EA042590B1 - GENE THERAPY FOR IMPROVED VISION - Google Patents

GENE THERAPY FOR IMPROVED VISION Download PDF

Info

Publication number
EA042590B1
EA042590B1 EA201791900 EA042590B1 EA 042590 B1 EA042590 B1 EA 042590B1 EA 201791900 EA201791900 EA 201791900 EA 042590 B1 EA042590 B1 EA 042590B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
aav
rod
promoter
vector
mice
Prior art date
Application number
EA201791900
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Маттео Риззи
Робин Али
Александер Смит
Кодзи Нисигути
Original Assignee
Юсл Бизнес Лтд
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 Юсл Бизнес Лтд filed Critical Юсл Бизнес Лтд
Publication of EA042590B1 publication Critical patent/EA042590B1/en

Links

Description

У многих видов млекопитающих, включая мышей и людей, количество фоторецепторов-палочек, которые обеспечивают зрение в условиях тусклого света, значительно превосходит количество фоторецепторов-колбочек (Curcio et al., 2000). Тем не менее, в промышленно развитом мире, в котором освещение позволяет колбочкам функционировать в течение всего дня, обеспечиваемое палочками зрение является менее важным. Многие пациенты с нефункционирующими палочкам от рождения обнаруживаются лишь случайно и, по сути, не могут распознать своё не соответствующее норме зрение (Dryja, 2000). Напротив, при дисфункции колбочек, пациенты всегда являются симптоматичными и часто страдают дефектом зрения, зависящим от степени дисфункции их колбочек. Однако, в некоторых условиях только (или в основном) колбочки являются неработающими или дисфункциональными, а палочки остаются относительно сохраненными. Например, ахроматопсия представляет собой тяжелую наследственную дистрофию сетчатки с полностью нефункционирующими от рождения колбочками, но, предположительно, с нормально функционирующими палочками (Hess et al., 1986; Nishiguchi et al., 2005). Была обнаружена связь между мутациями в нескольких генах, включая CNGA3 (Kohl et al. 1998); и PDE6C (Chang et al., 2009; Thiadens et al., 2009) и болезнью. Каждый из генов, вызывающих болезнь, кодирует важный компонент каскада фототрансдукции колбочки, который преобразует свет в электрический сигнал, вызывая гиперполяризацию фоторецепторной клетки. При возрастной дистрофии жёлтого пятна (ВДЖП) ухудшение зрения вызвано прежде всего дегенерацией в жёлтом пятне центральной ямки, содержащей большое количество колбочек. Таким образом, пациенты теряют центральное зрение и остроту зрения, но часто имеют относительно хорошо сохраненную периферическую часть жёлтого пятна и, следовательно, имеют некоторое полезное остаточное зрение, которое ограничено малым количеством колбочек за пределами центральной ямки. Палочки очень чувствительны к свету, что позволяет им воспринимать небольшое количество света в условиях сумерек. Колбочки, напротив, менее чувствительны, но способны обрабатывать большое количество света и непрерывно передавать зрительные сигналы при дневном свете.In many mammalian species, including mice and humans, the number of rod photoreceptors that provide vision in dim light conditions greatly exceeds the number of cone photoreceptors (Curcio et al., 2000). However, in the industrialized world, where lighting allows the cones to function throughout the day, the vision provided by the rods is less important. Many patients with non-functioning rods from birth are discovered only incidentally and, in fact, cannot recognize their abnormal vision (Dryja, 2000). In contrast, with cone dysfunction, patients are always symptomatic and often suffer visual impairment depending on the degree of their cone dysfunction. However, in some conditions only (or mostly) the cones are inactive or dysfunctional, while the rods remain relatively intact. For example, achromatopsia is a severe hereditary retinal dystrophy with completely non-functioning cones from birth, but presumably normally functioning rods (Hess et al., 1986; Nishiguchi et al., 2005). An association has been found between mutations in several genes, including CNGA3 (Kohl et al. 1998); and PDE6C (Chang et al., 2009; Thiadens et al., 2009) and disease. Each of the disease-causing genes encodes an important component of the cone phototransduction cascade, which converts light into an electrical signal, causing hyperpolarization of the photoreceptor cell. In age-related macular degeneration (AMD), visual impairment is caused primarily by degeneration in the macula fovea, which contains a large number of cones. Thus, patients lose central vision and visual acuity, but often have a relatively well-preserved peripheral macula and therefore have some useful residual vision that is limited to a small number of cones outside the fovea. Rods are very sensitive to light, which allows them to perceive a small amount of light in twilight conditions. Cones, on the other hand, are less sensitive, but are able to process large amounts of light and continuously transmit visual signals in daylight.

Это функциональное различие, отчасти, связано с эффективностью аппарата деактивации фотосигналов - ГТФазного комплекса, состоящего из RGS9, R9AP (также известного как RGS9BP) и Ge5. RGS9 является каталитическим компонентом, который гидролизует ГТФ, связанный с G-белком, тогда как R9AP и Ge5 являются основными составляющими субъединицами (Burns et al., 2009; Burns et al., 2010). Важно отметить, что R9AP связывает комплекс с мембраной диска в наружном сегменте фоторецептора, где также происходит передача сигнала фототрансдукции (Baseler et al., 2002). Экспрессия R9AP определяет количество ГТФазного комплекса таким образом, что RGS9, продуцированный в избытке по отношению к R9AP, вероятно, быстро расщепляется (Martyemyanov et al., 2009). Избыточной экспрессии R9AP в палочках мыши достаточно для увеличения активности ГТФазы и, по существу, для ускорения их кинетики деактивации, о чем свидетельствуют регистрации сигналов отдельных клеток (Krispel et al., 2006). Экспрессия RGS9 в колбочках оценена как в 10 раз выше, чем в палочках (Cowan et al., 1998; Zhang et al., 2003). Это лежит в основе свойства колбочек быстро восстанавливаться после воздействия света и, таким образом, сохранять функциональность при непрерывном световом стимуле. Это также позволяет колбочкам реагировать на более быстрое возбуждение. Действительно, с клинической точки зрения пациенты с задержкой деактивации фототрансдукционного каскада, вызванной генетическими дефектами mRGS9 или R9AP, то есть с брадиопсией, имеют серьёзное нарушение обеспечиваемого колбочками зрения, включая дневную слепоту и сниженную способность видеть движущиеся объекты Nishiguchi et al., 2004; Michaelides et al., 2010). В тоже время, обеспечиваемое палочками зрение менее подвержено влиянию той же мутации.This functional difference is partly due to the efficiency of the photosignal deactivation apparatus, the GTPase complex, consisting of RGS9, R9AP (also known as RGS9BP) and Ge5. RGS9 is the catalytic component that hydrolyzes GTP coupled to the G protein, while R9AP and Ge5 are the main constituent subunits (Burns et al., 2009; Burns et al., 2010). Importantly, R9AP binds the complex to the disc membrane in the outer segment of the photoreceptor, where phototransduction signaling also occurs (Baseler et al., 2002). Expression of R9AP determines the amount of the GTPase complex, so that RGS9 produced in excess of R9AP is likely to be rapidly cleaved (Martyemyanov et al., 2009). Overexpression of R9AP in mouse rods is sufficient to increase GTPase activity and, in fact, to accelerate their deactivation kinetics, as evidenced by individual cell signaling (Krispel et al., 2006). RGS9 expression in cones has been estimated to be 10 times higher than in rods (Cowan et al., 1998; Zhang et al., 2003). This underlies the ability of cones to quickly recover from exposure to light and thus remain functional under continuous light stimulus. It also allows the cones to respond to faster stimulation. Indeed, from a clinical point of view, patients with delayed phototransduction cascade deactivation caused by genetic defects in mRGS9 or R9AP, i.e., bradiopsic, have severe impairment of cone-mediated vision, including day blindness and reduced ability to see moving objects Nishiguchi et al., 2004; Michaelides et al., 2010). At the same time, vision provided by rods is less affected by the same mutation.

Некоторые заболевания дегенерации жёлтого пятна, такие как возрастная дистрофия жёлтого пятна (ВДЖП) и наследственные заболевания дегенерации жёлтого пятна, также показывают дисфункцию колбочек, но нормальную или менее ослабленную функцию палочек. Дегенерация желтого пятна является ведущей причиной слепоты в развитом мире, и, поскольку ее встречаемость возрастает в четыре раза за каждое десятилетие жизни, ожидается, что количество случаев ВДЖП будет расти в ближайшие годы по мере увеличения продолжительности жизни. Лекарственные препараты для лечения ВДЖП уже составляют более 1% всего бюджета лекарств Национальной службы здравоохранения Великобритании. В то время как пациенты с прогрессирующей ВДЖП могут быть обучены фиксированию вне центральной ямки, низкая скорость восстановления и низкий порог обесцвечивания (bleaching - обесцвечивание изомеризация 11-цис-ретиналя в транс-ретиналь приводящая к конформационным изменениям в родопсине и последующему высвобождению транс-ретиналя, при этом фотопигмент теряет цвет) палочек ограничивают качество получаемого в результате зрения.Some macular degeneration diseases, such as age-related macular degeneration (AMD) and hereditary macular degeneration diseases, also show cone dysfunction but normal or less impaired rod function. Macular degeneration is the leading cause of blindness in the developed world, and as its incidence quadruples every decade of life, the incidence of MPAD is expected to rise in the coming years as life expectancy increases. Drugs for the treatment of ADHD already account for more than 1% of the total drug budget of the UK National Health Service. While patients with progressive VAD can be trained to fix outside the fovea, the slow recovery rate and low bleaching threshold (bleaching is the isomerization of 11-cis-retinal to trans-retinal leading to a conformational change in rhodopsin and subsequent release of trans-retinal, while the photopigment loses color) rods limit the quality of the resulting vision.

- 1 042590- 1 042590

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Используя мышей с нефункционирующими колбочками, мы продемонстрировали, что AAVопосредованная избыточная экспрессия RGS9-якорного белка (R9AP), критического компонента ГТФазного комплекса, который опосредует деактивацию каскада фототрансдукции, приводит к фотодесенсибилизации и фотопическому сдвигу создаваемой палочками электроретинограммы. Лечение позволяет палочкам реагировать на более яркий свет (до ~2,0 log) в отличии от непрошедших лечение клеток, в счет скотопической функции (сумеречного зрения). Чип-мультиэлектродные измерения с применением прошедших лечение сетчаток показали, что ганглионарные клетки сетчатки также отображали фотопический сдвиг палочек, демонстрируя ступенчато изменяющиеся ответные реакции при уровнях фотопического (дневного) света. Функция контрастной чувствительности, измеренная путем количественного определения следящих движений головы в ответ на вращающиеся синусоидальные решетки, показала улучшение чувствительности в 25 раз при условиях освещения в помещении и более быстрое реагирование на повторяющиеся раздражители. Кроме того, биохимическое измерение количеств обесцвечиваемого родопсина у этих мышей показало, что цикл превращений родопсина не ограничивал функцию палочек.Using cone-deficient mice, we demonstrated that AAV-mediated overexpression of the RGS9 anchor protein (R9AP), a critical component of the GTPase complex that mediates deactivation of the phototransduction cascade, results in photodesensitization and a photopic shift in the rod-generated electroretinogram. Treatment allows rods to respond to brighter light (up to ~2.0 log) than untreated cells, at the expense of scotopic function (twilight vision). Chip-multielectrode measurements using treated retinas showed that retinal ganglion cells also displayed photopic rod shift, showing stepped responses at photopic (daylight) light levels. The contrast sensitivity function, measured by quantifying head tracking movements in response to rotating sinusoidal gratings, showed a 25-fold improvement in sensitivity under indoor lighting conditions and a faster response to repetitive stimuli. In addition, biochemical measurement of the amounts of decolorized rhodopsin in these mice indicated that the rhodopsin conversion cycle did not limit rod function.

Мы также экспрессировали свето-управляемый протонный насос ArchT (Han et al., 2011) в фоторецепторах-палочках. Частицы AAV8, несущие ArchT-EGFP под контролем промотора родопсина (Rho), вводили субретинально взрослым мышам. Экспрессия Rho-ArchT-EGFP ограничивалась мембраной фоторецепторов-палочек. Экспрессия ArchT делала возможной чрезвычайно быстрые световые реакции, в то время как собственная реакция палочек сохранялась и была сопоставима с наблюдаемой в нетрансфицированных фоторецепторах-палочках. В целом, экспрессия ArchT не изменяла способность фоторецепторов-палочек реагировать на скотопические стимулы, но она предоставляла дополнительную способность реагировать путем быстрых, не связанных с обесцвечиванием ответных реакций на более высокие уровни освещенности. Мы также обнаружили, что трансдуцированные палочки могли надежно выдерживать эту быструю колбочкоподобную передачу сигналов, что проявлялось в том, что палочки, экспрессирующие ArchT, запускали устойчивую генерацию импульсов ганглионарными клетками сетчатки (ГКС), возникающую при высоких интенсивностях светового излучения и на частотах, приближающихся к частотам фоторецепторов-колбочек. Экспрессия Rho-ArchT-EGFP у мышей CNGA3-/- и PDE6C-/-, не обладающих обеспечиваемым колбочками зрением, также увеличивала чувствительность этих мышей к яркому световому воздействию и обеспечивала быстрое зрение этим мышам.We also expressed the ArchT light-driven proton pump (Han et al., 2011) in rod photoreceptors. AAV8 particles carrying ArchT-EGFP under the control of the rhodopsin (Rho) promoter were administered subretinally to adult mice. Rho-ArchT-EGFP expression was limited to the rod photoreceptor membrane. ArchT expression allowed extremely fast light responses, while the rods' own response was maintained and was comparable to that observed in non-transfected rod photoreceptors. Overall, ArchT expression did not alter the ability of rod photoreceptors to respond to scotopic stimuli, but it conferred additional ability to respond through rapid, non-bleaching responses to higher light levels. We also found that transduced rods were able to reliably withstand this fast cone-like signaling, as ArchT-expressing rods triggered sustained retinal ganglion cell (RGC) firing at high light intensities and at frequencies approaching frequencies of cone photoreceptors. Expression of Rho-ArchT-EGFP in non-cone vision CNGA3-/- and PDE6C-/- mice also increased the sensitivity of these mice to bright light exposure and provided these mice with fast vision.

Максимальная частота воздействия, которую могли улавливать мыши, экспрессирующие ArchT, была такой же, как у фоторецепторов-колбочек.The maximum exposure frequency that ArchT-expressing mice could detect was the same as for cone photoreceptors.

Вместе эти результаты показывают, что после трансдукции здоровых фоторецепторов-палочек генами, кодирующими или светочувствительные белки, характерные для колбочек, или генами, кодирующими молекулы, которые увеличивают скорость эндогенного сигнального механизма палочек, палочки ведут себя более похоже на колбочки и, следовательно, могут компенсировать дисфункцию колбочек. Это имеет значение для лечения ряда нарушений зрения, при которых функция колбочек снижается, но по меньшей мере сохраняются некоторые здоровые палочки. Это резко отличается от предыдущих подходов (Busskamp et al., 2010; публикация патента США № 2012258530), в которых целью было восстановление утраченной функции колбочек. Изменение функционирования палочек в соответствии с настоящим изобретением является более целесообразным поскольку случаи, когда колбочки являются нефункциональными, но могут быть восстановлены (например, на ранних стадиях дегенерации сетчатки, когда функция фоторецептора утрачивается, но фоторецептор-биполярный синапс может быть неповрежденным) являются редкими, тогда как случаи, когда дисфункция колбочек является более тяжелой или ухудшенной, и не может быть восстановлена, или когда колбочки полностью утрачены, но все же, по меньшей мере, сохранены некоторые здоровые фоторецепторы-палочки, являются часто встречающимися (см. выше). Кроме того, данное изобретение позволяет создать псевдо-центральную ямку, небольшой участок колбочко-подобных палочек, тем самым улучшая зрение в условиях, когда колбочки центральной ямки были утрачены или являются дисфункциональными.Together, these results show that after transduction of healthy rod photoreceptors with genes encoding or light-sensitive proteins characteristic of cones or with genes encoding molecules that increase the rate of endogenous rod signaling, rods behave more like cones and therefore can compensate cone dysfunction. This has implications for the treatment of a number of visual impairments in which cone function is reduced but at least some healthy rods are retained. This is in stark contrast to previous approaches (Busskamp et al., 2010; US Patent Publication No. 2012258530) where the goal was to restore lost cone function. Modifying rod function in accordance with the present invention is more beneficial because cases where cones are non-functional but can be restored (e.g., in the early stages of retinal degeneration when photoreceptor function is lost but the photoreceptor-bipolar synapse may be intact) are rare, then as cases where cone dysfunction is more severe or worsened and cannot be restored, or where cones are completely lost but at least some healthy rod photoreceptors are retained, are common (see above). In addition, the present invention allows the creation of a pseudo-fovea, a small area of cone-like rods, thereby improving vision in conditions where foveal cones have been lost or are dysfunctional.

Таким образом, в изобретении предложен вектор, содержащий нуклеиновую кислоту, кодирующую генный продукт, который является светочувствительным и/или улучшает эндогенную светочувствительную передачу сигнала в фоторецепторной клетке, для применения в способе улучшения зрения у пациента с дисфункцией и/или деградацией фоторецепторов-колбочек, путем введения указанной нуклеиновой кислоты в здоровые фоторецепторы-палочки в сетчатке пациента и экспрессии указанного генного продукта в них же, таким образом, что диапазон интенсивностей освещения, на который реагирует фоторецептор-палочка, увеличивается, и/или увеличивается скорость, с которой фоторецептор-палочка реагирует на свет.Thus, the invention provides a vector containing a nucleic acid encoding a gene product that is photosensitive and/or enhances endogenous photosensitive signaling in a photoreceptor cell, for use in a method for improving vision in a patient with dysfunction and/or degradation of cone photoreceptors, by introducing said nucleic acid into healthy rod photoreceptors in the patient's retina and expressing said gene product therein such that the range of light intensities to which the rod photoreceptor responds is increased and/or the rate at which the rod photoreceptor responds is increased into the world.

В изобретении также предложен вектор, как определено выше, клетка-хозяин, содержащая указанный вектор, и способы лечения, осуществляемые с помощью такого вектора.The invention also provides a vector as defined above, a host cell containing said vector, and methods of treatment carried out using such a vector.

- 2 042590- 2 042590

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Фиг. 1: экспрессия ArchT в фоторецепторах-палочках приводит к появлению быстрых, вызываемых светом токов.Fig. 1: ArchT expression in rod photoreceptors results in fast, light-induced currents.

А) Верхние панели: AAV8-опосредованная трансдукция ArchT-EGFP (зеленый, см. левые панели) под контролем промотора родопсина. Не наблюдается совпадений с колбочками (фиолетовый: арестин колбочек, см. средние панели, белый: DAPI, см. правые панели). Нижние панели: специфичность экспрессии также наблюдается на уровне синапсов.A) Top panels: AAV8-mediated transduction of ArchT-EGFP (green, see left panels) under the control of the rhodopsin promoter. No match with cones was observed (purple: cone arrestin, see middle panels, white: DAPI, see right panels). Lower panels: Expression specificity is also observed at the level of synapses.

Б) ArchT-EGFP локализирован на мембране фоторецепторов-палочек, включая внутренние и наружный сегменты.B) ArchT-EGFP is localized on the membrane of rod photoreceptors, including inner and outer segments.

В) Количественная оценка флуоресценции в концах палочек, экспрессирующих ArchT-EGFP (зеленый, левый пик) и положительных на арестин колбочек концах колбочек (фиолетовый, правый пик), показывает две различные полосы, соответствующие подслою, где находятся синапсы палочек и колбочек соответственно (n=22).C) Fluorescence quantification at rod ends expressing ArchT-EGFP (green, left peak) and cone arrestin-positive cone ends (purple, right peak) shows two distinct bands corresponding to the sublayer where rod and cone synapses are located, respectively (n =22).

Г) Записи с одиночных клеток, с клеточных тел ArchT-экспрессирующих фоторецепторов-палочек. Токи, опосредуемые собственной фототрансдукцией палочек (верхняя кривая) в ответ на 10 мс 530 нм световые импульсы (зеленые, см. вертикальные полосы) были сохранены. Токи, генерируемые ArchT, были быстрее (нижняя кривая). Полоски масштаба: а) верхние панели: 50 мкм; а) нижние панели и б): 10 мкм.D) Recordings from single cells, from cell bodies of ArchT-expressing rod photoreceptors. The currents mediated by intrinsic phototransduction of the rods (top curve) in response to 10 ms 530 nm light pulses (green, see vertical bars) were preserved. The currents generated by the ArchT were faster (lower trace). Scale bars: a) top panels: 50 µm; a) bottom panels and b): 10 µm.

Фиг. 2: экспрессия ArchT вызывает высокочастотные ответные реакции в палочках и быструю передачу сигнала на ганглионарные клетки сетчатки.Fig. 2: ArchT expression elicits high frequency responses in rods and rapid signal transduction to retinal ganglion cells.

А) Свойственные палочкам, вызванные светом токи в неиньекцированных сетчатках C57BL6.A) Rod-specific, light-induced currents in uninjected retinas C57BL6.

Б) Токи, опосредуемые ArchT, способны следовать гораздо более высоким частотам стимуляции.B) Currents mediated by ArchT are able to follow much higher stimulation frequencies.

В) Ответные реакции ограничены по времени подачей стимула (зеленые вертикальные полосы).C) Responses are time-limited by the stimulus (green vertical bars).

Г) Экспрессирующие ArchT палочки реагируют на частоту стимуляции вплоть до 80 Гц без прерывания, тогда как свойственные палочкам ответные реакций, спадают при -20 Гц.D) ArchT-expressing rods respond to stimulation rates up to 80 Hz without interruption, while rod-specific responses subside at -20 Hz.

Д) Сводные данные, показывающие, что экспрессия ArchT не изменяет собственный отклик фоторецепторов-палочек, в то время как ArchT-опосредованные ответные реакции начинаются с более ярких уровней освещенности.E) Summary data showing that ArchT expression does not alter the intrinsic response of rod photoreceptors, while ArchT-mediated responses start at brighter light levels.

Е) Чип-мультиэлектродные записи ArchT-экспрессирующих сетчаток PDE6C-/-. Свойственные палочкам ответные реакции не смогли вызвать надежную генерацию импульсов ганглионарными клетками сетчатки выше 20 Гц. Напротив, ArchT-опосредованная активация палочек, приводила к быстрой генерации импульсов ганглионарными клетками сетчатки до уровней, сравнимых с фоторецепторамиколбочками.E) Chip-multielectrode recordings of ArchT-expressing PDE6C-/- retinas. Rod-specific responses failed to reliably generate retinal ganglion cell impulses above 20 Hz. In contrast, ArchT-mediated rod activation resulted in rapid generation of retinal ganglion cells to levels comparable to cone photoreceptors.

Фиг. 3: ArchT-опосредованная активация палочек запускает поведенческий ответ для световых стимулов высокой интенсивности.Fig. 3: ArchT-mediated rod activation triggers a behavioral response to high intensity light stimuli.

