JP2003525590A - Aav粒子中に組換えベクターをキャプシド形成するための方法、組成物、および細胞 - Google Patents

Aav粒子中に組換えベクターをキャプシド形成するための方法、組成物、および細胞

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Abstract

(57)【要約】 AAV粒子への包囲を促進する要素を含む単離された組換えポリヌクレオチド、組換えポリヌクレオチドを含むパッケージング細胞、およびそれらの使用のための方法が、本発明に提供される。これらの単離された組換えポリヌクレオチドは、キャプシド形成される1つ以上の異種遺伝子に作動可能に連結されたAAVITRではないキャプシド形成エレメント(例えば、ヒト第19染色体のAAV S1組込み部位内に位置するP1配列)を含む。構築物が、哺乳動物細胞ゲノム内に組み込まれ得るか、エピソームに維持されるか、または一過的に提供されるかの、いずれかである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (関連出願の相互参照) 本出願は、米国仮出願第60/135,119号(米国シリアル番号09/3
01,514から転換)(1999年4月28日出願)、および2000年4月
27日に出願された米国出願(シリアル番号はまた割りあてられていない)に優
先権を主張する。これらは、その全体が参考として援用される。
【0002】 (連邦政府後援の研究下でなされた発明に対する権利の陳述) (該当なし) (発明の分野) 本発明は、遺伝子送達のための組換えDNA構築物の範囲である。より詳細に
は、本発明は、遺伝子送達のための組換えDNAベクターの産生における使用の
ための組換えDNA構築物の分野にある。
【0003】 (背景技術) アデノ随伴ウイルス(AAV)に基づくベクターは、遺伝子送達に有用性を有
すると考えられているが、重要な障害は、そのようなベクターをヒト遺伝子治療
適用に対して臨床的に有用な量で産生することの困難さであった。これは、肺へ
の直接的な送達のようなインビボ適用に対して特に問題である。本明細書中でよ
り詳細に議論される、遺伝子治療背景における別の重要な目的は、複製コンピテ
ントビリオンが実質的にないベクター調製物の産生である。以下の説明は、アデ
ノ随伴ウイルスおよびAAVベクターに関する研究を簡単に要約し、次いで、遺
伝子治療における使用に適した高力価の組換えAAVベクター(rAAV)調製
物を効率的に産生するのに有用な、本発明に従う多くの新規な改善を記載する。
【0004】 アデノ随伴ウイルスは、特定の機能がヘルパーウイルスの同時感染によって提
供される細胞中でのみ増殖する、欠損パボウイルスである。AAVの一般的な概
説は、例えば、Carter,1989,Handbook of Parvo
viruses,Vol.I,169−228頁およびBerns,1990,
Virology,1743−1764頁,Raven Press(New
York)中に見いだされ得る。AAVの増殖および複製に対して補助機能を提
供する同時感染ウイルスの例は、アデノウイルス、ヘルペスウイルスおよび、い
くつかの場合ワクシニアのようなポックスウイルスである。ヘルパー機能の性質
は、完全に知られてはないが、ヘルパーウイルスが間接的に、細胞をAAV複製
に対して許容するようである。この意見は、細胞が遺伝子毒性であるかまたは細
胞周期を破壊するかのいずれかの因子を用いて処理される場合に、AAV複製が
、ヘルパーウイルス同時感染の非存在下では低効率で生じ得るという知見によっ
て支持される。
【0005】 AAVは、ヘルパーウイルスの非存在(上記のような条件)下、限定された範
囲で複製し得るが、より一般的には、ヘルパー機能の非存在下でのAAVを用い
た細胞の感染は、宿主細胞ゲノムへのプロウイルスAAVゲノムの組込みを生じ
る。他のウイルス(例えば、多くのレトロウイルス)とは異なり、AAVは、一
般的にヒトゲノムの特有の位置に組み込まれるようである。従って、ヒト細胞に
おいて、AAVが、19番染色体に位置する特有の位置(「AAV組込み部位」
といわれる)に組み込まれることが報告されている。例えば、Weitzman
ら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:580
8−5812を参照のこと。組み込まれたAAVを有する宿主細胞がアデノウイ
ルスのようなヘルパーウイルスを用いて引続いて重感染される場合、組み込まれ
たAAVゲノムは、レスキューされ、かつ複製され得、感染された子孫のAAV
粒子の破裂を生じる。「P1」といわれるAAV組込み部位における配列は、A
AV逆方向末端反復(ITR)配列と限定された相同性を共有し、細胞を含まな
い複製系においてRep結合活性を示し、そしてAAVの挿入およびレスキュー
の両方に関与すると考えられる。例えば、Weitzmanら、同上、Koti
nら(1992)EMBO J.11:5071−5078、およびUrcel
ayら、J.Virol.69:2038−2046を参照のこと。AAVの組
込みが効率的かつ部位特異的なようであるという事実は、AAVをヒト遺伝子治
療のような用途のための遺伝子の細胞への誘導に有用なベクターにする。
【0006】 AAVは、任意の明らかな種または組織特異性を伴わずに非常に広い宿主範囲
を有し、実質的に任意のヒト、サルまたはげっし類起源の細胞株において複製し
得る。ただし、適切なヘルパーが存在する。AAVはまた、相対的に遍在し、そ
してほとんどの哺乳動物およびいくつかの鳥類種を含む広範な種々の動物種から
単離される。
【0007】 AAVは、いずれの疾患の原因とも関連していない。AAVは、形質転換ウイ
ルスでも癌性ウイルスでもなく、そしてヒト細胞の遺伝子物質へのAAVの組込
みは、一般的に、宿主細胞の増殖特性または形態学的特徴の有意な変化を生じな
い。AAVのこれらの特性はまた、強力に有用なヒト遺伝子治療ベクターとして
AAVを推薦する。なぜなら、この適用に関して提案される他のウイルス系(例
えば、レトロウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルスまたはポックスウイ
ルス)のほとんどは、疾患を引き起こすからである。
【0008】 AAVの種々の血清型が存在することは公知であるが、これらは、機能的、構
造的そして遺伝子レベルで全て密接して関連している(例えば、Blacklo
w,1988,165−174頁、Parvoviruses and Hum
an Disease,J.R.Pattison(編);およびRose,1
974,Comprehensive Virology 3:1−61を参照
のこと)。例えば、全てのAAV血清型は、相同性rep遺伝子によって媒介さ
れる非常に類似した複製特性を明らかに示し;そして全ては、AAV2で発現さ
れるキャプシドタンパク質のような3つの関連するキャプシドタンパク質を保有
する。関連性の程度は、ゲノムの長さに沿う血清型の間の広範囲のクロスハイブ
リダイゼーションを明らかにするヘテロ二量鎖分析;そして逆方向末端反復(I
TR)に対応する末端における相同性自己アニーリングセグメントの存在によっ
てさらに示唆される。同様の感染性パターンはまた、各血清型における複製機能
が同様の調節制御下であることを示唆する。従って、AAV2血清型は実施例に
示される本発明の種々の例に使用されるが、本明細書中のAAVに対する一般的
な参照は、全てのAAV血清型を含み、そして本明細書中に開示される方法およ
び組成物が、全てのAAV血清型に対して適用可能であることが、完全に予想さ
れる。
【0009】 AAV粒子は、3つのキャプシドタンパク質であるVP1、VP2およびVP
3を有するタンパク質様キャプシドを含み、これは、DNAゲノムを含む。例え
ば、AAV2 DNAゲノムは、約1.5×106ダルトンの分子量および約5
kbの長さを有する直線一本鎖DNA分子である。個々の粒子は、1つのDNA
分子鎖のみをパッケージングするが、これは、「プラス」または「マイナス」鎖
のいずれかであり得る。いずれかの鎖を含む粒子は、感染性である。そして複製
は、親の感染一本鎖の二重鎖形態への変換、および子孫の一本鎖が置換されキャ
プシドにパッケージングされる二重鎖分子の大きなプールの引き続く増幅、によ
って生じる。AAVゲノムの二本鎖コピーまたは一本鎖コピーは、細菌プラスミ
ドまたはファージミドに挿入され、そしてアデノウイルス感染細胞にトランスフ
ェクトされ得;これらの技術は、AAV遺伝学の研究およびAAVベクターの発
展を容易にしてきた。
【0010】 タンパク質媒介複製およびウイルスDNAのキャプシド形成をコードするAA
Vゲノムは、一般的に、逆方向末端反復(ITR)の2つのコピーの側に配置さ
れる。例えば、AAV2の場合、ITRは、各々145ヌクレオチド長であり、
repおよびcap遺伝子に関する2つの主要なオープンリーディングフレーム
を含む約4470ヌクレオチドの特有な配列領域に隣接する(Srivasti
vaら、1983、J.Virol.,45:555−564;Hermona
tら、1984、J.Virol.51:329−339;Tratschin
ら、1984、J.Virol.,51:611−619)。AAV2の特有の
領域は、3つの転写プロモーターp5、p19およびp40を含み(Laugh
linら、1979、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,76:
5567−5571)、これは、repおよびcap遺伝子を発現するために使
用される。ITR配列は、cisで必要とされ、そして機能的複製起点(ori
)、細胞ゲノムの組込みに必要とされるシグナル、ならびに宿主細胞染色体また
は組換えプラスミドからの効率的な切除およびレスキューを与えるに十分である
。また、ITRが、AAVベクターで直接的に転写プロモーターとして機能し得
ることが示された。Carterら、米国特許第5,587,308号を参照の
こと。
【0011】 repおよびcap遺伝子残物は、トランスに必要とされ、そしてそれぞれ、
ウイルスゲノム中の複製およびキャプシド形成に対する機能を提供する。また、
例示目的のためにAAV2を使用して、rep遺伝子は、p5およびp19の2
つのプロモーターから発現され、そして4つのタンパク質を産生する。p5から
の転写によって、第1のRepタンパク質(Rep78)をコードするスプライ
スされていない4.2kbのmRNAおよび第2のRepタンパク質(Rep6
8)をコードするスプライスされた3.9kbのmRNAを生じる。p19から
の転写によって、第3のRepタンパク質(Rep52)をコードするスプライ
スされていないmRNA、および第4のRepタンパク質(Rep40)をコー
ドするスプライスされた3.3kbのmRNAを生じる。従って、4つのRep
タンパク質全ては、共通の内部領域配列を含むが、そのアミノ末端領域およびカ
ルボキシ末端領域において異なる。大きなRepタンパク質(すなわち、Rep
78およびRep68)のみがAAV二本鎖DNA複製に必要であるが、小さな
Repタンパク質(すなわち、Rep52およびRep40)は、子孫および一
本鎖DNA蓄積に必要とされるようである(ChejanovskyおよびCa
rter,1989,Virology 173:120−128)。Rep6
8およびRep78は、AAV ITRのヘアピン構造に特異的に結合し、AA
V末端における複製の分解に必要とされるいくつかの酵素活性を保持する。Re
p52およびRep40は、これらの特性を有さない。C.Holscherら
による報告(1994,J.Virol.68:7169−7177;および1
995,J.Virol.69:6880−6885)は、Rep78またはR
ep68の発現がいくつかの状況において感染性粒子形成に十分であり得ること
を示唆している。
【0012】 Repタンパク質、主にRep78およびRep68はまた、AAV遺伝子の
正の調節および負の調節ならびにいくつかの異種プロモーターからの発現を含む
多面発現性調節活性、そして細胞増殖に対する阻害効果を示す(Tratsch
inら、1986,Mol.Cell.Biol.6:2884−2894;L
abowら、1987,Mol.Cell.Biol.,7:1320−132
5;Khleifら、1991,Virology,181:738−741)
。AAV p5プロモーターは、Rep78およびRep68によって負に自己
調節される(Tratschinら、1986)。rep発現の細胞増殖に対す
る阻害効果に起因して、細胞株におけるrepの連続的な発現は、容易に達成さ
れていない。例えば、Mendelsonら(1988,Virology,1
66:154−165)は、AAVゲノムの安定な組込み後、特定の細胞株にお
いていくつかのRepタンパク質の非常に低い発現を報告した。
【0013】 キャプシドタンパク質VP1、VP2およびVP3は、共通の重複配列を共有
するが、VP1およびVP2は、さらなるアミノ末端配列を含む。全ての3つの
タンパク質は、p40プロモーターから転写されるスプライスされた2.3kb
mRNAから典型的に発現される、いくつかのcap遺伝子リーディングフレ
ームによってコードされる。VP2およびVP3は、選択的開始コドンの使用に
よってこのmRNAから産生され得る。一般的に、p40からの転写によって、
選択的部位でスプライスされ、約2.3kbの2つの異なる転写物を生じ得る、
2.6kbの前駆体mRNAが生じる。VP2およびVP3は、(2つの開始コ
ドンのいずれかを用いて)いずれかの転写物によってコードされ得るが、VP1
は、1つの転写物によってのみコードされる。VP3は、主要なキャプシドタン
パク質であり、代表的に、全ビリオンタンパク質の約90%に寄与する。VP1
は、VP2およびVP3をコードする主要なmRNAに使用される3’ドナーか
ら30ヌクレオチド上流である3’ドナー部位を使用して、微量のmRNAから
コードされる。3つの全てタンパク質は、効率的なキャプシド産生に必要である
。3つの全てタンパク質を排除する変異(Capネガティブ)は、一本鎖の子孫
のAAV DNAの蓄積を予防する。これに対して、VP1アミノ末端における
変異(「Lipネガティブ」または「Infネガティブ」)は、一本鎖DNAの
粒子へのアセンブリを許容し得るが、感染力価は大きく減少する。
【0014】 上記のAAVの遺伝子分析は、細菌プラスミドにクローン化されたAAVゲノ
ムの変異分析に大きく基づく。初期の研究において、AAVの感染性ゲノムの分
子クローンは、GCテーリングのような手順(Samulskiら、1982,
Proc.Natl.Acad.Sci.USA、79:2077−2081)
、制限エンドヌクレアーゼ切断部位を含む合成リンカーの付加(Laughli
nら、1983,Gene,23:65−73)、または直接的な平滑末端連結
(SenapathyおよびCarter,1984,J.Biol.Chem
.,259:4661−4666)によって、AAV二本鎖分子のプラスミドへ
の挿入によって構築された。適切なヘルパーウイルス(例えば、アデノウイルス
)によってもまた感染される哺乳動物細胞へのそのようなAAV組換えプラスミ
ドのトランスフェクトによって、いずれのプラスミド配列も含まないAAVゲノ
ムのレスキューおよび切除、レスキューされたゲノムの複製、そして子孫の感染
性AAV粒子の産生が生じる。これにより、上記に要約される、AAVの遺伝子
