JP2000516098A - 短シャフトアデノウイルスファイバーおよびその用途 - Google Patents

短シャフトアデノウイルスファイバーおよびその用途

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、短シャフトアデノウイルスファイバー、短シャフトファイバーを含む組換えアデノウイルス、短シャフトアデノウイルスファイバー遺伝子を含むベクター、並びに短シャフト組換えアデノウイルスの細胞への侵入をもたらすように、該短シャフト組換えアデノウイルスの該細胞への接着をターゲッティングする方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 短シャフトアデノウイルスファイバーおよびその用途 発明の技術分野 本発明は、短シャフトアデノウイルスファイバー、短シャフトファイバーを含 む組換えアデノウイルス、短シャフトアデノウイルスファイバー遺伝子を含むベ クター、並びに短シャフト組換えアデノウイルスの細胞内への侵入をもたらすよ うに、該短シャフト組換えアデノウイルスの細胞への接着をターゲッティングす る方法に関する。 発明の背景 アデノウイルスは、2つの属、すなわち、マストアデノウイルス属とアビアデ ノウイルス属とに分けられるアデノウイルス科に属する(個々にHorwitz,Shenk およびMurphy,「ウイルス学」,第3版,Fieldsら編中,それぞれ2149-2171,2 111-2148および15-57頁(Raven Press,New York(1996))。ヒトアデノウイルスは 、種々の動物種由来の赤血球の赤血球凝集反応パターンに基づいて、6つの亜群 、すなわち、AからFに分類され、さらに49を超える血清型に分類される(Ho rwitzら,上述;およびSchnurrら,Intervirol.36,79-83(1993))。 アデノウイルスはエンベロープのない、直径約65ないし80nmの正二十面 体である。アデノウイルスのキャプシド252個のキャプソマーを含み、そのう ち240個がヘキソンで、12個がペントンである。ヘキソンおよびペントンは 3つの異なるウイルスポリペプチドに由来する(Maizelら,Virology36,115- 125(1968);Weberら,Virology76,709-724(1977))。ヘキソンはそれぞれ9 67アミノ酸の3つの同一のポリペプチド、すなわち、ポリペプチドIIを含む( Robertsら,Science232,1148-1151(1986))。ペントンは、キャ プシドへの接着点を提供するペントンベースと、ペントンベースに非共有結合し 且つそこから突き出した三量体のファイバー蛋白質を含む。 ペントンベースは、それ自身、ポリペプチドIIIの5つの同一の蛋白サブユニ ット(571アミノ酸)を含む環状の複合体である(Boudinら,Virology92, 125-138(1979))。ペントンベース配列は配列決定されている種々のアデノウイ ルス血清型間で保存されている(Neumannら,Gene69,153-157(1988))。 ファイバー蛋白質は、ボリペプチドIVの3つの同一の蛋白サブユニット(58 2アミノ酸)を含み、テール、シャフトおよびノブを含む(Devauxら,J.Molec .Biol.215,567-588(1990))。ファイバーシャフトは、2つの交互にあるβ 鎖およびβベンドを形成すると信じられている15アミノ酸の繰り返し配列を含 む(Greenら,EMBO J.2,1357-1365(1983))。ファイバーシャフトの全長およ び15アミノ酸繰り返し配列の数はアデノウイルスの血清型間で変動する。例え ば、Ad2ファイバーシャフトは長さ37nmで22個の繰り返し配列を含むが 、Ad3ファイバーは長さ11nmで6個の繰り返し配列を含む。血清型の異な るアデノウイルスから10を超えるファイバー蛋白質の配列が決定されているが 、それにより他のアデノウイルス蛋白質において観察されるよりも配列の多様性 が大きいことが明らかになっている。例えば、非常に近縁なAd2とAd5血清 型由来のファイバー蛋白質のノブ領域はアミノ酸レベルで63%しか類似してい ないのに対し(Chroboczekら,Virology186,280-285(1992))、これらのペン トンベース配列は99%同一である。しかしながら、Ad2およびAd5ファイ バー蛋白質は、細胞受容体への結合をお互いに交叉妨害するので、どちらも同じ 細胞受容体に結合するらしい。対照的に、Ad2とAd3ファイバーとは20% しか同一でなく(Signasら,J .Virol.53,672-678(1985))、異なる受容体に 結合する(Deferら,J .Virol.64(8),3661-3673(1990))。 他の蛋白質、すなわち、プロテインIX、VIおよびIIIaもまたアデノウイルスの キャプシドに存在する。これらの蛋白質はウイルスキャプシドを安定化させる と考えられている(Stewartら,Cell67,145-154(1991);Stewartら,EMBOJ.12(7),2589-2599(1993))。 あるアデノウイルス、すなわち血清型2(Ad2)は、ファイバーとペントン ベースを用い、はっきりと区別される細胞受容体と相互作用して細胞に接着し、 効率よく細胞を感染させることがわかっている(Wickhamら,Cell73,309-319 (1993))。第一に、該ウイルスは、ファイバーノブに局在する受容体結合ドメイ ン(Henryら.,J .Virol.68(8),5239-5246(1994))を用いて、現在のところ まだ同定されていない細胞表面受容体に接着する(Phil1ipsonら,J.Virol.2 ,1064-1075(1968);Wickhamら,Cell73,309-319(1993);Svenssonら,J .Vi rol.38,70-81(1981);Hennacheら,Biochem .J.116,237-247(1977);Defe rら(1990),上述;およびDiGuilmiら,Virus Res.38,71-81(1995))。それか ら、ウイルスの接着に引き続き、ペントンベースがインテグリンと呼ばれるヘテ ロダイマーの細胞表面受容体ファミリーのある特定のメンバーと結合する。シャ フトの長いファイバーを有するAd2およびAd5血清型に関しては、ペントン ベースは宿主細胞へのウイルスの接着に重大には関与しない(Wickhamら(1993) ,上述)。 アデノウイルスペントンベースがインテグリンに結合する特異性は、対をなす インテグリンのαおよびβサブユニットの機能である。例えば、Ad2ペントン ベースはインテグリンαVβ3およびαVβ5に結合する(Wickhamら(1993),上述 ;Nemerowら,「ビトロネクチンとその受容体の生物学」Preissnerら編中,177- 184頁(Elsevier Science Publishers(1993));およびVargaら,J.Virol.65 ,6061-6070(1991))。αVインテグリンのように、刺激されていない造血細胞を 除いてほとんどすべての細胞表面上に存在するインテグリンもあるが(Gladson ら,「インテグリン」Y.Takada編中,83-99頁(CRCPress,BocaRaton,FL(1994 )))、より狭い組織分布を有するインテグリンもある。特に、β2インテグリン は好中球やマクロファージのような白血球上にのみ存在し、α4 インテグリンはリンパ球や線維芽細胞上にのみ存在し、αIIbβ3インテグリンは 血小板や巨核球上にのみ存在する。したがって、ある意味では、細胞のインテグ リンサブユニット相補体が、種々の血清型のアデノウイルスのその細胞への感染 能を制限する。 ほとんどのインテグリンは、大多数の細胞外マトリックスリガンドに見られる トリペプチドRGD(すなわち、Arg Gly Asp)のような、リガンド中の短い直 鎖状のアミノ酸部分を認識する。インテグリンαIIBβ3はアミノ酸配列KQAG D(すなわち、Lys Gln Ala Gly Asp;配列番号1)を介してフィブリノーゲン と結合し(Kloczewiakら,Biochemistry23,1767-1774(1984))、α4β1はコ ア配列EILDV(すなわち、Glu Ile Leu Asp Val;配列番号2)を介してフ ィブロネクチンと結合する(Komoriyaら,J .Biol.Chem.226,15075-15079(1 991))。αV含有インテグリンのβサブユニットに存在する別の構造モチーフN PXY(すなわち、Asn Pro Xaa Tyr;配列番号3)もまた、インテグリンを介 する内部移行に重要であることが分かっている(Suzukiら,PNAS(USA)87,535 4(1990))。 RGDトリペプチドはまた、アデノウイルスペントンベースとαVインテグリ ンとの相互作用においても機能するらしい。外部から添加されたRGDペプチド は、ペントンベースが細胞に結合するのをブロックし(Wickhamら(1993),上述 )、ペントンベースのRGD配列中に点変異を有するアデノウイルスは細胞感染 能を制限される(Baiら,J .Virol.67,5198-5205(1993))。 RGDトリペプチド配列はAd2およびAd5(どちらもC亜群である)ペン トンベースの超可変領域に存在するが、該超可変領域はRGDトリペプチド配列 の領域において同一である。Ad2、Ad5およびAd12(A亜群)のRGD 含有ペントンベースの超可変領域の二次構造解析から、それぞれの場合について 、RGDモチーフはαヘリックスのそばにあることが予測され、これらがAd2 ペントンベースの凍結電子顕微鏡写真(cryo-EM;凍結電顕)の画像に見られ る鋭く尖った部分を形成すると信じられている(Stewartら,EMBO J.12(7),25 89-2599(1993))。RGDトリペプチドは、Ad3(B亜群;アカゲザル赤血球 を強く凝集させるが、ラット赤血球は凝集させない)およびAd4(E亜群)の ペントンベースにも存在する。 Ad2またはAd5がそのファイバーを介していったん細胞に接着すると、ウ イルスは、ペントンベースとインテグリンの結合によって、クラスリンで被覆さ れたエンドサイトーシス小胞へと受容体を介して内部移行される。Ad2または Ad5(C亜群)ペントンベースは、おそらくはそれらのファイバーシャフト( これがαVインテグリンへの最初の接着を立体的に妨害するのだろう)の長さ( 37nm)のせいで、宿主細胞へのウイルス接着に重大には関与しない(Wickha mら(1993),上述)。最終的に、ウイルス粒子は細胞の核孔複合体に輸送され、 そこでウイルスゲノムは核に入り、そうして感染を開始する。 アデノウイルスが効率よく細胞に侵入できることにより、治療を必要とする罹 患細胞または組織に、1または2以上の組換え遺伝子をアデノウイルスを介して ターゲッティング導入することが可能となっている。実際、アデノウイルスベク ターは高力価(すなわち、約1013ウイルス粒子/mlに達する)で生産するこ とができ且つ複製する細胞だけでなく複製しない細胞にも効率よく遺伝子を導入 するので(例えば、Crystalの総説,Science270,404-410(1995)を参照)、遺 伝子治療に一般的に用いられる他のベクター(例えば、レトロウイルスベクター )よりも好適である。アデノウイルスベクターは通常向気道上皮性であるのでそ れらは肺の体細胞遺伝子治療に特に好適である。 遺伝子治療用ベクターとしてアデノウイルスを使用することに付随する他の利 点としては、(1)組換えが稀にしか見られない;(2)感染がよく起こるのにも関わ らず、アデノウイルス感染がヒトに悪影響を及ぼすという顕著な相関はない;(3 )アデノウイルスゲノム(それは直鎖状の二本鎖DNAからなる)は、約7.5 kbまでの外因性DNAを担持するのに操作することができ、例えば、 アデノウイルスキャプシドに接着させることによって、より長いDNA配列を細 胞内に運ぶことも可能である(Curielら,Human Gene Therapy3,147-154(199 2));(4)アデノウイルスベクターは染色体外でコードする配列の発現を命令す るので、アデノウイルスはおそらく細胞の通常の機能を妨げない;および(5) 多年にわたり、生のアデノウイルスがヒトワクチンとして安全に使用されている ことが挙げられる。 しかしながら、アデノウイルスを遺伝子治療に用いることの欠点は、アデノウ イルスファイバーおよびペントンベースに対する受容体を含むすべての細胞がア デノウイルスを内部移行させ、したがって、遺伝子は治療を必要としない細胞に も投与されるということである。また、ファイバー受容体またはペントンベース 受容体のいずれか(例えば、インテグリン)を欠く細胞はアデノウイルスを介し た遺伝子送達が損なわれるだろう(Silverら,Virology165,377-387(1988); Horvathら,J .Virol.62,341-345(1988);およびHuangら,J.Virol.69,22 57-2263(1995))。同様に、アデノウイルスファイバー受容体を欠くらしい他の 細胞は、アデノウイルスにより、あったとしても非常に低い効率でしか形質導入 されない(Curielら(1992),上述;cottonら,PNAS(USA),87,4033-4037(1990) ;Wattelら,Leukemia10,171-174(1996))。したがって、特定の細胞へのア デノウイルスの侵入を制限することおよび/またはアデノウイルスを介した遺伝 子治療に従順な細胞の範囲を拡大することは現在の技術を越える意義ある進歩と なるだろう。このような正確に「ターゲッティングされた」アデノウイルス遺伝 子の送達はまた、ターゲッティングされた細胞内での遺伝子発現を得るのに必要 なアデノウイルスベクターの量を減少させ、そうしてアデノウイルス投与量の増 加に伴う副作用や合併症を減少させる可能性があるだろう。 細胞ターゲッティングを達成するための努力において、アデノウイルスは、本 質的に、マーカー遺伝子を含み且つ細胞結合リガンド(例えば、トランスフェリ ン)に共有結合したポリリジンと複合体形成して濃縮されたプラスミドDNAの 細胞への導入におけるエンドソーム溶解剤として使用されている(cottonら,PN AS(USA)89,6094-6098(1992);およびCurielら,PNAS(USA)88,8850-8854(1 991))。トランスフェリンーポリリジン/DNA複合体とアデノウイルスのカッ プリング(例えば、アデノウイルス指向性抗体によるか、トランスグルタミナー ゼによるか、あるいはビオチン/ストレプトアビジン架橋を介して)が遺伝子導 入を十分に増進することが実証されている(Wagnerら,PNAS(USA)89,6099-61 03(1992))。しかしながら、これらのアプローチは、リガンド(例えば、トラン スフェリン)とポリリジンとを連結し且つトランスフェリンーポリリジン/DN A複合体を前もって調製する必要があるという点で、幾分望ましくない。さらに 、アデノウイルスと形成する複合体は、細胞のアデノウイルス受容体またはトラ ンスフェリン受容体のいずれかと結合することによってエンドサイトーシスされ るだろう。加えて、ポリリジンはそれ自身で細胞に結合することができ、それに よってこのアプローチの特異性を妨害する。 このようなアデノウイルスの非特異的結合を回避するために、アデノウイルス ファイバーは、細胞表面受容体に対するリガンドの配列または二重特異的抗体( すなわち、ファイバーに対する特異性を有する一端と細胞表面受容体に対する特 異性を有する他端を有する分子)への結合を可能にする配列を組み込むことによ つて改変されてきた(PCT国際特許出願WO 95/26412号('412出願);Watkins ら,「組換えアデノウイルスを用いたターゲッティングアデノウイルス仲介遺伝 子導入」,要約No.336)。どちらの場合にも、通常のファイバー/細胞表面受 容体相互作用は排除され、そのファイバーがアデノウイルスを新しい細胞表面受 容体に指向し直す。ファイバーの改変を要する'412出願のアプローチに伴ういく つかの失敗の原因は、そのようなファイバーの改変がウイルスを繁殖させるのに 異なる細胞株(すなわち、改変されたウイルスが現時点でターゲッティングされ る受容体を有する細胞株)を必要とし、および/またはアデノウイル スを細胞内に導入するのに異なる細胞送達手段(例えば、リポソームを介した送 達)を必要とするかもしれないということである。さらに、Watkinsらと'412出 願のアプローチは細胞ターゲッティングにおいてアデノウイルスファイバーを使 用することに制限されるらしい。 ターゲッティングされた遺伝子送達への別のアプローチは、高親和性結合対の 第一分子とカップリングするターゲッティング因子を投与することを含む。ここ で該ターゲッティング因子は選ばれた細胞種と特異的に結合し得る(PCT国際 特許出願WO 95/31566号)。次いで、高親和性結合対の第二分子とカップリング した遺伝子送達ビークルを投与する。ここで該第二分子は、該遺伝子送達ビーク ルが該選ばれた細胞種にターゲッティングされるように、該第一分子と特異的に 結合し得る。例えば、ターゲッティング因子がベクターを認識するドメインにつ いて多価である場合、おそらく種々の成分の逐次投与が、形質導入効率を減少さ せるであろうベクター粒子の凝集を防ぐためになされるだろう。しかしながら、 ベクターと複合体を形成する前にターゲッティング因子の内部移行を可能にする ので、そのような逐次投与は不利である。