JP2019526268A - Pd−1ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、組成物、および使用方法 - Google Patents

Pd−1ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、組成物、および使用方法 Download PDF

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Abstract

本開示は、ゲノム編集組成物の改善およびPD−1遺伝子を編集する方法を提供する。本開示は、癌、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、および免疫不全の少なくとも1つの症状の防止、治療、または改善のためのゲノム編集細胞をさらに提供する。【選択図】図1A

Description

関連出願の相互参照
本出願は、35U.S.C.§119(e)の下で、2016年10月28日出願の米国仮出願第62/414,279号、および2016年9月8日出願の米国仮出願第62/385,079号の利益を主張するものであり、これらの各々は参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
配列表に関する陳述
本出願に関連する配列表は、ハードコピーの代わりにテキスト形式で提供され、参照により本明細書に組込まれる。配列表を含むこのテキストファイルの名前は、BLBD_076_02WO_ST25.txtである。本テキストファイルは266KBであり、2017年9月8日に作成され、本明細書の出願と同時に、EFS−Webを介して電子的に提出されている。
本開示は、ゲノム編集組成物の改善に関する。とりわけ、本開示は、ヌクレアーゼバリアント、組成物、およびヒトプログラム細胞死1(PD−1)遺伝子を編集するためのその使用方法に関する。
先行技術の記載
癌の世界的な負担は1975年から2000年の間に2倍となった。癌は、世界中の疾病率および死亡率の2番目に高い要因であり、2012年において新たな症例はおよそ1410万件、癌関連死は820万件となっている。最もよく見られる癌は、乳癌、肺および気管支癌、前立腺癌、結腸および直腸癌、膀胱癌、皮膚の黒色腫、非ホジキンリンパ腫、甲状腺癌、腎臓および腎盂癌、子宮内膜癌、白血病、ならびに膵臓癌である。新たな癌症例件数は、今後20年以内で2200万件に上昇すると予想される。
免疫系は、ヒト癌の検出および撲滅において主要な役割を有する。形質転換細胞の大部分は、免疫センチネルによって迅速に検出され、クローン的に発現されたT細胞受容体(TCR)を介した抗原特異的T細胞の活性化を通して破壊される。したがって、癌は、免疫学的障害、すなわち、この疾患を恒久的に抑制および排除するために必要な抗腫瘍応答を開始する免疫系の機能障害とみなすことができる。癌をより有効に撲滅するために、過去数十年間にわたって開発された特定の免疫療法介入は、T細胞免疫性を強化することに特に注力してきた。これらの治療は、疾患寛解の孤発例をもたらしてきたのみであり、実質的な全体的奏功は達成していない。CTLA−4またはPD−1などのT細胞活性化を阻害する分子を標的とするモノクローナル抗体を使用する、より最近の療法は、より実質的な抗腫瘍効果を示してきたが、これらの治療はまた、全身免疫活性化に起因する実質的な毒性にも関連する。
より最近では、T細胞の単離、修飾、増殖、および再注入に基づく養子細胞免疫療法戦略が探索されており、初期段階の臨床試験で試験されている。T細胞はしばしば、それらの選択的認識および強力なエフェクター機構に起因して、癌免疫療法のための一般的に好まれるエフェクター細胞となっている。これらの治療は、まちまちな奏効率を示してきたが、少数の患者は、恒久的な寛解を経験しており、T細胞ベースの癌免疫療法の未だ理解されていない可能性を強調している。
細胞溶解性T細胞による腫瘍細胞関連抗原の成功裏の認識は、標的とする腫瘍の溶解を惹起し、任意の有効な癌免疫療法アプローチを実証する。腫瘍浸潤T細胞(TIL)は、腫瘍関連抗原に特異的に指向されたTCRを発現するが、実質的な数のTILは、少数のヒト癌のみに限定される。遺伝子操作されたT細胞受容体(TCR)およびキメラ抗原受容体(CAR)は、多くの癌および他の免疫障害に対するT細胞ベースの免疫療法の適用性を増加させる可能性がある。
その上、最新技術による遺伝子操作されたT細胞は依然として、癌細胞、炎症性細胞、間質細胞、およびサイトカインからなる複合の免疫抑制腫瘍微小環境によって調節される。これらの構成要素のうち、癌細胞、炎症性細胞、および抑制性サイトカインがT細胞表現型および機能を調節する。集合的に、腫瘍微小環境は、T細胞が疲弊したT細胞へと最終的に分化するよう駆り立てる。
T細胞疲弊は、阻害性受容体の増加した発現または阻害性受容体による増加したシグナル伝達、低減されたエフェクターサイトカイン産生、および持続して癌を排除する能力の減少によって特徴付けられる慢性的環境における、T細胞機能不全の状態である。疲弊したT細胞はまた、階層的様態で機能喪失を示す。すなわち、減少したIL−2産生およびエクスビボでの殺傷能力が疲弊の早期段階で失われ、TNF−α産生が中間段階で失われ、IFN−γおよびGzmB産生が疲弊の後期段階で失われる。腫瘍微小環境におけるほとんどのT細胞は、疲弊したT細胞へと分化し、癌を排除する能力を失い、最終的には取り除かれる。
プログラム細胞死1(PD−1)は、T細胞上で発現され、腫瘍微小環境に存在する免疫抑制因子、例えば、PD−L1およびPD−L2への結合による免疫抑制を媒介する。PD−L1およびPD−L2の発現は、いくつかのヒト悪性腫瘍における予後と相関する。PD−L1/PD−1シグナル伝達経路は、T細胞疲弊のある重要な調節経路である。PD−L1は、癌細胞および間質細胞において多量に発現され、モノクローナル抗体を用いたPD−L1/PD−1の遮断が、T細胞抗腫瘍機能を増強する。PD−L2もまた、PD−1に結合し、T細胞機能を負に調節する。
本開示は概して、部分的に、ヒトPD−1遺伝子中の標的部位を切断するホーミングエンドヌクレアーゼバリアントおよびmegaTALを含む組成物、ならびにその使用方法に関する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、ヒトプログラム細胞死1(PD−1)遺伝子の標的部位を切断するホーミングエンドヌクレアーゼ(HE)バリアントを含むポリペプチドを企図する。
特定の実施形態において、HEバリアントは、LAGLIDADGホーミングエンドヌクレアーゼ(LHE)バリアントである。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、HEバリアントの生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、前記生物学的に活性な断片は、対応する野生型HEと比較して、1、2、3、4、5、6、7、または8個のN末端アミノ酸を欠く。
追加の実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型HEと比較して、4個のN末端アミノ酸を欠く。
いくつかの実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型HEと比較して、8個のN末端アミノ酸を欠く。
特定の実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型HEと比較して、1、2、3、4、または5個のC末端アミノ酸を欠く。
特定の実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型HEと比較して、C末端アミノ酸を欠く。
いくつかの実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型HEと比較して、2個のC末端アミノ酸を欠く。
さらなる実施形態において、HEバリアントは、I−AabMI、I−AaeMI、I−AniI、I−ApaMI、I−CapIII、I−CapIV、I−CkaMI、I−CpaMI、I−CpaMII、I−CpaMIII、I−CpaMIV、I−CpaMV、I−CpaV、I−CraMI、I−EjeMI、I−GpeMI、I−GpiI、I−GzeMI、I−GzeMII、I−GzeMIII、I−HjeMI、I−LtrII、I−LtrI、I−LtrWI、I−MpeMI、I−MveMI、I−NcrII、I−Ncrl、I−NcrMI、I−OheMI、I−OnuI、I−OsoMI、I−OsoMII、I−OsoMIII、I−OsoMIV、I−PanMI、I−PanMII、I−PanMIII、I−PnoMI、I−ScuMI、I−SmaMI、I−SscMI、およびI−Vdi141Iからなる群から選択されるLHEのバリアントである。
特定の実施形態において、HEバリアントは、I−CpaMI、I−HjeMI、I−OnuI、I−PanMI、およびSmaMIからなる群から選択されるLHEのバリアントである。
さらなる実施形態において、HEバリアントは、I−OnuI LHEバリアントである。
追加の実施形態において、HEバリアントは、配列番号1〜5のI−OnuI LHEアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片の19、24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、77、78、80、82、168、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、197、199、201、203、223、225、227、229、231、232、234、236、238、および240からなる群から選択されるアミノ酸位置のDNA認識界面中に1つ以上のアミノ酸置換を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号1〜5のI−OnuI LHEアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片の19、24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、77、78、80、82、168、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、197、199、201、203、223、225、227、229、231、232、234、236、238、および240からなる群から選択されるアミノ酸位置のDNA認識界面中に、少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上アミノ酸置換を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の26、28、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、78、80、138、143、159、168、178、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、197、199、201、203、207、223、224、225、227、229、232、236、および238位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40K、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、S72R、N75S、A76Y、S78K、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、S201M、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40K、E42R、G44R、Q46E、T48D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、S78K、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72R、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
追加の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
さらなる実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、K225R、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201M、T203G、Y223R、K225R、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、68、70、72、75、76、78、80、100、132、138、143、155、159、178、180、184、186、189、190、191、192、193、195、201、203、207、223、225、227、232、236、238、および240位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片のL26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、V37G、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46A、Q46T、T48V、T48M、V68I、V68S、A70T、A70Y、A70L、S72D、S72N、N75R、N75H、A76Y、S78R、S78T、K80R、K80C、K80E、K80V、T82F、T82Y、I100V、V132A、L138M、T143N、S155G、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240E位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む。
さらなる実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46A、T48V、V68I、A70T、S72D、N75R、A76Y、S78R、K80R、I100V、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、V37G、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48V、V68I、A70T、S72D、N75R、A76Y、S78R、K80C、I100V、V132A、L138M、T143N、S155G、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68I、A70T、S72N、N75H、A76Y、S78T、K80R、I100V、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70Y、S72N、N75H、A76Y、K80E、T82F、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70L、S72N、N75H、A76Y、K80V、T82Y、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37G、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70T、S72N、N75H、A76Y、K80V、T82Y、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、41、42、44、46、48、68、70、72、74、75、76、78、80、82、116、138、143、159、168、178、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、199、203、207、225、227、229、232、236、および238位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む。
追加の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片のS24C、L26Q、R28Y、R28H、R30S、N32V、N32L、K34N、K34R、S35N、S35T、S36R、V37S、V37T、G38R、G38K、S40R、T41A、E42R、G44S、G44R、Q46E、Q46A、T48E、V68I、A70N、S72I、D74N、N75T、N75R、A76S、A76R、S78R、K80S、T82G、T82R、V116L、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203A、T203S、K207R、K225N、K225T、K227W、K227S、K229A、K229P、F232R、W234A、W234D、D236E、およびV238R位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28Y、R30S、N32V、K34N、S35N、S36R、V37S、G38R、S40R、T41A、E42R、G44R、Q46A、T48E、A70N、S72I、N75T、A76S、S78R、K80S、T82G、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203A、K207R、K225N、K227W、K229A、F232R、W234A、D236E、およびV238Rのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、S24C、R28H、N32L、K34R、S35T、V37T、G38K、S40R、E42R、G44S、Q46E、T48E、V68I、A70N、S72I、D74N、N75R、A76R、S78R、K80S、T82R、V116L、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203S、K207R、K225T、K227S、K229P、F232R、W234D、D236E、およびV238Rのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む。
追加の実施形態において、HEバリアントは、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つのアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片と少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、もしくはさらにより好ましくは少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号6に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号7に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、配列番号8に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号9に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号10に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号11に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、配列番号12に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号13に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、配列番号14に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、配列番号60に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、配列番号61に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、配列番号62に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、配列番号63に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号25に記載のポリヌクレオチド配列に結合する。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号30に記載のポリヌクレオチド配列に結合する。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号35に記載のポリヌクレオチド配列に結合する。
さらなる実施形態において、ポリペプチドは、DNA結合ドメインをさらに含む。
いくつかの実施形態において、DNA結合ドメインは、TALE DNA結合ドメインおよびジンクフィンガーDNA結合ドメインからなる群から選択される。
特定の実施形態において、TALE DNA結合ドメインは、約9.5個のTALE反復単位〜約15.5個のTALE反復単位を含む。
追加の実施形態において、TALE DNA結合ドメインは、PD−1遺伝子内のポリヌクレオチド配列に結合する。
特定の実施形態において、TALE DNA結合ドメインは、配列番号26に記載のポリヌクレオチド配列に結合する。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号27に記載のポリヌクレオチド配列に結合し、それを切断する。
特定の実施形態において、TALE DNA結合ドメインは、配列番号31に記載のポリヌクレオチド配列に結合する。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号32に記載のポリヌクレオチド配列に結合し、それを切断する。
特定の実施形態において、TALE DNA結合ドメインは、配列番号36に記載のポリヌクレオチド配列に結合する。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号37に記載のポリヌクレオチド配列に結合し、それを切断する。
特定の実施形態において、ジンクフィンガーDNA結合ドメインは、2、3、4、5、6、7、または8つのジンクフィンガーモチーフを含む。
さらなる実施形態において、ポリペプチドは、ペプチドリンカー、およびエンドプロセシング酵素またはその生物学的に活性な断片をさらに含む。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、ウイルス性自己切断型2Aペプチド、およびエンドプロセシング酵素またはその生物学的に活性な断片をさらに含む。
追加の実施形態において、エンドプロセシング酵素またはその生物学的に活性な断片は、5’−3’エキソヌクレアーゼ、5’−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3’−5’エキソヌクレアーゼ、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、またはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を有する。
特定の実施形態において、エンドプロセシング酵素は、Trex2またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号15〜23、および64のいずれか1つに記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
さらなる実施形態において、ポリペプチドは、配列番号15に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号16に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
様々な実施形態において、ポリペプチドは、配列番号17に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号18に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号19に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
様々な実施形態において、ポリペプチドは、配列番号20に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
様々な実施形態において、ポリペプチドは、配列番号21に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
追加の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号22に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
様々な実施形態において、ポリペプチドは、配列番号23に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
追加の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号64に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
様々な実施形態において、本明細書において企図されるポリペプチドは、配列番号24に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
さらなる実施形態において、ポリペプチドは、配列番号25、27、30、32、35、または37に記載のポリヌクレオチド配列で、ヒトPD−1遺伝子を切断する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするmRNAを企図する。
特定の実施形態において、mRNAは、配列番号40〜42および65〜68の配列を含む。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするcDNAを企図する。
特定の実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドを含む細胞を企図する。
いくつかの実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む細胞を企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるベクターを含む細胞を企図する。
追加の実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドによって導入される1つ以上のゲノム編集を含む細胞を企図する。
特定の実施形態において、細胞は、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードするポリヌクレオチドを含む。
特定の実施形態において、ポリヌクレオチドは、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結された、RNAポリメラーゼIIプロモーターをさらに含む。
特定の実施形態において、RNAポリメラーゼIIプロモーターは、短EF1αプロモーター、長EF1αプロモーター、ヒトROSA 26遺伝子座、ユビキチンCプロモーター、ホスホグリセリン酸キナーゼ−1 (PGK)プロモーター、サイトメガロウイルスエンハンサー/ニワトリβ−アクチン(CAG)プロモーター、β−アクチンプロモーター、および負の制御領域が欠失した骨髄増殖性肉腫ウイルスエンハンサーのdl587revプライマー結合部位置換(MND)プロモーターからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体に作動可能に連結され、その間で分散され、および/または隣接する1つ以上の自己切断型ウイルス性ペプチドをさらにコードする。
いくつかの実施形態において、自己切断型ウイルスペプチドは、2Aペプチドである。
特定の実施形態において、ポリヌクレオチドは、異種ポリアデニル化シグナルをさらに含む。
いくつかの実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、免疫抑制因子に対抗する酵素機能を含む。
いくつかの実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、キヌレニナーゼ活性を含む。
特定の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、任意に、その抗体もしくはその抗原結合断片である、免疫抑制因子に結合する細胞外ドメイン、免疫抑制因子および膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメイン、または免疫抑制因子、膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメイン、および免疫抑制シグナルを細胞に伝達できない修飾細胞内ドメインを含む。
特定の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、優性ネガティブTGFβRII受容体である。
特定の実施形態において、免疫力エンハンサーは、二重特異性T細胞エンゲイジャー分子(BiTE)、免疫賦活因子、およびフリップ受容体からなる群から選択される。
特定の実施形態において、免疫賦活因子は、サイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、サイトカイン受容体、およびそのバリアントからなる群から選択される。
特定の実施形態において、サイトカイン受容体は、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、IL−18受容体、およびIL−21受容体からなる群から選択される。
好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、IL−18受容体、およびIL−21受容体からなる群から選択されるサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含む。
別の好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−12サイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含む。
特定の実施形態において、サイトカインは、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択される。
好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択されるサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含む。
別の好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−12をコードするポリヌクレオチドを含む。
追加の実施形態において、フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインおよび膜貫通ドメインと、フレーム内でPD−1膜貫通ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインとを含む。
特定の実施形態において、フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインと、CD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインと、フレーム内でPD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインとを含む。
特定の実施形態において、フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインと、フレーム内でPD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインおよび細胞内ドメインと、を含む。
追加の実施形態において、遺伝子操作された抗原受容体は、遺伝子操作されたTCR、CAR、Daric、またはゼータカインからなる群から選択される。
特定の実施形態において、遺伝子操作された受容体は、PD−1遺伝子に統合されない。
特定の実施形態において、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードするポリヌクレオチドは、PD−1遺伝子に統合される。
さらなる実施形態において、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードするポリヌクレオチドを含むドナー修復テンプレートは、本明細書において企図されるポリペプチドによって導入されるDNA2本鎖切断部位でPD−1遺伝子に統合される。
特定の実施形態において、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択されるサイトカインをコードするポリヌクレオチドを含むドナー修復テンプレートは、本明細書において企図されるポリペプチドによって導入されるDNA2本鎖切断部位でPD−1遺伝子に統合される。好ましい実施形態において、サイトカインは、内在性PD−1プロモーターと作動可能に連結するPD−1遺伝子に統合される。
特定の実施形態において、IL−12サイトカインをコードするポリヌクレオチドを含むドナー修復テンプレートは、本明細書において企図されるポリペプチドによって導入されるDNA2本鎖切断部位でPD−1遺伝子に統合される。好ましい実施形態において、IL−12サイトカインは、内在性PD−1プロモーターと作動可能に連結するPD−1遺伝子に統合される。
特定の実施形態において、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、IL−18受容体、およびIL−21受容体からなる群から選択されるサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含むドナー修復テンプレートは、本明細書において企図されるポリペプチドによって導入されるDNA2本鎖切断部位でPD−1遺伝子に統合される。好ましい実施形態において、サイトカイン受容体は、内在性PD−1プロモーターと作動可能に連結するPD−1遺伝子に統合される。
特定の実施形態において、IL−12サイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含むドナー修復テンプレートは、本明細書において企図されるポリペプチドによって導入されるDNA2本鎖切断部位でPD−1遺伝子に統合される。好ましい実施形態において、IL−12サイトカイン受容体は、内在性PD−1プロモーターと作動可能に連結するPD−1遺伝子に統合される。
いくつかの実施形態において、細胞は、造血細胞である。
追加の実施形態において、細胞は、T細胞である。
特定の実施形態において、細胞は、CD3+、CD4+、および/またはCD8+細胞である。
特定の実施形態において、細胞は、免疫エフェクター細胞である。
さらなる実施形態において、細胞は、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)、またはヘルパーT細胞である。
特定の実施形態において、細胞は、ナチュラルキラー(NK)細胞またはナチュラルキラーT(NKT)細胞である。
特定の実施形態において、細胞の源は、末梢血単核球、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺問題(issue)、感染部位由来組織、復水、胸水、脾臓組織、または腫瘍である。
特定の実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図される1つ以上の細胞を含む複数の細胞を企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図される1つ以上の細胞を含む組成物を企図する。
特定の実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図される1つ以上の細胞と、生理学的に許容される担体を含む組成物を企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することで、ポリペプチドの発現がヒトPD−1遺伝子内の標的部位で2本鎖切断を作り出すことを含む、細胞内のヒトPD−1遺伝子を編集する方法を企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することで、ポリペプチドの発現がヒトPD−1遺伝子内の標的部位で2本鎖切断を作り出し、切断が非相同末端結合(NHEJ)によって修復されることを含む、細胞内のヒトPD−1遺伝子を編集する方法を企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと、ドナー修復テンプレートとを細胞に導入することで、ポリペプチドの発現がヒトPD−1遺伝子内の標的部位で2本鎖切断を作り出し、ドナー修復テンプレートが、2本鎖切断(DSB)の部位で相同組換え修復(HDR)によってヒトPD−1遺伝子に組込まれることを含む、細胞内のヒトPD−1遺伝子を編集する方法を企図する。
さらなる実施形態において、細胞は、造血細胞である。
特定の実施形態において、細胞は、T細胞である。
特定の実施形態において、細胞は、CD3+、CD4+、および/またはCD8+細胞である。
特定の実施形態において、細胞は、免疫エフェクター細胞である。
いくつかの実施形態において、細胞は、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)、またはヘルパーT細胞である。
特定の実施形態において、細胞は、ナチュラルキラー(NK)細胞またはナチュラルキラーT(NKT)細胞である。
特定の実施形態において、細胞の源は、末梢血単核球、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺問題(issue)、感染部位由来組織、復水、胸水、脾臓組織、または腫瘍である。
特定の実施形態において、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、mRNAである。
追加の実施形態において、3’−5’エキソヌクレアーゼをコードするポリヌクレオチドは、細胞に導入される。
いくつかの実施形態において、Trex2またはその生物学的に活性な断片をコードするポリヌクレオチドは、細胞に導入される。
さらなる実施形態において、ドナー修復テンプレートは、野生型PD−1遺伝子と比較して、1つ以上の変異を含むPD−1遺伝子またはその部分をコードする。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードする。
追加の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体に作動可能に連結されたRNAポリメラーゼIIプロモーターをさらに含む。
さらなる実施形態において、RNAポリメラーゼIIプロモーターは、短EF1αプロモーター、長EF1αプロモーター、ヒトROSA 26遺伝子座、ユビキチンCプロモーター、ホスホグリセリン酸キナーゼ−1(PGK)プロモーター、サイトメガロウイルスエンハンサー/ニワトリβ−アクチン(CAG)プロモーター、β−アクチンプロモーター、および負の制御領域が欠失した骨髄増殖性肉腫ウイルスエンハンサーのdl587revプライマー結合部位置換(MND)プロモーターからなる群から選択される。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体に作動可能に連結され、その間で分散され、および/または隣接する1つ以上の自己切断型ウイルス性ペプチドをさらにコードする。
追加の実施形態において、自己切断型ウイルスペプチドは、2Aペプチドである。
いくつかの実施形態において、ドナー修復テンプレートは、異種ポリアデニル化シグナルをさらに含む。
特定の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、免疫抑制因子に対抗する酵素機能を含む。
さらなる実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、キヌレニナーゼ活性を含む。
特定の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、任意に、その抗体もしくはその抗原結合断片である、免疫抑制因子に結合する細胞外ドメイン、免疫抑制因子および膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメイン、または免疫抑制因子、膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメイン、および免疫抑制シグナルを細胞に伝達できない修飾細胞内ドメインを含む。
追加の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、優性ネガティブTGFβRII受容体である。
特定の実施形態において、免疫力エンハンサーは、二重特異性T細胞エンゲイジャー分子(BiTE)、免疫賦活因子、およびフリップ受容体からなる群から選択される。
さらなる実施形態において、免疫賦活因子は、サイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、サイトカイン受容体、およびそのバリアントからなる群から選択される。
特定の実施形態において、免疫賦活因子は、サイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、サイトカイン受容体、およびそのバリアントからなる群から選択される。
特定の実施形態において、サイトカイン受容体は、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、IL−18受容体、およびIL−21受容体からなる群から選択される。
好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、IL−18受容体、およびIL−21受容体からなる群から選択されるサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含む。
別の好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−12受容体をコードするポリヌクレオチドを含む。
特定の実施形態において、サイトカインは、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択される。
好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択されるサイトカイン受容体をコードするポリヌクレオチドを含む。
別の好ましい実施形態において、細胞は、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結するIL−12をコードするポリヌクレオチドを含む。
追加の実施形態において、フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインおよび膜貫通ドメインと、フレーム内でPD−1膜貫通ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインとを含む。
特定の実施形態において、フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインと、CD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインと、フレーム内でPD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインを含む。
さらなる実施形態において、フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインと、フレーム内でPD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインおよび細胞内ドメインと、を含む。
追加の実施形態において、遺伝子操作された抗原受容体は、遺伝子操作されたTCR、CAR、Daric、またはゼータカインからなる群から選択される。
追加の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、DSBのヒトPD−1遺伝子配列5´に相同な5´相同アームと、DSBのヒトPD−1遺伝子配列3´に相同な3´相同アームとを含む。
特定の実施形態において、5´および3´相同アームの長さは、約100bp〜約2500bpから独立して選択される。
いくつかの実施形態において、5´および3´相同アームの長さは、約600bp〜約1500bpから独立して選択される。
いくつかの施形態において、5’相同アームは、約1500bpであり、3’相同アームは、約1000bpである。
特定の実施形態において、5’相同アームは、約600bpであり、3’相同アームは、約600bpである。
特定の実施形態において、ウイルスベクターはドナー修復テンプレートを細胞に導入するのに使用される。
追加の実施形態において、ウイルスベクターは、組換えアデノ随伴ウイルスベクター(rAAV)またはレトロウイルスである。
さらなる実施形態において、rAAVは、AAV2由来の1つ以上のITRを有する。
特定の実施形態において、rAAVは、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、およびAAV10からなる群から選択される血清型を有する。
追加の実施形態において、rAAVは、AAV2またはAAV6血清型を有する。
いくつかの実施形態において、レトロウイルスは、レンチウイルスである。
特定の実施形態において、レンチウイルスは、インテグラーゼ欠損レンチウイルス(IDLV)である。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図される組成物の有効量を対象に投与することを含む、癌、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、および免疫不全、またはそれらに関連する状態の少なくとも1つの症状を治療、予防、または改善する方法を企図する。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図される組成物の有効量を対象に投与することを含む、固形癌を治療する方法を企図する。
さらなる実施形態において、固形癌は、肝臓癌、膵臓癌、肺癌、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、精巣癌、膀胱癌、脳癌、肉腫、頭頸部癌、骨癌、甲状腺癌、腎臓癌、または皮膚癌を含む。
様々な実施形態において、本開示は、部分的に、本明細書において企図される組成物の有効量を対象に投与することを含む、血液系腫瘍を治療する方法を企図する。
追加の実施形態において、血液系腫瘍は、白血病、リンパ腫、または多発性骨髄腫である。
エクソンのmegaTALの位置に関する、PD−1のIgVドメイン、ITIM、およびITSMモチーフの位置を図示する模式図を示す。 エクソン5(配列番号106〜108)によってコードされたITSMモチーフ内の標的部位のPD−1遺伝子および配列を示し、位置248のITSMホスホチロシン残基に対してコドンに位置するHE中央4モチーフを強調する。 どのようにI−OnuIが、2回の選別と、続いて再プログラムされたドメイン(配列番号111)の融合と、十分に再プログラムされたHEを単離するための、完全なPD−1エクソン5標的部位に対するスクリーニングとを通して、キメラ「ハーフ部位(half−sites)」(配列番号109および110)に対してNTDおよびCTDの遺伝子操作を介して再プログラムされるかを示す。 染色体受容体アッセイでの活性のための、PD−1エクソン5HEバリアントの開始スクリーニングを示す。 PD−1 HEバリアント(PD−1.ITSM.ex5_RD1_CV3−08)が、平衡気質滴定法によって測定された際、適度なDNA結合親和性特性を有することを示す。 改善された活性を有するバリアントを単離するために、よりストリンジェントな切断および親和性条件下で実施されたPD−1.ITSM.ex5_RD1_CV3−08のバリアントの、ランダムに変異誘発されたライブラリのディスプレイベース流動選別からの強化されたバリアントの単離に従った、染色体受容体アッセイにおける活性のための、PD−1 HEのスクリーニングを示す。 改善された活性を有するバリアントを単離するために、よりストリンジェントな切断および親和性条件下で実施されたPD−1.ITSM.ex5_RD1_CV3−08のバリアントの、ランダムに変異誘発されたライブラリのディスプレイベース流動選別からの強化されたバリアントの単離に従った、染色体受容体アッセイにおける活性のための、PD−1 HEのスクリーニングを示す。 改善された活性を有するバリアントを単離するために、よりストリンジェントな切断および親和性条件下で実施されたPD−1.ITSM.ex5_RD1_CV3−08のバリアントの、ランダムに変異誘発されたライブラリのディスプレイベース流動選別からの強化されたバリアントの単離に従った、染色体受容体アッセイにおける活性のための、PD−1 HEのスクリーニングを示す。 PD−1エクソン5HE内に存在するCpGモチーフ(配列番号113)のメチル化状況を決定するための、活性化された一次ヒトT細胞内のPD−1エクソン5(配列番号112)のバイサルファイト配列決定アッセイの結果を示す。 部分的かつ全体的にメチル化したPD−1エクソン5基質に対する、PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK HEバリアントのDNA結合親和性および切断解析の結果を示す。 部分的かつ全体的にメチル化したPD−1エクソン5基質に対する、PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK HEバリアントのDNA結合親和性および切断解析の結果を示す。 PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALとTREX2とのT細胞への共送達が、TIDE解析によって測定した場合、60%の割合で標的遺伝子座を編集することを示す。 Trex2の存在下でPD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALによって切断された場合の、PD−1 ITSMコンセンサスモチーフでのインデル分配を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 PD−1エクソン5HEの中央4特異性のプロファイリングの結果を示す。 エクソン1、2、および5の位置に関する、PD−1のIgVドメイン、ITIM、およびITSMドメインの位置を図示する模式図を示す。 PD−1遺伝子およびにエクソン1(配列番号114〜116)、2(配列番号117〜119)、および5(配列番号106〜108)内の標的部位の位置を示す。 、PD−1エクソン1(PD−1.ile3.exon1_RD1_B1、上部パネル)を標的とする最初に再プログラムされたI−OnuIに対する触媒活性のディスプレイベース流動選別(より活性なバリアント(PD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8もしくはPD−1.ile3.exon1_RD2_B1G2、中央パネル)を同定するための標的切断を補助する変異を同定するための、よりストリンジェントな触媒条件下での変異誘発およびスクリーニングによる、PD−1.ile3.exon1_RD1_B1の洗練)、かつPD−1エクソン2(PD−1.IgV.exon2_RD1_G5、下部パネル)を標的とする最初に再プログラムされたI−OnuIに対する触媒活性のディスプレイベース流動選別に従った、染色体受容体アッセイの結果を示す。結果は、Trex2存在下での(左パネル)、かつmegaTALとしてフォーマットされた(右パネル)、ヌクレアーゼを示す。 PD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8およびPD−1.IgV.exon2_RD1_G5の(それらのそれぞれの標的配列決定を使用した平衡基質滴定によって測定された場合の)DNA結合親和性を示す。 塩基対−8、−7、および−6で変動する64DNA標的に対して、PD−1.ile3.exon1(RD2_B1G2、RD3_B1G2C4、RD3_B1G2C11、RD3_B1G2C5)の特異性に関して洗練されたヌクレアーゼにおけるDNA切断活性の比較を示す。ヒートマップは、ドットプロットから得られた、非切断対切断平均値の比を示す。 塩基対−8、−7、および−6で変動する64DNA標的に対して、PD−1.ile3.exon1(RD2_B1G2、RD3_B1G2C4、RD3_B1G2C11、RD3_B1G2C5)の特異性に関して洗練されたヌクレアーゼにおけるDNA切断活性の比較を示す。ヒートマップは、ドットプロットから得られた、非切断対切断平均値の比を示す。 塩基対−8、−7、および−6で変動する64DNA標的に対して、PD−1.ile3.exon1(RD2_B1G2、RD3_B1G2C4、RD3_B1G2C11、RD3_B1G2C5)の特異性に関して洗練されたヌクレアーゼにおけるDNA切断活性の比較を示す。ヒートマップは、ドットプロットから得られた、非切断対切断平均値の比を示す。 活性化された一次ヒトT細胞(左パネル)における、PD−1エクソン1(配列番号120)およびエクソン2(配列番号122)のバイサルファイト配列決定アッセイの結果を示し、PD−1エクソン1CpGモチーフ(配列番号121)が、メチル化されていないままであるが、PD−1エクソン2CpGモチーフ(配列番号123)はメチル化されていることを実証している。図12はさらに、PD−1.IgV.exon2_RD1_G5が、非メチル化およびメチル化標的部位(それぞれ右上および右下パネル)を効率的に切断することを示す。 ビヒクル、CFP、a CCR5 megaTAL、PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTAL、またはPD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8 megaTALを用いて電気穿孔され、かつその後、ビヒクルまたはホルボール12ミリステート13酢酸(PMA)/イオノマイシン(P/I)を用いて刺激されたCAR T細胞でのPD−1表面発現を示す。 洗練されたバージョンのPD−1.ile3.exon1(RD2_B1G2、RD3_B1G2C4、RD3_B1G2C11、RD3_B1G2C5)megaTALを用いて電気穿孔されたT細胞での、PD−1表面発現を示す。 Trex2あり、あるいは無しのPD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALおよびPD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8 megaTALの同時配達が、PD−1細胞表面発現を顕著に増加させることを示す。 PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MKまたはPD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8 megaTALをコードするmRNAを用いて電気穿孔された抗BCMA CAR T細胞が、媒体、またはCFPをコードするmRNA、またはCCR5 megaTALを用いて電気穿孔された抗BCMA CAR T細胞と比較して、PD−L1媒介サイトカイン抑制の減少を示すことを示す。 PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MKまたはPD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8 megaTALをコードするmRNAを用いて電気穿孔された抗BCMA CAR T細胞が、媒体、または触媒的に不活性のTCRαmegaTAL(未処理と予期される)をコードするmRNAを用いて電気穿孔された抗BCMA CAR T細胞と比較して、PD−L1媒介サイトカイン抑制の減少を示すことを示す。培地へのPD−1抗体の追加が、媒体、または触媒的に不活性のTCRαmegaTALをコードするmRNAを用いて電気穿孔された抗BCMA CAR T細胞での、サイトカイン抑制を抑止した。 様々な発現カセット(GFP、上部パネル、抗CD19 CAR、中央パネル、および抗BCMA CAR、下部パネル)を、相同組換えによってPD−1エクソン1導入する戦略を示す。 GFP、抗CD19 CAR、または抗BCMA CAR発現カセットを含有するベクターを標的とするPD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8 megaTALおよびrAAVで処理されたT細胞内の染色体外に統合されたカセットの、長期発現を決定するための代表的なフローサイトメトリーを示す。 mCherry受容体遺伝子をエクソン1内のPD−1開始コドンにおいて導入する戦略と、および媒体、またはPD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8 megaTALを用いて電気穿孔され、かつ媒体、または24時間のPMA/イオノマイシン処理あり、なしの両方においてmCherryをコードするベクターを標的とするrAAVを用いて伝達されたT細胞内のmCherry発現のフローサイトメトリー解析とを示す。 MNDプロモーターBFP発現カセットをPD−1エクソン5内のITSMモチーフにおいて導入する戦略と、および媒体、またはPD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALを用いて電気穿孔され、かつ媒体、またはpMND−BFP発現カセットを含有するベクターを標的とするrAAVを用いて伝達されたT細胞内のBFP発現のフローサイトメトリー解析とを示す。 MNDプロモーターBFP発現カセットをPD−1エクソン5内のITSMモチーフにおいて導入する戦略と、および媒体、またはPD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALを用いて電気穿孔され、かつ媒体、またはpMND−BFP発現カセットを含有するベクターを標的とするrAAVを用いて伝達されたT細胞内のPD−1およびBFP発現に対するフローサイトメトリー解析とを示す。 MNDプロモーターBFP発現カセットを、PD−1エクソン5内のITSMモチーフにおいて導入し、相同アームが一塩基多型ポリモーフィズム(SNP)を含有するための戦略を示す(上部パネル)。下部パネルは、PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALを用いて電気穿孔され、かつ野生型相同アーム、SNPを含有する5’相同アーム、またはSNPを含有する3’相同アームを有する、pMND−BFP発現カセットを含有するベクターを標的とするrAAVを用いて伝達された、T細胞のフローサイトメトリー解析を示す。 MNDプロモーターPD−1.CD28フリップ受容体発現カセットをPD−1エクソン5内のITSMモチーフにおいて導入する戦略と、および媒体、またはPD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALを用いて電気穿孔され、かつ媒体、またはpMND−PD−1.CD28フリップ受容体発現カセットを含有するベクターを標的とするrAAVを用いて伝達されたT細胞内のPD−1およびBFP発現に対するフローサイトメトリー解析とを示す。 PD−1遺伝子内の大型欠失を、PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALと、エクソン5標的部位のキロベース上流より多い相同アームを含有するrAAVカセットとを送達することによってキレートするための戦略を示す。 サイトカインをPD−1遺伝子に挿入し、発現を内在性PD−1プロモーターの制御下にするための戦略を示す(上部パネル)。PMA/イオノマイシン処理の24時間後、PD−1 megaTAL mRNAを用いて電気穿孔され、かつIL−12をコードするrAAVを用いて伝達された、抗BCMA CAR T細胞が、対照処理細胞と比較してPD−1発現の減少を示した(下部パネル)。 PMA/イオノマイシン処理の24時間後、PD−1 megaTAL mRNAを用いて電気穿孔され、かつIL−12をコードするrAAVを用いて伝達された、抗BCMA CAR T細胞が、対照処理細胞と比較してIL−12産生の増加を示した(左パネル)。PD−1 megaTAL mRNAを用いて電気穿孔され、かつIL−12をコードするrAAVを用いて伝達され、K562−BCMA標的細胞の存在下で培養された抗BCMA CAR T細胞が、対照処理細胞と比較してIL−12産生の増加を示した(右パネル)。 連続刺激アッセイの結果を示す。K52−BCMA細胞および抗BCMA−CAR T細胞を混合し、7日間培養し、追加のK562−BCMA標的細胞を加え、反復された刺激を模倣した。再刺激の後、組換えIL−12を用いて処理した、あるいはPD−1 megaTALおよびIL−12 HDRテンプレートを用いて処理した抗BCMA−CAR T細胞が、対照処理細胞と比較してIFNγ産生および細胞傷害活性の増加を示した。
