CN120712104A - 针对神经胶质瘤的肽疫苗及其用途 - Google Patents
针对神经胶质瘤的肽疫苗及其用途Info
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Abstract
本发明提供了一种用于刺激针对神经胶质瘤H3K27M突变的免疫应答的肽疫苗药物组合物和使用方法。所述肽疫苗的长度为至少12个氨基酸残基,在施用后能够刺激CD4T细胞应答,任选地还能够刺激CD8T细胞应答。
Description
背景技术
弥漫性内因性脑桥神经胶质瘤(DIPG)是一种罕见而糟糕的脑肿瘤,主要影响儿童,大多在4至7岁之间确诊。在美国,每年约有200-300名儿童被诊断为DIPG。DIPG患者的中位生存期为诊断后9-12个月。肿瘤所处的位置——脑桥——包含维持基本生命机能的神经。因此,无法通过手术切除肿瘤。目前,放射疗法是治疗DIPG的唯一有效的方法。四十多年来,患者的生存期一直没有提高。
组蛋白H3尾部的赖氨酸27(K27)被甲硫氨酸残基(M)取代的点突变,或H3K27M,已被确定为DIPG的驱动突变(Schwartzentruber J等人,2012;Wu G等人,2012)。据估计,60-70%的DIPG肿瘤携带H3K27M的杂合突变。所有H3K27M都发生在两种组蛋白H3变体(H3.1和H3.3)中,其中发现H3.3突变的发生频率更高(约70%)(Argersinger DP等人,2021;ZhangX等人,2019)。另外值得注意的是,除DIPG外,还确定H3K27M突变与其他小儿脑肿瘤(例如,小儿高度神经胶质瘤)以及包括神经胶质瘤、急性髓样白血病(AML)和黑色素瘤等其他数种成人癌症相关(Lowe BR等人,2019)。
此前,已经开发出针对H3K27M的肽疫苗来治疗DIPG(WO2016179326A1)。该肽疫苗基本上包含10个氨基酸(10-AA)长的肽——(R/A)MSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:4),该肽是限制于HLA-A*02的表位,因此该肽疫苗被设计为特异性地触发CD8 T细胞应答或细胞毒性T细胞应答。然而,在上述技术的疫苗设计中有意排除了另一种重要的T细胞应答,即CD4+T细胞应答或T辅助细胞介导的免疫应答(其对于抗肿瘤免疫具有深刻影响),因为该肽短至10个氨基酸,只能触发HLAI类限制的应答。已经表明,被MHC I类结合的CD8+T细胞表位在8至11个残基的范围内(Rosa DS等人,2010;Hemmer B等人,2000),而CD4+T淋巴细胞通常识别12-16个氨基酸的肽(Rosa DS等人,2010;Hemmer B等人,2000)或13-17个氨基酸的肽(ChiczRM等人,1992;Sercarz EE等人,2003)。
发明内容
在第一方面,本公开提供了一种药物组合物,它基本上是一种肽疫苗组合物。所述药物组合物包含肽(即肽疫苗),该肽具有至少12个氨基酸残基的长度并且包含4-AA肽段RMSA(SEQ ID NO:26)。所述药物组合物在按照其治疗有效方案施用于受试者后,能够刺激所述受试者中针对组蛋白3(H3)K27M突变(H3K27M)的CD4 T细胞应答。因此,与WO2016179326A1中公开的10-AA肽疫苗只能刺激针对H3.3K27M突变的CD8 T细胞应答相比,本公开提供的肽疫苗能够刺激针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答。
在此,所述肽疫苗中的4-AA肽段RMSA(SEQ ID NO:26)基本上对应于4-AA区域RKSA(SEQ ID NO:30)的“K27M”突变形式(如文献中所引用的),该4-AA区域对应于人组蛋白3.1(即,H3.1)变体(SEQ ID NO:22)和人组蛋白3.3(即,H3.3)变体(SEQ ID NO:24)的位置27-30。因此,根据肽疫苗的序列,本文提供的肽疫苗能够刺激受试者中针对H3.1 K27M突变和H3.3 K27M突变两者的CD4 T细胞应答。
根据一些实施方案,所述药物组合物在施用后进一步能够刺激受试者中针对H3K27M突变的CD8 T细胞应答。换言之,所述肽疫苗的一些实施方案在施用后能够既刺激CD4 T细胞应答又刺激CD8 T细胞应答。
根据所述药物组合物的一些实施方案,所述肽包含10-AA区段RMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:25)。在此,根据受试者中目标肿瘤组织的不同突变H3基因型,所述肽疫苗可包含10-AA区段RMSAPSTGGV(SEQ ID NO:5),从而能够刺激该受试者中针对H3.3K27M突变的CD4T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答,或者包含10-AA区段RMSAPATGGV(SEQ ID NO:29),从而能够刺激该受试者中针对H3.1K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答。
进一步根据所述药物组合物的一些实施方案,所述肽包含18-AA区段KQLATKAARMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:1)。根据受试者中目标肿瘤组织的不同突变H3基因型,所述肽疫苗可包含18-AA区段KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2),从而能够刺激该受试者中针对H3.3K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答,或者包含18-AA区段KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27),从而能够刺激该受试者中针对H3.1K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答。
进一步根据一个具体实施方案,所述药物组合物中的所述肽由18-AA的KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)组成。如下文阐述的实施例所详细说明的,这种18-AA肽疫苗当配制成包含聚ICLC佐剂的药物组合物并施用于患者时,能够刺激针对H3.3K27M突变的CD4和CD8 T细胞应答两者。