さらに、予め投与されたターゲッティ ング因子の内部移行により細胞表面から受容体が一掃され、それによって複合体 を形成したターゲッティング因子とベクターの効率的なターゲッティングが妨げ られ、また、該受容体により制御される細胞プロセスの不全が引き起こされる可 能性もある。その上、そのような早まった内部移行は比較的高レベルのターゲッ ティング因子の使用を必要とするだろう。 本発明は組換えアデノウイルス遺伝子治療への前記アプローチの問題点の多く を克服せんとするものである。すなわち、本発明の目的は、細胞侵入のためのア デノウイルスの細胞への接着をターゲッティングする方法、並びに該方法を行う ための組換えアデノウイルス、ベクターおよび他の構成物を提供することである 。本発明のこれらのおよび他の目的、および利点、並びに本発明のさらなる特徴 は、以下の詳細な説明から明らかとなるだろう。発明の簡単な要約 本発明は、本明細書に記載されるような短シャフトアデノウイルスファイバー 、短シャフトファイバーを含む組換えアデノウイルス、短シャフトアデノウイル スファイバー遺伝子を含む組換えバキュロウイルス、短シャフトアデノウイルス ファイバー遺伝子を含むベクター、特にウイルス導入ベクター、好ましくはアデ ノウイルス導入ベクター、または原核もしくは真核の発現ベクター、並びに短シ ャフト組換えアデノウイルスの細胞への侵入をもたらすために、該短シャフト組 換えアデノウイルスの該細胞への接着をターゲッティングする方法を提供する。 該方法は、アデノウイルスファイバーとその細胞表面受容体との結合のレベルま たは効率を減少させ、アデノウイルスペントンベースとその細胞表面受容体との 結合を増加させ、そうして所定の細胞へのアデノウイルスの結合特異性を増大さ せる。あるいは、該方法は、非天然の(nonnative)アミノ酸配列をペントンベ ースもしくはファイバーノブのいずれかに導入することにより、所望の細胞表面 受容体へのアデノウイルスのターゲッティングを可能にする。非天然アミノ酸配 列は、アデノウイルスと所望の細胞表面受容体との直接または間接的(すなわち 、二重または多重特異的結合剤による)結合を可能にするようなものであればよ い。 組換えアデノウイルスは、好ましくは、該組換えアデノウイルスが接着するか または該組換えアデノウイルスが内部移行する細胞内で発現し得る非天然の遺伝 子を、最も好ましくは、天然のペントンベースまたはファイバーノブのアミノ酸 配列に加えてまたはそれに代えて、非天然のアミノ酸配列をさらに含む。該非天 然アミノ酸配列はアデノウイルスのアッセンブリを妨げず、二重特異的または多 重特異的な蛋白質結合配列(例えば、抗体結合部位)や細胞受容体結合配列であ ってよく、ファイバーノブの露出したループ中に、あるいはC末端の延長として ファイバーノブのC末端に位置することができる。短シャフトファイバーは、テ ール、約12個以下のβリピート、好ましくは約6〜約12個のβリピート、お よびノブを含むことが好ましい。短シャフトファイバーのシャフトとノブは、同 じ血清型のものであっても異なる血清型のものであってもよい。短シャフトファ イバーのシャフトは、天然に存在するアデノウイルスファイバー中のテールに隣 接する部分(例えば、テールに隣接するシャフトの3〜6個のβリピート)のよ うな、シャフトの一部であってよい。細胞侵入のためのアデノウイルスの細胞へ の接着をターゲッティングする方法は、細胞に上記組換えアデノウイルスを、該 細胞への該アデノウイルスの侵入をもたらすように接触させることを含む。組換 えアデノウイルスが、二重特異的または多重特異的蛋白質結合配列(例えば、抗 原結合部位)である非天然アミノ酸配列を含む場合、まず、(i)アデノウイルス 中の二重特異的または多重特異的蛋白質結合配列とそれぞれ選択的に結合する第 一成分と、(ii)細胞上の細胞表面結合部位と選択的に結合する第二成分とを含有 する二重特異的または多重特異的結合剤を該組換えアデノウイルスに接触させて 、アデノウイルスと二重特異的または多重特異的結合剤との複合体を形成させる 。次いで、アデノウイルスの細胞への侵入をもたらすように、該細胞に該複合体 を接触させる。 図面の簡単な説明 図1Aは、競合非標識ファイバー2(■)および非標識ファイバー5(●)の 存在下における、ファイバー濃度(μg/ml)に対する標識Ad2の結合(コ ントロールに対する%)のグラフである。 図1Bは、競合非標識ファイバー2(■)および非標識ファイバー5(●)の 存在下における、ファイバー濃度(μg/ml)に対する標識Ad5の結合(コ ントロールに対する%)のグラフである。 図2Aは、競合非標識ファイバー3ノブ(F3K)(■)、ファイバー5ノブ (F5K)(●)およびファイバー9ノブ(F9K)(◆)の存在下における、 ファイバーノブ濃度(μg/ml)に対する標識Ad2の結合(コントロールに 対する%)のグラフである。 図2Bは、競合非標識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の存在 下における、ファイバーノブ濃度(μg/ml)に対する標識Ad3の結合(コ ントロールに対する%)のグラフである。 図2Cは、競合非標識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の存在 下における、ファイバーノブ濃度(μg/ml)に対する標識Ad9の結合(コ ントロールに対する%)のグラフである。 図3Aは、競合非標識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の存在 下における、ファイバー濃度(μg/ml)に対する標識F5Kの結合(コント ロールに対する%)のグラフである。 図3Bは、競合非標識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の存在 下における、ファイバー濃度(μg/ml)に対する標識F9Kの結合(コント ロールに対する%)のグラフである。 図4Aは、コントロール(CTRL)、F5K、モノクローナル抗体(mAb )L230、ペントンベース(PB)およびPB+F5Kに対する標識Ad2の 結合(コントロールに対する%)の棒グラフである。 図4Bは、CTRL、F9K、L230、ペントンベース(PB)およびPB +F9Kに対する標識Ad9の結合(コントロールに対する%)の棒グラフであ る。 図5Aは、CTRL、F5K、F9K、PBおよびPB+F5Kに対するAd 2の感染能(FFU/106細胞)の棒グラフである。実験は抗PB抗体を用い て2回行った。 図5Bは、CTRL、F5K、F9K、PBおよびPB+F5Kに対するAd 9の感染能(FFU/106細胞)の棒グラフである。実験は抗PB抗体を用い て2回行った。 図6Aは、CS−1についての、CTRL、F5K、PBおよびF5K+PB に対する標識Ad2の結合(コントロールに対する%)のグラフである。示され た結果は3サンプルの平均で、コントロールを100として標準化している。す べてのサンプルにおいて平均値の標準偏差は10%以下であった。 図6Bは、CS−1−αVβ5についての、CTRL、F5K、PBおよびF 5K+PBに対する標識Ad2の結合(コントロールに対する%)のグラフであ る。示された結果は3サンプルの平均で、コントロールを100として標準化し ている。すべてのサンプルにおいて平均値の標準偏差は10%以下であった。 図6Cは、CS−1についての、CTRL、F9K、PBおよびF9K+PB に対する標識Ad9の結合(コントロールに対する%)のグラフである。示され た結果は3サンプルの平均で、コントロールを100として標準化している。す べてのサンプルにおいて平均値の標準偏差は10%以下であった。 図6Dは、CS−1−αVβ5についての、CTRL、F9K、PBおよびF 9K+PBに対する標識Ad9の結合(コントロールに対する%)のグラフであ る。示された結果は3サンプルの平均で、コントロールを100として標準化し ている。すべてのサンプルにおいて平均値の標準偏差は10%以下であった。 図7は、プラスミドp193 F5F9K-Shortのマップである。 図8は、コントロール、ファイバー、PBおよびファイバー+PBに対するア ルカリホスフェート発現(RLU)の棒グラフである。 図9は、AdSe.F5F9Kshort(■)およびAdSe(□)についての、コントロール および競合体ペントンおよび擬感染(mock)に対するアルカリホスフェート発現 (RLU)の棒グラフである。 すべての図面について、エラーバーは標準偏差を示す。図1A−4Bについて は、数値は3回の平均である。 発明の詳細な説明 本発明は、少なくとも部分的には、著しく異なる指向性を示すはっきりと区別 された亜群のアデノウイルス血清型が、著しく異なる結合特性を有するにも関わ らず、同じ細胞ファイバー受容体を認識するという発見に基づく。例えば、C亜 群ウイルスであるAd2およびAd5は、D亜群ウイルスであるAd9と同じ細 胞ファイバー受容体を認識する。しかしながら、B亜群ウイルスであるAd3は 、Ad2、Ad5およびAd9血清型により認識されるものとははっきり区別さ れる受容体を認識する。もつとも、Ad2とAd9は著しく異なる結合特性を示 す。Ad2とAd9との間の結合特性における相違は、Ad9がαVインテグリ ンを介して細胞と直接結合することから生じるらしい。Ad2と異なり、Ad9 の多くの細胞株との結合はファイバー9ノブ(F9K)を競合させても排除され なかった。しかしながら、αVインテグリンを発現するファイバー受容体欠損細 胞とのAd9の結合は、αVンテグリンに対するモノクローナル抗体によってブ ロックされた。対照的に、ファイバー受容体を発現するαVインテグリン欠損細 胞とのAd9の結合は、F9Kによってブロックされた。同様に、αVβ5イン テグリン欠損細胞株をβ5インテグリンサブユニットを発現するプラスミドでト ランスフェクトすると、αVβ5インテグリンが発現し、F9Kによっては有意 にブロックされないが、F9Kとペントンベースとの組み合わせではブロックさ れるAd9の結合が起こった。これらの結果は、ファイバー5とともにC亜群の メンバーであり、長さが37nmのファイバー2に比べて、D亜群のメンバーと して12〜13nmの範囲にあるファイバー9のより短い長さが、Ad9ペント ンベースのαVインテグリンとのファイバーに依存しない結合を可能にすること を示している。Ad9ファイバーのシャフトの長さがより短いことは、HepG 2肝細胞のような、ある特定の細胞とのファイバーを介した結合の効率が減じて いることとも相関がある。ファイバーの長さにおける相違により、種々のアデノ ウイルス血清型の著しく異なる組織指向性および結合特性も説明される。本発明 は、ペントンベースまたはファイバーノブに非天然の結合配列を直接または 間接的に(すなわち、二重特異的または多重特異的結合配列を介して)付加する ことにより、ファイバーの長さを相違させることを利用して細胞にアデノウイル スをターゲッティングする手段、および/またはファイバーとその細胞受容体と の結合のレベルまたは効率を減少させ、ペントンベースとその細胞受容体との結 合レベルを増加させることにより、アデノウイルスと所定の細胞との結合特異性 を増大させる手段を提供する。したがって、本発明は、特に、本明細書で定義す るような短シャフトアデノウイルスファイバー、そのような短シャフトファイバ ーを含む組換えアデノウイルス、並びに短シャフト組換えアデノウイルスの細胞 への接着をターゲッティングして、該短シャフト組換えアデノウイルスの細胞へ の侵入をもたらす方法を提供する。 本発明の短シャフトアデノウイルスファイバー蛋白質は、その生化学的性質に より特徴づけることができる。例えば、シャフトの長さ以外は野生型ファイバー 蛋白質と同一である短シャフトアデノウイルスファイバー蛋白質は、該短シャフ トファイバー蛋白質がいかなるウイルスからも離れている場合は、コグネイトフ ァイバー受容体と効率よく結合するだろう。しかしながら、それが野生型ウイル ス(例えば、Ad5)中に組み込まれた場合は、アデノウイルスファイバー受容 体と効率よく結合せず、したがって、それが親和性を有する細胞へのそのウイル スの結合を実質的に指示しないだろう。さらに、短シャフトファイバー蛋白質の みを有する組換えアデノウイルスの特定の細胞による取り込みは、大過剰の(例 えば、飽和またはウイルス結合蛋白に対して1000倍モル過剰の遊離蛋白)同 タイプの短シャフトファイバー蛋白質によって実質的に阻害されないだろう(も ちろん、該短シャフトファイバー蛋白質が、受容体または二重特異的な結合部位 に特異的であり且つ組換えウイルスが結合する非天然のアミノ酸配列(例えば、 組換えペントンベース中に含まれる非天然のアミノ酸配列など)を含むようにさ らに改変されなければであるが)。この場合、「実質的に阻害されない」とは、 ウイルスの取り込みが50%を超えて減少しないこと、好ましくは10%を超え て減少しないこと、いっそう好ましくは5%を超えて減少しないことを意味する 。 本発明において、「アデノウイルス」は、アデノウイルス科に属するいかなる ウイルスであってもよく、望ましくはマストアデノウイルス属(例えば、哺乳類 のアデノウイルス)またはアビアデノウイルス(例えば、鳥類のアデノウイルス )に属するものである。アデノウイルスはいかなる血清型のものでもよい。アデ ノウイルスまたはアデノウイルスコート蛋白質(例えば、ファイバーおよび/ま たはペントンベース)のソースとして用いることのできるアデノウイルス保存株 は、現在アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC,Rockville,MD )から入手できるアデノウイルス血清型1ないし47、あるいは他のいかなるソ ースから入手できる他のいかなるアデノウイルス血清型からも増幅することがで きる。例えば、アデノウイルスは、A亜群(例えば、血清型12、18、31) 、B亜群(例えば、血清型3、7、11、14、16、21、34、35)、C 亜群(例えば、血清型1、2、5、6)、D亜群(例えば、血清型8、9、10 、13、15、17、19、20、22〜30、32、33、36〜39、42 〜47)、E亜群(血清型4)、F亜群(血清型40、41)または他のいかな るアデノウイルス血清型のものでもよい。しかしながら、好ましくは、アデノウ イルスはAd2、Ad5またはAd9血清型のものである。最も好ましくは、ア デノウイルスは、C群のもの(特にAd2およびAd5血清型)−それは他の血 清群(非C群)に特異的な中和抗体によって該ウイルスが中和されないことを意 味する−である。B亜群の血清型は最も好ましくない。望ましくは、アデノウイ ルスは、同じ血清型のコート蛋白質(例えば、ペントンベース、ヘキソンおよび /またはファイバー)を含む。しかしながら、ペントンベースやファイバーのよ うなコート蛋白質は、(ここにさらに定義するように)そのすべてまたは一部が 別の血清型由来であるという意味でキメラであっても好ましい。 アデノウイルスは複製能力のあることが好ましい。あるいはそして好ましくは 、アデノウイルスは、その中に少なくとも1つの改変、最適にはウイルス複製を 欠損させる改変を有するゲノムを含む。アデノウイルスゲノムへの改変としては 、DNAセグメントの欠失、DNAセグメントの付加、DNAセグメントのリア レンジメント、DNAセグメントの置換またはDNA損傷の導入が挙げられるが 、それらに限定されない。DNAセグメントは、小さくて1ヌクレオチド、大き くて36キロ塩基対(すなわち、アデノウイルスゲノムのおよその大きさ)また はアデノウイルスビリオン(すなわち、約38kb)中にパッケージングするこ とができる最大量である38キロ塩基対であってよい。アデノウイルスゲノムへ の好適な改変としては、ファイバーシャフト、ファイバーノブおよびペントンベ ースに影響を与える改変が挙げられる。好ましくは、アデノウイルスをコインテ グレーション、すなわち、アデノウイルスゲノム配列と他の配列、例えば、他の ウイルス、ファージまたはプラスミド配列を連結することもできる。 組換えアデノウイルス 本発明は、(a)短シャフトファイバー、(b)組換えアデノウイルスが接着するか または組換えアデノウイルスが内部移行される細胞内で発現し得る非天然の遺伝 子、および最適には、天然のペントンベースまたはファイバーノブアミノ酸配列 に加えて、あるいはそれに代えて、非天然のアミノ酸配列(ここで、該非天然ア ミノ酸配列はアデノウイルスのアッセンブリを妨げない)を含む組換えアデノウ イルスを提供する。 「短シャフトファイバー」とは、そのシャフトが、天然に存在する、すなわち 野生型の、所定のアデノウイルスに存在するものよりも短いファイバーを意味す る。短シャフトファイバーは、好ましくはテール、シャフトおよびノブを含む。 ファイバーがその細胞表面受容体と結合するレベルまたは効率が減少し、ペント ンベースとその細胞表面受容体との結合が増加し、それによってアデノウイルス と所定の細胞との結合特異性が増大するように、シャフトは所定のアデノウイル スの野生型シャフトよりも十分に短くあるべきである。例えば、シャフトはAd 2またはAd5中に存在するものよりも短くあるべきである。シャフトは、より 長いファイバーを、異なる血清型のものであってよいより短いファイバーで置き 換えることによつて短くすることができる。