JP2003501051A - 表現型薬物耐性と相関するhiv−1逆転写酵素における新規な変異プロフィル - Google Patents
表現型薬物耐性と相関するhiv−1逆転写酵素における新規な変異プロフィルInfo
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Abstract
Description
3号の恩典を請求するものであり、そのすべては引用によって本明細書に組み入
れられている。
される。より具体的には、本発明は、ウイルスの変異プロフィルを薬物耐性と相
関させるために、HIVの標的集団のそのような遺伝子型特徴の使用および表現
型の解釈に対するこの情報の続いての関連、すなわち相関関係に関する。また、
本発明は、薬物の開発、すなわち薬物設計、薬物改変および薬物開発、療法およ
び治療計画、臨床管理および診断解析において本発明の変異プロフィルを利用す
る方法に関する。
。複製するためには、HIVは、先ず、gp120エンベロープタンパク質を通
しての結合により、CD4表面タンパク質およびコレセプターを発現している細
胞と相互作用する。エンベロープのgp41ドメインを介する融合に続いて、侵
入が達成され、ウイルス粒子が分解され、そしてRNAゲノムが二本鎖の相補的
DNA(cDNA)に転写される。この遺伝物質がプレインテグレーション複合
体の一部として細胞核に運ばれ、ここで、DNAがウイルスのインテグラーゼに
よって処理され、そして宿主ゲノム中に組み込まれる。活性化された細胞におい
て、ウイルスゲノムは転写され、続いて、構造タンパク質および酵素前駆体に翻
訳される。ポリタンパク質、GagおよびGag−Pol含有マトリックス、キ
ャプシド、ヌクレオキャプシドならびに酵素類、逆転写酵素、プロテアーゼおよ
びインテグラーゼが、ウイルスプロテアーゼによるタンパク質分解的切断および
ビリオンパッケージングが起きる細胞膜に対向される。これらの事象のほとんど
は、広範囲に研究され、そしてウイルス複製を妨げるべく可能性のある介入のた
めの多数の段階が同定された。これらは、接着および宿主細胞への侵入、逆転写
酵素によるプロウイルスDNAの形成、インテグラーゼによる宿主細胞染色体へ
のプロウイルスDNAの組み込み、ならびにウイルスプロテアーゼによる前駆体
ウイルスタンパク質の切断を含むウイルスの組み立てを含む。臨床的に関連する
薬剤は、これらの標的段階B逆転写(逆転写酵素インヒビター(RTI))およ
びウイルス組み立て(プロテアーゼインヒビター(PI))の2つに対して開発
されてきた。
ることができる。例えば、ヌクレオシド逆転写酵素インヒビター(NRTI)は
、逆転写酵素によって伸長中のウイルスDNAへの組み込みのための天然のヌク
レオシド三リン酸と競合する。これらの化合物を天然のヌクレオシドと区別する
化学的改変は、DNA鎖の終結事象をもたらす。今日利用できるNRTIは、ジ
ドブジン(ZDV)、ジダノシン(ddI)、ザルシタビン(ddC)、スタブ
ジン(d4T)、ラミブジン(3TC)およびアバカビル(ABC)を含む。
様式をもつが、それらは、既にモノリン酸化されていて、したがって、より少な
い代謝段階を必要とする点で異なる。アデホビル(ビス−POM−PMEA)お
よびビス−POC PMPAはこの処理の部類に属する。
合物の1群であり、これらは、ウイルスの逆転写酵素の活性部位への非競合的結
合または接近によってHIV逆転写酵素を阻害し、その結果ウイルスの活性を抑
制する。この群において利用できる化合物は、ネビラピン(NVP)、デラビル
ジン(DLV)およびエファビレンツ(efavirenz)を含む。
プロテアーゼ酵素の活性部位に結合し、それによって、感染性ビリオンの構造的
および酵素的成分を生産するのに要する前駆体ポリタンパク質の切断を阻害する
。今日利用できるPIは、サキナビル(SQV)、リトナビル(RTV)、イン
ジナビル(IDV)、ネルフィナビル(NFV)、アンプレナビル(APV)お
よびABT−378を含む。
つれて、かなり改良された。抗レトロウイルス療法に関する現在の指針は、初期
処置のための三剤組み合わせ治療処方、例えばPI 1剤およびNRTI 2剤
またはNNRTI 1剤およびNRTI 2剤を推奨している。これらの組み合
わせ処方は、強い抗レトロウイルス活性を示し、そしてHAART(高活性抗ウ
イルス療法)と呼ばれる。HAARTの導入は、これらの薬物へのアクセスによ
りHIV−1患者集団における罹病率および死亡率の有意な低下をもたらした。
る治療応答のモニタリングツールとしてのウイルス負荷測定法の使用をもたらし
た。前処置または最小の処置をされた患者におけるウイルス負荷レベルは、長期
の疾病進行の間の強い予測因子であり、そしてウイルス負荷における治療に誘導
された減少が臨床効果と関連されてきた。抗レトロウイルス療法のゴールは、長
期に基づき検出限界以下まで血漿ウイルス血症を低下させることである。このこ
とは標準のHAARTを用いて部分的に達成することが可能である。しかしなが
ら、有意な数の患者では、ウイルス複製の最大抑圧は達成されず、そしてこのゴ
ールに到達した患者でも、有意な数がウイルス負荷のリバウンドを経験する。血
漿ウイルス血症におけるリバウンドは治療の失敗の明白な指標であるけれども、
ウイルス負荷データは、失敗の原因についての情報を提供しない。
は、処方の不十分な抗ウイルス活性、薬物代謝および薬力学における個人的変動
、用量処方を固守する難しさ、毒性による治療中断の必要、およびウイルスの薬
物耐性を含む。さらにまた、薬物耐性は、最適以下の抗レトロウイルス療法によ
り処置された患者において出現することもあるし、また、患者が薬物耐性のHI
V−1により感染されているかも知れない。薬物耐性は、治療の失敗についての
主な理由ではないかも知れないが、多くの場合、インヒビターの存在下でウイル
ス複製を許すいかなる状況でも、耐性変異株の選択のための段階を設ける。
場合のプルーフ・リーディング機構をもたない。鎖の伸長の間にヌクレオチドを
組み入れる過程において生じる誤りは修正されない。このことは、複製しつつあ
るウイルス集団において多数の遺伝的変異株を連続的に発生することを許す。1
回のHIV複製サイクルについてヌクレオチド当たり3x10-5変異が起きると
見積もられ、そして置換変異のタイプは、勿論いかなる1つの場所についてもラ
ンダムである。その結果、誤りの頻度および高率でのウイルス複製があれば、実
質的に、すべての可能な遺伝的変化は、多分非常に短い期間内に生成されるであ
ろう。より重要なことに、遺伝的変化は、RTおよびプロテアーゼ分子の立体配
置を、それらが、それを標的として開発された化合物による阻害に対してもはや
感受性ではないように変えることができる。抗レトロウイルス療法が進行中であ
る場合、そしてウイルス複製が完全には抑圧することができない場合には、その
ような遺伝的変異株の選択は不可避である。ウイルス集団は投与される薬物に耐
性になるであろう。明らかに、ウイルス集団の効果的な抑圧は効果的な治療にと
って絶対に必要である。ウイルスの薬物耐性は、インヒビターの存在下で複製を
改良するウイルスにおけるすべての変化として定義できる。HIV−1の薬物耐
性は1989年に最初に記述され、そしてその時点では唯一の治療選択肢を表し
たジドブジン1剤療法により治療された患者を巻き込んだ。参照、Larder
,B.A.,et al.,Sience 243,1731−1734(19
89)。耐性はイン・ビトロにおいて表現型として検出された:多くの患者では
、ウイルス分離株は、同じ個人からの治療前分離株と同程度に複製を抑制するた
めに、100倍高いジドブジン濃度を要した。その後、ジドブジン耐性に関する
遺伝的基礎が特徴付けられた。
とんど常に観察されている。同様に、抗レトロウイルス化合物の存在下で数ラウ
ンドの複製を通してのウイルス培養のイン・ビトロ継代は、ウイルスの複製サイ
クルが、使用される化合物に対してもはや感受性ではないウイルスの選択をもた
らす。
らに強力なNNRTIおよびPIの投与の間にも観察された。個々の抗レトロウ
イルス剤は、耐性が発展する速度において異なり:耐性変異株の選択が治療の週
内に起きることも、または耐性が、より長い治療期間後に発現することもある。
感受性の程度は、ウイルスによってかくまわれた変異のタイプ、そして使用され
る化合物のタイプおよび濃度に応じて、感受性における若干の低下から完全な耐
性までの全範囲を包含できる。
の広範な遺伝的解析は、耐性が、一般に、ウイルスゲノムのいくつかの特異的部
位におけるヌクレオチド配列を変える変異によって惹起されることを明らかにし
た。HIV−1について観察され、報告されたり、そして薬物耐性に相関される
変異パターンは非常に多様である:ある抗レトロウイルス剤は、1つの単一遺伝
子変化のみを必要とし、一方他は、出現する耐性について多数の変異を必要とす
る。薬物耐性と相関されるHIVゲノムにおける変異の総説が編集されている。
参照、Schinazi,R.F.,Larder,B.A.& Melior
