JP2016500519A - 血友病の肝臓指向性遺伝子治療のためのベクター並びにその方法及び使用 - Google Patents

血友病の肝臓指向性遺伝子治療のためのベクター並びにその方法及び使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、肝臓特異的制御配列及びコドン最適化された第IX因子又は第VIII因子の遺伝子を含むベクター、これらのベクターを用いた方法、及びこれらのベクターの使用に関する。これらの肝臓特異的制御要素及びコドン最適化された第IX因子又は第VIII因子の遺伝子を含む発現カセット及びベクターも開示される。本発明は遺伝子治療を用いた応用、特に血友病A及びBの処置に特に有用である。

Description

本発明は、改善された肝臓特異的発現能を有する遺伝子治療のための、具体的には、血友病を処置するための遺伝子治療手段として用いるための、より具体的には、血友病B及び血友病Aの肝臓指向性(liver−directed)遺伝子治療においてそれぞれ凝固第IX因子(FIX)及び/又は凝固第VIII因子(FVIII)を回復するための、発現ベクターに関する。
血友病Bは、凝固第IX因子(FIX)の欠損によって生じる、X連鎖性で劣性遺伝性の出血性障害である。血友病Bの臨床症状は、自然発生的な長引く出血のエピソードを特徴とする。20,000人に1人が血友病Bに苦しむと推定されている。現在、血友病Bは、血漿由来FIX又は組換えFIXのいずれかを用いたタンパク質補充療法で処置される。FIXタンパク質補充は、血友病に苦しむ患者の平均余命を顕著に改善したが、患者には依然として、精製FIXの短い半減期、100,000ドル/患者/年に近くなり得る高いコスト、及び利用可能性が限られていることによる予防的処置の制限のため、重度の出血エピソード及び慢性的な関節損傷のリスクがある。更に、汚染された血液源から得られた血漿由来因子の使用はウイルス感染のリスクを増大させる。遺伝子治療は、治療域(therapeutic window)が比較的広く、通常の生理学的レベルからたった1%高いレベルで治療効果があるので、血友病Bの新規な処置方法として有望である。成功すれば、遺伝子治療はこの疾患の治療につながり得る一定のFIX合成を提供することができる。血友病の遺伝子治療のための種々の様式(modality)が広く概説されている(Chuah et al., 2012a, 2012b, 2012c; VandenDriessche et al., 2012; High 2001, 2011; Matrai et al., 2010a, 2010b)。
血友病Aは、血液凝固第VIII因子(FVIII)の欠損又はこれが全く存在しないことにより生じる重度の出血性障害である。血友病A及び血友病Bの重症度は、第VIII因子及び第IX因子に関する小委員会であるScientific and Standardization Committee of the International Society on Thrombosis and Haemostasisにより、それぞれF
VIIIレベル及びFIXレベルに応じて3つの形態に分類されている:(1)重症形態(0.01国際単位(IU)/ml未満、すなわち正常FVIII又はFIXレベルの1%未満のFVIII又はFIXレベル)、(2)中等症形態(0.01〜0.05IU/ml、すなわち正常FVIII又はFIXレベルの1〜5%のFVIII又はFIXレベル)、及び(3)軽症形態(0.05〜0.4IU/ml超、すなわち、正常FVIII又はFIXレベルの5〜40%超のFVIII又はFIXレベル)。血友病Aは、発生率が男性5000人中約1人に近い、最も一般的な遺伝性凝固障害である。
精製又は組換えFVIIIを用いたタンパク質補充療法(PST)は患者の生活の質を著しく改善した。しかし、PSTは根治的でなく、患者は依然として、命を脅かす可能性のある出血及び体を不自由にする(crippling)関節炎を発症するリスクがある。残念ながら、血友病Aに苦しむ多くの患者(最大40%)が、PST後にFVIIIに対する中和抗体(すなわち、「インヒビター」)を産生する。これらのインヒビターは、出血エピソードの管理を複雑にし、更なるPSTを無効にし得る。PSTのこれらの制限のため、血友病処置の潜在的代替物としての遺伝子治療の開発が必要である。更に、治療上の利益のために必要なFVIII血漿濃度の上昇がわずかであり、正常レベルの1%超のレベルで自然発症的出血及び長期関節症の率を顕著に低減することができる。
FIX及びFVIII合成の主な生理学的部位は肝臓であるので、肝細胞が血友病遺伝
子治療の非常に好適な標的細胞である。この場所からFIXタンパク質は容易に循環に入ることができる。更に、肝臓ニッチ(hepatic niche)が導入遺伝子産物に対する免疫寛容の誘導に好ましいと考えられる(Annoni et al., 2007; Follenzi et al., 2004; Brown et al., 2007; Herzog et al., 1999; Matrai et al., 2011; Matsui et al., 2009)。血友病の肝臓指向性遺伝子治療は、レトロウイルス(Axelrod et al., 1990; Kay et al., 1992; VandenDriessche et al., 1999、Xu et al., 2003, 2005)、レンチウイルス(Ward et al., 2011、Brown et al., 2007、Matrai et al., 2011)、アデノ随伴ウイルス(AAV)(Herzog et al., 1999)、及びアデノウイルスベクター(Brown
et al., 2004)(Ehrhardt & Kay, 2002)を含む種々のウイルスベクターで実現するこ
とができる。特に、AAVは、一本鎖DNAゲノムを有する天然の複製欠損非病原性ウイルスである。AAVベクターは、好ましい安全性プロファイルを有し、持続的な導入遺伝子発現を実現することができる。長期発現はエピソームに保持されたAAVゲノムに主に仲介される。安定に形質導入されたベクターゲノムの90%超が染色体外であり、大部分が高分子量コンカテマーとして組織化される。したがって、特に形質導入された細胞の選択的増殖が起こることが予想されない血友病遺伝子治療の状況において、挿入による発癌リスクは最小限である。それにも関わらず、AAVベースの遺伝子導入後の発癌イベントが報告されている(Donsante et al., 2007)が、その発見を他のモデル系で再現するこ
とは困難であった(Li et al., 2011)。AAVベクターの主な制限は、ベクター粒子の
パッケージング容量が限定的(すなわち、約4.7kb)であり、機能的ベクターを得るための導入遺伝子発現カセットのサイズが限定されることである(Jiang et al., 2006)。血友病遺伝子治療のためのほとんどのベクターは最初、最も一般的なAAV血清型2に由来したが、複数の免疫学的に異なるAAV血清型がヒト及び非ヒト霊長類から単離されている(Gao et al., 2002、Gao et al. 2004)。先天性失明のためのAAVベースの遺
伝子治療の最初の臨床的成功により、遺伝子導入技術の可能性に脚光が当たっている(Bainbridge et al., 2008)。
AAV仲介肝臓遺伝子導入は、肝臓及び筋肉指向性遺伝子治療の両方において、血友病の遺伝子治療の魅力的な代替的治療法である(Herzog et al., 1997, 1999, 2002; Arruda et al., 2010; Fields et al., 2001; Buchlis et al., 2012; Jiang et al., 2006; Kay et al., 2000)。非ヒト霊長類又は血友病のマウス及びイヌモデル中でAAVベクタ
ーを用いた前臨床試験により、血友病モデルの出血表現型の部分的又は完全な補正につながる持続的な治療的発現が示された(Snyder et al., 1997, 1999; Wang et al., 1999, 2000; Mount et al., 2002; Nathwani et al., 2002)。特に、肝臓形質導入は、都合の
良いことに、抑制性T細胞(Treg)の誘導に必要なFIXに対する免疫寛容を誘導する(Mingozzi et al., 2003; Dobrzynski et al., 2006)。肝臓指向性AAV2−FIX遺伝子治療で処置されたインヒビターを生じやすいヌル変異血友病Bイヌで、インヒビターが生じない血友病表現型の長期補正が達成された(Mount et al, 2002)。ベクターの
用量を更に減らすために、より強力なFIX発現カセットが開発された。これは、より強力なプロモーター/エンハンサー要素、コドン最適化FIX、又はAAV形質導入の制限的ステップの1つ(すなわち、一本鎖から二本鎖へのAAVの変換)を克服する自己相補的二本鎖AAVベクター(scAAV)を用いることにより実現することができた(McCarty, 2001, 2003; Nathwani et al, 2002, 2006, 2011; Wu et al., 2008)。肝細胞への形質導入を向上させ、核内ベクター移入を向上させ、T細胞活性化リスクを軽減する、代替的なAAV血清型(例えば、AAV8又はAAV5)を用いることができた(Gao et al., 2002; Vandenberghe et al., 2006)。AAV8又はAAV9を用いた血友病Bの肝
臓指向性遺伝子治療は、少なくともマウスにおいて、レンチウイルスベクターを用いた場合より効率的であり、炎症がより少なかった(VandenDriessche et al., 2007, 2002)。更に、最近の研究で、表面露出チロシン残基の変異により、ベクター粒子がリン酸化及びその後のユビキチン化を避けることができ、したがって、プロテアソームが仲介する分解を防止することができることが示され、これにより、マウスの肝臓におけるFIX発現が
10倍増加した(Zhong et al., 2008)。
これらの肝臓指向性前臨床試験により、重度の血友病Bに苦しむ患者の臨床的遺伝子治療のためのAAVベクターの使用への道が開けた。AAV−FIXベクターの肝臓送達により、肝動脈カテーテル法によりAAV−FIXを受けた対象で一過的な治療的FIXレベル(正常レベルの最大12%)が得られた(Kay et al., 2000)。しかし、形質導入された肝細胞は、MHCクラスIに会合したAAVカプシド由来抗原をT細胞に提示することができた(Manno et al., 2006、Mingozzi et al., 2007)。抗原提示は中程度であっ
たが、形質転換された肝細胞のT細胞に仲介される破壊を誘導するのに充分であった。近年、血友病の遺伝子治療は重要な一歩を進めた(Nathwani et al., 2011; Commentary by
VandenDriessche & Chuah, 2012)。重度の血友病B(FIX1%未満)に苦しむ対象に肝臓特異的プロモーターからコドン最適化FIXを発現する自己相補的(sc)AAV8ベクターを静脈内注射した。このAAV8血清型は、予め存在する抗AAV2抗体との交差反応性が低減している。興味深いことに、樹状細胞によるその取込みが従来のAAV2ベクターと比べて低減し得、その結果、T細胞活性化が低減する(Vandenberghe et al.,
2006)。マウスにおいて、AAV8は、AAV2と比べて肝臓形質導入のかなりの増加
を可能にする。但し、この利点はイヌ、アカゲザル、及びヒトのような高等な種では失われ得る。対象は、1用量当たり2参加者で、漸増用量(escalating dose)のscAAV8−FIXベクターを受けた。処置された全ての対象が、ベクター投与後に治療閾値である1%を超えるFIXを数ヶ月発現し、持続的で変わり易い発現レベルを示した(すなわち、正常レベルの2〜11%)。以前の肝臓指向性AAV治験との主な差は、初めて遺伝子治療後に持続的な治療的FIXレベルを達成できたことである。この進歩にも関わらず、患者の一部における上昇した肝臓酵素レベルと一致する、AAV形質転換肝細胞のT細胞が仲介するクリアランスが問題のままである。このベクター特異的免疫応答を制限する試みに、短期間のグルココルチコイドを用いた一過的な免疫抑制が用いられた。
遺伝子治療により血友病Aを処置するための効率的ウイルス遺伝子送達系の作製における重要な制限の1つは、FVIII cDNAのサイズが大きいことである。血友病Aの以前のウイルスベクターをベースとする遺伝子治療実験は通常、小さいが弱いプロモーターの使用に頼っており、過度に高いベクター用量が必要であり、これは臨床的に適切でないか、ベクターのタイターを非常に損なうものであった。AAVのパッケージングの制限を克服するためのスプリットベクター又はデュアルベクターのデザインの使用等、その他の複数の臨時的な戦略が研究されたが、これらのアプローチは概して比較的非効率的であり、更なる免疫原性の問題を生じさせた(Petrus et al., 2010に概説)。FVIIIの
Bドメインは凝固促進活性に不要であることが見出されている。したがって、Bドメインが欠失したFVIIIコンストラクトが、それらのより小さいサイズはベクターにより容易に組み込まれるので、遺伝子導入目的に用いられる。更に、Bドメインの欠失により、mRNA及び一次翻訳産物が17倍増加することが示されている。Bドメインを欠失させて短い14アミノ酸リンカーで置換したFVIIIが現在、組換え産物として生産されており、臨床用途にRefacto(登録商標)(Wyeth Pharma)として販売されている(Sandberg et al., 2001)。Miao et al. (2004)は、Bドメイン欠失FVI
IIに短いBドメイン配列(最適には226アミノ酸であり、N結合型グリコシル化のための6個の部位を保持している)を付加し直して分泌を改善した。McIntosh et al. (2013)は、Miao et al.の226アミノ酸スペーサーを、Bドメインに由来する6個のグリコ
シル化トリプレットが並置された17アミノ酸ペプチドで置換した。しかし、生産は治療目的にはまだ充分でなかった。
非ウイルスベクターは通常、場合によってはトランスフェクションを容易にする物理化学的方法と組み合わせられる、裸のDNAだけが送達されるプラスミドベースの遺伝子送
達系に頼っている。したがって、非ウイルス的アプローチは、自然免疫反応が依然として起こり得るが、ウイルスベクターより免疫原性が低くなり得、潜在的により安全であり得る。非ウイルス的遺伝子導入法は簡便であるが、効率は通常、ほとんどのウイルスベクター仲介遺伝子導入アプローチより低い。非ウイルスベクターの効率的なインビボ遺伝子送達がボトルネックのままである。典型的には、肝臓遺伝子送達のためには、プラスミドは流体力学的注射(hydrodynamic injection)により投与される。この場合、目的の遺伝子を肝臓中に送達するために大容量のDNA溶液を循環中に迅速に注射することにより流体力学的圧力が生成する(Miao et al., 2000)。遺伝子導入のた
めの局所的な流体力学的圧力を維持しながら注射の体積を減らすことにより流体力学的注射を臨床的に適当な様式に適応させるための努力がなされている。標的化可能なナノ粒子に基づく別のアプローチが、肝細胞中へのFIXの標的特異的送達を実現するために探求されている。長期発現を妨げる細菌骨格配列(すなわち、ミニサークルDNA)を除去することにより発現を長引かせることができた。更に、非ウイルストランスフェクション後のFIX発現の安定性を増すために、導入遺伝子の安定なゲノム組込みを実現するトランスポゾンを用いることができた。本発明者ら及び他の人々により、インビボ遺伝子治療後の安定な凝固因子発現を得るためにトランスポゾンを用いることができることが示されている(Yant et al., 2000; Mates, Chuah et al., 2009、VandenDriessche et al., 2009; Kren et al., 2009; Ohlfest et al., 2004)。
FIXを肝臓特異的に発現させるための最新のベクターの例が国際公開第2009/130208号に記載されており、これは、因子cDNAを駆動するTTR/Serp制御配列を含む一本鎖AAVベクターで構成される。ポリアデニル化シグナルと共にFIXの第1イントロンがベクター中に含まれている。前記改善されたベクターを用いることで約25〜30%の安定な循環第IX因子が得られた。
血友病のためのウイルスベクターに基づく遺伝子治療を臨床へと応用するためには、肝臓に高用量のベクターを投与することに関連する安全上の問題及び臨床グレードのベクターを大量に製造する必要性に取り組む必要がある。遺伝子転移ベクターの効力(potency)(用量当たりの有効性)の向上はこれらの目標の実現にとって重大である。これにより、より低い用量で治療上の利益を得ることができ、したがって、インビボ投与に関連する潜在的な毒性及び免疫活性化が低減し、製造ニーズが緩和される。
効力を増大させるための方法の1つは、ベクターコピー当たりの発現及び生物学的活性が最大化されるように導入遺伝子配列自体を操作することである。本発明者らは、コドン使用頻度について最適化した、高凝固活性及び血栓形成傾向に関連するR338Lアミノ酸置換を有するFIX導入遺伝子(Simioni et al., 2009)が、血友病Bマウスにおいて、検出可能な有害作用なしに、レンチウイルスベクターを用いた遺伝子治療の有効性を最大15倍上昇させ、治療効果を得るために必要な用量をかなり低減し、したがって将来のスケールアップ及びその臨床への応用を容易にすることを示した(Cantore et al., 2012)。
ヒト第VIII因子cDNAのコドン最適化によっても高レベルの発現が得られる。コドン最適化cDNA配列からFVIIIを発現するレンチウイルスベクターを形質導入した新生仔血友病Aマウスの血漿中で有意に高いレベル(最大44倍の上昇及び正常ヒトレベルの200%超)の活性FVIIIタンパク質が検出され、これにより疾患モデルの補正に成功した(Ward et al., 2011)。
血友病A及びBのための肝臓指向性遺伝子治療の効率及び安全性を向上させることが本
発明の目的である。
血友病Bのための肝臓指向性遺伝子治療の効率及び安全性を向上させることが本発明の目的である。上記目的は、高活性化変異及び/又はコドンが最適化された導入遺伝子を含むヒトFIX遺伝子の使用と組み合わせた、組織特異性は保持しながら肝臓指向性遺伝子発現を増強する特異的制御要素を有する核酸発現カセットを含むウイルスベクター(特にAAVべースのベクター)又は非ウイルスベクター(特にトランスポゾンベースのベクター)のいずれかのベクターを提供することによって達成される。
得られたベクター及び核酸発現カセットにより、制御要素とベクターの種類及び導入遺伝子の選択との特別な組合せによって肝臓中におけるFIXの予期されない高い発現レベルが得られる。これらの要素の併用効果は予想されなかったと考えられる。例えば、国際公開第2009/130208号では、所与のAAVベースのベクターにより、約25〜30%の安定な循環第IX因子レベルが得られている。本願では、新規なベクターにより、500〜600%の安定な循環第IX因子レベルが得られた。これは、本発明の核酸発現カセットの要素及びベクターの特別な組合せによる20倍を超えるFIXレベルの上昇に相当する。特に、本発明者らは、実施例7において、Serpinエンハンサー(本明細書中では「Serp」又は「SerpEnh」と呼ぶ)とコドン最適化hFIX導入遺伝子との、又はSerpinエンハンサーとPadua変異を含むhFIXをコードする導入遺伝子との特異的組合せがFIX活性に相乗効果をもたらすことを示した。SerpinエンハンサーとPadua変異を含むhFIXをコードするコドン最適化導入遺伝子との特別な組合せを含むプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおいて最大のhFIX活性が測定された。これらのマウスにおけるhFIX活性は、Serpinエンハンサー、コドン最適化、及びPadua変異のない対応するhFIXプラスミドを注射されたマウスにおけるhFIX活性より最大265倍高かった。このhFIX活性の上昇は相乗的であることが示された。
血友病Aのための肝臓指向性遺伝子治療の効率及び安全性を向上させることが本発明のもう1つの目的である。実験セクションに示されているように、この目的は、コドン最適化ヒトFVIIIコンストラクト(特にコドン最適化Bドメイン欠失FVIIIコンストラクト)の使用と組み合わせた、組織特異性を保持しながら肝臓指向性遺伝子発現を増大させる特異的制御要素(特にSerpinエンハンサー)を有する核酸発現カセットを含むウイルスベクター(特にAAVベースのベクター)又は非ウイルスベクター(特にトランスポゾンベースのベクター)のいずれかのベクターを提供することによって実現される。
得られたAAVベースのベクター及び核酸発現カセットにより、比較的低いベクター用量(5×10vg/マウス)を用いて前例のない超生理学的FVIII発現レベル(すなわち、正常レベルの200%超)が得られた。これは、切断型の肝臓特異的プロモーターからコドン最適化Bドメイン欠失FVIII cDNAを発現したAAVベクターと比べてFVIII発現レベルの強固な(robust)50倍の向上である(McInthosh et
al. 2013)。これは、最新の世代のAAV−FVIIIベクターと比較して著しい改善
であり、臨床応用への重要な一歩である。本発明者らは、実施例6において、Serpinエンハンサーとコドン最適化Bドメイン欠失FVIII導入遺伝子との特異的組合せが、Serpinエンハンサー又はコドン最適化Bドメイン欠失FVIII導入遺伝子のいずれかを含む発現カセットと比べてFVIII発現レベルに相乗効果をもたらすことを示した。
本発明者らは更に、実施例5において、本明細書に開示されている核酸発現カセット中にMVMイントロンを含めることにより、そこに作動可能に連結された導入遺伝子の発現
が予期されず増加することを示した。
したがって、本発明は以下の態様を提供する。
態様1.肝臓特異的制御要素、プロモーター、場合によりマウス微小ウイルス(MVM)イントロン、導入遺伝子、好ましくはコドン最適化導入遺伝子、及び転写終止シグナルを含む核酸発現カセットを含むベクター。
態様2.前記導入遺伝子が第VIII因子又は第IX因子をコードする、態様1に記載のベクター。
態様3.前記凝固第VIII因子のBドメインが欠失している、態様2に記載のベクター。
態様4.前記FVIIIの前記Bドメインが、配列番号16を有するリンカーで置換されている、態様3に記載のベクター。
態様5.前記凝固第IX因子が高活性化変異を含む、態様2に記載のベクター。
態様6.凝固第IX因子中の前記高活性化変異がR338Lアミノ酸置換に相当する、態様5に記載のベクター。
態様7.凝固第VIII因子又は第IX因子をコードする前記導入遺伝子がコドン最適化されている、態様2〜6のいずれかに記載のベクター。
