JP2004524813A - Vectors replicating with improved conditioning, methods for their production and use - Google Patents

Vectors replicating with improved conditioning, methods for their production and use Download PDF

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Abstract

本発明は、複製コンピテントベクター又はウィルスの生成に対して改良された安全性を有する、改良された条件下で複製するベクターを提供する。そのようなベクターの製造、増殖及び選択的パッケージング、修飾及び使用方法がまた開示される。改良されたベクターとの使用のための改良されたヘルパー構成体、宿主細胞、前記ベクターを含んで成る医薬組成物及び宿主細胞、薬剤をスクリーニングするためへのベクター含有宿主細胞の使用、及び遺伝子機能を決定するためへのベクターの使用方法が包含される。前記方法はまた、疾病、特にウィルス感染及びHIV感染の予防及び治療処理を包含する。The present invention provides replication competent vectors or vectors that replicate under improved conditions with improved safety against the production of viruses. Methods for making, propagating and selectively packaging, modifying and using such vectors are also disclosed. Improved helper constructs for use with improved vectors, host cells, pharmaceutical compositions and host cells comprising said vectors, use of vector-containing host cells for screening drugs, and gene function Methods of using the vector to determine The method also includes prophylactic and therapeutic treatment of diseases, especially viral and HIV infections.

Description

【0001】
発明の技術分野:
本発明は、改良された条件付けで複製する(conditionally replicating)ベクター、条件付けで複製するベクター及びレンチウィルスベクターを製造し、増殖し、そして選択的にパッケージングし、修飾し、そして使用する方法を提供する。重要なことには、前記ベクターは、複製コンピテントになる低められた能力を有し、そして従って、使用に対して高められた安全性を有する。また、前記ベクターに対して適切な特定されたヌクレオチド及びアミノ酸配列、前記ベクターを含んで成る医薬組成物及び宿主細胞、薬物をスクリーンするためへのそのような宿主細胞の使用、及び遺伝子機能を決定するためへの前記ベクターの使用方法が提供される。
【0002】
前記方法はまた、疾病、特にウィルス感染及び特にHIV感染の予防及び治療処理も包含する。本発明はまた、新規ワクチンを生成するための、感染性疾病、癌及び他の遺伝子関連の疾病の処理のための、及び診断方法のための直接的且つ間接的方法にも向けられる。本発明の他の方法及び組成物は、条件付けで複製するベクター及びレンチウィルスベクターの遺伝子療法及び他の用途への使用を包含する。
【0003】
発明の背景:
後天性免疫不全症候群(AIDS)の原因としてのヒト免疫欠損ウィルス(HIV)、すなわちレンチウィルスの発現は、ウィルス感染周期及びウィルス病因の根本的機構への過剰の研究を促進して来た。それらの機構に対する研究は、HIVに対してだけでなく、HIV生成物、そのゲノム及び他のウィルスに対しても効果的である抗ウィルス剤の開発のための絶えず上昇する数の標的を研究者に提供して来た。それらの抗ウィルス剤、特にHIVに対して向けられたそれらの剤は、それらの作用の態様に依存して、グループに分類され得る。そのようなグループは、逆転写酵素のインヒビター、細胞中へのウィルス侵入の競争体、ワクチン及びプロテアーゼインヒビター、並びに“遺伝子抗ウィルス剤”(genetic antiviral agent)として本明細書において言及されるつい最近のグループを包含する。
【0004】
一般的に、個々のタイプの抗ウィルス剤は、それ自体関連する利点及び限界を有し、そして特定の処理情況の緊急性に関して評価されるべきである。抗ウィルス剤、例えばジドブジン(AZTとしても知られている3’−アジド−3’−デオキシチミジン)、プロテアーゼインヒビター及び同様のものは、比較的容易に患者の身体の細胞中に供給され得、そして広範囲に研究されて来た。ウィルス感染周期における1つの特定の因子を標的化したが、そのような剤は、HIVに対して比較的効果的でないことがわかっている。
【0005】
これは主に、HIVの株が急速に変化し、そして効果の単一の位置を有する剤に対して耐性になる事実のためである(Richman, AIDS Res. And Hum. Retrovir., 8, 1065−1071 (1992))。従って、HIVゲノムにおける遺伝的変異及び急速な突然変異の問題は、HIV感染を処理するために新規抗ウィルス方法の考慮を強制する。それらの系統の中で、遺伝的抗ウィルス剤が、多くの異なったレベルで細胞内に作用するので、好都合である。
【0006】
遺伝的抗ウィルス剤は、それらが、ウィルス感染から細胞を保護する標的細胞中に分子要素としてトランスファーされることにおいて、他の治療剤とは異なる(Baltimore, Nature, 325, 395−396 (1988); 及びDropulicなど., Hum. Gene. Ther., 5, 927−939 (1994))。遺伝的抗ウィルス剤は、いずれかの遺伝子配列であり得、そしてアンチセンス分子、RNAデコイ、トランスドミナント変異体、インターフェロン、トキシン、免疫原及びリボザイムを包含するが、但し、それらだけには限定されない。特に、リボザイムは、HIV RNAを包含する標的RNAを、配列特異的態様で分解するアンチセンス様遺伝的抗ウィルス剤である。
【0007】
標的RNAのリボザイム介在性分解の特異性は、HIV複製を包含するウィルス複製の治療インヒビターとしてのリボザイムの可能な使用を示唆する。異なったタイプのリボザイム、例えばハンマーヘッド及びヘアーピンリボザイムが、抗−HIV方法に使用されて来た(例えば、アメリカ特許5,144,019号、第5,180,818号及び第5,272,262号、及びPCT特許出願WO94/01549号及びWO93/23569号を参照のこと)。ハンマーヘッド及びヘアーピンリボザイムの両者は、GUC配列を含むいずれかの標的RNAを分解するために構築され得る(Haseloffなど., Nature, 334, 585−591 (1988); Uhlenbeck, Nature, 334, 585 (1987); Hampel など., Nuc. Acids Res., 18, 299−304 (1990); 及びSymons, Ann. Rev. Biochem., 61, 641−671 (1992))。
【0008】
一般的に言えば、ハンマーヘッドリボザイムは、2種のタイプの機能的ドメイン、すなわち2種のハイブリダイゼーションドメインを両端に有する保存された触媒ドメインを有する。ハイブリダイゼーションドメインは、GUC配列を取り囲む配列に結合し、そして触媒ドメインはGUC配列の3’側のRNA標的物を分解する(Uhlenbeck(1987)、前記;Haseloffなど. (1988), 前記;及びSymons (1992), 前記)。
【0009】
多くの研究は、リボザイムが組織培養細胞におけるHIVの増殖の阻害において少なくとも部分的に効果的であり得ることを確かめている(例えば、Sarverなど., Science, 247, 1222−1225 (1990); Sarverなど., NIH Res., 5, 63−67 (1993a); Dropulicなど., J. Viral., 66, 1432−1441 (1992); Dropulic など., Methods: Comp. Meth. Enzymol., 5, 42−49 (1993); Ojwang など., PNAS, 89, 10802−10806 (1992); Yu など.,PNAS, 90, 6340−6344 (1993); 及びWeerasingheなど., J. Virol., 65, 5531−5534 (1991) を参照のこと)。特に、Sarverなど. (1990),前記)は、HIV gag遺伝子の転写された領域内を分解するよう企画されたハンマーヘッドリボザイム、すなわち抗−gagリボザイムがインビトロで、HIV gag RNAを特異的に分解することを示している。
【0010】
さらに、抗−gagリボザイムを発現する細胞系がHIV−1により攻撃される場合、HIV複製の50〜100倍の阻害性が観察された。同様に、Weerosingheなど. ((1991), 前記)は、HIV−1 RNAのU5配列内を分解するよう企画されたリボザイムをコードするレトロウィルスベクターが、HIVによる続く攻撃に基づいて、形質導入された細胞に対してHIV耐性を付与することを示している。形質導入された細胞の異なったクローンは、リボザイム発現を駆動するために使用されるプロモーターシステムにより決定されるように、攻撃に対して異なったレベルの耐性を示したが、ほとんどのリボザイム発現細胞系は、培養における限定された時間の後、HIV発現に屈服した。
【0011】
リボザイム、すなわちHIVのU5領域に対して特異的にであるハイブリダイゼーションドメインが導入されているref遺伝子(組織培養におけるウィルス複製のためには必須でない)中へのプロウィルスによる組織培養細胞のトランスダクションは、野生型プロウィルスにより形質導入された細胞に比較して、形質導入された細胞内でのウィルス複製を100倍、阻害することが示されている(例えば、Dropulicなど. (1992) 及び(1993)、前記を参照のこと)。同様に、ヘアーピンリボザイムは、U5ヘアーピンリボザイムを含むベクターにより形質導入され、そしてHIVにより攻撃されたT−細胞におけるIHV複製を阻害することが示されている(Ojwangなど. (1992), 前記)。他の研究は、tRNAプロモーターから発現されたリボザイムを含むベクターはまた、種々のHIV株を阻害することを示している(Yuなど. (1993), 前記)。
【0012】
HIV感染の細胞標的物(例えば、CD4 T−細胞及び単球性マクロファージ)へのリボザイム又は他の遺伝的抗ウィルス剤の供給は、AIDSの効果的遺伝的治療処理のための主要ハードルであった。造血システムの細胞(すなわち、HIV感染のための1次標的物)を標的化するための現在のアプローチは、分化に基づいて、成熟T−細胞を生ぜしめる前駆体多機能幹細胞中への、又は他方では、成熟CD4+ Tリンパ球中への治療遺伝子の導入を必要とする。
【0013】
しかしながら、幹細胞の標的化は、その細胞がインビトロで培養し、そして形質導入するのに困難であるので、問題がある。循環Tリンパ球の標的化はまた、それらの細胞が現在のベクター供給システムを用いてすべての標的細胞に達するのに困難であるほど広く散在されるので、問題がある。さらに、マクロファージは、他の器官へのウィルス拡張のための主要レザバーであるので、細胞標的物として見なされる必要がある。しかしながら、マクロファージは、最終的に分化され、そして従って、細胞分裂を受けないので、それらは通常使用されるベクターにより容易に形質導入されない。
【0014】
従って、HIV処理への優先的な現在のアプローチは、ウィルス感染(例えば、HIV感染)に対して敏感である細胞中に、ウィルス複製を特異的に妨害するか、又は感染された細胞の死を引き起こす(Buchschacher (1993), 前記により再考される)外来性遺伝子を導入するために、複製−欠陥ウィルスベクター及びパッケージング(すなわち、“ヘルパー”)細胞系を利用する(例えば、Buchschacher, JAMA, 269 (22), 2880−2886 (1993); Anderson, Science, 256, 808−813 (1992); Miller, Nature, 357, 455−460 (1992); Mulligan, Science, 260, 926−931 (1993); Friedman, Science, 244, 1275−1281 (1989); 及びCournoyerなど., Ann. Rev. Immunol., 11, 297−329 (1993) を参照のこと)。
【0015】
そのような複製−欠陥ウィルスベクターは、興味ある外来性遺伝子の他に、必須ウィルスタンパク質をコードする配列ではない、ウィルス複製のために必要なシス−作用配列を含む。結果的に、そのようなベクターは、ウィルス複製周期を完結することができず、そしてそのゲノム内にウィルス遺伝子を含み、そして連続的にそのウィルス遺伝子を発現するヘルパー細胞系がそれを増殖するために使用される。ヘルパー細胞系中への複製−欠陥ウィルスベクターの導入に続いて、ウィルス粒子形成のために必要とされるタンパク質が、トランスでベクターに供給され、そして標的細胞を感染し、そしてそこにおいて、ウィルス複製を妨げるか又はウィルス感染をされた細胞の死を引き起こす遺伝子を発現することができるベクターウィルス粒子が生成される。
【0016】
そのような複製−欠陥レトロウィルスベクターは、アデノウィルス及びアデノ−髄半ウィルス、及びHIV遺伝子療法の臨床試験に使用されるそれらのレトロウィルスベクター並びに特に、Moloneyネズミ白血病ウィルス(MuLV)として知られているマウス両向性レトロウィルスベクターを包含する。それらの欠陥ウィルスベクターは、遺伝的抗ウィルス剤、例えば抗−HIVリボザイムによりCD4細胞を、種々の成功の程度、形質導入するために使用されて来た(Sarverなど. (1990)、前記;Weerasingheなど. (1991), 前記;Dropulicなど. (1993), 前記; Ojwangなど. (1992), 前記;及びYuなど. (1993) 前記)。しかしながら、それらのベクターは、HIV遺伝子療法適用のためには、本質的に制限される。
【0017】
例えば、高い形質導入は時折、疾病の臨床学的“潜伏”段階の間、HIVによりすでにほとんど感染されている、まれなCD34前駆体造血幹細胞又は広範囲に広まった標的DC T−細胞を、ベクターが形質導入すべきである、HIVの処理において特に重要である。しかしながら、MuLVベクターは、高い力価で得ることは困難であり、そしてそして従って、良好でない形質導入をもたらす。さらに、形質導入されたDNAの長期発現は、特に、成熟Tリンパ球への分化の後、CD34前駆体幹細胞において得られたことはない。さらに、欠陥ウィルスベクターの使用は、高価であり、且つ一般的対象群の費用以上であるエクスビボ遺伝子トランスファー方法(例えば、アメリカ特許第5,399,346号を参照のこと)を必要とする。
【0018】
AIDSの遺伝子療法処理のための現在入手できるベクターの使用に関するそれらの欠点は、研究者による新規ウィルスベクターの探究を導いて来た。1つのそのようなベクターは、HIV自体である。HIVベクターは、感染性研究(Pageなど., J. Virol., 64, 5270−5276 (1990))、及びCD4+細胞、特にCD4+ HIV−感染された細胞中への遺伝子(例えば、自殺遺伝子)の導入(例えば、Buchschacherなど., Hum. Gener. Ther., 3, 391−397 (1992); Richardsonなど., J. Virol, 67, 3997−4005 (1993); Carrollなど., J. Virol, 68, 6047−6051 (1994); 及びParolinなど., J. Virol., 68, 3888−3895 (1994) を参照のこと)のために使用されて来た。それらの研究戦略は、CD4 T−細胞及び単球細胞中に遺伝子を導入するためにHIVベクターを使用することである。
【0019】
しかしながら、今日まで、それらのベクターは非常に複雑である。それらのベクターの使用は、細胞内組換えを通して野生型HIVを生成する危険性を付随する。欠陥ベクター配列及びヘルパーウィルスの同時トランスフェクション/同時感染が、ウィルスゲノムの相同領域間での組換えをもたらすことが観察されている(Inoucなど., PNAS, 88, 2278−282 (1991))。インビトロでの観察される相補性は、類似する複製−欠陥HIVベクターがインビボで組換えでき、従って、すでに存在するHIV感染を悪化することを示す。レトロウィルスが1つのビリオン中に2種のRNAゲノムをパッケージする事実は、レトロウィルスが相補性及び/又は組換えにより引き起こされるいずれかの遺伝子欠陥を回避するために2種のウィルスRNAを担持する提案を研究者に導いた(Inoueなど. (1991), 前記)。
【0020】
細胞内組換えの危険性、それによる野生型HIVをもたらす危険性の他に、HIVベクターは、ウィルスベクターの病因性を高める、インビボでの突然変異の関連する危険性を有する。これは、複製−コンピテントで、さらに非病因性である、第2世代組換えHIVベクターの開発に関してのSarverなど. (AIDS Res. And Hum. Retrovir., 9, 483−487 (1993b)) による推測を導いて来た。そのようなベクターは、優先的に使用される非複製ベクター(すなわち、複製欠陥ベクター)に比較して、患者において複製し続け、従って、野生型HIVとの一定した競争を提供する。しかしながら、これまで、そのようなベクターは入手されていない。
【0021】
理想的には、感染された個人を処理する最良の機会は、ウィルスが宿主を感染する前、接種の時点で存在する。しかしながら、これは、多くの個人が、彼らが、疾病の臨床学的潜伏期間まで、HIVにより感染されたようになっていることを十分に理解しない限り、達成するには困難である。これに基づけば、抗ウィルス介在性が強く必要とされる段階は、臨床学的潜伏性の間である。この段階での治療は、ウィルスゲノムを有する、多数のすでに感染されたCD4リンパ球により提供される攻撃が直面することを欠かせない。
【0022】
これは、今日まで、HIVが不治の病であり、そして現在入手できる治療によりほとんど治療できない事実により明らかなように、つまらない挑発ではない。効果的なワクチンはやがて入手できるようには思われず、そして逆転写酵素及びプロテアーゼのインヒビターはこの組織培養においてHIV複製を妨げることが示されているが、インビボでのウィルス耐性の開発が処理の失敗を導いて来た。従って、HIV遺伝子治療は、今日まで、3×10以上である、大部分のHIV−感染された個人に対してはほとんど効果的ではない。
【0023】
上記の観点においては、特にAIDS及び癌において、特定の病原体に対する長期の及び持続的に免疫学的応答を開発することが、ますます重要になって来た。複製−コンピテントであるが、しかし非病原性であるウィルスを用いての生存−弱毒化された(LA)ワクチンが考慮されて来た(Danielなど., Science, 258, 1938−1941 (1992); 及びDesrosiers, AIDS Res. & Human Retrovir., 10, 331−332 (1994))。しかしながら、1又は複数の遺伝子の欠失によりその対応する野生型ウィルスとは異なるそのような非病原性ウィルスは、(i)抗原は持続性ではないので(LA−ウィルスは効果的に複製しないので)、保護免疫応答を誘発することができないか、又は(ii)若い動物モデルにおいて疾病を引き起こすLA−ウィルスの能力により示されるように(Babaなど., Science, 267, 1823, 1823−1825 (1995))、LA−ウィルスは複製し、そして他の病原可能性を有する。
【0024】
前記理由のために、特にAIDS及び癌においてのウィルス感染の予防及び治療処理様式についての必要が存続する。本発明は、条件付けで複製するベクターを提供することにより、そのような他の方法を提供する。本発明はまた、そのようなベクターが使用され得る追加の方法も提供する。その複製、及びウィルス粒子及びビリオンとしてのパッケージングを可能にするために、条件付けで複製するベクターを補足するヘルパーベクター構造体が、本発明によりさらに提供する。そのようなヘルパーベクターは、条件付けで複製するベクターが最少にされるよう修飾される。そのようなヘルパー−ベクター構造体の種々の態様が記載される。本発明のそれらの及び他の目的及び利点、並びに追加の本発明の特徴は、本明細書に示される本発明の記載から明らかであろう。
【0025】
発明の簡単な要約:
本発明は、改良された条件付けで複製するベクター及び改良された組成物、並びに前記ベクターの生成及び使用方法を提供する。条件付けで複製できるベクターは、ベクターの複製を可能にする宿主細胞においてのみ複製する能力により特徴づけられる。それにより提供される改良されたベクターは、回復する複製能力を低められた危険性で存在することにより、安全性を高めた。それ自体、ベクターはまた、“低められた組換え”ベクター(reduced recombinant vector)としても言及され得る。
【0026】
本発明の1つの観点においては、改良された条件付けで複製するベクターは、少なくとも1つの核酸配列を含んで成り、その存在、転写又は翻訳は、複製−許容宿主細胞におけるベクターに、ベクターが由来するウィルスに対応するウィルスの野生型株よりも選択的利点を付与する。好ましくは、改良された条件付けで複製するベクターは、いずれかの他の競争ゲノム又はゲノム要素よりも、複製のための選択的利点をベクターに付与する少なくとも1つの核酸配列を含んで成る。
【0027】
本明細書において使用されるようなゲノム要素は、ベクター又はいずれかの野生型ウィルスのいずれにも由来せず、そして宿主細胞におけるベクター複製と競争し、それを妨げるか又はそれに影響を与えることができる、宿主細胞における核酸配列として定義される。ゲノム要素はまた、完全なゲノム、例えば、宿主細胞又はもう1つのベクター又はウィルスのゲノムではない。複製のための選択的利点は、前記核酸配列の存在、転写又は翻訳により付与される。
【0028】
もう1つの好ましい態様においては、条件付で複製するベクターは、レトロウィルス、特にレンチウィルスであり、そして少なくとも1つの核酸配列を含んで成り、その存在、転写又は翻訳は、ベクターにより感染される宿主細胞に、ベクターが由来するウィルスに対応するウィルスの野生型株により感染された細胞よりも選択利点を付与する。他方では、前記ベクターは、野生型株に完全に由来しないが、しかし1つよりも多くの野生型ウィルスに由来する成分を含むキメラ性である。1つよりも多くの野生型ウィルスは、異なった(又は異種の)ウィルスであるか、又は1つのウィルスの異なった株又は単離物であり得る。好ましくは、前記核酸配列は、前記宿主細胞において予防効果を提供するために発現され得る。これは、核酸配列が、細胞死を引き起こすレベルへのいずれかの感染性ウィルスの複製を妨げるので、生存利点を付与される細胞をもたらす。
【0029】
もう1つの好ましい態様は、いずれかの他の競争ベクター又はプラスミド分子よりも、複製に関して選択的利点をベクターに付与する少なくとも1つの核酸配列を含んで成る改良された条件付で複製するプラスミドベクターである。例えば、そのようなベクターは、ベクターと共に同時局在化される場合、競争ベクター又はプラスミドを分解し、又は破壊し、又はその分解又は破壊をもたらし、すなわちその分解をもたらすことができる配列(例えば、リボザイム又はアンチセンス配列)を含んで成ることができる。競争ベクター及びヘルパーが破壊される予定である場合、本発明のベクターは、複製のための全体的な選択的利点をそれに提供するために他の配列を含むよう構築される。
【0030】
例えば、本発明のベクターは、競争ベクター及びヘルパーの両者を破壊するアンチセンス配列を含むことができ、さらに、前記ベクターは、それがさらに、全体的な選択的利点を、条件付きで複製するベクターに付与する第2の第1−ヌクレオチド配列(例えば、競争ベクターRNAよりもよりベクターRNAを生成するプロモーター(形質導入された細胞における前記ベクターのコピー数は競争ゲノムよりも高い)、又はベクターに存在するが、しかしヘルパーには存在しないパッケージングシグナル)を含むので、複製に関して選択的利点を有するであろう。
【0031】
従って、前記少なくとも第1のヌクレオチド配列はさらに、2種の第1のヌクレオチド配列(すなわち、第1の第1−ヌクレオチド配列は競争ベクター及び/又はヘルパーを標的化し、そして第2の第1−ヌクレオチド配列は複製のための選択利点を提供する)は、全体的な選択利点効果を達成するために共に作用するので、この態様においては、全体的な選択的利点の本発明者のベクターの複製を提供する。従って、複製の第1−ヌクレオチド配列の相乗効果は、いずれかの個々の第1−ヌクレオチド配列が競争ゲノムよりも差別的に選択を提供する、条件付きで複製するベクターのための十分な選択条件を誘導することができる。
【0032】
競争ベクター又はプラスミドの分解又は破壊はまた、ベクターとの十分な長さの組換えの機会を減じ、従って、前記ベクターは“低められた組換え”性質を有する。前記ベクターは、リボザイム又はアンチセンス配列により標的化されないようその配列を縮重することによって、分解から保護され得る。ベクターはさらに、そのゲノムベクターRNAが競争ベクター又はヘルパーにより有意に分解されないよう、RNAを特異的に追跡するためにベクター又はベクターのゲノム部分を構築することによって、分解から保護され得る。
【0033】
他方では、ヘルパーは、例えば、未スプライスであるが、しかしスプライスされていないベクターRNAにおいてのみ存在する第1の核酸配列を含むベクターゲノムRNAを構築すると共に、ヘルパーをスプライスソーム中に強制するためにスプライシング要素を挿入することによって、同様にして又は単独で構築され得る。改良されたベクターのそのような非制限例は、ウィルスベクター又はプラスミドベクターの生成、及び核酸配列のそのようなベクター中へのクローニング又はサブクローニングの間に、並びに突然変異誘発、誘発性遺伝子発現及び同様のことへのそれらの使用の間に使用される場合、特に好都合である。
【0034】
本発明の条件付きで複製するベクター及び医薬的に許容できるキャリヤーを含んで成る医薬組成物がまた、本発明により提供される。条件付きで複製するウィルスベクターを含んで成る宿主細胞がさら提供される。ベクター(ここで、前記ベクターは、DNAで存在する場合、配列番号2,3,4,5,6,14(ここで、少なくとも1つのNは突然変異誘発され)、15及び16から成る群から選択されたヌクレオチド配列を含んで成り、そして前記ベクターは、RNAで存在する場合、配列番号2,3,4,5,6,14(ここで、少なくとも1つのNは突然変異誘発され)、15及び16から成る群から選択されたヌクレオチド配列によりコードされるヌクレオチド配列を含んで成る)はまた、本明細書に示されるような単離され、そして精製された核酸分子としても提供される。同様に、リボザイムによりベクターを構築する方法、ベクターの修飾方法、及びパッケージング細胞系を用いないで、条件付きで複製するベクターを増殖し、そして選択的にパッケージングする方法が提供される。
【0035】
本発明のさらにもう1つの観点においては、ウィルス感染について宿主細胞を治療的に及び予防的に処理する方法が提供される。特に好ましい態様においては、そのような処理は、ウィルス感染を阻害する優性表現型を付与することにより、又は他のウィルスによる感染を阻害する表現型を付与することにより、前記宿主においてもたらされる。好ましくは、阻害される他のウィルスは、広範囲のウィルス株を包含する。
【0036】
そのような方法はさらに、適切な場合、“ヘルパーベクター”又は“ヘルパーベクター構造体”としても言及されるヘルパー−誘発ベクター、細胞毒性薬剤、タンパク質/因子、又はプロテアーゼ/逆転写酵素インヒビターの使用を包含することができる。前記方法は例えば、ウィルスの複製を阻害するために、疾病(例えば、癌、遺伝的、感染性、血管性及び他の疾病)を処理するために、効果的なエクスビボ及びインビボ遺伝子トランスファーを行うために、安全なベクター生成を可能にするために、遺伝子の機能を決定するために、又は宿主細胞において興味ある遺伝子を発現するために使用され得る。
【0037】
本発明のさらにもう1つの観点においては、薬物/因子とタンパク質との間の相互作用を検出するために本発明の条件付で複製するベクターを含んで成る宿主細胞を用いる方法が提供される。そのような方法は、タンパク質特徴化、及びベクターによりコードされる所定のタンパク質に関しての活性又は物理的相互作用についての薬剤、因子又は他のタンパク質のスクリーニングを可能にする。前記方法はさらに、ベクターによりコードされる所定のタンパク質に機能的に関連するタンパク質の同定及び特徴化を可能にする。例えばコードされるタンパク質が転写因子である場合、本発明のベクターによるその発現は、転写因子により調節される遺伝子の同定を可能にする。
【0038】
本発明はまた、組成物類、及びそれらの使用の前、種々の条件下でのベクターの貯蔵のための条件を提供する。そのような条件の例は、種々のキャリヤーの存在下での−80℃、−20℃及び4℃での貯蔵を包含する。
【0039】
本発明のさらなる態様は、一般的なレンチウィルスベクター、すなわち複製コンピテントベクター又はウィルスを生成するために条件付きで複製するベクターとのヘルパー−ベクターの組換えを低め、最少にするか又は排除するよう作用するヘルパー−ベクター構成体の修飾を包含する。従って、本発明は、“低められた組換え”ベクターを調製するよう作用するヘルパー−ベクターを包含する。本発明のヘルパーベクターはまた、好ましくは、生成される条件付で複製するベクター−の力価を、10の形質導入単位/ml以上のレベルに高める。他の態様は、濃縮及び精製のための高速(超ではない)遠心分離、及びクロマトグラフィー、限外濾過及びダイアフィルトレーション方法を用いてのベクターの濃縮を包含する。
【0040】
本発明のヘルパーベクター修飾は、リボザイム、例えば抗−U5リボザイム、又は条件付で複製するベクターを分解するか、又はその破壊又は不活性化をもたらすアンチセンス配列の挿入を包含し、結果的に、ヘルパーベクター及び条件付で複製するベクターは同時局在化されるか、又は同時パッケージされる。1つの態様においては、ヘルパー成分は、10の形質導入単位/ml以上の上清液力価に、濃縮されていないベクターを効果的に生成する2種のプラスミド機能的ベクター−ヘルパーシステムを創造するために1つのプラスミド構成体上に完全に組み込まれる(本明細書における図3を参照のこと)。
【0041】
もう1つの態様においては、ヘルパー−ベクターのヌクレオチド配列は、条件付で複製するベクターとの組換えを最少にするために縮重される。さらにもう1つの態様においては、ヘルパー−ベクターは、条件付で複製するベクターのパッケージングへの使用のための異種トランス−作用要素を含んで成る。そのような要素の例は、次のものを包含するが、但し、それらだけには限定されない:水疱性口内炎ウィルスエンベロープタタンパク質VSV−G、RD114エンベロープタンパク質、狂犬病ウィルスエンベロープタンパク質、テナガザル白血病ウィルスエンベロープタンパク質(GALV)及びキメラエンベロープタンパク質。さらなる修飾はまた、異種rev−応答性要素(RRE)、後−転写調節要素(PRE)又は構成輸送要素(CTE)を包含する。
【0042】
さらにもう1つの態様においては、ヘルパー−ベクター構成体は、さらに、スプライス部位、スプライス受容体部位、又は縮重された又はヒト適合されたヌクレオチド配列のための部位を含んで成る。例えば、前記スプライス部位は、パッケージングシグナル及び/又はRREがスプライシングの現象により、転写されたRNAから除去され得るよう位置決定され得る。さらに、ベクター又はヘルパー構成体中へのイントロン挿入のための部位は、条件付で複製するベクターとヘルパー、又は他の競争ゲノム又はゲノム要素との間での二量体化、同時局在化又は組換えが最少にされるよう供給される。イントロンの挿入は、スプライスソーム中への及びベクターRNAからのヘルパーRNAのトラフィッキングをもたらすよう方向づけされ得る。驚くべきことには、いくつかのヘルパーベクター構成体は、条件付で複製するベクターの力価を高めることが見出された。
【0043】
好ましい態様の記載:
本発明は、改良された条件付で複製するベクター、レンチウィルスベクター及びそれらの使用を提供する。選択的に複製される他に、ベクターは、複製コンピテントになるベクターをもたらすために組換えの傾向を低めるための特定の修飾を含む。野生型株のウィルスの複製を阻害する方法、及びそのような改良されたベクターを含んで成る細胞中への遺伝子供給方法が包含される。前記方法は、感染され得、感染される危険性で存在するか、又は好ましくは実際、野生型株のウィルスにより感染され得る宿主と、ベクター(すなわち、非病原性の、又は非疾病生成の条件付で複製する(cr)ベクター)の複製を可能にする宿主においてのみ増殖される改良されたベクターとを接触することを含んで成る。
【0044】
さらに本明細書に記載されるように、前記方法の特定の目的は、非病原性の条件付で複製するベクターにより、宿主における競争感染を確立することである。一般的に、本発明の条件付で複製するベクターは、野生型ウィルスに比較して、条件付で複製するベクターに、複製及び拡張のための選択的利点を付与する少なくとも1つの核酸配列、及び/又は野生型ウィルスを含む宿主細胞に比較して、条件付で複製するベクターを含む宿主細胞に、ウィルス粒子の増殖のための選択的利点を付与する少なくとも1つの核酸配列を含んで成る。
【0045】
本発明の好ましい態様においては、ベクターは、HIV配列を含んで成り、そしてHIV感染の処理のために使用される。従って、ベクター、又は前記ベクターを含む宿主細胞は、(1)子孫ビリオン(すなわち、それらが両者とも存在する細胞における)中へのパッケージングに関して、野生型HIVゲノムよりも選択的利点を、crHIVゲノムに提供し、そして/又は(2)野生型ウィルスを生成する宿主細胞に比較して、crHIVビリオンの生成に関して、選択的利点を、条件付きで複製するベクター(ビリオン)を生成する宿主細胞に提供する少なくとも1つの核酸配列を含んで成る。1つの方法(本発明が制限されない)は、野生型HIVゲノムを分離することができる1又は複数のリボザイムを、crHIVゲノムに提供することによって、パッケージングのための選択的利点をそれらのゲノムに付与することである。
【0046】
本発明のもう1つの観点においては、前記ベクターは、複製コンピテントベクターをもたらすために、野生型及びヘルパー構成体との組換えの低められた傾向を付与される。さらに、組換えの低下にまた寄与する、ヘルパーベクター、細胞及びパッケージングシステムは、ベクターをもはや条件付で複製しなくするために、生産性組換え現象の機会をさらに低めるために提供される。
【0047】
野生型ウィルス:
本発明によれば、“ウィルス”とは、タンパク質及び核酸を含み、そしてウィルス核酸により特定されるウィルス生成物を生成するために宿主細胞遺伝子機構を使用する感染剤である。“核酸”とは、一本鎖又は二本鎖の直線状又は環状であり、そして任意には、DNA又はDNAポリマー中に組み込まれ得る、合成、非天然又は修飾されたヌクレオチドを含むDNA又はRNAのポリマーを言及する。DNAポリヌクレオチドは好ましくは、ゲノム又はcDNA配列から構成される。
【0048】
“ウィルスの野生型株”とは、本明細書に記載されるような人工突然変異誘発のいずれも包含しない株、すなわち天然から単離され得るいずれかのウィルスである。他方では、野生株は、実験室において培養されて来たが、しかしさらに、いずれか他のウィルスの不在下で、子孫ゲノムはビリオン、例えば天然から単離されたそれらを生成することができるいずれかのウィルスである。
【0049】
例えば、次の例に記載されるpNL4−3 HIV−1分子クローンは、AIDS Research and Reference Reagent Program Catalog through the National Institutes of Health から入手できる野生型株である(Adachiなど., J. Virol., 59, 284−291 (1986) を参照のこと)。pPSXBは、National Institutes of Health, Bethesda, Maryland 出のDr. Suresh Aryaから得られ、そしてAryaなど., Human Immunodeficiency virus type 2 lentivirus vectors for gene transfer expression and potential for helper virus−free packaging. Hum. Gene Ther. 1998 Jun 10; 9 (9): 1371−80に記載されるHIV−2分子クローンである。
【0050】
一般的に本発明の方法は好ましくは、ウィルス感染に起因するウィルス疾病を処理するために使用される。所望には、ウィルス(及び下記に論じられるようなベクター)は、RNAウィルスであるが、しかしDNAウィルスでもあり得る。RNAウィルスは、原核生物(例えば、バクテリオファージ)及び多くの真核生物、例えば哺乳類及び特にヒトを感染する種々のグループである。ほとんどのRNAウィルスは、少なくとも1つのファミリーは、遺伝材料として二本鎖RNAを有するが、それらの遺伝子材料として一本鎖RNAを有する。
【0051】
RNAウィルスは、次の3種の主要グループに分けられる:陽性−鎖ウィルス(すなわち、ウィルスにより、トランスファーされるゲノムがタンパク質に翻訳され、そして除タンパク質化された核酸が感染を開始するのに十分であるそれら)、陰性−鎖ウィルス(すなわち、ウィルスによりトランスファーされるゲノムがメッセージセンスに対して相補的であり、そして翻訳が生じる前、ビリオン関連酵素により転写されるべきであるそれら)、及び二本鎖RNAウィルス。本発明の方法は好ましくは、陽性−鎖ウィルス、陰性−鎖ウィルス及び二本鎖RNAウィルスを処理するために使用される。
【0052】
本発明において使用される場合、RNAウィルスは、シンドビス様ウィルス(例えば、ドガウィルス、ブロモウィルス、ククモウィルス、ドバモウィルス、イラルウィルス、ドブラウィルス及びポテクスウィルス)、ピコルナウィルス様ウィルス(例えば、ピコルナウィルス、カリシウィルス、コモウィルス、ネポウィルス及びポチウィルス)、負の鎖ウィルス(例えば、パラミクソウィルス、ラブドウィルス、オルトミクソウィルス、ブンヤウィルス及びアレナウィルス)、二本鎖ウィルス(例えば、レオウィルス及びビルナウィルス)、フラビウィルス様ウィルス(例えば、フラビウィルス及びペスチウィルス)、レトロウィルス様ウィルス(例えば、レトロウィルス)、コロナウィルス、及び他のウィルスグループ、例えばノダウィルスを包含するが、但しそれらだけには限定されない。
【0053】
本発明の好ましいRNAウィルスは、フラビウィルス科のウィルス、例えばフィロウィルス属のウィルス、及び特にマールブルグ又はエボラウィルスである。好ましくは、フラビウィルス科のウィルスは、フラビウィルス属のウィルス、例えば黄熱病ウィルス、デング熱ウィルス、西ナイルウィルス、セントルイス脳炎ウィルス、日本脳炎ウィルス、ムレイバレイ脳炎ウィルス、ロシオウィルス、マダニ担持の脳炎ウィルス及び同様のウィルスである。
ピコマウィルス科のウィルス、好ましくはA型肝炎ウィルス(HAV)、B型肝炎ウィルス(HBA)又は非A又は非B肝炎ウィルスが好ましい。
【0054】
もう1つの好ましいRNAウィルスは、レトロウィルス科(すなわち、レトロウィルス)、特に、オンコウィルス属又は亜科、スプマウィルス及びレンチウィルスのウィルスである。オンコウィルス亜科のRNAウィルスは所望には、ヒトT−リンパ球向性ウィルス1型又は2型(すなわち、HTLV−1又はHTLV−2)又はウシ白血病ウィルス(BLV)、鳥類白血症−肉腫ウィルス(例えば、ラウス肉腫ウィルス(RSV)、鳥類の骨髄芽球症ウィルス(AMV)、鳥類の赤芽球症ウィルス(AEV)及びラウス関連ウィルス(RAV;RAV−0〜RAV−50)、哺乳類C型ウィルス(例えば、Moloneyネズミ白血病ウィルス(MuLV)、Harveyネズミ肉腫ウィルス(HaMSV)、Abelsoネズミ白血病ウィルス(A−MuLV)、AKR−MuLV、ネコ白血病ウィルス(FeLV)、サル肉腫ウィルス、網内症ウィルス(REV)、脾臓壊死ウィルス(SNV)、B型ウィルス(例えば、マウス乳癌ウィルス(MMTV))、及びD型ウィルス(例えば、Mason−Pfizerモンキーウィルス(MPMV)及び“SAIDS”ウィルス)である。
【0055】
レンチウィルス亜科のRNAウィルスは、所望には、ヒト免疫欠損ウィルス1型又は2型(すなわち、HIV−1又はHIV−2;ここでHIV−1はこれまで、リンパ節症関連ウィルス3(HTLV−III)及び後天性免疫不全症候群(AIDS)−関連ウィルス(ARV)と呼ばれている)、又はAIDS又はAIDS様疾病により同定され、そしてそれに関連するHIV−1又はHIV−2に関連するもう1つのウィルスである。頭字語“HIV”又は用語“AIDSウィルス”又は“ヒト免疫欠損ウィルス”が、一般的に、それらのHIVウィルス及びHIV−関連及び連結ウィルスを言及するために、本発明において使用される。さらに、レンチウィルス亜科のRNAウィルスは好ましくは、ビスナ/マエディウィルス(例えば、羊を感染する)、ネコ免疫不全ウィルス(FIV)、ウシレンチウィルス、サル免疫不全ウィルス(SIV)、ウマ感染性貧血ウィルス(EIAV)及びヤギ関節炎−脳炎ウィルス(CAEV)である。
【0056】
本発明のウィルスはまた、所望には、DNAウィルスである。好ましくは、DNAウィルスは、Epstein−Barrウィルス、アデノウィルス、ヘルペス単純ウィルス、乳頭腫ウィルス、ワクシニアウィルス及び同様のものである。
それらのウィルスの多くは、最大の汚染施設がすべての実験室作業のために必要とされる、“生物安全性レベル4”(すなわち、World Health Organization (WHO) “危険グループ4”)として分類される。しかしながら、当業者は、それらのウィルスを良く知っており、そしてそれらについてのこの安全性を注意して考慮することができる。
【0057】
“宿主細胞”とは、いずれの細胞でもあり得、そして好ましくは、真核細胞である。所望には、宿主細胞は、リンパ球(例えば、Tリンパ球)又はマクロファージ(例えば、単球マクロファージ)であり、又はそれらの細胞のいずれかの前駆体、例えば造血幹細胞である。好ましくは、細胞は、細胞表面上のCD4糖タンパク質を含んで成り、すなわちCD4である。しかしながら、所望には、AIDSウィルスにより感染されたCD4 Tリンパ球はまだ活性化されたことはない(すなわち、好ましくは、nefの発現はまだ生ぜしめられておらず、そしてさらにより好ましくは、CD4遺伝子発現は、さらに下記で論じられるように、ダウンレギュレートされたことはない)。
【0058】
さらに、宿主細胞は好ましくは、CD4マーカーを欠き、そしてさらに、本発明のウィルスにより感染され得る細胞である。そのような細胞は、次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない:星状細胞、皮膚線維芽細胞、腸上皮細胞、内皮細胞、上皮細胞、樹状突起細胞、ランゲルハンス細胞、単球、造血幹細胞、胚幹細胞、精子又は卵子を生ぜしめる細胞、間質細胞、粘膜細胞及び同様のもの。好ましくは、宿主細胞は、真核細胞、多細胞種(例えば、単細胞酵母細胞とは対照的に)のものであり、そしてより好ましくは、哺乳類細胞、例えばヒト細胞である。
【0059】
細胞は、単一の存在物として存在するうことができるか、又は細胞の大きな集合体の一部であり得る。そのような“細胞の大きな集合体”は、例えば、細胞培養物(混合されているか又は純粋)、組織(例えば、内皮、上皮、粘膜又は他の組織、例えば上記CD4欠失細胞を含む組織)、器官(例えば、心臓、肺、肝臓、筋肉、胆嚢、膀胱、生殖腺、眼、及び他の器官)、器官系(例えば、循環系、呼吸系、胃腸系、泌尿系、神経系、外皮系、又は他の器官系)、又は生物(例えば、鳥、哺乳類、又は同様のもの)を包含する。
【0060】
好ましくは、標的化される器官/組織/細胞は、循環系(例えば、心臓、血管、及び血液、例えば白血球細胞及び赤血球細胞を包含するが、但しそれらだけには限定されない)、呼吸系(例えば、鼻、咽頭、喉頭、気管、気管支、細気管支、肺及び同様のもの)、胃腸系(例えば、口、咽頭、食道、胃、腸、唾液腺、膵臓、肝臓、胆嚢、及び他のもの)、泌尿系(例えば、腎臓、尿管、膀胱、尿道及び同様のもの)、神経系(例えば、脳及び脊椎、及び特定の知覚器官、例えば眼)、及び外皮系(例えば、皮膚、上皮、及び皮下又は経皮組織の細胞)のものである。
【0061】
さらにより好ましくは、標的化される細胞は、心臓、血管、肺、肝臓、胆嚢、膀胱及び眼細胞から成る群から選択される。標的細胞は、正常細胞である必要はなく、そして疾病細胞であり得る。そのような疾病細胞は、腫瘍細胞、遺伝的異常細胞、又は異常組織、例えば腫瘍血管内皮細胞近くか又はそれに隣接する細胞であり得るが、但しそれだけには限定されない。
【0062】
ベクター:
“ベクター”とは、パッセンジャー核酸配列(すなわち、DNA又はRNA)を宿主細胞中にトランスファーするよう作用する核酸分子(典型的には、DNAは又はRNA)である。3種の通常型のベクターは、プラスミド、ファージ及びウィルスを包含する。好ましくは、ベクターは、ベクター核酸の封入された形を含むウィルス、及びベクター核酸がパッケージングされているウィルス粒子である。
【0063】
所望には、ベクターは、それが人工的な突然変異又は修飾を包含する限り、ウィルスの野生型株ではない。従って、ベクターは典型的には、さらに本明細書に記載されるように、条件付で複製するウィルスを含むよう遺伝子操作(すなわち、欠失による)により野生型ウィルス株から誘導される。最適には、ウィルスベクターは、処理される感染を引き起こす野生型ウィルスと同じ型のものである(好ましくは、前記野生型ウィルスの1つである)ウィルス株を包含する。従って、好ましくは、ベクターは、RNAウィルスに由来し、さらにより好ましくは、ベクターはレトロウィルスに由来し、そして最適には、ベクターはヒト免疫欠損ウィルスに由来する。ヒト免疫欠損ウィルスに由来するそのようなベクターは、一般的に本明細書においては、“crHIV”ベクターとして言及される。
【0064】
ベクターはまた、好ましくは、“キメラベクター”、例えばウィルスベクターと他の配列との組み合わせ、例えば、HIV配列と1又は複数の他のウィルス(所望には、条件付で複製するベクターを含むよう野生型ウィルス株から誘発される)との組み合わせである。特に、HIV配列は所望には、アデノウィルス、アデノ関連ウィルス、アルファビリダエ(Alphaviridae)からのウィルス、フラビビリダエ(Flaviviridae)からのウィルス、ヘパドナビリダエ(Hepadnaviridae)空のウィルス、パポバビリダエ(Papovaviridae)からのウィルス、パルボビリダエ(Parvoviridae)からのウィルス、ヘルパスビリダエ(Herpesviridae)からのウィルス、ポックスビリダエ(Poxviridae)からのウィルス、パラミクソビリダエ(Paramyxoviridae)からのウィルス、ラブドビリダエ(Rhabdoviridae)からのウィルス、又はレトロビリダエ(Retroviridae)からのウィルス、例えばオンコレトロウィルス、Spuma−レトロウィルス及びLenti−レトロウィルスの修飾された(すなわち、非野生型)株の配列により連結され得る。それらのウィルス科由来の又はそれに関連するウィルス又はウィルス様ゲノムがまた、包含される。
【0065】
好ましいキメラベクターは、非レンチウィルス由来のベクター配列(すなわち、タンパク質をコードする配列、フラグメント又は非コード配列)がレンチウィルスベクター中に挿入される場合である。好ましくは、非HIV配列は、HIV由来のベクター中に挿入される。
本明細書に包含される場合、ベクターは、DNA又はRNAのいずれかを含んで成ることができる。例えば、DNA又はRNAベクターのいずれかが、ウィルスを誘導するために使用され得る。同様に、cDNAコピーは、ウィルスRNAゲノムから製造され得る。他方では、cDNA(又はウィルスゲノムDNA)成分は、RNAを生成するために、インビトロで転写され得る。それらの技法は、当業者に良く知られており、そしてまた、次の例に記載される。
【0066】
“条件付で複製するウィルス”とは、一定の条件下でのみ欠陥がある複製−欠陥ウィルスである。特に、ウィルスは許容できる宿主細胞においてその複製周期を完結することができ、そして制限宿主細胞においてはその複製周期を完結することができない。“宿主細胞”は、感染され得るか、又は実際、野生型ウィルス又は偽型ベクター(pseudo type vector)により感染するウィルスによる感染の前又は後で存在することができる。他方では、“宿主細胞”は、ウィルス複製のために必要な野生型ウィルス又はヘルパー遺伝子生成物をコードする細胞である。従って、本発明の条件付で複製するベクターは、野生型ウィルス株(又はヘルパー)との相補性に基づいて、又は野生型ウィルスが条件付で複製するベクターゲノムを含む細胞を感染する場合のみ、複製するウィルス(好ましくは、処理される感染と同じタイプのウィルスである)である。
【0067】
好ましい態様においては、ベクターは、DNAの形で導入されるRNAウィルス(例えば、条件付で複製するHIVウィルス)を含んで成る。この好ましい態様は、病原性野生型HIVゲノムよりも選択的利点を非病原性crHIV−1ベクターゲノムに付与する複製HIV−1(crHIV)ベクター方法を提供する。特に、野生型HIV及びcrHIVゲノムの両者を含む細胞においては、crHIV RNAは、それらが例えば、crHIV RNAではなく、野生型RNAを分解するリボザイムを含むので、ビリオン中へのパッケージングのための選択的利点を有する。そのような非病原性crHIVは、野生型ヘルパーウィルスの存在下でHIV感染に対して敏感である感染されていない細胞(例えば、CD+細胞)に拡張することができる。この態様においては、crHIVの選択的パッケージング及び拡張は、野生型HIV複製を妨げる。
【0068】
さらなる好ましい態様は、それがベクターを病原性にするであろうウィルス補助タンパク質配列(例えば、Vif, Vpu, Vpr又はNef, 又はそれらの組合せ又はフラグメント(但し、それらだけには限定されない))のいずれかの組合せを含まないので、非病原性である非病原性crHIVベクターである。他方では、配列は存在することができるが、しかし転写的にサイレントであるか、又は翻訳され得ない。任意には、ベクターは、ベクターを病原性にするであろう調節タンパク質配列(例えば、Tat又はRev、又はそれらのフラグメント(但し、それらだけには限定されない))のいずれの組合せも含まない。他方では、それらの配列は、存在するが、しかし、転写的にサイレントであるか、又は翻訳されない。
【0069】
しかしながら、ベクターは好ましくは、転写的に活性的であるか又はサイレントであり得る形で、構造タンパク質配列(例えば、gag、又はそのフラグメント)、酵素タンパク質配列(例えば、pol, 又はそのフラグメント)、及び/又はエンベロープタンパク質配列(例えば、env、又はそのフラグメント)のいずれかの組合せを含む。従って、条件付で複製するベクターは複製できるが、しかし所定の宿主において病原性であるレベルまでは複製できない。
【0070】
あるいは、ベクターは、必要とされる治療、予防又は生物学的効果を誘発するための十分なレベルまで複製するために、野生型ウィルス由来の必要な配列を含むヘルパー成分(例えば、ヘルパーベクター)との相補性を必要とする。最適な生物学的効果を提供するための、ベクター及びヘルパーに存在するタンパク質又はヌクレオチド配列の正確な組み合わせの決定は、ベクター又はヘルパー構成体中へのヌクレオチド配列の種々の組合せの追加及び控除を包含する、当業者に通常の単純なスクリーニング方法の直接的な適用のみを包含する。
【0071】
さらに、上記ヌクレオチド配列は、生物学的効果を改良するために、又は例えば、ヘルパー構成体との組換えのための機会を低めるために修飾又は突然変異誘発され得る。より最適化された構成体を得るためにベクター又はヘルパー構成体の修飾又は突然変異誘発のための多くのプロトコールは、当業界において良く知られている(例えば、Current Protocol, in Molecular Biology, Harcourt Brace and Jovanovich, 2000; Molecular Cloning, Sambrookなど., Cold Spring Harbor Press, 1989; 及びSoongなど., Nature Genetics 25: 436−439, 2000;それらは引用により本明細書に組み込まれる)。
【0072】
上記ベクターにより可能にされるアプローチは、補助タンパク質を欠いている複製−コンピテントウィルスを用いる生存−弱毒化された(LA)ワクチンの使用とは異なる(Danielなど., Science, 258, 1938−2941 (1992); 及びDesrosiers,AIDS Res. & Human Retrovir., 10, 331−332 (1994) を参照のこと)。なぜならば、LAワクチンに関しては、効果的な免疫応答の効果的な生成を妨げ、そして安全性をまだ維持している、欠損を補足するための努力が行われないからである。例えば、複数の欠失されたLA SIVワクチンは効果的な免疫応答を誘発することができないが、ところが単独の欠失された(Nef陰性)LA SIVワクチンは若いアカゲザルにおいては病原性であることが知られている(Babaなど., 1995)。
【0073】
上記のように、本発明により提供されるLA HIVワクチンへのもう1つのアプローチは、少なくとも2種のベクターを使用することであり、ここで少なくとも1つのベクターは複数の欠失されたHIVベクターであり、そして第2の(ヘルパー)ベクターはNefを除くすべての補助タンパク質を発現する。従って、複数の弱毒化されたHIVベクターは、制御された態様で、ヘルパーベクターからのVif, Vpr及びVpuにより補充されながら、疾病を引き起こさないで条件付態様で複製するであろう。
【0074】
前記第1のベクターは、野生型HIV複製及び拡張を妨げるために、遺伝的抗ウィルスを含むよう構成され得る。他方では、そのような第1のベクターは、野生型ウィルスに対する効果的な免疫応答を誘発するために使用され得る。単純なスクリーニング方法は、第1のベクターから欠失されているが、しかしヘルパーベクターには存在する配列の実際の組み合わせが、前記第1のベクターの、最適な治療又は予防応答の提供、及びさらに、非病原性であることによる安全性の維持を可能にする評価を可能にするであろうことは、当業者に明白であろう。
【0075】
条件付で複製するベクター−ヘルパーシステムのさらなる好ましい態様は、gag, pol, env, tat及びrevを発現するためにHIV−1ベクターを使用し、そしてVif, Vpu, Vpr及び任意には、Nef遺伝子を発現するためにHIV−2由来のヘルパーベクターを用いるであろう。本発明は、逆転されたHIV−1及びHIV−2、又はキメラHIV形式を包含する、いずれかの適合性ベクターの組合せで配置される上記遺伝子のいずれかの組み合わせが同時に可能であるので、この例によっては制限されない。
【0076】
HIV−1骨格からのTatの発現は、HIV−1ベクターゲノム又はHIV−2ベクターゲノムのいずれかを含むベクター粒子を生成するために、HIV−1及びHIV−2LTRの両者を、お互いの相補性のためにトランス活性化する。しかしながら、2種のゲノムRNAは効果的にニ量体化せず、従って、1つのビリオン粒子中にパッケージングされる両ベクター及びヘルパーゲノムの同時局在化を妨げる。同じビリオン粒子中に同時パッケージングされる場合、複製コンピテントベクター(RCV)を生成するためのベクターとヘルパーゲノムとの間の組換えは、前記粒子が続く標的細胞を感染した後、逆転写の間、生じ得る。
【0077】
同時パッケージングされた構成体の可能な生成をさらに取り組むために、ベクターはさらに、いずれかの組換え危険性を低める1又は複数の核酸配列を含むことができる。例えば、第1のベクターは、ヘルパーベクターの分解に対して特異的なリボザイム(又はアンチセンス/リボザイム)を含むことができる。そのようなベクターの同じ細胞、非細胞又は細胞外位置における同時局在化は、組換えの後、不活性ゲノムをもたらす、ベクターのニ量体化又は同時局在化を破壊することによって安全性を高めるために、又は他方では、出現するRCVの生成を妨げるために、ヘルパーベクターの分解をもたらすであろう。このアプローチは、代わりに、ヘルパーベクター上にリボザイムを含むことによって変更されるか、又はさらに、追加の安全性を提供するために両ベクターへのリボザイムの包含により改良され得る。
【0078】
他方では、アンチセンス分子は上記リボザイムを置換するために使用され、その結果、二本鎖RNAハイブリッドの形成が細胞エンドヌクレアーゼにより急速に分解されるであろう。さらなる好ましい態様は、アンチセンス配列が標的化のために使用されるリボザイムRNAの約16個の塩基位置よりも長いであろうことである。
【0079】
修飾されるアプローチにおいては、上記例のヘルパーベクターは、異種ウィルス(例えば、上記のではあるが、しかし好ましくは、アデノウィルス、アデノ関連ウィルス、ネズミオンコレトロウィルス又は非HIVレンチウィルス由来のウィルス及びウィルスファミリーのいずれか)に起因し、それにより、タンパク質は構成的に発現され得る。他方では、異種ヘルパーベクターは、HIV−1ベクター発現をトランス活性化するために、Tatの誘発性又は自動調節された発現のためにHIV−LTRを用いて構成され得る。異種ウィルスヘルパーベクターにより提供される利点は、第1及び第2ベクターのゲノム間の制限的会合であり、従って、可能性あるRCVを生成するために組換えの機会をさらに低める。
【0080】
もう1つの態様においては、ベクターは、ヘルパーゲノム上に存在するか、又はヘルパーゲノム中に挿入されるアンチセンス配列を含む。非制限的例は、pN1cptASenvベクターに類似する(但し、アンチセンス配列は、野生型HIV上に存在するenv配列の他に、又はその代わりに、ヘルパーベクター上に存在するgag配列に向けられる)、pN1cptASgagベクターにより見出される。抗−gagアンチセンス配列は、ベクターに存在するRRE配列の下流に存在するスプライス受容体部位の上流に配置される。従って、gag配列は、ベクターRNAのゲノム性であり、且つ非ゲノム性ではなく、又はスプライスされた種においてのみパッケージングされる。従って、ヘルパーを含むイントロンのヘルパーゲノム、例えばVIRPACシステムのそれらのゲノムは、細胞のスプライスソームに選択的に標的化され、ところが、抗−gagアンチセンス配列を含むゲノムベクターRNAはスプライシング機構を選択的に迂回する。
【0081】
細胞におけるベクター及びヘルパーゲノムの差別的トラフィキングは、ベクター力価に対して最少の効果をもたらすべきであり、さらにベクター及びヘルパーゲノムが思いがけず同時局在化されるべきである場合、ベクター及びヘルパーゲノムの塩基対合ハイブリダイゼーションは、そのようなベクター及びヘルパーゲノム含有粒子の不活性化又は破壊をもたらし、そしてRCVを生成するベクター−ヘルパー組換えを妨げるべきである。
【0082】
他の態様においては、ヘルパーが、条件付で複製するベクターに見出されるU5配列に向けられる抗−U5ベクターアンチセンス配列を含むよう構築され得る。本発明のこの観点の性質を制限しない場合、抗−U5アンチセンス配列が、ヘルパーコード配列から遠位に、但し転写終結部位の前に挿入され得る。従って、ベクター及びヘルパーRNAが思いかけず、同時局在化され、そして同時パッケージング及びたぶん組換えを受ける場合、アンチセンス配列は、そのような同時パッケージされたウィルス粒子を破壊するか又は不活性化し、そして組換えを妨げるであろう。
【0083】
さらにもう1つの態様においては、ヘルパーは、ベクター上に存在する第1−ヌクレオチド配列のための標的配列を含むことができる。非制限的例は、pN1captASenvベクターを含む2−プラスミド対のヘルパー中にセンスenvフラグメントを配置することによる。従って、ベクター及びヘルパーRNAが同時局在化されるべきである場合、ヘルパーにおけるenvセンス配列は、組換えを妨げるためにベクターにおけるenvアンチセンス配列との塩基−対合を受けるであろう。
【0084】
上記に提供される例は、1又は2種のタイプの遺伝的抗ウィルス配列に本発明を制限することを意味しない。多くの遺伝的抗ウィルス配列及びそれらの同起源の標的配列がベクター及び/又はヘルパー構成体中に挿入され得ることは、当業者に明らかであろう。さらなる非制限的例として、センスgag及びenvフラグメント配列を含む、pN1cptASgagASenvベクター及びヘルパーは、RCVを生成する同時パッケージング及び組換えの傾向を低めることによって、安全性を高めるために、お互いとの組換えに使用され得る。
【0085】
ベクター又はヘルパー成分の発現についてのもう1つの好ましい態様においては、前記成分は過渡的に発現される。ベクター又はヘルパーのそのゲノム又はゲノム成分を過渡的に発現する1つの手段は、例えばインテグラーゼ陰性Pol遺伝子を用いて、ベクター又はヘルパーベクターを構成することである。そのようなレンチウィルスインテグラーゼ変異体は、当業界において知られており、そして感染性でないことが報告されている(Hirschなど., 1989, Nature 341; 573−574)。従って、インテグラーゼ陰性生成体細胞から生成されるベクター及び/又はヘルパーゲノムは、組み込まないが、しかしベクター又はヘルパー複製の量を調節するために過渡的態様で発現され得る。ベクター又はヘルパーのいずれかからの過渡的発現のためのさらにもう1つの手段は、ベクターLTRにおけるAAT部位を破壊することである。それらの部位は、宿主細胞の染色体中への逆転写されたゲノムベクターDNAの活性組み込みを担当できる。
【0086】
上記を達成するさらなる手段は、ウィルス粒子中に機能的インテグラーゼ分子をパッケージするために融合タンパク質を用いる。この態様においては、条件付で複製するベクター、例えばレンチベクター又はヘルパーベクターはインテグラーゼをいずれもコードしないが、しかし機能的インテグラーゼ融合タンパク質は、もう1つのプラスミド構成体、例えばヘルパーベクター、又はヘルパー構成体の生成又はパッケージングの間、従って感染に基づいて機能的インテグラーゼ活性の供給の間、使用されるパッケージング細胞における組み込まれたコピーからの発現により入手できるであろう。
【0087】
他方では、インテグラーゼタンパク質は、それをコードするヘルパー構成体からの発現を通してトランス形で提供される。本発明のこの態様においては、条件付で複製するベクター又はレンチベクターは、インテグラーゼをコードしないであろう。前記融合タンパク質は、vprとインテグラーゼアミノ酸配列との間の連結部でプロテアーゼ分解部位を含むvpr−インテグラーゼ融合タンパク質を包含するが、但しそれだけには限定されない。
【0088】
2種のベクター−ヘルパーシステムの上記の記載は、2種のベクター又はヘルパー構成体に本発明を決して制限するべきでない。ベクターの生成のために必要な成分を提供するためには、2,3又はそれ以上のベクター及び/又はヘルパーのいずれかの組合せが使用され得る。必要なゲノム要素をより多くのベクター又はヘルパー成分に分割することは、複数のベクター及びヘルパーゲノムが組換えを通してRCVを生成することはより困難であるので、安全性を高める効果を有するであろう。安全性は、さらなる好ましい態様である、ベクターとヘルパーとの間の相同性の領域をほとんど含まないか又はまったく含まないようそれらを構成することによって、さらに増強され得る。
【0089】
必要なゲノム要素を複数の成分に分割することはまた、わずか2種のゲノムに比較して、2種よりも多くのゲノムが宿主細胞内に同時に存在することはまれであるので、条件付で複製するベクターの複製をさらに制限することができる。必要とされる最適な数のベクター及びヘルパーは、異なった組み合わせの単純なスクリーニングにより容易に決定され得、そして使用される特定のウィルスベクターシステムに依存して変化することができる。
【0090】
ベクターとヘルパーとの間の相同性の領域を制限するか又は除去する1つの単純且つ非制限的な手段は、当業界においては知られているが、ヌクレオチド配列を単純に縮重することによってである。配列を縮重する技法は、当業界において知られている。1つの好ましい方法は、治療使用がヒトにおいてである場合、配列をヒト適合することである。コドン使用法はプライマーについて表にされており、そして引用により本明細書に組み込まれるWadaなど., Nucleic Acids Research vol. 18 Supplement: 2367−2411, 1990に記載されている。
