JP2008507279A - アデノウイルスベクター中への導入遺伝子の付加 - Google Patents
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Abstract
生来的なプロセシングシグナル、調節シグナルまたは異種の転写シグナル(例えば、分岐点部位、スプライスアクセプター部位、内部リボソーム進入部位、自己プロセシング切断部位および/またはポリAシグナルなど)の1つまたは複数が導入遺伝子の発現に寄与するように新規な部位においてウイルスゲノムに挿入された導入遺伝子を含有するアデノウイルスベクターが提供される。本発明は、アデノウイルス(Ad)のゲノムを遺伝子送達ビヒクルおよび/または遺伝子発現ビヒクルとして使用する新規な遺伝子送達システムに関連する。アデノウイルスのゲノムは複製可能または複製不能(欠陥)のいずれかであり得る。
Description
(発明の背景)
本出願は、2004年7月22日に出願された米国仮出願第60/589,804号および2005年3月11日に出願された米国仮出願第60/660,542号からの優先権を主張する。
本出願は、2004年7月22日に出願された米国仮出願第60/589,804号および2005年3月11日に出願された米国仮出願第60/660,542号からの優先権を主張する。
(発明の分野)
本発明は、導入遺伝子の発現が生来的なアデノウイルスのプロセシングシグナルおよび/または調節シグナルあるいは異種の転写シグナルのいずれかに依存するように様々な場所においてゲノムに挿入された導入遺伝子を含むアデノウイルスベクター、ならびに、そのようなアデノウイルスベクターを作製するための方法に関連する。
本発明は、導入遺伝子の発現が生来的なアデノウイルスのプロセシングシグナルおよび/または調節シグナルあるいは異種の転写シグナルのいずれかに依存するように様々な場所においてゲノムに挿入された導入遺伝子を含むアデノウイルスベクター、ならびに、そのようなアデノウイルスベクターを作製するための方法に関連する。
(技術の背景)
様々なアデノウイルスベクターが、遺伝子を送達し、インビトロ、エクスビボおよびインビボで哺乳動物細胞において遺伝子を発現させるために広範囲に利用されている。アデノウイルスベクターは遺伝子送達のための多くの利点を提供する。例えば、野生型のアデノウイルスは健康な個体においてほんの軽度の病気を引き起こすだけであり、また、高い力価に増殖することが容易であり、また、その成長状態にかかわらずほとんどの細胞タイプに感染することができ、また、目的とするタンパク質をコードする核酸を様々な細胞に送達することができ、そして、その最も最近の実施形態では、特定の細胞において選択的に複製するように操作することができ、また、リガンドをキャプシドタンパク質内に組み込むことによって、または、リガンドをキャプシドタンパク質に結合することによって標的化することができる。
様々なアデノウイルスベクターが、遺伝子を送達し、インビトロ、エクスビボおよびインビボで哺乳動物細胞において遺伝子を発現させるために広範囲に利用されている。アデノウイルスベクターは遺伝子送達のための多くの利点を提供する。例えば、野生型のアデノウイルスは健康な個体においてほんの軽度の病気を引き起こすだけであり、また、高い力価に増殖することが容易であり、また、その成長状態にかかわらずほとんどの細胞タイプに感染することができ、また、目的とするタンパク質をコードする核酸を様々な細胞に送達することができ、そして、その最も最近の実施形態では、特定の細胞において選択的に複製するように操作することができ、また、リガンドをキャプシドタンパク質内に組み込むことによって、または、リガンドをキャプシドタンパク質に結合することによって標的化することができる。
アデノウイルスベクターには、複製不能(複製欠陥)および複製可能の2つの大きなタイプが存在する。複製欠陥ベクターは従来より、複製に不可欠な1つまたは複数の遺伝子を有していない。このような複製不能ウイルスは、失われている不可欠な遺伝子を相補する細胞で増殖する。複製可能なアデノウイルスベクターは従来より、複製に不可欠なアデノウイルス遺伝子のどれも失っていない。複製可能なアデノウイルスの1つのタイプは特定の細胞において選択的に複製する。例えば、特定の細胞タイプにおいて優先的に複製する(従って、特定の細胞タイプを破壊する)非常に多数の様々な細胞特異的および組織特異的な複製可能アデノウイルスベクターが記載されている。細胞特異的な複製可能ウイルスを構築する1つの方法は、不可欠なアデノウイルスコード配列との機能的な連結で異種の転写調節エレメント(TRE)を設置することである。別の方法は、欠失または不活性化されたとき、特定の細胞タイプ(例えば、腫瘍細胞)におけるウイルスの優先的な複製をもたらすアデノウイルスコード配列を欠失または不活性化することである。
アデノウイルスベクターはそのゲノムのサイズによる制限を受ける(非特許文献1)。このことにより、ベクターに挿入することができる異種DNAの量が制限され、従って、アデノウイルスのゲノムに組み込まれ得る異種のコード配列の量および/または長さが制限される。従って、複製欠陥ウイルスは非常に長い異種DNAの挿入が可能であり、しかし、アデノウイルスのゲノムDNAのサイズおよび欠失されたアデノウイルスDNAの量による制限を依然として受ける。
複製可能ウイルスの場合、複製可能ウイルスは、アデノウイルスのコード配列の大部分を含有するためだけでなく、異種DNAのための挿入部位の数でもまた制限されるために制限を受ける。従来、DNAの異種への挿入は、複製可能なウイルスにおいてアデノウイルスのE3コード配列(1つまたは複数)に代わって挿入されている(特許文献1、特許文献2)。このことは、異種へのDNA挿入のサイズをE3欠失のサイズよりもわずかに大きいサイズに制限する。また、特定の適用のためには、E3コード配列(1つまたは複数)を欠失すること、または、異種のDNAをE3領域に挿入することは所望されないか、または好都合でない場合がある。
アデノウイルスの感染は、ウイルスDNAの複製によって分かれる初期段階および後期段階に分けられる。ウイルス遺伝子がウイルスDNAの複製前(初期段階)および/またはウイルスDNAの複製後(後期段階)に発現する。一般に、初期の遺伝子は、ウイルス増殖のために細胞を準備するタンパク質をコードし、後期のタンパク質はキャプシドタンパク質であるか、または、ビリオンのパッケージングおよび組み立てに関与する。導入遺伝子を発現させるために広範囲に使用されている1つの方法は、発現が構成的であり、かつ、ウイルス自身によって調節されないような方法で発現カセットをウイルスゲノムに挿入することである。そのような場合、典型的には、導入遺伝子は非必須遺伝子に代わって挿入されるか、または、不可欠な遺伝子に代わって挿入され、この場合には、その不可欠な遺伝子が、ウイルスベクターの増殖のために使用される細胞株によって相補される。
アデノウイルスにおいて、後期の転写は、DNA複製が開始された後、主に主要後期プロモーター(MLP)から開始される。その後の様々な時点で、MLPからの転写がRNA合成全体の約30%を占める。すべてのアデノウイルスにおいて、MLPから開始された一次転写物は約28kbにわたって右方向に拡がり、ウイルスゲノムにおける99マップ単位に近い位置で停止する。それぞれの領域がそれ自身のポリアデニル化シグナル配列により特徴づけられ、通常、数個の異なってスプライシングされたメッセージからなる。一次転写物は切断され、ゲノムに沿った5つの場所のうちの1つでポリアデニル化され、これにより、それぞれが3’の共終端を有する5つのmRNAファミリー(L1〜L5)が生じる。3’末端の選択後、一次転写物は、それぞれの成熟RNAが、16.8マップ単位、19.8マップ単位および26.9マップ単位に由来する三成分リーダー(TPL)配列と呼ばれる3つの短い5’リーダーセグメントの共通した1組を得るような方法でのスプライシングによってプロセシングされる。5つのファミリーのそれぞれが、一部のアデノウイルス血清型でのL5を除いて、2つ以上のタンパク質を発現する。Ad40およびAd41は2つ以上のタンパク質をL5領域から発現する。ファミリー内のmRNAは、三成分リーダーが、ゲノムの後期領域におけるオープンリーディングフレーム(ORF)の上流側に位置するスプライスアクセプター部位にスプライシングされる位置によって互いに異なる。例えば、4つのタイプのmRNAがL2領域から産生され、すべてが共通の3’末端を有する。これらのメッセージはポリシストロン性であるが、5’末端に存在するORFのみが生来的なAd転写物で翻訳されると考えられる。Fuererら(非特許文献2)は、少なくとも2つの方法を使用してシトシンデアミナーゼ(CD)についてのコード配列を複製可能ウイルスに挿入することを記載する。1つの方法は、L5転写物を二シストロンmRNAに変換するために、脳心筋炎ウイルスの内部リボソーム進入部位(IRES)の使用に依存する。Fuererらはまた、CDカセットを主要後期転写物の三成分リーダーエキソンにスプライシングするために、Ad41の長繊維遺伝子に由来するスプライスアクセプター部位配列を使用する方法を記載する。
国際公開第02/067861号パンフレット
国際公開第01/02540号パンフレット
Bettら、J Virol、1993年、第67巻、p.5911−5921
Fuererら、Gene Therapy、2004年、第11巻、p.142−151
(発明の要旨)
本発明は、アデノウイルス(Ad)のゲノムを遺伝子送達ビヒクルおよび/または遺伝子発現ビヒクルとして使用する新規な遺伝子送達システムに関連する。アデノウイルスのゲノムは複製可能または複製不能(欠陥)のいずれかであり得る。
本発明は、アデノウイルス(Ad)のゲノムを遺伝子送達ビヒクルおよび/または遺伝子発現ビヒクルとして使用する新規な遺伝子送達システムに関連する。アデノウイルスのゲノムは複製可能または複製不能(欠陥)のいずれかであり得る。
本発明は、導入遺伝子が、生来的なアデノウイルスプロセシングを生かし、かつ/または、生来的なアデノウイルスプロセシングを利用するために効果的な場所および様式で、大きな調節配列(例えば、プロモーターなど)を加える必要性がなく、異種のDNA(導入遺伝子)をAdゲノムに挿入することを可能にする様々な場所(例えば、存在する遺伝子の上流側または下流側)においてアデノウイルスゲノムに挿入されるアデノウイルスベクターを提供する。
本発明のいくつかの態様では、転写シグナル(例えば、分岐点部位、スプライスアクセプター部位、IRES、自己プロセシング切断部位および/またはポリAシグナル)が本発明のアデノウイルスベクターに加えられる。プロセシングシグナル(例えば、分岐点部位など)を有する遺伝子をスプライスアクセプター配列と一緒に加えることにより、生来的なアデノウイルスによって利用されるmRNAプロセシングシステムおよび発現システムが生かされる。
(発明の詳細な説明)
本発明は、存在する(生来的な)転写調節エレメントおよび/または翻訳調節エレメントを1つまたは複数の導入遺伝子の発現のために使用することに依存する組換えアデノウイルスベクターを提供する。1つの例において、主要後期プロモーターが、1つまたは複数の導入遺伝子を後期領域に挿入することによって導入遺伝子を感染の後期段階の期間中に発現させるために使用される。別の例では、この方法は、導入遺伝子をアデノウイルスの初期領域に挿入するために使用される。導入遺伝子は、不可欠なアデノウイルス遺伝子のオープンリーディングフレーム(ORF)および生来的なアデノウイルスのプロセシングシグナル(例えば、内因性のポリアデニル化シグナルおよび転写シグナルなど)が乱されず、かつ、ウイルスが効果的に複製することができる限り、任意の内因性のアデノウイルスプロモーターとの機能的な連結で挿入することができる。
本発明は、存在する(生来的な)転写調節エレメントおよび/または翻訳調節エレメントを1つまたは複数の導入遺伝子の発現のために使用することに依存する組換えアデノウイルスベクターを提供する。1つの例において、主要後期プロモーターが、1つまたは複数の導入遺伝子を後期領域に挿入することによって導入遺伝子を感染の後期段階の期間中に発現させるために使用される。別の例では、この方法は、導入遺伝子をアデノウイルスの初期領域に挿入するために使用される。導入遺伝子は、不可欠なアデノウイルス遺伝子のオープンリーディングフレーム(ORF)および生来的なアデノウイルスのプロセシングシグナル(例えば、内因性のポリアデニル化シグナルおよび転写シグナルなど)が乱されず、かつ、ウイルスが効果的に複製することができる限り、任意の内因性のアデノウイルスプロモーターとの機能的な連結で挿入することができる。
導入遺伝子に加えて、分岐点、スプライスアクセプター部位または他の類似する配列を、転写物の正しいプロセシングを可能にするために本発明のアデノウイルスベクターに含めることができる。導入遺伝子の発現の量および速度論を、所望の速度論が得られるようにプロセシングシグナルの特定の配列を変化させることによって操作することができる(例えば、スプライシング効率、翻訳開始効率またはシグナルの効率など)。多数の導入遺伝子を、ゲノムの同じ領域または異なる領域のいずれかで、同じベクターに含めることができる。他の内因性のアデノウイルス遺伝子を、所望の効果を達成するために、または、外因性DNAのより長い配列を含むことを可能にするために欠失することができる。
1つの態様において、本発明はアデノウイルスベクターに「転写シグナルを戻す」。「転写シグナルを戻す」ことによって、生来的でない転写シグナルが、類似する機能を行わせるために、または、生来的な転写シグナルの様式と類似する様式で転写に影響を及ぼすために使用されることが意味される。例えば、L5領域において、繊維の停止コドンがL5のポリAシグナルの中に埋め込まれる。繊維コード領域の下流側での導入遺伝子の挿入は通常、生来的なL5ポリA部位の機能を破壊する変異を含み、しかし、繊維の停止コドンを維持する。従って、ポリA部位をL5メッセージの正しいプロセシングのために元に戻さなければならない。このことは、ポリAシグナルをL5領域に加えることを必然的に伴う。このポリAシグナルは、破壊された配列と同じ配列であってもよく、あるいは、非生来的なポリAシグナルまたは異種のポリAシグナルであってもよい。導入遺伝子が繊維のコード領域の下流側に挿入される例示的な実施形態において、ポリAシグナルは導入遺伝子のコード領域の下流側に挿入される。導入遺伝子が既存のアデノウイルスコード配列の間に挿入される本発明の異なる実施形態では、さらなるスプライスアクセプター部位の復活/付加が典型的には用いられる。例えば、導入遺伝子は、導入遺伝子コード配列の下流側の次のアデノウイルスコード配列のための生来的なスプライス部位であったと考えられるアデノウイルスの生来的なスプライス部位を使用することができる。この場合、スプライス部位は、導入遺伝子コード配列の下流側の次のアデノウイルスコード配列のために復活されなければならない。この「復活された」スプライス部位は、導入遺伝子配列の上流側でのスプライシングのために今回利用される生来的な配列と同じ配列にすることができ、または、異種のスプライス部位にすることができる。種々のスプライス部位が、異なるスプライス効率を有することがこの分野では知られている。従って、当業者は、特定の適用のために所望されるような種々の効率を有するスプライス部位を選ぶことができる。
本発明によって提供される利点は幾通りかである。すなわち、a)存在する発現シグナルを利用することにより、より大きなサイズの導入遺伝子を、サイズが制限されたベクターに組み込むことができる;b)アデノウイルス遺伝子の既知の発現パターンまたは予測可能な発現パターンにより、発現が導入遺伝子の性質に依存して細かく調節される所望する導入遺伝子発現速度論(例えば、発現レベルおよび発現時期など)を有するアデノウイルスベクターの設計が可能になる;c)本発明のアデノウイルスベクターでは、アデノウイルスゲノム内の所定位置に既に存在する生来的な調節システムが生かされる;d)本発明のアデノウイルスベクターは、導入遺伝子の発現のために典型的に使用される他のエレメントと比較して小さい導入された調節配列(例えば、自己プロセシング切断部位、分岐点配列およびスプライスアクセプター配列など)を含む;および、e)異種の転写因子の選択を、発現をさらに調節するために使用することができる。本明細書中においてさらに記載されるように、導入遺伝子の候補となり得る数多くの導入遺伝子および/または導入遺伝子カテゴリーが存在する。
本発明の実施では、別途示されない限り、この技術分野の技術の範囲内である、分子生物学(組換え技術を含む)、微生物学、細胞生物学、生化学および免疫学の様々な従来の技術が用いられる。そのような技術が、例えば、“Molecular Cloning:A Laboratory Manual”secand edition(Sambrook et al.,1989);“Oligonucleotide Synthesis”(M.J.Gait,ed.,1984);“Animal Cell Culture”(R.I.Freshney,ed.,1987);“Methods in Enzymology”(Academic Press,Inc.);“Handbook of Experimental Immunology”(D.M.Weir&C.C.Blackwell,eds.);“Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells”(J.M.Miller&M.P.Calos,eds.,1987);“Current Protocols in Molecular Biology”(F.M.Ausubel ed.,1987);“PCR:The Polymerase Chain Reaction”(Mullis et al.,eds,1994);および“Current Protocols in Imunology”(J.E.Coligan et al.,eds,1991)などの文献に詳しく説明されている。
(定義)
別途示されない限り、本明細書中で使用されるすべての用語は、当業者に対するのと同じ意味を有し、本発明の実施では、当業者の知識の範囲内である微生物学および組換えDNA技術の従来の技術が用いられる。
別途示されない限り、本明細書中で使用されるすべての用語は、当業者に対するのと同じ意味を有し、本発明の実施では、当業者の知識の範囲内である微生物学および組換えDNA技術の従来の技術が用いられる。
「ウイルス」、「ウイルス粒子」、「ベクター粒子」、「ウイルスベクター粒子」および「ビリオン」の用語は交換可能に使用され、かつ、例えば、本発明のウイルスベクターが感染性粒子の作製のために適切な細胞または細胞株に形質導入されたときに形成される感染性のウイルス粒子を意味するとして広く理解される。本発明によるウイルス粒子は、DNAをインビトロまたはインビボのいずれかで細胞に移すために利用することができる。本発明の目的のために、これらの用語は、本発明のアデノウイルスベクターがアデノウイルスキャプシドに包まれるときに形成される組換えアデノウイルスを含めて、様々なアデノウイルスを示す。
「アデノウイルスベクター」または「アデノウイルスのベクター」(これらは交換可能に使用される)は、本明細書中で示されるとき、複製可能または複製不能(欠陥)であるポリヌクレオチド構築物である。
本発明の例示的なアデノウイルスベクターには、DNA、アデノウイルスのコートに包まれたDNA、別のウイルス形態またはウイルス様形態(例えば、単純ヘルペスおよびAAVなど)にパッケージングされたアデノウイルスDNA、リポソームに包まれたアデノウイルスDNA、ポリリシンと複合体化されたアデノウイルスDNA、合成ポリカチオン性分子と複合体化されたアデノウイルスDNA、トランスフェリンとコンジュゲート化されたアデノウイルスDNA、あるいは、抗原性を免疫学的に「遮蔽」するために、かつ/または、半減期を増大させるためにPEGなどの化合物と複合体化されたアデノウイルスDNA、非ウイルスタンパク質とコンジュゲート化されたアデノウイルスDNAが含まれる。従って、本明細書中で使用される用語「アデノウイルスウイルス」または用語「アデノウイルスのベクター」はアデノウイルスまたはアデノウイルス粒子を包含する。
用語「ポリヌクレオチド」および用語「核酸」は本明細書中では交換可能に使用され、リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドのいずれかであっても任意の長さのヌクレオチドのポリマー形態を示す。これらの用語には、一本鎖DNA、二本鎖DNA、三本鎖DNA、ゲノムDNA、cDNA、RNA、DNA−RNAハイブリッド、あるいは、プリン塩基およびピリミジン塩基、または、他の天然ヌクレオチド塩基、化学的もしくは生化学的に修飾された非天然型ヌクレオチド塩基もしくは誘導体化ヌクレオチド塩基を含むポリマーが含まれる。好ましくは、本発明のベクターはDNAを含む。本明細書中で使用される「DNA」は、A、T、CおよびGの塩基を含むだけでなく、それらのアナログまたはこれらの塩基の修飾された形態のいずれか、例えば、メチル化ヌクレオチド、ヌクレオチド間修飾体(例えば、非荷電連結およびチオアートなど)、糖アナログの使用、ならびに、修飾された骨格構造および/または代替の骨格構造(例えば、ポリアミドなど)などをも含む。
下記はポリヌクレオチドの非限定的な例である:遺伝子または遺伝子フラグメント、エキソン、イントロン、mRNA、tRNA、rRNA、リボザイム、cDNA、組換えポリヌクレオチド、枝分かれポリヌクレオチド、プラスミド、ベクター、任意の配列の単離されたDNA、任意の配列の単離されたRNA、核酸プローブおよびプライマー。ポリヌクレオチドは、修飾されたヌクレオチド(例えば、メチル化ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログなど)、ウラシル、他の糖および連結基(例えば、フルオロリボースおよびチオアートなど)、ならびに、ヌクレオチド分枝物を含むことができる。ヌクレオチドの配列はヌクレオチド以外の成分によって中断される場合がある。ポリヌクレオチドは、重合後、例えば、標識化成分とのコンジュゲート化などによってさらに修飾される場合がある。この定義に含まれる他のタイプの修飾には、キャップ、アナログによる天然に存在するヌクレオチドの1つまたは複数の置換、および、タンパク質、金属イオン、標識化成分、他のポリヌクレオチドまたは固体支持体にポリヌクレオチドを結合するための手段の導入がある。好ましくは、ポリヌクレオチドはDNAである。本明細書中で使用される「DNA」は、A、T、CおよびGの塩基を含むだけでなく、それらのアナログまたはこれらの塩基の修飾された形態のいずれか、例えば、メチル化ヌクレオチド、ヌクレオチド間修飾体(例えば、非荷電連結およびチオアートなど)、糖アナログの使用、ならびに、修飾された骨格構造および/または代替の骨格構造(例えば、ポリアミドなど)などをも含む。核酸配列は、別の核酸配列との機能的な関係性に置かれているとき、「機能的に連結される」か、または「作動可能に連結される」。例えば、プロモーター配列または調節DNA配列は、プロモーター配列または調節DNA配列がコードDNA配列または構造的DNA配列の発現レベルに影響を及ぼすようにこれら2つの配列が置かれたならば、RNAおよび/またはタンパク質をコードするDNA配列に「機能的に連結される」か、または「作動可能に連結される」と言われる。機能的に連結されるとは、連結されているDNA配列が一般には連続しており、また、2つのタンパク質コード領域をつなぐために必要な場合には、連続し、かつ、同じ読み枠にあることを意味する。しかしながら、エンハンサーは一般には、プロモーターから数キロ塩基ほど離れたときに機能し、イントロン配列は長さが一定していない場合があり、一部のポリヌクレオチドエレメントは機能的に連結され得るが、連続していない場合がある。
本明細書中で使用される用語「コード領域」は、コード配列を含有する核酸の領域を示す。コード領域は、イントロンを含む対応する遺伝子に由来する他の領域を含有する場合がある。用語「コード配列」(CDS)は、タンパク質をコードするコドンを含有する核酸配列を示す。コード配列は一般に、翻訳開始コドン(例えば、ATG)により始まり、翻訳停止コドンにより終わる。コード配列の上流側であると言われる配列は、翻訳開始コドンに対して5’側であり、CDSの下流側の配列は翻訳停止コドンの3’側である。
用語「ORF」はオープンリーディングフレームを意味する。
用語「遺伝子」は、ゲノム内に位置する規定された領域であって、前記のコード配列に加えて、発現(すなわち、コード部分の転写および翻訳)の制御に関わる他の、主に調節核酸配列を含む領域を示す。遺伝子はまた、他の5’非翻訳配列および3’非翻訳配列ならびに終結配列を含む場合がある。遺伝子の供給源に依存して、存在し得るさらなるエレメントには、例えば、イントロンがある。
用語「異種」および用語「外因的」は、プロモーターおよび遺伝子コード配列などの核酸分子に関して本明細書中で使用される場合、特定のウイルスまたは宿主細胞に対して外来的(非生来的)な供給源に由来する配列を示すか、あるいは、同じ供給源に由来するならば、その元の形態から改変される配列を示す。従って、ウイルスまたは細胞における異種の遺伝子には、特定のウイルスまたは細胞に対して内因的であるが、例えば、コドン最適化によって改変されている遺伝子が含まれる。これらの用語にはまた、天然に存在する核酸配列の天然に存在しない多数のコピー体も含まれる。従って、これらの用語は、ウイルスまたは細胞に対して外来的または異種である核酸セグメント、すなわち、核酸セグメントが通常的には見出されない宿主ウイルスゲノムまたは宿主細胞ゲノムにおける位置を除いてウイルスまたは細胞に対して同族的である核酸セグメントを示す。
用語「生来的」は、野生型のウイルスまたは細胞のゲノムに存在する遺伝子を示す。
用語「天然に存在する」または用語「野生型」は、人間によって人為的に作製されていることとは異なるとして自然界において見出すことができる対象物を記述するために使用される。例えば、生物(ウイルスを含む)において存在するタンパク質またはヌクレオチド配列で、自然界の供給源から単離することができ、かつ、実験室において人間によって意図的に改変されていない配列は天然に存在する。
用語「相補体」および用語「相補的」は、相補的な塩基残基の間での水素結合が逆平行のヌクレオチド配列において形成されるときに互いに対形成することができる逆平行のヌクレオチド配列を含む2つのヌクレオチド配列を示す。核酸分子に関して本明細書中で使用される用語「組換え」は、組換えDNA技術を使用して子孫核酸分子に一緒になっている核酸分子の組合せを示す。ウイルス、細胞および生物に関して本明細書中で使用される場合、「組換え」、「形質転換(された)」および「トランスジェニック」の用語は、異種の核酸分子が導入されている宿主ウイルス、宿主細胞または宿主生物を示す。核酸分子は宿主のゲノムに安定に組み込まれ得るか、または、核酸分子はまた、染色体外分子として存在し得る。そのような染色体外分子は自己複製性であり得る。組換えウイルス、組換え細胞および組換え生物は、形質転換プロセスの最終産物だけでなく、その組換え子孫をも包含することが理解される。「非形質転換(の)」、「非トランスジェニック」または「非組み換え」宿主は、異種の核酸分子を含有しない野生型のウイルス、細胞または生物を示す。
「調節エレメント」は、ヌクレオチド配列の発現を制御することに関与する配列である。調節エレメントには、プロモーター、エンハンサーおよび終結シグナルが含まれる。調節エレメントはまた、典型的には、ヌクレオチド配列の適切な翻訳のために要求される配列を包含する。
用語「プロモーター」は、RNAポリメラーゼIIのための結合部位を含有し、かつ、DNAの転写を開始させる、コード領域の上流側に通常の場合には位置する非翻訳DNA配列を示す。プロモーター領域にはまた、遺伝子発現の調節因子として作用する他のエレメントが含まれる場合がある。用語「最小プロモーター」は、上流側の活性化エレメントの非存在下では不活性であるか、または、非常に低下したプロモーター活性を有するプロモーターエレメント(特に、TATAエレメント)を示す。
用語「エンハンサー」は、本発明の意味することの範囲内では、任意の遺伝子エレメント(例えば、コード配列に機能的に連結されたとき、プロモーターに機能的に連結されたコード配列の転写を、プロモーターそのものによって達成される転写活性化よりも大きな程度に増大させるヌクレオチド配列)であり得る。すなわち、エンハンサーはプロモーターからの転写を増大させる。
「キメラなアデノウイルス領域」は、生来的なアデノウイルスゲノムの部分と、異種DNA配列の部分との両方を含有するアデノウイルスベクターの一部分として定義される。例えば、「キメラなアデノウイルスリーダー領域」は、生来的なアデノウイルスリーダー領域(例えば、L1、L2、L3、L4、L5など)の部分を少なくとも含み、かつ、異種のDNA配列をさらに含み。1つの実施形態において、異種DNA配列は導入遺伝子のCDSを含む。別の実施形態において、異種DNA配列は、導入遺伝子のCDS、分岐部位およびスプライスアクセプター部位を含む。
用語「転写調節エレメント」および用語「翻訳調節エレメント」は、核酸の転写および/または翻訳に影響を及ぼすそのようなエレメントである。これらのエレメントには、スプライスドナー部位およびスプライスアクセプター部位、翻訳停止コドンおよび翻訳開始コドン、ならびにポリアデニル化シグナルが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される「転写応答エレメント」または「転写調節エレメント」または「TRE」は、機能的に連結されたポリヌクレオチドの転写を、TREが機能することを可能にする宿主細胞において増大させる1つまたは複数のエンハンサーおよび/またはプロモーターおよび/またはプロモーターエレメント(例えば、転写調節タンパク質応答配列など)を含むポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。
「転写制御下」は、この分野では十分に理解される用語であり、ポリヌクレオチド配列(通常、DNA配列)の転写が、転写の開始に寄与するエレメント、または、転写を促進するエレメントに作動可能にポリヌクレオチド配列が連結されていることに依存することを意味する。
本明細書中で使用される用語「ベクター」は、異なる宿主細胞の間での移送のために設計された核酸構築物を示す。ベクターは、例えば、挿入ヌクレオチドの単離、増殖および複製のために設計されている「クローニングベクター」、宿主細胞におけるヌクレオチド配列の発現のために設計されている「発現ベクター」、または、組換えウイルスもしくはウイルス様粒子を生成させるために設計されている「ウイルスベクター」、あるいは、2つ以上のタイプのベクターの属性を含む「シャトルベクター」である場合がある。遺伝子導入において使用されるベクターはどれも基本的には、所望する配列を有するDNAが導入されることになる「ベクター」として使用することができる。プラスミドベクターは、本発明を実施することにおいて用途が見出される。用語ベクターは、この用語が本発明に適用される場合、組換えベクター(例えば、プラスミドベクターまたはウイルスベクター(複製欠陥ウイルスまたは複製可能ウイルスを含む))を記述するために使用される。用語「ベクター」、用語「ポリヌクレオチドベクター」、用語「ポリヌクレオチドベクター構築物」および用語「核酸ベクター構築物」は、当業者によって理解されるように、遺伝子移入のための任意の核酸構築物を意味するために本明細書中では交換可能に使用される。
本発明のウイルスベクターに関して本明細書中で使用される用語「複製欠陥」は、ウイルスベクターがそのゲノムをさらに複製およびパッケージングすることができないことを意味する。例えば、対象の細胞に、E1コード領域全体およびE4コード領域が欠失または不活性化されているアデノウイルスが感染するとき、導入遺伝子が細胞において転写活性であるならば、異種の導入遺伝子が患者の細胞において発現される。しかしながら、患者の細胞はAdのE1コード配列およびE4コード配列を有しないという事実のために、そのようなAdベクターは複製欠陥であり、ウイルス粒子がこれらの細胞では形成され得ない。
用語「複製可能」は、ベクターが特定の細胞タイプ(「標的細胞」、例えば、ガン細胞)において複製することができ、かつ、そのような細胞の細胞溶解を優先的に行うことができることを意味する。ガン細胞における選択的な複製により、そのような細胞を優先的に破壊する具体的な複製可能ウイルスベクターが開発されている。ある種の細胞タイプにおいて優先的に複製する(従って、ある種の細胞タイプを破壊する)様々な細胞特異的な複製可能アデノウイルス構築物が開発されている。そのようなウイルスベクターは「腫瘍崩壊性ウイルス」または「腫瘍崩壊性ベクター」と呼ぶことができ、「細胞溶解性」または「細胞傷害性」であると見なすことができ、また、標的細胞の「選択的な細胞溶解」を行うと見なすことができる。「複製可能」ウイルスベクターまたは「腫瘍崩壊性」ウイルスベクターの様々な例が、例えば、PCT公開番号WO98/39466、同WO95/19434、同WO97/01358、同WO98/39467、同WO98/39465、同WO01/72994、同WO04/009790、同WO00/15820、同WO98/14593、同WO00/46355、同WO02/067861、同WO98/39464、同WO98/13508、同WO2004/009790;米国仮特許出願第60/511,812号、同第60/423,203号および米国特許出願公開第2001/0053352号に記載される(これらはそれぞれが参考として本明細書中に特に組み込まれる)。
用語「複製条件的ウイルス」、用語「優先的に複製するウイルス」、用語「特異的に複製するウイルス」および用語「選択的に複製するウイルス」は、交換可能に使用される用語であり、ある種のタイプの細胞または組織において優先的に複製し、しかし、他のタイプではより低い程度に複製するか、または、全く複製しない複製可能なウイルスベクターおよびウイルス粒子である。本発明の1つの実施形態において、ウイルスベクターおよび/またはウイルス粒子は腫瘍細胞および/または異常に増殖している組織(例えば、充実性腫瘍および他の新生物など)において選択的に複製する。そのようなウイルスは「腫瘍崩壊性ウイルス」または「腫瘍崩壊性ベクター」と呼ぶことができ、「細胞溶解性」または「細胞傷害性」であると見なすことができ、また、標的細胞の「選択的な細胞溶解」を行うと見なすことができる。「優先的複製」および「選択的複製」および「特異的複製」は交換可能に使用され、ウイルスが、非標的細胞よりも標的細胞において多く複製することを意味する。ウイルスは、非標的細胞よりも標的細胞において大きい速度で、例えば、少なくとも約3倍大きい速度で、少なくとも約10倍大きい速度で、少なくとも約50倍大きい速度で、また、場合により、少なくとも約100倍大きい速度で、少なくとも約400倍大きい速度で、少なくとも約500倍大きい速度で、少なくとも約1000倍大きい速度で、または、1x106倍大きい速度で複製する。1つの実施形態において、ウイルスは標的細胞においてだけ複製する(すなわち、非標的細胞では、全く複製しないか、または、非常に低いレベルで複製する)。
本明細書中で使用される用語「プラスミド」は、染色体外で、または宿主細胞染色体の一部としてのいずれかであっても、宿主細胞内での自律的複製が可能であるDNA分子を示す。本明細書中における出発プラスミドは市販されており、また、規制を受けることなく公的機関から入手可能であり、あるいは、本明細書中に開示されるように、かつ/または、発表された手法に従ってそのような入手可能なプラスミドから構築することができる。いくつかの場合においては、当業者には明らかであるように、この分野で知られている他のプラスミドを本明細書中に記載されるプラスミドと交換可能に使用することができる。
