JP2001522236A - 改変アデノウイルスファイバーおよび標的アデノウイルス - Google Patents

改変アデノウイルスファイバーおよび標的アデノウイルス

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、1個以上の残基の突然変異によって改変されるアデノウイルスファイバーに関する。残基は、上記アデノウイルスの三次元構造中の天然細胞レセプターに指定されている。本発明は、DNA断片、および発現ベクター、および上記ファイバーを発現する細胞系に関し、アデノウイルス、この型のアデノウイルスの製造法、および感染性宿主細胞、並びにそれらの治療応用、および相当する医薬組成物にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 改変アデノウイルスファイバーおよび標的アデノウイルス 本発明の目的は、アデノウイルスに対する天然の細胞レセプターの認識および 結合に関与する領域で変異したアデノウイルスファイバーである。本発明は、表 面にこのようなファイバーと特定の細胞型に対する改変または標的設定された宿 主特異性を組換え体に付与するリガンドとを有する組換えウイルス、これらのア デノウイルスを含む細胞、並びに治療での使用を目的とする感染性ウイルス粒子 の製造法にも関する。本発明は、特にヒトにおける遺伝子治療の展望にとって極 めて興味深いものである。 アデノウイルスは、その独特な性質のために、遺伝子治療においてますます多 くの用途に用いられている。それらは多数の動物種で同定されているが、病原性 は余り高くなく、非組込み型であり、分裂および静止細胞のいずれでも複製する 。更に、それらは広汎な宿主スペクトルを示し、上皮細胞、内皮細胞、筋細胞、 肝細胞、神経細胞、および骨膜細胞のような多数の細胞型に感染することができ る(Bramson et al.,1995,Curr.Op.Biotech.,6,590-595)。しかしながら、 この感染の特異性の欠如により、一方では、宿主生物中で組換え遺伝子が散布(d issimination)されることがあるので安全性の観点から、また他方では、ウイル スは治療が望まれる細胞型に特異的には感染しないので効率の観点から、組換え アデノウイルスの使用に制限を設けなければならなかった。 一般に、アデノウイルスゲノムは、ウイルスタンパク質をコードする遺伝子を 含む約36kbの二本鎖の線状DNA分子と、その両端における複製に関与する 2個の逆方向反復配列(逆方向末端反復配列(Inverted Terminal Repeat)につい てはITRと命名)およびキャプシド形成領域からなっている。初期遺伝子は、 アデノウイルスゲノムに分散した4個の領域に分布しており(E1〜E4;Eは 初期の意味)、独自のプロモーターを備えた6個の転写単位を有する。後期遺伝 子(L1〜L5;Lは後期の意味)は、初期転写単位を部分的にカバーしており 、大部分は、主要後期プロモーターMLPから転写される。 参考のため、遺伝子治療プロトコールに用いられる総てのアデノウイルスは、 少なくともE1領域を欠失することによって複製には不適当であり、欠失したウ イルス機能をイン・トランスで(in trans)提供する相補細胞系で増殖する。ヒト 胚腎臓細胞から得られ、E1機能を効率的に補足する(Graham et al.,1977,J .Gen.Virol.,36,59-72)293系が、一般に用いられている。第二世代ベク ターが、最近文献で提案されている。それらは、感染細胞でウイルスの複製に必 要な隣接領域(in cis)を保存しており(ITRおよびキャプシド形成配列)、in v ivoでの発現により宿主に炎症や免疫反応を発症することがあるウイルス遺伝子 のほとんどを除去するようにデザインされた実質的な内部欠失を含んでいる。ア デノウイルスベクターおよびその調製法は、当業者が入手し得る多数の公表物の 主題となってきている。 アデノウイルスの感染サイクルは、2段階で起こる。初期相は複製の開始前に 起こり、ウイルスDNAの複製と転写を制御する初期タンパク質を生成すること ができる。ゲノムの複製に続いて後期相が起こり、ウイルス粒子を構成する構造 タンパク質が合成される。新たなビリオンの集合体が、核に現れるのである。第 一段階では、ウイルスタンパク質が集合して、正二十面体構造の空キャプシドを 形成し、その中でゲノムが合成されるのである。放出されたアデノウイルスは、 他の許容細胞に感染することができる。これに関して、ファイバーとキャプシド の表面にあるペントン基部とは、ビリオンの細胞への結合とそのインターナリゼ ーションに重要な役割を果たしている。 アデノウイルスは、トリマー性ファイバーを介して許容細胞の表面にある細胞 レセプターに結合する(Philipson et al.,1968,J.Virol.,2,1064-1075;Def er et al.,1990,J.Virol.,64,3661-3673)。次いで、粒子は、細胞インテグ リンαvβ3およびαvβ5へのペントン基部の結合によるエンドサイトーシスによ ってインターナリゼーションされる(Mathias et al.,1994,J.Virol.,68,68 11-6814)。可溶性ファイバーまたは抗ファイバー抗体の感染を抑制する能力は、 ウイルスの細胞付着においてその役割を示す。 ファイバーは、 (1) N−末端において、一つの血清型からもう一つの型へ高度に保存される尾 は、ペントン基部と相互作用を行い、キャプシドでの分子を確実に固定する。 (2) 幹は棒状の構造であり、多数のβシートの繰返しからなり、この数は血清 型によって変化する。 (3) 最後に、幹の末端において、頭がトリマー化シグナルを含む丸い球状構造 である(Hong and Engler,1996,J.Virol.,70,7071-7078;Novelli and Boula nger,1991,J.Biol.Chem.,266,9299-9303;Novelli and Boulanger,1991, Virology,185,365-376)。更に、実験データーのほとんどは、頭ドメインが許 容細胞への結合に関与していることを示している(Henry et al.,1994,J.Viro l.,68,5239-5246;Louis et al.,1994,J.Virol.,68,4104-4106)の3つの ドメインからなっている(Chroboczek et al.,1995,Current Top.Microbiol. Immunol,199,165-200)。 固有ファイバーを修飾して、異なる細胞レセプターを認識するようにした「標 的設定した」アデノウイルスが、既に文献に紹介されている。例えば、WO94 /10323号明細書には、(scFv型の)抗体断片をコードする配列を幹の2 2個の反復単位の一つの末端に挿入して、標的抗原を有する細胞に対する感染の 特異性を改変するAd5のファイバーの突然変異体が記載されている。米国特許 第5,543,328号明細書には、頭ドメインを腫瘍壊死因子(TNF)に代 え、TNFの細胞レセプターと相互作用するようにしたAd5キメラファイバー が記載されている。もう一つの構成では、Ad5固有ファイバーは、そのC末端 において肝細胞の表面にあるLDL(低密度リポタンパク質)に結合することが できるペプチドApoEと融合している。WO95/26412号明細書には、 トリマー化能を保存しているC末端にリガンドを組込むことによって改変したフ ァイバーが記載されている。WO96/26281号明細書には、固有ファイバ ーと特に頭の一部を他の血清型のアデノウイルスファイバーの同等な部分に代え 、場合によってはC末端にビトロネクチンに特異的なペプチドRGDを挿入する ことによって得られたキメラファイバーが記載されている。 上記のように、アデノウイルスの感染の特異性は、許容細胞の表面にある細胞 レセプターへのアデノウイルスファイバーの付着によって決定される。仏国特許 出願第97 01005号明細書では、アデノウイルスのそれぞれ一次レセプタ ーおよびコファクターとしてのクラスIの主要組織適合遺伝子複合体およびフィ ブロネクチンのモジュールIIIの抗原の役割が確認されている。しかしながら 、他のタンパク質が関与している可能性がある。これに関して、最近の研究では 、2および5型のアデノウイルスがコクサッキーウイルスの細胞レセプターを用 いて標的細胞へ浸透すると推定している(Bergelson et al.,1997,Science,27 5,1320-1323)。本発明が解決しようとしている問題点は、アデノウイルスファ イバーと(複数の)細胞レセプターとの相互作用の領域を修正して、突然変異フ ァイバーを有するアデノウイルスの天然宿主特異性を変更することである。理解 を容易にするため、アデノウイルスの「細胞レセプター」という用語は、これ以 後はアデノウイルスのそれらの天然標的細胞への結合または後者への浸透に直接 的または他のやり方で関与している(複数の)細胞ポリペプチドを表すのに用い られる。当然のことであるが、このレセプターは血清型によって変化することが ある。リガンドを加えることによって、このリガンドによって認識される標的分 子を表 面に有する1個以上の特異細胞型への新たな向性を与えることができる。 本発明は、アデノウイルスの天然の細胞レセプターへの結合を阻害または防止 するため、突然変異を行うファイバーの領域が開示されているので、前技術の改 良からなる。