JP2007510412A - レトロウイルスベクター及びレンチウイルスベクター - Google Patents

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Abstract

目的ヌクレオチド(NOI)を所望の標的部位に送達する能力を有し、NOIは第VIII因子をコードし、NOIを所望の標的部位に送達した後に第VIII因子が発現される、レンチウイルスベクター。

Description

本発明はベクターに関する。
詳細には、本発明は、レトロウイルス粒子中で遺伝物質をパッケージングして発現させる新規の系に関する。
レトロウイルスとは、溶解性ウイルスとは異なる生活環を有するRNAウイルスである。この点において、レトロウイルスは、DNA中間体を介して複製される感染性のもの(entity)である。レトロウイルスが細胞に感染すると、そのゲノムは逆転写酵素によってDNAの形態に変換される。DNAのコピーは、新しいRNAゲノム、及び感染性ウイルス粒子の組立てに必要な、ウイルスにコードされたタンパク質を産生するための鋳型として役割を果たす。
感染過程の間、レトロウイルスは最初に特異的な細胞表面受容体に付着する。感受性のある宿主細胞内の進入に際し、レトロウイルスRNAゲノムは、親ウイルスの内部に保有されている、ウイルスにコードされた逆転写酵素によってDNAへと複写される。このDNAは宿主細胞の核に輸送され、次いでそこで宿主ゲノム内に組み込まれる。この段階では、これは一般的にプロウイルスと呼ばれる。プロウイルスは細胞分裂の間宿主の染色体内で安定しており、他の細胞性遺伝子と同様に転写される。プロウイルスはタンパク質及び追加のウイルスを作製するために必要なパッケージング機構をコードし、時折「出芽」と呼ばれる過程によって、細胞から出ることができる。
それぞれのウイルスは、ウイルス粒子タンパク質及び酵素をコードする、gag、pol及びenvと呼ばれる遺伝子を含む。プロウイルス内では、レトロウイルスのゲノムの両端には末端反復配列(LTR、long terminal repeats)と呼ばれる領域が隣接している。LTRはプロウイルスの組込み及び転写を司っている。また、これらはエンハンサー−プロモーター配列としての役割も果たす。言い換えれば、LTRはウイルス遺伝子の発現を制御することができる。レトロウイルスRNAのキャプシド形成は、ウイルスゲノムの5’末端に位置するpsi配列に基づいて起こる。
LTR自体は、U3、R及びU5と呼ばれる3つの要素に分割することができる同一の配列である。U3は、RNAの3’末端に独特な配列に由来する。RはRNAの両末端で繰り返される配列に由来し、U5はRNAの5’末端に独特な配列に由来する。3つの要素の大きさは、様々なレトロウイルス間で大幅に変化することができる。
プロウイルスの転写の制御は、概ねウイルスのLTRの非コード配列に任される。転写開始部位は左側のLTR中のU3とRとの境界にあり、ポリ(A)付加(停止)部位は右側のLTR中のRとU5との境界にある。U3は、細胞性及び一部の場合はウイルス性の転写活性化タンパク質に応答性のあるプロモーター配列並びに複数のエンハンサー配列を含めた、プロウイルスの転写制御要素のほとんどを含む。一部のレトロウイルスは、遺伝子発現の調節に関与するタンパク質をコードするtat、rev、tax及びrexなどの遺伝子のうち、任意の1つ又は複数を有する。
プロウイルスDNAの転写により、RNAプロセッシングによって生じる完全長のウイルスRNAのゲノム及びサブゲノムの大きさのRNA分子が再作製される。典型的には、すべてのRNA産物が、ウイルスタンパク質産生の鋳型として役割を果たす。RNA産物の発現は、RNA転写物のスプライシング及び翻訳中におけるリボソームのフレームシフトの組合せによって果たされる。
RNAスプライシングとは、介在性、すなわち「イントロン」のRNA配列が除去されて、残った「エクソン」配列がライゲーションされて翻訳の連続的な読み枠が提供される過程である。レトロウイルスDNAの一次転写物はいくつかの方法で改変され、細胞性mRNAに酷似している。しかし、すべてのイントロンが効率的にスプライシングされるほとんどの細胞性mRNAとは異なり、新しく合成されたレトロウイルスRNAは2つの集団に転じられる。一方の集団はスプライシングされずにゲノムRNAとして役割を果たし、他方の集団はスプライシングされてサブゲノムRNAを提供する。
1回及び複数回スプライシングされたRNAのどちらについてもその合成を指示する複合レトロウイルスは、RNA上の配列と、HIV−1中のrevなどのアクセサリー遺伝子の1つのタンパク質産物との相互作用によって、様々なゲノム及びサブゲノムの大きさのRNA種の輸送及びスプライシングを調節する。
レトロウイルスは、とりわけNOI又は複数のNOIを1つ若しくは複数の目的部位へ移動させるための送達系(送達ベヒクル若しくは送達ベクターとも表現される)としてしばしば用いられる。移動は、in vitro、ex vivo、in vivo、又はその組合せで行うことができる。このように用いた場合、レトロウイルスは一般にレトロウイルスベクター又は組換えレトロウイルスベクターと呼ばれる。レトロウイルスベクターは、受容体の用法、逆転写及びRNAパッケージングを含めたレトロウイルスの生活環の様々な側面を研究するために活用されてきた(Miller, 1992 Curr Top Microbiol Immunol 158:1-24に総説されている)。
遺伝子治療で用いるための典型的な組換えレトロウイルスベクターでは、gag、pol及びenvのタンパク質コード領域の1つ又は複数の少なくとも一部をウイルスから取り除き得る。これにより、レトロウイルスベクターは複製に欠陥をもつこととなる。そのゲノムを宿主ゲノム内に組み込む能力を有するが、改変されたウイルスゲノムは構造タンパク質を欠くために自身を増殖させることができないウイルスを作製するために、取り除いた部分はさらにNOIで置き換えてもよい。宿主ゲノム内に組み込まれると、NOIの発現が起こり、例えば治療効果及び/又は診断的効果がもたらされる。したがって、NOIの目的部位への移動は、典型的には、NOIを組換えウイルスベクター内に組み込ませること;改変したウイルスベクターをウイルス粒子コーティング内へパッケージングすること;及び標的とした細胞又は標的とした細胞集団などの目的部位の形質導入によって果たされる。
パッケージング又はヘルパー細胞系と組換えベクターとの組合せを用いることによって、例えば後に目的部位の形質導入を行うために多量のレトロウイルスベクター(例えば適切なレトロウイルスベクターの力価を調製するため)を増殖及び単離することが可能である。
一部の場合では、増殖及び単離により、レトロウイルスのgag、pol及びenv遺伝子が単離され、それらが個別に宿主細胞内に導入されて「パッケージング細胞系」が生じることが起こり得る。パッケージング細胞系は、レトロウイルスDNAのパッケージングに必要なタンパク質を産生するが、psi領域を欠くためにキャプシド形成をもたらすことはできない。しかし、NOI及びpsi領域を保有する組換えベクターをパッケージング細胞系内に導入した場合、ヘルパータンパク質がpsi陽性の組換えベクターをパッケージングして、組換えウイルスのストックを産生することができる。このことを用いて、NOIを細胞のゲノム内に導入するために細胞の形質導入を行うことができる。そのゲノムがウイルスタンパク質の作製に必要な遺伝子をすべて欠いている組換えウイルスは、1回のみ形質導入することができ、増殖することができない。標的細胞の形質導入が1回のみ可能なこのようなウイルスベクターは、複製欠陥ベクターとして知られている。したがって、NOIは、潜在的に有害なレトロウイルスが生じることなしに宿主/標的細胞のゲノム内に導入される。利用可能なパッケージング系の概要は、"Retroviruses"(1997 Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 449)に示されている。
レンチウイルスベクター系の開発に相当な関心がもたれている。この関心は、第1に、HIVに感受性のある細胞を抗HIV治療遺伝子の標的とするためにHIVに基づいたベクターを用いるという概念、及び第2に、レンチウイルスは非分裂細胞に感染することができるので(Lewis & Emerman 1993 J.Virol. 68, 510)、これらのウイルスに基づいたベクター系は非分裂細胞に形質導入するすることができるであろうという予測(例えばVile & Russel 1995 Brit. Med. Bull. 51, 12)から生じている。HIVに基づいたベクター系は産生されており(Buchschacher & Panganiban 1992 J.Virol. 66, 2731)、CD4+細胞、及び予測どおり、非分裂細胞に形質導入するために用いられている(Naldini et al, 1996 Science 272, 263)。さらに、レンチウイルスベクターは、目的遺伝子の非常に安定した長期的な発現を可能にする。その期間は、in vivoにおいて、形質導入したラット神経細胞で少なくとも1年間であることが示されている(Biennemann et al, 2003 Mol. Ther. 5, 588)。MLVに基づいたベクターは、目的遺伝子を6週間の間しか発現させることができなかった。
場合によっては、レンチウイルスベクターの産生において、治療遺伝子を産生(producer)細胞内で発現させないことが望ましく、これは、いくつかの機構によってウイルス力価の低下が生じ得るからである。これを防ぐためには、本発明者らの国際公開公報WO99/15683号及び国際公開公報WO00/56910号に記載のスプリットイントロン構成のベクターを採用することが可能である。しかし、LTRプロモーターからの発現レベルは一般に内部プロモーターからの発現レベルよりも低い。
血友病Aは5,000人に1人の男性を冒し、血漿中の第VIII因子タンパク質の欠乏によって引き起こされる。血液中の第VIII因子の活性レベルに基づいて、血友病Aは軽度、中程度、及び重篤の型に分類される。血友病A患者の50%はこの疾患の重篤な型に罹患しており、これは自発性且つ長引く出血症状を特徴とする。
第VIII因子とは、凝血経路の補因子である。第VIII因子は血液中に循環しており、その担体タンパク質であるフォンウィルブランド因子と非共有結合で複合している。この相互作用は第VIII因子を安定化し、第VIII因子と膜表面との会合を防ぐ。第VIII因子からその活性状態である第VIIIa因子への変換は、トロンビン又は第Xa因子による第VIII因子のタンパク質分解を介して起こる。ヒト第VIII因子は単鎖ポリペプチドとして合成され、予想される分子量は265kDaである。第VIII因子の遺伝子は2351個のアミノ酸をコードし、タンパク質が細胞内でプロセッシングされて、主にA1、A2、及びBドメインを含む200kDaの重鎖並びにA3、C1、及びC2ドメインを含む80kDaの軽鎖からなるヘテロ二量体が得られる(Kaufman et al., J. Biol. Chem., 263:6352-6362 [1988])。単鎖ポリペプチド及びヘテロ二量体はいずれも不活性の前駆体として血漿中を循環する(Ganz et al., Eur. J. Biochem., 170:521-528 [1988])。血漿中における第VIII因子の活性化はA2ドメインとBドメインとの間のトロンビンの切断によって開始され、これによりBドメインが放出され、その結果A1及びA2ドメインからなる重鎖が生じる。タンパク質分解された第VIIIa因子はフォンウィルブランド因子から解離する。第VIIIa因子及び第IXa因子を含む膜結合複合体が形成され、これが次いで凝血カスケード中の第X因子を活性化させる。血友病は、点突然変異、欠失、又はストップコドンを生じる突然変異から起こり得る(Antonarakis et al., Mol. Biol. Med., 4:81 [1987]を参照されたい)。
現在、血友病Aは精製した第VIII因子を血液中に頻繁に注入することによって治療されている。血友病Aを治療するこの方法は出血の頻度及び重篤度を軽減させるが、この治療は精製した第VIII因子の入手可能性及び費用、in vivoにおける第VIII因子の半減期が短いこと、並びに汚染AIDSウイルス及び肝炎ウイルスを除去する必要性によって制限されている。現在では組換え第VIII因子が利用可能であるが、この第VIII因子維持療法の形態は高価且つ慢性的である。
遺伝子治療は、血友病Aのタンパク質注入治療に代わる魅力的な代替方法である。2つの遺伝子治療手法を用い得る。In vivo遺伝子治療では、第VIII因子タンパク質をコードするヌクレオチド患者の細胞内に導入する。Ex vivo遺伝子治療技法では、第VIII因子タンパク質をコードするヌクレオチドを、in vitroで培養した細胞内に導入する。その後、形質転換して培養細胞を患者に再移植する。
第VIII因子の生物発生及び分泌の研究は、有意な量の第VIII因子を発現するヒト細胞系の不足により制限されている。分泌の分析は自己遺伝子の発現に限定されている。一般に、これらの研究では第VIII因子の発現レベルが低いことが示されている。例えば、Lenting et al. (1998) Blood 92:3983-3996、Connelly et al. (1996) Human Gene Therapy 7:183-195、Kaufman et al. (1989) Mol. Cell. Biol. 9: 1233、Dorner et al. (1987) J. Cell Biol. 105:2665及びそれ中に引用される参考文献を参照されたい。
ヒト及びイヌ科動物の研究では、肝臓移植後に第VIII因子レベルが正常値まで上昇し、この間、第VIII因子は肝外合成されることができないことが示されている。これは、肝臓が臨床的に有意な量の第VIII因子タンパク質を合成することを示している。肝細胞が第VIII因子を発現することは当分野で周知であるが、他の種類の肝細胞が第VIII因子を合成しているかどうかは依然として議論の余地がある。総説には、いずれも本明細書中に参考として組み込まれているBloom et al. (1979) Clin. Haematol. 8:53-77及びLenting (1998) Blood 92:3983-3996を参照されたい。
血友病Aを治療するための数多くの様々な遺伝子治療手法が現在研究されている。Ex vivo遺伝子治療技法により、第VIII因子タンパク質の発現は、形質導入したin vitroで培養した細胞で低く、in vivoでは検出不可能であることが判明している(すべて本明細書中に参考として組み込まれている、Lynch et al. (1993) Hum. Gene Therapy 4:259;Chuah et al. (1995) Hum. Gene Ther. 6:1363;Hoeben et al. (1990) J. Biol. Chem. 265:7318;Hoeben et al. (1993) Hum. Gene Ther. 4:179;Israel et al. (1990) Blood 75:1074及びvan der Eb (1996) J. Clin. Biochem. Nutr. 21: 78-80を参照されたい)。これは、より高いレベルの第VIII因子の発現を可能にする構築体を開発する必要性が存在することを示唆している。
米国特許第6221349号及び第6200560号はいずれも、アデノ関連ウイルスベクター中に第VIII因子を含む遺伝子治療用の構築体を開示している。
第VIII因子の遺伝子をレトロウイルスベクター内に含めることによりしばしば低いベクター力価が生じることが文献で知られているが、これは一般に遺伝子中に転写サイレンサーが存在すること及び/又は遺伝子の上流にイントロンを欠くことに起因するとされてきた。産生細胞内で第VIII因子タンパク質が発現された結果、機能的ウイルス粒子の産生が妨害されたということは報告されていない。この分野における多数の研究を考えると、このことが以前に発見されていないことは驚くべきである。
