JP2004521625A - アポリポタンパク質BmRNA編集を改変するための方法および組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明の第1の局面は、以下を含むキメラタンパク質に関する:タンパク質形質導入ドメイン(protein transduction domain)を含む第1のポリペプチド、およびアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集(edit)し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチド。本発明の第2の局面は、以下を含むキメラタンパク質に関する:タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチド;およびアポリポタンパク質B mRNAに結合してAPOBEC−1によるmRNAの編集を促進し得るAPOBEC−1相補因子(「ACF」)またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチド。
Description
【技術分野】
【0001】
本願は、米国仮特許出願番号60/271,856(2001年2月27日出願;これは、全体が参考として援用される)の利益を主張する。
【0002】
本発明は、少なくとも部分的に、米国公衆衛生局からの米国基金(助成金DK43739)を使用して、生み出された。合衆国政府は、本発明において特定の権利を有し得る。
(発明の分野)
本発明は、一般的には、アポリポタンパク質Bプロセシングを改変するため、アテローム発生性の疾患および障害を処置または予防するため、ならびに、血管内のリポタンパク質の集団を改変するための、キメラタンパク質、1以上のキメラタンパク質を含有する組成物および産物、ならびにそれらの使用に、関する。
【背景技術】
【0003】
(発明の背景)
コレステロールは、アポリポタンパク質と呼ばれる特定のキャリアタンパク質によって血液中で運搬され、かつ、リポタンパク質粒子として、ある組織から別の組織へと運搬される。アポリポタンパク質Bは、カイロミクロン、超低比重リポタンパク質(「VLDL」)、および低比重リポタンパク質(LDL)と呼ばれるリポタンパク質粒子の、内在性で交換不可能な構造成分である。アポリポタンパク質Bは、2つのアイソフォーム、つまり、アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48として、ヒトの血漿中を循環する。アポリポタンパク質B48は、コドン2153(CAA)を翻訳終止コドン(UAA)に変化させるRNA編集機構によって、産生される(Chenら、”Apolipoprotein B−48 is the product of a messenger RNA with an organ−specific in−frame stop codon,”Science 238:363−366(1987);Powellら”A novel form of tissue−specific RNA processing produces apolipoprotein−B48 in intestine,”Cell 50:831−840(1987))。編集は、補助因子(auxiliary factor)に補助され、アポリポタンパク質B mRNA編集触媒サブユニット1(これは、APOBEC−1として既知である(Tengら、”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116−1819(1993)))によって触媒される、部位特異的脱アミノ化事象である。(Tengら、”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116〜1819(1993);Yangら,”Partial characterization of the auxiliary factors involved inapo B mRNA editing through APOBEC−1 affinity chromatography,”J.Biol.Chem.272:27700−27706(1997);Yangら,”Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apo B mRNA editing,”Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075−13080(1997);Lellekら,”Purification and Molecular cloning of a novel essential component of the apo B mRNA editing enzyme complex,”J.Biol.Chem.275:19848−19856(2000);Mehtaら,”Molecular cloning of apobec−l complementation factor,a novel RNA−binding protein involved in the editing of apolipoprotein B mRNA,”Mol.Cell.Biol.20:1846−1854(2000);Yangら,”Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1,”J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000);Blancら、”Identification of GRY−RBP as an apoB mRNA binding protein that interacts with both apobec−1 and with apobec−1 complementation factor(ACF)to modulate C to U editing,”J.Biol.Chem.276:10272−10283(2001))as a holoenzyme or editosome(Smithら”In vitro apolipoprotein B mRNA editing:Identification of a 27S editing complex,”Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1489−1493(1991);Harrisら,”Extract−specific heterogeneity in high−order complexes containing apo B mRNA editing activity and RNA−binding proteins,”J.Biol.Chem.268:7382−7392(1993))。アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48は、脂質代謝において異なった役割を担い、最も重要なことに、アポリポタンパク質B100結合型リポタンパク質(VLDLおよびLDL)は、アポリポタンパク質B48結合型リポタンパク質(カイロミクロンおよびそれらの組換え体ならびにVLDL)よりもずっとアテローム発生性である。
【0004】
具体的には、このアポリポタンパク質B48結合型リポタンパク質は、このアポリポタンパク質B100結合型リポタンパク質よりも迅速に血清中から除去される。結果として、
アポリポタンパク質B48−VLDLは、通常、血清リパーゼがVLDLをLDLに変換するのに十分な時間量で、血清中に存在しない。対照的に、アポリポタンパク質B100−VLDLは、十分な時間量で血清中に存在し、血清リパーゼがVLDLをLDLに変換することを可能にする。LDLの上昇した血清レベルは、これらアテローム発生性の疾患または障害の危険性の上昇と関連するので、特に生物学的に重要である。リポタンパク質分析によって、編集を行う哺乳動物の肝臓の能力が、(VLDL+LDL):HDLの比を低下させる結果となることが示された。従って、アポリポタンパク質B100(または全アポリポタンパク質濃度)に比例して、アポリポタンパク質B48の相対濃度の上昇に好都合である、アポリポタンパク質B編集を改変するためのアプローチを同定し、それによって、血清からより高濃度のリポタンパク質を除去し、そして、高血清レベルのVLDLおよびLDLに関連するアテローム発生性の危険性を最小化することが所望される。
【0005】
現在の脂質低下療法は、スタチンおよび胆汁酸結合樹脂を含む。スタチンは、ヒドロキシメチルグルタリル補酵素A(HMG−CoA)酸化還元酵素の競合的インヒビターであり、この酸化還元酵素は、コレステロール合成における授受工程を触媒する(Davignonら,”HMG−CoA reductase inhibitors:a look back and a look ahead,”Can.J.Cardiol.8:843−64(1992))。胆汁酸結合樹脂は、腸内の胆汁酸を隔離し、それによって、胆汁酸の腸肝循環を阻害し、そして、身体からのコレステロールの除去を増大させる。これらは、高脂質血症を有する一部の患者にとって、効果的な治療法である;しかし、30%までの患者に、悪影響が観察され、これは、既存のものに代わる治療法に対する必要性を示唆する。LDLレセプターまたはアポリポタンパク質Bをコードする遺伝子での変異によって、家族性高コレステロール血症として知られているヒトの遺伝的疾患が引き起こされ得、この高コレステロール赤症は、細胞によるLDLレセプター媒介性コレステロール摂取の欠損に起因する、コレステロールの上昇したレベルおよび若年性アテローム性動脈硬化症によって、特徴付けられる(Goldsteinら,Familial hypercholesterolemia,”In The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease,第2巻,1981〜2030頁,Scriverら(編)、McGraw−Hill,New York(1995))。この障害を有する子供に対する治療法が、罹病または死亡を阻止するために必要とされているが、しかし、National Cholesterol Education Program(NCEP)は、10歳以上の子供に対してのみ薬物療法を考慮することを推奨しており、これは、長期間の薬物治療が、成長および思春期の発達を損なう可能性があるという危険性のためである。従って、血清LDLレベルの低下ための、既存のものに代わるアプローチの開発は、未だに危機に瀕している区分の集団にとって必須である。
【0006】
肝臓のアポリポタンパク質BのmRNA編集を刺激することは、VLDLを含有するアポリポタンパク質B100の合成および分泌を減少させることを介して、血清LDLを低下させる手段である。ヒトを含むほとんどの哺乳動物において、アポリポタンパク質BのmRNA編集は、小腸のみにおいて行われている。肝臓におけるかなりの編集の存在(これは、4種に見出される)は、肝臓での編集活性を有さない動物と比較して、少ないアテローム発生性リポタンパク質プロフィールと関連する(Greeveら,”Apolipoprotein B mRNA editing in 12 different mammalian species:hepatic expression is reflected in low concentrations of apoB−containing plasma lipoproteins,”J.Lipid Res.34:1367−1383(1993))。APOBEC−1は、アポリポタンパク質B mRNA編集を行う全ての組織において発現されている(Tengら,”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116〜1819(1993))。ヒトの肝臓は、APOBEC−1を発現しないが、ヒトの肝臓は、トランスフェクトされた細胞でのアポリポタンパク質B mRNA編集における外因性APOBEC−1を補完するのに十分な補助タンパク質(auxiliary protein)を発現する(Tengら、”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116〜1819(1993);Sowdenら、”Apolipoprotein B RNA Sequence 3’ of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing,”Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998))。
【0007】
apobec−1遺伝子移入を介して肝臓の編集を増強することを目的とするトランスジェニック実験によって、血漿アポリポタンパク質B100の顕著な低下および血清LDLの有意な減少が示されている(Tengら,”Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B100 and normal low density lipoprotein production,”J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Hughsら,”Gene transfer of cytidine deaminase APOBEC−l lowers lipoprotein(a)in transgenic mice and induces apolipoprotein B mRNA editing in rabbits,”Hum.Gene Ther.7:39−49(1996);Nakamutaら,”Complete phenotypic characterization of the apobec−1 knockout mice with a wild−type genetic background and a human apolipoprotein B transgenic background,and restoration of apolipoprotein B mRNA editing by somatic gene transfer of Apobec−1,”J.Biol.Chem.271:25981−25988(1996);Kozarskyら,”Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits,”Hum.Gene Ther.7:943−957(1996);Fareseら,”Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100,”Proc.Nati.Acad.Sci.USA 93:6393−6398(1996);Qianら,”Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors,”Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013−1020(1998);Wuら、”Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits,”J.Surg.Res.85:148−157(1999))。
【0008】
標的化された突然変異誘発によって作製され、正常に発達した、アポリポタンパク質B48を排他的に合成するマウス(アポリポタンパク質B48単独マウス(apolipoprotein B48−only mice))が健康かつ繁殖力がある場合、アポリポタンパク質B100は生存にとって必須ではない。食餌(chow diet)が供給された野生型マウスと比較して、LDLコレステロールのレベルは、アポリポタンパク質B48単独マウスにおけるLDLコレステロールレベルよりも低かった(Fareseら,”Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100,”Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:6393〜6398(1996))。しかし、apobec−1遺伝子の移入および組織特異的な過剰発現を介したアポリポタンパク質B mRNA編集活性の導入によって、これが、トランスジェニックマウスおよびトランスジェニックラットにおける肝細胞形成異常および肝細胞癌腫を導入したという点における大変な難題が保持される(Yamanakaら、”Apolipoprotein B mRNA editing protein induces hepatocellular carcinoma and dysplasia in transgenic animals.”、Proc.Nati.Acad.Sci.USA 92:8483−8487(1995);Yamanakaら,”Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s)but not a mooring sequence motif,”J.Biol.Chem.271:11506−11510(1996);Yamanakaら、”A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme,”Genes&Dev.11:321−333(1997))。これは、非調節性かつ非特異的なmRNA編集を生じる、永続的に高レベルのAPOBEC−1発現に起因していると提案された(Sowdenら,”Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence− dependent promiscuous RNA editing,”J.Biol.Chem.271:3011−3017(1996);Yamanakaら,”A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme,”Genes&Dev.11:321−333(1997);Sowdenら,”Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing,”Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998))。悪影響は、低レベルから中程度のレベルのAPOBEC−1発現を有するトランスジェニック動物において観測されなかった(Tengら,”Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B100 and normal low density lipoprotein production,”J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Qianら,”Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors,”Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013−1020(1998);Wuら、”Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits,”J.Surg.Res.85:148−157(1999))。
【0009】
アポリポタンパク質B mRNA編集を改変することにおける、apobec−1遺伝子治療法の限界のある結果にもかかわらず、このような遺伝子治療は、永続的に上昇したレベルのAPOBEC−1発現または感染性形質転換ベクター(例えば、アデノウイルスベクター)の使用に関連する問題のいずれかに由来する、大きすぎる悪影響の危険性を提示している。
【0010】
これらの理由のために、アポリポタンパク質B mRNA編集を達成するためのアプローチを同定することが所望され、ここで、この導入は、低レベルで維持され得、そして重要なことには、一過性の様式で達成され得る。さらに、報告された遺伝子療法的アプローチにおいて観察される副作用を実質的に持たないアポリポタンパク質B mRNA編集を達成するためのアプローチを同定することが所望される。本発明は、当該分野におけるこれらおよび他の困難性を克服するように指向される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0011】
(発明の要旨)
本発明の第1の局面は、以下を含むキメラタンパク質に関する:タンパク質形質導入ドメイン(protein transduction domain)を含む第1のポリペプチド、およびアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集(edit)し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチド。
【0012】
本発明の第2の局面は、以下を含むキメラタンパク質に関する:タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチド;およびアポリポタンパク質B mRNAに結合してAPOBEC−1によるmRNAの編集を促進し得るAPOBEC−1相補因子(「ACF」)またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチド。
【0013】
本発明の第3および第4の局面は、本発明のキメラタンパク質のうちの1つをコードするDNA分子に関する。このようなDNA分子を含むDNA構築物、発現ベクター、および組換え宿主細胞もまた開示される。
【0014】
本発明の第5の局面は、以下を含む組成物に関する:薬学的に受容可能なキャリアおよび本発明のキメラタンパク質。
【0015】
本発明の第6の局面は、以下を含む組成物に関する:タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドおよびアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含む第1のキメラタンパク質;ならびにタンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドおよびアポリポタンパク質B mRNAに結合してAPOBEC−1またはそのフラグメントによるmRNAの編集を促進し得るACFまたはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含む第2のキメラタンパク質。
【0016】
本発明の第7の局面は、本発明のキメラタンパク質または本発明の組成物のいずれかを含む送達デバイスに関する。
【0017】
本発明の第8の局面は、以下を包含する、インビボでのアポリポタンパク質B mRNAの編集を修飾する方法に関する:タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドおよびアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含むキメラタンパク質と、細胞中のアポリポタンパク質B mRNAとを、未処理細胞と比較して、この細胞により分泌されるアポリポタンパク質B100の濃度と比較した場合にこの細胞により分泌されるアポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下で接触させる工程。
【0018】
本発明の第9の局面は、以下を包含する血清LDLレベルを減少する方法に関する:アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む一定量のタンパク質を、患者の1つ以上の細胞に、細胞を遺伝子改変することなく送達する工程(この一定量は、1つ以上の細胞により血清に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させ、その結果、LDLの血清濃度を減少させるのに有効である)。
【0019】
本発明の第10の局面は、以下を包含する、アテローム発生性の疾患または障害を処置または予防する方法に関する:アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む、有効量のタンパク質を患者に投与する工程(ここで、投与の際に、このタンパク質は、1つ以上の細胞により血清に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下で、VLDL−アポリポタンパク質Bを合成および分泌し得る患者の1つ以上の細胞により取り込まれ、それによって、血清からのVLDL−アポリポタンパク質B48の迅速な除去が、LDLの血清濃度を減少させて、アテローム発生性疾患または障害を処置または予防する)。
【0020】
本発明の第11の局面は、肝臓細胞による摂取に対して標的化されたリポソームまたはニオソームに関する。このリポソームまたはニオソームは、(i)アポリポタンパク質B mRNAを編集するのに有効なAPOBEC−1またはそのフラグメント、(ii)アポリポタンパク質B mRNAに結合するのに有効なACFまたはそのフラグメント、あるいは(iii)それらの組み合わせ、を含有する。リポソームまたはニオソームを含む組成物もまた開示される。
【0021】
本発明は、VLDL−アポリポタンパク質Bを産生および分泌する細胞において細胞内APOBEC−1を増加させるための、タンパク質媒介性送達の有効性を実証する。インビボでのアポリポタンパク質B mRNA編集の程度を増大することにより、このような細胞により分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B100に対するVLDL−アポリポタンパク質B48の比率を改変する(特に、VLDL―アポリポタンパク質B48の相対的血清濃度を増加させ、そしてVLDL−アポリポタンパク質B100の相対的血清濃度を減少させる)ことが可能である。これらの複合体の性質に起因して、B48複合体は、血清からより迅速に除去され、主要なアテローム発生性疾患因子であるLDLへのVLDLの変換を最小限に抑える。VLDL−アポリポタンパク質B100の量を最小限に抑え、そしてVLDL−アポリポタンパク質B48の量を増加させることにより、アテローム発生性疾患または障害の処置および予防の両方を行うことが可能である。さらに、タンパク質送達を用いることにより、遺伝子療法の明らかに回避不可能な副作用を回避することが可能である。本明細書中に示されるこれらの結果は、正確に制御された肝性編集活性の誘導を介した高脂血の処置について新たな可能性を開くものである。
【0022】
(発明の詳細な説明)
本発明は、アポリポタンパク質B mRNAの編集を調節するため、従って、分泌されるアポリポタンパク質B誘導体の相対濃度を調節するための、タンパク質により媒介されるアプローチに関し、これは、アポリポタンパク質Bおよびその誘導体に関連するアテローム性疾患因子(例えば、低密度リポタンパク質(「LDL」))の血清レベルを制御するためのアプローチを提供する。
【0023】
本発明の1つの局面によれば、このような使用のための第1のキメラタンパク質が提供される。この第1のキメラタンパク質は、タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチド、およびAPOBEC−1またはアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含む。
【0024】
この第1のポリペプチドは、キメラタンパク質の細胞取込みを誘導するために適切な、任意のタンパク質、またはそのポリペプチドフラグメントであり得る。
【0025】
例として、いくつかの公知のタンパク質由来のタンパク質形質導入ドメインが使用され得、これには、以下が挙げられるが、これらに限定されない:HIV−1 Tatタンパク質、Drosophila異種形成転写因子(ANTP)、およびHSV−1 VP22転写因子(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:Intracellular delivery of biologically active proteins,compounds,and DNA」、TiPS 21:45−48(2000)、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。
【0026】
好ましいタンパク質形質導入ドメインは、ヒト免疫不全ウイルス(「HIV」)tatタンパク質のタンパク質形質導入ドメインである。例示的なHIV tatタンパク質形質導入ドメインは、以下のような配列番号9のアミノ酸配列を有する:
【0027】
【化1】
このタンパク質形質導入ドメインはまた、核転座ドメインであることが注目されている(HIV Sequence Compendium 2000,Kuikenら(編)、Theoretical Biology and Biophysics Group,Los Alamos National Laboratory、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。HIV tatタンパク質形質導入ドメインをコードする1つのDNA分子は、以下のような配列番号10のヌクレオチド配列を有する:
agaaaaaaaa gaagacaaag aagaaga 27
これらのtat配列のバリエーションもまた、使用され得る。このような配列改変体は、HIV Sequence Compendium 2000,Kuikenら(編)、Theoretical Biology and Biophysics Group,Los Alamos National Laboratory(これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)において報告されている。
【0028】
他の細胞取り込みポリペプチドおよびその使用は、文献に記載されており、これらのポリペプチドとしては、SN50ペプチドの膜貫通配列、Grb2 SH2ドメイン、ならびにインテグリンβ3、インテグリンβ1、およびインテグリンαIIbの細胞質ドメインが挙げられる(Hawiger、「Noninvasive intracellular delivery of functional peptides and proteins」、Curr.Opin.Chem.Biol.3:89−94(1999)、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。
【0029】
第2のポリペプチドは、全長APOBEC−1、またはその触媒ドメインを含むそのフラグメントのいずれかであり得る。APOBEC−1タンパク質またはそのフラグメントは、哺乳動物APOBEC−1タンパク質またはそのフラグメントであり、ヒト、ラット、マウスなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0030】
全長ヒトAPOBEC−1は、以下のような配列番号11によるアミノ酸配列を有する:
【0031】
【化2】
このヒトAPOBEC−1配列は、Genbank登録番号NP_001635において報告され、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。全長ヒトAPOBEC−1は、推定二部構成核転座シグナルをアミノ酸残基15〜34の間に、触媒中心をアミノ酸残基61〜98の間に、そして推定細胞質保持シグナルをアミノ酸残基173−229の間に含むと考えられる。全長ヒトAPOBEC−1をコードするcDNA配列を、以下のように配列番号12として記載する:
【0032】
【化3】
全長ラットAPOBEC−1は、以下のような配列番号13によるアミノ酸配列を有する:
【0033】
【化4】
このラットAPOBEC−1配列は、Genbank登録番号P38483において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。ラットAPOBEC−1を使用する組換え研究は、推定核転座シグナルを含むN末端領域が、APOBEC−1の核分布のために必要とされ、一方で、C末端領域は、推定細胞質保持シグナルを含むことを実証した(Yangら、「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apolipoprotein B mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075−13080(1997)、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。全長ラットAPOBEC−1をコードするcDNA配列は、以下のような配列番号14として記載される:
【0034】
【化5】
このcDNA分子は、Genbank登録番号L07114において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0035】
全長マウスAPOBEC−1は、以下のような配列番号15によるアミノ酸配列を有する:
【0036】
【化6】
このマウスAPOBEC−1配列は、Genbank登録番号NP_112436において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。全長マウスAPOBEC−1をコードするcDNA配列は、以下のような配列番号16として記載される:
【0037】
【化7】
このcDNA分子は、Genbank登録番号NM_031159において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0038】
本発明の第1のキメラタンパク質はまた、1つ以上の他のポリペプチド配列を含み得、この配列としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:(i)細胞質局在タンパク質を含むポリペプチドまたはそのフラグメントであって、これは、第1のキメラタンパク質の細胞取り込みの際に、第1のキメラタンパク質を細胞質に局在させる;(ii)隣接する複数のヒスチジン残基を含むポリペプチド;ならびに(iii)エピトープタグを含むポリペプチド。
【0039】
細胞質局在タンパク質を含むポリペプチドまたはそのフラグメントは、第1のキメラタンパク質が転座された細胞の細胞質内に第1のキメラタンパク質を効率的に保持し得る、任意のタンパク質、またはそのフラグメントであり得る。1つのこのようなタンパク質は、ニワトリ筋肉ピルビン酸キナーゼ(「CMPK」)であり、これは、以下のような配列番号17のアミノ酸配列を有する:
【0040】
【化8】
全長CMPKをコードするDNA分子は、以下のような配列番号18によるヌクレオチド配列を有する:
【0041】
【化9】
全長CMPKについてのアミノ酸配列およびヌクレオチド配列は、それぞれGenbank登録番号AAA49021およびJ00903において報告されており、これらの各々は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0042】
第1のキメラタンパク質の細胞質保持をもたらすCMPKのフラグメントとしては、配列番号18の少なくとも残基1〜479を含むポリペプチドが挙げられるが、これらに限定されない。
【0043】
複数のヒスチジン残基を含むポリペプチドは、好ましくは、このようなヒスチジン残基を含む第1のキメラタンパク質が、複数のヒスチジン残基を認識する抗体によって結合されることを可能にするために十分な数のヒスチジン残基を含む。HnをコードするDNA分子の1つの型は、(cac)nであり、ここで、nは、1より大きいが、好ましくは、5より大きい。このHis領域は、免疫精製(これは、以下にさらに詳細に記載される)の間に使用され得る。
【0044】
エピトープタグを含むポリペプチドは、そのエピトープタグに対して惹起される抗体で認識される、任意のエピトープタグであり得る。例示的なエピトープタグは、赤血球凝集素(「HA」)ドメインである。HAドメインは、第1のキメラタンパク質の、転座された細胞内での局在を試験することが望ましい場合にのみ、すなわち、インビトロで、存在する。1つの適切なHAドメインは、以下のような配列番号19によるアミノ酸配列を有する:
【0045】
【化10】
このHA配列は、以下のような配列番号20によるヌクレオチド配列を有するDNA分子によって、コードされる:
tacccctacg acgtgcccga ctacgcc 27