Ad5ファイバーの頭の443〜462領域の1個以上の残基を置 換または欠失し、正常な許容細胞に対する相当するアデノウイルスの感染性の阻 害を示した。GRP(ガストリン放出ペプチド)リガンドをこれらのファイバー に導入することによってGRPレセプターを発現する細胞に対して感染を標的設 定することができる。本発明の目的は、使用するアデノウイルスの治療量を減少 し、治療を行う細胞に感染を目的とすることである。この特異性は、細胞毒性遺 伝子を用いるときには、細胞毒性効果の健康な細胞への伝播を回避する上で重要 である。本発明によって提供される利点は、アデノウイルス技術に関連した散布 (dissemination)および二次的効果の危険性を少なくすることである。 従って、本発明の主題は、アデノウイルスファイバーの1個以上の残基の突然 変異によって修飾されたアデノウイルスファイバーであって、上記残基がこのア デノウイルスの天然の細胞レセプターに指定されているものである。 「ファイバー」という用語は、導入部で広義に定義されている。本発明のファ イバーは、ヒト、イヌ、トリ、ウシ、ネズミ,ヒツジ,ブタまたはサル起源のア デノウイルスから誘導することができ、またはハイブリッドでありかつ様々な起 源の断片を含んでなることもある。ヒトアデノウイルスに関しては、血清型Cの もの、特に2または5型のアデノウイルス(Ad2またはAd5)が好ましい。 23-4042)に開示されている580個のアミノ酸(aa)を含むことが示されてい る。Ad5のファイバーは582個のaaを含み、配列アイデンティファイアー 1(SEQ ID NO:1)に示されたその配列は、Chroboczek and Jacrot( 1987,Virology,161,549-554)によって決定されたものである。本発明のファ イバーが動物アデノウイルスに由来するときには、ウシアデノウイルス、特にB AV−3株のものが好ましく用いられる。後者は数多くの研究の主題であり、フ ァイバーの配列は国際出願WO95/16048号明細書に開示されている。勿 論、本発明のファイバーは、本発明の主題以外の天然の配列と比較して他の変更 を示すことがある。 本発明が求める目的によれば、本発明によるファイバーは、天然細胞レセプタ ーに結合する能力を減少またはなくなるように改変される。このような特性は、 以下に詳説する当該技術分野の手法を応用することによって相当するウイルスの 感染性または細胞結合を検討することによって証明することができる。有利な態 様によれば、トリマー化およびペントン−基部−結合特性は影響されない。 本発明のために、「突然変異」という用語は、1個以上の残基の欠失、置換ま たは付加、またはこれらの可能性の組合せを表す。天然の細胞レセプターとの相 互作用の領域が完全にまたは部分的に欠失し、特にアデノウイルスの天然レセプ ター以外の細胞表面タンパク質に特異的なリガンドに代わる場合が、極めて好ま しい。 アデノウイルスの頭の三次元結晶学的構造は、Xia et al.(1994,Structure ,2,1259-1270)によって決定された。それぞれのモノマーは、A〜DおよびG〜 Jと呼ばれる8種類の逆平行βシートと、8〜55残基の6種類の主要ループを 含んでいる。例えば、CDループは、βシートCをβシートDに結合する。小シ ート(minor sheets)EおよびFは、DおよびGシートの間にあるDGループの一 部であると考えられる。参考のため、第1表には、配列アイデンティファイアー 1(SEQ ID NO:1)に示されるAd5のファイバーのアミノ酸配列に おけるこれらの構造の位置が示されており、+1はイニシエーターMet残基を 表している。一般に、シートは管理されたコンパクトな構造を形成するが、ルー プは一層柔軟性に富んでいる。これらの用語はタンパク質生化学の分野で一般に 用 いられており、基本的な入門書に定義されている(例えば、Stryer,Biochemistr y,第2版,Freeman and Company社より刊行,サンフランシスコ)。第1表 4個のβシートA、B、CおよびJは、ウイルス粒子に対して指定されたVシー トを構成する。他の4個(D、G、HおよびI)は、細胞レセプターに面してい ると思われるRシートを形成する。Vシートは、構造のトリマー化で重要な役割 を果たしていると思われ、Rシートはレセプターとの相互作用に関与していると 思われる。Ad2、Ad3、Ad5、Ad7、Ad40、Ad41の、およびこ れらの様々な構造を形成するイヌアデノウイルスCAVのファイバーの残基は、 上記文献に詳しく記載されている。 本発明によるアデノウイルスファイバーを改変すると、更に具体的にはCDル ープからIシートまで伸びているドメインに影響を与え、特にAd5ファイバー の残基441〜557およびAd2ファイバーの441〜558を伴う。天然フ ァイバーでの空間的配置の結果、これらの残基は当該アデノウイルスの天然の細 胞レセプターを認識し、および/または直接または間接的に相互作用することが できる。CDループ、DシートおよびDGループの基部(Ad2およびAd5フ ァイバーの位置441〜478)を含んでなり、および更に具体的にはAd5に 関して残基443から462まで伸びている領域、またはAd2の場合には45 1から466まで伸びている領域を含んでなる部分を改変するのが好ましい。改 変のための他の標的領域は、Hシート(Ad5ファイバーおよびAd2ファイバ ーのaa529〜536)である。もう一つの代替法は、小シートE(aa47 9〜482Ad5)およびF(aa485〜486Ad5)の改変である。 上記のように、暴露した領域で1個以上のアミノ酸を置換することによる手続 きを行うことができる。これに関して、Ad5ファイバーから誘導され、 − 443位のグリシン残基がアスパラギン酸によって置換されており、 − 445位のロイシン残基がフェニルアラニンによって置換されており、 − 450位のグリシン残基がアスパラギンによって置換されており、 − 451位のトレオニン残基がリシンによって置換されており、 − 452位のバリン残基がアスパラギンによって置換されており、 − 455位のアラニン残基がフェニルアラニンによって置換されており、 − 457位のロイシン残基がアラニンまたはリシンによって置換されており、 および/または − 459位のイソロイシン残基がアラニンによって置換されている 実施例が挙げられる。 ファイバーの標的設定領域に、幾つかの置換を、特に肘(elbow)を形成する、 好ましくはαα型のアミノ酸の水準で導入することもできる(Xia et al.,1994 ,上記引用の第2表を参照されたい)。例えば、Ad5ファイバーを − 443位のグリシン残基のアスパラギン酸による、 − 444位のセリン残基のリシンによる、および − 446位のアラニン残基のトレオニンによる 置換、または、 − 449位のセリン残基のアスパラギン酸による、 − 450位のグリシン残基のリシンによる、 − 451位のトレオニン残基のロイシンによる、および − 452位のバリン残基のトレオニンによる 置換によって改変する2例が挙げられる。 勿論、置換アミノ酸は参考として挙げたに過ぎないのであり、任意のアミノ酸 が本発明の目的に適当であるということがいえる。しかしながら、三次元構造を 急激に変化させないのが好ましい。肘を形成するアミノ酸は、上記のXia et al .の文献に記載されているような同様な構造を形成する残基で置換するのが好ま しい。 本発明のファイバーは、欠失によって改変することもできる。除去される領域 は、暴露されたドメイン、および特にCDループ、Dシート、DGループおよび /またはEおよびFシートの総てまたは部分を包含することがある。本発明によ るAd5ファイバーに関しては、更に詳細には、 − 454位のセリンから461位のフェニルアラニンまで伸びる領域、 − 441位のバリンから453位のグルタミンまで伸びる領域、 − 441位のバリンから461位のフェニルアラニンまで伸びる領域、または − 479位のアスパラギンから486位のトレオニンまで伸びる領域 の欠失が挙げられる。 他のシートやループ、例えばG、HおよびIシートおよびHIおよびDGルー プの置換や欠失から他の突然変異体を生成させることも可能である。 有利な態様によれば、改変の少なくとも1つは、ループおよび/またはシート の少なくとも3個の連続的残基の欠失であり、欠失残基は、第一のアデノウイル スによって認識されたものとは異なる細胞レセプターと相互作用することができ る第二のアデノウイルスのファイバーから誘導される同等なループおよび/また はシートの残基で置換することができる。第二のアデノウイルスは、任意の起源 、すなわちヒトまたは動物のものでよい。これにより、本発明によるファイバー の構造に第二のアデノウイルスの特異性に相当する宿主特異性をしながら、その 構造を保持することができる。Xia et al.(1994,上記引用)に示されるように 、アデノウイルス2および5型による感染を媒介するさせレセプターは、アデノ ウイルス3および7型と相互作用するものとは異なっている。従って、上記のも のの中で少なくとも3個の連続残基について欠失したAd5またはAd2ファイ バーは、Ad3またはAd7ファイバーの同等な領域から誘導される残基によっ て置換し、Ad5レセプターと結合する能力をAd3またはAd7のさせレセプ ターに対する新しい特異性を付与することができる。