А) Верхние панели: схематический чертеж для выработки условных рефлексов страхом. Вкратце, зрительный стимул сочетался с электрическим ударом. 24 ч спустя, поведение замирания было протестировано в новых условиях. Нижние панели: неинъекцированные мыши CNGA3-/- и PDE6C-/- не смогли обучится заданию (левые наборы полос на каждом графике). Тем не менее, экспрессия ArchT успешно запускала поведение замирания у мышей (правые наборы полос на каждом графике).A) Upper panels: a schematic drawing for the development of conditioned fear reflexes. Briefly, a visual stimulus was combined with an electrical shock. 24 h later, the fading behavior was tested under new conditions. Lower panels: uninjected CNGA3-/- and PDE6C-/- mice failed to learn the task (left-hand band sets in each plot). However, ArchT expression successfully triggered freezing behavior in mice (right-hand band sets in each graph).

Б) Оптомоторное тестирование. Экспрессирующие ArchT мыши были способны следить за стимулами на частотах, сравнимых с теми, на которых стимулы надежно отслеживаються колбочками.B) Optomotor testing. ArchT-expressing mice were able to track stimuli at frequencies comparable to those at which stimuli are reliably tracked by cones.

Фиг. 4: AAV-опосредованная избыточная экспрессия R9AP в палочках и ускоренная деактивация аволны у мышей Cnga3-/-.Fig. 4: AAV-mediated R9AP overexpression in rods and accelerated awave deactivation in Cnga3-/- mice.

А. Увеличенная экспрессия RGS9 в глазе Cnga3-/-, подвергавшемся лечению с помощью rRAAV2/8.Rho.mR9ap. Избыточная экспрессия R9AP приводит к увеличению иммунореактивности по отношению к RGS9 (красный) по всему фоторецепторному слою в прошедшем лечение глазу (слева) по сравнению с непрошедшим лечение (справа). Вестерн-блоттинг демонстрирует повышенную экспрессию RGS9 как в сетчатке, так и в пигментном эпителии сетчатки (ПЭС) при избыточной экспрессии R9AP (снизу) в глазе. Небольшое количество белка RGS9 также было обнаружено в ПЭС прошедшего лечение глаза. Это может отражать выход с под контроля избыточного белка, содержащегося в фагоцитированной мембране диска. Полоска масштаба обозначает 25 мкм.A. Increased expression of RGS9 in Cnga3-/- eye treated with rRAAV2/8.Rho.mR9ap. Overexpression of R9AP leads to increased immunoreactivity towards RGS9 (red) across the entire photoreceptor layer in the treated eye (left) compared to the untreated eye (right). Western blotting demonstrates overexpression of RGS9 in both the retina and retinal pigment epithelium (RPE) with overexpression of R9AP (bottom) in the eye. A small amount of the RGS9 protein was also found in the RPE of the treated eye. This may reflect the controlled release of excess protein contained in the phagocytosed disc membrane. The scale bar indicates 25 µm.

Б. Повышенная скорость восстановления амплитуды а-волны в глазе Cnga3-/-, прошедших лечение с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap и rAAV2/8.CMV.mR9ap. Репрезентативные кривые ЭРГ для пробной вспышки (черные кривые, см. кривые с пиком в середине временного периода) и для 2-й вспышки (красные кривые), представленные в интервалах между стимулами (ИМС) в течение 2 с, из прошедших лечение (верхних) и непрошедших лечение (нижние) глаз от одного и того же животного. Обратите внимание, что вторая вспышка дает небольшую а-волну (стрелка), которая хорошо видна в прошедшем лечение глазу, тогда как а-волна не видна (стрелка) в непрошедшем лечение глазу (второй из пары). График восстановления а-волны при различных ИМС в прошедших и непрошедших лечение глазах. Глаза, инъецированные rAAV2/8.CMV.mR9ap (n = 5) или rAAV2/8.Rho.mR9ap (n = 7), имеют более быструю кинетику восстановления, чем непрошедший лечение глаз (n = 5), что наиболее заметно при более короткихB. Increased rate of a-wave amplitude recovery in the Cnga3-/- eye treated with rAAV2/8.Rho.mR9ap and rAAV2/8.CMV.mR9ap. Representative ERG curves for the test flash (black curves, see curves with a peak in the middle of the time period) and for the 2nd flash (red curves), presented in intervals between stimuli (CMI) for 2 s, from the treated (upper) and untreated (lower) eyes from the same animal. Note that the second flash produces a small a-wave (arrow) that is clearly visible in the treated eye, while no a-wave is visible (arrow) in the untreated eye (the second of the pair). Graph of α-wave recovery for various UTIs in treated and untreated eyes. Eyes injected with rAAV2/8.CMV.mR9ap (n = 5) or rAAV2/8.Rho.mR9ap (n = 7) have faster recovery kinetics than untreated eyes (n = 5), which is most noticeable with more short

- 3 042590- 3 042590

ИМС. Данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего. ИЭ: избыточная экспрессия.IC. Data are presented as mean ± standard error of the mean. IE: overexpression.

Фиг. 5: приобретение фотопической функции палочками посредством избыточной экспрессии R9AP у мышей Cnga3-/-.Fig. 5: Acquisition of photopic function by rods via R9AP overexpression in Cnga3-/- mice.

A. Повышение порога ответной реакции и фотопический сдвиг 6 Гц ЭРГ посредством избыточной экспрессии R9AP в палочках Cnga3-/- мышей. Репрезентативные кривые 6 Гц ЭРГ от мыши Cnga3-/-, у которой один глаз лечили rAAV2/8.CMV.mR9ap, а другой глаз оставался непрошедшим лечение (верхняя панель). Кривые ЭРГ выравнены начиная с ответных реакций на самую слабую вспышку (-6,0 log кд с/м2) и до ответных реакций на самую яркую вспышку (2,0 log кд с/м2, низ) сверху вниз с шагом 0,5 log кд с/м2. Обратите внимание, что нижний порог интенсивности вспышки, при которой возникают ответные реакции, увеличился, что связано с повышенным порогом ответных реакций для более ярких вспышек. Это приводит к фотопическому сдвигу функции сетчатки глаза, прошедшего лечение с помощью rAAV2/8.CMV.mR9ap. Обобщение результатов 6 Гц ЭГР, демонстрирующих фотопический сдвиг функции сетчатки после лечения с помощью rAAV2/8.CMV.mR9ap или rAAV2/8.Rho.mR9ap (нижняя панель). ЭРГ ответных реакций, полученные от мышей Gnat1-/-, дефективных по функции палочек, представляют собой опосредованную колбочками функцию. Между тем, ответные реакции мышей C57BL6 получены как для фоторецепторов-палочек, так и фоторецепторов-колбочек. Данные представлены как % амплитуды относительно максимальной ответной реакции и представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего. ЭРГ записывали для мышей Cnga3-/-, прошедших лечение с помощью rAAV2/8.CMV.mR9ap (Cnga3-/- CMV.R9ap; N=8), мышей Cnga3-/-, прошедших лечение с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap (Cnga3-/- Rho.R9ap; N=6), непрошедших лечение мышей Cnga3-/- (непрошедшие лечение Cnga3-/-, N=8), непрошедших лечение мышей Gnat1-/- (Gnat1-/- непрошедшие лечение, N=6) и непрошедших лечение мышей C57BL6 (C57BL6 непрошедшие лечение, N=6).A. Threshold elevation and 6 Hz ERG photopic shift by R9AP overexpression in rods of Cnga3 -/- mice. Representative 6 Hz ERG curves from a Cnga3-/- mouse treated with rAAV2/8.CMV.mR9ap in one eye and untreated in the other eye (upper panel). The ERG curves are leveled from the responses to the weakest flash (-6.0 log cd s/m 2 ) to the responses to the brightest flash (2.0 log cd s/m 2 , bottom) from top to bottom with a step of 0, 5 log cd s/m 2 . Note that the lower threshold for flare intensity at which responses occur has increased, due to the higher threshold for flare responses for brighter flares. This results in a photopic shift in retinal function in the rAAV2/8.CMV.mR9ap treated eye. Summary of 6 Hz EGR results demonstrating a photopic shift in retinal function after treatment with rAAV2/8.CMV.mR9ap or rAAV2/8.Rho.mR9ap (bottom panel). ERG responses obtained from rod-deficient Gnat1-/- mice represent cone-mediated function. Meanwhile, responses from C57BL6 mice have been obtained for both rod and cone photoreceptors. Data are presented as % amplitude relative to the maximum response and are presented as mean ± standard error of the mean. ERGs were recorded for Cnga3 -/- mice treated with rAAV2/8.CMV.mR9ap (Cnga3 -/- CMV.R9ap; N=8), Cnga3 -/- mice treated with rAAV2/8.Rho. mR9ap (Cnga3-/- Rho.R9ap; N=6), untreated Cnga3-/- mice (untreated Cnga3-/-, N=8), untreated Gnat1-/- mice (Gnat1-/- untreated, N=6) and untreated C57BL6 mice (C57BL6 untreated, N=6).

Б. Увеличенные ответные реакции сетчатки на длинные вспышки у глаза Cnga3-/-, прошедшего лечение rAAV2/8.CMV.mR9ap. Незакрашенный прямоугольник обозначает длительность вспышки. Обратите внимание, что в глазу, прошедшем лечение rAAV2/8.CMV.mR9ap, ответные реакции обнаруживаются с увеличением продолжительности светового стимула. Напротив, непрошедший лечение контралатеральный глаз практически не демонстрирует ответных реакций, когда проводят запись в тоже время при идентичных условиях.B. Increased retinal responses to long flashes in a Cnga3-/- eye treated with rAAV2/8.CMV.mR9ap. The unfilled box indicates the duration of the flash. Note that in the eye treated with rAAV2/8.CMV.mR9ap, responses are found with increasing light stimulus duration. In contrast, the untreated contralateral eye exhibits little or no response when recording at the same time under identical conditions.

B. Усиление функции сетчатки при фотопических условиях в глазах Cnga3-/-, прошедших лечение rAAV2/8.CMV.mR9ap. Обратите внимание, что прошедший лечение глаз демонстрирует ответные реакции в условиях фотопической записи (белый фоновой свет 20 кд/м2), тогда как непрошедший лечение контралатеральныи глаз, записанный одновременно, остается невосприимчивым.B. Enhancement of retinal function under photopic conditions in rAAV2/8.CMV.mR9ap treated Cnga3-/- eyes. Note that the treated eye shows responses under photopic recording conditions (white background light 20 cd/m 2 ), while the untreated contralateral eye, recorded simultaneously, remains unresponsive.

Фиг. 6: эффективная передача измененного сигнала фоторецептора в биполярные клетки в глазах, избыточно экспрессирующих R9AP.Fig. 6: Efficient transmission of altered photoreceptor signal to bipolar cells in eyes overexpressing R9AP.

A. Репрезентативные кривые ЭРГ. ЭРГ записывали после инъекции rAAV2/8.CMV.mR9ap (красная кривая, нижняя кривая) у мыши Cnga3-/- с использованием насыщающей вспышки (1,9 log кд с/м2). Контралатеральный глаз служил непрошедшим лечение контролем (черная кривая, верхняя кривая).A. Representative ERG curves. ERG was recorded after injection of rAAV2/8.CMV.mR9ap (red curve, lower curve) in Cnga3 −/− mice using a saturating flash (1.9 log cd s/m 2 ). The contralateral eye served as the untreated control (black curve, upper curve).

Б. Задержанная активация биполярных клеток в ответ на вспышку. Время до пика а-волны и bволны измерялось по ЭРГ ответных реакций в ответ на насыщающую вспышку (1,9 log кд с/м2) в прошедших лечение и непрошедших лечение глазах.B. Delayed activation of bipolar cells in response to a flash. The time to peak of the a-wave and b-wave was measured by ERG responses to a saturating flash (1.9 log cd s/m 2 ) in treated and untreated eyes.

B. Кривая интенсивности ответных реакций для амплитуд а-волны и b-волны, записанная у мышей Cnga3-/- (N=5) с одним глазом, который лечили с помощью rAAV2/8.CMV.mR9ap (красные кривые), и другим глазом, который оставался непрошедшим лечение (черный кривые). Все данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего. ИЭ: избыточная экспрессия.B. Response intensity curve for a-wave and b-wave amplitudes recorded in Cnga3-/- mice (N=5) with one eye treated with rAAV2/8.CMV.mR9ap (red curves) and the other the eye that remained untreated (black curves). All data are presented as mean ± standard error of the mean. IE: overexpression.

Фиг. 7: приобретение устойчивого зрительного восприятия после избыточной экспрессии R9AP у мышей Cnga3-/-.Fig. 7: Acquisition of stable visual perception after R9AP overexpression in Cnga3-/- mice.

А. Улучшенная функция контрастной чувствительности, измеренная с помощью оптокинетических ответных реакций. У мышей Cnga3-/-, левый глаз которых лечили с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap, функция контрастной чувствительности (ФКЧ) была дифференциально измерена по отслеживающим движениях головы по часовой стрелке (представляющим прошедший лечение левый глаз) и против часовой стрелки (представляющим непрошедший лечение правый глаз) против синусоидальных решеток. ФКЧ для прошедших лечение глаз (красная кривая) была лучше, чем та же у непрошедших лечение глаз (синяя кривая), которая была аналогична таковой для нетронутых мышей Cnga3-/- (черная кривая, среднее для обоих глаз). Обратите внимание, что ФКЧ для прошедшего лечение глаза эквивалентен, если не немного лучше ФКЧ нетронутых контролей дикого типа (зеленый, среднее для обоих глаз). N=5 для всех групп. Все данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего. ИЭ: избыточная экспрессия.A. Improved contrast sensitivity function as measured by optokinetic responses. In Cnga3-/- mice whose left eye was treated with rAAV2/8.Rho.mR9ap, contrast sensitivity function (CSF) was differentially measured by head tracking clockwise (representing the treated left eye) and counterclockwise (representing untreated right eye) versus sinusoidal gratings. The FCF for treated eyes (red curve) was better than that for untreated eyes (blue curve), which was similar to that of intact Cnga3 −/− mice (black curve, mean of both eyes). Note that the FCF for the treated eye is equivalent if not slightly better than that of intact wild-type controls (green, average of both eyes). N=5 for all groups. All data are presented as mean ± standard error of the mean. IE: overexpression.

Б. Устойчивые уровни родопсина после длительного воздействия оптомоторного теста. Репрезентативная запись оптического поглощения глазного образца с использованием сканирующего спектрофотометра (левая панель внутри зеленой пунктирной рамки). Вычитание из поглощения глазных образцов, измеренного после полного фотообесцвечивания (синяя кривая, верхняя кривая между 300 и 400 нм),B. Steady levels of rhodopsin after prolonged exposure to the optomotor test. Representative optical absorption recording of an ocular sample using a scanning spectrophotometer (left panel within the green dotted box). Subtraction from absorbance of eye samples measured after complete photobleaching (blue curve, upper curve between 300 and 400 nm),

- 4 042590 поглощения глазных образцов, измеренного до полного фотообесцвечивания (красная кривая) показало, что λмин достигает пика при примерно 380 нм, что соответствует высвобожденным фотопродуктам, в сочетании с λmax достигающим пика при примерно 500 нм, что представляет собой количество обесцвеченного родопсина в образце (правая панель внутри зеленой пунктирной рамки). Скорость обесцвечивания родопсина оценивали путем измерения разностного спектра (λmax) в полностью расширенных глазах, прошедших лечение или непрошедших лечение с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap у мышей Cnga3-/после 5-минутного воздействия белого света 7,0 мВт (нижний левый, среднее ± стандартная ошибка среднего). Количество родопсина измеряли также после экспонирования мышей Cnga3-/- оптомоторному тесту в течение вплоть до 120 мин (справа внизу; N=3 для каждой временной точки) после односторонней инъекции rAAV2/8.Rho.mR9ap. Серая область показывает количества родопсина (среднее ± стандартное отклонение), зариестрированные на нетронутых мышах Cnga3-/- (N=8) после темновой адаптации в течении ночи. Пунктирная линия указывает среднее значение. Обратите внимание, что количество родопсина остается стабильным в течение как минимум 2 ч как в глазах, прошедших лечение с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap, так и в непрошедших лечение глазах мышей Cnga3-/-. Данные с планками погрешности были представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего.- 4 042590 absorbance of ocular samples measured to complete photobleaching (red curve) showed that λmin peaks at about 380 nm, which corresponds to the released photoproducts, in combination with λmax peaks at about 500 nm, which is the amount of bleached rhodopsin in the sample (right panel inside green dotted box). Rhodopsin decolorization rate was assessed by measuring the difference spectrum (λmax) in fully dilated, treated or untreated eyes with rAAV2/8.Rho.mR9ap in Cnga3-/ mice after 5 min exposure to 7.0 mW white light (lower left, mean ± standard error of the mean). The amount of rhodopsin was also measured after exposing Cnga3 −/− mice to an optomotor test for up to 120 minutes (bottom right; N=3 for each time point) following unilateral injection of rAAV2/8.Rho.mR9ap. The gray area shows the amounts of rhodopsin (mean ± SD) recorded in intact Cnga3-/- mice (N=8) after overnight dark adaptation. The dotted line indicates the mean value. Note that the amount of rhodopsin remains stable for at least 2 h in both rAAV2/8.Rho.mR9ap-treated and untreated eyes of Cnga3-/- mice. Data with error bars were presented as mean ± standard error of the mean.

Фиг. 8: избыточная экспрессия R9AP увеличивает скорость восстановления фотоотклика палочек у мышей Pde6c-/-.Fig. 8: R9AP overexpression increases the rate of rod photoresponse recovery in Pde6c-/- mice.

Постоянная времени (σ) для 50% восстановления амплитуды а-волны была уменьшена на ~50% в глазах Pde6c-/-, инъецированных rAAV2/8.CMV.mR9ap (σ = ~5,75 с) по сравнению с непрошедшими лечение контрлатеральными глазами (σ = ~11,46 с), что согласуется с ускоренной деактивацией фототрансдукции после лечения. N=6. Данные с планками погрешности были представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего.The time constant (σ) for 50% a-wave amplitude recovery was reduced by ~50% in Pde6c-/- eyes injected with rAAV2/8.CMV.mR9ap (σ = ~5.75 s) compared to untreated contralateral eyes (σ = ~11.46 s), which is consistent with accelerated deactivation of phototransduction after treatment. N=6. Data with error bars were presented as mean ± standard error of the mean.

Фиг. 9: избыточная экспрессия R9AP приводит к фотопическому сдвигу кривой интенсивности ответной реакции у мышей Pde6c-/-.Fig. 9: R9AP overexpression results in a photopic shift in the response intensity curve in Pde6c-/- mice.

Глаза, инъецированные rAAV2/8.CMV.mR9ap, показали фотопический сдвиг 6 Гц ЭРГ ответных реакций в ответ на увеличивающиеся интенсивности вспышки по сравнению с непрошедшими лечение контралатеральными глазами у мышей Pde6c-/- (N=6). Данные представлены как % амплитуды относительно максимальной ответной реакции и представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего.Eyes injected with rAAV2/8.CMV.mR9ap showed a photopic shift of 6 Hz ERG responses in response to increasing flash intensities compared to untreated contralateral eyes in Pde6c −/− mice (N=6). Data are presented as % amplitude relative to the maximum response and are presented as mean ± standard error of the mean.

Фиг. 10: устойчивый эффект избыточной экспрессии R9AP без четких доказательств дегенерации сетчатки через 5 месяцев после инъекции rAAV2/8.CMV.mR9ap у мышей Cnga3-/-.Fig. 10: Consistent effect of R9AP overexpression without clear evidence of retinal degeneration 5 months after rAAV2/8.CMV.mR9ap injection in Cnga3-/- mice.

Профиль ответной реакции, нормализованный по максимальной амплитуде, подтвердил наличие фотопического сдвига кривой интенсивности ответной реакции в ответ на 6 Гц вспышки (сверху). Те же данные без нормализации не предоставили доказательства уменьшения амплитуд в прошедшем лечение глазу (снизу). N=5. Данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего.The response profile, normalized to the maximum amplitude, confirmed the presence of a photopic shift in the response intensity curve in response to the 6 Hz flare (top). The same data without normalization did not provide evidence of amplitude reduction in the treated eye (bottom). N=5. Data are presented as mean ± standard error of the mean.

Фиг. 11: Обработка мышей дикого типа с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap не продемонстрировала очевидного влияния на 6 Гц ЭРГ кривую интенсивности ответной реакции.Fig. 11: Treatment of wild-type mice with rAAV2/8.Rho.mR9ap showed no obvious effect on the 6 Hz ERG response intensity curve.

Глаза, прошедшие лечение с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap, не показали сдвига в 6 Гц ЭРГ кривой интенсивности ответной реакции по сравнению с таковой для непрошедших лечение контралатеральных глаз у мышей C57BL6 (N=5). Данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего.The rAAV2/8.Rho.mR9ap treated eyes did not show a 6 Hz ERG shift in the response intensity curve compared to that of the untreated contralateral eyes in C57BL6 mice (N=5). Data are presented as mean ± standard error of the mean.

Фиг. 12: отсутствие усиления зрительного восприятия после избыточной экспрессии R9AP у мышей C57BL6.Fig. 12: No enhancement of visual perception after R9AP overexpression in C57BL6 mice.

У мышей C57BL6, только левый глаз которых лечили с помощью rAAV2/8.Rho.mR9ap, функция контрастной чувствительности (ФКЧ) была дифференциально измерена по отслеживающим движениям головы по часовой стрелке (представляющим прошедший лечение левый глаз) и против часовой стрелки (представляющим непрошедший лечение правый глаз) против синусоидальных решеток. ФКЧ как для прошедших лечение глаз (розовая кривая), так и непрошедших лечение глаз (голубая кривая) показали похожие результаты, которые были аналогичны таковым для нетронутых мышей C57BL6 (зеленая кривая, среднее для обоих глаз). N=5 для всех групп. Все данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего. ИЭ: избыточная экспрессия.In C57BL6 mice whose left eye alone was treated with rAAV2/8.Rho.mR9ap, contrast sensitivity function (CSF) was differentially measured by clockwise (representing treated left eye) and counterclockwise (representing untreated) head tracking movements. right eye) against sinusoidal gratings. HFC for both treated eyes (pink curve) and untreated eyes (blue curve) showed similar results, which were similar to those for intact C57BL6 mice (green curve, mean of both eyes). N=5 for all groups. All data are presented as mean ± standard error of the mean. IE: overexpression.

Подробное описание сущности изобретенияDetailed Description of the Invention

Вектор по изобретению содержит нуклеиновую кислоту, экспрессия которой производит продукт гена, обычно белок, который будет осуществлять лечение как описано в данном документе, функционально связанного с промотором для формирования экспрессионной кассеты.The vector of the invention contains a nucleic acid, the expression of which produces a gene product, typically a protein, that will carry out the treatment as described herein, operably linked to a promoter to form an expression cassette.

Нуклеиновые кислоты и генные продукты.Nucleic acids and gene products.

