改善疫苗功效的系统和方法技术方案

描述了增加需要T细胞介导的免疫或者在T细胞介导的免疫的存在下变得更有效的疫苗的功效的系统和方法。所述系统和方法利用这样的多核苷酸，其对T细胞进行遗传修饰以使其表达对施用的疫苗抗原有特异性的T细胞受体。

Systems and methods for improving vaccine efficacy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改善疫苗功效的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月5日提交的美国临时专利申请号62/442,903的优先权，所述临时专利申请以引用的方式整体并入本文中，就如同在本文中全面陈述一样。对序列表的引用2018年1月5日左右创建的文件大小为114KB的名为“F053-0055PCT序列表_ST25.txt”的计算机可读文本文件包含本申请的序列表，并且以引用的方式整体并入本文中。
本公开提供增加需要T细胞介导的免疫或者在T细胞介导的免疫下变得更有效的疫苗的功效的系统和方法。所述系统和方法利用这样的多核苷酸，其对T细胞进行遗传修饰以使其表达对施用的疫苗抗原有特异性的T细胞受体。
技术介绍
淋巴细胞是参与自身/非自身识别并且基于免疫记忆获得长期免疫的免疫系统的细胞。淋巴细胞可以广泛地表征为B细胞或T细胞。B细胞的特征在于存在膜结合的免疫球蛋白(抗体)分子，所述免疫球蛋白分子充当结合可溶性抗原的受体。T细胞的特征在于存在膜结合的T细胞受体(TCR)。仅当抗原与主要组织相容性复合体(MHC)分子缔合(即，抗原不可溶)时，TCR才结合抗原。T细胞应答的特异性由结合特定抗原的特定TCR赋予。T淋巴细胞包括CD4+T细胞和CD8+T细胞。这些类型的T细胞部分地通过其分别表达细胞表面分子CD4和CD8来区别。然而，其也具有不同的功能。CD4+T细胞，也称为辅助T细胞(TH)，促进其他细胞类型的活动。例如，CD4+TH1细胞分泌激活细胞毒性T细胞和巨噬细胞以破坏携带吞噬的微生物的细胞的各种细胞因子。CD4+TH2细胞分泌激活B细胞以产生抗体的细胞因子。CD8+细胞是可以直接杀死异常或受感染的细胞的细胞毒性T淋巴细胞(CTL)。疫苗是通过将免疫系统先发暴露于病原体或异常细胞类型的抗原而产生针对特定病原体(例如，感染性微生物)或异常细胞类型(例如，癌细胞)的免疫系统应答的制剂。病原体抗原可以是病原体的完整但非感染性形式(例如，热灭活的)。抗原也可以是病原体的蛋白质或蛋白质片段或由异常细胞类型优先表达的蛋白质或蛋白质片段。当免疫系统在先发暴露后识别疫苗抗原时，其可以产生长期免疫记忆，因此如果再次遇到抗原，免疫系统则可以快速且有效地装配有效应答。当将疫苗递送到受试者时，免疫系统的抗原呈递细胞(APC)摄取抗原组分并将其或其片段呈递给B细胞和T细胞。如果在生命的稍后时间再次遇到抗原，则表达对所呈递的抗原有特异性的受体的B细胞将产生并分泌在体内循环以引发快速稳健的免疫应答的抗体。设计标准疫苗以经由通过B细胞产生的这类抗体应答起作用。然而，B细胞免疫的有效性限于可溶性(即，细胞外病原体)。细胞内存在的病原体(例如，引起AIDS、疟疾、疱疹和衣原体的那些)和与细胞表面结合的病原体(例如，癌抗原)对B细胞抗体不敏感。另外，当疫苗抗原被CD4+辅助T细胞相似地识别时，B细胞免疫的有效性增强。对于保持细胞缔合的抗原，T细胞介导的免疫是有效免疫所必需的。然而，需要T细胞介导的免疫的疫苗经常失败，因为宿主(例如，人、研究动物)不具有表达识别和结合所呈递的疫苗抗原的特定TCR的T细胞。免疫系统受损的人(例如，老年人)特别容易受到这个问题的困扰，因为他们的新T细胞产量下降导致他们的TCR库中出现“漏洞”。这些问题可能使疫苗无效并使患者对与细胞相关的抗原相关的病况(例如，细胞内感染和癌症)保护不良。目前，根本没有医生可以用来治疗需要T细胞介导的免疫的感染性疾病和癌症的可靠疫苗。
技术实现思路