非制限的例としては、Ad rファイバーの残基LAPISGTVQSAHLIIRFD(445〜462位 )のAd3ファイバーの残基VNTLFKNKNVSINVELYFDによる置 換、またはAd5のファイバーの残基PVTLTITL(529〜536位)の Ad3ファイバーの残基PLEVTVMLによる置換が挙げられる。 本発明は、天然の細胞レセプターへの結合の能力は実質的に減少しているが、 トリマー化およびペントン基部の結合を行うことができるアデノウイルスファイ バーにも関する。上記のように、天然の細胞レセプターは、クラスIの主要組織 適合性抗原、フィブロネクチン、およびコクサッキーウイルス(CAR)の細胞 レセプター、または通常はアデノウイルスの感染性を伴うまたはに関与する任意 の他の細胞表面決定基からなる群から選択するのが有利である。 同様に有利な態様によれば、本発明によるファイバーは、更にリガンドをも含 んでなる。本発明の目的のために、リガンドという用語は、天然の細胞レセプタ ーとは異なる細胞表面分子を認識し、好ましくは高親和性で結合することができ る任意のものを定義している。この分子は、標的設定に所望な細胞の表面で発現 または暴露するこどができる(細胞表面マーカー、レセプター、組織適合性抗原 によって提供される抗原性ペプチドなど)。本発明が求める目的によれば、リガ ンドは抗体、ペプチド、ホルモン、ポリペプチドまたは糖質であることができる 。抗体という用語は、特にモノクローナル抗体、抗体断片(Fab)、および一本 鎖抗体(scFv)を含んでなる。これらの名称および略号は、免疫学の分野で 一般に用いられている。 本発明の構成の範囲内では、更に具体的には腫瘍細胞、感染細胞、特定の細胞 型、または特異的表面マーカーを有する細胞の範疇に標的設定するのが有利であ ることがある。例えば、標的設定を行う宿主細胞がHIVウイルス(ヒト免疫不 全症ウイルス)に感染した細胞であれば、リガンドはフシン(fusin)であるCDレ セプターに対する、または暴露されたウイルスタンパク質(エンベロープ糖タン パク質)または残基37〜72から伸びているHIVウイルスのTATタンパク 質の部分に対する抗体の断片であることがある(Fawell et al.,1994,Proc.Na tl.Acad.Sci.USA,91,664-668)。腫瘍細胞に関しては、腫瘍に特異的な抗原 を認識するリガンド(例えば、乳癌の場合のMUC−1、パピローマウイルスH PVのE6またはE7タンパク質の幾つかのエピトープ)、または過剰発現した も herapy,2,660-668)および膵臓、前立腺および胃腫瘍で過剰発現したGRPペ プチド(ガストリン放出ペプチド)の過剰発現したIL−2のレセプター)が選 択される。Tリンパ球に標的設定することが所望な場合には、T細胞レセプター のリガンドを用いることができる。更に、トランスフェリンは、肝臓スクリーニ ングの良好な候補である。一般に、本発明に関して用いることができるリガンド は文献に広汎に記載されており、標準的手法によってクローニングすることがで きる。それらを化学的経路によって合成し、それらを本発明によるファイバーに カ ップリングすることもできる。 これに関して、ガラクトシル残基のカップリングは、アシアロ糖タンパク質レ セプターと相互作用するため、肝臓特異性が付与されることになる。しかしなが ら、好ましい態様は、本発明によるまたは改変の少なくとも1つが少なくとも3 個の連続した残基の欠失であるときには欠失した残基の代替としてのファイバー のC末端にリガンドを挿入することである。 本発明は、本発明によるファイバーをコードするDNA断片、並びにこのよう な断片を発現するベクターにも関する。任意の型のベクターを、プラスミドまた はウイルス起源、包括的であるかまたはそうではないに関わらず、この効果に用 いることができる。このようなベクターは市販されており、または文献に記載さ れている。同様に、当業者は、本発明によるDNA断片の発現に必要な調節要素 を適合させることができる。更に、これは、トランスフェクション効率および/ またはベクターの安定性を向上させることができる1種類以上の物質と組合わせ ることができる。これらの物質は、当業者が入手し得る文献に詳細に記載されて いる(例えば、Felgner et al.,1989,Proc.West.Pharmacol.Soc.,32,115- 121;Hodgson and Solaiman,1996,Nature Biotechnology,14,339-342;Remy e t al.,1994,Bioconjugate Chemistry,5,647-654)。非制限的例示として、こ れらは、ポリマー、脂質、特にカチオン性脂質、リポソーム、核タンパク質、お よび中性脂質でよい。考えられる組合せは、カチオン性脂質(DC−Chol、 DOGSなど)および中性脂質と組合わせたベクターである。 本発明は、官能性の固有ファイバーを欠いており、表面に本発明によるファイ バーを含んでなるアデノウイルスにも関する。後者は、アデノウイルスゲノムに よって発現することができ、または以下に定義されるような相補細胞系によって イン・トランスで(in trans)提供することができる。 更に、これは、上記に定義されたようなリガンドを含んでなることができる。 好ましくは、このようなアデノウイルスのその天然の細胞レセプターへの結合の 特異性は、それが改変ファイバーを有するため、著しく減少し、あるいは更に好 ましくはなくなる。天然の特異性の喪失は、標識ウイルス(例えば、Roelvink e t al.,1996,J.Virol.,70,7614-7621の手法に従って3H−チミジンで標識し た)の存在下で行った細胞付着の研究によって、または許容性であるかまたはリ ガンドによって標的設定された表面分子を発現する細胞の感染性の研究によって 評価することができる(下記の実施例を参照されたい)。 リガンドは、本発明によるアデノウイルスに化学的にカップリングすることが できる。しかしながら、リガンドをコードする配列が、アデノウイルスゲノム、 特に読取り枠を保存するため好ましくは一致して本発明による改変ファイバーを コードする配列に挿入されている突然変異体が好ましい。挿入は、任意の部位で 起こることができる。しかしながら、挿入の好ましい部位は、C末端における停 止コドンの上流または欠失した残基の所定位置である。リガンドの配列をアデノ ウイルス配列、特にヘキソンまたはペントンのような別のキャプシドタンパク質 をコードする配列に導入しようとすることも可能である。 有利なことには、本発明によるアデノウイルスは、組換え体でありかつ複製欠 損(replication-defective)、すなわち宿主細胞中で自律的に複製を行うことが できないものである。この欠陥は、1個以上の本質的なウイルス遺伝子、特にE 1領域の総てまたは部分の突然変異または欠失によって得られる。E3領域にお ける欠失を、クローニング容量を増加する目的で考えることができる。しかしな がら、gp19kタンパク質をコードする配列を保存して(Gooding and Wood,1 990,Critical Reviews of Immunology,10,53-71)、宿主の免疫反応を調節す ることが有利であることがある。勿論、本発明によるアデノウイルスのゲノムは 、他の領域、特にE2、E4、および/またはL1〜L5領域に影響を与える他 の欠失または突然変異を含んでなることもある(例えば、E2のDBP遺伝子の 熱感 受性突然変異を記載している国際出願第WO94/28152号明細書およびEn singer et al.,1972,J.Virol.,10,328-339)。 好ましい態様によれば、本発明によるアデノウイルスは組換え体であり、宿主 細胞でのそれらの発現に必要な要素の制御下に置かれた目的とする1個以上の遺 伝子を含んでなる。この遺伝子は、任意の起源の、ゲノム性のcDNA(相補的 DNA)またはハイブリッド(1個以上のイントロンを欠いているミニジーン) であることができる。これは、通常の分子生物学の手法によって、または化学合 成によって得ることができる。これは、アンチセンスRNA、リボチームまたは mRNAをコードすることができ、これは次に目的とするポリペプチドに翻訳さ れる。後者は、細胞質性、膜性であることができ、または宿主細胞から分泌する ことができる。更に、これは、天然に見いだされるポリペプチド、様々な起源の 配列の融合から得られるキメラポリペプチド、または改良されたおよび/または 改変された生物学的特性を有する固有配列に対して突然変異したポリペプチドの 総てまたは部分であることができる。 