【0091】
縮重はまた、ヘルパーによりパッケージングされるベクターを標的化するために企画された剤の効果からヘルパー構成体を保護するために使用され得る。これは、存在するなら、ヘルパー構成体上に見出される同起源の標的配列を縮重することによって単純に達成され得る。さらに、ベクター及びヘルパー構成体の両者の縮重は、他のウィルス配列、例えば細胞におけるベクター又はヘルパー配列と共に同時に見出され得る他の野生型配列のそれらとの組換えを低めるよう企画され得る。
【0092】
例えば、HIV−1及びHIV−2に基づいてのパッケージングシステムへのベクター及びヘルパー対の使用は、そのベクター及びヘルパー対が内因性レトロ−要素に関して縮重されるよう修飾され得る。従って、ベクター又はヘルパーのいずれかのヌクレオチド配列の縮重は、推定上の組換えの同時局在化を低め、そして従って、ベクターとヘルパーゲノムとの間での、又はベクター又はゲノムと競争ゲノム、例えば内因性レトロ−要素との間での複製コンピテントウィルスを生成する危険性を低める。
【0093】
特に、crHIVゲノムは、実質的に感染された細胞又は感染されていない細胞中に導入される。感染された細胞は、子孫ビリオンの封入及び生成のために必要とされるタンパク質をcrHIVゲノムに供給する。crHIVゲノムは、形質導入(例えば、これは、crHIV DNAのリポソーム介在形質導入により、又はキメラウィルスベクターを用いることにより行われ得る)により、又は野生型HIV−感染された細胞のトランスフェクションに起因するcrHIV粒子の感染により直接的に、感染されていない細胞中に導入される。
【0094】
本発明の改良されたcrHIVベクターを含む、感染されていない細胞は、宿主に対して病原性である多量のcrHIV粒子を生成しない。wt−HIVにより重感染されていないcrHIVベクター細胞は、いくらかではあるが、しかし宿主に対して病原性ではないレベルでcrHIV粒子を生成するであろう。本発明のいずれかのベクターを含む細胞は、crHIV粒子のさらなる生成のために必要とされるタンパク質を供給する野生型ウィルスによる感染に対して敏感のまま存続することができる。
【0095】
この場合、相補的野生型重感染の存在下での本発明の条件付きで複製するベクターはまた、1つのタイプの“ウィルス供給ベクター”として機能し、それにより、例えば、複数回のcrHIV感染(すなわち、野生型HIVによる同時感染の存在下での)が確保され得る。そのようなベクターは、1回以上のウィルス複製、及び従って、他の細胞の感染、又は生物学的応答、例えば免疫応答を誘発するレベルまで複数回の複製を、ウィルス源に提供する。この改良点は、他のベクター、例えば、標準のパッケージング細胞系により使用され、そして1回のみの複製、又は適切な生物学的応答を誘発するのに不十分であるか、又は宿主に対して病原性である複数回の複製を提供するそれらのベクターと対照をなす。
【0096】
所望には(例えば、インビトロでベクターの使用を促進するためには)、野生型ウィルス遺伝子は、条件付きで複製するベクターにより感染された細胞に同時供給され得る。野生型ウィルス遺伝子生成物は、野生型ウィルス株(又はcDNA又はRNAウィルスのプロウィルス)による同時感染によってのみならず、また、配列(調節又は構造)の転写又は翻訳を宿主細胞に対して付与することができる、発現ベクター、例えばヘルパー発現ベクター(“ヘルパー”又は“ヘルパーベクター”)によりサブクローン化されたそれらの遺伝子の形で細胞にそれらを供給することによって供給され得、又は他方では、遺伝子生成物は、外因的に、すなわち、タンパク質生成物を細胞に付加することによって供給され得る。
【0097】
例えば、Tatコード配列を除く、野生型HIVからのすべてのタンパク質を含むcrHIVベクターが構成され得る。Tatを発現するヘルパー発現構成体を使用する代わりにTatタンパク質自体がヘルパーとして使用され得る。ヘルパー構成体の代わりにタンパク質を用いる利点は、核酸配列が組換えのために存在しないので、野生型ウィルスを生成する理論的可能性が存在しないことである。従って、crHIVは、ヘルパー核酸構成体自体によってではなく、Tatタンパク質を用いることによって増殖され得る。Tat1又はTat2(それぞれ、Tatの第1のエキソン、又は第1及び第2エキソンに対応する)がヘルパーとして使用され得る。そのようなタンパク質を生成し、そして精製するための方法は、当業者において良く知られている。
【0098】
1つの好ましい態様においては、キメラTatタンパク質が使用される。Tatは、融合タンパク質(例えば、Tat−VP16)に製造され、そしてHIV−LTRプロモーターのそのトランス活性化する活性を保存することが示されている。他のキメラTatタンパク質は、所望する生物学的効果を増強するために創造され得る。例えば、所望する生物学的効果が免疫応答を増強することである場合、Tat−GM−CSF融合タンパク質が構成され得る。このアプローチは、1つのタイプのキメラタイプ質に限定されず、そしてそれは、付加されるべき第2のキメラ(又はキメラ)Tatタンパク質(例えば、Tat−IFN−α、Tat−TNF−α、Tat−IL−4、Tat−G−CSF、TNF−α、GM−CSF、IL−4、G−CSF、IFN−α)のために所望される。
【0099】
他の同等のキメラタンパク質を構成し、そして試験し、そしてそれらを、ベクターにヘルパー機能を、同時に提供しながら、免疫応答を増強する能力についてスクリーンすることは、当業者に容易に明らかであろう。もう1つの好ましい態様は、Tat−Rev融合タンパク質構成体、又は生来のHIV Tat−Rev融合タンパク質、例えばTrevである。従って、キメラTatタンパク質についての上記の記載は、サイトカイン又は細胞タンパク質の包含に限定されないが、しかしウィルスタンパク質(相同又は異種ウィルス融合タンパク質を生成する)はまた、所望する生物学的効果に依存して、本発明に使用され得る。
【0100】
“ヘルパーベクター”に関しては、その発現は、細胞特異的であっても、又は細胞特異的でなくても良く、そしてそれは、本明細書において定義されるように、条件付で複製するウィルスベクターと共に宿主細胞中に導入され得、そしてそれにより、条件付きで複製するウィルスベクターの連続した複製を可能にする。
【0101】
本発明の“ヘルパーベクター”は、単一のベクター又は複数のベクターのいずれかにより複製のための必要な遺伝子生成物を供給することができる。そのようなベクターは好ましくは、過渡的トランスフェクションシステムに使用される。他方では、遺伝子生成物はまた、宿主細胞又は細胞系のゲノム中に組み込まれ得る。本発明によれば、単一のベクター又はプラスミド(宿主細胞において一、二又は多シストロン性であり得る)は好ましくは、同じ細胞中にヘルパーベクターを同時トランスファーし、そしてベクターを条件付で複製することの増強された傾向に起因する高められたベクター力価による。
【0102】
同じ細胞中に2種よりも多くの異なったベクターを同時にトランスフェクトすることの低められた傾向は、単一のヘルパーベクターの使用をより所望にする。トランスフェクションシステムに包含されるベクター又はプラスミドの数の低下はまた、レトロウィルス構成体をパッケージングするために従来の3種のプラスミドトランスフェクションシステムに比較して、少ないプラスミドが生成される場合、費用効果がある。
【0103】
本発明において使用される場合、“相補性”とは、細胞における異なった源からのウィルス遺伝子生成物の非遺伝的相互作用を言及する。特に、混合された感染により、相補性は片方の又は両方の親ゲノムのウィルス収率の増強を包含し、そして親ゲノムの遺伝子型は未変化のまま存続する。相補性は、非対立遺伝子性(すなわち、遺伝子間性、ここで異なった機能に欠陥がある変異体は、他のウィルスにおいて欠いている機能を供給することによってウィルス複製においてお互いを助ける)、又は対立遺伝子性(すなわち、遺伝子内性、ここで両方の親は多量体タンパク質の異なったドメインに欠陥を有する)であり得る。
【0104】
所望には、crHIV DNAにより(すなわち、上記のように、リポソームにより、又はキメラベクターを製造するために異種ベクターを用いることにより)トランスフェクトされ得る細胞型は、HIV感染されているか又は感染されていない細胞のいずれかであり得る。HIV感染された細胞は、活性化され得るか、又は未活性のままであり得る。それらが活性化される場合、それらはすぐに、野生型HIV RNA及びcrHIV RNAを転写し、子孫ビリオン中へのcrHIV RNAの選択的パッケージングをもたらすであろう。
【0105】
HIV−感染された細胞が活性化されない場合、crHIV DNAはそれらが活性化されるまで(例えば、マイトジェン、抗原及び同様のものによる刺激を通して)、それらに存在し、子孫ビリオン中へのcrHIV RNAの選択的パッケージングを再びもたらすであろう。crHIV DNAによりトランスフェクトされる、活性化された及び活性化されていない、感染されていない細胞は、それらが野生型HIVにより重感染され、そして刺激により活性化されるまで、ビリオンを生成せず、子孫ビリオン中へのcrHIV RNAの選択的パッケージングを再びもたらすであろう。
【0106】
本発明のベクターにより形質導入された宿主細胞の1つの態様は、前記細胞が、その宿主細胞又はそれを含む宿主生物に対して有意に毒性でない最大数のベクターコピーを含む場合である。ベクターにより形質導入された宿主細胞のもう1つの態様は、前記細胞がベクターの少なくとも1つのコピーを含み、好ましくは、生物学的効果を生成するために必要とされる最少数のベクターコピーを含む場合である。細胞におけるコピー数は、例えばTaqMan PCRにより決定され得、そして所望する生物学的効果及び毒性の欠失の両者のために適切な、許容できるコピー数の範囲は、当業者により容易に決定され得る。許容できるコピー数は、形質導入される細胞型、ベクター(例えば、ウィルス起源)の性質及び所望する生物学的効果を包含する因子に依存して変化するが、しかし当業者による通常のスクリーニングにより容易に決定され得る。
【0107】
crHIVゲノムを含む(トランスフェクション又は感染の結果として)細胞の重感染は、crHIVゲノムが重感染を阻止するウィルスタンパク質(例えば、env及びnet)をコードしないので、存在する。得られるcrHIVビリオンは、感染されていない細胞を感染することができる。なぜならば、ウィルス粒子は、それらがそれらのゲノムRNAからDNAプロウィルスを創造できるように、すべてのHIV粒子が担持する逆転写酵素分子を含むからである。この工程は、逆転写と呼ばれる。crHIVビリオンが感染されていない細胞を感染するとすぐに、それらは逆転写を受け、そしてそれらのゲノムRNAからプロウィルスを生成する。
【0108】
従って、それらの細胞は、crHIV DNAにより直接的に形質導入されるそれらの感染されていない細胞に相当する。それらは、それらの細胞が野生型HIVにより重感染され、そして活性化され、次に再び、子孫ビリオン中へのcrHIV RNAの選択的パッケージングが生じるまで、crHIV粒子を生成できない。crHIV粒子はまた、HIVによりすでに感染されているいくらかの細胞を感染することが可能である(例えば、Yunokiなど., Arch. Virol. 116, 143−158 (1991); Winslowなど., Virol., 196, 849−854 (1993); Chenなど., Nuc. Acids Res., 20, 4581−4589 (1992); 及びKimなど., AIDS Res. & Hum. Retrovir., 9, 875−882 (1993)を参照のこと)。
【0109】
しかしながら、それらのHIV−感染された細胞は、CD4発現をダウン−レギュレートするタンパク質を発現すべきでない。なぜならば、これは、それらの細胞の感染からcrHIVビリオンを保護するであろうからである。活性化された、HIV−感染された細胞は一般的に、CD4発現をダウンレギュレートする。従って、活性化されていない、HIV−感染された細胞は、crHIV重感染に対して実質的に敏感であり、そして従って、crHIV粒子生成のためのもう1つの源であり得る。
【0110】
本発明の好ましいcrHIVベクターに関しては、前記ベクターは、RNA転写、tRNAプライマー結合、二量体化及びパッケージングのために必要とされる配列を含んで成り、そして野生型HIVにより重感染を阻止するタンパク質(例えば、nef又はnevタンパク質)をコードする配列を欠いているか、又はそのような配列を含んで成るが、しかしそれらは、それらの発現が“サイレン”であると思われるので、機能的タンパク質に転写されても又は翻訳されてもいない。
【0111】
さらにより好ましくは、ベクターは、gagコード配列内からnef遺伝子までの野生型HIVの領域をコードする領域又は配列を欠いている。しかしながら、最適には、ベクターは、欠失の領域又はいくらかの他の便利な領域にベクターをクローン化されるrev応答要素(RRE)を含んで成る。そのような好ましいHIVベクターは、このベクターが、前で記載されたように、そのRNA明示で、又は他方ではDNAとして投与される限り、“前記領域、又はその領域をコードする配列を欠いている”と言われる。
【0112】
本発明によれば、条件付きで複製するベクターと共にヘルパーベクターを利用するシステムにおいて好都合の相補性を達成するためには、ウィルスパッケージングのために必要であるが、しかし条件付で複製するベクターから発現されないいずれかのウィルス成分は、ヘルパーベクターにより供給されるべきである。従って、複数の異なったベクターが必要なウィルス成分の十分な補体を共に有する限り、個々のベクターの組成は多くの過突然変異を受ける。それらの過突然変異の個々は、本発明内に包含される。例として、好都合なパッケージング及び複製のために必要なgag及びpol遺伝子は、ヘルパーベクター又は条件付きで複製するベクター上に両者とも組み込まれ、又は前記2種の遺伝子は、個々のベクターの1つ上に個々に存在することができる。
【0113】
さらに、単一のヘルパーベクター構成体は、プロモーターを包含する1組の転写調節要素の制御下で、又は別々のプロモーター要素の制御下で、異種env配列を包含する、gag/pal及びenv配列の両者を含むことができる。例えば、LTRは、本発明のベクターにより遺伝子生成物を発現するために使用され得る。誘発性プロモーターを包含する異なったプロモーターの使用は、gag/pol及びenv配列の示差的調節の可能性を可能にする。従って、env配列、特に異種env配列、例えばVSV−Gエンベロープ配列が、高いレベルで発現され得る。
【0114】
ベクター構成は、当業界者に良く知れている。それらの技法は、条件付で複製するベクター及びヘルパーベクターの両者を構成するために使用され得る。従って、本明細書において使用される場合、用語“ベクター”は、両ベクタータイプを言及することができる。さらに、用語、ベクターは、必ずしも条件付で複製するベクターである必要はないが、いずれかのレンチウィルスベクターを包含する。そのようなベクターはまた、遺伝的レンチウィルスベクターとして言及され得る。しかしながら、好ましい態様においては、ベクターは条件付きで複製するレンチウィルスベクターである。
【0115】
例えば、及び例1に記載されるように、RNAウィルス、例えばHIVのDNA明示は、nef遺伝子に続いて、gagコード領域内からU3領域内までのHIVコード配列を切断するために制限酵素を用いて分解される。複数の制限部位を含むポリリンカーから成るクローニングカセットが、ベクター中へのクローニングのための便利な制限部位を供給するために、連結の前、欠失の領域中に挿入される。RREを含むDNAフラグメントは、それらの部位の1つ中にサブクローン化される。得られるベクターは、切断されたgag転写を生成し、そして野生型Gagタンパク質又はいずれか他の野生型HIVタンパク質を生成しない。さらに、ベクターは、gag翻訳開始配列がその翻訳を妨げるために突然変異誘発され得る限り、切断されたgagタンパク質を発現することは必要ではない。
【0116】
同じアプローチを用いて、crHIV配列が、上記のようにして、キメラベクターを誘導するために、他の配列、例えばウィルス又は他のベクターのそれらの配列に連結され得る。例えば、crHIV配列は、シンドビスウィルス、AAV、アデノウィルス又は両向性レトロウィルスのそれらに連結され得る。使用され得る追加のウィルス配列は、crHIV配列を供給するために使用され得るいずれかのウィルスを包含する、本明細書に記載されるヘルペス、ポックス及び他のウィルスのそれらを包含する。そのようなキメラベクターは、細胞侵入についての結合されたウィルスの機構(例えば、アデノウィルスについての受容体−介在性エンドサイトーシス)、又は他の手段、例えばリポソームを用いて、細胞中に導入され得る。
【0117】
好ましくは、本発明によれば、ベクター(すなわち、好ましくはcrHIVベクターである、条件付きで複製するウィルス)は、少なくとも1つの核酸を含んで成り、その所有(すなわち、存在、転写又は翻訳)は、選択的利点を付与する。ベクターへの包含のために企画される次の2種のタイプのそのような核酸配列が存在する:(1)核酸配列、その所有は、最適には、野生型ウィルス株(すなわち、好ましくは、ベクターが由来し、そして前記配列を含まない野生型株)よりも、そのような配列を含んで成るベクターに、ウィルス複製及び拡張のための選択的利点を付与する、及び
【0118】
(2)核酸配列、その所有は、最適には、所望する予防、治療又は生物学的結果を達成するために、細胞存在性を促進し、ベクター粒子生成及び/又は増殖を促進し、アポプトシスを包含する、crHIVベクター生成細胞からのcrHIVベクタービリオンの生成を促進し、タンパク質生成を促進し、又は免疫学的機能又は標的化を促進することによって、野生型ウィルス株(すなわち、好ましくは、ベクター(及びまた、感染されていない宿主細胞においてベクター複製及び/又は機能を促進するヘルパー発現ベクター)が由来し、そして前記配列を含まない野生型株)により感染された細胞又は感染されていない細胞に比較して、前記配列を含んで成るベクターにより感染された細胞に、選択的利点を付与する。
【0119】
それらの配列の個々、又は多くのそれらの配列の個々、すなわち単独で、又はもう1つの因子と組合して、ベクターの増殖を促進し、そして/又は好ましい予防、治療及び/又は生物学的結果を可能にするために特定の宿主細胞機能を促進する配列は、他の配列の不在又は存在下でベクターに含まれ得、すなわち前記ベクターは、“少なくとも1つの核酸配列”及び“少なくとも1つの追加の核酸配列”を含んで成ることができる。
【0120】
第3タイプの核酸配列は、ウィルス感染を低め、最少にし、又は妨げる、宿主細胞に基づいて表現型を付与する配列である。そのような核酸配列は、発現される場合、ウィルス感染から宿主細胞を保護する遺伝子生成物をコードするそれらの配列である。例えば、CCR5タンパク質のΔ32対立遺伝子に対してホモ接合性の個人は、それらの細胞表面上で切断されたCCR5タンパク質を発現する細胞中へのHIV−1侵入のための主要補−受容体の欠失のために、HIV−1感染に対して保護される。ヘテロ接合性個人に関する研究は、Δ32対立遺伝子が野生型(wt)CCR5細胞表面発現に対してトランスドミナント効果を有することを示している。これは、wtタンパク質と二重体化し、そして細胞表面上でのその正しい発現を妨げるΔ32対立遺伝子の能力のためであり得る。
【0121】
Δ32対立遺伝子は、切断されたCCR5タンパク質をもたらすためにフレームシフト突然変異を引き起こす32個のヌクレオチドの欠失を含む。この切断は、wtタンパク質に存在せず、そして細胞表面上に存在する場合、所望しない免疫応答を生ぜしめることができる、Δ32対立遺伝子のC−末端における31個のアミノ酸を生ぜしめるので、本発明は、実験的に抗原性の31個のアミノ酸を欠いている、切断されたCCR5Δ32変異体タンパク質(CCR5Δ32T)の発現を包含する。このタンパク質は、HIV感染に対する保護を細胞に提供するためにトランスドミナント効果を付与するその能力を保持する。CCR5Δ32Tをコードする配列は、wt CCR5及びCCRR5Δ32の両者に共通する最後のアミノ酸の直後(位置184でのチロシンの後)に、停止コドンを導入することによって容易に生成される。
【0122】
さらなる態様においては、もう1つの第3タイプの核酸配列は、ウィルス感染を低め、最少にするか又は妨げる、付与された表現型をさらに増強する配列である。そのような核酸配列は、例えば細胞遺伝子に標的化される遺伝的抗ウィルス剤をコードすることができる。例えば、ベクターは、上記CCR5Δ32T変異体タンパク質を発現し、そしてさらに、野生型CCR5分子に標的化される、U1プロモーターからの、及びU1 snRNA(アメリカ特許第5,814,500号に記載される)内に含まれるアンチセンス又はリボザイム分子を発現する。野生型CCR5を標的化するアンチセンス領域は、抗−CCR5アンチセンス又はリボザイム分子の効果に対してトランスドミナント変異体RNAを耐性にするが、しかし機能的CCR5Δ32Tタンパク質を生成するために正しいアミノ酸配列に翻訳されるよう、CCR5Δ32T配列担持のベクターにより縮重される。
【0123】
遺伝子生成物に対して標的化されるリボザイム又はアンチセンスを同時発現し、そしてリボザイム又はアンチセンス結合又は分解を阻止するために、標的化された部位における遺伝子を縮重する上記方法は、CCR5、又はさらに、ウィルス複製を最少にする分子に制限されない。治療用途のためのもう1つの非制限的例は、腫瘍遺伝子タンパク質、例えばChronic Myelogenous Leukemiaのための病原剤であるBcr−Ab1融合タンパク質の標的化である。
【0124】
Bcr又はAb1遺伝子、又は両者を含むベクター構成体は、Bcr−Ab1転写にそっていずれかの部位に標的化されるアンチセンス又はリボザイムの発現を伴なって、それらの遺伝子を同時に発現することができた。従って、異常Bcr−Ab1融合転写体は破壊されるが、ところが生来のBcr又はAb1、又は両者は、異常欠損を救済するために発現される。従って、Bcr又はAb1遺伝子は、野生型又は異常Bcr−Ab1融合遺伝子よりも、増幅に関して選択的利点を有する。好ましいベクターは、それらの生来のプロモーターからBcr及び/又はAb1構造体を発現するが、ところが抗−Bcr−Ab1リボザイム又はアンチセンスはU1プロモーターから発現され、そしてU1 snRNA配列内に含まれるであろう。
【0125】
上記Bcr−Ab1の例は、腫瘍遺伝子を標的化することに本発明を制限せず、そしてこのアプローチが、いずれかの発現された異常遺伝子、所望しない遺伝子、又はさらに、興味有る所望の遺伝子の治療的又は予防的置換のために使用され得ることは、当業者に明らかであろう。標的遺伝子は、遺伝的抗ウィルス分子の効果に対して耐性である修飾された遺伝子に対して相同であるか又は異種であり得る。この方法により標的化され得る他の疾病状態は、当業者に明白である。例えば、本明細書に開示される本発明の実施により血液疾患を処理するための分子標的物は、”The Molecular basis of blood diseases” (Stamatoyannopoulos, Majerus, Perlmutter & Varnus, 3rd ed, Philadelphia WB Saunders Co., Copyrighted 1987, 1994及び2001;すべては、引用により本明細書に組み込まれる)に記載される。
【0126】
本発明は臨床学的用途に制限されるべきではない。アプローチは、興味ある遺伝子配列の機能を決定するために使用され得る。例えば、興味あるドメインにおける修飾された興味ある遺伝子配列は、対応する修飾されていない領域を標的化することによって、いずれかの修飾されていない遺伝子配列の発現を阻害するか又は破壊するアンチセンス又はリボザイムと共に同時に発現され得る。従って、興味ある修飾された遺伝子配列は、修飾されていない遺伝子配列よりも、増幅された発現に関して、選択的利点を有し、当業者に知られているアッセイ方法による、修飾された遺伝子配列又はそのコードされた遺伝子生成物の機能の決定を可能にする。
【0127】
“核酸”とは、前に記載された通りである。特に、“核酸配列”とは、実質的にいずれかのサイズ(すなわち、もちろんベクターにより付与されるいずれかのパッケージング強制により制限される)のいずれかの遺伝子又はコード配列(すなわち、DNA又はRNA)を含んで成り、この所有は、本明細書においてさらに定義されるように、選択的利点を付与する。“遺伝子”とは、タンパク質又は新生mRNA分子をコードするいずれかの核酸配列である(前記配列が転写され、そして/又は翻訳されるかどうかにかかわらず)。遺伝子はコード配列及び非コード配列(例えば、調節配列)を含んで成るが、“コード配列”はいずれの非コードDNAも包含しない。
【0128】
1.核酸配列、その所有は、野生型ウィルス株、又はベクター増幅を妨げるか又は影響を及ぼす競争ゲノム配列よりも、そのような配列を含んで成るベクターに、宿主細胞における選択的利点を付与する。
【0129】
野生型ウィルス株よりも、宿主細胞におけるベクターに選択的利点を付与する核酸配列は好ましくは、野生型ウィルスから増殖されるウィルス粒子に比較して、ベクターから増殖されるウィルス粒子の選択的生成又はパッケージングを可能にするいずれかの配列である。そのような配列は、野生型ゲノムに比較して、細胞内生成されるベクターゲノムの数の上昇をもたらす配列、及び抗ウィルス核酸配列を包含するが、但しそれらだけには限定されない。そのような配列はまた、同種野生型ウィルスに起因しない野生型ゲノムに比較して、細胞内生成されるベクターの数、性質又は状態の上昇をもたらす配列を包含するが、但しそれだけには限定されない。
【0130】
野生型ウィルス株に比較して、第1カテゴリーの核酸配列を含むベクターに、宿主細胞における選択的利点を付与する前記配列は、プロモーターのような配列である。“プロモーター”とは、RNAポリメラーゼの結合を方向づけ、そしてそれにより、RNA合成を促進し、そして1又は複数のエンハンサーを含んで成る配列である。“エンハンサー”とは、隣接する遺伝子の転写を刺激するか又は阻害するシス−作用性要素である。転写を阻害するエンハンサーには、“サイレンサー”と呼ばれる。サイレンサーはまた、ニワトリ赤芽インスレーター要素のDNアーゼ過敏性部位に見出されるように、“インスレーター”要素でもあり得る。エンハンサーは、エンハンサーがいずれかの配向において、及び転写された領域の下流の位置から、数キロ塩基対(kb)までの距離にわたって機能をすることにおいて、プロモーター(また、“プロモーター要素”とも呼ばれる)においてのみ見出される配列−特異的DNA結合タンパク質のためのDNA−結合部位とは異なる。
【0131】
従って、及び好ましくは、条件付で複製するHIVベクターのプロモーター(例えば、長い末端反復体(LTR))は、前記ベクターが野生型HIV株よりも一定のサイトカインに対してより応答性であるよう修飾される。例えば、インターロイキン−2の存在下で高められた転写活性を示す、修飾されたHIVプロモーターが入手できる。ベクター中へのこのプロモーターの導入及び野生型のHIV−感染された細胞中へのベクターの導入は好ましくは、野生型HIVゲノムに比較して、ベクターゲノムからの子孫ビリオンの高められた生成及びパッケージングをもたらす。
【0132】
他のサイトカイン及び/又はケモカイン(例えば、インターフェロン−α、腫瘍壊死因子−α、RANTES及び同様のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない)は同様に、ベクターによりコードされるビリオンの選択的パッケージングを促進するために使用され得る。サイトカインに対してHIV−LTRを応答性にする要素の配置は、本発明の範囲をそのような態様に決して制限しない。いずれかのヌクレオチド配列が、このプロモーターの応答を修飾するためにHIV−LTR中に挿入され得る。HIV−LTRにおいて挿入され得るDNA部位に結合する一連の因子は、本明細書に引用により組み込まれる、2000年9月8日にアクセスされたhttp://transfac.gbf.de/tRANSFAC/lists/browse.htmlで見出され得る。人類のための一連のDNA結合因子は、同様に引例により本明細書に組み込まれる、2000年9月8日にアクセスされたhttp://transfac.gbf.de/ TRANSFAC/lists/factor/ species/humanhomosapiens.htmlで見出される。
【0133】
同様に、サイレンサー又はインスレーターはまた、生来の又は修飾されたレトロウィルスLTR、例えばHIV−LTRのプロモーター又はエンハンサー中に、このプロモーターからの発現を強く調節するために挿入され得る。ある場合、HIV−LTR中への要素の挿入は、野生型ウィルスによる感染に関しての選択的欠点でベクターを配置することができる。しかしながら、このタイプのベクターの適用は、子孫ビリオン中へのパッケージングのために野生型ウィルスと競争することではないが、しかしむしろ、例えば競争を伴なわないで、HIV複製を阻害する興味ある(又は“ペイロード遺伝子(payload gene)”)核酸配列を発現することがあり得る。この場合、第1の核酸配列は、ベクターに選択的利点を与えないが、しかしベクター生成の工程の間、ベクターとヘルパーとの間の組換えを非常に最少に阻害すべきである。
【0134】
野生型ウィルス株に比較して、第2カテゴリーの核酸配列を含むベクターに選択的利点を付与するその第2カテゴリーの核酸配列は、好ましい核酸配列として、抗ウィルス核酸配列を包含する。“抗ウィルス剤”は、それらの作用の態様、例えば逆転写酵素のインヒビター、細胞中へのウィルス侵入のための競争体、ワクチン、プロテアーゼインヒビター及び遺伝的抗ウィルス剤により分類される。“遺伝的抗ウィルス剤”は、細胞中にトランスファーされ、そしてそれらの細胞内標的物に、直接的に(すなわち、細胞内導入される場合)、又はRNA又はタンパク質のいずれかへのいずれかへのそれらの転換の後、影響を及ぼすDNA又はRNA分子である(Dropulicなど., (1994)、前記により総説される)。
【0135】
遺伝的抗ウィルス配列はまた、好ましい核酸配列である。遺伝的抗ウィルス剤は、次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない:アンチセンス分子、RNAデコイ、トランスドミナント変異体、トキシン、RNA及びタンパク質スプライシングのモディファイアー及びモジュレーター、EGS(単独で、又はM1、U1、PRE又はCTE要素との直接的な結合による)、免疫原、RNA1(Zamoreなど., Cell 101: 25−33, 2000を参照のこと)、スプライシングを修飾するが、又は調節するヌクレオチド配列又は分子、構成輸送要素(CTE)、核輸入及び輸出因子、DNA組み込み因子、RNA安定化又は不安定化要素、後−転写調節要素(PRE)、ウィルス複製を妨げるタンパク質、インターフェロン、トキシン、免疫原(免疫学的に関連するいずれかの遺伝子により定義される)、抗体(完全な抗体、一本鎖抗体又はリガンド表示分子)、リボザイム、又はベクター又は野生型ウィルス複製のいずれかの点に影響を及ぼすいずれかの要素。
【0136】
所望には、遺伝的抗ウィルス剤は、アンチセンス分子、トランスドミナント変異体、免疫原及びリボザイムである。従って、野生型ウィルス株によりベクターに選択的利点を付与する好ましい核酸配列は、アンチセンス分子、免疫原及びリボザイムから成る群から選択された遺伝的抗ウィルス剤の配列である。
【0137】
本発明に使用されるような遺伝子的抗ウィルス剤は、特に、それらが条件付で複製するウィルスベクターに配置されない場合、ウィルス配列を標的化することのみに制限される。非制限例として、遺伝的抗ウィルス配列は、前記剤がウィルス又は非ウィルス標的物、例えば細胞、細菌又は寄生標的物に向けられるように、レンチウィルスベクターに配置され得る。この場合、レンチウィルスベクターは、修飾されていないか又は修飾されたHIV−LTRに(発現されたスプライシングされていないか又はスプライシングされたRNAに)、操作可能的に連結される興味ある剤を含み、そしてさらに、HIV−LTRに操作可能的に連結されないプロモーター配列に連結される遺伝的抗ウィルス剤又は配列を含む。好ましい配列は、snRNA、好ましくはU1, U2, U3, U4, U5又はU6 snRNAとキメラ化するアンチセンス又はリボザイムである。
【0138】
また、遺伝的抗ウィルス剤は、ベクター又はヘルパー配列のいずれかに存在する単一又は単一タイプの配列に制限されない。複数の剤は、ベクター又はヘルパー構成体に同時に存在し、離れて位置し、又は好ましくはタンデムで連結され得る。好ましくは、複数の異なった遺伝的抗ウィルス剤は、タンデムで連結される。本発明への使用のための追加の遺伝的抗ウィルス剤は、2種の異なったタイプの遺伝的抗ウィルス剤を連結するいずれかの剤である。
【0139】
“アンチセンス分子”とは、塩基対合規則、及び“不安定(wobble)”塩基対、すなわちその発現が阻止される遺伝子の短いセグメントの利用性に基づいて、映す分子である。HIVに対して向けられたアンチセンス分子は、野生型HIV RNAにハイブリダイズし、細胞ヌクレアーゼによるその選択的縮重を可能にする。アンチセンス分子は好ましくは、約20〜約200個の塩基対の長さ、好ましくは約20〜約50個の塩基対の長さ、及び最適には、25個以下の塩基対の長さのDNAオリゴヌクレオチドである。アンチセンス分子は、ゲノム野生型RNAに選択的に結合し、それにより結合し、子孫ビリオン中へのパッケージングのための選択的利点をcrHIV RNAに提供するcrHIV RNAから発現され得る。
【0140】
RNAとしてベクターにおいて発現されるアンチセンス分子は好ましくは、少なくとも20個の塩基対〜いずれかのサイズであるが、しかし好ましくは2000個までの塩基対の長さ、より好ましくは約50〜500個の塩基対の長さである。そのようなアンチセンス分子は好ましくは、ゲノム野生型RNAに結合し、そしてベクターRNAには結合せず、野生型ウィルスよりも選択的利点を有するベクターを供給する。HIV由来のベクターは例えば、エンベロープ領域(env)、Tat又はRevタンパク質を供給する。HIV由来のベクターは例えば、エンベロープ領域(env)、Tat又はRevタンパク質領域、補助遺伝子領域(Viv, Nef, Vpr, Vpu)、pNL4−3上のNsi I制限酵素部位に対して3’側に存在するGagの領域、及び下記に示されるように、polにおける545塩基領域を含まないpolの領域からである。
【0141】
“免疫原”とは、いずれかの免疫学的に関連する遺伝子及びそのコードされる遺伝子生成物を言及する。従来、用語“免疫原”は、ワクチンのために使用されるアジュバントに関して使用されたが、用語“免疫−”及び“−原”が、免疫学的に関連する遺伝子及びそのコードされる遺伝子生成物を言及するために使用される。例えば、免疫原は、ウィルス構造タンパク質に方向付けされる一本鎖抗体(scAb)をコードすることができるか、又はそれは、細胞により細胞外分泌される抗体をコードすることができる。免疫原は、核酸としてトランスファーされ、そして細胞内発現される。同様に、免疫原はまた、ベクター及び/又は宿主細胞選択を促進する、いずれかの抗原、表面タンパク質(分類制限されるそれらを包含する)、又は表示―様抗体をコードすることができる。
【0142】
好ましいベクターにおいては、核酸配列は、野生型HIV Revタンパク質に結合するscAbコード配列を含んで成る。これは好ましくは、小胞体におけるその抑制をもたらすことによって、Revタンパク質の突然変異を妨げる。特に、Revタンパク質は、単独で又は他の細胞因子と組合して、RRE(Rev応答性要素と呼ばれる、Revのための高く構造体化されたシス−作用性RNA標的配列)に結合し、そして次に、HIV RNAを取り囲むことによりオリゴマー化することによって、核からのスプライスされていない及び単独でスプライスされたHIV RNAを、細胞質に輸送する。Revと複合体化されるHIV RNAは、細胞質中に輸送され、そして細胞のスプライシング機構を回避する。従って、野生型Revが野生型RREに結合しない場合、野生型HIV RNAは、細胞質中に輸送され、そして子孫ビリオン中に封入されない。
【0143】
最適には、scAb核酸配列を含むベクターはさらに、修飾されたRRE配列を含んで成り、そして修飾されているが、しかし野生型ではないRREを認識する、突然変異誘発されたRevタンパク質をコードする。従って、野生型HIV、及びscAb核酸配列を含んで成るベクターを含む細胞においては、前記ベクターは好ましくは、ビリオン中にパッケージングされる。野生型HIVマトリックス又はヌクレオカプシドのタンパク質(すなわち、又はウィルスRNAの封入した影響を及ぼすタンパク質/RNA相互作用に包含されるいずれかのタンパク質)がscAbの標的物である類似する方法が好ましくは使用される。
【0144】
“リボザイム”とは、触媒活性を有するアンチセンス分子であり、すなわちRNAを結合し、そして翻訳を阻害するかわりに、リボザイムはRNAを結合し、そして結合されたRNA分子の部位―特異的分解をもたらす。一般的に、次の4種のリボザイムグループが存在する:テトラヒメラグループI介在配列、ESG(外部ガイド配列)及びハンマーヘッド及びヘアーピンリボザイム。しかしながら、追加の触媒モチーフがまた、他のRNA分子、例えば肝炎デルタウィルス及び菌類ミトコンドリアにおけるリボソームRNAに存在する。
【0145】
好ましいリボザイムは、触媒ドメインが3’−ヌクレオチドNUH配列(ここで、Nはいずれかのヌクレオチド(すなわち、G, A, U及びC)であり、そしてHはA、C又はUのいずれかである)を分解するリボザイムである。しかしながら、そのようなリボザイムにより最も効果的に分解される配列がGUC部位である限り、好ましくはNUH配列はGUC部位を含んで成る。
【0146】
所望には、そのようなリボザイムは野生型ウィルス株又はその転写体の領域において分解するが、しかしベクター又はその転写体の領域においては分解しない。リボザイムは、そのようなウィルス又はベクターが、前に記載されたように、RNA又はDNAのいずれかであり得る態様で、ウィルス又はその転写体を分解する。“領域における”分解とは、標的化された領域、すなわち好ましくは、ウィルス増殖のために必要であるウィルスの領域における分解を意味する。所望には、ベクターは、標的化されるこの特定の領域(すなわち、少しでもベクターに存在する場合)がリボザイムにより分解されるよう修飾された。任意には、リボザイムは、分解がウィルス、例えばcrHIV粒子の増殖のために必要とされる領域に存在しない限り、ベクターを分解することができる。
【0147】
最適には、リボザイムは、配列番号3(すなわち、CACACAACACTGATGAGGCCGAAAGGCCGAAACGGGCACA)及び配列番号4(すなわち、ATCTCTAGTCTGATGAGGCCGAAAGGCCGAAACCAGAGTC)からなる群から選択された配列によりコードされる。配列番号3は、野生型HIV U5領域の+115部位(すなわち、転写の開始から下流の塩基の数による)に標的化されるリボザイムを含んで成るが、配列番号4は、野生型HIV U5領域の+133部位に標的化されるリボザイムを含んで成る。
【0148】
そのようなリボザイムは、ベクターU5配列が、当業界において知られており、そして例1に記載されるように、インビトロでの特定部位の突然変異誘発により修飾される限り、野生型HIVゲノム(又はその転写体)内で分解することができるが、しかしベクターゲノム(又はその転写体)内では分解することができない。特に、ベクター配列は好ましくは、ベクターが配列番号2(すなわち、GTGTGCCCACCTGTTGTGTGACTCTGGCAGCTAGAGAAC)、配列番号5(すなわち、GTGTGCCCGCCTGTTGTGTGACTCTGGTAACTAGAGATC)、配列番号6(すなわち、GTGTGCCCGTCTGTTGTGTGACTCTGGCAACTAGAGATC)、配列番号14(ここで少なくとも1つのNは突然変異誘発されている)、配列番号15及び配列番号16から成る群から選択された配列を含んで成るより修飾される。
【0149】
RNAの形においては、ベクターは好ましくは、配列番号5、配列番号6、配列番号14(ここで少なくとも1つのNは突然変異誘発されている)、配列番号15及び配列番号16から成る群から選択された配列によりコードされる配列を含んで成る。対照的に、野生型HIVは、配列番号1(すなわち、GTGTGCCCGTCTGTTGTGTGACTCTGGTAACTAGAGATC)の配列によりコードされるU5配列を含んで成る。全体の修飾及び野生型U5配列(DNAの形での)に対する比較は、図2に示されている。
【0150】
さらに、ウィルス及び特にHIVゲノムの他の領域に標的化される他のリボザイムは、単独で又は組合して使用され得る。例えば、リボザイムは、ウィルス複製のために必要とされる他のRNA配列内で、例えば逆転写酵素、プロテアーゼ、又はトランス活性化因子タンパク質で、Rev内で、又は記載されるような他の必要な配列内で分解され得る。好ましくは、ベクターは、例えば複数の部位に対して標的化される複数のリボザイムを含んで成る。そのような場合、ベクターにおける類似する配列は、そのようなリボザイム分解に対して耐性であるベクターを誘導するために、特定部位の突然変異誘発、又は当業界において知られているいくつかの他の手段により修飾される。
【0151】
ベクターはヒト免疫欠損ウィルスである場合、好ましくはベクターは、tat遺伝子及びその5’スプライス部位を欠いており、そしてその位置に、三成分抗−Tatリボザイムカセットを含んで成り、ここで前記三成分リボザイムカセットの個々のリボザイム中の触媒ドメインが、野生型ヒト免疫欠損ウィルス核酸分子上の異なった部位、特にtat内の異なった部位を分解する。好ましくは、個々のリボザイムの触媒ドメインは、ベクターにおいてそれ自体、リボザイム感受性相対物が存在しない野生型ヒト免疫欠損ウィルスの核酸分子の領域におけるヌクレオチド配列を分解する。
【0152】
遺伝的抗ウィルス剤としてのリボザイムのさらなる態様は、ワトソン−クリック塩基対合によってのみならず、またG−Uゆらぎ塩基対合によっても配列を標的化するリボザイムによって入手できる。これまでの研究は、二本鎖RNAにおけるG−Uゆらぎがワトソン−クソック塩基対合と類似する特徴を有することを示している。高い突然変異割合が与えられる場合、高く保存された領域においてさえ、すなわち異なったHIV株を生ぜしめるHIVにおいて、複数の株を標的化するリボザイムを企画する能力は本発明に劇的な利点を提供する。
【0153】
例えば、本発明のリボザイムのための標的配列として使用され得る、Tat遺伝子における高く保存された標的領域は、40の十分に定義されたHIV−1株において“G”又は“A”のいずれかを有する。従って、この領域を標的化するリボザイムは、“G”又は“A”残基のいずれかとの対合を可能にするために適切な標的化配列において“C”の代わりに“U”を含むよう企画され得る。これは、その対応する位置に“A”を有するHIV−1株を標的化するリボザイムの能力を低める標的化配列への“C”の使用と比較され得る。リボザイム認識のための標的位置でG, A変異が存在する“U”を用いてのこのアプローチは、本発明のリボザイムの利用性を有意に高める。
【0154】
開示される発明の実施のためのさらなる態様は、ベクターにおける直接的に反復された配列ではないよう、縮重されたリボザイムカセット(タンデム連結される1個よりも多くのリボザイムを含む)を使用することである。縮重された配列の存在は、レトロウィルスベクター及び他の核酸において観察されるように、反復された配列の欠失を妨げる。従って、タンデムに配置された直接的反復体配列から構成されるリボザイムカセットは、複数の複製周期の間、欠失され得る。縮重されたリボザイム配列がこの問題を克服するために使用され得る。
【0155】
なぜならば、ハンマーヘッドリボザイムオ触媒ドメインにおける配列が、活性の有意な損失を伴なわないで、ゆらぎ塩基対合に基づいて、他のヌクレオチドにより置換され得るからである。ハンマーヘッドリボザイムの突然変異誘発はこれまで行われており、そして縮重され得る部位は決定されている(Ruffner DE, Stormo GD, Uhlenbeck OC, Sequence requirements of the hammerhead RNA self−cleavage reaction, Biochemistry. 1990 Nov. 27; 29 (47): 10695−702)。欠失の傾向を低めるもう1つの手段は、標的RNAの異なった部位を標的化するために、カッセイト中の個々のリボザイムを方向付けることによってである。従って、カセットは、直接的な反復配列の存在を含まないであろう。
【0156】
“トランスドミナント”又は“ドミナント陰性”核酸配列は、野生型(wt)配列の存在下でさえ、そのコードされる表現型を付与する。切断されたCCR5タンパク質(上記)の論議は1つの例である。他の例は、トランスドミナント表現型を付与するいずれかの変異レトロウィルス又はレンチウィルス配列を包含する。例は、rev及びgag遺伝子を包含する。
【0157】
選択的利点、及び感染性野生型ウィルスの阻害を提供することへの使用のための1つの例は、たぶん、カプシドアセンブリーを妨げることによって、HIV−1複製を阻害するために示されたトランスドミナントgag配列に関する。従って、そのような配列は好ましくは、トランスドミナント配列からの阻害を伴なわないで、その複製及びパッケージングを可能にするために、非HIV−1に基づくレトロウィルスベクターと組合して使用される。
【0158】
例えば、HIV−2gag及びpol遺伝子を含むレトロウィルスベクターは、トランスドミナントHIV−1gag配列を含むことができる。そのようなベクターは、適切なHIV−2ヘルパーベクター構成体との相補性を通して、複製され、そしてパッケージングされ得る。しかし、HIV−1感染を受けやすい細胞における増殖の後、トランスドミナントgag配列は、HIV−1ウィルスの移動を阻止するために、HIV−1感染に基づく発現のために利用できる。しかしながら、HIV−2gag及びpol遺伝子をコードするレトロウィルスベクターは、ベクターを封入し、そして移動するためにまだ利用できる。
【0159】
2.核酸配列、この所有は、野生型ウィルス株により感染された細胞に比較して、前記配列を含んでなるベクターにより感染されているか、又は感染されていない細胞に選択的利点を付与する。
【0160】
野生型ウィルス株(すなわち、前記配列を欠いている)を含むか、又は含まない細胞よりも、前記配列を含んでなるベクターを含む細胞に選択的利点を付与する核酸配列は好ましくは、野生型ウィルスを含む細胞、又は前記核酸配列を有さない細胞に比較して、ウィルス粒子(すなわち、crHIVウィルス粒子)の、前記ベクターを含む細胞による生存及び増殖を可能にするいずれかの配列である。そのような配列は、細胞又はその細胞に含まれるベクターによる破壊の回避を可能にするいずれかの配列、細胞生存性を促進する配列、アポプトシスを誘発する配列、タンパク質生成を促進する配列、又は免疫機能又は標的化を促進する配列を包含するが、但しそれらだけには限定されない。
【0161】
例えば、好ましくは、ベクター上に含まれるそのような核酸配列は、複数薬物耐性のための遺伝子をコードする(例えば、Uedaなど., Biochem. Biophys. Res. Commun., 141, 956−962 (1986); Uedaなど., J. Biol. Chem., 262, 505−508 (1987); 及びUedaなど., PNAS, 84, 3004−3008 (1987) を参照のこと)。付加される細胞毒性薬物(例えば、癌化学療法のために使用されるような)の存在下で、これは、前記ベクターを含む細胞の存在を可能にするが、ところが野生型ウィルス、例えばHIVを含む細胞はそうではない。そのような細胞毒性薬物は、アクチノマイシンD、硫酸ビンブラシチン、硫酸ビンクリスチン、BCNU(BG条件付きを伴なって又はそれを伴わないで)、ダウノマイシン、アドリアマイシン、VP−16及びAMSAを包含するが、但しそれらだけには限定されない。
【0162】
そのような核酸配列のもう1つの例は、O−メチルグアニン−DNA−メチルトランスフェラーゼ(MGMT)のいずれかの配列変異体である。MGMTは、アルキル化剤の毒性から造血前駆体を保護するために使用され得る。野生型MGMTは、アルキル化剤毒性を強化するO−ベンジルグアニン(BG)により阻害される。BG介在性不活性化に対して耐性であり、そしてアルキル化剤に対して保護できるMGMT変異体は、本発明によりいずれかの細胞型に付与され得る。そのような変異体の例は、G156A MGMTである。
【0163】
例えば、本発明を通してそのような変異体により形質導入された造血前駆体細胞は、BG及びO−グアニンメチル化剤又はクロロエチル化剤の投与に基づいて選択され得る。本発明への使用のためのそのようなメチル化剤の例は、次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない:臨床学的に適切なテモゾロミド、ニトロソウレア、テトラジン、トリアジン、ダカバジン、テモゾロミド、ストレプトゾトシン、プロカルバジン。クロロエチル化剤の例は、次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない:BCNU(1,3−ビス(2−クロロエチル)−1−ニトロソウレア)、CCNU(3−シクロヘキシル−1−クロロエチル−ニトロソウレア)、ACNU(1−(4−アミノ−2−メチル−5−ピリミジニル)メチル−3−(2−クロロ)−3−ニトロソウレア)、及びMeCCNU(1−(2−クロロエチル)−3−(4−メチルクロロヘキシル)−1−ニトロソウレア。好ましくは、アルキル化剤はBCNUである。
【0164】
BCNUは、静止及び細胞周期細胞の両者において永久的共有鎖間DNA架橋損傷を形成することが示されている。それらの損傷は、DNA複製の間、細胞に対して細胞毒性である。MGMTは、BCNU損傷のDNA修復の主要機構である。静止細胞に対するその毒性が与えられる場合、本発明のレンチウィルスベクターにより供給されるMGMT変異体による選択はまた、細胞周期のGにおいて優先的であるが、しかしより幹細胞及び血液前駆体細胞の生成のために断続的に循環する全能性幹細胞(HSC)のための選択を可能にすることができる。幹細胞は一般的に、レトロウィルス形質導入に対して耐性であるが、しかしそれらがG周期状態において単独で存在しない場合、レトロウィルスベクターにより形質導入され得る。
【0165】
腫瘍レトロウィルスのように、本発明のレンチウィルスベクターは、造血幹細胞、例えばアッセイできる造血ELTC−IC及びNOD−SCID又はSCID−hu再集団細胞を形質導入するため使用され得る。しかしながら、腫瘍レトロウィルスとは異なって、幹細胞をそれらの分化を伴なわないで形質導入するために必要とされるサイトカイン条件は、レンチウィルス(例えば、HIV)が感染の時点で活動的に分裂しない細胞を感染することができるので、たぶんレンチウィルスベクターを好む。HSC選択は、細胞周期造血前駆体について選択する他の手段を可能にしない。従って、MGMT変異体及び本発明のレンチウィルスベクターにより介在される選択は、選択のための延長された薬物投与の必要性を伴なわないで、形質導入された全能性HSCの存在を高めることができる。
【0166】
上記論議は、インビトロ及びエクスビボ、並びにインビボでの造血細胞において考察される。従ってMGMT変異体によるインビボでの細胞の形質導入の他に、対象の造血細胞は、エクスビボで形質導入され、続いてエクスビボ又はインビボでの薬物処理を伴なう。次に、そのようなエクスビボ処理された細胞は、任意には、形質導入された細胞による骨髄の再集団化の一部として、対象中に注入され得る。
【0167】
上記実施の前、アルキル化剤BCNUがまた、HIV陽性対象において、HIV感染されたCD4細胞を一般的に減じるために使用され得る。上記で言及されたように、BCNU(内因性MGMTの消耗の後)は、静止及び増殖細胞の両者において細胞毒性損傷を形成する。そのような損傷は、薬剤が機能的AGTタンパク質のレベルを低める場合、MGMTの強制された消耗を伴なわないでさえ形成する。BCNUによる反復性組織的処理は、累積する骨髄抑制及び汎血球減少を引き起こす。従って、レトロウィルス感染された対象、例えばHIV感染された患者においては、所望には、骨髄抑制を回避するために低用量でのBCNU投与は、全体的にCD4+細胞集団を低め、そして従って、ウィルス負荷を減じる。このアプローチに続いて、上記で論じられたように、造血前駆体の注入を伴なうことができる。
【0168】
BCNUは、休止細胞においてさえ、細胞毒性損傷を形成することによって、“秘密(stealth)”態様で作用することができるので、このアプローチは、反復された処理のための必要性を低める追加の利点を有する。もちろん、このアプローチは、BCNUの効果を増強するためにBGの使用と組合され得る。他方では、このアプローチは、形質導入されたCD4細胞のための保護を提供するために本発明のベクターによるMGMT変異体の導入と組合して使用され得る。
【0169】
この後者の手段は、上記で論じられたように、造血細胞の処理に無関係であるか、又はその処理と共に存在することができる。従って、本発明の好ましい態様は、抗−HIVアンチセンス又はリボザイム(第1の核酸配列)を含むベクターにより変異MGMT(第2の核酸)を発現することであり、その結果、それぞれ野生型HIV感染された細胞よりも選択的利点を、及び野生型HIVウィルスよりも選択的利点を提供する。さらなる好ましい態様は、ベクターがスプライスされたmRNAとして、HIV−LTRプロモーターからMGMT遺伝子(又は第2の核酸配列)を発現することがある。
【0170】
最終的に、ベクターは抗−HIVリボザイム又はアンチセンス配列を発現するが、本発明は、当業者は特定の治療、予防又は生物学的効果のためにベクター中にいずれかの阻害ヌクレオチド配列を容易に挿入することができるので、制限されない。阻害配列を発現する好ましい方法は、Dietz(アメリカ特許第5,814,500号)により記載されるように、U1 snRNA/プロモーターカセットにそれを含むことである。
【0171】
他方では、そのような核酸配列は所望には、突然変異誘発された(すなわち、変異)プロテアーゼの配列(又はそれをコードする配列)、及び突然変異誘発された(すなわち、変異)逆転写酵素の配列(又はそれをコードする配列)からなる群から選択された配列を含んでなる。好ましくは、突然変異誘発された逆転写酵素は、ヌクレオシド及び非ヌクレオシド逆転写酵素インヒビターに対して耐性であるよう構築され、そして突然変異誘発されたプロテアーゼは、通常使用されるプロテアーゼインヒビターに対して耐性であるよう構築される。
【0172】
前記ベクターと共に、宿主へのそれらのプロテアーゼ又は逆転写酵素インヒビターの投与が、野生型ウィルスを生成する細胞とは対照的に、前記ベクターを生成する細胞について選択するために使用される。同様に、このアプローチは、ウィルスが阻害を回避するために突然変異誘発され得るよう、ウィルス複製を阻害するいずれかの薬剤による使用のために修飾される。従って、HIVの処理に関しては、ベクター中に組み込まれる選択的核酸配列は、好ましくは、突然変異誘発されたHIV配列を含んでなる。しかしながら、最適には、それらの配列は、野生型HIVによる重感染を妨げない。
【0173】
好ましくは、ベクターは、上記に示されるそれらの1つ、及び特に、図1A−1Kに示される改良された条件付で複製するベクターである。もちろん、本発明の方法に使用される場合、GFPコード配列は、欠失され得るか、又は他の配列により置換され得る。GFPコード配列は、ベクター又はベクターからの遺伝子発現の存在のマーカー又はインジケーターとして、それらの典型的なベクター態様において存在する。
【0174】
本発明の好ましいベクターは、本明細書の開示に記載される種々の要素を含むことができる。特に、レンチウィルスベクターは、tat遺伝子を欠くことができ、そして少なくとも1つのアンチセンス配列を含むことができる。さらに、ベクターは、1つの配列、例えばHIVの中央ポリピリミジン系、又はそれを含む大きな核酸フラグメントを含むことができる。
【0175】
最適には、ベクターは、それが導入される細胞と適合でき、例えばベクターコードの核酸配列の細胞上での発現を付与することができる。所望には、ベクターは、細胞において機能的な複製の起点を含んでなる。核酸配列がそのDNAコード配列の形で(例えば、それ自体のプロモーターを含んでなる完全な遺伝子の形でに対して)トランスファーされる場合、最適には、ベクターはまた、コード配列の発現を誘導することができ、そしてコード配列に操作可能的に連結されるプロモーターを含む。コード配列は、プロモーターがコード配列の転写を方向づけることができる場合、プロモーターに“操作可能的に連結される”(例えば、コード配列及びプロモーターの両者が、生来の又は組換え遺伝子を一緒に構成する)。
【0176】
本発明の組換えベクターによれば、好ましくはすべての適切な転写(例えば、開始及び停止シグナル)、翻訳(例えば、リボソーム侵入又は結合部位及び同様のもの)、プロセッシングシグナル(例えば、必要なら、スプライスドナー又は受容体部位、及びポリアデニル化シグナル)、トランスロケーション、アセンブリー、組み込み部位、リボ核酸複合体侵入、安定性及びトランスロケーション要素(シス又はトランスでの)は、いずれかの遺伝子又はコード配列が、ベクターが導入される細胞において適切に転写されるよう(そして/又は所望には、翻訳される)、ベクター上に正しく配置される。宿主において適切な発現を確保するためのそのようなシグナル操作は、当業者の知識及び専門知識の十分に範囲内である。
【0177】
好ましくは、ベクターは、宿主細胞ゲノムにおけるベクターの組み込まれたコピーとして定義される、安定して形質導入の効果を高めるPol配列を含む。中央DNAフラップ(pNL4−3上の位置4757〜4735に対応する、pLAI3上の位置4793〜4971からの178個の塩基対フラグメント)としてZennouなど., (Cell 101: 173−185 (2000)) によりこれまで同定された配列は、形質導入効率を高めることが報告されているが、安定した形質導入の効率を有意に高めるには不十分であることが見出された。本発明は、この小さなフラグメントが安定した形質導入の効率を高めるために十分でないが、アメリカ特許第5,885,806号に記載されるように、大きな545個の塩基対降るグメント(pNL4−3における位置4551〜5096)又はそれを含むまだ大きなフラグメントが、本発明の一部として、安定した形質導入を高めることができた発見を包含する。安定した形質導入効率の上昇は、ベクターゲノムの組み込まれたコピーのGFP発現及びFACS分析、及びTaqman分析により検出された。
【0178】
形質導入効率を高めるさらなる手段は、引用により本明細書に組み込まれる、アトニー事件整理番号397272000400号として、2000年8月31日に出願された同時継続出願アメリカ特許出願(まだ、付与されている)に記載される。
【0179】
本発明に使用されるウィルスベクターはまた、“偽性型”形成に起因することができ、ここで異なったウィルスによる細胞の同時感染がもう1つのウィルスの1又は複数のエンベロープタンパク質を含む外層内に封入される1つのウィルスのゲノムを含む子孫ビリオンを生成する。この現象は、興味あるウィルスベクター、及びもう1つのウィルスの少なくとも1つのエンベロープタンパク質又は細胞表面分子をコードする遺伝子材料の両者によりパッケージングの細胞を同時トランスフェクト又は同時感染することにより、“偽性型”ビリオンにおける興味あるウィルスベクターをパッケージングするために使用されて来た。アメリカ特許第5,512,421号を参照のこと。
【0180】
そのような混合されたウィルスは、使用される1又は複数の異種エンベロープタンパク質に対する抗血清により中和され得る。偽性型形成に通常使用される1つのウィルスは、ラブドウィルスである水疱性口内炎ウィルス(VSV)である。偽性型分類の使用は、使用される本発明の異種ウィルスのウィルス侵入機構の要素を包含することによってウィルスの宿主細胞範囲を広範にする。本発明の使用のためのウィルスベクター及びVSVの偽性型分類は、VSV Gタンパク質を含む膜により取り囲まれるヌクレオカプシドに封入されるウィルスベクター核酸を含むウィルス粒子をもたらす。
【0181】
前記ヌクレオチドカプシドは好ましくは、ウィルスベクターに通常、関連するタンパク質を含む。前記周囲のVSV Gタンパク質含有膜は、ウィルスベクターをパッケージングするために使用される細胞からのその出現に基づいて、ウィルス粒子の一部を形成する。パッケージング細胞の例は、アメリカ特許第5,739,018号に記載される。本発明の好ましい態様においては、ウィルス粒子は、HIVに起因し、そしてVSV Gタンパク質により偽性型分類される。VSV Gタンパク質を含む偽性型ウィルス粒子は、両向性ウィルスベクターよりも高い効率を有する種々の細胞型を感染することができる。宿主細胞の範囲は、哺乳類及び非哺乳類種、例えばヒト、囓歯動物、魚類、両生類及び昆虫を包含する。
【0182】
好ましくは、ベクターはまた、前記ベクター又はその含まれるサブクローン化された配列が同定され、そして選択されるいくつかの手段を含んでなる。ベクター同定及び/又は選択は、当業者に知られている種々のアプローチを用いて達成される。例えば、特定遺伝子又はコード配列を含むベクターは、ハイブリダイゼーション、ベクター上に存在するマーカー遺伝子によりコードされる、いわゆる“マーカー”遺伝子機能の存在又は不在、及び/又は特定配列の発現により同定される。
【0183】
第1のアプローチにおいては、ベクターにおける特定配列の存在は、適切な配列に対して相同である配列を含んで成るプローブを用いてのハイブリダイゼーション(例えば、DNA−DNAハイブリダイゼーションによる)により検出される。第2のアプローチにおいては、組換えベクター/宿主システムは、ベクター上に存在するそれらの機能をコードする特定の遺伝子により引き起こされる、一定のマーカー遺伝子機能、例えば抗生物質に対する耐性、チミジンキナーゼ活性、及び同様のものの存在又は不在に基づいて同定され、そして選択される。第3のアプローチにおいては、ベクターは、そのベクターによりコードされる特定の遺伝子生成物についてアッセイすることによって同定される。そのようなアッセイは、遺伝子生成物の物理的、免疫学的又は機能的性質に基づかれる。
【0184】
従って、本発明はまた、DNAである場合、配列番号2, 4, 5, 6, 15, 16, 17及び18から成る群から選択されたヌクレオチド配列を含んで成り、そしてRNAである場合、配列番号4, 5, 6, 7から成る群から選択されたヌクレオチド配列によりコードされるヌクレオチド配列を含んで成るベクターを提供する。
【0185】
本発明はさらに、野生型ヒト免疫欠損ウィルス由来であり、そして前記ベクターの複製のために許容できる宿主細胞においてのみリボザイムを複製することができるベクターの生成方法を提供する。ベクター内に含まれるか、又はそのベクターによりコードされるリボザイムは、野生型ヒト免疫欠損ウィルスの核酸を分解するが、しかしそのベクター自体及びその転写体は分解しない。前記方法は、野生型ヒト免疫欠損ウィルス由来であり、そしてベクターの複製のために許容できる宿主細胞においてのみ複製でき、そしてリボザイム(その触媒ドメインが野生型ヒト免疫欠損ウィルスの核酸を分解するが、しかし存在するなら、ベクター自体及びその転写体を分解しない)を含んで成るか又はそれをコードする核酸配列をベクター中に組み込むことができるベクターを獲得することを含んで成る。
【0186】
そのような方法においては、野生型ヒト免疫欠損ウィルスのU5配列を含んで成るか又はそれをコードするヌクレオチド配列が、ベクターから欠失され、そしてベクターがDNAである場合、配列番号2, 5, 6, 14(ここで少なくとも1つのNが突然変異誘発されている)、15及び16から成る群から選択されたヌクレオチド配列、及びベクターがRNAである場合、配列番号2, 5, 6, 14(ここで少なくとも1つのNが突然変異誘発されている)、15及び16から成る群から選択されたヌクレオチド配列によりコードされるヌクレオチド配列により置換される。好ましくは、ベクターは、前記ベクターの複製を可能にする宿主細胞において、1度よりも多く複製する。
【0187】
ベクターを修飾するための方法がまた、本発明により提供される。前記方法は、1つのベクターを獲得し、そして前記ベクターがDNAである場合、配列番号2, 3, 4, 5, 6, 14(ここで少なくとも1つのNが突然変異誘発されている)、15及び16のDNA配列から成る群から選択されたヌクレオチド配列、及び前記ベクターがRNAである場合、配列番号2, 4, 5, 6, 7, 15, 16, 17及び18から成る群から選択されたヌクレオチド配列によりコードされるヌクレオチド配列を、前記ベクター中に導入することを含んで成る。
【0188】
パックージング細胞系を用いないで、条件付で複製するベクターを増殖し、そして選択的にパッケージングする方法が、本発明によりさらに提供される。前記方法は、条件付で複製するベクターと、前記条件付で複製するベクターと同じタイプのベクターであり、そして複製能力に関して、野生型であることにより、前記条件付で複製するベクターとは異なるもう1つのベクターにより感染され得る細胞とを接触し;続いて、前記細胞と他のベクターとを接触し;そして次に、前記条件付で複製するベクターの増殖の助けとなる条件下で前記細胞を培養することを含んで成る。上記で及び下記でより詳細に論じられるヘルパーベクターは、1つのそのような相補的ベクターである。