本公开提供增强需要T细胞介导的免疫或在T细胞介导的免疫下变得更有效的疫苗的有效性的系统和方法。所述系统和方法依赖于对T细胞进行遗传修饰以使其表达T细胞受体(TCR)，所述T细胞受体识别并结合施用到受试者的疫苗抗原。通过确保受试者具有表达将识别并结合疫苗抗原的TCR的T细胞，T细胞介导的疫苗接种的有效性得以大大扩展。特定的实施方案包括向受试者施用多核苷酸，其中所述多核苷酸编码结合施用到受试者的疫苗抗原的TCR。在特定的实施方案中，将多核苷酸作为纳米粒子(NP)的一部分施用到受试者。NP可以包含增强多核苷酸的递送和/或表达的特征。例如，在特定的实施方案中，NP包含缩合并保护多核苷酸免于酶降解的载剂分子。在特定的实施方案中，NP包含包衣，所述包衣屏蔽包封的多核苷酸并降低或防止脱靶结合。在特定的实施方案中，NP包含选择性T细胞靶向和递送剂(T-DA)。T-DA允许将NP施用到受试者并引起多核苷酸选择性递送到选定的T细胞。选择性修饰CD4+T细胞以表达TCR对于改善B细胞介导的疫苗接种的功效特别有用。选择性修饰CD8+细胞毒性T细胞以表达TCR对于改善T细胞介导的疫苗接种特别有用。两种方法都为T细胞提供疫苗抗原识别能力。重要的是，在并入T-DA的实施方案中，受试者的现有T细胞可以在例如肌肉内施用NP后在体内进行修饰。NP还可以包含其他特征以促进递送到受试者T细胞的多核苷酸的表达。例如，NP可以包含内体释放剂和/或核靶向剂。内体释放剂促进递送的多核苷酸从靶向T细胞的内体逃逸。核靶向剂将多核苷酸导向靶向细胞的细胞核和/或将其导入细胞核中。特定的实施方案组合这些特征的各方面。例如，NP可以包含(i)编码TCR的多核苷酸，所述TCR结合施用到受试者的疫苗抗原；(ii)缩合载剂分子；(iii)包衣；(iv)将NP选择性地导向到确定的T细胞(例如，CD4+或CD8+T细胞)的T-DA；(v)内体释放剂；和(iv)核靶向剂。所述NP可以在接收疫苗抗原的临床相关时间窗内施用到受试者。本文公开的系统和方法特别可用于增加治疗需要强T细胞免疫的慢性病况的疫苗的功效。这类慢性病况的实例包括慢性感染(例如，获得性免疫缺陷综合征(AIDS)、疟疾、疱疹、衣原体、埃巴(EpsteinBarr)病毒(EBV)、肺炎球菌和乙型肝炎)和癌症。附图说明本文提交的许多附图利用彩色更好地理解。申请人将附图的彩色版本视为原始提交的一部分，并保留在以后的程序中呈递附图的彩色图像的权利。图1.说明通过合理的T细胞受体编程来预防疫苗失败的总体方法的示意图。纳米粒子(NP)用于将工程化的TCR基因引入循环宿主T细胞中，赋予其抗原识别能力，然后使用通过转移的TCR识别的肽疫苗选择性扩增。图2.说明所公开的系统和方法优于常规疫苗的优点的示意图：上图显示注射疫苗抗原/佐剂如何经常失败，因为免疫的个体具有很少的具有适当受体的T细胞。中图说明NP可以如何用于将工程化的TCR基因引入循环T细胞，赋予其抗原识别能力。然后，这些使用通过转移的TCR识别的肽疫苗选择性地扩增。下图显示用疫苗特异性TCR编程CD4辅助T细胞可以如何通过产生高亲和力记忆B细胞来推动保护性抗体的产生。图3A-3C.肌肉内注射携带DNA的纳米粒子(NP)可以将疫苗特异性TCR高效地引入外周T细胞库中。(3A)在所述实验中使用的T细胞靶向DNA纳米粒子的示意图。NP通过将质粒DNA与聚(β-氨基酯)聚合物混合来制备，聚(β-氨基酯)聚合物将质粒DNA缩合成纳米尺寸的复合体。所述粒子通过将抗CD8抗体与聚谷氨酸(PGA)偶联来靶向，形成静电吸附到粒子上的缀合物。插图是NP的电子显微照片；比例尺：100nm。还描绘了两种纳米粒子包封的质粒，其编码OVA特异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善受试者中疫苗接种的功效的方法，其包括鉴定已经或将要接受疫苗抗原的受试者；和在疫苗抗原受种的临床相关时间窗内向所述受试者施用治疗有效量的纳米粒子(NP)，其中所述NP包含(i)编码特异性地结合所述疫苗抗原的T细胞受体(TCR)的多核苷酸(PN)；和(ii)T细胞靶向和递送剂(T‑DA)由此与单独施用所述疫苗抗原相比，改善所述疫苗接种的功效。