本発明に関して、下記のポリペプチド − サイトカインまたはリンホカイン(α−、β−およびγ−インターフェロン 、インターロイキン、および特にIL−2、IL−6、IL−10またはIL− 12、腫瘍壊死因子(TNF)、コロニー刺激因子(GM−CSF、C−CSF、 M−CSFなど)、 − 細胞または核レセプター、特に病原性生物(ウイルス、細菌または寄生生物) 、好ましくはHIVウイルスまたはそれらのリガンド(fasリガンド)によっ て認識されるレセプター、 − 遺伝病に関与するタンパク質(VII因子、VIII因子、IX因子、ジス トロフィンまたはミニジストロフィン、インシュリン、CFTRタンパク質(嚢 胞性繊維症膜貫通調節タンパク質)、成長ホルモン(hGH)、 − 酵素(ウレアーゼ、レニン、トロンビンなど)、 − 酵素阻害薬(α1−アンチトリプシン、アンチトロンビンIII、ウイルス 性プロテアーゼ阻害薬など)、 − 腫瘍または癌の開始または進行を少なくとも部分的に抑制することができる 抗腫瘍効果を有するポリペプチド(細胞分裂または形質導入シグナルに作用する 阻害薬、腫瘍抑制遺伝子の発現の生成物、例えばp53またはRb、免疫系を刺 激するタンパク質など)、 − クラスIまたはIIの主要組織適合性複合体のタンパク質、または相当する 遺伝子の発現に作用する調節タンパク質、 − ウイルス、細菌または寄生生物の感染またはその発生を阻害することができ るポリペプチド(免疫原性を有する抗原性ポリペプチド、抗原性エピトープ、抗 体、競合などにより固有タンパク質の作用を阻害することができるトランスドミ ナント変異体(transdominant variants))、 − 毒素(単純ヘルペスウイルス1型チミジンキナーゼ(HSV−1−TK)、リ シン、コレラ毒素、ジフテリア毒素など)、または免疫毒素、 − マーカー(β−ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼなど)、 − アポトーシスに効果を有するポリペプチド(アポトーシスの誘導物質:Ba xなど、アポトーシスの誘導物質Bcl2、Bclx)、細胞分裂抑制因子(p2 1、p16、Rbなど)、アポリポタンパク質(apoEなど)、SOD、カタラ ーゼ、酸化窒素シンターゼ(NOS)、および − 成長因子(FGF(繊維芽細胞成長因子)、VEGF(血管内皮細胞増殖因子) など) をコードする遺伝子を用いるのが有利であることがある。 このリストは制限的なものではなく、他の遺伝子を用いることもできる点に留 意すべきである。 更に、本発明によるアデノウイルスは、更に、感染細胞を選択または同定する ことができる選択可能な遺伝子も含んでなることができる。抗生物質G418に 対する耐性を付与する遺伝子neo(ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ)、 dhfr(ジヒドロ葉酸レダクターゼ)、CAT(クロラムフェニコールアセチル トランスフェラーゼ)、pac(プロマイシンアセチルートランスフェラーゼ) またはgpt(キサンチングアニンホスホリボキシルトランスフェラーゼ)を挙 げることができる。一般に、選択可能な遺伝子は、当業者に知られている。 宿主細胞中で目的とする遺伝子の発現に必要な要素は、RNAへの転写および mRNAのタンパク質への翻訳を行うことができる総ての要素を意味すると理解 される。これらの中で、プロモーターは特に重要である。本発明に関して、これ は真核性またはウイルス起源の任意の遺伝子から誘導することができ、本質的ま たは調節可能であることができる。更に、これを改変してプロモーター活性を改 良し、転写抑制領域を抑制し、本質的プロモーターを調節可能またはその逆にし 、制限部位などに導入することかできる。あるいは、それは、発現を行う遺伝子 の天然のプロモーターであってもよい。例えば、CMV(サイトメガロウイルス )ウイルスプロモーター、RSV(ラウス肉腫ウイルス)ウイルスプロモーター 、HSV−1ウイルスTK遺伝子のプロモーター、SV40ウイルス(サルウイ ルス40)の初期プロモーター、アデノウイルスMLPプロモーターまたはPG K(ホスホグリセレートキナーゼ)のネズミまたはヒト遺伝子の真核性プロモー ター、MT(メタロチオネイン)、α1−アンチトリプシン、およびアルブミン( 肝臓特異的)、免疫グロブリン(肝臓特異的)、免疫グロブリン(リンパ球特異的 )を挙げることができる。腫瘍特異的プロモーターを用いることもできる(α− フェトタンパク質AFP,Ido et al.,1995,Cancer Res.,55,3105-3109;M UC−1;PSA(前立腺特異的抗原、Lee et al.,1996,J.Biol.Chem.,271 ,4561-4568;および内皮細胞に特異的なflt1,Morishita et al.,1995,J . Biol.Chem.,270,27948-27953)。 勿論、本発明で用いる目的の遺伝子は、更に発現に必要な追加の要素(イント ロン配列、シグナル配列、核局在化配列、転写終結配列、IRES型の翻訳の開 始のための部位など)、または宿主細胞にそれを保持するための要素を含んでな る。このような要素は、当業者に知られている。 本発明は、本発明によるアデノウイルスの調製法であって、 − 上記アデノウイルスのゲノムを、適当な細胞系にトランスフェクションし、 − 上記のトランスフェクションした細胞系を適当な条件下で培養して、上記ア デノウイルスを生成させ、 − 上記アデノウイルスを、上記のトランスフェクションした細胞系を培養物か ら回収し、場合によっては、上記のアデノウイルスを実質的に精製する ことを特徴とする、方法にも関する。 細胞系の選択は、本発明によるアデノウイルスにおける欠陥機能によって変化 し、(複数の)欠陥機能をイン・トランスで提供することができる相補系が用い られる。293の系が、E1機能を補足するのに適している(Graham et al.,19 77,J.Gen.Virol.,36,59-72)。二重欠陥E1およびE2またはE4について は、仏国特許出願第96 04413号明細書に記載されている系の中の一つを 用いることができる。任意の宿主細胞中の本発明による欠陥アデノウイルスを補 足するのにヘルパーウイルスを、または要素同士が互いに変化する相補細胞とヘ ルパーウイルスを用いる混合系を用いることもできる。欠陥アデノウイルスの増 殖手段は、当業者に知られており、例えばGraham and Prevec(1991,分子生物学 の方法,第7巻,190−128頁,E.J.Murey監修,The Human Press Inc.)を参照 することができる。アデノウイルスゲノムは、連結反応によってまたは相同的組 換えによって大腸菌(E.coli)でイン・ビトロで再構成するのが好ましい(例えば 、仏国特許出願第94 14470号明細書を参照されたい)。精製法は、技術 の状態 に記載されている。密度勾配遠心分離法が挙げられる。 本発明は、ゲノムに組込まれた形態でまたはエピソームの形態で、発現を行う 要素の制御下に置いた本発明によるファイバーをコードするDNA断片を含んで なる細胞系にも関する。この系は、更に、E1、E2、E4およびL1〜L5領 域によってコードされたものから選択される1個以上の機能を欠いているアデノ ウイルスを補足することができる。これは、293の系から誘導するのが好まし い。このような系は、ゲノムがファイバーをコードし(非機能的ファイバーを生 成)する配列の総てまたは部分を欠いているアデノウイルスの調製に用いること ができる。本発明の主題は、相当する方法であって、 − 上記アデノウイルスのゲノムを、本発明による細胞系にトランスフェクショ ンし、 − 上記のトランスフェクションした細胞系を適当な条件下で培養して、上記の アデノウイルスを生成させ、 − 上記のアデノウイルスを上記のトランスフェクションした細胞系の培養物か ら回収し、場合によっては上記アデノウイルスを実質的に精製する ことを特徴とする、方法でもある。 本発明は、本発明によるアデノウイルスに感染した、または本発明による方法 によって得ることができる宿主細胞も包含する。これは、哺乳類細胞、特にヒト 細胞であるのが有利である。これは、一次または腫瘍細胞であることができ、例 えば造血起源(全能幹細胞、白血球、リンパ球、単球またはマクロファージなど) 、筋肉(衛星細胞、単球、筋原細胞、平滑筋細胞)、心臓,鼻、肺、気管、肝臓、 上皮または繊維芽細胞起源のような任意の起源のものであることができる。 本発明の主題は、医薬組成物であって、治療または予防薬として、本発明によ るまたは本発明による方法によって得ることができる宿主細胞またはアデノウイ ルスを、薬学上許容可能なキャリヤーと組合わせて含んでなる組成物でもある。 本発明による組成物は、特に遺伝病(血友病、嚢胞性繊維症、糖尿病、デュシェ ンヌ型ミオパシーまたはベッカー型ミオパシーなど)、癌、例えば癌遺伝子また はウイルスによって誘導される癌、ウイルス疾患、例えばBまたはC型肝炎、お よびAIDS(HIV感染によって起きる後天性免疫不全症候群)、再発性ウイル ス疾患、例えばヘルペスウイルスによって引起されるウイルス感染症および再狭 窄などの循環器疾患のような疾患の予防または治療を目的とする。 本発明による医薬組成物は、通常の方法で製造することができる。特に、治療 または予防薬の治療上有効量を、希釈剤のようなキャリヤーと組合わせる。本発 明による組成物は、局所、全身またはエアゾール経路によって、特に胃内、皮下 、心臓内、筋肉内、静脈内、腹腔内、腫瘍内、肺内、鼻内または気管内経路によ って投与することができる。投与は、単一投与量で行うことも、または一定時間 感覚の後1回または数回繰返すこともできる。適当な投与経路および適当な投与 量は、様々なパラメーター、例えば治療を行う個人または患者、または輸送を行 う目的とする(複数の)遺伝子によって変化する。特に、本発明によるウイルス 粒子は、104〜1014pfu(プラーク形成単位)、有利には105〜1013pf u、好ましくは106〜1012pfuの間の投与量の形態で処方することができ る。処方物は、希釈剤、アジュバント、薬学上許容可能な賦形剤、並びに安定剤 、防腐剤、および/または可溶化剤を含むこともできる。食塩水、非水溶液また は等張溶液での処方物が、特に注射可能な投与に適している。これは、液体また は乾燥形態(例えば、凍結乾燥物など)または薬学分野で普通に用いられる任意 の他の生薬形態で提供することができる。 