もしファイバー全体(またはファイ バーシャフトおよびノブ)を置き換えることによってシャフトを短くするのであ れば、Ad2またはAd5のようなC亜群のファイバーをAd9のようなD亜群 のファイバーで置き換えることが好ましい。この点に関して、ファイバーシャフ トとノブは同じ血清型のものであってもよく、あるいはシャフトがある血清型の ものでノブが別の血清型のものであってもよい。しかしながら、B亜群のファイ バーは、その長さが短いにも関わらず、その細胞表面受容体となおも強く結合す るので、最も好ましくない。しかしながら、もし、例えばそのノブをAd9血清 型に代えたなら、B亜群のファイバーを使用することができるだろう。しかしな がら、好ましくはシャフトは、該シャフトの一部、好ましくはテールに対して遠 位の欠失によって短縮される。さらに、あるいは別の選択肢として、ノブをシャ フトの血清型とは異なる血清型のものにすることもできる。したがって、短縮さ れたAd2またはAd5ファイバーを使用することもできるし、あるいはAd9 ファイバーを使用することもできる。さらに、短縮されたAd2またはAd5フ ァイバーシャフトをAd9ノブとともに用いることもできるし、あるいはAd9 ファイバーシャフトをΛd2またはAd5ノブとともに用いることもできる。好 ましくは、シャフトは約12個以下のβリピート、より好ましくは約6〜約12 のβリピートを含む。短シャフトファイバーのシャフトは、対応の天然に存在す るアデノウイルスのファイバー中でテールに隣接するシャフトの部分のような、 シャフトの一部であってよい。短シャフトファイバーはキメラであってよい。さ らに短シャフトファイバーは非天然配列を介してαVインテグリンと結合するこ とができる。 「非天然の遺伝子」とは、対応の天然に存在する(すなわち、野生型)アデノ ウイルス中には見られないいかなる遺伝子をも意味する。非天然遺伝子はいかな る遺伝子でもよいが、望ましくは治療遺伝子またはリポーター遺伝子であり、そ れは好ましくはアデノウイルスが侵入する細胞内で発現し得るものである。治療 遺伝子はRNAまたは蛋白レベルでその効果を発揮するものであればよい。例え ば、治療遺伝子によってコードされる蛋白質を遺伝病の治療に使用することがで きる(例えば、嚢胞性線維症の治療における嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンス 調節因子をコードするcDNAの使用)。あるいは、治療遺伝子によってコード される蛋白質は、細胞死を誘導することによってその治療効果を発揮することが できる。例えば、ジフテリア毒素Aの発現のように、蛋白質の発現自体が細胞死 を導くこともできるし、あるいは蛋白質の発現が細胞をある特定の薬剤に対して 選択的に感受性にすることもできる(例えば、単純ヘルペスウイルス(HSV) チミジンキナーゼ遺伝子の発現は、細胞をアシクロビル、ガンシクロビルおよび FIAU(1−(2−デオキシ−2−フルオロ−β−D−アラビノフラノシル) のような抗ウイルス化合物に対して感受性にする)。 さらに、治療遺伝子は、例えば、アンチセンスメッセージもしくはリボザイム 、スプラィシングもしくは3’プロセッシング(例えば、ポリアデニル化)に影 響を及ぼす蛋白質、または細胞内の別の遺伝子の発現レベルに影響を及ぼす蛋白 質(すなわち、ここで遺伝子発現は、転写開始からプロセッシングされた蛋白質 の産生までのすべての工程を包含すると広く解される)をコードすることによっ て、おそらくは特にmRNAの蓄積速度の変化、mRNA輸送の変化および/ま たは転写後調節の変化を仲介することによって、RNAレベルでその効果を発揮 することができる。したがって、「治療遺伝子」なる語の使用は、当業者に知ら れているように、より一般的に遺伝子治療と呼ばれるものの、これらのおよび他 のいかなる態様をも包含することを意図する。 「非天然のアミノ酸配列」とは、所定のアデノウイルスのペントンベースまた はファイバーノブ中に見られず、遺伝子発現のレベルでそのアデノウイルスのフ ァイバーまたはペントンベースに導入されるいかなるアミノ酸配列をも意味する 。「非天然のアミノ酸配列」としては、短シャフトファイバーを有するアデノウ イルスの血清型以外、特に、短シャフトファイバーを有するアデノウイルスのフ ァイバーシャフトまたはノブまたはペントンベースの血清型以外のアデノウイル ス血清型由来のアミノ酸配列が挙げられる。好ましくは、非天然アミノ酸配列は 、直接または、二重特異的もしくは多重特異的結合剤(例えば、抗体もしくはそ の断片)を介して間接的に、標的受容体または標的受容体のクラス、好ましくは 細胞特異的または組織特異的受容体に結合する能力を、短シャフトファイバーの ペントンベースまたはノブに与える。好ましくは、非天然アミノ酸配列はペント ンベース中に導入される。しかしながら、非天然アミノ酸配列がファイバーノブ 中に導入される場合には、ファイバーノブの露出したループまたはC末端に導入 されるのが好ましい。 「受容体」とは、膜結合型および可溶性蛋白を含めて、細胞の表面上に存在す る蛋白質、炭水化物、脂質または他の分子または部分を意味する。 本発明において「二重特異的結合剤」は、少なくとも2つの分子(すなわち、 それは3つ以上、したがって多重特異的であってもよい)に対して特異性を有す る結合剤である。二重特異的結合剤は、本明細書でさらに記載するように、抗体 および/または接着配列のいかなる組み合わせであってもよい。そのような二重 特異的(多重特異的)結合剤は、好ましくは(i)アデノウイルス中の該二重特異 的(多重特異的)蛋白結合配列に選択的に結合する第一成分および(ii)アデノウ イルスが接触に至る細胞上に存在する特定の細胞表面結合部位のような、所望の 細胞表面結合部位に選択的に結合する第二成分を含む。 「成分」(すなわち、第一または第二成分)は、ペントンベースまたはファイ バーノブ上あるいは細胞表面結合部位上の二重特異的または多重特異的蛋白結合 部位と、(例えば、共有結合または非共有結合により)相互作用し得るあらゆる 分子である。最適には、二重特異的結合剤の第一および第二成分は、あるやり方 で、例えば、共有結合による相互作用(例えば、化学的架橋および/または2以 上の蛋白ドメインの融合)または非共有結合による相互作用によって、お互いに 結合している。好ましくは、成分は抗体(例えば、ポリクローナル、モノクロー ナル、二重特異的および/または一本鎖抗体)および/または接着配列(例えば 、細胞結合部位に対するリガンド等)である。 接着配列である成分は、好ましくはリガンド(例えば、受容体のような細胞表 面結合部位に対する)である。二重特異的(多重特異的)結合剤中(例えば、最 適には第二成分中)の細胞表面結合部位に対するリガンドの存在は、その表面上 に該リガンドに対する特異的結合部位を有する細胞へのアデノウイルスのターゲ ッティングを提供する。好適な結合部位およびそれらのリガンドまたは接着配列 の例としては、アミノ酸残基接着配列EDPGFFNVE(すなわち、Glu AspP ro Gly Phe Phe Asn Val Glu;配列番号4)およびEPGKQLYNVE(すな わち、Glu Pro Gly Lys Gln Leu Tyr Asn Val Glu;配列番号5)と結合するC R2受容体;HIV gp120のV3ループを認識するCD4受容体;トラン スフェリン受容体とそのリガンド;低密度リポ蛋白受容体およびそのリガンド; 肺の上皮および内皮細胞上のICAM−1受容体とそのリガンド;および脱グリ コシル化蛋白リガンドを認識するアシアロ糖蛋白が挙げられるが、それらに限定 されない。さらに、さらなるリガンドおよびそれらの結合部位として、好ましく は、(それらに限定されないが)直鎖状のアミノ酸部分、例えばトリペプチドR GD(すなわち、Arg Gly Asp)およびLDV(すなわち、Leu AspVal)、配列 KQAGD(すなわち、Lys Gln Ala Gly Asp;配列番号1)および配列EIL DV(すなわち、Glu Ile Leu Asp Val;配列番号2)、並びにポリリジン(す なわち、Lys Lys Lys Lys Lys;配列番号6,但し、該配列は1ないし10回存 在してよい)およびポリアルギニン配列(すなわち、Arg Arg Arg Arg Arg;配 列番号7,但し、該配列は1ないし10回存在してよい)を認識す るインテグリンが挙げられる。複数のリジンおよび/またはアルギニンの挿入は ヘパリンおよびDNAの認識を提供する。 抗体、例えば、特定の細胞表面結合部位またはキメラもしくは野生型ペントン ベースもしくはファイバーノブ上に存在するエピトープに対して指向される抗体 である成分は、二重特異的結合剤、好ましくは第一成分中に組み込むことができ る。そのような抗体は、該抗体が、例えば、完全な免疫グロブリン分子または当 該分野でFab、Fab’、F(ab’)2およびF(v)として知られるようなそ の部分を含むように、免疫グロブリン分子および免疫学的に活性なその部分(例 えば、パラトープ(すなわち、抗原結合部位)を含む部分)を包含するが、それ らに限定されない。該抗体は、例えば、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗 体、一本鎖抗体(例えば、パラトープに加えてリガンドまたは接着配列をさらに 含んでもよい)および二重特異的抗体(例えば、それ自身の中に、そしてそれ自 身だけで、野生型またはキメラペントンベースまたはファイバーノブのエピトー プに指向されるパラトープおよび細胞表面結合部位のエピトープに指向される別 のパラトープを有する二重特異的分子であってもよい)であってもよい。 本発明において、好適な抗体は、いかなる細胞表面結合部位にも指向されるも の、特に前述のものであり、また、野生型(すなわち、天然の)またはキメラの ペントンベースまたはファイバーノブ中に存在するエピトープを構成するいかな る結合ドメインにも指向されるものである。したがって、最適には、抗体はCR 2受容体、CD4受容体、トランスフェリン受容体、低密度リポ蛋白受容体、I CAM−1受容体、アシアロ糖蛋白および他のいかなるインテグリンにも指向さ れる。また、好ましくは抗体は、ペントンベースまたはファイバーノブの露出し た領域(露出したループまたはC末端)、例えば、キャプシド蛋白から外側に突 き出し且つ二重特異的抗体との結合のために立体配座的に接近可能なものに指向 される。したがって、いずれかのタイプの(すなわち、細胞表面結合部位、また は野生型もしくはキメラのペントンベースもしくはファイバーノブに指向され る)さらなる好適な抗体としては、αVインテグリンに指向されるL230モノ クローナル抗体;FLAGオクタペプチドDYKDDDDK(すなわち、Asp Ty r Lys Asp Asp Asp Asp Lys;配列番号8)に指向されるM2モノクローナル抗 体;L230およびM2モノクローナル抗体を組み込んだL230:FLAG二 重特異的抗体;CD3−T細胞受容体に指向される抗体に結合したFLAGモノ クローナル抗体を組み込んだOKT3:FLAG二重特異的抗体;ICAM−1 受容体に指向される抗体に結合したFLAGモノクローナル抗体を組み込んだI CAM:FLAG二重特異的抗体;インテグリンαVβ5に指向されるP1F6抗 体;αVインテグリンのαvサブユニットに指向される1B1.3.2モノクロ ーナル抗体;および赤血球凝集素ペプチドに指向される12CA5モノクローナ ル抗体が挙げられるが、それらに限定されない。 抗体は、例えば、モノクローナル、ポリクローナル、一本鎖および二重特異的 抗体調製用の慣用的技術、並びに当業者には周知のより最新の組換えDNA技術 などの、いかなる適切な技術により製造されてもよい。例えば、特にアデノウイ ルスに指向される抗体は、例えば米国特許第4,487,829号に記載されるようにし て製造することができる。免疫グロブリン定常領域に結合したリガンド成分を有 するキメラ分子および他の免疫結合体(例えば、二重特異的抗体)は、米国特許 第4,816,567号、第5,349,053号、第5,332,567号および第5,443,953号、並びにP CT国際特許出願WO 90/14424号、WO 91/05805号、WO 91/05871号、WO 92/02553 号およびWO 95/16037号;Cookら,J .Immunol.Methods171,227-237(1994); およびSpoonerら,Human Pathol.25,606-614(1994)に記載されるようにして 製造することができる。特に、二重特異的抗体は、種々の手段、例えば、化学的 技術(例えば、Kranzら,PNAS(USA)78,5807(1981)を参照)、例えばIgG全 体または、好ましくはF(ab’)2断片のジスルフィド切断再形成;2以上の特 異性を有する免疫グロブリンを産生するポリオーマを形成するための2以上のク ローンの融合(例えば、米国特許第4,474,893号;Segal ら,「免疫学における最新プロトコール」,Coliganら編中,第1巻,2.13.1-2. 13.16(John Wiley & Sons,Inc.(1995))を参照);または遺伝子工学(例えば 、米国特許第4,816,567号およびPCT国際特許出願WO 90/14424号を参照)によ って製造することができる。 二重特異的分子を含む抗体および/または接着配列のような成分は、それが、 他の結合ドメインおよび/または細胞表面結合部位に比べて、アデノウイルスペ ントンベースまたはファイバーノブの結合ドメインおよび/または細胞表面結合 部位とより大きな親和性で相互作用するとき、すなわち、その結合ドメインおよ び/または細胞表面結合部位により特異的であるか、より大きな特異性を有する とき、その結合ドメインおよび/または細胞表面結合部位に「選択的に結合する 」。「に特異性を有する」および「に特異的である」という語は、蛋白質が相互 作用する反応物の数および種類およびこれらの反応の速度および程度に関してペ プチドまたは蛋白質により示される選択性の程度、抗体が結合する抗原の数およ び種類およびこれらの反応の速度および程度に関して抗体により示される選択性 の程度をいうか、あるいは細胞表面結合蛋白により膜を通過して輸送される物質 に対する透過性の種類および程度をいう。この関連において「選択的に結合する 」という語は、本発明の方法に有用であるのに十分な結合をすることを意味する 。当該分野で知られているように、例えば、受容体との有用な選択的結合は、受 容体付近で達成し得る結合親和性およびリガンドの濃度の両方に依存する。した がって、治療される細胞または組織が、例えば細胞表面受容体との結合と競合す るのに十分な添加リガンド濃度に耐え得る限り、天然に存在するいかなる競合リ ガンドに対して見られるよりも低い結合親和性は有用である。 「二重特異的または多重特異的蛋白結合配列」は、成分が相互作用するペント ンベースまたはファイバーノブ(露出したループまたはC末端中の)上の領域で ある。この相互作用は、共有結合によるかまたは非共有結合による相互作用のい ずれであってもよい。二重特異的または多重特異的蛋白結合配列は、エピトープ (すなわち、抗原決定基つまり抗原抗体反応において抗体と結合する抗原の部分 )を含んでもよい。二重特異的または多重特異的蛋白結合配列はまた、好ましく は、細胞表面結合部位を認識し得るペプチド配列または蛋白ドメインである。そ れはまた、好ましくは、ファイバーノブまたはペントンベースに他のタンパク質 をカップリングさせるのに使用される「カップラー」蛋白配列である。このよう な一例は、当該分野で記載されるように、ビオチンーアビジン(ストレプトアビ ジン)結合(例えば、Saggioら,Biochem .J.293,613-616(1993);Alon,Eur .J.Immunol.23,893-898(1993);Millerら,Biochem .J.278,573-585(19 91)に記載)を仲介し、アビジンおよびビオチン結合蛋白に対する接着部位として 働く配列である。 したがって、好ましくは、二重特異的または多重特異的蛋白結合ドメインは、 上記の接着配列、例えば、CR2受容体によって認識されるEDPGFFNVE (すなわち、Glu Asp Pro Gly Phe Phe Asn Val Glu;配列番号4)およびEP GKQLYNVE(すなわち、Glu Pro Gly Lys Gln Leu Tyr Asn Val Glu;配 列番号5);CD4受容体によって認識されるHIV gp120のV3ループ ;トランスフェリン受容体によって認識されるリガンドトランスフェリン;低密 度リポ蛋白受容体に対するリガンド;肺上皮および内皮細胞上のICAM−1受 容体に対するリガンド;アシアロ糖蛋白によって認識される脱グリコシル化蛋白 リガンド;トリペプチドRGD(すなわち、Arg Gly Asp)およびLDV(すな わち、Leu Asp Val)、配列KQAGD(すなわち、Lys Gln Ala Gly Asp;配列 番号1)および配列EILDV(すなわち、Glu Ile Leu Asp Val;配列番号2 )のようなインテグリンによって認識される直鎖状のアミノ酸部分、並びにヘパ リンおよびDNAの認識を提供するポリリジン(すなわち、Lys Lys Lys Lys Ly s;配列番号6,但し、該配列は1ないし10回存在してもよい)およびポリア ルギニン(すなわち、Arg Arg Arg Arg Arg;配列番号7,但し、該配列は1な いし10回存在してもよい)配列のいずれかを含む。 