирует ингибитор активности регуляторных Т-клеток, который представляет собой полипептидный ингибитор фактора транскрипции белков семейства forkhead/winged helix (раздвоенная/крылатая спираль) 3 (FoxP3), и более предпочтительно представляет собой проникающий в клетку пептидный ингибитор FoxP3, например, обозначенный как Р60 (Casares N. и др. "A peptide inhibitor of FoxP3 impairs regulatory T cell activity and improves vaccine efficacy in mice." J Immunol 185(9), 2010, cc. 5150-5159).According to one aspect of the invention, said exogenous sequence encodes an inhibitor of regulatory T cell activity which is a polypeptide inhibitor of the transcription factor forkhead/winged helix 3 (FoxP3) family of proteins, and more preferably is a cell-penetrating peptide inhibitor of FoxP3, such as that designated P60 (Casares N. et al. "A peptide inhibitor of FoxP3 impairs regulatory T cell activity and improves vaccine efficacy in mice." J Immunol 185(9), 2010, pp. 5150-5159).

Под «ингибитором активности регуляторных Т-клеток» подразумевается молекула или предшественник указанной молекулы, секретируемая/секретируемый Т-клетками, и позволяющая/позволяющий Т-клеткам избегать понижающей регуляции активности, осуществляемой в отношении них регуляторными Т-клетками. В целом, указанный ингибитор активности регуляторных Т-клеток оказывает воздействие, снижая транскрипционную активность FoxP3 в указанных клетках.By "inhibitor of regulatory T cell activity" is meant a molecule or a precursor of said molecule secreted by T cells and allowing T cells to avoid down-regulation of their activity by regulatory T cells. In general, said inhibitor of regulatory T cell activity exerts its effect by reducing the transcriptional activity of FoxP3 in said cells.

Согласно одному из объектов изобретения указанная экзогенная последовательность кодирует секретируемый ингибитор ассоциированных с опухолью макрофагов (ТАМ), такой как нейтрализующий агент CCR2/CCL2. Ассоциированные с опухолью макрофаги (ТАМ) представляют собой имеющие решающее значение модуляторы микроокружения опухоли.According to one aspect of the invention, said exogenous sequence encodes a secreted inhibitor of tumor-associated macrophages (TAMs), such as a CCR2/CCL2 neutralizing agent. Tumor-associated macrophages (TAMs) are critical modulators of the tumor microenvironment.

Клиникопатологические исследования позволили предположить, что накопление ТАМ в опухолях коррелирует с плохим клиническим исходом. В соответствии с указанными данными в экспериментальных исследованиях и в опытах на животных подтверждена указная точка зрения о том, что ТАМ могут обеспечивать предпочтительное микроокружение, усиливающие развитие и прогрессирование опухоли (Theerawut С. и др., "Tumor-Associated Macrophages as Major Players in the Tumor Microenvironment", Cancers (Basel) 6(3), 2014, cc. 1670-1690). Хемокин (мотив C-C) лиганд 2 (CCL2), который обозначают также как моноцитарный хемоаттрактантный белок 1 (МСР1 - NCBI NP_002973.1), представляет собой небольшой цитокин, принадлежащий к семейству СС-хемокинов, секретируемых макрофагами, который является фактором хемоаттрактивности (хемотаксиса) моноцитов, лимфоцитов и базофилов. CCR2 (рецептор хемокина (мотив С-С) типа 2 - NCBI NP_001116513.2) является рецептором CCL2.Clinicopathological studies have suggested that accumulation of TAMs in tumors correlates with poor clinical outcome. In line with these data, experimental and animal studies have supported the idea that TAMs may provide a preferential microenvironment that enhances tumor development and progression (Theerawut C. et al., "Tumor-Associated Macrophages as Major Players in the Tumor Microenvironment", Cancers (Basel) 6(3), 2014, pp. 1670-1690). Chemokine (C-C motif) ligand 2 (CCL2), also known as monocyte chemoattractant protein 1 (MCP1 - NCBI NP_002973.1), is a small cytokine belonging to the C-C chemokine family secreted by macrophages that is a chemoattractive factor for monocytes, lymphocytes, and basophils. CCR2 (chemokine (C-C motif) receptor type 2 - NCBI NP_001116513.2) is the receptor for CCL2.

Повышение специфичности и безопасности иммунных клетокIncreasing the specificity and safety of immune cells

Экспрессия химерных антигенных рецепторов (CAR) стала общепринятой в данной области для контроля или повышения специфичности первичных иммунных клеток, таких как Т-клетки и NK-клетки, для лечения опухолей или инфицированных клеток. CAR, экспрессируемые указанными иммунными клетками, специфически таргетируют антигенные маркеры на поверхности патологических клеток, что дополнительно помогает иммунным клеткам разрушать указанные клетки in vivo (Sadelain М. и др., "The basic principles of chimeric antigen receptor design" Cancer Discov. 3(4), 2013, cc. 388-398). CAR, как правило, создают так, чтобы они содержали активирующие домены, которые стимулируют иммунные клетки в ответ на связывание со специфическим антигеном (так называемые позитивные CAR), но они могут содержать также ингибирующий домен с противоположным действие (так называемые негативные CAR) (Fedorov V. D., "Novel Approaches to Enhance the Specificity and Safety of Engineered T Cells", Cancer Journal 20 (2), 2014, cc. 160-165. Позитивные и негативные CAR можно объединять и совместно экспрессировать для точной настройки иммуноспецифичности клеток в зависимости от различных антигенов, которые присутствуют на поверхности клеток-мишеней.Expression of chimeric antigen receptors (CARs) has become common in the field to control or enhance the specificity of primary immune cells such as T cells and NK cells to treat tumors or infected cells. CARs expressed by these immune cells specifically target antigenic markers on the surface of abnormal cells, which further helps immune cells destroy these cells in vivo (Sadelain M. et al., "The basic principles of chimeric antigen receptor design" Cancer Discov. 3(4), 2013, pp. 388-398). CARs are typically engineered to contain activating domains that stimulate immune cells in response to binding to a specific antigen (called positive CARs), but they can also contain an inhibitory domain with the opposite effect (called negative CARs) (Fedorov V. D., "Novel Approaches to Enhance the Specificity and Safety of Engineered T Cells", Cancer Journal 20 (2), 2014, pp. 160-165. Positive and negative CARs can be combined and co-expressed to fine-tune the immune specificity of cells depending on the different antigens that are present on the surface of target cells.

Генетические последовательности, кодирующие CAR, как правило, интродуцируют в геном клеток с помощью ретровирусных векторов, которые обладают повышенной эффективностью трансдукции, но интегрируются в произвольные положения. Согласно настоящему изобретению компоненты химерного антигенного рецептора (CAR) можно интродуцировать в выбранные локусы, более предпочтительно под контролем эндогенных промоторов, с использованием рекомбинации таргетных генов.Genetic sequences encoding CARs are typically introduced into the genome of cells using retroviral vectors, which have increased transduction efficiency but integrate at random positions. According to the present invention, chimeric antigen receptor (CAR) components can be introduced into selected loci, more preferably under the control of endogenous promoters, using recombination of target genes.

Согласно одному из объектов изобретения в то время как позитивный CAR интродуцируют в иммунную клетку с помощью вирусного вектора, негативный CAR можно интродуцировать с помощью инсерции таргентного гена и наоборот, и предпочтительно он должен обладать активностью только в процессе активации иммунных клеток. Таким образом, ингибирующий (т.е. негативный) CAR принимает участие в повышении специфичности, препятствуя атаке иммунных клеток на конкретный тип клеток, которые требуется сохранять. Кроме того, согласно указанному объекту изобретения указанный негативный CAR может представлять собой стимулирующий апоптоз CAR, т.е. указанный CAR содержит домен апоптоза, такой как FasL (CD95 - NCBI: NP_000034.1) или его функциональный вариант, который трансдуцирует сигнал, индуцирующий клеточную гибель (Eberstadt М. и др., "NMR structure and mutagenesis of the FADD (Mort1) death-effector domain", Nature, 392 (6679), 1998, cc. 941-945).According to one aspect of the invention, while the positive CAR is introduced into the immune cell by a viral vector, the negative CAR can be introduced by insertion of a target gene and vice versa, and preferably should have activity only during the activation of immune cells. Thus, the inhibitory (i.e. negative) CAR participates in increasing specificity, preventing the immune cells from attacking a specific cell type that is to be preserved. Furthermore, according to said aspect of the invention, said negative CAR can be an apoptosis-promoting CAR, i.e. The said CAR contains an apoptotic domain such as FasL (CD95 - NCBI: NP_000034.1) or its functional variant, which transduces a signal that induces cell death (Eberstadt M. et al., "NMR structure and mutagenesis of the FADD (Mort1) death-effector domain", Nature, 392 (6679), 1998, pp. 941-945).

Таким образом, экзогенная кодирующая последовательность, которую встраивают согласно изобретению, может кодировать фактор, обладающий способностью индуцировать клеточную гибель непосредственно, в сочетании с другим(ими) компонентом(ами)или путем активации другого(их) компонента(ов).Thus, the exogenous coding sequence that is inserted according to the invention may encode a factor that has the ability to induce cell death directly, in combination with another component(s), or by activating another component(s).

В качестве другого пути повышения безопасности применения первичных иммунных клеток экзогенная кодирующая последовательность может кодировать молекулы, которые придают чувствительность иммунным клеткам к лекарственным средствам или другим экзогенным субстратам. Указанные молекулы могут представлять собой цитохром(ы), например, семейства Р450 (Preissner S. и др., "SuperCYP: a comprehensive database on Cytochrome P450 enzymes including a tool for analysis of CYP-drug interactions". Nucleic Acids Res 38, 2010 (выпуск базы данных): D237-43), такие как CYP2D6-1 (NCBI - NP_000097.3), CYP2D6-2 (NCBI - NP_001020332.2), CYP2C9 (), CYP3A4 (NCBI - NP_000762.2), CYP2C19 (NCBI - NP_000760.1) или CYP1A2 (NCBI - NP_000752.2.), которые придают иммунных клеткам гиперчувствительность к лекарственному средству, такому как циклофосфамид и/или изофосфамид.As another way to improve the safety of using primary immune cells, the exogenous coding sequence may encode molecules that confer sensitivity to immune cells to drugs or other exogenous substrates. Said molecules may be cytochrome(s), for example, of the P450 family (Preissner S. et al., "SuperCYP: a comprehensive database on Cytochrome P450 enzymes including a tool for analysis of CYP-drug interactions". Nucleic Acids Res 38, 2010 (Database Issue): D237-43), such as CYP2D6-1 (NCBI - NP_000097.3), CYP2D6-2 (NCBI - NP_001020332.2), CYP2C9 (), CYP3A4 (NCBI - NP_000762.2), CYP2C19 (NCBI - NP_000760.1) or CYP1A2 (NCBI - NP_000752.2.), which confer hypersensitivity to a drug such as such as cyclophosphamide and/or isophosphamide.

Согласно другому объекту изобретения экзогенную последовательность интродуцируют в иммунные клетки для ее экспрессии, прежде всего in vivo, для снижения передачи сигналов IL-6 или IL-8 в транс-направлении с целью контроля потенциального синдрома выброса цитокинов (CRS).According to another aspect of the invention, the exogenous sequence is introduced into immune cells for expression, especially in vivo, to reduce IL-6 or IL-8 signaling in trans to control potential cytokine release syndrome (CRS).

Указанная экзогенная последовательность может кодировать, например, антитела, направленные против IL-6 или IL-8 или против их рецепторов IL-6R или IL-8R.Said exogenous sequence may encode, for example, antibodies directed against IL-6 or IL-8 or against their receptors IL-6R or IL-8R.

Согласно предпочтительному объекту изобретения указанная экзогенная последовательность может кодировать растворимый внеклеточный домен GP130, например, характеризующийся по меньшей мере 80%-ной идентичностью с SEQ ID NO: 61.According to a preferred aspect of the invention, said exogenous sequence may encode a soluble extracellular domain of GP130, for example, characterized by at least 80% identity with SEQ ID NO: 61.

Указанный растворимый внеклеточный домен GP130, описанный, например, у Rose-John S. ("The Soluble Interleukine Receptor: Advanced Therapeutic Options in Inflammation" Clinical Pharmacology & Therapeutics, 102(4), 2017, cc. 591-598), может представлять собой слияние с фрагментами иммуноглобулинов, такое как sgp130Fc (SEQ ID NO: 62). Как описано выше, указанную экзогенную последовательность можно стабильно интегрировать в геном с помощью сайтнаправленного мутагенеза (т.е. с использованием специфических для последовательности реагентов, представляющих собой нуклеазы) и помещать под транскрипционную активность эндогенного промотора в локус, являющийся активным в процессе активации иммунных клеток, такой как один из перечисленных в таблицах 6, 8 или 9, и предпочтительно для которого характерная повышающая регуляция при активации CAR или который является зависимым от CAR.The said soluble extracellular domain of GP130, described, for example, in Rose-John S. ("The Soluble Interleukine Receptor: Advanced Therapeutic Options in Inflammation" Clinical Pharmacology & Therapeutics, 102(4), 2017, pp. 591-598), may be a fusion with immunoglobulin fragments, such as sgp130Fc (SEQ ID NO: 62). As described above, said exogenous sequence can be stably integrated into the genome by site-directed mutagenesis (i.e., using sequence-specific nuclease reagents) and placed under the transcriptional activity of an endogenous promoter at a locus that is active during immune cell activation, such as one of those listed in Tables 6, 8, or 9, and preferably that is characteristically up-regulated upon CAR activation or that is CAR dependent.

Согласно более предпочтительному варианту осуществления изобретения экзогенную последовательность интродуцируют в CAR-позитивную иммунную клетку, например, Т-клетку, экспрессирующую полинуклеотидную последовательность анти-CD22 CAR, такую как SEQ ID NO: 31. Согласно некоторым более конкретным вариантам осуществления изобретения указанную экзогенную последовательность, кодирующую полипептид, который может связываться и предпочтительно взаимодействовать, с цитокиновым рецептором семейства рецепторов IL-6, таким как указанный растворимый внеклеточный домен GP130, интегрируют в локус PD1, CD25 или CD69. Согласно настоящему изобретению эндогенную последовательность, кодирующую локус PD1, предпочтительно разрушают с помощью указанной экзогенной последовательности.According to a more preferred embodiment of the invention, the exogenous sequence is introduced into a CAR-positive immune cell, such as a T cell, expressing an anti-CD22 CAR polynucleotide sequence such as SEQ ID NO: 31. According to some more specific embodiments of the invention, said exogenous sequence encoding a polypeptide that can bind, and preferably interacts, with a cytokine receptor of the IL-6 receptor family, such as said soluble extracellular domain of GP130, is integrated into the PD1, CD25 or CD69 locus. According to the present invention, the endogenous sequence encoding the PD1 locus is preferably disrupted by said exogenous sequence.

Таким образом, в изобретении предложен способ лечения или снижения CRS при клеточной иммунотерапии, в котором пациентам вводят клетки или их терапевтическую композицию, где указанные клетки являются генетически модифицированными, в результате чего они секретируют полипептид(ы), содержащий(ие) растворимый внеклеточный домен GP130, sGP130Fc, антитело к IL-6 или антитело к IL6R, антитело к IL-8 или антитело к IL8R или любое их слияние.Thus, the invention provides a method for treating or reducing CRS in cellular immunotherapy, in which patients are administered cells or a therapeutic composition thereof, wherein said cells are genetically modified such that they secrete a polypeptide(s) comprising the soluble extracellular domain of GP130, sGP130Fc, an antibody to IL-6 or an antibody to IL6R, an antibody to IL-8 or an antibody to IL8R, or any fusion thereof.

Примерами предпочтительных генотипов сконструированных иммунных клеток являются:Examples of preferred genotypes of engineered immune cells include:

[CAR]позитивные[GP130]позитивные [CAR] positive [GP130] positive

[CAR]позитивные[GP130]позитивные [CAR] positive [GP130] positive

[CAR]позитивные[TCR]негативные[GP130]позитивные[PD1]негативные [CAR] positive [TCR] negative [GP130] positive [PD1] negative

[CAR]позитивные[TCR]негативные[GP130]позитивные[PD1]негативные [CAR] positive [TCR] negative [GP130] positive [PD1] negative

[CAR]позитивные[GP130]позитивные[CD25]негативные [CAR] positive [GP130] positive [CD25] negative

[CAR]позитивные[TCR]негативные[GP130]позитивные[CD25]негативные [CAR] positive [TCR] negative [GP130] positive [CD25] negative

Повышение эффективности таргетной инсерции гена в первичные иммунные клетки с использованием AAV-векторовEnhancing the Efficiency of Targeted Gene Insertion into Primary Immune Cells Using AAV Vectors

В настоящем описании представлены донорские матрицы и специфические для последовательности реагенты, проиллюстрированные на чертежах, которые можно применять для осуществления эффективной инсерции кодирующей последовательности в рамке считывания с эндогенными промоторами, в частности PD1 и CD25, а также средства и последовательности для детекции правильной инсерции указанных экзогенных последовательностей в указанные локусы.The present disclosure provides donor templates and sequence-specific reagents, illustrated in the figures, that can be used to effect efficient in-frame insertion of coding sequence into endogenous promoters, in particular PD1 and CD25, as well as means and sequences for detecting correct insertion of said exogenous sequences into said loci.

Донорские матрицы, предлагаемые в настоящем изобретении, как правило, представляют собой полинуклеотидные последовательности, которые можно включать в различные векторы, известные в данной области, которые способствуют доставке донорских матриц в ядро в момент времени, когда реагенты, представляющие собой эндонуклеазы, приобретают активность, для достижения сайтнаправленной инсерции в геном, как правило с помощью NHEJ или гомологичной рекомбинации.The donor templates provided in the present invention are typically polynucleotide sequences that can be incorporated into various vectors known in the art that facilitate delivery of the donor templates into the nucleus at a time when endonuclease reagents become active to achieve site-directed insertion into the genome, typically by NHEJ or homologous recombination.

В частности, в настоящем изобретении предложены специфические донорские полинуклеотиды для экспрессии IL-15 (SEQ ID NO: 59) в локусе PD1, которые содержат одну или несколько следующих последовательностей:In particular, the present invention provides specific donor polynucleotides for the expression of IL-15 (SEQ ID NO: 59) at the PD1 locus, which comprise one or more of the following sequences:

- последовательность, которая кодирует IL-15, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 50;- a sequence that encodes IL-15, for example, one having identity with SEQ ID NO: 50;

- расположенные в обратном и прямом направлении (что обозначают также как левая и правая) последовательности, гомологичные локусу PD1, которые содержат предпочтительно полинуклеотидные последовательности SEQ ID NO: 45 и SEQ ID NO: 46;- sequences located in the reverse and forward directions (also referred to as left and right) homologous to the PD1 locus, which preferably contain the polynucleotide sequences SEQ ID NO: 45 and SEQ ID NO: 46;

- необязательно последовательность, которая кодирует растворимую форму рецептора IL-15 (sIL-15R), например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 50;- optionally a sequence that encodes a soluble form of the IL-15 receptor (sIL-15R), for example one having identity with SEQ ID NO: 50;

- необязательно по меньшей мере один сайт расщепления пептида 2А (сайт, распознаваемый пептидом 2А), такой как одна из SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) и/или SEQ ID NO: 55 (T2A).- optionally at least one peptide 2A cleavage site (peptide 2A recognition site), such as one of SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) and/or SEQ ID NO: 55 (T2A).

В частности, в настоящем изобретении предложены специфические донорские полинуклеотиды для экспрессии IL-12 (SEQ ID NO: 58) в локусе PD1, которые содержат одну или несколько следующих последовательностей:In particular, the present invention provides specific donor polynucleotides for the expression of IL-12 (SEQ ID NO: 58) at the PD1 locus, which comprise one or more of the following sequences:

- последовательность, которая кодирует IL-12a, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 47;- a sequence that encodes IL-12a, for example, one having identity with SEQ ID NO: 47;

- расположенные в обратном и прямом направлении (что обозначают также как левая и правая) последовательности, гомологичные локусу PD1, которые содержат предпочтительно полинуклеотидные последовательности SEQ ID NO: 45 и SEQ ID NO: 46;- sequences located in the reverse and forward directions (also referred to as left and right) homologous to the PD1 locus, which preferably contain the polynucleotide sequences SEQ ID NO: 45 and SEQ ID NO: 46;

- необязательно последовательность, которая кодирует IL-12b, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 48;- optionally a sequence that encodes IL-12b, for example one having identity with SEQ ID NO: 48;

- необязательно по меньшей мере один сайт расщепления пептида 2А такой как одна из SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) и/или SEQ ID NO: 55 (T2A).- optionally at least one peptide 2A cleavage site such as one of SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) and/or SEQ ID NO: 55 (T2A).

В частности, в настоящем изобретении предложены специфические донорские полинуклеотиды для экспрессии растворимого GP130 (содержащий SEQ ID NO: 61) в локусе PD1, которые содержат одну или несколько следующих последовательностей:In particular, the present invention provides specific donor polynucleotides for the expression of soluble GP130 (comprising SEQ ID NO: 61) at the PD1 locus, which comprise one or more of the following sequences:

- последовательность, которая кодирует растворимый GP130, предпочтительно растворимый gp130, слитый с Fc, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 62;- a sequence that encodes soluble GP130, preferably soluble gp130 fused to Fc, for example one having identity with SEQ ID NO: 62;

- расположенные в обратном и прямом направлении (что обозначают также как левая и правая) последовательности, гомологичные локусу PD1, которые содержат предпочтительно полинуклеотидные последовательности SEQ ID NO: 45 и SEQ ID NO: 46;- sequences located in the reverse and forward directions (also referred to as left and right) homologous to the PD1 locus, which preferably contain the polynucleotide sequences SEQ ID NO: 45 and SEQ ID NO: 46;

- необязательно по меньшей мере один сайт расщепления пептида 2А такой как одна из SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) и/или SEQ ID NO: 55 (T2A).- optionally at least one peptide 2A cleavage site such as one of SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) and/or SEQ ID NO: 55 (T2A).

В частности, в настоящем изобретении предложены специфические донорские полинуклеотиды для экспрессии IL-15 (SEQ ID NO: 59) в локусе CD25, которые содержат одну или несколько следующих последовательностей:In particular, the present invention provides specific donor polynucleotides for the expression of IL-15 (SEQ ID NO: 59) at the CD25 locus, which comprise one or more of the following sequences:

- последовательность, которая кодирует IL-15, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 50;- a sequence that encodes IL-15, for example, one having identity with SEQ ID NO: 50;

- расположенные в обратном и прямом направлении (что обозначают также как левая и правая) последовательности, гомологичные локусу CD25, которые содержат предпочтительно полинуклеотидные последовательности SEQ ID NO: 43 и SEQ ID NO: 44;- sequences located in the reverse and forward directions (also referred to as left and right) homologous to the CD25 locus, which preferably contain the polynucleotide sequences SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44;

- необязательно последовательность, которая кодирует растворимую форму рецептора IL-15 (sIL-15R), например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 50;- optionally a sequence that encodes a soluble form of the IL-15 receptor (sIL-15R), for example one having identity with SEQ ID NO: 50;

- необязательно по меньшей мере один сайт расщепления пептида 2А, такой как одна из SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) и/или SEQ ID NO: 55 (T2A).- optionally at least one peptide 2A cleavage site, such as one of SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) and/or SEQ ID NO: 55 (T2A).

В частности, в настоящем изобретении предложены специфические донорские полинуклеотиды для экспрессии IL-12 (SEQ ID NO: 58) в локусе CD25, которые содержат одну или несколько следующих последовательностей:In particular, the present invention provides specific donor polynucleotides for the expression of IL-12 (SEQ ID NO: 58) at the CD25 locus, which comprise one or more of the following sequences:

- последовательность, которая кодирует IL-12a, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 47;- a sequence that encodes IL-12a, for example, one having identity with SEQ ID NO: 47;

- расположенные в обратном и прямом направлении (что обозначают также как левая и правая) последовательности, гомологичные локусу CD25, которые содержат предпочтительно полинуклеотидные последовательности SEQ ID NO: 43 и SEQ ID NO: 44;- sequences located in the reverse and forward directions (also referred to as left and right) homologous to the CD25 locus, which preferably contain the polynucleotide sequences SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44;

- необязательно последовательность, которая кодирует IL-12b, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 48;- optionally a sequence that encodes IL-12b, for example one having identity with SEQ ID NO: 48;

- необязательно по меньшей мере один сайт расщепления пептида 2А такой как одна из SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) и/или SEQ ID NO: 55 (T2A).- optionally at least one peptide 2A cleavage site such as one of SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) and/or SEQ ID NO: 55 (T2A).

В частности, в настоящем изобретении предложены специфические донорские полинуклеотиды для экспрессии растворимого GP130 (содержащий SEQ ID NO: 61) в локусе CD25, которые содержат одну или несколько следующих последовательностей:In particular, the present invention provides specific donor polynucleotides for the expression of soluble GP130 (comprising SEQ ID NO: 61) at the CD25 locus, which comprise one or more of the following sequences:

- последовательность, которая кодирует растворимый GP130, предпочтительно растворимый gp130, слитый с Fc, например, одна из обладающих идентичностью с SEQ ID NO: 62;- a sequence that encodes soluble GP130, preferably soluble gp130 fused to Fc, for example one having identity with SEQ ID NO: 62;

- расположенные в обратном и прямом направлении (что обозначают также как левая и правая) последовательности, гомологичные локусу CD25, которые содержат предпочтительно полинуклеотидные последовательности SEQ ID NO: 43 и SEQ ID NO: 44;- sequences located in the reverse and forward directions (also referred to as left and right) homologous to the CD25 locus, which preferably contain the polynucleotide sequences SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44;

- необязательно по меньшей мере один сайт расщепления пептида 2А такой как одна из SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) и/или SEQ ID NO: 55 (T2A).- optionally at least one peptide 2A cleavage site such as one of SEQ ID NO: 53 (F2A), SEQ ID NO: 54 (P2A) and/or SEQ ID NO: 55 (T2A).

Как проиллюстрировано в примерах, представленных в настоящем описании, при создании изобретения была существенно повышен уровень таргетной инсерции гена в человеческие клетки с использованием AAV-векторов, прежде всего векторов из семейства AAV6.As illustrated in the examples provided herein, the invention has substantially increased the level of targeted gene insertion into human cells using AAV vectors, particularly vectors from the AAV6 family.

Таким образом, в широком смысле объектом настоящего изобретения является трансдукция AAV-векторов в человеческие первичные иммунные клетки в сочетании с экспрессией специфических для последовательностей реагентов, представляющих собой эндонуклеазы, такие как TALE-эндонуклеазы, которые более предпочтительно интродуцируют в форме мРНК, для повышения случаев гомологичной рекомбинации в указанных клетках.Thus, in a broad sense, the object of the present invention is the transduction of AAV vectors into human primary immune cells in combination with the expression of sequence-specific endonuclease reagents, such as TALE endonucleases, which are more preferably introduced in mRNA form, to enhance homologous recombination events in said cells.

