JP2017526341A - 複数のレトロウイルス株における非対称標的部位を組み換えるための、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼ - Google Patents

複数のレトロウイルス株における非対称標的部位を組み換えるための、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼ Download PDF

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Abstract

本発明は、宿主細胞のゲノムへと挿入されうる複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの長鎖末端反復配列(LTR)内の非対称標的配列を組み換えることが可能である、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクターを調製するための方法のほか、得られた発現ベクター、これらの発現させたリコンビナーゼをトランスフェクトした細胞、ならびに発現ベクター、細胞、および/またはリコンビナーゼを含む医薬組成物に関する。医薬組成物は、例えば、レトロウイルス感染、特に、HIV感染の処置および/または予防において有用である。特に、本発明は、HIV株のうちの90%超における非対称標的配列を組み合わせ、これにより、HIV−1配列を切り出すことが可能な、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼ、およびそれらをコードする発現ベクターに関する。

Description

本発明は、宿主細胞のゲノムへと挿入されうる複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、長鎖末端反復配列(LTR)内の非対称標的配列を組み換えることが可能である、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼ(tailored recombinase)をコードする発現ベクターを調製するための方法のほか、得られた発現ベクター、これらの発現させたリコンビナーゼをトランスフェクトした細胞、ならびに発現ベクター、細胞、および/またはリコンビナーゼを含む医薬組成物に関する。医薬組成物は、例えば、レトロウイルス感染、特に、HIV感染の処置および/または予防において有用である。特に、本発明は、HIV−1株のうちの90%超における非対称標的配列を組み合わせ、これにより、HIV−1配列を切り出すことが可能な、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼ、およびそれらをコードする発現ベクターに関する。
例えば、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)による感染などのレトロウイルス感染は、依然として、最も重要であり、かつ、最も蔓延するヒト疾患のうちの1つである。
レトロウイルス、例えば、HIVを処置する1つの手法は、宿主細胞のゲノムへと挿入されるプロウイルスをターゲティングすることである。プロウイルスDNAの、宿主のゲノムからの切出しは、例えば、さらなるHIVの複製を防止し、宿主のゲノム内に存在する休眠ウイルスであってもなお、根絶する潜在的可能性を有するという点で、現行の方法論と異なるであろう。
この代替的手法における使用のために検討された、タンパク質の1つのクラスは、部位特異的リコンビナーゼ(FLOWERS et al, 1997)である。部位特異的リコンビナーゼは、遺伝子再配列からゲノム分離に至る、例えば、規定されたDNA単位の切出し、反転、または組込みなどの、天然における多数の機能を媒介する(STARK et al, 1992において総説されている)。
最も簡略で、最もよく理解されたリコンビナーゼのうちの1つは、特定の配列のうちの、2つの同一な、すなわち、対称な二本鎖DNA部位の間の組換えにより、ゲノム二量体をゲノム単量体へと分解する、バクテリオファージであるPIに由来するCreリコンビナーゼである(HOESS & ABREMSKI, 1985)。Creリコンビナーゼは、マウス遺伝学において広範な使用がなされている(NAGY, 2000)。Creとは、組換えを引き起こすので、その機能にちなんで命名された、38kDaのタンパク質である(STERNBERG & HAMILTON, 1981)。この組換えの必須条件は、Creによりアンチパラレルの配向性にあることが認識される2つの組換え部位のアライメントであり、これは次いで、接合して、各サブユニットが、2つの隣接するサブユニットおよび1つの組換え部位の1つの半部位に接触するリングを形成する4つの同一なCreサブユニットによって結合する(HOESS & ABREMS I, 1985)。Creにより認識される組換え部位は、loxP[交差遺伝子座由来{locus of crossing over(x),P1};STERNBERG & HAMILTON, 1981]として既知の、34bpの二本鎖DNA配列であり、これは、その最も内側の8塩基対(スペーサーと称する)を除き、パリンドロームであり、部位に指向性を付与する。
Cre/loxP系を含む、一部の部位特異的組換え系は、アクセサリータンパク質または共同因子を伴わずに機能し、多種多様な細胞条件下で機能する。しかし、部位特異的リコンビナーゼは、リコンビナーゼ酵素のサブユニットの、それらのコグネイトのDNA標的配列との特異的相互作用を介して機能するので、これらの酵素の使用は、ターゲティングされるDNA領域が、適切に位置づけられた標的部位を含有しなければならないという要件により制限される(LEWANDOSKI, 2001)。現在のところ、天然のレトロウイルス配列を、それらのDNA標的配列として認識する野生型リコンビナーゼは、同定されていない。
近年になって、それらの特性を変化させ、これらの酵素の複雑な機構についての良好な理解を達成するように、部位特異的リコンビナーゼについての、広範にわたる突然変異解析および構造解析が実行されている(総説については、VAN DUYNE, 2001;およびCOATES et al, 2005を参照されたい)。多くの研究は、その進化可能性について探索するように、Creリコンビナーゼに焦点を当てていた。いくつかの研究が、そのloxP認識部位内の少数のヌクレオチドを変更した場合、Creの標的特異性が変化しうることを実証した(BUCHHOLZ & STEWART, 2001;SANTORO & SCHULTZ, 2002;RUFER & SAUER, 2002)。さらなる研究は、HIV−1のLTRに由来する配列を含有する突然変異させたloxP標的部位を操作して、Creをアンチウイルス戦略として使用するための、可能な標的部位を開発することに取り組んでいる(LEE & PARK, 1998;LEE et al, 2000)。
定方向進化(directed evolution)の方法は、特異性を変化させた酵素を選択する、強力な方法である(Yuan et al., 2005;およびJOHANNES & ZHAO, 2006において総説されている)。当初、この方法は、基質部位を変化させてRNA分子を選択することにより、RNAをベースとして、改善された酵素を単離するのに使用された。PCRベースの方法の使用は、非常に大型のライブラリーのスクリーニングおよび候補のプールからの有望なコード領域の回収を可能とする。これに対し、タンパク質の定方向進化では、タンパク質の特性を変化させることにより同定される、改善された突然変異体についてのスクリーニングおよびこれらの回収は、タンパク質をコードする核酸配列を取り出すための方法を要求する。タンパク質とそのコード配列との連関(link)は、コンパートメント化により維持されていることが多い。結果として、定方向タンパク質進化におけるライブラリースクリーニングは、コンパートメントを維持する「一つずつ」の手法に限定されており、候補のスクリーニングプールと関連する利点は、利用可能となっていない。
この限界は、mRNA−タンパク質融合体およびリボソームディスプレイを使用して、タンパク質の、それらのそれぞれのメッセンジャーRNA(mRNA)への架橋を可能とする方法を開発することにより克服されている。こうして、タンパク質特性の改善についての機能的スクリーニングが、対応するコード分子の直接的な取出しへとカップリングされ、インビトロ(in vitro)において、大規模なプールがスクリーニングされている(例えば、BUCHHOLZ et al, 1998を参照されたい)。定方向タンパク質進化のさらなる改善は、リコンビナーゼの基質を、タンパク質のコード領域と同じDNA分子上に配置する、いわゆる基質連結型タンパク質進化(substrate−linked protein evolution)(SLiPE;BUCHHOLZ & STEWART, 2001)により達成された。このようにして、リコンビナーゼをコンパートメント内で発現させたところ、その作用は、それ自身のコード領域の隣のDNA基質を変化させた。結果として、ライブラリーは、変化した基質の隣にある、候補のコード領域だけを増幅するPCRにより、プールとしてスクリーニングされうる。これは、大規模なライブラリーのスクリーニングを可能とし、有望なコード領域の迅速な取出しに好都合である。この方法は、CreリコンビナーゼのDNA特異性を変化させ、これを新たな認識標的部位へと適合させるために適用された(BUCHHOLZ & STEWART, 2001)。
部位特異的リコンビナーゼの潜在的可能性およびHIV−1プロウイルスを宿主細胞のゲノムから根絶するAIDS治療を見出す必要を考慮し、WO2008/083931は、宿主細胞のゲノムへと挿入される、レトロウイルスのプロウイルスDNAのLTR内の非対称標的部位を組み換え、こうして、プロウイルスを宿主細胞のゲノムから切り出すことが可能な、テーラーメイドリコンビナーゼ(TRE)の作出について開示した。例において開示された、操作型リコンビナーゼであるTreは、特定のHIV−1株内に存在する、特異的な非対称部位を認識する。非対称標的部位は、Creにより認識される対称loxP部位に対する、ある特定の相同性を有する。WO2008/083931では、レトロウイルス、特に、HIVの高度な配列可変性に起因して、異なるHIV株を有する患者を処置するためには、異なるテーラーメイドリコンビナーゼを適合させるか、または様々な標的配列に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼを含有する、リコンビナーゼのコレクションを調製しなければならない可能性もあることが察知された。
これに対し、WO2011/147590A2は、複数のレトロウイルス、例えば、HIV株を切り出すことが可能な、テーラーメイドリコンビナーゼを提示する。こうして、作出されたリコンビナーゼは、あらゆる株に対する新たなリコンビナーゼの作出を伴わずに、複数のHIV感染のために用いることができる。本発明者らは、レトロウイルスの高度な配列可変性にも拘らず、革新的な手法を使用して、特定の亜型のウイルスのうちの高比率において存在する、非対称標的配列を同定することが可能であることを見出した。驚くべきことに、HIV−1亜型B株、すなわち、欧米において蔓延する株のうちの96%において存在する、標的配列(配列番号1)を同定することが可能であった。また、HIV−1株のうちの低百分率において存在する、さらなる標的配列(配列番号2)も同定された。分子定方向進化のためのベースとしてのCre(配列番号6)を使用して、彼らはまた、前記非対称標的配列を組み換えることが可能な、いくつかのテーラーメイドリコンビナーゼも同定し、これらのテーラーメイドリコンビナーゼのコンセンサス配列、例えば、配列番号7またはTre 3.0(配列番号8;配列番号1を組み換えることが可能)も提示した。
これに照らして、本発明者らは、複数のHIV−1株内に存在する非対称標的配列を組み換えることが可能な、改善されたテーラーメイドリコンビナーゼを提供(provide)する問題に取り組んだ。本発明者らは、驚くべきことに、WO2011/147590A2により教示される、コンセンサス配列である配列番号8と異なる配列を有するテーラーメイドリコンビナーゼもまた、全てのHIV−1亜型B株、すなわち、欧米において蔓延する株のうちの96%において存在する、非対称標的配列である配列番号1に対して、高度に活性であり、特徴が改善されていることを見出した。本発明によるテーラーメイドリコンビナーゼは、好ましくは、配列番号9のコンセンサスアミノ酸配列、より好ましくは、配列番号10のより特異的なコンセンサス配列、または配列番号11〜13のうちのいずれかを含む。本発明のテーラーメイドリコンビナーゼは、特異性が改善されており、したがって、当技術分野の最新技術によるテーラーメイドリコンビナーゼより、ヒトにより、特に、ヒトT細胞において良好に寛容化されている。リコンビナーゼは、それらの開発元である、リコンビナーゼの既知の標的配列、例えば、loxP(配列番号4)、loxH(配列番号5)に対して、またはloxLTR Tre 1.0(配列番号3)に対しても、どのような検出可能な残存活性も有さないように、高度に特異的であることが好ましい。
本発明は初めて、宿主細胞のゲノムへと挿入される、1つの種の複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能な、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクターを作出するための方法を提供する。リコンビナーゼは、基質を、元の標的からの小さな差違を伴う、多数の新たなサブセットへと分割し、これらのサブセットを認識するように、リコンビナーゼを段階的にテーラーメイドすることにより、複数のレトロウイルス株において存在しうる、それらの天然の対称標的部位と異なる、非対称標的部位を認識するように、テーラーメイドされている(WO2008/083931およびWO2011/147590)。コンビナトリアル手法は、所与の配列内の非対称標的部位を認識する機能的分子の選択を可能とする。こうして、定方向分子進化において、基質中間体を通して精査して、遠隔性、新規で、非対称性の、標的特異性を伴う酵素を作製することが可能となっている。この手法はまた、本発明によっても用いられる。本発明は、ヒト細胞、特に、ヒトT細胞により十分に寛容化されたテーラーメイドリコンビナーゼを選択する工程を導入するので、WO2008/083931およびWO2011/147590により教示されている方法を増補する。
具体的に、本発明は、宿主細胞のゲノムへと挿入されうる複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能である、十分に寛容化されたテーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクターを調製するための方法であって、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAのLTRの配列内の少なくとも1つの既知のリコンビナーゼ標的部位の左半部位(left half−site)配列および右半部位(right half−site)配列に対して少なくとも30%の相同性を有する配列を同定する工程であって、相同な配列が、5〜12ヌクレオチドのスペーサーにより隔てられており、非対称標的配列が、複数のレトロウイルス株において見出される、工程と;
レトロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列に対して活性である、少なくとも1つのリコンビナーゼを得るまで、
i)非対称標的配列の配列に基づいて修飾(modified)されているが、既知の標的配列からの、限定された数の変異だけを含有するように修飾された標的配列を基質として使用して、既知の相同な標的部位を認識する少なくとも1つのリコンビナーゼに対する分子定方向進化の工程であって、各ラウンドにおいて、リコンビナーゼが、1つ、2つ、または3つのヌクレオチドにおいて作用することが既知である標的配列から標的配列が変異しうる、工程;および
ii)リコンビナーゼライブラリーをシャッフルして、標的配列を非対称標的配列とより相同となるように組み換えることが可能なリコンビナーゼライブラリーを得る工程
の反復を介して、これを作出する工程と;
ライブラリーの分子定方向進化およびシャッフリングにより、既知の標的部位の組換えに対して陰性選択する工程の反復と;
ライブラリーを、ヒト細胞内、特に、ヒトT細胞内で発現させ、テーラーメイドリコンビナーゼを発現する前記ヒト細胞を、少なくとも1週間、好ましくは、少なくとも2週間培養し、リコンビナーゼの核酸を、選択マーカーを発現する培養された細胞から単離することにより、前記テーラーメイドリコンビナーゼまたはリコンビナーゼを選択する工程と;
リコンビナーゼをコードする核酸を適切な発現ベクターへと適宜クローニングする工程と
を含む方法を提供する。
本発明は特に、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能である、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸または発現ベクターを調製するための方法であって、