態様8.凝固第VIII因子をコードする前記導入遺伝子が、配列番号7を有する、態様1〜4又は7に記載のベクター。
態様9.前記肝臓特異的制御要素が、セルピンプロモーターに由来する配列を含む、態様1〜8のいずれかに記載のベクター。
態様10.前記肝臓特異的制御要素が、配列番号8又は前記配列と95%の同一性を有する配列を含み又はからなり、好ましくは、前記肝臓特異的制御要素がSerpinエンハンサーである、態様1〜9のいずれかに記載のベクター。
態様11.前記プロモーターが、トランスサイレチン(TTR)プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーターに由来する、態様1〜10のいずれかに記載のベクター。
態様12.前記転写終止シグナルが、ウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルに又はサルウイルス40ポリアデニル化シグナルに由来する、態様1〜11のいずれかに記載のベクター。
態様13.前記ベクターがウイルスベクターである、態様1〜12のいずれかに記載のベクター。
態様14.前記ベクターが、アデノ随伴ウイルス(AAV)、好ましくはAAV血清型9に由来する、態様13に記載のベクター。
態様15.前記ベクターが、一本鎖AAV、好ましくは一本鎖AAV血清型9である、態
様14に記載のベクター。
態様16.配列番号6を有する態様1〜4、7〜15のいずれかに記載のベクター又は配列番号1若しくは2を有する態様1、2、5〜7、9〜15、若しくは17のいずれかに記載のベクター。
態様17.前記ベクターが、自己相補的AAV、好ましくは自己相補的AAV血清型9である、態様14に記載のベクター。
態様18.前記ベクターが非ウイルスベクターである、請求項1〜12のいずれかに記載のベクター。
態様19.前記ベクターがトランスポゾンベースのベクターである、態様18に記載のベクター。
態様20.前記ベクターが、PiggyBac(PB)ベースのベクター、例えば配列番号13を有するPBベースのベクター、好ましくは微小逆方向反復を含むPiggyBacベースのベクター、より好ましくは配列番号14若しくは15を有するPBベースのベクター、又はSleeping Beauty(SB)ベースのベクター、好ましくは配列番号16を有するSBベースのベクターである、態様19に記載のベクター。
態様21.請求項1〜4、7〜20のいずれかに記載のベクターの対象への形質導入又はトランスフェクションを含む、対象中で治療閾値濃度の10mU/ml血漿以上の血漿中第VIII因子レベルを得る方法。
態様22.請求項1〜4、7〜17のいずれかに記載のベクターの対象への形質導入が、2.5×1011vg/kgより低い用量で行われる、態様21に記載の方法。
態様23.態様1、2、5〜15、17〜20のいずれかに記載のベクターの対象への形質導入又はトランスフェクションを含む、対象中で治療閾値濃度の10mU/ml血漿以上の血漿中第IX因子レベルを得る方法。
態様24.態様1、2、5〜15、17のいずれかに記載のベクターの対象への形質導入が、2×1011vg/kgより低い用量で行われる、態様23に記載の方法。
態様24.対象中で100mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、態様1、2、5〜15、17のいずれかに記載のベクターの対象への形質導入が、6×1011vg/kg以下の用量で行われる、態様23に記載の方法。
態様25.対象中で50mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、態様1、2、5〜15、17のいずれかに記載のベクターの対象への形質導入が、6×1011vg/kg以下の用量で行われる、態様23に記載の方法。
態様26.対象中で200mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、態様1、2、5〜15、17の対象への形質導入が、2×1012vg/kg以下の用量で行われる、態様23に記載の方法。
態様27.対象中で150mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、請求項1、2、5〜15、17のいずれか一項に記載のベクターの対象への形質導入が、2×1012vg/kg以下の用量で行われる、態様23に記載の方法。
態様28.前記形質導入又はトランスフェクションが静脈内投与によるものである、態様21〜27のいずれかに記載の方法。
態様29.前記トランスフェクションが、流体力学的トランスフェクションによるものである、態様21又は23に記載の方法。
態様30.態様19又は20に記載のベクターが、トランスポザーゼをコードするベクター、好ましくは高活性トランスポザーゼをコードするベクターと組み合わせて投与される、態様21、23、28、又は29のいずれかに記載の方法。
態様31.前記対象が、哺乳動物対象、好ましくはヒト対象である、態様21〜30のいずれかに記載の方法。
態様32.態様21、22、28〜31のいずれかに記載の方法を行うことを含む、哺乳動物対象の血友病Aを処置する方法。
態様33.血友病Aを処置するための医薬の製造における、態様1〜4、7〜20のいずれかに記載のベクターの使用。
態様34.血友病Aの処置における使用のための、態様1〜4、7〜20のいずれかに記載のベクター。
態様35.態様23〜31のいずれかに記載の方法を行うことを含む、哺乳動物対象の血友病Bを処置する方法。
態様36.血友病Bを処置するための医薬の製造における、態様1、2、5〜15、17〜20のいずれかに記載のベクターの使用。
態様37.血友病Bの処置における使用のための、態様1、2、5〜15、17〜20のいずれかに記載のベクター。
態様38.態様1〜4、7〜20のいずれかに記載のベクターと薬学的に許容されるキャリアとを含み、場合により血友病Aを処置するための活性成分を更に含む、医薬組成物。
態様39.血友病Aの処置における使用のための、態様38に記載の医薬組成物。
態様40.前記処置により、処置された対象の血漿中における第VIII因子のレベルが対象中での治療閾値濃度の10mU/ml血漿以上となる、態様39に記載の使用のための医薬組成物又は態様34に記載の使用のためのベクター。
態様41.前記処置が、2.5×1011vg/kg以下の用量で対象中に請求項1〜4、7〜17のいずれかに記載のベクターを形質導入することを含む、態様39若しくは40に記載の使用のための医薬組成物又は態様34若しくは40に記載の使用のためのベクター。
態様42.態様1、2、5〜15、17〜20のいずれかに記載のベクターと、薬学的に許容されるキャリアとを含み、場合により血友病Bを処置するための活性成分を更に含む、医薬組成物。
態様43.血友病Bの処置における使用のための、態様42に記載の医薬組成物。
態様44.前記処置により、処置された対象の血漿中の第IX因子レベルが、対象中で治療閾値濃度の10mU/ml血漿以上、好ましくは対象中で治療濃度の50mU/ml血漿以上、より好ましくは対象中で治療濃度の100mU/ml血漿以上、更により好ましくは対象中で治療濃度の150mU/ml血漿以上、更により好ましくは対象中で治療濃度の200mU/ml血漿以上となる、態様43に記載の使用のための医薬組成物又は態様37に記載の使用のためのベクター。
態様45.前記処置が、態様1、2、5〜15、17〜20のいずれかに記載のベクターを2×1012vg/kg以下の用量、好ましくは6×1011vg/kg以下の用量、より好ましくは2×1011vg/kg以下の用量で対象に形質導入することを含む、態様43若しくは44に記載の使用のための医薬組成物又は態様37若しくは44に記載の使用のためのベクター。
以下に図面を用いて本発明を説明するが、これは説明のみを目的とするものと見なされるべきであり、そこに開示されている実施形態に発明を限定するものではない。
トランスサイレチンミニマルプロモーター(TTRm)の上流に肝臓特異的Serpin制御要素(「Serp」又は「SerpEnh」)が挿入されているAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクト(pdsAAVsc SerpTTRmMVMF9coptpA)の表示付き(with indication)の模式図である。使用されている略語は以下の通りである:ITR:ウイルス逆方向末端反復;mTTR:ミニマルトランスサイレチンプロモーター;MVM:微小ウイルスマウス;huFIXcoptMT:コドン最適化FIX;bGHpA:ウシ成長ホルモンのポリアデニル化シグナル。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクトの配列(配列番号1)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの配列(配列番号2)を示す図である。 FIX欠損血友病BマウスにおけるAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXコンストラクト(pdsAAVsc SerpTTRmMVMF9coptpA)又はAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lコンストラクトの静脈内注射後のFIX活性を示す図である。ヒトコドン最適化FIX cDNAを発現するAAVベクターをAAV−co−hFIX、ヒトコドン最適化FIX−R338L cDNAを発現するAAVベクターをAAV−co−padua−hFIXと命名した。クエン酸添加血漿に発色活性アッセイを用いてhFIX活性レベルを決定した。種々のベクター用量の同族自己相補的AAV9ベクター(10vg、5×10vg、2×1010vg)をマウスに注射した。 (A)AAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lベクターの模式図である。発現カセットが自己相補的(sc)アデノ随伴ウイルス血清型9(AAV9)にパッケージングされ、5’及び3’AAV逆方向末端反復(ITR)が隣接している。肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターが、R338L変異を有するコドン最適化ヒトFIX(co−hFIX−R338L)導入遺伝子を駆動する。肝細胞特異的制御要素(「Serp」又は「SerpEnh」)がTTRmプロモーターの上流に位置する。マウス微小ウイルスミニイントロン(MVM)イントロン及びウシ成長ホルモンポリアデニル化部位(pA)も示されている。(B)AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lベクターと同じであるが、導入遺伝子であるコドン最適化hFIXがR338L変異を含まない、対照ベクターAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXの模式図である。(C)hFIXを高活性にするヒトFIXフラグメント(配列番号23)中のR338LすなわちPadua変異をヒトFIXフラグメント(配列番号24)と比較した図である。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。1×10vg/マウス(A、B)、5×10vg/マウス(C、D)、又は2×1010vg/マウス(E、F)のAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−(cohFIXと表記)ベクターをマウスに静脈内投与した。AAV投与後の記載されている時間に採取された血漿サンプルについて、発色性FIX活性アッセイを用いた凝固活性(n=3)及びELISA(n=3)によりそれぞれhFIX活性(A、C、E)及びhFIXタンパク質(B、D、F)を測定した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。1×10vg/マウス(A、B)、5×10vg/マウス(C、D)、又は2×1010vg/マウス(E、F)のAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−(cohFIXと表記)ベクターをマウスに静脈内投与した。AAV投与後の記載されている時間に採取された血漿サンプルについて、発色性FIX活性アッセイを用いた凝固活性(n=3)及びELISA(n=3)によりそれぞれhFIX活性(A、C、E)及びhFIXタンパク質(B、D、F)を測定した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。1×10vg/マウス(A、B)、5×10vg/マウス(C、D)、又は2×1010vg/マウス(E、F)のAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−(cohFIXと表記)ベクターをマウスに静脈内投与した。AAV投与後の記載されている時間に採取された血漿サンプルについて、発色性FIX活性アッセイを用いた凝固活性(n=3)及びELISA(n=3)によりそれぞれhFIX活性(A、C、E)及びhFIXタンパク質(B、D、F)を測定した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。1×10vg/マウス(A、B)、5×10vg/マウス(C、D)、又は2×1010vg/マウス(E、F)のAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−(cohFIXと表記)ベクターをマウスに静脈内投与した。AAV投与後の記載されている時間に採取された血漿サンプルについて、発色性FIX活性アッセイを用いた凝固活性(n=3)及びELISA(n=3)によりそれぞれhFIX活性(A、C、E)及びhFIXタンパク質(B、D、F)を測定した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。1×10vg/マウス(A、B)、5×10vg/マウス(C、D)、又は2×1010vg/マウス(E、F)のAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−(cohFIXと表記)ベクターをマウスに静脈内投与した。AAV投与後の記載されている時間に採取された血漿サンプルについて、発色性FIX活性アッセイを用いた凝固活性(n=3)及びELISA(n=3)によりそれぞれhFIX活性(A、C、E)及びhFIXタンパク質(B、D、F)を測定した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。1×10vg/マウス(A、B)、5×10vg/マウス(C、D)、又は2×1010vg/マウス(E、F)のAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−(cohFIXと表記)ベクターをマウスに静脈内投与した。AAV投与後の記載されている時間に採取された血漿サンプルについて、発色性FIX活性アッセイを用いた凝固活性(n=3)及びELISA(n=3)によりそれぞれhFIX活性(A、C、E)及びhFIXタンパク質(B、D、F)を測定した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。(G、H、I)1×10vg/マウス(G)、5×10vg/マウス(H)、又は2×1010vg/マウス(I)のAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lを血友病マウスに静脈内投与した(n=3)。各用量で、hFIX発現(hFIXタンパク質)を対応するFIX凝固活性と比較した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。(G、H、I)1×10vg/マウス(G)、5×10vg/マウス(H)、又は2×1010vg/マウス(I)のAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lを血友病マウスに静脈内投与した(n=3)。各用量で、hFIX発現(hFIXタンパク質)を対応するFIX凝固活性と比較した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。(G、H、I)1×10vg/マウス(G)、5×10vg/マウス(H)、又は2×1010vg/マウス(I)のAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lを血友病マウスに静脈内投与した(n=3)。各用量で、hFIX発現(hFIXタンパク質)を対応するFIX凝固活性と比較した。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。(J)AAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(AAV cohFIX R338Lと表記)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX(AAV cohFIXと表記)ベクターを表記の用量で注射されたマウスでD−ダイマーレベル及びhFIX活性を測定し、非注射対照マウスと比較した。ELISAによりD−ダイマーレベルを測定し、発色アッセイによりhFIX活性を分析した。D−ダイマー陽性対照が示されている。結果は平均値±SEMで表されている。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(t検定)。 血友病マウスにおけるAAV9送達によるコドン最適化及び高活性FIX導入遺伝子の評価を示す図である。(K)5×10vg/マウスのAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記、n=4)を注射された血友病Bマウスにおける免疫寛容誘導の分析。記載されているように、hFIXタンパク質で免疫化した後2週間目(w2)、w4、w6、及びw8にELISAでFIX特異的抗体を測定した。免疫化はベクター投与の2週間後に開始した。免疫化されたPBS注射血友病Bマウス(n=4)を対照として用いた。 AAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記、n=3)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX(cohFIXと表記、n=3)を注射したマウスの種々の器官における体内分布及び形質導入効率を示す図である。(A、B)1×10vg/マウス(A)及び5×10vg/マウス(B)の用量で両方のコンストラクトについて100ngのゲノムDNAに対するAAVコピー数を決定した。(C、D)1×10vg/マウス(C)及び5×10vg/マウス(D)の用量で、両方のコンストラクトについて、肝臓中hFIX mRNAレベルに対する種々の器官中の発現hFIX mRNAレベルの定量的逆転写酵素(qRT)−PCR分析。GAPDHを標準化に用いた。結果は平均値±SEMで示されている。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(t検定)。 AAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記、n=3)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX(cohFIXと表記、n=3)を注射したマウスの種々の器官における体内分布及び形質導入効率を示す図である。(A、B)1×10vg/マウス(A)及び5×10vg/マウス(B)の用量で両方のコンストラクトについて100ngのゲノムDNAに対するAAVコピー数を決定した。(C、D)1×10vg/マウス(C)及び5×10vg/マウス(D)の用量で、両方のコンストラクトについて、肝臓中hFIX mRNAレベルに対する種々の器官中の発現hFIX mRNAレベルの定量的逆転写酵素(qRT)−PCR分析。GAPDHを標準化に用いた。結果は平均値±SEMで示されている。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(t検定)。 AAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記、n=3)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX(cohFIXと表記、n=3)を注射したマウスの種々の器官における体内分布及び形質導入効率を示す図である。(A、B)1×10vg/マウス(A)及び5×10vg/マウス(B)の用量で両方のコンストラクトについて100ngのゲノムDNAに対するAAVコピー数を決定した。(C、D)1×10vg/マウス(C)及び5×10vg/マウス(D)の用量で、両方のコンストラクトについて、肝臓中hFIX mRNAレベルに対する種々の器官中の発現hFIX mRNAレベルの定量的逆転写酵素(qRT)−PCR分析。GAPDHを標準化に用いた。結果は平均値±SEMで示されている。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(t検定)。 AAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(cohFIX−R338Lと表記、n=3)又はAAV9sc−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX(cohFIXと表記、n=3)を注射したマウスの種々の器官における体内分布及び形質導入効率を示す図である。(A、B)1×10vg/マウス(A)及び5×10vg/マウス(B)の用量で両方のコンストラクトについて100ngのゲノムDNAに対するAAVコピー数を決定した。(C、D)1×10vg/マウス(C)及び5×10vg/マウス(D)の用量で、両方のコンストラクトについて、肝臓中hFIX mRNAレベルに対する種々の器官中の発現hFIX mRNAレベルの定量的逆転写酵素(qRT)−PCR分析。GAPDHを標準化に用いた。結果は平均値±SEMで示されている。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(t検定)。 AAVss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−sv40pAベクターの模式図である。発現カセットが一本鎖(ss)アデノ随伴ウイルス中にパッケージングされており、5’及び3’AAV逆方向末端反復(ITR)が隣接している。肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターがヒトコドン最適化Bドメイン欠失FVIII cDNA(hFVIIIcopt)の転写を制御する。Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)がTTRmプロモーターの上流にクローニングされている。マウス微小ウイルスミニイントロン(MVM)及びSV40ポリアデニル化部位(pA)が示されている。 トランスサイレチンミニマルプロモーター(TTRm)の上流に肝臓特異的Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)が挿入されているAAVss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−sv40pAコンストラクト(AAVss−SerpTTRm−MVM−FVIIIcopt−sv40pA)の表示付きの模式図である。使用されている略語は以下の通りである:ITR:ウイルス逆方向末端反復;MVMイントロン:微小ウイルスマウスイントロン;FVIIIcopt:コドン最適化Bドメイン欠失ヒトFIX;SvポリA:SV40のポリアデニル化シグナル。 AAVss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−sv40pAコンストラクトの配列(配列番号6)を示す図である。隣接する逆方向末端反復配列がイタリック体、Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)が太字(72bp)、ミニマルトランスサイレチンプロモーター(TTRm)が下線(202bp)で示され、mTTR/5’非翻訳領域がボックスで囲まれ(21bp)、MVMイントロンが下線の引かれたイタリック体(92bp)、コドン最適化Bドメイン欠失hFVIII(hFVIIIcopt)が下線の引かれた太字(4377bp)、SV40ポリアデニル化配列が下線の引かれた太字のイタリック体(134bp)で示されている。 AAVss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−sv40pAコンストラクトの配列(配列番号6)を示す図である。隣接する逆方向末端反復配列がイタリック体、Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)が太字(72bp)、ミニマルトランスサイレチンプロモーター(TTRm)が下線(202bp)で示され、mTTR/5’非翻訳領域がボックスで囲まれ(21bp)、MVMイントロンが下線の引かれたイタリック体(92bp)、コドン最適化Bドメイン欠失hFVIII(hFVIIIcopt)が下線の引かれた太字(4377bp)、SV40ポリアデニル化配列が下線の引かれた太字のイタリック体(134bp)で示されている。 AAVss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−sv40pAコンストラクトの配列(配列番号6)を示す図である。隣接する逆方向末端反復配列がイタリック体、Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)が太字(72bp)、ミニマルトランスサイレチンプロモーター(TTRm)が下線(202bp)で示され、mTTR/5’非翻訳領域がボックスで囲まれ(21bp)、MVMイントロンが下線の引かれたイタリック体(92bp)、コドン最適化Bドメイン欠失hFVIII(hFVIIIcopt)が下線の引かれた太字(4377bp)、SV40ポリアデニル化配列が下線の引かれた太字のイタリック体(134bp)で示されている。 AAVss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−sv40pAコンストラクトの配列(配列番号6)を示す図である。隣接する逆方向末端反復配列がイタリック体、Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)が太字(72bp)、ミニマルトランスサイレチンプロモーター(TTRm)が下線(202bp)で示され、mTTR/5’非翻訳領域がボックスで囲まれ(21bp)、MVMイントロンが下線の引かれたイタリック体(92bp)、コドン最適化Bドメイン欠失hFVIII(hFVIIIcopt)が下線の引かれた太字(4377bp)、SV40ポリアデニル化配列が下線の引かれた太字のイタリック体(134bp)で示されている。 コドン最適化Bドメイン欠失FVIIIのヌクレオチド配列(配列番号7)。 コドン最適化Bドメイン欠失FVIIIのヌクレオチド配列(配列番号7)。 Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)のヌクレオチド配列(配列番号8)。 ミニマルトランスサイレチンプロモーター(TTRm)のヌクレオチド配列(配列番号9)。 微小ウイルスマウス(MVM)イントロンのヌクレオチド配列(配列番号10)。 SV40ポリアデニル化シグナル(SV40ポリA)のヌクレオチド配列(配列番号11)。 AAVss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−sv40pA(5×10vg/マウス)の静脈内注射後の時間(日)の関数で表したCB17.SCIDマウスにおけるFVIII発現レベルを示す図である。FVIIIレベルをhFVIII特異的ELISAを用いて決定し、正常レベル(すなわち、ヒトFVIIIの生理学的レベルである正常個体中における200ng/ml又は1IU/mlのFVIII)に対する百分率及びng/ml血漿で表した。 コドン最適化高活性PiggyBac(PB)トランスポザーゼをコードするプラスミドpcDNA3_mouseCO_hyPiggyBac_Transposase_MTの模式図である。 pcDNA3_mouseCO_hyPiggyBac_Transposase_MTプラスミドのヌクレオチド配列(配列番号12)。 pcDNA3_mouseCO_hyPiggyBac_Transposase_MTプラスミドのヌクレオチド配列(配列番号12)。 pcDNA3_mouseCO_hyPiggyBac_Transposase_MTプラスミドのヌクレオチド配列(配列番号12)。 PB_Minimal_T_(T53C−C136T)_D4Z4_TTRminSerpMVM_hFVIIIcopt_SV40pA_D4Z4トランスポゾンの模式図である。ヒトコドン最適化Bドメイン欠失FVIII cDNA(FVIIIcopt)の転写を制御するためにSerpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)に肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターが作動可能に連結されている。マウス微小ウイルスミニイントロン(MVM)及びSV40ポリアデニル化シグナル(SV40pA)が示されている。 PB_Minimal_T_(T53C−C136T)_D4Z4_TTRminSerpMVM_hFVIIIcopt_SV40pA_D4Z4トランスポゾンのヌクレオチド配列(配列番号13)。 PB_Minimal_T_(T53C−C136T)_D4Z4_TTRminSerpMVM_hFVIIIcopt_SV40pA_D4Z4トランスポゾンのヌクレオチド配列(配列番号13)。 PB_Minimal_T_(T53C−C136T)_D4Z4_TTRminSerpMVM_hFVIIIcopt_SV40pA_D4Z4トランスポゾンのヌクレオチド配列(配列番号13)。 PB_micro_T_No_ins_TTRminSerpMVM_FIXco_bghpAトランスポゾンを模式的に示す図である。Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)に作動可能に連結された肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターからコドン最適化ヒトFIX発現が駆動される。マウス微小ウイルスミニイントロン(MVM)及びウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナル(bghpA)が示されている。 PB_micro_T_No_ins_TTRminSerpMVM_FIXco_bghpAトランスポゾンのヌクレオチド配列(配列番号14)。 PB_micro_T_No_ins_TTRminSerpMVM_FIXco_bghpAトランスポゾンのヌクレオチド配列(配列番号14)。 PB_micro_T_No_ins_TTRminSerpMVM_FIXco_Padua_bghpAトランスポゾンを模式的に示す図である。Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)に作動可能に連結された肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターからコドン最適化ヒトPaduaFIX発現が駆動される。マウス微小ウイルスミニイントロン(MVM)及びウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナル(bghpA)が示されている。 PB_micro_T_No_ins_TTRminSerpMVM_FIXco_Padua_bghpAトランスポゾンのヌクレオチド配列(配列番号15)。 PB_micro_T_No_ins_TTRminSerpMVM_FIXco_Padua_bghpAトランスポゾンのヌクレオチド配列(配列番号15)。 Sleeping Beauty(SB)トランスポゾンpT2BH_TTRminSerpMVM_hFIXco_bghpAトランスポゾンを示す図である。Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)に作動可能に連結された肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターからコドン最適化ヒトFIX発現が駆動される。マウス微小ウイルスミニイントロン(MVM)及びウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナル(bghpA)が示されている。 高活性SBmaxトランスポザーゼをコードするプラスミドpCDNA3_CMVBGI_SBMAX_bghpAの模式図である。 pCDNA3_CMVBGI_SBMAX_bghpAプラスミドのヌクレオチド配列(配列番号17)。 pCDNA3_CMVBGI_SBMAX_bghpAプラスミドのヌクレオチド配列(配列番号17)。 pCDNA3_CMVBGI_SBMAX_bghpAプラスミドのヌクレオチド配列(配列番号17)。 コドン最適化FIX又は高活性コドン最適化FIX−R338L変異体のいずれかを発現する高活性PBトランスポゾンを用いた肝臓指向性遺伝子治療により処置された血友病BマウスのFIX発現レベルを示す図である。トランスポゾン(IRpBAcmicro)及びトランスポザーゼプラスミド(hypBase)の量が示されている。ヒトFIXレベルは活性アッセイを用いて決定した。 高活性PBトランスポゾン系、すなわち1μgのpcDNA3_mouseCO_hyPiggyBac_トランスポザーゼ_MTプラスミド(hyPBプラスミド)+5μgのPB_Minimal_T_(T53C−C136T)_D4Z4_TTRminSerpMVM_hFVIIIcopt_SV40pA_D4Z4トランスポゾン(A);又は1μgのhyPBプラスミド+500ngのPB_Minimal_T_(T53C−C136T)_D4Z4_TTRminSerpMVM_hFVIIIcopt_SV40pA_D4Z4トランスポゾンを用いた肝臓指向性遺伝子治療により処置されたSCIDマウスのFVIII発現レベルを示す図である。(B)(線:hyPBあり、破線:hyPBなし対照)。生理学的FVIII濃度(100%=200ng/ml血漿)が示されている。ヒトFVIIIレベルはELISAで検出した。 コドン最適化hFIX肝臓遺伝子送達についてSleeping Beautyトランスポゾン及びPiggyBacトランスポゾンの比較を示す図である。Sleeping Beautyトランスポゾン(pT2BH_TTRminSerpMVM_hFIXco_bghpA)及びPiggyBacトランスポゾン(PB_micro_T_No_Ins_SerpTTrminMVM_hFIXco_BGHpA)を、それぞれ示されている用量のコドン最適化高活性PBトランスポザーゼをコードするプラスミド(pcDNA3_mouseCO_hyPiggyBac_トランスポザーゼ_MT)又は高活性SBmaxトランスポザーゼをコードするプラスミド(pCDNA3_CMVBGI_SBMAX_bghpA)と共に免疫不全(NOD SCID)マウスに注射した。注射の1ヶ月後に、ELISAにより血漿中のFIX血漿レベルを測定した。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。(A)野生型hFIXをコードするpiggyBacトランスポゾン(pB_hFIXIAと表記)の模式図。発現カセットに野生型piggyBacトランスポゾン逆方向反復(IRpBac)が隣接している。肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターが、エキソン1と続くエキソン2〜8との間にある切断された1;4kbのhFIXイントロンAを含むヒトFIX導入遺伝子を駆動する。肝細胞特異的制御要素(「Serp」又は「SerpEnh」)がTTRmプロモーターの上流に位置する。ウシ成長ホルモンポリアデニル化部位(pA)も示されている。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。コドン最適化hFIXをコードするpiggyBacトランスポゾン(pB_hFIXcoと表記)の模式図。発現カセットは導入遺伝子以外pB_hFIXIAと同じである。hFIX導入遺伝子はコドン最適化されており(hFIXco)、イントロンAを含まない。MVMイントロンがFIXco導入遺伝子の上流にクローニングされている。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。マウスpiggyBacトランスポザーゼプラスミド(mpBaseと表記)の模式図。サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターによって駆動されるマウスコドン最適化天然piggyBacトランスポザーゼ(mpB)がβグロビンイントロン(βGI)の上流にクローニングされている。ウシ成長ホルモンポリアデニル化部位(bghpA)も示されている。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。トランスポザーゼ遺伝子のない空の対照プラスミド(空と表記)の模式図。プラスミドはCMVプロモーターとbghpaポリアデニル化シグナルとの間にマルチクローニングサイト(MCS)を含む。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。(E、F)野生型hFIX導入遺伝子及び切断型イントロンAを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_hFIXIA、E)又はコドン最適化hFIX導入遺伝子とMVMイントロンとを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_MVM−FIXco、F)を、マウスpiggyBacトランスポザーゼをコードする2μgのプラスミド(+mpBase、実線)又は空の対照プラスミド(+空、点線)と共に血友病Bマウスに流体力学的に注射した。ELISA及び発色hFIX活性アッセイにより、図示されている時間に採取された血漿サンプルについて、それぞれhFIX抗原発現(黒い四角)及びhFIX凝固活性(灰色の四角)を測定した。肝生検から抽出した全RNAから、実験の最後に定量的RT−PCR法(qRT−PCR)により二倍体ゲノム当たりのトランスポゾンコピー数(G)及びhFIX mRNAレベル(H)を測定した。FIXIA mRNAレベルに対するhFIX mRNAレベルをHに示す。pB hFIXcoプラスミドは、pBFIXIAプラスミドと比べて57倍超のmRNA発現を示した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。(E、F)野生型hFIX導入遺伝子及び切断型イントロンAを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_hFIXIA、E)又はコドン最適化hFIX導入遺伝子とMVMイントロンとを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_MVM−FIXco、F)を、マウスpiggyBacトランスポザーゼをコードする2μgのプラスミド(+mpBase、実線)又は空の対照プラスミド(+空、点線)と共に血友病Bマウスに流体力学的に注射した。ELISA及び発色hFIX活性アッセイにより、図示されている時間に採取された血漿サンプルについて、それぞれhFIX抗原発現(黒い四角)及びhFIX凝固活性(灰色の四角)を測定した。肝生検から抽出した全RNAから、実験の最後に定量的RT−PCR法(qRT−PCR)により二倍体ゲノム当たりのトランスポゾンコピー数(G)及びhFIX mRNAレベル(H)を測定した。FIXIA mRNAレベルに対するhFIX mRNAレベルをHに示す。pB hFIXcoプラスミドは、pBFIXIAプラスミドと比べて57倍超のmRNA発現を示した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。(E、F)野生型hFIX導入遺伝子及び切断型イントロンAを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_hFIXIA、E)又はコドン最適化hFIX導入遺伝子とMVMイントロンとを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_MVM−FIXco、F)を、マウスpiggyBacトランスポザーゼをコードする2μgのプラスミド(+mpBase、実線)又は空の対照プラスミド(+空、点線)と共に血友病Bマウスに流体力学的に注射した。ELISA及び発色hFIX活性アッセイにより、図示されている時間に採取された血漿サンプルについて、それぞれhFIX抗原発現(黒い四角)及びhFIX凝固活性(灰色の四角)を測定した。肝生検から抽出した全RNAから、実験の最後に定量的RT−PCR法(qRT−PCR)により二倍体ゲノム当たりのトランスポゾンコピー数(G)及びhFIX mRNAレベル(H)を測定した。FIXIA mRNAレベルに対するhFIX mRNAレベルをHに示す。pB hFIXcoプラスミドは、pBFIXIAプラスミドと比べて57倍超のmRNA発現を示した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 核酸コンストラクトへのMVMイントロンのクローニングが導入遺伝子のインビボ発現に与える影響の評価。(E、F)野生型hFIX導入遺伝子及び切断型イントロンAを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_hFIXIA、E)又はコドン最適化hFIX導入遺伝子とMVMイントロンとを含む10μgのトランスポゾンプラスミド(pB_MVM−FIXco、F)を、マウスpiggyBacトランスポザーゼをコードする2μgのプラスミド(+mpBase、実線)又は空の対照プラスミド(+空、点線)と共に血友病Bマウスに流体力学的に注射した。ELISA及び発色hFIX活性アッセイにより、図示されている時間に採取された血漿サンプルについて、それぞれhFIX抗原発現(黒い四角)及びhFIX凝固活性(灰色の四角)を測定した。肝生検から抽出した全RNAから、実験の最後に定量的RT−PCR法(qRT−PCR)により二倍体ゲノム当たりのトランスポゾンコピー数(G)及びhFIX mRNAレベル(H)を測定した。FIXIA mRNAレベルに対するhFIX mRNAレベルをHに示す。pB hFIXcoプラスミドは、pBFIXIAプラスミドと比べて57倍超のmRNA発現を示した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 hFVIII導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(A、B)左から右に、(a)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAプラスミド、(b)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAプラスミド、(c)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミド、又は(d)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドを2μgのDNA(A)又は5μgのDNA(B)で流体力学的に注射されたマウスにおける予測(a、b)及び測定(c、d)されたhFVIIIレベル。 hFVIII導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(A、B)左から右に、(a)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAプラスミド、(b)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAプラスミド、(c)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミド、又は(d)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドを2μgのDNA(A)又は5μgのDNA(B)で流体力学的に注射されたマウスにおける予測(a、b)及び測定(c、d)されたhFVIIIレベル。 hFVIII導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(C、D)左から右に(b)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおける予測hFVIIIレベル;(c)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドを注射されたマウスにおいて測定されたhFVIIIレベル;(b)を注射されたマウスにおいて予測されたhFVIIIレベル及び(c)を注射されたマウスにおいて測定されたhFVIIIレベルの和;並びに(d)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドでトランスフェクトしたマウスにおいて測定されたhFVIIIレベルを示す棒である。