根据另一个具体实施方案,所述药物组合物中的所述肽由18-AA的KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)组成,其被设计为刺激类似的针对H3.1K27M突变的T细胞应答。
在如上所述的任何实施方案中,所述药物组合物可进一步包含佐剂。根据一些实施方案,该佐剂包括toll样受体(TLR)激动剂,其可以任选地包括TLR3、TLR4、TLR7/TLR8和TLR9中任一种的配体。任选地,使用TLR3配体作为包含肽疫苗的药物组合物的佐剂,如聚I:C(聚核糖肌苷酸:聚核糖胞苷酸)。进一步任选地,所述聚I:C的某些衍生物具有改善的稳定性、安全性和/或佐剂性,如聚ICLC和聚I:C12U。任选地,还可以使用其他TLR配体,非限制性实例可包括单磷酰脂质A(MPL,作为TLR4配体)或其衍生物、咪喹莫特(imiquimod)和瑞喹莫德(resiquimod)(均作为TLR7/8配体)、cpG ODN(TLR9配体)。这类佐剂的更多实例和相关信息可参见第US20110038888A1号美国专利申请、Toussi DN和Massari P,2014,其公开内容通过引用而整体并入。根据另外一些实施方案,所述佐剂包括TLR激动剂以外的外源物质,其可包括卡介苗(BCG)疫苗,但还可包括具有不同性质和材料特性的物质。
在此任选地,使用聚ICLC作为佐剂,并且在所述药物组合物中,聚ICLC与所述肽的重量比可以大约为1:0.5至1:5(例如,1:1、1:2、1:3、1:4)。
进一步任选地,所述药物组合物可以配置为具有包含大约0.5mg聚ICLC和大约0.5-2mg所述肽的剂量形式。
进一步任选地,所述药物组合物可以配置成适合对受试者进行皮下注射的制剂。
在第二方面,进一步提供了使用第一方面提供的药物组合物刺激有需要的受试者中的免疫应答的方法。
如本文所用的,“受试者”是指患有癌症的人类个体,并且该癌症的特征在于在癌组织/细胞中具有组蛋白H3中的K27M突变。受试者的非限制性实例可包括患有神经胶质瘤、DIPG、急性髓样白血病(AML)、黑色素瘤的人类个体(Lowe BR等人,2019),但是受试者的其他实例还可包括其他癌症,只要癌组织/细胞含有H3K27M即可。还应当指出,尽管目前仅在组蛋白H3的两个变体(即H3.1和H3.3)中鉴别到K27M突变,但本文公开的药物组合物及其使用方法还应被解释为涵盖其他H3变体(例如,H3.2,SEQ ID NO:23)或其他H3突变,只要该变异或突变H3含有K27M即可。
在此,所述方法基本上包括以下步骤:按治疗有效方案向受试者施用根据如以上第一方面所述的任一实施方案的药物组合物,从而在所述受试者中诱导免疫应答。在此,所述免疫应答包括针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答,并且任选地,所述免疫应答进一步包括针对H3K27M突变的CD8 T细胞应答。
根据所述方法的一些实施方案,在施用步骤之前,所述方法进一步包括以下步骤:确定所述受试者中H3的突变变异型。
在此,如果确定H3的突变变异型为H3.3,则在施用步骤中,所述药物组合物中的所述肽包含RMSAPSTGGV(SEQ ID NO:5)。进一步任选地,所述药物组合物中的所述肽包含KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)。进一步任选地,所述肽的长度为18AA,并且由KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)组成。
在此,如果确定H3的突变变异型为H3.1,则在施用步骤中,所述药物组合物中的所述肽包含RMSAPATGGV(SEQ ID NO:29)。进一步任选地,所述药物组合物中的所述肽包含KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)。进一步任选地,所述肽的长度为18AA,并且由KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)组成。
在上述方法的任何实施方案中,所述癌症可包括神经胶质瘤、急性髓样白血病(AML)或黑色素瘤中的至少一种。任选地,所述癌症可包括神经胶质瘤,并且进一步任选地,所述癌症包括DIPG。
在上述方法的任何实施方案中,所述受试者携带HLA-A*02等位基因。
在上述方法的任何实施方案中,所述受试者携带HLA-DRB1*07:01等位基因或HLA-DRB1*01:01等位基因中的至少一种。
在上述方法的任何实施方案中,所述治疗有效方案包括通过皮下注射向受试者施用所述药物组合物。
在第三方面,本公开进一步提供了表达T细胞受体(TCR)或其功能片段的T细胞。
在此,所述TCR或其功能片段能够与肽/MHC II复合物结合,其中所述肽/MHC II复合物中的肽具有至少12个氨基酸残基的长度并且包含RMSA(SEQ ID NO:26)。
根据所述T细胞的一些实施方案,所述TCR或其功能片段进一步能够与在所述肽与MHC I之间形成的复合物结合。
在此任选地,所述肽包含RMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:25)。进一步任选地,所述肽包含KQLATKAARMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:1)。
在此,根据所述T细胞的一些实施方案,所述肽包含KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ IDNO:2),并且进一步任选地,所述肽的长度为18AA,并且由KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)组成。在此任选地,所述TCR或其片段不能与由一种第二肽与MHC II复合物之间形成的复合物相结合,并且所述第二肽包含氨基酸序列
