JP2019521679A - 強力でバランスのとれた双方向性プロモーター - Google Patents
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Abstract
Description
細胞培養:
PER.C6(登録商標)細胞(Fallaux et al.,1998)を、10mMのMgCl2を添加した10%ウシ胎児血清(FBS)含有ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)中で維持した。
異なる双方向性プロモーター構築物をpAdApt35プラスミド(Vogels et al.2007)またはpshuttle26プラスミドにクローニングした。Pshuttle26は、以前に記載されたpAdapt26プラスミド(Abbink et al.,2007)に基づいて構築した。Ad26ベクターゲノムの右側部分を含む2−Kb断片を合成し、CMVプロモーターのSpeI部位が最初に単一bp置換の導入によって破壊されたpAdApt26.Lucにサブクローニングした。結果として、pshuttle26は、Ad26コスミドとの相同組換えにより、またはAd26完全長ゲノムプラスミドとの相同組換えにより、アデノウイルスベクターを構築するために使用され得る。
全てのアデノウイルスをPER.C6細胞中で相同組換えにより生成し、以前に記載されているようにして生成した(rAd35では(Havenga et al.,2006);rAd26では(Abbink et al.,2007))。簡単に記載すると、PER.C6細胞を、製造業者(Life Technologies)によって提供された使用説明書に従ってリポフェクタミンを使用して、プラスミドをコードするrAdベクターでトランスフェクトした。rAd35ベクターをレスキューするために、pAdApt35プラスミドおよびpWE/Ad35.pIX−rITR.dE3.5orf6コスミドを使用し、一方、rAd26ベクターのためにpShuttle26プラスミドおよびpWE.Ad26.dE3.5orf6コスミドを使用した。十分な細胞変性効果(CPE)に達した1日後に細胞を収集し、凍結解凍させ、3,000rpmで5分間遠心分離し、−20℃で貯蔵した。次いで、ウイルスを、マルチウェル24組織培養プレートの単一ウェルで培養したPER.C6細胞内でプラーク精製し、増幅させた。T25組織培養フラスコを使用して培養されたPER.C6細胞において、さらに増幅させた。
発現の強度および発現バランスを評価するために、高感度緑色蛍光タンパク質(eGFPタンパク質アクセッション番号AAB02572.1)およびホタルルシフェラーゼ(ルシフェラーゼタンパク質アクセッション番号ACH53166)をコードするレポーター遺伝子を用いてウイルスベクターを作製した。相対eGFP平均蛍光強度(MFI)およびルシフェラーゼ相対発光量(RLU)を、HEK293細胞(pAdAptベクターまたはpshuttleベクターによる一過性トランスフェクション)またはA549細胞(ウイルス感染)との各プロモーターおよびレポーター遺伝子の組み合わせについて記録した。ルシフェラーゼ活性は、Luminoskan(商標)Ascentマイクロプレート照度計において、0.1%DTT(1M)の存在下、細胞溶解物中で測定した。eGFP蛍光は、フローサイトメーター(FACS)において、トリプシン処理、遠心分離、およびPBS/1%FBS(非ウイルス物質)またはCellFix(ウイルス物質)における細胞ペレットの再懸濁により測定した。