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.05 US 62/442,9031.一种改善受试者中疫苗接种的功效的方法，其包括鉴定已经或将要接受疫苗抗原的受试者；和在疫苗抗原受种的临床相关时间窗内向所述受试者施用治疗有效量的纳米粒子(NP)，其中所述NP包含(i)编码特异性地结合所述疫苗抗原的T细胞受体(TCR)的多核苷酸(PN)；和(ii)T细胞靶向和递送剂(T-DA)由此与单独施用所述疫苗抗原相比，改善所述疫苗接种的功效。2.如权利要求1所述的方法，其中所述疫苗抗原为间皮素。3.如权利要求1所述的方法，其中所述受试者由于年龄或免疫状态而需要改善的疫苗功效。4.如权利要求3所述的方法，其中所述免疫状态是低T细胞计数。5.如权利要求1所述的方法，其中所述疫苗接种提供对AIDS、疟疾、疱疹、衣原体、埃巴病毒、肺炎球菌或乙型肝炎的治疗。6.如权利要求1所述的方法，其中所述疫苗接种提供对癌症的治疗。7.如权利要求1所述的方法，其中所述TCR是I类限制性的。8.如权利要求1所述的方法，其中所述TCR是II类限制性的。9.如权利要求1所述的方法，其中所述TCR是I类限制性的并且所述改善的疫苗功效归因于改善T细胞细胞毒性应答的CD8+T辅助细胞活性。10.如权利要求1所述的方法，其中所述TCR是II类限制性的并且所述改善的疫苗功效归因于改善抗体应答的CD4+T辅助细胞活性。11.如权利要求1所述的方法，其中所述TCR包含选自SEQIDNO：1、4、18、21、23、25、27、29-32、34和36的α链。12.如权利要求1所述的方法，其中所述TCR包含选自SEQIDNO：2、3、19、22、24、26、28、33、35和37的β链。13.如权利要求1所述的方法，其中所述TCR包含选自SEQIDNO：5-12、15、16和39的序列。14.如权利要求1所述的方法，其中所述疫苗抗原包括病毒抗原。15.如权利要求14所述的方法，其中所述病毒抗原源自腺病毒、沙粒病毒、布尼亚病毒、冠状病毒、黄病毒、汉坦病毒、嗜肝DNA病毒、疱疹病毒、乳头瘤病毒、副粘病毒、细小病毒、小核糖核酸病毒、痘病毒、正粘病毒、逆转录病毒、呼肠孤病毒、弹状病毒、轮状病毒、海绵状病毒或披膜病毒。16.如权利要求14所述的方法，其中所述病毒抗原是由巨细胞病毒、感冒病毒、埃巴病毒、流感病毒、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒或丙型肝炎病毒、单纯疱疹病毒、人免疫缺陷病毒、流感病毒、日本脑炎病毒、麻疹病毒、脊髓灰质炎病毒、狂犬病病毒、呼吸道合胞病毒、风疹病毒、天花病毒、水痘带状疱疹病毒、西尼罗河病毒或寨卡病毒表达的肽。17.如权利要求14所述的方法，其中所述病毒抗原是选自包膜糖蛋白B和/或CMVpp65的巨细胞病毒抗原；选自EBVEBNAI、EBVP18和/或EBVP23的埃巴抗原；选自S、M和/或L蛋白或乙型肝炎病毒的前S抗原的肝炎疫苗抗原；选自糖蛋白D的单纯疱疹疫苗抗原；选自HIVgp32、HIVgp41、HIVgp120、HIVgp160、HIVP17/24、HIVP24、HIVP55GAG、HIVP66POL、HIVTAT、HIVGP36、Nef蛋白和/或HIV逆转录酶的人免疫缺陷病毒(HIV)疫苗抗原；选自L1蛋白的人乳头瘤病毒(HPV)病毒抗原；选自血凝素和神经氨酸酶的流感疫苗抗原；选自蛋白质E、M-E、M-E-NS1、NS1或NS1-NS2A的日本脑炎疫苗抗原；选自环子孢子(CSP)、谷氨酸脱氢酶、乳酸脱氢酶或果糖二磷酸醛缩酶的疟疾疫苗抗原；选自麻疹病毒融合蛋白的麻疹疫苗抗原；选自狂犬病糖蛋白或狂犬病核蛋白的狂犬病疫苗抗原；选自RSV融合蛋白或M2蛋白的呼吸道合胞疫苗抗原；选自VP7sc的轮状病毒疫苗抗原；选自蛋白质E1或E2的风疹疫苗抗原；选自gpI或gpII的水痘带状疱疹疫苗抗原；或选自前膜、包膜(E)、E蛋白的结构域III或非结构蛋白1、2、3、4或5的寨卡疫苗抗原。18.