JP2017192385A - 無カプシドaavベクター、組成物ならびにベクター製造および遺伝子運搬のための方法 - Google Patents
無カプシドaavベクター、組成物ならびにベクター製造および遺伝子運搬のための方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】第1アデノ随伴ウイルス(AAV)逆方向反復(ITR)、関心のあるヌクレオチド配列および第2 AAV ITRをこの順序で含み、AAVカプシドタンパク質コード配列を欠く単離された線状核酸分子。関心あるヌクレオチド配列が外因性DNAの発現セットであることが好ましく、核酸分子が一本鎖であることが望ましい、線状核酸分子。
【選択図】なし
Description
本発明は、ウイルスカプシドによる取り込み過程の媒介を伴わない、関心のあるタンパク質またはリボヌクレオチド(RNA)またはデスオキシリボヌクレオチド(DNA)の効率的発現のために、外因性DNA配列が、カプシドを欠くAAVゲノム(またはベクター)(すなわち、AAV0)内に組込まれ、標的細胞、組織、器官または対象者に運搬されうるという知見に基づくものである。本発明前には、カプシドは細胞内へのウイルスベクターの効率的取り込みのために必要だとみなされていたため、それ無しで済ますことには抵抗があったであろう。実際、AAVベクターの精製方法は大部分が、非カプシド化(非包膜)DNAを後に残す、カプシドに対する抗体に基づくもの、または非カプシド化DNAを分解するDNアーゼの使用に基づくものであった。
本発明は、第1アデノ随伴ウイルス(AAV)逆方向末端反復(ITR)、外因性DNAの発現カセットおよび第2 AAV ITRをこの順序で含む単離された線状核酸分子を提供し、ここで、該核酸分子はAAVカプシドタンパク質コード配列を欠いている。本発明の核酸分子は、カプシドタンパク質を欠くrAAVベクター(rAAV0)であり、所望の外因性DNA配列の、そのインビトロ、エクスビボまたはインビボでの使用のための運搬に使用されうる。
特に示されていない限り、本明細書中で用いられている全ての用語は当業者にとって一般的なものと同じ意味を有し、本発明の実施は、当業者の知識の範囲内である、微生物学および組換えDNA技術の通常の技術を用いるであろう。
ウイルスカプシドは、AAVベクターのパッケージング能が制限される原因の1つである。AAV0ベクターのカプシドの欠如はこの制限を回避し、所望の外因性DNA配列が、サイズにおいてAAVのパッケージング能を相当に超える場合であっても、AAV0ベクター内に組込まれ、標的細胞、組織、器官または対象者への導入後に発現されることを可能にする。例えば、本発明の核酸分子(またはrAAV0ベクター)を使用して、5、8、10または15kbもの大きさのインサートが成功裏にトランスフェクトされると想定される。多数のAAV血清型のゲノムのヌクレオチド配列が公知である(NCBI:NC002077;NC001401;NC001729;NC001829;NC006152;NC006260;NC006261;KotinおよびSmith,The Springer Index of Viruses,http://oesys.springer.de/viruses/database/mkchapter.asp?virID=42.04)。本発明のAAV0バックボーンはいずれかのAAV血清型のゲノムに由来しうる。好ましくは、AAV血清型はAAV2である。
・前記のrAAV0プラスミドを含有する宿主細胞を準備し、ここで、該宿主細胞および該プラスミドは、カプシドタンパク質をコードする遺伝子を欠き、
・AAV0ゲノムの産生を可能にする条件下、該宿主細胞を培養し、
・該細胞を集め、該細胞から産生されたAAV0ゲノムを単離することを含む、rAAV0ベクターの製造方法を提供する。
・AAV0構築物を含有するプラスミドで昆虫細胞(特にSf9細胞)をトランスフェクトし、
・場合によっては、該プラスミド上に存在する選択マーカーを使用して、クローン性細胞系を樹立させ、