(C)2μgのDNAを注射したマウスのデータを示す図である。(D)5μgのDNAを注射したマウスのデータを示す図である。 hFVIII導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(C、D)左から右に(b)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおける予測hFVIIIレベル;(c)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドを注射されたマウスにおいて測定されたhFVIIIレベル;(b)を注射されたマウスにおいて予測されたhFVIIIレベル及び(c)を注射されたマウスにおいて測定されたhFVIIIレベルの和;並びに(d)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドでトランスフェクトしたマウスにおいて測定されたhFVIIIレベルを示す棒である。(C)2μgのDNAを注射したマウスのデータを示す図である。(D)5μgのDNAを注射したマウスのデータを示す図である。 hFIX導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(A、B)左から右に、(a)AAVsc−TTRm−MVM−hFIX−SV40pAプラスミド;(b)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIX−SV40pAプラスミド;(c)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミド;(b)プラス(c)を注射されたマウスにおいて測定されたhFIX活性の和として計算された(b)足す(c);並びに(d)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおける、注射後2日目(A)及び6日目(B)のhFIX活性を示す棒である。 hFIX導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(A、B)左から右に、(a)AAVsc−TTRm−MVM−hFIX−SV40pAプラスミド;(b)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIX−SV40pAプラスミド;(c)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミド;(b)プラス(c)を注射されたマウスにおいて測定されたhFIX活性の和として計算された(b)足す(c);並びに(d)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおける、注射後2日目(A)及び6日目(B)のhFIX活性を示す棒である。 hFIX導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(C、D)左から右に、(c)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミド;(d)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミド;(e)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−SV40pAプラスミド;(d)及び(e)を注射されたマウスにおいて測定されたhFIX活性の和として計算された(d)プラス(e);並びに(f)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−SV40pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおける、注射後2日目(C)及び6日目(D)のhFIX活性を示す棒である。 hFIX導入遺伝子を含む核酸発現カセットの比較を示す図である。(C、D)左から右に、(c)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミド;(d)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXco−SV40pAプラスミド;(e)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−SV40pAプラスミド;(d)及び(e)を注射されたマウスにおいて測定されたhFIX活性の和として計算された(d)プラス(e);並びに(f)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−SV40pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおける、注射後2日目(C)及び6日目(D)のhFIX活性を示す棒である。 piggyBacトランスポゾンpB_hFIXco/IRmut16の模式図。野生型piggyBacトランスポゾン逆方向反復(IRwt)及び示されている点変異を含むpiggybacトランスポゾン逆方向反復(IRmut16)が発現カセットに隣接している。肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRmin)プロモーターがコドン最適化hFIX(hFIXco)を駆動する。マウス微小ウイルス(MVM)イントロンがFIXco導入遺伝子の上流にクローニングされている。Serpinエンハンサー(HSH8と表記)がTTRminプロモーターの上流に位置している。ウシ成長ホルモンポリアデニル化部位(pA)も示されている。 piggybacトランスポゾンpB_hFIXco/IRmicroの模式図。トランスポゾンは、微小逆方向反復(IRmicro)である逆方向反復以外はpB_hFIXco/IRmut16と同じである。 piggybacトランスポゾンpB_hFIXco−R338Lの模式図。トランスポゾンは、Padua変異を含むコドン最適化ヒトFIXである導入遺伝子(hFIXco−R338L)以外はpB_hFIXco/IRmicroと同じである。 高活性piggyBacトランスポザーゼ(hyPBase)プラスミドの模式図。サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターによって駆動される高活性piggyBacトランスポザーゼ(hyPBase)がβ−グロビンイントロン(βGI)の上流にクローニングされている。高活性化変異が示されている。ウシ成長ホルモンポリアデニル化部位(bghpA)も示されている。 pBトランスポゾンpB_hFIXIA、pB_hFIXco、又はpB_hFIXco−R338Lによるトランスフェクションの3ヶ月後に、組換えhFIX抗原及びアジュバントでマウスを免疫化した。免疫化後(p.i.)2週間目(黒色)及び4週間目(灰色)にELISAにより抗hFIX特異的抗体を測定した。組換えhFIX及びアジュバントで免疫化されたPBS注射血友病Bマウスを陽性対照として用いた。結果は平均値±平均値の標準誤差として表されている。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 (F、G、H、I、J、K)1000ng(F、H、J)若しくは100ng(G、I、K)のmPB(三角F、G)若しくはhyPB発現プラスミド(F、G;四角及びH〜K)又は空の対照プラスミド(ハッチングされた線)と共に500ng(F、H、J)又は50ng(G、I、K)のpB−hFIXco(F〜K)、pB−hFIXco/IRmicro(H、I;三角)、又はpB−hFIXco/IRmut16(J、K;三角)トランスポゾンプラスミドでCB17/IcrTac/Prkdcscidマウスを流体力学的にトランスフェクトした。特異的ELISAアッセイにより、示されている時間に採取された血漿サンプルのhFIX発現を測定した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 (F、G、H、I、J、K)1000ng(F、H、J)若しくは100ng(G、I、K)のmPB(三角F、G)若しくはhyPB発現プラスミド(F、G;四角及びH〜K)又は空の対照プラスミド(ハッチングされた線)と共に500ng(F、H、J)又は50ng(G、I、K)のpB−hFIXco(F〜K)、pB−hFIXco/IRmicro(H、I;三角)、又はpB−hFIXco/IRmut16(J、K;三角)トランスポゾンプラスミドでCB17/IcrTac/Prkdcscidマウスを流体力学的にトランスフェクトした。特異的ELISAアッセイにより、示されている時間に採取された血漿サンプルのhFIX発現を測定した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 (F、G、H、I、J、K)1000ng(F、H、J)若しくは100ng(G、I、K)のmPB(三角F、G)若しくはhyPB発現プラスミド(F、G;四角及びH〜K)又は空の対照プラスミド(ハッチングされた線)と共に500ng(F、H、J)又は50ng(G、I、K)のpB−hFIXco(F〜K)、pB−hFIXco/IRmicro(H、I;三角)、又はpB−hFIXco/IRmut16(J、K;三角)トランスポゾンプラスミドでCB17/IcrTac/Prkdcscidマウスを流体力学的にトランスフェクトした。特異的ELISAアッセイにより、示されている時間に採取された血漿サンプルのhFIX発現を測定した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、 :p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 (F、G、H、I、J、K)1000ng(F、H、J)若しくは100ng(G、I、K)のmPB(三角F、G)若しくはhyPB発現プラスミド(F、G;四角及びH〜K)又は空の対照プラスミド(ハッチングされた線)と共に500ng(F、H、J)又は50ng(G、I、K)のpB−hFIXco(F〜K)、pB−hFIXco/IRmicro(H、I;三角)、又はpB−hFIXco/IRmut16(J、K;三角)トランスポゾンプラスミドでCB17/IcrTac/Prkdcscidマウスを流体力学的にトランスフェクトした。特異的ELISAアッセイにより、示されている時間に採取された血漿サンプルのhFIX発現を測定した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 (F、G、H、I、J、K)1000ng(F、H、J)若しくは100ng(G、I、K)のmPB(三角F、G)若しくはhyPB発現プラスミド(F、G;四角及びH〜K)又は空の対照プラスミド(ハッチングされた線)と共に500ng(F、H、J)又は50ng(G、I、K)のpB−hFIXco(F〜K)、pB−hFIXco/IRmicro(H、I;三角)、又はpB−hFIXco/IRmut16(J、K;三角)トランスポゾンプラスミドでCB17/IcrTac/Prkdcscidマウスを流体力学的にトランスフェクトした。特異的ELISAアッセイにより、示されている時間に採取された血漿サンプルのhFIX発現を測定した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。 (F、G、H、I、J、K)1000ng(F、H、J)若しくは100ng(G、I、K)のmPB(三角F、G)若しくはhyPB発現プラスミド(F、G;四角及びH〜K)又は空の対照プラスミド(ハッチングされた線)と共に500ng(F、H、J)又は50ng(G、I、K)のpB−hFIXco(F〜K)、pB−hFIXco/IRmicro(H、I;三角)、又はpB−hFIXco/IRmut16(J、K;三角)トランスポゾンプラスミドでCB17/IcrTac/Prkdcscidマウスを流体力学的にトランスフェクトした。特異的ELISAアッセイにより、示されている時間に採取された血漿サンプルのhFIX発現を測定した。結果は平均値±平均値の標準誤差で表した。n.s.は有意でないことを意味する。:p<0.05、**:p<0.01、***:p<0.001(n=3マウス/群)。
特定の実施形態との関連において及び特定の図面を参照して本発明を説明するが、発明はそれらに限定されず、請求項によってのみ限定される。請求項中の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。説明されている図面は模式的であり、非限定的である。図面中、図解のため、要素のいくつかのサイズが誇張され、実寸(on scale)でないことがある。
本明細書及び請求項中で「を含む(comprising)」という用語が使用される場合、これは他の要素又はステップを除外しない。「を含む」という用語は更に、「からなる」及び「から本質的になる」として定義される更に具体的な実施形態を包含する。
特に断りのない限り、単数形の名詞は、その名詞の複数形を包含する。
更に、明細書及び請求項中の第1、第2、第3等の用語は、同様な要素を識別するために用いられ、必ずしも一連の又は経時的な順番を説明するために用いられない。
そのように用いられる用語は適切な状況下で交換可能であり、本明細書に記載されている発明の実施形態は、本明細書に説明又は記載されているのとは異なる順番で実施するこ
とができると理解されるべきである。
以下の用語又は定義は発明の理解を助けるために提供される。本明細書中で特に断りのない限り、本明細書中で使用される全ての用語は、本発明が属する分野の熟練者にとってそれらが有するのと同じ意味を有する。実務者は特に、当該技術分野の定義及び用語について、Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Press, Plainsview, New York (1989);及び Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology (Supplement 47), John Wiley & Sons, New York (1999)を参照されたい。
本明細書中に提供される定義は、当業者によって理解されるよりも狭い範囲を有すると解釈されるべきではない。
「凝固第IX因子」という用語は、当該技術分野で知られているのと同じ意味を有する。凝固第IX因子の同義語は「FIX」、「クリスマス因子」、又は「F9」であり、これらは交換可能に用いることができる。特に、「凝固第IX因子」という用語は、Genbankアクセッション番号NM_000133によって定義されるmRNA配列によってコードされるヒトタンパク質を包含する。
好ましくは、前記FIXは変異FIXであり、これは、野生型FIXと比べて高活性(hyperactive)又は高機能性(hyper−functional)である。生物工学、例えば点変異の導入により、ヒト凝固因子の機能的活性を改変することができる。このアプローチにより、高活性R338Aバリアントが報告されており、これは、インビトロ活性化部分トロンボプラスチン時間アッセイ(APPT)において野生型ヒトFIXの3倍の凝固活性を示し(Chang et al., 1998)、変異FIX遺伝子を形質導入された血友病Bマウスにおいて2〜6倍高い比活性を示した(Schuettrumpf et al., 2005)
。更に高い凝固活性を有するFIX点変異体又はドメイン交換変異体の更なる例が報告されている:R338A点変異と組み合わせた又は単独の、EGF−1ドメインが、FVIIに由来するEGF−1ドメインで置換されたFIX(Brunetti-Pierri et al., 2009)、V86A/E277A/R338A三重変異体(Lin et al., 2010)、Y259F、K265T、及び/又はY345Tの、単一、二重、又は三重変異体(Milanov, et al., 2012)、並びにG190V点変異体(Kao et al., 2010)。これら全てを参照により本明
細書に援用する。特に好ましい実施形態では、FIX変異体は、X連鎖血栓形成傾向を生じさせる、Simioni et al., (2009)で報告されている「factor IX Padua」変異体と命名されたものである。前記変異体第IX因子は高活性であり、R338Lアミノ酸置換を有する。本発明の好ましい実施形態では、発現ベクター中に用いられるFIX導入遺伝子はヒトFIXタンパク質をコードし、最も好ましくは、FIX導入遺伝子はヒトFIXタンパク質のPadua変異体をコードする。
「凝固第VIII因子」という用語は当該技術分野で知られている意味を有する。凝固第VIII因子の同義語は、「FVIII」、「抗血友病因子」、又は「AHF」であり、本明細書中で交換可能に使用され得る。「凝固第VIII因子」という用語は、例えば、Uniprotアクセッション番号P00451中で定義されるアミノ酸配列を有するヒトタンパク質を包含する。
実施形態では、前記FVIIIは、Bドメインが欠失したFVIII(すなわち、Bドメイン欠失FVIII。本明細書ではBDD FVIII又はFVIIIΔBともいう)である。「Bドメイン欠失FVIII」という用語は、例えば、限定されるものではないが、Bドメインの全体又は一部が欠失したFVIII変異体及びBドメインがリンカーで置換されたFVIII変異体を包含する。Bドメイン欠失FVIIIの非限定的な例は、
参照により具体的に本明細書に援用するWard et al. (2011)及び国際公開第2011/
005968号に記載されている。
好ましい実施形態では、前記FVIIIは、以下の配列を有するリンカーでBドメインが置換されたBドメイン欠失FVIIIである:SFSQNPPVLTRHQR(配列番号16)(すなわち、Ward et al. (2011)で定義されているSQ FVIII)。特に好ましい実施形態では、前記FVIIIは配列番号7(すなわち、コドン最適化Bドメイン欠失ヒトFVIII又はhFVIIIcopt)を有し、国際公開第2011/0059号にも開示されている。
本発明において、「制御要素(regulatory element)」とは、遺伝子の転写、特に遺伝子の組織特異的転写を制御及び/又は調節できる転写調節要素(transcription contorol element)、特に非コードシス作用性転写調節要素を指す。制御要素は、少なくとも1つの転写因子結合部位(TFBS)、より具体的には組織特異的転写因子への少なくとも1つの結合部位、最も具体的には肝臓特異的転写因子への少なくとも1つの結合部位を含む。典型的には、本発明において、制御要素は、プロモーターによって駆動される遺伝子発現を、制御要素なしでプロモーターのみからの遺伝子の転写と比べて、増強又は増大させる。したがって、制御要素は特にエンハンサー配列を含み、但し、転写を増大させる制御要素は典型的なはるか上流のエンハンサー配列に限定されず、それらが制御する遺伝子から任意の距離にあってよいと理解されるべきである。実際、転写を制御する配列は、インビボでそれらが制御する遺伝子の上流(例えば、プロモーター領域中)又は下流(例えば、3’UTR中)のいずれにも位置し得、遺伝子のすぐ近く又は更に遠くに位置してもよいことが当該技術分野で知られている。注目すべきことに、本明細書に開示されている制御要素は典型的には天然配列であるが、そのような制御要素の(パーツの)組合せ又は複数コピーの制御要素、すなわち非天然配列も制御要素として想定される。本発明において、制御要素は、転写調節に関わる更に大きな配列の一部、例えばプロモーター配列の一部であり得る。しかし、制御要素単独では通常、転写開始に充分ではなく、この目的のためにはプロモーターを必要とする。
本明細書に開示される核酸発現カセット及びベクターに含まれる制御要素は好ましくは肝臓特異的である。肝臓特異的な制御要素の非限定的な例は、参照により具体的に本明細書に援用する国際公開第2009/130208号に開示されている。
好ましい実施形態では、本明細書中に開示されている核酸発現カセット及びベクター中の制御要素は、セルピン遺伝子プロモーターに由来する肝臓特異的制御要素である。前記制御要素は、配列番号8に定義される配列、前記配列と少なくとも85%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、例えば96%、97%、98%、又は99%の同一性を有する配列、又はその機能的断片を含む。前記制御要素は、本明細書中、「Serpinエンハンサー」、「SerpEnh」、又は「Serp」と呼ばれる。
更なる実施形態では、本明細書に開示される核酸発現カセット及びベクター中の制御要素は、配列番号8(すなわち、Serpinエンハンサー。本明細書中では「SerpEnh」、又は「Serp」ともいう)によって定義される配列からなる。
本願中、「肝臓特異的発現」とは、他の組織と比べて肝臓中での(RNA及び/又はポリペプチドのような)(導入)遺伝子の優先的又は優勢な発現を指す。具体的な実施形態では、(導入)遺伝子発現の少なくとも50%が肝臓内で起こる。より具体的な実施形態では、(導入)遺伝子発現の少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくと
も97%、少なくとも99%、又は100%が肝臓内で起こる。具体的な実施形態によれば、肝臓特異的発現は、発現した遺伝子産物が他の器官、例えば脾臓、筋肉、心臓、及び/又は肺に漏出しないことを必然的に伴う。同じことが、肝臓特異的発現の特定の形態であると見なすことができる肝細胞特異的発現に準用される。本願全体を通して、発現の文脈中で肝臓特異的と言及される場合、肝細胞特異的発現も明確に想定される。同様に、本願中で組織特異的発現が用いられる場合、組織を主に構成する細胞型の細胞型特異的発現も想定される。
本願中、「機能的断片」という用語は、肝臓特異的発現の制御能を保持している本明細書に開示されている配列のフラグメントを指し、すなわち、それらはまだ組織特異性を付与し、それらが由来する配列と同じ方法(但し、おそらくは同じ程度ではない)で(導入)遺伝子の発現を制御することができる。フラグメントは、それらが由来する配列の少なくとも10個の連続ヌクレオチドを含む。更に具体的な実施形態では、フラグメントは、それらが由来する配列の少なくとも15、少なくとも20、少なくとも25、少なくとも30、少なくとも35、又は少なくとも40個の連続するヌクレオチドを含む。
本発明において、「核酸発現カセット」という用語は、1又は複数の所望の細胞型、組織、又は器官中での(導入)遺伝子発現を方向付ける1又は複数の転写調節要素(例えば、限定されるものではないが、プロモーター、エンハンサー及び/又は制御要素、ポリアデニル化配列、並びにイントロン)を含む核酸分子を指す。典型的には、それらは、本明細書に定義されているように、FIX導入遺伝子又はFVIII導入遺伝子を更に含む。