分析の実施に関する基礎が提供され、そしてAAV形質転換ベクターの構築が可
能になる。
【0015】 ヒト遺伝子治療における使用のために設計された任意のAAVベクターの少な
くとも2つの望ましい特徴が存在する。第1は、形質転換ベクターが、送達系と
して実施可能であるに十分な高さの力価で産生されることである。これは、ベク
ターのインビボ送達を目的とする遺伝子治療戦略において特に重要である。例え
ば、気道への直接的なインビボ送達による嚢胞性腺維症の処置ようなAAVベク
ターの多くの好ましい適用に対して、所望の用量の形質転換ベクターは、108
〜1010であり得るか、またはいくつかの場合、1010粒子より過剰であり得る
。第2に、ベクター調製物は、好ましくは基本的に野生型AAVベクター(また
は任意の複製競合的AAV)がない。高力価のAAVベクターの達成は、野生型
AAVゲノム(これが存在するかまたは組換えによって産生される場合)の優先
的なキャプシド形成、および野生型repおよびcap遺伝子によって提供され
るような機能を十分に相補する機能の産生における困難さ、を含むいくつかの理
由によって困難であった。そのような相補的機能を発現する有用な細胞株は、産
生することが特に困難であった。これは、ある程度、rep遺伝子産物と関連す
る多面発現性阻害機能が原因である。従って、rep遺伝子が組み込まれ発現さ
れる細胞株は、ゆっくりと増殖し得るか、またはrepを非常に低レベルで発現
する。
【0016】 上記の遺伝子分析に基づいて、AAVベクター構築物の一般的な原理が記載さ
れている。例えば、Carter,1992,Current Opinion
s in Biotechnology,3:533−539;Muzyczk
a,1992,Curr.Topics in Microbiol.and
Immunol.,158:97−129を参照のこと。AAVベクターは、一
般的に、AAVコード配列の部分を外来DNAと置換して組換えAAV(rAA
V)ベクターまたは「プロベクター(pro−vector)」を産生すること
によって、AAV組換えプラスミドに構築される。このベクターにおいて、AA
V配列の末端(ITR)部分がインタクトに保持されなければならないことが、
AAVの文献で十分に確立されている。なぜなら、これらの領域が、トランスフ
ェクト後のプラスミドからの切除、ベクターゲノムの複製および組込み、ならび
に宿主細胞ゲノムからのレスキューを含むいくつかの機能に関して、シスで必要
とされるからである。いくつかの状況において、単一のITRの提供は、2つの
野生型ITRと正常に関連する機能を実施するに十分であり得る(例えば、Sa
mulskiら、WO94/13788(1994年6月23日公開)を参照の
こと)。
【0017】 当該分野で記載されるように、AAV ITRは、一般的にパリンドロームヘ
アピン(HP)構造および20ヌクレオチド領域(HP形成に関与しないD配列
と命名される)からなる。Wangらは、AAVゲノムのレスキュー、複製およ
びキャプシド形成に必要とされるAAV ITR配列を同定した(Wangら、
1996,J.Virol.70:1668−1677)。Wangら(199
6)は、以下を報告した:(i)2つのHP構造および1つのD配列が、AAV
DNAの効率的なレスキューおよび優先的な複製に十分である、(ii)2つ
のHP構造単独は、AAV DNAの低レベルのレスキューおよび複製を可能に
するが、AAVベクターDNA配列のレスキューおよび複製はまた、D配列の非
存在下で生じる;(iii)1つのHP構造および2つのD配列(1つのHP構
造および1つのD配列ではない)はまた、AAVならびにベクターDNA配列の
レスキューおよび複製を可能にする、(iv)1つのHP構造単独または2つの
D配列(1つのD配列単独ではない)は、全長プラスミドDNAの複製を可能に
するが、AAVゲノムのレスキューは生じない、(v)HP構造およびD配列の
非存在下ではレスキュー−複製は生じない、(vi)D配列の非存在下、HP構
造は、AAVゲノムのキャプシド形成の成功に不十分である、そして(vii)
1つのITR構造のみを含むAAVゲノムは、生物学的に活性なビリオンにパッ
ケージングされ得る。従って、Wangらは、D配列が、AAVゲノムの効率的
なレスキューおよび選択的複製およびキャプシド形成に重要な役割を果たすと結
論した。このグループより公開された後の研究により、ITRのヘアピン構造に
近接するD配列の最初の10ヌクレオチドが、AAVゲノムの最適なレスキュー
および複製に、必要かつ十分であることが示唆された(Wangら、1997、
J.Virol.71:3077−3082)。従って、この研究は、D配列を
AAVゲノムのパッケージングに必要であると確認した。
【0018】 次いで、アデノウイルスまたはヘルペスウイルスなどの適切なヘルパーウイル
スによって感染される細胞へのベクターのトランスフェクトによって、このベク
ターはAAV粒子にパッケージングされ、AAV形質転換ウイルスを産生し得;
ただし、AAV粒子へのベクターゲノムの複製およびキャプシド形成を達成する
ために、このベクターは、一般的に、ベクターの構築において欠失された、トラ
ンスで必要とされる任意AAV機能に相補的(特に、repおよびcap)でな
ければならない。
【0019】 そのようなAAVベクターは、少数の組換えウイルスベクター系の間であり、
この系は、インビボ遺伝子移入因子として有用性を有することが示され(Car
ter,1992;Muzyczka,1992に概説される)、従って、ヒト
遺伝子治療に対して潜在的に非常に重要なベクターである。AAVベクターは、
種々の細胞(嚢胞性線維症(CF)の気管支および鼻の上皮細胞(例えば、Fl
otteら、1992、Am.J.Respir.Cell Mol.Biol
.7:349−356;Eganら、1992、Nature、358:581
−584;Flotteら、1993a、J.Biol.Chem.268:3
781−3790;およびFlotteら、1993b、Proc.Natl.
Acad.Sci.USA、93:10163−10167を参照のこと);ヒ
ト骨髄由来の赤白血球(例えば、Walshら、1992、Proc.Natl
.Acad.Sci.USA,89:7257−7261を参照のこと);なら
びに脳細胞、目細胞および筋細胞を含む)における高頻度の形質導入および発現
をし得る。AAVは、レトロウイルスに対して、別の明確な利点である形質導入
および発現のための活性な細胞分裂を、特に、ほとんどの細胞が末期的に分化さ
れかつ非分裂であるヒトの気道上皮のような組織で、必要とし得ない。
【0020】 AAV粒子(これは、基本的に野生型AAVまたは他の複製コンピテントAA
Vがない)にキャプシド形成される組換えベクターを効率的に産生するために使
用され得る方法に対する、重要な必要性;およびこれに対応した、そのような組
換えベクターを効率的に産生するために使用され得る細胞株に対する必要性が存
在する。本発明は、高力価のAAV粒子キャプシド形成の組換えベクター調製物
を産生するための、方法、組成物および細胞を提供する。
【0021】 本明細書中に引用される全ての刊行物および特許出願は、本明細書によってそ
の全体が参考として援用される。
【0022】 (発明の要旨) 本発明は、異種遺伝子にシスで作動可能に連結される場合、その異種遺伝子の
AAV粒子内へのキャプシド形成を促進する組成物および方法を提供し、ここで
、シスキャプシド形成機能は、AAV ITR以外の、または好ましくは、AA
V ITRのD配列以外のポリヌクレオチド(すなわち、キャプシド形成エレメ
ント)によって提供される。特に、本発明者らは、異種遺伝子と作動可能な連結
にある1以上のAAV ITRではないキャプシド形成エレメントを使用するこ
とによって、そしてさらにAAV ITRrepおよびcap遺伝子産物を提供
することによって、AAV粒子中に異種遺伝子のキャプシド形成を得ることが可
能であることを見出した。本明細書中に記載され、そして例示されるように、A
AV ITRではないキャプシド形成エレメントと作動可能な連結にある異種遺
伝子配列は、ヒト細胞の染色体に組み込まれ得るか、またはエピソームとして染
色体外に維持され得る。本発明の方法および組成物を使用して、安定なプロデュ
ーサー細胞を作製し得、この細胞は、適切なヘルパーウイルス(例えば、アデノ
ウイルス)での感染、またはヘルパー機能の提供の際に、組換えベクター(組換
えポリヌクレオチド)を含むAAV粒子の非常に大きなバーストの生成を支持し
得る。
【0023】 従って、1つの実施形態において、本発明は、単離された組換えポリヌクレオ
チド配列を提供し、このポリヌクレオチド配列は、AAV ITRまたはAAV
ITRのD配列以外のキャプシド形成エレメントに作動可能に連結された異種
遺伝子を含む。これらの実施形態のいくつかにおいて、キャプシド形成エレメン
トは、本明細書中に記載されるような、P1エレメントである。
【0024】 さらなる実施形態において、本発明は、哺乳動物細胞を提供することによって
AAV粒子中にキャピシド形成された外来遺伝子を含む組換えベクターの高力価
ストック(stock)を産生するための方法を提供する。この哺乳動物細胞は
、AAVrepおよびcap遺伝子産物を産生し、そしてAAV ITR以外、
または好ましくは、AAV ITRのD配列以外のキャプシド形成エレメントに
作動可能に連結された異種遺伝子を含む組換えベクターを含む。
【0025】 本発明はまた、細胞株を作製するための組成物および方法(この細胞株は、組
換えベクターを含み、この組換えベクターは、AAV ITRまたはAAV I
TRのD配列以外のキャプシド形成エレメントに作動可能に連結した異種遺伝子
を含み、この細胞株はAAV repおよびcap遺伝子産物を合成し、そして
AAV粒子中に組換えベクターをキャプシド形成する);それによって産生され
た細胞および細胞株;異種遺伝子を含む組換えベクターの高効率パッケージング
のための組成物および方法;ならびに本発明の方法に従ってパッケージングされ
た組換えベクターを提供する。
【0026】 (発明を実施するための様式) 遺伝子治療の分野における基本的な挑戦は、インビボで細胞および組織への効
率的な遺伝子送達のためのストラテジーの開発である。1つのストラテジーは、
AAV粒子中にキャプシド形成された組換えベクターの使用を含む。組換えAA
V粒子をパックしたベクターは、ベクターパッキングのためにシスで必要とされ
る配列を、目的のタンパク質または機能をコードする異種ポリヌクレオチドとと
もに含む組換え構築物である。AAV粒子にパッキングされた組換えベクターは
、ヒト遺伝子治療のための潜在的に強力なツールであり、そして一般に、細胞に
ポリヌクレオチドを導入するために有用である。
【0027】 AAV粒子にパッキングされた組換えベクターは、例えば、気道においてイン
ビボ遺伝子送達をし得るが、このようなベクターの高い力価は、十分に高い多様
性のベクターを最小容積で送達することを可能にする。結果的に、最適なパッキ
ング方法論が、AAV媒介遺伝子治療アプローチのために非常に重要である。組
換えベクターのAAV粒子へのパッキングは、部分的に、以下の2つのAAV遺
伝子の産物によって媒介される:rep(複製タンパク質)およびcap(キャ
プシドタンパク質)(これらは、トランスで別々に提供され得る)。以前、トラ
ンスで提供されるrepおよびcap遺伝子産物に加えて、ITRがシスでキャ
プシド形成機能を提供するために必要であると考えられていた。さらに、AAV
ITRの20−ヌクレオチド部分(「D配列」として公知である)は、AAV
ゲノムの効率的なレスキューおよび選択的な複製およびキャプシド形成において
重要な役割を果たすことが知られている(Wangら、1996、J.Viro
l.70:1668−1677)。本発明の発明者らは、AAV ITRまたは
AAV ITRのD配列以外の配列が、シスでキャピシド形成機能を提供し得る
という驚くべき発見をした。
【0028】 本発明の発明者らは、(共同に係る国際特許出願番号PCT/US98/21
938(この内容が、本明細書中で参考として援用される)において)P1また
はP1様エレメントが、AAV rep遺伝子およびcap遺伝子に増幅可能に
連結したP1またはP1様エレメントを含むDNAの制御された増幅を提供し、
それによって、AAVパッキングタンパク質の合成のための増加したテンプレー
トレベルを提供することを以前に示した。P1またはP1様エレメントは、作動
可能に連結されたポリヌクレオチドのキャプシド形成を促進し得ることが発見さ
れている。
【0029】 本発明は、AAV粒子中にキャプシド形成された組換えベクターのストックを
作製ために方法、ポリヌクレオチドおよびパッキング細胞を提供する。異種ポリ
ヌクレオチドは、AAV ITRまたはAAV ITRのD配列以外のキャプシ
ド形成要素に作動可能に連結される。いくつかの実施形態において、活性化エレ
メントは、ベクター産生を開始することが所望される場合、使用者によって、好
ましくはヘルパーウイルスでの感染またはヘルパー機能の提供によって、直接的
または間接的に誘発される。ヒト第19染色体のP1配列の使用は、これらの観
点の例示である。
【0030】 理論に束縛されることを望まないが、感染またはヘルパー機能の提供に際に、
p5プロモーターは、ある度合いに、スイッチが入り、あるRepタンパク質の
合成を生じ、次いで、このことは、キャプシド形成エレメントを介して作用する
ことによって、キャプシド形成事象を誘発し、連結された遺伝子は、キャプシド
形成事象によって、AAV粒子中にキャプシド形成されるようである。P1によ
って例示されるキャプシド形成エレメントは、従って、それが連結される遺伝子
(単数または複数)のキャプシド形成を促進する。
【0031】 本発明はまた、AAV ITRまたはAAV ITRのD配列以外のキャプシ
ド形成エレメントに作動可能に連結された異種遺伝子を含む組換えベクターを提
供する。好ましくは、異種遺伝子を含む組換えベクターは、AAV粒子へパッキ
ングされるためのサイズ上限以下のサイズを有し、これには、約5kbのサイズ
を含むが、これに限定されない。AAN粒子にキャプシド形成される場合、これ
らのベクターは、異種遺伝子を細胞に導入するために有用である。
【0032】 (一般的方法) 本発明の実施は、他に示されない限り、分子生物学、微生物学、組換えDNA
、および免疫学の従来技術を使用し、これらは、当該分野の技術内にある。この
ような技術は、文献に完全に例示される。例えば、Sambrook,Frit
sch,およびManiatis,Molecular Cloning:A
Laboratory Manual,第2版(1989);Oligonuc
leotide Synthesis(M.J.Gait編,1984);An
imal Cell Culture(R.I.Freshney,編,198
7);Methods in Enzymologyシリーズ(Academi
c Press,Inc.);Gene Transfer Vectors
for Mammalian Cells(J.M.MillerおよびM.P
.Calos編、1987);Handbook of Experiment
al Immunology,(D. M. WeirおよびC.C.Blac
kwell,編);Current Protocols in Molecu
lar Biology (F.M.Ausubel,R.Brent,R.E
.Kingston,D.D.Moore,J.G.Seidman,J.A.
