JP2018516558A - 少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性rnaを含む、レトロウイルス粒子 - Google Patents

少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性rnaを含む、レトロウイルス粒子 Download PDF

Info

Publication number
JP2018516558A
JP2018516558A JP2017559389A JP2017559389A JP2018516558A JP 2018516558 A JP2018516558 A JP 2018516558A JP 2017559389 A JP2017559389 A JP 2017559389A JP 2017559389 A JP2017559389 A JP 2017559389A JP 2018516558 A JP2018516558 A JP 2018516558A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sequence
protein
particles
cells
sequences
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017559389A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6895391B2 (ja
Inventor
ブイユ パスカル
ブイユ パスカル
パージュ ジャン−クリストフ
パージュ ジャン−クリストフ
ガイヨン レジ
ガイヨン レジ
Original Assignee
ブクタリ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1554381A external-priority patent/FR3036118B1/fr
Application filed by ブクタリ filed Critical ブクタリ
Publication of JP2018516558A publication Critical patent/JP2018516558A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6895391B2 publication Critical patent/JP6895391B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N7/00Viruses; Bacteriophages; Compositions thereof; Preparation or purification thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A61K48/0008Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy characterised by an aspect of the 'non-active' part of the composition delivered, e.g. wherein such 'non-active' part is not delivered simultaneously with the 'active' part of the composition
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/12Antivirals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/005Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from viruses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/86Viral vectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N7/00Viruses; Bacteriophages; Compositions thereof; Preparation or purification thereof
    • C12N7/02Recovery or purification
    • C12N7/025Packaging cell lines, e.g. transcomplementing cell lines, for production of virus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N7/00Viruses; Bacteriophages; Compositions thereof; Preparation or purification thereof
    • C12N7/04Inactivation or attenuation; Producing viral sub-units
    • C12N7/045Pseudoviral particles; Non infectious pseudovirions, e.g. genetically engineered
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/85Fusion polypeptide containing an RNA binding domain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/15011Lentivirus, not HIV, e.g. FIV, SIV
    • C12N2740/15021Viruses as such, e.g. new isolates, mutants or their genomic sequences
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/16011Human Immunodeficiency Virus, HIV
    • C12N2740/16041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2740/16042Use of virus, viral particle or viral elements as a vector virus or viral particle as vehicle, e.g. encapsulating small organic molecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/16011Human Immunodeficiency Virus, HIV
    • C12N2740/16051Methods of production or purification of viral material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/16011Human Immunodeficiency Virus, HIV
    • C12N2740/16051Methods of production or purification of viral material
    • C12N2740/16052Methods of production or purification of viral material relating to complementing cells and packaging systems for producing virus or viral particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/16011Human Immunodeficiency Virus, HIV
    • C12N2740/16071Demonstrated in vivo effect
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2740/00Reverse transcribing RNA viruses
    • C12N2740/00011Details
    • C12N2740/10011Retroviridae
    • C12N2740/16011Human Immunodeficiency Virus, HIV
    • C12N2740/16211Human Immunodeficiency Virus, HIV concerning HIV gagpol
    • C12N2740/16222New viral proteins or individual genes, new structural or functional aspects of known viral proteins or genes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2795/00Bacteriophages
    • C12N2795/00011Details
    • C12N2795/18011Details ssRNA Bacteriophages positive-sense
    • C12N2795/18111Leviviridae
    • C12N2795/18151Methods of production or purification of viral material
    • C12N2795/18152Methods of production or purification of viral material relating to complementing cells and packaging systems for producing virus or viral particles

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本発明は、標的細胞への非ウイルス性RNAの転移のためのレトロウイルスシステム、及びより具体的には複数のRNAを送達することができるレトロウイルス粒子に関する。より具体的には、本発明は、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質、エンベロープタンパク質、任意によりインテグラーゼ及び少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性RNAを含むレトロウイルス粒子であって、当該カプシド形成された非ウイルス性RNAがそれぞれ、カプシド形成配列に連結された目的のRNA配列を含み、各カプシド形成配列が、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質に及び/又はインテグラーゼに導入された結合ドメインによって認識されている、レトロウイルス粒子に関する。