本発明において、「作動可能に連結された(operably linked)」という用語は、核酸分子要素が機能的に連結されて互いに相互作用できるような、それぞれに対する種々の核酸分子要素の配置を指す。そのような要素としては、限定されるものではないが、プロモーター、エンハンサー及び/又は制御要素、ポリアデニル化配列、1又は複数のイントロン及び/又はエキソン、並びに発現すべき目的の遺伝子(すなわち、導入遺伝子)のコード配列が含まれ得る。核酸配列要素は、適切に配向された又は作動可能に連結された場合、一緒に作用して互いの活性を調節し、究極的には導入遺伝子の発現レベルに影響を与え得る。調節とは、特定の要素の活性レベルを上昇、低下、又は維持することを意味する。各要素の、他の要素に対する位置は、各要素の5’末端及び3’末端の点から表現することができ、任意の特定の要素間の距離は、要素間の介在ヌクレオチド又は塩基対の数によって言及され得る。
本願において、「プロモーター」という用語は、それらが作動可能に連結されている対応する核酸コード配列(例えば、導入遺伝子又は内因性遺伝子)の転写を直接又は間接的に制御する核酸配列を指す。プロモーターは、単独で転写を制御するように機能してよく、1又は複数の他の制御配列(例えば、エンハンサー又はサイレンサー)と協同して作用してもよい。本願の文脈では、プロモーターは通常、導入遺伝子の転写を制御するための制御要素に作動可能に連結されている。
本明細書に記載の制御要素がプロモーター及び導入遺伝子の両方に作動可能に連結されている場合、制御要素は、(1)導入遺伝子のインビボにおける顕著な肝臓特異的(及び/又はインビトロで肝細胞/肝細胞セルライン中での)発現を付与することができ、且つ/又は(2)肝臓中(及び/又は肝細胞/肝細胞セルライン中)での導入遺伝子の発現レベルを上昇させることができる。
具体的な実施形態では、本明細書に開示されている核酸発現カセット及びベクター中に含まれるプロモーターは肝臓特異的プロモーターである。更なる具体的な実施形態では、肝臓特異的プロモーターはトランスサイレチン(TTR)遺伝子に由来する。更により具
体的な実施形態では、TTRプロモーターはミニマルプロモーター(本明細書中ではTTRm、mTTR、又はTRRminともいう)であり、最も具体的には、配列番号9中で定義されるミニマルTTRプロモーターである。
別の具体的な実施形態では、本明細書に開示されている核酸発現カセット及びベクター中のプロモーターはミニマルプロモーターである。
本発明において、「ミニマルプロモーター」とは、発現を駆動することがまだできるが、(例えば組織特異的)発現の制御に寄与する配列の少なくとも一部を欠く、全長プロモーターの一部である。この定義は、遺伝子の発現を駆動できるが組織特異的な様式でその遺伝子を発現させる能力を失った、(組織特異的)制御要素が欠失したプロモーター、及び遺伝子の(おそらくは弱まった)発現を駆動できるが組織特異的様式でその遺伝子を発現させる能力は必ずしも失っていない、(組織特異的)制御要素が欠失したプロモーターの両方を網羅する。ミニマルプロモーターは当該技術分野で広く報告されており、ミニマルプロモーターの非限定的なリストを明細書中に提供する。
典型的には、本発明に係る発現ベクター中の核酸発現カセットは、プラスミドオリジン、プロモーター及び/又はエンハンサー、(導入)遺伝子、転写ターミネーター、並びに選択遺伝子を含む。
実施形態では、本発明に係る発現ベクター中の核酸発現カセットは以下の要素を含む:−f1オリジン等のプラスミドオリジン、
−逆方向末端反復配列(ITR)(変異されている場合もある)、
−エンハンサー、好ましくはSerpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)、
−プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーター(TTRm)、
−MVMイントロン、
−(導入)遺伝子、好ましくはコドン最適化導入遺伝子、
−転写ターミネーター、好ましくはポリアデニル化シグナル、例えばbGHpA、
−逆方向末端反復配列(ITR)、
−選択遺伝子(例えば、アンピシリン耐性遺伝子等の抗生物質耐性遺伝子)、及び
−pBR322オリジン等のプラスミドオリジン。
本明細書に記載の核酸発現カセット中へのMVMイントロンのクローニングにより、そこに作動可能に連結された導入遺伝子の予想外に高い発現レベルが示された。
本発明の典型的な実施形態では、発現ベクター中の前記核酸発現カセットは以下の要素を含む(図1参照):
−f1オリジン等のプラスミドオリジン、
−逆方向末端反復配列(ITR)(変異されている場合もある)、
−エンハンサー、好ましくはSerpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)、
−プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーター(TTRm)、
−イントロン配列、好ましくはMVMイントロン、
−(導入)遺伝子、好ましくはFIXコード遺伝子又はそのPadua変異体形態、
−転写ターミネーター、好ましくはポリアデニル化シグナル、例えばbGHpA、
−逆方向末端反復配列(ITR)、
−選択遺伝子(例えば、アンピシリン耐性遺伝子等の抗生物質耐性遺伝子)、及び
−pBR322オリジン等のプラスミドオリジン。
前記要素の組合せにより、対象の肝臓中で予想外に高い発現レベルのFIX及び特にそのPadua変異体が得られた。好ましくは、ベクターは、Padua変異FIX遺伝子と組み合わされたアデノ随伴ウイルスに由来するベクターである。
本発明の別の典型的な実施形態では、ベクター中の前記核酸発現カセットは以下の要素を含む:
−f1オリジン等のプラスミドオリジン、
−逆方向末端反復配列(ITR)(場合により変異されていてもよい)、
−肝臓特異的制御要素、好ましくはSerpinエンハンサー、
−プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーター、
−イントロン配列、好ましくはMVMイントロン、
−(導入)遺伝子、好ましくはコドン最適化第VIII因子cDNA、更により好ましくはコドン最適化Bドメイン欠失第VIII因子cDNA、
−転写ターミネーター、好ましくはポリアデニル化シグナル、例えばサル空胞ウイルス40又はサルウイルス40(SV40)ポリアデニル化シグナル、
−逆方向末端反復配列(ITR)、
−選択遺伝子(例えば、アンピシリン耐性遺伝子等の抗生物質耐性遺伝子)、及び
−pBR322オリジン等のプラスミドオリジン。
前記要素の組合せにより、対象の肝臓中に特異的な予想外に高い発現レベルのFVIIIが得られた。好ましくは、ベクターは、コドン最適化Bドメイン欠失FVIII cDNAと組み合わせたアデノ随伴ウイルス(AAV)に由来するベクターである。
本発明の典型的な実施形態では、本明細書に開示されているベクター中の前記核酸発現カセットは以下を含む:
−肝臓特異的制御要素、好ましくはSerpinエンハンサー、
−プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーター、
−MVMイントロン、
−(導入)遺伝子、好ましくはコドン最適化導入遺伝子、
−転写ターミネーター、好ましくはポリアデニル化シグナル、例えばウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナル。
本発明の別の典型的な実施形態では、本明細書に開示されているベクター中の前記核酸発現カセットは以下を含む:
−肝臓特異的制御要素、好ましくはSerpinエンハンサー、
−プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーター、
−イントロン配列、好ましくはMVMイントロン、
−(導入)遺伝子、好ましくはコドン最適化第IX因子cDNA、更により好ましくはコドン最適化第IX因子Padua cDNA、
−転写ターミネーター、好ましくはポリアデニル化シグナル、例えばウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナル。
本発明の更に別の典型的な実施形態では、本明細書に開示されているベクター中の前記核酸発現カセットは以下を含む:
−肝臓特異的制御要素、好ましくはSerpinエンハンサー、
−プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーター、
−イントロン配列、好ましくはMVMイントロン、
−(導入)遺伝子、好ましくはコドン最適化第VIII因子cDNA、更により好ましくはコドン最適化Bドメイン欠失第VIII因子cDNA、
−転写ターミネーター、好ましくはポリアデニル化シグナル、例えばサル空胞ウイルス4
0又はサルウイルス40(SV40)ポリアデニル化シグナル、
本発明において、「導入遺伝子」又は「(導入)遺伝子」という用語は、核酸配列が挿入される細胞中で発現すべきポリペプチド又はポリペプチドの一部をコードする特定の核酸配列を指す。しかし、典型的には核酸配列が挿入される細胞中で特定のポリペプチドの量を減少させるために、導入遺伝子をRNAとして発現させることも可能である。これらのRNA分子としては、限定されるものではないが、RNA干渉(shRNA、RNAi)、マイクロRNA制御(miR)、触媒RNA、アンチセンスRNA、RNAアプタマー等を介してその機能を発揮する分子が含まれる。どのようにして核酸配列が細胞に導入されるかは本発明にとって重要ではなく、例えば、ゲノム中への組込みを介して又はエピソームプラスミドとしてであり得る。注目すべきことに、導入遺伝子の発現は、核酸配列が挿入された細胞の一部に限定され得る。「導入遺伝子」という用語は、(1)細胞中に天然には見出されない核酸配列(すなわち、異種核酸配列);(2)導入された細胞中に天然に見出される核酸配列の変異体形態である核酸配列;(3)導入された細胞中に天然に存在する同じ(すなわち、相同な)又は類似の核酸配列の更なるコピーを付加する役割をする核酸配列;又は(4)導入された細胞中で発現が誘導されるサイレントな天然の又は相同な核酸配列を含むことが意図される。「変異体形態(mutant form)」とは、野生型又は天然の配列とは異なる1又は複数のヌクレオチドを含む核酸配列を意味し、すなわち、変異核酸配列は1又は複数のヌクレオチドの置換、欠失、及び/又は挿入を含む。場合によっては、導入遺伝子は更に、導入遺伝子産物が細胞から分泌されるようにリーダーペプチド又はシグナル配列をコードする配列を含み得る。
本願において、「ベクター」という用語は、その中に別の核酸分子(インサート核酸分子)、例えば限定されるものではないがcDNA、が挿入されていてよい核酸分子、通常は二本鎖DNAを指す。ベクターは、インサート核酸分子を好適な宿主細胞中に輸送するために用いられる。ベクターは、インサート核酸分子の転写及び場合により転写産物からポリペプチドへの翻訳を可能にする必要な要素を含み得る。インサート核酸分子は、宿主細胞に由来してよく、あるいは異なる細胞又は生物に由来してもよい。宿主細胞中では、ベクターは、宿主染色体DNAから独立して又はそれと同時に複製することができ、複数コピーのベクター及びその挿入核酸分子が生じ得る。
したがって、「ベクター」という用語は、標的細胞中への遺伝子移入を容易にする遺伝子送達媒体としても定義することができる。この定義は非ウイルスベクター及びウイルスベクターの両方を含む。非ウイルスベクターとしては、限定されるものではないが、カチオン性脂質、リポソーム、ナノ粒子、PEG、PEI等が含まれる。ウイルスベクターは、限定されるものではないが以下を含むウイルスに由来する:レトロウイルス、レンチウイルス、アデノ随伴ウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、肝炎ウイルス等。必ずではないが、典型的には、ウイルスベクターは、複製に必要なウイルス遺伝子がウイルスベクターから除かれており、所与の細胞中で増殖する能力を失っているので、複製欠損である。しかし、一部のウイルスベクターは、例えば癌細胞等の所与の細胞中で特異的に複製するようになっていることがあり、典型的には、(癌)細胞特異的(腫瘍)崩壊を引き起こすために用いられる。
好ましいベクターは、アデノ随伴ウイルス、アデノウイルス、レトロウイルス、及びアンチウイルスに由来する。あるいは、遺伝子送達系を用いて、ナノ粒子又はビロソーム等、ウイルス成分及び非ウイルス成分を組み合わせることができる(Yamada et al., 2003
)。
レトロウイルス及びアンチウイルスは、感染後に宿主細胞染色体中にそれらの遺伝子を挿入する能力を有するRNAウイルスである。ウイルスタンパク質をコードする遺伝子が
欠如しているが、細胞に感染して標的細胞の染色体中に遺伝子を挿入する能力は保持しているレトロウイルスベクター及びレンチウイルスベクターが開発されている(Miller, 1990; Naldini et al., 1996、VandenDriessche et al., 1999)。レンチウイルスと古典的なモロニーマウス白血病ウイルス(MLV)をベースとするレトロウイルスベクターとの差は、レンチウイルスベクターが分裂細胞及び非分裂細胞の両方に形質導入できるのに対し、MLVベースのレトロウイルスベクターは分裂細胞だけに形質導入できるということである。
アデノウイルスベクターは、生きた対象に直接投与されるように設計されている。レトロウイルスベクターとは異なり、アデノウイルスベクターゲノムのほとんどは宿主細胞の染色体中に組み込まれない。その代わり、アデノウイルスベクターを用いて細胞に導入された遺伝子は、長時間残る染色体外因子(エピソーム)として核内に維持される。アデノウイルスベクターは、気道上皮細胞、内皮細胞、肝細胞、及び種々の腫瘍を含む多くの異なる組織の分裂及び非分裂細胞にインビボで形質導入する(Trapnell, 1993; Chuah et al., 2003)。別のウイルスベクターは、大きな二本鎖DNAウイルスである単純ヘルペスウイルスに由来する。もう1つのdsDNAであるワクシニアウイルスの組換え形態は、大きなインサートを収容することができ、相同組換えによって作製される。
アデノ随伴ウイルス(AAV)は、ヒト及び一部の他の霊長類の種に感染する小さなssDNAウイルスであり、疾患を引き起こすことは知られておらず、そのため非常に軽度の免疫応答しか生じさせない。AAVは分裂及び非分裂細胞の両方に感染することができ、宿主細胞のゲノムにそのゲノムを組み込むことができる。これらの特徴のため、AAVは、ベクターのクローニング容量が比較的限定的であるが、遺伝子治療用のウイルスベクター作製のための非常に魅力的な候補である。したがって、本発明の好ましい実施形態では、使用されるベクターはアデノ随伴ウイルスに由来する(すなわち、AAVベクター)。
例えばAAV血清型2、AAV血清型5、AAV血清型8、及びAAV血清型9等の種々の血清型のAAVが単離及び特徴解析されており、本明細書では全てのAAV血清型が想定される。好ましい実施形態では、使用されるベクターはAAV血清型9である。
本明細書に開示されているAAVベクターは、一本鎖(すなわち、ssAAVベクター)又は自己相補的(すなわち、scAAVベクター)であり得る。具体的には、本明細書に開示されているFIX導入遺伝子を含むAAVベクターは好ましくは自己相補的であり、本明細書に開示されているVIII導入遺伝子を含むAAVベクターは好ましくは一本鎖である。「自己相補的AAV」という用語は、本明細書中で、分子内二本鎖DNA鋳型を形成するようにコード領域が設計された組換えAAV由来ベクターを意味する。
本明細書に開示されているアデノ随伴ウイルスベクターを用いた遺伝子治療は、ベクターに含まれる導入遺伝子に対する免疫寛容を誘導することが示された。
別の態様では、ベクターはトランスポゾンをベースとしたベクターである。好ましくは、前記トランスポゾンベースのベクターは、好ましくは、Sleeping Beauty(SB)又はPiggyBac(PB)に由来する。好ましいSBトランスポゾンがIvics et al. (1997)に記載されている。
好ましい実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは、本明細書に開示されている核酸発現カセットを含む。
実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターはPiggyBacベースのトラ
ンスポゾンである。そのようなベクターは、腫瘍発生リスクを高めない点で安全である。更に、これらのベクターを用いた肝臓指向性遺伝子治療は、ベクターに含まれる導入遺伝子、特にhFIXに対する免疫寛容を誘導することが示された。
更なる実施形態では、前記PiggyBacベースのベクターは、微小逆方向反復、好ましくは配列番号29及び配列番号30を有する逆方向反復を含む。「微小逆方向反復」とは、本明細書中で、天然配列の大部分が除去された逆方向反復を意味する。微小逆方向反復の例はMeir et al.(2011. BMC Biotechnology 11:28)に記載されており、配列ttaaccctagaaagataatcatattgtgacgtacgttaaagataatcatgcgtaaaattgacgcatg(配列番号29)及びgcatgcgtcaattttacgcagactatctttctagggttaa(配列番号30)を特徴とする。そのような微小逆方向反復は、好ましくは、ベクターに含まれる導入遺伝子の発現レベルを上昇させる。
特に好ましい実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは、Serpinエンハンサーと、ミニマルトランスサイレチンプロモーターと、マウス微小ウイルスのイントロンと、コドン最適化ヒトFIX Padua変異体と、ウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルとを含むPiggyBacベースのトランスポゾン、例えば配列番号15によって定義されるトランスポゾンである。更なる実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは微小逆方向反復を含む。
別の特に好ましい実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは、Serpinエンハンサーと、ミニマルトランスサイレチンプロモーターと、マウス微小ウイルスイントロンと、コドン最適化ヒトFIX cDNAと、ウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルとを含むPiggyBacべースのトランスポゾン、例えば配列番号14によって定義されるトランスポゾンである。更なる実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは微小逆方向反復を含む。
別の特に好ましい実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは、Serpinエンハンサーと、ミニマルトランスサイレチンプロモーターと、マウス微小ウイルスイントロンと、コドン最適化ヒトBドメイン欠失FVIII cDNAと、SV40ポリアデニル化シグナルとを含むPiggyBacベースのトランスポゾン、例えば配列番号13によって定義されるトランスポゾンである。更なる実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは微小逆方向反復を含む。
更に別の特に好ましい実施形態では、前記トランスポゾンベースのベクターは、Serpinエンハンサーと、ミニマルトランスサイレチンプロモーターと、マウス微小ウイルスイントロンと、コドン最適化ヒトFIX cDNAと、ウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルとを含むSleeping Beautyベースのトランスポゾンである(図8I)。
本明細書に開示されているトランスポゾンベースのベクターは、好ましくは、遺伝子治療のためにトランスポザーゼをコードするベクターと組み合わせて投与される。例えば、PiggyBac由来トランスポゾンベースベクターは、野生型PiggyBacトランスポザーゼ(Pbase)又はマウスコドン最適化PiggyBacトランスポザーゼ(mPBase)と共に投与することができ、好ましくは、前記トランスポザーゼは高活性トランスポザーゼ、例えば、参照により具体的に本明細書に援用するYusa et al. (2011
)に記載されているように7個のアミノ酸置換(I30V、S103P、G165S、M282V、S509G、N538K、N570S)を含む高活性PB(hyPB)トランスポザーゼ及びSBmaxトランスポザーゼである。
トランスポゾン/トランスポザーゼコンストラクトは、流体力学的注射又は非ウイルス性ナノ粒子を用いることにより送達して肝細胞にトランスフェクトすることができる。
更に具体的な態様では、本明細書に記載の核酸制御要素、核酸発現カセット、及びベクターは遺伝子治療に使用することができる。インビトロにおいて、さらにはインビボにおいて標的細胞中で治療遺伝子産物発現を実現することを意図した遺伝子治療プロトコールは当該技術分野で広く報告されている。それらには、限定されるものではないが、プラスミドDNAの筋肉内注射(裸又はリポソーム中)、間質注射(interstitial
injection)、気道への滴下、内皮、肝臓内実質、及び静脈内又は動脈内投与(例えば、肝臓内動脈、肝臓内静脈)への適用が含まれる。標的細胞によるDNAの利用能を高めるための種々のデバイスが開発されている。簡便なアプローチは、DNAを含むカテーテル又は移植可能材料と標的細胞を物理的に接触させることである。もう1つのアプローチは、高圧下で標的組織中に直接液体の柱(a column of liquid)を発射する、針のないジェット注射デバイスを用いることである。これらの送達パラダイムを用いてウイルスベクターを送達することもできる。標的化された遺伝子送達のもう1つのアプローチは、細胞に核酸を特異的に標的化するための核酸結合剤又はDNA結合剤が結合したタンパク質又は合成リガンドからなる分子コンジュゲートの使用である(Cristiano et al., 1993)。
具体的な実施形態では、本明細書に記載の核酸制御要素、核酸発現カセット、又はベクターの使用が肝臓細胞の遺伝子治療に想定される。更なる具体的な実施形態では、制御要素、発現カセット、又はベクターの使用はインビボでの遺伝子治療のためである。更なる具体的な実施形態では、使用は、血友病を処置するため、特に血友病B又は血友病Aを処置するための遺伝子治療法のためである。