ヒトにおける使用に適切な本発明の例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと命名される)が、図1Aに記載される。この第1のキメラタンパク質(ヒト)は、N末端HIVtatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ヒトAPOBEC−1のポリペプチドフラグメント、CMPKドメインおよびC末端Hisタグを含む。この例示的な第1のキメラタンパク質(ヒト)のアミノ酸配列(配列番号2)およびコードヌクレオチド配列(配列番号1)は、それぞれ、図1Dおよび1B〜Cに記載される。
【0046】
ラットにおける使用に適切な本発明の例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと命名される)が、図2Aに記載される。この第1のキメラタンパク質(ラット)は、N末端HIV tatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ラットAPOBEC−1のポリペプチドフラグメント、CMPKドメインおよびC末端Hisタグを含む。この例示的な第1のキメラタンパク質(ラット)のアミノ酸配列(配列番号4)およびコードヌクレオチド配列(配列番号3)は、それぞれ、図2Dおよび2B〜Cに記載される。
【0047】
本発明の第2の局面によると、上記の第1のキメラタンパク質と共に使用するための第2のキメラタンパク質が提供される。この第2のキメラタンパク質は、タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドと、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得るACFまたはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドとを含む。
【0048】
この第2のキメラタンパク質の第1のポリペプチドは、上記のタイプのタンパク質形質導入ドメインであり得る。この第2のキメラタンパク質のタンパク質形質導入ドメインは、この第1のキメラタンパク質のタンパク質形質導入ドメインと同じであっても異なっていてもよい。
【0049】
上記のように、この第2のキメラタンパク質の第2のポリペプチドは、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得るACFまたはそのフラグメントを含む。多数の異なるタンパク質が、アポリポタンパク質B mRNAの編集においてAPOBEC−1を援助することが提案されているが、ACFは、ヒト系におけるインビトロでの編集のための最小タンパク質補体として同定された(Mehtaら、「Molecular cloning of apobec−1 complementation factor,a novel RNA binding protein involved in the editing of apo B mRNA」、Mol.Cell.Biol.20:1846−1854(2000)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))。従って、本発明によると、第2のキメラタンパク質は、ムアリング(mooring)配列においてアポリポタンパク質B mRNAに結合し、そして第1のキメラタンパク質との相互作用を介して、この第1のキメラタンパク質を編集されるべきアポリポタンパク質B mRNAのシチジン(すなわち、6666位)まで隔離し、それによりウリジンへの変換を引き起こす。上記のように、この変換は、アポリポタンパク質B48誘導体の発現に寄与する終止コドンを生じる。
【0050】
最近の研究により、APOBEC−1が、その核局在化のためのシャペロンを必要とすることが示唆された(Yangら、「Intracellular trafficking determinants in APOBEC−1,the catalytic subunit for cytidine to uridine editing of apolipoprotein B mRNA」、Exp.Cell Res.267:153−164(2001)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))。しかし、より最近では、APOBEC−1が、細胞全体にわたって、ACFと会合している可能性が最も高く、従って、これはAPOBEC−1/ACF複合体として核に移入し得ることが、知られている。二部構成核局在化シグナルは、ACF中にあることが予測される(以下を参照のこと)。
【0051】
ACFは、ラットの肝細胞内で十分なレベルで発現され(Danceら、「Two proteins essential for apolipoprotein B mRNA editing are expressed from a single gene through alternative splicing」、J.Biol.Chem.,(写本M111337200(2000)として電子的に公開されている)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))、その結果、細胞内ACF濃度の増大は必要ない。しかし、アポリポタンパク質B mRNAの編集を最適化するために、いくつかの場合において、細胞内ACF濃度を増加することが望まれ得る。
【0052】
全長ラットACFは、以下の配列番号21に従うアミノ酸配列を有する:
【0053】
【化11】
全長ラットACFをコードするDNA分子は、以下の配列番号22に従うヌクレオチド配列を有する:
【0054】
【化12】
全長ラットACF65のアミノ酸配列およびヌクレオチド配列は、それぞれ、Genbank登録番号AKK50145およびAY028945として報告され、これらの各々は、その全体が本明細書中に参考として援用される。さらに、Genbank登録番号AF290984(これはその全体が本明細書中に参考として援用される)として同定されるように、ラットACF54の短いアイソフォームが存在することに注意しなければならない。
【0055】
全長ヒトACFは、以下の配列番号23に従うアミノ酸配列を有する:
【0056】
【化13】
全長ヒトACFをコードするDNA分子は、以下の配列番号24に従うヌクレオチド配列を有する:
【0057】
【化14】
全長ヒトACFのアミノ酸配列およびヌクレオチド配列は、それぞれ、Genbank登録番号AAF76221およびAF271789として報告され、これらの各々は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0058】
ヒトACFホモログとラットACFホモログとの比較において、これらのタンパク質は、アミノ酸レベルにおいて93.5%の同一性を共有し、さらに、ヒトACFに対して惹起された抗体もまた、ラットACFを認識するようである。APOBEC−1によるアポリポタンパク質 mRNAの編集の機能的相補性は、ACFのN末端の380残基に関連することが報告された(Blancら、「Mutagenesis of Apobec−1 complementation factor reveals distinct domains that modulate RNA binding,protein−protein interaction with Apobec−1,and complementation of C to U RNA−editing activity」、J.Biol.Chem.276(49):46386−46393(2001)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))。
【0059】
本発明の第2のキメラタンパク質はまた、1つ以上の他のポリペプチド配列を含み得、これには以下が挙げられるが、これらに限定されない:(i)細胞質局在化タンパク質またはそのフラグメントを含むポリペプチドであって、第2のキメラタンパク質の細胞取込みの際、この第2のキメラタンパク質を細胞質に局在する、ポリペプチド:(ii)複数の隣接ヒスチジン残基を含むポリペプチド;および(iii)血球凝集素ドメインを含むポリペプチド。これらの各々は、第1のキメラタンパク質に関して上で記載されている。
【0060】
ヒトにおける使用に適切な本発明の例示的な第2のキメラタンパク質(Tat−hACFと命名される)は、図3Aに記載される。この第2のキメラタンパク質(ヒト)は、N末端HIV tatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ヒトACFのポリペプチドフラグメント、およびC末端Hisタグを含む。この例示的な第2のキメラタンパク質(ヒト)のアミノ酸配列(配列番号6)およびコードヌクレオチド配列(配列番号5)は、図3B〜Cに記載される。
【0061】
ラットにおける使用に適切な本発明の例示的な第2のキメラタンパク質(Tat−rACFと命名される)は、図4Aに記載される。この第2のキメラタンパク質(ラット)は、N末端HIV tatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ラットACFのポリペプチドフラグメント、およびC末端Hisタグを含む。この例示的な第2のキメラタンパク質(ラット)のアミノ酸配列(配列番号8)およびコードヌクレオチド配列(配列番号7)は、図4B〜Cに記載される。
【0062】
上記の第1および第2のキメラタンパク質をコードするDNA分子は、Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Springs Laboratory,Cold Springs Harbor,New York(1989)、およびAusubelら(編)、Current Protocols in Molecular Biology,John,Wiley & Sons(New York,NY)(1999および上記の版)(これらの各々はその全体が本明細書中に参考として援用される)に記載されるような、遺伝子フラグメントをサブクローニングするための従来の分子遺伝子操作を使用して、構築され得る。これらと共に、APOBEC−1、ACFまたはCMPKをコードするDNA分子の所望のフラグメントが、このタンパク質の特定の部分を提示するように選択された特定のプライマーセットと共にPCR技術を使用して、得られ得る。Erlichら、Science 252:1643−51(1991)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される)。
【0063】
一旦、所望のDNA分子が構築されると、DNA構築物は、適切な調節配列を有する第1または第2のキメラタンパク質をコードするDNA分子と一緒にライゲーションすることによって、構築され得、この調節配列としては、DNA分子の5’に作動可能に連結されたプロモーター配列、DNA分子の3’に作動可能に連結された3’調節配列、および任意のエンハンサーエレメント、サプレッサエレメントなどが挙げられるが、これらに限定されない。このDNA構築物は、次いで、適切な発現ベクターに挿入され得る。その後、このベクターを使用して、宿主細胞(代表的には、原核生物を除く)を形質転換し、そして組換え宿主細胞は、本発明の第1または第2のキメラタンパク質を発現し得る。
【0064】
原核生物宿主細胞が、その後の形質転換のために選択される場合、DNA構築物(すなわち、導入遺伝子)を構築するために使用されるプロモーター領域は、特定の宿主に適切でなければならない。真核生物宿主細胞における発現について以下に記載されるように、真核生物プロモーターのDNA配列は、原核生物プロモーターのDNA配列とは異なる。真核生物プロモーターおよび付随する遺伝子シグナルは、原核生物系において認識され得ないか、または原核生物系中で機能し得ず、さらに、原核生物プロモーターは、真核生物細胞において認識されず、そして真核生物細胞中で機能しない。
【0065】
同様に、原核生物におけるmRNAの翻訳は、真核生物のシグナルとは異なる適切な原核生物シグナルの存在に依存する。原核生物におけるmRNAの効率的な翻訳は、mRNA上のリボソーム結合部位(シャイン−ダルガーノ(「SD」)配列と呼ばれる)を必要とする。この配列は、タンパク質のアミノ末端メチオニンをコードする開始コドン(通常は、AUG)の前に位置するmRNAの短いヌクレオチド配列である。このSD配列は、16S rRNA(リボソームRNA)の3’末端に対して相補的であり、おそらく、rRNAと二重鎖形成することによって、リボソームへのmRNAの結合を促進し、リボソームの正確な位置決めを可能にする。遺伝子発現の最大化の総説については、RobertsおよびLauer、Methods in Enzymology,68:473(1979)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される)を参照のこと。
【0066】
プロモーターは、それらの「強さ」(すなわち、それらの転写を促進する能力)が様々である。クローニングされた遺伝子を発現する目的で、高レベルの転写、従って高レベルのこの遺伝子の発現を得るために、強いプロモーターを使用することが望ましい。利用される宿主細胞系に依存して、多くの適切なプロモーターのいずれか1つが使用され得る。例えば、E.coliにおけるクローニングの場合、そのバクテリオファージまたはプラスミド、T7ファージプロモーターのようなプロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、recAプロモーター、リボソームRNAプロモーター、大腸菌ファージλなどのPRプロモーターおよびPLプロモーター(lacUV5、ompF、bla、lppなどが挙げられるが、これらに限定されない)が、隣接するDNAセグメントの高レベルの転写を方向付けるために使用され得る。さらに、ハイブリッドtrp−lacUV5(tac)プロモーターまたは組換えDNAもしくは他の合成DNA技術により生成される他のE.coliプロモーターは、挿入される遺伝子の転写を提供するために使用され得る。
【0067】
細菌宿主細胞系統および発現ベクターは、特異的に誘導されない限り、プロモーターの作用を阻害するように選択され得る。特定のオペロンにおいて、特異的誘導物質の添加は、挿入されるDNAの効率的な転写に必要である。例えば、lacオペロンは、ラクトースまたはIPTG(イソプロピルチオ−β−D−ガラクトシド)の添加により誘導される。種々の他のオペロン(例えば、trp、proなど)は、異なる制御下にある。
【0068】
特異的開始シグナルもまた、原核生物細胞における効率的な遺伝子の転写および翻訳に必要である。これらの転写および翻訳開始シグナルは、それぞれ、遺伝子特異的メッセンジャーRNAおよび合成されるタンパク質の量により測定されるように、「強さ」がさまざまであり得る。プロモーターを含むDNA発現ベクターはまた、種々の「強い」転写および/または翻訳開始シグナルの任意の組み合わせを含み得る。例えば、E.coliにおける効率的な翻訳は、リボソーム結合部位を提供するための開始コドン(「ATG」)に対して5’側の約7〜9塩基のシャイン−ダルガーノ(「SD」)配列を必要とする。従って、宿主細胞リボソームにより利用され得る任意のSD−ATG組み合わせが使用され得る。このような組み合わせとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:大腸菌ファージλのcro遺伝子もしくはN遺伝子からのSD−ATG組み合わせ、またはE.coliトリプトファンE、D、C、BまたはA遺伝子からの組み合わせ。さらに、組換えDNAまたは他の技術(合成ヌクレオチドの組み込みを含む)により生成された任意のSD−ATG組み合わせが使用され得る。
【0069】
哺乳動物細胞はまた、本発明の第1のキメラタンパク質または第2のキメラタンパク質を組換え生成するために使用され得る。適切な哺乳動物宿主細胞としては、COS細胞(例えば、ATCC番号CRL 1650または1651)、BHK細胞(例えば、ATCC番号CRL 6281)、CHO細胞(ATCC番号CCL 61)、HeLa細胞(例えば、ATCC番号CCL 2)、293細胞(ATCC番号1573)、CHOP細胞、およびNS−1細胞が挙げられるが、これらに限定されない。哺乳動物細胞における発現を方向付けるための適切な発現ベクターは、一般に、プロモーター、ならびに当該分野で公知の他の転写制御配列および翻訳制御配列を含む。一般的なプロモーターとしては、SV40、MMTV、メタロチオネイン−1、アデノウイルスE1a、CMV、即時初期、免疫グロブリン重鎖プロモーターおよびエンハンサー、ならびにRSV−LTRが挙げられるが、これらに限定されない。
【0070】
宿主細胞の選択に拘らず、一旦、第1のキメラタンパク質または第2のキメラタンパク質をコードするDNA分子が、周知の分子クローニング技術を使用して、その適切な調節領域と連結されると、このDNA分子は、適切なベクターに導入されるかまたはそうでなければ当該分野で周知の形質転換プロトコルを使用して宿主細胞に直接導入され得る(Sambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第2版,Cold Spring Harbor Press,NY(1989)(その全体が本明細書中に参考として援用される))。
【0071】
組換えDNA分子は、形質転換、特に形質導入、接合、動員(mobilization)、またはエレクトロポレーションを介して宿主細胞に導入され得る。適切な宿主細胞としては、細菌、ウイルス、酵母、哺乳動物細胞、昆虫、植物などが挙げられるが、これらに限定されない。宿主細胞は、適切な培地中で増殖される場合、キメラタンパク質を発現し得る。次いで、このキメラタンパク質は、培地から単離され得、必要であれば、精製され得る。第1のキメラタンパク質または第2のキメラタンパク質は、好ましくは、従来の技術(免疫精製技術を含む)により精製形態(好ましくは、少なくとも約80%純粋、より好ましくは約90%純粋)で生成される。免疫単離、その後の金属キレートアフィニティークロマトグラフィーおよび陽イオン交換クロマトグラフィーは、以下の実施例1に記載される。
【0072】
本発明のさらなる局面は、多くの組成物、好ましくは、薬学的組成物に関する。これらは、本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質を含む。
【0073】
1つの実施形態に従って、組成物は、薬学的に受容可能なキャリアおよび本発明の第1のキメラタンパク質を含む。第1のキメラタンパク質は、好ましくは、第1のキメラタンパク質を取り込む細胞におけるアポリポタンパク質B mRNAの編集を改変するに有効な量で存在する。
【0074】
第2の実施形態に従って、組成物は、本発明の第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質を含む。この組成物はまた、第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質が分散される薬学的に受容可能なキャリアを含み得る。好ましくは、この第1のキメラタンパク質は、第1のキメラタンパク質を取り込む細胞におけるアポリポタンパク質B mRNAの編集を改変するに有効な量で存在し、そして第2のキメラタンパク質は、第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質を取り込む細胞においてアポリポタンパク質B mRNAを改変する際に、アポリポタンパク質B mRNAに結合し第1のキメラタンパク質を補助するに有効な量で存在する。
【0075】
本発明の組成物はまた、適切な賦形剤または安定化剤を含み得、固体形態または液体形態(例えば、錠剤、カプセル剤、散剤、溶液、懸濁液または乳濁液)にあり得る。代表的には、この組成物は、キャリア、賦形剤、安定化剤などとともに、約0.01〜99%、好ましくは、約20〜75%のキメラタンパク質を含む。
【0076】
固体の単位投薬形態は、従来どおりの型であり得る。この固体形態は、カプセル剤(例えば、本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質、ならびにキャリア(例えば、滑沢剤およびラクトース、スクロースまたはコーンスターチなどのような不活性充填剤)を含む通常のゼラチン型)であり得る。別の実施形態において、これら第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質は、結合剤(例えば、アカシアゴム、コーンスターチまたはゼラチン)、崩壊剤(例えば、コーンスターチ、ポテトスターチ、アルギン酸)および滑沢剤(例えば、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウム)と組み合わせて、従来の錠剤基剤(例えば、ラクトース、スクロースまたはコーンスターチ)とともに錠剤にされ得る。
【0077】
本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質はまた、薬学的キャリアとともに、生理学的に受容可能な希釈剤中のこれらの材料の溶液または懸濁液により注射可能なまたは局所的に適用可能な投薬量で投与され得る。このようなキャリアは、界面活性剤および他の薬学的かつ生理学的に受容可能なキャリア(アジュバント、賦形剤または安定化剤を含む)の添加ありまたはなしの、滅菌液体(例えば、水および油)を含む。例示的な油は、石油、動物性油、植物性油、または合成起源の油(例えば、落花生油、ダイズ油、または鉱油)である。一般に、水、生理食塩水、デキストロース水溶液および関連した糖類水溶液、およびグリコール(例えば、プロピレングリコールまたはポリエチレングリコール)は、特に注射用液体に関してましい液体キャリアである。
【0078】
エアロゾルとしての使用に関して、溶液中または懸濁液中の本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質は、適切な噴霧体(例えば、従来のアジュバントを含有する炭化水素噴霧体(例えば、プロパン、ブタンまたはイソブタン))とともに、加圧エアロゾル容器中に充填され得る。本発明の組成物はまた、ネブライザまたはアトマイザ中のような加圧していない形態で投与され得る。
【0079】
達成される処置に依存して、本発明の化合物は、経口的に、局所的に、経皮的に、非経口的に、皮下に、静脈内に、筋肉内に、腹腔内に、腔内に、または嚢内注入により、眼内に、動脈内に、病巣内に、または粘膜(例えば、鼻粘膜、喉粘膜、および気管支粘膜)への適用により、投与され得る。大部分の場合、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、および動脈内経路が好ましい。
【0080】
本発明の範囲内の組成物は、本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質が、上記の意図された目的を達成するに有効な量で含まれる全ての組成物を含む。個々の必要性は変化するが、第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質の各々の有効量の至適範囲の決定は、当該分野の技術範囲内である。代表的な投薬量は、約0.01〜約100mg/kg体重を含む。好ましい投薬量は、約0.1〜約100mg/kg体重を含む。最も好ましい投薬量は、約1〜約100mg/kg体重を含む。
【0081】
第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質の量は、アポリポタンパク質B mRNA編集の所望の程度に従って、第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質の投薬レベルを最適化するための慣用的な試験を使用して当業者により決定され得る。国立衛生研究所の国民コレステロール教育プログラム(NCEP)による2001年5月のガイドラインに基づくと、心臓発作の危険性が低い個体は、160mg/dL未満のLDLレベルを有するものとしているが、危険性が最高の個体は、100mg/dL未満のLDLを目指すものとしている。本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質の投与のための処置レジメンはまた、当業者により容易に決定され得る。
【0082】
代表的には、第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質(あるいは本発明のキメラタンパク質の一方または両方を含む組成物)は、本発明のキメラタンパク質または組成物を含む薬物送達デバイスを介して投与され得る。例示的な送達デバイスとしては、リポソーム、ニオソーム(niosome)、経皮パッチ、インプラント、およびシリンジが挙げられるが、これらに限定されない。
【0083】
リポソームは、水相をカプセル化する1以上の同心円状に並んだ脂質二重層から構成されるビヒクルである。これらは、通常は、漏れやすくはないが、穴または孔が膜に生じれば、膜が溶解または分解されれば、あるいは膜温度が相転移温度に上昇すれば、漏れやすくなり得る。リポソームを介する薬物送達の現在の方法は、リポソームキャリアが、最終的には、標的部位にて透過性になり、カプセル化された薬物を放出することが必要である。このことは、例えば、リポソーム二重層が、体内の種々の因子の作用を介して経時的に分解される受動的様式にて達成され得る。あらゆるリポソーム組成物は、循環中または体内の他の部位にて特徴的な半減期を有し、従って、リポソーム組成物の半減期を制御することにより、脂質二重層が分解する速度は、いくらか制御され得る。
【0084】
受動的薬物放出とは対照的に、能動的な薬物放出は、リポソームビヒクル中の透過性の変化を誘導する薬剤を使用することを包含する。リポソーム膜は、環境がリポソーム膜の近辺で酸性になると不安定になるように構築され得る(例えば、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7851(1987);Biochemistry 28:908(1989)(本明細書中にそれらの全体が参考として援用される)を参照のこと)。例えば、リポソームが標的細胞によるエンドサイトーシスを受けると、例えば、リポソームは、酸性エンドソーム(これは、リポソームを不安定にし、薬物放出を生じる)に送られ得る。
【0085】
あるいは、リポソーム膜は、リポソームをゆっくりと不安定にする酵素が、膜上のコーティングとして配置されるように、化学的に修飾され得る。薬物放出の制御は、最初に膜に配置された酵素の濃度に依存するので、薬物放出を調節または変化させて、「要求に応じた」薬物送達を達成する真の効率的方法は存在しない。リポソームビヒクルが標的細胞に接触すると直ぐに飲み込まれ、pHの低下が薬物放出をもたらすという点で、同じ問題がpH感受性リポソームにある。
【0086】
このリポソーム送達系はまた、能動的な標的化を介して標的の器官、組織または細胞に蓄積するように作製され得る。本発明に従って、リポソームは、肝細胞レセプターを標的化する分子をリポソーム二重層に取り込むことによって、肝臓細胞に標的化され得る。1つのこのような分子は、肝細胞のアシアロ糖タンパク質レセプターを標的化する、アシアロ糖タンパク質アシアロフェチュインである。リポソーム二重層へのアシアロフェチュインの取り込みは、Wuら,「Increased liver uptake of liposomes and improved targeting efficacy by labeling with asialofetuin in rodents」,Hepatology 27(3):772−778(1998)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)に示される手順に従って実施され得る。
【0087】
ニオソームは、両親媒性材料によって形成される小胞である。非イオン性界面活性剤が、最初に研究された材料であった(Igaら,「Membrane modification by negatively charged stearylpolyoxyethylene derivatives for thermosensitive liposomes:Reduced liposomal aggregation and avoidance of reticuloendothelial system uptake」,J.Drug Target 2:259−67(1994)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。そしてそれ以後、多数の界面活性剤が、密閉した二重層小胞へと自己アセンブルすることが見出されている(Ahlら,「Enhancement of the in vivo circulation lifetime of L−alpha−distearoylphosphatidylcholine liposomes:Importance of liposomal aggregation versus complement opsonization」,Biochim Biophys Acta 1329:370−82(1997)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。これらのニオソーム材料は、第1キメラタンパク質もしくは第2キメラタンパク質の送達のために、あるいは、APOBEC−1またはそのフラグメントの単独またはACFもしくはそのフラグメントとの組み合わせでの送達のために、使用され得る。
【0088】
例えば、ポリオキシエチレン(分子量1,000)表面を有する200nmのドキソルビシンニオソームは、肝臓によって迅速に取り込まれることが示されており(Uchegbuら,「Distribution,metabolism and tumoricidal activity of doxorubicin administered in sorbitan monostearate(Span 60)niosomes in the mouse」,Pharm.Res.12:1019−24(1995)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))、薬物送達のためにポリマー性薬物結合体が形成されるのを可能にしている(Duncan,「Drug polymer conjugates−potential for improved chemotherapy」,Anti−Cancer Drugs 3:175−210(1992)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)を参照のこと)。これらの技術は、第1キメラタンパク質および第2キメラタンパク質の送達のために、あるいは、APOBEC−1またはそのフラグメントの単独またはACFもしくはそのフラグメントとの組み合わせでの送達のために、容易に適合され得る。
【0089】
薬学的に受容可能なキャリア中においてこのリポソームまたはニオソームを含む組成物もまた意図される。
【0090】
経皮送達デバイスは、ソノフォレーシス(sonophoresis)と組み合わせて脂質ベースの組成物(すなわち、パッチの形態)を使用することによって、低分子量タンパク質の送達のために使用されている。しかし、Ellinwood,Jr.らに対する米国特許第6,041,253号(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)において報告されたように、経皮送達は、例えば、イオン導入法またはエレクトロポレーションによって電場を適用することによって、さらに増強され得る。角質層中の脂質層の空洞化を誘導する低周波超音波を使用することによって、より高い経皮フラックス、経皮フラックスの迅速な制御、およびより低い超音波強度での薬物送達が達成され得る。なおさらなる増強が、電場および超音波と共に化学的エンハンサーおよび/または磁場の組み合わせを使用して獲得され得る。
【0091】
移植可能または注射可能なタンパク質蓄積組成物もまた使用され得、これは、例えば、第1キメラタンパク質および第2キメラタンパク質の長期間送達を提供する。例えば、Brodbeckらに対する米国特許第6,331,311号(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)は、生体適合性ポリマー、このポリマーを溶解しそして粘着性のゲルを形成する溶媒、およびこの粘着性のゲル中に分散した液滴相の形態の乳化剤を含む、注射可能な蓄積ゲル組成物を報告している。注射に際して、このようなゲル組成物は、送達される薬剤の比較的持続した速度での分配を提供し得、それによって、送達される薬剤が最初に一気に流出する(burst)のを回避する。
【0092】
当業者に公知である他の適切なタンパク質送達系もまた使用されて、所望の送達を達成し得、それにより、アポリポタンパク質B mRNAの編集における改変およびそれに付随する効果を達成し得る。
【0093】
アポリポタンパク質B mRNAを編集し得る第1キメラタンパク質によって、本発明は、インビボにおけるアポリポタンパク質B mRNAの編集を改変する方法を提供する。本発明のこの局面は、未処理細胞(すなわち、第1キメラタンパク質を取り込まなかった細胞)と相対的な、この細胞によって分泌されるアポリポタンパク質B100の濃度と比較して、この細胞によって分泌されるアポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下で、本発明の第1キメラタンパク質と細胞中のアポリポタンパク質B mRNAとを接触させることによって実施され得る。基本的には、この接触は、第1キメラタンパク質の細胞性取り込みを誘導するに有効な条件下で、この第1キメラタンパク質に細胞を曝露することによって実施される。この第1キメラタンパク質は、第1ポリペプチドを含む(すなわち、この第1キメラタンパク質は、タンパク質形質導入ドメインを含む)ので、この第1キメラタンパク質は細胞によって取り込まれる。さらに、同じ細胞はまた、本発明の第2キメラタンパク質と接触され得、これによってこの第2キメラタンパク質もまた、細胞によって取り込ませる。結果として、細胞中のアポリポタンパク質B mRNAは、第2キメラタンパク質によって接触され、第1キメラタンパク質によるその編集を容易にするように、アポリポタンパク質 mRNA(上記のような)に結合する。アポリポタンパク質B mRNAの編集を改変する細胞は、アポリポタンパク質Bまたはその誘導体を有するVLDLを合成および分泌し得る任意の細胞であり得る。この型の細胞の例としては、肝臓細胞および腸細胞が挙げられるが、好ましくは、肝臓細胞である。この細胞はまた、哺乳動物、好ましくは、ヒトの細胞であり得る。
【0094】
同様に、本発明はまた、血清LDLレベルを低下させる方法を提供する。本発明のこの局面は、患者の1つ以上の細胞中に、アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む一定量のタンパク質を、その細胞を遺伝的に改変することなく送達することによって実施され得る。この量は、この1つ以上の細胞によって血清中に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させ、その結果として、LDLの血清濃度を減少させるのに有効な量である。本発明のこの局面によれば、この患者は、哺乳動物、好ましくは、ヒトであり、そしてこの1つ以上の細胞は、好ましくは、肝臓細胞、腸細胞、またはその組み合わせである。
【0095】
低下した血清LDLレベルを維持するために、1つ以上の細胞へのタンパク質の送達は、好ましくは、周期的に(すなわち、約1〜約7日間遅らせた後で)繰り返される。
【0096】
1つ以上の細胞へのタンパク質の送達は、このタンパク質の細胞性取り込みを生じさせるのに有効な条件下で、この1つ以上の細胞をこのタンパク質に曝露することによって実施され得る。好ましくは、APOBEC−1またはそのフラグメントを含むタンパク質が事実上、本発明の第1キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。タンパク質を送達することに加えて、第2タンパク質もまた、患者の1つ以上の細胞に、その細胞を遺伝的に改変することなく同時に送達され得る。ここで、この第2タンパク質は、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントを含む。好ましくは、この第2タンパク質は、本発明の第2キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。