【0189】
配列番号2, 5, 6, 14(ここで少なくとも1つのNは突然変異誘発されている)、15及び16から成る群から選択されたヌクレオチド配列を含んで成るDNA分子、及び配列番号2, 6, 7, 15, 16, 17及び18から成る群から選択されたヌクレオチド配列によりコードされるヌクレオチド配列を含んで成るRNA分子から成る群から選択された、単離され、そして精製された核酸分子がまた、提供される。
【0190】
使用方法:
上記ベクターは好ましくは、ウィルス感染の予防及び治療のために、ベクター維持の容易さのために、及び他の理由のために宿主細胞中に導入される。従って、本発明は、本発明のベクターを含んで成る宿主細胞を提供する。宿主細胞の単離、及び/又は培養における、それらに由来するそのような細胞又は細胞系の維持は、通常のことに成っており、そして当業者は十分に精通している。
【0191】
特に、上記に記載されるような、条件付で複製するウィルスベクター、又は好ましくはレンチウィルスベクターは好ましくは、ウィルス感染の予防及び治療処理に、好ましくは前記感染が野生型ウィルス、好ましくは野生型RNAウィルス、さらにより好ましくは野生型レトロウィルス及び最適には、野生型HIVからである場合に使用される。
【0192】
前記方法は、野生型ウィルスにより感染され得る宿主細胞と、ベクター(その存在、転写又は翻訳は、宿主細胞における野生型ウィルス株の複製を阻害する)の複製のために許容される宿主細胞においてのみ複製できる、条件付で複製するベクターとを接触することを含んで成る。所望には、ベクターは、1度よりも多く複製し、そして少なくとも1つの核酸配列を含んでなり、その所有(すなわち、存在、転写又は翻訳)は、最適には、ベクターが由来する株である野生型ウィルス株よりも、ベクターに、宿主細胞における選択的利点を付与する。
【0193】
この方法によれば、核酸配列は好ましくは、前記ベクター以外のウィルスの複製及び/又は発現に都合良く影響を及ぼす遺伝的抗ウィルス剤を含んで成るか、又はそれをコードするヌクレオチド配列を含んで成る。所望には、遺伝的抗ウィルス剤は、アンチセンス分子、リボザイム及び免疫原から成る群から選択される。最適には、遺伝的抗ウィルス剤は、リボザイムであり、好ましくはこの触媒ドメインは3’ヌクレオチドNUH配列(すなわち、特にGUC配列)を分解する。任意には、リボザイムは、配列番号3及び4から成る群から選択された配列により、少なくとも部分的にコードされる。
【0194】
所望には、リボザイムは、野生型ウィルス株又はその転写体の領域において分解するが、しかしベクター又はその転写体の領域においては分解しない。好ましくは、これは、野生型ウィルス株が配列番号1によりコードされる配列を含んで成る理由のためであり、ところがベクターは、DNAである場合、配列番号2, 5, 6, 14(ここで少なくとも1つのNは突然変異誘発されている)15及び16から成る群から選択されたヌクレオチド配列、及びRNAである場合、配列番号2, 5, 6, 14(ここで少なくとも1つのNは突然変異誘発されている)、15及び16から成る群から選択されたヌクレオチド配列によりコードされるヌクレオチド配列を含んで成る。
【0195】
ベクターが少なくとも1つの核酸配列を含んで成る方法がまた、所望には行われ、この所有(すなわち、存在、転写又は翻訳)は、最適には、ベクターが由来するウィルス株である野生型ウィルス株により感染された細胞よりも、前記ベクターにより感染された宿主細胞に対して選択的利点を付与する。これに関しては、ベクターは、前記ウィルスにより感染された宿主細胞に選択的利点を付与する少なくとも1つの核酸配列、及びベクターが由来するウィルスに対応するウィルスの野生型株よりも前記ベクターに選択的利点を付与する少なくとも1つの核酸配列を含んで成ることができる。
【0196】
従って、核酸配列が多薬剤耐性遺伝子をコードするヌクレオチド配列を含んで成る方法が好ましくは行われる。他方では、核酸配列が、予防的に又は治療的に処理されるウィルス感染がレトロウィルスである場合、突然変異誘発された(変異)プロテアーゼをコードするヌクレオチド配列、及び突然変異誘発された(変異)逆転写酵素をコードするヌクレオチド配列を含んで成る方法が行われる。
前記方法は好ましくは、さらに、細胞毒性薬剤、プロテアーゼインヒビター及び逆転者酵素インヒビターから成る群から選択された剤(すなわち、ベクターの投与の他に)を、宿主細胞に投与することを含んで成る。
【0197】
従って、ベクターは、ウィルス感染を治療的に処理するためにのみならず、ウィルス感染から可能性ある宿主細胞を保護するために、上記方法、すなわちウィルス感染を治療的に処理する方法、又は興味あるウィルス、例えばRNAウィルス、特にレトロウィルス、例えばHIVに対する“予防接種”に従って使用され得る。前記方法は、宿主細胞が野生型ウィルス株と接触する前、野生型ウィルス株の複製を実質的に阻害する。これに関して、前記ベクターは、野生型ウィルスによる重感染を阻害するタンパク質を含んで成るか、又はコードすることができる。前記方法は、宿主細胞と、上記に記載されるような条件付で複製するベクター、及び“ヘルパー発現ベクター”、すなわち感染されていない宿主における“ベクター”の複製を促進するウィルスゲノムとを接触することを含んで成る。
【0198】
前記条件付で複製するベクターは、パッケージング及び/又は増殖のための選択的利点を含んで成る。さらに、前記ベクターは、細胞生存性を増強し、ウィルス精製を促進し、アポプトシスを誘発し、タンパク質生成を促進し、そして/又は免疫機能及び/又は標的化を促進する配列を含むことができる。前記“ヘルパー−発現ベクター”構成体は、“ベクター”の複製を無能にするために補助するいずれかの発現ベクターである。そのようなヘルパー−発現ベクターは、通常のものであり、そして当業者により容易に構成される。ヘルパー−発現ベクターは、ベクターのようなビリオン中にパッケージングされ得るか、又はパッケージングの必要条件を伴なわないで、発現され得る。
【0199】
“ベクター”はパッケージング及び/又は増殖のために選択的利点を有するので、このシステムは、生存弱毒化されたウィルスが潜在的に引き起こす可能な病原性効果を伴なわないで、ウィルスの高い複製を達成するために安全な手段を提供する。さらに、ベクターは、免疫原性を高めるために、非特異的アジュバントと共に混合され得る。そのようなアジュバントは、当業者に知られており、そしてフロイント完全又は不完全アジュバント、細胞及びミコバクテリア細胞壁成分から成るエマルジョン、及び同様のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない。
【0200】
本発明の条件付で複製するウィルスベクター又は好ましくはレンチウィルスベクターがまた、ウィルス感染の処理における免疫治療、又は腫瘍遺伝子疾患の処理のために使用され得る。樹状突起細胞又はそれらの前駆体(例えば、CD34造血細胞又は血液単球、但しそれらの細胞型に限定されない)、及び他の抗原提供細胞は、HIVタンパク質、又は宿主が外来性剤、例えばウィルスに対する免疫応答を開始する主要エピトープを含むタンパク質配列を発現するベクターにより形質導入され得る。
【0201】
HIVのためのそのようなタンパク質エピトープは、”HIV molecular immunology database”, 1998, National Institutes of Allergy and Infections Diseases, Maryland & Los Alamos National Laboratory, New Mexico(引用により本明細書に組み込まれる)に記載されている。HIVエピトープタンパク質についての好ましい態様は、下記例14に示される組み込まれた又は構成成分CTL配列(又はそのフラグメント)である。同様に発現され得る他のエピトープは、他のウィルス、細菌、菌類、寄生体、腫瘍細胞及び遺伝子的に修飾された細胞から誘導される。
【0202】
1つよりも多くのエピトープが、1つのタンパク質配列中に統合され、その結果、非免疫原性部位が、タンパク質コード配列が重度に中断されるので、高められた安全性を伴なって、ベクターを創造するために排除される。不連続配列の好ましい態様は、免疫学的に適切なエピトープをコードする、変性された不連続配列(必要なら、タンパク質構造体を安定化するために適切なリンカーアミノ酸配列を有するか、又は有さない)である。縮重配列の使用は、組換えの危険性を低める。もう1つの好ましい態様は、レトロウィルスLTR、例えばHIV−LTRにより駆動される、スプライシングされたメッセージを通しての、前期記載されるタンパク質の配列(又はそのフラグメント)の発現である。
【0203】
しかしながら、ヒト感染及び疾病の処理へのレトロウィルスベクターの使用に関する関心は、複製コンピテントウィルス(RCV)の生成の可能性である。ヘルパーベクターと条件付で複製するベクターとの間の相同組換えの可能性を最小限にするか又は排除するためのヘルパーベクター構成体の修飾を提供する。ヘルパーベクター及び条件的に複製するベクターの二量体化、同時パッケージング及び/又は組換えの可能性を低めるよう作用するいずれかの修飾が、本発明により企画される。
【0204】
本発明の態様は、ヘルパー遺伝子コード配列の3’末端、但し転写終結部位の5’に、1又は複数の抗−ベクターリボザイム又はアンチセンス配列(任意には、リボザイムに関しては、タンデムに連結される少なくとも2種のそのような配列として定義され、そしてアンチセンス配列に関しては、タンデムに連結され、そして標的化されたベクター核酸の不連続領域に標的化された少なくとも2種の配列として定義されるカセットの形での)を、挿入することである。ベクター中へのヘルパーゲノムの非特異的パッケージングが存在するが、そのようなパッケージングはたぶん、ベクター依存性である。従って、多くの方法が、他方ではRCVの可能な生成における最初の段階である、ベクター粒子中へのヘルパーベクターのパッケージングを低めるために使用され得る。
【0205】
好ましいヘルパー構造体は、構造タンパク質コード配列又はエンベロープ(相同又は異種)コード配列の3’末端に、抗−ベクターリボザイム又はアンチセンス分子を含む。より好ましいヘルパー構造体は、構造タンパク質コード配列及びエンベロープコード配列の3’末端に抗−ベクターリボザイム又はアンチセンス分子を含む。核酸配列がアンチセンス分子である場合、それは、細胞ヌクレアーゼを通して、同時局在化される二本鎖ベクター−ヘルパー分子を破壊するために両細胞内に作用する。ヘルパーがウィルス粒子中にベクターRNAによりパッケージングされる場合、それらの分子は、RCVを生成するために完全な逆転写を受けることはできない。
【0206】
もう1つの好ましい態様は、ベクターの核酸から離れて、ヘルパー核酸の示差的追跡又は局在化を促進する配列をヘルパー構造体上に配置することである。例えば、ヘルパー構成体、例えば図6に示されるような構成体中への異種イントロン及びポリA配列の包含が存在するが、但しそれだけには限定されない。それらの配列は、異なった細胞又は非細胞位置に対するベクター及びヘルパーアミノ酸の示差的追跡を促進する。好ましくは、生成されるベクターの力価は、そのようなヘルパー修飾により、100倍以上、より好ましくはわずか10倍しか影響されず、そして最も好ましいくは、影響されない。
【0207】
図7は、1つのリボザイム(pVirPac1. 2Rz)、又はヘルパーRNAの細胞トラフィキングに影響を及ぼすよう企画されたリボザイム及びイントロン(pVirPac1. 2RzIn)の存在がベクター力価に対する有意な効果を有さなかったことを示す。図12は、同時パッケージングされたヘルパー構成体についての力価サンプルのPCR分析がリボザイムの不在下での高い同時パッケージング−対−リボザイムの存在下での低められた同時パッケージングを示したことを示す。2種のリボザイムの存在は、ベクターウィルス粒子中へのヘルパーベクターの同時パッケージングを完全に妨げた。従って、本発明は、高いベクター力価を生成し、そしてヘルパーベクターの同時パッケージングを低めるか又は排除することによって、そのようなベクターの完全性を改良するために、2種のプラスミドパッケージングシステムを用いる効果的な手段を包含する。
【0208】
データは、ビリオン中へのヘルパーパッケージングがランダムではなく、ベクター依存性であることを示唆する。ベクターの核酸によるヘルパー核酸の同時パッケージングを妨げる他の好ましい態様は、ヘルパー及びベクター配列の会合のために重要である領域におけるヘルパー構成体を縮重することである。このアプローチは、ヘルパー及びベクター配列の同時パッケージングを妨げるためにヘルパー配列を完全に変性することによって、さらに修飾され得る。
【0209】
例えば、ヘルパーベクターのヌクレオチド配列は、部分的に又は完全に変性され得る。そのような縮重はヘルパーベクター及び条件付で複製するベクターの相同対合及び組換えの傾向を相当に低めるか又は排除するが、それは、ウィルス複製及びパッケージングのために必要なタンパク質生成物をコードするヘルパーベクターの能力に影響を及ぼさない。この縮重は、ヘルパーと条件付きで複製するベクターとの間で相同である、あらゆる可能な遺伝子又は読み取り枠(ORF)に、又はヘルパーベクター内の特定の遺伝子又はORF内に方向づけられ得る。
【0210】
完全な縮重は、18個よりも多くの長さのヌクレオチドの配列相同性の欠失が十分であるので、相同組換えの傾向を低めるために必要はないことが注目されるべきである。従って、わずか18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7又は6個のヌクレオチドが配列間で同一であるレベルへの縮重が、組換えを制御するか又は妨げるであろう。前記配列は、所望には、ヒト又は特定の細胞型での選択的発現を有するコドンを用いて縮重され得る。
【0211】
例として、gag,rev及び/又はtatをコードするヌクレオチド配列は、完全に又は部分的に、縮重され得る。他の例は、gag配列の最初の42個のヌクレオチド、rev配列の最初の208個のヌクレオチド、tat配列の最後の183個のヌクレオチド、及びPol配列の最後の545個のヌクレオチドの縮重を包含する。そのような縮重を有するヘルパーベクターの例は、pVirPac1.2, pVirPac1.2Rz, pVirPac1.2Rz2及びpVirPac1.2RzIn又はそれらの融合体である。もちろん、いずれか他のウィルス遺伝子生成物をコードするヌクレオチド配列はまた、本発明に従って縮重され得、それにより、相同組換えの傾向を低めるか、最少にするか又は排除する。
【0212】
本発明の他の態様は、2種のベクターが同時局在化され、同時パッケージングされるか、又は他方では一緒に対合される場合、条件付で複製するベクターを標的化し、そして変性するヘルパーベクターへの1つの要素の組み込みである。条件付きで複製するベクターを選択的に標的化するリボザイムが、本発明により企画される。多重リボザイム、例えば本明細書に記載されるような二重又は三重リボザイムカセットがまた使用され得る。例えば、リボザイムは、条件付きで複製するベクターのU5領域(例えば、HIV−1, HIV−2, 又は条件付で複製するベクターに使用されるもう1つのレトロウィルス)を標的化することができる。前記条件付で複製するベクターの分解は、2種のベクターが同時パッケージングされる場合に存在する、RCVを生成することから条件付で複製するベクターによる組換え現象を妨げる。リボザイムを含むヘルパーベクターの例は、図6に示されるように、pVIRPAC−1.1Rz及びpVIRPAC−1.2Rz2である。
【0213】
本発明のさらにもう1つの態様は、ヘルパーベクターにおけるいずれかのレトロウィルスRRE、しかし好ましくはもう1つのレンチウィルスRREを包含する異種RREの置換、例えばHIV−1 RRE, CTB又はPREによるHIV−2 RREの置換である。このアプローチは、異なった配列を有する異なったRREに基づいての相同組換えの可能性を低めるか、最少にするか又は排除することに寄与する。本発明のそのような置換のさらなる利点は、約5倍ほどに、条件付で複製するベクターの生成の驚くべき且つ予想できない上昇である。
【0214】
理論により結び付けられないが、ヘルパーベクターと条件付で複製するベクターとの間での異なったRREの存在は、量的に制限され得る1又はそれよりも異なった細胞因子により結合され得る。従って、異なったRREの使用は、制限された細胞因子についての2種のベクター間での競争を減じることができる。レトロウィルスベクターに基づいてHIV−1をパッケージングするためにHIV−2 RRE要素を含むヘルパーベクターの例は、図6に示されるようにpVIRPAC−1.2及びpVIRPA−1.2Rz2である。
【0215】
さらにもう1つの態様は、異種envタンパク質、例えば水疱性口内炎ウィルスからのVSV−G、ラビエスGタンパク質、GaLV、アルファウィルス1/2糖タンパク質又はRD114、ネコ内因性ウィルスからのenvタンパク質をコードするヌクレオチド配列のヘルパーベクターの組み込みである。これは、異種envタンパク質と共に条件付で複製するベクターの粒子中へのパッケージングを可能にする。さらに、リガンドが、所望は、形質導入の間、標的細胞の刺激を促進するために、エンベロープタンパク質中に任意には挿入され得る。エンベロープタンパク質の修飾は、その結合能力を破壊するので、好ましい態様は、生成の間、就職されていない偽性型分類されたエンベロープタンパク質と共に、キメラエンベロープタンパク質を含む修飾されたリガンドを発現することである。
【0216】
従って、両タイプのエンベロープタンパク質が細胞の表面上に存在し、1つは標的細胞を刺激し、他の1つは結合及び侵入を介在する。細胞刺激のためのキメラ受容体をまた発現する好ましい偽性型分類されたレンチウィルスベクターは、VSV−Gエンベロープタンパク質及びキメラVSV−Gエンベロープタンパク質である。より好ましいキメラエンベロープタンパク質は、VSV−G/RD114キメラエンベロープタンパク質である(図14A及び14Bを参照のこと)。VSV−Gと共にキメラを創造する他の好ましいタンパク質(又はそのフラグメント)は、切痕、デルタ、FLT−3リガンド、TPO、Kitリガンド、CD3を結合するリガンド、CD28を結合するリガンド、及びGM−CSFを結合するリガンドを包含する。
【0217】
異種envタンパク質をコードする配列は、ウィルスパッケージングのためのenvタンパク質のより多くの供給を確保するために第2の誘発可能プロモーターにより操作可能的に連結され得る。このアプローチは、特にenvタンパク質生成が速度制限因子である条件下で、ウィルス生成を高めることができる。前記異種envタンパク質コード配列は、他の相補性ウィルスタンパク質コード配列と同じヘルパーベクター上に、又は別のベクター上に含まれ得る。任意には、それはまた、生成宿主細胞又は細胞系中に組み込まれ得る。
【0218】
本発明のさらなる態様は、一定のウィルス成分からの選択的スプライシングが条件付での複製を伴なっての相同組換えの可能性を最少にするか又は排除するために作用するよう、ヘルパーベクター上でのスプライスドナー及び受容体部位の選択的位置決定である。例えば、スプライス部位は、スプライス現象の結果としてRRE及び/又はパッケージング又は二量体化シグナルの欠失を可能にするよう位置決定され得る。従って、核酸が発現されるどうかの情況は、ベクターにおけるスプライス部位の配置により調節され得る。例えばスプライス部位は、リボザイム又はアンチセンス配列から遠位に配置することができ、その結果、リボザイム又はアンチセンスはスプライスされていないRNAに組み込まれるが、しかしスプライスされたRNAには組み込まれない。他方では、リボザイム又はアンチセンスは、目的がすべてのmRNA分子からリボザイム又はアンチセンス分子を発現し、そして特定のサブタイプを発現しない場合、スプライス部位の下流に配置され得る。
【0219】
ベクターがウィルス感染の予防処理として上記の方法に従って使用される場合、ベクターは野生型ウィルスによりコードされないタンパク質、例えば変異ウィルスタンパク質又は非ウィルスタンパク質の抗原をコードすることができる。従って、ベクターによりコードされる抗原は、細菌起源のもの、又は癌細胞起源のものであり得る。さらに、条件付で複製するウィルスベクター、又は好ましくはレンチウィルスベクターはまた、ヒト免疫系への抗原の正しい提供のためのMHC遺伝子をコードすることができる。従って、そのようなベクターは、種々の可能性ある病原体は、及び/又は異常細胞において選択的に発現される内因性タンパク質(例えば、腫瘍−特異的抗原)に対して永続的免疫学的応答を促進するために使用され得る。
【0220】
上記は、免疫治療のために樹上突起細胞への抗原の供給のためのへの本発明の使用を限定しない。それとは対照的に、本発明は、興味あるいずれかの遺伝子がいずれかの所望する細胞で供給され、そして発現される手段及び方法を提供する。さらに、本発明の単一のベクターを通しての多重遺伝子の供給及び発現を可能にする。多重遺伝子は、遺伝子発現のためのいずれか適切な手段を用いて発現され得る。非制限例は、発現される必要がある第1遺伝子から遠位に配置され得る内部リボソーム侵入部位(IRES)の使用である。
【0221】
好ましい例は、変異体MGMT遺伝子に対して遠位に存在するIRESに興味ある遺伝子を発現することである。より好ましいベクター態様は、興味ある遺伝子、及びスプライスされたメッセージから修飾されていないか又は修飾されたHIV−LTRからの興味あるIRES結合された遺伝子を発現することである。さらなる好ましいベクターは、修飾される場合、転写因子を結合する配列において修飾される、修飾されていないか又は修飾されたHIV−LTRプロモーターから興味ある2種の遺伝子を発現する。もちろん、いずれかの修飾されていないか又は修飾されたレンチウィルスLTRが、HIV LTRの他に使用され得る。
【0222】
もう1つの非制限例は、HIVに由来するスプライシング部位を用いてHIV−LTRから興味ある遺伝子を発現することである。例えば、興味ある1つの遺伝子がNefスプライス受容体部位からの発現され、そして興味ある第2の遺伝子は、Tatスプライス受容体部位から発現される。この場合、2種の遺伝子が、IRES要素を必要としないで、発現され得る。いずれかのスプライス部位、例えばTat, Rev, Vif, Vpr, Vpu, Nef及びEnv遺伝子のそれらの部位が使用され得る。Envタンパク質は単一のスプライスされたメッセージから発現され、その結果、このスプライス部位を通しての興味ある遺伝子の発現は、興味ある遺伝子の有意な発現が必要とされる場合、Revを必要とする。さらに、HIV−LTRからの発現は、所望には、Tat及びRev依存性にされ得る。
【0223】
さらに、“ヘルパー−ウィルス”(また、本明細書において、“ヘルパー”として言及される)発現ベクターは、細胞特異的発現複製及び拡散を可能にする。特定の遺伝子要素/因子(ベクター又はヘルパー−ウィルス発現構成体において)の付加又は排除により、特定の細胞型(例えば、幹細胞、特定の抗原提供細胞及び腫瘍細胞)においてのみ発現するよう構築され得る。従って、ベクターは、ヘルパー−ウィルス構成体との相補性によりまだ拡張するが、しかしこの拡張は、一定の遺伝子要素/因子が付加されるか、又はベクター又はヘルパー−ウィルス発現構成体から排除されるか依存して、細胞特異的である。これは、単独で、又は上記に言及された手段の他のものと組合して使用され得る。
【0224】
例えば、条件的で複製するHIVベクターが、T−細胞よりもむしろ、マクロファージにおいて特異的にマクロファージの形で複製するよう企画され得る。Tat−欠損HIVを構成するベクター(ベクターは他のHIVタンパク質をコードするが、しかしそれは、Tat転写トランス活性の不在のために、発現されない)は、野生型HIVを分解するが、しかし条件付で複製するHIV RNAを分解しないリボザイムをコードすることができる。このベクターのためのヘルパー発現ベクターは、マクロファージ特異的プロモーターから発現されるtat遺伝子をコードすることができる。従って、crHIVはマクロファージ細胞おいてのみ、条件付で複製するが、ところがT−細胞又は他の細胞においては複製することができない。
【0225】
他方では、tat遺伝子は、腫瘍特異的プロモーターに操作可能に連結され得;従って、crHIVは腫瘍CD4細胞においてのみ複製し、そして正常なCD4細胞においては複製しない。遺伝子要素/因子はまた、ベクターのプロモーター配列の修飾であり得、その結果、それは特定の細胞型においてのみ発現され、そして“ヘルパ−ウィルス”発現構成体と協力して他の細胞型においては発現されない。
【0226】
もう1つの態様においては、ヘルパー−発現構成体又はベクター構成体エンベロープタンパク質(そのような構成体がエンベロープタンパク質を含むよう構築される場合)が修飾され、その結果、ベクター−ビリオンは一定の細胞型(例えば、腫瘍細胞)を特異的に感染するが、ところが他の細胞型(例えば、正常細胞)を感染することができない。さらにもう1つの態様においては、複製のための1又はいくつかのキー因子を欠いているアデノウィルスは、腫瘍特異的プロモーターに連結されるそのような因子を提供するヘルパー構成体を用いることによって補足され得る。従って、アデノウィルスの複製を補足する因子は腫瘍細胞において単に発現され、それにより、腫瘍細胞におけるウィルス複製を可能にするが(細胞殺害のために必要とされるタンパク質の発現を伴なう)、しかし正常細胞においては可能ではない。
【0227】
さらなる態様においては、ベクターは、O−グアニンアルキル化剤、例えばBCNU(又はBCNUの機能的類似体)(但し、これだけには限定されない)を、負の選択薬剤として用いることによって、細胞の殺害のための負の選択遺伝子を発現することができた。MGMT遺伝子に標的化されるアンチセンス又はリボザイムを発現するレンチウィルスベクターは、正常な細胞に供給され得る。後での所望する時点で、細胞はベクター形質導入された細胞を殺害するために、エクスビボ又はインビボで、BCNU又はその類似体により処理され得る。
【0228】
好ましい態様においては、正常細胞は、ベクターを予防的に発現するMGMTアンチセンスにより形質導入され、そして細胞が異常に成った場合、後で殺害される。この後者のアプローチの例は、形質導入された細胞が、BCNU又はその機能的類似体による細胞の処理により殺害され得る癌細胞になる場合である。もう1つの好ましい態様は、U1プロモーターからの及びU1 snRNA内に含まれる抗−MGMTアンチセンス又はリボザイム分子を発現することである。さらにより好ましい態様は、造血細胞、例えばリンパ球幹細胞及び樹状突起細胞の集団中に抗−MGMTレンチウィルスベクターを形質導入することである。
【0229】
もう1つの好ましい態様においては、正常細胞は、同種宿主中への移植の前、ベクターにより形質導入される造血細胞、好ましくはT細胞である。そのような細胞は、その細胞が宿主に対して有害に成る場合(例えば、移植片対宿主の反応が生じる場合)、BCNU又はその機能的類似体による処理により殺害され得る。さらにもう1つの態様においては、同じ抗−MGMTアンチセンス又はリボザイム発現レンチウィルスベクターが、混合された細胞集団から所望しない細胞をパージするために使用され得る。非制限例は、移植のために容易である、癌細胞汚染された骨髄の場合である。
【0230】
腫瘍細胞は、1回の形質導入において比較的低いMOIで非常に効果的に形質導入されることが観察されている(図13Aを参照のこと)。対照的に、正常細胞、特にCD34造血幹細胞(但し、それだけには限定されない)は、効果的に形質導入するには困難であり、高い効率のためには複数回の形質導入を必要とする(図13Bを参照のこと)。
【0231】
従って、好ましいパージ方法は、正常細胞ではなく、汚染腫瘍細胞を効果的に形質導入するMOIを用いて、抗−MGMTアンチセンス包含ベクターによる、汚染された骨髄の形質導入を通してである。この例は、エクスビボ使用、又は単に癌関連用途に本発明の範囲を制限しない。1つの用途は、インビボ選択遺伝子供給、特に本発明により標的化するため開発され得る、疾病細胞と正常細胞との間に形質導入の示唆的効率が存在する、脳癌及びいずれか他の疾病の処理を包含するが、但しそれだけには限定されない。
【0232】
従って、本発明はまた、癌の処理方法、及び特にT−細胞白血病の処理方法を提供する。本発明の“癌の処理”とは、治療応答をもたらすために本明細書に示されるような追加の修飾されたベクターを宿主に投与することを含んで成る。そのような応答は、例えば腫瘍増殖の弱体化及び/又は腫瘍緩解をモニターすることによって評価され得る。“腫瘍増殖”とは、腫瘍サイズ及び/又は腫瘍の数の上昇を包含する。“腫瘍緩解”とは、腫瘍質量の低下を包含する。
【0233】
本発明の“癌”とは、腫瘍形成により明白であり得る、異常細胞増殖及び接触阻害の不在により特徴づけられる癌を包含する。前記用語は、腫瘍に局在化される癌、及び腫瘍に局在化されない癌、例えば侵入により局部的に又は転移により全身的に拡張するそれらの癌細胞を包含する。理論的には、いずれのタイプの癌でも、本発明に従っての処理のために標的化され得る。しかしながら、好ましくは、癌はウィルス起源のものである。
【0234】
最終的に、上記ベクターは、インビボ遺伝子療法のために直接的に使用され得る。遺伝子療法のための現在の方法は、それらが高い割合で細胞への遺伝子供給を介在することができないので、欠点を有し;一定の割合の細胞のみが感染される。これは、全腫瘍集団の遺伝子形質導入が決定的である抗−腫瘍方法において特に重要である。“ヘルパー”と共に“ベクター”を付加することによって、すぐに、形質導入された細胞は、隣接する細胞感染することができ、そして従って高く且つ可能な完全な形質導入効率を可能にするウィルス粒子を生成するであろう。
【0235】
本発明の1つの態様においては、ヒトレトロウィルス(HIV又はレトロトランスポゾン要素であり得る)又は、“ヘルパー”構成体と共に、組織(又はインビトロでの細胞)中に供給され得る。ベクター及びヘルパーを含む細胞はすぐに、ウィルスを生成し、そして条件付でビリオン中にベクターをパッケージングするであろう。それらのビリオンは、隣接する細胞の高い効率の形質導入を介在することができるであろう(細胞−細胞接触が細胞を形質導入するための最も効果的な手段であるので)。形質導入された細胞は、ベクター/ヘルパーの組み合わせが細胞溶解感染をもたらすかどうかに依存して、死亡するか又は死亡しない。
【0236】
レトロトランスポゾンの場合、ヘルパーは、正常又は腫瘍細胞がビリオン中への封入のために必要なタンパク質/因子を含むことができるので、構造タンパク質を含む必要はない。この場合、ヘルパーは単に、レトロトランスポゾン封入のために必要とされる因子の転写を活性化するトランス活性化因子タンパク質であり得るが、但しそれだけには限定されない。HIVの場合、他の因子は、細胞の感染/形質導入のために子孫ビリオン中へのHIVゲノムの封入のために必要とされるが、しかし必ずしも必要ではない。
【0237】
上記ベクターはまた、反−生物学的及び反−化学的治療方法に使用され得る。例えば、条件付で複製するベクターは、高い病原性のウィルス又は細菌、又は化学剤(例えば、トキシン)により細菌感染された個人中に供給され得る。ベクターは、これまで記載されたように、病原性ウィルスの複製を妨げるであろう。しかしながら、条件付きで複製するベクターはまた、ヘルパー発現ベクター(“ヘルパー”)と協力して、抗菌又は抗−化学物質方法のために使用され得る。
【0238】
例えば、条件付で複製するベクターは、“ヘルパー”がその発現及び増殖を可能にした後、抗菌又は抗―トキシン抗体を分泌することができる。“ヘルパー”は、菌類、サイトカイン(抗菌感染に応答して)、抗生物質(テトラサイクリン誘発性プロモーターシステムに関する(Paulus など., J. Virol., 70, 62−67 (1996))、又は化学物質(例えば、トキシン、それ自体)による活性化に基づいて、その発現を可能にする誘発性プロモーターから駆動され得るが、しかし必ずしもそうではない。従って、条件付きで複製するベクターは、侵入性病原体又はトキシンに応答して“ヘルパー”の助けにより選択的に増殖するのみならず(ヘルパーの活性化の結果として)、また腫瘍抗原、病原体又は化学物質(例えば、トキシン)の病理学的効果を阻害するために、抗−病原体又は抗−トキシン抗体を分泌することができる。
従って、mRNA及び/又はタンパク質のいずれかに転写され得る、いずれかのタンパク質、因子又は、遺伝的要素は、その選択的増殖及び発現を促進する“ヘルパー”と協力して、病原体応答を阻害するために、条件付で複製するベクター中に挿入され得る(ヘルパーの生成物は条件付きで発現されるので、選択的であり、例えば、
【0239】
(a)誘発性プロモーターシステム、すなわち腫瘍細胞における因子は、ヘルパー因子の生成を活性化し、トキシン応答配列はヘルパー因子を発現し、又はサイトカイン応答性プロモーターはヘルパー因子の生成を誘発し、
(b)ヘルパーRNA/タンパク質/因子は一定の細胞において選択的に安定化され、そして他の細胞においては安定化されず、そして
(c)第3パーティーの遺伝子の間接的誘発がヘルパーウィルスタンパク質生成、付随性、標的化、構造又はもう1つのニ官能性に影響を及ぼすが、但しこれらだけには限定されない)。そのような方法は、病原体からトランスジェニック植物及び動物を保護するためにそれらに使用され得る。同様に、そのような方法は、価値ある異種タンパク質/因子を生成するためにトランスジェニックシステムに使用され得る。
【0240】
本発明の方法のもう1つの態様においては、1つの細胞が、そのタンパク質/因子の一部が特定の機能のために重要であることを決定するために、薬剤/因子のスクリーニングのために開発され得る。ベクターは、所定の細胞系内に興味ある突然変異誘発されたタンパク質を発現するために創造され得る。しかしながら、突然変異誘発されたタンパク質をコードするRNAは、サイレント点突然変異の挿入によりリボザイムに対して耐性にされる。しかしながら、野生型タンパク質発現は、細胞系内で阻害される。
【0241】
興味あるタンパク質に対するリボザイムを発現するベクターがまた、変異試験タンパク質を発現するために構成され得る。ベクターが細胞中に形質導入される場合、正常タンパク質をコードする生来のRNAのほとんどが分解されるが、ところが変異試験タンパク質は発現される。この方法は、所定のタンパク質がいかにして機能するか、そして所定の因子/薬剤がタンパク質といかにして相互作用するかを決定するために早く且つ強力な技法として、最近開発された供給及び選択技法と共に使用され得る。
【0242】
血液由来の疾病を処理するためへのベクターの適用についてのさらにもう1つの態様においては、患者は、血液から十分な量の白血球細胞を抽出するために白血球搬出を受ける。白血球搬出の後、所望する細胞が単離され、ベクターにより形質導入され、そして次に、培養において、所望する細胞数に拡張される。所望する細胞型のエクスビボ拡張の間、所望する細胞型上の細胞表面タンパク質に対して標的化された抗体が患者に注入され、そして十分な量の所望する細胞型の拡張と同時に一定期間、それらの細胞を破壊する。次に、形質導入された細胞が、細胞インビボ抗体介在性損失を補充するために患者中に再び注入される。
【0243】
上記のことを実施する好ましい手段は、白血球搬出された材料からのCD4 T細胞の単離、及び次に、エクスビボ拡張のために抗−HIVアンチセンス又はリボザイム配列を含むHIVベクターによる前記細胞の形質導入を包含する。細胞のエクスビボ拡張の間、患者の内因性CD4 T細胞が、例えば抗−胸腺細胞グロブリン(ATG)(Pasteur Merieux Serums et Vaccins, Lyon, France, SangStat Medical Corporation, Menlo Park, CA, USAにより供給される)、又はAtgam(Upjohn Company, Kalamazoo, MI, UAS)の投与により破壊されるが、しかしいずれかの細胞減少抗体が、当業者に明らかである適切なスクリーニングの後、使用され得る。拡張の後、形質導入されたCD4+ T細胞は、患者に戻される。好ましい態様においては、CD4細胞の単離の間に得られるCD4陰性細胞が、保持され、凍結され、そして形質導入されたCD4細胞が患者に戻される時点での注入のために融解される。
【0244】
上記例は、本発明の範囲をATGにもCD4 T細胞にも制限しない。いずれかの細胞型が、前記細胞上の細胞表面タンパク質を結合し、そして殺細胞性である抗体の使用により標的化され得る。前記抗体は、患者中に外因的に導入されるか、又は抗体を分泌する第2ベクターが身体中に導入され得る。このベクターは、抗体を、構成的に(細胞の生命のために)、過渡的に(例えば、但し、インテグラーゼ陰性ベクターに制限されない)、又は誘発的に(例えば、但し、テトラサイクリン誘発性プロモーターシステムに制限されない)、生成することができた。
【0245】
インビトロでの本発明の方法及びベクターの多くの使用がまた存在する。例えば、ベクターは、ウィルス複製及びリボザイム機能のあるニュアンスを確かめるために使用され得る。同様に、リボザイム含有ベクターは、疾病細胞に存在する突然変異を評価するために、又は遺伝的浮動を試験するために、診断手段として使用される。ベクターはまた、遺伝子の機能がこれまで知られているか、未知であるか、又は単に提案されているか又は企画されているかにかかわらず、その機能を決定するか又は確かめるために使用され得る。この前述の議論は、本発明の使用に関して、決して包括的ではない。
【0246】
発明の利点:
AIDS及び他の疾病の遺伝子治療処理のためにcrHIV方法を用いる利点が考慮できる。例えば、HIVにより感染された細胞にベクターを標的化する問題が解決された。感染されたCD4細胞中へのcrHIVのインビボトランスフェクションの後、crHIVは、内因性感染HIVエンベロープタンパク質を用いて、子孫ビリオン中にパッケージされるようになる。従って、crHIV RNAは、内部子孫ビリオンにそって標識し、そしてHIVの特定株により通常感染される細胞型を感染し、非病原性ビリオンを生成する。これは、中枢神経系のHIV感染のための主要レザバーである細胞、例えば小グリア細胞の標的化の困難性を包含する。ウィルスタンパク質はcrHIVベクターによりコードされないので、感染されていないCD4細胞を感染するcrHIVベクターに関連する毒性はたぶんほとんど存在しない。
【0247】
さらに、野生型HIVとのcrHIVベクター競争の結果は、低められたウィルス負荷をもたらす非病原性粒子の生成をもたらす。低下する病原性HIV−1負荷は、crHIV粒子はまた全身的に拡張することができるので(すなわち、感染性HIVと同じように)、感染された個人の生存時間を高めることができるのみならず、また感染されていない個人への伝達速度を低めることができる。血液における低められた病原性HIV−1負荷は、crHIVの生成がまた、感染された母からのHIVの彼らの子宮における胎児への伝達を低めることができるので、妊娠したHIV−感染された個人において特に重要であり得る。
【0248】
宿主細胞中にcrHIVベクターを導入するために使用され得るプラスミドDNA/脂質混合物は、生成するのに安定し且つ安価であるべきであり、高価なエクスビボ方法を回避する。もちろん、本発明の方法は、それがまたエクスビボ遺伝子供給のために使用される限り、本質的に柔軟であり、これが所望されるべきである。それにもかかわらず、リポソーム介在性アプローチの利用性は一般集団(すなわち、現在の遺伝子療法により、実施できない)の処理のための可能性を開く。crHIVベクターはまた、HIVゲノム上の異なった標的物に製造され得るいくつかのリボザイムを含むよう構築され得る。これは、感染性HIVが突然変異誘発し、そして抗−HIVリボザイムの効果をのがれる可能性を低める。さらに、条件付き複製コンピテントウィルス方法は、他のウィルス感染、特にウィルスターンオーバーが高いそれらを処理するために適用され得る。
【0249】
crHIVベクターの特に有する特徴は、それらが遺伝的抗ウィルス剤、例えばリボザイムを、後−転写的に発現するために使用され得ることである。従って、crHIVベクターによる、感染されていない細胞の感染は、ほとんどの発現はTatタンパク質の不在下で、HIVの長い末端反応(LTR)プロモーターから生じるので、低い毒性をもたらす。高レベルのcrHIV発現及びその結果として生じる抗ウィルス活性は、Tatタンパク質が野生型HIVとの相補性により提供される場合のみ存在する。従って、crHIVベクターは、HIV感染から細胞を保護するようには企画されておらず、しかし非病原性crHIV粒子の選択的蓄積を通して全体的な野生型HIVウィルス負荷を低めるよう企画される。
【0250】
本発明の操作又は機能に関していずれの特定の理論によっても結び付けられないが、リボザイムは、次の2種の有用な性質の理由から、選択的利点をcrHIVゲノムに提供するために次の例において確かめられるように使用され得ると思われる:(1)それらは高い程度の特異性を有し、そして(2)それらは標的RNAと共に同時局在化するそれらの能力に依存して、相対的効率を有する(Cech, Science, 236, 1532−1539 (1987))。リボザイムの特異性は、XUY部位を含む相補的標的配列に対するそれらの特異的ハイブリダイゼーションにより付与される。リボザイムは、それらが標的RNAと効果的に同時局在化する場合のみ、それらは高い効力で標的RNAを分解するので、比較的効果的である。
【0251】
混合されたHIV/crHIV感染においては、野生型HIV RNAとリボザイム含有crHIVとの同時局在化が、HIV RNAゲノムは子孫ビリオン中へのパッケージングの前、二量体化するので、生じるべきである。ウィルスタンパク質の生成のために必要とされる、野生型HIV RNAのゲノム種の分解は、たぶん、非ゲノムHIV RNAが二量体化しない限り、ゲノム野生型HIV RNAの分解よりも低い効果を有する。crHIV RNAに付与される選択的利点はウィルスウィルス粒子中へのcrHIVの選択的ペッケージングのためであった。それらの結果は、最も効果的な分解が、二量体化の間、細胞内で生じ、宿主ヌクレアーゼによる野生型HIV RNAの選択的破壊をもたらすことを示唆する。これは、ウィルス粒子中へのcrHIV RNAの選択的パッケージングを可能にする。
【0252】
HIV治療のためへのcrHIVベクターの適用は、crHIVのゲノム選択にみならず、またcrHIV粒子を生成する細胞の細胞選択も包含することができる。他方では、野生型HIVを生成する細胞は、crHIV粒子を生成する細胞よりも選択的利点で野生型HIV粒子を生成し、そして急速に卓越するであろう。選択的利点は、野生型HIVを発現する細胞よりも、生存性利点を有する。crHIV発現細胞(薬剤存在下で)を付与するcrHIVゲノム(例えば、多重薬剤性遺伝子)中に1つの遺伝子を挿入することによって、crHIV発現細胞に付与され得る。それらの条件下で、野生型HIV発現細胞は前進的に死亡するが、しかしまだ、いくらかの野生型HIVを生成し、ところがcrHIVを選択的に生成するcrHIV発現細胞が存在する。
【0253】
残存する野生型HIVによるcrHIV含有細胞の感染は、ウィルス粒子を含むcrHIVのさらなる生成をもたらすであろう。従って、ウィルスゲノムシフトは、crHIVゲノムによるCD4細胞の累積感染に起因し、それにより病原性野生型HIV非病原性crHIVゲノムへの宿主におけるウィルスバランスを変更する。そのような方法は、HIVゲノムのバランスが野生型HIVからcrHIVに選択的にシフトすると、野生型HIVのクリアランスをもたらすことができる。ウィルス複製は、crHIVは野生型HIVヘルパーゲノムの存在下で複製することができるので、結果的に停止する。従って、そのような相互に制限的条件下で野生型HIVを低めるのみならず、またHIV感染された宿主からウィルスをクリアランスすることが可能である。
【0254】
生成の手段:
ベクターは、細胞系、好ましくは良く知られている293T細胞中へのベクター及びヘルパーゲノムの過渡的トランスフェクションを用いることによって、又はパッケージング細胞系を用いることによって、相補性工程により生成され得る。好ましくは、細胞は、トランスフェクション試薬、好ましくはリン酸カルシウム、エレクトロポレーション又は脂質トランスフェクション試薬を用いて、高いトランスフェクション効率で過渡的にトランスフェクトされる。トランスフェクションが生じるとすぐに、ベクターは、トランスフェクションの後、12時間〜7日で上清液から収穫される。ベクターは任意には、所望には、沈殿又は超遠心分離を伴なわないで、高速遠心分離により濃縮され得る。好ましい遠心分離条件は、約5000〜12,000×g、より好ましくは約10,000×gである。より好ましい条件は、4℃で一晩の遠心分離である。
【0255】
ベクター精製のための方法:
方法1:
1.ウィルスの上清液の透明化;
2.限外濾過による濃縮;
3.ベンゾナーゼ処理を伴なって又は伴なわないでのダイアフィルトレーション;
4.イオン−交換クロマトグラフィー;
5.サイズ排除クロマトグラフィー又はダイアフィルトレーション;
6.任意には、限外濾過による濃縮。
【0256】
方法2:
1.ウィルス上清液の透明化;
2.イオン交換クロマトグラフィー;
3.ダイアフィルトレーション又はサイズ排除クロマトグラフィー;
4.任意のベンゾナーゼ処理;
5.サイズ排除クロマトグラフィー又はダイアフィルトレーション;
6.任意には、限外濾過による濃縮。
異なった樹脂が、上記方法、例えばPerseptive BiosystemsからのPoros 50HQのために使用され得る。中空繊維カートリッジが、限外濾過又はダイアフィルトレーション、例えばA/G Technologies からのカートリッジ(UFP−750シリース)のために使用され得る。
【0257】
投与の手段:
本発明によれば、ベクターは、これまでに記載されるように、ウィルス感染のために遺伝子治療の必要な宿主細胞中に導入される。導入の手段は、本発明によれば、感染され得る宿主と、ウィルスとを接触することを含んで成る。好ましくは、そのような接触は、ベクターが宿主細胞中に導入されるいずれかの手段を含んで成り;前記方法は、いずれか特定の導入手段に依存せず、そしてそのような解釈されるべきではない。導入の手段は、当業者に良く知られており、そしてまた、本明細書に例示される。
【0258】
従って、導入は、例えばインビトロで(例えば、遺伝子療法のエクスビボ型方法で)、又はインビボでもたらされ得、そしてエレクトロポレーション、形質転換、形質導入、接合又は三親対合、トランスフェクション、感染、カチオン性脂質による膜融合、DNA被覆されたマイクロプロジェクチルによる高速度衝撃、リン酸カルシウム−DNA沈殿物とのインキュベーション、単一の細胞中への直接的マイクロインジェクション、及び同様のものの使用を包含する。他の方法もまた入手でき、そして当業者に知られている。
【0259】
しかしながら、好ましくはベクター又はリボザイムは、カチオン性脂質、例えばリボソームにより導入される。そのようなリボソームは、市販されている(例えば、Life Technologies, Gibco BRL, Gaithersburg, Mdにより供給されるLipofectinTM, LipofectamineTM及び同様のもの)。さらに、インビボで高められたトランスファー能力及び/又は低められた毒性を有するリポソーム(PCT特許出願番号WO95/21259号において再考されるように)が、本発明において使用され得る。リポソーム投与に関しては、PCT特許出願番号WO93/23569号に同定される推薦に従う。一般的に、そのような投与に関しては、製剤は、37℃で8時間以内に大部分のリンパ球により取り込まれ、そして注入された用量の50%以上が、静脈内投与の1時間後、脾臓に検出される。同様に、他の供給ビークルは、ヒドロゲル及び調節された開放性ポリマーを包含する。
【0260】
宿主細胞中に導入されるベクターの形は、ベクターがインビトロで又はインビボで導入されるかどうかに一部依存して、変化することができる。例えば、核酸は、ベクターがゲノム外(すなわち、自律的に複製するベクターの場合)維持されるかどうかに依存して、環状に閉環され、ニック化され、又は線状化され、プロウィルス又はプロファージとして組み込まれ、過渡的にトランスフェクトされ、複製−欠損又は条件的に複製するウィルスの使用により過度的に感染され、又は二重又は1回の交差組換え現象を通して宿主ゲノム中に安定して導入され得る。
【0261】
宿主への導入の前、本発明のベクターは、治療及び予防処理方法への使用のために種々の組成物中に配合され得る。特に、ベクターは、適切な医薬的に許容できるキャリヤー又は希釈剤と組合すことにより医薬組成物に製造され、そしてヒト又は家畜適用のために適切であるよう配合され得る。
【0262】
従って、本発明の方法への使用のための組成物は、好ましくは、医薬的に許容できるキャリヤーと組合して、1又は複数の前記ベクターを含むことができる。医薬的に許容できるキャリヤーは、適切な投与方法である場合、当業者に良く知られている。キャリヤーの選択は、特定のベクター、及び組成物を管理するために使用される特定の方法により、一部決定されるであろう。当業者はまた、組成物の種々の投与路が利用でき、そして1よりも多くの経路が投与のために使用され得るが、特定の経路がもう1つの経路よりも、より即効性を提供することができることを理解するであろう。従って、本発明の組成物の広範囲の種類の適切な配合が存在する。
【0263】
本発明のベクターを、単独で又は他の抗ウィルス化合物と組合して構成される組成物が、非経口投与、好ましい腹腔内投与のために適切な配合物に製造され得る。そのような配合物は、酸化防止剤、緩衝液、静菌剤、及び意図された受容体の血液とを等張性にする溶質を含むことができる、水性及び非水性、等張滅菌注射用溶液、及び沈殿防止剤、溶解剤、増粘剤、安定剤及び保存剤を含むことができる水性及び非水性滅菌懸濁液を包含することができる。配合物は、単位用量又は多用量密封容器、例えばアンプル及びバイアルに供給され、そして凍結乾燥される条件下で貯蔵され、使用の直前、滅菌液体キャリヤー、例えば水の添加により使用される。即座に注射できる溶液及び懸濁液は、本明細書において記載されるように、無菌粉末、顆粒及び錠剤から調製され得る。
【0264】
ベクターは、所望により、いずれかの適切な溶液、緩衝液又は凍結乾燥形で貯蔵され得る。好ましい貯蔵用緩衝液は、ダルベッコリン酸緩衝液;水中、トレハロース(1:1)の1〜50%溶液、好ましくは水中、トレハロース(1:1)の10%溶液と共に混合されたダルベッコリン酸緩衝溶液(最終濃度は5%トレハロースである);水中、グルコース(1:1)の1〜50%溶液、好ましくは水中、グルコース(1:1)の10%溶液と共に混合されたダルベッコリン酸緩衝溶液(最終グルコース濃度は5%である);水中、トレハロース(1:1)の1〜50%溶液、好ましくは水中、トレハロース(1:1)の10%溶液と共に混合された20mMのHEPES−緩衝溶液(最終トレハロース濃度は5%である);又は水中、マンニトール(1:1)の1〜50%溶液、好ましくは水中、マンニトール(1:1)の5%溶液と共に混合されたダルベッコリン酸緩衝溶液(最終マンニトール濃度は2.5%)である。
【0265】
経口投与のために適切な配合物は、液体溶液、例えば希釈剤、例えば水、塩溶液、又は果物ジュースに溶解された有効量の化合物;固体又は顆粒として予定された量の活性成分をそれぞれ含むカプセル、サケット又は錠剤;水溶液での溶液又は懸濁液;及び水中、油エマルジョン又は油中、水エマルジョンから成ることができる。錠剤形は、1又は複数のラクトース、マンニトール、トウモロコシ澱粉、ジャガイモ澱粉、微晶性セルロース、アカシア、ゼラチン、コロイド状二酸化珪素、クロスカルメロースナトリウム、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸、及び他の賦形剤、着色剤、希釈剤、保湿剤、保存剤、風味剤及び薬理学的に適合できるキャリヤーを含むことができる。
【0266】
吸入を通しての投与のために適切なエアロゾル配合物がまた製造され得る。エアロゾル配合物は、加圧された許容できる推進剤、例えばジクロロジフルオロメタン、プロパン、窒素及び同様のもの中に配置され得る。
同様に、経口投与のために適切な配合物は、風味剤、通常スクロース及びアカシア又はトウガカント中、活性成分を含んで成るロゼンジ形;不活性基材、例えばゼラチン及びグリセリン、又はスクロース及びアカシアにおいて活性成分を含んで成る香錠;及び適切な液体キャリヤーにおいて活性成分を含んで成るマウスウォッシュ;並びに活性成分の他に、当業界において知られているキャリヤーを含む、クリーム、エマルジョン、グル及び同様のものを包含する。
【0267】
局部投与のために適切な配合物は、クローム、軟膏又はローションの形で存在することができる。
直腸投与のための配合物は、例えばココアバター又はサリチレートを含んで成る適切な基材を含む坐剤として提供され得る。膣内投与のために適切な配合物は、活性成分の他に、当業界において知られているキャリヤーを含む、ペッサリー、タンポン、クリーム、ゲル、ペースト、発泡体又はスプレーとして提供され得る。同様に、活性成分は、コンドーム上の被膜として滑剤と組合され得る。
【0268】
本発明における、動物、例えばヒトに投与される用量は、感染された個人において、適切な時間にわたって治療応答をもたらすのに十分であるべきである。用量は、処理のために使用される特定ベクターの能力、疾病状態の重症度、並びに感染された個人の体重及び年齢により決定されるであろう。用量のサイズは、使用される特定のベクターの使用を伴なういずれかの副作用の存在により決定されるであろう。副作用を最少に維持することが、可能な場合いつでも、常に所望される。
【0269】
用量は、単位用量形、例えば錠剤又はカプセル形で存在することができる。用語“単位用量形”とは、本明細書において使用される場合、ヒト及び動物対象のための単位容量として適切な物理的に分離した単位を言及し、個々の単位は、前もって決定された量のベクターを、単独で又は医薬的に許容できる希釈剤、キャリヤー又はビークルと共に、所望する効果を生成するのに十分な量で計算された他の抗ウィルス剤と組合して含む。本発明の単位用量形についての規格は、使用される特定の化合物及び達成される効果、並びに宿主における個々の化合物に関連する薬物動力学に依存する。投与される用量は、“抗ウィルス有効量”、又は個々の患者において“効果的レベル”を達成するのに必要な量であるべきである。
【0270】
“有効レベル”とは、投与のための好ましいエンドポイントとに使用されるので、実際の用量及びスケジュールは、薬物動力学、薬剤分布及び代謝における個人の差異に依存して変化することができる。“有効レベル”とは、例えば化合物の臨床学的抗ウィルス活性について予測するアッセイにおいて、ウィルス、例えばHIVを阻害する本発明の1又は複数のベクターの濃度に対応する、患者において所望される血液又は組織レベルとして定義され得る。本発明の化合物についての“効果的レベル”は、本発明の組成物がジドブジン又は他の既知抗ウィルス化合物又はその組合せと共に使用される場合、変化することができる。
【0271】
当業者は、個々の患者における所望の“有効レベル”を達成するために、使用される組成物の正確な配合物についての適切な用量、スケジュール及び投与方法を容易に決定することができる。当業者はまた、適切な患者サンプル(例えば、血液及び/又は組織)の直接的(例えば、分析化学分析)又は間接的(例えば、ウィルス感染の代理インジケーター、例えばAIDS又はAIDS様疾病の処理のためのp24又は逆転写酵素による)分析により、本発明の化合物の“有効レベル”の適切なインジケーターを容易に決定し、そして使用することができる。
【0272】
さらに、AIDS又はAIDS様疾病の処理のための患者における有効レベルの決定に関しては、特に適切な動物モデルが利用でき、そして種々の遺伝子療法プロトコールのHIVに対するインビボ効率を評価するために広く実施されて来た(Sarverなど. (1993b)、前記)。それらのモデルは、マウス、サル及びネコを包含する。それらの動物がHIV疾病に対して天然において敏感でない場合でさえ、ヒト末梢血液単核細胞(PBMC)、リンパ節、胎児肝臓/胸腺又は他組織により再構成されるキメラマウスモデル(例えば、SCID、bg/nu/xid, NOD/SCID, SCID−hu, イムノコンピテントSCID−hu, 骨髄−除去されたBALB/c)が、ベクター又はHIVにより感染され得、そしてHIV病原及び遺伝子療法のためのモデルとして使用され得る。同様に、サル免疫欠損ウィルス(SIV)/モンキーモデルが、ネコ免疫欠損ウィルス(FIV)/ネコモデルと同じように使用され得る。
【0273】
それらのモデルはまた、臨床試験のためのベクターシステムの評価のためにベクターの安全性を決定するために使用され得る。重要な適用は、生分布研究のためのそれらの動物モデルの使用である。形質導入された細胞、好ましくはベクターを含むヒト細胞(但し、これだけには限定されない)が、非ヒト動物モデル中に注入され、そしてベクターの安定性は動物組織におけるベクター遺伝子材料の不在により決定される。動物組織におけるベクター遺伝子材料の不在は、ベクターがヘルパー又は野生型ウィルスの存在を伴なわないで自律的に複製せず、そして従って、ヒトにおける臨床使用のために安全であると思われる。
【0274】
ヘルパーベクター又はヘルパーウィルスの不在下でのベクターの存在は、そのベクターが自律的に複製することが予測されない場合、安全性危険と思われる。しかしながら、ベクターが自律的に複製することが予測される場合、安全性についての他の基準、例えば一定の組織における複製の欠乏又は動物における複製のレベルが確立される必要がある。ベクターの存在又は不在は、PCRにより、又は試験されるベクターがFACSにより可視化され得るマーカー遺伝子を発現する場合、FACS分析により決定され得るが、しかしそのような検出手段に制限されない。
【0275】
一般的に、約5μg/kg〜約300mg/kg体重/日、特に約10μg/kg〜約200mg/kg体重/日の投与されるリボザイム(又はベクター)の組織濃度を達成するのに十分なベクターの量が好ましい。一定の適用、例えば局部、眼又は膣適用においては、複数回の毎日の容量が好ましい。さらに、用量の数は、供給の手段及び投与される特定ベクターに依存して、変化するであろう。
【0276】
何人かのウィルス感染された個々の処理においては、“メガ−用量”レジメを用いることが所望され、ここで大きな用量のベクターが投与され、化合物の作用を可能にし、そして次に、適切な試薬が活性化合物を不活性化するために個人に投与される。本発明の方法においては、処理(すなわち、処理されるウィルスと競争してのベクターの複製)は必ず制限される。換言すれば、例えばHIVのレベルが低下するにつれて、ベクターのレベルは、ビリオンの生成のためのHIVに依存して、また低下するであろう。
【0277】
医薬組成物は、AIDSを治療的に処理するために使用される場合、本発明のベクターと共に他の医薬を含むことができる。それらの他の医薬は、それらの従来の態様で(すなわち、HIV感染を処理するための剤として)、及びより特定には、インビボでのcrHIVウィルスの選択方法において使用され得る。本明細書に記載されるようなそのような選択は、条件付で複製するHIV拡散を促進し、そして野生型HIV病原性を必ず制限するであろう、野生型HIVとの条件つきで複製するHIVのより効果的競争を可能にする。
【0278】
特に、抗レトロウィルス剤、例えば好ましくはジドブジンが使用されることが企画される。これまで記載されたそれらの他に使用され得るそれらの追加の医薬のさらなる代表的な例は、抗ウィルス化合物、免疫モジュレーター、免疫刺激剤、抗生物質及び他の剤、並びにAIDSを処理するために使用され得る処理レジメ(他の薬剤として認識されるそれらを包含する)を包含する。
【0279】
抗ウィルス化合物は、ddI、ddC、ガンシクロビル、弗素化されたジデオキシヌクレオチド、非ヌクレオシド類似体化合物、例えばネビラピン(Shihなど., PNAS, 88, 9878−9882 (1991)), TIBO誘導体、例えばR82913(Whiteなど., Antiviral Research, 16, 257−266 (1991))、及びBI−RJ−70(Shihなど., Am. J. Med., 90 (Suppl. 4A), 8S−17S (1991))を包含する。免疫モジュレーター及び免疫刺激剤は、種々のインターロイキン、CD4、サイトカイン、抗体調製物、血液輸血及び細胞移入を包含するが、但しそれらだけには限定されない。抗生物質は、抗真菌剤、抗菌剤及び抗−ニューモシスティス・カリニ剤を包含するが、但しそれらだけには限定されない。
【0280】
他の抗−レトロウィルス剤及び特に、既知のRTインヒビター、例えばddC、ジドブジン、ddI, ddA, 又は他のHIVタンパク質に対して作用する他のインヒビター、例えば抗−TAT剤と共に、ウィルス阻害化合物の投与は一般的に、ウィルス生命周期のほとんどの又はすべての複製段階を阻害するのであろう。AIDS又はARC患者に使用されるddC及びジドブジンの投薬は公開されている。ddCの静ウィルス範囲は、一般的に、0.05μM〜1.0μMである。約0.005〜0.25mg/kg体重の範囲は、ほとんどの患者において静ウィルス性である。
【0281】
経口投与についての用量範囲は、幾分広く、例えば0.001〜0.25mg/kgが、2, 4, 6, 8及び12、等の時間の間隔で、1又は複数回の用量で与えられる。好ましくは、0.01mg/kg体重のddCが8時間ごとに与えられる。組合された治療において与えられる場合、他の抗ウィルス化合物は、本発明のベクターと同じ時点で与えられるか、又はその用量は所望により変更され得る。ベクターはまた、組成物に組合され得る。個々の用量は、組合して使用される場合、単独で使用される場合よりも低い。
【0282】
実施例
本発明の化合物及び方法は、次の例にさらに記載される。それらの例は、本発明をさらに例示するものであって、本発明の範囲を制限するものではない。
例1
この例は、本発明の条件付で複製するコンピテントベクターの構成を記載する。特に、この例は、HIV、すなわちcrHIVベクターに基づいての条件付で複製するベクターの構成を記載する。
【0283】
HIV−1病原の最も卓越した観点の1つは、ウィルスの遺伝的変異体の生成である。インビボでのHIV変異体の急速な生成は、そのウィルスがダーウィン遺伝モデルの骨格内にあると思われることを示す(例えば、Coffin, Curr. Top. Microbiol. Immunol., 176, 143−164 (1992); 及びCoffin, Science, 267, 483−489 (1995) を参照のこと)。変異体は、ウィルスゲノムRNAからの、新しく転写されたプロウィルスにおいて突然変異を創造する、HIV−1逆転写酵素分子の非複製の結果である。
【0284】
従って、有意な妨害のなく、且つ多くの複製周期のインビボ条件下で、実質的変動が、多くのウィルス変異体の生成を生ぜしめる。さらに、野生型HIVは、そのような非制限条件下で、それは最高の選択的利点を有するので、まだ、卓越している。しかしながら、インヒビター、例えばジドブジンの存在下で、野生型株よりも高い選択的利点を付与され、そして従って卓越しているウィルス変異体が選択されるであろう(Coffin (1992) 及び(1995)、前記)。これに基づけば、本発明は、病原性野生型HIV−1よりも選択的利点を、非病原性HIV−1ゲノムに対する条件付で複製するウィルスベクター方法に提供する。
【0285】
それらの非病原性、条件付で複製するHIV(crHIV)ベクターは、野生型HIVにより感染される細胞においてのみ複製及びパッケージングを受ける欠陥HIVである。crHIVゲノムは、病原性野生型HIVウィルス負荷と競争し、そしてそれを低める。感染された宿主における野生型HIVウィルス負荷の低下の効果は、高められた生命予測を導くべきである。それはまた、感染されていない個人に野生型HIVを伝達する、感染された宿主の能力を低めるべきである。野生型HIV−1とcrHIVとの都合良い競争のためには、次の2種の因子が重要であると思われる:(1)野生型HIVゲノム以上のcrHIVゲノムの選択的利点、及び(2)野生型HIVを発現する細胞以上のcrHIV発現細胞の選択的利点(すなわち、野生型HIVを発現する細胞以上のcrHIV発現からのcrHIVビリオンの生成についての選択的利点)。
【0286】
crHIVベクターは、それらがRNA発現、二量体化及びパッケージングのために必要とされる配列を含むが、しかし機能的(すなわち、野生型)HIV−1タンパク質を発現しない事実のために、条件付で複製する。選択的利点は、野生型HIVゲノムのU5領域において分解するが、しかしcrHIV U5 RNAにおいては分解しないリボザイムカセットを挿入することによって、crHIVベクターに与えられる。
【0287】
ベクターに存在するリボザイムは、crHIV RNAのU5領域がそれらの部位の効果的結合及び分解からリボザイムを妨げるために、保存された塩基置換(他のHIV株に存在する塩基置換)により修飾されているので、crHIV RNAを分解しない。さらに、crHIVは、それらがCD4細胞死を担当すると思われるタンパク質をコードしていないので、非病原性である。HIV感染された細胞(crHIVベクターによりトランスフェクトされている)が活性化される場合、その細胞はcrHIVゲノム死を補充することができるようにない、crHIV子孫ビリオンの生成をもたらす。