Description

本発明は、非ウイルス性RNAを標的細胞に転移するためのレトロウイルスシステムに関し、より具体的には、複数のRNAを送達することができるレトロウイルス粒子に関する。本発明はまた、それらのレトロウイルス粒子を含有する組成物、その生産のためのキット、それらに関連する製造プロセス、並びに、当該粒子及び当該組成物の使用に関する。
標的細胞に複数のRNAを導入することは、遺伝子治療におけるように、研究と開発両方の主要な柱である。
ウイルスに由来するベクターの使用は、遺伝子転移のための重要な方法となっている。ウイルスベクターは今日、以下の2つのカテゴリーに分類される:
―受容者のゲノム中にそれ自体を組み込む、組み込みベクター(integrating vectors)、並びに
―通常、染色体外遺伝エレメントを形成する、非組み込みベクター。
組み込みベクター、例えばガンマ−レトロウイルスベクター(RV)及びレンチウイルスベクター(LV)は安定に組み込まれる。非組み込みベクター、例えばアデノウイルス(ADV)ベクター及びアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターは、急速に分裂する細胞から、迅速に排除される。特定のベクターの選択に影響を与えるいくつかの要因には、そのカプシド形成(encapsidation)能力、その宿主又は標的細胞範囲、その遺伝子発現プロファイル、その形質導入効率、及び、反復した形質導入が必要とされる場合に特に問題となる、その免疫応答を惹起する能力、が挙げられる。
遺伝子治療又は多数のイン・ビトロ、エクス・ビボ及びイン・ビボ用途におけるような特定の用途は、非組み込みベクターの使用を必要とする。
例として、以下のものが挙げられる:
・多能性細胞に特殊化した細胞の再プログラミングの誘導、並びに、幹細胞又は多能性細胞の特殊化細胞への分化の誘導、
・標的細胞における同時の、抗原又はタンパク質の発現(毒性か否か)、
・遺伝子工学システムの発現、例えばCRE若しくはTALENタンパク質又はCRISPRシステム、あるいはタンパク質又はRNA発現を必要とする任意の他のシステム。
標的細胞にRNAを導入するための一つの方法は、レトロウイルス科(Retroviridae)ファミリーに属するウイルス(レトロウイルスファミリー又はRNAウイルスの名でも示される)に基づくウイルスベクターを用いる。実際のところ、その複製サイクル中に、レトロウイルス科ファミリーのウイルスは、RNAによって構成されたそのゲノムを、標的細胞のゲノムに組み込まれることになる二本鎖DNAへと変換する能力を有している。このレトロウイルスファミリーの特定の例はガンマ−レトロウイルス及びレンチウイルス(lentiviruses)である。
レトロウイルスの複製サイクルは、膜受容体への結合を介して標的細胞(又は宿主)を認識する第1フェーズを含む。この認識フェーズは、膜との融合後に、宿主細胞へのレトロウイルスの侵入をもたらす。次に、レトロウイルスRNAは、レトロウイルスによってコードされた逆転写酵素によって二本鎖DNAへとコピーされ、次に宿主細胞のゲノムに組み込まれる。次にこのウイルスゲノムは、細胞の他の全ての遺伝子と同様に宿主細胞によって転写される。このゲノムは、他のウイルスの生産を可能にする全てのタンパク質及び配列をコードしている。
より具体的には、3つの遺伝子:gag、pol及びenv、が全てのレトロウイルスについて共通である。
Gagはポリタンパク質をコードする遺伝子であり、切断によってこのポリタンパク質に由来するタンパク質は、複製時にウイルスの構築に関与する構造タンパク質である。これらの構造タンパク質はより具体的にはマトリックスタンパク質(MA)、カプシドタンパク質(CA)、及びヌクレオカプシドタンパク質(NC)である。
Polは、インテグラーゼ、逆転写酵素及びプロテアーゼ酵素をコードする遺伝子である。
Envは、エンベロープ糖タンパク質をコードする遺伝子である。
したがって、これら3つの遺伝子は、レトロウイルスRNAを二本鎖DNAへとコピーし、宿主細胞のゲノムにそのDNAを組み込み、次に新たに合成されたレトロウイルスの構造:エンベロープ、カプシド及びヌクレオカプシドタンパク質、を生成することを可能にする。しかしながら、新たに合成されたレトロウイルスが完全であるためには、それらの構造のそれぞれの中にレトロウイルスRNAの2つのコピーをカプシド形成することが必要である。この当該構造中のレトロウイルスRNAの2つのコピーのカプシド形成は、レトロウイルスRNAのコピーによって運ばれるPsi(「パッケージングシグナル(Packaging Signal)」)と呼ばれる、カプシド形成配列のヌクレオカプシドタンパク質による認識によって行われる。
レトロウイルスに由来するウイルスベクターが遺伝子治療の目的で使用される場合、gag、pol及び/又はenvをコードする領域の少なくとも一部が、カプシド形成システムと目的の配列を発現するためのシステムとの間で解離する。gag及びpolをコードする配列は、例えば、ウイルスベクターを生産するのに必要なタンパク質をtransで提供するカプシド形成プラスミドによって運ばれる。目的の配列のようなカプシド形成配列は、レトロウイルスを非複製にするために、独立したシステムによって運ばれる。
しかしながら、特定の場合には、宿主細胞のゲノムへの目的のRNA配列のランダム組み込みは、オープンリーディングフェーズ(open reading phase)を阻害し、かつ重要な遺伝子の発現をブロックし得る。さらに、一部の用途、例えば細胞の再プログラミング又は幹細胞の分化のために、目的の配列の一過性発現を一時的に行うことが推奨される。
国際特許出願第2007/072056号の出願は、env、gag、任意によりgag/pol、並びに、gag若しくはgag/polに関連した対応するRNA結合ドメインによって認識される異種カプシド形成シグナルを含むRNA配列を含む、ウイルスベクターシステムについて記載している。このシステムは、非組み込みであり、かつ一過性発現を可能にするものとして本願に記載されている。
しかしながら、このようなシステムの効率は制限されたままである。特に、標的細胞がこれらのシステムによって転移された目的のRNAを発現するためには、一般に、この目的のRNAのいくつかのコピーを細胞に導入し、従って高いMOI(「感染多重度(multiplicity of infection)」を表す)を使用することが必要である。MOIは、感染する細胞の数に対する、導入されるベクターシステムの数の比に相当する。高MOIは実際に、同一細胞がいくつかの感染を受けることを可能にすることによって、細胞への目的のRNAのいくつかのコピーの導入を可能にする。しかしながら、それは、転移した目的のRNAの発現のレベルを可能にし得るが、高MOIの使用はまた、細胞が被った複数の感染のために、ある程度の毒性をもたらす。
それゆえ、依然としてより効率的かつ低毒性であるウイルスベクターシステムが必要とされている。
本発明者らの研究は、単一の感染で同一細胞にいくつかの目的のRNAを送達することが可能であるベクターシステムの生産を可能にした。
したがって、本発明は、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質、エンベロープタンパク質、任意によりインテグラーゼ、及び少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性RNAを含む、レトロウイルス粒子であって、当該カプシド形成された非ウイルス性RNAがそれぞれ、カプシド形成配列に連結された目的のRNA配列を含み、各カプシド形成配列が、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質に及び/又はインテグラーゼに導入された結合ドメインによって認識されている、レトロウイルス粒子に関する。
本発明に係るレトロウイルス粒子は、少なくとも2つの非ウイルス性RNA、好ましくは3つを、単一感染によって細胞に導入することを可能にする。そのような粒子の細胞への導入は、イン・ビボ、イン・ビトロ又はエクス・ビボの方法によって行うことができる。
「Gagポリタンパク質に由来するタンパク質」とは、Gagポリタンパク質の切断から生じる任意のタンパク質を意味する。より具体的には、それは、ヌクレオカプシドタンパク質、マトリックスタンパク質(例えば、MoMuLV型マウスウイルス由来のレトロウイルス粒子における)、又はガンマ−レトロウイルスに特異的なp12タンパク質である。
「エンベロープタンパク質」とは、シュードタイピング(pseudotyping)エンベロープタンパク質を含む、任意のエンベロープタンパク質を意味する。例として、両性(Ampho)エンベロープタンパク質、同種指向性エンベロープタンパク質、モロニーマウス白血病ウイルス(MoMuLV)のエンベロープタンパク質、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)のエンベロープタンパク質、ハーベイマウス肉腫ウイルス(HaMuSV)のエンベロープタンパク質、マウス乳がんウイルス(MuMTV)のエンベロープタンパク質、ラウス肉腫ウイルス(Rous Sarcoma virus)(RSV)のエンベロープタンパク質、麻疹ウイルス(MV)のエンベロープタンパク質、テナガザル白血病ウイルス(Gibbon leukemia virus)(GalV)のエンベロープタンパク質、ネコ内在性ウイルス(feline endogonous virus)(RD114)のタンパク質又は水胞性口炎ウイルス(VSV−G)のエンベロープタンパク質、を挙げることができる。より具体的には、エンベロープタンパク質は、両性エンベロープタンパク質、同種指向性エンベロープタンパク質、モロニーマウス白血病ウイルスウイルス(MoMuLV)のエンベロープタンパク質、ネコ免疫不全ウイルスウイルス(FIV)のエンベロープタンパク質、ハーベイマウス肉腫ウイルスウイルス(HaMuSV)のエンベロープタンパク質、マウス乳がんウイルス(MuMTV)のエンベロープタンパク質、ラウス肉腫ウイルス(RSV)のエンベロープタンパク質、麻疹ウイルス(MV)のエンベロープタンパク質、テナガザル白血病ウイルスのエンベロープタンパク質(GalV)又は水胞性口炎ウイルス(VSV−G)のエンベロープタンパク質である。したがって、エンベロープタンパク質は、特定の細胞型又は特定の用途(エンベロープタンパク質のような表面受容体の使用)を標的とするために改変されてもよい。
特定の受容体及び/又は細胞型を標的化するために、抗体、糖脂質及び/又は特定のリガンドによりエンベロープタンパク質を改変することもできる。
好ましくは、エンベロープタンパク質は、VSV−Gタンパク質である。
「インテグラーゼ」とは、前記レトロウイルスの複製時にレトロウイルスによる感染細胞のDNAへのレトロウイルスDNAの組み込みを可能にする、pol遺伝子によってコードされた酵素タンパク質を意味する。
「カプシド形成配列」とは、結合ドメインによって特異的に認識されるRNAモチーフ(三次元構造及び配列)を指す。好ましくは、カプシド形成配列はステム−ループモチーフである。さらにより好ましくは、レトロウイルス粒子のカプシド形成配列は、バクテリオファージMS2の又はファージPP7のRNAステム−ループモチーフ、例えば、それぞれ、配列ctagaaaacatgaggatcacccatgtctgcag(配列番号1)又は(ctagaaggagcagacgatatggcgtcgctccctgcag 配列番号5)から生じる配列である。ステム−ループモチーフ、より具体的にはバクテリオファージMS2のRNAステム−ループモチーフ、又はファージPP7のRNAのステム−ループモチーフは、単独で、又は数回、好ましくは2〜25回、より好ましくは2〜18回、例えば6〜18回反復して使用され得る。
「結合ドメイン」とは、目的のRNA配列に連結されたカプシド形成配列に特異的に結合するタンパク質の全体又は一部を意味する。より具体的には、それは、カプシド形成配列に特異的に結合する、三次元構造によって定義された、突然変異体であるか否かにかかわらない、タンパク質である。好ましくは、結合ドメインは異種ドメインである。より好ましくは、結合ドメインは、バクテリオファージMS2、ファージPP7又はQβファージのコートタンパク質、HK022プロファージのnunタンパク質、U1Aタンパク質、あるいはhPumタンパク質である。
より好ましくは、結合ドメインは、バクテリオファージMS2の又はファージPP7のコートタンパク質である。
さらにより好ましくは、結合ドメインがファージPP7のコートタンパク質である場合、その配列は、アミノ酸67から75の欠失のために、自己構築に不十分である(PCPΔFG)(Chaoら、2008)。好ましくは、ファージPP7のコートタンパク質配列はヒト細胞のためにコドン最適化されており、すなわち、DNAの塩基が好ましくはヒト種に存在するアミノ酸をコードするように選択されている。
「各配列」とは、それらのカプシド形成配列が同一又は異なる結合ドメインによって認識されるかどうかに応じて、カプシド形成配列が同一又は異なっていてもよいことを意味する。実際に、本発明に係るレトロウイルス粒子は、1つ又はいくつかの結合ドメインを含み得る。いくつかの結合ドメインが導入される場合、それらはGagポリタンパク質中及び/又はインテグラーゼ中であってもよい。
結合ドメインは、カプシド形成配列認識だけでなく、粒子中にカプシド形成配列を有するRNAの(又は本件の場合、カプシド形成配列に連結された非ウイルス性RNAの)カプシド形成も可能にする。
「カプシド形成」とは、ウイルス粒子のウイルスカプシド中のRNAのパッケージングを意味する。本発明においては、非ウイルス性RNAのカプシド形成は、非ウイルスカプシド形成シグナル、特にPsi以外の認識によって行われることに留意されたい。
「目的の配列」とは、ユーザーの目的を提示する機能をコードする配列をいう。より具体的には、2つのカプシド形成された非ウイルス性RNAのそれぞれによって運ばれる目的の配列は、同一又は異なっていてもよい。
本発明に係る粒子を用いることで、同一又は異なる非ウイルス性RNAを標的細胞に転移させることができる。
カプシド形成されたRNAが非ウイルス性である場合、これらのRNAは、pol遺伝子によってコードされたタンパク質を認識する部位を提示しない。
このことは、これら非ウイルス性RNAがレトロウイルスの複製サイクルの初期段階、すなわち、以下:
―逆転写酵素による二本鎖DNAへの一本鎖ウイルスRNAのコピー;
―インテグラーゼによるLTR末端の認識による二本鎖DNAの成熟、及び、細胞質プレインテグレーション複合体(pre-integration complex)の核プレインテグレーション複合体への成熟、
に関与しないためである。
したがって、pol遺伝子によってコードされたこれらウイルスタンパク質(逆転写酵素、インテグラーゼ)は粒子において任意であり、したがってpol遺伝子は存在するか、あるいは部分的に又は完全に欠失しているかのいずれかであり得る。好ましくは、pol遺伝子は存在するか、あるいは部分的に欠失しているかのいずれかである。
本発明に係るレトロウイルス粒子は、ウイルス及び非ウイルスの両方の遺伝物質を含むことに留意されたい:
―gag遺伝子、これはウイルス性又はキメラであってもよい。より具体的には、結合ドメイン又はドメイン(複数)がその中に導入される場合、gag遺伝子はキメラである。
―任意により、pol遺伝子、これはウイルス性又はキメラであってもよい。pol遺伝子がいくつかの酵素をコードする場合、それらの酵素に関連する配列は完全に又は部分的に欠失しており、存在しかつ非機能的であるか、あるいは、存在しかつ機能的であってもよい。より具体的には、結合ドメイン又はドメイン(複数)がインテグラーゼに導入される場合、pol遺伝子はキメラである。
―少なくとも2つの非ウイルス性RNA、各非ウイルス性RNAは目的の配列及びカプシド形成配列のキャリアである。より具体的には、これら非ウイルス性RNAはいかなるウイルス配列も含まない。
より具体的には、本発明に係るレトロウイルス粒子は、標的細胞に、以下を誘導することができるRNAを導入することを可能にする:
・標的細胞への、内因性又は外因性である1又は複数の目的のコーディング配列の転移。
・例えばshRNA、miRNA、sgRNA、LncRNA又はcircRNAによる、遺伝子発現に対する影響を誘導することができるRNAのような、1又は複数の非コーディングRNAの転移。
・細胞RNA、メッセンジャーRNAタイプ又は他のタイプ(miRNA等)、ウイルスRNAのサブゲノムレプリコン(VHC等)あるいは完全ウイルスRNAゲノムの転移。
・標的細胞への内因性又は外因性であるコーディング又は非コーディング配列の同時発現。
・遺伝子工学システム、例えばCRISPRシステムによる標的細胞のゲノム修飾への関与。
有利には、本発明に係るレトロウイルス粒子は、ヌクレオカプシドタンパク質、エンベロープタンパク質、任意によりインテグラーゼ及び少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性RNAを含み、当該カプシド形成された非ウイルス性RNAはそれぞれ、カプシド形成配列に連結された目的のRNA配列を含み、各カプシド形成配列が、ヌクレオカプシドタンパク質に及び/又はインテグラーゼに導入された結合ドメインによって認識されている。
「ヌクレオカプシドタンパク質」とは、gag遺伝子によってコードされた構造タンパク質NCを意味する。結合ドメインがヌクレオカプシドタンパク質に導入される場合、このタンパク質は、キメラgag遺伝子に由来するキメラタンパク質である。
結合ドメインがインテグラーゼに導入される場合、インテグラーゼはキメラpol遺伝子に由来するキメラタンパク質である。
「キメラタンパク質」とは、組み合わされているいくつかの異なるタンパク質配列を含む組み換えタンパク質を指す。
第1の実施形態によれば、本発明に係るレトロウイルス粒子において、結合ドメインはヌクレオカプシドタンパク質に導入され、かつ、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAはそれらのRNA配列によって区別される。
この第1の実施形態は、標的細胞のゲノムにおける関連した組み込みイベントなしに、目的のRNAの早期の一過性発現を可能にする。
実際のところ、第1の実施形態に係る粒子を標的細胞に接触して配置すると、レトロウイルス粒子の膜と標的細胞の膜とが結合し、粒子の内容物の標的細胞への放出を可能にすることになる。次にRNAが細胞質中に放出され、細胞メカニズムは、それらRNAが直接タンパク質(複数)に、すなわち追加のステップ、例えば逆転写、核への転座、又は標的細胞のゲノムへの組み込みなしに、翻訳されることを可能にする。
より具体的には、少なくとも2つの非ウイルス性RNAは同一のカプシド形成配列を有する。この場合、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAは、それらの目的のRNA配列によって互いに区別される、すなわち2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAに含まれた目的のRNA配列は異なっている。「異なる」とは、同一でないか、あるいは自然突然変異、又はマニピュレータ(manipulator)によって意図せず選択された突然変異から生じない差異を有する、目的の配列をいう。
あるいは、少なくとも2つの非ウイルス性RNAは2つの異なるカプシド形成配列を有する。これら少なくとも2つのカプシド形成配列は次に、少なくとも2つの異なる結合ドメインによって認識され、これらドメインの少なくとも1つがヌクレオカプシドタンパク質に導入される。この場合、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAは、同一又は異なる目的の配列を含んでもよい。
少なくとも2つの非ウイルス性RNA、好ましくは3つの非ウイルス性RNAをカプシド形成することが可能である。
第1の実施形態の特定の実施形態によれば、第2の結合ドメインは、本発明に係るレトロウイルス粒子のヌクレオカプシドタンパク質に導入される。
例として、第1の結合ドメインがファージPP7のコートタンパク質である場合、第2の結合ドメインはバクテリオファージMS2のコートタンパク質であり得る、あるいは、第1の結合ドメインがバクテリオファージMS2のコートタンパク質である場合、第2の結合ドメインはファージPP7のコートタンパク質であり得る。
この場合、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAは異なるカプシド形成配列を有し、各カプシド形成配列はそれぞれ、ヌクレオカプシドタンパク質に導入される第1の及び第2の結合ドメインに対応する。
より具体的には、3つの非ウイルス性RNAがカプシド形成される場合:
―カプシド形成された非ウイルス性RNAの少なくとも2つが、第1の結合ドメインに対応する同一のカプシド形成配列を提示し、かつ単にそれらの目的のRNA配列によって互いに区別され、
―第3のカプシド形成された非ウイルス性RNAは、同一又は異なるカプシド形成配列を有してもよい。カプシド形成配列が異なる場合、これは、ヌクレオカプシドタンパク質に導入された第2の結合ドメインに対応し得る。
他の結合ドメインがまた、ヌクレオカプシドタンパク質に導入されてもよい。
ヌクレオカプシドタンパク質に導入された結合ドメイン又はドメイン(複数)に加えて、インテグラーゼに結合ドメインを導入することも可能である。
次に、インテグラーゼは、キメラpol遺伝子に由来するキメラタンパク質である。
好ましくは、結合ドメインがインテグラーゼに導入される場合、結合ドメイン配列を挿入するために、インテグラーゼ配列はC−末端ドメインで突然変異している。さらにより好ましくは、インテグラーゼ配列は、バクテリオファージMS2の又はファージPP7のコートタンパク質の配列を導入するように、C−末端ドメインで突然変異している。
この場合、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNA異なるカプシド形成配列を有してもよく、各カプシド形成配列は、ヌクレオカプシドタンパク質に及びインテグラーゼにそれぞれ導入された結合ドメインに対応する。
より具体的には、3つの非ウイルス性RNAがカプシド形成される場合:
―カプシド形成された非ウイルス性RNAの少なくとも2つが、第1の結合ドメインに対応する同一のカプシド形成配列を提示し、かつ単にそれらの目的のRNA配列によって互いに区別され、
―第3のカプシド形成された非ウイルス性RNAは、インテグラーゼに導入された第2の結合ドメインに対応する異なるカプシド形成配列を有する。
他の結合ドメインがまた、インテグラーゼに導入されてもよい。
有利には、本発明に係るレトロウイルス粒子はレンチウイルス粒子である。
好ましくは、そのようなレンチウイルス粒子において:
―結合ドメインは、バクテリオファージMS2のコートタンパク質であり、
―非ウイルス性RNAのカプシド形成配列は、MS2のステム−ループ配列であり、
―ヌクレオカプシドタンパク質は、キメラGagポリタンパク質に属するHIVのヌクレオカプシドタンパク質(NC)であって、そのNC配列は、バクテリオファージMS2のコートタンパク質配列を挿入するために、第2のジンクフィンガーで突然変異している。
有利には:
―エンベロープタンパク質は、水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするVSV−Gタンパク質である。
―カプシド形成配列は、MS2ステム−ループ配列の2〜25の反復、好ましくはステム−ループ配列の6〜18の反復、さらにより好ましくは10〜14、例えば12の反復を含む。好ましくは、当該ステム−ループ配列は、以下:ctagaaaacatgaggatcacccatgtctgcag(配列番号1)である。
あるいは、好ましくは、そのようなレンチウイルス粒子において:
―結合ドメインは、ファージPP7のコートタンパク質であり、
―非ウイルス性RNAのカプシド形成配列は、PP7のステム−ループ配列であり、
―ヌクレオカプシドタンパク質は、キメラGagポリタンパク質に属するHIVのヌクレオカプシドタンパク質(NC)であって、そのNC配列は、PP7バクテリオファージのコートタンパク質配列を挿入するために、第2のジンクフィンガーで突然変異している。
有利には:
―エンベロープタンパク質は、水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするVSV−Gタンパク質である。
―カプシド形成配列は、PP7ステム−ループ配列の2〜25の反復、好ましくはステム−ループ配列の2〜18の反復、さらにより好ましくは2〜12、例えば6の反復を含む。好ましくは、ステム−ループ配列は、以下:ctagaaggagcagacgatatggcgtcgctccctgcag(配列番号5)である。
任意により、第1の結合ドメインがバクテリオファージMS2のコートタンパク質である場合、インテグラーゼに導入された第2の結合ドメインはファージPP7のコートタンパク質であってもよく、あるいは、第1の結合ドメインがファージPP7のコートタンパク質である場合、インテグラーゼに導入された第2の結合ドメインはバクテリオファージMS2のコートタンパク質であってもよい。
第2の実施形態によれば、本発明は、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質、好ましくはヌクレオカプシドタンパク質、エンベロープタンパク質、インテグラーゼ及び少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAを含む、レトロウイルス粒子であって、当該カプシド形成された非ウイルス性RNAがそれぞれ、カプシド形成配列に連結された目的のRNA配列を含み、各カプシド形成配列が、インテグラーゼに導入された結合ドメインによって、及び任意により、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質、好ましくはヌクレオカプシドタンパク質に導入された結合ドメインによって認識されている、レトロウイルス粒子に関する。
この第2の実施形態は、標的細胞のゲノムにおける関連した組み込みイベントなしに、目的のRNAの一過性発現を可能にする。
好ましくは、この第2の実施形態において、インテグラーゼ配列は、結合ドメイン配列を挿入するために、C−末端ドメインで突然変異している。
有利には、結合ドメインは異種ドメインである。より具体的には、結合ドメインは、バクテリオファージMS2の、ファージPP7の又はQβファージのコートタンパク質、HK022プロファージのnunタンパク質、U1Aタンパク質るいはhPumタンパク質である。
好ましくは、インテグラーゼ配列は、バクテリオファージMS2の又はファージPP7のコートタンパク質を導入するように、C−末端ドメインで突然変異している。
少なくとも2つの非ウイルス性RNAは、同一のカプシド形成配列を提示してもしなくてもよい。
同様に、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAは、目的のRNA配列を提示してもしなくてもよい。
好ましくは、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAは、それらの目的のRNA配列によって互いに区別され、すなわち2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAに含まれた目的のRNA配列は異なっている。
より具体的には;少なくとも2つの非ウイルス性RNAは同一のカプシド形成配列を提示し、後者はインテグラーゼに導入された結合ドメインによって認識される。
少なくとも2つの非ウイルス性RNA、好ましくは3つの非ウイルス性RNAをカプシド形成することが可能である。
第2の実施形態の特定の実施形態によれば、第2の結合ドメインは、本発明に係るレトロウイルス粒子のインテグラーゼに導入される。
例として、第1の結合ドメインがファージPP7のコートタンパク質である場合、第2の結合ドメインはバクテリオファージMS2のコートタンパク質であり得る、あるいは、第1の結合ドメインがバクテリオファージMS2のコートタンパク質である場合、第2の結合ドメインはファージPP7のコートタンパク質であり得る。
この場合、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAは異なるカプシド形成配列を有し、各カプシド形成配列はそれぞれインテグラーゼに導入された第1の及び第2の結合ドメインに対応する。
より具体的には、3つの非ウイルス性RNAがカプシド形成される場合:
―カプシド形成された非ウイルス性RNAの少なくとも2つが、第1の結合ドメインに対応する同一のカプシド形成配列を提示し、これら2つの非ウイルス性RNAはおそらく、それらの目的のRNA配列によって互いに区別可能であり、
―第3のカプシド形成された非ウイルス性RNAは、同一又は異なるカプシド形成配列を有してもよい。カプシド形成配列が異なる場合、これはインテグラーゼに導入された第2の結合ドメインに対応し得る。
他の結合ドメインがまた、インテグラーゼに導入されてもよい。
インテグラーゼに導入された結合ドメイン又はドメインに加えて、ヌクレオカプシドタンパク質に結合ドメインを導入することも可能である。
次に、ヌクレオカプシドタンパク質は、キメラgag遺伝子に由来するキメラタンパク質である。
この場合、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAは、異なるカプシド形成配列を有してもよく、各カプシド形成配列は、インテグラーゼに及びヌクレオカプシドタンパク質にそれぞれ導入された結合ドメインに対応する。
より具体的には、3つの非ウイルス性RNAがカプシド形成される場合:
―カプシド形成された非ウイルス性RNAの少なくとも2つが、インテグラーゼに導入された第1の結合ドメインに対応する同一のカプシド形成配列を提示し、これら2つの非ウイルス性RNAがおそらく、それらの目的のRNA配列によって互いに区別可能であり、
―第3のカプシド形成された非ウイルス性RNAが、ヌクレオカプシドタンパク質に導入された第2の結合ドメインに対応する、異なるカプシド形成配列を有する。
他の結合ドメインがまた、ヌクレオカプシドタンパク質に導入されてもよい。
有利には、本発明に係るレトロウイルス粒子は、レンチウイルス粒子である。
レトロウイルス粒子がレンチウイルス粒子である場合、標的細胞、特に静止細胞のゲノムにおける関連した組み込みイベントなしに、目的のRNAを一時的に発現することが可能である。
実際のところ、組み込み反応それ自体の役割とは別に、インテグラーゼ(IN)は、レトロウイルスの複製サイクルの異なるステップ、例えばウイルス粒子の形態形成、逆転写及びプレインテグレーション複合体(PIC)の核取り込み、に関与する。
より具体的には、レンチウイルスにおいて、インテグラーゼは、PICによって核に局在することを可能にする核局在配列(NLS)を含む。それゆえ、非ウイルス性RNAのカプシド形成がレンチウイルスのインテグラーゼによって運ばれた結合ドメインによって行われる場合、カプシド形成された非ウイルス性RNAは標的細胞の核へと輸送されることになる。実際のところ、第2の実施形態に係るレンチウイルス粒子を標的細胞に接触して配置すると、当該粒子の膜及び標的細胞の膜は結合し、カプシドの内容物の標的細胞中への放出を可能にすることになる。次に、RNAは、PICを介して、核内へのRNAの取り込みを可能にすることになるインテグラーゼによって引き受けられる。この引き受けは特に特定の用途、例えば静止細胞における発現に有利である。レンチウイルス以外のレトロウイルス粒子の場合、インテグラーゼはこれらNLSを含まず、それゆえ細胞質内に局在することが見出されている。しかしながら、インテグラーゼの、従ってこのインテグラーゼによって引き受けられるRNAの、核局在を誘導するために、このタイプのインテグラーゼに、NLS配列を追加することが可能である。
この引き受けはまた、特に、標的細胞のゲノムと特異的にハイブリダイズすることになるRNAガイドを招く、CRISPRシステムに有用である。一度ハイブリダイズすると、これらRNAガイドはエンドヌクレアーゼ(Cas9)をガイドし、それは標的細胞ゲノムの特定の遺伝子座の改変を可能にする。
より具体的には、そのようなレンチウイルス粒子において:
―結合ドメインは、バクテリオファージMS2のコートタンパク質であり、
―非ウイルス性RNAのカプシド形成配列は、MS2のステム−ループ配列であり、
―インテグラーゼは、キメラ酵素タンパク質であり、その配列は、バクテリオファージMS2コートタンパク質配列を挿入するために、C−末端ドメインで突然変異している。
あるいは、より具体的には、そのようなレンチウイルス粒子において:
―結合ドメインは、ファージPP7のコートタンパク質であり、
―非ウイルス性RNAのカプシド形成配列は、PP7のステム−ループ配列であり、
―インテグラーゼは、キメラ酵素タンパク質であり、その配列は、ファージPP7のコートタンパク質配列を挿入するために、C−末端ドメインで突然変異している。
任意により、ヌクレオカプシドに導入された第2の結合ドメインは、第1の結合ドメインがバクテリオファージMS2のコートタンパク質である場合、ファージPP7のコートタンパク質であってもよく、あるいは、第1の結合ドメインがファージPP7のコートタンパク質である場合、インテグラーゼに導入された第2の結合ドメインはバクテリオファージMS2のコートタンパク質であってもよい。
実際のところ、インテグラーゼ(IN)は、3つの異なる機能的ドメインから構成され、それぞれが完全な組み込み反応を確実にするために不可欠である。N−末端ドメインは、INの折り畳み構造を安定化し、かつ酵素の触媒活性を増大させる、ジンクフィンガータイプモチーフを含む。INの中央ドメインは、酵素の触媒活性に寄与するDDEアミノ酸モチーフを含む。この制御ドメインはまた、レトロウイルスDNAの各末端に保存されたヌクレオチド配列の認識に関与している。C−末端ドメインは、レトロウイルスファミリーにおいて最も保存されていない。それはDNAへの結合活性を有し、かつ、鎖転移のための3’末端の成熟反応に不可欠である。組み込み反応それ自体の役割のほかに、INは、レトロウイルスの複製サイクルの異なるステップ、例えば、ウイルス粒子の形態形成、逆転写及びプレインテグレーション複合体の核取り込みに関与する。
Petitらによって記載されたように(1999;J.Virol.P5079−5088)、INのC−末端における外因性配列の挿入は、標的細胞の産生及び形質導入のステップを妨げないが、N−末端における同一の挿入は形質導入イベントの検出を可能にしない。
したがってレトロウイルス粒子は、インテグラーゼタンパク質(図I参照)又はファージPP7のコートタンパク質(図XXXVII参照)との組み合わせで、バクテリオファージMS2のコートタンパク質を含むように改変された。p8.74カプシド形成プラスミド、インテグラーゼタンパク質をコードするpol遺伝子のキャリアは、アセンブリPCR(assembly PCR)によってインテグラーゼのC−末端にコートタンパク質をコードする配列を挿入するために改変される。p8.74プラスミドはPCRによって線状化され、次に、PCRによって予め増幅されたコート配列が、インテグラーゼのC−末端で、末端から末端に直接、又はリンカーに加えてのいずれかで、クローニングされる。
有利には:
―エンベロープタンパク質は、水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質のためのVSV−Gタンパク質コーディングである。
―カプシド形成配列は、導入される結合ドメインに従って、MS2の及び/又はPP7のステム−ループ配列の2〜25の反復を含み、好ましくは2〜18の反復、より好ましくは2〜18の反復、例えばステム−ループ配列の6〜18の反復、さらにより好ましくはMS2のステム−ループ配列について、10〜14、例えば12の反復を含む。
―好ましくは、結合ドメインがMS2のコートタンパク質である場合、ステム−ループ配列は、以下:ctagaaaacatgaggatcacccatgtctgcag(配列番号1)であり、及び/又は、結合ドメインがPP7のコートタンパク質である場合、ステム−ループ配列は、以下:ctagaaggagcagacgatatggcgtcgctccctgcag(配列番号5)である。
本発明に係るレンチウイルス粒子のいくつかの例を、以下の例でより詳細に説明する:
―MS2RLP又はMS2(NC)−RLP 12X粒子は、ヌクレオカプシドにおけるバクテリオファージMS2のコートタンパク質の挿入によって、12回反復した、バクテリオファージMS2のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―MS2(NC)−RLP 2X粒子は、ヌクレオカプシドにおけるバクテリオファージMS2のコートタンパク質の挿入によって、2回反復した、バクテリオファージMS2のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―MS2(NC)−RLP 6X粒子は、ヌクレオカプシドにおけるバクテリオファージMS2のコートタンパク質の挿入によって、6回反復した、バクテリオファージMS2のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―MS2(IN)−RLP 2X粒子は、インテグラーゼにおけるバクテリオファージMS2のコートタンパク質の挿入によって、2回反復した、バクテリオファージMS2のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―MS2(IN)−RLP 6X粒子は、インテグラーゼにおけるバクテリオファージMS2のコートタンパク質の挿入によって、6回反復した、バクテリオファージMS2のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―MS2(IN)−RLP 12X粒子は、インテグラーゼにおけるバクテリオファージMS2のコートタンパク質の挿入によって、12回反復した、バクテリオファージMS2のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―PP7(NC)−RLP 2X粒子は、ヌクレオカプシドにおけるファージPP7のコートタンパク質の挿入によって、2回反復した、ファージPP7のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―PP7(NC)−RLP 6X粒子は、ヌクレオカプシドにおけるファージPP7のコートタンパク質の挿入によって、6回反復した、ファージPP7のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―PP7RLP又はPP7(NC)−RLP 12X粒子は、ヌクレオカプシドにおけるファージPP7のコートタンパク質の挿入によって、12回反復した、ファージPP7のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―PP7(IN)−RLP 2X粒子は、インテグラーゼにおけるファージPP7のコートタンパク質の挿入によって、2回反復した、ファージPP7のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―PP7(IN)−RLP 6X粒子は、インテグラーゼにおけるファージPP7のコートタンパク質の挿入によって、6回反復した、ファージPP7のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子であり、
―PP7(IN)−RLP 12X粒子は、インテグラーゼにおけるファージPP7のコートタンパク質の挿入によって、12回反復した、ファージPP7のステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成されたレンチウイルス粒子である。
好ましくは、レンチウイルス粒子は、2〜25回、より好ましくは2、6又は12回反復した、バクテリオファージMS2の又はPP7ファージのステム−ループモチーフを有するRNAのカプシド形成によって形成される。
さらにより好ましくは、本発明に係る粒子は、MS2(NC)−RLP 12X、PP7(NC)−RLP 6X、PP7(NC)−RLP 2X、MS2(IN)−RLP 12X、PP7(IN)−RLP 6X及びPP7(IN)−RLP 2Xから選択される。
本発明はまた、本発明に係る粒子を含有する組成物に関する。
より具体的には、本発明に係る組成物は、濃縮された組成物である。有利には、当該組成物はまた、精製される。これら組成物は、国際特許出願第2013/014537号に記載の方法に従って、濃縮及び精製されてもよい。
典型的には、本発明に係る組成物は、粗上清に対して、30%未満のDNA夾雑物及び45%未満のタンパク質夾雑物を含む。より具体的には、本発明に係る組成物は、粗上清に対して、30%未満のDNA夾雑物及び2%未満のタンパク質夾雑物を含む。
「粗上清」とは、清澄化後に、本発明に係るレトロウイルス粒子を含む、細胞培養上清をいう。そのような清澄化ステップは、より具体的には、本発明に係る粒子の製造方法で後述する。上清の採取を数回行う場合、粗上清は、採取され、合わされ(又は「プールされ」)、次に清澄化された全ての上清に対応する。
任意により、本発明に係る組成物は、粗上清に対して、1%未満のDNA夾雑物及び1%未満のタンパク質夾雑物を含む。
本発明はまた、本発明に係る粒子の生産のためのキット、及びそれらキットの製造方法に関する。
より具体的には、本発明は、本発明に係る粒子を生産するためのキットであって、以下:
(i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、
(ii)カプシド形成配列が認識されることを可能にする結合ドメインを含む、キメラである、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質及び/又はインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
を含む、キットに関する。
そのようなキットはまた、キット中に含まれるプラスミドの使用のための指示書を含んでもよい。
より具体的には、キットが第1の実施形態に係る粒子に関する場合、本キットは、以下:
(i)少なくとも2つの異なる非ウイルス性RNA配列を含む発現プラスミドであって、各RNA配列が目的の配列を含み、当該目的の配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
を含む。
目的の配列が異なる、及び/又はカプシド形成配列が異なるために、少なくとも2つの非ウイルス性RNA配列は異なっている。
好ましくは、第1の実施形態に係る粒子を生産するキットは、以下:
(i)少なくとも2つの目的の配列を含み、これら配列のそれぞれの上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
当該目的の配列が異なっており、かつ当該カプシド形成配列が同一であり、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
を含む。
有利には;当該キットは、レンチウイルス粒子を生産する。
好ましくは:
―発現プラスミドにおいて、カプシド形成配列は、MS2ステム−ループ配列の2〜25の反復を含み、好ましくはステム−ループ配列の6〜18の反復、さらにより好ましくは10〜14、例えば12の反復を含む。有利には、ステム−ループ配列は、以下:ctagaaaacatgaggatcacccatgtctgcag(配列番号1)である。
―カプシド形成プラスミドにおいて、ヌクレオカプシドタンパク質はGagポリタンパク質に属するHIVのヌクレオカプシドタンパク質(NC)であって、そのNCは、バクテリオファージMS2のコートタンパク質配列を挿入するために、第2のジンクフィンガーで突然変異している。
―エンベローププラスミドにおいて、エンベロープタンパク質は、水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするタンパク質VSV−Gである。
あるいは、好ましくは:
―発現プラスミドにおいて、カプシド形成配列は、PP7ステム−ループ配列の2〜25の反復を含み、好ましくはステム−ループ配列の2〜18の反復、さらにより好ましくは2〜12、例えば6の反復を含む。有利には、ステム−ループ配列は、以下:ctagaaggagcagacgatatggcgtcgctccctgcag(配列番号5)である。
―カプシド形成プラスミドにおいて、ヌクレオカプシドタンパク質は、Gagポリタンパク質に属するHIVのヌクレオカプシドタンパク質(NC)であって、そのNCは、ファージPP7のコートタンパク質配列を挿入するために、第2のジンクフィンガーで突然変異している。
―エンベローププラスミドにおいて、エンベロープタンパク質は、水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするタンパク質VSV−Gである。
任意により、キットは、カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含む、キメラインテグラーゼをコードする、第2のカプシド形成プラスミドを含む。第2の結合ドメインは、キメラヌクレオカプシドタンパク質の結合ドメインと同一又は異なってもよい。
異なる結合ドメインの例として:
―ヌクレオカプシドに導入される結合ドメインは、MS2のコートタンパク質であってもよく、かつインテグラーゼに導入される結合ドメインは、PP7のコートタンパク質であってもよく、あるいは
―ヌクレオカプシドに導入される結合ドメインは、PP7のコートタンパク質であってもよく、かつインテグラーゼに導入される結合ドメインは、MS2のコートタンパク質であってもよい。
いくつかの結合ドメインが、キメラタンパク質のそれぞれに導入されてもよい。
あるいは、キットが第2の実施形態に係る粒子に関する場合、本キットは、以下:
(i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
を含む。
本発明に係るキットを製造するための方法も提供される。典型的には、本発明に係るキットを製造するための方法は、以下:
(i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミドを調製し、
(ii)カプシド形成配列が認識されることを可能にする結合ドメインを含む、キメラである、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質及び/又はインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミドを調製し、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミドを調製すること、
を含む。
より具体的には、当該方法が、第1の実施形態に係る粒子に関するキットに関連する場合、当該方法は、以下:
(i)少なくとも2つの異なる非ウイルス性RNA配列を含む発現プラスミドであって、各RNA配列が目的の配列を含み、当該目的の配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、を調製し、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミドを調製し、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミドを調製すること、
を含む。
目的の配列が異なる、及び/又はカプシド形成配列が異なるために、少なくとも2つの非ウイルス性RNA配列は異なっている。
好ましくは、本方法は、以下:
(i)少なくとも2つの目的の配列を含む発現プラスミドであって、これら配列のそれぞれの上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、を調製し、
当該目的の配列が異なっており、かつ当該カプシド形成配列が同一であり、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードする、カプシド形成プラスミドを調製し、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミドを調製すること、
を含む。
あるいは、方法が、第2の実施形態に係る粒子に関するキットに関連する場合、本方法は、以下:
(i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミドを調製し、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミドを調製し、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミドを調製すること、
を含む。
本発明はまた、本発明に係る粒子を製造するための方法に関する。
そのような方法は、以下:
(i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、
(ii)カプシド形成配列が認識されることを可能にする結合ドメインを含む、キメラである、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質及び/又はインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
を細胞にコトランスフェクトし、そして、
前記粒子を含むトランスフェクトされた細胞の上清を採取する、ステップ、
を含む。
本発明に係る粒子の製造方法に用いられる細胞はプロデューサー細胞であり、すなわち、レトロウイルス粒子を形成するのに必要な遺伝物質を有するプラスミドで一度トランスフェクトされた細胞が、前記粒子の形成を可能にする。プロデューサー細胞の例として、HEK293Tが挙げられる。
「コトランスフェクトする(co-transfecting)ステップ」とは、粒子の製造方法のプラスミドの群と接触してプロデューサー細胞を配置することによって、トランスフェクションが実行される、トランスフェクトするステップを意味する。
より具体的には、製造方法が第1の実施形態に係る粒子の生産に関する場合、当該方法は、以下:
(i)少なくとも2つの異なる非ウイルス性RNA配列を含む発現プラスミドであって、各RNA配列が目的の配列を含み、当該目的の配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド,
を細胞にコトランスフェクトし、そして、
前記粒子を含むトランスフェクトされた細胞の上清を採取する、ステップ、
を含む。
目的の配列が異なる、及び/又はカプシド形成配列が異なるために、少なくとも2つの非ウイルス性RNA配列は異なっている。
好ましくは、この粒子の製造方法は、以下:
(i)少なくとも2つの目的の配列を含み、これら配列のそれぞれの上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
当該目的の配列が異なっており、かつ当該カプシド形成配列が同一であり、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
を細胞にコトランスフェクトし、そして
前記粒子を含むトランスフェクトされた細胞の上清を採取する、ステップ、
を含む。
あるいは、当該製造方法が第2の実施形態に係る粒子の生産に関する場合、本方法は、以下:
(i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、
(ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミド、並びに
(iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
を細胞にコトランスフェクトし、そして
前記粒子を含むトランスフェクトされた細胞の上清を採取する、ステップ、
を含む。
好ましくは、本発明に係る粒子を製造するための全ての方法は、国際特許出願第2013/014537号に記載された方法に従って行われる。
より具体的には、粒子を製造するためのこれらの方法は、無血清培地で培養されたプロデューサー細胞で行われ、かつ、酪酸ナトリウムによる誘導は行われない。
有利には、上清は数回、例えば3〜6回、特定の時間間隔で、例えばレトロウイルス粒子の半減期のオーダーの時間間隔で、回収される。典型的には、上清の採取は、4〜5回、6〜18時間、好ましくは8〜16時間、例えば8時間、12時間及び/又は16時間のオーダーの時間間隔で、行われる。好ましくは、この採取は、細胞の培地の交換後に行われ、この交換は好ましくはトランスフェクション後24時間で行われる。
本発明に係る粒子を製造するための方法はまた、上清が清澄化されるステップを含む。
好ましくは、上清の清澄化は遠心分離機によって行われる。
さらにより好ましくは、本発明に係る粒子を製造するこれらの方法はさらに、上清が濃縮及び/又は精製されるステップを含む。
好ましくは、濃縮及び精製は、遠心分離ユニットでの正面(frontal)限外濾過によって行われる。
有利には、上清は、1又は複数の追加の精製ステップを受ける。これら精製ステップは好ましくは、接線(tangential)限外濾過によって、及び/又は透析濾過によって行われる。さらにより好ましくは、上清は、接線限外濾過のステップに次いで、透析濾過のステップを受ける。
接線限外濾過は有利には、ポリスルホン中空繊維カートリッジを用いて行われる。
任意により、組成物は次に、イオン交換クロマトグラフィー、特に陰イオン交換クロマトグラフィーのステップを受けてもよい。次にこのクロマトグラフィーステップで得られた溶出液を回収し、次に中央遠心分離ユニットでの正面限外濾過によって再度濃縮する。そのような方法によって得られる組成物は、粗上清に対して、1%未満のDNA夾雑物及び1%未満のタンパク質夾雑物を含有する。
本発明はまた、本発明に係る粒子の製造方法のいずれか1つによって得ることができる組成物に関する。
典型的には、これら組成物は、粗上清に対して、30%未満のDNA夾雑物及び45%未満のタンパク質夾雑物を含有する。より具体的には、本発明に係る組成物は、粗上清に対して、30%未満のDNA夾雑物及び2%未満のタンパク質夾雑物を含有する。
任意により、本発明に係る組成物は、粗上清に対して、1%未満のDNA夾雑物及び1%未満のタンパク質夾雑物を含有する。
最後に、本発明は、本発明に係る粒子の使用、又は細胞に形質導入するための本発明に係る組成物の使用に関する。
本発明に係る粒子及び組成物の使用は、一時的に初代細胞及び不死化株を改変するために、初代細胞及び不死化株に形質導入するのに特に有利である。当該細胞は哺乳動物の細胞又は他の真核生物の細胞であってもよい。特に、これら細胞の形質導入はイン・ビボ、イン・ビトロ又はエクス・ビボで行われ得る。
本発明は、それぞれ代表する図面を参照して、例示によって与えられた以下の例に照らしてより良く理解されるであろう。