用語「発現」は、内因性遺伝子、導入遺伝子またはコード領域の細胞における転写および/または翻訳を示す。
「ポリアデニル化シグナル配列」は、ポリアデニル化コンセンサス配列AATAAAが続く、RNA転写物のエンドヌクレアーゼ切断のための認識領域である。ポリアデニル化シグナル配列は、「ポリA部位」、すなわち、アデニン残基が転写後のポリアデニル化によって付加されるRNA転写物における部位を提供する。一般に、ポリアデニル化シグナル配列には、切断−ポリアデニル化部位に隣接する2つの認識エレメントからなるコアポリ(A)シグナルが含まれる(例えば、WO02/067861およびWO02/068627の図1)。好適なポリアデニル化シグナル配列の選択では、ポリアデニル化プロセスの完了がポリ(A)部位の強さと相関するので(Chao et al.,Molecular and Cellular Biology,1999,19:5588−5600)、ポリアデニル化シグナル配列の強さが考慮される。例えば、強いSV40後期ポリ(A)部位は、より弱いSV40初期ポリ(A)部位よりも迅速に切断を果たす。当業者は、所望する場合、より強いポリアデニル化シグナル配列を選ぶことを検討する。原理的には、任意のポリアデニル化シグナル配列が本発明の目的のために有用であり得る。しかしながら、本発明の一部の実施形態では、終結シグナル配列がSV40後期ポリアデニル化シグナル配列またはSV40初期ポリアデニル化シグナル配列である。通常、終結シグナル配列はその遺伝子源から単離されるか、または、合成的に構築され、好適な位置において本発明のベクターに挿入される。
「多シストロン転写物」は、2つ以上のタンパク質コード領域(すなわち、シストロン)を含有するmRNA分子を示す。2つのコード領域を含むmRNAは「二シストロン転写物」として示される。「5’近位側」のコード領域またはシストロンは、その翻訳開始コドン(通常、AUG)が多シストロンmRNA分子の5’末端に一番近いコード領域である。「5’遠位側」のコード領域またはシストロンは、その翻訳開始コドン(通常、AUG)がmRNAの5’末端に対して一番近い開始コドンでないコード領域である。用語「5’遠位側」および用語「下流側」は、mRNA分子の5’末端に隣接していないコード領域を示すために同義的に使用される。
本明細書中で使用される「内部リボソーム進入部位」または「IRES」は、シストロン(タンパク質コード領域)の開始コドン(例えば、ATGなど)に対する直接的な内部リボソーム進入を促進し、それにより、遺伝子のキャップ非依存的翻訳を生じさせるエレメントを示す(Jackson RJ,Howell MT,Kaminski A(1990)、Trends Biochem Sci,15(12):477−83;Jackson RJ and Kaminski A(1995)RNA1(10):985−1000)。本発明は、シストロンの開始コドンに対する直接的な内部リボソーム進入を促進することができる任意のIRESエレメントの使用を包含する。PCT公開WO01/55369は、合成配列を含むIRES配列の様々な例を記載しており、これらの配列もまた本発明に従って使用することができる。本明細書中で使用される「IRESの翻訳制御下」は、翻訳がIRESに関連し、かつ、キャップ非依存的様式で進行することを意味する。この分野で知られている「IRES」の例には、ピコルナウイルスから得られるIRES(Jackson et al.,1990,Trends Biochem Sci15(12):477−483);ならびに、ウイルスまたは細胞のmRNA源から得ることができるIRES、例えば、免疫グロブリンの重鎖結合タンパク質(BiP)、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)(Huez et al.(1998)Mol.Cell.Biol.18(11):6178−6190)、繊維芽細胞増殖因子2およびインスリン様増殖因子、翻訳開始因子eIF4G、酵母転写因子のTFIIDおよびHAP4などから得ることができるIRESが含まれるが、これらに限定されない。IRESはまた、カルジオウイルス、ライノウイルス、アフトウイルス、HCV、フレンドマウス白血病ウイルス(FrMLV)およびモロニーマウス白血病ウイルス(MoMLV)などの種々のウイルスにおいても報告されている。本明細書中で使用される「IRES」は、変化が、シストロンの開始コドンに対する直接的な内部リボソーム進入を促進することができる限り、IRES配列の機能的な変化体を包含する。一部の実施形態において、IRESは哺乳動物由来である。他の実施形態では、IRESはウイルス由来または原生動物由来である。1つの実施形態において、IRESを脳心筋炎ウイルス(ECMV)から得ることができる(これはNovogenから市販されている;Duke et al.(1992)J.Virol、66(3):1602−1609)。本明細書中に開示される他の例示的な実施形態において、IRESはVEGFに由来する。IRES配列の様々な例が米国特許第6,692,736号に記載される。
本明細書中で示される「自己プロセシング切断部位」または「自己プロセシング切断配列」は、翻訳されたとき、自己プロセシング切断部位を含むポリペプチドの迅速な分子内(シス)切断が生じて、異なった成熟タンパク質産物または成熟ポリペプチド産物の発現をもたらすDNA配列またはアミノ酸配列である。そのような「自己プロセシング切断部位」はまた、翻訳後プロセシング切断部位または翻訳時プロセシング切断部位(例えば、2A部位、2A配列または2Aドメイン)と呼ばれる場合がある。2A部位、2A配列または2Aドメインは、エステル連結の加水分解を促進するようにリボソームの活性を調節し、それにより、異なった下流側の翻訳産物の合成が進行することを可能にする様式でポリペプチドを翻訳複合体から放出することによって翻訳効果を明らかにする(Donnelly,2001)。あるいは、2A部位、2A配列または2Aドメインは、それ自身のC末端をシス作用で切断して、一次切断産物を生じさせることによって「自己タンパク質分解」または「切断」を明らかにする(Furler;Palmenberg,Ann.Rev.Microbiol.44:603−623(1990))。
用語「スプライスアクセプター部位」または用語「3’スプライスアクセプター部位」(以降、3’SASとして示される)は、野生型Ad5ゲノムの種々の場所に操作して入れることができる配列である。この部位の導入は、アデノウイルスの内因性の選択的スプライシング機構を利用することによって異種のDNA範囲(すなわち、導入遺伝子)の発現を促進させるための手段を提供する。例示的な3’SAS部位は、
用語「分岐点」および用語「分岐点配列」は交換可能に使用され、スプライシングに関与するヌクレオチド配列を示し、ラリアート形成部位のための認識シグナルであることがこの分野では理解されている。DNAベクターを示すとき、分岐点配列は、RNA分岐点配列をコードするDNA配列である。
本明細書中で使用される「導入遺伝子」は、適切な条件のもとで非生来的な環境または異種の細胞において組換え技術によって発現させることができるポリヌクレオチドを示す。本発明では、導入遺伝子コード領域がウイルスベクターに挿入される。1つの実施形態において、ウイルスベクターはアデノウイルスベクターである。導入遺伝子は、導入遺伝子が発現させられる同じタイプの細胞に由来する場合があり、しかし、外部の供給源から導入され、対応する生来的な形態と比較して改変され、かつ/または、非生来的な部位から発現される場合があり、あるいは、導入遺伝子は異種の細胞に由来する場合がある。「導入遺伝子」は、「外因性遺伝子」、「外来遺伝子」、「異種のコード配列」および「異種の遺伝子」と同義である。本発明を実施する際に使用されるベクターに関連して、「異種のポリヌクレオチド」または「異種の遺伝子」または「導入遺伝子」は、対応する野生型のベクターまたはウイルスに存在しない任意のポリヌクレオチドまたは遺伝子である。導入遺伝子コード配列は、ある種のタンパク質をコードする自然界に見出される配列である場合がある。あるいは、導入遺伝子コード配列は非天然のコード配列である場合がある。例えば、当業者は、コドン使用表を使用してある種の生物種における発現についてコドンを最適化するためにコード配列を容易に再コード化することができる。1つの実施形態において、再コード化された配列は依然として、導入遺伝子についての天然のコード配列と同じアミノ酸配列をコードする。本発明のベクターに含まれる好ましい導入遺伝子の様々な例が本明細書中に提供される。導入遺伝子は治療的遺伝子である場合がある。導入遺伝子は必ずしもタンパク質をコードしない。
本明細書中で使用される「治療的」遺伝子は、発現したとき、有益な作用を、その遺伝子が発現させられる細胞、組織または哺乳動物に与える導入遺伝子を示す。有益な作用の例には、状態または疾患の徴候または症状の改善、状態または疾患の防止または阻害、あるいは、所望する特性の付与が含まれる。治療的遺伝子の数多くの例がこの分野では知られており、その多数が下記においてさらに記載される。
本発明を実施する際に使用されるベクターに関連して、「異種の」配列またはエレメントは、対応する野生型のベクターまたはウイルスと関連しない配列またはエレメント、あるいは、対応する野生型のベクターまたはウイルスに由来しない配列またはエレメントである。
本発明を実施する際に使用されるベクターに関連して、「内因性の」配列またはエレメントは、対応する野生型のベクターまたはウイルスに対して生来的であるか、あるいは、対応する野生型のベクターまたはウイルスに由来する。
「複製」および「繁殖」は交換可能に使用され、本発明のウイルスベクターが再生産または増殖することができることを示す。これらの用語はこの分野では十分に理解されている。本発明の目的のために、複製はウイルスタンパク質の産生を伴い、一般には、ウイルスの再生産に関する。複製は、この分野において標準的であり、また、本明細書中に記載される様々なアッセイ(例えば、ウイルス産出アッセイ、バーストアッセイまたはプラークアッセイなど)を使用して測定することができる。「複製」および「繁殖」は、ウイルス製造のプロセスに直接的または間接的に関与する任意の活性を包含し、これには、ウイルス遺伝子の発現;ウイルスタンパク質の産生、核酸または他の構成成分の複製;完全なウイルスへのウイルス構成成分のパッケージング、および、細胞溶解が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される「パッケージング細胞」は、ウイルス粒子を産生するためにアデノウイルスゲノムまたは改変されたゲノムをパッケージすることができる細胞である。パッケージング細胞は、失われている遺伝子産物またはその同等物を提供することができる。従って、パッケージング細胞は、相補する機能をアデノウイルスゲノムにおいて欠失された遺伝子に与えることができ、アデノウイルスゲノムをアデノウイルス粒子にパッケージングすることができる。そのような粒子の産生では、ゲノムが複製されること、および、感染性ウイルスを組み立てるために必要なそのようなタンパク質が産生されることが要求される。粒子はまた、ウイルス粒子の成熟化のために必要なある種のタンパク質を必要とし得る。そのようなタンパク質がベクターまたはパッケージング細胞によって提供され得る。
ウイルスベクターのための「プロデューサー細胞」がこの分野で広く知られている。プロデューサー細胞は、アデノウイルスベクターが送達され、そのアデノウイルスベクターが複製され、かつ、ビリオンにパッケージングされる細胞である。ウイルスベクターが、欠失または不活性化された不可欠な遺伝子を有する場合、プロデューサー細胞はその不活性化された遺伝子を相補する。アデノウイルスベクターのプロデューサー細胞の例には、PerC.6細胞(Fallaux et al.Hum Gene Ther.1998(Sep 1)9(13):1901−17)および293細胞(Graham et al.J Gen Virol,1977(Jul);36(1):59−74)がある。選択的に複製するウイルスの場合、プロデューサー細胞は、ウイルスが選択的に複製する細胞タイプであり得る。あるいは、または、加えて、プロデューサー細胞は、ウイルスベクターにおいて選択的に抑制または不活性化される遺伝子を発現することができる。
用語「HeLa−S3」は、American Type Culture Collection(ATCC、Manassas、VA)から入手可能であり、かつ、ATCC番号CCL−2.2として指定されるヒト子宮頸部腫瘍由来の細胞株を意味する。HeLa−S3は親HeLa株(ATCC CCL−2)のクローン誘導体である。HeLa−S3は1955年にT.T.Puck他(J.Exp.Med.103:273−284(1956))によってクローン化された。
「個体」は、脊椎動物、哺乳動物またはヒトである。哺乳動物には、家畜、競技動物、齧歯類、霊長類およびペットが含まれるが、これらに限定されない。「宿主細胞」には、本発明のアデノウイルスベクターを受け入れることができるか、または、本発明のアデノウイルスベクターを受け入れている個体の細胞または細胞培養物である。宿主細胞には、1つの宿主細胞の子孫が含まれ、子孫は、天然、偶発的または意図的な変異および/または変化のために元の親細胞と(形態学またはDNA相補体全体において)完全に同一である必要は必ずしもなくてもよい。宿主細胞には、本発明のアデノウイルスベクターによるインビボまたはインビトロでのトランスフェクション細胞または感染細胞が含まれる。
本明細書中で使用される「細胞毒性」は、この分野では十分に理解されている用語であり、細胞の通常的な生化学活性または生物学的活性が損なわれる(すなわち、阻害される)状態を示す。これらの活性には、代謝;細胞複製;DNA複製;転写;翻訳;様々な分子の取り込みが含まれるが、これらに限定されない。「細胞毒性」には、細胞死および/または細胞溶解が含まれる。細胞毒性を示す様々なアッセイがこの分野では知られている(例えば、色素排除、3H−チミジン取り込みおよびプラークアッセイなど)。
本明細書中で使用される用語「新生物細胞」、用語「新生物」、用語「腫瘍」、用語「腫瘍細胞」、用語「ガン腫」、用語「ガン腫細胞」、用語「ガン」および用語「ガン細胞」(これらは交換可能に使用される)は、比較的自律的な成長を示し、その結果、細胞増殖の制御の著しい喪失によって特徴づけられる異常な成長表現型を示す細胞を示す。新生物細胞は悪性または良性であり得る。
(アデノウイルスベクター)
本明細書中で使用される用語「アデノウイルス」および用語「アデノウイルス粒子」は、知られている群、亜群および血清型ならびに今後発見される群、亜群および血清型のすべてを含む、ヒトまたは動物に感染する任意のアデノウイルスを含めて、アデノウイルスとして分類され得るありとあらゆるウイルスを包含するために使用される。従って、本明細書中で使用される「アデノウイルス」(「Ad」)および「アデノウイルス粒子」はウイルスそのものまたはその誘導体を示し、別途示される場合を除き、すべての血清型およびサブタイプ、ならびに、天然に存在する形態および組換え形態の両方を包含する。そのようなアデノウイルスは野生型であり得るか、あるいは、この分野で知られている様々な方法、または、本明細書中に開示されるような様々な方法で改変され得る。そのような改変には、感染性粒子を作製するために粒子にパッケージングされるアデノウイルスゲノムに対する変化が含まれる。そのような改変にはまた、この分野で知られている欠失、例えば、複製のために不可欠なアデノウイルス遺伝子(例えば、E1a、E1b、E2a、E2b、E3またはE4のコード領域など)の1つまたは複数における欠失などが含まれる。用語「複製のために不可欠な遺伝子」は、ウイルスベクターが標的細胞において複製するためにその転写が要求される核酸配列を示す。例えば、本発明のアデノウイルスベクターにおいて、複製のために不可欠な遺伝子は、E1a遺伝子、E1b遺伝子、E2a遺伝子、E2b遺伝子およびE4遺伝子からなる群から選択することができる。これらの用語にはまた、複製特異的アデノウイルス、すなわち、ある種のタイプの細胞または組織において優先的に複製し、しかし、他のタイプの細胞または組織ではより少ない程度に複製するか、または、全く複製しないウイルスが含まれる。そのようなウイルスは「細胞溶解性」または「細胞傷害性」のウイルス(またはベクター)と呼ばれることがあり、また、そのようなウイルスがそのような作用を新生物細胞に対して有するならば、「腫瘍崩壊性」のウイルス(またはベクター)と呼ばれる。
本明細書中で使用される用語「アデノウイルス」および用語「アデノウイルス粒子」は、知られている群、亜群および血清型ならびに今後発見される群、亜群および血清型のすべてを含む、ヒトまたは動物に感染する任意のアデノウイルスを含めて、アデノウイルスとして分類され得るありとあらゆるウイルスを包含するために使用される。従って、本明細書中で使用される「アデノウイルス」(「Ad」)および「アデノウイルス粒子」はウイルスそのものまたはその誘導体を示し、別途示される場合を除き、すべての血清型およびサブタイプ、ならびに、天然に存在する形態および組換え形態の両方を包含する。そのようなアデノウイルスは野生型であり得るか、あるいは、この分野で知られている様々な方法、または、本明細書中に開示されるような様々な方法で改変され得る。そのような改変には、感染性粒子を作製するために粒子にパッケージングされるアデノウイルスゲノムに対する変化が含まれる。そのような改変にはまた、この分野で知られている欠失、例えば、複製のために不可欠なアデノウイルス遺伝子(例えば、E1a、E1b、E2a、E2b、E3またはE4のコード領域など)の1つまたは複数における欠失などが含まれる。用語「複製のために不可欠な遺伝子」は、ウイルスベクターが標的細胞において複製するためにその転写が要求される核酸配列を示す。例えば、本発明のアデノウイルスベクターにおいて、複製のために不可欠な遺伝子は、E1a遺伝子、E1b遺伝子、E2a遺伝子、E2b遺伝子およびE4遺伝子からなる群から選択することができる。これらの用語にはまた、複製特異的アデノウイルス、すなわち、ある種のタイプの細胞または組織において優先的に複製し、しかし、他のタイプの細胞または組織ではより少ない程度に複製するか、または、全く複製しないウイルスが含まれる。そのようなウイルスは「細胞溶解性」または「細胞傷害性」のウイルス(またはベクター)と呼ばれることがあり、また、そのようなウイルスがそのような作用を新生物細胞に対して有するならば、「腫瘍崩壊性」のウイルス(またはベクター)と呼ばれる。
本発明の例示的なアデノウイルスベクターには、DNA、アデノウイルスのコートで包まれたDNA、他のウイルス形態またはウイルス様形態(単純ヘルペスおよびAAVなど)にパッケージングされたアデノウイルスDNA、リポソームで包まれたアデノウイルスDNA、ポリリシンと複合体形成したアデノウイルスDNA、合成ポリカチオン分子と複合体形成したアデノウイルスDNA、トランスフェリンとコンジュゲート化されたアデノウイルスDNA、あるいは、抗原性を免疫学的に「遮蔽」し、かつ/または、半減期を増大させるために、PEGなどの化合物と複合体形成したアデノウイルスDNA、あるいは、非ウイルスタンパク質にコンジュゲート化されたアデノウイルスDNAが含まれるが、これらに限定されない。
アデノウイルスベクターに関連して、用語「5’」は「上流側」と交換可能に使用され、左側の逆方向末端反復(ITR)の方向であることを意味する。アデノウイルスベクターに関連して、用語「3’」は「下流側」と交換可能に使用され、右側ITRの方向であることを意味する。
挿入された配列を発現させるためにアデノウイルスベクターを作製するための様々な標準的なシステムがこの分野で知られており、商業的供給元から入手することができる:例えば、Clontech社から得られるAdeno−X発現システム(Clontechniques(2002年1月)、10頁〜12頁)。
本発明のアデノウイルスベクターには、複製欠陥ベクターおよび複製可能ベクターが含まれる。複製欠陥ベクターは標的細胞において複製しないか、または、標的細胞において非常に低いレベルで複製する。1つの実施形態において、複製欠陥ベクターは、通常的にはコード領域の一部またはすべてを欠失または変異することによって、E1a、E1b、E2a、E2bまたはE4における少なくとも1つの領域が不活性化されている。このようなベクターを増殖させるための様々な方法がこの分野では広く知られている。
本発明では、本発明によるアデノウイルスベクターおよびウイルス粒子を構築するために、すべてのアデノウイルス血清型の使用が意図される。本発明に従って用いることができるアデノウイルスストック物には、任意のアデノウイルス血清型が含まれる。アデノウイルスの血清型1〜血清型47が現在、American Type Culture Collection(ATCC、Manassas、VA)から入手可能であり、本発明では、任意の供給元から入手可能な任意の他の血清型のアデノウイルスが含まれる。本発明に従って用いることができるアデノウイルスはヒト起源またはヒト以外の起源のものであり得る。例えば、アデノウイルスは、A亜群(例えば、12、18、31の各血清型)、B亜群(例えば、3、7、11、14、16、21、34、35の各血清型)、C亜群(例えば、1、2、5、6の各血清型)、D亜群(例えば、8、9、10、13、15、17、19、20、22〜30、32、33、36〜39、42〜47の各血清型)、E亜群(血清型4)、F亜群(40、41の各血清型)、または、任意の他のアデノウイルス血清型が可能である。本明細書中を通して、アデノウイルスのタイプ5において具体的なヌクレオチドが参照される。当業者には一般に得られる知識に基づいて、他の血清型における対応するヌクレオチドを決定することができ、従って、血清型5以外のアデノウイルス血清型における類似するアデノウイルスベクターを構築することができる。1つの好ましい実施形態において、アデノウイルス核酸骨格は、アデノウイルスの血清型2(Ad2)、血清型5(Ad5)または血清型35(Ad35)に由来するか、あるいは、アデノウイルスの血清型2(Ad2)または血清型5(Ad5)の一部分とアデノウイルス血清型35(Ad35)の一部分との組合せを含むキメラなアデノウイルス骨格に由来する。
アデノウイルスの血清型2および血清型5のDNA配列およびタンパク質配列がGenBankにおいてアクセション番号NC_001405(Ad2)および同AY339865(Ad5)で見出され得る(これらはともにその全体が本明細書中に組み込まれる)。完全なゲノムDNA配列と一緒に、GenBank登録では、有用な詳細情報、例えば、参考文献、スプライシングシグナル、ポリアデニル化部位、TATAシグナル、イントロン、それぞれの特定された遺伝子についての開始コドンおよび停止コドンの存在位置、タンパク質配列、それぞれの遺伝子についてのcDNA、ならびに、文献全体を通して存在する配列変化の一覧などが含まれる。また、本発明に関して特に注目されることには、それぞれの領域についてのmRNA構造が、示されたスプライシング部位、および、それぞれの遺伝子または領域についてのポリアデニル化切断部位、ならびに、これらのGenBank記録における関連した刊行物の参考文献一覧から推定できる。
下記の参考文献は、アデノウイルスの遺伝子の存在位置、遺伝子のスプライシング、転写エレメント(例えば、スプライス部位、ポリアデニル化シグナル配列)の存在位置の詳細情報を提供する:Nevins and Chen−Kiang,Adv Virus Res.1981;26:1−35;Akusjarvi and Stevenin,Curr Topics Microbiol Immunology272:253−86(2003);Prescott and Falck−Pedersen,Mol Cell Biol1994 14:4682−4693;Muhlemann et al.1995J Virol69:7324−7327;Nevins and Wilson,Nature.1981Mar l2;290(5802):113−8;Prescott and Falck−Pederson,J Biol Chem267:8175;1992;Larsson,Svensson,and Akusjarvi J Mol Biol225:287;1992;Farley,Brown, and Leppard,J Virol78:1782;2004。アデノウイルスはそのゲノムの両方の鎖(上側および下側)に様々な遺伝子および遺伝子のためのプロセシングシグナルをコードする。
何らかの変化体を作製するときには、望ましくない変化が相補鎖に存在しないように配慮される。また、場合により、導入遺伝子は比較的小さく、従って、多数の導入遺伝子が潜在的には、1つのアデノウイルスベクターゲノムに挿入され得る。両方のDNA鎖における不可欠な遺伝子およびプロセシングシグナルが無傷に保たれる限り、導入遺伝子は本質的にはAd遺伝子間のどこにでも挿入することができる。あるいは、一部の状況では、ウイルス遺伝子の発現を変化させて、ベクターの目的に合わせるために、既存の遺伝子および/またはシグナルを変化させることが望ましい場合がある。また、分岐点およびスプライスアクセプター部位または他のプロセシングシグナルを、新しいCDSについての新しく導入されたmRNAの適正なプロセシングのために導入遺伝子と一緒に加えることが必要である場合もある。
1つの好ましい態様において、アデノウイルスベクターは複製可能または複製条件的である。そのようなベクターは標的細胞において複製することができる。複製可能ウイルスには、野生型ウイルス、および、標的細胞において複製するように操作されたウイルスが含まれる。これらには、他のタイプの標的細胞と比較して、1つのタイプの標的細胞において特異的または優先的に複製するように設計されたベクターが含まれる。標的細胞は、ある種の細胞タイプまたは組織タイプの細胞が可能であるか、あるいは、ある種の細胞状態を有する。複製が細胞タイプまたは組織タイプまたは細胞状態に依存する複製可能なアデノウイルスベクターが下記においてさらに記載される。
1つの実施形態において、本発明のアデノウイルスベクターは、選択的な複製をアデノウイルスにもたらす異種の転写調節エレメント(TRE)の転写制御下での複製のために不可欠な1つまたは複数のアデノウイルス遺伝子を含む。複製のために不可欠なアデノウイルス遺伝子は、E1A、E1B、E2a、E2bおよびE4からなる群から選択される初期遺伝子である。さらなる実施形態において、1つまたは複数のさらなるTREが、複製のために不可欠な1つまたは複数のさらなるアデノウイルス遺伝子に、あるいは、導入遺伝子(例えば、治療的遺伝子)に機能的に連結される。
アデノウイルスのE1Bの19kDa領域は、E1Bの19kDa産物をコードするアデノウイルスE1B遺伝子のゲノム領域を示す。野生型Ad5によれば、E1Bの19kDa領域は、ヌクレオチド(nt)1714とnt2244との間に位置する261bpの領域である。E1Bの19kDa領域は、例えば、Rao et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89:7742−7746に記載されている。1つの実施形態において、本発明は、欠失または変異が、E1B−19kDaに関連したアポトーシスの阻害を弱めるか、または除去しない限り、E1Bの19kDa領域が変異される実施形態と同様に、E1Bの19kDa領域の一部またはすべての欠失を包含する。
本発明の1つの実施形態において、アデノウイルスベクターはガン腫の標的細胞において優先的に複製する。この場合、複製の優先は、ガン腫の標的細胞における複製レベル(例えば、細胞溶解または細胞殺傷および/または力価)を、非標的の非ガン腫細胞、正常な細胞またはコントロール細胞における複製レベルと比較することによって示される。標的細胞における特定のアデノウイルスの力価を非標的(または「TRE」不活性細胞)におけるアデノウイルスの力価と比較することにより、複製の優先が標的細胞において強化され、かつ/または、非標的細胞において抑制されることが示される。
アデノウイルスウイルスは1つまたは複数の異種のTREをさらに含むことができ、この場合、これらのTREは同じ遺伝子に機能的に連結されてもよく、または、機能的に連結されなくてもよい。例えば、細胞タイプ特異的TRE、細胞状態特異的TREまたは組織タイプ特異的TRE(すべてが「細胞特異的」TREまたは「標的細胞特異的」TREの形態として本明細書中では記載される)を同じタイプまたは異なるタイプの第2のTREに対して並置することができる。「並置される(する)」は、第1のTREおよび第2のTREが同じ遺伝子を転写制御することを意味する。これらの実施形態について、2つ以上のTREは数多くの形態のいずれかで存在することができ、それらには、下記の形態(これらに限定されない)が含まれる:(a)互いに隣り合う(すなわち、隣接する);(b)転写制御される遺伝子に対してともに5’側(この場合、TREは間に介在配列を有することができる);(c)1つのTREが遺伝子の5’側であり、他方のTREがその遺伝子の3’側であり得る。
本発明のウイルスベクターは、この分野において標準的である組換え技術を使用して調製することができる。複製可能または複製不能なウイルスベクターを改変する様々な方法がこの分野では広く知られており、本明細書中および本明細書中に引用される刊行物に記載される。導入遺伝子および所望される転写エレメントをアデノウイルスにクローン化するための様々な方法が本明細書中に記載され、そのような方法は標準的であり、かつ、この分野では広く知られている。導入遺伝子および所望される転写エレメントは、アデノウイルスベクターゲノムにおいて、本明細書中で記載されるように様々な部位にクローン化される。例えば、アデノウイルスゲノム全体を含有するプラスミドを含めて、アデノウイルスゲノムの種々の部分を含有する様々なプラスミドがこの分野では存在する。これらのプラスミドの構築もまたこの分野では十分に記載されている(例えば、米国特許出願公開第20030104625号)。部位が導入遺伝子挿入のために選択されると、適切なプラスミドを、改変を行うために使用することができる。その場合、改変を、例えば、相同的組換えまたはインビトロ連結によって全長のアデノウイルスベクターゲノムに導入することができる。相同的組換えを哺乳動物細胞(例えば、PerC6)または細菌細胞(例えば、大腸菌、WO9617070を参照のこと)において行うことができる。あるいは、または、加えて、ウイルスベクターゲノムの操作では、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、PCR−SOEing、制限消化(これらに限定されない)を含めて、様々な広く知られている分子生物学方法が含まれ得る。相同的組換えが用いられる場合、2つのプラスミドは典型的には、少なくとも約500bpの配列重なりを互いに有する。だが、それよりも小さい重なりでも組換えが生じるが、通常、効率は一層低い。それぞれのプラスミドは、所望される場合、独立して操作することができ、その後、コンピーテントな宿主に同時トランスフェクションされ、これにより、アデノウイルスベクターの繁殖のために適するような相補する遺伝子が提供される。プラスミドは一般に、形質導入の適切な手段(例えば、カチオン性リポソームまたはリン酸カルシウムなど)を使用して好適な宿主細胞(例えば、293細胞、PerC.6細胞、HeLa−S3細胞)に導入される。あるいは、アデノウイルスゲノムの右側部分および左側部分のインビトロ連結もまた、アデノウイルスゲノムの複製不可欠な部分のすべてを含有する組換えアデノウイルス誘導体を構築するために使用することができる。Berkner et al.(1983)Nucleic Acid Research11:6003−6020;Bridge et al.(1989)、J.Virol.63:631−638。
便宜上、アデノウイルスの必要な部分を提供するプラスミドを利用することができる。プラスミドpXC.1(McKinnon(1982)Gene19:33−42)はAd5の野生型の左側端部を含有する。pBHG10(Bett et al.(1994);Microbix Biosystems Inc.,Toronto)はAd5の右側端部を提供し、E3における欠失部を有する。E3の欠失は、異種の配列を挿入するためのウイルスベクター内のより大きな余地を提供する。E3についての遺伝子は、E4に由来する反対側の鎖(r鎖)に存在する。pBHG11はさらに一層大きなE3欠失を提供する。すなわち、さらに0.3kbが欠失される(Bett et al.(1994))。あるいは、pBHGE3(Microbix Biosystems Inc.)の使用は、全長のE3を伴ったAd5の右側端部を提供する。
ポリヌクレオチドをアデノウイルス粒子にパッケージングする様々な方法がこの分野では知られており、これらもまたPCT/US98/04080に記載される。好ましいパッケージング細胞は、野生型のアデノウイルス粒子を生じさせ得る相同的組換えを制限するように設計されている細胞である。本発明のアデノウイルス粒子を産生させるために使用することができる細胞には、ヒト胚性腎臓細胞株293(Graham et al.J Gen.Virol.36:59−72(1977))、ヒト胚性網膜芽細胞株PER.C6(米国特許第5,994,128号および同第6,033,908号;Fallaux et al.Hum.Gene Ther.9:1909−1917(1998))、および、ヒト子宮頸部腫瘍由来細胞株HeLa−S3(PCT出願番号US04/11855)が含まれる。ウイルスベクターは様々な方法で標的細胞に送達することができ、そのような方法には、リポソーム、この分野では広く知られている一般的なトランスフェクション方法(例えば、リン酸カルシウム沈殿またはエレクトロポレーションなど)、直接的な注入、および、静脈内注入が含まれるが、これらに限定されない。送達手段は、主として、具体的なベクター(その形態を含む)、ならびに、標的細胞のタイプおよび場所(すなわち、標的細胞がインビトロまたはインビボであるかどうか)に依存する。
本発明はさらに、本発明による組換えウイルスベクターを含む組換えアデノウイルス粒子を提供する。1つの実施形態において、アデノウイルス粒子のキャプシドタンパク質は標的化リガンドを含む。1つの方法において、キャプシドタンパク質は繊維タンパク質またはpIXである。1つの態様において、キャプシドタンパク質は繊維タンパク質であり、リガンドが繊維タンパク質のC末端(カルボキシル端)またはHIループに存在する。アデノウイルスベクター粒子はまた、繊維タンパク質に対する他の変異を含むことができる。さらなる実施形態において、ウイルスは、繊維のノブを別のアデノウイルス血清型に由来する繊維のノブで置き換えることによって標的化される。このような変異の例には、米国特許出願第10/403,337号;米国特許出願公開第2004/0002060号;PCT公開番号WO98/07877、同WO99/39734、同WO00/67576、同WO01/92299;ならびに、米国特許第5,543,328号、同第5,731,190号、同第5,756,086号、同第5,770,442号、同第5,846,782号、同第5,962,311号、同第5,922,315号、同第6,057,155号、同第6,127,525号、同第6,153,435号、同第6,455,314号、同第6,555,368号および同第6,683,170号、ならびに、Wu et al.(J Virol.2003(Jul 1);77(13):7225−7235)に記載される変異が含まれるが、これらに限定されない。これらには、特定の細胞タイプまたは2つ以上の細胞タイプに対するウイルスベクター粒子の結合を低下させる変異、特定の細胞タイプまたは2つ以上の細胞タイプに対するウイルスベクター粒子の結合を強化する変異、および/あるいは、哺乳動物においてアデノウイルスベクター粒子に対する免疫応答を低下させる変異が含まれるが、これらに限定されない。
