JP2016518840A5 - - Google Patents
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Description
概要
本開示の態様には、標的細胞における活動電位の光遺伝学的調節のための装置、システム及び方法が含まれる。発明対象の装置は、光生成装置、制御装置、及び標的細胞へベクターを送達するための送達装置を含む。発明対象のシステムは、光活性化タンパク質、応答タンパク質、これらのタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸に加えて、標的細胞におけるこれらのタンパク質の発現を促進する発現システムを含む。発明対象の装置及びシステムを使用して、標的細胞における活動電位を光遺伝学的に阻害及び遮断する（例えば、ヒトまたは非ヒト動物対象における神経または精神の病態を治療する）方法も提供される。
[本発明1001]
細胞の膜電位の調節のためのシステムであって、
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と；
光により標的場所を照射するように構成された装置と
を含む、該システム。
[本発明1002]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1001のシステム。
[本発明1003]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1002のシステム。
[本発明1004]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1001のシステム。
[本発明1005]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1004のシステム。
[本発明1006]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1001のシステム。
[本発明1007]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1006のシステム。
[本発明1008]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1001のシステム。
[本発明1009]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1008のシステム。
[本発明1010]
前記装置が、約350〜約750ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1001のシステム。
[本発明1011]
前記装置が、約530〜最大約560ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1010のシステム。
[本発明1012]
前記装置が光により標的場所を一定して照射するように構成される、本発明1001のシステム。
[本発明1013]
前記装置が光のパルスにより標的場所を照射するように構成される、本発明1001のシステム。
[本発明1014]
前記装置が光の波長及び／または強度を調節するように構成される、本発明1012または1013のシステム。
[本発明1015]
前記装置が光のパルスの周波数及び／または継続期間を調節するように構成される、本発明1013のシステム。
[本発明1016]
前記装置が使用者インプットに応答して標的場所を照射するように構成される、本発明1012または1013のシステム。
[本発明1017]
前記使用者インプットが、光の波長、光の強度、光パルスの継続期間、光パルスの周波数、及び／または標的場所を含む、本発明1016のシステム。
[本発明1018]
前記装置が対象中に埋込まれるように適合される、本発明1001のシステム。
[本発明1019]
前記標的場所が、細胞、細胞の部分、複数の細胞、神経線維の束、神経筋接合部、中枢神経系（ＣＮＳ）組織、末梢神経系（ＰＮＳ）組織または解剖学的領域である、本発明1001のシステム。
[本発明1020]
前記第1の核酸及び前記第2の核酸が単一の発現ベクター内に存在する、本発明1001のシステム。
[本発明1021]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードする前記ヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1001のシステム。
[本発明1022]
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む前記第2の核酸が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1001のシステム。
[本発明1023]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
を含む、医薬組成物。
[本発明1024]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1023の組成物。
[本発明1025]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1024の組成物。
[本発明1026]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1021の組成物。
[本発明1027]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1026の組成物。
[本発明1028]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1023の組成物。
[本発明1029]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1028の組成物。
[本発明1030]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1023の組成物。
[本発明1031]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1030の組成物。
[本発明1032]
前記第1の核酸及び前記第2の核酸が単一の発現ベクター内に存在する、本発明1023の組成物。
[本発明1033]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードする前記ヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1023の組成物。
[本発明1034]
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む前記第2の核酸が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1023の組成物。
[本発明1035]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
を含む、細胞。
[本発明1036]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1035の細胞。
