JP2000506010A - C型肝炎ウイルスリボザイム - Google Patents

C型肝炎ウイルスリボザイム

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、生物体又は被検者においてC型肝炎ウイルス(“HCV”)感染又は疾患を治療又は予防するのに有効なリボザイム、及びHCV感染又は疾患を治療する方法を提供する。HCV感染又は疾患の治療又は予防方法に有効なリボザイムをコードするベクター、ホスト細胞、DNA分子のような試薬が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 C型肝炎ウイルスリボザイム技術分野 本発明は、一般的には、リボザイムに関し、更に詳細には、C型肝炎ウイルス 核酸を切断することができるリボザイム、及びそのリボザイムを用いる方法に関 する。発明の背景 C型肝炎ウイルス(“HCV”)は、非A非B型肝炎の全患者の約75%に関与する RNAウイルスである。疫学的調査と血清学的調査に基づいて世界の人口の少な くとも1〜2%がC型慢性肝炎患者であると推定されている(Davisら,“C型慢 性肝炎の治療法”,北アメリカ胃腸科クリニック,pp.603-613,1995)。米国で は、毎年約150,000人が急性肝炎を起こし、死亡原因の第9位となっている。そ の上、急性患者の約50%が更に進んで慢性の肝蔵疾患となり、そのうち25%が肝 硬変を起こす。更に、世界的にみても肝細胞がんの50%がHCV感染に関係があ る。 HCVは、フラビウイルス科に関するプラス鎖RNAウイルスである。1989年 に単離確認されたこのウイルス(Chooら,Science 244:362-364,1989)は、ウイ ルスにコードされたRNA依存性RNAポリメラーゼによって仲介される二本鎖 RNA中間体によって複製する〜9.5Kbの線状ゲノムをもっている。複製過程で のDNA中間体は既知ではない。おそらく、複製が校正活性のないRNAポリメ ラーゼのみを介することからコード配列の変動性は個々のHCV単離物の特性で ある。 現在、急性及び慢性HCV患者を治療する見込みのある唯一の治療法はαイン ターフェロンである(Fried & Hoofnagle,肝臓疾患セミナー15(1):82-91,1995) 。しかしながら、特に慢性患者に対するαインターフェロンによる治療は一時的 な結果を生じるだけである。特に、慢性HCV感染の患者をαインターフェロン で治療するほとんどの研究では、わずかに20〜25%が持続した長期応答を維持す る(上記Fried & Hoofnagle)。更に、αインターフェロンによる治療は、全身作 用 (例えば、疲労、熱、頭痛、食欲不振、体重減少、吐き気、嘔吐、下痢及び脱毛) 、神経作用及び心理作用、感染症に対する感受性の増大、及び各種の自己免疫疾 患を含む様々な副作用を生じることがある。 本発明は、HCV感染の有効な治療法を提供し、更に、関連の他の利点を提供 する。発明の要約 本発明は、生物体又は被検者においてC型肝炎ウイルス(“HCV”)感染又は疾 患の治療又は予防に有効なリボザイム、及びHCV感染又は疾患の治療方法を提 供する。HCV感染又は疾患の治療及び予防方法に有効なリボザイムをコードす るベクター、ホスト細胞、DNA分子のような試薬も提供される。 従って、本発明の態様においては、C型肝炎ウイルスの複製、感染又は遺伝子 発現を阻害する能力をもつ本発明のリボザイムが提供される。ある実施態様にお いては、該リボザイムはハンマーヘッド又はヘアピンリボザイムである。他の実 施態様においては、該リボザイムはゲノム鎖RNA(プラス鎖か又はマイナス鎖 )を切断し、その代表例としては下記表Iに示される配列が含まれる。他の態様 においては、本発明は、かかるリボザイムをコードする核酸分子を提供し、ある 実施態様においては、核酸分子はDNA又はcDNAである。好適実施態様にお いては、核酸分子は核酸分子を転写するプロモーターの制御下にある。 他の態様においては、本発明は、本明細書に記載されるリボザイムを含むホス ト細胞、本明細書に記載されるリボザイムをコードする核酸分子に作用的に結合 したプロモーターを含むベクター、及びそのベクターを含むホスト細胞を提供す る。ある実施態様においては、ベクターはプラスミド、ウイルスベクター、レト ロトランスポゾン又はコスミドである。プロモーターの代表例としては、polIII 及びCMVプロモーターが挙げられる。 他の態様においては、本発明は、細胞内でC型肝炎ウイルス感染及び複製を阻 害することができるリボザイムの作製方法であって、プロモーターの転写制御下 で(例えば、ベクター内で)リボザイムをコードする核酸分子(例えば、DNA )を供給する工程、及び該核酸分子を転写して該リボザイムを作製する工程を含 む、前記方法を提供する。該方法は、そのように作製したリボザイムを精製する 工程 を更に含む。該リボザイムは、試験管内、生体内又は生体外で作製される。 別の態様においては、本発明は、HCVに感染した細胞においてHCV複製を 妨害又は予防する方法であって、本明細書に記載されるリボザイムの有効量を細 胞に導入する工程を含む、前記方法を提供する。実施態様においては、その方法 は、本明細書に記載されるリボザイムをコードするDNAの有効量を細胞に導入 する工程及び該DNAを転写して該リボザイムを作製する工程を含む。 他の態様においては、本発明は、HCVに感染しやすい細胞においてC型肝炎 ウイルス感染を予防する方法であって、本明細書に記載されるリボザイムをコー ドする核酸分子(例えば、DNA)の有効量を該細胞に導入する工程及び該DN Aを転写して該リボザイムを作製する工程を含む、前記方法を提供する。 好適実施態様においては、該方法は、レトロウイルスベクターを導入した細胞 を、得られた導入細胞と同じ種の哺乳動物に投与する工程を更に含む。他の好適 実施態様においては、該レトロウイルスを導入した細胞は導入細胞を投与する哺 乳動物から得られた。 上記の方法、及び本明細書に記載される組成物は、ヒトを含む様々な温血動物 又は哺乳動物のHCV感染又は疾患を治療又は予防するために用いられる。 本発明のこれらの及び他の態様は、下記の詳細な説明及び添付の図面によって 明らかになるであろう。更に、ある方法又は組成物(プラスミド等)を詳細に記 載する種々の参考文献を本明細書に示し、各文献の記載が個別に引用されたよう に本願明細書に含まれるものとする。図面の簡単な説明 図1は、ベクターpGem7Z(Promega,ウィスコンシン州マディソン)の模式図で ある。 図2は、ベクターpLNT-Rzの模式図である。 図3は、代表的なヘアピンリボザイム(配列番号70及び71)とテトラループヘ アピンリボザイム(CR4)(配列番号73及び71)の模式図である。 図4は、短い5'UTR基質を切断するCR2リボザイムの経時試験管内切断である 。 図5は、長い5'UTR基質を切断するCR2と種々の促進因子RNA分子を用いる 経時試験管内切断反応を示すグラフである。 図6は、2つの試験管内切断実験であって、切断反応の前に90℃で1分間の予 熱工程の有無を示す図である。試験したリボザイムはCR2、CR6、CR7及びCR8 であり、短い5'UTR基質を用いた。 図7は、ヘリックス1の8、7或いは6ヌクレオチドによるCR4リボザイム変 異体を用いた試験管内切断反応を示し、短いキャプシド基質を用いた図である。 図8は、ヘリックス1の8、7或いは6ヌクレオチドによるCR4リボザイム変 異体を用いた試験管内切断反応を示し、長いキャプシド基質を用いた図である。 図9A、図9B、図9C及び図9Dは、本明細書に記載されるベクター:pPur、pPur-HC V、pLNL6及びpLNL-Pur-HCVの模式図である。 図10は、トランスフェクション後のリボザイム発現を証明するRNase保護分析 である。 図11、図11B及び図11Cは、同時トランスフェクション実験で得られたリボザ イム切断を示す3種のグラフである。 図12は、リボザイムの保護作用を試験するために用いられる実験用設計の模式 図である。 図13は、リボザイム切断及び続いてのHCV含有プラス鎖RNAウイルス侵入 からの細胞の保護を示すグラフである。 図14は、HCVヌクレオキャプシドタンパク質の検出を示すウェスタンブロッ トである。 図15は、ベクターpGL3(Promega,ウィスコンシン州マディソン)の模式図であ る。 図16は、β−ガラクトシダーゼ或いはリボザイムを発現するアデノウイルスベ クターの模式図である。 図17は、アデノウイルスベクターの細胞溶解物からの精製でつくられたFPLCデ ータを示すグラフである。 図18は、AVVリボザイム発現ベクターの模式図である。 図19は、(-)鎖HCVに対する2種のリボザイム(CNR3及びCNR6)による短 い(<50ヌクレオチド)基質の試験管内切断の結果を示すオートラドである。 図20は、(-)鎖HCVに対する2種のリボザイム(CNR3及びCNR6)による長 い 基質の試験管内切断の結果を示すオートラドである。 図21は、ベクターpLNT-Rz、pAvC-Rz、pAvM-Rz、pAvCM-Rz及びpAAVM-Rzの模式 図である。 図22は、pAMFT.dBAMの模式図である。 図23は、ベクターpPur-HCV、pLNL-PUR-HCV及びpGem4-HCV5'Cの模式図である。 