Согласно одному из объектов настоящего изобретения специфические для последовательностей реагенты, представляющие собой эндонуклеазы, можно интродуцировать в клетки путем трансфекции, более предпочтительно путем электропорации мРНК, которая кодирует указанные специфические для последовательностей реагенты, представляющие собой эндонуклеазы, такие как TALE-нуклеазы.According to one aspect of the present invention, sequence-specific endonuclease reagents can be introduced into cells by transfection, more preferably by electroporation, of mRNA that encodes said sequence-specific endonuclease reagents, such as TALE nucleases.

Таким образом, в широком смысле в качестве более конкретного объекта изобретения предложен способ инсерции экзогенной нуклеотидной последовательности в эндогенную полинуклеотидную последовательность в клетке, который включает по меньшей мере стадии, на которых:Thus, in a broad sense, as a more specific object of the invention, there is provided a method for inserting an exogenous nucleotide sequence into an endogenous polynucleotide sequence in a cell, which comprises at least the steps of:

- осуществляют трансдукцию в указанную клетку AAV-вектора, содержащего указанную экзогенную последовательность и последовательности, гомологичные таргетируемой эндогенной ДНК-последовательности, и- transducing into said cell an AAV vector containing said exogenous sequence and sequences homologous to the targeted endogenous DNA sequence, and

- индуцируют экспрессию специфического для последовательности реагента, представляющего собой эндонуклеазу, для расщепления эндогенной последовательности в локусе инсерции.- induce the expression of a sequence-specific reagent, which is an endonuclease, to cleave the endogenous sequence at the insertion locus.

Результатом осуществления инсерции экзогенной нуклеотидной последовательности может быть интродукция генетического материала, коррекция или замена эндогенной последовательности, более предпочтительно «в рамке считывания» с соответствующими эндогенными генными последовательностями в данном локусе.The result of the insertion of an exogenous nucleotide sequence may be the introduction of genetic material, correction or replacement of an endogenous sequence, more preferably “in frame” with the corresponding endogenous gene sequences at a given locus.

Согласно другому объекту изобретения клетку трансдуцируют с использованием от 105 до 107, предпочтительно от 106 до 107, более предпочтительно примерно 5×106 вирусных геномов на клетку.According to another aspect of the invention, the cell is transduced using from 10 5 to 10 7 , preferably from 10 6 to 10 7 , more preferably about 5×10 6 viral genomes per cell.

Согласно другому объекту изобретения клетки можно обрабатывать ингибиторами протеасом, такими как бортезомиб, для дополнительного облегчения гомологичной рекомбинации.According to another aspect of the invention, cells can be treated with proteasome inhibitors, such as bortezomib, to further facilitate homologous recombination.

Согласно одному из объектов настоящего изобретения AAV-вектор, применяемый в способе, может содержать экзогенную кодирующую последовательность без промотора, соответствующую любой из указанных в настоящем описании, для того, чтобы ее можно было помещать под контроль эндогенного промотора в одном из локусов, выбранном из числа перечисленных в настоящем описании.According to one aspect of the present invention, the AAV vector used in the method may comprise an exogenous promoter-less coding sequence corresponding to any of those described herein, so that it can be placed under the control of an endogenous promoter at one of the loci selected from those listed herein.

Согласно одному из объектов настоящего изобретения AAV-вектор, применяемый в способе, может содержать сайт расщепления пептида 2А, за которым расположена кДНК (минус стартовый кодон), что приводит к образованию экзогенной кодирующей последовательности.According to one aspect of the present invention, the AAV vector used in the method may comprise a peptide 2A cleavage site followed by cDNA (minus the start codon), resulting in the formation of an exogenous coding sequence.

Согласно одному из объектов изобретения указанный AAV-вектор содержит экзогенную последовательность, которая кодирует химерный антигенный рецептор, прежде всего анти-CD19 CAR, анти-CD22 CAR, анти-CD123 CAR, анти-CS1 CAR, анти-CCL1 CAR, анти-HSP70 CAR, анти-GD3 CAR или анти-ROR1 CAR.According to one aspect of the invention, said AAV vector comprises an exogenous sequence that encodes a chimeric antigen receptor, in particular an anti-CD19 CAR, an anti-CD22 CAR, an anti-CD123 CAR, an anti-CS1 CAR, an anti-CCL1 CAR, an anti-HSP70 CAR, an anti-GD3 CAR or an anti-ROR1 CAR.

Таким образом, изобретение относится к любым AAV-векторам, созданным для осуществления способа, указанного в настоящем описании, прежде всего векторам, которые содержат последовательность, гомологичную локусу, в который осуществляют инсерцию, локализованному в любом из эндогенных генов, ответственных за Т-клеточную активацию, которые указаны в таблице 4.Thus, the invention relates to any AAV vectors created for carrying out the method specified in the present description, in particular vectors that contain a sequence homologous to the locus into which the insertion is carried out, localized in any of the endogenous genes responsible for T-cell activation, which are indicated in Table 4.

В соответствии с доктриной настоящего изобретения можно применять также многие другие векторы, известные в данной области, такие как плазмиды, эписомальный векторы, линейные ДНК-матрицы и т.д.In accordance with the teaching of the present invention, many other vectors known in the art can also be used, such as plasmids, episomal vectors, linear DNA matrices, etc.

Как указано выше, ДНК-вектор, применяемый согласно изобретению, предпочтительно содержит: (1) указанную экзогенную нуклеиновую кислоту, которая содержит экзогенную кодирующую последовательность, подлежащую инсерции путем гомологичной рекомбинации, и (2) последовательность, которая кодирует специфический для последовательности реагент, представляющий собой эндонуклеазу, который способствует указанной инсерции. Согласно более предпочтительному объекту изобретения указанная в подпункте (1) экзогенная нуклеиновая кислота не содержит никакой промоторной последовательности, в то время как последовательность, указанная в подпункте (2), имеет собственный промотор. Согласно еще более предпочтительному объекту изобретения указанная в подпункте (1) нуклеиновая кислота содержит участок внутренней посадки рибосомы (IRES) или «саморасщепляющиеся» 2А-пептиды, такие как Т2А, Р2А, Е2А или F2A, в результате чего эндогенный ген, в которой встраивают экзогенную кодирующую последовательность, становится полицистронным. IRES 2А-пептида может располагаться до или после указанной экзогенной кодирующей последовательности.As stated above, the DNA vector used according to the invention preferably comprises: (1) said exogenous nucleic acid, which comprises an exogenous coding sequence to be inserted by homologous recombination, and (2) a sequence which codes for a sequence-specific reagent, which is an endonuclease, which facilitates said insertion. According to a more preferred aspect of the invention, the exogenous nucleic acid stated in subparagraph (1) does not comprise any promoter sequence, while the sequence stated in subparagraph (2) has its own promoter. According to an even more preferred aspect of the invention, the nucleic acid referred to in subparagraph (1) comprises an internal ribosome entry site (IRES) or "self-cleaving" 2A peptides, such as T2A, P2A, E2A or F2A, as a result of which the endogenous gene into which the exogenous coding sequence is inserted becomes polycistronic. The IRES of the 2A peptide may be located before or after said exogenous coding sequence.

Согласно настоящему изобретению предпочтительными векторами являются векторы, полученные из AAV6, которые содержат донорские полинуклеотиды, указанные выше в настоящем описании или проиллюстрированные в экспериментальном разделе и на чертежах. Примеры векторов, предлагаемых в изобретении, содержат или состоят из полинуклеотидов, обладающих идентичностью с последовательностями SEQ ID NO: 37 (матрица для интеграции последовательности, кодирующей IL-15, в локус CD25), SEQ ID NO: 38 (матрица для интеграции последовательности, кодирующей IL-15, в локус PD1), SEQ ID NO: 39 (матрица для интеграции последовательности, кодирующей IL-12, в локус CD25) и SEQ ID NO: 40 (матрица для интеграции последовательности, кодирующей IL-12, в локус PD1).According to the present invention, preferred vectors are AAV6-derived vectors that comprise the donor polynucleotides described above in the present description or illustrated in the experimental section and in the figures. Examples of vectors according to the invention comprise or consist of polynucleotides that are identical to the sequences of SEQ ID NO: 37 (template for integrating the IL-15 encoding sequence into the CD25 locus), SEQ ID NO: 38 (template for integrating the IL-15 encoding sequence into the PD1 locus), SEQ ID NO: 39 (template for integrating the IL-12 encoding sequence into the CD25 locus) and SEQ ID NO: 40 (template for integrating the IL-12 encoding sequence into the PD1 locus).

Таргетная интеграция гена в иммунные клетки под транскрипционным контролем эндогенных промоторовTargeted gene integration into immune cells under the transcriptional control of endogenous promoters

Согласно одному из основных объектов настоящее изобретение основано на преимуществе эндогенной транскрипционной активности иммунных клеток для экспрессии экзогенных последовательностей, которые повышают их терапевтический потенциал.According to one of the main objects, the present invention is based on the advantage of the endogenous transcriptional activity of immune cells for the expression of exogenous sequences that enhance their therapeutic potential.

В изобретении предложено несколько вариантов, основанных на профиле транскрипционной активности эндогенных промоторов и на выборе промоторных локусов, которые можно применять для осуществления изобретения. Предпочтительными являются локусы, транскрипционная активность которых, как правило, является высокой при активации иммунных клеток, прежде всего в ответ на активацию CAR (чувствительные к CAR промоторы), когда клетки наделены CAR.The invention provides several variants based on the transcriptional activity profile of endogenous promoters and on the selection of promoter loci that can be used to implement the invention. Preferred are loci whose transcriptional activity is generally high upon activation of immune cells, primarily in response to CAR activation (CAR-sensitive promoters), when the cells are endowed with CAR.

Таким образом, в изобретении предложен способ получения аллогенных терапевтических иммунных клеток путем экспрессии первой экзогенной последовательности, кодирующей CAR в TCR-локусе, что нарушает экспрессию TCR, и экспрессии второй экзогенной кодирующей последовательности под транскрипционной активностью эндогенного локуса, предпочтительно зависящей от любой из таких причин как:Thus, the invention provides a method for producing allogeneic therapeutic immune cells by expressing a first exogenous sequence encoding a CAR in a TCR locus, which disrupts TCR expression, and expressing a second exogenous coding sequence under the transcriptional activity of an endogenous locus, preferably dependent on any of the following causes:

- CD3/CD28-активация, например, с использованием Dynabeads, что можно применять, например, для стимуляции клеточной экспансии;- CD3/CD28 activation, for example using Dynabeads, which can be used, for example, to stimulate cell expansion;

- CAR-активация, например, через путь CD3дзета, что можно использовать, например, для активации функций иммунных клеток на мишени;- CAR activation, for example via the CD3zeta pathway, which can be used, for example, to activate immune cell functions on a target;

- транскрипционная активность, связанная с проявлением симптома болезни или молекулярного маркера, что можно использовать, например, для активации клеток in-situ в больных органах;- transcriptional activity associated with the manifestation of a disease symptom or molecular marker, which can be used, for example, to activate cells in situ in diseased organs;

- дифференцировка клеток, которую можно использовать для придания терапевтической активности клеткам на данном уровне дифференцировки или для экспрессии белка в конкретной линии дифференцировки (см. фиг. 1), например, в момент времени, когда гематопоэтические клетки приобретают их иммунные функции; и/или- cell differentiation that can be used to confer therapeutic activity to cells at a given differentiation level or to express a protein in a particular lineage (see Fig. 1), for example, at the time when hematopoietic cells acquire their immune functions; and/or

- ТМЕ (микроокружение опухоли), которое можно использовать для перенаправления активности клеток и их амплификации в специфических для опухоли условиях (гипоксия, низкий уровень глюкозы и т.д.) или для предотвращения истощения, и/или для поддержания активации;- TME (tumor microenvironment), which can be used to redirect cell activity and amplification under tumor-specific conditions (hypoxia, low glucose, etc.) or to prevent exhaustion and/or to maintain activation;

- CRS (синдром выброса цитокинов), который можно использовать для уменьшения нежелательных явлений связанной с активностью CAR Т-клеток.- CRS (cytokine release syndrome), which can be used to reduce the adverse effects associated with CAR T cell activity.

При создании изобретения впервые был создан перечень эндогенных генов (таблица 6), для которых установлена возможность их применения для рекомбинации таргентного гена в соответствии с настоящим изобретении. Для создания этого перечня было изучено несколько баз данных транскриптомов мышей, в частности, полученных в рамках международного проекта по расшифровке генома иммунных клеток мышей (Immunological Genome Project Consortium), которые описаны у Best J.А. и др., "Transcriptional insights into the CD8(+) T cell response to infection and memory T cell formation", Nat. Immunol. 14(4), 2013, cc. 404-142, что позволило сравнивать уровни транскрипции различных генов при Т-клеточной активации в ответ на обработку антигенами овальбумина. Кроме того, поскольку доступно очень мало данных касательно активации человеческих Т-клеток, при создании изобретения были сделаны некоторые экстраполяции и проведен анализ этих данных и сравнение с ситуацией у человека путем изучения доступной литературы, касающейся генов человека. Отобранные локусы являются особенно релевантными для инсерции последовательностей, кодирующих CAR. Основываясь на первом этапе отбора, результаты которого представлены в таблице 6, при создании изобретения были проведены последующие отборы генов на основе их предполагаемых профилей экспрессии (таблицы 7-10).In creating the invention, a list of endogenous genes (Table 6) was created for the first time, for which the possibility of their use for recombination of the target gene in accordance with the present invention was established. To create this list, several mouse transcriptome databases were studied, in particular, those obtained within the framework of the international project on decoding the genome of mouse immune cells (Immunological Genome Project Consortium), which are described in Best J.A. et al., "Transcriptional insights into the CD8(+) T cell response to infection and memory T cell formation", Nat. Immunol. 14(4), 2013, pp. 404-142, which made it possible to compare the transcription levels of various genes during T-cell activation in response to treatment with ovalbumin antigens. In addition, since very little data are available regarding the activation of human T cells, in creating the invention some extrapolations were made and an analysis of these data was carried out and a comparison with the situation in humans was carried out by studying the available literature regarding human genes. The selected loci are particularly relevant for insertion of CAR coding sequences. Based on the first selection step, the results of which are presented in Table 6, subsequent gene selections were performed in the invention based on their predicted expression profiles (Tables 7-10).

С другой стороны, при создании изобретения в результате отбора идентифицированы транскрипционные локусы, которые являются наиболее неактивными, которые могут быть наиболее приемлемыми для инсерции кассет(ы) инсерции для экспрессии экзогенной кодирующей последовательности под транскрипционным контролем экзогенных промоторов. Эти локусы обозначают как «локусы-безопасные гавани», поскольку они являются наиболее неактивными в отношении транскрипции, прежде всего в процессе Т-клеточной активации. Их можно применять для интеграции кодирующей последовательности путем снижения до максимума риска вмешательства в экспрессию генома иммунных клеток.On the other hand, in the creation of the invention, as a result of selection, transcriptional loci are identified that are the most inactive, which may be the most suitable for insertion of insertion cassette(s) for expression of exogenous coding sequence under transcriptional control of exogenous promoters. These loci are designated as "safe harbor loci" because they are the most inactive with respect to transcription, especially in the process of T-cell activation. They can be used for integration of the coding sequence by minimizing the risk of interference with the expression of the immune cell genome.

Таргетная инсерция гена под контролем эндогенных промоторов, которые являются стабильно активными в процессе активации иммунных клетокTargeted gene insertion under the control of endogenous promoters that are stably active during immune cell activation

Отобранные локусы эндогенных генов, связанных с указанным вариантом осуществления изобретения, перечислены в таблице 7.The selected endogenous gene loci associated with this embodiment of the invention are listed in Table 7.

Таким образом, в настоящем изобретении предложен способ, включающий стадию, на которой осуществляют таргетную инсерцию гена под контролем эндогенного промотора, который является постоянно активным в процессе активации иммунных клеток, предпочтительно из эндогенного гена, выбранного из CD3G, Rn28s1, Rn18s, Rn7sk, Actg1, β2m, Rpl18a, Pabpc1, Gapdh, Rpl17, Rpl19, Rplp0, Cfl1 и Pfn1.Thus, the present invention provides a method comprising a step of performing targeted insertion of a gene under the control of an endogenous promoter that is constantly active during the activation of immune cells, preferably from an endogenous gene selected from CD3G, Rn28s1, Rn18s, Rn7sk, Actg1, β2m, Rpl18a, Pabpc1, Gapdh, Rpl17, Rpl19, Rplp0, Cfl1 and Pfn1.

Под «стабильной активностью» подразумевается, что на транскрипционную активность, обнаруженную у этих промоторов в первичной иммунной клетке, не влияет отрицательная (понижающая) регуляция при активации иммунной клетки.By "stable activity" we mean that the transcriptional activity detected at these promoters in the primary immune cell is not affected by down-regulation upon immune cell activation.

Как уже известно (Acuto, О. "Tailoring T-cell receptor signals by proximal negative feedback mechanisms". Nature Reviews Immunology 8, 2008, cc. 699-712), промоторы, присутствующие в локусе TCR, подвергаются различным механизмам отрицательной обратной связи при контакте с TCR и поэтому могут не быть стабильно активными или подвергаться повышающей регуляции при осуществлении способа, предлагаемого в настоящем изобретении. Одной из задач, положенных в основу настоящего изобретения, является избегание применения локуса TCR в качестве возможного сайта инсерции для экзогенных кодирующих последовательностей, которые должны экспрессироваться в процессе Т-клеточной активации. Таким образом, согласно одному из объектов изобретения таргентную инсерцию экзогенной кодирующей последовательности не осуществляют в локус гена TCRaльфa или TCRбета.As is already known (Acuto, O. "Tailoring T-cell receptor signals by proximal negative feedback mechanisms". Nature Reviews Immunology 8, 2008, pp. 699-712), promoters present in the TCR locus are subject to various negative feedback mechanisms upon contact with the TCR and therefore may not be stably active or may be up-regulated during the implementation of the method proposed in the present invention. One of the objectives of the present invention is to avoid using the TCR locus as a possible insertion site for exogenous coding sequences that are to be expressed during T-cell activation. Thus, according to one of the aspects of the invention, the targeted insertion of an exogenous coding sequence is not carried out in the locus of the TCRalpha or TCRbeta gene.

Примеры экзогенной кодирующей последовательности, которую целесообразно интродуцировать в указанные локусы под контролем стабильно активных эндогенных промоторов, являются последовательности, кодирующие или позитивно регулирующие производство цитокина, хемокинового рецептора, молекулы, придающей устойчивость к лекарственному средству, костимуляторного лиганда, такого как 4-1BRL и OX40L, или секретируемого антитела.Examples of exogenous coding sequences that may be usefully introduced into the loci under the control of stably active endogenous promoters include sequences encoding or upregulating the production of a cytokine, a chemokine receptor, a drug resistance molecule, a costimulatory ligand such as 4-1BRL and OX40L, or a secreted antibody.

Интеграция гена под контролем эндогенных промоторов, которые зависят от активации иммунных клеток или зависят от активации CARGene integration under the control of endogenous promoters that are dependent on immune cell activation or dependent on CAR activation

Как указано выше, способ, предлагаемый в настоящем изобретении, включает стадию, на которой осуществляют таргетную инсерцию гена под контролем эндогенного промотора, транскрипционная активность которого предпочтительно подвергается повышающей регуляции при активации иммунных клеток, либо кратковременно, либо в течение более 10 дней.As indicated above, the method of the present invention includes a step of performing targeted insertion of a gene under the control of an endogenous promoter, the transcriptional activity of which is preferably up-regulated upon activation of immune cells, either briefly or for more than 10 days.

Под «активацией иммунной клетки» подразумевают иммунный ответ согласно механизмам, которые описаны в целом и являются общепринятыми согласно литературным сведениям для данного типа иммунных клеток. Касательно, например, Т-клетки, Т-клеточная активация, как правило, характеризуется одним из изменений, включающих экспрессию на клеточной поверхности в результате производства ими различных белков, включая CD69, CD71 и CD25 (который является также маркером Treg-клеток) и HLA-DR (маркер активации человеческих Т-клеток), высвобождение перфорина, гранзимов и гранулизина (дегрануляция), или производство цитокиновых эффекторов IFN-γ, TNF и LT-альфа.By "immune cell activation" is meant an immune response according to mechanisms that are generally described and are generally accepted in the literature for a given type of immune cell. For example, with respect to T cells, T cell activation is typically characterized by one of the changes that include cell surface expression resulting from their production of various proteins, including CD69, CD71, and CD25 (which is also a marker for Treg cells) and HLA-DR (a marker for human T cell activation), release of perforin, granzymes, and granulysin (degranulation), or production of the cytokine effectors IFN-γ, TNF, and LT-alpha.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения транскрипционная активность эндогенного гена подвергается повышающей регуляции в иммунной клетке, прежде всего в ответ на активацию с помощью CAR. CAR может независимо экспрессироваться в иммунной клетке. Под понятием «независимо экспрессируется» подразумевают, что CAR может транскрибироваться в иммунной клетке из экзогенной кассеты экспрессии, интродуцированной, например, с использованием ретровирусного вектора, такого как лентивирусный вектор, или с помощью трансфекции путем электропорации кэпированными РНК, кодирующими указанный CAR. В данной области известно много методов экспрессии CAR в иммунной клетке, которые описаны, например, в приведенных в качестве ссылок источников (REF).According to a preferred embodiment of the invention, the transcriptional activity of an endogenous gene is up-regulated in an immune cell, especially in response to activation by a CAR. The CAR can be independently expressed in the immune cell. By "independently expressed" is meant that the CAR can be transcribed in the immune cell from an exogenous expression cassette introduced, for example, using a retroviral vector, such as a lentiviral vector, or by transfection by electroporation with capped RNAs encoding said CAR. Many methods for expressing a CAR in an immune cell are known in the art, as described, for example, in the referenced sources (REF).

Указанный эндогенный ген, транскрипционная активность которого подвергается повышающей регуляции, является наиболее пригодным для интеграции экзогенных последовательностей для кодирования цитокина(ов), таких как IL-12 и IL-15, иммуногенного(ых) пептида(ов) или секретируемого антитела, такого как антитело к IDO1, к IL10, к PD1, к PDL1, к IL6 или к PGE2.The endogenous gene whose transcriptional activity is up-regulated is most suitable for the integration of exogenous sequences to encode a cytokine(s) such as IL-12 and IL-15, an immunogenic peptide(s), or a secreted antibody such as an anti-IDO1, anti-IL10, anti-PD1, anti-PDL1, anti-IL6, or anti-PGE2 antibody.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения эндогенный промотор выбирают на основе того, что его транскрипционная активность является чувствительной и более предпочтительной зависимой от активации CAR.According to a preferred embodiment of the invention, the endogenous promoter is selected on the basis that its transcriptional activity is sensitive and more preferably dependent on CAR activation.

Как продемонстрировано в настоящем описании, CD69, CD25 и PD1 представляют собой локусы, наиболее пригодные для инсерции экспрессии экзогенных кодирующих последовательностей, которые должны экспрессироваться, когда иммунные клетки становятся активированными, прежде всего в CAR-позитивные иммунные клетки.As demonstrated herein, CD69, CD25, and PD1 are loci most suitable for insertion of expression of exogenous coding sequences that are to be expressed when immune cells become activated, primarily in CAR-positive immune cells.

Таким образом, в настоящем изобретении объединены любые способы экспрессии CAR в иммунной клетке со стадией осуществления сайтнаправленной инсерции экзогенной кодирующей последовательности в локус, транскрипционная активность которого является чувствительной или зависит от контакта указанного CAR с опухолевым антигеном. Прежде всего, способ включает стадию интродукции в CAR-позитивную или рекомбинантную TCR-позитивную иммунную клетку экзогенной последовательности, кодирующей IL-12 или IL-15 под транскрипционным контролем одного промотора, выбранного из промоторов PD1, CD25 и CD69.Thus, the present invention combines any methods of expressing a CAR in an immune cell with the step of performing a site-directed insertion of an exogenous coding sequence into a locus whose transcriptional activity is sensitive to or dependent on contact of said CAR with a tumor antigen. First of all, the method includes the step of introducing into a CAR-positive or recombinant TCR-positive immune cell an exogenous sequence encoding IL-12 or IL-15 under the transcriptional control of one promoter selected from the PD1, CD25 and CD69 promoters.

В частности, CAR-позитивные клетки можно получать, осуществляя стадии совместной экспрессии в иммунной клетке, предпочтительно первичной клетке и более предпочтительно в первичной Т-клетке, по меньшей мере одной экзогенной последовательности, кодирующей CAR, и другой экзогенной последовательности, помещенной по контроль эндогенного промотора, транскрипционная активность которого зависит от указанного CAR, такого как промотор PD1, CD25 или CD71.In particular, CAR-positive cells can be obtained by performing co-expression steps in an immune cell, preferably a primary cell and more preferably a primary T cell, of at least one exogenous sequence encoding a CAR and another exogenous sequence placed under the control of an endogenous promoter whose transcriptional activity is dependent on said CAR, such as the PD1, CD25 or CD71 promoter.

Выражение «зависит от указанного CAR» означает, что транскрипционная активность указанного эндогенного промотора обязательно повышается более чем на 10%, предпочтительно более чем на 20%, более предпочтительно более чем на 50% и еще более предпочтительно более чем на 80% в результате контакта CAR с его когнатным антигеном в ситуации, когда, как правило, количество антигенов превышает количество CAR, которые присутствуют на клеточной поверхности, и количество CAR, которые экспрессируются на клеточной поверхности, составляет более чем 10 молекул на клетку, предпочтительно более чем 100 и более предпочтительно более чем 1000 молекул на клетку.The expression "dependent on said CAR" means that the transcriptional activity of said endogenous promoter is necessarily increased by more than 10%, preferably more than 20%, more preferably more than 50% and even more preferably more than 80% as a result of contact of the CAR with its cognate antigen in a situation where, as a rule, the number of antigens exceeds the number of CARs that are present on the cell surface, and the number of CARs that are expressed on the cell surface is more than 10 molecules per cell, preferably more than 100 and more preferably more than 1000 molecules per cell.

Таким образом, согласно настоящему изобретению экспрессия последовательности CAR, предпочтительно встроенной в локус TCR, представляет собой конститутивную экспрессию, в то время как другая экзогенная последовательность, интегрированная в другой локус, совместно экспрессируется в ответ или в зависимости от контакта указанного CAR с его когнатным антигеном. Указанный другой локус представляет собой, например, локус CD25, PD1 или CD71 или любые локусы, специфически транскрибируемые при активации CAR.Thus, according to the present invention, the expression of the CAR sequence, preferably integrated into the TCR locus, is constitutive expression, while another exogenous sequence integrated into another locus is co-expressed in response to or dependent on the contact of said CAR with its cognate antigen. Said other locus is, for example, the CD25, PD1 or CD71 locus or any loci specifically transcribed upon activation of the CAR.