図Iは、結合ドメインをインテグラーゼ配列に挿入するためのレンチウイルスカプシド形成プラスミドp8.74の改変を示す図であり、このカプシド形成プラスミドは本発明に係るレンチウイルス粒子の生産に使用される; 図IIは、目的のRNA配列として、ルシフェラーゼ(図IIa)、蛍光レポーター(図IIb)又はCRE(図IIc)を有する発現プラスミド構築についての異なる図を提示し、これら発現プラスミドは本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子の生産に使用される; 図IIIは、MS2Coat結合ドメインをヌクレオカプシド配列に挿入するための、レンチウイルスカプシド形成プラスミドp8.74の改変(IIIa)、及びそれらから得られるプラスミド構築(IIIb)を示す図を提示し、このカプシド形成プラスミドは本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子の生産に使用される; 図IIIは、MS2Coat結合ドメインをヌクレオカプシド配列に挿入するための、レンチウイルスカプシド形成プラスミドp8.74の改変(IIIa)、及びそれらから得られるプラスミド構築(IIIb)を示す図を提示し、このカプシド形成プラスミドは本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子の生産に使用される; 図IVは、エンベローププラスミド構築の図である; 図Vは、目的の配列として、ルシフェラーゼ(図Va)、蛍光レポーター(図Vb)又はCRE(図Vc)を有する、組み込みレンチウイルス発現プラスミド構築の異なる図を提示する; 図VIは、カプシド形成プラスミドの構築の図であり、このカプシド形成プラスミドは組み込みレンチウイルスベクター(ILV)の生産に使用される; 図VIIは、カプシド形成プラスミドの構築の図であり、このカプシド形成プラスミドは組み込み欠損(integration-deficient)レンチウイルスベクター(IDLV)の生産に使用される; 図VIIIは、レンチウイルスベクター(ILV、IDLV)及び本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子によって形質導入された、HCT116細胞におけるZsGreenIについての発現動態を示す; 図IXは、レンチウイルスベクター(ILV、IDLV)及び本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子によって形質導入されたHCT116細胞、並びにルシフェラーゼ発現プラスミド(pLuc)によってトランスフェクトされたHCT116細胞における、ルシフェラーゼの発現動態を示す; 図Xは、ILVベクター及び本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子による包皮線維芽細胞の形質導入後の、ルシフェラーゼ発現の用量効果を示す; 図XIは、包皮線維芽細胞の形質導入に対する、本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子の組成物の純度(血清有り又は無しでの生産)の影響を示す; 図XIIは、HCT116細胞の形質導入に対する、本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子の組成物の純度(血清有り又は無しでの生産)の影響を示す; 図XIIIは、本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子及びILVベクターによる包皮線維芽細胞の形質導入時のBX795の存在の影響を示す; 図XIVは、本発明に係るMS2RLPレンチウイルス粒子及びILVベクターによるBX795細胞の形質導入時のBX795の存在の影響を示す; 図XV、XVI及びXVIIは、本発明に係るMS2RLP粒子の、精製されたか否かの懸濁液、並びにILVベクターの精製懸濁液の注入後の、マウスにおけるイン・ビボでの生物発光によるルシフェラーゼの発現動態を示し、図XVは所与の時間での各動物の写真を表し、図XVI及びXVIIは、それらの時間でのルシフェラーゼ発現の測定値を表すグラフである; 図XV、XVI及びXVIIは、本発明に係るMS2RLP粒子の、精製されたか否かの懸濁液、並びにILVベクターの精製懸濁液の注入後の、マウスにおけるイン・ビボでの生物発光によるルシフェラーゼの発現動態を示し、図XVは所与の時間での各動物の写真を表し、図XVI及びXVIIは、それらの時間でのルシフェラーゼ発現の測定値を表すグラフである; 図XV、XVI及びXVIIは、本発明に係るMS2RLP粒子の、精製されたか否かの懸濁液、並びにILVベクターの精製懸濁液の注入後の、マウスにおけるイン・ビボでの生物発光によるルシフェラーゼの発現動態を示し、図XVは所与の時間での各動物の写真を表し、図XVI及びXVIIは、それらの時間でのルシフェラーゼ発現の測定値を表すグラフである; 図XVIIIは、ILVベクター又は本発明に係るMS2RLP粒子で形質導入された、あるいはCreリコンビナーゼの発現を可能にするpCreプラスミドでトランスフェクトされた、HCT116−Lox−dsRed−Lox細胞における蛍光の消失を示す図である; 図XIXは、ILVベクター又は本発明に係るMS2RLP粒子による形質導入後の、あるいはpCreプラスミドでトランスフェクトされた、HCT116−Lox−dsRed−Lox細胞におけるCre DNAのコピー数の定量化を示す図である; 図XXは、本発明に係るMS2RLP粒子による、HCT116細胞におけるいくつかのRNA(RNA ZsGreenl+mCherry+mtBFP)の転移動態を示す; 図XXIは、本発明に係るMS2RLP粒子又はIDLVベクターによる、HCT116細胞におけるいくつかのRNA(RNA ZsGreenl+mCherry+mtBFP)の転移動態の比較を示す; 図XXIIは、ILV組み込みベクターによる、HCT116細胞におけるいくつかのRNA(RNA ZsGreenl+mCherry+mtBFP)の転移動態を示す; 図XXIIIは、トランスフェクション後48時間での、HCT116細胞におけるMS2(NC)−RLP−12X ZsGreenI粒子の生産のための方法の影響を示す; 図XXIVは、目的のRNA配列として、本発明に係る、2回反復したMS2ステム−ループモチーフを含む、MS2(NC)−RLP 2Xレンチウイルス粒子の生産のために使用されるルシフェラーゼを有する、発現プラスミドの図を提示する; 図XXVは、目的のRNA配列として、本発明に係る、6回反復したMS2ステム−ループモチーフを含む、MS2(NC)−RLP 6Xレンチウイルス粒子の生産のために使用されるルシフェラーゼを有する発現プラスミドの図を提示する; 図XXVIは、目的のRNA配列として、本発明に係る、12回反復したMS2ステム−ループモチーフを含む、MS2RLPレンチウイルス粒子の生産のために使用されるルシフェラーゼを有する、発現プラスミドの図を提示する; 図XXVIIは、10pg p24/細胞の用量で、本発明に係る、2回、6回又は12回反復したMS2ステム−ループモチーフを含む、MS2(NC)−RLP−Lucレンチウイルス粒子によって形質導入された、HCT116細胞におけるルシフェラーゼRNAの転移動態を示す; 図XXVIIIは、図Iに記載されたインテグラーゼ配列中に結合ドメインを挿入するために、p8.74レンチウイルスカプシド形成プラスミドの改変によって得られた本発明に係るMS2(IN)−RLPレンチウイルス粒子の生産に使用される、カプシド形成プラスミドの図を提示する; 図XXIXは、5pg p24/細胞の用量で、本発明に係る、2回、6回又は12回反復したMS2ステム−ループモチーフを含むMS2(IN)−RLP−Lucレンチウイルス粒子によって形質導入された、HCT116細胞におけるルシフェラーゼRNAの転移動態を示す; 図XXXは、目的のRNA配列として、本発明に係る、12回反復したPP7ステム−ループモチーフを含む、PP7RLPレンチウイルス粒子の生産のために使用されるルシフェラーゼを有する発現プラスミドの図を提示する; 図XXXIは、ヌクレオカプシド配列中にCoatPP7結合ドメインを挿入するための、p8.74レンチウイルスカプシド形成プラスミドの改変を示す図を提示する; 図XXXIIは、本発明に係るPP7(NC)−RLPレンチウイルス粒子の生産に使用されるカプシド形成プラスミドの図を提示する; 図XXXIIIは、HCT116細胞の形質導入に対する、本発明に係るPP7(NC)−RLP−Luc 12X粒子の用量効果を示す; 図XXXIVは、本発明に係るPP7(NC)−RLP 2X又はPP7(IN)−RLP 2X粒子の生産のための、ルシフェラーゼ(図XXXIVa)又は蛍光レポーター(図XXXIVb)のための発現カセットを含む、2回反復したPP7ステム−ループモチーフを有する発現プラスミドの図を提示する; 図XXXVは、本発明に係るPP7(NC)−RLP 6X又はPP7(IN)−RLP 6X粒子の生産のための、6回反復したPP7ステム−ループモチーフを有する、ルシフェラーゼのための発現プラスミドの図を提示する; 図XXXVIは、10pg p24/細胞の用量で、PP7ステム−ループモチーフが2回、6回又は12回反復される、PP7(NC)−RLP−Luc粒子によって形質導入されたHCT116細胞におけるルシフェラーゼRNAの転移動態を示す; 図XXXVIIは、インテグラーゼ配列中に結合ドメインを挿入するための、p8.74レンチウイルスカプシド形成プラスミドの改変の図を提示する; 図XXXVIIIは、図XXXVIIに示されたp8.74レンチウイルスカプシド形成プラスミドを改変することによって得られた、本発明に係るPP7(IN)−RLPレンチウイルス粒子の生産のために使用される、カプシド形成プラスミドの図を提示する; 図XXXIXは、2.8pg p24/細胞の用量で、本発明に係る、2回、6回又は12回反復されるPP7ステム−ループモチーフを含むPP7(IN)−RLP−Lucレンチウイルス粒子によって形質導入されたRNA HCT116細胞における、ルシフェラーゼの転移動態を示す;そして 図XLは、HCT116細胞内への、PP7(NC)−RLP 2X粒子による、ZsGreenl+mCherry+mtBFP RNAの転移を示す。
実施例1: MS2RLPレンチウイルス粒子の構築
I.装置及び方法
1.プラスミド構築
1.1 MS2RLPレンチウイルス粒子の生産のためのプラスミド
目的の配列のための発現プラスミド:発現プラスミドは、RNA安定化又はイントロン配列の有無に関わらず、プロモーター−目的の配列−ポリA発現カセットを有する(図II参照)。レンチウイルス粒子にmRNAを輸送するために、MS2 RNAのステム−ループモチーフの12の反復(ctagaaaacatgaggatcacccatgtctgcag、配列番号1)を、レポーター遺伝子の下流の発現カセット内に挿入した。使用されるプロモーターは、CMV(図IIa)又はEF1(図IIb及びIIc)のプロモーターであってもよいが、他のプロモーターが使用されてもよい。目的の配列は、レポータータンパク質、例えば天然のホタルルシフェラーゼ(図IIa)、緑色(ZsGreenI)、赤色(mCherry)又は青色(mtBFP)蛍光タンパク質(図IIb)をコードするDNA、あるいはタンパク質、例えばCREタンパク質(図IIc)をコードするcDNAであり得る。目的の配列はまた、shRNA、miRNA、sgRNA、LncRNAの配列又はcircRNAの配列であってもよい。
・カプシド形成プラスミド:レンチウイルス粒子を、第2のZnフィンガードメインの代わりに、及びそれに代えて、ヌクレオカプシドタンパク質内にバクテリオファージMS2のコートタンパク質配列を含むように改変した。MS2RLP粒子の生産のために使用された、p8.74カプシド形成プラスミド(図III)、構造的及び機能的タンパク質(Gag、Pol)をコードするキャリアを、図IIIaに示された戦略に従って改変する:このp8.74プラスミドを使用して、PCR構築によって、p8.74ΔZFヌクレオカプシドタンパク質の第2のジンクフィンガーを欠いたプラスミドを生成する。第2のジンクフィンガーは、HpaIクローニングによってファージMS2のコートタンパク質で置換され、p8.74ΔZF−MS2−Coatプラスミドを生成する。それによって図IIIbに示された構築が得られる。Polをコードする配列は、MS2RLPの機能を変更することなく、例えば逆転写酵素(RT)又はインテグラーゼ(IN)をコードする配列のような、いくつかの機能的エレメントにおいて欠失又は突然変異していてもよい。
・エンベローププラスミド(pENV):このプラスミドはエンベロープタンパク質をコードする遺伝子を運び、それは水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするVSVGであり得る(図IV)。
1.2 組み込みレンチウイルスベクターILVの生産のためのプラスミド
・目的の配列のための発現プラスミド:発現プラスミドは、プロモーター−目的の配列発現カセットを運ぶ(図V)。このプラスミドは、WPRE天然配列(ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節エレメント(Woodchuck Hepatitis Virus Posttranscriptional Regulatory Element)を意味するWPRE)又はcPPT/CTS配列のような、他のエレメントを含んでもよい。ウイルスの病原性は、導入遺伝子によるレトロウイルス複製に必要とされるウイルスゲノムの領域の置換によって除去される。
・カプシド形成プラスミド:p8.74、カプシド形成プラスミド(構造的及び機能的タンパク質(Gag、Pol)をコードする遺伝子のキャリアである)を、組み込みレンチウイルスベクターの生産に使用する(図VI)。
・エンベローププラスミド(pENV):このプラスミドは、MS2RLPレンチウイルス粒子の生産に使用されたエンベローププラスミドと同一である(図IV)。
1.3 組み込み欠損レンチウイルスベクターIDLV:突然変異体D64Lの生産のためのプラスミド
3のプラスミドは、カプシド形成プラスミドがインテグラーゼをコードするpol配列のD64L突然変異を含む以外は、ポイント1.2に記載したものと同一である(図VII)。単一アミノ酸上のこの突然変異は、組み込みの阻害を誘導する(Nightingaleら、2006及びApoloniaら、2007)。インテグラーゼ(IN)上でのD64L突然変異は、部位特異的突然変異誘発によってp8.74プラスミドに導入された。突然変異は配列決定によって確認した。
1.4 pLuc及びpCreプラスミド
これらの発現プラスミドは、対照のためにトランスフェクションに直接使用された、ILV及びIDLVベクターの生産のために使用されたものと同様である(pLucについて図Vb、及びpCreについて図Vc)。
2.バッチ生産
細胞へのプラスミドのトランスフェクション後に、上清を採取し、粗生成物で、又は国際特許出願第2013/014537号に記載の方法に従って濃縮/精製して、使用した。
2.1 レンチウイルスベクター及びレンチウイルス粒子の生産
5%CO2で湿潤雰囲気下、37℃で、1%ペニシリン/ストレプトマイシン及び1%ウルトラグルタミン(ultraglutamine)(PAA)で補充した、ダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium)(DMEM、Gibco、ペイズリー、UK)で培養した、HEK293T細胞(ATCC、CRL−11268)を用いて、10−スタックのCellSTACK(6360cm2、Corning)で、生産を行う。血清影響試験アッセイのために、DMEMを10%SVFで補充する。特に、酪酸ナトリウムによる誘導は行わない。各バッチについて(MS2RLP、ILV及びIDLV)、トランスフェクション混合物は、以下の3つのプラスミドから構成される:
―形成されるものが粒子(MS2RLP)であるかベクター(ILV、IDLV)であるかに応じて、上述の発現プラスミドの1つ、
―p8.74ΔZFCoat(MS2RLP)、p8.74(ILV)、又は位置D64L(IDLV)で突然変異したp8.74、並びに
―エンベロープVSV−Gを有するpENV。
リン酸カルシウムによる標準的なトランスフェクション後24時間、培養上清を新鮮な未補充DMEM培地で交換する。細胞を37℃/5%CO2でインキュベートする。培地の交換後に、上清を4回採取する(トランスフェクション後32時間、48時間、56時間及び72時間)。各回収物を、0.45μmフィルターで(Stericup、Millipore)精密ろ過する前に、5分間の3000gでの遠心分離によって清澄化する。次に全ての回収物をプールして、粗上清を構成する。
2.2 レンチウイルスベクター及びレンチウイルス粒子の濃縮及び精製
ベクター及び粒子を以下の2つの方法に従って濃縮及び精製する:
・方法P1は、遠心分離中央ユニットでの上清の正面限外濾過の実施を対象とする。
・P2方法は、上清の接線限外濾過、次に透析濾過の実施を対象とする。粗上清を、ポリスルホン中空繊維カートリッジの使用による接線限外濾過によって、濃縮及び精製する。上清を、DMEM又はTSSM緩衝液に対して連続モードで20ダイアボリューム(diavolumes)での透析濾過によって処理する。透析濾過後に、保持液を回収し、次に中央遠心分離ユニットでの正面限外濾過によって再度濃縮する。
3.滴定
3.1 qPCRによる機能性粒子の滴定
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を、10%SVF、100μg/mLのストレプトマイシン(Stretomycin)、100U/mLのペニシリン及び2mMのL−Glnで補充した、100μLのDMEM中の96−ウェルプレートに播種し、次に37℃/5%CO2に24時間インキュベートする。各ベクターについて、並びに内部キャリブレーション参照について6連希釈を行う。細胞を、Polybrene(登録商標)8μg/mL(Sigma)の存在下で連続希釈によって形質導入し、次に、37℃/5%CO2で3日間インキュベートする。試料の各シリーズについて、1つのウェルの非形質導入細胞を対照として加える。細胞を次にトリプシン処理し、Nucleospin tissue gDNA抽出キット(Macherey-Nagel)を用いてゲノムDNAの抽出後に、力価(形質導入ユニット(Transduction Unit)/mL)をqPCRによって決定する。qPCRによって得られた力価(TU/mL)を、その力価がFACSによって予め決定された内部キャリブレーション参照によって正規化する。
3.2 P24 Elisa試験による物理的粒子の量子化
HIV−1 p24 ELISAキット(Perkin Elmer)を用いて推奨に従って、ウイルス上清中にp24カプシドタンパク質を直接検出する。捕捉されたp24タンパク質をビオチン化ポリクローナル抗体と複合体化し、次にストレプトアビジン−HRPペルオキシダーゼコンジュゲートによって検出する。得られた複合体を、捕捉されたp24の量に直接比例する黄色の発色を生じる基質オルト−フェニレンジアミン−HCl(OPD)とのインキュベーション後に、分光光度法によって検出する。各ウェルの吸光度を、マイクロプレートリーダーSynergy H1 Hybrid(Biotek)を用いて定量化し、p24タンパク質キャリブレーション参照範囲の吸光度に対して較正する。mL当たりの物理的粒子で発現されたウイルス力価を、1pgのp24タンパク質が104個の物理的粒子に対応することを知って得られたp24タンパク質濃縮物から計算する。
4.モノ形質導入(Monotransduction)
本実施例は、レンチウイルスベクター又は上記で生産されたレンチウイルス粒子によるモノ形質導入のための条件の開発に関する。
5.ZsGreenIについての発現動態
24−ウェルプレート(Corning)に25000細胞/cm2で前日に播種したHCT116細胞を、8μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で100000PP/細胞に形質導入する。形質導入後8時間及び24時間で、細胞をトリプシン処理し、フローサイトメトリーによって分析して、蛍光細胞のパーセンテージを測定する。各アッセイを三連で実施する。
6.ルシフェラーゼについての発現動態
6.1 HCT116細胞
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を6又は24−ウェルプレートに播種し、37℃/5%CO2で24時間インキュベートする。ILV若しくはIDLVベクター又はMS2RLP粒子による形質導入を、4μg/mLのPolybreneの存在下で行う。形質導入上清を4時間後に除去し、新鮮な補充した増殖培地で置き換える。形質導入後4時間〜24時間で、細胞を採取し、供給者の推奨に従ってキットOneGloルシフェラーゼアッセイ(Promega)を使用して、及びSynergy H1 Hybridマイクロプレートリーダー(Biotek)を使用して、ルシフェラーゼの発現を分析する。この試験は三連で実施される。並行して、HCT116細胞をpLucプラスミドでトランスフェクトする。このために、50000個のHCT116細胞を、PEI PRO(登録商標)(Polyplus Transfection)を用いて、2.6μgのpLucプラスミドでトランスフェクトする。
6.2 包皮線維芽細胞
6−ウェルプレート(Corning)中に10,000細胞/cm2で前日に播種した包皮線維芽細胞を、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で形質導入する。細胞を、MS2RLP−Lucにより200000及び500000PP/細胞に、又はLuc組み込みレンチウイルスベクターによりMOI5で、形質導入した。
MS2RLP−Lucによって形質導入された細胞を形質導入後8時間でトリプシン処理し、不透明な黒底96−ウェルプレートの100μLの完全培地中に移す。ILV Lucによって形質導入された細胞を形質導入後24時間でトリプシン処理し、不透明な黒底96−ウェルプレートの100μLの完全培地中に移す。ルミノメーターで読み取る3分前に、100μLの試薬One Gloルシフェラーゼ(Promega)をウェル毎に添加して、分析する。
6.3マウスにおいて
イン・ビボでの生物発光によるルシフェラーゼについての発現動態測定を行った。
3つのグループのBalb/c雄マウス:精製したrLV−EF1−Luc組み込み型レンチウイルスの懸濁液を受けた第1のグループ(n=2)、P2方法に従って生産されたMS2RLP−Luc粒子の懸濁液を受けた第2のグループ(n=4)、及び方法P1に従って生産されたMS2RLP−Luc粒子の懸濁液を受けた最後のグループ(n=4)、を比較した。非注入動物は、バックグラウンドノイズを決定するための陰性対照としての役割を果たした。
全身注射後5時間〜24時間(図XV A)、及び48時間〜168時間(図XV B)で測定を実施する。ルシフェラーゼの発現の各測定を、Andorカメラ及びSolisイメージングソフトウェアを用いて、300mg/kgのD−ルシフェリン(Promega)の腹腔内注射後15分で行った。捕捉時間は5分であり、得られた画像を処理してImageJソフトウェアで正規化した。図XVは、所与の時間での各動物の画像を示す。グラフ(図XVI及びXVII)は、これらの時間での相対発光単位(RLU)におけるルシフェラーゼ発現の測定値を表す。
7.形質導入のための粒子の純度の影響
7.1 包皮線維芽細胞
24−ウェルCellBind(Corning)中に10000細胞/cm2で前日に播種した包皮線維芽細胞を、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で形質導入する。細胞を、2種類の品質の上清:血清の存在下で生産され、次にP2方法で得られたバッチ、に対して、血清を含まずに生産され、次にP2方法で得られたバッチ、を用いて、500000PP/細胞で形質導入した。形質導入後8時間に、細胞をトリプシン処理し、不透明な黒底96−ウェルプレートの100μLの完全培地中に移す。ルミノメーターでの読み取りの3分前に、100μLの試薬One Gloルシフェラーゼ(Promega)をウェル毎に添加して、分析する。
7.2 HCT116細胞
24−ウェルCellBind(Corning)中に25000細胞/cm2で前日に播種した細胞を、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で形質導入する。細胞を、2種類の品質の上清:血清の存在下で生産され、次にP1方法で得られたバッチ、に対して、血清を含まずに生産され、次にP1方法で得られたバッチ、を用いて、100000PP/細胞で形質導入した。形質導入後8時間に、細胞をトリプシン処理し、不透明な黒底96−ウェルプレートの100μLの完全培地中に移す。ルミノメーターでの読み取りの3分前に、100μLの試薬One Gloルシフェラーゼ(Promega)をウェル毎に添加して、分析する。
8.BX795の影響
8.1 包皮線維芽細胞
6−ウェルCellBind(Corning)中に10,000細胞/cm2で前日に播種した包皮線維芽細胞を、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で形質導入する。細胞を、MS2RLP粒子について500000PP/細胞、及びILVについてMOI 5に形質導入した。形質導入後8時間で、細胞をトリプシン処理し、不透明な黒底96−ウェルプレートの100μLの完全培地中に移す。ルミノメーターでの読み取りの3分前に、100μLの試薬One Gloルシフェラーゼ(Promega)をウェル毎に添加して、分析する。
8.2 HCT116細胞
6−ウェルCellBind(Corning)中に25,000細胞/cm2で前日に播種したHCT116細胞を、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で形質導入する。細胞を、MS2RLPについて100000PP/細胞、及びILVについてMOI 5に形質導入した。形質導入後8時間で、細胞をトリプシン処理し、不透明な黒底96−ウェルプレートの100μLの完全培地中に移す。ルミノメーターでの読み取りの3分前に、100μLの試薬One Gloルシフェラーゼ(Promega)をウェル毎に添加して、分析する。
9.CREリコンビナーゼのイン・ビトロ発現
第1のフェーズでは、HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を、4μg/mLのPolybreneの存在下でMOI20で、ILV−EF1−Lox−dsRed−Loxレンチウイルスベクターによって形質導入する。6日後、このポリクローナル集団を、ウェル当たり0.5細胞の比率で96−ウェルプレートに細胞を播種することによる限界希釈を用いてクローニングする。HCT116−lox−dsRed−lox−clone 14モノクローナル株を、dsRedの発現レベルに基づいて、サイトメトリーによって選択した(MACS Quant VYB、Miltenyi)。
第2のフェーズでは、ポリクローナル及びモノクローナル細胞株を、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で、MOI 5でのILV−Creベクター、又は25物理的粒子(Physical Particles)(PP)/細胞の用量でのMS2RLP−Cre粒子により、形質導入した。
MS2RLP−Cre粒子により、又はILV−Creベクターにより形質導入されたHCT116−Lox−dsRed−Loxモノクローナル及びポリクローナル細胞を、37℃/5%CO2で14日間インキュベートした。形質導入後14日に、dsRedの発現をフローサイトメトリーにより分析する。非形質導入細胞(NT)は対照の役割を果たす。このアッセイは三連で実施される。並行して、HCT116−Lox−dsRed−Loxモノクローナル及びポリクローナル細胞をpCreプラスミドによってトランスフェクトした。このために、50000 HCT116−Lox−dsRed−Lox細胞を、PEI PRO(登録商標)(Polyplus Transfection)を用いて、2.6μgのpCreプラスミドでトランスフェクトする。
ILV−Creベクターにより、又はMS2RLP−Cre粒子により形質導入されたか、あるいはpCREプラスミドによりトランスフェクトされた、HCT116−Lox−dsRed−Lox細胞からのDNAの抽出後に、細胞内に組み込まれたコピーの数を、Creリコンビナーゼの短い配列:
gcatttctggggattgcttataacaccctgttacgtatagccgaaattgccaggatcagggttaaagatatctcacgtactgacggtgggagaat(配列番号2)
以下の対のqPCRオリゴヌクレオチドを有する:
Q−CRE−F: 5’− GCATTTCTGGGGATTGCTTA−3’(配列番号3)
Q−CRE−R: 5’− ATTCTCCCACCGTCAGTACG−3’(配列番号4)、
を検出することによって、qPCRにより測定する。
II.結果
1.レンチウイルス粒子生産レベル
第1のアッセイは、MS2RLP粒子及びIDLV又はILVベクターのそれぞれの生産レベルを比較することからなる。各タイプの粒子のバッチを生産し、粒子の力価をP24 Elisa試験によって測定した。結果を以下の表1に示す:
これらの結果は、接線限外濾過の同一技術によって濃縮された後に、3つのタイプの粒子が同等の力価(PP/ml +/−)を示すことを示している。それゆえ、カプシド形成の改変又はインテグラーゼの突然変異は、レンチウイルス粒子の生産不足につながらない。
2.標的細胞における発現動態
試験の第1シリーズは、長い半減期を特徴とする緑色蛍光タンパク質(ZsGreenI)をコードするシングルタイプのRNAを運ぶMS2RLP粒子を用いて行われた。MS2RLP粒子により得られた結果を図VIIIに提示し、RNAの転移が(形質導入後8時間のように)早期に検出されることを示している。得られた結果は、MS2RLPレンチウイルス粒子、あるいはILV又はIDLV−D64Lレンチウイルスベクターによって24時間で、同程度のパーセンテージの陽性HCT116細胞を示す。陽性細胞のパーセンテージは、MS2RLP粒子について8時間の時点で、ただしILV及びIDLV−D64Lベクターについては24時間の時点で検出可能である。したがって、これらMS2RLP粒子は機能的であり、コーディング配列を細胞集団内に導入するためのILV又はIDLV−D64Lの能力と同等の能力を示す。
組み込みレンチウイルスシステムの場合、RNAはRTによってレトロ転写(retrotranscribed)される。次に、宿主細胞ゲノムへのその組み込みの前に、cDNAが核内に移行される。このステップ以後にのみ、導入遺伝子の転写、次に翻訳が行われる。非組み込みレンチウイルスシステム(IN上の突然変異)の場合、RNAはRTによってレトロ転写される。次に、cDNAが核内に移行された後に、RNAに転写され、次にタンパク質として翻訳される。