PER.C6細胞内にいくつかの継代を含む生産工程における遺伝的安定性を確実にするために、ワクチンベクターの遺伝的安定性試験を実施した。組換えワクチンベクターの作製、プラーク精製、およびT25形態への増殖を上述のように行った。簡単に記載すると、組換えウイルスをE1相補細胞株PER.C6においてプラスミドトランスフェクションによって作製し、プラーク精製した。マルチウェル24(MW24)からT25フラスコへの規模拡大のために5つのプラークを選択した。続いて、新しいPER.C6細胞をウイルス継代数13までT25形態で感染させた。感染の2日後に完全細胞変性効果を与える所定の感染性容積(rAd35では50、rAd26では900のウイルス粒子/細胞比の範囲内にあることが遡及的に判定された)を使用してウイルスを増殖させた。ウイルスDNAをp13材料から単離し、PCR分析により、完全導入遺伝子発現カセットの存在を試験した。ワクチンベクターをPER.C6細胞内で継代数13まで増殖させた。感染の2日後に完全なCPEを与える方法で増殖を行った。rAd35ウイルスは、完全CPEの2日後に回収し、一方、rAd26ウイルスは、完全CPEの1日後に回収した。ウイルスDNAを継代2、継代5、継代10、および継代13で単離し、導入遺伝子発現カセットの両側に位置するプライマーを使用したPCR分析により、欠失が存在しないことを試験した。欠失変異体の欠如は、以下のパラメータによって定義した:PCR産物のバンドサイズは、陽性対照(ウイルスレスキューのために使用されたプラスミドのPCR産物)に一致し、予測されたPCR産物を下回るバンドはなく(追加的なバンドが非特異的なPCR産物であることが示されない限り、それらは、陽性対照にも存在するため)、承認されたアッセイ:PCR H2O対照においてバンドがない。遺伝的安定性をさらに確認するために、発現カセットおよびいくつかのプラーク隣接領域のPCR産物の配列を決定した。
強力な双方向マウスCMV(mCMV)プロモーターを、以前の研究(国際公開第2016/166088号パンフレット)の、アデノウイルスベクターのE1領域における双方向性発現カセットからの2つの抗原の発現に有用なプロモーターとして同定した。mCMV双方向性プロモーターを有するベクターは、抗原を発現し、遺伝的に安定であり、コードされた抗原の両方に対する免疫応答を誘導したが、抗原発現および誘導された免疫応答は、以下に説明するようにバランスがとれていなかった。双方向性プロモーターの右側に置かれた抗原の発現は、双方向性プロモーターの左側に置かれた抗原よりも高く、双方向性プロモーターの右側に置かれた抗原に対してより高い免疫応答を生じた。mCMVの発現レベルの双方向の差は、約10倍であった。しかし、1つの抗原のみを発現する2つのベクターの混合物を置換するために、特定の用途では、両方の抗原の同等レベルの抗原発現を誘導するバランスのとれた双方向性プロモーターが望ましい。さらに、双方向性プロモーターのサイズが比較的小さい場合に有益であろう。
1.rCMV−hEF1α I(図1A、配列番号1)
2.rCMV−hEF1α II(図1B、配列番号2)
3.rhCMV−CAG1(図1C、配列番号3)
4.hCMV−rhCMV(図1D、配列番号4)
5.rCMV−CAG(図1E、配列番号5)
6.rhCMV−CAG2(図1F、配列番号6)
7.rCMV bidir 1(図1G、配列番号10)
8.rCMV bidir 2(図1H、配列番号8)
9.rCMV bidir 1.1(図1I、配列番号7)
10.hCMV−CAG4(図1J、配列番号11)
1.mCMV bidir.