Другим словами, в изобретении предложено осуществление совместной экспрессии CAR и по меньшей мере одной экзогенной кодирующей последовательности, при этом экспрессия указанной экзогенной последовательности находится под контролем эндогенного промотора, на транскрипционную активность которого влияет активность CAR, для получения сконструированных иммунных клеток, характеризующихся улучшенным иммунным ответом.In other words, the invention proposes to carry out joint expression of a CAR and at least one exogenous coding sequence, wherein the expression of said exogenous sequence is under the control of an endogenous promoter, the transcriptional activity of which is influenced by the activity of the CAR, in order to obtain engineered immune cells characterized by an improved immune response.

Как описано ранее, это можно осуществлять путем трансфекции клеток специфическими для последовательности реагентами, представляющими собой нуклеазы, мишенями которых являются кодирующие области указанных локусов, специфически зависящие от CAR, наряду с донорскими матрицами, содержащими последовательности, гомологичные указанным геномным областям. Специфические для последовательности реагенты, представляющие собой нуклеазы, помогают донорским матрицам интегрироваться путем гомологичной рекомбинации или NHEJ.As described previously, this can be accomplished by transfecting cells with sequence-specific nuclease reagents that target the coding regions of the specified CAR-specific loci along with donor templates containing sequences homologous to the specified genomic regions. The sequence-specific nuclease reagents assist the donor templates in integrating by homologous recombination or NHEJ.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения экзогенную кодирующую последовательность интегрируют в рамке считывания с эндогенным геном, так, чтобы сохранять экспрессию указанного эндогенного гена. Это имеет место в случае, например, CD25 и CD69, что продемонстрировано в одном из примеров в экспериментальном разделе настоящего описания.According to a preferred embodiment of the invention, the exogenous coding sequence is integrated in frame with the endogenous gene so as to maintain the expression of said endogenous gene. This is the case, for example, with CD25 and CD69, as demonstrated in one of the examples in the experimental section of the present description.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения экзогенная последовательность разрушает эндогенную кодирующую последовательность гена, предотвращая экспрессию одной эндогенной кодирующей последовательности, прежде всего, когда указанная экспрессия оказывает негативное воздействие на функции иммунных клеток, что имеет место в случае, например, PD1, что продемонстрировано в экспериментальном разделе в настоящем описании.According to a preferred embodiment of the invention, the exogenous sequence disrupts the endogenous coding sequence of the gene, preventing the expression of one endogenous coding sequence, especially when said expression has a negative effect on the functions of immune cells, which is the case, for example, with PD1, as demonstrated in the experimental section herein.

Согласно еще более предпочтительным вариантам осуществления экзогенную кодирующую последовательность, которая разрушает эндогенную генную последовательность, помещают в рамку считывания с эндогенным промотором, так, чтобы сделать ее экспрессию зависящей от эндогенного промотора, что также продемонстрировано в экспериментальном разделе.According to even more preferred embodiments, the exogenous coding sequence that disrupts the endogenous gene sequence is placed in frame with the endogenous promoter so as to make its expression dependent on the endogenous promoter, as also demonstrated in the experimental section.

Настоящее изобретение относится также к полинуклеотидным и полипептидным последовательностям, которые кодируют различные TAL-нуклеазы, примеры которых представлены в настоящем описании, прежде всего те, которые обеспечивают сайтнаправленную инсерцию в локус CD25 (SEQ ID NO: 18 и 19), а также к последовательностям соответствующей им мишени и к RVD-последовательностям.The present invention also relates to polynucleotide and polypeptide sequences that encode various TAL nucleases, examples of which are provided in the present description, especially those that provide site-directed insertion into the CD25 locus (SEQ ID NOs: 18 and 19), as well as to the sequences of the corresponding target and to RVD sequences.

В настоящем изобретении предложены также наборы для трансфекции иммунных клеток, которые содержат полинуклеотиды, кодирующие специфические для последовательности реагенты, представляющие собой эндонуклеазы, донорские последовательности, созданные для интеграции экзогенной последовательности в локус, являющийся мишенью указанных реагентов. Примерами указанных наборов являются набор, содержащий мРНК, которая кодирует редко расщепляющую эндонуклеазу, таргетирующую локус PD1 (например, PD1 TALEN®), и AAV-вектор, содержащий экзогенную последовательность, кодирующую IL-12, набор, содержащий мРНК, которая кодирует редко расщепляющую эндонуклеазу, таргетирующую локус PD1 (например, PD1 TALEN®), и AAV-вектор, содержащий экзогенную последовательность, кодирующую IL-15, набор, содержащий мРНК, которая кодирует редко расщепляющую эндонуклеазу, таргетирующую локус CD25 (например, CD25 TALEN®), и AAV-вектор, содержащий экзогенную последовательность, кодирующую IL-12, набор, содержащий мРНК, которая кодирует редко расщепляющую эндонуклеазу, таргетирующую локус CD25 (например, CD25 TALEN®), и AAV-вектор, содержащий экзогенную последовательность, кодирующую IL-15, набор, содержащий мРНК, которая кодирует редко расщепляющую эндонуклеазу, таргетирующую локус PD1 (например, PD1 TALEN®), и AAV-вектор, содержащий экзогенную последовательность, кодирующую растворимый gp130, набор, содержащий мРНК, которая кодирует редко расщепляющую эндонуклеазу, таргетирующую локус CD25 (например, CD25 TALEN®), и AAV-вектор, содержащий экзогенную последовательность, кодирующую растворимый gp130, и любые наборы, включающие реагенты, представляющие собой эндонуклеазы, таргетирующие гены, перечисленные в таблице 6, и донорскую матрицу для интродукции кодирующей последовательности, указанной в настоящем описании.The present invention also provides kits for transfection of immune cells that contain polynucleotides encoding sequence-specific reagents that are endonucleases, donor sequences designed to integrate an exogenous sequence into a locus that is the target of said reagents. Examples of such kits include a kit comprising an mRNA that encodes a rare cleaving endonuclease targeting the PD1 locus (e.g., a PD1 TALEN ® ) and an AAV vector comprising an exogenous sequence encoding IL-12, a kit comprising an mRNA that encodes a rare cleaving endonuclease targeting the PD1 locus (e.g., a PD1 TALEN ® ) and an AAV vector comprising an exogenous sequence encoding IL-15, a kit comprising an mRNA that encodes a rare cleaving endonuclease targeting the CD25 locus (e.g., a CD25 TALEN ® ) and an AAV vector comprising an exogenous sequence encoding IL-12, a kit comprising an mRNA that encodes a rare cleaving endonuclease targeting the CD25 locus (e.g., CD25 TALEN® ), and an AAV vector comprising an exogenous sequence encoding IL-15, a kit comprising mRNA that encodes a rare cleaving endonuclease that targets the PD1 locus (e.g., PD1 TALEN® ), and an AAV vector comprising an exogenous sequence encoding soluble gp130, a kit comprising mRNA that encodes a rare cleaving endonuclease that targets the CD25 locus (e.g., CD25 TALEN® ), and an AAV vector comprising an exogenous sequence encoding soluble gp130, and any kits comprising reagents that are endonucleases that target the genes listed in Table 6 and a donor template for introducing the coding sequence described herein.

Согласно одному из объектов изобретения эндогенные ген выбирают по признаку слабой повышающей регуляции. Экзогенная кодирующая последовательность, интродуцированная в указанный эндогенный ген, для транскрипционной активности которого характерна слабая повышающая регуляция, может предпочтительно состоять из ингибирующего CAR или индуцирующего апоптоз CAR, уровень экспрессии которого, как правило, остается более низким по сравнению с позитивным CAR. Указанная комбинация экспрессии CAR, например, одна из которых трансдуцируется вирусным вектором, а другая интродуцируется согласно изобретению, может значительно повышать специфичность или безопасность несущих CAR иммунных клеток.According to one aspect of the invention, the endogenous gene is selected for its weak up-regulation. The exogenous coding sequence introduced into said endogenous gene, the transcriptional activity of which is characterized by weak up-regulation, may preferably consist of an inhibitory CAR or an apoptosis-inducing CAR, the expression level of which, as a rule, remains lower compared to a positive CAR. Said combination of CAR expression, for example, one of which is transduced by a viral vector and the other is introduced according to the invention, can significantly increase the specificity or safety of CAR-bearing immune cells.

Для некоторых эндогенных промоторов характерна кратковременная повышающая регуляция, иногда в течение менее 12 ч при активации иммунных клеток, таких как выбранные их локусов эндогенных генов Spata6, Itga6, Rcbtb2, Cd1d1, St8sia4, Itgae и Fam214a (таблица 8). Для других эндогенных промоторов характерна повышающая регуляция, иногда в течение менее 24 ч при активации иммунных клеток, таких как выбранные их локусов эндогенных генов IL3, IL2, Ccl4, IL21, Gp49a, Nr4a3, Lilrb4, Cd200, Cdkn1a, Gzmc, Nr4a2, Cish, Ccr8, Lad1 и Crabp2 (таблица 9), а для других более 24 ч, в целом, более 10 дней при активации иммунных клеток. Указанные промоторы представляют собой выбранные из Gzmb, Tbx21, Plek, Chek1, Slamf7, Zbtb32, Tigit, Lag3, Gzma, Wee1, IL12rb2, Eea1 и Dtl (таблица 9).Some endogenous promoters are transiently up-regulated, sometimes for less than 12 h upon immune cell activation, such as those selected from the endogenous gene loci Spata6, Itga6, Rcbtb2, Cd1d1, St8sia4, Itgae, and Fam214a (Table 8). Other endogenous promoters are up-regulated, sometimes for less than 24 h upon immune cell activation, such as those selected from the endogenous gene loci IL3, IL2, Ccl4, IL21, Gp49a, Nr4a3, Lilrb4, Cd200, Cdkn1a, Gzmc, Nr4a2, Cish, Ccr8, Lad1, and Crabp2 (Table 9), and others for more than 24 h, generally more than 10 days, upon immune cell activation. The promoters indicated are selected from Gzmb, Tbx21, Plek, Chek1, Slamf7, Zbtb32, Tigit, Lag3, Gzma, Wee1, IL12rb2, Eea1, and Dtl (Table 9).

Альтернативно этому, при создании изобретения было обнаружено, что эндогенный ген под транскрипционным контролем промоторов, для которых характерна понижающая регуляция при активации иммунных клеток, может также представлять собой интерес для применения в способе, предлагаемом в настоящем изобретении. Так, при создании изобретения установлено, что экзогенные кодирующие последовательности, которые кодируют антиапоптозные факторы, такие как относящиеся к семейству Вс12, а также Bc1XL, NF-kB, сурвивин, а также анти-FAP (фибробласт-активирующий белок), такой как компонент CAR анти-FAP, можно интродуцировать в указанные локусы. Указанный эндогенный ген под транскрипционным контролем промоторов, для которых характерна понижающая регуляция при активации иммунных клеток, более конкретно можно выбирать из Slc6a19, Cd55, Xkrx, Mturn, H2-Ob, Cnr2, Itgae, Raver2, Zbtb20, Arrb1, Abca1, Tet1, Slc16a5 и Ampd3 (таблица 10).Alternatively, it has been found that an endogenous gene under the transcriptional control of promoters that are down-regulated upon activation of immune cells may also be of interest for use in the method of the present invention. Thus, it has been found that exogenous coding sequences encoding anti-apoptotic factors such as those belonging to the Bc12 family, as well as Bc1XL, NF-kB, survivin, as well as anti-FAP (fibroblast-activating protein), such as the CAR anti-FAP component, can be introduced into said loci. The specified endogenous gene under the transcriptional control of promoters that are characterized by down-regulation upon immune cell activation can be more specifically selected from Slc6a19, Cd55, Xkrx, Mturn, H2-Ob, Cnr2, Itgae, Raver2, Zbtb20, Arrb1, Abca1, Tet1, Slc16a5, and Ampd3 (Table 10).

Интеграция гена под контролем эндогенных промоторов, активируемых в условиях микроокружения опухолей (ТМЕ)Gene integration under the control of endogenous promoters activated in the tumor microenvironment (TME)

Одним и объектов настоящего изобретения более конкретно являются способы предотвращения истощения иммунных клеток в условиях микроокружения опухолей (ТМЕ). Часто истощение иммунных клеток происходит в ответ на истощение питательных веществ или молекулярных сигналов, присутствующих в микроокружении опухолей, что способствует устойчивости опухолей. Способ включает стадии конструирования иммунных клеток путем интеграции экзогенных кодирующих последовательностей под контролем эндогенных промоторов, для которых характерна повышающая регуляция при депривации аргинина, цистеина, триптофана и кислорода, а также внеклеточного ацидоза (накопление лактата).One of the objects of the present invention is more specifically methods for preventing the exhaustion of immune cells in the tumor microenvironment (TME). Often, the exhaustion of immune cells occurs in response to the depletion of nutrients or molecular signals present in the tumor microenvironment, which contributes to the resistance of tumors. The method includes the steps of engineering immune cells by integrating exogenous coding sequences under the control of endogenous promoters that are characterized by up-regulation in the presence of arginine, cysteine, tryptophan and oxygen deprivation, as well as extracellular acidosis (lactate accumulation).

Указанные экзогенные последовательности могут кодировать химерные антигенные рецепторы, интерлейкины или любой полипептид, указанный в любом месте в настоящем описании для усиления функции или активации иммунных клеток и/или для придания им терапевтического преимущества.Said exogenous sequences may encode chimeric antigen receptors, interleukins, or any polypeptide described anywhere in the present description to enhance the function or activation of immune cells and/or to impart a therapeutic benefit thereto.

В изобретении перечислен ряд локусов, для которых обнаружена повышающая регуляция в большом количестве истощающих инфильтрующих опухоль лимфоцитах (TIL), и они перечислены в таблицах 12 и 13. В изобретении предложена стадия интеграции экзогенных кодирующих последовательностей в указанные предпочтительные локусы для предотвращения истощения иммунных клеток, в частности, Т-клеток, в микроокружении опухолей.The invention lists a number of loci that are found to be up-regulated in a large number of depleting tumor infiltrating lymphocytes (TILs), and they are listed in Tables 12 and 13. The invention provides a step of integrating exogenous coding sequences into said preferred loci to prevent depletion of immune cells, in particular T cells, in the tumor microenvironment.

Например, экзогенные последовательности, кодирующие CAR, можно помещать под транскрипционный контроль промотора эндогенных генов, которые активируются микроокружением опухолей, таких как HIF1a, т.е. транскрипционный фактор, индуцируемый гипоксией, или арилуглеводородный рецептор (AhR). Эти гены представляют собой сенсорные гены, индуцируемые соответственно гипоксией и ксенобиотиками в близком окружении опухолей.For example, exogenous CAR encoding sequences can be placed under the transcriptional control of the promoter of endogenous genes that are activated by the tumor microenvironment, such as HIF1a, i.e., the hypoxia-inducible transcription factor, or the aryl hydrocarbon receptor (AhR). These genes are sensory genes induced by hypoxia and xenobiotics in the tumor environment, respectively.

Таким образом, настоящее изобретение можно применять для улучшения терапевтического результата терапий на основе CAR Т-клеток путем интеграции экзогенных кодирующих последовательностей и более конкретно генетических атрибутов (признаков)/цепей (схем) под контролем эндогенных Т-клеточных промоторов, на которые влияет микроокружение опухолей (ТМЕ).Thus, the present invention can be used to improve the therapeutic outcome of CAR T cell-based therapies by integrating exogenous coding sequences and more specifically genetic attributes (traits)/circuits (patterns) under the control of endogenous T cell promoters influenced by the tumor microenvironment (TME).

Согласно изобретению повышающую регуляцию эндогенных генов можно «заимствовать» для повторной экспрессии релевантных экзогенных кодирующих последовательностей с целью повышения противоопухолевой активности CAR Т-клеток в микроокружении определенных опухолей.According to the invention, up-regulation of endogenous genes can be “borrowed” to re-express relevant exogenous coding sequences in order to enhance the anti-tumor activity of CAR T cells in the microenvironment of certain tumors.

Инсерция и экспрессия таргетного гена в гематопоэтических стволовых клетках (HSC)Insertion and expression of a target gene in hematopoietic stem cells (HSC)

Более конкретно, одним из объектов настоящего изобретения является инсерция трансгенов в гематопоэтические стволовые клетки (HSC).More specifically, one of the objects of the present invention is the insertion of transgenes into hematopoietic stem cells (HSC).

Гематопоэтические стволовые клетки (HSC) представляют собой мультипотентные, самообновляющиеся клетки-предшественники, из которых образуются все типы дифференцированных клеток крови в процессе гематопоэза. Указанные клетки включают лимфоциты, гранулоциты и макрофаги иммунной системы, а также циркулирующие эритроциты и тромбоциты. В классическом варианте считается, что HSC дифференцируются в две ограниченные линии дифференцировки лимфоидные и миелоэритроидные олигопотентные клетки-предшественники. Считается, что на механизмы, контролирующие самообновление и дифференцировку HSC, влияет различный набор цитокинов, хемокинов, рецепторов и молекул внутриклеточной передачи сигналов. Дифференцировка HSC частично регулируется факторами роста и цитокинами, включая колониесимулирующие факторы (CSF) и интерлейкины (IL), которые активируют пути внутриклеточной передачи сигналов. Известно, что указанные ниже факторы влияют на мультипотентность, пролиферацию и специфичность линии дифференцировки HSC. HSC и их дифференцированное потомство можно идентифицировать по экспрессии специфических для линии дифференцировки маркеров клеточной поверхности, таких как белки кластера дифференцировки (CD) и цитокиновые рецепторы в гематопоэтических стволовых клетках.Hematopoietic stem cells (HSCs) are multipotent, self-renewing progenitor cells that give rise to all differentiated blood cell types through the process of hematopoiesis. These cells include lymphocytes, granulocytes, and macrophages of the immune system, as well as circulating red blood cells and platelets. HSCs are classically considered to differentiate into two restricted lineages, lymphoid and myeloerythroid oligopotent progenitor cells. The mechanisms controlling HSC self-renewal and differentiation are thought to be influenced by a diverse array of cytokines, chemokines, receptors, and intracellular signaling molecules. HSC differentiation is regulated in part by growth factors and cytokines, including colony-stimulating factors (CSFs) and interleukins (ILs), which activate intracellular signaling pathways. The following factors are known to influence the multipotency, proliferation, and lineage specificity of HSCs. HSCs and their differentiated progeny can be identified by the expression of lineage-specific cell surface markers such as cluster of differentiation (CD) proteins and cytokine receptors in hematopoietic stem cells.

Генная терапия с использованием HSC имеет огромный потенциал для лечения болезней гематопоэтической системы, включая иммунные заболевания. При осуществлении указанного подхода HSC получают из пациента, подвергают генной модификации ex vivo с использованием интеграции ретровирусных векторов и затем инфузируют пациенту. К настоящему времени ретровирусные векторы представляли собой единственную эффективную систему доставки генов при осуществлении генной терапии с использованием HSC. При этом доставка генов в HSC с использованием интегрирующих векторов обеспечивает эффективное введение в полученные из HSC зрелые гематопоэтические клетки. Однако генномодифицированные клетки, которые инфузируют пациенту, представляют собой поликлональную популяцию, при применении которой в различные клетки интегрированы провирусные векторы в различные хромосомные положения, что может приводить ко многим нежелательным мутациям, которые могут амплифицироваться в результате некоторых связанных с пролиферацией/выживаемостью преимуществ указанных мутаций (Powers и Trobridge, "Identification of Hematopoietic Stem Cell Engraftment Genes in Gene Therapy Studies", J Stem Cell Res Ther S3:004. doi:10.4172/2157-7633.S3-00, 2013).Gene therapy using HSCs has great potential for the treatment of diseases of the hematopoietic system, including immune diseases. In this approach, HSCs are isolated from a patient, genetically modified ex vivo using retroviral vector integration, and then infused into the patient. Retroviral vectors have been the only effective gene delivery system for gene therapy using HSCs to date. However, gene delivery to HSCs using integrating vectors ensures efficient introduction into HSC-derived mature hematopoietic cells. However, the genetically modified cells that are infused into the patient are a polyclonal population in which different cells have integrated proviral vectors at different chromosomal locations, which may result in many undesirable mutations that may be amplified as a result of some of the proliferation/survival benefits of these mutations (Powers and Trobridge, "Identification of Hematopoietic Stem Cell Engraftment Genes in Gene Therapy Studies," J Stem Cell Res Ther S3:004. doi:10.4172/2157-7633.S3-00, 2013).

HSC, как правило, собирают из периферической крови после мобилизации (пациенты получают рекомбинантный человеческий гранулоцитарный колониесимулирующий фактор (G-CSF)). Периферическую кровь пациента собирают и обогащают HSC с использованием CD34+-маркера. Затем HSC культивируют ex vivo и обрабатывают вирусными векторами. Период культивирования ex vivo варьируется от 1 до 4 дней. Перед инфузией генномодифицированных HSC пациентов можно обрабатывать химиотерапевтическими агентами или облучением для повышения эффективности приживления. Генномодифицированные HSC повторно инфузируют пациенту внутривенно. Клетки мигрируют в костный мозг перед их окончательным внедрением в синусоиды и периваскулярную ткань. Хоминг и гематопоэз оба являются составными частями приживления. Клетки, достигшие ниши стволовых клеток посредством хоминга, должны начинать продуцировать зрелые миелоидные и лимфоидные клетки из каждой линии дифференцировки крови. Гематопоэз продолжается в результате действия долгоживущих HSC, которые обладают способностью к самообновлению в течение долгоживущего поколения зрелых кровяных клеток пациента, в частности, производства общих лимфоидных клеток-предшественников, таких как Т-клетки и NK-клетки, которые являются иммунными клетками, имеющими решающее значение для элиминации зараженных и злокачественных клеток.HSCs are typically collected from peripheral blood after mobilization (patients receive recombinant human granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF)). The patient's peripheral blood is collected and enriched for HSCs using the CD34 + marker. HSCs are then cultured ex vivo and treated with viral vectors. The ex vivo culture period ranges from 1 to 4 days. Before infusion of the genetically modified HSCs, patients may be treated with chemotherapeutic agents or radiation to enhance engraftment efficiency. The genetically modified HSCs are reinfused into the patient intravenously. The cells migrate to the bone marrow before their final invasion into the sinusoids and perivascular tissue. Homing and hematopoiesis are both components of engraftment. Cells that have reached the stem cell niche through homing must begin to produce mature myeloid and lymphoid cells from each blood lineage. Hematopoiesis continues through the action of long-lived HSCs, which have the capacity to self-renew throughout the patient’s long-lived generation of mature blood cells, in particular the production of common lymphoid progenitor cells such as T cells and NK cells, which are immune cells critical for the elimination of infected and malignant cells.

В настоящем изобретении предложено осуществление таргетной инсерции гена в HSC для интродукции экзогенных кодирующих последовательностей под контролем эндогенных промоторов, прежде всего эндогенных промоторов генов, которые специфически активируются в клетках конкретной гематопоэтической линии дифференцировки или на конкретной стадии дифференцировки, предпочтительно на поздней стадии дифференцировки. HSC можно трансдуцировать полинуклеотидным вектором (донорская матрица), таким как AAV-вектор, в процессе обработки ex vivo, что описано в предыдущем параграфе, при этом экспрессируют специфический для последовательности реагент, представляющий собой нуклеазу, для облегчения инсерции кодирующих последовательностей в выбранный локус. Полученные в результате сконструированные HSC затем можно трансплантировать пациенту, нуждающемуся в этом, для долговременного производства in vivo сконструированных иммунных клеток, которые должны содержать указанные экзогенные кодирующие последовательности. В зависимости от активности выбранного эндогенного промотора кодирующие последовательности могут избирательно экспрессироваться в определенных линиях дифференцировки или в ответ на местное окружение иммунных клеток in vivo, осуществляя тем самым адаптивную иммунотерапию.The present invention provides targeted gene insertion into HSCs to introduce exogenous coding sequences under the control of endogenous promoters, especially endogenous promoters of genes that are specifically activated in cells of a particular hematopoietic lineage or at a particular stage of differentiation, preferably at a late stage of differentiation. HSCs can be transduced with a polynucleotide vector (donor template), such as an AAV vector, during the ex vivo processing described in the previous paragraph, expressing a sequence-specific nuclease reagent to facilitate the insertion of coding sequences into the selected locus. The resulting engineered HSCs can then be transplanted into a patient in need thereof for the long-term in vivo production of engineered immune cells that will contain said exogenous coding sequences. Depending on the activity of the selected endogenous promoter, coding sequences can be selectively expressed in certain lineages or in response to the local environment of immune cells in vivo, thereby implementing adaptive immunotherapy.

Согласно одному из предпочтительных объектов изобретения экзогенные кодирующие последовательности помещают под контроль промоторов генов, транскрипционная активность которых специфически индуцируется в общих лимфоидных клетках-предшественниках, таких как CD34, CD43, Flt-3/Flk-2, IL-7R альфа/CD127 и неприлизин /CD10.According to one preferred aspect of the invention, the exogenous coding sequences are placed under the control of promoters of genes whose transcriptional activity is specifically induced in common lymphoid progenitor cells, such as CD34, CD43, Flt-3/Flk-2, IL-7R alpha/CD127 and neprilysin/CD10.

Более предпочтительно экзогенные кодирующие последовательности помещают под контроль промоторов генов, транскрипционная активность которых специфически индуцируется в NK-клетках, таких как CD161, CD229/SLAMF3, CD96, DNAM-1/CD226, Fc гаммаRII/CD32, Fc гамма RII/RIII (CD32/CD16), Fc гамма RIII (CD16), IL-2 R бета, интегрин альфа 2/CD49b, KIR/CD158, NCAM-1/CD56, NKG2A/CD159a, NKG2C/CD159c, NKG2D/CD314, NKp30/NCR3, NKp44/NCR2, NKp46/NCR1, NKp80/KLRF1, сиглек-7/CD328 и TIGIT, или индуцируется в Т-клетках, таких как CCR7, CD2, CD3, CD4, CD8, CD28, CD45, CD96, CD229/SLAMF3, DNAM-1/CD226, CD25/IL-2 R альфа, L-селектин/CD62b и TIGIT.More preferably, the exogenous coding sequences are placed under the control of the promoters of genes whose transcriptional activity is specifically induced in NK cells, such as CD161, CD229/SLAMF3, CD96, DNAM-1/CD226, Fc gammaRII/CD32, Fc gamma RII/RIII (CD32/CD16), Fc gamma RIII (CD16), IL-2 R beta, integrin alpha 2/CD49b, KIR/CD158, NCAM-1/CD56, NKG2A/CD159a, NKG2C/CD159c, NKG2D/CD314, NKp30/NCR3, NKp44/NCR2, NKp46/NCR1, NKp80/KLRF1, Siglec-7/CD328 and TIGIT, or is induced in T cells such as CCR7, CD2, CD3, CD4, CD8, CD28, CD45, CD96, CD229/SLAMF3, DNAM-1/CD226, CD25/IL-2 R alpha, L-selectin/CD62b and TIGIT.