s,J.W.1997.Int.Antiviral News.5,129−
142(1997)。さらにまた、変異に関する電子リストが、http:// hiv−web.lanl.gov またはhttp://www.viralr esistance.com において利用できるようになった。
nBankにおいて見いだされ、その配列が引用によって本明細書に組み入れら
れているような野生型ウイルス(HIV III/B/LAI参照配列)に関連
して本明細書に述べられていることに注目すべきである。感受性は、一般に、I
C50もしくはIC90値の比として表される(IC50もしくはIC90値は、ウイル
ス集団の50%もしくは90%が複製を阻害される薬物濃度である)。さらに、
遺伝的変異は、野生型ウイルスに関して通常記述される、すなわちK101Nは
コドン101におけるリジンのアスパラギンによる置換を指す。しかしながら、
本発明の変異は、本発明を実用とするために列挙される野生型の例には依存しな
い。例えば、変異101Nは、変異前に101においてリジンがあったか否かに
拘わらず、101コドンにおけるアスパラギンを指す。
与されるので、また新しい抗レトロウイルス剤が開発されつつあり、そして現在
の薬物に加えられるので、新しい耐性と相関する遺伝的変異株は今も発見されつ
つある。特に重要なことは、抗レトロウイルス剤の組み合わせが耐性の特徴に影
響を与えることができることである。例えば、種々のNNRTI耐性と相関する
変異が、NNRTI−ジドブジン組み合わせ療法において選択され、そして種々
のNRTI耐性相関変異が2剤NRTI組み合わせ療法において選択された。後
者の場合は、結果は全NRTIに対する高レベルの多重薬物耐性である。また、
感受性における変化は、ZDV/3TCにより治療された患者におけるZDV耐
性の逆転によって示されるように、2剤組み合わせ療法の間に耐性よりもむしろ
感受性に向かうこともある。この場合は、効果は、M184VとZDV耐性置換
との間の変異相互作用を通して媒介される。2剤組み合わせ療法における患者で
は、耐性までの時間は、ZDV/3TCもしくはZDV/NNRTI組み合わせ
物におけるZDV耐性について示されるように影響を受けるかも知れない。また
、研究は、組み合わせにおける薬剤の1種(これらの場合、ラミブジンもしくは
NNRTI)に対する耐性は、他の薬剤(ここでは、ジドブジン)に対する耐性
よりも一貫して/しばしば現れることを例証した。さらにまた、ウイルス耐性が
一旦出現すると、救済療法の選択肢は、各薬物類の中での交差耐性により極端に
制限されるであろう。ウイルス複製動力学のモデルおよび先に議論した変異率に
基づいて、インヒビターの存在下でウイルスの複製の不完全な抑圧の条件下での
変異(耐性)ウイルス集団への移行は、時間の問題のみであることは明らかであ
ろう。かくして、耐性を防ぐことにおける重要なファクターは、ウイルスの複製
の完全な(最大の)抑圧を維持しつづけることである。
防御は、抗レトロウイルス療法の管理における重要なゴールであらねばならない
。近年、関心事は、より良好な臨床管理のためのウイルス薬剤感受性における変
化の特徴付けに絞られてきた。抗レトロウイルス薬剤に対する耐性の存在と継続
する発展によって演じられる有意な役割が与えられた場合、治療処方についての
正しい選択は非常に重要である。これは、耐性の出現を最小にし、そして患者の
長期の予後を改善するために治療の変化が要求される場合と同様に、初期治療に
ついて重要である。治療処方の選択は、循環するウイルス集団の耐性プロフィル
の知識によって支持できる。さらに、治療組み合わせ物は、それらが特定のウイ
ルス集団を抑圧する例証された潜在力をもつ薬剤を含む場合は、有効となるより
大きい機会を有するであろう。かくして、患者のウイルスがそれに耐性である薬
物に伴う不必要な副作用および費用が回避することができる。しかしながら、今
日まで、HIVの変異と薬物耐性との間の相関関係および個々の薬剤に対する耐
性の特徴に及ぼす多剤組み合わせ物の影響の理解は、多くのこれらのゴールを達
成するためには不十分である。
、広く記述される本発明の目的にしたがって、1つの態様では、本発明は、HI
V逆転写酵素における少なくとも1つの変異の存在および逆転写酵素インヒビタ
ー(RTI)に対する少なくとも1株のHIVの耐性を相関させるデータベース
;そして/またはHIVプロテアーゼにおける少なくとも1つの変異の存在およ
びプロテアーゼインヒビター(PI)に対する少なくとも1株のHIVの耐性を
相関させるデータベースを含むコンピューターシステムを提供する。より具体的
には、データベースは、変異と薬物耐性との間の相関関係に対応する1セットの
記録を含む。
E,101H,101N,101P,101Q,101T,103H,103S
,179I,179E,181V,190E,190S,190Tまたは103
Rと179Dの組み合わせか、またはこれらの変異のいずれかの組み合わせであ
る場合は、HIV株は少なくとも1種のNNRTIに対して耐性であり;HIV
逆転写酵素の変異が69S−[S−S],184G,184L,215V,44
D,44Aもしくは118Iか、またはそれらのいずれかの組み合わせである場
合は、HIV株は少なくとも1種のNRTIに対して耐性であり;そしてプロテ
アーゼの変異が88Tおよび/または変異33Fと90Mの組み合わせか、また
はそれらのいずれかの組み合わせである場合は、HIV株は少なくとも1種のP
Iに対して耐性である。
有効性を評価する方法であって、HIV感染患者からサンプルを収集し;サンプ
ルが本明細書に記述される少なくとも1つの変異をもつHIV逆転写酵素をコー
ドしている少なくとも1種の核酸を含有しているか否かを決定し;そして抗ウイ
ルス療法の有効性を評価するためにその核酸の存在を使用すること:を含む方法
に関する。
株に対して有効な薬物を同定する方法であって、本明細書に記述される少なくと
も1つの変異を含有するHIV逆転写酵素を含有する少なくとも1株のHIVを
提供し、そのHIV株に対する薬物の表現型応答を決定し、そして薬物の有効性
を決定するためにその表現型応答を使用すること:の段階を含む方法を提供する
。なおさらなる実施態様では、本発明は、HIVのPI耐性株に対して有効な薬
物を同定する方法であって、HIV株が、本明細書に記述される少なくとも1つ
の変異を含有するHIVプロテアーゼを含有し、該HIV株に対する該薬物の表
現型応答を決定し、そして薬物の有効性を決定するためにその表現型応答を使用
する方法を提供する。
提供する。
る方法であって、HIV感染患者からサンプルを収集し;サンプルが本明細書に
記述される少なくとも1つの変異をもつHIV逆転写酵素か、または本明細書に
記述される少なくとも1つの変異を含有するHIVプロテアーゼをコードしてい
る少なくとも1種の核酸を含有しているか否かを決定し;そしてその患者に対す
る療法を計画するためにその核酸の存在を使用すること:を含む方法を提供する
。 また、本発明は、本明細書に記述される少なくとも1つの変異を含有する少
なくとも1種のNNRTIまたは少なくとも1種のNRTIに対して耐性な単離
されたHIV逆転写酵素複合体、および本明細書に記述される少なくとも1つの
変異を含有するPIに対して耐性な単離されたHIVプロテアーゼ複合体を含む
。さらなる本発明の目的および利点は、以下に続く記述において一部は述べられ
るであろうし、そして一部はその記述から明らかになるか、または本発明の実施
によって学ばれるであろう。本発明の目的および利点は、特に付随する特許請求
項において指摘される要素および組み合わせ物の手段によって実現され、そして
達成されるであろう。 両前記の一般的記述および後記の詳細な記述が、単なる例示および説明であり、
そして特許請求されるような本発明を限定するものではないことを理解すべきで
ある。
変異の頻度。白いバー(MDR)は、試験された少なくとも4種のヌクレオシド
類似体に対してIC50値における>4倍増加を有するHIV−1サンプルにおい
て見い出されたRT変異の総頻度を表す。斜線のバー(非MDR)は、4種以上
のヌクレオシドに対して交差耐性ではなかった分離株の変異頻度を示す。892
サンプルのこの集団において解析された個々の変異が1文字のアミノ酸コードに
おいて指示される。69+はコドン69におけるアミノ酸挿入を示す。
組み換えウイルスは、実施例2に記述されるように患者の血漿サンプルから生産
され、そして(a)d4T,(b)ddCおよび(c)ddIに対する感受性を
試験された。野生型対照に比較してIC50値における平均増加倍数(平均耐性倍
数)が、種々の表現型をもつウイルスの群、すなわちコドン151−M多剤耐性
クラスター(n=27)、69D/Nをもつウイルス(n=195)、またはA
ZTおよび3TC耐性変異のバックグラウンドにおける75M(n=43)およ
びAZT耐性変異のバックグラウンドにおけるコドン69挿入変異株(n=45
)について示された。誤差バーは標準誤差を示す。総数(n=310)は、少数
群が69D/Nおよび75M2重変異株であり、そして両群において表されたの