[本発明1037]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1036の細胞。
[本発明1038]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1035の細胞。
[本発明1039]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1038の細胞。
[本発明1040]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1035の細胞。
[本発明1041]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1040の細胞。
[本発明1042]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1035の細胞。
[本発明1043]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1042の細胞。
[本発明1044]
前記第1の核酸及び前記第2の核酸が単一の発現ベクター内に存在する、本発明1035の細胞。
[本発明1045]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードする前記ヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1035の細胞。
[本発明1046]
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む前記第2の核酸が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1035の細胞。
[本発明1047]
光に応答して細胞の膜電位を調節する方法であって、活性化用の波長の光に細胞を曝露する段階を含み、細胞が、
ａ）光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
ｂ）第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
により遺伝学的に改変される、該方法。
[本発明1048]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1047の方法。
[本発明1049]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1048の方法。
[本発明1050]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1047の方法。
[本発明1051]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1050の方法。
[本発明1052]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1047の方法。
[本発明1053]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1052の方法。
[本発明1054]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1047の方法。
[本発明1055]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1054の方法。
[本発明1056]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で、逆行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1047の方法。
[本発明1057]
光に応答して細胞中の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルの活性を阻害する方法であって、活性化用の波長の光に細胞を曝露する段階を含み、細胞が、
ａ）光に応答して複数の水素イオンが細胞膜を外向きの方向で通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
ｂ）複数のナトリウムイオンが細胞膜を内向きの方向で通過することを可能にし、細胞膜の持続的脱分極を引き起こし、それによって電圧ゲート型ナトリウムイオンチャンネルを不活性化し、その活性を阻害することによって、細胞膜の外部表面上またはその付近での水素イオンの存在に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
により遺伝学的に改変される、該方法。
[本発明1058]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1057の方法。
[本発明1059]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1058の方法。
[本発明1060]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1057の方法。
[本発明1061]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1060の方法。
[本発明1062]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1057の方法。
[本発明1063]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1062の方法。
[本発明1064]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1057の方法。
[本発明1065]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1064の方法。
[本発明1066]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で逆行性または順行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1057の方法。
[本発明1067]
対象における病態を治療する方法であって、
ａ）光に応答して第1のイオンが標的細胞の膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸；及び
ｂ）第2のイオンが標的細胞の膜を通過しここで該膜を通る第2のイオンの通過が病態を治療することを可能にすることによって、第1のイオンの該膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸
により対象の標的細胞を遺伝学的に改変する段階と；
病態について対象を治療するために、活性化用の波長の光に標的細胞を曝露する段階と
を含む、該方法。
[本発明1068]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1067の方法。
[本発明1069]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1068の方法。
[本発明1070]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1067の方法。