アデノウイルスの主要後期転写ユニット(MLTU)はC群アデノウイルスでは5つの領域に分けられる。それぞれの領域がそれ自身のポリアデニル化シグナル配列によって特徴づけられ、通常、数個の異なってスプライシングされたメッセージからなる。すべての後期メッセージが三成分リーダー(TPL)に対してその5’末端でスプライシングされる。それぞれの領域の説明を次に示す。
本発明の例示的な実施形態において、導入遺伝子は下記の場所の少なくとも1つに挿入される:A)L1領域、52,55KおよびIIIaのCDSの間、または、pIIIaのCDSの後で、L1領域のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(図3);B)L2領域:pVおよびMuについてのCDS、または、pVIIおよびpVについてのCDSのいずれかの間、および/あるいは、ペントンの後で、pVIIの前方に挿入される(図4);C)L3領域:pVIの上流側、または、pVIとヘキソンとの間、または、ヘキソンと23Kとの間、または、23K遺伝子の後で、ポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(図5〜図7);D)L4領域:他の領域について記載されたのと類似する方針を使用してL4領域のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入され得る。しかしながら、L4およびE2の転写ユニットおよびプロセシングシグナルの間には著しい重なりが存在する。従って、当然のことではあるが、破壊が所望されない限り、当業者は、それ以外の転写ユニットおよびプロセシングシグナルが著しく破壊されない方法で導入遺伝子を挿入する。E)L5領域:1つだけのタンパク質がAd5のL5領域においてコードされる(繊維遺伝子)。停止コドンがポリアデニル化シグナル配列の中に埋め込まれている。L5に挿入された導入遺伝子は繊維CDSの上流側に存在するか、または、下流側に挿入されたならば、ポリアデニル化シグナル配列が再構築/付加され、生来的なポリアデニル化シグナル配列は、繊維CDSのための停止コドンを維持するように、かつ、ポリアデニル化機能を不活性化するように変異させられる。F)E3領域:導入遺伝子が、E3領域における欠失を伴うことなく挿入される。例えば、導入遺伝子挿入部位には、E3遺伝子の上流側部位または下流側部位が含まれる。G)Adゲノムに存在する他の転写ユニット(例えば、pIXおよびIVa2をコードする中間の領域など)を類似する様式で使用することができる。H)新しい転写ユニットをゲノムに加えることができる。例えば、新しい後期領域を後期転写ユニットに加えることができ、これにより、「L6領域」を作製することができる。
1つの実施形態において、導入遺伝子は、L1転写物、L2転写物、L3転写物、L4転写物またはL5転写物の1つの一部として発現される。
1つの実施形態において、ベクターにおける導入遺伝子は、ウイルスmRNAの少なくとも1つによって使用される同じポリAシグナルを利用する(すなわち、ウイルスmRNAの少なくとも1つによって使用される同じポリAシグナルに機能的に連結される)。例えば、導入遺伝子を主要後期転写ユニットに挿入するとき、導入遺伝子を挿入するための方法は新しいリーダー配列または6番目のリーダー配列を作らない。同じポリAシグナルは生来的なAdポリAシグナルまたは異種のポリAシグナルであり得る。
ポリアデニル化シグナル配列の近くでの配列の改変は切断効率に影響を及ぼす場合がある。従って、これらの領域に対する改変は、増大した切断効率、低下した切断効率、または、同等な切断効率をもたらし得る。当業者は、挿入部位を選択するとき、導入遺伝子の所望する発現時期および発現量を考慮することができる。
本発明の1つの実施形態において、IRESまたは自己プロセシング切断配列が、ポリアデニル化シグナル配列の上流側およびアデノウイルスのコード配列の下流側に挿入される導入遺伝子に機能的に連結される。ポリアデニル化シグナル配列は通常的にはアデノウイルスのポリアデニル化シグナル配列であり、しかし、異種のポリアデニル化シグナル配列にすることができる。1つの実施形態において、前記異種のポリアデニル化シグナル配列はアデノウイルスのポリアデニル化シグナル配列の機能に取って代わる。本発明の1つの実施形態において、IRESまたは自己プロセシング切断配列および導入遺伝子が、(異なったスプライシングのために)2つ以上のタンパク質をコードするアデノウイルス転写ユニットまたはリーダー配列(例えば、L1、L2、L3、L4)の中に挿入される。この実施形態では、IRESまたは自己プロセシング切断配列が前記転写物またはリーダー領域からのそれぞれのmRNAに関して機能的であるという利点がもたらされる。すなわち、前記転写ユニットからのそれぞれのmRNAが、アデノウイルスのコード配列(CDS)に加えて、導入遺伝子を機能的にコードし、かつ、発現するはずである。1つの例において、導入遺伝子が続くIRESまたは自己プロセシング切断配列がL2のポリアデニル化シグナルの上流側に導入され、L2領域から産生された4つすべてのタイプのmRNAが挿入配列を含有し、従って、4つすべてのタイプのmRNAが導入遺伝子を発現する。理論によって拘束されないが、IRESまたは自己プロセシング切断配列および導入遺伝子の設置がポリアデニル化シグナルの近くになるほど、導入遺伝子の発現レベルが大きくなると考えられている。当業者は、挿入部位を選択するとき、導入遺伝子の所望する発現時期および発現量を考慮することができる。例えば、ウイルスの複製サイクルに関連して中間の時期での導入遺伝子の発現が所望されるならば、IRESまたは自己プロセシング切断配列の導入遺伝子カセットもまたpIXまたはIVa2のいずれかのポリAシグナルの上流側に挿入することができる。様々なタイプのIRESおよび自己プロセシング切断配列を利用することができ、それぞれが、翻訳を媒介するためのその効率において異なる。当業者は、目的に合わせて調節された導入遺伝子発現効率のための知られている効率を有する特定のIRESまたは自己プロセシング切断配列を選ぶことができる。IRESまたは自己プロセシング切断配列および導入遺伝子を加えるとき、特定のアデノウイルス遺伝子の発現の破壊が所望されない限り、他方の鎖(すなわち、アンチセンス鎖)にコードされる配列を含めて、他のアデノウイルス配列を破壊しないように配慮しなければならない。アデノウイルス遺伝子の発現が詳細に特徴づけされているので、当業者は、アデノウイルス遺伝子の発現を破壊する部位、および、アデノウイルス遺伝子の発現を破壊しない部位を決定することができる。
(L1領域)
L1領域には、図1〜図3に示されるように、52/55KおよびIIIaについてのコード領域が含まれる。両方の遺伝子はスプライスアクセプター部位の後のATGの上流側にわずかに1個の塩基を有するだけである。すべての後期領域において、それぞれの領域においてコードされるmRNAがそれらのスプライスアクセプター部位において三成分リーダーに結合する。52/55Kコード領域とIIIaコード領域との間におけるスプライシングエンハンサー配列(25塩基対の配列)の存在および存在位置が特定されている。加えて、スプライスリプレッサー領域がスプライスエンハンサーのすぐ上流側に存在する。L1領域の上流側には、VA RNAコード領域と、E2Bをコードする領域(これは相補鎖上に存在する)とが存在する。実際、VAのRNAIIは、52/55KのmRNAについてのスプライスアクセプター部位から約10塩基対のところで終わる。下流側のL2領域についてのスプライスアクセプター部位がL1ポリアデニル化シグナル配列の上流側にある。これらの重なっている特徴は考慮しなければならず、また、通常、導入遺伝子をL1領域に挿入するときには無傷のままにしておかれる。L1のmRNAは感染の初期段階の期間中に合成され始めるが、52/55K遺伝子のほんの検出可能なレベルが作製されるだけである。後期段階に入った後、IIIaコード領域が翻訳され、52/55K翻訳レベルは一層より低くなる。再度ではあるが、調節におけるこの変化の機構は、感染の後期段階に入ることによって影響される、差のあるスプライス部位使用のためである。
L1領域には、図1〜図3に示されるように、52/55KおよびIIIaについてのコード領域が含まれる。両方の遺伝子はスプライスアクセプター部位の後のATGの上流側にわずかに1個の塩基を有するだけである。すべての後期領域において、それぞれの領域においてコードされるmRNAがそれらのスプライスアクセプター部位において三成分リーダーに結合する。52/55Kコード領域とIIIaコード領域との間におけるスプライシングエンハンサー配列(25塩基対の配列)の存在および存在位置が特定されている。加えて、スプライスリプレッサー領域がスプライスエンハンサーのすぐ上流側に存在する。L1領域の上流側には、VA RNAコード領域と、E2Bをコードする領域(これは相補鎖上に存在する)とが存在する。実際、VAのRNAIIは、52/55KのmRNAについてのスプライスアクセプター部位から約10塩基対のところで終わる。下流側のL2領域についてのスプライスアクセプター部位がL1ポリアデニル化シグナル配列の上流側にある。これらの重なっている特徴は考慮しなければならず、また、通常、導入遺伝子をL1領域に挿入するときには無傷のままにしておかれる。L1のmRNAは感染の初期段階の期間中に合成され始めるが、52/55K遺伝子のほんの検出可能なレベルが作製されるだけである。後期段階に入った後、IIIaコード領域が翻訳され、52/55K翻訳レベルは一層より低くなる。再度ではあるが、調節におけるこの変化の機構は、感染の後期段階に入ることによって影響される、差のあるスプライス部位使用のためである。
導入遺伝子は潜在的には、2つのL1コード領域の間に、または、52/55Kコード領域の上流側に、または、IIIコード領域のすぐ下流側で、L1のポリアデニル化シグナル配列の上流側に設置することができる。1つの実施形態において、分岐点配列およびスプライスアクセプター部位が導入遺伝子のために加えられ、かつ/または、アデノウイルスコード領域のために下流側に加えられる。別の実施形態において、自己プロセシング切断部位がIIIa領域の下流側に加えられ、かつ、IIIa領域に機能的に連結され、次いで、自己プロセシング切断部位は、自己プロセシング切断部位の下流側に位置する導入遺伝子に機能的に連結される。また、IIIaコード領域の下流側での挿入を設計するとき、L1のポリアデニル化シグナル配列およびL2のスプライスアクセプター部位の破壊を避けるように配慮しなければならない。あるいは、これらのシグナルは、所望されるならば、タンパク質発現を変化させるために復活または変化させることができる。ウイルスタンパク質と類似して、52/55Kの上流側および下流側に挿入された導入遺伝子は初期段階で発現され、IIIaの下流側に挿入された導入遺伝子は感染の後期段階の期間中に発現されることが考えられる。このことは、例えば、スプライスエンハンサー領域およびスプライスリプレッサー領域の配置に依存して変化し得る。
別の実施形態において、導入遺伝子に機能的に連結されたIRESが、IIIaコード領域の下流側で、L1のポリアデニル化シグナル配列または異種のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(すなわち、L1のポリアデニル化シグナル配列または異種のポリアデニル化シグナル配列に機能的に連結される)。
(L2領域)
L2領域は、図1〜図2および図4に示されるように、ペントン(aka III)、プロVII(aka pVII)、pVおよびpX(これはpV前駆体または「mu」と呼ばれることがある)の4つの特定されたコード領域をコードする。ペントンはその開始コドンの2塩基上流側にスプライスアクセプター部位を有する。プロVIIのmRNAについてのスプライス部位がペントンコード領域の中に埋め込まれており、その開始コドンがペントンについての停止コドンの7塩基対下流側にある。プロVIIについての停止コドン、pVのmRNAについてのスプライス部位、および、pVについての開始コドンが、それぞれ、46塩基対および23塩基対によって離れている。pX、すなわち、そのATG開始コドンがpV停止コドンの124塩基下流側である。L2領域についてのポリアデニル化シグナル配列はpXの停止コドンの後の26塩基であり、切断がポリAシグナル後の約12塩基のところで生じる。
L2領域は、図1〜図2および図4に示されるように、ペントン(aka III)、プロVII(aka pVII)、pVおよびpX(これはpV前駆体または「mu」と呼ばれることがある)の4つの特定されたコード領域をコードする。ペントンはその開始コドンの2塩基上流側にスプライスアクセプター部位を有する。プロVIIのmRNAについてのスプライス部位がペントンコード領域の中に埋め込まれており、その開始コドンがペントンについての停止コドンの7塩基対下流側にある。プロVIIについての停止コドン、pVのmRNAについてのスプライス部位、および、pVについての開始コドンが、それぞれ、46塩基対および23塩基対によって離れている。pX、すなわち、そのATG開始コドンがpV停止コドンの124塩基下流側である。L2領域についてのポリアデニル化シグナル配列はpXの停止コドンの後の26塩基であり、切断がポリAシグナル後の約12塩基のところで生じる。
導入遺伝子挿入のための選択肢には、a)pVまたはpXのCDSの後で、L2ポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入すること、b)pVのmRNAについてのスプライスアクセプター部位の下流側で、pVのCDSの上流側に挿入すること、およびc)ペントンの停止コドンとpVIIの開始コドンとの間に挿入することが含まれるが、これらに限定されない。導入遺伝子の挿入方法および発現が選択的スプライシングに依存するとき、コード領域が既存の配列または外部から加えられた配列であっても、それぞれのコード領域のためのスプライスアクセプター部位を有することが望ましい。L2のmRNAメッセージのすべてが通常的にはL2のポリアデニル化シグナルを使用するが、しかし、一部の実施形態では、非生来的なポリAシグナルを利用することができる。
導入遺伝子はまた、自己プロセシング切断部位を使用してL2領域のこれらの領域から発現させることができる。1つの実施形態において、自己プロセシング切断部位がAdのCDS(例えば、ペントン、プロVII、pVおよびpX)の3’末端に機能的に連結され、導入遺伝子のCDSが自己プロセシング切断部位の3’末端に機能的に連結される。代わりの実施形態では、導入遺伝子がAdのCDSの上流側に挿入され、この場合、自己プロセシング切断部位が導入遺伝子の3’末端に機能的に連結され、AdのCDSが自己プロセシング切断部位の3’末端に機能的に連結される。この場合において、導入遺伝子は、導入遺伝子がベクターから転写されるように、(本明細書中に記載されるような)適正な転写エレメントとともに挿入される。これには、導入遺伝子がAdのスプライス部位および分岐点に機能的に連結されるように導入遺伝子を挿入することが含まれ得る。1つの実施形態において、Adのスプライス部位および分岐点は、生来的なウイルスにおいて下流側のAdのCDSの連結されたスプライス部位および分岐点である。別の実施形態において、導入遺伝子は、いずれか一方または両方が異種であるスプライス部位および分岐点に機能的に連結される。
別の実施形態において、導入遺伝子に機能的に連結されたIRESが、pVコード領域の下流側で、L2のポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(すなわち、L2のポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列に機能的に連結される)。
(L3領域)
L3領域は、図5〜図7に示されるように、pVI、ヘキソン(II)および23K(ウイルスプロテアーゼ)についてのコード領域を含有する。pVIのmRNAについてのスプライスアクセプター部位が、L2のポリアデニル化部位の下流側で、pVIの開始コドンの1塩基上流側にある。pVIについての停止コドンがヘキソンメッセージについてのスプライスアクセプター部位の約50塩基上流側にあり、ヘキソンの開始コドンがそのmRNAスプライスアクセプター部位から約35塩基のところにある。23KのmRNAについてのスプライスアクセプター部位がヘキソンについてのコード配列に含有され、ヘキソンの停止コドンの約95塩基上流側にある。23Kについての開始コドンがヘキソンの停止コドンの32塩基下流側にある。23Kについての停止コドンがL3のポリAシグナルの約25塩基上流側にある。L3のポリアデニル化領域が、相補鎖に位置するE2Aについてのポリアデニル化シグナルと重なっている。ほとんどの場合において、両方の鎖におけるポリアデニル化シグナル配列を効率的なプロセシングのために無傷に保つことが望ましい。
L3領域は、図5〜図7に示されるように、pVI、ヘキソン(II)および23K(ウイルスプロテアーゼ)についてのコード領域を含有する。pVIのmRNAについてのスプライスアクセプター部位が、L2のポリアデニル化部位の下流側で、pVIの開始コドンの1塩基上流側にある。pVIについての停止コドンがヘキソンメッセージについてのスプライスアクセプター部位の約50塩基上流側にあり、ヘキソンの開始コドンがそのmRNAスプライスアクセプター部位から約35塩基のところにある。23KのmRNAについてのスプライスアクセプター部位がヘキソンについてのコード配列に含有され、ヘキソンの停止コドンの約95塩基上流側にある。23Kについての開始コドンがヘキソンの停止コドンの32塩基下流側にある。23Kについての停止コドンがL3のポリAシグナルの約25塩基上流側にある。L3のポリアデニル化領域が、相補鎖に位置するE2Aについてのポリアデニル化シグナルと重なっている。ほとんどの場合において、両方の鎖におけるポリアデニル化シグナル配列を効率的なプロセシングのために無傷に保つことが望ましい。
L3領域への導入遺伝子の挿入にはいくつかの選択肢がある:a)pVIコード領域の上流側、b)pVIコード領域とヘキソンコード領域との間、c)ヘキソンコード領域と23Kコード領域との間、およびd)23KのCDSの末端において。L3のポリAシグナルは非常に強いこと、および、ヘキソンのmRNAが非常に多量に発現されることに留意すること。L3に挿入された導入遺伝子もまた多量に発現されることが予測される。また、ヘキソンコード領域と23Kコード領域との間での挿入については、ヘキソンコード領域内のスプライスアクセプター部位(これは通常、23KmRNAのために使用される)を導入遺伝子mRNAのために使用し、かつ、新しい分岐点およびスプライスアクセプター部位を23Kメッセージの合成のために加えることが望ましい場合がある。別の実施形態において、導入遺伝子は、自己プロセッシング切断部位を伴うヘキソンCDSに連結される。別の実施形態において、導入遺伝子に機能的に連結されたIRESが、23Kコード領域の下流側で、L3のポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(すなわち、L3のポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列に機能的に連結される)。
(L4領域)
L4領域は、図1および図2に示されるように、100Kタンパク質、33Kタンパク質およびpVIIIタンパク質についてのコード領域を含有する。33KについてのCDSの一部が100KについてのCDSと重なる。これらの2つの遺伝子の間には非コード塩基対が存在するが、それは、導入遺伝子を挿入するための望ましい場所ではない。これは33Kについてのイントロンを破壊し得るか、または、その使用を変化させ得るからである。pVIIIのCDSおよびポリA領域がE2プロモーターおよびE3プロモーターと重なる。相補鎖には、E2A転写ユニットおよびE2B転写ユニットについてのリーダー配列が存在する。従って、この領域を導入遺伝子挿入のために利用するときには、設計者はこのことに気をつけなければならない。この領域における何らかの挿入または破壊は、E2領域、E3領域および/またはL4領域における不可欠な遺伝子の発現を変化または破壊し得る可能性がある。
L4領域は、図1および図2に示されるように、100Kタンパク質、33Kタンパク質およびpVIIIタンパク質についてのコード領域を含有する。33KについてのCDSの一部が100KについてのCDSと重なる。これらの2つの遺伝子の間には非コード塩基対が存在するが、それは、導入遺伝子を挿入するための望ましい場所ではない。これは33Kについてのイントロンを破壊し得るか、または、その使用を変化させ得るからである。pVIIIのCDSおよびポリA領域がE2プロモーターおよびE3プロモーターと重なる。相補鎖には、E2A転写ユニットおよびE2B転写ユニットについてのリーダー配列が存在する。従って、この領域を導入遺伝子挿入のために利用するときには、設計者はこのことに気をつけなければならない。この領域における何らかの挿入または破壊は、E2領域、E3領域および/またはL4領域における不可欠な遺伝子の発現を変化または破壊し得る可能性がある。
別の実施形態において、導入遺伝子に機能的に連結されるIRESまたは自己プロセシング切断部位が、100Kコード領域の下流側で、L4のポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(すなわち、L4のポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列に機能的に連結される)。この場合において、そのCDSがL4ポリA配列と重なるので、E3の12.5KのCDSが中断される可能性がある。しかしながら、この遺伝子を欠失させているいくつかの変異型は表現型の変化をインビトロで示しておらず、従って、導入遺伝子挿入のためのこの場所/方法は機能的なアデノウイルスベクターをもたらすことができる。
(L5領域)
Ad5におけるL5領域は、図1および図2に示されるように繊維タンパク質をコードするだけである。繊維mRNAについてのスプライスアクセプター部位が繊維の開始コドンの2ヌクレオチド(nt)上流側にある。繊維の停止コドンがL5のポリAシグナルの中に埋め込まれている。導入遺伝子を繊維コード領域の上流側または下流側のいずれかに挿入することができる。しかしながら、下流側での挿入については、生来的なL5ポリアデニル化シグナル配列が、その配列がもはやポリアデニル化機能を提供しないように改変される。1つの実施形態において、スプライスアクセプター部位および導入遺伝子がmRNAの合成のために挿入される。その場合、ポリアデニル化シグナルが、変化したL5領域による使用のために、挿入された導入遺伝子の下流側で復活される。別の実施形態において、自己プロセシング切断部位が繊維のCDSの下流側末端に機能的に連結され、導入遺伝子のCDSが自己プロセシング切断部位の下流側に挿入され、かつ、自己プロセシング切断部位に機能的に連結される。
Ad5におけるL5領域は、図1および図2に示されるように繊維タンパク質をコードするだけである。繊維mRNAについてのスプライスアクセプター部位が繊維の開始コドンの2ヌクレオチド(nt)上流側にある。繊維の停止コドンがL5のポリAシグナルの中に埋め込まれている。導入遺伝子を繊維コード領域の上流側または下流側のいずれかに挿入することができる。しかしながら、下流側での挿入については、生来的なL5ポリアデニル化シグナル配列が、その配列がもはやポリアデニル化機能を提供しないように改変される。1つの実施形態において、スプライスアクセプター部位および導入遺伝子がmRNAの合成のために挿入される。その場合、ポリアデニル化シグナルが、変化したL5領域による使用のために、挿入された導入遺伝子の下流側で復活される。別の実施形態において、自己プロセシング切断部位が繊維のCDSの下流側末端に機能的に連結され、導入遺伝子のCDSが自己プロセシング切断部位の下流側に挿入され、かつ、自己プロセシング切断部位に機能的に連結される。
(さらなる後期領域)
導入遺伝子をウイルスベクター(例えば、Adなど)に挿入するための別の方法は、さらなる後期領域を挿入することである。これは、例えば、分岐点およびスプライスアクセプター部位、導入遺伝子、ならびにポリアデニル化シグナル(および任意の他の必要なシグナル)からなるカセットを既存の領域または転写ユニット(例えば、L3など)のすぐ下流側に挿入することによって行うことができる。このカセットはまた、第2の導入遺伝子に機能的に連結されたIRESまたは自己プロセシング切断部位からなり得る。第2の導入遺伝子は、第1の導入遺伝子と同じタンパク質または異なるタンパク質をコードすることができる。同じタンパク質の場合、これらの導入遺伝子のうちの1つのコード配列を「再コード化」することが好ましい。すなわち、同じアミノ酸をコードするために異なるコドンが使用される。これは、DNAレベルでの2つの導入遺伝子の間における相同性の量を低下させ、従って、2つの導入遺伝子の間での相同的組換えを低下または除去するために行われる。
導入遺伝子をウイルスベクター(例えば、Adなど)に挿入するための別の方法は、さらなる後期領域を挿入することである。これは、例えば、分岐点およびスプライスアクセプター部位、導入遺伝子、ならびにポリアデニル化シグナル(および任意の他の必要なシグナル)からなるカセットを既存の領域または転写ユニット(例えば、L3など)のすぐ下流側に挿入することによって行うことができる。このカセットはまた、第2の導入遺伝子に機能的に連結されたIRESまたは自己プロセシング切断部位からなり得る。第2の導入遺伝子は、第1の導入遺伝子と同じタンパク質または異なるタンパク質をコードすることができる。同じタンパク質の場合、これらの導入遺伝子のうちの1つのコード配列を「再コード化」することが好ましい。すなわち、同じアミノ酸をコードするために異なるコドンが使用される。これは、DNAレベルでの2つの導入遺伝子の間における相同性の量を低下させ、従って、2つの導入遺伝子の間での相同的組換えを低下または除去するために行われる。
(E3領域)
アデノウイルスにおけるE3領域は、12.5K、6.7K、gp19K、ADP、RID−α、RID−βおよび14.7Kの特定されたタンパク質についての遺伝子をコードする。1つの実施形態において、導入遺伝子が、gp19Kコード領域の下流側で、ADPのCDSの上流側に挿入される。興味深いことに、Ad5ウイルスにおいて、128bpがgp19Kコード領域とADPコード領域との間に存在する(Adゲノムのアクセション番号AY339865における塩基対29209〜29336;配列番号41)。
アデノウイルスにおけるE3領域は、12.5K、6.7K、gp19K、ADP、RID−α、RID−βおよび14.7Kの特定されたタンパク質についての遺伝子をコードする。1つの実施形態において、導入遺伝子が、gp19Kコード領域の下流側で、ADPのCDSの上流側に挿入される。興味深いことに、Ad5ウイルスにおいて、128bpがgp19Kコード領域とADPコード領域との間に存在する(Adゲノムのアクセション番号AY339865における塩基対29209〜29336;配列番号41)。
本発明の1つの実施形態において、これらの128bpまたはこれらの128bpの大部分がAd5ベクターから欠失される。1つの実施形態において、ベクターはgp19Kコード領域および/またはADPコード領域を含有し、Ad5ベクターにおけるこれらの128bpについて欠失される。Ad2ウイルスはこれらの128bpまたは類似する配列をこの領域に含有しない。別の実施形態において、導入遺伝子が、14.7Kコード領域の後で、E3Bポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される。別の実施形態において、導入遺伝子がADPコード領域の後に挿入される。しかしながら、ADPの停止コドンがE3AのポリA部位の中に埋め込まれている。従って、このポリA部位は、その配列がもはやポリアデニル化機能を提供しないように改変され、しかし、ADPコード配列と読み枠が一致する停止コドンを含有する。導入遺伝子をADPのCDSの下流側に(例えば、スプライスアクセプター部位または自己プロセシング切断部位と一緒に加えることができる。その場合、ポリアデニル化シグナル配列が導入遺伝子コード領域の下流側に挿入される。挿入されたポリアデニル化シグナル配列は生来的なE3AポリA部位または別のポリA部位(例えば、SV40ポリA部位)であり得る。
E3コード領域はウイルス複製のために要求されない。従って、E3コード領域はアデノウイルスベクターでは必ずしも必要でない。結果として、本発明のウイルスベクターは1つまたは複数のE3コード領域を欠失させることができ、あるいは、E3コード領域のすべてを含有することができる。本発明の実施形態において、E3の14.7コード領域、14.5コード領域または10.4kコード領域あるいはそれらの組合せがアデノウイルスベクターにおいて保持される。本発明の1つの実施形態において、導入遺伝子はE3のCDSに代わって挿入されない。例えば、導入遺伝子が2つの生来的なE3 CDSの間に挿入され、この場合、前記2つの生来的なコード配列は天然ウイルスでは互いに隣接しており、別のE3 CDSがそれらの間に存在していない。一部の実施形態において、本発明のアデノウイルスベクターは、E3転写ユニットの一部として転写される導入遺伝子に機能的に連結された異種のスプライスアクセプター部位を含有する。例えば、異種のスプライスアクセプター部位が導入遺伝子に機能的に連結され、両者がE3領域に挿入される。
別の実施形態において、導入遺伝子のCDSに機能的に連結された自己プロセシング切断部位が、この自己プロセシング切断部位もまたアデノウイルスのE3 CDSに機能的に連結されるように挿入される。導入遺伝子のCDSを自己プロセシング切断部位の下流側にし、E3のCDSを自己プロセシング切断部位の上流側にすることができる。別の実施形態において、E3のCDSを自己プロセシング切断部位の下流側にし、導入遺伝子のCDSを自己プロセシング切断部位の上流側にすることができる。
別の実施形態において、導入遺伝子に機能的に連結されたIRESが、14.7Kコード領域の下流側で、E3BのポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(すなわち、E3BのポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列に機能的に連結される)。1つの実施形態において、導入遺伝子に機能的に連結されたIRESが、ADPコード領域の下流側で、E3AのポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入される(すなわち、E3AのポリAシグナルまたは異種のポリアデニル化シグナル配列に機能的に連結される)。E3領域は、ウイルス複製のために必ずしも必要でない、従って、アデノウイルスベクターのある種のタイプおよび使用を不要にするタンパク質をコードする。従って、別の実施形態において、1つまたは複数のE3コード配列が欠失または変異され、導入遺伝子に機能的に連結されたIRESから構成される異種のDNAが、E3AまたはE3Bのポリアデニル化シグナル配列と、E3AまたはE3Bのポリアデニル化シグナル配列のすぐ5’側に存在するE3コード配列との間にそれぞれ挿入される。
本明細書中に記載される導入遺伝子挿入のための方法はどれも、挿入部位が適合性である限り、本明細書中または他のどこかで記載される導入遺伝子挿入の任意の他の方法と組み合わせることができる。例えば、スプライスアクセプター部位および分岐点に機能的に連結された第1の導入遺伝子を転写ユニットに挿入することができる。挿入された第1の導入遺伝子は、その後、前記第1の導入遺伝子の下流側に挿入された自己プロセシング切断部位に機能的に連結することができ、その後、第2の導入遺伝子が自己プロセシング切断部位の下流側に挿入され、自己プロセシング切断部位に機能的に連結される。当業者は本明細書中の教示に頼ることができ、かつ、導入遺伝子の開示された挿入方法および発現方法の組合せを使用して導入遺伝子を挿入することができることが理解され、そのような方法および挿入部位のすべてが本発明によって包含される。
アデノウイルスベクターDNAがウイルスビリオンにパッケージングされるならば、ウイルスのパッケージング能力を超えないように注意しなければならない。例えば、Ad5については、ゲノムDNAが野生型Ad5ゲノムのサイズの約105%よりも大きいとき、パッケージング効率が大きく低下する(Bett et al.Virol.1993Oct;67(10):5911−21)。しかしながら、より大きいサイズを有するAd5ベクターが安定であることが報告されている。
簡略化のために、本明細書中上記の説明は、別途言及されない限り、Adの血清型5を示す。当業者は、過度な実験を用いることなく、他のアデノウイルスまたは他のウイルスにおける導入遺伝子についての同等の挿入部位を容易に推定することができる。
導入遺伝子の性質に依存して、導入遺伝子を感染の初期段階または後期段階の期間中に発現させることが望ましい場合がある。加えて、高レベルまたは低レベルのいずれかの発現を有することが望ましい場合がある。例えば、場合により、ウイルスDNAの複製の後の、感染の後期段階の期間中での発現が好ましい場合がある。ベクターが、初期遺伝子の発現を行わせる腫瘍特異的なプロモーターを有する腫瘍崩壊性のAdベクターであるならば、後期遺伝子の発現はDNA複製を要求するので、後期発現は別の調節機構を可能にする。導入遺伝子が後期転写物に挿入されるならば、発現は特異的になる。これは、Adベクターが選択的に複製するように設計されるならば、ウイルス複製が標的細胞について特異的であるからである。
導入遺伝子の発現を調節すること、または、ウイルス遺伝子の発現を変化させることを助けるために使用できる別の機構は、コンセンサスな配列と比較して、加えられたエレメント(例えば、分岐点配列および/またはスプライスアクセプター部位または自己プロセシング切断部位)の配列を改変することである。これにより、使用効率が変化する。例えば、スプライスアクセプター部位の場合、高い発現レベルが所望されるならば、コンセンサスなスプライスアクセプター配列に非常に近い配列が使用される。コンセンサスなスプライスアクセプター部位配列が、(T/C)8,N,C/T,A,G,Gであることが明らかにされていた(Mount,Nucleic Acids Res10:459;1982)。切断効率を変化させる変異分析が行われている(Roscigno et al.J Biol Chem268:11222;1993;Lee et al.Gene Therapy11:94;2004)。一般に受け入れられているコンセンサスな配列定義および使用が、ウイルスが後期段階に入った後では変化し得るし、実際に変化することに留意しなければならない(Akusjarvi and Svevenin,Curr Top Microbiol Immunol272:253;2003;Nevins and Wilson,Nature290:113;1981;Akusjarvi and Persson,J Virol38:469;1981)。例えば、コンセンサスでないスプライスアクセプター部位の使用が感染の後期段階の期間中に高まる(Muhlemann et al.J Virol69:7324;1995)。これらの変化のほとんどが、ウイルスタンパク質が転写および翻訳のための細胞装置に対して有する作用のためである。