図24は、HT1080細胞にトランスフェクトした後のHCVコアタンパク質の発現 を示すウェスタンブロットである。 図25Aは、細胞培養内のウイルスコア発現を減少させるプロモーター/ベクタ ーの種々の組合わせの能力を示すブロットである。pAAVM-CR4が最大の効能を示 す。図25Bは、pAAVM-CR4の力価測定及びウイルスコア発現に対する影響を示す ブロットである。 図26は、ヒト肝細胞におけるリボザイムCR4の発現を測定するために行ったRN ase保護分析の結果を示す図である。 図27は、βガラクトシダーゼ遺伝子を保有する組換えアデノウイルス或いは組 換えアデノ随伴ウイルスによるヒト正常一次肝細胞の感染力を比較する表である 。発明の詳細な説明 定義 本発明を示す前に、下で用いられれる用語の定義をまず示すことは本発明を理 解することの助けになる。 “リボザイム”は、特定の核酸配列を切断することができる核酸分子を意味す る。リボザイムは、RNA、DNA、核酸類似体(例えば、ホスホロチオエート )、又はその組合わせ(例えば、DNA/RNAキメラ体)から構成される。特 に好適な実施態様においては、リボザイムは特定の認識及びRNA切断酵素活性 に対するアンチセンス配列を含むRNA分子を意味することが理解されるべきで ある。 “リボザイム遺伝子”は、RNAに転写した場合にリボザイムを生じるリボザ イム配列からなる核酸分子(例えば、DNA)を意味する。 “ベクター”は、問題のリボザイムを発現することができる構築物を意味する 。該ベクターは、デオキシリボ核酸(“DNA”)か又はリボ核酸(“RNA”)か ら構成される。任意により、該ベクターはポリアデニル化配列、1種以上の制限 部位、 及びネオマイシンホスホトランスフェラーゼ、ヒグロマイシンホスホトランスフ ェラーゼ又はピューロマイシン−N−アセチルトランスフェラーゼのような1種 以上の選択マーカーが含まれる。更に、使用されるホスト細胞及び使用されるベ クターによって、複製開始点、追加の核酸制限部位、エンハンサー、転写の誘導 性を与える配列及び選択マーカーのような他の遺伝要素が本明細書に記載される ベクターに組込まれる。 上述したように、本発明は、C型肝炎ウイルス核酸を切断することができるリ ボザイムを提供する。概要としては、HCVのウイルスゲノムは二本鎖RNA中 間体を介して複製する約9.5Kb線状ゲノムを有する(Chooら,Proc.Natl.Acad .Sci.USA 88:2451-2455,1991;Chooら,Brit.Med.Bull.46(2):423-441,1 990;Okamotoら,J.Gen.Vir.72:2697-2704,1991;例えば遺伝子バンク受託 番号第67463号,Intelligenetics(カリフォルニア州マウンテンビュー)を参照さ れたい)。その配列は3011アミノ酸のポリタンパク質前駆体を発現し、切断され てC(ヌクレオキャプシドタンパク質)E1、E2/NS1、及び非構造タンパク質NS2 、NS3、NS4及びNS5を含むいくつかの異なるウイルスタンパク質を生じる(Hou ghtonら,Hepatology14:381-388,1991)。 HCV単離物の配列解析によりかなりの種類の配列が示される(総説としてHo ughtonら,Hepatology14:381-388,1991;van Doorn,J.Med.Virology43:345- 356,1994;Bukhら,Seminars in Liver Disease15:41-63,1995;Simmonds,Hepa tology21:570-583,1995を参照されたい;遺伝子バンク受託番号第D10749号、同 第D10750号、同第D11168号、同第D11355号、同第D13558号、同第D30613号、同第 D90208号、同第D02836号、同第M58335号、同第M84754号、同第M96362号、同第S6 2220号、同第U01214号、同第U16362号、同第D61596号を参照されたい)。最も保 存された領域(既知の単離物内の配列同一性>90%)は、5'非翻訳領域(5'UTR)及 びヌクレオキャプシドのコード領域からなるゲノムの最初の1000ヌクレオチド内 にある(Bukhら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA89:4942-4946,1992)。高度の配 列変動性(配列ダイパージェンス50%まで)はE1及びNS2遺伝子内に見られる( 上記総説を参照されたい)。その配列不均一性に基づいてHCV単離物は、少な くとも12の異なる遺伝子型に分類される(Okamotoら, Virology188:331-341,1992;Bukhら,Proc,Natl,Acad.Sci.USA90:8234-8238 ,1993)。ほとんどのHCV遺伝子型が世界中に分布されるが、ある菌株は地理 的に分離している地方に見られ(Bukhら,Proc,Natl,Acad.Sci.USA90:8234-8 238,1993)、その分布はリボザイム仲介治療で役割を果たすことができる。 リボザイム 上述したように、本発明は、細胞においてC型肝炎ウイルス感染の複製、感染 又は遺伝子発現を阻害する能力をもつリボザイムを提供する。ハンマーヘッドリ ボザイム(Rossi,J.J.ら,Pharmac.Ther.50:245-254,1991)(Foster & Symons ,Cell48:211-220,1987;Haseloff & Gerlach,Nature328:596-600,1988;Walb ot & Bruening,Nature334:196,1988;Haseloff & Gerlach,Nature334:585,19 88;Haseloffら,米国特許第5,254,678号)、ヘアピンリボザイム(Hampelら,Nuc l.Acids Res.18:299-304,1990,米国特許第5,254,678号)、肝炎δウイルスリ ボザイム(Perrotta & Been,Biochem.31:16,1992)、グループIイントロンリ ボザイム(Cechら,米国特許第4,987,071号)及びRNase Pリボザイム(Takadaら ,Cell35:849,1983);(“鎖置換による産物放出についてのリボザイム”と称す る国際出願第95/29241号;“新規な酵素RNA分子”と称する国際出願第95/292 41号を参照されたい)を含む各種のリボザイムが本発明で使用するために構築さ れる。 Cechら(1991年1月22日発行の米国特許第4,987,071号)により、テトラヒメ ナリボソームRNA自己スプライシング反応の特性に基づくリボザイムの調製及 び使用が開示された。そのリボザイムは8塩基対の標的部位と遊離グアノシン( 又はグアノシン誘導体)を必要とする。エンドリボヌクレアーゼ活性のために50 ℃の最適温度が示されている。切断から生じる断片は、5'−リン酸基及び3'−ヒ ドロキシル基及び切断RNAの5'端に付加した遊離グアノシンヌクレオチドを有 する。 Cechらのリボザイムと対照的に、本発明の特に好ましいリボザイムは、生理的 温度において標的配列に対して効率よくハイブリッド形成し、単なる研究手段と してでなく生体内で使用するのに適する(Cechら,米国特許第4,987,071号の15 欄,18〜42行を参照されたい)。従って、本発明で使用するのに特に好ましいリ ボザイムとしてはヘアスピンリボザイム(例えば、Hampelら,1990年3月26日公 開の欧州特許公開第0 360 257号に記載されたもの)及びハンマーヘッドリボザ イムが含まれる。概要としては、ヘアピンリボザイムに要求される配列は NNNBN*GUC(N)x(配列番号1〜5)(xは6〜10の数であり、N*Gは切断部位であ り、BはG、C又はUのいずれかであり、NはG、U、C又はAのいずれかであ る)からなるRNA配列である。ヘアピンリボザイムの認識配列又は標的配列の 代表例を下記実施例に示す。更に、ヘアピンリボザイムのバックボーン又は共通 領域は未変性ヘアピンリボザイムのヌクレオチド配列を用いて設計され(Hampel ら,Nucl.Acids Res.18:299-304,1990)、安定性や触媒活性を高める“テトラ ループ”構造を含むように修飾もされる(実施例2及び図3;Yuら,Virology206: 381-386,1995;Cheongら,Nature346:680-682,1990;Andersonら,Nucl.Acids Res.22:1096-1100,1994を参照されたい)。 ハンマーヘッドリボザイムの切断部位に要求される配列は、標的にされるNUX (NはG、U、C又はAのいずれかであり、XはCNU又はAを表す)からなる RNA配列である。従って、ヘアピンリーダー配列、GUC内の同標的はハンマー ヘッドリボザイムにも有効である。ハンマーヘッドリボザイム又はヘアピンリボ ザイムの他のヌクレオチドは、標的隣接ヌクレオチド及びハンマーヘッド共通配 列によって求められる(Ruffnerら,Biochemistry29:10695-10702,1990)。その 情報は、本明細書に示された配列及び開示と共に本発明のヘアピンリボザイムの 作製を可能にする。リボザイム内の適切な塩基変化は、標的HCV配列との必要 な塩基の対合を維持するために行われる。 