在此,根据所述T细胞的其他一些实施方案,所述肽包含KQLATKAARMSAPATGGV(SEQID NO:27),并且进一步任选地,所述肽的长度为18AA,并且由KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ IDNO:27)组成。在此任选地,所述TCR或其片段不能与由一种第二肽与MHC II复合物之间形成的复合物相结合,并且所述第二肽包含氨基酸序列KQLATKAARKSAPATGGV(SEQ ID NO:28)。
根据所述T细胞的一些实施方案,所述TCR对于所述T细胞而言是异源的。在此任选地,所述TCR通过载体如逆转录病毒载体转导或转染到所述T细胞中。
表1中列出了此处以及本申请其他地方引用的所有序列。
表1.本申请中引用的序列
定义
如本文所用的,术语“约”或“大约”当与数字一起使用时,是指在所列数字的1%、5%或10%以内的任何数字。
如本文所用的,术语“瘤形成”、“增生”和“肿瘤”通常被统称为“癌症”,“癌症”是超过100种以细胞不受控制的异常生长为特征的疾病的总称。如本文所用的,“肿瘤”还包括正常的、良性的或恶性的组织块。
如本文所用的,术语“肽”是指本领域技术人员已知的通过酰胺键(或肽键)连接的氨基酸的聚合物。肽可以是通过共价酰胺键连接的4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100个或更多个氨基酸的聚合物。在一些实施方案中,肽是通过共价酰胺键连接的6至8、8至10、10至15、10至20、10至25、10至30、10至40、10至50或25至25个氨基酸的聚合物。在某些实施方案中,肽是通过共价酰胺键连接的50至65、50至75、50至85、50至95、50至100、75至100个氨基酸的聚合物。如本文所用的,该术语可指通过共价酰胺键连接的单条肽链。该术语还可以指通过诸如离子接触、氢键、范德华接触和疏水性接触等非共价相互作用缔合的多条肽链。本领域技术人员将会认识到,该术语包括已修饰的肽,例如通过诸如信号肽切割、二硫键形成、糖基化(例如,N-连接的糖基化)、蛋白酶切割和脂质修饰(例如,S-棕榈酰化)等翻译后加工所修饰的肽。
如本文所用的,术语“保守置换”是指将一个类别的氨基酸替换为同一类别的另一个氨基酸。在特定实施方案中,保守置换不改变肽的结构或功能,或者结构和功能都不改变。用于保守置换目的的氨基酸的类别包括疏水性的(Met、Ala、Val、Leu、Ile)、中性亲水性的(Cys、Ser、Thr)、酸性的(Asp、Glu)、碱性的(Asn、Gln、His、Lys、Arg)、构象破坏性的(Gly、Pro)和芳香族的(Trp、Tyr、Phe)。
如本文所用的,术语“免疫应答”是指在人类受试者中发生的、据称用于对抗癌症的反应。免疫应答可包括先天性免疫应答和适应性免疫应答;前者包括诸如嗜中性粒细胞、巨噬细胞和单核细胞等免疫细胞,以及细胞因子和补体,而后者包括诸如树突细胞、T细胞、B细胞等免疫细胞,以及刺激抗原特异性免疫反应的抗体。
术语“T细胞应答”是指由T细胞介导的一种类型的适应性免疫应答,其通常包括在体外或体内由肽诱导的、针对特定抗原的特异性增殖和效应子功能激活。T细胞有两大亚型:CD8+T细胞(即杀伤性T细胞、细胞毒性T细胞或效应T细胞)和CD4+T细胞(即辅助性T细胞),因此T细胞应答包括CD4 T细胞应答和CD8 T细胞应答。
术语“CD8 T细胞应答”、“CD8+T细胞应答”或类似术语是指由CD8+T细胞或CD8+淋巴细胞介导的一种类型的T细胞应答。CD8+T细胞通常用来破坏受病毒感染的细胞和肿瘤细胞,并且通常通过结合与所有具核细胞表面上存在的MHC I类分子缔合的短肽(长度为8-11AA)来识别其靶标。CD8+T细胞还产生若干关键细胞因子,包括TNFα、IL-2和IFNγ,这些细胞因子能够影响其他细胞、特别是巨噬细胞和NK细胞的效应子功能。
术语“CD4 T细胞应答”、“CD4+T细胞应答”或类似术语是指由CD4+T细胞或CD4+淋巴细胞介导的另一种类型的T细胞应答。CD4+T细胞通常协助其他淋巴细胞,包括B细胞的成熟以及细胞毒性T细胞和巨噬细胞的活化。当通过抗原呈递细胞(APC)表面上表达的MHC II类分子向CD4+T细胞呈递较长的肽抗原(长度为12-16AA)时,CD4+T细胞变为活化的,使得它们快速分裂并分泌调节或帮助免疫应答的细胞因子(例如IFNγ、IL-2等)。在本文中,术语“抗原呈递细胞”是指树突细胞(DC)、单核细胞/巨噬细胞、B淋巴细胞或其他表达必要MHC/共刺激分子的细胞类型,它们有效地允许T细胞识别所呈递的肽。
术语“MHC”是指“主要组织相容性抗原”。在人类中,MHC基因被称为HLA(“人类白细胞抗原”)基因。虽然没有一贯遵循的惯例,但一些文献用HLA指代HLA蛋白分子,而用MHC指代编码HLA蛋白的基因。因此,当在本文中使用时,术语“MHC”和“HLA”是等同的。人类的HLA系统在小鼠中具有等同物,即H2系统。研究最深入的HLA基因是九个所谓的经典MHC基因:HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DPA1、HLA-DPB1、HLA-DQA1、HLA-DQB1、HLA-DRA和HLA-DRB1。在人类中,MHC分为以下三个区域:I类、II类和III类。A、B和C基因属于MHC I类,而6个D基因属于II类。MHC I类分子由包含3个结构域(α1、2和3)的一条多态链组成,与细胞表面的β2微球蛋白缔合。II类分子由2条多态链组成,每一条包含2条链(α和β)。
I类MHC分子几乎在所有具核细胞上都表达。在I类MHC分子背景中呈递的肽片段被CD8 T淋巴细胞(细胞毒性T淋巴细胞或CTL)识别。CD8+T细胞或淋巴细胞经常成熟为细胞毒性效应细胞,其可裂解携带刺激抗原的细胞。II类MHC分子主要在活化的淋巴细胞和抗原呈递细胞上表达。CD4+T淋巴细胞(辅助T淋巴细胞或HTL)通过识别由通常存在于抗原呈递细胞如巨噬细胞或树突细胞上的II类MHC分子呈递的独特肽片段而被激活。CD4+T淋巴细胞增殖并分泌细胞因子,所述细胞因子通过产生IL-4和IL-10支持抗体介导的应答,或者通过产生IL-2和IFNγ支持细胞介导的应答。
功能性HLA的特征在于深结合沟,内源的以及外来的潜在抗原性肽与该沟结合。该沟的特征进一步在于明确的形状和物理化学性质。HLAI类结合位点是封闭的,因为肽末端被约束在该沟的末端内。它们还参与具有保守HLA残基的氢键网络。鉴于这些限制,被结合的肽的长度被限制在8-10个残基。与HLA I类结合位点不同,II类位点在两端都是开放的。这允许肽从实际结合区域延伸,从而在两端“悬出”。因此,II类HLA可结合不同长度的、通常超过12个氨基酸残基的肽配体。