最後に、本発明は、本発明によるアデノウイルスまたは宿主細胞、または本発 明の方法によって得られるアデノウイルスを治療または予防的に使用して、ヒト または動物体遺伝子治療によって治療するための医薬を製造することに関する。 第一の可能性によれば、医薬は、直接イン・ビボで(例えば、静脈内注射により 、 接近可能な腫瘍に、エアゾールにより肺などに)投与することができる。エクス ・ビボ法であって、細胞を患者から集め(骨髄幹細胞、末梢血リンパ球、筋細胞 など)、従来技術の手法によりイン・ビトロでそれらをトランスフェクションま たは感染させ、それらを患者に再投与することからなる方法を採用することもで きる。 本発明は、治療法であって、本発明によるアデノウイルスまたは宿主細胞の治 療上有効量を、治療を必要とする患者に投与することを特徴とする方法にも敷衍 される。 実施例 下記の実施例は、本発明の態様だけを例示するものである。 下記の構築物は、Maniatis et al.,(1989,実験室便覧(Laboratory Manual) ,Cold Spring Harbor,Laboratory Press,コールド・スプリング・ハーバー, ニューヨーク)に詳説されている一般的遺伝子工学および分子クローニング法に よって、または市販のキットを用いるときには製造業者の推薦に従って調製する 。細菌性プラスミドを用いるクローニング段階は、E.coli 5K(Hubacek and Glo ver,1970,J.Mol.Biol.,50,111-127)またはBJ 5183(Hanahan,1983,J.Mo l.Biol.,166,557-580)菌株で好ましく行われる。この後者の菌株は、相同組 換え段階に好ましく用いられる。菌株NM522(Stratagene)は、M13ファージベ クターの増殖に適当である。PCR増幅法は、当業者に知られている(例えば、 PCRプロトコール−方法および応用の手引き(PCR Protocols-A guide to meth ods and application),1990,Innis,Gelfand,SninskyおよびWhite監修,Acad emic Press Incを参照されたい)。制限部位の修復に関しては、用いた手法は、 突出5’末端をE.coli DNAポリメラーゼI(クレノウ)の大きな断片で充填す ることにある。Ad5ヌクレオチド配列は、リファレンス番号M73260Gene bankデーターバンクで用いられているものである。 細胞生物学に関しては、細胞は当業者に周知の標準的方法によってトランスフ ェクションされる。リン酸カルシウム法(Maniatis et al.,上記引用)が挙げられ るが、任意の他のプロトコール、例えばDEAEデキストラン法、電気穿孔、浸 透ショックに基づく方法,マイクロインジェクションまたはカチオン性脂質の使 用に基づく方法を用いることもできる。培養条件については、通常のものである 。下記の実施例において、ヒト細胞系293(ATCC CRL1573)およ びネズミSwiss 3T3(ATCC CCL92)、NR6(Wells et al.,19 90,Science,247:962-964)、NR6−hEGFR(Schneider et al.,1986,Proc.Na tl.Acad.Sci.USA,83,333-336)、Daudi HLA−(ATCCCCL213 )およびDaudi HLA+(Quillet et al.,1988,J.Immunol.,141,17-20)が 用いられる。Daudi系は、ブルキット型リンパ腫から得られ、本来β2−ミ クログロブリンの発現に欠陥があり、従ってその表面にはクラスI HLA分子 を持たない(Daudi HLA−)。Daudiから誘導された細胞系E8.1 は、β2−ミクログロブリンをコードする遺伝子のトランスフェクションによっ て生成し、その表面にクラスI HLA分子の発現を回復した(Daudi-HLA+;Quil let et al.,1988,J.Immunol.,141,17-20)。他の細胞系を用いることもできると 考えられる。実施例1: GRP(ガストリン放出ペプチド)レセプターを発現する細胞へ宿 主向性を示すアデノウイルスの構築 A. GRPリガンド(GRPファイバー)をコードする配列の挿入 プラスミドpTG6593を、EcoRI−SmaI断片(ヌクレオチド(n t)30049〜33093)の形態でのAd5ファイバーをコードする完全遺 伝子を導入することによってpポリII(Lathe et al.,1987,Gene,57,193-201) から誘導する。HindIII−SmaI断片(nt 31994−33093 )を単離し、これらの同じ酵素で消化したM13TG130(Kieny et al.,1983 ,Gene,26,91-99)にクローニングし、M13TG6526を得る。後者を、オリ ゴヌ クレオチドoTG7000(SEQ ID NO:2)により位置指定突然変異 誘発を行い(Sculptorキット,イン・ビトロ突然変異誘発,Amersham)、配列PS ASASASAPGSを有する12アミノ酸のスペーサーアームをコードするア ダプターを導入する。このようにして得られた突然変異ベクターM13TG65 27を、第二の突然変異誘発に付し、GRPペプチドの10個の残基をコードす る配列を導入することができる(GNHWAVGHLM;Michael et al.,1995,G ene Ther.,2,660-668)。オリゴヌクレオチドoTG7001(SEQ ID N O:3)を、この効果に用いる。HindIII−SmaI断片を変異したファ ージM13TG6528から単離し、相同組換え法(Chartier et al.,1996,J.Vi rol.,70,4805-4810)によってnt27081〜nt35935まで伸びるAd5 アデノウイルスゲノム断片を有するプラスミドpTG6590に導入して、Mu nI(nt32825)で線形化する。SpeI−ScaI断片(スペーサーア ームとGRPペプチドの導入によって改変されているAd5ゲノムのnt270 82〜35935を有する)をpTG8599という名称の先行ベクターから単 離した後、これらの同じ酵素であらかじめ消化したpTG6591の同等な断片 に交換する。例えば、pTG6591は21562〜35935位の野生型アデ ノウイルス配列を含んでなる。pTG4600が得られ、これからBstEII 断片(nt24843〜35233)を単離する。Ad5ゲノム(国際出願WO 96/17070号明細書に更に詳細に記載されている)を含んでなるプラスミ ドpTG3602で相同組換えを行った後、ベクターpTG4601が生成する 。 LacZ遺伝子を発現させるカセットを、ClaIで線形化したプラスミドp TG4601と、Ad2MLPプロモーターとSV40ウイルスポリアデニル化 シグナルとの制御下でβ−ガラクトシダーゼをコードするLacZ遺伝子を含ん でなる断片BsrGI−PstIとの間の相同組換えによってE1アデノウイル ス領域の代わりに導入する。この断片を、ウイルスゲノムDNA(nt1〜62 41)であって、E1領域(nt459〜3328)がLacZ発現カセットで 置換されているものの5’末端を含むベクターpTG8526から単離する。そ の向性は、当業者の能力の範囲内のものである。最終ベクターをpTG4628 と呼ぶ。 相当するウイルスAdTG4601およびAdtg4628を、PacI消化 によるプラスミド配列から放出されたアデノウイルス断片を293系にトランス フェクションすることによって得る。例えば、AdTG4601は、ファイバー の遺伝子が3’末端にスペーサーアームと、続いてGRPペプチドを含んでなる 完全Ad5ゲノムを有する。組換えウイルスAdTG4628は、更に、MLP アデノウイルスプロモーターの制御下でLacZレポーター遺伝子の発現用カセ ットも有する。 B. GRPファイバーを有するウイルスの向性の検討 アデノウイルスファイバーにGRPペプチドが存在することにより、細胞表面 でGRPレセプターを発現する細胞を標的設定することができる。後者をコード するメッセンジャーの発現を、ノーザンブロット法によって293細胞およびネ ズミSwiss−3T3細胞(Zachary et al.,1985,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82 ,7616-7620)で検討する。プローブとして、通常の方法によって32P同位体で標 識されているGRPレセプターをコードする配列に相補的な2個のDNA断片の 混合物を用いる。例えば、断片は、オリゴヌクレオチドoTG10776(SE Q ID NO:4)およびoTG10781(SEQ ID NO:5)によ り総細胞RNAから逆PCRによって生成する(Battey et al.,1991,Proc.Natl. Acad.Sci.USA,88,395-399;Corjay et al.,1991,J.Biol.Chem.,266,18771-18779) 。検出されるmRNAの強度は、293細胞でよりもSwiss−3T3細胞の 場合にずっと高く、ネズミ細胞系によるGRPレセプターの過剰発現を示してい る。 競合実験は、2種類の細胞で行う。競合体は、アデノウイルス細胞−レセプタ ー結合特性が示されているE.coliで生成したAd5ファイバーの頭からなってい る(Henry et al.,1994,J.Virol.,68,5239-5246)。