【0288】
一般的に、crHIVゲノムを、十分な長さの感染性HIVクローン、すなわちpNL4−3 (Adachiなど. (1986), 前記) から構成した。すべてのクローニング反応、及びDNA、RNA及びタンパク質操作を、当業者に良く知られており、そして例えばManiatisなど., Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd ed. (cald Spring Harbor Laboratory, NY (1982)) により記載される方法を用いて行った。それらの反応に使用される酵素及び試薬を、商業的供給者(例えば、New England Biolabs, Inc., Beverly, Mass. ; Clontech, Palo Alto, Calif. ; 及びBoehringer Mannheim, Inc., Indianapolis, Ind.)から得、そして製造業者の推薦に従って使用した。されに、ベクター維持及び増殖を、通常知られており、そしてこれまで記載された(例えば、Dropulic’ など. (1992), 前記;及びDropulic’など. (1993)、前記)、技法を用いて行った。
【0289】
pNL4−3を、酵素Pst I (転写の開始から+1000の位置で、gagにおいて分解する)、及びXhoI(転写の開始から+8400の位置で、nefにおいて分解する)により分解し、そして便利な制限部位を含むポリリンカーを挿入した。Rev応答性要素(RRE)を含む、0.86kbのBgl II〜BamHIフラグメントを、ポリリンカーに存在するBamHI部位中にクローン化した。それらの操作は、gagコード領域〜U3コード領域内のHIV野生型ゲノムの欠失(すなわち、従って、nef遺伝子の欠失)をもたらした。ベクターは切断されたgag転写体を生成することができるが、十分な長さの機能的Gagタンパク質はベクターによっては生成されない。しかしながら、野生型Gag機能が本発明によって不必要である限り、gag配列は、Gagタンパク質の翻訳を妨げるために突然変異誘発され得る。
【0290】
本発明に記載されるような単一又は複数のリボザイムを含むリボザイムカセットを、BamHI部位から下流のSal I部位中に挿入した。これを達成するために、リボザイム配列をコードする相補的デオキシオリゴヌクレオチドを合成し、アニーリングし、そして次に、Sal I部位中にクローン化した。crHIVベクターの構成のために使用されるリボザイムは、ハンマーヘッドリボザイムであった。それらのリボザイムは22個の塩基対から成る触媒ドメイン、及びそれぞれ9個の塩基対から成る2種のハイブリダイゼーションドメインを含んだ。リボザイムを、U5 RNA配列の+115又は+133部位(すなわち、転写の開始から下流の塩基対の番号に対応する)のいずれかに標的した。
【0291】
+115部位及び+133部位に標的化されたリボザイムのハイブリダイゼーションドメイン及び触媒ドメイン(下線)は次の通りである:
CACACAACACTGATGAGGCCGAAAGGCCGAAACGGGCACA(“+115リボザイム”)配列番号3;及び
ATCTCTAGTCTGATGAGGCCGAAAGGCCGAAACCAGAGTC(“+133リボザイム”)配列番号4。
【0292】
リボザイムカセットは、タンデムに配置された単一、二重又は三重リボザイムのいずれかから構成された。単一又は三重リボザイムを含むベクターを容易に構成し、そし位置+115でU5 HIV RNAの同じ部位に標的化することができる。二重リボザイムを含むベクターを容易に構成し、そしてU5 HIV RNAの位置+115での同じ部位、又は位置+115及び+133での異なった部位のいずれかに標的化することができる。
【0293】
ベクターの構成を完結するために、crHIVベクターを、crHIVのU5領域内に存在するハンマーヘッドリボザイムにより認識される部位を突然変異誘発することによって、リボザイム分解(すなわち、RNAとしてのそれらの表示において)に対して耐性にした。これを達成するために、図2の配列番号2に示される塩基置換を含む二本鎖オリゴヌクレオチド(すなわち、AAGCTTGCCTTGAGTGCTCAAAGTAGTGTGTGCCCACCTGTTGTGTGACTCTGGCAGCTAGAGATCCCACAGACCCTTTTAGTCAGTGTGGAAAATCTCTAGCAGTGGCGCC配列番号13)を、ベクター中に修飾された部位を導入するために使用した。特に、塩基置換を、塩基対115及び133でのリボザイムハイブリダイゼーション及び分解部位中に構築した。
【0294】
特に、図2に示されるように、突然変異を、塩基対133, 114, 132, 134及び142で導入した。それらの部位を、いずれかの突然変異を包含するよう修飾することができる(すなわち、GTGTGCCCNNCTGTTGTGTGACTCTGGNANCTAGAGANC(ここでNはいずれかの変異ヌクレオチドである)、配列番号14)。しかしながら、好ましくは、配列を、例えば、部位+113でのGからAへの置換(すなわち、配列はGTGTGCCCATCTGTTGTGTGACTCTGGTAACTAGAGATC配列番号15を包含する);部位+114配列番号5でのU(すなわち、DNA配列番号によればT)からのCへの置換;部位+132配列番号6でのU(すなわち、DNA配列によればT)からCへの置換;部位+134でのAからGへの置換(すなわち、配列は、GTGTGCCCGTCTGTTGTGTGACTCTGGTAGCTAGAGATC配列番号16を包含する);及び部位+142でのU(すなわち、DNA配列によればT)からAへの置換(突然変異は単独で又は組合して行われ得る)が存在するよう突然変異誘発する。
【0295】
特に、他のU5突然変異の不在下で、crHIV US RNAにおける部位+114配列番号5及び/又は部位+132配列番号6でのU(すなわち、DNA配列によればT)からCへの置換は、リボザイムによりその切断を妨げる(Uhlenbeck(1987), 前記)。挿入された塩基−置換は、HIVの種々の他の株に存在し(Myersなど., HIV Sequence Database, Los Alamos Nat. Lab. (1994))、このことは、それらの置換がHIVゲノムの複製機能を低めないことを示す。
【0296】
本発明に示されるような方法は、例えば異なったウィルスゲノム(例えば、異なったRNAウィルス)からなるか、又は異なった遺伝的抗ウィルス剤から成る、他の条件付で複製するベクターを構成するために使用され得る。さらに、条件付で複製するベクターは、野生型ウィルスを含む宿主細胞よりも選択的利点を、ベクターが導入される宿主細胞に付与するためにさらに修飾され得る。例えば、そのようなベクターは、多重薬剤耐性、又は突然変異誘発されたプロテアーゼ又は逆転写酵素をさらにコードするようり修飾され得る。
それらの方法はもちろん、本明細書に記載される種々のヘルパーベクター構成体を構成するために使用され得る。
【0297】
例2
この例は、条件付で複製するベクター及び特にcrHIVベクターのリボザイム分解に対する耐性を記載する。
crHIVベクターのリボザイム分解に対する耐性を確かめるために、インビトロ転写を行った。これを達成するために、リボザイム配列を、pBluescript KSII (Stratagene, La Jolla, Calif.) のXhoI部位中にクローン化した。突然変異誘発されたcrHIV U5領域を含む、0.21キロ塩基対(kb)のBgl IIフラグメントを同様に、crHIVベクターから切除し、そしてpBluescript KSIIのBamHI部位中に挿入した。得られる修飾されたpBluescript KSIIベクターを、インビトロ転写の前、BassHIIにより線状化した。野生型HIV U5 RNA (Myers など. (1994), 前記に記載される)を発現する類似するプラスミドを、対照として使用した。それを、インビトロ転写の前、EcoRIにより線状化した。
【0298】
放射性ラベルされたU5 HIV RNA及びリボザイムRNAを、これまで記載のようにして(Dropulic’など. (1992), 前記)、ベクターのインビトロ転写により生成した。放射性ラベルされた転写体を、40mMのトリス−HCl、pH7.5, 6mMのMgCl、2mMのスペルミジン及び10mMのNaClを含む1×転写緩衝液において一緒に(1:2のモル比での標的物:リボザイム)インキュベートした。サンプルを65℃に加熱し、そして次に、95%ホルムアミド、20mMのEDTA、0.05%のブロモフェノールブルー及び0.05%キシレンシアノールFFを含む停止緩衝溶液の添加の前、37℃に5分間にわたって冷却した。次に、生成物を、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)により分解し、そしてオートラジオグラフィーにより検出した。
【0299】
野生型U5−HIV RNAが部位+115側に単一のリボザイムを含む転写体と共にインキュベートされる場合、分解は容易に観察された。そのそのような分解は、生成物P1及びP2をもたらす。分解はまた、野生型HIV RVAが同じ部位又は異なった部位側の二重リボザイムを含むRNAと共にインキュベートされる場合に見出され得る。2種の異なった部位に方向づけられる、リボザイム含有転写体が野生型HIV RNAと共にインキュベートされる場合、生成物P1、P2及びP3が生成された。P3は、+133部位での分解に起因する。
【0300】
比較すると、修飾されたU5−含有crHIV RNAが、+115部位に方向づけられた単一のリボザイム、又は+115部位又は+133部位のいずれかに方向づけられた二重リボザイムと共にインキュベートされる場合、分解生成物は検出され得なかった。従って、それらの結果は、erHIV U5 RNAはリボザイムに対して耐性であるが、ところが野生型HIV−U5 RNAは抗−USリボザイムにより分解されることを確かめる。さらに、前記結果は、本発明のアプローチが、野生型ウィルス株に比較して、宿主細胞中に導入される場合、複製のための選択的利点を、条件付で複製するベクター(crHIVベクター以外のベクターを包含する)に付与するために使用され得ることを確認する。
【0301】
例3
この例は、本発明のヘルパーベクター構成体の生成におけるキー段階を手短に説明する。特にことわらない限り、種々のレトロウィルス要素をコードする核酸配列を、公的な入手源から得た。すべての記載される段階は、必要なら誤りを検出し、そして補正を指図するために完全なコード領域の配列決定を必要とした。
【0302】
tat配列を縮重し、そして抗−tatリボザイムによるその標的化を可能にするために、プラスミドpTATを、抗−tatリボザイムカセットのための標的化部位を含むよう、Stratagene からのQuickChangeキットを用いて突然変異誘発した。続いて、突然変異誘発されたtat配列を、InvitroGenからのpMGプラスミドに基づいて、発現ベクター中にクローン化した。tat配列を、NcoI部位を用いて、最初のATGでIRESに融合せしめた。ベクターをさらに、アンピシリン耐性遺伝子及び複製のSV40起点を含むよう修飾した。
【0303】
HIV−1rev及びRRE要素を含む配列を、pNL4−3からRREと一緒にrevの第3エキソンを切除することによって得、そしてpLITMUS38プラスミド中にクローン化した。第2エキソン及びBamHI部位までの第3エキソンの一部を含む、ヌクレオチド208までのrev配列を、ETR及びPCRを用いて、3個の合成ヌクレオチドからアセンブルした。PCR生成物をpUC18中にクローン化し、そして次に、pLIT/RRErev3中にサブクローン化した。revの2種の断片を、QuickChangeキットを用いて、融合した。HIV−2からのRREを、HIV−1 RREにより置換し、そして両構成体を、gag/pol/Zzベクター中にクローン化した。縮重されたrev配列をまた、ベクター、例えばpVIRPac−2のためのパッケージング構成体中にサブクローン化するために直接的に使用した。
【0304】
パッケージングのために必要とされ、そしてベクタープラスミドの一部であるべきである、gagの最初の42個のヌクレオチドを縮重するために、pNL4−3からのBss HII/SpeIフラグメントを、pLITMUS38中にサブクローン化した。gag配列を、Quick Changeキットを用いて縮重し、その結果、パッケージングシグナルのすべての成分を排除し、そしてHIV主要スプライスドナーを、gagの最初のATGコドンの前に再挿入した。縮重されたgagを、連続gag配列を形成するために、5’LTRの代わりに、Dr. CondeからのpNgpプラスミド中にサブクローン化した。
【0305】
この得られる構成体は、vifタンパク質を発現するために使用される、スプライス受容体(SA)及びスプライスドナー(SD)配列を含む。このスプライシングは、スプライスされたレトロウィルス(条件付で複製する)ベクターRNAの可能な分解、及びパッケージングされた形質導入ベクターの力価の低下のために所望されない、スプライスされたmRNAにおけるリボザイムカセットの存在をもたらすことができる。オーバーラッピングPCRが、SA及びSD配列を突然変異誘発するために使用された。PCR生成物を、gag/pol構成体中に挿入し、クローン化し、続いて、抗−U5リボザイムカセット及びrev及びRRE要素を挿入した。
【0306】
水疱性口内炎タンパク質G(VSV−G)envタンパク質を、pMG−tatベクターの最初のMCS中にクローン化し、エンベロープ発現カセットを生成した。クローニング段階をさらに単純化するために、VSV−Gを、ブラント末端化されたフラグメントとして、クレノウポリメラーゼによりフィルインされたBgl II中にクローン化した。複製のSV40起点(ori)を有する構成体を生成した。ヘルパーベクターとしてパッケージングプラスミドを決定的にするために、rev配列を第2MCS中にサブクローン化した。得られるプラスミドを、pVIRPAC−2と命名した(図6を参照のこと)。
【0307】
いくつかのパッケージングプラスミドからヘルバーベクターを生成するために、gag/pol/Rz/RRE/revカセットを、pMG−tat−Gプラスミド(SV40oriを有さない)中にサブクローン化した。HIV−1又はHIV−2のいずれかからのRREを有する構成体を製造した(図6におけるpVIRPac−1及び1.2Rz)。リボザイム機能を試験するための対照として、リボザイムカセットを、最終HIV−2 RRE含有構成体において欠失せしめ、pVIRPac−1.2を生成した。最終的に、スプライシング機構中へのgag/pol RNAの強制がレトロウィルス(条件付で複製する)ベクターゲノムRNAの分解を妨げることができる仮説を試験するために、β−グロビンからのイントロンを、SV40ポリAシグナル(pVIRPac−1.2RzIn)の前に挿入した。もちろん、本発明の他の態様においては、挿入されたイントロンは、HIV、好ましくは細胞スプライシング機構(例えば、スプリセソーム)中へのRNAの方向付けを確保された完全なHIVイントロンから誘導される。
【0308】
例4
この例は、種々のヘルパーベクター構成体の効力を記載する。過渡的トランスフェクションによるレトロウィルスベクター生成のための標準化されたプロトコールを、それらの実験に使用した。プラスミドDNAの多量生成物を、既知の技法を用いて生成した。ウィルスを生成するために、293T細胞を、リン酸カルシウム方法を用いて、レトロウィルスベクター及びヘルパーベクタープラスミドにより同時トランスフェクトした。細胞上清液を、トランスフェクションの後、約40時間で集め、0.45μmの注射器フィルターを通して濾過し、そしてHT1080細胞上で滴下した。ベクター力価を、感染の約72時間後、流動細胞計測法により測定されたその形質導入効率に基づいて計算した。任意式N400,000(ここでNは形質導入された細胞画分であり;400,000は感染の時点での細胞のおおよその数であり;そしてFは希釈因子である)を、力価計算のために使用した。
【0309】
レトロウィルスベクターに基づくHIV−1との組換えに基づいてRCVを生成する可能性を低めることによってヘルパーベクターの安全性を増強するために、抗−U5リボザイムカセットを、一定のヘルパーベクター構成体中に挿入した。リボザイムを切断し、そしてビリオン中に同時パッケージングされる場合、レトロウィルスベクターRNAを破壊する。しかしながら、リボザイムはまた、生成体細胞内のベクターRNAを分解し、従ってウィルス生成を妨げることが可能である。安定性をさらに高めるために、ヘルパー構成体は、ウィルス粒子中に同時パッケージングされるヘルパー及びベクターの傾向をさらに低めるために、RRE−2要素を含んだ。それらのヘルパーを、pN1(cPT)GFPベクターをパッケージングするために使用した。
【0310】
図7に示されるように、ヘルパー構成体上でのリボザイムの存在は、ベクター力価に対してほとんど効果を有さなかった。重要なことには、ベクターRNAから離れて、ヘルパーRNAの細胞トラフィッキングに影響を及ぼすイントロンを含むヘルパー構成体(pVirPac1.2RzIn)はまた、ベクター力価に対して有意な効果を有さなかった。ベクター力価は、従来の3−プラスミドトランスフェクションシステムを用いて得られた力価に匹敵するこの2−プラスミドシステムを生成した。ヘルパー構成体、すなわちpVirPac1.1を含むRRE−1による類似する実験は、5倍低いパッケージング効率を示した。従って、ヘルパーベクター構成体中へのRRE−2の組み込みは、相同組換えの可能性を低めることによってその安定性を高めるのみならず、また、思いがけなく、パッケージングの効率を高めた。
【0311】
例5
この例は、HIV−LTRスプライスされたmRNAからのMGMT遺伝子の発現が、BG及びBCNUによるMGMT形質導入された細胞の効果的選択のために十分であるかどうかを試験する。図10Aは、使用されるベクターを示す。図10Bは、殺細胞濃度のBG/BCNUの存在下での効果的細胞生存性及び拡張を示す。後者の名称は次の通りである:M, MGMT; I, IRES; G, GFP; W, Woodchuck後−転写要素;及びC, CMVプロモーター。すべての上記要素を、スプライス受容体部位が遺伝子挿入部位から近位に位地するので、RRE要素の3’側のいずれかの遺伝死がスプライスされたmRNAから発現されるよう、RRE要素の下流のpN1ベクター中にクローン化した。図は、レンチウィルスベクター(“CGFP”)により形質導入されなかった対照細胞は拡張も又は生存もしなかったが、MGMTを発現するすべてのベクターは生存し、そして拡張したことを示す。
【0312】
pN1CGIGにより形質導入された細胞は14週後に死亡したが、ところがpN1MCGにより形質導入された細胞は21週後に死亡した。重要なことには、pN1MIG及びpN1MIG−Wにより形質導入された細胞は29週後、生存しており、このことは、挿入された内部ポロモーターを有さないベクターにより形質導入された細胞の長期生存性を示す。
【0313】
驚くべきことには、HIV−LTRスプライスされたmRNAからのMGMTを発現するベクターを、非常に効果的に選択した。MGMTの発現は、MGMT又は選択遺伝子のいずれかに負荷遺伝子の範囲を制限しない。それらの結果は、いずれかの遺伝子がT細胞におけるHIV−LTRプロモーターから発現され得ることを示す。類似するデーターが非−T細胞において得られており、このことは、HIV−LTRスプライスされたmRNAからの遺伝子の発現が多くの細胞型において遺伝子の発現のためにスプライスされ得たことを示す。
さらに、“MIG”構成体のブシストロン性質は、複数の遺伝子が、IRESにより結合される場合に発現され得ることを示す。上記以外の例は、ケモカイン、インターフェロン又は他の遺伝的抗ウィルス剤によるMGMT又は他の選択を包含する。
【0314】
例6
ヒトCD4 T細胞を、BC又はBCNUに対するそれらの感受性について試験した。CD14消耗されたCD4細胞を、末梢血液から、サイトカイン移動を伴なって又はそれを伴なわないで精製した。細胞を、BC及びBCNU処理の前、4〜7日間、3μg/mlのIL−2において培養した。BFG及びBCNUの不在下での適切な条件下で、CD4+細胞を、培養において10日間にわたって100倍まで拡張した。試験される用量は、0, 0.2, 0.5, 2, 5, 10, 20, 30及び40μMのBC、及び0, 2, 5, 10, 20, 30及び40μMのBCNUであった。一連の3回の実験を行った。
【0315】
図11は上記からの代表的な結果を示す。拡張は、10μMのBC及びμMのBCNU処理の後、20倍に低められ、そして20μM又はそれ以上のBCNU処理の後、約10倍又はそれ以下に低められた。BCNUによるCD4細胞の処理は、成長遅延をもたらさなかった。従って、上記例に使用されるSup T1細胞とは異なって、CD4細胞は、単独での低用量のBCNUに対しては敏感ではない。これは、MGMT発現における変動がT細胞ドナー間での変動に基づいて予測されるが、高いMGMT発現性一次CD4+細胞を示す。
【0316】
BG及びBCNUの両者の10μM又はそれ以上での存在がCD4+細胞の感作で最良であり、そして0.5μMでのBG及び15μM又はそれ以上でのBCNUは同様に前記細胞を感作した。BG用量の上昇は、細胞殺害を高めなかったが、但しCD4細胞に対する毒性はBCNUの用量と共に上昇した。
図11に示されるように、選択のレベルは一般的に、基線20%から100%まで5倍に上昇した。1つの実験においては、選択率は3%〜90%であった。10〜100倍の拡張が、選択及び1週の後、見出され;20〜400倍の拡張が、2.5倍の選択レベルで見出され、平均拡張は80倍であった。
【0317】
例7
これまでの研究は、自己由来の移植後、改良された疾病フリーの生存性を有する骨髄自己移植片のパージング間での相互関係を示唆する。また、自己由来の移植片からの正常T細胞のパージングは、対宿主性移植片病の危険性を低めるために使用された。図13Aは、pN1(cPT)ASenvGFPを用いての1回の形質導入による腫瘍細胞の形質導入の効率を示す。図13Bは、腫瘍細胞は、CD34幹細胞が1回の形質導入の後、有意な形質導入を示さないので、前記CD34幹細胞よりも選択的且つ有効的に殺され得ることを示す。
【0318】
自己由来の骨髄からの腫瘍細胞のパージングへの上記の適用は、骨髄の収穫又は末梢血液幹細胞の収集で開始する。CD34+細胞を、CD34抗体カラムを通して精製し、そして次に、条件付で複製するベクターにより、2〜400のMOIで2〜16時間、形質導入する。細胞を任意には、1又は複数の細胞活性化因子、例えばサイトカインの存在下でインキュベートし、細胞の形質導入又は維持を助ける。次に、細胞を、処理される対象に移す。
【0319】
自己由来の移植片におけるT細胞を同様に標的化する能力は、T細胞を選択的に形質導入するために、アトニー事件を整理番号397272000400号として2000年8月31日に出願された同時継続アメリカ特許出願(まだ、割り当てられていない)における高い効率の安定した形質導入プロトコールと組合して、条件付で複製するベクターを使用する。
【0320】
例8
図14(パネルB)は、種々のエンベロープタンパク質による本発明のHIV−1ベクターの効果的偽性型分類を示す。
VSV−Gエンベロープタンパク質により偽性型分類されたレンチウィルスベクターにより類似する初期力価は、高速遠心分離又はダイアフィルトレーションのいずれかを用いての精製を通して効果的に高められ得る。ベクターpN1 (cPT2) ASenvGFPを、pVirPac1.2Rz2によりパッケージングした。下記表は、(a)サンプルにおける合計タンパク質、(b)サンプルにおけるベクター力価、及び(c)サンプルにおける外来性材料からのベクターの精製(倍率)を示す。
【0321】
【表1】

Figure 2004524813
【0322】
表から見出されるように、細胞残骸の透明化の後、ベクター上清液サンプルにおける合計のタンパク質は3027mgであり、そしてその段階でのベクター力価は、5.9×10である。次に、サンプルは、限外濾過による濃縮を受け、この時までに、このサンプルにおける合成タンパク質は722mgであり、そしてベクター力価は8.2×10に上昇し、61.7倍の精製を伴なう。限外濾過による濃縮の後、サンプルをダイアフィルトレーションされ、この時までに、このサンプルにおける合計タンパク質はさらに、224mgに低められ、そしてベクター力価は6.8×10/mlに高められ、1650倍の精製を伴なう。これは、非ベクター外因性タンパク質が除去され、そしてVSV−Gにより偽性型分類されたレンチウィルスベクターが上記プロトコールを用いて精製され得ることを示す。
【0323】
上記のことは、図16に示されるように、約1010の力価を生成するHela−tat細胞系において生成されるベクターと組合して使用され得る。
【0324】
例9
条件付で複製するベクターを偽性型分類するための他のヘルパー構成体は、Rev−依存性制御下にVSV−G発現を配置することによって開発されて来た。RRE−含有mRNAはRevの不在下で発現されないので、それらは、gag/pol, pol及びenv遺伝子内に存在するシス抑制配列(CRS)の存在のために欠陥性であることが推定された。CRSは、核におけるmRNAを閉じ込め、mRNAを不安定化するか、又はリボソームとmRNAとの結合を妨げることが報告されている。従って、mRNAスプライシングと組合される、トランスで供給されるCRS及びRevの存在は、遺伝子発現を調節するために使用され得る。
【0325】
Rev/RRE/CRSシステムを用いて、Rev−依存性態様でVSV−G発現を制御した。このアプローチのためのヘルパー構造体は、5’スプライスドナー部位;HIV−2RRE及び3’スプライス受容体部位(好ましくは、tat/revのための);HIV−1に基づくベクターとの組換えの傾向を低めるためのHIV−2 pol領域からのCRSフラグメント;及びに任意には、いずれかの誘発性プロモーターの代わりの非誘発性プロモーター、例えばCMV直前(IE)プロモーターを含む。VSV−GコードのRNAは、誘発を伴なわないで生成されるが、スプライシングされていないRNAのみがRevを伴なわないで細胞質に輸送され、そして発現され得るので、Revの存在により調節される。VSV−G発現は、RevがmRNAスプライシング及びCRSにより制御される転写体の核残留を防げるので、Rev介在性のまま存在する。
【0326】
好ましくは、スプライスドナー部位は、合成5’β−グロビンドナー部位ではないが、しかし生来のHIV、又はHIV類似体、スプライスドナー部位である。HIV−2 RREは、HIV−2 RRE, 及びTat/Revのためのスプライス受容体部位の両者を含む280bpのフラグメントであり;そしてCRSはHIV−2 pol配列からの550bpの内部フラグメントである。HIV−2からのCRS及びRRE要素は、PCRにより調製され得る。そのようなヘルパー構成体の非制限例は、pCGCRSRRF, pCGCRSRzRRE, 及び図15A−15Eに示される他のものを包含する。最終プラスミド構成体は、多重制限酵素消化により確かめられた。pEH−GP及びpCMV−GPは、gag−polポリタンパク質を構成的に発現する構成体であるが、レンチウィルス又はHIVプロモーターを包含する他のプロモーターが、所望により使用され得る。
【0327】
図17は、VSV−GのRev依存性発現のためへの多くの異なったスプライスドナー組合せの使用からの結果を示す。示されるように、テトラサイクリンの除去は、Rev依存性発現をもたらす。
スプライス−ドナー部位組合せ及びコンセンサス配列の追加の例が下記に提供される。すべてが使用され得るが、HIV主要、HIV−1env、HIV−2主要、及び類似体スプライス−ドナー組合せが好ましい。
【0328】
Figure 2004524813
【0329】
10
使用の前、ベクターの貯蔵のための適切な条件を同定するために、種々の貯蔵緩衝液及び条件を試験した。その結果は図18に示されている。ベクター回収の有意な損失を伴なわないで、−20℃で及び医薬的許容できる緩衝液においてベクターを貯蔵する能力は、使用の前、ベクターの維持において莫大な利点のものであろう。もちろん、他の医薬的に許容できる組成物における、約−80℃、約−20℃、及び約4℃でのベクターの貯蔵はまた容易に実施され得る。
【0330】
11
この例は、本発明の実施への使用のためのキメラHIV CTLエピトープのアミノ酸配列を記載する。配列は、翻訳を開始するための第1メチオニン(M)、続いて、それぞれp17, p24, p15, pol, Rev, gp120env, gp41env及びnefに対応する種々の連続副配列を含む。
【0331】
【表2】
Figure 2004524813
【0332】
12
この例は、上記に記載されるような本発明の態様の要素を提供する。本発明は、発現される1つの遺伝子(又は他の核酸)、及び1又は複数の第1ヌクレオチド配列を含んで成る、条件付で複製するウィルスベクターを包含し、ここで前記ベクターは、(a)野生型ウィルス株、ヘルパーウィルス、又はヘルパーベクターとの相補性に基づいてのみ宿主細胞において複製し、それらの個々は前記1又は複数の第1ヌクレオチド配列の存在に対して敏感であり;(b)前記1又は複数の第1ヌクレオチド配列に対して耐性であり、そして(c)複製コンピテントベクターを生成する傾向を低める、1又は複数の置換、挿入又は欠失を含む。
【0333】
複製コンピテントベクターを生成する傾向を低めるために、本発明は、ヘルパー構成体、宿主細胞の核酸含有物、又は他の核酸の1又は複数の配列に関しての縮重された配列を含むベクターを提供する。さらに、ヘルパー構成体はまた、ベクター、宿主細胞の核酸含有物又は他の核酸の1又は複数の配列に関しての縮重された配列も含むことができる。
【0334】
本発明のベクターはまた、ヘルパー構成体を標的化する1又は複数の配列を含むことができる。そのような配列は、遺伝的抗ウィルス剤を包含し、そして好ましくは、リボザイム又はアンチセンス核酸である(又はコードする)。好ましくはリボザイム及びアンチセンス配列は、標準のA−T、A−U及びG−C塩基対合の他に、G−U塩基対合を通して、それらのそれぞれの標的物との塩基対相補性を受けることができる。同様に、本発明のヘルパー構成体はまた、ベクターを標的化するために同じタイプの配列を含むことができる。
【0335】
本発明のヘルパーベクターはまた、ベクターに比較してヘルパーにより発現されるRNAの局在化、又は細胞トラフィキングに影響を及ぼす1又は複数の配列を含むことができる。例えば、ヘルパーベクターは、ベクターに比較して、イントロン、異種RRE、又はベクターに比較して異種gag配列を含むことができる。ヘルパーベクターはまた、ヘルパー及びベクターRNAがたぶん、同時局在化されるよう、ベクターに比較して、縮重されたgag及び/又はpol配列を含むことができる。ヘルパーベクターはまた、ペッケージング及びRREシグナル(配列)が、ベクターRNAとのそれらの同時局在化を妨げるためにRNAから除去されるよう、スプライス−ドナー部位を含むことができる。そのようなスプライス−ドナー部位はまた、ヘルパーベクター又は野生型ウィルスに比較して、ベクターの示差的追跡をもたらすためにヘルパーベクターに存在することができる。
【0336】
本発明のヘルパーベクターはまた、本発明のベクターを偽性型分類することができる。典型的な例は、VSV−G、RD114、狂犬病ウィルス、GALV及びキメラ性エンベロープタンパク質を包含する。本発明のヘルパーベクターはまた、好ましくは、ベクターに関して、異種ウィルスに由来する。例としては、HIV−2由来のヘルパーベクターである。本発明の方法は、本発明のベクターを複製するためへのそのようなヘルパーベクターの使用を包含する。
【0337】
本発明の典型的なベクターは、GFP配列の除去又は置換を伴なって、図1A〜1Kに示される一連のpN1及びpN2のそれらを包含する。好ましくは、ベクターは、少なくともアンチセンス配列及びcPT包含配列を保持する。本発明の典型的なヘルパー構成体は、リボザイムを伴なって及び伴なわないで、図6A−6Gに示されるような一連のpVirPacのそれらを包含する。
【0338】
本発明のすべてのベクター及びヘルパーは、上記のようにして、又は必要なら、構成体の他の部分において縮重され得る。好ましい縮重は、ヒト細胞において選択的に使用されるコドンに対してである。ベクター及びヘルパーはまた、それが異なった天然に存在する核酸及び合成核酸に由来するよう、天然においてキメラ性であり得る。しかしながら、特に好ましいベクターは、HIV−1由来するか、又はHIV−1 Tatタンパク質をコードする。他方では、ベクターは、ヘルパーベクター、野生型ウィルス又は宿主細胞により供給される、tatタンパク質をコードしない。
【0339】
本発明のベクターはまた、好ましくは、ウィルス補助タンパク質をコードせず、又は発現しない。ベクターはまた、宿主細胞に存在する場合、ウィルス感染を低め、最少にするか又は妨げられるか、又は毒性剤に対して前記細胞を耐性にする核酸を含んで成ることができる。そのような核酸の例は、細胞表面タンパク質又は切断されたCCR5タンパク質、好ましくはCCR5Δ32Tタンパク質を包含する。他の例は、薬剤又はDNA損傷剤に対する耐性、好ましくは多重薬剤耐性、又はMGMT変異体、特にG156A変異体をコードする核酸を包含する。追加の例は、トランスドミナント表現型をコードする核酸を包含する。典型的な例は、トランスドミナントHIV−1gag配列である。
【0340】
本発明のベクターはまた、異種配列の発現を助ける配列を含むことができる。典型的な例は、インスレーター配列である。ベクターはまた、細胞中へのベクターの形質導入を改良する配列を含むことができる。典型的な例は、本明細書に記載されるcPTを含む545塩基対の配列であるが、但しcPTを含むより小さなフラグメント又はより大きなフラグメントでも使用され得る。ベクターはまた、そこに位置する転写結合部位において修飾されたLTRを包含する、遺伝子及び核酸を発現するためにLTRを含むことができる。好ましくは、そのような修飾されたLTRは、レンチウィルスベクターに含まれる。本発明の方法は、そのようなベクターの使用を包含する。
【0341】
本発明のベクターはまた、適切に配置されたスプライス部位又はIRES要素を用いて、少なくとも2種の遺伝子を発現することができる。ベクターはまた、形質導入のために標的物又は宿主細胞を刺激する1又は複数のキメラ性エンベロープタンパク質によりウィルス粒子中にパッケージングされ得る。さらに、ベクターは、細胞にパッケージングされ得、ここでヘルパーはタンパク質を含むか、又はヘルパーは遺伝子発現を調節するためにRev/RRE/CRSシステムを含む。本発明の方法は、そのようなベクターの使用を包含する。
【0342】
本発明のベクターはまた、形質導入されていない細胞に対して通常、毒性でない、投与される剤と組合して、形質導入された細胞を選択的に殺害するために使用され得る。好ましくは、そのようなベクターは、タンパク質よりもむしろ核酸分子の生成により作用する。典型的な例は、抗−MGMTアンチセンス又はリボザイム核酸分子の生成である。本発明の方法は、そのようなベクターの使用を包含する。
【0343】
本発明はまた、本発明のベクターの貯蔵方法を提供する。
本明細書に引用されるすべての引例、例えば特許、特許出願及び出版物は、引用により本明細書に組み込まれている。本明細書において使用される場合、単数形で表されるすべての用語は、単数形及び複数形の両者を包含するものである。 本発明は好ましい態様に基づいての強調により記載されて来たが、好ましい態様における変動が調製され、そして使用され得、そして本発明が特に本明細書に記載されるよりも他の方法で実施され得ることは、当業者に明らかであろう。本発明は、そのような変動及び他の実施の包含を意図する。従って、本発明は、本発明の範囲内に包含されるすべての修飾を包含する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1A−1Kは、本発明のにより包含される特定の改良された、条件付で複製するベクター:pN1(cPT)ASenvGFP(452), pN1(cPT2)ASenvGFP, pN1(cPT)cGFP, pN1GFP(cPT)T, pN1(cPT)GFPTAR, pN1GFP(cPT)VT, pN2GFP, pN2ASenvGFP(418)及びpN2(spe)ASenvGFPの図である。もちろん、緑色蛍光タンパク質(GFP)のためのマーカー遺伝子は、本明細書に記載される用途へのベクターの使用の前、除去され得る。表示:N1, gag/pol配列を有さないが、しかしgag’又はgag’’として示されるgagからのパッケージング配列、及びgag配列のATGから約40塩基対の位置に配置される終結コドンを有する、最少HIV−1由来のベクター;N2, gag/pol配列を発現できる、HIV−1由来のベクター;AS、アンチセンス;ASenv, アンチセンス配向に存在するenv配列;gag, pol及びenv, それぞれウィルスコアー、逆転写酵素及びエンベロープを形成するタンパク質についてのコード配列;tat, rev, rre及びnef, 追加のウィルス遺伝子;cPTc,最少中心ポリピリミジン系配列;cPT,約548個の塩基対の大きな挿入体を含む中心ポリピリミジン系;cPT2,約438個の塩基対の配列を含む中心ポリピリミジン系(cPTと同様gag配列を包含しない);spe, gag/pol配列が翻訳されない;GFP、コードされる縁色蛍光タンパク質。
【図2】
図2は、野生型HIV U5 RNA配列番号1(A)及び修飾されたcrHIV U5 RNA配列番号(B)のDNA配列を示す。番号は、転写から下流の塩基の数を言及する。
【図3】
図3A−3Eは、生成されるcrベクターの力価に対する、ヘルパーベクター:条件付で複製する(cr)ベクターの比の効果を示す。図3Aは、pN1(cPTc)GFPについて最高力価をもたらすための1:0.5のモル比を示し;図3B及び3Cは、それぞれpN1(cPT)GFP及びpN1(cPT2)ASenvGFPについて最高力価を提供するための1:0.75のモル比を示し;そして図3D及び3Eは、それぞれpN1cGFP及びpN2cGFPについての最高力価を提供するための1:1.5のモル比を示す。ベクターは図1に示されているが、但しアンチセンスenv配列を欠いているpN1(cPT)GFP, 及びGFPを発現するために、挿入されたサイトメガロウィルス(CMV)プロモーターを有するpN1cGFP又はpN2cGFPを除く。図は、少なくとも1.5×10の形質導入単位/mlの力価の生成のための条件が2種のプラスミドシステムにより達成されたことを示す。
【図4】
図4A及び4Bは、2種のHIV−2に基づく条件付で複製するベクター;pS1cGFP及びpS2cGFPの地図を示す。表示pS1及びpS2は、pN1及びpN2について上記に記載されるようにgag/pol配列の不在又は存在を言及する。表示cは、GFPの発現を指図するためのCMVプロモーターの存在を示す。
【図5】
図5A及び5Bは、pS1cGFP及びpS2cGFPのパッケージングに対する異なったヘルパーベクター構成体の効果を示す。ヘルパーベクターと条件付で複製するベクターとの間の異なったモル比の効果が、ヘルパーベクターに対する異なったRREの効果と共に試験された。示されるように、1:1の比のヘルパーベクター:条件付で複製するベクターの使用は、試験された他の比よりも、機能的ベクター粒子の生成で、より効果的であった。
【図6】
図6A−6Gは、次の種々ヘルパーベクター構成体、すなわち本発明により包含されるようなpVIRPAC−1, pVIRPAC−2, pVIRPAC−1.1Rz, pVIRPAC−1.2, VirPac1.2Rz, pVIRPAC−1.2Rz2及びpVIRPAC1.2RzInの構造を示す。Rzは抗−U5リボザイムの存在を言及し、そして1.1及び1.2は、それぞれHIV−1及びHIV−2に由来するRREを有するヘルパーを言及する。
【図7】
図7は、ウィルスベクターの力価に対する1又は複数のリボザイムの影響を示す。pN1(cPT)GFPは、pVirPac1.2(リボザイムを含まない)、pVirPac1.2RzIn(1つのリボザイム及びイントロンを含む)、pVP1.2Rz(1つのリボザイムを含む)又はpVP1.2Rz2(2種のリボザイムを含む)の存在下でHela−tat細胞にパッケージングされた。グラフにより示されるように、1つのリボザイム(pVirPac1.2Rz)、又はリボザイム、及びヘルパーRNA(pVirPac1.2RzIn)の細胞トラフィッキングに影響を及ぼすよう企画されたイントロンの存在は、ベクター力価に対して有意な効果を有さなかった。同時パッケージングされたヘルパー構成体についての力価サンプルのPCR分析は、リボザイムの不在下での高い同時パッケージングに対するリボザイムの存在下での低い同時パッケージングを示した。インジケーター“VirPac”はまた、“VIRPAC”又は“VP”として示され得る。
【図8】
図8は、T細胞における野生型HIV複製に対する一連のpN1及びpN2からのベクターの阻害効果を示す。T細胞は、最初にベクターにより形質導入され、そしえ次に、形質導入された100%の細胞に関して、0.1の多重感染で野生型ウィルスにより攻撃された。ウィルスの複製は、p24 ELISA抗原捕獲アッセイによりアッセイされた。pN2ASenvGFPは、野生型ウィルス複製の十分な阻害を示した。
【図9】
図9A及び9Bは、pN1及びpN2に基づくベクターによる野生型HIV複製の有力な阻害を示す。図9Aは、野生型HIVによる感染に基づく対照腫瘍細胞に比較して、pN1GFP(cPT)VT及びpN2ASenvGFPによるヒトT細胞における野生型HIVの有力な阻害を示す。図9Bは、pN1(cPT)ASenvGFP及びpN2ASenvGFPに関して、T細胞において類似する結果を示す。
【図10】
図10A及び10Bは、形質導入された細胞を選択するためのベクター及びそれらの使用を示す。図10Aは使用されるベクターの機構を示し、ここでpN1CMIG及びpN1MCGは内部CMVプロモーターを含み、そしてpN1MIG及びpN1MIG−WはHIV−LTRプロモーターを通してMGMT遺伝子を発現する。図10Bは、上記ベクターにより形質導入され、そして下記例5に記載のようにして、BC及びBCNUにより選択されたSupT1細胞の拡張のグラフを示す。
【図11】
図11(パネルA−F)は、BG及びBCNUによる、形質導入された一次CD4+細胞の選択を示す。pN2MIGにより形質導入されたCD4細胞が、示される濃度のBCNUと共に、0, 0.5, 2,5, 10及び10μMのBG(それぞれ、パネルA−Fに示される)において培養された。パネルFはさらに、形質導入された細胞の1:5倍での希釈、続いて、10μMのBG及び示される濃度のBCNUによる処理の結果を示す。パネルFにおける3%GFP+細胞の開始レベルは、少なくとも32倍、97%に上昇した(これまでに、インビトロでは見出されていない)。
【図12】
図12は、ベクター調製物中へのヘルパーRNAの同時パッケージングの防止に対するリボザイムの効果を示す。ウィルス含有上清液が、“ブーム抽出”により抽出され、そしてDNアーゼI消化、続いて、ヘルパー構成体に見出されるHIV−1 gag−pol領域の定性逆転写酵素−PCR(RT−PCR)検出にゆだねられた。示されるように、使用されるヘルパー構成体における1又は2種のリボザイム(pVP1.2Rz又はpVP1.2Rz2)の存在は、リボザイムヘルパー(pVP1.2)よりも同時パッケージングされたヘルパーベクターの量を有意に低めた。
【図13】
図13A及び13Bは、CD34幹細胞から腫瘍細胞をパージする能力を示す。図13Aは、10のMOIで、pN1(cPT)ASenvGFPが、1回の形質導入の後、SupT1腫瘍細胞の98.52%を形質導入したことを示す。図13Bは、CD34細胞の形質導入において、有意な形質導入が、1回の形質導入の後、見出されなかったことを示す。3回の後でのみ、有意に形質導入が観察された。表示:1/2/Aは、1回の形質導入、2のMOI及び形質導入されたベクターでのウィルス補助タンパク質の存在を言及し、そして3/50は、3回の形質導入及び50のMOIを言及する。
【図14】
図14Aは、示される細胞外、トランスメンブラン及び細胞ドメインを有する、VSV−G野生型、RD114野生型及びキメラエンベロープタンパク質の構造を示す。図14Bは、異なったエンベロープタンパク質(VSV−G野生型、狂犬病ウィルスG, RD114野生型及びRD114E、キメラVSV−G及びRD114構成体)による、HT1080において偽性型分類されたHIV−1ベクターの力価を示す。
【図15】
図15A−15Eは、本発明により包含される特定のパッケージング系構成体の図である:p(CGCRSRRE), p(TREtTApuro), p(BI−RevTat), p(EH−GP)及びp(CMV−GP)。図15Fは、rev依存性VSV−G構成体の構成を示す。
【図16】
図16は、Hela−tat細胞における、濃縮の前及び後、細胞製造体当たりのpN1(cPT)GFPベクターの収量を示す。示されるように、その収量は、いずれかの組の条件下で約1010で存続する。
【図17】
図17は、VSV−G発現を制御するためにRev/RRE/CRSシステムを用いることからの結果を示す。
【図18】
図18は、異なった温度での3〜5週間の貯蔵の後、ベクター回収率に対する貯蔵緩衝液の影響を示す。示されるように、D−PBS又はHBSのいずれかにおける、10%トレハロース又は10%グルコースの存在は、−20又は−80℃での貯蔵の後、ベクターの良好な回収率を提供した。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION:
The present invention provides methods for producing, propagating, and selectively packaging, modifying and using conditionally replicating, conditionally replicating and lentiviral vectors. I do. Importantly, the vector has a reduced ability to become replication-competent and, therefore, has increased safety for use. Also determine the appropriate specified nucleotide and amino acid sequences for the vector, pharmaceutical compositions and host cells comprising the vector, the use of such host cells to screen drugs, and gene function. There is provided a method of using said vector to
[0002]
The method also includes prophylactic and therapeutic treatment of diseases, especially viral infections and especially HIV infections. The present invention is also directed to direct and indirect methods for generating novel vaccines, for treating infectious diseases, cancer and other gene-related diseases, and for diagnostic methods. Other methods and compositions of the invention include the use of conditionally replicating and lentiviral vectors for gene therapy and other uses.
[0003]
Background of the Invention:
The expression of the human immunodeficiency virus (HIV), a lentivirus, as a cause of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) has facilitated overresearch into the viral infection cycle and the underlying mechanisms of viral pathogenesis. Studies on those mechanisms have led researchers to continually increase the number of targets for the development of antiviral agents that are effective not only against HIV, but also against HIV products, their genomes and other viruses. Provided to you. Those antivirals, especially those directed against HIV, can be divided into groups depending on the mode of action. Such groups include inhibitors of reverse transcriptase, competitors of virus entry into cells, vaccine and protease inhibitors, and the more recent, referred to herein as "genetic antiviral agents". Include groups.
[0004]
In general, each type of antiviral agent has its own associated advantages and limitations and should be evaluated for the urgency of a particular treatment situation. Antiviral agents, such as zidovudine (3'-azido-3'-deoxythymidine, also known as AZT), protease inhibitors and the like, can be relatively easily delivered into cells of the patient's body, and Has been extensively studied. Although targeting one particular factor in the viral infection cycle, such agents have been found to be relatively ineffective against HIV.
[0005]
This is mainly due to the fact that strains of HIV change rapidly and become resistant to agents with a single position of effect (Richman, AIDS Res. And Hum. Retrovir., 8, 1065). -1071 (1992)). Thus, the problem of genetic variation and rapid mutations in the HIV genome has forced consideration of new antiviral methods to treat HIV infection. Among these strains, genetic antiviral agents are advantageous because they act intracellularly at many different levels.
[0006]
Genetic antiviral agents differ from other therapeutic agents in that they are transferred as molecular entities into target cells that protect cells from viral infection (Baltimore, Nature, 325, 395-396 (1988)). And Dropulic et al., Hum. Gene. Ther., 5, 927-939 (1994)). Genetic antiviral agents can be any gene sequence and include, but are not limited to, antisense molecules, RNA decoys, transdominant variants, interferons, toxins, immunogens and ribozymes . In particular, ribozymes are antisense-like genetic antiviral agents that degrade target RNA, including HIV RNA, in a sequence-specific manner.
[0007]
The specificity of ribozyme-mediated degradation of target RNA suggests a possible use of ribozymes as therapeutic inhibitors of viral replication, including HIV replication. Different types of ribozymes, such as hammerhead and hairpin ribozymes, have been used in anti-HIV methods (eg, US Pat. Nos. 5,144,019, 5,180,818 and 5,272,262). And PCT patent applications WO 94/01549 and WO 93/23569). Both hammerhead and hairpin ribozymes can be constructed to degrade any target RNA containing GUC sequences (Haseloff et al., Nature, 334, 585-591 (1988); Uhlenbeck, Nature, 334, 585 ( 1987); Hampel et al., Nuc. Acids Res., 18, 299-304 (1990); and Simons, Ann. Rev. Biochem., 61, 641-671 (1992)).
[0008]
Generally speaking, hammerhead ribozymes have two types of functional domains, a conserved catalytic domain flanked by two hybridization domains. The hybridization domain binds to sequences surrounding the GUC sequence, and the catalytic domain degrades RNA targets 3 ′ to the GUC sequence (Uhlenbeck (1987), supra; Haseloff et al. (1988), supra; and Symons). (1992), supra).
[0009]
Numerous studies have confirmed that ribozymes may be at least partially effective in inhibiting the growth of HIV in tissue culture cells (eg, Sarver et al., Science, 247, 1222-1225 (1990); Sarver , NIH Res., 5, 63-67 (1993a); Droplic et al., J. Viral., 66, 1432-1441 (1992); Dropulic et al., Methods: Comp. Meth. Enzymol., 5, 42. -49 (1993); Ojwang et al., PNAS, 89, 10802-10806 (1992); Yu et al., PNAS, 90, 6340-6344 (1993); and Weerasinghe et al., J. Viro. ., 65, see 5531-5534 (1991)). In particular, Sarver et al. (1990), supra) show that hammerhead ribozymes designed to degrade within the transcribed region of the HIV gag gene, ie, anti-gag ribozymes, specifically degrade HIV gag RNA in vitro. I have.
[0010]
Furthermore, when cell lines expressing anti-gag ribozyme were challenged with HIV-1, a 50-100 fold inhibition of HIV replication was observed. Similarly, Weerossinghe et al. ((1991), supra) disclose that a retroviral vector encoding a ribozyme designed to degrade within the U5 sequence of HIV-1 RNA can transform HIV-1 transduced cells into transduced cells based on subsequent challenge with HIV. This indicates that resistance is imparted. Different clones of the transduced cells showed different levels of resistance to attack as determined by the promoter system used to drive ribozyme expression, but most ribozyme expressing cell lines Succumbed to HIV expression after a limited time in culture.
[0011]
Transduction of tissue culture cells by provirus into a ribozyme, a ref gene (not essential for virus replication in tissue culture) into which the hybridization domain specific for the U5 region of HIV has been introduced. Has been shown to inhibit virus replication in transduced cells 100-fold compared to cells transduced by wild-type provirus (eg, Dropulic et al. (1992) and (1992) 1993), supra). Similarly, hairpin ribozymes have been transduced with vectors containing the U5 hairpin ribozyme and have been shown to inhibit IHV replication in T-cells challenged with HIV (Ojwang et al. (1992), supra). Other studies have shown that vectors containing ribozymes expressed from the tRNA promoter also inhibit various HIV strains (Yu et al. (1993), supra).
[0012]
Cellular targets of HIV infection (eg, CD4+  The supply of ribozymes or other genetic antiviral agents to T-cells and monocytic macrophages) has been a major hurdle for effective genetic therapeutic treatment of AIDS. Current approaches to target cells of the hematopoietic system (ie, primary targets for HIV infection) are based on differentiation, into precursor multifunctional stem cells that give rise to mature T-cells, or On the other hand, it requires the introduction of a therapeutic gene into mature CD4 + T lymphocytes.
[0013]
However, targeting stem cells is problematic because the cells are difficult to culture and transduce in vitro. The targeting of circulating T lymphocytes is also problematic because their cells are so scattered that it is difficult to reach all target cells using current vector delivery systems. In addition, macrophages need to be considered as cellular targets because they are the major reservoir for virus spread to other organs. However, since macrophages are ultimately differentiated and therefore do not undergo cell division, they are not easily transduced by commonly used vectors.
[0014]
Therefore, the preferred current approach to HIV treatment is to specifically interfere with viral replication or prevent the death of infected cells in cells that are susceptible to viral infection (eg, HIV infection). Utilize replication-defective viral vectors and packaging (ie, "helper") cell lines to introduce foreign genes that cause (Buchscher (1993), reviewed above) (eg, Buchscher, JAMA, 269). (22), 2880-2886 (1993); Anderson, Science, 256, 808-813 (1992); Miller, Nature, 357, 455-460 (1992); Mulligan, Science, 260, 926-931 (1993). Friedman, Science, 244, 1275-1281 (1989); and Cournoyer et al., Ann. Rev. Immunol., 11, 297-329 (1993)).
[0015]