スプライスアクセプター部位に加えて、分岐点配列を本発明のアデノウイルスベクターに含めることができる。分岐点配列はイントロンの効率的なスプライシングのために必要である(Vandenbroucke et al.,BMC Genomics3:13;2002;Hall et al.,PNAS85:704−708;1988;Harris et al.Nucl Acid Res18(10)3015−3019 1990)。分岐点からスプライスアクセプター部位までの距離もまたスプライシング効率に影響を及ぼし、通常の場合、しかし、必ずしも常にではないが、スプライスアクセプター部位の10塩基対〜50塩基対上流側であり、さらにより高頻度には18塩基対〜37塩基対上流側である(Vandenbroucke et al.,2002;Hall et al.1988;Harris et al.1990)。分岐点配列のコンセンサス配列は、YNYURAY(配列番号40)(式中、Yはピリミジンであり、Nは任意のヌクレオチドであり、Rはプリンである)であると考えられ、下線部のAは変化しない(Liao et al.,Virology323:131;2004)。この配列における任意のずれが分岐点およびスプライスアクセプター部位の使用効率の変化をもたらし得る。
本発明の1つの実施形態において、分岐点+スプライスアクセプター部位の配列は、
導入遺伝子のスプライシングおよび/または発現の効率を所望するように変化させる他の随意的な配列を加えることができる。例えば、スプライシングを強化または抑制することができる、エキソンに存在するシス作用エレメントが特定されている。これらの配列はエキソンスプライシングエンハンサー(ESE)またはエキソンスプライシングサプレッサー(ESS)と呼ばれている(Zheng,J Biomed Sci11:278;2004に総説される)。コンセンサスな配列がこれらのエレメントについては存在しないが、ESSおよびESEの多くの例が他のウイルス性および非ウイルス性の生物で特定されており、これらを使用することができる。当業者は、文献およびデータを調査し、適切な配列を選ぶことができる。
まとめると、本発明は、導入遺伝子コード領域をウイルスベクターゲノムの特定の領域に挿入するための様々な方法を提供する。これらの方法では、Ad遺伝子の発現のための知られているウイルス転写エレメントおよび機構が利用され、かつ、さらなるプロモーターが必要でなく、また、調節シグナルがより小さいDNAフラグメントを包含するので、Adゲノムに挿入される導入遺伝子発現のためのDNA配列のサイズが小さくされ、かつ、導入遺伝子の時間的調節における柔軟性が提供され(例えば、感染の初期段階対後期段階;感染の初期段階対中間段階)、かつ、発現した導入遺伝子の量を調節するための技術が提供される。例えば、より大きな量の導入遺伝子を、通常の場合に高レベルで発現される転写物に導入遺伝子を挿入することによって、かつ/または、高効率のスプライスアクセプター部位を導入遺伝子コード領域に機能的に連結することによって発現させることができる。発現レベルはまた、調節シグナルがそのコンセンサスな配列に対してどのくらい近いかによって影響を受ける。様々な変化を、所望するように発現を細かく調節するために行うことができる。
場合により、導入遺伝子の発現が、複製可能なウイルスの生活環を阻害することがある。この場合、導入遺伝子は、導入遺伝子が(ウイルスDNAの複製の後の)感染の後期段階においてもっぱらまたは主に発現される方法で挿入することができる。例えば、導入遺伝子を本発明に従ってL3に挿入することができる。一部の導入遺伝子については、導入遺伝子をウイルスの生活環の初期で発現させることが所望され得る場合がある。例えば、導入遺伝子を、初期領域のいずれか(例えば、E3)において、または、上流側のL1領域に挿入することができる。
(転写調節エレメント(TRE))
様々な転写調節エレメント(TRE)、ならびに、機能的に連結されたコード配列を調節するためのそれらの同定、単離、特徴づけ、遺伝子操作および使用のための様々な方法がこの分野では知られている。TREは1個の遺伝子の転写調節配列に由来し得るか、または、種々の遺伝子に由来する配列を、機能的なTREを作製するために組み合わせることができ、または、TREを合成的に作製することができる(例えば、CTP4プロモーター)。
様々な転写調節エレメント(TRE)、ならびに、機能的に連結されたコード配列を調節するためのそれらの同定、単離、特徴づけ、遺伝子操作および使用のための様々な方法がこの分野では知られている。TREは1個の遺伝子の転写調節配列に由来し得るか、または、種々の遺伝子に由来する配列を、機能的なTREを作製するために組み合わせることができ、または、TREを合成的に作製することができる(例えば、CTP4プロモーター)。
TREは、標的の組織または腫瘍に存在する細胞のタイプに依存して、組織特異的、腫瘍特異的、発達段階特異的、細胞状態特異的などであり得る。そのようなTREはまとめて、本明細書中では組織特異的または標的細胞特異的として示される。より詳しくは下記において記載されるように、標的細胞特異的なTREはかなり多数の形態を含むことができ、これらには、標的細胞特異的プロモーターおよび標的細胞特異的エンハンサー;異種のプロモーターおよび標的細胞特異的エンハンサー;標的細胞特異的プロモーターおよび異種のエンハンサー;異種のプロモーターおよび異種のエンハンサー;ならびに前記の多量体が含まれるが、これらに限定されない。標的細胞特異的TREのプロモーター成分およびエンハンサー成分は、所望の細胞特異的な転写活性が得られる限り、任意の配向であり、かつ/または、目的とするコード配列から任意の距離であり得る。
転写活性化を、この分野で知られている(また、より詳しくは下記において記載される)数多くの方法で測定することができ、しかし、一般には、標的細胞特異的TREの制御下にある(すなわち、標的細胞特異的TREに機能的に連結された)コード配列のmRNAまたはタンパク質産物の検出および/または定量によって測定される。
本明細書中でさらに議論されるように、標的細胞特異的TREは様々な長さおよび様々な配列組成が可能である。標的細胞特異的TREは、限定された集団(またはタイプ)の細胞(例えば、前立腺細胞、肝臓細胞、メラノーマ細胞など)において優先的に機能的である。従って、一部の実施形態において、使用されるTREは下記の細胞タイプのいずれかにおいて優先的に機能的である:前立腺;肝臓;乳房;尿路上皮(膀胱);結腸;肺;卵巣;膵臓;胃;子宮など。
当業者によって容易に理解されるように、TREはポリヌクレオチド配列であり、そのため、様々な配列順列について機能を示し得る。ヌクレオチド置換、ヌクレオチド付加およびヌクレオチド欠失の様々な方法がこの分野では知られており、容易に利用することができる機能的アッセイ(例えば、CATまたはルシフェラーゼのレポーター遺伝子アッセイなど)により、当業者は、配列変化体が、要求された細胞特異的な転写調節機能を示すかどうかを明らかにすることができる。従って、核酸の置換、付加および/または欠失を含む、TREの機能的に保存された変化体を、本明細書中に開示されるベクターにおいて使用することができる。それによれば、変化体TREは標的細胞において機能を保持し、しかし、最大の機能を示す必要はない。事実、TREの最大の転写活性化活性は、所望する結果を達成するために必ずしも常に必要でない場合があり、TREのフラグメントによってもたらされる誘導レベルがいくつかの適用のためには十分である場合がある。例えば、疾患状態の処置または緩和のために使用される場合、最大でない応答性が、例えば、標的細胞が特に悪性でなく、かつ/または、疾患の範囲が比較的限定されているならば、十分である場合がある。
ある種の塩基改変により、高まった発現レベルおよび/または細胞特異性がもたらされる場合がある。例えば、TRE内における核酸配列の欠失または付加は、この分野では知られているように、転写調節タンパク質結合部位を、それらがその正常な形態で存在するよりも近くに、または、互いに遠くに移動させることができ、あるいは、DNAらせんの反対側に存在するように転写調節タンパク質結合部位を回転させ、それにより、TREと結合した転写因子同士の間での空間的関係性を変化させることができ、その結果、転写の減少または増大を生じさせることができる。従って、理論によって拘束されることを望まないが、本開示では、TREのある種の改変が、高まった細胞特異性を含めて、TREによって導かれるような調節された発現レベルをもたらすという可能性が包含される。高まった発現レベルの達成は、より攻撃的な形態の新生物成長の場合において/あるいは、より迅速かつ/または攻撃的なパターンの細胞殺傷が(例えば、免疫が低下した対象において)正当化されるときには望ましいかもしれない。
本発明のベクターにおいて使用されるTREはサイレンサーを含んでよく、または含まなくてもよい。サイレンサー(すなわち、この分野で知られている負の調節エレメント)の存在は、転写(従って、複製)を非標的細胞において止めることを助けることができる。従って、サイレンサーの存在は、非標的細胞における複製をより効果的に防止することによって細胞特異的ベクターの強化された複製をもたらすことができる。あるいは、サイレンサーの非存在は標的細胞における複製を刺激することができ、従って、高まった標的細胞特異性をもたらすことができる。
TREによって導かれる転写活性(阻害および強化の両方を含む)を、この分野で知られている数多くの方法によって測定することができ、しかし、一般には、TREの制御下にある(すなわち、TREに機能的に連結された)配列によりコードされるmRNAおよび/またはタンパク質産物の検出および/または定量によって測定される。
本明細書中で議論されるように、TREは様々な長さおよび様々な配列組成が可能である。異種TREのサイズは、部分的にはウイルスベクターの収容能力(これは、意図されたベクター形態に依存する)によって決定される。一般に、最小サイズがTREについては好ましい。これにより、望ましい場合がある他の配列(例えば、導入遺伝子および/またはさらなる調節配列など)を挿入するための潜在的な余地が提供されるからである。好ましい実施形態において、そのようなさらなる調節配列は、IRES、自己プロセシング切断配列(例えば、2A配列または2A様配列など)、スプライシング配列または分岐部位である。
例として、アデノウイルスベクターは、合計でゲノムサイズの約105%までのさらなる配列、または、ウイルス配列の欠失を必要とすることなくおよそ1.8kbの配列とパッケージングすることができる。不可欠でない配列がアデノウイルスゲノムから除かれるならば、さらに4.6kbの挿入体が許容され得る(すなわち、合計で約6.4kbの挿入収容能力について許容され得る)。
複製可能なアデノウイルスベクターの場合、非特異的な複製を最小限に抑えるために、内因性の(アデノウイルス)TRE(すなわち、生来的なE1Aプロモーターおよび/またはE1Bプロモーター)が好ましくはベクターから除かれる。標的細胞特異的な複製を容易にすることのほかに、内因性TREの除去はまた、ベクターにおけるより大きい挿入体収容能力を提供し、このことは、アデノウイルスベクターがウイルス粒子内にパッケージングされることになるならば、特に重要である。さらにより重要なことは、内因性TREの欠失は、異種のTREが欠失され、内因性TREがそのそれぞれのアデノウイルスコード配列の転写制御を引き受ける(従って、非特異的な複製を可能にする)組換え事象の可能性を防止する。1つの実施形態において、アデノウイルスベクターが、1つまたは複数のアデノウイルス遺伝子の内因性の転写制御配列が欠失され、1つまたは複数の異種TREによって置き換えられるように構築される。しかしながら、もし十分な細胞特異的複製の優先が保存されるならば、内因性TREをアデノウイルスベクターにおいて維持することができる。これらの実施形態は、内因性TREと、複製のために要求される遺伝子コードセグメントとの間に異種のTREを挿入することによって構築される。要求される細胞特異的複製の優先は、異種TREの機能を可能する細胞におけるアデノウイルスベクターの複製を、異種TREが機能しない細胞における複製と比較するアッセイを行うことによって明らかにされる。
一般に、TREは、TREの非存在下での基礎的な複製レベルと比較して、標的細胞におけるウイルスの複製を、少なくとも約2倍、好ましくは少なくとも約5倍、好ましくは少なくとも約10倍、より好ましくは少なくとも約20倍、より好ましくは少なくとも約50倍、より好ましくは少なくとも約100倍、より好ましくは少なくとも約200倍、さらに一層より好ましくは少なくとも約400倍〜約500倍、さらに一層より好ましくは少なくとも約1000倍増大させる。許容可能な差は、(例えば、この分野で知られているRNAブロットアッセイ、RNase保護アッセイまたは他のアッセイを使用するmRNAレベルの測定によって)経験的に決定することができ、ベクターの予想される使用および/または所望される結果に依存する。
特定の標的細胞に向けられたアデノウイルスベクターを、標的細胞において優先的に機能的であるTREを使用して作製することができる。本発明の1つの実施形態において、標的細胞特異的または細胞状態特異的な異種TREは腫瘍細胞特異的である。ベクターは1つだけの腫瘍細胞特異的TREを含むことができ、または、同じ細胞において腫瘍細胞特異的かつ機能的である多数の異種TREを含むことができる。別の実施形態において、ベクターは、腫瘍細胞特異的である1つまたは複数の異種TREを含み、加えて、組織特異的である1つまたは複数の異種TREを含み、それにより、すべてのTREが同じ細胞において機能的である。
腫瘍崩壊性のアデノウイルスプラットホームのための好ましい実施形態において、IRESまたは自己プロセシング切断配列(例えば、2A配列または2A様配列など)を含有する二シストロンカセットまたは多シストロンカセットは、アデノウイルスの初期ウイルス遺伝子(E1A、E1B、E2、E3および/またはE4)、または、ウイルスの生活環において後期で発現される遺伝子(繊維、ペントンおよびヘキソン)を含む。
いくつかの場合においては、例えば、ガン性標的細胞の比較的不応的な性質または特定の攻撃性のために、細胞傷害活性の程度および/または割合を高めることが望ましい場合がある。細胞毒性に寄与するウイルス遺伝子の一例には、アデノウイルス死タンパク質(ADP)遺伝子が含まれるが、これに限定されない。本明細書中に開示される別の実施形態において、アデノウイルスは、その内因性プロモーターにおける欠失またはその内因性プロモーターの欠失を有するアデノウイルスE1B遺伝子を含む。本明細書中に開示される別の実施形態において、E1Bの19kDa領域が欠失される。
標的細胞に対する高まった細胞毒性を提供するために、細胞傷害作用を有する1つまたは複数の導入遺伝子をベクターに存在させることができる。加えて、または、あるいは、細胞毒性および/または細胞死に寄与するアデノウイルス遺伝子(例えば、アデノウイルス死タンパク質(ADP)遺伝子など)を、場合により異種TREの選択的転写制御下、および、場合によりIRESまたは自己プロセシング切断配列(例えば、2A配列または2A様配列など)の翻訳制御下でベクターに含むことができる。これは、標的細胞特異的な細胞傷害活性を異種の遺伝子または導入遺伝子の細胞特異的な発現と結びつけることによって達成することができる。
数多くの異種の治療的な遺伝子または導入遺伝子はどれも、下記においてさらに記載されるように、本発明の複製可能ウイルスベクターに含めることができる。
典型的には、上記の二シストロンカセットまたは多シストロンカセットが転写応答エレメント(一般には、ガン細胞または腫瘍細胞において優先的に発現される、細胞タイプまたは細胞状態に関連した転写制御エレメント)の制御下に設置される。従って、所与の構築物に含まれる治療的遺伝子は、標的細胞のタイプに依存して変化する。
この分野では知られているように、TREの活性は誘導可能であることが可能である。誘導可能なTREは一般に、誘導因子の非存在下では低い活性を示し、誘導因子の存在下でアップレギュレーションされる。誘導因子には、例えば、核酸、ポリペプチド、小分子、有機化合物および/または環境的条件(例えば、温度、圧力または低酸素状態など)が含まれる。誘導可能なTREは、発現が特定の時間または特定の場所においてだけ所望されるとき、あるいは、誘導剤を使用して発現レベルを設定することが望ましいときに好ましい場合がある。例えば、PSE−TRE、PB−TREおよびhKLK2−TREからの転写活性が、本明細書中およびPCT/US98/04080(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)に記載されるように、アンドロゲンによって誘導可能である。従って、本発明の1つの実施形態において、アデノウイルスベクターは誘導可能な異種TREを含む。
本発明において使用されるようなTREは様々な形態で存在させることができる。TREは多量体を含むことができる。例えば、TREは、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つまたは少なくとも5つの標的細胞特異的TREのタンデム列を含むことができる。このような多量体はまた、異種のプロモーター配列および/またはエンハンサー配列を含有することができる。
あるいは、TREは1つまたは複数のプロモーター領域を1つまたは複数のエンハンサー領域と一緒に含むことができる。TRE多量体はまた、異なる遺伝子に由来するプロモーター領域および/またはエンハンサー領域を含むことができる。TREのプロモーター成分およびエンハンサー成分は、所望する細胞特異的な転写活性が得られる限り、相互に関して任意の向きが可能であり、かつ、任意の配向および/または目的とするコード配列からの任意の距離が可能である。
本明細書中で使用される場合、特定の遺伝子に由来するTREは、そのTREが得られた遺伝子によって示され、その遺伝子を発現する宿主細胞における機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を調節するポリヌクレオチド配列である。例えば、本明細書中で使用される「ヒト腺様カリクレイン転写調節エレメント」または「hKLK2−TRE」は、hKLK2−TREが機能することを可能にする宿主細胞、例えば、アンドロゲン受容体を発現する細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、さらに一層より好ましくは、ヒト細胞)(例えば、前立腺細胞など)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。従って、hKLK2−TREはアンドロゲン受容体の結合に対して応答性であり、hKLK2プロモーターおよび/またはhKLK2エンハンサーの少なくとも一部(すなわち、AREまたはアンドロゲン受容体結合部位)を含む。ヒト腺様カリクレインエンハンサー、および、このエンハンサーを含むアデノウイルスベクターがWO99/06576に記載される(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)。
本明細書中で使用される「プロバシン(PB)転写調節エレメント」または「PB−TRE」は、PB−TREが機能することを可能にする宿主細胞、例えば、アンドロゲン受容体を発現する細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、より好ましくは、ヒト細胞、さらに一層より好ましくは、前立腺細胞)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を選択的に増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。従って、PB−TREはアンドロゲン受容体の結合に対して応答性であり、PBプロモーターおよび/またはPBエンハンサーの少なくとも一部(すなわち、AREまたはアンドロゲン受容体結合部位)を含む。アンドロゲンを発現する細胞に対して特異的なアデノウイルスベクターがWO98/39466に記載される(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)。
本明細書中で使用される「前立腺特異的抗原(PSA)転写調節エレメント」または「PSA−TRE」は、PSA−TREが機能することを可能にする宿主細胞、例えば、アンドロゲン受容体を発現する細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、より好ましくは、ヒト細胞、さらに一層より好ましくは、前立腺細胞)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を選択的に増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。従って、PSA−TREはアンドロゲン受容体の結合に対して応答性であり、PSAプロモーターおよび/またはPSAエンハンサーの少なくとも一部(すなわち、AREまたはアンドロゲン受容体結合部位)を含む。前立腺において活性な組織特異的エンハンサー、および、アデノウイルスベクターにおける使用がWO95/19434およびWO97/01358に記載される(これらはそれぞれが参考として本明細書中に特に組み込まれる)。
本明細書中で使用される「ガン胎児性抗原(CEA)転写調節エレメント」または「CEA−TRE」は、CEA−TREが機能することを可能にする宿主細胞、例えば、CEAを発現する細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、さらに一層より好ましくは、ヒト細胞)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を選択的に増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。従って、CEA−TREは、CEA産生細胞に関連した転写因子および/または共因子に対して応答性であり、CEAのプロモーターおよび/またはエンハンサーの少なくとも一部を含む。ガン胎児性抗原を発現する細胞に対して特異的なアデノウイルスベクターがWO98/39467に記載される(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)。
本明細書中で使用される「α−フェトタンパク質(AFP)転写調節エレメント」または「AFP−TRE」は、AFP−TREが機能することを可能にする宿主細胞、例えば、AFPを発現する細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、さらに一層より好ましくは、ヒト細胞)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を選択的に増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。AFP−TREは、AFP産生細胞に関連した転写因子および/または共因子に対して応答性であり、AFPのプロモーターおよび/またはエンハンサーの少なくとも一部を含む。α−フェトタンパク質を発現する細胞に対して特異的なアデノウイルスベクターがWO98/39465に記載される(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)。
本明細書中で使用される「ムチン遺伝子(MUC)転写調節エレメント」または「MUC1−TRE」は、MUC1−TREが機能することを可能にする宿主細胞、例えば、MUC1を発現する細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、さらに一層より好ましくは、ヒト細胞)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を選択的に増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。MUC1−TREは、MUC1産生細胞に関連した転写因子および/または共因子に対して応答性であり、MUC1のプロモーターおよび/またはエンハンサーの少なくとも一部を含む。
本明細書中で使用される「尿路上皮細胞特異的転写調節エレメント」または「尿路上皮細胞特異的TRE」は、尿路上皮特異的TREが機能することを可能にする宿主細胞、すなわち、標的細胞における機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。様々な尿路上皮細胞特異的TREが知られており、これらは、尿路上皮細胞に関連した細胞タンパク質(転写因子および/または共因子)に対して応答性であり、尿路上皮特異的プロモーターおよび/または尿路上皮特異的エンハンサーの少なくとも一部を含む。例示的な尿路上皮細胞特異的転写調節配列には、ヒトまたは齧歯類のウロプラキン(UP)(例えば、UPI、UPIIおよびUPIIIなど)が含まれる。ヒトの尿路上皮細胞特異的ウロプラキン転写調節配列、および、この転写調節配列を含むアデノウイルスベクターがWO01/72994に記載される(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)。
本明細書中で使用される「メラノサイト細胞特異的転写調節エレメント」または「メラノサイト細胞特異的TRE」は、メラノサイト細胞特異的TREが機能することを可能にする宿主細胞、すなわち、標的細胞における機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。様々なメラノサイト細胞特異的TREが知られており、これらは、メラノサイト細胞に関連した細胞タンパク質(転写因子および/または共因子)に対して応答性であり、メラノサイト特異的プロモーターおよび/またはメラノサイト特異的エンハンサーの少なくとも一部を含む。様々な方法が、メラノサイト細胞特異的TREの活性を測定するために、および、従って、所与の細胞がメラノサイト細胞特異的TREを機能させることができるかどうかを明らかにするために本明細書中に記載される。本発明を実施する際に使用されるメラノサイト特異的TREの例には、チロシナーゼ遺伝子の5’隣接領域に由来するTRE、チロシナーゼ関連タンパク質−1遺伝子の5’隣接領域に由来するTRE、チロシナーゼ関連タンパク質−2遺伝子の5’隣接領域に由来するTRE、MART−1遺伝子の5’隣接領域に由来するTRE、または、メラノーマにおいて異常に発現する遺伝子の5’隣接領域に由来するTREが含まれるが、これらに限定されない。
別の態様において、本発明は、アデノウイルスの複製のために不可欠な遺伝子に、または、導入遺伝子に機能的に連結されたPRL−3遺伝子由来の転移性結腸ガン特異的TREを含むアデノウイルスベクターを提供する。本明細書中で使用される「PRL−3遺伝子由来の転移性結腸ガン特異的TRE」または「PRL−3TRE」は、PRL−3TREが機能することを可能にする宿主細胞、例えば、細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、より好ましくは、ヒト細胞、さらに一層より好ましくは、転移性結腸ガン細胞)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を選択的に増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。転移性結腸ガン特異的TREは、同じ遺伝子または異なる遺伝子に由来し得る1つまたは複数の調節配列(例えば、エンハンサー、プロモーターおよび転写因子結合部位など)を含むことができる。1つの好ましい態様において、PRL−3TREはPRL−3プロモーターを含む。PRL−3プロテインチロシンホスファターゼ遺伝子が転移性結腸ガンにおいて高レベルで特異的に発現することが見出されている(Saha et al.(2001)Science294:1343)。PRL−3遺伝子は、転移性結腸ガンのライブラリーにおける一群のアップレギュレーションされた遺伝子の1つとして最初に特定され、遺伝子発現の連続分析(SAGE)によって特定されたが、原発性ガンまたは前悪性腺腫においてではなく、転移物だけにおいて上昇していることが確認された。PRL−3転写調節配列を含む複製可能なアデノウイルスベクターがWO2004/009790に記載される。関係した配列の例が、PRL−3遺伝子についての翻訳開始コドンの上流側の0.6kb配列および1kb配列として示される(これらはWO2004/009790において配列番号1および配列番号2として特定される)。
別の態様において、本発明は、アデノウイルスの複製のために不可欠な遺伝子に、または、導入遺伝子に機能的に連結されたCRG−L2遺伝子由来の肝臓ガン特異的TREを含むアデノウイルスベクターを提供する。本明細書中で使用される「CRG−L2遺伝子由来の肝臓ガン特異的TRE」または「CRG−L2TRE」は、CRG−L2が機能することを可能にする宿主細胞、例えば、細胞(好ましくは、哺乳動物細胞、より好ましくは、ヒト細胞、さらに一層より好ましくは、肝細胞ガン細胞)などにおける機能的に連結されたポリヌクレオチド配列の転写を選択的に増大させるポリヌクレオチド配列(好ましくは、DNA配列)である。肝細胞ガン特異的TREは、同じ遺伝子または異なる遺伝子に由来し得る1つまたは複数の調節配列(例えば、エンハンサー、プロモーターおよび転写因子結合部位など)を含むことができる。1つの好ましい態様において、CRG−L2TREは、CRG−L2遺伝子についての翻訳開始コドンの上流側の0.8kb配列、または、その0.8kb配列に含有される0.7kb配列、または、米国仮特許出願第60/511,812号(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)に記載されるように、その0.8kb配列に由来するEcoRI〜NcoIフラグメントに由来し得る。
別の態様において、本発明は、アデノウイルスの複製のために不可欠な遺伝子に、または、導入遺伝子に機能的に連結されたEBV特異的な転写調節エレメント(TRE)を含むアデノウイルスベクターを提供する。1つの態様において、EBV特異的TREは、米国仮特許出願第60/423,203号(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)においてさらに記載されるように、LMP1遺伝子、LMP2A遺伝子またはLMP2B遺伝子についての翻訳開始コドンの上流側の配列に由来する。EBV特異的TREは、同じ遺伝子または異なる遺伝子に由来し得る1つまたは複数の調節配列(例えば、エンハンサー、プロモーターおよび転写因子結合部位など)を含むことができる。
さらに別の態様において、本発明は、アデノウイルスの複製のために不可欠な遺伝子に、または、導入遺伝子に機能的に連結された低酸素状態応答エレメント(「HRE」)を含むアデノウイルスベクターを提供する。HREは、転写複合体HIF−1または低酸素状態誘導因子−1(これは、血管内皮細胞増殖因子をはじめとするいくつかの遺伝子、および、エノラーゼ−1をはじめとする解糖系酵素をコードするいくつかの遺伝子の調節領域と相互作用する)についての結合部位を含む転写調節エレメントである。従って、1つの実施形態において、アデノウイルスベクターは、WO00/15820(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)においてさらに記載されるように、細胞状態特異的なTRE(例えば、HREなど)の転写制御下にアデノウイルス遺伝子(好ましくは、複製に不可欠なアデノウイルス遺伝子)を含む。
さらに別の態様において、本発明は、アデノウイルスの複製のために不可欠な遺伝子に、または、導入遺伝子に機能的に連結された「テロメラーゼプロモーター」または「TERTプロモーター」を含むアデノウイルスベクターを提供する。本明細書中で使用される用語「テロメラーゼプロモーター」または用語「TERTプロモーター」は、天然のTERTプロモーター、ならびに、その機能的なフラグメント、変異体および誘導体を示す。TERTプロモーターは全長または野生型のプロモーターである必要はない。当業者は、フラグメントをTERTプロモーターから得て、そのフラグメントを所望の活性について試験する方法を理解している。本発明のTERTプロモーターフラグメントは腫瘍細胞に対して選択的なプロモーター活性を有する。すなわち、本発明のTERTプロモーターフラグメントは、機能的に連結されたコード配列の選択的な発現を行わせる。1つの実施形態において、本発明のTERTプロモーターは哺乳動物TERTプロモーターである。別の実施形態において、哺乳動物TERTプロモーターはヒトTERT(hTERT)プロモーターである。本発明の組成物および方法において有用性が見出される例示的なTERTプロモーターについては、例えば、WO98/14593およびWO00/46355を参照のこと。
さらに別の態様において、本発明は、アデノウイルスの複製のために不可欠な遺伝子に、または、導入遺伝子に機能的に連結された「E2Fプロモーター」を含むアデノウイルスベクターを提供する。本明細書中で使用される用語「E2Fプロモーター」は、天然のE2Fプロモーター、ならびに、その機能的なフラグメント、変異体および誘導体を示す。E2Fプロモーターは全長または野生型のプロモーターである必要はない。当業者は、フラグメントをE2Fプロモーターから得て、そのフラグメントを所望の活性について試験する方法を理解している。本発明のE2Fプロモーターフラグメントは腫瘍細胞に対して選択的なプロモーター活性を有する。すなわち、本発明のE2Fプロモーターフラグメントは、機能的に連結されたコード配列の選択的な発現を行わせる。本明細書中で使用される用語「腫瘍選択的プロモーター活性」は、腫瘍細胞における本発明のプロモーターフラグメントのプロモーター活性が非腫瘍細胞タイプの場合よりも大きいことを意味する。E2F応答性プロモーターは少なくとも2つのE2F結合部位を有する。1つの実施形態において、E2F応答性プロモーターは哺乳動物E2Fプロモーターである。別の実施形態において、哺乳動物E2FプロモーターはヒトE2Fプロモーターである。例えば、E2FプロモーターはヒトE2F−1プロモーターであり得る。さらに、ヒトE2F−1プロモーターは、例えば、配列番号43に記載されるような配列を有するE2F−1プロモーターであり得る。E2Fプロモーターの数多くの例がこの分野では知られている(例えば、Parr et al.Nature Medicine1997:3(10)1145−1149,WO02/067861、米国特許出願公開第20010053352号およびWO98/13508)。E2F応答性プロモーターは典型的には、そのE2F部位の近くにおけるSpI部位および/またはATT7部位(これらは転写開始部位の近くに頻繁に位置する)、ならびに、認識可能なTATAボックスを有しないことなどの共通する特徴を互いに有する。E2F応答性プロモーターには、E2F−1プロモーター、ジヒドロ葉酸レダクターゼ(DHFR)プロモーター、DNAポリメラーゼA(DPA)プロモーター、c−mycプロモーターおよびB−mybプロモーターが含まれる。E2F−1プロモーターは、血清飢餓細胞において転写調節エレメントとして作用する4つのE2F部位を含有する。1つの実施形態において、E2F応答性プロモーターは少なくとも2つのE2F部位を有する。別の実施形態において、E2FプロモーターはアデノウイルスのE1a領域に機能的に連結される。さらなる実施形態において、E2FプロモーターはアデノウイルスのE1b領域に機能的に連結される。さらにさらなる実施形態において、E2FプロモーターはアデノウイルスのE4領域に機能的に連結される。