Smith,およびK.Struhl,編,1987,および最新版);ならび
にCurrent Protocols in Immunology(J.E
.Coligan,A.M.Kruisbeek,D.H.Margulies
,E.M.ShevachおよびW.Strober,編,1991)を参照の
こと。
【0033】 本明細書中で言及された全ての特許、特許出願、および出版物(前出および後
出の両方)は、本明細書中で参考として援用される。
【0034】 (定義) 明細書および特許請求の範囲において使用される場合、単数形「a」、「an
」および「the」は、さもなければ内容が明確に支持しない限り、複数形の参
照も含む。例えば、「細胞(a cell)」は、複数の細胞を含み、それらの
混合物を含む。
【0035】 用語「ポリペプチド」、「ペプチド」および「タンパク質」は、任意の長さの
アミノ酸のポリマーをいうために、互換可能に使用される。これらの用語はまた
、グリコシル化、アセチル化およびホスホリル化を含むがこれらに限定されない
、反応を通して翻訳後に改変されるタンパク質を含む。
【0036】 「ポリヌクオチド」は、任意の長さのヌクレオチドのポリマー形態をいい、リ
ボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチド、あるいはそれらのアナログの
いずれかをいう。この用語は、分子の一次構造のみをいう。従って、二本鎖およ
び単一鎖DNA、ならびに二本鎖および単一鎖RNAを含む。これはまた、メチ
ル化またはキャップされたポリヌクレオチドのような改変ポリヌクレオチドを含
む。
【0037】 ポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチド領域(あるいはポリペプチドまたは
ポリペプチド領域)は、別の配列に対して、特定のパーセント(例えば、80%
、85%、90%、または95%)の「配列同一性」を有し、これは、整列され
た場合、そのパーセントの塩基(またはアミノ酸)が、2つの配列を比較する際
に同じであることを意味する。この整列および%相同性または配列同一性は、当
該分野で公知のソフトウェアプログラムを使用して決定され得、例えば、Cur
rent Protocols in Molecular Biology(
F.M.Ausubelら,編,1987)補遺30,7.7.18節,表7.
7.1に記載されるプログラムである。好ましくは、デフォルトパラメータは、
整列のために使用される。好ましい整列プログラムは、BLASTであり、デフ
ォルトパラメータを使用する。特に、好ましいプログラムは、BLASTNおよびBLAS
TPであり、以下のデフォルトパラメータを使用する:Genetic code
=standard;filter=none;strand=both;cu
toff=60;expect=10;Matrix=BLOSUM62;De
scriptions=50sequences;sort by=HIGH
SCORE;Databases=non−redundant,GenBan
k+EMBL+DDBJ+PDB+GenBank CDS translat
ions+SwissProtein+SPupdate+PIR。このプログ
ラムの詳細は、以下のインターネットアドレス:http://www.ncb
i.nlm.nih.gov/BLASTに見出され得る。
【0038】 「遺伝子」は、転写および翻訳された後、特定のタンパク質をコードし得る少
なくとも1つのオープンリーディングフレームを含むポリヌクレオチドをいう。
【0039】 本明細書中で使用される場合、「AAV ITRまたはAAV ITRのD配
列以外のキャプシド形成エレメント」は、「AAV ITRまたはAAV IT
RのD配列以外のパッキングシグナル」および「AAV ITRではないキャプ
シド形成エレメント」と本明細書中で互換可能に使用され、AAV repおよ
びcap遺伝子産物がトランスで提供される場合、ポリヌクレオチド配列を意図
し、このポリヌクレオチド配列は、シスで作動可能に連結される場合、AAV粒
子への異種遺伝子のキャプシド形成を促進する(または増強するか、または増加
させる)。本発明の目的について、キャプシド形成エレメントは、AAV IT
RまたはAAV ITRのD配列ではない。AAV ITRおよびそれらのD配
列は、当該分野で公知であり、そして本明細書中に提供されるガイダンスが与え
れらると、当業者は、所定のチャプシド形成エレメントが、AAV ITRであ
るか、またはAAV ITR配列であるか、またはAAV ITRではないキャ
プシド形成エレメントである否かを容易に決定し得る。
【0040】 本明細書中で使用される場合、用語「キャプシド形成エレメントに作動可能に
連結された異種遺伝子」、「キャプシド形成エレメントに作動可能に連結された
異種ポリヌクレオチド」は、本明細書中で互換可能に使用され、天然では所定の
キャプシド形成エレメントと通常会合していないポリヌクレオチド配列をいう。
【0041】 異種遺伝子とキャプシド形成エレメントの間の物理的な連結の文脈において、
用語「作動可能に連結された」は、本明細書中で使用される場合、異種遺伝子お
よびキャピシド形成エレメントの物理的および/または機能的配置を意図し、こ
の配置は、AAV repおよびcap遺伝子産物の存在下で、AAV粒子中に
異種遺伝子をキャプシド形成するために、キャプシド形成エレメントが、シスで
機能すること可能にする。所定のキャプシドエレメントが、所定の異種遺伝子に
「作動可能に連結された」か否かを決定する方法は、当該分野で公知であり、そ
して本明細書中に記載され、そして例えば、ハイブリダイゼーションによって決
定されるように、異種遺伝子を含むDNase耐性粒子(DRP)の数を測定す
ることを含むが、これらに限定されない。
【0042】 用語「ITR」は、AAVゲノムのどちらかの末端における逆方向末端反復 をいう。一般に、AAV ITRは、約145ヌクレオチド長である。ITRの
最初の125塩基は、T字型のヘアピン構造を形成し得、この構造は、より大き
なパリンドールに隣接する2つの小さな内部パリンドールからなる(Muzyc
skaら、1992)。ITRは、原核生物プラスミドからのAAV DNA複
製およびレスキュー、または除去に関係すると同定されている(Samulsk
iら、1983、Cell 33:135−143、Samukskiら、19
87、J.Virol.61:3096−311;Senapathyら、19
84、J.Mol.Biol.179:1−20;GottliebおよびMu
zyczka、1988、Mol.Cell.Biol.6:2513−252
2)。
【0043】 本明細書中で使用される場合、用語「AAV ITRのD配列」は、AAV
ITR内の特定の配列エレメントをいい、このエレメントは、例えば、Wang
ら、1996およびWangら、1997に記載されるように、AAVゲノムの
レスキュー、選択的複製およびキャプシド形成において役割を果たすと同定され
ている。AAV2 ITRD配列は図2に示され、そして本明細書中で使用され
る場合、「AAV ITRのD配列は、AAV2 ITRのD配列および他のA
AV血清型のITRのD配列をいう。
【0044】 本明細書中で使用される場合、「転写調節配列」は、遺伝子またはコード配列
の転写を制御するヌクレオチド配列をいい、このヌクレオチドは、遺伝子または
コード配列に作動可能に連結されている。本発明において転写調節配列の使用は
、一般に、少なくとも1つの転写プロモーターを含み、そして1以上のエンハン
サーおよび/または転写のターミネーターを含み得る。
【0045】 本明細書中で使用される場合、「プロモーター」は、遺伝子またはコード配列
の転写を指向するヌクレオチド配列をいい、このヌクレオチド配列は、遺伝子ま
たはコード配列に作動可能に連結される。
【0046】 「作動可能に連結された」は、2つ以上の成分の配置をいい、ここで、そのよ
うに記載された成分は、それらが協調的な様式で機能することを可能にする関係
にある。例示の目的で、転写調節配列またはプロモーターは、転写調節配列また
はプロモーターが、コード配列の転写を促進する場合、コード配列に作動可能に
連結される。作動可能に連結された転写調節配列は、一般にコード配列とシスで
つながれるが、コード配列に直接隣接する必要はない。
【0047】 「組換え体」は、一般に天然に見出される遺伝的実体から区別される遺伝的実
体をいう。ポリヌクレオチドまたは遺伝子に適用される場合、このことは、ポリ
ヌクレオチドが、クローニング、制限および/またはライゲーションの工程、お
よび天然に見出されるポリヌクレオチドから区別される構築物を生じる手順の種
々の組み合わせの産物であることを意味する。
【0048】 「異種(の)」は、それが比較される実体の残りの実体から遺伝子型的に区別
される実体から誘導されることを意味する。例えば、遺伝工学技術によって、異
なる細胞型に導入されるポリヌクレオチドは、異種ポリヌクレオチドである(そ
して、発現される場合、異種ポリヌクレオチドをコードし得る)。同様に、その
ネイティブのコード配列から除去され、そして異なるコード配列に作動可能に連
結される転写調節配列またはプロモーターは、異種転写調節配列またはプロモー
ターである。
【0049】 本明細書中で使用される場合、「ベクター」は、インビトロまたはインビボの
いずれかで、宿主細胞に送達されるポリヌクレオチドを含む組換えプラスミドま
たはウイルスをいう。送達されるポリヌクレオチド(ときどき、「標的ポリヌク
レオチド」、「導入遺伝子」または「目的の遺伝子」といわれる)は、遺伝子治
療における目的のコード配列(例えば、治療目的のタンパク質をコードする遺伝
子)および/または選択マーカーまたは検出マーカーを含み得る。
【0050】 「レプリコン」は、適切な宿主細胞においてポリヌクレオチドの複製を可能に
する複製起点を含むポリヌクレオチドをいう。レプリコンの例には、エピソーム
(プラスミドを含む)、ならびに染色体(例えば、核染色体またはミトコンドリ
ア染色体)が挙げられる。
【0051】 「起点」、「複製起点」、「複製起点様配列(ori−like seque
nce)」または「複製起点エレメント」は、DNA複製の開始の1以上の局面
(例えば、複製開始因子の結合、DNA二重鎖の巻き戻し、プライマー形成、お
よび/または相補鎖のテンプレート指向合成)に関連するヌクレオチド配列であ
る。本明細書中および当該分野で詳細に議論されるように、複製起点様配列は、
一般に、天然に複製される任意のポリヌクレオチドにおいて見出され得、プラス
ミドおよびウイルス、ならびに原核生物ゲノム、ミトコンドリアゲノム、および
葉緑体ゲノムならびに真核生物染色体を含む。このような複製起点様配列は、当
該分野で公知のように、遺伝的に(すなわち、複製欠損変異体、ars配列)ま
たは機能的に(生化学アッセイ、電子顕微鏡などを介して)同定され得る。
【0052】 ポリヌクレオチドの細胞への「安定な組込み」は、ポリヌクレオチドが、細胞
中に安定に維持される傾向にあるレプリコンへ組み込まれていることを意味する
。プラスミドのようなエピソームは、しばしば、多くの世代で維持され得るが、
エピソームに保持される遺伝的物質は、一般に、染色体組込み物質より欠損に対
して感受性である。しかし、ポリヌクレオチドの維持は、しばしば、選択マーカ
ーをポリヌクレオチドへの組込むか、またはポリヌクレオチドに隣接させること
、次いで、選択圧下でポリヌクレオチドを保有する細胞を維持することによって
、行われ得る。いくつかの場合において、配列は、それらが染色体に組込まれた
状態になるまで、有効に、安定に維持され得ない;そして、従って、選択マーカ
ーを含む配列の維持のための選択は、マーカーが染色体に安定に組込まれる細胞
の選択を生じ得る。抗生物質耐性遺伝子は、当該分野で公知のように、このよう
な選択マーカーとして、好都合に使用され得る。典型的に、安定に組込まれたポ
リヌクレオチドは、平均して、少なくとも約20世代、好ましくは少なくとも1
00世代、なおさらに好ましくは、永久に維持されることが期待される。真核生
物染色体のクロマチン構造はまた、組込みポリヌクレオチドの発現のレベルに影
響し得る。安定に維持されたエピトーム上に保有される遺伝子を有することは、
特定の遺伝子の複数の安定に維持されたコピーを有することが所望される場合に
、特に有用である。本発明の文脈において特に所望される特性を有する安定な細
胞株の選択は、以下に記載され、そして例示される。
【0053】 「AAV」は、アデノ随伴ウイルスである。アデノ随伴ウイルスは、特定の機
能が同時感染ヘルパーウイルスによって提供される細胞においてのみ増殖する欠
損パルボウイルスである。AAVの一般的な概説は、例えば、Carter,1
989,Handbook of Parvoviruses,Vol.I,p
p.169−228,およびBerns,1990,Virology,pp.