下で詳述される、本発明のリボザイム、及びそのリボザイム及び他の適切な核 酸分子をコードするDNAは、核酸分子の合成の技術において周知の方法を用い て化学的に合成される(例えば、Heidenreichら,J.FASEB70(1):90-6,1993;Sp roat,Curr.Opin.Biotechnol.4(1):20-28,1993)。また、Promega,米国ウィ スコンシン州マディソンのような販売会社からリボザイムのような核酸分子の作 製に適した一連のプロトコールが供給される。 本発明の態様においては、リボザイムはRNAポリメラーゼプロモーター、例 えば、T7RNAポリメラーゼ又はSP6 RNAポリメラーゼに作用可能に結合したD NA分子又は他の核酸分子(転写時にRNA分子を生じる)から調製される。従 って、本発明のリボザイムをコードする核酸分子、例えばDNA又はcDNAが 本発明によって提供される。ベクターがDNA分子に作用可能に結合したRNA ポリメラーゼプロモーターを含む場合、リボザイムは試験管内でRNAポリメラ ーゼと適切なヌクレオチドをインキュベートした際に作製される。別の実施態様 においては、DNAはCotten & Birnstiel,EMBO J.8(12):3861-3866,1989及 びHempelら,Biochemistry28:4929-4933,1989に記載されるような発現カセット に挿入される。分子生物学方法の詳細な説明はSambrookら,Molecular Cloning: A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Press,1989に開示されている。 合成中にリボザイムは、リボザイムを安定化しかつRNAaseに耐性にする能力を もつDNA分子に結合することにより修飾される(Rossiら,Pharmac.Ther.50: 245-254,1991)。また、リボザイムはリポソームデリバリーシステムに使用する ためにホスホチオ類似体に修飾される。その修飾は、リボザイムをエンドヌクレ アーゼ活性に対して耐性にする。 ベクター HCV感染を治療するためのリボザイムの使用は、機能リボザイムを問題の感 染細胞に導入することを必要とする。これは、送達前に試験管内で機能リボザイ ムを合成するか又は生体内でリボザイム合成を進行させることができるDNAを 送達することにより達成される。 更に詳細には、本発明の他の態様においては、リボザイム遺伝子はホスト細胞 (例えば、生物体の培養内又は細胞内の原核細胞又は真核細胞)に導入するのに 適したベクター内で構築される。適切な原核細胞と真核細胞は、本発明のリボザ イムをコードしている核酸分子を含む適切な導入ベクターでトランスフェクトさ れる。 生体内でベクターによりリボザイムを作製するために、リボザイムをコードす るヌクレオチド配列は好ましくはpol IIIプロモーター(例えば、アデノウイルス 由来のtRNA又はVA-1)、CMVプロモーター、SV40後期プロモーター、又はSV40 初期プロモーターのような真核プロモーターの制御下に置かれる。ある実施態様 においては、プロモーターはアルブミンプロモーターやαフェトプロテインプロ モーターのような肝臓特異プロモーター(Feuermanら,Mol.Cell.Biol.9:4204 -12,1989;Camper & Tilghman,Genes Develop.3:537-46,1989);アルコールデ ヒドロゲナーゼプロモーター(Felder,Proc.Natl.Acad.Sci.USA86:5903-07 ,1989);アポリポタンパク質B遺伝子プロモーター(Dasら,J.Biol.Chem.26 3:11452-8,1988);凝固プロテアーゼ因子VII遺伝子プロモーター(Erdmannら,J .Biol.Chem.270:22988-96,1995);フィブリノーゲンγ遺伝子プロモーター(Z hangら,J.Biol.Chem.270:24287-91,1995);グルコキナーゼ遺伝子プロモー ター(Williamsら,Biochem.Biophys.,Res.Comm.212:272-9,1995);肝臓ホス ホフルクトキナーゼ遺伝子プロモーター(Levanonら,Biochem.Mol.Biol.Int .35:729-36,1995);ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(“PEPCK”) プロモーター(Hatzogiouら,J.Biol.Chem.263:17798-808,1988;Benvenisty ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA86:1118-22,1989;Vaulontら,Mol.Cell.Bio l.9:4409-15,1989);又はリンパ系特異プロモーターのような組織特異プロモー ターであってもよい。従って、リボザイムは生体内で導入遺伝子から直接作製さ れる。 プラスミド、ウイルス、レトロトランスポゾン及びコスミドを含む種々のベク ターが本発明に関して用いられる。HCVが肝臓の急性又は慢性感染であること から、肝栄養性を有するベクターが特に好ましい。代表例としては、アデノウイ ルスベクター(例えば、国際出願第94/26914号、同第93/9191号;Yeiら,Gene Th erapy 1:192-200,1994;Kollsら,PNAS91(1):215-219,1994;Kass-Eislerら,P NAS 90(24):11498-502,1993;Guzmanら,Circulation88(6):2838-48,1993;Guzm anら,Cir.Res.73(6):1202-1207,1993;Zabnerら,Cell75(2):207-216,1993; Liら,Hum Gene Ther.4(4):403-409,1993;Caillaudら,Eur.J.Neurosci.5 (10):1287-1291,1993),アデノ随伴ウイルス1型(“AAV-1”)又はアデノ随伴ウ イルス2型(“AAV-2”)ベクター(国際出願第95/13365号;Flotteら,PNAS 90(22 ):10613-10617,1993)、肝炎δウイルスベクター、生存弱毒δウイルスベクター 及びヘルペスウイルスベクター(例えば、米国特許第 5,288,641号)、及び米国特許第5,166,320号に開示されるベクターが挙げられる 。他の代表的なベクターとしては、レトロウイルスベクター(例えば、欧州特許 第0 415 731号;国際出願第90/07936号;同第91/02805号;同第94/03622号;同第93/ 25698号;同第93/25234号;米国特許第5,219,740号;国際出願第93/11230号;同第93 /10218号)が挙げられる。肝親和性のないベクター(例えば、AAV又はレトロウ イルス)については、細胞向性がこれらのウイルスを特異的に肝臓の標的にする ように変えられる。遺伝子治療においてかかるベクターを用いる方法は、当該技 術において周知である。例えば、Larrick,J.W.& Burck,K.L.,Gene Therapy: Application of Molecular Biology,Elsevier Science Publishing Co.,Inc. ,ニューヨーク,1991;Kreigler,M.,Gene Transfer and Expression:A Labora tory Manual,W.H.Freeman & Co.,ニューヨーク,1990を参照されたい。 本発明のリボザイムをコードしている1を超える核酸分子を有し、各分子が別 個の真核プロモーター(又は内部リボソームエントリー部位又は“IRES”)の制 御下或いは単一の真核プロモーター制御下にあるベクターが本発明によって提供 される。本発明のベクターによって送達される他の核酸分子の代表例としては、 インターフェロン(例えば、α、β又はγ)、及び他の種々のサイトカイン又は 成長因子のような治療分子、及びリボザイムを阻害する二次折りたたみを巻き戻 すか又は制限することにより標的配列を切断する際にリボザイムを援助又は促進 する促進因子が挙げられる(実施例4を参照されたい)。これらのベクターは、 HCV感染に対する多機能治療を、好ましくは相乗作用で一緒に使用する種々の 治療法と共に施すという利点を与える。 上記のベクターを安定に保有するホスト原核細胞及びホスト真核細胞が本発明 によって提供される。適切なホスト細胞としては、細菌細胞、ラット細胞、マウ ス細胞、及びヒト細胞、例えば、肝細胞及び血液細胞が含まれる。 送達 本発明のある態様においては、リボザイム分子、又はリボザイムをコードする 核酸分子は、伝達体を用いて又は種々の物理的方法によってホスト細胞に導入さ れる。かかる方法の代表例としては、リン酸カルシウム沈降を用いるトランスホ ーメーション(Dubenskyら,PNAS 81:7529-7533,1984)、かかる核酸分子の無傷 標的細胞への直接マイクロインジェクション(Acsadiら,Nature 352:815-818, 1991)、及び導電性溶液に懸濁した細胞を強い電場に供して膜を一時的に分極し 、核酸分子のエントリーを可能にするエレクトロポレーションが挙げられる。