如权利要求14所述的方法，其中所述病毒抗原选自Nef(66-97)、Nef(116-145)、Gagp17(17-35)、Gagp17-p24(253-284)、Pol325-355(RT158-188)、CSP中心重复区或E蛋白结构域III。19.如权利要求14所述的方法，其中所述病毒抗原选自SEQIDNO：128-134。20.如权利要求1所述的方法，其中所述疫苗抗原包括癌抗原。21.如权利要求20所述的方法，其中所述癌抗原包括PSMA、PSCA、间皮素、CD19、CD20、ROR1或WT1或者PSMA、PSCA、间皮素、CD19、CD20、ROR1或WT1的片段。22.如权利要求20所述的方法，其中所述癌抗原选自SEQIDNO：135-141。23.如权利要求1所述的方法，其还包括施用所述疫苗抗原。24.如权利要求1所述的方法，其还包括在所述临床相关时间窗内施用疫苗佐剂。25.如权利要求24所述的方法，其中所述疫苗佐剂选自CpG、Cpg-28、Poly(I：C)、α-半乳糖神经酰胺、MPLA、VTX-2337、EMD1201081)咪喹莫特、MGN1703、G100、CBLB502、Hiltonol和咪喹莫特，和/或(ii)17-二甲基氨基乙基氨基-17-去甲氧基格尔德霉素)。26.如权利要求24所述的方法，其中所述疫苗佐剂是STING激动剂。27.如权利要求26所述的方法，其中所述STING激动剂选自c-diGMP、c-diAMP、c-GAMP、c-AIMP、(3’，2’)c-AIMP、(2’，2’)c-AIMP、(2’，3’)c-AIMP、c-AIMP(S)、c-(dAMP-dIMP)、c-(dAMP-2’FdIMP)、c-(2’FdAMP-2’FdIMP)、(2’，3’)c-(AMP-2’FdIMP)、c-[2’FdAMP(S)-2’FdIMP(S)]、c-[2’FdAMP(S)-2’FdIMP(S)](POM)2和/或DMXAA28.如权利要求1所述的方法，其中所述多核苷酸是质粒、小环质粒或自复制的mRNA。29.如权利要求1所述的方法，其中所述施用通过肌肉内注射进行。30.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包含聚(β-氨基酯)聚合物。31.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包含脂质包衣。32.如权利要求31所述的方法，其中所述脂质包衣是脂质体、脂质双层或聚合物胶束。33.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包含聚(β-氨基酯)聚合物和PGA包衣。34.如权利要求1所述的方法，其中所述T-DA与所述聚(β-氨基酯)聚合物共价偶联。35.如权利要求1所述的方法，其中所述T-DA包含在体内选择性结合T细胞的结合结构域。36.如权利要求1所述的方法，其中所述T-DA包含在体内和离体选择性结合CD4+T或CD8+T细胞的结合结构域。37.如权利要求1所述的方法，其中所述T-DA包含含有选自SEQIDNO：41-58的序列的结合结构域。38.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包含内体释放剂(ERA)。39.如权利要求38所述的方法，其中所述ERA选自SEQIDNO：40和59-80，或其组合中的任一种。40.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包含核靶向剂(NTA)。41.如权利要求40所述的方法，其中所述NTA选自SEQIDNO：81-127，或其组合中的任一种。42.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包含iPB7转座酶、S/MAR元件、含PiggyBac转座...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·斯特凡，
申请(专利权)人：弗莱德哈钦森癌症研究中心，
类型：发明
国别省市：美国,US