Вектор по изобретению содержит нуклеиновую кислоту, кодирующую генный продукт, который является светочувствительным и/или который изменяет эндогенную светочувствительную передачу сигналов в фоторецепторной клетке и вынуждает палочку, трансдуцированную нуклеиновой кислотой по изобретению, вести себя более похоже на колбочку путем расширения диапазона интенсивностей освещения, на который реагирует фоторецептор-палочка, и/или увеличения скорости, с которой фоторецептор-палочка реагирует на свет. Таким образом, сам белок может быть напрямую светочувствительным, например, он может изменять проводимость мембраны в палочках таким образом, что это приводит кThe vector of the invention contains a nucleic acid encoding a gene product that is photosensitive and/or that alters endogenous photosensitive signaling in a photoreceptor cell and causes a rod transduced with the nucleic acid of the invention to behave more like a cone by expanding the range of light intensities to which the rod photoreceptor responds, and/or an increase in the rate at which the rod photoreceptor responds to light. Thus, the protein itself can be directly photosensitive, for example, it can change the conductivity of the membrane in rods in such a way that this leads to

- 5 042590 гиперполяризации (исходящее протекание тока) при световой стимуляции. Такими белками могут быть, например, светочувствительные или светорегулируемые G-связанные мембранные белки, ионные каналы, ионные насосы или ионные транспортеры. Предпочтительные светочувствительные белки включают ArchT, Jaws (краксхейлородопсин - cruxhalorhodopsin) (Chuong et al., 2014) и iClC2. Альтернативно, белок сам по себе может не быть напрямую чувствительным к свету, но может непрямо изменять эндогенную светочувствительную передачу сигнала в фоторецепторе-палочке. Примерами таких белков являются элементы комплекса RGS9, в частности R9AP (также известный как RGS9BP) и GB5. Альтернативно, нуклеиновая кислота может кодировать любой другой генный продукт, который увеличивает скорость эндогенного сигнального механизма палочки. Во всех этих случаях последовательность может кодировать белок дикого типа, или мутантную, или модифицированную, или усеченную версию, которая сохраняет активность белка дикого типа. Нуклеиновая кислота также может быть кодон-оптимизированной для экспрессии в целевом типе клеток.- 5 042590 hyperpolarization (outgoing current flow) during light stimulation. Such proteins may be, for example, light-sensitive or light-regulated G-linked membrane proteins, ion channels, ion pumps or ion transporters. Preferred photosensitive proteins include ArchT, Jaws (cruxhalorhodopsin) (Chuong et al., 2014) and iClC2. Alternatively, the protein itself may not be directly sensitive to light, but may indirectly alter endogenous light-sensitive signaling in the rod photoreceptor. Examples of such proteins are elements of the RGS9 complex, in particular R9AP (also known as RGS9BP) and GB5. Alternatively, the nucleic acid may encode any other gene product that increases the rate of endogenous rod signaling. In all these cases, the sequence may encode a wild-type protein, or a mutant or modified or truncated version that retains the activity of the wild-type protein. The nucleic acid can also be codon-optimized for expression in the target cell type.

После экспрессии генного продукта, палочки будут демонстрировать более сильное и/или более быстрое изменение в ответ на световое воздействие, чем нетрансдуцированные палочки, при более высокой, чем обычно, интенсивности света. Примеры включают улучшенную интенсивность изменения и/или более быструю кинетику активации/инактивации. Поэтому палочки, трансдуцированные в соответствии с изобретением, будут, вследствие этого, реагировать более сильно и/или быстро на освещение в мезопическом и/или фотопическом диапазоне, чем нетрансдуцированные палочки. Предпочтительно, ответ палочек на условия скотопической освещенности не затронут или не существенно затронут, т.е. палочки получают способность реагировать сильно и/или быстро на более яркий свет, не теряя способности реагировать на тусклый свет.Upon expression of the gene product, the rods will show a stronger and/or more rapid change in response to light exposure than non-transduced rods at higher than normal light intensity. Examples include improved rate of change and/or faster activation/inactivation kinetics. Therefore, rods transduced in accordance with the invention will therefore respond more strongly and/or rapidly to illumination in the mesopic and/or photopic range than non-transduced rods. Preferably, the response of rods to scotopic light conditions is unaffected or not significantly affected, i. e. rods gain the ability to respond strongly and/or quickly to brighter light without losing the ability to respond to dim light.

Промоторы и другие регуляторные элементы.Promoters and other regulatory elements.

В конструкции экспрессии, нуклеиновая кислота, кодирующая генный продукт, обычно функционально связана с промотором. Промотор может быть конститутивным, но желательно представлять собой фоторецептор-специфичный или фоторецептор-предпочтительный промотор, более желательно специфичный или предпочтительный для палочек промотор, такой как промотор родопсина (Rho), промотор белка с лейциновой застежкой, специфичного для нейронов сетчатки (NRL), или промотор фосфодиэстеразы 6В (PDE6B). Область промотора, включенная в кассету экспрессии, может иметь любую длину до тех пор, пока он является эффективным в управлении экспрессией генного продукта, желательно фоторецептор-специфичной или фоторецептор-предпочтительной экспрессией, или специфичной или предпочтительной для палочек экспрессией.In an expression construct, the nucleic acid encoding the gene product is usually operably linked to a promoter. The promoter may be constitutive, but is desirably a photoreceptor-specific or photoreceptor-preferred promoter, more preferably a rod-specific or rod-preferred promoter such as the rhodopsin (Rho) promoter, the retinal neuron-specific leucine clasp protein (NRL) promoter, or phosphodiesterase 6B (PDE6B) promoter. The promoter region included in the expression cassette may be of any length as long as it is effective in directing expression of the gene product, desirably photoreceptor-specific or photoreceptor-preferred expression, or rod-specific or preferred expression.

Под фоторецептор-специфичным промотором подразумевается промотор, который управляет экспрессией только или, в большей степени, только в фоторецепторах, например, такой, который усиливает экспрессию по меньшей мере в сто раз в фоторецепторах, по сравнению с любым другим типом клеток. Под специфичным для палочек промотором подразумевается промотор, который управляет экспрессией только или, в большей степени, только в фоторецепторах, например, такой, который усиливает экспрессию по меньшей мере в сто раз в фоторецепторах, по сравнению с любым другим типом клеток, включая колбочки. Под фоторецептор-предпочтительным промотором подразумевается промотор, который запускает экспрессию предпочтительно в фоторецепторах, но также может в некоторой степени управлять экспрессией в других тканях, например, такой, который усиливает экспрессию по меньшей мере двукратно, по меньшей мере пятикратно, по меньшей мере десятикратно, по меньшей мере двадцатикратно или по меньшей мере пятидесятикратно в фоторецепторах, по сравнению с любым другим типом клеток. Под предпочтительным для палочек промотором подразумевается промотор, который управляет экспрессией предпочтительно в фоторецепторах, но также может в некоторой степени управлять экспрессией в других тканях, например, такой, который усиливает экспрессию по меньшей мере двукратно, по меньшей мере пятикратно, по меньшей мере десятикратно, по меньшей мере двадцатикратно или по меньшей мере пятидесятикратно в фоторецепторах, по сравнению с любым другим типом клеток, включая колбочки.By photoreceptor-specific promoter is meant a promoter that drives expression only or to a greater extent only in photoreceptors, such as one that enhances expression at least a hundredfold in photoreceptors compared to any other cell type. By rod-specific promoter is meant a promoter that drives expression only or to a greater extent only in photoreceptors, such as one that enhances expression at least a hundredfold in photoreceptors over any other cell type, including cones. By photoreceptor-preferred promoter is meant a promoter that drives expression preferentially in photoreceptors, but can also drive expression in other tissues to some extent, such as one that enhances expression at least two-fold, at least five-fold, at least ten-fold, at least twenty-fold or at least fifty-fold in photoreceptors compared to any other cell type. By rod-preferred promoter is meant a promoter that drives expression preferentially in photoreceptors, but can also drive expression in other tissues to some extent, such as one that enhances expression at least two-fold, at least five-fold, at least ten-fold, at least twenty-fold or at least fifty-fold in photoreceptors compared to any other cell type, including cones.

Также может присутствовать один или несколько других регуляторных элементов, таких как энхансеры, а также промотор.One or more other regulatory elements, such as enhancers, as well as a promoter, may also be present.

Векторы.Vectors.

Вектор по изобретению может быть любого типа, например, он может быть плазмидным вектором или мини-кольцевой ДНК.The vector of the invention may be of any type, for example it may be a plasmid vector or minicircular DNA.

Как правило, векторы по изобретению, однако, являются вирусными векторами. Вирусный вектор может быть, например, основан на вирусе простого герпеса, аденовирусе или лентивирусе. Вирусным вектором может быть вектор аденоассоциированного вируса (AAV) или его производное. Производное вирусного вектора может быть химерным, перетасованным или капсидным модифицированным производным.Typically, the vectors of the invention, however, are viral vectors. The viral vector may, for example, be based on the herpes simplex virus, adenovirus or lentivirus. The viral vector may be an adeno-associated virus (AAV) vector or a derivative thereof. The viral vector derivative may be a chimeric, shuffled or capsid modified derivative.

Вирусный вектор может содержать геном AAV из естественно полученного серотипа, изолята или клады AAV. Серотип может быть, например, AAV2, AAV5 или AAV8.The viral vector may contain an AAV genome from a naturally derived AAV serotype, isolate, or clade. The serotype may be, for example, AAV2, AAV5 or AAV8.

Эффективность генной терапии в целом, как правило, зависит от адекватной и эффективной доставки вложенной ДНК. Этот процесс обычно опосредуется вирусными векторами. В генной терапии обычноThe effectiveness of gene therapy in general, as a rule, depends on the adequate and efficient delivery of nested DNA. This process is usually mediated by viral vectors. In gene therapy, usually

- 6 042590 используются аденоассоциированные вирусы (AAV), являющиеся членами семейства парвовирусов. Дикий тип AAV, содержащий вирусные гены, вставляет свой геномный материал в хромосому 19 клеткихозяина. Одноцепочечный ДНК-геном AAV содержит два инвертированных терминальных повтора (ITR) и две открытые рамки считывания, содержащие структурные (cap) и упаковочные (rep) гены.- 6 042590 adeno-associated viruses (AAV), which are members of the parvovirus family, are used. The wild-type AAV, containing viral genes, inserts its genomic material into chromosome 19 of the host cell. The single-stranded AAV DNA genome contains two inverted terminal repeats (ITRs) and two open reading frames containing structural (cap) and packaging (rep) genes.

В терапевтических целях единственными последовательностями, требуемыми in cis, помимо терапевтического гена, являются ITR. Поэтому вирус AAV модифицируют: вирусные гены удаляют из генома, продуцируя рекомбинантный AAV (rAAV). Этот содержит только терапевтический ген, два ITR. Удаление вирусных генов делает rAAV неспособным активно вставлять свой геном в ДНК клеткихозяина. Вместо этого геномы rAAV сливаются через ITR, образуя кольцевые, эписомальные структуры, или вставляются в ранее существовавшие хромосомные разрывы. Для продуцирования вируса структурные и упаковочные гены, которые теперь удалены из rAAV, поставляются in trans, в форме вспомогательной плазмиды. AAV является особенно привлекательным вектором, поскольку он в целом, как правило, является непатогенным; большинство людей были инфицированы этим вирусом в течение их жизни без каких-либо побочных эффектов. Иммунная неприкосновенность ткани глаза, результат анатомических барьеров и иммуномодулирующих факторов, делает глаз в значительной степени не подлежащим неблагоприятным иммунологическим реакциям, которые могут быть вызваны AAV в других тканях (Taylor 2009).For therapeutic purposes, the only sequences required in cis other than the therapeutic gene are the ITRs. Therefore, the AAV virus is modified: viral genes are removed from the genome, producing recombinant AAV (rAAV). This one contains only the therapeutic gene, two ITRs. Deletion of viral genes renders rAAV unable to actively insert its genome into the DNA of the host cell. Instead, rAAV genomes fuse through the ITR to form circular, episomal structures, or insert into pre-existing chromosomal breaks. For virus production, the structural and packaging genes, now removed from rAAV, are delivered in trans, in the form of a helper plasmid. AAV is a particularly attractive vector because it is generally non-pathogenic in general; most people have been infected with this virus during their lifetime without any side effects. Immune immunity of ocular tissue, a result of anatomical barriers and immunomodulatory factors, renders the eye largely immune to adverse immunological responses that AAVs can elicit in other tissues (Taylor 2009).

AAV-векторы ограничены относительно небольшой упаковочной емкостью примерно 4,8 тис.п.н. и медленным появлением экспрессии после трансдукции. Несмотря на эти незначительные недостатки, AAV стал наиболее часто используемым вирусным вектором для генной терапии сетчатки.AAV vectors are limited to a relatively small packaging capacity of approximately 4.8 kbp. and slow onset of expression after transduction. Despite these minor shortcomings, AAV has become the most commonly used viral vector for retinal gene therapy.

Большинство векторных конструкций основаны на серотипе 2 AAV (AAV2). AAV2 связывается с клетками-мишенями через рецептор протеогликан гепарин сульфат. Геном AAV2, как и всех серотипов AAV, может быть заключен в ряд различных капсидных белков. AAV2 может быть упакован в его естественный капсид AAV2 (AAV2/2) или он может быть псевдотипирован другими капсидами (например, геном AAV2 в капсиде AAV1, AAV2/1, геном AAV2 в капсиде AAV5, геном AAV2/5 и AAV2 в капсиде AAV8; AAV2/8).Most vector constructs are based on AAV serotype 2 (AAV2). AAV2 binds to target cells via the proteoglycan heparin sulfate receptor. The AAV2 genome, like all AAV serotypes, can be enclosed in a number of different capsid proteins. AAV2 may be packaged in its natural AAV2 capsid (AAV2/2) or it may be pseudotyped with other capsids (e.g., the AAV2 gene in the AAV1 capsid, AAV2/1, the AAV2 gene in the AAV5 capsid, the AAV2/5 and AAV2 gene in the AAV8 capsid; AAV2/8).

rAAV трансдуцирует клетки путем серотип-специфического рецептор-опосредованного эндоцитоза. Основным фактором, влияющим на кинетику экспрессии трансгена rAAV, является скорость сбрасывания капсида вирусной частицы в эндосоме. Это, в свою очередь, зависит от типа капсида, охватывающего генетический материал (там же). После сбрасывания капсида, линейный одноцепочечный геном rAAV стабилизируется путем образования двухцепочечной молекулы посредством синтеза de novo комплементарной цепи. Использование самокомплементарной ДНК может обойти эту стадию путем продуцирования двухцепочечной трансгенной ДНК. Natkunarajah et al. (2008) обнаружили, что самокомплементарная генная экспрессия AAV2/8 имеет более быстрое начало и более высокую амплитуду по сравнению с одноцепочечным AAV2/8. Таким образом, путем обхода временной задержки, связанной с синтезом второй цепи, уровни генной экспрессии увеличиваются по сравнению с экспрессией трансгена из стандартных одноцепочечных конструкций. Последующие исследования, исследующие влияние самокомплементарной ДНК в других псевдотипах AAV (например, AAV2/5), дали аналогичные результаты. Одно предостережение для этого метода заключается в том, что, поскольку AAV имеет упаковочную емкость около 4,8 тис.п.н., самокомплементарный рекомбинантный геном должен быть соответственно подобранного размера (т.е. 2,3 тис.п.н. или менее).rAAV transduces cells by serotype-specific receptor-mediated endocytosis. The main factor affecting the kinetics of rAAV transgene expression is the shedding rate of the capsid of the viral particle in the endosome. This, in turn, depends on the type of capsid enclosing the genetic material (ibid.). After capsid shedding, the linear single-stranded rAAV genome is stabilized by forming a double-stranded molecule through de novo synthesis of the complementary strand. The use of self-complementary DNA can bypass this step by producing double-stranded transgenic DNA. Natkunarajah et al. (2008) found that self-complementary AAV2/8 gene expression has a faster onset and higher amplitude compared to single-stranded AAV2/8. Thus, by bypassing the time delay associated with second strand synthesis, gene expression levels are increased compared to transgene expression from standard single strand constructs. Subsequent studies investigating the effect of self-complementary DNA in other AAV pseudotypes (eg AAV2/5) produced similar results. One caveat to this method is that since AAV has a packaging capacity of about 4.8 kb, the self-complementary recombinant genome must be suitably sized (i.e. 2.3 kb or less).

В дополнение к изменению упаковочной емкости, псевдотипирование генома AAV2 с помощью других капсидов AAV может изменить клеточную специфичность и кинетику трансгенной экспрессии. Сообщается, что AAV2/8 трансдуцирует фоторецепторы более эффективно, чем AAV2/2 или AAV2/5 (Natkunarajah et al., 2008).In addition to changing the packaging capacity, pseudotyping of the AAV2 genome with other AAV capsids can change the cell specificity and kinetics of transgene expression. AAV2/8 is reported to transduce photoreceptors more efficiently than either AAV2/2 or AAV2/5 (Natkunarajah et al., 2008).

Следовательно, вектор по изобретению может содержать геном аденоассоциированного вируса (AAV) или его производное.Therefore, the vector of the invention may contain an adeno-associated virus (AAV) genome or a derivative thereof.

Геном AAV представляет собой полинуклеотидную последовательность, которая кодирует функциональные элементы, необходимые для продуцирования вирусной частицы AAV. Эти функциональне элементы включают те, которые работают в цикле репликации и упаковки AAV в клетке-хозяине, включая инкапсуляцию генома AAV в вирусную частицу AAV. Встречающиеся в природе вирусы AAV являются репликативно-неполноценными и полагаются на предоставление вспомогательных функций in trans для завершения цикла репликации и упаковки. В соответствии с этим, и с дополнительным удалением генов rep и cap AAV, геном AAV вектора по изобретению является репликативно-неполноценными.The AAV genome is a polynucleotide sequence that encodes the functional elements necessary for the production of an AAV viral particle. These functional elements include those that operate in the AAV replication and packaging cycle in the host cell, including the encapsulation of the AAV genome into an AAV viral particle. Naturally occurring AAV viruses are replication-deficient and rely on the provision of in trans helpers to complete the replication and packaging cycle. Accordingly, and with the additional deletion of the AAV rep and cap genes, the AAV vector genome of the invention is replication-deficient.

Геном AAV может быть в одноцепочечной форме, как смысловой, так и антисмысловой, или, альтернативно, в двухцепочечной форме. Использование двухцепочечной формы позволяет обходить стадию репликации ДНК в клетке-мишени и, таким образом, ускорять экспрессию трансгена. Геном AAV может являться геномом из любого серотипа или изолята или клады AAV природного происхождения. Как известно специалисту в данной области техники, вирусы AAV, встречающиеся в природе, могут быть классифицированы в соответствии с различными биологическими системами.The AAV genome can be in single stranded form, either sense or antisense, or alternatively double stranded. The use of the double-stranded form makes it possible to bypass the DNA replication step in the target cell and thus accelerate the expression of the transgene. The AAV genome may be from any naturally occurring AAV serotype or isolate or clade. As the person skilled in the art knows, naturally occurring AAV viruses can be classified according to different biological systems.

Обычно вирусы AAV упоминаются в терминах их серотипа. Серотип соответствует варианту подвида AAV, который благодаря своему профилю экспрессии поверхностных антигенов капсида имеет хаTypically, AAV viruses are referred to in terms of their serotype. The serotype corresponds to a variant of the AAV subspecies, which, due to its expression profile of capsid surface antigens, has a characteristic

- 7 042590 рактерную реакционную способность, которая может быть использована для того, чтобы отличить его от другого подвида. Как правило, вирус, имеющий специфический серотип AAV, не эффективно вступает в перекрестную реакцию с нейтрализующими антителами, специфичными к любому другому серотипу AAV. Серотипы AAV включают AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, AAV10 и AAV11, а также рекомбинантные серотипы, такие как Rec2 и Rec3, недавно идентифицированные в мозге приматов. В векторах по изобретению геном может быть получен из любого серотипа AAV. Капсид также может быть получен из любого серотипа AAV. Геном и капсид могут быть получены из одного и того же серотипа, или разных серотипов.- 7 042590 ractory reactivity, which can be used to distinguish it from other subspecies. In general, a virus having a specific AAV serotype does not effectively cross-react with neutralizing antibodies specific for any other AAV serotype. AAV serotypes include AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAV9, AAV10 and AAV11 as well as recombinant serotypes such as Rec2 and Rec3 recently identified in primate brains. In the vectors of the invention, the genome can be derived from any AAV serotype. The capsid can also be derived from any AAV serotype. The genome and capsid may be derived from the same serotype, or from different serotypes.

Предпочтительно, чтобы геном в векторах по изобретению был получен из серотипа 2 AAV (AAV2), серотипа 4 AAV (AAV4), серотипа 5 AAV (AAV5) или серотипа 8 AAV (AAV8). Наиболее предпочтительно, чтобы геном был получен из AAV2, впрочем, другие серотипы, представляющие особый интерес для использования в изобретении, включают AAV4, AAV5 и AAV8, которые эффективно трансдуцируют глазную ткань, такую как пигментный эпителий сетчатки. Предпочтительно, чтобы капсид был получен из AAV5 или AAV8, в первую очередь из AAV8.Preferably, the genome in the vectors of the invention is derived from AAV serotype 2 (AAV2), AAV serotype 4 (AAV4), AAV serotype 5 (AAV5), or AAV serotype 8 (AAV8). Most preferably, the genome is derived from AAV2, however, other serotypes of particular interest for use in the invention include AAV4, AAV5 and AAV8, which efficiently transduce ocular tissue such as the retinal pigment epithelium. Preferably, the capsid is derived from AAV5 or AAV8, in particular from AAV8.

Обзоры серотипов AAV можно найти в Choi et al. (Curr Gene Ther. 2005; 5(3); 299-310) и Wu et al. (Molecular Therapy. 2006; 14(3), 316-327). Последовательности геномов AAV или элементов геномов AAV, включая последовательности ITR, генов rep или cap для применения в изобретении, могут быть получены по следующим идентификационным номерам для последовательностей полных геномов AAV: адено-ассоциированный вирус 1 NC_002077, AF063497; адено-ассоциированный вирус 2 NC_001401; адено-ассоциированный вирус 3 NC_001729; адено-ассоциированный вирус 3B NC_001863; аденоассоциированный вирус 4 NC_001829; адено-ассоциированный вирус 5 Y18065, AF085716; аденоассоциированный вирус 6 NC_001862; птичий AAV ATCC VR-865 AY186198, AY629583, NC_004828; штамм птичьего AAV DA-1 NC_006263, AY629583; бычий AAV NC_005889, AY388617.Reviews of AAV serotypes can be found in Choi et al. (Curr Gene Ther. 2005; 5(3); 299-310) and Wu et al. (Molecular Therapy. 2006; 14(3), 316-327). Sequences of AAV genomes or AAV genome elements, including ITR, rep or cap gene sequences for use in the invention, can be obtained from the following sequence identification numbers for complete AAV genomes: adeno-associated virus 1 NC_002077, AF063497; adeno-associated virus 2 NC_001401; adeno-associated virus 3 NC_001729; adeno-associated virus 3B NC_001863; adeno-associated virus 4 NC_001829; adeno-associated virus 5 Y18065, AF085716; adeno-associated virus 6 NC_001862; avian AAV ATCC VR-865 AY186198, AY629583, NC_004828; avian strain AAV DA-1 NC_006263, AY629583; bullish AAV NC_005889, AY388617.