[本発明1071]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1070の方法。
[本発明1072]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1067の方法。
[本発明1073]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1072の方法。
[本発明1074]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1067の方法。
[本発明1075]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1074の方法。
[本発明1076]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で逆行性または順行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1067の方法。
[本発明1077]
前記病態が、心臓の病態、胃腸の病態、内分泌腺の病態、神経学的病態または精神病態である、本発明1067の方法。
[本発明1078]
対象における病態を治療する方法であって、
ａ）光に応答して複数の水素イオンが神経細胞の膜を外向きの方向で通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸；及び
ｂ）複数のナトリウムイオンが膜を内向きの方向で通過し、ここで膜を通る複数のナトリウムイオンの通過が膜を脱分極させ、神経細胞の膜中の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルを不活性化し、それによって神経学的病態を治療することを可能にすることによって、神経細胞の膜を通る複数の水素イオンの通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸
により対象の神経細胞を遺伝学的に改変する段階と；
病態について対象を治療するために、活性化用の波長の光に神経細胞を曝露する段階と
を含む、該方法。
[本発明1079]
前記光活性化タンパク質が水素イオンポンプである、本発明1078の方法。
[本発明1080]
前記光活性化タンパク質が水素イオンチャンネルである、本発明1078の方法。
[本発明1081]
前記応答タンパク質がナトリウムイオンポンプである、本発明1078の方法。
[本発明1082]
前記応答タンパク質が、ナトリウムイオンチャンネル、ナトリウムイオン交換タンパク質またはナトリウムイオンコトランスポーターである、本発明1078の方法。
[本発明1083]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で逆行性または順行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1078の方法。
[本発明1084]
前記病態が、心臓の病態、胃腸の病態または神経学的病態である、本発明1078の方法。
[本発明1085]
神経細胞またはその部分内で逆行性で伝導される活動電位を選択的に阻害する方法であって、
ａ）光に応答して複数の水素イオンが神経細胞の膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸；及び
ｂ）複数のナトリウムイオンが膜を通過し、ここで膜を通るナトリウムイオンの通過が膜を脱分極させ、逆行性で伝導される活動電位を引き起こす神経細胞の膜中の複数の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルを不活性化することを可能にすることによって、水素イオンの神経細胞の膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸
により神経細胞を遺伝学的に改変する段階と；
その中の逆行性で伝導される活動電位を阻害するために、活性化用の波長の光に神経細胞またはその部分を曝露する段階と
を含む、該方法。
[本発明1086]
前記光活性化タンパク質が水素イオンポンプである、本発明1085の方法。
[本発明1087]
前記光活性化タンパク質が水素イオンチャンネルである、本発明1085の方法。
[本発明1088]
前記応答タンパク質がナトリウムイオンポンプである、本発明1085の方法。
[本発明1089]
前記応答タンパク質が、ナトリウムイオンチャンネル、ナトリウムイオン交換タンパク質またはナトリウムイオンコトランスポーターである、本発明1085の方法。
[本発明1090]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
を含む、キット。
[本発明1091]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1090のキット。
[本発明1092]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1091のキット。
[本発明1093]
前記光活性化タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1090のキット。
[本発明1094]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1093のキット。
[本発明1095]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1090のキット。
[本発明1096]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1095のキット。
[本発明1097]
前記応答タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1090のキット。
[本発明1098]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1097のキット。
[本発明1099]
光により標的場所を照射するように構成された装置をさらに含む、本発明1090のキット。
[本発明1100]
前記装置が、約350〜約750ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1101]
前記装置が、約530〜最大約560ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1102]
前記装置が光により標的場所を一定して照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1103]
前記装置が光のパルスにより標的場所を照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1104]
前記装置が光の波長及び／または強度を調節するように構成される、本発明1102または1103のキット。
[本発明1105]
前記装置が光のパルスの周波数及び／または継続期間を調節するように構成される、本発明1103のキット。
[本発明1106]
前記装置が使用者インプットに応答して標的場所を照射するように構成される、本発明1102または1103のキット。
[本発明1107]