エクスビボ及びインビボの方法の両方を用いて哺乳動物肝細胞への遺伝子移入が行われた。エクスビボのアプローチは、肝細胞の回収、長期発現ベクターによるインビトロでの形質導入、及び形質導入された肝細胞の門脈循環への再導入が必要である(Kay et al., 1992; Chowdhury et al., 1991)。インビボでの標的化は、肝実質、肝動脈、又は門脈中へのDNA又はウイルスベクターの注射により、及び転写標的化により行われた(Kuriyama et al., 1991; Kistner et al., 1996)。最近の方法としては更に、裸DNAの門脈
内送達(Budker et al., 1996)及び流体力学的尾静脈トランスフェクション(Liu et al., 1999; Zhang et al., 1999)が含まれる。
更なる態様では、本明細書に記載の核酸発現カセット(又はベクター)を肝細胞中に導入するステップ及び肝細胞中で導入遺伝子タンパク質産物を発現させるステップを含む肝細胞中でタンパク質を発現させる方法が提供される。これらの方法は、インビトロ及びインビボの両方で行われ得る。
治療タンパク質をコードする導入遺伝子を含む核酸発現カセットを対象の肝臓に導入するステップ及び治療量の治療タンパク質を肝臓中で発現させるステップを含む、それを必要とする対象のための遺伝子治療法も提供される。更なる実施形態では、方法は、治療タンパク質をコードする導入遺伝子を含む核酸発現カセットを含むベクターを対象の肝臓に導入するステップ及び治療量の治療タンパク質を肝臓中で発現させるステップを含む。
非常に具体的な実施形態では、核酸発現カセット中の導入遺伝子にコードされる治療タンパク質は第IX因子であり、方法は、血友病Bを処置する方法である。遺伝子治療により肝臓中で第IX因子を発現させることにより、血友病Bを処置することができる(Snyder et al., 1999)。
別の非常に具体的な実施形態では、核酸発現カセット中の導入遺伝子にコードされる治療タンパク質は第VIII因子であり、方法は、血友病Aを処置する方法である。
特に断りのない限り、「対象(subject)」又は「患者」という用語は交換可能に使用され、動物、好ましくは脊椎動物、より好ましくは哺乳動物を指し、具体的にはヒト患者及び非ヒト哺乳動物を含む。「哺乳動物」対象としては、限定されるものではないが以下のものが含まれる:ヒト、飼育動物、商用の動物、農場の動物、動物園の動物、競技用の動物、ペット、及び実験動物、例えばイヌ、ネコ、モルモット、ウサギ、ラット、マウス、ウマ、ウシ、雌ウシ;霊長類、例えば類人猿、サル、オランウータン、及びチンパンジー;イヌ科、例えばイヌ及びオオカミ;ネコ科、例えばネコ、ライオン、及びトラ;ウマ類、例えばウマ、ロバ、及びシマウマ;食料用の動物、例えば雌ウシ、ブタ、及びヒツジ;有蹄動物、例えばシカ及びキリン;齧歯類、例えばマウス、ラット、ハムスター、及びモルモット等。したがって、本発明において、「対象」又は「患者」は、本発明の組成物が投与され得るあらゆる哺乳動物の患者又は対象を意味する。好ましい患者又は対象はヒト対象である。
本発明において、「処置する(treat)」又は「処置(treatment)」という用語は、治療的処置及び予防的又は防止的措置の両方を指し、目的は、増殖性疾患、例えば癌の発達又は拡散等の望ましくない生理学的変化又は障害を防止又は遅らせる(和らげる)ことである。有益な又は望ましい臨床結果としては、限定されるものではないが、検出可能であれ検出不能であれ、症状の軽減、疾患の範囲の減少、安定化された(すなわち、悪化しない)疾患状態、疾患進行の遅延又は減速、疾患状態の軽減又は緩和、及び寛解(部分的又は全体的)が含まれる。「処置」はまた、処置を受けなかった場合に予想される生存時間と比べて生存時間を長くすることを意味し得る。
本発明において、「処置の必要な対象」等の語句は、血友病B等の所与の状態の処置による恩恵を受ける哺乳動物対象等の対象を含む。そのような対象としては通常、限定されるものではないが、状態を診断された対象、前記状態を有し易い若しくは発症し易い対象、及び/又は状態を防止すべき対象が含まれる。
「治療有効量」という用語は、対象における疾患又は障害を処置するのに、すなわち所望の局所的又は全身的な効果及び成績を得るのに有効な本発明の化合物又は医薬組成物の量を指す。具体的な実施形態では、この用語は、対象中への本明細書に記載されている実施形態のいずれかに係るベクターの形質導入又はトランスフェクションによって対象中で治療閾値濃度10mU/ml(ミリ単位毎ミリリットル)血漿、50mU/ml血漿、100mU/ml血漿、150mU/ml、又は200mU/ml血漿以上の血漿中第IX因子レベルを得ることができることを意味する。本発明のベクター及び核酸発現カセットは非常に高効率であるので、比較的低用量のベクター投与でも、対象中におけるこの高い生理学的レベルの第IX因子を得ることができる。別の具体的な実施形態では、この用語は、対象中への本明細書に開示されているベクターのいずれかの形質導入又はトランスフェクションにより、治療閾値濃度の10mU/ml(ミリ単位毎ミリリットル)血漿以上、50mU/ml血漿、100mU/ml血漿、150mU/ml血漿、200mU/ml血漿、又はそれ以上の血漿中第VIII因子レベルを得ることができることを意味する。本明細書に開示のベクター及び核酸発現カセットは非常に高効率であるので、比較的低用量のベクター投与でも、対象中におけるこの高い生理学的レベルの第VIII因子を得ることができる。したがって、この用語は、処置されている血友病の症状の軽減を含む研究者、獣医師、医師、又は他の臨床医が探求している組織、系、動物、又はヒトにおける生物学的又は医学的反応を惹起する化合物又は医薬組成物の量を指す。特に、これらの用語は、1回分又は複数回分の用量で、血友病、特に血友病B又は血友病Aに関連する臨床
的な障害、症状、又は合併症を防止、治癒、軽減、又は少なくとも最低限に抑えるために必要な本発明に係る化合物又は医薬組成物の量を指す。
特に、本明細書中で定義される実施形態のいずれかに係るベクターの対象への形質導入は、対象において10mU/ml血漿又は50mU/ml血漿の生理学的第IX因子レベルが得られるように、2×1011vg/kg(ウイルスゲノム毎キログラム)より低い用量で行われ得る。
あるいは、対象中で100mU/ml血漿の第IX因子レベルに達する必要がある場合、本明細書に定義される実施形態のいずれかに係るベクターの対象への形質導入は6×1011vg/kg以下の用量で行われ得る。
更に、150mU/ml血漿以上の第IX因子レベルに達する必要がある場合、本明細書に定義される実施形態のいずれかに係るベクターの対象への形質導入は2×1012vg/kg以下の用量で行われ得る。好ましい実施形態では、本明細書に定義される実施形態のいずれかに係るベクターの対象への形質導入を2×1012vg/kg以下の用量で行った時、200mU/ml血漿以上の第IX因子レベルを対象中で達成することができる。
特に、本明細書に定義される実施形態のいずれかに係るベクターの対象への形質導入は、対象中で10mU/ml血漿、50mU/ml血漿、100mU/ml血漿、150mU/ml血漿、200mU/ml血漿、又はそれ以上の生理学的第IVIII因子レベルを得るために、2×1012vg/kg(ウイルスゲノム毎キログラム)以下の用量、例えば1×1012vg/kg、5×1011vg/kg、2.5×1011vg/kg、1×1011vg/kg、5×1010vg/kg、1×1010vg/kg、5×10vg/kg、又は1×10vg/kg以下の用量、好ましくは2.5×1011vg/kg以下の用量で行われ得る。
血友病治療のためには、例えば対象において血友病により生じる出血を評価することにより処置の有効性を測定することができる。インビトロ試験、例えば、限定されるものではないが、インビトロ活性化部分トロンボプラスチン時間アッセイ(APPT)、試験第IX因子発色活性アッセイ、血液凝固時間、第IX因子又はヒト第VIII因子特異的ELISAも利用可能である。当然、当該技術分野で公知の処置の有効性を評価するための任意の他の試験を用いることもできる。
本発明の化合物又は医薬組成物は、単独で用いてもよく、組換えした又は精製した凝固因子の投与等の公知の血友病治療のいずれかと組み合わせて用いてもよい。したがって、本発明の化合物又は医薬組成物は、単独で投与されてもよく、1又は複数の活性化合物と組み合わせて投与されてもよい。1又は複数の活性化合物は、前記薬剤の投与の前、後、又は同時に投与され得る。
本発明の更なる目的は、治療有効量の本明細書に定義される本発明の発現ベクター並びに薬学的に許容されるキャリア、すなわち1又は複数の薬学的に許容されるキャリア物質及び/又は添加剤、例えばバッファー、キャリア、補形剤、安定化剤等を含む医薬製剤である。本発明において、「薬学的に許容される(pharmaceutically acceptable)」という用語は、当該技術分野で通常用いられている通りであり、医薬組成物のその他の成分と適合し(compatible)、そのレシピエントに有害でないことを意味する。本発明において、「薬学的に許容される塩」とは無機酸付加塩、例えば塩酸塩、硫酸塩、及びリン酸塩又は有機酸付加塩、例えば酢酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩、酒石酸塩、及びクエン酸塩を意味する。薬学的に許容される金属塩の例とし
ては、アルカリ金属塩、例えばナトリウム塩及びカリウム塩、アルカリ土類金属塩、例えばマグネシウム塩及びカルシウム塩、アルミニウム塩、並びに亜鉛塩が挙げられる。薬学的に許容されるアンモニウム塩の例としてはアンモニウム塩及びテトラメチルアンモニウム塩が挙げられる。薬学的に許容される有機アミン付加塩の例としては、モルホリン及びピペリジンとの塩が挙げられる。薬学的に許容されるアミノ酸付加塩の例としては、リジン、グリシン、及びフェニルアラニンとの塩が挙げられる。本発明に係る医薬組成物は、経口で、例えば、丸剤、錠剤、ラッカー錠剤(lacquered tablet)、糖衣錠、顆粒剤、硬及び柔ゼラチンカプセル剤、水性、アルコール性、若しくは油性の液剤、シロップ剤、乳剤、又は懸濁剤の形態で投与することができ、あるいは、例えば坐剤の形態で、直腸投与することができる。投与は非経口的に行われてもよく、例えば、注射又は注入のための液剤の形態で皮下、筋肉内、又は静脈内に行われてもよい。その他の好適な投与形態としては、例えば、軟膏、チンキ剤、噴霧剤、若しくは経皮治療系の形態等での経皮若しくは局所投与、点鼻薬若しくはエアゾール混合物の形態での吸入投与、又は例えばマイクロカプセル、移植片、若しくはロッド(rod)が挙げられる。医薬組成物は当業者に公知の方法で製造することができる。そのために、本明細書に定義される本発明に係る発現ベクター、1又は複数の固体又は液体の薬学的に許容される補形剤、及び所望により組み合わせてもよい他の医薬活性化合物を好適な投与形態又は剤形にし、次いでこれをヒト医学又は獣医学における医薬として用いることができる。
別の態様では、治療タンパク質をコードする導入遺伝子を含む核酸発現カセットと薬学的に許容されるキャリアとを含む医薬組成物が提供される。別の実施形態では、医薬組成物は、治療タンパク質をコードする導入遺伝子を含む核酸発現カセットを含むベクターと薬学的に許容されるキャリアとを含む。更に具体的な実施形態では、導入遺伝子が第IX因子をコードし、医薬組成物は血友病Bを処置するためのものであるか、導入遺伝子が第VIII因子をコードし、医薬組成物は血友病Aを処置するためのものである。
血友病、好ましくは血友病B又は血友病Aの処置に使用するためのこれらの医薬組成物の製造における本明細書に開示の核酸発現カセット、その制御要素、及びベクター成分の使用も想定される。
本発明に係る方法及び応用例のために特定の実施形態、具体的な構成及び配置、並びに材料を本明細書中に記載したが、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく種々の変更及び改変を形態及び詳細に加えることができると理解されるべきである。
以下の実施例は具体的な実施形態をより良く説明するために提供するものであり、本願を限定するものと見なされるべきではない。本願は請求項によってのみ限定される。
実施例1:AAVベクター遺伝子送達を介して高活性FIXを発現する肝臓特異的制御エンハンサー配列のインビボでの検証
材料及び方法
ベクター構築
Serpin制御配列に作動可能に連結したTTRmプロモーターからコドン最適化第IX因子又はPaduaR338L変異を有するコドン最適化第IX因子のいずれかを発現するAAVベースのベクターを構築した。Serpin制御配列は国際公開第2009/130208号で特定及び説明されている。
更にイントロン及びポリA配列を付与した。コドン最適化第IX因子を含むコンストラクトの全長配列を配列番号1(図1B)に示し、PaduaR338L変異を有するコドン最適化第IX因子を含むコンストラクトの全長配列を配列番号2(図1C)に示す。ベ
クターは、通常のクローニング及びDNA合成により構築した。コドン最適化huFIXを含むAAVベクターの模式的な全体像を図1Aに示す。PaduaR338Lを有するベクターは、FIXの高活性を生じさせる特異的R338L変異以外は同一である。
セルライン及び培養条件
2mM L−グルタミン(Gln)、100IU/mlペニシリン、100μg/mlストレプトマイシン、及び10%非働化ウシ胎児血清(FBS、インビトロジェン社、メレルベーケ(Merelbeke)、ベルギー)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)で293T細胞を培養した。
AAVベクターの作製
一例として、遺伝子治療の有用なベクターであることが知られている(Vandendriessche et al. 2007)AAV血清型9ウイルスベクターをコンストラクトのパッケージングに
選択した。Gao et al. (2002)、Mingozzi et al. (2003)、及びGehrke (2003)に記載されているように、AAV2ベクターDNA(26μg/10cmdディッシュ)、アデノウイルスヘルパープラスミド(52μg/10cmディッシュ)、並びにAAV9血清型を生成するためのRep2及びCap9を発現するAAVヘルパープラスミド(26μg/10cmディッシュ)を用いた293細胞のメーカーの指示書(リン酸カルシウムトランスフェクションキット、インビトロジェン社)に従うリン酸カルシウムトランスフェクションにより、ヒトFIXを発現するAAVベクターを高いタイターで作製した。
トランスフェクションの2日後、連続的な凍結解凍サイクル及び超音波処理により細胞を溶解した。ライセートをbenzonase(メルク社)及びデオキシコラート(シグマ アルドリッチ社)で処理し、その後、連続3回の塩化セシウム密度超遠心に供した。AAV粒子を含む画分を、Amiconフィルター(ミリポア社)を用いて濃縮し、PBS 1mM MgCl2で洗浄した。TaqMan(登録商標)プローブ及びポリアデニル化シグナルに特異的なプライマー(フォワードプライマー:5’GCCTTCTAGTTGCCAGCCAT(配列番号3)、プローブ:5’TGTTTGCCCCTCCCCCGTGC(配列番号4)、リバースプライマー:5’GGCACCTTCCAGGGTCAAG(配列番号5))を用いた定量的ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)によりベクターゲノムのタイターを決定した。
動物実験
動物実験はVUBの動物倫理委員会の承認を受けた。動物をバイオセイフティーレベルIIの条件下で収容した。Vandendriessche et al. (2007)に記載されているようにAA
V9ベクターをマウスに注射した。簡潔に述べると、10vg、5×10vg、2×1010vg(ベクターゲノム=vg)を、成体血友病Bマウス(3マウス/群)の尾静脈に注射(i.v.)した。全身麻酔下で後眼窩出血(retro−orbital bleed)により血液を採取した。段階希釈したhFIX標準を較正に用いて、メーカー(ハイフン・バイオメド社(Hyphen Biomed)、ヌーヴィル=シュル=オワーズ、フランス)に従い発色FIX活性アッセイを用いてクエン酸添加マウス血漿中のヒトFIX発現を測定した。
結果
キメラ肝臓特異的プロモーター(SerpEnh/TTRm)からヒトコドン最適化FIX cDNA(図2ではAAV−co−hFIXと表記)又はヒトコドン最適化FIX−R338L cDNA(図2ではAAV−co−padua−hFIXと表記)のいずれかを発現するAAVベクターを、血友病Bを患うFIX欠損血友病マウスに注射した。用量反応を観察した結果、コドン最適化FIX−R338Lを発現するAAVベクターは、高活性化変異のないコドン最適化FIX対照より有意に高いFIX活性を生じさせた。
注目すべきことに、AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lベクターは、比較的低用量で治療的FIXレベルを達成し(5日後に、1×10gc/マウスで正常FIXレベルの50%超、5×10gc/マウスで正常FIXレベルの250%超、2×1010gc/マウスで正常FIXレベルの700%超)、このことからその効力が明確に示された。これらのレベルは通常、その後の週で2倍超上昇して安定レベルになり、それぞれ1×10gc/マウス、5×10gc/マウス、及び2×1010gc/マウスの用量でそれぞれ約100%超、500%超、及び1400%超のFIXに達した。これらのレベルは、ベクター注射後の日でも上昇していた。したがって、この新規なベクターは、前例のない高レベルのヒトIXを生産し、臨床的に関連するモデル動物の血友病Bの治癒に当該技術分野で報告されているよりはるかに低い用量で用いることができる。
実施例2:AAVベクター遺伝子送達によるFIXの増強された肝臓特異的発現
材料及び方法
ベクターコンストラクト
ヒトFIX cDNA(hFIX)を含むFIXコンストラクトを、アデノ随伴ウイルスベクター9(AAV9)骨格中、肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターの下流にクローニングした。このベクターを更に改良して、TTRmプロモーターの上流に更なる肝細胞特異的制御要素、すなわちSerpin制御配列(「Serp」又は「SerpEnh」)を含むAAV9−SerpEnh−TTRm−hFIXを得た。このベクターの機能を向上させるために、マウス微小ウイルス(MVM)イントロンをTTRmプロモーターとhFIX導入遺伝子との間にクローニングした(AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIX)。次に、タンパク質の発現を上昇させるためにhFIX導入遺伝子のコドン最適化を行った(AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX)。更なる改良として、co−hFIXフラグメントの変異、すなわちR338L、Padua変異(図3C)を含めた(AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L)。
ベクター:
−AAV9−TTRm−hFIX
−AAV9−SerpEnh−TTRm−hFIX
−AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIX
−AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX(図3B)
−AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338L(図3A、C)
ベクターの作製及び精製
参照により具体的に本明細書に援用するVandenDriessche T et al. (2007, VandenDriessche T., Thorrez L, Acosta-Sanchez, Petrus I, Wang L, Ma L, De Waele L, Iwasaki
Y, Giillijns V, Wilson JM, Collen D, Chuah MK; Efficacy and safety of adeno-associated viral vectors based on serotype 8 and 9 vs. lentiviral vectors for hemophilia B gene therapy. J Thromb Haemost, 2007. 5(1): p. 16-24)に記載されているよ
うに、目的のAAVプラスミド、キメラパッケージングコンストラクト、及びアデノウイルスヘルパープラスミドによるAAV−293細胞のリン酸カルシウム(インビトロジェン社、カールズバッド、カリフォルニア州、米国)コトランスフェクションを用いてAAVベクターを作製した。細胞をトランスフェクションの2日後に回収し、凍結/解凍サイクル及び超音波処理により溶解し、次いでbezonase(ノバジェン社、マディソン、ウィスコンシン州、米国)及びデオキシコール酸(シグマ アルドリッチ社、セントルイス、ミズーリ州、米国)で処理し、連続3回の塩化セシウム(インビトロジェン社、カールズバッド、カリフォルニア州、米国)密度勾配超遠心を行った。AAVベクターを含
む画分を回収し、1mM MgClを含むダルベッコリン酸緩衝食塩水(PBS)(ギブコ、BRL社)中に濃縮した。
SYBR(登録商標) Green及びウシ成長ホルモンポリアデニル化配列(bGHpolyA)のプライマーを用いた定量的リアルタイムPCRによりベクターのタイターを決定した。フォワードプライマー配列は5’−GCCTTCTAGTTGCCAGCCAT−3’(配列番号3)である。使用したリバースプライマーは5’−GGCACCTTCCAGGGTCAAG−3’(配列番号5)である。標準曲線を作製するために、既知のコピー数(10〜10)の対応するベクタープラスミドを用いた。
動物実験及び凝固アッセイ
1×10vg/マウス、5×10vg/マウス、及び2×1010vg/マウスの用量で、成体の血友病Bマウスに、尾静脈注射によりベクター投与を行った。後眼窩神経叢の静脈切開により全血を緩衝クエン酸中に採取した。メーカーのプロトコールを用いてhFIX抗原(ダイアゴノスティカ・スターゴ社(Diagnostica Stago)、フランス)に特異的な酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)によりクエン酸添加血漿中のヒトFIX抗原濃度を決定した。メーカーのプロトコールに従いBIOPHEN Factor IX発色アッセイ(ハイフン・バイオメド社、ヌーヴィル=シュル=オワーズ、フランス)を用いてFIX活性を評価した。両方のアッセイで、段階希釈したhFIX標準を較正に用いた。
メーカーの指示書(ハイフン・バイオメド社、ヌーヴィル=シュル=オワーズ、フランス)に従い、ELISAによりD−ダイマーレベルを測定した。
テイルクリッピング(tail−clipping)アッセイを行った。マウスに麻酔をかけ、予め温めた37℃の生理食塩水溶液中に尾を2分間置いた後、直径2〜3mmで切断した。その後、すぐに尾を37℃の生理食塩水溶液中に置き、出血及び生存についてモニタリングした。