如本文所用的,术语“佐剂”是指这样的外源物质,当与特定疫苗(例如本文公开的肽疫苗)同时施用于受试者时,其可以增强受试者对该疫苗的免疫应答,也称为“免疫佐剂”。可与本文公开的肽疫苗同时使用的佐剂并无限制,可包括具有各种性质和来源的外源物质,如矿物盐、基于油和基于水的乳剂、聚合物、微粒、脂质体、皂苷、微生物产物和细胞因子。本公开中的佐剂的作用机制也没有限制,可包括非特异性作用(即,免疫部位的抗原储库),以及免疫细胞的特异性激活,从而导致宿主的先天性和适应性应答得到改善。
如本文所用的,术语“聚I:C”是指聚肌苷酸:聚胞苷酸,也可缩写为聚(I:C)或类似用语,其通常以钠盐形式使用来刺激免疫应答。术语“聚ICLC”或聚I:CLC或类似用语是指聚I:C与稳定剂羧甲基纤维素和聚赖氨酸的混合物。
如本文所用的,术语“治疗有效方案”是指为了治疗和/或控制以具有H3K27M突变为特征的癌症,在有需要的受试者中施用包含肽疫苗的药物组合物的给药剂量、时机、频率、方式和持续时间的方案,并且所述施用的给药剂量、时机、频率和持续时间被配置为足以刺激该受试者中针对H3K27M突变的免疫应答(例如,CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答)的水平。
除非特别说明或根据上下文显而易见,否则如本文所用的,术语“或”应理解为包含性的。
除非特别说明或根据上下文显而易见,否则如本文所用的,术语“一个”、“一种”和“该”应理解为单数或复数。
除非特别说明或根据上下文显而易见,否则如本文所用的,术语“大约”、“约”、“左右”或类似用语应理解为在本领域的正常公差范围内,例如,在平均值的2个标准偏差以内。“约”可被理解为在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%以内。除非根据上下文显而易见,否则本文提供的所有数值均可理解为由该术语修饰。
术语“包含”包括“包括”以及“由...组成”,例如,“包含”X的组合物可以完全由X组成,或者可以包括其他成分,例如X+Y。
术语“基本上”不排除“完全地”,例如,“基本上不含”Y的组合物可以完全不含Y。必要时,可从本发明的定义中省略“基本上”一词。
本文提及的所有参考文献、专利或专利申请均特此通过引用而整体并入。
附图说明
图1显示了IFN-γELISpot结果。简言之,对来自EN-17和EN-23这两名DIPG患者的外周血单核细胞(PBMC)样品进行了培养及抗原刺激。培养扩增和抗原刺激后,对于每个样品将20,000个细胞收集到每个孔中进行ELISpot测定,以检测分泌IFN-γ的细胞。PSG1:肽刺激组1。细胞用相应的肽仅刺激一次,并扩增2-3周。PSG2:肽刺激组2。在培养扩增开始时用相应的肽刺激细胞,然后在ELISpot测定前用抗原肽再次刺激细胞。PHA:植物血凝素,用于ELISpot的阳性对照抗原。NCG:阴性对照组(无肽刺激)。KQ:携带点突变的长肽(18aa)。RM:携带点突变的短肽(10aa)。
图2显示了EN-17C27 TCR验证结果。简言之,EN-17C27是从CD4 T细胞克隆的候选TCR。用携带候选TCR的逆转录病毒载体转导选定的PBMC样品。然后对转导的PBMC细胞进行不同的肽刺激,并使用FACS检查T细胞应答。对CD4 T细胞和CD8 T细胞分别进行门控(gate)和研究。所有FACS结果均以相同格式显示,其中T细胞活化标志物沿X轴示出,而SSC(即侧散射,与细胞的颗粒度有关,因此是FACS分析中每个单独细胞的光学量度)沿Y轴示出。(A)CD4T细胞应答。(B)CD8 T细胞应答。
图3显示了EN-10C01和C04 TCR验证结果。简言之,EN-10C01和C04是从CD8 T细胞克隆的两种候选TCR。用携带候选TCR的相应逆转录病毒载体转导选定的PBMC样品。然后对转导的PBMC细胞进行不同的肽刺激,并使用FACS检查T细胞应答。仅示出了CD8 T细胞应答。CD4 T细胞应答较弱(数据未示出)。所有FACS结果均以相同格式显示,其中T细胞活化标志物沿X轴示出,而SSC沿Y轴示出。(A)EN-10C01。(B)EN-10C04。
具体实施方式
本公开提供了一种肽疫苗,其可用于刺激已施用包含该肽疫苗的药物组合物的、携带体细胞突变的受试者中针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答。由于该肽疫苗能够刺激针对这种与人类神经胶质瘤、特别是小儿和成人DIPG密切相关的临床关键突变的显著T细胞应答,因此该肽疫苗具有治疗该疾病的潜力。
在第一方面,提供了一种药物组合物,其包含具有至少12个氨基酸残基(例如,12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30个等)的长度并且包含4-AA肽段RMSA(SEQ ID NO:26)的肽(即,肽疫苗)。该药物组合物在按照其治疗有效方案施用于受试者后,能够刺激受试者中针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答。此外,任选且优选地,该药物组合物进一步能够刺激CD8T细胞应答。
换言之,根据一些实施方案,所述包含肽疫苗的药物组合物只能刺激针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答,而不能刺激针对H3K27M突变的CD8 T细胞应答;而根据另外一些实施方案,所述包含肽疫苗的药物组合物能够刺激针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答和CD8细胞应答两者。
因此,与WO2016179326A1中公开的10-AA肽疫苗只能刺激针对H3.3K27M突变的CD8T细胞应答相比,本公开提供的药物组合物中的肽疫苗能够区别性地刺激针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答。
在本文中,H3可以是H3.1或H3.3,其野生型序列分别在SEQ ID NO:22和SEQ IDNO:24中列出。携带H3.1K27M突变或H3.3K27M突变的受试者可从该肽疫苗中获益,该受试者可能患有神经胶质瘤(例如,DIPG)、急性髓样白血病(AML)和黑色素瘤等中的至少一种。