Such replication-defective viral vectors contain, in addition to the foreign gene of interest, cis-acting sequences required for viral replication, which are not sequences encoding essential viral proteins. Consequently, such vectors are unable to complete the viral replication cycle and contain the viral gene in its genome, and a helper cell line that continuously expresses the viral gene propagates it. Used for Following the introduction of the replication-defective viral vector into a helper cell line, the proteins required for virus particle formation are supplied to the vector in trans and infect target cells, where virus replication occurs. A vector virus particle is produced that is capable of expressing a gene that prevents infection or causes death of cells infected with the virus.
[0016]
Such replication-defective retroviral vectors are known as adenoviruses and adeno-medullary half viruses, and those retroviral vectors used in HIV gene therapy clinical trials, and in particular, Moloney murine leukemia virus (MuLV). Includes a mouse amphotropic retroviral vector. These defective viral vectors are used to generate CD4 by a genetic antiviral agent, such as an anti-HIV ribozyme.+Cells have been used to transduce cells to varying degrees of success (Sarver et al. (1990), supra; Weerasinghe et al. (1991), supra; Dropulic et al. (1993), supra; Ojwang et al. (1992) supra; and Yu et al. (1993) supra). However, those vectors are inherently limited for HIV gene therapy applications.
[0017]
For example, high transduction occasionally results in a rare CD34 that is already almost infected by HIV during the clinical "latent" phase of the disease.+Precursor hematopoietic stem cells or widespread target DC+ Of particular importance in the treatment of HIV, where the T-cells should be transduced by the vector. However, MuLV vectors are difficult to obtain at high titers and thus result in poor transduction. In addition, long-term expression of transduced DNA, especially after differentiation into mature T lymphocytes,+It has never been obtained in precursor stem cells. Furthermore, the use of defective viral vectors requires an ex vivo gene transfer method (see, eg, US Pat. No. 5,399,346) which is expensive and more than the cost of the general subject population.
[0018]
Their shortcomings with regard to the use of currently available vectors for AIDS gene therapy treatment have led researchers to explore new viral vectors. One such vector is HIV itself. HIV vectors have been used for infectivity studies (Page et al., J. Virol., 64, 5270-5276 (1990)), and for the transfer of genes (eg, suicide genes) into CD4 + cells, particularly CD4 + HIV-infected cells. Introduction (e.g., Buchschacher et al., Hum. Gener. Ther., 3, 391-397 (1992); Richardson et al., J. Virol, 67, 3997-4005 (1993); Carroll et al., J. Virol, 68). , 6047-6051 (1994); and Parolin et al., J. Virol., 68, 3888-3895 (1994)). Their research strategy is CD4+ The use of HIV vectors to introduce genes into T-cells and monocyte cells.
[0019]
However, to date, these vectors are very complex. The use of these vectors carries the risk of producing wild-type HIV through intracellular recombination. It has been observed that co-transfection / co-infection of defective vector sequences and helper virus results in recombination between homologous regions of the viral genome (Inouc et al., PNAS, 88, 2278-282 (1991)). The observed complementation in vitro indicates that similar replication-defective HIV vectors can recombine in vivo and thus exacerbate pre-existing HIV infection. The fact that the retrovirus packages two RNA genomes in one virion is that the retrovirus carries two viral RNAs to avoid any genetic defects caused by complementation and / or recombination The proposal was led to researchers (Inoue et al. (1991), supra).
[0020]
In addition to the risk of intracellular recombination, thereby resulting in wild-type HIV, HIV vectors have the associated risk of mutations in vivo, which increases the pathogenesis of viral vectors. This is described by Sarver et al. For the development of a second generation recombinant HIV vector that is replication-competent and non-pathogenic. (AIDS Res. And Hum. Retrovir., 9, 483-487 (1993b)). Such vectors continue to replicate in patients compared to preferentially used non-replicating vectors (ie, replication defective vectors), thus providing a constant competition with wild-type HIV. However, to date, no such vector has been obtained.
[0021]
Ideally, the best opportunity to treat an infected individual exists at the time of inoculation, before the virus infects the host. However, this is difficult to achieve unless many individuals fully understand that they have become infected by HIV until the clinical latency of the disease. On this basis, the stage where antiviral intervention is strongly required is during clinical latency. Treatment at this stage will result in a large number of already infected CD4s with the viral genome.+It is imperative that the attack provided by lymphocytes be confronted.
[0022]
This is not a boring provocation, as evidenced by the fact that, to date, HIV is an incurable disease and is hardly treatable with currently available treatments. Effective vaccines do not appear to be available soon, and inhibitors of reverse transcriptase and protease have been shown to prevent HIV replication in this tissue culture, but the development of virus resistance in vivo has led to treatment failure. Has led. Thus, HIV gene therapy to date has been 3 × 107These are almost ineffective against most HIV-infected individuals.
[0023]
In view of the above, it has become increasingly important to develop a long-lasting and sustained immunological response to certain pathogens, especially in AIDS and cancer. Survival-attenuated (LA) vaccines using replication-competent but non-pathogenic viruses have been considered (Daniel et al., Science, 258, 1938-1941 (1992)). And Desrosiers, AIDS Res. & Human Retrovir., 10, 331-332 (1994)). However, such non-pathogenic viruses, which differ from their corresponding wild-type virus by deletion of one or more genes, have the following characteristics: (i) the antigen is not persistent (the LA-virus does not replicate efficiently; ), Unable to elicit a protective immune response, or (ii) as indicated by the ability of the LA-virus to cause disease in a young animal model (Baba et al., Science, 267, 1823, 1823-1825 (1995) )), The LA-virus replicates and has other pathogenic potential.
[0024]
For the above reasons, there remains a need for a mode of treatment for the prevention and treatment of viral infections, especially in AIDS and cancer. The present invention provides such other methods by providing a conditionally replicating vector. The present invention also provides additional methods by which such vectors can be used. A helper vector construct that complements the conditionally replicating vector to enable its replication and packaging as viral particles and virions is further provided by the present invention. Such helper vectors are modified so that conditionally replicating vectors are minimized. Various embodiments of such helper-vector constructs are described. These and other objects and advantages of the present invention, as well as additional inventive features, will be apparent from the description of the invention provided herein.
[0025]
BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION:
The present invention provides improved conditionally replicating vectors and improved compositions, and methods of making and using such vectors. Conditionally replicable vectors are characterized by their ability to replicate only in host cells that allow the vector to replicate. The improved vector provided thereby has increased safety by presenting the ability to restore replication at a reduced risk. As such, the vector may also be referred to as a "reduced recombinant" vector.
[0026]
In one aspect of the invention, a vector that replicates under improved conditioning comprises at least one nucleic acid sequence, the presence, transcription or translation of which is derived from the vector in a replication-permissive host cell. It confers selective advantages over the wild-type strain of the virus corresponding to the virus. Preferably, the vector that replicates under improved conditioning comprises at least one nucleic acid sequence that confers a selective advantage on the vector to replication over any other competing genome or genomic element.
[0027]
A genomic element as used herein is not derived from either the vector or any wild-type virus, and may compete with, prevent or affect vector replication in a host cell. Defined as a nucleic acid sequence in a host cell. A genomic element is also not the complete genome, for example, the genome of a host cell or another vector or virus. The selective advantage for replication is conferred by the presence, transcription or translation of said nucleic acid sequence.
[0028]
In another preferred embodiment, the conditionally replicating vector is a retrovirus, especially a lentivirus, and comprises at least one nucleic acid sequence, the presence, transcription or translation of which is determined by the host infected by the vector. The cell confers a selection advantage over cells infected by a wild-type strain of the virus corresponding to the virus from which the vector is derived. On the other hand, the vector is not completely derived from the wild-type strain, but is chimeric, containing components derived from more than one wild-type virus. More than one wild-type virus can be a different (or heterologous) virus, or a different strain or isolate of one virus. Preferably, the nucleic acid sequence can be expressed to provide a protective effect in the host cell. This results in cells being conferred with a survival advantage because the nucleic acid sequence prevents the replication of any infectious virus to levels that cause cell death.
[0029]
Another preferred embodiment is an improved conditionally replicating plasmid vector comprising at least one nucleic acid sequence that confers a selective advantage on replication over the vector over any other competing vector or plasmid molecule. is there. For example, such a vector, when co-localized with the vector, degrades or destroys, or results in, or degrades, a competing vector or plasmid, i. Ribozymes or antisense sequences). If the competition vector and helper are to be destroyed, the vectors of the invention are constructed to include other sequences to provide it with an overall selective advantage for replication.
[0030]
For example, a vector of the present invention can include an antisense sequence that disrupts both a competition vector and a helper, and further, the vector is a vector for which it further conditionally replicates the overall selective advantage. A second 1-nucleotide sequence (e.g., a promoter that produces vector RNA more than competing vector RNA (the copy number of the vector in transduced cells is higher than the competing genome)) or is present in the vector But will have selective advantages for replication as they contain packaging signals that are not present in the helper).
[0031]
Thus, the at least first nucleotide sequence further comprises two first nucleotide sequences (ie, the first 1-nucleotide sequence targets a competition vector and / or a helper, and the second 1-nucleotide sequence). In this embodiment, the replication of our vector of the overall selective advantage is performed because the sequences provide a selective advantage for replication) work together to achieve an overall selective advantage effect. provide. Thus, the synergistic effect of the replication 1st nucleotide sequence is that sufficient selection conditions for a conditionally replicating vector, where any individual 1st nucleotide sequence provides a differential selection over competing genomes. Can be induced.
[0032]
Degradation or disruption of the competing vector or plasmid also reduces the chance of full length recombination with the vector, and thus the vector has "reduced recombination" properties. The vector may be protected from degradation by degenerating its sequence so that it is not targeted by ribozyme or antisense sequences. The vector may be further protected from degradation by constructing the vector or a genomic portion of the vector to specifically track the RNA so that its genomic vector RNA is not significantly degraded by a competing vector or helper.
[0033]
On the other hand, helpers are used to construct a vector genomic RNA that contains a first nucleic acid sequence, for example, that is present only in unspliced but unspliced vector RNA, and to force the helper into the splicesome. It can be constructed similarly or alone by inserting a splicing element. Such non-limiting examples of improved vectors include during generation of viral or plasmid vectors, and cloning or subcloning of nucleic acid sequences into such vectors, as well as mutagenesis, inducible gene expression and the like. It is particularly advantageous when used during their use for things.
[0034]
Pharmaceutical compositions comprising the conditionally replicating vectors of the invention and a pharmaceutically acceptable carrier are also provided by the invention. Also provided is a host cell comprising a conditionally replicating viral vector. A vector, wherein said vector, when present in DNA, comprises SEQ ID NOs: 2,3,4,5,6,14 (where at least one N is mutagenized), 15 and 16 The selected nucleotide sequence, and the vector, when present in RNA, comprises SEQ ID NOs: 2, 3, 4, 5, 6, 14 (where at least one N is mutagenized), 15 And a nucleotide sequence encoded by a nucleotide sequence selected from the group consisting of: and 16) is also provided as an isolated and purified nucleic acid molecule as set forth herein. Also provided are methods for constructing vectors with ribozymes, modifying vectors, and methods for propagating and selectively packaging conditionally replicating vectors without using a packaging cell line.
[0035]
In yet another aspect of the present invention, there is provided a method of treating host cells therapeutically and prophylactically for viral infection. In a particularly preferred embodiment, such treatment is effected in said host by imparting a dominant phenotype that inhibits viral infection or by imparting a phenotype that inhibits infection by other viruses. Preferably, the other viruses to be inhibited include a wide range of virus strains.
[0036]
Such methods further include, where appropriate, the use of helper-inducing vectors, also referred to as "helper vectors" or "helper vector constructs", cytotoxic agents, proteins / factors, or protease / reverse transcriptase inhibitors. Can be included. The methods include, for example, to treat diseases (eg, cancer, genetic, infectious, vascular and other diseases), to inhibit viral replication, to perform effective ex vivo and in vivo gene transfer. In addition, it can be used to enable safe vector production, to determine the function of a gene, or to express a gene of interest in a host cell.
[0037]
In yet another aspect of the present invention, there is provided a method of using a host cell comprising a conditionally replicating vector of the present invention to detect an interaction between a drug / agent and a protein. Such methods allow for protein characterization and screening of drugs, agents or other proteins for activity or physical interaction with a given protein encoded by the vector. The method further allows for the identification and characterization of proteins functionally related to a given protein encoded by the vector. If, for example, the encoded protein is a transcription factor, its expression by the vector of the invention allows the identification of genes regulated by the transcription factor.
[0038]
The present invention also provides compositions and conditions for storage of the vector under various conditions prior to their use. Examples of such conditions include storage at -80C, -20C and 4C in the presence of various carriers.
[0039]
A further aspect of the invention reduces, minimizes, or eliminates recombination of helper-vectors with common lentiviral vectors, i.e., replication competent vectors or vectors that conditionally replicate to produce the virus. Modification of the helper-vector construct that acts to Accordingly, the present invention includes a helper-vector that acts to prepare a "reduced recombinant" vector. The helper vectors of the invention also preferably have a conditionally replicating vector titer of 10%.7To the level of transduction units / ml or more. Other embodiments include high speed (but not ultra) centrifugation for concentration and purification, and concentration of the vector using chromatography, ultrafiltration and diafiltration methods.
[0040]
The helper vector modifications of the present invention include the insertion of an antisense sequence that degrades or results in disruption or inactivation of a ribozyme, eg, an anti-U5 ribozyme, or a conditionally replicating vector, The helper vector and the conditionally replicating vector are co-localized or co-packaged. In one embodiment, the helper component comprises 107To a total of> 5 transduction units / ml of supernatant, to completely create one plasmid construct to create two plasmid functional vector-helper systems that effectively produce unenriched vectors. Incorporated (see FIG. 3 herein).
[0041]
In another embodiment, the nucleotide sequence of the helper-vector is degenerate to minimize recombination with a conditionally replicating vector. In yet another embodiment, the helper-vector comprises a heterologous trans-acting element for use in packaging a conditionally replicating vector. Examples of such elements include, but are not limited to, vesicular stomatitis virus envelope protein VSV-G, RD114 envelope protein, rabies virus envelope protein, gibbon ape leukemia virus envelope protein. (GALV) and chimeric envelope proteins. Further modifications also include a heterologous rev-responsive element (RRE), a post-transcriptional regulatory element (PRE) or a constitutive transport element (CTE).
[0042]
In yet another embodiment, the helper-vector construct further comprises a splice site, a splice acceptor site, or a site for a degenerate or humanized nucleotide sequence. For example, the splice site may be located such that the packaging signal and / or RRE can be removed from the transcribed RNA by a splicing event. In addition, sites for intron insertion into the vector or helper construct may be used to dimerize, co-localize, or conditionally replicate the vector and helper, or other competing genome or genomic element. Supplied to minimize recombination. Insertion of introns can be directed to result in trafficking of helper RNA into splicesomes and from vector RNA. Surprisingly, it has been found that some helper vector constructs enhance the titer of conditionally replicating vectors.
[0043]
Description of the preferred embodiment:
The present invention provides improved conditionally replicating vectors, lentiviral vectors and uses thereof. In addition to being selectively replicated, the vector contains certain modifications to reduce the tendency for recombination to result in the vector becoming replication competent. Methods for inhibiting viral replication of a wild-type strain and methods for delivering genes into cells comprising such improved vectors are included. The method comprises providing a host, which can be infected, is present at risk of being infected, or is, in fact, infected by a virus of the wild-type strain, and a vector (ie, a nonpathogenic or non-disease-producing condition). Contacting with an improved vector that is propagated only in a host that allows the replication of the (cr) vector to be replicated.
[0044]
As further described herein, a particular purpose of the method is to establish a competitive infection in the host with a non-pathogenic conditionally replicating vector. Generally, the conditionally replicating vector of the present invention comprises at least one nucleic acid sequence that confers a selective advantage for replication and expansion on the conditionally replicating vector as compared to a wild-type virus, and And / or comprises at least one nucleic acid sequence that confers a selective advantage for the propagation of viral particles to a host cell comprising a conditionally replicating vector as compared to a host cell comprising a wild-type virus.
[0045]
In a preferred embodiment of the invention, the vector comprises an HIV sequence and is used for the treatment of an HIV infection. Thus, the vector, or a host cell containing the vector, provides (1) a selective advantage over the wild-type HIV genome for packaging into progeny virions (ie, in cells in which they are both present). And / or (2) providing selective advantages to host cells producing conditionally replicating vectors (virions) with respect to the production of crHIV virions as compared to host cells producing wild-type virus. At least one nucleic acid sequence. One method (without limiting the invention) is to provide the crHIV genome with one or more ribozymes capable of isolating wild-type HIV genomes, thereby providing selective advantages for packaging to those genomes. It is to give.
[0046]
In another aspect of the invention, the vector is conferred with a reduced propensity for recombination with wild-type and helper constructs to provide a replication competent vector. In addition, helper vectors, cells and packaging systems that also contribute to reduced recombination are provided to further reduce the opportunity for productive recombination events, since the vector no longer conditionally replicates.
[0047]
Wild-type virus:
According to the present invention, a "virus" is an infectious agent that contains proteins and nucleic acids and uses the host cell genetic machinery to produce the viral product specified by the viral nucleic acids. "Nucleic acid" refers to DNA or RNA, including synthetic, non-natural or modified nucleotides, which are single-stranded or double-stranded, linear or circular, and optionally can be incorporated into DNA or DNA polymers. Of polymers. DNA polynucleotides are preferably composed of genomic or cDNA sequences.
[0048]
A “wild-type strain of a virus” is a strain that does not include any of the artificial mutagenesis as described herein, ie, any virus that can be isolated from nature. On the other hand, wild-type strains have been cultured in the laboratory, but in addition, in the absence of any other virus, the progeny genome is capable of producing virions, such as those isolated from nature. The virus.
[0049]
For example, the pNL4-3 HIV-1 molecular clone described in the following example is a wild-type strain available from AIDS Research and Reference Reagent Program Catalog through the national Institutes of Health (Adachi. 59, 284-291 (1986)). pPSXB is available from Dr. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland. Suresh Arya and from Arya et al. , Human Immunodeficiency virus type 2 lentivirs vectors for gene transfer expression and potential for helper virus-free packing. Hum. Gene Ther. 1998 Jun 10; 9 (9): 1371-80.
[0050]
Generally, the method of the present invention is preferably used to treat a viral disease resulting from a viral infection. If desired, the virus (and the vector as discussed below) is an RNA virus, but can also be a DNA virus. RNA viruses are a diverse group that infect prokaryotes (eg, bacteriophages) and many eukaryotes, eg, mammals and especially humans. Most RNA viruses, at least one family, have double-stranded RNA as genetic material, but have single-stranded RNA as their genetic material.
[0051]
RNA viruses are divided into three main groups: positive-strand viruses (ie, the virus causes the transferred genome to be translated into protein, and the deproteinized nucleic acid to be sufficient to initiate infection). And negative-strand viruses (ie, those whose genome transferred by the virus is complementary to the message sense and should be transcribed by virion-related enzymes before translation occurs), and Single-stranded RNA virus. The method of the present invention is preferably used to treat positive-strand viruses, negative-strand viruses and double-stranded RNA viruses.
[0052]
As used in the present invention, an RNA virus is a Sindbis-like virus (eg, a dogavirus, a bromovirus, a cucumovirus, a dobamovirus, an iral virus, a dobravirus, and a potex virus), a picornavirus-like virus (eg, a picornavirus). , Caliciviruses, comoviruses, nepoviruses and potyviruses), negative chain viruses (eg, paramyxovirus, rhabdovirus, orthomyxovirus, bunyavirus and arenavirus), double-stranded viruses (eg, reovirus and birnavirus) Virus), flavivirus-like viruses (eg, flaviviruses and pestiviruses), retrovirus-like viruses (eg, retroviruses), coronaviruses, and other groups of viruses, such as nodawil Encompasses is, but not limited only to them.
[0053]
Preferred RNA viruses of the present invention are viruses of the Flaviviridae family, for example viruses of the genus Filovirus, and in particular Marburg or Ebola virus. Preferably, the Flaviviridae virus is a Flaviviridae virus, such as yellow fever virus, dengue virus, West Nile virus, St. Louis encephalitis virus, Japanese encephalitis virus, Murray Valley encephalitis virus, Rossio virus, tick-borne encephalitis virus and the like. Virus.
Preferred are viruses of the Picomaviridae family, preferably hepatitis A virus (HAV), hepatitis B virus (HBA) or non-A or non-B hepatitis viruses.
[0054]
Another preferred RNA virus is the retroviridae (ie, retrovirus), particularly viruses of the genus or subfamily Oncovirus, spumavirus and lentivirus. The RNA virus of the subfamily Oncoviridae is preferably human T-lymphotropic virus type 1 or 2 (ie, HTLV-1 or HTLV-2) or bovine leukemia virus (BLV), avian leukemia-sarcoma virus. (E.g., Rous sarcoma virus (RSV), avian myeloblastosis virus (AMV), avian erythroblastosis virus (AEV) and Rous-related virus (RAV; RAV-0 to RAV-50), mammalian type C Viruses (eg, Moloney murine leukemia virus (MuLV), Harvey murine sarcoma virus (HaMSV), Abelso murine leukemia virus (A-MuLV), AKR-MuLV, feline leukemia virus (FeLV), simian sarcoma virus, reticulovirus ( REV), spleen necrosis virus (SNV), type B virus (eg , Mouse mammary tumor virus (MMTV)), and D-type virus (e.g., Mason-Pfizer monkey virus (MPMV) is and "SAIDS" viruses).
[0055]
Lentiviral subfamily RNA viruses are preferably human immunodeficiency virus types 1 or 2 (ie, HIV-1 or HIV-2; where HIV-1 has previously been lymphadenopathy-associated virus 3 (HTLV). -III) and acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) -related virus (ARV)), or HIV-1 or HIV-2 associated with AIDS or AIDS-like disease One virus. The acronym "HIV" or the term "AIDS virus" or "human immunodeficiency virus" is generally used in the present invention to refer to those HIV viruses and HIV-associated and linked viruses. Further, the lentivirus subfamily RNA viruses are preferably Visna / Maedivirus (eg, infecting sheep), feline immunodeficiency virus (FIV), bovine lentivirus, simian immunodeficiency virus (SIV), equine infectious Anemia virus (EIAV) and goat arthritis-encephalitis virus (CAEV).
[0056]
The virus of the present invention is also, if desired, a DNA virus. Preferably, the DNA virus is Epstein-Barr virus, adenovirus, herpes simplex virus, papilloma virus, vaccinia virus and the like.
Many of these viruses are classified as "Biosafety Level 4" (i.e., World Health Organization (WHO) "Danger Group 4"), where the largest contamination facility is required for all laboratory work. You. However, those skilled in the art are familiar with these viruses and can carefully consider this safety for them.
[0057]
A “host cell” can be any cell, and is preferably a eukaryotic cell. Desirably, the host cell is a lymphocyte (eg, a T lymphocyte) or a macrophage (eg, a monocyte macrophage), or a precursor of any of those cells, eg, a hematopoietic stem cell. Preferably, the cell is CD4 on the cell surface.+Comprising glycoproteins, ie CD4+It is. However, if desired, CD4 infected by the AIDS virus+ T lymphocytes have not yet been activated (ie, preferably, expression of nef has not yet occurred, and even more preferably, CD4 gene expression is down-regulated, as discussed further below. Never been regulated).
[0058]
Further, the host cell is preferably a cell that lacks the CD4 marker and can be further infected by the virus of the present invention. Such cells include, but are not limited to: astrocytes, dermal fibroblasts, intestinal epithelial cells, endothelial cells, epithelial cells, dendritic cells, Langerhans cells, monocytes Spheres, hematopoietic stem cells, embryonic stem cells, cells that produce sperm or ova, stromal cells, mucosal cells and the like. Preferably, the host cell is eukaryotic, of a multicellular species (eg, as opposed to a unicellular yeast cell), and more preferably, is a mammalian cell, eg, a human cell.