・Repコード遺伝子を(該遺伝子を含有するバキュロウイルスによる感染またはトランスフェクションにより)該昆虫細胞内に導入し、
・該細胞を集め、該rAAV0ベクターを精製する工程を含む。
rAAV0ベクターが運搬される細胞はヒトおよび他の哺乳類、例えば霊長類、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、イヌ、ラットおよびマウスに由来しうる。rAAV0ベクターは、限定的でない任意の細胞型、組織または器官に運搬されうる。rAAV0が運搬される標的となりうる細胞の例には、中枢神経系(CNS)の細胞、末梢神経系(PNS)の細胞、筋細胞、骨芽細胞、腫瘍細胞、リンパ球などが含まれるが、これらに限定されるものではない。rAAV0が運搬される標的となりうる組織および器官の例には、筋肉、心筋、平滑筋、脳、骨、結合組織、心臓、腎臓、肝臓、肺、リンパ節、乳腺、ミエリン、前立腺、精巣、胸腺、甲状腺、気管などが含まれる。好ましい細胞型としては、筋細胞、CNSの細胞およびPNSの細胞が挙げられる。好ましい組織および器官としては、筋肉、心臓、眼および脳が挙げられる。
本発明のrAAV0ベクターは、ポリペプチド、タンパク質または非コードDNA、RNAまたはオリゴヌクレオチドをコードする外因性DNA配列を、例えば、筋肉またはCNSの疾患に罹患している対象者の筋肉の細胞およびCNSに運搬するのに特に適している。
AAV0−GFPプラスミド(「pFBGR/Blas」)を以下のとおりに構築した。ブラスチシジンS遺伝子(2784−3183bp)をオルジア・シュードツガタ(Orgyia pseudotsugata)最初期−1プロモーター(OpIE−1;2401−2692bp)(Invitrogen,Inc.)およびEM7プロモーター(2707−2765bp)プロモーター[pIB/V5−His/CATプラスミド(Invitrogen,Inc.)におけるもの]と共に、プライマー配列5’−ATAAGCTTACGCTCAGTGGAAVGAAAAC−3’(配列番号7)および5’−ATAAGCTTGACGTGTCAGTGTCAGTCCTGCTCCT−3’(配列番号8)を使用する高忠実度PCRにより増幅した。HindIII消化後、865bp PCR産物をAAV2パッケージングプラスミドpFBGR(Urabeら,2002)のHindIII部位内にクローニングした。制限マッピングおよびDNA配列決定を行って、正しいプラスミドの構築を確認した。
pFBGR/Blasプラスミドに関して、クローン性Sf9細胞系を樹立した。Cellfectin(Invitrogen)を使用して、スポドプテラ・フルジペルダ(Spodoptera frugiperda)(Sf−9)細胞をpFBGR/Blasプラスミドでトランスフェクトした。トランスフェクション後、昆虫細胞培養培地(HyClone Inc.)内で27℃で3日間、細胞をインキュベートした。ついでブラスチシジンS HCl(50μg/ml)を加えて、安定な形質転換体を選択した。2週間の選択期間の後、希釈クローニングおよび直接コロニー転移技術を用いて、独立したクローン細胞系を得た。ブラスチシジンS HCl選択(10μg/ml)下で特徴的なコロニーを形成させるために、形質転換細胞を10% FBS HyQ増殖培地内で培養し、増殖させた。
293細胞およびC2C12細胞の核または細胞質内へのrAAV0−GFPベクターのマイクロインジェクションを、Xenoworksマイクロインジェクション系(Sutter Instruments)を使用して行った。テトラメチルローダミン70,000MW リシン固定可能デキストランをマイクロインジェクションの領域マーカーとして同時マイクロインジェクションした。各をDAPIで染色した。
C57BL/6マウスを麻酔し、単一手動高圧注射のために右後脚を又は二重手動高圧注射のために両脚を摘出することにより、大腿動脈内へのAAV0−GFPベクターの動脈内注射を行った。大腿静脈および2つの側枝を固定した後、カテーテルを大腿動脈内に導入し、1mlのリン酸緩衝食塩水(PBS)中の100μgのAAV0−GFPベクター調製物を100ml/sの速度で注射した。注入の1分後、大腿静脈の固定を外し、開放循環に接続した。注入の2週間後、脚をGFP発現に関して分析した。