本発明の1つの実施形態において、本発明の組換えウイルスベクターはRb経路欠損細胞において選択的に複製し、Rb経路欠損細胞を溶解する。1つの実施形態において、本発明のE2Fプロモーターは哺乳動物E2Fプロモーターである。別の実施形態において、哺乳動物E2FプロモーターはヒトE2Fプロモーターであり、例えば、配列番号43を含むか、または、配列番号43から本質的にはなるヒトE2Fプロモーターである。本発明の実施形態には、下記の(a)〜(d)からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含むE2Fプロモーターを含むアデノウイルスベクターが含まれる:(a)配列番号43に示されるヌクレオチド配列;(b)配列番号43に示されるヌクレオチド配列のフラグメントで、腫瘍選択的プロモーター活性を有するフラグメント;(c)配列番号43に示されるヌクレオチド配列に対してその全長にわたって少なくとも90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上の%同一性を有するヌクレオチド配列で、腫瘍選択的プロモーター活性を有するヌクレオチド配列;および(d)配列番号43に示される配列に対してストリンジェントな条件のもとでハイブリダイゼーションする全長の相補体を有するヌクレオチド配列で、腫瘍選択的プロモーター活性を有するヌクレオチド配列。本発明の別の実施形態において、E2Fプロモーターは配列番号43のヌクレオチド7〜ヌクレオチド270を含む。本発明の別の実施形態において、E2Fプロモーターは、配列番号43のヌクレオチド75がCの代わりにTである配列番号43のヌクレオチド7〜ヌクレオチド270を含む。
他の実施形態において、本発明によるE2Fプロモーターは、下記の配列比較アルゴリズムの1つを使用して、または、目視検査によって測定されるように、最大の一致について比較およびアラインメントされたとき、配列番号43に示されるヌクレオチド配列に対して少なくとも80%、85%、87%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性を有する。1つの実施形態において、示された%配列同一性は、長さが少なくとも約50ヌクレオチドである、配列の一部の領域にわたって存在する。別の実施形態において、示された%配列同一性は、長さが少なくとも約100ヌクレオチドである領域にわたって存在する。別の実施形態において、示された%配列同一性は、長さが少なくとも約200ヌクレオチドである領域にわたって存在する。別の実施形態において、示された%配列同一性は配列の全長にわたって存在する。
E2F応答性プロモーターは全長または野生型のプロモーターである必要はなく、しかし、少なくとも3倍の腫瘍選択性、少なくとも5倍の腫瘍選択性、少なくとも10倍の腫瘍選択性、少なくとも20倍の腫瘍選択性、少なくとも30倍の腫瘍選択性、少なくとも50倍の腫瘍選択性、少なくとも100倍の腫瘍選択性、または、少なくとも300倍の腫瘍選択性さえも有するはずである。腫瘍選択性は、知られている技術を使用する数多くのアッセイによって、例えば、WO02/067861の実施例4において用いられる技術(例えば、RT−PCR)、または、選択された細胞タイプにおける複製の比較などによって明らかにすることができる。
理論によって拘束されないが、E2F応答性プロモーター(以降、E2Fプロモーターとして示されることがある)の選択性は、Rb経路欠損腫瘍細胞におけるE2Fプロモーター/トランス活性化因子の抑制に基づくことが報告されている。休止細胞において、E2Fは三成分複合体で腫瘍抑制因子タンパク質pRBに結合する。
タンパク質のウロキナーゼプラスミノーゲン活性化因子(uPA)、および、その細胞表面受容体であるウロキナーゼプラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)が、最も頻繁に出現する新生物の多くで発現しており、ガン転移における重要なタンパク質であるようである。両方のタンパク質は、乳ガン、結腸ガン、前立腺ガン、肝臓ガン、腎臓ガン、肺ガンおよび卵巣ガンにおいて関係している。uPAおよびuPARの転写を調節する配列エレメントが広範囲に研究されている(Riccio et al.(1985)Nucleic Acids Res.13:2759−2771;Cannio et al.(1991)Nucleic Acids Res.19:2303−2308;WO98/39464もまた参照のこと)。
(不可欠なAdコード領域に機能的に連結される異種TRE)
初期遺伝子の操作のために、Ad5のE1Aの転写開始部位がウイルスゲノムにおいて498位に存在し、E1AコードセグメントのATG開始部位が560位に存在する。この領域を、異種のTREを挿入するために使用することができる。図1はAd5の生来的なゲノム構成を示し、図2は生来的なAd5転写ユニットを示す。
初期遺伝子の操作のために、Ad5のE1Aの転写開始部位がウイルスゲノムにおいて498位に存在し、E1AコードセグメントのATG開始部位が560位に存在する。この領域を、異種のTREを挿入するために使用することができる。図1はAd5の生来的なゲノム構成を示し、図2は生来的なAd5転写ユニットを示す。
制限部位を、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いることによって導入することができ、この場合、用いられるプライマーはAd5ゲノムに限定され得るか、または、Ad5のゲノムDNAを有するプラスミドの一部分を伴い得る。例えば、pBR322が使用される場合、プライマーはpBR322骨格内のEcoRI部位およびAd5のnt1339でのXbaI部位を使用することができる。PCRを、領域の中心部における重なるプライマーにより、1つしか存在しない制限部位をもたらすヌクレオチド配列変化が導入される2工程で行うことによって、その部位における異種TREの挿入がもたらされ得る。
類似する方法もまた、異種のTREエレメントをE1Bに対する機能的な連結で挿入するために使用することができる。Ad5のE1Bプロモーターは、Sp1についての1つだけの高親和性の認識部位と、TATAボックスとからなる。この領域はAd5のnt1636からnt1701まで及ぶ。細胞特異的な異種TREをこの領域に挿入することによって、E1B遺伝子の細胞特異的な転写がもたらされ得る。E1Aを調節する細胞特異的な応答エレメントにより改変された左側領域を、E1Bを調節するために異種のTREを導入するためのテンプレートとして用いることによって、得られるアデノウイルスベクターは、E1AおよびE1Bの両方の発現のための細胞特異的な転写因子に対して依存性となる。一部の実施形態では、E1Bの19kDa領域の一部またはすべてが欠失される。
同様に、異種のTREを、その発現を細胞特異的にするためにE2遺伝子の上流側に挿入することができる。E2初期プロモーターはAd5において約27050〜27150に位置しており、主転写開始部位および副転写開始部位(後者はE2転写物の約5%を占める)、2つの非正統的TATAボックス、2つのE2F転写因子結合部位、ならびに、ATF転写因子結合部位からなる(E2プロモーターの構造の詳細な総説については、Swaminathan et al.,Curr.Topics in Micro.and Immunol.(1995)199(part 3):177−194を参照のこと)。
E2後期プロモーターは、反対鎖によってコードされる遺伝子のコード配列と重なっており、従って、遺伝子操作のために使用できない。しかしながら、E2初期プロモーターは、反対鎖上の33kDタンパク質をコードする配列とほんの数塩基対にわたって重なるだけである。特筆すべきことに、SpeI制限部位(Ad5の27082位)は上記33kDタンパク質についての停止コドンの一部であり、主E2初期転写開始部位およびTATA結合タンパク質部位を上流側の転写因子結合部位(E2FおよびATF)から都合良く分離する。従って、SpeI末端を有する異種TREのSpeI部位への挿入はAd5の内因性のE2初期プロモーターを破壊することになり、また、E2転写物の細胞特異的な発現を可能にするはずである。E4については、アデノウイルスゲノムの右側部分を使用しなければならない。E4転写開始部位がAd5については主としておよそnt35605にあり、TATAボックスがおよそnt35631にあり、ORFIの最初のAUG/CUGがおよそnt35532にある。Virtanen et al.(1984)J.Virol.51:822−831。上記方針のいずれかをそれ以外の遺伝子のために使用して、異種のTREを転写開始部位の上流側に導入することができる。異種のTREがE4領域に挿入された全長型アデノウイルスを構築するために、同時トランスフェクションおよび相同的組換えを、これらのタンパク質の合成における欠陥を補うためにE4のタンパク質をトランス作用で提供するW162細胞において行うことができる(Weinberg et al.(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.80:5383−5386)。
「E3領域」(これは「E3」と交換可能に使用される)は、この分野では十分に理解されている用語であり、E3遺伝子産物をコードするアデノウイルスゲノムの領域を意味する。E3領域は、例えば、Wold et al.(1995)Curr.Topics Microbiol.Immunol.199:237−274をはじめとする様々な刊行物に記載されている。E3領域の「部分」は、全体でないE3領域を意味し、そのため、ポリヌクレオチド欠失、ならびに、E3領域の1つまたは複数のポリペプチド産物をコードするポリヌクレオチドを包含する。図6、図7および図8を参照のこと。
E3領域を含有するアデノウイルス構築物を作製することができ、この場合、E3含有アデノウイルスプラスミド(例えば、BHGE3(Microbix Biosystems Inc.,Toronto))と、E3非含有アデノウイルスプラスミドとの間での相同的組換えが行われる。
あるいは、E3領域を含むアデノウイルスベクターを、E3領域を含有するアデノウイルスを生じさせるために相同的組換えを受けることができるアデノウイルス構築物またはアデノウイルスプラスミド構築物と一緒に細胞(例えば、293細胞)に導入することができる。この場合、E3含有アデノウイルスベクターおよびアデノウイルス構築物またはアデノウイルスプラスミド構築物はアデノウイルスの相補的領域を含有する。例えば、相同的組換えを可能にするような十分な配列重なりを伴って、1つが左側領域を含有し、他方が右側領域を含有する。
あるいは、本発明のE3含有アデノウイルスベクターは、標準的な組換え方法(例えば、制限ヌクレアーゼおよび/またはPCRを使用する方法)、化学合成、または、これらのいずれかの組合せを含む他の従来の方法を使用して構築することができる。さらに、E3領域の様々な部分の欠失体を、分子生物学の標準的な技術を使用して作製することができる。
一部の実施形態では、E3領域内にコードされるアデノウイルス死タンパク質(ADP)がアデノウイルスベクターにおいて維持される。ADP遺伝子(これは主要後期プロモーター(MLP)の制御下にある)は、宿主細胞の溶解を促進させることにおいて重要であるタンパク質(ADP)をコードするようである。Tollefson et al.(1996)J.Virol.70(4):2296;Tollefson et al.(1992)J.Virol.66(6):3633。従って、ADP遺伝子を含有するアデノウイルスベクターはアデノウイルスベクターをより強力にし、これにより、より効果的な処置および/またはより少ない投薬量要求を可能にし得る。
従って、1つの実施形態において、本発明は、アデノウイルス遺伝子が第1のTREの転写制御下にあり、ADPをコードするポリヌクレオチド配列が第2のTREエレメントの制御下にあり、かつ、好ましくは、前記アデノウイルス遺伝子が複製のために不可欠であるアデノウイルスベクターを提供する。ADPをコードするDNA配列およびADPのアミノ酸配列を公に入手することができる。簡単に記載すると、ADPコード配列が、この分野で知られている技術(例えば、PCRなど)を使用してAdから得られる。好ましくは、Yリーダー(これは、後期遺伝子を正しく発現させるための重要な配列である)もまた得られ、ADPコード配列に連結される。その後、ADPコード配列(Yリーダーを伴う配列、または、Yリーダーを伴わない配列)を、例えば、(ADPコード配列がMLPによって駆動される)E3領域において、アデノウイルスゲノムに導入することができる。ADPコード配列はまた、アデノウイルスゲノムの他の場所(例えば、E4領域など)に挿入することができる。あるいは、ADPコード配列を、別のウイルスTRE(これに限定されない)をはじめとする異なるタイプのTREに機能的に連結することができる。1つの実施形態において、本発明のベクターは、その生来的なTREに機能的に連結されたADPを有した。
(内部リボソーム進入部位)
2つ以上のタンパク質を1つのウイルス性ベクターまたは非ウイルス性ベクターから発現させるために、内部リボソーム進入部位(IRES)配列が、第2の遺伝子、第3の遺伝子、第4の遺伝子などの発現を行わせるために一般に使用される。本発明のアデノウイルスベクターは、2つ以上のコード配列の翻訳をつなぐ1つまたは複数の遺伝子間IRESエレメントを含むことができる。2つのアデノウイルスコード領域をつなぐIRESを含むアデノウイルスベクターは安定であり、IRESを含有しないベクターよりも良好な特異性を提供することができる。第2のTREではなく、遺伝子間IRESを含むアデノウイルスベクターは、さらなる遺伝子(例えば、治療的遺伝子)を含むためのベクター内のさらなる空間を提供することができる。IRESを含むアデノウイルスベクターの例が米国特許第6,692,736号に記載される(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)。本発明の1つの態様において、ウイルスベクターは少なくとも1つのIRESを多シストロン転写物内に含み、この場合、多シストロン転写物の産生が、異種の細胞タイプ特異的TRE、組織タイプ特異的TREまたは細胞状態特異的TREによって調節される。第2のアデノウイルスコード領域をIRESの制御下に含むアデノウイルスベクターについては、IRESの翻訳制御下にあるコード領域の内因性プロモーターを、内因性プロモーターが第2のコード領域の転写を妨害しないように欠失することが好ましい。第2のコード領域は、IRESが開始コドンを含有するならば、IRESと読み枠が一致していることが好ましい。開始コドン(例えば、ATGなど)がIRESに存在するならば、第2のコード配列の開始コドンが除かれ、かつ、IRESおよび第2のコード配列は読み枠が一致していることが好ましい。あるいは、IRESが開始コドンを含有しない場合、または、開始コドンがIRESから除かれる場合、第2のコード領域の開始コドンが使用される。1つの実施形態において、アデノウイルスベクターはアデノウイルスの不可欠な遺伝子(E1AおよびE1B)を異種TREの転写制御下に含み、IRESがE1AとE1Bとの間に挿入される。従って、E1AおよびE1Bはともに共通の転写制御を受け、E1Bコード領域の翻訳がIRESの存在によって得られる。1つの実施形態において、E1Aはその内因性プロモーターが欠失される。別の実施形態において、E1Aは内因性エンハンサーが欠失され、さらにさらなる実施形態において、E1Aはその内因性プロモーターが欠失され、かつ、E1Aエンハンサーが欠失される。別の実施形態において、E1Bはその内因性プロモーターが欠失される。さらにさらなる実施形態において、E1Bは、E1Bの19kDa領域の一部またはすべての欠失を有する。
2つ以上のタンパク質を1つのウイルス性ベクターまたは非ウイルス性ベクターから発現させるために、内部リボソーム進入部位(IRES)配列が、第2の遺伝子、第3の遺伝子、第4の遺伝子などの発現を行わせるために一般に使用される。本発明のアデノウイルスベクターは、2つ以上のコード配列の翻訳をつなぐ1つまたは複数の遺伝子間IRESエレメントを含むことができる。2つのアデノウイルスコード領域をつなぐIRESを含むアデノウイルスベクターは安定であり、IRESを含有しないベクターよりも良好な特異性を提供することができる。第2のTREではなく、遺伝子間IRESを含むアデノウイルスベクターは、さらなる遺伝子(例えば、治療的遺伝子)を含むためのベクター内のさらなる空間を提供することができる。IRESを含むアデノウイルスベクターの例が米国特許第6,692,736号に記載される(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)。本発明の1つの態様において、ウイルスベクターは少なくとも1つのIRESを多シストロン転写物内に含み、この場合、多シストロン転写物の産生が、異種の細胞タイプ特異的TRE、組織タイプ特異的TREまたは細胞状態特異的TREによって調節される。第2のアデノウイルスコード領域をIRESの制御下に含むアデノウイルスベクターについては、IRESの翻訳制御下にあるコード領域の内因性プロモーターを、内因性プロモーターが第2のコード領域の転写を妨害しないように欠失することが好ましい。第2のコード領域は、IRESが開始コドンを含有するならば、IRESと読み枠が一致していることが好ましい。開始コドン(例えば、ATGなど)がIRESに存在するならば、第2のコード配列の開始コドンが除かれ、かつ、IRESおよび第2のコード配列は読み枠が一致していることが好ましい。あるいは、IRESが開始コドンを含有しない場合、または、開始コドンがIRESから除かれる場合、第2のコード領域の開始コドンが使用される。1つの実施形態において、アデノウイルスベクターはアデノウイルスの不可欠な遺伝子(E1AおよびE1B)を異種TREの転写制御下に含み、IRESがE1AとE1Bとの間に挿入される。従って、E1AおよびE1Bはともに共通の転写制御を受け、E1Bコード領域の翻訳がIRESの存在によって得られる。1つの実施形態において、E1Aはその内因性プロモーターが欠失される。別の実施形態において、E1Aは内因性エンハンサーが欠失され、さらにさらなる実施形態において、E1Aはその内因性プロモーターが欠失され、かつ、E1Aエンハンサーが欠失される。別の実施形態において、E1Bはその内因性プロモーターが欠失される。さらにさらなる実施形態において、E1Bは、E1Bの19kDa領域の一部またはすべての欠失を有する。
IRESのベクター内への挿入が、制限酵素消化、連結およびPCR(これらに限定されない)を含む、この分野で知られて、また、本明細書中上記に記載される様々な方法および技術によって達成される。IRESのDNAコピーを、化学合成によって、または、例えば、ピコルナウイルスのIRESのcDNAコピーを作製することによって得ることができる。例えば、EMCVのIRESの記載については、Duke et al.(1995)J.Virol.66(3):1602−9を参照のこと。VEGFのIRESの記載については、Huez et al.(1998),Mol.Cell.Biol.18(11):6178−90を参照のこと。内部翻訳開始配列が、多シストロンmRNAにおける5’遠位側コード領域の上流側に位置するような部位においてベクターゲノムに挿入される。例えば、二シストロンのE1A−E1B mRNAの産生が異種TREの制御下にあるアデノウイルスベクターの1つの実施形態において、E1Bプロモーターが欠失または不活性化され、IRES配列がE1AとE1Bとの間に設置される。他の実施形態において、E1Bの19kDa領域の一部またはすべてが欠失される。カルジオウイルスおよびある種のアフトウイルスのIRES配列は、リボゾーム進入部位および翻訳開始部位の両方として役立つAUGコドンをIRESの3’末端に含有する。従って、このタイプのIRESは、IRESによってその翻訳が調節されるタンパク質の翻訳開始コドンの代わりに使用されるようにベクターに導入される。しかしながら、エンテロウイルス/ライノウイルスの種類のIRESでは、IRESの3’末端におけるAUGがリボゾーム進入のために使用されるだけであり、翻訳はその次の下流側のAUGコドンから開始される。従って、エンテロウイルス/ライノウイルスのIRESが下流側のコード領域の翻訳調節のためにベクターにおいて使用されるならば、下流側の遺伝子のAUG(または他の翻訳開始コドン)はベクター構築物において保持される。
別の実施形態において、IRESが、ポリAシグナルのすぐ上流側に存在しないアデノウイルスCDSの下流側に挿入された導入遺伝子に機能的に連結される。例えば、IRES導入遺伝子はリーダー配列内の最も下流側のAd CDSの後には挿入されない。例えば、IRES導入遺伝子カセットが下記のAd CDSの1つ(52/55K、pV、ペントン、pVIまたはヘキソン)に機能的に連結される。
多数のコード配列を、IRESを用いてつなぐことができる。1つの実施形態において、AdのCDSが第1の導入遺伝子に対する第1のIRESによって機能的に連結され、前記第1の導入遺伝子は第2の導入遺伝子に対する第2のIRESによって機能的に連結される。1つの実施形態において、第1および第2の導入遺伝子は同じタンパク質または異なるタンパク質をコードする。同じタンパク質の場合、導入遺伝子のうちの1つのコード配列が「再コード化」されることが好都合である。すなわち、同じアミノ酸をコードするために異なるコドンが使用される。これは、DNAレベルでの2つの導入遺伝子の間における相同性の量を低下させ、従って、2つの導入遺伝子の間での相同的組換えを低下または除去するために行われる。他の実施形態には、IRESによって機能的に連結された2つのアデノウイルスCDSが含まれる。これには、アデノウイルスDNA配列の欠失が伴う場合がある。例えば、同じリーダー領域に位置し、互いに隣接する2つのアデノウイルスCDSをIRESによって機能的に連結することができ、かつ、欠失がウイルスベクターの産生のために必要な他の配列またはエレメントを破壊しない限り、相補鎖に特に留意して、間に存在するAd配列の一部またはすべてを欠失することができる。欠失部分は、1ヌクレオチド〜5ヌクレオチド(nt)、6nt〜15nt、16nt〜25nt、26nt〜35nt、36nt〜40ntまたは40nt超であり得る。1つの実施形態において、第1の導入遺伝子CDSが、Ad CDSに対する第1のIRESによって機能的に連結され、第2のIRESが、前記Ad CDSに対する第2の導入遺伝子を機能的に連結する。他の実施形態には、Ad CDSの様々な組合せ、ならびに、IRESおよび/または自己プロセシング切断配列に機能的に連結されたAd CDSおよび導入遺伝子CDSの両方が含まれる。
多数のIRES配列をベクターにおいて使用するとき、2つのIRES配列は、相同的組換えの頻度を低下させるために、DNAレベルでの相同性最小限であるか、または、全くないことが好ましい。
(自己プロセシング切断部位または自己プロセシング切断配列)
本発明の別の態様において、「自己プロセシング切断部位」(例えば、2A様配列)が、2つのポリペプチドを1つのmRNAから発現させるために利用される。「自己プロセシング切断部位」または「自己プロセシング切断配列」は、翻訳されたとき、自己プロセシング切断部位を含むポリペプチドの迅速な分子内(シス)切断が生じて、異なった成熟型のタンパク質産物またはポリペプチド産物の発現をもたらすDNA配列またはアミノ酸配列として定義される。そのような「自己プロセシング切断部位」はまた、翻訳後プロセシング切断部位または翻訳時プロセシング切断部位(本明細書中では、2A部位、2A配列または2Aドメインによって例示される)と呼ばれることがある。本明細書中で使用される「自己プロセシングペプチド」は、翻訳されたとき、自己プロセシング切断部位を含むタンパク質またはポリペプチドの迅速な分子内(シス)切断を媒介して、異なった成熟型のタンパク質産物またはポリペプチド産物をもたらす、自己プロセシング切断部位または自己プロセシング切断配列をコードするDNA配列のペプチド発現産物として本明細書中では定義される。2A部位、2A配列または2Aドメインは、エステル連結の加水分解を促進し、それにより、異なった下流側の翻訳産物の合成が進行することを可能にする様式でポリペプチドを翻訳複合体から放出するためにリボソームの活性を調節することによって、翻訳作用を明らかにすることが報告されている(Donnelly et al.J Gen Virol.2001 May;82(Pt 5):1013−25)。あるいは、2A部位、2A配列または2Aドメインは、それ自身のC末端をシス作用で切断して、一次切断産物を生じさせることによって、「自己タンパク質分解」または「切断」を明らかにすることもまた報告されている(Furler;Palmenberg,Ann.Rev.Microbiol.44:603−623(1990))。
本発明の別の態様において、「自己プロセシング切断部位」(例えば、2A様配列)が、2つのポリペプチドを1つのmRNAから発現させるために利用される。「自己プロセシング切断部位」または「自己プロセシング切断配列」は、翻訳されたとき、自己プロセシング切断部位を含むポリペプチドの迅速な分子内(シス)切断が生じて、異なった成熟型のタンパク質産物またはポリペプチド産物の発現をもたらすDNA配列またはアミノ酸配列として定義される。そのような「自己プロセシング切断部位」はまた、翻訳後プロセシング切断部位または翻訳時プロセシング切断部位(本明細書中では、2A部位、2A配列または2Aドメインによって例示される)と呼ばれることがある。本明細書中で使用される「自己プロセシングペプチド」は、翻訳されたとき、自己プロセシング切断部位を含むタンパク質またはポリペプチドの迅速な分子内(シス)切断を媒介して、異なった成熟型のタンパク質産物またはポリペプチド産物をもたらす、自己プロセシング切断部位または自己プロセシング切断配列をコードするDNA配列のペプチド発現産物として本明細書中では定義される。2A部位、2A配列または2Aドメインは、エステル連結の加水分解を促進し、それにより、異なった下流側の翻訳産物の合成が進行することを可能にする様式でポリペプチドを翻訳複合体から放出するためにリボソームの活性を調節することによって、翻訳作用を明らかにすることが報告されている(Donnelly et al.J Gen Virol.2001 May;82(Pt 5):1013−25)。あるいは、2A部位、2A配列または2Aドメインは、それ自身のC末端をシス作用で切断して、一次切断産物を生じさせることによって、「自己タンパク質分解」または「切断」を明らかにすることもまた報告されている(Furler;Palmenberg,Ann.Rev.Microbiol.44:603−623(1990))。
機構は本発明の一部ではないが、2A様配列の活性は、ペプチド結合の形成を妨げるコドン間でのリボソーム跳躍を伴う場合がある(de Felipe et al.,Human Gene Therapy 11:1921−1931(2000);Donnelly et al.,J.Gen.Virol.82:1013−1025(2001);Donnelly et al.J Gen Virol.2001 May;82(Pt 5):1027−41);Szymczak et al.Nature Biotechnology 22:589−594 and 760(2004))。だが、このドメインがより自己分解酵素らしく作用することが考えられている(Ryan et al.Virol.173:35−45(1989))。口蹄疫病ウイルス(FMDV)の2Aコード領域が発現ベクターにクローン化され、標的細胞にトランスフェクションされた研究において、人工的なレポーターポリタンパク質の、FMDVの2Aによる切断が、コムギ胚芽溶解物およびトランスジェニックタバコ植物(Halpin et al.米国特許第5,846,767号、1998;Halpin et al.,Plant J 17:453−459,1999);Hs683ヒト神経膠腫細胞株(de Felipe et al.,Gene Therapy 6:198−208,1999)(以降、「de Felipe II」として示される);ウサギ網状赤血球溶解物およびヒトHTK−143細胞(Ryan et al.,EMBO J.13:928−933(1994));ならびに昆虫細胞(Roosien et al.,J.Gen.Virol.71:1703−1711,1990)において示された。異種ポリタンパク質の、FMDVの2Aにより媒介される切断が、IL−12(p40/p35のヘテロ二量体;Chaplin et al.,J.Interferon Cytokine Res.19:235−241,1999)について示されている。この参考文献では、トランスフェクションされたCOS−7細胞において、FMDVの2Aが、IL−12に関連した活性を有する生物学的に機能的なサブユニット(p40およびp35)へのp40−2A−p35ポリタンパク質の切断を媒介したことが明らかにされている。
FMDVの2A配列が、二シストロンベクター、三シストロンベクターおよび四シストロンベクターを構築するために、単独で、または、種々のIRES配列との組合せでレトロウイルスに組み込まれている。動物における2A媒介の遺伝子発現の効率が、FMDVの2A配列を介してつながれたa−シヌクレインおよびEGFPまたはCu/Znスーパーオキシドジスムターゼ(SOD−1)およびEGFPをコードする組換えアデノ関連ウイルス(AAV)ベクターを使用して、Furler et al.(Gene Ther.2001 Jun;8(11):864−73)によって明らかにされた。EGFPおよびa−シヌクレインが、対応するIRES型ベクターと比較して、2A配列を含むベクターから実質的に高いレベルで発現され、一方、SOD−1が匹敵するレベルまたはわずかに大きいレベルで発現された。Furlerはまた、2A配列が、2A含有AAVベクターをラットの黒質に注入した後、インビボでの二シストロン遺伝子の発現をもたらすことを明らかにした。Syzmczak et al.(Nature Biotechnology 22:589−594&760(2004))は、4つのコード領域が3つの2A配列を用いてつながれたレトロウイルスベクターを記載する。
本発明のために、自己プロセシング切断部位をコードするDNA配列が、エンテロウイルス、ライノウイルス、カルジオウイルス、アフトウイルスまたは口蹄疫病ウイルス(FMDV)(これらに限定されない)をはじめとするピコルナウイルスに由来するウイルス配列によって例示される。好ましい実施形態において、自己プロセシング切断部位をコードする配列はFMDVに由来する。自己プロセシング切断部位には、2Aおよび2A様の部位、配列またはドメイン(Donnelly et al.,J.Gen.Virol.82:1027−1041(2001))が含まれるが、これらに限定されない。
FMDVの2Aはポリタンパク質領域であり、これは、それ自身のC末端での1回の切断を行うようにFMDVゲノムにおいて機能する(従って、シス作用で機能する)。FMDVの2Aドメインは典型的には、長さが約19アミノ酸であることが報告されている:((LLNFDLLKLAGDVESNPGP(配列番号1);TLNFDLLKLAGDVESNPGP(配列番号2);Ryan et al.,J.Gen.Virol.72:2727−2732(1991))。しかしながら、14アミノ酸残基もの小さいオリゴペプチド((LLKLAGDVESNPGP(配列番号3))もまた、生来的なFMDVポリタンパク質プロセシングにおけるその役割と類似した様式で2AのC末端での切断を媒介することが示されている。2A配列の様々な変化が、ポリタンパク質の効率的なプロセシングを媒介するそれらの能力について研究されている(Donnelly et al.,J.Gen.Virol.82:1027−1041(2001))。様々な相同体および変化型2A配列が本発明の範囲に含まれ、これらには、配列番号1〜32として示される配列が含まれるが、これらに限定されない。
1つの実施形態において、本発明によるベクターに含まれるFMDVの2A配列は、配列番号1として示される配列を含むアミノ酸残基をコードする。あるいは、本発明によるベクターは、Donnelly et al.,J.Gen.Virol.82:1027−1041(2001)において議論されるような他の2A領域についてのアミノ酸残基をコードする場合があり、これらには、ピコルナウイルス、昆虫ウイルス、C型ロタウイルス、トリパノソーマ反復配列または細菌(Thermatoga maritima)に由来する2A様ドメインが含まれるが、これらに限定されない。
本発明では、自己プロセシング切断部位(例えば、2Aポリペプチドまたは2A様ポリペプチドなど)をコードする核酸配列変化体、および、親(生来的)ヌクレオチドのコドンに対してアミノ酸の1つまたは複数について異なるコドンを有する核酸コード配列の使用が意図される。そのような変化体は本発明によって特に意図および包含される。自己プロセシング切断ペプチドおよび自己プロセシングポリペプチドの様々な配列変化体が同様に本発明の範囲に含まれる。
本発明によれば、自己プロセシング切断ペプチドをコードする配列変化体、および、生来的配列に対する配列同一性が80%、85%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上である自己プロセシングポリペプチドそのものもまた包含される。
本発明の1つの実施形態において、自己プロセシング切断配列(例えば、2A配列または2A様配列)がアデノウイルスタンパク質コード領域および導入遺伝子に機能的に連結される。アデノウイルスタンパク質CDSを自己プロセシング切断部位の上流側に存在させ、導入遺伝子を下流側に存在させることができる。あるいは、導入遺伝子CDSを自己プロセシング切断部位の上流側に存在させ、アデノウイルスタンパク質CDSを下流側に存在させることができる。
多数のCDSを、自己プロセシング切断部位を用いてつなぐことができる。1つの実施形態において、Ad CDSが第1の導入遺伝子に対する自己プロセシング切断部位によって機能的に連結され、前記第1の導入遺伝子が第2の導入遺伝子に対する自己プロセシング切断部位によって機能的に連結される。1つの実施形態において、第1および第2の導入遺伝子は同じタンパク質または異なるタンパク質をコードする。同じタンパク質の場合、導入遺伝子のうちの1つのコード配列が「再コード化」されることが好都合である。すなわち、同じアミノ酸をコードするために異なるコドンが使用される。これは、DNAレベルでの2つの導入遺伝子の間における相同性の量を低下させ、従って、2つの導入遺伝子の間での相同的組換えを低下または除去するために行われる。他の実施形態には、自己プロセシング切断部位によって機能的に連結された2つのAd CDSが含まれる。これには、アデノウイルスDNA配列の欠失が伴う場合がある。例えば、同じリーダー領域に位置し、互いに隣接する2つのアデノウイルスCDSを自己プロセシング切断部位によって機能的に連結することができ、かつ、欠失がウイルスベクターの産生のために必要な他の配列またはエレメントを破壊しない限り、相補鎖に特に留意して、間に存在するAd配列の一部またはすべてを欠失することができる。欠失部分は、1ヌクレオチド〜5ヌクレオチド(nt)、6nt〜15nt、16nt〜25nt、26nt〜35nt、36nt〜40ntまたは40nt超であり得る。
1つの実施形態において、第1の導入遺伝子CDSが、Ad CDSに対する第1の自己プロセシング切断部位によって機能的に連結され、前記Ad CDSは、第2の導入遺伝子に対する第2の自己プロセシング切断部位によって機能的に連結される。他の実施形態には、Ad CDSの様々な組合せ、ならびに、IRESおよび/または自己プロセシング切断配列により機能的に連結されたAd CDSおよび導入遺伝子CDSの両方が含まれる。