1743−1764,Raven Press,(New York)に見出さ
れ得る。AAV2血清型は、実施例に記載される本発明の例示のうちのいくつか
において使用された。しかし、これらの同じ原理が他のAAV血清型に適用可能
であることが十分に予期される。なぜなら、種々の血清型が(機能的および構造
的の両方、遺伝的レベルでさえ)非常に密接に関連していることが現在公知であ
るからである(例えば、Blacklow,1988,Parvoviruse
s and Human Disease,J.R.Pattison(編)の
pp.165−174;およびRose,1974,Comprehensiv
e Virology 3:1−61を参照のこと)。例えば、全てのAAV血
清型は、明かに、相同性のrep遺伝子によって媒介される非常に類似した複製
性質を示し;そしてすべてがAAV2において発現されるような3つの関連した
キャプシドタンパク質を保有する。関連性の程度は、さらに、ゲノムの長さに沿
った血清型間の広範なクロスハイブリダイゼーションを明かにするヘテロ二本鎖
分析;および逆方向末端反復(ITR)に対応する末端における類似した自己ア
ニーリングセグメントの存在によって示唆される。類似の感染パターンもまた、
それぞれの血清型における複製機能が、類似の調節制御化にあることを示唆する
【0054】 「組換えAAVベクター」(または「rAAVベクター」)は、1つ以上の目
的のポリヌクレオチド配列、目的の遺伝子またはAAV逆方向末端反復(ITR
)によって隣接される「導入遺伝子」を含むベクターを示す。このようなrAA
Vベクターは、複製され得、そして、適切なヘルパーウイルスを用いて感染され
ており、かつAAVのrepおよびcap遺伝子産物(すなわち、AAV Re
pおよびCapタンパク質)を発現している宿主細胞中に存在する場合、感染性
ウイルス粒子にパッケージングされ得る。rAAVベクターがより大きなポリヌ
クレオチドに(例えば、染色体中またはクローニングまたはトランスフェクショ
ンに使用されるプラスミドのような別のベクターに)組み込まれる場合、rAA
Vベクターは、典型的には、「プロベクター」と呼ばれ、これは、AAVパッケ
ージング機能および必要なヘルパー機能の存在下で、複製およびキャプシド形成
によって、「レスキュー」され得る。
【0055】 本明細書中で使用される場合、AAV粒子にパッケージングされる(キャプシ
ド形成される)組換えベクターは、1つ以上の異種ポリヌクレオチド配列、異種
遺伝子またはAAV ITRまたはAAV ITRのD配列以外のキャプシド形
成エレメントに作動可能に連結される「導入遺伝子」を含むベクターを意図する
。このような組換えベクターは、複製され得、そして、適切なヘルパーウイルス
を用いて感染されて(またはヘルパー機能を提供されて)おり、かつAAVのr
epおよびcap遺伝子産物(すなわち、AAV RepおよびCapタンパク
質)を合成する宿主細胞中に存在する場合、感染性ウイルス粒子にパッケージン
グされ得る。
【0056】 AAVについての「ヘルパーウイルス」は、AAV(これは、「欠損」パルボ
ウイルスである)が宿主細胞によって複製され得、そしてパッケージングされ得
るウイルスを示す。多くのこのようなヘルパーウイルスが同定されており、これ
には、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、およびポックスウイルス(例えば、
ワクシニア)が挙げられる。アデノウイルスは、多くの異なるサブグループを含
むが、サブグループCのアデノウイルス5型(Ad5)が最も一般的に使用され
る。ヒト、非ヒト哺乳動物およびトリ起源の多くのアデノウイルスが公知であり
、ATCCのような寄託機関から入手可能である。ヘルペスファミリーのウイル
スには、例えば、単純ヘルペスウイルス(HSV)およびエプスタイン−バーウ
イルス(EBV)、ならびにサイトメガロウイルス(CMV)および仮性狂犬病
ウイルス(PRV)が挙げられ、これらもまた、ATCCのような寄託機関から
入手可能である。「ヘルパー機能」は、AAVゲノムの複製およびパッケージン
グを可能にするヘルパーウイルスによって提供される活性または任意の等価な活
性を示す。ヘルパー機能はまた、いくつかのAAVプロモーター(p5を含む)
の転写を刺激すると考えられ、ヘルパー機能が発現される細胞中での複製の進化
性を高め得る。
【0057】 本明細書中で使用される場合、「パッケージング」は、AAV ITRおよび
/またはAAV ITR D配列以外の1つ以上のキャプシド形成エレメントを
含む組換えベクターの全てまたは一部の組み立ておよびキャプシド形成を生じる
細胞以下の一連の事象を示す。従って、組換えベクターがAAV ITRまたは
そのD配列以外のキャプシド形成エレメントを含む組換えベクターが、パッケー
ジング細胞、またはパッケージング細胞株に、適切な条件下で導入される場合、
これは、ウイルス粒子に組み立てられ得る。ウイルスベクター、特にAAVベク
ターのパッケージングと関連する機能は、本明細書中および当該分野で記載され
る。
【0058】 AAV「rep」および「cap」遺伝子は、複製およびキャプシド形成タン
パク質をそれぞれコードする遺伝子である。AAVのrepおよびcap遺伝子
は、試験された全てのAAV血清型において見出され、そして本明細書中および
引用した参考文献において記載される。野生型AAVにおいて、repおよびc
ap遺伝子は、一般的にウイルスゲノムにおいて互いに隣接して見出され(すな
わち、このrepおよびcap遺伝子は、隣接するまたは重なる転写ユニットと
して一緒に「連結(couple)」される)、そしてこのrepおよびcap
遺伝子は、一般的にAAV血清型の間で保存される。AAVのrepおよびca
p遺伝子はまた、本明細書中において、「AAVパッケージング遺伝子」として
個々にそして集合的に呼ばれる。欠失変異または点変異によって改変されている
AAVパッケージング遺伝子、または組換えによって再び結合され得る成分に細
分されているAAVパッケージング遺伝子(例えば、共同所有する国際特許出願
番号PCT/US97/23247に記載され、この開示は、本明細書によって
、参考として援用される)もまた、本発明に使用され得る。AAVパッケージン
グ遺伝子はまた、プロモーター、エンハンサー、およびポリアデニル化(「ポリ
A」)配列(このさらなる転写調節配列はまた、異種であり得る)を含む他の転
写調節配列に作動可能に連結され得る。「AAVパッケージングカセット」は、
一つ以上のAAVパッケージング遺伝子を含む組換え構築物である。
【0059】 「効率」は、細胞株を記載する際に使用される場合、株の特定の有用な特質(
特に、増殖速度、および(パッケージング細胞株について)細胞当たりの産生さ
れるウイルス粒子の数)を示す。パッケージング細胞株の「効果的な増殖」は、
匹敵し得る親型の細胞(すなわち、導入されたAAVパッケージング遺伝子を保
有しない細胞)に関連する、パッケージング細胞の効果的な増殖速度を示す。好
ましくは、相対的な増殖速度は、親型の少なくとも20%、より好ましくは、4
0%、より好ましくは、80%、なおより好ましくは90%、そしてもっとも好
ましくは、100%である。「高い効率のパッケージング」は、細胞当たり少な
くとも約100個のウイルス粒子、より好ましくは、細胞当たり少なくとも約1
000個のウイルス粒子、なおより好ましくは、細胞当たり少なくとも約10,
000個のウイルス粒子の産生を示す。「高度に安全なパッケージング」は、産
生される組換えAAV粒子のうち、106個のうち約1個未満が、複製コンピテ
ントAAVウイルス粒子であり、好ましくは、108個のうち約1個未満が、複
製コンピテントAAVウイルス粒子であり、より好ましくは、1010個のうち約
1個未満が、複製コンピテントAAVウイルス粒子であり、なおより好ましくは
、1012個のうち約1個未満が、複製コンピテントAAVウイルス粒子であり、
最も好ましくは、複製コンピテントAAVウイルス粒子が無いことを示す。本発
明の好ましいパッケージング細胞は、このような高い効率および高い安全性の組
み合わせを示す。
【0060】 「宿主細胞」、「細胞株」、「細胞培養物」、「パッケージング細胞株」およ
び他のこのような用語は、本発明において有用な、より高等な真核生物細胞を、
好ましくは、哺乳動物細胞、最も好ましくはヒト細胞を示す。これらの細胞は、
組換えベクター、ウイルス、または他の移入ポリヌクレオチドのためのレシピエ
ントとして使用され得、形質導入された元の細胞の子孫を含む。単一の細胞の子
孫は、元の親の細胞と(形態学またはゲノム補体において)必ずしも完全に同一
でなくてもよい。
【0061】 「治療的遺伝子」、「標的ポリヌクレオチド」、「導入遺伝子」、「目的の遺
伝子」、「異種遺伝子」、「異種ポリヌクレオチド」などは、一般的にベクター
を使用して移入される遺伝子を示す。典型的には、本発明に文脈において、この
ような遺伝子は、AAV粒子におけるパッケージングのために組換えベクター(
このベクターは、異種遺伝子、およびAAV ITRまたはそのD配列以外の一
つ以上のキャプシド形成エレメントを含む)内に位置する。標的ポリヌクレオチ
ドは、本発明において、多くの異なる用途のための組換えベクターを生成するた
めに使用され得る。このようなポリヌクレオチドには、以下が挙げられるが、こ
れらには限定されない:(i)構造タンパク質または酵素の欠けた(missi
ng)、欠損した、または最適より低いレベルによって引き起こされる欠陥を軽
減するために遺伝子治療の他の形態において有用なタンパク質をコードするポリ
ヌクレオチド;(ii)アンチセンス分子に転写されるポリヌクレオチド;(i
ii)転写因子または翻訳因子に結合するおとり(decoy)に転写されるポ
リヌクレオチド;(iv)サイトカインのような細胞モジュレーターをコードす
るポリヌクレオチド;(v)ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子のような
特定の薬物に感受性のレシピエント細胞を作製し得るポリヌクレオチド;(vi
)種々の癌の処置のためのE1A腫瘍サプレッサー遺伝子またはp53腫瘍サプ
レッサー遺伝子のような癌治療のためのポリヌクレオチド、(vii)抗原また
は抗体をコードするポリヌクレオチドおよび(viii)AAV Repおよび
Capタンパク質を含むが、これに限定されないウイルスタンパク質をコードす
るポリヌクレオチド。レシピエント宿主細胞において導入遺伝子の発現を行うた
めに、これは、好ましくは、それ自身または異種プロモーターのいずれかで、プ
ロモーターまたは他のこのような転写調節配列に作動可能に連結される。大多数
の適切なプロモーターが当該分野において公知であり、その選択は、標的ポリヌ
クレオチドの発現の所望のレベルに依存し;構成的発現、誘導的発現、細胞特異
的または組織特異的発現などを望むか否かに依存する。組換えベクターはまた、
選択マーカーを含み得る。
【0062】 「活性化エレメント」は、増幅可能に連結される場所で増幅する(すなわち、
配列を複製する)ことによって活性化シグナルの存在に対して応答する配列であ
る。好ましい活性化エレメントは、P1エレメントであり、好ましい活性化シグ
ナルには、AAVヘルパー機能(アデノウイルスE1A機能によって例示される
)またはそれらの等価物が挙げられる。本明細書中で使用される場合、二つの配
列(これのうちの1つが活性化エレメントである)は、それらが、活性化エレメ
ントから開始する複製が他の配列の増幅(すなわち増加したコピー数)を生じる
のに十分互いに近接している場合、「増幅可能に連結」される。好ましくは、増
幅配列のコピー数は、2倍以上、より好ましくは10倍以上、なおより好ましく
は20倍以上増幅する。活性化エレメントの、増幅可能に連結される配列を増幅
する能力は、活性化エレメントから開始する複製の進化の程度によって影響され
る。従って、複製の進化を高める因子は、活性化エレメントに増幅可能に連結す
る配列の増幅の効果的なレベルを増加する傾向がある。本発明の文脈において、
アデノウイルスを用いた感染または等価なヘルパー機能の準備(provisi
on)は、複製の進化ならびに開始増幅を高め得る。
【0063】 (組換えベクター、パッケージング細胞および本発明の方法における使用のた
めのキャプシド形成エレメント) 本発明は、AAVのrepおよびcap遺伝子産物を合成する哺乳動物におい
て一つ以上の異種遺伝子に作動可能に連結される場合、P1配列のようなAAV
ITRではないキャプシド形成エレメント(ヒト第19染色体において通常見
出される)が、AAV粒子への連結された異種遺伝子のキャプシド形成を促進し
得ることを発見した。特に、異種遺伝子に作動可能に連結されるキャプシド形成
エレメントを含む本発明の組換えベクターが、ヘルパーウイルスまたはヘルパー
機能の準備を含む適切な条件下で、AAVのrepおよびcap遺伝子産物を合
成する哺乳動物細胞において提供される場合、組換えベクターを含むAAV粒子
の高い力価(titer)が、宿主細胞によって産生される。P1は、他の性質
もあるが、活性化可能キャプシド形成機能を保有するキャプシド形成エレメント
のクラスを例示し、これは、AAV粒子中でキャプシド形成される生成組換えベ
クターにおいて有用である。
【0064】 従って、本発明の方法および組成物は、異種遺伝子が一つ以上のキャプシド形
成エレメントに作動可能に連結される組換えDNA構築物を利用する。本発明の
好ましいキャプシド形成エレメントは、AAV ITRと通常関連するキャプシ
ド形成機能に関連する機能的性質を示すP1およびP1様エレメントによって例
示される。ヘルパー機能誘導可能キャプシド形成エレメントとして作用するエレ
メントがもっとも好ましい。
【0065】 P1エレメントが、少なくとも2つの別個の配列モチーフ、Repタンパク質
が結合し得る部位であって、「Rep結合モチーフ」(または「Rep結合部位
」または「RB部位」)として公知の部位、および末端分解部位(「trs」)
(ここで、結合Repタンパク質がDNAをニックし得る(図2を参照のこと)
を含む。AAV複製の間、Repタンパク質がAAV逆方向末端反復内で結合し
、(末端分解部位における)ニックの形成を触媒し、Repタンパク質の新規に
生成する5’末端への共有結合を生じることが考えられる。ニックの3’末端は
、AAV DNA合成のためのプライマーとして役立つ。続いて、作動可能に連
結されたポリヌクレオチドは、一方向でキャプシド形成される。さらに、実施例
3に示されるように、二本鎖ポリヌクレオチドの両方の鎖のいずれかは、キャプ
シド形成され得る。実施例において、所与のポリヌクレオチドのAAV粒子への
キャプシド形成は、DNAse耐性粒子を測定することによって、さらにこのポ
リヌクレオチドに対して相補性の標識されたプローブを用いたハイブリダイゼー
ションによってDRPのポリヌクレオチド含有量を決定することによって決定さ
れる。これらの方法は、さらなるキャプシド形成エレメントを同定するためのア
ッセイとして使用され得る。
【0066】 Weitzmanら((1994)Proc.Natl.Acad.Sci.