また、好ましくは、二重特異的または多重特異的蛋白結合ドメインは、FLA GオクタペプチドDYKDDDDK(すなわち、Asp Tyr Lys Asp Asp Asp Asp Lys;配列番号8)に指向されるM2モノクローナル抗体;L230およびM2 モノクローナル抗体を組み込んだL230:FLAG二重特異的抗体;CD3− T細胞受容体に指向される抗体に結合したFLAGモノクローナル抗体を組み込 んだOKT3:FLAG二重特異的抗体;ICAM−1受容体に指向される抗体 に結合したFLAGモノクローナル抗体を組み込んだICAM:FLAG二重特 異的抗体;または赤血球凝集素ペプチドに指向される12CA5モノクローナル 抗体に対するエピトープを含む。該結合ドメインは、いくぶんは野生型配列の一 部を含み、いくぶんは非野生型配列の一部を含んでもよい。同様に、該結合配列 を含む配列(天然のおよび/または非天然の)は、必ずしも該蛋白質のアミノ酸 鎖に隣接する必要はない。言い換えれば、該結合配列は、該蛋白質の特定の立体 配座によって、例えば、隣接する配列および/または隣接しない配列が相互に極 めて接近するに至らしめるような蛋白質のフォールディングを通じて生じ得るも のである。 ベクター 短シャフトファイバーを含む組換えアデノウイルスおよび特定の細胞内で1つ または複数の非天然遺伝子を発現し得る組換えアデノウイルスは、ウイルス導入 ベクター、好ましくはアデノウイルス導入ベクターを、本発明に従って使用する ことにより生成することができる。該ウイルス導入ベクター、好ましくはアデノ ウイルス導入ベクターは、本明細書で定義されるような短シャフトファイバーを コードする遺伝子配列を含む。好ましくは、短シャフトファイバー遺伝子配列は 、(野生型に比べて)より短いファイバーの遺伝子、より好ましくはファイバー 遺伝子の一部を含む。好ましくは、該ファイバー遺伝子配列は、約12個以下の βリピート、好ましくは約6〜約12のβリピートをコードするファイバー遺 伝子の部分を含む。好ましくは、シャフトをコードするファイバー遺伝子の部分 は、天然に存在する、すなわち野生型アデノウイルスのファイバー中のテールに 隣接するβリピートをコードするファイバー遺伝子の部分である。 したがって、本発明はまた、本明細書で定義されるような短シャフトファイバ ーをコードする遺伝子配列を含むベクターを提供する。「ベクター」とは、この 語が当業者に理解されているように、遺伝子導入用のビークルである。本発明の ベクターとしては、プラスミド、ファージおよびウイルスが挙げられるが、それ らに限定されない。好ましくは、本発明のベクターはアデノウイルスベクターで ある。好適なベクターの一例はAdSe.F5F9Kshortである。本発明のベクターは、 本発明の方法に使用することができるものだけに限定されず、遺伝子導入ベクタ ーの構築に使用することができる中間タイプのベクター(例えば、「導入ベクタ ー」)も包含する。そのような導入ベクターの例は下記実施例において提供され る。好ましくは、該ベクターは上記のような非天然遺伝子をさらに含む。 アデノウイルスベクター(特に、複製欠損アデノウイルスベクター)に関して 、このようなベクターは完全なキャプシド(すなわち、アデノウイルスゲノムの ようなウイルスゲノムを含む)または空のキャプシド(すなわち、ウイルスゲノ ムがないか、例えば物理的または化学的手段により分解している)のいずれを含 んでいてもよい。好ましくは、該ウイルスベクターは完全なキャプシドを、すな わち、1以上の非天然遺伝子を運ぶ手段として含む。あるいは、上述のように、 非天然遺伝子をアデノウイルスキャプシドの外側に置いて細胞内に運ぶことも好 ましい。方法はウイルス、プラスミドおよびファージを、それらの核酸配列の形 態(すなわち、RNAまたはDNA)で導入するのに利用可能であるので、同じ 考え方に沿って、ベクターも同様に、キャプシド蛋白のようないかなる付随蛋白 の非存在下においても、またいかなるエンベロープ脂質の非存在下においてもR NAまたはDNAを含むことができる。同様に、リポソームは細胞膜との融合に よって細胞侵入を果たすので、ベクターはコート蛋白をコードする構成的核 酸とともにリポソームを含むことができる。そのようなリポソームは、例えば、 Life Technologies,Bethesda,MDから市販されており、製造者の推奨に従って 使用することができる。さらに、リポソームを遺伝子送達を達成するのに使用す ることができる。製造者の手引きに従ってリポソームを調製した後か、あるいは リポソームの調製中に、(本明細書に記載する方法を用いて製造されるような) 可溶性キメラコート蛋白質を、該リポソームに添加することができる。 本発明のベクターは、付加的な配列および変異を、例えば、ノブおよび/また はペントンベース蛋白質および/または非天然遺伝子配列のようなアデノウイル スの短シャフトファイバー内に含むことができる。特に、本発明のベクターは、 好ましくは、上記のように全合成または部分合成により製造されたコード配列も しくは他の遺伝子配列またはゲノミックもしくは相補DNA(cDNA)配列を 含むことができ、且つDNAまたはRNAの形態で提供され得る非天然遺伝子を 含む核酸配列をさらに含む。 mRNAの発現および蛋白質の生産のために、および受容体または蛋白質の特 異性およびアビディティー、三量体化能力、ペントンベース結合および他の生化 学的特徴の評価のために、短シャフト組換えアデノウイルスファイバー遺伝子配 列は、バキュロウイルスまたは適切な原核もしくは真核発現ベクターからアデノ ウイルスベクターに、あるいはアデノウイルスベクターからバキュロウイルスま たは適切な原核もしくは真核発現ベクターに移すことができる。特に、Wickham ら(1995),上述,に記載されるようなバキュロウイルスにおける蛋白質の製造方 法を使用することができる。 したがって、本発明はまた、組換えバキュロウイルスおよび原核および真核プ ラスミド、並びに本明細書で定義されるような短シャフトファイバーをコードす る遺伝子配列を含み、本明細書で定義されるような「導入ベクター」でもある発 現ベクターを提供する。短シャフトファイバー遺伝子配列は、天然アミノ酸配列 に加えて、あるいはそれに代えて、得られる短シャフトキメラファイバーが所望 の細胞表面受容体と直接または間接的に(すなわち、二重特異的または多重特異 的結合剤を介して)結合することを可能にする、非天然配列を含むことができる 。アデノウイルスベクター、PCR産物またはクローニングベクターからバキュ ロウイルスまたは原核もしくは真核発現ベクターに該キメラ遺伝子を移すことに より、高い蛋白質の発現を達成することができる(総蛋白のおよそ5〜50%が キメラファイバーである)。 本発明のベクターは、本明細書に記載するような短シャフトファイバーをコー ドする遺伝子配列のコード配列の内部に、あるいはそれに代えるかまたはその外 側に、例えば短シャフトファイバー蛋白が三量体化する能力に強い影響を与える 付加的な配列をさらに含むことができる。三量体化能力に強く影響する配列とは 、本発明においては、短シャフトキメラファイバーの三量体化を可能にする配列 である。 本発明のベクター(組換えアデノウイルスベクターおよび導入ベクターを含め て)の製造に関して、導入ベクターは、当業者に知られているような標準の分子 的および遺伝学的技術を用いて構築することができる。ビリオン、すなわちウイ ルス粒子を含むベクター(例えば、組換えアデノウイルスベクター)は、適当な 細胞株内でウイルスベクターを用いて製造することができる。同様に、ファイバ ーキメラ含有粒子は、標準的な細胞株、例えば、現在アデノウイルスベクター用 に使用されている細胞株内で製造することができる。得られたこれらの粒子は、 次いで、本明細書に記載するような非天然アミノ酸配列を含み得るペントンベー スを介して、あるいはそのノブが本明細書に記載するような非天然アミノ酸配列 を含み得るファイバーを介して、特定の細胞にターゲッティングすることができ る。このターゲッティングは直接的であっても、例えば、二重特異的または多重 特異的結合剤、例えば抗体またはその断片を介して、間接的であってもよい。 短シャフトアデノウイルスファイバー したがって、本発明はまた、短シャフトアデノウイルスファイバーを提供する 。望ましくは、短シャフトアデノウイルスファイバーは、例えば、より長いファ イバーまたはより長いシャフトおよびノブをより短いファイバーまたはより短い シャフトおよびノブで置き換えることによって、あるいは、好ましくは、野生型 アデノウイルスファイバーのシャフトの一部、好ましくはテールに対して遠位を 欠失させることによって、野生型アデノウイルスファイバー(またはそれをコー ドする核酸配列)から誘導される。さらに、あるいは別の選択肢として、ノブは シャフトの血清型と同じかまたは異なる血清型のものであってよい。いかなるア デノウイルスの血清型もファイバーのソースとして(すなわち、組換え手段によ り該蛋白質を生じるためのDNAソースとして、または該蛋白質のソースとして それ自身を)使用することができるが、Ad2またはAd5のようなC亜群、あ るいはAd9のようなD亜群由来の血清型が好ましく、B亜群由来の血清型は最 も好ましくない。当業者は蛋白質の製造手段によく精通している。 短シャフトファイバーはAd2またはAd5のファイバーよりも短いことが望 ましく、好ましくは約12個以下のβリピート、通常は少なくとも約6個のβリ ピート(例えば、約6〜約12のβリピート)を含む。理想的には、これらの繰 り返し配列は、天然に存在するアデノウイルスのテールに隣接するファイバーシ ャフトの領域から得られる。短シャフトファイバーは、野生野生型蛋白質へのア ミノ酸配列の付加または該蛋白質中のアミノ酸配列の置換をさらに含んでもよい 。そのような付加または置換は、好ましくは、短シャフトキメラファイバーが二 重特異的または多重特異的な蛋白結合配列(すなわち、前記のように接着配列ま たは抗体に対するエピトープ)または細胞受容体結合配列(例えば、インテグリ ンと結合するための配列)を、ファイバーノブ中に含むようになされる。 望ましくは、短シャフトキメラファイバー蛋白中の(上で定義されたような) 二重特異的または多重特異的蛋白結合配列は、ファイバーノブ中に、約1〜約2 50アミノ酸、より好ましくは約1〜約100アミノ酸、最も好ましくは約1〜 約50アミノ酸のアミノ酸配列の、野生型蛋白質への付加または該蛋白質中にお ける置換を構成する。あるいは、アデノウイルスペントンベースが、上で定義さ れたような、対応の天然に存在する、すなわち野生型アデノウイルスペントンベ ース蛋白が結合しない特定の分子との結合をもたらす二重特異的または多重特異 的蛋白質結合配列を含む。あるいは、キメラアデノウイルスペントンベースまた はファイバーノブは、好ましくは、天然に存在する、すなわち野生型ペントンベ ースまたはファイバーノブとは結合しない、細胞受容体のような分子に結合する 非天然アミノ酸配列をそれぞれ含む。 したがって、本発明の蛋白質(およびペプチド)は、数多くの慣用的技術のい ずれによっても調製することができる。例えば、組換えペプチドの場合、所望の ペプチドをコードするDNA断片を周知の分子・遺伝学的技術を用いて適当なベ クターにサブクローニングすることができる(例えば、Maniatisら,「モレキュ ラー・クローニング:ア・ラボラトリー・マニュアル」,第2版(Cold Spring Harbor Laboratory,1989)を参照)。該断片はインビトロで転写させ、続けてペ プチドに翻訳させることができる。市販のキット(例えば、Clontech,Palo Alto ,CA;Amersham Life Sciences,Inc.,Arlington Heights,IL;InVitrogen,S an Diego,CAなどにより製造されるような)を用いることもできる。最適には、 ポリメラーゼ連鎖反応を核酸の操作に使用することができる。 変異ペプチドを製造するための天然アミノ酸配列の変化は、当業者に知られて いる種々の手段によって行うことができる。変異ペプチドは、別の指示されたペ プチドと実質的に相同であるが、そのペプチドとは異なるアミノ酸配列を有する ペプチドである。相同性の程度(すなわち、同一性のパーセント)は、例えば、 そのような比較のために最適化されたコンピュータープログラムを用いて(例え ば、Devereuxら(Nucleic Acids Res.12,387(1984)に記載され、theUnivers ity of Wisconsin Genetics Computer Group(UWGCG)より自由に入手することが できるGAPコンピュータープログラム,バージョン6.0またはよ り高度なバージョンを用いて)配列情報を比較することによって測定することが できる。 変異蛋白質および/またはペプチドの活性は、例えば、短シャフトファイバー 蛋白との組み合わせで、キメラペントンベースまたはキメラノブにより付与され る形質導入能力または細胞結合能力を試験することにより、あるいは当業者に公 知の他の方法を用いて調べることができる。 変異蛋白質(ペプチド)と対照蛋白質(ペプチド)の間で同一でないアミノ酸 残基に関して、好ましくは変異蛋白質(ペプチド)は、保存性のアミノ酸置換、 すなわち、所定のアミノ酸が、大きさ、電荷密度、疎水性/親水性および/また は立体配置が類似した別のアミノ酸(例えば、Pheに対してVal)により置換され るようなアミノ酸置換を含む。変異部位特異的な変異は、改変部位を含む合成オ リゴヌクレオチドを発現ベクターに連結することにより導入することができる。 あるいは、オリゴヌクレオチドにより指示される部位特異的変異誘発は、Walder ら,Gene42,133(1986);Bauerら,Gene37,73(1985);Craik,Biotechniqu es ,12-19(January 1995);および米国特許第4,518,584号および第4,737,462号 に開示されるもののように使用することができる。 いかなる適当な発現ベクター(例えば、Pouwelsら,「クローニングベクター :ア・ラボラトリー・マニュアル」(Elsevior,NY:1985)に記載)およびいかな る対応の適切な宿主も、組換えペプチドの製造に使用することができる。発現宿 主としては、エシェリヒア属、バチルス属、シュードモナス属、サルモネラ属に 属する細菌種、バキュロウイルス系を含む咄乳動物または昆虫宿主細胞系(例え ば、Luckowら,Bio/Technology,47(1988)に記載)および樹立細胞株(例え ば、COS−7、C127、3T3、CHO、HeLa、BHK細胞株)などが 挙げられるが、それらに限定されない。本発明のキメラ蛋白質(ペプチド)調製 用の特に好適な発現系はバキュロウイルス発現系(例えば、Wickhamら(1995), 上述,に記載)であり、ここでは、トリコプルシア・ニイ (Trichoplusiani)、Tn5B1−4昆虫細胞または他の適当な昆虫細胞が、高 レベルの組換え蛋白質を製造するのに使用される。もちろん、当業者は、発現宿 主の選択が産生されるペプチドの種類に派生した効果を有することを承知してい る。例えば、酵母または咄乳動物細胞(例えば、COS−7細胞)において産生 されるペプチドのグリコシル化は、大腸菌のような細菌細胞において産生される ペプチドのそれとは相違する。 あるいは、(変異ペプチドを含めて)本発明のペプチドは、当業者に周知の標 準的なペプチド合成技術(例えば、Bodanszky,「ペプチド合成の原理」,(Spri nger-Verlag,Heidelberg:1984)に要約される)を用いて合成することができる 。特に、該ペプチドは固相合成法(例えば、Merrifield,J .Am.Chem.Soc.85 ,2149-54(1963);Baranyら,Int .J.Peptide Protein Res.30,705-739(198 7);および米国特許第5,424,398号を参照)を用いて合成することができる。所 望であれば、これは自動化ペプチド合成機を用いて行うことができる。t−ブチ ルオキシカルボニル(t−BOC)または9−フルオレニルメチルオキシカルボ ニル(Fmoc)アミノ酸保護基の除去および樹脂からのペプチドの分離は、例 えば、低下した温度で酸処理することによって達成することができる。ペプチド 含有混合物は、次いで、例えばジメチルエーテルで抽出して非ペプチド性有機化 合物を除去し、合成されたペプチドを(例えば、約25%w/v酢酸で)樹脂粉 末から抽出することができる。ペプチド合成に続いて、任意で、不完全なペプチ ドあるいは遊離アミノ酸のいずれも排除するために、(例えば、高速液体クロマ トグラフィー(HPLC)を用いて)さらに精製を行うことができる。合成され たペプチドについてアミノ酸分析および/またはHPLC分析を行い、ペプチド の同一性を確認することができる。 所望であれば、(変異ペプチドまたは蛋白質を含めて)本発明のペプチドまた は蛋白質は、例えば、グリコシル化、アミド化、カルボキシル化またはリン酸化 によって、あるいは本発明のペプチドの酸付加塩、アミド、エステル、特にC末 端エステルおよびN−アシル誘導体の創製によって修飾することができる。また 、該ペプチドを修飾し、他の部分と共有結合または非共有結合による複合体を形 成させてペプチド誘導体を創ることもできる。共有結合した複合体は、ペプチド を含むアミノ酸側鎖上、またはNもしくはC末端の官能基に化学的部分を結合す ることによって調製することができる。そのような修飾は、例えば、抗体に接着 する細胞表面受容体に対するリガンドを有する二重特異的分子を構築するのに特 に有用であり得る。