2つ以上の自己プロセシング切断部位をベクターにおいて使用するとき、自己プロセシング切断部位は、相同的組換えの頻度を低下させるために、DNAレベルでの相同性最小限であるか、または、全くないことが好ましい。例えば、自己プロセシングペプチド配列は種々の起源に由来することができ、この場合、自己プロセシングペプチド配列についての多数のコード配列は最小限の相同性を有するか、または、相同性を全く有しない。他の実施形態において、自己プロセシングペプチド配列についてのコード配列が再コード化される。すなわち、異なるコドンが、自己プロセシングペプチド配列の同じアミノ酸をコードするために使用される。これは、2つ以上の自己プロセシングペプチドコード配列の間における相同性の量を低下させ、従って、2つの導入遺伝子の間での相同的組換えを低下または除去するために行われる。
自己プロセシングペプチド配列は、自己プロセシングペプチド配列をコードする配列が上流側CDSおよび下流側CDSと読み枠が一致して挿入されるとき、CDSに機能的に連結される。
(自己プロセシングペプチド配列の除去)
自己プロセシングペプチド(例えば、2A配列または2A様配列など)の使用に関連する1つの懸念は、発現したポリペプチドのC末端が、自己プロセシングペプチドに由来するアミノ酸(すなわち、2A由来のアミノ酸残基)を含有することである。これらのアミノ酸残基は宿主にとって「外来」であり、組換えタンパク質がインビボで発現されるか、あるいは、インビトロ発現またはエクスビボ発現の後でインビボに送達されるときには免疫応答を誘発する場合がある。加えて、除かれないならば、自己プロセシングペプチドに由来するアミノ酸残基がタンパク質の機能を妨害し、かつ/または、タンパク質の立体配座を変化させ、その結果、組換えタンパク質の最適でない発現レベルおよび/または低下した生物学的活性をもたらす場合がある。すなわち、適用に依存して、生じたタンパク質が2A由来のアミノ酸残基のすべてを含有しないことが好都合である場合がある。
自己プロセシングペプチド(例えば、2A配列または2A様配列など)の使用に関連する1つの懸念は、発現したポリペプチドのC末端が、自己プロセシングペプチドに由来するアミノ酸(すなわち、2A由来のアミノ酸残基)を含有することである。これらのアミノ酸残基は宿主にとって「外来」であり、組換えタンパク質がインビボで発現されるか、あるいは、インビトロ発現またはエクスビボ発現の後でインビボに送達されるときには免疫応答を誘発する場合がある。加えて、除かれないならば、自己プロセシングペプチドに由来するアミノ酸残基がタンパク質の機能を妨害し、かつ/または、タンパク質の立体配座を変化させ、その結果、組換えタンパク質の最適でない発現レベルおよび/または低下した生物学的活性をもたらす場合がある。すなわち、適用に依存して、生じたタンパク質が2A由来のアミノ酸残基のすべてを含有しないことが好都合である場合がある。
本発明は、さらなるタンパク質分解的切断部位が、発現したタンパク質産物に存在する自己プロセシング切断部位由来のアミノ酸残基を除去するための手段として、第1のタンパク質コード配列またはポリペプチドコード配列(第1または5’側のORF)と、自己プロセシング切断部位との間に提供されるように操作されたベクターを包含する。
さらなるタンパク質分解的切断部位の例が、内因性のズブチリシン様プロテアーゼ(例えば、フリンおよび他のセリンプロテアーゼなど)によって切断され得るコンセンサス配列RXK(R)R(配列番号33)を有するフリン切断部位である。米国特許出願第10/831304号の実施例6において示されるように、本発明者らは、第1の発現タンパク質のC末端における自己プロセシング性2Aのアミノ酸残基が、フリン切断部位RAKR(配列番号63)を第1のポリペプチドと自己プロセシング性2A配列との間に導入することによって効率的に除かれ得ることを明らかにしている。加えて、2A配列と、2A配列に隣接するフリン切断部位とを含有するプラスミドの使用は、2A配列だけを含有するプラスミドを使用して達成されるよりも高レベルのタンパク質発現をもたらしている。この改善は、米国特許出願第10/831304号(これは参考として本明細書中に特に組み込まれる)に記載されるように、2Aのアミノ酸残基がタンパク質のC末端から除かれたとき、より長い2A配列もしくは2A様配列または他の自己プロセシング配列が使用できるという点でさらなる利点を提供する。
本明細書中に詳述されるように、2Aペプチド配列は、翻訳プロセス時における免疫グロブリンの両方の鎖または他のタンパク質の生成を容易にする「切断」部位を提供する。1つの例示的な実施形態において、第1のタンパク質(例えば、免疫グロブリン重鎖)のC末端は、2A配列そのものに由来する約13個のアミノ酸残基を含有する。残留アミノ酸の数は、使用された2A配列に依存する。上記に示され、また、実施例において示されるように、フリン切断部位配列(例えば、RAKR(配列番号63))が第1のタンパク質と2A配列との間に挿入されているとき、2Aの残基が第1のタンパク質のC末端から除かれる。しかしながら、質量分析のデータは、RAKR−2A(配列番号63として開示されるRAKR)構築物から発現した第1のタンパク質のC末端が、フリン切断部位RAKR(配列番号63)に由来する2つのさらなるアミノ酸残基(RA)を含有することを示す。
1つの実施形態において、本発明は、これらの残留アミノ酸を除去するための方法、および、これらの残留アミノ酸を発現させるための組成物を提供する。これらのさらなるアミノ酸をタンパク質のC末端から除去することをもたらす数多くの新規な構築物が設計されている。フリンによる切断が、コンセンサス配列RXR(K)R(配列番号33)(式中、Xは任意のアミノ酸である)を有する切断部位のC末端で生じる。1つの態様において、本発明は、新たに露出した塩基性アミノ酸残基(RまたはK)を、カルボキシペプチダーゼ(CP)と呼ばれる一群の酵素(これには、カルボキシペプチダーゼD、EおよびH(CPD、CPE、CPH)が含まれるが、これらに限定されない)から選択される酵素の使用によってタンパク質のC末端から除去するための手段を提供する。CPはタンパク質のC末端における塩基性アミノ酸残基を除くことができるので、もっぱら塩基性アミノ酸(RまたはK)を含有するフリン切断部位(例えば、RKKR(配列番号64)、RKRR(配列番号65)、RRRR(配列番号67)など)に由来するすべてのアミノ酸残基をCPによって除くことができる。2A配列およびフリン切断部位を含有し、かつ、塩基性アミノ酸残基をC末端において有する一連の免疫グロブリン発現構築物が、切断および残基除去の効率を評価するために構築されている。例示的な構築物設計は下記の通りである:H鎖−フリン(例えば、RKKR(配列番号64)、RKRR(配列番号65)、RRKR(配列番号66)またはRRRR(配列番号67))−2A−L鎖またはL鎖−フリン(例えば、RKKR(配列番号64)、RKRR(配列番号65)、RRKR(配列番号66)またはRRRR(配列番号67))−2A−H鎖。
当業者には明らかであるように、塩基性アミノ酸残基(K)が免疫グロブリン重鎖(H鎖)のC末端に存在し(これにより、免疫グロブリン重鎖はカルボキシペプチダーゼによる切断を受けやすくなっている)、一方、免疫グロブリン軽鎖(L鎖)は非塩基性アミノ酸のCで終わっている。本発明の1つの好ましい実施形態において、フリン部位および2A配列を含む抗体発現構築物が提供され、この場合、免疫グロブリンL鎖は、翻訳後、さらなるフリンアミノ酸残基がカルボキシペプチダーゼにより切断されるように免疫グロブリンH鎖の5’側に存在する。
完全にヒト型の特徴を有する治療用のタンパク質、ポリペプチド、そのフラグメントまたはアナログを産生することは多くの場合に好都合である。これらの試薬は、異なる種に起源を有するタンパク質、ポリペプチド、そのフラグメントまたはアナログによって誘導される望ましくない免疫応答を回避する。自己プロセシングペプチドに由来するアミノ酸残基に対する可能性のある宿主免疫応答に対処するために、タンパク質分解的切断部位についてのコード配列を、自己プロセシングペプチド配列を発現したタンパク質またはポリペプチドから除くように、第1のタンパク質についてのコード配列と、自己プロセシングペプチドについてのコード配列との間に(この分野で知られている標準的な方法論を使用して)挿入することができる。
組換えDNA技術を使用して発現させることができるこの分野で知られている任意のさらなるタンパク質分解的切断部位を、本発明を実施する際に用いることができる。ポリペプチドまたはタンパク質をコードする配列と、自己プロセシング切断配列との間に挿入することができる例示的なさらなるタンパク質分解的切断部位には、下記が含まれるが、これらに限定されない:
a)フリンのコンセンサス配列またはコンセンサス部位:RXK(R)R(配列番号33);
b)第Xa因子の切断配列または切断部位:IE(D)GR(配列番号34);
c)シグナルペプチダーゼIの切断配列または切断部位:例えば、LAGFATVAQA(配列番号35);
および
d)トロンビンの切断配列または切断部位:LVPRGS(配列番号36)。
e)アデノウイルスのコンセンサスなプロテアーゼ配列またはプロテアーゼ部位(M,L,I)XGG/X(配列番号37)および(M,L,I)XGX/G(配列番号38)、Webster et al.J Gen Virol、70:3215−3223(1989);Weber,Curr Top Microbiol Immunol1991:227−235(1995)およびBalakirev et al.J of Virol76:6323−6331(2002)を参照のこと。
a)フリンのコンセンサス配列またはコンセンサス部位:RXK(R)R(配列番号33);
b)第Xa因子の切断配列または切断部位:IE(D)GR(配列番号34);
c)シグナルペプチダーゼIの切断配列または切断部位:例えば、LAGFATVAQA(配列番号35);
および
d)トロンビンの切断配列または切断部位:LVPRGS(配列番号36)。
e)アデノウイルスのコンセンサスなプロテアーゼ配列またはプロテアーゼ部位(M,L,I)XGG/X(配列番号37)および(M,L,I)XGX/G(配列番号38)、Webster et al.J Gen Virol、70:3215−3223(1989);Weber,Curr Top Microbiol Immunol1991:227−235(1995)およびBalakirev et al.J of Virol76:6323−6331(2002)を参照のこと。
アデノウイルスのプロテアーゼ配列またはプロテアーゼ部位の場合、本発明は、上記に示されたコンセンサスな配列に限定されることは意図されない。本発明では、任意のアデノウイルスプロテアーゼの使用が意図される。1つの実施形態において、アデノウイルスプロテアーゼは、アデノウイルスベクターゲノムが由来するのと同じアデノウイルス血清型に由来する。
(導入遺伝子)
本発明のベクターは1つまたは複数の導入遺伝子を含むことができる。このようにして、様々な遺伝的能力を標的細胞に導入することができる。1つの実施形態において、導入遺伝子は選択マーカーをコードする。別の実施形態において、導入遺伝子は細胞傷害性タンパク質をコードする。細胞傷害性タンパク質をコードする本発明のベクターは、特定の細胞を研究状況で排除するために、または、治療効果を達成するために使用することができる。例えば、特定の場合においては、細胞傷害性活性の割合を高めることによって治療効力の程度を高めることが望ましい場合がある。これは、細胞特異的な複製的細胞傷害性活性を1つまたは複数の代謝酵素(例えば、HSV−tk、ニトロレダクターゼ、5−フルオロシトシン(5−FC)を化学療法剤5−フルオロウラシル(5−FU)に代謝することができるチトクロームP450またはシトシンデアミナーゼ(CD)、カルボキシルエステラーゼ(CA)、デオキシシチジンキナーゼ(dCK)、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)、カルボキシペプチダーゼG2(CPG2;Niculescu−Duvaz et al.J Med Chem.2004 May 6;47(10):2651−2658)、チミジンホスホリラーゼ(TP)、チミジンキナーゼ(TK)あるいはキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(XGPRT)など)の発現と結びつけることによって達成することができる。このタイプの導入遺伝子はまた、バイスタンダー効果を与えるために使用することができる。
本発明のベクターは1つまたは複数の導入遺伝子を含むことができる。このようにして、様々な遺伝的能力を標的細胞に導入することができる。1つの実施形態において、導入遺伝子は選択マーカーをコードする。別の実施形態において、導入遺伝子は細胞傷害性タンパク質をコードする。細胞傷害性タンパク質をコードする本発明のベクターは、特定の細胞を研究状況で排除するために、または、治療効果を達成するために使用することができる。例えば、特定の場合においては、細胞傷害性活性の割合を高めることによって治療効力の程度を高めることが望ましい場合がある。これは、細胞特異的な複製的細胞傷害性活性を1つまたは複数の代謝酵素(例えば、HSV−tk、ニトロレダクターゼ、5−フルオロシトシン(5−FC)を化学療法剤5−フルオロウラシル(5−FU)に代謝することができるチトクロームP450またはシトシンデアミナーゼ(CD)、カルボキシルエステラーゼ(CA)、デオキシシチジンキナーゼ(dCK)、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)、カルボキシペプチダーゼG2(CPG2;Niculescu−Duvaz et al.J Med Chem.2004 May 6;47(10):2651−2658)、チミジンホスホリラーゼ(TP)、チミジンキナーゼ(TK)あるいはキサンチン−グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(XGPRT)など)の発現と結びつけることによって達成することができる。このタイプの導入遺伝子はまた、バイスタンダー効果を与えるために使用することができる。
本発明のベクターに導入することができるさらなる導入遺伝子には、アポトーシスを開始させることができる因子、アンチセンスまたはリゾザイム(これらは、他の可能性の中でも、細胞または病原体の増殖に不可欠なタンパク質(例えば、構造タンパク質、転写因子、ポリメラーゼなど)をコードするmRNAに向けられ得る)、ウイルスまたは他の病原体のタンパク質(この場合、病原体は細胞内で増殖する)、細胞傷害性タンパク質(例えば、ジフテリア、リシン、アブリンなどの鎖)、ヌクレアーゼ(例えば、RNase A)またはプロテアーゼ(例えば、トリプシン、パパイン、プロテイナーゼK、カルボキシペプチダーゼなど)の操作された細胞質変化体をコードする遺伝子、ケモカイン(例えば、MCP3αまたはMIP−1など)、ウイルス、細菌または哺乳動物細胞に由来する細孔形成タンパク質、融合誘導遺伝子、化学療法感作剤および放射線感作剤が含まれる。注目される他の遺伝子には、サイトカイン、抗原、膜貫通タンパク質などが含まれ、例えば、IL−1、IL−2、IL−4、IL−5、IL−6、IL−10、IL−12、IL−18またはflt3、GM−CSF、G−CSF、M−CSF、IFN−α、IFN−β、IFN−γ、TNF−α、TNF−β、TGF−α、TGF−β、NGF、MDA−7(メラノーマ分化関連遺伝子−7、mda−7/インターロイキン−24)などが含まれる。さらなる例には、前アポトーシス遺伝子、例えば、Fas、Bax、カスパーゼ、TRAIL、Fasリガンドおよび一酸化窒素シンターゼ(NOS)など;細胞融合を引き起こすか、または、細胞融合を促進させる融合遺伝子、例えば、V22およびVSVなど;腫瘍抑制遺伝子、例えば、p53、RB、p16、p17およびW9など;細胞周期に関連する遺伝子、および、抗血管形成タンパク質(例えば、エンドスタチンおよびアンギオスタチンなど)をコードする遺伝子が含まれる。
特定の遺伝子改変のための他の機会には、T細胞、例えば、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)などが含まれ、この場合、TILは、例えば、拡大を高めるために、細胞毒性を高めるために、増殖阻害に対する応答を低下させるために、リンホカインの発現を高めるために改変することができる。特定の表面膜タンパク質(例えば、B7、SV40T抗原変異体など)の発現を提供することによって標的細胞の脆弱性を高めることもまた望まれる場合がある。
関連性のある任意の遺伝子またはコード配列を本発明の実施において使用することができるが、特定の遺伝子またはそのフラグメントが特に好適である。例えば、免疫原性ポリペプチド、毒素、免疫毒素およびサイトカインをコードするコード領域が本発明の実施において有用である。これらのコード領域には、本明細書中上記のコード領域が含まれ、また、さらなるコード領域には、下記のものをコードするコード領域が含まれる:免疫細胞との相互作用を刺激するタンパク質、例えば、B7、CD28、MHCクラスI、MHCクラスII、種々のTAP、腫瘍関連抗原、例えば、下記に由来する免疫原性配列:MART−1、gp100(pmel−17)、チロシナーゼ、チロシナーゼ関連タンパク質1、チロシナーゼ関連タンパク質2、メラノサイト刺激ホルモン受容体、MAGE1、MAGE2、MAGE3、MAGE12、BAGE、GAGE、NY−ESO−1、カテニン、MUM−1、CDK−4、カスパーゼ8、KIA0205、HLA−A2R170、a−フェトタンパク質、テロメラーゼ触媒タンパク質、G−250、MUC−1、ガン胎児性タンパク質、p53、Her2/neu、トリオースリン酸イソメラーゼ、CDC−27、LDLR−FUT、テロメラーゼ逆転写酵素、PSMA、阻害性シグナルを遮断する抗体のcDNA(CTLA4遮断)、ケモカイン(MIP1、MIP3、CCR7リガンドおよびカルレチクリンなど)、抗血管形成遺伝子(METH−1、METH−2、TrpRSフラグメントをコードする遺伝子が含まれるが、これらに限定されない)、プロリフェリン関連タンパク質、プロラクチンフラグメント、PEDF、バソスタチン、細胞外マトリックスタンパク質および増殖因子/サイトカインインヒビターの様々なフラグメント、細胞外マトリックスタンパク質の様々なフラグメント(アンギオスタチン、エンドスタチン、キニノスタチン、フィブリノーゲン−Eフラグメント、トロンボスポンジン、ツムスタチン、カンスタチン、レスチンが含まれるが、これらに限定されない)、増殖因子/サイトカインインヒビター(VEGF/VEGFRアンタゴニスト、sFlt−1、sFlk、SNRR1、マウスFlt3リガンド(mFLT3L)、アンギオポイエチン/tieアンタゴニスト、sTie−2が含まれるが、これらに限定されない)、ケモカイン(IP−10、PF−4、Gro−β、IFN−γ(Mig)、IFN、FGF/FGFRアンタゴニスト(sFGFR)、エフリン/Ephアンタゴニスト(sEphB4およびセフリンB2)、PDGF、TGFおよびIGF−1など。本発明の実施における使用のために好適な遺伝子は、酵素(例えば、ウレアーゼ、レニン、トロンビン、メタロプロテアーゼ、一酸化窒素シンターゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、および、当業者に知られている他の酵素など)、酵素インヒビター(例えば、α1−アンチトリプシン、アンチトロンビンIII、細胞プロテアーゼインヒビターまたはウイルスプロテアーゼインヒビター、プラスミノーゲン活性化因子インヒビター−1、メタロプロテアーゼの組織インヒビターなど)、嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンス調節因子(CFTR)タンパク質、インスリン、ジストロフィン、あるいは、クラスIもしくはクラスIIの主要組織適合性複合体(MHC)抗原をコードすることができる。対応する遺伝子の発現を変化/調節することができるポリペプチドをコードする遺伝子、細菌、寄生虫またはウイルスの感染またはその発達を阻害することができるポリペプチド(例えば、生来的タンパク質の作用を競合によって阻害する抗原性ポリペプチド、抗原性エピトープおよびトランスドミナントタンパク質変化体)、アポトーシス誘導因子またはアポトーシスインヒビター(例えば、Bax、Bcl2、BclX、および、当業者に知られている他のもの)、細胞増殖抑制因子(例えば、p21、p16、Rbなど)、アポリポタンパク質(例えば、ApoAI、ApoAIV、ApoEなど)、酸素ラジカルスカベンジャー、抗腫瘍作用を有するポリペプチド、抗体、毒素、免疫毒素、マーカー(例えば、β−ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼなど)、あるいは、臨床的状態の処置または防止のために有用であるとしてこの分野で認識される注目される任意の他の遺伝子もまた有用である。さらなる導入遺伝子には、細胞分裂またはシグナル伝達を阻害するポリペプチド、腫瘍抑制因子タンパク質(例えば、p53、Rb、p73など)、宿主の免疫系を活性化するポリペプチド、腫瘍関連抗原(例えば、MUC−1、BRCA−1、HPVの初期抗原または後期抗原(例えば、E6、E7、L1、L2など))を場合によりサイトカインの組合せでコードする導入遺伝子が含まれる。
TRAILは、広範囲の様々な形質転換された細胞株においてアポトーシスを誘導することが示されている(Jeremias I et al,Eur J Immunol1998,28:143−152およびWalczak H et al.,Nat Med1999,5:157−163)。TRAILの生理学的役割は先天性免疫応答および養子免疫応答(ウイルス感染細胞および形質転換細胞のNK細胞調節およびT細胞調節)の両方に関わることであるようである。TRAILの発現は広範囲にわたるが、正常な細胞は、アポトーシスのシグナル伝達応答を和らげる細胞内タンパク質(bcl−2、種々のIAP、FLIPなど)の発現のためであると主張されているが、TRAIL誘導のアポトーシスに対して抵抗性であるようである。
TRAILの抗腫瘍特異性の正確な分子的機構は現在依然として不明であるが、TRAILの数多くの特徴が文献に記載されており、また、アデノウイルスによるTRAILの後期発現が細胞殺傷を高めるに違いないことを示唆するために、TRIALが、注目される導入遺伝子として選ばれた。E1Aが、TRAILによる殺傷を高めることができるとして記載されている(E1AおよびTRAIL:Routes et al.,J Immunol.2000 Oct 15;165(8):4522−7);E1Bの19Kタンパク質および55Kタンパク質は報告によれば、TRAILの作用を低下させる(E1B 19KおよびTRAIL:Routes et al.,J Immunol.2000 Oct 15;165(8):4522−7;抗アポトーシス活性:Tollefson et al.,J Virol.2001 Oct;75(19):8875−87);E3:10.4Kおよび14.5K(RID)は、リソソームにおけるそれらの分解を誘導することによって細胞表面上のFAS受容体およびTRAIL受容体を除く(RID、FASおよびTRAIL:Tollefson et al.,Nature.1998 Apr 16;392(6677):726−30;Shisler et al.,J Virol.1997 Nov;71(11):8299−306;Lichtenstein et al.,J Virol.2002 Nov;76(22):11329−42;Tollefson et al.,J Virol.2001;E3:14.7Kは、TNF、FasおよびTRAILによるアポトーシスを阻害し、カスパーゼ8に結合する(E3 14.7KおよびTRAIL:Chen et al.,J Biol.Chem.1998 Mar 6;273(10):5815−20およびTollefson et al.,J Virol.2001);E3:6.7KはTRAILによるアポトーシスを妨げ、ERのCa恒常性を維持する(E3 6.7KおよびTRAIL/ER Ca2++恒常性:Benedict et al.,J Biol.Chem.2001 Feb 2;276(5):3270−8およびアデノウイルスのE3−6.7Kタンパク質/小胞体での局在化:Wilson−Rawls et al.,Virology.1993 Jul;195(1):6−15)。
本発明はさらに、2つ以上の導入遺伝子を、相乗的、相補的および/または非重複的な毒性および作用方法と組み合わせることを含む。まとめると、本発明は、導入遺伝子コード領域をウイルスベクターゲノムの特定の領域に挿入するための様々な方法を提供する。これらの方法では、Ad遺伝子の発現のための知られているウイルス転写エレメントおよび機構が利用され、かつ、さらなるプロモーターが必要でなく、また、調節シグナルはより小さいDNAフラグメントを包含するので、Adゲノムに挿入される導入遺伝子発現のためのDNA配列のサイズが小さくされ、かつ、導入遺伝子の時間的調節における柔軟度が提供され(例えば、感染の初期段階対後期段階;感染の初期段階対中間段階)、かつ、発現した導入遺伝子の量を調節するための技術が提供される。例えば、より多くの量の導入遺伝子を、通常の場合に高レベルで発現される転写物に導入遺伝子を挿入することによって、かつ/または、高効率のスプライスアクセプター部位を導入遺伝子コード領域に機能的に連結することによって発現させることができる。発現レベルはまた、調節シグナルがそのコンセンサスな配列に対してどのくらい近いかによって影響を受ける。様々な変化を、所望するように発現を細かく調節するために行うことができる。
本発明のアデノウイルスベクターを設計することにおいて、導入遺伝子の生物学的活性が考慮される。例えば、一部の場合において、導入遺伝子は、導入遺伝子が(ウイルスDNAの複製の後の)感染の後期段階において発現されるだけであるか、または、(ウイルスDNAの複製の後の)感染の後期段階で主に発現されるようにベクターに挿入することが好都合である。例えば、導入遺伝子を、本明細書中においてさらに記載されるように、L3に挿入することができる。一部の導入遺伝子については、導入遺伝子をウイルスの生活環の初期で発現させることが好ましい場合がある。そのような場合、導入遺伝子は、初期領域のいずれか(例えば、E3)に、または、上流側のL1領域に挿入することができる。
(治療的方法)
本発明のベクターの効果的な量が、下記の1つまたは複数を含むことができる医薬的に許容され得る賦形剤における組成物として哺乳動物(例えば、ヒト)に投与される:生理的食塩水溶液、好適な緩衝剤、保存剤および安定化剤など。本発明のベクターは、好適な薬剤(例えば、制吐剤など)との併用で投与することができる。効果的な量は、臨床的効能を含めて、有益な結果または所望される結果を達成するために十分な量である。効果的な量を1回または複数回の投与または服用で投与することができる。本発明の目的のために、ベクターの効果的な量は、疾患状態の進行を緩和、改善、安定化、逆転、鈍化または遅延させるために、あるいは、疾患の1つまたは複数の症状を軽減するために十分な量である。与えられる量は、個体の状態、疾患の程度、投与経路、投薬回数、および、所望される目的によって決定される。
本発明のベクターの効果的な量が、下記の1つまたは複数を含むことができる医薬的に許容され得る賦形剤における組成物として哺乳動物(例えば、ヒト)に投与される:生理的食塩水溶液、好適な緩衝剤、保存剤および安定化剤など。本発明のベクターは、好適な薬剤(例えば、制吐剤など)との併用で投与することができる。効果的な量は、臨床的効能を含めて、有益な結果または所望される結果を達成するために十分な量である。効果的な量を1回または複数回の投与または服用で投与することができる。本発明の目的のために、ベクターの効果的な量は、疾患状態の進行を緩和、改善、安定化、逆転、鈍化または遅延させるために、あるいは、疾患の1つまたは複数の症状を軽減するために十分な量である。与えられる量は、個体の状態、疾患の程度、投与経路、投薬回数、および、所望される目的によって決定される。
本発明のベクターの送達は、多くの場合、部位特異的注射または静脈内注射のいずれかによって達成される。ベクターの部位特異的注射には、例えば、腫瘍内への注射、ならびに、腹腔内注射、胸膜内注射、クモ膜下注射、動脈内注射、皮下注射、皮内注射、筋肉内注射または局所的適用が含まれ得る。これらの方法は、ベクターを単独で使用するか、または、ベクターおよび化学療法剤の組合せを使用する処置において容易に受け入れられる。本発明ではまた、対象から得られた細胞にエクスビボで感染させるためのベクターの使用が意図される。例えば、細胞が哺乳動物から単離される。単離された細胞は腫瘍細胞および非腫瘍細胞の混合物を含有する場合がある。細胞に、複製可能であるウイルスを感染させ、ウイルスが腫瘍細胞において特異的に複製する。従って、腫瘍細胞が排除され、そして、所望されるならば、残っている非腫瘍細胞を同じ哺乳動物に戻すことができ、または、所望されるならば、異なる哺乳動物に投与することができる。
パッケージングされたアデノウイルスとして使用されるならば、アデノウイルスベクターは約104個〜約1014個の用量で適切な生理学的に許容され得るキャリアにおいて投与することができる。ポリヌクレオチド構築物として投与されるならば(すなわち、ウイルスとしてパッケージングされていないならば)、約0.01 g〜約100 gのアデノウイルスベクターを投与することができる。投与される正確な投薬量は、患者の年齢、体重および性別、ならびに、処置されている腫瘍のサイズおよび重篤度を含む様々な要因に依存する。アデノウイルスベクターを、意図された使用および宿主の免疫応答能に依存して1回または複数回投与することができ、また、多数の同時注射として投与することもできる。免疫応答が望ましくないならば、免疫応答を、様々な免疫抑制剤を用いることによって、または、強い免疫応答を伴うことなく反復投与を可能にするようにアデノウイルス抗体を血液から除く免疫吸着手法(例えば、免疫アフェレーシス)などの技術を用いることによって弱めることができる。別のウイルス形態(例えば、HSVなど)としてパッケージングされるならば、投与される量は、その特定のウイルスに関する標準的な知識(これは、例えば、発表された文献から容易に得ることができる)に基づいており、また、経験的に決定することができる。
1つの実施形態において、宿主生物はヒト患者である。ヒト患者については、治療的なコード領域がベクターに含められるならば、その治療的なコード領域はヒト起源であり得る。だが、遺伝子が有害な免疫反応を被投与者において生じさせないならば、大きい相同性およびヒトにおける生物学的に同一または同等な機能を示す近縁種の遺伝子を使用することができる。核酸配列または治療的遺伝子の治療性な量は、所望される結果を達成するために必要な投薬量において、また、所望される結果を達成するために必要な期間にわたって効果的な量である。この量は、対象の性別、年齢および体重など(これらに限定されない)を含む様々な要因に依存して変化し得る。
本発明の実施形態には、米国特許出願公開第20030068307号に詳しく記載されるように、本発明のガン特異的ベクターと、第2の抗生物治療(これには、放射線、抗新生物剤または化学療法剤の投与などが含まれ得る)との組合せを、新生物を有する個体に施すための方法が含まれる。ガン特異的ベクターおよび化学療法剤を同時または連続的に投与することができ、連続投与については様々な時間間隔で投与することができる。一部の実施形態において、効果的な量のベクターおよび効果的な量の少なくとも1つの抗新生物剤または化学療法剤が賦形剤および/または緩衝剤の好適な溶液と一緒にされ、本明細書中に列挙された方法またはこの分野で知られている方法のいずれかによって同じ溶液から同時に投与される。これは、化学療法剤がベクター自体の実現可能性および/または活性を損なわないときに適用することができる。
2つ以上の化学療法剤が投与される場合、これらの薬剤は同じ組成物において一緒に投与することができ、または、任意の順序で連続して投与することができ、あるいは、異なる組成物において同時に投与することができる。これらの薬剤が連続して投与されるならば、投与はさらに時間遅延を含むことができる。連続投与は任意の順序が可能であり、それによれば、効果的な量のベクターを最初に投与し、その後、効果的な量の化学療法剤を投与することを包含する。ガン特異的ベクターおよび化学療法剤の投与の間隔は、少なくとも数分、数時間または数日(あるいは、数分未満、数時間未満または数日未満)の単位であり得る。連続投与はまた、選ばれた抗新生物剤を投与し、その後、ベクターを投与することを包含する。投与間隔は、少なくとも数分、数時間または数日(あるいは、数分未満、数時間未満または数日未満)の単位であり得る。
上記方法を施すことにはまた、特に個体の応答および個体の疾患の特徴に依存する、ガン特異的ベクターおよび化学療法剤の反復した服用またはクールが含まれ得る。反復した服用を、最初の処置クールの直後に(すなわち、1日以内に)、あるいは、腫瘍成長の抑制を達成および/または維持するために、数日、数週間または数ヶ月の間隔の後で着手することができる。上記方法による特定の処置クール(例えば、組み合わされたガン特異的ベクターおよび化学療法剤)に続いて、後で、放射線およびガン特異的ベクターの混合治療を続けることができる。
抗新生物(化学療法)剤には、化学療法剤の主要な種類のそれぞれに由来する薬剤が含まれ、それらには、アルキル化剤、アルカロイド、代謝拮抗剤、抗腫瘍抗生物質、ニトロソウレア剤、ホルモンアゴニスト/アンタゴニストおよびアナログ、免疫調節剤、光増感剤、ならびに酵素などが含まれるが、これらに限定されない。一部の実施形態において、抗新生物剤は、アルカロイド、代謝拮抗剤、抗生物質またはアルキル化剤である。特定の実施形態において、抗新生物剤には、例えば、チオテパ、インターフェロンα−2aおよびM−VAC組合せ(メトトレキサート−ビンブラスチン、ドキソルビシン、シクロホスファミド)が含まれる。好ましい抗新生物剤には、例えば、5−フルオロウラシル、シスプラチン、5−アザシチジンおよびゲムシタビンが含まれる。特に好ましい実施形態には、5−フルオロウラシル、ゲムシタビン、ドキソルビシン、ミロキサントロン、マイトマイシン、ダカルバジン、カルムスチン、ビンブラスチン、ロムスチン、タモキシフェン、ドセタキセル、パクリタキセルまたはシスプラチンが含まれるが、これらに限定されない。化学療法剤の具体的な選択は、特に、処置される疾患の特徴に依存する。このような特徴には、腫瘍の場所、疾患の段階、および、存在するならば、以前の処置に対する個体の応答が含まれるが、これらに限定されない。
特定のガン特異的ベクターとの組合せでの1つの抗新生物剤の使用に加えて、本発明ではまた、ガン特異的ベクターとの併用での2つ以上の薬剤の使用が含まれる。新生物を処置するために使用されるときの抗新生物剤の組合せは、混合化学療法と多くの場合には呼ばれ、多くの場合、個体のガンの特徴に依存して手術および/または放射線をも含む場合がある併用モダリティー処置の一部である。本発明の組み合わされたガン特異的ベクター/化学療法もまた、併用モダリティー処置プログラムの一部として使用され得ることが意図される。
抗新生物剤を投与するための様々な送達方法があり、これらはこの分野では広く知られており、これらには、経口投与および非経口投与が含まれる。非常に多数の抗新生物剤についての経口投与には、低い生物利用能、消化管の刺激、および、薬物の複雑な組合せを忘れずに投与しなければならないことをはじめとする数多くの欠点がある。筋肉内注射および皮下注射は組織に対する刺激または損傷を引き起こすことが多いので、抗新生物剤の非経口投与の大部分は静脈内である。非経口注射の局所的変法には、動脈内注射、嚢内注射、腫瘍内注射、クモ膜下注射、胸膜内注射、腹腔内注射および腔内注射が含まれる。