前記使用者インプットが、光の波長、光の強度、光パルスの継続期間、光パルスの周波数、及び／または標的場所を含む、本発明1106のキット。
[本発明1108]
前記装置が対象中に埋込まれるように適合される、本発明1090のキット。
[本発明1109]
前記標的場所が、細胞、細胞の部分、複数の細胞、神経線維の束、神経筋接合部、中枢神経系（ＣＮＳ）組織、末梢神経系（ＰＮＳ）組織または解剖学的領域である、本発明1090のキット。
[本発明1110]
ａ）光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光応答性タンパク質と；
ｂ）第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質と
を含む、融合ポリペプチド。
[本発明1111]
アミノ末端からカルボキシル末端の順序で、
ａ）光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光応答性タンパク質と；
ｂ）膜トラフィッキングシグナルと；
ｃ）第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質と；
ｄ）膜トラフィッキングシグナルと
を含む、本発明1110の融合ポリペプチド。
[本発明1112]
前記応答タンパク質が、配列番号：19中で記載されるＡＳＩＣ2ａポリペプチドアミノ酸配列と、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98％、少なくとも99％または100％のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、本発明1110または1111の融合ポリペプチド。
[本発明1113]
前記膜トラフィッキングシグナルがアミノ酸配列
を含む、本発明1111の融合ポリペプチド。
[本発明1114]
小胞体（ＥＲ）搬出シグナルをさらに含む、本発明1110〜1113のいずれかの融合ポリペプチド。
[本発明1115]
前記ＥＲ搬出シグナルがアミノ酸配列ＦＣＹＥＮＥＶ（配列番号：47）を含む、本発明1114の融合ポリペプチド。
[本発明1116]
前記融合ポリペプチドが、光応答性ポリペプチドと応答タンパク質との間に挿入された、自己切断ポリペプチドを含む、本発明1110〜1115のいずれかの融合ポリペプチド。
[本発明1117]
前記自己切断ポリペプチドがアミノ酸配列
を含む、本発明1116の融合ポリペプチド。
[本発明1118]
本発明1110〜1117のいずれかの融合ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸。
[本発明1119]
本発明1118の核酸を含む、組換え発現ベクター。
[本発明1120]
前記融合ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1119の組換え発現ベクター。
[本発明1121]
本発明1119の組換え発現ベクターにより遺伝学的に改変された細胞。
[本発明1122]
前記細胞がニューロンである、本発明1121の細胞。
本開示の態様には、標的細胞における活動電位の光遺伝学的調節のための装置、システム及び方法が含まれる。発明対象の装置は、光生成装置、制御装置、及び標的細胞へベクターを送達するための送達装置を含む。発明対象のシステムは、光活性化タンパク質、応答タンパク質、これらのタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸に加えて、標的細胞におけるこれらのタンパク質の発現を促進する発現システムを含む。発明対象の装置及びシステムを使用して、標的細胞における活動電位を光遺伝学的に阻害及び遮断する（例えば、ヒトまたは非ヒト動物対象における神経または精神の病態を治療する）方法も提供される。
[本発明1001]
細胞の膜電位の調節のためのシステムであって、
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と；
光により標的場所を照射するように構成された装置と
を含む、該システム。
[本発明1002]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1001のシステム。
[本発明1003]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1002のシステム。
[本発明1004]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1001のシステム。
[本発明1005]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1004のシステム。
[本発明1006]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1001のシステム。
[本発明1007]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1006のシステム。
[本発明1008]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1001のシステム。
[本発明1009]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1008のシステム。
[本発明1010]
前記装置が、約350〜約750ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1001のシステム。
[本発明1011]
前記装置が、約530〜最大約560ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1010のシステム。
[本発明1012]
前記装置が光により標的場所を一定して照射するように構成される、本発明1001のシステム。
[本発明1013]
前記装置が光のパルスにより標的場所を照射するように構成される、本発明1001のシステム。
[本発明1014]
前記装置が光の波長及び／または強度を調節するように構成される、本発明1012または1013のシステム。
[本発明1015]
前記装置が光のパルスの周波数及び／または継続期間を調節するように構成される、本発明1013のシステム。
[本発明1016]
前記装置が使用者インプットに応答して標的場所を照射するように構成される、本発明1012または1013のシステム。
[本発明1017]
前記使用者インプットが、光の波長、光の強度、光パルスの継続期間、光パルスの周波数、及び／または標的場所を含む、本発明1016のシステム。
[本発明1018]
前記装置が対象中に埋込まれるように適合される、本発明1001のシステム。
[本発明1019]
前記標的場所が、細胞、細胞の部分、複数の細胞、神経線維の束、神経筋接合部、中枢神経系（ＣＮＳ）組織、末梢神経系（ＰＮＳ）組織または解剖学的領域である、本発明1001のシステム。
[本発明1020]
前記第1の核酸及び前記第2の核酸が単一の発現ベクター内に存在する、本発明1001のシステム。
[本発明1021]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードする前記ヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1001のシステム。