Вирусы AAV также могут упоминаться в терминах клад или клонов. Это относится к филогенетической взаимосвязи полученных из природы вирусов AAV и, как правило, к филогенетической группе вирусов AAV, происхождение которых можно проследить до общего предка, и которая включает все его потомки. Кроме того, вирусы AAV могут упоминаться в терминах специфического изолята, то есть генетического изолята определенного вируса AAV, обнаруженного в природе. Термин генетический изолят описывает популяцию вирусов AAV, которая претерпела ограниченное генетическое смешивание с другими встречающимися в природе вирусами AAV, тем самым определяя узнаваемо отдельную популяцию на генетическом уровне.AAV viruses may also be referred to in terms of clades or clones. It refers to the phylogenetic relationship of naturally derived AAV viruses, and generally to the phylogenetic group of AAV viruses that can be traced back to a common ancestor and that includes all of its descendants. In addition, AAV viruses may be referred to in terms of a specific isolate, ie a genetic isolate of a particular AAV virus found in nature. The term genetic isolate describes a population of AAV viruses that has undergone limited genetic mixing with other naturally occurring AAV viruses, thereby defining a recognizably distinct population at the genetic level.

Примеры клад и изолятов AAV, которые могут быть использованы в изобретении, включают:Examples of AAV clades and isolates that may be used in the invention include:

клада A: AAV1 NC_002077, AF063497, AAV6 NC_001862, Hu. 48 AY530611, Hu 43 AY530606, Hu 44 AY530607, Hu 46 AY530609, клада Б: Hu. 19 AY530584, Hu. 20 AY530586, Hu 23 AY530589, Hu22 AY530588, Hu24 AY530590, Hu21 AY530587, Hu27 AY530592, Hu28 AY530593, Hu 29 AY530594, Hu63 AY530624, Hu64 AY530625, Hu13 AY530578, Hu56 AY530618, Hu57 AY530619, Hu49 AY530612, Hu58 AY530620, Hu34 AY530598, Hu35 AY530599, AAV2 NC_001401, Hu45 AY530608, Hu47 AY530610, Hu51 AY530613, Hu52 AY530614, Hu Т41 AY695378, Hu S17 AY695376, Hu Т88 AY695375, Hu Т71 AY695374, Hu Т70 AY695373, Hu Т40 AY695372, Hu Т32 AY695371, Hu Т17 AY695370, Hu LG15 AY695377, клада В: Hu9 AY530629, Hu10 AY530576, Hu11 AY530577, Hu53 AY530615, Hu55 AY530617, Hu54 AY530616, Hu7 AY530628, Hu18 AY530583, Hu15 AY530580, Hu16 AY530581, Hu25 AY530591, Hu60 AY530622, Ch5 AY243021, Hu3 AY530595, Hu1 AY530575, Hu4 AY530602 Hu2, AY530585, Hu61 AY530623, клада Г: Rh62 AY530573, Rh48 AY530561, Rh54 AY530567, Rh55 AY530568, Cy2 AY243020, AAV7 AF513851, Rh35 AY243000, Rh37 AY242998, Rh36 AY242999, Cy6 AY243016, Cy4 AY243018, Cy3 AY243019, Cy5 AY243017, Rh13 AY243013, клада Д: Rh38 AY530558, Hu66 AY530626, Hu42 AY530605, Hu67 AY530627, Hu40 AY530603, Hu41 AY530604, Hu37 AY530600, Rh40 AY530559, Rh2 AY243007, Bb1 AY243023, Bb2 AY243022, Rh10 AY243015, Hu17 AY530582, Hu6 AY530621, Rh25 AY530557, Pi2 AY530554, Pi1 AY530553, Pi3 AY530555, Rh57 AY530569, Rh50 AY530563, Rh49 AY530562, Hu39 AY530601, Rh58 AY530570, Rh61 AY530572, Rh52 AY530565, Rh53 AY530566, Rh51 AY530564, Rh64 AY530574, Rh43 AY530560, AAV8 AF513852, Rh8 AY242997, Rh1 AY530556, клада E: Hu14 (AAV9) AY530579, Hu31 AY530596, Hu32 AY530597, Clonal Isolate AAV5 Y18065, AF085716, AAV 3 NC_001729, AAV 3B NC_001863, AAV4 NC_001829, Rh34 AY243001, Rh33 AY243002, Rh32 AY243003.clade A: AAV1 NC_002077, AF063497, AAV6 NC_001862, Hu. 48 AY530611, Hu 43 AY530606, Hu 44 AY530607, Hu 46 AY530609, clade B: Hu. 19 AY530584, Hu. 20 AY530586, Hu 23 AY530589, Hu22 AY530588, Hu24 AY530590, Hu21 AY530587, Hu27 AY530592, Hu28 AY530593, Hu 29 AY530594, Hu63 AY530624, Hu64 AY530625, Hu13 AY530578, Hu56 AY530618, Hu57 AY530619, Hu49 AY530612, Hu58 AY530620, Hu34 AY530598, Hu35 AY530599, AAV2 NC_001401, Hu45 AY530608, Hu47 AY530610, Hu51 AY530613, Hu52 AY530614, Hu Т41 AY695378, Hu S17 AY695376, Hu Т88 AY695375, Hu Т71 AY695374, Hu Т70 AY695373, Hu Т40 AY695372, Hu Т32 AY695371, Hu Т17 AY695370, Hu LG15 AY695377, клада В: Hu9 AY530629, Hu10 AY530576, Hu11 AY530577, Hu53 AY530615, Hu55 AY530617, Hu54 AY530616, Hu7 AY530628, Hu18 AY530583, Hu15 AY530580, Hu16 AY530581, Hu25 AY530591, Hu60 AY530622, Ch5 AY243021, Hu3 AY530595, Hu1 AY530575, Hu4 AY530602 Hu2, AY530585, Hu61 AY530623, клада Г: Rh62 AY530573, Rh48 AY530561, Rh54 AY530567, Rh55 AY530568, Cy2 AY243020, AAV7 AF513851, Rh35 AY243000, Rh37 AY242998, Rh36 AY242999, Cy6 AY243016, Cy4 AY243018, Cy3 AY243019, Cy5 AY243017, Rh13 AY243013, клада Д: Rh38 AY530558, Hu66 AY530626, Hu42 AY530605, Hu67 AY530627, Hu40 AY530603, Hu41 AY530604, Hu37 AY530600, Rh40 AY530559, Rh2 AY243007, Bb1 AY243023, Bb2 AY243022, Rh10 AY243015, Hu17 AY530582, Hu6 AY530621 , Rh25 AY530557, Pi2 AY530554, Pi1 AY530553, Pi3 AY530555, Rh57 AY530569, Rh50 AY530563, Rh49 AY530562, Hu39 AY530601, Rh58 AY530570, Rh61 AY530572, Rh52 AY530565, Rh53 AY530566, Rh51 AY530564, Rh64 AY530574, Rh43 AY530560, AAV8 AF513852, Rh8 AY242997, Rh1 AY530556, клада E: Hu14 (AAV9) AY530579, Hu31 AY530596, Hu32 AY530597, Clonal Isolate AAV5 Y18065, AF085716, AAV 3 NC_001729, AAV 3B NC_001863, AAV4 NC_001829, Rh34 AY243001, Rh33 AY243002, Rh32 AY243003.

Специалист в данной области техники может выбрать подходящий серотип, кладу, клон или изолят AAV для применения в настоящем изобретении исходя из известного уровня техники. Однако следует понимать, что изобретение также охватывает использование генома AAV других серотипов, которые еще не были идентифицированы или охарактеризованы. Серотип AAV определяет тканевую специфичность инфекции (или тропизм) вируса AAV. Соответственно, предпочтительными серотипами AAV для применения в качестве вирусов AAV, вводимых пациентам в соответствии с изобретением, являются те, коThe person skilled in the art can select the appropriate AAV serotype, clade, clone or isolate for use in the present invention based on the prior art. However, it should be understood that the invention also encompasses the use of the AAV genome of other serotypes that have not yet been identified or characterized. The AAV serotype determines the tissue specificity of the infection (or tropism) of the AAV virus. Accordingly, the preferred AAV serotypes for use as AAV viruses administered to patients in accordance with the invention are those

- 8 042590 торые имеют природный тропизм к фоторецепторам-палочкам или высокую эффективность заражения фоторецепторов-палочек.- 8 042590 which have a natural tropism for rod photoreceptors or a high infection efficiency of rod photoreceptors.

Как правило, геном AAV естественно полученного серотипа, или изолята, или клады AAV содержит по меньшей мере одну последовательность инвертированного концевого повтора (ITR). Векторы по изобретению обычно содержат два ITR, предпочтительно по одному на каждом конце генома. Последовательность ITR действует in cis для предоставления функциональной точки начала репликации, и делает возможной интеграцию и вырезание вектор из генома клетки. Предпочтительные последовательности ITR представляют собой последовательности AAV2 и их варианты. Геном AAV обычно содержит упаковочные гены, такие как гены rep и/или cap, которые кодируют функциональные элементы упаковки для вирусной частицы AAV. Ген rep кодирует один или больше белков: Rep78, Rep68, Rep52 и Rep40, или их варианты. Ген cap кодирует один или больше белков капсида, таких как: VP1, VP2 и VP3, или их варианты. Эти белки формируют капсид вирусной частицы AAV. Варианты капсида обсуждаются ниже.Typically, the AAV genome of a naturally derived AAV serotype or isolate or clade contains at least one inverted terminal repeat (ITR) sequence. The vectors of the invention typically contain two ITRs, preferably one at each end of the genome. The ITR sequence acts in cis to provide a functional origin of replication and allows integration and excision of the vector from the cell's genome. Preferred ITR sequences are AAV2 sequences and variants thereof. The AAV genome typically contains packaging genes, such as the rep and/or cap genes, which encode the packaging functional elements for the AAV virus particle. The rep gene encodes one or more proteins: Rep78, Rep68, Rep52 and Rep40, or variants thereof. The cap gene encodes one or more capsid proteins, such as: VP1, VP2 and VP3, or variants thereof. These proteins form the capsid of the AAV viral particle. Variants of the capsid are discussed below.

Предпочтительно геном AAV будет дериватизирован с целью введения пациентам. Такая дериватизация является стандартной в данной области технки, и настоящее изобретение охватывает использование любой известной производной генома AAV, и производных, которые могут быть получены с применением методов, известных в данной области техники. Дериватизация генома AAV и капсида AAV рассмотрена, например, в Choi et al. и Wu et al., упомянутые выше.Preferably the AAV genome will be derivatized for administration to patients. Such derivatization is standard in the art, and the present invention encompasses the use of any known derivative of the AAV genome, and derivatives that can be obtained using methods known in the art. Derivatization of the AAV genome and AAV capsid is discussed, for example, in Choi et al. and Wu et al., mentioned above.

Производные генома AAV включают любые усеченные или модифицированные формы генома AAV, которые делают возможной экспрессию in vivo трансгена Rep-1 из вектора по изобретению. Как правило, является возможным значительное усечение генома AAV с целью создать минимальную вирусную последовательность и при этом сохранить указанную выше функцию. По соображениям безопасности это является предпочтительным для того, чтобы снизить риск рекомбинации вектора с вирусом дикого типа, а также чтобы предотвратить индукцию клеточной иммунной реакции, что может возникнуть изза присутствия в клетке-мишени белков вирусных генов.Derivatives of the AAV genome include any truncated or modified form of the AAV genome that allows in vivo expression of the Rep-1 transgene from the vector of the invention. As a rule, it is possible to significantly truncate the AAV genome in order to create a minimal viral sequence and still retain the above function. For safety reasons, this is preferred in order to reduce the risk of recombination of the vector with wild-type virus, as well as to prevent the induction of a cellular immune response, which can result from the presence of viral gene proteins in the target cell.

Как правило, производное будет содержать по меньшей мере одну последовательность инвертированного концевого повтора (ITR), предпочтительно больше одного ITR, например, два ITR или больше. Один или больше ITR могут быть получены из геномов AAV, имеющих разные серотипы, или могут быть химерным или мутантным ITR. Предпочтительным мутантным ITR является тот, который имеет делецию trs (treminal resolution site - сайт терминального расщепления). Эта делеция позволяет продолжить репликацию генома для образования одноцепочечного генома, который содержит как кодирующую, так и комплементарную последовательность, т.е. самокомплементарный геном AAV. Это позволяет пропускать этап репликации ДНК в клетке-мишени и, таким образом, обеспечивает ускоренную экспрессию трансгена.Typically, the derivative will contain at least one inverted terminal repeat (ITR) sequence, preferably more than one ITR, such as two or more ITRs. One or more ITRs may be derived from AAV genomes having different serotypes, or may be a chimeric or mutated ITR. A preferred ITR mutant is one that has a trs (treminal resolution site) deletion. This deletion allows the genome to continue to replicate to form a single-stranded genome that contains both the coding and complementary sequence, i.e. self-complementary AAV genome. This allows the DNA replication step to be skipped in the target cell and thus allows accelerated expression of the transgene.

Один или несколько ITR предпочтительно будут фланкировать экспрессионную кассетную конструкцию, содержащую промотор и трансген по изобретению. Вставка одного или больше ITR является предпочтительной для способствования упаковке вектора по изобретению в вирусные частицы. В предпочтительных вариантах реализации изобретения, элементы ITR будут единственными сохраненными в производном последовательностями из природного генома AAV. Таким образом, производное предпочтительно не содержит гены rep и/или cap нативного генома, и любые другие последовательности нативного генома. Это является предпочтительным по причинам, описанным выше, а также для уменьшения возможности интеграции вектора в геном клетки-хозяина. Кроме того, уменьшение размера генома AAV позволяет повысить гибкость при вставке других элементов последовательности (таких как регуляторные элементы) внутрь вектора в дополнение к трансгену. Ссылаясь на геном AAV2, в производном по изобретению могут быть удалены следующие части: одна последовательность инвертированного терминального повтора (ITR), гены репликации (rep) и капсида (cap). Однако, в некоторых вариантах реализации изобретения, включая in vitro варианты реализации изобретения, производные могут дополнительно содержать один или несколько генов rep и/или cap, или другие вирусные последовательности генома AAV.One or more ITRs will preferably flank an expression cassette containing a promoter and a transgene of the invention. The insertion of one or more ITRs is preferred to facilitate packaging of the vector of the invention into viral particles. In preferred embodiments, the ITR elements will be the only sequences conserved in the derivative from the native AAV genome. Thus, the derivative preferably does not contain the rep and/or cap genes of the native genome, and any other sequences of the native genome. This is preferred for the reasons described above, as well as to reduce the possibility of integration of the vector into the genome of the host cell. In addition, reducing the size of the AAV genome allows for more flexibility in inserting other sequence elements (such as regulatory elements) into the vector in addition to the transgene. Referring to the AAV2 genome, the following parts can be deleted in a derivative of the invention: one inverted terminal repeat (ITR) sequence, replication (rep) and capsid (cap) genes. However, in some embodiments of the invention, including in vitro embodiments of the invention, the derivatives may additionally contain one or more rep and/or cap genes, or other viral sequences of the AAV genome.

Производным может быть химерное, перетасованное или капсид-модифицированное производное одного или нескольких встречающихся в природе вирусов AAV. Изобретение охватывает размещение последовательностей белков капсида из разных серотипов, клад, клонов или изолятов AAV в пределах одного и того же вектора. Изобретение охватывает упаковку генома одного серотипа в капсид другого серотипа, т.е. псевдотипирование.The derivative may be a chimeric, shuffled, or capsid-modified derivative of one or more naturally occurring AAV viruses. The invention encompasses the placement of capsid protein sequences from different AAV serotypes, clades, clones or isolates within the same vector. The invention encompasses the packaging of the genome of one serotype into a capsid of another serotype, i.e. pseudotyping.

Химерные, перетасованные или капсид-модифицированные производные обычно выбирают для предоставления одной или больше желательных функциональных возможностей вирусному вектору. Таким образом, эти производные могут проявлять повышенную эффективность генной доставки, уменьшенную иммуногенность (гуморальную или клеточную), измененный диапазон тропизма и/или улучшенное нацеливание на конкретный тип клеток по сравнению с вирусным вектором AAV, содержащим природный геном AAV, такой как геном AAV2. Повышенная эффективность генной доставки может быть достигнута за счет улучшенного связывания с рецептором или ко-рецептором на поверхности клетки, улучшения проникновения в клетку, улучшения передвижения внутри клетки и попадания в ядро, улучшения сбрасывания капсида вирусной частицы и улучшения превращения одноцепочечного геномаChimeric, shuffled, or capsid-modified derivatives are generally chosen to provide one or more desired functionality to the viral vector. Thus, these derivatives may exhibit increased gene delivery efficiency, reduced immunogenicity (humoral or cellular), altered tropism range, and/or improved targeting to a specific cell type compared to an AAV viral vector containing a native AAV genome, such as the AAV2 genome. Increased efficiency of gene delivery can be achieved by improved binding to a receptor or co-receptor on the cell surface, improved entry into the cell, improved movement within the cell and entry into the nucleus, improved shedding of the capsid of the viral particle, and improved single-stranded genome conversion.

- 9 042590 в двухцепочечную форму. Повышенная эффективность может также относиться к измененному диапазону тропизма или нацеливанию на конкретную популяцию клеток, так что доза вектора не разбавляется путем введения в ткани, где это не требуется.- 9 042590 into double stranded form. Increased efficacy may also refer to an altered range of tropism or targeting a specific cell population so that the vector dose is not diluted by administration to tissues where it is not required.

Химерные капсидные белки включают те, которые продуцируются рекомбинацией между двумя или больше капсид-кодирующими последовательностями встречающихся в природе серотипов AAV. Это может быть выполнено, например, с помощью метода спасения генетического маркера, в котором неинфекционные капсидные последовательности одного серотипа были котрансфицированы капсидными последовательностями другого серотипа, и используют направленный отбор для выбора капсидных последовательностей, имеющих желаемые свойства. Капсидные последовательности различных серотипов могут быть изменены путем гомологичной рекомбинации внутри клетки для продуцирования новых химерных капсидных белков. Химерные капсидные белки также включают те, которые создаются путем конструирования последовательностей капсидных белков для переноса конкретных доменов, поверхностных петель или отдельных аминокислотных остатков капсидного белка между двумя или больше капсидными белками, например, между двумя или больше капсидными белками разных серотипов.Chimeric capsid proteins include those produced by recombination between two or more capsid-coding sequences of naturally occurring AAV serotypes. This can be done, for example, using a genetic marker rescue method in which non-infectious capsid sequences of one serotype are co-transfected with capsid sequences of another serotype, and directional selection is used to select capsid sequences having the desired properties. The capsid sequences of different serotypes can be altered by homologous recombination within the cell to produce new chimeric capsid proteins. Chimeric capsid proteins also include those created by constructing sequences of capsid proteins to transfer specific domains, surface loops, or single amino acid residues of a capsid protein between two or more capsid proteins, for example, between two or more capsid proteins of different serotypes.

Перетасованные или химерные белки капсида также могут быть получены путем перетасовки ДНК, или с помощью вносящей ошибки ПЦР. Капсидные гибридные гены AAV могут быть созданы путем случайной фрагментации последовательностей родственных генов AAV, например, тех, которые кодируют белки капсидов, из множества различных серотипов, и затем последующей сборки фрагментов в полимеразной реакции с самоотжигом (selfpriming), что также может приводить к кросинговеру в областях гомологии последовательностей. Библиотека гибридных генов AAV, созданных таким образом, т.е. путем перетасовки капсидных генов нескольких серотипов, может быть скринирована для идентификации вирусных клонов, имеющих желаемую функциональность. Аналогично, может быть использована вносящая ошибки ПЦР для случайного мутирования капсидных генов AAV для создания разнородной библиотеки вариантов, которые затем могут быть выбраны по желаемому свойству.Shuffled or chimeric capsid proteins can also be generated by DNA shuffling, or by error-producing PCR. AAV capsid fusion genes can be created by randomly fragmenting sequences of related AAV genes, such as those encoding capsid proteins, from many different serotypes, and then assembling the fragments in a self-priming polymerase reaction, which can also lead to crossover in areas of sequence homology. A library of hybrid AAV genes created in this way, i.e. by shuffling the capsid genes of several serotypes, can be screened to identify viral clones having the desired functionality. Similarly, error-producing PCR can be used to randomly mutate the AAV capsid genes to create a heterogeneous library of variants that can then be selected for a desired property.

Последовательности капсидных генов также могут быть генетически модифицированы для введения конкретных делеций, замен или вставок по отношению к последовательности нативного дикого типа. В частности, капсидные гены могут быть модифицированы путем вставки последовательности неродственного белка или пептида в открытую рамку считывания последовательности, кодирующей капсид, или на N- и/или С-конце последовательности, кодирующей капсид.Capsid gene sequences can also be genetically modified to introduce specific deletions, substitutions, or insertions relative to the native wild type sequence. In particular, capsid genes can be modified by inserting an unrelated protein or peptide sequence into the open reading frame of the capsid-coding sequence or at the N- and/or C-terminus of the capsid-coding sequence.

Неродственный белок или пептид может преимущественно быть тем, который действует как лиганд для конкретного типа клеток, тем самым обеспечивая улучшенное связывание с клеткой-мишенью, или улучшенную специфичность нацеливания вектора на конкретную популяцию клеток.The unrelated protein or peptide may advantageously be one that acts as a ligand for a particular cell type, thereby providing improved binding to the target cell, or improved specificity in targeting the vector to a particular cell population.

Неродственный белок также может быть тем, который способствует очистке вирусной частицы как части процесса производства, т.е. эпитопом или аффинной меткой. Место вставки, как правило, выбирают таким образом, чтобы не нарушить друге функции вирусной частицы, например, функцию проникновения в клетки, функцию перемещение вирусных частиц в клетке. Специалист в данной области техники может определить подходящие сайты для вставки на основе знаний известного уровня техники. Конкретные сайты описаны в Choi et al., упомянутом выше.The unrelated protein may also be one that assists in the purification of the viral particle as part of the manufacturing process, i.e. epitope or affinity tag. The insertion site, as a rule, is chosen so as not to interfere with other functions of the viral particle, for example, the function of penetration into cells, the function of moving viral particles in the cell. One skilled in the art can determine suitable sites for insertion based on knowledge of the prior art. Specific sites are described in Choi et al., mentioned above.

Изобретение дополнительно включает предоставление последовательностей генома AAV в другом порядке и конфигурации по сравнению с нативным геномом AAV. Изобретение также охватывает замену одной или больше последовательности, или генов AAV, последовательностями из другого вируса или химерными генами, состоящими из последовательностей из более чем одного вируса. Такие химерные гены могут состоять из последовательностей из двух или более родственных вирусных белков разных вирусных видов.The invention further includes providing the AAV genome sequences in a different order and configuration than the native AAV genome. The invention also encompasses the replacement of one or more AAV sequences or genes with sequences from another virus or chimeric genes consisting of sequences from more than one virus. Such chimeric genes may consist of sequences from two or more related viral proteins from different viral species.

Вектор по изобретению принимает форму вирусного вектора, содержащего промоторы и экспрессирующие конструкции по изобретению.The vector of the invention takes the form of a viral vector containing promoters and expression constructs of the invention.