で、302MDRサンプルより多いことに注意。
オシド類似体療法(AZT,3TC,ddC,ddIもしくはd4T)が、各患
者(1,2もしくは3)が特定の治療を受けた期間を示す水平バーとして示され
る。血漿サンプルが遺伝子型および表現型解析について得られた時点は、検出さ
れた特定のコドン69挿入とともに矢印によって示される。これらの患者が受け
つつあったヌクレオシド以外のいかなる他の療法もこの図には指示されない。
れるであろう。1つの態様では、本発明は、抗HIV薬に対する表現型耐性と相
関するHIV−1逆転写酵素および/またはプロテアーゼ遺伝子の新規な変異ま
たは変異プロフィルを提供する。より具体的には、また本発明は、ウイルスの変
異プロフィルを薬物耐性と相関させるために、HIVの標的集団の遺伝子型特徴
の使用および表現型の解釈に対するこの情報の続いての相関関係に関する。また
、本発明は、データベース、薬物の開発、すなわち薬物設計、および薬物改変、
療法および治療計画、臨床管理および診断解析において本発明の変異プロフィル
を利用する方法に関する。
遺伝子型および表現型耐性試験を含む組み合わせアプローチを利用する。上述の
技術の特定の組み合わせなしに、変異と耐性との間のこの相関関係は検出されな
いであろう。日常の臨床実務からの分離株におけるこれらの遺伝子型および表現
型プロフィルの観察に加えて、これらの変異が実際にこのパターンの薬物耐性の
基礎を形成することを確認するために、部位特異的突然変異が作成された。抗レ
トロウイルス薬に対するHIVの耐性は、HIV−1ゲノムにおける変異を同定
し、そして耐性と相関することが知られる変異パターンを検索することを通して
抗レトロウイルス薬に対するHIV−1の耐性を推測することによって遺伝子型
レベルにおいて決定することもできる。あるいは、抗レトロウイルス薬に対する
HIVの耐性は、インヒビターの存在下でウイルスを培養し、そして薬物がどの
程度ウイルスの複製を阻止するかを測定することによって表現型レベルにおいて
決定されてもよい。この場合、あらゆる変異の相互作用の影響、まだ知られてな
いかまだ同定されてないような遺伝的変化の影響、表現型におけるバックグラウ
ンドの遺伝子型などの影響が測定される。
リメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅に基づく。次いで、これらの増幅された配列
が、ハイブリダイゼーションもしくは配列決定技術のいずれかを用いて解析され
る。ハイブリダイゼーションに基づくアッセイは、プライマー特異的PCRを含
み、これはDNA合成の選択的開始を可能にするよう設計された合成オリゴヌク
レオチドの使用する。参照、Larder,B.A.,et al.,AIDS 5,137−144(1991);Richman,D.D.,et al.
,J.Infect.Dis.164,1075−1081(1991);Gi
ngeras,T.R.,et al.,J.Infect.Dis.164,
1066−1074(1991)。プライマー配列が3’末端において標的配列
(野生型もしくは変異株)に適合する場合のみ、標的配列の増幅が可能であり、
そしてDNAフラグメントが作成される。プライマー配列の知識は、研究下のウ
イルス分離株の配列であるが、プライマー配列によってカバーされる領域につい
てのみ推定を可能にさせる。他のハイブリダイゼーションに基づくアッセイは、
分別(differential)ハイブリダイゼーション(Eastman,
P.S.,et al.,J.Acq.Imm.Def.Syndr.Huma n Retrovirol. 9,264−273(1995);Holodni
y,M.,et al.,J.Virol.69,3510−3516(199
5);Eastman,P.S.,et al.,J.Clin,Micro. 33,2777−2780(1995));Line Probe Assay
(LiPAJHIV−11 RT,Innogenetics)(Stuyve
r,L.,et al.,Antimicrob.Agents Chemot herap. 41,284−291(1997).)およびGeneChip
technology(Affymetrix)(D’Aquila,R.T. Clin.Diagnost. Virol.3,299−316(1995);
Fodor,S.P.A.et al.,Nature 364,555−55
6(1993);Fodor,S.P.A.Nature 227,393−3
95(1997))を含む。DNA配列アッセイは、一方、配列決定される領域
の全ヌクレオチドに関する情報を提供する。標的配列はPCRによって増幅され
る。配列解析は、主として、伸長するDNA配列におけるジデオキシ鎖末端のヌ
クレオチド(3’ヒドロキシル基を欠いている)の組み込みおよび得られる分子
のゲル電気泳動解析に基づく。ほとんどの配列決定技術は半自動的であり、そし
てポリアクリルアミドゲルから配列を「判読(”read” off)」するた
めに、蛍光標識されたプライマーもしくはddNTPを使用する。
在下での複製ウイルスの増殖能力を測定する。その結果、これらのアッセイは、
特異的インヒビターに対するウイルスの耐性もしくは感受性の程度を直接測定す
る。応用される表現型アッセイは、限定されるものではないが、PBMC(末梢
血液単核細胞)p24抗原アッセイを含み、これは臨床HIV−1分離株におけ
るウイルスの薬物耐性の決定についての最初に標準化されたアッセイであった(
Japour,A.J.,et al.,Antimicrob.Agents Chemother. 37,1095−1101(1993);Kusumi
,K.et al.,J.Virol.66,875−885(1992);お
よびRTインヒビターに対する表現型耐性を検査する代替手段として最初に記述
された組み換えウイルスアッセイ(RVA)(Kellam,P.& Lard
er,B.A.,Antimicrob.Agents Chemother,
38,23−30(1994);Hertogs,K.,et al,5th International Workshop on HIV Drug R esistance, Whistler,Canada.Abstr.64(1
996);Hertogs,K.,et al.,Antimicrob.Ag ents Chemother. 42,269−276(1998);Hert
ogs,K.,et al.,International Workshop on HIV Drug Resistance,Treatment St rategies and Eradication, St.Petersbu
rg,Florida,USA.Abstr.43(1997);およびPau
wels,R.,et al.,2nd International Wor kshop on HIV Drug Resistance and Tre atment Strategies, Lake Maggiore,Ital
y.Abstr.51(1998)。
るウイルスの標的配列の増幅で開始する。アンプリコンは、欠失されたアンプリ
コンに存在する配列に相同な配列を用いてプロウイルスの実験室クローン中に組
み込まれる。これによりキメラウイルスの保存株が生成する。ウイルスは、種々
の薬物濃度の存在下で増殖能を試験される。結果は、各インヒビターについての
IC50値を計算し、そしてμM濃度で表されたIC50値として結果を報告するか
、または平行して試験される野生型感受性実験室ウイルスについて見い出された
IC50値に対するキメラウイルスについて見い出されたIC50値の比を算定する
ことによって得られる。後者の場合には、耐性は、野生型感受性HIV−1株に
比べられる「耐性倍数」として表される。
、表現型アッセイの最終世代はさらに改変させられた。感受性試験のためのレポ
ーター遺伝子系の使用が、実験室自動化および標準化の実行を可能にする。参照
、Pauwels,et al.,J.Virol.Methods 20,3
09−321(1998);Paulous,S.,et al.,Inter national Workshop on HIV Drug Resist ance,Treatment Strategies and Eradic ation, St.Petersburg,Florida,USA.Abst
r.46(1997);およびDeeks,S.G.,et al.,2nd International Workshop on HIV Drug R esistance and Treatment Strategies, L
ake Maggiore,Italy.Abstr.53(1998)。
にするアッセイが存在する。AntivirogramJ assay(Vir
co)(WO97/27480)は、患者由来のHIV−1gag/PR/RT
配列の、対応してgag/PR/RT配列を欠失されたプロウイルスHIV−1
クローンへの相同組み換えに基づいている。参照、Pauwels,et al