これらすべての中間ステップが存在しないために、MS2RLP粒子のみが、導入遺伝子の早期発現が可能である。送達されたRNAは、細胞機構によって直接タンパク質として翻訳される。
試験の第2のシリーズは、短い半減期を特徴とするルシフェラーゼ(Luc)をコードするシングルタイプのRNAを運ぶMS2RLP粒子を用いて行われた。MS2RLP粒子により得られた結果を図IXに提示し、ルシフェラーゼの最適活性が早期に検出されることを示している。
ルシフェラーゼの発現は一過性であり、それは8時間〜24時間に次第に減少した。対照的に、蛍光の発現は検出可能なままであるか、又はさらにこのタイプの動態にわたって安定なままである。これらの結果は、使用されたレポータータンパク質の半減期を考慮しなければならない。レポーター遺伝子の検出がこの半減期に比例していることは明らかである。半減期が長いほど、タンパク質に関連する活性は長くなる。
図Xにおいて、ルシフェラーゼ発現強度が形質導入に使用されるPP/細胞比に応じて変化することを観察することも可能である。この用量効果は、特に包皮線維芽細胞において示されている。
したがって、生物学的活性をもたらすことができる有意なレベルの発現を誘導するために、形質導入する細胞に適用するためのMS2RLP粒子の高用量を達成できることが重要である。粒子の濃度は成功のための重要な因子であると考えられる。包皮線維芽細胞において、高用量、すなわち500000PP/細胞での粒子によって誘導されたルシフェラーゼの発現は、5の感染多重度(MOI)で従来の組み込みレンチウイルスベクターにより得られた発現と同等である。MS2RLP粒子によるHCT116の形質導入のための最適用量の決定を、50000、100000及び200000PP/細胞の用量を試験することによって、包皮線維芽細胞と同一の条件下で行った。選択された用量は、最良のルシフェラーゼRNA転移が得られる、100000PP/細胞である。結果は、形質導入方法が標的細胞の許容性に応じて適合されなければならないことを示している。
これらの結果を、注入後5時間でルシフェラーゼ発現の検出を示すMS2RLP−Luc粒子のイン・ビボ注入のアッセイによって確認する。
3.形質導入効果に対する、MS2RLP粒子の懸濁液の生産及び純度の影響
標的細胞タイプに従って、運ばれたRNAを発現する多数の細胞を得るために、粒子の用量を増加できることが重要である。国際特許出願第2013/014537号に示されたように、精製された粒子を用いて標的細胞の生存率に影響することなく粒子の用量を増加することが可能である。実際のところ、レンチウイルス粒子のバッチの最終純度は、ウシ胎児血清(FCS)の存在によって影響を受ける。
ルシフェラーゼ発現に対するMS2RLP粒子の懸濁液の純度の影響を評価するために、本発明者らは、以下の2つのタイプの上清バッチの純度の関数としてルシフェラーゼ発現を比較した:
―血清を用いて生産したMS2RLP粒子から濃縮した上清、
―血清を含まずに生産したMS2RLP粒子から濃縮した上清。
この試験は、HCT116許容不死化細胞(図XII)、及び、より許容性でなく、かつ繊細な初代細胞、包皮線維芽細胞(図XI)の両方に対して行った。
得られた結果は、バッチの純度が、高用量での繊細な初代細胞の形質導入の効果に高い影響を有することを示す。500000PP/細胞において、ルシフェラーゼの活性は血清を含まないバッチにより約80%増加しているので、純度の影響は多大である(図XI)。FCSの存在下では、対照的に、発光発現が減少している。
非常に耐性のHCT116不死化細胞に対して、純度の影響はルシフェラーゼの活性について検出できない(図XII)。対照的に、血清の存在下で生産されたバッチは、血清を含まずに生産されたバッチよりも非常に弱い再現性を示す、不均一な結果を示す。それゆえ、この結果は、血清の非存在下で粒子のバッチを生産する選択を正当化する。
これらアッセイは、細胞及び組織レベルで表現型の誘導と適合する高レベルの発現を得るために、これらレンチウイルス粒子を濃縮する必要性を示し、さらに、遺伝子転移の有効性に対するこれらバッチの純度の影響を示している。
4.MS2RLP粒子による遺伝子転移のための最適条件の同定
RNA転移の有効性を高めるために、ナチュラルキラーNK細胞の形質導入有効性を高める、Sutluら(2012)によって得られた結果を置き換えた。より具体的には、Toll様受容体(TLR)及び/又はRIG−I様受容体(RLR)に基づく抗ウイルス応答が、特定の細胞におけるRNA転移の有効性を制限し得る、という仮説を立てた。この仮説を試験するために、MS2RLP粒子を細胞に接触させて配置する間に、小さなシグナル伝達分子のTLR及びRLRの阻害剤を使用した。BX795分子はBK1/IKKε複合体の阻害剤であり、それはRIG−I、MDA−5、及びTLR3のシグナル伝達経路における共通のメディエーターとして作用する。
6μMの濃度でのBX795分子の使用は、HCT116細胞(図XIV)及び包皮線維芽細胞(図XIII)の形質導入の有効性をかなり高める。観察時間(MS2RLP粒子について8時間、ILVについて24時間)は、各粒子の機能を考慮する(図VIII及びIX)。包皮線維芽細胞におけるようにHCT116細胞においてMS2RLP粒子とBX795の使用との間に相乗効果を観察することができるが、一方でBX795はこれら2つの細胞タイプにおいて組み込みレンチウイルスベクターILVに負の影響を誘導する。この影響は、これら2つのタイプの粒子によって送達されるRNA分子の数の差につながり得る。
5.イン・ビボでのルシフェラーゼMS2RLP粒子による遺伝子転移の研究
MS2RLP−Luc粒子のイン・ビボでの注入は、全身注入した様々なマウス器官における導入遺伝子、本件の場合はルシフェラーゼの、発現動態を明らかにすることを対象とする。精製したILV−EF1−Luc組み込みベクターの懸濁液を陽性対照として使用する。測定を注入後5時間及び7日までの時点で行う。静脈内投与は、注入された懸濁液の希釈、従って、考慮すべき生物発光シグナルの分散を引き起こす。それゆえ、全身のシグナルの分布を考慮するために、分析は動物全体に対して行う。血清の存在下で方法P1に従って生産されたMS2RLP−Luc粒子の懸濁液、及びP2方法に従って精製したMS2RLP−Luc粒子の懸濁液を試験する。精製がより低い血清の存在下でのp2方法に従ったMS2RLP−Luc粒子の懸濁液の注入は、サンプリング及び注入の両方に困難をもたらした。実際のところ、血清の存在下でP1方法によって得られたMS2RLP−Luc粒子のこの懸濁液は、高い粘度の褐色懸濁液を特徴とし、イン・ビボ注入に使用される29G針でのサンプリングが特に困難である。この困難は、懸濁液の尾静脈への送達時に発生する。血清の存在下でP1方法によって得られたMS2RLP−Luc粒子の懸濁液の使用は、動物の尾部領域に(すなわち注入部位に)局在するようになり、かつ動物の全身循環を通過しない、粒子の貧しい投与をもたらした(図XV A)、H5及びH8時間のグループ「血清の存在下でP1方法に従って生産されたMS2RLP−Luc」)。それゆえ、血清の存在下でP1方法によって得られたMS2RLP−Luc粒子の懸濁液は、イン・ビボ研究には使用することができない。
MS2RLP−Luc粒子の精製懸濁液の通常投与は、注入後5時間で818ULRのルシフェラーゼ発現を引き起こすことが可能であった。このシグナルは8時間の時点でまだ見られるが、その後の時点で消失する(図XV A、XVI及びXVII)、「精製されたMS2RLP−Luc」グループ)。生物発光シグナルは主に肝臓及び脾臓に見られる(図XV A)、「精製されたMS2RLP−Luc」グループ)。比較すると、5時間で、これらの短時間では逆転写及び組み込み不完全であるため、ILV−EF1−Luc組み込みウイルスベクターの精製懸濁液を受けた動物で測定された輝度は有意ではない。対照的に、初期段階で(注入後5時間)、MS2RLP−Luc粒子の精製懸濁液で得られたシグナルは有意であり、ILV−EF1−Luc組み込みウイルスベクターの精製懸濁液で得られたシグナルよりも2倍高い発現レベルを達成する。5時間後に、MS2RLP−Luc粒子の精製懸濁液は、168時間後のILV−EF1−Luc組み込みウイルスベクターの精製懸濁液のものと同等の発現レベルを達成する(図XV B及びXVI)グループ「精製したILV−EF1−Luc」。MS2RLP−Luc粒子の精製懸濁液は、レンチウイルス形質導入組み込みメカニズムから得られる発現レベルと同等の、イン・ビボでの最適化された一過性発現を得ることを可能にする。細胞のゲノムへの導入遺伝子の非組み込みのために、発現は一過性である。したがって濃縮/精製の方法は、イン・ビボ注入後に有効なMS2RLP粒子の懸濁液を得ることを可能にする。
異なる粒子の機能性の比較
HCT116−Lox−dsRed−Lox細胞を、前もって、以下の配列:EF1−Lox−DsRed−Lox、を有するレンチウイルスベクターを組み込むことによる形質導入によって、生成した。ポリクローナル蛍光株を得た後に、モノクローナル株を限界希釈によって得た。組み込まれたLox−DsRed−Lox配列のコピー数は、ポリクローナル及びモノクローナル株におけるqPCRによって定量化されることに留意すべきである。組み込まれたコピー数は、平均でポリクローナル株について6、及びモノクローナル株について13コピーである。
これら2つの株を、Creリコンビナーゼ酵素をコードする配列を運ぶMS2RLP粒子によって形質導入した。並行して、これらHCT116−Lox−dsRed−Lox細胞を、同一のCre配列を運ぶILVレンチウイルスベクターによって形質導入した。
MS2RLP−Cre粒子、ILV−Creベクターによって形質導入された、HCT116−Lox−dsRed−Loxモノクローナル及びポリクローナル細胞を、サイトメーター分析の前に、37℃/5%CO2で14日間インキュベートした。フローサイトメトリーによる蛍光細胞のパーセンテージの定量化の結果を、図XVIIIに示す。結果は、MS2RLP−Cre粒子と接触して配置されたポリクローナル及びモノクローナル集団内で、蛍光が実質的に消失したことを示している。実際のところ、蛍光細胞のパーセンテージは、100%から10%未満まで推移した。結果は、ILV−Cre組み込みベクター(15%減少)で、並びにプラスミドのトランスフェクションの条件(減少無し)において、より効果的でなかった。
MS2RLP−Cre粒子により、ILV−Creベクターにより、又はpCreプラスミドによって、HCT116細胞中にCREリコンビナーゼをコードする核酸の転移後の組み込みイベントを検証した。そのために、本発明者らは、ILVベクター、MS2RLP粒子又はCREタンパク質をコードするプラスミドと接触して配置されたHCT116−Lox−dsRed−Lox細胞において、異なるタイプの粒子及びプラスミドによって運ばれたゲノムの残存コピー数を定量化した。そのために、野生型及び改変されたHCT116細胞のDNAの全体を、形質導入の6日及び14日後に調製し、CREリコンビナーゼをコードするDNAをqPCRによって測定した。
図XIXに示された結果は、組み込みレンチウイルスベクターによる組み込みイベントの数が、6日目で細胞当たり4コピーであることを示している。この数は使用した感染多重度(MOI)と一致している。トランスフェクション対照は、細胞中に存在するプラスミドの検出に対応する、6日目での多数のDNAコピーを示し、次に、標的細胞のゲノムへのプラスミドの組み込みが存在しないために、14日目でCreDNAのコピーの完全な消失を示す。
MS2RLP粒子では、組み込みイベントは検出されていない。実際のところ、発現は逆転写酵素又はLTR末端に依存しないので、これら粒子は標的細胞の内側にRNAを送達し、当該RNAは直接タンパク質に翻訳されるか、又は細胞の核へとタンパク質によって取り込まれるかのいずれかであり、かつ、DNA種を生成しない。
実施例2:MS2RLP粒子での単一形質導入によるいくつかの異なるRNAの転移
I.装置及び方法
1.モノ−及びトリ−形質導入
本実施例は、単一タンパク質(ZsGreenI、mCherry又はmtBFP)の発現を可能にするシングルタイプのRNAの転移、又はいくつかの異なるタンパク質(ZsGreenI+mCherry+mtBFP)の発現を可能にするいくつかのタイプのRNAの転移のいずれかを可能にする、MS2RLP粒子又はIDLVベクターを用いて行う。
MS2RLP粒子及び非組み込みレンチウイルスベクターIDLVを、以下の条件で生産する:
―カプシド形成及びエンベローププラスミドに加えて、(実施例1に記載のように)ZsGreenI、又はmCherry、又はmtBFPのいずれかをコードする単一発現プラスミドによる、HEK293T細胞のトランスフェクションによって、粒子を生産する、
―カプシド形成及びエンベローププラスミドに加えて、単一発現プラスミドでの粒子生産に使用される発現プラスミドの総量と同等の、発現プラスミドの総量のために、等モル量で加えた、ZsGreenI、mCherry及びmtBFPをそれぞれコードする3つの発現プラスミドによる、HEK293T細胞のトランスフェクションによって、粒子を生産する。
HCT116粒子を、以下のいずれかにより、MS2RLP粒子によって形質導入した:
―独立してMS2RLP粒子ZsGreenI、mCherry又はmtBFPの3タイプでの形質導入により、
―ZsGreenI、mCherry及びmtBFPを同時にコードする3つの発現プラスミドを用いて生産された粒子でのモノ−形質導入により。
並行して、HCT116細胞を、以下のいずれかにより、IDLVベクターによって形質導入する:
―独立してIDLVベクターZsGreenI、mCherry又はmtBFPの3つのタイプでの形質導入により、
―同時にZsGreenI、mCherry及びmtBFPをコードする3つの発現プラスミドを用いて生産されたIDLVベクターでのモノ−形質導入により。
蛍光細胞のパーセンテージをフローサイトメトリーによって定量化した。
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を96−ウェルプレートに播種し、37℃/5%CO2で24時間インキュベートする。MS2RLP粒子又はIDLVベクターによる形質導入を、4μg/mLのPolybreneの存在下で行う。形質導入後異なる時点(8時間、24時間及び48時間)で、細胞を採取し、ZsGreenI、mCherry及びmtBFPを発現する細胞のパーセンテージをサイトメトリー(Macs Quant VYB、Miltenyi Biotec)によって定量化する。細胞防御機構阻害剤である、BX795(InvivoGen)を、6μMの濃度で使用する。各アッセイを三連で行う。
II.結果
1.MS2RLP粒子での単一形質導入におけるいくつかの異なるRNAを転移する能力
以下のアッセイの目的は、いくつかの異なるRNAを標的細胞に転移させるMS2RLP粒子の能力を実証し、従って標的細胞に対する形質導入の数の削減を可能にすることである。したがって、RNA種ごとに1つの形質導入を行うようにさせるよりもむしろ、単一形質導入でいくつかの異なるRNAを転移させることを可能にする。このために、本発明者らは、実施例1で定義した最適条件下でMS2RLP粒子の3つの精製バッチを生成した、すなわち国際特許出願第2013/014537号に記載の方法に従って血清を含まずに生産した精製バッチを生成した。MS2RLP粒子の生産フェーズにおいて、いくつかの異なるタイプのRNAを含むMS2RLP粒子のバッチを得るために、カプシド形成及びエンベローププラスミドと共に、蛍光レポーターをコードする3つのタイプのプラスミドを等モル量で同時に使用した(ZsGreenI、mCherry及びmtBFP)。次に、HCT116細胞をBX795の存在下で形質導入し、異なるRNAの転移を形質導入後8時間、24時間及び48時間で観察する。
図XXは、2つの異なる用量(100000PP/細胞及び300000PP/細胞)でのMS2RLP粒子によるHCT116細胞の単一形質導入後の、あるいは、300000PP/細胞の最終用量での実施例1に従って生産されたZsGreenI又はmCherry又はmtBFPを発現するMS2RLP粒子の3つ同時の形質導入後の、緑色、赤色及び青色のトリ−蛍光(tri-fluorescent)細胞の割合を示す。
8時間で単一蛍光又は発光タンパク質の発現を検出することが可能であることを示す実施例1の結果とは対照的に、100000PP/細胞の用量で、形質導入後8時間での3つの蛍光の発現は検出できない。しかしながら、48%の細胞が、形質導入後24時間でトリ−蛍光性である。このトリ−蛍光細胞の割合は増加し、形質導入後48時間で60%に達する。したがって、結果は、MS2RLP粒子が標的細胞の単一形質導入で少なくとも3タイプのRNAを輸送及び転移させることができることを示している。
MS2RLP粒子の用量の増加は、特に形質導入後48時間で、トリ−蛍光細胞(図XX、300000PP/細胞)の数の減少につながることが観察されているので、細胞当たりの粒子の最適用量の決定は重要である。正確には、300000PP/細胞でのトリ−蛍光細胞の割合が形質導入後8時間で、100000PP/細胞よりもわずかに多いが(5%のトリ−蛍光細胞)、トリ−蛍光細胞の割合は、形質導入後24時間で48%から40%のトリ−蛍光細胞へと減少し始める。この使用された2つの用量の間での転移有効性の違いは全て、形質導入後48時間でより大きい:実際のところ、100000PP/細胞の用量について60%のトリ−蛍光細胞に対するように、43%のトリ−蛍光細胞が300000PP/細胞の用量について観察される。
並行して、実施例1に従って個々に生産されたMS2RLP粒子のバッチでのHCT116細胞の3つ同時の形質導入を行った。使用された用量は各タイプの蛍光について100000PP/細胞、すなわち300000PP/細胞の総量である。結果は、1つのRNA種のみを運ぶ粒子の3つ同時の形質導入によって得られたトリ−蛍光細胞のパーセンテージが、3種のRNAを運ぶ粒子による単一形質導入によって誘導されたものよりも小さいことを示す。実際のところ、わずか7%のトリ−蛍光細胞が形質導入後8時間で検出され、次に形質導入後24時間で20%のトリ−蛍光細胞、すなわち、100000PP/細胞での単一形質導入により得られたレベルのわずか42%、及び300000PP/細胞での単一形質導入により得られたレベルの50%;そして最後に、形質導入後48時間で23%のトリ−蛍光細胞、すなわち100000PP/細胞での単一形質導入により得られたパーセンテージの38%、及び300000PP/細胞での単一形質導入により得られたパーセンテージの54%、が検出される。結論として、トリ−形質導入は、3つ同時の形質導入によって得られたパーセンテージと同じくらい高い、三色(tri-colored)細胞のパーセンテージを得ることができない。
MS2RLP粒子の同一のバッチの単一形質導入における異なるタイプのRNAの転移能力の発覚は、標的細胞へのこれら異なるRNAの同時の転移に対する著しい進歩を表す。このMS2RLP粒子の新たな特性は、実行する形質導入の数の最適化を直接もたらし、非常に多数の形質導入によって、並びに非常に多量の粒子と接触して細胞を配置することの両方によって、標的細胞の生存率を低下させないことを可能にする。
2.IDLVベクターとの比較
上記ポイント1と同一のアッセイを、並行して別のタイプの粒子:インテグラーゼコーディング配列(IDLV)上の位置64における突然変異による組み込み欠損である、ウイルスベクター、で再現した。
図XXIは、300000PP/細胞の総用量で実施例1に従って生産されたZsGreenI又はmCherry又はmtBFPを発現するIDLVベクターによるHCT116細胞の3つの形質導入との比較での、3発現プラスミドZsGreenI、mCherry及びmtBFPで生産されたMS2RLP粒子によるHCT116細胞の単一形質導入後の、緑色、赤色及び青色のトリ−蛍光細胞の割合を示す。
MS2RLP粒子について使用された用量と同一の用量で、単一形質導入を行うことを可能にするために、IDLVベクターをMS2RLP粒子と同一の条件で生産する。100000PP/細胞の用量で単一形質導入後24時間で、トリ−蛍光細胞の割合は、MS2RLP粒子によって得られた割合と比較して、IDLVベクターの使用の場合にわずかに大きい(それぞれ56%及び48%)。この傾向は、100000PP/細胞の用量で単一形質導入後48時間で確認される(それぞれ80%及び60%)。
形質導入後24時間で、IDLVベクターによるHCT116細胞の単一形質導入は、IDLVベクターによるトリ−形質導入後に得られたものと同等の三色細胞のパーセンテージをもたらす。この傾向は、2つの形質導入方法間で最小の差異を有して、形質導入後48時間で安定なままである(トリ−形質導入について71%に対して、単一形質導入について81%)。したがって、MS2RLP粒子で得られた結果に反して、3発現プラスミドで生産されたIDLVベクターは、トリ−形質導入と比較して、それらの形質導入の時点で三色細胞のパーセンテージの顕著な増加を可能にしない。MS2RLP粒子のこの利点はおそらく、IDLV又はILVよりも多くのRNA分子をカプシド形成するそれらの能力によって説明される(厳密には2分子のみをカプシド形成する)。したがって、いくつかのレンチウイルス粒子による同一細胞の形質導入を必要としないので、3の異なる導入遺伝子の発現は促進される。
また、形質導入後8時間でのトリ−蛍光細胞のパーセンテージは、3つの形質導入の場合又はモノ−形質導入の場合の300000PP/細胞でのIDLVベクターにより唯一検出可能であることに留意されたい。対照的に、300000PP/細胞では、MS2RLP粒子は、形質導入後8時間でトリ−蛍光細胞が検出されることを可能にする(図XX)。
IDLVベクターによる3つのモノ−形質導入の場合、トリ−蛍光細胞の割合は、100000PP/細胞でのMS2RLP粒子の単一形質導入の場合よりも(それぞれ24時間及び48時間のトリ−蛍光細胞)、3つの形質導入後24時間及び48時間でわずかに大きい(それぞれ60%及び70%のトリ−蛍光細胞)。この転移の差は、MS2RLP粒子についての最適用量よりも3倍大きい、IDLVベクターに使用される用量について約20%であることに留意することが重要である。
さらに、IDLV粒子は、組み込み欠損ではあるが、標的細胞のゲノムにおける残基組み込み(residual integrations)を避けることができない(Nightingaleら、2006及びApoloniaら、2007)。これにより、残基組み込みイベントの確率は、使用されるIDLV粒子の用量と共に増加する。それゆえ、MS2RLP粒子の使用は、それらの性質により、どの組み込みが使用されても、残基組み込みが完全に存在しないことによってこの制約を避けることはできない。
3.ILVベクターとの比較
図XX及びXXIIは、トリ−形質導入、対、単一形質導入の定量的影響を確認することを可能にする条件(非飽和条件)における、2つのウイルスRNA分子のカプシド形成の特徴である、MS2RLP粒子及びILVベクターについての形質導入プロファイルを示す。
ILVベクターによるHCT116細胞の形質導入、形質導入後24時間での観察(図XXII)
異なる蛍光タンパク質をそれぞれコードする異なるベクターのバッチの使用を含むMOI5でのILVベクターによる細胞のトリ−形質導入は(MOI最終=3*5=15)、3色発現細胞の7.5%を得ることを可能にする。比較として、同一の用量(MOI15)での単一形質導入は、3色を発現するわずか0.8%の細胞を得ることを可能にする。したがって、3色発現細胞のパーセンテージはトリ−形質導入と単一形質導入との間で減少するので、それゆえ、単一形質導入はILVの使用に最も適合した方法ではない。
この差異は他の用量でも確認される。MOI20で異なる蛍光タンパク質をそれぞれコードする異なるベクターのバッチの使用を含むベクターによる細胞のトリ−形質導入は(MOI最終=3*20=60)、3色発現細胞の約75%を得ることを可能にするが、MOI60での単一形質導入では、わずか38%の細胞が3色を発現する。
使用されたILV用量が最適用量を超えて、例えばMOI120に増加した場合であっても、ILVの単一形質導入は、MOI120でのトリ−形質導入において得られる3色発現細胞のパーセンテージも(61.7%対83.3%)、MOI60でのトリ−形質導入において得られる3色発現細胞のパーセンテージも(61.7%対75.6%)、達成することができない。
使用されたMOI5、10、20、60は、測定すべき実際の形質導入の差異を測定することを可能にする、非飽和形質導入条件での動作を可能にする。
MS2RLP粒子によるHCT116細胞の形質導入、形質導入後24時間での観察(図XX)
MS2RLP粒子の各バッチについて10pg/細胞の用量で異なる蛍光タンパク質をそれぞれコードする異なるベクターのバッチの使用を含む、MS2RLP粒子による細胞のトリ−形質導入(最終用量=3*10pg=30pg/細胞)は、3色発現細胞の20%を得ることを可能にする。同一の用量(30pg/細胞)でのMS2RLP粒子による細胞の単一形質導入に関して、これは3色発現細胞の2倍の数、すなわち40%を得ることを可能にする。したがって、3色発現細胞のパーセンテージはトリ−形質導入と単一形質導入との間で2倍になるので、それゆえ、単一形質導入はMS2RLP粒子の使用に最も適合した方法である。この結果はILVベクターにより得られた結果の反対である。
したがって、MS2RLP粒子は、ILVベクターの使用によって得られる異なる形質導入プロファイルを示し、それはベクター又は粒子の形成のモードの違いによって説明される。実際のところ、MS2RLP粒子は、非ウイルス性RNAのためのそれらの異種リクルートメント(recruitment)システムによってILVベクターとは異なる。ILV組み込みレンチウイルスベクターの場合、Psi配列によって媒介されるカプシド形成システムによるリクルートメントは、粒子中のRNAウイルス分子の数を2つに制限する。MS2RLPレンチウイルス粒子中のRNA分子の数の定量化の本発明者らの結果は、平均して、6RNA分子がMS2RLP粒子中にカプシド形成されることを推定した。これらの差分カプシド形成は、ILVとMS2RLPとの間の複数配列による形質導入の差異を説明し得る。
さらに、最適使用用量である10pg/細胞での単一形質導入におけるMS2RLP粒子により、48%の細胞が3色を発現して得られるが、一方で、3倍多い用量でのトリ−形質導入においては(すなわち30パッセージ(passage)/細胞)、わずか20%の細胞が3色を発現して得られる、すなわち2.5倍少ない細胞が3色を発現する。
結論として、これら最後の結果は、MS2RLP粒子のみが、組み込みイベントを誘導することなく形質導入後又は注入後短時間(5〜8時間)で、単一組成物の粒子に基づいて、2種を超えるRNAを標的細胞に導入することができることを示している。
実施例3:実施例1に記載の方法P1又はP2に従って生産されたMS2RLP−ZsGreen粒子によるHCT116細胞の形質導入有効性の比較
I.装置及び方法
本実施例は、単一タンパク質(ZsGreenI)に対する発現を認めるシングルタイプのRNAの転移を可能にするMS2RLP粒子を用いて実行する。
粒子を、カプシド形成及びエンベローププラスミドに加えて、(実施例1に記載のように)ZsGreenIをコードする単一発現プラスミドでのHEK293T細胞のトランスフェクションによって生産し、そして実施例1に記載の生産方法P1又はP2に続く。
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を96−ウェルプレートに5000小細胞(cellules)/cm2で播種し、24時間37℃/5%CO2でインキュベートする。
MS2RLP粒子による形質導入を、異なる量のMS2RLP粒子/細胞((10、20及び30pg p24/細胞)を用いて、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で実行する。形質導入後48時間で、細胞を採取し、ZsGreenIを発現する細胞のパーセンテージ並びに蛍光強度をサイトメトリー(Macs Quant VYB、Miltenyi Biotec)によって定量化する。細胞防御阻害機構、BX795(InvivoGen)を6μMの濃度で使用する。各アッセイを三連で行う。
II.結果
本アッセイの目的は、方法P1又はP2に従って生産されたMS2RLP−ZsGreen粒子によるHCT116細胞の形質導入の有効性を比較することである。図XXIIIに示された結果は、どの生産方法が使用されても形質導入された細胞のパーセンテージは同一であるため、RNA転移能力は生産方法による影響を受けないことを示している。しかしながら、導入遺伝子の発現のみが生産方法による影響を受ける。実際のところ、精製された粒子は、MS2RLP粒子のどの用量が使用されても、目的のタンパク質の最も高い発現レベルを得ることを可能にする。