マウスにAAV0−GFPの2回の強力大腿内注射を1週間間隔で行った。1回目の注射は左脚に行い(1mlのPBS中の100μgのAAV0−GFP)、2回目は1週間後に右脚に行った(1mlのPBS中の100μgのAAV0−GFP)。2回目の注射の後8週間、マウスを回復させた後、通常のZeiss蛍光顕微鏡検査による分析を行った。通常、>48時間後のrAAVの再投与は中和抗体の存在により不可能である(Lorainら,2008)。1週間後の再注射が対側性脚形質導入の低減を招かないことはrAAV0ベクターに対する免疫応答の非存在を示している。
眼窩後注射のために、動物を麻酔し、例えばインスリンシリンジを使用して、400μLのPBS中に200μgのAAV0−GFPベクターを含有する溶液を眼窩後洞内に注射する。一般に、マウスもしくはラット(Timmersら,2001)またはイヌもしくは非ヒト霊長類(Weberら,2003)の網膜下注射には標準的な技術を用いる。rAAV0ベクターは組織特異的プロモーター、例えば細胞特異的Gプロテイン共役受容体キナーゼ1(GRK1)プロモーターを含有し、これは杆体および錐体光受容体において強固なトランスジーン発現を確立しうる(Khaniら,2007)。もう1つのプロモーターの例は、神経網膜を効率的に標的化する遍在性smCBAプロモーターであろう(Haireら,2006)。これらのプロモーターは、治療されるべき疾患において発現を欠いている所望のトランスジーン、例えばグアニル酸シクラーゼ−1遺伝子(その突然変異はレーバー先天性黒内障(Boyeら,2010)を引き起こす)、または同様にレーバー先天性黒内障を引き起こすRPE65遺伝子(Lheriteauら,2010)、または突然変異していれば劣性色素性網膜炎を引き起こすRD10遺伝子(Pangら,2011)に、制御要素として連結されうる。遺伝子治療アプローチに適した網膜疾患の総説としては、StiegerおよびLorenz,2010を参照されたい。典型的には、マウスにおいては0.5〜2μlまたはイヌもしくは非ヒト霊長類においては50〜600μlの種適合化容量中の5×10e9〜5×10e11個のベクター粒子が、全身麻酔下、網膜下に注射されるであろう。より大きな動物においては、このアプローチは硝子体切除術と組合されうる。典型的には、イヌの場合、強膜切開後に硝子体を介してカニューレを挿入し、タペツム網膜中心の下の網膜下腔を顕微鏡観察制御下で標的化することにより、制御された自動化網膜下注射を行うために、44ゲージ カニューレ(Corneal)が粘性流体注射(VFI)系(D.O.R.C.International,Netherlands)に接続されるであろう(Weberら,2003)。トランスジーン発現は、疾患特異的視覚的機能試験により機能的に、そして標準的な技術(例えば、PCR、ウエスタンブロット、免疫蛍光)により生化学的に調べられるであろう。効力は、当業者に公知の技術(例えば、視力試験、空間配向試験、網膜電図検査、視覚誘発電位)を用いて、視力改善の尺度として決定されうる。測定可能な改善度合が得られると予想される。
実施例2および図1に記載されているとおり、尾−静脈注射により、マウス(C57BL/6)にrAAV0−GFPを投与する。AAV0−GFP調製物は、0.5mlのリン酸緩衝食塩水(PBS)中の100〜200μgのrAAV0−GFPからなる。注射の2週間後から種々の時点でGFP発現に関して組織(例えば、筋肉、心臓、脳、肝臓、腎臓)を分析する。全てでないとしても多数の器官が形質導入されると予想される。
本発明は更に、(1)DMDを有する対象者の筋生検物からの筋芽細胞培養を樹立し、(2)関心のあるDNAをコードするrAAV0ベクターで該筋芽細胞培養を形質導入し、(3)該培養からエキソソームまたは微粒子を集め、(4)集めたエキソソームまたは微粒子を該対象者に導入することによる、デュシェンヌ筋ジストロフィーを有する対象者の治療方法を提供する。