USA 91:5808−5812)は、ヒトゲノムへのAAV組込み部位のP
1と指定される、109−塩基対SmaIフラグメント(図1)がRep68お
よびRep78タンパク質に特異的に結合することを報告する。本発明における
使用のためのP1エレメントは、この109bpフラグメントを含み得る。しか
し、以下に議論されるように、この109bpフラグメントの部分は、作動可能
に連結されたポリヌクレオチドをキャプシド形成するために機能し得る。さらに
、このP1エレメントを含むAAV組込み由来のより長いフラグメントもまた、
使用され得る。さらに、この配列の改変体は、作動可能に連結されたポリヌクレ
オチド配列のキャプシド形成を促進するために使用され得る。
【0067】 図2に示されるように、62−ヌクレオチドキャプシド形成エレメント(上記
の109−bp P1エレメントのサブフラグメントである)は、ヌクレオチド
145〜79のAAV2 ITR(Muzyczka、1992)と整列させた
場合、約47%のヌクレオチド配列同一性を共有し、ここで、5−ヌクレオチド
ギャップが、図2に示されるP1エレメントのヌクレオチド32と33の間に導
入される。
【0068】 AAV2 ITR配列を用いてなされたので、他のAAV血清型由来のITR
配列もまた、62−ヌクレオチドP1キャプシド形成エレメントと整列している
(図3)。AAV ITR配列は、Xiaoら、1999、J.Virol.7
3:3994−4003;Muramatsuら、1996、Virology
221:208−217;Chioriniら、1997、J.Virol.
71:6823−6833およびChioriniら、1999、J.Viro
l.73:4293−4298から取られた。図3に示されるように、P1エレ
メントは、AAV1 ITRと整列させた場合、約42%のヌクレオチド配列同
一性を共有し、P1エレメントは、AAV3 ITRと整列させた場合、約44
%のヌクレオチド配列同一性を共有し、P1エレメントは、AAV4 ITRと
整列させた場合、約45%のヌクレオチド配列同一性を共有し、P1エレメント
は、AAV5 ITRと整列させた場合、約53%のヌクレオチド配列同一性を
共有し、そしてP1エレメントは、AAV6 ITRと整列させた場合、約39
%のヌクレオチド配列同一性を共有する。
【0069】 いくつかの実施形態において、AAV ITRではないキャプシド形成エレメ
ントは、図2に示される62−ヌクレオチドP1エレメントと、少なくとも約2
5〜約30%、より好ましくは少なくとも約30〜40%、より好ましくは、少
なくとも約40〜約45%、より好ましくは、少なくとも約45〜約47%、よ
り好ましくは、少なくとも約47〜約53%、より好ましくは、少なくとも約5
3〜約60%、より好ましくは、少なくとも約60〜約70%、より好ましくは
、少なくとも約70〜約80%、より好ましくは、少なくとも約80〜約90%
、なおより好ましくは、少なくとも約90%以上の配列同一性を共有する。いく
つかの実施形態において、本発明の組換えベクターは、一つ以上のP1エレメン
トを含み、それらのうちの1つまたは両方が、図2に示されるP1エレメントの
配列を有する。
【0070】 いくつかの実施形態において、AAV ITRではないキャプシド形成エレメ
ントが、AAV Rep68/Rep78タンパク質に対する結合部位を含む。
これらの実施形態のうちのいくつかにおいて、Rep68/Rep78結合部位
は、ヌクレオチド配列5’GCXCGCTCGCTCGCTXを有し、ここで、
Xが任意のヌクレオチドである。他の実施形態において、AAV ITRではな
いキャプシド形成エレメントは、末端分解部位を含む。これらの実施形態のうち
のいくつかにおいて、末端分解部位は、ヌクレオチド配列GGTTGGを有する
。他の実施形態において、AAV ITRではないキャプシド形成エレメントは
、Rep68/Rep78結合部位と末端分解部位との両方を含む。これらの実
施形態のいくつかにおいて、AAV ITRではないは、ヌクレオチド配列GG
TTGG(X)nGCXCGCTCGCTCGCTXを含み、ここで、Xが任意
のヌクレオチドであり、そしてnが、1〜約100、好ましくは約50、より好
ましくは約20、より好ましくは約10の数である。
【0071】 本発明における使用のためのAAV ITRではないキャプシド形成エレメン
トは、作動可能に連結される異種遺伝子のAAV粒子へのキャプシド形成を促進
する(または増加する、または高める)。当業者は、容易に、所与のヌクレオチ
ド配列が、キャプシド形成フラグメントとして機能するか否かを決定し得る。当
業者に公知の種々の方法のいずれかが、この決定のために使用され得、これには
、DRP(すなわち、キャプシド形成された組換えベクター)の数の測定、およ
び実施例2に記載されるような、ハイブリダイゼーション分析へのDRPの供与
が挙げられる。本発明における使用のためのAAV ITRではないキャプシド
形成エレメントは、作動可能に連結される異種遺伝子のキャプシド形成を促進し
、その結果、ベクターが、AAVのrepおよびcap遺伝子産物を合成する哺
乳動物細胞(この哺乳動物細胞にヘルパーウイルス機能が提供される)において
提供される場合、1ミリリットル当たり異種遺伝子を含む、少なくとも約102
、より好ましくは少なくとも約104、より好ましくは少なくとも約106、より
好ましくは少なくとも約107、より好ましくは少なくとも約108、より好まし
くは少なくとも約109、なおより好ましくは少なくとも約1010以上のDRP
が生成される。
【0072】 (AAV ITRではないキャプシド形成エレメントに作動可能に連結される
異種遺伝子を含む単離された組換えポリヌクレオチド) Urcelayら((1995)J.Virol.69:2038−2046
)は、プラスミドpMAT50を記載し、これは、P1エレメントおよびlac
Z遺伝子およびAAV ITRを含む。キャプシド形成機能は、このP1エレメ
ントに起因しなかった。本発明は、異種遺伝子に作動可能に連結されるAAV
ITRではないキャプシド形成エレメントを含む単離された組換えポリヌクレオ
チド(本明細書中において、単離された組換えベクターとも呼ばれる)を提供し
、ここで、キャプシド形成エレメントが、キャプシド形成に許容な条件下で、作
動可能に連結される異種遺伝子のAAV粒子へのキャプシド形成を促進し、そし
ここで、単離された組換えベクターがpMAT50ではない。キャプシド形成に
許容な条件は、単離された組換えポリヌクレオチドが、AAVのrepおよびc
ap遺伝子産物を合成し、ヘルパーウイルス機能を提供される哺乳動物細胞内で
ある場合に提供される。これらの実施形態において、単離された組換えポリヌク
レオチドは、AAVのrepおよびcap遺伝子産物を合成する哺乳動物細胞に
導入される。ヘルパーウイルス機能がさらに提供される場合、単離された組換え
ポリヌクレオチドは、AAV粒子中にキャプシド形成される。
【0073】 本発明者らは、P1配列によって例示されるように、キャプシド形成エレメン
トを異種遺伝子(例えば、cap遺伝子)の近くに配置することで、AAV粒子
において異種遺伝子の有効なパッケージングを生じることを観察した。実際、以
下で示されるように、DHFR配列から5.2kbの距離に配置されるP1エレ
メントは、例えば、1ミリリットルあたりおよそ1010DPRの産生で異種遺伝
子の有効なパッケージングを生じる。これは、AAVベクターゲノムのITR媒
介パッケージングについて報告されるキャプシド形成効率に都合良く匹敵する。
AAVパッケージング遺伝子からさらに離れてキャプシド形成エレメントを配置
することは(例えば、5〜10kbまたはそれ以上)、いくらか低いレベルのキ
ャプシド形成を生じ得るが、キャプシド形成エレメントと作動可能に連結された
異種遺伝子との間のより長い距離は、AAV粒子中にキャプシド形成される単離
された組換えポリヌクレオチドの産生に十分なキャプシド形成の程度を提供する
ことがさらに期待される。従って、いくつかの実施形態において、AAV IT
Rではないキャプシド形成エレメントは、AAV粒子中にパッケージされる異種
遺伝子を含む単離された組換えポリヌクレオチドから(すなわち、このポリヌク
レオチドからキャプシド形成の方向で)、約10kbより小さい、より好ましく
は約5kbより小さい、より好ましくは約4kbより小さい、より好ましくは約
3kbより小さい、より好ましくは約2kbより小さい、より好ましくは約1k
bより小さい、より好ましくは約0.5kbより小さい。
【0074】 いくつかの実施形態において、単離された組換えポリヌクレオチドは、選択マ
ーカーをさらに含む。一旦、この組換えポリヌクレオチドが哺乳動物細胞中に導
入されると、細胞は、選択マーカーに適した選択に供され得る。哺乳動物細胞に
おける使用のために適切な種々の選択マーカー、および選択の様式は当該分野で
公知であり、そして本明細書中で詳細に記載される必要はない。任意のこのよう
な選択マーカーは、本発明の単離された組換えポリヌクレオチドにおける使用に
適切である。選択マーカーを含む単離された組換えポリヌクレオチドを含み、選
択マーカーに適した選択に供される哺乳動物細胞は、細胞のゲノムに安定に組み
込まれる組換えポリヌクレオチドを含む細胞を産生し得る(実施例に記載される
ように)。このような細胞が、AAV rep遺伝子産物およびAAV cap
遺伝子産物を合成し、そしてヘルパーウイルスを示めすか、またはヘルパーウイ
ルス機能を提供される場合、組換えポリヌクレオチドはレスキューされ得、そし
てAAV粒子中にキャプシド形成され得る。
【0075】 ヘルパーウイルス感染に対する応答で、組み込まれて、作動可能に連結された
異種遺伝子のコピーをキャプシド形成することにおいて、P1エレメントは、一
方向にキャプシド形成を指向するようである。理論により束縛されることを望ま
ないが、Rep結合モチーフとRepの相互作用の後に、以下で例示されるよう
に、末端分解部位(TRS)における2つのT残基との間にニックを入れると考
えられる。引き続き、複製がニックの3’ヒドロキシ末端から開始し得、そして
Rep結合モチーフに向かって進行し得る。従って、いくつかの実施形態におい
て、一方向のキャプシド形成エレメント(例えば、P1)は、キャプシド形成エ
レメントから、結合された(すなわち、作動可能に連結された)異種遺伝子に向
かって一方向の複製が進行するように方向付けられる。
【0076】 あるいは、異種遺伝子は、各エレメントで開始される複製が、異種遺伝子に向
かって「内向きに」進行するように方向付けられるキャプシド形成エレメントに
隣接され得る。
【0077】 キャプシド形成エレメントおよび異種遺伝子を含むポリヌクレオチドは組み込
まれ得るが、それらはまた、エピソーム状態でも存在し得る。
【0078】 いくつかの実施形態において、本発明の単離された組換えポリヌクレオチドは
、AAV粒子中のパッケージングに対する上限のサイズと同じサイズを有する。
これらの実施形態のいくつかにおいて、本発明の単離された組換えポリヌクレオ
チドは、約5kbより大きいサイズを有する。これらの実施形態のいくつかにお
いて、本発明の単離された組換えポリヌクレオチドは、約5kbより小さいサイ
ズを有する。これらの実施形態のいくつかにおいて、単離された組換えポリヌク
レオチドのサイズは、約4.7kb以下である。AAV粒子中にパッケージ可能
な組換えポリヌクレオチドのサイズの例は、Dongら、1996、Human
Gene Ther.7:2101−2112で例示されるサイズを含むがこ
れらに限定されない。
【0079】 (異種遺伝子を含むAAV粒子の産生) 遺伝子治療のような目的、または細胞中に導入遺伝子を導入するために有用な
組換えAAV粒子を生成するために、AAV rep遺伝子産物およびcap遺
伝子産物を合成するパッケージング細胞、またはパッケージ細胞株は、AAV
ITRまたはAAV ITRのD配列以外のキャプシド形成エレメントに作動可
能に連結される異種遺伝子を含む組換えベクターを供給され、その結果、組換え
ベクターが細胞に入り、そしてヘルパーウイルス機能の存在下で、AAV粒子中
にパッケージされる。ベクターは、任意の公知の手段(エレクトロポレーション
およびリポフェクションが挙げられるがこれらに限定されない)によりパッケー
ジング細胞中に導入され得る。パッケージング細胞は、AAV repおよびc
ap機能を提供し、このAAV repおよびcap機能は、安定にゲノムに組
み込まれるか、またはパッケージング細胞中にエピソームで維持されるか、また
はベクター(例えば、プラスミドベクター)を用いて細胞に一時的にトランスフ
ェクトすることにより産生される、ポリヌクレオチドによりコードされ得、この
ポリヌクレオチドは、AAV rep遺伝子産物およびAAV cap遺伝子産
物をコードする配列を含む。ヘルパー機能は、組換えベクターを細胞に提供する
前、間、または後に、ヘルパーウイルスを用いてパッケージング細胞に感染する
ことにより提供され得る。あるいは、へルパーウイルス機能をコードするヌクレ
オチド配列を含むベクターが、組換えベクターを細胞に提供する前、間、または
後に、細胞に提供され得る。いくつかの実施形態において、組換えベクターは、
一時的に細胞に提供される。他の実施形態において、組換えベクターは、選択マ
ーカーを含み、そしてパッケージング細胞が、選択マーカーに基づいて選択され
、その結果、組換えベクターが、パッケージング細胞のゲノム中に安定に組み込
まれる。他の実施形態において、組換えベクターは、選択マーカーの必要なしに
、パッケージング細胞のゲノム中に安定に組み込まれ得る。
【0080】 (異種ポリヌクレオチド) 異種ポリヌクレオチドが、発現されるよう意図される場合、一般に、プロモー
ター(それ自体または異種プロモーターのいずれか)に作動可能に連結される。
多数の適切なプロモーターは、当該分野で公知であり、このプロモーターの選択
は、標的ポリヌクレオチドの発現の所望のレベル(構成的発現、誘導性発現、細
胞特異的発現または組織特異的発現などを欲するか否か)に依存する。組換えベ
クターはまた、組換えベクターにより感染された細胞の選択を可能にするための
陽性選択マーカー;および/または陰性選択マーカー(必要または望まれるべき
それらの同じ細胞に対して選択する手段として)を含み得る;例えば、S.D.