配列識別子の簡単な説明
配列番号1は、野生型I−OnuI LAGLIDADGホーミングエンドヌクレアーゼ(LHE)のアミノ酸配列である。
配列番号2は、野生型I−OnuI LHEのアミノ酸配列である。
配列番号3は、野生型I−OnuI LHEの生物学的に活性な断片のアミノ酸配列である。
配列番号4は、野生型I−OnuI LHEの生物学的に活性な断片のアミノ酸配列である。
配列番号5は、野生型I−OnuI LHEの生物学的に活性な断片のアミノ酸配列である。
配列番号6は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号7は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号8は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号9は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号10は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号11は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号12は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号13は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号14は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号15は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号16は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号17は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号18は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号19は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号20は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号21は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号22は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号23は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号24は、マウスTrex2をコードするアミノ酸配列である。
配列番号25は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン5内のI−OnuI LHEバリアントである。
配列番号26は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン5内のTALE DNA結合ドメイン標的部位である。
配列番号27は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン5内のmegaTAL標的部位である。
配列番号28は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン5内のI−OnuI LHEバリアントN末端ドメイン標的部位である。
配列番号29は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン5内のI−OnuI LHEバリアントC末端ドメイン標的部位である。
配列番号30は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン1内のI−OnuI LHEバリアントである。
配列番号31は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン1内のTALE DNA結合ドメイン標的部位である。
配列番号32は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン1内のmegaTAL標的部位である。
配列番号33は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン1内のI−OnuI LHEバリアントN末端ドメイン標的部位である。
配列番号34は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン1内のI−OnuI LHEバリアントC末端ドメイン標的部位である。
配列番号35は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン2内のI−OnuI LHEバリアントである。
配列番号36は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン2内のTALE DNA結合ドメイン標的部位である。
配列番号37は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン2内のmegaTAL標的部位である。
配列番号38は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン2内のI−OnuI LHEバリアントN末端ドメイン標的部位である。
配列番号39は、ヒトPD−1遺伝子のエクソン2内のI−OnuI LHEバリアントC末端ドメイン標的部位である。
配列番号40は、PD−1 megaTALをコードするmRNAである。
配列番号41は、PD−1 megaTALをコードするmRNAである。
配列番号42は、PD−1 megaTALをコードするmRNAである。
配列番号43は、マウスTrex2タンパク質をコードするmRNAである。
配列番号44は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVおよびpMND−BFP−SV40ポリA発現カセットをコードする、ポリヌクレオチド配列である。
配列番号45は、配列番号44の5’相同アームをコードするポリヌクレオチドである。
配列番号46は、配列番号44の3’相同アームをコードするポリヌクレオチドである。
配列番号47は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVおよびpMND−BFP−SV40ポリA発現カセットをコードする、ポリヌクレオチド配列である。3’は、野生型ゲノム配列に関して一塩基多型ポリモーフィズム(SNP)を含有する。
配列番号48は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVおよびpMND−BFP−SV40ポリA発現カセットをコードする、ポリヌクレオチド配列である。5’は、野生型ゲノム配列に関して一塩基多型ポリモーフィズム(SNP)を含有する。
配列番号49は、配列番号48の5’相同アームをコードするポリヌクレオチドである。
配列番号50は、配列番号47の3’相同アームをコードするポリヌクレオチドである。
配列番号51は、pMND−PD−1.CD28スウィッチ受容体.SV40ポリA発現カセットを有するベクターを標的とするrAAVをコードする、ポリヌクレオチド配列である。
配列番号52は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVと、PD−1エクソン5内のITSMモチーフの約1.3kb上流の5’相同アームを有する、pMND−BFP.SV40ポリA発現カセットとをコードするポリヌクレオチド配列である。
配列番号53は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVおよびpMND−GFP−SV40ポリA発現カセットをコードする、ポリヌクレオチド配列である。
配列番号54は、配列番号53の5’相同アームをコードするポリヌクレオチドである。
配列番号55は、配列番号53の3’相同アームをコードするポリヌクレオチドである。
配列番号56は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVおよびpMND抗CD19 CAR−SV40ポリA発現カセットをコードする、ポリヌクレオチド配列である。
配列番号57は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVおよびpMND抗BCMA CAR−SV40ポリA発現カセットをコードする、ポリヌクレオチド配列である。
配列番号58は、PD−1相同アームを有するベクターを標的とするrAAVと、mCherryをコードするcDNAとをコードする、ポリヌクレオチド配列である。
配列番号60は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号61は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号62は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号63は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するために再プログラムされたI−OnuI LHEバリアントのアミノ酸配列である。
配列番号64は、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するmegaTALのアミノ酸配列である。
配列番号65は、PD−1 megaTALをコードするmRNAである。
配列番号66は、PD−1 megaTALをコードするmRNAである
配列番号67は、PD−1 megaTALをコードするmRNAである。
配列番号68は、PD−1 megaTALをコードするmRNAである。
配列番号69〜79は、様々なリンカーのアミノ酸配列を記載する。
配列番号80〜104は、プロテアーゼ切断部位および自己切断型ポリペプチド切断部位のアミノ酸配列を記載する。
先述の配列において、Xは、任意のアミノ酸(もし存在する場合)、またはアミノ酸の不在を指す。
[発明を実施するための形態]
A.概観
本開示は、概して、部分的に、ゲノム編集組成物の改善およびその使用方法に関する。いかなる特定の理論にも縛られるものではないが、様々な実施形態において企図されるゲノム編集組成物は、癌、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、および免疫不全、またはそれらに関連する状態を防止または治療するか、あるいはそれらの少なくとも1つの症状を改善するのに使用することができる。既存の養子細胞療法を悩ませるある限定または問題は、腫瘍微小環境によって媒介された疲弊による免疫エフェクター細胞の低応答性である。疲弊したT細胞は、ナイーブ、エフェクターまたはメモリーT細胞と著しく異なる固有の分子シグネチャを有する。それらは、減少したサイトカイン発現およびエフェクター機能を有するT細胞として定義される。PD−1は、T細胞疲弊マーカーであり、PD−1発現の増加は、T細胞増殖の減少ならびにIL−2、TNF、およびIFN−γの産生の減少に関連する。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集免疫エフェクター細胞は、PD−1発現および/もしくはシグナル伝達を排除、減少、または減衰することによって、疲弊に対してより耐性になるように作製される。
様々な実施形態において企図されるゲノム編集組成物および方法は、ヒトプログラム細胞死1(PD−1)遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するように設計されたヌクレアーゼバリアントを含む。特定の実施形態において企図されるヌクレアーゼバリアントを使用して、標的ポリヌクレオチド配列における2本鎖切断を導入することができ、これは、ポリヌクレオチドテンプレート、例えば、ドナー修復テンプレートの不在下で非相同末端結合(NHEJ)によって、またはドナー修復テンプレートの存在下で相同組換え修復(HDR)、すなわち相同組換えによって、修復され得る。特定の実施形態において企図されるヌクレアーゼバリアントはまた、ニッカーゼとして設計され得、これは、ドナー修復テンプレートの存在下で細胞の塩基除去修復(BER)機構または相同組換えを用いて修復され得る、1本鎖DNA切断を生成する。NHEJは、遺伝子機能を撹乱する小さな挿入および欠失の形成を頻繁にもたらす、エラーの起こりやすいプロセスである。相同組換えは、修復用のテンプレートとして相同DNAを必要とし、これを活用して、標的部位に隣接する領域に対して相同性を有する配列が両側に位置する、標的部位における所望の配列を含有するドナーDNAの導入によって指定される限りなく多様な修飾を作り出すことができる。
ある好ましい実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集組成物は、ヒトPD−1遺伝子を標的とするホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALを含む。
ある好ましい実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集組成物は、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTAL、およびエンドプロセシング酵素、例えばTrex2を含む。
様々な実施形態において、ゲノム編集細胞が企図される。ゲノム編集細胞は、編集PD−1遺伝子を含み、編集戦略は、PD−1発現を減少または排除し、かつ/あるいはPD−1を選出し、PD−1の細胞外リガンド結合ドメインを発現する(しかし免疫抑制細胞内シグナルを伝達するその能力を破壊する)ことにより優性ネガティブとして作用するように設計される。
様々な実施形態において、DNA切断は、T細胞、例えば免疫エフェクター細胞内のPD−1遺伝子の標的部位において生じ、切断ゲノム配列の末端のNHEJは、細胞内にほとんど、もしくは全くPD−1発現をもたらさない可能性があり、好ましくはT細胞は機能的PD−1発現および/またはシグナル伝達を欠くか、あるいは実質的に欠き、例えば、T細胞疲弊を増加させる能力を欠く。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、機能的PD−1発現を欠くT細胞は、免疫抑制およびT細胞疲弊により耐性があり、したがってより持続的かつ治療的に効果的である。
様々な他の実施形態において、切断されたPD−1ゲノム配列の修復のためのドナーテンプレートが提供される。PD−1遺伝子は、DNA切断部位での相同組換えによって、テンプレートの配列を用いて修復される。特定の実施形態において、修復テンプレートは、PD−1発現を破壊し、かつ好ましくは実質的に減少または排除するポリヌクレオチド配列を含む。
特定の実施形態において、PD−1遺伝子は、PD−1細胞外ドメインをコードするテンプレート(そのリガンドへの親和性の増加を有する)を用いて修復される。
特定の実施形態において、PD−1遺伝子は、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを用いて修復される。
特定の実施形態において、PD−1遺伝子は、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードするポリヌクレオチドを用いて修復され、ポリヌクレオチドはPD−1遺伝子に導入され、内在性PD−1プロモーターを選出し、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体の発現を転写的に制御する。
好ましい実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集組成物および方法は、ヒトPD−1遺伝子を編集するために使用される。
したがって、本明細書において企図される方法および組成物は、既存の養子細胞療法と比較して飛躍的改善を表す。
特定の実施形態の実践は、特にそれとは反対の指定がない限り、当業者の技能の範囲内にある、化学、生化学、有機化学、分子生物学、微生物学、組換えDNA技法、遺伝学、免疫学、および細胞生物学の従来の方法を用いることになり、これらの多くが例示説明の目的で下記に記載される。かかる技法は、文献で完全に説明される。例えば、Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(3rd Edition,2001)、Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(2nd Edition,1989)、Maniatisら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(1982)、Ausubelら、Current Protocols in Molecular Biology(John Wiley and Sons、2008年7月に更新)、Short Protocols in Molecular Biology:A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience、Glover、DNA Cloning:A Practical Approach,vol.I&II(IRL Press,Oxford,1985)、Anand、Techniques for the Analysis of Complex Genomes,(Academic Press,New York,1992)、Transcription and Translation(B.Hames&S.Higgins,Eds.,1984)、Perbal,A Practical Guide to Molecular Cloning(1984)、Harlow および Lane,Antibodies,(Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,1998)Current Protocols in Immunology Q.E.Coligan,A.M.Kruisbeek,D.H.Margulies,E.M.Shevach および W.Strober,eds.,1991)、Annual Review of Immunology、ならびにAdvances in Immunology等の機関紙に掲載の論文を参照されたい。
B.定義
別途規定されない限り、本明細書において使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の専門家によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様または同等のいずれの方法および材料も、特定の実施形態の実践または試験において使用することができるが、組成物、方法、および材料の好ましい実施形態が本明細書に記載される。本開示において、次の用語が下記で定義される。
冠詞「a」、「an」、および「the」は、その冠詞の文法上の目的語の1つまたは1つよりも多く(すなわち、少なくとも1つ、または1つ以上)を指すように本明細書において使用される。例として、「要素(an element)」は、1つの要素または1つ以上の要素を意味する。
二者択一(例えば、「または」)の使用は、その二者択一対象の一方、両方、またはそれらの任意の組み合わせのいずれかを意味するように理解されるべきである。
「および/または」という用語は、その二者択一対象の一方、または両方のいずれかを意味するように理解されるべきである。
本明細書において使用される「約」または「およそ」という用語は、参照の数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さに対して最大15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、または1%異なる、数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さを指す。一実施形態において、「約」または「およそ」という用語は、参照の数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さの±15%、±10%、±9%、±8%、±7%、±6%、±5%、±4%、±3%、±2%、または±1%の数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さの範囲を指す。
一実施形態において、範囲、例えば、1〜5、約1〜5、または約1〜約5は、その範囲によって包含される各数値を指す。例えば、1つの非限定的かつ単に例示的な実施形態において、範囲「1〜5」は、1、2、3、4、5、または1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、もしくは5.0、または1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、もしくは5.0という表現と同等である。
本明細書において使用される「実質的に」という用語は、参照の数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さと比較して80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%である、またはそれよりも高い数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さを指す。一実施形態において、「実質的に同じ」は、参照の数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さとおよそ同じである作用、例えば、生理学的作用を生み出す、数量、レベル、値、数、頻度、パーセンテージ、寸法、サイズ、量、重量、または長さを指す。
本明細書全体を通して、文脈上他の解釈を要する場合を除き、「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、および「含むこと(comprising)」という語は、述べられる工程もしくは要素または工程または要素の群を包含するが、任意の他の工程もしくは要素または工程または要素の群は排除することを暗示するように理解されよう。「からなる(consisting of)」は、「からなる(consisting of)」という語句に続くあらゆるものを含み、それに限定される。したがって、「からなる(consisting of)」は、列挙される要素が必要または義務とされ、他のいかなる要素も存在し得ないことを意味する。「から本質的になる(consisting essentially of)」とは、その語句の後に列挙される任意の要素を含み、かつ、その列挙される要素に関して本開示で指定される活性または作用に干渉しないまたは寄与しない他の要素に限定されることを意味する。故に、「から本質的になる」という語句は、列挙される要素が必要とされるか、または必須であること、ただし、列挙される要素の活性または作用に実質的に影響を及ぼす他の要素が何ら存在しないことを示す。
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「ある実施形態」、「特定の実施形態(a particular embodiment)」、「関連する実施形態」、「特定の実施形態(a certain embodiment)」、「追加の実施形態」、もしくは「さらなる実施形態」、またはそれらの組み合わせへの言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。故に、本明細書全体を通した種々の箇所での上述の語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、それらの特定の特徴、構造、または特性は、1つ以上の実施形態において任意の好適な様態で組み合わされてもよい。一実施形態におけるある特徴の肯定的列挙が、特定の実施形態におけるその特徴の排除の根拠としての機能を果たすことも理解される。
「エクスビボ」という用語は、一般に、好ましくは自然条件を最小限に変化させた生物の外側の人口的環境において、生体組織内もしくは生体組織上で行われる実験または測定などの、生物の外側で起こる活性を指す。特定の実施形態において、「エクスビボ」手順は、生物から採取され、実験室装置において、通常は滅菌条件下で、典型的に数時間または最大約24時間であるが、状況に応じて最大48もしくは72時間を含む期間、培養または調節された、生体細胞または組織を伴う。特定の実施形態において、かかる組織または細胞は、収集および凍結され、後にエクスビボ処理のために解凍され得る。生体細胞または組織を使用した数日よりも長く持続する組織培養実験または手順は、典型的に、「インビトロ」とみなされるが、特定の実施形態においては、この用語は、エクスビボと交換可能に使用され得る。
「インビボ」という用語は、一般に、生物の内側で起こる活性を指す。一実施形態において、細胞遺伝子は、インビボで遺伝子操作、編集、または改変される。
「強化する」または「促進する」または「増加させる」または「拡大する」または「増強する」とは、一般に、媒体もしくは対照のいずれかによって引き起こされる応答と比較してより高い応答(すなわち、生理的応答)を生み出す、引き出す、または引き起こす、本明細書において企図されるヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、またはゲノム編集細胞の能力を指す。測定可能な応答には、当該技術分野における理解から明らかであり、かつ本明細書に記載されるものの中でもとりわけ、触媒活性、結合親和性、持続性、細胞溶解性活性の増加、および/または炎症誘発性サイトカインの増加が含まれ得る。「増加した」または「強化された」量は、典型的に「統計的に有意な」量であり、媒体または対照によって生み出される応答の1.1、1.2、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30倍またはそれを超える倍率(例えば、500、1000倍)(それらの間の、かつ1を超える全ての整数および小数点、例えば、1.5、1.6、1.7.1.8などを含む)である増加を含み得る。
「減少させる」または「低下させる」または「減らす」または「低減する」または「弱める」または「破壊する」または「阻害する」または「減衰する」とは、一般に、媒体もしくは対照のいずれかによって引き起こされる応答と比較してより低い応答(すなわち、生理的応答)を生み出す、引き出す、または引き起こす、本明細書において企図されるヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、またはゲノム編集細胞の能力を指す。測定可能な応答には、オフ標的結合親和性、オフ標的切断特異性、T細胞疲弊などの増加が含まれ得る。「減少した」または「低減された」量は、典型的に「統計的に有意な」量であり、媒体または対照によって生み出される応答(参照応答)の1.1、1.2、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30倍またはそれを超える倍率(例えば、500、1000倍)(それらの間の、かつ1を超える全ての整数および小数点、例えば、1.5、1.6、1.7.1.8などを含む)である減少を含み得る。
「維持する」、または「保存する」、または「維持」、または「変化なし」、または「実質的な変化なし」、または「実質的な減少なし」とは、一般に、ビヒクル、媒体または対照のいずれかによって引き起こされる応答と比較して、実質的に同様のまたは同等の生理的応答(すなわち、下流作用)を生み出す、引き出す、または引き起こす、本明細書において企図されるヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、またはゲノム編集細胞の能力を指す。同等の応答は、参照応答と有意に異なるまたは測定可能な異なる(measurable different)ことはないものである。
本明細書において使用される「特異的結合親和性」または「特異的に結合する」または「特異的に結合した」または「特異的結合」または「特異的に標的とする」という用語は、バックグラウンド結合よりもより高い結合親和性での1つの分子の、別の分子への結合、例えばDNAへ結合するポリペプチドのDNA結合ドメインを説明する。結合ドメインは、それが、例えば、約10−1以上の親和性またはK(すなわち、1/Mの単位での特定の結合相互作用の平衡会合定数)で標的部位に結合するか、またはそれと会合する場合、標的部位に「特異的に結合する」。特定の実施形態において、結合ドメインは、約10−1、10−1、10−1、10−1、1010−1、1011−1、1012−1、または1013−1以上のKで標的部位に結合する。「高親和性」結合ドメインは、少なくとも10−1、少なくとも10−1、少なくとも10−1、少なくとも1010−1、少なくとも1011−1、少なくとも1012−1、少なくとも1013−1以上のKを有するそれらの結合ドメインを指す。
代替として、親和性は、Mの単位での特定の結合相互作用の平衡解離定数(K)(例えば、10−5M〜10−13以下)として定義されてもよい。特定の実施形態において企図されるDNA標的部位への1つ以上のDNA結合ドメインを含む、ヌクレアーゼバリアントの親和性は、従来の技術、例えば酵母細胞表面ディスプレイを使用して、または標識リガンドを使用した結合会合もしくは置換アッセイによって、容易に決定され得る。
一実施形態において、特異的結合の親和性は、バックグラウンド結合よりも約2倍高い、バックグラウンド結合よりも約5倍高い、バックグラウンド結合よりも約10倍高い、バックグラウンド結合よりも約20倍高い、バックグラウンド結合よりも約50倍高い、バックグラウンド結合よりも約100倍高い、もしくはバックグラウンド結合よりも約1000倍高い、またはそれを超える。
「選択的に結合する」、または「選択的に結合した」、または「選択的に結合している」、または「選択的に標的とする」という用語は、複数のオフ標的分子の存在下での1つの分子の、標的分子への優先的な結合(オン標的結合)を説明する。特定の実施形態において、HEまたはmegaTALは、HEまたはmegaTALがオフ標的DNA標的結合部位に結合するよりも5、10、15、20、25、50、100、または1000倍頻繁に、オン標的DNA結合部位を選択的に結合する。
「オン標的」は、標的部位の配列を指す。
「オフ標的」は、標的部位の配列に同様であるが、同一ではない配列を指す。
「標的部位」または「標的配列」は、結合および/または切断に十分な条件が存在することを条件として結合分子が結合するおよび/または切断する核酸の部分を規定する、染色体または染色体外核酸配列である。標的部位もしくは標的配列の1本鎖のみを参照するポリヌクレオチド配列または配列番号を指す場合、ヌクレアーゼバリアントによって結合した、かつ/あるいは切断された標的部位もしくは標的配列が、2本鎖であり、かつ参照配列およびその相補性を含むことが理解されるであろう。好ましい実施形態において、標的部位は、ヒトPD−1遺伝子内の配列である。
「組換え」は、非相同末端結合(NHEJ)および相同組換えによるドナーキャプチャを含むがこれらに限定されない、2つのポリヌクレオチド間での遺伝情報の交換プロセスを指す。本開示において、「相同組換え(HR)」は、例えば、相同組換え修復(HDR)機構を介した細胞における2本鎖切断の修復中に起こる、かかる交換の特殊な形態を指す。このプロセスは、ヌクレオチド配列相同性を必要とし、「ドナー」分子をテンプレートとして使用して「標的」分子(すなわち、2本鎖切断を経験したもの)を修復し、それがドナーから標的への遺伝情報の伝播につながることから「非交差遺伝子変換」または「ショートトラクト遺伝子変換」として様々に知られている。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、かかる伝播は、破損した標的とドナーとの間でのヘテロ2本鎖DNAのミスマッチ補正、および/またはドナーを使用して、標的の一部となる遺伝情報を再合成する「合成依存性単鎖アニーリング」、および/または関連するプロセスを伴い得る。かかる特殊なHRはしばしば、ドナーポリヌクレオチドの配列の一部または全てが標的ポリヌクレオチドに組込まれるような標的分子の配列の変化をもたらす。
「NHEJ」または「非相同末端結合」は、ドナー修復テンプレートまたは相同配列の非存在下での、2本鎖切断の回復を指す。NHEJは、切断部位での挿入および欠失をもたらし得る。NHEJは、いくつかのサブ経路を媒介し、それぞれは別個の変異的結果を有する。標準的なNHEJ経路(cNHEJ)は、KU/DNA−PKcs/Lig4/XRCC4複合体を必要とし、融合は最小のプロセシングで元に戻し、しばしば切断の精密な修復をもたらす。代替的なNHEJ経路(altNHEJ)はまた、回復中のdsDNA切断中でも活性であるが、これらの経路は、大幅により変異原性であり、しばしば挿入および欠失によって特徴付けられる不精密な修復をもたらす。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、例えば、エキソヌクレアーゼ、例えばTRex2などのエンドプロセシング酵素による、dsDNA切断の修飾は、不精密な修復の可能性を増加させることが企図される。
「切断」は、DNA分子の共有結合性骨格の切断を指す。切断は、ホスホジエステル結合の酵素加水分解または化学加水分解を含むがこれらに限定されない、多様な方法によって開始され得る。1本鎖切断および2本鎖切断の両方が可能である。2本鎖切断は、2つの別々の1本鎖切断事象の結果として生じ得る。DNA切断は、平滑末端または段違い末端のいずれかの生成をもたらし得る。特定の実施形態において、本明細書において企図されるポリペプチドおよびヌクレアーゼバリアント、例えばホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、megaTalなどは、標的2本鎖DNA切断のために使用される。エンドヌクレアーゼ切断認識部位は、どちらかのDNA鎖であり得る。
「外来性」分子は、細胞内に通常は存在しないが、1つ以上の遺伝学的、生化学的、または他の方法によって細胞に導入される分子である。代表的な外来性分子には、有機分子、タンパク質、核酸、炭水化物、脂質、糖タンパク質、リポタンパク質、多糖類、上記の分子の任意の修飾誘導体、または上記の分子のうちの1つ以上を含む任意の複合体が含まれるが、これらに限定されない。外来性分子を細胞に導入するための方法は、当該技術分野で知られており、脂質媒介移入(すなわち、中性および陽イオン性脂質を含む、リポソーム)、エレクトロポレーション、直接注入、細胞融合、粒子ボンバードメント、バイオポリマーナノ粒子、リン酸カルシウム共沈、DEAE−デキストラン媒介移入、およびウイルスベクター媒介移入が含まれるが、これらに限定されない。
「内在性」分子は、特定の環境条件下の特定の発生段階で細胞内に通常存在するものである。追加の内在性分子は、タンパク質を含む。
「遺伝子」は、遺伝子産物をコードするDNA領域、ならびに、調節配列がコードおよび/または転写配列に隣接するか否かに関わらず遺伝子産物の産生を調節する全てのDNA領域を指す。遺伝子はとしては、プロモーター配列、エンハンサー、サイレンサー、インスレーター、境界要素、ターミネーター、ポリアデニル化配列、転写後応答要素、リボソーム結合部位および内部リボソーム進入部位などの翻訳調節配列、複製起源、基質付着部位、ならびに遺伝子座制御領域が挙げられるが、これらに限定されない。
「遺伝子発現」は、遺伝子に含まれる情報の遺伝子産物への変換を指す。遺伝子産物は、遺伝子の直接の転写産物(例えば、mRNA、tRNA、rRNA、アンチセンスRNA、リボザイム、構造的RNAまたは任意の他の種類のRNA)、またはmRNAの翻訳によって産生されたタンパク質であり得る。遺伝子産物にはまた、キャッピング、ポリアデニル化、メチル化、および編集などのプロセスによって修飾されるRNA、ならびに、例えば、メチル化、アセチル化、リン酸化、ユビキチン化、ADP−リボシル化、ミリスチル化、およびグリコシル化によって修飾されたタンパク質も含まれる。
本明細書において使用される「遺伝子操作された」または「遺伝子改変された」という用語は、DNAまたはRNAの形態での外部遺伝物質の、細胞内の総遺伝物質への染色体または染色体外付加を指す。遺伝子改変は、細胞のゲノム内の特定の部位に標的化されても標的化されなくてもよい。一実施形態において、遺伝子改変は、部位特異的である。一実施形態において、遺伝子改変は、部位特異的ではない。
本明細書において使用される「ゲノム編集」という用語は、遺伝子または遺伝子産物の発現および/または機能を回復させる、補正する、破壊する、かつ/あるいは修飾する、細胞のゲノム内の標的部位における遺伝物質の置換、欠失、および/または導入を指す。特定の実施形態において企図されるゲノム編集は、細胞のゲノム内の標的部位に、もしくはその近辺にDNA損傷を生成するために、任意にドナー修復テンプレートの存在下で、1つ以上のヌクレアーゼ変異原を細胞に導入することを含む。
本明細書において使用される「遺伝子治療」という用語は、遺伝子または遺伝子産物の発現を回復させる、補正する、または修飾するか、あるいは治療ポリペプチドの発現のための、追加の遺伝子物質の細胞内の総遺伝子物質への導入を指す。特定の実施形態において、遺伝子または遺伝子産物の発現を回復させる、補正する、破壊する、あるいは修飾するか、治療ポリペプチドの発現のための、遺伝子物質のゲノム編集による細胞のゲノムへの導入は、遺伝子治療であると考えられる。
「免疫障害」は、免疫系からの応答を喚起する疾患を指す。特定の実施形態において、「免疫障害」という用語は、癌、移植片対宿主病、自己免疫疾患、または免疫不全を指す。一実施形態において、免疫障害は、感染疾患を包含する。
本明細書において使用される「癌」という用語は一般に、異常な細胞が制限なく分裂し、近隣組織に浸潤し得る、疾患または病態の分類を指す。
本明細書において使用される「悪性」という用語は、腫瘍細胞の群が無制限の成長(すなわち、正常な限度を超えた分裂)、浸潤(すなわち、隣接組織への侵入およびその破壊)、および転移(すなわち、リンパまたは血液を介した体内の他の場所への広がり)のうちの1つ以上を示す、癌を指す。
本明細書において使用される「転移する」という用語は、身体の1つの部分から別の部分への癌の広がりを指す。広がりを有する、細胞によって形成される腫瘍は、「転移性腫瘍」または「転移」と呼ばれる。転移性腫瘍は、元の(一次)腫瘍のもののような細胞を含有する。
本明細書において使用される「両性」または「非悪性」という用語は、より大きく成長し得るが、身体の他の部分には広がらない腫瘍を指す。両性腫瘍は、自己制限的であり、典型的には浸潤または転移しない。
「癌細胞」または「腫瘍細胞」は、癌性成長または組織を伴う個々の細胞を指す。腫瘍は一般に、良性、前悪性、または悪性であり得る、細胞の異常な成長によって形成される腫脹または病変を指す。ほとんどの癌が腫瘍を形成するが、一部、例えば、白血病は、必ずしも腫瘍を形成しない。腫瘍を形成する癌に関して、癌(細胞)および腫瘍(細胞)という用語は、交換可能に使用される。個体における腫瘍の量は、腫瘍の数、体積、または重量として測定され得る「腫瘍負荷」である。
「移植片対宿主病」または「GVHD」は、細胞、組織、または固形臓器の移植後に発生する合併症を指す。GVHDは、幹細胞または骨髄の移植後に発生し得、移植されたドナー細胞が被移植者の体を攻撃する。ヒトの急性のGVHDは、移植後の60日以内に行われ、皮膚、肝臓、および腸に細胞溶解性リンパ球の作用による損傷をもたらす。慢性GVHDは、後に発生し、皮膚に一次的に影響を及ぼす全身性自己免疫疾患は、B細胞のポリクローン性活性化、ならびにIgおよび自己抗体の過剰産生をもたらす。固形臓器移植移植片対宿主病(SOT−GVHD)は、2種類の形態で発生する。より一般的な種類は、血液型Oを有するドナーからの抗体が、血液型A,B、またはABを有する移植患者において、移植患者の赤血球を攻撃すし、穏やかな一過性の溶血性貧血をもたらす、媒介された抗体である。SOT−GVHDの第2の形態は、ドナー由来のT細胞が、最も頻繁には皮膚、肝臓、胃腸管、および骨髄内にある、免疫学的に異なる宿主組織に対して免疫学的攻撃を発生させ、これらの臓器との合併症をもたらす、高い死亡率に関連する細胞型である。
「移植片対白血病」または「GVL」は、骨髄または末梢血などのドナーからの移植された組織内に存在する、免疫細胞によるヒトの白血病細胞への免疫応答を指す。
「自己免疫疾患」は、身体がその自己の組織の一部の構成要素に対する免疫原性(すなわち、免疫系)応答を生み出す疾患を指す。換言すると、免疫系は、体内の一部の組織または系を「自己」として認識するその能力を喪失し、それをあたかも異物であるかのように標的とし攻撃する。自己免疫疾患の例示的な例としては、関節炎、炎症性腸疾患、橋本甲状腺炎、グレーブス病、狼瘡、多発性硬化症、関節リウマチ、溶血性貧血、抗免疫甲状腺炎、全身性エリテマトーデス、セリアック病、クローン病、大腸炎、糖尿病、強皮症、乾癬などが挙げられるが、これらに限定されない。
「免疫不全」は、疾患によってまたは化学物質の投与によって免疫系が損なわれた患者の状態を意味する。この病態では、系は、異物に対して防御するのに必要とされる血球の数および種類が不足するようになる。免疫不全病態または疾患は当該技術分野で知られており、例えば、AIDS(後天性免疫不全症候群)、SCID(重症複合免疫不全症)、選択的IgA欠損症、分類不能型免疫不全症、X連鎖無ガンマグロブリン血症、慢性肉芽腫性疾患、高IgM症候群、ウィスコット・アルドリッチ症候群(WAS)、および糖尿病が挙げられる。
「感染疾患」は、人から人へと、または生物から生物へと伝染し得、微生物またはウイルス因子によって引き起こされる疾患(例えば、感冒)を指す。感染疾患は当該技術分野で知られており、例えば、肝炎、性行為感染症(例えば、クラミジア感染症、淋病)、結核症、HIV/AIDS、ジフテリア、肝炎B、肝炎C、コレラ、およびインフルエンザが含まれる。
本明細書において使用される「個体」および「対象」という用語は、しばしば交換可能に使用され、ヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、遺伝子治療ベクター、ゲノム編集ベクター、ゲノム編集細胞、および本明細書の他の箇所で企図される方法で治療され得る免疫障害の症状を呈する、任意の動物を指す。好適な対象(例えば、患者)には、実験動物(マウス、ラット、ウサギ、またはモルモットなど)、家畜、および飼育動物またはペット(ネコまたはイヌなど)が含まれる。非ヒト霊長類、および好ましくは、ヒト対象が含まれる。典型的な対象としては、免疫障害を有する、そうであると診断された、またはそれを有する危険性があるヒト患者が挙げられる。
本明細書において使用される「患者」という用語は、しばしば交換可能に使用され、ヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、遺伝子治療ベクター、ゲノム編集ベクター、ゲノム編集細胞、および本明細書の他の箇所で企図される方法で治療され得る免疫障害と診断された、対象を指す。
本明細書において使用される「治療」または「治療すること」は、疾患または病理学的状態の症状または病理に対するいずれの有益なまたは望ましい効果も含み、治療されている疾患または病態、例えば、癌、GVHD、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、および免疫不全などの1つ以上の測定可能マーカーにおける最小限の低減さえも含み得る。治療には、任意に、疾患または病態の進行を遅延させることが関わり得る。「治療」は必ずしも、疾患もしくは病態、またはその関連する症状の完全な撲滅または治癒を指すものではない。
本明細書において使用される「予防する」、および「予防」、「予防される」、「予防すること」などの同様の語は、疾患または病態、例えば、癌、GVHD、感染症、自己免疫疾患、炎症性疾患、および免疫不全などの発生または再発の可能性を予防する、阻害する、または低減するための手法を指す。それはまた、疾患もしくは病態の発症もしくは再発を遅延させること、または疾患もしくは病態の症状の発生もしくは再発を遅延させることも指す。本明細書において使用される「予防」および同様の語は、疾患または病態の発症または再発前に疾患または病態の強度、影響、症状、および/または負荷を低減することも含む。
本明細書において使用される「〜の少なくとも1つの症状を改善すること」という語句は、対象が治療されている疾患または病態、例えば、癌、GVHD、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、および免疫不全の1つ以上の症状を減少させることを指す。特定の実施形態において、治療されている疾患または病態は癌であり、改善される1つ以上の症状には、衰弱、疲労、息切れ、打撲および出血の起こりやすさ、頻繁な感染、腫脹したリンパ節、膨張したまたは痛みのある腹部(肥大した腹部臓器に起因)、骨または関節痛、骨折、意図しない体重減少、食欲不振、寝汗、持続する微熱、および減少した排尿(腎機能不全に起因)が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書において使用される「量」という用語は、臨床結果を含めて、有益なまたは所望の予防結果または治療結果を達成するために十分な、ヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、またはゲノム編集細胞の「有効量(amount effective)」または「有効量(effective amount)」を指す。
「予防上有効量」は、所望の予防的結果を達成するのに十分な、ヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、またはゲノム編集細胞の量を指す。必然的ではないが典型的には、疾患の前またはその早期に予防的用量が対象において使用されるため、予防上有効量は、治療上有効量よりも少ない。
ヌクレアーゼバリアント、ゲノム編集組成物、またはゲノム編集細胞の「治療上有効量」は、個体の疾患状態、年齢、性別、および体重、ならびに個体において所望の応答を引き出す能力などの要因に応じて、異なり得る。治療上有効量はまた、治療上有益な効果が、任意の毒性効果または有害効果を上回るものでもある。「治療上有効量」という用語は、対象(例えば、患者)を「治療」するのに有効である量を含む。治療的量が指示されるとき、特定の実施形態において企図される組成物の、投与されるべき精確な量は、医師によって、規格に鑑みて、かつ患者(対象)の年齢、重量、腫瘍サイズ、感染または転移の程度、および状態における個体差を考慮して決定され得る。
C.ヌクレアーゼバリアント
本明細書の特定の実施形態において企図されるヌクレアーゼバリアントは、PD−1遺伝子内の標的部位をゲノム編集する好適であり、1つ以上のDNA結合ドメインおよび1つ以上のDNA切断ドメイン(例えば、1つ以上のエンドヌクレアーゼおよび/またはエキソヌクレアーゼドメイン)、ならびに任意に、本明細書において企図される1つ以上のリンカーを含む。「再プログラムされたヌクレアーゼ」、「遺伝子操作されたヌクレアーゼ」、または「ヌクレアーゼバリアント」という用語は、交換可能に使用され、1つ以上のDNA結合ドメインおよび1つ以上のDNA切断ドメインを含み、PD−1遺伝子内の2本鎖DNA標的配列に結合し、それを切断するために、親または自然発生ヌクレアーゼから設計され、かつ/あるいは修飾されている、ヌクレアーゼを指す。
特定の実施形態において、ヌクレアーゼバリアントは、PD−1遺伝子のエクソン5内の標的配列を、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25の配列「ATAC」で結合し、それを切断する。
特定の実施形態において、ヌクレアーゼバリアントは、PD−1遺伝子のエクソン1内の標的配列を、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30の「ATCC」で結合し、それを切断する。
特定の実施形態において、ヌクレアーゼバリアントは、PD−1遺伝子のエクソン2内の標的配列を、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35の「ACTT」で結合し、それを切断する。
ヌクレアーゼバリアントは、自然発生ヌクレアーゼまたは以前のヌクレアーゼから設計され、かつ/あるいは修飾されてもよい。特定の実施形態において企図されるヌクレアーゼバリアントは、1つ以上の追加の機能的ドメイン、例えば、5−3’エキソヌクレアーゼ、5−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3−5’エキソヌクレアーゼ(例えば、Trex2)、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、テンプレート非依存性DNAポリメラーゼまたはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を呈するエンドプロセシング酵素のエンドプロセシング酵素ドメインをさらに含み得る。
PD−1遺伝子の標的配列に結合し、それを切断するヌクレアーゼバリアントの例示的な例としては、ホーミングエンドヌクレアーゼ(メガヌクレアーゼ)バリアントおよびmegaTALが挙げられるが、これらに限定されない。
1.ホーミングエンドヌクレアーゼ(メガヌクレアーゼ)バリアント
様々な実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼまたはメガヌクレアーゼは、再プログラムされ、PD−1遺伝子の標的部位に2本鎖切断(DSB)を導入する。特定の実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントは、PD−1遺伝子のエクソン5内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25の配列「ATAC」で2本鎖切断を導入する。特定の実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントは、PD−1遺伝子のエクソン1内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30の「ATCC」で2本鎖切断を導入する。特定の実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントは、PD−1遺伝子のエクソン2内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35の配列「ACTT」で2本鎖切断を導入する。
「ホーミングエンドヌクレアーゼ」および「メガヌクレアーゼ」は、交換可能に使用され、12〜45個の塩基対切断部位を認識し、一般的に配列および構造モチーフに基づいて5つのファミリー、すなわちLAGLIDADG、GIY−YIG、HNH、His−Cysボックス、およびPD−(D/E)XKに分類される、自然発生ホーミングエンドヌクレアーゼを指す。
「参照ホーミングエンドヌクレアーゼ」または「参照メガヌクレアーゼ」は、自然界で見出される野生型ホーミングエンドヌクレアーゼまたはホーミングエンドヌクレアーゼを指す。一実施形態において、「参照ホーミングエンドヌクレアーゼ」は、基礎活性を増加するように修飾されている野生型ホーミングエンドヌクレアーゼを指す。
「遺伝子操作されたホーミングエンドヌクレアーゼ」、「再プログラムされたホーミングエンドヌクレアーゼ」、「ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント」、「遺伝子操作されたメガヌクレアーゼ」、「再プログラムされたメガヌクレアーゼ」、または「メガヌクレアーゼバリアント」は、1つ以上のDNA結合ドメインおよび1つ以上のDNA切断ドメインを含み、PD−1遺伝子内のDNA標的配列に結合し、それを切断するために、親または生前発生ホーミングエンドヌクレアーゼから設計され、かつ/あるいは修飾されている、ホーミングエンドヌクレアーゼを指す。ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントは、自然発生ホーミングエンドヌクレアーゼから、あるいは別のホーミングエンドヌクレアーゼバリアントから設計され、かつ/あるいは修飾されてもよい。特定の実施形態において企図されるホーミングエンドヌクレアーゼバリアントは、1つ以上の追加の機能的ドメイン、例えば、5−3’エキソヌクレアーゼ、5−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3−5’エキソヌクレアーゼ(例えば、Trex2)、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、テンプレート非依存性DNAポリメラーゼまたはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を呈するエンドプロセシング酵素のエンドプロセシング酵素ドメインをさらに含み得る。
ホーミングエンドヌクレアーゼ(HE)バリアントは、自然界に存在せず、組換えDNA技術によってまたはランダム変異誘発によって得ることができる。HEバリアントは、自然発生HEまたはHEバリアント内で、1つ以上のアミノ酸改変を行うことによって、例えば、1つ以上のアミノ酸を変異させる、置換する、付加する、または欠失させることによって、得られてもよい。特定の実施形態において、HEバリアントは、DNA認識インターフェースに対する1つ以上のアミノ酸改変を含む。