В изобретении также предложена вирусная частица AAV, содержащая вектор по изобретению. Частицы AAV по изобретению включают транскапсидированные формы, причем геном AAV или производное, имеющий(-щее) ITR одного серотипа, упаковывают в капсид другого серотипа. Частицы AAV по изобретению также включают мозаичные формы, причем смесь немодифицированных капсидных белков из двух или более различных серотипов составляет вирусную оболочку. Частица AAV также включает химически модифицированные формы, несущие лиганды, адсорбированные на поверхности капсида. Например, такие лиганды могут включать антитела для нацеливания на конкретный рецептор на поверхности клетки.The invention also provides an AAV virus particle containing the vector of the invention. The AAV particles of the invention comprise transcapsidated forms wherein the AAV genome or derivative having the ITR of one serotype is packaged into a capsid of another serotype. The AAV particles of the invention also include mosaic forms, wherein a mixture of unmodified capsid proteins from two or more different serotypes constitutes the viral envelope. The AAV particle also includes chemically modified forms bearing ligands adsorbed on the surface of the capsid. For example, such ligands may include antibodies to target a particular receptor on the cell surface.

В изобретении дополнительно предложена клетка-хозяин, содержащая вектор или вирусную частицу AAV по изобретению.The invention further provides a host cell containing the AAV vector or virus particle of the invention.

Векторы по изобретению могут быть получены стандартными способами, известными в данной области техники для предоставления векторов для генной терапии. Таким образом, могут быть использованы общепринятые и общедоступные способы трансфекции, упаковки и очистки для приготовления подходящей формы вектора.The vectors of the invention can be prepared by standard methods known in the art for providing vectors for gene therapy. Thus, conventional and publicly available methods of transfection, packaging and purification can be used to prepare a suitable vector form.

Как обсуждалось выше, вектор по изобретению может содержать полный геном встречающегося в природе вируса AAV в дополнение к промотору по изобретению или его варианту. Однако обычно исAs discussed above, the vector of the invention may contain the entire genome of a naturally occurring AAV virus in addition to the promoter of the invention, or a variant thereof. However, usually

- 10 042590 пользуется дериватизированный геном, например, производное, которое имеет по меньшей мере одну последовательность инвертированного концевого повтора (ITR), но в которой могут отсутствовать любые гены AAV, такие как rep или cap.- 10 042590 uses a derivatized gene, for example a derivative that has at least one inverted terminal repeat (ITR) sequence, but which may lack any AAV genes such as rep or cap.

В таких вариантах реализации изобретения для того, чтобы обеспечить сборку дериватизированного генома в вирусную частицу AAV, будут предложены дополнительные генетические конструкции, обеспечивающие функции AAV и/или вспомогательного вируса в клетке-хозяине, в комбинации с дериватизированным геномом. Эти дополнительные конструкции обычно содержат гены, кодирующие структурные белки капсида AAV, т.е. cap, VP1, VP2, VP3, и гены, кодирующие другие функциональные элементы, необходимые для жизненного цикла AAV, такие как rep. Выбор структурных белков капсида, предоставленных в дополнительной конструкции, будет определяться серотипом упакованного вирусного вектора.In such embodiments, in order to allow the assembly of the derivatized genome into an AAV viral particle, additional genetic constructs will be provided to provide AAV and/or helper virus functions in a host cell in combination with the derivatized genome. These additional constructs typically contain genes encoding structural AAV capsid proteins, ie. cap, VP1, VP2, VP3, and genes encoding other functional elements required for the AAV life cycle, such as rep. The choice of structural capsid proteins provided in the supplementary construct will be determined by the serotype of the packaged viral vector.

Особенно предпочтительный упакованный вирусный вектор для использования в изобретении включает дериватизированный геном AAV2 в комбинации с капсидными белками AAV5 или AAV8. Как упоминалось выше, вирусы AAV являются неспособными к репликации и, следовательно, вспомогательные функции вируса, предпочтительно вспомогательные функции аденовируса, как правило, также предоставляются в одной или больше дополнительных конструкциях для того, чтобы обеспечить репликацию AAV.A particularly preferred packaged viral vector for use in the invention comprises a derivatized AAV2 gene in combination with AAV5 or AAV8 capsid proteins. As mentioned above, AAV viruses are incapable of replication and, therefore, the accessory functions of the virus, preferably the accessory functions of the adenovirus, are usually also provided in one or more additional constructs in order to allow AAV replication.

Все вышеуказанные дополнительные конструкции могут быть предоставлены в виде плазмид или других эписомальных элементов в клетке-хозяине, или, альтернативно, одна или несколько конструкций могут быть интегрированы в геном клетки-хозяина.All of the above additional constructs may be provided as plasmids or other episomal elements in the host cell, or alternatively, one or more constructs may be integrated into the host cell's genome.

Фармацевтические композиции, дозировки и лечение.Pharmaceutical compositions, dosages and treatments.

Вектор по изобретению может быть приготовлен в виде фармацевтических композиций. В дополнение к вектору, эти композиции могут содержать фармацевтически приемлемое вспомогательное вещество, носитель, буфер, стабилизатор или другие вещества, хорошо известные специалистам в данной области техники. Такие вещества должны быть нетоксичными и не должны влиять на эффективность активного ингредиента. Точный характер носителя или другого вещества может быть определен специалистом в соответствии с путем введения, то есть в данном документе: прямой ретинальной, субретинальной или интравитреальной инъекцией.The vector of the invention may be formulated into pharmaceutical compositions. In addition to the vector, these compositions may contain a pharmaceutically acceptable excipient, carrier, buffer, stabilizer, or other substances well known to those skilled in the art. Such substances must be non-toxic and must not interfere with the effectiveness of the active ingredient. The exact nature of the carrier or other substance can be determined by the skilled person according to the route of administration, ie herein: direct retinal, subretinal or intravitreal injection.

Фармацевтическая композиция обычно предоставляются в жидкой форме. Жидкие фармацевтические композиции в целом, как правило, включают: жидкий носитель, такой как вода, нефть, животные или растительные масла, минеральное масло или синтетическое масло. Могут быть включены: физиологический солевой раствор, хлорид магния, декстроза или другой раствор сахарида, или гликоли, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль или полиэтиленгликоль. В некоторых случаях может быть использовано поверхностно-активное вещество, такое как 0,001% плурониловая кислота (PF68).The pharmaceutical composition is usually provided in liquid form. Liquid pharmaceutical compositions generally include: a liquid carrier such as water, petroleum, animal or vegetable oils, mineral oil or synthetic oil. May be included: physiological saline, magnesium chloride, dextrose or other saccharide solution, or glycols such as ethylene glycol, propylene glycol or polyethylene glycol. In some cases, a surfactant such as 0.001% pluronic acid (PF68) may be used.

Для инъекции в место повреждения, активный ингредиент будет представлен в форме водного раствора, который не содержит пирогенов и имеет подходящие: рН, изотоничность и стабильность. Специалистам в данной области техники хорошо удается приготовить подходящие растворы, используя, например, изотонические носители, такие как хлорид натрия для инъекций, раствор Рингера для инъекций, раствор Рингера с лактозой для инъекций, раствор Хартмана. При необходимости могут быть включены консерванты, стабилизаторы, буферы, антиоксиданты и/или другие добавки.For injection at the site of injury, the active ingredient will be presented in the form of an aqueous solution that is free of pyrogens and has the appropriate pH, isotonicity and stability. Those skilled in the art are well able to prepare suitable solutions using, for example, isotonic vehicles such as sodium chloride injection, Ringer's solution for injection, Ringer's lactose solution for injection, Hartmann's solution. If necessary, preservatives, stabilizers, buffers, antioxidants and/or other additives may be included.

Для замедленного высвобождения, вектор может быть включен в фармацевтическую композицию, которая составлена для медленного высвобождения, например, в микрокапсулы, сформированные из биосовместимых полимеров, или в липосомальные системы-носители, в соответствии со способами, известными в данной области техники. Векторы и/или фармацевтические композиции по изобретению могут быть упакованы в набор.For sustained release, the vector can be incorporated into a pharmaceutical composition that is formulated for slow release, such as microcapsules formed from biocompatible polymers or liposomal carrier systems, according to methods known in the art. The vectors and/or pharmaceutical compositions of the invention may be packaged in a kit.

В целом, как правило, предпочтительной является прямая ретинальная, субретинальная или интравитреальная доставка векторов по изобретению, как правило, путем инъекции. Таким образом, предпочтительной является доставка в сетчатку, субретинулярное пространство или внутривитреальное пространство. Векторы могут также вводиться в фоторецепторы-палочки in vitro с последующей трансплантацией клеток в сетчатку.In general, direct retinal, subretinal or intravitreal delivery of the vectors of the invention is generally preferred, usually by injection. Thus, delivery to the retina, subretinular space or intravitreal space is preferred. Vectors can also be introduced into rod photoreceptors in vitro followed by cell transplantation into the retina.

Векторы и/или фармацевтические композиции по изобретению могут также использоваться в сочетании с любой другой терапией для лечения или профилактики нарушений зрения. Например, они могут использоваться в комбинации с известными способами лечения, в которых используются антагонисты VEGF, например, анти-VEGF антитела, такие как бевацизумаб, или ранибизумаб, или антагонисты растворимых рецепторов, такие как афлибицепт, для лечения ВДЖП или других глазных патологий, как описано в данном документе.The vectors and/or pharmaceutical compositions of the invention may also be used in combination with any other therapy for the treatment or prevention of visual impairment. For example, they can be used in combination with known therapies that use VEGF antagonists, such as anti-VEGF antibodies such as bevacizumab or ranibizumab, or soluble receptor antagonists such as aflibicept, to treat ADHD or other ocular conditions such as described in this document.

Дозы и схемы приема лекарств могут быть определены в пределах обычного навыка врача, ответственного за введение композиции. Доза вектора по изобретению может быть определена в соответствии с различными параметрами, особенно согласно информации об возрасте, весе и состоянии пациента, подлежащего лечению; пути введения; и требуемой схеме приема лекарств. Опять же, врач сможет определить необходимый путь введения и дозировку для любого конкретного пациента.Doses and dosage regimens can be determined within the ordinary skill of the physician responsible for administering the composition. The dose of the vector according to the invention can be determined according to various parameters, especially according to information about the age, weight and condition of the patient to be treated; routes of administration; and the required drug regimen. Again, the physician will be able to determine the appropriate route of administration and dosage for any particular patient.

Типичная разовая доза составляет от 1010 до 1012 геномных частиц в зависимости от количестваA typical single dose is 10 10 to 10 12 genomic particles, depending on the amount

- 11 042590 ткани сетчатки, которая требует трансдукции. Геномная частица определяется в данном документе как капсид AAV, который содержит одноцепочечную молекулу ДНК, которая может быть количественно определена с помощью специфичного для последовательности способа (такого как ПЦР в реальном времени). Эта доза может быть предоставлена в виде разовой дозы, но может быть дублирована для другого глаза, или для тех случаев, когда вектор может не попадать в правильную область сетчатки по любой причине (например, из-за хирургического осложнения). Лечение предпочтительно является одноразовым долговременным лечением для каждого глаза, но могут быть рассмотрены повторные инъекции, например, в последующие годы и/или с различными серотипами AAV.- 11 042590 retinal tissue that requires transduction. A genomic particle is defined herein as an AAV capsid that contains a single-stranded DNA molecule that can be quantified using a sequence-specific method (such as real-time PCR). This dose may be given as a single dose, but may be duplicated for the other eye, or for cases in which the vector may not reach the correct area of the retina for any reason (eg, due to a surgical complication). Treatment is preferably a single long term treatment for each eye, but repeated injections may be considered, eg in subsequent years and/or with different AAV serotypes.

Лечение.Treatment.

Векторы по изобретению могут использоваться для лечения любой глазной патологии, при которой возникает дисфункция, дегенерация или отсутствие колбочек, но по меньшей мере остаются некоторые здоровые палочки. Функция колбочек может быть полностью или частично утрачена, например, может быть утрачено по меньшей мере 10%, по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% или больше. Здоровые палочки представляют собой палочки, которые способны функционировать полностью или частично, например, по меньшей мере на 10%, по меньшей мере на 25%, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 75%, или по меньшей мере на 90% от нормальной функции палочек с точки зрения восприятия света на скотопических уровнях.The vectors of the invention can be used to treat any ocular pathology in which dysfunction, degeneration, or absence of cones occurs, but at least some healthy rods remain. Cone function may be completely or partially lost, for example, at least 10%, at least 25%, at least 50%, at least 75%, at least 80%, at least 90%, or more. Healthy rods are rods that are able to function fully or partially, for example, at least 10%, at least 25%, at least 50%, at least 75%, or at least 90% from the normal function of the rods in terms of light perception at scotopic levels.

Патологии, которые можно лечить с применением векторов по изобретению, включают, таким образом, дегенерацию желтого пятна, ахроматопсию и амавроз Лебера. Дегенерация желтого пятна может быть возрастной дегенерацией жёлтого пятна (ВДЖП), например, влажной или неоваскулярной ВДЖП, или географической атрофией, наследственной дегенерацией желтого пятна, или наследственной дегенерацией колбочек. В некоторых вариантах реализации изобретения, изобретение приведет к созданию псевдо-центральной ямки, небольшого участка колбочко-подобных палочек, который улучшает зрение в условиях, когда колбочки центральной ямки были утрачены или являются дисфунциональными.Pathologies that can be treated using the vectors of the invention thus include macular degeneration, achromatopsia and Leber's amaurosis. Macular degeneration can be age-related macular degeneration (AMD), such as wet or neovascular MPD, or geographic atrophy, hereditary macular degeneration, or hereditary cone degeneration. In some embodiments, the invention will result in the creation of a pseudo-fovea, a small area of cone-like rods that improves vision in conditions where foveal cones have been lost or are dysfunctional.

В целом, как правило, пациенты, которых будут лечить векторами по изобретению, будут представлять собой пациентов-людей. Они могут быть мужчинами или женщинами, и любого возраста.In general, as a rule, patients who will be treated with the vectors of the invention will be human patients. They can be male or female and of any age.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение.The following examples illustrate the invention.

ПримерыExamples

Пример 1 - способы для экспериментов ArchT.Example 1 - methods for ArchT experiments.

Животные.Animals.

Мыши дикого типа (C57BL/6J) были приобретены в Harlan Laboratories (Блэкторн, Великобритания). Мышей CNGA3-/- и PDE6C-/- разводили в лаборатории. Всех мышей поддерживали в условиях периодического освещения (12 ч свет-тьма); освещение в клетке составляло 7 фут-кандел в течение светового цикла. Все эксперименты были одобрены местными комитетами по уходу и использованию животных (УКЛ, Лондон, Великобритания), и соответствовали руководствам по уходу и использованию животных, принятым Обществом неврологии и Ассоциацией исследования зрения и офтальмологии (Роквилл, Мэриленд).Wild type mice (C57BL/6J) were purchased from Harlan Laboratories (Blackthorn, UK). Mice CNGA3-/- and PDE6C-/- were bred in the laboratory. All mice were maintained under intermittent lighting conditions (12 h light-dark); the illumination in the cage was 7 fc during the light cycle. All experiments were approved by local committees for the care and use of animals (UKL, London, UK), and were in accordance with the guidelines for the care and use of animals adopted by the Society of Neurology and the Association for the Study of Vision and Ophthalmology (Rockville, Maryland).

Плазмидные конструкции, производство вирусов и процедуры инъекции.Plasmid constructs, virus production and injection procedures.

Трансгенная конструкция (ArchT-EGFP) была любезно предоставлена проффесором Ед Бойден (МТИ, США), и содержит кДНК-последовательность гена ArchT, слитого с флуоресцентным белком EGFP. Плазмиды упаковывали в AAV8 для получения рекомбинантных вирусных векторов AAVAAV8.hRho.ArchT-EGFP. Рекомбинантный вектор AAV8 продуцировали с помощью способа тройной временной трансфекции, как описано ранее. Плазмидную конструкцию, AAV-серотип-специфичную упаковочную плазмиду и вспомогательную плазмиду смешивали с полиэтиленимином (Polysciences Inc.) для формирования комплексов трансфекции, которые затем добавляли к 293Т-клеткам и оставляли на 72 ч. Клетки собирали, концентрировали и лизировали, чтобы высвободить вектор. AAV8 очищали с использованием колонок Sepharose AVB (GE Healthcare). Оба промывали в однократном ФСБ (фосфатносолевом буфере) и концентрировали до объема 100-150 мкл. Титры вирусных частиц определяли с помощью сравнительной дот-блот гибридизации ДНК, приготовленной из очищенных вирусных стоков и установленных плазмидных контролей. Очищенные векторные концентраты, которые применяли во всех экспериментах, имели 5х1012 вирусных частиц/мл. Субретинальные инъекции выполняли, как описано ранее нашей группой, и они состояли из двойных инъекций по 2 мкл каждая.The transgenic construct (ArchT-EGFP) was kindly provided by Prof. Ed Boyden (MIT, USA) and contains the cDNA sequence of the ArchT gene fused to the EGFP fluorescent protein. Plasmids were packaged in AAV8 to obtain recombinant viral vectors AAVAAV8.hRho.ArchT-EGFP. The recombinant AAV8 vector was produced using the triple transient transfection method as previously described. The plasmid construct, AAV serotype specific packaging plasmid and helper plasmid were mixed with polyethyleneimine (Polysciences Inc.) to form transfection complexes, which were then added to 293T cells and left for 72 hours. Cells were harvested, concentrated and lysed to release the vector. AAV8 was purified using Sepharose AVB columns (GE Healthcare). Both were washed in 1x PBS (phosphate buffered saline) and concentrated to a volume of 100-150 µl. Viral particle titers were determined by comparative dot-blot hybridization of DNA prepared from purified viral stocks and established plasmid controls. Purified vector concentrates that were used in all experiments had 5x10 12 viral particles/ml. Subretinal injections were performed as previously described by our group and consisted of double injections of 2 μl each.

Иммуногистохимия.Immunohistochemistry.

Животные были подвергнуты эвтаназии, были выдалены глазные яблоки и удалены роговица, хрусталик и радужка. Для получения срезов сетчатки, глазные чаши фиксировали в 4% параформальдегиде (ПФД) в течение 1 ч при комнатной температуре, перед внесением в среду оптимальной температуры нарезки (ОСТ - optimal cutting temperature). 30 мкм криосрезы нарезали в сагиттальной ориентации, промывали ФСБ и блокировали в 10% нормальной сыворотке козла (НСК), 3% бычьем сывороточном альбумине (БСА) и 0,1% Triton-X100. Соответствующие образцы инкубировали с первичными антителами в блокирующем растворе при 4°C в течение ночи с использованием кроличьего анти-колбочкового аррестина (разведенного 1:500). После промывки ФСБ применяли соответствующую комбинацию вторичных антител (все разведенные 1:500, life technologies), включая козел-анти-кролик Alexa Fluor 546 (каталожAnimals were euthanized, eyeballs removed, and cornea, lens, and iris removed. To obtain sections of the retina, the eye cups were fixed in 4% paraformaldehyde (PPD) for 1 h at room temperature, before introducing the optimal cutting temperature (OST) into the medium. 30 μm cryosections were cut in sagittal orientation, washed with PBS and blocked in 10% normal goat serum (NSC), 3% bovine serum albumin (BSA) and 0.1% Triton-X100. Appropriate samples were incubated with primary antibodies in blocking solution at 4°C overnight using rabbit anti-cone arrestin (diluted 1:500). After washing with PBS, the appropriate combination of secondary antibodies (all diluted 1:500, life technologies) was applied, including goat-anti-rabbit Alexa Fluor 546 (catalog

- 12 042590 ный номер А11035), козел-анти-мышь Alexa Fluor 633 (каталожный номер А21052) и стрептавидин, конъюгат Alexa Fluor 633 (каталожный номер S21375) для мечения образцов перед тем, как они были докрашены (после обесцвечивания) DAPI и закреплены с помощью закрепляющей флуоресценцию среды DAKO (DAKO, S3023, Дания). Изображения были получены с помощью конфокальной микроскопии (Leica DM5500Q).- 12 042590 A11035), goat-anti-mouse Alexa Fluor 633 (Cat. No. A21052) and Streptavidin, Alexa Fluor 633 conjugate (Cat. No. S21375) to label samples before they were restained (after decolorized) with DAPI and fixed using DAKO fluorescence fixing medium (DAKO, S3023, Denmark). Images were obtained using confocal microscopy (Leica DM5500Q).

Регистрация сигнала одиночного фоторецептора с помощью присасывающего електрода-пипетки.Registration of the signal of a single photoreceptor using a suction pipette electrode.

Животные были адаптированы к темноте в течение 12 ч до начала экспериментов. Мышам вводили избыточную дозу анестезирующей смеси кетамин-дормитор через внутриперитонеальную полость, чтобы вызвать терминальную хирургическую плоскостную анестезию. Затем мышей умерщвляли смещением шейных позвонков и им выдаляли глазные яблоки. Глаза были рассечены при тусклом дальнем красном свете. Выделенные сетчатки помещали в 1% раствор агарозы с низкой точкой плавления, а затем нарезали с использованием вибротома (leica) на лицевые срезы толщиной 230 мкм. Срезы были закреплены в записывающей камере и перфузированы средой Эймса, насыщенной карбоновой кислотой (95% O2 5% CO2), содержащей 100 мкМ 9-цис ретиналя (Sigma) и 0,2% БСА (Sigma). Температуру перфузионного раствора поддерживали равной 37°C с использованием встроенного нагревательного элемента под контролем обратной связи (Scientifica). Пэтч-пипетки с малым сопротивлением (1-2 мОм) были изготовлены из нитевидных боросиликатных стеклянных капилляров (Harvard Apparatus Ltd) с использованием вертикального пуллера (puller) Narishige PC-10. Пипетки были заполнены наружным раствором, размещены на хедстейдже (headstage), и прилагали небольшое давление к наконечнику (~30 мбар). Используя инфракрасное освещение и микроскоп для визуализации, пипетка была помещена на поверхность сетчатки, а затем погружалась на примерно 50 мкм в срез до тех пор, пока сегменты фоторецептора не оказывались неповрежденными и аккуратно расположенными. Небольшое отрицательное давление было применено к наконечнику пипетки, во время того как он медленно продвигался по ткани сетчатки, используя импульс 100 мс, 10 мВ для контроля сопротивления по всему наконечнику пипетки. Когда сопротивление увеличилось до ~20-30 мОм, были вызваны светочувствительные ответные реакции. Световые стимулы от светодиодного источника света (пиковая длина волны 530 нм), соединенного с световодом на основе жидкости (liquid light guide), были поданы через объектив микроскопа (Olympus). Применяли нейтральные светофильтры для точного управления интенсивностью светового стимула. Световые стимулы состояли из прямоугольных волновых импульсов, запрограммированных с использованием программного обеспечения P-Clamp (Molecular Devices), и доставлялись через плату DAC (Axon Instruments) в соединении с светодиодным драйвером (Thorlabs).The animals were dark adapted for 12 h prior to the start of the experiments. Mice were overdosed with the ketamine-dormitor anesthetic mixture via the intraperitoneal cavity to induce terminal surgical planar anesthesia. The mice were then sacrificed by dislocation of the cervical vertebrae and their eyeballs were removed. His eyes were cut open in the dim distant red light. The isolated retinas were placed in a 1% low melting point agarose solution and then cut using a vibrotome (leica) into 230 µm thick facial sections. Sections were mounted in a recording chamber and perfused with Ames medium saturated with carboxylic acid (95% O 2 5% CO2) containing 100 μM 9-cis retinal (Sigma) and 0.2% BSA (Sigma). The temperature of the perfusion solution was maintained at 37°C using a built-in heating element under feedback control (Scientifica). Low resistance patch pipettes (1-2 mΩ) were made from filamentous borosilicate glass capillaries (Harvard Apparatus Ltd) using a Narishige PC-10 vertical puller. The pipettes were filled with external solution, placed on the headstage, and slight pressure was applied to the tip (~30 mbar). Using infrared light and an imaging microscope, a pipette was placed on the surface of the retina and then plunged about 50 µm into the section until the photoreceptor segments were intact and neatly positioned. A slight negative pressure was applied to the pipette tip as it moved slowly through the retinal tissue, using a 100 ms, 10 mV pulse to control the resistance across the entire pipette tip. When the resistance increased to ~20-30 mΩ, photosensitive responses were elicited. Light stimuli from an LED light source (peak wavelength 530 nm) connected to a liquid light guide were applied through a microscope objective (Olympus). Neutral density filters were used to precisely control the intensity of the light stimulus. Light stimuli consisted of square wave pulses programmed using P-Clamp software (Molecular Devices) and delivered via a DAC board (Axon Instruments) in connection with an LED driver (Thorlabs).

