チェックポイント阻害剤は、がんとの闘いのための治療法を開発する上で重要な標的です。本稿では、PD-1/PDL1複合体の形成を阻害する中和ポリクローナル抗体産生を誘導する新規PDL1ペプチドベースのがんワクチンPDL1-Vaxxについて紹介する。この研究では、この活性を分析するための蛍光ビーズベースのアッセイの開発と試験についても詳しく説明しています。
チェックポイント受容体(PD-1、PD-L1、CTLA-4)をモノクローナル抗体で阻害することは、がん患者を治療するための臨床試験で大きな利益を示しており、現代のがん免疫療法の主力アプローチとなっています。しかし、チェックポイントモノクローナル抗体免疫療法に反応する患者はごく一部である。したがって、がんに対する新しい治療戦略の開発が急務です。アミノ酸130-147がGPSLリンカー を介して MVFペプチド(「無差別」T細胞麻疹ウイルス融合タンパク質)に結合した新しいB細胞ペプチドエピトープPDL1(プログラム死リガンド1)癌ワクチンが開発されました。前臨床試験では、このPDL1ワクチン(PDL1-Vaxx)が動物の免疫原性が高い抗体を効果的に刺激することが示されています。PDL1-Vaxxで免疫された動物は、さまざまな動物がんモデルにおいて腫瘍負荷の軽減と生存率の延長を示しています。作用機序は、ワクチンによって誘発される抗体が腫瘍細胞の増殖を阻害し、アポトーシスを誘導し、PD-1/PD-L1相互作用を阻害することを示しています。この論文では、デュアルレポーターフロー解析システムを使用して、PD-1/PD-L1相互作用と、PDL1-Vaxxに対して産生された抗PDL1抗体によるその遮断を評価する磁気ビーズベースのアッセイを紹介します。
免疫系のT細胞、B細胞、および細胞内チェックポイントでは、シグナル伝達経路が免疫活性を調節します。一部のがん細胞は、免疫機能を阻害し、腫瘍性の生存と増殖を促進するチェックポイント標的を刺激することにより、免疫攻撃から身を守ります。チェックポイント阻害による腫瘍免疫療法は、抗体を使用してシグナル伝達チェックポイントを標的にしてブロックし、免疫系の抗腫瘍性機能を回復させます1,2,3。現在、非常に効果的な抗がん剤として、プログラム死タンパク質1(PD-1)4を標的とするモノクローナル抗体ニボルマブと、プログラム死リガンド1(PD-L1)5を標的とするアテゾリズマブがあります。このアプローチは、がん患者の治療において大きな臨床的成功を示しています。しかし、現在のチェックポイント阻害戦略の臨床的有用性は、特に単剤療法において、有害事象および治療抵抗性によって軽減される6。がん治療では、免疫療法とより毒性の低いより効果的な治療戦略の組み合わせが緊急に必要とされています1,3,6。
過去30年以上にわたり、カウマヤ博士の研究室では、がん治療のためのペプチドがんワクチンとペプチド模倣関連剤を開発しており、その一部は現在進行中の臨床試験中です1,2,7,8,9,10,11,12,13,14.例えば、B-VaxxとHER-2併用免疫療法は、臨床試験で転移性および/または再発性固形腫瘍に対する患者の有益性を示しています12。同研究所の最新のがんワクチンはPD1-Vaxx 2,13とPDL1-Vaxx14で、前臨床試験、特に併用療法で大きな利点が示されています。PD1-Vaxxは、米国とオーストラリアで用量漸増臨床試験を完了しています。PD1-Vaxxは、2023年5月に開始予定の第1b相試験でアテゾリズマブと併用されます。このレポートでは、PD-1-Vaxx誘導抗体がPD-1/PD-L1相互作用を阻害する能力の評価に焦点を当てています。
PDL1-Vaxxがんワクチンは、PD-L1アミノ酸130-147がGPSLペプチドリンカー を介して 無差別T細胞麻疹ウイルス融合(MVF)ペプチドに結合した新規B細胞ペプチドエピトープワクチンです。前臨床試験では、PDL1-Vaxxがさまざまな動物モデルで抗がん抗体産生を刺激する上で高い免疫原性を示しており、生存期間を延長し、腫瘍の負担を軽減します14。PD-L1ペプチドに対して産生されたこれらの抗体は、PD1/PD-L1相互作用をうまくブロックし、抗腫瘍活性をもたらします。本報告では、PDL1-Vaxx誘導抗体によるPD1/PD-L1複合体形成の遮断を、フローサイトメトリー装置でデュアルレポーター読み出しを備えた磁気ビーズベースのフォーマットを用いて解析するアッセイを紹介する。