В изобретении предложена в качестве предпочтительного объекта интродукция экзогенной последовательности, кодирующей CAR или его компонент, в HSC, предпочтительно под транскрипционным контролем промотора гена, который не экспрессируется в HSC, более предпочтительно гена, который экспрессируется только в гематопоэтических клетках, продуцируемых указанной HSC, и еще более предпочтительно гена, который экспрпессируется только в Т-клетках или NK-клетках.The invention provides as a preferred subject the introduction of an exogenous sequence encoding a CAR or a component thereof into an HSC, preferably under the transcriptional control of a promoter of a gene that is not expressed in the HSC, more preferably a gene that is expressed only in hematopoietic cells produced by said HSC, and even more preferably a gene that is expressed only in T cells or NK cells.

Кондиционная экспрессия CAR в HSC для преодоления (гемато)-тимусного барьераConditional expression of CAR in HSCs to overcome the blood-thymus barrier

Конкретным объектом настоящего изобретения является получение in vivo с применением описанных выше сконструированных HSC гематопоэтических иммунных клеток, таких как Т-клетки или NK-клетки, которые экспрессируют экзогенные кодирующие последовательности, в частности, CAR или его компонент.A particular object of the present invention is to produce in vivo, using the above-described engineered HSCs, hematopoietic immune cells, such as T cells or NK cells, which express exogenous coding sequences, in particular a CAR or a component thereof.

Одним из основных препятствий для получения гематопоэтических CAR-позитивных клеток с помощью сконструированных HSC является, например, отторжение CAR-позитивных клеток самой иммунной системой, прежде всего тимусом.One of the main obstacles to obtaining hematopoietic CAR-positive cells using engineered HSCs is, for example, the rejection of CAR-positive cells by the immune system itself, primarily the thymus.

Гемато-тимусный барьер регулирует обмен субстанций между кровеносной системой и тимусом, что обеспечивает изолированное (секвестрированное) окружение для развития незрелых Т-клеток. Барьер также препятствует контакту незрелых Т-клеток с чужеродными антигенами (поскольку контакт с антигенами на этой стадии может приводить к гибели Т-клеток в результате апоптоза).The blood-thymus barrier regulates the exchange of substances between the bloodstream and the thymus, which provides a sequestered environment for the development of immature T cells. The barrier also prevents immature T cells from coming into contact with foreign antigens (since contact with antigens at this stage can lead to T cell death by apoptosis).

Одним из решений, предложенных в настоящем изобретении, является помещение последовательностей, которые кодируют компоненты CAR в HSC, под транскрипционный контроль промоторов, которые не транскрибируются в значительной степени в гематопоэтических клетках, когда они проходят через тимусный барьер. Одним из примеров гена, который обеспечивает кондиционную экспрессию CAR в гематопоэтических клетках с пониженной или с незначимой транскрипционной активностью в тимусе, является LCK (Uniprot: Р06239).One solution proposed in the present invention is to place the sequences encoding CAR components in HSCs under the transcriptional control of promoters that are not transcribed significantly in hematopoietic cells when they cross the thymus barrier. One example of a gene that provides conditional expression of CAR in hematopoietic cells with reduced or no significant transcriptional activity in the thymus is LCK (Uniprot: P06239).

Согласно предпочтительному объекту изобретения экзогенную последовательность, кодирующую CAR или его компонент, интродуцируют в HSC под транскрипционным контролем гена, для которого известно, что он специфически экспрессируется в Т-клетках или NK-клетках, предпочтительно только в указанных типах клеток.According to a preferred aspect of the invention, an exogenous sequence encoding a CAR or a component thereof is introduced into HSCs under the transcriptional control of a gene known to be specifically expressed in T cells or NK cells, preferably only in said cell types.

Таким образом, в изобретении предложен способ получения HSC, которые содержат экзогенные кодирующие последовательности, которые должны экспрессироваться исключительно в выбранной(ых) гематопоэтической(их) линии(ях) дифференцировки, указанные кодирующие последовательности кодируют по меньшей мере один компонент CAR или антиген для стимуляции иммунной системы.Thus, the invention provides a method for producing HSCs that contain exogenous coding sequences that are to be expressed exclusively in selected hematopoietic lineage(s), said coding sequences encoding at least one CAR component or an antigen for stimulating the immune system.

В более широком смысле в изобретении предложен способ конструирования HSC путем таргетной инсерции в геном экзогенных кодирующих последовательностей, которые должны селективно экспрессироваться в гематопоэтических клетках, продуцируемых указанными HSC. В качестве предпочтительного варианта осуществления изобретения указанные гематопоэтические клетки, продуцируемые указанными сконструированными HSC, экспрессируют указанные экзогенные кодирующие последовательности в ответ на определенные факторы окружающей среды или стимулы in vivo для повышения их терапевтического потенциала.In a broader sense, the invention provides a method for engineering HSCs by targeted insertion into the genome of exogenous coding sequences that are to be selectively expressed in hematopoietic cells produced by said HSCs. As a preferred embodiment of the invention, said hematopoietic cells produced by said engineered HSCs express said exogenous coding sequences in response to certain environmental factors or stimuli in vivo to enhance their therapeutic potential.

Объединение таргетной(ых) инсерции(ий) последовательности в иммунные клетки с инактивацией эндогенных геномных последовательностейCombination of target insertion(s) of sequence into immune cells with inactivation of endogenous genomic sequences

Одной из конкретных целей настоящего изобретения является осуществление инактивации гена в первичных иммунных клетках в локусе путем интеграции экзогенной кодирующей последовательности в указанный локус, экспрессия которой повышает терапевтический потенциал указанных сконструированных клеток. Примеры релевантных экзогенных кодирующих последовательностей, которые можно встраивать согласно изобретению, представлены выше в сочетании с их положительными воздействиями на терапевтический потенциал клеток. Ниже в настоящем описании представлены эндогенные гены, которые предпочтительно таргетируются путем таргетной инсерции гена, и преимущества, ассоциированные с их инактивацией.One of the specific objects of the present invention is to perform gene inactivation in primary immune cells at a locus by integrating an exogenous coding sequence into said locus, the expression of which increases the therapeutic potential of said engineered cells. Examples of relevant exogenous coding sequences that can be inserted according to the invention are presented above in combination with their positive effects on the therapeutic potential of the cells. Below in the present description are presented endogenous genes that are preferably targeted by targeted gene insertion and the advantages associated with their inactivation.

Согласно предпочтительному объекту изобретения действие инсерции кодирующей последовательности состоит в снижении или предотвращении экспрессии генов, участвующих в распознавании «своего» и «чужого», для уменьшения реакции трансплантат-против-хозяина (GVHD) или иммунного отторжения аллогенных клеток у пациента-реципиента. Например, один или специфических для последовательности реагентов, применяемых в способе, может уменьшать или предотвращать экспрессию TCR в первичных Т-клетках, например, генов, кодирующих TCR-альфа или TCR-бета.According to a preferred aspect of the invention, the effect of inserting a coding sequence is to reduce or prevent the expression of genes involved in self-non-self recognition to reduce graft-versus-host disease (GVHD) or immune rejection of allogeneic cells in a recipient patient. For example, one or more sequence-specific reagents used in the method may reduce or prevent the expression of TCR in primary T cells, such as genes encoding TCR alpha or TCR beta.

В качестве другого предпочтительно объекта изобретения одной стадией редактирования гена является снижение или предотвращение экспрессии белка β2m и/или другого белка, участвующего в его регуляции, такого как С2ТА (Uniprot Р33076), или в распознавании ГКГС, такого как белки HLA. Это обеспечивает меньшую аллореактивность сконструированных иммунных клеток при их инфузии пациентам.As another preferred aspect of the invention, one step of gene editing is to reduce or prevent the expression of the β2m protein and/or another protein involved in its regulation, such as C2TA (Uniprot P33076), or in MHC recognition, such as HLA proteins. This ensures less alloreactivity of the engineered immune cells when infused into patients.

Под «аллогенным терапевтическим применением» подразумевают, что клетки, полученные из донора, подлежат инфузии пациентам с другим гаплотипом. Фактически в настоящем изобретении предложен эффективный способ получения первичных клеток, у которых может быть отредактирован геном в различных генных локусах, участвующих во взаимодействии и в распознавании трансплантат-хозяин.By "allogeneic therapeutic application" is meant that cells obtained from a donor are infused into patients with a different haplotype. In fact, the present invention provides an efficient method for obtaining primary cells that can be gene edited at various gene loci involved in the interaction and recognition of the graft-host.

Другие локусы могут также быть отредактированы для повышения активности, персистенции терапевтической активности сконструированных первичных клеток, что более подробно описано ниже:Other loci can also be edited to enhance the potency, persistence, and therapeutic activity of the engineered primary cells, as described in more detail below:

Инактивация рецепторов контрольных точек и ингибирующих путей иммунных клеток:Inactivation of checkpoint receptors and inhibitory pathways of immune cells:

Согласно предпочтительному объекту изобретения встроенная экзогенная кодирующая последовательность обладает способностью снижать или предотвращать экспрессию белка, который участвует в ингибирующих путях иммунных клеток, которые, в частности, обозначены в литературе как «иммунная контрольная точка» (Pardoll D.M. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy, Nature Reviews Cancer, 12, 2012, cc. 252-264). В контексте настоящего изобретения выражение «ингибирующие пути иммунных клеток» относится к любой экспрессии генов в иммунных клетках, которая приводит к снижению цитотоксической активности лимфоцитов в отношении злокачественных или инфицированных клеток. Это может, например, относиться к гену, участвующему в экспрессии FOXP3, который, как известно, увеличивает активность Treg в отношении Т-клеток (уменьшение Т-клеточной активности).According to a preferred aspect of the invention, the inserted exogenous coding sequence has the ability to reduce or prevent the expression of a protein that is involved in the inhibitory pathways of immune cells, which are in particular referred to in the literature as "immune checkpoint" (Pardoll D.M. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy, Nature Reviews Cancer, 12 (2012), pp. 252-264). In the context of the present invention, the expression "inhibitory pathways of immune cells" refers to any gene expression in immune cells that leads to a decrease in the cytotoxic activity of lymphocytes against malignant or infected cells. This may, for example, relate to a gene involved in the expression of FOXP3, which is known to increase Treg activity against T cells (reduction of T cell activity).

«Иммунные контрольные точки» представляют собой молекулы в иммунной системе, которые либо повышают сигнал (костимуляторные молекулы), либо понижают сигнал активации иммунной клетки. Согласно настоящему изобретению иммунные контрольные точки более предпочтительно означают поверхностные белки, участвующие во взаимодействиях лиганд-рецептор между Т-клетками и антигенпрезентирующими клетками (АРС), которые регулируют Т-клеточный ответ на антиген (обусловленный комплексами пептид- молекула главного комплекса гистосовместимости (ГКГС), которые распознаются Т-клеточным рецептором (TCR)). Указанные взаимодействия могут происходить при инициации Т-клеточных ответов в лимфатических узлах (в которые основными АРС являются дендритные клетки) или в периферических тканях или опухолях (в которых регулируют эффекторные ответы). Одним из важных семейств связанных с мембраной лигандов, которые связаны как с костимуляторными, так и с ингибирующими рецепторами, является семейство В7. Все члены семейства В7 и их известные лиганды принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов. Многие рецепторы в последние время идентифицированные как члены семейства В7, еще не полностью изучены. Члены семейства фактора некроза опухоли (TNF), которые связываются с когнатными молекулами семейства TNF-рецептора, представляют собой второе семейство регуляторных пар лиганд-рецептор. Указанные рецепторы главным образом испускают костимуляторные сигналы при контакте с их когнатными лигандами. Другая основная категория сигналов, которые регулируют активацию Т-клеток, исходит от растворимого цитокина в микроокружении. В других случаях активированные Т-клетки осуществляют повышающую регуляцию лигандов, таких как CD40L, которые задействуют когнатные рецепторы на АРС, например, A2aR, аденозиновый А2а-рецептор; B7RP1, В7-связанный белок 1; BTLA, аттенюатор В- и Т-лимфоцитов; GAL9, галектин 9; HVEM, медиатор проникновения вируса герпеса; ICOS, индуцибельный Т-клеточный костимулятор; IL, интерлейкин; KIR, иммуноглобулинподобный рецептор клеток-киллеров; LAG3, ген активации лимфоцитов 3; PD1, лиганд (белок) запрограммированной гибели клеток 1; PDL, PD1-лиганд; TGFβ, трансформирующий рост фактор-β; TIM3, Т-клеточный мембранный белок 3."Immune checkpoints" are molecules in the immune system that either increase the signal (costimulatory molecules) or decrease the signal of immune cell activation. According to the present invention, immune checkpoints are more preferably surface proteins involved in ligand-receptor interactions between T cells and antigen-presenting cells (APCs) that regulate the T cell response to antigen (mediated by peptide-major histocompatibility complex (MHC) molecule complexes that are recognized by the T cell receptor (TCR)). These interactions can occur during the initiation of T cell responses in lymph nodes (in which the main APCs are dendritic cells) or in peripheral tissues or tumors (in which they regulate effector responses). One important family of membrane-bound ligands that are associated with both costimulatory and inhibitory receptors is the B7 family. All members of the B7 family and their known ligands belong to the immunoglobulin superfamily. Many receptors recently identified as members of the B7 family are not fully characterized. Members of the tumor necrosis factor (TNF) family, which bind to cognate molecules of the TNF receptor family, constitute a second family of regulatory ligand-receptor pairs. These receptors primarily emit costimulatory signals upon contact with their cognate ligands. The other major category of signals that regulate T cell activation comes from soluble cytokines in the microenvironment. In other cases, activated T cells upregulate ligands such as CD40L, which engage cognate receptors on APC, e.g., A2aR, the adenosine A2a receptor; B7RP1, B7-related protein 1; BTLA, the B and T cell attenuator; GAL9, galectin 9; HVEM, herpes virus entry mediator; ICOS, inducible T-cell costimulator; IL, interleukin; KIR, killer cell immunoglobulin-like receptor; LAG3, lymphocyte activating gene 3; PD1, programmed cell death ligand 1; PDL, PD1 ligand; TGFβ, transforming growth factor-β; TIM3, T-cell membrane protein 3.

Примеры дополнительных эндогенных генов, экспрессию которых можно понижать или подавлять для повышения активации в сконструированных иммунных клетках, предлагаемых в настоящем изобретении, перечислены в таблице 3.Examples of additional endogenous genes whose expression can be reduced or suppressed to enhance activation in the engineered immune cells of the present invention are listed in Table 3.

Например, встроенная(ые) экзогенная(ые) кодирующая(ие) последовательность(и) может(гут) обладать способностью снижать или предотвращать экспрессию в сконструированной иммунной клетке по меньшей мере одного белка, выбранного из PD1 (Uniprot Q15116), CTLA4 (Uniprot Р16410), РРР2СА (Uniprot Р67775), РРР2СВ (Uniprot Р62714), PTPN6 (Uniprot P29350), PTPN22 (Uniprot Q9Y2R2), LAG3 (Uniprot PI8627), HAVCR2 (Uniprot Q8TDQ0), BTLA (Uniprot Q7Z6A9), CD160 (Uniprot O95971), TIGIT (Uniprot Q495A1), CD96 (Uniprot P40200), CRTAM (Uniprot 095727), LAIR1 (Uniprot Q6GTX8), SIGLEC7 (Uniprot Q9Y286), SIGLEC9 (Uniprot Q9Y336), CD244 (Uniprot Q9BZW8), TNFRSF10B (Uniprot O14763), TNFRSF10A (Uniprot O00220), CASP8 (Uniprot Q14790), CASP10 (Uniprot Q92851), CASP3 (Uniprot P42574), CASP6 (Uniprot P55212), CASP7 (Uniprot P55210), FADD (Uniprot Q13158), FAS (Uniprot P25445), TGFBRII (Uniprot P37173), TGFRBRI (Uniprot Q15582), SMAD2 (Uniprot Q15796), SMAD3 (Uniprot P84022), SMAD4 (Uniprot Q13485), SMAD10 (Uniprot B7ZSB5), SKI (Uniprot P12755), SKIL (Uniprot P12757), TGIF1 (Uniprot Q15583), IL10RA (Uniprot Q13651), IL10RB (Uniprot Q08334), HMOX2 (Uniprot P30519), IL6R (Uniprot P08887), IL6ST (Uniprot P40189), EIF2AK4 (Uniprot Q9P2K8), CSK (Uniprot P41240), PAG1 (Uniprot Q9NWQ8), SIT1 (Uniprot Q9Y3P8), FOXP3 (Uniprot Q9BZS1), PRDM1 (Uniprot Q60636), BATF (Uniprot Q16520), GUCY1A2 (Uniprot P33402), GUCY1A3 (Uniprot Q02108), GUCY1B2 (Uniprot Q8BXH3) и GUCY1B3 (Uniprot Q02153). Редактирование гена, интродуцированного в гены, которые кодируют указанные выше белки, предпочтительно объединяют с инактивацией TCR в CAR Т-клетках.For example, the inserted exogenous coding sequence(s) may have the ability to reduce or prevent the expression in the engineered immune cell of at least one protein selected from PD1 (Uniprot Q15116), CTLA4 (Uniprot P16410), PPP2CA (Uniprot P67775), PPP2CB (Uniprot P62714), PTPN6 (Uniprot P29350), PTPN22 (Uniprot Q9Y2R2), LAG3 (Uniprot PI8627), HAVCR2 (Uniprot Q8TDQ0), BTLA (Uniprot Q7Z6A9), CD160 (Uniprot O95971), TIGIT (Uniprot Q495A1), CD96 (Uniprot P40200), CRTAM (Uniprot 095727), LAIR1 (Uniprot Q6GTX8), SIGLEC7 (Uniprot Q9Y286), SIGLEC9 (Uniprot Q9Y336), CD244 (Uniprot Q9BZW8), TNFRSF10B (Uniprot O14763), TNFRSF10A (Uniprot O00220), CASP8 (Uniprot Q1479 0), CASP10 (Uniprot Q92851), CASP3 (Uniprot P42574), CASP6 (Uniprot P55212), CASP7 (Uniprot P55210), FADD (Uniprot Q13158), FAS (Uniprot P25445), TGFBRII (Uniprot P37173), TGFRBRI (Uniprot Q15582), SMAD2 (Uniprot Q15796), SMAD3 (Uniprot P84022), SMAD4 (Uniprot Q13485), SMAD10 (Uniprot B7ZSB5), SKI (Uniprot P12755), SKIL (Uniprot P12757), TGIF1 (Uniprot Q15583), IL10RA (Uniprot Q13651), IL10RB (U niprot Q08334), HMOX2 (Uniprot P30519), IL6R (Uniprot P08887), IL6ST (Uniprot P40189), EIF2AK4 (Uniprot Q9P2K8), CSK (Uniprot P41240), PAG1 (Uniprot Q9NWQ8), SIT1 (Uniprot Q9Y3P8), Uniprot Q9BZS1), PRDM1 (Uniprot Q60636), BATF (Uniprot Q16520), GUCY1A2 (Uniprot P33402), GUCY1A3 (Uniprot Q02108), GUCY1B2 (Uniprot Q8BXH3) and GUCY1B3 (Uniprot Q02153). Gene editing introduced into the genes encoding the above proteins is preferably combined with TCR inactivation in CAR T cells.

Предпочтительной является инактивация PD1 и/или CTLA4 в сочетании с экспрессией неэндогеного иммуносупрессорного полипептида, такого как лиганд PD-L1 и/или CTLA-4 Ig (см. также пептиды, указанные в таблице 1 и 2).Preferred is inactivation of PD1 and/or CTLA4 in combination with expression of a non-endogenous immunosuppressive polypeptide such as PD-L1 ligand and/or CTLA-4 Ig (see also peptides listed in Tables 1 and 2).

Ингибирование супрессорных цитокинов/метаболитовInhibition of suppressor cytokines/metabolites

Согласно другому объекту изобретения встроенная экзогенная кодирующая последовательность обладает способностью снижать или предотвращать экспрессию генов, кодирующих или позитивно регулирующих супрессорные цитокины или метаболиты или их рецепторы, в частности TGFбета (Uniprot:P01137), TGFbR (Uniprot:P37173), IL10 (Uniprot:P22301), IL10R (Uniprot: Q13651 and/or Q08334), A2aR (Uniprot: P29274), GCN2 (Uniprot: P15442) и PRDM1 (Uniprot: O75626).According to another aspect of the invention, the inserted exogenous coding sequence has the ability to reduce or prevent the expression of genes encoding or upregulating suppressor cytokines or metabolites or their receptors, in particular TGFbeta (Uniprot: P01137), TGFbR (Uniprot: P37173), IL10 (Uniprot: P22301), IL10R (Uniprot: Q13651 and/or Q08334), A2aR (Uniprot: P29274), GCN2 (Uniprot: P15442) and PRDM1 (Uniprot: O75626).

Предпочтительными являются сконструированные иммунные клетки в которых последовательностью, кодирующей IL-2, IL-12 или IL-15, заменяют последовательность по меньшей мере одного из вышеуказанных эндогенных генов.Preferred are engineered immune cells in which the sequence encoding IL-2, IL-12 or IL-15 replaces the sequence of at least one of the above-mentioned endogenous genes.

Индукция устойчивости к химиотерапевтическим лекарственным средствамInduction of resistance to chemotherapeutic drugs

Согласно другому варианту способа, предлагаемого в настоящем изобретении, встроенная экзогенная кодирующая последовательность обладает способностью снижать или предотвращать экспрессию гена, ответственного за чувствительность иммунных клеток к соединениям, которые применяют для стандартных вариантов лечения рака или инфекции, таким как лекарственные средства, представляющие собой пуриновые нуклеотидные аналоги (PNA) или 6-меркаптопурин (6МР) и 6-тиогуанин (6TG), которые обычно применяют в химиотерапии. Снижение или инактивация генов, участвующих в механизме действия указанных соединений (которые обозначают как «гены, повышающие чувствительность к лекарственным средствам»), повышают устойчивость к ним иммунных клеток.According to another embodiment of the method of the present invention, the inserted exogenous coding sequence has the ability to reduce or prevent the expression of a gene responsible for the sensitivity of immune cells to compounds used for standard cancer or infection treatment options, such as drugs that are purine nucleotide analogs (PNA) or 6-mercaptopurine (6MP) and 6-thioguanine (6TG), which are commonly used in chemotherapy. Reduction or inactivation of genes involved in the mechanism of action of these compounds (which are referred to as "genes that increase drug sensitivity") increases the resistance of immune cells to them.

Примерами генов, повышающих чувствительность к лекарственным средствам, представляют собой гены, кодирующие DCK (Uniprot Р27707), влияющие на активность PNA, такие как клофарабин и флударабин, HPRT (Uniprot Р00492), влияющие на активность пуриновых антиметаболитов, таких как 6МР и 6TG, и GGH (Uniprot Q92820), влияющие на активность антифолатных лекарственных средств, в частности метотрексата.Examples of genes that increase drug sensitivity include genes encoding DCK (Uniprot P27707), which influences the activity of PNAs such as clofarabine and fludarabine, HPRT (Uniprot P00492), which influences the activity of purine antimetabolites such as 6MP and 6TG, and GGH (Uniprot Q92820), which influences the activity of antifolate drugs, particularly methotrexate.

Это позволяет применять клетки после или в сочетании с общепринятыми противораковыми химиотерапиями.This allows the cells to be used after or in combination with conventional anti-cancer chemotherapies.

Устойчивость к подавляющим иммунитет обработкамResistance to immune suppressing treatments

Согласно другому объекту настоящего изобретения встроенная экзогенная кодирующая последовательность обладает способностью снижать или предотвращать экспрессию рецепторов или белков, представляющих собой мишени для лекарственных средств, придавая указанным клеткам устойчивость к истощающим иммунитет обработкам лекарственными средствами. Указанная мишень может представлять собой рецепторы или антигены глюкокортикоидов, при конструировании иммунных клеток, устойчивых к глюкокортикоидам или истощающим иммунитет обработкам с использованием антител, таких как алемтузумаб, который применяют для истощения CD52-позитивных иммунных клеток при многих вариантах лечения рака.According to another aspect of the present invention, the inserted exogenous coding sequence has the ability to reduce or prevent the expression of receptors or proteins that are drug targets, rendering said cells resistant to immune-depleting drug treatments. Said target may be glucocorticoid receptors or antigens, when engineering immune cells that are resistant to glucocorticoids or immune-depleting treatments using antibodies, such as alemtuzumab, which is used to deplete CD52-positive immune cells in many cancer treatments.

Кроме того, способ, предлагаемый в изобретении, может включать таргетную инсерцию гена в эндогенный(ые) ген(ы), кодирующий(ие) или регулирующий(ие) экспрессию CD52 (Uniprot Р31358) и/или GR (рецептор глюкокортикоидов, который обозначают также как NR3C1 - Uniprot Р04150).In addition, the method of the invention may include targeted gene insertion into endogenous gene(s) encoding or regulating the expression of CD52 (Uniprot P31358) and/or GR (glucocorticoid receptor, also referred to as NR3C1 - Uniprot P04150).

Повышение активности и выживаемости CAR-позитивных иммунных клетокIncreasing the activity and survival of CAR-positive immune cells

Согласно другому объекту настоящего изобретения встроенная экзогенная кодирующая последовательность может обладать способностью снижать или предотвращать экспрессию поверхностного антигена, такого как BCMA, CS1 и CD38, где указанный антиген представляет собой антиген, являющийся мишенью CAR, который экспрессируется в указанных иммунных клетках.According to another aspect of the present invention, the inserted exogenous coding sequence may have the ability to reduce or prevent the expression of a surface antigen such as BCMA, CS1 and CD38, wherein said antigen is an antigen that is a target of a CAR that is expressed in said immune cells.

Указанный вариант осуществления изобретения позволяет решать проблему антигенов, являющихся мишенями для CAR, которые присутствуют на поверхности инфицированных или злокачественных клеток, но также в некоторой степени экспрессируются самой иммунной клеткой.The said embodiment of the invention allows to solve the problem of antigens, which are targets for CAR, which are present on the surface of infected or malignant cells, but are also expressed to some extent by the immune cell itself.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения экзогенную последовательность, кодирующую CAR или один из его компонентов, интегрируют в ген, который кодирует антиген, являющийся мишенью указанного CAR, во избежание саморазрушения иммунных клеток.According to a preferred embodiment of the invention, an exogenous sequence encoding a CAR or one of its components is integrated into a gene encoding an antigen that is the target of said CAR, in order to avoid self-destruction of immune cells.

Сконструированные иммунные клетки и популяции иммунных клетокEngineered immune cells and immune cell populations

Настоящее изобретение относится также к разнообразным сконструированным иммунным клеткам, которые можно получать с помощью одного из описанных выше методов в выделенной форме или в качестве части популяций клеток.The present invention also relates to a variety of engineered immune cells that can be obtained using one of the methods described above in isolated form or as part of cell populations.

Согласно предпочтительному объекту изобретения сконструированные клетки представляют собой первичные иммунные клетки, такие как NK-клетки или Т-клетки, которые, как правило, являются частью популяций клеток, которые могут включать различные типы клеток. Как правило, популяцию из пациентов или доноров выделяют путем лейкафереза из РВМС (мононуклеарные клетки периферической крови).According to a preferred aspect of the invention, the engineered cells are primary immune cells, such as NK cells or T cells, which are typically part of cell populations that may include different cell types. Typically, the population is isolated from patients or donors by leukapheresis from PBMCs (peripheral blood mononuclear cells).