(a)複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAのLTRの配列内の少なくとも1つの既知のリコンビナーゼ標的部位の左半部位配列および右半部位配列に対して少なくとも30%の相同性を有する配列を同定する工程であって、相同な配列が、5〜12ヌクレオチドのスペーサーにより隔てられており、非対称標的配列が、複数のレトロウイルス株において見出される、工程と;
(b)2つの配列を同定する工程であって、第1の配列が、前記既知の標的部位の左半部位に相同な工程(a)の非対称標的配列の配列に対応し、これを「半部位配列(half−site sequence)1」と称し、第2の配列が、右半部位に相同な工程(a)の非対称標的配列の配列に対応し、これを「半部位配列(half−site sequence)2」と称する、工程と;
(c)工程(a)の少なくとも1つの既知の相同な標的部位の対応する相同な左半部位配列および右半部位配列から逸脱する、工程(b)の配列内のヌクレオチドを決定する工程と;
(d)標的配列を含む2つの標的核酸の第1のサブセットを作出する工程であって、第1の標的配列が、部分部位1(subsite 1)と命名され、互いと隣接し、5’から3’の順序で、工程(b)の半部位配列1、非対称標的配列のスペーサー配列、および半部位配列1の反転リピートを含み、第2の標的配列が、部分部位2(subsite 2)と命名され、互いと隣接し、5’から3’の順序で、半部位配列2の反転リピート、非対称標的配列のスペーサー配列、および工程(b)の半部位配列2を含む、工程と;
(e)修飾された標的配列を含む標的核酸の第2のサブセットを、工程(d)の第1のサブセット内の標的配列をベースとして作出する工程であって、
部分部位1に基づく配列内で、左半部位配列において、工程(a)の少なくとも1つの既知の標的部位の対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドのうちの一部を、前記既知の標的部位内で見出される天然ヌクレオチドにより、前記半部位配列が、前記既知の標的部位から逸脱する1つ、2つ、または3つのヌクレオチドを含有するまで置きかえ、非対称標的配列のスペーサー配列により、前記修飾された左半部位配列から隔てられた、前記修飾された左半部位配列の反転リピートにより、前記修飾された標的配列の右半部位を形成し、
部分部位2に基づく配列内で、右半部位配列において、工程(a)の少なくとも1つの既知の標的部位の対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドのうちの一部を、前記既知の標的部位内で見出される天然ヌクレオチドにより、前記半部位配列が、前記既知の標的部位から逸脱する1つ、2つ、または3つのヌクレオチドを含有するまで置きかえ、非対称標的配列のスペーサー配列により前記修飾された右半部位配列から隔てられた、前記修飾された右半部位配列の反転リピートにより、前記修飾された標的配列の左半部位を形成し、
その結果、工程(d)の第1のサブセットの1つの標的配列に由来する、全ての修飾された半部位配列内にまとめて、全ての逸脱ヌクレオチドを見出しうる一方で、前記修飾された半部位配列のうちのいずれも、単独では全ての逸脱ヌクレオチドを含まない、工程と;
(f)工程(e)において得られた、第2のサブセットの各核酸を基質として使用して、工程(a)による既知の相同な標的部位を認識する少なくとも1つのリコンビナーゼに対して、分子定方向進化を個別に適用する工程と;
(g)工程(f)において進化させたリコンビナーゼライブラリーをシャッフルする工程であって、部分部位1に基づく配列に対して進化させた全てのリコンビナーゼライブラリーを、組み合わせかつシャッフルし、部分部位2に基づく配列に対して進化させた全てのリコンビナーゼライブラリーを組み合わせかつシャッフルする、工程と;
(h)工程(d)によるサブセットの各核酸を基質として使用して、工程(g)において得られた、シャッフルされたライブラリーに対して、分子定方向進化、好ましくは、基質連結型タンパク質進化を適用する工程と;
(i)工程(h)において進化させたリコンビナーゼライブラリーをシャッフルする工程と;
(j)工程(a)の非対称標的配列を含む核酸を基質として使用して、工程(a)の、レトロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列に対して活性である、少なくとも1つのリコンビナーゼを得るまで、工程(g)において得られた、シャッフルされたライブラリーに対して、分子定方向進化、好ましくは、基質連結型タンパク質進化を適用する工程と;
(k)工程(j)において得られた少なくとも1つのリコンビナーゼをコードする核酸をライブラリーから単離し、これを、工程(a)による既知の標的部位を組み換えるテーラーメイドリコンビナーゼの陰性選択を可能とする進化ベクターへとクローニングし、これによりライブラリーを得る工程と;
(l)分子定方向進化、好ましくは、基質連結型タンパク質進化を、工程(k)において得られたライブラリーに対して適用する工程と;
(m)工程(l)において得られたライブラリーをシャッフルする工程と;
(n)工程(m)において得られた少なくとも1つのテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を単離し、これを、コードされるリコンビナーゼおよび選択マーカーをヒト細胞内で発現させるためのベクターへとクローニングし、これによりベクターライブラリーを得る工程と;
(o)ヒト細胞、好ましくは、ヒトT細胞を、工程(n)において得られた前記ベクターライブラリーで形質転換する工程と;
(p)前記選択マーカーを発現する細胞を、少なくとも1週間培養し、選択マーカーの高発現について選択する工程と;
(q)リコンビナーゼをコードする核酸を、工程(p)において得られた、前記選択マーカーを発現する細胞から単離する工程と;
(r)工程(a)の非対称標的配列を組み換えることが可能なリコンビナーゼをコードする核酸について選択する工程と;
(s)工程(f)において得られた少なくとも1つのリコンビナーゼをコードする核酸をライブラリーから単離する工程と;
(t)工程(s)において得られた核酸を適切な発現ベクターへと適宜クローニングする工程と
を含む、方法を提供する。
図1は、(a)Creリコンビナーゼである配列番号6;(b)WO2011/147590による、HIV−1LTR内の非対称標的部位に対して特異的なTreリコンビナーゼのコンセンサス配列である、配列番号7のTre共通コンセンサス配列;(c)WO2011/147590による、配列番号1に対して特異的なTreリコンビナーゼである、配列番号8のTreリコンビナーゼ3.0コンセンサス配列;(d)Cre配列と対比したコンセンサス配列内の個々の突然変異が、本発明の方法により作出され、ハイスループットシークエンシング(固有の200bpの配列についての33,000リード)により解析された全てのクローンのうちの85%において存在する、配列番号9の85%のTreリコンビナーゼ3.1コンセンサス配列;(e)配列番号1[loxP、loxH、またはloxLTR Tre 1.0(配列番号3〜5)に対して活性を伴わない]に対する高度な特異性およびヒトによる寛容性について選択された、3つのTreリコンビナーゼ3.1のコンセンサス配列である、配列番号10の100%のTreリコンビナーゼ3.1コンセンサス配列;ならびに(f)配列番号1に対して高度に特異的であり、ヒトにより十分に寛容化されている、配列番号11の、例示的なTre 3.1リコンビナーゼであるuTre(この配列によるテーラーメイドリコンビナーゼを、uTre、すなわち、「ユニバーサルTre」と命名する)のタンパク質配列のアライメントを提示する。太字区画は、保存的アミノ酸を指し示し、可変的位置および非特異的位置は、Xにより指し示す。配列番号9、10、および/または11において突然変異しているCreの位置には、Cre配列内に下線を付し、突然変異の位置を、配列の上方に提示する。Tre3.1内で固有に見出されるQ89L交換には、斜字体によりマークする。 図2は、loxPにおける組換えに対して、進化的に選択するための、例示的な進化ベクターを示す。loxHにおける組換えに対して選択するための、対応するベクターは、容易に構築することができる。loxLTRは、配列番号1を含む。Tre3の進化サイクル51〜69は、pEVOloxLTR−loxPおよびpEVOloxLTR−loxHを交互に用い、100〜1μg/mLの転写活性化因子L−araを用いて実施し、2ラウンドのDNAシャッフリングを含んだ。 図3は、uTreの、Tre3と対比した高度な特異性を示す。Tre3:クローンは、Tre3.0ライブラリーのサイクル43から単離した。uTre:クローンは、Tre3.1ライブラリーのサイクル71から単離した。組換え産物には、1つの三角によりマークし、非組換え産物には、2つの三角によりマークする。テーラーメイドリコンビナーゼを発現させる条件(L−アラビノースによる誘導)下において、uTreは、イーコリ内で、配列番号1を含むloxLTRを組み換える。これに対し、Tre3は、loxLTRおよびloxPおよびloxHを組み換える、すなわち、Tre3は、比較的緩やかな特異性を有する。 図4Aは、ヒト細胞内の、選択マーカー、EGFP、およびtreライブラリーの構成的発現のための、例示的なレンチウイルス発現ベクターを示す。図4Bは、十分に寛容化され高度に特異的なTreについての細胞スクリーニングの流れ図を示す。活性が高度なTreについての最終的なスクリーニングにより、ヒト細胞内の活性が確認される。リコンビナーゼの単一のクローンを選択し、さらなる解析にかけた。 図5は、2つの代表的な培養物中の組織培養物中の、uTreのアンチウイルス活性を示す。PM1 T細胞に、GFPを単独でコードするベクター(対照、白丸)またはuTreおよびGFPをコードするベクター(uTre、黒四角)を形質導入した。その後、培養物に、HIV−1を感染させ、p24抗原についてのELISAを使用して、時間経過にわたり、ウイルス負荷をモニタリングした。実験は、テーラーメイドリコンビナーゼが、ウイルス負荷を低減するのに効率的であることを示す。数週間(8または9週間)後、ウイルス負荷はもはや、p24抗原についてのELISAにより検出されない。 HIV感染患者に由来する初代ヒトCD4+細胞内の、uTreの顕著なアンチウイルス活性が示される。細胞に、GFPを単独で発現するベクター(対照実験;左パネル)またはuTreおよびGFPを発現するベクター(uTre;右パネル)を形質導入した。ウイルスの複製は、HIV−1 p24抗原の放出(白丸)によりモニタリングし、形質導入された(GFP+)ヒトCD4+細胞のパーセント(黒四角)は、FACSによりモニタリングした。uTreの発現は、顕著なアンチウイルス効果およびCD4+細胞の保護を結果としてもたらした。対照実験の15日目〜20日目の間における、ウイルス負荷の減殺が、非阻害のウイルス複製に起因する細胞死を反映することは注目に値する。 図7は、HIV感染ヒト化マウスにおける、uTreのアンチウイルス活性を示す。免疫不全マウスに、ヒトCD34+造血幹細胞/HSC(対照)、またはuTre発現CD34+HSC(動物1および2)を生着させた。その後、動物に、HIV−1感染させ、ウイルス負荷(HIV−1 RNAコピー数/mlとして検出される;白丸)および全リンパ球のうちの、ヒトCD45+CD4+細胞の百分率(黒四角)を、時間経過にわたりモニタリングした。
本発明の方法の工程(a)では、プロウイルスDNAのLTRの配列を、例えば、鎖終結阻害剤を使用するDNAシークエンシング(SANGER et al, 1977)などにより決定することができる。しかし、宿主のゲノムへと挿入される、レトロウイルスDNAのLTRの配列が、既に決定されている場合は、配列は、データベースを参照することにより決定することができる。配列情報をベースとして、配列情報についての、コンピュータベースの解析を実施して、その中において、5〜12ヌクレオチドの適切なスペーサーにより隔てられており、既知のリコンビナーゼの既知の標的部位のそれぞれの左半部位配列および右半部位配列に対して少なくとも30%の相同性を有する配列であって、非対称標的配列が、複数のレトロウイルス株において見出される配列を同定する。既知の標的部位の左半部位配列および右半部位配列に対する相同性は、少なくとも40%または少なくとも50%であることが好ましい。これらのレトロウイルス株は、1つの種またはその1つの亜型のウイルス株であることが好ましい。複数の株は、10株を超え、より好ましくは、100株を超えるか、130株を超えるか、200株を超えるか、または300株を超える、例えば、HIV株を含むことが好ましい。株は、ウイルス、例えば、HIV−1の1つの亜型、HIV−1亜型A、HIV−1亜型B、およびHIV−1亜型C、好ましくは、HIV−1亜型Bに由来しうる。こうして、得られたリコンビナーゼ、またはこれをコードする発現ベクターを、複数の株、例えば、レトロウイルス、またはそれらの亜型のうちの、50%を超えるか、70%を超えるか、80%を超えるか、90%を超えるか、または全ての既知の株による感染を処置するために使用することができる。
本明細書で使用される「リコンビナーゼ」という用語は、組換えに関与するタンパク質を指す。それ自体、リコンビナーゼは、「組換え部位」または「標的部位」と名付けられる、2つの特異的なDNA配列を認識し、これらに結合し、これらの2つの標的部位の間の組換えを媒介する。したがって、「リコンビナーゼ」という用語は、特異的なDNA遺伝子座におけるDNA再配列を媒介する任意の組換え系の、任意のタンパク質構成要素を指すことを意図する。自然発生のリコンビナーゼは、反転リピートを形成する、約9〜20bpの、「半部位」(half−site)と名付けられた、2つの同一な配列からなる対称標的部位を認識し、この場合、半部位配列は、5〜12bpのスペーサー配列により隔てられている。チロシンインテグラーゼファミリーに由来するリコンビナーゼが、DNA切断のために活用される活性部位求核剤として、チロシンを有することを特徴とするのに対し、セリンインテグラーゼファミリーに由来するリコンビナーゼは、チロシンの代わりにセリンを使用する。
本発明の一実施形態では、工程(a)においてその標的配列を使用し、工程(h)および(j)において分子定方向進化をそれに対して適用する少なくとも1つの既知のリコンビナーゼは、セリンインテグラーゼのファミリーに属する。セリンインテグラーゼのファミリーに属する、好ましいリコンビナーゼは、phiC31インテグラーゼ(COMBES et al., 2002)、Gin組換え系もしくはHin組換え系の任意の構成要素である、Tn3レゾルバーゼ(KRASNOW & COZZARELLI, 1983)、または大型のセリンリコンビナーゼである、Rag1、Rag2の他の任意のメンバー、またはVDJ組換え系の他の任意の構成要素、またはこれらの変異体からなる群から選択される。
別の実施形態では、前記リコンビナーゼは、チロシンインテグラーゼのファミリーに属する。チロシンインテグラーゼのファミリーに属する、好ましいリコンビナーゼは、ファージP1に由来するCre(ABREMSKI et al, 1983, 1984)、酵母に由来するFLPリコンビナーゼ(VOLERT & BROACH, 1986)、ファージD6に由来するDre(SAUER & MCDERMOTT, 2004)、チゴサッカロミセス・ルーキシー(Zygosaccharomyces rouxii)によるプラスミドであるpSR1に由来するRリコンビナーゼ、クルイベロミセス・ドロソフィラルム[Kluyveromyces drosophilarum(Kluveromyces drosophilarium)]によるプラスミドであるpKD1(pKDl)に由来するリコンビナーゼ、クルイベロミセス・ウォルティイー[Kluyveromyces waltii(Kluveromyces waltii)]によるプラスミドであるpKW1に由来するリコンビナーゼ、バチルス(Bacillus)属のトランスポゾンであるTn4430に由来するTnpI、λInt組換え系の任意の構成要素、またはこれらの変異体からなる群から選択される。前記リコンビナーゼは、Creリコンビナーゼ、またはこれらの変異体であることが好ましい。
この文脈における変異体という用語は、アミノ酸の欠失、置換、および/または付加により、上記のタンパク質から導出され、それらが導出されるタンパク質において固有の機能の一部または全部を保持するタンパク質を指す。
好ましい実施形態では、既知のリコンビナーゼは、例えば、CRAMERI et al. (1998)により記載される、「ファミリーシャッフリング」により得られる、キメラリコンビナーゼである。ファミリーシャッフリングを用いるための必須条件は、キメラリコンビナーゼを作出するために使用されるリコンビナーゼの間の著明な相同性である。本発明において使用しうるキメラリコンビナーゼの例は、リコンビナーゼであるCreおよびリコンビナーゼであるDreのそれぞれの配列からなる、キメラリコンビナーゼである。
より好ましい実施形態では、リコンビナーゼは、loxPとして既知の、34bpの対称標的部位を認識する、Creリコンビナーゼである。loxP部位は(およびまた、野生型リコンビナーゼの他の組換え部位も)、部位に指向性を付与する、いわゆるスペーサーを表す、最も内側の8塩基対により隔てられた、13bpずつの2つのリピートを伴うパリンドロームである。組換えは、スペーサー配列内の切断により生じる。関与する2つのloxP部位の相対的な位置および配向性に応じて、Creは、DNAの組込み、切出し、または再配列を触媒する(HOESS & ABREMSKI, 1985)。