[本発明1022]
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む前記第2の核酸が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1001のシステム。
[本発明1023]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
を含む、医薬組成物。
[本発明1024]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1023の組成物。
[本発明1025]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1024の組成物。
[本発明1026]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1021の組成物。
[本発明1027]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1026の組成物。
[本発明1028]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1023の組成物。
[本発明1029]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1028の組成物。
[本発明1030]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1023の組成物。
[本発明1031]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1030の組成物。
[本発明1032]
前記第1の核酸及び前記第2の核酸が単一の発現ベクター内に存在する、本発明1023の組成物。
[本発明1033]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードする前記ヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1023の組成物。
[本発明1034]
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む前記第2の核酸が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1023の組成物。
[本発明1035]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
を含む、細胞。
[本発明1036]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1035の細胞。
[本発明1037]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1036の細胞。
[本発明1038]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1035の細胞。
[本発明1039]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1038の細胞。
[本発明1040]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1035の細胞。
[本発明1041]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1040の細胞。
[本発明1042]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1035の細胞。
[本発明1043]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1042の細胞。
[本発明1044]
前記第1の核酸及び前記第2の核酸が単一の発現ベクター内に存在する、本発明1035の細胞。
[本発明1045]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードする前記ヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1035の細胞。
[本発明1046]
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む前記第2の核酸が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1035の細胞。
[本発明1047]
光に応答して細胞の膜電位を調節する方法であって、活性化用の波長の光に細胞を曝露する段階を含み、細胞が、
ａ）光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
ｂ）第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
により遺伝学的に改変される、該方法。
[本発明1048]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1047の方法。
[本発明1049]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1048の方法。
[本発明1050]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1047の方法。
[本発明1051]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1050の方法。
[本発明1052]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1047の方法。
[本発明1053]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1052の方法。
[本発明1054]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1047の方法。
[本発明1055]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1054の方法。
[本発明1056]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で、逆行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1047の方法。
[本発明1057]
光に応答して細胞中の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルの活性を阻害する方法であって、活性化用の波長の光に細胞を曝露する段階を含み、細胞が、
ａ）光に応答して複数の水素イオンが細胞膜を外向きの方向で通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
ｂ）複数のナトリウムイオンが細胞膜を内向きの方向で通過することを可能にし、細胞膜の持続的脱分極を引き起こし、それによって電圧ゲート型ナトリウムイオンチャンネルを不活性化し、その活性を阻害することによって、細胞膜の外部表面上またはその付近での水素イオンの存在に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