2.hCMV−CAG
3.mCMV−CAG
第1のスクリーニング実験において、異なる双方向性プロモーターコンストラクトからの発現を、レポーター遺伝子ルシフェラーゼおよびeGFPを使用して、HEK293における一過性トランスフェクションにより、定量的強度読み出しについて評価した。pAdapt35プラスミドの一過性トランスフェクションでは、双方向性プロモーターは、双方向性プロモーターの左側にルシフェラーゼ導入遺伝子を、右側にeGFP導入遺伝子を有した。
アデノウイルスベクターのE1領域からの発現の強度およびバランスをさらに評価するために、本発明者らは、E1領域にhCMV−rhCMV双方向性発現カセットを有するAd26ベクターおよびAd35ベクターを生成した。4つの異なるベクトル、すなわちAd26.eGFP.hCMV−rhCMV.Luc、Ad26.Luc.hCMV−rhCMV.eGFP、Ad35.eGFP.hCMV−rhCMV.LucおよびAd35.Luc.hCMV−rhCMV.eGFPを作成し、非相補性A549細胞の形質導入時のレポーター遺伝子発現の強度およびバランスを評価した。形質導入は、100VP/細胞および1000VP/細胞で行った。両方のVP/細胞比での結果は、類似していたため、1000VP/細胞での形質導入の結果のみを図4に示す。100VP/細胞および1000VP/細胞での発現の10倍の差異を推定するために、一方向性hCMVプロモーターの制御下でレポーター遺伝子を発現する陽性対照ベクターAd.LucおよびAd.eGFPの形質導入を示す。パネル4Aは、hCMV−rhCMVが、1000VP/細胞でのAd26.LucおよびAd26.eGFP対照ベクターよりわずかに低い発現レベルにおいて、Ad26 E1双方向性発現カセットからの両方のレポーター遺伝子の強力な発現を誘導することを示す。Ad26.Luc.hCMV−rhCMV.eGFPをAd26.Luc.mCMV bidir.eGFPとさらに直接比較すると、Ad26.Luc.hCMV−rhCMV.eGFPは、mCMV bidirと比べてeGFP導入遺伝子の発現の低下を示すが、全体的によりバランスのとれた導入遺伝子の発現も示している。パネル4Bは、Ad35ベクターにおけるhCMV−rhCMV双方向性発現カセットからの導入遺伝子の発現を示す。興味深いことに、Ad35ベクターにおける発現プロフィールは、Ad26ベクターにおける発現プロフィールとわずかに異なっていた。したがって、強力な双方向性プロモーターは、異なる血清型に由来するrAdVにおいて使用され得るが、異なるプロモーターは、1つのrAdVにおける使用が他のものよりも最適であり得、さらに、プロモーターおよび発現カセットの複雑な設計が最適なウイルスベクターのために必要とされることを例示する。
導入遺伝子の発現に加えて、AdVを産生している間の遺伝的安定性は、2つの抗原を発現する有用なAdVにとって重要なパラメータである。したがって、先行出願の国際公開第2016/166088号パンフレットに記載のように遺伝的安定性を試験した。簡潔に記載すると、ベクターAd26.Luc.hCMV−rhCMV.eGFPおよびAd26.eGFP.hCMV−rhCMV.LucをPER.C6細胞におけるプラスミドトランスフェクションによって生成し、ウイルス集団をプラークピッキングによって単離した。1ベクター当たり10個のプラークをウイルス継代数(vpn)3まで増殖させた。その後、5つのプラークを選択し、vpn13まで継代を延長した。遺伝的安定性をE1発現カセット領域(図5)ならびにE3およびE4領域(E3およびE4PCRのデータは示さず)の同一性PCRによって評価した。小さい欠失または点変異の欠如をvpn13のE1 PCR産物の標準的なサンガーシーケンシングによって確認した。Ad26.Luc.hCMV−rhCMV.eGFPおよびAd26.eGFP.hCMV−rhCMV.Lucの両方の5つのプラークのうちの5つがvpn13まで遺伝的に安定なままであった。