1つの有用なリコンビナーゼは、サルモネラ・エンテリカ(Salmonella enterica)から単離されたZre、またはその変異体、断片、および相同体であって、例えば、野生型配列に対して少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、もしくは少なくとも約95%の相同性を有し、リコンビナーゼ機能を有する。Zreリコンビナーゼは、zox部位において、DNAを組み換える。これらは、単独で、またはライブラリーの文脈で、本発明の方法を開始するために使用することができる。
最も好ましい実施形態では、リコンビナーゼライブラリー、例えば、WO2011/147590A2の実施例2において、例えば、記載されている、異なる野生型リコンビナーゼ、および/または適合させたリコンビナーゼ/シャッフルされたリコンビナーゼを含む、例えば、リコンビナーゼライブラリーを、分子進化のための出発点として使用する。このようなライブラリーは、配列番号1、または代替的に、配列番号2を認識することが可能なテーラーメイドリコンビナーゼを作出するために使用される出発点として使用することが好ましい。
本発明の方法により得られるテーラーメイドリコンビナーゼは、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能である。リコンビナーゼによりターゲティングされるプロウイルスDNAは、宿主細胞のゲノムへと挿入することができる。代替的に、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼは、(いまだ)宿主細胞のゲノムへと組み込まれていない、すなわち、非組込みプレインテグレーション複合体(PIC)として存在する、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列も組み換えうる。こうして、既に組み込まれたHIVのほか、宿主細胞のゲノムへといまだ組み込まれていないHIVも、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼにより不活化させることができる。
本発明では、「標的配列」、「標的部位」、および「組換え部位」という用語を互換的に使用し、当技術分野でもまた、そうすることに注目されたい。
対称標的部位を認識する自然発生のリコンビナーゼとは対照的に、本発明の方法は、スペーサーにより隔てられたパリンドローム配列からならない標的部位を認識するテーラーメイドリコンビナーゼを提供する。それどころか、非対称標的部位において、配列は、対称反転リピートを形成しない。したがって、非対称標的部位を認識することが可能なテーラーメイドリコンビナーゼは、変動する配列の半部位からなる標的部位を認識し、かつ、組み換えるものとする。
非対称標的部位内の、「左半部位」および「右半部位」と称する配列は、それぞれ、既知の標的部位の左半部位および右半部位に対するそれらの相同性により規定される。既知の標的部位の左半部位および右半部位と相同な配列の間に場所づけられた配列を、スペーサーと称する。
しかし、配列が、既知の標的部位のうちの左半部位配列または右半部位配列のいずれかだけに対して相同性を有するLTRにおいて見出される場合、これらの配列は、それでも、本発明の実施において使用されうる。当業者には、その天然の標的配列が、LTR内の配列に対する相同性を示す、リコンビナーゼに属する標的部位のサイズが既知である。例えば、Creリコンビナーゼにより認識される標的配列に対する相同性が、LTR配列内で見出される場合、Creリコンビナーゼにより認識される非対称標的部位は、8ヌクレオチドのスペーサーにより隔てられた、13ヌクレオチドずつで2つの半部位配列を伴う34ヌクレオチドからなるものとする。したがって、LTR内の相同な配列は、既知の標的部位の配列に対する相同性に応じて、非対称標的部位の左半部位もしくは右半部位またはスペーサーとして規定される。こうして、既知の標的配列の左半部位に対する相同性を有する配列は、左半部位として規定され、既知の標的配列の右半部位に対する相同性を有する配列は、右半部位として規定される。この規定から出発して、既知の標的部位の構造についての検討下にある、非対称標的部位の他の部分も規定される。こうして、例えば、LTR内の右半部位配列を、loxP部位(Creリコンビナーゼにより認識される)に対する相同性について規定したら、非対称標的配列のスペーサーおよび左半部位に対応する他の配列も、容易に規定することができる。スペーサー配列は、例えば、右半部位配列として規定された配列の5’末端の上流にある8ヌクレオチドをカウントすることにより規定されるが、左半部位配列も同様に、以前に規定されたスペーサー配列の5’末端の上流にある13ヌクレオチドをカウントすることにより規定される。
相同性は、この文脈のほか、全ての適用においても、配列同一性を意味する。相同性を目的とする好ましい比較は、SMITH & WATERMAN (1981)による局所相同性アルゴリズム、NEEDLEMAN & WUNSCH (1970)による相同性アライメントアルゴリズム、またはPEARSON & LIPMAN (1988)による類似性検索法を含むがこれらに限定されない、当技術分野で既知の標準的な技法を使用して、少なくとも2つの配列を比較することである。本出願の目的では、配列相同性は、そうでないことが言明されない限りにおいて、European Bioinformatics Institute(EBI)から入手可能な、ClustalWコンピュータプログラムを使用して決定することが好ましい。
リコンビナーゼが、これらの2つの標的部位の間の配列を切り出すことを可能とするように、プロウイルスのゲノム内に、2つの同一な標的部位が存在しなければならないという要件を考慮し、本発明の方法の工程(a)では、ゲノム内に少なくとも2回現れる、プロウイルスDNAの配列について走査する。このような配列は、例えば、プロウイルスDNAのLTR配列である。したがって、プロウイルスDNAの5’−LTRと、3’−LTRとは同一であるので、LTRの配列は、走査することが好ましい。5’−LTR内に存在する非対称標的部位はまた、3’−LTR内にも存在し、こうして、LTRの間に場所づけられたプロウイルスDNAの切出しを可能とする。
既知の標的部位に対する十分な相同性を有するLTR配列内で同定された配列の外側でも、既知のリコンビナーゼの標的部位の配列に対して最大の相同性を有する配列が、選択されることが好ましい。しかし、また、最大の相同性を有する配列以外の配列、例えば、最大数のレトロウイルス株において存在する配列、または、例えば、患者が特定の株に感染している場合、目的のレトロウイルス株において存在する配列を選択することも可能である。
本発明の方法の潜在的可能性は、既知の標的部位に対する相同性が30%未満、例えば、相同性が少なくとも11%または少なくとも20%である、非対称標的部位を認識するリコンビナーゼをテーラーメイドすることであってもなお可能とすることに注目されたい。しかし、それぞれの非対称標的部位またはその部分部位について、残存する組換え活性の存在を確認するには、既知のリコンビナーゼの既知の標的部位の左半部位配列および右半部位配列に対して少なくとも30%の相同性を有する配列について走査することが好ましい。さらに好ましい実施形態では、既知のリコンビナーゼの既知の標的部位の左半部位配列および右半部位配列に対する、少なくとも31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80%、より好ましくは、85%、特に好ましくは、90%、最も好ましくは、95%の相同性を有する非対称標的配列を選択する。
本発明の一実施形態では、LTR内で選択される配列は、部位特異的リコンビナーゼであるCreにより認識される対称loxP標的部位に対する相同性を有する。
好ましい一実施形態では、リコンビナーゼライブラリー、例えば、WO2011/147590A2の実施例2において記載されているライブラリーなど、異なる野生型リコンビナーゼおよび/または適合させたリコンビナーゼ/シャッフルされたリコンビナーゼを含むリコンビナーゼライブラリーを、分子進化のための出発点として使用する。例示的なライブラリーは、Creおよびこれに由来するリコンビナーゼを含む。例示的なライブラリーはまた、Tre、Dre、サルモネラ(Salmonella)属およびシェワネラ(Shewanella)属に由来するリコンビナーゼ、ならびに/またはこれらから導出されたリコンビナーゼも含みうる。ライブラリーは、例えば、WO2011/147590A2において開示されている通り、Cre、Dre、「Cre処理後の」Dre、シェワネラ属リコンビナーゼ(Shew)、「Cre処理後の」Shew、および/またはZreを含みうる。Treとは、WO2008/083931により開示されている通り、テーラーメイドリコンビナーゼであり、さらにまた、Tre 1.0とも称する。
一実施形態では、ライブラリー内の全てのリコンビナーゼは、同じ長さのスペーサーを伴う標的配列を認識する。スペーサーを含む半部位配列1および半部位配列2の全長は、34ヌクレオチドであることが好ましい。
少なくとも1つのリコンビナーゼが、リコンビナーゼライブラリーである場合、相同性とは、既知のリコンビナーゼ標的部位のプールに対する相同性(すなわち、所与の位置における、標的配列のうちの少なくとも1つに対する相同性を、相同性として規定する)である。結果として、工程(c)では、既知の標的配列のうちの少なくとも1つにおけるヌクレオチドに対応しないヌクレオチドだけを、逸脱ヌクレオチドとして規定する。リコンビナーゼライブラリーの場合、工程(e)における「天然ヌクレオチド」とは、既知の標的配列のうちのいずれかの中のその位置に存在するヌクレオチドでありうる。好ましくは、「天然ヌクレオチド」とは、既知の標的配列のうちのいくつかまたは大半の中のその位置に存在するヌクレオチドである。
複数のレトロウイルス株内に存在する標的配列を同定するために、文献において記載されている、リコンビナーゼの既知の認識部位を、ゲノムの連なりに対する、保存的非対称標的配列を検索するためのクェリーとして使用することができる。しかし、領域の反復的性格を踏まえ、標準的な配列類似性検索ツールの使用は除外する。Sarkar et al., 2007は、BLAST(ALTSCHUL et al., 1997)を使用して、HIV株にわたり、lox様結合性部位を見出した。HIV−1 LTR配列にわたり実施した場合の、lox様部位についてのBLAST検索が結果としてもたらしたのは、単一の株内に存在する1つの部位だけの発見であった。BLASTは、このような短い冗長配列に対しては良好に機能せず、また、HMMER(EDDY et al, 1998)、RepeatMasker、またはEmbossシリーズのパッケージによるパリンドロームプログラムなどの代替的プログラムも、適切でないことがわかっている。リコンビナーゼの既知の認識部位に基づき、フランキング領域についての位置重み行列に基づくアルゴリズムを使用し、配列をビット列へと変換した後に、配列に対する二項演算を使用する特殊なプログラムにより、複数のレトロウイルス株において見出される非対称標的配列を同定した(WO2011/147590A2)。
HIV−1について、下記で配列番号1または配列番号2として示される配列を有する、適切な非対称標的配列を決定した。これらのリコンビナーゼ標的認識部位は、可能な限り多くのレトロウイルス株にわたり存在するので、これにより、相当数の患者におけるレトロウイルスゲノムに対する治療剤として実際的に有用なリコンビナーゼを作出することが可能となる。
配列番号1および2の左半部位配列および右半部位配列に下線を付し、スペーサーを太字で印字する。
配列番号1
Figure 2017526341
配列番号2
Figure 2017526341
配列番号1は、検索したHIV−1亜型B株のうちの96%(1067例中1024例)、検索したHIV−1亜型C株のうちの92%(679例中624例)、検索したHIV−1亜型A株のうちの82%(87例中71例)において存在する。配列番号2は、亜型B株および亜型C株のうちの低百分率において同一である。
配列番号1は、既知のリコンビナーゼ標的部位のプールに対して54%の相同性を有し、配列番号2は、これらの配列のプールに対して42%の相同性を有する(それぞれ、左半部位および右半部位に関して)。個々の既知の標的部位に対する相同性は、低度であり、例えば、配列番号1については少なくとも30%であり、配列番号2については少なくとも11%である。特に既知の標的部位に対する個々の相同性が低度である場合、リコンビナーゼのライブラリーを出発材料として使用することは、例えば、配列番号1または配列番号2、Cre、Fre、Dre、Zre、およびTreを含むライブラリーを組み換えることが可能なテーラーメイドリコンビナーゼを作出するために有利でありうる。
本発明の方法の工程(b)では、既知の標的部位の左半部位と相同な、プロウイルスのLTR内の非対称標的部位の配列を、「半部位配列1」と規定する。既知の標的部位の右半部位と相同な、プロウイルスのLTR内の非対称標的部位の配列を、半部位配列2と規定する。左半部位を表す配列と、右半部位を表す配列との間の配列を、スペーサーと称する。
工程(c)では、対応する既知の標的の、相同な左半部位配列および右半部位配列の配列から逸脱する、工程(b)の配列の、「半部位配列1」および「半部位配列2」のそれぞれの中のヌクレオチドを、配列アライメントおよび配列比較により決定する。この文脈では、「半部位配列1」の配列を、好ましくは、左半部位配列である、対応する天然半部位と比較する一方で、「半部位配列2」の配列を、好ましくは、右半部位配列である、パリンドロームの天然標的部位を形成する、他の半部位と比較する。
WO2011/147590A2の図1は、リコンビナーゼのライブラリーと比較した、配列番号1および2についてのこの比較の結果を示す。逸脱ヌクレオチドを、暗色のバックグラウンドの手前に示す。
この比較は必ずしも、本発明の方法の工程(b)の後および工程(d)の前に実施しなければならないわけではなく、また、方法の異なるフェーズである、工程(a)の後および工程(e)の前に実施することもできる。
工程(d)では、標的配列を含む2つの標的核酸による第1のサブセットが作出され、第1の標的配列が、部分部位1と命名され、互いと隣接し、5’から3’の順序で、工程(b)の半部位配列1、非対称標的配列のスペーサー配列、および半部位配列1の反転リピートを含み、第2の標的配列が、部分部位2と命名され、互いと隣接し、5’から3’の順序で、半部位配列2の反転リピート、非対称標的配列のスペーサー配列、および工程(b)の半部位配列2を含む。第1のサブセットの標的配列は、対称標的部位の構造を有する、パリンドロームのオリゴヌクレオチド配列である。これらの人工的対称標的部位は、工程(b)の半部位配列をベースとして、各オリゴヌクレオチド配列内で逸失する半部位配列を、反転リピートとして補完することにより合成するが、この場合、「半部位配列1」および「半部位配列2」のそれぞれの配列を、スペーサー配列の反対側の末端において、第2の半部位配列を補完するのに使用する。したがって、第1のサブセット内の第1の標的配列(「部分部位1」と称する)が、スペーサー配列により隔てられた、「半部位配列1」と反転して反復した「半部位配列」とからなる反転リピートを含む一方で、 第1のサブセット内の第2の標的配列(「部分部位2」と称する)は、スペーサー配列により隔てられた、反転して反復した「半部位配列2」と「半部位配列2」とからなる反転リピートを含む。「部分部位1」では、配列は、以下:5’−「半部位配列1」−スペーサー−「半部位配列1の反転リピート」−3’の通りに配列し、「部分部位2」では、配列は、以下:5’−「半部位配列2の反転リピート」−スペーサー−「半部位配列2」−3’の通りに配列する。
第1のサブセットの2つずつの合成標的配列内のスペーサー配列は、同一であり、LTRの配列に対応し、非対称標的部位のスペーサー配列を表すか、または非対称標的部位のスペーサー配列として規定されていることが好ましい。しかし、さらなる実施形態では、スペーサー配列は、ヌクレオチド置換に由来する、1つまたは2つの配列の逸脱を含みうる。
一般に、この工程は、特異的なリコンビナーゼをテーラーメイドするために選択される非対称標的部位の配列の第1の分割を表す(参照により本明細書に完全に組み込まれる、WO2008/083931の図1、および、これもまた参照により本明細書に完全に組み込まれる、WO2011/147590A2の図2を参照されたい)。この工程では、特異的なリコンビナーゼをテーラーメイドするために選択される、非対称標的部位の半部位から導出される対称標的部位を保有する配列を作出する。結果として、前記非対称標的部位の1つの半部位内に存在する各突然変異[すなわち、元の(野生型)リコンビナーゼにより認識される標的部位に対する差違]は今や、第1のサブセット内の対称標的配列の間に分散されている。