実施例4:ヌクレオカプシドを改変することによるMS2RLPレンチウイルス粒子の構築、及びMS2 RNAのステム−ループモチーフの反復の数の試験
I.装置及び方法
1.プラスミド構築
・目的の配列のための発現プラスミド:発現プラスミドは、RNA安定化又はイントロン配列の有無に関わらず、プロモーター−目的の配列−ポリA発現カセットを有する(図II参照)。レンチウイルス粒子にmRNAを輸送するために、MS2 RNAのステム−ループモチーフのいくつかの反復(ctagaaaacatgaggatcacccatgtctgcag、配列番号1)を、レポーター遺伝子の下流の発現カセット内に挿入した:
―2の反復(図XXIV)
―6の反復(図XXV)
―12の反復(図XXVI)
選択された目的の配列は天然ホタルルシフェラーゼの配列である。
・カプシド形成プラスミド:カプシド形成プラスミドは、実施例1に記載のものである(図IIIb)。
・エンベローププラスミド(pENV):カプシド形成プラスミドは、実施例1に記載のものである(図IV)。
2.レンチウイルス粒子の生産、濃縮/精製及び滴定
レンチウイルス粒子を実施例1に記載のように生産し、実施例1に記載のように方法P1に従って濃縮及び精製する。
3.ルシフェラーゼについての発現動態
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を96−ウェルプレートに播種し、24時間37℃/5%CO2でインキュベートする。MS2RLP2X、6X、12X粒子による形質導入を、100 000PP/細胞(10pg p24/細胞)の用量で、4μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で行う。形質導入上清を4時間後に除去し、新鮮な補充した増殖培地で置き換える。形質導入後4時間、8時間、24時間、32時間、及び48時間で、細胞を採取し、供給業者の推奨に従ってキットOneGloルシフェラーゼアッセイ(Promega)を使用して、及びSynergy H1 Hybridマイクロプレートリーダー(Biotek)を使用して、ルシフェラーゼの発現を分析する。各試験を三連で実施する。対照は非形質導入HCT116細胞によって行われる。
II.結果
結果を図XXVIIに示す。本アッセイの目的は、送達するRNAの発現レベルが影響を受けることなく、発現プラスミド上のMS2配列の反復モチーフの数を削減することが可能であると確認することである。ルシフェラーゼの発現動態は、4時間〜8時間に発光シグナルの増加を示し、短い半減期を有するタンパク質の場合、反復されるMS2配列のモチーフの数がいくつであっても、最大発現は早期に達成されることを示している。8時間後、ルシフェラーゼの活性は、48時間で形質導入後4時間と同一のレベルを達成するまで減少する(10000〜20000URL)。MS2配列の2及び6反復モチーフを有する構築は、経時的に同一のルシフェラーゼ発現プロファイルを示す。しかしながら、MS2配列の12反復モチーフを有する構築によるルシフェラーゼの発現は、2又は6反復モチーフを有する構築よりも30%高い。それゆえ、MS2RLP粒子は、どのような反復モチーフの数を使用しても、RNAを送達するのに有効である。用途に応じて、MS2モチーフの反復の数は適合されなければならないであろう。
実施例5:ルシフェラーゼを改変することによるMS2RLPレンチウイルス粒子の構築、及びMS2 RNAのステム−ループモチーフの反復の数についての試験
I.装置及び方法
1.プラスミド構築
・目的の配列のための発現プラスミド:発現プラスミドは、RNA安定化又はイントロン配列の有無に関わらず、プロモーター−目的の配列−ポリA発現カセットを有する(図II参照)。レンチウイルス粒子にmRNAを輸送するために、MS2 RNAのステム−ループモチーフのいくつかの反復(ctagaaaacatgaggatcacccatgtctgcag、配列番号1)を、レポーター遺伝子の下流の発現カセット内に挿入した:
―2の反復(図XXIV)
―6の反復(図XXV)
―12の反復(図XXVI)
使用されたプロモーターはCMV(図IIa)又はEF1(図IIb)のプロモーターであってもよいが、他のプロモーターが使用されてもよい。目的の配列は、レポータータンパク質、例えば天然ホタルルシフェラーゼ(図IIa)、緑色(ZsGreenI)、赤色(mCherry)又は青色(mtBFP)蛍光タンパク質(図IIb)をコードするDNA、あるいはタンパク質、例えばCREタンパク質をコードするcDNA(図IIc)であり得る。目的の配列はまた、shRNA、miRNA、sgRNA、LncRNAの配列又はcircRNAの配列であってもよい。
・カプシド形成プラスミド:レンチウイルス粒子を、インテグラーゼ内に、バクテリオファージMS2のコートタンパク質の配列を含むように改変した。MS2RLP粒子の生産に使用されたp8.74カプシド形成プラスミド(図VI)、構造的及び機能的タンパク質(Gag、Pol)をコードする遺伝子のキャリアを、図Iに示した戦略に従って改変する:このp8.74プラスミドを使用して、PCR構築により、ファージMS2のコートタンパク質がインテグラーゼのC−末端ドメインとマージされている、プラスミドを生成する。HpaIクローニングによって得られるこのマージは、線状Coatp8.74−POL−MS2プラスミドを生成することを可能にする(図XXVIII)。したがって、図Iに示したように構築が得られる(p8.74.IN−coat)。Polコーディング配列は、例えば逆転写酵素(RT)をコードする配列のような、特定の機能的エレメントにおいて欠失又は突然変異していてもよい。
・エンベローププラスミド(pENV):このプラスミドはエンベロープタンパク質をコードする遺伝子を運び、それは水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするVSVGであり得る(図IV)。
2.レンチウイルス粒子の生産、濃縮/精製及び滴定
レンチウイルス粒子を実施例1に記載のように、P1方法に従って生産する。
3.ルシフェラーゼについての発現動態
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を96−ウェルプレートに播種し、24時間37℃/5%CO2でインキュベートする。P1方法に従って生産されたMS2(IN)−RLP2X、6X、12X粒子による形質導入を5pg p24/細胞の用量で、8μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で行う。形質導入上清を4時間後に除去し、新鮮な補充した増殖培地で置き換える。形質導入後4時間、8時間、24時間、32時間、及び48時間で、細胞を採取し、供給業者の推奨に従ってキットOneGloルシフェラーゼアッセイ(Promega)を使用して、及びSynergy H1 Hybridマイクロプレートリーダー(Biotek)を使用して、ルシフェラーゼの発現を分析する。この試験は三連で実施される。対照は非形質導入HCT116細胞によって行われる。
II.結果
結果を図XXIXに示す。本アッセイの目的は、インテグラーゼ中にMS2−Coatを有するレンチウイルス粒子内にRNAを転移させること、並びに、送達するRNAの発現レベルが影響を受けることなく、発現プラスミド上のMS2配列の反復モチーフの数を削減することが可能であると確認することである。ルシフェラーゼの最大発現は、MS2配列の反復モチーフの数がいくつであっても、早期に達成される。ルシフェラーゼ発現動態の最も強い発光シグナルは4時間及び24時間までの時点で得られる。24時間後、ルシフェラーゼ活性は、4/8/24時間での条件よりも2〜4倍弱いシグナルに達するまで低下する。したがってMS2(IN)−RLP粒子は、MS2配列の反復モチーフの数がいくつであっても、RNAを送達することを可能にする。
実施例6:PP7(NC)−RLPレンチウイルス粒子の構築、及びHCT116細胞の形質導入に対するPP7RLP粒子の用量効果についての試験
I.装置及び方法
1.プラスミド構築
1.1 PP7(NC)−RLP Luc 12Xレンチウイルス粒子の生産のためのプラスミド
・目的の配列のための発現プラスミド:発現プラスミドは、RNA安定化又はイントロン配列の有無に関わらず、プロモーター−目的の配列−ポリA発現カセットを有する(図XXX参照)。レンチウイルス粒子にmRNAを輸送するために、PP7 RNAのステム−ループモチーフの12の反復(ctagaaggagcagacgatatggcgtcgctccctgcag 配列番号5)を、レポーター遺伝子の下流の発現カセット内に挿入した。
使用されたプロモーターはCMV又はEF1のプロモーターであってもよいが(図XXX)、他のプロモーターが使用されてもよい。目的の配列は、レポータータンパク質、例えば天然ホタルルシフェラーゼ(図IIa)、緑色(ZsGreenI)、赤色(mCherry)又は青色(mtBFP)蛍光タンパク質(図IIb)をコードするDNA、あるいはタンパク質、例えばCREタンパク質をコードするcDNA(図IIc)であり得る。目的の配列はまた、shRNA、miRNA、sgRNA、LncRNAの配列又はcircRNAの配列であってもよい。
・カプシド形成プラスミド:レンチウイルス粒子を、第2のZnフィンガードメインの代わりに、及びそれに代えて、ヌクレオカプシドタンパク質内にバクテリオファージPP7のコートタンパク質配列を含むように改変した。PP7RLP粒子の生産に使用されたp8.74カプシド形成プラスミド、構造的及び機能的タンパク質(Gag、Pol)をコードする遺伝子のキャリアを、図XXXIに示された戦略に従って改変する:このp8.74プラスミドを使用して、PCR構築によって、p8.74ΔZFヌクレオカプシドタンパク質の第2のジンクフィンガーを欠いたプラスミドを生成する。第2のジンクフィンガーはHpaIクローニングによってファージPP7のコートタンパク質で置換され、p8.74ΔZF−PP7−Coatプラスミドを生成する。それによって図XXXIIに示された構築が得られる。Polをコードする配列は、PP7RLPの機能を変更することなく、例えば逆転写酵素(RT)又はインテグラーゼ(IN)をコードする配列のようないくつかの機能的エレメントにおいて欠失又は突然変異していてもよい。
・エンベローププラスミド(pENV):このプラスミドはエンベロープタンパク質をコードする遺伝子を運び、それは水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするVSVGであり得る(図IV)。
1.2 MS2(NC)−RLP Luc 12Xレンチウイルス粒子の生産のためのプラスミド
使用されたプラスミドは、実施例1で使用したプラスミドと同一である。
2.レンチウイルス粒子の生産、濃縮/精製及び滴定
レンチウイルス粒子を実施例1に記載のように、P1方法に従って生産する。
3.PP7(NC)−RLP−Luc粒子の用量効果
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を96−ウェルプレートに播種し、24時間37℃/5%CO2でインキュベートする。P1方法に従って生産したPP7(NC)−RLP−Luc−12X粒子による形質導入を、0〜20pg p24/細胞の範囲の用量で、8μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で行う。形質導入後4時間で、細胞を採取し、供給業者の推奨に従ってキットOneGloルシフェラーゼアッセイ(Promega)を使用して、及びSynergy H1 Hybridマイクロプレートリーダー(Biotek)を使用して、ルシフェラーゼの発現を分析する。この試験は三連で実施される。対照は非形質導入HCT116細胞によって行われる。
II.結果
結果を図XXXIIIに示す。本アッセイの目的は、第1のフェーズにおいて、PP7バクテリオファージのRNA/タンパク質相互作用システムが、RLP粒子の形成時にRNAカプシド形成を可能にするか否かを確認することである。第2のフェーズにおいて、このアッセイは、PP7(NC)−RLP粒子の使用の最良の実験条件を決定することを可能にする。
図XXXIIIは、1pg p24/細胞の用量で、ルシフェラーゼ活性が強く検出されることを示す。PP7(NC)−RLPの用量が増加するほど、ルシフェラーゼ活性は高くなる。さらに、PP7(NC)−RLPと同一の用量で使用されたMS2(NC)−RLPベクターと比較して、ルシフェラーゼ活性シグナルは非常に高度に匹敵する。
このアッセイは、PP7配列の12反復モチーフにより、PP7バクテリオファージのコートタンパク質によるRNAカプシド形成システムが、バクテリオファージMS2により生じるシステムと等しく十分に動作すること、並びに、目的のタンパク質の非常に高い発現を得るために、10pg p24/細胞の用量が適合され得ることを示す。
実施例7:PP7(NC)−RLPレンチウイルス粒子の構築、及びPP7 RNAのステム−ループモチーフの反復の数の試験
I.装置及び方法
1.プラスミド構築
1.1 PP7(NC)−RLPレンチウイルス粒子の生産のためのプラスミド
・目的の配列のための発現プラスミド:発現プラスミドは、RNA安定化又はイントロン配列の有無に関わらず、プロモーター−目的の配列−ポリA発現カセットを有する(図XXX参照)。レンチウイルス粒子にmRNAを輸送するために、PP7RNAのステム−ループモチーフのいくつかの反復(ctagaaggagcagacgatatggcgtcgctccctgcag 配列番号5)を、レポーター遺伝子の下流の発現カセット内に挿入した。
―2の反復(図XXXIVa)
―6の反復(図XXXV)
―12の反復(図XXX)
使用されるプロモーターはCMV又はEF1(図XXX)のプロモーターであってもよいが、他のプロモーターが使用されてもよい。目的の配列は、レポータータンパク質、例えば天然ホタルルシフェラーゼ(図XXXIVa)、緑色(ZsGreenI)、赤色(mCherry)又は青色(mtBFP)蛍光タンパク質(図XXXIVb)をコードするDNA、あるいはタンパク質、例えばCREタンパク質をコードするcDNAであり得る。目的の配列はまた、shRNA、miRNA、sgRNA、LncRNAの配列又はcircRNAの配列であってもよい。
・カプシド形成プラスミド:レンチウイルス粒子を、第2のZnフィンガードメインの代わりに、及びそれに代えて、ヌクレオカプシドタンパク質内にバクテリオファージPP7のコートタンパク質配列を含むように改変した。PP7RLP粒子の生産に使用されたp8.74カプシド形成プラスミド、構造的及び機能的タンパク質(Gag、Pol)をコードする遺伝子のキャリアを、図XXXIに示した戦略に従って改変する:このp8.74プラスミドを使用して、PCR構築によって、p8.74ΔZFヌクレオカプシドタンパク質の第2のジンクフィンガーを欠いたプラスミドを生成する。第2のジンクフィンガーはHpaIクローニングによってファージPP7のコートタンパク質で置換され、p8.74ΔZF−PP7−Coatプラスミドを生成する。それによって、図XXXIIに示された構築が得られる。Polをコードする配列は、PP7RLPの機能を変更することなく、例えば逆転写酵素(RT)又はインテグラーゼ(IN)をコードする配列のようないくつかの機能的エレメントにおいて欠失又は突然変異していてもよい。
・エンベローププラスミド(pENV):このプラスミドはエンベロープタンパク質をコードする遺伝子を運び、それは水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするVSVGであり得る(図IV)。
1.2 MS2(NC)−RLP Luc 12Xレンチウイルス粒子の生産のためのプラスミド
使用されたプラスミドは、実施例1で使用したプラスミドと同一である。
2.レンチウイルス粒子の生産、濃縮/精製及び滴定
レンチウイルス粒子を実施例1に記載のように、P1方法に従って生産する。
3.ルシフェラーゼについての発現動態
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を96−ウェルプレートに播種し、24時間37℃/5%CO2でインキュベートする。P1方法に従って生産されたPP7(NC)−RLP−Luc−2X、6X、12X粒子による形質導入を、10pg p24/細胞の用量で、8μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で行う。形質導入上清を4時間後に除去し、新鮮な補充した増殖培地で置き換える。形質導入後4時間、8時間、24時間、32時間、及び48時間で、細胞を採取し、供給業者の推奨に従ってキットOneGloルシフェラーゼアッセイ(Promega)を使用して、及びSynergy H1 Hybridマイクロプレートリーダー(Biotek)を使用して、ルシフェラーゼの発現を分析する。この試験は三連で実施される。対照は非形質導入HCT116細胞によって行われる。
II.結果
結果を図XXXVIに示す。本アッセイの目的は、いくつかの所与の時間で、カプシド形成能力に対する、従って標的細胞へのRNAの転移に対する、PP7配列の反復モチーフの数の改変の影響を示すことである。2回、6回又は12回反復したPP7モチーフを含むPP7(NC)−RLP粒子は、MS2モチーフを12回含むMS2(NC)−RLP粒子によって得られたものに匹敵する割合で、RNAの転移を可能にする。したがってPP7(NC)−RLP粒子は、使用された反復モチーフの数がいくつであっても、RNAの送達に効果的である。それゆえ、用途の種類に応じて、反復の数は適用され得る。結果は、アッセイの条件下で、2回又は6回反復したPP7モチーフを含むPP7(NC)−RLP粒子が、MS2モチーフを12回含むMS2(NC)−RLP粒子の使用によって得られるものよりも効果的なRNAの転移を可能にすることを示す。ルシフェラーゼの発現動態は、4時間〜8時間に発光シグナルの増加を示し、短い半減期を有するタンパク質の場合、反復されるPP7配列のモチーフの数がいくつであっても、最大発現は早期に達成されることを示している。24時間後、ルシフェラーゼ活性は、32時間及び48時間で、形質導入後8時間の条件よりも4〜5低い強度の発光シグナルを達成するまで減少する。
実施例8:インテグラーゼを改変することによるPP7(IN)−RLPレンチウイルス粒子の構築、及びPP7 RNAのステム−ループモチーフの反復の数についての試験
I.装置及び方法
1.プラスミド構築
・目的の配列のための発現プラスミド:発現プラスミドは、RNA安定化又はイントロン配列の有無に関わらず、プロモーター−目的の配列−ポリA発現カセットを有する(図XXX参照)。レンチウイルス粒子にmRNAを輸送するために、PP7RNAのステム−ループモチーフのいくつかの反復(ctagaaggagcagacgatatggcgtcgctccctgcag 配列番号5)を、レポーター遺伝子の下流の発現カセット内に挿入した。
―2の反復(図XXXIVa)
―6の反復(図XXXV)
―12の反復(図XXX)
使用されるプロモーターはCMV又はEF1のプロモーターであってもよいが(図XXX)が、他のプロモーターが使用されてもよい。目的の配列は、レポータータンパク質、例えば天然ホタルルシフェラーゼ(図XXXIVa)、緑色(ZsGreenI)、赤色(mCherry)又は青色(mtBFP)蛍光タンパク質(図XXXIVb)をコードするDNA、あるいはタンパク質、例えばCREタンパク質をコードするcDNAであり得る(図XXXIVc)。目的の配列はまた、shRNA、miRNA、sgRNA、LncRNAの配列又はcircRNAの配列であってもよい。
・カプシド形成プラスミド:レンチウイルス粒子を、インテグラーゼ内に、バクテリオファージPP7のコートタンパク質の配列を含むように改変した。PP7(IN)−RLP粒子の生産に使用されたp8.74カプシド形成プラスミド、構造的及び機能的タンパク質(Gag、Pol)をコードする遺伝子のキャリアを、図XXXVIIに示した戦略に従って改変する:このp8.74プラスミドを使用して、PCR構築により、ファージPP7のコートタンパク質がインテグラーゼのC−末端ドメインとマージされている、プラスミドを生成する。HpaIクローニングによって得られるこのマージは、Coatp8.74−POL−MS2プラスミドを生成することを可能にする。それによって図XXXVIIIに示された構築が得られる。Polコーディング配列は、例えば逆転写酵素(RT)をコードする配列のような、特定の機能的エレメントにおいて欠失又は突然変異していてもよい。
・エンベローププラスミド(pENV):このプラスミドはエンベロープタンパク質をコードする遺伝子を運び、それは水胞性口炎ウイルスのエンベロープタンパク質をコードするVSVGであり得る(図IV)。
2.レンチウイルス粒子の生産、濃縮/精製及び滴定
レンチウイルス粒子を実施例1に記載のように、P1方法に従って生産する。
3.ルシフェラーゼについての発現動態
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を96−ウェルプレートに播種し、24時間37℃/5%CO2でインキュベートする。P1方法に従って生産されたPP7(IN)−RLP−Luc−2X、6X、12X粒子による形質導入を2.8 pg p24/細胞の用量で、8μg/mLのPolybrene(登録商標)の存在下で行う。形質導入上清を4時間後に除去し、新鮮な補充した増殖培地で置き換える。形質導入後4時間、8時間、24時間、32時間、及び48時間で、細胞を採取し、供給業者の推奨に従ってキットOneGloルシフェラーゼアッセイ(Promega)を使用して、及びSynergy H1 Hybridマイクロプレートリーダー(Biotek)を使用して、ルシフェラーゼの発現を分析する。この試験は三連で実施される。対照は非形質導入HCT116細胞によって行われる。
II.結果
結果を図XXXIXに示す。本アッセイの目的は、インテグラーゼ中にPP7−Coatを有するレンチウイルス粒子にRNAを輸送することが可能であると確認すること、並びに、いくつかの所与の時間で、カプシド形成能力に対する、従って標的細胞へのRNAの転移に対する、PP7配列の反復モチーフの数の改変の影響を示すことである。ルシフェラーゼの最大発現は、PP7配列の反復モチーフの数がいくつであっても、8時間で達成される。8時間後、PP7配列の反復モチーフの数がいくつであっても、ルシフェラーゼ活性は減少し、そして異なる反復モチーフの数の間でのルシフェラーゼ活性の差異は統計的に有意ではない。それゆえ、PP7(IN)−RLP粒子はRNAが送達されることを可能にする。
実施例9:PP7RLP粒子での単一形質導入によるいくつかの異なるRNAの転移
I.装置及び方法
1.モノ−及びトリ−形質導入
本実施例は、単一タンパク質(ZsGreenI、mCherry又はmtBFP)の発現を可能にするシングルタイプのRNAの転移、又はいくつかの異なるタンパク質(ZsGreenI+mCherry+mtBFP)の発現を可能にするいくつかのタイプのRNAの転移のいずれかを可能にする、PP7RLP粒子又はILVベクターを用いて行う。
PP7RLP粒子及び組み込みレンチウイルスベクターILVを、以下の条件で生産する:
―カプシド形成及びエンベローププラスミドに加えて、(実施例1に記載のように)ZsGreenI、又はmCherry、又はmtBFPのいずれかをコードする単一発現プラスミドによる、HEK293T細胞のトランスフェクションによって、粒子を生産する、
―カプシド形成及びエンベローププラスミドに加えて、単一発現プラスミドでの粒子生産に使用される発現プラスミドの総量と同等の、発現プラスミドの総量のために、等モル量で加えた、ZsGreenI、mCherry及びmtBFPをそれぞれコードする3つの発現プラスミドによる、HEK293T細胞のトランスフェクションによって、粒子を生産する。
HCT116粒子を、以下のいずれかにより、PP7RLP粒子によって形質導入した:
―独立して3タイプのPP7RLP粒子、ZsGreenI、mCherry又はmtBFPでの形質導入により、あるいは、同一時点でPP7RLP粒子の3タイプの同時形質導入(co-transduction)により、
―同時にZsGreenI、mCherry及びmtBFPをコードする3つの発現プラスミドを用いて生産された粒子でのモノ−形質導入により。
並行して、HCT116細胞を、以下のいずれかにより、ILVベクターによって形質導入する:
―独立して3タイプのILVベクター、ZsGreenI、mCherry又はmtBFPでの形質導入により、あるいは、同一時点でILV粒子の3タイプの同時形質導入により、
―同時にZsGreenI、mCherry及びmtBFPをコードする3つの発現プラスミドを用いて生産されたILVベクターでのモノ−形質導入により。
蛍光細胞のパーセンテージをフローサイトメトリーによって定量化した。
HCT116細胞(ATCC、CCL−247)を24−ウェルプレートに播種し、24時間37℃/5%CO2でインキュベートする。PP7RLP粒子又はILVベクターによる形質導入を、8μg/mLのPolybreneの存在下で行う。形質導入後24時間で、細胞を採取し、ZsGreenI、mCherry及びmtBFPを発現する細胞のパーセンテージをサイトメトリー(Macs Quant VYB、Miltenyi Biotec)によって定量化する。細胞防御阻害機構、BX795(InvivoGen)、を6μMの濃度で使用する。各アッセイを三連で行う。
II.結果
1.ILVとの比較における、PP7RLP粒子での単一形質導入においていくつかの異なるRNAを転移させる能力
以下のアッセイの目的は、標的細胞内にいくつかの異なるRNAを転移させるPP7RLP粒子の能力を実証し、従って標的細胞における形質導入の数の削減を可能にすることである。したがって、RNA種ごとに1つの形質導入を行うようにするよりもむしろ、単一形質導入でいくつかの異なるRNAを転移させることを可能にする。このために、PP7RLP粒子の精製バッチを実施例1で定義した最適条件下で生成した、すなわち国際特許出願第2013/014537号に記載の実施例1の方法P1に従って血清を含まずに生産した精製バッチを生成した。PP7RLP粒子の生産フェーズにおいて、いくつかの異なるタイプのRNAを含むPP7RLP粒子のバッチを得るために、カプシド形成及びエンベローププラスミドと共に、蛍光レポーターをコードする3つのタイプのプラスミドを、等モル量で同時に使用した(ZsGreenI、mCherry及びmtBFP)。次に、HCT116細胞をBX795の存在下で形質導入し、異なるRNAの転移を形質導入後24時間で観察する。
図XLは、2つの異なる用量(10pg p24/細胞及び30pg p24/細胞)でのPP7RLP粒子によるHCT116細胞の単一形質導入後の、あるいは、30pg p24/細胞最終用量での実施例1に従って生産されたZsGreenI又はmCherry又はmtBFPを発現するPP7RLP粒子の3つ同時の形質導入後の、緑色、赤色及び青色のトリ−蛍光細胞の割合を示す。
3RNA種を運ぶ粒子を含むPP7RLPバッチを用いて30pg p24/細胞の用量で細胞を形質導入する場合、88%の細胞がトリ−蛍光であるが、一方で、異なる蛍光タンパク質をそれぞれ含む3バッチのコトランスフェクションによって得られたILVベクターのバッチによって細胞を形質導入する場合、わずか1%の細胞が蛍光である。
したがって結果は、PP7RLP粒子が、標的細胞の単一形質導入において少なくとも3タイプのRNAを輸送及び転移することができることを示す。これら粒子は、ILVベクターよりもはるかに効果的に複数のRNAの転移を可能にする。
したがって、複数のRNAによる細胞の形質導入はPP7RLP粒子によって、ILVよりもはるかに効率的かつ単純であり、結果として少なくとも70%よりも大きい。
単一RNA種をそれぞれ含むPP7RLPの3つ別個のバッチを用いて30pg p24/細胞の総用量で同時に細胞を形質導入する場合、91%の細胞がトリ−蛍光である。モノ−形質導入又はマルチ−形質導入におけるいくつかの導入遺伝子の同時発現の有効性の比較は、PP7RLPベクターについての同等の有効性を示す(それぞれ88%対91%)。
したがってこの有効性は、独立して生産された粒子のバッチの使用と比較して、感染多重度を減少させることができる。それによって細胞毒性のリスクが大幅に減少される。これは、非常に多数の形質導入によって、並びに非常に多量の粒子と接触して細胞を配置することの両方によって、標的細胞の生存率を低下させないことを可能にする。