上記のように、新しい双方向性プロモーターコンストラクトのパネルをスクリーニングすることにより、いずれの双方向性プロモーターコンストラクトが所望のプロモーター特性を与えるかを予測することは不可能であることがわかった。実際、非常に類似しているように思われる双方向性プロモーターコンストラクトでさえ、必ずしも同じ結果を与えない。例えば、左側にヒトCMVプロモーター(hCMV)および右側に短いアカゲザルCMVプロモーター(rhCMV)を有する双方向性hCMV−rhCMVプロモーターは、特にrAd26およびrAd35ベクターのE1領域からの2つの異なる導入遺伝子のバランスのとれた発現を示した。驚くべきことに、双方向性hCMV−rhCMVプロモーターは、導入遺伝子発現の強度およびバランスを兼ね備え、かつまた長さが1kB未満と非常に小さい。双方向性hCMV−rhCMVプロモーターを有するrAdは、PER.C6細胞においてP13に連続継代した後でさえも遺伝的に安定であることがわかった。したがって、本発明の双方向性hCMV−rhCMVプロモーターは、遺伝子治療およびワクチンに使用することができる組換えウイルスベクターでの使用、特にバランスのとれた強力な発現が重要である場合、および/または小サイズの双方向性hCMV−rhCMVプロモーターが有用である場合の使用に驚くほど好ましい特性を備えたプロモーターである。
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Claims (17)
- 1つの方向において第1の導入遺伝子に、かつ逆方向において第2の導入遺伝子に作動可能に連結された双方向性プロモーター(hCMV−rhCMVプロモーター)を含む組換え核酸分子であって、前記hCMV−rhCMVプロモーターは、
(i)エンハンサーと、その両側に配置されている、
(ii)前記エンハンサーの一方の側のヒトサイトメガロウイルス主要最初期プロモーター(hCMVプロモーター)と、
(iii)前記エンハンサーの他方の側のアカゲザルサイトメガロウイルス主要最初期プロモーター(rhCMVプロモーター)と
を含み、
(iv)前記第1の導入遺伝子は、前記hCMVプロモーターの下流に位置し、および
(v)前記第2の導入遺伝子は、前記rhCMVプロモーターの下流に位置する、組換え核酸分子。 - 前記エンハンサーは、ヒトサイトメガロウイルス主要最初期エンハンサー(hCMVエンハンサー)である、請求項1に記載の組換え核酸分子。
- 前記第1および第2の導入遺伝子は、異なり、およびそれらの少なくとも1つは、抗原をコードする、請求項1または2に記載の組換え核酸分子。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の組換え核酸分子を含む組換えベクターまたは組換えウイルス。
- プラスミドベクターである、請求項4に記載の組換えベクター。
- アデノウイルスである、請求項4に記載の組換えウイルス。
- 前記アデノウイルスは、E1領域に欠失を有する、請求項6に記載の組換えアデノウイルス。
- ヒトアデノウイルス血清型35またはヒトアデノウイルス血清型26である、請求項6または7に記載の組換えアデノウイルス。
- 遺伝的に安定な組換えアデノウイルスであって、前記アデノウイルスが標的細胞に感染すると、それぞれが強力に発現される第1および第2の導入遺伝子を含む遺伝的に安定な組換えアデノウイルスを製造する方法であって、
a)1つの方向において第1の導入遺伝子に、かつ逆方向において第2の導入遺伝子に作動可能に連結された請求項1に記載の双方向性hCMV−rhCMVプロモーターを含むコンストラクトを調製する工程と、
b)前記コンストラクトを前記組換えアデノウイルスのゲノムに組み込む工程と
を含む方法。 - 前記エンハンサーは、hCMVエンハンサーである、請求項9に記載の方法。
- 前記組換えアデノウイルスは、そのゲノムのE1領域に欠失を有する、請求項9または10に記載の方法。
- 前記第1および第2の導入遺伝子は、異なり、およびそれらの少なくとも1つは、抗原をコードする、請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組換えアデノウイルスは、ヒトアデノウイルス血清型35またはヒトアデノウイルス血清型26である、請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 細胞内で少なくとも2つの導入遺伝子を発現させる方法であって、請求項4〜8のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスを細胞に提供する工程を含む方法。
- 少なくとも2つの抗原に対する免疫応答を誘導する方法であって、請求項4〜8のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスを対象に投与する工程を含む方法。
- 請求項6〜8のいずれか一項に記載の組換えアデノウイルスのゲノムを含む組換えDNA分子。
- 請求項4〜8のいずれか一項に記載の組換えベクターまたは組換えウイルスと、薬学的に許容される担体または賦形剤とを含む医薬組成物。
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