JP2021511020A - 21−ヒドロキシラーゼ欠損症のためのアデノ随伴ウイルス遺伝子療法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書と共に電子的に提出されたテキストファイルの内容は参照することにより全体が本明細書に組み込まれる:配列表のコンピューターで読取り可能な形式のコピー(ファイル名:21OH_001_02WO_SeqList_ST25.txt、記録日:2019年1月13日、ファイルサイズ18,056バイト)。
21OHDの持続的矯正を可能とする療法の必要性が依然として存在する。
一態様では、本発明は、処置を必要とする細胞への21−ヒドロキシラーゼ(21OH)核酸配列の送達用のウイルスベクターを提供する。したがって、一実施形態では、本発明は、少なくとも1つのAAV逆末端反復配列(ITR)および21OHタンパク質をコードする非AAVヌクレオチド配列(異種ポリヌクレオチドとも称される)を含む核酸分子を含む組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターであって、非AAVヌクレオチド配列がプロモーターに作動可能に連結されている、rAAVベクターに関する。本明細書において使用される場合、「作動可能な連結」または「作動可能に連結された」という用語は、そのように記載される成分がそれらの意図される方式で機能することを可能とするようなそれらの成分の物理的または機能的並置を指す。ポリヌクレオチドとの作動可能な連結における発現制御エレメント(例えば、プロモーターまたはエンハンサー)の例において、関係性は、制御エレメントが核酸の発現をモジュレ―トするようなものである。より詳細には、例えば、作動可能に連結された2つのDNA配列は、DNA配列の少なくとも1つが他の配列に対して生理学的効果を発揮できるような関係性で2つのDNAが並んでいること(シスまたはトランス)を意味する。「作動可能に連結された」は、連結されている核酸配列が、連続し、または実質的に連続し、および、2つのタンパク質コーディング領域を連結するために必要な場合には連続し、かつリーディングフレームが揃っていることを意味することができる。
本発明は、21OHの欠損または機能不良により特徴付けられる障害または疾患を有する対象に治療的利益を提供するための本明細書に記載されるような21OHをコードする核酸分子を含むrAAVの方法および使用を包含する。一部の態様では、方法は、必要とする対象に治療有効量の本明細書に記載のrAAVを投与し、それにより、対象において21OHの欠損または機能不良により特徴付けられる前記障害または前記疾患を治療することを含む。
本発明のrAAVベクターまたは粒子は、投与のために好適な医薬組成物中に組み込まれ得る。一態様では、本発明は、本明細書に開示されるrAAVベクターまたはrAAV粒子(例えば、21OHをコードする核酸配列を含むrAAV粒子)および薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤を含む医薬組成物を提供する。本明細書において使用される場合、「薬学的に許容される」という用語は、当該技術分野において周知の経路を使用して投与された場合に概してアレルギー性または他の重篤な有害反応を生じさせない分子実体および組成物を指す。動物、およびより詳細にはヒトにおいて使用するために米国連邦政府もしくは米国州政府の規制機関により承認されたまたは米国薬局方もしくは他の一般に認識される薬局方に列記された分子実体および組成物は、「薬学的に許容される」ものであると考えられる。本明細書において使用される場合、「薬学的に許容される担体」という用語は、薬学的投与と適合性の、任意および全ての溶媒、分散媒体、コーティング剤、抗菌剤、抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤などを含むことが意図される。好適な担体は、当該分野における標準的な参照テキストであるRemington’s Pharmaceutical Sciencesの最新版(参照することにより本明細書に組み込まれる)に記載されている。そのような担体または希釈剤の一部の例としては、水、生理食塩水、緩衝生理食塩水、リンガー溶液、デキストロース溶液、5%のヒト血清アルブミンおよび適切な生理学的レベルにpHを維持するための他の緩衝液、例えば、HEPESが挙げられるがそれに限定されない。薬学的に活性の物質(例えば、組換えウイルス粒子)のためのそのような媒体および剤の使用は当該技術分野において周知である。任意の従来の媒体または剤が活性化合物と不適合な場合を除いて、組成物におけるその使用が想定される。補助活性化合物もまた組成物中に組み込まれ得る。