国際公開公報WO99/15683号 国際公開公報WO00/56910号 米国特許第6221349号 米国特許第6200560号 Miller, 1992 Curr Top Microbiol Immunol 158:1-24 "Retroviruses"(1997 Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 449) Lewis & Emerman 1993 J.Virol. 68, 510 Vile & Russel 1995 Brit. Med. Bull. 51, 12 Buchschacher & Panganiban 1992 J.Virol. 66, 2731 Naldini et al, 1996 Science 272, 263 Biennemann et al, 2003 Mol. Ther. 5, 588 Kaufman et al., J. Biol. Chem., 263:6352-6362 [1988] Ganz et al., Eur. J. Biochem., 170:521-528 [1988] Antonarakis et al., Mol. Biol. Med., 4:81 [1987] Lenting et al. (1998) Blood 92:3983-3996 Connelly et al. (1996) Human Gene Therapy 7:183-195 Kaufman et al. (1989) Mol. Cell. Biol. 9: 1233 Dorner et al. (1987) J. Cell Biol. 105:2665 Bloom et al. (1979) Clin. Haematol. 8:53-77 Lenting (1998) Blood 92:3983-3996 Lynch et al. (1993) Hum. Gene Therapy 4:259 Chuah et al. (1995) Hum. Gene Ther. 6:1363 Hoeben et al. (1990) J. Biol. Chem. 265:7318 Hoeben et al. (1993) Hum. Gene Ther. 4:179 Israel et al. (1990) Blood 75:1074 van der Eb (1996) J. Clin. Biochem. Nutr. 21: 78-80
本発明は、1つの目的ヌクレオチド(NOI、nucleotide of interest)、さらには複数のNOIの効率的な発現を、1つ若しくは複数の標的部位においてもたらすことができる新規レトロウイルスベクターを提供することを目的とする。
本発明はまた、in vivoでの使用の安全機能を組み入れており、1つのNOI、さらには複数のNOIの効率的な発現を、1つ若しくは複数の標的部位においてもたらすことができる、ウイルス粒子ベクターの力価を効率的に調製する新規の系を提供することを目的とする。
一実施形態では、本発明のベクターは血友病を治療するために用いることができる。詳細には、本発明は、レンチウイルスに基づいた第VIII因子の発現ベクターを、有効な遺伝子治療のために十分高い力価で産生することができるような方法を提供する。別の態様では、本発明は、組織特異的なプロモーター(例えば肝臓に特異的なプロモーター)の下で第VIII因子が発現されることを可能にする。
本発明の一態様によれば、本発明は、目的ヌクレオチド(NOI)を所望の標的部位へ送達することができるレンチウイルスベクターを提供し、NOIは第VIII因子をコードし、第VIII因子は所望の標的部位でのみ発現される。
本発明の別の態様によれば、本発明は、第VIII因子をコードし、且つそれを発現させることができるヌクレオチド配列を含むレトロウイルスベクターを提供し、ヌクレオチド配列は組織特異的なプロモーターに作動可能に連結している。
cDNAを哺乳動物細胞内に形質移入した後の第VIII因子の発現は、一般に他の遺伝子で得られるものよりも2〜3桁少ないと報告されている。Kaufman et al (1989 Mol. Cell Biol. 9: 1233-42)は、これについて3つの異なる理由を報告している:
1.第VIII因子のmRNAの発現が非効率的であること。
2.小胞体からゴルジ体への一次翻訳産物の輸送が非効率的であること。
3.タンパク質の安定した蓄積を促進するために高レベルのフォンウィルブランド因子(vWF、von Willebrands' Factor)が必要であること。
形質移入した細胞における第VIII因子のmRNAの蓄積を制限し得る、転写の減衰を含めた様々な要因が提案されている(Hoeben et al 1995 Blood 85: 2447-54;Koeberl et al 1995 Human Gene Ther. 6: 469-79;Fallaux et al 1996 Mol. Cell Biol. 16: 4264-72)。しかし、Kaufman et al (1989、同書)は、速度を制限する主要な工程は転写後のレベルであることを提案した。第VIII因子の上流にイントロンを含めることは、発現を顕著に向上させることが判明している(Chuah et al 1995 Human Gene Ther. 6: 1363-77;Dwarki et al 1995 Proc Natl Acad Sci. USA 92: 1023-7;Chuah et al 1998 Human Gene Ther. 9: 353-65;VandenDriessche et al 1999 Proc Natl Acad Sci. USA 96: 10379-84)。
本発明の別の態様によれば、本発明は、哺乳動物細胞における効率的な発現のためにコドンが最適化されている、第VIII因子をコードするポリヌクレオチド配列を提供する。
第VIII因子の遺伝子のコドンを最適化する理論的根拠は、翻訳効率を向上させることであった。阻害要素の排除による第VIII因子mRNAの蓄積の顕著な増強は、この戦略は以前に試みられ、成功しなかったことから可能性が低いと考えられていた:推定上の1.2kbの阻害領域の保存的突然変異誘発では、第VIII因子の発現を顕著に増加させることに成功しなかった(Chuah et al 1995、同書)。実際、転写阻害要素の存在自体が疑問視されている(Kaufman, 1999 Human Gene Ther. 10: 2091-107)。コドンの最適化により、HIV−1 GagPol(Kotsopoulou et al 2000 J. Virol. 74: 4839-52)及びCreリコンビナーゼ(Koresawa 2000 Transplant Proc. 32: 2516-7)などのウイルス、細菌、例えばテトラサイクリンリプレッサー(Wells 1999 Transgenic Res. 8: 371-81)、並びにオワンクラゲ(Aequorea Victoria)由来の緑色蛍光タンパク質(Haas et al 1996 Curr Biol. 6: 315-24)から遺伝子の発現を向上させることに非常に成功している。これらの生物は哺乳動物から高度に分岐しているので、高度に発現されるヒトタンパク質のコドンの偏りに同調するようにこれらの遺伝子を再操作することにより、相当な発現の向上が生じることが期待され得る。哺乳動物の遺伝子は、例えば大腸菌由来の遺伝子ほど重大なコドンの偏りを示さない。
それでもやはり、発現が乏しい遺伝子であるので、本発明者らは第VIII因子の遺伝子のコドンを再操作することを決定した。第VIII因子のmRNAの翻訳効率は、試験した2つの別のmRNA、すなわちvWF及びジヒドロ葉酸還元酵素(Kaufman et al, 1989、同書)の翻訳効率に匹敵することが以前に判明しているので、遺伝子発現の増強は控えめである可能性が高いと予測されていた。それにもかかわらず、この遺伝子の発現の向上はいくらであっても血友病Aの遺伝子治療法の開発に有用となるので、これは労力をかける価値がある手法であると考えた。
驚くべきことに、本発明者らは、コドンの最適化により第VIII因子の発現が約20倍向上することを発見した。この向上の規模は、以下の観点から驚くべきである:
1.第VIII因子はヒト遺伝子であり、利点が生じても、ウイルス若しくは細菌の遺伝子、又は異なる種由来の遺伝子の再操作と比較して控えめであると予測されていた。
2.以前の同様の戦略(cDNAのほぼ四分の一の保存的突然変異誘発)では発現の向上が成功していなかった。
3.mRNAの翻訳が研究されており、非効率的であることは判明していなかった。
高度に好ましい実施形態では、コドンの最適化は、高度に発現されるヒト遺伝子のコドン使用頻度に基づく(Haas et al 1996, Curr. Biol. 6, 315)。図15に示した第VIII因子の遺伝子の表を参照されたい。コドンを最適化した第VIII因子の遺伝子の好ましい実施形態を図19及び図21に示した(塩基20〜7072)。
本発明の別の態様によれば、本発明は、第1の目的ヌクレオチド(NOI)を送達する能力を有し、且つレトロウイルスプロベクターから誘導可能なレトロウイルスベクターであって、レトロウイルスプロベクターは、内部プロモーターに作動可能に連結している第1のNOI、及び第2のNOIがスプライシングされて除去されることができるように第1のNOIと内部プロモーターとの間に第2のNOIを含み、プロモーター、第1のNOI及び第2のNOIは逆相補的配向にあり、任意選択で第2のNOIは第1のNOIに対してフレーム外にある、レトロウイルスベクターを提供する。
好ましい実施形態では、組織特異的なプロモーターに作動可能に連結している、コドンを最適化した第VIII因子及び/又は第VIII因子と共に用いるウイルスベクターのゲノムは、以下の特徴の少なくとも1つ又は複数を有する:
1.WPREが存在する
2.主要なスプライスドナーが突然変異している
3.Tat ORFが部分的に破壊されている
4.上流ORFからの読み過ごしの可能性を最小限にするために、第VIII因子のORFをフレーム外にクローニングし得る。
本発明は、治療遺伝子を発現させずにパッケージング細胞内で組換えベクターの産生を可能にする、ベクター構築体に関する。これは、好ましくはフレーム外にある、ORF(オープンリーディングフレーム、open reading frame)又は少なくともその一部を含むイントロンを、任意選択でそれ自身のプロモーターと共に、そのプロモーターと治療遺伝子との間に挿入することによって果たす。ORFは、それだけには限定されないが、lacZ及びGFPなどのレポーター遺伝子又は抗生物質耐性遺伝子を含めた任意の遺伝子をコードしていてよい。ORFも逆相補的配向にあり、これは内部プロモーターの下流で最初に遭遇するORFであるので、翻訳機構によって治療遺伝子の前に翻訳される。翻訳は、ORFの最後で、ストップシグナルの位置で停止する。治療遺伝子の発現の可能性をさらに最小限にするために、ポリアデニル化シグナル(やはりイントロン内にある)を第1のORFの後に付加し得る。これにより、翻訳停止及びこの点以降の逆相補鎖の転写の低減が補助される。
第1のNOIが標的細胞内で発現されるためには、ベクターゲノム転写物中でイントロン内のORFが取り除かれている必要がある。これは、パッケージングの前にゲノム転写物のスプライシングを行うために、この領域中に隣接してスプライスドナー及びスプライスアクセプター部位が正しい配向で存在することによって保証される。revが存在する場合は、イントロンは位置が変わらない。revが存在しない場合は、イントロンはスプライシングされて除去され、したがってORFも取り除かれる。後者で形質導入した標的細胞では、治療遺伝子は正常どおり発現される。言い換えれば、この戦略は、revの非存在下でベクターを産生させる能力を利用している。ORFにコードされているタンパク質は産生細胞中で発現され、治療遺伝子は発現されない。しかし、ORFはパッケージングの前にゲノム転写物からスプライシングされて除去される。第1のORFがゲノム転写物からスプライシングされて除去されるので、治療遺伝子は組込み後、形質導入した細胞中で発現される。
本発明によれば、それぞれのNSは任意の適切なヌクレオチド配列であることができる。例えば、それぞれの配列は、独立して、合成によって調製し得るか、組換えDNA技術を用いることによって調製し得るか、天然源から単離し得るか、又はそれらの組合せであり得る、DNA又はRNAであることができる。配列はセンス配列又はアンチセンス配列であり得る。互いに直接若しくは間接的に結合されていてもよい、又はその組合せでもよい、複数の配列が存在していてもよい。
第2のNOIは、レトロウイルスベクターでの使用が成功している以下の選択マーカーのうち任意の1つ又は複数を含み得る:それぞれG418及びハイグロマイシンに対する耐性を与える細菌性ネオマイシン及びハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子(Palmer et al 1987 Proc Natl Acad Sci 84: 1055-1059;Yang et al 1987 Mol Cell Biol 7: 3923-3928);メトトレキサートに対する耐性を与えるマウスジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子(dhfr)突然変異体(Miller et al 1985 Mol Cell Biol 5: 431-437);細胞がミコフェノール酸、キサンチン及びアミノプテリンを含む培地中で増殖することを可能にする細菌性gpt遺伝子(Mann et al 1983 Cell 33: 153-159);細胞がヒスチジンを含まないがヒスチジノールを含む培地中で増殖することを可能にする細菌性hisD遺伝子(Danos及びMulligan 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 6460-6464);様々な薬物に対する耐性を与える多剤耐性遺伝子(mdr)(Guild et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 1595-1599;Pastan et al 1988 Proc Natl Acad Sci 85: 4486-4490)並びにプロマイシン又はフレオマイシンに対する耐性を与える細菌性遺伝子(Morgenstern及びLand 1990 Nucleic Acid Res 18: 3587-3596)。
これらのマーカーはすべて優性選択マーカーであり、これらの遺伝子を発現するほとんどの細胞の化学的選択を可能にする。GFP/β−ガラクトシダーゼも優性マーカーとみなすことができる。GFP/β−ガラクトシダーゼを発現する細胞は、蛍光活性化細胞分取器を用いて選択することができる。実際、任意の細胞表面タンパク質が、このタンパク質を既に産生していない細胞の選択マーカーを提供することができる。このタンパク質を発現する細胞は、このタンパク質に対する蛍光抗体及び細胞分取器を用いて選択することができる。ベクターに含まれたことのある他の選択マーカーには、細胞がヒポキサンチン、アメトプテリン及びチミジンを含む培地で増殖することを可能にするhprt及びHSVチミジンキナーゼが含まれる。
第2のNOIは、第1のNOIがパッケージング細胞内で翻訳されないようにするが(例えばポリアデニル化シグナル)、形質導入の後それがスプライシングによって取り除かれた場合、その後に第1のNOIは機能的発現のために露呈される非コード配列を含むことができる。
第2のNOIは、産生系の複雑性を軽減することができる、Envタンパク質をコードするenvなどのウイルスの必須要素もコードしていてよい。
適切な第1のNOIのコード配列には、それだけには限定されないが、サイトカイン、ケモカイン、ホルモン、抗体、操作した免疫グロブリン様分子、単鎖抗体、融合タンパク質、酵素、免疫共刺激分子、免疫調節分子、抗センスRNA、標的タンパク質のトランス優性(transdominant)陰性突然変異体、毒素、条件付毒素、抗原、腫瘍抑制タンパク質及び成長因子、膜タンパク質、血管作用性タンパク質及びペプチド、抗ウイルスタンパク質及びリボザイム、並びにそれらの誘導体(レポーターグループと会合しているものなど)をコードする配列などの、治療的及び/又は診断的用途のものが含まれる。
第1のNOIのコード配列は、コード配列の融合タンパク質又はセグメントをコードしていてもよい。
以降、本発明の様々な好ましい特徴及び実施形態を非限定的な例によって説明する。
本発明の実施には、別段に指定しない限りは、当業者の能力範囲にある化学、分子生物学、微生物学、組換えDNA学及び免疫学の慣用技術を用いる。このような技術は文献中に説明されている。例えば、J. Sambrook, E. F. Fritsch, and T. Maniatis, 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Books 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory Press;Ausubel, F. M. et al. (1995 and periodic supplements; Current Protocols in Molecular Biology, ch. 9, 13, and 16, John Wiley & Sons, New York, N.Y.);B. Roe, J. Crabtree, and A. Kahn, 1996, DNA Isolation and Sequencing: Essential Techniques, John Wiley & Sons;J. M. Polak and James O'D. McGee, 1990, In Situ Hybridization: Principles and Practice; Oxford University Press; M. J. Gait (Editor), 1984, Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, Irl Press;並びにD. M. J. Lilley and J. E. Dahlberg, 1992, Methods of Enzymology: DNA Structure Part A: Synthesis and Physical Analysis of DNA Methods in Enzymology, Academic Pressを参照されたい。これら一般的な書籍のそれぞれは本明細書中に参考として組み込まれている。