根据一些实施方案,所述肽包含10-AA区段RMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:25)。在此,根据受试者中目标肿瘤组织的不同突变H3基因型,所述肽疫苗可包含10-AA区段RMSAPSTGGV(SEQ ID NO:5),从而能够刺激该受试者中针对H3.3K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答,或者可包含10-AA区段RMSAPATGGV(SEQ ID NO:29),从而能够刺激该受试者中针对H3.1K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答,或者可包含以上两种肽,其中之一包含SEQ ID NO:25的10-AA区段,而另一种包含SEQ ID NO:29的10-AA区段。
进一步根据所述药物组合物的一些实施方案,所述肽包含18-AA区段KQLATKAARMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:1)。根据受试者中目标肿瘤组织的不同突变H3基因型,所述肽疫苗可包含18-AA区段KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2),从而能够刺激该受试者中针对H3.3K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答,或者包含18-AA区段KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27),从而能够刺激该受试者中针对H3.1K27M突变的CD4 T细胞应答,以及任选地,CD8 T细胞应答,或者包含以上两者。
进一步根据一个具体实施方案,所述药物组合物中的肽由18-AA序列KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)组成,该序列特异性靶向H3.3K27M,其实验数据将在下文实施例1中更详细地介绍。根据另一个具体实施方案,所述药物组合物中的肽由18-AA序列KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)组成,该序列特异性靶向H3.1K27M。
应当指出,根据不同的需要,所述药物组合物可包含一种如上所述的肽,或者可包含多种如上所述的肽的组合。
所述药物组合物可以配制成允许向有需要的受试者施用的剂量形式。因此,除肽疫苗外,该药物组合物还可包含佐剂,例如,该佐剂可包括聚ICLC。该药物组合物可以配制成允许通过皮下注射施用,但是也可以配制成允许本领域技术人员所知的其他施用方式。
在第二方面,进一步提供了使用如以上第一方面所述的药物组合物的方法。这样的方法可以涉及使用该药物组合物刺激有需要的受试者中的免疫应答,特别是T细胞应答,该受试者可能患有癌症(例如,DIPG、神经胶质瘤、AML或黑色素瘤等)并且可能携带H3K27M突变。
在此,所述方法基本上包括以下步骤:按治疗有效方案向受试者施用根据如以上第一方面所述的任一实施方案的药物组合物,从而在所述受试者中诱导免疫应答。在此,该免疫应答包括针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答,并且任选地,该免疫应答进一步包括针对H3K27M突变的CD8 T细胞应答。
在本文公开的方法中待施用于受试者的药物组合物中的肽疫苗可包含4-AA RMSA(SEQ ID NO:26),或进一步任选地可包含10-AA RMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:25),或进一步任选地可包含18-AA KQLATKAARMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:1),即18-AAKQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)或18-AA KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)之一。
在所述方法中,受试者可能携带HLA-A*02等位基因,因此除CD4 T细胞应答外还允许刺激CD8 T细胞应答。然而,对于可能携带HLA-A*02以外的HLA等位基因的其他受试者,也可能能够刺激CD8 T细胞应答。
在所述方法中,受试者可能携带HLA-DRB1*07:01等位基因或HLA-DRB1*01:01等位基因中的至少一种,以获得明确的CD4 T细胞应答,但是也可能携带其他等位基因,从而也具有CD4 T细胞应答。
在所述方法中,所述包含肽疫苗的药物组合物可以通过皮下注射来施用,但也可以通过其他给药途径施用。
在第三方面,本公开进一步提供了表达T细胞受体(TCR)或其功能片段的T细胞。在此,该TCR或其功能片段能够与肽/MHC II复合物结合,其中所述肽/MHC II复合物中的肽具有至少12个氨基酸残基的长度并且包含4-AA区段RMSA(SEQ ID NO:26),或进一步任选地包含10-AA区段RMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:25),或进一步任选地包含18-AAKQLATKAARMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:1)。根据所述T细胞的一些实施方案,所述TCR或其功能片段进一步能够与在所述肽与MHC I之间形成的复合物结合。
在此,根据所述T细胞的一个具体实施方案,所述肽包含KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQID NO:2),并且进一步任选地,所述肽的长度为18AA,并且由KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ IDNO:2)组成。在此任选地,所述TCR或其片段不能与由一种第二肽与MHC II复合物之间形成的复合物相结合,并且所述第二肽包含氨基酸序列KQLATKAARKSAPSTGGV(SEQ ID NO:6)。因此,所述TCR与H3.3变体的K27M突变肽特异性结合,但不与其野生型肽结合,从而赋予了特异性刺激针对H3.3K27M突变而非野生型H3.3的CD4 T细胞应答的能力。