特定の実施形態において企図されるHEバリアントは、1つ以上のリンカーおよび/または1つ以上の追加の機能的ドメイン、例えば、5−3’エキソヌクレアーゼ、5−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3−5’エキソヌクレアーゼ(例えば、Trex2)、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、テンプレート非依存性DNAポリメラーゼまたはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を呈するエンドプロセシング酵素のエンドプロセシング酵素ドメインをさらに含み得る。特定の実施形態において、HEバリアントは、5−3’エキソヌクレアーゼ、5−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3−5’エキソヌクレアーゼ(例えば、Trex2)、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、テンプレート非依存性DNAポリメラーゼまたはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を呈するエンドプロセシング酵素とともに、T細胞に導入される。HEバリアントおよび3´プロセシング酵素は、例えば、異なるベクターもしくは別個のmRNAにおいて別個に、または一緒に、例えば、融合タンパク質として、またはウイルス自己切断型ペプチドもしくはIRES要素によって分離されたポリシストロニック構築物において、導入されてもよい。
「DNA認識インターフェース」は、核酸標的塩基と相互作用するHEアミノ酸残基、ならびに隣接している残基を指す。各HEに関して、DNA認識インターフェースは、側鎖−側鎖間および側鎖−DNA接触点間の広範囲のネットワークを含み、これらのほとんどは、特定の核酸標的配列を認識するために必然的に固有である。故に、特定の核酸配列に対応するDNA認識インターフェースのアミノ酸配列は、著しく異なり、任意の自然またはHEバリアントの特徴である。非限定的な例として、特定の実施形態において企図されるHEバリアントは、自然HE(または以前に産生されたHEバリアント)のDNA認識インターフェースに局在する1つ以上のアミノ酸残基が変化に富む、HEバリアントのライブラリを構築することによってもたらされてもよい。ライブラリは、切断アッセイを用いて、各々予測されるPD−1標的部位に対する標的切断活性についてスクリーニングされてもよい(例えば、Jarjour et al.,2009.Nuc.Acids Res.37(20):6871−6880)。
LAGLIDADGホーミングエンドヌクレアーゼ(LHE)は、最も詳細に研究されているメガヌクレアーゼのファミリーであり、主に古細菌においてならびに緑藻類および真菌類のオルガネラDNAにおいてコードされ、最も高い全体的なDNA認識特異性を示す。LHEは、1つのタンパク質鎖につき1つまたは2つのLAGLIDADG触媒モチーフ、およびそれぞれホモ二量体または1本鎖モノマーとしての機能を含む。LAGLIDADGタンパク質の構造的研究により、αββαββα折り畳みによって特徴付けられる、高度に保存されたコア構造が特定され(Stoddard 2005)、このうちLAGLIDADGモチーフは、この折り畳みの第1のヘリックスに属する。LHEによる高度に効率的および特異的な切断は、新規の高度に特異的なエンドヌクレアーゼを得るためのタンパク質足場を代表する。しかしながら、非天然または非標準的な標的部位に結合し、それを切断するようLHEを遺伝子操作することは、適切なLHE足場の選択、標的遺伝子座の検査、推定標的部位の選択、ならびに標的部位における塩基対位置のうちの最大3分の2でのそのDNA接触点および切断特異性を改変するためのLHEの大規模な改変を必要とする。
一実施形態において、再プログラムされたLHEまたLHEバリアントが設計され得るLHEとしては、I−CreIおよびI−SceIが挙げられるが、これらに限定されない。
再プログラムされたLHEが設計され得るLHEの例示的な例としては、I−AabMI、I−AaeMI、I−AniI、I−ApaMI、I−CapIII、I−CapIV、I−CkaMI、I−CpaMI、I−CpaMII、I−CpaMIII、I−CpaMIV、I−CpaMV、I−CpaV、I−CraMI、I−EjeMI、I−GpeMI、I−GpiI、I−GzeMI、I−GzeMII、I−GzeMIII、I−HjeMI、I−LtrII、I−LtrI、I−LtrWI、I−MpeMI、I−MveMI、I−NcrII、I−Ncrl、I−NcrMI、I−OheMI、I−OnuI、I−OsoMI、I−OsoMII、I−OsoMIII、I−OsoMIV、I−PanMI、I−PanMII、I−PanMIII、I−PnoMI、I−ScuMI、I−SmaMI、I−SscMI、およびI−Vdi141Iが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、遺伝子操作されたLHEは、I−CpaMI、I−HjeMI、I−OnuI、I−PanMI、および−SmaMIからなる群から選択される。
さらなる実施形態において、再プログラムされたLHEまたはLHEバリアントは、I−OnuIバリアントである。例えば、配列番号6〜14および60〜63を参照されたい。
一実施形態において、PD−1遺伝子を標的とする、再プログラムされたI−OnuI LHEまたはI−OnuIバリアントは、自然I−OnuIまたはその生物学的に活性な断片(配列番号1〜5)から生成される。好ましい実施形態において、ヒトPD−1遺伝子を標的とする再プログラムされたI−OnuI LHEまたはI−OnuIバリアントは、存在しているI−OnuIから生成された。一実施形態において、再プログラムされたI−OnuI LHEは、配列番号25のヒトPD−1遺伝子標的部位に対して生成された。一実施形態において、再プログラムされたI−OnuI LHEは、配列番号30のヒトPD−1遺伝子標的部位に対して生成された。一実施形態において、再プログラムされたI−OnuI LHEは、配列番号35のヒトPD−1遺伝子標的部位に対して生成された。
特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断する、再プログラムされたI−OnuI LHEまたはI−OnuIバリアントは、DNA認識インターフェース内に1つ以上のアミノ酸置換を含む。特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEは、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、および/もしくはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(Taekuchi et al.2011.Proc Natl Acad Sci U.S.A.2011 Aug 9;108(32):13077−13082)またはI−OnuI LHEバリアントのDNA認識インターフェースとの、少なくとも70%、少なくとも71%、少なくとも72%、少なくとも73%、少なくとも74%、少なくとも75%、少なくとも76%、少なくとも77%、少なくとも78%、少なくとも79%、少なくとも80%、少なくとも81%、少なくとも82%、少なくとも83%、少なくとも84%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%の配列同一性を含む。
一実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEは、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、および/もしくはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(Taekuchi et al.2011.Proc Natl Acad Sci U.S.A.2011 Aug 9;108(32):13077−13082)またはI−OnuI LHEバリアントのDNA認識インターフェースとの、少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも97%、より好ましくは少なくとも99%の配列同一性を含む。
特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEバリアントは、配列番号1〜14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、ならびに/またはそのさらなるバリアントのI−OnuIのDNA認識インターフェース内に1つ以上のアミノ酸置換もしくは修飾を含む。
特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEバリアントは、バリアントのDNA認識インターフェース内に、特に、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、ならびに/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1−5)またはI−OnuIバリアントの位置24〜50、68〜82、180〜203、および223〜240に位置するサブモチーフ内に、1個以上のアミノ酸置換もしくは修飾を含む。
特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEは、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、ならびに/またはそのさらなるバリアントのI−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、19、24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、68、70、72、75、76 77、78、80、82、168、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、197、199、201、203、223、225、227、229、231、232、234、236、238、および240からなる群から選択されるアミノ酸位置のDNA認識インターフェース内に、1個以上のアミノ酸置換もしくは修飾を含む。
特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEバリアントは、DNA認識インターフェース内に、特に、配列番号6−14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、ならびに/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1−5)またはI−OnuIバリアントの24〜50、68〜82、180〜203、および223〜240位に位置するサブモチーフ内に、5、10、15、20、25、30、35、または40個以上のアミノ酸置換もしくは修飾を含む。
特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEバリアントは、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、ならびに/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの19、24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、77、78、80、82、168、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、197、199、201、203、223、225、227、229、231、232、234、236、238、および240からなる群から選択されるアミノ酸位置のDNA認識インターフェース内に、5、10、15、20、25、30、35、または40個以上のアミノ酸置換もしくは修飾を含む。
一実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEバリアントは、I−OnuI配列内全体のどこにでも位置する追加の位置に1つ以上のアミノ酸置換または修飾を含む。置換されかつ/または修飾され得る残基には、核酸標的に接触する、または直接もしくは水分子を介して核酸骨格もしくはヌクレオチド塩基と相互作用するアミノ酸が含まれるが、これらに限定されない。ある非限定的な実施形態において、本明細書において企図される、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEバリアントは、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片、ならびに/あるいはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの26、28、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、78、80、138、143、159、168、178、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、197、199、201、203、207、223、224、225、227、229、232、236、および238位からなる群から選択される少なくとも1つの位置に、1個以上の置換および/または修飾、好ましくは少なくとも5個、好ましくは少なくとも10個、好ましくは少なくとも15個、好ましくは少なくとも20個、より好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも30個、さらにより好ましくは35個、もしくはさらにより好ましくは40個以上のアミノ酸置換を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号6〜10のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントのI−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40K、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、S72R、N75S、A76Y、S78K、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、S201M、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号6〜10のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40K、E42R、G44R、Q46E、T48D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、S78K、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号6〜10のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72R、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
追加の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号6〜10のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
さらなるの実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号6〜10のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、K225R、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号6〜10のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201M、T203G、Y223R、K225R、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11〜12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、68、70、72、75、76、78、80、100、132、138、143、155、159、178、180、184、186、189、190、191、192、193、195、201、203、207、223、225、227、232、236、238、および240位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む。
いくつかの実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11〜12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46A、Q46T、T48V、V68I、A70T、S72D、N75R、A76Y、S78R、K80R、K80C、I100V、V132A、L138M、T143N、S155G、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
さらなるの実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11−12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46A、T48V、V68I、A70T、S72D、N75R、A76Y、S78R、K80R、I100V、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11〜12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48V、V68I、A70T、S72D、N75R、A76Y、S78R、K80C、I100V、V132A、L138M、T143N、S155G、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11−12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68I、A70T、S72N、N75H、A76Y、S78T、K80R、I100V、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11−12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70L、S72N、N75H、A76Y、K80V、T82Y、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11−12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37G、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70T、S72N、N75H、A76Y、K80V、T82Y、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号11−12および60〜63のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70Y、S72N、N75H、A76Y、K80E、T82F、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号13〜14のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、41、42、44、46、48、68、70、72、74、75、76、78、80、82、116、138、143、159、168、178、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、199、203、207、225、227、229、232、236、および238位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む。
追加の実施形態において、HEバリアントは、配列番号13〜14のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、S24C、L26Q、R28Y、R28H、R30S、N32V、N32L、K34N、K34R、S35N、S35T、S36R、V37S、V37T、G38R、G38K、S40R、T41A、E42R、G44S、G44R、Q46E、Q46A、T48E、V68I、A70N、S72I、D74N、N75T、N75R、A76S、A76R、S78R、K80S、T82G、T82R、V116L、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203A、T203S、K207R、K225N、K225T、K227W、K227S、K229A、K229P、F232R、W234A、W234D、D236E、およびV238Rのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、HEバリアントは、配列番号13〜14のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28Y、R30S、N32V、K34N、S35N、S36R、V37S、G38R、S40R、T41A、E42R、G44R、Q46A、T48E、A70N、S72I、N75T、A76S、S78R、K80S、T82G、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203A、K207R、K225N、K227W、K229A、F232R、W234A、D236E、およびV238Rのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
追加の実施形態において、HEバリアントは、配列番号13〜14のいずれか1つ、その生物学的に活性な断片および/またはそのさらなるバリアントの、I−OnuI(配列番号1〜5)またはI−OnuIバリアントの、以下のアミノ酸置換、S24C、R28H、N32L、K34R、S35T、V37T、G38K、S40R、E42R、G44S、Q46E、T48E、V68I、A70N、S72I、D74N、N75R、A76R、S78R、K80S、T82R、V116L、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203S、K207R、K225T、K227S、K229P、F232R、W234D、D236E、およびV238Rのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む。
特定の実施形態において、ヒトPD−1遺伝子に結合し、それを切断するI−OnuI LHEバリアントは、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つのアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片と少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、もしくはさらにより好ましくは少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号6〜14および60−63のいずれか1つに記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号6に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号7に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号8に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号9に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号10に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号11に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号12に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号13に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号14に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号60に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号61に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号62に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
特定の実施形態において、I−OnuI LHEバリアントは、配列番号63に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む。
2.MegaTAL
様々な実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントを含むmegaTALは、再プログラムされ、PD−1遺伝子の標的部位に2本鎖切断(DSB)を導入する。特定の実施形態において、megaTALは、PD−1遺伝子のエクソン5内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号27で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号27の配列「ATAC」でDSBを導入する。特定の実施形態において、megaTALは、PD−1遺伝子のエクソン1内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号32で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号32の配列「ATCC」で2本鎖切断を導入する。特定の実施形態において、megaTALは、PD−1遺伝子のエクソン2内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号37で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号37の配列「ACTT」で2本鎖切断を導入する。
「megaTAL」は、PD−1遺伝子内のDNA標的配列に結合し、それを切断する、TALE DNA結合ドメインおよびホーミングエンドヌクレアーゼバリアントを含むポリペプチドを指し、任意に、1つ以上のリンカーおよび/または追加の機能的ドメイン、例えば、5−3’エキソヌクレアーゼ、5−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3−5’エキソヌクレアーゼ(例えば、Trex2)、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼまたはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を呈するエンドプロセシング酵素のエンドプロセシング酵素ドメインを含む。
特定の実施形態において、megaTALは、5−3’エキソヌクレアーゼ、5−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3−5’エキソヌクレアーゼ(例えば、Trex2)、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、テンプレート非依存性DNAポリメラーゼまたはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を呈するエンドプロセシング酵素とともに細胞に導入され得る。megaTALおよび3´プロセシング酵素は、例えば、異なるベクターもしくは別個のmRNAにおいて別個に、または一緒に、例えば、融合タンパク質として、またはウイルス自己切断型ペプチドもしくはIRES要素によって分離されたポリシストロニック構築物において、導入されてもよい。
「TALE DNA結合ドメイン」は、植物のトランスクリプトームを操作するために植物の転写活性化因子を模倣する、転写活性化因子様エフェクター(TALEまたはTAL−エフェクター)のDNA結合部分である(例えば、Kay et al.、2007.Science 318:648−651を参照されたい)。特定の実施形態で企図されるTALE DNA結合ドメインは、デノボで、または自然発生TALE、例えば、Xanthomonas campestris pv.vesicatoria、Xanthomonas gardneri、Xanthomonas translucens、Xanthomonas axonopodis、Xanthomonas perforans、Xanthomonas alfalfa、Xanthomonas citri、Xanthomonas euvesicatoria、およびXanthomonas oryzae由来のAvrBs3から、ならびにRalstonia solanacearum由来のbrg11およびhpx17から、遺伝子操作される。DNA結合ドメインを誘導し、設計するためのTALEタンパク質の例示的な例は、米国特許第9,017,967号、および同特許で引用される参考文献に開示され、これらの全ては、参照によりそれらの全体が本明細書に組込まれる。
特定の実施形態において、megaTALは、TALE DNA結合ドメインの、その対応する標的DNA配列への結合に関与する1つ以上の反復単位を含むTALE DNA結合ドメインを含む。単一の「反復単位」(「反復」とも称される)は、典型的に33〜35アミノ酸長である。各TALE DNA結合ドメイン反復単位は、典型的に反復の12位および/または13位に、反復可変Di−残基(Repeat Variable Di−Residue)(RVD)を構成する1つまたは2つのDNA結合残基を含む。これらのTALE DNA結合ドメインのDNA認識のための天然(標準的)コードは、位置12および13のHD配列がシトシン(C)への結合をもたらし、NGがTに結合し、NIがAに、NNがGまたはAに結合し、NGがTに結合するように、決定されている。特定の実施形態においては、非標準的(非典型)RVDが企図される。
特定の実施形態で企図される特定のmegaTALにおいて使用するのに好適な非標準的RVDの例示的な例としては、グアニン(G)の認識のためのHH、KH、NH、NK、NQ、RH、RN、SS、NN、SN、KNと、アデニン(A)の認識のためのNI、KI、RI、HI、SI;チミン(T)の認識のためのNG、HG、KG、RGと、シトシン(C)の認識のためのRD、SD、HD、ND、KD、YGと、AまたはGの認識のためのNV、HNと、およびAまたはTまたはGまたはCの認識のためのH*、HA、KA、N*、NA、NC、NS、RA、S*((*)は、13位のアミノ酸が不在であることを意味する)とが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態で企図される特定のmegaTALにおいて使用するのに好適なRVDの追加の例示的な例としては、米国特許第8,614,092号に開示されるものがさらに挙げられ、同特許は参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、3〜30個の反復単位を含むTALE DNA結合ドメインを含む。特定の実施形態において、megaTALは、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30個のTALE DNA結合ドメイン反復単位を含む。好ましい実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、5〜15個の反復単位、より好ましくは7〜15個の反復単位、より好ましくは9〜15個の反復単位、およびより好ましくは9、10、11、12、13、14、または15個の反復単位を含むTALE DNA結合ドメインを含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、3〜30個の反復単位を含むTALE DNA結合ドメインと、1組のTALE反復単位のC末端に位置する20個のアミノ酸を含む追加の単一のトランケートされたTALE反復単位、すなわち、追加のC末端ハーフTALE DNA結合ドメイン反復単位(本明細書の他の箇所で開示される(下記を参照)Cキャップのアミノ酸−20〜−1)とを含む。故に、特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、3.5〜30.5個の反復単位を含むTALE DNA結合ドメインを含む。特定の実施形態において、megaTALは、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5、20.5、21.5、22.5、23.5、24.5、25.5、26.5、27.5、28.5、29.5、または30.5個のTALE DNA結合ドメイン反復単位を含む。好ましい実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、5.5〜15.5個の反復単位、より好ましくは7.5〜15.5個の反復単位、より好ましくは9.5〜15.5個の反復単位、およびより好ましくは9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、または15.5個の反復単位を含むTALE DNA結合ドメインを含む。
特定の実施形態において、megaTALは、「N末端ドメイン(NTD)」ポリペプチド、1つ以上のTALE反復ドメイン/単位と、「C末端ドメイン(CTD)」ポリペプチドと、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントとを含むTALエフェクター構造を含む。いくつかの実施形態において、NTD、TALE反復、および/またはCTDドメインは、同じ種からのものである。他の実施形態において、1つ以上のNTD、TALE反復、および/またはCTDドメインは、異なる種からのものである。
本明細書において使用される「N末端ドメイン(NTD)」ポリペプチドという用語は、自然発生TALE DNA結合ドメインのN末端部分または断片に隣接する配列を指す。NTD配列は、存在する場合、TALE DNA結合ドメイン反復単位がDNAに結合する能力を保持する限り、任意の長さのものであってよい。特定の実施形態において、NTDポリペプチドは、TALE DNA結合ドメインに対してN末端側に少なくとも120個〜少なくとも140個またはそれよりも多くのアミノ酸を含む(0は、最もN末端側の反復単位のアミノ酸1である)。特定の実施形態において、NTDポリペプチドは、TALE DNA結合ドメインに対してN末端側に少なくとも約120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、または少なくとも140個のアミノ酸を含む。一実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、Xanthomonas TALEタンパク質の少なくともアミノ酸約+1〜+122から少なくとも約+1〜+137のNTDポリペプチドを含む(0は、最もN末端側の反復単位のアミノ酸1である)。特定の実施形態において、NTDポリペプチドは、Xanthomonas TALEタンパク質のTALE DNA結合ドメインに対してN末端側に少なくとも約122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、または137個のアミノ酸を含む。一実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、Ralstonia TALEタンパク質の少なくともアミノ酸+1〜+121のNTDポリペプチドを含む(0は、最もN末端側の反復単位のアミノ酸1である)。特定の実施形態において、NTDポリペプチドは、Ralstonia TALEタンパク質のTALE DNA結合ドメインに対してN末端側に少なくとも約121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、または137個のアミノ酸を含む。
本明細書において使用される「C末端ドメイン(CTD)」ポリペプチドという用語は、自然発生TALE DNA結合ドメインのC末端部分または断片に隣接する配列を指す。CTD配列は、存在する場合、TALE DNA結合ドメイン反復単位がDNAに結合する能力を保持する限り、任意の長さのものであってよい。特定の実施形態において、CTDポリペプチドは、TALE DNA結合ドメインの最後の完全反復に対してC末端側に少なくとも20〜少なくとも85またはそれよりも多くのアミノ酸を含む(最初の20個のアミノ酸は、最後のC末端完全反復単位に対してC末端側のハーフ反復単位である)。特定の実施形態において、CTDポリペプチドは、TALE DNA結合ドメインの最後の完全反復に対してC末端側に少なくとも約20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、443、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、または少なくとも85アミノ酸を含む。一実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、Xanthomonas TALEタンパク質の少なくともアミノ酸約−20〜−1のCTDポリペプチドを含む(−20は、最後のC末端完全反復単位に対してC末端側のハーフ反復単位のアミノ酸1である)。特定の実施形態において、CTDポリペプチドは、Xanthomonas TALEタンパク質のTALE DNA結合ドメインの最後の完全反復に対してC末端側に少なくとも約20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、または1個のアミノ酸を含む。一実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、Ralstonia TALEタンパク質の少なくともアミノ酸約−20〜−1のCTDポリペプチドを含む(−20は、最後のC末端完全反復単位に対してC末端側のハーフ反復単位のアミノ酸1である)。特定の実施形態において、CTDポリペプチドは、Ralstonia TALEタンパク質のTALE DNA結合ドメインの最後の完全反復に対してC末端側に少なくとも約20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、または1個のアミノ酸を含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、標的配列に結合するように遺伝子操作されたTALE DNA結合ドメインと、標的配列に結合し、それを切断するように再プログラムされたホーミングエンドヌクレアーゼと、任意に、本明細書の他の箇所で企図される1つ以上のリンカーポリペプチドと任意に互いに接合されたNTDおよび/またはCTDポリペプチドとを含む、融合ポリペプチドを含む。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、TALE DNA結合ドメインと、任意にNTDおよび/またはCTDポリペプチドとを含むmegaTALはリンカーポリペプチドに融合され、これがホーミングエンドヌクレアーゼバリアントにさらに融合されることが、企図される。したがって、TALE DNA結合ドメインは、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントのDNA結合ドメインが結合した標的配列から約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、または15ヌクレオチド以内離れているDNA標的配列に結合する。このようにして、本明細書において企図されるmegaTALは、ゲノム編集の特異性および効率を増加させる。
一実施形態において、megaTALは、再プログラムされたホーミングエンドヌクレアーゼの結合部位の約2、3、4、5、または6ヌクレオチド以内、好ましくは2または4ヌクレオチド以内上流のヌクレオチド配列に結合する、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントおよびTALE DNA結合ドメインを含む。
一実施形態において、megaTALは、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントによって結合、かつ切断されたヌクレオチド配列(配列番号25)の5ヌクレオチド上流である配列番号26のヌクレオチド配列に結合する、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントおよびTALE DNA結合ドメインを含む。好ましい実施形態において、megaTAL標的配列は、配列番号27である。
一実施形態において、megaTALは、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントによって結合、かつ切断されたヌクレオチド配列(配列番号30)の2ヌクレオチド上流である配列番号31のヌクレオチド配列に結合する、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントおよびTALE DNA結合ドメインを含む。好ましい実施形態において、megaTAL標的配列は、配列番号32である。
一実施形態において、megaTALは、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントによって結合、かつ切断されたヌクレオチド配列(配列番号35)の5ヌクレオチド上流である配列番号36のヌクレオチド配列に結合する、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントおよびTALE DNA結合ドメインを含む。好ましい実施形態において、megaTAL標的配列は、配列番号37である。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、I−AabMI、I−AaeMI、I−AniI、I−ApaMI、I−CapIII、I−CapIV、I−CkaMI、I−CpaMI、I−CpaMII、I−CpaMIII、I−CpaMIV、I−CpaMV、I−CpaV、I−CraMI、I−EjeMI、I−GpeMI、I−GpiI、I−GzeMI、I−GzeMII、I−GzeMIII、I−HjeMI、I−LtrII、I−LtrI、I−LtrWI、I−MpeMI、I−MveMI、I−NcrII、I−Ncrl、I−NcrMI、I−OheMI、I−OnuI、I−OsoMI、I−OsoMII、I−OsoMIII、I−OsoMIV、I−PanMI、I−PanMII、I−PanMIII、I−PnoMI、I−ScuMI、I−SmaMI、I−SscMI、I−Vdi141I、およびそのバリアント、または好ましくはI−CpaMI、I−HjeMI、I−OnuI、I−PanMI、SmaMI、そのバリアント、またはより好ましくはI−OnuIおよびそのバリアントからなる群から選択されるLHEから設計されるか、あるいは再プログラムされた1つ以上のTALE DNA結合反復単位およびLHEバリアントを含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、NTD、1つ以上のTALE DNA結合反復単位、CTD、ならびにI−AabMI、I−AaeMI、I−AniI、I−ApaMI、I−CapIII、I−CapIV、I−CkaMI、I−CpaMI、I−CpaMII、I−CpaMIII、I−CpaMIV、I−CpaMV、I−CpaV、I−CraMI、I−EjeMI、I−GpeMI、I−GpiI、I−GzeMI、I−GzeMII、I−GzeMIII、I−HjeMI、I−LtrII、I−LtrI、I−LtrWI、I−MpeMI、I−MveMI、I−NcrII、I−Ncrl、I−NcrMI、I−OheMI、I−OnuI、I−OsoMI、I−OsoMII、I−OsoMIII、I−OsoMIV、I−PanMI、I−PanMII、I−PanMIII、I−PnoMI、I−ScuMI、I−SmaMI、I−SscMI、I−Vdi141I、およびそれらのバリアント、または好ましくはI−CpaMI、I−HjeMI、I−OnuI、I−PanMI、SmaMI、およびそれらのバリアント、またはより好ましくはI−OnuI、およびそのバリアントから成る群から選択されるLHEバリアントを含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、約9.5〜約15.5TALE DNA結合反復単位のNTD、ならびにI−AabMI、I−AaeMI、I−AniI、I−ApaMI、I−CapIII、I−CapIV、I−CkaMI、I−CpaMI、I−CpaMII、I−CpaMIII、I−CpaMIV、I−CpaMV、I−CpaV、I−CraMI、I−EjeMI、I−GpeMI、I−GpiI、I−GzeMI、I−GzeMII、I−GzeMIII、I−HjeMI、I−LtrII、I−LtrI、I−LtrWI、I−MpeMI、I−MveMI、I−NcrII、I−Ncrl、I−NcrMI、I−OheMI、I−OnuI、I−OsoMI、I−OsoMII、I−OsoMIII、I−OsoMIV、I−PanMI、I−PanMII、I−PanMIII、I−PnoMI、I−ScuMI、I−SmaMI、I−SscMI、I−Vdi141I、およびそれらのバリアント、または好ましくはI−CpaMI、I−HjeMI、I−OnuI、I−PanMI、SmaMI、およびそれらのバリアント、またはより好ましくはI−OnuI、およびそのバリアントから成る群から選択されるLHEバリアントを含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、約122個のアミノ酸〜137個のアミノ酸のNTD、約9.5、約10.5、約11.5、約12.5、約13.5、約14.5、または約15.5の結合反復単位、約20個のアミノ酸〜約85個のアミノ酸のCTD、およびI−OnuI LHEバリアントを含む。特定の実施形態において、NTD、DNA結合ドメイン、およびCTDのうちいずれか1つ、2つ、または全ては、あらゆる好適な組み合わせで、同種または異種から設計することができる。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、配列番号15〜23、および64のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTALは、配列番号40〜42および65〜68のいずれか1つのmRNA配列によってコードされる。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmegaTAL−Trex2融合タンパク質は、配列番号24のアミノ酸配列を含む。
特定の実施形態において、megaTALは、TALE DNA結合ドメインを含み、I−OnuI LHEバリアントは配列番号27のヌクレオチド配列に結合し、それを切断する。特定の実施形態において、配列番号27のヌクレオチド配列に結合し、それを切断するmegaTALは、配列番号15〜19のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。
特定の実施形態において、megaTALは、TALE DNA結合ドメインを含み、I−OnuI LHEバリアントは配列番号32のヌクレオチド配列に結合し、それを切断する。特定の実施形態において、配列番号32のヌクレオチド配列に結合し、それを切断するmegaTALは、配列番号20〜21および64のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。
特定の実施形態において、megaTALは、TALE DNA結合ドメインを含み、I−OnuI LHEバリアントは配列番号37のヌクレオチド配列に結合し、それを切断する。特定の実施形態において、配列番号37のヌクレオチド配列に結合し、それを切断するmegaTALは、配列番号22〜23のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。
3.エンドプロセシング酵素
特定の実施形態において企図されるゲノム編集組成物および方法は、ヌクレアーゼバリアントおよびエンドプロセシング酵素の1つ以上のコピーを用いて細胞ゲノムを編集することを含む。特定の実施形態において、単一のポリヌクレオチドは、リンカー、自己切断型ペプチド配列、例えば2A配列によって、あるいはIRES配列によって単離された、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントおよびエンドプロセシング酵素をコードする。特定の実施形態において、ゲノム編集組成物は、ヌクレアーゼバリアントをコードするポリヌクレオチドおよびエンドプロセシング酵素をコードする分離ポリヌクレオチドを含む。特定の実施形態において、ゲノム編集組成物は、自己切断型ペプチドによって分離されたエンドプロセシング酵素のタンデムコピーに加えて、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントエンドプロセシング酵素単一ポリペプチド融合をコードするポリヌクレオチドを含む。
「エンドプロセシング酵素」という用語は、ポリヌクレオチド鎖の露出された末端を修飾する酵素を指す。ポリヌクレオチドは、2本鎖DNA(dsDNA)、1本鎖DNA(ssDNA)、RNA、DNAおよびRNAの2本鎖ハイブリッド、ならびに合成DNA(例えば、A、C、G、およびT以外の塩基を含有する)であり得る。エンドプロセシング酵素は、1つ以上のヌクレオチド付加し、1つ以上のヌクレオチドを除去し、リン酸基を除去もしくは修飾し、および/またはヒドロキシル基を除去もしくは修飾することで、露出したポリヌクレオチド鎖末端を修飾し得る。エンドプロセシング酵素は、エンドヌクレアーゼ切断部の末端、または他の化学物質もしくは機械的手法(せん断(例えば、ファインゲージ針を通すこと、加熱、超音波分解、ミニビーズタンブリング、および噴霧)、電離放射線、紫外線、酸素ラジカル、化学加水分解、および化学療法剤など)によって生成された末端を修飾し得る。
特定の実施形態において、特定の実施形態において企図されるゲノム編集組成物および方法は、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、またはmegaTAL、およびDNAエンドプロセシング酵素を用いて細胞ゲノムを編集することを含む。
「エンドプロセシング酵素」という用語は、DNAの露出された末端を修飾する酵素を指す。DNAエンドプロセシング酵素は、平滑末端または段違い末端(5’または3’オーバーハングを有する末端)を修飾し得る。DNAエンドプロセシング酵素は、1本鎖または2本鎖DNAを修飾し得る。DNAエンドプロセシング酵素は、エンドヌクレアーゼ切断部の末端、または他の化学物質もしくは機械的手法(せん断(例えば、ファインゲージ針を通すこと、加熱、超音波分解、ミニビーズタンブリング、および噴霧)、電離放射線、紫外線、酸素ラジカル、化学加水分解、および化学療法剤など)によって生成された末端を修飾し得る。エンドプロセシング酵素は、1つ以上のヌクレオチド付加し、1つ以上のヌクレオチドを除去し、リン酸基を除去もしくは修飾し、および/またはヒドロキシル基を除去もしくは修飾することで、露出したDNA末端を修飾し得る。
本明細書において企図される、特定の実施形態における使用に好適なDNAエンドプロセシング酵素の例示的な例としては、5’−3’エキソヌクレアーゼ、5’−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3’−5’エキソヌクレアーゼ、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、ホスファターゼ、ヒドロラーゼ、およびテンプレート依存性DNAポリメラーゼが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において企図される、特定の実施形態における使用に好適なDNAエンドプロセシング酵素の追加の例示的な例としては、Trex2、Trex1、膜貫通ドメインなしのTrex1、Apollo、Artemis、DNA2、Exo1、ExoT、ExoIII、Fen1、Fan1、MreII、Rad2、Rad9、TdT(末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ)、PNKP、RecE、RecJ、RecQ、ラムダエキソヌクレアーゼ、Sox、ワクシニアDNAポリメラーゼ、エキソヌクレアーゼI、エキソヌクレアーゼIII、エキソヌクレアーゼVII、NDK1、NDK5、NDK7、NDK8、WRN、T7−エキソヌクレアーゼ遺伝子6、トリ骨髄芽球症ウイルス組込みタンパク質(IN)、ブルーム、アントアーティックホスファターゼ、アルカリホスフェターゼ、ポリヌクレオチドキナーゼ(PNK)、ApeI、マングビーンヌクレアーゼ、Hex1、TTRAP(TDP2)、Sgs1、Sae2、CUP、Pol mu、Polラムダ、MUS81、EME1、EME2、SLX1、SLX4、およびUL−12が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、本明細書において企図される細胞ゲノムを編集するためのゲノム編集組成物および方法は、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、またはmegaTAL、およびエキソヌクレアーゼを含む、ポリペプチドを含む。「エキソヌクレアーゼ」という用語は、3’または5’末端のいずれかのホスホジエステル結合を切断する加水分解反応を介して、ポリヌクレオチド鎖の末端のホスホジエステル結合を切断する酵素を指す。
本明細書において企図される、特定の実施形態における使用に好適なエキソヌクレアーゼの例示的な例としては、hExoI、酵母ExoI、大腸菌ExoI、hTREX2、マウスTREX2、ラットTREX2、hTREX1、マウスTREX1、ラットTREX1、およびラットTREX1が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、DNAエンドプロセシング酵素は、3’〜5’エキソヌクレアーゼ、好ましくはTrex1またはTRex2、より好ましくはTrex2、より好ましくはヒトまたはマウスTrex2である。
D.標的部位
特定の実施形態において企図されるヌクレアーゼバリアントは、自然発生のヌクレアーゼと比較して、あらゆる好適な標的配列にも結合するように設計することができ、新規の結合特異性を有し得る。特定の実施形態において、標的部位は、限定されないが、プロモーター、エンハンサー、レプレッサー要素などを含む遺伝子の調節領域である、特定の実施形態において、標的部位は、遺伝子のコード領域またはスプライス部位である。特定の実施形態において、ヌクレアーゼバリアントは、下方調節または遺伝子の発現を減少するように設計される。特定の実施形態において、ヌクレアーゼバリアントおよびドナー修復テンプレートは、所望の標的配列を修復または欠失するように設計することができる。
様々な実施形態において、ヌクレアーゼバリアントは、プログラム死受容体1(PD−1)遺伝子内の標的配列に結合し、それを切断する。PD−1はまた、プログラム細胞死1(PDCD1)、全身性エリテマトーデス感受性1(SLEB2)、CD279、HPD1、PD1、HPD−L、およびHSLE1とも称される。PD−1は、共刺激受容体のB7/CD28ファミリーのメンバーである。PD−1分子は、免疫受容体抑制性チロシンモチーフ(ITIM)および/または免疫受容体抑制性チロシンスイッチモチーフ(ITSM)とともに位置する潜在的な有リン酸化部位をする受容体の細胞外リガンド結合IgVドメイン、膜貫通ドメイン、および細胞内ドメインからなる。PD−1は、T細胞、Tregs、疲弊したT細胞、B細胞、活性化したモノサイト、樹状細胞(DC)、ナチュラルキラー(NK)細胞、およびナチュラルキラーT(NKT)細胞上で発現された抑制性共受容体である。PD−1は、T細胞活性化を、そのリガンド、プログラム細胞死リガンド1(PD−L1)、およびプログラム死リガンド2(PD−L2)への結合を通して、負に調節する。PD−1結合は、T細胞の増殖、およびインターフェロンγ(IFN−γ)、腫瘍壊死因子アルファ、およびIL−2産生を阻害し、T細胞の生存を減少させる。PD−1発現は、ハイレベルの刺激を経験した疲弊したT細胞の特徴である。慢性感染症および癌の間に生じる疲弊のこの記述は、感染および腫瘍の最適以下の制御をもたらすT細胞機能不全を特徴とする。
特定の実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALは、PD−1遺伝子の標的部位に2本鎖切断(DSB)を導入する。特定の実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALは、PD−1遺伝子のエクソン5内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25(または配列番号27)で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25(または配列番号27)の配列「ATAC」でDSBを導入する。
好ましい実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALは、2本鎖DNAを切断し、DSBを配列番号25または27のポリヌクレオチド配列に導入する。