抗FIX抗体の免疫化及び検出
フロイント不完全アジュバント(IFA)(シグマ アルドリッチ社、米国)中5μgの組換えヒト(rh)FIXタンパク質(BeneFix、ファイザー社、イタリア)の皮下注射により免疫化を行った。簡潔に述べると、96ウェルのマイクロタイタープレートをhFIX(1μg/ml)と精製マウスIgG(インビトロジェン、欧州)の段階希釈標準とでコーティングした。プレートを4℃で一晩インキュベートした。2日目に、マウス血漿サンプルを希釈バッファーで希釈し、プレコーティングされたプレートにローディングし、4℃で一晩インキュベートした。実験用の血漿サンプルはAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lを注射したマウスから得た。rhFIXで免疫化した、リン酸緩衝食塩水(PBS)を注射したマウスから得た血漿を対照として用いた。次いで、プレートを西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)−ヤギ抗マウスIgG(インビトロジェン社、欧州)二次抗体とインキュベートした。12mlの0.01Mクエン酸ナトリウム、12mgのo−フェニレンジアミン、及び2.5μlの過酸化水素(インビトロジェン社、欧州)を構成する検出バッファーとインキュベートした後、抗hFIX抗体レベルを測定した。450nmの吸光度を測定することにより発色反応をモニタリングした。
ベクターDNA及びmRNAの定量化
DNeasy Blood & Tissue Kit(キアゲン社、チャッツワース、カリフォルニア州、米国)を用いて種々の組織からゲノムDNAを抽出した。qPCR
ABI Prism 7900HT(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシテ
ィー/カリフォルニア州、米国)とbGHPolyA特異的プライマー5’−GCCTTCTAGTTGCCAGCCAT−3’(配列番号3)(フォワード)及び5’−GGCACCTTCCAGGGTCAAG−3’(配列番号4)(リバース)を用いて100ngのDNAを分析した。標準曲線を作製するために、既知のコピー数の対応するベクタープラスミドを用いた。
NucleoSpin RNA抽出キット(マッハライ・ナーゲル社(Machery−Nagel)、ドイツ)を用いて種々の器官からmRNAを単離した。cDNA合成キット(インビトロジェン社、カールズバッド、カリフォルニア州、米国)を用いて、各器官からのRNAをcDNAに逆転写した。次いで、bGHPolyA特異的プライマー5’−GCCTTCTAGTTGCCAGCCAT−3’(配列番号3)(フォワード)及び5’−GGCACCTTCCAGGGTCAAG−3’(配列番号4)(リバース)を用いてqPCR ABI Prism 7900HT(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシティー/カリフォルニア州、米国)によりcDNAを分析した。発現レベルは、フォワードプライマー5’−GAAGGTGAAGGTCGGAGTC−3’(配列番号18)及びリバースプライマー5’−GAAGATGGTGATGGGATTTC−3’(配列番号19)を用いて得られたグリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素(GAPDH)mRNA発現を基準にして標準化した。
統計
Microsoft Excel Statisticsパッケージを用いてデータを分析した。図に示されているデータは平均値+SEMである。t検定を用いた比較により特異的値(specific value)を得た。
結果
図4は、血友病BマウスへのAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lベクターの投与によりAAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIXベクターと比べて有意に高いFIXのレベル及び活性が得られることを示している。FIXの反応は用量依存的であった。1×10vgc/マウス、5×10vgc/マウス、及び2×1010vgc/マウスの比較的低いベクター用量で治療的なFIXレベルを得ることができた。更に、血栓溶解が観察されなかったことから、これらのベクター用量は安全である(図4J)。図5は、ベクターを他の器官に形質導入したにも関わらず(図5A〜B)FIXが肝臓中で特異的に発現したことを示している(図5C〜D)。
AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lベクターの臨床的意義を更に評価するために、1×10vg/マウスのベクターで処置した血友病Bマウス(n=5)を用いてテイルクリッピングアッセイを行った。野生型(C57BL6)(n=4)及び非処置血友病B(HemoB)マウス(n=4)を対照として用いた。各コホートの生存率をモニタリングし、FIX凝固活性を分析した。結果は、表1に要約されており、AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lベクターの投与が出血性の表現型の補正を可能にすることを示している。
高機能性FIX Paduaを高レベルで発現させることの免疫結果を評価するために
、野生型FIXタンパク質及びアジュバントを用いた活性免疫化の前及び後の抗FIX抗体反応を分析した。結果は、AAV9−SerpEnh−TTRm−MVM−co−hFIX−R338Lベクターで処置されなかった対照と比べて、このベクターで処置されたマウスはいずれも抗FIX抗体を生成しなかったことから、免疫寛容を達成できたことを示している(図4K)。
実施例3:AAVベクター遺伝子送達によるFVIIIの肝臓特異的発現
材料及び方法
ベクター構築
参照により具体的に本明細書に援用する国際公開第2009/130208号に記載の核酸制御要素Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)に作動可能に連結されたミニマルTTR(TTRm)プロモーターからコドン最適化Bドメイン欠失ヒト凝固第VIII因子(hFVIIIcopt)cDNA(Ward et al., 2011)
を発現するAAVベースのベクターを構築した。コドン最適化Bドメイン欠失ヒトFVIII cDNAをPCR増幅し、pGEM−T easyプラスミド(プロメガ社、ベルギー)にサブクローニングし、SpeI−BamHIで制限した後、FVIII cDNAを、NheI−BglIIで制限したpAAV−SerpEnh−TTRmベクターにクローニングすることによりAAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAを作製した(本明細書中ではAAVss−SerpTTRm−MVM−FVIIIcopt−sv40pAとも表記)。このベクターに更に、FVIII発現レベルをブーストするためにマウス微小ウイルスに由来する小さなイントロンを含めた。
ベクター作製
AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAベクターの用量設定(titration)のために、フォワードプライマーとしての5’−TGATGCTATTGCTTTATTTGTAACC−3’(配列番号20)、リバースプライマーとしての5’−CCTGAACCTGAAACATAAAATGA−3’(配列番号21)、及びプローブとしての5’−FAM−AGCTGCAATAAACAAGTTAACAACAACAATTGCA−TAMRA−3’(配列番号22)を含む、SV40ポリAに結合するプライマーを用いた。正常範囲である2〜5×1012vg/mlのタイターが達成された。簡潔に述べると、ABI 7500 Real−Time PCR System(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシティー、カリフォルニア州、米国)で、TaqMan(登録商標) Universal PCR Master Mix(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシティー、カリフォルニア州、米国)を用いて反応を行った。AAVベクターの作製に用いた既知のコピー数(10〜10)のベクタープラスミドを用いて標準曲線を作製した。
動物実験
AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40
pAベクターを5×10vg/マウス又は2.5×1011vg/kgの用量で成体雄SCIDマウス(CB17/IcrTac/Prkdc scid)に静脈内注射した。
FVIII発現分析
メーカーの指示書に従いヒト(h)FVIII特異的な酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)(Asserachrom(登録商標) VIII:Ag、ダイアグノスティカ・スタゴ社(Diagnostica Stago)、フランス)を用いて、クエン酸添加マウス血漿中のhFVIII抗原レベルをアッセイした。提供されたサンプル希釈剤でサンプルを希釈し、3複製分(in triplicate)について分析した。正常対照血漿を希釈することによりFVIII抗原活性百分率の標準曲線を作製した。簡潔に述べると、200mlの希釈されたサンプル及び標準を、マウスモノクローナル抗ヒトFVIII Fabフラグメントでプレコーティングされたストリップのウェルにピペッティングし、室温で2時間インキュベートして抗原を固定化した。次いで、ウェルをウォッシュバッファーで5回洗浄した後、ペルオキシダーゼにカップリングしたマウスモノクローナル抗hFVIII抗体200mlを加えて免疫複合体を固定化した。室温で2時間インキュベートし、洗浄した後、発色させるために200mlのTMB基質をウェルに加えた。この混合物を室温で正確に5分間インキュベートした。次いで、50mlの1M HSOで反応を停止した後、1時間以内に450nmで読み取った。
結果
制御要素(「Serp」又は「SerpEnh」)に作動可能に連結された肝臓特異的プロモーター(TTRm)からコドン最適化Bドメイン欠失ヒトFVIII cDNA(hFVIIIcopt)を発現する高タイターAAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAベクターを、合計インサートサイズ4913bp(ITRを除く)で作製することができた(図6)。非常に低いベクター用量(5×10vg/マウス)の静脈内注射により、約421.8±4.9ng/ml(すなわち、正常レベルの210.9±3.1%)の治療的FVIIIレベルが得られた(図7)。本発明者らの知る限り、AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAベクターは今日までで最も強力なAAV−FVIIIベクターデザインである。
実施例4:トランスポゾンに基づく遺伝子送達によるFVIII及びFIXの増強された肝臓特異的発現
材料及び方法
コドン最適化高活性PBトランスポザーゼ(huPB)をpcDNA3にクローニングし、CAGプロモーターから発現させた(図8A、B)。高活性SBmaxトランスポザーゼをpcDNA3にクローニングし、CAGプロモーターから発現させた(図8K、L)。Ward et al. (2011)にSQ FVIII(co)として記載されているコドン最適化Bドメイン欠失FVIII(hFVIIIcopt)を通常のクローニング技術でPBトランスポゾンにクローニングしてPB_Minimal_T_(T53C−C136T)_D4Z4_TTRminSerpMVM_hFVIIIcopt_SV40pA−D4Z4を作製した(図8C、D)。ヒトコドン最適化FIX cDNA及び高活性Padua変異を有するコドン最適化FIX cDNAを通常のクローニング技術でPBトランスポゾンにクローニングすることによりそれぞれPB_micro_T_No_Ins_TTRminSerpMVM_hFIXco_bghpA(図8E、F)及びPB_micro_T_No_Ins_TTRminSerpMVM_hFIXco_Padua_bghpA(図8G、H)を作製した。ヒトコドン最適化FIX cDNAを通常のクローニング技術でSBベースのベクターにクローニングすることによりpT2BH_TTRminSerpMVM_hFIXco_bghpAを作製した(図8I、J)。
Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)及び肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRm)プロモーターから導入遺伝子を発現させた。コンストラクトに更に、マウスミニイントロン(MVM)及びポリアデニル化部位を含めた。組換えクローンを制限分析及びシークエンシングにより検証した。
種々のFVIII−トランスポゾンと同族の高活性トランスポザーゼ(すなわち、それぞれhyPB及びSBmax)をコードするマッチングプラスミドとをイオン交換クロマトグラフィーにより精製し、種々のトランスポゾン/トランスポザーゼ比及び濃度で成体マウスに流体力学的トランスフェクションによりトランスフェクトした。トランスポザーゼのない対照を用いた。血友病BマウスでELISAにより又は発色活性アッセイを用いてFIX発現をモニタリングした。ヒトFVIII特異的ELISAを用いてSCIDマウスにおけるFVIII発現を評価した。
結果
PBトランスポゾンにSerpinエンハンサーを組み入れることにより、高活性hyPBトランスポザーゼを用いた時に、コドン最適化FIX Padua(hFIXco−R338L)の前例のない高い活性を生じさせる、肝細胞中における強固で安定な遺伝子移入効率が得られた(図9A)。逆に、高活性hyPBトランスポザーゼがない場合、発現は徐々に基底レベルに下がり、これは肝臓中での安定な遺伝子発現に転移が必要であるという本発明者らの以前の観察結果と一致する。トランスフェクションの1年後に行った分子分析により、FIX−トランスポゾンの安定なゲノム組込みが確認された。更に、並べた比較(side−by−side comparison)により、早い世代のトランスポゾンデザインと比べてこの最適化FIXトランスポゾンではFIX発現がほぼ100倍上昇していることが明らかになった。
図10は、コドン最適化Bドメイン欠失FVIII(hFVIIIcopt)と組み合わせた肝臓特異的Serpinエンハンサー(「Serp」又は「SerpEnh」)及び高活性hyPB系の使用により、肝細胞中における強固で安定な遺伝子移入効率が得られ、前例のない高いFVIII発現レベルが得られたことを示している。逆に、高活性hyPBトランスポザーゼの非存在下では、発現は徐々に基底レベルまで下がった。これは、肝臓における安定なFVIII遺伝子発現に、転移による安定なゲノム組込みが必要であることを裏付けている。
記載されている2つの異なる用量を用いて免疫不全NOD SCIDマウスにおいてSleeping Beauty(SB)トランスポゾン(pT2BH_TTRminSerpMVM_hFIXco_bghpa)をPiggyBac(PB)トランスポゾン(PB_micro_T_No_Ins_SerpTTrminMVM_hFIXco_BGHpA))と並べて比較した(図11)。トランスポゾン及びトランスポザーゼプラスミドを注射した1ヶ月後に血液を採取した。FIX発現量を決定するためにFIXのELISAを行った。約1500〜2000ng/mlのFIX抗原がSB及びPBの両方のトランスポゾンで検出された。これらのデータは、SB及びPBベクターが同等に強力であり、正常FIXの約30〜40%となる高い治療的レベルのFIX発現量を誘導できることを示している。
導入遺伝子に関係なく、いずれのトランスポゾンを用いた場合にも、種々のモデルマウスで、転移又は一過的トランスポザーゼ発現に起因すると考えられる有害事象は確認されなかった。
PBトランスポゾンの安全性を更に確認するために、本発明者らは、流体力学的トランスフェクションにより、腫瘍になり易いモデルマウスにトランスポゾンを投与した。この
モデルでは、マウスに発癌物質N,N−ジエチルニトロソアミン(DEN)を繰り返し注射し、肝細胞癌を発達させた。DEN注射の36週間後に腫瘍量を評価した。トランスポゾンで処置されたマウスと転移なしの対照で腫瘍体積又は腫瘍小結節の数に統計的に有意な差は観察されなかった。これらのデータは、腫瘍になり易いHCCモデルマウスにおいてさえPB転移自体は腫瘍形成能を有意に増大させないことを示しており、その安全性を裏付けている。
実施例5:MVMイントロンを核酸発現カセット中にクローニングすることによるFVIII及びFIXの発現増強
材料及び方法
Serpin制御配列(「Serp」又は「SerpEnh」又は「HSH8」)に作動可能に連結された肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRmin)プロモーターの下流にクローニングされたヒトFIX cDNAを含むpiggyBac トランスポゾンプラスミドを構築した。ウシ成長ホルモンポリA(bghpA)を転写終止シグナルとして付与した。ヒトFIX cDNAは、エキソン1と続くエキソン2〜8との間の切断型の1.4kbイントロンAを含む。pB_hFIXIAと表記される前記トランスポゾンの模式図を図12Aに示す。
イントロンAを含まない合成コドン最適化ヒトFIX cDNAを含むpiggyBacトランスポゾンプラスミドを構築した。前記コドン最適化hFIX cDNAを、Serpin制御配列(「Serp」又は「SerpEnh」又は「HSH8」)に作動可能に連結された肝臓特異的ミニマルトランスサイレチン(TTRmin)プロモーターの下流にクローニングした。TTRminプロモーターとhFIXco導入遺伝子の間にマウス微小ウイルス(MVM)イントロンをクローニングした。ウシ成長ホルモンポリA(bghpA)を転写終止シグナルとして付与した。pB_hFIXcoと表記される前記トランスポゾンの模式図を図12Bに示す。プラスミドは通常のクローニング及びDNA合成で構築した。
2mlのPBS中に希釈した10μgのトランスポゾンプラスミド及び2μgのマウストランスポザーゼプラスミドmpBase(図12C)又は空の対照プラスミド(図12D)を血友病Bマウスの尾静脈に流体力学的に注射した。典型的には、注射にかかる時間は各マウスにつき10秒未満であった。hFIXレベル及び活性の測定を実施例2に記載したように行った。
トランスポゾンゲノムコピー数の定量化
DNeasy Blood & Tissue Kitのプロトコール(キアゲン社、チャッツワース、カリフォルニア州、米国)に従い凍結した肝臓サンプルからゲノムDNAを抽出した。キャリーオーバーされるRNAを除去するためにRNase A(キアゲン社、チャッツワース、カリフォルニア州、米国)処理を行った。フォワードプライマー5’−AACAGGGGCTAAGTCCACAC−3’(配列番号25)及びリバースプライマー5’−GAGCGAGTGTTCCGATACTCT−3’(配列番号26)を用いて、両方のトランスポゾンコンストラクトに共通する特異的領域に対するプライマーセットを用いたqPCRによりトランスポゾンのコピー数を定量化した。簡潔に述べると、ABI Prism 7500 Fast Real−Time PCR System(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシティー/カリフォルニア州、米国)及びPower SYBR(登録商標) Green PCR Master Mix(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシティー/カリフォルニア州、米国)を用いて、各サンプルから得られた50ngのゲノムDNAを3連(in triplicate)でqPCRにかけた。食塩水注射マウスから得た50ngの肝臓ゲノムDNAを用いてスパイクした対応する線状化プラスミドの6log範囲にわたる段階希釈物からなる標
準曲線(傾き≒−3.3、切片≒35、効率%≒100)と増幅シグナルを比較することによりコピー数を決定した。1マウスの二倍体ゲノム=5,92pgとして、二倍体ゲノム当たりの平均コピーを計算した。
hFIX mRNA発現分析
miRCURY(商標) RNA単離キット(エキシコン社(Exiqon)、デンマーク)を用いて凍結肝臓サンプルから全RNAを抽出した。DNase(サーモサイエンティフィック社、米国)処理を行った。SuperScript(登録商標) III First Strand cDNA Synthesis Kit(ライフテクノロジーズ社(Life Technologies)、米国)を用いて各サンプルに由来する1μgの全RNAから始めて逆転写反応を行った。次に、ABI Prism 7500
Fast Real−Time PCR System(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシティー/カリフォルニア州、米国)及びPower SYBR(登録商標)Green PCR Master Mix(アプライドバイオシステムズ社、フォスターシティー/カリフォルニア州、米国)を用いた定量的(q)PCRにより、各サンプルに由来する10ngの全RNAに相当するcDNA量を3連で分析した。以下のプライマーセットを用いた:フォワードプライマー5’−GCCTTCTAGTTGCCAGCCAT−3’(配列番号3)、リバースプライマー5’−GGCACCTTCCAGGGTCAAG−3’(配列番号4)。全てのサンプルで一貫して均一に発現するハウスキーピング遺伝子グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素(mGAPDH)のmRNAに対するプライマーセット(すなわち、フォワードプライマー5’−ATCAAGAAGGTGGTGAAGCAGGCA−3’(配列番号27)及びリバースプライマー5’−TGGAAGAGTGGGAGTTGCTGTTGA−3’(配列番号28))を用いてhFIX mRNAレベルを標準化した。RNAサンプルは、ゲノムDNAが増幅しないように逆転写酵素あり及びなしで増幅した。2−ΔΔCt相対的定量法を用いて、hFIX mRNA発現レベルの相対的変化を測定した。hFIX mRNAのCtからmGAPDH mRNAのCtを引くことによりΔCtを計算した(CthFIX − CtGAPDH)。各サンプルのΔCtから参照サンプル(最も高いCt)のΔCtを引くことによりΔΔCtを計算した(ΔCtサンプル−ΔCt参照)。式2−ΔΔCtを用いて変化倍率を求めた。
結果