実施例1に記載されているのと実質的に同じ方法で、rAAV0−U7プラスミドおよびベクターを作製した。簡潔に説明すると、完全なU7 snRNA遺伝子(445bp)を、以下のプライマーを使用するPCRによりマウスゲノムDNAから増幅した:5’−TAACAACATAGGAGCTGTG−3’(配列番号9)および5’−CAGATACGCGTTTCCTAGGA−3’(配列番号10)。記載されているとおりに(S1)、Smドメイン(AATTTGTCTAG;配列番号11)をsmOPT(AATTTTTGGAG;配列番号12)に変化させ、ヒストン プレmRNA対形成領域を、a)ジストロフィン遺伝子のエキソン23の上流の分岐点にわたる配列(BP22:5’−AAATAGAAGTTCATTTACACTAAC−3’;配列番号13)およびb)エキソン23ドナースプライス部位に直接隣接した配列(SD23:5’−GGCCAAACCTCGGCTTACCT−3’;配列番号14)に相補的な44bpにより置換した。ついで、得られたU7smOPT−SD23/BP22断片をpFBGR/Blasプラスミド内に導入して、rAAV0−U7−smOPT−SD23/BP22プラスミドを得た。U7 snRNA構築物の更なる詳細は、2010年3月17日付け出願の共有仮特許出願61/314,830(その全体を参照により本明細書に組み入れることとする)に見出されうる。Goyenvalleら,2004も参照されたい。
インビボでのジストロフィンのエキソンスキッピングのためのrAAV0−U7ベクターの治療用途
本発明は更に、実施例4に記載されているとおりの大腿動脈内へのrAAV0−U7の動脈内注射または実施例6に記載されているとおりの全身運搬を用いることによる、デュシェンヌ筋ジストロフィーを有する対象者の治療方法を提供する。rAAV0バックボーンに対する免疫応答の欠如は、実施例5に説明されているとおり標的組織におけるU7のレベルが臨床的に妥当になるまで反復治療を行うことをも可能にする。治療用途は、DMDのよく知られたマウスモデルであるmdxマウスにおいて評価され、該マウスに関しては、ジストロフィン プレmRNAのエキソン23をスキッピングすることによる効率的なジストロフィンレスキューを可能にするU7手段が開発されている(Goyenvalleら,2004)。治療動物を治療後の種々の時点で犠死させ、ジストロフィンレスキューをRT−PCR(すなわち、スキッピングレベルを決定するため)、ウエスタンブロット、および組織凍結切片上の免疫蛍光(Goyenvalleら,2004に記載されているとおり)(タンパク質合成および局在化を決定するため)により分析する。
既に記載されているとおりに製造されたrAAV0ベクターを、アガロースゲル(1%)電気泳動を用いる構造分析に付した(図8)。該アガロースゲル上のバンド(2.6kベース)は製造プロセスの終了時のDNA回収の後のrAAV0の線状単量体一本鎖構造を表す。
2:350ng/mlで15μlのAAVo(GFP)−精製体
3:700ng/mlで15μlのAAVo(U7)−Qiagen
4:3300ng/mlで5μlのAAVo(GFP)−Qiagen
5:350ng/mlで15μlのAAVo(GFP)−精製体
6:700ng/mlで7.5μlのAAVo(U7)−Qiagen
7:3300ng/mlで1.6μlのAAVo(GFP)−Qiagen。
1.2つのAAV逆方向末端反復(ITR)と発現カセットとを含む無カプシドアデノ随伴ウイルスベクター(AAV0ベクター)であって、該ITRのそれぞれは、ヘアピン構造を形成する介在回文配列を有し、該カセットが、外因性DNAに機能的に連結された少なくとも1つのプロモーターを含み、ここで、
該発現カセットが各末端において1つの逆方向末端反復に隣接しており、
該ベクターがAAVカプシドタンパク質をコードしておらず、該ベクターが包膜(カプシド化)されていない、無カプシドアデノ随伴ウイルスベクター(AAV0ベクター)。