Согласно предпочтительному объекту изобретения более 50% иммунных клеток, входящих в указанную популяцию, представляют собой TCR-негативные Т-клетки. Согласно более предпочтительному объекту изобретения более 50% иммунных клеток, входящих в указанную популяцию, представляют собой CAR-позитивные Т-клетки.According to a preferred aspect of the invention, more than 50% of the immune cells included in said population are TCR-negative T cells. According to a more preferred aspect of the invention, more than 50% of the immune cells included in said population are CAR-positive T cells.

Настоящее изобретение относится к иммунным клеткам, содержащим любые комбинации различных экзогенных кодирующих последовательностей и инактивированных генов, которые соответствующим образом и независимо описаны выше. Из этих комбинаций наиболее предпочтительными являются те, в которых объединена экспрессия CAR под транскрипционным контролем эндогенного промотора, который является стабильно активным в процессе активации иммунных клеток и предпочтительно не зависит от указанной активации, и экспрессия экзогенной последовательности, кодирующей цитокин, такой как IL-2, IL-12 или IL-15, под транскрипционным контролем промотора, для которого характерна повышающая регуляция в процессе активации иммунных клеток.The present invention relates to immune cells comprising any combinations of various exogenous coding sequences and inactivated genes, which are respectively and independently described above. Of these combinations, the most preferred are those that combine the expression of a CAR under the transcriptional control of an endogenous promoter, which is stably active during the activation of immune cells and preferably does not depend on said activation, and the expression of an exogenous sequence encoding a cytokine, such as IL-2, IL-12 or IL-15, under the transcriptional control of a promoter, which is characterized by up-regulation during the activation of immune cells.

Другой предпочтительной комбинаций является инсерция экзогенной последовательности, кодирующей CAR или один из его компонентов под транскрипционным контролем индуцируемого гипоксией промотора гена фактора 1 (Uniprot: Q16665).Another preferred combination is the insertion of an exogenous sequence encoding CAR or one of its components under the transcriptional control of the hypoxia-inducible factor 1 gene promoter (Uniprot: Q16665).

Изобретение относится также к фармацевтической композиции, содержащей описанную выше сконструированную первичную иммунную клетку или популяцию иммунных клеток, для лечения инфекции или рака и к способу лечения пациента, нуждающегося в этом, где указанный способ включает:The invention also relates to a pharmaceutical composition comprising the above-described engineered primary immune cell or population of immune cells for the treatment of infection or cancer and to a method for treating a patient in need thereof, wherein said method comprises:

- получение популяции сконструированных первичных иммунных клеток согласно описанному выше способу изобретения;- obtaining a population of engineered primary immune cells according to the above-described method of the invention;

- необязательно очистку или сортировку указанных сконструированных первичных иммунных клеток;- optionally purifying or sorting said engineered primary immune cells;

- активацию указанной популяции сконструированных первичных иммунных клеток при или после инфузии указанных клеток указанному пациенту.- activation of said population of engineered primary immune cells upon or following infusion of said cells into said patient.

Активация и размножение Т-клетокActivation and proliferation of T cells

Как до, так и после осуществления генетической модификации, иммунные клетки, предлагаемые в настоящем изобретении, можно активировать или размножать даже в том случае, если их активация или пролиферация не зависит от механизмов связывания с антигеном. В частности, Т-клетки можно активировать и размножать с помощью методов, описанных, например, в US 6352694; 6534055; 6905680; 6692964;5858358; 6887466; 6905681; 7144575; 7067318; 7172869; 7232566; 7175843; 5883223; 6905874; 6797514; 6867041 и публикации заявки на патент США №2006/0121005. Т-клетки можно размножать in vitro или in vivo. Как правило, Т-клетки размножают путем приведения в контакт с агентом, который стимулирует комплекс CD3 TCR, и костимуляторной молекулой на поверхности Т-клеток с целью создания сигнала активации для Т-клетки. Например, для создания сигнала активации для Т-клетки можно применять химические соединения, такие как ионофор кальция А23187, форбол-12-миристат-13-ацетат (ФМА), или митогенные лектины, такие как фитогемагглютинин (ФГА).Both before and after genetic modification, the immune cells of the present invention can be activated or expanded even if their activation or proliferation is independent of antigen binding mechanisms. In particular, T cells can be activated and expanded using the methods described, for example, in US 6,352,694; 6,534,055; 6,905,680; 6,692,964; 5,858,358; 6,887,466; 6,905,681; 7,144,575; 7,067,318; 7,172,869; 7,232,566; 7,175,843; 5,883,223; 6,905,874; 6,797,514; 6,867,041 and U.S. Patent Application Publication No. 2006/0121005. T cells can be expanded in vitro or in vivo. Typically, T cells are expanded by contacting an agent that stimulates the CD3 TCR complex and a costimulatory molecule on the surface of the T cell to create an activation signal for the T cell. For example, chemical compounds such as the calcium ionophore A23187, phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), or mitogenic lectins such as phytohemagglutinin (PHA) can be used to create an activation signal for the T cell.

Например (но не ограничиваясь только этим), популяции Т-клеток можно стимулировать in vitro путем приведения в контакт с антителом к CD3 или его антигенсвязывающим фрагментом, или антителом к CD2, иммобилизованным на поверхности, или путем приведения в контакт с активатором протеинкиназы С (например, бриостатином) в сочетании с ионофором кальция. Для костимуляции вспомогательной молекулы на поверхности Т-клеток используют лиганд, который связывается со вспомогательной молекулой. Например, популяцию Т-клеток можно приводить в контакт с антителом к CD3 и антителом к CD28 в условиях, обеспечивающих стимуляцию пролиферации Т-клеток. Условия, пригодные для культивирования Т-клеток, включают соответствующие среды (например, минимальную поддерживающую среду или среду RPMI 1640, или X-vivo 5, (фирма Lonza)), которые могут содержать факторы, необходимые для обеспечения пролиферации и жизнеспособности, включая сыворотку (например, фетальную бычью сыворотку или человеческую сыворотку), интерлейкин-2 (IL-2), инсулин, IFN-g, 1L-4, 1L-7, GM-CSF, -10, -2, 1L-15, TGFp и TNF, или любые другие добавки для роста клеток, известные специалисту в данной области. Другие добавки для роста клеток включают (но не ограничиваясь только ими) сурфактант, плазманат и восстановители, такие как N-ацетилцистеин и 2-меркаптоэтанол. Среды могут представлять собой RPMI 1640, A1M-V, DMEM, MEM, а-МЕМ, F-12, X-Vivo 1 и X-Vivo 20, Optimizer, содержащие в качестве добавок аминокислоты, пируват натрия и витамины, они могут быть бессывороточными или могут содержать в качестве добавок в определенном количестве сыворотку (или плазму) или определенный набор гормонов, и/или цитокин(ы) в количестве, достаточном для роста и размножения Т-клеток. Антибиотики, например, пенициллин и стрептомицин, включают только в экспериментальные культуры, но не в культуры клеток, которые предназначены для введения путем инфузии индивидууму. Клетки-мишени поддерживают в условиях, необходимых для поддержания роста, например, при соответствующей температуре (например, при 37°C) и атмосфере (например, в воздухе плюс 5% СО2). Т-клетки, которые подвергали стимуляции в течение различных промежутков времени, могут обладать различными характеристиками.For example, but not limited to, T cell populations can be stimulated in vitro by contact with an anti-CD3 antibody or antigen-binding fragment thereof, or an anti-CD2 antibody immobilized on the surface, or by contact with a protein kinase C activator (e.g., bryostatin) in combination with a calcium ionophore. Co-stimulation of an accessory molecule on the surface of T cells involves the use of a ligand that binds to the accessory molecule. For example, a T cell population can be contacted with an anti-CD3 antibody and an anti-CD28 antibody under conditions that stimulate T cell proliferation. Suitable conditions for culturing T cells include appropriate media (e.g., minimal essential medium or RPMI 1640 medium, or X-vivo 5, (Lonza)) which may contain factors necessary to ensure proliferation and viability, including serum (e.g., fetal bovine serum or human serum), interleukin-2 (IL-2), insulin, IFN-g, 1L-4, 1L-7, GM-CSF, -10, -2, 1L-15, TGFp and TNF, or any other cell growth supplements known to one of skill in the art. Other cell growth supplements include, but are not limited to, surfactant, plasmanate, and reducing agents such as N-acetylcysteine and 2-mercaptoethanol. The media may be RPMI 1640, A1M-V, DMEM, MEM, a-MEM, F-12, X-Vivo 1 and X-Vivo 20, Optimizer, supplemented with amino acids, sodium pyruvate and vitamins, they may be serum-free or supplemented with serum (or plasma) in a defined amount or a defined set of hormones and/or cytokine(s) in an amount sufficient to support the growth and expansion of T cells. Antibiotics, such as penicillin and streptomycin, are included only in experimental cultures and not in cell cultures that are intended for administration by infusion to an individual. The target cells are maintained under conditions necessary to support growth, such as an appropriate temperature (e.g., 37°C) and atmosphere (e.g., air plus 5% CO 2 ). T cells that have been stimulated for different periods of time may have different characteristics.

В другом конкретном варианте осуществления изобретения указанные клетки можно размножать путем совместного культивирования с тканью или клетками. Указанные клетки можно размножать также in vivo, например, в крови индивидуума после введения указанной клетки индивидууму.In another specific embodiment of the invention, said cells can be propagated by co-cultivation with tissue or cells. Said cells can also be propagated in vivo, for example, in the blood of an individual after administration of said cell to the individual.

Терапевтические композиции и примененияTherapeutic compositions and applications

Описанный выше способ, предлагаемый в настоящем изобретении, позволяет получать сконструированные первичные иммунные клетки в ограниченной временной рамке, составляющей примерно 15-30 дней, предпочтительно от 15 до 20 дней и наиболее предпочтительно от 18 до 20 дней, что позволяет сохранять их полный иммунный терапевтический потенциал, прежде всего касательно их цитотоксической активности.The above-described method proposed in the present invention allows for the production of engineered primary immune cells in a limited time frame of approximately 15-30 days, preferably 15 to 20 days, and most preferably 18 to 20 days, which allows for the preservation of their full immune therapeutic potential, especially with regard to their cytotoxic activity.

Указанные клетки образуют популяцию клеток, которые предпочтительно имеют происхождение из одного донора или пациента. Указанные популяции клеток можно размножать в закрытых емкостях, специально предназначенных для культуры, для того, чтобы удовлетворять самым высоким требованиям практики производства, и можно замораживать перед инфузией пациенту, получая тем самым «не требующие доработок» или «готовые к применению» терапевтические композиции.These cells form a population of cells that are preferably derived from a single donor or patient. These populations of cells can be expanded in closed vessels specifically designed for culture in order to meet the highest requirements of manufacturing practices and can be frozen prior to infusion into a patient, thereby obtaining “off-the-shelf” or “ready-to-use” therapeutic compositions.

Согласно настоящему изобретению с помощью одного лейкафереза можно получать значительное количество клеток, что имеет решающее значение для получения достаточного количества доз для лечения пациента. Хотя могут наблюдаться вариации между популяциями клеток, полученных из различных доноров, количество иммунных клеток, полученных при лейкаферезе, как правило, составляет примерно от 108 до 1010 клеток РВМС. РВМС содержат несколько типов клеток: гранулоциты, моноциты и лимфоциты, из которых на долю Т-клеток приходится от 30 до 60%, что, как правило, соответствует от 108 до 109 первичных Т-клеток из одного донора. Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, как правило, завершается получением популяции сконструированных клеток, обычно достигающей более чем примерно 108 Т-клеток, более конкретно более чем примерно 109 Т-клеток, еще более конкретно более чем примерно 1010 Т-клеток и, как правило, более чем 1011 Т-клеток.According to the present invention, a significant number of cells can be obtained by a single leukapheresis, which is critical for obtaining a sufficient number of doses for treating a patient. Although variations may be observed between cell populations obtained from different donors, the number of immune cells obtained by leukapheresis is typically about 10 8 to 10 10 PBMC cells. PBMCs contain several cell types: granulocytes, monocytes and lymphocytes, of which T cells account for 30 to 60%, which typically corresponds to 10 8 to 10 9 primary T cells from a single donor. The method of the present invention typically results in a population of engineered cells typically comprising greater than about 10 8 T cells, more specifically greater than about 10 9 T cells, even more specifically greater than about 10 10 T cells, and typically greater than 10 11 T cells.

Таким образом, более конкретно изобретение относится к терапевтически эффективной популяции первичных иммунных клеток, при этом по меньшей 30%, предпочтительно 50%, более предпочтительно 80% клеток в указанной популяции модифицированы с помощью любого метода, указанного в настоящем описании. Указанная терапевтически эффективная популяция первичных иммунных клеток, предлагаемая в настоящем изобретении, содержит иммунные клетки, в которые интегрирована по меньшей мере одна экзогенная генетическая последовательность под транскрипционным контролем эндогенного промотора по меньшей мере одного из генов, перечисленных в таблице 6.Thus, more particularly, the invention relates to a therapeutically effective population of primary immune cells, wherein at least 30%, preferably 50%, more preferably 80% of the cells in said population are modified by any method specified in the present description. Said therapeutically effective population of primary immune cells proposed in the present invention comprises immune cells into which at least one exogenous genetic sequence is integrated under the transcriptional control of an endogenous promoter of at least one of the genes listed in Table 6.

Таким образом, указанные композиции или популяции клеток можно применять в качестве лекарственных средств; прежде всего для лечения рака, в частности, для лечения лимфомы, но также и солидных опухолей, таких как меланомы, нейробластомы, глиомы или карциномы, например, опухолей легкого, молочной железы, ободочной кишки, предстательной железы или яичника, у пациента, который нуждается в этом.Thus, the said compositions or cell populations can be used as medicinal products; in particular for the treatment of cancer, in particular for the treatment of lymphoma, but also solid tumors such as melanomas, neuroblastomas, gliomas or carcinomas, for example tumors of the lung, breast, colon, prostate or ovary, in a patient in need thereof.

Более конкретно изобретение относится к популяциям первичных TCR-негативных Т-клеток из одного донора, при этом по меньшей мере 20%, предпочтительно 30%, более предпочтительно 50% клеток в указанной популяции модифицированы с использованием специфических для последовательности реагентов по меньшей мере в двух, предпочтительно в трех различных локус ах.More particularly, the invention relates to populations of primary TCR-negative T cells from a single donor, wherein at least 20%, preferably 30%, more preferably 50% of the cells in said population are modified using sequence-specific reagents at at least two, preferably three different loci.

Другим объектом настоящего изобретения являются способы лечения пациентов, которые нуждаются в этом, где указанный способ включает по меньшей мере одну из следующих стадий:Another object of the present invention is methods of treating patients in need thereof, wherein said method comprises at least one of the following steps:

(а) выявление специфических антигенных маркеров, присутствующих на поверхности опухолей пациентов по данным биопсий;(a) identification of specific antigen markers present on the surface of patients' tumors based on biopsy data;

(б) получение популяции сконструированных первичных иммунных клеток, созданной с помощью одного из описанных выше способов, предлагаемых в настоящем изобретении, так, что она экспрессирует CAR, направленный против указанных специфических антигенных маркеров;(b) obtaining a population of engineered primary immune cells, created using one of the above-described methods provided in the present invention, such that it expresses a CAR directed against said specific antigen markers;

(в) введение указанной сконструированной популяции созданных первичных иммунных клеток указанному пациенту.(c) administering said engineered population of created primary immune cells to said patient.

Как правило, указанные популяции клеток главным образом содержат CD4- и CD8-позитивные иммунные клетки, такие как Т-клетки, которые можно подвергать интенсивному Т-клеточному размножению in vivo и их можно сохранять в течение продолжительного периода времени в условиях in vitro и in vivo.Typically, these cell populations primarily contain CD4- and CD8-positive immune cells, such as T cells, which can be subjected to extensive T cell expansion in vivo and can be maintained for extended periods of time in vitro and in vivo.

Обработки с использованием сконструированных первичных иммунных клеток, предлагаемых в настоящем изобретении, могут быть облегчающими, лечебными или профилактическими. Они могут представлять собой либо составную часть аутологичного иммунотерапевтического лечения, либо составную часть аллогенного иммунотерапевтического лечения. Понятие «аутологичный» означает, что клетки, клеточная линия или популяция клеток, применяемые для лечения пациентов, получают из организма указанного пациента или из организма совместимого по человеческому лейкоцитарному антигену (HLA) донора. Понятие «аллогенный» означает, что клетки или популяция клеток, применяемые для лечения пациентов, получают не из организма указанного пациента, а получают из организма донора.Treatments using the engineered primary immune cells of the present invention may be ameliorating, curative or prophylactic. They may be either part of an autologous immunotherapeutic treatment or part of an allogeneic immunotherapeutic treatment. The term "autologous" means that the cells, cell line or population of cells used to treat patients are obtained from the body of said patient or from the body of a human leukocyte antigen (HLA)-compatible donor. The term "allogeneic" means that the cells or population of cells used to treat patients are not obtained from the body of said patient, but are obtained from the body of a donor.

В другом варианте осуществления изобретения указанную выделенную клетку, предлагаемую в изобретении, или клеточную линию, полученную из указанной выделенной клетки, можно применять для лечения жидких опухолей, предпочтительно Т-клеточного острого лимфобластного лейкоза.In another embodiment of the invention, said isolated cell of the invention or a cell line derived from said isolated cell can be used to treat liquid tumors, preferably T-cell acute lymphoblastic leukemia.

Под объем изобретения подпадают также опухоли/раки взрослых и педиатрические опухоли/раки.The invention also includes adult and pediatric tumors/cancers.

Лечение с использованием сконструированных иммунных клеток, предлагаемых в изобретении, можно объединять с одной или несколькими противораковыми терапиями, выбранными из группы, включающей терапию с использованием антител, химиотерапию, цитокиновую терапию, терапию с использованием дендритных клеток, генную терапию, гормональную терапию, лазерную терапию и лучевую терапию.Treatment using engineered immune cells according to the invention can be combined with one or more anti-cancer therapies selected from the group consisting of antibody therapy, chemotherapy, cytokine therapy, dendritic cell therapy, gene therapy, hormonal therapy, laser therapy and radiation therapy.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения указанное лечение можно применять для пациентов, подвергающихся иммуносупрессорной терапии. Так, настоящее изобретение предпочтительно относится к клеткам или популяции клеток, которым придана устойчивость по меньшей мере к одному иммуносупрессорному агенту благодаря инактивации гена, кодирующего рецептор для указанного иммуносупрессорного агента. В этом контексте иммуносупрессорная терапия может способствовать селекции и размножению Т-клеток, предлагаемых в изобретении, в организме пациента.According to a preferred embodiment of the invention, said treatment can be used for patients undergoing immunosuppressive therapy. Thus, the present invention preferably relates to cells or a population of cells that are rendered resistant to at least one immunosuppressive agent by inactivating a gene encoding a receptor for said immunosuppressive agent. In this context, immunosuppressive therapy can promote the selection and expansion of T cells according to the invention in the patient's body.

Введение клеток или популяции клеток, предлагаемых в настоящем изобретении, можно осуществлять любым общепринятым методом, включая аэрозольную ингаляцию, инъекцию, прием внутрь, трансфузию, имплантацию или трансплантацию. Композиции, представленные в настоящем описании, можно вводить пациенту подкожно, внутрикожно, внутрь опухоли, интранодально, интрамедуллярно, внутримышечно, путем внутривенной или внутрилимфатической инъекции или внутрибрюшинно. В одном из вариантов осуществления изобретения клеточные композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, предпочтительно вводят путем внутривенной инъекции.The administration of the cells or cell population of the present invention may be by any conventional method, including aerosol inhalation, injection, ingestion, transfusion, implantation or transplantation. The compositions provided herein may be administered to a patient subcutaneously, intradermally, intratumorally, intranodally, intramedullary, intramuscularly, by intravenous or intralymphatic injection or intraperitoneally. In one embodiment, the cellular compositions of the present invention are preferably administered by intravenous injection.

Введение клеток или популяции клеток может заключаться во введении 104-109 клеток/кг веса тела, предпочтительно от 105 до 106 клеток/кг веса тела, включая все целочисленные количества клеток в указанных диапазонах. Таким образом, в настоящем изобретении предложено применение более 10, как правило, более 50, более конкретно более 100 и обычно более 1000 доз, содержащих от 106 до 108 клеток с отредактированным геном, полученных при отборе образца из одного донора или пациента.The administration of cells or a population of cells may comprise the administration of 10 4 -10 9 cells/kg body weight, preferably from 10 5 to 10 6 cells/kg body weight, including all integer cell amounts in the ranges indicated. Thus, the present invention provides the use of more than 10, typically more than 50, more particularly more than 100 and typically more than 1000 doses containing from 10 6 to 10 8 gene-edited cells obtained from a sample taken from a single donor or patient.

Клетки или популяцию клеток можно вводить в виде одной или нескольких доз. В другом варианте осуществления изобретения указанное эффективное количество клеток вводят в виде однократной дозы. В другом варианте осуществления изобретения указанное эффективное количество клеток вводят в виде более чем одной дозы в течение некоторого периода времени. График введения находится в компетенции лечащего врача и зависит от клинического состояния пациента. Клетки или популяцию клеток можно получать из любого источника, такого как банк крови или донор. Поскольку индивидуальные потребности варьируются, определение оптимальных диапазонов эффективных количеств рассматриваемого типа клеток для конкретного заболевания или состояний, находится в компетенции специалиста в данной области. Эффективное количество представляет собой количество, которое обеспечивает терапевтическое или профилактическое полезное действие. Вводимая доза должна зависеть от возраста, состояния здоровья и веса реципиента, вида одновременно применяемого лечения, если это имеет место, частоты обработки и природы требуемого действия.The cells or population of cells can be administered in one or more doses. In another embodiment of the invention, said effective amount of cells is administered in a single dose. In another embodiment of the invention, said effective amount of cells is administered in more than one dose over a period of time. The administration schedule is within the discretion of the attending physician and depends on the clinical condition of the patient. The cells or population of cells can be obtained from any source, such as a blood bank or donor. Since individual needs vary, determining optimal ranges of effective amounts of the cell type in question for a particular disease or condition is within the skill of the art. An effective amount is an amount that provides a therapeutic or prophylactic benefit. The dose administered will depend on the age, health and weight of the recipient, the type of concurrent treatment, if any, the frequency of treatment and the nature of the desired effect.

В другом варианте осуществления изобретения клетки или композицию, содержащую эти клетки, вводят в указанном эффективном количестве парентерально. Указанное введение может представлять собой внутривенное введение. Указанное введение можно осуществлять непосредственно путем инъекции в опухоль.In another embodiment of the invention, the cells or a composition containing these cells are administered in said effective amount parenterally. Said administration may be intravenous administration. Said administration may be carried out directly by injection into the tumor.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения клетки вводят пациенту в сочетании с осуществлением (например, до, одновременно или после) любого количества соответствующих форм лечения, включая (но не ограничиваясь только ими) лечение с помощью средств противовирусной терапии, таких как цидофовир и интерлейкин-2, цитарабин (известный также под названием ARA-C), или лечение натализумабом пациентов с MS (рассеянный склероз), или лечение эфализумабом пациентов с псориазом, или другие виды лечения пациентов с PML (прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия). В других вариантах осуществления изобретения Т-клетки, предлагаемые в изобретении, можно применять в сочетании с химиотерапией, лучевой терапией, иммуносупрессорными агентами, такими как циклоспорин, азатиоприн, метотрексат, микофенолат и FK506, антителами или другими иммунодеструктивными агентами, такими как САМРАТН, антитела к CD3, или с другими видами терапии на основе антител, цитоксином, флударибином, циклоспорином, FK506, рапамицином, микофеноловой кислотой, стероидами, FR901228, цитокинами и облучением. Эти лекарственные средства или ингибируют кальций-зависимую фосфатазу кальцинеурин (циклоспорин и FK506), или ингибируют киназу p70S6, которая важна для индуцируемой фактором роста передачи сигнала (рапамицин) (Henderson, Naya и др., 1991; Liu, Albers и др., 1992; Bierer, Hollander и др., 1993). В другом варианте осуществления изобретения клеточные композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, вводят пациенту в сочетании с (например, до, одновременно или после) трансплантацией костного мозга, Т-клеточной абляционной терапией с использованием либо химиотерапевтических средств, таких как флударабин, либо внешней лучевой терапии (XRT), циклофосфамида, либо антител, таких как OKT3 или САМРАТН. В другом варианте осуществления изобретения клеточные композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, вводят после осуществления В-клеточной абляционной терапии с использованием агентов, которые взаимодействуют с CD20, таких, например, как ритуксан. Например, в одном из вариантов осуществления изобретения индивидуумов можно подвергать стандартной обработке химиотерапевтическими средствами в высокой дозе с последующей трансплантацией стволовых клеток периферической крови. В некоторых вариантах осуществления изобретения после трансплантации индивидуумам вводят путем инфузии размноженные иммунные клетки, предлагаемые в настоящем изобретении. В еще одном варианте осуществления изобретения размноженные клетки вводят до или после хирургического вмешательства.In some embodiments of the present invention, the cells are administered to the patient in combination with (e.g., before, simultaneously, or after) any number of appropriate forms of treatment, including (but not limited to) treatment with antiviral therapies such as cidofovir and interleukin-2, cytarabine (also known as ARA-C), or natalizumab treatment for patients with MS (multiple sclerosis), or efalizumab treatment for patients with psoriasis, or other treatments for patients with PML (progressive multifocal leukoencephalopathy). In other embodiments, the T cells of the invention may be used in combination with chemotherapy, radiation therapy, immunosuppressive agents such as cyclosporine, azathioprine, methotrexate, mycophenolate and FK506, antibodies or other immunodestructive agents such as CAMPATH, CD3 antibodies, or other antibody-based therapies, cytotoxin, fludaribine, cyclosporine, FK506, rapamycin, mycophenolate acid, steroids, FR901228, cytokines and radiation. These drugs either inhibit the calcium-dependent phosphatase calcineurin (cyclosporine and FK506) or inhibit the p70S6 kinase, which is important for growth factor-inducible signaling (rapamycin) (Henderson, Naya et al., 1991; Liu, Albers et al., 1992; Bierer, Hollander et al., 1993). In another embodiment, the cellular compositions of the present invention are administered to a patient in conjunction with (e.g., prior to, concurrently with, or following) bone marrow transplantation, T-cell ablation therapy using either chemotherapeutic agents such as fludarabine or external beam radiation therapy (XRT), cyclophosphamide, or antibodies such as OKT3 or CAMPATH. In another embodiment, the cellular compositions of the invention are administered following B-cell ablation therapy using agents that interact with CD20, such as, for example, Rituxan. For example, in one embodiment, individuals may be treated with standard high-dose chemotherapeutic agents followed by peripheral blood stem cell transplantation. In some embodiments, the individuals are infused with expanded immune cells of the invention following transplantation. In another embodiment, the expanded cells are administered before or after surgery.