さらなる修飾が当業者には明らかであろう。 目的の短シャフトファイバー蛋白の種々の特性パラメーターを調べることがで きる。受容体または他の蛋白質/短シャフトファイバー相互作用の特異性および 親和性は、Wickhamら(1993),上述,により先に示されるように、野生型ペント ンベース蛋白に対するスキャッチャード分析により調べることができる。受容体 特異性は、慣用の方法により、抗体または標的受容体に特異的なペプチドを用い て短シャフトファイバーと細胞との結合をブロックすることによってさらに調べ ることができる。短シャフトファイバーのペントンベースとの結合は、短シャフ トファイバー蛋白に対する抗体を介してプロテインAでコーティングしたビーズ とカップリングさせたときに、それが放射性標識したペントンベース蛋白を沈澱 させる能力により調べることができる。 ウイルスの接着、侵入および遺伝子発現は、まず、短シャフトファイバー蛋白 とβ−ガラクトシダーゼのようなマーカー遺伝子を発現する組換えウイルスを生 じさせる目的のインサートを含むアデノウイルスベクターを用いて評価すること ができる。β−ガラクトシダーゼ遺伝子を含むアデノウイルス(Ad−LacZ )に感染した細胞でのβ−ガラクトシダーゼの発現は、細胞にAd−Glucを 添加後2時間程度の早さで検出することができる。この手法は、組換えウイルス の細胞侵入および遺伝子発現の迅速且つ効率的な分析を提供するものであり、当 業者は慣用の技術を用いて容易にこれを実施する。 アデノウイルスの細胞への接着をターゲッティングする方法 本発明はまた、細胞侵入のためのアデノウイルスの細胞への接着をターゲッテ ィングする方法を提供する。この方法は、アデノウイルスの細胞内への侵入が達 成されるべく、該細胞に上記の組換えアデノウイルスを接触させることを含む。 「ターゲッティング」とは、別の細胞よりも特定の細胞へ優先的に導入するこ とを意味する。本発明において、細胞はいかなる細胞であってもよいが、好まし くは真核細胞である。真核細胞は、好ましくは多細胞種(例えば、単細胞の酵母 細胞とは反対であるような)のものであり、いっそう好ましくは咄乳動物、例え ば、ヒト細胞である。望ましくは、そのような真核細胞は、アデノウイルスが該 細胞内に侵入した後、その中にある一定の時間(すなわち、通常、少しの時間か ら約2ヶ月まで、可能性としては約2ヶ月後でも)存在し得るものである。最も 好ましくは、初期RNAは、本明細書にさらに記載するように、アデノウイルス によって細胞に運ばれるアデノウイルスゲノム(好ましくは非天然遺伝子を含む )から転写される。 細胞は単一で存在しても、より大きな細胞集団の部分であってもよい。そのよ うな「より大きな細胞集団」には、例えば、細胞培養(混合または純粋)、組織 (例えば、上皮または他の組織)、器官(例えば、心臓、肺、肝臓、胆嚢、膀胱 、眼および他の器官)、器官系(例えば、循環器系、呼吸器系、消化器系、泌尿 器系、神経系、外皮系または他の器官系)または生物(例えば、鳥類、哺乳類等 )が包含される。好ましくは、ターゲッティングされる器官/組織/細胞は、循 環器系(例えば、心臓、血管および血液を含むがそれらに限定されない)、呼吸 器系(例えば、鼻、咽頭、喉頭、気管、気管支、細気管支、肺等)、消化器系( 例えば、口、咽頭、食道、胃、腸、唾液腺、膵臓、肝臓、胆嚢他を含む)、泌尿 器系(例えば、腎臓、尿管、膀胱、尿道等)、神経系(例えば、脳および脊髄、 および眼のような特殊な感覚器官を含むが、それらに限定されない)および外皮 系(例えば、皮膚)のものである。いつそう好ましくは、ターゲッティング される細胞は、心臓、血管、肺、肝臓、胆嚢、膀胱および眼細胞からなる群より 選択される。 特に、組換えアデノウイルスがターゲッティングされる細胞は、該ターゲッテ ィングされる細胞が特定の細胞表面結合部位を含むという点で、ターゲッティン グされない別の細胞と異なる。「特定の細胞表面結合部位」とは、アデノウイル スが相互作用して細胞に接着し、それによって細胞への侵入を促進することがで きる、該細胞の表面上に存在するいかなる部位(すなわち、分子または分子の組 み合わせ)をも意味する。したがって、特定の細胞表面結合部位は細胞表面受容 体を包含し、好ましくは、蛋白質(改変蛋白質を含む)、炭水化物、糖蛋白、プ ロテオグリカン、脂質、ムチン分子またはムコ蛋白等である。可能性のある細胞 表面結合部位の例としては、グリコサミノグリカン上に見られるヘパリンおよび コンドロイチン硫酸部分;ムチン、糖蛋白およびガングリオシド上に見られるシ アル酸部分;主要組織適合遺伝子複合体I(MHC I)糖蛋白;マンノース、 N−アセチルーガラクトサミン、N−アセチルーグルコサミン、フコースおよび ガラクトースを含む、膜糖蛋白中に見られる共通の炭水化物分子;ICAM−1 、VCAM、E−セレクチン、P−セレクチン、L−セレクチンおよびインテグ リン分子のような糖蛋白;および、例えばMUC−1腫瘍特異的エピトープのよ うな、癌細胞上に存在する腫瘍特異的抗原が挙げられるが、それらに限定されな い。しかしながら、細胞にアデノウイルスをターゲッティングする本法は、細胞 相互作用(すなわち、所定の細胞表面結合部位との相互作用)のいかなる特定の メカニズムにも限定されず、またそのように解釈されるべきではない。 上記組換えアデノウイルスの1つの接着をターゲッティングする方法が、二重 特異的または多重特異的結合剤の使用を含むとき、該方法は、(a)(i)アデノウイ ルス中の二重特異的または多重特異的蛋白結合配列(例えば、抗体結合部位)と それぞれ選択的に結合する第一成分と、(ii)細胞上の細胞表面結合部位と選択的 に結合する第二成分とを含む二重特異的または多重特異的結合剤を、ア デノウイルスに接触させて、アデノウイルスと二重特異的または多重特異的結合 剤(例えば抗体)との複合体を形成させ、(b)細胞内へのアデノウイルスの侵入 が達成されるように、(a)の複合体を細胞に接触させることを含む。 本発明の方法によってアデノウイルスが細胞に侵入する能力を至適化するため に、好ましくは、該方法は、細胞内に導入された特定のアデノウイルスに指向さ れる中和抗体の非存在下で行われる。そのような抗体の非存在下では、アデノウ イルスが該抗体に結合する可能性はなく、したがって、細胞との結合および/ま たは細胞への侵入を妨げられる可能性がない。そのような中和抗体の存在を試験 することは当業者であれば十分できることである。そのような中和抗体の存在が アデノウイルスの細胞内送達にとって障害となる場合には、別のアデノウイルス ベクター、例えば、別の血清型のアデノウイルスベクター(Cromptonら,J.Gen .Virol.75,133-139(1994))または該抗体が指向されるエピトープを欠く別 のアデノウイルスベクターを使用することができる。 アデノウイルスと二重特異的(多重特異的)分子との「複合体」はいかなる相 互作用であってもよく、例えば、アデノウイルスと二重特異的(多重特異的)分 子との間の共有結合または非共有結合による相互作用であり、好ましくは、非共 有結合による相互作用である。そのような「接触」は、当業者に知られ且つ本明 細書に記載され、アデノウイルスと二重特異的(多重特異的)分子との、または 細胞とアデノウイルス・二重特異的(多重特異的)分子複合体との見かけ上の接 触または相互の接触状態がそれによって達成され得るいかなる手段によってなさ れてもよい。例えば、アデノウイルスと二重特異的(多重特異的)分子との接触 は、これらの要素を少量の同じ溶液中で混合することにより行うことができる。 任意で、それらの要素を、例えば、当業者に公知の化学的手段または他の手段に よってさらに共有結合させることができ、あるいは、好ましくは、非共有結合的 相互作用(例えば、イオン結合、水素結合、ファン・デル・ワールスカおよび/ または非極性相互作用)によって結合させることができる。これに比べて、細胞 と該複合体は、例えば、該複合体が宿主(例えば、ヒト)に投与され、それが選 択的に結合し侵入する細胞に血流により運ばれる場合がそうであるように、必ず しも少量で接触に至る必要はない。アデノウイルスと二重特異的(多重特異的) 分子との接触は、好ましくは、細胞がアデノウイルスと二重特異的(多重特異的 )分子との複合体に接触する前に行われる。「前」とは、アデノウイルスと二重 特異的分子との複合体が該複合体の細胞との接触に先立って形成されるのを確実 にするに十分な、細胞との接触に先立ついかなる量の時間をも意味し、例えば、 約5分〜約5年(すなわち、アデノウイルスと二重特異的分子との複合体が使用 可能な形態で、例えば、凍結乾燥状態または凍結保護剤の存在下−80℃で、安 定に維持され得る最長時間とおよそ同じぐらい)の範囲の期間である。 本発明の方法には複数の好適な実施態様がある。例えば、本明細書に記載する ように、アデノウイルスが非天然遺伝子を含むものである方法が好ましく実施さ れる。また、特定の細胞表面結合部位を含む細胞が、対応の野生型アデノウイル スが通常結合(すなわち、形質導入または感染)しないか、あるいは見かけ上低 い効率でしか結合しないものである方法も好ましく実施される。しかしながら、 本法はいかなる細胞にも、野生型アデノウイルスが比較的高い効率で結合し侵入 する細胞(例えば、上皮細胞)にさえ、アデノウイルスを導入するために実施す ることができる。 本法は、二重特異的分子が、(a)ファイバーノブまたはペントンベース中の二 重特異的蛋白結合配列と選択的に結合する第一抗体と、(b)アデノウイルスが接 触するに至り、そうして該アデノウイルスの細胞侵入が達成される細胞の表面上 に存在する細胞表面結合部位と選択的に結合する第二抗体とを含む二重特異的抗 体であるようにして、行うことができる。本明細書にさらに記載するように、こ の方法は、任意で、野生型またはキメラアデノウイルスペントンベースのいずれ かを含むアデノウイルスを用いて行うことができる。キメラアデノウイルスペン トンベースは、好ましくは、野生型アデノウイルスペントンベースが結合 しない特定の分子との結合をもたらす結合ドメインである非天然アミノ酸配列を 含む。キメラアデノウイルスペントンベースの結合ドメインは、好ましくは、( 野生型アデノウイルスペントンベースの結合ドメインと同様)第一抗体に対する エピトープを含む。好ましくは、キメラアデノウイルスペントンベース蛋白のエ ピトープは、配列番号8(すなわち、DYKDDDDK,つまり、Asp Tyr Lys Asp Asp Asp Asp Lys)、配列番号9(すなわち、TSEAAAHAIRGDTYADYKDDDDKGSS,つまり 、Thr Ser Glu Ala Ala Ala His Ala Ile Arg Gly Asp Thr Tyr Ala Asp Tyr Ly s Asp Asp Asp Asp Lys Gly Ser Ser)、配列番号10(すなわち、TSEAAAHAIRG DTYPYDVPDYAGSS,つまり、Thr Ser Glu Ala Ala Ala His Ala Ile Arg Gly Asp Thr Tyr Pro Tyr Asp Val Pro Asp Tyr Ala Gly Ser Ser)および配列番号11 (すなわち、YPYDVPDYA,つまり、Tyr Pro Tyr Asp Val Pro Asp Tyr Ala)から なる群より選択される配列、またはM2もしくは12CA5モノクローナル抗体 かFLAGもしくは赤血球凝集素ペプチドに指向される他の抗体(米国特許出願 第08/634,060号)のいずれかにより認識されるこれらの配列の派生物(すなわち 、欠失および/または変異を含む)を含む。 接着のためにターゲッティングされるアデノウイルスのファイバーと細胞との 結合を排除する(すなわち、妨げる)ことをさらに含む本発明の方法もまた、好 ましく実施される。特に、アデノウイルスが細胞侵入を果たし得るいかなる細胞 表面結合部位へのアデノウイルスファイバーの結合も排除することが好ましい。 この好適な態様において、ファイバーとその細胞表面受容体との相互作用は実質 的に排除され、従って、これらの相互作用のどれも、特定の細胞表面受容体に対 する細胞結合/細胞侵入をターゲッティングするペントンベースの能力を妨害す ることから排除される。標的細胞のアデノウイルス受容体に親和性を有するファ イバーノブの部分は、アデノウイルスファイバー蛋白のシャフトを短縮すること によってその受容体と相互作用できなくなる。しかしながら、該ファイバー蛋白 は三量体化能力のようなウイルスの生存性に決定的な機能を保持する。したがっ て、本発明の短シャフトファイバー蛋白は、好ましくは三量体化することができ 、もし特にアデノウイルス受容体との結合を妨げるようにさらに改変されなけれ ば、他の点では同一の、アデノウイルス受容体との結合のための完全長シャフト のファイバー蛋白を含む野生型ウイルスと競合し得る。いかなるアデノウイルス の細胞との結合も推計学的プロセスである。それ故、短シャフトファイバーは、 小さい割合で標的細胞との結合を仲介することができる。しかしながら、アデノ ウイルスにおいて、短シャフトファイバーの標的細胞との結合は、好ましくは少 なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、実質的に減衰するだろう。 本発明の多くの実施態様において、細胞結合/細胞侵入を命令するのは、望まし くはアデノウイルスペントンベースである。 上記のように、また以下にさらに記載するように、アデノウイルスがキメラま たは野生型ペントンベースのいずれかを含むこの方法が、好ましく実施される。 例えば、結合は、望ましくは野生型アデノウイルスファイバーのエピトープと選 択的に結合する抗体を該アデノウイルスに接触させることによって排除される。 好ましくは、この抗体(または他の結合剤)は、アデノウイルスファイバーとそ の受容体との相互作用を妨げるようなやり方で結合する。いっそう好ましくは、 該抗体は機能ブロッキング抗体である。 あるいは、該方法に使用される(キメラまたは野生型ペントンベースを含む) アデノウイルスは、好ましくはキメラアデノウイルスファイバーをさらに含む。 任意で、キメラアデノウイルスファイバーのエピトープと選択的に結合する抗体 または他の結合剤をアデノウイルスに接触させることにより、キメラアデノウイ ルスファイバーの結合は実質的に排除される。望ましくは、この抗体(または他 の結合剤)は、アデノウイルスファイバーとその受容体との相互作用を妨げるよ うなやり方で結合する。 短シャフトアデノウイルスはまた、対応の野生型アデノウイルスファイバーノ ブが結合し得る細胞に、自然には結合できないことを特徴とするキメラアデノウ イルスファイバーノブを含むこともできる。例えば、アデノウイルスファイバー ノブは、異なる細胞受容体に対する結合ドメインである非天然アミノ酸配列を含 んでもよく、および/または該ファイバーノブはシャフトの血清型とは異なる血 清型のものであってもよい。この方法に用いる長さのより短いキメラファイバー 蛋白が、好ましくは、ペントンベースと複合体形成した二重特異的抗体が該キメ ラファイバー(例えば、Ad9ファイバー)とアデノウイルスファイバー受容体 との相互作用を立体的に阻害するのを可能にするという点で、短シャフトアデノ ウイルスを形成するためにファイバー蛋白を交換することはさらに有利である。 本発明のさらに他の好適な態様において、特定の細胞表面結合部位を含む細胞 へのアデノウイルスの導入方法は、好ましくは、本明細書に記載されるような本 発明の組換えアデノウイルスベクターを用いて行われる。 使用例 本発明のベクターはインビトロで利用性がある。そのようなベクターは、アデ ノウイルスの細胞接着および細胞感染の研究における研究道具として、また、結 合部位−リガンド相互作用のアッセイ法に使用することができる。同様に、アデ ノウイルスベクター、特に短シャフトアデノウイルスファイバー遺伝子を含むア デノウイルスベクターは、インビボでも使用することができる。 特に、本発明の組換えアデノウイルスは、例えば矯正DNA、すなわち欠損す るか損なわれた機能をコードするDNA、または、例えば細胞内でのみ活性のあ る細胞毒素をコードするDNAのような慎重な殺傷剤、またはリボザイムやアン チャンス分子をコードするDNAを標的細胞に送達することによって、多くの疾 患のいずれかを治療するのに使用することができる。したがって、(例えば、「 治療遺伝子」をコードするような)「非天然アデノウイルス遺伝子」という語の 使用は、これらの、並びに当業者に知られているように遺伝子治療としてより一 般的に言われている他の態様を包含することを意図する。このような治療の対 象となり得る疾患としては、例えば、癌(例えば、黒色腫または膠腫)、嚢胞性 線維症、遺伝病およびHIV感染を含む病原性の感染が挙げられる。 例えば、αVβ3受容体により認識される短シャフトファイバーを有する組換え アデノウイルスを黒色腫または膠腫の治療に使用することができ、また、α3β1 受容体により認識され嚢胞性線維症膜貫通調節因子(CFTR)遺伝子を発現す る組換えアデノウイルスは、肺上皮細胞に送達することにより嚢胞性線維症の治 療に使用することができる。さらに、αmβ2受容体により認識され好中球および マクロファージにターゲッティングされる組換えアデノウイルス、α4β1受容体 により認識されリンパ球にターゲッティングされる組換えアデノウイルス、αII B β3受容体により認識され血小板および巨核球にターゲッティングされる組換え アデノウイルスおよびαVβ3インテグリンにより認識され血管新生中の内皮細胞 にターゲッティングされる組換えアデノウイルスを用いて、種々の血液関連疾患 を治療することができる。 