【0097】
あるいは、APOBEC−1は、1つ以上の肝臓細胞の各々を、肝細胞レセプターに結合する分子(例えば、アシアロフェチュイン)を含むリポソームと接触させ、それにより、そのリポソームの取り込みを誘導し、そしてその内容物をその1つ以上の肝臓細胞に移すために細胞内でそのリポソームの分解を誘導することによって、1つ以上の肝臓細胞に直接的に送達され得る。さらに、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントもまた、リポソームを介して送達され得る。
【0098】
1つ以上の細胞によって分泌される、アポリポタンパク質B100に対するアポリポタンパク質B48の割合を増加させることによって、本発明はまた、アテローム発生性の疾患または障害を処置または予防する方法に関する。本発明のこの局面は、アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得る、APOBEC−1またはそのフラグメントを含む有効量のタンパク質を、患者に投与することによって実施され得る。ここでこの投与に際して、このタンパク質は、この1つ以上の細胞によって血清中に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下でVLDL−アポリポタンパク質を合成および分泌し得る、患者の1つ以上の細胞によって取り込まれ、それによる血清からのVLDL−アポリポタンパク質B48の迅速な清澄化が、LDLの血清濃度を減少させて、アテローム発生性の疾患または障害を処置または予防する。本発明のこの局面によれば、この患者は、哺乳動物、好ましくは、ヒトであり、そしてこの1つ以上の細胞は、好ましくは、肝臓細胞である。
【0099】
タンパク質の投与は、上記に同定された任意のアプローチに従って実施され得る。持続的な予防的処置または治療的処置は、APOBEC−1タンパク質を周期的に(すなわち、約1〜約7日間遅らせた後で)繰り返して投与することによってもたらされ得る。
【0100】
好ましくは、APOBEC−1またはそのフラグメントを含むタンパク質が事実上、本発明の第1キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。上記の方法と共に、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得るACFまたはそのフラグメントを含む第2タンパク質もまた、同時に送達され得る。好ましくは、この第2タンパク質は、本発明の第2キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。
【0101】
あるいは、リポソーム送達ビヒクルを使用して、APOBEC−1、および必要に応じてACFは、1つ以上の肝臓細胞の各々を、肝細胞レセプターに結合する分子を含むリポソームと接触させ、それにより、そのリポソームの取り込みを誘導し、そしてその内容物をその1つ以上の肝臓細胞に移すために細胞内でそのリポソームの分解を誘導することによって、1つ以上の肝臓細胞に直接的に送達され得る。
【実施例】
【0102】
以下の実施例は、添付の特許請求の範囲に示される本発明の範囲を例示するために意図されるが、制限することを決して意図されない。
【0103】
(実施例1−TAT融合タンパク質の生成)
肝臓アポリポタンパク質B mRNAの編集の誘導を、TATによって媒介される肝臓細胞へのAPOBEC−1タンパク質の形質導入を通して探求した。HIV−1 TATタンパク質の11アミノ酸のタンパク質形質導入ドメイン(PTD)を、異種タンパク質に連結することによって、細胞に形質導入する能力が付与されることが示されている(Nagaharaら,「Transduction of full−length TAT fusion proteins into mammalian cells:TAT−P27Kip1 induces cell migration」,Nature Med.4:1449−1452(1998);Schwarzeら,「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」,Science 285:1569−1572(1999);Vocero−Akbaniら,「Killing HIV−infected cells by transduction with an HIV protease−activated caspase−3 protein」,Nature Med.5:29−33(1999)(これらの各々は、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。PTDに連結されたタンパク質は、約100%の細胞に形質導入し、そしてこの形質導入プロセスは、迅速に、そしてレセプターおよび輸送体とは独立した様式であるが濃度依存的な様式で生じた(Schwarzeら,「Protein transduction:unrestricted delivery into all cells」,Trends Cell Biol.10:290−295(2000)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。肝臓細胞は、形質導入に対して感受性であることが示された(Nagaharaら,「Transduction of full−length TAT fusion proteins into mammalian cells:TAT−P27Kip1 induces cell migration」,Nature Med.4:1449−1452(1998)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。E.coliからインフレームでTAT融合タンパク質を生成するために、ドメインの自由な結合回転のためのグリシン残基に隣接したN末端PTD(Schwarzeら,「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」,Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))、血球凝集素(HA)タグ、およびC末端6−ヒスチジンタグを有する、原核生物発現ベクターを構築した。バックボーンとしてこのベクターを使用して、全長のTAT−rAPOBEC−CMPKタンパク質(配列番号4)をコードするようにプラスミドを構築した(図2A、2Dおよび5A)。CMPKに結合体化されたAPOBEC−1を、この研究において使用した。なぜなら、これは、インビトロにおいて頑健性(robust)の低い編集活性を示し、そして主に細胞質mRNAを標的化したからである(Yangら,「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」,J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。インビトロ研究によって、APOBEC−1は、種々の長さの非特異的タンパク質に結合体化された場合に触媒活性を維持することが実証されている(Siddiquiら,「Disproportionate relationship between APOBEC−1 expression and apoB mRNA editing activity」,Exp.Cell Res.252:154−164(1999);Yangら,「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」,J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これらの各々は、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。
【0104】
グリシン残基に隣接する9−アミノ酸TATドメインをコードする二重鎖オリゴマーヌクレオチド(以下に示されるセンス鎖、配列番号25)
【0105】
【数1】
およびHA−rAPOBEC−CMPK(以下に示されるような配列番号26)
【0106】
【数2】
またはHA−CMPK(以下に示すような配列番号27)
【0107】
【数3】
をコードするPCR産物(Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これは、その全体において参考として本明細書中で援用される)が、NdeI/XhoI消化されたpPROEXベクター(Life、Gaithersburg、Maryland)に挿入された。この構築物全体(TAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号3)またはTAT−CMPK(以下に示すような配列番号28))
【0108】
【数4】
は、C末端His6タグを利用するためにpET−24b(Novagen、Madison、Wisconsin)ベクターに挿入された。TAT融合タンパク質(配列番号28の発現産物であるTAT−CMPK、および配列番号4のTAT−rAPOBEC−CMPKと呼ばれる)は、BL−21(DE3)コドンおよび細胞から精製された(Stratagene、La Jolla、California)。2つから4つの1リットルの培地に10mlの一晩培養物をそれぞれ接種し、そして0.1mMのIPTGによって30℃で1時間誘導した。可溶性タンパク質を25mlの緩衝液A(8M 尿素、10mM Tris pH8、100mM NaH2PO4)中でのフレンチプレスによって得た。細胞溶解物を遠心分離によって清澄にし、10〜20mMのイミダゾールを含む緩衝液A中の5ml Ni−NTAカラム(Qiagen、Valencia、California)にロ充填し、洗浄し、そして緩衝液A中のイミダゾールで「段階的に」(100mM、175mMおよび250mM)溶出し、そしてHiTrap SPカラム(Amersham Pharmacia、Piscataway、New Jersey)に充填した。このカラムを洗浄し、そして緩衝液A中の1M NaClによって溶出した。尿素および高塩(high salt)を緩衝液B(30mM Tris pH8.5、50mM NaCl、10μM酢酸亜鉛、5%グリセロール)に対する急速な透析によって関連する画分から除去した。この溶出プロフィールをSDS−PAGEによって分析した。ゲルを製造者の勧めによって銀で染色した(Bio−Rad、Hercules、California)。
【0109】
組換えタンパク質を細菌細胞から8Mの尿素緩衝液に溶解し、それによって封入体からの収率を最大にした。以前の研究は、変性タンパク質が、天然のタンパク質と同様に形質転換し得ることを示している(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」、Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。このタンパク質を、金属キレートアフィニティークロマトグラフィー、続く陽イオン交換クロマトグラフィーによって精製した。尿素を急速な透析によって除去し、全長86kDa TAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号4)の純度は、銀染色によって示されるように明らかである(図5B)。この全長タンパク質の精製をまた、抗−His6抗体を用いるウエスタンブロットによって確認した。
【0110】
(実施例2)TAT−rAPOBEC−CMPKのMcArdle細胞へのインビトロでの導入
TAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号4)の、McArdle細胞への取りこみをHAエピトープとの抗体反応および蛍光顕微鏡を使用して調べた。
【0111】
McArdle RH7777細胞をATCC(Manassas、Virginia)から入手し、そして以前に記載されたように培養した(Yangら、「Partial characterization of the auxiliary factors involved in apo B mRNA editing through APOBEC−1 affinity chromatography」J.Biol.Chem.272:27700−27706(1997)(これは、その全体において本明細書中で参考として援用される))。6ウエルのクラスタープレート上で増殖させたMcArdle細胞を、TAT−rAPOBEC−CMPKまたはTAT−CMPKのいずれかによって示された時間、処理した。次いで、細胞をPBSで広範に洗浄し、続いて2%のパラホルムアルデヒドで固定し、0.4%のTritonX100で透過化処理し、1%のBSAでブロキングし、そして親和性精製した抗−HA(Babco、Berkeley、CA)およびヤギ抗−マウス2次抗体と結合体化された親和性精製したFITC(Organon Teknika、West Chester、PA)をそれぞれ1:1000の希釈で反応させた。蛍光を観察し、そして電子画像を倒立蛍光Olympus顕微鏡に取りこんだ。
【0112】
組換えAPOBEC−1は、凝集する傾向、TAT−rAPOBEC−CMPK中で持続する特性を有し、培地へのタンパク質の添加後、1時間、細胞の表面に接着するHA抗体反応性物質の凝集として識別できる(図6A〜B)。凝集は、培地へのその添加後1時間、McArdle細胞の表面に接着するスペックルのアレイとして現れる、より高いモル濃度におけるコントロールタンパク質(TAT−CMPK)としてのTATモチーフまたはCMPKの特性ではなかった(図7AおよびB)。
【0113】
処理後6時間以内に、TAT−rAPOBEC−CMPK(図6C〜D)およびTAT−CMPK(図7C〜D)の両方が細胞内に現れ、そしてその細胞表面に接着した凝集体がより分散するようであった。処理の24時間後、TAT−rAPOBEC−CMPKで処理した多くの細胞は、明るい核周辺の蛍光を示し、また、核および細胞質全体にわたって低い蛍光強度も示した(図6E〜F)。TAT−CNPKで24時間処理した細胞は、細胞質内に明るい蛍光スペックル、およびよりかすかな同種の核蛍光を示した(図7E〜F)。この組換えタンパク質の核分布は、APOBEC−1単独では機能NLSを有さないように(Yangら、「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apo B mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075−13080(1997)(これは、その全体が本明細書中で参考として援用される))包埋されたTAT配列中の核局在化シグナル(NLS)によって促進され得(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体が参考として本明細書中で援用される)そして6His−HA−APOBEC−CMPKが、核から排除された(Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これは、その全体が、本明細書中で参考として援用される))。このデータは、TAT−rAPOBEC−CMPKおよびTAT−CMPKの両方が、McArdle細胞に取りこまれることを示唆した。比較すると、TAT−rAPOBEC−CMPKの取り込みは、TAT−CMPKの取り込みよりも乏しく、そして細胞内のこれらのタンパク質の分布は、異なるようである。
【0114】
(実施例3)TAT−rAPOBEC−CMPK形質転換されたMcArdle細胞におけるアポリポタンパク質B mRNA編集の測定
実施例2に示したように、TAT−CMPKが、McArdle細胞に入る場合、これがアポリポタンパク質B mRNA編集活性に影響を及ぼすか否かを評価した(図8)。細胞を、示された量のTAT−CMPKで処理し(図7と同じタンパク質調製物を使用して)そして総細胞RNAを24時間後に単離し、編集されたアポリポタンパク質B mRNAの比率を測定した。
【0115】
総細胞RNAを、Tri−Reagent(Molecular Research Center,Cincinnati,Ohio)によって製造者の勧めに従って細胞から単離した。精製されたRNAをRQ−DNase I(Promega、Madison、Wisconsin)および標的基質のPCRアニーリング部位間に認識部位を持つRsaI(Promega)制限酵素で消化し、混入するゲノムDNAの除去を確実にした。
【0116】
編集活性を、以前に記載された逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)方法論(Smithら、「In vitro apolipoprotein B mRNA editing:Identification of a 27S editing complex」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1489−1493(1991)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))によって決定した。第一のcDNA鎖をオリゴdTで初回刺激した総細胞RNAを使用して作製した。編集部位を包囲するラットアポリポタンパク質B配列の特異的PCR増幅を、以下にしめすようなND1/ND2プライマー対を用いて達成した。
【0117】
【数5】
PCR産物をゲル単離し、そして編集有効性を、以下:
【0118】
【数6】
に示すような32P ATP(NEN、Boston、Massachusetts)末端標識されたDD3プライマー(配列番号31)を使用する毒入りのプライマー伸長アッセイによって、高濃度のジデオキシGTP下で以前に記載されたように決定した(Smithら「In vitro apolipoprotein B mRNA editing:Identification of a 27S editing complex」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1489−1493(1991);Sowdenら「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011−3017(1996)(これらの各々は、その全体において本明細書中で参考として援用される))。プライマー伸長産物を、10%の変性ポリアクリルアミドゲルで分離し、オートラジオグラフにかけ、次いでレーザー濃度測定走査(Molecular Dynamics、Sunnyvale、California)によって数量化した。編集パーセントは、UAA(編集された)バンド中の数をUAAバンド中の数とCAA(未編集)バンド中の数との合計で割り、100をかけることで計算した。
【0119】
未処理の細胞(図9参照)に関連するアポリポタンパク質B mRNAの編集パーセントにおける変化は、45〜1125nM(培地1mlあたり5μg〜133μgタンパク質)の濃度範囲のTAT−CMPKでは観察されなかった(図8)。
【0120】
対照的に、編集活性は、360nM(培地1mlあたり62μgのタンパク質のTAT−rAPOBEC−CMPK)を有するMcArdle細胞において、6時間後に増加し、そして24時間までコントロール細胞において観察された編集レベルの3倍より大きい増加ピークを持続した(図9)。編集された残存RNAの比率は、処理後48時間まで上昇し(図9)、そして72時間までにベースラインに達した。酵素活性は、細胞内の形質転換されたタンパク質の出現より遅れ、これはおそらく形質転換されたタンパク質の遅い再折りたたみに起因することが報告されている(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体において参考として本明細書中で援用される))。ひとまとめにして考えると、この結果は、TAT−rAPOBEC−CMPKがMcArdle細胞を形質転換し、最初の6時間にわたって酵素的に活性な立体配置に再折りたたみされ、次いでアポリポタンパク質B mRNAを編集することを示した。48時間後の編集されたアポリポタンパク質B mRNAの比率の減少は、酵素の不活性およびアポリポタンパク質B mRNAの代謝回転に起因するようである。この特徴は、それが、タンパク質形質転換系の一過性で可逆的な性質を示すため、重要であった。
【0121】
(実施例4−TAT−rAPOBEC−CMPKの初代肝細胞へのインビトロ導入)
McArdle細胞を使用して取得した結果が、初代肝細胞に適用可能であるか否かを決定するために、培養したラット初代肝細胞を調製し、次いで、TAT−rAPOBEC−CMPKで処理した。ラット初代肝細胞を、以前に記載されたように(Van Materら、「Ethanol increases apolipoprotein B mRNA editing in rat primary hepatocytes and McArdle cells」Biochem.Biophys.Res.Comm.252:334−339(1998)(本明細書中でその全体が参考として援用される))、非絶食の雄性Sprague−Dawleyラット(固形試料を自由に摂食させた正常ラット)(250g〜275g体重、Taconic Farm)から調製した。組換えTAT融合タンパク質を、透析後、細胞培養培地に直接添加した。
【0122】
初代ラット肝細胞中の編集効率は、培養における72時間後の増殖の結果として減少することが示された(Van Materら、「Ethanol increases apolipoprotein B mRNA editing in rat primary hepatocytes and McArdle cells」Biochem.Biophys.Res.Comm.252:334−339(1998)(本明細書中でその全体が参考として援用される))。TAT−rAPOBEC−CMPKが、McArdle細胞における処理の24時間後、編集を最大限に増加させるという事実と一緒にすると、決定を、研究速度論ではなく、定期間の用量応答を評価するためにした。初代肝細胞を、示された量のTAT−rAPOBEC−CMPKで処理し、そして、その24時間後、編集されたアポリポタンパク質B mRNAについて分析した。アポリポタンパク質B mRNAの分析を、上記の実施例3中の記載のように実施した。
【0123】
肝細胞の編集活性は、緩衝液のみで処理した細胞(図10)またはTAT−CMPKで処理した細胞(図8)に対して細胞培養培地に添加したTAT−rAPOBEC−CMPKの量に比例して増加した。初代肝細胞を、McArdle細胞と同じ数の細胞数で播種する場合、図9と図10のデータの比較は、TAT−rAPOBEC−CMPKが、初代細胞培養物において編集活性を誘導する際に、より効率的であることを示唆した。これは、組換えタンパク質および初代細胞のいくつかの調製についてあてはまり、ゆえに、差異は、初代肝細胞が、McArdle細胞よりも高いベースライン編集を有する(48%対7%)という事実に起因し得、そして/またはより補助的な因子で「プライム」され得る。
【0124】
トランスフェクトされた細胞のラットアポリポタンパク質B mRNA中のさらなるシチジンの乱交雑な編集(Sowdenら、「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011−3017(1996);Yamanakaら、「Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s) but not a mooring sequence motif」J.Biol.Chem.271:11506−11510(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))、または、トランスジェニックマウスおよびトランスジェニックウサギ中の他のmRNAの過剰編集(Yamanakaら、「Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s) but not a mooring sequence motif」J.Biol.Chem.271:11506−11510(1996);Yamanakaら、「A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme」Genes & Dev.11:321−333(1997)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))は、非常に高レベルのAPOBEC−1発現に応答して観察された。野生型編集部位(C6666)のシチジン5’の編集は、ラット細胞における編集部位フィデリティーの損失についての指標であり、そして、これを使用して、APOBEC−1発現の変化に対する乱交雑な編集の誘導をモニターし得た(Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998);Siddiquiら、「Disproportionate relationship between APOBEC−1 expression and apoB mRNA editing activity」Exp.Cell Res.252:154−164(1999)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))。アポリポタンパク質B mRNA中のシチジン3’C6666の乱交雑な編集は、ラット細胞において有意な範囲で生じず、そして、アポリポタンパク質B以外のmRNAの過剰編集は、ラット細胞中のAPOBEC−1過剰発現の特徴ではなかった(Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acid Res.26:1644−1652(1998)(その全体が本明細書中に参考として援用される))。
【0125】
処理された初代肝細胞における高レベルの編集活性にもかかわらず、乱交雑な編集(UAA上流のさらなるプライマー伸長産物として明白である)(Sowdenら、「Determinants involved in regulating the proportion of edited apolipoprotein B RNAs」RNA 2:274−288(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acid Res.26:1644−1652(1998)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))は、観察されなかった(図10)。乱交雑な編集に対する本発明者らの検出限界が0.3%である場合(Sowdenら、「Determinants involved in regulating the proportion of edited apolipoprotein B RNAs」RNA 2:274−288(1996)(その全体が本明細書中に参考として援用される))、このデータは、TAT−rAPOBEC−CMPKを使用して、反応のフィデリティーの有意な損失なしに、アポリポタンパク質B mRNAの部位特異的な編集を実質的に増大させ得るということを示唆した。
【0126】
(実施例5−形質転換された初代肝細胞による分泌されたリポタンパク質産物の分析)
本方法の効力をさらに確認するために、分泌されたアポリポタンパク質Bタンパク質を、TAT−rAPOBEC−CMPK処理後、[35S]−メチオニンおよび[35S]−システインで長期的に代謝的標識化された初代ラット肝細胞において、評価した。
【0127】
Waymouthの752/1培地(Sigma,St.Louis,MO)中で12時間〜18時間増殖したラット初代肝細胞を、TAT−rAPOBEC−CMPKで11時間処理し、次いで、0.2%(w/v)のBSA、0.1nMのインスリン、100μg/mlのストレプトマイシンおよび50μg/mlのゲンタマイシンを含む、DMEM欠乏培地(メチオニン、システインおよびL−グルタミンを含まない)(Sigma,St.Louis,MO)中で1時間インキュベートした。この培地を、EXPRE35S35Sタンパク質標識ミックス(protein labeling mix)(NEN,Boston,Massachusetts)を使用して、0.7μCi/ml L−[35S]−メチオニンおよびL−[35S]−システインを含む新たな標識培地と交換した。細胞を、この標識培地中で、30分間インキュベートした。非放射性のシステインおよび非放射性のメチオニンを有するWaymouthの培地の1体積を、細胞に添加し、そして、標識化をさらに12時間続け、この後、細胞培養培地を、分泌されたアポリポタンパク質BおよびRNAの単離および分析のために収集した(RNA分析は、上記の実施例3中のように実施した)。
【0128】
細胞培養培地からのアポリポタンパク質Bの免疫沈降を、以前に記載したように実施した(Sparksら、「Insulin−mediated inhibition of apolipoprotein B secretion requires an intracellular trafficking event and phosphatidylinositol 3−kinase activation:sutudies with brefeldin A and wortmannin in primary cultures of rat hepatocytes」Biochem.J.313:567−574(1996)(その全体が本明細書中に参考として援用される))。ラットアポリポタンパク質Bに対して惹起され、そして、アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48のN末端と反応性である、ウサギポリクローナル抗体(Drs.J.D.SparksおよびC.E.Sparks,University of Rochesterから得た)を使用して、アポリポタンパク質Bを沈降させた。この免疫沈降物を、5%ゲルのSDS−PAGEによって分離した。このゲルを乾燥させ、そして、フィルムに曝露し、12時間の標識期間の間に、分泌されたアポリポタンパク質B48およびアポリポタンパク質B100を表すリポタンパク質プロフィールを含む、分泌されたアポリポタンパク質Bを明らかにした。
【0129】
分泌された[35S]標識化アポリポタンパク質Bリポタンパク質を、12時間細胞に曝露した細胞培養培地から単離し、次いで、免疫沈降し、そして、SDS−PAGE分離の後オートラジオグラフィーにより分析した。ゲル上のシグナルは、アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48中のシステイン残基およびメチオニン残基の数に直接比例した。アポリポタンパク質B48は、アポリポタンパク質B100のN末端の48%なので、より強度なシグナルが、コントロール細胞におけるアポリポタンパク質B100から予想された。しかし、TAT−rAPOBEC−CMPK処理に起因して、編集有効性は、90%に達したので、増大量のアポリポタンパク質B48が分泌され、そして、アポリポタンパク質B100はほぼ検出不可能となった(図11)。従って、正確に制御された肝臓性アポリポタンパク質B mRNA編集を介するアテローム発生の危険因子に関連するアポリポタンパク質B100の低下は、TAT−rAPOBEC−CMPKを用いたタンパク質シ形質導入によって達成可能であった。
【0130】
(実施例1〜実施例5の考察)
本発明は、標的(例えば、肝)細胞へのタンパク質シグナル伝達を使用することによりアポリポタンパク質B mRNA編集の上方制御を介して、アテローム発生の因子に関連するアポリポタンパク質B100肝臓性産出量の削減する新規なアプローチを提供すると考えられる。PTD(HIV−1 TATタンパク質のアミノ酸残基49〜57)は、機能的な全長タンパク質分子を細胞に送達するための他の系において使用されている(Nagaharaら、「Transduction of full−length TAT fusion proteins into mammalian cels:TAT−p27Kip1 induces cell migration」Nature Med.4:1449−1452(1998);Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999);Vocero−Akbaniら、「Killing HIV−infected cells by transduction with an HIV protease−activated caspase−3 protein」Nature Med.5:29−33(1999)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))。これらの融合分子のいくつかは、マウス中に導入された場合、全ての組織細胞に入り、血液脳関門を通過しさえする(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999(その全体が本明細書中に参考として援用される)))。これらの融合物の細胞取り込みについての詳細な機構は未知のままであるが、膜形質導入の間のタンパク質の変性は、迅速なプロセスであると考えられ、そして、律速的事象は、細胞内にいったん入る時の形質導入されたタンパク質の再生である(Schwarzeら、「Protein transduction:unrestricted deivery into all cells」Trends Cell Biol.10:290−295(2000)(本明細書中にその全体が参考として援用される))。
【0131】
このことについて、タンパク質形質導入法は、いくつかのタンパク質が、フォールディングされなかった後、活性な高次構造を首尾よく採用し得ないかもしれないという制限を有し得る。ゆえに、上記の実施例は、TAT−CMPK(配列番号28の発現産物)およびTAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号4)の両方が肝細胞に入る能力を有すること、そして、TAT−rAPOBEC−CMPKが、培地へのこの添加の6時間内に編集を活性化するということを立証する、ということは明らかである。類似の速度論が、ネイティブ条件下で調製されたTAT−rAPOBEC−CMPKでも観察された。
【0132】
重要なことに、TAT−CMPKは、編集活性を刺激し得ず、これは、編集において観察された変化が、組換えタンパク質を含むAPOBEC−1に特異的であることを実証した。タンパク質を含むAPOBEC−1の凝集しやすい傾向を考慮すると、細胞に入る際の遅れの一部は、これらの多量体の複合体が、原形質膜を横切れないこと、およびTAT−rAPOBEC−CMPKモノマーが凝集体から解離し、そして膜をよぎるのにかかる時間に起因し得る。これは、TAT−CMPK(これは、巨大な凝集体を形成しなさそうである)が、TAT−rAPOBEC−CMPKで観察された速度論よりも速い速度論で、細胞内に蓄積しそうであるという発見によって支持される。編集活性の増加が測定され得る前の6時間の遅れはまた、形質導入されたタンパク質が再折り畳みし、そして、エディトソームを構築するのに必要な時間に起因した可能性がある。
【0133】