ヒト21−ヒドロキシラーゼ(CYP21A2)cDNAをヘマグルチニン(HA)タグに融合し、pAAV2−CAGプラスミドにサブクローニングして、AAV2からのウイルス逆末端反復配列およびサイトメガロウイルス/β−アクチンハイブリッド(CAG)プロモーターを含むpAAV2−CAG−CYP21A2−HAプラスミドを製造した。CAGプロモーターは、サイトメガロウイルス最初期遺伝子からのエンハンサー、ニワトリβ−アクチン遺伝子からのプロモーター、スプライスドナーおよびイントロン、ならびにウサギβ−グロビン遺伝子からのスプライスアクセプターからなるものであった。偽ベクターを生成するために使用したCAGプロモーター下のβ−ガラクトシダーゼcDNAの非コーディング配列を用いて偽プラスミドを構築した。AAVrh10−CAG−CYP21A2−HA(「CYP21」)および偽ベクターをUniversity Hospital of NantesのVector Coreにおいて以前に記載された通りに製造した。例えば、Gao,G.P.、およびSena−Esteves,M.(2012).Introducing Genes into Mammalian Cells: Viral Vectors.In Molecular Cloning、Vol 2: A Laboratory Manual(M.R.GreenおよびJ.Sambrook eds.) pp.1209〜1313.Cold Spring Harbor Laboratory Press、New York;Rabinowitz et al.、J Virol,76(2):791〜801(2002)を参照。AAVrh10−CAG−CYP21A2−HAウイルスは、AAV2 ITR配列を有するゲノムを含有し、rh10キャプシドタンパク質をコードする。
21−ヒドロキシラーゼ欠損症(21OHD)のマウスモデルは、21OH活性を欠いたH−2aw18マウス(Cyp21−/−)により提供される。遺伝的欠陥は、活性のCyp21a1遺伝子と偽遺伝子との不均等な乗換えにより引き起こされて、Cyp21a1の部分欠失を含むハイブリッドCyp21a1−Cyp21a2−p遺伝子を結果としてもたらす(Riepe et al.、Endocrinology 2005;146:2563〜2574)。Cyp21−/−マウスは、異常な視床下部−下垂体−副腎フィードバック、副腎髄質および皮質の構造および機能の変化を有することが公知である(Tajima et al.、Endocrinology 1999;140:3354〜3362;Bornstein et al.、FASEB J 1999;13:1185〜1194)。グルココルチコイドを投与しない場合、このマウスモデルにおけるCyp21a1遺伝子の欠失は致死的であることが公知である。Cyp21−/−マウスは、母親および子への早期のグルココルチコイド投与にもかかわらず極めて脆弱なままである。虚弱は、新生期を生き延びた成体Cyp21−/−マウスにおいて原則のままである(Tajima et al.、Endocrinology 1999;140:3354〜3362)。
動物手順
組織化学分析のために、ヘマトキシリンおよびエオシンを用いて10μmの凍結切片を染色した。
緑色蛍光によるGFP検出を通じてAAVrh10−CAG−GFPベクターの発現を評価した。Nikon Eclipse TI倒立顕微鏡(Champigny sur Marne、France)上で顕微鏡解析を行った。
製造者のプロトコールにしたがってDNeasy Blood&Tissue kit(Qiagen、Courtaboeuf、France)を使用して異なる組織からDNAを抽出した。標準的な条件を使用してPlatinum Quantitative PCR SuperMix−UDG(Thermo Fisher Scientific、Courtaboeuf、France)を用いるqPCRにより各組織について二倍体細胞当たりのベクターゲノムの量を決定した。CYP21A2導入遺伝子(フォワード5’−ACAGTCATCATTCCGAACCTCCA−3’(配列番号:4)、リバース5’−AAGGCCAGAGCTCTGGAGTTCTT−3’(配列番号:5))および宿主ゲノムのマウス脳由来神経栄養因子(フォワード5’−TGCTGGATGAGGACCAGAAGGTT−3’(配列番号:6)、リバース5’−AGGAGGCTCCAAAGGCACTTGA−3’(配列番号:7))に対してプライマーを標的化した。Light Cycler 480(Roche Diagnostics、Meylan、France)を使用して増幅を行った。