αVインテグリンはターゲッティングされた遺伝子治療に有用な組織特異的受 容体である。αVインテグリンの発現は大多数の黒色腫(Albeldaら,Cancer Res .50,6757-6764(1990))および神経膠細胞芽腫(Gladsonら,J .ClinInvest .,88,1924(1991))において活性化される。これらの細胞上のαVインテグリン に治療的アデノウイルスをターゲッティングすることにより、例えば毒性遺伝子 を送達することが可能となるが、健常な周辺の組織への遺伝子送達を回避するこ とができる。さらに、インテグリンαVβ3は増殖中の内皮細胞上で発現する(Br ooksら,Science264,569-571(1994);Brooksら,Cell79,1157-1165(199 4))。これらの細胞上のαVβ3受容体にターゲッティングすることは、それらの 増殖を防ぐのに、例えば、腫瘍増殖の減衰または網膜疾患の治療に有用であろう し、あるいは虚血組織の血管再形成のようなさらなる血管形成を促進するのに有 用であろう。 さらに、アデノウイルスが通常感染しない細胞のような他の細胞に、本発明の 方法を用いて、例えば、それらの細胞上の細胞受容体へのアデノウイルスの接着 をターゲッティングすることにより、あるいはこれらの細胞内への侵入効率(す なわち、特異性)を増大させることにより、ターゲッティングを行うことができ る。これは種々の手段、好ましくは、抗体のような、特定の細胞受容体にアデノ ウイルスを接着させる二重特異的または多重特異的結合剤を用いることにより、 達成することができる。 本発明の方法および構成要素の他の適用が当業者には明らかであろう。 投与手段 本発明のベクターは、インビトロまたはインビボのいずれかで細胞に接触させ て使用することができる。本発明において、「接触」は、ベクターの細胞侵入を もたらすいかなる手段をも包含する。その方法はいかなる特定の導入手段にも依 存せず、またそのように解釈されるべきではない。導入手段は当業者によく知ら れており、また、本明細書に例示される。 したがって、導入は、例えば、エレクトロポーレーション、形質転換、形質導 入、接合または三親交配、(共)トランスフェクション、(共)感染、カチオン 性脂質による膜融合、DNAでコーティングしたマイクロプロジェクタイルによ り高速射撃、リン酸カルシウムとのインキュベーション−DNA沈殿、単細胞へ の直接マイクロインジェクション等によって、インビトロ(例えば、遺伝子治療 の生体外(ex vivo)タイプ法や組織培養研究において)またはインビボで達成 され得る。同様に、ベクターはカチオン性脂質、例えばリポソームによって導入 することができる。そのようなリポソームは市販されている(例えば、リポフ Gaithersburg,MDより供給される)。さらに、導入効率が増大した、および/ま たはインビボでの毒性が減少したリポソーム(例えば、PCT国際特許出願WO 9 5/21259号を参照)を使用することができる。他の方法も利用することがで き、当業者に知られている。 当業者には、本発明のベクター(特にアデノウイルスベクター)を遺伝子治療 (例えば、Rosenfeldら,Science252,431-434(1991);Jaffeら,Clin .Res.39(2),302A(1991);Rosenfeldら,Clin .Res.39(2),311A(1991);Berkner ,BioTechniques6,616-629(1988)を参照)、化学療法およびワクチン接種の 目的で動物に投与するのに適当な方法を用いることができ、2つ以上の経路が投 与に使用することができるが、ある特定の経路が、他の経路よりもより迅速でよ り効果的な反応を提供し得ることがわかるであろう。医薬上許容され得る賦形剤 もまた当業者によく知られており、容易に入手可能である。賦形剤の選択はベク ターの投与に使用される特定の方法によって部分的に決定されるであろう。した がって、本発明における使用には、非常に多様な好適な製剤がある。以下の方法 および賦形剤は単なる例示であって何ら限定するものではない。 経口投与に好適な製剤は、(a)液剤、例えば、水、生理食塩水、オレンジジュ ースのような希釈剤に溶解された有効量の化合物、(b)それぞれ予め決められた 量の有効成分を固形剤または顆粒剤として含むカプセル剤、サッシェ剤または錠 剤、(c)適当な液体中の懸濁液剤、および(d)適当な乳液剤からなり得る。錠剤型 は、ラクトース、マンニトール、コーンスターチ、馬鈴薯デンプン、微晶質セル ロース、アカシア、ゼラチン、コロイド性二酸化ケイ素、クロスカルメロースナ トリウム、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸および他の賦形剤 、着色剤、希釈剤、緩衝剤、湿潤剤、保存剤、着香剤、並びに薬理学上適合性の 賦形剤の内の1つまたは2つ以上を含み得る。トローチ剤型は、有効成分を香味 成分、通常はシュクロースおよびアカシアまたはトラガカントゴム中に含み得る し、また、香錠剤は有効成分をゼラチンおよびグリセリンのような不活性な基剤 中に含み、乳化剤、ゲル剤などは有効成分に加えて、当技術分野において知られ ているような賦形剤を含有する。 本発明のベクターは単独で、あるいは他の適当な有効成分と組み合わせて、吸 入によって投与されるエアロゾル製剤にすることができる。このようなエアロゾ ル製剤は、ジクロロジフルオロメタン、プロパン、窒素等の加圧された許容され る推進ガス中におくことができる。それらはまた、ネブライザー噴霧器やアトマ イザー噴霧器中のような非加圧製剤用の医薬として製剤化され得る。 非経口投与に適した製剤としては、抗酸化剤、緩衝剤、静菌剤、および意図す る受容者の血液と製剤を等張にする溶質を含み得る水性および非水性の等張滅菌 注射溶液剤、並びに懸濁化剤、溶解補助剤、贈粘剤、安定化剤および保存剤を含 み得る水性および非水性の滅菌懸濁液剤が挙げられる。当該製剤はアンプルやバ イアルのような単位投与量または複数回投与量を封入した容器で提供され、注射 用に、使用直前に滅菌した液状賦形剤、例えば水を添加すればよいだけのフリー ズドライ(凍結乾燥)された状態で保存することができる。即席の注射溶液剤お よび懸濁液剤は、以前に記述した種類の滅菌した散剤、顆粒剤および錠剤から調 製することができる。 さらに、本発明のベクターは、乳化用基剤や水溶性基剤のような種々の基剤と 混合することにより坐薬としてもよい。 膣投与に適した製剤は、有効成分に加えて当技術分野において適当であると知 られているような担体を含むペッサリー、タンポン、クリーム、ゲル、ペースト 、泡またはスプレー剤として提供され得る。 本発明によれば、動物、特にヒトに投与される用量は、目的の遺伝子、使用さ れる組成物、投与方法および治療される特定部位および生物によって変化する。 しかしながら、好ましくは、ベクター(例えば、本発明のアデノウイルスベクタ ー)の有効量に相当する用量が使用される。「有効量」は、宿主内で所望の効果 を生むのに十分な量であり、当業者に知られているいくつかのエンドポイント法 を用いてモニターすることができる。例えば、所望の効果の1つは宿主細胞への 核酸導入である。そのような導入は、治療効果(例えば、治療すべき疾患、病態 、障害または症候群に付随するある症状の緩和)を含むがそれに限定されない種 々 の手段により、あるいはさらに、導入された遺伝子もしくはコード配列または宿 主内でのその発現を実証することによって(例えば、宿主細胞内の核酸を検出す るためのポリメラーゼ連鎖反応、ノーザンまたはサザンハイブリダイゼーション 、または転写アッセイ、あるいは導入された核酸によってコードされる蛋白質ま たはポリペプチドを検出するためのイムノブロット分析、抗体を介した検出、ま たは特殊化されたアッセイ、あるいはそのような導入に起因するレベルまたは機 能における強い影響を用いて)モニターすることができる。記載されたこれらの 方法がすべての例示では決してなく、特定の適用に合ったさらなる方法が当業者 には明らかだろう。 一般に、本発明のベクターの効果的な導入を確実にするには、所定の投与経路 を考慮した上で接触させるおおよその細胞数に基づけば、接触させる細胞あたり 約1〜約5,000コピーの本発明のアデノウイルスベクターを用いることが好 ましく、各細胞に約3〜約300pfu入ることがいっそう好ましい。しかしな がら、これは単なる一般的な目安にすぎず、特定の適用において許可されるよう に、インビトロまたはインビボのいずれでも、より高いまたはより低い量の成分 の使用を決して妨げるものではない。例えば、実際の用量およびスケジュールは 、該組成物が他の医薬組成物と組み合わせて投与されるかどうかによって、ある いは薬物動態、薬物性向および代謝における個体間差によって変動し得る。同様 に、インビトロでの適用においては、ターゲッティングされる特定の細胞腫やベ クターを導入する手段によって、量は変動し得る。当業者は、必要に応じて、特 別な状況のいかなる必要な調整も容易に行うことができる。 実施例 以下の実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲を何ら制限 するものではない。 以下の実施例に関して: 全てのDNA操作は標準的なプロトコール(Ausubelら,「分子生物学の最新 プロトコール」,Greene Publishing Assocs./Wiley-Interscience,New York(1 989))に従って行った。 SDS-PAGEおよびウェスタンブロッティングによる蛋白分析も発表されたプロト コール(Ausubelら,上述;およびLaemmli,Nature227,680-685(1970))に従 って行った。 Ad2、Ad3、Ad5およびAd9は、ATCC(Rockville,MD)から保存株として入手し 、5%ウシ胎児血清(FCS)添加ダルベッコの最少必須培地(DMEM;Gibco BRL,Gai thersburg,MD)中のA549またはHeLa細胞で継代した。 HepG2、Hs 700T、A172、Ul18およびTera2細胞株はATCCから入手し、5% FCS添 加DMEM中で維持した。 RamosおよびY79細胞株もATCCから入手し、5% FCS添加RPMI(Gibco BRL)中で 維持した。 ヒト大動脈平滑筋細胞(HASMS)はCell Systems Corp.(Kirklans,WA)から購 入し、5% FCSを含むMCDB(Gibco BRL)中で維持した。 ヒト黒色腫ACA19細胞はJohn Hilkens氏(Netherlands Cancer Institute,Ams terdam)からの提供で、5% FCSを含むDMEM中で維持した。 ハムスター黒色腫CS-1細胞はCaroline Damsky氏(Schools of Dentistry and Medicine,UCSF,San Francisco,CA)から提供された。 β5インテグリンサブユニット遺伝子はSarah Bodary氏(Genentech Inc.,Sou th San Francisco,CA)から入手した。 CS-1細胞およびその誘導細胞は5% FCSを含むDMEM中で維持した。 3H-メチルチミジン標識アデノウイルスは、A549単層(約1,200万細胞/フラス コ)を感染多重度(moi)5で感染させることによって得た。感染後(pi)24時 間で、0.5mCiの3H-メチルチミジンを10mlの容量で加えた。この低容量で一晩イ ンキュベーションした後、15mlの培地を加え、感染55-96時間後に細胞 を採取した。次いで、細胞をペレットにし、2回洗浄し、10mMトリス(pH=8.0) を含むDMEM中に再懸濁させた。3回の凍結/融解サイクルによってウイルスを細 胞から放出させ、細胞の破片を遠心分離により除去した。上清をCsCl勾配上に重 層して、22,500rpmで5時間遠心分離した。ウイルスのバンドを集め、10mMトリ ス(pH=8.0)、150mM NaCl、10mM MgCl2および10% グリセロールに対して一晩透析 した。透析物を等体積に分けて、さらに使用するまで−80℃で保存した。 実施例1 本実施例ではアデノウイルス蛋白の合成および精製について説明する。 Ad3(GenBank受諾番号M12411;Signaesら(1985),上述)、Ad5(GenBank受諾番号 M18369;Chroboczekら(1992),上述;およびChroboczekら,Virol.161,549-554(1 987))、およびAd9(GenBank受諾番号X74659)のファイバー配列を、アデノウイ ルスのゲノムDNAからファイバーノブを増幅するためのプライマーの設計に使用 した。適当な制限酵素で消化した後のPCR産物のクローニングを容易にするため に、センスプライマーにBam HIサイト、アンチセンスプライマーにKpn Iサイト を含むようにプライマーを設計した。センスプライマーは、増幅の際に、各標的 ファイバー遺伝子のシャフトの末端反復配列である保存されたシャフトーノブジ ャンクション TWT(Stoutenら,J .Molec.Biol.226,1073-1084(1992);配 列番号4)および受容体認識ノブ(Henryら(1994),上述;Louisら,J.Virol.6 8 ,4104-4106(1994)およびStevensonら,J .Virol.69,2850-2857(1995))を産 物が含むようにハイブリダイズすべく設計した。PCR反応は、UltmaDNAポリメラ ーゼ(Perkin Elmer,Foster City,CA)を用いて、標準的なPCRプロトコールで 行った。次いで、産物を細菌発現ベクターpQE32(Qiagen Inc.,Chatsworth,CA) 中にBam HI/Kpn Iフラグメントとしてクローニングした。ファイバーノブのDNA 配列は自動化373 DNAシーケンサー(Applied Biosystems,Foster City,CA)を 用いて決定され、Genbankデータベースに報告されている元 の配列と比較して配列に差異は見られなかった。 次いで、pQE32ベクターを制限酵素Eco RIおよびKpn Iで切断して完全なイン サートを遊離させ、そしてこれをバキュロウイルス導入ベクターpAcSG2(Pharmi ngen,San Diego,CA)中にクローニングした。Ad3、Ad5またはAd9ファイバーノ ブ構築物を含む組換えバキュロウイルスを、標準的なプロトコール(O'Reillyら ,「バキュロウイルス発現ベクター:ア・ラボラトリー・マニュアル」,W.H.F reeman & Co.,Salt Lake City,Utah(1992))に従って分離し、増幅した。組換 えAd2、Ad3、Ad5およびAd9ファイバーを、以前に記述されたようにして(Wickha mら(1993),上述)合成し、精製した。Ad3、Ad5およびAd9ノブ蛋白(それぞれ、 F3K、F5KおよびF9K)は、Tn5B1-4昆虫細胞(Invitrogen,San Diego,CA)内で 高収率で産生され、Ni2+NTAアガロースカラムを製造元(Qiagen)が記載するよ うに用いて容易に均質にまで精製された。蛋白ゲル分析により、F3Kは24.1kDa、 F5Kは23.5kDa、およびF9Kは24.3kDaと、予測されたサイズで移動するバンドが明 らかとなった。ウェスタンブロット分析により、F5KとF9Kはどちらもファイバー 2蛋白に対して生じたウサギポリクローナル抗体と交叉反応するのに対し、F3Kは 交叉反応しないことがわかった。35S標識Ad3、Ad5およびAd9ファイバーノブを以 前に記述されたようにして(Wickhamら(1993),上述)製造した。 実施例2 本実施例では、A549細胞上にある同じ細胞ファイバー受容体へのAd2、Ad5およ びAd9の交叉競合について説明する。 3mM MgCl2および1mM CaCl2を含むダルベッコのリン酸緩衝食塩水(PBS;Gibco BRL)(PBS++)250μl中の約1×106個のA549細胞を、5% ウシ胎児血清アルブミ ン(BSA)PBS++溶液でプレコートされたエッペンドルフチューブ中で、ウイルス 粒子の数を増やしながら4℃で1時間予備インキュベーションした。細胞懸濁液に 組換えファイバーノブを最終濃度が10μg/mlとなるように加え、次いで該懸濁 液を37℃で1時間インキュベーションした後、4℃で15分間冷蔵した。それから 、標識したウイルスまたは標識したファイバー蛋白(1-3×104cpm)を細胞懸濁 液に加え、該懸濁液を4℃でさらに1時間インキュベーションした。インキュベ ーション後、細胞をペレット化し、接種物を除去し、該ペレットを冷PBS++で2 回洗浄した。ペレットを100μlのPBS++に再懸濁させ、シンチレーション液に加 えて、Beckmanシンチレーションカウンターで直接カウントした。 完全長の組換えファイバー2およびファイバー5の量を増加させると、図1Aお よび1Bにそれぞれ示されるように、Ad2およびAd5の結合はどちらも同等に阻害 された。図1Aおよび1Bはそれぞれ、競合する非標識ファイバー2(■)およ び非標識ファイバー5(●)存在下での、ファイバー濃度(μg/ml)に対する標 識Ad2および標識Ad5の結合(コントロールに対する%)のグラフである。どちら の場合でも、受容体部位の飽和は、95%の標識ウイルス結合の最大阻害とともに 、最終濃度0.1と0.3μg/mlの間で起こった。