により遺伝学的に改変される、該方法。
[本発明1058]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1057の方法。
[本発明1059]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1058の方法。
[本発明1060]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1057の方法。
[本発明1061]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1060の方法。
[本発明1062]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1057の方法。
[本発明1063]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1062の方法。
[本発明1064]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1057の方法。
[本発明1065]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1064の方法。
[本発明1066]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で逆行性または順行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1057の方法。
[本発明1067]
対象における病態を治療する方法であって、
ａ）光に応答して第1のイオンが標的細胞の膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸；及び
ｂ）第2のイオンが標的細胞の膜を通過しここで該膜を通る第2のイオンの通過が病態を治療することを可能にすることによって、第1のイオンの該膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸
により対象の標的細胞を遺伝学的に改変する段階と；
病態について対象を治療するために、活性化用の波長の光に標的細胞を曝露する段階と
を含む、該方法。
[本発明1068]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1067の方法。
[本発明1069]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1068の方法。
[本発明1070]
前記光活性化タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1067の方法。
[本発明1071]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1070の方法。
[本発明1072]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1067の方法。
[本発明1073]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1072の方法。
[本発明1074]
前記応答タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1067の方法。
[本発明1075]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1074の方法。
[本発明1076]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で逆行性または順行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1067の方法。
[本発明1077]
前記病態が、心臓の病態、胃腸の病態、内分泌腺の病態、神経学的病態または精神病態である、本発明1067の方法。
[本発明1078]
対象における病態を治療する方法であって、
ａ）光に応答して複数の水素イオンが神経細胞の膜を外向きの方向で通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸；及び
ｂ）複数のナトリウムイオンが膜を内向きの方向で通過し、ここで膜を通る複数のナトリウムイオンの通過が膜を脱分極させ、神経細胞の膜中の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルを不活性化し、それによって神経学的病態を治療することを可能にすることによって、神経細胞の膜を通る複数の水素イオンの通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸
により対象の神経細胞を遺伝学的に改変する段階と；
病態について対象を治療するために、活性化用の波長の光に神経細胞を曝露する段階と
を含む、該方法。
[本発明1079]
前記光活性化タンパク質が水素イオンポンプである、本発明1078の方法。
[本発明1080]
前記光活性化タンパク質が水素イオンチャンネルである、本発明1078の方法。
[本発明1081]
前記応答タンパク質がナトリウムイオンポンプである、本発明1078の方法。
[本発明1082]
前記応答タンパク質が、ナトリウムイオンチャンネル、ナトリウムイオン交換タンパク質またはナトリウムイオンコトランスポーターである、本発明1078の方法。
[本発明1083]
活性化用の波長の光に前記細胞を曝露する段階が、細胞内で逆行性または順行性で伝導される活動電位を阻害する、本発明1078の方法。
[本発明1084]
前記病態が、心臓の病態、胃腸の病態または神経学的病態である、本発明1078の方法。
[本発明1085]
神経細胞またはその部分内で逆行性で伝導される活動電位を選択的に阻害する方法であって、
ａ）光に応答して複数の水素イオンが神経細胞の膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸；及び
ｂ）複数のナトリウムイオンが膜を通過し、ここで膜を通るナトリウムイオンの通過が膜を脱分極させ、逆行性で伝導される活動電位を引き起こす神経細胞の膜中の複数の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルを不活性化することを可能にすることによって、水素イオンの神経細胞の膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸
により神経細胞を遺伝学的に改変する段階と；
その中の逆行性で伝導される活動電位を阻害するために、活性化用の波長の光に神経細胞またはその部分を曝露する段階と
を含む、該方法。
[本発明1086]
前記光活性化タンパク質が水素イオンポンプである、本発明1085の方法。
[本発明1087]
前記光活性化タンパク質が水素イオンチャンネルである、本発明1085の方法。
[本発明1088]
前記応答タンパク質がナトリウムイオンポンプである、本発明1085の方法。
[本発明1089]
前記応答タンパク質が、ナトリウムイオンチャンネル、ナトリウムイオン交換タンパク質またはナトリウムイオンコトランスポーターである、本発明1085の方法。