特定の実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALは、PD−1遺伝子のエクソン1内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30(または配列番号32)で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30(または配列番号32)の配列「ATCC」でDSBを導入する。
好ましい実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALは、2本鎖DNAを切断し、DSBを配列番号30または32のポリヌクレオチド配列に導入する。
特定の実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALは、PD−1遺伝子のエクソン2内、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35(または配列番号37)で、およびより好ましくはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35(または配列番号37)の配列「ACTT」でDSBを導入する。
好ましい実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALは、2本鎖DNAを切断し、DSBを配列番号35または37のポリヌクレオチド配列に導入する。
好ましい実施形態において、PD−1遺伝子は、ヒトPD−1遺伝子である。
E.ドナー修復テンプレート
ヌクレアーゼバリアントは、DSBを標的配列に導入するために使用され得、1つ以上のドナー修復テンプレートの存在下でDSBは相同組換え修復(HDR)機構を介して修復され得る。
様々な実施形態において、ドナー修復テンプレートは、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードする1つ以上のポリヌクレオチドを含む。
様々な実施形態において、異なる免疫抑制経路を標的とする免疫力エンハンサーおよび/または免疫抑制シグナルダンパーを独立してコードする複数のドナー修復テンプレートの存在下で、細胞を遺伝子操作されたヌクレアーゼを提供することは、治療有効性および持続性の増加を有するゲノム編集T細胞を産出することが企図される。例えば、PD−1、LAG−3、CTLA−4、TIM3、IL−10R、TIGIT、およびTGFβRII経路の組み合わせを標的とする免疫力エンハンサーまたは免疫抑制シグナルは、特定の実施形態において好ましい場合がある。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、配列をゲノムに挿入するのに使用される。特定の好ましい実施形態において、ドナー修復テンプレートは、ゲノム内の配列を修復または修飾するのに使用される。
様々な実施形態において、ドナー修復テンプレートは、細胞を、ドナー修復テンプレートを含む、アデノ随伴ウイルス(AAV)、レトロウイルス、例えばレンチウイルス、IDLV、例えば、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、またはワクシニアウイルスベクターとともに伝達することで、造血細胞、例えば、T細胞内に導入される。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、DSB部位に隣接する1つ以上の相同アームを含む。
本明細書において使用される「相同アーム」という用語は、標的部位でヌクレアーゼによって導入されるDNA切断を隣接するDNA配列と同一、またはほぼ同一であるドナー修復テンプレート中の核酸配列を指す。一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、DNA切断部位のDNA配列5’と同一、またはほぼ同一である核酸配列を含む5’相同アームを含む。一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、DNA切断部位のDNA配列3’と同一、またはほぼ同一である核酸配列を含む3’相同アームを含む。好ましい実施形態において、ドナー修復テンプレートは、5’相同アームおよび3’相同アームを含む。ドナー修復テンプレートは、DSB部位の直傍に隣接しているゲノム配列に対する相同性、またはDSB部位からのあらゆる数の塩基対内のゲノム配列に対する相同性を含む。一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、相同配列の任意の介在する長さを含む、約5bp、約10bp、約25bp、約50bp、約100bp、約250bp、約500bp、約1000bp、約2500bp、約5000bp、約10000bp以上のゲノム配列に対して相同である核酸配列を含む。
特定の実施形態で企図される相同アームの好適な長さの例示的な例としては、独立して選択され得、相同アームの全ての介在する長さを含む、約100bp、約200bp、約300bp、約400bp、約500bp、約600bp、約700bp、約800bp、約900bp、約1000bp、約1100bp、約1200bp、約1300bp、約1400bp、約1500bp、約1600bp、約1700bp、約1800bp、約1900bp、約2000bp、約2100bp、約2200bp、約2300bp、約2400bp、約2500bp、約2600bp、約2700bp、約2800bp、約2900bp、または約3000bp、またはそれより長い相同アームが挙げられるが、これらに限定されない。
好適な相同アーム長さの追加の例示的な例としては、相同アームの全ての介在する長さを含む、約100bp〜約3000bp、約200bp〜約3000bp、約300bp〜約3000bp、約400bp〜約3000bp、約500bp〜約3000bp、約500bp〜約2500bp、約500bp〜約2000bp、約750bp〜約2000bp、約750bp〜約1500bp、または約1000bp〜約1500bpが挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、5’および3’相同アームの長さは、独立して、約500bp〜約1500bpから選択される。一実施形態において、5’相同アームは、約1500bpであり、3’相同アームは、約1000bpである。一実施形態において、5’相同アームは、約200bp〜約600bpであり、3’相同アームは、約200bp〜約600bpである。一実施形態において、5’相同アームは、約200bpであり、3’相同アームは、約200bpである。一実施形態において、5’相同アームは、約300bpであり、3’相同アームは、約300bpである。一実施形態において、5’相同アームは、約400bpであり、3’相同アームは、約400bpである。一実施形態において、5’相同アームは、約500bpであり、3’相同アームは、約500bpである。一実施形態において、5’相同アームは、約600bpであり、3’相同アームは、約600bpである。
ドナー修復テンプレートは、本明細書の他の箇所において企図される、プロモーターおよび/またはエンハンサー、非翻訳領域(UTR)、Kozak配列、ポリアデニル化シグナル、追加の制限酵素部位、多重クローニング部位、内部リボソーム侵入部位(IRES)、リコンビナーゼ認識部位(例えば、LoxP、FRT、およびAtt部位)、終止コドン、転写終結シグナル、および自己切断型ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、エピトープタグなどの1つ以上のポリヌクレオチドをさらに含み得る。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、PD−1遺伝子またはその部分を含むポリヌクレオチドを含み、変異PD−1遺伝子産物が発現されるように、1つ以上の変異をゲノムPD−1配列に導入するように設計される。一実施形態において、変異PD−1は、減少したリガンド結合および/または細胞内シグナル伝達の減少を有する。
種々の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、5’相同アーム、RNAポリメラーゼIIプロモーター、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードする1つ以上のポリヌクレオチド、および3’相同アームを含む。
様々な実施形態において、標的部位は、5’相同アーム、自己切断型ウイルス性ペプチド、例えば、T2A、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードする1つ以上のポリヌクレオチド、任意にポリ(A)シグナルまたは自己切断型ペプチド、および3’相同アームを有するドナー修復テンプレートで修飾され、1つ以上のポリヌクレオチドの発現は、内在性PD−1プロモーターによって決定される。
1.免疫力エンハンサー
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集免疫エフェクター細胞は、免疫力エンハンサーをコードするドナー修復テンプレートの存在下でPD−1遺伝子にDSBを導入することによって免疫抑制因子に対してより強力かつ/あるいは耐性で作製される。本明細書において使用される「免疫力エンハンサー」という用語は、T細胞または他の免疫細胞中で腫瘍微小環境からの免疫抑制シグナルを免疫刺激シグナルに変換する、T細胞の活性化および/または機能、免疫賦活因子、ならびに非自然発生のポリペプチドを刺激かつ/あるいは増強する非自然発生の分子を指す。
特定の実施形態において、免疫力エンハンサーは、二重特異性T細胞エンゲイジャー(BiTE)分子;サイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、および/またはサイトカイン受容体が挙げられるが、これらに限定されない、免疫賦活因子;ならびにフリップ受容体からなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、免疫力エンハンサー、免疫賦活因子、またはフリップ受容体は、タンパク質不安定化ドメインを含む融合ポリペプチドである。
a.二重特異性T細胞エンゲイジャー(BiTE)分子
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集免疫エフェクター細胞は、二重特異性T細胞エンゲイジャー(BiTE)分子をコードするドナー修復テンプレートの存在下でPD−1遺伝子にDSBを導入することによってより強力になるように作製される。BiTE分子は、本明細書の他の箇所で企図される、標的抗原、リンカー、またはスペーサーに結合する第1の結合ドメインと、免疫エフェクター細胞上の刺激または共刺激分子に結合する第2の結合ドメインとを含む二分分子である。第1のおよび第2の結合ドメインは、独立して、リガンド、受容体、抗体またはその抗原結合断片、レクチン、および炭水化物から選択され得る。
特定の実施形態において、第1のおよび第2の結合ドメインは、抗原結合ドメインである。
特定の実施形態において、第1のおよび第2の結合ドメインは、抗体またはその抗原結合断片である。一実施形態において、第1のおよび第2の結合ドメインは、一本鎖可変断片(scFv)である。
特定の実施形態において第1の結合ドメインによって認識および結合され得る標的抗原の例示的な例としては、アルファ葉酸受容体、5T4、αvβ6インテグリン、BCMA、B7−H3、B7−H6、CAIX、CD16、CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、CD44、CD44v6、CD44v7/8、CD70、CD79a、CD79b、CD123、CD138、CD171、CEA、CSPG4、EGFR、ErbB2(HER2)、EGFRvIIIを含むEGFRファミリー、EGP2、EGP40、EPCAM、EphA2、EpCAM、FAP、胎児AchR、FRα、GD2、GD3、グリピカン−3(GPC3)、HLA−A1+MAGE1、HLA−A2+MAGE1、HLA−A3+MAGE1、HLA−A1+NY−ESO−1、HLA−A2+NY−ESO−1、HLA−A3+NY−ESO−1、IL−11Rα、IL−13Rα2、ラムダ、ルイス−Y、カッパ、メソテリン、Muc1、Muc16、NCAM、NKG2Dリガンド、NY−ESO−1、PRAME、PSCA、PSMA、ROR1、SSX、サバイビン、TAG72、TEM、VEGFR2、およびWT−1が挙げられるが、これらに限定されない。
標的抗原の他の例示的な実施形態は、MHC−ペプチド複合体を含み、任意に、ペプチドは、アルファ葉酸受容体、5T4、αvβ6インテグリン、BCMA、B7−H3、B7−H6、CAIX、CD16、CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、CD44、CD44v6、CD44v7/8、CD70、CD79a、CD79b、CD123、CD138、CD171、CEA、CSPG4、EGFR、ErbB2(HER2)、EGFRvIIIを含むEGFRファミリー、EGP2、EGP40、EPCAM、EphA2、EpCAM、FAP、胎児AchR、FRα、GD2、GD3、グリピカン−3(GPC3)、MAGE1、NY−ESO−1、IL−11Rα、IL−13Rα2、ラムダ、ルイス−Y、カッパ、メソテリン、Muc1、Muc16、NCAM、NKG2Dリガンド、PRAME、PSCA、PSMA、ROR1、SSX、サバイビン、TAG72、TEM、VEGFR2、およびWT−1から処理される。
特定の実施形態において第2の結合ドメインによって認識および結合される免疫エフェクター細胞上の刺激または共刺激分子の例示的な例としては、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、CD28、CD134、CD137、およびCD278が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、DSBは、遺伝子操作されたヌクレアーゼによってPD−1遺伝子内で誘導され、BiTEを含むドナー修復テンプレートは、細胞内に導入され、相同組換えによってPD−1遺伝子に挿入される。
b.免疫賦活因子
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集免疫エフェクター細胞は、ゲノム編集細胞または腫瘍微小環境における細胞のいずれかにおいて免疫賦活因子を増加させることによってより強力になるように作製される。免疫賦活因子は、免疫エフェクター細胞における免疫応答を増強する特定のサイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、およびサイトカイン受容体を指す。一実施形態において、T細胞は、サイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、またはサイトカイン受容体をコードするドナー修復テンプレートの存在下でPD−1遺伝子においてDSBを導入することによって遺伝子操作される。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、IL−2、インスリン、IFN−γ、IL−7、IL−21、IL−10、IL−12、IL−15、およびTNF−αからなる群から選択されるサイトカインをコードする。
好ましい実施形態において、ドナー修復テンプレートは、PD−1遺伝子内の標的部位で統合される場合、サイトカインを内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結し、したがって内在性PD−1プロモーターの制御下でサイトカインの転写制御を配置する、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択されるサイトカインをコードする。
別の好ましい実施形態において、ドナー修復テンプレートは、PD−1遺伝子内の標的部位で統合される場合、サイトカインを内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結し、したがって内在性PD−1プロモーターの制御下でサイトカインの転写制御を配置する、IL−12をコードする。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、MIP−1α、MIP−1β、MCP−1、MCP−3、およびRANTESからなる群から選択されるケモカインをコードする。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、パーフォリン、グランザイムA、およびグランザイムBからなる群から選択される細胞毒素をコードする。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、およびIL−21受容体からなる群から選択されるサイトカイン受容体をコードする。
好ましい実施形態において、ドナー修復テンプレートは、PD−1遺伝子内の標的部位で統合される場合、サイトカイン受容体を内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結し、したがって内在性PD−1プロモーターの制御下でサイトカイン受容体の転写制御を配置する、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、IL−18受容体、およびIL−21受容体からなる群から選択されるサイトカイン受容体をコードする。
別の好ましい実施形態において、ドナー修復テンプレートは、PD−1遺伝子内の標的部位で統合される場合、サイトカイン受容体を内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結し、したがって内在性PD−1プロモーターの制御下でサイトカイン受容体の転写制御を配置する、IL−12受容体をコードする。
c.フリップ受容体
さらなる実施形態において、ドナー修復テンプレートは、フリップ受容体またはその部分をコードする。本明細書において使用される「フリップ受容体」という用語は、腫瘍微小環境からの免疫抑制シグナルをT細胞中の免疫刺激シグナルに変換する非自然発生のポリペプチドを指す。特定の実施形態において、PD−1フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインまたはリガンド結合ドメインまたはそのバリアントと、膜貫通ドメインと、免疫刺激シグナルをT細胞に伝達する細胞内ドメインとを含むポリペプチドを指す。特定の実施形態において、PD−1フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインまたはリガンド結合ドメインまたはそのバリアントと、PD−1膜貫通ドメインと、免疫刺激シグナルをT細胞に伝達する細胞内ドメインとを含むポリペプチドを指す。特定の実施形態において、PD−1フリップ受容体は、PD−1細胞外ドメインまたはリガンド結合ドメインまたはそのバリアントと、膜貫通ドメインと、免疫刺激シグナルをT細胞に伝達する、タンパク質からの細胞内ドメインとを含むポリペプチドを指す。特定の実施形態において、PD−1細胞外ドメインバリアントは、PD−L1および/またはPD−L2への結合親和性を増加させる。
一実施形態において、膜貫通は、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD152、CD154、AMN、およびPD−1から単離される。
一実施形態において、膜貫通は、CD4、CD8α、CD8β、CD27、CD28、CD134、CD137、CD3ポリペプチド、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、またはIL−21受容体から単離される。
一実施形態において、細胞内ドメインは、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、またはIL−21受容体から単離される。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、PD−1細胞外ドメインまたはリガンド結合ドメインと、膜貫通ドメインと、1つ以上の細胞内共刺激シグナル伝達ドメインおよび/または主要シグナル伝達ドメインとを含むPD−1フリップ受容体を含む。膜貫通および細胞内ドメインは、同じタンパク質または異なるタンパク質から単離され得る。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、PD−1細胞外ドメインまたはリガンド結合ドメインと、PD−1膜貫通ドメインと、1つ以上の細胞内共刺激シグナル伝達ドメインおよび/または主要シグナル伝達ドメインとを含むPD−1フリップ受容体を含む。
2.免疫抑制シグナルダンパー
既存の養子細胞療法を悩ませるある限定または問題は、腫瘍微小環境によって媒介された疲弊による免疫エフェクター細胞の低応答性である。疲弊したT細胞は、ナイーブ、エフェクターまたはメモリーT細胞と著しく異なる固有の分子シグネチャを有する。それらは、減少したサイトカイン発現およびエフェクター機能を有するT細胞として定義される。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集免疫エフェクター細胞は、免疫抑制因子によるシグナル伝達を低下または減衰することによって疲弊に対してより耐性になるように作製される。一実施形態において、T細胞は、免疫抑制シグナルダンパーをコードするドナー修復テンプレートの存在下でPD−1遺伝子においてDSBを導入することによって遺伝子操作される。
本明細書において使用される「免疫抑制シグナルダンパー」という用語は、腫瘍微小環境からT細胞への免疫抑制シグナルの伝達を低下させる非自然発生のポリペプチドを指す。一実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、免疫抑制因子に結合する抗体またはその抗原結合断片である。好ましい実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、ダンパーが、免疫抑制因子に結合する細胞外ドメインと、任意に、膜貫通ドメインと、任意に、修飾細胞内ドメイン(例えば、細胞内シグナル伝達ドメイン)とを含むため、特定の免疫抑制因子またはシグナル伝達経路への抑制する、抑える、または優性ネガティブ効果を誘発するポリペプチドを指す。
特定の実施形態において、細胞外ドメインは、免疫抑制因子を認識および結合する細胞外結合ドメインである。
特定の実施形態において、修飾細胞内ドメインは、免疫抑制シグナルを減少または阻害するように変異される。好適な変異戦略としては、アミノ酸置換、付加、または欠失が挙げられるが、これらに限定されない。好適な変異としては、さらに、シグナル伝達ドメインを除去するための細胞内ドメイントランケーション、シグナル伝達モチーフ活性にとって重要な残基を除去するための変異細胞内ドメイン、および受容体循環を遮断するための変異細胞内ドメインが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、細胞内ドメインは、存在するとき、免疫抑制シグナルを伝達しないか、または実質的に低減されたシグナル伝達を有する。
したがって、いくつかの実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、腫瘍微小環境から1つ以上の免疫抑制因子のためのシンクの役割を果たし、T細胞内で対応する免疫抑制シグナル伝達経路を阻害する。
ある免疫抑制シグナルは、トリプトファン異化によって媒介される。癌細胞においてインドールアミン2,3−ジオキシゲナーゼ(IDO)によるトリプトファン異化は、腫瘍微小環境におけるT細胞への免疫抑制効果を有することが示されているキヌレニンの産生をもたらす。例えば、Plattenら(2012)Cancer Res.72(21):5435−40を参照されたい。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、キヌレニナーゼ活性を有する酵素を含む。
特定の実施形態での使用に好適なキヌレニナーゼ活性を有する酵素の例示的な例としては、L−キヌレニンヒドロラーゼが挙げられるが、これに限定されない。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、免疫抑制因子によって媒介される免疫抑制シグナル伝達を減少または遮断する免疫抑制シグナルダンパーをコードする1つ以上のポリヌクレオチドを含む。
特定の実施形態において企図される免疫抑制シグナルダンパーによって標的化される免疫抑制因子の例示的な例としては、プログラム死リガンド1(PD−L1)、プログラム死リガンド2(PD−L2)、形質転換成長因子β(TGFβ)、マクロファージコロニー刺激因子1(M−CSF1)、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)、SiSo細胞リガンド上で発現される受容体結合癌抗原(RCAS1)、Fasリガンド(FasL)、CD47、インターロイキン−4(IL−4)、インターロイキン−6(IL−6)、インターロイキン−8(IL−8)、インターロイキン−10(IL−10)、およびインターロイキン−13(IL−13)が挙げられるが、これらに限定されない。
様々な実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、免疫抑制因子に結合する抗体またはその抗原結合断片を含む。
種々の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、免疫抑制因子に結合する細胞外ドメインを含む。
特定の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、免疫抑制因子に結合する細胞外ドメインと、膜貫通ドメインとを含む。
別の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、免疫抑制因子、膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメインと、免疫抑制シグナルを伝達しないか、あるいは免疫抑制シグナルを伝達する実質的に低減された能力を有する修飾細胞内ドメインとを含む。
本明細書において使用される「細胞外ドメイン」という用語は、抗原結合ドメインを指す。一実施形態において、細胞外ドメインは、腫瘍微小環境からの免疫抑制シグナルをT細胞に伝達する免疫抑制受容体の細胞外リガンド結合ドメインである。特定の実施形態において、細胞外ドメインは、免疫受容体抑制性チロシンモチーフ(ITIM)および/または免疫受容体チロシンスイッチモチーフ(ITSM)を含む受容体の細胞外リガンド結合ドメインを指す。
免疫抑制シグナルダンパーの特定の実施形態における使用に好適な細胞外ドメインの例示的な例としては、抗体もしくはその抗原結合断片、または以下のポリペプチド:プログラム細胞死タンパク質1(PD−1)、リンパ球活性化遺伝子3タンパク質(LAG−3)、T細胞免疫グロブリンドメインおよびムチンドメインタンパク質3(TIM3)、細胞傷害性Tリンパ球抗原−4(CTLA−4)、バンドTリンパ球減弱因子(BTLA)、T細胞免疫グロブリンおよび免疫受容体抑制性チロシン依存性モチーフドメイン(TIGIT)、形質転換成長因子β受容体II(TGFβRII)、マクロファージコロニー刺激因子1受容体(CSF1R)、インターロイキン4受容体(IL4R)、インターロイキン6受容体(IL6R)、ケモカイン(C−X−Cモチーフ)受容体1(CXCR1)、ケモカイン(C−X−Cモチーフ)受容体2(CXCR2)、インターロイキン10受容体サブユニットアルファ(IL10R)、インターロイキン13受容体サブユニットアルファ2(IL13Rα2)、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAILR1)、受容体結合癌抗原上で発現されるSiSo細胞(RCAS1R)、およびFas細胞表面死受容体(FAS)から単離された細胞外リガンド結合ドメインが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、細胞外ドメインは、PD−1、LAG−3、TIM−3、CTLA−4、IL10R、TIGIT、CSF1R、およびTGFβRIIからなる群から選択される受容体の細胞外リガンド結合ドメインを含む。
多くの膜貫通ドメインは、特定の実施形態において使用され得る。特定の実施形態で企図される免疫抑制シグナルダンパーの特定の実施形態での使用に好適な膜貫通ドメインの例示的な例としては、タンパク質:T細胞受容体、CDδ、CD3ε、CDγ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD152、CD154、およびPD−1のアルファまたはベータ鎖の膜貫通ドメインが挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、本明細書において企図される養子細胞療法は、TGFβRIIを通して腫瘍微小環境からの免疫抑制TGFβシグナルの伝達を阻害または遮断する免疫抑制シグナルダンパーを含む。一実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、TGFβRII細胞外リガンド結合を含む細胞外ドメインと、TGFβRII膜貫通ドメインと、およびトランケートされた、機能不全TGFβRII細胞内ドメインとを含む。別の実施形態において、免疫抑制シグナルダンパーは、TGFβRII細胞外リガンド結合を含む細胞外ドメインと、TGFβRII膜貫通ドメインとを含み、細胞内ドメインを欠いている。
3.遺伝子操作された抗原受容体
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集免疫エフェクター細胞は、遺伝子操作された抗原受容体を含む。一実施形態において、T細胞は、遺伝子操作された抗原受容体をコードするドナー修復テンプレートの存在下で、1つ以上のPD−1遺伝子にDSBを導入することによって遺伝子操作される。
特定の実施形態において、遺伝子操作された抗原受容体は、遺伝子操作されたT細胞受容体(TCR)、キメラ抗原受容体(CAR)、Daric受容体もしくはその構成要素、またはキメラサイトカイン受容体である。
a.遺伝子操作されたTCR
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集免疫エフェクター細胞は、遺伝子操作されたTCRを含む。一実施形態において、T細胞は、遺伝子操作されたTCRをコードするドナー修復テンプレートの存在下で、1つ以上のPD−1遺伝子にDSBを導入することによって遺伝子操作される。特定の実施形態において、遺伝子操作されたTCRは、単一のPD−1遺伝子内のDSBで挿入される。別の実施形態において、遺伝子操作されたTCRのアルファ鎖は、1つのPD−1遺伝子内でDSBに挿入され、遺伝子操作されたTCRのベータ鎖は、他のPD−1遺伝子内でDSB内に挿入される。
一実施形態において、本明細書において企図される遺伝子操作されたT細胞は、PD−1遺伝子で挿入されていない遺伝子操作されたTCRを含み、免疫抑制シグナルダンパー、フリップ受容体、遺伝子操作されたT細胞受容体(TCR)のアルファおよび/またはベータ鎖、キメラ抗原受容体(CAR)、Daric受容体もしくはその構成要素、またはキメラサイトカイン受容体のうちの1つ以上が、1つ以上のPD−1遺伝子内でDSBに挿入される。
自然発生のT細胞受容体は、2つのサブユニット、アルファ鎖およびベータ鎖サブユニットを含み、これらのそれぞれは、各T細胞のゲノムにおいて組換え事象によって産生される固有のタンパク質である。TCRのライブラリは、特定の標的抗原に対してそれらの選択性についてスクリーニングされ得る。このように、標的抗原に対して高い結合活性および反応性を有する天然TCRは、選択され、クローン化され、その後、養子免疫療法に対して使用されるT細胞の集団に導入され得る。
一実施形態において、T細胞は、1つ以上のPD−1遺伝子内で、DSBでTCRのサブユニットをコードするポリヌクレオチドを含むドナー修復テンプレートに導入することによって修飾され、TCRサブユニットは、標的抗原を発現する腫瘍細胞に対してT細胞への特異性を与えるTCRを形成する能力を有する。特定の実施形態において、サブユニットは、サブユニットが、TCRを形成する能力を保持し、トランスフェクトT細胞が標的細胞に誘導される能力を与え、免疫学的に関連するサイトカインシグナル伝達に関与する限り、自然発生のサブユニットと比較して、1つ以上のアミノ酸置換、欠失、挿入、または修飾を有する。遺伝子操作されたTCRはまた、好ましくは、高い結合活性を有する関連のある腫瘍関連ペプチドを表示する標的細胞に結合し、および任意に、インビボで関連ペプチドを提示する標的細胞の効率的な殺傷を媒介する。
遺伝子操作されたTCRをコードする核酸は、好ましくは、T細胞の(自然発生)染色体においてそれらの天然の状況から単離され、本明細書の他の箇所で記載される、好適なベクターに組込まれ得る。それらを含む核酸およびベクターの両方が、細胞に、好ましくは、特定の実施形態において、T細胞に移動され得る。次いで、修飾T細胞は、伝達された核酸または核酸によってコードされるTCRのうちの1つ以上の鎖を発現することができる。好ましい実施形態において、遺伝子操作されたTCRは、特定のTCRを正常に発現しないT細胞に導入されるため、外因性TCRである。遺伝子操作されたTCRの本質的態様は、主要組織適合複合体(MHC)または同様の免疫学的構成要素によって提示される腫瘍抗原に対して高い結合活性を有することである。遺伝子操作されたTCRとは対照的に、CARは、MHCの独立した様式で標的抗原に結合するように遺伝子操作される。
TCRは、付着された追加のポリペプチドが、機能的T細胞受容体およびMHC依存性抗原認識を形成するアルファ鎖またはベータ鎖の能力に干渉しない限り、TCRの本発明のアルファ鎖またはベータ鎖のアミノ末端またはカルボキシル末端部分に付着する追加のポリペプチドで発現され得る。
特定の実施形態において企図される遺伝子操作されたTCRによって認識される抗原としては、血液癌および固形腫瘍の両方における抗原を含む、癌抗原が挙げられるが、これに限定されない。例示的な抗原としては、アルファ葉酸受容体、アルファ葉酸受容体、5T4、αvβ6インテグリン、BCMA、B7−H3、B7−H6、CAIX、CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、CD44、CD44v6、CD44v7/8、CD70、CD79a、CD79b、CD123、CD138、CD171、CEA、CSPG4、EGFR、ErbB2(HER2)、EGFRvIIIを含むEGFRファミリー、EGP2、EGP40、EPCAM、EphA2、EpCAM、FAP、胎児AchR、FRα、GD2、GD3、グリピカン−3(GPC3)、HLA−A1+MAGE1、HLA−A2+MAGE1、HLA−A3+MAGE1、HLA−A1+NY−ESO−1、HLA−A2+NY−ESO−1、HLA−A3+NY−ESO−1、IL−11Rα、IL−13Rα2、ラムダ、ルイス−Y、カッパ、メソテリン、Muc1、Muc16、NCAM、NKG2Dリガンド、NY−ESO−1、PRAME、PSCA、PSMA、ROR1、SSX、サバイビン、TAG72、TEM、VEGFR2、およびWT−1が挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、RNAポリメラーゼIIプロモーターをコードするポリヌクレオチドまたは第1の自己切断型ウイルスペプチド、ならびに1つの修飾および/または機能不全PD−1遺伝子に組込まれた遺伝子操作されたTCRのアルファ鎖および/またはベータ鎖をコードするポリヌクレオチドを含む。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、RNAポリメラーゼIIプロモーターをコードするポリヌクレオチドまたは第1の自己切断型ウイルスペプチド、ならびに1つの修飾および/または機能不全PD−1遺伝子に組込まれた遺伝子操作されたTCRのアルファ鎖およびベータ鎖をコードするポリヌクレオチドを含む。
特定の実施形態において、ドナー修復テンプレートは、5’〜3’の、第1の自己切断型ウイルスペプチドをコードするポリヌクレオチド、遺伝子操作されたTCRのアルファ鎖をコードするポリヌクレオチド、第2の自己切断型ウイルスペプチドをコードするポリヌクレオチド、ならびに1つの修飾および/または機能不全PD−1遺伝子に組込まれた遺伝子操作されたTCRのベータ鎖をコードするポリヌクレオチドを含む。このような場合には、他のPD−1遺伝子は、機能的であり得る、あるいは機能を低下させたか、またはDSBによる機能不全およびNHEJによる修復されている可能性がある。一実施形態において、他のPD−1遺伝子は、本明細書において企図される遺伝子操作されたヌクレアーゼによって修飾されており、機能を低下させるかまたは機能不全になっている可能性がある。
特定の実施形態において、両方のPD−1遺伝子が修飾され、機能を低下するかまたは機能不全であり、第1の修飾PD−1遺伝子は、第1の自己切断型ウイルスペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび遺伝子操作されたTCRのアルファ鎖をコードするポリヌクレオチドを含む核酸を含み、第2の修飾PD−1遺伝子は、第2の自己切断型ウイルスペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび遺伝子操作されたTCRのベータ鎖をコードするポリヌクレオチドを含む。
b.キメラ抗原受容体(CAR)
特定の実施形態において、本明細書において企図される遺伝子操作された免疫エフェクター細胞は、1つ以上のキメラ抗原受容体(CAR)を含む。一実施形態において、T細胞は、CARをコードするドナー修復テンプレートの存在下で、1つ以上のPD−1遺伝子にDSBを導入することによって遺伝子操作される。特定の実施形態において、CARは、単一のPD−1遺伝子内のDSBで挿入される。
一実施形態において、本明細書において企図される遺伝子操作されたT細胞は、PD−1遺伝子で挿入されていないCARを含み、免疫抑制シグナルダンパー、フリップ受容体、遺伝子操作されたT細胞受容体(TCR)のアルファおよび/もしくはベータ鎖、キメラ抗原受容体(CAR)、Daric受容体もしくはその構成要素、またはキメラサイトカイン受容体のうちの1つ以上が、1つ以上のPD−1遺伝子内でDSB内に挿入される。
様々な実施形態において、ゲノム編集T細胞は、腫瘍細胞に対して細胞傷害性を再指向するCARを発現する。CARは、特異的抗腫瘍細胞性免疫活性を示すキメラタンパク質を生成するために、T細胞受容体を活性化する細胞内ドメインを有する標的抗原(例えば、腫瘍抗原)に対する抗体系特異性を組み合わせる分子である。本明細書において使用される「キメラ」という用語は、異なるタンパク質の部分または異なる起源からのDNAからなることを説明する。
様々な実施形態において、CARは、特異的標的抗原(結合ドメインまたは抗原特異的結合ドメインとも称される)に結合する細胞外ドメインと、膜貫通ドメインと、細胞内シグナル伝達ドメインとを含む。CARの主な特性は、免疫エフェクター細胞特異性を再指向するそれらの能力であり、それによって、主要組織適合性(MHC)の独立した様式で、標的抗原を発現する細胞の細胞死を媒介し得る、分子の増殖、サイトカイン産生、食作用、または産生を引き起こし、モノクローナル抗体、可溶性リガンド、または細胞特異的共受容体の細胞特異的標的能力を利用する。
特定の実施形態において、CARは、標的ポリペプチド、例えば、腫瘍細胞上で発現される標的抗原に特異的に結合する細胞外結合ドメインを含む。本明細書において使用される「結合ドメイン」、「細胞外ドメイン」、「細胞外結合ドメイン」、「抗原結合ドメイン」、「抗原特異的結合ドメイン」、および「細胞外抗原特異的結合ドメイン」という用語は、交換可能に使用され、キメラ受容体、例えば、目的となる標的抗原に特異的に結合する能力を有するCARまたはDaricを提供する。結合ドメインは、生物学的分子(例えば、細胞表面受容体または腫瘍タンパク質、脂質、多糖、または他の細胞表面標的分子、またはその構成要素)に特異的に認識および結合する能力を有する、任意のタンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、またはペプチドを含み得る。結合ドメインは、目的となる生物学的分子に対する、任意に自然発生の、合成、半合成、または組換え技術によって産生された結合パートナーを含む。
特定の実施形態において、細胞外結合ドメインは、抗体またはその抗原結合断片を含む。
「抗体」は、ペプチド、脂質、多糖、または抗原決定基を含有する核酸、例えば、免疫細胞によって認識されるものである、標的抗原のエピトープに特異的に認識および結合する少なくとも軽鎖または重鎖免疫グロブリン可変領域を含むポリペプチドである結合剤を指す。抗体には、抗原結合断片、例えば、ラクダIg(ラクダ科抗体またはそのVHH断片)、Ig NAR、Fab断片、Fab’断片、F(ab)’2断片、F(ab)’3断片、Fv、一本鎖Fv抗体(「scFv」)、ビス−scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(「dsFv」)、および単一ドメイン抗体(sdAb、Nanobody)またはその他の抗体断片が含まれる。用語はまた、キメラ抗体(例えば、ヒト化マウス抗体)、ヘテロ共役抗体(二重特異性抗体など)、およびその抗原結合断片などの遺伝子操作された形態も含む。Pierce Catalog and Handbook,1994−1995(Pierce Chemical Co.,Rockford,IL)、Kuby,J.,Immunology,3rd Ed.,W.H.Freeman&Co.,New York,1997も参照されたい。
1つの好ましい実施形態において、結合ドメインは、scFvである。
別の好ましい実施形態において、結合ドメインは、ラクダ科抗体である。
特定の実施形態において、CARは、アルファ葉酸受容体、5T4、αvβ6インテグリン、BCMA、B7−H3、B7−H6、CAIX、CD16、CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、CD44、CD44v6、CD44v7/8、CD70、CD79a、CD79b、CD123、CD138、CD171、CEA、CSPG4、EGFR、ErbB2(HER2)を含むEGFRファミリー、EGFRvIII、EGP2、EGP40、EPCAM、EphA2、EpCAM、FAP、胎児AchR、FRα、GD2、GD3、グリピカン−3(GPC3)、HLA−A1+MAGE1、HLA−A2+MAGE1、HLA−A3+MAGE1、HLA−A1+NY−ESO−1、HLA−A2+NY−ESO−1、HLA−A3+NY−ESO−1、IL−11Rα、IL−13Rα2、ラムダ、ルイス−Y、カッパ、メソテリン、Muc1、Muc16、NCAM、NKG2Dリガンド、NY−ESO−1、PRAME、PSCA、PSMA、ROR1、SSX、サバイビン、TAG72、TEM、VEGFR2、およびWT−1からなる群から選択される抗原に結合する細胞外ドメインを含む。
特定の実施形態において、CARは、細胞外結合ドメイン、例えば、抗原に結合する抗体またはその抗原結合断片を含み、抗原は、クラスI MHC−ペプチド複合体またはクラスII MHC−ペプチド複合体などのMHC−ペプチド複合体である。
特定の実施形態において、CARは、様々なドメイン間のリンカー残基を含む。「可変領域連結配列」は、重鎖可変領域を軽鎖可変領域に接続し、得られるポリペプチドが、同じ軽鎖および重鎖可変領域を含む抗体と同じ標的分子に特異的結合親和性を保持するように、2つの結合ドメインの相互作用に適合性のあるスペーサー機能を提供するアミノ酸配列である。特定の実施形態において、CARは、1つの、2つの、3つの、4つの、または5つもしくはそれ以上のリンカーを含む。特定の実施形態において、リンカーの長さは、約1〜約25のアミノ酸、約5〜約20のアミノ酸、または約10〜約20のアミノ酸、またはアミノ酸の任意の介在する長さである。いくつかの実施形態において、リンカーは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、またはそれ以上のアミノ酸長である。
特定の実施形態において、CARの結合ドメインの後ろに、1つ以上の「スペーサードメイン」が続き、これは、抗原結合ドメインをエフェクター細胞表面から離して適切な細胞/細胞接触、抗原結合および活性化を可能にする領域を指す(Patel et al.,Gene Therapy,1999;6:412−419)。スペーサードメインは、天然、合成、半合成、または組換え源のいずれかに由来し得る。特定の実施形態において、スペーサードメインは、1つ以上の重鎖定常領域、例えば、CH2およびCH3が挙げられるが、これらに限定されない、免疫グロブリンの部分である。スペーサードメインは、自然発生の免疫グロブリンヒンジ領域または変化した免疫グロブリンヒンジ領域のアミノ酸配列を含み得る。
一実施形態において、スペーサードメインは、IgG1、IgG4、またはIgDのCH2およびCH3を含む。
一実施形態において、CARの結合ドメインは、適切な細胞/細胞接触、抗原結合および活性化を可能にするためにエフェクター細胞表面から離れて抗原結合ドメインを位置決めする役割を果たす、1つ以上の「ヒンジドメイン」に連結される。CARは、一般には、結合ドメインと膜貫通ドメイン(TM)との間に1つ以上のヒンジドメインを含む。ヒンジドメインは、天然、合成、半合成、または組換え源のいずれかに由来し得る。ヒンジドメインは、自然発生の免疫グロブリンヒンジ領域または変化した免疫グロブリンヒンジ領域のアミノ酸配列を含み得る。
本明細書において記載されるCARでの使用に好適な例示的なヒンジドメインは、CD8α、およびCD4などの1型膜タンパク質の細胞外領域に由来するヒンジ領域を含み、これは、これらの分子から野生型ヒンジ領域であり得るか、または変化され得る。別の実施形態において、ヒンジドメインは、CD8αヒンジ領域を含む。
一実施形態において、ヒンジは、PD−1ヒンジまたはCD152ヒンジである。
「膜貫通ドメイン」は、細胞外結合部分および細胞内シグナル伝達ドメインを融合し、CARを免疫エフェクター細胞の形質膜に固定するCARの部分である。TMドメインは、天然、合成、半合成、または組換え源のいずれかに由来し得る。
例示的なTMドメインは、T細胞受容体、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD152、CD154、AMN、およびPD−1のアルファまたはベータ鎖の少なくとも膜貫通領域(複数可)に由来し得る(すなわち、それらを含む。
一実施形態において、CARは、CD8αに由来するTMドメインを含む。別の実施形態において、本明細書において企図されるCARは、好ましくは、TMドメインおよびCARの細胞内シグナル伝達ドメインに連結する、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10アミノ酸長のCD8αおよび短オリゴまたはポリペプチドリンカーに由来するTMドメインを含む。グリシン−セリンリンカーは、特定の好適なリンカーを提供する。
特定の実施形態において、CARは、細胞内シグナル伝達ドメインを含む。「細胞内シグナル伝達ドメイン」は、標的抗原への有効なCAR結合のメッセージを、免疫エフェクター細胞の内部に伝達して、エフェクター細胞機能、例えば、CAR結合標的細胞への細胞傷害性因子の放出、または細胞外CARドメインへの抗原結合で引き出される他の細胞応答を含む、活性化、サイトカイン産生、増殖、および細胞傷害性活性を引き出すことに関与するCARの部分を指す。
「エフェクター機能」という用語は、細胞の特殊機能を指す。T細胞のエフェクター機能は、例えば、細胞溶解性活性またはサイトカインの分泌を含む、補助もしくは活性であり得る。したがって、「細胞内シグナル伝達ドメイン」という用語は、エフェクター機能シグナルを伝達し、細胞を、特殊機能を行うように誘導するタンパク質の部分を指す。通常は、細胞内シグナル伝達ドメイン全体を使用することができるが、多くの場合、ドメイン全体を使用する必要はない。細胞内シグナル伝達ドメインのトランケートされた部分を使用する範囲内で、そのようなトランケートされた部分を、エフェクター機能シグナルを伝達する限りは、ドメイン全体の代わりに使用することができる。細胞内シグナル伝達ドメインという用語は、エフェクター機能シグナルを伝達するのに十分な細胞内シグナル伝達ドメインの任意のトランケートされた部分を含むことを意味する。
TCR単独によって生成されるシグナルは、T細胞の完全な活性化に不十分であること、および二次または共刺激シグナルも必要であることが公知である。したがって、T細胞活性化は、2つの別個のクラスの細胞内シグナル伝達ドメイン:TCR(例えば、TCR/CD3複合体)によって抗原依存性一次活性化を開始する主要シグナル伝達ドメインと、抗原非依存的に作用して二次または共刺激シグナルをもたらす共刺激シグナル伝達ドメインとによって媒介されるということができる。好ましい実施形態において、CARは、1つ以上の「共刺激シグナル伝達ドメイン」および「主要シグナル伝達ドメイン」を含む細胞内シグナル伝達ドメインを含む。
主要シグナル伝達ドメインは、TCR複合体の一次活性化を刺激性に、または阻害性に調節する。刺激性に作用する主要シグナル伝達ドメインは、免疫受容体活性化チロシン依存性モチーフまたはITAMとして公知であるシグナル伝達モチーフを含有し得る。
特定の実施形態において企図されるCARでの使用に好適な主要シグナル伝達ドメインを含有するITAMの例示的な例には、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、CD22、CD79a、CD79b、およびCD66dに由来するものが挙げられる。特に好ましい実施形態において、CARは、CD3ζ主要シグナル伝達ドメインおよび1つ以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含む。細胞内主要シグナル伝達および共刺激シグナル伝達ドメインは、任意の順序でタンデムに膜貫通ドメインのカルボキシル末端と連結することができる。
特定の実施形態において、CARは、CAR受容体を発現するT細胞の有効性および増殖を増強するための1つ以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含む。本明細書において使用される「共刺激シグナル伝達ドメイン」、または「共刺激ドメイン」という用語は、共刺激分子の細胞内シグナル伝達ドメインを指す。
特定の実施形態で企図されるCARでの使用に好適なかかる共刺激分子の例示的な例としては、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4−1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TRIM、およびZAP70が挙げられる。一実施形態において、CARは、CD28、CD137、およびCD134、およびCD3ζ主要シグナル伝達ドメインからなる群から選択される1つ以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含む。
様々な実施形態において、CARは、BCMA、CD19、CSPG4、PSCA、ROR1、およびTAG72からなる群から選択される抗原に結合する細胞外ドメインと、CD4、CD8α、CD154、およびPD−1からなる群から選択されるポリペプチドから単離された膜貫通ドメインと、CD28、CD134、およびCD137からなる群から選択されるポリペプチドから単離された1つ以上の細胞内共刺激シグナル伝達ドメインと、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、CD22、CD79a、CD79b、およびCD66dからなる群から選択されるポリペプチドから単離されたシグナル伝達ドメインとを含む。
c.Daric受容体
特定の実施形態において、遺伝子操作された免疫エフェクター細胞は、1つ以上のDaric受容体を含む。本明細書において使用される「Daric受容体」という用語は、多鎖遺伝子操作された抗原受容体を指す。一実施形態において、T細胞は、Daricの1つ以上の構成要素をコードするドナー修復テンプレートの存在下で、1つ以上のPD−1遺伝子内にDSBを導入することによって遺伝子操作される。特定の実施形態において、Daricまたはその1つ以上の構成要素は、単一のPD−1遺伝子内のDSBで挿入される。
一実施形態において、遺伝子操作されたT細胞は、PD−1遺伝子、ならびに免疫抑制シグナルダンパー、フリップ受容体、遺伝子操作されたT細胞受容体(TCR)のアルファおよび/またはベータ鎖、キメラ抗原受容体(CAR)のうちの1つ以上で挿入されないDaricを含むか、またはDaric受容体もしくはその構成要素は、1つ以上のPD−1遺伝子内でDSB内に挿入される。
Daricアーキテクチャおよび構成要素の例示的な例は、PCT公開WO2015/017214および米国特許公開第20150266973号に開示されており、これらのそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
一実施形態において、ドナー修復テンプレートは、以下のDaric構成要素:第1の多量体化ドメイン、第1の膜貫通ドメイン、1つ以上の細胞内共刺激シグナル伝達ドメイン、および/または主要シグナル伝達ドメインを含むシグナル伝達ポリペプチドと、結合ドメイン、第2の多量体化ドメイン、および任意に第2の膜貫通ドメインを含む結合ポリペプチドとを含む。機能的Daricは、シグナル伝達ポリペプチドおよび結合ポリペプチドの多量体化ドメインに関連するおよびそれらとの間に配置される架橋因子を有する細胞表面上にDaric受容体複合体の形成を促進する架橋因子を含む。
特定の実施形態において、第1のおよび第2の多量体化ドメインは、ラパマイシンまたはそのラパログ、クーママイシンまたはその誘導体、ジベレリンまたはその誘導体、アブシジン酸(ABA)またはその誘導体、メトトレキサートまたはその誘導体、シクロスポリンAまたはその誘導体、FKCsAまたはその誘導体、FKBP(SLF)のためのトリメトプリム(Tmp)−合成リガンドまたはその誘導体、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される架橋因子と関連する。
ラパマイシン類似体(ラパログ)の例示的な例は、米国特許第6,649,595号に開示されるものを含み、ラパログ構造は、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。特定の実施形態において、架橋因子は、ラパマイシンと比較して、実質的に低減された免疫抑制効果を有するラパログである。「実質的に低減された免疫抑制効果」は、臨床的にまたはヒト免疫抑制活性の適切なインビトロ(例えば、T細胞増殖の阻害)もしくはインビボでのサロゲートで測定される、等モル量のラパマイシンに観察されたまたは期待された免疫抑制効果を少なくとも0.1〜0.005倍未満有するラパログを指す。一実施形態において、「実質的に低減された免疫抑制効果」は、同じアッセイにおいてラパマイシンに観察されたEC50値よりも少なくとも10〜250倍大きいかかるインビトロアッセイにおいてEC50値を有するラパログを指す。
ラパログの他の例示的な例としては、エベロリムス、ノボリムス、ピメクロリムス、リダフォロリムス、タクロリムス、テムシロリムス、ウミロリムス、およびゾタロリムスが挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、多量体化ドメインは、ラパマイシンまたはそのラパログである架橋因子と関連があるであろう。例えば、第1のおよび第2の多量体化ドメインは、FKBPおよびFRBから選択される対である。FRBドメインは、FKBPタンパク質およびラパマイシンまたはそのラパログとともに三部分複合体を形成することができるポリペプチド領域(タンパク質「ドメイン」)である。FRBドメインは、ヒトおよび他の種からのmTORタンパク質(文献においてFRAP、RAPT1、またはRAFTとも称される)、Tor1およびTor2を含む酵母タンパク質、ならびにカンジダFRAPホモログを含む、多くの自然発生のタンパク質中に存在する。ヌクレオチド配列、クローニング、およびこれらのタンパク質の他の態様に関する情報は、既に当該技術分野で既知である。例えば、ヒトmTORにおけるタンパク質配列アクセッション番号は、GenBankアクセッション番号L34075.1である(Brown et al.,Nature 369:756,1994)。
本明細書において企図される特定の実施形態での使用に好適なFRBドメインは、一般に、少なくとも約85〜約100個のアミノ酸残基を含有する。特定の実施形態において、本開示の融合タンパク質で使用するFRBアミノ酸配列は、GenBankアクセッション番号L34075.1のアミノ酸配列に基づいて、93アミノ酸配列Ile−2021〜Lys−2113およびT2098Lの変異を含むであろう。特定の実施形態において企図されるDaricsで使用するFRBドメインは、ラパマイシンまたはそのラパログに結合したFKBPタンパク質の複合体に結合することができるであろう。特定の実施形態において、FRBドメインのペプチド配列は、(a)相同タンパク質のヒトmTORの少なくとも示された93アミノ酸領域または対応する領域に及ぶ自然発生のペプチド配列、(b)自然発生のペプチドの、最大約10個のアミノ酸、または約1〜約5個のアミノ酸または約1〜約3個のアミノ酸、またはいくつかの実施形態において、わずか1個のアミノ酸が、欠失、挿入、または置換されている自然発生のFRBのバリアント、または(c)自然発生のFRBドメインをコードするDNA分子に選択的にハイブリダイズすることができる核酸分子によって、または遺伝コードの縮重がなかったら、自然発生のFRBドメインをコードするDNA分子に選択的にハイブリダイズすることができ得るDNA配列によってコードされるペプチドを含む。