.,J.Virol.Methods 20,309−321(1998)。得
られる複製能力のある組み換えウイルスが、種々の濃度の抗レトロウイルス薬の
存在下でレポーター遺伝子に基づく細胞アッセイにおいて分析される。HIV−
1特異的レポーター遺伝子シグナルが、標的細胞におけるウイルス複製の結果と
して生成される。自動高分解能光学が、単一細胞レベルにおける進行中のウイル
ス複製をモニターするために使用される。すべての現在利用できるHIV−1プ
ロテアーゼおよび逆転写酵素インヒビターは、シングル・ミクロタイタープレー
ト感受性アッセイにおいて分析される。類似のアッセイ(ViroLogic)
は、欠失されたHIV−1エンベロープ遺伝子に挿入された、指標遺伝子、ルシ
フェラーゼを保持している対応して欠失されたプロウイルスベクター中へ、患者
由来のPR/RT配列を酵素的に結合させることに基づいている。参照、Dee
ks,S.G.,et al.,2nd International Wor kshop on HIV Drug Resistance and Tre atment Strategies, Lake Maggiore,Ital
y.Abstr.53(1998)。また、これらの技術に関する多くの情報が
、Hertogs et al.Recent Res.Dev.Antimi crob.Agents Chemother. 3(Pt 1)83−104(
1999);Hertogs et al.Antimicrob.Agent s Chemother. 44(3)568−573(2000);および引用
によって本明細書に組み入れられている開示、Larder et al.An timicrob.Agents Chemother., 43(8)1961
−1967(1999)において見い出すことができる。
00以上の臨床分離株の表現型耐性データおよび遺伝子型配列を含有するデータ
ベースの確立を可能にした。データベースの相関性データ解析および変異クラス
ター解析は、随伴する耐性をもつ変異パターンの検索を可能にする。下記表1は
、抗レトロウイルス薬による治療後の臨床分離株において現れるもっとも普通に
存在する耐性と相関する変異を列挙している。
ゼインヒビターおよび逆転写酵素インヒビター(NRTI、NtRTIおよびN
NRTI)に耐性を与える変異を含む、すべての種類のHIV処置療法に対する
耐性と相関する変異を考慮している。
与える変異を考慮している。表1は、すべてのPIについての2種類の変異:第
1および第2変異を列挙している。第1変異は、特定の薬物に対する耐性の発展
に主に寄与している。第2変異は、治療の経過における後期に現れて、耐性をも
たらすか、またはPIナイーブのウイルス分離株における天然の多型として既に
存在しているかのいずれかである。大多数の第2変異は、数種のPIインヒビタ
ーに対して同時に耐性を増強する。このことは、それらの第2変異の微妙な種々
の表現型効果が存在するけれども、この種のインヒビターに対して広範な交差耐
性をもたらすであろう。
テアーゼによるポリタンパク質の分解力を損なうかも知れない。補償変異は、変
異したプロテアーゼによってその部位のより効率的な切断を可能にするgag切
断部位において発見された。獲得性のPI耐性と相関する変異をもつプロテアー
ゼ処置患者からの臨床分離株のいくつかの研究は、変異ウイルスの複製能を有意
に高められたgagp7/p1および/またはP1/p6における変異を明らか
にした。
与えることができる。例えば、NRTIジドブジンに典型的に耐性を与える変異
はM41L,D67N,K70R,L210W,T215YおよびK219Qで
ある。HIV−1逆転写酵素における多重変異は、また、ジドブジンおよび他の
NRTIに対して高レベルの耐性を与えられる。多重変異は、存在する場合、相
乗的に作用し、そして感受性は、耐性と相関する変異数が増加するにつれ減少す
る。例えば、ジダノシンに対する耐性と相関する変異は、L74V,K65Rで
ある。また、ラミブジンに対する耐性は、変異M184VおよびM184Iの出
現と相関し、ジダノシンおよびザルシタビンに対する低レベルの耐性に加えて非
常に高い耐性レベルを与える。また、ラミブジンに対する低レベルの耐性は、1
84変異の不在下で与えられ、一方、アバカビルに対する耐性は、変異K65R
,L74V,Y115FおよびM184Vと相関している。
るMDRに関する。例えば、RT変異群A62V,V75T,F77L,F11
6YおよびQ151Mはともに、すべてのヌクレオシド類似体に対する耐性を惹
起する。非ヌクレオシド逆転写酵素インヒビター(NNRTI)に対して耐性を
与える変異は、また、本発明によって考慮される。例えば、ネビラピンについて
の耐性と相関する変異は、A98G,L100I,K103N,V106A,V
108I,Y181C/I,Y188CおよびG190Aである。これらの変異
は、デラビルジンについてはK103/N/T,Y181CおよびP236Lで
あり、エファビレンツに対する耐性では、変異はL100I,K101E,K1
03N,V108I,V179D,Y181CおよびY188Lである。
変異は、ジドブジン耐性変異M41LおよびT215Yの効果を減少し、一方、
L74Vジダノシン耐性変異は、ジドブジン耐性変異T215Yの効果を減少す
る。しかしながら、既述の逆効果が表現型として有意であるか否かは、存在して
いる変異の組み合わせによって異なる。
ある。例えば、デラビルジン変異、P236Lは、ネビラピンによる抑制に対す
るこの変異の感受性を増大し、そしてラミブジン耐性変異M184Vは、アデホ
ビルに対して、そして非変異配列以上にPMPAに対して増強された感受性を惹
起する。この増強された感受性は、高められた治療成果において反映されるよう
である。
表2b)の新規変異、およびそれらの相関する表現型薬物耐性は、限定されるも
のではないが表2において示されるものを含む。
種類からの1種以上の処置に対して耐性を与えるであろう。例えば、変異88E
,K101H,K101N,K101P,K101Q,K101T,K103H
,K103S,K103S+K101P,K103R+K179D,V179I
,V179E,Y181V,G190E,G190SおよびG190TはMDR
であり、そして多数のNNRTIに対して耐性を与えるが、一方変異M184G
およびM184Lは、3TCに対してのみ耐性を与えることが見いだされ、そし
て変異215VはAZTに対してのみ耐性を与えることが分かった。同様に、8
8Tにおけるプロテアーゼ変異はネルフィナビルに対する耐性を与え、一方プロ
テアーゼ変異の組み合わせ、33F+90Mはアンプレナビルに対する耐性を与
える。しかしながら、本明細書に既述されるような適当なツール、例えばVir
cogenが利用される場合は、表2に提供されるような同定された変異および
ある種の処置に対して相関する耐性を知ることができ、そして明細書に述べられ
る他の適当な処置に関してスクリーニングすることができる。したがって、また
本発明は、相関する薬物の種類で固められた列挙した変異および新しい変異の組
み合わせが、さらなるPI,NRTI,NNRTIに対する耐性、またはMDR
耐性のような新しい耐性表現型を予測するために使用することができることを提
供する。さらに、変異の組み合わせの存在は、同じか異なる薬物耐性プロフィル
与えるであろう。
の相関する薬物耐性を提供する。特に、本発明の1つの目的は変異E44D,E
44AおよびV118Iである。各変異は、独立して、NRTI(3TC)に対
する耐性を生成することができる。
118Iおよび/またはM184Vの2種以上のいずれかの組み合わせと、1種
以上のNRTI、そしてより具体的にはZDVおよび/または3TCに対する耐
性との間の相関関係を提供する。以前は、HIV逆転写酵素の位置184におけ
るバリンもしくはイソロイシンへのメチオニン変異のみが、NRTI(ラミブジ
ン)に対する有意な表現型耐性と相関されていた。さらなる実施態様では、1種
以上の変異41L,67N,69D,70R,210W,211K,214F,
215Y,215F,219Qおよび219Eとの組み合わせにおいて1種以上
の変異E44D,E44AおよびV118Iが、1種以上のNRTI、そしてよ
り具体的にはZDVおよび/または3TCに対する耐性を与えることができる。
アミノ酸挿入および/または再配列による、好ましくは69S−[S−S]もし
くは69S−[S−G]である挿入による1群のMDR変異である。これらの変
異のパターンは、高レベルの表現型多重ヌクレオシドもしくは多剤耐性と相関さ
れるであろう。コドン69挿入変異は、単独でも、また他の変異との組み合わせ
であってもよい。他の好適なRTのコドン67と70間の変異および/または再
配列が表3に示される。(いくつかのこれらの変異および組み合わせに関する耐
性データは表4に示される。)また、これらの変異は単独または他の変異との組
み合わせにおいて耐性を与えるであろう。
配列は、1種以上の変異62V,210W、および/または215Yとの組み合