本発明の方法の工程(e)では、修飾された標的配列を含む標的核酸による第2のサブセットを、工程(d)の第1のサブセット内の標的配列をベースとして作出する。部分部位1に基づく配列内の、左半部位配列において、工程(a)の、少なくとも1つの既知の標的部位の、対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドのうちの一部を、前記既知の標的部位内で見出される天然ヌクレオチドにより、前記半部位配列が、前記既知の標的部位から逸脱する1つ、2つ、または3つ(好ましくは、2つ)のヌクレオチドを含有するまで置きかえ、非対称標的配列のスペーサー配列により、前記修飾された左半部位配列から隔てられた、前記修飾された左半部位配列の反転リピートにより、前記修飾された標的配列の右半部位を形成する。
部分部位2に基づく配列内の、右半部位配列において、工程(a)の、少なくとも1つの既知の標的部位の、対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドのうちの一部を、前記既知の標的部位内で見出される天然ヌクレオチドにより、前記半部位配列が、前記既知の標的部位から逸脱する1つ、2つ、または3つ(好ましくは、2つ)のヌクレオチドを含有するまで置きかえ、非対称標的配列のスペーサー配列により、前記修飾された右半部位配列から隔てられた、前記修飾された右半部位配列の反転リピートにより、前記修飾された標的配列の左半部位を形成する。
例えば、配列番号1に基づく部分部位の両方、または配列番号2の部分部位2など、1つの部分部位が、WO2011/147590A2の図1に示されるリコンビナーゼのライブラリーに関して、6つの逸脱ヌクレオチドを含む場合、部分部位に基づいて3つの修飾された標的配列を作出することができ、各々が、左半部位内(部分部位1に基づく場合)または右半部位内(部分部位2に基づく場合)に、2つの(異なる)逸脱ヌクレオチドを含有する。結果として、各修飾された標的配列内では、それぞれの部分部位の配列を、4つのヌクレオチドにおいて、既知の標的配列(または少なくとも1つの既知の標的配列)の配列に対応するように修飾する(WO2011/147590A2の図2)。当然ながら、また、各々が逸脱ヌクレオチドのうちの1つを含有する、6つの修飾された標的配列、または各々が逸脱ヌクレオチドのうちの3つを含有する、2つの標的配列を作出することも可能である。
別の例では、配列番号2の部分部位1など、1つの部分部位が、WO2011/147590A2の図1に示されるリコンビナーゼのライブラリーに関して、9つの逸脱ヌクレオチドを含む場合、部分部位に基づいて3つの修飾された標的配列を作出することができ、各々が、半部位内に、3つの(異なる)逸脱ヌクレオチドを含有する。
結果として、工程(d)の第1のサブセットの1つの標的配列に由来する、全ての修飾された半部位配列内にまとめて、全ての逸脱ヌクレオチドを見出しうる一方で、前記修飾された半部位配列のうちのいずれも、単独では全ての逸脱ヌクレオチドを含まない。
ここでもまた、スペーサー配列が、両方の配列を隔てて、反転リピートを形成するように、修飾された半部位配列をベースとして、反転リピートを作出する(WO2011/147590A2の図2を参照されたい)。高次のサブセットの標的配列から導出される新たなサブセットの各修飾された標的配列内のスペーサー配列は、同一であり、LTRの配列に対応し、非対称標的部位のスペーサー配列を表すか、または非対称標的部位のスペーサー配列として規定されていることが好ましい。しかし、さらなる実施形態では、スペーサー配列は、ヌクレオチド置換に由来する、1つまたは2つの配列の逸脱を含みうる。この手法を使用すると、各サブセットを表す、標的配列内の突然変異(すなわち、野生型リコンビナーゼにより認識される標的部位に対する差違)の数は、出発非対称標的配列内より小さいが、標的配列のうちの1つにおける全ての突然変異は、依然として表されている(WO2008/083931の図1、WO2011/147590A2の図2を参照されたい)。
本明細書で使用される「逸脱ヌクレオチド」という用語は、LTR内で同定もしくは規定された非対称標的配列内または本発明に従い作出されたサブセットの標的配列内のヌクレオチドであって、本発明の方法の工程(a)において選択される、既知のリコンビナーゼの、既知の相同な対称標的配列の、対応する相同な配列内と同じ位置に存在するヌクレオチドから逸脱する(すなわち、これと異なる)ヌクレオチドを指す。この文脈では、「逸脱ヌクレオチド」および「突然変異」という用語を、互換的に使用する。
WO2008/083931は、基質として使用される標的配列の、天然の標的配列との差違が、3ヌクレオチドを超えない場合、標的配列を基質として使用する分子定方向進化を使用して、リコンビナーゼをテーラーメイドしうることについて教示する。こうして、上記で記載した、異なる順序のサブセットの作出は、逸脱ヌクレオチドの数を、標的配列1つ当たり3またはこれ未満に低減するのに用いられる(WO2008/083931の図1を参照されたい)。逸脱ヌクレオチドの数の段階的な低減は最終的に、異なる順序の標的配列の、多数のサブセットをもたらし、分子定方向進化のための基質として使用しうる最終的なサブセットが創出されるまで、逸脱ヌクレオチドの数を減少させる。異なるサブセットを創出し、これにより、逸脱ヌクレオチドの数を低減しながら、野生型リコンビナーゼにより認識される標的部位に対する差違を、各々が、これらの逸脱ヌクレオチドのうちの3つを超えて含まない、いくつかの標的配列の間に分散させながら、最終的な順序の標的配列が、全体としては、全ての逸脱ヌクレオチドを依然として表す。
本発明の方法では、第2のサブセットの標的配列から出発して、工程(e)の過程を段階的に反復することにより、すなわち、標的配列を、それぞれの半部位配列へと分割し、第2のサブセットの標的配列から導出された半部位の配列を変化させた後で、これらの半部位配列をベースとして、新たなパリンドローム構造を作出し、そのたびに標的配列の新たなサブセットを作出することにより、標的配列のさらなるサブセットを作出してもよく、この場合、反転リピートを作出するために使用される半部位配列は、少なくとも1つの既知の標的部位の、対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドをほとんど含有しない。これらのさらなる標的配列は、リコンビナーゼライブラリーの定方向分子進化およびシャッフリングのさらなる工程のために使用することができる。当然ながら、このようなさらなる工程はまた、配列のうちの一部、例えば、組換え効率の低いリコンビナーゼが得られる配列のためだけに実施することもできる。さらなるサブセットを作出し、リコンビナーゼを、これらにおいて進化させる場合、進化させたリコンビナーゼのライブラリーは、本発明の方法の工程(f)において使用する。
工程(e)において得られた標的配列の第2のサブセットから出発して、第3のサブセットを作出することができ、必要な場合は、これに続いて、第4、第5、第6のサブセットなども作出することができる。しかし、第3のサブセットの作出は一般に、第2のサブセットの標的配列が依然として、3つを超える逸脱ヌクレオチドを含有する場合に限り必要である。同じことは、前のサブセットの標的配列が依然として、3つを超える逸脱ヌクレオチドを含有する場合に限り必要な、次のサブセットの作出にも当てはまる。一実施形態では、標的配列のサブセットは、最終的なサブセットの標的配列が、ただ1つの逸脱ヌクレオチドを含むまで作出されることに注目されたい。したがって、各半部位配列内の逸脱ヌクレオチドの数に応じて、非対称標的部位の各半部位配列のために作出されるサブセットの数は異なりうる。例えば、左半部位配列については、作出することが必要なサブセットが2つのだけでありうるのに対し、単一の標的配列が、これらの逸脱ヌクレオチドのうちの3つを超えて含まないように、逸脱ヌクレオチドをいくつかの標的配列の間で分散させるために、右半部位については、3つまたは4つのサブセットを作出しなければならない。
逸脱ヌクレオチドの数を、3つを下回る数まで低減するために、標的配列のさらなるサブセットを作出する原理は、WO2008/083931の図1に例示されており、WO2011/147590A2の図2は、修飾された標的配列の具体例を提示している。
工程(f)では、前記既知の相同な標的部位の、対応する相同な半部位配列から逸脱する、1つ、2つ、または3つのヌクレオチドを含有する、工程(e)において得られた、最終的なまたは第2のサブセットの標的配列を、基質として使用して、工程(a)の、既知の相同な標的部位を認識する、少なくとも1つのリコンビナーゼに対して、分子定方向進化の方法を適用する。
本明細書で使用される「最終的なサブセット」という用語は、工程(e)において作出された最後のサブセット、すなわち、さらなるサブセットが作出されない場合は、第2のサブセットを指す。非対称標的部位内の逸脱ヌクレオチドの数および標的配列1つ当たりの逸脱ヌクレオチドの数を低減して3を下回るように作出しなければならなかったサブセットの数に応じて、「最終的なサブセット」は、任意のサブセット、例えば、第2、第3、第4、または後続のサブセットに対応することが可能であり、LTR内の非対称標的配列の半部位配列について異なりうる。リコンビナーゼを、前記既知の相同な標的部位の、対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドをほとんど有さない、修飾された標的配列のさらなるサブセットにおいて、既に進化させた場合は、その工程で得られたリコンビナーゼを使用する。
当然ながら、本発明の過程を、特異的な、修飾された標的配列に対して特異的なリコンビナーゼにより開始することが可能であり、別の特異的な、修飾された標的配列に対する、別のリコンビナーゼ(またはライブラリー)により開始することも可能である。当技術分野では、実験室における進化またはインビトロにおける進化ともまた称する、分子定方向進化の方法が既知である(総説については、YUAN et al, 2005、およびこの中の参考文献;JOHANNES & ZHAO, 2006を参照されたい)。
分子定方向進化の第1の工程では、当技術分野で既知の方法により、例えば、エラープローンPCRおよびDNAシャッフリング(例えば、YUAN et al., 2005において総説されている)、または国際特許出願公開第WO2002/44409号において開示されている方法を使用することにより、ランダムに突然変異させたリコンビナーゼ配列のライブラリーを作出する。突然変異させたリコンビナーゼを含む各ライブラリーのプラスミドはまた、工程(f)において得られた、最終的なサブセットの標的配列のうちの1つも含有する。作出されたプラスミドライブラリーの、適切な細胞へのトランスフェクションの後で、リコンビナーゼの発現を可能とし、当業者に既知の通りに、分子定方向進化を実行する。
好ましい実施形態では、本発明の方法の工程(f)において用いられる分子定方向進化は、基質連結型タンパク質進化(SLiPE;Buchholz & Stewart, 2001;国際特許出願公開第WO02/44409号)である。基質連結型タンパク質進化は、WO2008/083931またはWO2011/147590A2の実施例において詳細に記載されている通りに実行することができる。略述すると、工程(e)において得られた標的配列を、プラスミド(いわゆる進化ベクター)へと、ランダムに突然変異させた、リコンビナーゼのコード配列と併せてクローニングする。ランダム突然変異は、エラープローンPCR(BUCHHOLZ & STEWART, 2001を参照されたい)により実行する。次いで、作出されたプラスミドライブラリーを、イーコリ(E.coli)細胞へとトランスフェクトして、リコンビナーゼの発現を可能とする。リコンビナーゼの発現を駆動する誘導的プロモーターを使用することにより、発現レベルを調整することが可能である。一晩にわたるインキュベーションの後で、プラスミドDNAを、細胞から単離し、NdeIにより消化して、組み換えられなかったプラスミドを切断し、組み換えられたプラスミドだけを、その後、プライマーにより増幅する。プラスミドの組換え形態のPCR産物は、1.7Kbのバンドをもたらす。PCR産物は、BsrGIおよびXbaIにより消化し、次の進化サイクルのための、同様に消化された進化ベクターへと戻してサブクローニングする。
工程(g)では、工程(f)において進化させたリコンビナーゼライブラリーを、組み合わせ、かつ、シャッフルする。当技術分野では、DNAシャッフリング技術が既知である(総説については、MINSHULL & STEMMER, 1999;STEMMER, 1994を参照されたい)。部分部位1に基づいて修飾された標的配列において進化させたリコンビナーゼライブラリーを組み合わせ、かつ、シャッフルし、別個に、部分部位2に基づいて修飾された標的配列において進化させたリコンビナーゼライブラリーを、組み合わせ、かつ、シャッフルする。次いで、組み合わされ、かつ、シャッフルされたライブラリーを、次の高次のサブセット、すなわち、2つのサブセットを作出する場合は、工程(d)において作出されたサブセットの標的配列を含む、新世代のベクターへとクローニングする。例えば、部分部位1に基づく配列において進化させたライブラリーのためのベクターは、部分部位1の配列を、標的配列として含み、部分部位2に基づく配列において進化させたライブラリーのためのベクターは、部分部位2の配列を、標的配列として含む。
工程(h)では、論じられている通り、工程(d)によるサブセットでありうる、次の高次のサブセットの標的配列を使用して、工程(g)において得られた、シャッフルされたライブラリーに対して、分子定方向進化の方法を適用する。この工程では、工程(f)において既に適用された方法と同じ分子定方向進化の方法を使用しうるが、本発明の方法のこの工程ではまた、異なる分子定方向進化の方法を使用することも可能である。異なる分子定方向進化の方法の例は、例えば、YUAN et al. (2005)により記載されている。基質連結型タンパク質進化の方法はまた、組み合わされ、かつ、シャッフルされたライブラリーにも適用することが好ましい。
この工程は、低次のサブセットの異なる標的配列に由来する突然変異の組合せ(および、こうして、数を増大させる)を保有する標的配列を認識し、組み換えるリコンビナーゼをもたらす。標的配列の低次のサブセットによる異なるライブラリーに由来する突然変異の組合せは、相乗的効果を結果としてもたらし、今や、高次のサブセットの標的配列を組み換える、リコンビナーゼの作出をもたらすことから、中間体を通して精査する進化戦略を使用して、所望の活性を達成しうることが実証される。
工程(i)では、工程(g)、すなわち、リコンビナーゼライブラリーを組み合わせ、かつ、シャッフルする工程と、工程(j)、すなわち、組み合わされ、かつ、シャッフルされたライブラリーに対して、分子定方向進化を適用する工程を、プロウイルスDNAのLTR内に存在する非対称標的配列に対して活性である、少なくとも1つのリコンビナーゼを達成するまで反復する。
1つ、2つ、または3つだけのヌクレオチド逸脱を伴う標的配列を作出するのに、2つの標的配列のサブセットの作出が必要な方法では、例えば、標的配列の第2のサブセットについて進化させたリコンビナーゼライブラリーを、組み合わせ、かつ、シャッフルし、第1のサブセットの標的配列を使用して、このシャッフルされたライブラリーに対して、分子定方向進化を適用する。次の工程では、プロウイルスDNAのLTR内の、工程(a)の非対称標的配列を使用して、分子定方向進化により、レトロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列に対して活性である、少なくとも1つのリコンビナーゼを得るように、第1のサブセットの標的配列を認識するリコンビナーゼを含む、リコンビナーゼライブラリーを進化させる。この工程では、分子定方向進化の方法は、基質連結型タンパク質進化の方法であることが好ましい。
「少なくとも1つのリコンビナーゼ」とは、本発明の方法が、各々がそれ自体、非対称標的配列の組換えにおいて活性である、1つまたは複数の(単一の)リコンビナーゼをもたらしうるという事実を指す。併せた場合に限り、非対称標的配列を組み換えることが可能な、いくつかの異なるリコンビナーゼを包含することは意図しない。実際、本発明の方法は、個々の細胞1つ当たり1つのリコンビナーゼだけを発現させるため、非対称標的配列を組み換えるのに、他の異なるリコンビナーゼと組み合わせることを必要とするリコンビナーゼの選択をもたらさない。
当技術分野では、特に、WO2011/147590により、方法の工程(a)〜(j)が本質的に既知である。
工程(j)の後で、テーラーメイドリコンビナーゼのライブラリーを、工程(a)による既知の対称標的部位の組換えについて、例えば、loxPおよび/またはloxHの組換えについて陰性選択する。
この選択は、ベクターライブラリーの、ターゲティングされた分子進化およびシャッフリングを含む、1つまたは複数の工程の、少なくとも1つのサイクルにより行うことができる。
この目的のために、前述の工程において進化させた、少なくとも1つのテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を、その中において使用されるベクターから単離し、適切な進化ベクターへとクローニングすることができる。前記ベクターは、例えば、loxP(配列番号4)および/またはloxH(配列番号5)の組換えのための、工程(a)による、既知の標的部位を組み換える、テーラーメイドリコンビナーゼの陰性選択を可能とする。これにより、ベクターのライブラリーが得られる。次いで、分子定方向進化、好ましくは、基質連結型タンパク質進化(SLiPE)を、当業者に知られている通りに、かつ、上記の原理に従い用いる。