第VIII因子の遺伝子
本発明は、好ましくはヒト第VIII因子又はその相同体若しくは機能的な誘導体を生じさせる治療的NOIの使用を含む。機能的なヒト第VIII因子の配列は米国特許第5,618,788号から得られる。
一実施形態では、本発明者らは、完全長のコドンを最適化した第VIII因子の遺伝子を構築した。
B−ドメインが欠失した第VIII因子の遺伝子の誘導体、すなわちそれに帰する必須の機能がないB−ドメイン分子が欠失しており、本発明で用い得る誘導体がいくつか存在する。
一実施形態では、本発明者らの合成遺伝子は、生化学的によく特徴づけられている「LA」型に基づく(Pittman et al 1993)。野生型及びコドンを最適化した遺伝子の比較を可能にするために、この構築体の前駆体であるpDGR-2(Toole et al 1986)をLGC(ATCC#53100)から注文した。2つの遺伝子のコドンを最適化した型及び野生型をどちらも構築した。
別の実施形態では、本発明者らは、この合成遺伝子から重複(overlapping)PCRによってより短い「SQ」型を構築した。
第VIII因子のB−ドメインに隣接するアミノ酸配列を図3に示した。
コドンを最適化した第VIII因子のヌクレオチド配列の例を図19及び図21に示した(塩基20〜7072を参照されたい)。
組織特異的なプロモーターを用いたゲノムの構築
肝臓に特異的なプロモーター
ヒトα−抗トリプシン(hAAT)プロモーターは、肝臓に特異的な強力なプロモーターとみなされている。最近の研究では、アルブミン、ヒトα−抗トリプシン及びヘモペキシンのプロモーター(単独で及びエンハンサー領域と組み合わせて)を、水力学的送達によって、in vitroで及びマウス内で試験した(Kramer et al 2003、同書)。長期的な研究(50日間)からのin vivoデータにより、ヒトα−抗トリプシンプロモーターは安定したレベルのレポーター遺伝子の発現を生じさせることが示された。hAAT、ネズミアルブミン、ラットホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK、phosphoenolpyruvate carboxykinase)及びラット肝臓脂肪酸結合タンパク質プロモーターをレトロウイルスベクターとの関係で比較した初期の研究では、hAATプロモーターが最も高い発現をもたらすことが判明している(Hafenrichter et al 1994 Blood 84: 3394-404)。しかし、前述の肝臓プロモーターのうち任意のものを用い得る。
試験用にhAATプロモーターを選択した。このプロモーターは、Kramer et al 2003、同書に記載のプライマーに基づくが、一部改変を加えたプライマーを用いて、PCRによってHT1080ゲノムDNAからクローニングした。用いたプライマーは以下のとおりである:
(制限部位及びオーバーハングを含む):
HAATN: TATGAGCGGCCGCGTACCCGCCACCCCCTCCACCTTGG
(NotI部位を含む)
HAATP: ATCATGCACGTGTTCACTGTCCCAGGTCAGTGGTG
(PmlI部位を含む)
プロモーターの模式図を図4に示した。
また、ヒト血清アルブミンエンハンサー、ヒトプロトロンビンエンハンサー、α−1ミクログロブリンエンハンサー及びイントロンアルドラーゼエンハンサーなどの肝臓に特異的なエンハンサー要素も用い得る。本発明で用いる組織特異的なプロモーターには、それだけには限定されないが、アポリポタンパク質E(ApoE、apolipoprotein E)由来の肝部制御領域の遺伝子(HCR、hepatic locus control region)、肝炎Bウイルス(HBV、hepatitis B virus)エンハンサー2要素及びアルブミンエンハンサーなどの1つ又は複数のエンハンサーが含まれ得る。
内皮に特異的なプロモーター
いくつかの出版物が、fms様チロシンキナーゼ−1(Flt−1/VEGF受容体−1)、細胞間接着分子−2(ICAM−2、intercellular adhesion molecule-2)、フォンウィルブランド因子(vWF)、VEGF受容体−2(Flk−1/KDR)、エンドグリン(Nicklin et al 2001 Hypertension 38: 65-70;Kappel et al 1999 Blood 93:4284-92;Cowan et al 1998 J. Biol Chem. 273: 11737-44;Velasco et al 2001 Gene Ther. 8:897-904)並びにtie1及びtie2などのtieプロモーター(Korhonen et al 1 Blood 86:1828-35)を含めた、本発明で用い得る内皮に特異的なプロモーターの分析について記載している。
ICAM−2プロモーターは、Nicklin et al 2001、同書に記載のものに基づいたプライマーを用いて、293TゲノムDNAから増幅し得る。
産生細胞における導入遺伝子の発現の防止
高度に好ましい実施形態では、B−ドメインが欠失した第VIII因子の遺伝子を、本発明の第1の態様のベクター内に、ヒトα1抗トリプシン(hAAT、human alpha one antitrypsin)肝臓特異的プロモーターの制御下で挿入した。これにより、血友病緩和させるための遺伝子治療で使用するのに十分に高い力価でベクターを産生させることが可能となった。産生細胞中における第VIII因子の発現によって引き起こされるベクター産生の問題を迂回すること。
産生細胞中での第VIII因子の発現は力価を低下させていると思われるので、これらの細胞中での発現を妨げる代替戦略が考案された。この戦略では、Revの非存在下で新しい世代のEIAVベクターを産生させる能力を活用する。オープンリーディングフレーム(ORF)を内部プロモーターと治療遺伝子との間に挿入する。これらはすべて逆配向にある。したがって、このORFにコードされているタンパク質は産生細胞中で発現され、治療タンパク質は発現されない。ORF及びそのポリアデニル化シグナルは、(Revの非存在下で)パッケージングの前にゲノム転写物からスプライシングされて除去されるようにイントロン内に含まれている。これを図1に示した。
第1のORFはゲノム転写物からスプライシングされて除去されているので、組込み後には形質導入した細胞中で治療遺伝子が発現される(図2)。
この戦略を試験するために、図1に示す、LacZ及びGFPレポーター遺伝子を含むベクターを構築した。これらのベクターを用いることで、LacZタンパク質の発現は産生細胞中では最小限であるが、形質導入後には高レベルの発現が得られる。
レトロウイルス
当分野では周知のように、ベクターとは、実体が1つの環境から別の環境へと移動することを可能にする又は容易にするツールである。本発明によれば、例として、組換えDNA技術で用いる一部のベクターは、DNAセグメント(異種cDNAセグメントなどの異種DNAセグメント等)などの実体を、DNAセグメントを含むベクターを複製することを目的として宿主細胞内に移動することを可能にする。組換えDNA技術で用いるベクターの例には、それだけには限定されないが、プラスミド、染色体、人工染色体又はウイルスが含まれる。
用語「発現ベクター」とは、in vivo又はin vitro/ex vivoの発現が可能な構築体を意味する。
本発明の態様で用いるレトロウイルスベクターは、任意の適切なレトロウイルスに由来する、又はそれから誘導可能であり得る。多数の様々なレトロウイルスが同定されている。例には、ネズミ白血病ウイルス(MLV、murine leukemia virus)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV、human immunodeficiency virus)、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV、human T-cell leukemia virus)、マウス乳腺腫瘍ウイルス(MMTV、mouse mammary tumour virus)、ラウス肉腫ウイルス(RSV、Rous sarcoma virus)、藤浪肉腫ウイルス(FuSV、Fujinami sarcoma virus)、モロニーネズミ白血病ウイルス(Mo−MLV、Moloney murine leukemia virus)、FBRネズミ骨肉腫ウイルス(FBR MSV、FBR murine osteosarcoma virus)、モロニーネズミ肉腫ウイルス(Mo−MSV、Moloney murine sarcoma virus)、アベルソンネズミ白血病ウイルス(A−MLV、Abelson murine leukemia virus)、トリ骨髄球腫症ウイルス−29(MC29、Avian myelocytomatosis virus-29)、及びトリ赤芽球症ウイルス(AEV、Avian erythroblastosis virus)が含まれる。レトロウイルスの詳細なリストはCoffin et al., 1997, "retroviruses", Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 758-763に見つかり得る。
レトロウイルスは大きく2つにすなわち、「単純」及び「複合」に分類し得る。レトロウイルスは、さらに7つの群に分類し得る。これらの群のうち5つは、発癌の潜在性を有するレトロウイルスを表す。残りの2つの群はレンチウイルス及びスプマウイルスである。これらレトロウイルスの総説は、Coffin et al., 1997 (同書)に示されている。
本発明の方法で用いるための典型的なベクターでは、複製に必須の1つ又は複数のタンパク質コード領域の少なくとも一部をウイルスから取り除き得る。これにより、ウイルスベクターは複製に欠陥をもつこととなる。また、標的の非分裂宿主細胞に形質導入することができる且つ/又はそのゲノムを宿主ゲノム内に組み込ませることができる候補の変調部分を含むベクターを産生させるために、ウイルスゲノムを、部分的に、調節性の制御領域に作動可能に連結している候補の変調部分とベクターゲノム内のレポーター部分tpをコードするライブラリで置き換えてもよい。
好ましくは、標的の非分裂細胞又は分裂が遅い細胞に形質導入することができるウイルスベクターはレンチウイルスベクターである。
レンチウイルスベクターは、レトロウイルスベクターのより大きな群の一部である。レンチウイルスの詳細なリストは、Coffin et al ("Retroviruses" 1997 Cold Spring Harbour Laboratory Press Eds: JM Coffin, SM Hughes, HE Varmus pp 758-763)に見つかり得る。手短に述べると、レンチウイルスは霊長類群及び非霊長類群に分けることができる。霊長類レンチウイルスの例には、それだけには限定されないが、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、ヒト自己免疫不全症(AIDS、auto-immunodeficiency syndrome)の原因物質、及びサル免疫不全ウイルス(SIV、simian immunodeficiency virus)が含まれる。非霊長類レンチウイルス群には、プロトタイプ「遅発性ウイルス」のビスナ/マエディウイルス(VMV、visna/maedi virus)、並びにそれに関連するヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV、caprine arthritis-encephalitis virus)、ウマ科動物伝染性貧血ウイルス(EIAV、equine infectious anaemia virus)、さらにより最近になって記述されているネコ科動物免疫不全ウイルス(FIV、feline immunodeficiency virus)及びウシ免疫不全ウイルス(BIV、bovine immunodeficiency virus)が含まれる。
レンチウイルスファミリーと他の種類のレトロウイルスとの差異は、レンチウイルスは分裂細胞及び非分裂細胞のどちらにも感染する能力を有することである(Lewis et al 1992 EMBO. J 11: 3053-3058;Lewis and Emerman 1994 J. Virol. 68: 510-516)。対照的に、MLVなどの他のレトロウイルスは、例えば筋肉、脳、肺及び肝臓組織を構成する非分裂細胞又は分裂が遅い細胞に感染することができない。
本明細書中において本発明の一部の態様で使用する「非霊長類」ベクターとは、主として霊長類、特にヒトに感染しないウイルス由来のベクターをいう。したがって、非霊長類ウイルスベクターには、犬、羊及び馬、爬虫類、鳥並びに昆虫などの非霊長類哺乳動物に感染するベクターが含まれる。
本明細書中で使用するレンチウイルスの(lentiviral)ベクター又はレンチウイルス(lentivirus)ベクターとは、レンチウイルスから誘導可能な構成成分を少なくとも1つ含むベクターである。好ましくは、その構成成分は、ベクターが細胞に感染する、遺伝子を発現する、又は複製される生物学的機構に関与している。用語「誘導可能」は、配列は必ずしもレトロウイルスから得られる必要はないが、それから誘導することができるという意味で、通常の感覚で使用される。例として、配列は合成によって又は組換えDNA技術を用いることによって調製し得る。
非霊長類レンチウイルスは、自然には霊長類に感染しないレンチウイルス科の任意のメンバーであり得、ネコ科動物免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)、ヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)、マエディビスナウイルス(MVV、Maedi visna virus)又はウマ科動物伝染性貧血ウイルス(EIAV)が含まれ得る。好ましくは、レンチウイルスはEIAVである。ウマ科動物伝染性貧血ウイルスはすべてのウマ科動物に感染し、血漿ウイルス血症及び血小板減少症を生じさせる(Clabough, et al. 1991. J Virol. 65:6242-51)。ウイルスの複製は、単球からマクロファージへの成熟過程によって制御されていると考えられている。
一実施形態では、ウイルスベクターはEIAV由来である。EIAVはレンチウイルスの最も単純なゲノム構造を有しており、本発明での使用に特に好ましい。EIAVは、gag、pol及びenv遺伝子に加えて3つの他の遺伝子、すなわちtat、rev、及びS2をコードする。TatはウイルスのLTRの転写活性化剤として作用し(Derse及びNewbold 1993 Virology. 194:530-6;Maury, et al 1994 Virology. 200:632-42)、Revはrev応答要素(RRE、rev-response element)によってウイルス遺伝子の発現を調節及びコーディネートする(Martarano et al 1994 J Virol. 68:3102-11)。これら2つのタンパク質の作用機構は、霊長類ウイルスの類似機構に大まかに似ていると考えられている(Martano et al 同書)。S2の機能は知られていない。さらに、EIAVタンパク質であるTtmが同定されており、これは、膜貫通タンパク質の開始点にあるenvコード配列までスプライシングされたtatの第1のエクソンによってコードされている。
プロテアーゼ、逆転写酵素及びインテグラーゼに加えて、非霊長類レンチウイルスはdUTPaseをコードする第4のpol遺伝子産物を含む。このことは、これらのレンチウイルスが特定の非分裂細胞種に感染する能力において役割を果たしているかもしれない。
本発明のこの態様のウイルスRNAは、ウイルス又は非ウイルスの起源であり得るが、哺乳動物細胞などの真核細胞中で発現を指揮することができるプロモーターから転写される。任意選択で、エンハンサーをプロモーターの上流又は下流のどちらかに付加する。RNAの転写は、レンチウイルスの3’LTR中に提供され得るポリアデニル化部位、又は異なるポリアデニル化シグナルで停止する。
したがって、本発明は、プロモーターと、任意選択で、非霊長類レンチウイルスベクターゲノムの発現を指揮することができるエンハンサーとを含むDNA転写単位を用いる。