単層細胞を予め、2%ウシ胎 児血清(FCS)を補足したDMEM培地(Gibco BRL)中にPBSまたは組換え Ad5の頭の増加濃度(0.1〜100μg/ml)の存在下で30分間インキ ュベーションする。次に、ファイバーがGRPペプチドを含むウイルスAdTG 4628を、0.001感染単位/細胞の感染多重度で、37℃で24時間加え る。ファイバーに固有の遺伝子を有する組換えウイルスAdLacZ(Stratford- Perricaudet et al.,1992,J.Clin.Invest.,90,626-630)を、コントロールとして 、同一実験条件に基づいて用いる。次に、細胞を固定し、LacZ遺伝子の発現 を評価する(Sanes et al.,1986,EMBO J.,5,3133-3142)。青色細胞の数は、ウイ ルス感染の効率を表している。競争による阻害の結果、競合物(PBS)を含ま ないコントロールと比較して着色細胞の数は減少する。 濃度が100μg/mlの組換えAd5の頭を添加すると、293細胞のAd LacZおよびAdTG4628ウイルスによる感染が著しく阻害される(阻害 水準95および98%)。これは、競合物が存在すると、アデノウイルスファイ バーとその天然の細胞レセプターとの相互作用が妨げられることを示している。 一方、2個のウイルスは、Swiss−3T3細胞に対しては異なる挙動を示す 。100μg/mlの競合物の存在下でのAdTG4628の感染は部分的にし か阻害されないが、同じ実験条件下では、固有のファイバーを有するAdLac Zウイルスの感染は、完全に阻害される。これらの結果は、Swiss−3T3 細胞のAdTG4628による感染は、独立したレセプター、恐らくはこれらの 細胞が過剰発現するGRPレセプターによって部分的に媒介されることを示して いる。要するに、GRPリガンドをファイバーのC末端に付加すると、ファイバ ーー天然細胞レセプター相互作用とは独立してGRPレセプターを発現する細胞 の感染が促進されるのである。実施例2: EGF(表皮成長因子)レセプターを発現する細胞への宿主向性を 示すアデノウイルスの構築 この実施例では、C末端にEGF配列を有するファイバーを記載する。そのた めに、オリゴヌクレオチドoTG11065(SEQ ID NO:6)および oTG11066(SEQ ID NO:7)を用いて、プラスミドM13TG 6527からのHindIII−Xbal断片を増幅する。オリゴヌクレオチド oTG11067(SEQ ID NO:8)およびoTG11066(SEQ ID NO:9)により、M13TG6527からXhoI−SmaI断片( 停止コドンからnt33093まで)を生成することができる。ATCC(#5 9957)から得られたEGFに相補的なDNAを、オリゴヌクレオチドoTG 11069((SEQ ID NO:10)およびoTG11070(SEQ I D NO:11)によりXhoI−XbaI断片の形態で増幅する。次に、適当 な酵素で消化した3個の断片を再連結し、ファイバーのC末端に融合したEGF を含むHindIII−SmaI断片を得る。実施例1に記載したものと同一の 相同組換え法を適用して、ゲノムに関するこの断片を置換する。 しかしながら、通常の突然変異誘発法によってユニークBstBI部位を標的 領域に導入することによってクローニング段階を簡略化することができる。pT G46009およびpTG4213は、LacZを用いて得られる。BstBI で線形化したpTG4609と先行するHindIII−SmaI断片との間の 相同組換えにより、野生型E1領域を有するプラスミドpTG4225を生成す る。LacZ発現カセットpTG4226を有するその同等なものは、BstB Iで消化したpTG4213を用いる相同組換えによって得られる。ウイルスA dTG4225およびAdTG4226は、例えばEGFレセプターを過剰発現 する適当な細胞系のトランスフェクションによって通常の方法で生成することが できる。 これらのウイルスによる感染の特異性を試験するため、NR6ネズミ繊維芽腫 細胞と、ヒトEGFレセプターを発現するNR6−hEGFR細胞を用いること ができる。組換えAd5の頭またはEGFとの競合により、天然の細胞レセプタ ー、およびウイルスによる感染を媒介するEGFの関与を評価することができる 。実施例3: ファイバーの頭の改変による天然の細胞レセプターへの結合の除去 天然の細胞レセプターとの相互作用に関与したアデノウイルスファイバーの領 域の突然変異を行い、ファイバーがその天然のレセプターに結合する能力を除去 し、リガンドの付加により、相当するアデノウイルスの向性を改変することがで きる。 残基443から462まで、529から536まで伸びている領域をコードす るAd5ファイバーの配列について、様々な突然変異を行った。Dシートの欠失 では、突然変異誘発オリゴヌクレオチドoTG7414(SEQ ID NO: 12)を用い、CDループの欠失では、オリゴヌクレオチドoTGA(SEQ ID NO:13)を用いる。オリゴヌクレオチドoTGB(SEQ ID N O:14)は、それに関する限り、CDループおよびDシートを欠失することが できる。オリゴヌクレオチドOTG7416(SEQ ID NO:38)は、 Hシートを欠失することができる。これらのオリゴヌクレオチドは総て、Bam HI部位を含み、これにより突然変異体を容易に検出しかつリガンドをコードす る配列、例えばEGFペプチドを挿入することができる。 もう一つの系列の改変は、Ad3ファイバーから誘導した同等な配列でこれら の欠失領域を置換することからなる(D+CD5〜D+CD3は、Ad5ファイ バーのCDおよびD領域がAd3と同等なものによって置換されていることを意 味する)。実際に、多くのデーターは、Ad5およびAd3は同一レセプターに 結合しないので、このような置換は、Ad5レセプターによって媒介される感染 をなくし、Ad3レセプターを有する細胞を標的設定すべきである。Ad5 C D ループのAd3のものによる置換では、oTG11135(SEQ ID NO :15)が用いられ、Ad5ファイバーのDシートのAd3ファイバーのシート による置換は、オリゴヌクレオチドoTG10350(SEQ ID NO:1 6)によって行われ、Ad5のDシートおよびCDループのAd3のものによる 置換は、oTG11136(SEQ ID NO:17)による先行突然変異体 について行われる。Hシートの置換は、オリゴヌクレオチドoTG10352( SEQ ID NO:39)によって行われる。 アデノウイルスの頭のこの標的領域も、一連の点突然変異 − ααGSLA肘からDKLT肘までの置換:oTGC(SEQ ID NO :18)、 − ααSGTV肘からDKLT肘までの置換:oTGD(SEQ ID NO :19)、 − G443からDまで(G443D):oTGE(SEQ ID NO:20)、 − L445からFまで(L445F):oTGF(SEQ ID NO:21)、 − G450からNまで(G450N):oTGG(SEQ ID NO:22)、 − T451からKまで(T451K):oTGH(SEQ ID NO:23)、 − V452からNまで(V425N):oTGI(SEQ ID NO:24)、 − A455からFまで(A455F):oTGJ(SEQ ID NO:25)、 − L457からKまで(L457K):oTGK(SEQ ID NO:26)、 − 1459からAまで(I459A):oTGL(SEQ ID NO:27) によっても改変された。 Iに対するoTGEは、Ad5とAd3との間で非保存性であるアミノ酸上で アデノウイルスファイバーのCDループに突然変異を導入し、oTGJからKま では、構造を安定化する水素結合に関与しないDシートのアミノ酸に関するもの である。 突然変異誘発は、ベクターM13TG6526またはM13TG6528につ いて行うことができる。第一のものは、野生のHindIII−SmaI断片を 有し、第二のものはGRP配列の挿入によって改変した同じ断片を有する。アデ ノウイルスゲノムを有するプラスミドは、プラスミドpTG4609(野生型E 1)およびpTG4213(E1領域の代わりにLacZ)について上記したよ うに再構成することができる。ウイルスは、293個の細胞、または関連リガン ドに結合するレセプターを過剰発現する細胞のトランスフェクションによって生 成される。このような細胞は、相当する相補的DNAのトランスフェクションに よって生成することができる。アデノウイルス、例えばDaudi系(ATCC CCL213)の天然の細胞レセプターを天然では発現しない細胞を用いるの が好ましい。 各種の突然変異体の成長可能性を、細胞293および293−Fb+(野生型 Ad5ファイバーを発現するためベクターでトランスフェクションした293個 の細胞)のトランスフェクションによって評価する。しかしながら、トランスフ ェクション効率は、GRPペプチドをそのC末端に組込んだ野生型ファイバー( AdFbGRP)を有するアデノウイルスに関しても、実験毎に変動する。結果 を標準化するため、293−Fb+細胞のトランスフェクションの後に得られた プラークをこの同一系で最初に増幅し、生成したウイルスを滴定して、この段階 で、それらは野生型ファイバーまたは突然変異ファイバーまたは両方の型を有す る。