図12E及びFに示されているように、空の対照プラスミドを同時に注射されたマウスでは、hFIXの発現及び活性は一過性であり、基底レベルまで徐々に低下した(図12E:pB_hFIXIA+空プラスミド:46±13ng/ml hFIX、0.87±0.2%正常凝固活性;図12F:pB_hFIXco+空プラスミド:48±22ng/ml hFIX、0.97±0.49%正常凝固活性)。これらの結果は、持続的な発現には安定な転移が必要であるが、非組込みpB−hFIXIA又はpB−hFIXcoプラスミドはhFIX発現の初期上昇に寄与し得ることを示している。
マウストランスポザーゼプラスミドと一緒に送達された時、MVMイントロンを含むトランスポゾンプラスミドは、MVMイントロンを含まないプラスミドと比べて有意に高いhFIXレベル及び活性を生じさせた(図12E、F)。MVMイントロンを含まないpB−hFIXIAトランスポゾン(10μg)と2μgのmPBプラスミドとの肝臓指向性流体力学的コトランスフェクションにより、血友病FIX欠損マウスで少なくとも12ヶ月まで安定な治療的hFIX抗原及び活性レベルが生じた(図12E、1168±218ng/ml hFIX及び32±6%正常凝固活性)。同様に、MVMイントロンを含むpB_hFIXcoトランスポゾンとmPBプラスミドとの肝臓指向性コトランスフェクションにより、超生理学的範囲で安定化した有意な約12倍高い(p<0.001)hFIXタンパク質及び活性レベルが得られた(図12F:13290±990ng/ml
hFIX及び313±7%正常凝固活性)。hFIX タンパク質レベルの上昇は、pB hFIXIA及びpB hFIXcoを注射されたマウスの肝臓中でゲノム量当たりのトランスポゾンコピー数は同様であった(図12G)が、MVMイントロンを含むトランスポゾンと含まないトランスポゾンと比べた時にhFIX mRNAレベルが57倍超上昇していたこと(図12H)と一致した。
実施例6:FVIII導入遺伝子を含む発現カセットの比較
材料及び方法
実施例3のAAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドを以下と比較した:
(a)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pA、
(b)AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pA、及び
(c)AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pA。
AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミドからSerpinエンハンサーを切り出すことによりAAV9ss−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pAプラスミド(c)を構築した。
2mlのリン酸緩衝食塩水(PBS)に希釈した2μg又は5μgのプラスミドDNAをマウスに流体力学的に注射し、尾静脈に注射した。典型的には、注射にかかった時間は各マウスにつき10秒未満であった。実施例3と同様にFVIII発現分析を行った。
結果
AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pA(c)及びAAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIIIcopt−SV40pA(d)コンストラクトを2μg及び5μgDNAでマウスに流体力学的に注射し、トランスフェクションの1、2、及び6日後にヒトFVIIIレベルを測定した。
Serpinエンハンサーを発現カセット中にクローニングすることによるhFVIIIレベルへの影響は、コンストラクト(d)を注射されたマウスで測定されたhFVIIIレベルをコンストラクト(c)を注射されたマウスで測定されたレベルで割ることにより計算することができる。Serpinエンハンサーを発現カセット中にクローニングすることにより3〜6倍高いhFVIIIレベルを得ることができる(表2)。
コドン最適化Bドメイン欠失ヒト凝固第VIII因子(hFVIIIcopt)cDNAは29〜44倍の発現上昇を達成することが報告されている(Ward et al. 2011)。本発明者らは、平均36.5の発現上昇を用いて、すなわち、コンストラクト(d)でトランスフェクトされたマウスで測定されたhFVIIIレベルを36.5で割ることにより、AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAコンストラクト(b)でトランスフェクトされたマウスのhFVIIIレベルを予測した。
AAV9ss−SerpEnh−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAコンストラクト(b)を流体力学的に注射されたマウスにおける前記予測hFVIIIレベルに基づき、更に、Serpinエンハンサーの発現カセット中へのクローニングによるhFVIIIレベルへの計算された影響で前記予測hFVIIIレベルを割ることにより、AAV9ss−TTRm−MVM−hFVIII−SV40pAコンストラクト(a)を流体力学的に注射されたマウスにおけるhFVIIIレベルを予測することができる。
種々のコンストラクトa〜dを流体力学的に注射されたマウスにおいて測定及び予測さ
れたhFVIIIレベルを表3並びに図13A及び13Bに要約する。
データは、Ward et al. (2011)に記載のコドン最適化Bドメイン欠失ヒト凝固第VIII因子(hFVIIIcopt)cDNA及びSerpinエンハンサーの特異的組合せを含む発現カセットが、これらの各要素を単独で含む発現カセットにより得られるhFVIIIレベルの和より有意に高いhFVIIIレベルを誘導できることを示している(表4、図13C及び13D)。言い換えると、hFVIIIcopt cDNA及びSerpinエンハンサーの前記特異的組合せはhFVIIIレベルに相乗効果をもたらす。
実施例7:FIX導入遺伝子を含む発現カセットの比較
材料及び方法
FIX導入遺伝子を含むAAVベースのプラスミドを実施例2と同様に構築した。
2mlのリン酸緩衝食塩水(PBS)に希釈したそれぞれ2μgの以下のFIXプラスミドをFIXノックアウトマウスの尾静脈に流体力学的に注射した。
(a):AAVsc−TTRm−MVM−hFIX−pA;
(b):AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIX−pA;
(c):AAVsc−TTRm−MVM−hFIXco−pA
(d):AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXco−pA
(e):AAVsc−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−pA
(f):AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−pA
注射後2及び6日目にこれらのマウスから血液を採取した。実施例2と同様にFIX活性を決定した。
結果
種々のマウスで測定したFIX活性を表5に要約する。
データは、コドン最適化ヒト凝固第IX因子(hFIXco)cDNA及びSerpinエンハンサーの特異的組合せにより、Serpinエンハンサー(b)又はコドン最適化hFIX導入遺伝子(c)のいずれかを含むプラスミド(b)及び(c)を流体力学的に注射されたマウスで測定されたhFIX活性の和に基づいて予測されるよりも高いhFIX活性が得られることを示している(表6、図14A及び14B)。言い換えると、hFIXco cDNA及びSerpinエンハンサーの前記特異的組合せはhFIX活性に相乗効果をもたらす。
hFIX活性に対するSerpinエンハンサー及びPadua変異の組合せを評価するために、(f)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおけるhFIX活性を(d)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXco−pAプラスミド及び(e)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−pAプラスミドを流体力学的に注射されたマウスにおけるhFIX活性と比較した(表6、図14C及び14D)。Serpinエンハンサー及びPadua変異の組合せはhFIX活性に相乗効果をもたらす。
(f)AAVsc−SerpEnh−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−pAプラスミドを注射されたマウスにおけるhFIX活性と(b)AAVsc−SerpE
nh−TTRm−MVM−hFIX−pAプラスミド、及び(e)AAVsc−TTRm−MVM−hFIXcoPadua−pAプラスミドを注射されたマウスにおけるhFIX活性の比較により示されるように、SerpinエンハンサーとPadua変異を含むhFIXをコードするコドン最適化導入遺伝子との組合せもhFIX活性への相乗作用を示す。
実施例8:piggyBacトランスポゾン系の評価
材料及び方法
トランスポゾンコンストラクト
pB_hFIXIA(図12A)及びpB_hFIXco(図12B)プラスミドを実施例5と同様に構築した。
pB_hFIXcoの末端逆方向反復(IRwt)を、T53C及びC136T点変異を含む末端逆方向反復(IRmut16)で置換してpB_hFIXco/IRmut16を作製した(図15A)。
pB_hFIXcoの末端逆方向反復をMeir et al. (2011)に記載の微小末端逆方向反復(IRmicro)で置換してpB_hFIXco/IRmicroを作製した(図15B)。
pB_hFIXco/IRmicroを鋳型として用いた部位特異的変異誘発により、Padua変異を有する高機能性コドン最適化hFIX導入遺伝子を含むpB_hFIX−R338Lプラスミド(図15C)を構築した。
流体力学的注射、hFIXのレベル及び活性の分析、並びに抗hFIX抗体
プラスミドを2mlのダルベッコPBSに希釈し、迅速な尾静脈注射により成体マウス(6〜7週齢)に流体力学的に送達した。種々の時間間隔で、本発明者らは、後眼窩神経叢の静脈切開により、14000rpm、4℃で5分間遠心した20%クエン酸バッファーを予め満たしたエッペンドルフチューブ中に全血(≒200μl)を採取した。クエン酸添加血漿をその後の分析のために−80℃で保存した。
hFIX抗原のレベル及び活性並びにhFIXに対する抗体を実施例2に記載されているように分析した。
テイルクリッピングアッセイ
血友病マウスにテイルクリッピングアッセイを用いて出血表現型の表現型補正を評価した。簡潔に述べると、マウスの尾を切除し(末端から1cm)、マウスを凝固及び生存についてモニタリングした。固定したマウスにテイルクリップを行い、室温で連続的に採血できるようにし、合計血液体積、出血時間、及び生存率をモニタリングした。
結果
hFIXIA、hFIXco、又はhFIXco−R338Lを発現するpiggyBacトランスポゾンによる血友病Bマウス処置の免疫結果を評価するために、組換えhFIX抗原及びアジュバントを用いた活性免疫化の後に抗FIX抗体反応を分析した。hFIXIA、hFIXco、又はhFIXco−R338L(Padua)を発現するPBトランスポゾンで処置された血友病Bマウスのいずれも抗hFIX特異的抗体反応を生じなかった(図15E)。このことは、hFIXIA、hFIXco、又はhFIXco−R338L(Padua)のいずれかをコードする種々のPBトランスポゾンを用いた肝臓指向性遺伝子治療がhFIXタンパク質に対する免疫寛容を誘導したことを示している。
テイルクリップアッセイにより、pB−hFIXIA又はpB−hFIXcoとmPBaseをコードするプラスミドとでトランスフェクトされた血友病Bマウスの出血性素因がトランスフェクション1年後に表現型的に補正されていたことが示された(表7)。コドン最適化hFIX導入遺伝子及びMVMイントロンを含むプラスミドでトランスフェクトされたマウスでは、野生型hFIX導入遺伝子でトランスフェクトされたマウスより出血の時間及び体積が少なかった。
Yusa et al. (2011)に記載されている高活性PBトランスポザーゼ(hyPBase)を用いることによりpiggyBacプラットフォームの効率を向上させることができ(図15D)、より低いトランスポゾン/トランスポザーゼ用量の使用が可能になった。このhyPBaseは、マウスコドン使用頻度最適化mPBaseと比べて複数の変異残基を含んでいた(図15Dを12Cと比較されたい)。1000ngのhyPBと共に500ngのpB−hFIXcoトランスポゾンを用いた免疫不全SCIDマウスの肝臓指向性流体力学的トランスフェクションにより、正常hFIXレベルの200%に相当する安定な超生理学的hFIXレベルが得られた(図15F)。これらのFIXレベルは、元のmPBトランスポザーゼで達成できたレベルより有意に高かった(p<0.001)。同様に、100ngのhyPBと共に50ngのpB−hFIXcoトランスポゾンプラスミドを用いたSCIDマウスの肝臓指向性トランスフェクションにより、正常レベルの20%に相当する治療的hFIXレベルを生じる用量依存的効果が得られた。これは、mPBトランスポザーゼを用いた時と比べてFIXレベルの有意な20倍の上昇(p<0.001)に相当した(図15G)。
PBトランスポゾンのインビボでの効力に対する末端反復IRmicro及びIRmut16の影響を評価するために、pB−hFIXco(図12B)、pB−hFIXco/IRmut16(図15A)、又はB−hFIXco/IRmicro(図15B)をhyPBaseと共に流体力学的にマウスに注射した。IRmicroを用いた時、その対応する野生型と比べて、hFIX発現の有意な1.5倍の上昇が見られた(図15H〜I)。1000ngのhyPBトランスポザーゼコードプラスミドと組み合わせたPB−hFIXco/IRmicroトランスポゾン(500ng)の肝臓指向性トランスフェクションにより、正常hFIXレベルの約300%に達する安定なFIXレベルが得られた(図15H)。同様に、10分の1の用量のPB−hFIXco/IRmicro及びhyPBで、正常hFIXレベルの30%となるhFIX発現の用量依存的低下が見られた(図15I)。対照的に、IRmut16を用いた時、IRwtと比べて、FIX発現は上昇しなかった又はわずかに上昇しただけであった(図15J〜K)。
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Claims (46)

  1. 肝臓特異的制御要素、プロモーター、マウス微小ウイルス(MVM)イントロン、導入遺伝子、好ましくはコドン最適化導入遺伝子、及び転写終止シグナルを含む核酸発現カセットを含むベクター。
  2. 前記肝臓特異的制御要素が、配列番号8又は前記配列と95%の同一性を有する配列を含む、請求項1に記載のベクター。
  3. 前記肝臓特異的制御要素が、配列番号8又は前記配列と95%の同一性を有する配列によって定義されるSerpinエンハンサーからなる、請求項2に記載のベクター。
  4. 前記導入遺伝子が、凝固第VIII因子(FVIII)又は凝固第IX因子(FIX)をコードし、好ましくは前記導入遺伝子がコドン最適化されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のベクター。
  5. 前記凝固第VIII因子のBドメインが欠失している、請求項4に記載のベクター。
  6. 前記FVIIIのBドメインが、配列番号16を有するリンカーで置換されている、請求項4又は5に記載のベクター。
  7. 凝固第VIII因子をコードする前記導入遺伝子が配列番号7を有する、請求項4〜6のいずれか一項に記載のベクター。
  8. 配列番号6を有する、請求項4〜7のいずれか一項に記載のベクター。
  9. 前記凝固第FIX因子が高活性化変異を含む、請求項4に記載のベクター。
  10. 前記高活性化変異がR338Lアミノ酸置換に対応する、請求項9に記載のベクター。
  11. 配列番号1又は2を有する、請求項4、9、又は10のいずれか一項に記載のベクター。
  12. 前記プロモーターが、トランスサイレチン(TTR)プロモーター、好ましくはミニマルTTRプロモーターに由来する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のベクター。
  13. 前記転写終止シグナルが、サルウイルス40ポリアデニル化シグナル又はウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルに由来する、請求項1〜12のいずれか一項に記載のベクター。
  14. 前記ベクターがウイルスベクターである、請求項1〜13のいずれか一項に記載のベクター。
  15. 前記ベクターがアデノ随伴ウイルス(AAV)に由来する、請求項14に記載のベクター。
  16. 前記ベクターが一本鎖AAVである、請求項15のいずれか一項に記載のベクター。
  17. 前記ベクターが自己相補的AAVである、請求項15に記載のベクター。
  18. 前記ベクターが非ウイルスベクターである、請求項1〜7、9、10、12、又は13のいずれか一項に記載のベクター。
  19. 前記ベクターが、トランスポゾンベースのベクターである、請求項18に記載のベクター。
  20. 前記ベクターが、PiggyBacベースのベクター、好ましくは微小逆方向反復を含むPiggyBacベースのベクター、又はSleeping Beautyベースのベクターである、請求項18又は19に記載のベクター。
  21. 血友病Aを処置するための医薬の製造における、請求項4〜8及び12〜20のいずれか一項に記載のベクターの使用。
  22. 血友病Bを処置するための医薬の製造における請求項9〜11及び12〜20のいずれか一項に記載のベクターの使用。
  23. 請求項4〜8及び12〜20のいずれか一項に記載のベクターの対象への形質導入又はトランスフェクションを含む、対象中で10mU/ml血漿の治療閾値濃度以上の血漿中第VIII因子レベルを得る方法。
  24. 前記対象への前記ウイルスベクターの形質導入が、2.5×1011vg/kg未満の用量で行われる、請求項23に記載の方法。
  25. 請求項9〜11及び12〜20のいずれか一項に記載のベクターの対象への形質導入又はトランスフェクションを含む、対象中で10mU/ml血漿の治療閾値濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得る方法。
  26. 前記対象への前記ウイルスベクターの形質導入が、2×1011vg/kg未満の用量で行われる、請求項25に記載の方法。
  27. 対象中で100mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、前記対象への前記ウイルスベクターの形質導入が、6×1011vg/kg以下の用量で行われる、請求項25に記載の方法。
  28. 対象中で50mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、前記対象への前記ウイルスベクターの形質導入が、6×1011vg/kg以下の用量で行われる、請求項25に記載の方法。
  29. 対象中で200mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、前記対象への前記ウイルスベクターの形質導入が、2×1012vg/kg以下の用量で行われる、請求項25に記載の態様。
  30. 対象中で150mU/mlの治療濃度以上の血漿中第IX因子レベルを得るために用いられ、前記対象への前記ウイルスベクターの形質導入が、2×1012vg/kg以下の用量で行われる、請求項25に記載の態様。
  31. 前記形質導入又はトランスフェクションが、静脈内投与によるものである、請求項23〜30のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記トランスフェクションが、流体力学的トランスフェクションによるものである、請
    求項23又は25に記載の方法。
  33. 請求項19又は20に記載のベクターを、トランスポザーゼをコードするベクター、好ましくは高活性トランスポザーゼをコードするベクターと組み合わせて投与する、請求項23、25、又は32のいずれか一項に記載の方法。
  34. 前記対象が、哺乳動物対象、好ましくはヒト対象である、請求項23〜33のいずれか一項に記載の方法。
  35. 請求項23、24、31〜34のいずれか一項に記載の方法を行うことを含む、哺乳動物対象の血友病Aを処置する方法。
  36. 請求項25〜34のいずれか一項に記載の方法を行うことを含む、哺乳動物対象の血友病Bを処置する方法。
  37. 血友病Aの処置における使用のための、請求項4〜8及び12〜20のいずれか一項に記載のベクター。
  38. 血友病Bの処置における使用のための、請求項9〜11及び12〜20のいずれか一項に記載のベクター。
  39. 請求項4〜8及び12〜20のいずれか一項に記載のベクターと、薬学的に許容されるキャリアとを含み、場合により血友病Aを処置するための活性成分を更に含む、医薬組成物。
  40. 血友病Aの処置における使用のための、請求項39に記載の医薬組成物。
  41. 前記処置により、処置された対象の血漿中第VIII因子レベルが、対象中で10mU/ml血漿の治療閾値濃度以上となる、請求項40に記載の使用のための医薬組成物又は請求項37に記載の使用のためのベクター。
  42. 前記処置が、2.5×1011vg/kg以下の用量でベクターを対象に形質導入することを含む、請求項40若しくは41に記載の使用のための医薬組成物又は請求項37若しくは41に記載の使用のためのベクター。
  43. 請求項9〜11及び12〜20のいずれか一項に記載のベクターと薬学的に許容されるキャリアとを含み、場合により血友病Bを処置するための活性成分を更に含む、医薬組成物。
  44. 血友病Bの処置における使用のための、請求項43に記載の医薬組成物。
  45. 前記処置により、処置された対象の血漿中における第IX因子レベルが、対象中で治療閾値濃度の10mU/ml血漿以上、好ましくは対象中で治療濃度の50mU/ml血漿以上、より好ましくは対象中で治療濃度の100mU/ml血漿以上、更により好ましくは対象中で治療濃度の150mU/ml血漿以上、更により好ましくは対象中で治療濃度の200mU/ml血漿以上となる、請求項44に記載の使用のための医薬組成物又は請求項38に記載の使用のためのベクター。
  46. 前記処置が、2×1012vg/kg以下の用量、好ましくは6×1011vg/kg以下の用量、より好ましくは2×1011vg/kg以下の用量で対象にベクターを形質
    導入することを含む、請求項44若しくは45に記載の使用のための医薬組成物又は請求項38若しくは45に記載の使用のためのベクター。
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