本明細書中に記載した転写単位は、転写されることができる配列を含む核酸の領域を含む。したがって、mRNA、tRNA及びrRNAをコードする配列がこの定義内に含まれる。配列は、プロモーターに対してセンス方向又はアンチセンス方向であり得る。アンチセンス構築体は、周知の技術に従って細胞内での遺伝子の発現を阻害するために用いることができる。核酸は、例えば、リボ核酸(RNA、ribonucleic acid)若しくはデオキシリボ核酸(DNA、deoxyribonucleic acid)又はその類似体であり得る。mRNAをコードする配列は、任意選択で、翻訳されたコード配列と天然に又は他の方法で会合している5’及び/若しくは3’の転写されているが翻訳されていないフランキング配列の一部或いは全体を含む。この配列は、通常は転写された配列、例えば転写ストップシグナル、ポリアデニル化部位及び下流のエンハンサー要素と会合している、配列と会合した転写制御配列をさらに含み得る。核酸はcDNA又はゲノムDNA(イントロンを含み得る)を含み得る。
レトロウイルスゲノムの基本構造は5’LTR及び3’LTRであり、その間又は内部にゲノムのパッケージングを可能にするパッケージングシグナル、プライマー結合部位、宿主細胞ゲノム内への組込みを可能にする組込み部位、並びにパッケージング成分をコードするgag、pol及びenv遺伝子(これらはウイルス粒子の組立てに必要なポリペプチドである)が位置する。より複合的なレトロウイルスは、組み込まれたプロウイルスのRNA転写物が感染した標的細胞の核から細胞質へと効率的に輸出されることを可能にするHIV中のrev及びRRE配列などの、さらなる特徴を有する。
プロウイルス内では、これらの遺伝子の両末端に末端反復配列(LTR)と呼ばれる領域が隣接している。LTRはプロウイルスの組込み及び転写を司っている。LTRはまた、エンハンサー−プロモーター配列としての役割も果たし、ウイルス遺伝子の発現を制御することができる。レトロウイルスRNAのキャプシド形成は、ウイルスゲノムの5’末端に位置するpsi配列に基づいて起こる。
LTR自体は、U3、R及びU5と呼ばれる3つの要素に分割することができる同一の配列である。U3は、RNAの3’末端に独特な配列に由来する。RはRNAの両末端で繰り返される配列に由来し、U5はRNAの5’末端に独特な配列に由来する。3つの要素の大きさは、様々なレトロウイルス間で大幅に変化することができる。
欠陥をもつレトロウイルスベクターゲノムでは、gag、pol及びenvは存在しないか、又は機能的でないかもしれない。RNAの両末端にあるR領域は反復配列である。U5及びU3はそれぞれRNAゲノムの5’及び3’末端の独特の配列を表す。
本発明の一態様によって使用する好ましいベクターは、組換え非霊長類レンチウイルスベクターである。
用語「組換えレンチウイルスベクター」(RLV、recombinant lentiviral vector)とは、パッケージング成分の存在下で、標的細胞に感染することができるウイルス粒子内へのRNAゲノムのパッケージングを可能にするのに十分なレトロウイルスの遺伝情報を有するベクターをいう。標的細胞の感染には、逆転写及び標的細胞ゲノム内への組込みが含まれる。RLVは、ベクターによって標的細胞内へ送達する非ウイルス性のコード配列を保有する。RLVは、最終標的細胞内で独立に複製して感染性レトロウイルス粒子を産生することができない。通常、RLVは機能的なgag−pol及び/若しくはenv遺伝子並びに/又は複製に必須の他の遺伝子を欠く。本発明のベクターはスプリットイントロンベクターとして構成し得る。スプリットイントロンベクターは、PCT特許出願WO99/15683号に記載されている。
好ましくは、本発明のレンチウイルスベクターは最小限のウイルスゲノムを有する。
本明細書中で使用する用語「最小限のウイルスゲノム」とは、非必須要素が取り除かれ、目的のヌクレオチド配列を標的宿主細胞に感染させる、形質導入する、及び送達するために必要な機能を提供するための必須要素が保持されるよう、ウイルスベクターを操作したこと意味する。この戦略に関するさらなる詳細は、本発明者らの国際公開公報WO98/17815号に見つけることができる。
したがって、本発明で使用するための最小限のレンチウイルスゲノムは、(5’)R−U5−1つ又は複数の第1のヌクレオチド配列−U3−R(3’)を含む。しかし、宿主細胞/パッケージング細胞内でレンチウイルスゲノムを産生させるために用いたプラスミドベクターは、宿主細胞/パッケージング細胞内でのゲノムの転写を指揮するために、レンチウイルスゲノムに作動可能に連結している転写調節制御配列も含む。これらの制御配列は、転写されたレトロウイルスの配列に会合した天然配列、すなわち5’U3領域であるか、又は別のウイルスのプロモーター、例えばCMVプロモーターなどの異種プロモーターであり得る。一部のレンチウイルスゲノムは、効率的にウイルスを産生するために追加の配列を必要とする。例えば、HIVの場合、rev及びRRE配列が含まれることが好ましい。しかし、rev及びRREの必要性は、コドンの最適化によって軽減又は排除され得る。この戦略のさらなる詳細は、本発明者らの国際公開公報WO01/79518号に見つけることができる。rev/RRE系と同じ機能を行う代替配列も知られている。例えば、rev/RRE系の機能的な類似体がメーソンファイザー(Mason Pfizer)サルウイルス中に見つかる。これはCTEとして知られており、ゲノム中にRRE型の配列を含み、感染した細胞内で因子と相互作用すると考えられている。細胞性因子はrev類似体とみなすことができる。したがって、CTEをrev/RRE系の代替法として用い得る。知られている、又は利用可能となる任意の別の機能的な均等物が本発明に関連し得る。例えば、HTLV−IのRexタンパク質をHIV−1のRevタンパク質で機能的に置き換えることができることも知られている。また、Rev及びRexがIRE−BPに対して同様の効果を有することも知られている。
本発明の一実施形態では、レンチウイルスベクターは自己失活ベクターである。
例として、3’LTRのU3領域中の転写エンハンサー又はエンハンサー及びプロモーターを欠失させることによって、自己失活レトロウイルスベクターを構築した。一回りのベクターの逆転写及び組込みののち、これらの変更が転写を失活させたプロウイルスを産生する5’及び3’LTRの両方にコピーされる(Yu et al 1986 Proc Natl Acad Sci 83: 3194-3198;Dougherty及びTemin 1987 Proc Natl Acad Sci 84: 1197-1201;Hawley et al 1987 Proc Natl Acad Sci 84: 2406-2410;Yee et al 1987 Proc Natl Acad Sci 91: 9564-9568)。しかし、このようなベクター中のLTRの内部にある任意のプロモーター(又は複数のプロモーター)は、それでも転写が活性である。この戦略は、内部に配置された遺伝子からの転写に対する、ウイルスのLTR中のエンハンサー及びプロモーターの効果を排除するために用いた。そのような効果には、転写の増加(Jolly et al 1983 Nucleic Acids Res 11: 1855-1872)又は転写の抑制(Emerman及びTemin 1984 Cell 39: 449-467)が含まれる。また、この戦略は、3’LTRからゲノムDNAへの下流転写を排除するためにも用いることができる(Herman及びCoffin 1987 Science 236: 845-848)。これは、内在性発癌遺伝子の偶発的な活性化を防ぐことが非常に重要であるヒトの遺伝子治療において特に関心がもたれる。
本発明者らの国際公開公報WO99/32646号では、本発明者らは、本発明に有利に適用し得る特徴の詳細を示している。詳細には、非霊長類レンチウイルスゲノムは、(1)好ましくはgag遺伝子が欠失しており、gagの欠失により、gagコード配列のヌクレオチド約350又は354の下流の1つ若しくは複数のヌクレオチドが取り除かれている;(2)好ましくは非霊長類レンチウイルスゲノムから1つ又は複数のアクセサリー遺伝子が欠如している;(3)好ましくはtat遺伝子を欠くが、5’LTRの末端とgagのATGとの間にリーダー配列を含む;並びに(4)(1)、(2)及び(3)の組合せであることを理解されたい。特に好ましい実施形態では、レンチウイルスベクターは(1)及び(2)及び(3)の特徴すべてを含む。
非霊長類レンチウイルスベクターは標的化ベクターであり得る。用語「標的化ベクター」とは、細胞に感染/形質移入/形質導入する能力、又は宿主細胞及び/若しくは標的細胞中で発現される能力が、宿主生物中の特定の細胞種、通常は共通の又は類似した表現型を有する細胞に制限されているベクターをいう。
発現は、プロモーター/エンハンサー及び他の発現調節シグナルを含めた制御配列を用いて制御し得る。原核細胞プロモーター及び真核細胞中で機能的なプロモーターを用い得る。組織特異的又は刺激特異的なプロモーターを用い得る。2つ以上の異なるプロモーター由来の配列要素を含むキメラプロモーターも用い得る。
適切なプロモーター配列は、ポリオーマウイルス、アデノウイルス、鶏痘ウイルス、ウシパピローマウイルス、トリ肉腫ウイルス、サイトメガロウイルス(CMV、cytomegalovirus)、レトロウイルス及びシミアンウイルス40(SV40、Simian Virus 40)などのウイルスゲノム由来のもの、又はアクチンプロモーター若しくはリボソームタンパク質プロモーターなどの異種の哺乳動物プロモーター由来のものを含めた強力なプロモーターである。遺伝子の転写は、ベクター内にエンハンサー配列を挿入することによってさらに増大させ得る。エンハンサーは配向及び位置に比較的非依存的であるが、複製起点の後期側のSV40エンハンサー(bp100〜270)及びCMV初期プロモーターエンハンサーなどの真核細胞ウイルス由来のエンハンサーを用いてもよい。エンハンサーはプロモーターの5’又は3’側の位置でベクター内へとスプライシングされ得るが、プロモーターの5’側の部位に位置することが好ましい。
プロモーターはさらに、適切な宿主中での発現を確実にする又は増加させるさらなる特徴を含むことができる。例えば、その特徴は、保存的領域、例えばプリブノーボックス又はTATAボックスであることができる。プロモーターはさらに、ヌクレオチド配列の発現レベルに影響を与える(維持する、増強する、低減させる)ために、他の配列も含み得る。適切な他の配列には、Sh1−イントロン又はADHイントロンが含まれる。他の配列には、温度、化学、光、又はストレス誘導要素などの誘導要素が含まれる。また、転写又は翻訳を増強させる適切な要素を存在させてもよい。
本発明の発現ベクターは、シグナル配列と目的のヌクレオチド配列に作動可能に連結しているアミノ末端tag配列とを含む。
本発明の特に好ましい実施形態では、NOIが第VIII因子をコードする場合、上述の組織特異的なプロモーターを用いる。
産生/パッケージング細胞系を用いることによって、多量のレトロウイルスベクター粒子を増殖及び単離して(例えばレトロウイルスベクター粒子の適切な力価を調製する)、次いで例えば目的部位(成人の脳組織など)への形質導入を行うことが可能である。大規模な産生又はベクター粒子には通常産生細胞系の方がよい。
一過性の形質移入には、パッケージング細胞法を超える数々の利点がある。この点に関して、一過性の形質移入では、安定したベクター産生細胞系の作製により長い時間が必要とされることが回避され、ベクターゲノム又はレトロウイルスのパッケージング成分が細胞に毒性である場合に用いる。ベクターゲノムが、細胞周期の阻害剤やアポトーシスを誘導する遺伝子などの、毒性遺伝子又は宿主細胞の複製を妨害する遺伝子をコードする場合、安定したベクター産生細胞系の作製は困難であるかもしれないが、一過性の形質移入を用いると、細胞が死滅する前にベクターを産生させることができる。また、一過性の感染を用いて、安定したベクター産生細胞系から得られるレベルに匹敵するベクター力価レベルを産生する細胞系が開発されている(Pear et al 1993, PNAS 90:8392-8396)。
産生細胞/パッケージング細胞は、任意の適切な細胞種のものであることができる。産生細胞は一般に哺乳動物細胞であるが、例えば昆虫細胞であることができる。
本明細書中で使用する用語「産生細胞」又は「ベクター産生細胞」とは、レトロウイルスベクター粒子の産生に必要なすべての要素を含む細胞をいう。
好ましくは、産生細胞は安定した産生細胞系から得ることができる。
好ましくは、産生細胞は誘導した安定した産生細胞系から得ることができる。
好ましくは、産生細胞は誘導した産生細胞系から得ることができる。
本明細書中で使用する用語「誘導した産生細胞系」とは、マーカー遺伝子の高い発現についてスクリーニング及び選択を行った、形質導入した産生細胞系である。このような細胞系は、レトロウイルスのゲノムからの高レベルの発現を支援する。用語「誘導した産生細胞系」は、用語「誘導した安定した産生細胞系」及び用語「安定した産生細胞系と互換性があるように用いる。
好ましくは、誘導した産生細胞系には、それだけには限定されないが、レトロウイルス産生細胞及び/又はレンチウイルス産生細胞が含まれる。
好ましくは、誘導した産生細胞系はHIV又はEIAV産生細胞系、より好ましくはEIAV産生細胞系である。
好ましくは、エンベロープタンパク質の配列及びヌクレオカプシドの配列はすべて産生細胞及び/又はパッケージング細胞内に安定して組み込まれている。しかし、これらの配列の1つ又は複数がエピソームの形態で存在し、遺伝子の発現がエピソームから起こることもできる。
本明細書中で使用する用語「パッケージング細胞」とは、RNAゲノムを欠く感染性組換えウイルスの産生に必要な要素を含む細胞をいう。典型的には、このようなパッケージング細胞は、ウイルスの構造タンパク質(コドンを最適化したgag−pol及びenvなど)を発現することができるがパッケージングシグナルを含まない1つ又は複数の産生プラスミドを含む。
「パッケージング配列」又は「psi」と互換性があるように用いられる用語「パッケージングシグナル」とは、ウイルス粒子の形成中においてレトロウイルスRNA鎖のキャプシド形成に必要である、非コード性のシス作用性の配列に関して用いる。HIV−1では、この配列は、主要なスプライスドナー部位(SD、splice donor)の上流から少なくともgag開始コドンまで延びている座位に位置づけられている。
上述のベクター構築体との使用に適したパッケージング細胞系は容易に調製し得(国際公開公報WO92/05266号も参照)、また、レトロウイルスベクター粒子を産生するための産生細胞系を作製するために利用できる。上述のように、利用可能なパッケージング系の概要は「レトロウイルス」(上記)に示されている。
また、上述のように、パッケージングシグナルが欠失しているプロウイルスを含む単純パッケージング細胞系は、組換えによって望ましくない、複製に適格性のあるウイルスの迅速な産生をもたらすことが判明している。安全性を改善するために、プロウイルスの3’LTRが欠失している第2世代の細胞系が作製されている。このような細胞では、野生型のウイルスを産生するために2回の組換えが必要となる。さらなる改善は、gag−pol遺伝子及びenv遺伝子を別々の構築体、すなわちいわゆる第3世代のパッケージング細胞系内に導入することを含む。これらの構築体は、形質移入中の組換えを防ぐために逐次的に導入する。
好ましくは、パッケージング細胞系は第2世代のパッケージング細胞系である。
好ましくは、パッケージング細胞系は第3世代のパッケージング細胞系である。
このようなスプリット構築体、すなわち第3世代の細胞系では、コドンを変更することによって組換えをさらに軽減させ得る。遺伝暗号の冗長に基づくこの技法は、個別の構築体間、例えばgag−pol及びenvのオープンリーディングフレーム中の重複領域間の相同性を低減させることを目的とする。
パッケージング細胞系は、キャプシド形成に必要な遺伝子産物を提供するため、及び高力価のベクター粒子を産生させるための膜タンパク質を提供するために有用である。パッケージング細胞は、組織培養細胞系などのin vitroで培養した細胞である得る。適切な細胞系には、それだけには限定されないが、ネズミ線維芽細胞由来の細胞系又はヒト細胞系などの哺乳動物細胞が含まれる。好ましくは、パッケージング細胞系は、例えばHEK293、293−T、TE671、HT1080などのヒト細胞系である。
或いは、パッケージング細胞は、単球、マクロファージ、血液細胞又は線維芽細胞などの、治療する個体に由来する細胞であり得る。細胞を個体から単離し、パッケージング成分及びベクター成分をex vivoで投与し、次いで自己パッケージング細胞を再投与し得る。
より詳細には、パッケージング細胞は、治療する個体の体内にあるin vivoパッケージング細胞であるか、又は組織培養細胞系などのin vitroで培養した細胞である得る。適切な細胞系には、ネズミ線維芽細胞由来の細胞系又はヒト細胞系などの哺乳動物細胞が含まれる。好ましくは、パッケージング細胞系は、例えば293細胞系、HEK293、293−T、TE671、HT1080などのヒト細胞系である。
或いは、パッケージング細胞は、単球、マクロファージ、幹細胞、血液細胞又は線維芽細胞などの、治療する個体に由来する細胞であり得る。細胞を個体から単離し、パッケージング成分及びベクター成分をex vivoで投与し、次いで自己パッケージング細胞を再投与し得る。或いは、パッケージング成分及びベクター成分をパッケージング細胞にin vivoで投与し得る。レンチウイルスパッケージング成分及びベクター成分を個体の細胞内に導入する方法は、当分野で公知である。例えば、一手法はレンチウイルスベクター粒子の産生に必要な様々なDNA配列、例えばenvコード配列、gag−polコード配列及び欠陥をもつレンチウイルスゲノムを、一過性の三重形質移入によって細胞内に同時に導入することである(Landau & Littman 1992 J. Virol. 66, 5110;Soneoka et al 1995 Nucleic Acids Res 23:628-633)。