FKBP(FK506結合タンパク質)は、FK506、FK520、およびラパマイシンなどのマクロライドの細胞質受容体であり、種線にわたって高度に保存される。FKBPは、ラパマイシンまたはそのラパログに結合し、FRBを含有するタンパク質または融合タンパク質を用いて三部分複合体をさらに形成することができるタンパク質またはタンパク質ドメインである。FKBPドメインはまた、「ラパマイシン結合ドメイン」とも称される。ヌクレオチド配列、クローニング、および種々のFKBP種の他の態様に関連する情報は、当該技術分野で既知である(例えば、Staendart et al.,Nature 346:671,1990(ヒトFKBP12)、Kay,Biochem.J.314:361,1996を参照されたい)。他の哺乳動物種、酵母、および他の生物における相同FKBPタンパク質はまた、当該技術分野で既知であり、本明細書に開示されている融合タンパク質において使用され得る。特定の実施形態で企図されるFKBPドメインは、ラパマイシンまたはそのラパログに結合し、FRBを含有するタンパク質を用いて三部分複合体に関与することができるであろう(かかる結合を検出するために、任意の手段によって、直接または間接的に決定され得るように)。
特定の実施形態において企図されるDaricでの使用に好適なFKBPドメインの例示的な例としては、好ましくはヒトFKBP12タンパク質(GenBankアクセッション番号AAA58476.1)から、またはそこから単離されたペプチド配列、別のヒトFKBPから、マウスもしくは他の哺乳動物FKBPから、またはいくつかの他の動物、酵母、もしくは真菌FKBPから単離された自然発生のFKBPペプチド配列、自然発生のペプチドの、最大約10個のアミノ酸、または約1〜約5個のアミノ酸または約1〜約3個のアミノ酸、またはいくつかの実施形態において、わずか1個のアミノ酸が、欠失、挿入、または置換されている自然発生のFKBP配列のバリアント、あるいは自然発生のFKBPをコードするDNA分子に選択的にハイブリダイズすることができる核酸分子によって、または遺伝コードの縮重がなかったら、自然発生のFKBPをコードするDNA分子に選択的にハイブリダイズすることができ得るDNA配列によってコードされるペプチド配列が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態で企図されるDaricでの使用に好適な多量体化ドメイン対の他の例示的な例としては、FKBPおよびFRB、FKBPおよびカルシニューリン、FKBPおよびシクロフィリン、FKBPおよび細菌DHFR、カルシニューリンおよびシクロフィリン、PYL1およびABI1、またはGIB1およびGAI、またはそれらのバリアントが挙げられるが、これらに限定されない。
さらに他の実施形態において、抗架橋因子は、シグナル伝達ポリペプチドおよび結合ポリペプチドと架橋因子との関連性を遮断する。例えば、シクロスポリンまたはFK506は、ラパマイシンを滴定するための抗架橋因子として使用され、したがって、1つの多量体化ドメインのみが結合するため、シグナル伝達を停止し得る。特定の実施形態において、抗架橋因子(例えば、シクロスポリン、FK506)は、免疫抑制剤である。例えば、免疫抑制抗架橋因子は、特定の実施形態で企図されるDaric構成要素の機能を遮断または最小限に抑え、同時に、臨床設定において望ましくないまたは病理学的炎症応答を阻害または遮断するために使用され得る。
一実施形態において、第1の多量体化ドメインは、FRB T2098Lを含み、第2の多量体化ドメインは、FKBP12を含み、架橋因子は、ラパログAP21967である。
別の実施形態において、第1の多量体化ドメインは、FRBを含み、第2の多量体化ドメインは、FKBP12を含み、架橋因子は、ラパマイシン、テムシロリムス、またはエベロリムスである。
特定の実施形態において、シグナル伝達ポリペプチド、第1の膜貫通ドメインおよび結合ポリペプチドは、第2の膜貫通ドメインまたはGPIアンカーを含む。第1および第2の膜貫通ドメインの例示的な例は、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD152、CD154、AMN、およびPD−1からなる群から独立して選択されるポリペプチドから、単離される。
一実施形態において、シグナル伝達ポリペプチドは、1つ以上の細胞内共刺激シグナル伝達ドメインおよび/または主要シグナル伝達ドメインを含む。
特定の実施形態において企図されるDaricシグナル伝達構成要素での使用に好適な主要シグナル伝達ドメインの例示的な例には、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、CD22、CD79a、CD79b、およびCD66dに由来するものが含まれる。特に好ましい実施形態において、Daricシグナル伝達構成要素は、CD3ζ主要シグナル伝達ドメインおよび1つ以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含む。細胞内主要シグナル伝達および共刺激シグナル伝達ドメインは、任意の順序でタンデムに膜貫通ドメインのカルボキシル末端と連結することができる。
特定の実施形態において企図されるDaricシグナル伝達構成要素での使用に好適なかかる共刺激分子の例示的な例としては、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4−1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TRIM、およびZAP70が挙げられる。一実施形態において、Daricシグナル伝達構成要素は、CD28、CD137、およびCD134、およびCD3ζ主要シグナル伝達ドメインからなる群から選択される1つ以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含む。
特定の実施形態において、Daric結合構成要素は、結合ドメインを含む。一実施形態において、結合ドメインは、抗体またはその抗原結合断片である。
抗体またはその抗原結合断片は、ペプチド、脂質、多糖、または抗原決定基を含有する核酸、例えば、免疫細胞によって認識されるものである、標的抗原のエピトープに特異的に認識および結合する少なくとも軽鎖または重鎖免疫グロブリン可変領域を含む。抗体には、抗原結合断片、例えば、ラクダIg(ラクダ科抗体またはそのVHH断片)、Ig NAR、Fab断片、Fab’断片、F(ab)’2断片、F(ab)’3断片、Fv、一本鎖Fv抗体(「scFv」)、ビス−scFv、(scFv)2、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、ジスルフィド安定化Fvタンパク質(「dsFv」)、および単一ドメイン抗体(sdAb、Nanobody)またはその他の抗体断片が含まれる。用語はまた、キメラ抗体(例えば、ヒト化マウス抗体)、ヘテロ共役抗体(二重特異性抗体など)、およびその抗原結合断片などの遺伝子操作された形態も含む。Pierce Catalog and Handbook,1994−1995(Pierce Chemical Co.,Rockford,IL)、Kuby,J.,Immunology,3rd Ed.,W.H.Freeman&Co.,New York,1997も参照されたい。
1つの好ましい実施形態において、結合ドメインは、scFvである。
別の好ましい実施形態において、結合ドメインは、ラクダ科抗体である。
特定の実施形態において、Daric結合構成要素は、アルファ葉酸受容体、5T4、αvβ6インテグリン、BCMA、B7−H3、B7−H6、CAIX、CD16、CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、CD44、CD44v6、CD44v7/8、CD70、CD79a、CD79b、CD123、CD138、CD171、CEA、CSPG4、EGFR、ErbB2(HER2)を含むEGFRファミリー、EGFRvIII、EGP2、EGP40、EPCAM、EphA2、EpCAM、FAP、胎児AchR、FRα、GD2、GD3、グリピカン−3(GPC3)、HLA−A1+MAGE1、HLA−A2+MAGE1、HLA−A3+MAGE1、HLA−A1+NY−ESO−1、HLA−A2+NY−ESO−1、HLA−A3+NY−ESO−1、IL−11Rα、IL−13Rα2、ラムダ、ルイス−Y、カッパ、メソテリン、Muc1、Muc16、NCAM、NKG2Dリガンド、NY−ESO−1、PRAME、PSCA、PSMA、ROR1、SSX、サバイビン、TAG72、TEM、VEGFR2、およびWT−1からなる群から選択される抗原に結合する細胞外ドメインを含む。
一実施形態において、Daric結合構成要素は、細胞外ドメイン、例えば、クラスI MHC−ペプチド複合体またはクラスII MHC−ペプチド複合体などのMHC−ペプチド複合体に結合する抗体またはその抗原結合断片を含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるDaric構成要素は、2つのタンパク質、ポリペプチド、ペプチド、ドメイン、領域、またはモチーフを接続するリンカーまたはスペーサーを含む。特定の実施形態において、リンカーは、約2〜約35個のアミノ酸、または約4〜約20個のアミノ酸または約8〜約15個のアミノ酸または約15〜約25個のアミノ酸を含む。他の実施形態において、スペーサーは、抗体CH2CH3ドメイン、ヒンジドメインなどの特定の構造を有し得る。一実施形態において、スペーサーは、IgG1、IgG4、またはIgDのCH2およびCH3ドメインを含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるDaric構成要素は、適切な細胞/細胞接触、抗原結合および活性化を可能にするためにドメインを位置決めする役割を果たす、1つ以上の「ヒンジドメイン」を含む。Daricは、結合ドメインと多量体化ドメインおよび/または膜貫通ドメイン(TM)または多量体化ドメインと膜貫通ドメインとの間に1つ以上のヒンジドメインを含み得る。ヒンジドメインは、天然、合成、半合成、または組換え源のいずれかに由来し得る。ヒンジドメインは、自然発生の免疫グロブリンヒンジ領域または変化した免疫グロブリンヒンジ領域のアミノ酸配列を含み得る。特定の実施形態において、ヒンジは、CD8αヒンジまたはCD4ヒンジである。
一実施形態において、Daricは、シグナル伝達ポリペプチドを含み、シグナル伝達ポリペプチドは、FRB T2098Lの第1の多量体化ドメイン、CD8膜貫通ドメイン、4−1BB共刺激ドメイン、およびCD3ζ主要シグナル伝達ドメインを含み、結合ポリペプチドは、CD19に結合するscFv、FKBP12の第2の多量体化ドメインおよびCD4膜貫通ドメインを含み、架橋因子は、ラパログAP21967である。
一実施形態において、Daricは、シグナル伝達ポリペプチドを含み、シグナル伝達ポリペプチドは、FRBの第1の多量体化ドメイン、CD8膜貫通ドメイン、4−1BB共刺激ドメイン、およびCD3ζ主要シグナル伝達ドメインを含み、結合ポリペプチドは、CD19に結合するscFv、FKBP12の第2の多量体化ドメイン、およびCD4膜貫通ドメインを含み、架橋因子は、ラパマイシン、テムシロリムス、またはエベロリムスである。
d.ゼータカイン
特定の実施形態において、本明細書において企図される遺伝子操作された免疫エフェクター細胞は、1つ以上のキメラサイトカイン受容体を含む。一実施形態において、T細胞は、CARをコードするドナー修復テンプレートの存在下で、1つ以上のPD−1遺伝子にDSBを導入することによって遺伝子操作される。特定の実施形態において、キメラサイトカイン受容体は、単一のPD−1遺伝子内のDSBで挿入される。
一実施形態において、本明細書において企図される遺伝子操作されたT細胞は、PD−1遺伝子で挿入されていないキメラサイトカイン受容体を含み、免疫抑制シグナルダンパー、フリップ受容体、遺伝子操作されたT細胞受容体(TCR)のアルファおよび/もしくはベータ鎖、キメラ抗原受容体(CAR)、Daric受容体もしくはその構成要素、またはキメラサイトカイン受容体のうちの1つ以上が、1つ以上のPD−1遺伝子内でDSB内に挿入される。
様々な実施形態において、ゲノム編集T細胞は、腫瘍細胞に対して細胞傷害性を再指向するキメラサイトカイン受容体を発現する。ゼータカインは、細胞外ドメインを細胞表面に連結することができる支援領域に連結された可溶性受容体リガンドを含む細胞外ドメインと、膜貫通領域と、細胞内シグナル伝達ドメインとを含むキメラ膜貫通免疫受容体である。ゼータカインは、Tリンパ球の表面上で発現されるとき、可溶性受容体リガンドが特異的である受容体を発現するような細胞に、T細胞活性を誘導する。ゼータカインキメラ免疫受容体は、様々な癌の治療への適用とともに、具体的には、ヒト悪性腫瘍によって利用される自己分泌/パラクリンサイトカイン系を介してT細胞の抗原特異性を再指向する。
特定の実施形態において、キメラサイトカイン受容体は、免疫抑制サイトカインまたはそのサイトカイン受容体結合バリアント、リンカー、膜貫通ドメイン、および細胞内シグナル伝達ドメインを含む。
特定の実施形態において、サイトカインまたはそのサイトカイン受容体結合バリアントは、インターロイキン−4(IL−4)、インターロイキン−6(IL−6)、インターロイキン−8(IL−8)、インターロイキン−10(IL−10)、およびインターロイキン−13(IL−13)からなる群から選択される。
特定の実施形態において、リンカーは、CH2CH3ドメイン、ヒンジドメインなどを含む。一実施形態において、リンカーは、IgG1、IgG4、またはIgDのCH2およびCH3ドメインを含む。一実施形態において、リンカーは、CD8αまたはCD4ヒンジドメインを含む。
特定の実施形態において、膜貫通ドメインは、T細胞受容体、CD3δ、CD3ε、CD3γ、CD3ζ、CD4、CD5、CD8α、CD9、CD16、CD22、CD27、CD28、CD33、CD37、CD45、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137、CD152、CD154、AMN、およびPD−1のアルファまたはベータ鎖からなる群から選択される。
特定の実施形態において、細胞内シグナル伝達ドメインは、主要シグナル伝達ドメインおよび/または共刺激ドメインを含有するITAMからなる群から選択される。
特定の実施形態において、細胞内シグナル伝達ドメインは、FcRγ、FcRβ、CD3γ、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、CD22、CD79a、CD79b、およびCD66dからなる群から選択される。
特定の実施形態において、細胞内シグナル伝達ドメインは、TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10、CARD11、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CD54(ICAM)、CD83、CD134(OX40)、CD137(4−1BB)、CD278(ICOS)、DAP10、LAT、NKD2C、SLP76、TRIM、およびZAP70からなる群から選択される。
一実施形態において、キメラサイトカイン受容体は、CD28、CD137、およびCD134、およびCD3ζ主要シグナル伝達ドメインからなる群から選択される1つ以上の共刺激シグナル伝達ドメインを含む。
F.ポリペプチド
様々なポリペプチドが本明細書において企図され、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、megaTAL、および融合ポリペプチドが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい実施形態において、ポリペプチドは、配列番号1〜24および60〜64に記載されるアミノ酸配列を含む。「ポリペプチド」、「ポリペプチド断片」、「ペプチド」、および「タンパク質」は、別段の規定がない限り、従来の意味に従って、すなわち、アミノ酸の配列として交換可能に使用される。一実施形態において、「ポリペプチド」は、融合ポリペプチドおよび他のバリアントを含む。ポリペプチドは、様々な公知の組換えおよび/または合成技術のうちのいずれかを用いて調製され得る。ポリペプチドは、特定の長さに限定されず、例えば、それらは、完全長タンパク質配列、完全長タンパク質の断片、または融合タンパク質を含み得、ポリペプチドの翻訳後修飾、例えば、グリコシル化、アセチル化、リン酸化など、ならびに自然発生または非自然発生の両方の、当該技術分野で既知の他の修飾を含み得る。
本明細書において使用される「単離されたタンパク質」、「単離されたペプチド」、または「単離されたポリペプチド」などは、ペプチドまたはポリペプチド分子の、細胞環境からの、および細胞の他の構成要素との会合からのインビトロ合成、単離、および/または精製を指し、すなわち、それは、インビボ物質と強く会合していない。
特定の実施形態において企図されるポリペプチドの例示的な例としては、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、megaTAL、エンドプロセシングヌクレアーゼ、融合ポリペプチド、およびそのバリアントが挙げられるが、これらに限定されない。
ポリペプチドは、「ポリペプチドバリアント」を含む。ポリペプチドバリアントは、1つ以上のアミノ酸置換、欠失、付加、および/または挿入において自然発生のポリペプチドとは異なり得る。かかるバリアントは、自然発生であり得るか、または例えば、上述のポリペプチド配列の1つ以上のアミノ酸を修飾することによって合成によって生成され得る。例えば、特定の実施形態において、ポリペプチドへの1つ以上の置換、欠失、付加、および/または挿入を導入することによって、ヒトPD−1遺伝子内の標的部位に結合し、それを切断するホーミングエンドヌクレアーゼ、megaTALなどの生物学的特性を改善することが望ましい場合がある。特定の実施形態において、ポリペプチドには、本明細書において企図される任意の参照配列に対して少なくとも約65%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%,85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%のアミノ酸同一性を有するポリペプチドを含み、典型的には、バリアントが、参照配列の少なくとも1つの生物学的活性を維持する。
ポリペプチドバリアントは、生物学的に活性な「ポリペプチド断片」を含む。生物学的に活性なポリペプチド断片の例示的な例としては、DNA結合ドメイン、ヌクレアーゼドメインなどが挙げられる。本明細書において使用される「生物学的に活性な断片」または「最小の生物学的に活性な断片」という用語は、少なくとも100%、少なくとも90%、少なくとも80%、少なくとも70%、少なくとも60%、少なくとも50%、少なくとも40%、少なくとも30%、少なくとも20%、少なくとも10%、または少なくとも5%の自然発生のポリペプチド活性を保持するポリペプチド断片を指す。好ましい実施形態において、生物学的活性は、標的配列への結合親和性および/または切断活性である。特定の実施形態において、ポリペプチド断片は、少なくとも5〜約1700アミノ酸長さのアミノ酸鎖を含み得る。特定の実施形態において、断片は、少なくとも5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700またはそれ以上のアミノ酸長であることが認識されよう。特定の実施形態において、ポリペプチドは、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントの生物学的に活性な断片を含む。特定の実施形態において、本明細書のポリペプチドは、「X」として示される1つ以上のアミノ酸を含み得る。「X」は、もしアミノ酸配列番号に存在する場合、あらゆるアミノ酸をも指す。1つ以上の「X」残基は、本明細書において企図される特定の配列番号のアミノ酸配列の、NおよびC末端に存在し得る。「X」のアミノ酸が存在しない場合、配列番号の残りのアミノ酸配列は、生物学的に活性な断片と考慮される。
特定の実施形態において、ポリペプチドは、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントの生物学的に活性な断片、例えば、配列番号3〜14、および60〜63、またはmegaTAL(配列番号15〜23、および64)を含む。生物学的に活性な断片は、N末端トランケーションおよび/またはC末端トランケーションを含み得る。特定の実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型ホーミングエンドヌクレアーゼ配列と比較して、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントの1、2、3、4、5、6、7、または8個のN末端アミノ酸の欠失、より好ましくは対応する野生型ホーミングエンドヌクレアーゼ配列と比較して、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントの4個のN末端アミノ酸の欠失を欠くか、あるいは含む。特定の実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型ホーミングエンドヌクレアーゼ配列と比較して、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントの1、2、3、4、または5個のC末端アミノ酸の欠失、より好ましくは対応する野生型ホーミングエンドヌクレアーゼ配列と比較して、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントの2個のC末端アミノ酸の欠失を欠くか、あるいは含む。特定の好ましい実施形態において、生物学的に活性な断片は、対応する野生型ホーミングエンドヌクレアーゼ配列と比較して、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントの4個のN末端アミノ酸および2個のC末端アミノ酸の欠失を欠くか、あるいは含む。
特定の実施形態において、I−OnuIバリアントは、1、2、3、4、5、6、7、もしくは8個の以下のN末端アミノ酸、M、A、Y、M、S、R、R、Eの欠失、および/または以下の1、2、3、4、もしくは5個のC末端アミノ酸、R、G、S、F、Vの欠失を含む。
特定の実施形態において、I−OnuIバリアントは、1、2、3、4、5、6、7、もしくは8個の以下のN末端アミノ酸、M、A、Y、M、S、R、R、Eの欠失もしくは置換、および/または以下の1、2、3、4、もしくは5個のC末端アミノ酸、R、G、S、F、Vの欠失もしくは置換を含む。
特定の実施形態において、I−OnuIバリアントは、1、2、3、4、5、6、7、もしくは8個の以下のN末端アミノ酸、M、A、Y、M、S、R、R、Eの欠失、および/または以下の1もしくは2個のC末端アミノ酸、F、Vの欠失を含む。
特定の実施形態において、I−OnuIバリアントは、1、2、3、4、5、6、7、もしくは8個の以下のN末端アミノ酸、M、A、Y、M、S、R、R、Eの欠失もしくは置換、および/または以下の1もしくは2個のC末端アミノ酸、F、Vの欠失もしくは置換を含む。
上述のように、ポリペプチドは、アミノ酸置換、欠失、トランケーション、および挿入を含む様々な方法で変更することができる。かかる操作のための方法は、一般に当該技術分野で既知である。例えば、参照ポリペプチドのアミノ酸配列バリアントは、DNAにおける変異によって調製され得る。変異誘発およびヌクレオチド配列変更は、当該技術分野で公知である。例えば、Kunkel(1985,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.82:488−492)、Kunkelら(1987,Methods in Enzymol,154:367−382)、U.S.Pat.No.4,873,192、Watson,J.D.ら(Molecular Biology of the Gene,Fourth Edition,Benjamin/Cummings,Menlo Park,Calif.,1987)およびそこに引用される参考文献を参照されたい。目的となるタンパク質の生物学的活性に影響を及ぼさない適切なアミノ酸置換に対するガイダンスは、Dayhoffら(1978)Atlas of Protein Sequence and Structure(Natl.Biomed.Res.Found.,Washington,D.C.)のモデルにおいて見出され得る。
特定の実施形態において、バリアントは、1つ以上の保存的置換を含有するであろう。「保存的置換」は、アミノ酸が同様の特性を有する別のアミノ酸で置換され、そのためペプチド化学分野の当業者によってポリペプチドの二次構造およびハイドロパシー特性が実質的に変化しないことが予期されるような置換である。修飾は、特定の実施形態で企図されるポリヌクレオチドおよびポリペプチドの構造において行われ得、ポリペプチドは、少なくとも約を有し、依然として望ましい特性を有するバリアントまたは誘導体ポリペプチドをコードする機能的分子を含むポリペプチドを含む。同等の、またはさらに改良された、バリアントポリペプチドを作製するためポリペプチドのアミノ酸配列を変更することが望ましいとき、当業者は、例えば、表1に従って例えば、コードするDNA配列のコドンのうちの1つ以上を変化させ得る。
アミノ酸残基が、生物学的活性を廃止することなく、置換、挿入、または欠失され得る決定するためのガイダンスは、DNASTAR、DNA Strider、Geneious、Macベクター、またはベクターNTIソフトウェアなどの当該技術分野で公知のコンピュータプログラムを用いて見出され得る。好ましくは、本明細書に開示されるタンパク質バリアントのアミノ酸変化は、保存的アミノ酸変化、すなわち、同様に荷電したまたは非荷電のアミノ酸の置換である。保存的アミノ酸変化は、それらの側鎖に関連するアミノ酸のファミリーのうちの1つの置換を伴う。自然発生のアミノ酸は、一般に、4つのファミリー:酸性(アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩)、塩基性(リジン、アルギニン、ヒスチジン)、非極性(アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、および非荷電極性(グリシン、アスパラギン、グルタミン、システイン、セリン、スレオニン、チロシン)アミノ酸に分類される。フェニルアラニン、トリプトファン、およびチロシンは、しばしば、芳香族アミノ酸として一緒に分類される。ペプチドまたはタンパク質において、アミノ酸の好適な保存的置換は、当業者に知られており、一般に、得られる分子の生物学的活性を変更することなく行われ得る。当業者は、全般に、ポリペプチドの非必須領域における単一アミノ酸置換が、生物学的活性を実質的に変更しないことを認識する(例えば、Watson et al.Molecular Biology of the Gene,4th Edition,1987,The Benjamin/Cummings Pub.Co.,p.224を参照されたい)。
一実施形態において、2つ以上のポリペプチドの発現が所望である場合、それらをコードするポリヌクレオチド配列を、本明細書の他の箇所で開示されているIRES配列によって分離することができる。
特定の実施形態において企図されるポリペプチドは、融合ポリペプチドを含む。特定の実施形態において、融合ポリペプチドおよび融合ポリヌクレオチドをコードするポリペプチドが、提供される。融合ポリペプチドおよび融合タンパク質は、少なくとも2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、または10のポリペプチドセグメントを有するポリペプチドを指す。
別の実施形態において、2つ以上のポリペプチドは、本明細書の他の箇所で開示される、1つ以上の自己切断型ポリペプチド配列を含む融合タンパク質として発現され得る。
一実施形態において、本明細書において企図される融合タンパク質は、1つ以上のDNA結合ドメインおよび1つ以上のヌクレアーゼ、ならびに1つ以上のリンカーおよび/または自己切断型ポリペプチドを含む。
一実施形態において、本明細書において企図される融合タンパク質は、ヌクレアーゼバリアント、リンカーまたは自己切断型ペプチド、ならびに5’−3’エキソヌクレアーゼ、5’−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、および3’−5’エキソヌクレアーゼ(例えば、Trex2)を含むが、これらに限定されないエンドプロセシング酵素を含む。
融合ポリペプチドは、シグナルペプチド、細胞透過性ペプチドドメイン(CPP)、DNA結合ドメイン、ヌクレアーゼドメインなど、エピトープタグ(例えば、マルトース結合タンパク質(「MBP」)、グルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)、HIS6、MYC、FLAG、V5、VSV−G、およびHA)、ポリペプチドリンカー、およびポリペプチド切断シグナルを含むが、これらに限定されない、1つ以上のポリペプチドドメインまたはセグメントを含み得る。融合ポリペプチドは、C末端からC末端、N末端からN末端、またはN末端からC末端に連結することも可能であるが、それらは、典型的に、C末端からN末端に連結される。特定の実施形態において、融合タンパク質のポリペプチドは、任意の順番であり得る。融合ポリペプチドまたは融合タンパク質はまた、融合ポリペプチドの所望の活性が保存されている限りは、保守的に修飾されたバリアント、多型バリアント、対立遺伝子、変異、部分配列、および種間ホモログも含むことができる。融合ポリペプチドは、化学的な合成方法によって、または2つの部分間の化学連結によって産生することができるか、または一般に、他の標準の技法を使用して調製することもできる。融合ポリペプチドを含むライゲーションされたDNA配列は、本明細書の他の箇所で開示されるように、好適な転写または翻訳制御要素に作動可能に連結されている。
融合ポリペプチドは、任意に、1つ以上のポリペプチドまたはポリペプチド内のドメインを連結させるために使用することができるリンカーを含み得る。ペプチドリンカー配列は、ポリペプチドドメインがそれらの所望の機能を発揮することができるように、各ポリペプチドがその適切な二次および三次構造に折り畳むのを確保するのに十分な距離により、任意の2つ以上のポリペプチド構成要素を分離するために使用され得る。かかるペプチドリンカー配列は、当該技術分野で標準的な技術を使用して融合ポリペプチドに組込まれる。好適なペプチドリンカー配列は、以下の因子:(1)可撓性延長配座を採用するそれらの能力、(2)第1のおよび第2のポリペプチド上の機能的エピトープと相互作用し得る二次構造を採用できないそれらの能力、ならびに(3)ポリペプチド機能的エピトープと反応し得る疎水性または荷電残基の欠如、に基づいて選択され得る。好ましいペプチドリンカー配列は、Gly、Asn、およびSer残基を含む。ThrおよびAlaなどの他の近い中性アミノ酸はまた、リンカー配列において使用され得る。リンカーとして有用に使用され得るアミノ酸配列は、Marateaら、Gene 40:39−46,1985、Murphyら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83:8258−8262,1986、米国特許第4,935,233号および米国特許第4,751,180号に開示されるものを含む。リンカー配列は、特定の融合ポリペプチドセグメントが、機能的ドメインを分離し、立体干渉を防ぐために使用され得る非必須N末端アミノ酸領域を含むとき、必要とされない。好ましいリンカーは、典型的に、組換え融合タンパク質の一部として合成される可撓性アミノ酸部分配列である。リンカーポリペプチドは、1〜200アミノ酸長、1〜100アミノ酸長、または1〜50アミノ酸長であり得、その間の全ての整数値を含む。
代表的なリンカーとしては、以下のアミノ酸配列:グリシンポリマー(G)、グリシンセリンポリマー(G1〜51〜5(式中、nは、少なくとも1、2、3、4、または5の整数である)、グリシンアラニンポリマー、アラニンセリンポリマー、GGG(配列番号69)、DGGGS(配列番号70)、TGEKP(配列番号71)(例えば、Liu et al.,PNAS 5525−5530(1997)を参照されたい)、GGRR(配列番号72)(Pomerantz et al.1995、上記を参照)、(GGGGS) (式中、nは、1、2、3、4または5である)(配列番号73)(Kim et al.,PNAS 93,1156−1160(1996)、EGKSSGSGSESKVD(配列番号74)(Chaudhary et al.,1990,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87:1066−1070)、KESGSVSSEQLAQFRSLD(配列番号75)(Bird et al.,1988,Science 242:423−426)、GGRRGGGS(配列番号76)、LRQRDGERP(配列番号77)、LRQKDGGGSERP(配列番号78)、LRQKD(GGGS)ERP(配列番号79)が挙げられるが、これらに限定されない。代替として、可撓性リンカーは、DNA結合部位およびペプチド自体の両方をモデリングし得るコンピュータプログラム(Desjarlais&Berg,PNAS 90:2256−2260(1993)、PNAS 91:11099−11103(1994)を使用して、またはファージディスプレイ方法によって理性的に設計され得る。
融合ポリペプチドは、本明細書において記載されるポリペプチドドメインのそれぞれの間または内在性オープンリーディングフレームとドナー修復テンプレートによってコードされるポリペプチドとの間にポリペプチド切断シグナルをさらに含み得る。その上、ポリペプチド切断部位は、任意のリンカーペプチド配列に入れることができる。代表的なポリペプチド切断シグナルには、プロテアーゼ切断部位、ヌクレアーゼ切断部位(例えば、希な制限酵素認識部位、自己切断型リボザイム認識部位)、および自己切断型ウイルスオリゴペプチドなどのポリペプチド切断認識部位が含まれる(deFelipe and Ryan,2004.Traffic,5(8);616−26を参照されたい)。
好適なプロテアーゼ切断部位および自己切断型ペプチドは、当業者に既知である(例えば、Ryan et al.,1997.J.Gener.Virol.78,699−722、Scymczak et al.(2004)Nature Biotech.5,589−594を参照されたい)。代表的なプロテアーゼ切断部位としては、ポチウイルスNIaプロテアーゼ(例えば、タバコetchウイルスプロテアーゼ)、ポチウイルスHCプロテアーゼ、ポチウイルスP1(P35)プロテアーゼ、ビオウイルス(byovirus)NIaプロテアーゼ、ビオウイルスRNA−2コードプロテアーゼ、アフトウイルスLプロテアーゼ、エンテロウイルス2Aプロテアーゼ、ライノウイルス2Aプロテアーゼ、ピコルナ3Cプロテアーゼ、コモウイルス24Kプロテアーゼ、ネポウイルス24Kプロテアーゼ、RTSV(イネツングロスフェリカルウイルス)3C様プロテアーゼ、PYVF(パースニップ黄斑ウイルス)3C様プロテアーゼ、ヘパリン、トロンビン、第Xa因子、およびエンテロキナーゼの切断部位が挙げられるが、これらに限定されない。その高い切断ストリンジェンシーにより、TEV(タバコetchウイルス)プロテアーゼ切断部位は、一実施形態において、例えば、EXXYXQ(G/S)(配列番号80)、例えば、ENLYFQG(配列番号81)およびENLYFQS(配列番号82)(式中、Xは、任意のアミノ酸を表す)(TEVによる切断は、QとGまたはQとSとの間に生じる)が好ましい。
特定の実施形態において、自己切断型ポリペプチド部位は、2Aまたは2A様部位、配列またはドメインを含む(Donnelly et al.、2001.J.Gen.Virol.82:1027−1041)。特定の実施形態において、ウイルス2Aペプチドは、アフトウイルス2Aペプチド、ポチウイルス2Aペプチド、またはカルジオウイルス2Aペプチドである。
一実施形態において、ウイルス2Aペプチドは、口蹄疫ウイルス(FMDV)2Aペプチド、ウマ鼻炎Aウイルス(ERAV)2Aペプチド、ゾーシーアシグナウイルス(TaV)2Aペプチド、ブタテッショウウイルス−1(PTV−1)2Aペプチド、タイロウイルス2Aペプチド、および脳心筋炎ウイルス2Aペプチドからなる群から選択される。
2A部位の例示的な例を表2に提供する。
G.ポリヌクレオチド
特定の実施形態において、本明細書において企図される、1つ以上のホーミングエンドヌクレアーゼバリアントをコードするポリヌクレオチド、megaTAL、エンドプロセシング酵素、および融合ポリペプチドが提供される。本明細書において使用される「ポリヌクレオチド」または「核酸」という用語は、デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、およびDNA/RNAハイブリッドを指す。ポリヌクレオチドは、1本鎖または2本鎖、および組み合わせ、合成、または単離のいずれかであり得る。ポリヌクレオチドとしては、プレメッセンジャーRNA(プレ−mRNA)、メッセンジャーRNA(mRNA)、RNA、短干渉RNA(siRNA)、短ヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、リボザイム、ゲノムRNA(gRNA)、プラス鎖RNA(RNA(+))、マイナス鎖RNA(RNA(−))、tracrRNA、crRNA、単一ガイドRNA(sgRNA)、合成RNA、合成mRNA、ゲノムDNA(gDNA)、PCR増幅DNA、相補的DNA(cDNA)、合成DNA、または組換えDNAが挙げられるが、これらに限定されない。ポリヌクレオチドは、リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドのいずれか、またはヌクレオチドのいずれかの型の修飾型、ならびに全ての中間の長さの、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも15、少なくとも20、少なくとも25、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも200、少なくとも300、少なくとも400、少なくとも500、少なくとも1000、少なくとも5000、少なくとも10000、または少なくとも15000以上のヌクレオチド長のヌクレオチドの多量体型を指す。この文脈において、「中間の長さ」は、6、7、8、9などの、101、102、103などの、151、152、153などの、201、202、203などの引用された値の間の任意の長さを意味することは容易に理解されよう。特定の実施形態において、ポリヌクレオチドまたはバリアントは、参照配列に対して少なくともまたは約50%、55%、60%、65%、70%、71%、72%、73%、74%、75%,76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%,85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を有する。
特定の実施形態において、ポリヌクレオチドは、コドン最適化され得る。本明細書において使用される「コドン最適化される」という用語は、ポリペプチドの発現、安定性、および/または活性を増加させるために、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド内のコドンを置換することを指す。コドン最適化に影響する因子としては、(i)2つ以上の生物または遺伝子または合成的に構築されたバイアス表の間のコドンバイアスの変動、(ii)生物、遺伝子、もしくは遺伝子対内のコドンバイアスの程度の変動、(iii)状況を含むコドンの系統的変動、(iv)それらのデコードtRNAによるコドンの変動、(v)トリプレットの全体または1つの位置のいずれかでの、GC%によるコドンの変動、(vi)参照配列、例えば自然発生の配列への類似性の程度の変動、(vii)コドン周波数カットオフの変動、(viii)DNA配列から転写されたmRNAの構造特性、(ix)コドン置換セットの設計が基づくDNA配列の機能についての予備知識、(x)各アミノ酸へのコドンセットの系統的変動、および/または(xi)偽翻訳開始部位の単離除去のうちの1つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において使用される「ヌクレオチド」という用語は、リン酸化糖と連結するNグリコシド内の窒素性複素環状塩基を指す。ヌクレオチドは、天然塩基、および多種多様な、当該技術分野で認識される修飾塩基を含むと理解される。かかる塩基は一般に、ヌクレオチド糖部分の1’位に位置する。ヌクレオチドは一般に、塩基、糖、およびリン酸基を含む。リボ核酸(RNA)において、糖はリボースであり、デオキシリボ核酸(DNA)において、糖はデオキシボース、すなわち、リボース内に存在するヒドロキシル基を欠く糖である。例示的な天然窒素性塩基は、プリン、アデノシン(A)およびグアニジン(G)、ならびにピリミジン、シチジン(C)およびチミジン(T)(またはRNAの文脈ではウラシル(U))を含む。デオキシリボースのC−1原子は、ピリミジンのN−1またはプリンのN−9に結合される。ヌクレオチドは通常、モノ、ジ、またはトリホスフェートである。ヌクレオチドは、糖、ホスフェート、および/または塩基部分において修飾されていないか、あるいは修飾され得る(また、交換可能に、ヌクレオチド類似体、ヌクレオチド誘導体、修飾ヌクレオチド、非自然発生のヌクレオチド、および非標準ヌクレオチドとも称される、例えばWO92/07065およびWO93/15187を参照されたい)。修飾核酸塩基の例は、Limbachら(1994,Nucleic Acids Res.22,2183−2196)によって要約される。
ヌクレオチドはまた、糖のC−5に付着したヒドロキシル基上で起こるエステル化を有する、ヌクレオシドのリン酸エステルとみなされる。本明細書において使用される「ヌクレオシド」という用語は、糖と連結するNグリコシド内の窒素性複素環状塩基を指す。ヌクレオシドは、天然塩基を含み、また公知の修飾塩基も含むと当該技術分野で認識される。かかる塩基は一般に、ヌクレオシド糖部分の1’位に位置する。ヌクレオシドは一般に、塩基および糖基を含む。ヌクレオシドは、糖および/または塩基部分において修飾されていないか、あるいは修飾され得る(また、交換可能に、ヌクレオシド類似体、ヌクレオチド誘導体、修飾ヌクレオシド、非自然発生のヌクレオシド、または非標準ヌクレオシドとも称される)。上述のように、修飾核酸塩基の例は、Limbachら(1994,Nucleic Acids Res.22,2183−2196)によって要約される。
ポリヌクレオチドの例示的な例としては、配列番号1〜24および60〜64をコードするポリヌクレオチド、配列番号25〜59および65〜68のポリヌクレオチド配列が挙げられるが、これらに限定されない。
様々な例示的な実施形態において、本明細書において企図されるポリヌクレオチドとしては、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、megaTAL、エンドプロセシング酵素、融合ポリペプチド、および発現ベクター、ウイルス性ベクター、ならびに本明細書において企図されるポリヌクレオチドを含む移入プラスミドをコードする、ポリヌクレオチドが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において使用される「ポリヌクレオチドバリアント」および「バリアント」などの用語は、以下に定義されるストリンジェントな条件下で、参照配列でハイブリダイズする参照ポリヌクレオチド配列またはポリヌクレオチドで実質的な配列同一性を示すポリヌクレオチドを指す。これらの用語はまた、少なくとも1つのヌクレオチドの付加、欠失、置換、または修飾によって参照ポリヌクレオチドと区別されるポリヌクレオチドも包含する。したがって、「ポリヌクレオチドバリアント」および「バリアント」という用語には、1つ以上のヌクレオチドが、付加または欠失され、または修飾される、または異なるヌクレオチドで置き換えられるポリヌクレオチドが含まれる。これに関して、変異、付加、欠失、および置換を含む、特定の変更が、参照ポリヌクレオチドに行われ得、それによって、変更されたポリヌクレオチドが、参照ポリヌクレオチドの生物学的機能または活性を保持することが当該技術分野で十分に理解される。
一実施形態において、ポリヌクレオチドは、ストリンジェントな条件下で、標的核酸配列にハイブリダイズするヌクレオチド配列を含む。「ストリンジェントな条件」下でハイブリダイズすることは、互いに少なくとも60%と同一するヌクレオチド配列がハイブリダイズのままである、ハイブリダイゼーションプロトコルを説明する。一般に、ストリンジェントな条件は、定義されたイオン強度およびpHで特異的な配列に対して熱融解点(Tm)よりも約5℃低くなるように選択される。Tmは、標的配列に相補的なプローブの50%が平衡状態で標的配列にハイブリダイズする温度(定義されたイオン強度、pH、および核酸濃度下で)である。標的配列が、一般に過剰に存在するため、Tmでは、プローブの50%が、平衡状態で占有されている。
本明細書において使用される「配列同一性」または、例えば、「配列50%同一性」を含むという記述は、配列が比較ウィンドウ上のヌクレオチドベースまたはアミノ酸ベースで同一である程度を指す。故に、「配列同一性の割合」は、比較ウィンドウ上の2つの最適に整列させた配列を比較し、同一の核酸塩基(例えば、A、T、C、G、I)または同一のアミノ酸残基(例えば、Ala、Pro、Ser、Thr、Gly、Val、Leu、Ile、Phe、Tyr、Trp、Lys、Arg、His、Asp、Glu、Asn、Gln、Cys、およびMet)が両方の配列中に生じる位置の数を決定し、一致した位置の数を得、その一致した位置の数を比較ウィンドウ(すなわち、ウィンドウサイズ)中の位置の総数で割り、その結果に100を乗じることによって計算し、配列同一性の割合を得ることができる。典型的に、ポリペプチドバリアントが、参照ポリペプチドの少なくとも1つの生物学的活性を維持する場合に、本明細書に記載の参照配列のうちのいずれかに対して少なくとも約50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%または100%の配列同一性を有するヌクレオチドおよびポリペプチドが含まれる。
2つ以上のポリヌクレオチドまたはポリペプチド間の配列関係を説明するために使用される用語には、「参照配列」、「比較ウィンドウ」、「配列同一性」、「配列同一性の割合」、および「実質的な同一性」が含まれる。「参照配列」は、ヌクレオチドおよびアミノ酸残基を含めて、長さが少なくとも12個、しばしば、15〜18個、多くの場合、少なくとも25個のモノマー単位である。2つのポリヌクレオチドは、それぞれ、(1)2つのポリヌクレオチド間で類似性がある配列(すなわち、完全なポリヌクレオチド配列の一部のみ)、および(2)2つのポリヌクレオチド間で多様性がある配列を含み得るため、2つ(またはそれ以上)のポリヌクレオチド間の配列比較は、典型的には、配列類似性の局所領域を特定および比較するために、「比較ウィンドウ」上の2つのポリヌクレオチドを比較することによって行われる。「比較ウィンドウ」は、2つの配列を最適に整列させた後に、配列が同数の連続した位置の参照配列と比較される少なくとも6個の連続した位置、一般的には約50〜約100個、より一般的には約100〜約150個の概念セグメントを指す。比較ウィンドウは、2つの配列の最適なアライメントのために、(付加または欠失を含まない)参照配列と比較して約20%以下の付加または欠失(すなわち、ギャップ)を含んでもよい。比較ウィンドウを整列させるための配列の最適なアライメントは、アルゴリズム(Wisconsin Genetics Software Package Release 7.0、Genetics Computer Group、575 Science Drive(Madison,WI,USA)のGAP、BESTFIT、FASTA、およびTFASTA)のコンピュータ実装によって、または検査および選択された様々な方法のいずれかによって生成された最良のアライメント(すなわち、比較ウィンドウ上で最も高い割合の相同性を生じること)によって行うことができる。例えば、Altschulら、1997、Nucl.Acids Res.25:3389によって開示されるようなプログラムのBLASTファミリーも参照することができる。配列解析の詳細な議論は、Ausubelら、Current Protocols in Molecular Biology、John Wiley&Sons Inc.,1994−1998,Chapter 15のユニット19.3に見出すことができる。
本明細書において使用される「単離ポリヌクレオチド」は、自然発生の状態でそれに隣接する配列から精製されているポリヌクレオチド、例えば、通常、断片に隣接する配列から除去されているDNA断片を指す。特定の実施形態において、「単離ポリヌクレオチド」は、特定の実施形態において、「単離ポリヌクレオチド」は、自然界に存在せず、人間の手によって作製された、相補的DNA(cDNA)、組換えポリヌクレオチド、合成ポリヌクレオチド、または他のポリヌクレオチドを指す。
様々な実施形態において、ポリヌクレオチドは、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、megaTAL、およびエンドプロセシング酵素を含むが、これらに限定されない、本明細書において企図されるポリペプチドをコードするmRNAを含む。特定の実施形態において、mRNAは、キャップ、1つ以上のヌクレオチド、およびポリ(A)尾部を含む。
本明細書において使用される「5’キャップ」または「5’キャップ構造」または「5’キャップ部分」という用語は、mRNAの5’末端で組込まれている化学修飾を指す。5’キャップは、核輸送、mRNA安定性、および翻訳に関与する。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmRNAは、mRNA分子の末端グアノシンキャップ残基と5’末端転写センスヌクレオチドの間に連結した5’−ppp−5’トリホスフェートを含む、5’キャップを含む。次いで、この5’グアニレートキャップは、メチル化され、N7メチルグアニレート残基を生成する。
本明細書において企図されるmRNAポリヌクレオチドの特定の実施形態における使用に好適な5’キャップの例示的な例としては、非メチル化5´キャップ類似体、例えば、G(5´)ppp(5´)G、G(5´)ppp(5´)C、G(5´)ppp(5´)A、メチル化5´キャップ類似体、例えば、mG(5´)ppp(5´)G、mG(5´)ppp(5´)C、およびmG(5´)ppp(5´)A、ジメチル化5´キャップ類似体、例えば、m2,7G(5´)ppp(5´)G、m2,7G(5´)ppp(5´)C、およびm2,7G(5´)ppp(5´)A、トリメチル化5´キャップ類似体、例えば、m2,2,7G(5´)ppp(5´)G、m2,2,7G(5´)ppp(5´)C、およびm2,2,7G(5´)ppp(5´)A、ジメチル化対称性5´キャップ類似体、例えば、mG(5´)pppm(5´)G、mG(5´)pppm(5´)C、およびmG(5´)pppm(5´)A、ならびに抗逆5´キャップ類似体、例えば、抗逆キャップ類似体(ARCA)キャップ(3´O−Me−mG(5´)ppp(5´)G、2´O−Me−mG(5´)ppp(5´)G、2´O−Me−mG(5´)ppp(5´)C、2´O−Me−mG(5´)ppp(5´)A、m2´d(5´)ppp(5´)G、m2´d(5´)ppp(5´)C、m2´d(5´)ppp(5´)A、3´O−Me−mG(5´)ppp(5´)C、3´O−Me−mG(5´)ppp(5´)A、m3´d(5´)ppp(5´)G、m3´d(5´)ppp(5´)C、m3´d(5´)ppp(5´)Aと呼ばれる)、ならびにそれらのテトラホスフェート誘導体が挙げられるが、これらに限定されない(例えば、Jemielity et al.,RNA,9:1108−1122(2003)を参照されたい)。
特定の実施形態において、mRNAは、トリホスフェート架橋を介して、第1の転写ヌクレオチドの5’末端へ連結され、mG(5’)ppp(5’)N(Nは任意のヌクレオシドを指す)をもたらす、7メチルグアニレート(「mG」)である5’キャップを含む。
いくつかの実施形態において、mRNAは、キャップが、キャップ0構造(キャップ0構造が、塩基1および2に付着したリボースの2’−O−メチル残基を欠く)、キャップ1構造(キャップ1構造が、塩基2において2’−O−メチル残基を有する)、またはキャップ2構造(キャップ2構造が、塩基2および3の両方に付着した2’−O−メチル残基を有する)である、5’キャップを含む。
一実施形態において、mRNAは、mG(5’)ppp(5’)Gキャップを含む。
一実施形態において、mRNAは、ARCAキャップを含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmRNAは、1つ以上の修飾ヌクレオシドを含む。
一実施形態において、mRNAは、シュードウリジン、ピリジン−4−オンリボヌクレオシド、5−アザウリジン、2−チオ−5−アザウリジン、2−チオウリジン、4−チオシュードウリジン、2−チオシュードウリジン、5−ヒドロキシルウリジン、3−メチルウリジン、5−カルボキシメチルウリジン、1−カルボキシメチルシュードウリジン、5−プロピニルウリジン、1−プロピニルシュードウリジン、5−タウリノメチルウリジン、1−タウリノメチルシュードウリジン、5−タウリノメチル−2−チオウリジン、1−タウリノメチル−4−チオウリジン、5−メチルウリジン、1−メチルシュードウリジン、4−チオ−1−メチルシュードウリジン、2−チオ−1−メチルシュードウリジン、1−メチル−1−デアザシュードウリジン、2−チオ−1−メチル−1−デアザシュードウリジン、ジヒドロウリジン、ジヒドロシュードウリジン、2−チオジヒドロウリジン、2−チオジヒドロシュードウリジン、2−メトキシウリジン、2−メトキシ−4−チオウリジン、4−メトキシシュードウリジン、4−メトキシ−2−チオシュードウリジン、5−アザシチジン、シュードイソシチジン、3−メチルシチジン、N4−アセチルシチジン、5−ホルミルシチジン、N4−メチルシチジン、5−ヒドロキシルメチルシチジン、1−メチルシュードイソシチジン、ピロロシチジン、ピロロシュードイソシチジン、2−チオシチジン、2−チオ−5−メチルシチジン、4−チオシュードイソシチジン、4−チオ−1−メチルシュードイソシチジン、4−チオ−1−メチル−1−デアザシュードイソシチジン、1−メチル−1−デアザシュードイソシチジン、ゼブラリン、5−アザゼブラリン、5−メチルゼブラリン、5−アザ−2−チオゼブラリン、2−チオゼブラリン、2−メトキシシチジン、2−メトキシ−5−メチルシチジン、4−メトキシシュードイソシチジン、4−メトキシ−1−メチルシュードイソシチジン、2−アミノプリン、2,6−ジアミノプリン、7−デアザアデニン、7−デアザ−8−アザアデニン、7−デアザ−2−アミノプリン、7−デアザ−8−アザ−2−アミノプリン、7−デアザ−2,6−ジアミノプリン、7−デアザ−8−アザ−2,6−ジアミノプリン、1−メチルアデノシン、N6−メチルアデノシン、N6−イソペンテニルアデノシン、N6−(シス−ヒドロキシルイソペンテニル)アデノシン、2−メチルチオ−N6−(シスヒドロキシルイソペンテニル)アデノシン、N6−グリシニルカルバモイルアデノシン、N6−トレオニルカルバモイルアデノシン、2−メチルチオ−N6−トレオニルカルバモイルアデノシン、N6,N6−ジメチルアデノシン、7−メチルアデニン、2−メチルチオアデニン、2−メトキシアデニン、イノシン、1−メチルイノシン、ウイオシン、ウイブトシン、7−デアザグアノシン、7−デアザ−8−アザ−グアノシン、6−チオグアノシン、6−チオ−7−デアザ−グアノシン、6−チオ−7−デアザ−8−アザグアノシン、7−メチルグアノシン、6−チオ−7−メチルグアノシン、7−メチルイノシン、6−メトキシ−グアノシン、1−メチルグアノシン、N2−メチルグアノシン、N2,N2−ジメチルグアノシン、8−オキソグアノシン、7−メチル−8−オキソグアノシン、1−メチル−6−チオグアノシン、N2−メチル−6−チオグアノシン、およびN2,N2−ジメチル−6−チオグアノシンからなる群から選択される、1つ以上の修飾ヌクレオシドを含む。
一実施形態において、mRNAは、シュードウリジン、ピリジン−4−オンリボヌクレオシド、5−アザウリジン、2−チオ−5−アザウリジン、2−チオウリジン、4−チオシュードウリジン、2−チオシュードウリジン、5−ヒドロキシウリジン、3−メチルウリジン、5−カルボキシメチルウリジン、1−カルボキシメチルシュードウリジン、5−プロピニルウリジン、1−プロピニルシュードウリジン、5−タウリノメチルウリジン、1−タウリノメチルシュードウリジン、5−タウリノメチル−2−チオ−ウリジン、1−タウリノメチル−4−チオウリジン、5−メチルウリジン、1−メチルシュードウリジン、4−チオ−1−メチルシュードウリジン、2−チオ−1−メチルシュードウリジン、1−メチル−1−デアザシュードウリジン、2−チオ−1−メチル−1−デアザシュードウリジン、ジヒドロウリジン、ジヒドロシュードウリジン、2−チオジヒドロウリジン、2−チオジヒドロシュードウリジン、2−メトキシウリジン、2−メトキシ−4−チオウリジン、4−メトキシシュードウリジン、および4−メトキシ−2−チオシュードウリジンからなる群から選択される、1つ以上の修飾ヌクレオシドを含む。
一実施形態において、mRNAは、5−アザシチジン、シュードシチジン、3−メチルシチジン、N4−アセチルシチジン、5−ホルミルシチジン、N4−メチルシチジン、5−ヒドロキシメチルシチジン、1−メチルシュードシチジン、ピロロシチジン、ピロロシュードシチジン、2−チオ−シチジン、2−チオ−5−メチルシチジン、4−チオシュードシチジン、4−チオ−1−メチルシュードシチジン、4−チオ−1−メチル−1−デアザシュードシチジン、1−メチル−1−デアザシュードシチジン、ゼブラリン、5−アザゼブラリン、5−メチルゼブラリン、5−アザ−2−チオゼブラリン、2−チオゼブラリン、2−メトキシシチジン、2−メトキシ−5−メチルシチジン、4−メトキシシュードシチジン、および4−メトキシ−1−メチルシュードシチジンからなる群から選択される、1つ以上の修飾ヌクレオシドを含む。