例えば、進化ベクターは、組換えを可能とするよう、最終的な非対称標的配列(例えば、配列番号1)および既知の標的部位(例えば、loxPおよび/またはloxH)の両方を、各々2回ずつ含むように構築することができる。既知の標的部位における組換えおよび後続の制限消化(digest)は、産物のPCR増幅を可能とする順序で、2つの特異的なプライマー部位を含まない、直鎖状の産物をもたらす。組換えが全く生じない場合、ベクターは、制限消化により直鎖化され、PCRによる増幅が生じない。これに対し、最終的な非対称標的部位(例えば、配列番号1)における組換えが、制限部位を切り出す、すなわち、ベクターが制限消化により直鎖化されず、PCRにより、テーラーメイドリコンビナーゼを増幅することができる。本来的にエラーをもたらすPCRを使用して、可変性を作出する。進化は、イーコリにおいて実行することができる。
分子定方向進化の、1つまたは複数のサイクル、好ましくは、約10サイクルの後で得られたライブラリーをシャッフルすることができる。分子定方向進化の1つもしくは複数のさらなるサイクルおよび/またはシャッフリングを実行することができる。
いくつかの既知の標的部位の組換えについて、例えば、loxPおよびloxHの組換えについての陰性選択を、交互に実行してもよく、例えば、loxPに対する陰性選択を伴う1サイクルの進化を、loxHに対する陰性選択を伴う1サイクルの進化と交互に行うことができる。例えば、約2ラウンドのDNAシャッフリングと組み合わせた、約10〜約30または約15〜20サイクルの陰性選択を、実行することができる。これらの進化サイクルの間、転写活性化因子であるL−アラビノースの量は、例えば、100μg/mL〜1μg/mL変動させることができる。好ましいベクターおよび方法を、図2および実施例に示す。
多数の進化サイクルを実行した後で、テーラーメイドリコンビナーゼの、最終的な非対称標的配列に対する特異性および既知の標的配列に対する潜在的な残存活性を、1つまたは複数のクローンについて点検することができる。
特異性がいまだ満たされていない場合は、さらなる進化サイクルを実行するものとする。
図3に示される通り、陰性選択は、WO2011/147590A2により教示されるテーラーメイドリコンビナーゼ(TRE3)などのテーラーメイドリコンビナーゼの、loxPおよびloxHの既知の標的配列に対する残存活性を除去する。作出された本発明のリコンビナーゼの、既知の標的部位、例えば、loxPおよび/またはloxHに対する残存活性は、高量(50または100μg/ml)の転写活性化因子であるL−アラビノースの存在下、すなわち、高量のリコンビナーゼの存在下であってもなお、検出されない。特異的な非対称標的配列は、組み換えられるが、既知の対称標的配列は、組み換えられないので、これは、得られたテーラーメイドリコンビナーゼが、それらの標的配列に対して、この場合には、配列番号1に対して、高度に特異的であることを示す。
これは、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼを、ヒトの治療に適用する場合、宿主細胞内のヒト配列との交差反応、および宿主細胞内のヒト配列の組換えの危険性が最小限となる利点を有する。これは、ヒト細胞内の、テーラーメイドリコンビナーゼの寛容性に寄与する1つの因子である。しかし、ここでは、リコンビナーゼの発現の短期的な帰結だけが問題となるのではなく、また、有効性が低度であってもなお、非特異的組換えの、可能な発がん効果など、安全性の側面も問題となる。こうして、テーラーメイドリコンビナーゼの残存活性の消失さえもが、結果として得られるテーラーメイドリコンビナーゼの、治療的状況における安全性および信頼性に寄与する。
既知の対称標的配列の組換えに対する選択に続いて、ヒト細胞内で十分に寛容化されたテーラーメイドリコンビナーゼについての選択を行う。
本発明の方法の工程(n)では、工程(m)において得られた、少なくとも1つのテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を単離し、コードされるリコンビナーゼおよび選択マーカーを、真核細胞内、好ましくは、ヒト細胞内で発現させるためのベクターへとクローニングし、これにより、ベクターライブラリーを得る。核酸は、適切な制限酵素を使用して、ライブラリー内のそれぞれのプラスミドから単離することができる。当業者には、制限エンドヌクレアーゼ消化の方法が知られている。次いで、リコンビナーゼをコードする核酸を、例えば、ゲル電気泳動など、既知の方法により回収することができる。当技術分野の最新技術で知られている通り、または下記の通り、核酸は、真核細胞内、例えば、ヒト細胞内で発現させるのに適切な発現ベクターへとクローニングすることができる。例えば、図4Aに示される通り、例えば、レトロウイルスベクター、例えば、レンチウイルスベクターを使用することができる。コードされるテーラーメイドリコンビナーゼおよび選択マーカーの発現は、構成的であることが好ましいが、適切な薬剤により誘導することもできる。
選択マーカーは、抗生剤に対する耐性を付与する場合もあり、緑色蛍光タンパク質(GFP)またはその誘導体(例えば、EBFB、ECFP、YFP)などの蛍光タンパク質の場合もある。GFPなどの蛍光タンパク質は、発現の強度に依存する、容易な細胞分取を可能とする。
工程(l)では、真核細胞、好ましくは、ヒト細胞、好ましくは、ヒトT細胞を、工程(k)において得られた前記ベクターライブラリーにより形質転換する。当技術分野の最新技術で既知の方法を使用することができる。形質転換される細胞は通例、ヒト細胞であるが、非ヒト患者のための治療を意図する場合は、その患者の種の細胞内の寛容性について調べることが妥当である。ヒト細胞は、造血細胞、例えば、好ましくは、T細胞、特に、CD4+T細胞であることが好ましいが、また、CD34+幹細胞などの幹細胞も使用することができる。初代細胞、例えば、初代T細胞、好ましくは、初代CD4+T細胞を使用しうるが、また、Jurkat T細胞などの細胞系も用いることができる。
工程(p)では、前記選択マーカーを発現する細胞を、ヒト細胞により十分に寛容化されたTREリコンビナーゼについて選択するのに十分な期間培養する。選択は、マーカーと、テーラーメイドリコンビナーゼとの発現は相関するという仮定に基づく。細胞は、マーカーの発現について選択する、例えば、GFP陽性細胞、好ましくは、GFPの発現が強い細胞を選択する。選択マーカーの発現と、テーラーメイドリコンビナーゼの発現とは、相関するので、これらの細胞はまた、テーラーメイドリコンビナーゼも発現する。したがって、それらの生存またはそれらの増殖のための能力に有害なテーラーメイドリコンビナーゼを発現する細胞は、消失するか、または量が低減される。マーカーを発現する細胞は、少なくとも1週間、少なくとも2週間、少なくとも3週間、または少なくとも4週間培養することが好ましい。したがって、T細胞内で発現させたテーラーメイドリコンビナーゼは、ヒト細胞、例えば、ヒトT細胞により十分に寛容化され、すなわち、前記細胞に対して毒性でないか、または、そうでなくともまた、前記細胞の生存および増殖に有害でないことが好ましい。この培養期間中に、細胞を、選択マーカーの高発現について、少なくとも1回、好ましくは、2、3、または4回選択することが好ましい。例えば、蛍光タンパク質による場合、選択は、蛍光標識型細胞分取により実施されうる。抗生剤耐性遺伝子による場合、抗生剤の量を増大させて、培養培地へと添加することができる。
ヒト細胞内の野生型Creリコンビナーゼの発現が、長期間確立された、妥当な発現レベルにおいて、問題がないことが示されていても、Creの過剰発現は、毒性でありうる(LOONSTRA et al., 2001)。本発明者らは、相当数の、突然変異させた、本発明によるテーラーメイドリコンビナーゼは、強く過剰発現させると、ヒトT細胞の生存および/または増殖に対して有害であることを見出した。興味深いことに、たとえ、ヒト細胞内の低度な寛容性をもたらすのは、テーラーメイドリコンビナーゼの比較的低度な特異性、ならびにloxPおよびloxH(ヒトゲノム内に存在する配列)などの標的部位に対する残存活性であることが予測される場合であっても、高度な特異性についての前述の選択を伴わない、ヒトT細胞内の寛容性についての選択単独では、loxPまたはloxHに対して残存する交差反応性を消失させるのに十分ではなかった。こうして、既に知られている本発明の方法による両方の選択工程の組合せだけが、十分に寛容化され、かつ、高度に特異的であるテーラーメイドリコンビナーゼをもたらす。
工程(q)では、培養および選択の工程に続いて、少なくとも1つのリコンビナーゼをコードする核酸の、工程(p)において得られた、前記選択マーカーを発現する細胞からの単離を行う。
工程(r)は、適宜になされ、工程(a)の非対称標的配列を組み換えることが可能な、リコンビナーゼをコードする核酸について、好ましくは、高度な活性による組換えについての別の選択を増補する。組換え活性は、ヒト細胞内、特に、ヒトCD4+T細胞内で調べることが好ましいが、また、イーコリにおいて調べることもできる。
工程(s)では、レトロウイルスDNAのLTR内の、工程(a)の非対称標的配列に対する活性を有するリコンビナーゼの核酸を、ライブラリーから単離する。核酸は、適切な制限酵素を使用して、ライブラリー内のそれぞれのプラスミドから単離することができる。当業者には、制限エンドヌクレアーゼ消化の方法が知られている。次いで、リコンビナーゼをコードする核酸を、例えば、ゲル電気泳動など、既知の方法により回収することができる。
核酸は、保存することもでき(好ましくは、−80℃を下回る温度において)、工程(t)において、タンパク質発現法によるさらなる解析における使用のために、またはレトロウイルス感染、特に、HIV感染および/もしくはAIDSを処置および/もしくは予防するための、対象への投与のために、発現ベクターへとクローニングしてもよい。適切な発現ベクターについては、当技術分野の最新技術において知られているか、または下記で開示される。
複数のHIV−1 LTR内の配列番号1など、非対称配列を特異的にターゲティングするテーラーメイドリコンビナーゼの開発は、HIV−1に感染した対象の大部分について、その染色体の組込みからのそれぞれのプロウイルスの切出しを可能とする。このようなリコンビナーゼをコードする発現ベクター、これをトランスフェクトした細胞、および/またはこれから導出されたリコンビナーゼタンパク質は、例えば、HIV−1感染の処置および/または予防において医療的使用を有する。このようなテーラーメイドリコンビナーゼまたはこれをコードする発現ベクターを調製する好ましい方法については、WO2011/147590において教示されている。本発明者らは、WO2011/147590において記載されている方法に、高度な特異性、すなわち、工程(a)の既知の標的配列に対して(または、例えば、loxPおよびloxHに対して)検出可能な交差反応性が見られないことについて、およびヒトT細胞など、ヒト細胞内の、テーラーメイドリコンビナーゼの寛容性についての能動的選択の工程を追加する。記載される通り、これは、HIVプロウイルスゲノムをヒトT細胞から切り出すためのテーラーメイドリコンビナーゼの医療的使用を著明に改善する。
宿主細胞のゲノムへと挿入されうるプロウイルスDNA、またはいまだ挿入されていないプロウイルスDNAは、レトロウイルスのDNAであることが好ましい。レトロウイルスは、エンベロープRNAウイルスの、大規模かつ多様なファミリーを含む。ファミリーの顕著な特徴は、その複製戦略であり、これは、不可欠の工程として、ウイルスのRNAの、直鎖状の二本鎖DNAへの逆転写と、その後における、このDNA(プロウイルスDNA)の、宿主細胞のゲノムへの組込みとを含む。レトロウイルスは、進化における類縁性により規定される、7つの群へと細分化されている。これらの群のうちの5つ(アルファ−レトロウイルス、ベータ−レトロウイルス、デルタ−レトロウイルス、イプシロン−レトロウイルス、およびガンマ−レトロウイルス)は、発がん可能性を伴うレトロウイルスを表し、他の2つの群は、レンチウイルスおよびスプマウイルスである。ヒト病原性ヒトT細胞白血病ウイルスI型およびII型(HTLV−IおよびHTLV−II)が、デルタ−レトロウイルス群に属するのに対し、AIDSウイルスであるヒト免疫不全ウイルス1型および2型(HIV−1およびHIV−2)は、レンチウイルス群に属する(総説については、標準的な教科書である、“Retroviruses” of COFFIN JM, HUGHES SH, VAR US HE (Eds.) 1997, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New Yorkを参照されたい)。
一実施形態では、宿主細胞のゲノムへと挿入されうるプロウイルスDNAは、マウス乳腺腫瘍ウイルス(MMTV)、メイソンファイザーサルウイルス(MPMV)、ヒトT細胞白血病ウイルスI型(HTLV−I)、ヒトT細胞白血病ウイルスII型(HTLV−II)、サルT細胞白血病ウイルスI型(STLV−I)、サルT細胞白血病ウイルスII型(STLV−II)、ウシ白血病ウイルス(BLV)、ネコ白血病ウイルス(FeLV)、およびモロニーマウス白血病ウイルス(MoMLV)からなる群から選択される、レトロウイルスのDNAである。
別の実施形態では、レトロウイルスは、ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV−1)、ヒト免疫不全ウイルス2型(HIV−2)、サル免疫不全ウイルス(SIV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)、マエディ−ビスナウイルス(MVV)、ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV)、およびヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)からなる群から選択される、レンチウイルスである。上で言明した通り、HIV、特に、HIV−1が好ましい。
本発明の方法の工程(a)において同定される非対称標的配列は、HIVプロウイルスの5’−LTRおよび3’−LTRの両方に局在化する。HIVプロウイルスの5’−LTRおよび3’−LTRの両方に局在化した前記非対称標的配列は、配列番号1または配列番号2として示される配列を有することが好ましい。
好ましい実施形態では、本発明の方法において適用される分子定方向進化の方法は、基質連結型タンパク質進化(SLiPE;BUCHHOLZ & STEWART, 2001;WO02/44409もまた参照されたい)の方法である。
本発明の方法を、本明細書で記載される通りに実行することにより、本発明者らは、十分に寛容化されたテーラーメイドリコンビナーゼをコードする複数の核酸、およびテーラーメイドリコンビナーゼ自体を作出した。こうして、本発明は、配列番号9〜13のうちのいずれかに記載の配列を含むかもしくはこれからなる十分に寛容化されたテーラーメイドリコンビナーゼ、またはこれをコードする核酸を提供する。
驚くべきことに、これらのテーラーメイドリコンビナーゼは、WO2011/147590により教示される非対称標的配列、および他の全ての、既に知られているリコンビナーゼに由来する非対称標的配列を組み換えることが可能な、テーラーメイドリコンビナーゼのコンセンサス配列である配列番号7および8と異なることが見出された。
特に、高度な特異性により、配列番号1の非対称標的配列を組み換えることが可能な、新規の、解析される、十分に寛容化されたテーラーメイドリコンビナーゼは、驚くべきことに、Q89L突然変異を含む。
一実施形態では、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼは、配列番号9に記載の配列(85%のTre 3.1コンセンサス配列)を含む。配列番号9は、各突然変異(Creアミノ酸配列と比較した)を伴うコンセンサス配列が、85%の確率により存在することを表す。この決定のために、本発明の方法により作出された100の個々のクローンを、サンガーシークエンシングにより解析したほか、作出されたTre 3.1ライブラリーの全体を、次世代シークエンシング(固有の200bpの配列についての33,000リード)により解析した。可変的アミノ酸を、Xにより表すが、これは、任意の自然発生のアミノ酸を表しうる(図1を参照されたい)。配列番号9のアミノ酸のうちの約3分の1は、高度に可変的である、すなわち、これらの位置は、リコンビナーゼが、配列番号1の非対称標的配列を組み換えることが可能であり、かつ、ヒトにより十分に寛容化されているために保存的であることを必要としない。他方、アミノ酸位置のうちの約3分の2は、配列番号1の非対称標的配列を高度な特異性により組み換え、かつ/またはヒトにより十分に寛容化されているために重要であると考えられる。
好ましい実施形態では、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼは、配列番号11〜13のうちのいずれかに記載の配列、最も好ましくは、配列番号11を含む。これらのテーラーメイドリコンビナーゼを、それらの特異性について選択した、すなわち、本発明に従い作出された他のリコンビナーゼが、loxP、loxH、またはlox LTR 1.0に対して、低度ではあるが、検出可能な組換え活性を依然として有したのに対し、実施例において示される通り、配列番号11〜13のリコンビナーゼによるこのような組換え活性は、検出されなかった。こうして、本発明は、宿主細胞のゲノムへと挿入されうる、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能である、十分に寛容化され高度に特異的なテーラーメイドリコンビナーゼであって、配列番号11〜13、好ましくは、配列番号11を含むことが好ましい、テーラーメイドリコンビナーゼ(すなわち、機能的なテーラーメイドリコンビナーゼ)を提供する。このようなテーラーメイドリコンビナーゼは、例えば、本発明の方法に従い得られうる。