化学療法剤についての送達方法には、静脈内方法、非経口方法および腹腔内方法、ならびに、経口投与が含まれる。静脈内方法にはまた、四肢の静脈を介する方法、ならびに、より部位特異的な送達(例えば、門脈内への静脈内滴注など)が含まれる。他の非経口送達方法には、抗新生物剤の直接的な注入(例えば、皮下、腔内または腫瘍内)が含まれる。
特定の処置様式の効力の評価を、この分野で知られている様々な技術のいずれかによって明らかにすることができ、これらには、診断的方法、例えば、画像化技術、血清腫瘍マーカーの分析、生検、腫瘍関連症状の存在、非存在または改善などが含まれる。所与の処置様式は、効力を最大にするために適すように改変され得ることが理解される。
本発明のさらなる態様において、本発明の組換えウイルスベクターおよび/または組換えウイルス粒子と、医薬的に許容され得るキャリアとを含む医薬組成物が提供される。そのような組成物は、効果的な量の本発明のガン特異的ベクターおよび/またはガン特異的ウイルス粒子を医薬的に許容され得るキャリアにおいて含んでおり、単位投薬形態物、無菌の非経口用の溶液または懸濁物、無菌の非腸管外溶液または経口用の溶液もしくは懸濁物、水中油型または油中水型のエマルションなどでの個体への局所投与または全身投与のために好適である。非経口薬物送達および経口薬物送達のための様々な配合物がこの分野で知られている。組成物はまた、本発明のガン特異的ベクターまたはガン特異的粒子の凍結乾燥形態および/または再構成形態が含まれる。許容され得る医薬用キャリアは、例えば、生理的食塩水溶液、硫酸プロタミン(Elkins−Sinn,Inc.,Cherry Hill,N.J.)水、水性緩衝剤(例えば、リン酸塩緩衝液およびTris緩衝液など)、または、ポリブレン(Sigma Chemical,St.Louis MO)およびリン酸塩緩衝化生理的食塩水およびスクロースである。好適な医薬用キャリアの選択は、本明細書中に含まれる教示から当業者には明らかであると考えられる。これらの溶液は無菌であり、かつ、一般には、所望されるガン特異的ベクターのほかには粒状物を含有しない。組成物は、生理学的条件に近づけるために要求されるような医薬的に許容され得る補助物質、例えば、pH調節剤および緩衝化剤、毒性調節剤など(例えば、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、乳酸ナトリウムなど)を含有することができる。細胞によるガン特異的ベクターの取り込みを高める賦形剤を含めることができる。
下記の実施例は、本発明の実施方法および使用方法の完全な開示および説明を当業者に提供するように示され、本発明者らが本発明者らの発明として見なすものの範囲を限定することは意図されず、また、下記の実験が、行われた実験のすべてまたは行われた実験のみであることを表すことも意図されない。様々な努力が、使用された数字(例えば、量、温度など)に関して正確性を確保するためになされているが、ある程度の実験誤差およびずれを考慮しなければならない。別途示されない限り、部は重量部であり、分子量は重量平均分子量であり、温度は摂氏度であり、圧力は大気圧または大気圧付近である。
本明細書に引用されるすべての刊行物および特許出願は、あたかもそれぞれの個々の刊行物または特許出願が参考として組み込まれることが具体的かつ個々に示されていたかのように、参考として本明細書中に組み込まれる。
本発明は、発明を実施するための好適な態様を構成するために、本発明者らによって見出されるか、または、本発明者らによって提案される特定の実施形態に関して記載されている。数多くの改変および変化が、本発明の意図された範囲から逸脱することなく、例示された特定の実施形態においてなされ得ることが、本開示に照らして当業者によって理解される。例えば、コドン縮重性のために、様々な変化を、タンパク質配列に影響を及ぼすことなく、基礎となるDNA配列において行うことができる。さらに、生物学的な機能的等価性を考慮することにより、様々な変化を、種類または量において生物学的作用に影響を及ぼすことなく、タンパク質構造において行うことができる。そのような改変のすべてが、好ましい実施形態の範囲に含まれることが意図される。
本発明の方法および組成物は様々な実施形態の形態で組み込むことができ、そのうちの少数のみが本明細書中に開示されることが理解される。様々な他の実施形態が存在し、かつ、本発明の精神から逸脱しないことが当業者には明らかである。従って、記載されている実施形態は例示であり、限定であるとして解釈すべきではない。
下記の実施例は例示として提供され、限定として提供されない。下記の実施例において、分岐点+スプライスアクセプター配列の配列は、
(実施例1:Adベクターの構築および導入遺伝子をコードするAdベクタービリオンの増殖)
下記の実施例は、アデノウイルスベクターゲノムの一部またはアデノウイルスベクターゲノムの全体のいずれかと、挿入された導入遺伝子とを含有するベクターにおいて少なくとも1つの導入遺伝子を挿入することを記載する。ベクターがアデノウイルスベクターゲノムの全体および挿入された導入遺伝子をコードする場合、標準的な技術を使用して、ベクターはアデノウイルスのプロデューサー細胞株にトランスフェクションされ、ウイルスがパッケージングされる。トランスフェクションの前に、ベクターは、ウイルスベクターのゲノムの内部を切断しないが、ベクター(例えば、プラスミド)の骨格を切断する制限酵素により消化することができる。
下記の実施例は、アデノウイルスベクターゲノムの一部またはアデノウイルスベクターゲノムの全体のいずれかと、挿入された導入遺伝子とを含有するベクターにおいて少なくとも1つの導入遺伝子を挿入することを記載する。ベクターがアデノウイルスベクターゲノムの全体および挿入された導入遺伝子をコードする場合、標準的な技術を使用して、ベクターはアデノウイルスのプロデューサー細胞株にトランスフェクションされ、ウイルスがパッケージングされる。トランスフェクションの前に、ベクターは、ウイルスベクターのゲノムの内部を切断しないが、ベクター(例えば、プラスミド)の骨格を切断する制限酵素により消化することができる。
あるいは、導入遺伝子が、ウイルスゲノムの一部を含有するベクターに挿入される。この場合、ウイルスゲノムの一部を含有するベクターの一部分が、ウイルスベクターゲノムの残り部分を含有するベクターにクローン化される。従って、完全なウイルスベクターをコードするベクターが作製される。次いで、完全なウイルスベクターゲノムがプロデューサー細胞株にトランスフェクションされ、ウイルスがパッケージングされる。別の方法では、導入遺伝子とウイルスゲノムの一部とを含有するベクターが、ウイルスベクターゲノムの適切なフラグメントと一緒にプロデューサー細胞株にトランスフェクションされ、これにより、相同的組換えの結果として、完全なウイルスベクターゲノムが形成され、完全なウイルスベクターゲノムがプロデューサー細胞株において複製および増殖する。
下記の参考文献はウイルスベクターの構築およびウイルスの増殖のより詳細を提供する:Ghosh−Choudhury et al.Gene.1986;50(1−3):161−71;Toietta et al.Mol Ther.2002 Feb;5(2):204−10(これらは参考として本明細書中に組み込まれる)。本実施例では、導入遺伝子(1つまたは複数)をAdのL2領域における様々な場所に挿入することが記載される。
(実施例2:改変を有し、かつ、さらなる改変をL2領域にクローニングするためのAdベクターのクローン化)
細菌システムを使用する組換えのためには、変化させられる領域において少なくとも1つの特有の制限部位を含有する(何らかの特定の改変を有する)全長型Adゲノムプラスミドを有することは好都合である。下記のいくつかの例では、標的化された領域がL2領域である。しかしながら、特有の部位が存在しない。従って、これらの特徴を有するプラスミドを下記の方法によって作製した。野生型Adの塩基15672〜塩基21562に対応するAdのBamHI〜AscI領域をクローニングプラスミドpNEB193(New England Biolabs)に挿入した。このプラスミドをCP1563と呼ぶ。部位特異的変異誘発を行って、特有のSwaI部位を16530位(Ad野生型に対応する塩基)に組み込み、このプラスミドをCP1564と呼んだ。13259から21562までのAd5配列(BamHI〜PmeIフラグメント)をクローニングプラスミドpMCS5に挿入されて含有するプラスミドを作製した。これをcp1165と呼ぶ。cp1165を、クローニングベクターに存在するAscI部位をもはや含有しないように変化させ、CP1166にする。CP1564からのSwaI含有のAdフラグメントを、AscIおよびBamHIによる消化によって取り出し、AscIおよびBamHIにより切断されたCP1566に挿入した。このプラスミドをCP1567と呼ぶ。これは、L2領域内への組換えのための切断のために使用することができる特有のSwaI部位をL2領域に含有するゲノムプラスミドを作製するために、任意の全長型Adゲノムプラスミドに戻される。
細菌システムを使用する組換えのためには、変化させられる領域において少なくとも1つの特有の制限部位を含有する(何らかの特定の改変を有する)全長型Adゲノムプラスミドを有することは好都合である。下記のいくつかの例では、標的化された領域がL2領域である。しかしながら、特有の部位が存在しない。従って、これらの特徴を有するプラスミドを下記の方法によって作製した。野生型Adの塩基15672〜塩基21562に対応するAdのBamHI〜AscI領域をクローニングプラスミドpNEB193(New England Biolabs)に挿入した。このプラスミドをCP1563と呼ぶ。部位特異的変異誘発を行って、特有のSwaI部位を16530位(Ad野生型に対応する塩基)に組み込み、このプラスミドをCP1564と呼んだ。13259から21562までのAd5配列(BamHI〜PmeIフラグメント)をクローニングプラスミドpMCS5に挿入されて含有するプラスミドを作製した。これをcp1165と呼ぶ。cp1165を、クローニングベクターに存在するAscI部位をもはや含有しないように変化させ、CP1166にする。CP1564からのSwaI含有のAdフラグメントを、AscIおよびBamHIによる消化によって取り出し、AscIおよびBamHIにより切断されたCP1566に挿入した。このプラスミドをCP1567と呼ぶ。これは、L2領域内への組換えのための切断のために使用することができる特有のSwaI部位をL2領域に含有するゲノムプラスミドを作製するために、任意の全長型Adゲノムプラスミドに戻される。
(実施例3:pVIIのCDSとpVのCDSとの間でのL2領域における導入遺伝子の挿入)
下記のクローニング工程を、アデノウイルスベクターゲノムの全体(すなわち、ITR〜ITR)を含有するベクター(例えば、プラスミド)、あるいは、アデノウイルスゲノムのL2領域またはその関連した部分を含有するベクターのいずれかにおいて行う。導入遺伝子のCDS、すなわち、オープンリーディングフレーム(ORF)またはcDNAをpVIIのCDSの下流側で、pVのCDSの上流側に挿入した。スプライスアクセプター配列がこれら2つの遺伝子の間に既に存在しており、これはpVの発現のために使用される;付随する分岐点配列は正確には位置付けられていない。導入遺伝子のCDSまたはcDNAを内因性のpVスプライス部位の上流側に挿入し、さらなる分岐点およびスプライスアクセプター部位を導入遺伝子の上流側に挿入する。これらのさらなるスプライシング配列は導入遺伝子の発現のために使用される。L2領域のための例示的なスプライスアクセプターについての配列は、L3領域のために使用される配列とは異なる。新しいスプライスアクセプター部位を、
下記のクローニング工程を、アデノウイルスベクターゲノムの全体(すなわち、ITR〜ITR)を含有するベクター(例えば、プラスミド)、あるいは、アデノウイルスゲノムのL2領域またはその関連した部分を含有するベクターのいずれかにおいて行う。導入遺伝子のCDS、すなわち、オープンリーディングフレーム(ORF)またはcDNAをpVIIのCDSの下流側で、pVのCDSの上流側に挿入した。スプライスアクセプター配列がこれら2つの遺伝子の間に既に存在しており、これはpVの発現のために使用される;付随する分岐点配列は正確には位置付けられていない。導入遺伝子のCDSまたはcDNAを内因性のpVスプライス部位の上流側に挿入し、さらなる分岐点およびスプライスアクセプター部位を導入遺伝子の上流側に挿入する。これらのさらなるスプライシング配列は導入遺伝子の発現のために使用される。L2領域のための例示的なスプライスアクセプターについての配列は、L3領域のために使用される配列とは異なる。新しいスプライスアクセプター部位を、
(実施例4:ペントンのCDSとpVIIのCDSとの間でのL2領域における導入遺伝子の挿入)
導入遺伝子のCDSを、ペントンのCDSの下流側で、pVIIのCDSの上流側に挿入する。pVIIについての推定される分岐点およびスプライスアクセプター部位がペントンについてのコード領域に存在する。従って、挿入された導入遺伝子は、ペントンのCDSに存在する内因性のスプライシングシグナルを使用し、さらなる分岐点およびスプライスアクセプター部位が、pVII遺伝子についてのmRNAを合成するために、導入遺伝子のCDSの後で、pVIIのCDSの上流側に設置され(かつ、pVIIのCDSに機能的に連結される)。
導入遺伝子のCDSを、ペントンのCDSの下流側で、pVIIのCDSの上流側に挿入する。pVIIについての推定される分岐点およびスプライスアクセプター部位がペントンについてのコード領域に存在する。従って、挿入された導入遺伝子は、ペントンのCDSに存在する内因性のスプライシングシグナルを使用し、さらなる分岐点およびスプライスアクセプター部位が、pVII遺伝子についてのmRNAを合成するために、導入遺伝子のCDSの後で、pVIIのCDSの上流側に設置され(かつ、pVIIのCDSに機能的に連結される)。
(実施例5:MuのCDSとL4のポリAシグナルとの間でのL2領域における導入遺伝子の挿入)
導入遺伝子を、Mu(aka pX)のCDSの下流側で、L2のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入する。分岐点、スプライスアクセプター部位および導入遺伝子CDSを、MuのCDSの下流側で、L2のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入する。挿入された分岐点およびスプライスアクセプター部位は導入遺伝子のCDSに機能的に連結される。
導入遺伝子を、Mu(aka pX)のCDSの下流側で、L2のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入する。分岐点、スプライスアクセプター部位および導入遺伝子CDSを、MuのCDSの下流側で、L2のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入する。挿入された分岐点およびスプライスアクセプター部位は導入遺伝子のCDSに機能的に連結される。
(実施例6:MuのCDSおよびL4のポリAシグナルの下流側でのL2領域における導入遺伝子の挿入)
導入遺伝子に機能的に連結されたIRESを、MuのCDSの下流側で、L2のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入する。
導入遺伝子に機能的に連結されたIRESを、MuのCDSの下流側で、L2のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入する。
(実施例7:23KのCDSとL3のポリAとの間でのL3領域へのスプライシングエレメントおよびhIL−24のクローン化)
pCR2.1Topo(Invitrogen、Carlsbad、California)を、1つのEcoRI部位を除くために、EcoRIにより切断し、再連結する。その後、このプラスミドを、BspHI部位を除くために、BspHIにより切断し、Klenowを用いて埋め、再連結する。その後、このプラスミドをApaIおよびRsrIIにより切断し、Klenowを用いて埋め、再連結して、これらの部位の間にある余分な配列を除く。アンピシリン耐性遺伝子を含有する部分は保持される。このプラスミドをCP1601と呼ぶ。pBHGE3(Microbix Biosystems、Toronto、Ontario、カナダ)をHindIIIおよびXhoIにより切断し、野生型Ad5ゲノムのヌクレオチド18318〜ヌクレオチド24795を含有するHindIII/XhoIフラグメントをCP1601のHindIII消化およびXhoI消化のフラグメント(ベクター骨格)に連結する。得られるプラスミドをCP1603と呼ぶ。
pCR2.1Topo(Invitrogen、Carlsbad、California)を、1つのEcoRI部位を除くために、EcoRIにより切断し、再連結する。その後、このプラスミドを、BspHI部位を除くために、BspHIにより切断し、Klenowを用いて埋め、再連結する。その後、このプラスミドをApaIおよびRsrIIにより切断し、Klenowを用いて埋め、再連結して、これらの部位の間にある余分な配列を除く。アンピシリン耐性遺伝子を含有する部分は保持される。このプラスミドをCP1601と呼ぶ。pBHGE3(Microbix Biosystems、Toronto、Ontario、カナダ)をHindIIIおよびXhoIにより切断し、野生型Ad5ゲノムのヌクレオチド18318〜ヌクレオチド24795を含有するHindIII/XhoIフラグメントをCP1601のHindIII消化およびXhoI消化のフラグメント(ベクター骨格)に連結する。得られるプラスミドをCP1603と呼ぶ。
導入遺伝子のヒトIL−24(hIL−24、これはまたMDA−7として知られている)を23KのCDSの下流側で、L3のポリアデニル化シグナル配列の上流側に挿入し、かつ、スプライシング機構による発現を可能にするために、下記の工程を行う:PCR SOEing(Horton et al.Biotechniques,1990 May;8(5):528−35)を使用して、分岐点およびスプライスアクセプター部位ならびにhIL−24のCDSを含有するフラグメントを増幅する(IL−24のCDSはInvitrogenプラスミドから得られる;「porf−hil24」を参照)。分岐点およびスプライスアクセプター部位がPCRプライマーにコードされている。上記で概略された同じ分岐点およびスプライスアクセプター部位配列が使用される。PCR産物をpCR2.1Topo(Invitrogen、Carlsbad、California)にTAクローン化し、これにより、CP1602を作製する。その後、AdおよびhIL−24の配列を含有するCP1602由来のHindIII/XhoI領域をHindIII/XhoI消化のCP1601に連結し、これにより、プラスミドCP1606Rev(配列番号48)を得る。CP1606RevのKpnI/SfiIフラグメントをKpnI/SfiI切断のCP1524に連結して、CP1610を作製する。CP1610は、改変されたL3領域を完全なアデノウイルスベクターゲノムに「移し替える」ためのシャトルベクターである。このプラスミドを用いて、任意の導入遺伝子を、導入遺伝子フラグメント(これは、多くの場合、適切な末端を伴ってPCRによって作製される)およびCP1610をBspHIおよびNheIにより消化した後、ここに挿入することができる。Adベクターまたはウイルスの作製が、CP1606Rev(配列番号48)とアデノウイルスベクターゲノム骨格プラスミドとの相同的組換えにより達成される。アデノウイルスベクターゲノム骨格は、他の必要なアデノウイルス遺伝子のすべて、および、挿入される領域との相同性を提供するDNA領域を含有しており、それにより、L3領域に対する改変を含むアデノウイルスベクターゲノムの完全な配列を含有するベクターを生じさせる。組換えを、所望の変化を有する全長のAdゲノムを含有するプラスミドを生じさせるために、大腸菌の菌株において行うことができる。その後、このベクターを、哺乳動物細胞へのトランスフェクションおよびウイルスの増幅によってアデノウイルスのウイルス粒子を作製するために使用する。
他の導入遺伝子を、この同じ方法を使用して、L2のポリアデニル化部位のすぐ上流側でL3領域に挿入することができる。あるいは、導入遺伝子を、BspHIおよびNheIの制限部位をその5’末端および3’末端にそれぞれ伴って増幅し、CP1606Rev(配列番号48)に挿入することができ、対応するAdウイルスの作製を、同じ方法を使用して行うことができる。
(実施例8:ヘキソンのCDSと23KのCDSとの間でのL3領域へのmIL21のクローン化)
L3のヘキソンのCDSの下流側で、スプライシングを発現のために利用する23KのCDSの上流側でのマウスインターロイキン−21導入遺伝子の挿入を下記のように行う:当業者によって日常的に用いられる方法を使用して、スプライスアクセプター部位およびmIL21cDNA(Invitrogen:porf−mIL21を参照)を、ヘキソンのCDSの下流側で、23KのCDSの上流側に挿入する。分岐点およびスプライスアクセプター部位がPCRプライマーにコードされている。上記で概略された同じ分岐点およびスプライスアクセプター部位配列が使用される。この場合、正常な23KスプライシングシグナルがヘキソンについてのORFに存在し、また、そのようなものとして、導入遺伝子が挿入され得る場所の上流側に存在するので、分岐点+スプライスアクセプター部位が導入遺伝子の3’末端に付加される。この方法では、この内因性(生来的ウイルス)のスプライシング配列が導入遺伝子のために利用され、さらなる分岐点+スプライスアクセプター部位が、23KのCDSの発現のために利用されるように付加される。Ad5ゲノムのL3領域のフラグメントを含有するPCR産物(これはクローニングのための制限酵素部位および/またはスプライスプロセシングシグナルを伴って改変される)、および、hIL24のcDNAを適切な制限エンドヌクレアーゼにより消化する。その後、フラグメントをCP1601同等ベクターに連結して、CP1623を作製する。その後、CP1623のBamHI/KpnIフラグメントをBamHI/KpnI切断のCP1524(実施例7)に連結して、CP1631(これは、操作されたカセット(3’スプライスアクセプター部位の前にhIL24のcDNAがある)がヘキソンについての停止コドンおよび23Kについての開始コドンの後に挿入されるシャトルである)を作製する。CP1623は、他の導入遺伝子をこの様式で発現させるために使用することができるシャトルプラスミドである。挿入されたmIL21導入遺伝子を含有する完全なアデノウイルスベクターを、CP1631と、所望のアデノウイルスゲノム骨格を含有する所望の全長型ベクターとの相同的組換えによって得る。その後、得られるプラスミドCP1631を、導入遺伝子を発現する新しいAdウイルス、OV1153を作製するために使用する。
L3のヘキソンのCDSの下流側で、スプライシングを発現のために利用する23KのCDSの上流側でのマウスインターロイキン−21導入遺伝子の挿入を下記のように行う:当業者によって日常的に用いられる方法を使用して、スプライスアクセプター部位およびmIL21cDNA(Invitrogen:porf−mIL21を参照)を、ヘキソンのCDSの下流側で、23KのCDSの上流側に挿入する。分岐点およびスプライスアクセプター部位がPCRプライマーにコードされている。上記で概略された同じ分岐点およびスプライスアクセプター部位配列が使用される。この場合、正常な23KスプライシングシグナルがヘキソンについてのORFに存在し、また、そのようなものとして、導入遺伝子が挿入され得る場所の上流側に存在するので、分岐点+スプライスアクセプター部位が導入遺伝子の3’末端に付加される。この方法では、この内因性(生来的ウイルス)のスプライシング配列が導入遺伝子のために利用され、さらなる分岐点+スプライスアクセプター部位が、23KのCDSの発現のために利用されるように付加される。Ad5ゲノムのL3領域のフラグメントを含有するPCR産物(これはクローニングのための制限酵素部位および/またはスプライスプロセシングシグナルを伴って改変される)、および、hIL24のcDNAを適切な制限エンドヌクレアーゼにより消化する。その後、フラグメントをCP1601同等ベクターに連結して、CP1623を作製する。その後、CP1623のBamHI/KpnIフラグメントをBamHI/KpnI切断のCP1524(実施例7)に連結して、CP1631(これは、操作されたカセット(3’スプライスアクセプター部位の前にhIL24のcDNAがある)がヘキソンについての停止コドンおよび23Kについての開始コドンの後に挿入されるシャトルである)を作製する。CP1623は、他の導入遺伝子をこの様式で発現させるために使用することができるシャトルプラスミドである。挿入されたmIL21導入遺伝子を含有する完全なアデノウイルスベクターを、CP1631と、所望のアデノウイルスゲノム骨格を含有する所望の全長型ベクターとの相同的組換えによって得る。その後、得られるプラスミドCP1631を、導入遺伝子を発現する新しいAdウイルス、OV1153を作製するために使用する。
(実施例9:23KのCDSとL3のポリAシグナルとの間でのL3領域へのIRESおよびhIL−24のクローン化)
導入遺伝子(例えば、hIL−24(Invitrogen:porf−hil24)を参照)を、L3のポリアデニル化部位のすぐ上流側で、かつ、IRESを発現のために使用するすべてのL3コード領域の下流側でL3領域に挿入することができる。IRESおよび導入遺伝子がすべてのL3mRNAに含まれ、かつ、すべてのL3mRNAから翻訳されることが予想される。PCR SOEing(Horton et al.Biotechniques,1990 May;8(5):528−35)を使用して、PCR産物を、IRES(例えば、FMDVまたはECMVから得られるIRESなど)がhIL−24のCDSに機能的に連結され、かつ、23KのCDSの下流側で、L3のポリアデニル化シグナル配列の下流側に挿入されるように作製する。PCR産物をpCR2.1にTAクローン化し、これにより、CP1604を作製する。その後、AdおよびhIL−24の配列を含有するCP1604由来のHindIII/XhoI領域をHindIII/XhoI消化のCP1601−NotIに連結し、これにより、CP1607を得る。CP1601−NotIは、CP1601をNotIにより切断し、Klenowを用いて末端を埋め、次いでプラスミドを再連結し、その結果、NotI部位が破壊されるようにすることによって作製された。CP1607のBamHI/SfiIフラグメントをBamHI/SfiI切断のCP1603に連結して、プラスミドCP1609を作製する。CP1607は、他の導入遺伝子をこの様式で発現させるために使用することができるシャトルプラスミドである。挿入されたmFLT3L導入遺伝子を含有する完全なアデノウイルスベクターを、CP1609と、所望の全長型アデノウイルスゲノム骨格プラスミドとの相同的組換えによって得る。その後、得られたプラスミドを、哺乳動物細胞へのトランスフェクションによってAdウイルスを作製するために使用する。
導入遺伝子(例えば、hIL−24(Invitrogen:porf−hil24)を参照)を、L3のポリアデニル化部位のすぐ上流側で、かつ、IRESを発現のために使用するすべてのL3コード領域の下流側でL3領域に挿入することができる。IRESおよび導入遺伝子がすべてのL3mRNAに含まれ、かつ、すべてのL3mRNAから翻訳されることが予想される。PCR SOEing(Horton et al.Biotechniques,1990 May;8(5):528−35)を使用して、PCR産物を、IRES(例えば、FMDVまたはECMVから得られるIRESなど)がhIL−24のCDSに機能的に連結され、かつ、23KのCDSの下流側で、L3のポリアデニル化シグナル配列の下流側に挿入されるように作製する。PCR産物をpCR2.1にTAクローン化し、これにより、CP1604を作製する。その後、AdおよびhIL−24の配列を含有するCP1604由来のHindIII/XhoI領域をHindIII/XhoI消化のCP1601−NotIに連結し、これにより、CP1607を得る。CP1601−NotIは、CP1601をNotIにより切断し、Klenowを用いて末端を埋め、次いでプラスミドを再連結し、その結果、NotI部位が破壊されるようにすることによって作製された。CP1607のBamHI/SfiIフラグメントをBamHI/SfiI切断のCP1603に連結して、プラスミドCP1609を作製する。CP1607は、他の導入遺伝子をこの様式で発現させるために使用することができるシャトルプラスミドである。挿入されたmFLT3L導入遺伝子を含有する完全なアデノウイルスベクターを、CP1609と、所望の全長型アデノウイルスゲノム骨格プラスミドとの相同的組換えによって得る。その後、得られたプラスミドを、哺乳動物細胞へのトランスフェクションによってAdウイルスを作製するために使用する。
(実施例10:OV1165コントロールウイルスの構築)
OV1165は、E1Aに機能的に連結されたE2F−1プロモーターを含むコントロールウイルスである。このベクターはパッケージングシグナルを生来的な場所に有し、かつ、ポリアデニル化シグナルを、LITRからの転写読み過しを阻止するためにE2F−1プロモーターの上流側に有する。OV1165に含有されるこれらの配列はプラスミドpFLAr21pAE2Ffに由来した。
OV1165は、E1Aに機能的に連結されたE2F−1プロモーターを含むコントロールウイルスである。このベクターはパッケージングシグナルを生来的な場所に有し、かつ、ポリアデニル化シグナルを、LITRからの転写読み過しを阻止するためにE2F−1プロモーターの上流側に有する。OV1165に含有されるこれらの配列はプラスミドpFLAr21pAE2Ffに由来した。
全長の組換えアデノウイルスゲノム(pFLAr21pAE2Ff)を下記のように作製した。最初に、全長型プラスミドpFLAd5を、PCRにより導入されたI−SceI制限部位を含有するSmaI線状化pAd5LtRtSmaIシャトルプラスミドをAd5のゲノムDNAと組み合わせることによって大腸菌において作製した。これにより、I−SceI部位を境界とするAd5ゲノムを含有するpFLAd5を得た。次いで、pFLAd5をSmaIにより消化し、Ad5の左末端フラグメントおよび右末端フラグメントを含有するフラグメントをゲル精製し、自己連結して、pAd5LtRtSmaIを作製した。Ad5の左末端制限フラグメント(1006bp)および右末端制限フラグメント(582bp)を含有するプラスミドpAd5LtRtSmaIをSmaIにより消化し、大腸菌においてAr21pAE2fのゲノムウイルスDNAと組合せて、全長型プラスミドpFLAr21pAE2Ffを作製した。
上記で記載されたタイプの全長のアデノウイルス由来ゲノム(pFLAr21pAE2Ff)を含有するCP1585と呼ばれるプラスミドを下記のように作製した:
4648bpのSmaIフラグメントを、E2FプロモーターをE1Aの上流側に含有するpFLAr21pAE2fFプラスミド(pFLAr21Smaシャトル)から得た。BamHI部位を、BamHIにより消化し、その部位を破壊するためにKlenowポリメラーゼを用いて埋め、再連結することによってpFLAr21Smaシャトルから除いた。pE2fLtRTシャトルと呼ばれる4646bpのプラスミド産物を単離した。プラスミドCP1585(38998bp)を、野生型Ad5ゲノムを含有するCV802ウイルスDNAおよび線状化されたpE2fLtRtシャトルを使用するBJ5183細胞における細菌での相同的組換えによって作製した。最終生成物のCP1585は、E2F−1プロモーターがE1Aに機能的に連結された全長の組換えアデノウイルスゲノムを有する。CP1585はまた、後期領域における遺伝子挿入を容易にするために使用することができる特有のBamHI部位(マップ部位21796)をL4領域の近くに有する。
4648bpのSmaIフラグメントを、E2FプロモーターをE1Aの上流側に含有するpFLAr21pAE2fFプラスミド(pFLAr21Smaシャトル)から得た。BamHI部位を、BamHIにより消化し、その部位を破壊するためにKlenowポリメラーゼを用いて埋め、再連結することによってpFLAr21Smaシャトルから除いた。pE2fLtRTシャトルと呼ばれる4646bpのプラスミド産物を単離した。プラスミドCP1585(38998bp)を、野生型Ad5ゲノムを含有するCV802ウイルスDNAおよび線状化されたpE2fLtRtシャトルを使用するBJ5183細胞における細菌での相同的組換えによって作製した。最終生成物のCP1585は、E2F−1プロモーターがE1Aに機能的に連結された全長の組換えアデノウイルスゲノムを有する。CP1585はまた、後期領域における遺伝子挿入を容易にするために使用することができる特有のBamHI部位(マップ部位21796)をL4領域の近くに有する。
OV1165ウイルスを、A549細胞と、CP1585由来の36,246塩基対のI−SceIフラグメントとのリポフェクタミンによるトランスフェクションによって作製した。OV1165をA549細胞上で成長させ、5本のローラーボトルにスケールアップした。
ウイルスをCsCl遠心分離によって精製し、ARCA緩衝液に配合した。収量が4.97mlであり、粒子力価が2.33x1012vp/ml(2.3x1012vp/ローラーボトル)であった。
(実施例11.L3ベクターの作製)
導入遺伝子を、選択的スプライシング機構を利用してAd5のL3領域から発現するベクターを作製する際に使用されるシャトルプラスミドを下記のように構築した:
組換えの全長アデノウイルスゲノムを含有するプラスミドを、BJ5183細菌組換えシステムを使用して作製した。
導入遺伝子を、選択的スプライシング機構を利用してAd5のL3領域から発現するベクターを作製する際に使用されるシャトルプラスミドを下記のように構築した:
組換えの全長アデノウイルスゲノムを含有するプラスミドを、BJ5183細菌組換えシステムを使用して作製した。
組換えの全長アデノウイルスゲノムを含有するプラスミドを、BJ5183細菌組換えシステムを使用して作製した。このシステムのこの適用において、改変を、アデノウイルスゲノムのより小さいフラグメントを含有するCP1606シャトルプラスミドおよびCP1524シャトルプラスミドに対して行った。
L3ベクターもまた、BJ5183細菌組換えシステムによって作製した。全長のアデノウイルスゲノムをプラスミド骨格に含有する大きい線状化ベクターを、類似するアデノウイルスゲノムに由来するDNAのより小さいフラグメントとともに、BJ5183細菌(機能的なrecB遺伝子、recC遺伝子、sbcB遺伝子およびsbcC遺伝子を有する菌株)に同時形質転換した。このより小さいフラグメントは、TRAILについてのコード配列の側面に位置する、より大きいベクターに対して相同的なヌクレオチド配列の重要な拡がりを含有する。大きい線状化ベクターおよびDNAのより小さいフラグメントのBJ5135細胞への同時形質転換を、大きい方の線状化ベクターへの小さい方のフラグメントの相同的組換えを促進させるために使用した。得られた子孫プラスミドは、TRAILコード配列(cDNA;配列番号46)を取り込む全長のアデノウイルス由来ゲノムを含有する。