わせにおいて耐性(MDR)を与える。
印されている。また、Thr69Serの置換のみをもつサンプルが示される。
代替アミノ酸残基は、異なるサンプルについて種々の位置において、または混合
ヌクレオチドが単一サンプル内で検出された場合に示される。アミノ酸が見られ
ない位置はダッシュ(−)で指示された。
、次いで変異RTがHXB2−D野生型ウイルスバックグラウンド中に導入され
た。このバックグラウンドにおいて創造された特異的変異が指示される。変異ウ
イルスのヌクレオシド感受性(野生型HXB2−Dウイルス対照に比較したIC 50 値における倍数)は、「方法」において既述されるように調べられた。これら
のデータは、2回の独立した測定の平均値を表す。これらの実験における野生型
対照ウイルスについてのIC50値は次のとおりであった:AZT,0.04μM
、d4T,2.39μM、3TC,1.67μM、ddI,4.6μM、ddC
,1.41μMおよび1592U89,2.9μM。
では、本発明は、HIV逆転写酵素における少なくとも1つの変異の存在および
逆転写酵素インヒビター(RTI)に対する少なくとも1株のHIVの耐性;あ
るいはHIVプロテアーゼにおける少なくとも1つの変異の存在およびプロテア
ーゼインヒビター(PI)に対する少なくとも1株のHIVの耐性:間の相関関
係を含むデータベースを提供する。
または適当なHIV療法もしくは組み合わせ療法を決定するに際して医者を助け
ることができる。例えば、VircoGENJ遺伝子型アッセイシステムは、H
IV−1薬物耐性をモニターするための診断ツールである。システムは、抗HI
V−1薬の臨床試行における耐性発展を研究するため、HIV−1感染患者の臨
床管理を改善するため、そして薬物耐性の疫学的様相を研究するために使用する
ことができる。それは、抗レトロウイルス薬に曝露されているか、または薬物耐
性HIV−1株に感染された患者の血漿中に循環しているHIV−1集団の薬物
感受性の急速決定を可能にする。
HIV−1薬物耐性をモニターする方法であって、抗ウイルス薬耐性の存在の可
能性に関して、1つの試験において患者由来のHIV−1遺伝材料の遺伝子配列
の決定および患者のHIV株において見いだされる配列変異の解釈を合体する方
法を提供する。1つの実施態様では、種々のヌクレオシド逆転写酵素インヒビタ
ー ジドブジン(AZT)、ジダノシン(ddI)、ザルシタビン(ddC)、
スタブジン(d4T)、ラミブジン(3TC)およびアバカビル,ヌクレオチド
逆転写酵素インヒビター アデホビル(PMEA)、非ヌクレオシド逆転写酵素
インヒビター ネビラピン、デラビルジンおよびエファビレンツ、ならびにプロ
テアーゼインヒビター サキナビル、リトナビルおよびネルフィナビルに対する
耐性に係わる変異が評価される。遺伝子型の解釈は、ピアー・レビュー(pee
r−reviewed)雑誌において公表されている薬物耐性に関連する変異の
リストに基づいてもよい。
物耐性試験と組み合わせて使用されてもよい。例えば、1つの実施態様では、患
者のウイルスRNAから単離され、増幅されるプロテアーゼ(PR)および逆転
写酵素(RT)遺伝子配列からなるキメラHIV−1株の構築に基づいている表
現型試験が利用される。これらの株は、続いて、PR/RT遺伝子配列が欠失さ
れている標準の実験室同質遺伝子(HXB2)HIV−1DNA構築物を用いて
CD4+T細胞内で組み換えされる。次いで、組み換え株は、上記抗ウイルス薬
の存在下で増殖され、そしてウイルス分離株の感受性が、野生型実験室参照株に
おける薬物のIC50を超える患者分離株における薬物のIC50の倍数変化値
として表される。
伝子型アッセイが、自動化された集団に基づく完全配列解析(ABI)をとおし
て遂行される。したがって、使用される配列決定法は、配列決定された領域の全
ヌクレオチドに関する情報を提供できる。配列決定結果は、野生型参照配列に比
較される、プロテアーゼ遺伝子および逆転写酵素遺伝子の位置におけるアミノ酸
変化として報告される。遺伝子型の報告に含まれる変化は、薬物耐性に関連する
多型を証明するために既知の位置における変異に限定されてもよい。薬物耐性に
係わらない位置における多型は必要ではない。
って検出された変異、および/または得られる証拠の解釈を示す報告が作成され
てもよい。解釈は、抗レトロウイルス薬、既知の耐性に係わる変異が同定された
薬物および/または観察された変異が薬物に対する耐性を表す程度を含んでもよ
い。
関する遺伝子型および表現型の知識が、新規分子の構築およびHIVに対する新
規(組み合わせ)治療の手段を仕立てるために利用できる。
ス療法の有効性を評価する方法であって、HIV感染患者からサンプルを収集し
;そしてサンプルが少なくとも1つの変異をもつHIV逆転写酵素か、または少
なくとも1つの変異をもつHIVプロテアーゼをコードしている少なくとも1種
の核酸を含有しているか否かを決定すること:を含む方法を提供する。サンプル
は、血漿サンプル、血液細胞または他の組織であってもよい。さらに、本発明は
、HIV遺伝子型耐性診断を改善する可能性を有し、そして原則として、より良
好な療法をもたらすことができ、そしてある条件下では生命を救うことさえでき
る。
対して有効な薬物を同定もしくは設計する方法であって、少なくとも1つの変異
を含有するHIV逆転写酵素をコードしている核酸を含有する少なくとも1株の
HIVを提供し、そして薬物に対するHIV株の表現型応答を決定すること:の
段階を含む方法を提供する。なおさらなる実施態様では、本発明は、HIV株が
少なくとも1つの変異を含有するHIVプロテアーゼを含有するHIVのPI耐
性株に対して有効な薬物を同定し、そして該薬物に対する該HIV株の表現型応
答を決定する方法を提供する。また、本発明は、HIV分離株の耐性の解釈のた
めに有用である。それはまた、HIVの全配列解析において使用することができ
る。さらに、本発明は、ハイブリダイゼーションに基づくHIV解析のために、
または薬物の設計、開発、試験および市場開拓における応用を有する。さらなる
実施態様では、本発明は本発明の方法によって設計される薬物を含む。
法であって、上記の少なくとも1つの変異をもつHIV逆転写酵素の存在を少な
くとも1種のNNRTIまたは少なくとも1種のNRTIに対する耐性と相関さ
せるか、または少なくとも1つの変異をもつHIVプロテアーゼの存在を少なく
とも1種のPIに対する耐性と相関させることを含む方法を提供する。
もたらすことができる。先に略述されたように、薬物療法に対する貧しいウイル
ス学的応答が、1種、数種、または最悪の場合はすべての利用できる抗レトロウ
イルス薬に対する遺伝子型および/または表現型ウイルス耐性の存在と相関する
ことを例証する十分な証拠がある。結果として、本発明の相関関係を用いる耐性
試験は、血漿ウイルス負荷を減少させる方向にもはや寄与しない薬物を同定する
ための道具として使用されてもよい。
染した個人から得られ、そしてドライアイス上で実験室まで運ばれ、分析まで−
70℃に保存された。表現型解析は組み換えウイルスアッセイを用いて実施され
た。参照、Kellam,P.,and B.A.Larder.Antimi crob.Agents Chemother 38:23−30(1994)
;Hertogs,K.,et al.Agents Chemother.4
2:269−276(1998);Pauwels,R.,et al.,Ab stracts of the 2nd International Wor kshop on HIV Drug Resistance and Tre atment Strategies, Abstr.51.Lake Magg
iore,Italy(1998)。簡単に言えば、プロテアーゼ(PR)およ
び逆転写酵素(RT)コーディング配列が、HIV−1特異的プライマーにより
患者由来のウイルスRNAから増幅された。PR−RT欠失プロウイルスクロー
ンへのアンプリコンの相同組み換え後、得られる組み換えウイルスが収穫され、
タイター測定され、そして抗レトロウイルス薬に対するイン・ビトロの感受性試
験のために使用された。この解析の結果は、参照野生型ウイルス分離株(III
B/LAI)による試験の場合に得られる同じ薬物の平均IC50(μM)に比較
して、患者由来の組み換えウイルス分離株による試験の場合の特定の薬物の平均
IC50(μM)における増加倍数を反映する耐性倍数値として表された。遺伝子
型解析は自動化された集団に基づく完全配列解析(ABI)によって遂行された
。遺伝子型解析の結果は、野生型(HXB2)参照配列に比べられる逆転写酵素
遺伝子に沿う位置におけるアミノ酸変化として報告される。VircoGENJ
インタープリテーションソフトウエア(Virco Ltd,Cambridg
e,UK)によるクラスター解析は、臨床分離株の遺伝子配列を含むデータベー
スにおける変異パターンの存在の検出、および同じ分離株の対応する耐性パター