Lupton、PCT/US91/08442およびPCT/US94/056
01を参照のこと。
【0081】 例として、組換えベクターが構築され得、この組換えベクターは、プロモータ
ーに作動可能に連結される機能的な嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンス調節ポリ
ペプチド(CFTR)をコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されるキ
ャプシド形成エレメントを含む。当該分野で現在公知であるので、嚢胞性線維症
患者由来の細胞においてCFTR活性を再構成可能な種々のCFTRポリペプチ
ドが存在する。例えば、Carterらは、機能的CFTRタンパク質をコード
するCFTR遺伝子の短縮改変体を記載している(例えば、米国特許第5,86
6,696号を参照のこと)。また、Richら(1991、Science
253:205−207)(塩化物を輸送可能であり、そして天然に存在するC
FTR欠損を修正可能である、アミノ酸残基708〜835を欠失したCFTR
誘導体を記載している)、およびEganら(1993)(正常なCFTRの電
気生理学的特徴を回復することが可能でもある、別のCFTR誘導体(残基11
9においてネイティブなCFTR開始の配列が後に続く、無関係のタンパク質か
ら約25アミノ酸を含む)を記載した)を参照のこと。2つのさらなる実施例を
とるため、Arispeら(1992、Proc.Natl.Acad.USA
89:1539−1543)は、残基433〜586を含むCFTRフラグメ
ントが、脂質二重層における正確な塩化物チャネルを再構築するのに十分である
ことを示し;そしてSheppardら(1994、Cell 76:1091
−1098)は、残基836において、長さが約半分にまで短縮されたCFTR
ポリペプチドは、調節された塩化物チャネルを構築することがなお可能であった
。従って、ネイティブなCFTRタンパク質、ならびにその変異体およびフラグ
メントの全てが、本発明の実施において有用であるCFTRポリペプチドを構成
する。
【0082】 他の有用な標的ポリヌクレオチドは、本発明に使用され、多数の異なる適用の
ための組換えベクターを生成し得る。このようなポリヌクレオチドとしては以下
が挙げられるが、これらに限定されない:(i)構造的なタンパク質または酵素
の損失(missing)レベル、欠陥(defective)レベルまたは準
最適(sub−optimal)レベルにより引き起こされる相対的欠損に対す
る遺伝子治療の他の形態に有用であるタンパク質をコードするポリヌクレオチド
;(ii)抗センス分子中に転写されるポリヌクレオチド;(iii)転写物ま
たは翻訳因子に結合するおとり(decoy)中に転写されるポリヌクレオチド
;(iv)サイトカインのような細胞モジュレーターをコードするポリヌクレオ
チド;(v)レシピエント細胞を、特定の薬物に対して感受性にさせ得るポリヌ
クレオチドオチド(例えば、疱疹ウイルスチミジンキナーゼ遺伝子);および(
vi)癌治療のためのポリヌクレオチド(例えば、ヒト癌(肺、胸、前立腺およ
び結腸の癌を含む)の50%以上に関連する損失または損傷したp53の置換の
ための野生型p53腫瘍サプレッサーcDNA)。
【0083】 (哺乳動物パッケージング細胞) 本発明は、AAV粒子中にキャプシド形成される組換えポリヌクレオチドのス
トックを産生するために哺乳動物パッケージング細胞を提供し、ここで組換えポ
リヌクレオチドは、AAV ITRではないキャプシド形成エレメントに作動可
能に連結される異種遺伝子を含み、このエレメントは、AAV粒子中に作動可能
に連結される異種遺伝子のキャプシド形成を促進する。
【0084】 AAV粒子中にキャプシド形成される組換えポリヌクレオチドの産生のために
、AAV rep遺伝子産物およびcap遺伝子産物を合成する哺乳動物細胞(
すなわち、パッケージング細胞)が使用される。ここで組換えポリヌクレオチド
は、AAV ITRではないキャプシド形成エレメントに作動可能に連結される
異種遺伝子、および好ましくはAAV ITRではない D配列キャプシド形成
エレメントに作動可能に連結される異種遺伝子を含む。AAV rep遺伝子産
物およびcap遺伝子産物が、安定に組み込まれたAAV rep遺伝子および
cap遺伝子によりコードされ得るか、または組換えベクターの導入前、間、ま
たは後に細胞中に導入されるベクターに含まれるポリヌクレオチドによりコード
され得る。さらに、安定な細胞株が生成され得、この細胞株は、細胞のゲノムに
安定に組み込まれる組換えベクターを含む。
【0085】 得られた組換えベクターの治療的特性は、導入されるプラスミドにより決定さ
れるので、同じパッケージング細胞株は、これらの適用のいずれかにより使用さ
れ得る。特異的な標的ポリヌクレオチドを含むプラスミドが、任意の公知の方法
(エレクトロポレーションが挙げられるがこれに限定されない)によりAAVベ
クターの産生のためにパッケージング細胞中に導入される。
【0086】 安定に組み込まれたAAV cap遺伝子および/またはrep遺伝子を含む
多くのパッケージング細胞が、当該分野で公知であり、そして本明細書中に記載
される組換えベクターをパッケージングするために使用され得る。例えば、T.
Flotteら、WO 95/13365(Targeted Genetic
s CorporationおよびJohns Hopkins Univer
sity)、および対応する米国特許第5,658,776号;J.Tremp
eら、WO 95/13392(Medical College of Oh
io)、および対応する米国特許第5,837,484号;およびJ.Alle
n、WO 96/17947(Targeted Genetics Corp
oration)を参照のこと。
【0087】 このようなパッケージング細胞としては、以下が挙げられるがこれらに限定さ
れない:プロモーターに作動可能に連結された安定に組み込まれたAAVcap
遺伝子および異種プロモーターに作動可能に連結された安定に組み込まれたAA
V rep遺伝子を含むパッケージング細胞AAV rep遺伝子(例えば、A
llen(国際特許出願番号PCT/US95/15892)に記載のように)
;異種プロモーターに作動可能に連結され得るAAV rep遺伝子を含むパッ
ケージング細胞;プロモーターに作動可能に連結されるAAV cap遺伝子を
含むパッケージング細胞。安定に組み込まれる、rep遺伝子およびcap遺伝
子を含むパッケージング細胞が使用される場合、キャプシド形成エレメントに作
動可能に連結される異種遺伝子を含む組換えベクターが、細胞中に導入され、そ
して、ヘルパーウイルス機能の存在下で、組換えベクターがAAV粒子中にパッ
ケージングされる。安定に組み込まれるAAV rep遺伝子またはAAV c
ap遺伝子含むパッケージング細胞が使用される場合、代表的には、組換えベク
ターの導入の前、同時、または後に導入されるプラスミドベクターにおいて、ト
ランス産物における損失が補充さえる。
【0088】 他の実施形態において、パッケージング細胞は、キャプシド形成エレメントに
作動可能に連結される異種遺伝子を含む組換えベクターの導入前に、同時に、ま
たは後に、AAV rep遺伝子産物およびAAV cap遺伝子産物について
のコード配列を含むベクターを細胞中に導入することにより、AAV rep遺
伝子産物およびAAV cap遺伝子産物の両方が提供される。プラスミドにコ
ードされるAAV rep遺伝子および/またはcap遺伝子は、必要に応じて
、エピソーマルで維持され得る。
【0089】 他の実施形態において、以下の実施例においてもまた例示される組換えベクタ
ーは、パッケージング細胞株中にそれ自体安定に組み込まれる。このように安定
な、ベクター含有パッケージング株はまた、必要に応じて、AAV cap遺伝
子および/またはrep遺伝子の安定な染色体のコピーまたはエピソームのコピ
ーを含む。上記のような細胞株は、使用のための準備まで増殖され得、そして保
管され得る。Repタンパク質およびCapタンパク質を含む細胞において、A
AV粒子中にパッケージされる組換えベクターの産生を誘導するために、使用者
は、簡単に、細胞にヘルパーウイルスを感染させるか、または任意の方法により
導入されたプラスミドにおけるヘルパー機能を提供し、そしてAAVの複製およ
びパッケージングに適切な条件下で、細胞を培養する(以下に記載されるように
)。
【0090】 (ヘルパーウイルス機能) ヘルパーウイルスは、組換えベクターの導入の前、間または後に導入され得る
。例えば、プラスミドは、ヘルパーウイルスと共に培養物中に同時感染され得る
。次いで、細胞が、適切な期間(代表的には2〜5日)、当該分野で公知の、複
製およびパッケージングに適切な条件で培養される(上記の参考文献および以下
の実施例を参照のこと)。溶解産物が調製され、そして組換えAAVベクター粒
子が、公知の技術により精製される。あるいは、ヘルパーウイルス機能は、プラ
スミドのような組換えベクターにおいて細胞に提供される。
【0091】 (組換えベクターの精製) この方法を用いて調製されるAAV粒子中にキャプシド形成される組換えベク
ターおよび本発明の組成物は、当該分野で公知の技術に従って精製され得る(例
えば、上記で引用される種々のAAVの参考文献を参照のこと)。あるいは、改
良された精製技術が使用され得る(例えば、Atkinsonら、国際特許出願
番号PCT/US98/18600により記載される技術)。
【0092】 (本発明のキャプシド形成された組換えベクターを用いた、細胞中への異種遺
伝子の導入) AAV粒子中にキャプシド形成される組換えベクターが、本明細書中および当
該分野で引用される参考文献に記載されるように使用され、ポリヌクレオチドを
送達し、インビトロ、インビボ、またはエキソビボのいずれかで細胞を標的化し
得る。インビボの送達のために、AAV粒子中にキャプシド形成される組換えベ
クターは、代表的に、生殖不能性、安定性および/または活性を促進する1つ以
上の成分を必要に応じて含み得る生理学的に適切な緩衝溶液中に含まれる。本体
内の所望の位置にベクター調製物を導入するのに都合のいい任意の手段(例えば
、以下を含む:静脈内注射または局在化された注射により、カテーテルからの注
入によりまたはエーロゾル送達により)が、使用され得る。
【0093】 以下に提示される実施例は、当該分野の実施者に対するさらなるガイドとして
提供され、そして任意の方法における限定であることを意味しない。
【0094】 (実施例) (実施例1) (異種遺伝子に作動可能に連結されたAAV ITRではないキャプシド形成
エレメントを含む組換えベクター構築物、およびそのベクターを含む細胞) (1.例示的キャプシド形成エレメントとしてのP1を用いた組換えベクター
の構築) 本発明者らがキャプシド形成エレメントの供給源として使用した、例示的P1
配列が、AAV S1座のヌクレオチド354−468を含む(Kelmanら
(1994)Curr.Opin.Genet.Dev.4:185−195;
Weitzmanら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.91
:5808−5817)。P1キャプシド形成エレメントのヌクレオチド配列(
配列番号1および2)は、以下に示され、以下を含む:配列番号1のヌクレオチ
ド19−24(すなわち、AAV S1座のヌクレオチド372−377)にお
ける推定末端消化部位(TRS)、および配列番号1のヌクレオチド33−48
(すなわち、AAV S1座のヌクレオチド386−401)における推定re
p結合モチーフ(rep結合部位またはRBSとしてもまた公知のRBモチーフ
)。TRSのチミジンとの間に位置される推定rep切断がまた示される(下方
を示す矢印により)。
【0095】
【化1】 (2.p5repcapの構築) 本発明者らは、P1エレメント(上記のような)を、AAV rep遺伝子お
よびAAVcap遺伝子に連結し、それらが、ネイティブなAAVプロモーター
に作動可能に連結されるのを維持した。そのプロセスにおける最初の工程として
、ネイティブなp5、p19およびp40プロモーターに転写性で連結される配
列をコードするAAV repおよびAAV capを含み、そしてAAV2ポ
リアデニル化シグナルにつながれたAAVパッケージカセット(p5repca
p)を、以下のように構築した。簡単には、ヌクレオチド193〜379を含む
pAV2からのフラグメント(Sirvastivaら(1983)J.vir
ol.45:555−564)を、PCR増幅により得た。PCRプライマーの
設計は、増幅されたフラグメントの5’末端のBglII部位および3’末端の
近くに包含されたPpuMI部位(AAV−2ヌクレオチド350において)の
付加を生じた。PCR増幅されたDNAを、BglIIおよびPpuMIを用い
て設計し、AAV−2ヌクレオチド193−350を含む制限フラグメントを生