アポリポタンパク質B mRNAの編集は、編集因子がまた、細胞質において示され得るという事実にも関わらず、細胞核内で生じる(Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663〜22669(2000)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)。核におけるAPOBEC−1の分配を担う機構は理解されていないが(Yangら、「Intracellular Trafficking Determinants in APOBEC−1,the Catalytic Subunit for Cytidine to Uridine Editing of ApoB mRNA」Exp.Cell Res.267:163〜184(2001)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)、その質量が重要であるようであった。なぜなら、キメラタンパク質APOBEC−CMPKは、核から排除されたからである。(Yangら「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apoB mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075〜13080(1997);Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663〜22669(2000)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。細胞質および核の両方に分配するTAT−rAPOBEC−CMPKの能力は、核の局在化シグナルとしてもまた作用するTAT PTDの提案された能力と一致した(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569〜1572(1999)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)。TAT−rAPOBEC−CMPKの分配は、野生型酵素の分配を模倣しているが(Yangら、「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apo B mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075〜13080(1997)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)、全ての形質導入されたTAT−rAPOBEC−CMPK分子が編集において活性であるか否か、および細胞質または核の転写物が編集されたか否かについては不確かなままである。それにもかかわらず、活性の程度またはその細胞内の局在性に関係なく、アポリポタンパク質B100リポタンパク質における明確な減少が実証された。
【0134】
遺伝子の転移を介するAPOBEC−1の過剰発現による編集活性の増強は、核および細胞質の転写物の両方における乱雑な編集に関連することが示されている(Sowdenら、「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011〜3017(1996);Yangら、「induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663〜22669(2000)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。アポリポタンパク質B mRNA編集の代謝刺激は常に忠実に維持された(Wuら、「ApoB mRNA editing:validation of a sensitive assay and developmental biology of RNA editing in the rat」J.Biol.Chem.265:12312〜12316(1990);Greeveら、「Apolipoprotein B mRNA editing in 12 different mammalian species:hepatic expression is reflected in low concentrations of apoB−containing plasma lipoproteins」J.Lipid.Res.34:1367〜1383(1993);Phungら、「Regulation of hepatic apoB RNA editing in the genetically obese Zucker rat」Metabolism 45:1056〜1058(1996);von Wronskiら、「Insulin increases expression of apobec−1,the catalytic subunit of the apoB BmRNA editing complex in rat hepatocytes」Metabolism Clinical&Exp.7:869〜873(1998)、これらは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される)。従って、編集が90%よりも高く増強された場合でもなお編集活性の忠実性が、TAT−rAPOBEC−CMPKで保持されたことは非常に意味がある。この高い忠実性の編集のレベルは、apobec−1トランスジェニック動物における高度な編集なしでは達成され得ない(Yamanakaら、「Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s) but not a mooring sequence motif」J.Biol.Chem.271:11506〜11510(1996);Yamanakaら、「A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme」Genes&Dev.11:321〜333(1997);Sowdenら、「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011〜3017(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’ of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644〜1652(1998);これらは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される)。肝臓アポリポタンパク質B mRNA編集の導入が、低レベルのapobec−1発現で達成されたトランスジェニック動物に病状はなく、そしてこれらの動物は、著しく低い血清アポリポタンパク質B100およびコントロールと比較して有意に減少された血清LDLを有していた(Tengら、「Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B−100 and normal low density lipoprotein production」J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Hughsら、「Gene transfer of cytidine deaminase APOBEC−1 lowers lipoprotein(a) in transgenic mice and induces apolipoprotein B mRNA editing in rabbits」Hum.Gene Ther.7:39〜49(1996);Kozarskyら、「Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits」Hum.Gene Ther.7:943〜957(1996);Fareseら、「Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:6393〜6398(1996);Qianら「Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors」Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013〜1020(1998);Wuら「Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits」J.Surg.Res.85:148〜157(1999)、これらは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される。興味深いことに、は、apobec−1遺伝子ノックアウトマウス中へのapobec−1遺伝子の転移は回復し、そして血清LDLレベルを減少させ(Nakamutaら、「Complete phenotypic characterization of the apobec−1 knockout mice with a wild−type genetic background and a human apolipoprotein B transgenic background,and restoration of apolipoprotein B mRNA editing by somatic gene transfer of Apobec−1」J.Biol.Chem.271:25981〜25988(1996)、本明細書中でその全体を参考として援用される)、このことはAPOBEC−1が、予めの編集活性を有さない肝臓において治療的潜在能を有することを実証する。LDLレセプター欠損を有するapobec−1トランスジェニックウサギにおけるアポリポタンパク質B mRNAの肝臓編集の誘導はまた、高コレステロール血症を改善させた(Kozarskyら「Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits」Hum.Gene Ther.7:943〜957(1996)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)。ひとまとめにして、これらの研究は、アポリポタンパク質B mRNAの編集が、血清LDLおよびアテローム発生性の疾患の危険性を減少するための機構として安全に標的化され得ることを示唆した。
【0135】
しかし、遺伝子治療を用いて低レベルのapobec−1発現を制御することは困難であり、そして通常予測不可能である。これらの全ての理由のために、遺伝子治療アプローチの限られた成功例にも関わらず、apobec−1を用いる遺伝子治療は、アテローム発生性の疾患要因についての予防的または治療的制御のために研究され得る有望な目的達成手段でないようである。タンパク質形質導入治療の利点は、投薬量が、所望の応答と相対的に調節され得ること、および編集に対する効果が、中止治療によって終結され得ることである。
【0136】
PTDは、タンパク質が、静脈内で送達される場合でもなお、タンパク質が身体の全ての細胞に入ることを可能にすべきである(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569〜1572(1999)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)。想像上、肝臓は、TAT−rAPOBEC−CMPKで特異的に標的化され、そして腹腔内注射は、第1の通過クリアランス(first pass clearance)を達成するために利用され得、殆どのタンパク質を肝細胞に形質導入する。APOBEC−1は、組織中で広範に発現されないが(Tengら「Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein」Science 260:18116〜1819(1993)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)、トランスジェニック動物中でのその全身的な発現は、病状を誘導しない(Tengら「Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B−100 and normal low density lipoprotein production」J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Hughsら「Gene transfer of cytidine deaminase APOBEC−1 lowers lipoprotein(a) in transgenic mice and induces apolipoprotein B mRNA editing in rabbits」Hum.Gene Ther.7:39〜49(1996);Kozarskyら「Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits」Hum.Gene Ther.7:943〜957(1996);Fareseら「Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:6393〜6398(1996);Qianら「Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors」Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013〜1020(1998);Wuら、「Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits」J.Surg.Res.85:148〜157(1999)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。
【0137】
TAT−rAPOBEC−CMPKまたはTAT−hAPOBEC−CMPKの取り込みは、いかなる副作用も誘導しないようである。1つの研究の側面は、肝臓におけるAPOBEC−1の過剰発現が、アポリポタンパク質B以外のmRNAの編集を導き得ることを示唆し(Yamanakaら「A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme」Genes&Dev.11:321〜333(1997)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)、APOBEC−1に対する他のmRNA基質は見出されていない(Skuseら「Neurofibromatosis type I mRNA undergoes base−modification RNA editing」Nucleic Acids Res.24:478〜486(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’ of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644〜1652(1998)、これは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される)。さらに、apobec−1遺伝子ノックアウトの研究は、アポリポタンパク質B mRNAを編集し得る他の編集酵素がないこと、およびAPOBEC−1が生存に必須でないことを示している(Hiranoら「Targeted disruption of the mouse apobec−1 gene abolishes apolipoprotein B mRNA editing and eliminates apolipoprotein B48」J.Biol.Chem.271:9887〜9890(1996)Nakamuraら「Complete phenotypic characterization of the apobec−1 knockout mice with a wild−type genetic background and a human apolipoprotein B transgenic background,and restoration of apolipoprotein B mRNA editing by somatic gene transfer of Apobec−1」J.Biol.Chem.271:25981〜15988(1996)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。ひとまとめにすると、このデータは、APOBECによるmRNA編集が、アポリポタンパク質B mRNAに対するその特異性に起因して自己制限され、従って、TAT−rAPOBEC−CMPKもTAT−hAPOBEC−CMPKもアポリポタンパク質B mRNAおよび補助的なタンパク質を発現する組織以外の組織において効果を有する可能性があることを示唆する。
【0138】
近年のコレステロール低下治療は、増強された除去または減少された産生のレベルで、循環するコレステロールを標的化する。集団中の中の一部(sector)は、いくらかのこれらの患者における近年の治療からの副作用に起因するアテローム性動脈硬化症の危険および、従来のコレステロール低下治療から完全に利益を享受するためのアポリポタンパク質Bおよび/またはLDLレセプターに媒介される取り込み経路において欠損を有する他の患者での不能の問題が解決されていない。高コレステロール血症は、初期に発症する疾患であるが、なお思春期での発達が妨害されるという可能性に起因して、子供における通常の治療の使用は制限されているということが解決されていない。タンパク質ベースの治療(例えば、インスリンまたは成長ホルモン)は、I型糖尿病または下垂体小人症をそれぞれ処置するために子供に広範に使用されている。患者または患者の親に対して、タンパク質ベースの治療の可逆性の性質は、遺伝子治療よりも魅力的であり得る。この目的のために、上記の結果は、危険性のある集団の中の一部におけるアテローム性動脈硬化症の危険性を減少するための通常のアプローチまたは遺伝子治療アプローチの代替を示す。
【0139】
好ましい実施形態が、本明細書中で説明され、詳細に記載されているが、種々の改変、不可、置換などが本発明の精神から逸脱することなく行われ得、従ってそれらは、上記の特許請求の範囲に規定されるような本発明の範囲内であるとみなされることが、当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0140】
【図1A】図1Aは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)の構造を示す。
【図1B】図1Bは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号1)を示す。図1B〜Cにおいて、ヒトAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図1C】図1Cは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号1)を示す。図1B〜Cにおいて、ヒトAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図1D】図1Dは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)のアミノ酸配列(配列番号2)を示す。図1Dにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ヒトAPOBEC−1は下線で示され、CMPKもまた下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図2A】図2Aは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)の構造を示す。
【図2B】図2Bは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号3)を示す。図2B〜Cにおいて、ラットAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図2C】図2Cは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号3)を示す。図2B〜Cにおいて、ラットAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図2D】図2Dは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)のアミノ酸配列(配列番号4)を示す。図2Dにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ラットAPOBEC−1は下線で示され、CMPKもまた下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図3A】図3Aは、相補的なヒトAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−hACFと示される)の構造を示す。
【図3B】図3Bは、相補的なヒトAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−hACFと示される)のヌクレオチド配列(配列番号5)を示す。図3Bにおいて、ヒトACFをコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、ACF配列の上流)に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図3C】図3Cは、相補的なヒトAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−hACFと示される)のアミノ酸配列(配列番号6)を示す。図3Cにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ヒトACFは下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図4A】図4Aは、相補的なラットAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−rACFと示される)の構造を示す。
【図4B】図4Bは、相補的なラットAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−rACFと示される)のヌクレオチド配列(配列番号7)を示す。図4Bにおいて、ラットACFをコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、ACF配列の上流)に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図4C】図4Cは、相補的なラットAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−rACFと示される)のアミノ酸配列(配列番号8)を示す。図4Cにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ラットACFは下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図5】図5A〜Bは、全長TAT−rAPOBEC−CMPKタンパク質の精製を示す。図5Aにおいて、概略図は、TAT融合タンパク質をコードする原核生物発現ベクターpET−24bの大まかな構造を示す。図5Bは、2カラム精製および銀染色後のゲルの画像を示す。TAT融合タンパク質は、有意な濃度で回収された唯一のタンパク質である。
【図6】図6A〜Fは、TAT融合タンパク質TAT−rAPOBEC−CMPKに曝した、免疫染色細胞の画像である。McArdle細胞を、示される時間(1時間、6時間、または24時間)、650nMの組換えTAT−rAPOBEC−CMPKで処理した。実施例に記載されるように、細胞を固定し、透過化処理し、HAエピトープに対する抗体およびFITC結合抗マウス二次抗体と反応させ、そしてDAPI含有緩衝液中でモニタリングした。矢印は、選択した核の位置を示す。
【図7】図7A〜Fは、TAT−CMPK融合タンパク質に曝した、免疫染色細胞の画像である。McArdle細胞を、示される時間(1時間、6時間、または24時間)、1125nMの組換えTAT−CMPKで処理した。実施例に記載されるように、細胞を固定し、透過化処理し、HAエピトープに対する抗体およびFITC結合抗マウス二次抗体と反応させ、そしてDAPI含有緩衝液中でモニタリングした。矢印は、選択した核の位置を示す。
【図8】図8は、TAT−CMPKが編集を刺激しなかったことを示すゲルの画像である。McArdle細胞を、45nM、225nM、および1125nMの組換えTAT−CMPKで24時間処理した。総細胞RNAを単離し、そしてアポリポタンパク質B mRNAを、実施例に記載されるように、逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(「RT−PCR」)により選択的に増幅し、そして編集されたアポリポタンパク質B RNAの比率を、位置決めされたプライマー伸長により決定した。CAA、非編集RNAに対応するプライマー伸長産物;UAA、編集RNAに対応するプライマー伸長産物;P、プライマー。
【図9】図9は、TAT−rAPOBEC−CMPKが、McArdle細胞における編集活性を増加させたことを示す、ゲルの画像である。TAT融合タンパク質(360nMまたは62μgタンパク質/ml培地)を細胞培養培地に添加し、そして示される時点で、野生型McArdle細胞からの処理に続いて、RNAを単離した。コントロール細胞を、組換えタンパク質を透析するために使用した緩衝液Bの対応するアリコートで処理した。編集の効率を、実施例に記載されるように計算した。ゲル上のレーンの各々に対する標準偏差は、左から右へと読んで、以下の通りである:0.9、2.2、3.8、2.1、1.1、0.9、0.2(n=3)。CAA、下線を引いたRNAに対応するプライマー伸長産物;UAA、編集されたRNAに対応するプライマー伸長産物;P、プライマー。
【図10】図10は、TAT融合タンパク質が、一次ラット肝実質細胞における編集活性を増加させたことを示す、ゲルの画像である。実施例に記載されるように、肝実質細胞を調製し、そしてTAT−rAPOBEC−CMPKで処理した。コントロール細胞を、組換えタンパク質を透析するために使用した緩衝液Bの対応するアリコートで処理した。TAT融合タンパク質によって引き起こされた編集活性の増加が明らかであった。ゲル上のレーンの各々に対する標準偏差は、左から右へと読んで、以下の通りである:2.2、3.6、2.5、1.9(n=3)。
【図11】図11は、TAT−rAPOBEC−CMPK処理に起因する、分泌されるリポタンパク質プロフィールの変化を示す画像である。一次肝実質細胞を、まずTAT融合タンパク質で処理し、次いで[35S]メチオニンおよび[35S]システインで標識した。コントロール細胞(−)を、組換えタンパク質を透析するために使用した緩衝液Bの対応するアリコートで処理した。細胞培養培地を収集し、アポリポタンパク質B48およびアポリポタンパク質B100を、抗アポB抗体によって沈澱させ、そしてSDS−PAGEによって分離した。アポリポタンパク質B48の下の第2のバンドは、タンパク質分解に起因したかもしれず、そしてアポリポタンパク質B100とアポリポタンパク質B48との間のバンドは、C−3相補体であり得る。同じ細胞の編集効率を、下部に示す。これらの結果は、類似の結果の3つの実験を代表する単一の実験からのものである。
【0001】
本願は、米国仮特許出願番号60/271,856(2001年2月27日出願;これは、全体が参考として援用される)の利益を主張する。
【0002】
本発明は、少なくとも部分的に、米国公衆衛生局からの米国基金(助成金DK43739)を使用して、生み出された。合衆国政府は、本発明において特定の権利を有し得る。
(発明の分野)
本発明は、一般的には、アポリポタンパク質Bプロセシングを改変するため、アテローム発生性の疾患および障害を処置または予防するため、ならびに、血管内のリポタンパク質の集団を改変するための、キメラタンパク質、1以上のキメラタンパク質を含有する組成物および産物、ならびにそれらの使用に、関する。
【背景技術】
【0003】
(発明の背景)
コレステロールは、アポリポタンパク質と呼ばれる特定のキャリアタンパク質によって血液中で運搬され、かつ、リポタンパク質粒子として、ある組織から別の組織へと運搬される。アポリポタンパク質Bは、カイロミクロン、超低比重リポタンパク質(「VLDL」)、および低比重リポタンパク質(LDL)と呼ばれるリポタンパク質粒子の、内在性で交換不可能な構造成分である。アポリポタンパク質Bは、2つのアイソフォーム、つまり、アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48として、ヒトの血漿中を循環する。アポリポタンパク質B48は、コドン2153(CAA)を翻訳終止コドン(UAA)に変化させるRNA編集機構によって、産生される(Chenら、”Apolipoprotein B−48 is the product of a messenger RNA with an organ−specific in−frame stop codon,”Science 238:363−366(1987);Powellら”A novel form of tissue−specific RNA processing produces apolipoprotein−B48 in intestine,”Cell 50:831−840(1987))。編集は、補助因子(auxiliary factor)に補助され、アポリポタンパク質B mRNA編集触媒サブユニット1(これは、APOBEC−1として既知である(Tengら、”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116−1819(1993)))によって触媒される、部位特異的脱アミノ化事象である。(Tengら、”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116〜1819(1993);Yangら,”Partial characterization of the auxiliary factors involved inapo B mRNA editing through APOBEC−1 affinity chromatography,”J.Biol.Chem.272:27700−27706(1997);Yangら,”Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apo B mRNA editing,”Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075−13080(1997);Lellekら,”Purification and Molecular cloning of a novel essential component of the apo B mRNA editing enzyme complex,”J.Biol.Chem.275:19848−19856(2000);Mehtaら,”Molecular cloning of apobec−l complementation factor,a novel RNA−binding protein involved in the editing of apolipoprotein B mRNA,”Mol.Cell.Biol.20:1846−1854(2000);Yangら,”Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1,”J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000);Blancら、”Identification of GRY−RBP as an apoB mRNA binding protein that interacts with both apobec−1 and with apobec−1 complementation factor(ACF)to modulate C to U editing,”J.Biol.Chem.276:10272−10283(2001))as a holoenzyme or editosome(Smithら”In vitro apolipoprotein B mRNA editing:Identification of a 27S editing complex,”Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1489−1493(1991);Harrisら,”Extract−specific heterogeneity in high−order complexes containing apo B mRNA editing activity and RNA−binding proteins,”J.Biol.Chem.268:7382−7392(1993))。アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48は、脂質代謝において異なった役割を担い、最も重要なことに、アポリポタンパク質B100結合型リポタンパク質(VLDLおよびLDL)は、アポリポタンパク質B48結合型リポタンパク質(カイロミクロンおよびそれらの組換え体ならびにVLDL)よりもずっとアテローム発生性である。
【0004】
具体的には、このアポリポタンパク質B48結合型リポタンパク質は、このアポリポタンパク質B100結合型リポタンパク質よりも迅速に血清中から除去される。結果として、
アポリポタンパク質B48−VLDLは、通常、血清リパーゼがVLDLをLDLに変換するのに十分な時間量で、血清中に存在しない。対照的に、アポリポタンパク質B100−VLDLは、十分な時間量で血清中に存在し、血清リパーゼがVLDLをLDLに変換することを可能にする。LDLの上昇した血清レベルは、これらアテローム発生性の疾患または障害の危険性の上昇と関連するので、特に生物学的に重要である。リポタンパク質分析によって、編集を行う哺乳動物の肝臓の能力が、(VLDL+LDL):HDLの比を低下させる結果となることが示された。従って、アポリポタンパク質B100(または全アポリポタンパク質濃度)に比例して、アポリポタンパク質B48の相対濃度の上昇に好都合である、アポリポタンパク質B編集を改変するためのアプローチを同定し、それによって、血清からより高濃度のリポタンパク質を除去し、そして、高血清レベルのVLDLおよびLDLに関連するアテローム発生性の危険性を最小化することが所望される。
【0005】
現在の脂質低下療法は、スタチンおよび胆汁酸結合樹脂を含む。スタチンは、ヒドロキシメチルグルタリル補酵素A(HMG−CoA)酸化還元酵素の競合的インヒビターであり、この酸化還元酵素は、コレステロール合成における授受工程を触媒する(Davignonら,”HMG−CoA reductase inhibitors:a look back and a look ahead,”Can.J.Cardiol.8:843−64(1992))。胆汁酸結合樹脂は、腸内の胆汁酸を隔離し、それによって、胆汁酸の腸肝循環を阻害し、そして、身体からのコレステロールの除去を増大させる。これらは、高脂質血症を有する一部の患者にとって、効果的な治療法である;しかし、30%までの患者に、悪影響が観察され、これは、既存のものに代わる治療法に対する必要性を示唆する。LDLレセプターまたはアポリポタンパク質Bをコードする遺伝子での変異によって、家族性高コレステロール血症として知られているヒトの遺伝的疾患が引き起こされ得、この高コレステロール赤症は、細胞によるLDLレセプター媒介性コレステロール摂取の欠損に起因する、コレステロールの上昇したレベルおよび若年性アテローム性動脈硬化症によって、特徴付けられる(Goldsteinら,Familial hypercholesterolemia,”In The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease,第2巻,1981〜2030頁,Scriverら(編)、McGraw−Hill,New York(1995))。この障害を有する子供に対する治療法が、罹病または死亡を阻止するために必要とされているが、しかし、National Cholesterol Education Program(NCEP)は、10歳以上の子供に対してのみ薬物療法を考慮することを推奨しており、これは、長期間の薬物治療が、成長および思春期の発達を損なう可能性があるという危険性のためである。従って、血清LDLレベルの低下ための、既存のものに代わるアプローチの開発は、未だに危機に瀕している区分の集団にとって必須である。
【0006】