[0059]
A cell can exist as a single entity or can be part of a large aggregate of cells. Such “large aggregates of cells” include, for example, cell cultures (mixed or pure), tissues (eg, endothelial, epithelial, mucosal or other tissues, such as those containing the CD4-deficient cells described above). , Organs (eg, heart, lung, liver, muscle, gallbladder, bladder, gonads, eyes, and other organs), organ systems (eg, circulatory system, respiratory system, gastrointestinal system, urinary system, nervous system, rind system, Or other organ systems), or organisms (eg, birds, mammals, or the like).
[0060]
Preferably, the organ / tissue / cell targeted is circulatory (eg, including, but not limited to, heart, blood vessels, and blood, such as white blood cells and red blood cells), respiratory system (eg, , Nose, pharynx, larynx, trachea, bronchi, bronchiole, lungs and the like), gastrointestinal system (eg, mouth, pharynx, esophagus, stomach, intestine, salivary glands, pancreas, liver, gallbladder, and others), The urinary system (eg, kidney, ureter, bladder, urethra and the like), the nervous system (eg, brain and spine, and certain sensory organs, eg, eyes), and the integumentary system (eg, skin, epithelium, and subcutaneous) Or percutaneous tissue cells).
[0061]
Even more preferably, the targeted cells are selected from the group consisting of heart, blood vessels, lung, liver, gallbladder, bladder and eye cells. The target cells need not be normal cells and can be diseased cells. Such diseased cells can be, but are not limited to, tumor cells, genetically abnormal cells, or abnormal tissue, such as cells near or adjacent to tumor vascular endothelial cells.
[0062]
vector:
A "vector" is a nucleic acid molecule (typically, DNA or RNA) that acts to transfer a passenger nucleic acid sequence (ie, DNA or RNA) into a host cell. The three common types of vectors include plasmids, phages and viruses. Preferably, the vector is a virus containing an encapsulated form of the vector nucleic acid, and a viral particle in which the vector nucleic acid is packaged.
[0063]
Desirably, the vector is not a wild-type strain of the virus, so long as it contains an artificial mutation or modification. Thus, the vector is typically derived from a wild-type virus strain by genetic engineering (ie, by deletion) to include a conditionally replicating virus, as further described herein. Optimally, the viral vector includes a virus strain that is of the same type as the wild-type virus causing the infection to be treated (preferably, one of said wild-type viruses). Thus, preferably, the vector is derived from an RNA virus, even more preferably, the vector is derived from a retrovirus, and optimally, the vector is derived from a human immunodeficiency virus. Such vectors derived from a human immunodeficiency virus are generally referred to herein as "crHIV" vectors.
[0064]
The vector is also preferably a "chimeric vector", eg, a combination of a viral vector and other sequences, eg, an HIV sequence and one or more other viruses (desirably wild-type, including conditionally replicating vectors. (Induced from a virus strain). In particular, the HIV sequence is preferably an adenovirus, an adeno-associated virus, a virus from Alphaviridae, a virus from Flaviviridae, a virus from Hepadnaviridae, an empty virus, a virus from Papovaviridae, Papovaviridae. (Parvoviridae), a virus from Herpesviridae, a virus from Poxviridae, a virus from Paramyxoviridae, a virus from Rhabdoviridae, or a virus from Rhabdobiridae (Rhabdoviridae, from Rhabdaviridae). , For example, onco-retroviral, Spuma- retroviruses and Lenti- modified retroviral (i.e., non-wild-type) may be linked by a sequence of lines. Viruses or virus-like genomes from or related to those virions are also encompassed.
[0065]
A preferred chimeric vector is where a vector sequence from a non-lentivirus (ie, a sequence encoding a protein, fragment or non-coding sequence) is inserted into a lentiviral vector. Preferably, the non-HIV sequences are inserted into an HIV-derived vector.
As encompassed herein, a vector can comprise either DNA or RNA. For example, either DNA or RNA vectors can be used to induce a virus. Similarly, cDNA copies can be produced from the viral RNA genome. On the other hand, cDNA (or viral genomic DNA) components can be transcribed in vitro to produce RNA. Those techniques are well known to those skilled in the art and are also described in the following examples.
[0066]
A "conditionally replicating virus" is a replication-defective virus that is defective only under certain conditions. In particular, a virus can complete its replication cycle in an acceptable host cell, and cannot in a restricted host cell. A "host cell" can be infected or, in fact, can be present before or after infection by a wild-type virus or a virus that is infected by a pseudotype vector. On the other hand, a "host cell" is a cell that encodes a wild-type virus or helper gene product necessary for virus replication. Thus, the conditionally replicating vector of the present invention may only be used on the basis of complementation with a wild-type virus strain (or helper), or if the wild-type virus infects cells containing the vector genome that conditionally replicates, A replicating virus (preferably the same type of virus as the infection being treated).
[0067]
In a preferred embodiment, the vector comprises an RNA virus introduced in the form of DNA (eg, a conditionally replicating HIV virus). This preferred embodiment provides a replicative HIV-1 (crHIV) vector method that confers selective advantages to a non-pathogenic crHIV-1 vector genome over a pathogenic wild-type HIV genome. In particular, in cells containing both wild-type HIV and crHIV genomes, the crHIV RNAs are selected for packaging into virions because they contain ribozymes that degrade wild-type RNAs, for example, but not crHIV RNAs. It has a strategic advantage. Such non-pathogenic crHIV can spread to uninfected cells (eg, CD + cells) that are susceptible to HIV infection in the presence of wild-type helper virus. In this aspect, selective packaging and expansion of crHIV prevents wild-type HIV replication.
[0068]
Further preferred embodiments are any of the viral accessory protein sequences that will render the vector pathogenic, such as, but not limited to, Vif, Vpu, Vpr or Nef, or combinations or fragments thereof. A non-pathogenic crHIV vector that is non-pathogenic because it does not include the combination. On the other hand, the sequence can be present, but is not transcriptionally silent or translated. Optionally, the vector does not include any combination of regulatory protein sequences that will render the vector pathogenic, such as, but not limited to, Tat or Rev, or fragments thereof. On the other hand, those sequences are present, but are not transcriptionally silent or translated.
[0069]
However, the vector is preferably a structural protein sequence (eg, gag, or fragment thereof), an enzyme protein sequence (eg, pol, or fragment thereof), and may be transcriptionally active or silent. And / or any combination of envelope protein sequences (eg, env, or a fragment thereof). Thus, a conditionally replicating vector is able to replicate, but not to a level that is pathogenic in a given host.
[0070]
Alternatively, the vector may comprise a helper component (eg, a helper vector) containing the necessary sequences from the wild-type virus to replicate to a level sufficient to elicit the required therapeutic, prophylactic, or biological effect. Requires the complementarity of Determining the exact combination of proteins or nucleotide sequences present in the vector and helper to provide optimal biological effects involves the addition and subtraction of various combinations of nucleotide sequences into the vector or helper construct. And involves only the direct application of simple screening methods common to those skilled in the art.
[0071]
In addition, the nucleotide sequences can be modified or mutagenized to improve biological effects or to reduce the opportunity for recombination with, for example, helper constructs. Many protocols for modifying or mutagenizing a vector or helper construct to obtain more optimized constructs are well known in the art (eg, Current Protocol, in Molecular Biology, Harcour Brace). Molecular Cloning, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Press, 1989; and Song et al., Nature Genetics 25: 436-439, 2000; incorporated herein by reference).
[0072]
The approach enabled by the vector differs from the use of live-attenuated (LA) vaccines using replication-competent viruses lacking accessory proteins (Daniel et al., Science, 258, 1938-2941). (1992); and Desrosiers, AIDS Res. & Human Retrovir., 10, 331-332 (1994)). For the LA vaccine, no effort is made to compensate for the deficiency, which prevents the effective generation of an effective immune response and still maintains safety. For example, multiple deleted LA SIV vaccines cannot elicit an effective immune response, whereas single deleted (Nef-negative) LA SIV vaccines can be pathogenic in young rhesus monkeys. It is known (Baba et al., 1995).
[0073]
As mentioned above, another approach to the LA HIV vaccine provided by the present invention is to use at least two vectors, where at least one vector is a multiple deleted HIV vector. Yes, and the second (helper) vector expresses all accessory proteins except Nef. Thus, the multiple attenuated HIV vectors will replicate in a controlled manner and in a conditional manner without causing disease, while being supplemented by Vif, Vpr and Vpu from the helper vector.
[0074]
The first vector can be configured to include a genetic antivirus to prevent wild-type HIV replication and expansion. On the other hand, such a first vector can be used to elicit an effective immune response against the wild-type virus. A simple screening method is that the actual combination of sequences that are deleted from the first vector, but present in the helper vector, provide an optimal therapeutic or prophylactic response of said first vector, and furthermore It will be apparent to those skilled in the art that it will allow for an assessment that allows for maintenance of safety by being non-pathogenic.
[0075]
A further preferred embodiment of the conditionally replicating vector-helper system uses an HIV-1 vector to express gag, pol, env, tat and rev, and uses Vif, Vpu, Vpr and optionally the Nef gene. Will use an HIV-2 derived helper vector. The present invention is based on the fact that any combination of the above genes arranged in any compatible vector combination, including inverted HIV-1 and HIV-2, or chimeric HIV format, is possible at the same time. Not limited by example.
[0076]
Expression of Tat from the HIV-1 scaffold complements both HIV-1 and HIV-2 LTRs with each other to generate vector particles containing either the HIV-1 vector genome or the HIV-2 vector genome. Transactivate for However, the two genomic RNAs do not dimerize effectively, thus preventing the co-localization of both vector and helper genomes packaged into one virion particle. When co-packaged in the same virion particle, recombination between the vector and the helper genome to generate a replication-competent vector (RCV) results in reverse transcription of the target cell following infection of the particle with the helper genome. While it can occur.
[0077]
To further address the possible generation of co-packaged constructs, the vectors can further include one or more nucleic acid sequences that reduce any recombination risk. For example, the first vector can include a ribozyme (or antisense / ribozyme) specific for helper vector degradation. Co-localization of such vectors in the same cellular, non-cellular or extracellular location results in an inactive genome after recombination and is safe by disrupting the dimerization or co-localization of the vector In order to enhance the production of, or, on the other hand, prevent the production of emerging RCVs, resulting in degradation of the helper vector. This approach can alternatively be modified by including a ribozyme on the helper vector, or can be further improved by including the ribozyme in both vectors to provide additional safety.
[0078]
On the other hand, antisense molecules are used to displace the ribozyme so that the formation of double-stranded RNA hybrids will be rapidly degraded by cellular endonucleases. A further preferred embodiment is that the antisense sequence will be longer than about 16 base positions of the ribozyme RNA used for targeting.
[0079]
In a modified approach, the helper vectors of the above examples are derived from a heterologous virus (eg, but preferably as described above, but preferably from an adenovirus, adeno-associated virus, murine choretrovirus or a non-HIV lentivirus and virus family). ), Whereby the protein can be expressed constitutively. On the other hand, a heterologous helper vector can be constructed using the HIV-LTR for inducible or autoregulated expression of Tat to transactivate HIV-1 vector expression. An advantage provided by a heterologous viral helper vector is the restricted association between the genomes of the first and second vectors, thus further reducing the chance of recombination to generate a potential RCV.
[0080]
In another aspect, the vector comprises an antisense sequence present on or inserted into the helper genome. A non-limiting example is similar to the pN1cptASenv vector, except that the antisense sequence is directed to the gag sequence present on the helper vector in addition to, or instead of, the env sequence present on wild-type HIV. Found by the pN1cptASgag vector. The anti-gag antisense sequence is located upstream of the splice acceptor site located downstream of the RRE sequence present on the vector. Thus, the gag sequence is genomic and non-genomic of the vector RNA, or is packaged only in spliced species. Thus, helper genomes of introns, including helpers, such as those of the VIRPAC system, are selectively targeted to the splicesomes of cells, whereas genomic vector RNA containing anti-gag antisense sequences selectively direct the splicing machinery. Bypass to.
[0081]
Differential trafficking of vector and helper genomes in cells should have minimal effect on vector titers, and if vector and helper genomes are to be unexpectedly co-localized, vector and helper Genomic base-pairing hybridization should result in inactivation or disruption of such vectors and helper genome-containing particles, and should prevent vector-helper recombination to produce RCV.
[0082]
In other embodiments, the helper can be constructed to include an anti-U5 vector antisense sequence directed to a U5 sequence found in a conditionally replicating vector. Without limiting the nature of this aspect of the invention, an anti-U5 antisense sequence may be inserted distal to the helper coding sequence, but before the transcription termination site. Thus, if the vector and helper RNA are unexpectedly co-localized and undergo co-packaging and possibly recombination, the antisense sequence will destroy or inactivate such co-packaged viral particles. And will prevent recombination.
[0083]
In yet another aspect, the helper can include a target sequence for the first nucleotide sequence present on the vector. A non-limiting example is by placing the sense env fragment in a helper of a two-plasmid pair containing the pN1captASenv vector. Thus, if the vector and helper RNA are to be co-localized, the env sense sequence in the helper will undergo base-pairing with the env antisense sequence in the vector to prevent recombination.
[0084]
The examples provided above are not meant to limit the invention to one or two types of genetic antiviral sequences. It will be apparent to those skilled in the art that many genetic antiviral sequences and their cognate target sequences can be inserted into vectors and / or helper constructs. As a further non-limiting example, the pN1cptASgagASenv vector and helper, including the sense gag and env fragment sequences, can be paired with each other to increase safety by reducing the likelihood of co-packaging and recombination to produce RCV. Can be used instead.
[0085]
In another preferred embodiment for the expression of the vector or helper component, said component is transiently expressed. One means of transiently expressing the genome or genomic components of a vector or helper is to construct the vector or helper vector, for example, using an integrase negative Pol gene. Such lentiviral integrase variants are known in the art and have been reported to be non-infectious (Hirsch et al., 1989, Nature 341; 573-574). Thus, vectors and / or helper genomes produced from integrase-negative producer cells do not integrate, but can be expressed in a transient manner to regulate the amount of vector or helper replication. Yet another means for transient expression from either the vector or helper is to destroy the AAT site in the vector LTR. These sites can be responsible for active integration of the reverse transcribed genomic vector DNA into the chromosome of the host cell.
[0086]
A further means of achieving the above uses a fusion protein to package a functional integrase molecule into a viral particle. In this embodiment, the conditionally replicating vector, such as a lentivector or a helper vector, does not encode any integrase, but the functional integrase fusion protein is replaced by another plasmid construct, such as a helper vector, or a helper vector. During production or packaging of the construct, and thus supply of functional integrase activity based on infection, it will be available by expression from the integrated copy in the packaging cell used.
[0087]
On the other hand, the integrase protein is provided in trans form through expression from a helper construct that encodes it. In this aspect of the invention, the conditionally replicating vector or lentivector will not encode integrase. The fusion protein includes, but is not limited to, a vpr-integrase fusion protein that includes a protease cleavage site at the junction between vpr and the integrase amino acid sequence.
[0088]
The above description of the two vector-helper systems should in no way limit the invention to two vector or helper constructs. Any combination of two, three or more vectors and / or helpers can be used to provide the necessary components for the production of the vector. Dividing the required genomic elements into more vectors or helper components will have the effect of increasing safety as multiple vectors and helper genomes are more difficult to produce RCV through recombination . Safety can be further enhanced by configuring them to contain little or no region of homology between the vector and the helper, a further preferred embodiment.
[0089]
Splitting a required genomic element into multiple components is also conditional, as it is rare for more than two genomes to be present simultaneously in a host cell compared to only two. The replication of the replicating vector can be further restricted. The optimal number of vectors and helpers required can be readily determined by simple screening of different combinations, and can vary depending on the particular viral vector system used.
[0090]
One simple and non-limiting means of limiting or eliminating regions of homology between the vector and the helper is known in the art, but by simply degenerating the nucleotide sequence. is there. Techniques for degenerating sequences are known in the art. One preferred method is to human-match the sequence when the therapeutic use is in humans. Codon usage is tabulated for the primers, and Wada et al. , Nucleic Acids Research vol. 18 Supplement: 2367-2411, 1990.
[0091]
Degeneracy can also be used to protect helper constructs from the effects of agents designed to target helper-packaged vectors. This can be achieved simply by degenerating the cognate target sequence found on the helper construct, if present. In addition, the degeneracy of both the vector and the helper construct may be designed to reduce recombination with other viral sequences, such as those in the cell, of other wild-type sequences that may be found simultaneously with the vector or helper sequence.
[0092]
For example, the use of a vector and helper pair in a packaging system based on HIV-1 and HIV-2 can be modified such that the vector and helper pair are degenerate with respect to the endogenous retro-element. Thus, the degeneracy of the nucleotide sequence of either the vector or the helper reduces the co-localization of putative recombination, and therefore, between the vector and the helper genome, or with the vector or genome and the competing genome, For example, it reduces the risk of generating replication competent viruses with the endogenous retro-element.
[0093]
In particular, the crHIV genome is introduced into substantially infected or uninfected cells. Infected cells supply the crHIV genome with the proteins required for the encapsulation and production of progeny virions. The crHIV genome can result from transduction (eg, this can be done by liposome-mediated transduction of crHIV DNA or by using a chimeric viral vector) or by transfection of wild-type HIV-infected cells. It is introduced directly into uninfected cells by infection of crHIV particles.
[0094]
Uninfected cells containing the improved crHIV vector of the present invention do not produce large amounts of crHIV particles that are pathogenic to the host. crHIV vector cells that have not been superinfected with wt-HIV will produce crHIV particles at a level that is somewhat but not pathogenic to the host. Cells containing any of the vectors of the invention can remain susceptible to infection by a wild-type virus that supplies the proteins required for further production of crHIV particles.
[0095]
In this case, the conditionally replicating vector of the present invention in the presence of a complementary wild-type superinfection also functions as one type of "virus-supplying vector", whereby, for example, multiple rounds of crHIV infection ( That is, in the presence of co-infection with wild-type HIV). Such vectors provide one or more viral replications, and thus multiple replications to the level that elicits infection of other cells, or a biological response, such as an immune response, to the viral source. This improvement is used by other vectors, such as standard packaging cell lines, and is not sufficient to elicit a single replication, or an appropriate biological response, or In contrast to those vectors that provide multiple replications that are pathogenic.
[0096]
If desired (eg, to facilitate the use of the vector in vitro), the wild-type viral gene can be co-supplied to cells infected by the conditionally replicating vector. The wild-type viral gene product not only results from co-infection with a wild-type virus strain (or a provirus of a cDNA or RNA virus), but also confers sequence (regulatory or structural) transcription or translation to a host cell. Or by supplying them to cells in the form of their genes subcloned by an expression vector, eg, a helper expression vector ("helper" or "helper vector"), or, on the other hand, the gene The product may be supplied exogenously, ie, by adding the protein product to the cell.
[0097]
For example, a crHIV vector can be constructed that contains all proteins from wild-type HIV, except for the Tat coding sequence. Instead of using a helper expression construct that expresses Tat, the Tat protein itself can be used as a helper. An advantage of using a protein instead of a helper construct is that there is no theoretical possibility to generate a wild-type virus, since the nucleic acid sequence is not present for recombination. Thus, crHIV can be propagated by using the Tat protein rather than by the helper nucleic acid construct itself. Tat1 or Tat2 (corresponding to the first exon of Tat, or the first and second exons, respectively) can be used as a helper. Methods for producing and purifying such proteins are well known in the art.
[0098]
In one preferred embodiment, a chimeric Tat protein is used. Tat is produced in a fusion protein (eg, Tat-VP16) and has been shown to preserve its transactivating activity of the HIV-LTR promoter. Other chimeric Tat proteins can be created to enhance the desired biological effect. For example, if the desired biological effect is to enhance an immune response, a Tat-GM-CSF fusion protein can be constructed. This approach is not limited to one type of chimeric typology, and it is the second chimeric (or chimeric) Tat protein to be added (eg, Tat-IFN-α, Tat-TNF-α, Tat- (IL-4, Tat-G-CSF, TNF-α, GM-CSF, IL-4, G-CSF, IFN-α).
[0099]
It will be readily apparent to one of skill in the art to construct and test other equivalent chimeric proteins and screen them for the ability to enhance the immune response while simultaneously providing helper functions to the vector. . Another preferred embodiment is a Tat-Rev fusion protein construct, or a native HIV Tat-Rev fusion protein, eg, Trev. Thus, the above description of the chimeric Tat protein is not limited to the inclusion of cytokines or cellular proteins, but viral proteins (which produce homologous or heterologous viral fusion proteins) also depend on the desired biological effect. Can be used in the present invention.
[0100]
With respect to a "helper vector", its expression may be cell-specific or non-cell-specific, and may be associated with a conditionally replicating viral vector, as defined herein. It can be introduced into a host cell, and thereby allows for the continuous replication of a conditionally replicating viral vector.
[0101]
A "helper vector" of the invention can provide the necessary gene product for replication, either from a single vector or multiple vectors. Such vectors are preferably used in transient transfection systems. On the other hand, the gene product may also be integrated into the genome of the host cell or cell line. According to the present invention, a single vector or plasmid, which may be mono-, bi- or polycistronic in the host cell, is preferably co-transferred to a helper vector into the same cell and conditionally replicates the vector. Due to the increased vector titer due to the enhanced tendency of the
[0102]
The reduced tendency to co-transfect more than two different vectors into the same cell makes the use of a single helper vector more desirable. The reduction in the number of vectors or plasmids included in the transfection system is also costly if fewer plasmids are produced compared to the three conventional plasmid transfection systems for packaging retroviral constructs. effective.
[0103]
As used in the present invention, "complementarity" refers to non-genetic interactions of viral gene products from different sources in a cell. In particular, with mixed infection, complementation involves an increase in virus yield of one or both parent genomes, and the genotype of the parent genome remains unchanged. Complementarity can be non-allelic (ie, intergenic, where variants that are defective in different functions help each other in viral replication by providing functions that are missing in other viruses), or It can be allelic (ie, endogenous, where both parents are defective in different domains of the multimeric protein).
[0104]
If desired, the cell type that can be transfected with crHIV DNA (ie, as described above, by liposomes, or by using a heterologous vector to produce a chimeric vector) is HIV-infected or infected. Not any of the cells. HIV-infected cells can be activated or remain inactive. When they are activated, they will immediately transcribe wild-type and crHIV RNA, resulting in the selective packaging of crHIV RNA into progeny virions.
[0105]
If the HIV-infected cells are not activated, crHIV DNA is present in them until they are activated (eg, through stimulation with mitogens, antigens and the like) and the crHIV RNA is transferred into progeny virions. Will again bring selective packaging. Activated and unactivated, uninfected cells transfected with crHIV DNA do not produce virions until they are superinfected with wild-type HIV and activated by stimulation. Will again result in the selective packaging of crHIV RNA into progeny virions.
[0106]
One embodiment of a host cell transduced with a vector of the present invention is where said cell contains a maximum number of vector copies that are not significantly toxic to the host cell or host organism containing it. Another aspect of a host cell transduced with a vector is that the cell contains at least one copy of the vector, and preferably contains the minimum number of vector copies required to produce a biological effect. Is the case. Copy number in cells can be determined, for example, by TaqMan PCR, and an acceptable copy number range appropriate for both the desired biological effect and loss of toxicity can be readily determined by one of skill in the art. . Acceptable copy number will vary depending on the cell type to be transduced, the nature of the vector (eg, viral origin) and factors including the desired biological effect, but will be readily determined by routine screening by those skilled in the art. Can be determined.
[0107]
Superinfection of cells containing the crHIV genome (as a result of transfection or infection) exists because the crHIV genome does not encode viral proteins (eg, env and net) that prevent superinfection. The resulting crHIV virions can infect uninfected cells. Because viral particles contain reverse transcriptase molecules that all HIV particles carry, so that they can create a DNA provirus from their genomic RNA. This step is called reverse transcription. As soon as crHIV virions infect uninfected cells, they undergo reverse transcription and produce provirus from their genomic RNA.
[0108]
Thus, those cells correspond to those uninfected cells directly transduced by crHIV DNA. They are unable to produce crHIV particles until their cells have been superinfected with wild-type HIV and activated, and then again, selective packaging of crHIV RNA into progeny virions. crHIV particles can also infect some cells that have already been infected by HIV (eg, Yunoki et al., Arch. Virol. 116, 143-158 (1991); Winslow et al., Virol., 196, 849-854 (1993); Chen et al., Nuc. Acids Res., 20, 4581-4589 (1992); and Kim et al., AIDS Res. & Hum. Retrovir., 9, 875-882 (1993). checking).
[0109]
However, those HIV-infected cells should not express proteins that down-regulate CD4 expression. This would protect crHIV virions from infection of those cells. Activated, HIV-infected cells generally down-regulate CD4 expression. Thus, non-activated, HIV-infected cells are substantially susceptible to crHIV superinfection and may therefore be another source for crHIV particle production.
[0110]
With respect to the preferred crHIV vectors of the present invention, said vectors comprise sequences required for RNA transcription, tRNA primer binding, dimerization and packaging, and prevent superinfection with wild-type HIV Lacks or comprises sequences encoding proteins (eg, the nef or nev proteins), but they are functional proteins, since their expression appears to be "siren" Not transcribed or translated.
[0111]
Even more preferably, the vector lacks a region or sequence encoding a region of wild-type HIV from within the gag coding sequence to the nef gene. However, optimally, the vector comprises a rev response element (RRE) into which the vector is cloned, in the region of the deletion or some other convenient region. Such preferred HIV vectors are "lacking the region, or sequences encoding the region, as long as the vector is administered as described above, either in its RNA manifestation or, alternatively, as DNA. "It is said.
[0112]
According to the present invention, in order to achieve favorable complementation in a system utilizing a helper vector with a conditionally replicating vector, it is necessary for viral packaging, but from a conditionally replicating vector. Any viral components that are not expressed should be supplied by a helper vector. Thus, as long as multiple different vectors have sufficient complement of the necessary viral components, the composition of each vector will undergo many hypermutations. Each of these hypermutations is encompassed within the present invention. By way of example, the gag and pol genes required for convenient packaging and replication are both integrated on a helper vector or a conditionally replicating vector, or the two genes are in one of the individual vectors. Above can be individually present.
[0113]
In addition, a single helper vector construct may contain the gag / pal and env sequences, including heterologous env sequences, under the control of a set of transcriptional regulatory elements, including a promoter, or under the control of separate promoter elements. Both can be included. For example, LTRs can be used to express gene products with the vectors of the present invention. The use of different promoters, including inducible promoters, allows for the possibility of differential regulation of gag / pol and env sequences. Thus, env sequences, particularly heterologous env sequences, such as the VSV-G envelope sequence, can be expressed at high levels.
[0114]
Vector construction is well known to those skilled in the art. These techniques can be used to construct both conditionally replicating vectors and helper vectors. Thus, as used herein, the term "vector" can refer to both vector types. Furthermore, the term vector does not necessarily need to be a conditionally replicating vector, but encompasses any lentiviral vector. Such a vector may also be referred to as a genetic lentiviral vector. However, in a preferred embodiment, the vector is a conditionally replicating lentiviral vector.
[0115]
For example, and as described in Example 1, DNA specification of an RNA virus, such as HIV, uses restriction enzymes to cut the HIV coding sequence from within the gag coding region to the U3 region following the nef gene. Is decomposed. A cloning cassette consisting of a polylinker containing multiple restriction sites is inserted into the region of the deletion before ligation to provide convenient restriction sites for cloning into the vector. The DNA fragment containing the RRE is subcloned into one of those sites. The resulting vector produces a truncated gag transcript and does not produce wild-type Gag protein or any other wild-type HIV protein. In addition, the vector need not express the truncated gag protein, as long as the gag translation initiation sequence can be mutagenized to prevent its translation.
[0116]
Using the same approach, crHIV sequences can be ligated to other sequences, such as those of a virus or other vector, to derive a chimeric vector, as described above. For example, crHIV sequences can be linked to those of a Sindbis virus, AAV, adenovirus or an omnidirectional retrovirus. Additional viral sequences that can be used include those of the herpes, pox and other viruses described herein, including any virus that can be used to supply crHIV sequences. Such chimeric vectors can be introduced into cells using a coupled viral mechanism for cell entry (eg, receptor-mediated endocytosis for adenovirus), or other means, eg, using liposomes. .
[0117]
Preferably, according to the present invention, the vector (ie, the conditionally replicating virus, which is preferably a crHIV vector) comprises at least one nucleic acid, whose possession (ie, presence, transcription or translation) is , Confer selective benefits. There are two types of such nucleic acid sequences that are designed for inclusion in a vector: (1) the nucleic acid sequence, whose possession is optimally the wild-type virus strain (ie, preferably, Confer selective advantages for viral replication and expansion to vectors comprising such sequences over wild-type strains from which the vectors are derived and do not contain said sequences; and
[0118]
(2) the nucleic acid sequence, possession thereof, optimally enhances cell presence, enhances vector particle production and / or proliferation, and enhances apoptosis, to achieve the desired prophylactic, therapeutic or biological result. A wild-type virus strain (ie, preferably, a vector (e.g., a vector (B)) that enhances the production of crHIV vector virions from crHIV vector-producing cells, including, And also a helper expression vector that promotes vector replication and / or function in an uninfected host cell) and is compared to cells infected or uninfected by a wild-type strain that does not contain the sequence). Thus, it confers a selective advantage on cells infected with a vector comprising said sequence.
[0119]
Individual of those sequences, or of many of these sequences, ie alone or in combination with another factor, promotes the propagation of the vector and / or has favorable prophylactic, therapeutic and / or biological consequences. A sequence that promotes a particular host cell function to allow for the sequence may be included in the vector in the absence or presence of other sequences, ie, the vector may comprise "at least one nucleic acid sequence" and "at least one additional The nucleic acid sequence of
[0120]
A third type of nucleic acid sequence is a sequence that confers a phenotype based on the host cell, which reduces, minimizes, or prevents viral infection. Such nucleic acid sequences are those sequences that, when expressed, encode a gene product that protects the host cell from viral infection. For example, individuals homozygous for the Δ32 allele of the CCR5 protein will lack major co-receptors for HIV-1 entry into cells expressing the CCR5 protein truncated on their cell surface. Because of the loss, they are protected against HIV-1 infection. Studies on heterozygous individuals have shown that the Δ32 allele has a transdominant effect on wild-type (wt) CCR5 cell surface expression. This may be due to the ability of the Δ32 allele to duplex with the wt protein and prevent its correct expression on the cell surface.
[0121]
The Δ32 allele contains a deletion of 32 nucleotides that causes a frameshift mutation to result in a truncated CCR5 protein. The present invention produces 31 amino acids at the C-terminus of the Δ32 allele, which is not present in the wt protein and, when present on the cell surface, can produce an unwanted immune response. Involves the expression of a truncated CCR5Δ32 mutant protein (CCR5Δ32T), which experimentally lacks 31 amino acids of antigenicity. This protein retains its ability to confer a transdominant effect to provide protection to cells for HIV infection. The sequence encoding CCR5Δ32T is readily generated by introducing a stop codon immediately after the last amino acid common to both wt CCR5 and CCRR5Δ32 (after tyrosine at position 184).
[0122]
In a further aspect, another third type of nucleic acid sequence is a sequence that further enhances the conferred phenotype that reduces, minimizes, or prevents viral infection. Such a nucleic acid sequence can encode, for example, a genetic antiviral agent targeted to a cellular gene. For example, a vector expresses the CCR5Δ32T mutant protein and is further targeted to a wild-type CCR5 molecule, from the U1 promoter and U1 snRNA (described in US Pat. No. 5,814,500). Expresses the antisense or ribozyme molecule contained therein. An antisense region targeting wild-type CCR5 renders the transdominant mutant RNA resistant to the effects of anti-CCR5 antisense or ribozyme molecules, but with the correct amino acid sequence to produce a functional CCR5Δ32T protein. It is degenerated by a vector carrying the CCR5Δ32T sequence so that it can be translated.
[0123]
The above method of co-expressing a ribozyme or antisense targeted to a gene product and degenerating the gene at the targeted site to prevent ribozyme or antisense binding or degradation comprises CCR5, Or, furthermore, it is not limited to molecules that minimize viral replication. Another non-limiting example for therapeutic use is the targeting of oncogene proteins, such as the Bcr-Abl fusion protein, a pathogen for Chronic Myelogenous Leukemia.
[0124]
Vector constructs containing the Bcr or Ab1 gene, or both, can co-express those genes with the expression of an antisense or ribozyme targeted at either site along the Bcr-Ab1 transcription. did it. Thus, the abnormal Bcr-Ab1 fusion transcript is destroyed, whereas native Bcr or Ab1, or both, are expressed to rescue the abnormal defect. Thus, Bcr or Ab1 genes have selective advantages for amplification over wild-type or abnormal Bcr-Abl fusion genes. Preferred vectors express the Bcr and / or Ab1 construct from their native promoter, whereas the anti-Bcr-Abl ribozyme or antisense will be expressed from the U1 promoter and will be contained within the U1 snRNA sequence. .
[0125]
The Bcr-Abl example above does not limit the invention to targeting oncogenes, and this approach may be useful if any of the expressed abnormal genes, unwanted genes, or even desired genes of interest are of interest. It will be apparent to those skilled in the art that it can be used for therapeutic or prophylactic replacement. The target gene can be homologous or heterologous to a modified gene that is resistant to the effects of the genetic antiviral molecule. Other disease states that can be targeted by this method will be apparent to those skilled in the art. For example, molecular targets for treating blood disorders according to the practice of the invention disclosed herein are described in “The Molecular Basis of Blood Diseases” (Stamatoyanopoulos, Majorus, Perlmutter & Varnus, 3).rd ed, Philadelphia WB Saunders Co. , Copyrighted 1987, 1994 and 2001; all are incorporated herein by reference).
[0126]
The present invention should not be limited to clinical use. The approach can be used to determine the function of a gene sequence of interest. For example, a modified gene sequence of interest in a domain of interest may have an antisense or target that inhibits or destroys the expression of any unmodified gene sequence by targeting the corresponding unmodified region. It can be co-expressed with a ribozyme. Thus, the modified gene sequence of interest has a selective advantage with respect to amplified expression over the unmodified gene sequence, and the modified gene sequence or the modified gene sequence according to assay methods known to those of skill in the art. It allows the function of the encoded gene product to be determined.
[0127]
"Nucleic acid" is as described above. In particular, a “nucleic acid sequence” refers to any gene or coding sequence (ie, DNA or RNA) of substantially any size (ie, of course, limited by any packaging constraints imposed by the vector). ), Which possess optional advantages, as further defined herein. A "gene" is any nucleic acid sequence that encodes a protein or a nascent mRNA molecule, whether or not the sequence is transcribed and / or translated. A gene comprises coding and non-coding sequences (eg, regulatory sequences), but "coding sequence" does not include any non-coding DNA.
[0128]
1. The nucleic acid sequence, its possession, confers a selective advantage in a host cell on a wild-type virus strain, or a vector comprising such a sequence, over competing genomic sequences that prevent or affect vector amplification.
[0129]
A nucleic acid sequence that confers a selective advantage on a vector in a host cell over a wild-type virus strain is preferably a nucleic acid sequence that selectively produces or selectively produces viral particles propagated from a vector as compared to viral particles propagated from a wild-type virus. Any array that allows for packaging. Such sequences include, but are not limited to, sequences that result in an increased number of vector genomes produced intracellularly as compared to the wild-type genome, and antiviral nucleic acid sequences. Such sequences also include, but are not limited to, sequences that result in an increase in the number, nature or state of vectors produced in a cell as compared to a wild-type genome that is not due to a homologous wild-type virus.
[0130]
Said sequence that confers a selective advantage in a host cell on a vector containing a nucleic acid sequence of the first category compared to a wild-type virus strain is a sequence such as a promoter. A "promoter" is a sequence that directs the binding of RNA polymerase, and thereby promotes RNA synthesis, and comprises one or more enhancers. An "enhancer" is a cis-acting element that stimulates or inhibits the transcription of an adjacent gene. Enhancers that inhibit transcription are called "silencers". The silencer can also be an “insulator” element, as found at the DNase-sensitive site of the chicken erythroblast insulator element. An enhancer is a promoter (also referred to as a "promoter element") in that it functions in any orientation and over a distance of several kilobase pairs (kb) from a position downstream of the transcribed region. And DNA-binding sites for sequence-specific DNA binding proteins found only in
[0131]
Thus, and preferably, the promoter of a conditionally replicating HIV vector (eg, a long terminal repeat (LTR)) is modified such that the vector is more responsive to certain cytokines than a wild-type HIV strain. Is done. For example, modified HIV promoters are available that exhibit enhanced transcriptional activity in the presence of interleukin-2. The introduction of this promoter into the vector and the introduction of the vector into wild-type HIV-infected cells are preferably with enhanced production and packaging of progeny virions from the vector genome as compared to the wild-type HIV genome Bringing
[0132]
Other cytokines and / or chemokines (including, but not limited to, interferon-α, tumor necrosis factor-α, RANTES and the like) also select for virions encoded by the vector. Can be used to facilitate strategic packaging. The arrangement of elements that render the HIV-LTR responsive to cytokines does not in any way limit the scope of the invention to such embodiments. Either nucleotide sequence can be inserted into the HIV-LTR to modify this promoter response. A series of factors that bind to DNA sites that can be inserted in the HIV-LTR are described in http://transfac.com, accessed September 8, 2000, which is incorporated herein by reference. gbf. de / tRANSFAC / lists / browse. html. A series of DNA binding factors for humanity is available at http://transfac.com, accessed September 8, 2000, also incorporated herein by reference. gbf. de / TRANSFAC / lists / factor / species / humanhomesapiens. html.
[0133]
Similarly, a silencer or insulator can also be inserted into the promoter or enhancer of a native or modified retroviral LTR, such as the HIV-LTR, to strongly regulate expression from this promoter. In some cases, insertion of the element into the HIV-LTR can place the vector with selective disadvantages for infection by the wild-type virus. However, the application of this type of vector is not to compete with the wild-type virus for packaging into progeny virions, but rather is interesting, for example, to inhibit HIV replication without competition ( Or "payload gene") nucleic acid sequences. In this case, the first nucleic acid sequence does not provide a selective advantage to the vector, but should very minimally inhibit recombination between the vector and the helper during the step of vector generation.
[0134]
The second category of nucleic acid sequences that confers selective advantages on vectors containing the second category of nucleic acid sequences as compared to a wild-type virus strain include antiviral nucleic acid sequences as preferred nucleic acid sequences. “Antiviral agents” are categorized by their mode of action, eg, inhibitors of reverse transcriptase, competitors for virus entry into cells, vaccines, protease inhibitors and genetic antiviral agents. “Genetical antiviral agents” are transferred into cells and to their intracellular targets, either directly (ie, when introduced intracellularly) or to either RNA or proteins. DNA or RNA molecules that affect them after their conversion (Dropulic et al., (1994), reviewed supra).
[0135]
Genetic antiviral sequences are also preferred nucleic acid sequences. Genetic antiviral agents include, but are not limited to, antisense molecules, RNA decoys, transdominant variants, toxins, modifiers and modulators of RNA and protein splicing, EGS (alone , Or by direct binding to M1, U1, PRE or CTE elements), immunogens, RNA1 (see Zamore et al., Cell 101: 25-33, 2000), modifies splicing, or Regulatory nucleotide sequences or molecules, constitutive transport elements (CTEs), nuclear import and export factors, DNA integration factors, RNA stabilizing or destabilizing elements, post-transcriptional regulatory elements (PREs), proteins that interfere with viral replication, interferons, Toxin, immunogen (any immunologically relevant (A complete antibody, single-chain antibody or ligand-indicating molecule), a ribozyme, or any element that affects any point of vector or wild-type virus replication.
[0136]
Desirably, the genetic antiviral agents are antisense molecules, transdominant variants, immunogens and ribozymes. Thus, a preferred nucleic acid sequence that confers a selective advantage on a vector over a wild-type virus strain is the sequence of a genetic antiviral agent selected from the group consisting of antisense molecules, immunogens and ribozymes.
[0137]
Genetic antiviral agents as used in the present invention are limited to only targeting viral sequences, especially if they are not placed in a conditionally replicating viral vector. As a non-limiting example, a genetic antiviral sequence can be placed on a lentiviral vector such that the agent is directed to a viral or non-viral target, such as a cell, bacterial or parasitic target. In this case, the lentiviral vector comprises an agent of interest operably linked to the unmodified or modified HIV-LTR (to the expressed unspliced or spliced RNA). And further comprise a genetic antiviral agent or sequence linked to a promoter sequence that is not operably linked to the HIV-LTR. Preferred sequences are antisense or ribozymes that chimerize with snRNA, preferably with U1, U2, U3, U4, U5 or U6 snRNA.
[0138]
Also, the genetic antiviral agent is not limited to a single or single type sequence present in either the vector or the helper sequence. The multiple agents can be simultaneously present in the vector or helper construct, located remotely, or preferably linked in tandem. Preferably, the plurality of different genetic antiviral agents are linked in tandem. Additional genetic antiviral agents for use in the present invention are any agents that link two different types of genetic antiviral agents.
[0139]
An “antisense molecule” is a molecule that mirrors based on the base pairing rules and the availability of “wobble” base pairs, ie, short segments of the gene whose expression is blocked. Antisense molecules directed against HIV hybridize to wild-type HIV RNA, allowing its selective degeneracy by cellular nucleases. The antisense molecule is preferably about 20 to about 200 base pairs in length, preferably about 20 to about 50 base pairs in length, and optimally no more than 25 base pairs in length. DNA oligonucleotide. An antisense molecule can be expressed from crHIV RNA that selectively binds to, and thereby binds, genomic wild-type RNA and provides crHIV RNA with selective advantages for packaging into progeny virions.
[0140]
Antisense molecules expressed in a vector as RNA are preferably at least 20 base pairs to any size, but preferably up to 2000 base pairs in length, more preferably about 50-500 base pairs. Base pair length. Such antisense molecules preferably bind to genomic wild-type RNA and do not bind to vector RNA, providing a vector with selective advantages over wild-type virus. HIV-derived vectors supply, for example, the envelope region (env), Tat or Rev protein. HIV-derived vectors include, for example, an envelope region (env), a Tat or Rev protein region, an auxiliary gene region (Viv, Nef, Vpr, Vpu), and a 3 'end to an NsiI restriction enzyme site on pNL4-3. And the pol region which does not include the 545 base region in the pol as shown below.
[0141]
"Immunogen" refers to any immunologically related gene and its encoded gene product. Traditionally, the term "immunogen" has been used in connection with adjuvants used for vaccines, but the terms "immunity-" and "-gen" have been used to describe immunologically relevant genes and their encoded gene products. Used to refer to. For example, the immunogen can encode a single-chain antibody (scAb) directed to a viral structural protein, or it can encode an antibody that is extracellularly secreted by the cell. The immunogen is transferred as a nucleic acid and expressed intracellularly. Similarly, the immunogen can also encode any antigen, surface protein (including those that are classically restricted), or display-like antibodies that facilitate vector and / or host cell selection.
[0142]
In a preferred vector, the nucleic acid sequence comprises a scAb coding sequence that binds to a wild-type HIV Rev protein. This preferably prevents mutation of the Rev protein by effecting its suppression in the endoplasmic reticulum. In particular, the Rev protein, alone or in combination with other cellular factors, binds to RRE (a highly structured cis-acting RNA target sequence for Rev, called a Rev responsive element), and The unspliced and solely spliced HIV RNA from the nucleus is then transported to the cytoplasm by oligomerizing by surrounding the HIV RNA. HIV RNA complexed with Rev is transported into the cytoplasm and bypasses the cellular splicing machinery. Thus, if wild-type Rev does not bind to wild-type RRE, wild-type HIV RNA is transported into the cytoplasm and is not encapsulated in progeny virions.
[0143]
Optimally, the vector comprising the scAb nucleic acid sequence further comprises a modified RRE sequence and encodes a mutagenized Rev protein that recognizes a modified but not wild-type RRE. . Thus, in cells containing wild-type HIV and a vector comprising the scAb nucleic acid sequence, the vector is preferably packaged in virions. A similar method is preferably used in which the protein of the wild-type HIV matrix or nucleocapsid (ie, or any protein involved in the entrapping and influencing protein / RNA interaction of the viral RNA) is the target of the scAb. .
[0144]
“Ribozymes” are antisense molecules with catalytic activity, ie, instead of binding RNA and inhibiting translation, ribozymes bind RNA and reduce the site-specific degradation of the bound RNA molecule. Bring. In general, there are four ribozyme groups: Tetrahimera group I intervening sequences, ESG (external guide sequence) and hammerhead and hairpin ribozymes. However, additional catalytic motifs are also present in other RNA molecules, such as ribosomal RNA in hepatitis delta virus and fungal mitochondria.
[0145]
Preferred ribozymes have a catalytic domain in which the 3′-nucleotide NUH sequence (where N is any nucleotide (ie, G, A, U and C) and H is any of A, C or U) ) Is a ribozyme that degrades. However, as long as the sequence most effectively degraded by such ribozymes is a GUC site, preferably the NUH sequence comprises a GUC site.
[0146]
Desirably, such ribozymes degrade in the region of the wild-type virus strain or its transcript, but not in the region of the vector or its transcript. Ribozymes degrade viruses or their transcripts in such a manner that such a virus or vector can be either RNA or DNA, as previously described. By "in the field" degradation is meant degradation in the targeted area, ie, preferably the area of the virus that is required for virus propagation. If desired, the vector was modified such that this particular region to be targeted (ie, if present in the vector at all) was degraded by the ribozyme. Optionally, the ribozyme is capable of degrading the vector, as long as the degradation is not in a region required for the growth of the virus, eg, crHIV particles.
[0147]
Optimally, the ribozyme is encoded by a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 3 (ie, CACACAACACTGATGAGGCCGAAAGGCCGAAACGGGCACA) and SEQ ID NO: 4 (ie, ATCTCTTAGTCTGATGAGGCCGAAAGGCCGAAACCAGAGTC). SEQ ID NO: 3 comprises a ribozyme targeted to the +115 site (ie, by the number of bases downstream from the start of transcription) of the wild-type HIV U5 region, whereas SEQ ID NO: 4 comprises a ribozyme of the wild-type HIV U5 region. Comprising a ribozyme targeted at the +133 site.
[0148]
Such ribozymes may be used as long as the vector U5 sequence is modified by in vitro site-directed mutagenesis, as known in the art and as described in Example 1. It can be degraded in its transcript, but not in the vector genome (or its transcript). In particular, the vector sequences are preferably those wherein the vector is SEQ ID NO: 2 (ie, GTGTCCCCACTGTTGTGTGACTCTGGCAGCTAGAGAAC); Induced), comprising a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 16.
[0149]
In the form of RNA, the vector is preferably selected from the group consisting of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 14 (where at least one N is mutagenized), SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 16 Comprising a sequence encoded by the rendered sequence. In contrast, wild-type HIV comprises the U5 sequence encoded by the sequence of SEQ ID NO: 1 (ie, GTGTGCCCGTCTGTTGTGTGACTCTGGTAACTAGAGATC). A comparison to the entire modified and wild type U5 sequence (in the form of DNA) is shown in FIG.
[0150]
In addition, viruses and especially other ribozymes targeted to other regions of the HIV genome can be used alone or in combination. For example, ribozymes can be found in other RNA sequences required for viral replication, such as in reverse transcriptase, protease, or transactivator proteins, in Rev, or other necessary as described. It can be broken down within the sequence. Preferably, the vector comprises a plurality of ribozymes targeted, for example, to a plurality of sites. In such cases, similar sequences in the vector may require site-directed mutagenesis, or some other method known in the art, to derive a vector that is resistant to such ribozyme degradation. Modified by means.
[0151]
If the vector is a human immunodeficiency virus, preferably the vector lacks the tat gene and its 5 'splice site, and comprises in its position a ternary anti-Tat ribozyme cassette, wherein said ternary The catalytic domain in each ribozyme of the ribozyme cassette degrades different sites on the wild-type human immunodeficiency virus nucleic acid molecule, especially at tat. Preferably, the catalytic domain of an individual ribozyme degrades the nucleotide sequence in the region of the nucleic acid molecule of the wild-type human immunodeficiency virus where there is no ribozyme-sensitive counterpart in the vector itself.
[0152]
Further aspects of ribozymes as genetic antiviral agents are available not only by Watson-Crick base pairing but also by ribozymes that target sequences by GU wobble base pairing. Previous studies have shown that GU fluctuations in double-stranded RNA have characteristics similar to Watson-Sockock base pairing. Given the high mutation rate, the ability to design ribozymes targeting multiple strains provides a dramatic advantage to the present invention, even in highly conserved regions, i.e., in HIV producing different HIV strains. I do.
[0153]
For example, a highly conserved target region in the Tat gene, which can be used as a target sequence for a ribozyme of the present invention, has either "G" or "A" in 40 well-defined HIV-1 strains. Have. Thus, ribozymes targeting this region will include "U" instead of "C" in the appropriate targeting sequence to allow for pairing with either "G" or "A" residues. Can be planned. This can be compared to the use of "C" for a targeting sequence that reduces the ability of the ribozyme to target HIV-1 strains having "A" at their corresponding positions. This approach, using "U" where the G, A mutation is present at the target position for ribozyme recognition, significantly enhances the utility of the ribozyme of the present invention.
[0154]
A further aspect for practicing the disclosed invention uses a degenerate ribozyme cassette (containing more than one ribozyme in tandem ligation) so that it is not a directly repeated sequence in a vector. That is. The presence of degenerate sequences prevents deletion of repeated sequences, as observed in retroviral vectors and other nucleic acids. Thus, ribozyme cassettes composed of direct repeat sequences arranged in tandem can be deleted during multiple replication cycles. Degenerate ribozyme sequences can be used to overcome this problem.
[0155]
This is because sequences in the hammerhead ribozyme ocatalytic domain can be replaced by other nucleotides based on wobble base pairing without significant loss of activity. Mutagenesis of the hammerhead ribozyme has been performed and the sites that can be degenerate have been determined (Ruffner DE, Stormo GD, Uhlenbeck OC, Sequence requirements of the hammerhead RNAi techie gaseline biotechnology, ref. Nov. 27; 29 (47): 10695-702). Another means of reducing the likelihood of deletion is by directing individual ribozymes in the cassate to target different sites on the target RNA. Thus, the cassette will not include the presence of direct repeats.
[0156]
A "transdominant" or "dominant negative" nucleic acid sequence confers its encoded phenotype, even in the presence of a wild-type (wt) sequence. The discussion of truncated CCR5 protein (above) is one example. Other examples include any mutant retroviral or lentiviral sequence that confers a transdominant phenotype. Examples include the rev and gag genes.
[0157]
One example for selective advantage, and for use in providing inhibition of infectious wild-type virus, is trans-translation, which has been shown to inhibit HIV-1 replication, perhaps by preventing capsid assembly. For the dominant gag sequence. Accordingly, such sequences are preferably used in combination with non-HIV-1 based retroviral vectors to allow their replication and packaging without inhibition from the transdominant sequence. .
[0158]
For example, a retroviral vector containing the HIV-2 gag and pol genes can include a transdominant HIV-1 gag sequence. Such vectors can be replicated and packaged through complementation with the appropriate HIV-2 helper vector construct. However, after growth in cells susceptible to HIV-1 infection, the transdominant gag sequence is available for HIV-1 infection-based expression to block the transfer of the HIV-1 virus. However, retroviral vectors encoding the HIV-2 gag and pol genes are still available to encapsulate and transfer the vector.
[0159]
2. The possession of a nucleic acid sequence, which confers a selective advantage on cells infected or uninfected by a vector comprising said sequence, as compared to cells infected by a wild-type virus strain.
[0160]
A nucleic acid sequence that confers a selective advantage on cells containing a vector comprising the sequence over cells containing or lacking the wild-type virus strain (ie, lacking the sequence) is preferably wild-type. Any sequence that allows the virus particle (ie, a crHIV virus particle) to survive and grow by a cell containing the vector, as compared to a cell containing the virus, or a cell without the nucleic acid sequence. Such a sequence may be any sequence that allows avoidance of destruction by the cell or a vector contained therein, a sequence that promotes cell viability, a sequence that induces apoptosis, a sequence that promotes protein production, or Includes, but is not limited to, sequences that promote function or targeting.
[0161]
For example, preferably, such a nucleic acid sequence contained on a vector encodes a gene for multiple drug resistance (eg, Ueda et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 141, 956-962 (1986). Ueda et al., J. Biol. Chem., 262,505-508 (1987); and Ueda et al., PNAS, 84, 3004-3008 (1987)). In the presence of added cytotoxic drugs (eg, as used for cancer chemotherapy), this allows for the presence of cells containing the vector, but where a wild-type virus, eg, HIV, The containing cells are not. Such cytotoxic drugs include actinomycin D, vincristine sulfate, vincristine sulfate, BCNU (with or without BG conditioning), daunomycin, adriamycin, VP-16 and AMSA. They are not limited to them.
[0162]
Another example of such a nucleic acid sequence is O6-Methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT). MGMT can be used to protect hematopoietic precursors from the toxicity of alkylating agents. Wild-type MGMT provides O6-Inhibited by benzylguanine (BG). MGMT variants that are resistant to BG-mediated inactivation and that can be protected against alkylating agents can be conferred on any cell type by the present invention. An example of such a mutant is G156A MGMT.