Claims (23)

  1. Gagポリタンパク質に由来するタンパク質、エンベロープタンパク質、任意によりインテグラーゼ及び少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性RNAを含む、レトロウイルス粒子であって、当該カプシド形成された非ウイルス性RNAがそれぞれ、カプシド形成(encapsidation)配列に連結された目的のRNA配列を含み、各カプシド形成配列が、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質に及び/又はインテグラーゼに導入された結合ドメインによって認識されている、レトロウイルス粒子。
  2. ヌクレオカプシドタンパク質、エンベロープタンパク質、任意によりインテグラーゼ及び少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性RNAを含み、当該カプシド形成された非ウイルス性RNAがそれぞれ、カプシド形成配列に連結された目的のRNA配列を含み、各カプシド形成配列が、ヌクレオカプシドタンパク質に及び/又はインテグラーゼに導入された結合ドメインによって認識されている、請求項1に記載のレトロウイルス粒子。
  3. 前記結合ドメインが、前記ヌクレオカプシドタンパク質に導入され、かつ、少なくとも2つの非ウイルス性のカプシド形成されたRNAが、そのRNA配列によって区別される、請求項2に記載のレトロウイルス粒子。
  4. 第2の結合ドメインが、前記ヌクレオカプシドタンパク質に導入される、請求項3に記載の粒子。
  5. 結合ドメインが、前記インテグラーゼにも導入される、請求項3又は4に記載の粒子。
  6. レンチウイルス粒子である、請求項2から5のいずれか一項に記載のレトロウイルス粒子。
  7. −前記結合ドメインが、バクテリオファージMS2のコートタンパク質の配列であり、
    −前記非ウイルス性RNAの前記カプシド形成配列が、MS2のステム−ループ配列であり、
    −前記ヌクレオカプシドタンパク質が、Gagポリタンパク質に属するHIVのヌクレオカプシドタンパク質(NC)であって、そのNCが、バクテリオファージMS2のコートタンパク質配列を挿入するために第2のジンクフィンガーで変異している、
    請求項6に記載のレンチウイルス粒子。
  8. −前記結合ドメインが、バクテリオファージPP7のコートタンパク質の配列であり、
    −前記非ウイルス性RNAの前記カプシド形成配列が、PP7のステム−ループ配列であり、
    −前記ヌクレオカプシドタンパク質が、Gagポリタンパク質に属するHIVのヌクレオカプシドタンパク質(NC)であって、そのNCが、バクテリオファージPP7のコートタンパク質配列を挿入するために第2のジンクフィンガーで変異している、
    請求項6に記載のレンチウイルス粒子。
  9. 前記結合ドメインが、前記インテグラーゼに導入される、請求項1又は2に記載のレトロウイルス粒子。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の粒子を含有する組成物。
  11. 以下:
    (i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、
    (ii)カプシド形成配列が認識されることを可能にする結合ドメインを含む、キメラである、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質及び/又はインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミド、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
    を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の粒子を生産するためのキット。
  12. 以下:
    (i)少なくとも2つの異なる非ウイルス性RNA配列を含む発現プラスミドであって、各RNA配列が目的の配列を含み、当該目的の配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
    (ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
    を含む、請求項3から8のいずれか一項に記載の粒子を生産するためのキット。
  13. 以下:
    (i)少なくとも2つの目的の配列を含み、これら配列のそれぞれの上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
    当該目的の配列が異なっており、かつ当該カプシド形成配列が同一であり、
    (ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
    を含む、請求項12に記載の粒子を生産するためのキット。
  14. 以下:
    (i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミドを調製し、
    (ii)カプシド形成配列が認識されることを可能にする結合ドメインを含む、キメラである、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質及び/又はインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミドを調製し、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミドを調製すること、
    を含む、請求項11に記載のキットの製造方法。
  15. 以下:
    (i)少なくとも2つの異なる非ウイルス性RNA配列を含む発現プラスミドであって、各RNA配列が目的の配列を含み、当該目的の配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、を調製し、
    (ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミドを調製し、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミドを調製すること、
    を含む、請求項12に記載のキットの製造方法。
  16. 以下:
    (i)少なくとも2つの目的の配列を含む発現プラスミドであって、これら配列のそれぞれの上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、を調製し、
    当該目的の配列が異なっており、かつ、当該カプシド形成配列が同一であり、
    (ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードする、カプシド形成プラスミドを調製し、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミドを調製すること、
    を含む、請求項13に記載のキットの製造方法。
  17. 請求項1から9のいずれか一項に記載の粒子の製造方法であって、以下:
    (i)少なくとも1つの目的の配列を含み、当該配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、
    (ii)カプシド形成配列が認識されることを可能にする結合ドメインを含む、キメラである、Gagポリタンパク質に由来するタンパク質及び/又はインテグラーゼをコードする、カプシド形成プラスミド、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
    を細胞にコトランスフェクト(co-transfecting)し、そして、
    前記粒子を含むトランスフェクトされた細胞の上清を採取するステップ、
    を含む、方法。
  18. 請求項3から8のいずれか一項に記載の粒子の製造方法であって、以下:
    (i)少なくとも2つの異なる非ウイルス性RNA配列を含む発現プラスミドであって、各RNA配列が目的の配列を含み、当該目的の配列の上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
    (ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
    を細胞にコトランスフェクトし、そして、
    前記粒子を含むトランスフェクトされた細胞の上清を採取するステップ、
    を含む、方法。
  19. 請求項18に記載の粒子の製造方法であって、以下:
    (i)少なくとも2つの目的の配列を含み、これら配列のそれぞれの上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、発現プラスミド、あるいは代替的に、それぞれ目的の配列を含み、その上流又は下流にカプシド形成配列が挿入されている、第1及び第2の発現プラスミド、
    当該目的の配列が異なっており、かつ当該カプシド形成配列が同一であり、
    (ii)カプシド形成配列の認識を可能にする結合ドメインを含むキメラヌクレオカプシドタンパク質をコードするカプシド形成プラスミド、並びに
    (iii)エンベロープタンパク質をコードするエンベローププラスミド、
    を細胞にコトランスフェクトし、そして、
    前記粒子を含むトランスフェクトされた細胞の上清を採取するステップ、
    を含む、方法。
  20. 前記上清が清澄化される、請求項17から19のいずれか一項に記載の製造方法。
  21. 前記上清がまた、濃縮及び/又は精製される、請求項20に記載の製造方法。
  22. 請求項17から21のいずれか一項に記載の方法によって得られる組成物。
  23. 細胞に形質導入するための、請求項1から9のいずれか一項に記載の粒子の、あるいは請求項10又は22に記載の組成物の使用。
JP2017559389A 2015-05-15 2016-05-13 少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性rnaを含む、レトロウイルス粒子 Active JP6895391B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1554381A FR3036118B1 (fr) 2015-05-15 2015-05-15 Particule retrovirale comportant au moins deux arn non viraux encapsides.
FR1554381 2015-05-15
FR1653280 2016-04-13
FR1653280 2016-04-13
PCT/FR2016/051152 WO2016185125A1 (fr) 2015-05-15 2016-05-13 Particule rétrovirale comportant au moins deux arn non viraux encapsidés