次に、293個の細胞を低感染多重度でこれらのウイルスで感染させ、細胞 の約10%しか感染しないようにすることができ(約0.2感染単位/細胞のMO I)、ウイルス感染の程度を、ウイルスDNAの蓄積およびウイルス力価を測定 することによって感染から7日目に測定する。感染の増殖は突然変異したファイ バーによって変化するが、有利な突然変異体は、増殖性感染を生じないものであ り、突然変異が天然レセプターに対する結合を変化させることを示している。突 然変異 したファイバーを有するアデノウイルスの増殖能を、野生型アデノウイルスおよ びAdFbGRPの増殖能と比較する。 結果は、野生型ファイバーの末端にGRPペプチドを挿入すると、野生型Ad と比較して相当するウイルスの成長を若干減少させるが、増殖因子は1000の 程度である。突然変異V452N、D+CD5からD+CD3まで、およびL4 45Fは、アデノウイルスの天然の細胞レセプターについての突然変異ファイバ ーの頭の親和性を著しく減少させる。突然変異ΔD(Ad5ファイバーのDシー トの欠失)、ΔCD+D(CDループおよびDシートの欠失)、CD5からCD3 まで(Ad5のCDループの、Ad3からの同等なものでの置換)、G443D、 A455F、L457KおよびI459Aは、293個の細胞(増殖因子1未満 )中の相当するウイルスの増殖はなくなる。 次に、突然変異体ウイルスがGRPレセプターによって標的細胞中に浸透する 能力を立証する。有利な突然変異体は、有意な増殖因子(1を上回る)を示すも のである。これに関して、MHC−IおよびGRPレセプターを高水準で発現す る293−GRPRと呼ばれる系を用いることができる。これは、293個の細 胞をGRPレセプターに対するcDNAを有する真核性発現プラスミドでトラン スフェクションすることによって生成される(Corjay et al.,1991,J.Biol.Chem. ,266,18771-18779)。発現カセットは、初期CMVプロモーター(Boshart et al. ,1985,Cell,41,521)、β−グロブリン遺伝子をスプライシングする配列、GRP レセプターをコードするcDNA、およびβ−グロブリン遺伝子のポリA配列か らなる。形質転換体の選択は、ヒューグロマイシン(350μg/ml)の存在 下で行われ、50個のクローンを選択し、増幅し、ノーザン法によってレセプタ ーをコードするmRNAの発現について試験する。最も増殖性のクローンを集め て、293−GRPRと呼ぶ。タンパク質の発現は、ビオチンおよびアビジン− FITCと接合したGRPペプチドを用いてFACSを行った後、蛍光による検 出に よってによってチェックした。実施例4: ファイバーの上記改変の一つと組合わせたファイバーを除くキャプ シドタンパク質へのリガンドの挿入 この実施例では、EGFリガンドのヘキソンキャプシドタンパク質への挿入を 説明する。当然のことながら、相当するアデノウイルスは天然の細胞レセプター への付着の能力を喪失しているのが好ましい。そのゲノムとしては、例えば改変 したファイバー遺伝子(実施例3)が挙げられ、または少なくともファイバーの 配列の一部を欠いていることがある。 輸送プラスミドは、ヘキソン(nt18842〜21700)をコードするA d5ゲノムの領域を包含する相同組換えのために構築する。Ad5 HindI II−XhoI断片(nt18836〜24816)をこれらの同一の酵素で消 化したpBSK+(Stratagene)にクローニングし、プラスミドpTG4224を 得る。EGFペプチドをコードする配列を、PCRによるキメラ断片を作成する ことによってヘキソンの超可変L1ループに導入する:ヘキソン(nt1904 3〜19647)−XbaI−EGF−BsrGI−ヘキソン(nt19699 〜20312)。nt19043〜19647の断片を、プラスミドpTG36 02からオリゴヌクレオチドoTG11102(SEQ ID NO:28)お よびoTG11103(SEQ ID NO:29)を用いてPCRによって得る 。nt19699〜20312の断片を、同一DNAから,オリゴヌクレオチド oTG11104(SEQ ID NO:30)およびoTG11105(SE Q ID NO:31)を用いて増幅する。EGFを、cDNAからオリゴヌク レオチドoTG11106(SEQ ID NO:32)およびoTG1110 7(SEQ ID NO:33)を用いてクローニングし、一致したEGFのコ ード配列をヘキソンで置換することができるようにする。PCR生成物を適当な 酵素で消化した後、再連結する。次に、キメラ断片を、NdeI(nt1954 9) で線形化したプラスミドpTG4224に相同組換えによって挿入して、pTG 4229を得ることができる。改変ヘキソンをコードする配列は、HindII I−XhoI消化を行い、それらのゲノムに関して相同組換えによって置換する ことができる。SgfIで線形化したベクターpTG3602、pTG4607 、pTG4629、またはファイバー配列が欠失したアデノウイルスゲノムを有 する(例えば、以下に記載するpTG4607)または実施例3による改変ファ イバーを発現するベクターを用いることができる。 機能的な固有のファイバーを生成することができないアデノウイルスゲノムは 、イニシエーターコドンに影響するが、他のアデノウイルスORFまで伸びない 欠失によって得られる。この方法は、下記の方法で行われ、欠失の5’のアデノ ウイルス断片(nt30564〜31041)を、プライマーoTG7171お よびoTG7275(SEQ ID NO:34および35)を用いるPCRに よって増幅する。3’の断片の(nt31129〜33099)の増幅には、プ ライマーoTG7276とoTG7049(SEQ ID NO:36および3 7)を用いる。PCR断片をXhoIで消化して、連結した後、NdeIで線形 化したベクターpTG6591に相同組換えによって導入し、pTG4602を 得る。次いで、後者から単離したBstEIII断片に、SpeIで消化したベ クターpTG3602で相同組換えを施す。ベクターpTG4629はpTG4 607と同等であるが、E1の代わりに更にLacZ発現カセットを有する。 相当するウイルスは、293または293−Fb+細胞またはEGFレセプタ ーを過剰発現する細胞のトランスフェクションの後に得ることができる。感染の 特異性の研究は、EGFを競合体として用いて上記した方法で行うことができる 。実施例5: EおよびFシートを欠失したファイバーの突然変異体の構築 Ad5ファイバーの頭のドメインのEFシートの欠失突然変異体も、生成した 。プラスミドpTG6593をHindIIIおよびSmaIで消化し、ファイ バ ー配列を有する断片を単離し、HindIIIおよびSmaIで開裂したベクタ ーM13TG130にクローニングした。有害な突然変異では、SEQ ID NO:40に示されるオリゴヌクレオチドを用いる。突然変異したHindII I−SmaI断片を、BstBIで線形化したpTG4609でE.coliに再結合 する。後者は、ファイバーの停止コドンの下流の32940位のBstBI部位 を含む完全なAd5ゲノムを含む。 改変したファイバーのトリマー化能を、ポリヘドリンプロモーターの制御下に 置いた相当する配列を有する組換えバキュロウイルスを用いて昆虫細胞Sf9の 組換え経路によって生成したタンパク質を用いて、NDS−PAGEゲル上で試 験する(Novelli and Boulanger,J.of Biological Chemicstry,1991,266,9299-93 03)。平行して、突然変異ファイバーを有するビリオンの成長可能性(または増 殖能)を293および293Fb+細胞のトランスフェクションによって決定す る。最後に、MHC−IおよびCAR細胞レセプターへのファイバーの結合を、 Daudi−HLA+およびCHO−CAR細胞上で組換えアデノウイルスAd 5−Lucにより、感染についての競合実験で検討することができる(Bergelson et al.,1997,Science,275,1320-1323)。例えば、ウイルスAd5Lucは、ア デノウイルスゲノムのE3領域に挿入したSV40ウイルス(Simian Virus 40) 初期プロモーターの制御下に置いたルシフェラーゼ遺伝子を含む複製競合アデノ ウイルスである(Mittal et al.,1993,Virus Research,28,67-90)。 ΔEFファイバーは、トリマーの形態で蓄積し、293および393Fb+細 胞で増殖することができ、Daudi−HLA+細胞のAd5Lucによる感染 の競合物ではない。これはCHO−CAR細胞の感染を部分的に阻害することが できるが、野生型ファイバーよりも効率は低い。これにより、EおよびFシート は、Ad5のMHC−1レセプターへの付着にとって重要であるが、CARへの 結合における安定化のため、更に小さな役割を演じている。新たなリガンドの挿 入により、感染性をリガンドによって認識されるレセプターを有する細胞に再指 定することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) A61K 38/43 C12N 15/00 ZNAA 38/55 5/00 B 39/395 A61K 37/00 48/00 37/02 C07K 14/075 37/36 C12N 5/10 37/465 7/00 37/26 37/48 37/64 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AU,CA,J P,SG,US (72)発明者 マジド、メターリ フランス国イルキーク、グラフェンスター デン、アンパース、ド、ランス、16 (72)発明者 ピエール、ブーランジェ フランス国モンペリエ、リュ、マグロー ヌ、6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. アデノウイルスファイバーの1個以上の残基を突然変異によって改変し、 上記残基が、上記アデノウイルスの天然の細胞レセプターに向けられ、上記ファ イバーのCDループおよびβシートIの間に、好ましくはCDおよびDGループ の間に、あることを特徴とする、アデノウイルスファイバー。 