根据所述T细胞的另一个具体实施方案,所述肽包含KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ IDNO:27),并且进一步任选地,所述肽的长度为18AA,并且由KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ IDNO:27)组成。在此任选地,所述TCR或其片段不能与由一种第二肽与MHC II复合物之间形成的复合物相结合,并且所述第二肽包含氨基酸序列KQLATKAARKSAPATGGV(SEQ ID NO:28)。因此,所述TCR与H3.1的K27M突变形式特异性结合,但不与野生型形式结合,从而赋予了特异性刺激针对H3.1K27M突变而非野生型H3.1的CD4 T细胞应答的能力。
根据所述T细胞的一些实施方案,所述TCR对于所述T细胞而言是异源的。在此任选地,所述TCR通过载体如逆转录病毒载体转导或转染到所述T细胞中。
下面提供了一个具体实施例(实施例1),用于测试所述肽疫苗的一个具体实施方案(即,18-AAKQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2))在施用于DIPG患者后诱导或刺激免疫应答,特别是针对H3.3K27M突变的CD4 T细胞应答和/或CD8 T细胞应答的能力。
实施例1
1.1.肽疫苗设计:
为了设计肽疫苗,首先基于免疫表位数据库(Immune Epitope Database,IEDB,www.iedb.org)对HLA结合和抗原呈递进行了计算预测。具体来说,使用MHC-II结合预测模块(IEDB推荐2.22)进行预测。使用‘12-18’作为‘选择长度’,以便让算法预测长度从12AA到18AA的含有H3K27M突变的所有表位。如果对于HLA等位基因有任何对应的预测器,则‘IEDB推荐2.22’使用组合了NN-align、SMM-align、CombLib和Sturniolo的共识方法,否则使用NetMHCIIpan。预测后,记录最小预测得分(表2中列出的百分位数排名),以表示某个表位与相应HLA等位基因结合的特异性。得分越小,表位与HLA等位基因结合的特异性越强。预测结果总结于表2中。
表2.II类HLA结合和抗原呈递的计算预测
注:各序列中共有的4-AA核心区段以粗体和带下划线字体表示。
如预测结果所示,含有点突变的各种表位被预测为对II类HLA分子具有高亲和力,并且所有表位都具有携带K27M突变(即4-AA区段的第2位为M残基)的核心4-AA区段(SEQ ID NO:26)。应当指出,所选的一些II类HLA分子是人类群体中的高频分子,如HLA-DRB1*01:01和HLA-DRB1*07:01。
基于以上这些预测结果,设计了一系列候选肽疫苗。除以上列出的高排名候选肽(即百分位数排名<=15,包括SEQ ID NO:8-11和15-17)外,还选择了设计为具有18个氨基酸(即 点突变残基M位于肽疫苗从N末端起的第10位)的更长的候选肽疫苗。随后使用这种18-AA候选肽疫苗进行了一系列实验。
1.2.对肽疫苗的实验测试
1.2.1患者招募:
选择年龄在5岁及以上的新诊断的DIPG患者。签署知情同意书后,向肿瘤活检显示具有HLA-A*02亚型和H3.3K27M基因分型结果的患者给予疫苗治疗。
1.2.2疫苗施用:
首先将肽疫苗制备成合适的药物组合物,设计了三种剂量形式(剂量#1、#2和#3)(见表3),它们均显示出良好的安全性谱。最后,使用表示为“剂量#3”的剂量制剂的肽疫苗对患者进行实验。
表3.疫苗配方与剂量探索
简言之,在适形放疗完成两周后,通过皮下注射(以表2中的剂量制剂剂量#3)施用肽疫苗。第一次注射疫苗的日期被定义为第1天(D1)。在D3、D15、D29、D57、D85进行注射,此后每8周注射一次,直至疾病进展。从不同时间点采集外周血样品,并用于药代动力学(PK)和药效学(PD)研究以及TCR克隆工作。用于TCR克隆的血液样品采集自第五次和第六次疫苗注射后的患者。
TCR克隆中使用的所有PBMC样品都采集自接受疫苗接种剂量#3的患者。来自患者EN17的用于TCR克隆的PBMC样品在患者接受第六次疫苗注射后采集。来自患者EN10的用于TCR克隆的PBMC样品在患者接受第六次疫苗注射后采集。来自患者EN23的用于TCR克隆的PBMC样品是组合PBMC样品,来自患者接受第三次和第四次疫苗注射后的患者PBMC样品。
1.2.3在接种疫苗的患者的外周血样品中检测到的CD4和CD8 T细胞应答
从接种疫苗的DIPG患者采集外周血样品,并通过Ficoll梯度收集外周血单核细胞(PBMC)。用相应的肽刺激PBMC样品2-3周,之后将细胞接种到IFN-γ检测ELISpot板中,并用相应的肽再次刺激。IFN-γ信号的增强被视为存在抗原特异性T细胞(图1)。然后由10×Genomics对样品进行单细胞RNA测序。基于转录谱挑选出候选TCR,将其引入原代人类T细胞中,并通过脉冲引入(pulsing)相应的肽来进行验证(图2和图3)。在本技术公开中,我们使用这些数据来说明我们的疫苗接种方法确实引发了强烈的肿瘤抗原特异性免疫应答。
表4中总结了本公开(包括附图和说明书)中使用的下列术语和/或缩写。
表4.实施例1中使用的术语和缩写的说明
注:带下划线的氨基酸残基代表每个术语/缩写中的关键字母。
更详细地,我们使用特定的培养条件来培养PBMC样品。培养物中包括抗原肽和合适的抗原呈递细胞。通过这样,我们试图特异性地刺激抗原特异性T细胞的扩增。2-3周后,将细胞接种到IFN-γ检测ELISpot板中,并用相应的肽再次刺激。活化后,T细胞响应于抗原刺激而释放IFN-γ。IFN-γ的分泌可通过ELISpot来检测。一个斑点可解释为检测到一个分泌IFN-γ的细胞。图1显示了IFN-γELISpot结果。结果显示,PBMC样品(EN-17;EN-23)对长肽(KQ)的刺激有反应,但对短肽(RM)的刺激没有反应。因此,针对上述长肽的刺激能够特异性监测到T细胞应答。这些最可能是CD4 T细胞应答。
1.2.4TCR克隆和实验程序:
以下是TCR克隆实验程序的简要说明。简言之,在不同的时间点从接种疫苗的患者采集PB样品。从血液样品中分离PBMC。使分离的PBMC经受针对T细胞扩增和抗原刺激优化的培养条件。使用分别经培养扩增的自体B细胞或DC细胞作为抗原呈递细胞(APC)来呈递长肽抗原(MHC II类抗原)。同时,B细胞和DC也适合呈递短肽(MHC I类抗原)。使患者的T细胞扩增并被肽抗原刺激数周。为了监测T细胞随时间推移的状态,在不同的时间点收集一小部分经培养的T细胞。对收集的细胞进行第二轮抗原刺激,并通过ELISpot和FACS测定T细胞应答。对显示出明显T细胞活化信号的样品进行单细胞转录组测序。从单细胞转录组数据分析中选出候选TCR,并分别进行下游功能验证。为了对每个候选TCR进行功能验证,使用逆转录病毒载体通过病毒转导将TCR引入具有合适HLA亚型的选定PBMC样品中。来自转导的PBMC样品的T细胞(CD4+和CD8+T细胞)表达作为外来转基因的候选TCR。使转导的PBMC样品扩增并对其进行抗原刺激。使用FACS分析来检查T细胞应答。在FACS分析中,分别对CD4+T细胞和CD8+T细胞进行门控,以特异性地检查每种类型的免疫应答。更多细节在下文提供。
首先,选择在再次刺激后IFN-γ信号增强的合适的样品(EN-17和EN-23PSG2_KQ),并对其进行下游单细胞RNA-Seq分析。更具体而言,在开始时对(接种疫苗后的)PBMC样品进行刺激并扩增2-3周。然后用ELISpot进行检查。在该ELISpot实验中经再次刺激后IFN-γ增强的样品,即EN-17和EN-23PSG2-KQ样品,随后进行单细胞RNA测序。
分析单细胞数据后,基于转录谱选择候选TCR,并对其进行功能验证实验。更具体而言,将候选TCR经逆转录病毒(病毒骨架pMP71)引入原代人类T细胞中。将相应的肽脉冲引入到经TCR转导的T细胞中,并使用流式细胞术分析来监测应答。作为一个示例,图2显示了EN-17C27——从EN-17PBMC样品的CD4 T细胞克隆的候选TCR——的功能验证结果。对CD4 T细胞和CD8 T细胞分别进行门控和研究。CD134(OX40)是CD4 T细胞的活化标志物。具体来说,CD4 T细胞响应于抗原刺激而上调CD134的细胞表面表达。CD107a、CD137和CD69是另外三种T细胞活化标志物。CD4和CD8 T细胞都响应于抗原刺激而上调CD107a和CD137和CD69的表达。
图2显示,EN-17C27(从CD4 T细胞克隆的TCR)被验证为H3K27M抗原特异性TCR。它对短肽(RMS或RKS,图2A)的刺激没有反应。它对携带点突变的长肽(KQ-RMS)的刺激有特异性反应,但对没有点突变的长肽(KQ-RKS)的刺激没有反应(图2A)。
EN-17C27是作为外来TCR引入PBMC细胞中的CD4 TCR。CD4和CD8 T细胞都能被逆转录病毒载体转导。当EN-17C27被引入CD8 T细胞中时,它仍能与其同源抗原(由II类HLA呈递的KQ-RMS)相互作用。然而,在这种情况下,这种相互作用无法被CD4分子加强,因为宿主细胞是CD8 T细胞。此外,CD8分子对TCR和抗原的相互作用也没有帮助。这是对候选TCR的良好测试。对其抗原具有高结合亲和力的良好候选TCR可独立于CD4或CD8而触发T细胞应答。数据显示,EN-17C27可独立于CD4而触发CD8 T细胞应答(图2B)。
这些数据表明,EN-17C27是具有高抗原结合亲和力的H3K27M抗原特异性CD4 TCR。到目前为止,我们已从接种疫苗的患者样品中克隆出7个抗原特异性CD4 TCR(6个来自患者EN-17,1个来自患者EN-23)。同时,我们只克隆了2个CD8 TCR。与CD4 TCR相比,克隆的CD8TCR在功能上较弱(图3)。
图3显示了克隆的两个CD8 TCR的功能验证结果。这两个TCR均克隆自一个患者样品EN-10。这两个TCR只能在CD4 T细胞中触发弱应答(数据未示出)。因此,它们对抗原具有低结合亲和力。EN-10C01无法区分具有或没有点突变的肽抗原(图3A),但EN-10C04对突变肽具有特异性(图3B)。令人感兴趣的是,C01对长肽显示出的反应优于对短肽的反应(图3)。由于CD8 TCR只能识别8-12aa的抗原肽。最初设计的短肽疫苗(RMS)可能不是用来触发C01反应的最佳抗原肽。长肽(KQ-RMS)中与“RMS”不同的子区域可能充当EN-10C01的同源抗原。这表明,与先前的肽设计相比,长肽设计不仅将CD4 T细胞纳入免疫应答中,而且提供更好的抗原来触发CD8应答。
1.2.5结论:
与我们的疫苗设计一致,在接种疫苗的患者的外周血中既检测到CD8 T细胞应答也检测到CD4 T细胞应答。重要的是,与CD8 T细胞相比,在CD4 T细胞中检测到更强的免疫应答。这些数据表明,所述肽疫苗可在DIPG患者中刺激抗癌免疫。此外,与CD8 T细胞应答相比,由长肽疫苗触发的CD4 T细胞介导的免疫应答可能在癌症治疗中发挥更重要的作用。
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Claims (44)
1.一种药物组合物,其包含一种肽,其中所述肽具有至少12个氨基酸残基的长度并且包含RMSA(SEQ ID NO:26),其中所述药物组合物在按治疗有效方案施用于受试者后,能够刺激所述受试者中针对组蛋白3(H3)K27M突变(H3K27M)的CD4 T细胞应答。
2.根据权利要求1所述的药物组合物,其中所述药物组合物在按治疗有效方案施用于所述受试者后,进一步能够刺激所述受试者中针对H3K27M突变的CD8 T细胞应答。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的药物组合物,其中所述肽包含RMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:25)。
4.根据权利要求3所述的药物组合物,其中所述肽包含氨基酸序列KQLATKAARMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:1)。
5.根据权利要求4所述的药物组合物,其中所述受试者中的H3具有H3.3变异型,其中所述肽具有氨基酸序列KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)。
6.根据权利要求4所述的药物组合物,其中所述受试者中的H3具有H3.1变异型,其中所述肽具有氨基酸序列KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的药物组合物,其进一步包含佐剂。