一実施形態では、本発明のベクターの構成は、その産生系としてゲノム、gag−pol成分及びエンベロープを発現する3つの転写単位を用いる。エンベロープ発現カセットは、VSV−Gなど数々のエンベロープのうちの1つ、又は4070Aなど様々なネズミレトロウイルスエンベロープのうちの1つを含み得る。
従来、これら3つのカセットは、293Tなどの適切な細胞系内に一過的に形質移入した3つのプラスミドから、又は安定した産生細胞系中に組み込まれたコピーから発現させていた。代替手法は、3つのカセットの発現系として別のウイルス、例えばバキュロウイルス又はアデノウイルスを用いることである。これらはどちらも核発現系である。現在までに、レンチウイルスベクター系の成分をすべて発現させるためにポックスウイルスを用いることは記載されていない。詳細には、レンチウイルスのコドン使用頻度が特異であること、及びそれがrev/RRE系などRNAを取り扱う系が必要であることを考慮すると
シュードタイプ作製
好ましい一態様では、本発明のレトロウイルスベクターのシュードタイプを作製した。この点において、シュードタイプ作製によって1つ又は複数の利点を与えることができる。例えば、レンチウイルスベクターでは、HIVに基づいたベクターのenv遺伝子産物により、これらのベクターがCD4と呼ばれるタンパク質を発現する細胞にのみ感染するよう制限される。しかし、これらのベクター中のenv遺伝子を他のRNAウイルス由来のenv配列で置き換えると、感染範囲がより広範になり得る(Verma及びSomia 1997 Nature 389:239-242)。例として、研究者によりVSV由来の糖タンパク質を用いてHIVに基づいたベクターのシュードタイプが作製されている(Verma及びSomia 1997、同書)。
別の代替方法では、Envタンパク質は、突然変異体又は操作したEnvタンパク質などの改変したEnvタンパク質であり得る。改変は、標的化能力を導入するため若しくは毒性を軽減させるため、又は別の目的のために行い或いは選択し得る(Valsesia-Wittman et al 1996 J Virol 70: 2056-64;Nilson et al 1996 Gene Therapy 3: 280-6;Fielding et al 1998 Blood 9: 1802及びそれ中に引用される参考文献)。
選択した任意の分子を用いてベクターのシュードタイプを作製し得る。
VSV−G:
VSV−Gでシュードタイプを作製したレンチウイルスベクターを用いて、DNAのサイクリングなしで非侵襲性の静脈内注射(尾の静脈)ののち、in vivo(マウス)で肝細胞の効率的な形質導入が成された(Follenzi et al 2002;Pan et al 2002)。他のデータ(Pfeifer et al 2001)と一致しているこれらのデータと、肝臓の効率的な形質導入には細胞サイクリングが必要であるという以前の発見(Park et al 2000b)との明らかな矛盾は、ベクター設計の改善、具体的にはcPPTを含めること、及び粒子の感染力の増大に起因することが示唆されている。しかし、1つの研究では、用いたベクター(HR’cmvGFP)はcPPT要素を含まず、肝臓の形質導入が観察された:注射の4日後に59%のGFP陽性細胞、40日後には1.3%まで低下(Pan et al 2002)。
ロスリバーウイルス
ロスリバーウイルスのエンベロープは、非霊長類レンチウイルスベクター(FIV)のシュードタイプ作製に用いられており、全身投与した後、主に肝臓に形質導入した(Kang et al 2002)。その効率はVSV−Gでシュードタイプを作製したベクターで得られたものよりも20倍高く、且つそれにより引き起こされる、肝毒性を示唆する肝臓酵素の血清レベルによって測定した細胞毒性が低かったと報告されている。
ロスリバーウイルス(RRV)とは、オーストラリアの熱帯及び温帯地域に特有且つ流行性である、蚊によって伝播するαウイルスである。温暖な沿岸域における正常集団の抗体保有率は低い傾向があるが(6%〜15%)、マレーバレー(Murrey Valley)水系の平野における血清陽性率は27〜37%に至る。1979〜1980年に、RRVは太平洋諸島で異常発生した。この疾患はヒトの間で接触感染性はなく、致命的となることはないが、その第1の症状は、患者の約半数で疲労及び嗜眠を伴う関節痛であった(Fields Virology)。
バキュロウイルスGP64
バキュロウイルスのGP64タンパク質は、臨床及び市販の用途に必要な、高力価のウイルスの大規模な産生で用いるウイルスベクターに関して、VSVGの魅力的な代替物であることが示されている(Kumar M, Bradow BP, Zimmerberg J, Hum Gene Ther. 2003 Jan 1;14(1):67-77)。VSVGと比較すると、GP64ベクターは屈性が広範であることが類似しており、且つネイティブ力価が類似している。GP64の発現により細胞が死滅しないので、GP64を構成的に発現する293T系の細胞系を作製することができる。
別のエンベロープ
EIAVのシュードタイプの作製に用いた場合に妥当な力価を与える他のエンベロープには、モコラ(Mokola)、狂犬病、エボラ及びLCMV(リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス、lymphocytic choriomeningitis virus)が含まれる。マウスに子宮内注射した後、VSV−Gのエンベロープは、エボラ又はモコラのどちらよりも肝細胞により効率的に形質導入されることが判明した(Mackenzie et al 2002)。4070Aでシュードタイプを作製したレンチウイルスをマウスに静脈点滴することにより、肝臓中で最大の遺伝子発現がもたらされた(Peng et al 2001。
Tatの破壊
Tatの第1のエクソンはパッケージングシグナルの内部にあるという事実にもかかわらず、Tatのオープンリーディングフレームの破壊は、力価に不利益な影響を与えずにベクターの安全性プロフィールを増強する。
この破壊は、ベクターゲノム中のTatオープンリーディングフレームの開始コドン(プラスミドのヌクレオチド1317〜1319)内にヌクレオチドを1つ挿入することによって成し得る。
gttgaacCTG→gttgaacCTCG
これは配列決定によって確認され、新しいゲノム力価決定では、この改変による力価の損失は示されなかった。この改変を行わないゲノムは、産生細胞中でウイルスタンパク質Tatのアミノ末端部分(29個のαα)を発現する。
主要なスプライスドナー(SD1)の突然変異
本発明者らは、この改変を有するベクターの力価が、少なくとも機能的な主要なスプライスドナーの力価と同等に高いことを見出した。
破壊は、ヌクレオチド1405(T)を「C」で置き換えることによってスプライスドナーを破壊する部位特異的突然変異誘発によって成し得る。
AGGT→AGGC
突然変異したスプライスドナーは、下流に機能的なスプライスアクセプターを挿入することによって試験すると、非機能的であった。
WPRE/cPPT要素の含有
WPRE要素は発現を亢進するので、最大レベルの第VIII因子の実現に有益である可能性が高い。
産生細胞における導入遺伝子の発現
293T細胞などの産生細胞における導入遺伝子の発現の潜在性を最小限にするために、導入遺伝子のベクターへのクローニングは、第1のNOIが任意の上流のORFに対してフレーム外となるように設計されている。
送達系
本発明のベクターは、ウイルスベクター又は非ウイルスベクターによって標的部位に送達し得る。
当分野では周知のように、ベクターとは、実体が1つの環境から別の環境へと移動することを可能にする又は容易にする道具である。例として、組換えDNA技術で用いる一部のベクターは、DNAセグメント(異種cDNAセグメントなどの異種DNAセグメント等)などの実体が標的細胞内に移動することを可能にする。任意選択で、標的細胞内に移動した後、ベクターは、異種DNAを細胞内に維持するために役割を果たすか、又はDNA複製単位として機能を果たし得る。組換えDNA技術で用いるベクターの例には、プラスミド、染色体、人工染色体又はウイルスが含まれる。
非ウイルス送達系には、それだけには限定されないが、DNA形質移入方法が含まれる。ここでは、形質移入には、遺伝子を標的哺乳動物細胞内に送達するために非ウイルスベクターを用いる過程が含まれる。
典型的な形質移入方法には、電気穿孔、DNA微粒子銃、脂質媒介の形質移入、コンパクトDNA(compacted DNA)媒介の形質移入、リポソーム、免疫リポソーム、リポフェクチン、陽イオン剤(cationic agent)媒介、陽イオン性両親媒性物質(CFA、cationic facial amphiphile)(Nature Biotechnology 1996 14; 556)、及びそれらの組合せが含まれる。
ウイルス送達系には、それだけには限定されないが、アデノウイルスベクター、アデノ関連ウイルス(AAV、adeno-associated viral)ベクター、ヘルペスウイルスベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、バキュロウイルスベクターが含まれる。ベクターの他の例には、それだけには限定されないが、電気穿孔、DNA微粒子銃、脂質媒介の形質移入、コンパクトDNA媒介の形質移入などのDNA形質移入方法を含めたex vivo送達系が含まれる。
本発明のベクター送達系は、in vivoで二次ベクターを産生するのに必要な遺伝子をコードする、in vitroで作製した一次ベクターからなり得る。
一次ウイルスベクター又は複数の一次ウイルスベクターは、レトロウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス若しくはポックスウイルスベクターなどの様々な異なるウイルスベクターであってもよく、又は複数の一次ウイルスベクターの場合は、これらは様々なウイルス起源のベクターの混合物であり得る。いずれの場合にも、一次ウイルスベクターは、独立して複製できないという欠陥をもつことが好ましい。したがって、これらは標的細胞内に入って二次ベクター配列を送達することはできるが、複製して追加のさらなる標的細胞にさらに感染することはできない。
本発明によるベクター系による、1つ若しくは複数の治療遺伝子の送達は、単独で、又は他の治療若しくは治療の他の成分と組み合わせて用い得る。
例えば、本発明のレトロウイルスベクターは、国際公開公報WO−A−98/05635号に記載した障害の治療に有用な1つ又は複数のNOIを送達するために用い得る。参照を容易にするために、その一部をここに記載する:癌、炎症又は炎症性疾患、皮膚障害、発熱、心血管系への影響、出血、凝血及び急性期反応、悪液質、摂食障害、急性感染症、HIV感染症、ショック状態、移植片対宿主反応、自己免疫疾患、再灌流傷害、髄膜炎、偏頭痛及びアスピリン依存性抗血栓症;腫瘍増殖、侵襲及び拡大、血管形成、転移、悪性、腹水及び悪性胸水;大脳虚血、虚血性心臓病、骨関節炎、関節リウマチ、骨粗鬆症、喘息、多発性硬化症、神経変性、アルツハイマー病、アテローム性動脈硬化症、脳卒中、血管炎、クローン病及び潰瘍性大腸炎;歯周病、歯肉炎;乾癬、後ピー性皮膚炎、慢性潰瘍、表皮水泡症;角膜潰瘍、網膜症及び外科的創傷治癒;鼻炎、アレルギー性結膜炎、湿疹、アナフィラキシー;再狭窄、鬱血性心不全、子宮内膜症、アテローム性動脈硬化症又は内部硬化症(endosclerosis)。
それに加えて、又はその代わりに、本発明のレトロウイルスベクターは、国際公開公報WO−A−98/07859号に記載した障害の治療に有用な1つ若しくは複数のNOIを送達するために用い得る。参照を容易にするために、その一部をここに記載する:サイトカイン及び細胞の増殖/分化活性;免疫抑制活性又は免疫賦活活性(例えば、ヒト免疫不全ウイルスによる感染症を含めた免疫不全の治療;リンパ球増殖の調節;癌及び多くの自己免疫疾患の治療、及び移植拒絶の予防若しくは腫瘍免疫の誘導のため);造血の調節(例えば骨髄系又はリンパ系疾患の治療);骨、軟骨、腱、靱帯及び神経組織の増殖促進(例えば創傷治癒、火傷、潰瘍及び歯周病、並びに神経変性の治療;卵胞刺激ホルモンの阻害又は活性化(受精能の変調)のため);化学走性/化学運動性の活性(例えば特定の細胞種を傷害又は感染部位に動員するため);止血及び血栓溶解活性(例えば血友病及び脳卒中を治療するため);抗炎症性活性(例えば敗血症性ショック又はクローン病を治療するため);抗微生物剤として;例えば代謝又は行動のモジュレーター;鎮痛剤として;特定の欠乏性障害の治療;ヒト又は獣医学における例えば乾癬の治療において。
それに加えて、又はその代わりに、本発明のレトロウイルスベクターは、国際公開公報WO−A−98/09985号に記載した障害の治療に有用な1つ若しくは複数のNOIを送達するために用い得る。参照を容易にするために、その一部をここに記載する:マクロファージ阻害活性及び/又はT細胞阻害活性、したがって抗炎症性活性;抗免疫活性、すなわち炎症に関連しない応答を含めた細胞性及び/又は液性免疫応答に対する阻害効果;マクロファージ及びT細胞が細胞外基質成分及びフィブロネクチンに接着する能力の阻害、並びにT細胞におけるfas受容体発現のアップレギュレーション;関節リウマチを含めた関節炎、過敏症に関連する炎症、アレルギー反応、喘息、全身性エリテマトーデス、コラーゲン病及び他の自己免疫疾患、アテローム性動脈硬化症に関連する炎症、動脈硬化症、アテローム硬化性の心臓病、再灌流傷害、心停止、心筋梗塞、血管炎症性障害、呼吸窮迫症候群又は他の心肺疾患、消化性潰瘍、潰瘍性大腸炎及び胃腸管の他の疾患に関連する炎症、肝線維症、肝硬変又は他の肝臓病、甲状腺炎又は他の腺性疾患、糸球体腎炎又は他の腎臓及び泌尿器系疾患、耳炎又は他の耳鼻咽喉学系疾患、皮膚炎又は他の皮膚病、歯周病又は他の歯牙疾患、睾丸炎又は睾丸副睾丸炎、不妊症、睾丸外傷又は他の免疫関連の精巣疾患、胎盤機能障害、胎盤機能不全、習慣性流産、子癇、子癇前症並びに他の免疫及び/又は炎症性関連の婦人科疾患、後部ブドウ膜炎、中間部ブドウ膜炎、前部ブドウ膜炎、結膜炎、脈絡網膜炎、ブドウ膜網膜炎、視神経炎、眼内炎、例えば網膜炎若しくは類嚢胞黄斑浮腫、交感性眼炎、強膜炎、網膜色素変性症、変性フォンダス(fondus)病の免疫及び炎症性成分、眼球外傷の炎症性成分、感染症によって引き起こされる眼球炎、増殖性硝子体網膜症、急性虚血性視神経障害、例えば緑内障濾過手術後の過剰な瘢痕、眼球移植に対する免疫及び/又は炎症反応並びに他の免疫及び炎症性関連の眼病、自己免疫疾患或いは中枢神経系(CNS、central nervous system)又は任意の他の器官のどちらにおいても免疫及び/若しくは炎症の抑制が有益となる病気若しくは障害に関連する炎症、パーキンソン病、パーキンソン病の治療による合併症及び/又は副作用、AIDSに関連する痴呆、複合HIVに関連する脳症、デビック病、シデナム舞踏病、アルツハイマー病及び他の変性疾患、CNSの病気又は障害、ストークスの炎症性成分、ポリオ後症候群、精神障害の免疫及び炎症性成分、脊髄炎、脳炎、亜急性硬化性汎脳炎、脳脊髄炎、急性神経障害、亜急性神経障害、慢性神経障害、ギラム−バレー症候群、シデナムコラ、重症筋無力症、偽脳腫瘍、ダウン症候群、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症、CNS圧迫若しくはCNS外傷又はCNS感染症の炎症性成分、筋萎縮及び筋ジストロフィーの炎症性成分、並びに免疫及び炎症関連疾患、中枢神経系及び末梢神経系の病気又は障害、外傷後炎症、敗血症性ショック、感染症、手術の炎症性合併症又は副作用、骨髄移植又は他の移植合併症及び/若しくは副作用、遺伝子治療の炎症性及び/又は免疫合併症並びに副作用(例えばウイルス担体の感染による)、或いは、液性及び/若しくは細胞性の免疫応答を抑制又は阻害するため、単球若しくは白血球の増殖性疾患、例えば白血病を、単球若しくはリンパ球の量を低減させることによって治療又は寛解させるため、角膜、骨髄、器官、水晶体、ペースメーカー、天然若しくは人工皮膚組織などの天然又は人工の細胞、組織及び器官を移植する場合の移植片拒絶を予防及び/若しくは治療するための、AIDに関連する炎症を含めた、所望しない免疫反応及び炎症の阻害。
本発明は血友病の治療に特に有用である。
本発明はまた、遺伝子治療によって個体を治療するための薬剤組成物であって、組成物が、1つ若しくは複数の送達可能な治療的及び/又は診断的NOI、或いはそれから産生した又は得たウイルス粒子を含む治療上有効な量の本発明のレトロウイルスベクターを含む薬剤組成物を提供する。薬剤組成物は、ヒト又は動物で使用するものであり得る。典型的には、個体対象に最も適切である実際の用量を医師が決定し、これは、特定の個体の年齢、重量及び応答に応じて異なる。