Электрофизиологическое записывание данных проводили с использованием усилителя Multiclamp 700B (Molecular Devices). Данные оцифровывались с частотой 20 кГц.Electrophysiological data recording was performed using a Multiclamp 700B amplifier (Molecular Devices). The data were digitized at a frequency of 20 kHz.

ЧМЕ регистрация сигналов.CHME registration of signals.

Животные были адаптированы к темноте в течение 12 ч до начала экспериментов. Мышам вводили избыточную дозу анестезирующей смеси кетамин-дормитор через внутриперитонеальную полость, чтобы вызвать терминальную хирургическую плоскостную анестезию. Затем мышей умерщвляли смещением шейных позвонков и им выдаляли глазные яблоки. Глаза вскрывали в насыщенной карбогеном (95% кислорода, 5% углекислого газа) среде Эймса (Sigma), под тусклым красным светом. Роговица и хрусталик были удалены, при этом были приложены усилия, чтобы удалить как можно больше стекловидного тела с поверхности сетчатки. ПЭС отделяли от сетчатки, и плоский сегмент (petal) размером 1-3 мм отрезали от чашки сетчатки. Этот ретинальный сегмент помещали стороной на которой находятся ганглионарные клетки на поверхность мультиэлектродного чипа, а для удерживания сегмента в нужном положении применяли кружок с ручкой, сделанный из инертной платиновой проволоки (Sigma) и нейлона. Во всех записях сигнала ткань перфузировали насыщенной карбогеном средой Эймса (Sigma), поддерживаемой при температуре 36,5°C. Для записей, которые включали скотопические или мезопические условия, перфузионную среду готовили так, чтобы она содержала 9-цис-ретиналь (Sigma) в концентрации 100 мкМ в 0,2% БСА (Sigma). Для записи внеклеточных потенциалов ганглионарных клеток был использован перфорированный записывающий чип с 60 электродами, состоящий из вольфрамовых электродов, расположенных на расстоянии 100 мкм друг от друга (Multi Channel Systems). Изменения напряжения были усилены и оцифрованы на частоте 50 кГц системой МС Card, используя программное обеспечение МС Rack (Multichannel Systems).The animals were dark adapted for 12 h prior to the start of the experiments. Mice were overdosed with the ketamine-dormitor anesthetic mixture via the intraperitoneal cavity to induce terminal surgical planar anesthesia. The mice were then sacrificed by dislocation of the cervical vertebrae and their eyeballs were removed. Eyes were opened in carbogen-saturated (95% oxygen, 5% carbon dioxide) Ames' medium (Sigma), under dim red light. The cornea and lens were removed, and efforts were made to remove as much of the vitreous as possible from the surface of the retina. RPE was separated from the retina, and a flat segment (petal) 1-3 mm in size was cut off from the cup of the retina. This retinal segment was placed with the ganglion cell side on the surface of the multielectrode chip, and a circle with a handle made of inert platinum wire (Sigma) and nylon was used to hold the segment in position. In all signal recordings, tissue was perfused with carbogen-saturated Ames' medium (Sigma) maintained at 36.5°C. For recordings that included scotopic or mesopic conditions, the perfusion medium was prepared to contain 100 μM 9-cis-retinal (Sigma) in 0.2% BSA (Sigma). To record the extracellular potentials of ganglion cells, a perforated recording chip with 60 electrodes was used, consisting of tungsten electrodes located at a distance of 100 μm from each other (Multi Channel Systems). The voltage changes were amplified and digitized at 50 kHz by the MC Card system using the MC Rack software (Multichannel Systems).

Анализ электрофизиологических данных.Analysis of electrophysiological data.

Электрофизиологические данные были проанализированы с использованием пользовательских макросов в IgorPro 6. Синаптические токи и потенциалы были обнаружены с использованием алгоритма амплитудного порога, причем порог для обнаружения события был установлен как величина в два раза превышающая стандартное отклонение базового шума (обычно около 10 пА). Обнаруженные токи и потенциалы подтверждали вручную путем тщательной проверки всех электрофизиологических данных.Electrophysiological data were analyzed using custom macros in IgorPro 6. Synaptic currents and potentials were detected using an amplitude threshold algorithm, with the threshold for event detection set to twice the standard deviation of the baseline noise (typically around 10 pA). The detected currents and potentials were manually confirmed by carefully checking all electrophysiological data.

Выработка условных рефлексов страхом (Fear conditioning).Development of conditioned reflexes by fear (Fear conditioning).

Мишей обучали и тестировали с использованием коммерчески доступной системы выработки условных рефлексов страхом (Med Associates). Чтобы обеспечить условия слепого эксперимента, экспериментатор, выполняющий подготовку и тестирование, всегда был не осведомлён о штамме мышей и услоThe mice were trained and tested using a commercially available fear conditioning system (Med Associates). To ensure the conditions of the blind experiment, the experimenter performing the preparation and testing was always ignorant of the mouse strain and

- 13 042590 виях лечения. Вкратце, установка состояла из камеры для выработки условных рефлексов (20x30 см) с полом-решеткой из нержавеющей стали, размещенной внутри небольшой звукоизолированной комнатки. Поведение мыши постоянно контролировалось во время обучения и тестирования с помощью встроенной инфракрасной цифровой видеокамеры (скорость приема 30 кадров/с) и инфракрасного освещения. Программное обеспечение Video Freeze (Med Associates) использовалось для контроля доставки световых стимулов и электрических ударов. Световой стимул состоял из одной светодиодной (530 нм, Thorlabs) 5 Гц 50 мс вспышки с полной яркостью, генерируемой через интерфейс Arduino (программное обеспечение Arduino); лампа была расположена на боковой панели камеры для выработки условных рефлексов. Для обеспечения того, чтобы условия, в котором проходили обучение и тестирование отличались, панель пола и искривлённые панели стен были вставлены в камеру для сеанса тестирования. Фоновый белый свет использовался для уменьшения вероятности активации палочек, а зрачки были расширены каплями тропикамида, чтобы увеличить количество света, достигающего сетчатки мыши.- 13 042590 for treatment. Briefly, the setup consisted of a conditioning chamber (20 x 30 cm) with a stainless steel grating floor placed inside a small soundproof room. The behavior of the mouse was constantly monitored during training and testing using a built-in infrared digital video camera (reception rate of 30 fps) and infrared illumination. Video Freeze software (Med Associates) was used to control the delivery of light stimuli and electrical shocks. The light stimulus consisted of one LED (530 nm, Thorlabs) 5 Hz 50 ms flash at full brightness generated via the Arduino interface (Arduino software); the lamp was located on the side panel of the chamber for the development of conditioned reflexes. To ensure that the conditions under which training and testing took place differed, a floor panel and curved wall panels were inserted into the chamber for the testing session. Background white light was used to reduce the likelihood of rod activation, and pupils were dilated with tropicamide drops to increase the amount of light reaching the mouse's retina.

Мышей помещали внутрь камеры и проводили одну сессию выработки условных рефлексов, состоящую из 6 парных 5-секундных световых стимулов, совмещенных с 2-секундным ударом электричества 0,65 мА. Интервал между стимулами был псевдо-рандомизированным (средний интервал 90 с). После тренировки мышей возвращали в домашнюю клетку. Через 24 ч после тренировки мышей тестировали на вспоминание по визуальным ориентирам. Мышей помещали в испытательную камеру и наблюдали за ними в течение 360 с. Световой стимул выработки условного рефлекса подавали непрерывно в течение последних 120 с тестового сеанса. Все данные были автоматически получены и оценены с помощью программного обеспечения VideoFreeze (Med Associates). Вкратце, программное обеспечение калибруют перед размещением животного в камере. Затем программное обеспечение измеряет изменения пикселей, которые происходят между каждым видеокадром. Порог движения был установлен как можно ниже (20 единиц индекса движения), а непрерывный подсчет замираний был приравнен к частоте кадров, чтобы обеспечить наиболее чувствительное считывание движения. Для оценки вспоминания с помощью световых сигналов процентное время замирания было усреднено в течение 2 мин непосредственно перед началом запуска подачи светового стимула и после него.Mice were placed inside the chamber and a single conditioning session was performed, consisting of 6 paired 5-s light stimuli combined with a 2-s shock of 0.65 mA. The interval between stimuli was pseudo-randomized (mean interval 90 s). After training, the mice were returned to their home cage. 24 h after training, the mice were tested for visual cues recall. The mice were placed in the test chamber and observed for 360 seconds. A light stimulus for the development of a conditioned reflex was applied continuously during the last 120 seconds of the test session. All data were automatically acquired and evaluated using VideoFreeze software (Med Associates). Briefly, the software is calibrated before placing the animal in the chamber. The software then measures the pixel changes that occur between each video frame. The motion threshold was set as low as possible (20 motion index units) and the continuous fade count was set equal to the frame rate to provide the most sensitive motion reading. To assess recall using light cues, the percentage fading time was averaged over 2 min immediately before and after the start of the light stimulus.

Статистическая значимость оценивалась с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Результаты представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего (СОС).Statistical significance was assessed using one-way analysis of variance. Results are presented as mean ± standard error of the mean (SEM).

Оптомотороное исследование.Optomotor research.

Остроту зрения измеряли, наблюдая оптомоторные ответы мышей на вращающиеся синусоидальные решетки (OptoMotry, Cerebral Mechanics). Используемый протокол дает на выходе независимые измерения остроты правого и левого глаза, исходя из неравной чувствительности двух глаз к вращению рисунка, поскольку только движение в направлении от виска к носу вызывает реакцию слежения. В результате правый и левый глаза наиболее чувствительны к вращению против часовой стрелки (ПЧС) и по часовой стрелке (ЧС) соответственно. Стимулы различной временной частоты использовались для определения порога, при котором присутствовал отклик. Была применена двойная слепая двухвариантная принудительная процедура выбора, в которой наблюдатель был слеп в направлении поворота рисунка, будь то прошедшая лечение или непрошедшая лечение ArchT мышь CNGA3-/- или PDE6C-/-, или совпадающее по возрасту контрольное животное дикого типа (C57BL6). Остроту зрения измеряли для обоих глаз испытуемого животного и усредняли, или отдельно анализировали для каждого глаза после того, как были проведены 4 испытания в течение 4 отдельных дней. Измерение проводили на инъекцированных мышах через 3-10 недель после лечения этих мышей вместе с контрольными изогенными совпадающими по возрасту мышами.Visual acuity was measured by observing the optomotor responses of mice to rotating sinusoidal gratings (OptoMotry, Cerebral Mechanics). The protocol used results in independent measurements of the acuity of the right and left eyes, based on the unequal sensitivity of the two eyes to the rotation of the pattern, since only movement in the direction from the temple to the nose causes a tracking response. As a result, the right and left eyes are most sensitive to counterclockwise (CW) and clockwise (CW) rotation, respectively. Stimuli of different temporal frequencies were used to determine the threshold at which a response was present. A double-blind, two-way forced selection procedure was applied in which the observer was blind in the direction of rotation of the pattern, whether it was a treated or untreated CNGA3-/- or PDE6C-/- ArchT mouse, or an age-matched wild-type control animal (C57BL6). Visual acuity was measured for both eyes of the test animal and averaged, or analyzed separately for each eye after 4 trials were conducted over 4 separate days. The measurement was carried out on injected mice 3-10 weeks after treatment of these mice, together with control isogenic age-matched mice.

Пример 2. Экспрессия ArchT в фоторецепторах-палочках дает возможность реагировать с помощью быстрых ответных реакций без обесцвечивания.Example 2 Expression of ArchT in rod photoreceptors allows response with rapid responses without decolorization.

Обеспечиваемое палочками зрение оптимизировано к низким уровням освещенности, включая однофотонное детектирование. Однако палочки не могут сравниться с колбочками по быстроте запуска и восстановления реакций реагирования на свет (Fu et al., 2007, Pugh et al., 1999). Это функциональное различие, полезное для обеспечения надежного зрения в разных средах, становится истощающим, когда опосредованное колбочками зрение утрачивается при таких патологиях, как возрастная дистрофия жёлтого пятна, когда плотно упакованные колбочки в центральной ямке подвергаются деградации (de Jong 2006). Было исследовано, могут ли палочки реагировать и восстанавливаться более быстро в ответ на стимулы; это может помочь смягчить функциональные нарушения, вызванные потерей колбочек.The vision provided by the rods is optimized for low light levels, including single photon detection. However, rods cannot match cones in terms of the speed of starting and recovering responses to light (Fu et al., 2007, Pugh et al., 1999). This functional difference, useful for providing reliable vision in different environments, becomes debilitating when cone-mediated vision is lost in pathologies such as age-related macular degeneration, where densely packed cones in the fovea undergo degradation (de Jong 2006). It has been investigated whether rods can respond and recover more quickly in response to stimuli; this may help alleviate functional impairment caused by cone loss.

Быстрый свето-управляемый протонный насос (ArchT) (Han et al., 2011) был экспрессирован в фоторецепторах-палочках. Частицы AAV8, несущие ArchT-EGFP под контролем промотора родопсина (Rho), вводили субретинально взрослым мышам. Экспрессия Rho-ArchT-EGFP ограничивалась мембраной фоторецепторов-палочек (фиг. 1А-Б). Синаптические концы палочек, экспрессирующие Rho-ArchTEGFP, и колбочек, можно легко отличить после иммуногистохимии (фиг. 1В). Количественная ПЦР на сортированной популяции колбочек подтвердила, что экспрессия Rho-ArchT-EGFP была специфичной для популяции палочек, и никаких явных признаков токсичности не наблюдалось к 6 месяцу после инъекции AAV8. Экспрессия ArchT делала возможными чрезвычайно быстрые реакции реагирования наThe fast light-driven proton pump (ArchT) (Han et al., 2011) was expressed in rod photoreceptors. AAV8 particles carrying ArchT-EGFP under the control of the rhodopsin (Rho) promoter were administered subretinally to adult mice. Rho-ArchT-EGFP expression was membrane-limited to rod photoreceptors (Fig. 1A-B). The synaptic ends of rods expressing Rho-ArchTEGFP and cones can be easily distinguished after immunohistochemistry (Fig. 1B). Quantitative PCR on the sorted cone population confirmed that Rho-ArchT-EGFP expression was specific to the rod population and no clear signs of toxicity were observed by 6 months after AAV8 injection. The expression of ArchT allowed for extremely rapid responses to

- 14 042590 свет, в то время как собственная реакция палочек сохранялась и была сопоставима с наблюдаемой в нетрансдуцированных фоторецепторах-палочках (фиг. 1Г). Вызванные светом токи, записанные с палочек, экспрессирующих ArchT, демонстрировали значительно более быструю кинетику, чем собственные токи палочек во всех тестируемых мышиных моделях (фиг. 2А-Б). Эта кинетика позволила вызванным светом токам быть усиленными вплоть до 80 Гц, что намного превышает пределы как палочек, которые замирают при -20 Гц (фиг. 2А-В), так и колбочек (Fu et al., 2007).- 14 042590 light, while the intrinsic response of the rods was maintained and was comparable to that observed in non-transduced rod photoreceptors (Fig. 1D). Light-induced currents recorded from rods expressing ArchT exhibited significantly faster kinetics than rod intrinsic currents in all mouse models tested (Fig. 2A-B). This kinetics allowed the light-induced currents to be amplified up to 80 Hz, well beyond the limits of both rods, which die at -20 Hz (FIGS. 2A-B), and cones (Fu et al., 2007).

Удивительно, что экспрессия ArchT не изменяла характеристик фоторецепторов-палочек, но кроме того она предоставляла дополнительную способность реагировать путем быстрых ответов без обесцвечивания (фиг. 2Д).Surprisingly, ArchT expression did not alter the characteristics of rod photoreceptors, but in addition it conferred additional ability to respond with rapid responses without decolorization (FIG. 2E).

Пример 3 - экспрессирующие ArchT палочки запускали устойчивую генерацию импульсов ГКС при высоких интенсивностях освещения и на частотах, приближающихся к частотам фоторецепторовколбочек.Example 3 ArchT-expressing rods triggered sustained GCS pulses at high light intensities and at frequencies approaching those of cone photoreceptors.

Затем было исследовано, сможет ли запускаемый палочками нейронный путь успевать за зрительным восприятием, обеспечиваемым более быстрыми, чем нормальные, палочками. Пути палочек и колбочек имеют некоторые схожести, и некоторые значительные различия, и поэтому неясно, могут ли нейронные пути палочек надежно выдерживать быструю колбочко-подобную передачу (Wassle et al., 2004). Было показано, что палочки напрямую контактируют с OFF-биполярными клетками колбочек (деполяризация в этих клетках обуславливается исходящим катионным током) (Soucy et al., 1998 and Hack et al., 1999) и стимуляция парной вспышкой предполагает, что этот альтернативный путь может быть столь же быстрым, как и путь колбочка-OFF-биполярная клетка (Li et al., 2010). Однако неясно, насколько устойчивым может быть этот ответ, и могут ли ON-биполярные клетки палочек также поддерживать быструю передачу. Кроме того, синаптические концы палочек имеют отличающийся размер и ультраструктурную организацию по сравнению с колбочками, и биполярные клетки палочек не контактируют напрямую с ганглионарными клетками сетчатки (ГКС), а только через путь, включающий AII амакриновые клетки (Wassle et al., 2004). Чтобы исследовать максимальную скорость, которой может достичь путь передачи сигналов палочек, было выполнено мультиэлектродное записывание сигналов, получаемых от ГКС в мышиных моделях, имеющих нефункционирующие колбочки, чтобы определить исходящий сигнал ГКС, опосредуемый палочками. Создаваемые палочками ответные реакции в ГКС в не трансдуцированных сетчатках обесцвечивались при высоких уровнях освещенности и не могли следовать частотам стимуляции выше чем -20 Гц (фиг. 2Е).It was then investigated whether the chopstick-driven neural pathway could keep up with the visual perception provided by the faster-than-normal chopsticks. The rod and cone pathways share some similarities and some significant differences, and it is therefore not clear whether the rod neural pathways can reliably sustain fast cone-like transmission (Wassle et al., 2004). Rods have been shown to make direct contact with OFF-bipolar cone cells (depolarization in these cells is mediated by outgoing cationic current) (Soucy et al., 1998 and Hack et al., 1999) and paired flash stimulation suggests that this alternative pathway may be as fast as the cone-OFF-bipolar cell pathway (Li et al., 2010). However, it is not clear how robust this response might be, and whether ON-bipolar rod cells can also support rapid transmission. Furthermore, the synaptic ends of the rods have a different size and ultrastructural organization compared to the cones, and the bipolar rod cells do not directly contact the retinal ganglion cells (RGCs), but only via a pathway involving AII amacrine cells (Wassle et al., 2004). To investigate the maximum rate that the rod signaling pathway can achieve, multi-electrode recording of the signals received from glucocorticosteroids in mouse models with non-functioning cones was performed to determine the outgoing glucocorticosteroid signal mediated by rods. Rod-induced responses in RGCs in non-transduced retinas faded at high light levels and could not follow stimulation frequencies higher than -20 Hz (Fig. 2E).

Напротив, экспрессирующие ArchT палочки вызывали генерацию импульсов ГКС при высоких интенсивностях света и на частотах, приближающихся к частотам фоторецепторов-колбочек (фиг. 2Е).In contrast, ArchT-expressing rods elicited GCS pulses at high light intensities and at frequencies approaching those of cone photoreceptors (Fig. 2E).

Пример 4 - экспрессия Rho-ArchT-EGFP расширила чувствительность мышей, утративших опосредованное колбочками зрение, к ярким световым стимулам.Example 4 - Expression of Rho-ArchT-EGFP enhanced the sensitivity of mice that had lost cone-mediated vision to bright light stimuli.

Чтобы это более быстрое, чем нормальное, зренительное восприятие, обеспечиваемое палочками, было полезным, было подмечено, что мыши должны иметь возможность использовать опосредованные ArchT токи для надежного реагирования на яркие и быстрые стимулы. Мыши CNGA3-/- и PDE6C-/-, у которых отсутствовало опосредованное колбочками зрение (Biel et al., 1999 and Change et al., 2009), не смогли обучаться через выработку условных рефлексов страхом, когда яркие световые раздражители следовали в паре с и прекращались вместе с легким ударом тока по ногам (фиг. 3А). Однако экспрессия Rho-ArchT-EGFP расширила чувствительность этих мышей к ярким световым стимулам, позволяя происходить обучению, основанному на связи между зрительным стимулом и ударом тока (фиг. 3А). Наконец, была протестирована возможность того, может ли экспрессия ArchT обеспечивать быстрое зретельное восприятие мышам CNGA3-/- и PDE6C-/-. Оценивание быстроты зрительного восприятия с помощью оптомоторного тестирования (Umino et al., 2008) показало, что мыши, экспрессирующие ArchT, были способны отслеживать стимулы быстрее, чем мыши, которым не делали субретинальные вирусные инъекции, и чем мыши, которые получали вектор, содержащий только GFP (фиг. 3Б). Максимальная частота стимулов, которую могли отслеживать мыши, экспрессирующие ArchT, была схожей с той же у фоторецепторов-колбочек (фиг. 3Б).For this faster-than-normal visual perception provided by rods to be useful, it has been observed that mice must be able to use ArchT-mediated currents to respond reliably to bright and fast stimuli. CNGA3-/- and PDE6C-/- mice lacking cone-mediated vision (Biel et al., 1999 and Change et al., 2009) failed to learn through fear conditioning when bright light stimuli were paired with and stopped along with a light shock to the legs (Fig. 3A). However, the expression of Rho-ArchT-EGFP expanded the sensitivity of these mice to bright light stimuli, allowing learning based on the association between visual stimulus and electric shock (Fig. 3A). Finally, the possibility was tested whether ArchT expression could confer rapid visual perception in CNGA3-/- and PDE6C-/- mice. Evaluation of the speed of visual perception using optomotor testing (Umino et al., 2008) showed that mice expressing ArchT were able to track stimuli faster than mice that did not receive subretinal viral injections and than mice that received a vector containing only GFP (Fig. 3B). The maximum stimulus frequency that ArchT expressing mice could track was similar to that of cone photoreceptors (Fig. 3B).