したがって、ファイバーを介した 同型(同じ血清型)のおよび異型(同じ亜群)の交叉競合が血清型Ad2とAd5の間 で起こった。このことは、Ad2およびAd5ファイバーが同一の受容体を認識するこ とを示唆した。このことはまた、該ファイバーがAd2およびAd5ウイルスの結合研 究において相互交換的に競合物として使用可能であることを示唆した。 完全なファイバー蛋白の代わりに受容体を認識する組換えファイバーノブを競 合物として用いて、異なる亜群、つまり、Ad2(C亜群)、Ad3(B亜群)およびAd 9(D亜群)の血清型間の交叉競合を調べた。Hisタグを有するF3K、F5KおよびF9 Kを実施例1に記載されるようにして製造した。 F3K、F5KまたはF9Kの量を増やしながらA549細胞を予備インキュベーションし た結果、図2A(該図は、競合する非標識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆) の存在下における、ファイバーノブ濃度(μg/ml)に対する標識Ad2の結合(コ ントロールに対する%)のグラフである)に示されるように、標識Ad2の結合は F5KおよびF9Kによって用量依存的に阻害されたが、F3Kによっては阻害されなか った。1μg/mlの濃度で、Ad2結合の90%以上が阻害された。これらの実験から 、F9K蛋白はF5K蛋白が競合するのと同じ受容体部位で競合することが示唆された 。本結合実験においてコントロールとして用いられたF3K蛋白は、Ad2の結合に全 く影響を及ぼさなかった。 F3K、F5KまたはF9Kの量を増やしながらA549細胞を予備インキュベーションし た後標識Ad3とインキュベーションしたところ、図2B(該図は、競合する非標 識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の存在下における、ファイバーノブ濃度 (μg/ml)に対する標識Ad3の結合(コントロールに対する%)のグラフである )に示されるように、相同なファイバーノブだけが、試験された最高濃度で、Ad 3の結合に対して85%の最大阻害効果を有することが分かった。F3Kと、ペントン ベース蛋白または、αVインテグリンに指向されるモノクローナル抗体L230(Wei nackerら,J .Biol.Chem.269,6940-6948(1994))とを組み合わせて細胞をさ らに予備インキュベーションすることにより、Ad3の結合は完全に阻害された。F 5KとF9KはどちらもAd3の結合に全く影響を及ぼさなかった。これらの結果から、 Ad3はAd2/Ad5受容体以外の受容体を認識することが確認され、また、Ad3はその ペントンベースを用いてαVインテグリンと直接相互作用し得ることが分かった 。 F3K、F5KまたはF9Kの量を増やしながらA549細胞を予備インキュベーションし た後標識Ad9とインキュベーションしたところ、図2C(該図は、競合する非標 識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の存在下における、ファイバーノブ濃度 (μg/ml)に対する標識Ad9の結合(コントロールに対する%)のグラフである )に示されるように、後者2つのノブは、用いられた最高濃度で、ウイルスの結 合に対して20%の最大阻害効果を有することが分かった。実際、2つの上皮細胞 株A549およびHs 700Tを用いた競合実験において、最終濃度を25μg/mlにまで上 げて使用しても、それ以上の阻害は観察されなかった。これらの結果は、Ad9 がファイバー非依存的なメカニズムによってA549およびHs 700T細胞に接着し得 ることを示唆するものである。 Ad2の結合阻害がAd2/Ad5ファイバー受容体への競合によるものか否かを決定す るために、A549細胞上のファイバー受容体についての直接的な蛋白質−蛋白質競 合実験を、35S標識F5Kおよび非標識F5KまたはF9K、並びにその逆を用いて組み立 てた。図3A(該図は、競合する非標識F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の 存在下における、ファイバー濃度(μg/ml)に対する標識F5Kの結合(コントロ ールに対する%)のグラフである)に示されるように、どちらの競合物とも、標 識F5Kの結合部位について同一の親和性で競合した。300ng/mlと1μg/mlの間の 濃度で非標識F5KまたはF9Kと細胞を予備インキュベーションすると、標識F5Kの 結合は完全に競合された。該非標識競合物は、図3B(該図は、競合する非標識 F3K(■)、F5K(●)およびF9K(◆)の存在下における、ファイバー濃度(μg/ ml)に対する標識F9Kの結合(コントロールに対する%)のグラフである)に示 されるように、標識F9Kとも同様の様式で競合した。 また、ウイルス/ウイルス競合実験において、細胞あたりの非標識Ad9ビリオン の数を増やしながらA549細胞を予備インキュベーションした結果、標識Ad2ビリ オンの結合は用量依存的に減少した。ウイルス/ウイルス、ファイバー/ウイルス およびファイバー/ファイバー交叉競合のデータはすべて、F5KとF9Kが同じまた は類似の受容体を認識することを強く示唆している。 実施例3 本実施例では、Ad2およびAd9がペントンベース蛋白を介してαVインテグリン と直接結合することを説明する。 Hs700T細胞を、Ad2またはAd9ファイバーの結合をそれぞれ阻害するF5KまたはF 9K(最終濃度2μg/mlで)、直接的なペントン/αVインテグリン相互作用を機能 的にブロックするmAb L230(最終濃度50μg/mlで)、Ad2ペントンベースま たは関連のファイバーノブを伴うAd2ペントンベースと予備インキュベーション した。次に、1-3×104cpmの標識Ad2またはAd9を加え、混合物を4℃で1時間イン キュベーションした。細胞をペレット化して冷PBS++で2回洗浄した。それから 、細胞と結びついたcpmをシンチレーションカウンター中で測定した(結合パーセ ント=細胞に結合した投入量のカウント/投入量の正確なcpm)。結合したウイル スを測定すると、図4A(該図は、CTRL、F5K、L230、PBおよびPB+F5Kに対する 標識Ad2の結合(コントロールに対する%)の棒グラフ(平均値の標準偏 害されることが分かった。細胞を、飽和量のL230またはAd2ペントンベースとと もに予備インキュベーションしても、Ad2の結合に影響はなかった。ペントンベ ースとF5Kを組み合わせてもAd2の結合をさらに阻害する効果はなく、表Iに示さ れるように、ファイバーのみが、Hs 700T細胞およびA549のような他の上皮細胞 株への最初のAd2の結合を仲介することが確認された。 表I:ファイバー受容体およびαVインテグリンを種々のレベルで 発現する細胞株へのAd2およびAd9の結合 *インテグリン:ビトロネクチン受容体αVβ3およびαVβ5 ND:測定せず** 細胞株および誘導株は:A549,ヒト肺癌;HepG2,肝癌;Hs 700T,腸または膵 癌の転移;A172およびU-118-MG,神経膠芽細胞腫;ACAl9,ヒト黒色腫細胞株;H ASMC,ヒト大動脈平滑筋細胞;Ramos,ヒトリンパ腫;Y79,網膜芽細胞腫;およ びTera 2,胚奇形癌である。 Ad9の結合は、図4B(該図は、CTRL、F9K、L230、PBおよびPB+F9Kに対する 標識Ad9の結合(コントロールに対する%)の棒グラフである)に示されるよう に、F9Kによって20-25%、L230によって46%、Ad2ペントンベースによって57%およ びAd2ペントンベースとF9Kの組み合わせによって77%ブロックされた。これらの 結果から、Ad9はファイバー−受容体相互作用に依存せずに、ペントンベースの αVインテグリンとの直接的な相互作用(上記表Iに示されるように、Hs 700T細 胞および他の上皮細胞株(例えば、A549株)へのAd9の接着および結合において 支配的な役割を果たすことがここで分かった)のようなメカニズムを用いて、細 胞に結合し得ることが確かめられた。しかしながら、これらの結果は、ファイバ ーおよびペントンベース以外の蛋白質がウイルスの細胞表面への接着および結合 にマイナーな役割を果たす可能性を排除するものではない。 実施例4 本実施例では、可溶性ファイバー蛋白がAd9による細胞感染をブロックしない ことについて説明する。 ウェル当たり約106個のHs 700T細胞を播種し、静置して付着させた。培地(10 %FCS添加DMEM)を除去し、PBS++で細胞を2回洗浄した。次いで、ファイバー5お よびファイバー9ノブ並びにAd2ペントンベースを、FCSを含まないDMEM中それぞ れ最終濃度10、10および50μg/mlとなるように該ウェルに加え、細胞を4℃で2 時間インキュベーションした。統計学的に信頼できる数のフォーカスを生じるよ うに予め決められた希釈度でウイルスを加え、細胞を冷所でさらに1.5時間 インキュベーションした。接種物を除去し、FCSを含まない冷DMEMでウェルを2 回洗浄した。10%FCSを含むDMEMを2ml加え、細胞を24-48時間インキュベーショ ンした。アデノウイルスの感染を、Wickhamら(1993),上述,に記載されるよう にして、且つ以下の改変を加えて定量した。簡単にいうと、細胞単層2%パラホル ムアルデヒドPBS溶液で20分間固定した後PBSで2回洗浄し、0.2%トライトンX-10 0とともに5分間インキュベーションした。0.5%魚ゼラチン(Sigma,St.Louis ,MO)PBS溶液で細胞を2回洗浄し、次いで同溶液で1時間ブロッキングした。 アデノウイルスDNA結合蛋白およびヘキソン蛋白に対する一次抗体(どちらもDou glas Brough氏,GenVec,Inc.により提供された)またはペントンベース蛋白に 対する一次抗体(Glen Nemerow氏,The Scripps Instituteにより提供された)を 、0.5%魚ゼラチンPBS溶液中1:100から1:250の希釈度で使用し、1時間インキュ ベーションした。細胞を3回洗浄し、0.5%魚ゼラチンを含むPBS溶液中l:100希釈 のFITC結合ヤギ抗ウサギ抗体(Boehringer Mannheim,Indianapolis,IN)と一 晩インキュベーションした。3回洗浄した後、1mlのPBSを染色した細胞にかけ、 フォーカスをNikon Diaphot 200蛍光顕微鏡を用いて計数した。 非標識Ad2およびAd9によるHs 700T細胞の感染に及ぼす競合物の効果を、アデ ノウイルス感染サイクルの初期(α-DNA結合蛋白)および後期(α-ヘキソンお よびα-ペントンベース)の両方に特異的な蛋白を検出する抗体を用いて分析し た。図5Aに示されるように(該図は、CTRL、F5K、F9K、PBおよびPB+F5Kに対す るAd2感染能(FFU/106細胞)の棒グラフであり、1つの実験について抗PB抗体を 用いて2回行った)、上記3つの抗体を用いたAd2感染の分析から、どちらのファ イバーノブとともに細胞を予備インキュベーションしても、感染は完全に阻止さ れることがわかった。飽和量のAd2ペントンベース蛋白とともに予備インキュベ ーションしても効果は観察されなかった。 上記3つの抗体を用いたAd9感染の分析では、F5Kには有意な阻害効果が見られ なかった。同様に、F9Kと細胞を予備インキュベーションした結果、図5B(該 図は、CTRL、F5K、F9K、PBおよびPB+F5Kに対するAd9の感染能(FFU/106細胞) の棒グラフであり、1つの実験について抗PB抗体を用いて2回行った)に示され ているように、僅かに感染能を阻害したが、それは統計学的には有意ではなかっ た。しかしながら、飽和量のAd2ペントンベースと予備インキュベーションする と、結果として形成するフォーカス数は45%減少した。これらの結果は、Ad9の感 染がペントンベースとαVインテグリンとの直接的な相互作用を伴うことを示し ている。ペントンベースとファイバーを組み合わて競合させてもさらに感染能が 低下することはないという事実は、Ad9ペントンが他の細胞受容体と相互作用す るかもしれないことを示唆する。 実施例5 本実施例では、Ad9がαVインテグリンに直接結合し得ることを説明する。 様々なレベルのファイバー受容体提示し且つαVインテグリンを発現または欠 如するヒト細胞株の調査対象群(表I参照)を用いて、Ad2およびAd9の結合をさ らに分析した。2つの細胞株、肝癌誘導株HepG2およびHs 700Tは、使用された標 識Ad2ウイルスの投入量の5から10%の間のレベルでAd2と結合した。これらのレ ベルは、飽和量のF5Kと細胞を予備インキュベーションした場合、90%を超えて低 下したことから、Ad2結合はファイバー依存的且つ特異的であることがわかった 。L230では全く影響が見られなかったことから、Ad2の結合にペントンベースは 識別されるほどの役割を果たさないことがわかった。HepG2へのAd9の結合はF9K によって阻害されなかったが、L230によって25%阻害された。Hs 700TへのAd9の 結合はF9Kによって25%阻害された。Hs 700TへのAd9の結合の約45%がαVインテグ リンとの相互作用と関連した。どれも低レベルのAd2ファイバー受容体を提示す るA172、U118MG、ACA19およびHASMCへのAd2の結合は低かった。これらの細胞株 に対するAd9の結合はF9K蛋白との予備インキュベーションによって有意に減少し なかったので、該Ad9の結合は、mAb L230と細胞を予備インキュ ベーションした際の結合パーセントの降下により確かめられるように、主として 直接的なペントン/αVインテグリン相互作用と関連していた。Ad9は、どちらも αVインテグリンをほとんどまたは全く発現していないRamosおよびY79に、低い レベルで結合した。F9K蛋白との予備インキュベーション時に得られた結合パー セントによって証明されるように、結合したウイルスの約60-80%はこれらの細胞 にファイバーを介して結合しているようだった。RamosおよびY79はどちらもL230 との予備インキュベーションにより結合に何の効果も示さなかった。Tera2はαV インテグリンを有し、(Ad2への結合データで証明されたように)非常に高いレ ベルのファイバー受容体を発現しているが、そのTera2にもAd9は結合した。αV インテグリンが存在するにも関わらず主にファイバーを介して結合したことは、 細胞のファイバー受容体密度を反映しているのかもしれない。Tera2細胞のL230 との予備インキュベーションは、Ad9の結合に何の効果も示さなかった。HepG2、 Ramos、Y79およびTera2に対するAd9のファイバーを介した結合は、Ad2の場合よ り約6-9倍低かった。これらの結果から、短縮されたファイバーシャフトを有す るアデノウイルスベクターは、ファイバー受容体を介した結合のレベルを減らす ことによって、より高いターゲッティング特異性を有するだろうと示唆される。 機能的なαVインテグリンを欠くハムスター黒色腫細胞株CS-1へのAd2およびAd 9の結合についても分析した。100万個の細胞を、2μg/mlの適当なファイバー ノブ、50μg/mlのAd2ペントンベース、または両者の組み合わせと予備インキュ ベーションし、4℃で1時間インキュベーションした。準飽和量の標識したウイ ルスを加え、1時間インキュベーションを続けた。次いで、細胞をペレットにし 、冷PBS++で2回洗浄し、シンチレーションカウンターで計数した。図6Aおよ び6B(該図は、それぞれCS-1およびCS-1-αVβ5での、CTRL、F5K、PBおよびF5 K+PBに対する標識Ad2の結合(コントロールに対する%)のグラフである)に示 されるように、Ad2はCS-1に予想通り結合した。Ad2はCS-1とよく結合し、F5K との予備インキュベーションにより90%の競合を結果として生じた。ペントンベ ースは結合に関与しなかった。CS-1細胞へのαVβ5インテグリンのトランスフェ クションは、Ad2の結合に何ら影響を及ぼさなかった。 図6Cおよび6D(該図は、それぞれCS-1およびCS-1-αVβ5での、CTRL、F9K 、PBおよびF9K+PBに対する標識Ad9の結合(コントロールに対する%)のグラフ である)に示されるように、Ad9はCS-1に結合した。Ad9はAd2より約5倍低いレ ベルでCS-1に結合し、F9Kとの予備インキュベーションにより65%の競合を結果と して生じた。ペントンベースとの予備インキュベーションでは有意な効果は観察 されなかった。しかし、Ad2とは異なり、αVβ5インテグリンでCS-1細胞をトラ ンスフェクトすると、Ad9の結合特性は劇的に変化した。Ad9の全結合は2つの因 子の1つによって増加したが、F9Kとの予備インキュベーションでは競合が25%ま で低下し、ペントンベースとの予備インキュベーションでは40%阻害の結果を示 した。F9Kおよびペントンベースとの予備インキュベーションは、65%にまで阻害 を増加させた。αVβ3インテグリンでCS-1細胞をトランスフェクトすると同様の 効果がみられたが、それほど顕著ではなかった。 F9Kが多くの細胞株へのAd9の結合をブロックできないのは、Ad9が、Ad2とは異 なり、ファイバーに依存せずαVインテグリンを介して細胞に結合し得ることと 相関がある。したがって、αVインテグリンはAd9ウイルスに対する第二の接着部 位として作用することができる。このことは、可溶性ファイバーがなぜ多くの細 胞株へのAd9の接着をブロックしないかを説明している。