一実施形態において、mRNAは、2−アミノプリン、2,6−ジアミノプリン、7−デアザアデニン、7−デアザ−8−アザアデニン、7−デアザ−2−アミノプリン、7−デアザ−8−アザ−2−アミノプリン、7−デアザ−2,6−ジアミノプリン、7−デアザ−8−アザ−2,6−ジアミノプリン、1−メチルアデノシン、N6−メチルアデノシン、N6−イソペンテニルアデノシン、N6−(シスヒドロキシイソペンテニル)アデノシン、2−メチルチオ−N6−(シスヒドロキシイソペンテニル)アデノシン、N6−グリシニルカルバモイルアデノシン、N6−トレオニルカルバモイルアデノシン、2−メチルチオ−N6−トレオニルカルバモイルアデノシン、N6,N6−ジメチルアデノシン、7−メチルアデニン、2−メチルチオ−アデニン、および2−メトキシアデニンからなる群から選択される、1つ以上の修飾ヌクレオシドを含む。
一実施形態において、mRNAは、イノシン、1−メチルイノシン、ウイオシン、ウイブトシン、7−デアザグアノシン、7−デアザ−8−アザグアノシン、6−チオグアノシン、6−チオ−7−デアザ−グアノシン、6−チオ−7−デアザ−8−アザグアノシン、7−メチルグアノシン、6−チオ−7−メチルグアノシン、7−メチルイノシン、6−メトキシグアノシン、1−メチルグアノシン、N2−メチルグアノシン、N2,N2−ジメチルグアノシン、8−オキソグアノシン、7−メチル−8−オキソグアノシン、1−メチル−6−チオグアノシン、N2−メチル−6−チオグアノシンおよびN2,N2−ジメチル−6−チオグアノシンからなる群から選択される、1つ以上の修飾ヌクレオシドを含む。
一実施形態において、mRNAは、1つ以上のシュードウリジン、1つ以上の5−メチルシトシン、および/または1つ以上の5−メチルシチジンを含む。
一実施形態において、mRNAは、1つ以上のシュードウリジンを含む。
一実施形態において、mRNAは、1つ以上の5−メチルシチジンを含む。
一実施形態において、mRNAは、1つ以上の5−メチルシトシンを含む。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるmRNAは、mRNAをエキソヌクレアーゼ分解から保護し、mRNAを安定化させ、翻訳を促進させるのを助けるポリ(A)尾部を含む。特定の実施形態において、mRNAは、3’ポリ(A)尾部構造を含む。
特定の実施形態において、ポリ(A)尾部の長さは、少なくとも約10、25、50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、または少なくとも約500個以上のアデニンヌクレオチド、あるいはアデニンヌクレオチドの任意の介在する数である。特定の実施形態において、ポリ(A)尾部の長さは、少なくとも約125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、178、179、180、181、182、183、184、185、186、187、188、189、190、191、192、193、194、195、196、197、198、199、200、201、202、202、203、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232、233、234、235、236、237、238、239、240、241、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、256、257、258、259、260、261、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、または275個以上のアデニンヌクレオチドである。
特定の実施形態において、ポリ(A)尾部の長さは、約10〜約500個のアデニンヌクレオチド、約50〜約500個のアデニンヌクレオチド、約100〜約500個のアデニンヌクレオチド、約150〜約500個のアデニンヌクレオチド、約200〜約500個のアデニンヌクレオチド、約250〜約500個のアデニンヌクレオチド、約300〜約500個のアデニンヌクレオチド、約50〜約450個のアデニンヌクレオチド、約50〜約400個のアデニンヌクレオチド、約50〜約350個のアデニンヌクレオチド、約100〜約500個のアデニンヌクレオチド、約100〜約450個のアデニンヌクレオチド、約100〜約400個のアデニンヌクレオチド、約100〜約350個のアデニンヌクレオチド、約100〜約300個のアデニンヌクレオチド、約150〜約500個のアデニンヌクレオチド、約150〜約450個のアデニンヌクレオチド、約150〜約400個のアデニンヌクレオチド、約150〜約350個のアデニンヌクレオチド、約150〜約300個のアデニンヌクレオチド、約150〜約250個のアデニンヌクレオチド、約150〜約200個のアデニンヌクレオチド、約200〜約500個のアデニンヌクレオチド、約200〜約450個のアデニンヌクレオチド、約200〜約400個のアデニンヌクレオチド、約200〜約350個のアデニンヌクレオチド、約200〜約300個のアデニンヌクレオチド、約250〜約500個のアデニンヌクレオチド、約250〜約450個のアデニンヌクレオチド、約250〜約400個のアデニンヌクレオチド、約250〜約350個のアデニンヌクレオチド、または約250〜約300個のアデニンヌクレオチド、あるいはアデニンヌクレオチドの任意の介在する範囲である。
ポリヌクレオチドの方向を説明する用語としては、5’(通常は、遊離リン酸基を有するポリヌクレオチド末端)および3’(通常は、遊離ヒドロキシル(OH)基を有するポリヌクレオチド末端)が挙げられる。ポリヌクレオチド配列は、5’から3’の方向または3’から5’の方向で注記され得る。DNAおよびmRNAについて、5’から3’の鎖は、「センス」、「プラス」、または「コード」鎖と呼ばれ、これは、その配列が、[DNAのチミン(T)の代わりのRNAのウラシル(U)を除いて]プレメッセンジャー(プレmRNA)の配列と同一であるからである。DNAおよびmRNAについては、RNAポリメラーゼによって転写される鎖である相補的な3’から5’の鎖は、「鋳型」、「アンチセンス」、「マイナス」、または「非コード」鎖と呼ばれる。本明細書において使用される「逆方向」という用語は、3’から5’の方向で書かれた5’から3’の配列または5’から3’の方向で書かれた3’から5’の配列を指す。
「相補的」および「相補性」という用語は、塩基対合則によって関連するポリヌクレオチド(すなわち、ヌクレオチドの配列)を指す。例えば、DNA配列5’A G T C A T G 3’の相補的鎖は、3’T C A G T A C 5’である。後者の配列は、左に5’末端および右に3’末端を有する逆相補鎖、5’CATGACT3’として書かれることが多い。その逆相補鎖に等しい配列は、回文配列と言われる。相補性は、核酸の塩基のいくつかのみが塩基対合則に従ってマッチしている、「部分的」であり得る。または、核酸の間に「完璧な」または「完全な」相補性が存在し得る。
本明細書において使用される「核酸カセット」または「発現カセット」という用語は、RNAを発現し、その後ポリペプチドを発現することができる、ベクター内の遺伝子配列を指す。一実施形態において、核酸カセットは、目的となる遺伝子(複数可)、例えば、目的となるポリヌクレオチド(複数可)を含む。別の実施形態において、核酸カセットは、1つ以上の発現対照配列、例えば、プロモーター、エンハンサー、ポリ(A)配列、および目的となる遺伝子(複数可)、例えば、目的となるポリヌクレオチド(複数可)を含む。ベクターは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10以上の核酸カセットを含み得る。核酸カセットは、カセット内の核酸がRNAに転写され、必要であればタンパク質またはポリペプチドに翻訳され、形質転換された細胞における活性のために必要な適切な翻訳後修飾を受け、かつ、適切な細胞内区画への標的化または細胞外区画への分泌によって生物学的活性のために適した区画にトランスロケーションされ得るような位置および配列でベクター内に方向付けられる。好ましくは、カセットは、ベクターへの即座の挿入に適合させたその3’および5’末端を有し、例えば、カセットは、各末端に制限エンドヌクレアーゼ部位を有する。好ましい実施形態において、核酸カセットは、遺伝的障害を治療、予防、または改善するために使用される治療遺伝子の配列を含有する。カセットを除去し、単一ユニットとしてプラスミドまたはウイルスベクターに挿入することができる。
ポリヌクレオチドは、目的となるポリヌクレオチド(複数可)を含む。本明細書において使用される「目的となるポリヌクレオチド」という用語は、本明細書において企図される、阻害性ポリヌクレオチドの転写のためのテンプレートとして機能するポリペプチドまたは融合ポリペプチドまたはポリヌクレオチドをコードするポリヌクレオチドを指す。
さらに、本明細書において企図されるように、遺伝子コードの縮重の結果として、ポリペプチドまたはそのバリアントの断片をコードすることができる多くのヌクレオチド配列があることは、当業者によって理解されるであろう。これらのポリヌクレオチドのいくつかは、いかなる天然遺伝子のヌクレオチド配列に対しても最小の相同性を有する。それにもかかわらず、コドン使用における相違により変動するポリヌクレオチド、例えば、ヒトおよび/または霊長類コドン選択に最適化されるポリヌクレオチドは、特定の実施形態で具体的に企図される。一実施形態において、特定の対立遺伝子配列を含むポリヌクレオチドが提供される。対立遺伝子は、ヌクレオチドの欠失、付加、および/または置換などの1つ以上の変異の結果として変更される内在性ポリヌクレオチド配列である。
特定の実施形態において、目的となるポリヌクレオチドは、ドナー修復テンプレートを含む。
特定の実施形態において、目的となるポリヌクレオチドは、siRNA、miRNA、shRNA、リボザイム、または別の阻害性RNAが挙げられるが、これらに限定されない、阻害性ポリヌクレオチドを含む。
一実施形態において、阻害性RNAを含むドナー修復テンプレートは、本明細書の他の箇所に記載されるように、例えば、強力な構造的なpol III、例えば、ヒトまたはマウスU6 snRNAプロモーター、ヒトおよびマウスH1 RNAプロモーター、またはヒトtRNA−valプロモーター、または強力な構造的なpol IIプロモーターなどの1つ以上の調節配列を含む。
コード配列それ自体の長さに関わらず、特定の実施形態で企図されるポリヌクレオチドは、本明細書の他の箇所で開示されるまたは当該技術分野で既知であるように、プロモーターならびに/またはエンハンサー、非翻訳領域(UTR)、Kozak配列、ポリアデニル化シグナル、追加の制限酵素部位、多重クローニング部位、内部リボソーム侵入部位(IRES)、リコンビナーゼ認識部位(例えば、LoxP、FRT、およびAtt部位)、終止コドン、転写終結シグナル、翻訳後応答要素、かつ自己切断型ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、エピトープタグなどの他のDNA配列と組み合わされ得、それにより、それらの全体的な長さが、大幅に変動し得る。したがって、ほとんどのいかなる長さのポリヌクレオチド断片も採用することができ、合計の長さは、好ましくは調製の容易さおよび意図される組換えDNAプロトコルの使用によって制限されることが特定の実施形態で企図される。
ポリヌクレオチドは、当該技術分野で既知であり、入手可能な様々な十分に確立された技術のいずれかを使用して、調製、操作、発現、および/または送達され得る。所望のポリペプチドを発現するために、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列が、適切なベクターに挿入され得る。所望のポリペプチドはまた、ポリペプチドをコードするmRNAを細胞内に送達することにより、発現され得る。
ベクターの例示的な例としては、プラスミド、自律的に複製する配列、および置き換え可能な要素、例えば、Sleeping Beauty、PiggyBacが挙げられるが、これらに限定されない。
ベクターの追加の例示的な例としては、プラスミド、ファージミド、コスミド、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)、またはP1由来の人工染色体(PAC)などの人工染色体、ラムダファージまたはM13ファージなどのバクテリオファージ、および動物ウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。
ベクターとして有用なウイルスの例示的な例としては、レトロウイルス(レンチウイルスを含む)、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス(例えば、単純ヘルペスウイルス)、ポックスウイルス、バキュロウイルス、パピローマウイルス、およびパポーバウイルス(例えば、SV40)が挙げられるが、これらに限定されない。
発現ベクターの例示的な例としては、哺乳動物細胞における発現のためのpClneoベクター(Promega)、哺乳動物細胞におけるレンチウイルス媒介遺伝子移入および発現のためのpLenti4/V5−DEST(商標)、pLenti6/V5−DEST(商標)、およびpLenti6.2/V5−GW/lacZ(Invitrogen)が挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、本明細書において開示されるポリペプチドのコード配列は、哺乳動物細胞におけるポリペプチドの発現のためのかかる発現ベクターにライゲーションされ得る。
特定の実施形態において、ベクターは、エピソームベクター、または染色体外に維持されるベクターである。本明細書において使用される「エピソーム」という用語は、宿主の染色体DNA内に組込むことなしに、および宿主細胞の分裂により徐々に失われることなく複製することができるベクターを指し、当該ベクターは染色体外またはエピソームで複製することも意味する。
発現ベクター中に存在する「発現制御配列」、「制御要素」、または「調節配列」は、転写および翻訳を実行するために宿主細胞タンパク質と相互作用する、複製のベクター起点のそれらの非翻訳領域、選択カセット、プロモーター、エンハンサー、翻訳開始シグナル(Shine Dalgarno配列またはKozak配列)イントロン、転写後調節要素、ポリアデニル化配列、5’および3’非翻訳領域である。かかる要素は、それらの強度および特異性が異なり得る。利用されるベクター系および宿主に応じて、遍在性プロモーターおよび誘導性プロモーターを含む、任意の数の好適な転写および翻訳要素を使用することができる。
特定の実施形態において、ポリヌクレオチドは、発現ベクターおよびウイルス性ベクターを含むが、これらに限定されないベクターを含む。ベクターは、プロモーターおよび/またはエンハンサーなどの1つ以上の外因性、内因性、または異種制御配列を含み得る。「内在性制御配列」は、ゲノムにおいて所与の遺伝子と自然に連結するものである。「外因性制御配列」は、その遺伝子の転写が連結されたエンハンサー/プロモーターにより指向されるように、遺伝子操作の手段(すなわち、分子生物学的技法)により遺伝子と並立に配置されるものである。「異種制御配列」は、遺伝子操作された細胞とは異なる種からの外因性配列である。「合成」制御配列は、もう1つの内在性および/もしくは外因性配列、ならびに/またはインビトロもしくはシリコン内で特定の遺伝子療法のための最適なプロモーターおよび/もしくはエンハンサー活性を提供することが決定された配列の要素を含んでもよい。
本明細書において使用される「プロモーター」という用語は、RNAポリメラーゼが結合するポリヌクレオチド(DNAまたはRNA)の認識部位を指す。RNAポリメラーゼは、プロモーターに作動可能に連結されたポリヌクレオチドを開始および転写する。特定の実施形態において、哺乳動物細胞において作動されるプロモーターは、転写が開始される部位からおよそ25〜30塩基上流に位置するATリッチな領域を含み、および/または転写の開始から70〜80塩基上流に見出される別の配列は、CNCAAT領域であり、式中、Nは、任意のヌクレオチドであってよい。
「エンハンサー」という用語は、転写の増強をもたらすことができる配列を含有し、いくつかの場合には別の制御配列に対するその方向とは独立して機能することができるDNAのセグメントを指す。エンハンサーは、プロモーターおよび/または他のエンハンサー要素と協同的または相加的に機能することができる。「プロモーター/エンハンサー」という用語は、プロモーター機能およびエンハンサー機能の両方をもたらすことができる配列を含有するDNAのセグメントを指す。
「作動可能に連結した」という用語は、記載されている構成要素が、それらの意図された様式で機能することを可能にする関係にある並置を指す。一実施形態において、この用語は、核酸発現制御配列(プロモーター、および/またはエンハンサーなど)と第2のポリヌクレオチド配列、例えば、目的となるポリヌクレオチドとの間の機能的連結であって、発現制御配列により、第2の配列に対応する核酸の転写が指向される機能的連結を指す。
本明細書において使用される「構成的発現制御配列」という用語は、作動可能に連結した配列の転写を継続的または連続的に可能にするプロモーター、エンハンサー、またはプロモーター/エンハンサーを指す。構成的発現制御配列は、多種多様な細胞および組織型における発現を可能にする「遍在」プロモーター、エンハンサー、またはプロモーター/エンハンサーであってもよく、制限された様々な細胞および組織型をそれぞれ可能にする、「細胞特異的」、「細胞型特異的」、「細胞系列特異的」、または「組織特異的」プロモーター、エンハンサー、またはプロモーター/エンハンサーであってもよい。
特定の実施形態での使用に好適な例示的な遍在発現制御配列としては、サイトメガロウイルス(CMV)最初期プロモーター、ウイルスシリアンウイルス40(SV40)(例えば、初期または後期)、Moloneyマウス白血病ウイルス(MoMLV)LTRプロモーター、ラウス肉腫ウイルス(RSV)LTR、単純ヘルペスウイルス(HSV)(チミジンキナーゼ)プロモーター、ワクシニアウイルスからのH5、P7.5、およびP11プロモーター、短伸長因子1−アルファ(EF1a−短)プロモーター、長伸長因子1−アルファ(EF1a−長)プロモーター、初期増殖応答1(EGR1)、フェリチンH(FerH)、フェリチンL(FerL)、グリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)、真核生物翻訳開始因子4A1(EIF4A1)、熱ショック70kDaタンパク質5(HSPA5)、熱ショックタンパク質90kDaベータ、メンバー1(HSP90B1)、熱ショックタンパク質70kDa(HSP70)、β−キネシン(β−KIN)、ヒトROSA 26遺伝子座(Irions et al.,Nature Biotechnology 25,1477−1482(2007))、ユビキチンCプロモーター(UBC)、ホスホグリセリン酸キナーゼ−1(PGK)プロモーター、サイトメガロウイルスエンハンサー/ニワトリβ−アクチン(CAG)プロモーター、β−アクチンプロモーターおよび骨髄増殖性肉腫ウイルスエンハンサー、負の制御領域の欠失した、dl587revプライマー結合部位が置換された(MND)プロモーター(Challita et al.,J Virol.69(2):748−55(1995))が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、所望のポリヌクレオチド配列の細胞型特異的、細胞系列特異的、または組織特異的な発現を達成するために(例えば、ポリペプチドをコードする特定の核酸を細胞型、細胞系列、または組織のサブセットにおいてのみ、または特定の発生段階に発現させるために)細胞、細胞型、細胞系列、または組織特異的発現制御配列を使用するすることが望ましい場合がある。
本明細書において使用される「条件発現」は、誘導性発現、抑圧可能な発現、特定の生理学的、生物学的、または疾患の状態を有する細胞または組織における発現などが挙げられるが、これらに限定されない、任意の種類の条件発現を指し得る。この定義は、細胞型または組織特異的発現を除外することを意図しない。特定の実施形態において、例えば、細胞、組織、生物体などを、ポリヌクレオチドの発現を引き起こす処理もしくは条件、または目的となるポリヌクレオチドによってコードされるポリヌクレオチドの発現の増大または減少を引き起こす処理または条件に供することによって発現が制御される、目的となるポリヌクレオチドの条件発現を提供する。
誘導性プロモーター/系の例示的な例としては、ステロイド誘導性プロモーター、例えば、グルココルチコイドまたはエストロゲン受容体をコードする遺伝子のプロモーターなど(対応するホルモンで処理することによって誘導される)、メタロチオネインプロモーター(種々の重金属で処理することによって誘導される)、MX−1プロモーター(インターフェロンによって誘導される)、「遺伝子スイッチ」ミフェプリストン調節可能系(Sirin et al.,2003,Gene,323:67)、クメート(cumate)誘導性遺伝子スイッチ(WO2002/088346)、テトラサイクリン依存性調節系などが挙げられるが、これらに限定されない。
条件発現はまた、部位特異的DNAリコンビナーゼを使用することによって達成することもできる。特定の実施形態によれば、ポリヌクレオチドは、部位特異的リコンビナーゼによって媒介される組換えのための少なくとも1つの(典型的に、2つの)部位(複数可)を含む。本明細書において使用される「リコンビナーゼ」または「部位特異的リコンビナーゼ」という用語は、野生型タンパク質であってよい、1つ以上の組換え部位(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、10もしくはそれ以上)が関与する組換え反応に関与する切除的または統合的なタンパク質、酵素、補因子もしくは関連するタンパク質(Landy,Current Opinion in Biotechnology 3:699−707(1993)を参照されたい)、または変異、誘導体(例えば、組換えタンパク質配列またはその断片を含む融合タンパク質)、それらの断片、およびバリアントを含む。特定の実施形態での使用に好適なリコンビナーゼの例示的な例としては、Cre、Int、IHF、Xis、Flp、Fis、Hin、Gin、ΦC31、Cin、Tn3リゾルバーゼ、TndX、XerC、XerD、TnpX、Hjc、Gin、SpCCE1、およびParAが挙げられるが、これに限定されない。
ポリヌクレオチドは、多種多様な部位特異的リコンビナーゼのいずれかのための1つ以上の組換え部位を含んでもよい。部位特異的リコンビナーゼの標的部位が、ベクター、例えば、レトロウイルスベクターまたはレンチウイルスベクターの組込みのために必要な任意の部位(複数可)に加えたものであることが理解されるべきである。本明細書において使用される「組換え配列」、「組換え部位」、または「部位特異的組換え部位」という用語は、リコンビナーゼが認識し、結合する特定の核酸配列を指す。
例えば、Creリコンビナーゼのための1つの組換え部位は、8塩基対コア配列と隣接した2つの13塩基対の逆方向反復(リコンビナーゼ結合部位としての機能を果たす)を含む34塩基対の配列であるloxPである(Sauer、B.、Current Opinion in Biotechnology 5:521−527(1994)の図1を参照されたい)。他の代表的なloxP部位としては、lox511(Hoess et al.,1996、Bethke and Sauer,1997)、lox5171(Lee and Saito,1998)、lox2272(Lee and Saito,1998)、m2(Langer et al.,2002)、lox71(Albert et al.,1995)、およびlox66(Albert et al.,1995)が挙げられるが、これらに限定されない。
FLPリコンビナーゼのために好適な認識部位としては、FRT(McLeod,et al.,1996)、F1、2、(Schlake and Bode,1994)、F4、(Schlake and Bode,1994)、FRT(LE)(Senecoff et al.,1988)、FRT(RE)(Senecoff et al.,1988)が挙げられるが、これらに限定されない。
認識配列の他の例は、attB、attP、attL、およびattR配列であり、これらは、リコンビナーゼ酵素λインテグラーゼ、例えば、phi−c31によって認識される。φC31 SSRは、ヘテロタイプの部位attB(長さ34bp)とattP(長さ39bp)の間の組換えのみを媒介する(Groth et al.,2000)。attBおよびattPは、それぞれ、細菌ゲノムおよびファージゲノムに対するファージインテグラーゼの付着部位に対して名づけられ、どちらも、φC31ホモ二量体が結合する可能性がある不完全な逆方向反復を含有する(Groth et al.,2000)。産物の部位であるattLおよびattRは、さらなるφC31媒介性組換えに対して有効に不活性であり(Belteki et al.,2003)、それにより反応が不可逆的になる。挿入を触媒するために、ゲノムのattP部位へのattBを有するDNAの挿入が、ゲノムのattB部位へのattP部位の挿入よりも容易であることが見出されている(Thyagarajan et al.,2001、Belteki et al.,2003)。故に、典型的な戦略では、相同組換えによってattPを有する「ドッキング部位」を定義済みの遺伝子座に位置付け、次いでそれを挿入のために、attBを有する入ってくる配列とパートナーにする。
一実施形態において、本明細書において企図されるポリヌクレオチドは、一対のリコンビナーゼ認識部位に隣接したドナー修復テンプレートポリヌクレオチドを含む。特定の実施形態において、修復テンプレートポリヌクレオチドは、LoxP部位、FRT部位、またはatt部位によって隣接する。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるポリヌクレオチドは、1つ以上のポリペプチドをコードする1つ以上の目的となるポリヌクレオチドを含む。特定の実施形態において、複数のポリペプチドの各々の効率的な翻訳を達成するために、ポリヌクレオチド配列は、自己切断型ポリペプチドをコードする1つ以上のIRES配列またはポリヌクレオチド配列によって分離することができる。
本明細書において使用される「内部リボソーム侵入部位」または「IRES」は、ATGなどの開始コドンへのシストロン(タンパク質をコードする領域)の直接内部リボソーム侵入を促進し、それにより、キャップに依存しない遺伝子の翻訳を導く要素を指す。例えば、Jacksonら、1990.Trends Biochem Sci 15(12):477−83)およびJackson and Kaminski.1995.RNA 1(10):985−1000を参照されたい。当業者によって一般に用いられるIRESの例は、米国特許第6,692,736号に記載されるものを含む。当該技術分野で既知の「IRES」のさらなる例としては、ピコルナウイルスから得られるIRES(Jackson et al.,1990)およびウイルスまたは細胞mRNA源から得られるIRES、例えば、免疫グロブリン重鎖結合タンパク質(BiP)、血管上皮成長因子(VEGF)(Huez et al.1998.Mol.Cell.Biol.18(11):6178−6190)、線維芽細胞成長因子2(FGF−2)、およびインスリン様成長因子(IGFII)、翻訳開始因子eIF4G、ならびに酵母転写因子TFIIDおよびHAP4、Novagenから市販の脳心筋炎(encephelomycarditis)ウイルス(EMCV)(Duke et al.,1992.J.Virol 66(3):1602−9)、およびVEGF IRES(Huez et al.,1998.Mol Cell Biol 18(11):6178−90)が挙げられるが、これらに限定されない。IRESはまた、Picornaviridae、Dicistroviridae、およびFlaviviridae種のウイルスゲノム、およびHCV、Friendマウス白血病ウイルス(FrMLV)およびMoloneyマウス白血病ウイルス(MoMLV)において報告されている。
一実施形態において、本明細書において企図されるポリヌクレオチドに使用されるIRESは、EMCV IRESである。
特定の実施形態において、ポリヌクレオチドは、コンセンサスKozak配列を有し、所望のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。本明細書において使用される「Kozak配列」という用語は、リボソームの小さなサブユニットに対するmRNAの初期結合を大幅に促進し、翻訳を増加させる、短ヌクレオチド配列を指す。コンセンサスKozak配列は、(GCC)RCCATGG(配列番号105)であり、式中、Rは、プリン(AまたはG)である(Kozak,1986.Cell.44(2):283−92、およびKozak,1987.Nucleic Acids Res.15(20):8125−48)。
異種核酸転写物の効率的な終止およびポリアデニル化を指向する要素は、異種遺伝子の発現を増加させる。転写終止シグナルは、一般に、ポリアデニル化シグナルの下流に見出される。特定の実施形態において、ベクターは、発現されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドのポリアデニル化配列3’を含む。本明細書において使用される「ポリA部位」、「ポリA配列」、「ポリ(A)部位」、「ポリ(A)配列」という用語は、RNAポリメラーゼIIによって発生期のRNA転写物の終止およびポリアデニル化の両方を指向するDNA配列を示す。ポリアデニル化配列は、ポリ(A)尾部からコード配列の3’末端の付加によってmRNAの安定性を促進し、したがって、転写効率の増加に寄与し得る。組換え転写物の効率的なポリアデニル化は、ポリ(A)尾部を欠いている転写物が不安定であり、急速に分解されるため、望ましい。ベクターに使用され得るポリ(A)シグナルの例示的な例には、理想的なポリ(A)配列(例えば、AATAAA、ATTAAA、AGTAAA)、ウシ成長ホルモンポリA配列(BGHpA)、ウサギβ−グロビンポリ(A)配列(rβgpA)、または当該技術分野で既知である別の好適な異種または内在性ポリA配列を含む。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドまたは細胞は、直接毒性および/または制御されていない増殖のリスクを低減させるために、誘導性自殺遺伝子を含む、自殺遺伝子を用いる。特定の実施形態において、自殺遺伝子は、ポリヌクレオチドまたは細胞を含む宿主に対して免疫原性ではない。使用され得る自殺遺伝子の特定の例は、カスパーゼ−9またはカスパーゼ−8またはシトシンデアミナーゼである。カスパーゼ−9は、二量化の特定の活性化された化学誘導物質(CID)を使用して活性化され得る。
特定の実施形態において、ポリヌクレオチドは、インビボでネガティブ選択の影響を受けやすい本明細書において企図される遺伝子改変細胞を生じる遺伝子セグメントを含む。「ネガティブ選択」は、個体のインビボでの状態の変化の結果として除去され得る注入された細胞を指す。陰性の選択可能な表現型は、投与された薬剤、例えば、化合物に対する感受性を付与する遺伝子の挿入から生じ得る。ネガティブ選択遺伝子は、当該技術分野で既知であり、ガンシクロビル感受性を付与する単純ヘルペスウイルスI型チミジンキナーゼ(HSV−I TK)遺伝子;細胞ヒポキサンチンホスフリボシルトランスフェラーゼ(HPRT)遺伝子、細胞アデニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(APRT)遺伝子、および細菌シトシンデアミナーゼが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、遺伝子改変細胞は、インビトロでネガティブ選択可能な表現型の細胞の選択を可能にするポジティブマーカーをさらに含むポリヌクレオチドを含む。ポジティブ選択可能なマーカーは、宿主細胞へ導入されたとき、その遺伝子を有する細胞のポジティブ選択を可能にする優性表現型を発現する遺伝子であってもよい。この型の遺伝子は当技術分野で既知であり、ハイグロマイシンBに対する耐性を与える、ハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼ遺伝子(hph)、抗生物質G418に対する耐性をコードするTn5からのアミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ遺伝子(neoまたはaph)、ジヒドロ葉酸レダクターゼ(DHFR)遺伝子、アデノシンデアミナーゼ遺伝子(ADA)、および多剤耐性(MDR)遺伝子が挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、ポジティブ選択可能なマーカーおよびネガティブ選択可能な要素は、ネガティブ選択可能な要素の消失がまた必ず、ポジティブ選択可能なマーカーの消失を伴うように連結される。特定の実施形態において、ポジティブおよびネガティブ選択可能なマーカーは、一方の消失が、義務的に、他方の消失をもたらすように、融合される。発現産物として、上述の所望のポジティブ選択特徴およびネガティブ選択特徴の両方を与えるポリペプチドを生じる融合ポリヌクレオチドの例は、ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ・チミジンキナーゼ融合遺伝子(HyTK)である。この遺伝子の発現は、インビトロでのポジティブ選択のためのハイグロマイシンB耐性、およびインビボでのネガティブ選択のためのガンシクロビル感受性を与えるポリペプチドを生じる。優性ポジティブ選択可能なマーカーをネガティブ選択可能なマーカーと融合することに由来する二機能性選択可能な融合遺伝子の使用について記載する、S.D.LuptonによるPCT US91/08442およびPCT/US94/05601の刊行物も参照されたい。
好ましいポジティブ選択可能なマーカーは、hph、nco、およびgptからなる群から選択される遺伝子に由来し、好ましいネガティブ選択可能なマーカーは、シトシンデアミナーゼ、HSV−I TK、VZV TK、HPRT、APRTおよびgptからなる群から選択される遺伝子に由来する。特定の実施形態で企図される代表的な二機能性選択可能な融合遺伝子としては、ポジティブ選択可能なマーカーが、hphまたはneoに由来し、ネガティブ選択可能なマーカーが、シトシンデアミナーゼまたはTK遺伝子または選択可能なマーカーに由来する遺伝子が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、1つ以上のヌクレアーゼバリアント、megaTAL、エンドプロセシング酵素、または融合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、造血細胞、例えばT細胞内に、非ウイルス方法およびウイルス方法の両方によって、導入され得る。特定の実施形態において、ヌクレアーゼをコードする1つ以上のポリヌクレオチドおよび/またはドナー修復テンプレートの送達は、同じ方法によってまたは異なる方法によって、および/または同じベクターもしくは異なるベクターによって提供され得る。
「ベクター」という用語は、別の核酸分子を移入または輸送することができる核酸分子を指すように本明細書において使用される。移入された核酸は、一般に、ベクター核酸分子に連結され、例えば、それに挿入される。ベクターは、細胞中に自律複製を指向する配列を含んでもよいか、または宿主細胞DNAへの組込みを可能にするのに十分な配列を含んでもよい。特定の実施形態において、非ウイルスベクターは、本明細書において企図される1つ以上のポリヌクレオチドをT細胞に送達するために使用される。
非ウイルスベクターの例示的な例としては、プラスミド(例えば、DNAプラスミドまたはRNAプラスミド)、トランスポゾン、コスミド、細菌人工染色体が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において企図されるポリヌクレオチドの非ウイルス送達の例示的な方法としては、電気穿孔、ソノポレーション、リポフェクション、マイクロインジェクション、微粒子銃、ウイロソーム、リポソーム、イムノリポソーム、ナノ粒子、ポリカチオンまたは脂質:核酸共役体、裸のDNA、人工ビリオン、DEAE−デキストラン媒介移入、遺伝子銃、および熱ショックが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において企図される特定の実施形態での使用に好適なポリヌクレオチド送達系の例示的な例としては、Amaxa Biosystems,Maxcyte,Inc.、BTX Molecular Delivery Systems、ThermoFisher ScientificおよびCopernicus Therapeutics Incによって提供されるものが挙げられるが、これらに限定されない。リポフェクション試薬は、市販されている(例えば、Transfectam(商標)およびLipofectin(商標))。ポリヌクレオチドの効率的な受容体認識リポフェクションに好適なカチオン性および中性脂質は、文献に記載されている。例えば、Liuら(2003)Gene Therapy.10:180−187、およびBalazsら(2011)Journal of Drug Delivery.2011:1−12を参照されたい。抗体標的のバクテリア由来の非生存のナノ細胞系送達もまた、特定の実施形態で企図される。
特定の実施形態で企図されるポリヌクレオチドを含むウイルスベクターは、以下に記載されるように、個々の患者への投与によって、典型的に、全身投与(例えば、静脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、または頭蓋内注入)または局所適用によって、インビボで送達され得る。代替として、ベクターは、個々の患者から外植された細胞(例えば、動員された末梢血、リンパ球、骨髄穿刺液、組織生検)などの細胞にエクスビボで、または万能ドナー造血幹細胞に送達し、続いて、患者に細胞を再移植することができる。
一実施形態において、ヌクレアーゼおよび/またはドナー修復テンプレートを含むウイルスベクターは、インビボで細胞の伝達のために生物に直接投与される。代替として、裸のDNAを投与することができる。投与は、注射、注入、局所適用、および電気穿孔が挙げられるが、これらに限定されない、血液または組織細胞との最終接触に分子を導入するために通常用いられる任意の経路による。かかる核酸を投与する好適な方法は、利用可能でかつ当業者に周知であり、1つを超える経路を用いて特定の組成物を投与することができるが、特定の経路は、別の経路よりもさらに即時的かつさらに有効な反応を提供し得る場合が多い。
本明細書において企図される特定の実施形態での使用に好適なウイルス性ベクター系の例示的な例としては、遺伝子移入のためのアデノ随伴ウイルス(AAV)、レトロウイルス、単純ヘルペスウイルス、アデノウイルス、ワクシニアウイルスベクターが挙げられるが、これらに限定されない。
様々な実施形態において、ヌクレアーゼバリアントをコードする1つ以上のポリヌクレオチドおよび/またはドナー修復テンプレートは、細胞を、1つ以上のポリヌクレオチドを含む組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)で伝達することによって、造血細胞、例えば、T細胞に導入される。
AAVは、小さな(約26nm)複製欠損、主に、エピソーム、非エンベロープウイルスである。AAVは、分裂細胞および非分裂細胞の両方を感染させることができ、そのゲノムを宿主細胞のゲノムに組込み得る。組換えAAV(rAAV)は、典型的に、最低限で、導入遺伝子およびその調節配列、ならびに5’および3’AAV逆方向末端反復(ITR)からなる。ITR配列は、長さが約145bpである。2つのITRを含むrAAVベクターは、約4.4kBのペイロード容量を有する。
自己相補的なrAAVベクターは、第3のITRを含有し、本明細書において企図されるポリヌクレオチドに約2.1kBのみを残すベクターの組換え部分の2本鎖を、パッケージする。一実施形態において、AAVベクターは、scAAVベクターである。
rAAV(約9kB)の約2倍のパッケージ容量である延長されたパッケージ容量は、二重rAAVベクター戦略を使用することで達成されている。本明細書において企図されるrAAVを生成するのに有用な二重ベクター戦略としては、スプライシング(トランススプライシング)、相同組換え(重複)、または2つの組み合わせ(ハイブリッド)が挙げられるが、これらに限定されない。二重AAVトランススプライシング戦略では、スプライスドナー(SD)シグナルは、5’ハーフベクターの3’末端に配置され、スプライスアクセプター(SA)シグナルは、3’ハーフベクターの5’末端に配置される。二重AAVベクターによる同じ細胞の重感染と2つ半分の逆方向末端反復(ITR)媒介頭尾コンカテマー化の際、トランススプライシングは、成熟mRNAおよびフルサイズのタンパク質の生成をもたらす(Yan et al,2000)。トランススプライシングは、筋肉および網膜内の大型遺伝子を発現するのに順調に使用された(Reich et al,2003、Lai et al,2005)。代替として、二重AAVベクター内に含有される2つの半分の大型導入遺伝子発現カセットは、相同組換えによる単一の大型ゲノムの再構成を媒介するであろう相同重複配列(5’ハーフベクターの3’末端および3’ハーフベクターの5’末端での二重AAV重複)を含有し得る(Duan et al,2001)。この戦略は、配列を重複する導入遺伝子の組換え誘導特性に依存する(Ghosh et al,2006)。第3の二重AAV戦略(ハイブリッド)は、外因性遺伝子(すなわち、アルカリホスファターゼ;Ghosh et al,2008、Ghosh et al,2011))からのトランススプライシングベクターへの高度な組換え誘導領域の付加に基づく付加された領域は、二重AAV間の組換えを増加させるために、5’ハーフベクターSDシグナルの下流および3’ハーフベクターSAシグナルの上流に配置される。
「ハイブリッドAAV」、「ハイブリッドrAAV」、「キメラAAV」、または「キメラrAAV」は、異なるAAV血清型のカプシド(好ましくは、1つ以上のAAV ITRからの異なる血清型のもの)とともにパッケージされたrAAVゲノムを指し、別様にシュードタイプrAAVと称される場合がある。例えば、rAAV1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、または16型ゲノムは、AAVカプシドおよび遺伝子(好ましくは、1つ以上のAAV ITR)が異なる血清型であるという条件で、AAV1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、もしくは16の型カプシド、またはそのバリアント内にカプシド形成され得る。特定の実施形態において、シュードタイプrAAV粒子は、「x/y」型であるとして称される場合があり、「x」はITRの源を示し、「y」はカプシドの血清型を示し、例えば2/5rAAV粒子はAAV2からのITRおよびAAV6からのカプシドを有する。
特定の実施形態において、rAAVは、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、AAV13、AAV14、AAV15、またはAAV16から単離される、ITRおよびカプシド配列を含む。
いくつかの実施形態において、キメラrAAVが使用され、ITR配列は、1つのAAV血清型から単離され、カプシド配列は、異なるAAV血清型から単離される。例えば、AAV2に由来するITR配列およびAAV6に由来するカプシド配列を有するrAAVは、AAV2/AAV6と称される。特定の実施形態において、rAAVベクターは、AAV2からのITR、およびAAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、またはAAV10のうちの任意の1つからのカプシドタンパク質を含み得る。好ましい実施形態において、rAAVは、AAV2に由来するITR配列およびAAV6に由来するカプシド配列を含む。好ましい実施形態において、rAAVは、AAV2に由来するITR配列およびAAV2に由来するカプシド配列を含む。
いくつかの実施形態において、遺伝子操作および選択方法を、AAVカプシドに適用して、それらを目的となる細胞を伝達する可能性を高くする。
rAAVベクターの構築、産生、およびその精製は、例えば、米国特許第9,169,494号、同第9,169,492号、同第9,012,224号、同第8,889,641号、同第8,809,058号および、同第8,784,799号に開示されており、これらのそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
様々な実施形態において、ヌクレアーゼバリアントをコードする1つ以上のポリヌクレオチドおよび/またはドナー修復テンプレートは、細胞を、1つ以上のポリヌクレオチドを含むレトロウイルス、例えばレンチウイルスで伝達することによって、造血細胞に導入される。
本明細書において使用される「レトロウイルス」という用語は、そのゲノムRNAを直鎖2本鎖DNAコピーに逆転写し、その後、そのゲノムDNAを宿主ゲノムに共有結合するRNAウイルスを指す。特定の実施形態における使用に好適な例示的なレトロウイルスとしては、Moloneyマウス白血病ウイルス(M−MuLV)、Moloneyマウス肉腫ウイルス(MoMSV)、Harveyマウス肉腫ウイルス(HaMuSV)、マウス乳腺腫瘍ウイルス(MuMTV)、テナガザル白血病ウイルス(GaLV)、ネコ白血病ウイルス(FLV)、スプマウイルス、Friendマウス白血病ウイルス、マウス幹細胞ウイルス(MSCV)およびラウス肉腫ウイルス(RSV))およびレンチウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において使用される「レンチウイルス」という用語は、複合レトロウイルスの群(または族)を指す。例示的なレンチウイルスとしては、HIV(ヒト免疫不全ウイルス、HIV1型およびHIV2型を含む)、ビスナ−マエディウイルス(VMV)ウイルス、ヤギ関節炎−脳炎ウイルス(CAEV)、ウマ感染性貧血ウイルス(EIAV)、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)、およびサル免疫不全ウイルス(SIV)が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、HIVベースのベクター骨格(すなわち、HIVシス作用配列要素)が、好ましい。
様々な実施形態において、本明細書において企図されるレンチウイルスベクターは、本明細書の他の箇所で論じられるように、1つ以上のLTR、および以下のアクセサリー要素、cPPT/FLAP、プシー(Ψ)パッケージングシグナル、輸出要素、ポリ(A)配列のうちの1つ以上または全てを含み、任意に、WPREまたはHPRE、絶縁体要素、選択可能なマーカー、および細胞自殺遺伝子を含み得る。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるレンチウイルスベクターは、組込みまたは非組込みまたは組込み欠損レンチウイルスであり得る。本明細書において使用される「組込み欠損レンチウイルス」または「IDLV」という用語は、ウイルスゲノムを宿主細胞のゲノムに組込む能力を欠いているインテグラーゼを有するレンチウイルスを指す。組込み−インコンピテントウイルスベクターは、特許出願WO2006/010834に記載されており、これは、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
インテグラーゼ活性を低減させるために好適なHIV−1 pol遺伝子における例示的な変異としては、H12N、H12C、H16C、H16V、S81R、D41A、K42A、H51A、Q53C、D55V、D64E、D64V、E69A、K71A、E85A、E87A、D116N、D1161、D116A、N120G、N1201、N120E、E152G、E152A、D35E、K156E、K156A、E157A、K159E、K159A、K160A、R166A、D167A、E170A、H171A、K173A、K186Q、K186T、K188T、E198A、R199c、R199T、R199A、D202A、K211A、Q214L、Q216L、Q221L、W235F、W235E、K236S、K236A、K246A、G247W、D253A、R262A、R263A、およびK264Hが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、HIV−1インテグラーゼ欠損pol遺伝子は、D64V、D116I、D116A、E152G、もしくはE152A変異、D64V、D116I、およびE152G変異、またはD64V、D116A、およびE152A変異を含む。
一実施形態において、HIV−1インテグラーゼ欠損pol遺伝子は、D64V変異を含む。
「長い末端反復(LTR)」という用語は、それらの天然の配列の状況では、直接反復であり、U3、RおよびU5領域を含有する、レトロウイルスDNAの末端に位置する塩基対のドメインを指す。
本明細書において使用される「FLAP要素」または「cPPT/FLAP」という用語は、配列が、レトロウイルス、例えば、HIV−1またはHIV−2の中央ポリプリン区域および中央終止配列(cPPTおよびCTS)を含む核酸を指す。好適なFLAP要素は、米国特許第6,682,907号およびZennouら、2000,Cell,101:173に記載されている。別の実施形態において、レンチウイルスベクターは、cPPTおよび/またはCTS要素に1つ以上の変異を有するFLAP要素を含有する。さらに別の実施形態において、レンチウイルスベクターは、cPPTまたはCTS要素のいずれかを含む。さらに別の実施形態において、レンチウイルスベクターは、cPPTまたはCTS要素を含まない。
本明細書において使用される「パッケージングシグナル」または「パッケージング配列」という用語は、ウイルスカプシドまたは粒子へのウイルスRNAの挿入に必要とされるレトロウイルスゲノム内に位置するプシー[Ψ]配列を指し、例えば、Cleverら、1995.J.of Virology,Vol.69,No.4;pp.2101−2109を参照されたい。
「輸送要素」という用語は、核から細胞の細胞質へのRNA転写物の輸送を調節するシス作用性転写後調節要素を指す。RNA輸送要素の例としては、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)rev応答要素(RRE)(例えば、Cullen et al.,1991.J.Virol.65:1053、およびCullen et al.,1991.Cell58:423を参照されたい)、およびB型肝炎ウイルス転写後調節要素(HPRE)が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、ウイルスベクターにおける異種配列の発現は、転写後調節要素、効率的なポリアデニル化部位、および任意に、転写終止シグナルをベクターに組込むことによって増大する。様々な転写後調節要素は、例えば、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後調節要素(WPRE;Zufferey et al.,1999,J.Virol.,73:2886)、B型肝炎ウイルスに存在する転写後調節要素(HPRE)(Huang et al.,Mol.Cell.Biol.、5:3864);および同様のもの(Liu et al.,1995,Genes Dev.,9:1766)タンパク質における異種核酸の発現が増大し得る。
レンチウイルスベクターは、好ましくは、LTRの改変の結果としていくつかの安全性の増強を含有する。「自己不活性化」(SIN)ベクターは、例えば、1回目のウイルス複製を越えてウイルスが転写されることを防ぐために、U3領域として公知の右側の(3’)LTRエンハンサー−プロモーター領域が改変された(例えば、欠失または置換によって)複製欠損性ベクターを指す。追加の安全性の増強は、ウイルス粒子の産生時にウイルスゲノムの転写を駆動させるために、5’LTRのU3領域を異種プロモーターで置き換えることによって提供される。使用することができる異種プロモーターの例は、例えば、ウイルスサルウイルス40(SV40)(例えば、早期または後期)、サイトメガロウイルス(CMV)(例えば、最初期)、Moloneyマウス白血病ウイルス(MoMLV)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)、および単純ヘルペスウイルス(HSV)(チミジンキナーゼ)プロモーター。
本明細書において使用される「シュードタイプ」または「シュードタイピング」という用語は、ウイルスエンベロープタンパク質が、好ましい特性を保有する別のウイルスのウイルスエンベロープタンパク質で置換されたウイルスを指す。例えば、HIVは、水疱性口内炎ウイルスG−タンパク質(VSV−G)エンベロープタンパク質を用いてシュードタイピングすることができ、これにより、HIVエンベロープタンパク質(env遺伝子によってコードされる)は通常ウイルスをCD4<7792>+</7792>提示細胞に標的化するため、HIVがより広い範囲の細胞に感染することが可能になる。
特定の実施形態において、レンチウイルスベクターは、既知の方法に従って産生される。例えば、Kutnerら、BMC Biotechnol.2009;9:10.doi:10.1186/1472−6750−9−10、KutnerらNat.Protoc.2009;4(4):495−505.doi:10.1038/nprot.2009.22を参照されたい。
本明細書において企図される特定の具体的な実施形態によれば、ウイルスベクター骨格配列のほとんどまたは全てが、レンチウイルス、例えば、HIV−1に由来する。しかしながら、レトロウイルスおよび/またはレンチウイルス配列の多くの異なる源を用いることができるか、または特定のレンチウイルス配列の組み合わせられたおよび多数の置換および変更を、移入ベクターの本明細書に記載の機能を行う能力を損なうことなく適応させることができることが理解されるべきである。さらに、様々なレンチウイルスベクターが、当該技術分野で既知であり、Naldiniら(1996a、1996b、および1998)、Zuffereyら(1997)、Dullら、1998、米国特許第6,013,516号および同第5,994,136号を参照されたく、これらの多くは、本明細書において企図されるウイルスベクターまたは移入プラスミドを生成するために適合され得る。
様々な実施形態において、ヌクレアーゼバリアントをコードする1つ以上のポリヌクレオチドおよび/またはドナー修復テンプレートは、細胞を、1つ以上のポリヌクレオチドを含むアデノウイルスで伝達することによって、造血細胞に導入される。
アデノウイルスベースのベクターは、多くの細胞型において極めて高い伝達効率が可能であり、細胞分裂を必要しない。かかるベクターを用いて、高力価かつ高レベルの発現が得られている。このベクターは、比較的単純なシステムにおいて大量に生成することができる。ほとんどのアデノウイルスベクターが、導入遺伝子がAd E1a、E1b、および/またはE3遺伝子を置き換えるように遺伝子操作され、その後、複製欠損ベクターは、欠失した遺伝子機能をトランスで供給するヒト293細胞において増幅する。Adベクターは、肝臓、腎臓、および筋肉に見出されるものなどの非分裂の分化細胞を含む複数の種類の組織をインビボで伝達することができる。従来のAdベクターは、高い輸送能力を有する。
複製欠損である現行のアデノウイルスベクターの作製および増殖は、Ad5 DNA断片によってヒト胎児腎臓細胞から形質転換されて、E1タンパク質を構造的に発現する293と呼ばれる特有のヘルパー細胞株を利用し得る(Graham et al.,1977)。E3領域は、アデノウイルスゲノムから可欠であるため(Jones&Shenk,1978)、現行のアデノウイルスベクターは293細胞を利用して、E1、D3、または両方の領域のいずれかに外来DNAを運搬する(Graham&Prevec,1991)。アデノウイルスベクターは、真核性遺伝子発現(Levrero et al.,1991、Gomez−Foix et al.,1992)およびワクチン開発(Grunhaus&Horwitz、1992、Graham&Prevec,1992)に使用されている。組換えアデノウイルスを異なる組織に投与した研究には、気管点滴(Rosenfeld et al.,1991、Rosenfeld et al.,1992)、筋肉注射(Ragot et al.,1993)、末梢静脈内注入(Herz&Gerard,1993)、および脳内への定位接種(Le Gal La Salle et al.,1993)が含まれる。臨床試験におけるAdベクターの使用の例は、筋肉内注射での抗腫瘍免疫のためのポリヌクレオチド療法を含んだ(Sterman et al.,Hum.Gene Ther.7:1083−9(1998))。
様々な実施形態において、ヌクレアーゼバリアントをコードする1つ以上のポリヌクレオチドおよび/またはドナー修復テンプレートは、細胞を、1つ以上のポリヌクレオチドを含む単純ヘルペスウイルス、例えば、HSV−1、HSV−2で伝達することによって、造血細胞に導入される。
成熟HSVビリオンは、152kbである直鎖2本鎖DNA分子からなるウイルスゲノムを含むエンベロープで覆われた二十面体カプシドからなる。一実施形態において、HSVベースのウイルスベクターは、1つ以上の必須または非必須HSV遺伝子において欠損している。一実施形態において、HSVベースのウイルスベクターは、複製欠損である。ほとんどの複製欠損 HSVベクターは、複製を防止するために1つ以上の最初期、早期、または後期HSV遺伝子を除去するための欠失を含む。例えば、HSVベクターは、ICP4、ICP22、ICP27、ICP47、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される最初期遺伝子において欠損され得る。HSVベクターの利点は、長期間のDNA発現をもたらすことができる潜伏期に入る能力、および最大25kbの外因性DNAを収容することができるその大きなウイルスDNAゲノムである。HSVベースのベクターは、例えば、米国特許第5,837,532号、同第5,846,782号、および同第5,804,413号、ならびに国際特許出願WO91/02788、WO96/04394、WO98/15637、およびWO99/06583において記載されており、これらの各々は、参照によりそれらの全体が本明細書に組込まれる。