Когда CAR экспрессируются в иммунных клетках или популяциях иммунных клеток, предлагаемых в настоящем изобретении, то предпочтительными являются CAR, таргетирующие по меньшей мере один антиген, выбранный из CD22, CD38, CD123, CS1, HSP70, ROR1, GD3 и CLL1.When CARs are expressed in immune cells or immune cell populations of the present invention, preferred CARs are those targeting at least one antigen selected from CD22, CD38, CD123, CS1, HSP70, ROR1, GD3, and CLL1.

Сконструированные иммунные клетки, предлагаемые в настоящем изобретении, которые наделены CAR или модифицированным TCR, таргетирующим CD22, предпочтительно применяют для лечения лейкоза, такого как острый лимфобластный лейкоз (ALL), клетки с CAR или модифицированным TCR, таргетирующим CD38, предпочтительно применяют для лечения лейкоза, такого как Т-клеточный острый лимфобластный лейкоз (T-ALL) или множественная миелома (ММ), клетки с CAR или модифицированным TCR, таргетирующим CD123, предпочтительно применяют для лечения лейкоза, такого как острый миелоидный лейкоз (AML) и неоплазмы из бластных плазмацитоидных дендритных клеток (BPDCN), клетки с CAR или модифицированным TCR, таргетирующим CS1, предпочтительно применяют для лечения множественной миеломы (ММ).The engineered immune cells of the present invention, which are endowed with a CAR or a modified TCR targeting CD22, are preferably used to treat leukemia such as acute lymphoblastic leukemia (ALL), cells with a CAR or a modified TCR targeting CD38 are preferably used to treat leukemia such as T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) or multiple myeloma (MM), cells with a CAR or a modified TCR targeting CD123 are preferably used to treat leukemia such as acute myeloid leukemia (AML) and blastic plasmacytoid dendritic cell neoplasms (BPDCN), cells with a CAR or a modified TCR targeting CS1 are preferably used to treat multiple myeloma (MM).

Настоящее изобретение относится также к средствам обнаружения сконструированных клеток, предлагаемых в настоящем изобретении, включающих требуемые генетические инсерции, прежде всего путем осуществления стадий, на которых используют ПЦР-методы для выявления инсерции экзогенных кодирующих последовательностей в эндогенные локусы, указанные в настоящем описании, прежде всего в локусы PD1, CD25, CD69 и TCR, с использованием зондов или праймеров, гибридизующихся с любой из последовательностей, которые представлены в SEQ ID NO: 36-40.The present invention also relates to means for detecting engineered cells of the present invention comprising the desired genetic insertions, especially by performing steps in which PCR methods are used to detect the insertion of exogenous coding sequences into the endogenous loci specified herein, especially into the PD1, CD25, CD69 and TCR loci, using probes or primers hybridizing to any of the sequences presented in SEQ ID NOs: 36-40.

Иммунологические анализы можно осуществлять также для выявления экспрессии в сконструированных клетках CAR, GP130 и обнаружения отсутствия или снижения экспрессии TCR, PD1, IL-6 или IL-8 в клетках, в которых гены были «выключены» (в результате нокаута) или их экспрессия снижена.Immunoassays can also be used to detect expression in engineered CAR cells, GP130, and to detect absence or decreased expression of TCR, PD1, IL-6, or IL-8 in cells in which the genes have been knocked out or have decreased expression.

Другие определенияOther definitions

- Аминокислотные остатки в полипептидной последовательности обозначают в настоящем описании с помощью однобуквенного кода, согласно которому, например, Q обозначает Gln или остаток глутамина, R обозначает Arg или остаток аргинина и D обозначает Asp или остаток аспарагиновой кислоты.- Amino acid residues in a polypeptide sequence are designated in the present description by a single-letter code, according to which, for example, Q designates Gln or a glutamine residue, R designates Arg or an arginine residue, and D designates Asp or an aspartic acid residue.

- Аминокислотная замена обозначает замену одного аминокислотного остатка на другой, например, замена остатка аргинина на остаток глутамина в пептидной последовательности представляет собой аминокислотную замену.- An amino acid substitution refers to the replacement of one amino acid residue with another, for example, the replacement of an arginine residue with a glutamine residue in a peptide sequence is an amino acid substitution.

- Нуклеотиды обозначают следующим образом: однобуквенный код используют для обозначения основания нуклеозида: а обозначает аденин, t обозначает тимин, с обозначает цитозин и g обозначает гуанин. Для вырожденных нуклеотидов r обозначает g или а (пуриновые нуклеотиды), k обозначает g или t, s обозначает g или с, w обозначает а или t, m обозначает а или с, у обозначает t или с (пиримидиновые нуклеотиды), d обозначает g, а или t, v обозначает g, а или с, b обозначает g, t или с, h обозначает a, t или с и n обозначает g, a, t или с.- Nucleotides are designated as follows: a single-letter code is used to designate the nucleoside base: a denotes adenine, t denotes thymine, c denotes cytosine, and g denotes guanine. For degenerate nucleotides, r denotes g or a (purine nucleotides), k denotes g or t, s denotes g or c, w denotes a or t, m denotes a or c, y denotes t or c (pyrimidine nucleotides), d denotes g, a or t, v denotes g, a or c, b denotes g, t, or c, h denotes a, t, or c, and n denotes g, a, t, or c.

- В контексте настоящего описания понятия «нуклеиновая кислота» или «полинуклеотиды» относятся к нуклеотидам и/или полинуклеотидам, таким как дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) или рибонуклеиновая кислота (РНК), олигонуклеотидам, фрагментам, созданным с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), и фрагментам, созданным путем лигирования, расщепления, обработки эндонуклеазами и обработки экзонуклеазами. Молекулы нуклеиновой кислоты могут состоять из мономеров, которые являются встречающимися в естественных условиях нуклеотидами (такими как ДНК или РНК) или аналогами встречающихся в естественных условиях нуклеотидов (например, энантиомерными формами встречающихся в естественных условиях нуклеотидов), или представляют собой их комбинацию. Модифицированные нуклеотиды могут иметь изменения в сахарных фрагментах и/или в фрагментах, содержащих пиримидиновые или пуриновые основания. Модификации сахаров включают, например, замену одной или нескольких гидроксильных групп на галогены, алкильные группы, амины и азидогруппы, или сахара могут быть функционализированы до простых или сложных эфиров. Кроме того, весь сахарный фрагмент может быть заменен стерически и электронно сходными структурами, такими как аза-сахара и карбоциклические аналоги сахаров. Примерами модификаций во фрагменте, представляющем собой основание, могут служить алкилированные пурины и пиримидины, ацилированные пурины или пиримидины или другие хорошо известные гетероциклические заместители. Мономеры нуклеиновой кислоты могут быть сшиты фосфодиэфирными связями или аналогами таких связей. Нуклеиновые кислоты могут быть одноцепочечными или двухцепочечными.- As used herein, the terms "nucleic acid" or "polynucleotides" refer to nucleotides and/or polynucleotides such as deoxyribonucleic acid (DNA) or ribonucleic acid (RNA), oligonucleotides, fragments generated by polymerase chain reaction (PCR), and fragments generated by ligation, cleavage, endonuclease treatment, and exonuclease treatment. Nucleic acid molecules may be composed of monomers that are naturally occurring nucleotides (such as DNA or RNA) or analogs of naturally occurring nucleotides (e.g., enantiomeric forms of naturally occurring nucleotides), or a combination thereof. Modified nucleotides may have changes in sugar moieties and/or in moieties containing pyrimidine or purine bases. Modifications of sugars include, for example, the replacement of one or more hydroxyl groups with halogens, alkyl groups, amines, and azido groups, or the sugars can be functionalized to ethers or esters. In addition, the entire sugar moiety can be replaced by sterically and electronically similar structures, such as aza sugars and carbocyclic sugar analogs. Examples of modifications in the base moiety include alkylated purines and pyrimidines, acylated purines or pyrimidines, or other well-known heterocyclic substituents. The nucleic acid monomers can be cross-linked by phosphodiester bonds or analogs of such bonds. Nucleic acids can be single-stranded or double-stranded.

- Понятие «эндонуклеаза» относится к любому ферменту дикого типа или его варианту, обладающему способностью катализировать гидролиз (расщепление) связей между нуклеиновыми кислотами в молекуле ДНК или РНК, предпочтительно в молекуле ДНК. Эндонуклеазы не расщепляют молекулу ДНК или РНК независимо от ее последовательности, но они распознают и расщепляют молекулу ДНК или РНК в специфических полинуклеотидных последовательностях, в дальнейшем обозначенных как «последовательности-мишени» или «сайты-мишени». Эндонуклеазы можно классифицировать как редко расщепляющие эндонуклеазы, для которых, как правило, полинуклеотидный сайт распознавания имеет длину более 10 пар оснований (bp), более предпочтительно 14-55 пар оснований. Редко расщепляющие эндонуклеазы существенно повышают гомологичную рекомбинацию путем индукции двухцепочечных разрывов ДНК (DSB) в определенном локусе, обеспечивая тем самым осуществление терапий на основе генной репарации или инсерции генов (Pingoud А. и G.Н. Silva Precision genome surgery. Nat. Biotechnol. 25(7), 2007, cc. 743-744.).- The term "endonuclease" refers to any wild-type enzyme or a variant thereof that has the ability to catalyze the hydrolysis (cleavage) of bonds between nucleic acids in a DNA or RNA molecule, preferably in a DNA molecule. Endonucleases do not cleave a DNA or RNA molecule regardless of its sequence, but they recognize and cleave a DNA or RNA molecule at specific polynucleotide sequences, hereinafter referred to as "target sequences" or "target sites". Endonucleases can be classified as rare cleaving endonucleases, for which, as a rule, the polynucleotide recognition site is more than 10 base pairs (bp) in length, more preferably 14-55 bp. Rarely, cleaving endonucleases significantly enhance homologous recombination by inducing DNA double-strand breaks (DSBs) at a specific locus, thereby enabling gene repair or gene insertion-based therapies (Pingoud A. and G.H. Silva. Precision genome surgery. Nat. Biotechnol. 25(7), 2007, pp. 743-744.).

- Под «ДНК-мишенью», «последовательностью-мишенью ДНК», «ДНК-последовательностью-мишенью», «нуклеотидной последовательность-мишенью», «последовательностью-мишенью» или «сайтом процессирования» подразумевают полинуклеотидную последовательность, которая может таргетироваться и процессироваться редко расщепляющей эндонуклеазой, предлагаемой в настоящем изобретении. Указанные понятия относятся к специфической области ДНК, предпочтительно геномной области в клетке, но также к участку генетического материала, который может существовать независимо от основного генетического материла организма, такому как плазмиды, эписомы, вирус, транспозоны, или в органеллах, таких как митохондрии (но не ограничиваясь только ими). Например (но не ограничиваясь только ими) направляемые РНК последовательности-мишени представляют собой такие геномные последовательности, которые могут гибридизоваться с гидовой РНК, которая направляет РНК-направляемую эндонуклеазу к требуемому локусу.- By "target DNA", "target DNA sequence", "target DNA sequence", "target nucleotide sequence", "target sequence" or "processing site" is meant a polynucleotide sequence that can be targeted and processed by the rare cleavage endonuclease of the present invention. These terms refer to a specific region of DNA, preferably a genomic region in a cell, but also to a region of genetic material that can exist independently of the main genetic material of an organism, such as plasmids, episomes, virus, transposons, or in organelles such as mitochondria (but not limited to them). For example (but not limited to them), RNA-guided target sequences are those genomic sequences that can hybridize to a guide RNA that directs the RNA-guided endonuclease to the desired locus.

- Под «мутацией» подразумевают замену, делецию, инсерцию вплоть до одного/одной, двух, трех, четырех, пяти, шести, семи, восьми, девяти, десяти, одиннадцати, двенадцати, тринадцати, четырнадцати, пятнадцати, двадцати, двадцати пяти, тридцати, сорока, пятидесяти или большего количества нуклеотидов/аминокислот в полинуклеотидной (кДНК, ген) или полипептидной последовательности. Мутация может влиять на кодирующую последовательность гена или его регуляторную последовательность. Она может влиять также на структуру геномной последовательности или структуру/стабильность кодируемой мРНК.- By "mutation" is meant a substitution, deletion, insertion of up to one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, eleven, twelve, thirteen, fourteen, fifteen, twenty, twenty-five, thirty, forty, fifty or more nucleotides/amino acids in a polynucleotide (cDNA, gene) or polypeptide sequence. A mutation may affect the coding sequence of a gene or its regulatory sequence. It may also affect the structure of the genomic sequence or the structure/stability of the encoded mRNA.

- Под «вектором» подразумевают молекулу нуклеиновой кислоты, обладающую способностью транспортировать другую нуклеиновую кислоту, с которой она сцеплена. К «векторам» согласно настоящему изобретению, относятся (но не ограничиваясь только ими) вирусный вектор, плазмида, РНКовый вектор или молекула линейной или кольцевой ДНК или РНК, которые могут состоять из хромосомальных, нехромосомальных, полусинтетических или синтетических нуклеиновых кислот. Предпочтительными векторами являются векторы, которые способны автономно реплицировать (эписомальный вектор) и/или экспрессировать нуклеиновые кислоты, с которыми они сцеплены (экспрессионные векторы). Специалистам в данной области известно большое количество пригодных векторов, которые поступают в продажу. К вирусным векторам относятся ретровирус, аденовирус, парвовирус (например, аденоассоциированные вирусы, AAV)), коронавирус, РНК-вирусы с негативной цепью, такие как ортомиксовирус (например, вирус гриппа), рабдовирус (например, вирус бешенства и вирус везикулярного стоматита), парамиксовирус (например, вирус кори и вирус Сендай), РНК-вирусы с позитивной цепью, такие как пикорнавирус и альфавирус, и вирусы с двухцепочечной ДНК, включая аденовирус, вирус герпеса (например, вирус герпеса простого типов 1 и 2, вирус Эпштейна-Барра, цитомегаловирус) и вирус оспы (например, вирус коровьей оспы, вирус оспы птиц и вирус оспы канарейки). Другие вирусы включают, например, вирус Норвалк, тогавирус, флавивирус, реовирусы, паповирус, гепаднавирус и вирус гепатита. Примерами ретровирусов являются: вирус птичьего лейкоза-саркомы, вирусы млекопитающих С-типа, В-типа, вирусы D-типа, группа HTLV-BLV, лентивирус, спумавирус (Coffin J.М., Retroviridae: The viruses and their replication, в: Fundamental Virology, 3-е изд., под ред. В.N. Fields и др., изд-во Lippincott-Raven Publishers, Philadelphia, 1996).- By "vector" is meant a nucleic acid molecule having the ability to transport another nucleic acid to which it is linked. "Vectors" according to the present invention include, but are not limited to, a viral vector, a plasmid, an RNA vector, or a linear or circular DNA or RNA molecule, which may consist of chromosomal, non-chromosomal, semi-synthetic or synthetic nucleic acids. Preferred vectors are vectors that are capable of autonomously replicating (episomal vector) and/or expressing the nucleic acids to which they are linked (expression vectors). A large number of suitable vectors are known to those skilled in the art and are commercially available. Viral vectors include retrovirus, adenovirus, parvovirus (e.g., adeno-associated virus, AAV), coronavirus, negative-strand RNA viruses such as orthomyxovirus (e.g., influenza virus), rhabdovirus (e.g., rabies virus and vesicular stomatitis virus), paramyxovirus (e.g., measles virus and Sendai virus), positive-strand RNA viruses such as picornavirus and alphavirus, and double-stranded DNA viruses including adenovirus, herpes virus (e.g., herpes simplex virus types 1 and 2, Epstein-Barr virus, cytomegalovirus), and pox virus (e.g., cowpox virus, fowlpox virus, and canarypox virus). Other viruses include, for example, Norwalk virus, togavirus, flavivirus, reoviruses, papovirus, hepadnavirus, and hepatitis virus. Examples of retroviruses are: avian leukemia-sarcoma virus, mammalian viruses of type C, type B, type D viruses, the HTLV-BLV group, lentivirus, spumavirus (Coffin J.M., Retroviridae: The viruses and their replication, in: Fundamental Virology, 3rd ed., edited by B.N. Fields et al., Lippincott-Raven Publishers, Philadelphia, 1996).

- В контексте настоящего описания понятие «локус» относится к специфической физической области (месту) ДНК-последовательности (например, гена) в геноме. Понятие «локус» может относиться к специфической физической области последовательности-мишени редко расщепляющей эндонуклеазы на хромосоме или геномной последовательности инфекционного агента. Такой локус может содержать последовательность-мишень, которая распознается и/или расщепляется специфической для последовательности эндонуклеазой, предлагаемой в изобретении. Следует понимать, что представляющий интерес согласно настоящему изобретению локус может не только представлять собой локус на нуклеотидной последовательности, которая существует в основном генетическом материале организма (т.е. в хромосоме) клетки, но также и часть генетического материал, которая может существовать независимо от основного генетического материла организма, такая как плазмиды, эписомы, вирус, транспозоны, или в органеллах, таких как митохондрии (но не ограничиваясь указанными примерами).- As used herein, the term "locus" refers to a specific physical region (location) of a DNA sequence (e.g., a gene) in a genome. The term "locus" may refer to a specific physical region of a target sequence of a rare cleavage endonuclease on a chromosome or a genomic sequence of an infectious agent. Such a locus may comprise a target sequence that is recognized and/or cleaved by the sequence-specific endonuclease of the invention. It should be understood that a locus of interest according to the present invention may not only be a locus on a nucleotide sequence that exists in the main genetic material of an organism (i.e., in a chromosome) of a cell, but also a portion of the genetic material that may exist independently of the main genetic material of an organism, such as plasmids, episomes, a virus, transposons, or in organelles such as mitochondria (but not limited to these examples).

- Понятие «расщепление» относится к разрушению ковалентно связанного каркаса полинуклеотида. Расщепление можно инициировать с помощью различных методов, включая (но не ограничиваясь только ими) ферментативный или химический гидролиз фосфодиэфирной связи. Возможно как одноцепочечное, так и двухцепочечное расщепление, и двухцепочечное расщепление может происходить в результате двух различных случаев одноцепочечного расщепления. Расщепление двухцепочечных ДНК, РНК или гибрида ДНК/РНК может приводить в образованию либо тупых концов, либо ступенчатых концов.- The term "cleavage" refers to the disruption of a covalently linked polynucleotide backbone. Cleavage can be initiated by a variety of methods, including but not limited to enzymatic or chemical hydrolysis of the phosphodiester bond. Both single-stranded and double-stranded cleavage are possible, and double-stranded cleavage can result from two different single-stranded cleavage events. Cleavage of double-stranded DNA, RNA, or DNA/RNA hybrids can result in either blunt ends or staggered ends.

- Понятие «идентичность» относится к идентичности последовательностей двух молекул нуклеиновых кислот или полипептидов. Идентичность можно оценивать путем сравнения положений в каждой из последовательностей, которые можно выравнивать для целей сравнения. Если положение в сравниваемой последовательности занято тем же самым основанием, то молекулы являются идентичными в этом положении. Степень сходства или идентичности между двумя нуклеотидными или аминокислотными последовательностями является функцией количества идентичных или совпадающих нуклеотидов в положениях нуклеотидных последовательностей. Для расчета идентичности двух последовательностей можно использовать различные алгоритмы и/или программы сравнительного анализа первичной структуры последовательностей, включая FASTA или BLAST, которые доступны в виде компонента пакета программ анализа последовательностей GCG (Университет Висконсина, Мэдисон, шт. Висконсин), и их можно применять, например, с использованием задаваемых по умолчанию параметров. Например, можно рассматривать полипептиды, обладающие идентичностью, составляющей по меньшей мере 70%, 85%, 90%, 95%, 98% или 99%, с конкретными полипептидами, представленными в настоящем описании, и предпочтительно обладающие практически такими же функциями, а также полинуклеотиды, кодирующие такие полипептиды.- The term "identity" refers to the sequence identity of two nucleic acid or polypeptide molecules. Identity can be assessed by comparing positions in each of the sequences that can be aligned for comparison purposes. If a position in the compared sequence is occupied by the same base, the molecules are identical at that position. The degree of similarity or identity between two nucleotide or amino acid sequences is a function of the number of identical or matching nucleotides at the nucleotide sequence positions. Various sequence alignment algorithms and/or programs can be used to calculate the identity of two sequences, including FASTA or BLAST, which are available as a component of the GCG sequence analysis program package (University of Wisconsin, Madison, WI), and can be used, for example, using default parameters. For example, polypeptides having at least 70%, 85%, 90%, 95%, 98% or 99% identity to the specific polypeptides described herein, and preferably having substantially the same functions, as well as polynucleotides encoding such polypeptides, can be considered.

В контексте настоящего описания понятие «индивидуум» или «пациент» включает всех представителей царства животных, в том числе приматов кроме человека и человека.As used herein, the term "individual" or "patient" includes all members of the animal kingdom, including non-human primates and humans.

В представленном выше описании изобретения изложены подход и способ его осуществления и применения, так что любой специалист в данной области способен осуществлять и применять его, эта возможность относится, прежде всего, к сущности изобретения, изложенной в прилагаемой формуле изобретения, которая представляет собой составную часть исходного описания.The above description of the invention sets forth an approach and method for its implementation and application, so that any specialist in this field is able to implement and apply it, this possibility relates, first of all, to the essence of the invention, set forth in the attached claims, which are an integral part of the original description.

Если в настоящем описании указаны численные пределы или численный диапазон, то они включают их границы. Кроме того, считается, что включены все значения и поддиапазоны, находящиеся в указанных пределах или указанном численном диапазоне, как если бы они были специально указаны.Where numerical limits or a numerical range are stated in this specification, they include their boundaries. In addition, all values and subranges within the stated limits or stated numerical range are deemed to be included as if they were specifically stated.

Имея общее описание настоящего изобретения, можно достичь более полного понимания после ознакомления с некоторыми конкретными примерами, которые представлены в настоящем описании только для целей иллюстрации и не направлены на ограничение объема.Having generally described the present invention, a more complete understanding can be obtained by reference to certain specific examples, which are presented herein for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope.

ПримерыExamples

Пример 1: Управляемая AAV гомологичная рекомбинация в человеческих первичных Т-клетках в различных локусах под контролем эндогенных промоторов с нокдауном эндогенного генаExample 1: AAV-driven homologous recombination in human primary T cells at different loci under the control of endogenous promoters with knockdown of an endogenous gene

ВведениеIntroduction

Специфические для последовательности реагенты, представляющие собой эндонуклеазы, такие как TALEN® (фирма Cellectis, 8 rue de la Croix Jarry, 75013, Париж, Франция), обеспечивают сайтспецифическую индукцию двухцепочечных разрывов (DSB) в геноме в требуемых локусах. Репарация DSB с помощью клеточных ферментов происходит главным образом посредством двух путей: посредством негомологичного соединения концов (NHEJ) и репарации, направляемой гомологией (HDR). Для HDR используется гомологичный участок ДНК (ДНК-матрица) для репарации DSB путем рекомбинации и ее можно применять для интродукции любой генетической последовательности, содержащей в ДНК-матрице. Как продемонстрировано в настоящем изобретении указанную ДНК-матрицу можно доставлять с помощью рекомбинантного аденоассоциированного вируса (rAAV) наряду со сконструированной нуклеазой, такой как TALEN®, для интродукции сайтспецифического DSB.Sequence-specific endonuclease reagents such as TALEN ® (Cellectis, 8 rue de la Croix Jarry, 75013 Paris, France) provide site-specific induction of double-strand breaks (DSBs) in the genome at desired loci. DSB repair by cellular enzymes occurs primarily through two pathways: non-homologous end joining (NHEJ) and homology-directed repair (HDR). HDR uses a homologous region of DNA (template DNA) to repair DSBs by recombination and can be used to introduce any genetic sequence contained in the template DNA. As demonstrated in the present invention, said DNA template can be delivered using a recombinant adeno-associated virus (rAAV) along with an engineered nuclease, such as TALEN®, to introduce a site-specific DSB.

Создание матриц для интеграцииCreating matrices for integration

1.1. Инсерция индуцирующего апоптоз CAR в локус с повышающей регуляцией с помощью нокдауна эндогенной кодирующей ген PD1 последовательности1.1 Insertion of an apoptosis-inducing CAR into an up-regulated locus via knockdown of the endogenous PD1 gene coding sequence

Создавали область, представляющую собой сайт-мишень для TALEN, которая должна быть локализована в таргетируемом эндогенном гене PDCD1 (белок запрограммированной гибели клеток 1, обозначенный как PD1 - Uniprot № Q15116). Последовательности, содержащие 1000 bp, расположенные в обратном и прямом направлении от мишеней TALEN, представлены в SEQ ID NO: 1 и SEQ ID NO: 2. Последовательности-мишени TALEN (SEQ ID NO: 3 и NO: 4) представлены в SEQ ID NO: 5. Создавали предназначенную для интеграции матрицу, которая должна состоять из последовательности (300 bp), гомологичной эндогенному гену, расположенной в обратном направлении относительно сайта TALEN (SEQ ID NO: 1), за которой следует регуляторный элемент 2А (SEQ ID NO: 6), а далее последовательность, кодирующая индуцирующий апоптоз CAR без стартового кодона (SEQ ID NO: 7), далее стоп-кодон (TAG), за ним следует последовательность полиаденилирования (SEQ ID NO: 8), а затем последовательность (1000 bp), гомологичная эндогенному гену, расположенная в прямом направлении относительно сайта TALEN (SEQ ID NO: 2). Затем предназначенную для инсерции матрицу клонировали в несодержащем промотор векторе rAAV и применяли для получения AAV6.A region representing a TALEN target site was created, which should be localized in the targeted endogenous gene PDCD1 (programmed cell death protein 1, designated as PD1 - Uniprot No. Q15116). The 1000 bp upstream and downstream sequences of the TALEN targets are shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. The TALEN target sequences (SEQ ID NO: 3 and NO: 4) are shown in SEQ ID NO: 5. A template for integration was designed to consist of a 300 bp sequence homologous to the endogenous gene upstream of the TALEN site (SEQ ID NO: 1), followed by the 2A regulatory element (SEQ ID NO: 6), followed by a sequence encoding apoptosis-inducing CAR without a start codon (SEQ ID NO: 7), followed by a stop codon (TAG), followed by a polyadenylation sequence (SEQ ID NO: 8), followed by a 1000 bp sequence homologous to the endogenous gene downstream of the TALEN site. (SEQ ID NO: 2). The insertion template was then cloned into the promoter-less rAAV vector and used to generate AAV6.