他 の方法としては、不活性アデノウイルスに結合した核酸分子の使用(Cottonら, PNAS89:6094,1990)、リポフェクション(Felgnerら,Proc.Natl.Acad.Sci.U SA84:7413-7417,1989)、微小放射衝撃(Williamsら,PNAS88:2726-2730,1991 )、ポリリシンのようなポリカチオン化合物、レセプター特異リガンド、核酸分 子にからみついているリポソーム、核酸分子を含む大腸菌から細胞外壁が取り除 かれ、ポリエチレングリコールを用いて動物細胞に融合するスフェロプラスト融 合、ウイルス導入(Clineら,Pharmac.Ther.29:69,1985;Fiedmannら,Science 244:1275,1989)、及びDNAリガンド(Wuら,J.of Biol.Chem.264:16985-16 987,1989)が挙げられる。実施態様においては、リボザイムはリポソームを用い てホスト細胞に導入される。 本発明の実施態様においては、更に、他の治療分子(例えば、インターフェロ ン)又は促進因子が本明細書に記載された方法を用いて送達される。かかる送達 は、リボザイム又はリボザイムを発現するベクターの送達と同時か以前か以後で あってもよい。 医薬組成物 上述したのように、医薬組成物が本発明によって提供される。その組成物は、 上記リボザイム、DNA分子、ベクター又はホスト細胞のいずれかを薬学的に又 は生理的に許容しうる担体、賦形剤又は希釈剤と共に含む。一般に、かかる担体 は、用いられる用量や濃度で受容個体に対して非毒性でなければならない。通常 、かかる組成物の調製は治療剤と緩衝剤、アスコルビン酸のような酸化防止剤、 低分子量(約10残基未満)ポリペプチド、タンパク質、アミノ酸、グルコース、 スクロース又はデキストリンを含む糖質、EDTAのようなキレート剤及び他の安定 剤及び賦形剤とを混合することを必要とする。緩衝化した中性食塩水又は非特異 的血清アルブミンと混合した食塩水は適切な希釈剤の具体例である。 本発明の医薬組成物は、1種以上の他の治療分子(例えば、インターフェロン ) 又は促進因子を含有又は発現(例えば、ベクターの場合)するように調製される 。 更に、本発明の医薬組成物は、関節内、皮内、肝臓内、筋肉内、腹腔内、莢膜 内、静脈内(例えば、門脈に)又は皮下を含む異なる種々の経路で投与するため に調製される。更に、本発明の医薬組成物は、その医薬組成物の使用に関する説 明書を備えている包装材料と共に容器内に配置される。通常、かかる説明書は試 薬濃度、及びある実施態様においては、医薬組成物を再構成するのに必要な賦形 剤成分又は希釈剤(例えば、水、食塩水又はPBS)の相対量を記載する実体的な表 現が含まれる。 医薬組成物は、診断用又は治療用双方に有効である。 治療法 HCVに感染した細胞においてHCVウイルス複製、感染又は遺伝子発現を妨 害又は予防する方法が本発明によって提供される。かかる方法は、該細胞と本発 明のリボザイムの有効量とを接触させるか又は該細胞に該リボザイムをコードし ている核酸分子を有するベクターの有効量を導入することを必要とする。有効量 は、周知の方法を用いて当業者に容易に求められる。該リボザイムを外因的に送 達する場合、RNA分子は安定なRNA分子内に埋め込まれるか又はリポソーム のような他の保護環境の形で埋め込まれる。また、RNAはRNase耐性DNA相 対物内に埋め込まれる。外因性リボザイムの細胞吸収は、コレステリル部分のよ うなDNA末端に化学基を付加することにより高められる(Letsingerら,P.N.A. S.,U.S.A.,1989)。 本発明の他の態様においては、標的細胞はベクターの標的細胞への挿入及びH CV特異リボザイムをコードしている核酸の安定な発現を容易にする条件下で導 入される。標的細胞としては、肝細胞及びリンパ球が含まれるがこれらに限定さ れない。細胞がHCV感染前に導入される場合には標的細胞又はその後代の感染 が予防される。従って、その態様としては、標的RNA配列と本発明のリボザイ ムとを反応させることにより細胞においてHCVのウイルス感染及び/又は複製 を妨害又は予防する方法が含まれる。 本発明の態様の実施態様においては、肝細胞のような適切なホスト細胞を被検 者、例えば、ヒト患者から当該技術において周知の方法を用いて切除される。次 いで、細胞をトリプシン処理し、生体外治療のために再懸濁する。生物体の1個 又は複数個の細胞においては、1種以上のリボザイムをコードしている上記の導 入ベクターが1個又は複数個の細胞にLlewellynら,J.Mol.Biol.195:115-123 ,1987;Hanahan,166:557-580,1983に記載された方法を用いてトランスフェク トされる。細胞内で導入ベクターが複製し、リボザイムをコードするDNAが細 胞ポリメラーゼで転写されてリボザイムを生じ、HCVを不活性化する。ベクタ ーを細胞内に挿入するためにマイクロインジェクションのような顕微操作が用い られ、導入ベクター又はその一部が細胞のゲノムに組込まれる。組込まれた物質 を転写するとリボザイムが生じ、HCVを不活性化する。上記の方法は、本発明 を限定するものでなく単に本発明のリボザイム治療を行う様々な手段を例示する ものである。他の方法はAnderson,Science 256:808-813に詳述されている。 生体外治療については、導入した細胞が肝臓に組込まれるような条件で肝動脈 注入によって導入した細胞が患者に再導入される。 本明細書に用いられる細胞においてHCVウイルス複製を“妨害又は予防する ”という用語は、リボザイムを一時的に又は安定に導入していない細胞又はリボ ザイムをコードしているベクターに比べて細胞内の後代ウイルスに必要なHCV 複製又はHCV成分の産生を減少させることを意味する。HCVウイルス複製が 減少したかを求める簡単で便利な分析としては、被検者の血液中の抗HCV抗体 の有無又は存在の減少に対してELISA分析(Nasoffら,PNAS 88:5462-5466,1991) 、RT-PCR(Yuら,Viral Hepatitis and Liver Disease 574-477,Nishioka,Suzu ki & Mishiro(Eds.);Springer-Verlag東京,1994)又は肝機能検査が含まれる。 かかる方法は当業者に周知である。また、導入及び感染した“対照”細胞由来の 全RNAが単離され、ドットブロット又はノーザンブロットによって分析され、 HCV特異DNAでプローブしてHCV複製が減少したかを求める。また、HC Vタンパク質発現の減少はHCV複製の指標として用いられる。典型的には、対 照細胞に比べてHCV複製の50%より大きい減少がHCV複製の減少を表す。 診断法 ヒトにおけるC型肝炎感染の検出と診断は、現在までいくぶん問題があった。 最も一般的に用いられる方法は、HCV構造タンパク質に対してホストによって つくられた抗体の検出を必要とする。残念ながら、多くの患者は可変的な期間血 清陰性のままであり、しばしば最終の免疫応答の検出が難しいことがある。更に 、HCVゲノムのかなりの配列変化と構造タンパク質の突然変異のためにホスト 生産抗体がかなり異なり、正確な検出に対して多くの抗原パネルが必要である。 そのために、感染性HCVの信頼できる検出方法は患者の血清を試験するだけで なく薬剤使用のために精製された多くのヒト由来血液産物をスクリーニングする のに有用である。 HCVヘアピンリボザイムは、HCV感染の検出と診断に適用される。これを 達成するために、大腸菌lacZ遺伝子の上流のHCV5'キャプシド配列を含む特殊 なリポータープラスミドが作成される(ヌクレオチド1302-4358,遺伝子バンク受 託番号第J01636号)。このプラスミドは、2段クローニング法によってつくられ る。まず、HCV陽性患者の血清試料から抽出されたRNAから直接5'UTRとキ ャプシドコード領域を含むHCV配列を合成する。次に、精製したウイルスRN Aを逆転写し、次のプライマーでPCR増幅する:センス(5'UTRの5'端で開始す る)5'-GCCAGCCCCCTGATGGGG-3'(配列番号6)及びアンチセンス(キャプシドコード 領域の3'端で開始する)5'-CACCTGATAA GCGGAAGC-3'(配列番号7)。次いで、得ら れたブラントエンドDNAをpCMVβのユニークなSma I部位(Clontech,カリフォ ルニア州パロアルト)に結合する。この最初に作成したプラスミドをpCMV-HCV-β と称する。次に、哺乳動物細胞にトランスフェクトした後のプラスミドの選択を 可能にするために、ネオマイシン耐性遺伝子の発現を進行させるSV40初期プロモ ーターからなるネオマイシン耐性発現カセットを構築する。これは、pMAMneo-LU C(Clontech,カリフォルニア州パロアルト)から得られたネオマイシンカセット を含むBamHI断片をpCMV-HCV-βのユニークなSalI部位にブラント結合することに より達成される。得られたプラスミド、pCMV-HCV-β-SV-neoは2種類の独立した RNAを発現する。一方はlacZコード配列の上流のHCV標的部位を含み、もう 一方は正の選択に対してネオマイシン耐性を発現する。 リポーター細胞系を作成するために、ヒト肝細胞癌腫細胞系Huh7(Yooら,J.V irol.69:32-38,1995)をpCMV-HCV-β-SV-neoとHCVヘアピンリボザイム発現 プラスミド,pLNT-Rzで同時トランスフェクトする。次いで、Rzとリポータープ ラスミドの双方を含むトランスフェクトしたG418選択Huh7細胞をHCV感染診断 に用いる。