[发明专利]生物相关正交细胞因子/受体对

说明书

提供了工程化的正交细胞因子受体/配体对及其使用方法。具体地，本公开提供了用于选择性活化细胞中的受体的系统，所述系统包括：(a)正交受体，其未结合至其天然配体；和(b)正交细胞因子，其(i)未结合至其天然受体并且(ii)结合至并活化所述正交受体。还公开了使用工程化的细胞群以治疗病症的方法。

交叉引用

本申请要求2016年9月11日提交的美国临时专利申请号62/217,364和2016年8月15日提交的美国临时专利申请号62/375,089的权益，所述申请以引用方式整体并入本文。

联邦政府资助的研究和开发

本发明是在政府支持下，在美国国立卫生研究院授予的合同AI513210下进行的。政府享有本发明的某些权利。

发明背景

操纵细胞特别是免疫细胞以分化、开发特化功能并在数目方面扩大令人具有极大的临床兴趣。影响这些活性的许多蛋白质因子是本领域已知的，特别包括细胞因子和趋化因子。然而，这些信号传导分子还对未被靶向操作的细胞具有多效性作用，因此期望选择性活化靶细胞群中的信号传导的方法。特别地，工程化T细胞以进行控制的行为是令人感兴趣的。例如，在过继性免疫疗法中，将T细胞从血液中分离，离体处理并重新输注到患者体内。T细胞经工程化以用于治疗性应用，诸如识别和杀死癌细胞、细胞内病原体和参与自身免疫的细胞。

基于细胞的疗法中的关键挑战是将过继转移的细胞工程化成所需行为，诸如活化、扩增等，其被保护免于内源性信号传导途径，不影响非靶向内源性细胞，并且可一旦施用给患者后便加以控制。这因为发育可塑性和环境因素在决定T细胞命运、功能和定位方面所发挥的巨大影响而对于T细胞工程化是特别有意义的。

以独立或正交于天然蛋白质或配体的影响的方式操纵蛋白质结合并应答修饰的配体的能力构成蛋白质工程化中的重大挑战。迄今为止，已经创建了许多与类似的天然相互作用正交的合成配体-直向同源物受体对。在用于此项工作的蛋白质中包括核激素受体和G蛋白偶联受体。尽管进行了大量工作来工程化由合成小分子配体活化的受体，但是生物相关蛋白对的工程化仍然是一项重大挑战。

发明概述

提供了工程化的正交细胞因子受体/配体对及其使用方法。工程化(正交)细胞因子特异性结合至对应的工程化(正交)受体。结合后，正交受体活化通过天然细胞元件转导的信号传导，以提供模拟此天然应答的生物活性，但是所述生物活性对表达正交受体的工程化的细胞是特异性的。正交受体不结合至内源对应细胞因子，包括正交细胞因子的天然对应物，而正交细胞因子不结合至任何内源受体，包括正交受体的天然对应物。在一些实施方案中，正交细胞因子对正交受体的亲和力与天然细胞因子对天然受体的亲和力相当。

用于工程化正交细胞因子受体对的方法可包括以下步骤：(a)将氨基酸变化工程化到天然受体中以破坏与天然细胞因子的结合；(b)在用于受体结合的接触残基处将氨基酸变化工程化到所述天然细胞因子中，(c)选择结合至直向同源物受体的细胞因子直向同源物；(d)舍弃结合至天然受体的直向同源物细胞因子，或者可替代地至步骤(c)和(d)；(e)选择结合至直向同源物细胞因子的受体直向同源物；(f)舍弃结合至天然细胞因子的直向同源物受体。在优选的实施方案中，细胞因子/受体复合物结构的知识用于选择用于定点或易错诱变的氨基酸位置。便利地，酵母展示系统可用于选择过程，但是其它展示和选择方法也是有用的。