1.2 Инсерция интерлейкина в локус с повышающей регуляцией с помощью нокдауна эндогенного гена1.2 Insertion of interleukin into an up-regulated locus via knockdown of the endogenous gene

Создавали область, представляющую собой сайт-мишень для TALEN, которая должна быть локализована в таргетируемом эндогенном гене PDCD1 (белок запрограммированной гибели клеток 1, PD1). Последовательности, содержащие 1000 bp, расположенные в обратном и прямом направлении от мишеней TALEN, представлены в SEQ ID NO: 1 и SEQ ID NO: 2. Последовательности-мишени TALEN (SEQ ID NO: 3 и NO: 4) представлены в SEQ ID NO: 5. Создавали предназначенную для интеграции матрицу, которая должна состоять из последовательности (300 bp), гомологичной эндогенному гену, расположенной в обратном направлении относительно сайта TALEN (SEQ ID NO: 1), за которой следует регуляторный элемент 2A (SEQ ID NO: 6), а далее последовательность, кодирующая сконструированный одноцепочечный слитый белок, содержащий субъединицу р35 человеческого IL-12 (SEQ ID NO: 9) и субъединицу р40 (SEQ ID NO: 10), далее стоп-кодон (TAG), за ним следует последовательность полиаденилирования (SEQ ID NO: 8), а затем последовательность (1000 bp), гомологичная эндогенному гену, расположенная в прямом направлении относительно сайта TALEN (SEQ ID NO: 2). Затем предназначенную для инсерции матрицу клонировали в несодержащем промотор векторе rAAV и применяли для получения AAV6.A region representing a TALEN target site was created, which should be localized in the targeted endogenous gene PDCD1 (programmed cell death protein 1, PD1). The 1000 bp upstream and downstream sequences of the TALEN targets are shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. The TALEN target sequences (SEQ ID NO: 3 and NO: 4) are shown in SEQ ID NO: 5. A template for integration was created that consisted of a 300 bp sequence homologous to the endogenous gene upstream of the TALEN site (SEQ ID NO: 1), followed by the 2A regulatory element (SEQ ID NO: 6), followed by a sequence encoding an engineered single-chain fusion protein comprising the human IL-12 p35 subunit (SEQ ID NO: 9) and p40 subunit (SEQ ID NO: 10), followed by a stop codon (TAG), followed by a polyadenylation sequence (SEQ ID NO: 8), and then sequence (1000 bp) homologous to the endogenous gene, located downstream of the TALEN site (SEQ ID NO: 2). The template to be inserted was then cloned into the promoter-less rAAV vector and used to generate AAV6.

1.3 Инсерция индуцирующего апоптоз CAR в локус со слабой экспрессией без нокдауна эндогенного гена - N-концевая инсерция1.3 Insertion of an apoptosis-inducing CAR into a low-expression locus without endogenous gene knockdown - N-terminal insertion

Создавали область, представляющую собой сайт-мишень для TALEN, которая должна быть локализована в максимальной близости от стартового кодона таргетируемого эндогенного гена LCK (LCK, LCK представляет собой протоонкоген из семейства тирозинкиназ Src [Homo sapiens (человеческий)]). Последовательности, содержащие 1000 bp, расположенные в обратном и прямом направлении от стартового кодона, представлены в SEQ ID NO: 11 и SEQ ID NO: 12. Создавали предназначенную для интеграции матрицу, которая должна состоять из последовательности (1000 bp), гомологичной эндогенному гену, расположенному в обратном направлении относительно стартового кодона, за которой следует последовательность, кодирующая индуцирующий апоптоз CAR (SEQ ID NO: 13), содержащая стартовый кодон, за которой следует регуляторный элемент 2А (SEQ ID NO: 8), далее последовательность (1000 bp), гомологичная эндогенному гену, расположенная в прямом направлении относительно стартового кодона (SEQ ID NO: 12). Затем предназначенную для инсерции матрицу клонировали в несодержащем промотор векторе rAAV и применяли для получения AAV6.A region representing a TALEN target site was created, which should be localized in the closest proximity to the start codon of the targeted endogenous LCK gene (LCK, LCK is a proto-oncogene from the Src family of tyrosine kinases [Homo sapiens (human)]). The 1000 bp upstream and downstream sequences of the start codon are shown in SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12. An integration template was constructed to consist of 1000 bp of homology to the endogenous gene upstream of the start codon, followed by a sequence encoding the apoptosis-inducing CAR (SEQ ID NO: 13) containing the start codon, followed by the 2A regulatory element (SEQ ID NO: 8), followed by 1000 bp of homology to the endogenous gene downstream of the start codon (SEQ ID NO: 12). The insertion template was then cloned into the promoter-less rAAV vector and used to generate AAV6.

1.4 Инсерция индуцирующего апоптоз CAR в локус со слабой экспрессией без нокдауна эндогенного гена- С-концевая инсерция1.4 Insertion of an apoptosis-inducing CAR into a low-expression locus without endogenous gene knockdown - C-terminal insertion

Создавали область, представляющую собой сайт-мишень для TALEN, которая должна быть локализована в максимальной близости от стоп-кодона таргетируемого эндогенного гена LCK (LCK, LCK представляет собой протоонкоген из семейства тирозинкиназ Src [Homo sapiens (человеческий)]). Последовательности, содержащие 1000 bp, расположенные в обратном и прямом направлении от стартового кодона, представлены в SEQ ID NO: 14 и SEQ ID NO: 15. Создавали предназначенную для интеграции матрицу, которая должна состоять из последовательности (1000 bp), гомологичной эндогенному гену, расположенному в обратном направлении относительно стоп-кодона, за которой следует регуляторный элемент 2A (SEQ ID NO: 8), далее последовательность, кодирующая индуцирующий апоптоз CAR без стартового кодона (SEQ ID NO: 7), далее стоп-кодон (TAG), за которым последовательность (1000 bp), гомологичная эндогенному гену, расположенная в прямом направлении относительно стоп-кодона (SEQ ID NO: 15). Затем предназначенную для инсерции матрицу клонировали в несодержащем промотор векторе rAAV и применяли для получения AAV6.A region representing a TALEN target site was created, which should be localized in the closest proximity to the stop codon of the targeted endogenous LCK gene (LCK, LCK is a proto-oncogene from the Src family of tyrosine kinases [Homo sapiens (human)]). The 1000 bp sequences upstream and downstream of the start codon are shown in SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15. An integration template was constructed to consist of 1000 bp of sequence homologous to the endogenous gene upstream of the stop codon, followed by the 2A regulatory element (SEQ ID NO: 8), followed by a sequence encoding the apoptosis-inducing CAR without a start codon (SEQ ID NO: 7), followed by a stop codon (TAG), followed by 1000 bp of sequence homologous to the endogenous gene downstream of the stop codon (SEQ ID NO: 15). The insertion template was then cloned into the promoter-less rAAV vector and used to generate AAV6.

Экспрессия специфических для последовательности реагентов, представляющих собой нуклеазы, в трансдуцированных клеткахExpression of sequence-specific nuclease reagents in transduced cells

мРНК TALEN® синтезировали с использованием набора mMessage mMachine Т7 Ultra (фирма Thermo Fisher Scientific, Гранд-Айленд, шт. Нью-Йорк), каждую TALEN клонировали в прямом направлении относительно промотора Т7, очищали с помощью колонок RNeasy (фирма Qiagen, Валенсия, шт. Калифорния) и элюировали в «среде Т для цитопорации» (фирма Harvard Apparatus, Холлистон, шт. Массачусетс). Человеческие Т-клетки собирали и активировали из цельной периферической крови (фирма ALLCELLS, Аламеда, шт. Калифорния) в среде Х-Vivo-15 (фирма Lonza, Базель, Швейцария), дополненной 20 нг/мл человеческого IL-2 (фирма Miltenyi Biotech, Сан-Диаего, шт. Калифорния), 5% человеческой АВ-сыворотки (фирма Gemini Bio-Products, Западный Сан-Франциско, шт. Калифорния) и гранулами Dynabeads® с активатором человеческих Т-клеток CD3/CD28 при соотношении гранулы: клетки 1:1 (фирма Thermo Fisher, Гранд-Айленд, шт. Нью-Йорк). Гранулы удаляли через 3 дня и 5×106 клеток трансформировали путем электропорации 10 мкг мРНК каждой из двух соответствующих TALEN® с использованием устройства (фирма ВТХ Harvard Apparatus, Холлистон, шт. Массачусетс), путем обработки с использованием двух импульсов по 0,1 мс при 3000 В/см с последующими 4 импульсами по 0,2 мс при 325 В/см в кюветах с расстоянием между электродами 0,4 см в конечном объеме 200 мкл среды Т для цитопорации (фирма ВТХ Harvard Apparatus, Холлистон, шт. Массачусетс). Клетки немедленно разводили в среде X-Vivo-15, дополненной 20 нг/мл IL-2, и инкубировали при 37°С с 5% СО2. Через 2 ч клетки инкубировали с частицами AAV6, используя 3×105 вирусных геномов (vg) на клетку (37°С, 16 ч). Клетки пересевали и поддерживали в среде X-Vivo-15, дополненной 5% человеческой АВ-сыворотки и 20 нг/мл IL-2, до оценки с помощью проточной цитометрии экспрессии соответствующих встроенных генных последовательностей.TALEN® mRNA was synthesized using the mMessage mMachine T7 Ultra kit (Thermo Fisher Scientific, Grand Island, NY), each TALEN was cloned downstream of the T7 promoter, purified using RNeasy columns (Qiagen, Valencia, CA), and eluted in T cytoporation medium (Harvard Apparatus, Holliston, MA). Human T cells were collected and activated from whole peripheral blood (ALLCELLS, Alameda, CA) in X-Vivo-15 medium (Lonza, Basel, Switzerland) supplemented with 20 ng/ml human IL-2 (Miltenyi Biotech, San Diego, CA), 5% human AB serum (Gemini Bio-Products, West San Francisco, CA), and Dynabeads® with human CD3/CD28 T cell activator at a bead:cell ratio of 1:1 (Thermo Fisher, Grand Island, NY). Beads were removed after 3 days and 5 x 10 6 cells were transformed by electroporation of 10 μg of each of the two corresponding TALEN® mRNA using the apparatus (BTX Harvard Apparatus, Holliston, MA) using two 0.1 ms pulses at 3000 V/cm followed by four 0.2 ms pulses at 325 V/cm in cuvettes with an interelectrode distance of 0.4 cm in a final volume of 200 μl of T cytoporation medium (BTX Harvard Apparatus, Holliston, MA). Cells were immediately diluted in X-Vivo-15 medium supplemented with 20 ng/ml IL-2 and incubated at 37°C with 5% CO 2 . After 2 h, cells were incubated with AAV6 particles using 3× 105 viral genomes (vg) per cell (37°C, 16 h). Cells were passaged and maintained in X-Vivo-15 medium supplemented with 5% human AV serum and 20 ng/ml IL-2 until expression of the respective inserted gene sequences was assessed by flow cytometry.

Пример 2: Опосредуемая TALEN двойная таргетная интеграция кодирующих IL-15 и CAR матриц в Т-клеткиExample 2: TALEN-mediated dual targeting of IL-15 and CAR encoding matrices into T cells

МатериалыMaterials

Среду X-vivo-15 получали от фирмы Lonza (каталожный №BE04-418Q), IL-2 от фирмы Miltenyi Biotech (каталожный №130-097-748), человеческую АВ-сыворотку от фирмы Seralab (каталожный № GEM-100-318), активатор человеческих Т-клеток CD3/CD28 от фирмы Life Technology (каталожный №11132D), QBEND10-APC от фирмы R&D Systems (каталожный № FAB7227A), меченное Vioblue® антитело к CD3, меченное РЕ антитело к LNGFR, меченное АРС антитело к CD25 и меченное РЕ антитело к PD1 от фирмы Miltenyi (каталожные №№130-094-363, 130-112-790, 130-109-021 и 130-104-892 соответственно), которыми обрабатывали 48-луночные планшеты (фирма CytoOne, каталожный №СС7682-7548), набор для определения человеческого IL-15 Quantikine ELISA фирмы R&D systems (каталожный № S1500), ONE-Glo фирмы Promega (каталожный № Е6110). Партии AAV6, содержащие различные матрицы, получали от фирмы Virovek, РВМС-клетки получали от фирмы Allcells (каталожный № PB004F) и клетки Raji, экспрессирующие люциферазу, получали путем трансдукции клеток Raji из АТСС (каталожный № CCL-86), кодирующими люциферазу светлячка лентивирусными частицами.X-vivo-15 medium was purchased from Lonza (catalog #BE04-418Q), IL-2 was purchased from Miltenyi Biotech (catalog #130-097-748), human AB serum was purchased from Seralab (catalog #GEM-100-318), human CD3/CD28 T cell activator was purchased from Life Technology (catalog #11132D), QBEND10-APC was purchased from R&D Systems (catalog #FAB7227A), Vioblue®-labeled anti-CD3, PE-labeled anti-LNGFR, APC-labeled anti-CD25, and PE-labeled anti-PD1 were purchased from Miltenyi (catalog #130-094-363, 130-112-790, 130-109-021, and 130-104-892, respectively) were used in 48-well plates (CytoOne, catalog #CC7682-7548), human IL-15 Quantikine ELISA kit from R&D systems (catalog #S1500), ONE-Glo from Promega (catalog #E6110). AAV6 lots containing different templates were obtained from Virovek, PBMCs were obtained from Allcells (catalog #PB004F), and luciferase-expressing Raji cells were generated by transducing ATCC Raji cells (catalog #CCL-86) with firefly luciferase-encoding lentiviral particles.

МетодыMethods

2.1 Трансфекция-трансдукция2.1 Transfection-transduction

Двойную таргетную интеграцию в локусы TRAC и PD1 или CD25 осуществляли следующим образом. РВМС-клетки сначала подвергали оттаиванию, затем промывали, ресуспендировали и культивировали в полной среде X-vivo-15 (X-vivo-15, 5% АВ-сыворотка, 20 нг/мл IL-2). Через 1 день клетки актировали с помощью Dynabeads® с активатором человеческих Т-клеток CD3/CD28 (25 мкл гранул /1Е6 CD3-позитивных клеток) и культивировали с плотностью 1Е6 клеток/мл в течение 3 дней в полной среде X-vivo при 37°С в присутствии 5% СО2. Затем клетки расщепляли, используя свежую полную среду и на следующий день трансдуцировали/трансфектировали согласно следующей процедуре. В день трансдукции-трансфекции из клеток сначала удаляли гранулы с помощью магнитной сепарации (набор EasySep), промывали дважды в буфере Т для цитопорации (фирма ВТХ Harvard Apparatus, Холлистон, шт. Массачусетс) и ресуспендировали в конечной концентрации 28×106 клеток/мл в этом же растворе. Клеточную суспензию смешивали с 5 мкг мРНК, кодирующих плечи TRAC TALEN® (SEQ ID NO: 16 и 17) в отсутствии или в присутствии 15 мкг мРНК, кодирующих плечи либо CD25-, либо PD1-TALEN® (SEQ ID NO: 18 и 19 и SEQ ID NO: 20 и 21 соответственно) в конечном объеме 200 мкл. TALEN представляет собой стандартный формат TALE-нуклеаз, полученных в результате слияния TALE с Fok-1. Трансфекцию осуществляли, используя технологию Pulse Agile, применяя два импульса по 0,1 мс при 3000 В/см с последующими 4 импульсами по 0,2 мс при 325 В/см в кюветах с расстоянием между электродами 0,4 см в конечном объеме 200 мкл среды Т для цитопорации (фирма ВТХ Harvard Apparatus, Холлистон, шт. Массачусетс). Клетки после электропорации немедленно переносили в 12-луночный планшет, содержащий 1 мл предварительно нагретой бессывороточной среды X-vivo-15, и инкубировали при 37°С в течение 15 мин. Затем клетки концентрировали до получения 8×106 клеток/мл в 250 мкл этой же среды в присутствии AAV6-частиц (MOI=3×105 vg/клетку), содержащих донорские матрицы, в 48-луночных регулярно обрабатываемых планшетах. После культивирования в течение 2 ч при 30°С добавляли к клеточной суспензии 250 мкл среды Xvivo-15, дополненной 10% АВ-сыворотки и 40 нг/мл IL-2, и смесь инкубировали в течение 24 ч в таких же условиях культивирования. Через 1 день клетки высевали из расчета 1×106 клеток/мл в полную среду X-vivo-15 и культивировали при 37°С в присутствии 5% СО2.Dual targeting of TRAC and PD1 or CD25 loci was performed as follows. PBMCs were first thawed, washed, resuspended and cultured in X-vivo-15 complete medium (X-vivo-15, 5% AB serum, 20 ng/ml IL-2). After 1 day, cells were activated with Dynabeads® with CD3/CD28 human T cell activator (25 µl beads/ 1U6 CD3-positive cells) and cultured at 1U6 cells/ml for 3 days in X-vivo complete medium at 37°C in the presence of 5% CO2 . Cells were then split using fresh complete medium and transduced/transfected the following day according to the following procedure. On the day of transduction-transfection, cells were first de-beaded by magnetic separation (EasySep kit), washed twice in cytoporation buffer T (BTX Harvard Apparatus, Holliston, MA), and resuspended at a final concentration of 28 x 106 cells/ml in the same solution. The cell suspension was mixed with 5 μg mRNA encoding the TRAC TALEN® arms (SEQ ID NOS: 16 and 17) in the absence or presence of 15 μg mRNA encoding either the CD25- or PD1- TALEN® arms (SEQ ID NOS: 18 and 19 and SEQ ID NOS: 20 and 21, respectively) in a final volume of 200 μl. TALEN is a standard format TALE nuclease derived from the fusion of TALE with Fok-1. Transfection was performed using Pulse Agile technology using two 0.1 ms pulses at 3000 V/cm followed by four 0.2 ms pulses at 325 V/cm in cuvettes with an interelectrode distance of 0.4 cm in a final volume of 200 μl of T cytoporation medium (BTX Harvard Apparatus, Holliston, MA). Electroporated cells were immediately transferred to a 12-well plate containing 1 ml of prewarmed serum-free X-vivo-15 medium and incubated at 37°C for 15 min. Cells were then concentrated to 8 × 10 6 cells/ml in 250 μl of the same medium in the presence of AAV6 particles (MOI = 3 × 10 5 vg/cell) containing donor templates in 48-well routinely processed plates. After culturing for 2 h at 30°C, 250 μl of Xvivo-15 medium supplemented with 10% AB serum and 40 ng/ml IL-2 were added to the cell suspension, and the mixture was incubated for 24 h under the same culturing conditions. After 1 day, the cells were seeded at 1×10 6 cells/ml in complete X-vivo-15 medium and cultured at 37°C in the presence of 5% CO 2 .

2.2 Зависящая от активации экспрессия ΔLNGFR и секреция IL-152.2 Activation-dependent ΔLNGFR expression and IL-15 secretion

Сконструированные Т-клетки выделяли после процесса трансфекции-трансдукции, описанного выше, и высевали из расчета 1×106 клеток/мл индивидуально или в присутствии клеток Raji (Е:Т=1:1) или Dynabeads (12,5 мкл/1×106 клеток) в конечном объеме 100 мкл полной среды X-vivo-15. Клетки культивировали в течение 48 ч, после чего выделяли, метили и анализировали с помощью проточной цитометрии. Клетки метили с использованием двух независимых наборов антител. Первый набор антител, предназначенных для выявления присутствия ΔLNGFR-, CAR- и CD3-клеток, состоял из QBEND10-АРС (разведенного в соотношении 1/10), меченного Vioblue® антитела к CD3 (разведенного в соотношении 1/25) и меченного РЕ антитела к ΔLNGFR (разведенного в соотношении 1/25). Второй набор антител, предназначенных для выявления экспрессии эндогенных CD25 и PD1, состоял из меченного АРС антитела к CD25 (разведенного в соотношении 1/25) и меченного Vioblue® антитела к PD1 (разведенного в соотношении 1/25).Engineered T cells were isolated following the transfection-transduction process described above and seeded at 1 x 106 cells/ml alone or in the presence of Raji cells (E:T = 1:1) or Dynabeads (12.5 μl/1 x 106 cells) in a final volume of 100 μl X-vivo-15 complete medium. Cells were cultured for 48 h before being isolated, labeled and analyzed by flow cytometry. Cells were labeled using two independent sets of antibodies. The first set of antibodies, designed to detect the presence of ΔLNGFR, CAR, and CD3 cells, consisted of QBEND10-APC (diluted 1/10), Vioblue®-labeled anti-CD3 (diluted 1/25), and PE-labeled anti-ΔLNGFR (diluted 1/25). The second set of antibodies, designed to detect endogenous CD25 and PD1 expression, consisted of APC-labeled anti-CD25 (diluted 1/25) and Vioblue®-labeled anti-PD1 (diluted 1/25).

Такую же экспериментальную процедуру применяли для изучения секреции IL-15 в среду. Смесь клеток выдерживали в совместной культуре в течение 2, 4, 7 и 10 дней, после чего собирали и супернатант анализировали с помощью специфического для IL-15 набора ELISA.The same experimental procedure was used to study the secretion of IL-15 into the medium. The cell mixture was maintained in co-culture for 2, 4, 7 and 10 days, after which it was collected and the supernatant was analyzed using an IL-15-specific ELISA kit.

2.3 Серийный киллинг-анализ2.3 Serial killing analysis

Для оценки противоопухолевой активности сконструированных CAR Т-клеток осуществляли серийный киллинг-анализ. Принцип этого анализа заключается в том, что ежедневно индуцируют противоопухолевую активность CAR Т-клеток путем добавления каждый день постоянного количества опухолевых клеток. Мониторинг пролиферации, контроля и рецидива опухолевых клеток можно осуществлять на основе определения люминесценции люциферазы в качестве маркера, стабильно интегрированного в опухолевые линии клеток.To evaluate the antitumor activity of the engineered CAR T cells, a serial killing assay was performed. The principle of this assay is that the antitumor activity of CAR T cells is induced daily by adding a constant amount of tumor cells every day. Monitoring of tumor cell proliferation, control, and relapse can be performed based on the detection of luciferase luminescence as a marker stably integrated into tumor cell lines.

Как правило, CAR Т-клетки смешивали с суспензией 2,5×105 опухолевых клеток Raji-luc, используя различные соотношения Е:Т (Е:Т=5:1 или 1:1), в общем объеме 1 мл среды Xvivo 5% АВ, дополненной 20 нг/мкл IL-2. Смесь инкубировали в течение 24 ч, после чего определяли люминесценцию в 25 мкл клеточной суспензии, используя реагент ONE-Glot. Смесь клеток затем центрифугировали, старую среду отбрасывали и заменяли 1 мл свежей полной среды X-vivo-15, содержащей 2,5×105 клеток Raji-Luc, и полученную смесь клеток инкубировали в течение 24 ч. Указанный протокол повторяли в течение 4 дней.Typically, CAR T cells were mixed with a suspension of 2.5 x 105 Raji -luc tumor cells using different E:T ratios (E:T = 5:1 or 1:1) in a total volume of 1 ml Xvivo 5% AB medium supplemented with 20 ng/μl IL-2. The mixture was incubated for 24 h, after which luminescence was detected in 25 μl of the cell suspension using the ONE-Glot reagent. The cell mixture was then centrifuged, the old medium was discarded and replaced with 1 ml fresh X-vivo-15 complete medium containing 2.5 x 105 Raji-Luc cells, and the resulting cell mixture was incubated for 24 h. This protocol was repeated for 4 days.

Эксперименты и результатыExperiments and results

В данном примере описаны способы повышения терапевтического результата терапий на основе CAR Т-клеток путем интеграция кассеты экспрессии, содержащей гетеродимер IL-15/растворимый IL-15-рецептор альфа (IL15/sIL15rα), под контролем эндогенных Т-клеточных промоторов, регулирующих гены PD1 и CD25. Поскольку известно, что имеет место повышающая регуляция обоих генов при контакте опухоли с CAR Т-клетками, их можно перенаправлять на экспрессию IL- IL15/sIL15rα только вблизи опухоли. Указанный способ способствует уменьшению потенциальных побочных действий, обусловленных системной секрецией IL15/sIL15rα, поддерживая при этом способность к пониженной индуцированной активацией смерти Т-клеток (AICD), улучшает выживаемость Т-клеток, повышает противоопухолевую активность Т-клеток и реверсирует Т-клеточную анергию.This example describes methods for enhancing the therapeutic outcome of CAR T cell-based therapies by integrating an expression cassette comprising the IL-15/soluble IL-15 receptor alpha (IL15/sIL15rα) heterodimer under the control of endogenous T cell promoters regulating the PD1 and CD25 genes. Since both genes are known to be up-regulated upon tumor contact with CAR T cells, they can be redirected to express IL-IL15/sIL15rα only in the vicinity of the tumor. This method helps to reduce potential side effects due to systemic secretion of IL15/sIL15rα, while maintaining the capacity for reduced activation-induced T cell death (AICD), improves T cell survival, enhances T cell antitumor activity, and reverses T cell anergy.

Способ, разработанный для интеграции IL15/sIL15rα в локусы PD1 и CD25, состоит в создании двухцепочечного разрыва в обоих локусах с использованием TALEN в присутствии ДНК-матрицы для репарации, для внесения которой применяют векторизацию с использованием AAV6. Указанная матрица состоит из двух гомологичных плечей, окружающих кодирующие области IL15/sIL15rα, разделенные цис-действующими 2А-элементами и регуляторными элементами (стоп-кодон и полиА-последовательности). В зависимости от являющегося мишенью локуса и его участия в Т-клеточной активности, таргетируемый эндогенный ген может быть инактивирован или не инактивирован с использованием специфической конструкции матрицы. Когда ген CD25 рассматривается в качестве таргетируемого локуса, то встраиваемую матрицу создавали для нокина (KI) IL15/sIL15rα без инактивации CD25, поскольку белковый продукт этого гена считается важным для Т-клеточной функции. В противоположность этому, поскольку PD1 участвует в Т-клеточном ингибировании/истощении Т-клеток, то встраиваемую матрицу создавали для предупреждения его экспрессии с сохранением способности к экспрессии и секреции IL15/sIL15rα.The method developed for IL15/sIL15rα integration into the PD1 and CD25 loci consists of creating a double-strand break at both loci using TALEN in the presence of a DNA repair template vectored with AAV6. The template consists of two homologous arms surrounding the IL15/sIL15rα coding regions separated by cis-acting 2A elements and regulatory elements (stop codon and polyA sequences). Depending on the locus being targeted and its involvement in T cell activity, the endogenous gene being targeted may or may not be inactivated using a specific template design. When the CD25 gene is considered as a targetable locus, the insertion template was designed for the IL15/sIL15rα knockin (KI) without inactivating CD25, since the protein product of this gene is considered important for T cell function. In contrast, since PD1 is involved in T cell inhibition/T cell exhaustion, the insertion template was designed to prevent its expression while maintaining the ability to express and secrete IL15/sIL15rα.