正常な条件下で発現したHCV Rzは、lacZ mRNAに位置するHCV 5'UTRキ ャプシド標的を切断し、βガラクトシダーゼ発現の阻害をもたらす。細胞に生物 試料(例えば、HCVを含む患者の血清試料又は他の血液製品、又は肝臓から採 取した組織又は細胞試料)を攻撃する場合、複製HCVに由来するHCV 5'UTRキ ャプシド配列が存在するとリボザイムと競合し、HCV-lacZ RNAを切断する能 力を妨害する。このRz活性の妨害の結果としてβガラクトシダーゼの発現が増強 し、その細胞が通常のlacZ染色により青に染まる。従って、C型肝炎ウイルスに 陽性の患者の血清(又は他の生物試料)はそのリポーター細胞を青に変える。 下記の実施例は、具体的に説明するものであり、限定するものではない。実施例 実施例1 ヘアピンリボザイム部位選択の基準 本発明に使用するのに適したヘアピンリボザイムは、好ましくは次のRNA配 列:NNNBNGUC(N)x (配列番号1〜5)を認識し、該リボザイムは下線をひいた配 列に相補的であるように構築され、BはC、G又はUであり、Xは6ヌクレオチ ドより大きいか又は等しい(例えば、6〜10ヌクレオチド)。配列GUCは下記 のヘアピンリボザイム全てに保存されなければならない。他のヌクレオチド(下 線をひいた“N”)は、好ましくは異なるHCV株の中で高度の配列保存をもち 、同じ標的部位に対して複数のリボザイムの要求を制限する。 概要としては、HCV-1の完全なゲノムの配列解析により、プラス鎖では112 の適切なGUCヘアピンリボザイム部位及びマイナス鎖では125の適切な部位が 示される。しかしながら、異なるHCV遺伝子型間にかなりの配列変動性がある ためにプラス鎖では34部位及びマイナス鎖では36部位のみが既知の全株間で95% 保存されるGUC部位を表す。GUCに隣接するヌクレオチド(上記“N”とし て表される)は、好ましくは、同じ標的部位に対して複数のリボザイムを設計す る要求を制限するために高度の配列保存を含まなければならない。それを目的と して、既知株の>85%に1を超える塩基ミスマッチがない28部位がプラス鎖で及 び30部位がマイナス鎖で同定された。その部位を下記の表Iに示す。 表 1 (+)鎖及び(−)鎖RNAに対向するC型肝炎リボザイム a認識配列は5'→3'に記述されている。切断は^で起こる。 b位置は(+)鎖では5'端から数えた切断部位、或いは(-)鎖では3'鎖から数えた 切断部位(“GUC”の“G”)のヌクレオチドの位置を示す。数字はHCV-1株を用 いている。実施例2 ヘアピンリボザイムの構築 必須のGUC認識シグナルを含むHCVゲノムの高度配列保存領域を同定する ことによりリボザイム遺伝子(Rz)を設計する。次に、GUC認識シグナルに隣接 したヌクレオチド配列に基づいてその部位を認識するRzを設計する。更に詳細に は、2本の一本鎖DNAオリゴヌクレオチドを化学的に合成する。組合わせて二 本鎖DNAに変換した場合、標的部位に相補的なヌクレオチドを含む全てのヘア ピンリボザイムが含まれる。更に、続いてのクローニングを促進するために両末 端に制限酵素認識部位が置かれる。 例えば、未変性か又はテトラループヘアピンリボザイム構造(図3)中の標的配 列:GAGCGGUCGCAACCUC(配列番号11;表I)を認識するリボザイムCR4を構築するた めに、次のオリゴヌクレオチドが調製される。 センスオリゴヌクレオチド(配列番号68): BamHI 5'-GCGGATCCGGAGGTTGC AGAAGCTCACCAGAGAAACACACG-3' 普遍的アンチセンスオリゴヌクレオチド(配列番号69): Mlul 5'-GGGACGCGTACCAGGTAATATACCACAACGTGTGTTTCTCTGGT-3' 普遍的テトラループアンチセンスオリゴヌクレオチド(配列番号72): MlluI 5'-GGGACGCGTACCAGGTAATATACCACGGACCGAAGTCCGTGTGTTTCTCTGGT-3' 制限酵素部位(BamH I及びMlu I)はイタリック体で示されている。HCVのCR 4標的部位に相補的な配列は下線がひかれている。センスオリゴヌクレオチドと 普遍的アンチセンス或いは普遍的テトラループアンチセンスオリゴヌクレオチド 間のアニーリングを可能にする相補的配列の16塩基は太字である。 適切なオリゴヌクレオチドを共にアニールし、クレノウDNAポリメラーゼか 又はTaq DNAポリメラーゼを用いて二本鎖DNAに変換する。得られたDNA を制限酵素BamHI及びMluIで切断し、精製し、試験管内転写用(pGEM7Z,Promega, ウィスコンシン州マディソン;図1)又は哺乳動物発現用(pLNT;図2)ベク ターにクローン化される。 対照として使用するための欠陥リボザイム(“無能力”と呼ばれる)は、ルー プ2の配列AAAが図3に示されるようにUGCに変わる以外は上記のように構 築される。 実施例3 HCVリボザイム哺乳動物発現ベクターの構築 tRNAvalRNA pol 111プロモーターによって促進される抗U5 HIVリボザイムを 含むプラスミドpMJT(Yuら,Proc.Nat'l Acad.Sci.USA 90:6340-6344,1993;AT CC受託番号第75470号)をBamHI及びMluIで消化し、リボザイム断片からベクター を精製する。pGem7Zベクター(図1)から上記のC型肝炎リボザイム遺伝子をBamHI 及びMluIで切除し、精製し、中空pMJTベクターに結合する。得られたベクターは pLNT-Rz(図2参照)と称し、ネオマイシン耐性遺伝子を進行させるモロニーLTRと リボザイムの発現を進行させるtRNAvalRNA pol IIIプロモーターを含む。 実施例4 試験管内切断分析 リボザイム遺伝子を試験管内転写ベクター(pGEM-7Z,Promega,ウィスコンシン 州マディソン)にクローン化し、T7 RNAによって試験管内で転写する。転写後、 反応物をDNaseで処理し、ポリアクリルアミドゲル電気泳動を変性することによ りリボザイムを精製する。 HCV基質は次の通りである:短い5'UTR基質HCV-1ヌクレオチド1〜185、 短いキャプシド基質HCV-1ヌクレオチド331〜698及び長い基質HCV-1ヌクレ オチド1〜698。基質を[α-32P]UTPの存在下に試験管内で転写し、ポリアクリル アミドゲル電気泳動を変性することにより精製する。試験管内切断反応は、40nM リボザイムを200nM基質と37℃で0〜60分間12mM MgCl2/2Mmスペルミジン/40mMト リス-HCl,pH7.5中でインキュベートすることにより行われる。ローディングバッ ファー(7M尿素/ブロモフェノールブルー/キシレンシアノール)を加えることに より反応を終結させる。切断反応産物を15%アクリルアミド/7M尿素ゲルによる 電気泳動で分割し、オートラジオグラフィーで分析する。 図4のデータから、CR2 Rzが時間依存方式で短い5'UTR185ヌクレオチド標的R NAを切断することが示される。おもしろいことに、同Rzは全ての5'UTR(長いH CV-1基質)を含んだ大きなHCV RNA基質を切断しない。これは短い基質には存在 しない高度に折りたたまれた二次構造によると思われる。実際に、大きなHCV 基質RNAは、RNA基質が切断反応前に熱変性される場合にのみ試験管内でRz によって切断される(データは示されていない)。 しばしば、標的RNAの二次構造はヘアピンリボザイムの結合活性及び切断活 性を十分阻害するのに広範囲にわたる。一例は、RNA折りたたみがCR2の活性 を阻害するHCVの5'UTRである。従って、“促進因子”RNA分子は、高度に 折りたたまれた構造を標的にしたリボザイムの活性を高めるように設計される。 概要としては、促進因子分子はリボザイム標的部位に隣接する標的RNAの領域 に相補的であるように遺伝子操作されるRNAである。標的RNAに結合した場 合、これらの分子は二次構造を弛緩するように援助し、リボザイムの結合を増強 し、よって、活性を高める。 5'UTR内の折りたたまれた構造を破壊するように3種の促進因子を設計し、CR 2の活性を高める能力を試験した。特に、次の促進因子が用いられ:HCV269、 HCV269B及びHCV236、各々HCV-1の5'UTRの塩基245〜268、242〜268及び 217〜235に相補的である。促進因子RNAは試験管内で合成され、40nMの濃度で CR2及び長いHCV−1基質を含む試験管内切断反応物に添加され、切断反応物 を3時間かけてモニターする(図5)。促進因子の存在しないときは1%未満の 長いHCV-1基質が3時間かかって切断され(図5、黒い四角)、前の結果と一 致した。促進分子のHCV269か又はHCV269Bを添加すると対照より3〜3.5倍 基質切断が増大する(図5、黒い三角と黒いダイヤ形)。いずれかの単一促進因 子で見られる刺激は、リボザイムと基質を90℃で1分間加熱した後に37℃でイン キュベートした場合に促進因子の存在しない反応に見られるものと似ている(図 5、黒い丸)。促進因子HCV269BとHCV236を組合わせて添加する場合、反 応は対照反応より9倍促進され(図5、白い四角)、相乗作用の添加物が示され た。これらの結果から、基質(CR2のような)の二次構造によって阻害されたリ ボザイムは適切に設計された促進因子分子と用いる場合に全長基質 に対して活性になることが示される。 