一実施形態では、テーラーメイドリコンビナーゼは、配列番号10に記載の配列を含みうる。100%(3つのクローン)のTre 3.1コンセンサス配列であるこの配列は、配列番号11〜13による3つの好ましいリコンビナーゼのコンセンサス配列である。
テーラーメイドリコンビナーゼはまた、配列番号10に対して、少なくとも95%のアミノ酸同一性、好ましくは、少なくとも99%のアミノ酸同一性、もしくは100%のアミノ酸同一性も有しうるか、または配列番号10から、1つもしくは2つのアミノ酸だけにおいて変異することが可能であり、Cre配列(配列番号6)と比較して規定される以下のアミノ酸交換:V7L、P12S、P15L、M30V、H40R、M44V、S51T、Y77H、K86N、Q89L、G93A、S108G、C155G、A175S、A249V、R259D、E262R、T268A、D278G、P307A、N317T、I320Sを含む。テーラーメイドリコンビナーゼはまた、交換:N160T、R241Q、K244I、N319Eも含みうる。テーラーメイドリコンビナーゼは、Creと比較した以下のアミノ酸交換:N3I、V7L、N10S、P12S、P15L、V23A、M30V、F31L、H40R、M44V、S51T、Y77H、K86N、Q89L、G93A、S102F、S108G、N111D、K122R、A131T、S147A、D153E、C155G、N160T、F163L、I166V、I174V、A175S、V182I、G198S、D232S、R241Q、K244I、A249V、Q255R、R259D、A260V、E262R、G263K、T268A、D278G、P307A、N317T、N319E、I320Sを含むことが好ましい。
これらの特異的な交換は、酵素を、配列番号1の標的配列または配列番号1に対して高度な配列同一性(例えば、配列番号1に対する、少なくとも80%、少なくとも90%、または少なくとも95%の配列同一性)を有する標的配列における組換えに特に適切とする。本発明者らは、驚くべきことに、単一のアミノ酸変異、すなわち、Q89Lは、テーラーメイドリコンビナーゼが、ヒト細胞内、例えば、ヒト造血細胞内またはヒトT細胞内で十分に寛容化され、かつ、元の標的配列、loxPまたはloxHの組換えにおいて、検出可能な活性を有さず、好ましくはまた、loxLTR Tre 1に対しても、何ら検出可能な活性を有さないので、高度な特異性を有することを確保すると示すことができた。活性は、各々をテーラーメイドリコンビナーゼと接触させた、loxP(配列番号4)、loxH(配列番号5)、または、比較のために、配列番号1を含むloxLTR Tre 3を含む試料についてのゲル電気泳動により、例えば、実施例および図3において示される通り、適切なベクターからのその発現を誘導することにより検出することができる。前記の図において見ることができる通り、Tre 3.0リコンビナーゼ(WO2011/147590に従い作製された)が、他のリコンビナーゼと比較して、既にある程度は特異的であるが、示される条件下において、loxPおよびloxHに対して残存活性を有するのに対し、本発明のリコンビナーゼであるuTreによる場合、組換え(recombinated)産物が見られるのは、配列番号1を含むloxLTRについてだけである。この高度な特異性は、ヒトゲノム内の所望されない組換えの危険性を最小化する。
本発明のテーラーメイドリコンビナーゼの配列は、WO2008/083931またはWO2011/147590において開示されていない。特に、先行技術は、配列番号1の非対称標的配列を組み換えることが可能なテーラーメイドリコンビナーゼが、アミノ酸交換であるQ89Lを有することについて教示または示唆していない。これに対し、WO2011/147590は、この位置を、Qとして維持すべきことについて明示的に教示している(前記公開の、全ての特異的な配列またはコンセンサス配列を参照されたい)。本発明のテーラーメイドリコンビナーゼの配列はまた、Cre、Dre、Fre、またはZreなど、自然発生のリコンビナーゼからも変動し、これは、宿主細胞のゲノムへと挿入されうる、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列、好ましくは、配列番号1を組み換えることが可能であるという特徴から明らかである。
宿主細胞のゲノムへと挿入される、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能なテーラーメイドリコンビナーゼが、配列番号1の標的配列を組み換える場合、これは、85%のTre 3.1コンセンサス配列である配列番号9、または100%のTre 3.1コンセンサス配列である配列番号10、または特異的配列である配列番号11〜13のうちの1つを含むことが好ましい。
宿主細胞のゲノムへと挿入されうる、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能である、機能的なテーラーメイドリコンビナーゼであって、例えば、本発明の方法により得られうるテーラーメイドリコンビナーゼは、前記配列から変動しうるが、配列は、本発明の方法を実行しない場合であってもなお、当業者に、配列番号1など、標的の非対称的側面を組み換えることが可能なテーラーメイドリコンビナーゼを作製するための貴重な指針をもたらす。
好ましくは、基準配列に関するアミノ酸交換は、保存的置換であり、これらは、当業者に周知である(例えば、Creighton (1984), Proteins. W. H. Freeman and Company (Ed.))。例えば、保存的置換は、負に帯電したアミノ酸の基に由来する1つのアミノ酸を、別のアミノ酸により置換する。交換は、配列番号11〜13のうちのいずれかの中に存在するアミノ酸のうちの1つを、関連する位置においてもたらすことが最も好ましい。
宿主細胞のゲノムへと挿入されうる、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAの、LTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能なテーラーメイドリコンビナーゼはまた、配列番号11〜13、例えば、これらの配列のうちのいずれか、例えば、配列番号11のC末端部分、およびこれらの配列のうちの他のいずれか、例えば、配列番号12のN末端部分からなる群から選択される、2つまたはこれを超える配列の組合せも含みうる。C末端部分は、1〜342アミノ酸の長さでありうる。2つの配列の組合せにおいて、N末端部分は、1〜342アミノ酸の長さでありうる。テーラーメイドリコンビナーゼはまた、これらの配列から導出される、3つまたはこれを超える部分の組合せでもありうる。組合せは、TRE 3.1コンセンサスモチーフ、例えば、配列番号10、または好ましくは、配列番号9を含む。
本発明はまた、宿主細胞のゲノムへと挿入されうる、複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAのLTR内の配列番号1などの非対称標的配列を組み換えることが可能なテーラーメイドリコンビナーゼであって、上記で規定されたアミノ酸配列を含むテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸も提供する。
本発明の文脈では、配列を含む核酸またはタンパク質は、前記配列からなりうる。
テーラーメイドリコンビナーゼは代替的に、さらなる配列、例えば、配列番号14(核局在化シグナルは、配列番号14の2〜9位にある)内の核局在化シグナルなど、特異的な細胞コンパートメントにおける発現/局在化をもたらすシグナル配列も含みうる。タンパク質を、医薬組成物中で使用する場合、それを、標的細胞へのタンパク質の形質導入を可能とする、tatタンパク質形質導入ドメインなどのタンパク質形質導入ドメインとの融合タンパク質として発現させることがとりわけ好ましい。医薬組成物中で使用しようとする、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼは、核局在化配列との融合タンパク質として調製し、例えば、tatに由来する、タンパク質形質導入ドメインとの融合タンパク質として調製することが好ましく、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸は、このような融合タンパク質をコードしうる。例えば、以下のタンパク質形質導入ドメイン:
・HIV−1 Tatトランス活性化因子の塩基性ドメイン(Fawell S, Seery J, Daikh Y, Moore C, Chen LL, Pepinsky B, Barsoum J., Tat−mediated delivery of heterologous proteins into cells., Proc Natl Acad Sci U S A. 1994 Jan 18;91(2):664−8.)
・ドロソフィラ・アンテナペディア(Drosohila antennapedia)(Antp)のホメオドメイン(Derossi D, Joliot AH, Chassaing G, Pro− chiantz A., The third helix of the Antennapedia homeodomain translocates through biological membranes., J Biol Chem. 1994 Apr 8;269(14): 10444−50.)
・HSV VP22転写因子(Elliott G, O’Hare P., Intercellular trafficking and protein delivery by a herpesvirus structural protein., Cell. 1997 Jan 24;88(2):223−33.)
・B型肝炎ウイルス(HBV)のPreS2表面抗原の細胞透過性転座モチーフ(TLM)(Oess S, Hildt E., Novel cell permeable motif derived from the PreS2−domain of hepatitis−B virus surface antigens., Gene Ther. 2000 May;7(9):750−8.)
を、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼとの融合タンパク質内で使用することができ、これは、好ましくは、核局在化シグナルをさらに含む。
タンパク質を精製しようとする場合はまた、Hisタグなど、タンパク質の精製を容易とするタグも、付加することができる。
上記で規定された、Treリコンビナーゼをコードする本発明の核酸のコドン使用は、当業者により選択されうる。例えば、治療的目的で、特に、ヒト細胞内の発現を意図する場合は、例えば、ヒト細胞内の発現に適切なコドン使用を選択することができる。コドン使用はまた、例えば、Creリコンビナーゼのコドン使用にも基づきうる。
テーラーメイドリコンビナーゼまたは前記テーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸は、本明細書で記載される本発明の方法により得ることができるか、またはこの方法により得られうる。テーラーメイドリコンビナーゼはまた、本明細書で開示される配列に基づき、適宜、これらの配列を組み合わせ、かつ/またはこれらの配列をさらに変動させ、適宜、配列番号1など、非対称標的部位の組換えにおける活性について調べることにより得ることもできる。
本発明はさらに、上記で規定されたテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸、例えば、配列番号9に記載の、好ましくは、配列番号10または配列番号11〜13のうちのいずれかに記載の、異なる配列を含む、2またはこれを超えるテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸のうちの2つまたはこれ超を含む組成物、例えば、ライブラリーも提供する。一実施形態では、組成物は、配列番号9〜13のうちのいずれかに記載の配列、またはこれらの配列の組合せを含む、2つもしくはこれを超えるか、3つもしくはこれを超えるか、4つもしくはこれを超えるか、5つもしくはこれを超えるか、10もしくはこれを超えるか、20もしくはこれを超えるか、または25もしくはこれを超えるリコンビナーゼを含む、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を含む。このような組成物、特に、核酸が発現ベクターである組成物は、下記の医薬組成物として特に適切でありうる。
本発明の方法では、レトロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列に対して活性であるテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を、発現ベクターへとクローニングすることが好ましい。発現ベクターとは、ベクター内の核酸によりコードされるタンパク質を発現する遺伝子コンストラクトである。このような発現ベクターは、自己複製型染色体外ベクターまたは宿主ゲノムへと組み込まれるベクターのいずれかでありうる。一般に、これらの発現ベクターは、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸へと作動可能に連結された、転写調節核酸および翻訳調節核酸を含む。
「制御配列」という用語は、特定の宿主生物内で、作動可能に連結されたコード配列を発現させるために必要なDNA配列を指す。原核生物に適切な制御配列は、例えば、プロモーター、適宜、オペレーター配列、およびリボソーム結合性部位を含む。真核細胞は、プロモーター、ポリアデニル化シグナル、およびエンハンサーを活用することが知られている。
核酸は、別の核酸配列と機能的な関係に置かれるとき、「作動可能に連結」されている。例えば、プロモーターもしくはエンハンサーは、それが配列の転写に影響を及ぼすとき、コード配列へと作動可能に連結されているか;またはリボソーム結合性部位は、それが翻訳を容易とするように位置づけられるとき、コード配列に作動可能に連結されている。連結は、好都合な制限部位におけるライゲーションにより達成される。このような部位が存在しない場合は、合成オリゴヌクレオチドによるアダプターまたはリンカーを、従来の慣行に従い使用する。転写調節核酸および翻訳調節核酸は一般に、テーラーメイドリコンビナーゼを発現させるのに使用される宿主細胞に適切である。当技術分野では、様々な宿主細胞のための、多数の種類の適切な発現ベクターおよび適切な調節配列が知られている。
本発明において使用される発現ベクターは、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、スプマウイルスベクター、アデノウイルスベクター、またはアデノ随伴ウイルスベクターでありうる。しかし、好ましい実施形態では、発現ベクターは、HIV−1由来、SIV由来、FIV由来、またはEIAV由来のレンチウイルスベクターからなる群から選択されるレンチウイルスベクターである。レンチウイルスベクターは、例えば、SCHAMBACH et al. (2006)により、または欧州特許出願第11000751.5号において記載されている。
本発明の好ましい実施形態では、発現ベクターは、細胞プロモーター、細菌プロモーター、ウイルスプロモーター、またはハイブリッドプロモーターを含む。
一般に、本発明の目的では、プロモーターは、構成的または誘導的プロモーターでありうる。さらに、プロモーターは、細菌、細胞もしくはウイルスのプロモーターなど、自然発生のプロモーターまたはハイブリッドプロモーターのいずれかでありうる。当技術分野では、1つを超えるプロモーターのエレメントを組み合わせるハイブリッドプロモーターが知られており、本発明で有用である。さらに、本発明において使用されるプロモーターはまた、自然発生のプロモーターの誘導体でもありうる。本明細書で使用される、自然発生のプロモーターの「誘導体」は、由来の異なるプロモーターまたは配列から得られる、シス活性エレメントの組合せの場合もあり、代替的に、特異的な自然発生のプロモーター内のシス活性エレメントの欠失または突然変異により得ることもできる(EDELMAN et al, 2000;ALPER et al, 2006;HARTENBACH & FUSSENEGGER, 2006)。
本発明の実施形態では、構成的プロモーターまたはその誘導体を、サイトメガロウイルス、ラウス肉腫ウイルス、マウス白血病ウイルス関連レトロウイルス、ホスホグリセロキナーゼ遺伝子、マウス脾臓フォーカス形成ウイルス、またはヒト伸長因子1アルファのプロモーターからなる群から選択または導出する。
本発明のさらなる実施形態では、誘導的プロモーターまたはその誘導体を、レンチウイルス、スプマウイルス、およびデルタレトロウイルスから導出されたLTRまたはその誘導体からなる群から選択または導出する。