チェックポイント関連がん免疫療法の目的は、チェックポイントタンパク質と腫瘍の生存および進行における重要なリガンドとの相互作用を破壊することです2。本研究グループでは、PD-1/PD-L1チェックポイント3,8,13,14を標的とし、それを阻害する抗体応答を誘導する新規PD-1およびPD-L1ワクチンの開発を積極的に進めています。以前は、組換えPD1/PD-L1相互作用の阻害に対する抗PDL1-ペプチド抗体の効果を評価するために、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)の2つのバリエーションが実施された14。(1)第1の変異体では、rhPD-L1をマイクロタイタープレート上にコーティングし、希釈した抗PDL1ワクチン候補誘導抗体とインキュベートしました。次に、抗体による組換えPD-1/PD-L1相互作用の阻害を、ビオチン化rhPD-1を添加し、ストレプトアビジン-西洋ワサビペルオキシダーゼ複合体と比色基質を用いて固定化rhPD-L1への結合を定量化することにより評価しました。これを直接封鎖アッセイと定義しました。(2)第2のバリアントでは、PD-1をマイクロタイタープレートにコーティングした。ビオチン化rhPD-L1は、抗PLD1候補誘導ポリクローナル抗体のそれぞれと別々の反応チューブでプレインキュベートしました。次に、rhPDL1/抗PDL1混合物を固定化rhPD-1を含むプレートウェルに添加し、反応させました。潜在的にブロッキングするPDL1-Vaxx誘導抗体の存在下で固定化されたrhPD-1と反応したrhPDL1は、その後のストレプトアビジンHRPおよび比色基質インキュベーションで検出されました。これを逆封鎖アッセイと定義しました。
抗PDL1-ペプチド抗体による組換えPD-1/PD-L1相互作用の逆遮断は、抗体濃度依存的にシグナルの阻害(すなわち、PD-1/PD-L1遮断)を示したが14、直接遮断アプローチは一貫した結果を提供しなかった(図示せず)。ビーズベースのデュアルレポーターブロッケードアッセイは、ELISAの結果を検証し、液相でのPD-1/PD-L1相互作用のブロッセードを調査するために開発されました。ミクロスフェア分析は、リバースブロッケードアッセイを用いた ELISA ブロッキング結果と直接相関しました(図 2)。さらに、蛍光ベースのイムノアッセイは、比色ELISAと比較してアッセイ感度の向上とダイナミックレンジの拡大18を提供し、さらに、マルチプレックスビーズベースのアッセイにより、1回の反応で2つの独立したイムノアッセイを同時に行うことができます。マイクロスフェアとrhPD-1の共有結合に使用されたスルホ-NHSおよびEDCは、直接ブロッケードアッセイと逆ブロッケードアッセイの間に見られる性能の違い、およびELISAとLuminexビーズベースの組換えPD-1/PD-L1相互作用アッセイの間で観察された感度の違いにつながった可能性があります。これらの違いの原因となる可能性のあるメカニズムを研究するために、さらなる化学的および分子レベルの調査が必要です。
ELISA14とビーズベースのアッセイはどちらも、PDL1-Vaxx誘導抗PDL1抗体がPD1/PD-L1チェックポイント複合体の形成を阻害できることを実証しています。ペプチドベースのPDL1-Vaxxは、PD-1/PD-L1相互作用を阻害する抗PDL1抗体の誘導に成功しています。このアプローチは、前臨床動物実験によって裏付けられているように、癌を治療するための新しい治療戦略として役立つ可能性があります3,13,14。計画された臨床試験では、がん患者のチェックポイント免疫療法と疾患管理に対するPDL1-Vaxxの有効性が決定されます。
The authors have nothing to disclose.