組成物は、任意選択で製薬上許容される担体、希釈剤、賦形剤又はアジュバントを含み得る。製薬用の担体、賦形剤又は希釈剤の選択は、意図する投与経路及び標準の製薬上の慣行に関連して行うことができる。薬剤組成物は、担体、賦形剤若しくは希釈剤として、又はそれに加えて、任意の適切な結合剤、潤滑剤、懸濁剤、コーティング剤、可溶化剤、及びウイルスが標的部位内に進入することを補助又は増加させ得る他の担体物質(例えば脂質送達系など)を含み得る。
必要に応じて、薬剤組成物は以下のうちの任意の1つ又は複数によって投与することができる:吸入、坐薬又は膣坐薬の形態、ローション、溶液、クリーム、軟膏又は粉剤の形態で局所的に、皮膚パッチの使用、デンプン若しくはラクトースなどの賦形剤を含む錠剤、又はカプセル若しくは胚珠中に単独で若しくは賦形剤と混合した形態で、或いは香味剤若しくは着色料を含むエリキシル、液剤又は懸濁液の形態で経口的に、或いは、例えば空洞内、静脈内、筋肉内又は皮下に非経口的に注射することができる。非経口投与には、組成物を他の物質、例えば溶液を血液と等張にするのに十分な塩又は単糖を含み得る滅菌した水溶液の形態で用いることが最もよいかもしれない。頬側又は舌下投与には、従来方法によって形成することができる錠剤又はロゼンジの形態で組成物を投与し得る。
第VIII因子のin vitro産生
本発明のコドンを最適化した第VIII因子をコードするベクター又は核酸は、in vitro/細胞培養物発現系中での第VIII因子の発現でも用い得る。したがって、本発明の別の態様では、本発明は、発明の任意の態様によるベクターを形質導入した、又は発明の任意の態様による核酸を形質移入した宿主細胞を提供する。
本発明のコドンを最適化した第VIII因子をコードするベクター又は核酸を用いた形質導入に適した宿主細胞には、宿主生物の細胞、正常な初代細胞又は培養一次組織に由来する細胞系が含まれ、これを用い得る。適切には、細胞は哺乳動物細胞、好ましくはハムスターCHO細胞、マウスC127細胞又はヒト「293」細胞である。別の実施形態では、細胞は、本明細書中に記載したHepG2細胞であり得る。
宿主細胞の形質導入は、本発明のベクター又は核酸を宿主細胞と共にインキュベートすることを含む。形質導入した/形質移入した細胞の継代ののち、例えば本明細書中に記載したCOATEST(ChromogenIX)を用いた第VIII因子の活性の試験を行うために培地を取り出した。
遺伝子が適切な宿主細胞内に導入された後、宿主細胞を適切な培地中で高密度まで増殖させ得る。発現された第VIII因子が分泌されている又は溶解によって細胞から単離した場合は、慣用の手段を用いて細胞培地から抽出することができる。その後、所望の産物を慣用技術、例えば、固定した抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィー、アミノヘキシル−セファロース上のクロモトグラフィー又は混合高分子電解質方法によって単離及び精製する。
したがって、本発明のさらなる態様明は、本発明による細胞を作製すること、前記細胞を培地中で継代すること、前記培地を取り除くこと、及び第VIII因子を単離することを含む、第VIII因子をin vitroで産生する方法を提供する。
本発明の別の態様は、本発明による、第VIII因子をコードするコドンを最適化した核酸を含む細胞を作製すること、前記細胞を倍地中で継代すること、前記培地を除去すること、及び第VIII因子を単離することを含む、第VIII因子をin vitroで産生する方法を提供する。
ベクター構築体
pONY8.4の詳細は、本発明者らの国際公開公報WO03/064665号に見つけることができる。より詳細には、pONY8.4シリーズのベクターは、力価に不利益な影響を与えずに、アクセサリータンパク質から完全に独立して一過性の又は安定したベクター系の一部として機能することを可能にする、いくつかの改変を有する。従来、レンチウイルスベクターゲノムは、十分な力価を得るために産生細胞(一過性又は安定)中にウイルスタンパク質revが存在することを必要としていた。これには、現在のHIVベクター系及びより初期のEIAVベクターが含まれる。
pONY8.1シリーズのベクターゲノムと比較した場合に、以下の4つの改変点が存在する:
a)gagから、及びパッケージングシグナルの一部から誘導したATGモチーフはすべて、ATTGと読まれるように改変されている。これにより、LTR中のプロモーターによって駆動させることができるオープンリーディングフレームの挿入が可能となる。
b)ゲノムの長さ、すなわちR領域間の距離は、wtウイルスで見られる距離よりも短い(7.9kb)。
c)3’U3領域はモロニー白血病ウイルス(MLV)のU3領域由来の配列を含むように改変されているので、形質導入された後、これは内部カセットに加えて第2のオープンリーディングフレーム(ORF)を駆動することができる。本実施例では本発明者らはMLVを用いたが、これは任意のプロモーターであることができる。
d)ベクターはウイルスのLTRに作動可能に連結しているヌクレオチド配列を含み、前記ヌクレオチド配列は内部プロモーターの上流にあり、前記ヌクレオチド配列はポリペプチド又はその断片をコードする。
これらの改変は一緒になって、アクセサリータンパク質を必要とせずにウイルス送達系の産生を可能にし、元のウイルス配列の10%のみが標的細胞内に組み込まれる。免疫応答及び複製に適格性のあるウイルスが発生する確率の観点から、これらの要素は将来の安全性への配慮に重要である。LTRを改変するさらなる詳細は、本発明者らの国際公開公報WO96/37623号及び国際公開公報WO98/17816号に見つけることができる。
pONY8.7シリーズのベクターはcPPT及びWPREを有する(pONY8.4はどちらも有さない)。
pONY8.8シリーズのベクターはcPPTを有するがWPREを有さない。
pONY8.9シリーズのベクターはWPREを有するがcPPTを有さない。
ベクターでは、末尾の5(例えばpONY8.95)は、以下に記載するTat及びスプライスドナー両方の改変を示す。
ベクターでは、末尾の3(例えばpONY8.43)は、以下に記載するTatの改変を示すがスプライスドナーの改変は示さない。
ベクターの学名では:
「N」はneoの存在を示し、
「C」はCMVの存在を示し、
「G」はGFPの存在を示し、
「F」又は「HEN」若しくは「HENSQ」は、コドンを最適化した、Bドメインが欠失した第VIII因子の存在を示し、
「Z」はLacZの存在を示し、
「A」はhAATの存在を示し、
「I」はICAM−2の存在を示す。
したがって、例として:pONY8.4NCZは、SIN LTRを有し、neoは発現されず、Revからの独立のために上流のORFがある。pONY8.95NCZは、WPREを有し、cPPTを有さず、SIN LTRを有するのでneoは発現されず、Tatエクソン1及びSD1は突然変異している。pONY8.7NCFは、cPPT、WPRE、上流ORFはneoであり、CMV内部プロモーター、コドンを最適化したBドメインが欠失した第VIII因子を有する。
ベクターの分析
PERT(高性能逆転写)による力価の予測値
内部CMVプロモーターからLacZ又は第VIII因子を発現するベクターゲノムを用いて、VSV−Gでシュードタイプを作製したベクターを調製した。リアルタイムPCRを用いて、粒子を破壊した後のMS2 RNA鋳型からのRT−PCR産物を測定することによって、逆転写酵素の活性を定量した。ベクター粒子の数(力価)の予測値は、未知のものを参照標準と比較することによって決定する。
第VIII因子のゲノムの力価予測値はLacZよりも低かったが、その差は1log以内であった。
RNAゲノムのレベルによる力価
CMV又は組織特異的なプロモーターからGFP、LacZ及び第VIII因子の導入遺伝子を発現するベクターゲノムを用いて、ウイルスベクターを調製した。ロスリバーウイルス(RRV)エンベロープを用いてhAAT内部プロモーターを含むベクターのシュードタイプを作製し、エボラエンベロープを用いてICAM−2プロモーターを含むベクターのシュードタイプを作製した。エンベロープの選択は標的細胞種に基づく:エボラエンベロープは、ICAM−2プロモーターの活性を試験するために選択したHUVEC細胞の効率的な形質導入を可能にし、RRVエンベロープは、肝細胞の効率的な形質導入を可能にすることが報告されている(Kang et al 2002)。両エンベロープを用いて、内部CMVプロモーターを含む対照シュードタイプベクターを作製した。ウイルスRNAレベルのリアルタイムPCR分析の結果を図6に示した。
組織特異的な内部プロモーターを含む第VIII因子のゲノムの力価予測値は、標準のCMV(一貫して〜1×10TU/mlの力価予測値を与える)で得られた力価よりも約5倍高い。
293T細胞内のプロモーター活性
産生細胞内におけるICAM−2、hAAT及びCMVプロモーターの相対活性を決定するために、293TにGFPを発現するゲノムを一過的に形質移入した。細胞は、酪酸ナトリウム処理の約24時間後、形質移入の36時間後にUV顕微鏡で観察した。代表的な画像を図7に示した。
標的細胞内のプロモーター活性
肝細胞
ヒト肝細胞癌細胞系であるHepG2を、hAATプロモーターの活性を試験するために選択した。これは、このプロモーターのin vitro試験に以前に用いられており(Kramer et al 2003)、前初期サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター(エンハンサー領域を含む)の活性の40%の活性を有すると報告されている。CMV又はhAATプロモーターのいずれかからレポーター遺伝子を発現するベクターを形質導入したHepG2及び293A細胞の代表的な画像を図8に示した。
β−ガラクトシダーゼ及びGFPレポーター遺伝子をどちらも用いると、CMV又はhAATプロモーターのどちらかを用いて導入遺伝子の発現を駆動した場合に形質導入した細胞のコロニーが容易に可視化された。生物学的力価(X−galで染色された細胞)は等価であり、これはRNAゲノムのレベルによって測定した力価が匹敵することを反映しており、また、2つのプロモーターの活性がHepG2中で類似していることを示している。このことは、形質導入した細胞から調製した溶解物のβ−ガラクトシダーゼアッセイによって支持されている(データ示さず)。
内皮細胞
HUVEC(ヒト臍静脈内皮細胞、human embilical vein endothelial cell)を、ICAM−2プロモーターの活性を試験するために選択した。ICAM−2及びCMVプロモーターからLacZを発現するベクターで形質導入した、X−galで染色された細胞の画像を図9に示した。
293A細胞
FACS解析では、組織特異的なプロモーターを含むベクターで形質導入した293A細胞中でGFP陽性細胞を検出することができなかった(データ示さず)。このことは、発現の高い細胞の集団をもたらしたCMV対照ベクターと対照的である。
要約すると、ICAM−2及びhAATのどちらの組織特異的なプロモーターも、所望どおり293(293A及び293T)細胞中で低い活性レベルをもたらした。ICAM−2ベクターの場合は、内皮細胞中でのプロモーター活性の証拠を検出することができた。hAATプロモーターの場合は、肝細胞中で非常に高い活性が明らかであった(CMVプロモーターに匹敵する)。
遍在性プロモーターから発現される第VIII因子をコードするベクターの力価が低いことは、機能的なウイルス粒子の産生を阻害する293T産生細胞中での第VIII因子タンパク質の発現に起因する。したがって、293Tにおける導入遺伝子の発現を回避する戦略が求められていた。標的細胞における導入遺伝子の高い発現を維持したままでこれを達成するために最も有効な手段は、内部CMVプロモーターを強力な肝臓特異的ヒトα−抗トリプシン(hAAT)プロモーターで置き換えることであった。さらに、ゲノムにさらなる改善が加えられている:結果的に力価が減少されることなしに、Tatエクソン1及び主要なスプライスドナーの突然変異が行われている。
組込みアッセイによる力価
ベクターの性能の機能的アッセイは、第VIII因子を送達するための高力価のベクターを産生することができるかを確かめるのに重要である。図5及び6に示したように、RNAゲノムのレベルの測定もウイルス粒子数(PERT)の測定も、力価の予測に不十分である。したがって、293A細胞をウイルスの上清で形質導入ことによって組込みアッセイを実施した。hAATベクター及びCMV対照ベクターのデータを図10に示した。
pONY8.95NAF(hAATプロモーターから発現させた第VIII因子)で形質導入した細胞は、レポーター遺伝子をコードするベクター(pONY8.95NCG)で形質導入した細胞と同様のレベルのベクターを含む。しかし、pONY8.7NCF(内部CMVプロモーター)で形質導入した細胞は、バックグラウンド(UT=形質導入していない細胞、untransduced cells)より僅かだけの高い非常に少ない量のベクターしか含まず、これは、このベクター構築体で得られた機能的力価が低いことを反映している。これらのデータは、CMVプロモーターをhAATプロモーターに交換することによって産生細胞中の第VIII因子の発現によりもたらされる粒子産生の阻害が完全に回避されたことを示している。
CAM−2ベクター及びCMV対照ベクターのデータを図11に示した。
hAATベクターの場合と同様、ICAM−2プロモーターを用いることにより、高い機能的力価(LacZ対照ベクターの約1/3)を有する第VIII因子のベクターの産生が可能となる。
ゲノム混合実験
第VIII因子を発現するゲノム(pONY8.7NCHENSQ)、又は第VIII因子を発現するプラスミド(pSQ)の同時形質移入の結果、レポーター遺伝子を発現するベクターの力価が常に約2log低下する。新しい第VIII因子のゲノムの同時形質移入が第2のゲノムの力価の不相応な低下をもたらしたのではないことを確認するために、これらをpONY8.95NCZを共に同時形質移入し、D17細胞で力価決定した後にLacZ力価のスコアをつけた。結果を図12に示した。
これらのデータは、組込みアッセイの結果を確かにしている:新しい第VIII因子のベクターゲノムは機能的なウイルス粒子の産生の阻害を引き起こさない。
産生細胞における第VIII因子タンパク質の発現が他のレンチウイルスベクター及びレトロウイルスベクターの機能的力価に影響を与えるかどうかを確認するために、HIV及びMLVベクターを用いて混合実験を行った。データを図13に示した。
データは、第VIII因子を発現するプラスミドを形質移入に含めた場合、MLV及びHIVベクターの力価が約1log低下することを示している。これらのデータは類似の以前の実験と一致している。産生細胞における第VIII因子の発現は、明らかにHIV及びMLVベクターの力価に不利益な影響を与える。ただし、これはEIAVではそれほど劇的ではない。
pONY8.45NCZの構築
Tatエクソン1
Tatエクソン1の突然変異は、シトシン残基をヌクレオチド434の後に挿入することによって行った(アクセッション番号EIU01866)。
標準の手順を用いて以下に示すオリゴヌクレオチドをT4ポリヌクレオチドキナーゼで処理し、アニーリングさせ、その後、BseRI及びEco0109Iで消化したpONY8.4NCZ(9463bpの断片)内にライゲーションさせて、pONY8.43NCZを作製した。
TATのエクソン1を突然変異させるために用いたオリゴ
オリゴ1 GGGACCTGAGAGGGGCGCAGACCCTACCTGTTGAACCTCGGCTGATCGTAGGATCCCCGGGA
オリゴ2 TGTAAGTTCTCCTCTGCTGTCCCGGGGATCCTACGATCAGCCGAGGTTCAACAGGTAGGG
主要なスプライスドナー
主要なスプライスドナーの突然変異は、以下のオリゴヌクレオチドを用いて不変のチロシンをシトシンへと交換することによって達成された:
SD1KO1F: CAGAACACAGGAGGACAGGCAAGATTGGGAGACCCTTTG
SD1KO2R: CAAAGGGTCTCCCAATCTTGCCTGTCCTCCTGTGTTCTG
(変化したヌクレオチドを太字で示す)。
スプライスドナーの突然変異はStratageneのQuickChange(商標)部位特異的突然変異誘発キットを用いて行い、配列決定によって確認した。Tatエクソン1及び主要なスプライスドナーの突然変異をどちらも含むこの構築体は、pONY8.45NCZと命名した。
単一の突然変異でも、2つの突然変異の組合せでも、力価は顕著に変更されなかった。図14の第1実験のデータを参照されたい。
主要なスプライスドナーを含むベクターの力価は僅かに増強された。このことは、次の実験でも観察された。
以下に、TATの第1のエクソン、主要なスプライスドナーのノックアウト及びpONY8.45NCZベクターのパッケージングシグナルにおける突然変異及び挿入を示す。
UI01866 401 cctgagaggggcgcagaccctacctgttgaacct-ggctgatcgtaggatccccgggacagcagaggagaacttacagaagtcttctggaggtgttcctggccagaacacaggaggacag