[本発明1090]
光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第1の核酸と；
第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第2の核酸と
を含む、キット。
[本発明1091]
前記光活性化タンパク質がイオンポンプである、本発明1090のキット。
[本発明1092]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1091のキット。
[本発明1093]
前記光活性化タンパク質が、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質またはイオンコトランスポーターである、本発明1090のキット。
[本発明1094]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネル、カルシウムイオンチャンネルまたはカチオンチャンネルである、本発明1093のキット。
[本発明1095]
前記応答タンパク質がイオンポンプである、本発明1090のキット。
[本発明1096]
前記イオンポンプが、水素イオンポンプ、ナトリウムイオンポンプ、カリウムイオンポンプ、クロライドイオンポンプまたはカルシウムイオンポンプである、本発明1095のキット。
[本発明1097]
前記応答タンパク質がイオンチャンネルである、本発明1090のキット。
[本発明1098]
前記イオンチャンネルが、水素イオンチャンネル、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネル、クロライドイオンチャンネルまたはカルシウムイオンチャンネルである、本発明1097のキット。
[本発明1099]
光により標的場所を照射するように構成された装置をさらに含む、本発明1090のキット。
[本発明1100]
前記装置が、約350〜約750ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1101]
前記装置が、約530〜最大約560ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1102]
前記装置が光により標的場所を一定して照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1103]
前記装置が光のパルスにより標的場所を照射するように構成される、本発明1099のキット。
[本発明1104]
前記装置が光の波長及び／または強度を調節するように構成される、本発明1102または1103のキット。
[本発明1105]
前記装置が光のパルスの周波数及び／または継続期間を調節するように構成される、本発明1103のキット。
[本発明1106]
前記装置が使用者インプットに応答して標的場所を照射するように構成される、本発明1102または1103のキット。
[本発明1107]
前記使用者インプットが、光の波長、光の強度、光パルスの継続期間、光パルスの周波数、及び／または標的場所を含む、本発明1106のキット。
[本発明1108]
前記装置が対象中に埋込まれるように適合される、本発明1090のキット。
[本発明1109]
前記標的場所が、細胞、細胞の部分、複数の細胞、神経線維の束、神経筋接合部、中枢神経系（ＣＮＳ）組織、末梢神経系（ＰＮＳ）組織または解剖学的領域である、本発明1090のキット。
[本発明1110]
ａ）光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光応答性タンパク質と；
ｂ）第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質と
を含む、融合ポリペプチド。
[本発明1111]
アミノ末端からカルボキシル末端の順序で、
ａ）光に応答して第1のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光応答性タンパク質と；
ｂ）膜トラフィッキングシグナルと；
ｃ）第2のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第1のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質と；
ｄ）膜トラフィッキングシグナルと
を含む、本発明1110の融合ポリペプチド。
[本発明1112]
前記応答タンパク質が、配列番号：19中で記載されるＡＳＩＣ2ａポリペプチドアミノ酸配列と、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98％、少なくとも99％または100％のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、本発明1110または1111の融合ポリペプチド。
[本発明1113]
前記膜トラフィッキングシグナルがアミノ酸配列
[本発明1114]
小胞体（ＥＲ）搬出シグナルをさらに含む、本発明1110〜1113のいずれかの融合ポリペプチド。
[本発明1115]
前記ＥＲ搬出シグナルがアミノ酸配列ＦＣＹＥＮＥＶ（配列番号：47）を含む、本発明1114の融合ポリペプチド。
[本発明1116]
前記融合ポリペプチドが、光応答性ポリペプチドと応答タンパク質との間に挿入された、自己切断ポリペプチドを含む、本発明1110〜1115のいずれかの融合ポリペプチド。
[本発明1117]
前記自己切断ポリペプチドがアミノ酸配列
[本発明1118]
本発明1110〜1117のいずれかの融合ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸。
[本発明1119]
本発明1118の核酸を含む、組換え発現ベクター。
[本発明1120]
前記融合ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列が、ニューロン特異的転写制御エレメントへ機能的に連結される、本発明1119の組換え発現ベクター。
[本発明1121]
本発明1119の組換え発現ベクターにより遺伝学的に改変された細胞。
[本発明1122]
前記細胞がニューロンである、本発明1121の細胞。
Claims (21)
- ａ）光に応答して第１のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光応答性タンパク質と；
ｂ）第２のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第１のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質と
を含む、融合ポリペプチド。 - ａ）光応答性タンパク質が、配列番号：１、４、５、および６の１つと少なくとも９０％のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を含む光活性化イオンポンプであるか；または
ｂ）光応答性タンパク質が、配列番号：８〜１５および２９の１つに記載のアミノ酸配列と少なくとも９０％のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を含む光活性化イオンチャンネルである、