Для иллюстрации указанного подхода и демонстрации целесообразности двойной таргетной инсерции в первичные Т-клетки создавали три различные матрицы (фиг. 2А, 2Б и 2В). Первую, обозначенную как CARm, которая представлена в SEQ ID NO: 36, создавали для инсерции кДНК анти-CD22 CAR в локус TRAC в присутствии TRAC TALEN® (SEQ ID NO: 16 и 17). Вторую, обозначенную как IL-15_CD25m (SEQ ID NO: 37), создавали для интеграции кДНК IL15, sIL15rα и поверхностного маркера, обозначенного как ΔLNGFR, разделенных цис-действующими 2А-элементами, непосредственно перед стоп-кодоном эндогенной кодирующей последовательности CD25, с использованием CD25 TALEN® (SEQ ID NO: 18 и 19). Третью, IL-15_PD1m (SEQ ID NO: 38), содержащую такую же кассету экспрессии, создавали для интеграции в середину открытой рамки считывания PD1, используя PD1 TALEN® (SEQ ID NO: 20 и 21). Три матрицы, содержащие дополнительный цис-действующий 2А-элемент, локализованный в обратном направлении относительно кассет экспрессии, обеспечивали совместную экспрессию IL15/sIL15rα и CAR с эндогенным таргетируемым геном.To illustrate this approach and demonstrate the feasibility of dual targeted insertion into primary T cells, three different arrays were generated (Figures 2A, 2B, and 2C). The first, designated CARm and shown in SEQ ID NO: 36, was designed to insert anti-CD22 CAR cDNA into the TRAC locus in the presence of TRAC TALENs (SEQ ID NOS: 16 and 17). The second, designated IL-15_CD25m (SEQ ID NO: 37), was designed to integrate IL15 cDNA, sIL15rα, and a surface marker designated ΔLNGFR, separated by cis-acting 2A elements, immediately upstream of the stop codon of the endogenous CD25 coding sequence, using CD25 TALENs (SEQ ID NOS: 18 and 19). The third, IL-15_PD1m (SEQ ID NO: 38), containing the same expression cassette, was designed to integrate into the middle of the PD1 open reading frame using PD1 TALEN ® (SEQ ID NOs: 20 and 21). Three templates containing an additional cis-acting 2A element located upstream of the expression cassettes allowed co-expression of IL15/sIL15rα and CAR with the endogenous target gene.

При создании изобретении впервые оценена эффективность двойной таргетной инсерции в Т-клетки путем их трансдукции одной из конструкций AAV6, кодирующей матрицы IL15/sIL15rα (SEQ ID NO: 41; pCLS30519), наряду с одной конструкцией, кодирующей CAR, и последующей трансфекции соответствующей TALEN®. Применение векторизации на основе AAV6 матриц в присутствии мРНК, кодирующей TRAC TALEN® (SEQ ID NO: 22 и 23) и PD1 TALEN® (SEQ ID NO: 24 и 25) или CD25 TALEN® (SEQ ID NO: 26 и 27), обеспечивает экспрессию анти-CD22 CAR в вплоть до 46% сконструированных Т-клеток (фиг. 3).In creating the invention, the efficiency of dual target insertion into T cells by transducing them with one of the AAV6 constructs encoding IL15/sIL15rα matrices (SEQ ID NO: 41; pCLS30519), along with one construct encoding CAR, and subsequent transfection of the corresponding TALEN ® was assessed for the first time. The use of vectorization based on AAV6 matrices in the presence of mRNA encoding TRAC TALEN ® (SEQ ID NO: 22 and 23) and PD1 TALEN ® (SEQ ID NO: 24 and 25) or CD25 TALEN ® (SEQ ID NO: 26 and 27) ensures expression of anti-CD22 CAR in up to 46% of the engineered T cells (Fig. 3).

Для определения уровня интеграции IL15m в локусы CD25 и PD1 сконструированные Т-клетки активировали либо с помощью покрытых анти-CD3/CD28 гранул, либо с помощью экспрессирующих CD22 опухолевых клеток Raji. Через 2 дня после активации клетки выделяли и анализировали с помощью FACS, применяя экспрессию LNGFR в качестве имитатора секреции IL15/sIL15rα (фиг. 4 и 5). Полученные при создании изобретения результаты продемонстрировали, что покрытые анти-CD3/CD28 гранулы индуцировали экспрессию ΔLNGFR Т-клетками, содержащими IL-15m_CD25 или IL-15m_PD1, вне зависимости от присутствия анти-CD22 CAR (фиг. 4А-Б). Однако опухолевые клетки индуцировали экспрессию ΔLNGFR только Т-клетками, обработанными и CARm, и IL-15m. Это свидетельствует о том, что экспрессию ΔLNGFR можно специфически индуцировать посредством контакта опухолевой клетки с CAR (фиг. 5 и 6).To determine the level of IL15m integration at the CD25 and PD1 loci, engineered T cells were activated with either anti-CD3/CD28-coated beads or CD22-expressing Raji tumor cells. Two days after activation, cells were isolated and analyzed by FACS using LNGFR expression as a proxy for IL15/sIL15rα secretion (Figures 4 and 5). Our results demonstrated that anti-CD3/CD28-coated beads induced ΔLNGFR expression by T cells containing IL-15m_CD25 or IL-15m_PD1, regardless of the presence of anti-CD22 CAR (Figures 4A-B). However, tumor cells induced ΔLNGFR expression only by T cells treated with both CARm and IL-15m. This suggests that ΔLNGFR expression can be specifically induced by tumor cell contact with CAR (Figs. 5 and 6).

Как и ожидалось, эндогенный ген CD25 все еще экспрессировался в активированных обработанных Т-клетках (фиг. 7 и 8), в то время как экспрессия PD1 сильно нарушалась (фиг. 12).As expected, the endogenous CD25 gene was still expressed in activated treated T cells (Figs. 7 and 8), while PD1 expression was severely impaired (Fig. 12).

Для подтверждения того, что экспрессия ΔLNGFR коррелировала с секрецией IL-15 в среду, Т-клетки, экспрессирующие анти-CD22 CAR и ΔLNGFR, инкубировали в присутствии экспрессирующих CD22 опухолевых клеток Raji (соотношение Е:Т=1:1) в течение в целом 10 дней. Супертанат собирали в дни 2, 4, 7 и 10 и присутствие IL15 оценивали количественно с помощью анализа ELISA. Полученные результаты продемонстрировали, что IL-15 секретировался в среду только Т-клетками, которые совместно обрабатывали матрицами и CARm, и IL15m вместе с соответствующими им TALEN® (фиг. 13). Т-клетки, обработанные любой одной из указанных матриц не обладали способностью секретировать какой-либо существенный уровень IL-15 относительно покоящихся Т-клеток. Важно отметить, что установлено, что уровень секреции IL-15 был кратковременным с максимальным пиком в день 4 (фиг. 14).To confirm that ΔLNGFR expression correlated with IL-15 secretion into the medium, T cells expressing anti-CD22 CAR and ΔLNGFR were incubated in the presence of CD22-expressing Raji tumor cells (E:T ratio = 1:1) for a total of 10 days. Supernates were collected on days 2, 4, 7, and 10 and the presence of IL15 was quantified by ELISA. The results demonstrated that IL-15 was secreted into the medium only by T cells co-treated with both CARm and IL15m matrices along with their corresponding TALENs (Fig. 13). T cells treated with either matrices alone were unable to secrete any significant level of IL-15 relative to resting T cells. Importantly, it was found that the level of IL-15 secretion was transient with a maximum peak at day 4 (Fig. 14).

Для решения вопроса о том, может ли уровень секретированного IL-15 (SEQ ID NO: 59) влиять на активность CAR Т-клеток, CAR Т-клетки совместно культивировали в присутствии опухолевых клеток при соотношении Е:Т 5:1 в течение 4 дней. Их противоопухолевую активность вызывали ежедневно путем их пеллетирования и ресуспедирования в культуральной среде, лишенной IL-2 и содержащей свежие опухолевые клетки. Мониторинг противоопухолевой активности CAR Т-клеток осуществляли ежедневно путем измерения люминесценции оставшихся опухолевых клеток Raji, экспрессирующих люциферазу. Полученные результаты продемонстрировали, что CAR Т-клетки, коэкспрессирующие IL-15, обладали более высокой противоопухолевой активностью, чем клетки, лишенные IL-15, во все изученные моменты времени (фиг. 15).To address whether the level of secreted IL-15 (SEQ ID NO: 59) could influence CAR T cell activity, CAR T cells were co-cultured in the presence of tumor cells at an E:T ratio of 5:1 for 4 days. Their anti-tumor activity was induced daily by pelleting and resuspension in IL-2-deficient culture medium containing fresh tumor cells. The anti-tumor activity of CAR T cells was monitored daily by measuring the luminescence of the remaining luciferase-expressing Raji tumor cells. The results demonstrated that CAR T cells co-expressing IL-15 had higher anti-tumor activity than IL-15-deficient cells at all time points studied (Fig. 15).

Таким образом, в совокупности полученные результаты продемонстрировали, что при создании изобретения разработан способ, обеспечивающий осуществление одновременных таргетных инсерции кДНК CAR и IL-15 в локусы TRAC и CD25 или PD1. Указанная двойная таргетная инсерция приводила к сильной экспрессии анти-СD22 CAR и к секреции IL-15 в средах. Уровни секретируемого IL-15 оказались достаточными для повышения активности CAR Т-клеток.Thus, taken together, the obtained results demonstrated that the invention provides a method for performing simultaneous targeted insertions of CAR cDNA and IL-15 into the TRAC and CD25 or PD1 loci. This dual targeted insertion resulted in strong expression of the anti-CD22 CAR and secretion of IL-15 in the media. The levels of secreted IL-15 were sufficient to enhance CAR T cell activity.

Claims (25)

1. Способ получения сконструированных T-клеток или природных киллеров (NK) клеток для клеточной иммунотерапии, где способ включает:1. A method for producing engineered T cells or natural killer (NK) cells for cellular immunotherapy, wherein the method comprises: - получение популяции первичных Т-клеток или NK-клеток;- obtaining a population of primary T cells or NK cells; - интродукцию в указанные Т-клетки или NK-клетки:- introduction into the specified T cells or NK cells: I) нуклеиновой кислоты, содержащей экзогенную полинуклеотидную последовательность, кодирующую хемокин или цитокин, которую требуется интегрировать в эндогенный ген, выбранный из гена, кодирующего PD1, CTLA4, PPP2CA, PPP2CB, PTPN6, PTPN22, LAG3, HAVCR2, BTLA, CD160, TIGIT, CD96, CRTAM, LAIR1, SIGLEC7, SIGLEC9, CD244, TNFRSF10B, TNFRSF10A, CASP8, CASP10, CASP3, CASP6, CASP7, FADD, FAS, TGFBRII, TGFRBRI, SMAD2, SMAD3, SMAD4, SMAD10, SKI, SKIL, TGIF1, IL10RA, IL10RB, HMOX2, IL6R, IL6ST, EIF2AK4, CSK, PAG1, SIT1, FOXP3, PRDM1, BATF, GUCY1A2, GUCY1A3, GUCY1B2, GUCY1B3, CD25, CD69, TGFb, IL-10, IL-10R, GCN2, PRDM1, DCK, HPRT, GGH или CD52, или эндогенный ген, выбранный из Spata6, Itga6, Rcbtb2, Cd1d1, St8sia4, Itgae, Fam214a, IL3, IL2, Ccl4, IL21, Gp49a, Nr4a3, Lilrb4, Cd200, Cdkn1a, Gzmc, Nr4a2, Cish, Ccr8, Lad1, Crabp2; Gzmb, Tbx21, Plek, Chek1, Slamf7, Zbtb32, Tigit, Lag3, Gzma, Wee1, IL12rb2, Eea1 и Dtl;I) a nucleic acid comprising an exogenous polynucleotide sequence encoding a chemokine or cytokine that is required to be integrated into an endogenous gene selected from a gene encoding PD1, CTLA4, PPP2CA, PPP2CB, PTPN6, PTPN22, LAG3, HAVCR2, BTLA, CD160, TIGIT, CD96, CRTAM, LAIR1, SIGLEC7, SIGLEC9, CD244, TNFRSF10B, TNFRSF10A, CASP8, CASP10, CASP3, CASP6, CASP7, FADD, FAS, TGFBRII, TGFRBRI, SMAD2, SMAD3, SMAD4, SMAD10, SKI, SKIL, TGIF1, IL10RA, IL10RB, HMOX2, IL6R, IL6ST, EIF2AK4, CSK, PAG1, SIT1, FOXP3, PRDM1, BATF, GUCY1A2, GUCY1A3, GUCY1B2, GUCY1B3, CD25, CD69, TGFb, IL-10, IL-10R, GCN2, PRDM1, DCK, HPRT, GGH or CD52, or an endogenous gene selected from Spata6, Itga6, Rcbtb2, Cd1d1, St8sia4, Itgae, Fam214a, IL3, IL2, Ccl4, IL21, Gp49a, Nr4a3, Lilrb4, Cd200, Cdkn1a, Gzmc, Nr4a2, Cish, Ccr8, Lad1, Crabp2; Gzmb, Tbx21, Plek, Chek1, Slamf7, Zbtb32, Tigit, Lag3, Gzma, Wee1, IL12rb2, Eea1 and Dtl ; II) одного специфического для последовательности эндонуклеазного реагента, выбранного из направляемых РНК или ДНК эндонуклеаз, таких как Cas9 или Cpf1, TAL-эндонуклеазы, нуклеазы цинковых пальцев, самонаводящаяся эндонуклеаза или любая их комбинация, и который специфично нацелен на указанный выбранный эндогенный ген,II) one sequence-specific endonuclease reagent selected from RNA- or DNA-guided endonucleases such as Cas9 or Cpf1, TAL endonucleases, zinc finger nucleases, a homing endonuclease, or any combination thereof, and which specifically targets said selected endogenous gene, в котором указанную экзогенную полинуклеотидную последовательность встраивают путем интеграции таргетного гена в указанный эндогенный ген так, что указанная экзогенная полинуклеотидная последовательность формирует экзогенную кодирующую последовательность под транскрипционным контролем эндогенного промотора, присутствующего в указанном гене, и где химерный антигенный рецептор (CAR) или модифицированный TCR независимо экспрессируется в трансфицированных Т-клетках или NK-клетках.wherein said exogenous polynucleotide sequence is inserted by integrating a target gene into said endogenous gene such that said exogenous polynucleotide sequence forms an exogenous coding sequence under the transcriptional control of an endogenous promoter present in said gene, and wherein the chimeric antigen receptor (CAR) or modified TCR is independently expressed in transfected T cells or NK cells. 2. Способ по п. 1, в котором указанный специфический для последовательности реагент является реагентом, представляющим собой эндонуклеазу.2. The method of claim 1, wherein said sequence-specific reagent is an endonuclease reagent. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором указанную интеграцию таргетного гена осуществляют путем гомологичной рекомбинации или негомологичным соединением концов (NHEJ) в указанных Т-клетках или NK-клетках.3. The method according to claim 1 or 2, wherein said integration of the target gene is carried out by homologous recombination or non-homologous end joining (NHEJ) in said T cells or NK cells. 4. Способ по одному из пп. 1-3, в котором указанная молекула, кодируемая указанной экзогенной кодирующей последовательностью, представляет собой РНК-транскрипт, такой как РНКi, или полипептид, такой как функциональный белок.4. The method according to one of claims 1-3, wherein said molecule encoded by said exogenous coding sequence is an RNA transcript, such as RNAi, or a polypeptide, such as a functional protein. 5. Способ по одному из пп. 1-4, в котором указанная экзогенная последовательность кодирует интерлейкин-2 (IL-2), интерлейкин 12 (IL-12) или интерлейкин (IL-15).5. The method according to one of claims 1-4, wherein said exogenous sequence encodes interleukin-2 (IL-2), interleukin 12 (IL-12) or interleukin (IL-15). 6. Способ по одному из пп. 1-5, в котором указанный специфический представляющий собой эндонуклеазу реагент интродуцируют с помощью электропорации в виде полипептида или мРНК, которая транслируется в клетке.6. The method according to one of claims 1-5, wherein said specific endonuclease reagent is introduced by electroporation in the form of a polypeptide or mRNA that is translated in the cell. 7. Способ по одному из пп. 1-6, в котором указанную экзогенную нуклеиновую кислоту, содержащую указанную кодирующую последовательность, включают в ДНК-вектор, предпочтительно вирусный вектор, такой как AAV-вектор.7. The method according to one of claims 1-6, wherein said exogenous nucleic acid containing said coding sequence is included in a DNA vector, preferably a viral vector, such as an AAV vector. 8. Способ по п. 7, в котором нуклеиновую кислоту, кодирующую указанный специфический для последовательности реагент, представляющий собой эндонуклеазу, и указанную экзогенную нуклеиновую кислоту - обе включают в указанный ДНК-вектор.8. The method of claim 7, wherein a nucleic acid encoding said sequence-specific endonuclease reagent and said exogenous nucleic acid are both included in said DNA vector. 9. Способ по одному из пп. 1-8, в котором перед или после экзогенной последовательности, которую интродуцируют в Т-клетки или NK-клетки, помещают последовательность, кодирующую 2A-пептид, для обеспечения транскрипции указанной экзогенной кодирующей последовательности вместе по меньшей мере с одной частью эндогенного гена.9. The method according to one of claims 1-8, wherein a sequence encoding the 2A peptide is placed before or after the exogenous sequence that is introduced into the T cells or NK cells to ensure transcription of said exogenous coding sequence together with at least one part of the endogenous gene. 10. Способ по одному из пп. 1-9, в котором интродуцируют экзогенную последовательность, обладающую способностью инактивировать экспрессию по меньшей мере одной эндогенной геномной последовательности, исходно присутствующей в указанном эндогенном гене.10. The method according to one of claims 1-9, wherein an exogenous sequence is introduced that has the ability to inactivate the expression of at least one endogenous genomic sequence originally present in said endogenous gene. 11. Способ по п. 10, в котором указанная эндогенная геномная последовательность, подлежащая инактивации, кодирует TGFb, TGFbR, IL-10, IL-10R, GCN2 или PRDM1.11. The method according to claim 10, wherein said endogenous genomic sequence to be inactivated encodes TGFb, TGFbR, IL-10, IL-10R, GCN2 or PRDM1. 12. Способ по п. 10, в котором указанная эндогенная геномная последовательность, подлежащая инактивации, кодирует PD1, PDL1, CTLA4, TIM3 или LAG3.12. The method of claim 10, wherein said endogenous genomic sequence to be inactivated encodes PD1, PDL1, CTLA4, TIM3 or LAG3. 13. Способ по п. 10, в котором указанная эндогенная геномная последовательность, подлежащая инактивации, экспрессирует DCK, HPRT или GGH.13. The method of claim 10, wherein said endogenous genomic sequence to be inactivated expresses DCK, HPRT or GGH. 14. Способ по одному из пп. 1-13, в котором указанные Т-клетки или NK-клетки представляют собой первичные T-клетки или NK-клетки соответственно.14. The method according to one of claims 1-13, wherein said T cells or NK cells are primary T cells or NK cells, respectively. 15. Сконструированная Т-клетка или NK-клетка для применения в клеточной иммунотерапии, где Т-клетка или NK-клетка оснащена химерным антигенным рецептором и содержит экзогенную полинуклеотидную последовательность, кодирующую хемокин или цитокин под транскрипционным контролем промотора эндогенного гена, презентируемого на эндогенном гене, выбранном из гена, кодирующего PD1, CTLA4, PPP2CA, PPP2CB, PTPN6, PTPN22, LAG3, HAVCR2, BTLA, CD160, TIGIT, CD96, CRTAM, LAIR1, SIGLEC7, SIGLEC9, CD244, TNFRSF10B, TNFRSF10A, CASP8, CASP10, CASP3, CASP6, CASP7, FADD, FAS, TGFBRII, TGFRBRI, SMAD2, SMAD3, SMAD4, SMAD10, SKI, SKIL, TGIF1, IL10RA, IL10RB, HMOX2, IL6R, IL6ST, EIF2AK4, CSK, PAG1, SIT1, FOXP3, PRDM1, BATF, GUCY1A2, GUCY1A3, GUCY1B2, GUCY1B3, CD25, CD69, TGFb, IL-10, IL-10R, GCN2, PRDM1, DCK, HPRT, GGH или CD52, или эндогенный ген, выбранный из Spata6, Itga6, Rcbtb2, Cd1d1, St8sia4, Itgae, Fam214a, IL3, IL2, Ccl4, IL21, Gp49a, Nr4a3, Lilrb4, Cd200, Cdkn1a, Gzmc, Nr4a2, Cish, Ccr8, Lad1, Crabp2, Gzmb, Tbx21, Plek, Chek1, Slamf7, Zbtb32, Tigit, Lag3, Gzma, Wee1, IL12rb2, Eea1 и Dtl.15. An engineered T cell or NK cell for use in cellular immunotherapy, wherein the T cell or NK cell is equipped with a chimeric antigen receptor and comprises an exogenous polynucleotide sequence encoding a chemokine or cytokine under the transcriptional control of an endogenous gene promoter presented on an endogenous gene selected from a gene encoding PD1, CTLA4, PPP2CA, PPP2CB, PTPN6, PTPN22, LAG3, HAVCR2, BTLA, CD160, TIGIT, CD96, CRTAM, LAIR1, SIGLEC7, SIGLEC9, CD244, TNFRSF10B, TNFRSF10A, CASP8, CASP10, CASP3, CASP6, CASP7, FADD, FAS, TGFBRII, TGFRBRI, SMAD2, SMAD3, SMAD4, SMAD10, SKI, SKIL, TGIF1, IL10RA, IL10RB, HMOX2, IL6R, IL6ST, EIF2AK4, CSK, PAG1, SIT1, FOXP3, PRDM1, BATF, GUCY1A2, GUCY1A3, GUCY1B2, GUCY1B3, CD25, CD69, TGFb, IL-10, IL-10R, GCN2, PRDM1, DCK, HPRT, GGH or CD52, or an endogenous gene selected from Spata6, Itga6, Rcbtb2, Cd1d1, St8sia4, Itgae, Fam214a, IL3, IL2, Ccl4, IL21, Gp49a, Nr4a3, Lilrb4, Cd200, Cdkn1a, Gzmc, Nr4a2, Cish, Ccr8, Lad1, Crabp2, Gzmb, Tbx21, Plek, Chek1, Slamf7, Zbtb32, Tigit, Lag3, Gzma, Wee1, IL12rb2, Eea1 and Dtl . 16. Сконструированная иммунная Т-клетка или NK-клетка по п. 15, где указанная Т-клетка или NK-клетка представляет собой первичную T-клетку или NK-клетку соответственно.16. The engineered immune T cell or NK cell of claim 15, wherein said T cell or NK cell is a primary T cell or NK cell, respectively. 17. Сконструированная иммунная клетка по п. 15 или 16, где указанная клетка экспрессирует первую экзогенную последовательность, кодирующую CAR в локусе TCR, нарушая тем самым экспрессию TCR, и экспрессирует вторую экзогенную последовательность, кодирующую хемокин или цитокин, под транскрипционной активностью промотора эндогенного гена, выбранном из гена, кодирующего PD1, CD25, CD71 или CD69.17. An engineered immune cell according to claim 15 or 16, wherein said cell expresses a first exogenous sequence encoding a CAR at the TCR locus, thereby disrupting TCR expression, and expresses a second exogenous sequence encoding a chemokine or cytokine under the transcriptional activity of a promoter of an endogenous gene selected from a gene encoding PD1, CD25, CD71 or CD69. 18. Сконструированная иммунная клетка по одному из пп. 15-17, в которой указанный транскрипционный контроль указанного промотора эндогенного гена является чувствительным к сигналу активации указанного химерного антигенного рецептора (CAR).18. An engineered immune cell according to one of claims 15-17, wherein said transcriptional control of said endogenous gene promoter is responsive to an activation signal of said chimeric antigen receptor (CAR). 19. Популяция клеток по одному из пп. 15-18 для применения в иммунотерапии.19. A population of cells according to one of paragraphs 15-18 for use in immunotherapy. 20. Фармацевтическая композиция для применения в лечении рака, где указанная композиция содержит сконструированную Т-клетку или NK-клетку по одному из пп. 15-18 или популяцию иммуногенных клеток по п. 19, содержащая от 104 до 109 клеток для введения на кг массы тела пациентам, нуждающимся в этом.20. A pharmaceutical composition for use in the treatment of cancer, wherein said composition comprises an engineered T cell or NK cell according to one of claims 15-18 or a population of immunogenic cells according to claim 19, comprising from 10 4 to 10 9 cells for administration per kg of body weight to patients in need thereof.
RU2019113911A 2016-10-19 2017-10-19 Insertion of target gene for improved cellular immunotherapy RU2824204C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662410187P 2016-10-19 2016-10-19
US62/410,187 2016-10-19
DKPA201670840 2016-10-27
DKPA201670840 2016-10-27
PCT/EP2017/076798 WO2018073391A1 (en) 2016-10-19 2017-10-19 Targeted gene insertion for improved immune cells therapy

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019113911A RU2019113911A (en) 2020-11-20
RU2019113911A3 RU2019113911A3 (en) 2021-06-28
RU2824204C2 true RU2824204C2 (en) 2024-08-06

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014184744A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-20 Cellectis Methods for engineering highly active t cell for immunotherapy
WO2014191128A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Cellectis Methods for engineering t cells for immunotherapy by using rna-guided cas nuclease system
WO2015075195A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Cellectis Method of engineering chemotherapy drug resistant t-cells for immunotherapy
WO2015155341A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-15 Cellectis Method for generating immune cells resistant to arginine and/or tryptophan depleted microenvironment
RU2573912C2 (en) * 2008-10-08 2016-01-27 Интрексон Корпорейшн Constructed cells, expressing multiple immunomodulators, and thereof application

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573912C2 (en) * 2008-10-08 2016-01-27 Интрексон Корпорейшн Constructed cells, expressing multiple immunomodulators, and thereof application
WO2014184744A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-20 Cellectis Methods for engineering highly active t cell for immunotherapy
WO2014191128A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Cellectis Methods for engineering t cells for immunotherapy by using rna-guided cas nuclease system
WO2015075195A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Cellectis Method of engineering chemotherapy drug resistant t-cells for immunotherapy
WO2015155341A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-15 Cellectis Method for generating immune cells resistant to arginine and/or tryptophan depleted microenvironment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7621795B2 (en) Targeted gene integration of NK inhibitor genes for improved immune cell therapy
JP7274416B2 (en) Targeted gene insertion for improved immune cell therapy
US11498971B2 (en) BCMA (CD269) specific chimeric antigen receptors for cancer immunotherapy
WO2018073391A1 (en) Targeted gene insertion for improved immune cells therapy
US20230248825A1 (en) T-cells expressing immune cell engagers in allogenic settings
WO2019016360A1 (en) Engineered immune cells resistant to tumor microoenvironment
WO2018115189A1 (en) Stably enginereed proteasome inhibitor resistant immune cells for immunotherapy
EP3528819A1 (en) Stably enginereed proteasome inhibitor resistant immune cells for immunotherapy
US11903968B2 (en) Engineered immune cells resistant to tumor microenvironment
RU2824204C2 (en) Insertion of target gene for improved cellular immunotherapy
AU2018303686B2 (en) Engineered immune cells resistant to tumor microoenvironment
JP2024519041A (en) Enhancing the efficacy of T cell-mediated immunotherapy by modulating cancer-associated fibroblasts in solid tumors