成した。pAV2のヌクレオチド351−4498を含む制限フラグメントを、
PpuMIおよびSnaBIを用いた設計によりpAVから単離した。これらの
2つのフラグメント(pAV2のヌクレオチド193−4498を表す)を、4
方向連結(four−way ligation)において、tgLS(+)H
yTKレトロウイルスベクター(S.D.Luptonら、Molecular
and Cellular Biology、1:3374−3378、19
91)中に連結した。4方向連結はまた、tgLS(+)HyTKのStuI−
BstEIIフラグメントおよびtgLS(+)HyTKのBstEI−Stu
Iフラグメントを含み、これらに、BglIIリンカーがStuI末端に結合さ
れた。この連結は、tgLS(+)HyTK−repcapを生成した。引き続
き、tgLS(+)HyTK−repcapからのBglII−ClaIフラグ
メント(ネイティブな、p5、p19およびp40プロモーターに転写性で連結
され、そしてAAV2ポリアデニル化シグナルが続く、AAVrep遺伝子およ
びAAVcap遺伝子を含む)を単離し、そしてpSR72(Promega)
のBamHIおよびClaI部位中にクローン化した。
【0096】 (3.p5repcapDHFRの構築) 発現プラスミドp5repcapDHFRを、構築物p5repcap(実施
例1、第2節)および選択マーカーとして改変型ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子(
DHFR)を含む、組み込みパッケージング細胞株を生成する目的で、構築した
。詳細には、p5repcap(実施例1、第2節)を、rep遺伝子のすぐ上
流に位置するPvuII部位で線状化し、そしてpFR400(Simonse
nら(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:24
95〜2499)の1.8kbフラグメントに平滑末端連結した。このpFR4
00フラグメントは、SV40初期プロモーターに転写により連結される改変型
DHFR遺伝子(メトトレキサート(Mtx)について親和性が減少している)
を含み、その後にB型肝炎ウイルス(HBV)表面抗原遺伝子由来のポリアデニ
ル化部位を含む。このpFR400フラグメントを、まずSalIで消化し、続
いて4塩基対を充填し(平滑末端を生成し)、その後PvuII消化およびゲル
精製を行って調製した。生じた構築物p5repcapDHFR(図4)は、上
流のSV40初期プロモーターおよび下流のB型肝炎ウイルスポリアデニル化部
位により転写が調節されている、DHFR遺伝子を含む。このDHFR翻訳カセ
ットのすぐ下流に、AAVのrep遺伝子およびcap遺伝子が存在し、その後
に、AAVポリアデニル化部位が続く。
【0097】 (4.repcap含有プラスミドへのP1の付加:P1RCDの構築) 次いで、P1エレメント(実施例1、第1節)を発現プラスミドp5repc
apDHFR(実施例1、第3節)中に組み込んだ。このパッケージングカセッ
トを含むプラスミド「P1RCD」の構築において、P1エレメントを、p5r
epcapDHFR中のAAVポリアデニル化シグナルの下流に挿入して、P1
エレメントから開始する複製がまずcap遺伝子へと進行し、次いでrep遺伝
子へと進行する(すなわち、複製が、アンチセンス鎖上のTRSの3’−OHで
開始し、そして5’から3’への方向でcap遺伝子へと進行する)ような方向
にした。p5repcapDHFRへのP1エレメントの挿入を容易にするため
に、1対のオリゴヌクレオチドを合成した。このオリゴヌクレオチドは、Bgl
II制限部位と適合する末端に隣接するP1配列を含む(下記の配列、配列番号
3および4を参照のこと)。この対をアニールさせ、次いでAAVポリアデニル
化部位のすぐ下流に位置するBglII部位(実施例1、第3節、ヌクレオチド
6217)で事前に線状化したp5repcapDHFRに連結した。P1RC
Dと称するクローンを選択した。このクローンは、P1で開始した複製がcap
遺伝子およびrep遺伝子の方向で進行するような方向で、P1インサートを含
む(図5)。このベクターは、AAV ITR配列を含まない。
【0098】
【化2】 (5.rAAVベクターACAPSNの構築) プラスミドACAPSNを、以下のように、Lynchら(1997)Cir
c.Res.80:497〜505およびPCT公開WO 97/32990に
従って構築した。そのITR配列およびプラスミド骨格は、AAV−CFTR(
Afioneら(1996)J.Virol.70:3235〜3241)に由
来した。簡単に述べると、そのAAV−CFTRベクターをXhoIおよびSn
aBIで消化し、そしてそのITRおよびプラスミド骨格をゲルで単離した。C
MVプロモーターの一部を含むXhoI〜SnaBIフラグメント(ヌクレオチ
ド−671〜−464)[例えば、Boshartら、Cell 41:521
〜530(1985)を参照のこと]をゲルで単離し、そしてAAV−CFTR
由来のITRプラスミド骨格フラグメントに連結して、「pAAV−CMV(S
naBI)」を作製した。次いで、合成ポリアデニル化シグナルを含むSpeI
〜SnaBIフラグメントを、SpeI/SnaBI消化したpAAV−CMV
(SnaBI)に挿入して、「pAAV−CMV(SpeI)−spA」を作製
した。このpAAV−CMV(SpeI)−spAベクターは、CMVプロモー
ターのヌクレオチド−671〜−584を含む。次いで、E.coliネオマイ
シン遺伝子を分けるシミアンウイルス40プロモーターに連結されたヒト胎盤ア
ルカリホスファターゼcDNA配列を、LAPSN[例えば、Clowesら、
1994、J.Clin.Invest.93:644〜651を参照のこと]
からSpeI〜NheIフラグメントとして単離し、そしてpAAV−CMV(
SpeI)−spA(SpeIで線状化した)に挿入して、「pAAV−APS
N」を作製した。CMVプロモーターのヌクレオチド−585〜+71を含むS
peI〜NheIフラグメントをSpeIで線状化したpAAV−APSNに挿
入して、ベクター「ACAPSN」を作製した。
【0099】 (6.P1RCDを含むパッケージング細胞株の作製) P1エレメント(P1RCD)を含む組み込みAAVパッケージングカセット
を有するポリクローナル細胞株を、HeLa細胞のエレクトロポレーションによ
って作製した。詳細には、4×106個のHeLa細胞を、PvuII制限エン
ドヌクレアーゼで線状化した12μgのDNA(P1RCD)でエレクトロポレ
ーションした。このPvuII制限エンドヌクレアーゼは、SV40プロモータ
ー−DHFR遺伝子カセットのすぐ上流で切断する。この細胞を、BioRad
Gene Pulserを0.25ボルトおよび960μFにて使用して、無
血清DMEM中でエレクトロポレーションした。エレクトロポレーションの後、
細胞をダルベッコ改変イーグル培地、10%ウシ胎仔血清、1%ペニシリンおよ
びストレプトマイシン(DMEM完全)中に再懸濁し、そして10% CO2
加湿空気中で37℃で回復させた。24時間後、細胞を、500nMメトトレキ
サートを含む完全培地における選択に供した。
【0100】 (7.P1RCDクローン細胞株の作製) P1RCDポリクローナル細胞を、10%の透析済みウシ胎仔血清、1%ペニ
シリン、ストレプトマイシン、およびL−グルタミン+500nMメトトレキサ
ートを含むDMEM中の密度1細胞/ウェル、0.3細胞/ウェルおよび0.1
細胞/ウェルにて、96ウェルプレートにプレーティングした。ウェルを細胞増
殖および単コロニーの存在について視察した。1ウェルあたりポジティブなウェ
ルが15個以下である96ウェルプレート由来でありかつ単コロニーを含むウェ
ル由来のクローンを、増殖させた。細胞を、10%の透析済み血清を含むDME
M中の500nMメトトレキサートの選択下に、個々のクローンを凍結するまで
維持した。クローンをP1RCD構築物の存在についてスクリーニングした。ポ
ジティブなクローン細胞株を液体窒素中で凍結および保存した。P1RCD構築
物を含むC29クローン細胞株を、後の実験のために選択した。
【0101】 (8.プロデューサー細胞株P1/ACAPSNおよびP1/ALinBgの
作製) プロデューサー細胞株P1/ACAPSNを、上記のP1RCDパッケージン
グ株と同様の様式で、P1RCD C29パッケージング細胞をエレクトロポレ
ーションすることによって作製した。詳細には、4×106個のP1RCD C
29細胞を、Xmn Iエンドヌクレアーゼで線状化した10μgのtgACP
SN DNAでエレクトロポレーションした。エレクトロポレーション条件は、
実施例1、第6節に記載されている。エレクトロポレーション後、細胞をDME
M完全中に再懸濁し、そして37℃で24時間回復させた。次いで、細胞を、1
mg/ml G418を含む完全培地中での選択に供した。P1/ACAPSN
のクローンを、上記(実施例1、第7節)の様式で1mg/ml G418を選
択培地として使用して選択し、そして増殖させた。P1/ACAPSN C19
細胞株を、後の実験のために選択した。クローンを、実施例2に従って、ACA
PSNビリオンを生成する能力についてスクリーニングした。
【0102】 P1/ALinBgクローンを、P1RCD C29細胞をALinBg D
NAでエレクトロポレーションすることによって、同様の様式で作製した。
【0103】 (実施例2) (P1エレメントは、AAV粒子への作動可能に連結された遺伝子のキャプシ
ド形成を促進する) (1.ビリオンの作製) C29細胞(実施例1、第7節)を、T225cm2フラスコ中に密度5×1
6細胞で播種し、1日後にアデノウイルス(Ad)に感染させた。4連のフラ
スコに播種した。24時間後、1フラスコの細胞をトリプシンで処理し、そして
細胞数を計数した。残りの3つのフラスコの細胞を、感染多重度10でAdに感
染させた。72時間後、細胞を遠心分離により収集し、そして50mM TRI
S、pH8.0、5mM MgCl2、1mM EDTA、5%グリセロール(
TMEG)中に濃度5×106細胞/ウェルになるように再懸濁した。細胞を、
凍結/融解(−70℃/37℃)サイクルおよび超音波処理(4×15秒バース
ト)反復に供した。95%を超える細胞が溶解したのを確認した後、細胞破片を
低速遠心分離により除去した。生じた清澄化した溶解物を、キャプシド形成した
P1RCD DNA配列の存在について試験した。
【0104】 (2.DRPスロットブロット分析) キャプシド形成したDNA配列を、清澄化した溶解物のDNase処理後のD
NAハイブリダイゼーションによって試験した。多数の放射能標識プローブを作
製した。これらのプローブ(cap;rep−cap;DHFR#1(DHFR
遺伝子およびB型肝炎ポリアデニル化シグナル);ならびにDHFR#2(DH
FRコード配列のみ))は、P1RCD構築物にまたがった。DNase耐性粒
子(DRP)の数を、各スロットブロットに関して含まれた標準曲線との比較に
よって定量した。P1RCDプラスミドDNAを使用して、スタンダードを作成
した。
【0105】 DNase耐性(すなわち、キャプシド形成した)DNA配列を、C29細胞
から作製した清澄化した溶解物にて、P1RCDプローブの各々を用いて、以下
の表1に示されるように検出した。一般的に、DNase耐性粒子の数は、ほぼ
1×1010/mL程度であった。このレベルのキャプシド形成は、AAVベクタ
ーゲノムのITR媒介性パッケージングにて代表的に観察されるレベルに匹敵す
る。
【0106】 表1
【0107】
【表1】 (実施例3) (P1キャプシド形成エレメントの特徴付け) (1.P1キャプシド形成エレメントは、キャプシド形成DNAに含まれる) DNase耐性(すなわち、キャプシド形成した)DNA配列を、P1プロー
ブを使用してC29細胞から作製した清澄化した溶解物にて検出した。P1エレ
メントを含むオリゴヌクレオチドを合成し、アニールさせ、そして末端標識した
。rep−capプローブ、capプローブ、およびDHFRプローブで以前に
検出したのと同様の数のビリオンを、P1プローブ(2×1010DRP/mL)
を用いて検出した。このことは、P1キャプシド形成エレメントが、このキャプ
シド形成されたDNA配列中に含まれることを示す。
【0108】 (2.P1キャプシド形成エレメントは、等比のセンスDNA鎖およびアンチ
センスDNA鎖のキャプシド形成を促進する) DNase処理したC29の清澄化溶解物の2連のスロットブロットに、P1
エレメントの5’から3’への配列を示すオリゴヌクレオチドプローブおよび3
’から5’への配列を示すオリゴヌクレオチドプローブで、個々にハイブリダイ
ズさせた。このセンスP1プローブおよびアンチセンスP1プローブを用いて観
察されるDRPの力価は、それぞれ、2.6×1010 DRP/mLおよび1.