肝臓のアポリポタンパク質BのmRNA編集を刺激することは、VLDLを含有するアポリポタンパク質B100の合成および分泌を減少させることを介して、血清LDLを低下させる手段である。ヒトを含むほとんどの哺乳動物において、アポリポタンパク質BのmRNA編集は、小腸のみにおいて行われている。肝臓におけるかなりの編集の存在(これは、4種に見出される)は、肝臓での編集活性を有さない動物と比較して、少ないアテローム発生性リポタンパク質プロフィールと関連する(Greeveら,”Apolipoprotein B mRNA editing in 12 different mammalian species:hepatic expression is reflected in low concentrations of apoB−containing plasma lipoproteins,”J.Lipid Res.34:1367−1383(1993))。APOBEC−1は、アポリポタンパク質B mRNA編集を行う全ての組織において発現されている(Tengら,”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116〜1819(1993))。ヒトの肝臓は、APOBEC−1を発現しないが、ヒトの肝臓は、トランスフェクトされた細胞でのアポリポタンパク質B mRNA編集における外因性APOBEC−1を補完するのに十分な補助タンパク質(auxiliary protein)を発現する(Tengら、”Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein,”Science 260:18116〜1819(1993);Sowdenら、”Apolipoprotein B RNA Sequence 3’ of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing,”Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998))。
【0007】
apobec−1遺伝子移入を介して肝臓の編集を増強することを目的とするトランスジェニック実験によって、血漿アポリポタンパク質B100の顕著な低下および血清LDLの有意な減少が示されている(Tengら,”Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B100 and normal low density lipoprotein production,”J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Hughsら,”Gene transfer of cytidine deaminase APOBEC−l lowers lipoprotein(a)in transgenic mice and induces apolipoprotein B mRNA editing in rabbits,”Hum.Gene Ther.7:39−49(1996);Nakamutaら,”Complete phenotypic characterization of the apobec−1 knockout mice with a wild−type genetic background and a human apolipoprotein B transgenic background,and restoration of apolipoprotein B mRNA editing by somatic gene transfer of Apobec−1,”J.Biol.Chem.271:25981−25988(1996);Kozarskyら,”Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits,”Hum.Gene Ther.7:943−957(1996);Fareseら,”Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100,”Proc.Nati.Acad.Sci.USA 93:6393−6398(1996);Qianら,”Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors,”Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013−1020(1998);Wuら、”Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits,”J.Surg.Res.85:148−157(1999))。
【0008】
標的化された突然変異誘発によって作製され、正常に発達した、アポリポタンパク質B48を排他的に合成するマウス(アポリポタンパク質B48単独マウス(apolipoprotein B48−only mice))が健康かつ繁殖力がある場合、アポリポタンパク質B100は生存にとって必須ではない。食餌(chow diet)が供給された野生型マウスと比較して、LDLコレステロールのレベルは、アポリポタンパク質B48単独マウスにおけるLDLコレステロールレベルよりも低かった(Fareseら,”Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100,”Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:6393〜6398(1996))。しかし、apobec−1遺伝子の移入および組織特異的な過剰発現を介したアポリポタンパク質B mRNA編集活性の導入によって、これが、トランスジェニックマウスおよびトランスジェニックラットにおける肝細胞形成異常および肝細胞癌腫を導入したという点における大変な難題が保持される(Yamanakaら、”Apolipoprotein B mRNA editing protein induces hepatocellular carcinoma and dysplasia in transgenic animals.”、Proc.Nati.Acad.Sci.USA 92:8483−8487(1995);Yamanakaら,”Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s)but not a mooring sequence motif,”J.Biol.Chem.271:11506−11510(1996);Yamanakaら、”A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme,”Genes&Dev.11:321−333(1997))。これは、非調節性かつ非特異的なmRNA編集を生じる、永続的に高レベルのAPOBEC−1発現に起因していると提案された(Sowdenら,”Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence− dependent promiscuous RNA editing,”J.Biol.Chem.271:3011−3017(1996);Yamanakaら,”A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme,”Genes&Dev.11:321−333(1997);Sowdenら,”Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing,”Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998))。悪影響は、低レベルから中程度のレベルのAPOBEC−1発現を有するトランスジェニック動物において観測されなかった(Tengら,”Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B100 and normal low density lipoprotein production,”J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Qianら,”Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors,”Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013−1020(1998);Wuら、”Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits,”J.Surg.Res.85:148−157(1999))。
【0009】
アポリポタンパク質B mRNA編集を改変することにおける、apobec−1遺伝子治療法の限界のある結果にもかかわらず、このような遺伝子治療は、永続的に上昇したレベルのAPOBEC−1発現または感染性形質転換ベクター(例えば、アデノウイルスベクター)の使用に関連する問題のいずれかに由来する、大きすぎる悪影響の危険性を提示している。
【0010】
これらの理由のために、アポリポタンパク質B mRNA編集を達成するためのアプローチを同定することが所望され、ここで、この導入は、低レベルで維持され得、そして重要なことには、一過性の様式で達成され得る。さらに、報告された遺伝子療法的アプローチにおいて観察される副作用を実質的に持たないアポリポタンパク質B mRNA編集を達成するためのアプローチを同定することが所望される。本発明は、当該分野におけるこれらおよび他の困難性を克服するように指向される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0011】
(発明の要旨)
本発明の第1の局面は、以下を含むキメラタンパク質に関する:タンパク質形質導入ドメイン(protein transduction domain)を含む第1のポリペプチド、およびアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集(edit)し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチド。
【0012】
本発明の第2の局面は、以下を含むキメラタンパク質に関する:タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチド;およびアポリポタンパク質B mRNAに結合してAPOBEC−1によるmRNAの編集を促進し得るAPOBEC−1相補因子(「ACF」)またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチド。
【0013】
本発明の第3および第4の局面は、本発明のキメラタンパク質のうちの1つをコードするDNA分子に関する。このようなDNA分子を含むDNA構築物、発現ベクター、および組換え宿主細胞もまた開示される。
【0014】
本発明の第5の局面は、以下を含む組成物に関する:薬学的に受容可能なキャリアおよび本発明のキメラタンパク質。
【0015】
本発明の第6の局面は、以下を含む組成物に関する:タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドおよびアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含む第1のキメラタンパク質;ならびにタンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドおよびアポリポタンパク質B mRNAに結合してAPOBEC−1またはそのフラグメントによるmRNAの編集を促進し得るACFまたはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含む第2のキメラタンパク質。
【0016】
本発明の第7の局面は、本発明のキメラタンパク質または本発明の組成物のいずれかを含む送達デバイスに関する。
【0017】
本発明の第8の局面は、以下を包含する、インビボでのアポリポタンパク質B mRNAの編集を修飾する方法に関する:タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドおよびアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含むキメラタンパク質と、細胞中のアポリポタンパク質B mRNAとを、未処理細胞と比較して、この細胞により分泌されるアポリポタンパク質B100の濃度と比較した場合にこの細胞により分泌されるアポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下で接触させる工程。
【0018】
本発明の第9の局面は、以下を包含する血清LDLレベルを減少する方法に関する:アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む一定量のタンパク質を、患者の1つ以上の細胞に、細胞を遺伝子改変することなく送達する工程(この一定量は、1つ以上の細胞により血清に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させ、その結果、LDLの血清濃度を減少させるのに有効である)。
【0019】
本発明の第10の局面は、以下を包含する、アテローム発生性の疾患または障害を処置または予防する方法に関する:アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む、有効量のタンパク質を患者に投与する工程(ここで、投与の際に、このタンパク質は、1つ以上の細胞により血清に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下で、VLDL−アポリポタンパク質Bを合成および分泌し得る患者の1つ以上の細胞により取り込まれ、それによって、血清からのVLDL−アポリポタンパク質B48の迅速な除去が、LDLの血清濃度を減少させて、アテローム発生性疾患または障害を処置または予防する)。
【0020】
本発明の第11の局面は、肝臓細胞による摂取に対して標的化されたリポソームまたはニオソームに関する。このリポソームまたはニオソームは、(i)アポリポタンパク質B mRNAを編集するのに有効なAPOBEC−1またはそのフラグメント、(ii)アポリポタンパク質B mRNAに結合するのに有効なACFまたはそのフラグメント、あるいは(iii)それらの組み合わせ、を含有する。リポソームまたはニオソームを含む組成物もまた開示される。
【0021】
本発明は、VLDL−アポリポタンパク質Bを産生および分泌する細胞において細胞内APOBEC−1を増加させるための、タンパク質媒介性送達の有効性を実証する。インビボでのアポリポタンパク質B mRNA編集の程度を増大することにより、このような細胞により分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B100に対するVLDL−アポリポタンパク質B48の比率を改変する(特に、VLDL―アポリポタンパク質B48の相対的血清濃度を増加させ、そしてVLDL−アポリポタンパク質B100の相対的血清濃度を減少させる)ことが可能である。これらの複合体の性質に起因して、B48複合体は、血清からより迅速に除去され、主要なアテローム発生性疾患因子であるLDLへのVLDLの変換を最小限に抑える。VLDL−アポリポタンパク質B100の量を最小限に抑え、そしてVLDL−アポリポタンパク質B48の量を増加させることにより、アテローム発生性疾患または障害の処置および予防の両方を行うことが可能である。さらに、タンパク質送達を用いることにより、遺伝子療法の明らかに回避不可能な副作用を回避することが可能である。本明細書中に示されるこれらの結果は、正確に制御された肝性編集活性の誘導を介した高脂血の処置について新たな可能性を開くものである。
【0022】
(発明の詳細な説明)
本発明は、アポリポタンパク質B mRNAの編集を調節するため、従って、分泌されるアポリポタンパク質B誘導体の相対濃度を調節するための、タンパク質により媒介されるアプローチに関し、これは、アポリポタンパク質Bおよびその誘導体に関連するアテローム性疾患因子(例えば、低密度リポタンパク質(「LDL」))の血清レベルを制御するためのアプローチを提供する。
【0023】
本発明の1つの局面によれば、このような使用のための第1のキメラタンパク質が提供される。この第1のキメラタンパク質は、タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチド、およびAPOBEC−1またはアポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るそのフラグメントを含む第2のポリペプチドを含む。
【0024】
この第1のポリペプチドは、キメラタンパク質の細胞取込みを誘導するために適切な、任意のタンパク質、またはそのポリペプチドフラグメントであり得る。
【0025】
例として、いくつかの公知のタンパク質由来のタンパク質形質導入ドメインが使用され得、これには、以下が挙げられるが、これらに限定されない:HIV−1 Tatタンパク質、Drosophila異種形成転写因子(ANTP)、およびHSV−1 VP22転写因子(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:Intracellular delivery of biologically active proteins,compounds,and DNA」、TiPS 21:45−48(2000)、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。
【0026】
好ましいタンパク質形質導入ドメインは、ヒト免疫不全ウイルス(「HIV」)tatタンパク質のタンパク質形質導入ドメインである。例示的なHIV tatタンパク質形質導入ドメインは、以下のような配列番号9のアミノ酸配列を有する:
【0027】
【化1】
このタンパク質形質導入ドメインはまた、核転座ドメインであることが注目されている(HIV Sequence Compendium 2000,Kuikenら(編)、Theoretical Biology and Biophysics Group,Los Alamos National Laboratory、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。HIV tatタンパク質形質導入ドメインをコードする1つのDNA分子は、以下のような配列番号10のヌクレオチド配列を有する:
agaaaaaaaa gaagacaaag aagaaga 27
これらのtat配列のバリエーションもまた、使用され得る。このような配列改変体は、HIV Sequence Compendium 2000,Kuikenら(編)、Theoretical Biology and Biophysics Group,Los Alamos National Laboratory(これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)において報告されている。
【0028】
他の細胞取り込みポリペプチドおよびその使用は、文献に記載されており、これらのポリペプチドとしては、SN50ペプチドの膜貫通配列、Grb2 SH2ドメイン、ならびにインテグリンβ3、インテグリンβ1、およびインテグリンαIIbの細胞質ドメインが挙げられる(Hawiger、「Noninvasive intracellular delivery of functional peptides and proteins」、Curr.Opin.Chem.Biol.3:89−94(1999)、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。
【0029】
第2のポリペプチドは、全長APOBEC−1、またはその触媒ドメインを含むそのフラグメントのいずれかであり得る。APOBEC−1タンパク質またはそのフラグメントは、哺乳動物APOBEC−1タンパク質またはそのフラグメントであり、ヒト、ラット、マウスなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0030】
全長ヒトAPOBEC−1は、以下のような配列番号11によるアミノ酸配列を有する:
【0031】
【化2】
このヒトAPOBEC−1配列は、Genbank登録番号NP_001635において報告され、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。全長ヒトAPOBEC−1は、推定二部構成核転座シグナルをアミノ酸残基15〜34の間に、触媒中心をアミノ酸残基61〜98の間に、そして推定細胞質保持シグナルをアミノ酸残基173−229の間に含むと考えられる。全長ヒトAPOBEC−1をコードするcDNA配列を、以下のように配列番号12として記載する:
【0032】
【化3】
全長ラットAPOBEC−1は、以下のような配列番号13によるアミノ酸配列を有する:
【0033】
【化4】
このラットAPOBEC−1配列は、Genbank登録番号P38483において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。ラットAPOBEC−1を使用する組換え研究は、推定核転座シグナルを含むN末端領域が、APOBEC−1の核分布のために必要とされ、一方で、C末端領域は、推定細胞質保持シグナルを含むことを実証した(Yangら、「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apolipoprotein B mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075−13080(1997)、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)。全長ラットAPOBEC−1をコードするcDNA配列は、以下のような配列番号14として記載される:
【0034】
【化5】
このcDNA分子は、Genbank登録番号L07114において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0035】
全長マウスAPOBEC−1は、以下のような配列番号15によるアミノ酸配列を有する:
【0036】
【化6】
このマウスAPOBEC−1配列は、Genbank登録番号NP_112436において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。全長マウスAPOBEC−1をコードするcDNA配列は、以下のような配列番号16として記載される:
【0037】
【化7】
このcDNA分子は、Genbank登録番号NM_031159において報告されており、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0038】
本発明の第1のキメラタンパク質はまた、1つ以上の他のポリペプチド配列を含み得、この配列としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:(i)細胞質局在タンパク質を含むポリペプチドまたはそのフラグメントであって、これは、第1のキメラタンパク質の細胞取り込みの際に、第1のキメラタンパク質を細胞質に局在させる;(ii)隣接する複数のヒスチジン残基を含むポリペプチド;ならびに(iii)エピトープタグを含むポリペプチド。
【0039】
細胞質局在タンパク質を含むポリペプチドまたはそのフラグメントは、第1のキメラタンパク質が転座された細胞の細胞質内に第1のキメラタンパク質を効率的に保持し得る、任意のタンパク質、またはそのフラグメントであり得る。1つのこのようなタンパク質は、ニワトリ筋肉ピルビン酸キナーゼ(「CMPK」)であり、これは、以下のような配列番号17のアミノ酸配列を有する:
【0040】
【化8】
全長CMPKをコードするDNA分子は、以下のような配列番号18によるヌクレオチド配列を有する:
【0041】
【化9】
全長CMPKについてのアミノ酸配列およびヌクレオチド配列は、それぞれGenbank登録番号AAA49021およびJ00903において報告されており、これらの各々は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0042】
第1のキメラタンパク質の細胞質保持をもたらすCMPKのフラグメントとしては、配列番号18の少なくとも残基1〜479を含むポリペプチドが挙げられるが、これらに限定されない。
【0043】
複数のヒスチジン残基を含むポリペプチドは、好ましくは、このようなヒスチジン残基を含む第1のキメラタンパク質が、複数のヒスチジン残基を認識する抗体によって結合されることを可能にするために十分な数のヒスチジン残基を含む。HnをコードするDNA分子の1つの型は、(cac)nであり、ここで、nは、1より大きいが、好ましくは、5より大きい。このHis領域は、免疫精製(これは、以下にさらに詳細に記載される)の間に使用され得る。
【0044】
エピトープタグを含むポリペプチドは、そのエピトープタグに対して惹起される抗体で認識される、任意のエピトープタグであり得る。例示的なエピトープタグは、赤血球凝集素(「HA」)ドメインである。HAドメインは、第1のキメラタンパク質の、転座された細胞内での局在を試験することが望ましい場合にのみ、すなわち、インビトロで、存在する。1つの適切なHAドメインは、以下のような配列番号19によるアミノ酸配列を有する:
【0045】
【化10】
このHA配列は、以下のような配列番号20によるヌクレオチド配列を有するDNA分子によって、コードされる:
tacccctacg acgtgcccga ctacgcc 27
ヒトにおける使用に適切な本発明の例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと命名される)が、図1Aに記載される。この第1のキメラタンパク質(ヒト)は、N末端HIVtatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ヒトAPOBEC−1のポリペプチドフラグメント、CMPKドメインおよびC末端Hisタグを含む。この例示的な第1のキメラタンパク質(ヒト)のアミノ酸配列(配列番号2)およびコードヌクレオチド配列(配列番号1)は、それぞれ、図1Dおよび1B〜Cに記載される。
【0046】
ラットにおける使用に適切な本発明の例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと命名される)が、図2Aに記載される。この第1のキメラタンパク質(ラット)は、N末端HIV tatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ラットAPOBEC−1のポリペプチドフラグメント、CMPKドメインおよびC末端Hisタグを含む。この例示的な第1のキメラタンパク質(ラット)のアミノ酸配列(配列番号4)およびコードヌクレオチド配列(配列番号3)は、それぞれ、図2Dおよび2B〜Cに記載される。
【0047】
本発明の第2の局面によると、上記の第1のキメラタンパク質と共に使用するための第2のキメラタンパク質が提供される。この第2のキメラタンパク質は、タンパク質形質導入ドメインを含む第1のポリペプチドと、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得るACFまたはそのフラグメントを含む第2のポリペプチドとを含む。
【0048】
この第2のキメラタンパク質の第1のポリペプチドは、上記のタイプのタンパク質形質導入ドメインであり得る。この第2のキメラタンパク質のタンパク質形質導入ドメインは、この第1のキメラタンパク質のタンパク質形質導入ドメインと同じであっても異なっていてもよい。
【0049】
上記のように、この第2のキメラタンパク質の第2のポリペプチドは、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得るACFまたはそのフラグメントを含む。多数の異なるタンパク質が、アポリポタンパク質B mRNAの編集においてAPOBEC−1を援助することが提案されているが、ACFは、ヒト系におけるインビトロでの編集のための最小タンパク質補体として同定された(Mehtaら、「Molecular cloning of apobec−1 complementation factor,a novel RNA binding protein involved in the editing of apo B mRNA」、Mol.Cell.Biol.20:1846−1854(2000)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))。従って、本発明によると、第2のキメラタンパク質は、ムアリング(mooring)配列においてアポリポタンパク質B mRNAに結合し、そして第1のキメラタンパク質との相互作用を介して、この第1のキメラタンパク質を編集されるべきアポリポタンパク質B mRNAのシチジン(すなわち、6666位)まで隔離し、それによりウリジンへの変換を引き起こす。上記のように、この変換は、アポリポタンパク質B48誘導体の発現に寄与する終止コドンを生じる。
【0050】
最近の研究により、APOBEC−1が、その核局在化のためのシャペロンを必要とすることが示唆された(Yangら、「Intracellular trafficking determinants in APOBEC−1,the catalytic subunit for cytidine to uridine editing of apolipoprotein B mRNA」、Exp.Cell Res.267:153−164(2001)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))。しかし、より最近では、APOBEC−1が、細胞全体にわたって、ACFと会合している可能性が最も高く、従って、これはAPOBEC−1/ACF複合体として核に移入し得ることが、知られている。二部構成核局在化シグナルは、ACF中にあることが予測される(以下を参照のこと)。
【0051】
ACFは、ラットの肝細胞内で十分なレベルで発現され(Danceら、「Two proteins essential for apolipoprotein B mRNA editing are expressed from a single gene through alternative splicing」、J.Biol.Chem.,(写本M111337200(2000)として電子的に公開されている)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))、その結果、細胞内ACF濃度の増大は必要ない。しかし、アポリポタンパク質B mRNAの編集を最適化するために、いくつかの場合において、細胞内ACF濃度を増加することが望まれ得る。
【0052】
全長ラットACFは、以下の配列番号21に従うアミノ酸配列を有する:
【0053】
【化11】
全長ラットACFをコードするDNA分子は、以下の配列番号22に従うヌクレオチド配列を有する:
【0054】
【化12】
全長ラットACF65のアミノ酸配列およびヌクレオチド配列は、それぞれ、Genbank登録番号AKK50145およびAY028945として報告され、これらの各々は、その全体が本明細書中に参考として援用される。さらに、Genbank登録番号AF290984(これはその全体が本明細書中に参考として援用される)として同定されるように、ラットACF54の短いアイソフォームが存在することに注意しなければならない。
【0055】
全長ヒトACFは、以下の配列番号23に従うアミノ酸配列を有する:
【0056】
【化13】
全長ヒトACFをコードするDNA分子は、以下の配列番号24に従うヌクレオチド配列を有する:
【0057】
【化14】
全長ヒトACFのアミノ酸配列およびヌクレオチド配列は、それぞれ、Genbank登録番号AAF76221およびAF271789として報告され、これらの各々は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【0058】
ヒトACFホモログとラットACFホモログとの比較において、これらのタンパク質は、アミノ酸レベルにおいて93.5%の同一性を共有し、さらに、ヒトACFに対して惹起された抗体もまた、ラットACFを認識するようである。APOBEC−1によるアポリポタンパク質 mRNAの編集の機能的相補性は、ACFのN末端の380残基に関連することが報告された(Blancら、「Mutagenesis of Apobec−1 complementation factor reveals distinct domains that modulate RNA binding,protein−protein interaction with Apobec−1,and complementation of C to U RNA−editing activity」、J.Biol.Chem.276(49):46386−46393(2001)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される))。
【0059】
本発明の第2のキメラタンパク質はまた、1つ以上の他のポリペプチド配列を含み得、これには以下が挙げられるが、これらに限定されない:(i)細胞質局在化タンパク質またはそのフラグメントを含むポリペプチドであって、第2のキメラタンパク質の細胞取込みの際、この第2のキメラタンパク質を細胞質に局在する、ポリペプチド:(ii)複数の隣接ヒスチジン残基を含むポリペプチド;および(iii)血球凝集素ドメインを含むポリペプチド。これらの各々は、第1のキメラタンパク質に関して上で記載されている。
【0060】
ヒトにおける使用に適切な本発明の例示的な第2のキメラタンパク質(Tat−hACFと命名される)は、図3Aに記載される。この第2のキメラタンパク質(ヒト)は、N末端HIV tatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ヒトACFのポリペプチドフラグメント、およびC末端Hisタグを含む。この例示的な第2のキメラタンパク質(ヒト)のアミノ酸配列(配列番号6)およびコードヌクレオチド配列(配列番号5)は、図3B〜Cに記載される。
【0061】
ラットにおける使用に適切な本発明の例示的な第2のキメラタンパク質(Tat−rACFと命名される)は、図4Aに記載される。この第2のキメラタンパク質(ラット)は、N末端HIV tatタンパク質形質導入ドメイン、血球凝集素ドメイン、ラットACFのポリペプチドフラグメント、およびC末端Hisタグを含む。この例示的な第2のキメラタンパク質(ラット)のアミノ酸配列(配列番号8)およびコードヌクレオチド配列(配列番号7)は、図4B〜Cに記載される。
【0062】
上記の第1および第2のキメラタンパク質をコードするDNA分子は、Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Springs Laboratory,Cold Springs Harbor,New York(1989)、およびAusubelら(編)、Current Protocols in Molecular Biology,John,Wiley & Sons(New York,NY)(1999および上記の版)(これらの各々はその全体が本明細書中に参考として援用される)に記載されるような、遺伝子フラグメントをサブクローニングするための従来の分子遺伝子操作を使用して、構築され得る。これらと共に、APOBEC−1、ACFまたはCMPKをコードするDNA分子の所望のフラグメントが、このタンパク質の特定の部分を提示するように選択された特定のプライマーセットと共にPCR技術を使用して、得られ得る。Erlichら、Science 252:1643−51(1991)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される)。
【0063】