ンとの結合を可能にする。参照、Pauwels,R.,et al.2nd International Workshop on HIV Drug R esistance and Treatment Strategies, L
ake Maggiore,Italy.Abstr.51(1998)。モデ
リング研究では、変異は、OuikChange”部位特異的突然変異誘発キッ
ト、StrageneR,Stragene Cloning systems
,La Jolla,California,USAを用いて、HXB2、野生
型実験室HIV−1株のRT遺伝子において生成された。
ベルの表現型耐性をもつ臨床分離株におけるRT中の変異44D/A,118I
,184V,215Yおよび41Lの頻度を報告している。ここで記述される変
異分離株は臨床分離株のプールから得られた。
先に列挙されたすべて6変異の頻度は低かった。
耐性に相関する変異215Y,41Lおよび70Rが、この種類では頻度が高く
、そしてすべての3TC耐性種にわたっていることを示す。変異184Vは、高
い耐性の3TC種(>50倍)において顕著な変異であるが、184Vは、中間
の3TC耐性群ではまれであり、そして低いレベルの耐性群および3TC感受性
群では存在しなかった。変異44D/Aおよび118Iはすべての3TC耐性種
において存在していた。
ルの3TC耐性に相関する変異、184Vの頻度が、すべてのZDV耐性種(低
、中および高)において高く、そしてZDV感受性および中間耐性群では顕著な
変異であることを示す。ZDVに対する耐性が増大するにつれ、ZDV耐性に相
関する変異41L,70Rおよび215Yの頻度は高まるが、一方、変異184
Vの頻度は減少した。
には無関係であることをさらに示している。事実、この変異は、これらの種類で
は実際に不在であった。さらに表5は、変異44D/Aおよび118Iが、ZD
V耐性変異215Y,41Lおよび70Rの存在下でのみ高い頻度において存在
していことを示す。ZDVに対して感受性であった分離株では、ZDV耐性に相
関する変異の頻度は低く、そして44D/Aおよび118Iもまたまれであった
が、3TC耐性は10倍を超えていた。この群では、184Vの高い頻度が3T
Cに対する耐性を説明していた。
た耐性倍数値とともに野生型HXB2バックグラウンド中に導入されたコドン変
化を示す。変異184Vを担持している全6変異株は、3TCに対して高度に耐
性であった。それらの2つは、両44D/Aおよび118Iを保持していたが、
一方、1つ(SDM23)を除くすべては、ZDV耐性に相関する変異を保持し
ていた。
時に、3変異株は、コドン44における変化により、3株はコドン118におけ
る変化により、そして3株は両コドン44および118における変化により生成
された。これらの3群の内2変異株は、また、ZDVに対する耐性に相関する位
置における変化を担持するが、1変異株はこれらのコドンにおいて野生型を維持
した。表6に列挙した薬物耐性値は、単独でも一緒でもコドン44および118
における変異の存在が、変異184Vによって起きる3TCに対する高い耐性(
>62倍)とは区別される、3TCに対する中間の耐性(8〜32倍)を惹起で
きることを明らかに示している。さらに、3TCに対する中間の耐性は、位置4
4および/または118における変異がZDV耐性バックグラウンド(41L,
67N,210W,215Y)において起きる場合のみ観察されるが、変異18
4Vによって惹起される耐性はZDV耐性には明らかに関係していなかった。
トロウイルス療法との間の関係 表6から推定できるように、位置44および118における変化は、M184
V置換の有無にかかわらずウイルスサンプルにおいて起きるかもしれないが、そ
れらは、ZDV耐性をもつサンプルにおいてより高い発生率で出現した。したが
って、44Dもしくは118Iを含有するHIV分離株を有する患者に対して投
与された抗レトロウイルス治療を考察することは興味あることであった。本発明
者らは、抗レトロウイルス治療歴が利用できた患者に由来する、44Dをもつ8
6サンプルおよび118Iをもつ88サンプルのサブセットを同定した。治療歴
にしたがうこのサブセットからの44もしくは118における変化の発生に関す
る結論を引き出すことは不可能であったけれども、これは無作為化された研究で
はなかったので、この解析は、これらの位置において変異をもたらすであろう条
件に対して若干の光明を放った。
を受けつつあった患者から生じ、そしてこのサブセットにおける5患者は、サン
プル時点の前およびそれまで3TCを全く受けていなかった。全5患者は、ある
時期にはジドブジン/ジダノシンを受けており、そして全HIV分離株は位置1
84においては野生型であった。履歴理由について期待されるように、ジドブジ
ン治療経験は広範囲であった。1患者を除く全患者は、他のNRTIと組み合わ
せてジドブジンを受け、そしてまた70/86は、過去にジドブジン単剤療法を
受けていた。ジドブジンナイーブであると報告された1患者はスタブジンを受け
ていた。このサンプルは41Lおよび215Yを含有した。
ラミブジンを受けつつあった患者から生じ、そして2患者がラミブジンを全く受
けていなかった(両者はジドブジンとジダノシンを受けていた)ということで類
似していた。ほとんどの患者、83/88は、他のNRTIと組み合わせてジド
ブジンを受け、そしてまた70はジドブジン単剤療法を受けていた。5/88の
ジドブジンナイーブ患者はスタブジンを受けていた。数人の患者では、44Dも
しくは118Iの発展を示す一貫したサンプルが得られた。
Iは、それらがZDV耐性バックグラウンドを保持している臨床分離株において
起きる場合、3TCに対する低〜中間の耐性を与えることを示している。遺伝子
型および表現型の特徴付けされた臨床分離株のクラスター解析および部位特異的
突然変異誘発実験からの結果は、事実、ZDV耐性に相関する変異が存在してい
るという限定で、コドン44および118における変異が3TCに対する低〜中
間の耐性と相関していることを確立する。さらに、治療歴が利用でき、そしてZ
DVの前曝露が広範であると分かった臨床サンプルの解析は、変異44D/Aお
よび118IがZDV変異に関して現れた本発明者らの大きい臨床データセット
から得られた結果を確認した。
することができる。部位特異的突然変異誘発による実験は、3TC耐性に及ぼす
それらの表現型効果に関して、2変異株間に相乗効果の存在を示さなかった。
耐性の存在を研究し、そしてこの耐性の遺伝的基礎を決定するために計画された
。892のHIV−1サンプルが、患者の失敗療法からの本発明者らの耐性デー
タベースにおいて、標準的組み換えに基づく表現型アッセイを用いて、そしてD
NA破裂解析によって検査された。多重ヌクレオシドは、RTコーディング領域
における複合変異パターンと相関している。血漿サンプルは抗レトロウイルス療
法を受けた患者から得られた。選択はウイルス負荷>1000HIV−1RNA
コピー/mlを基礎とし、そしてこの研究の目的のために、このレベルの血漿H
IV−1をもつ患者が失敗療法であると考えられた。 ウイルスRNAは、QIAampウイルスRNA抽出キット(Qiagen,H
ilden,Germany)を用いて製造者の指示にしたがって患者血漿20
0μlから抽出された。pol遺伝子の部分を包含しているcDNAが、前記の
ようにExpandTM逆転写酵素(Boelhringer Mannheim
)を用いて作成された。参照、Hertogs K.,et al.,Anti microb.Agents Chemother. 42:269−276(1
998)。プロテアーゼおよびRT領域をコードしている2.2kbフラグメン
トが、次に、既述のPCRプライマーおよび条件を用いてネステッド(nest
ed)ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって増幅された。Id.この遺伝子
材料は、続いて、両表現型および遺伝子型決定実験において使用された。 MT−4細胞(Harada S.,et al,Science 229:5
63−566(1985))は、既述のpol遺伝子PCRフラグメントおよび
プロテアーゼ−RT欠失HIV−1分子クローン、pGEM3ΔPRTを同時に
トランスフェクションされた。参照、Hertogs K.,et al.,A ntimicrob.Agents Chemother. 42:269−27
6(1998)。これは、ドナーPCRフラグメントからプロテアーゼ/RTを
含有する生存しうる組み換えウイルスをもたらした。ヌクレオシド類似体に対す
る表現型感受性は、既述のようにMT−4細胞ウイルス細胞変性効果保護アッセ
イを用いて決定された。Id.耐性倍数値は、患者の組み換えウイルスについて
の平均IC50を野生型対照ウイルス(HXB2−D)についての平均IC50によ
って割ることによって得られた。患者血漿サンプルから得られたPCR生成物は
ジデオキシヌクレオチドに基づく配列解析によって遺伝子型が決定された。サン
プルは、Big Dyeターミネーターキット(Applied Biosys
tems)を用いて配列決定され、そしてABI 377 DNAシーケンサー