Вместе эти результаты показывают, что палочки могут возбуждаться быстрее, чем их собственным каскадом фототрансдукции, и что нейронные пути, запускаемые палочками, могут поддерживать более быструю сигнализацию. Важно отметить, что синаптическое высвобождение из палочек не требует больших колебаний напряжения, но небольшие токи могут вместо этого вызывать достаточные колебания напряжения, чтобы значительно изменить их синаптическую передачу (Cangiano et al., 2012). Это расширяет применение изобретения при уровнях освещенности, которые в несколько раз ниже средних уровней освещенности, необходимых для оптогенетического управления активностью в большинстве других нейронов (Han et al., 2011).Together, these results suggest that rods can fire faster than their own phototransduction cascade and that the neural pathways triggered by rods can support faster signaling. Importantly, synaptic release from rods does not require large voltage fluctuations, but small currents may instead cause sufficient voltage fluctuations to significantly alter their synaptic transmission (Cangiano et al., 2012). This extends the applicability of the invention to light levels that are several times lower than the average light levels required for optogenetic control of activity in most other neurons (Han et al., 2011).

Пример 5 - способы для экспериментов RPAP.Example 5 - Methods for RPAP Experiments.

Животные.Animals.

Мышей C57BL6 (Harlan, Великобритания), Cnga3-/- (J.R. Heckenlively, Мичиганский университет), Pde6c-/- (J.R. Heckenlively, Мичиганский университет, Мичиган) (Chang et al., 2009) и Gnat1-/- (J. Lem, Университетская школа медицины Тафтса, Массачусетс) (Calvert et al., 2000) содержали в виварие вC57BL6 mice (Harlan, UK), Cnga3-/- (J.R. Heckenlively, University of Michigan), Pde6c-/- (J.R. Heckenlively, University of Michigan, Michigan) (Chang et al., 2009) and Gnat1-/- (J. Lem , Tufts University School of Medicine, Massachusetts) (Calvert et al., 2000) were kept in a vivarium in

- 15 042590- 15 042590

Университетском колледже Лондона. Взрослые животные мужского и женского пола имели возраст 6-12 недель во время инъекции вируса, и они использовались для экспериментов по меньшей мере через 2 недели после инъекции, чтобы обеспечить достаточную экспрессию R9AP. Все используемые мыши имели возраст от 2 до 6 месяцев и, совпадали по возрасту между группами данного эксперимента. Все эксперименты проводились в соответствии с политикой по использованию животных и людей в нейробиологических исследованиях и в соответствии с спецификацией АИЗО (Ассоциация исследования зрения и офтальмологии) об использовании животных в офтальмологических исследованиях и исследованиях зрения. Животных содержали при стандартном 12/12-часовом цикле день-ночь.University College London. Adult male and female animals were 6-12 weeks old at the time of virus injection and were used for experiments at least 2 weeks after injection to ensure sufficient expression of R9AP. All mice used were between 2 and 6 months of age and were similar in age between groups in this experiment. All experiments were performed in accordance with the policy on the use of animals and humans in neurobiological research and in accordance with the AISO (Association for the Study of Vision and Ophthalmology) specification on the use of animals in ophthalmic and vision research. Animals were maintained on a standard 12/12 hour day-night cycle.

Плазмидные конструкции и получение рекомбинантного AAV8.Plasmid constructs and production of recombinant AAV8.

кДНК R9ap мыши была амплифицирована с помощью ПНР из кДНК сетчатки мыши с использованием праймеров, которые были разработаны для охвата всей кодирующей области. кДНК R9ap клонировали в вектор между промотором (промотор ЦМВ (цитомигаловирус) или промотор родопсина быка) и сайтом полиаденилирования SV40. Эти плазмиды использовали для создания двух псевдотипированных вирусных векторов AAV2/8 - rAAV2/8.CMV.mR9ap и rAAV2/8.Rho.mR9ap, как описано ниже.The mouse R9ap cDNA was PNR amplified from mouse retinal cDNA using primers that were designed to cover the entire coding region. The R9ap cDNA was cloned into a vector between the promoter (CMV promoter (cytomygalovirus) or bovine rhodopsin promoter) and the SV40 polyadenylation site. These plasmids were used to create two pseudotyped AAV2/8 viral vectors, rAAV2/8.CMV.mR9ap and rAAV2/8.Rho.mR9ap, as described below.

Рекомбинантный вектор AAV2/8 продуцировали способом тройной временной трансфекции, как описано ранее (Gao et al., 2002). Плазмидная конструкция, AAV серотип-специфическая упаковочная плазмида и вспомогательная плазмида были смешаны с полиэтиленимином для формирования комплексов трансфекции, которые затем добавляли к клеткам 293Т и оставляли на 72 ч. Клетки собирали, концентрировали и лизировали, чтобы выделить вектор. AAV2/8 очищали с помощью аффинной хроматографии и концентрировали с использованием ультрафильтрационных колонок (Sartorius Stedim Biotech, Геттинген, Германия), промывали в ФСБ и концентрировали до объема 100-150 мкл. Титры вирусных частиц определяли с помощью дот-блот гибридизации или ПЦР в реальном времени. Используемая концентрация очищенных векторов составляла 1-2х1012 вирусных частиц/мл.The recombinant AAV2/8 vector was produced by a triple transient transfection method as described previously (Gao et al., 2002). The plasmid construct, AAV serotype-specific packaging plasmid and helper plasmid were mixed with polyethyleneimine to form transfection complexes, which were then added to 293T cells and left for 72 hours. Cells were harvested, concentrated and lysed to isolate the vector. AAV2/8 was purified by affinity chromatography and concentrated using ultrafiltration columns (Sartorius Stedim Biotech, Göttingen, Germany), washed in PBS and concentrated to a volume of 100-150 μl. Titers of viral particles were determined using dot-blot hybridization or real-time PCR. The concentration of purified vectors used was 1-2x10 12 viral particles/ml.

Электроретинограмма (ЭРГ).Electroretinogram (ERG).

ЭРГ записывали для обоих глаз после того, как мыши были адаптированы к темноте в течение ночи, используя коммерчески доступную систему (Espion E2, Diagnosys LLC, Лоуэлл, Массачусетс). Перед записью животных анестезировали внутрибрюшинной инъекцией 0,007 мл/г смеси медетомидина гидрохлорида (1 мг/мл), кетамина (100 мг/мл) и воды в соотношении 5:3:42. Зрачки расширяли полностью с использованием 2,5% фенилэфрина и 1,0% тропикамида. Сначала были размещены субдермальные заземляющие электроды средней линии и референсные электроды рта, а затем серебряные плюсэлектроды, которым разрешали слегка касаться центра роговицы под тусклым красным освещением. Каплю жидкого геля Viscotears 0,2% (Dr. Robert Winzer Pharma/OPD Laboratories, Уотфорд, Великобритания) помещали на плюс-электроды для того, чтобы сохранить роговицу увлажненной во время записи, и мышам позволяли проходить дальнейшую адаптацию к темноте в течение 5 мин. Частоты отсечения полосно-пропускающего фильтра составляли 0,312 Гц и 1000 Гц. Скорость восстановления фотоотклика измерялась с использованием концепции парной вспышки, в которой пары вспышек с одинаковой интенсивностью насыщения (1,8 log кд с/м2), разделяли различными интервалами между стимулами (ИМС; 0,5, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 с). В этой концепции 1-я вспышка полностью подавляет электрические ответные реакции механизмов палочек, что позволяет наблюдать скорость функционального восстановления функции палочек, подавая 2-ю вспышку с различным ИМС. Предоставлялось достаточное количество времени (150 с) между парами вспышек, чтобы обеспечить полное восстановление после первой вспышки. Тогда наблюдаемое восстановление амплитуды а-волны должно отражать скорость деактивации палочек у животных, лишенных функции колбочек, поскольку вспышка должна только обесцвечивать часть (0,02%) родопсина (Lyubarsky et al., 2004 and Weymouth, A.E. & Vingrys 2008). Была выполнена серия 6 Гц вспышек с скотопической интенсивностю, как сообщалось ранее, с несколькими модификациями (Seeliger et al., 2001). Применяли 17 ступеней интенсивности вспышки от -6 до 2 log кд с/м2, отделенные на 0,5 log единиц друг од друга. Для каждой ступени, после 10 секунд адаптации, 600 мс свипы (sweeps) усреднялись 20 раз, используя одно и то же условие вспышки. Также была получена серия адаптированных к темноте ответных реакций с использованием более длительных вспышек с длительностью 20, 100 и 200 мс при 83,3 кд/м2. Стандартные одновспышковые скотопические записи были получены на адаптированных к темноте животных при следующих возрастающих интенсивностях света: -6, -5, 4, -3, -2, -1, 0, 1,0, 1,5 и 1,9 log кд с/м2. Записи в ответ на фотопические вспышки выполнялись с 5 минутными интервалами световой адаптации при интенсивности фонового света 20 кд/м2, который также использовался в качестве фонового освещения в течение записи. Использовались такие фотопические интенсивности освещения: -2, -1, 0, 1, 1,5 и 1,9 log кд с/м2.ERGs were recorded for both eyes after the mice were dark adapted overnight using a commercially available system (Espion E2, Diagnosys LLC, Lowell, MA). Before recording, animals were anesthetized with an intraperitoneal injection of 0.007 ml/g of a mixture of medetomidine hydrochloride (1 mg/ml), ketamine (100 mg/ml) and water in a ratio of 5:3:42. The pupils were fully dilated using 2.5% phenylephrine and 1.0% tropicamide. Midline subdermal ground electrodes and mouth reference electrodes were placed first, followed by silver plus electrodes that were allowed to lightly touch the center of the cornea under dim red illumination. A drop of Viscotears Liquid Gel 0.2% (Dr. Robert Winzer Pharma/OPD Laboratories, Watford, UK) was placed on the plus electrodes to keep the cornea hydrated during recording and the mice were allowed to undergo further dark adaptation for 5 min. . The band pass filter cutoff frequencies were 0.312 Hz and 1000 Hz. The photoresponse recovery rate was measured using the concept of a paired flash, in which pairs of flashes with the same saturation intensity (1.8 log cd s/m 2 ) were separated by different intervals between stimuli (IMS; 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 s). In this concept, the 1st flash completely suppresses the electrical responses of the rod mechanisms, which makes it possible to observe the rate of functional recovery of the rod function by applying the 2nd flash with a different IC. Sufficient time (150 s) was allowed between pairs of flashes to allow full recovery from the first flash. The observed a-wave amplitude recovery should then reflect the rate of rod deactivation in animals lacking cone function, since the flash should only decolorize a fraction (0.02%) of rhodopsin (Lyubarsky et al., 2004 and Weymouth, AE & Vingrys 2008). A series of 6 Hz flashes was performed with scotopic intensity, as previously reported, with several modifications (Seeliger et al., 2001). 17 flash intensity steps were used from -6 to 2 log cd s/m 2 separated by 0.5 log units from each other. For each stage, after 10 seconds of adaptation, 600 ms sweeps were averaged 20 times using the same burst condition. A series of dark-adapted responses was also obtained using longer flashes of 20, 100 and 200 ms duration at 83.3 cd/m 2 . Standard single-flash scotopic recordings were obtained on dark-adapted animals at the following increasing light intensities: -6, -5, 4, -3, -2, -1, 0, 1.0, 1.5, and 1.9 log cd s / m 2 . Recordings in response to photopic flashes were made at 5 minute light adaptation intervals with a background light intensity of 20 cd/m 2 , which was also used as background lighting during the recording. The following photopic illumination intensities were used: -2, -1, 0, 1, 1.5 and 1.9 log cd s/m 2 .

Гистология.Histology.

Быстро выдаляли и замораживали в жидком азоте оба глаза из мыши Cnga3-/- через шесть недель после односторонней субретинальной инъекции rAAV2/8.Rho.mR9ap. После криообработки глаза в среде ОСТ (RA Lamb, Истборн, Великобритания), глаза были порезаны на поперечные срезы толщиной 15 мкм, и высушены на воздухе в течение 15-30 мин. Для иммуногистохимии срезы предварительно блокировали в ФСБ, содержащем нормальную сыворотку осла (2%) и бычий сывороточный альбумин (2%), за 1 ч до инкубации с анти-RGS9-антителом (1:500, Santa Cruz Biotechnology, Санта Круз, Калифорния) вBoth eyes were rapidly removed and frozen in liquid nitrogen from a Cnga3-/- mouse six weeks after a unilateral subretinal injection of rAAV2/8.Rho.mR9ap. After cryo-treatment of the eye in OCT medium (RA Lamb, Eastbourne, UK), the eyes were cut into 15 µm transverse sections and air-dried for 15-30 min. For immunohistochemistry, sections were pre-blocked in PBS containing normal donkey serum (2%) and bovine serum albumin (2%) 1 h prior to incubation with anti-RGS9 antibody (1:500, Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA) V

- 16 042590 течение 2 ч при комнатной температуре. После полоскания в ФСБ 2 раза по 15 мин, срезы инкубировали с соответствующим вторичным меченным антителом Alexa 546 (Invitrogen, Карлсбад, Калифорния) в течение 2 ч при комнатной температуре (КТ), промывали и докрашивали Hoechst 33342 (Sigma-Aldrich, Джиллингем, Великобритания). Срезы сетчатки просматривали на конфокальном микроскопе (Leica TCS SP2, Leica Microsystems, Вецлара, Германия).- 16 042590 for 2 hours at room temperature. After rinsing in PBS 2 x 15 min, sections were incubated with the appropriate secondary labeled Alexa 546 antibody (Invitrogen, Carlsbad, CA) for 2 h at room temperature (RT), washed and counterstained with Hoechst 33342 (Sigma-Aldrich, Gillingham, UK). ). Retinal sections were viewed with a confocal microscope (Leica TCS SP2, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany).

Вестерн-блоттинг.Western blotting.

Были изъяты глаза у мыши Cnga3-/- через 4 недели после односторонней субретинальной инъекции rAAV2/8.Rho.mR9ap. После отделения нейрональной части сетчатки от комплекса ПЭС/сосудистая оболочка/склера, ткани гомогенизировали в буфере RIPA и оставляли на льду в течение 20 мин. Образцы центрифугировали при 16000 g в течение 30 мин при 4°C и хранили при -20°C до использования. Вестерн-блоттинг проводили с использованием известных протоколов.Eyes were harvested from Cnga3 -/- mice 4 weeks after unilateral subretinal injection of rAAV2/8.Rho.mR9ap. After separating the neuronal part of the retina from the RPE/choroid/sclera complex, the tissues were homogenized in RIPA buffer and left on ice for 20 min. Samples were centrifuged at 16,000 g for 30 min at 4°C and stored at -20°C until use. Western blot was performed using known protocols.

Оптомоторные ответные реакции и функция контрастной чувствительности.Optomotor responses and contrast sensitivity function.

Контрастные чувствительности и остроту зрения прошедших и непрошедших лечение глаз измеряли, наблюдая оптомоторные ответные реакции мышей на вращающиеся синусоидальные решетки (OptoMotry™, Cerebral Mechanics, Летбридж, Альберта, Канада). Используемый протокол дает на выходе независимые измерения остроты правого и левого глаза исходя из неравной чувствительности двух глаз к вращению рисунка: правый и левый глаз приводятся в действие главным образом вращениями против часовой и по часовой стрелке соответственно (Douglas et al., 2005). Мышь была помещена на маленький островок, изолированный от пола, в замкнутое пространство, окруженное четырьмя мониторами с вращающейся синусоидальной решеткой, со средней освещенностью 62 кд/м2. Была применена двойная слепая двухвариантная принудительная процедура выбора, в которой наблюдатель был слеп в направлении поворота рисунка, будь то прошедшая или непрошедшая лечение мышь Cnga3-/-, или совпадающее по возрасту контрольное животное дикого типа (C57BL6). Чувствительность к контрастности, измеренная при 0,128, 0,256, 0,383, 0,511 циклов/градус, показанные при 6 Гц, была определена как 100, деленная на самый низкий процентный контраст, давая пороговую ответную реакцию. Оба глаза каждой мыши тестировались четыре раза в независимые дни. Данные были проецированы на диаграмму чувствительности контрастности Кэмпбелла-Робсона с помощью синусоидальных решеток, отображающих относительные пространственные частоты.Contrast sensitivity and visual acuity of treated and untreated eyes were measured by observing mouse optomotor responses to rotating sinusoidal gratings (OptoMotry™, Cerebral Mechanics, Lethbridge, Alberta, Canada). The protocol used yields independent measurements of right and left eye acuity based on the unequal sensitivity of the two eyes to pattern rotation: the right and left eyes are driven primarily by counterclockwise and clockwise rotations, respectively (Douglas et al., 2005). The mouse was placed on a small island, isolated from the floor, in an enclosed space surrounded by four rotating sine-array monitors with an average illumination of 62 cd/m 2 . A double-blind, two-way forced selection procedure was applied in which the observer was blind in the direction of rotation of the pattern, whether it was a treated or untreated Cnga3 -/- mouse, or an age-matched wild-type control animal (C57BL6). Contrast sensitivity, measured at 0.128, 0.256, 0.383, 0.511 cycles/degree, shown at 6 Hz, was defined as 100 divided by the lowest percent contrast, giving a threshold response. Both eyes of each mouse were tested four times on independent days. The data were projected onto a Campbell-Robson contrast sensitivity plot using sinusoidal gratings representing relative spatial frequencies.

Измерение родопсина.Measurement of rhodopsin.

После полной темновой адаптации мышей в течение ночи, мышей анастезировали и зрачки полностью расширяли для оценки скорости зрительного обесцвечивания пигмента. Затем мышей помещали в световую коробку, с источником света (7,0 мВт) прямо освещающим глаз в течение 5 мин до того, как глаза были изъяты. В другом эксперименте мышей подвергали воздействию идентичных условий, таких же что и для измерения контрастной чувствительности, в течение различных периодов времени (0, 30, 60, 120 мин). Глаза мышей выдаляли в каждый момент времени и помещали в 250 мкл забуференного фосфатом физиологического раствора, и замораживали в жидком азоте в непроницаемой для света трубке, и хранили при -20°C до использования. Некоторые глаза изымали в темноте под красным освещением после темновой адаптации мышей в течение ночи. Спектрофотометрическое измерение родопсина проводили, как сообщалось ранее с небольшими изменениями (Douglas et al., 1995). Вкратце, образцы оттаивали при комнатной температуре и гомогенизировали. Эта и все последующие операции выполнялись при тусклом красном освещении, которое минимально обесцвечивало зрительные пигменты. К каждому образцу добавляли 50 мкл н-додецил-в-О-мальтозида (200 мМ, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури), и полученную смесь вращали в течение 2 ч при комнатной температуре с последующим 10-минутным центрифугированием (23000 g) при 4°C. Супернатант удаляли и помещали в кварцевую кювету в спектрофотометр Shimadzu UV-2101PC (Shimadzu, Киото, Япония). После первоначального сканирования необесцвеченого экстракта в диапазоне от 300 до 700 нм, образец освещали монохроматическим светом (502 нм) в течение 3 мин, чего, как уже было показано, достаточно для полного обесцвечивания родопсина (Longbottom et al., 2009), и проводили повторное сканирование. Все спектры поглощения были обнулены при 700 нм. Разностный спектр были построен с использованием кривых, полученных до и после обесцвечивания, и были определены максимальные оптические плотности при примерно 500 нм, представляющие количество выделенного зрительного пигмента.After the mice were fully dark-adapted overnight, the mice were anesthetized and the pupils were fully dilated to assess the rate of visual pigment bleaching. The mice were then placed in a light box with a light source (7.0 mW) directly illuminating the eye for 5 minutes before the eyes were harvested. In another experiment, mice were exposed to identical conditions, the same as for measuring contrast sensitivity, for different periods of time (0, 30, 60, 120 min). The mice's eyes were removed at each time point and placed in 250 μl of phosphate buffered saline, and frozen in liquid nitrogen in a light-opaque tube, and stored at -20°C until use. Some eyes were harvested in the dark under red light after dark adaptation of the mice during the night. Spectrophotometric measurement of rhodopsin was performed as previously reported with minor modifications (Douglas et al., 1995). Briefly, the samples were thawed at room temperature and homogenized. This and all subsequent operations were performed under dim red lighting, which minimally discolored visual pigments. 50 µl of n-dodecyl-v-O-maltoside (200 mM, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) was added to each sample and the resulting mixture was spun for 2 hours at room temperature followed by a 10-minute centrifugation (23,000 g ) at 4°C. The supernatant was removed and placed in a quartz cuvette in a Shimadzu UV-2101PC spectrophotometer (Shimadzu, Kyoto, Japan). After an initial scan of the unbleached extract in the range from 300 to 700 nm, the sample was illuminated with monochromatic light (502 nm) for 3 min, which, as has already been shown, is sufficient for complete decolorization of rhodopsin (Longbottom et al., 2009), and a second scanning. All absorption spectra were zeroed at 700 nm. A difference spectrum was plotted using curves obtained before and after bleaching, and maximum optical densities were determined at about 500 nm, representing the amount of visual pigment released.

Пример 6 - избыточная экспрессия R9AP в палочках и повышенная скорость деактивации фоторецептора.Example 6 - Overexpression of R9AP in rods and an increased rate of photoreceptor deactivation.

RGS9, Ge5 и R9AP являются обязательными членами ГТФазного комплекса регуляции. Для изучения влияния AAV-опосредованной избыточной экспрессии R9AP на ГТФазный комплекс в палочках, исследовали количество и распределение RGS9 после субретинальной инъекции rAAV2/8.Rho.mR9ap у мышей Cnga3-/-. Эти мыши имеют нормально функционирующие палочки, но нефункционирующие колбочки, и служат моделью ахроматопсии. Через четыре недели, прошедшая лечение сетчатка проявляла повышенную иммунореактивность против RGS9 по всему фоторецепторному слою в прошедших лечение сетчатках, по сравнению с непрошедшими лечение сетчатками (фиг. 4А). Анализ с помощью Вестерн-блоттинга дополнительно подтвердил повышенную экспрессию белка RGS9 в прошедшей лечениеRGS9, Ge5, and R9AP are mandatory members of the GTPase regulatory complex. To study the effect of AAV-mediated R9AP overexpression on the GTPase complex in rods, the amount and distribution of RGS9 was examined after subretinal injection of rAAV2/8.Rho.mR9ap in Cnga3-/- mice. These mice have normally functioning rods but non-functioning cones and serve as a model for achromatopsia. After four weeks, the treated retina showed increased immunoreactivity against RGS9 across the entire photoreceptor layer in treated retinas compared to untreated retinas (FIG. 4A). Western blot analysis further confirmed increased expression of the RGS9 protein in the treated

- 17 042590 сетчатке (фиг. 4Б). Эти результаты показали, что избыточная экспрессия R9AP с использованием AAV2/8 эффективно увеличивает уровень каталитического компонента RGS9 и ГТФазного комплекса.- 17 042590 retina (Fig. 4B). These results showed that overexpression of R9AP using AAV2/8 effectively increases the level of the RGS9 catalytic component and the GTPase complex.