[0163]
For example, hematopoietic progenitor cells transduced with such mutants throughout the present invention are BG and O6-May be selected based on the administration of a guanine methylating agent or a chloroethylating agent. Examples of such methylating agents for use in the present invention include, but are not limited to: clinically relevant temozolomide, nitrosoureas, tetrazines, triazines, dacabazines. , Temozolomide, streptozotocin, procarbazine. Examples of chloroethylating agents include, but are not limited to, BCNU (1,3-bis (2-chloroethyl) -1-nitrosourea), CCNU (3-cyclohexyl-1-). Chloroethyl-nitrosourea), ACNU (1- (4-amino-2-methyl-5-pyrimidinyl) methyl-3- (2-chloro) -3-nitrosourea), and MeCCNU (1- (2-chloroethyl)- 3- (4-methylchlorohexyl) -1-nitrosourea, preferably the alkylating agent is BCNU.
[0164]
BCNU has been shown to form permanent covalent interstrand DNA crosslinking damage in both quiescent and cell cycle cells. Those damages are cytotoxic to cells during DNA replication. MGMT is a major mechanism of DNA repair of BCNU damage. Given its toxicity to quiescent cells, selection with the MGMT mutant provided by the lentiviral vector of the present invention will also result in cell cycle G0But can allow selection for totipotent stem cells (HSCs) that circulate intermittently for the generation of more stem cells and blood progenitor cells. Stem cells are generally resistant to retroviral transduction, but they0If not present alone in the cycling state, they can be transduced with a retroviral vector.
[0165]
Like oncolytic retroviruses, the lentiviral vectors of the invention can be used to transduce hematopoietic stem cells, such as hematopoietic ELTC-IC and NOD-SCID or SCID-hu repopulated cells that can be assayed. However, unlike oncolytic retroviruses, the cytokine conditions required to transduce stem cells without their differentiation are such that lentiviruses (eg, HIV) do not actively divide at the time of infection May prefer lentiviral vectors because they can infect cells. HSC selection does not allow other means to select for cell cycle hematopoietic precursors. Thus, selection mediated by the MGMT mutant and the lentiviral vectors of the present invention may enhance the presence of transduced totipotent HSCs without the need for extended drug administration for selection. it can.
[0166]
The above discussion is discussed in hematopoietic cells in vitro and ex vivo, as well as in vivo. Thus, in addition to transducing cells in vivo with the MGMT variant, the hematopoietic cells of interest are transduced ex vivo, followed by drug treatment ex vivo or in vivo. Such ex vivo treated cells can then be injected into a subject, optionally as part of a repopulation of bone marrow with the transduced cells.
[0167]
Prior to the above implementation, the alkylating agent BCNU was also used in HIV-positive subjects for HIV-infected CD4+Can be used to generally reduce cells. As mentioned above, BCNU (after exhaustion of endogenous MGMT) forms cytotoxic damage in both quiescent and proliferating cells. Such damage forms even without forced depletion of MGMT when the drug lowers the level of functional AGT protein. Repetitive histological treatment with BCNU causes cumulative myelosuppression and pancytopenia. Thus, in retrovirally infected subjects, eg, HIV-infected patients, administration of BCNU at low doses to avoid myelosuppression desirably lowers the overall CD4 + cell population, and Reduce the load. This approach can be followed by an injection of hematopoietic precursors, as discussed above.
[0168]
Since BCNU can act in a “stealth” manner by forming cytotoxic lesions, even in resting cells, this approach has the added advantage of reducing the need for repeated processing. Having. Of course, this approach can be combined with the use of BG to enhance the effects of BCNU. On the other hand, this approach involves transduced CD4+It can be used in conjunction with the introduction of a MGMT variant with a vector of the invention to provide protection for cells.
[0169]
This latter means, as discussed above, can be independent of or exist with the treatment of hematopoietic cells. Therefore, a preferred embodiment of the present invention is to express a mutated MGMT (second nucleic acid) by a vector containing an anti-HIV antisense or ribozyme (first nucleic acid sequence), resulting in wild-type HIV infection, respectively. Provides selective advantages over isolated cells and over wild-type HIV virus. In a further preferred embodiment, the vector may express the MGMT gene (or the second nucleic acid sequence) from the HIV-LTR promoter as a spliced mRNA.
[0170]
Ultimately, the vector will express an anti-HIV ribozyme or antisense sequence, but the present invention provides those skilled in the art with the ability to easily incorporate any inhibitory nucleotide sequence into the vector for a particular therapeutic, prophylactic or biological effect. Is not limited. A preferred method of expressing the inhibitory sequence is to include it in the U1 snRNA / promoter cassette, as described by Dietz (US Pat. No. 5,814,500).
[0171]
On the other hand, such nucleic acid sequences may desirably contain the sequence of the mutated (ie, mutated) protease (or the sequence encoding it) and the mutated (ie, mutated) reverse transcriptase. A sequence selected from the group consisting of sequences (or sequences encoding the same). Preferably, the mutagenized reverse transcriptase is constructed to be resistant to nucleoside and non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors, and the mutagenized protease is resistant to commonly used protease inhibitors. Is constructed to be
[0172]
Administration of those protease or reverse transcriptase inhibitors to the host along with the vector is used to select for cells that produce the vector, as opposed to cells that produce wild-type virus. Similarly, this approach is modified for use with any agent that inhibits viral replication, such that the virus can be mutagenized to avoid inhibition. Thus, for HIV treatment, the selective nucleic acid sequence incorporated into the vector preferably comprises the mutated HIV sequence. However, optimally, those sequences do not prevent superinfection with wild-type HIV.
[0173]
Preferably, the vector is one of those set forth above, and in particular, the improved conditionally replicating vector set forth in FIGS. 1A-1K. Of course, when used in the methods of the invention, the GFP coding sequence can be deleted or replaced by another sequence. The GFP coding sequence is present in those typical vector embodiments as a marker or indicator of the presence of the vector or gene expression from the vector.
[0174]
Preferred vectors of the present invention can include the various elements described in this disclosure. In particular, lentiviral vectors can lack the tat gene and can include at least one antisense sequence. In addition, the vector can include one sequence, such as the central polypyrimidine system of HIV, or a large nucleic acid fragment containing it.
[0175]
Optimally, the vector is compatible with the cell into which it is introduced, for example, and may confer expression on a cell of a nucleic acid sequence encoded by the vector. If desired, the vector comprises an origin of replication functional in the cell. Optimally, when the nucleic acid sequence is transferred in the form of its DNA coding sequence (eg, in the form of a complete gene comprising its own promoter), the vector also directs the expression of the coding sequence. And include a promoter operably linked to the coding sequence. A coding sequence is "operably linked" to a promoter if the promoter is capable of directing transcription of the coding sequence (e.g., both the coding sequence and the promoter together make up the native or recombinant gene). ).
[0176]
According to the recombinant vectors of the present invention, preferably all suitable transcription (eg, start and stop signals), translation (eg, ribosome entry or binding sites and the like), processing signals (eg, splices, if necessary, Donor or acceptor sites, and polyadenylation signals), translocation, assembly, integration sites, ribonucleic acid complex entry, stability and translocation elements (either in cis or trans) can be any gene or coding sequence, It is correctly placed on the vector so that it is properly transcribed (and / or translated, if desired) in the cell into which it is introduced. Such signal manipulation to ensure proper expression in a host is well within the knowledge and expertise of those skilled in the art.
[0177]
Preferably, the vector contains a Pol sequence, defined as an integrated copy of the vector in the host cell genome, that stably enhances transduction. As a central DNA flap (178 base pair fragment from positions 4793-4971 on pLAI3, corresponding to positions 4775-4735 on pNL4-3), see Zennow et al. , (Cell 101: 173-185 (2000)) have been reported to enhance transduction efficiency, but are insufficient to significantly increase the efficiency of stable transduction. Was found. The present invention states that although this small fragment is not sufficient to increase the efficiency of stable transduction, as described in US Pat. No. 5,885,806, a large 545 base pair descending fragment (pNL4-3) At positions 4551 to 5096) or still larger fragments containing them include the discovery that they could enhance stable transduction as part of the present invention. A stable increase in transduction efficiency was detected by GFP expression and FACS analysis of the integrated copy of the vector genome, and Taqman analysis.
[0178]
A further means of increasing transduction efficiency is a co-pending U.S. patent application filed Aug. 31, 2000, US Patent Application No. 397272000400 (still filed), which is incorporated herein by reference. It is described in.
[0179]
The viral vectors used in the present invention can also result from "pseudotyped" formation, wherein co-infection of cells with different viruses is carried out in the outer layer containing one or more envelope proteins of another virus. To generate progeny virions that contain the genome of one virus that is encapsulated in the virus. This phenomenon is caused by the co-transfection or co-infection of packaging cells with both the viral vector of interest and the genetic material encoding at least one envelope protein or cell surface molecule of another virus, resulting in a "pseudo- Type "virions" have been used to package viral vectors of interest. See U.S. Patent No. 5,512,421.
[0180]
Such a mixed virus can be neutralized by antisera against one or more heterologous envelope proteins used. One virus commonly used for pseudotyping is the rhabdovirus vesicular stomatitis virus (VSV). The use of pseudotyping broadens the host cell range of the virus by including elements of the virus entry mechanism of the heterologous virus of the invention used. Pseudotyping of viral vectors and VSV for use in the present invention results in viral particles containing viral vector nucleic acids encapsulated in nucleocapsids surrounded by a membrane containing the VSV G protein.
[0181]
The nucleotide capsid preferably contains a protein normally associated with a viral vector. The surrounding VSV G protein-containing membrane forms part of the viral particle based on its appearance from the cells used to package the viral vector. Examples of packaging cells are described in US Pat. No. 5,739,018. In a preferred embodiment of the invention, the viral particles are attributable to HIV and are pseudotyped by the VSV G protein. Pseudotyped viral particles containing the VSV G protein are able to infect a variety of cell types with higher efficiencies than ambiotropic viral vectors. The range of host cells includes mammalian and non-mammalian species, such as humans, rodents, fish, amphibians and insects.
[0182]
Preferably, the vector also comprises some means by which said vector or its contained subcloned sequence is identified and selected. Vector identification and / or selection is achieved using various approaches known to those skilled in the art. For example, a vector containing a particular gene or coding sequence is identified by hybridization, the presence or absence of a so-called "marker" gene function encoded by a marker gene present on the vector, and / or the expression of the particular sequence.
[0183]
In the first approach, the presence of a particular sequence in the vector is detected by hybridization (eg, by DNA-DNA hybridization) with a probe comprising a sequence that is homologous to the appropriate sequence. . In a second approach, the recombinant vector / host system is used to generate certain marker gene functions, such as resistance to antibiotics, thymidine kinase activity, and the like, caused by specific genes encoding those functions present on the vector. Identified and selected based on the presence or absence of the same. In a third approach, a vector is identified by assaying for a particular gene product encoded by the vector. Such assays are based on the physical, immunological or functional properties of the gene product.
[0184]
Accordingly, the present invention also comprises a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2, 4, 5, 6, 15, 15, 16, 17 and 18 when it is DNA, and the sequence when it is RNA. A vector comprising a nucleotide sequence encoded by a nucleotide sequence selected from the group consisting of Nos. 4, 5, 6, 7 is provided.
[0185]
The present invention further provides a method of producing a vector which is derived from a wild-type human immunodeficiency virus and is capable of replicating a ribozyme only in a host cell which is permissible for replication of said vector. Ribozymes contained within or encoded by the vector degrade the nucleic acid of the wild-type human immunodeficiency virus, but do not degrade the vector itself and its transcript. The method is derived from a wild-type human immunodeficiency virus and is capable of replicating only in a host cell that is permissible for vector replication, and a ribozyme whose catalytic domain degrades the nucleic acid of the wild-type human immunodeficiency virus, However, if present, it comprises obtaining the vector, which does not degrade the vector itself and its transcript) or the nucleic acid sequence encoding it can be incorporated into the vector.
[0186]
In such a method, the nucleotide sequence comprising or encoding the U5 sequence of the wild-type human immunodeficiency virus is deleted from the vector, and if the vector is DNA, SEQ ID NOs: 2,5,5. 6, 14 (where at least one N has been mutagenized), a nucleotide sequence selected from the group consisting of 15 and 16, and if the vector is RNA, SEQ ID NOs: 2, 5, 6, 14 ( Wherein at least one N has been mutagenized), replaced by a nucleotide sequence encoded by a nucleotide sequence selected from the group consisting of 15 and 16. Preferably, the vector replicates more than once in a host cell allowing the vector to replicate.
[0187]
A method for modifying a vector is also provided by the present invention. The method obtains one vector and, if the vector is DNA, SEQ ID NOs: 2, 3, 4, 5, 6, 14, where at least one N has been mutagenized, 15 And 16, if the vector is RNA, selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2, 4, 5, 6, 7, 15, 16, 16, 17 and 18. Introducing the nucleotide sequence encoded by the nucleotide sequence into the vector.
[0188]
The present invention further provides a method of propagating and selectively packaging a vector that replicates conditionally without using a packaging cell line. The method is a conditionally replicating vector, a vector of the same type as the conditionally replicating vector, and which differs from the conditionally replicating vector by being wild-type with respect to its replication ability. Contacting a cell that can be infected by one vector; subsequently contacting the cell with another vector; and then contacting the cell under conditions that support the growth of the conditionally replicating vector. Culturing. Helper vectors, discussed above and below in more detail, are one such complementary vector.
[0189]
A DNA molecule comprising a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 2, 5, 6, 14, wherein at least one N has been mutagenized, 15 and 16, and SEQ ID NOs: 2, 6 Isolated and purified nucleic acid molecule selected from the group consisting of an RNA molecule comprising a nucleotide sequence encoded by a nucleotide sequence selected from the group consisting of: 7, 7, 15, 16, 17, 17 and 18; Also provided.
[0190]
how to use:
The vector is preferably introduced into a host cell for prevention and treatment of viral infection, for ease of vector maintenance, and for other reasons. Accordingly, the present invention provides a host cell comprising the vector of the present invention. The isolation of host cells and / or the maintenance of such cells or cell lines derived therefrom in culture is routine and the person skilled in the art is well familiar.
[0191]
In particular, a conditionally replicating viral vector, or preferably a lentiviral vector, as described above, is preferably for prophylactic and therapeutic treatment of a viral infection, preferably wherein said infection is a wild-type virus, preferably a wild-type virus. It is used when it is from an RNA virus, even more preferably a wild type retrovirus and optimally wild type HIV.
[0192]
The method is performed only in host cells that can be infected by the wild-type virus and in host cells that are permissive for replication of the vector, whose presence, transcription or translation, inhibits replication of the wild-type virus strain in the host cell. Contacting with a conditionally replicating vector capable of replicating. Desirably, the vector replicates more than once and comprises at least one nucleic acid sequence, whose possession (ie, presence, transcription or translation) is optimally the strain from which the vector is derived. Vectors confer selective advantages on host cells over wild-type virus strains.
[0193]
According to this method, the nucleic acid sequence preferably comprises a genetic antiviral agent which advantageously affects the replication and / or expression of a virus other than said vector, or comprises a nucleotide sequence encoding it. Become. If desired, the genetic antiviral agent is selected from the group consisting of an antisense molecule, a ribozyme and an immunogen. Optimally, the genetic antiviral agent is a ribozyme, and preferably the catalytic domain degrades 3 'nucleotide NUH sequences (i.e., especially GUC sequences). Optionally, the ribozyme is at least partially encoded by a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 3 and 4.
[0194]
Desirably, the ribozyme degrades in the region of the wild-type virus strain or its transcript, but not in the region of the vector or its transcript. Preferably, this is for the reason that the wild-type virus strain comprises the sequence encoded by SEQ ID NO: 1, whereas when the vector is DNA, SEQ ID NOs: 2, 5, 6, 14, 14 (where SEQ ID NOs: 2, 5, 6, 14 where at least one N is mutagenized and is a nucleotide sequence selected from the group consisting of 15 and 16; Induced nucleotide sequence), a nucleotide sequence encoded by a nucleotide sequence selected from the group consisting of 15 and 16.
[0195]
A method wherein the vector comprises at least one nucleic acid sequence is also optionally carried out, wherein the possession (ie presence, transcription or translation) is optimally the wild-type virus strain from which the vector is derived Confers a selective advantage on host cells infected with the vector over cells infected with the vector. In this regard, the vector may comprise at least one nucleic acid sequence that confers a selective advantage on a host cell infected by the virus, and a selective advantage of the vector over a wild-type strain of a virus corresponding to the virus from which the vector is derived. At least one nucleic acid sequence that provides
[0196]
Therefore, a method in which the nucleic acid sequence comprises a nucleotide sequence encoding a multidrug resistance gene is preferably performed. On the other hand, if the nucleic acid sequence is treated prophylactically or therapeutically and the viral infection is a retrovirus, the nucleotide sequence encoding the mutated (mutated) protease and the mutated (mutated) A method comprising a nucleotide sequence encoding a reverse transcriptase is performed.
The method preferably further comprises administering to the host cell an agent selected from the group consisting of a cytotoxic agent, a protease inhibitor and a reverser enzyme inhibitor (ie, in addition to administering the vector).
[0197]
Thus, the vectors are not only useful for treating viral infections therapeutically, but also for protecting potential host cells from viral infections, i.e. methods for treating viral infections therapeutically or of interest. It can be used according to "vaccination" against viruses, such as RNA viruses, especially retroviruses, such as HIV. The method substantially inhibits replication of the wild-type virus strain before the host cell contacts the wild-type virus strain. In this regard, the vector may comprise or encode a protein that inhibits superinfection with a wild-type virus. The method comprises contacting a host cell with a conditionally replicating vector as described above, and a "helper expression vector", ie, a viral genome that facilitates replication of the "vector" in an uninfected host. Comprising.
[0198]
Said conditionally replicating vector comprises selective advantages for packaging and / or propagation. Further, the vector may include sequences that enhance cell viability, facilitate virus purification, induce apoptosis, promote protein production, and / or promote immune function and / or targeting. The "helper-expression vector" construct is any expression vector that assists in disabling replication of the "vector". Such helper-expression vectors are conventional and are readily constructed by those skilled in the art. The helper-expression vector can be packaged in a virion, such as a vector, or can be expressed without the packaging requirements.
[0199]
Because "vectors" have selective advantages for packaging and / or propagation, this system provides for high replication of the virus without the possible pathogenic effects that a live attenuated virus could potentially cause. Provide a secure means to achieve In addition, the vectors can be mixed with non-specific adjuvants to increase immunogenicity. Such adjuvants are known to those of skill in the art and include, but are not limited to, Freund's complete or incomplete adjuvant, emulsions composed of cells and mycobacterial cell wall components, and the like.
[0200]
The conditionally replicating viral or preferably lentiviral vectors of the present invention can also be used for immunotherapy in the treatment of viral infections, or for the treatment of oncogene diseases. Dendritic cells or their precursors (eg, CD34+Hematopoietic cells or blood monocytes, but not limited to those cell types), and other antigen-providing cells may contain HIV proteins or protein sequences containing major epitopes that cause the host to mount an immune response against a foreign agent, such as a virus. It can be transduced with the expressing vector.
[0201]
Such protein epitopes for HIV are described in “HIV molecular immunology database”, 1998, National Institutes of Allergy and Infections Diseases, incorporated by Maryland & Loss, Inc., in a copy of the book from Maryland & Loss, Inc. ing. A preferred embodiment for an HIV epitope protein is the integrated or component CTL sequence (or fragment thereof) shown in Example 14 below. Other epitopes that can also be expressed are derived from other viruses, bacteria, fungi, parasites, tumor cells and genetically modified cells.
[0202]
More than one epitope is integrated into one protein sequence, so that non-immunogenic sites are vectored with increased safety as the protein coding sequence is severely interrupted. Be eliminated to create. A preferred embodiment of the discontinuous sequence is a modified discontinuous sequence encoding an immunologically relevant epitope (with or without a suitable linker amino acid sequence to stabilize the protein structure, if necessary). Not). The use of degenerate sequences reduces the risk of recombination. Another preferred embodiment is the expression of a sequence of the protein described above (or a fragment thereof) through a spliced message driven by a retroviral LTR, for example the HIV-LTR.
[0203]
However, a concern with the use of retroviral vectors in the treatment of human infections and diseases is the potential for the generation of replication competent viruses (RCV). Modifications of the helper vector construct are provided to minimize or eliminate the possibility of homologous recombination between the helper vector and the conditionally replicating vector. Any modifications that act to reduce the potential for dimerization, co-packaging, and / or recombination of helper vectors and conditionally replicating vectors are contemplated by the present invention.
[0204]
An aspect of the invention is that the 3 'end of the helper gene coding sequence, but 5' of the transcription termination site, is tandemly linked to one or more anti-vector ribozymes or antisense sequences (optionally for ribozymes). A cassette defined as at least two such sequences, and for antisense sequences, defined in tandem and defined as at least two sequences targeted to a discontinuous region of the targeted vector nucleic acid. In the form of), is to insert. There is non-specific packaging of the helper genome into the vector, but such packaging is probably vector dependent. Thus, a number of methods can be used to reduce the packaging of helper vectors into vector particles, which on the other hand is the first step in the possible generation of RCV.
[0205]
Preferred helper constructs include an anti-vector ribozyme or antisense molecule at the 3 'end of the structural protein coding sequence or the envelope (homologous or heterologous) coding sequence. More preferred helper constructs include an anti-vector ribozyme or antisense molecule at the 3 'end of the structural protein coding sequence and the envelope coding sequence. If the nucleic acid sequence is an antisense molecule, it acts through cell nucleases in both cells to destroy the co-localized double-stranded vector-helper molecule. If helpers are packaged with vector RNA in viral particles, those molecules cannot undergo full reverse transcription to produce RCV.
[0206]
Another preferred embodiment is to place, on the helper structure, away from the nucleic acid of the vector, a sequence that promotes the differential tracking or localization of the helper nucleic acid. For example, there is, but is not limited to, the inclusion of a heterologous intron and polyA sequence in a helper construct, such as the construct shown in FIG. These sequences facilitate the differential tracking of vector and helper amino acids to different cellular or non-cellular locations. Preferably, the titer of the resulting vector is affected by more than 100-fold, more preferably only 10-fold, and most preferably unaffected by such helper modifications.
[0207]
FIG. 7 shows that the presence of one ribozyme (pVirPac1.2Rz), or a ribozyme designed to affect helper RNA cell trafficking and an intron (pVirPac1.2RzIn), had no significant effect on vector titers. Indicates that FIG. 12 shows that PCR analysis of titer samples for co-packaged helper constructs showed high co-packaging in the absence of ribozyme versus reduced co-packaging in the presence of ribozyme. Is shown. The presence of the two ribozymes completely prevented simultaneous packaging of the helper vector into the vector virion. Thus, the present invention provides a two-plasmid packaging system to improve the integrity of such vectors by generating high vector titers and reducing or eliminating co-packaging of helper vectors. Effective means of using
[0208]
The data suggest that helper packaging into virions is not random but vector dependent. Another preferred embodiment that prevents co-packaging of the helper nucleic acid with the vector nucleic acid is to degenerate the helper construct in regions that are important for helper and vector sequence association. This approach can be further modified by completely denaturing the helper sequence to prevent simultaneous packaging of the helper and vector sequences.
[0209]
For example, the nucleotide sequence of the helper vector may be partially or completely modified. While such degeneracy significantly reduces or eliminates the tendency for homologous pairing and recombination of helper vectors and conditionally replicating vectors, it reduces the protein products required for viral replication and packaging. Does not affect the ability of the helper vector to code. This degeneracy can be directed to any possible gene or open reading frame (ORF) that is homologous between the helper and the conditionally replicating vector, or to a particular gene or ORF within the helper vector.
[0210]
It should be noted that full degeneracy is not necessary to reduce the tendency for homologous recombination, as deletion of sequence homology for nucleotides greater than 18 nucleotides is sufficient. Thus, degeneracy to the level where only 18, 17, 16, 15, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, or 6 nucleotides are identical between sequences controls recombination. Or will prevent. The sequences can be degenerate, if desired, using codons that have selective expression in humans or particular cell types.
[0211]
By way of example, the nucleotide sequence encoding gag, rev and / or tat may be completely or partially degenerate. Other examples include degeneracy of the first 42 nucleotides of the gag sequence, the first 208 nucleotides of the rev sequence, the last 183 nucleotides of the tat sequence, and the last 545 nucleotides of the Pol sequence. I do. Examples of helper vectors having such degeneracy are pVirPac1.2, pVirPac1.2Rz, pVirPac1.2Rz2 and pVirPac1.2RzIn or fusions thereof. Of course, nucleotide sequences encoding any other viral gene product may also be degenerate according to the present invention, thereby reducing, minimizing or eliminating the tendency for homologous recombination.
[0212]
Another aspect of the invention is to target and denature a conditionally replicating vector when the two vectors are co-localized, co-packaged, or otherwise paired together. Incorporation of one element into the helper vector. Ribozymes that selectively target conditionally replicating vectors are contemplated by the present invention. Multiple ribozymes, eg, double or triple ribozyme cassettes as described herein, may also be used. For example, a ribozyme can target the U5 region of a conditionally replicating vector (eg, HIV-1, HIV-2, or another retrovirus used in a conditionally replicating vector). Degradation of the conditionally replicating vector prevents recombination by the conditionally replicating vector from producing RCV, which is present when two vectors are co-packaged. Examples of ribozyme-containing helper vectors are pVIRPAC-1.1Rz and pVIRPAC-1.2Rz2, as shown in FIG.
[0213]
Yet another aspect of the invention is the replacement of a heterologous RRE, including any retroviral RRE, but preferably another lentiviral RRE, in a helper vector, eg, HIV-2 by HIV-1 RRE, CTB or PRE. This is a replacement for RRE. This approach contributes to reducing, minimizing or eliminating the possibility of homologous recombination based on different RREs with different sequences. A further advantage of such substitutions of the present invention is a surprising and unexpected increase in the production of conditionally replicating vectors, by a factor of about five.
[0214]
Without being bound by theory, the presence of different RREs between the helper vector and the conditionally replicating vector can be bound by one or more different cellular factors, which can be quantitatively limited. Thus, the use of different RREs can reduce competition between the two vectors for restricted cellular factors. Examples of helper vectors containing HIV-2 RRE elements for packaging HIV-1 based on retroviral vectors are pVIRPAC-1.2 and pVIRPA-1.2Rz2 as shown in FIG.
[0215]
Yet another embodiment is a heterologous env protein, such as VSV-G from vesicular stomatitis virus, Ravies G protein, GaLV, alphavirus 1/2 glycoprotein or RD114, a nucleotide encoding an env protein from a cat endogenous virus. Integration of the helper vector of the sequence. This allows packaging of the vector into a particle that conditionally replicates with the heterologous env protein. In addition, a ligand may optionally be inserted into the envelope protein to facilitate stimulation of target cells during transduction. Since modification of the envelope protein destroys its binding ability, a preferred embodiment is to express the modified ligand, including the chimeric envelope protein, along with the unemploymented pseudotyped envelope protein during production. is there.
[0216]
Thus, both types of envelope proteins are present on the surface of the cell, one stimulating the target cell and the other mediating binding and invasion. Preferred pseudotyped lentiviral vectors that also express a chimeric receptor for cell stimulation are the VSV-G envelope protein and the chimeric VSV-G envelope protein. A more preferred chimeric envelope protein is the VSV-G / RD114 chimeric envelope protein (see FIGS. 14A and 14B). Other preferred proteins (or fragments thereof) that create chimeras with VSV-G include notches, delta, FLT-3 ligand, TPO, Kit ligand, ligands that bind CD3, ligands that bind CD28, and GM-CSF. And ligands that bind
[0217]
The sequence encoding the heterologous env protein can be operably linked with a second inducible promoter to ensure more supply of the env protein for viral packaging. This approach can enhance virus production, especially under conditions where env protein production is the rate limiting factor. The heterologous env protein coding sequence can be contained on the same helper vector as the other complementary viral protein coding sequence, or on a separate vector. Optionally, it can also be incorporated into a production host cell or cell line.
[0218]
A further aspect of the present invention is that the alternative splicing from certain viral components acts on a helper vector such that it acts to minimize or eliminate the possibility of homologous recombination with conditional replication. Figure 4 is an alternative localization of splice donor and acceptor sites. For example, a splice site may be located to allow for the deletion of the RRE and / or the packaging or dimerization signal as a result of a splice event. Thus, the context of whether a nucleic acid is expressed can be regulated by the placement of the splice site in the vector. For example, a splice site can be located distal to a ribozyme or antisense sequence, such that the ribozyme or antisense is incorporated into unspliced RNA, but not into spliced RNA. On the other hand, a ribozyme or antisense can be placed downstream of a splice site if the objective is to express the ribozyme or antisense molecule from all mRNA molecules and not a particular subtype.
[0219]
If the vector is used according to the above method as a prophylactic treatment against viral infection, the vector may encode a protein that is not encoded by the wild-type virus, such as a mutant viral protein or a non-viral protein antigen. Thus, the antigen encoded by the vector can be of bacterial or cancer cell origin. In addition, a conditionally replicating viral vector, or preferably a lentiviral vector, can also encode an MHC gene for correct presentation of the antigen to the human immune system. Thus, such vectors provide a durable immunological response to various potential pathogens and / or endogenous proteins (eg, tumor-specific antigens) that are selectively expressed in abnormal cells. Can be used to facilitate.
[0220]
The above does not limit the use of the present invention to supply antigens to dendritic cells for immunotherapy. In contrast, the present invention provides means and methods by which any gene of interest can be supplied and expressed in any desired cell. Furthermore, it allows for the supply and expression of multiple genes through a single vector of the invention. Multiple genes can be expressed using any suitable means for gene expression. A non-limiting example is the use of an internal ribosome entry site (IRES) that can be located distally from the first gene that needs to be expressed.
[0221]
A preferred example is to express a gene of interest in the IRES that is distal to the mutant MGMT gene. A more preferred vector embodiment is to express the gene of interest and the IRES-linked gene of interest from the spliced message, unmodified or modified from the HIV-LTR. Further preferred vectors, when modified, express two genes of interest from unmodified or modified HIV-LTR promoters that are modified in sequences that bind transcription factors. Of course, any unmodified or modified lentiviral LTR can be used in addition to the HIV LTR.
[0222]
Another non-limiting example is expressing a gene of interest from the HIV-LTR using a splicing site derived from HIV. For example, one gene of interest is expressed from a Nef splice acceptor site, and a second gene of interest is expressed from a Tat splice acceptor site. In this case, two genes can be expressed without the need for an IRES element. Any splice site may be used, such as those sites of the Tat, Rev, Vif, Vpr, Vpu, Nef and Env genes. The Env protein is expressed from a single spliced message, so that expression of the gene of interest through this splice site requires Rev if significant expression of the gene of interest is required. Furthermore, expression from the HIV-LTR can be made Tat and Rev dependent, if desired.
[0223]
In addition, "helper-virus" (also referred to herein as "helper") expression vectors allow for cell-specific expression replication and spread. With the addition or exclusion of certain genetic elements / factors (in vectors or helper-virus expression constructs), they can be constructed to be expressed only in certain cell types (eg, stem cells, certain antigen presenting cells and tumor cells). Thus, the vector still expands due to complementation with the helper-virus construct, but this extension adds certain genetic elements / factors or is eliminated from the vector or helper-virus expression construct. Depending on, it is cell-specific. This can be used alone or in combination with the other of the means mentioned above.
[0224]
For example, a conditionally replicating HIV vector can be designed to replicate specifically in macrophages in macrophages, rather than in T-cells. Vectors that make up Tat-deficient HIV (the vector encodes other HIV proteins, but it is not expressed due to the absence of Tat transcriptional transactivity) degrade wild-type HIV, but conditionally. It can encode a ribozyme that does not degrade replicating HIV RNA. The helper expression vector for this vector can encode a tat gene expressed from a macrophage specific promoter. Thus, crHIV conditionally replicates only in macrophage cells, but cannot replicate in T-cells or other cells.
[0225]
On the other hand, the tat gene can be operably linked to a tumor-specific promoter; thus, crHIV replicates only in tumor CD4 cells and does not replicate in normal CD4 cells. The genetic element / factor may also be a modification of the promoter sequence of the vector, so that it is expressed only in certain cell types and in other cell types in cooperation with the "helper-virus" expression construct Not done.
[0226]
In another embodiment, the helper-expression construct or the vector construct envelope protein (if such a construct is constructed to include the envelope protein) is modified so that the vector-virion is of a certain cell type. It specifically infects (eg, tumor cells) but cannot infect other cell types (eg, normal cells). In yet another embodiment, adenoviruses lacking one or several key factors for replication are supplemented by using a helper construct that provides such factors linked to a tumor-specific promoter. obtain. Thus, factors that complement adenovirus replication are simply expressed in tumor cells, thereby allowing virus replication in tumor cells (with the expression of proteins required for cell killing), but It is not possible in normal cells.
[0227]
In a further aspect, the vector comprises O6Expressing a negative selection gene for killing cells by using a guanine alkylating agent, such as, but not limited to, BCNU (or a functional analog of BCNU) as a negative selection agent I was able to. Lentiviral vectors expressing antisense or ribozymes targeted to the MGMT gene can be supplied to normal cells. At a later point in time, the cells can be treated with BCNU or an analog thereof, ex vivo or in vivo, to kill the vector-transduced cells.
[0228]
In a preferred embodiment, normal cells are transduced with MGMT antisense, which expresses the vector prophylactically, and later killed if the cells become abnormal. An example of this latter approach is when the transduced cells become cancerous cells that can be killed by treatment of the cells with BCNU or a functional analog thereof. Another preferred embodiment is to express an anti-MGMT antisense or ribozyme molecule from the U1 promoter and contained within the U1 snRNA. An even more preferred embodiment is to transduce the anti-MGMT lentiviral vector into a population of hematopoietic cells, such as lymphocyte stem cells and dendritic cells.
[0229]
In another preferred embodiment, the normal cells are hematopoietic cells, preferably T cells, transduced by the vector prior to transplantation into an allogeneic host. Such cells can be killed by treatment with BCNU or a functional analog thereof if the cells become harmful to the host (eg, where a graft-versus-host reaction occurs). In yet another embodiment, the same anti-MGMT antisense or ribozyme-expressing lentiviral vector can be used to purge unwanted cells from a mixed cell population. A non-limiting example is the case of bone marrow contaminated with cancer cells, which is easy for transplantation.
[0230]
Tumor cells have been observed to be very efficiently transduced with a relatively low MOI in a single transduction (see FIG. 13A). In contrast, normal cells, especially CD34+Hematopoietic stem cells, but not limited to, are difficult to transduce effectively and require multiple transductions for high efficiency (see FIG. 13B).
[0231]
Thus, the preferred method of purging is through transduction of contaminated bone marrow with an anti-MGMT antisense-containing vector using an MOI that effectively transduces contaminating tumor cells, but not normal cells. This example does not limit the scope of the invention to ex vivo use, or simply to cancer related applications. One use is for in vivo selection gene delivery, especially for brain cancer and any other disease where there is a suggested efficiency of transduction between diseased and normal cells that can be developed for targeting according to the invention. Includes, but is not limited to, processing.
[0232]
Accordingly, the present invention also provides a method for treating cancer, and particularly for treating T-cell leukemia. “Treatment of cancer” of the present invention comprises administering to a host an additional modified vector as set forth herein to produce a therapeutic response. Such a response can be assessed, for example, by monitoring tumor growth weakening and / or tumor regression. "Tumor growth" includes an increase in tumor size and / or number of tumors. “Tumor regression” includes a reduction in tumor mass.
[0233]
"Cancer" of the present invention includes cancers characterized by abnormal cell growth and absence of contact inhibition, which may be evident by tumorigenesis. The term encompasses cancers that are localized to tumors and cancers that are not localized to tumors, for example those cancer cells that expand locally by invasion or systemically by metastasis. In theory, any type of cancer can be targeted for treatment according to the present invention. However, preferably, the cancer is of viral origin.
[0234]
Finally, the vectors can be used directly for in vivo gene therapy. Current methods for gene therapy have drawbacks because they cannot mediate a high rate of gene supply to cells; only a certain percentage of cells are infected. This is particularly important in anti-tumor methods where gene transduction of the entire tumor population is critical. By adding the "vector" together with the "helper", the transduced cells can immediately infect neighboring cells, and thus provide viral particles that enable high and possible complete transduction efficiencies. Will generate.
[0235]
In one aspect of the invention, a human retrovirus (which may be an HIV or retrotransposon element) or a "helper" construct may be provided in a tissue (or cell in vitro). Cells containing the vector and helper will soon produce the virus and conditionally package the vector in virions. These virions could mediate high efficiency transduction of neighboring cells (since cell-cell contact is the most effective means for transducing cells). The transduced cells die or do not die, depending on whether the vector / helper combination results in a cytolytic infection.
[0236]
In the case of a retrotransposon, the helper need not include structural proteins, as normal or tumor cells can contain the proteins / factors required for inclusion in virions. In this case, the helper can be, but is not limited to, simply a transactivator protein that activates the transcription of a factor required for retrotransposon inclusion. In the case of HIV, other factors are required, but not necessary, for the inclusion of the HIV genome in progeny virions for infection / transduction of cells.
[0237]
The vectors can also be used in anti-biological and anti-chemotherapy methods. For example, a conditionally replicating vector can be provided in an individual who has been infected with a highly pathogenic virus or bacterium or a bacterial agent (eg, a toxin). The vector will prevent replication of the pathogenic virus, as described previously. However, conditionally replicating vectors can also be used for antimicrobial or anti-chemical methods in cooperation with helper expression vectors ("helpers").
[0238]
For example, a conditionally replicating vector can secrete antimicrobial or anti-toxin antibodies after the "helper" has enabled its expression and propagation. “Helpers” are fungi, cytokines (in response to antimicrobial infections), antibiotics (for tetracycline-inducible promoter systems (Paulus et al., J. Virol., 70, 62-67 (1996)), or chemicals ( For example, based on activation by a toxin, itself), it can, but need not, be driven from an inducible promoter that allows its expression. Not only selectively grow with the help of "helpers" in response to (as a result of the activation of helpers), but also inhibit the pathological effects of tumor antigens, pathogens or chemicals (eg toxins) In addition, it can secrete anti-pathogen or anti-toxin antibodies.
Thus, any protein, factor or genetic element that can be transcribed into either mRNA and / or protein inhibits the pathogen response in cooperation with "helpers" that promote its selective growth and expression. Can be inserted into a conditionally replicating vector (the product of the helper is conditionally expressed and thus selective, for example,
[0239]
(A) an inducible promoter system, ie, a factor in a tumor cell, activates the production of a helper factor, a toxin responsive element expresses a helper factor, or a cytokine responsive promoter triggers the production of a helper factor;
(B) helper RNA / protein / factor is selectively stabilized in certain cells and not in other cells, and
(C) Indirect induction of a third party gene affects, but is not limited to, helper virus protein production, concomitant, targeting, structure or another bifunctionality. Such methods can be used on transgenic plants and animals to protect them from pathogens. Similarly, such methods can be used in transgenic systems to produce valuable heterologous proteins / factors.
[0240]
In another embodiment of the method of the present invention, one cell is developed for drug / factor screening to determine that a portion of the protein / factor is important for a particular function. Can be done. Vectors can be created to express the mutated protein of interest in a given cell line. However, the RNA encoding the mutagenized protein is rendered resistant to the ribozyme by insertion of a silent point mutation. However, wild-type protein expression is inhibited in cell lines.
[0241]
Vectors expressing a ribozyme for the protein of interest can also be configured to express the mutated test protein. When the vector is transduced into cells, most of the native RNA encoding the normal protein is degraded, but the mutated test protein is expressed. This method is a recently developed supply and selection technique that is a fast and powerful technique for determining how a given protein functions and how a given factor / drug interacts with the protein. It can be used with techniques.
[0242]
In yet another embodiment for applying the vector to treat a blood-borne disease, the patient undergoes leukocyte export to extract a sufficient amount of white blood cells from the blood. After leukocyte export, the desired cells are isolated, transduced with the vector, and then expanded in culture to the desired cell number. During ex vivo expansion of the desired cell type, antibodies targeted to cell surface proteins on the desired cell type are infused into the patient, and a sufficient amount of the desired cell type is expanded, and for a period of time, Destroy cells. Next, the transduced cells are re-injected into the patient to replace the cellular in vivo antibody-mediated loss.
[0243]
A preferred means of performing the above is to use CD4 from leukocyte-exported material.+ It involves the isolation of T cells and then transduction of said cells with an HIV vector containing anti-HIV antisense or ribozyme sequences for ex vivo expansion. During ex vivo expansion of cells, the patient's endogenous CD4+ T cells may be supplied, for example, by anti-thymocyte globulin (ATG) (supplied by Pasteur Merieux Serums et Vaccins, Lyon, France, SangStat Medical Corporation, Menlo Park, CA, USA), or Atgamba, Comm. UAS) is destroyed, but any cytoreductive antibody can be used after appropriate screening as will be apparent to those skilled in the art. After expansion, the transduced CD4 + T cells are returned to the patient. In a preferred embodiment, CD4+CD4-negative cells obtained during cell isolation are retained, frozen and transduced CD4+The cells are thawed for injection at the time they are returned to the patient.
[0244]
The above example shows that the scope of the present invention can be applied to both ATG and+ It is not restricted to T cells. Any cell type can be targeted by the use of antibodies that bind cell surface proteins on the cell and are cytocidal. The antibody can be introduced exogenously into the patient, or a second vector secreting the antibody can be introduced into the body. The vectors may be used to confer antibodies either constitutively (for cell life), transiently (eg, but not limited to integrase-negative vectors), or inducibly (eg, but not limited to tetracycline-inducible promoter systems). Not limited to), could be generated.
[0245]
There are also many uses of the methods and vectors of the present invention in vitro. For example, vectors can be used to ascertain certain nuances of viral replication and ribozyme function. Similarly, ribozyme-containing vectors are used as a diagnostic tool to assess mutations present in diseased cells or to test for genetic drift. Vectors can also be used to determine or confirm the function of a gene, regardless of whether the function is previously known, unknown, or simply proposed or planned. This preceding discussion is by no means comprehensive with respect to the use of the present invention.
[0246]
Advantages of the invention:
The advantages of using crHIV methods for gene therapy treatment of AIDS and other diseases can be considered. For example, the problem of targeting the vector to cells infected by HIV has been solved. Infected CD4+After in vivo transfection of crHIV into cells, crHIV becomes packaged in progeny virions using endogenous infectious HIV envelope proteins. Thus, crHIV RNA labels along internal progeny virions and infects cell types normally infected by certain strains of HIV, producing non-pathogenic virions. This involves the difficulty of targeting cells that are major reservoirs for HIV infection of the central nervous system, such as microglia. Uninfected CD4 because the viral proteins are not encoded by the crHIV vector+There is probably little toxicity associated with the crHIV vector infecting the cells.
[0247]
In addition, the consequence of crHIV vector competition with wild-type HIV results in the generation of non-pathogenic particles resulting in reduced viral load. Decreasing pathogenic HIV-1 loading not only can increase the survival time of infected individuals, since crHIV particles can also be systemically expanded (ie, like infectious HIV). And the speed of transmission to uninfected individuals can be reduced. Reduced pathogenic HIV-1 load in the blood is a problem in pregnant HIV-infected individuals because the production of crHIV can also reduce the transmission of HIV from infected mothers to the fetus in their uterus. May be particularly important in
[0248]
Plasmid DNA / lipid mixtures that can be used to introduce crHIV vectors into host cells should be stable and inexpensive to produce, avoiding expensive ex vivo methods. Of course, the method of the invention is inherently flexible as long as it is also used for ex vivo gene delivery, which should be desired. Nevertheless, the availability of a liposome-mediated approach opens up the possibility for treatment of the general population (ie, which cannot be performed with current gene therapy). crHIV vectors can also be constructed to contain several ribozymes that can be produced to different targets on the HIV genome. This reduces the likelihood that infectious HIV will mutate and escape the effects of anti-HIV ribozymes. In addition, conditional replication competent virus methods can be applied to treat other viral infections, especially those with high virus turnover.
[0249]
A particular feature of crHIV vectors is that they can be used to post-transcribedly express genetic antiviral agents, such as ribozymes. Thus, infection of uninfected cells with the crHIV vector results in low toxicity, as most expression results from the long terminal reaction (LTR) promoter of HIV in the absence of the Tat protein. High levels of crHIV expression and the resulting antiviral activity are only present when the Tat protein is provided by complementation with wild-type HIV. Thus, crHIV vectors are not designed to protect cells from HIV infection, but are designed to reduce the overall wild-type HIV viral load through selective accumulation of non-pathogenic crHIV particles.
[0250]
While not being bound by any particular theory regarding the operation or function of the present invention, ribozymes are identified in the following examples to provide selective advantages to the crHIV genome for two useful properties: Could be used to: (1) they have a high degree of specificity, and (2) they depend on their ability to co-localize with the target RNA to increase relative efficiency. (Cech, Science, 236, 1532-1539 (1987)). Ribozyme specificity is conferred by their specific hybridization to a complementary target sequence containing an XUY site. Ribozymes are relatively effective only when they effectively co-localize with the target RNA because they degrade target RNA with high potency.
[0251]
In mixed HIV / crHIV infections, co-localization of wild-type HIV RNA with ribozyme-containing crHIV should occur because the HIV RNA genome dimerizes before packaging into progeny virions. is there. Degradation of genomic species of wild-type HIV RNA, required for the production of viral proteins, is likely to be less effective than degradation of genomic wild-type HIV RNA unless non-genomic HIV RNA dimerizes . The selective advantage conferred on crHIV RNA was due to the selective packaging of crHIV into viral virions. The results suggest that the most effective degradation occurs intracellularly during dimerization, resulting in the selective destruction of wild-type HIV RNA by host nucleases. This allows for selective packaging of crHIV RNA into virus particles.
[0252]
The application of crHIV vectors for HIV therapy is not limited to genomic selection of crHIV, but can also include cell selection of cells that produce crHIV particles. On the other hand, cells that produce wild-type HIV will produce wild-type HIV particles with selective advantages over cells that produce crHIV particles, and will rapidly outperform. The selective advantage has a survival advantage over cells expressing wild-type HIV. CrHIV expressing cells (in the presence of a drug) can be conferred on crHIV expressing cells by inserting one gene into a crHIV genome (eg, a multi-drug gene). Under these conditions, wild-type HIV expressing cells die progressively, but there are still crHIV-expressing cells that produce some wild-type HIV, but preferentially produce crHIV.
[0253]
Infection of crHIV-containing cells with remaining wild-type HIV will result in further production of crHIV, including viral particles. Thus, the viral genome shift is due to the CD4 by crHIV genome.+Due to the cumulative infection of the cells, thereby altering the viral balance in the host to pathogenic wild-type HIV non-pathogenic crHIV genome. Such methods can result in the clearance of wild-type HIV when the balance of the HIV genome is selectively shifted from wild-type HIV to crHIV. Viral replication eventually stops because crHIV can replicate in the presence of the wild-type HIV helper genome. Thus, it is possible not only to reduce wild-type HIV under such mutually restrictive conditions, but also to clear the virus from the HIV-infected host.
[0254]
Means of generation:
The vector may be produced by a complementation step by using transient transfection of the vector and helper genome into a cell line, preferably the well-known 293T cell, or by using a packaging cell line. Preferably, the cells are transiently transfected with a transfection reagent, preferably calcium phosphate, electroporation or lipid transfection reagent, with high transfection efficiency. As soon as transfection occurs, the vector is harvested from the supernatant 12 hours to 7 days after transfection. The vector can optionally be concentrated by high speed centrifugation, if desired, without precipitation or ultracentrifugation. Preferred centrifugation conditions are about 5000-12,000 xg, more preferably about 10,000 xg. More preferred conditions are centrifugation at 4 ° C. overnight.
[0255]
Methods for vector purification:
Method 1:
1. Clarification of virus supernatant;
2. Concentration by ultrafiltration;
3. Diafiltration with or without benzonase treatment;
4. Ion-exchange chromatography;
5. Size exclusion chromatography or diafiltration;
6. Optionally, concentration by ultrafiltration.
[0256]
Method 2:
1. Clarification of the virus supernatant;
2. Ion exchange chromatography;
3. Diafiltration or size exclusion chromatography;
4. Optional benzonase treatment;
5. Size exclusion chromatography or diafiltration;
6. Optionally, concentration by ultrafiltration.
Different resins can be used for the above method, for example, Poros 50HQ from Perseptive Biosystems. Hollow fiber cartridges can be used for ultrafiltration or diafiltration, such as cartridges from A / G Technologies (UFP-750 series).
[0257]
Means of administration:
According to the present invention, the vector is introduced into a host cell in need of gene therapy for viral infection, as previously described. The means of introduction, according to the invention, comprises contacting the virus with a host that can be infected. Preferably, such contacting comprises any means by which the vector is introduced into the host cell; the method is not dependent on any particular means of introduction and is to be construed as such. is not. Means of introduction are well known to those skilled in the art and are also exemplified herein.
[0258]
Thus, introduction can be effected, for example, in vitro (eg, in an ex vivo method of gene therapy) or in vivo, and can be performed by electroporation, transformation, transduction, conjugation or triple parenting, transfection, infection, Includes membrane fusion with cationic lipids, high velocity bombardment with DNA-coated microprojectiles, incubation with calcium phosphate-DNA precipitates, direct microinjection into single cells, and the like. Other methods are also available and are known to those skilled in the art.
[0259]
However, preferably the vector or ribozyme is introduced by a cationic lipid, such as a ribosome. Such ribosomes are commercially available (eg, Lipofectin supplied by Life Technologies, Gibco BRL, Gaithersburg, Md.)TM, LipofectamineTMAnd similar). In addition, liposomes with increased transfer capacity and / or reduced toxicity in vivo (as reconsidered in PCT Patent Application No. WO 95/21259) can be used in the present invention. For liposome administration, the recommendations identified in PCT Patent Application No. WO 93/23569 are followed. In general, for such administration, the formulation will be taken up by most lymphocytes within 8 hours at 37 ° C. and more than 50% of the injected dose will be in the spleen 1 hour after intravenous administration. Is detected. Similarly, other delivery vehicles include hydrogels and controlled release polymers.
[0260]
The form of the vector introduced into the host cell can vary, depending in part on whether the vector is introduced in vitro or in vivo. For example, the nucleic acid can be circularly closed, nicked, or linearized, depending on whether the vector is maintained extragenomically (ie, in the case of an autonomously replicating vector), a provirus or a provirus. It is integrated as a phage, transiently transfected, transfected by the use of replication-defective or conditionally replicating viruses, or stably integrated into the host genome through double or single cross-over recombination events. Can be introduced.
[0261]
Prior to introduction into a host, the vectors of the invention can be formulated into various compositions for use in therapeutic and prophylactic treatment methods. In particular, the vectors can be made into pharmaceutical compositions by combining with a suitable pharmaceutically acceptable carrier or diluent, and formulated as appropriate for human or veterinary application.
[0262]
Thus, a composition for use in the method of the invention may comprise one or more of the above vectors, preferably in combination with a pharmaceutically acceptable carrier. Pharmaceutically acceptable carriers are well known to those skilled in the art when appropriate methods of administration. The choice of carrier will be determined in part by the particular vector, and the particular method used to administer the composition. One of skill in the art will also appreciate that various routes of administration of the composition are available, and that more than one route may be used for administration, but that certain routes will provide more immediate efficacy than another route. You will understand that you can. Accordingly, there is a wide variety of suitable formulations of the compositions of the present invention.
[0263]
Compositions comprising the vectors of the present invention, alone or in combination with other antiviral compounds, can be prepared in formulations suitable for parenteral administration, preferably for intraperitoneal administration. Such formulations can include antioxidants, buffers, bacteriostats, and solutes that render the intended recipient blood isotonic, aqueous and non-aqueous, isotonic, sterile injectables. Solutions and sterile aqueous and non-aqueous suspensions which can include suspending agents, solubilizing agents, thickening agents, stabilizers and preservatives can be included. The formulations are supplied in unit-dose or multi-dose sealed containers, such as ampules and vials, and stored under lyophilization conditions, and are used immediately before use by addition of a sterile liquid carrier, such as water. Extemporaneous injection solutions and suspensions may be prepared from sterile powders, granules and tablets as described herein.
[0264]
Vectors can be stored in any suitable solution, buffer or lyophilized form, if desired. Preferred storage buffers are Dulbecco's phosphate buffer; Dulbecco's phosphate buffer mixed with a 1-50% solution of trehalose (1: 1) in water, preferably a 10% solution of trehalose (1: 1) in water. Solution (final concentration is 5% trehalose); Dulbecco's phosphate buffered solution mixed with a 1-50% solution of glucose (1: 1) in water, preferably a 10% solution of glucose (1: 1) in water (Final glucose concentration is 5%); 1-50% solution of trehalose (1: 1) in water, preferably 20 mM HEPES-buffer solution mixed with 10% solution of trehalose (1: 1) in water (Final trehalose concentration is 5%); or a 1-50% solution of mannitol (1: 1) in water, preferably a 5% solution of mannitol (1: 1) in water. Dulbecco's phosphate buffered solution is mixed with (final mannitol concentration is 2.5%) is.
[0265]
Formulations suitable for oral administration include an effective amount of the compound dissolved in a liquid solution, eg, a diluent such as water, saline, or fruit juice; a predetermined amount of the active ingredient as a solid or granule, respectively. Capsules, sachets or tablets; solutions or suspensions in aqueous solutions; and oil-in-water or oil-in-water emulsions. Tablet form may contain one or more lactose, mannitol, corn starch, potato starch, microcrystalline cellulose, acacia, gelatin, colloidal silicon dioxide, croscarmellose sodium, talc, magnesium stearate, stearic acid, and other additives. Excipients, colorants, diluents, humectants, preservatives, flavoring agents and pharmacologically compatible carriers can be included.