において解析された。 RTコーディング領域における変異は、HIV−1pol遺伝子を包含し、pG
EM3(Promega)中にクローン化された、野生型HXB2−DEcoR
I−PstI制限酵素フラグメントの部位特異的突然変異誘発によって作成され
た。単一および多数のヌクレオチド変化が、ExSite変異誘発キット(St
rategene)を用いてRT中に導入された。全変異クローンが、完全RT
のDNA配列解析によって証明された。PCRフラグメントは変異クローンから
調製され、そして変化されたRTコーディング領域が、上記の相同組み換えによ
ってHIV−1 HXB2−D遺伝子バックグラウンドに導入された。ヌクレオ
シド類似体に対するこれらの組み換えウイルスの感受性が、続いて、MT−4細
胞CPE保護アッセイによって決定された。Id. 表現型感受性解析 組み換えウイルスアッセイ(AntivirogramTM)が使用されて、A
ZT,3TC、d4T ddIおよびddCに対するサンプルの感受性を同時に
決定した。この解析から、これらのインヒビターの少なくとも4種に対するIC 50 において4倍またはそれを超える増加(野生型対照ウイルスに比べて)をもつ
302のサンプルが同定された。かくして、相当数のMDRウイルスがサンプル
集団中に存在していた。
おいて実施された。多数の変異の複合パターンがMDRサンプルのRTコーディ
ング領域において見られた。これらは、AZTおよび3TC耐性変異(特に18
4V/Iとともに41L,67N,210Wおよび215Y)と、コドン69(
T69A/N)および/または75(V75M)における変異の組み合わせを含
む。調査された集団においてMDRサンプル対非MDRにおける特異的RT変異
の出現の比較が図1に示される。この解析は、MDR群におけるコドン151変
異クラスターの出現を明らかにした。さらにまた、コドン67と70との間のア
ミノ酸挿入および再配列の新規ファミリーはMDR群において一般的であった。
これらの変異の2パターンは、高レベルの表現型多重ヌクレオシド耐性(図2)
と相関していて、27サンプルはコドン151クラスターをもち、そして45サ
ンプルは挿入および再配列をもつ(典型的にはT69S置換、続く2アミノ酸の
挿入)。これらの種々の群についてのd4T,ddIおよびddCに対するIC 50 における平均増加倍数が図2に示される。この解析は、コドン69挿入変異体
が、高度のd4TおよびddC耐性(>10倍)もち、これがまたコドン151
クラスターとともに見られることを示した。しかしながら、AZTおよび3TC
耐性変異と、T69A/NもしくはV175Mをもつサンプルは、これらの薬物
に対して弱いレベルの耐性のみを示した(図2)。驚くべきことではないが、図
2に示された全4群は、AZTおよび3TCに対して高度に耐性であった(AZ
TIC50における平均増加倍数>500倍および3TCでは>30倍)。これは
、多数のMDRサンプルは、AZT耐性(例えば、41L,67N,210Wお
よび215Y)および3TC耐性(Met184V/I)を与える変異を含有し
ているからであった。
大の群(n=16)は、T69S置換とそれに続く2つのS残基の挿入をもつ。
次の最大群(n=10)はまた、T69S置換をもつが、この場合は異なるS−
Gの挿入である。69Ser後に挿入された多くの種々の2重アミノ酸を含有す
るサンプルがまた同定された。さらに、コドン68と69間には2または3アミ
ノ酸の挿入も見られた。これらの挿入の位置は、T69およびL70が隣接して
いるという事実に基づいた。あるサンプルでは、共通の67N AZT耐性変異
よりむしろコドン67(A67G/S/G)における置換がまれに観察された。
2つのサンプルでは、コドン70の欠失が観察され(コドン68および69間の
3残基の挿入の後)、そして挿入なしのT69Sの単一置換が4サンプルにおい
て見られた(表3)。挿入された残基は、コドン使用の点でいかなる明瞭なパタ
ーンも示さなかった。例えば、S−S挿入は、S69コドンのまれな直接反復で
あって、S69の単純な反復がRTにおけるこれらの挿入の状態を説明できない
ことを示唆している。
存在していた。これは、サンプルがAZT療法と、それに続くヌクレオシドおよ
びプロテアーゼインヒビターによる組み合わせ療法の共通のパターンを明らかに
したこの研究において解析された多くの患者からの治療歴として驚くべきもので
はない(データ未掲載)。図3は、その時点のサンプルがウイルス解析のために
得られたことを示す、3患者についての典型的な治療パターンを示す。コドン6
9挿入の選択に関与するヌクレオシド類似体を正確に決定することは、これらの
治療歴からは不可能であった。患者1からの連続サンプルは、3TC/d4T組
み合わせ療法の期間に69S−[S−G]への69S−[S−S]の興味ある転
移を表した。
、定義された遺伝子バックグラウンド(HXB2−D)における特定の変化をも
つ、部位特異的突然変異誘発による一連のウイルスが構築された。AZT変異の
バックグラウンドにおけるT69AもしくはV75Mは、3TC,d4T,dd
IもしくはddCに対して、ほとんどまたは全く耐性を付与しなかった。また、
変異株は、69S−[S−S]により、それ単独か、または2種のAZT耐性変
異(210Wおよび215Y)とともに構築された。さらに、A62Vの潜在的
役割、また、しばしば挿入に相関される置換が、69S−[S−S]と210W
/215Yのバックグラウンドにこの変異を付加することによって研究された。
6種のヌクレオシド類似体についての感受性データが表4に総括される。これら
のデータは、69S−[S−S]単独では、多重ヌクレオシド耐性を与えないこ
とを示した。事実、このウイルスのみが、3TCに対する感受性において有意な
減少をもった。これに対して、インサートプラスAZT耐性変異をもつ変異株は
、AZT、3TC、d4T、ddCおよびアバカビル(4−[(2−アミノ−6
−シクロプロピル−アミノ)−9H−プリン−9−イル]−2−シクロペンテン
−1−メタノール,1592U89)に対する感受性を減少し、69挿入プラス
AZT変異がMDR表現型を与えることを確認した。
によって組み入れられている。
明の組成物および方法において可能であることは当業者には明らかである。かく
して、本記述は、付随する特許請求およびそれらの等価物の範囲内にはいると規
定された本発明の修飾および改変にわたることが意図される。
Claims (30)
- 【請求項1】 88E,101H,101N,101P,101Q,101
T,103H,103S,179I,179E,181V,190E,190S
,190Tまたは103Rと179Dの組み合わせから選ばれる少なくとも1つ
の第1の変異、および少なくとも1種の非ヌクレオシド逆転写酵素インヒビター
に対する耐性の間の相関関係に対応する第1の記録のセット;ならびに 69S−[S−S],184G,184L,215V,44D,44Aもしくは
118Iから選ばれる少なくとも1つの第2の変異、および少なくとも1種のヌ
クレオシド逆転写酵素インヒビターに対する耐性の間の相関関係に対応する第2
の記録のセット; を含む、HIV逆転写酵素における少なくとも1つの変異の存在および逆転写酵
素インヒビターに対する少なくとも1株のHIVの耐性を相関させるデータベー
ス: を含むコンピューターシステム。 - 【請求項2】 該少なくとも1つの第1の変異が103Sであり、そして該
HIV逆転写酵素が少なくとも1つのさらなる変異101Pをさらに含有する、
請求項1記載のコンピューターシステム。 - 【請求項3】 該少なくとも1つの第2の変異が、44D,44Aもしくは
118Iから選ばれ、そして該HIV逆転写酵素が、41L,67N,69D,
70R,210W,211K,214F,215Y,215F,219Qもしく
は219Eから選ばれる少なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する、請求
項1記載のコンピューターシステム。 - 【請求項4】 該少なくとも1つの第2の変異が、118Iおよび44D;
118Iおよび44A;そして118I、44Aおよび44Dから選ばれる変異
の組み合わせである、請求項3記載のコンピューターシステム。 - 【請求項5】 該少なくとも1つの第2の変異が、69S−[S−S]であ
り、そして該HIV逆転写酵素が、62V,210W,215Yから選ばれる少
なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する、請求項1記載のコンピューター
システム。 - 【請求項6】 88Tから選ばれる少なくとも1つの第1の変異と変異33
Fおよび90Mの組み合わせ物との間の相関関係に対応する第1の記録のセット
を含む、HIVプロテアーゼにおける少なくとも1つの変異の存在およびプロテ
アーゼインヒビターに対する少なくとも1株のHIVの耐性を相関させるデータ
ベース: を含むコンピューターシステム。 - 【請求項7】 HIV感染患者の抗ウイルス療法の有効性を評価する方法で