この文脈では、「LTR」という用語は、プロモーター機能を有する、プロウイルスの5’および3’の長鎖末端反復配列(LTR)の両方[総説については、標準的な教科書である、“Retroviruses” (COFFIN JM, HUGHES SH, VARMUS HE (Eds.) 1997, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)を参照されたい]を指す。
好ましくは、誘導的プロモーターまたはその誘導体を、HIV−1、HIV−2、MVV、EIAV、CAEV、SIV、FIV、BIV、HTLV−IおよびHTLV−IIから導出されたLTRまたはその誘導体から選択または導出する。
本発明はさらに、テーラーメイドリコンビナーゼを調製するための方法であって、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクターを調製するための前述の方法と、前記テーラーメイドリコンビナーゼ(または前記テーラーメイドリコンビナーゼのアミノ酸配列を含む融合ポリペプチド)を、適切な宿主細胞内の前記発現ベクターから発現させるさらなる工程とを含む方法も提供する。
最終的に得られたリコンビナーゼは、それらが、哺乳動物細胞環境において機能することを確認するように、哺乳動物細胞内で調べることが好ましい。さらに、哺乳動物細胞内の良好な発現を得るために、リコンビナーゼを、これらの細胞内の発現について最適化することもでき(例えば、当技術分野で周知の方法を使用する、コドン使用の最適化。例えば、SHIMSHE et al, 2002を参照されたい)、NLS配列(MACARA, 2001)など、タンパク質を哺乳動物細胞の核へと方向付けるために必要なシグナル配列を、テーラーメイドリコンビナーゼの核酸へと付加することもできる。例えば、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクターを調製するための方法の工程(l)に従い、発現ベクターへとクローニングされた、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸の発現は、例えば、細菌、昆虫、または哺乳動物の発現系を使用して実行することができる。しかしまた、当技術分野で既知の他の発現系も用いることができる。当技術分野ではまた、外因性核酸を、哺乳動物、昆虫、または細菌の宿主ならびに他の宿主へと導入する方法も周知であり、使用される宿主細胞により変動する。技法は、デキストラン媒介型トランスフェクション、リン酸カルシウム沈殿、ポリブレン媒介型トランスフェクション、プロトブラスト融合、電気穿孔、ウイルス感染、ポリヌクレオチドのリポソームへの封入、およびDNAの核への直接的なマイクロインジェクションを含む。
融合タンパク質は、当技術分野で周知の方法により調製する。例えば、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸をクローニングする発現ベクターは既に、第2のポリペプチドまたはタンパク質をコードする核酸配列を含んでいる。テーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を、第2のポリペプチドまたはタンパク質の配列とインフレームでクローニングすることにより、両方の配列を、融合タンパク質として発現させる。
テーラーメイドリコンビナーゼを、発現ベクターから発現させるために使用される宿主細胞は、例えば、細菌細胞もしくは酵母細胞などの原核細胞、または、好ましくは、例えば、昆虫細胞もしくは哺乳動物などの真核細胞、最も好ましくは、ヒト細胞を含む。宿主細胞は、造血細胞、例えば、成体造血幹細胞、またはT細胞、例えば、CD4+細胞でありうる。細胞は、レトロウイルスを感染させた対象から導出することができ、細胞は、形質転換、ならびに、適宜、培養および/または増殖の後で対象へと戻して投与することができる。
本発明はさらに、形質転換された成体幹細胞を調製するための方法であって、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクターを調製するための前述の方法と、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクターをインビトロにおいて調製するための前述の方法において得られた発現ベクターを適切な成体幹細胞へと導入するさらなる工程とを含む方法も提供する。
さらなる態様では、本発明は、本明細書で開示される核酸および/または本発明の前述の方法から得られうる核酸を対象とする。本明細書ではまた、配列により規定されるテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸も提示される。
本明細書で使用される「核酸」とは、ヌクレオチドと呼ばれる、共有結合的に連結されたサブユニットから構成されるポリマー化合物である。核酸は、それらの両方が一本鎖または二本鎖でありうる、ポリリボ核酸(RNA)、例えば、mRNA、およびポリデオキシリボ核酸(DNA)を含む。DNAは、cDNA、ゲノムのDNA、合成DNA、および半合成DNAを含む。
さらなる態様では、本発明はまた、本発明の前述の方法から得られうる発現ベクター、および本明細書で規定されるテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を含む発現ベクターも対象とする。
本明細書で使用される「タンパク質」という用語は、タンパク質、ポリペプチド、およびペプチドを含む。当業者により察知される通り、本発明の核酸配列を使用して、タンパク質配列を作出することができる。本発明のさらなる態様は、例えば、本発明の前述の方法から得られうる、テーラーメイドリコンビナーゼタンパク質であって、このリコンビナーゼは、機能的なリコンビナーゼを含む融合タンパク質であってもよい。一実施形態では、テーラーメイドリコンビナーゼタンパク質は、当技術分野で周知の技法を使用して、融合ポリペプチドとして調製することができる。好ましい実施形態では、テーラーメイドリコンビナーゼタンパク質を、第2のポリペプチドへと連結する。融合ポリペプチドは、本発明の前述の方法から得られ、この場合、テーラーメイドリコンビナーゼは、第2のポリペプチドへと連結されていることが好ましい。
一実施形態では、テーラーメイドリコンビナーゼタンパク質を、融合ポリペプチドとして調製して、発現を増大させる。さらなる実施形態では、テーラーメイドリコンビナーゼタンパク質を、融合ポリペプチドとして作り、ポリペプチドの、生細胞への導入を可能とする。精製されたタンパク質は、それらのサイズに起因して、細胞膜を通過することが可能でないため、細胞に入れないことが典型的である。しかし、特異的なペプチド配列の、タンパク質への融合の結果として、これらの融合タンパク質の、細胞への取込みがもたらされうる。次いで、細胞内では、タンパク質は、その機能を果たすことができる。Creリコンビナーゼを含む部位特異的リコンビナーゼは、この手法により、細胞へのデリバリーに成功している(PEITZ et al., 2002)。細胞透過性リコンビナーゼはさらに、NOLDEN et al. (2006)およびLIN et al. (2004)により記載されている。よって、この戦略を使用して、感染細胞からプロウイルスを除去するように、テーラーメイドリコンビナーゼを、細胞へとデリバリーすることができる。したがって、融合ポリペプチド内の第2のポリペプチドは、シグナルペプチドを含みうる。シグナルペプチドは、TATペプチドまたはアンテナペディア(Antennapedia)属ホメオドメインの第3のヘリックスに由来するペプチド(DEROSSI et al, 1994, 1996; VIVES et al, 1997; VIVES, 2003; RICHARD et al, 2005)または融合ポリペプチドを真核細胞の核へとデリバリーするためのNLS(核局在化配列)(MACARA, 2001)などのタンパク質形質導入ドメインでありうる。
本発明のさらなる態様は、本発明の、前述の形質転換された成体幹細胞を調製するための方法から得られうる、成体幹細胞を対象とする。幹細胞には、本発明による発現ベクターを、感染させるかまたはトランスフェクトすることが好ましい。好ましい実施形態では、成体幹細胞は、テーラーメイドリコンビナーゼ、前述の融合ポリペプチドを発現するか、または前述の発現ベクターを含む造血系列に由来する幹細胞である。造血幹細胞(HSC)は、例えば、常套的な白血球除去により、ドナー(例えば、HIV感染患者)の、G−CSFによる動員を受けた末梢血(G−CSF−mobilized peripheral blood)から精製されうる、骨髄由来の(derived)CD34+細胞(SCHERR & EDER, 2002)である。次いで、インビトロにおける遺伝子改変(modified)細胞を、患者への再注入のために製剤化することができる。
当技術分野の最新技術では、「幹細胞」という用語は、(a)自己再生能と、(b)それらの非対称性の分裂能に起因して、少なくとも1つであるが、多数であることが多い、特化した細胞型を形成する能力とを有する(DONOVAN & GEARHART, 2001)細胞を指示する(designate)。成体幹細胞は、成体の異なる組織から、すなわち、分化した個体から単離することができる。当技術分野の最新技術では、このような幹細胞を、「多能性成体幹細胞」と称する。胚性多能性幹細胞と、成体多能性幹細胞との本質的な差違は、それぞれの細胞から得られうる分化組織の数にある。
さらなる実施形態では、本発明の発現ベクターを、レトロウイルス(例えば、HIV)感染患者のT細胞、例えば、CD4+初代細胞(血液細胞)を形質転換するために使用する。
代替的に、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼは、ウイルス様粒子(VLP)によるデリバリーのために製剤化することができる。VLPを使用して、Tre mRNA、Treタンパク質、例えば、融合タンパク質、またはDNA、例えば、Treを発現するDNAプラスミド、またはプロモーター−Tre cDNA−ポリA部位を含むコンストラクトをパッケージングすることができる。したがって、本発明の核酸はさらに、パッケージングシグナルも含有しうる。
本発明の方法のさらなる工程では、本発明の核酸、本発明のテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸配列を含む発現ベクター、本発明の方法により得られる、リコンビナーゼタンパク質、融合タンパク質、または成体幹細胞を、レトロウイルス感染の予防および/もしくは処置における使用のための、ならびに/またはレトロウイルス、例えば、HIV、特に、HIV−1に感染した対象におけるウイルス負荷を低減するための医薬組成物として製剤化する。本発明のさらなる目的は、前述の方法により得られる医薬組成物である。医薬組成物は、静脈内適用(注入)に適切な溶液の形態で存在することが好ましい。
医薬調製物は、1つまたは複数の、薬学的に許容される担体、賦形剤、および/またはアジュバントをさらに含みうる。当技術分野では、医薬組成物中の使用に適切な担体、賦形剤、およびアジュバントが知られている。
本発明の医薬組成物は、対象へと投与されると、レトロウイルスに感染した対象におけるウイルス負荷を、5.000ゲノム当量/ml血漿を下回るように、好ましくは、500ゲノム当量/ml血漿を下回るように、より好ましくは、50ゲノム当量/ml血漿を下回るように低減することが好ましい。したがって、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする発現ベクター(またはタンパク質もしくは融合ポリペプチドもしくは発現ベクターを含む幹細胞としてのテーラーメイドリコンビナーゼ)を含む、本発明の医薬組成物は、宿主細胞内のレトロウイルスの遺伝子レザバーを根絶し、これにより、ウイルスのさらなる生活環を防止することにより、レトロウイルスに感染した対象におけるウイルス負荷を低減することが可能である。
本明細書で使用される「ウイルス負荷」という用語は、例えば、患者の血漿1mlと関連するHIV RNA当量(すなわち、ゲノム)(DYBUL et al, 2002)を指す。したがって、ウイルス負荷は、患者から得られた試料中のウイルスDNA含量を測定することにより決定する。現在のところ、3つの主要な種類のウイルス負荷アッセイ:
1)HIV RNA逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)アッセイ:Amplicor(商標)HIV−1 Monitor Test;Roche Diagnostics
2)分枝状鎖DNA(bDNA)アッセイ:Versant(商標)HIV RNA Assay;Bayer Diagnostics;および
3)核酸配列ベースの増幅(NASBA)アッセイ:NucliSens(商標)Assay;bioMerieux
が利用可能である。
好ましい実施形態では、本発明の医薬組成物は、レトロウイルスに感染した対象におけるウイルス負荷を、5.000ゲノム当量/ml血漿を下回るように、好ましくは、500ゲノム当量/ml血漿を下回るように、より好ましくは、50ゲノム当量/ml血漿を下回るように低減することが可能である。ウイルス負荷が血漿1ml当たり5000ゲノム当量を下回る患者は、医薬による処置に比較的良好に適応していると考えられる。しかし、現今のAIDS治療における目標は、ウイルス負荷アッセイの検出限界を下回る、ウイルス負荷の低減であって、これは現在のところ、約50ゲノム当量/ml血漿を下回る。医薬組成物は、マウス乳腺腫瘍ウイルス(MMTV)、メイソンファイザーサルウイルス(MPMV)、ヒトT細胞白血病ウイルスI型(HTLV−I)、ヒトT細胞白血病ウイルスII型(HTLV−II)、サルT細胞白血病ウイルスI型(STLV−I)、サルT細胞白血病ウイルスII型(STLV−II)、ウシ白血病ウイルス(BLV)、ネコ白血病ウイルス(FeLV)、およびモロニーマウス白血病ウイルス(MoMLV)からなる群から選択されるレトロウイルスのウイルス負荷を低減することが好ましい。なおさらに好ましい実施形態では、本発明の医薬品により処置されるレトロウイルスは、レンチウイルスである。前記レンチウイルスは、ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV−1)、ヒト免疫不全ウイルス2型(HIV−2)、サル免疫不全ウイルス(SIV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)、マエディ−ビスナウイルス(MVV)、ウマ伝染性貧血ウイルス(EIAV)、およびヤギ関節炎脳炎ウイルス(CAEV)からなる群から選択されることが好ましい。最も好ましくは、レトロウイルスは、HIV、特に、HIV−1である。しかし、当業者には、本発明はまた、上で言及されたレトロウイルス以外のレトロウイルスによるレトロウイルス感染にも適用可能であることが明らかである。
レトロウイルスに感染した対象であって、医薬組成物が投与される対象は、ヒト、霊長動物、サル、ウシ、ウマ、ヤギ、ヒツジ、および愛玩用ネコからなる群から選択される。しかし、対象は、ヒトであることが好ましい。
一般に、有効量の、本発明の発現ベクター、テーラーメイドリコンビナーゼ、または形質転換された細胞を、対象へと投与するものとする。投与は、例えば、静脈内投与または筋内投与でありうる。
一実施形態では、医薬組成物を、高活性抗レトロウイルス治療(HAART)による、他の活性薬剤との同時投与のために製剤化する。高活性抗レトロウイルス治療(HAART)とは、ウイルスの逆転写酵素、プロテアーゼ、および融合をターゲティングする組合せ治療(GULIC et al, 1997;LALEZARI et al, 2003)である。
別の実施形態では、医薬組成物を、グローバル免疫活性化治療またはプロウイルス遺伝子発現の特異的な活性化との同時投与、またはこれらに後続する投与のために製剤化する。免疫活性化治療の前提は、潜伏性のHIV感染細胞の意図的な活性化により、遷延するウイルスレザバーの根絶を加速化させうるという仮説に基づく。根絶は、HIV−1(アポトーシス促進性)産物を能動的に発現する細胞のプログラム死による免疫クリアランスを介して生じる(KULKOSKY & BRAY, 2006)。グローバル免疫活性化(静止細胞を含む免疫細胞の活性化)は通例、例えば、免疫毒素、サイトカイン(例えば、IL−2)、またはT細胞活性化抗体(例えば、OKT3)の投与により達成される。
HAART抵抗性の潜伏性レザバーを意図的に活性化させるようになされた免疫活性化は残念ながら、HIV−1を恒久的に消失させることができなかったという事実、および、グローバルなT細胞の活性化も見かけ上、ウイルスの複製を誘導し、潜在的なHIV−1標的細胞の数を、HAARTにより含有されうるレベルを超えて増大させるという事実(FRASER et al, 2000)に起因するウイルスリバウンド(総説については、KULOSKY & BRAY 2006;MARCELLO, 2006;SHEHU−XHILAGA et al, 2005を参照されたい)も考慮すると、HIVを処置するには、さらなる特異的な処置が必要である。1つの手法は、そうしなければ休止しているウイルスゲノムの転写の活性化である。潜伏性プロウイルス遺伝子発現の特異的活性化は、いずれも、細胞増殖の非存在下において、潜伏性のHIV−1を再活性化させると考えられる、ホルボールエステルプロストラチンまたはヒトサイトカインであるIL−7の投与により達成することができる(MARCELLO, 2006)。さらに、HIV−1の選択的な転写の活性化はまた、例えば、細胞活性化の非存在下において、静止細胞からのHIV−1の繁殖を最終的に誘導する、バルプロ酸など、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC1)阻害剤によっても達成することができる(MARCELLO, 2006;LEHRMAN et al, 2005)。