Затем был изучен функциональный эффект AAV2/8-опосредованной избыточной экспрессии R9AP на фототрансдукцию палочек, применяя ЭРГ с парной вспышкой. (Lyubarsky and Pugh 1996). В этой концепции пара вспышек одинаковой интенсивности подавалась с переменным интервалом между стимулами и измерялось восстановление второй ответной реакции относительно первой. В пути фоторецепторапалочки, скорость восстановления а-волны (происходщей из фоторецепторов) зависит от скорости деактивации. Было обнаружено, что постоянная времени (σ) для 50% восстановления амплитуды а-волны была уменьшена на примерно 60% в глазах Cnga3-/-, инъецированных rAAV2/8.CMV.mR9ap (σ = ~2,99 с) по сравнению с непрошедшими лечение глазами (σ = ~7,38 с; фиг. 4В). Аналогично, увеличенная скорость восстановления а-волны наблюдалась при использовании промотора родопсина (rAAV2/8.Rho.mR9ap; σ = ~2,74 с; фиг. 4В) в той же линии мышей (Cnga3-/-), или того же вируса (rAAV2/8.CMV.mR9ap) в другой линии мышей с дефективными колбочками (Pde6c-/-; фиг. 8). Эти наблюдения показали, что субретинальная инъекция rRAAV2/8.CMV.mR9ap или rAAV2/8.Rho.mR9ap может значительно увеличить скорость деактивации фототрансдукции палочек за счет увеличения количества RGS9 и ГТФазного комплекса.The functional effect of AAV2/8-mediated R9AP overexpression on rod phototransduction was then studied using paired flash ERG. (Lyubarsky and Pugh 1996). In this concept, a pair of flashes of the same intensity was given at a variable interval between stimuli and the recovery of the second response relative to the first was measured. In the rod photoreceptor pathway, the rate of recovery of the a-wave (derived from photoreceptors) depends on the rate of deactivation. It was found that the time constant (σ) for 50% a-wave amplitude recovery was reduced by about 60% in Cnga3-/- eyes injected with rAAV2/8.CMV.mR9ap (σ = ~2.99 s) compared to untreated eyes (σ = ~7.38 s; Fig. 4B). Similarly, an increased a-wave recovery rate was observed using the rhodopsin promoter (rAAV2/8.Rho.mR9ap; σ = ~2.74 s; Fig. 4B) in the same mouse strain (Cnga3-/-), or the same virus (rAAV2/8.CMV.mR9ap) in another strain of cone-defective mice (Pde6c-/-; Fig. 8). These observations indicated that subretinal injection of rRAAV2/8.CMV.mR9ap or rAAV2/8.Rho.mR9ap can significantly increase the rate of deactivation of rod phototransduction by increasing the amount of RGS9 and the GTPase complex.

Пример 7 - фотопический сдвиг функции палочек посредством избыточной экспрессии R9AP.Example 7 - Photopic shift of rod function via R9AP overexpression.

Чтобы исследовать, может ли увеличенная скорость деактивации, достигнутая избыточной экспрессией R9AP и ГТФазного комплекса в палочках, изменить рабочий диапазон функции фоторецептора, записывали ЭРГ с 6 Гц вспышкой с адаптацией в темноте, используя постепенно возрастающие интенсивности вспышек. Глаза, подвергавшиеся лечению rAAV2/8.CMV.mR9ap или rAAV2/8.Rho.mR9ap, показали усиленные ответные реакции на более яркие вспышки по сравнению с неподвергавшимися лечению глазами. Это привело к повышению верхнего порога ответа до ~2 log единиц (фиг. 5А), мало влияя на максимальный фотоотклик (151 ± 17 мкВ в подвергавшихся лечению против 162 ± 29 мкВ в неподвергавшихся лечению глазах, среднее ± стандартная ошибка среднего). Как и ожидалось, этот фотопический сдвиг в рабочем диапазоне палочек сопровождался обратным повышением нижнего порога ответа до ~1,5 log единиц. Между тем, верхний порог ЭРГ ответных реакций глаз дикого типа и глаз Gnat1-/-, и те и те с функциональными колбочками, был увеличен на ~4,0 log единиц по сравнению с верхним порогом неподвергавшихся лечению глаз Cnga3-/-. Были получены аналогичные результаты, когда rAAV2/8.Rho.mR9ap вводили мышам Pde6c-/- (фиг. 9). Как следствие, лечение позволило палочкам реагировать на вспышки более длительной продолжительности (фиг. 5Б) и на вспышки при фоновом освещении, изолирующем колбочки (фиг. 5В). Эти включают условия, при которых неподвергавшиеся лечению палочки практически не реагируют.To investigate whether the increased rate of deactivation achieved by overexpression of R9AP and the GTPase complex in rods could alter the operating range of photoreceptor function, ERGs were recorded with a 6 Hz dark-adapted flash using gradually increasing flash intensities. Eyes treated with rAAV2/8.CMV.mR9ap or rAAV2/8.Rho.mR9ap showed increased responses to brighter flashes compared to untreated eyes. This resulted in an increase in the upper response threshold to ~2 log units (Fig. 5A), with little effect on the maximum photoresponse (151 ± 17 μV in treated versus 162 ± 29 μV in untreated eyes, mean ± standard error of the mean). As expected, this photopic shift in the operating range of the rods was accompanied by a reciprocal increase in the lower response threshold to ~1.5 log units. Meanwhile, the upper threshold for ERG responses in wild-type and Gnat1-/- eyes, both those with functional cones, was increased by ~4.0 log units compared to the upper threshold for untreated Cnga3-/- eyes. Similar results were obtained when rAAV2/8.Rho.mR9ap was administered to Pde6c-/- mice (FIG. 9). As a consequence, the treatment allowed the rods to respond to flashes of longer duration (FIG. 5B) and to flashes with cone-isolating background lighting (FIG. 5C). These include conditions under which untreated rods are practically unresponsive.

В совокупности, эти результаты показали, что избыточная экспрессия R9AP в палочках приводит к падению их чувствительности и дает клеткам возможность приобрести фотопическую функцию в обмен на скотопическую функцию. Эта терапевтическая индукция фотопического сдвига функции палочек продолжалась, по крайней мере, в течение 5 месяцев без очевидных признаков дегенерации сетчатки (фиг. 10). Между тем, лечение мышей дикого типа с использованием тех же вирусных векторов не показало измеримого изменения функции сетчатки (фиг. 11).Taken together, these results indicate that overexpression of R9AP in rods leads to a decrease in their sensitivity and allows cells to acquire photopic function in exchange for scotopic function. This therapeutic induction of a photopic shift in rod function continued for at least 5 months without obvious signs of retinal degeneration (Fig. 10). Meanwhile, treatment of wild-type mice with the same viral vectors showed no measurable change in retinal function (FIG. 11).

Пример 8 - биполярный путь палочки приспосабливает передачу сигналов палочки с измененной функцией.Example 8 - The bipolar rod pathway accommodates altered-function rod signaling.

В этой работе установлено, что избыточная экспрессия R9AP в палочках приводит к более быстрой кинетике деактивации фоторецепторов и позволяет нейрону реагировать на большее количество фотонов. Между тем, ускоренная деактивация также должна приводить к более короткой длительности высвобождения нейротрансмиттера на синаптическом конце фоторецептора. Поэтому было оценено, влияет ли лечение на нисходящую биполярную передачу сигналов палочками. Сначала изучали скорость и степень передачи сигналов от фоторецепторов к биполярным клеткам в ответ на короткую однократную вспышку, измеряя время до пика и амплитуды а-волны (исходящей из фоторецепторов) и b-волны (исходящей из биполярных клеток) с использованием ЭРГ (фиг. 6А). В целом, для подвергавшихся лечению и неподвергавшихся лечению глаз наблюдалась чуть меньшая, но почти идентичная кривая интенсивности ответной реакции для обеих волн - а-волны и b-волны. Наблюдаемая небольшая разница может отражать или истинное последствие ускоренной деактивации фоторецептора, или просто нейронной повреждение, вызванное субретинальной инъекцией. Время до пика а-волны обозначает точку, в которой b-волна, запускаемая биполярной клеткой, становится детектируемой. Мы также наблюдали небольшие задержки во времени до пика а-волны и b-волны, что указывает на небольшую задержку в передаче нейронных сигналов от фоторецепторов к биполярным клеткам. Тем не менее, относительно большая вариация ЭРГ ответных реакций между индивидами, указывающая на небольшую задержку или снижение ответной реакции палочек, не обязательно приводит к зрительной дисфункции (Birch and Anderson 1992).In this work, it was found that overexpression of R9AP in rods leads to a faster kinetics of photoreceptor deactivation and allows the neuron to respond to more photons. Meanwhile, accelerated deactivation should also lead to a shorter duration of neurotransmitter release at the synaptic end of the photoreceptor. Therefore, it was evaluated whether treatment affects downstream bipolar rod signaling. First, the rate and extent of signaling from photoreceptors to bipolar cells in response to a short single flash was studied by measuring the time to peak and amplitude of the a-wave (outgoing from photoreceptors) and b-wave (outgoing from bipolar cells) using ERG (Fig. 6A ). In general, for treated and untreated eyes, a slightly smaller, but almost identical response intensity curve was observed for both waves - a-wave and b-wave. The small difference observed may reflect either a true consequence of accelerated photoreceptor deactivation, or simply neuronal damage caused by subretinal injection. The time to peak of the a-wave denotes the point at which the b-wave triggered by the bipolar cell becomes detectable. We also observed small delays in time to the peak of the a-wave and b-wave, indicating a slight delay in the transmission of neuronal signals from photoreceptors to bipolar cells. However, a relatively large variation in ERG responses between individuals, indicating a slight delay or decrease in rod response, does not necessarily lead to visual dysfunction (Birch and Anderson 1992).

Таким образом, эти результаты показали, что в принципе биполярные клетки почти полностью приспосабливаются к изменению функции фоторецептора и, что важно, демонстрируют соответствующее соотношение доза-реакция.Thus, these results show that, in principle, bipolar cells adapt almost completely to changes in photoreceptor function and, importantly, show an appropriate dose-response relationship.

- 18 042590- 18 042590

Пример 9 - избыточная экспрессия R9ap приводит к улучшению функции контрастной чувствительности.Example 9 - R9ap overexpression leads to improved contrast sensitivity function.

Затем был задан вопрос о том, может ли фотопический сдвиг функции палочек, опосредованный избыточной экспрессией R9AP, как следствие переведен в улучшенную продуктивность зрительного восприятия под действием света, путем измерения оптокинетического ответа на вращающиеся синусоидальные решетки при наиболее ярких возможных условиях записи с помощью стандартного компьютерного монитора (62 кд/м2) (Carvalho et al., 2011). Уникальное преимущество этого поведенческого теста заключается в том, что функцию зрения каждого глаза можно изучать отдельно; функция правого глаза может быть исследована путем ответной реакции на решетки, вращающиеся против часовой стрелки (ПЧС), а левого глаза - стимулами по часовой стрелке (ЧС) (Douglas et al., 2005). Функцию пространственной контрастной чувствительности (ФКЧ) изучали с помощью фиксированной временной частоты 6,0 Гц и обнаружили, что мыши Cnga3-/- имели уменьшенную ФКЧ по сравнению с мышами дикого типа (фиг. 7). ФКЧ, функция контрастной чувствительности и остроты зрения, отображала оценочный диапазон зрительного восприятия (животные могли, по-видимому, воспринимать решетки под кривой, но не на ней; фиг. 7А). Весьма любопытно то, что наблюдалось 8,0-кратное (Р=0,005) и 5,4-кратное (Р=0,011) увеличение чувствительности применяя решетки как 0,128, так и 0,256 циклов/градус (ц/гр) соответственно, когда сравнивали контрастную чувствительность подвергавшегося лечению и неподвергавшегося лечению глаза (фиг. 7А слева). Не наблюдалось четкого изменения контрастной чувствительности для решеток 0,383 (Р=0,056) и 0,511 (Р=0,111) (ц/гр). Интересно отметить, что средняя чувствительность подвергавшегося лечению глаза у мышей Cnga3-/- превышала среднюю чувствительность контролей дикого типа с нормально функционирующими колбочками. Однако, когда мышей дикого типа лечили той же вирусной конструкцией, ФКЧ не отличались между подвергавшимися лечению и неподвергавшимися лечению глазами (фиг. 12).It was then asked whether the photopic shift in rod function mediated by R9AP overexpression could consequently be translated into improved visual performance under light exposure by measuring the optokinetic response to rotating sinusoidal gratings under the brightest possible recording conditions using a standard computer monitor. (62 cd/ m2 ) (Carvalho et al., 2011). The unique advantage of this behavioral test is that the visual function of each eye can be studied separately; the function of the right eye can be examined by responding to counterclockwise rotating gratings (CCW) and that of the left eye by clockwise (CW) stimuli (Douglas et al., 2005). Spatial contrast sensitivity function (SCF) was studied using a fixed temporal frequency of 6.0 Hz and Cnga3 −/− mice were found to have reduced SCF compared to wild-type mice (FIG. 7). FCF, a function of contrast sensitivity and visual acuity, reflected the estimated range of visual perception (animals could apparently perceive gratings under the curve, but not on it; Fig. 7A). Very curiously, an 8.0-fold (P=0.005) and a 5.4-fold (P=0.011) increase in sensitivity was observed using both 0.128 and 0.256 cycles/degree (c/g) gratings, respectively, when contrast sensitivity of the treated and untreated eye (Fig. 7A, left). No clear change in contrast sensitivity was observed for the 0.383 (P=0.056) and 0.511 (P=0.111) gratings (c/g). Interestingly, the average sensitivity of the treated eye in Cnga3 -/- mice exceeded the average sensitivity of wild-type controls with normally functioning cones. However, when wild-type mice were treated with the same viral construct, FCC did not differ between treated and untreated eyes (FIG. 12).

Установив, что избыточная экспрессия R9AP приводит к усилению продуктивности зрительного восприятия при просмотре максимально ярких настроек монитора, было предложено определить, устойчиво ли это усиление зрительного восприятия. Это вызывает серьезную озабоченность, учитывая, что регенерация зрительного пигмента в палочках, как известно, происходит значительно медленнее, чем регенерация в колбочках (Wang and Kefalov 2011). Во-первых, было оценено, влияет ли лечение на изменение скорости обесцвечивания зрительного пигмента. Было обнаружено, что воздействие яркого света на подвергавшиеся лечению и неподвергавшиеся лечению глаза в течение 5 мин не давало какой-либо разницы в количествах остаточного обесцвечиваемого зрительного пигмента (фиг. 7Б нижняя левая панель). Во-вторых, количество обесцвечиваемого родопсина в глазу изучалось после экспонирования мышей Cnga3-/- в течение изменяющегося количества времени такому же экспериментальному параметру, применяемому для измерения ФКЧ. Результаты показали, что количество зрительного пигмента оставалось стабильным без проявления уменьшения в течение 2 ч воздействия зрительных стимулов, аналогично для подвергавшихся лечению и неподвергавшихся лечению глаз (нижняя правая панель на фиг. 7Б). Эти результаты показали, что прирост зрительного восприятия у подвергавшихся лечению мышей Cnga3-/- поддерживается достаточным количеством молекул родопсина и является устойчивым.Having established that R9AP overexpression leads to increased visual performance when viewing the monitor's brightest settings, it was proposed to determine whether this increase in visual perception is sustainable. This is of great concern given that regeneration of visual pigment in rods is known to be significantly slower than regeneration in cones (Wang and Kefalov 2011). First, it was assessed whether the treatment had an effect on changing the rate of decolorization of the visual pigment. It was found that exposure to bright light in treated and untreated eyes for 5 minutes did not produce any difference in the amounts of residual visual pigment bleaching (FIG. 7B lower left panel). Second, the amount of decolorized rhodopsin in the eye was studied after exposing Cnga3 −/− mice for varying amounts of time to the same experimental parameter used to measure the FCF. The results showed that the amount of visual pigment remained stable without showing a decrease over 2 hours of exposure to visual stimuli, similarly for treated and untreated eyes (lower right panel in Fig. 7B). These results showed that the gain in visual perception in treated Cnga3 -/- mice is maintained by a sufficient amount of rhodopsin molecules and is stable.

Claims (14)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ улучшения зрения у пациента с дисфункцией и/или деградацией фоторецепторовколбочек, включающий:1. A method for improving vision in a patient with dysfunction and/or degradation of cone photoreceptors, comprising: обеспечение вектора на основе аденоассоциированного вируса (AAV), содержащего нуклеиновую кислоту, кодирующую белок ArchT и/или белок R9AP, и введение указанного вектора в здоровые фоторецепторы-палочки в сетчатке пациента с экспрессией указанной нуклеиновой кислоты, кодирующей белок ArchT и/или белок R9AP, в них же таким образом, что диапазон интенсивностей освещения, на который реагирует фоторецептор-палочка, увеличивается, и/или увеличивается скорость, с которой фоторецептор-палочка реагирует на свет, где капсид AAV вектора получен из AAV8, и нуклеиновую кислоту экспрессируют под контролем промотора, специфичного для палочек.providing an adeno-associated virus (AAV) vector containing a nucleic acid encoding ArchT protein and/or R9AP protein, and introducing said vector into healthy rod photoreceptors in the patient's retina to express said nucleic acid encoding ArchT protein and/or R9AP protein, in them in such a way that the range of illumination intensities to which the photoreceptor-rod responds increases, and / or the speed with which the photoreceptor-rod reacts to light increases, where the capsid of the AAV vector is derived from AAV8, and the nucleic acid is expressed under the control of the promoter rod-specific. 2. Способ по п.1, где геном AAV вектора получен из AAV2.2. The method of claim 1, wherein the genome of the AAV vector is derived from AAV2. 3. Способ по любому из предыдущих пунктов, где пациент страдает от дегенерации жёлтого пятна, ахроматопсии или амавроза Лебера.3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the patient suffers from macular degeneration, achromatopsia or Leber's amaurosis. 4. Способ по п.3, где дегенерация желтого пятна может быть возрастной дегенерацией жёлтого пятна (ВДЖП), например наследственной дегенерацией желтого пятна, или наследственной дегенерацией колбочек.4. The method of claim 3, wherein the macular degeneration may be age-related macular degeneration (AMD), such as hereditary macular degeneration, or hereditary cone degeneration. 5. Способ по п.4, где ВДЖП является мокрой (неоваскулярной) ВДЖП или географической атрофией сетчатки.5. The method according to claim 4, where the ARTD is a wet (neovascular) URLD or geographic retinal atrophy. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, где передача сигнала фоторецептора-палочки расширяется в мезопическом и/или фотопическом диапазоне освещения.6. A method according to any one of the preceding claims, wherein the rod photoreceptor signaling is extended into the mesopic and/or photopic range of illumination. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, где палочка проявляет улучшенную интенсивность изменения и/или ускоренную кинетику активации/инактивации.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the rod exhibits improved rate of change and/or accelerated activation/inactivation kinetics. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, где вектор вводят в фоторецепторы-палочки in vitro с последующей трансплантацией в сетчатку.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the vector is introduced into rod photoreceptors in vitro followed by transplantation into the retina. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, где мезопическое и/или фотопическое зрение пациента улучшается.9. A method according to any one of the preceding claims, wherein the patient's mesopic and/or photopic vision is improved. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный промотор представляет собой промотор родопсина (Rho), промотор белка с лейциновой застежкой, специфичного для нейронов сетчатки (NRL), или промотор фосфодиэстеразы 6В (PDE6B).10. The method of any one of the preceding claims, wherein said promoter is a rhodopsin (Rho) promoter, a retinal neuron-specific leucine zipper (NRL) protein promoter, or a phosphodiesterase 6B (PDE6B) promoter. 11. Применение вектора на основе аденоассоциированного вируса (AAV) в изготовлении лекарственного средства для лечения дисфункции и/или деградации фоторецепторов-колбочек, где AAV вектор содержит экспрессионную кассету, содержащую нуклеиновую кислоту, кодирующую генный продукт, функционально связанную со специфичным для палочек промотором, где указанный генный продукт представляет собой ArchT или R9AP, и капсид AAV вектора получен из AAV8.11. Use of an adeno-associated virus (AAV) vector in the manufacture of a medicament for the treatment of dysfunction and/or degradation of cone photoreceptors, wherein the AAV vector contains an expression cassette containing a nucleic acid encoding a gene product operably linked to a rod-specific promoter, wherein said gene product is ArchT or R9AP and the AAV vector capsid is derived from AAV8. 12. Применение по п.11, где указанный промотор представляет собой промотор родопсина (Rho), промотор белка с лейциновой застежкой, специфичного для нейронов сетчатки (NRL), или промотор фосфодиэстеразы 6В (PDE6B).12. Use according to claim 11, wherein said promoter is a rhodopsin (Rho) promoter, a leucine zipper protein specific for retinal neurons (NRL), or a phosphodiesterase 6B (PDE6B) promoter. 13. Применение по п.11, где AAV вектор содержит нуклеиновую кислоту, кодирующую белок ArchT или белок R9AP, где капсид AAV вектора получен из AAV8 и указанная нуклеиновая кислота находится под контролем промотора, специфичного для палочек.13. Use according to claim 11, wherein the AAV vector contains a nucleic acid encoding an ArchT protein or an R9AP protein, wherein the AAV vector capsid is derived from AAV8 and said nucleic acid is under the control of a rod-specific promoter. 14. Применение по любому из пп.11-13, где геном AAV вектора получен из AAV2.14. Use according to any one of claims 11-13, wherein the genome of the AAV vector is derived from AAV2.
EA201791900 2015-02-23 2016-02-19 GENE THERAPY FOR IMPROVED VISION EA042590B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1503008.3 2015-02-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA042590B1 true EA042590B1 (en) 2023-03-02

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2947159T3 (en) Viral vectors for the treatment of retinal dystrophy
US9968689B2 (en) AAV-mediated subcellular targeting of heterologous rhodopsins in retinal ganglion cells
US8470790B2 (en) Restoration of visual responses by in vivo delivery of rhodopsin nucleic acids
US11969478B2 (en) Optimized RPE65 promoter and coding sequences
KR20170137730A (en) Composition and method for intravitreal delivery of polynucleotides to retinal cones
CN111867635A (en) Methods of expressing a polynucleotide of interest in cone photoreceptors of a subject comprising subretinal delivery of a therapeutically effective amount of a recombinant AAV 9-derived vector
JP7211960B2 (en) Gene therapy for eye diseases
AU2022201553A1 (en) Gene therapy to improve vision
IL310142A (en) Identification of mutations in channelopsin variants having improved light sensitivity and methods of use thereof
US20220047655A1 (en) Aav-mediated gene transfer for retinopathy
EA042590B1 (en) GENE THERAPY FOR IMPROVED VISION
JP2020059719A (en) Treatment of retinitis pigmentosa
VISION Gene Therapy To Improve Vision
US20230338581A1 (en) G-protein-gated-k+ channel-mediated enhancements in light sensitivity in rod-cone dystrophy (rcd)
WO2023227043A1 (en) Rpgr-encoding nucleic acid and use thereof
NZ735735B2 (en) Gene therapy to improve vision
Khabou Development of safe and efficient aav vectors for retinal gene therapy
WO2024033837A1 (en) Human cone photoreceptor optogenetic constructs
WO2023023256A1 (en) Aav-mediated gene transfer for retinopathy
KR20160147571A (en) Treatment of retinitis pigmentosa
Boye et al. Retinal Diseases