製造者のプロトコールにしたがってPrecellys24 homogenizer(Ozyme、Saint−Quentin−en−Yvelines、France)およびRNeasy mini kit(Qiagen)を使用してスナップ冷却した組織からトータルRNAを抽出し、DNAse I(Promega)を用いて処理した。SuperScript VILO cDNA Synthesis Kit(Thermo Fisher Scientific)を使用して逆転写によりcDNAを生成した。表1に記載のプライマーを用いてPlatinum Quantitative PCR SuperMix−UDG(Thermo Fisher Scientific)およびLight Cycler 480(Roche Biosciences)を使用して定量的RT−PCRを行った。マウスTATAボックス結合タンパク質(Tbp)をコードする遺伝子を内部標準として使用した。各遺伝子型について皮質細胞の量にしたがって未加工データを正規化した。
表1.プライマーペア
組織またはY1細胞の抽出物を溶解緩衝液(Promega)中でホモジナイズした。総タンパク質抽出物(5μg)をnupage 4−12% Bis−Tris Gels NP0323BOX(ThermoFisher Scientific)上で分析した。タンパク質をニトロセルロース膜に転写し、5%の脱脂乳を用いてブロッキングした後、以下の一次抗体:ヒトおよびマウスタンパク質を検出する21−ヒドロキシラーゼに対するポリクローナル抗体(Corgen、Taipei、Taiwan)、GAPDHに対する抗体(Abcam、Cambridge、UK;Ab9484、1:3000)とインキュベートした。ペルオキシダーゼ(peroxydase)に連結させた二次抗体抗マウスIgG(GE Healthcare、Velizy Villacoublay、France)を1:3000に希釈し、Clarity Western ECL Substrate(Bio−rad、Marnes la Coquette、France)を用いる反応の検出のために使用した。
商用のプロゲステロンEIA(Arbor Assays、Ann Arbor、MI、USA)を使用してY1上清およびマウス尿中のプロゲステロン濃度を測定した。クレアチニン濃度(Urinary Creatinine Detection Kit;Arbor Assays)を使用して尿中プロゲステロン濃度を正規化した。
12%のCyp21−/−マウスのみが新生期を生き延びた。マウスを成体期の間に試験した。雌親および子のグルココルチコイド(glucorticoid)処置にもかかわらず、それらのCyp21−/−生存マウスは、対照またはヘテロ接合マウスと比較してより軽くかつ虚弱に成長した(図1Aおよび図1B)。Cyp21+/−マウスおよびCyp21+/+マウスは研究の間に体重の同等の進展を有したので、それらのデータを比較用の「対照」群としてプールした。ロータロッドを用いて試験したCyp21−/−マウス自発運動活動性は正常であった(図2A)。予想外なことに、Cyp21−/−マウスは、尾懸垂試験の間の行動的絶望および高架式十字迷路試験における成績の低下などの不安およびうつ病様行動の形質を示した(図2B〜2F)。
Y1細胞株はステロイドを11/8,20a−ジヒドロキシプロゲステロンに代謝するが、21−ヒドロキシル化ステロイド生成物を産生しない(Parker et al.、Proc Natl Acad Sci USA 1985;82:7860〜7864)。in vitroにおいて、pCYP21プラスミドをトランスフェクトしたY1細胞は21OHタンパク質を発現し(図4A)、非機能的なpLucプラスミドをトランスフェクトしたY1細胞より低い上清中のプロゲステロン濃度を示した(図4B)。これらの細胞へのpCYP21のトランスフェクションは21OHの発現を結果としてもたらした。これは、トランスフェクトした細胞培養物において上清中のプロゲステロン濃度の減少を結果としてもたらし、形質導入された21OHがプロゲステロンの代謝を増加させたことを指し示す。これは、CAGプロモーターは機能的なレベルまでの21OH遺伝子の発現を可能とすることを含意していた。
表2.CYP21ベクターを用いて処置したCyp21−/−マウスの末梢臓器における細胞当たりのCYP21ベクターコピー数(VCN)およびCYP21 mRNA含量(n=16)。
機能的なCYP21ベクターを用いて処置したCyp21−/−マウスは、偽ベクターを注射したCyp21−/−マウスと比較した場合に、体重の早期かつ持続的な増加(図1A)および身体的外見の向上を示した(図1B)。CYP21ベクターの注射後5週以内に、Cyp21−/−マウスにおいてプロゲステロンレベルは42%減少した後、研究の15週まで正常に近いままであった(図1C)。CYP21ベクターを用いて処置したCyp21−/−マウスは尾懸垂試験に対する正常な反応を回復し、高架式十字迷路試験における成績の向上を示した(図2B〜2F)。
ssAAV5−PGK−CYP21HAベクターおよびssAAV5−PGK−GFPベクターを製造した。これらのベクターは、AAV2 ITR配列を有するゲノムを含有し、AAV5キャプシドタンパク質をコードする。表3に示すように、野生型マウス(B6)の静脈内(i.v.)および副腎内注射を介して3匹の非ヒト霊長動物(NHP)(カニクイザル(Macaca fascicularis))にこれらのrAAVを投与した。