請求項１に記載の融合ポリペプチド。 - 前記応答タンパク質が、配列番号：１９中で記載されるＡＳＩＣ２ａポリペプチドアミノ酸配列と、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９８％、少なくとも９９％または１００％のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項１に記載の融合ポリペプチド。
- 膜トラフィッキングシグナルをさらに含み、任意で、該膜トラフィッキングシグナルがアミノ酸配列
を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の融合ポリペプチド。 - 小胞体（ＥＲ）搬出シグナルをさらに含み、任意で、該ＥＲ搬出シグナルがアミノ酸配列ＦＣＹＥＮＥＶ（配列番号：４７）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の融合ポリペプチド。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載の融合ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸。
- 請求項６に記載の核酸を含む、組換え発現ベクター。
- 請求項７に記載の組換え発現ベクターにより遺伝学的に改変された細胞。
- 細胞の膜電位の調節のためのシステムであって、
ａ）光に応答して第１のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第１の核酸と；
第２のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第１のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第２の核酸；及び
ｂ）光により標的場所を照射するように構成された装置、または
ａ）請求項６に記載の核酸もしくは請求項７に記載の組換え発現ベクター；及び
ｂ）光により標的場所を照射するように構成された装置
を含む、該システム。 - 前記光活性化タンパク質がイオンポンプもしくはイオンチャンネルであるか、または前記応答タンパク質がイオンポンプ、イオンチャンネル、イオン交換タンパク質、もしくはイオンコトランスポーターである、請求項９に記載のシステム。
- 前記装置が、約３５０〜約７５０ｎｍまたは約５３０ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲の波長を有する光により標的場所を照射するように構成される、請求項９に記載のシステム。
- 前記装置が以下の1つまたは複数を行うように構成される、請求項９に記載のシステム：
ａ）光により標的場所を一定して照射する；
ｂ）光のパルスにより標的場所を照射する；
ｃ）光の波長及び／または強度を調節する；
ｄ）光のパルスの周波数及び／または継続期間を調節する；ならびに
ｅ）使用者インプットに応答して標的場所を照射する。 - 前記使用者インプットが、光の波長、光の強度、光パルスの継続期間、光パルスの周波数、及び／または標的場所を含む、請求項１２に記載のシステム。
- 前記装置が対象中に埋込まれるように適合される、請求項９に記載のシステム。
- 光に応答して第１のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第１の核酸と；
第２のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第１のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第２の核酸と
を含む、医薬組成物。 - 光に応答して第１のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第１の核酸と；
第２のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第１のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第２の核酸と
を含む、細胞。 - 光に応答して細胞の膜電位を調節するためのインビトロの方法であって、活性化用の波長の光に細胞を曝露する段階を含み、細胞が、
ａ）光に応答して第１のイオンが細胞膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第１の核酸と；
ｂ）第２のイオンが細胞膜を通過することを可能にすることによって第１のイオンの細胞膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第２の核酸と
により遺伝学的に改変される、該方法。 - ａ）第１の核酸が、光に応答して複数の水素イオンが細胞膜を外向きの方向で通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含み；かつ
ｂ）第２の核酸が、複数のナトリウムイオンが細胞膜を内向きの方向で通過することを可能にし、細胞膜の持続的脱分極を引き起こし、それによって電圧ゲート型ナトリウムイオンチャンネルを不活性化し、その活性を阻害することによって、細胞膜の外部表面上またはその付近での水素イオンの存在に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、
請求項１７に記載の方法。 - ａ）光に応答して第１のイオンが標的細胞の膜を通過することを可能にするように適合された光活性化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第１の核酸と；
ｂ）第２のイオンが該膜を通過することを可能にすることによって第１のイオンの標的細胞の膜の通過に応答する応答タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む、第２の核酸と
を含む、対象における病態を治療する方法における使用のための製品であって、
該方法が該製品により対象の標的細胞を遺伝学的に改変する段階と、病態について対象を治療するために、活性化用の波長の光に標的細胞を曝露する段階と
を含み、該第２のイオンの膜の通過により該病態が治療される、製品。 - 前記標的細胞が神経細胞であり、
前記光活性化タンパク質が、光に応答して複数の水素イオンが神経細胞の膜を外向きの方向で通過することを可能にするように適合され；かつ
前記応答タンパク質が、複数のナトリウムイオンが膜を内向きの方向で通過し、ここで膜を通る複数のナトリウムイオンの通過が膜を脱分極させ、神経細胞の膜中の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルを不活性化し、それによって神経学的病態を治療することを可能にする、請求項１９に記載の製品。 - 前記標的細胞が神経細胞であり、
前記光活性化タンパク質が、光に応答して複数の水素イオンが神経細胞の膜を通過することを可能にするように適合され；かつ
前記応答タンパク質が、複数のナトリウムイオンが膜を通過し、ここで膜を通るナトリウムイオンの通過が膜を脱分極させ、逆行性で伝導される活動電位を引き起こす神経細胞の膜中の複数の電圧ゲート型ナトリウムチャンネルを不活性化し、それによって神経細胞またはその一部内の逆行性で伝導される活動電位を選択的に阻害することを可能にする、
請求項１９に記載の製品。
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