一旦、所望のDNA分子が構築されると、DNA構築物は、適切な調節配列を有する第1または第2のキメラタンパク質をコードするDNA分子と一緒にライゲーションすることによって、構築され得、この調節配列としては、DNA分子の5’に作動可能に連結されたプロモーター配列、DNA分子の3’に作動可能に連結された3’調節配列、および任意のエンハンサーエレメント、サプレッサエレメントなどが挙げられるが、これらに限定されない。このDNA構築物は、次いで、適切な発現ベクターに挿入され得る。その後、このベクターを使用して、宿主細胞(代表的には、原核生物を除く)を形質転換し、そして組換え宿主細胞は、本発明の第1または第2のキメラタンパク質を発現し得る。
【0064】
原核生物宿主細胞が、その後の形質転換のために選択される場合、DNA構築物(すなわち、導入遺伝子)を構築するために使用されるプロモーター領域は、特定の宿主に適切でなければならない。真核生物宿主細胞における発現について以下に記載されるように、真核生物プロモーターのDNA配列は、原核生物プロモーターのDNA配列とは異なる。真核生物プロモーターおよび付随する遺伝子シグナルは、原核生物系において認識され得ないか、または原核生物系中で機能し得ず、さらに、原核生物プロモーターは、真核生物細胞において認識されず、そして真核生物細胞中で機能しない。
【0065】
同様に、原核生物におけるmRNAの翻訳は、真核生物のシグナルとは異なる適切な原核生物シグナルの存在に依存する。原核生物におけるmRNAの効率的な翻訳は、mRNA上のリボソーム結合部位(シャイン−ダルガーノ(「SD」)配列と呼ばれる)を必要とする。この配列は、タンパク質のアミノ末端メチオニンをコードする開始コドン(通常は、AUG)の前に位置するmRNAの短いヌクレオチド配列である。このSD配列は、16S rRNA(リボソームRNA)の3’末端に対して相補的であり、おそらく、rRNAと二重鎖形成することによって、リボソームへのmRNAの結合を促進し、リボソームの正確な位置決めを可能にする。遺伝子発現の最大化の総説については、RobertsおよびLauer、Methods in Enzymology,68:473(1979)(これはその全体が本明細書中に参考として援用される)を参照のこと。
【0066】
プロモーターは、それらの「強さ」(すなわち、それらの転写を促進する能力)が様々である。クローニングされた遺伝子を発現する目的で、高レベルの転写、従って高レベルのこの遺伝子の発現を得るために、強いプロモーターを使用することが望ましい。利用される宿主細胞系に依存して、多くの適切なプロモーターのいずれか1つが使用され得る。例えば、E.coliにおけるクローニングの場合、そのバクテリオファージまたはプラスミド、T7ファージプロモーターのようなプロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、recAプロモーター、リボソームRNAプロモーター、大腸菌ファージλなどのPRプロモーターおよびPLプロモーター(lacUV5、ompF、bla、lppなどが挙げられるが、これらに限定されない)が、隣接するDNAセグメントの高レベルの転写を方向付けるために使用され得る。さらに、ハイブリッドtrp−lacUV5(tac)プロモーターまたは組換えDNAもしくは他の合成DNA技術により生成される他のE.coliプロモーターは、挿入される遺伝子の転写を提供するために使用され得る。
【0067】
細菌宿主細胞系統および発現ベクターは、特異的に誘導されない限り、プロモーターの作用を阻害するように選択され得る。特定のオペロンにおいて、特異的誘導物質の添加は、挿入されるDNAの効率的な転写に必要である。例えば、lacオペロンは、ラクトースまたはIPTG(イソプロピルチオ−β−D−ガラクトシド)の添加により誘導される。種々の他のオペロン(例えば、trp、proなど)は、異なる制御下にある。
【0068】
特異的開始シグナルもまた、原核生物細胞における効率的な遺伝子の転写および翻訳に必要である。これらの転写および翻訳開始シグナルは、それぞれ、遺伝子特異的メッセンジャーRNAおよび合成されるタンパク質の量により測定されるように、「強さ」がさまざまであり得る。プロモーターを含むDNA発現ベクターはまた、種々の「強い」転写および/または翻訳開始シグナルの任意の組み合わせを含み得る。例えば、E.coliにおける効率的な翻訳は、リボソーム結合部位を提供するための開始コドン(「ATG」)に対して5’側の約7〜9塩基のシャイン−ダルガーノ(「SD」)配列を必要とする。従って、宿主細胞リボソームにより利用され得る任意のSD−ATG組み合わせが使用され得る。このような組み合わせとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:大腸菌ファージλのcro遺伝子もしくはN遺伝子からのSD−ATG組み合わせ、またはE.coliトリプトファンE、D、C、BまたはA遺伝子からの組み合わせ。さらに、組換えDNAまたは他の技術(合成ヌクレオチドの組み込みを含む)により生成された任意のSD−ATG組み合わせが使用され得る。
【0069】
哺乳動物細胞はまた、本発明の第1のキメラタンパク質または第2のキメラタンパク質を組換え生成するために使用され得る。適切な哺乳動物宿主細胞としては、COS細胞(例えば、ATCC番号CRL 1650または1651)、BHK細胞(例えば、ATCC番号CRL 6281)、CHO細胞(ATCC番号CCL 61)、HeLa細胞(例えば、ATCC番号CCL 2)、293細胞(ATCC番号1573)、CHOP細胞、およびNS−1細胞が挙げられるが、これらに限定されない。哺乳動物細胞における発現を方向付けるための適切な発現ベクターは、一般に、プロモーター、ならびに当該分野で公知の他の転写制御配列および翻訳制御配列を含む。一般的なプロモーターとしては、SV40、MMTV、メタロチオネイン−1、アデノウイルスE1a、CMV、即時初期、免疫グロブリン重鎖プロモーターおよびエンハンサー、ならびにRSV−LTRが挙げられるが、これらに限定されない。
【0070】
宿主細胞の選択に拘らず、一旦、第1のキメラタンパク質または第2のキメラタンパク質をコードするDNA分子が、周知の分子クローニング技術を使用して、その適切な調節領域と連結されると、このDNA分子は、適切なベクターに導入されるかまたはそうでなければ当該分野で周知の形質転換プロトコルを使用して宿主細胞に直接導入され得る(Sambrookら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第2版,Cold Spring Harbor Press,NY(1989)(その全体が本明細書中に参考として援用される))。
【0071】
組換えDNA分子は、形質転換、特に形質導入、接合、動員(mobilization)、またはエレクトロポレーションを介して宿主細胞に導入され得る。適切な宿主細胞としては、細菌、ウイルス、酵母、哺乳動物細胞、昆虫、植物などが挙げられるが、これらに限定されない。宿主細胞は、適切な培地中で増殖される場合、キメラタンパク質を発現し得る。次いで、このキメラタンパク質は、培地から単離され得、必要であれば、精製され得る。第1のキメラタンパク質または第2のキメラタンパク質は、好ましくは、従来の技術(免疫精製技術を含む)により精製形態(好ましくは、少なくとも約80%純粋、より好ましくは約90%純粋)で生成される。免疫単離、その後の金属キレートアフィニティークロマトグラフィーおよび陽イオン交換クロマトグラフィーは、以下の実施例1に記載される。
【0072】
本発明のさらなる局面は、多くの組成物、好ましくは、薬学的組成物に関する。これらは、本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質を含む。
【0073】
1つの実施形態に従って、組成物は、薬学的に受容可能なキャリアおよび本発明の第1のキメラタンパク質を含む。第1のキメラタンパク質は、好ましくは、第1のキメラタンパク質を取り込む細胞におけるアポリポタンパク質B mRNAの編集を改変するに有効な量で存在する。
【0074】
第2の実施形態に従って、組成物は、本発明の第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質を含む。この組成物はまた、第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質が分散される薬学的に受容可能なキャリアを含み得る。好ましくは、この第1のキメラタンパク質は、第1のキメラタンパク質を取り込む細胞におけるアポリポタンパク質B mRNAの編集を改変するに有効な量で存在し、そして第2のキメラタンパク質は、第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質を取り込む細胞においてアポリポタンパク質B mRNAを改変する際に、アポリポタンパク質B mRNAに結合し第1のキメラタンパク質を補助するに有効な量で存在する。
【0075】
本発明の組成物はまた、適切な賦形剤または安定化剤を含み得、固体形態または液体形態(例えば、錠剤、カプセル剤、散剤、溶液、懸濁液または乳濁液)にあり得る。代表的には、この組成物は、キャリア、賦形剤、安定化剤などとともに、約0.01〜99%、好ましくは、約20〜75%のキメラタンパク質を含む。
【0076】
固体の単位投薬形態は、従来どおりの型であり得る。この固体形態は、カプセル剤(例えば、本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質、ならびにキャリア(例えば、滑沢剤およびラクトース、スクロースまたはコーンスターチなどのような不活性充填剤)を含む通常のゼラチン型)であり得る。別の実施形態において、これら第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質は、結合剤(例えば、アカシアゴム、コーンスターチまたはゼラチン)、崩壊剤(例えば、コーンスターチ、ポテトスターチ、アルギン酸)および滑沢剤(例えば、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウム)と組み合わせて、従来の錠剤基剤(例えば、ラクトース、スクロースまたはコーンスターチ)とともに錠剤にされ得る。
【0077】
本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質はまた、薬学的キャリアとともに、生理学的に受容可能な希釈剤中のこれらの材料の溶液または懸濁液により注射可能なまたは局所的に適用可能な投薬量で投与され得る。このようなキャリアは、界面活性剤および他の薬学的かつ生理学的に受容可能なキャリア(アジュバント、賦形剤または安定化剤を含む)の添加ありまたはなしの、滅菌液体(例えば、水および油)を含む。例示的な油は、石油、動物性油、植物性油、または合成起源の油(例えば、落花生油、ダイズ油、または鉱油)である。一般に、水、生理食塩水、デキストロース水溶液および関連した糖類水溶液、およびグリコール(例えば、プロピレングリコールまたはポリエチレングリコール)は、特に注射用液体に関してましい液体キャリアである。
【0078】
エアロゾルとしての使用に関して、溶液中または懸濁液中の本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質は、適切な噴霧体(例えば、従来のアジュバントを含有する炭化水素噴霧体(例えば、プロパン、ブタンまたはイソブタン))とともに、加圧エアロゾル容器中に充填され得る。本発明の組成物はまた、ネブライザまたはアトマイザ中のような加圧していない形態で投与され得る。
【0079】
達成される処置に依存して、本発明の化合物は、経口的に、局所的に、経皮的に、非経口的に、皮下に、静脈内に、筋肉内に、腹腔内に、腔内に、または嚢内注入により、眼内に、動脈内に、病巣内に、または粘膜(例えば、鼻粘膜、喉粘膜、および気管支粘膜)への適用により、投与され得る。大部分の場合、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、および動脈内経路が好ましい。
【0080】
本発明の範囲内の組成物は、本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質が、上記の意図された目的を達成するに有効な量で含まれる全ての組成物を含む。個々の必要性は変化するが、第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質の各々の有効量の至適範囲の決定は、当該分野の技術範囲内である。代表的な投薬量は、約0.01〜約100mg/kg体重を含む。好ましい投薬量は、約0.1〜約100mg/kg体重を含む。最も好ましい投薬量は、約1〜約100mg/kg体重を含む。
【0081】
第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質の量は、アポリポタンパク質B mRNA編集の所望の程度に従って、第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質の投薬レベルを最適化するための慣用的な試験を使用して当業者により決定され得る。国立衛生研究所の国民コレステロール教育プログラム(NCEP)による2001年5月のガイドラインに基づくと、心臓発作の危険性が低い個体は、160mg/dL未満のLDLレベルを有するものとしているが、危険性が最高の個体は、100mg/dL未満のLDLを目指すものとしている。本発明の第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質の投与のための処置レジメンはまた、当業者により容易に決定され得る。
【0082】
代表的には、第1のキメラタンパク質および/または第2のキメラタンパク質(あるいは本発明のキメラタンパク質の一方または両方を含む組成物)は、本発明のキメラタンパク質または組成物を含む薬物送達デバイスを介して投与され得る。例示的な送達デバイスとしては、リポソーム、ニオソーム(niosome)、経皮パッチ、インプラント、およびシリンジが挙げられるが、これらに限定されない。
【0083】
リポソームは、水相をカプセル化する1以上の同心円状に並んだ脂質二重層から構成されるビヒクルである。これらは、通常は、漏れやすくはないが、穴または孔が膜に生じれば、膜が溶解または分解されれば、あるいは膜温度が相転移温度に上昇すれば、漏れやすくなり得る。リポソームを介する薬物送達の現在の方法は、リポソームキャリアが、最終的には、標的部位にて透過性になり、カプセル化された薬物を放出することが必要である。このことは、例えば、リポソーム二重層が、体内の種々の因子の作用を介して経時的に分解される受動的様式にて達成され得る。あらゆるリポソーム組成物は、循環中または体内の他の部位にて特徴的な半減期を有し、従って、リポソーム組成物の半減期を制御することにより、脂質二重層が分解する速度は、いくらか制御され得る。
【0084】
受動的薬物放出とは対照的に、能動的な薬物放出は、リポソームビヒクル中の透過性の変化を誘導する薬剤を使用することを包含する。リポソーム膜は、環境がリポソーム膜の近辺で酸性になると不安定になるように構築され得る(例えば、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7851(1987);Biochemistry 28:908(1989)(本明細書中にそれらの全体が参考として援用される)を参照のこと)。例えば、リポソームが標的細胞によるエンドサイトーシスを受けると、例えば、リポソームは、酸性エンドソーム(これは、リポソームを不安定にし、薬物放出を生じる)に送られ得る。
【0085】
あるいは、リポソーム膜は、リポソームをゆっくりと不安定にする酵素が、膜上のコーティングとして配置されるように、化学的に修飾され得る。薬物放出の制御は、最初に膜に配置された酵素の濃度に依存するので、薬物放出を調節または変化させて、「要求に応じた」薬物送達を達成する真の効率的方法は存在しない。リポソームビヒクルが標的細胞に接触すると直ぐに飲み込まれ、pHの低下が薬物放出をもたらすという点で、同じ問題がpH感受性リポソームにある。
【0086】
このリポソーム送達系はまた、能動的な標的化を介して標的の器官、組織または細胞に蓄積するように作製され得る。本発明に従って、リポソームは、肝細胞レセプターを標的化する分子をリポソーム二重層に取り込むことによって、肝臓細胞に標的化され得る。1つのこのような分子は、肝細胞のアシアロ糖タンパク質レセプターを標的化する、アシアロ糖タンパク質アシアロフェチュインである。リポソーム二重層へのアシアロフェチュインの取り込みは、Wuら,「Increased liver uptake of liposomes and improved targeting efficacy by labeling with asialofetuin in rodents」,Hepatology 27(3):772−778(1998)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)に示される手順に従って実施され得る。
【0087】
ニオソームは、両親媒性材料によって形成される小胞である。非イオン性界面活性剤が、最初に研究された材料であった(Igaら,「Membrane modification by negatively charged stearylpolyoxyethylene derivatives for thermosensitive liposomes:Reduced liposomal aggregation and avoidance of reticuloendothelial system uptake」,J.Drug Target 2:259−67(1994)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。そしてそれ以後、多数の界面活性剤が、密閉した二重層小胞へと自己アセンブルすることが見出されている(Ahlら,「Enhancement of the in vivo circulation lifetime of L−alpha−distearoylphosphatidylcholine liposomes:Importance of liposomal aggregation versus complement opsonization」,Biochim Biophys Acta 1329:370−82(1997)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。これらのニオソーム材料は、第1キメラタンパク質もしくは第2キメラタンパク質の送達のために、あるいは、APOBEC−1またはそのフラグメントの単独またはACFもしくはそのフラグメントとの組み合わせでの送達のために、使用され得る。
【0088】
例えば、ポリオキシエチレン(分子量1,000)表面を有する200nmのドキソルビシンニオソームは、肝臓によって迅速に取り込まれることが示されており(Uchegbuら,「Distribution,metabolism and tumoricidal activity of doxorubicin administered in sorbitan monostearate(Span 60)niosomes in the mouse」,Pharm.Res.12:1019−24(1995)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))、薬物送達のためにポリマー性薬物結合体が形成されるのを可能にしている(Duncan,「Drug polymer conjugates−potential for improved chemotherapy」,Anti−Cancer Drugs 3:175−210(1992)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)を参照のこと)。これらの技術は、第1キメラタンパク質および第2キメラタンパク質の送達のために、あるいは、APOBEC−1またはそのフラグメントの単独またはACFもしくはそのフラグメントとの組み合わせでの送達のために、容易に適合され得る。
【0089】
薬学的に受容可能なキャリア中においてこのリポソームまたはニオソームを含む組成物もまた意図される。
【0090】
経皮送達デバイスは、ソノフォレーシス(sonophoresis)と組み合わせて脂質ベースの組成物(すなわち、パッチの形態)を使用することによって、低分子量タンパク質の送達のために使用されている。しかし、Ellinwood,Jr.らに対する米国特許第6,041,253号(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)において報告されたように、経皮送達は、例えば、イオン導入法またはエレクトロポレーションによって電場を適用することによって、さらに増強され得る。角質層中の脂質層の空洞化を誘導する低周波超音波を使用することによって、より高い経皮フラックス、経皮フラックスの迅速な制御、およびより低い超音波強度での薬物送達が達成され得る。なおさらなる増強が、電場および超音波と共に化学的エンハンサーおよび/または磁場の組み合わせを使用して獲得され得る。
【0091】
移植可能または注射可能なタンパク質蓄積組成物もまた使用され得、これは、例えば、第1キメラタンパク質および第2キメラタンパク質の長期間送達を提供する。例えば、Brodbeckらに対する米国特許第6,331,311号(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される)は、生体適合性ポリマー、このポリマーを溶解しそして粘着性のゲルを形成する溶媒、およびこの粘着性のゲル中に分散した液滴相の形態の乳化剤を含む、注射可能な蓄積ゲル組成物を報告している。注射に際して、このようなゲル組成物は、送達される薬剤の比較的持続した速度での分配を提供し得、それによって、送達される薬剤が最初に一気に流出する(burst)のを回避する。
【0092】
当業者に公知である他の適切なタンパク質送達系もまた使用されて、所望の送達を達成し得、それにより、アポリポタンパク質B mRNAの編集における改変およびそれに付随する効果を達成し得る。
【0093】
アポリポタンパク質B mRNAを編集し得る第1キメラタンパク質によって、本発明は、インビボにおけるアポリポタンパク質B mRNAの編集を改変する方法を提供する。本発明のこの局面は、未処理細胞(すなわち、第1キメラタンパク質を取り込まなかった細胞)と相対的な、この細胞によって分泌されるアポリポタンパク質B100の濃度と比較して、この細胞によって分泌されるアポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下で、本発明の第1キメラタンパク質と細胞中のアポリポタンパク質B mRNAとを接触させることによって実施され得る。基本的には、この接触は、第1キメラタンパク質の細胞性取り込みを誘導するに有効な条件下で、この第1キメラタンパク質に細胞を曝露することによって実施される。この第1キメラタンパク質は、第1ポリペプチドを含む(すなわち、この第1キメラタンパク質は、タンパク質形質導入ドメインを含む)ので、この第1キメラタンパク質は細胞によって取り込まれる。さらに、同じ細胞はまた、本発明の第2キメラタンパク質と接触され得、これによってこの第2キメラタンパク質もまた、細胞によって取り込ませる。結果として、細胞中のアポリポタンパク質B mRNAは、第2キメラタンパク質によって接触され、第1キメラタンパク質によるその編集を容易にするように、アポリポタンパク質 mRNA(上記のような)に結合する。アポリポタンパク質B mRNAの編集を改変する細胞は、アポリポタンパク質Bまたはその誘導体を有するVLDLを合成および分泌し得る任意の細胞であり得る。この型の細胞の例としては、肝臓細胞および腸細胞が挙げられるが、好ましくは、肝臓細胞である。この細胞はまた、哺乳動物、好ましくは、ヒトの細胞であり得る。
【0094】
同様に、本発明はまた、血清LDLレベルを低下させる方法を提供する。本発明のこの局面は、患者の1つ以上の細胞中に、アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む一定量のタンパク質を、その細胞を遺伝的に改変することなく送達することによって実施され得る。この量は、この1つ以上の細胞によって血清中に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させ、その結果として、LDLの血清濃度を減少させるのに有効な量である。本発明のこの局面によれば、この患者は、哺乳動物、好ましくは、ヒトであり、そしてこの1つ以上の細胞は、好ましくは、肝臓細胞、腸細胞、またはその組み合わせである。
【0095】
低下した血清LDLレベルを維持するために、1つ以上の細胞へのタンパク質の送達は、好ましくは、周期的に(すなわち、約1〜約7日間遅らせた後で)繰り返される。
【0096】
1つ以上の細胞へのタンパク質の送達は、このタンパク質の細胞性取り込みを生じさせるのに有効な条件下で、この1つ以上の細胞をこのタンパク質に曝露することによって実施され得る。好ましくは、APOBEC−1またはそのフラグメントを含むタンパク質が事実上、本発明の第1キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。タンパク質を送達することに加えて、第2タンパク質もまた、患者の1つ以上の細胞に、その細胞を遺伝的に改変することなく同時に送達され得る。ここで、この第2タンパク質は、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントを含む。好ましくは、この第2タンパク質は、本発明の第2キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。
【0097】
あるいは、APOBEC−1は、1つ以上の肝臓細胞の各々を、肝細胞レセプターに結合する分子(例えば、アシアロフェチュイン)を含むリポソームと接触させ、それにより、そのリポソームの取り込みを誘導し、そしてその内容物をその1つ以上の肝臓細胞に移すために細胞内でそのリポソームの分解を誘導することによって、1つ以上の肝臓細胞に直接的に送達され得る。さらに、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントもまた、リポソームを介して送達され得る。
【0098】
1つ以上の細胞によって分泌される、アポリポタンパク質B100に対するアポリポタンパク質B48の割合を増加させることによって、本発明はまた、アテローム発生性の疾患または障害を処置または予防する方法に関する。本発明のこの局面は、アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得る、APOBEC−1またはそのフラグメントを含む有効量のタンパク質を、患者に投与することによって実施され得る。ここでこの投与に際して、このタンパク質は、この1つ以上の細胞によって血清中に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させるのに有効な条件下でVLDL−アポリポタンパク質を合成および分泌し得る、患者の1つ以上の細胞によって取り込まれ、それによる血清からのVLDL−アポリポタンパク質B48の迅速な清澄化が、LDLの血清濃度を減少させて、アテローム発生性の疾患または障害を処置または予防する。本発明のこの局面によれば、この患者は、哺乳動物、好ましくは、ヒトであり、そしてこの1つ以上の細胞は、好ましくは、肝臓細胞である。
【0099】
タンパク質の投与は、上記に同定された任意のアプローチに従って実施され得る。持続的な予防的処置または治療的処置は、APOBEC−1タンパク質を周期的に(すなわち、約1〜約7日間遅らせた後で)繰り返して投与することによってもたらされ得る。
【0100】
好ましくは、APOBEC−1またはそのフラグメントを含むタンパク質が事実上、本発明の第1キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。上記の方法と共に、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得るACFまたはそのフラグメントを含む第2タンパク質もまた、同時に送達され得る。好ましくは、この第2タンパク質は、本発明の第2キメラタンパク質であり、そしてこのタンパク質形質導入ドメインは、1つ以上の細胞による細胞性取り込みを誘導する。
【0101】
あるいは、リポソーム送達ビヒクルを使用して、APOBEC−1、および必要に応じてACFは、1つ以上の肝臓細胞の各々を、肝細胞レセプターに結合する分子を含むリポソームと接触させ、それにより、そのリポソームの取り込みを誘導し、そしてその内容物をその1つ以上の肝臓細胞に移すために細胞内でそのリポソームの分解を誘導することによって、1つ以上の肝臓細胞に直接的に送達され得る。
【実施例】
【0102】
以下の実施例は、添付の特許請求の範囲に示される本発明の範囲を例示するために意図されるが、制限することを決して意図されない。
【0103】
(実施例1−TAT融合タンパク質の生成)
肝臓アポリポタンパク質B mRNAの編集の誘導を、TATによって媒介される肝臓細胞へのAPOBEC−1タンパク質の形質導入を通して探求した。HIV−1 TATタンパク質の11アミノ酸のタンパク質形質導入ドメイン(PTD)を、異種タンパク質に連結することによって、細胞に形質導入する能力が付与されることが示されている(Nagaharaら,「Transduction of full−length TAT fusion proteins into mammalian cells:TAT−P27Kip1 induces cell migration」,Nature Med.4:1449−1452(1998);Schwarzeら,「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」,Science 285:1569−1572(1999);Vocero−Akbaniら,「Killing HIV−infected cells by transduction with an HIV protease−activated caspase−3 protein」,Nature Med.5:29−33(1999)(これらの各々は、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。PTDに連結されたタンパク質は、約100%の細胞に形質導入し、そしてこの形質導入プロセスは、迅速に、そしてレセプターおよび輸送体とは独立した様式であるが濃度依存的な様式で生じた(Schwarzeら,「Protein transduction:unrestricted delivery into all cells」,Trends Cell Biol.10:290−295(2000)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。肝臓細胞は、形質導入に対して感受性であることが示された(Nagaharaら,「Transduction of full−length TAT fusion proteins into mammalian cells:TAT−P27Kip1 induces cell migration」,Nature Med.4:1449−1452(1998)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。E.coliからインフレームでTAT融合タンパク質を生成するために、ドメインの自由な結合回転のためのグリシン残基に隣接したN末端PTD(Schwarzeら,「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」,Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))、血球凝集素(HA)タグ、およびC末端6−ヒスチジンタグを有する、原核生物発現ベクターを構築した。バックボーンとしてこのベクターを使用して、全長のTAT−rAPOBEC−CMPKタンパク質(配列番号4)をコードするようにプラスミドを構築した(図2A、2Dおよび5A)。CMPKに結合体化されたAPOBEC−1を、この研究において使用した。なぜなら、これは、インビトロにおいて頑健性(robust)の低い編集活性を示し、そして主に細胞質mRNAを標的化したからである(Yangら,「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」,J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。インビトロ研究によって、APOBEC−1は、種々の長さの非特異的タンパク質に結合体化された場合に触媒活性を維持することが実証されている(Siddiquiら,「Disproportionate relationship between APOBEC−1 expression and apoB mRNA editing activity」,Exp.Cell Res.252:154−164(1999);Yangら,「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」,J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これらの各々は、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。
【0104】
グリシン残基に隣接する9−アミノ酸TATドメインをコードする二重鎖オリゴマーヌクレオチド(以下に示されるセンス鎖、配列番号25)
【0105】
【数1】
およびHA−rAPOBEC−CMPK(以下に示されるような配列番号26)
【0106】
【数2】
またはHA−CMPK(以下に示すような配列番号27)
【0107】
【数3】
をコードするPCR産物(Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これは、その全体において参考として本明細書中で援用される)が、NdeI/XhoI消化されたpPROEXベクター(Life、Gaithersburg、Maryland)に挿入された。この構築物全体(TAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号3)またはTAT−CMPK(以下に示すような配列番号28))
【0108】
【数4】
は、C末端His6タグを利用するためにpET−24b(Novagen、Madison、Wisconsin)ベクターに挿入された。TAT融合タンパク質(配列番号28の発現産物であるTAT−CMPK、および配列番号4のTAT−rAPOBEC−CMPKと呼ばれる)は、BL−21(DE3)コドンおよび細胞から精製された(Stratagene、La Jolla、California)。2つから4つの1リットルの培地に10mlの一晩培養物をそれぞれ接種し、そして0.1mMのIPTGによって30℃で1時間誘導した。可溶性タンパク質を25mlの緩衝液A(8M 尿素、10mM Tris pH8、100mM NaH2PO4)中でのフレンチプレスによって得た。細胞溶解物を遠心分離によって清澄にし、10〜20mMのイミダゾールを含む緩衝液A中の5ml Ni−NTAカラム(Qiagen、Valencia、California)にロ充填し、洗浄し、そして緩衝液A中のイミダゾールで「段階的に」(100mM、175mMおよび250mM)溶出し、そしてHiTrap SPカラム(Amersham Pharmacia、Piscataway、New Jersey)に充填した。このカラムを洗浄し、そして緩衝液A中の1M NaClによって溶出した。尿素および高塩(high salt)を緩衝液B(30mM Tris pH8.5、50mM NaCl、10μM酢酸亜鉛、5%グリセロール)に対する急速な透析によって関連する画分から除去した。この溶出プロフィールをSDS−PAGEによって分析した。ゲルを製造者の勧めによって銀で染色した(Bio−Rad、Hercules、California)。
【0109】