8.根据权利要求7所述的药物组合物,其中所述佐剂包括toll样受体激动剂。
9.根据权利要求8所述的药物组合物,其中所述toll样受体激动剂是聚I:C。
10.根据权利要求9所述的药物组合物,其中所述toll样受体激动剂是聚ICLC。
11.根据权利要求10所述的药物组合物,其中所述聚ICLC与所述肽的重量比大约为1:0.5至1:5。
12.根据权利要求11所述的药物组合物,其中所述聚ICLC与所述肽的重量比大约为1:4。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的药物组合物,其中所述药物组合物的剂量形式包含大约0.5mg聚ICLC和大约0.5-2mg所述肽。
14.根据权利要求13所述的药物组合物,其中所述药物组合物的剂量形式包含大约0.5mg聚ICLC和大约2mg所述肽。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的药物组合物,其中所述药物组合物被配置为用于向受试者皮下注射的制剂。
16.一种刺激患有癌症的受试者中的免疫应答的方法,其中所述癌症的特征在于在组蛋白H3中具有K27M突变,所述方法包括以下步骤:
按治疗有效方案向所述受试者施用根据权利要求1-10中任一项所述的药物组合物,从而在所述受试者中诱导免疫应答。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述免疫应答包括针对H3K27M突变的CD4 T细胞应答。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述免疫应答进一步包括针对H3K27M突变的CD8T细胞应答。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法,其在施用步骤之前进一步包括确定所述受试者中的H3的突变变异型的步骤。
20.根据权利要求19所述的方法,其中H3的突变变异型被确定为H3.3,其中:
在施用步骤中,所述药物组合物中的所述肽包含RMSAPSTGGV(SEQ ID NO:5)。
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述药物组合物中的所述肽包含KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)。
22.根据权利要求21所述的方法,其中所述药物组合物中的所述肽由KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)组成。
23.根据权利要求19所述的方法,其中H3的突变变异型被确定为H3.1,其中:
在施用步骤中,所述药物组合物中的所述肽包含RMSAPATGGV(SEQ ID NO:29)。
24.根据权利要求23所述的方法,其中所述药物组合物中的所述肽包含KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述药物组合物中的所述肽由KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)组成。
26.根据权利要求16-25中任一项所述的方法,其中所述癌症包括神经胶质瘤、急性髓样白血病(AML)或黑色素瘤中的至少一种。
27.根据权利要求26所述的方法,其中所述癌症包括神经胶质瘤。
28.根据权利要求27所述的方法,其中所述癌症包括DIPG。
29.根据权利要求16-28中任一项所述的方法,其中所述受试者携带HLA-A*02等位基因。
30.根据权利要求16-28中任一项所述的方法,其中所述受试者携带HLA-DRB1*07:01等位基因或HLA-DRB1*01:01等位基因中的至少一种。
31.根据权利要求16-29中任一项所述的方法,其中所述治疗有效方案包括通过皮下注射向所述受试者施用所述药物组合物。
32.一种表达T细胞受体(TCR)或其片段的T细胞,其中所述TCR能够与肽/MHC II复合物结合,其中所述肽/MHC II复合物中的肽具有至少12个氨基酸残基的长度并且包含RMSA(SEQ ID NO:26)。
33.根据权利要求32所述的T细胞,其中所述TCR或其片段进一步能够与在所述肽与MHCI之间形成的复合物结合。
34.根据权利要求32或权利要求33所述的T细胞,其中所述肽包含RMSAP(S/A)TGGV(SEQID NO:25)。
35.根据权利要求34所述的T细胞,其中所述肽包含氨基酸序列KQLATKAARMSAP(S/A)TGGV(SEQ ID NO:1)。
36.根据权利要求35所述的T细胞,其中所述肽包含氨基酸序列KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQ ID NO:2)。
37.根据权利要求36所述的T细胞,其中所述肽由氨基酸序列KQLATKAARMSAPSTGGV(SEQID NO:2)组成。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的T细胞,其中所述TCR或其片段不能与由一种第二肽与MHC II复合物之间形成的复合物相结合,其中所述第二肽包含氨基酸序列KQLATKAARKSAPSTGGV(SEQ ID NO:6)。
39.根据权利要求35所述的T细胞,其中所述肽包含氨基酸序列KQLATKAARMSAPATGGV(SEQ ID NO:27)。
40.根据权利要求39所述的T细胞,其中所述肽由氨基酸序列KQLATKAARMSAPATGGV(SEQID NO:27)组成。
41.根据权利要求39或权利要求40所述的T细胞,其中所述TCR或其片段不能与由一种第二肽与MHC II复合物之间形成的复合物相结合,其中所述第二肽包含氨基酸序列KQLATKAARKSAPATGGV(SEQ ID NO:28)。
42.根据权利要求32-41中任一项所述的T细胞,其中所述TCR对于所述T细胞而言是异源的。
43.根据权利要求42所述的T细胞,其中所述TCR通过载体转导或转染到所述T细胞中。
44.根据权利要求43所述的T细胞,其中所述载体是逆转录病毒载体。
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