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018516558A true JP2018516558A (ja) 2018-06-28
JP6895391B2 JP6895391B2 (ja) 2021-06-30

Family

ID=56121117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017559389A Active JP6895391B2 (ja) 2015-05-15 2016-05-13 少なくとも2つのカプシド形成された非ウイルス性rnaを含む、レトロウイルス粒子

Country Status (12)

Country Link
US (2) US11124775B2 (ja)
EP (1) EP3294756B1 (ja)
JP (1) JP6895391B2 (ja)
CN (1) CN107624131B (ja)
CA (1) CA2986051C (ja)
DK (1) DK3294756T3 (ja)
ES (1) ES2856901T3 (ja)
HK (1) HK1244818A1 (ja)
IL (1) IL255566B (ja)
PT (1) PT3294756T (ja)
SG (1) SG11201709336SA (ja)
WO (1) WO2016185125A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022502077A (ja) * 2018-09-18 2022-01-11 ブイエヌブイ ニューコ インク. Arcベースのカプシドおよびその使用

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3294756B1 (fr) * 2015-05-15 2020-12-02 Flash Therapeutics Particule rétrovirale comportant au moins deux arn non viraux encapsidés différents
FR3064276B1 (fr) * 2017-03-21 2021-03-19 Centre Nat Rech Scient Production d'arn par des levures a particules peseudo-virales recombinantes
CN108504689B (zh) * 2018-05-29 2021-01-29 上海本导基因技术有限公司 慢病毒载体及其递送外源rna的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007072056A2 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Oxford Biomedica (Uk) Limited Vectors
JP2014521330A (ja) * 2011-07-27 2014-08-28 ブクタリ 真核細胞の形質導入に有用なウイルスベースのベクター組成物

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020028887A (ko) * 1999-06-22 2002-04-17 나카토미 히로타카 2개의 외래유전자를 발현시키기 위한 벡터
WO2007038757A2 (en) 2005-09-28 2007-04-05 Attagene Inc. Methods and compositions for non-invasive assessment of gene expression
EP3663395A1 (en) 2012-03-26 2020-06-10 The United States of America, as Represented by The Secretary, Department of Health and Human Services Office of Technology Transfer Delivery of packaged rna to mammalian cells
EP3294756B1 (fr) * 2015-05-15 2020-12-02 Flash Therapeutics Particule rétrovirale comportant au moins deux arn non viraux encapsidés différents
EP3380605A1 (en) * 2015-11-24 2018-10-03 GlaxoSmithKline Intellectual Property Development Limited Transient transfection method for retroviral production
JP6982001B2 (ja) * 2016-05-13 2021-12-17 フラッシュ セラピューティクス ゲノム工学システムのカプシド形成のための粒子
CA3023788A1 (fr) * 2016-05-13 2017-11-16 Flash Therapeutics Particule virale pour le transfert d'arns, notamment dans les cellules impliquees dans la reponse immune

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007072056A2 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Oxford Biomedica (Uk) Limited Vectors
JP2014521330A (ja) * 2011-07-27 2014-08-28 ブクタリ 真核細胞の形質導入に有用なウイルスベースのベクター組成物

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARK-DANIELI M: "SINGLE POINT MUTATIONS IN THE ZINC FINGER MOTIFS OF THE HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS TYPE 1 以下備考", JOURNAL OF VIROLOGY, vol. VOL:79, NR:12,, JPN5018002743, 15 June 2005 (2005-06-15), US, pages 7756 - 7767, ISSN: 0004399294 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022502077A (ja) * 2018-09-18 2022-01-11 ブイエヌブイ ニューコ インク. Arcベースのカプシドおよびその使用
JP7344300B2 (ja) 2018-09-18 2023-09-13 ブイエヌブイ ニューコ インク. Arcベースのカプシドおよびその使用

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201709336SA (en) 2017-12-28
PT3294756T (pt) 2021-03-04
US20210301265A1 (en) 2021-09-30
ES2856901T3 (es) 2021-09-28
JP6895391B2 (ja) 2021-06-30
IL255566A (en) 2018-01-31
CN107624131A (zh) 2018-01-23
WO2016185125A1 (fr) 2016-11-24
CA2986051C (fr) 2023-09-26
CA2986051A1 (fr) 2016-11-24
CN107624131B (zh) 2022-05-17
EP3294756B1 (fr) 2020-12-02
DK3294756T3 (da) 2021-02-22
US20180135025A1 (en) 2018-05-17
HK1244818A1 (zh) 2018-08-17
IL255566B (en) 2022-04-01
EP3294756A1 (fr) 2018-03-21
US11124775B2 (en) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5994136A (en) Method and means for producing high titer, safe, recombinant lentivirus vectors
US20210301265A1 (en) Retroviral particle comprising at least two encapsidated nonviral rnas
EP1080216B1 (en) Retroviral delivery system
JP6982001B2 (ja) ゲノム工学システムのカプシド形成のための粒子
US20060099180A1 (en) Retroviral delivery system
US7135339B2 (en) Methods for producing and using in vivo pseudotyped retroviruses using envelope glycoproteins from lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV)
US9518271B2 (en) Lentiviral-based vector and its use in directed evolution of genomic regions, genes and polynucleotides
US11965173B2 (en) Plasmid system
FR3036118B1 (fr) Particule retrovirale comportant au moins deux arn non viraux encapsides.
GB2337520A (en) Retroviral delivery system
CA2376790A1 (en) Siv-based packaging-defficient vectors

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190425

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200407

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200707

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210305

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210511

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210607

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6895391

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150