(b)場合によっては、AAV Rep遺伝子またはタンパク質を、該細胞内に既に存在しない場合に、該細胞内に供与し、しかし、AAV Cap遺伝子またはタンパク質を供与せず、
(c)該ITRと該発現カセットとを含みAAV0ベクターを構成するDNAの複製および放出を可能にする条件下、該細胞を増殖させ、
(d)レスキューされたAAV0ベクターを該細胞から集めることを含む、無カプシドアデノ随伴ウイルス(AAV0)ベクターの製造方法。
(a)2つのAAV逆方向末端反復(ITR)と発現カセットとを含む無カプシドアデノ随伴ウイルス(AAV0)ベクターの有効量を該細胞に運搬し[ここで、該ITRのそれぞれは、ヘアピン構造を形成する介在回文配列を有し、該カセットは、該外因性DNAに機能的に連結された少なくとも1つのプロモーターを含み、ここで、(i)該発現カセットは各末端において1つの逆方向末端反復に隣接しており、(ii)該ベクターはAAVカプシドタンパク質をコードしておらず、(iii)該ベクターは包膜されておらず、(iv)該ベクターは免疫原性ではない]、
(b)該細胞による該外因性DNAの発現を可能にする条件下、該細胞を増殖させる工程を含み、
該有効量が、該細胞による該外因性DNAの発現の所望のレベルを可能にするのに十分なものである、方法。
(a)2つのAAV逆方向末端反復(ITR)と発現カセットとを含む無カプシドアデノ随伴ウイルス(AAV0)ベクターの有効量を該哺乳動物に運搬し[ここで、該ITRのそれぞれは、ヘアピン構造を形成する介在回文配列を有し、該カセットは、該外因性DNAに機能的に連結された少なくとも1つのプロモーターを含み、ここで、(i)該発現カセットは各末端において1つの逆方向末端反復に隣接しており、(ii)該ベクターはAAVカプシドタンパク質をコードしておらず、(iii)該ベクターは包膜されていない]、(b)該器官または組織内の細胞が該外因性DNAの発現を引き起こすのを待つ工程を含み、
該有効量が、該細胞による該外因性DNAの発現の所望のレベルを可能にするのに十分なものである、方法。
Claims (22)
- 第1アデノ随伴ウイルス(AAV)逆方向反復(ITR)、関心のあるヌクレオチド配列および第2 AAV ITRをこの順序で含み、AAVカプシドタンパク質コード配列を欠く単離された線状核酸分子。
- 関心のあるヌクレオチド配列が外因性DNAの発現カセットである、請求項1記載の単離された線状核酸分子。
- 核酸分子が一本鎖である、請求項1または2記載の単離された線状核酸分子。
- AAV repタンパク質コード配列を欠いている、請求項1〜2のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 関心のあるヌクレオチド配列が約4,200〜約15000ヌクレオチドを含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 外因性DNA配列がタンパク質またはセンスもしくはアンチセンスオリゴヌクレオチドをコードしている、請求項2〜5のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 外因性DNAの発現を優先的または独占的に組織または器官特異的に導くプロモーターを含む、請求項2〜6のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 外因性DNAがU7 snRNA、RNAiまたはsiRNAをコードしている、請求項2〜7のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子の製造方法であって、
(a)2つのAAV ITRと、該ITR間に位置する関心のあるヌクレオチド配列とを含む核酸配列を含む細胞を準備し、ここで、核酸配列は、AAVカプシドタンパク質をコードする遺伝子を欠いており、細胞はAAVカプシドタンパク質を発現せず、