飽和量のペントンベー スおよびF9KとのHs 700T細胞の予備インキュベーションにより、Ad9の結合が77% ブロックされるということは、ファイバー−受容体およびペントン−インテグリ ン以外のウイルス−細胞相互作用が役割を果たしているかもしれず、実際、図5 Bに示されるHs 700T細胞でのAd9感染のFFU分析で見られたように、少なくとも 部分的には、これらの相互作用と置き換わり得ることを示している。αVインテ グリン以外の細胞インテグリンとペントンベースとの相互作用およびヘキソン と細胞表面蛋白との相互作用は、何故Ad9が、ファイバーおよびαVインテグリン 非依存的なメカニズムを用いて、みかけ上細胞に結合し侵入し得るかを説明する かもしれない。 Ad9(12-13nm)のように短いファイバー(10-11nm)を有するにも関わらず、 標識Ad3の結合は、飽和量の機能中和モノクローナル抗体L230およびF3KとA549細 胞を予備インキュベーションすると、Ad9とは異なつて完全に排除された。した がって、観察された標識Ad3の結合の15%までが、ウイルスのαVインテグリンと の方向づけ相互作用からもたらされた。したがって、Ad3はAd9のファイバーに相 当するファイバーの長さを有するにも関わらず、主としてそのファイバー受容体 と相互作用し、該受容体はAd2/5/9ファイバーによって認識されるファイバー受 容体よりも容易に使用可能であるに違いない。 実施例6 本実施例では、短シャフトウイルスベクターAdSEAP.F5F9Kshortの構築につい て述べる。 導入プラスミドp193NS83-100を、プラスミドpNEB193(New England Biolabs, Beverly,MA)にAd5ゲノムの83-100マップ単位領域にわたるAd5 NdeI−SalIフ ラグメントをクローニングすることにより構築した。クローニングを容易にする ために、(5’NdeIサイトと3’MunIサイトで両側を挟まれた)Bam HIサイトを 含む合成オリゴヌクレオチドでNdeI-MunIフラグメントを置換した。二本鎖合 成オリゴヌクレオチドフラグメントは、オーバーラップする合成一本鎖センスお よびアンチセンスオリゴヌクレオチドTATGGAGGAT CCAATAAAGA ATCGTTTGTG TTATG TTTCA ACGTGTTTAT TTTTC(配列番号12)およびAATTGAAAAA TAAACACGTT GAAACA TAAC ACAAACGATT CTTTATTGGA TCCTCCA(配列番号13)から作製した。 オーバーラップするオリゴマーの末端をNdeIおよびMunIサイトへ直接クローニ ングできるような突出部を持つように作製した。得られたベクター p193NS(ΔF)は、ファイバー蛋白の全コード配列を欠失していたが、アデノウイ ルスE4コード配列全体を含んでいた。該プラスミドは、合成Nde I/Mun Iオリゴ ヌクレオチド中に含まれるポリアデニル化シグナル(配列番号14および15中 で太字で示される)を保持し、且つ新しいBam HI制限部位(配列番号14および 15中で下線で示される)も取り込んでいた。 最後のファイバー蛋白のコドンとファイバー蛋白の終止コドンとの間にBam HI サイトを有する変異ファイバー遺伝子を含む導入プラスミドp193(F5*)を、p193N S(ΔF)から構築した。ファイバー遺伝子の最終コドンの後に改変Bam HIサイトを 組み込んで変異ファイバー遺伝子を創る一方で、ボリメラーゼ連鎖反応により該 ファイバー遺伝子を増幅すべく合成のセンスおよびアンチセンスオリゴヌクレオ チドプライマーを用いて、該変異ファイバー遺伝子をファイバーを欠くp193NS( ΔF)プラスミドに組み込んだ。このBam HIサイトはアミノ酸グリシンおよびセリ ンをコードするものとしても機能した。Ad5のゲノムDNA由来のファイバー遺伝子 のNdeIサイトからC末端コード領域までを増幅するために用いたプライマーは 、アンチセンスプライマーTCCCCCCGGG TCTAGATTAG GATCCTTCTT GGGCAATGTA TGA (太字は停止部位;Bam HIサイトは下線部;配列番号14)およびセンスプライ マーCGTGTATCCA TATGACACAG A(NdeIサイトは下線部;配列番号15)だった。 次いで、PCR産物をNdeIおよびBam HIで切断し、p193NS(ΔF)のNde I/Bam HIサ イトにクローニングした。 プラスミドp193F5F9K-shortをp193F5*から構築した。オリゴヌクレオチドプラ イマーGGACTAGTAG CATTTAATAAA AAAGAAGAT AAGCGC(配列番号16)およびCCGGA TCCTC ATTCTTGGGC GATATAGG(配列番号17)を用いて、最後のシャフトリピー トおよびノブをコードするAd9配列を該ファイバー遺伝子から増幅した。次いで 、PCR産物を標準的な技術を用いて精製した後、制限酵素NheIおよびBam HIで消 化して、PCR産物をP193(F5*)導入プラスミドのNhe I/Bam HI領域にクローニング できるようにした。 アデノウイルスの必須E4領域を含む導入プラスミドp193 F5F9KshortをSalIで 切断し、1時間前にアデノウイルスベクターAdSE.E4Gus(E4領域を欠いており、 E4遺伝子がなければ293細胞内で複製することができない)で感染させておいた2 93細胞にトランスフェクトした。AdSE.E4Gus DNAがp193 F5F9K shortプラスミド DNAと組換えを行い、E4遺伝子を獲得する場合にのみ、該ベクターは293細胞内で 複製が可能である。この組換えの間に、新しく形成されたベクターはプラスミド にコードされたファイバーの変異も取り込む。F5F9Kshortファイバーキメラを含 む生存可能な組換えE4+アデノウイルスを、トランスフェクション後5日目にト ランスフェクトされた細胞の細胞溶解物をプラーキングすることによって分離し た。得られたベクターAdSE.F5F9Kshortは、293細胞上で2回の連続したプラーキ ングを用いて、標準的なウイルス学的技術により単離精製した。ウイルスDNAのP CRおよび制限分析によって、該ベクターが正しい挿入を含むことを確認した。フ ァイバー遺伝子のいずれらかの側でプライミングするオリゴヌクレオチドプライ マーは、PCR産物が短縮されたキメラファイバー遺伝子として正しい大きさのも のであることを示した。ベクターDNAの制限分析は、新しいベクターがAd9ファイ バーノブにユニークな正しい制限部位を含んでいることを示した。したがって、 p193 F5F9K-shortプラスミド(その地図を図7に示す)は、Ad5ファイバー由来 の最初の8つのβリピート、つまり1-8、およびAd9ファイバー由来の最後のβリ ピートの、合計9シャフトリピート単位からなる短いシャフトを有するキメラフ ァイバー蛋白をコードする。言い換えれば、Ad5ファイバー遺伝子は、Ad5ファイ バーのNheI制限部位からAd5ファイバーコード配列の末端までを欠失し、その欠 失配列は、ノブおよび最後のシャフトリピートをコードするAd9ファイバー配列 で置換された。 実施例7 本実施例ではAdSE.F5F9Kshortによる293細胞へのアルカリホスファターゼ遺 伝子の送達の特異性について説明する。 293細胞を、3μg/ml Ad9ファイバー、50μg/mlペントンベース、またはフ ァイバーとペントンベースの組み合わせを含む、あるいは競合物を含まなDMEM(0 .3ml)の懸濁液中で37℃で45分間インキュベーションした。次いで、同量のAdSE .F5F9Kshortを各サンプルに加え、該サンプルを37℃で60分間インキュベーショ ンした。それから細胞を3回洗浄し、37℃で1日間培養した。次いで、アルカリ ホスファターゼキットを製造元の指示に従って用い、培地の分泌アルカリホスフ ァターゼ活性をアッセイした。結果を図8に示す(該図は、コントロール、ファ イバー、PBおよびファイバー+PBに対するアルカリホスファターゼ発現(RLU) の棒グラフである)。組換えファイバー蛋白は、それが長シャフトファイバー蛋 白を含むアデノウイルスベクターによる遺伝子送達の95-99%をブロックする濃度 で、かろうじてAdSE.F5F9Kshortによる遺伝子送達に対して効果を示すにすぎな かった。しかしながら、ペントンベースは長シャフトのAd5ベクターによる遺伝 子送達に対してはかろうじて効果を示すだけだが、AdSE.F5F9Kshortによる送達 を95%を超えて減少させた。これらの結果より、ペントンベースはAdSe.F5F9Ksh ortによる細胞への遺伝子送達を命令するのに対し、ファイバー蛋白は長シャフ トのAd2およびAd5ベクターによる細胞への遺伝子送達を命令することが実証され た。 実施例8 本実施例では、AdSE(長シャフト)およびAdSE.F5F9Kshort(短シャフト)に よる平滑筋細胞への遺伝子送達を比較する。 Ad2、Ad5またはAd9に対する機能的なファイバー受容体を、全くでないにして もほとんど発現しないヒト腸管平滑筋細胞を、実験の1日前に24穴プレートに プレーティングした。次に、50μg/mlのペントン蛋白の存在下または非存在下 で、細胞を37℃で1時間DMEM 0.3ml中でインキュベーションした。次いで、AdSE またはAdSE.F5F9Kshortを細胞に加え、室温で1時間振動させた。それから細胞 を3回洗浄し、37℃で1日培養した。アルカリホスファターゼキットを製造元の 指示に従って用い、培地の分泌アルカリホスファターゼ活性をアッセイした。結 果を図9に示す(該図は、コントロールおよび競合ペントンおよびmockに対する AdSe.F5F9Kshort(■)およびAdSe(□)のアルカリホスファターゼ発現(RLU) の棒グラフである。これらの結果は、AdSE.F5F9Kshortが、ある特定の細胞種へ の遺伝子送達においてAdSEよりも効率的であることを示している。さらに、ペン トンベースが細胞の形質導入をブロックしたことから考えて、これらの結果はAd SE.F5F9Kshortのペントンベースが結合および形質導入を仲介することを示して いる。 本明細書中で引用した全ての文献は、引用により、各文献が個々に且つ詳細に 明らかにされたと同程度に、そっくりそのまま組み入れられるものである。 本発明を、好ましい実施態様を強調して説明してきたが、好ましい態様が変更 され得ることが当業者には自明であろう。本発明はここで詳細に記載された以外 の方法で実施され得ることを意図している。したがって、本発明は添付の請求の 範囲の精神と範囲に包含されるすべての改変を含むものである。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年8月21日(1998.8.21) 【補正内容】 請求の範囲 1.テール、シャフトおよびノブを含む短シャフトアデノウイルスファイバー。 2.該シャフトが約12個以下のβリピートを含む、請求の範囲1の短シャフト アデノウイルスファイバー。 3.該シャフトがC血清群またはD血清群の血清型のものであり、該ノブがC血 清群またはD血清群の血清型のものである、請求の範囲1または2の短シャフト アデノウイルスファイバー。 4.該シャフトおよびノブが同じ血清型のものである、請求の範囲1〜3のいず れかの短シャフトアデノウイルスファイバー。 5.該シャフトが天然に存在するアデノウイルス中のテールに隣接するシャフト の部分を含む、請求の範囲1〜4のいずれかの短シャフトアデノウイルスファイ バー。 6.該短シャフトファイバーが非天然のアミノ酸配列を含む、請求の範囲1〜5 のいずれかの短シャフトアデノウイルスファイバー。 7.該非天然のアミノ酸配列が、細胞受容体結合配列または二重特異的もしくは 多重特異的蛋白結合配列である、請求の範囲6の短シャフトアデノウイルスファ イバー。 8.該非天然のアミノ酸配列が、該ノブの露出したループの天然アミノ酸配列の
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 コウベスディ、イムリ アメリカ合衆国、メリーランド州 20852、 ロックヴィル、ウォーブラー レイン 7713

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.テール、シャフトおよびノブを含む短シャフトアデノウイルスファイバー。 2.該シャフト状物が約12個以下のβリピートを含む、請求の範囲1の短シャ フトアデノウイルスファイバー。 3.該シャフトがC血清群またはD血清群の血清型のものであり、該ノブがC血 清群またはD血清群の血清型のものである、請求の範囲1または2の短シャフト アデノウイルスファイバー。 4.該シャフトおよびノブが同じ血清型のものである、請求の範囲1〜3のいず れかの短シャフトアデノウイルスファイバー。 5.該シャフトが天然に存在するアデノウイルス中のテールに隣接するシャフト の部分を含む、請求の範囲1〜4のいずれかの短シャフトアデノウイルスファイ バー。 6.該短シャフトファイバーが非天然のアミノ酸配列を含む、請求の範囲1〜5 のいずれかの短シャフトアデノウイルスファイバー。 7.該非天然のアミノ酸配列が、細胞受容体結合配列または二重特異的もしくは 多重特異的蛋白結合配列である、請求の範囲6の短シャフトアデノウイルスファ イバー。 8.該非天然のアミノ酸配列が、該ノブの露出したループの天然アミノ酸配列の 中にまたはそれに代えて挿入されるか、あるいは該ノブのC末端の延長である、 請求の範囲6または7の短シャフトアデノウイルスファイバー。 9.該非天然のアミノ酸配列が、該短シャフトアデノウイルスファイバーを含む アデノウイルスのアッセンブリを妨げない、請求の範囲6〜8のいずれかの短シ ャフトアデノウイルスファイバー。 10.該短シャフトアデノウイルス蛋白が、いかなるウイルスからも離れている ときは同種のアデノウイルス受容体に結合するが、血清型5のアデノウイルスに 組み込まれたときは同種のアデノウイルス受容体に実質的に結合しない、請求の 範囲1〜9のいずれかの短シャフトアデノウイルスファイバー(但し、該血清型 5アデノウイルスは該短シャフトファイバーが組み込まれている以外は野生型ウ イルスである)。 11.請求の範囲1〜10のいずれかの短シャフトアデノウイルスファイバーを コードするDNAを含む導入ベクター。 12.請求の範囲1〜10のいずれかの短シャフトアデノウイルスファイバーを コードする短シャフトアデノウイルスファイバー遺伝子を含むバキュロウイルス 。 13.非天然の遺伝子および請求の範囲1〜10のいずれかの短シャフトアデノ ウイルスファイバーを含むアデノウイルス。 14.該アデノウイルスが組換えペントンベース蛋白をさらに含み、且つ該組換 えペントンベース蛋白が非天然のアミノ酸配列を含む、請求の範囲13のアデノ ウイルス。 15.該組換えペントンベース蛋白の該非天然のアミノ酸配列が、細胞受容体結 合配列、二重特異的または多重特異的蛋白結合配列である、請求の範囲14のア デノウイルス。 16.該アデノウイルスが、細胞結合を命令するペントンベース蛋白を含む、請 求の範囲13〜15のいずれかのアデノウイルス。 17.該アデノウイルスが細胞に結合し、該アデノウイルスと該細胞との該結合 が、いかなるアデノウイルスにも結合されず且つ該アデノウイルスの該短シャフ トファイバー蛋白と同一である短シャフトファイバーの存在下で、実質的に減少 しない、請求の範囲13〜16のいずれかのアデノウイルス。 18.該アデノウイルスが細胞に結合し、該アデノウイルスと細胞との該結合が 、いかなるアデノウイルスにも結合されず且つ該アデノウイルスの該短シャフト ファイバー蛋白と同一である短シャフトファイバーの存在下で、5%以下しか減 少しない、請求の範囲13〜16のいずれかのアデノウイルス。 19.該アデノウイルスが細胞に結合し、該アデノウイルスと該細胞との該結合 が、いかなるアデノウイルスにも結合されず且つ該アデノウイルスの該短シャフ トファイバー蛋白と同一である、1000倍モル過剰(遊離蛋白:ウイルス結合 蛋白)の短シャフトファイバーの存在下で、10%以下しか減少しない、請求の 範囲13〜16のいずれかのアデノウイルス。 20.該細胞が、該短シャフトファイバーがウイルスから離れているときには該 ファイバーが結合する細胞表面受容体を含まないものである、請求の範囲18〜 20のアデノウイルス。 21.該アデノウイルスが、非C群アデノウイルスを中和するがC群アデノウイ ルスを中和しない抗体によっては中和されないものである、請求の範囲13〜2 0のいずれかのアデノウイルス。 22.該アデノウイルスがC血清群のものである請求の範囲13〜20のいずれ かのアデノウイルス。 23.アデノウイルスの細胞への接着をターゲッティングしてアデノウイルスの 細胞侵入をもたらす方法であって、該細胞に請求の範囲13〜22のいずれかの アデノウイルスを接触させることを含む方法。 24.請求の範囲13〜22のいずれかのアデノウイルスの接着をターゲッティ ングする方法であって、 (a) 該アデノウイルスに二重特異的または多重特異的結合剤(該結合剤は、(i )該アデノウイルスの非天然アミノ酸配列と選択的に結合する第一成分および(ii )該細胞上の細胞表面結合部位と選択的に結合する第二成分を含む)を接触させて 、該アデノウイルスと該結合剤の複合体を形成させ、 (b) 該細胞への該アデノウイルスの侵入をもたらすように、該細胞に(a)の該 複合体を接触させること を含む方法。
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