8.45 NCZ 213 cctgagaggggcgcagaccctacctgttgaacctcggctgatcgtaggatccccgggacagcagaggagaacttacagaagtcttctggaggtgttcctggccagaacacaggaggacag

UI01866 520 gtaagat-gggagaccctttgacat-ggagcaaggcgctcaagaagttagagaaggtgacggtacaagggtctcagaaattaactactggtaactgtaattgggcgctaagtctagtaga

8.45 NCZ 333 gcaagattgggagaccctttgacattggagcaaggcgctcaagaagttagagaaggtgacggtacaagggtctcagaaattaactactggtaactgtaattgggcgctaagtctagtaga

UI01866
638 cttatttcat-gataccaactttgtaaaagaaaaggactggcagctgagggat-gtcattccattgctggaagat-gtaactcagacgctgtcaggacaagaaagagaggcctttgaaag

8.45 NCZ 453 cttatttcattgataccaactttgtaaaagaaaaggactggcagctgagggattgtcattccattgctggaagattgtaactcagacgctgtcaggacaagaaagagaggcctttgaaag

UI01866 755 aacat-ggtgggcaatttctgctgtaaagat-gggcctccagattaataat-gtagtagat-ggaaaggcatcattccagctcctaagagcgaaatat-gaaaagaagactgctaataaa

8.45 NCZ 573 aacattggtgggcaatttctgctgtaaagattgggcctccagattaataattgtagtagattggaaaggcatcattccagctcctaagagcgaaatattgaaaagaagactgctaataaa

UI01866 870 aagcagtctgagccctctgaagaatatc
8.45 NCZ 693 aagcagtctgagccctctgaagaatatc
コドンの最適化
Bドメインが欠失した第VIII因子のSQ型のコドンの最適化
HepG2細胞を、第VIII因子の遺伝子の野生型(WT、wild type)又はコドンを最適化した(CO、codon optimised)「SQ」型を発現するEIAVベクターを用いて、2つの異なるMOI(1×及び10×)で形質導入した。形質導入した細胞を継代した後、新しい培地を加え、細胞を24時間インキュベーションした。培地を取り出し、COATEST(ChromogenIX)を用いて第VIII因子の活性について試験した。このアッセイでは、合成の第VIII因子の遺伝子を含むベクターの最も高いMOIで形質導入した細胞からの上清が、非常に高いレベルの活性をもたらした(アッセイの直線範囲を超えた)。WT×10の結果とCO×1の結果とを比較すると、コドンの最適化の結果、細胞上清中で第VIII因子の活性が約50倍増大し、WTの形質導入細胞中に10倍多いベクターコピー数が存在すると考えられる。
このことを試験するために、継代ののち、形質導入した細胞においてEIAVΨシグナルのリアルタイムPCRアッセイを実施した。このアッセイでは、WTベクターと比較して、COベクターで形質導入した細胞中で約2.5倍多いベクターコピー数が検出された。したがって、コドンの最適化の結果、第VIII因子の活性に20倍の増加(ベクターコピー1つあたり)がもたらされた。結果を図16に示した。
図16に概要を示した実験を繰り返し、上清を2つに分割し、タンパク質の量(Affinity Biologicals FVIII ELISA)及び活性(COATEST)についてアッセイを行うために適切に希釈した。
第VIII因子の活性は全体的により低いが、ここでも、コドンを最適化した試料は、両方のアッセイでの測定においてはるかに高いレベルの第VIII因子が存在していた。最も高いMOIで形質導入したHepG2細胞からの上清のみで、ELISAによる測定においてバックグラウンドよりも高い第VIII因子のレベルが得られた。これは、ポリクローナル一次抗体は、完全長の第VIII因子タンパク質対して産生させており、B−ドメインが欠失した型では欠落している完全長のタンパク質上のエピトープを認識することに起因する可能性が高い。結果を図17に示した。
図18は、170、90及び80kDaの第VIII因子ポリペプチドに対応するコドンを最適化した(CO)ベクターを用いて形質導入した細胞の上清中に存在する特異的なバンドを示すウエスタンブロットを示す図である。
これらのバンドは、形質導入なしの上清、又は野生型の第VIII因子の遺伝子をコードするベクターで形質導入した細胞からの上清のどちらにも存在していない。
完全長第VIII因子の遺伝子のコドンの最適化
ウイルスベクターはHEK293T細胞の一過性の形質移入によって作製し、2000倍まで濃縮した。その後、HEK293T細胞を示したベクター(pRV67シュードタイプ)で形質導入した。継代及びDNA抽出ののち、EIAVΨレベルをリアルタイムPCRによって測定し、結果を上述のグラフ中に形質導入単位/ml(TU/ml)として表した。結果を図23に示した。
NAFaは完全長(fl、full-length)、野生型(wt)の第VIII因子の配列を表し;NAFbは完全長の、コドンを最適化した(co)第VIII因子の配列を表し;NASqwtはB−ドメインが欠失した(bdd、B-domain deleted)、野生型の第VIII因子の配列を表し;NAFはB−ドメインが欠失した、コドンを最適化した第VIII因子の配列を表す。すべてのゲノムはpONY8.95の骨格中にある。
完全長の配列から得た力価の比較により、コドンを最適化した型(NAFβ)は、野生型(NAFa)よりも50倍高い力価を生じることが示されている。さらに、B−ドメインが欠失した型から得た力価の比較により、コドンを最適化した型(NAF)は、野生型(NASqwt)よりも8倍高い力価を生じることが示されている。全体的に、B−ドメインが欠失した、コドンを最適化した型の第VIII因子ゲノムが最も高い力価を生じる。
エンベロープに対する第VIII因子発現の影響
産生細胞における第VIII因子の発現は、明らかにベクターの力価に不利益な影響を与える。これまで、この矛盾の理由は不明確であった。しかし、本発明者らは今回、293T産生細胞における第VIII因子の発現によりウイルス粒子上のVSV−Gエンベロープの顕著な低減がもたらされることを示した(図24参照)。
様々なエンベロープタンパク質でシュードタイプを作製した場合における、第VIII因子によるウイルスベクター産生の阻害
最適化した比の、様々なエンベロープを含めたプラスミド成分を用いた形質移入によって、pONY8.95NCZ(LacZゲノム)を調製した。形質移入混合物にpSQ(第VIII因子を発現するプラスミド)又はpCIneo(対照プラスミド)のどちらかを2μg加えた。D17力価(コロニー形成単位(cfu、colony forming unit))を示した。
いくつかの実験により、VSV−G(pRV67)でシュードタイプを作製した場合、第VIII因子の発現がウイルスベクターの産生に対して阻害効果を有することが示されている。この阻害がVSV−Gに特異的であるかどうかを検討するために、7つの異なるエンベロープを用いて上述の実験を行った(図25参照)。結果は、阻害はVSV−Gに特異的ではなく、すべての力価が第VIII因子の発現によって様々な度合いで影響を受けることを示している。pHCMV-Gは、pRV67と比べて第VIII因子の発現による影響が少ないと考えられる。これは、第2のグリコシル化部位上の単一のアミノ酸の変更に起因しているかもしれず、又は発現レベルの差異に起因している可能性がある。
上述の明細書中で言及したすべての出版物は本明細書中に参考として組み込まれている。本発明の記載した方法及び系の様々な改変及び変形が、本発明の範囲及び精神から逸脱せずに、当業者には明らかであろう。本発明を特定の好ましい実施形態に関連して記載したが、特許請求した本発明は、そのような具体的な実施形態に過度に限定されるべきでないことを理解されたい。実際、生化学及び生命工学又は関連分野の技術者には明らかである、ほん発明を実施するための記載した方法の様々な改変が、添付の特許請求の範囲内にあることを意図する。
本発明の一態様によるベクターを示す模式図である。SD=スプライスドナー、SA=スプライスアクセプター、pA=ポリアデニル化シグナル、BGH=ウシ成長ホルモン、syn=合成、Ψ=パッケージングシグナルである。 組み込まれた本発明の一態様によるベクターを示す模式図である。 第VIII因子のB−ドメインに隣接するアミノ酸配列を示す図である。より詳細には、A2配列(737から740)、A3配列(1690から1696)を示した。タンパク質分解性の活性化中にトロンビンによって切断される部位を示した(四角で囲んだ)。第VIII因子のSQ型はSer743をGln1638に融合させることによって作製し、LA型は760から1639の残基を欠失させることによって作製した(Thr759をPro1640に融合)。Arg740及びGlu1649は、第VIII因子のプロセッシングに重要であると考えられている。したがって、SQ型は90kDa鎖のC末端(Arg740)と80kDaの軽鎖のN末端との間に14個のアミノ酸の連結部を有する。 ヒトα1−抗トリプシンプロモーター(305bp)を示す模式図である(Kramer et al (2003) Mol Ther. 7:375-85)。より詳細には、特異的(C/EBP、CCAATエンハンサー結合タンパク質α又はβ;HNF(hepatocyte nuclear factor)、肝細胞核因子)及び非特異的(AP−1)な活性化転写因子を示した。非肝細胞中に存在する推定上のリプレッサー因子の結合領域を示した(De Simone及びCortese 1989)。cap部位に対する座標を示した。制御要素を示した:DE、遠位要素(distal element);TSE、組織特異的要素(tissue-specific element)、TATAボックス。 PERT(高性能逆転写、performance enhanced reverse transcription)アッセイによって測定したウイルスベクター調製物の力価の予測値を示す図である。ベクターゲノムは、CMVプロモーターからLacZ又は第VIII因子を発現する。 CMV及び組織特異的なプロモーターを有するベクターのRNAゲノムのレベルを示す図である。より詳細には、hAAT(暗)又はICAM−2(明)プロモーターのどちらかからの、GFP、LacZ及び第VIII因子を発現するベクターの力価予測値を示した。内部CMVプロモーターを含むベクターも、対照として平行して調製した(NCG=pONY8.95NCG、NCZ=pONY8.95NCZ、NCF=pONY8.7NCF)。ロスリバーウイルス(RRV、Ross river Virus)又はエボラのエンベロープを用いてベクターのシュードタイプを作製した。 293T細胞におけるプロモーターの活性を示す図である。より詳細には、293T細胞を様々な内部プロモーター由来のGFP(示したもの)を発現するゲノムで形質移入し、位相差又はUV顕微鏡観察によって観察した。 示したベクターで形質導入したHepG2及び293A細胞を示す図である。 示したベクターで形質導入したHUVEC細胞を示す図である。 組込みアッセイ:hAAT及びCMVプロモーターの結果を示す図である。より詳細には、293A細胞を示したベクター(RRVシュードタイプ)で形質導入した。継代及びDNA抽出ののち、EIAVΨレベルをリアルタイムPCRによって測定した。 組込みアッセイ:ICAM2及びCMVプロモーターの結果を示す図である。より詳細には、293A細胞を示したベクター(エボラシュードタイプ)で形質導入した。継代及びDNA抽出ののち、EIAVΨレベルをリアルタイムPCRによって測定した。 第2のゲノムで同時形質移入した場合のpONY8.95NCZ(VSV−G)の力価を示す図である。より詳細には、等量のpONY8.95NCZプラスミド及び示したプラスミドを形質移入に用いた。その結果生じたLacZの力価を示した。 HIV、MLV及びEIAVのD17力価:第VIII因子のゲノムの混合を示す図である。より詳細には、HIV(pH7G)、MLV(pHIT111)及びEIAV(pONY8.7NCZ)ベクターは、最適化した比のプラスミド成分を用いて形質移入を行うことによって調整した。形質移入混合物に2μgの示したプラスミドを加えた。D17力価(コロニー形成単位)を示した。 Tatエクソン1及び/又は主要なスプライスドナー1の突然変異を有するpONY8.4NCZ(SINMIN)ベクターのD17力価を示す図である。 第VIII因子の遺伝子のコドン使用頻度を示す表である。 COATESTの結果を示す図である。 タンパク質の量及び活性のアッセイによる、野生型及びコドンを最適化した第VIII因子の遺伝子の比較を示す図である。 第VIII因子をコードするEIAVベクターで形質導入したHepG2由来の上清のウエスタンブロットを示す図である(レーン1:形質導入なし;レーン2:CO×1;レーン3:CO×1;レーン4:WT×10;レーン5:形質導入なし;レーン6:pONY8.95NAF;レーン7:pONY8.95NAF;レーン8:マーカー;レーン9:マーカー;レーン10:rFVIII)。 本発明によるコドンを最適化した第VIII因子のヌクレオチド配列を示す図である。 pONY8.95NAFβと命名したpONY8.95骨格中における、完全長の、コドンを最適化した第VIII因子の遺伝子を示す図である。 pONY8.95NAFβの完全な配列を示す図である。 完全長の、コドンを最適化した配列の翻訳を示す図である。 コドンを最適化した完全長の第VIII因子(NAFb)、野生型の第VIII因子(NAFa)、B−ドメインが欠失した第VIII因子(NASqwt)及びコドンを最適化した、B−ドメインが欠失した第VIII因子(NAF)を含む、pONY8.95-hAATベクターの力価の比較を示す図である。 VSV−Gエンベロープの濃度に対する、293T産生細胞中での第VIII因子の発現の影響を示す図である。 様々なエンベロープタンパク質を用いてシュードタイプを作製した場合における、ウイルスベクター産生の産生に対する第VIII因子の発現の影響を示す図である。

Claims (40)

  1. 目的ヌクレオチド(NOI)を所望の標的部位に送達する能力を有するレンチウイルスベクターであって、NOIは第VIII因子又はその誘導体をコードし、NOIを所望の標的部位に送達した後に第VIII因子が発現される、レンチウイルスベクター。
  2. 第VIII因子又はその誘導体をコードするNOIであって、組織特異的なプロモーターに作動可能に連結しているNOIを含むレンチウイルスベクター。
  3. 組織特異的なプロモーターが肝臓又は内皮組織に特異的なプロモーターである、請求項2に記載のレンチウイルスベクター。
  4. NOIが哺乳動物細胞における発現のためにコドンが最適化されている、請求項1から3のいずれかに記載のレンチウイルスベクター。
  5. NOIがB−ドメインが欠失した第VIII因子の遺伝子である、請求項1から4のいずれかに記載のレンチウイルスベクター。
  6. 第VIII因子又はその誘導体をコードするNOIであって、哺乳動物細胞における発現のためにコドンが最適化されているNOIを含むレトロウイルスベクター。
  7. NOIが組織特異的なプロモーターに作動可能に連結している、請求項6に記載のベクター。
  8. 組織特異的なプロモーターが肝臓又は内皮組織に特異的なプロモーターである、請求項7に記載のベクター。
  9. 第1の目的ヌクレオチド(NOI)を送達する能力を有し、レトロウイルスプロベクターから誘導可能なレトロウイルスベクターであって、レトロウイルスプロベクターは内部プロモーターに作動可能に連結している第1のNOI、及び第2のNOIがスプライシングされて除去されることができるように第1のNOIと内部プロモーターとの間に第2のNOIを含み、さらにプロモーター、第1のNOI及び第2のNOIは逆相補的配向にあり、任意選択で第2のNOIは任意選択で第1のNOIに対してフレーム外にあるレトロウイルスベクター。
  10. 第2のNOIがオープンリーディングフレーム(ORF)の少なくとも一部を任意選択で含むイントロンである、請求項9に記載のベクター。
  11. レトロウイルスプロベクターが機能的なスプライスドナー部位を与えることができる第1のヌクレオチド配列(NS)と第2のNOIに隣接する機能的なスプライスアクセプター部位を与えることができる第2のNSとを含み、機能的なスプライスドナー部位は機能的なスプライスアクセプター部位の上流にある、請求項9又は10に記載のベクター。
  12. 第1のNOI又はその発現産物が治療剤若しくは診断剤である、又はそれを含む、請求項9から11のいずれか一項に記載のベクター。
  13. 第1のNOIの発現産物が第VIII因子である、請求項12に記載のベクター。
  14. 第VIII因子は哺乳動物細胞における発現のためにコドンが最適化されている、請求項13に記載のベクター。
  15. 第1のNOIが組織特異的なプロモーターに作動可能に連結している、請求項9から14のいずれか一項に記載のベクター。
  16. 組織特異的なプロモーターが肝臓又は内皮組織に特異的なプロモーターである、請求項15に記載のベクター。
  17. 第2のNOI又はその発現産物が、選択性を与える任意の1つ又は複数の薬剤(例えばマーカー要素)、ウイルスの必須要素若しくはその一部、又はその組合せである、或いはそれを含む、請求項9から16のいずれか一項に記載のベクター。
  18. 第2のNOIがポリアデニル化シグナルを含む、請求項9から17のいずれか一項に記載のベクター。
  19. ベクター又はプロベクターがレンチウイルスから誘導可能である、請求項1から18のいずれかに記載のベクター。
  20. レンチウイルスがHIV−1又はEIAVである、請求項1から19のいずれかに記載のベクター。
  21. ベクターのシュードタイプを作製する、請求項1から20のいずれかに記載のベクター。
  22. VSV−G、ロスリバーウイルスエンベロープ又はGP64を用いてベクターのシュードタイプを作製する、請求項1から21のいずれかに記載のベクター。
  23. ウッドチャック肝炎転写後要素(WPRE)をさらに含む、請求項1から22のいずれかに記載のベクター。
  24. 主要なスプライスドナーが存在しない、又は破壊されているレトロウイルスベクター。
  25. レトロウイルスベクターがレンチウイルスベクターである、請求項24に記載のレトロウイルスベクター。
  26. 主要なスプライスドナーが存在しない、又は破壊されている、請求項21から23のいずれか一項に記載のベクター。
  27. Tatエクソンの開始コドンが破壊されている、レトロウイルスベクター。
  28. レトロウイルスベクターがレンチウイルスベクターである、請求項27に記載のレトロウイルスベクター。
  29. Tatエクソンの開始コドンが破壊されている、請求項21から26のいずれか一項に記載のレトロウイルスベクター。
  30. HIV−1又はEIAVから誘導可能であるレンチウイルスベクターであって、ロスリバーウイルスのエンベロープを用いてシュードタイプとしたレンチウイルスベクター。
  31. Tatタンパク質の少なくとも一部が標的細胞中で発現されないようにレンチウイルスプロベクターのTatエクソンが欠失しているか、又は破壊されている、レンチウイルスプロベクターから誘導可能なレンチウイルスベクター。
  32. 主要なスプライスドナーが存在しない、又は破壊されている、レトロウイルスプロベクターから誘導可能なレトロウイルスベクター。
  33. レトロウイルスベクターが組み込まれたプロウイルスである、請求項1から32のいずれか一項に記載のレトロウイルスベクター。
  34. 請求項1から33のいずれか一項に記載のレトロウイルスベクターから得ることができるレトロウイルス粒子。
  35. 請求項1から33のいずれか一項に記載のレトロウイルスベクター又は請求項34に記載のレトロウイルス粒子を用いて形質移入又は形質導入した細胞。
  36. 医薬で用いるための、請求項1から33のいずれか一項に記載のレトロウイルスベクター又は請求項34に記載のウイルス粒子又は請求項35に記載の細胞。
  37. 1つ又は複数のNOIを、それを必要としている標的部位に送達する医薬品を調製するための、請求項1から33のいずれか一項に記載のレトロウイルスベクター又は請求項34に記載のウイルス粒子又は請求項35に記載の細胞の使用。
  38. 請求項1から33のいずれか一項に記載のレトロウイルスベクター若しくは請求項34に記載のウイルス粒子を用いて、又は請求項35に記載の細胞を使用して、細胞の形質移入又は形質導入を行うことを含む方法。
  39. 請求項35に記載の細胞を作製すること、前記細胞を培地中で継代すること、前記培地を除去すること、及び第VIII因子を単離することを含む、第VIII因子をin vitroで産生する方法。
  40. 本発明による第VIII因子をコードするコドンを最適化した核酸を含む細胞を作製すること、前記細胞を培地中で継代すること、前記培地を除去すること、及び第VIII因子を単離することを含む、第VIII因子をin vitroで産生する方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015119715A (ja) * 2007-12-11 2015-07-02 ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルThe University Of North Carolina At Chapel Hill ポリプリントラクト改変レトロウイルスベクター
JP2019514369A (ja) * 2016-04-21 2019-06-06 ジェネトン 安定な偽型化レンチウイルス粒子及びその使用
JP2021500341A (ja) * 2017-10-20 2021-01-07 ジェネトン 肺組織への標的化薬物及び遺伝子送達のためのシンシチンの使用