しかし、グローバル免疫活性化治療、またはプロウイルス遺伝子発現の特異的活性化、または同様の治療戦略は、プロウイルスDNAの同時除去から大きな利益を得、これにより、患者において、感染細胞のプールを低減する。
本発明はまた、対象における、レトロウイルス感染、特に、HIV感染の処置および/または予防の方法も提供する。一実施形態では、対象から得られた試料中の、対象に感染しているレトロウイルスの配列を解析し、対象に由来するプロウイルスDNAが、リコンビナーゼを選択した工程(a)において同定された非対称標的配列を含む場合、テーラーメイドリコンビナーゼをコードする少なくとも1つの発現ベクター、少なくとも1つのテーラーメイドリコンビナーゼ、または前記発現ベクターにより形質転換された少なくとも1つの細胞、例えば、1つの成体幹細胞を、対象へと投与するものとする。対象から得られた試料は、例えば、感染CD4+細胞を含む血液試料でありうる。
実施例1
そうでないことが指定されない限りにおいて、WO2008/083931、WO2011/147590、およびBUCHHOLZ & STEWART, 2001において記載されている材料および方法を使用する。複数の異なるHIV−1株内の非対称標的配列を組み換えることが可能なテーラーメイドリコンビナーゼは、WO2011/147590において記載されている通りに調製した。結果として得られる tre ライブラリーを、さらなる実験において用いた。
実施例2
uTreの特異性を増強するために、loxPおよびloxHにおける組換え活性に対して選択する、さらなる進化サイクルを実施した。この目的のために、進化サイクル50から得られる、進化させたTreライブラリーを、それぞれ、2つのloxP部位または2つのloxH部位と結びつけられた、2つのloxLTR部位(配列番号1)を含有する進化ベクターへとクローニングした。例示的なベクターを、図2に示す。リコンビナーゼの発現を誘導したところ、loxLTRにおける組換えの結果として、存在するNdeI部位だけが除去されたのに対し、loxPまたはloxHにおける組換えでは、そうならなかった。各進化サイクルの後で単離されたプラスミドDNAを、NdeIにより消化し、loxPまたはloxHではなく、loxLTRの組換えに成功したリコンビナーゼコード配列を、PCRにより増幅し、次の進化サイクルのために、進化ベクターへと戻してサブクローニングした。2ラウンドのDNAシャッフリングを含む、合計19のさらなるTre3進化サイクルを実施し、loxPおよびloxHにおける組換えに対して交互に選択した。
実施例3
細胞毒性(すなわち、細胞壊死性)を著明に低下させたuTreリコンビナーゼについてスクリーニングするために、treライブラリーを、内部SFFV LTRプロモーターからEGFPを構成的に発現するレンチウイルスベクター、および構成的EF1アルファプロモーターからのtreライブラリーへとライゲーションした(図4A)。Jurkat T細胞への形質導入により、高度なGFP発現細胞の逐次的分取(FACSによる)と、その後における非毒性uTreクローンの単離とを可能とした(図4B)。このために、形質導入後3日目、10日目、および24日目において、EGFP発現についてのストリンジェンシーを増大させながら、形質導入されたT細胞培養物に対する細胞分取を実施した。さらに1週間の培養の後で、残ったtreライブラリーを単離し、選択されたクローンを、Tre活性の増強に関して解析した。
実施例4
細胞系内のuTre活性を解析するために、PM−1 T細胞の培養物に、uTreおよびGFPを発現する、またはGFPを単独で発現するASLV由来のレトロウイルスベクター(陰性対照ベクター)を形質導入した。GFP発現により、形質導入された細胞の追跡が可能となったことは注目に値する。形質導入の10日後において、細胞に、HIV−1Balを感染させた。uTreの発現の、HIV−1の複製に対する効果を、培養物上清中のウイルスのp24抗原の量についての毎週のELISA測定によりモニタリングした。示される(図5)通り、p24の放出は、uTre形質導入培養物中で著しく減少したのに対し、対照培養物(GFPを単独で発現する)中では、安定を保つかまたはさらに増大した。
実施例5
HIV−1感染患者に由来する初代CD4+細胞内の、uTre活性についての解析。CD4+細胞を、CD3/CD28磁気ビーズにより、48時間刺激した。その後、細胞に、GFPを単独で発現する(陰性対照として用いられる)またはGFPと併せてuTreも発現するいずれかのレンチウイルスベクターを形質導入した。細胞は、100IUのIL2の存在下において、20日間培養した。ウイルス負荷(p24抗原についてのELISAにより測定される)およびヒト形質導入CD4+細胞カウント(FACSにより解析される)を、形質導入の表示の日数後においてモニタリングした。図6に示される通り、uTreの発現は、顕著なアンチウイルス効果(白丸により指し示される)と、CD4+細胞の保護(黒四角により指し示される)とを結果としてもたらす。これに対し、対照実験の15日目〜20日目の間における、ウイルス負荷の減殺は、非阻害のウイルス複製に起因する細胞死を反映する。
実施例6
インビボ(in vivo)におけるuTre活性についての解析。免疫不全NOGマウス(NOD.Cg−PrkdcscidIL2rgtm1Wjl/SzJ)に、ヒトCD34+造血幹細胞/HSC(対照)、またはuTre発現CD34+HSCを生着させた。その後、動物に、HIV−1Balを感染させ、ウイルス負荷(超高感度のPCRベースのアッセイにより検出される)およびヒトCD45+CD4+細胞のパーセント(FACSにより解析される)を、時間経過にわたりモニタリングした。示される(図7)通り、uTreの発現は、インビボにおける著明なアンチウイルス活性を結果としてもたらした。
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Claims (15)

  1. 複数のHIV−1株のプロウイルスDNAの長鎖末端反復配列内の、配列番号1の非対称標的配列を組み換えることが可能であるテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸であって、テーラーメイドリコンビナーゼのアミノ酸配列が、配列番号10に記載の配列に対して少なくとも95%の配列同一性、より好ましくは、99%の配列同一性を有し、前記テーラーメイドリコンビナーゼが、配列番号6と比較して、V7L、P12S、P15L、M30V、H40R、M44V、S51T、Y77H、K86N、Q89L、G93A、S108G、C155G、A175S、A249V、R259D、E262R、T268A、D278G、P307A、N317T、I320Sの規定されるアミノ酸交換を含む、核酸。
  2. テーラーメイドリコンビナーゼが、配列番号10に記載のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の核酸。
  3. テーラーメイドリコンビナーゼが、配列番号11〜13に記載のアミノ酸配列、または前記配列のうちのいずれかの組合せを含む、請求項1または2に記載の核酸。
  4. テーラーメイドリコンビナーゼが、検出可能な活性を伴ってloxP(配列番号4)またはloxH(配列番号5)配列を組み換えないように、配列番号1の組換えに対して高度に特異的である、請求項1から3のいずれかに記載の核酸。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の核酸によりコードされるテーラーメイドリコンビナーゼであって、融合タンパク質として発現してもよい、テーラーメイドリコンビナーゼ;または請求項1から4のいずれかに記載の核酸を含み、好ましくは、造血系列に由来する幹細胞である、形質転換された細胞。
  6. 請求項1から4のいずれかに記載の核酸、請求項5に記載のテーラーメイドリコンビナーゼ、および/または請求項5に記載の形質転換された細胞を含む医薬組成物。
  7. 対象におけるレトロウイルス感染の処置または予防における使用のためのものであり、レトロウイルスが、HIV、特に、HIV−1であり、対象から得られた試料中に見出されるプロウイルスDNAが、リコンビナーゼを選択した工程(a)において同定された非対称標的配列を含む場合、対象への投与のために製剤化してもよい、請求項6に記載の医薬組成物。
  8. 複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列を組み換えることが可能である、十分に寛容化されたテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸または発現ベクターを調製するための方法であって、
    (a)複数のレトロウイルス株のプロウイルスDNAのLTRの配列内の少なくとも1つの既知のリコンビナーゼ標的部位の左半部位配列および右半部位配列に対して少なくとも30%の相同性を有する配列を同定する工程であって、相同な配列が、5〜12ヌクレオチドのスペーサーにより隔てられており、非対称標的配列が、複数のレトロウイルス株において見出される、工程と;
    (b)2つの配列を同定する工程であって、第1の配列が、前記既知の標的部位の左半部位に相同な工程(a)の非対称標的配列の配列に対応し、これを「半部位配列1」と称し、第2の配列が、右半部位に相同な工程(a)の非対称標的配列の配列に対応し、これを「半部位配列2」と称する、工程と;
    (c)工程(a)の少なくとも1つの既知の相同な標的部位の対応する相同な左半部位および右半部位配列から逸脱する、工程(b)の配列内のヌクレオチドを決定する工程と;
    (d)標的配列を含む2つの標的核酸の第1のサブセットを作出する工程であって、第1の標的配列が、部分部位1と命名され、互いと隣接し、5’から3’の順序で、工程(b)の半部位配列1、非対称標的配列のスペーサー配列、および半部位配列1の反転リピートを含み、第2の標的配列が、部分部位2と命名され、互いと隣接し、5’から3’の順序で、半部位配列2の反転リピート、非対称標的配列のスペーサー配列、および工程(b)の半部位配列2を含む、工程と;
    (e)修飾された標的配列を含む標的核酸の第2のサブセットを、工程(d)の第1のサブセット内の標的配列をベースとして作出する工程であって、
    部分部位1に基づく配列内で、左半部位配列において、工程(a)の少なくとも1つの既知の標的部位の対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドのうちの一部を、前記既知の標的部位内で見出される天然ヌクレオチドにより、前記半部位配列が、前記既知の標的部位から逸脱する1つ、2つ、または3つのヌクレオチドを含有するまで置きかえ、非対称標的配列のスペーサー配列により前記修飾された左半部位配列から隔てられた、前記修飾された左半部位配列の反転リピートにより、前記修飾された標的配列の右半部位を形成し、
    部分部位2に基づく配列内で、右半部位配列において、工程(a)の少なくとも1つの既知の標的部位の対応する相同な半部位配列から逸脱するヌクレオチドのうちの一部を、前記既知の標的部位内で見出される天然ヌクレオチドにより、前記半部位配列が、前記既知の標的部位から逸脱する1つ、2つ、または3つのヌクレオチドを含有するまで置きかえ、非対称標的配列のスペーサー配列により前記修飾された右半部位配列から隔てられた、前記修飾された右半部位配列の反転リピートにより、前記修飾された標的配列の左半部位を形成し、
    その結果、工程(d)の第1のサブセットの1つの標的配列に由来する全ての修飾された半部位配列内にまとめて、全ての逸脱ヌクレオチドを見出しうる一方で、前記修飾された半部位配列のうちのいずれも、単独では全ての逸脱ヌクレオチドを含まない、工程と;
    (f)工程(e)において得られた、第2のサブセットの各核酸を基質として使用して、工程(a)による既知の相同な標的部位を認識する少なくとも1つのリコンビナーゼに対して、分子定方向進化を個別に適用する工程と;
    (g)工程(f)において進化させたリコンビナーゼライブラリーをシャッフルする工程であって、部分部位1に基づく配列に対して進化させた全てのリコンビナーゼライブラリーを組み合わせかつシャッフルし、部分部位2に基づく配列に対して進化させた全てのリコンビナーゼライブラリーを組み合わせかつシャッフルする、工程と;
    (h)工程(d)によるサブセットの各核酸を基質として使用して、工程(g)において得られた、シャッフルされたライブラリーに対して、分子定方向進化、好ましくは、基質連結型タンパク質進化を適用する工程と;
    (i)工程(h)において進化させたリコンビナーゼライブラリーをシャッフルする工程と;
    (j)工程(a)の非対称標的配列を含む核酸を基質として使用して、工程(a)のレトロウイルスDNAのLTR内の非対称標的配列に対して活性である、少なくとも1つのリコンビナーゼを得るまで、工程(g)において得られた、シャッフルされたライブラリーに対して、分子定方向進化、好ましくは、基質連結型タンパク質進化を適用する工程と;
    (k)工程(j)において得られた少なくとも1つのリコンビナーゼをコードする核酸をライブラリーから単離し、これを、工程(a)による既知の標的部位を組み換えるテーラーメイドリコンビナーゼの陰性選択を可能とする進化ベクターへとクローニングし、これによりライブラリーを得る工程と;
    (l)分子定方向進化、好ましくは、基質連結型タンパク質進化を、工程(k)において得られたライブラリーに対して適用する工程と;
    (m)工程(l)において得られたライブラリーをシャッフルする工程と;
    (n)工程(m)において得られた少なくとも1つのテーラーメイドリコンビナーゼをコードする核酸を単離し、これを、コードされるリコンビナーゼおよび選択マーカーをヒト細胞内で発現させるためのベクターへとクローニングし、これによりベクターライブラリーを得る工程と;
    (o)ヒト細胞、好ましくは、ヒトT細胞を、工程(n)において得られた前記ベクターライブラリーで形質転換する工程と;
    (p)前記選択マーカーを発現する細胞を、少なくとも1週間培養し、選択マーカーの高発現について選択する工程と;
    (q)リコンビナーゼをコードする核酸を、工程(p)において得られた前記選択マーカーを発現する細胞から単離する工程と;
    (r)工程(a)の非対称標的配列を組み換えることが可能なリコンビナーゼをコードする核酸について選択する工程と;
    (s)工程(f)において得られた少なくとも1つのリコンビナーゼをコードする核酸をライブラリーから単離する工程と;
    (t)工程(s)において得られた核酸を適切な発現ベクターへと適宜クローニングする工程と
    を含む、方法。
  9. レトロウイルスが、HIV、好ましくは、HIV−1であり、非対称標的配列が、好ましくは、配列番号1または配列番号2、好ましくは、配列番号1として示される配列を有する、請求項8に記載の方法。
  10. 工程(a)においてその標的配列を使用し、工程(f)において分子定方向進化をそれに対して適用する、少なくとも1つの既知のリコンビナーゼが、リコンビナーゼライブラリーの一部である、請求項8または9に一項に記載の方法。
  11. 工程(t)における発現ベクターが、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター、スプマウイルスベクター、アデノウイルスベクター、およびアデノ随伴ウイルスベクターからなる群から選択される、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. テーラーメイドリコンビナーゼを調製するための方法であって、請求項8から11のいずれか一項に記載の方法と、テーラーメイドリコンビナーゼを、適切な宿主細胞内の発現ベクターへと挿入されたリコンビナーゼをコードする核酸から発現させるさらなる工程とを含み、リコンビナーゼを、テーラーメイドリコンビナーゼのアミノ酸配列を含む融合ポリペプチドとして発現させてもよい、方法。
  13. 形質転換された細胞を調製するための方法であって、請求項8から12のいずれか一項に記載の方法と、発現ベクターを細胞へとインビトロにおいて導入するさらなる工程とを含み、細胞が、好ましくは、成体幹細胞である、方法。
  14. 発現ベクター、リコンビナーゼ、または細胞を医薬組成物として調製する工程をさらに含む、請求項8から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 請求項1から4のいずれかに記載の核酸であってもよい、請求項8から14のいずれか一項に記載の方法から得られる核酸。
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