HCV 5'UTRに対向する他の3種のRz(CR6、CR7及びCR8)を185ヌクレオチドの 短い5'UTR基質について試験する。図6のデータに示されるように、これらのRz は熱変性される場合に短い5'UTRのみ切断するが、前のように短い5'UTR基質のCR 2 Rzによる切断は熱変性と無関係である。Rz切断に対するRNAの利用可能性に おける二次構造の役割と一致して、CR6、CR7及びCR8の標的配列は短い5'UTR 基質でさえ広範囲にわたる二次構造を可能にする位置にある。 次に、5'UTRほど二次構造を含まないHCVキャプシドタンパク質の高度に保 存された領域の潜在的Rz切断部位を試験する。前に試験したCR2 Rzと同様に、キ ャプシド標的CR4〜8Rzは熱変性を存在させずに試験管内で短いHCVキャプシ ド基質RNAを切断する(図7)。Rzの触媒効率が解離定数によって制限されて標 的配列のサイズが認識されるので、CR4〜8と同じ部位を切断するリボザイムが 作成及び試験されるが、CR4〜8Rzと比べて1ヌクレオチド(CR4〜7)又は2ヌ クレオチド(CR4〜6)を欠く標的配列を認識する。これは、ヘリックス1(図3)の 長さを変えることにより達成される。図7のデータから、CR4〜7とCR4〜6はCR 4〜8より活性でないことが示され、実際にCR4〜8による切断の効率がよい。 図8のデータに示されるように、CR-4は熱変性を存在させずに広範囲の二次構 造を含む長いHCV基質RNAを切断することができる。図8のオートラジオグ ラムは、低分子量の切断産物を示すために露光過度にするが、強い露光により予 想される高分子量の断片が現れる(追加の露光は示されていない)。短い基質の ように、CR4〜8による切断はCR4〜7か又はCR4〜6と同じか又はわずかに有効 である。 実施例5 ベクターの構築、及び組織培養内遺伝子発現の試験 下記に詳述されるように、リポーター系を開発してHCV Rz標的配列を含む遺伝 子の発現に対するRz発現の影響を評価する。 A.ベクターの構築 数種の発現ベクターの構築を本明細書に記載する(図9)。HCVリポータープ ラスミドpPur-HCV(図9B)を次のように構築する。HCV陽性患者の血清試 料から抽出されるRNAから直接5'UTRとキャプシドコード領域を含むHCV配 列を合成する。次に、精製したウイルスRNAを逆転写し、次のプライマーを用 いてPCR増幅する:センス(5'UTRの5'端で開始する)5'-GCCAGCCCCC TGATGGGG-3 '(配列番号6)及びアンチセンス(キャプシドコード領域の3'端で開始する)5'- CACCTGATAAGCGGAAGC-3'(配列番号7)。次に、得られたブラントエンドDNAを、 XbaIで消化しクレノウDNAポリメラーゼでブラントエンドしたプラスミドpPur (Clontech,カリフォルニア州パロアルト;図9A)に結合する。SV40初期プロモータ ー、ピューロマイシン耐性コード領域及びHCV 5'UTRとキャプシド配列を含む pPur-HCV由来の2065 bp PvuII/XbaI断片を精製することにより、HCVリポータ ーレトロウイルスベクターpLNL-Pur-HCV(図9D)を構築する。その断片をクレノウ でブラントエンドし、HindIIIで消化しクレノウでブラントエンドしたプラスミ ドpLNL6(Benderら,J.Virol.61:1639-1646,1987;図9C)にクローン化する。次 に、共に得られたHCVリポータープラスミドがSV40初期プロモーターによって ピューロマイシン耐性のコード領域と同じRNA転写物上にHCV 5'UTRとキャプ シド配列を含むRNA転写物を作製する。各HCVリボザイムはtRNAvalpolIII プロモーターによって別個のレトロウイルスベクター(pLNT-Rz)上で発現する 。活性HCVリボザイムは、Pur-HCV RNAを切断し、ピューロマイシンに感受性 の細胞を生じる。 B. リボザイムの同時トランスフェクションと分析 Rz発現プラスミド(pLNT-Rz)とHCV標的配列を含みかつピューロマイシン耐 性をコードするmRNAを発現するプラスミド(pPur-HCV)との同時トランスフェクシ ョンによって求める。 概要としては、HeLa又はHT1080細胞をpPur-HCVと種々のpLNT-Rz構築物でリン 酸カルシウム標準法を用いて同時トランスフェクトする。HCV:Rz同時トラン スフェクションのDNAモルは、1:10であり、全DNAを20μgに維持するため に中空pLNTベクターを用いる。リボザイムは、2種の抗HCVリボザイム:CR2(5 'UTRに対向する)及びCR4(キャプシドに対向する)を含め、無能力の抗体HBVリ ボザイム、dBR1は負の対照として含めた。細胞を1μg/mlピューロマイシンで選 択し、トランスフェクションの24時間後に開始し、2週間まで続ける。ピ ューロマイシン耐性コロニーをクリスタルバイオレット染色で可視化し、計数す る。トランスフェクトした細胞内のリボザイム発現はRNase保護により証明され る。RNase保護プローブとして放射能標識アンチセンスCR4RNAを用いて予想さ れた断片はCR4の64nt、CR2の42nt及びdCR4の32ntである(図10;RNase保護分析 キットはPromega,ウィスコンシン州マディソンから市販されている)。 Rz CR2か又はRz CR4の発現により、dBR1負の対照に比べてピューロマイシン耐 性コロニーの70〜90%低下が生じる(図11)。結果は、2種のヒト細胞系:Hela( 図11A)とHT1080(図11B)では同様である。リボザイムがHCV配列によってその 効果を示すことを証明するために、同様の同時トランスフェクションがHCV標 的配列を欠くpPurプラスミドで行われる。これらの条件下、CR2又はCR4の同時 発現は、ピューロマイシン耐性コロニーの数に対する影響がなく(データは示さ れていない)、リボザイムはHCV配列の標的になっていることが示される。 CR4の活性が用量依存性であるかを求めるために、種々の量のpLNT-CR4を用い て同時トランスフェクションを行う。HCV:Rz同時トランスフェクションのDN Aモル比は1:1〜1:10であり、全DNAを20μgで維持するために中空pLNT ベクターを用いる。負の対照として、無能力CR4(dCR4)を各モル比で同時トラン スフェクトする。また、細胞を1μg/mlピューロマイシンで選択し、トランスフ ェクションの24時間後に開始し、2週間まで続ける。ピューロマイシン耐性コロ ニーをクリスタルバイオレット染色によって可視化し、計数する。 dCR4ではなくCR4の発現により、HT1080細胞におけるピューロマイシン耐性コ ロニー数の用量依存性の減少がもたらされた(図11C)。同時に、図11に示される 結果からHCV Rzの同時発現はピューロマイシン耐性マーカーの発現を妨害しかつ HCV標的部位の切断によってその効果が見えてくることが示される。 C. 保護分析 HCVの特性のいくつかを共有する関連ウイルスによる感染から細胞を防御す ることができるかを求めるためにHCV Rzの安定な発現を試験する。HCVと同様 に、レトロウイルスはプラスの一本鎖RNAゲノムを有する。従って、レトロウ イルスベクター、pLNL-Pur-HCV(図9D)はHCV Rz標的配列をピューロマイシン耐性 遺伝子と並んで含むように構築される。tRNAvalプロモーターによってリボザ イムの各々を安定に発現するポリクローナル細胞系は、ヒト肝細胞がん細胞系、 HepG2においてレトロウイルスベクター、pLNT-Rz(図2)で導入し、続いてG418で 選択することにより樹立される。次に、(+)鎖RNAゲノム内にHCV 5'UTRとキャ プシド配列を含むpLNL-Pur-HCV(図9D)を用いてPA317細胞においてヘルパーを含 まない両種性レトロウイルスベクターを作製する。次に、HCV配列含有レトロ ウイルスベクターを導入することによりHepG2-Rz細胞系を“攻撃”する。導入レ ベルを求めるために、細胞を1μg/mlピューロマイシンで選択して導入の24時間 後に開始し、2週間まで続ける。ピューロマイシン耐性コロニーを染色し、計数 する(実験の模式図については図12を参照されたい)。 CR2 Rz又はCR4 Rz双方の安定な発現により、無能力Rz対照dCR4に比べてHCV Rz 標的配列を含むレトロウイルスベクターの侵入から細胞が防御された(図13)。 同様の結果がHeLa細胞にも示される(データは示されていない)。同時に、これ らの結果から、HCVリボザイムがヒト肝細胞内で機能することができるという 以前の結果が確認される。更に、これらの結果からHCV Rzの安定な発現によりプ ラス鎖RNAゲノムを含むウイルスによる“感染”を阻害することができること が示される。 実施例6 他のHCVリボザイム標的部位の組織培養内試験 ここまで記載したリポーター系は、HCVの5'UTRとキャプシド領域を標的に したリボザイムの分析にのみ適切である。表Iに示された他の標的部位を試験す るために、(+)又は(-)鎖RNA内の部位のリボザイムによって切断を試験するこ とができる生体内分析系が設計される。 A. (+) 鎖内のリボザイム切断の分析 HCVの(+)RNA鎖は、3011アミノ酸ポリタンパク質の翻訳に関与するオー プンリーディングフレームを含む。トランスフェクトした細胞中のヌクレオキャ プシド(又はキャプシド)の翻訳を検出するためにHCV感染患者由来のヒト抗 血清を用いてウェスタンブロット分析が展開される(図14)。