[0266]
Aerosol formulations suitable for administration via inhalation may also be prepared. Aerosol formulations can be placed in pressurized acceptable propellants, such as dichlorodifluoromethane, propane, nitrogen and the like.
Similarly, formulations suitable for oral administration include a lozenge form comprising the active ingredient in a flavoring agent, usually sucrose and acacia or togacanth; an inert substrate such as gelatin and glycerin, or active in sucrose and acacia. Lozenges comprising the ingredients; and a mouthwash comprising the active ingredients in a suitable liquid carrier; and creams, emulsions, glues and the like, which contain, in addition to the active ingredients, carriers known in the art. Is included.
[0267]
Formulations suitable for topical administration may be in the form of chrome, ointment or lotion.
Formulations for rectal administration may be presented as a suppository with a suitable base comprising for example cocoa butter or a salicylate. Formulations suitable for vaginal administration may be presented as pessaries, tampons, creams, gels, pastes, foams or sprays containing, in addition to the active ingredient, carriers known in the art. Similarly, the active ingredient may be combined with a lubricant as a coating on a condom.
[0268]
In the present invention, the dose administered to an animal, eg, a human, should be sufficient to effect a therapeutic response in the infected individual over an appropriate period of time. The dose will be determined by the ability of the particular vector to be used for treatment, the severity of the disease state, and the weight and age of the infected individual. The size of the dose will be determined by the presence of any side effects that accompany the use of the particular vector used. It is always desirable whenever possible to keep side effects to a minimum.
[0269]
The dose can be in unit dosage form, for example, in tablet or capsule form. The term “unit dose form” as used herein refers to physically discrete units suitable as unit volumes for human and animal subjects, where each unit is a predetermined amount. Of the present invention, alone or together with a pharmaceutically acceptable diluent, carrier or vehicle, in combination with other antiviral agents calculated in an amount sufficient to produce the desired effect. The specifications for the unit dosage forms of the present invention depend on the particular compound employed and the effect to be achieved, as well as the pharmacokinetics associated with the particular compound in the host. The dose administered should be an "antivirally effective amount", or the amount necessary to achieve an "effective level" in an individual patient.
[0270]
As "effective level" is used as the preferred endpoint for administration, the actual dosage and schedule may vary depending on individual differences in pharmacokinetics, drug distribution and metabolism. An "effective level" refers to the desired blood or blood concentration in a patient, e.g., corresponding to the concentration of one or more vectors of the invention that inhibit a virus, e. Can be defined as organization level. "Effective levels" for the compounds of the present invention can vary when the compositions of the present invention are used with zidovudine or other known antiviral compounds or combinations thereof.
[0271]
One of skill in the art can readily determine the appropriate dose, schedule and method of administration for the exact formulation of the composition to be used, in order to achieve the desired "effective level" in the individual patient. Those skilled in the art will also appreciate that suitable (eg, blood and / or tissue) patient samples (eg, analytical chemistry analysis) or indirect (eg, surrogate indicators of viral infection, eg, for the treatment of AIDS or AIDS-like diseases). (By p24 or reverse transcriptase) can easily determine and use a suitable indicator of the "effective level" of the compound of the present invention.
[0272]
Furthermore, with regard to determining the effective level in patients for the treatment of AIDS or AIDS-like diseases, particularly suitable animal models are available and widely practiced to evaluate the in vivo efficacy of various gene therapy protocols against HIV. (Sarver et al. (1993b), supra). Those models include mice, monkeys and cats. A chimeric mouse model (eg, SCID, reconstituted by human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), lymph nodes, fetal liver / thymus or other tissues, even if those animals are not naturally susceptible to HIV disease) bg / nu / xid, NOD / SCID, SCID-hu, immunocompetent SCID-hu, bone marrow-depleted BALB / c) can be infected by vectors or HIV, and models for HIV pathogenesis and gene therapy Can be used as Similarly, the simian immunodeficiency virus (SIV) / monkey model can be used in the same way as the feline immunodeficiency virus (FIV) / cat model.
[0273]
These models can also be used to determine vector safety for evaluation of vector systems for clinical trials. An important application is the use of those animal models for biodistribution studies. Transduced cells, preferably but not limited to human cells containing the vector, are injected into a non-human animal model, and the stability of the vector is determined by the absence of vector genetic material in animal tissue. You. The absence of vector genetic material in animal tissues does not allow the vector to replicate autonomously without the presence of helper or wild-type virus, and therefore appears to be safe for clinical use in humans.
[0274]
The presence of a helper vector or a vector in the absence of a helper virus is considered a safety hazard if the vector is not expected to replicate autonomously. However, if the vector is expected to replicate autonomously, other criteria for safety need to be established, such as a lack of replication in certain tissues or the level of replication in animals. The presence or absence of the vector can be determined by PCR, or by FACS analysis if the vector being tested expresses a marker gene that can be visualized by FACS, but is not limited to such means of detection.
[0275]
Generally, sufficient vector to achieve a tissue concentration of ribozyme (or vector) to be administered of from about 5 μg / kg to about 300 mg / kg body weight / day, especially from about 10 μg / kg to about 200 mg / kg body weight / day. Is preferred. For certain applications, for example topical, ocular or vaginal applications, multiple daily doses are preferred. In addition, the number of doses will vary depending on the means of delivery and the particular vector being administered.
[0276]
In individual treatments of some of the virus infections, it is desirable to use a "mega-dose" regime, where a large dose of the vector is administered, allowing the compound to work, and then using the appropriate reagents. Is administered to an individual to inactivate the active compound. In the method of the invention, processing (ie, replication of the vector in competition with the virus to be processed) is necessarily restricted. In other words, for example, as the level of HIV decreases, the level of the vector will also depend, depending on the HIV for the production of virions.
[0277]
Pharmaceutical compositions, when used to treat AIDS therapeutically, can include other medicaments along with the vectors of the present invention. These other medicaments may be used in their conventional manner (ie, as agents for treating HIV infection), and more particularly, in methods of selecting the crHIV virus in vivo. Such selection as described herein promotes conditionally replicating HIV spread and conditionally replicates with wild-type HIV, which will necessarily limit wild-type HIV pathogenicity Enable more effective competition for HIV.
[0278]
In particular, it is envisaged that an antiretroviral agent, such as preferably zidovudine, is used. Further representative examples of those additional medicaments that may be used in addition to those described so far include antiviral compounds, immune modulators, immunostimulants, antibiotics and other agents, and for treating AIDS. Includes processing regimes that can be used, including those recognized as other drugs.
[0279]
Antiviral compounds include ddI, ddC, ganciclovir, fluorinated dideoxynucleotides, non-nucleoside analog compounds such as nevirapine (Shih et al., PNAS, 88, 9878-9882 (1991)), TIBO derivatives such as R82913 (White) Inc., Antibiotic Research, 16, 257-266 (1991)), and BI-RJ-70 (Shih et al., Am. J. Med., 90 (Suppl. 4A), 8S-17S (1991)). I do. Immunomodulators and immunostimulants include, but are not limited to, various interleukins, CD4, cytokines, antibody preparations, blood transfusions and cell transfer. Antibiotics include, but are not limited to, antifungals, antibacterials and anti-pneumocystis carinii agents.
[0280]
Administration of a virus inhibitory compound together with other anti-retroviral agents and especially known RT inhibitors such as ddC, zidovudine, ddI, ddA, or other inhibitors acting on other HIV proteins, such as anti-TAT agents. Will generally inhibit most or all replication steps of the virus life cycle. Dosing of ddC and zidovudine for AIDS or ARC patients is publicly available. The static virus range for ddC is generally between 0.05 μM and 1.0 μM. The range of about 0.005 to 0.25 mg / kg body weight is viral in most patients.
[0281]
The dose range for oral administration is somewhat broader; for example, 0.001 to 0.25 mg / kg is given in one or more doses at time intervals of 2, 4, 6, 8, and 12, etc. . Preferably, 0.01 mg / kg body weight ddC is given every 8 hours. When given in a combined therapy, the other antiviral compounds will be given at the same time as the vector of the invention, or the dose may be varied as desired. Vectors can also be combined into compositions. Individual doses are lower when used in combination than when used alone.
[0282]
Example
The compounds and methods of the present invention are further described in the following examples. These examples further illustrate the invention and do not limit the scope of the invention.
Example 1.
This example describes the construction of a conditionally replicating competent vector of the invention. In particular, this example describes the construction of HIV, a conditionally replicating vector based on the crHIV vector.
[0283]
One of the most prominent aspects of the HIV-1 pathogen is the generation of genetic variants of the virus. The rapid generation of HIV mutants in vivo indicates that the virus appears to be within the skeleton of the Darwin genetic model (see, eg, Coffin, Curr. Top. Microbiol. Immunol., 176, 143-164 (1992). And Coffin, Science, 267, 483-489 (1995)). Mutants are the result of non-replication of the HIV-1 reverse transcriptase molecule, which creates mutations in newly transcribed provirus from viral genomic RNA.
[0284]
Thus, without significant interference, and under in vivo conditions of many replication cycles, substantial variations can result in the production of many viral variants. Furthermore, wild-type HIV is still outstanding under such non-restrictive conditions, as it has the highest selective advantage. However, in the presence of inhibitors, such as zidovudine, conferred higher selectivity advantages than the wild-type strain, and would therefore select for prominent viral variants (Coffin (1992) and (1995), Above). On this basis, the invention provides selective advantages over pathogenic wild-type HIV-1 in a viral vector method that conditionally replicates against the non-pathogenic HIV-1 genome.
[0285]
Those non-pathogenic, conditionally replicating HIV (crHIV) vectors are defective HIV that undergo replication and packaging only in cells infected by wild-type HIV. The crHIV genome competes with and reduces the pathogenic wild-type HIV viral load. The effect of reducing wild-type HIV viral load in the infected host should lead to enhanced life expectancy. It should also reduce the ability of the infected host to transmit wild-type HIV to uninfected individuals. For favorable competition between wild-type HIV-1 and crHIV, two factors appear to be important: (1) the selective advantage of the crHIV genome over the wild-type HIV genome, and (2) ) Selective advantage of crHIV-expressing cells over wild-type HIV-expressing cells (ie, selective advantage for crHIV virion production from crHIV expression over wild-type HIV-expressing cells).
[0286]
crHIV vectors contain the sequences required for RNA expression, dimerization and packaging, but are conditioned by the fact that they do not express functional (ie, wild-type) HIV-1 protein. Duplicate with date. A selective advantage is conferred on crHIV vectors by inserting a ribozyme cassette that degrades in the U5 region of the wild-type HIV genome, but does not degrade in crHIV U5 RNA.
[0287]
The ribozymes present in the vector have been modified by conserved base substitutions (base substitutions present in other HIV strains) so that the U5 region of crHIV RNA prevents the ribozyme from effectively binding and degrading those sites. Therefore, it does not degrade crHIV RNA. In addition, crHIV shows that they have CD4+It is non-pathogenic because it does not code for a protein believed to be responsible for cell death. When an HIV-infected cell (transfected with a crHIV vector) is activated, it results in the production of crHIV progeny virions, which are not able to recruit crHIV genomic death.
[0288]
In general, the crHIV genome was composed of a full length infectious HIV clone, pNL4-3 (Adachi et al. (1986), supra). All cloning reactions and DNA, RNA and protein manipulations are well known to those skilled in the art and are described, for example, in Maniatis et al. , Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd ed. (Card Spring Harbor Laboratory, NY (1982)). Enzymes and reagents used in those reactions are obtained from commercial suppliers (eg, New England Biolabs, Inc., Beverly, Mass .; Clontech, Palo Alto, Calif .; ) And used according to the manufacturer's recommendations. In addition, vector maintenance and propagation is accomplished using techniques commonly known and described previously (eg, Dropulic 'et al. (1992), supra; and Dropulic' et al. (1993), supra). went.
[0289]
pNL4-3 is degraded by the enzymes PstI (degraded in gag at +1000 from the start of transcription) and XhoI (degraded in nef at +8400 from the start of transcription) and a convenient restriction site A polylinker containing was inserted. A 0.86 kb Bgl II to BamHI fragment containing the Rev responsive element (RRE) was cloned into the BamHI site present in the polylinker. These manipulations resulted in the deletion of the HIV wild-type genome within the gag coding region to the U3 coding region (ie, the deletion of the nef gene). Although vectors are capable of producing truncated gag transcripts, functional Gag proteins of sufficient length are not produced by some vectors. However, as long as wild-type Gag function is not required by the present invention, gag sequences can be mutagenized to prevent translation of the Gag protein.
[0290]
A ribozyme cassette containing single or multiple ribozymes as described in the present invention was inserted into the SalI site downstream from the BamHI site. To accomplish this, a complementary deoxyoligonucleotide encoding the ribozyme sequence was synthesized, annealed, and then cloned into the Sal I site. The ribozyme used for the construction of the crHIV vector was a hammerhead ribozyme. The ribozymes contained a catalytic domain of 22 base pairs, and two hybridization domains of 9 base pairs each. Ribozymes were targeted to either the +115 or +133 sites of the U5 RNA sequence (ie, corresponding to base pair numbers downstream from the start of transcription).
[0291]
The hybridization and catalytic domains (underlined) of the ribozymes targeted at +115 and +133 are as follows:
CACACAACACTGATGAGGGCCGAAAGGCCGAAACGGGCACA ("+115 ribozyme") SEQ ID NO: 3; and
ATCTCTAGTCTGATGAGGCCGAAAGGCCGAAACCAGAGTC ("+133 ribozyme") SEQ ID NO: 4.
[0292]
Ribozyme cassettes consisted of either single, double or triple ribozymes arranged in tandem. Vectors containing single or triple ribozymes can be readily constructed and targeted to the same site of U5 HIV RNA at position +115. Vectors containing dual ribozymes can be readily constructed and targeted to either the same site at position +115 or different sites at positions +115 and +133 of U5 HIV RNA.
[0293]
To complete the construction of the vector, crHIV vectors are ribozyme-degraded (ie, in their representation as RNA) by mutagenizing a site recognized by the hammerhead ribozyme present in the U5 region of crHIV. Resistant. To achieve this, a double-stranded oligonucleotide containing the base substitutions shown in SEQ ID NO: 2 of Figure 2 (ie, AAGCTTGCCTTGAGTGCTCAAAGTAGTGTGTGCCCCACCTGTTGTGTGACTCTGGCAGCTAGAGATCCCACAGACCCTTTTAGTCAGTGTCGGATAGCTCT was added to the sequence in the vector GAGATACT). In particular, base substitutions were constructed in ribozyme hybridization and degradation sites at base pairs 115 and 133.
[0294]
In particular, mutations were introduced at base pairs 133, 114, 132, 134 and 142, as shown in FIG. The sites can be modified to include any mutation (ie, GTGTGCCCNNCTGTTGTGTGACTCTGGNANCTAGAGANC, where N is any mutated nucleotide), SEQ ID NO: 14. However, preferably, the sequence is replaced, for example, by a G to A substitution at site +113 (ie, the sequence includes GTGTGCCCCATCTGTTGTGTGACTCTGGTAACTAGAGATC SEQ ID NO: 15); U at site +114 SEQ ID NO: 5 (ie, according to the DNA SEQ ID NO: Substitution at position +132 of U (ie, T according to the DNA sequence) to C; substitution of A at position +134 for G (ie, the sequence GTGTGCCCGTCTGTTGTGTGACTCTGGTAGCTAGAGATCC SEQ ID NO: 16); and a mutation such that there is a U to A (ie, T according to the DNA sequence) to A substitution at the site +142 (mutations can be performed alone or in combination). Trigger.
[0295]
In particular, in the absence of other U5 mutations, the substitution of U (ie, T according to the DNA sequence) from C at site +114 SEQ ID NO: 5 and / or site +132 SEQ ID NO: 6 in crHIV US RNA is a (Uhlenbeck (1987), supra). Inserted base-substitutions are present in a variety of other strains of HIV (Myers et al., HIV Sequence Database, Los Alamos Nat. Lab. (1994)), which indicates that these substitutions replicate the HIV genome. Indicates that the function will not be reduced.
[0296]
The method as set forth in the present invention may be used to construct other conditionally replicating vectors, eg, consisting of different viral genomes (eg, different RNA viruses) or consisting of different genetic antiviral agents. Can be used for In addition, conditionally replicating vectors can be further modified to confer selective advantages on the host cell into which the vector is introduced, over host cells containing the wild-type virus. For example, such vectors can be modified to further encode multidrug resistance, or a mutagenized protease or reverse transcriptase.
Those methods can, of course, be used to construct the various helper vector constructs described herein.
[0297]
Example 2.
This example describes the resistance of conditionally replicating vectors and especially crHIV vectors to ribozyme degradation.
To confirm the resistance of the crHIV vector to ribozyme degradation, in vitro transcription was performed. To achieve this, the ribozyme sequence was cloned into the XhoI site of pBluescript KSII (Stratagene, La Jolla, Calif.). A 0.21 kilobase pair (kb) BglII fragment containing the mutated crHIV U5 region was similarly excised from the crHIV vector and inserted into the BamHI site of pBluescript KSII. The resulting modified pBluescript KSII vector was linearized with BassHII prior to in vitro transcription. A similar plasmid expressing wild-type HIV U5 RNA (Myers et al. (1994), supra) was used as a control. It was linearized with EcoRI before in vitro transcription.
[0298]
Radiolabeled U5 HIV RNA and ribozyme RNA were generated by in vitro transcription of the vector as previously described (Dropulic 'et al. (1992), supra). The radiolabeled transcript was prepared using 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 6 mM MgCl2, And incubated together (target: ribozyme at a 1: 2 molar ratio) in 1 × transfer buffer containing 2 mM spermidine and 10 mM NaCl. The sample was heated to 65 ° C and then brought to 37 ° C before the addition of a stop buffer solution containing 95% formamide, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue and 0.05% xylene cyanol FF. Cool for 5 minutes. Next, the products were resolved by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and detected by autoradiography.
[0299]
When wild-type U5-HIV RNA was incubated with a transcript containing a single ribozyme at site +115, degradation was readily observed. Such a decomposition results in products P1 and P2. Degradation can also be found when wild-type HIV RVA is incubated with RNA containing double ribozymes at the same or different sites. When ribozyme-containing transcripts, which are directed to two different sites, were incubated with wild-type HIV RNA, products P1, P2 and P3 were produced. P3 results from degradation at the +133 site.
[0300]
By comparison, when the modified U5-containing crHIV RNA is incubated with a single ribozyme directed to the +115 site or a dual ribozyme directed to either the +115 or +133 site, the degradation products are: Could not be detected. Thus, the results confirm that erHIV U5 RNA is resistant to ribozymes, whereas wild-type HIV-U5 RNA is degraded by anti-US ribozymes. Furthermore, the results show that the selective advantage for replication when the approach of the present invention is introduced into host cells compared to wild-type virus strains is a conditionally replicating vector (other than a crHIV vector). (Including vectors).
[0301]
Example 3.
This example briefly illustrates the key steps in generating the helper vector construct of the present invention. Unless otherwise stated, nucleic acid sequences encoding various retroviral elements were obtained from public sources. All described steps required detection of errors, if necessary, and sequencing of the complete coding region to dictate correction.
[0302]
To degenerate the tat sequence and allow its targeting by the anti-tat ribozyme, the plasmid pTAT was cloned using the QuickChange kit from Stratagene to include a targeting site for the anti-tat ribozyme cassette. Mutagenesis. Subsequently, the mutagenized tat sequence was cloned into an expression vector based on the pMG plasmid from InvitroGen. The tat sequence was fused to the IRES at the first ATG using an NcoI site. The vector was further modified to include the ampicillin resistance gene and the SV40 origin of replication.
[0303]
The sequence containing the HIV-1 rev and RRE elements was obtained by excising the third exon of rev together with the RRE from pNL4-3 and cloned into the pLITMUS38 plasmid. The rev sequence up to nucleotide 208, including the second exon and part of the third exon up to the BamHI site, was assembled from three synthetic nucleotides using ETR and PCR. The PCR product was cloned into pUC18 and then subcloned into pLIT / RRrev3. The two fragments of rev were fused using the QuickChange kit. The RRE from HIV-2 was replaced by the HIV-1 RRE, and both constructs were cloned into the gag / pol / Zz vector. The degenerated rev sequence was also used directly for subcloning into a vector, such as a packaging construct for pVIRPac-2.
[0304]
To degenerate the first 42 nucleotides of gag, which is required for packaging and should be part of the vector plasmid, the BssHII / SpeI fragment from pNL4-3 was inserted into pLITMUS38. Subcloned. The gag sequence was degenerate using the Quick Change kit, thus eliminating all components of the packaging signal and reinserting the HIV major splice donor before the first ATG codon of gag. The degenerate gag is replaced with Dr. in place of the 5 'LTR to form a continuous gag sequence. Subcloned into the pNgp plasmid from Conde.
[0305]
The resulting construct contains the splice acceptor (SA) and splice donor (SD) sequences used to express the vif protein. This splicing results in the undesired degradation of the spliced retroviral (conditionally replicating) vector RNA and the reduction of the ribozyme cassette in the spliced mRNA, which is undesirable due to the reduced titer of the packaged transduction vector. Can bring about existence. Overlapping PCR was used to mutagenize the SA and SD sequences. The PCR product was inserted into the gag / pol construct and cloned, followed by insertion of the anti-U5 ribozyme cassette and rev and RRE elements.
[0306]
Vesicular stomatitis protein G (VSV-G) env protein was cloned into the first MCS of the pMG-tat vector to generate an envelope expression cassette. To further simplify the cloning step, VSV-G was cloned as a blunt-ended fragment into Bgl II filled in with Klenow polymerase. Constructs with the SV40 origin of replication (ori) were generated. The rev sequence was subcloned into a second MCS to make the packaging plasmid critical as a helper vector. The resulting plasmid was named pVIRPAC-2 (see FIG. 6).
[0307]
The gag / pol / Rz / RRE / rev cassette was subcloned into the pMG-tat-G plasmid (without SV40 ori) to generate a Herber vector from several packaging plasmids. Constructs with RRE from either HIV-1 or HIV-2 were produced (pVIRPac-1 and 1.2Rz in FIG. 6). As a control to test ribozyme function, the ribozyme cassette was deleted in the final HIV-2 RRE containing construct, generating pVIRPac-1.2. Finally, in order to test the hypothesis that forcing gag / pol RNA into the splicing machinery can prevent degradation of retroviral (conditionally replicating) vector genomic RNA, introns from β-globin were replaced with Inserted before the SV40 poly A signal (pVIRPac-1.2RzIn). Of course, in other aspects of the invention, the inserted intron is derived from HIV, preferably a complete HIV intron that ensures the directing of the RNA into the cell splicing machinery (eg, splicesomes).
[0308]
Example 4.
This example describes the efficacy of various helper vector constructs. A standardized protocol for retroviral vector production by transient transfection was used for those experiments. Large quantities of plasmid DNA were produced using known techniques. To generate the virus, 293T cells were co-transfected with a retroviral vector and a helper vector plasmid using the calcium phosphate method. Cell supernatants were collected about 40 hours after transfection, filtered through a 0.45 μm syringe filter, and dropped on HT1080 cells. Vector titers were calculated about 72 hours post-infection based on their transduction efficiencies as determined by flow cytometry. Arbitrary expression N*400,000*(Where N is the transduced cell fraction; 400,000 is the approximate number of cells at the time of infection; and F is the dilution factor) was used for titer calculations. .
[0309]
To enhance the safety of helper vectors by reducing the likelihood of producing RCV based on retroviral vector-based recombination with HIV-1, an anti-U5 ribozyme cassette is used in certain helper vector constructs. Was inserted. It cleaves ribozymes and destroys retroviral vector RNA when co-packaged in virions. However, ribozymes can also degrade vector RNA in producer cells, thus preventing virus production. To further increase stability, the helper construct included an RRE-2 element to further reduce the tendency for helpers and vectors to be co-packaged into viral particles. These helpers were used to package the pN1 (cPT) GFP vector.
[0310]
As shown in FIG. 7, the presence of the ribozyme on the helper construct had little effect on vector titers. Importantly, apart from vector RNA, helper constructs containing introns that affect cell trafficking of helper RNA (pVirPac1.2RzIn) also had no significant effect on vector titers. Vector titers produced this 2-plasmid system comparable to that obtained with the conventional 3-plasmid transfection system. A similar experiment with the helper construct, RRE-1, containing pVirPac1.1 showed a 5-fold lower packaging efficiency. Thus, incorporation of RRE-2 into the helper vector construct not only increased its stability by reducing the likelihood of homologous recombination, but also unexpectedly increased the efficiency of packaging.
[0311]
Example 5.
This example tests whether the expression of the MGMT gene from HIV-LTR spliced mRNA is sufficient for efficient selection of MGMT transduced cells by BG and BCNU. FIG. 10A shows the vector used. FIG. 10B shows effective cell viability and expansion in the presence of cell killing concentrations of BG / BCNU. The latter names are as follows: M, MGMT; I, IRES; G, GFP; W, Woodchuck-transcriptional element; and C, CMV promoter. All of the above elements are located downstream of the RRE element so that any genetic death 3 ′ to the RRE element is expressed from the spliced mRNA since the splice receptor site is located proximal to the gene insertion site. In the pN1 vector. The figure shows that control cells that were not transduced by the lentiviral vector ("CGFP") did not expand or survive, whereas all vectors expressing MGMT survived and expanded.
[0312]
Cells transduced by pN1CGIG died after 14 weeks, whereas cells transduced by pN1MCG died after 21 weeks. Importantly, cells transduced by pN1MIG and pN1MIG-W survive after 29 weeks, indicating that the cells transduced by the vector without the inserted internal polomotor had a prolonged period. Shows viability.
[0313]
Surprisingly, the vector expressing MGMT from the HIV-LTR spliced mRNA was very effectively selected. MGMT expression does not limit the range of loading genes to either MGMT or selection genes. The results indicate that either gene can be expressed from the HIV-LTR promoter in T cells. Similar data was obtained in non-T cells, indicating that expression of the gene from the HIV-LTR spliced mRNA could be spliced for gene expression in many cell types.
Furthermore, the bcistronic nature of the "MIG" construct indicates that multiple genes can be expressed when bound by an IRES. Other examples include MGMT or other selections with chemokines, interferons or other genetic antiviral agents.
[0314]
Example 6.
Human CD4+ T cells were tested for their sensitivity to BC or BCNU. CD14 wasted CD4+Cells were purified from peripheral blood with or without cytokine transfer. Cells were cultured in 3 μg / ml IL-2 for 4-7 days before BC and BCNU treatment. Under appropriate conditions in the absence of BFG and BCNU, CD4 + cells were expanded 100-fold in culture for 10 days. The doses tested were 0, 0.2, 0.5, 2, 5, 10, 20, 30, and 40 μM BC and 0, 2, 5, 10, 20, 30, 30 and 40 μM BCNU. A series of three experiments were performed.
[0315]
FIG. 11 shows representative results from the above. Expansion was reduced 20-fold after treatment with 10 μM BC and μM BCNU, and about 10-fold or less after treatment with 20 μM or more BCNU. CD4 by BCNU+Treatment of the cells did not result in growth retardation. Thus, unlike the Sup T1 cells used in the above example, CD4+Cells are not sensitive to low doses of BCNU alone. This indicates high MGMT-expressing primary CD4 + cells, although variations in MGMT expression are expected based on variations between T cell donors.
[0316]
The presence of both BG and BCNU at 10 μM or higher was best for sensitization of CD4 + cells, and BG at 0.5 μM and BCNU at 15 μM or higher sensitized the cells as well. Increasing BG dose did not increase cell killing, except that toxicity to CD4 cells increased with dose of BCNU.
As shown in FIG. 11, the level of selection generally increased 5-fold from baseline 20% to 100%. In one experiment, the selectivity was between 3% and 90%. A 10-100 fold expansion was found after selection and one week; a 20-400 fold expansion was found at a 2.5 fold selection level, with an average expansion of 80 fold.
[0317]
Example 7.
Previous studies suggest an interrelation between purging bone marrow autografts with improved disease-free viability after autologous transplantation. Purging of normal T cells from autologous grafts has also been used to reduce the risk of graft versus host disease. FIG. 13A shows the efficiency of transduction of tumor cells by a single transduction with pN1 (cPT) ASEnvGFP. FIG. 13B shows that the tumor cells were CD34.+The CD34 as stem cells do not show significant transduction after one transduction.+4 shows that they can be killed more selectively and effectively than stem cells.
[0318]
The above application for purging tumor cells from autologous bone marrow begins with harvesting bone marrow or collecting peripheral blood stem cells. CD34 + cells are purified through a CD34 antibody column and then transduced with a conditionally replicating vector at a MOI of 2-400 for 2-16 hours. The cells are optionally incubated in the presence of one or more cell activators, eg, cytokines, to help transduce or maintain the cells. Next, the cells are transferred to the subject to be treated.
[0319]
The ability to similarly target T cells in autologous transplants is the ability of Selective Transduction of T Cells to be simultaneously transduced by the US Attorney Docket No. 397272000400 filed August 31, 2000. Use a conditionally replicating vector in combination with the high efficiency stable transduction protocol in the patent application (not yet assigned).
[0320]
Example 8.
FIG. 14 (panel B) shows the effective pseudotyping of the HIV-1 vectors of the present invention by various envelope proteins.
Initial titers more similar to lentiviral vectors pseudotyped with the VSV-G envelope protein can be effectively increased through purification using either high speed centrifugation or diafiltration. The vector pN1 (cPT2) ASenvGFP was packaged with pVirPac1.2Rz2. The table below shows (a) total protein in the sample, (b) vector titer in the sample, and (c) purification of the vector from exogenous material (magnification) in the sample.
[0321]
[Table 1]
Figure 2004524813
[0322]
As can be seen from the table, after clarification of cell debris, the total protein in the vector supernatant sample was 3027 mg, and the vector titer at that stage was 5.9 × 106It is. Next, the sample underwent concentration by ultrafiltration, by which time the synthetic protein in this sample was 722 mg and the vector titer was 8.2 × 107With a 61.7-fold purification. After concentration by ultrafiltration, the sample was diafiltered, by which time the total protein in this sample was further reduced to 224 mg and the vector titer was 6.8 x 108/ Ml with 1650-fold purification. This indicates that non-vector exogenous proteins have been removed and the lentiviral vector pseudotyped with VSV-G can be purified using the above protocol.
[0323]
The above, as shown in FIG.10Can be used in combination with a vector produced in a Hela-tat cell line that produces a titer of
[0324]
Example 9.
Other helper constructs for pseudotyping a conditionally replicating vector have been developed by placing VSV-G expression under Rev-dependent control. Since RRE-containing mRNAs were not expressed in the absence of Rev, they were presumed to be defective due to the presence of the cis repressor sequence (CRS) present in the gag / pol, pol and env genes. CRS has been reported to entrap mRNA in the nucleus, destabilize the mRNA, or prevent binding of the ribosome to the mRNA. Thus, the presence of trans-supplied CRS and Rev, combined with mRNA splicing, can be used to regulate gene expression.
[0325]
The Rev / RRE / CRS system was used to control VSV-G expression in a Rev-dependent manner. Helper constructs for this approach include 5 'splice donor sites; HIV-2 RRE and 3' splice acceptor sites (preferably for tat / rev); propensity for recombination with HIV-1 based vectors. And optionally a non-inducible promoter in place of any inducible promoter, such as the immediate CMV (IE) promoter. VSV-G encoding RNA is produced without induction, but is regulated by the presence of Rev, as only unspliced RNA can be transported to the cytoplasm without Rev and expressed. . VSV-G expression remains Rev-mediated because Rev prevents mRNA splicing and nuclear retention of transcripts controlled by CRS.
[0326]
Preferably, the splice donor site is not a synthetic 5 '[beta] -globin donor site, but is a native HIV, or HIV analog, splice donor site. HIV-2 RRE is a 280 bp fragment containing both the HIV-2 RRE, and a splice acceptor site for Tat / Rev; and the CRS is a 550 bp internal fragment from the HIV-2 pol sequence. CRS and RRE elements from HIV-2 can be prepared by PCR. Non-limiting examples of such helper constructs include pCGCRSRRF, pCGCRSRzRRE, and others shown in FIGS. 15A-15E. The final plasmid construct was confirmed by multiple restriction enzyme digests. pEH-GP and pCMV-GP are constructs that constitutively express the gag-pol polyprotein, but other promoters, including lentivirus or HIV promoters, can be used if desired.
[0327]
FIG. 17 shows the results from the use of many different splice donor combinations for Rev-dependent expression of VSV-G. As shown, removal of tetracycline results in Rev-dependent expression.
Additional examples of splice-donor site combinations and consensus sequences are provided below. All can be used, but HIV major, HIV-1 env, HIV-2 major, and analog splice-donor combinations are preferred.
[0328]
Figure 2004524813
[0329]
An example 10.
Prior to use, various storage buffers and conditions were tested to identify appropriate conditions for storage of the vector. The result is shown in FIG. The ability to store the vector at -20 ° C and in a pharmaceutically acceptable buffer without significant loss of vector recovery would be of enormous advantage in maintaining the vector prior to use. Of course, storage of the vector at about -80 ° C, about -20 ° C, and about 4 ° C in other pharmaceutically acceptable compositions can also be easily performed.
[0330]
An example 11.
This example describes the amino acid sequence of a chimeric HIV CTL epitope for use in practicing the present invention. The sequence comprises the first methionine (M) to initiate translation, followed by various contiguous subsequences corresponding to p17, p24, p15, pol, Rev, gp120env, gp41env and nef, respectively.
[0331]
[Table 2]
Figure 2004524813
[0332]
An example 12.
This example provides elements of aspects of the invention as described above. The invention includes a conditionally replicating viral vector comprising one gene (or other nucleic acid) to be expressed, and one or more first nucleotide sequences, wherein the vector comprises (a) B.) Replicating in the host cell only on the basis of complementation with a wild-type virus strain, a helper virus or a helper vector, each of which is sensitive to the presence of said one or more first nucleotide sequences; C.) Comprising one or more substitutions, insertions or deletions that are resistant to said one or more first nucleotide sequences and (c) reduce the tendency to generate replication competent vectors.
[0333]
To reduce the tendency to generate replication competent vectors, the present invention provides vectors comprising degenerate sequences with respect to one or more sequences of helper constructs, host cell nucleic acid content, or other nucleic acids. I do. In addition, the helper construct can also include degenerate sequences for one or more sequences of vectors, host cell nucleic acid content or other nucleic acids.
[0334]
The vectors of the present invention can also include one or more sequences that target a helper construct. Such sequences include a genetic antiviral agent and are preferably ribozymes or antisense nucleic acids (or encode). Preferably, the ribozyme and antisense sequences ensure their base pair complementarity with their respective targets through GU base pairing in addition to standard AT, AU and GC base pairing. Can receive. Similarly, helper constructs of the present invention can also include the same type of sequence to target a vector.
[0335]
A helper vector of the invention can also include one or more sequences that affect the localization of RNA expressed by the helper relative to the vector, or cell trafficking. For example, a helper vector can include an intron, a heterologous RRE, as compared to a vector, or a heterologous gag sequence, as compared to a vector. The helper vector can also include a degenerated gag and / or pol sequence relative to the vector, such that the helper and vector RNA are probably co-localized. Helper vectors can also include a splice-donor site so that the packaging and RRE signals (sequences) are removed from the RNA to prevent their co-localization with the vector RNA. Such a splice-donor site can also be present in the helper vector to provide differential tracking of the vector as compared to the helper vector or wild-type virus.
[0336]
The helper vector of the invention can also pseudotype the vector of the invention. Typical examples include VSV-G, RD114, rabies virus, GALV and chimeric envelope proteins. The helper vector of the invention also preferably relates to the vector, from a heterologous virus. An example is an HIV-2 derived helper vector. The method of the invention involves the use of such a helper vector to replicate the vector of the invention.
[0337]
Exemplary vectors of the invention include those in the series of pN1 and pN2 shown in FIGS. 1A-1K, with the removal or replacement of the GFP sequence. Preferably, the vector carries at least an antisense sequence and a cPT inclusion sequence. Exemplary helper constructs of the invention include those of the series of pVirPac as shown in FIGS. 6A-6G, with and without ribozymes.
[0338]
All vectors and helpers of the present invention may be degenerate as described above or, if necessary, in other parts of the construct. Preferred degeneracy is for codons used selectively in human cells. Vectors and helpers can also be chimeric in nature, such that they are derived from different naturally occurring and synthetic nucleic acids. However, particularly preferred vectors are derived from HIV-1 or encode the HIV-1 Tat protein. On the other hand, the vector does not encode a tat protein supplied by a helper vector, wild-type virus or host cell.
[0339]
The vectors of the present invention also preferably do not encode or express viral accessory proteins. Vectors can also comprise nucleic acids that, when present in a host cell, reduce, minimize or prevent viral infection, or render the cell resistant to toxic agents. Examples of such nucleic acids include cell surface proteins or truncated CCR5 proteins, preferably CCR5Δ32T proteins. Other examples include nucleic acids encoding resistance to drugs or DNA damaging agents, preferably multiple drug resistance, or MGMT variants, particularly G156A variants. Additional examples include nucleic acids encoding a transdominant phenotype. A typical example is the transdominant HIV-1 gag sequence.
[0340]
The vectors of the present invention can also include sequences that assist in expressing the heterologous sequence. A typical example is an insulator sequence. Vectors can also include sequences that improve the transduction of the vector into cells. A typical example is a 545 base pair sequence comprising the cPT described herein, although smaller or larger fragments containing the cPT may be used. Vectors can also include LTRs for expressing genes and nucleic acids, including LTRs modified at the transcription binding site located thereon. Preferably, such a modified LTR is included in a lentiviral vector. The method of the invention involves the use of such vectors.
[0341]
The vectors of the present invention can also express at least two genes using appropriately located splice sites or IRES elements. Vectors can also be packaged in viral particles with one or more chimeric envelope proteins that stimulate the target or host cell for transduction. In addition, the vector may be packaged in a cell, wherein the helper comprises a protein or the helper comprises a Rev / RRE / CRS system to regulate gene expression. The method of the invention involves the use of such vectors.
[0342]
The vectors of the present invention can also be used to selectively kill transduced cells, in combination with the administered agents that are not normally toxic to non-transduced cells. Preferably, such vectors work by producing nucleic acid molecules rather than proteins. A typical example is the production of anti-MGMT antisense or ribozyme nucleic acid molecules. The method of the invention involves the use of such vectors.
[0343]
The present invention also provides a method for storing the vector of the present invention.
All references cited herein, such as patents, patent applications, and publications, are incorporated herein by reference. As used herein, all terms used in the singular include both the singular and the plural. Although the present invention has been described by emphasis on the preferred embodiments, variations in the preferred embodiments may be prepared and used, and the invention may be practiced otherwise than as specifically described herein. It will be apparent to those skilled in the art that The present invention is intended to cover such variations and other implementations. Accordingly, the present invention includes all modifications that fall within the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG.
Figures 1A-1K show specific improved, conditionally replicating vectors encompassed by the present invention: pN1 (cPT) ASenvGFP (452), pN1 (cPT2) ASenvGFP, pN1 (cPT) cGFP, pN1GFP (cPT). ) T, pN1 (cPT) GFPTAR, pN1GFP (cPT) VT, pN2GFP, pN2ASenvGFP (418) and pN2 (spe) ASenvGFP. Of course, the marker gene for green fluorescent protein (GFP) may be removed prior to using the vector for the uses described herein. Indication: N1, the packaging sequence from gag without the gag / pol sequence but shown as gag ′ or gag ″, and the termination codon located about 40 base pairs from the ATG of the gag sequence. A minimal HIV-1 derived vector; N2, a vector derived from HIV-1 capable of expressing gag / pol sequence; AS, antisense; ASenv, env sequence present in antisense orientation; gag, pol, and env, respectively Coding sequences for viral core, reverse transcriptase and envelope-forming proteins; tat, rev, rre and nef; additional viral genes; cPTc, minimal central polypyrimidine-based sequence; cPT, large insertion of approximately 548 base pairs. Central polypyrimidine-based body; cPT2, about 438 Central polypyrimidine system comprising the sequence of base pairs (not encompass the same gag sequences cPT); spe, gag / pol sequences are not translated; GFP, encoded edge color fluorescent proteins.
FIG. 2
FIG. 2 shows the DNA sequences of wild-type HIV U5 RNA SEQ ID NO: 1 (A) and the modified crHIV U5 RNA SEQ ID NO: (B). The numbers refer to the number of bases downstream from transcription.
FIG. 3
Figures 3A-3E show the effect of the ratio of helper vector: conditionally replicating (cr) vector on the titer of the resulting cr vector. FIG. 3A shows a molar ratio of 1: 0.5 to produce the highest titer for pN1 (cPTc) GFP; FIGS. 3B and 3C show the highest titers for pN1 (cPT) GFP and pN1 (cPT2) ASenvGFP, respectively. 3D and 3E show a molar ratio of 1: 1.5 to provide the highest titers for pN1cGFP and pN2cGFP, respectively. The vectors are shown in FIG. 1, except that pN1 (cPT) GFP lacking the antisense env sequence, and pN1cGFP or pN2cGFP with the inserted cytomegalovirus (CMV) promoter to express GFP. except. The figure is at least 1.5 × 107Shows that the conditions for the production of a titer of 5 transduction units / ml were achieved with the two plasmid systems.
FIG. 4
4A and 4B show maps of two conditionally replicating vectors based on HIV-2; pS1cGFP and pS2cGFP. The designations pS1 and pS2 refer to the absence or presence of the gag / pol sequence as described above for pN1 and pN2. Display c shows the presence of the CMV promoter to direct GFP expression.
FIG. 5
5A and 5B show the effect of different helper vector constructs on pS1cGFP and pS2cGFP packaging. The effect of different molar ratios between the helper vector and the conditionally replicating vector was tested, along with the effect of different RREs on the helper vector. As shown, the use of a 1: 1 ratio of helper vector: conditionally replicating vector was more effective at generating functional vector particles than the other ratios tested.
FIG. 6
FIGS. 6A-6G show the following various helper vector constructs: pVIRPAC-1, pVIRPAC-2, pVIRPAC-1.1Rz, pVIRPAC-1.2, VirPac1.2Rz, pVIRPAC-1 as encompassed by the present invention. 2 shows the structures of 2Rz2 and pVIRPAC1.2RzIn. Rz refers to the presence of the anti-U5 ribozyme, and 1.1 and 1.2 refer to helpers with RREs from HIV-1 and HIV-2, respectively.
FIG. 7
FIG. 7 shows the effect of one or more ribozymes on viral vector titers. pN1 (cPT) GFP is composed of pVirPac1.2 (without ribozyme), pVirPac1.2RzIn (including one ribozyme and an intron), pVP1.2Rz (including one ribozyme) or pVP1.2Rz2 (containing two ribozymes). ) In the presence of HeLa-tat cells. As shown by the graph, the presence of one ribozyme (pVirPac1.2Rz), or an intron designed to affect cell trafficking of ribozymes and helper RNA (pVirPac1.2RzIn), was significant relative to vector titer. Had no significant effect. PCR analysis of titer samples for co-packaged helper constructs showed low co-packaging in the presence of ribozyme versus high co-packaging in the absence of ribozyme. The indicator "VirPac" may also be indicated as "VIRPAC" or "VP".
FIG. 8
FIG. 8 shows the inhibitory effect of vectors from a series of pN1 and pN2 on wild-type HIV replication in T cells. T cells were first transduced with the vector and then challenged with wild-type virus at a multiple infection of 0.1 for 100% of the transduced cells. Virus replication was assayed by the p24 ELISA antigen capture assay. pN2ASenvGFP showed sufficient inhibition of wild-type virus replication.
FIG. 9
Figures 9A and 9B show potent inhibition of wild-type HIV replication by pNl and pN2 based vectors. FIG. 9A shows the potent inhibition of wild-type HIV in human T cells by pN1GFP (cPT) VT and pN2ASEnvGFP as compared to control tumor cells based on infection with wild-type HIV. FIG. 9B shows similar results in T cells for pN1 (cPT) ASEnvGFP and pN2ASenvGFP.
FIG. 10
10A and 10B show vectors and their use for selecting transduced cells. FIG. 10A shows the mechanism of the vector used, where pN1CMIG and pN1MCG contain an internal CMV promoter, and pN1MIG and pN1MIG-W express the MGMT gene through the HIV-LTR promoter. FIG. 10B shows a graph of the expansion of SupT1 cells transduced with the above vector and selected by BC and BCNU, as described in Example 5 below.
FIG. 11
FIG. 11 (panels AF) shows selection of transduced primary CD4 + cells by BG and BCNU. CD4 transduced by pN2MIG+Cells were cultured in 0, 0.5, 2, 5, 10, and 10 μM BG (shown in panels AF, respectively) with the indicated concentrations of BCNU. Panel F further shows the results of a 1: 5 fold dilution of the transduced cells, followed by treatment with 10 μM BG and the indicated concentrations of BCNU. The starting level of 3% GFP + cells in Panel F increased at least 32 fold to 97% (so far not found in vitro).
FIG.
FIG. 12 shows the effect of ribozymes on preventing co-packaging of helper RNA into vector preparations. The virus-containing supernatant was extracted by "boom extraction" and DNase I digestion followed by qualitative reverse transcriptase-PCR (RT-PCR) detection of the HIV-1 gag-pol region found in the helper construct. Entrusted to you. As shown, the presence of one or two ribozymes (pVP1.2Rz or pVP1.2Rz2) in the helper construct used isThe amount of co-packaged helper vector was significantly lower than the helper (pVP1.2).
FIG. 13
13A and 13B show CD34.+5 shows the ability to purge tumor cells from stem cells. FIG. 13A shows that at an MOI of 10, pN1 (cPT) ASenvGFP transduced 98.52% of SupT1 tumor cells after one transduction. FIG. 13B shows CD34+Indicates that no significant transduction was found in the transduction of the cells after one transduction. Only after 3 rounds was significant transduction observed. Indication: 1/2 / A refers to one transduction, two MOIs and the presence of viral accessory protein in the transduced vector, and 3/50 three transductions and 50 MOIs. To mention.
FIG. 14
FIG. 14A shows the structures of VSV-G wild type, RD114 wild type and chimeric envelope proteins with the indicated extracellular, transmembrane and cellular domains. FIG. 14B shows the power of the HIV-1 vector pseudotyped in HT1080 by different envelope proteins (VSV-G wild type, rabies virus G, RD114 wild type and RD114E, chimeric VSV-G and RD114 construct). Indicates the value.
FIG.
FIGS. 15A-15E are diagrams of specific packaging-based constructs encompassed by the present invention: p (CGCRSRRE), p (TRETTApuro), p (BI-RevTat), p (EH-GP) and p (EH-GP). CMV-GP). FIG. 15F shows the configuration of the rev-dependent VSV-G construct.
FIG.
FIG. 16 shows the yield of pN1 (cPT) GFP vector per cell construct before and after enrichment in Hela-tat cells. As shown, the yield was approximately 10% under either set of conditions.10To survive.
FIG.
FIG. 17 shows the results from using the Rev / RRE / CRS system to control VSV-G expression.
FIG.
FIG. 18 shows the effect of storage buffer on vector recovery after 3-5 weeks of storage at different temperatures. As shown, the presence of 10% trehalose or 10% glucose in either D-PBS or HBS provided good recovery of the vector after storage at -20 or -80 <0> C.

Claims (22)

発現される遺伝子及び1又は複数の第1ヌクレオチド配列を含んで成る、条件付けで複製するウィルスベクターであって、
(a)前記1又は複数の第1ヌクレオチド配列の存在に対してそれぞれ感受性である、ウィルス、ヘルパーウィルス又はヘルパーベクターの野生型株による補完に基づいてのみ、宿主細胞において複製し;
(b)前記第1ヌクレオチド配列の存在に対して耐性であり;そして
(c)複製コンピテントベクターを生成する可能性を低下させる、1又は複数の置換、挿入又は欠失を含む;
ことを特徴とするベクター。
A conditionally replicating viral vector comprising the expressed gene and one or more first nucleotide sequences,
(A) replicating in a host cell only upon complementation by a wild type strain of a virus, helper virus or helper vector, each of which is susceptible to the presence of said one or more first nucleotide sequences;
(B) resistant to the presence of said first nucleotide sequence; and (c) comprising one or more substitutions, insertions or deletions, which reduce the likelihood of generating a replication competent vector;
A vector, characterized in that:
前記1又は複数の置換が、ヒト細胞において選択されるコドンへの縮重である請求項1記載のベクター。2. The vector of claim 1, wherein said one or more substitutions is a degeneracy to a codon selected in a human cell. 前記ベクターが、HIV−1及びHIV−2からの配列を含んで成るキメラベクターである請求項1記載のベクター。The vector according to claim 1, wherein the vector is a chimeric vector comprising sequences from HIV-1 and HIV-2. 前記ベクターが、ウィルス補助タンパク質をコードしないか、又は発現しない請求項1記載のベクター。2. The vector of claim 1, wherein said vector does not encode or express a viral accessory protein. 前記ベクターが、HIV−1由来であるか、又HHIV−1 Tatタンパク質をコードする請求項1記載のベクター。The vector according to claim 1, wherein the vector is derived from HIV-1 or encodes an HIV-1 Tat protein. 前記1又は複数の第1ヌクレオチド配列が、1又は複数のリボザイム又はアンチセンス配列である請求項1記載のベクター。The vector according to claim 1, wherein the one or more first nucleotide sequences are one or more ribozyme or antisense sequences. 前記ベクターが、Tatタンパク質をコードしないか、又は発現しない請求項1記載のベクター。2. The vector of claim 1, wherein said vector does not encode or does not express a Tat protein. 宿主細胞中に存在する場合に、ウィルス感染を低め、最少にし、もしくは妨げる核酸配列、又は前記細胞を毒性剤に対して耐性にする核酸配列をさらに含んで成る請求項1記載のベクター。The vector of claim 1, further comprising a nucleic acid sequence that reduces, minimizes, or prevents viral infection when present in a host cell, or a nucleic acid sequence that renders the cell resistant to a toxic agent. 前記第1核酸配列が、トランスドミナント表現型(transdominant phenotype)をコードする請求項1記載のベクター。2. The vector of claim 1, wherein said first nucleic acid sequence encodes a transdominant phenotype. 前記ベクターがさらに、インスレーター(insulator)配列を含んで成る請求項1記載のベクター。2. The vector of claim 1, wherein said vector further comprises an insulator sequence. 前記ベクターに存在する核酸配列の発現を調節するために、LTR又は修飾されたLTRをさらに含んで成る請求項1記載のベクター。The vector according to claim 1, further comprising an LTR or a modified LTR to regulate the expression of a nucleic acid sequence present in the vector. HIVスプライス部位又はIRESをさらに含んで成る請求項1記載のベクター。2. The vector of claim 1, further comprising an HIV splice site or an IRES. 請求項1〜12のいずれか1項記載のベクターを補完することができるヘルパーベクター。A helper vector capable of complementing the vector according to any one of claims 1 to 12. 前記ベクターが、前記条件付けで複製できるベクターをさらに擬似分類することができる請求項13記載のヘルパーベクター。14. The helper vector according to claim 13, wherein the vector is capable of further pseudo-classifying a vector that can be replicated under the condition. 前記条件付けで複製するベクターを標的にする1又は複数のリボザイム又はアンチセンス配列をさらに含んで成る請求項13記載のヘルパーベクター。14. The helper vector of claim 13, further comprising one or more ribozyme or antisense sequences targeting the conditionally replicating vector. 前記ベクターが、HIV−2由来である請求項13記載のヘルパーベクター。14. The helper vector according to claim 13, wherein the vector is derived from HIV-2. 1又は複数のキメラ性エンベロープタンパク質を含んで成るウィルス粒子にパッケージされた請求項1〜12のいずれか1項記載のベクター。13. The vector according to any one of claims 1 to 12, packaged in a viral particle comprising one or more chimeric envelope proteins. 請求項1〜12のいずれか1項記載のベクターを補完することができる、タンパク質であるヘルパー。A helper that is a protein that can complement the vector according to any one of claims 1 to 12. 請求項1〜12又は17のいずれか1項記載のベクターを用いて、注目の1又は複数の核酸を発現する方法。A method for expressing one or more nucleic acids of interest using the vector according to any one of claims 1 to 12 or 17. 超遠心分離ではなく、高速遠心分離を含んで成る、請求項1〜12又は17のいずれか1項記載のベクターを生成する方法。18. A method for producing a vector according to any one of claims 1 to 12 or 17, comprising high speed centrifugation rather than ultracentrifugation. 請求項1〜12又は17のいずれか1項記載のベクターにより細胞を形質導入することを含んで成る、殺細胞方法。A cell killing method comprising transducing a cell with the vector according to any one of claims 1 to 12 or 17. 造血幹細胞(HSC)の選択方法であって、前記細胞が請求項1〜12又は17のいずれか1項記載のベクターと接触された後、HSCを含む細胞集団と細胞毒性剤とを接触することを含んで成る方法。A method for selecting hematopoietic stem cells (HSCs), comprising contacting a cell population containing HSCs with a cytotoxic agent after the cells are contacted with the vector according to any one of claims 1 to 12 or 17. A method comprising:
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