著者らは、研究支援をしてくれたLuminex Corporation(テキサス州オースティン)のSherry Dunbar博士(MBA)と、Biomedical Publishing Solutions(フロリダ州パナマシティ、mattsilver@yahoo.com)のMatthew Silverman博士の科学および執筆支援に感謝します。この研究は、米国国立衛生研究所(R21 CA13508およびR01 CA84356)およびオーストラリア、シドニーのImugene Ltd(OSU 900600、GR110567、およびGR124326)のPravin T. P. Kaumaya氏への賞によって支援されました。
Buffers | |||
Activation Buffer: 0.1 M NaH2PO4, pH 6.2 | Millipore/Sigma | S3139 | |
Assay/Wash Buffer: PBS-TBN (1x PBS, pH 7.4 + 0.1% BSA + 0.05 % (v/v) Tween-20; 0.05% NaN3) | Millipore/Sigma | P3563 (PBS+Tween20), A7888 (Bovine serum albumin), S8032 (sodium azide) | |
Coupling Buffer: 50 mM 2-morpholinoethanesulfonic acid (MES), pH 5.0 | MilliporeSigma | M2933 | |
Coupling Reagents | |||
1-Ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride (EDC) | ThermoFisher Scientific (Waltham, MA) | 77149 | |
xMAP Antibody Coupling Kit (if desired), includes: | Luminex Corp. (Austin, TX) | 40-50016 | |
EDC, 10 mg | |||
sNHS solution, 250 µL | |||
Activation/Coupling Buffer: 0.1 M 2-morpholinoethanesulfonic acid (MES), pH 6.0 | |||
Wash Buffer: 1x PBS, pH 7.4 + 0.1% BSA + 0.05 % (v/v) Tween-20; 0.05% NaN3 (PBS-TBN) | |||
Sulfo-NHS (N-hydroxysulfosuccinimide) | ThermoFisher Scientific (Waltham, MA) | 24510 | |
Instrumentation and Ancillary Lab Supplies | |||
xMAP INTELLIFLEX (dual-reporter instrument) | Luminex Corp. (Austin, TX) | INTELLIFLEX-DRSE-RUO | |
Low protein-binding round bottom 96-well plate | ThermoFisher Scientific (Waltham, MA) | 07-200-761 | |
Luminex Magnetic Plate Separator (or comparable) | Luminex Corp. (Austin, TX) | CN-0269-01 | |
Luminex Magnetic Tube Separator (or comparable) | Luminex Corp. (Austin, TX) | CN-0288-01 | |
MagPlex Microspheres (magnetic, fluorescent, 6.5-µm-diameter beads) | Luminex Corp. (Austin, TX) | MC-1**** (varies by bead label) | |
Protein LoBind microcentrifuge tubes | ThermoFisher Scientific (Waltham, MA) | 022431081 | |
Peptides, Antibodies, & Detection Reagents | |||
Atezolizumab (humanized anti-PDL1 IgG1 monoclonal antibody), positive control | Genentech/Roche (San Francisco, CA) | n/a (prescription medications) | |
Biotinylated recombinant human PDL1 | Sino Biological (Wayne, PA) | 10084-H49H-B | |
Brilliant Violet 421-congugated donkey anti-human IgG | Jackson Immunoresearch Laboratories Inc. (Westgrove, PA) | 709-675-149 | |
Brilliant Violet 421-congugated donkey anti-rabbit IgG | Jackson Immunoresearch Laboratories Inc. (Westgrove, PA) | 711-675-152 | |
Recombinant human PD-1 (poly-histidine tagged) | Acro Biosystems (Newark, DE) | PD1-H5256 | |
Streptavidin-conjugated R-phycoerythrin (SAPE) | Agilent (Santa Clara, CA) | PJRS34-1 | |
Trastuzumab (Herceptin, humanized anti-HER2 monoclonal antibody), negative control | Genentech/Roche (San Francisco, CA) | n/a (prescription medications) |