概要としては、HT 1080細胞をpPUR-HCV(図9B)でトランスフェクトするとHCV 5'UTR配列とキャ プシド配列を含むmRNAの転写が生じる。HCVの5'UTRが、タンパク質の翻訳を RNAの中から開始させる内部リボザイムエントリー部位(IRES)として作用する ことができることは以前に証明されている(Wangら,J.Virology 67:3338-3344 ,1993)。従って、トランスフェクトした細胞はキャプシド配列を翻訳し、21kD キャプシドタンパク質はウェスタンブロッティングにより可視化される(図14) 。本実験においては、HCVの最初の1000ヌクレオチドのみがmRNAに存在し、ち ょうどキャプシドタンパク質の翻訳を生じる。しかしながら、それ以上のHCV 配列が含まれる場合(いずれかに合計9500塩対まで)、より大きなポリタンパク 質が翻訳され、得られたウェスタンブロット分析により検出されたタンパク質は 対応して大きい(示されていない)。キャプシドコード領域が翻訳されるべきH CVポリタンパク質の最初の領域であるので、その検出は任意の長さポリタンパ ク質、ほぼ350kDの全サイズHCVポリタンパク質までの翻訳を可視化するため に用いられる。(+)鎖RNA上のいずれかを標的にしたリボザイムはHCV mRNAを 切断し、リボザイムの存在しないときに翻訳されるものより小さいポリタンパク 質の翻訳を生じる。本分析はリボザイム活性を検出することができるだけでなく 、(+)鎖上のいずれかの異なる部位を標的にした種々のリボザイムの活性を量的 に比べるために用いられる。 B. (-) 鎖内のリボザイム切断の分析 HCV複製、よってHCV(-)鎖RNAの作製を支持する細胞培養系が現在な いので、(-)鎖を標的にしたリボザイムの影響を分析するためにルシフェラーゼ リポーター系が展開される。概要としては、(-)鎖の断片がpGL3ベクターのルシ フェラーゼコード領域の上流のユニークなHindIII部位にクローン化される(図1 5;Promega,ウィスコンシン州マディソン)。これらのベクターは、哺乳動物細胞 にトランスフェクトされた場合にルシフェラーゼコード領域の上流の(-)鎖RN Aの断片を含むSV40初期プロモーターによってmRNAを転写する。(-)鎖RNAに 対向するリボザイムはまずpLNT-Rz(図2参照)にクローン化され、次にHCVル シフェラーゼリポータープラスミドで同時トランスフェクトされる。従って、生 体内で(-)鎖を切断することができるリボザイムは、トランスフェクション後に ルシフェラーゼ活性の低下が生じる。ルシフェラーゼ活性は、ルシフェラーゼ分 析系(Promega,ウィスコンシン州マディソン)によって測定される。上記の (+)鎖についてリボザイムを試験する分析系と同様に本ルシフェラーゼ系分析は リボザイム活性を検出することができるだけでなく、(-)鎖上のいずれかの異な る部位を標的にした種々のリボザイムの活性を量的に比べるために用いられる。 実施例7 アデノウイルスの作製とAAVリボザイムデリバリーベクター A. アデノウイルスデリバリーベクターの構築と精製 HCV特異リボザイム遺伝子を含む組換え複製欠失(E1欠失)アデノウイルスベ クター(Av)は、シャトルプラスミド(pAvCRz.SY;図16)とAd dl-327との相同的 組換えによって構築される(Jones & Shenk,Cell 13:181-188,1978)。概要とし ては、シャトルプラスミドは次の要素からなるpBR322系プラスミドである:(1)Ad 5配列1〜452(遺伝子バンク受託番号第M73260号;左逆方向末端反復、包膜シグナ ル及びE1aエンハンサーを含む)、人工XbaI、BamHI及びXhoI部位、(2)CMV即時型 遺伝子プロモーターとエンハンサー(pCMVβ発現ベクター,Clontech,カリフォ リニア州パロアルト;Boshartら,Cell 41:521-530,1985)、人工BamHI及びXhoI 部位、SV40スプライス供与/スプライス受容配列(pCMVβ発現ベクターから,Cl ontech,カリフォルニア州パロアルト)、人工多重クローニング部位としては、 相接する配列内にBamHI、NotI、BgIII、EcoRI、AscI、NotI、BamHI部位、SV40ポ リアデニル化(pCMVβ発現ベクターから,Clontech,カリフォルニア州パロアル ト)、人工BamHI、SalI及びClaI部位が含まれる;及び(3)相同的組換えに用いら れるAd5配列(Ad5配列3328〜5788)。HCV特異リボザイム遺伝子(CR2及びCR4等 )又はリポーター遺伝子(pCMVβ発現ベクター,Clontech,カリフォルニア州パ ロアルトからの大腸菌βガラクトシダーゼ遺伝子のような)は多重クローニング 部位によってシャトルプラスミドにクローン化される(図16)。組換えアデノウ イルスベクターを、d1327のシャトルプラスミドと大きなClaI断片の双方で同時 トランスフェクトした293個の細胞からプラーク及び精製する。得られたAvを、 通常行われるように少なくとも2回以上プラーク精製する(Yeiら,1994,Human Gene Therapy 5:731-744)。Avは293個の細胞で増殖され、抗HCVRzの機能を評価 するのに使用する前に高力価標晶まで精製される。 本発明のある実施態様においては、動物における静脈内使用には多量の高度に 精製したベクター(例えば、アデノウイルスベクター標品)の標品が必要である ので、FPLCは適切なウイルスベクターを精製するために用いられる。例えば、図 17に示されるようにアデノウイルスベクターのモデルとしてここに用いられる野 生型アデノウイルスはイオン交換カラムクロマトグラフィーの塩勾配溶離により 清澄化細胞溶解物から精製される。感染力分析によって測定されるウイルスは約 14〜15mlで鋭いピークとして溶離した。ウイルスは少なくとも90%純粋であり、 CsCI勾配遠心分離のような他の秤量できない精製法に匹敵する収量で得ることが 推定される。 B. AAV デリバリーベクターの構築 HCV特異リボザイムを含む組換えAAV(rAAV)ベクターが構築される。潜在的 なリボザイムとしては、CR2及びCR4が含まれるがこれらに限定されない。概要 としては、好適実施態様においては、リボザイムはCMVプロモーターの制御下 に置かれ、ネオマイシン耐性のような選択マーカーがSV40初期マーカーの制御下 に置かれる(図18)。リボザイムはウシ成長ホルモン(BGH)ポリアデニル化シグ ナルを含むことができ、リボザイム分子の50%を非ポリアデニル化することがで きる切断カセットを含むことができる。ネオmRNAは、SV40ポリアデニル化シグナ ルによってアデニル化される。全てのカセットにAAV ITRが隣接してAAV粒子にパ ッケージングされることが可能である(図18)。AAVベクターをパッケージング するために、ポリ−1−リシンがアデノウイルス5型の表面に架橋され、正荷電 したウイルスはrAAVとAAVヘルパープラスミドpAAV/AdのDNAに結合される(pAAV/A dはAAVゲノムのパッケージングに必要なAAV相補性機能を全て含む;Samulskiら, J.Virology 63:3822-3828,1989)。引き続き、HeLa細胞に感染させるためにア デノウイルスポリリシン複合体を用い、感染約48時間後に細胞を収集し、凍結解 凍によりパッケージングしたrAAVを放出する。次に、細胞溶解物を56℃に加熱し て複製コンピテントアデノウイルスを不活性化し、rAAVを精製するか又は未精製 物を用いて肝細胞を力価測定及び導入する。 実施例8 リボザイムによるHCVマイナスゲノム鎖RNAの試験管内切断 標識HCV(-)鎖RNAをコードするリボザイム遺伝子を合成し、実施例2に 記載された試験管内転写ベクター(pGEM-7Z,Promega,ウィスコンシン州マディソ ン)にクローン化した。pGem7Z(-)リボザイムと称する得られたプラスミドをNsiI (クローン化した遺伝子のすぐ下流)で線状にし、T7(Welchら,Gene Therapy 3 :994-1001,1996)により試験管内で転写した。反応物を製造業者(Promega)によ って示された情報に従ってRQ1 DNaseで処理し、転写物をゲル精製した。 長い基質合成(長さが471bp)用プラスミドpGEM7-HCV5'を用いて試験管内転写に よりHCVマイナス鎖RNA基質を得た。1つが切断部位を含み1つはT7プロモ ーターを含む2種のオリゴヌクレオチドをアニーリングすることにより短い基質 をつくり、以前に記載されたようにT4 DNAポリメラーゼを挿入した(上記Welch ら,1996)。 試験管内分析を実質的に上記のように行った。結果を図19及び図20に示す。概 要としては、図19及び図20のブロットからCNR 3Rzが短い(19)及び長い(20)マイ ナス鎖HCVRNA基質を切断することが明らかに示される。 実施例9 種々のプロモーターによる アデノウイルスベクター及びAAVリボザイムデリバリーベクターの構築 A. アデノウイルスベクターの構築 実質的に実施例7に記載されるように、種々のプロモーターによって促進され る実施例5で同定された触媒活性Rz(CR4)を発現する複製欠失アデノウイルスべ クターを構築してtRNAvalプロモーター(Yuら,PNAS 84:1005,1993)又はCMV プロモーター又は双方を含めた。