H.ゲノム編集細胞
特定の実施形態において企図される方法によって製造されたゲノム編集細胞は、PD−1遺伝子内に1つ以上の遺伝子編集を含み、癌、GVHD、感染疾患、自己免疫疾患、免疫不全またはそれらと関連する病態のうち、少なくとも1つの症状の防止、治療、または改善に対する、細胞ベースの治療の改善を提供する。いかなる特定の理論によって拘束されることを望むものではないが、本明細書において企図される組成物および方法は、部分的に、治療用細胞を、免疫抑制シグナルおよび疲弊に対してより耐性にすることで、養子細胞療法の有効性を増加させると考えられる。
特定の実施形態において企図されるゲノム編集細胞は、自己移植/自家(「自己(self)」)または非自己移植(「非自己」、例えば、同種、同系、または異種)であり得る。本明細書において使用される、「自己移植」は、同じ対象からの細胞を指す。本明細書において使用される「自家」は、相対的に遺伝的に細胞とは異なる同じ種の細胞を指す。本明細書において使用される「同系」は、相対的に遺伝的に細胞と同一である異なる対照の細胞を指す。本明細書において使用される「異種」は、相対的に細胞とは異なる種の細胞を指す。好ましい実施形態において、細胞は、哺乳動物対象から得られる。より好ましい実施形態において、細胞は、霊長類対象、任意に非ヒト霊長類から得られる。最も好ましい実施形態において、細胞は、ヒト対象から得られる。
「単離された細胞」は、インビボ組織または臓器から得られたもので、細胞外基質を実質的に含まない、非自然発生細胞、例えば、自然界に存在しない細胞、修飾細胞、遺伝子操作された細胞、組換え細胞などを指す。
本明細書において使用される「細胞の集団」という用語は、本明細書の他の箇所に記載される、同種または異種の細胞型の任意の数および/または組み合わせからなり得る複数の細胞を指す。例えば、T細胞の伝達のために、細胞の集団は、末梢血から単離されるか、あるいはそれから得られる場合がある。細胞の集団は、編集される標的細胞型の約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、または約100%をなし得る。特定の実施形態において、T細胞は、既知の方法を使用して異種の細胞の集団から単離されるか、あるいは精製され得る。
本明細書において企図される組成物および方法を使用してゲノムが編集され得る細胞型の例示的な例としては、細胞株、一次細胞、幹細胞、前駆体細胞、および分化細胞、ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
好ましい実施形態において、ゲノム編集組成物および方法は、造血細胞、より好ましくは免疫細胞、およびさらにより好ましくはT細胞を編集するのに使用され得る。
「T細胞」または「Tリンパ球」という用語は、当該技術分野で認識されており、胸腺細胞、免疫エフェクター細胞、調節性T細胞、ナイーブTリンパ球、未成熟Tリンパ球、成熟Tリンパ球、休止Tリンパ球、または活性化Tリンパ球を含むことを意図する。T細胞は、Tヘルパー(Th)細胞、例えばTヘルパー1(Th1)またはTヘルパー2(Th2)細胞であり得る。T細胞は、ヘルパーT細胞(HTL、すなわちCD4T細胞)CD4T細胞、細胞傷害性T細胞(CTL、すなわちCD8T細胞)、腫瘍浸潤性細胞傷害性T細胞(TIL、すなわちCD8T細胞)、CD4CD8T細胞、CD4CD8T細胞、またはT細胞の任意の他のサブセットであり得る。一実施形態において、T細胞は、免疫エフェクター細胞である。一実施形態において、T細胞は、NKT細胞である。特定の実施形態において使用するのに好適なT細胞の他の例示的な集団には、ナイーブT細胞およびメモリーT細胞が含まれる。
様々な実施形態において、ゲノム編集細胞は、本明細書において企図される組成物および方法によって編集されるPD−1遺伝子を含む免疫エフェクター細胞を含む。「免疫エフェクター細胞」は、1つ以上のエフェクター機能(例えば、細胞傷害性細胞殺傷活性、サイトカインの分泌、ADCCおよび/またはCDCの誘導)を有する免疫系の任意の細胞である。特定の実施形態で企図される例示的な免疫エフェクター細胞は、Tリンパ球、特に細胞傷害性T細胞(CTL、すなわちCD8T細胞)、TIL、およびヘルパーT細胞(HTL、すなわちCD4T細胞)である。一実施形態において、免疫エフェクター細胞は、ナチュラルキラー(NK)細胞を含む。一実施形態において、免疫エフェクター細胞は、ナチュラルキラーT(NKT)細胞を含む。
「強力なT細胞」および「幼若T細胞」は、特定の実施形態において交換可能に使用され、T細胞が増殖と同時に分化の減少が可能であるT細胞表現型を指す。特定の実施形態において、幼若T細胞は、「ナイーブT細胞」の表現型を有する。特定の実施形態において、幼若T細胞は、以下の生物学的マーカー、CD62L、CCR7、CD28、CD27、CD122、CD127、CD197、およびCD38のうちの1つ以上、または全てを含む。一実施形態において、幼若T細胞は、次の生物学的マーカーCD62L、CD127、CD197、およびCD38のうちの1つ以上、または全てを含む。一実施形態において、幼若T細胞は、CD57、CD244、CD160、PD−1、CTLA4、PD−1、およびLAG3の発現を欠く。
T細胞は、末梢血単核球、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺問題(issue)、感染部位由来組織、復水、胸水、脾臓組織、および腫瘍が挙げられるが、これらに限定されない、多くの源から得られ得る。
特定の実施形態において、免疫エフェクター細胞またはT細胞を含む細胞の集団は、編集がNHEJによって修復されるDSBである、編集PD−1遺伝子を含む。特定の実施形態において、免疫エフェクター細胞またはT細胞は、編集がNHEJによって修復されるDSBである、編集PD−1遺伝子を含む。特定の実施形態において、編集は、PD−1遺伝子のコード配列内の、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5、エクソン1、もしくはエクソン2内、より好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25(もしくは配列番号27)、PD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30(もしくは配列番号32)、またはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35(もしくは配列番号37)での、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14 15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25個以上のヌクレオチドの挿入または欠失(INDEL)である。
特定の実施形態において、編集は、PD−1遺伝子のコード配列内の、好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5、エクソン1、もしくはエクソン2内、より好ましくはPD−1遺伝子のエクソン5内の配列番号25(もしくは配列番号27)、PD−1遺伝子のエクソン1内の配列番号30(もしくは配列番号32)、またはPD−1遺伝子のエクソン2内の配列番号35(もしくは配列番号37)での、約+1、−1、−2、−3、または−4個のヌクレオチドの欠失である。
特定の実施形態において、免疫エフェクター細胞またはT細胞を含む細胞の集団は、HDRによって修復されたDSBにおいて組込まれたドナー修復テンプレートを含む、編集PD−1遺伝子を含む。
特定の実施形態において、免疫エフェクター細胞またはT細胞を含む細胞の集団は、PD−1遺伝子またはその部分を含むドナー修復テンプレートを含む、編集PD−1遺伝子を含み、1つ以上の変異をゲノムPD−1配列に導入し、PD−1発現またはシグナル伝達を修飾するように、好ましくはPD−1発現および/またはシグナル伝達を減少あるいは排除するように設計される。
様々な実施形態において、ゲノム編集細胞は、PD−1遺伝子内に編集を含み、さらにPD−1フリップ受容体、二重特異性T細胞エンゲイジャー(BiTE)分子をコードするポリヌクレオチド、サイトカイン(例えば、IL−2、インスリン、IFN−γ、IL−7、IL−21、IL−10、IL−12、IL−15、およびTNF−α)、ケモカイン(例えば、MIP−1α、MIP−1β、MCP−1、MCP−3、およびRANTES)、細胞毒素(例えば、パーフォリン、グランザイムA、およびグランザイムB)、サイトカイン受容体(例えば、IL−2受容体、IL−7受容体、IL−12受容体、IL−15受容体、およびIL−21受容体)、または遺伝子操作された抗原受容体(例えば、遺伝子操作されたT細胞受容体(TCR)、キメラ抗原受容体(CAR)、Daric受容体、もしくはその構成要素、もしくはキメラサイトカイン受容体)を含む。一実施形態において、ポリヌクレオチドおよびヌクレアーゼバリアントを含むドナー修復テンプレートは、細胞内に導入され、ポリヌクレオチドはHDR修復によってPD−1遺伝子内のDSB部位の細胞のゲノム内に組込まれる。ポリヌクレオチドは、PD−1遺伝子以外の部位の細胞内に、例えば、細胞をポリヌクレオチドを含むベクターを用いて伝達することで、導入され得る。
I.組成物および製剤
特定の実施形態において企図される組成物は、本明細書において企図される、1つ以上のポリペプチド、ポリヌクレオチド、それを含むベクター、ならびにゲノム編集組成物およびゲノム編集細胞組成物を含み得る。特定の実施形態において企図される、ゲノム編集組成物および方法は、細胞または細胞の集団内のヒトプログラム細胞死1(PD−1)遺伝子内の標的部位を編集するのに有用である。好ましい実施形態において、ゲノム編集組成物は、造血細胞、例えば、T細胞または免疫エフェクター細胞内のPD−1遺伝子を編集するのに使用される。
様々な実施形態において、本明細書において企図される組成物は、ヌクレアーゼバリアント、および任意選択でエンドプロセシング酵素、例えば3’−5’エキソヌクレアーゼ(Trex2)を含む。ヌクレアーゼバリアントは、先に開示されるポリヌクレオチド送達方法、例えば電気穿孔、脂質ナノ粒子などを介して細胞内に導入される、mRNAの形態であり得る。一実施形態において、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTALをコードするmRNA、および任意選択で3’−5’エキソヌクレアーゼを含む組成物は、先に開示されるポリヌクレオチド送達方法を介して細胞に導入される。組成物は、エラーの起こりやすいNHEJによって、ゲノム編集細胞またはゲノム編集細胞の集団を生成するために使用され得る。
様々な実施形態において、本明細書において企図される組成物は、ドナー修復テンプレートを含む。組成物は、ヌクレアーゼバリアント、および任意選択でエンドプロセシング酵素を発現するか、あるいは発現するであろう細胞に送達され得る。一実施形態において、組成物は、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTAL、および任意選択で3’−5’エキソヌクレアーゼを発現するか、あるいは発現するであろう細胞に送達され得る。ドナー修復テンプレートの存在下での遺伝子編集酵素の発現は、HDRによりゲノム編集細胞またはゲノム編集細胞の集団を生成するために使用され得る。
特定の実施形態において本明細書において企図される組成物は、細胞の集団、ヌクレアーゼバリアント、および任意選択でドナー修復テンプレートを含む。特定の実施形態において本明細書において企図される組成物は、細胞の集団、ヌクレアーゼバリアント、エンドプロセシング酵素、および任意選択でドナー修復テンプレートを含む。ヌクレアーゼバリアントおよび/またはエンドプロセシング酵素は、先に開示されるポリヌクレオチド送達方法を介して細胞内に導入される、mRNAの形態であり得る。
特定の実施形態において本明細書において企図される組成物は、細胞の集団、ヌクレアーゼバリアント、megaTAL、および任意選択でドナー修復テンプレートを含む。特定の実施形態において、本明細書において企図される組成物は、細胞の集団、ホーミングエンドヌクレアーゼバリアントまたはmegaTAL、3’−5’エキソヌクレアーゼ、および任意選択でドナー修復テンプレートを含む。ホーミングエンドヌクレアーゼバリアント、megaTAL、および/または3’−5’エキソヌクレアーゼは、先に開示されるポリヌクレオチド送達方法を介して細胞内に導入される、mRNAの形態であり得る。
特定の実施形態において、細胞の集団は、遺伝子改変された免疫エフェクター細胞である。
組成物としては、薬学的組成物が挙げられるが、これに限定されない。「薬学的組成物」は、単独でまたは療法の1つ以上の他のモダリティと組み合わせて、細胞または動物への投与のために、薬学的に許容されるまたは生理学的に許容される溶液中に製剤化される組成物を指す。必要に応じて、組成物が、例えば、サイトカイン、成長因子、ホルモン、小分子、化学療法薬プロドラッグ、薬物、抗体、または他の種々の薬学的に活性な薬剤などの他の薬剤と組み合わせて投与することができることも理解されよう。組成物に含めることができる他の構成成分に対する限定は、追加の薬剤が、組成物に悪影響を及ぼさないのであれば、実質的に存在しない。
「薬学的に許容される」という語句は、健全な医学的判断の範囲内において、過度の毒性、炎症、アレルギー反応、または妥当な利益/リスク比に釣り合った他の問題もしくは合併症などを伴うことなく、ヒトおよび動物の組織との接触での使用に好適である、これらに組成物、材料、組成物、および/または剤形を指すように本明細書で使用される。
「薬学的に許容される担体」という用語は、治療用細胞とともに投与される、希釈剤、アジュバント、賦形剤、またはビヒクルを指す。薬学的な担体の例示的な例は、細胞培養培地、水、およびピーナツ油、大豆油、鉱油、ゴマ油などの、石油、動物、植物または合成由来のものを含む、油などの無菌液体であり得る。食塩溶液および水性デキストロースおよびグリセロール溶液もまた、特に注射可能な溶液のために、液体担体として用いられる。特定の実施形態における好適な薬学的な賦形剤としては、スターチ、グルコース、ラクトース、スクロース、ゼラチン、麦芽、米、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸ナトリウム、モノステアリン酸グリセロール、タルク、塩化ナトリウム、脱脂粉乳、グリセロール、プロピレン、グリコール、水、エタノールなどが挙げられる。あらゆる従来の培地または薬剤も、活性材料と適合しない範囲を除いて、治療用組成物におけるその使用が企図される。補充性活性材料はまた、組成物内に組込まれ得る。
一実施形態において、薬学的に許容される担体を含む組成物は、対象への投与に好適である。特定の実施形態において、担体を含む組成物は、非経口投与、例えば、血管内(静脈内または動脈内)、腹腔内または筋肉内投与に好適である。特定の実施形態において、薬学的に許容される担体を含む組成物は、脳室内、脊髄内、またはくも膜下腔内投与に好適である。薬学的に許容される担体は、無菌水性溶液、細胞培養培地、または分散剤を含む。薬学的に活性な物質へのかかる培地および薬剤の使用は、当該技術分野で公知である。あらゆる従来の培地または薬剤も、伝達細胞と適合しない範囲を除いて、薬学的組成物におけるその使用が企図される。
特定の実施形態において、本明細書において企図される組成物は、遺伝子改変されたT細胞および薬学的に許容される担体を含む。本明細書において企図される細胞ベースの組成物を含む組成物は、腸内、または非経口投与方法、または所望の治療目標に影響するのに好適な化合物との組み合わせによって別個に投与され得る。
薬学的に許容される担体は、それを治療されるヒト対象への投与に好適にさせるのに、十分に高い純度および十分に低い毒性でなければならない。さらに、それは、組成物の安定性を維持および増加するべきである。薬学的に許容される担体は、液体または固体であり得、組成物の他の構成要素と組み合わせる場合、投与を念頭において計画的に選択され、所望の大きさ、一貫性を提供する。例えば、薬学的に許容される担体は、結合剤(例えば、アルファ化コーンスターチ、ポリビニルピロリドンもしくはヒドロキシプロピルメチルセルロースなど)、増量剤(例えば、ラクトースおよび他の糖、結晶セルロース、ペクチン、ゼラチン、硫酸カルシウム、エチルセルロース、ポリアクリレート、リン酸水素カルシウムなど)、潤滑剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルク、シリカ、コロイド状二酸化ケイ素、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩類、水素化植物油、コーンスターチ、ポリエチレングリコール、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウムなど)、崩壊剤(例えば、スターチ、デンプングリコール酸ナトリウムなど)、または湿潤剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウムなど)であり得、これらに限定されない。本明細書において企図される組成物への他の好適な薬学的に許容される担体としては、水、食塩水、アルコール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、アミロース、ステアリン酸マグネシウム、タルク、ケイ酸、粘性パラフィン、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
かかる担体溶液はまた、緩衝液、希釈剤、および他の好適な添加剤を含有し得る。本明細書において使用される「緩衝液」という用語は、化学組成がpHの顕著な変化なしに酸または塩基を中和する、溶液または液体を指す。本明細書において企図される緩衝液の例としては、ダルベッコリン酸緩衝食塩水(PBS)、リンガー溶液、水中での5%のデキストロース(D5W)、通常/生理食塩水(0.9%のNaCl)が挙げられるが、これらに限定されない。
薬学的に許容される担体は、約7の組成物のpHを維持するのに十分な量で存在し得る。代替として、組成物は、約6.8〜約7.4の範囲のpH、例えば6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、および7.4を有する。さらに別の実施形態において、組成物は、約7.4のpHを有する。
本明細書において企図される組成物は、非毒性の薬学的に許容される培地を含む。組成物は、懸濁液であり得る。本明細書において使用される「懸濁液」という用語は、細胞が固相担体に付着していない非粘着性状態を指す。例えば、懸濁液として維持される細胞は、かき混されるか、撹拌され得、培養ディッシュなどの担体には粘着しない。
特定の実施形態において、本明細書において企図される組成物は、懸濁液内で製剤化され、ゲノム編集T細胞は、点滴用バッグの中で、許容される液体培地また溶液、例えば、生理食塩水または無血清培地内で拡散される。許容される希釈剤としては、水、PlasmaLyte、リンガー溶液、等張性塩化ナトリウム(食塩水)溶液、無血清培養培地、および極低温記憶装置に好適な培地、例えばCryostor(登録商標)培地が挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態において、薬学的に許容される担体は、ヒトまたは動物由来の天然タンパク質を実質的に含まず、ゲノム編集T細胞の集団を含む組成物を保存するのに好適である。治療用組成物は、ヒト患者内に投与されることが意図され、したがって、ウシ血清アルブミン、ウマ血清、およびウシ胎児血清などの細胞培養組成物を実質的に含まない。
いくつかの実施形態において、組成物は、薬学的に許容される細胞培養培地内で製剤化される。かかる組成物は、ヒト対象への投与のために好適である。特定の実施形態において、薬学的に許容される細胞培養培地は、無血清培地である。
無血清培地は、簡易化およびより良好な定義された組成物、低減された度合いの汚染物質、感染剤の潜在源の除外、ならびにより低い費用を含む、血清含有培地にわたっていくらかの利点を有する。種々の実施形態において、無血清培地は、動物質を含まず、任意選択で、タンパク質を含み得ない。任意選択で、培地は、生物薬学的に許容される組換えタンパク質を含有し得る。「動物質を含まない」培地は、構成要素が非動物源に由来する培地を指す。組換えタンパク質は、動物質を含まない培地中の天然動物タンパク質に置き換え、栄養素は、合成、植物、または微生物源から得られる。対照的に、「タンパク質を含まない」培地は、タンパク質を実質的に含まないと定義される。
特定の組成物中に使用される無血清培地の例示的な例としては、QBSF−60(Quality Biological、Inc.)、StemPro−34(Life Technologies)、およびX−VIVO 10が挙げられるが、これらに限定されない。
好ましい実施形態において、ゲノム編集T細胞を含む組成物は、PlasmaLyte内で製剤化される。
様々な実施形態において、ゲノム編集T細胞を含む組成物は、凍結保存培地内で製剤化される。例えば、凍結保存剤を含む凍結保存培地は、解凍後に、高い細胞生存率の結果を維持するために使用され得る。特定の組成物中に使用された凍結保存培地の例示的な例としては、CryoStor CS10、CryoStor CS5、およびCryoStor CS2が挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、組成物は、50:50のPlasmaLyte A対CryoStor CS10を含む、溶液内で製剤化される。
特定の実施形態において、組成物は、実質的にマイコプラズマ、内毒素、および微生物汚染を実質的に含まない。内毒素に関して「実質的に含まない」ということは、細胞の用量毎に、FDAによって生物学のために許容されるよりも少ない内毒素(平均の70kgの人が、細胞の総用量当たり350EUであるのに対し、1日当たり5EU/kg体重量の総内毒素)を含むことを意味する。特定の実施形態において、本明細書において企図されるレトロウイルスベクターとともに伝達された造血幹細胞または前駆体細胞は、約0.5EU/mL〜約5.0EU/mL、または約0.5EU/mL、1.0EU/mL、1.5EU/mL、2.0EU/mL、2.5EU/mL、3.0EU/mL、3.5EU/mL、4.0EU/mL、4.5EU/mL,、もしくは5.0EU/mLを含有する。
特定の実施形態において、ポリヌクレオチドの送達に好適な組成物および製剤は、1つ以上の再プログラムされたヌクレアーゼをコードする1つ以上のmRNA、および任意選択でエンドプロセシング酵素を含むが、これらに限定されないことが企図される。
エクスビボでの送達のための例示的な製剤は、リン酸カルシウム電気穿孔、熱ショックおよび様々なリポソーム製剤(すなわち、脂質媒介トランスフェクション)などの、当該技術分野で既知の様々なトランスフェクション剤を含む。以下により詳細に記載されるリポソームは、水性液体の断片を封入する脂質二層である。DNAは、自発的に、カチオン性リポソームの外部表面に関与し(その電荷のため)、これらのリポソームは、細胞膜と相互作用するであろう。
特定の実施形態において、薬学的に許容される担体溶液の製剤化は、例えば、腸内および非経口、例えば、血管内、静脈内、動脈内、骨内、心室内、大脳内、頭蓋内、脊髄内、髄腔内、および骨髄内の投与および製剤を含む様々な治療レジメンにおいて、本明細書において記載される特定の組成物を使用するための好適な投与および治療レジメンの開発であるとして、当業者に周知である。本明細書において企図される特定の実施形態は、医薬技術分野で公知であり、例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy, volume I and volume II.22nd Edition.Edited by Loyd V.Allen Jr.Philadelphia,PA:Pharmaceutical Press;2012(参照によりその全体が本明細書に組込まれる)に記載されるものなどの、他の製剤を含み得ることが当業者に理解されるであろう。
J.ゲノム編集細胞療法
本明細書において企図される組成物および方法により製造されたゲノム編集細胞は、癌、GVHD、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、または免疫不全のうち少なくとも1つの症状の防止、治療、または改善における使用のための薬剤産生物の改善を提供する。本明細書において使用される「薬剤産生物」は、本明細書において企図される組成物おより方法を使用して産生された、遺伝子改変された細胞を指す。特定の実施形態において、薬剤産生物は、遺伝子改変された免疫エフェクター細胞またはT細胞を含む。さらに、特定の実施形態において企図されるゲノム編集T細胞は、それらがT細胞疲弊に対して耐性であり、療法の持続につながり得る腫瘍微小環境内での耐久性および持続性の増加を提示するため、より安全かつより効果的な養子細胞療法を提供する。
特定の実施形態において、編集PD−1遺伝子を含む、ゲノム編集免疫エフェクター細胞またはT細胞の有効量は、癌、GVHD、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、または免疫不全のうち少なくとも1つの症状を予防、治療、または改善するために対象に投与される。
特定の実施形態において、PD−1編集細胞は、実質的にPD−1を発現しないか、あるいはその発現を欠き、したがって、T細胞疲弊を増加させ、炎症誘発性サイトカインの発現を阻害する能力を欠く。特定の実施形態において、PD−1を欠くゲノム編集免疫エフェクター細胞は、腫瘍微小環境からの免疫抑制シグナルにより耐性であり、持続性およびT細胞疲弊への耐性の増加を提示する。
特定の実施形態において、癌のうちの少なくとも1つの症状を予防、治療、または改善する方法は、対象に、編集PD−1遺伝子、および細胞を腫瘍もしくは癌へ再指向させる遺伝子操作されたTCR、CAR、もしくはDaric、または他の治療導入遺伝子を含む、ゲノム編集免疫エフェクター細胞またはT細胞の有効量を投与することを含む。遺伝子改変された細胞は、細胞が、PD−1遺伝子を改変し、PD−1発現を減少または排除する力により、腫瘍微小環境からの免疫抑制シグナルに対してより耐性であるため、より耐久性および持続性のある薬剤産生物である。
特定の実施形態において、本明細書で企図されるゲノム編集された細胞は、固形腫瘍または癌の治療で使用される。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集細胞は、副腎癌、副腎皮質癌、肛門癌、虫垂癌、星状細胞腫、非定型奇形腫様/ラブドイド腫瘍、基底細胞癌、胆管癌、膀胱癌、骨癌、脳/CNS癌、乳癌、気管支腫瘍、心臓腫瘍、子宮頸癌、胆管癌、軟骨肉腫、脊索腫、結腸癌、結腸直腸癌、頭蓋咽頭腫、非浸潤性乳管癌(DCIS)子宮内膜癌、上衣腫、食道癌、鼻腔神経芽細胞腫、ユーイング肉腫、頭蓋外胚細胞腫瘍、性腺外胚細胞腫瘍、眼癌、卵管癌、線維性組織肉腫、線維肉腫、胆嚢癌、胃癌、消化管カルチノイド腫瘍、消化管間質腫瘍(GIST)、胚細胞腫瘍、神経膠腫、膠芽腫、頭頸部癌、血管芽細胞腫、肝細胞癌、下咽頭癌、眼内黒色腫、カポジ肉腫、腎臓癌、喉頭癌、平滑筋肉腫、口唇癌、脂肪肉腫、肝臓癌、肺癌、非小細胞肺癌、肺カルチノイド腫瘍、悪性中皮腫、髄様癌、髄芽細胞腫、髄膜腫、黒色腫、メルケル細胞癌、正中線管癌、口腔癌、粘液肉腫、骨髄異形成症候群、骨髄増殖性腫瘍、鼻腔および副鼻腔癌、鼻咽頭癌、神経芽細胞腫、乏突起神経膠腫、口腔癌、口腔癌、口腔咽頭癌、骨肉腫、卵巣癌、膵臓癌、膵島細胞腫瘍、乳頭癌、傍神経節腫、副甲状腺癌、陰茎癌、咽頭癌、褐色細胞腫、松果体腫、下垂体腫瘍、胸膜肺芽腫、原発性腹膜癌、前立腺癌、直腸癌、網膜芽細胞腫、腎細胞癌、腎盂および尿管癌、横紋筋肉腫、唾液腺癌、脂腺癌、皮膚癌、軟部組織肉腫、扁平上皮細胞癌腫、小細胞肺癌、小腸癌、胃癌、汗腺癌、滑膜腫、精巣癌、咽喉癌、胸腺癌、甲状腺癌、尿道癌、子宮癌、子宮肉腫、膣癌、膣癌、外陰癌、およびウィルムス腫瘍が挙げられるが、これらに限定されない、固形腫瘍または癌の治療で使用される。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集細胞は、肝臓癌、膵臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、脳癌、骨癌、甲状腺癌、腎臓癌、または皮膚癌が挙げられるが、これらに限定されない、固形腫瘍または癌の治療で使用される。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集された細胞は、膵臓、膀胱、および肺が挙げられるが、これらに限定されない、様々な癌の治療で使用される。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集細胞は、液体癌または血液癌の治療で使用される。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集された細胞は、白血病、リンパ腫、および多発性骨髄腫が挙げられるが、これらに限定されない、B細胞悪性腫瘍の治療で使用される。
特定の実施形態において、本明細書において企図されるゲノム編集細胞は、白血病、リンパ腫、および多発性骨髄腫:急性リンパ球性白血病(ALL)、急性骨髄性白血病(AML)、骨髄芽球性、前骨髄球性、骨髄単球性、単球性、赤白血病、有毛細胞性白血病(HCL)、慢性リンパ球性白血病(CLL)、および慢性骨髄性白血病(CML)、慢性骨髄単球性白血病(CMML)および真性赤血球増加症、ホジキンリンパ腫、結節性リンパ球優位型ホジキンリンパ腫、バーキットリンパ腫、小リンパ球性リンパ腫(SLL)、びまん性大細胞型b細胞リンパ腫、濾胞性リンパ腫、免疫芽細胞性大細胞型リンパ腫、前駆Bリンパ芽球性リンパ腫、マントル細胞リンパ腫、辺縁帯リンパ腫、菌状息肉腫、未分化大細胞リンパ腫、セザリー症候群、前駆Tリンパ芽球性リンパ腫、多発性骨髄腫、顕性多発性骨髄腫、くすぶり型多発性骨髄腫、形質細胞性白血病、非分泌性骨髄腫、IgD骨髄腫、骨硬化性骨髄腫、骨の孤立性形質細胞腫、および髄外性形質細胞腫が挙げられるが、これらに限定されない、液体癌の治療で使用される。
本明細書において企図されるゲノム編集方法における使用のための好ましい細胞は、自己移植/自家(「自己(self)」)細胞、好ましくは造血細胞、より好ましくはT細胞、より好ましくは免疫エフェクター細胞またはTreg細胞を含む。
特定の実施形態において、有効上有効量の本明細書で企図されるゲノム編集細胞またはそれを含む組成物を、単独でまたは1つ以上の治療剤と組み合わせてそれを必要とする患者に投与することを含む方法が、提供される。特定の実施形態において、細胞は、癌、GVHD、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、または免疫不全を発症するリスクがある患者の治療に使用される。したがって、特定の実施形態は、治療上有効量の本明細書で企図されるゲノム編集細胞を、それを必要とする対象に投与することを含む、癌、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、または免疫不全のうち少なくとも1つの症状の治療または予防または改善を含む。
一実施形態において、治療を必要とする対象における癌、GVHD、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、または免疫不全を治療する方法は、有効量、例えば、治療上有効量の、本明細書において企図されるゲノム編集細胞を含む組成物を投与することを含む。投与の量および頻度は、適切な投与量が臨床試験によって決定され得るが、患者の状態、ならびに患者の疾患の種類および重症度のような因子によって決定されよう。
ある例示的な実施形態において、対象に提供されるゲノム編集細胞の有効量は、細胞の全ての介在する用量を含む、少なくとも2×10細胞/kg、少なくとも3×10細胞/kg、少なくとも4×10細胞/kg、少なくとも5×10細胞/kg、少なくとも6×10細胞/kg、少なくとも7×10細胞/kg、少なくとも8×10細胞/kg、少なくとも9×10細胞/kg、または少なくとも10×10細胞/kg以上である。
別の例示的な実施形態において、対象に提供されるゲノム編集細胞の有効量は、細胞の全ての介在する用量を含む、約2×10細胞/kg、約3×10細胞/kg、約4×10細胞/kg、約5×10細胞/kg、約6×10細胞/kg、約7×10細胞/kg、約8×10細胞/kg、約9×10細胞/kg、または約10×10細胞/kg以上である。
別の例示的な実施形態において、対象に提供されるゲノム編集細胞の有効量は、細胞の全ての介在する用量を含む、約2×10細胞/kg〜約10×10細胞/kg、約3×10細胞/kg〜約10×10細胞/kg、約4×10細胞/kg〜約10×10細胞/kg、約5×10細胞/kg〜約10×10細胞/kg、2×10細胞/kg〜約6×10細胞/kg、2×10細胞/kg〜約7×10細胞/kg、2×10細胞/kg〜約8×10細胞/kg、3×10細胞/kg〜約6×10細胞/kg、3×10細胞/kg〜約7×10細胞/kg、3×10細胞/kg〜約8×10細胞/kg、4×10細胞/kg〜約6×10細胞/kg、4×10細胞/kg〜約7×10細胞/kg、4×10細胞/kg〜約8×10細胞/kg、5×10細胞/kg〜約6×10細胞/kg、5×10細胞/kg〜約7×10細胞/kg、5×10細胞/kg〜約8×10細胞/kg、または6×10細胞/kg〜約8×10細胞/kgである。
当業者は、特定の実施形態で企図される組成物の複数回投与が所望の療法に影響を及ぼすために必要とされ得ることを認識するであろう。例えば、組成物は、1週間、2週間、3週間、1カ月間、2カ月間、3カ月間、4カ月間、5カ月間、6カ月間、1年間、2年間、5年間、10年間、またはそれ以上の間にわたって、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10回またはそれ以上投与され得る。
特定の実施形態において、活性化されたT細胞を対象に投与し、その後、再採血し(またはアフェレーシスを実施し)、その血液からT細胞を活性化し、患者にこれらの活性化し、増大させたT細胞を再注入することが望ましい場合がある。このプロセスは、数週間ごとに複数回行うことができる。ある特定の実施形態において、T細胞は、10cc〜400ccの採血から活性化され得る。特定の実施形態において、T細胞は、20cc、30cc、40cc、50cc、60cc、70cc、80cc、90cc、100cc、150cc、200cc、250cc、300cc、350cc、または400ccもしくはそれ以上採血から活性化される。理論に拘束されるものではないが、この複数の採血/複数の再注入プロトコルを使用することは、ある特定のT細胞の集団を選択するのに役立ち得る。
特定の実施形態において企図される組成物の投与は、エアロゾル吸入、注射、摂取、輸血、埋め込み、または移植によるものを含む、任意の都合のよい様式で行うことができる。好ましい実施形態において、組成物は、非経口に投与される。本明細書において使用される「非経口投与」および「非経口に投与される」という語句は、経腸および局所投与以外の投与形式、通常は注射によるものを指し、血管内、静脈内、筋肉内、動脈内、髄腔内、嚢内、眼窩内、腫瘍内、心臓内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、表皮下、関節内、被膜下、くも膜下、脊髄内、および胸骨内への注射および注入が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、本明細書で企図される組成物は、対象に、腫瘍、リンパ節、または感染部位に直接注射することによって投与する。
一実施形態において、癌と診断された対象を治療する方法は、対象から免疫エフェクター細胞を取り出すことと、当該免疫エフェクター細胞のゲノムを編集することと、ゲノム編集免疫エフェクター細胞の集団を生成することと、ゲノム編集免疫エフェクター細胞の集団を同じ対象に投与することと、を含む。好ましい実施形態において、免疫エフェクター細胞は、T細胞を含む。
特定の実施形態において企図される細胞組成物を投与するための方法は、エクスビボでゲノム編集免疫エフェクター細胞の再導入、または対象に導入されると、成熟免疫エフェクター細胞に分化する、免疫エフェクター細胞のゲノム編集前駆体の再導入をもたらすために有効な任意の方法を含む。1つの方法は、エクスビボにおいて末梢血T細胞をゲノム編集し、伝達された細胞を対象に戻すことを含む。
本明細書において引用される刊行物、特許出願、および発行特許は全て、個々の刊行物、特許出願、または発行された特許のそれぞれが参照により組込まれることが具体的にかつ個別に示されているかのように参照により本明細書に組込まれる。
前述の実施形態は、明瞭な理解のために図解および実施例により少し詳細に記載されているが、本明細書において企図される教示を考慮して、添付の特許請求の範囲の精神または範囲から逸脱することなく、それらに対してある特定の変化および改変を成すことができることが当業者には容易に明らかになろう。以下の実施例は、単に例示として提供され、限定としては提供されない。基本的に同様の結果を得るために変化または改変され得る種々の重大でないパラメータは当業者には容易に認識されよう。
実施例1
プログラム死受容体1(PD−1)遺伝子内の細胞内シグナル伝達モチーフを破壊するために再プログラムされたI−OnuI
PD−1は、抗原受容体刺激および活性に続いて、T細胞プラズマ膜上で発現される。PD−1は、単一のペプチド、細胞外IgV様ドメイン、膜貫通スパンニングドメイン、ならびに免疫受容体抑制性チロシン依存性モチーフ(ITIM、コンセンサス配列S/I/V/LxYxxI/V/L)および免疫受容体スイッチチロシン依存性モチーフ(ITSM、コンセンサス配列TxYxxV/I)の両方を含有する細胞内尾部を含む。図1A.PD−1 ITSM内のアミノ酸248位でのチロシンは、SH2ドメイン含有タンパク質チロシンホスファターゼ(SHP2、Chemnitz JM et.al.J Immunol.2004 Jul 15;173(2):945−54.を参照されたい)のための結合基質を構築することで、T細胞活性と同時にPD−L1/2リガンド結合の際に、リン酸化される。プラズマ膜へのSHP2の動員は、T細胞内のホスホチロシンによって駆動された活性シグナル(Yokosuka T et.al.,J Exp”Med.”2012 Jun 4;209(6):1201−17)に対抗し、T細胞活性状態の期間を抑制する。
リン酸化されたITSMチロシンのためのコドンは、標準的I−OnuI「中央4」切断モチーフ、ATACによって包含される。図1B.22bp標的配列(配列番号25)(PD−1遺伝子のエクソン5内のこの中央4モチーフ上の中央に位置する)を標的とするホーミングエンドヌクレアーゼバリアントを開発した。
いかなる特定の理論によって拘束されることを望むものではないが、ATAC中央4配列内または近辺での全ての推定挿入/欠失事象(「インデル」)は、チロシン248コドン自体を破壊する最も現実味のあるインデルを用いて、1つ以上の必須の特徴、ITSMモチーフを完全に廃止することが企図される。これらのインデルは、通常の細胞外ドメインおよび機能不全細胞内シグナル伝達ドメインを含む、優性ネガティブPD−1タンパク質を産生する可能性が高い。優性ネガティブPD−1タンパク質は、PD−1リガンドのためのシンクの役割を果たし得、したがって免疫抑制シグナル伝達を低減または排除する。加えて、活性T細胞がPD−L1の発現を上方調節し、PD−1とPD−L1の相互作用がT細胞間でシスまたはトランスで起こり、これらの相互作用がT細胞機能に重要なため、発現に影響を与えることなくPD−1シグナル伝達を破壊するゲノム編集が、推定のPD−L1によって駆動される機能を保持し得る。
したがって、I−OnuIを再プログラムし、DNA認識インターフェース内の可変アミノ酸残基を含有するモジュラーライブラリを構築することによって、領域をコードするITSMを標的とした。バリアントを構築するために、変性コドンを、オリゴヌクレオチドを使用してI−OnuI DNA結合ドメイン内に組込んだ。変性コドンをコードするオリゴヌクレオチドをPCRテンプレートとして使用し、酵母菌株Sセレビシエ内でのギャップ組換えによりバリアントライブラリを産生した。各バリアントライブラリは、NまたはC末端I−OnuI DNA認識ドメインをスパンし、約10〜10の特有の形質転換体を含有した。もたらされた表面ディスプレイライブラリを、図2に示されるように、対応するドメイン「ハーフ部位」(配列番号28〜29)を含む標的部位に対する切断活性のために、フローサイトメトリーでスクリーンした。
NおよびC末端ドメイン再プログラムI−OnuIをディスプレイする酵母を精製し、プラスミドDNAを抽出した。PCR反応を実施し、再プログラムされたドメインを増幅し、それをその後、Sセレビシエに形質転換し、再プログラムされたドメインの組み合わせのライブラリを生成した。PD−1遺伝子のエクソン5内の領域をコードするITSM内に存在する完全標的部位(配列番号25)を認識する、完全に再プログラムされたI−OnuIバリアントを、このライブラリから同定し、精製した。
エクソン5内の領域をコードするPD−1 ITSMを標的とする再プログラムされたI−OnuI HEの活性を、染色体的に組込まれた蛍光レポーターシステム(Certo et.al.,2011)を用いて測定した。PD−1 ITSM標的配列に結合し、それを切断する、完全に再プログラムされたI−OnuI HEを、哺乳動物発現プラスミドへとクローン化し、次いで蛍光mCherryタンパク質をコードするフレーム外遺伝子の上流のPD−1エクソン5標的配列を含有するHEK293T線維芽細胞株へと、個々にトランスフェクトした。HEによって包埋された標的部位の切断および非相同末端結合(NHEJ)経路を介したDNA修復に続くインデルの蓄積により、3つの修復された遺伝子座のうちおよそ1つが「フレーム内」に蛍光レポーター遺伝子を戻して配置することになる。したがって、HEK 293T細胞を蛍光するmCherryの割合を、染色体的に包埋された標的部位でのエンドヌクレアーゼ活性の読み取りとして使用する。PD−1エクソン5部位を標的とする、完全に再プログラムされたI−OnuI HE(PD−1.ITSM.ex5_RD1_CV3−08、配列番号6)は、細胞染色体状況において、mCherry発現の適度な効率性を示した。図3A.HEバリアントは、平衡基質滴定によって測定された際、適度なDNA親和性特性を有した(図3B)。
二次I−OnuIバリアントライブラリを、次に、PD−1.ITSM.ex5_RD1_CV3−08 HEバリアント上でランダムの変異誘発を実施することで産生した。ディスプレイベースの流動選別を、触媒効率の増加とともに、バリアントを単離するために、よりストリンジェントな切断状況下で実施した。このプロセスは、RD1バリアントに対する4個のアミノ酸変異を含有し、細胞対RD1バリアントを発現するmCherryの数倍高い割合を有するI−OnuIバリアントPD−1.ITSM.ex5_RD2_73、配列番号7)を同定した。図4.3つの追加のラウンドの活性洗練スクリーンを実施し、エクソン5標的部位(PD−1.ITSM.ex5_RD3_03、配列番号8、PD−1.ITSM.ex5_RD4_CV23、配列番号9、およびPD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK、配列番号10)での遺伝子編集効率を増加させた。
実施例2
PD−1エクソン5を標的とするI−OnuIバリアントおよびmegaTALの特徴化
PD−1エクソン5標的部位は、メガヌクレアーゼ結合部位および近隣のTALアレイ結合部位内の両方にCpGジヌクレオチドモチーフを含む(図1B)。これらのジヌクレオチドメチル化ステータスを、CD3およびCD28で活性化され、IL−2を補充した完全培地中で培養された一次ヒトT細胞におけるバイサルファイト配列決定によって評価した。3日後、ゲノムDNAを単離し、バイサルファイトを用いて処理し、あらゆる非メチル化シトシン塩基をウラシルに変換した。次いで、エクソン5標的部位を、配列決定し、各シトシンの非メチル化(チミンに変換された)対メチル化(シトシンのままである)ステータスを明らかにした。結果は、標的部位内のCpGモチーフシトシンの両方が、主にメチル化され(図5)、典型的な遺伝子体のメチル化パターンと一致した。
PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK HEバリアントが、メチル化されたエクソン5標的部位を認識し、切断したことを確認するために、活性化T細胞内の標的部位のメチル化ステータスの代表である、標的部位部分p5に、あるいはp6のグアニン塩基の逆相補鎖上に、あるいは標的配列の鎖の両方に、5−メチルシトシンを含有する基質を用いて、DNA結合親和性および切断解析を実施した。図6.HEバリアントは、メチル化されたDNA基質および同様に非修飾基質に結合し、それを切断した。
PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK HEバリアントを、11塩基対TALアレイ標的部位(配列番号26)に対応する5−メチルシトシン耐性10.5ユニットTALアレイを、メガヌクレアーゼドメインのN末端に付加することにより、megaTAL(配列番号19)として形式化した(Boissel et al.,2013に記載される通り)。megaTAL標的部位配列は、配列番号27のものである。megaTALを、TALアレイの標的部位内に存在するメチル化CpGジヌクレオチドに対して試験した。TALアレイを、‘N*’RVDを対応するアレイ位置で組込むことでメチル化塩基に耐えるように設計した。
megaTAL編集効率性は、一次ヒトT細胞を、サイトカイン補充培地中で48〜72時間、抗CD3および抗CD28抗体を用いて事前に刺激し、次いで細胞を、PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALをコードする、インビトロで転写され(IVT)、キャップされ、かつポリアデニル化されたmRNA(配列番号40)で、電気穿孔することで評価した。加えて、3’〜5’エキソヌクレアーゼTrex2をコードするIVT−mRNAを、付加し、非相同末端結合(NHEJ)経路によって切断処理を促進した(Certo et al.,2012を参照されたい)。電気穿孔後、細胞をサイトカイン補充培地内で7〜10日培養し、その期間、一定分量をゲノムDNA単離のために除去し、PD−1エクソン5標的部位にわたるPCR増幅を行った。
インデルの頻度を、Tracking of Indels by DEcomposition(TIDE,Brinkman et al.,2014を参照されたい)または抗処理量配列決定を用いて測定した。Trex2の存在下でのPD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MK megaTALの編集効率性は、およそ60%であった。図7A.標的部位で観察された優性インデル型は、+1、−1、−2、−3、または−4ヌクレオチドであった。図7B.この解析は、PD−1.ITSM.ex5_RD5_CV23MKバリアントが、ヒトT細胞で処理されたmegaTALの顕著な部分内でPD−1 ITSMコンセンサスモチーフを破壊したことを確認した。
実施例3
プログラム死受容体1(PD−1)遺伝子内の細胞外ドメインを破壊するために再プログラムされたI−OnuIメガヌクレアーゼドメイン
PD−1エクソン5標的部位(配列番号25)を標的とするI−OnuIバリアントHEの中央4特異性を、インビトロのエンドヌクレアーゼアッセイにおいて抗処理量酵母表面ディスプレイを使用してプロファイルした(Jarjour,West−Foyle et al.,2009)。PD−1エクソン5を標的とするHEバリアントをコードするプラスミドを、表面ディスプレイのためにSセレビシエへと形質転換し、次いで256可能性中央4配列の各々を含有するPD−1エクソン5標的部位DNA配列を含む、PCR産生2本鎖DNA基質に対する切断活性のために試験した。特異性プロファイルは、この再プログラムされたI−OnuIが、中央4標的標的部位(図8)に対して非常に選択的であり、また追加の非標準的中央4標的部位を切断し得ることを示した。PD−1遺伝子内の他の場所に位置する標準的I−OnuI中央4標的部位が非常に少ないため、PD−1エクソン1およびエクソン2内の非標準的中央4標的部位を使用して、追加のホーミングエンドヌクレアーゼを再プログラムした。
PD−1エクソン1およびエクソン2内のこれらの非標準的中央4標的部位は、それぞれシグナルペプチドおよびIgVドメインをコードする領域にある。いかなる特定の理論によって拘束されることを望むものではないが、これらの領域を遺伝子編集インデルによって標的化することは、PD−1タンパク質発現を廃止または不安定化し、清潔なノックアウト表現型を生成することが企図される。加えて、より高度な遺伝子改変操作(導入遺伝子カセットの標的化された挿入が挙げられるが、これらに限定されない)のためのこれらの部位は、固有制御性の制御化にある表現型を生成し得る。
I−OnuIを再プログラムし、標的部位(配列番号30および35)を含有し、対応するTALアレイ標的部位(配列番号26および31)および完全megaTAL標的部位(配列番号31および37)まで延長される、2つの非標準化中央4(これらの2つのエクソン/モチーフのそれぞれ中のもの)を標的とした。図9Aおよび9BI−OnuIを再プログラムし、DNA認識インターフェース内の可変アミノ酸残基を含有するモジュラーライブラリを構築することによって、PD−1遺伝子の標的エクソン1またはエクソン2を標的とした。バリアントを構築するために、変性コドンを、オリゴヌクレオチドを使用してI−OnuI DNA結合ドメイン内に組込んだ。変性コドンをコードするオリゴヌクレオチドをPCRテンプレートとして使用し、酵母菌株Sセレビシエ内でのギャップ組換えによりバリアントライブラリを産生した。各バリアントライブラリは、NまたはC末端I−OnuI DNA認識ドメインをスパンし、約10〜10の特有の形質転換体を含有した。もたらされた表面ディスプレイライブラリを、対応するドメイン「ハーフ部位」(エクソン1:配列番号34および35、エクソン2:配列番号38および39)を含む標的部位に対する切断活性のために、フローサイトメトリーでスクリーンした:
NおよびC末端ドメイン再プログラムI−OnuIをディスプレイする酵母を精製し、プラスミドDNAを抽出した。PCR反応を実施し、再プログラムされたドメインを増幅し、それをその後、Sセレビシエに形質転換し、再プログラムされたドメインの組み合わせのライブラリを生成した。PD−1エクソン1シグナルペプチドをコードする領域内の、かつPD−1エクソン2内のIgVドメインをコードする領域内の、完全標的部位に対する完全に再プログラムされたI−OnuIバリアント活性を、同定し、これらのライブラリから精製した。
PD−1エクソン1およびエクソン2標的部位を標的とする、完全に再プログラムされたI−OnuI HEを、哺乳動物発現プラスミドへとクローン化し、次いで蛍光iRFPタンパク質をコードするフレーム外遺伝子の上流の対応する標的配列を含有するHEK293T線維芽細胞株へと、個々にトランスフェクトした。
PD−1エクソン1部位(PD−1.ile3.exon1_RD1_B1、配列番号11)を標的とする、再プログラムされたI−OnuI HEは、独立型のHEバリアントとして、あるいはmegaTAL(配列番号20)として形式化した後のいずれかで、細胞染色体状況においてiRFP発現の適度な効率性を示した。二次I−OnuIバリアントライブラリを、初期ライブラリスクリーニングプロセスにおいて同定されたPD−1エクソン1 RD1バリアントにわたる、ランダム変異誘発を実施することで生成した。ディスプレイベースの流動選別を、触媒効率の増加とともに、バリアントを単離するために、よりストリンジェントな切断状況下で実施した。このプロセスは、2つのI−OnuIバリアント(それぞれPD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8、PD−1.ile3.exon1_RD2_B1G2、配列番号12および60)を同定した。バリアントは、RD1バリアントに対する4個(PD−1.ile3.exon1_RD2_B1H8)または5個(PD−1.ile3.exon1_RD2_B1G2)のアミノ酸変異を含有し、PD−1エクソン1 RD1バリアント(独立型のHEバリアントとして、かつmegaTAL(配列番号21および配列番号64)として形式化した後の両方)と比較して、細胞を発現するiRFPの顕著に高い割合を有する。図10.
PD−1エクソン2部位(PD−1.IgV.exon2_RD1_G5、配列番号13)を標的とする、再プログラムされたI−OnuI HEは、独立型のHEバリアントとして、あるいはmegaTAL(配列番号22)として形式化した後のいずれかで、iRFP発現の高い効率性を示した。
エクソン1およびエクソン2標的HEバリアントは、それらのそれぞれの標的配列を使用して平衡基質滴定によって測定された際、強いDNA親和性特性をディスプレイした。図11A.
エクソン1ヌクレアーゼを、さらに洗練し、塩基対−8、−7、および−6に接触する領域でのその特異性を改善した。マイクロライブラリを、アミノ酸残基68、70、78、80、および82をランダム化することで構築し、フローサイトメーターによる6ラウンドの選別後、3つのクローン(PD−1.ile3.exon1_RD2_B1G2C4、PD−1.ile3.exon1_RD2_B1G2C11、およびPD−1.ile3.exon1_RD2_B1G2C5、それぞれ配列番号61、62、および63)が、親のヌクレアーゼ(PD−1.ile3.exon1_RD2_B1G2、配列番号60)より高い特異性を示した。図11B.
バイサルファイト配列決定を使用し、PD−1エクソン1およびエクソン2標的部位内に存在するCpGモチーフのメチル化ステータスを評価した。図12.PD−1エクソン1標的部位内のCpGモチーフは、PD−1エクソン2標的内のCpGモチーフの両方がメチル化された場合、活性化T細胞内で非メチル化されることが示された。ディスプレイベースの活性解析を実施し、完全CpGメチル化PD−1エクソン2標的配列が、対応するHEバリアントによって効率的に切断されたことを確認した。
加えて、完全CpGメチル化エクソン2標的部位を使用し、CpGメチル化標的部位に対する改善された結合および切断活性を用いて、I−OnuIバリアント(PD−1.IgV.exon2_RD1_PS3、配列番号14)を同定した。実施例4
一次ヒトT細胞PD−1遺伝子の標的化された破壊はT細胞機能のPD−L1媒介抑制を救助する
PD−1遺伝子内の様々な標的配列を切断するように再プログラムされたmegaTALの機能的影響を、CD3およびCD28内で活性化され、IL−2で補充された完全培地内で培養された一次ヒトT細胞内で評価した。活性化されたPBMCを、抗BCMA CARをコードするレンチウイルス性ベクターを用いて伝達した。抗BCMA CAR T細胞を、Trex2(配列番号43)をコードするmegaTAL(それぞれ配列番号40および41)およびmRNAを標的とする、PD−1エクソン5またはPD−1エクソン1のいずれかをコードする、インビトロで転写されたmRNAを用いて、電気穿孔した。制御は、未処理のT細胞、またはシアン蛍光タンパク質(CFP)もしくはCCR5標的megaTALをコードするmRNAで処理されたT細胞を含んだ(Sather et.al.,Sci Transl”Med.”2015 Sep 30;7(307):307ra156を参照されたい)。
10日の拡大に続いて、T細胞をポリクローン性活性化試薬ホルボール12−ミリステート13−アセテート(PMA)/イオノマイシン(P/I)を用いて刺激した。PD−1は、T細胞活性化後に細胞表面上で自然に上方調節される。PD−1上方調節を、この領域内のインデルがPD−1タンパク質の通常の産生を破壊することを示している、PD−1エクソン1megaTAL mRNAのトランスフェクション後に抑制した。対照的に、制御CCR5megaTAL、またはmegaTALを標的とするPD−1エクソン5をコードするmRNAでの処理は、高い割合のインデルがITSM内でこのmegaTALによって誘発されたにも関わらず、PD−1表面発現上に影響を与えたなかった。図13A.PD−1エクソン1megaTAL mRNA(配列番号65、66、67、および68)の特異性洗練バージョンを用いた同様の条件下で反復されたさらなる実験はまた、T細胞内の同様のPD−1発現破壊も示した。図13B
PD−1エクソン1およびエクソン5megaTALの両方の刺激送達は、Trex2エキソヌクレアーゼの送達に依存せずに、PD−1細胞表面発現の破壊を顕著に改善した。図14.これは、同時に近位のDNA切断形成が、エキソヌクレアーゼによって駆動されるインデル増強に依存しない、高い親和性での大型の遺伝子欠失事象を促進する機序であることを示す。
その発現またはそのシグナル伝達機能のいずれかを標的とすることによる、T細胞内のPD−1シグナル伝達の破壊の影響を、PD−1リガンド、PD−L1を発現するように遺伝子操作された細胞に応答する、CAR−T細胞サイトカイン産生により解析した。腫瘍細胞株を発現するBCMAを用いた抗BCMA CAR T細胞の共培養は、上清内で測定された高レベルのTNFαおよびIL−17Aによって例証される、T細胞活性化およびその後の炎症性サイトカイン分泌をもたらした。腫瘍細胞を発現するBCMA上でのPD−L1の共培養は、炎症性サイトカイン産生を抑制した。しかしながら、PD−1エクソン1またはエクソン5megaTALのいずれかをコードするmRNAを用いた抗BCMA CAR T細胞のトランスフェクションは、炎症性サイトカイン産生がこれらの試料の基準値レベルまで救助されるため、PD−L1媒介サイトカイン抑制を低減する。図15A.