2. アデノウイルスファイバーが、上記ファイバーのCDループおよびβシー トIの間で、好ましくはEおよびFシートでの1個以上の残基の突然変異によっ て改変される、請求項1に記載のアデノウイルスファイバー。 3. 配列番号:1(SEQ ID NO:1)に示される配列の総てまたは部 分を含んでなるアデノウイルス5型(Ad5)ファイバーから誘導され、残基4 41〜557の間の領域の1個以上の残基の突然変異によって改変される、請求 項1または2に記載のアデノウイルスファイバー。 4. SEQ ID NO:1の残基441〜478、好ましくは443〜46 2の間の領域の1個以上の残基の突然変異によって改変される、請求項3に記載 のAd5アデノウイルスファイバー。 5. SEQ ID NO:1の残基479〜486の間の領域の1個以上の残 基の突然変異によって改変される、請求項3に記載のAd5アデノウイルスファ イバー。 6. Ad5アデノウイルスファイバーが、 − 443位のグリシン残基の、アスパラギン酸による、 − 445位のロイシン残基の、フェニルアラニンによる、 − 450位のグリシン残基の、アスパラギンによる、 − 451位のトレオニン残基の、リシンによる、 − 452位のバリン残基の、アスパラギンによる、 − 455位のアラニン残基の、フェニルアラニンによる、 − 457位のロイシン残基の、アラニンまたはリシンによる、および/または − 459位のイソロイシン残基の、アラニンによる 置換によって改変される、請求項4に記載のAd5アデノウイルスファイバー。 7. Ad5アデノウイルスファイバーが、 − 443位のグリシン残基のアスパラギン酸による、 − 444位のセリン残基のリシンによる、および − 446位のアラニン残基のトレオニンによる 置換、または、 − 449位のセリン残基のアスパラギン酸による、 − 450位のグリシン残基のリシンによる、 − 451位のトレオニン残基のロイシンによる、および − 452位のバリン残基のトレオニンによる 置換によって改変される、請求項4に記載のAd5アデノウイルスファイバー。 8. Ad5アデノウイルスファイバーが、 − 454位のセリンから461位のフェニルアラニンまで伸びる領域、 − 441位のバリンから453位のグルタミンまで伸びる領域、 − 441位のバリンから461位のフェニルアラニンまで伸びる領域、または − 479位のアスパラギンから486位のトレオニンまで伸びる領域 の欠失によって改変される、請求項4または5に記載のAd5アデノウイルスフ ァイバー。 9. アデノウイルスファイバー2型から誘導され、上記ファイバーの残基44 1〜558の間の領域の1個以上の残基の突然変異によって改変される、請求項 1に記載のアデノウイルスファイバー。 10. Ad2アデノウイルスファイバーの残基441〜478、好ましくは4 51〜466の間の領域の1個以上の残基の突然変異によって改変される、請求 項9に記載のアデノウイルスファイバー。 11. Ad2ファイバーの残基479〜486の間の領域の1個以上の残基の 突然変異によって改変される、請求項9に記載のファイバー。 12. 改変の少なくとも1つは、上記ファイバーのループおよび/またはシー トの少なくとも3個の連続的残基の欠失であり、上記欠失残基は、第一のアデノ ウイルスとは異なる細胞レセプターと相互作用することができる第二のアデノウ イルス、特に3または7型のファイバーから誘導される同等なループおよび/ま たはシートの残基で置換されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載のア デノウイルスファイバー。 13. 天然の細胞レセプターへの結合能力が実質的に減少し、トリマー化を行 うことができることを特徴とする、アデノウイルスファイバー。 14. 更に、アデノウイルスの天然の細胞レセプターとは異なる細胞表面分子 を認識できるリガンドを含んでなる、請求項1〜13のいずれか1項に記載のア デノウイルスファイバー。 15. リガンドが、抗体、ペプチド、ホルモン、ポリペプチド、または糖質か らなる群から選択される、請求項14に記載のアデノウイルスファイバー。 16. リガンドをファイバーのC末端に挿入し、または改変の少なくとも1つ が、欠失残基の代わりとしての少なくとも3個の連続した残基の欠失である、請 求項14または15に記載のアデノウイルスファイバー。 17. 請求項1〜16のいずれか1項に記載のアデノウイルスファイバーをコ ードするDNA断片または発現ベクター。 18. ゲノム中に組込まれた形態で、またはエピトープの形態で、細胞系で発 現することができる要素の制御下に置かれた請求項17に記載のDNA断片を含 んでなる、細胞系。 19. 更に、E1、E2、E4およびL1〜L5領域によってコードされた機 能から選択される1個以上の機能を欠いているアデノウイルスを補足することが できる、請求項18に記載の細胞系。 20. 293系から誘導される、請求項18または19に記載の細胞系。 21. 機能的な固有のファイバーを欠き、請求項1〜16のいずれか1項に記 載のファイバーを含んでなり、請求項1〜16のいずれか1項に記載の上記ファ イバーを上記アデノウイルスのゲノムによってコードし、または請求項18〜2 0のいずれか1項に記載の細胞系によってイン・トランスに提供することができ る、アデノウイルス。 22. 機能的ファイバーを欠き、請求項1〜16のいずれか1項に記載のファ イバーと、上記アデノウイルスの天然の細胞レセプターとは異なる細胞表面分子 を認識することができるリガンドとを含んでなる、アデノウイルス。 23. リガンドが抗体、ペプチド、ホルモン、ポリペプチドまたは糖質からな る群から選択される、請求項22に記載のアデノウイルス。 24. リガンドをファイバーのC末端に挿入し、または改変の少なくとも1個 が、欠失残基の代わりとしての少なくとも3個の連続した残基の欠失である、請 求項22または23に記載のアデノウイルス。 25. リガンドがファイバー以外のキャプシドタンパク質、特にヘキソンまた はペントンに挿入される、請求項21〜23のいずれか1項に記載のアデノウイ ルス。 26. 複製に欠陥を有する組換えアデノウイルスである、請求項21〜25の いずれか1項に記載のアデノウイルス。 27. E1領域の総てまたは部分、および場合によってはE3領域の総てまた は部分について欠失がある、請求項26に記載のアデノウイルス。 28. 更に、E2、E4および/またはL1〜L5領域の総てまたは部分につ いても欠失がある、請求項27に記載のアデノウイルス。 29. サイトカイン、細胞または核レセプター、リガンド、凝固因子、CFT Rタンパク質、インシュリン、ジストロフィン、成長ホルモン、酵素、酵素阻害 剤、抗腫瘍効果を有するポリペプチド、細菌、寄生生物またはウイルス感染を阻 害することができるポリペプチド、特にHIV、抗体、毒素、免疫毒素、および マーカーをコードする遺伝子から選択される目的とする遺伝子を含んでなる、請 求項26〜28のいずれか1項に記載のアデノウイルス。 30. − 上記アデノウイルスのゲノムを適当な細胞系にトランスフェクショ ンし、 − 上記トランスフェクションした細胞系を適当な条件下で培養して、上記アデ ノウイルスを生成させ、 − 上記アデノウイルスを上記トランスフェクションした細胞系の培養物から回 収し、場合によっては上記アデノウイルスを実質的に精製する、 請求項21〜29のいずれか1項に記載のアデノウイルスの製造法。 31. ゲノムがファイバーをコードする配列の総てまたは部分を欠き、 − 上記アデノウイルスのゲノムを、請求項18〜20のいずれか1項に記載の 細胞系にトランスフェクションし、 − 上記トランスフェクションした細胞系を適当な条件下で培養して、上記アデ ノウイルスを生成させ、 − 上記アデノウイルスを上記トランスフェクションした細胞系の培養物から回 収し、場合によっては上記アデノウイルスを実質的に精製する、 ことを特徴とする、アデノウイルスの製造法。 32. 請求項21〜29のいずれか1項に記載のアデノウイルスに感染した、 または請求項30または31に記載の方法によって得られる、宿主細胞。 33. 請求項21〜29のいずれか1項に記載のまたは請求項30または31 に記載の方法によって得られるアデノウイルス、または請求項32に記載の宿主 細胞を、薬学上許容可能なキャリヤーと組合わせて含んでなる、医薬組成物。 34. 請求項21〜29のいずれか1項に記載のまたは請求項30または31 に記載の方法によって得られるアデノウイルス、または請求項32に記載の宿主 細胞の、遺伝子治療によるヒトおよび動物体の治療を目的とする医薬の製造のた めの治療または予防的使用。
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