3×1010DRP/mLであった。P1キャプシド形成エレメントは、等頻度で
いずれかの極性のDNA鎖のキャプシド形成を指示するようである。
【0109】 (3.P1キャプシド形成エレメントは、ITR配列の存在下でのベクタープ
ロデューサー細胞株におけるパッケージングを促進する) DNase処理したP1/ACAPSN C19の清澄化溶解物のスロットブ
ロットに、上記の実施例2、第2節に記載されるcapプローブ、DHFR#1
プローブおよびDHFR#2プローブでハイブリダイズさせた。存在するACA
PSNベクター粒子の数もまた、CMVプローブを使用して決定した。結果を表
2に示す。「NA」は、「適用できない」を示す。
【0110】 表2
【0111】
【表2】 DNA配列のITR促進性キャプシド形成およびP1促進性キャプシド形成の
両方は、P1/ACAPSN C19の清澄化溶解物にて観察された。P1に作
動可能に連結された組換えポリヌクレオチドを含む粒子の力価(すなわち、P1
指示性キャプシド形成)は、C29クローン細胞株(ITRに隣接するACAP
SNベクターカセットを欠く)にて以前に観察されるより1/2 log低かっ
た。これらのデータは、このP1エレメントが、真正な(bona fida)
AAV ITRパッケージングシグナルの存在下でさえ、パッケージングシグナ
ルとして機能し得ることを示す。
【0112】 (4.P1エレメントを含むHeLa細胞由来の精製組換えベクター調製物に
おけるキャプシド形成したDNA配列) 大スケールのベクター調製物を、P1/ACAPSN C19細胞株から作製
し、そしてCsCl超遠心分離およびイオン交換クロマトグラフィーにより精製
した。2つの別個のロット(lot)のベクターを作製した。ACAPSNベク
ター粒子に加えて、その精製調製物は、P1に作動可能に連結された組換えポリ
ヌクレオチドを含む、キャプシド形成したDNase耐性粒子を含んだ。
【0113】 別のP1プロデューサー細胞株を、β−ガラクトシダーゼレポーター遺伝子を
保有するAAVベクター(ALinBg)から独立して作製した。P1/Ali
nBgプロデューサー細胞株から作製したベクター調製物はまた、ALinBg
ベクター粒子に加えて、P1に作動可能に連結された組換えポリヌクレオチドを
含む、DNase耐性粒子を含んだ。
【0114】 (サザン分析) P1−キャプシド形成DNAを、サザンブロット分析により試験した。P1/
ACAPSN細胞株およびP1/ALiNBg細胞株由来の精製ビリオンを溶解
し、そしてアルカリゲルにおける電気泳動により、そのキャプシド形成DNAを
分画した。図6に示されるように、rep−capプローブでハイブリダイズし
た場合に、サイズが約4.7kbの顕著なバンドが、すべてのベクターのロット
にて観察された。このことは、P1パッケージングシグナルを使用してパッケー
ジされた優勢なDNA種が、野生型AAVゲノムの長さとサイズが同様であるこ
と(すなわち、正常なAAVパッケージング能力)を示唆する。
【0115】 従って、2つの別個のAAVベクターおよびC29パッケージング細胞株に独
立して由来する2つのプロデューサー細胞株を使用して、本発明者らは、シス連
結した配列のP1促進性キャプシド形成を観察した。さらに、P1促進性パッケ
ージングが、組換えAAVベクターのITR媒介性キャプシド形成の存在下で生
じた。このP1によりパッケージされた配列を、CsCl等密度超遠心分離によ
りrAAVビリオンと同時精製した。これは、DNaseでの処理および54℃
まで10分間の加熱に生き残った。このことは、P1が、丈夫でありかつ組換え
AAVベクターに使用される方法により精製され得るAAV粒子へのキャプシド
形成を促進することを示す。
【0116】 (実施例4) (CFTRのコード配列に作動可能に連結されたP1エレメントを含む組換え
ポリヌクレオチドの構築およびキャプシド形成) AAV rep遺伝子およびcap遺伝子を含む領域を、BglII制限エン
ドヌクレアーゼ消化によってP1RCDから切り出し、そしてP1エレメントお
よびDHFR遺伝子を含むフラグメントを、単離する。CFTRをコードしかつ
P1含有フラグメントにかかる適合性制限エンドヌクレアーゼを有する、DNA
フラグメントを単離する。このP1含有フラグメントを、CFTRをコードする
DNAフラグメントに連結して、P1エレメントがCFTRをコードする配列に
作動可能に連結された組換えポリヌクレオチドを作製する。
【0117】 この組換えポリヌクレオチドを、AAV rep遺伝子産物およびcap遺伝
子産物を生成する哺乳動物細胞株に導入し、その後その細胞株をAdヘルパーウ
イルスに感染させる。
【0118】 細胞を、上記のように溶解し、そして清澄化した溶解物にてDRPを測定し、
次いで、P1エレメントにハイブリダイスするプローブおよびCFTRコード領
域にハイブリダイズするプローブを用いるスロットブロットハイブリダイゼーシ
ョンによって分析する。
【0119】 上記の発明は、理解を明確にするために例示および例によっていくらか詳細に
記載されているが、特定の変更および改変が実施されることは、当業者に明らか
である。従って、この説明および実施例は、本発明の範囲の限定すると解釈され
るべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって描写される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、P1エレメントを含むSmaIフラグメントのヌクレオチド配列を示
す。SmaIには、下線が引かれている。
【図2】 図2は、62−ヌクレオチドP1キャプシド形成エレメント(上のライン)と
AAV2 ITRのヌクレオチド145〜79(下のライン)との間のヌクレオ
チド配列整列を示す。末端分解部位には下線が引かれ、Rep68/Rep78
結合部位が太字で示され、そしてAAV2 ITRの20ヌクレオチドD配列は
斜字体で太字である。垂直な線は、ヌクレオチド同一性を示す。点線によって示
される、5つのヌクレオチドのギャップは、最適な整列のためにP1配列に導入
された。
【図3】 図3は、62−ヌクレオチドP1キャプシド形成エレメント(上のライン)と
種々のAAV血清型のITRのヌクレオチド(下のライン)との間のヌクレオチ
ド配列整列を示す。末端分解部位には下線が引かれ、Rep68/Rep78結
合部位が太字で示され、そして垂直な線は、ヌクレオチド同一性を示す。図2に
示されるAAV2 ITRとの整列と同様に、点線によって示されるギャップは
、最適な整列のためにP1配列に導入された。
【図4】 図4は、p5repcapDHFRプラスミドのマップを示す。
【図5】 図5は、P1RCDプラスミドのマップを示す。
【図6】 図6は、実施例3に記載される、AAV粒子中にキャプシド形成された組換え
ベクターのサイズを決定するために実施された実験結果を示すオートラジオグラ
フを示す。左側にある数は、キロ塩基でのDNAのサイズである。レーン1、プ
ラスミドP1RCDからのNae Iフラグメントに対する4.8kb Bgl
II;レーン2、C29細胞由来の溶解産物の108DRP;レーン3、DN
aseで処理したC29細胞由来の溶解産物の108DRP;レーン4、P1/
ACAPSN由来のロット1精製ビリオンの109DRP;レーン5、P1/A
CAPSN由来のロット1精製ビリオンの108DRP;レーン6、P1/AC
APSN由来のロット2精製ビリオンの109DRP;レーン7、P1/ACA
PSN由来のロット2精製ビリオンの108DRP;レーン8、P1/ALin
Bg由来のロット1精製ビリオンの108DRP;レーン9、P1/ALinB
g由来のロット2精製ビリオンの108DRP。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD ,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL, PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,S L,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 リンチ, カーメル エム. アメリカ合衆国 ワシントン 98028, ケンモア, エヌ.イー., 78ティーエ イチ アベニュー 15016 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA20 CA02 CA03 DA02 EA02 GA11 HA17 4B065 AA90X AA95Y BA02 BA03 CA44

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アデノ随伴ウイルス(AAV)粒子においてキャプシド形成
    された組換えポリヌクレオチドを生成するための方法であって、該方法は、AA
    V repおよびcap遺伝子産物を産生する哺乳動物細胞を提供する工程を包
    含し、ここで、該哺乳動物細胞は該ポリヌクレオチドを含み、該ポリヌクレオチ
    ドは、キャプシド形成エレメントに作動可能に連結された異種遺伝子を含み、該
    キャプシド形成エレメントは、該異種遺伝子のAAV粒子内へのキャプシド形成
    を促進し、そしてここで、該キャプシド形成エレメントはAAV逆方向末端反復
    (ITR)またはそのD配列以外である、方法。
  2. 【請求項2】 前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1と少なくとも
    約30%のヌクレオチド配列同一性を有するヌクレオチド配列を有する、請求項
    1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1と少なくとも
    約47%のヌクレオチド配列同一性を有するヌクレオチド配列を有する、請求項
    1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1に示されるヌ
    クレオチド配列の少なくとも約35個連続したヌクレオチドを含む、請求項1に
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記キャプシド形成エレメントが、末端分解部位を含む、請
    求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記キャプシド形成エレメントが、AAV Rep68およ
    びRep78タンパク質に対する結合部位を含む、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記キャプシド形成エレメントが、末端分解部位ならびにA
    AV Rep68およびRep78タンパク質に対する結合部位を含む、請求項
    1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の方法であって、前記キャプシド形成エレメ
    ントは、ヌクレオチド配列GGTTGG(X)nGCXCGCTCGCTCGC
    TXを含み、ここで、Xは、任意のヌクレオチドであり、そしてnは、1〜約2
    0の整数である、方法。
  9. 【請求項9】 前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1のヌクレオチ
    ド19〜48の配列を有するヌクレオチド配列を含む、請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1に示される
    ヌクレオチド配列を有する、請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記キャプシド形成エレメントのキャプシド形成活性が、
    ヘルパー機能によって活性化される、請求項1に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記ヘルパー機能が、アデノウイルスよって提供される、
    請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 請求項1に記載の方法であって、前記哺乳動物細胞によっ
    て産生される前記AAV repおよびcap遺伝子産物が、該細胞のゲノム内
    に安定に組み込まれている、AAV repおよびcap遺伝子によってコード
    される、方法。
  14. 【請求項14】 前記AAV repおよびcap遺伝子産物が、染色体外
    ポリヌクレオチドによってコードされる、請求項1に記載の方法。
  15. 【請求項15】 単離された組換えポリヌクレオチド配列であって、該配列
    は、アデノ随伴ウイルス(AAV)逆方向末端反復(ITR)またはAAV I
    TR D配列以外のキャプシド形成エレメントによって隣接される異種遺伝子を
    含み、ここで、該キャプシド形成エレメントが、AAV repおよびcap遺
    伝子産物ならびにヘルパーウイルス機能の存在下で、該異種遺伝子のキャプシド
    形成を促進する、単離された組換えポリヌクレオチド配列。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチドで
    って、ここで、前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1と少なくとも約3
    0%のヌクレオチド配列同一性を有するヌクレオチド配列を有する、ポリヌクレ
    オチド。
  17. 【請求項17】 請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチドで
    って、ここで、前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1と少なくとも約4
    7%のヌクレオチド配列同一性を有するヌクレオチド配列を有する、ポリヌクレ
    オチド。
  18. 【請求項18】 請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチドで
    あって、前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1に示されるヌクレオチド
    配列の少なくとも約35個連続したヌクレオチドを含む、ポリヌクレオチド。
  19. 【請求項19】 前記キャプシド形成エレメントが、末端分解部位を含む、
    請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチド。
  20. 【請求項20】 前記キャプシド形成エレメントが、AAV Rep68お
    よびRep78タンパク質に対する結合部位を含む、請求項15に記載の単離さ
    れた組換えポリヌクレオチド。
  21. 【請求項21】 前記キャプシド形成エレメントが、末端分解部位ならびに
    AAV Rep68およびRep78タンパク質に対する結合部位を含む、請求
    項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチド。
  22. 【請求項22】 請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチドで
    あって、前記キャプシド形成エレメントが、ヌクレオチド配列GGTTGG(X
    )nGCXCGCTCGCTCGCTXを含み、ここで、Xは、任意のヌクレオ
    チドであり、そしてnは、1〜約20の整数である、ポリヌクレオチド。
  23. 【請求項23】 前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1のヌクレオ
    チド19〜48の配列を有するヌクレオチド配列を含む、請求項15に記載の単
    離された組換えポリヌクレオチド。
  24. 【請求項24】 前記キャプシド形成エレメントが、配列番号1に示される
    ヌクレオチド配列を有する、請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオ
    チド。
  25. 【請求項25】 前記キャプシド形成エレメントのキャプシド形成活性が、
    ヘルパー機能によって活性化される、請求項15に記載の単離された組換えポリ
    ヌクレオチド。
  26. 【請求項26】 前記ヘルパー機能が、アデノウイルスよって提供される、
    請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチド。
  27. 【請求項27】 請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチドで
    あって、前記哺乳動物細胞によって産生された前記AAV repおよびcap
    遺伝子産物が、該細胞のゲノム内に安定に組み込まれている、AAV repお
    よびcap遺伝子によってコードされる、ポリヌクレオチド。
  28. 【請求項28】 前記AAV repおよびcap遺伝子産物が、染色体外
    ポリヌクレオチドによってコードされる、請求項15に記載の単離された組換え
    ポリヌクレオチド。
  29. 【請求項29】 前記異種遺伝子が、機能的CFTRポリペプチドをコード
    する、請求項15に記載の単離された組換えポリヌクレオチド。
  30. 【請求項30】 アデノ随伴ウイルス(AAV)粒子中にキャプシド形成さ
    れた異種遺伝子を含む組換えポリヌクレオチドのストックを産生し得るパッケー
    ジング細胞を作製するための方法であって、該方法は、AAV repおよびc
    ap遺伝子産物を産生する哺乳動物細胞を該組換えポリヌクレオチドでトランス
    フェクトし、ここで、該組換えポリヌクレオチドは、AAV逆方向末端反復(I
    TR)またはAAV ITR D配列以外のキャプシド形成エレメントに作動可
    能に連結された異種遺伝子を含み、ここで、該キャプシド形成エレメントが、該
    異種遺伝子のAAV粒子内へのキャプシド形成を促進する、方法。
  31. 【請求項31】 請求項30に記載の方法であって、前記哺乳動物細胞によ
    って産生される前記AAV repおよびcap遺伝子産物が、該細胞のゲノム
    内に安定に組み込まれている、AAV repおよびcap遺伝子によってコー
    ドされる、方法。
  32. 【請求項32】 前記AAV repおよびcap遺伝子産物が、染色体外
    ポリヌクレオチドによってコードされる、請求項30に記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記組換えポリヌクレオチドが、選択マーカーをさらに含
    む、請求項30に記載の方法。
  34. 【請求項34】 前記組換えポリヌクレオチドが、前記細胞のゲノム内に組
    み込まれる、請求項30に記載の方法。
  35. 【請求項35】 請求項18に方法によって産生されるパッケージング細胞
  36. 【請求項36】 アデノ随伴ウイルス(AAV)粒子中にキャプシド形成さ
    れた異種遺伝子を含む組換えポリヌクレオチドのストックを産生するための哺乳
    動物パッケージング細胞であって、該パッケージング細胞は、該組換えポリヌク
    レオチドを含み、ここで、該細胞は、アデノ随伴ウイルス(AAV)repおよ
    びcap遺伝子産物を産生し、そしてここで、該組換えポリヌクレオチドは、A
    AV逆方向末端反復(ITR)またはAAV ITR D配列以外のキャプシド
    形成エレメントに作動可能に連結された異種遺伝子を含み、ここで、該キャプシ
    ド形成エレメントが、該異種遺伝子のキャプシド形成を促進する、細胞。
  37. 【請求項37】 前記repおよびcap遺伝子産物が、前記細胞のゲノム
    内に安定に組み込まれている遺伝子によってコードされる、請求項36に記載の
    哺乳動物パッケージング細胞。
  38. 【請求項38】 前記repおよびcap遺伝子産物が、染色体外遺伝子に
    よってコードされる、請求項36に記載の哺乳動物パッケージング細胞。
  39. 【請求項39】 前記組換えベクターが、エピソーム的に維持される、請求
    項36に記載の哺乳動物パッケージング細胞。
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