フラグメントを最終的なシャトルプラスミド(CP1581、これはCP1524に由来する)から切り出し、全長の組換えアデノウイルスゲノム(pFLAr21pAE2Ff)を含有する線状化プラスミドと同時形質転換した。子孫プラスミドはpFLAr21pAE2Ffの誘導体である。組換えの前に、CP1524に含有されるAd配列に対する意図的な変化の導入をより小さい基本ベクターCP1606Rev(配列番号48)において行った。CP1524(配列番号47)およびCP1606Revを下記においてさらに説明する。
CP1524(配列番号47)は、野生型Ad5ゲノムのヌクレオチド18318〜ヌクレオチド24795をpcDNA3.1+(Invitrogen)由来プラスミド骨格に含有する基本シャトルベクターである。ヌクレオチド18318〜ヌクレオチド24795のAd5ゲノムの範囲はwt型Ad5のL3領域の一部を含有する。
CP1524を、当業者により日常的に用いられる分子クローニング方法を使用することによって構築した。最初に、pcDNA3.1+を制限エンドヌクレアーゼのBstZ17IおよびXbaI(New England Biolabs)により消化した。得られた消化ベクターをDNAポリメラーゼI(Klenow)(New England Biolabs)により処理して、XbaI消化により生じたDNAの一本鎖部分を埋めた。得られた「平滑」末端を連結して、余分な配列が除去されている改変されたpcDNA3.1+由来ベクターのCP1523を作製した。CP1524のAd5配列は、E1領域における大きな欠失を除いて、pBHGE3(Microbix)(wt型Ad5ゲノムを含有する市販のプラスミド)に由来した。ヌクレオチド18318〜ヌクレオチド24795のwt型Ad5配列を表す領域を制限エンドヌクレアーゼのHindIIIおよびXhoI(New England Biolabs)によりpBHGE3から切り出し、同様に切断されたCP1523に連結して、子孫プラスミドCP1524を得た。
(実施例12.23KのCDSとL3のポリAシグナルとの間でのL3領域へのスプライシングエレメントのクローン化(CP1606Revの構築))
CP1606Revは、wt型Ad5ゲノムのヌクレオチド22181〜ヌクレオチド23008を表すwt型Ad5のL3領域の改変されたセグメントを短縮型pCR2.1Topoプラスミド骨格(Invitrogen)に含有する。この領域に対する改変には、3’スプライスアクセプター部位(以降、3’SASとして示される)をhIL24のcDNAに先行させることが含まれる。hIL24のcDNAの両側には、異なるcDNA配列(例えば、TRAIL)との置換のためのBspHI部位(NcoIとの適合性を有する)およびNheI部位がある。
CP1606Revは、wt型Ad5ゲノムのヌクレオチド22181〜ヌクレオチド23008を表すwt型Ad5のL3領域の改変されたセグメントを短縮型pCR2.1Topoプラスミド骨格(Invitrogen)に含有する。この領域に対する改変には、3’スプライスアクセプター部位(以降、3’SASとして示される)をhIL24のcDNAに先行させることが含まれる。hIL24のcDNAの両側には、異なるcDNA配列(例えば、TRAIL)との置換のためのBspHI部位(NcoIとの適合性を有する)およびNheI部位がある。
CP1606Revを標準的な分子クローニング方法によって構築した。最初に、wt型Ad5ゲノムのヌクレオチド22181〜ヌクレオチド23008を包含するPCRフラグメントを作製し、3’SASおよびhIL24cDNAを、wt型Ad5の23K遺伝子(以降、23Kとして示される)についての停止コドンと、L3のポリAとの間に含むように改変した。このフラグメントをPCRスプライス重複伸長によって構築した。
簡単に記載すると、3つの前駆体PCRフラグメントを作製した。フラグメントPCRp1618.95.1/2は、プライマー1618.95.1(配列番号52)およびプライマー1618.95.2(配列番号56)を用いてpBHGE3から増幅されたヌクレオチド22181〜ヌクレオチド22354のwt型Ad5ゲノム部分を含有する。PCRp1618.95.1/2は3’SAS(配列番号45)をその下流側端部に含む。
フラグメントPCRp1618.97.1(配列番号54)/1618.97.2(配列番号55)は、プライマー1618.97.1およびプライマー1618.97.2を用いてpORF9−hIL24(Invivogen)から増幅されたhIL24のcDNAを含有する。PCRp1618.97.1/2は3’SASおよびwt型Ad5のL3領域の一部をその上流側端部および下流側端部にそれぞれ含む。
wt型Ad5ゲノムのヌクレオチド22355〜ヌクレオチド23008を、プライマー1618.95.5(配列番号56)およびプライマー1618.95.6(配列番号53)を用いて増幅した。フラグメントPCRp1618.95.1/2およびフラグメントPCRp1618.97.1/2は重複末端を有する。これら2つのフラグメントの混合物を、隣接するプライマー1618.95.1(配列番号52)およびプライマー1618.97.2(配列番号55)とともにPCR反応液に入れた。得られた生成物PCRp1618.95.1/1618.97.2はヌクレオチド22181〜ヌクレオチド22354のwt型Ad5ゲノム部分を3’SASおよびhIL24cDNAとつないでいた。
同様に、フラグメントPCRp1618.97.1/2およびフラグメントPCRp1618.95.5/6は重複末端を有する。これら2つのフラグメントの混合物を、隣接するプライマー1618.97.1およびプライマー1618.95.6とともにPCR反応液に入れた。得られた生成物PCRp1618.97.1/1618.95.6は3’SASおよびhIL24cDNAを22355位〜23008位のwt型Ad5ゲノム部分とともに有する。
従って、PCRp1618.95.1/1618.97.2およびPCRp1618.97.1/1618.95.6は、操作された3’SASおよびhIL24cDNAにおいて重なる。これら2つのフラグメントの混合物を、隣接するプライマー1618.95.1(配列番号52)およびプライマー1618.95.6(配列番号53)とともにPCR反応液に入れた。得られた生成物PCRp1618.95.1/6は、操作された3’SASおよびhIL24cDNAを元の22354位と22355位との間に取り込む(その結果、これらの導入された特徴が、23Kについての停止コドンと、L3のポリA部位との間に存在する)元のwt型Ad5ゲノムのヌクレオチド22181〜ヌクレオチド23008を表す。PCRp1618.95.1/6をTopo TAクローニングによってベクターpCR2.1Topoに入れ、これによりプラスミドC1602を得た。
導入遺伝子の除去および上記の改変された23K領域への導入遺伝子の挿入のための基本シャトルを作製するために、プラスミド骨格をpCR2.1Topoの改変によって構築した。最初に、pCR2.1Topoを制限エンドヌクレアーゼEcoRI(New England Biolabs)により消化し、再連結して、EcoRI部位の1つ、および、元のこれら2つの部位の間の余分なヌクレオチド配列を除き、これにより、pCR2.1TopoEcoRIを得た。導入遺伝子を下流側にクローニングすることを容易にするために、BspHI制限部位を、制限エンドヌクレアーゼBspHI(New England Biolabs)による消化およびDNAポリメラーゼI(Klenow)による処理によってpCR2.1TopoEcoRIから除き、続いて、処理したベクターを連結して、pCR2.1TopoEcoRI−BspHIを得た。下流側へのクローニング作業を軽減するために、余分な配列を、制限エンドヌクレアーゼのApaIおよびRsrII(New England Biolabs)による消化、DNAポリメラーゼI(Klenow)による処理、続いて、処理したベクターの連結によってpCR2.1TopoEcoRI−BspHIから除いて、CP1601を得た。
最終的な基本シャトルCP1606Rev(配列番号48)を、CP1602のHindIII〜XhoIフラグメントを切り出し、そのフラグメントを同様に切断されたCP1601ベクターに入れることによって構築した。
線状化ベクターpFLAr21pAE2Ffとの組換えのために好適なより大きいシャトルプラスミドを作製するために、KpnI〜SFiI(New England Biolabs)フラグメントをCP1606Revから切り出し、同様に切断されたCP1524ベクターに入れ、これによりプラスミドCP1610を得た。
(実施例13.スプライスアクセプター(SA)部位およびTRAILを23KのCDSとL3のポリAとの間においてL3領域に有する腫瘍崩壊性ベクター(OV1160)の作製)
操作された3’SASおよびTRAILcDNA(Invivogen;pORF−TRAILを参照)を含有するpFLAr21pAE2Ffの組換え誘導体を作製するために、2回のサブクローニングを行った。プラスミドCP1580を、TRAILのcDNA(配列番号46)をPCRによってpORF−hTTRAILから増幅することによって構築した。このフラグメントを、NcoI−NheI部位を使用する制限消化に供し、BspHI−NheIにより消化した後のCP1606Revに連結した。BspHI部位はNcoI部位との適合性を有する。CP1581プラスミドを、23Kタンパク質のスプライス部位の3’側にTRAILを含有するCP1580のKpnI−SfiIフラグメントから構築し、組換えにおいて使用されるCP1524シャトルプラスミドに連結した。プラスミドCP1582を、CP1581のXhoI−HindIIIフラグメントと、全長型pFLar21paE2fとの組換えの後に得た。操作された3’SAS(配列番号45)およびTRAILcDNA(配列番号46)を含有するpFLAR21pAE2Ffの組換え誘導体を単離し、CP1582と称した。
操作された3’SASおよびTRAILcDNA(Invivogen;pORF−TRAILを参照)を含有するpFLAr21pAE2Ffの組換え誘導体を作製するために、2回のサブクローニングを行った。プラスミドCP1580を、TRAILのcDNA(配列番号46)をPCRによってpORF−hTTRAILから増幅することによって構築した。このフラグメントを、NcoI−NheI部位を使用する制限消化に供し、BspHI−NheIにより消化した後のCP1606Revに連結した。BspHI部位はNcoI部位との適合性を有する。CP1581プラスミドを、23Kタンパク質のスプライス部位の3’側にTRAILを含有するCP1580のKpnI−SfiIフラグメントから構築し、組換えにおいて使用されるCP1524シャトルプラスミドに連結した。プラスミドCP1582を、CP1581のXhoI−HindIIIフラグメントと、全長型pFLar21paE2fとの組換えの後に得た。操作された3’SAS(配列番号45)およびTRAILcDNA(配列番号46)を含有するpFLAR21pAE2Ffの組換え誘導体を単離し、CP1582と称した。
OV1160ウイルス(配列番号51)を、全長のアデノウイルス配列(これは新しいスプライスアクセプター部位およびTRAILを含有する)を放出するI−SceI酵素によるCP1582の制限消化によって作製した。
(実施例14.IRESおよびTRAILを23KのCDSとL3のポリAとの間においてL3領域に有する腫瘍崩壊性ベクター(OV1164)の作製)
OV1164(配列番号50)はIRESをヘキソンコード配列の停止コドンに後に有する。OV1164の作製に関与したプラスミドは、CP1590、CP1591およびCP1592(全長型)である。
OV1164(配列番号50)はIRESをヘキソンコード配列の停止コドンに後に有する。OV1164の作製に関与したプラスミドは、CP1590、CP1591およびCP1592(全長型)である。
全長型CP1592プラスミドを3回のサブクローニングの後で作製した。HexonFmdvTrail含有プラスミドの組み立てをPCRSoeingによって行った。次工程でのプラスミドを組換えにより生じさせるために十分な重なりを有するフラグメントを作製するために、Ad5由来の1kbの配列をその配列の両側に含めた。PCRSOEingを下記のように行った。
(1)pBHG3由来のAd5配列を、1706.83.1(配列番号57)/1706.83.2(配列番号58)を使用して増幅した;(2)pmcsHexFmdvTRAlL由来のHexFmdvTRAILフラグメントを、オリゴ1706.95.1(配列番号59)/1618.116.3(配列番号60)を使用して増幅した;および(3)これらのフラグメントを、1706.83.1および1618.116.3を使用して組み立て、新しいフラグメントをPCRstopoにクローン化した。
(2)CP1590は、PCRにより組み立てられたフラグメント(ad5HexFmdvTRAILAd5)を含有するPCR.2.1topoベクターである。CP1591を、CP1590のHpaI−XhoIフラグメント(Ad5HexFmdvTRAILAd5)と、BamHIにより線状化されたCP1524との組換えによって作製した。最終的な全長型CP1592プラスミドを、CP1591のXhoI−HindIIIフラグメントと、SgfIにより線状化されたpFLar21paE2fとの組換えによって作製した。
TRAILを、Expandポリメラーゼを使用する、オリゴ1619.144.1(配列番号61)/1619.144.3(配列番号62)を用いたpORF−hTRAILからのTRAILの増幅によってpmcsHexFMDVにクローン化した。増幅フラグメントをBSTZ171により消化し、CP1557(pmcsHexFmdv bamHI−EcoRI)に連結して、pmcsHexFmdvTrailを作製した。
ウイルスを、全長のアデノウイルス配列(これはIRESおよびTRAILを含有する)を放出するI−SceI酵素によるCP1592の制限消化によって作製した。
(実施例15.ウイルス産生、Trail発現およびインビボでの生物学的活性)
A549細胞(1〜2X10e7個の細胞)を、2mMのL−グルタミンおよび10%のFBSを含むRPMI1640培地において1日目にプレートからローラーボトル(通気キャップを有するFalcon(35−3069)ひだ付き表面ローラーボトル)に移した。4日目に、細胞を5ウイルス粒子/細胞〜10ウイルス粒子/細胞により3時間〜6時間感染させた。細胞を感染後72時間〜96時間で集め、CsCl遠心分離による精製まで−80℃で保存した。2.55e12、2.05e12および2.11e12の力価が、(HPLCによって測定されたとき)OV1160(ロット1)、OV1160(ロット2)およびOV1164についてそれぞれ得られた。力価を260nmでのODによって求めた(ウイルスを、0.1%のSDSを含有するTEにおいて1:10および1:20で希釈し、56℃で20分間インキュベーションし、吸光度を分光光度計で260nmおよび280nmにおいて読み取った)。
A549細胞(1〜2X10e7個の細胞)を、2mMのL−グルタミンおよび10%のFBSを含むRPMI1640培地において1日目にプレートからローラーボトル(通気キャップを有するFalcon(35−3069)ひだ付き表面ローラーボトル)に移した。4日目に、細胞を5ウイルス粒子/細胞〜10ウイルス粒子/細胞により3時間〜6時間感染させた。細胞を感染後72時間〜96時間で集め、CsCl遠心分離による精製まで−80℃で保存した。2.55e12、2.05e12および2.11e12の力価が、(HPLCによって測定されたとき)OV1160(ロット1)、OV1160(ロット2)およびOV1164についてそれぞれ得られた。力価を260nmでのODによって求めた(ウイルスを、0.1%のSDSを含有するTEにおいて1:10および1:20で希釈し、56℃で20分間インキュベーションし、吸光度を分光光度計で260nmおよび280nmにおいて読み取った)。
ウイルス生産を、A549細胞、SW780細胞およびHeLaS3細胞に対して各ウイルスについて50ppcで行った。感染を4時間行い、その後、細胞をPBSにより2回洗浄し、その後、3mlの新鮮な完全培地を加えた。細胞を3日目(形質導入後72時間)に集め、凍結解凍を3回行い、分析した。表1は3日目のウイルス収量を示す。
ウイルス収量を3日目(形質導入後72時間)に求め、コラーゲン被覆の12ウエルプレートでの293細胞に対するHexonアッセイを使用して力価測定した。表1は3日目のウイルス収量を示す。
IU/mL=[(視野あたりのスコア化スポット)*(総視野)]/[(希釈ウイルスの体積)*(希釈係数)]
この場合、293細胞に、連続希釈されたOV1160(ロット1)、OV1160(ロット2)またはOV1164を感染させた。抗ヘキソン一次抗体(Chemicon;MAB8043)、二次抗体(Amersham Biosciences;NA931V)およびDAB基質(Pierce;1856090)を、アッセイを行うために使用した。1%のBSA(Boehringer Mannheim;100−350)が補充されたPBS(Mediatech;1−031−CV)を抗体のための希釈液として使用し、また、すべての中間洗浄工程のために使用した。
OV1165、OV1160の2つのストック物、OV1164、OV802、実験室由来の野生型Ad5単離体(Yu et al.,1999)およびAddl312(E1a欠失の複製欠陥ウイルス)のEC50を、MTSアッセイを7日目に使用して数多くの細胞株について求めた。結果を、細胞の50%が殺される用量(PPCとして報告される)として下記の表2に示す。
ウエスタンブロット分析を、この分野で広く知られている方法(例えば、Anton and Graham,J.Virology,69,4600−4606,1995,Sambrook and Russell,supra)を使用して行った。第1の一連のウエスタンブロットを、A549細胞感染後、OV1164およびOV1160のCVL(粗ウイルス溶解物)を使用して行った。OV1164については、A549細胞を、24時間、48時間および72時間にわたって、1000個、100個または10個の粒子/細胞(ppc)で感染させた。HPLCによって測定されたときのウイルス粒子(vp)数は8.6e9vp/mlであった。
様々な体積の力価測定されていないOV1160のCVLもまた、A549細胞を72時間感染させるために使用した。感染後、A549細胞を、細胞スクレーパーを使用して集め、14,000で3分間遠心分離し、細胞ペレットをOV1160感染細胞から分離し、または、OV1164を200ulの冷ウエスタン溶解緩衝液に再懸濁し、氷上で30分間インキュベーションし、使用まで−80℃で保存した。各サンプルにおけるタンパク質の量を、Bradfordタンパク質アッセイを使用して評価した。OV1160感染細胞またはOV1164感染細胞からの10ug/mlまたは30ug/mlの総細胞タンパク質を、100mMのDTTおよび負荷用色素を含有する溶液において一緒にし、85℃で5分間変性し、4〜12%勾配のBis−Tris SDS−Pageゲル(Invitrogenから得られるNovex)に負荷した。
第2の一連のウエスタンブロットを、A549細胞に感染させるための精製されたOV1160ウイルス、OV1164ウイルスおよびOV1165ウイルスを使用して行った。A549細胞の感染を10および100のPPCで行い、上清を感染後6時間、24時間および48時間で集めた。細胞を感染後24時間および48時間で集めた。30ugの総タンパク質または30ulの上清を4〜12%勾配のBis−Tris SDS−Pageゲル(Invitrogenから得られるNovex)に負荷した。ゲルを1X MOPS緩衝液において100ボルトに1.5時間供し、その後、10%のMeOHを含む1X MOPS緩衝液において400mAmpで1時間、PDVFメンブランに転写した。使用した第1の抗体はヤギIgG抗ヒトTRAILポリクローナル(R&D Systems;AF375)であった。ヤギ抗HRP二次抗体(Santa Cruz Bio SC−2056)を使用した。結果を、ECL−Plusキット(Amersham)を使用して、Biomax MSフィルム(Kodak)での感光の後で検出した。
TRAILタンパク質を、10、100および1000のPPCでOV1160およびOV1164を24時間、48時間または72時間にわたって感染させたA549細胞からの細胞溶解物におけるウエスタンブロットによって検出した。TRAILの19kDa切断部分(可溶性形態)もまた、100のPPCでOV1160により48時間感染させたA549細胞の上清において検出された。
TRAIL発現をELISAによって定量し、ウイルス感染細胞によって生じたTRAILのバイスタンダー作用を、(下記にさらに記載されるバイオアッセイで評価されるような)アポトーシスの程度を評価することによって行った。分析を、TRAILがウイルス感染後に産生されるか否か、および、TRAILが生物学的に活性であるかどうかを明らかにするために行った。
A549細胞に、OV1160、OV1164およびOV1165を100のPPCで24時間および48時間それぞれ感染させた。上清を集め、上清中のTRAILの量をELISAによって測定するためにアッセイが行われるまで−80℃で凍結した。
馴化培地を集め、サンドイッチELISAを使用してsTRAILの発現についてアッセイした。96ウエルマイクロタイタープレートを0.1M重炭酸塩(pH9.6)緩衝液中でマウス抗ヒトTRAILモノクローナル抗体(BioSource)により被覆し、4℃で一晩インキュベーションした。プレートをPBS−0.05%Tween−20により徹底的に洗浄し、PBS−1%BSA−0.05%Tween−20緩衝液により1時間ブロッキング処理した。組換えヒトTRAILタンパク質(R&D Systems、Minneapolis、MN)を、連続希釈後、標準曲線のために使用した。サンプルをウエルにおいて1時間インキュベーションし、徹底的に洗浄し、ヤギ抗ヒトTRAILポリクローナル抗体(R&D Systems、Minneapolis、MN)と1時間インキュベーションした。徹底的に洗浄した後、サンプルをHRPコンジュゲート化抗ヤギIgG抗体(Sigma Chemical Co.)と1時間インキュベーションし、再び洗浄し、450/650nmの光学濃度においてSure Blue TMB基質(KPL、Gaithersburg、MD)を使用して検出した。標準曲線を、組換えヒトTRAIL(R&D Systems;375TEC)を使用して作製した。このアッセイの結果を下記の表3Aに示す。
第1のアッセイを、一般的なカスパーゼインヒビター(R&D Systems:FMK001)の存在下または非存在下での、OV1165、OV1164、または、OV1160の2つのロットの1つによる100のPPCでの48時間にわたるA549細胞の感染後に集めた100ulの上清に対して行った。分析を上清添加後16時間で行った。表4に示される結果は、OV1165ではなく、OV1160がSW780細胞に対してアポトーシスを誘導することができ、また、カスパーゼインヒビターが培地に含まれるとき、作用が低下することを示している。
(実施例16.皮下でのヒト膀胱SW780異種移植片腫瘍モデルにおける抗腫瘍効力)
研究を、ヒト膀胱TCC細胞株SW780を使用してTRAIL発現ウイルス(OV1160)およびコントロールウイルス(OV1165)の抗腫瘍効力を評価するために行った。本研究では、ヌードマウスにおけるSW780細胞の異種移植片腫瘍がOV1160およびOV1165の5回の腫瘍内注射によってそれぞれ処置される。測定されたパラメーターには、生存、腫瘍体積の変化、体重、ならびに、腫瘍におけるウイルス感染の範囲、TRAIL発現およびアポトーシスの程度が含まれる。
研究を、ヒト膀胱TCC細胞株SW780を使用してTRAIL発現ウイルス(OV1160)およびコントロールウイルス(OV1165)の抗腫瘍効力を評価するために行った。本研究では、ヌードマウスにおけるSW780細胞の異種移植片腫瘍がOV1160およびOV1165の5回の腫瘍内注射によってそれぞれ処置される。測定されたパラメーターには、生存、腫瘍体積の変化、体重、ならびに、腫瘍におけるウイルス感染の範囲、TRAIL発現およびアポトーシスの程度が含まれる。
腫瘍を、2x106個のSW780細胞をメスのマウス(群あたり10匹)に皮下注射することによって樹立する。腫瘍内ウイルス処置を、平均腫瘍体積が約150mm3に達したときに開始する。研究日(SD1)に開始するとき、腫瘍に、合計で5回の投与のために1日おきに、1回の注射あたり1x10e8個、1x10e9個または1x10e10個のウイルス粒子(vp)の用量で5回注射する。腫瘍体積[(W2xL)/2]を1週間に2回測定する:体重を1週間に1回測定する。ヘキソン染色およびTRAILのELISAを感染後の様々な時点で行う。
(配列の簡単な説明)
下記は、本発明を実施する際に用いられた配列の記載である。
下記は、本発明を実施する際に用いられた配列の記載である。
Claims (42)
- 導入遺伝子コード配列(CDS)を含むアデノウイルスベクターであって、該CDSは、キメラなアデノウイルスリーダー領域から発現され、該キメラなアデノウイルスリーダー領域の生来的部分が、L1、L2、L3およびL4のアデノウイルスリーダー領域からなる群より選択される、アデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、分岐点およびスプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDSおよびアデノウイルスCDSを含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、第1のアデノウイルスCDS、分岐点、第1のスプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDS、第2の分岐点、第2のスプライスアクセプター部位および第2のアデノウイルスCDSを含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、アデノウイルスCDS、分岐点、スプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDSおよびポリアデニル化シグナルをこの順で含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、アデノウイルスCDS、導入遺伝子CDSに作動可能に連結されたIRES、および、ポリアデニル化シグナルをこの順で含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライスアクセプター部位または異種のスプライスアクセプター部位である、請求項2に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第2のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライスアクセプター部位または異種のスプライスアクセプター部位である、請求項2に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1の分岐点が内因性のアデノウイルス分岐点または異種の分岐点である、請求項2に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第2の分岐点が内因性のアデノウイルス分岐点または異種のアデノウイルス分岐点である、請求項2に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記スプライスアクセプター部位が異種のスプライスアクセプター部位である、請求項4に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記分岐点が異種の分岐点である、請求項4に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、自己プロセシング切断部位に作動可能に連結されたアデノウイルスCDS、および、該自己プロセシング切断部位に作動可能に連結された導入遺伝子CDSをこの順で含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、自己プロセシング切断部位CDSに作動可能に連結された導入遺伝子CDS、および、該自己プロセシング切断部位に作動可能に連結されたアデノウイルスCDSをこの順で含む、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記自己プロセシング切断部位CDSが2A配列または2A様配列である、請求項12に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記自己プロセシング切断部位CDSが、配列番号1〜配列番号32からなる群より選択される、請求項12に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域の前記生来的部分がL2のアデノウイルスリーダー領域に由来する、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、pVII CDS、第1のスプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDS、第2のスプライスアクセプター部位、および、pV CDSをこの順で含む、請求項16に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位である、請求項17に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位である、請求項17に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、ペントンCDS、第1のスプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDS、第2のスプライスアクセプター部位、および、pVII CDSをこの順で含む、請求項16に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位である、請求項20に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位である、請求項20に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、Mu CDS、スプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDSおよびポリアデニル化シグナルをこの順で含む、請求項16に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記ポリアデニル化シグナルがアデノウイルスのL2ポリアデニル化シグナルまたは異種のポリアデニル化シグナルである、請求項23に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、Mu CDS、IRES、導入遺伝子CDSおよびポリアデニル化シグナルをこの順で含む、請求項16に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記ポリアデニル化シグナルがアデノウイルスのL2ポリアデニル化シグナルまたは異種のポリアデニル化シグナルである、請求項25に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域の前記生来的部分がL3アデノウイルスリーダー領域に由来する、請求項1に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、23K CDS、スプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDSおよびポリアデニル化シグナルをこの順で含む、請求項27に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記ポリアデニル化シグナルがアデノウイルスのL3ポリアデニル化シグナルまたは異種のポリアデニル化シグナルである、請求項28に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記導入遺伝子CDSがヒトTRAILタンパク質をコードする、請求項29に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、ヘキソンCDS、第1のスプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDS、第2のスプライスアクセプター部位、および、23K CDSをこの順で含む、請求項27に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位である、請求項31に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位である、請求項31に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記キメラなアデノウイルスリーダー領域が、23K CDS、IRES、導入遺伝子CDSおよびポリアデニル化シグナルをこの順で含む、請求項27に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記導入遺伝子がヒトTRAILタンパク質をコードする、請求項35に記載のアデノウイルスベクター。
- 導入遺伝子についてのコード配列(CDS)を含むアデノウイルスベクターであって、該導入遺伝子CDSがキメラなアデノウイルスリーダー領域から発現され、該キメラなアデノウイルスリーダー領域の生来的部分がL5領域に由来し、該キメラなアデノウイルス領域が、第1のスプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDS、第2のスプライスアクセプター部位、繊維CDSおよびポリアデニル化シグナルをこの順で含む、アデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位である、請求項36に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位である、請求項36に記載のアデノウイルスベクター。
- 導入遺伝子についてのコード配列(CDS)を含むアデノウイルスベクターであって、該導入遺伝子CDSがキメラなアデノウイルスリーダー領域から発現され、該キメラなアデノウイルスリーダー領域の生来的部分がL5領域に由来し、該キメラなアデノウイルス領域が、第1のスプライスアクセプター部位、繊維CDS、第2のスプライスアクセプター部位、導入遺伝子CDSおよびポリアデニル化シグナルをこの順で含む、アデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位であり、前記第2のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位である、請求項39に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記第1のスプライスアクセプター部位が異種のスプライス部位であり、かつ、前記第2のスプライスアクセプター部位が内因性のアデノウイルススプライス部位である、請求項39に記載のアデノウイルスベクター。
- 前記ポリアデニル化シグナルがL5ポリアデニル化シグナルである、請求項39に記載のアデノウイルスベクター。
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