(b)場合によっては、AAV Rep遺伝子またはタンパク質を、細胞内に既に存在しない場合に、細胞内に供与し、しかし、AAV Cap遺伝子またはタンパク質を供与せず、
(c)ITRと発現カセットとを含みAAV0ベクターを構成するDNAの複製および放出を可能にする条件下、細胞を増殖させ、
(d)レスキューされたAAV0ベクターを細胞から集める
ことを含む、方法。 - 細胞系がSf9である、請求項9記載の方法。
- 請求項9または10記載の方法により入手可能な又は入手した、請求項1〜8のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 哺乳類細胞において外因性DNAの発現を引き起こさせるためのインビトロ方法であって、
(a)請求項1〜8のいずれか1項または請求項11記載の単離された線状核酸分子の有効量を細胞に運搬する工程、
(b)細胞による外因性DNAの発現を可能にする条件下、細胞を増殖させる工程
を含み
有効量が、細胞による外因性DNAの所望のレベルの発現を可能にするのに十分なものである、方法。 - 運搬が、単離された線状核酸分子を細胞外培地内に導入することのみを含み、その他の形質導入手段の使用は含まない、請求項12記載の方法。
- 細胞において所望の遺伝子産物またはオリゴヌクレオチドの発現を引き起こさせるためのインビトロ方法であって、細胞内へのrAAV0の進入を促進するトランスフェクション剤または追加的な物理的手段の非存在下、請求項1〜8のいずれか1項または請求項10記載の少なくとも1つの単離された線状核酸分子を細胞の表面と接触させることを含む、方法。
- 対象者の細胞、器官または組織において外因性DNAの発現を引き起こす、関心のあるヌクレオチド配列を運搬するための方法において使用するための、請求項1〜8のいずれか1項または請求項11記載の単離された線状核酸分子。
- 対象者の、特に哺乳動物の、細胞、器官または組織において外因性DNAの発現を引き起こさせるための方法において使用するための、請求項1〜8のいずれか1項または請求項11記載の分子。
- 疾患の治療を要する対象者において疾患の治療方法に使用するための、請求項1〜8のいずれか1項または請求項11記載の単離された線状核酸分子であって、疾患が、ポリペプチドの発現の低減もしくは停止による又はポリペプチドの非機能的もしくは機能不良類似体の発現による症状を現す遺伝的欠損に関わり、外因性DNAが、欠損をスキップ、矯正、サイレンシング又は遮蔽することで疾患または障害に付随する症状の改善をもたらすオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを含む、単離された線状核酸分子。
- 外因性DNAがRNAiまたはsiRNAまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドもしくはポリヌクレオチドをコードしている、請求項17記載の単離された線状核酸分子。
- 外因性DNAが、オリゴまたはポリヌクレオチドをコードし、その発現がポリペプチドの少なくとも部分的な機能を回復させることにより疾患関連症状の改善をもたらす、請求項17記載の単離された線状核酸分子。
- 運搬工程が、特に動脈内または筋肉内注射による、哺乳動物への全身運搬を含む、請求項15〜17のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 運搬が、細胞内への進入を促進するトランスフェクション試薬または物理的手段の使用を含む、請求項12〜14のいずれか1項記載の方法、または請求項15〜19のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
- 運搬を、細胞内へのrAAV0ベクターの進入を促進するトランスフェクション剤または追加的な物理的手段の非存在下で行う、請求項12〜14のいずれか1項記載の方法、または請求項15〜19のいずれか1項記載の単離された線状核酸分子。
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