あって、 (i)HIV感染患者からサンプルを収集し; (ii)サンプルが、 (a)88E,101H,101N,101P,101Q,101T,103
H,103S,179I,179E,181V,190E,190S,190T
および変異103Rと179Dの組み合わせから選ばれる少なくとも1つの変異
をもち、該少なくとも1つの変異の存在が少なくとも1種のNNRTIに対する
耐性と相関しているHIV逆転写酵素をコードしている第1の核酸; (b)69S−[S−S],184G,184L,215V,44D,44A
および118Iから選ばれる少なくとも1つの変異をもち、該少なくとも1つの
変異の存在が少なくとも1種のNRTIに対する耐性と相関しているHIV逆転
写酵素をコードしている第2の核酸;および (c)88Tおよび変異33Fおよび90Mの組み合わせから選ばれる少なく
とも1つの変異をもち、該少なくとも1つの変異の存在が少なくとも1種のPI
に対する耐性と相関しているHIVプロテアーゼをコードしている第3の核酸;
から選ばれる少なくとも1種の核酸を含有しているか否かを決定し;そして (iii)該抗ウイルス療法の有効性を評価するために該少なくとも1種の核酸
の存在を使用すること: を含む方法。 - 【請求項8】 該第1の核酸の該少なくとも1つの変異が103Sであり、
そして該HIV逆転写酵素が少なくとも1つのさらなる変異101Pをさらに含
有する、請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 該第2に核酸の該少なくとも1つの変異が、44D,44A
および118Iから選ばれ、そして該HIV逆転写酵素が、41L,67N,6
9D,70R,210W,211K,214F,215Y,215F,219Q
および219Eから選ばれる少なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する、
請求項7記載の方法。 - 【請求項10】 該第2の核酸の該少なくとも1つの変異が、118Iおよ
び44D;118Iおよび44A;そして118I、44Aおよび44Dから選
ばれる変異の組み合わせである、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 該第2の核酸の該少なくとも1つの変異が69S−[S−
S]であり、そして該HIV逆転写酵素が、62V,210W,215Yから選
ばれる少なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する、請求項7記載の方法。 - 【請求項12】 HIVのNNRTI耐性株に対して有効な薬物を同定する
方法であって、 (a)88E,101H,101N,101P,101Q,101T,103H
,103S,179I,179E,181V,190E,190S,190Tま
たは変異103Rと179Dの組み合わせから選ばれる少なくとも1つの変異を
含有するHIV逆転写酵素を含有する少なくとも1株のHIVを提供し; (b)該HIV株に対する該薬物の表現型応答を決定し;そして (c)該薬物の有効性を決定するために該表現型応答を使用すること: を含む方法。 - 【請求項13】 請求項12の方法を用いて同定される薬物。
- 【請求項14】 該表現型応答が組み換えウイルスアッセイを用いて決定さ
れる、請求項12の方法。 - 【請求項15】 該少なくとも1つの変異が103Sであり、そして該HI
V逆転写酵素が少なくとも1つのさらなる変異101Pをさらに含有する、請求
項12記載の方法。 - 【請求項16】 HIVのNRTI耐性株に対して有効な薬物を同定する方
法であって、 (a)69S−[S−S],184G,184L,215V,44D,44Aも
しくは118Iから選ばれる少なくとも1つの変異を含有するHIV逆転写酵素
を含有する少なくとも1株のHIVを提供し; (b)該HIV株に対する該薬物の表現型応答を決定し;そして (c)該薬物の有効性を決定するために該表現型応答を使用すること: を含む方法。 - 【請求項17】 請求項16の方法を用いて同定される薬物。
- 【請求項18】 該表現型応答が組み換えウイルスアッセイを用いて決定さ
れる、請求項16の方法。 - 【請求項19】 該少なくとも1つの変異が、44D,44Aおよび118
Iから選ばれ、そして該HIV逆転写酵素が、41L,67N,69D,70R
,210W,211K,214F,215Y,215F,219Qもしくは21
9Eから選ばれる少なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する、請求項16
記載の方法。 - 【請求項20】 該少なくとも1つの変異が、118Iおよび44D;11
8Iおよび44A;または118I、44Aおよび44Dから選ばれる変異の組
み合わせである、請求項19記載の方法。 - 【請求項21】 該少なくとも1つの変異が69S−[S−S]であり、そ
して該HIV逆転写酵素が、62V,210Wもしくは215Yから選ばれる少
なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する、請求項16記載の方法。 - 【請求項22】 HIVのPI耐性株に対して有効な薬物を同定する方法で
あって、 (a)88Tまたは変異33Fおよび90Mの組み合わせから選ばれる少なくと
も1つの変異を含有するHIVプロテアーゼを含有する少なくとも1株のHIV
を提供し; (b)該HIV株に対する該薬物の表現型応答を決定し;そして (c)該薬物の有効性を決定するために該表現型応答を使用すること: を含む方法。 - 【請求項23】 請求項22の方法を用いて同定される薬物。
- 【請求項24】 該表現型応答が組み換えウイルスアッセイを用いて決定さ
れる、請求項22の方法。 - 【請求項25】 HIVにより感染された患者の治療のための療法を計画す
る方法であって、 (i)HIV感染患者からサンプルを収集し; (ii)サンプルが、 (a)88E,101H,101N,101P,101Q,101T,103
H,103S,179I,179E,181V,190E,190S,190T
および変異103Rと179Dの組み合わせから選ばれる少なくとも1つの変異
をもち、該少なくとも1つの変異の存在が少なくとも1種のNNRTIに対する
耐性と相関しているHIV逆転写酵素をコードしている第1の核酸; (b)69S−[S−S],184G,184L,215V,44D,44A
および118Iから選ばれる少なくとも1つの変異をもち、該少なくとも1つの
変異の存在が少なくとも1種のNRTIに対する耐性と相関しているHIV逆転
写酵素をコードしている第2の核酸;および (c)88Tおよび変異33Fおよび90Mの組み合わせから選ばれる少なく
とも1つの変異をもち、該少なくとも1つの変異の存在が少なくとも1種のPI
に対する耐性と相関しているHIVプロテアーゼをコードしている第3の核酸;
から選ばれる少なくとも1種の核酸を含有しているか否かを決定し;そして (iii)該患者に対する療法を計画するために該少なくとも1種の核酸の存在
を使用すること: を含む方法。 - 【請求項26】 該第1の核酸の該少なくとも1つの変異が103Sであり
、そして該HIV逆転写酵素が少なくとも1つのさらなる変異101Pをさらに
含有する、請求項25記載の方法。 - 【請求項27】 該第2に核酸の該少なくとも1つの変異が、44D,44
Aおよび118Iから選ばれ、そして該HIV逆転写酵素が、41L,67N,
69D,70R,210W,211K,214F,215Y,215F,219
Qおよび219Eから選ばれる少なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する
、請求項25記載の方法。 - 【請求項28】 該第2の核酸の該少なくとも1つの変異が、118Iおよ
び44D;118Iおよび44A;そして118I、44Aおよび44Dから選
ばれる変異の組み合わせから選ばれる、請求項27記載の方法。 - 【請求項29】 該第2の核酸の該少なくとも1つの変異が69S−[S−
S]であり、そして該HIV逆転写酵素が、62V,210W,215Yから選ば
れる少なくとも1つのさらなる変異をさらに含有する、請求項25記載の方法。 - 【請求項30】 患者において循環しているHIV集団の薬物感受性を決定
する方法であって、 (a)患者からのサンプルを収集し; (b)患者由来のHIV遺伝材料の遺伝子配列の決定し; (c)少なくとも1つの変異が、遺伝子配列において存在しているか否かを決定
し; (d)変異が既知の薬物耐性に関連する変異と一致するか否かを決定し;そして
(e)既知の薬物耐性に関連する変異が同定されている抗ウイルス薬を列挙する
報告を作成し、その報告が患者において循環しているHIV集団の薬物感受性を
決定するために使用されること: を含む方法。
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