組換えタンパク質を細菌細胞から8Mの尿素緩衝液に溶解し、それによって封入体からの収率を最大にした。以前の研究は、変性タンパク質が、天然のタンパク質と同様に形質転換し得ることを示している(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」、Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))。このタンパク質を、金属キレートアフィニティークロマトグラフィー、続く陽イオン交換クロマトグラフィーによって精製した。尿素を急速な透析によって除去し、全長86kDa TAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号4)の純度は、銀染色によって示されるように明らかである(図5B)。この全長タンパク質の精製をまた、抗−His6抗体を用いるウエスタンブロットによって確認した。
【0110】
(実施例2)TAT−rAPOBEC−CMPKのMcArdle細胞へのインビトロでの導入
TAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号4)の、McArdle細胞への取りこみをHAエピトープとの抗体反応および蛍光顕微鏡を使用して調べた。
【0111】
McArdle RH7777細胞をATCC(Manassas、Virginia)から入手し、そして以前に記載されたように培養した(Yangら、「Partial characterization of the auxiliary factors involved in apo B mRNA editing through APOBEC−1 affinity chromatography」J.Biol.Chem.272:27700−27706(1997)(これは、その全体において本明細書中で参考として援用される))。6ウエルのクラスタープレート上で増殖させたMcArdle細胞を、TAT−rAPOBEC−CMPKまたはTAT−CMPKのいずれかによって示された時間、処理した。次いで、細胞をPBSで広範に洗浄し、続いて2%のパラホルムアルデヒドで固定し、0.4%のTritonX100で透過化処理し、1%のBSAでブロキングし、そして親和性精製した抗−HA(Babco、Berkeley、CA)およびヤギ抗−マウス2次抗体と結合体化された親和性精製したFITC(Organon Teknika、West Chester、PA)をそれぞれ1:1000の希釈で反応させた。蛍光を観察し、そして電子画像を倒立蛍光Olympus顕微鏡に取りこんだ。
【0112】
組換えAPOBEC−1は、凝集する傾向、TAT−rAPOBEC−CMPK中で持続する特性を有し、培地へのタンパク質の添加後、1時間、細胞の表面に接着するHA抗体反応性物質の凝集として識別できる(図6A〜B)。凝集は、培地へのその添加後1時間、McArdle細胞の表面に接着するスペックルのアレイとして現れる、より高いモル濃度におけるコントロールタンパク質(TAT−CMPK)としてのTATモチーフまたはCMPKの特性ではなかった(図7AおよびB)。
【0113】
処理後6時間以内に、TAT−rAPOBEC−CMPK(図6C〜D)およびTAT−CMPK(図7C〜D)の両方が細胞内に現れ、そしてその細胞表面に接着した凝集体がより分散するようであった。処理の24時間後、TAT−rAPOBEC−CMPKで処理した多くの細胞は、明るい核周辺の蛍光を示し、また、核および細胞質全体にわたって低い蛍光強度も示した(図6E〜F)。TAT−CNPKで24時間処理した細胞は、細胞質内に明るい蛍光スペックル、およびよりかすかな同種の核蛍光を示した(図7E〜F)。この組換えタンパク質の核分布は、APOBEC−1単独では機能NLSを有さないように(Yangら、「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apo B mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075−13080(1997)(これは、その全体が本明細書中で参考として援用される))包埋されたTAT配列中の核局在化シグナル(NLS)によって促進され得(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体が参考として本明細書中で援用される)そして6His−HA−APOBEC−CMPKが、核から排除された(Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663−22669(2000)(これは、その全体が、本明細書中で参考として援用される))。このデータは、TAT−rAPOBEC−CMPKおよびTAT−CMPKの両方が、McArdle細胞に取りこまれることを示唆した。比較すると、TAT−rAPOBEC−CMPKの取り込みは、TAT−CMPKの取り込みよりも乏しく、そして細胞内のこれらのタンパク質の分布は、異なるようである。
【0114】
(実施例3)TAT−rAPOBEC−CMPK形質転換されたMcArdle細胞におけるアポリポタンパク質B mRNA編集の測定
実施例2に示したように、TAT−CMPKが、McArdle細胞に入る場合、これがアポリポタンパク質B mRNA編集活性に影響を及ぼすか否かを評価した(図8)。細胞を、示された量のTAT−CMPKで処理し(図7と同じタンパク質調製物を使用して)そして総細胞RNAを24時間後に単離し、編集されたアポリポタンパク質B mRNAの比率を測定した。
【0115】
総細胞RNAを、Tri−Reagent(Molecular Research Center,Cincinnati,Ohio)によって製造者の勧めに従って細胞から単離した。精製されたRNAをRQ−DNase I(Promega、Madison、Wisconsin)および標的基質のPCRアニーリング部位間に認識部位を持つRsaI(Promega)制限酵素で消化し、混入するゲノムDNAの除去を確実にした。
【0116】
編集活性を、以前に記載された逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)方法論(Smithら、「In vitro apolipoprotein B mRNA editing:Identification of a 27S editing complex」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1489−1493(1991)(これは、その全体において、本明細書中で参考として援用される))によって決定した。第一のcDNA鎖をオリゴdTで初回刺激した総細胞RNAを使用して作製した。編集部位を包囲するラットアポリポタンパク質B配列の特異的PCR増幅を、以下にしめすようなND1/ND2プライマー対を用いて達成した。
【0117】
【数5】
PCR産物をゲル単離し、そして編集有効性を、以下:
【0118】
【数6】
に示すような32P ATP(NEN、Boston、Massachusetts)末端標識されたDD3プライマー(配列番号31)を使用する毒入りのプライマー伸長アッセイによって、高濃度のジデオキシGTP下で以前に記載されたように決定した(Smithら「In vitro apolipoprotein B mRNA editing:Identification of a 27S editing complex」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1489−1493(1991);Sowdenら「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011−3017(1996)(これらの各々は、その全体において本明細書中で参考として援用される))。プライマー伸長産物を、10%の変性ポリアクリルアミドゲルで分離し、オートラジオグラフにかけ、次いでレーザー濃度測定走査(Molecular Dynamics、Sunnyvale、California)によって数量化した。編集パーセントは、UAA(編集された)バンド中の数をUAAバンド中の数とCAA(未編集)バンド中の数との合計で割り、100をかけることで計算した。
【0119】
未処理の細胞(図9参照)に関連するアポリポタンパク質B mRNAの編集パーセントにおける変化は、45〜1125nM(培地1mlあたり5μg〜133μgタンパク質)の濃度範囲のTAT−CMPKでは観察されなかった(図8)。
【0120】
対照的に、編集活性は、360nM(培地1mlあたり62μgのタンパク質のTAT−rAPOBEC−CMPK)を有するMcArdle細胞において、6時間後に増加し、そして24時間までコントロール細胞において観察された編集レベルの3倍より大きい増加ピークを持続した(図9)。編集された残存RNAの比率は、処理後48時間まで上昇し(図9)、そして72時間までにベースラインに達した。酵素活性は、細胞内の形質転換されたタンパク質の出現より遅れ、これはおそらく形質転換されたタンパク質の遅い再折りたたみに起因することが報告されている(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999)(これは、その全体において参考として本明細書中で援用される))。ひとまとめにして考えると、この結果は、TAT−rAPOBEC−CMPKがMcArdle細胞を形質転換し、最初の6時間にわたって酵素的に活性な立体配置に再折りたたみされ、次いでアポリポタンパク質B mRNAを編集することを示した。48時間後の編集されたアポリポタンパク質B mRNAの比率の減少は、酵素の不活性およびアポリポタンパク質B mRNAの代謝回転に起因するようである。この特徴は、それが、タンパク質形質転換系の一過性で可逆的な性質を示すため、重要であった。
【0121】
(実施例4−TAT−rAPOBEC−CMPKの初代肝細胞へのインビトロ導入)
McArdle細胞を使用して取得した結果が、初代肝細胞に適用可能であるか否かを決定するために、培養したラット初代肝細胞を調製し、次いで、TAT−rAPOBEC−CMPKで処理した。ラット初代肝細胞を、以前に記載されたように(Van Materら、「Ethanol increases apolipoprotein B mRNA editing in rat primary hepatocytes and McArdle cells」Biochem.Biophys.Res.Comm.252:334−339(1998)(本明細書中でその全体が参考として援用される))、非絶食の雄性Sprague−Dawleyラット(固形試料を自由に摂食させた正常ラット)(250g〜275g体重、Taconic Farm)から調製した。組換えTAT融合タンパク質を、透析後、細胞培養培地に直接添加した。
【0122】
初代ラット肝細胞中の編集効率は、培養における72時間後の増殖の結果として減少することが示された(Van Materら、「Ethanol increases apolipoprotein B mRNA editing in rat primary hepatocytes and McArdle cells」Biochem.Biophys.Res.Comm.252:334−339(1998)(本明細書中でその全体が参考として援用される))。TAT−rAPOBEC−CMPKが、McArdle細胞における処理の24時間後、編集を最大限に増加させるという事実と一緒にすると、決定を、研究速度論ではなく、定期間の用量応答を評価するためにした。初代肝細胞を、示された量のTAT−rAPOBEC−CMPKで処理し、そして、その24時間後、編集されたアポリポタンパク質B mRNAについて分析した。アポリポタンパク質B mRNAの分析を、上記の実施例3中の記載のように実施した。
【0123】
肝細胞の編集活性は、緩衝液のみで処理した細胞(図10)またはTAT−CMPKで処理した細胞(図8)に対して細胞培養培地に添加したTAT−rAPOBEC−CMPKの量に比例して増加した。初代肝細胞を、McArdle細胞と同じ数の細胞数で播種する場合、図9と図10のデータの比較は、TAT−rAPOBEC−CMPKが、初代細胞培養物において編集活性を誘導する際に、より効率的であることを示唆した。これは、組換えタンパク質および初代細胞のいくつかの調製についてあてはまり、ゆえに、差異は、初代肝細胞が、McArdle細胞よりも高いベースライン編集を有する(48%対7%)という事実に起因し得、そして/またはより補助的な因子で「プライム」され得る。
【0124】
トランスフェクトされた細胞のラットアポリポタンパク質B mRNA中のさらなるシチジンの乱交雑な編集(Sowdenら、「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011−3017(1996);Yamanakaら、「Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s) but not a mooring sequence motif」J.Biol.Chem.271:11506−11510(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))、または、トランスジェニックマウスおよびトランスジェニックウサギ中の他のmRNAの過剰編集(Yamanakaら、「Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s) but not a mooring sequence motif」J.Biol.Chem.271:11506−11510(1996);Yamanakaら、「A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme」Genes & Dev.11:321−333(1997)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))は、非常に高レベルのAPOBEC−1発現に応答して観察された。野生型編集部位(C6666)のシチジン5’の編集は、ラット細胞における編集部位フィデリティーの損失についての指標であり、そして、これを使用して、APOBEC−1発現の変化に対する乱交雑な編集の誘導をモニターし得た(Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644−1652(1998);Siddiquiら、「Disproportionate relationship between APOBEC−1 expression and apoB mRNA editing activity」Exp.Cell Res.252:154−164(1999)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))。アポリポタンパク質B mRNA中のシチジン3’C6666の乱交雑な編集は、ラット細胞において有意な範囲で生じず、そして、アポリポタンパク質B以外のmRNAの過剰編集は、ラット細胞中のAPOBEC−1過剰発現の特徴ではなかった(Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acid Res.26:1644−1652(1998)(その全体が本明細書中に参考として援用される))。
【0125】
処理された初代肝細胞における高レベルの編集活性にもかかわらず、乱交雑な編集(UAA上流のさらなるプライマー伸長産物として明白である)(Sowdenら、「Determinants involved in regulating the proportion of edited apolipoprotein B RNAs」RNA 2:274−288(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acid Res.26:1644−1652(1998)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))は、観察されなかった(図10)。乱交雑な編集に対する本発明者らの検出限界が0.3%である場合(Sowdenら、「Determinants involved in regulating the proportion of edited apolipoprotein B RNAs」RNA 2:274−288(1996)(その全体が本明細書中に参考として援用される))、このデータは、TAT−rAPOBEC−CMPKを使用して、反応のフィデリティーの有意な損失なしに、アポリポタンパク質B mRNAの部位特異的な編集を実質的に増大させ得るということを示唆した。
【0126】
(実施例5−形質転換された初代肝細胞による分泌されたリポタンパク質産物の分析)
本方法の効力をさらに確認するために、分泌されたアポリポタンパク質Bタンパク質を、TAT−rAPOBEC−CMPK処理後、[35S]−メチオニンおよび[35S]−システインで長期的に代謝的標識化された初代ラット肝細胞において、評価した。
【0127】
Waymouthの752/1培地(Sigma,St.Louis,MO)中で12時間〜18時間増殖したラット初代肝細胞を、TAT−rAPOBEC−CMPKで11時間処理し、次いで、0.2%(w/v)のBSA、0.1nMのインスリン、100μg/mlのストレプトマイシンおよび50μg/mlのゲンタマイシンを含む、DMEM欠乏培地(メチオニン、システインおよびL−グルタミンを含まない)(Sigma,St.Louis,MO)中で1時間インキュベートした。この培地を、EXPRE35S35Sタンパク質標識ミックス(protein labeling mix)(NEN,Boston,Massachusetts)を使用して、0.7μCi/ml L−[35S]−メチオニンおよびL−[35S]−システインを含む新たな標識培地と交換した。細胞を、この標識培地中で、30分間インキュベートした。非放射性のシステインおよび非放射性のメチオニンを有するWaymouthの培地の1体積を、細胞に添加し、そして、標識化をさらに12時間続け、この後、細胞培養培地を、分泌されたアポリポタンパク質BおよびRNAの単離および分析のために収集した(RNA分析は、上記の実施例3中のように実施した)。
【0128】
細胞培養培地からのアポリポタンパク質Bの免疫沈降を、以前に記載したように実施した(Sparksら、「Insulin−mediated inhibition of apolipoprotein B secretion requires an intracellular trafficking event and phosphatidylinositol 3−kinase activation:sutudies with brefeldin A and wortmannin in primary cultures of rat hepatocytes」Biochem.J.313:567−574(1996)(その全体が本明細書中に参考として援用される))。ラットアポリポタンパク質Bに対して惹起され、そして、アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48のN末端と反応性である、ウサギポリクローナル抗体(Drs.J.D.SparksおよびC.E.Sparks,University of Rochesterから得た)を使用して、アポリポタンパク質Bを沈降させた。この免疫沈降物を、5%ゲルのSDS−PAGEによって分離した。このゲルを乾燥させ、そして、フィルムに曝露し、12時間の標識期間の間に、分泌されたアポリポタンパク質B48およびアポリポタンパク質B100を表すリポタンパク質プロフィールを含む、分泌されたアポリポタンパク質Bを明らかにした。
【0129】
分泌された[35S]標識化アポリポタンパク質Bリポタンパク質を、12時間細胞に曝露した細胞培養培地から単離し、次いで、免疫沈降し、そして、SDS−PAGE分離の後オートラジオグラフィーにより分析した。ゲル上のシグナルは、アポリポタンパク質B100およびアポリポタンパク質B48中のシステイン残基およびメチオニン残基の数に直接比例した。アポリポタンパク質B48は、アポリポタンパク質B100のN末端の48%なので、より強度なシグナルが、コントロール細胞におけるアポリポタンパク質B100から予想された。しかし、TAT−rAPOBEC−CMPK処理に起因して、編集有効性は、90%に達したので、増大量のアポリポタンパク質B48が分泌され、そして、アポリポタンパク質B100はほぼ検出不可能となった(図11)。従って、正確に制御された肝臓性アポリポタンパク質B mRNA編集を介するアテローム発生の危険因子に関連するアポリポタンパク質B100の低下は、TAT−rAPOBEC−CMPKを用いたタンパク質シ形質導入によって達成可能であった。
【0130】
(実施例1〜実施例5の考察)
本発明は、標的(例えば、肝)細胞へのタンパク質シグナル伝達を使用することによりアポリポタンパク質B mRNA編集の上方制御を介して、アテローム発生の因子に関連するアポリポタンパク質B100肝臓性産出量の削減する新規なアプローチを提供すると考えられる。PTD(HIV−1 TATタンパク質のアミノ酸残基49〜57)は、機能的な全長タンパク質分子を細胞に送達するための他の系において使用されている(Nagaharaら、「Transduction of full−length TAT fusion proteins into mammalian cels:TAT−p27Kip1 induces cell migration」Nature Med.4:1449−1452(1998);Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999);Vocero−Akbaniら、「Killing HIV−infected cells by transduction with an HIV protease−activated caspase−3 protein」Nature Med.5:29−33(1999)(各々が、その全体が本明細書中に参考として援用される))。これらの融合分子のいくつかは、マウス中に導入された場合、全ての組織細胞に入り、血液脳関門を通過しさえする(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569−1572(1999(その全体が本明細書中に参考として援用される)))。これらの融合物の細胞取り込みについての詳細な機構は未知のままであるが、膜形質導入の間のタンパク質の変性は、迅速なプロセスであると考えられ、そして、律速的事象は、細胞内にいったん入る時の形質導入されたタンパク質の再生である(Schwarzeら、「Protein transduction:unrestricted deivery into all cells」Trends Cell Biol.10:290−295(2000)(本明細書中にその全体が参考として援用される))。
【0131】
このことについて、タンパク質形質導入法は、いくつかのタンパク質が、フォールディングされなかった後、活性な高次構造を首尾よく採用し得ないかもしれないという制限を有し得る。ゆえに、上記の実施例は、TAT−CMPK(配列番号28の発現産物)およびTAT−rAPOBEC−CMPK(配列番号4)の両方が肝細胞に入る能力を有すること、そして、TAT−rAPOBEC−CMPKが、培地へのこの添加の6時間内に編集を活性化するということを立証する、ということは明らかである。類似の速度論が、ネイティブ条件下で調製されたTAT−rAPOBEC−CMPKでも観察された。
【0132】
重要なことに、TAT−CMPKは、編集活性を刺激し得ず、これは、編集において観察された変化が、組換えタンパク質を含むAPOBEC−1に特異的であることを実証した。タンパク質を含むAPOBEC−1の凝集しやすい傾向を考慮すると、細胞に入る際の遅れの一部は、これらの多量体の複合体が、原形質膜を横切れないこと、およびTAT−rAPOBEC−CMPKモノマーが凝集体から解離し、そして膜をよぎるのにかかる時間に起因し得る。これは、TAT−CMPK(これは、巨大な凝集体を形成しなさそうである)が、TAT−rAPOBEC−CMPKで観察された速度論よりも速い速度論で、細胞内に蓄積しそうであるという発見によって支持される。編集活性の増加が測定され得る前の6時間の遅れはまた、形質導入されたタンパク質が再折り畳みし、そして、エディトソームを構築するのに必要な時間に起因した可能性がある。
【0133】
アポリポタンパク質B mRNAの編集は、編集因子がまた、細胞質において示され得るという事実にも関わらず、細胞核内で生じる(Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663〜22669(2000)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)。核におけるAPOBEC−1の分配を担う機構は理解されていないが(Yangら、「Intracellular Trafficking Determinants in APOBEC−1,the Catalytic Subunit for Cytidine to Uridine Editing of ApoB mRNA」Exp.Cell Res.267:163〜184(2001)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)、その質量が重要であるようであった。なぜなら、キメラタンパク質APOBEC−CMPKは、核から排除されたからである。(Yangら「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apoB mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075〜13080(1997);Yangら、「Induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663〜22669(2000)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。細胞質および核の両方に分配するTAT−rAPOBEC−CMPKの能力は、核の局在化シグナルとしてもまた作用するTAT PTDの提案された能力と一致した(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569〜1572(1999)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)。TAT−rAPOBEC−CMPKの分配は、野生型酵素の分配を模倣しているが(Yangら、「Multiple protein domains determine the cell type−specific nuclear distribution of the catalytic subunit required for apo B mRNA editing」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:13075〜13080(1997)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)、全ての形質導入されたTAT−rAPOBEC−CMPK分子が編集において活性であるか否か、および細胞質または核の転写物が編集されたか否かについては不確かなままである。それにもかかわらず、活性の程度またはその細胞内の局在性に関係なく、アポリポタンパク質B100リポタンパク質における明確な減少が実証された。
【0134】
遺伝子の転移を介するAPOBEC−1の過剰発現による編集活性の増強は、核および細胞質の転写物の両方における乱雑な編集に関連することが示されている(Sowdenら、「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011〜3017(1996);Yangら、「induction of cytidine to uridine editing on cytoplasmic apolipoprotein B mRNA by overexpressing APOBEC−1」J.Biol.Chem.275:22663〜22669(2000)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。アポリポタンパク質B mRNA編集の代謝刺激は常に忠実に維持された(Wuら、「ApoB mRNA editing:validation of a sensitive assay and developmental biology of RNA editing in the rat」J.Biol.Chem.265:12312〜12316(1990);Greeveら、「Apolipoprotein B mRNA editing in 12 different mammalian species:hepatic expression is reflected in low concentrations of apoB−containing plasma lipoproteins」J.Lipid.Res.34:1367〜1383(1993);Phungら、「Regulation of hepatic apoB RNA editing in the genetically obese Zucker rat」Metabolism 45:1056〜1058(1996);von Wronskiら、「Insulin increases expression of apobec−1,the catalytic subunit of the apoB BmRNA editing complex in rat hepatocytes」Metabolism Clinical&Exp.7:869〜873(1998)、これらは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される)。従って、編集が90%よりも高く増強された場合でもなお編集活性の忠実性が、TAT−rAPOBEC−CMPKで保持されたことは非常に意味がある。この高い忠実性の編集のレベルは、apobec−1トランスジェニック動物における高度な編集なしでは達成され得ない(Yamanakaら、「Hyperediting of multiple cytidines of apolipoprotein B mRNA by APOBEC−1 requires auxiliary protein(s) but not a mooring sequence motif」J.Biol.Chem.271:11506〜11510(1996);Yamanakaら、「A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme」Genes&Dev.11:321〜333(1997);Sowdenら、「Overexpression of APOBEC−1 results in mooring−sequence−dependent promiscuous RNA editing」J.Biol.Chem.271:3011〜3017(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’ of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644〜1652(1998);これらは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される)。肝臓アポリポタンパク質B mRNA編集の導入が、低レベルのapobec−1発現で達成されたトランスジェニック動物に病状はなく、そしてこれらの動物は、著しく低い血清アポリポタンパク質B100およびコントロールと比較して有意に減少された血清LDLを有していた(Tengら、「Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B−100 and normal low density lipoprotein production」J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Hughsら、「Gene transfer of cytidine deaminase APOBEC−1 lowers lipoprotein(a) in transgenic mice and induces apolipoprotein B mRNA editing in rabbits」Hum.Gene Ther.7:39〜49(1996);Kozarskyら、「Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits」Hum.Gene Ther.7:943〜957(1996);Fareseら、「Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:6393〜6398(1996);Qianら「Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors」Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013〜1020(1998);Wuら「Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits」J.Surg.Res.85:148〜157(1999)、これらは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される。興味深いことに、は、apobec−1遺伝子ノックアウトマウス中へのapobec−1遺伝子の転移は回復し、そして血清LDLレベルを減少させ(Nakamutaら、「Complete phenotypic characterization of the apobec−1 knockout mice with a wild−type genetic background and a human apolipoprotein B transgenic background,and restoration of apolipoprotein B mRNA editing by somatic gene transfer of Apobec−1」J.Biol.Chem.271:25981〜25988(1996)、本明細書中でその全体を参考として援用される)、このことはAPOBEC−1が、予めの編集活性を有さない肝臓において治療的潜在能を有することを実証する。LDLレセプター欠損を有するapobec−1トランスジェニックウサギにおけるアポリポタンパク質B mRNAの肝臓編集の誘導はまた、高コレステロール血症を改善させた(Kozarskyら「Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits」Hum.Gene Ther.7:943〜957(1996)、これは本明細書中でその全体を参考として援用される)。ひとまとめにして、これらの研究は、アポリポタンパク質B mRNAの編集が、血清LDLおよびアテローム発生性の疾患の危険性を減少するための機構として安全に標的化され得ることを示唆した。
【0135】
しかし、遺伝子治療を用いて低レベルのapobec−1発現を制御することは困難であり、そして通常予測不可能である。これらの全ての理由のために、遺伝子治療アプローチの限られた成功例にも関わらず、apobec−1を用いる遺伝子治療は、アテローム発生性の疾患要因についての予防的または治療的制御のために研究され得る有望な目的達成手段でないようである。タンパク質形質導入治療の利点は、投薬量が、所望の応答と相対的に調節され得ること、および編集に対する効果が、中止治療によって終結され得ることである。
【0136】