実施例5
導入遺伝子のPD−1遺伝子のエクソン1への相同組換え
相同領域を標的とする遺伝子の間に位置する、異種プロモーター、蛍光タンパク質をコードする導入遺伝子、およびポリアデニル化シグナルを含むプロモーター導入遺伝子カセットを含有する組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドが、設計され、構築された。AAV ITR要素の完全性は、XmaI消化で検証された。導入遺伝子カセットを、2つの相同領域の間(およそ600〜700bpの長さ、PD−1エクソン1 megaTAL切断部位(配列番号27)に隣接する)に配置した。5’相同アーム(配列番号54)は、第1のPD−1エクソンの部分およびmegaTAL切断部位の上流の他の配列を含有した。3’相同アーム(配列番号55)は、PD−1エクソンの部分およびmegaTAL切断部位の下流の他の配列を含有した。どちらの相同領域も完全megaTAL標的部位を含有しなかった。この代表的な発現カセットは、骨髄増殖性肉腫ウイルスエンハンサーと、欠失した陰性対照領域と、蛍光ポリペプチド、例えば、青色蛍光タンパク質(BFP)、赤色蛍光タンパク質(RFP)、シアン蛍光タンパク質(CFP)、緑色蛍光タンパク質(GFP)などをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結された、d1587revプライマー結合部位置換(MND)プロモーターとを含有した。加えて、発現カセットは、導入遺伝子終止コドンの下流に配置されたSV40後期ポリアデニル化シグナルを含有した。図16A.組換えAAV(rAAV)を、ウイルス性産生に必要な複製、カプシド、およびアデノウイルスヘルパー要素を提供するプラスミドでHEK293T細胞を一次的に共トランスフェクトすることによって調製した。rAAVを、イオジキサノール系勾配における超遠心分離を使用して共トランスフェクトしたHEK 293T細胞培養から精製した。
megaTALで誘発された相同組換えは、CD3およびCD28で活性化され、IL−2を補充した完全培地中で培養された一次ヒトT細胞において評価された。培地中での3日後、T細胞を洗浄し、インビトロで転写されたPD−1エクソン1megaTAL mRNA(配列番号41)で電気穿孔し、その後、MND−GFP導入遺伝子カセット(配列番号53)をコードする精製された組換えAAVで伝達した。制御は、megaTAL mRNAまたはrAAVを標的とするベクターのいずれかで処理されたT細胞を含んだ。フローサイトメトリーは、蛍光タンパク質を発現するT細胞の頻度を測定し、染色体的に組込まれたカセットの長期発現からの非統合rAAVを標的としたベクターからの蛍光タンパク質の一時的発現を分化するために、複数の時点で使用された。図16B.PD−1遺伝子のmegaTAL媒介破壊を、配列決定によって、かつポリクローン性T細胞活性化に続くPD−1発現の消失によって検出した。
長期導入遺伝子発現は、megaTALおよびrAAVを標的としたベクターの両方で処理されたT細胞の20〜60%で観察された。対照試料中で、rAAV処理単独は、可変レベルの一時的蛍光タンパク質発現、ゲノムへの統合の欠如と一致する、処理されたT細胞中の非常に低いレベル(<1%)の長期蛍光タンパク質発現を生成した。結果は、いくつかの独立したドナーから単離されたT細胞で行われた実験において確認された。
実施例6
キメラ抗原受容体(CAR)をコードする導入遺伝子のPD−1遺伝子への相同組換え
組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドを、抗CD19CAR (配列番号56)または抗BCMA CAR(配列番号57)をコードする導入遺伝子カセットを、相同領域を標的とするPD−1エクソン1の間に配置したことを除いて、上記のように設計、構築、および検証した。CAR発現カセットは、CD8α由来のシグナルペプチド、CD19抗原またはB細胞成熟抗原(BCMA)を標的とした一本鎖可変断片(scFv)、CD8α由来のヒンジ領域および膜貫通ドメイン、細胞内4−1BB共刺激ドメイン、CD3ゼータシグナル伝達ドメイン、およびPDCD1エクソン1標的部位(配列番号54および55)を標的とするように設計された相同アームを含む、CARをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されたMNDプロモーターを含有した。
一次ヒトT細胞を、CD3およびCD28で活性化し、上記のサイトカイン補充培地内で成長させた。PD−1エクソン1標的部位へのCAR導入遺伝子の相同組換えを、インビトロで転写されたPD−1エクソン1megaTAL mRNA(配列番号41)を用いて電気穿孔され、次いでその後、抗CD19または抗BCMA CARをコードするrAAVで伝達された、活性化一次ヒトT細胞を使用して評価した。CAR発現を検出するためのフローサイトメトリーを、10日目の時点で、電気穿孔および伝達の7日後に実施した。制御試料は、megaTAL mRNAまたはrAAVを標的とするベクターのいずれかで処理されたT細胞を含んだ。CD19−CARおよびBCMA−CAR発現を、組換えPE共役CD19−FcまたはPE共役BCMA−Fc染色試薬を使用して解析した。megaTAL mRNAおよびrAAV−CARで処理されたT細胞は、T細胞の30〜60%のCD19−CAR発現およびT細胞の10〜20%のBCMA−CAR発現を示した。図16B.同様の割合のT細胞拡大および識別不能なT細胞表現型を、未処理の、rAAVで処理された、かつmegaTAL/rAAV CARで処理されたT細胞の間で観察した。
実施例7
プロモーターレス導入遺伝子のPD−1遺伝子への相同組換え
蛍光レポーター受容体(mCherry)導入遺伝子およびポリアデニル化シグナルを含有するが、外因性プロモーターを欠く組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドを、設計、構築、および検証した(配列番号58)。図17.mCherry開始コドンは、内在性PD−1開始コドンと合併および重複し、一方、PD−1エクソン1の残りをmCherryタンパク質をコードするcDNAと置き換える。この戦略は、内在性PD−1プロモーターからの蛍光タンパク質の発現を駆動し、また、一方、PD−1タンパク質の通常の発現を破壊する。
一次ヒトT細胞を、インビトロで転写されたmegaTAL mRNAで、活性化、電気穿孔し、上記のrAAVで伝達した。対照試料は、megaTAL mRNAまたはrAAVを標的とするベクターのいずれかで処理されたT細胞を含んだ。蛍光レポーター発現を、トランスフェクション後の様々な時点で、ホルボール12−ミリステート13−アセテート(PMA)/イオノマイシン(P/I)を使用して、ポリクローン性T細胞活性化の存在下または非存在下で、フローサイトメトリーにより解析した。レポーター発現は、megaTAL mRNAまたはrAAVを標的としたベクターのみで処理されたT細胞内では、観察されたなかった。同様のmegaTAL活性率を、rAAV伝達の有無にかかわらず観察した。低レベルの蛍光レポーター発現を、megaTALおよびrAAVを標的としたベクターを受け取るT細胞内で観察し、P/Iで48時間活性化した。内在性PD−1プロモーターによって駆動された蛍光レポーター発現は、異種プロモーター駆動型受容体発現と比較してより低かった(蛍光強度の約5倍の低下)。
実施例8
蛍光タンパク質をコードする導入遺伝子の、PD−1遺伝子のエクソン5への相同組換えに続く構成的PD−1発現
異種プロモーターを含有する組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミド、青蛍光タンパク質(BFP)導入遺伝子、およびポリアデニル化シグナルを、PD−1エクソン5への導入のために設計、構築、および検証(配列番号44)した。導入遺伝子カセットを、PD−1エクソン5megaTAL切断部位に隣接する1.3kbおよび1.0kbの相同アームの間に配置した。5’相同アーム(配列番号45)は、megaTAL切断部位の上流のPD−1エクソン5の部分および他の上流配列を含んだ。3’相同アーム(配列番号46)は、PD−1エクソン5の末端コード配列および他の下流配列を含有した。どちらの相同領域も完全megaTAL標的部位を含有しなかった。図18.
一次ヒトT細胞を、CD3およびCD28で活性化し、インビトロで転写したPD−1エクソン5megaTAL mRNA(配列番号40)で電気穿孔し、次いで蛍光レポーター導入遺伝子をコードするrAAVで、伝達した。対照は、未処理T細胞およびrAAVを標的としたベクターのみで処理されたT細胞を含んだ。蛍光レポーター発現を、トランスフェクション後の様々な時点でフローサイトメトリーにより解析した。rAAVのみで処理された細胞は、細胞拡大の間にバックグラウンドレベルまで減少した一次的なBFP発現を呈した。PD−1エクソン5megaTAL mRNAおよびrAAVベクターを受けたT細胞は、エクスビボ培養の過程にわたって持続されたBFP発現T細胞の安定した集団を呈した。
PD−1エクソン5megaTAL mRNAおよびrAAVベクターで処理されたT細胞は別個のPD−1発現パターンを有し、それにより活性化の存在下で、ほぼ全てのBFP発現細胞もまた、PD−1タンパク質を発現した。これは、標的戦略が、PD−1遺伝子の通常の調節を、誘導性発現パターンよりもむしろ構成的に変更したことを示す。さらには、PD−1エクソン5の標的化により、この標的戦略における構成的に発現されたタンパク質は、抑制性シグナル伝達を損なっているPD−1バリアントであり、優性ネガティブ受容体としての役割を果たし得る。PD−1発現は、PD−1エクソン5megaTAL mRNAのみで処理されたT細胞内で、あるいはエクソン1に対して相同アームを含むmegaTAL mRNAおよびrAAV処理されたT細胞内で上方調節されなかった。図19.
実施例9
導入遺伝子のPD−1遺伝子への相同組換えは、単一のヌクレオチド多型(SNP)の非依存性である。
PD−1遺伝子座は、一般に、イントロンおよびエクソン領域内の両方に存在するSNPの高い有症率を有する異種性である。megaTAL切断部位近辺の分岐SNPの存在は、PD−1遺伝子座での相同組換え効率性に潜在的に影響を与える。異種プロモーター、蛍光タンパク質導入遺伝子、および後期SV40ポリアデニル化シグナルを含む組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドを設計して、SNPの影響を評価し、次いで、上記のように構築および検証した(配列番号47および48)。相同アームはコンセンサスPD−1配列に同一性であるか、それが、PD−1エクソン5megaTAL標的部位に近位の共通SNPからの点変異を含むように設計されているかのいずれかである。これらの設計において、5’相同アーム(L−SNP、配列番号49)は、megaTAL切断部位の220bp上流に位置するイントロンG/A SNP(rs6705653)を含有し、一方3’相同アーム(R−SNP、配列番号50)は、PD−1megaTAL切断部位の68bp上流に位置するサイレントC/T SNP(rs2227981)を含有する。図20.
一次ヒトT細胞を、CD3およびCD28で活性化し、インビトロで転写したmegaTAL mRNAで電気穿孔し、コンセンサス相同アームをコードするrAAVで、あるいはL−SNPまたはR−SNP相同アームのいずれかを運搬するrAAVで伝達した。対照は、rAAVを標的としたベクターのみで伝達されたT細胞を含んだ。蛍光タンパク質発現を、トランスフェクション後の異なる時点でフローサイトメトリーにより解析した。蛍光タンパク質発現は、rAAVのみを受ける試料内でバックグラウンドレベルまで減退し、一方、rAAVと組み合わせてmegaTALで処理されたT細胞は、蛍光タンパク質発現の安定したレベルを実証した。全ての試料は、rAAVベクターを含有する非SNP、またはLもしくはR SNPバリアントを含有するもので処理されているにも関わらず、同様の蛍光レベルを呈し、megaTAL標的部位の近位のSNPは、標的部位のHRに影響を与えないか、あるいは実質的に影響を与えなかった。
実施例10
スイッチ受容体をコードする導入遺伝子のPDCD1遺伝子座への相同組換え
スイッチ受容体は、細胞外抑制性シグナルを細胞内活性化シグナルに変換することのできる、遺伝子操作されたキメラ分子であるが、しかしながらそれらの有効性はしばしば、天然受容体の天然発現を圧倒するそれらの能力と関連する。この制限を回避する1つの方法は、スイッチ受容体を天然の遺伝子座内に包理し、天然の受容体を破壊することである。異種プロモーター、PD−1細胞外リガンド結合ドメインをコードする導入遺伝子、および細胞内CD28シグナル伝達ドメイン(PD−1スイッチ受容体、配列番号59)、ならびに後期SV40ポリアデニル化シグナルを含有する、組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドを、標的PD−1エクソン5のために設計し、構築および検証した。5’相同アームは、ITIMを含有するmegaTAL切断部位の上流のPD−1エクソン5の部分および他の上流配列を含んだ。3’相同アームは、PD−1エクソン5の末端コード配列およびUTR領域の部分を含有し、約650bpまで短縮され、スイッチ受容体cDNAを収容した。どちらの相同領域も完全megaTAL標的部位を含有しなかった。図21.
一次ヒトT細胞を、CD3およびCD28で活性化し、インビトロで転写したPD−1エクソン5megaTAL mRNAで電気穿孔し、PD−1スイッチ受容体をコードするrAAVを標的とするベクターで伝達した。対照は、megaTALまたはAAVのみを受け取った試料を含んだ。PD−1スイッチ受容体の発現を、T細胞刺激の非存在下において抗PD−1抗体を用いた染色により解析した。PD−1エクソン5megaTAL mRNAで処理され、rAAVで伝達されたT細胞内の高発現レベルを観察した。
実施例11
HDRを使用したPD−1細胞内シグナル伝達領域の広範囲の除去
相同組換え機序は、遠位のゲノム配列にスパンし得る、相同「サーチ」機序に関与すると知られている。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、標的遺伝子または染色体領域のより実質的なスパンは、megaTALおよびrAAV送達の組合せを使用した効率的な操作である傾向があることが企図される。遠位のHR事象を評価するための、異種プロモーター、BFP導入遺伝子、およびに相同アーム隣接される後期SV40ポリアデニル化シグナルを含む組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドを設計、構築、および検証した(配列番号52)。導入遺伝子を、PD−1エクソン3の上流で開始し、エクソン4の開始直前に終了するように設計された1.3kbの5’相同アームに隣接させた。3’相同アームは、PD−1エクソン5の末端コード配列およびUTR領域の部分を含有した。どちらの相同領域も完全megaTAL標的部位を含有しなかった。成功した相同組換えを、処理された細胞に残っているPD−1の細胞外および膜貫通部分を用いて、PD−1細胞内シグナル伝達領域全体を排除するように設計した。図22.
一次ヒトT細胞を、CD3およびCD28で活性化し、インビトロで転写したmegaTAL mRNAで電気穿孔し、遠位5’相同アームを含む、rAAVを標的とするベクターをコードするBFPで伝達した。対照は、megaTALまたはrAAVを標的とするベクターのいずれかで処理されたT細胞を含む。安定したBFP発現を、rAAVおよびPDCD1エクソン5標的megaTAL mRNAの両方を受け取る試料内のみで観察する。
実施例12
インビトロの一次ヒトT細胞内のPD−1遺伝子破壊および抗体媒介PD1遮断
PD−1遺伝子内の様々な標的配列を切断するように再プログラムされたmegaTALの機能的影響を、CD3およびCD28内で活性化され、IL−2で補充された完全培地内で培養された一次ヒトT細胞内で評価した。活性化されたPBMCを、抗BCMA CARをコードするレンチウイルス性ベクターを用いて伝達した。抗BCMA CAR T細胞を、Trex2(配列番号43)をコードするmegaTAL(それぞれ配列番号40および41)およびmRNAを標的とする、PD−1エクソン5またはPD−1エクソン1のいずれかをコードする、インビトロで転写されたmRNAを用いて、電気穿孔した。対照は、mRNA(疑似EP)なしで電気穿孔されたT細胞、または触媒活性を欠くTCRαに対して特異的なmegaTALをコードするmRNAで電気穿孔されたT細胞を含んだ。
10日の拡大に続いて、T細胞を、BCMA−GFPをコードするレンチウイルス性ベクターで伝達されたA549細胞で、共培養した。CAR T細胞を、A549標的細胞のみで、もしくは20μg/ml抗PD−1抗体の存在下で共培養した。細胞を、72時間共培養し、上清内のサイトカインレベルを、ビーズベースのアッセイ(インテリサイトQBeads)を使用して解析した。抗PD−1抗体の非存在下で、PD−1−Ex1またはPD−1−Ex5megaTALで処理された細胞は、疑似EPおよびTCRの死滅した対照と比較してIFNγおよびTNFα産生の上昇を示した。αPD−1に加えて、抗体はこの違いを抑止し、対照およびPD−1megaTALで処理された細胞から得られた上清内の、IFNγおよびTNFα分泌の平衡レベルをもたらした(図15B)。
実施例13
プロモーターレス導入遺伝子のPD−1遺伝子への相同組換え
蛍光レポーター受容体(mCherry)導入遺伝子およびポリアデニル化シグナルを含有するが、外因性プロモーターを欠く組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドを、設計、構築、および検証した(配列番号58)。図17.mCherry開始コドンは、内在性PD−1開始コドンと合併および重複し、一方、PD−1エクソン1の残りをmCherryタンパク質をコードするcDNAと置き換える。この戦略は、内在性PD−1プロモーターからの蛍光タンパク質の発現を駆動し、また、一方、PD−1タンパク質の通常の発現を破壊する。
一次ヒトT細胞を、インビトロで転写されたmegaTAL mRNAで、活性化、電気穿孔し、上記のrAAVで伝達した。対照試料は、megaTAL mRNAまたはrAAVを標的とするベクターのいずれかで処理されたT細胞を含んだ。蛍光レポーター発現を、トランスフェクション後の様々な時点で、ホルボール12−ミリステート13−アセテート(PMA)/イオノマイシン(P/I)を使用して、ポリクローン性T細胞活性化の存在下または非存在下で、共刺激後24時間でフローサイトメトリーにより解析した。レポーター発現は、未処理のT細胞内では観察されなかった。P/I刺激前、蛍光受容体発現の低基礎レベルを、megaTALおよびHDRのためのrAAVを標的とするベクターの両方を受け取るT細胞内で観察した。24時間のP/I刺激は、3%〜27.3%(図17中、上部を下部の最も右のパネルと比較して)の内在性PD−1によって駆動される蛍光受容体発現を上方調節した。
実施例14
プロモーターレスサイトカイン導入遺伝子のPD−1遺伝子座への相同組換え
IL−12またはIL−15導入遺伝子およびポリアデニル化シグナルを含有するが、外因性プロモーターを欠く組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)プラスミドを、設計、構築、および検証した(配列番号58)。導入遺伝子開始コドンは、内在性PD−1開始コドンと合併および重複し、一方、PD−1エクソン1の残りをIL−12またはIL−15サイトカインをコードするcDNAと置き換える(図23、上部右パネル)。この戦略は、内在性PD−1プロモーターからの導入遺伝子の発現を駆動し、また、一方、PD−1の通常の発現を破壊する。
一次ヒトT細胞を、活性化の24時間後に抗BCMA CARをコードするレンチウイルス性ベクターで活性化し、伝達した。細胞を2日間増殖し、インビトロで転写されたmegaTAL mRNAで電気穿孔し、上記のrAAVで伝達した。対照試料は、伝達されていないT細胞、抗BCMA CARのみで処理されたT細胞、または抗BCMA CARで処理され、かつ組換えIL−12の存在下で培養されたT細胞を含んだ。PD−1megaTALの活性を、PMA/イオノマイシンで24時間刺激されたT細胞上で、PD−1発現のフローサイトメトリー解析により評価した。IL−12 AAVと組み合わせたPD−1 megaTALは、対照試料と比較してPD−1発現の約40%の増加を示した(図23、下部パネル)。
IL−12発現レベルを、PMA/イオノマイシン活性後、またはK562−BCMA細胞株を発現する抗体を用いたT細胞の共培養に続いて、ELISAによって測定した。刺激されていないT細胞内での最小のIL−12産生が存在し、PMA/イオノマイシン刺激および抗原ポジティブK562細胞での共培養はIL−12分泌をもたらした(図24A)。反復される刺激アッセイを使用し、BCMA−CAR T細胞の機能性疲弊を測定した。腫瘍細胞および抗BCMA−CAR T細胞を混合し、7日間培養し、追加のK562−BCMA標的細胞を加え、反復された刺激を模倣した。第1の刺激後、IFNγ産生のレベルおよび細胞傷害活性は、全てのT細胞試料内で同様であった。第2の刺激後、IFNγ産生および細胞傷害活性は、組換えIL−12で試験されたか、あるいはPD−1 megaTALおよびIL−12HDRテンプレートの両方で処理された抗BCMA−CAR T細胞において、対照の処理された細胞と比較して増加した(図24B)。
全般に、以下の特許請求の範囲において、使用された用語は、本明細書および特許請求の範囲に開示されている特定の実施形態への特許請求の範囲に限定するものと解釈されるべきではないが、そのような特許請求の範囲が権利を与える等価物の完全な範囲とともに全ての可能な実施形態を含むものと解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は、本開示によって限定されない。

Claims (175)

  1. ヒトプログラム細胞死1(PD−1)遺伝子の標的部位を切断するホーミングエンドヌクレアーゼ(HE)バリアントを含む、ポリペプチド。
  2. 前記HEバリアントが、LAGLIDADGホーミングエンドヌクレアーゼ(LHE)バリアントである、請求項1に記載のポリペプチド。
  3. 前記ポリペプチドが、前記HEバリアントの生物学的に活性な断片を含む、請求項1または請求項2に記載のポリペプチド。
  4. 前記生物学的に活性な断片が、対応する野生型HEと比較して、1、2、3、4、5、6、7、または8個のN末端アミノ酸を欠く、請求項3に記載のポリペプチド。
  5. 前記生物学的に活性な断片が、対応する野生型HEと比較して、4個のN末端アミノ酸を欠く、請求項4に記載のポリペプチド。
  6. 前記生物学的に活性な断片が、対応する野生型HEと比較して、8個のN末端アミノ酸を欠く、請求項4に記載のポリペプチド。
  7. 前記生物学的に活性な断片が、対応する野生型HEと比較して、1、2、3、4、または5個のC末端アミノ酸を欠く、請求項3に記載のポリペプチド。
  8. 前記生物学的に活性な断片が、対応する野生型HEと比較して、C末端アミノ酸を欠く、請求項7に記載のポリペプチド。
  9. 前記生物学的に活性な断片が、対応する野生型HEと比較して、2個のC末端アミノ酸を欠く、請求項7に記載のポリペプチド。
  10. 前記HEバリアントが、I−AabMI、I−AaeMI、I−AniI、I−ApaMI、I−CapIII、I−CapIV、I−CkaMI、I−CpaMI、I−CpaMII、I−CpaMIII、I−CpaMIV、I−CpaMV、I−CpaV、I−CraMI、I−EjeMI、I−GpeMI、I−GpiI、I−GzeMI、I−GzeMII、I−GzeMIII、I−HjeMI、I−LtrII、I−LtrI、I−LtrWI、I−MpeMI、I−MveMI、I−NcrII、I−Ncrl、I−NcrMI、I−OheMI、I−OnuI、I−OsoMI、I−OsoMII、I−OsoMIII、I−OsoMIV、I−PanMI、I−PanMII、I−PanMIII、I−PnoMI、I−ScuMI、I−SmaMI、I−SscMI、およびI−Vdi141Iからなる群から選択されるLHEのバリアントである、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  11. 前記HEバリアントが、I−CpaMI、I−HjeMI、I−OnuI、I−PanMI、およびSmaMIからなる群から選択されるLHEのバリアントである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  12. 前記HEバリアントが、I−OnuI LHEバリアントである、請求項1〜11のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  13. 前記HEバリアントが、配列番号1〜5のI−OnuI LHEアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片の19、24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、77、78、80、82、168、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、197、199、201、203、223、225、227、229、231、232、234、236、238、および240からなる群から選択されるアミノ酸位置のDNA認識界面中に1つ以上のアミノ酸置換を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  14. 前記HEバリアントが、配列番号1〜5のI−OnuI LHEアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片の19、24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、77、78、80、82、168、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、197、199、201、203、223、225、227、229、231、232、234、236、238、および240からなる群から選択されるアミノ酸位置のDNA認識界面中に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  15. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の26、28、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、59、68、70、72、75、76、78、80、138、143、159、168、178、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、197、199、201、203、207、223、224、225、227、229、232、236、および238位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  16. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40K、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、S72R、N75S、A76Y、S78K、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、S201M、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  17. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40K、E42R、G44R、Q46E、T48D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、S78K、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  18. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72R、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  19. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、I224T、K225R、K229I、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  20. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201A、T203G、K207R、Y223R、K225R、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  21. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28E、N32V、K34P、S35N、S36I、V37P、G38R、S40R、E42R、G44R、Q46E、T48D、N59D、V68K、A70Y、S72Q、N75S、A76Y、K80R、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180H、F182G、N184I、I186A、S188R、K189R、S190P、K191A、L192S、G193P、Q197R、V199R、S201M、T203G、Y223R、K225R、F232K、D236E、およびV238Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  22. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、42、44、46、48、68、70、72、75、76、78、80、100、132、138、143、155、159、178、180、184、186、189、190、191、192、193、195、201、203、207、223、225、227、232、236、238、および240位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  23. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、V37G、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46A、Q46T、T48V、T48M、V68I、V68S、A70T、A70Y、A70L、S72D、S72N、N75R、N75H、A76Y、S78R、S78T、K80R、K80C、K80E、K80V、T82F、T82Y、I100V、V132A、L138M、T143N、S155G、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  24. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46A、T48V、V68I、A70T、S72D、N75R、A76Y、S78R、K80R、I100V、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  25. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、V37G、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48V、V68I、A70T、S72D、N75R、A76Y、S78R、K80C、I100V、V132A、L138M、T143N、S155G、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  26. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68I、A70T、S72N、N75H、A76Y、S78T、K80R、I100V、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  27. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70Y、S72N、N75H、A76Y、K80E、T82F、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  28. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37A、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70L、S72N、N75H、A76Y、K80V、T82Y、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  29. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン1標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26G、R28S、R30L、N32R、K34R、S35G、S36T、V37G、G38R、S40H、E42R、G44S、Q46T、T48M、V68S、A70T、S72N、N75H、A76Y、K80V、T82Y、L138M、T143N、S159P、E178D、C180S、N184R、I186R、K189N、S190V、K191N、L192A、G193R、Q195R、S201E、T203S、K207R、Y223H、K225Y、K227G、F232R、D236Q、V238R、およびT240Eのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  30. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の24、26、28、30、32、34、35、36、37、38、40、41、42、44、46、48、68、70、72、74、75、76、78、80、82、116、138、143、159、168、178、180、182、184、186、188、189、190、191、192、193、195、199、203、207、225、227、229、232、236、および238位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  31. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片のS24C、L26Q、R28Y、R28H、R30S、N32V、N32L、K34N、K34R、S35N、S35T、S36R、V37S、V37T、G38R、G38K、S40R、T41A、E42R、G44S、G44R、Q46E、Q46A、T48E、V68I、A70N、S72I、D74N、N75T、N75R、A76S、A76R、S78R、K80S、T82G、T82R、V116L、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203A、T203S、K207R、K225N、K225T、K227W、K227S、K229A、K229P、F232R、W234A、W234D、D236E、およびV238R位からなる位置群から選択される少なくとも1つの位置に少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上のアミノ酸置換を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  32. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン2標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、L26Q、R28Y、R30S、N32V、K34N、S35N、S36R、V37S、G38R、S40R、T41A、E42R、G44R、Q46A、T48E、A70N、S72I、N75T、A76S、S78R、K80S、T82G、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203A、K207R、K225N、K227W、K229A、F232R、W234A、D236E、およびV238Rのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  33. 前記HEバリアントが、PD−1エクソン5標的部位を切断し、配列番号1〜5のいずれか1つ、またはその生物学的に活性な断片の、以下のアミノ酸置換、S24C、R28H、N32L、K34R、S35T、V37T、G38K、S40R、E42R、G44S、Q46E、T48E、V68I、A70N、S72I、D74N、N75R、A76R、S78R、K80S、T82R、V116L、L138M、T143N、S159P、F168L、E178D、C180N、F182Y、N184H、I186K、K189G、S190R、K191T、L192T、G193R、Q195Y、V199R、T203S、K207R、K225T、K227S、K229P、F232R、W234D、D236E、およびV238Rのうち少なくとも5個、少なくとも15個、好ましくは少なくとも25個、より好ましくは少なくとも35個、もしくはさらにより好ましくは少なくとも40個以上、または全てを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  34. 前記HEバリアントが、配列番号6〜14および60〜63のいずれか1つのアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片と少なくとも80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、もしくはさらにより好ましくは少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項1〜33のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  35. 前記HEバリアントが、配列番号6に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  36. 前記HEバリアントが、配列番号7に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  37. 前記HEバリアントが、配列番号8に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  38. 前記HEバリアントが、配列番号9に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  39. 前記HEバリアントが、配列番号10に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  40. 前記HEバリアントが、配列番号11に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  41. 前記HEバリアントが、配列番号12に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  42. 前記HEバリアントが、配列番号13に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  43. 前記HEバリアントが、配列番号14に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  44. 前記HEバリアントが、配列番号60に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  45. 前記HEバリアントが、配列番号61に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  46. 前記HEバリアントが、配列番号62に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  47. 前記HEバリアントが、配列番号63に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  48. 前記ポリペプチドが、配列番号25に記載のポリヌクレオチド配列に結合する、請求項1〜21および30〜39のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  49. 前記ポリペプチドが、配列番号30に記載のポリヌクレオチド配列に結合する、請求項1〜14、22〜29、40〜41、および44〜47のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  50. 前記ポリペプチドが、配列番号35に記載のポリヌクレオチド配列に結合する、請求項1〜14、30〜33および42〜43のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  51. DNA結合ドメインをさらに含む、請求項1〜50のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  52. 前記DNA結合ドメインが、TALE DNA結合ドメインおよびジンクフィンガーDNA結合ドメインからなる群から選択される、請求項51に記載のポリペプチド。
  53. 前記TALE DNA結合ドメインが、約9.5個のTALE反復単位〜約15.5個のTALE反復単位を含む、請求項52に記載のポリペプチド。
  54. 前記TALE DNA結合ドメインが、PD−1遺伝子内のポリヌクレオチド配列に結合する、請求項52または請求項53に記載のポリペプチド。
  55. 前記TALE DNA結合ドメインが、配列番号26に記載のポリヌクレオチド配列に結合する、請求項52〜54のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  56. 前記ポリペプチドが、配列番号27に記載のポリヌクレオチド配列に結合し、それを切断する請求項55に記載のポリペプチド。
  57. 前記TALE DNA結合ドメインが、配列番号31に記載のポリヌクレオチド配列に結合する、請求項52〜54のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  58. 前記ポリペプチドが、配列番号32に記載のポリヌクレオチド配列に結合し、それを切断する、請求項57に記載のポリペプチド。
  59. 前記TALE DNA結合ドメインが、配列番号36に記載のポリヌクレオチド配列に結合する、請求項52〜54のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  60. 前記ポリペプチドが、配列番号37に記載のポリヌクレオチド配列に結合し、それを切断する、請求項59に記載のポリペプチド。
  61. 前記ジンクフィンガーDNA結合ドメインが、2、3、4、5、6、7、または8個のジンクフィンガーモチーフを含む、請求項52に記載のポリペプチド。
  62. ペプチドリンカー、およびエンドプロセシング酵素またはその生物学的に活性な断片をさらに含む、請求項1〜61のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  63. ウイルス性自己切断型2Aペプチド、およびエンドプロセシング酵素またはその生物学的に活性な断片をさらに含む、請求項1〜61のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  64. 前記エンドプロセシング酵素またはその生物学的に活性な断片が、5’−3’エキソヌクレアーゼ、5’−3’アルカリエキソヌクレアーゼ、3’−5’エキソヌクレアーゼ、5’フラップエンドヌクレアーゼ、ヘリカーゼ、またはテンプレート非依存性DNAポリメラーゼ活性を有する、請求項62または請求項63に記載のポリペプチド。
  65. 前記エンドプロセシング酵素が、Trex2またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項62〜64のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  66. 前記ポリペプチドが、配列番号15〜23、および64のいずれか1つに記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項1〜65のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  67. 前記ポリペプチドが、配列番号15に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  68. 前記ポリペプチドが、配列番号16に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  69. 前記ポリペプチドが、配列番号17に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  70. 前記ポリペプチドが、配列番号18に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  71. 前記ポリペプチドが、配列番号19に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  72. 前記ポリペプチドが、配列番号20に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  73. 前記ポリペプチドが、配列番号21に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  74. 前記ポリペプチドが、配列番号22に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  75. 前記ポリペプチドが、配列番号23に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  76. 前記ポリペプチドが、配列番号64に記載のアミノ酸配列、またはその生物学的に活性な断片を含む、請求項66に記載のポリペプチド。
  77. 前記ポリペプチドが、配列番号25、27、30、32、35、または37に記載のポリヌクレオチド配列で、ヒトPD−1遺伝子を切断する、請求項1〜61のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  78. 請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードする、ポリヌクレオチド。
  79. 請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードする、mRNA。
  80. 請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードする、cDNA。
  81. 請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む、ベクター。
  82. 請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドを含む、細胞。
  83. 請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む、細胞。
  84. 請求項81に記載のベクターを含む、細胞。
  85. 請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドにより導入される1つ以上のゲノム編集を含む、細胞。
  86. 前記細胞が、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードするポリヌクレオチドを含む、請求項82〜85のいずれか一項に記載の細胞。
  87. 前記ポリヌクレオチドが、前記免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードする前記ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたRNAポリメラーゼIIプロモーターをさらに含む、請求項86に記載の細胞。
  88. 前記RNAポリメラーゼIIプロモーターが、短EF1αプロモーター、長EF1αプロモーター、ヒトROSA26遺伝子座、ユビキチンC(UBC)プロモーター、ホスホグリセリン酸キナーゼ−1(PGK)プロモーター、サイトメガロウイルスエンハンサー/ニワトリβ−アクチン(CAG)プロモーター、β−アクチンプロモーター、および負の制御領域が欠失した骨髄増殖性肉腫ウイルスエンハンサーのdl587revプライマー結合部位置換(MND)プロモーターからなる群から選択される、請求項87に記載の細胞。
  89. 前記ポリヌクレオチドが、前記免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体に作動可能に連結され、その間で分散され、および/または隣接する1つ以上の自己切断型ウイルス性ペプチドをさらにコードする、請求項86〜88のいずれか一項に記載の細胞。
  90. 前記自己切断型ウイルス性ペプチドが、2Aペプチドである、請求項89に記載の細胞。
  91. 前記ポリヌクレオチドが、異種ポリアデニル化シグナルをさらに含む、請求項86〜90のいずれか一項に記載の細胞。
  92. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、免疫抑制因子に対抗する酵素機能を含む、請求項86〜91のいずれか一項に記載の細胞。
  93. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、キヌレニナーゼ活性を含む、請求項92に記載の細胞。
  94. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、
    (a)免疫抑制因子に結合する細胞外ドメインであって、任意に、抗体もしくはその抗原結合断片である、細胞外ドメイン、
    (b)免疫抑制因子および膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメイン、または
    (c)免疫抑制因子、膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメインと、免疫抑制シグナルを前記細胞に伝達できない修飾細胞内ドメインと、を含む、請求項86〜91のいずれか一項に記載の細胞。
  95. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、優性ネガティブTGFβRII受容体である、請求項86〜91のいずれか一項に記載の細胞。
  96. 前記免疫力エンハンサーは、二重特異性T細胞エンゲイジャー分子(BiTE)、免疫賦活因子、およびフリップ受容体からなる群から選択される、請求項86〜91のいずれか一項に記載の細胞。
  97. 前記免疫賦活因子が、サイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、サイトカイン受容体、およびそのバリアントからなる群から選択される、請求項96に記載の細胞。
  98. 前記サイトカインが、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択される、請求項97に記載の細胞。
  99. 前記サイトカインが、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結された、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択される、請求項97に記載の細胞。
  100. 前記サイトカインがIL−7であり、前記内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結する、請求項97に記載の細胞。
  101. 前記サイトカインがIL−12であり、前記内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結する、請求項97に記載の細胞。
  102. 前記サイトカインがIL−15であり、内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結する、請求項97に記載の細胞。
  103. 前記フリップ受容体が、PD−1細胞外ドメインおよび膜貫通ドメインと、フレーム内でPD−1膜貫通ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインと、を含む、請求項96に記載の細胞。
  104. 前記フリップ受容体が、PD−1細胞外ドメインと、CD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインと、フレーム内で前記PD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインと、を含む、請求項96に記載の細胞。
  105. 前記フリップ受容体が、PD−1細胞外ドメインと、フレーム内で前記PD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインおよび細胞内ドメインと、を含む、請求項96に記載の細胞。
  106. 前記遺伝子操作された抗原受容体が、遺伝子操作されたTCR、CAR、Daric、またはゼータカインからなる群から選択される、請求項86〜91のいずれか一項に記載の細胞。
  107. 前記遺伝子操作された受容体が、PD−1遺伝子に統合されない、請求項106に記載の細胞。
  108. 免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードする前記ポリヌクレオチドが、前記PD−1遺伝子に統合される、請求項86〜91のいずれか一項に記載の細胞。
  109. 免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードする前記ポリヌクレオチドを含むドナー修復テンプレートが、請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドによって導入されるDNA2本鎖切断部位で前記PD−1遺伝子に統合される、請求項86〜91のいずれか一項に記載の細胞。
  110. 前記細胞が、造血細胞である、請求項82〜109のいずれか一項に記載の細胞。
  111. 前記細胞が、T細胞である、請求項82〜110のいずれか一項に記載の細胞。
  112. 前記細胞が、CD3、CD4、および/またはCD8細胞である、請求項82〜111のいずれか一項に記載の細胞。
  113. 前記細胞が、免疫エフェクター細胞である、請求項82〜112のいずれか一項に記載の細胞。
  114. 前記細胞が、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)、またはヘルパーT細胞である、請求項82〜113のいずれか一項に記載の細胞。
  115. 前記細胞が、ナチュラルキラー(NK)細胞またはナチュラルキラーT(NKT)細胞である、請求項82〜113のいずれか一項に記載の細胞。
  116. 前記細胞の源が、末梢血単核球、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺問題(issue)、感染部位由来組織、復水、胸水、脾臓組織、または腫瘍である、請求項82〜115のいずれか一項に記載の細胞。
  117. 前記細胞が、1つ以上の修飾PD−1対立遺伝子を含む、請求項82〜116のいずれか一項に記載の細胞。
  118. 前記1つ以上の修飾PD−1対立遺伝子が、機能不全であるか、または実質的に低減されたPD−1機能および/もしくは細胞内シグナル伝達を有する、請求項117に記載の細胞。
  119. 前記細胞が、前記1つ以上の修飾PD−1対立遺伝子に導入される免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体をコードする核酸を含む、請求項82〜118のいずれか一項に記載の細胞。
  120. 前記細胞が、前記1つ以上の修飾PD−1対立遺伝子に導入される免疫力エンハンサーまたは免疫抑制シグナルダンパーをコードする核酸を含み、前記細胞が、前記1つ以上の修飾PD−1対立遺伝子に導入されていない遺伝子操作された抗原受容体をさらに含む、請求項82〜118のいずれか一項に記載の細胞。
  121. 請求項82〜120のいずれか一項に記載の1つ以上の細胞を含む、複数の細胞。
  122. 請求項82〜121のいずれか一項に記載の1つ以上の細胞を含む、組成物。
  123. 請求項82〜121のいずれか一項に記載の1つ以上の細胞と、生理学的に許容される担体と、を含む、組成物。
  124. 細胞内のヒトPD−1遺伝子を編集する方法であって、請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを前記細胞に導入することを含み、前記ポリペプチドの発現が、ヒトPD−1遺伝子の標的部位で2本鎖切断を作り出す、方法。
  125. 細胞内のヒトPD−1遺伝子を編集する方法であって、請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを前記細胞に導入することを含み、前記ポリペプチドの発現が、ヒトPD−1遺伝子の標的部位で2本鎖切断を作り出し、前記切断が非相同末端結合(NHEJ)によって修復される、方法。
  126. 細胞内のヒトPD−1遺伝子を編集する方法であって、請求項1〜77のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと、ドナー修復テンプレートとを前記細胞に導入することを含み、前記ポリペプチドの発現が、ヒトPD−1遺伝子の標的部位で2本鎖切断を作り出し、前記ドナー修復テンプレートが、前記2本鎖切断(DSB)の前記部位での相同組換え修復(HDR)によって前記ヒトPD−1遺伝子に組込まれる、方法。
  127. 前記細胞が、造血細胞である、請求項124〜126のいずれか一項に記載の方法。
  128. 前記細胞が、T細胞である、請求項124〜127のいずれか一項に記載の方法。
  129. 前記細胞が、CD3、CD4、および/またはCD8細胞である、請求項124〜128のいずれか一項に記載の方法。
  130. 前記細胞が、免疫エフェクター細胞である、請求項124〜129のいずれか一項に記載の方法。
  131. 前記細胞が、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)、またはヘルパーT細胞である、請求項124〜130のいずれか一項に記載の方法。
  132. 前記細胞が、ナチュラルキラー(NK)細胞またはナチュラルキラーT(NKT)細胞である、請求項124〜130のいずれか一項に記載の方法。
  133. 前記細胞の源が、末梢血単核球、骨髄、リンパ節組織、臍帯血、胸腺問題(issue)、感染部位由来組織、復水、胸水、脾臓組織、または腫瘍である、請求項124〜132のいずれか一項に記載の方法。
  134. 前記ポリペプチドをコードする前記ポリヌクレオチドが、mRNAである、請求項124〜133のいずれか一項に記載の方法。
  135. 3’−5’エキソヌクレアーゼをコードするポリヌクレオチドが、前記細胞に導入される、請求項124〜134のいずれか一項に記載の方法。
  136. Trex2またはその生物学的に活性な断片をコードするポリヌクレオチドが、前記細胞に導入される、請求項124〜134のいずれか一項に記載の方法。
  137. 前記ドナー修復テンプレートが、野生型PD−1遺伝子と比較して、1つ以上の変異を含むPD−1遺伝子またはその部分をコードする、請求項124〜136のいずれか一項に記載の方法。
  138. 前記ドナー修復テンプレートが、免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体のうち1つ以上をコードする、請求項124〜136のいずれか一項に記載の方法。
  139. 前記ドナー修復テンプレートが、前記免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体に作動可能に連結されたRNAポリメラーゼIIプロモーターをさらに含む、請求項138に記載の方法。
  140. 前記RNAポリメラーゼIIプロモーターが、短EF1αプロモーター、長EF1αプロモーター、ヒトROSA26遺伝子座、ユビキチンC(UBC)プロモーター、ホスホグリセリン酸キナーゼ−1 (PGK)プロモーター、サイトメガロウイルスエンハンサー/ニワトリβ−アクチン(CAG)プロモーター、β−アクチンプロモーター、および負の制御領域が欠失した骨髄増殖性肉腫ウイルスエンハンサーのdl587revプライマー結合部位置換(MND)プロモーターからなる群から選択される、請求項139に記載の方法。
  141. 前記ドナー修復テンプレートが、前記免疫力エンハンサー、免疫抑制シグナルダンパー、または遺伝子操作された抗原受容体に作動可能に連結され、その間で分散され、および/または隣接する1つ以上の自己切断型ウイルス性ペプチドをさらにコードする、請求項138〜140のいずれか一項に記載の方法。
  142. 前記自己切断型ウイルス性ペプチドが、2Aペプチドである、請求項141に記載の方法。
  143. 前記ドナー修復テンプレートが、異種ポリアデニル化シグナルをさらに含む、請求項138〜142のいずれか一項に記載の方法。
  144. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、免疫抑制因子に対抗する酵素機能を含む、請求項138〜143のいずれか一項に記載の方法。
  145. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、キヌレニナーゼ活性を含む、請求項144に記載の方法。
  146. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、
    (a)免疫抑制因子に結合する細胞外ドメインであって、任意に、抗体もしくはその抗原結合断片である、細胞外ドメイン、
    (b)免疫抑制因子および膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメイン、または
    (c)免疫抑制因子、膜貫通ドメインに結合する細胞外ドメインと、免疫抑制シグナルを前記細胞に伝達できない修飾細胞内ドメインと、を含む、請求項138〜143のいずれか一項に記載の方法。
  147. 前記免疫抑制シグナルダンパーが、優性ネガティブTGFβRII受容体である、請求項138〜143のいずれか一項に記載の方法。
  148. 前記免疫力エンハンサーは、二重特異性T細胞エンゲイジャー分子(BiTE)、免疫賦活因子、およびフリップ受容体からなる群から選択される、請求項138〜143のいずれか一項に記載の方法。
  149. 前記免疫賦活因子が、サイトカイン、ケモカイン、細胞毒素、サイトカイン受容体、およびそのバリアントからなる群から選択される、請求項148に記載の方法。
  150. 前記サイトカインが、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択される、請求項149に記載の方法。
  151. 前記サイトカインが、IL−2、IL−7、IL−12、IL−15、IL−18、およびIL−21からなる群から選択され、前記内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結する、請求項149に記載の方法。
  152. 前記サイトカインがIL−7であり、前記内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結する、請求項149に記載の方法。
  153. 前記サイトカインがIL−12であり、前記内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結する、請求項149に記載の方法。
  154. 前記サイトカインがIL−15であり、前記内在性PD−1プロモーターに作動可能に連結する、請求項149に記載の方法。
  155. 前記フリップ受容体が、PD−1細胞外ドメインおよび膜貫通ドメインと、フレーム内で前記PD−1膜貫通ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインと、を含む、請求項148に記載の方法。
  156. 前記フリップ受容体が、PD−1細胞外ドメインと、CD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインと、フレーム内で前記PD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD28、CD134、CD137、CD278、および/またはCD3ζからの細胞内ドメインと、を含む、請求項148に記載の方法。
  157. 前記フリップ受容体が、PD−1細胞外ドメインと、フレーム内で前記PD−1細胞外ドメインのC末端に融合されたCD3ポリペプチド、CD4、CD8α、CD28、CD134、またはCD137から単離された膜貫通ドメインおよび細胞内ドメインと、を含む、請求項148に記載の方法。
  158. 前記遺伝子操作された抗原受容体が、遺伝子操作されたTCR、CAR、Daric、またはゼータカインからなる群から選択される、請求項138〜143のいずれか一項に記載の方法。
  159. 前記ドナー修復テンプレートが、前記DSBのヒトPD−1遺伝子配列5´に相同な5´相同アームと、前記DSBのヒトPD−1遺伝子配列3´に相同な3´相同アームとを含む、請求項138〜158のいずれか一項に記載の方法。
  160. 前記5´および3´相同アームの長さが、約100bp〜約2500bpから独立して選択される、請求項159に記載の方法。
  161. 前記5´および3´相同アームの前記長さが、約600bp〜約1500bpから独立して選択される、請求項159または請求項160に記載の方法。
  162. 前記5´相同アームが約1500bpであり、前記3´相同アームが約1000bpである、請求項159〜161のいずれか一項に記載の方法。
  163. 前記5´相同アームが約600bpであり、前記3´相同アームが約600bpである、請求項159〜162のいずれか一項に記載の方法。
  164. ウイルス性ベクターが、前記ドナー修復テンプレートを前記細胞に導入するために使用される、請求項159〜163のいずれか一項に記載の方法。
  165. 前記ウイルスベクターが、組換えアデノ随伴ウイルスベクター(rAAV)またはレトロウイルスである、請求項164に記載の方法。
  166. 前記rAAVが、AAV2由来の1つ以上のITRを有する、請求項165に記載の方法。
  167. 前記rAAVが、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、およびAAV10からなる群から選択される血清型を有する、請求項165または請求項166に記載の方法。
  168. 前記rAAVが、AAV2またはAAV6の血清型を有する、請求項165〜167のいずれか一項に記載の方法。
  169. 前記レトロウイルスが、レンチウイルスである、請求項165に記載の方法。
  170. 前記レンチウイルスが、インテグラーゼ欠損レンチウイルス(IDLV)である、請求項169に記載の方法。
  171. 請求項122または請求項123に記載の組成物の有効量を対象に投与することを含む、癌、感染疾患、自己免疫疾患、炎症性疾患、および免疫不全、またはそれらに関連する状態の少なくとも1つの症状を治療、予防、または改善する方法。
  172. 請求項122または請求項123に記載の組成物の有効量を前記対象に投与することを含む、固形癌を治療する方法。
  173. 前記固形癌が、肝臓癌、膵臓癌、肺癌、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、精巣癌、膀胱癌、脳癌、肉腫、頭頸部癌、骨癌、甲状腺癌、腎臓癌、または皮膚癌を含む、請求項172に記載の方法。
  174. 請求項122または請求項123に記載の組成物の有効量を前記対象に投与することを含む、血液系腫瘍を治療する方法。
  175. 前記血液系腫瘍が、白血病、リンパ腫、または多発性骨髄腫である、請求項174に記載の方法。
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