得られたプラスミドを図21に示す: pAvC-Rzは CMVプロモーターによってRzを発現し、pAvM-RzはtRNAvalプロモーターの制御 下でRzを発現し、pAvCM-RzはCMVプロモーターとtRNAvalプロモーター双方か らRzを発現する。 B. AAV ベクターの構築 CR4 Rz遺伝子をpAMFT.dBamプラスミドにクローン化してtRNAvalプロモーター からCR4を発現するrAVVを作成した。概要としては、pAMFT.dBam(図22)は1)ア デノ随伴ウイルスゲノムの5'及び3'逆方向末端反復(ITR);2)tRNAvalプロモータ ーによるRz遺伝子の転写用カセット;3)MMLV LTRによって進行されるネオマイシ ン耐性マーカーを保有する組換えプラスミドである。tRNAvalプロモーターの制 御下でCR4リボザイムを発現するAAVベクターを作成するために得られたプラス ミドをpAAVM-CR4と称する(図21)。 実施例10 HCV遺伝子発現を減少させるCR4 Rzの影響 HCV遺伝子発現を減少させる際のCR4 Rz活性を組織培養内で試験した。概要 としては、CR4リボザイムを実施例9に記載されるpAvC-CR4から発現した。HC Vコア抗原を検出するウェスタンブロットを用いて組織培養内でHCVキャプシ ドの細胞内合成を阻止する際のリボザイムの有効性を評価した。特に、HT1080細 胞にpPur-HCV(図23参照)とpAvC-CR4でモル比1:10と1:20のモル比で実施例5に記 載される方法を用いて同時トランスフェクトした。試験したリボザイムは、CR4 と無能力CR4(dCR4)を含めた。トランスフェクションの24時間後に細胞を収集し 、HCVコアウェスタンブロットのために処理した。 図24に示されるように、pAvC-CR4を試験したモル比(1:10と1:20)で同時トラ ンスフェクトすると、HCVコア発現のほぼ完全な停止がもたらされ、CR4(dCR4 )の無能力形は効果がなかった(図24)。 実施例11 HCV遺伝子発現を低下させる際の プロモーター/ベクターの種々の組合わせの影響 HCV遺伝子発現を減少させる際のCR4 Rz活性に対するプロモーター/ベクタ ーの種々の組合わせの影響を組織培養内で試験した。概要としては、CR4 Rzがプ ロモーター/ベクター構築物から発現された以外は実施例10に記載された方法と 同様に実験を行った。実施例10に見られるように、CR4を異なる構築物から発現 すると全てHCVコア発現の減少がもたらされた(図25、パネルA)。しかしなが ら、pAAVM-CR4(CR4 Rzを発現するtRNAvalpol IIIプロモーターを含むアデノ随伴 ウイルスDNAバックボーン)は最大の効能を示す(図25A)。 pAAVM-CR4の活性についてHCV:Rz比1:0、1:0.5、1:1、1:5、1:10及び1:20で細 胞を同時トランスフェクトしたウイルスコア発現の減少を力価測定した。1 :1比でさえコアタンパク質発現の完全な阻害が見られた。1:0.5比で顕著な減少 が見られた(図25、パネルB)。 実施例12 肝細胞におけるRz CR4の生体内発現 ヒト肝細胞においてリボザイム遺伝子を送達及び発現する組換えアデノウイル スの能力を実質的に次のように評価した。概要としては、CMVプロモーター(AvC- CR4)によって促進されるCR4遺伝子を保有するアデノウイルスを作成した。ヒト 肝がん細胞(Huh7)にベクターをm.o.i.O、1、5、10又は50で導入し、細胞性R NAを導入の1又は3日後に収集した。 次に、RNase保護分析(Promega,ウィスコンシン州マディソン)を行ってリボザ イムの発現を測定した。概要としては、図26に示されるように、CR4リボザイム は導入の1日及び3日後に同様に発現し、発現レベルはウイルスの導入量に依存 した用量応答を示した。これらの結果からアデノウイルスはヒト肝細胞において リボザイム遺伝子を送達及び直接発現するために用いられることが示される。 実施例13 アデノウイルスベクター或いはアデノ随伴ウイルスベクター によるヒト正常一次肝細胞の感染 AV及びAAVベクター構築物に対するヒト正常一次肝細胞の感染力を実質的に下 記のように試験した。概要としては、ヒト正常一次肝細胞にβガラクトシダーゼ 遺伝子を種々のMOIで保有するAV或いはAAVを感染した。感染の24時間後に、細胞 をlacZ染色のために処理した。ベクターの導入のために青色に染色した細胞数を 計数した。 結果を図27に示す。概要としては、AV及びAAVは共に培養内の一次肝細胞を感 染100%で効率よく感染及び導入させることができる。 本発明の個々の実施態様を例示のために本明細書に記載してきたが、前述のこ とから本発明の真意と範囲から逸脱することなく種々の変更が行われることは理 解される。従って、本発明は下記の請求項の範囲を除いては制限されない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 9/00 C12N 5/00 B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN, CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR ,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV, MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ, VN (72)発明者 トリッツ リチャード アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92121 サン ディエゴ ジェネシー ア ベニュー 9515―#127 (72)発明者 イェイ スーンペイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92009 カールスバド シトロ ミュージ カ 7707 (72)発明者 ユー マン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92122 サン ディエゴ カーラブリア コート 7155 ビー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. C型肝炎ウイルスの複製、感染又は遺伝子発現を阻害する能力をもつリボザ イム。 2. 前記リボザイムがHCVマイナス鎖ゲノムRNAを切断する、請求項1記載 のリボザイム。 3. 前記リボザイムがヘアピンリボザイムである、請求項1又は2記載のリボザ イム。 4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のリボザイムをコードする核酸分子。 5. 該核酸分子がDNA又はcDNAである、請求項4記載の核酸分子。 6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のリボザイム又は核酸分子を含むホスト 細胞。 7. 請求項4又は5記載の核酸分子に作用可能に結合したプロモーターを含む、 ベクター。 8. 前記プロモーターがpolIIIプロモーター又はCMVプロモーターである、請 求項7記載のベクター。 9. 前記ベクターがプラスミド、ウイルスベクター、レトロトランスポゾン又は コスミドである、請求項7記載のベクター。 10.前記ウイルスベクターが組換えアデノウイルス又はレトロウイルスベクター である、請求項7記載のベクター。 11.請求項7〜10のいずれか1項に記載のベクターを含むホスト細胞。 12.細胞においてC型肝炎ウイルスの感染、複製又は遺伝子発現を阻害すること ができるリボザイムの製造方法であって、プロモーターの転写制御下で請求項 1〜3のいずれか1項に記載のリボザイムをコードするDNAを提供する工程 、及び該DNAを転写して前記リボザイムを作製する工程を含む方法。 13.該リボザイムを精製する工程を更に含む、請求項12記載の方法。 14.前記リボザイムが試験管内で製造される、請求項12記載の方法。 15.前記リボザイムが生体内で製造される、請求項12記載の方法。 16.HCVに感染した又は感染しやすい細胞においてC型肝炎ウイルス(HCV )の複製又は遺伝子発現を妨害又は予防する方法であって、請求項1〜3のい ず れか1項に記載のリボザイムの有効量を該細胞に導入する工程を含む、前記方 法。 17.HCVに感染した又は感染しやすい細胞においてC型肝炎ウイルス(HCV )の複製又は遺伝子発現を妨害又は予防する方法であって、請求項7記載のベ クターの有効量を該細胞に導入する工程を含む、前記方法。 18.前記細胞がヒト細胞である、請求項16又は17記載の方法。 19.前記ベクターが組換えアデノウイルス又はレトロウイルスベクターである、 請求項17記載の方法。 20.請求項1〜3のいずれか1項に記載のリボザイムを薬学的に許容しうる担体 又は希釈剤と共に含む、医薬組成物。 21.請求項4又は5記載の核酸分子を薬学的に許容しうる担体又は希釈剤と共に 含む、医薬組成物。 22.請求項7〜10のいずれかに記載のベクターを薬学的に許容しうる担体又は 希釈剤と共に含む、医薬組成物。
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