PTDは、タンパク質が、静脈内で送達される場合でもなお、タンパク質が身体の全ての細胞に入ることを可能にすべきである(Schwarzeら、「In vivo protein transduction:delivery of a biologically active protein into the mouse」Science 285:1569〜1572(1999)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)。想像上、肝臓は、TAT−rAPOBEC−CMPKで特異的に標的化され、そして腹腔内注射は、第1の通過クリアランス(first pass clearance)を達成するために利用され得、殆どのタンパク質を肝細胞に形質導入する。APOBEC−1は、組織中で広範に発現されないが(Tengら「Molecular cloning of an apo B messenger RNA editing protein」Science 260:18116〜1819(1993)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)、トランスジェニック動物中でのその全身的な発現は、病状を誘導しない(Tengら「Adenovirus−mediated gene transfer of rat apolipoprotein B mRNA editing protein in mice virtually eliminates apolipoprotein B−100 and normal low density lipoprotein production」J.Biol.Chem.269:29395〜29404(1994);Hughsら「Gene transfer of cytidine deaminase APOBEC−1 lowers lipoprotein(a) in transgenic mice and induces apolipoprotein B mRNA editing in rabbits」Hum.Gene Ther.7:39〜49(1996);Kozarskyら「Hepatic expression of the catalytic subunit of the apolipoprotein B mRNA editing enzyme ameliorates hypercholesterolemia in LDL receptor−deficient rabbits」Hum.Gene Ther.7:943〜957(1996);Fareseら「Phenotypic analysis of mice expressing exclusively apolipoprotein B48 or apolipoprotein B100」Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:6393〜6398(1996);Qianら「Low expression of the apolipoprotein B mRNA editing transgene in mice reduces LDL but does not cause liver dysplasia or tumors」Arteriosc.Thromb.Vasc.Biol.18:1013〜1020(1998);Wuら、「Normal perinatal rise in serum cholesterol is inhibited by hepatic delivery of adenoviral vector expressing apolipoprotein B mRNA editing enzyme in rabbits」J.Surg.Res.85:148〜157(1999)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。
【0137】
TAT−rAPOBEC−CMPKまたはTAT−hAPOBEC−CMPKの取り込みは、いかなる副作用も誘導しないようである。1つの研究の側面は、肝臓におけるAPOBEC−1の過剰発現が、アポリポタンパク質B以外のmRNAの編集を導き得ることを示唆し(Yamanakaら「A novel translational repressor mRNA is edited extensively in livers containing tumors caused by the transgene expression of the apoB mRNA editing enzyme」Genes&Dev.11:321〜333(1997)、これは、本明細書中でその全体を参考として援用される)、APOBEC−1に対する他のmRNA基質は見出されていない(Skuseら「Neurofibromatosis type I mRNA undergoes base−modification RNA editing」Nucleic Acids Res.24:478〜486(1996);Sowdenら、「Apolipoprotein B RNA Sequence 3’ of the mooring sequence and cellular sources of auxiliary factors determine the location and extent of promiscuous editing」Nucleic Acids Res.26:1644〜1652(1998)、これは各々、本明細書中でその全体を参考として援用される)。さらに、apobec−1遺伝子ノックアウトの研究は、アポリポタンパク質B mRNAを編集し得る他の編集酵素がないこと、およびAPOBEC−1が生存に必須でないことを示している(Hiranoら「Targeted disruption of the mouse apobec−1 gene abolishes apolipoprotein B mRNA editing and eliminates apolipoprotein B48」J.Biol.Chem.271:9887〜9890(1996)Nakamuraら「Complete phenotypic characterization of the apobec−1 knockout mice with a wild−type genetic background and a human apolipoprotein B transgenic background,and restoration of apolipoprotein B mRNA editing by somatic gene transfer of Apobec−1」J.Biol.Chem.271:25981〜15988(1996)、これらの各々は、本明細書中でその全体を参考として援用される)。ひとまとめにすると、このデータは、APOBECによるmRNA編集が、アポリポタンパク質B mRNAに対するその特異性に起因して自己制限され、従って、TAT−rAPOBEC−CMPKもTAT−hAPOBEC−CMPKもアポリポタンパク質B mRNAおよび補助的なタンパク質を発現する組織以外の組織において効果を有する可能性があることを示唆する。
【0138】
近年のコレステロール低下治療は、増強された除去または減少された産生のレベルで、循環するコレステロールを標的化する。集団中の中の一部(sector)は、いくらかのこれらの患者における近年の治療からの副作用に起因するアテローム性動脈硬化症の危険および、従来のコレステロール低下治療から完全に利益を享受するためのアポリポタンパク質Bおよび/またはLDLレセプターに媒介される取り込み経路において欠損を有する他の患者での不能の問題が解決されていない。高コレステロール血症は、初期に発症する疾患であるが、なお思春期での発達が妨害されるという可能性に起因して、子供における通常の治療の使用は制限されているということが解決されていない。タンパク質ベースの治療(例えば、インスリンまたは成長ホルモン)は、I型糖尿病または下垂体小人症をそれぞれ処置するために子供に広範に使用されている。患者または患者の親に対して、タンパク質ベースの治療の可逆性の性質は、遺伝子治療よりも魅力的であり得る。この目的のために、上記の結果は、危険性のある集団の中の一部におけるアテローム性動脈硬化症の危険性を減少するための通常のアプローチまたは遺伝子治療アプローチの代替を示す。
【0139】
好ましい実施形態が、本明細書中で説明され、詳細に記載されているが、種々の改変、不可、置換などが本発明の精神から逸脱することなく行われ得、従ってそれらは、上記の特許請求の範囲に規定されるような本発明の範囲内であるとみなされることが、当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0140】
【図1A】図1Aは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)の構造を示す。
【図1B】図1Bは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号1)を示す。図1B〜Cにおいて、ヒトAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図1C】図1Cは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号1)を示す。図1B〜Cにおいて、ヒトAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図1D】図1Dは、ヒトアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−hAPOBEC−CMPKと示される)のアミノ酸配列(配列番号2)を示す。図1Dにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ヒトAPOBEC−1は下線で示され、CMPKもまた下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図2A】図2Aは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)の構造を示す。
【図2B】図2Bは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号3)を示す。図2B〜Cにおいて、ラットAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図2C】図2Cは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)のヌクレオチド配列(配列番号3)を示す。図2B〜Cにおいて、ラットAPOBEC−1をコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、APOBEC−1配列の上流)に大文字で示される。CMPKをコードする配列は、APOBEC−1配列の3’に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図2D】図2Dは、ラットアポリポタンパク質B mRNA編集に特異的な例示的な第1のキメラタンパク質(TAT−rAPOBEC−CMPKと示される)のアミノ酸配列(配列番号4)を示す。図2Dにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ラットAPOBEC−1は下線で示され、CMPKもまた下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図3A】図3Aは、相補的なヒトAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−hACFと示される)の構造を示す。
【図3B】図3Bは、相補的なヒトAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−hACFと示される)のヌクレオチド配列(配列番号5)を示す。図3Bにおいて、ヒトACFをコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、ACF配列の上流)に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図3C】図3Cは、相補的なヒトAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−hACFと示される)のアミノ酸配列(配列番号6)を示す。図3Cにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ヒトACFは下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図4A】図4Aは、相補的なラットAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−rACFと示される)の構造を示す。
【図4B】図4Bは、相補的なラットAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−rACFと示される)のヌクレオチド配列(配列番号7)を示す。図4Bにおいて、ラットACFをコードする領域は小文字で示され、そしてこの構築物の開始コドンがこの配列の最初にある。TATタンパク質形質導入ドメインおよびヘマグルチニンドメインをコードする配列は、5’末端付近(すなわち、ACF配列の上流)に大文字で示される。ヒスチジンタグをコードする配列は、3’末端領域に存在し、小文字で示される。
【図4C】図4Cは、相補的なラットAPOBEC−1に特異的な例示的な第2のキメラタンパク質(TAT−rACFと示される)のアミノ酸配列(配列番号8)を示す。図4Cにおいて、N末端から始めると、TATタンパク質形質導入ドメインが太字で示され、その後にヘマグルチニンドメインもまた太字で示され、ラットACFは下線で示され、そしてヒスチジンタグはC末端に太字で示される。
【図5】図5A〜Bは、全長TAT−rAPOBEC−CMPKタンパク質の精製を示す。図5Aにおいて、概略図は、TAT融合タンパク質をコードする原核生物発現ベクターpET−24bの大まかな構造を示す。図5Bは、2カラム精製および銀染色後のゲルの画像を示す。TAT融合タンパク質は、有意な濃度で回収された唯一のタンパク質である。
【図6】図6A〜Fは、TAT融合タンパク質TAT−rAPOBEC−CMPKに曝した、免疫染色細胞の画像である。McArdle細胞を、示される時間(1時間、6時間、または24時間)、650nMの組換えTAT−rAPOBEC−CMPKで処理した。実施例に記載されるように、細胞を固定し、透過化処理し、HAエピトープに対する抗体およびFITC結合抗マウス二次抗体と反応させ、そしてDAPI含有緩衝液中でモニタリングした。矢印は、選択した核の位置を示す。
【図7】図7A〜Fは、TAT−CMPK融合タンパク質に曝した、免疫染色細胞の画像である。McArdle細胞を、示される時間(1時間、6時間、または24時間)、1125nMの組換えTAT−CMPKで処理した。実施例に記載されるように、細胞を固定し、透過化処理し、HAエピトープに対する抗体およびFITC結合抗マウス二次抗体と反応させ、そしてDAPI含有緩衝液中でモニタリングした。矢印は、選択した核の位置を示す。
【図8】図8は、TAT−CMPKが編集を刺激しなかったことを示すゲルの画像である。McArdle細胞を、45nM、225nM、および1125nMの組換えTAT−CMPKで24時間処理した。総細胞RNAを単離し、そしてアポリポタンパク質B mRNAを、実施例に記載されるように、逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(「RT−PCR」)により選択的に増幅し、そして編集されたアポリポタンパク質B RNAの比率を、位置決めされたプライマー伸長により決定した。CAA、非編集RNAに対応するプライマー伸長産物;UAA、編集RNAに対応するプライマー伸長産物;P、プライマー。
【図9】図9は、TAT−rAPOBEC−CMPKが、McArdle細胞における編集活性を増加させたことを示す、ゲルの画像である。TAT融合タンパク質(360nMまたは62μgタンパク質/ml培地)を細胞培養培地に添加し、そして示される時点で、野生型McArdle細胞からの処理に続いて、RNAを単離した。コントロール細胞を、組換えタンパク質を透析するために使用した緩衝液Bの対応するアリコートで処理した。編集の効率を、実施例に記載されるように計算した。ゲル上のレーンの各々に対する標準偏差は、左から右へと読んで、以下の通りである:0.9、2.2、3.8、2.1、1.1、0.9、0.2(n=3)。CAA、下線を引いたRNAに対応するプライマー伸長産物;UAA、編集されたRNAに対応するプライマー伸長産物;P、プライマー。
【図10】図10は、TAT融合タンパク質が、一次ラット肝実質細胞における編集活性を増加させたことを示す、ゲルの画像である。実施例に記載されるように、肝実質細胞を調製し、そしてTAT−rAPOBEC−CMPKで処理した。コントロール細胞を、組換えタンパク質を透析するために使用した緩衝液Bの対応するアリコートで処理した。TAT融合タンパク質によって引き起こされた編集活性の増加が明らかであった。ゲル上のレーンの各々に対する標準偏差は、左から右へと読んで、以下の通りである:2.2、3.6、2.5、1.9(n=3)。
【図11】図11は、TAT−rAPOBEC−CMPK処理に起因する、分泌されるリポタンパク質プロフィールの変化を示す画像である。一次肝実質細胞を、まずTAT融合タンパク質で処理し、次いで[35S]メチオニンおよび[35S]システインで標識した。コントロール細胞(−)を、組換えタンパク質を透析するために使用した緩衝液Bの対応するアリコートで処理した。細胞培養培地を収集し、アポリポタンパク質B48およびアポリポタンパク質B100を、抗アポB抗体によって沈澱させ、そしてSDS−PAGEによって分離した。アポリポタンパク質B48の下の第2のバンドは、タンパク質分解に起因したかもしれず、そしてアポリポタンパク質B100とアポリポタンパク質B48との間のバンドは、C−3相補体であり得る。同じ細胞の編集効率を、下部に示す。これらの結果は、類似の結果の3つの実験を代表する単一の実験からのものである。
Claims (88)
- キメラタンパク質であって、第1のポリペプチドと第2のポリペプチドとを含み、
該第1のポリペプチドは、タンパク質形質導入ドメインを含み、
該第2のポリペプチドは、アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得る、APOBEC−1またはそのフラグメントを含む、
キメラタンパク質。 - 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、前記タンパク質形質導入ドメインが、HIV TATタンパク質形質導入ドメインである、キメラタンパク質。
- 請求項2に記載のキメラタンパク質であって、前記HIV TATタンパク質形質導入ドメインが、配列番号9のアミノ酸配列を含む、キメラタンパク質。
- 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、APOBEC−1またはそのフラグメントが、配列番号11のアミノ酸配列、配列番号13のアミノ酸配列、もしくは配列番号15のアミノ酸配列、またはそれらのフラグメントを含む、キメラタンパク質。
- 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、第3のポリペプチドをさらに含み、
該第3のポリペプチドは、該キメラタンパク質の細胞取り込みの際に、細胞質への該キメラタンパク質の局在化を増強する、細胞質局在化タンパク質またはそのフラグメントを含む、キメラタンパク質。 - 請求項5に記載のキメラタンパク質であって、前記細胞質局在化タンパク質またはそのフラグメントが、ニワトリ筋肉ピルビン酸キナーゼまたはそのフラグメントである、キメラタンパク質。
- 請求項6に記載のキメラタンパク質であって、前記ニワトリ筋肉ピルビン酸キナーゼまたはそのフラグメントが、配列番号17のアミノ酸配列またはそのフラグメントを含む、キメラタンパク質。
- 請求項5に記載のキメラタンパク質であって、該キメラタンパク質内で、前記第3のポリペプチドが、前記第2のポリペプチドのC末端側にある、キメラタンパク質。
- 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、第3のポリペプチドをさらに含み、
該第3のポリペプチドは、複数の隣接ヒスチジン残基を含む、キメラタンパク質。 - 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、第3のポリペプチドをさらに含み、
該第3のポリペプチドは、赤血球凝集素ドメインを含む、キメラタンパク質。 - 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、該キメラタンパク質内で、前記第1のポリペプチドが、前記第2のポリペプチドのN末端側にある、キメラタンパク質。
- 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、該キメラタンパク質は、配列番号2のアミノ酸配列または配列番号4のアミノ酸配列を含む、キメラタンパク質。
- 請求項1に記載のキメラタンパク質であって、該キメラタンパク質は、単離された形態である、キメラタンパク質。
- 組成物であって、
薬学的に受容可能なキャリアと、
請求項1に記載のキメラタンパク質と、
を含む、組成物。 - 請求項14に記載の組成物であって、前記キメラタンパク質が、該キメラタンパク質を取り込む肝細胞におけるアポリポタンパク質B mRNA編集を改変するに有効な量で存在する、組成物。
- 請求項14に記載の組成物であって、該組成物は、錠剤形態、カプセル形態、散剤形態、溶液形態、懸濁剤形態、または乳剤形態である、組成物。
- キメラタンパク質であって、第1のポリペプチドと第2のポリペプチドとを含み、
該第1のポリペプチドは、タンパク質形質導入ドメインを含み、
該第2のポリペプチドは、APOBEC−1によるアポリポタンパク質B mRNAの編集を容易にするように該アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントを含む、
キメラタンパク質。 - 請求項17に記載のキメラタンパク質であって、前記タンパク質形質導入ドメインが、HIV tatタンパク質形質導入ドメインである、キメラタンパク質。
- 請求項18に記載のキメラタンパク質であって、前記HIV tatタンパク質形質導入ドメインが、配列番号9のアミノ酸配列を含む、キメラタンパク質。
- 請求項17に記載のキメラタンパク質であって、前記ACFまたはそのフラグメントが、配列番号21のアミノ酸配列、もしくは配列番号23のアミノ酸配列、またはそれらのフラグメントを含む、キメラタンパク質。
- 請求項17に記載のキメラタンパク質であって、第3のポリペプチドをさらに含み、
該第3のポリペプチドは、複数の隣接ヒスチジン残基を含む、キメラタンパク質。 - 請求項17に記載のキメラタンパク質であって、第3のポリペプチドをさらに含み、
該第3のポリペプチドは、赤血球凝集素ドメインを含む、キメラタンパク質。 - 請求項17に記載のキメラタンパク質であって、該キメラタンパク質内で、前記第1のポリペプチドが、前記第2のポリペプチドのN末端側にある、キメラタンパク質。
- 請求項17に記載のキメラタンパク質であって、該キメラタンパク質は、配列番号6のアミノ酸配列または配列番号8のアミノ酸配列を含む、キメラタンパク質。
- 請求項17に記載のキメラタンパク質であって、該キメラタンパク質は、単離された形態である、キメラタンパク質。
- 組成物であって、第1のキメラタンパク質と、第2のキメラタンパク質とを含み、
該第1のキメラタンパク質は、(i)第1のポリペプチドと(ii)第2のポリペプチドとを含み、
該第1のキメラタンパク質の該第1のポリペプチドは、タンパク質形質導入ドメインを含み、該第1のキメラタンパク質の該第2のポリペプチドは、アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得る、APOBEC−1またはそのフラグメントを含み;そして
該第2のキメラタンパク質は、(i)第1のポリペプチドと(ii)第2のポリペプチドとを含み、
該第2のキメラタンパク質の該第1のポリペプチドは、タンパク質形質導入ドメインを含み、該第2のキメラタンパク質の該第2のポリペプチドは、APOBEC−1またはそのフラグメントによるアポリポタンパク質B mRNAの編集を容易にするように該アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントを含む;
組成物。 - 請求項26に記載の組成物であって、
前記第1のキメラタンパク質が、該第1のキメラタンパク質を取り込む細胞におけるアポリポタンパク質B mRNA編集を改変するに有効な量で存在し、そして
前記第2のキメラタンパク質が、アポリポタンパク質B mRNAに結合するに有効であり、かつ該第1のキメラタンパク質および該第2のキメラタンパク質を取り込む細胞において該第1のキメラタンパク質がアポリポタンパク質B mRNA編集を改変するのを補助するに有効な量で、存在する、
組成物。 - 請求項26に記載の組成物であって、前記第1のキメラタンパク質が、配列番号2のアミノ酸配列または配列番号4のアミノ酸配列を含む、組成物。
- 請求項26に記載の組成物であって、前記第2のキメラタンパク質が、配列番号6のアミノ酸配列または配列番号8のアミノ酸配列を含む、組成物。
- 請求項26に記載の組成物であって、薬学的に受容可能なキャリアをさらに含み、
該薬学的に受容可能なキャリア中に、前記第1のキメラタンパク質および第2のキメラタンパク質が、分散されている、組成物。 - 請求項26に記載の組成物であって、該組成物は、錠剤形態、カプセル形態、散剤形態、溶液形態、懸濁剤形態、または乳剤形態である、組成物。
- 請求項1に記載のキメラタンパク質をコードする、DNA分子。
- 請求項32に記載のDNA分子であって、配列番号1のヌクレオチド配列または配列番号3のヌクレオチド配列を含む、DNA分子。
- DNA構築物であって、
請求項32に記載のDNA分子と;
該DNA分子の5’側に作動可能に連結されている、プロモーター配列と;
該DNA分子の3’側に作動可能に連結されている、3’調節配列と;
を含む、DAN構築物。 - 請求項32に記載のDNA分子を含む、発現ベクター。
- 請求項32に記載のDNA分子で形質転換された、組み換え宿主細胞。
- 請求項17に記載のキメラタンパク質をコードする、DNA分子。
- 請求項37に記載のDNA分子であって、配列番号5のヌクレオチド配列または配列番号7のヌクレオチド配列を含む、DNA分子。
- DNA構築物であって、
請求項37に記載のDNA分子と;
該DNA分子の5’側に作動可能に連結されている、プロモーター配列と;
該DNA分子の3’側に作動可能に連結されている、3’調節配列と;
を含む、DAN構築物。 - 請求項37に記載のDNA分子を含む、発現ベクター。
- 請求項37に記載のDNA分子で形質転換された、組み換え宿主細胞。
- 請求項1に記載のキメラタンパク質を含む、送達デバイス。
- 請求項42に記載の送達デバイスであって、該送達デバイスが、リポソーム形態、ニオソーム形態、経皮パッチ形態、移植物形態、またはシリンジ形態である、送達デバイス。
- 請求項14に記載の組成物を含む、送達デバイス。
- 請求項44に記載の送達デバイスであって、該送達デバイスが、リポソーム形態、ニオソーム形態、経皮パッチ形態、移植物形態、またはシリンジ形態である、送達デバイス。
- 請求項26に記載の組成物を含む、送達デバイス。
- 請求項46に記載の送達デバイスであって、該送達デバイスが、リポソーム形態、ニオソーム形態、経皮パッチ形態、移植物形態、またはシリンジ形態である、送達デバイス。
- インビボでのアポリポタンパク質B mRNA編集を改変する方法であって、
細胞中のアポリポタンパク質B mRNAを、該細胞により分泌されるアポリポタンパク質B100の濃度と比較した、該細胞により分泌されるアポリポタンパク質B48の濃度を、未処理細胞に対して増加するに有効な条件下で、請求項1に記載のキメラタンパク質と接触させる工程を包含する、
方法。 - 請求項48に記載の方法であって、前記細胞が肝細胞である、方法。
- 請求項48に記載の方法であって、前記細胞が、哺乳動物中に存在する、方法。
- 請求項48に記載の方法であって、前記接触させる工程の前に、
前記細胞を、前記キメラタンパク質に、該キメラタンパク質の細胞取り込みを誘導するに有効な条件下で曝露する工程、
をさらに包含する、方法。 - 請求項48に記載の方法であって、前記キメラタンパク質が、配列番号2のアミノ酸配列または配列番号4のアミノ酸配列を含む、方法。
- 請求項48に記載の方法であって、前記接触させる工程は、
前記細胞中のアポリポタンパク質B mRNAを、第2のキメラタンパク質と接触させる工程、
をさらに包含し、
該第2のキメラタンパク質は、(i)第1のポリペプチドと(ii)第2のポリペプチドとを含み、該第1のポリペプチドは、タンパク質形質導入ドメインを含み、該第2のポリペプチドは、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントを含む、方法。 - 請求項53に記載の方法であって、前記第2のキメラタンパク質が、配列番号6のアミノ酸配列または配列番号8のアミノ酸配列を含む、方法。
- 血清LDLレベルを減少させる方法であって、
患者の1つ以上の細胞に、該細胞を遺伝子改変することなく、アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む一定量のタンパク質を送達する工程、
を包含し、
該量は、該1つ以上の細胞により血清中に分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加させるに有効であり、結果として、LDLの血清の濃度を減少させるに有効である、方法。 - 請求項55に記載の方法であって、前記1つ以上の細胞が、肝細胞、腸細胞、またはそれらの組み合わせである、方法。
- 請求項55に記載の方法であって、前記患者が哺乳動物である、方法。
- 請求項57に記載の方法であって、前記哺乳動物がヒトである、方法。
- 請求項55に記載の方法であって、前記送達する工程が、
前記1つ以上の細胞を、前記タンパク質に、該タンパク質の細胞取り込みを引き起こすに有効な条件下で曝露する工程、
を包含する、方法。 - 請求項59に記載の方法であって、前記タンパク質がキメラタンパク質であり、該キメラタンパク質が、タンパク質形質導入ドメインを含むポリペプチドをさらに含む、方法。
- 請求項60に記載の方法であって、前記キメラタンパク質が、配列番号2のアミノ酸配列または配列番号4のアミノ酸配列を含む、方法。
- 請求項59に記載の方法であって、前記タンパク質が、肝細胞により取り込まれるリポソーム中またはニオソーム中に存在する、方法。
- 請求項55に記載の方法であって、前記送達する工程が、
前記患者の1つ以上の細胞中に、該細胞を遺伝子改変することもなく、一定量の第2のタンパク質を同時に送達する工程、
をさらに包含し、該第2のタンパク質が、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントを含む、
方法。 - 請求項63に記載の方法であって、前記同時に送達する工程が、
前記1つ以上の細胞を、前記第2のタンパク質に、該第2のタンパク質の細胞取り込みを引き起こすに有効な条件下で曝露する工程、
を包含する、方法。 - 請求項64に記載の方法であって、前記第2のタンパク質がキメラタンパク質であり、該キメラタンパク質が、タンパク質形質導入ドメインを含むポリペプチドをさらに含む、方法。
- 請求項65に記載の方法であって、前記キメラタンパク質が、配列番号6のアミノ酸配列または配列番号8のアミノ酸配列を含む、方法。
- 請求項55に記載の方法であって、
前記送達する工程を、遅延の後に反復する工程、
をさらに包含する、方法。 - 請求項67に記載の方法であって、前記遅延が、約1日〜約7日である、方法。
- アテローム発生疾患またはアテローム発生障害を処置または予防する方法であって、
アポリポタンパク質BをコードするmRNAを編集し得るAPOBEC−1またはそのフラグメントを含む、有効量のタンパク質を、患者に投与する工程、
を包含し、
該タンパク質を投与する工程の際に、血清中にVLDL−アポリポタンパク質Bを合成および分泌し得る1つ以上の細胞により分泌されるVLDL−アポリポタンパク質B48の濃度を増加するに有効な条件下で、該タンパク質が、該患者の該1つ以上の細胞により取り込まれ、それにより、血清からのVLDL−アポリポタンパク質B48の迅速な除去により、LDLの血清濃度が減少されて、該アテローム発生疾患またはアテローム発生障害を処置または予防する、方法。 - 請求項69に記載の方法であって、前記患者が哺乳動物である、方法。
- 請求項70に記載の方法であって、前記哺乳動物がヒトである、方法。
- 請求項69に記載の方法であって、前記投与する工程が、経口的にか、局所的にか、経皮的にか、非経口的にか、皮下的にか、静脈内にか、筋肉内にか、腹腔内にか、腔内性点滴注入によるかもしくは嚢内点滴注入によるか、眼内にか、動脈内にか、病変内にか、粘膜への適用によるか、または移植により、実行される、方法。
- 請求項69に記載の方法であって、前記タンパク質がキメラタンパク質であり、該キメラタンパク質が、タンパク質形質導入ドメインをさらに含む、方法。
- 請求項73に記載の方法であって、前記キメラタンパク質が、配列番号2のアミノ酸配列または配列番号4のアミノ酸配列を含む、方法。
- 請求項69に記載の方法であって、前記タンパク質が、肝細胞により取り込まれるリポソーム中またはニオソーム中に存在する、方法。
- 請求項69に記載の方法であって、前記送達する工程が、
前記患者に、有効量の第2のタンパク質を第2回投与する工程、
をさらに包含し、該第2のタンパク質が、アポリポタンパク質B mRNAに結合し得る、ACFまたはそのフラグメントを含む、
方法。 - 請求項76に記載の方法であって、前記第2回送達する工程が、同時に実行される、方法。
- 請求項76に記載の方法であって、前記第2のポリペプチドがキメラタンパク質であり、該キメラタンパク質が、タンパク質形質導入ドメインをさらに含む、方法。
- 請求項78に記載の方法であって、前記キメラタンパク質が、配列番号6のアミノ酸配列または配列番号8のアミノ酸配列を含む、方法。
- 請求項69に記載の方法であって、
前記投与する工程を、遅延の後に反復する工程、
をさらに包含する、方法。 - 請求項80に記載の方法であって、前記遅延が、約1日〜約7日である、方法。
- 肝細胞による取り込みのために標的化されたリポソームまたはニオソームであって、
(i)アポリポタンパク質B mRNAを編集するに有効な、APOBEC−1またはそのフラグメント、(ii)アポリポタンパク質B mRNAに結合するに有効な、ACFまたはそのフラグメント、あるいは(iii)それらの組み合わせ、
を含む、リポソームまたはニオソーム。 - リポソームの形態の請求項82に記載のリポソームまたはニオソームであって、脂質二重層中に組み込まれたアシアロフェチュインを含む、リポソームまたはニオソーム。
- ポリオキシエチレン表面を有するニオソームの形態の請求項82に記載のリポソームまたはニオソームであって、ドキソルビシンを含む、リポソームまたはニオソーム。
- 請求項82に記載のリポソームまたはニオソームであって、該リポソームまたはニオソームは、アポリポタンパク質B mRNAを編集するに有効な、APOBEC−1またはそのフラグメントを含む、リポソームまたはニオソーム。
- 請求項82に記載のリポソームまたはニオソームであって、該リポソームまたはニオソームは、アポリポタンパク質B mRNAに結合するに有効な、ACFまたはそのフラグメントを含む、リポソームまたはニオソーム。
- 請求項82に記載のリポソームまたはニオソームであって、該リポソームまたはニオソームは、アポリポタンパク質B mRNAを編集するに有効な、APOBEC−1またはそのフラグメントと、アポリポタンパク質B mRNAに結合するに有効な、ACFまたはそのフラグメントとの組み合わせ、を含む、リポソームまたはニオソーム。
- 組成物であって、
薬学的に受容可能なキャリアと、
請求項82に記載のリポソームまたはニオソームと、
を含む、組成物。
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