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8198421B2 (en) 2006-06-19 2012-06-12 Asklepios Biopharmaceutical, Inc. Modified factor VIII and factor IX genes and vectors for gene therapy
US20110207800A1 (en) * 2008-01-17 2011-08-25 Yuntao Wu HIV-Dependent expression constructs and uses therefore
GB0911870D0 (en) 2009-07-08 2009-08-19 Ucl Business Plc Optimised coding sequence and promoter
GB201210357D0 (en) 2012-06-12 2012-07-25 Ucl Business Plc Factor VIII sequences
SG11201504523UA (en) 2012-12-12 2015-07-30 Broad Inst Inc Delivery, engineering and optimization of systems, methods and compositions for sequence manipulation and therapeutic applications
EP2931899A1 (en) 2012-12-12 2015-10-21 The Broad Institute, Inc. Functional genomics using crispr-cas systems, compositions, methods, knock out libraries and applications thereof
HRP20231183T1 (hr) 2013-02-15 2024-01-05 Bioverativ Therapeutics Inc. Optimizirani gen faktora viii
US20140335115A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Oregon Health & Science University Suppressors of mature t cells
KR20160056869A (ko) 2013-06-17 2016-05-20 더 브로드 인스티튜트, 인코퍼레이티드 바이러스 구성성분을 사용하여 장애 및 질환을 표적화하기 위한 crispr-cas 시스템 및 조성물의 전달, 용도 및 치료 적용
CA2915842C (en) 2013-06-17 2022-11-29 The Broad Institute, Inc. Delivery and use of the crispr-cas systems, vectors and compositions for hepatic targeting and therapy
CA2915845A1 (en) 2013-06-17 2014-12-24 The Broad Institute, Inc. Delivery, engineering and optimization of systems, methods and compositions for targeting and modeling diseases and disorders of post mitotic cells
CA2932472A1 (en) 2013-12-12 2015-06-18 Massachusetts Institute Of Technology Compositions and methods of use of crispr-cas systems in nucleotide repeat disorders
AU2014361784A1 (en) 2013-12-12 2016-06-23 Massachusetts Institute Of Technology Delivery, use and therapeutic applications of the CRISPR-Cas systems and compositions for HBV and viral diseases and disorders
JP6793547B2 (ja) 2013-12-12 2020-12-02 ザ・ブロード・インスティテュート・インコーポレイテッド 最適化機能CRISPR−Cas系による配列操作のための系、方法および組成物
EP4219699A1 (en) 2013-12-12 2023-08-02 The Broad Institute, Inc. Engineering of systems, methods and optimized guide compositions with new architectures for sequence manipulation
WO2015089462A1 (en) 2013-12-12 2015-06-18 The Broad Institute Inc. Delivery, use and therapeutic applications of the crispr-cas systems and compositions for genome editing
EP3180426B1 (en) 2014-08-17 2019-12-25 The Broad Institute, Inc. Genome editing using cas9 nickases
WO2016049163A2 (en) 2014-09-24 2016-03-31 The Broad Institute Inc. Use and production of chd8+/- transgenic animals with behavioral phenotypes characteristic of autism spectrum disorder
WO2016049258A2 (en) 2014-09-25 2016-03-31 The Broad Institute Inc. Functional screening with optimized functional crispr-cas systems
WO2016094874A1 (en) 2014-12-12 2016-06-16 The Broad Institute Inc. Escorted and functionalized guides for crispr-cas systems
EP3230452A1 (en) 2014-12-12 2017-10-18 The Broad Institute Inc. Dead guides for crispr transcription factors
WO2016094880A1 (en) 2014-12-12 2016-06-16 The Broad Institute Inc. Delivery, use and therapeutic applications of crispr systems and compositions for genome editing as to hematopoietic stem cells (hscs)
WO2016094867A1 (en) 2014-12-12 2016-06-16 The Broad Institute Inc. Protected guide rnas (pgrnas)
WO2016100974A1 (en) 2014-12-19 2016-06-23 The Broad Institute Inc. Unbiased identification of double-strand breaks and genomic rearrangement by genome-wide insert capture sequencing
WO2016106236A1 (en) 2014-12-23 2016-06-30 The Broad Institute Inc. Rna-targeting system
CA2970370A1 (en) 2014-12-24 2016-06-30 Massachusetts Institute Of Technology Crispr having or associated with destabilization domains
EP3822291A1 (en) 2015-06-10 2021-05-19 The Broad Institute Inc. Antibodies, compounds and screens for identifying and treating cachexia or pre-cachexia
CN109536474A (zh) 2015-06-18 2019-03-29 布罗德研究所有限公司 降低脱靶效应的crispr酶突变
WO2016205745A2 (en) 2015-06-18 2016-12-22 The Broad Institute Inc. Cell sorting
CA3012631A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 The Broad Institute Inc. Novel crispr enzymes and systems
US9790490B2 (en) 2015-06-18 2017-10-17 The Broad Institute Inc. CRISPR enzymes and systems
WO2016205749A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 The Broad Institute Inc. Novel crispr enzymes and systems
WO2017031370A1 (en) 2015-08-18 2017-02-23 The Broad Institute, Inc. Methods and compositions for altering function and structure of chromatin loops and/or domains
US20190255107A1 (en) 2015-10-09 2019-08-22 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Modulation of novel immune checkpoint targets
WO2017070605A1 (en) 2015-10-22 2017-04-27 The Broad Institute Inc. Type vi-b crispr enzymes and systems
US11492670B2 (en) 2015-10-27 2022-11-08 The Broad Institute Inc. Compositions and methods for targeting cancer-specific sequence variations
EP3368689B1 (en) 2015-10-28 2020-06-17 The Broad Institute, Inc. Composition for modulating immune responses by use of immune cell gene signature
WO2017075451A1 (en) 2015-10-28 2017-05-04 The Broad Institute Inc. Compositions and methods for evaluating and modulating immune responses by detecting and targeting pou2af1
WO2017075465A1 (en) 2015-10-28 2017-05-04 The Broad Institute Inc. Compositions and methods for evaluating and modulating immune responses by detecting and targeting gata3
US12110490B2 (en) 2015-12-18 2024-10-08 The Broad Institute, Inc. CRISPR enzymes and systems
EP3411478B1 (en) 2016-02-01 2022-06-08 Bioverativ Therapeutics Inc. Optimized factor viii genes
WO2017184786A1 (en) 2016-04-19 2017-10-26 The Broad Institute Inc. Cpf1 complexes with reduced indel activity
CA3026110A1 (en) 2016-04-19 2017-11-02 The Broad Institute, Inc. Novel crispr enzymes and systems
WO2017184768A1 (en) 2016-04-19 2017-10-26 The Broad Institute Inc. Novel crispr enzymes and systems
WO2017219027A1 (en) 2016-06-17 2017-12-21 The Broad Institute Inc. Type vi crispr orthologs and systems
WO2018005873A1 (en) 2016-06-29 2018-01-04 The Broad Institute Inc. Crispr-cas systems having destabilization domain
EP3500670B1 (en) 2016-08-17 2024-07-10 The Broad Institute, Inc. Method for selecting target sequences for guide rna of crispr systems
CN110114461A (zh) 2016-08-17 2019-08-09 博德研究所 新型crispr酶和系统
WO2018049025A2 (en) 2016-09-07 2018-03-15 The Broad Institute Inc. Compositions and methods for evaluating and modulating immune responses
WO2018067991A1 (en) 2016-10-07 2018-04-12 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Modulation of novel immune checkpoint targets
CA3052099A1 (en) 2017-01-30 2018-08-02 Mathias LABS Repair template linkage to endonucleases for genome engineering
JP2020511141A (ja) 2017-03-15 2020-04-16 ザ・ブロード・インスティテュート・インコーポレイテッド 新規Cas13bオルソログCRISPR酵素及び系
BR112019021378A2 (pt) 2017-04-12 2020-05-05 Massachusetts Inst Technology ortólogos de crispr tipo vi inovadores e sistemas
US20200405639A1 (en) 2017-04-14 2020-12-31 The Broad Institute, Inc. Novel delivery of large payloads
WO2018204777A2 (en) 2017-05-05 2018-11-08 The Broad Institute, Inc. Methods for identification and modification of lncrna associated with target genotypes and phenotypes
IT201700086403A1 (it) * 2017-07-27 2019-01-27 Univ Del Piemonte Orientale Endothelial-specific promoter sequences and uses thereof
EP3684397A4 (en) 2017-09-21 2021-08-18 The Broad Institute, Inc. SYSTEMS, METHODS AND COMPOSITIONS FOR TARGETED EDITION OF NUCLEIC ACIDS
WO2019071054A1 (en) 2017-10-04 2019-04-11 The Broad Institute, Inc. METHODS AND COMPOSITIONS FOR MODIFYING THE FUNCTION AND STRUCTURE OF BUCKLES AND / OR CHROMATIN DOMAINS
US11547614B2 (en) 2017-10-31 2023-01-10 The Broad Institute, Inc. Methods and compositions for studying cell evolution
EP3710039A4 (en) 2017-11-13 2021-08-04 The Broad Institute, Inc. METHODS AND COMPOSITIONS FOR CANCER TREATMENT BY TARGETING THE CLEC2D-KLRB1 PATH
CA3090136A1 (en) * 2018-02-01 2019-08-08 Bioverativ Therapeutics, Inc. Use of lentiviral vectors expressing factor viii
US10968257B2 (en) 2018-04-03 2021-04-06 The Broad Institute, Inc. Target recognition motifs and uses thereof
EP3833761A1 (en) 2018-08-07 2021-06-16 The Broad Institute, Inc. Novel cas12b enzymes and systems
US20210317429A1 (en) 2018-08-20 2021-10-14 The Broad Institute, Inc. Methods and compositions for optochemical control of crispr-cas9
CA3124110A1 (en) 2018-12-17 2020-06-25 The Broad Institute, Inc. Crispr-associated transposase systems and methods of use thereof
US20220177863A1 (en) 2019-03-18 2022-06-09 The Broad Institute, Inc. Type vii crispr proteins and systems
US20220220469A1 (en) 2019-05-20 2022-07-14 The Broad Institute, Inc. Non-class i multi-component nucleic acid targeting systems
WO2023196818A1 (en) 2022-04-04 2023-10-12 The Regents Of The University Of California Genetic complementation compositions and methods
GB202212472D0 (en) * 2022-08-26 2022-10-12 Ip2Ipo Innovations Ltd Retroviral vectors

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5681746A (en) * 1994-12-30 1997-10-28 Chiron Viagene, Inc. Retroviral delivery of full length factor VIII
JPH11507244A (ja) * 1995-10-05 1999-06-29 カイロン コーポレイション Srv−3エンベロープ糖タンパク質配列で偽型化したレトロウイルスベクター
US6114148C1 (en) * 1996-09-20 2012-05-01 Gen Hospital Corp High level expression of proteins
CN1195863C (zh) * 1996-10-17 2005-04-06 牛津生物医学(英国)有限公司 逆转录病毒载体
WO1998053063A2 (en) * 1997-05-16 1998-11-26 Leuven Research & Development Vzw Mammalian cell transduction for use in gene therapy
WO2000000600A2 (en) * 1997-09-22 2000-01-06 Chang Lung Ji Lentiviral vectors, comprising modified major donor splice sites and major packaging signals
WO2000017375A2 (en) * 1998-09-23 2000-03-30 Vlaams Interuniversitair Instituut Voor Biotechnologie Vzw Method to treat haemophilia by in vivo gene therapy with retroviral vectors
US6517830B1 (en) * 1999-08-05 2003-02-11 Emory University Compositions and methods for the expression of factor VIII polypeptides and uses therefor
WO2002064799A2 (en) * 1999-09-28 2002-08-22 Transkaryotic Therapies, Inc. Optimized messenger rna
AU1775901A (en) * 1999-11-17 2001-05-30 Avigen, Inc. Recombinant adeno-associated virus virions for the treatment of lysosomal disorders
DE60233047D1 (de) * 2001-05-14 2009-09-03 Gbp Ip Llc Lentivirale vektoren kodierend für gerinnungsfaktoren für die gentherapie

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015119715A (ja) * 2007-12-11 2015-07-02 ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルThe University Of North Carolina At Chapel Hill ポリプリントラクト改変レトロウイルスベクター
JP2019514369A (ja) * 2016-04-21 2019-06-06 ジェネトン 安定な偽型化レンチウイルス粒子及びその使用
JP7078547B2 (ja) 2016-04-21 2022-05-31 ジェネトン 安定な偽型化レンチウイルス粒子及びその使用
US11993781B2 (en) 2016-04-21 2024-05-28 Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale Stable pseudotyped lentiviral particles and uses thereof
JP2021500341A (ja) * 2017-10-20 2021-01-07 ジェネトン 肺組織への標的化薬物及び遺伝子送達のためのシンシチンの使用
JP7208231B2 (ja) 2017-10-20 2023-01-18 ジェネトン 肺組織への標的化薬物及び遺伝子送達のためのシンシチンの使用

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