表3.AAV5−PGK rAAVの投与
ssAAV6−CAG−GFPベクターを製造した。このベクターは、AAV2 ITR配列を有するゲノムを含有し、AAV6キャプシドタンパク質をコードする。表5に示すように、野生型マウス(B6)の静脈内(i.v.)および副腎内注射を介して2匹の非ヒト霊長動物(NHP)(カニクイザル)にこのrAAVを投与した。
表5.AAV6−CAG rAAVの投与
表6.AAV6−CAG rAAVの効果
ssAAV1−CB6−GFPベクターおよびssAAV1−PGK−CYP21HAベクターを製造した。これらのベクターは、AAV2 ITR配列を有するゲノムを含有し、AAV1キャプシドタンパク質をコードする。表7に示すように、野生型マウス(B6)の静脈内(i.v.)および副腎内注射を介して1匹の非ヒト霊長動物(NHP)(カニクイザル)にこれらのrAAVを投与した。
表7.AAV1 rAAVの投与
表8.AAV1 rAAVの効果
AAV6−CAG−GFP、AAV1−CB6−GFPまたはAAV5−PGK−CYPHAの投与の3週後にマウス性腺および副腎においてGFPまたはCYP21HA VGCを測定した。結果を表9に示す。性腺は、使用したベクターに依存して、有意であるが副腎よりはるかに低いVGC含量を示した。
表9.rAAVの投与後のマウス性腺および副腎におけるVGC
ssAAVrh10−CAG−CYP21HAベクターを製造した。このベクターは、AAV2 ITR配列を有するゲノムを含有し、AAV rh10キャプシドタンパク質をコードする。このrAAVベクターをCyp21−/−マウスの静脈内(i.v.)に投与した。
表11.ssAAVrh10−CAG−CYP21HAの注射の15週後の7か月齢Cyp21−/−マウスの副腎におけるCYP21 VGC
表12.2×1010vg/g体重または1×1010vg/g体重においてssAAVrh10−CAG−CYP21HAを用いて処置した2〜3か月齢Cyp21−/−マウスにおける尿中プロゲステロンレベル
非ヒト霊長動物(NHP)(カニクイザル)へのヒト野生型CYP21導入遺伝子(hCYP21)またはGFPの送達におけるAAV1、AAV5またはAAV6血清型を有する組換えベクターの有効性を比較した。処置および選択した結果を表13に要約する。ベクターにおいて使用したプロモーターはCAG、PGKまたはCB6であった。hCYP21導入遺伝子をヘマグルチニン(HA)タグに融合させた。非ヒト霊長動物識別記号を「NHP ID」とラベルした列に提供する。投与経路は副腎内(IA)注射または静脈注射(IV)であった。「注射した腺」の列は、右副腎または左副腎のいずれに注射したかを指し示す。一部の場合には、ベクターは、IA注射から循環中に逃れ、注射していない腺に形質導入した。表13はまた、ベクターについての注射した用量を提供する。ベクターゲノムコピー(VGC)測定値は、臓器を解剖および加工した後に行った。臓器を解剖および加工した後に定量的逆転写PCR(qRT−PCR)によりCYP21またはGFPのmRNAレベルを測定した。mRNA値は、GAPDHと比べたhCYP21の発現である。HAまたはGFP発現をまた、免疫蛍光(IF)により可視化した。発現のレベルを「IF」とラベルした列に提供する。
野生型(WT)ヒトCYP21導入遺伝子またはコドン最適化(CO)ヒトCYP21導入遺伝子(配列番号:50)のいずれかを含有する組換え血清型AAV5ベクターを製造した。これらの各rAAVベクターは、CBAプロモーター、Kozak配列および脱標的化のためのmiR−122 miRNA結合部位(ThakralおよびGhoshal、Curr Gene Ther.2015;15(2):142〜150)を含んでいた。野生型導入遺伝子を含有するベクターをAAV5−CBA−Kozak−hCYP21−miR122と称する。コドン最適化導入遺伝子を含有するベクターをAAV5−CBA−Kozak−COhCYP21−miR122と称する。野生型カニクイザルCYP21導入遺伝子を含有する対照AAV5ベクターを製造した(AAV5−CBA−Kozak−CynoCYP21)。
Claims (28)
- 少なくとも1つのAAV逆末端反復配列(ITR)および21−ヒドロキシラーゼ(21OH)タンパク質をコードする非AAVヌクレオチド配列を含む核酸分子を含む組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターであって、前記非AAVヌクレオチド配列がプロモーターに作動可能に連結されている、rAAVベクター。
- 前記21OHタンパク質がヒト21OHタンパク質である、請求項1に記載のrAAVベクター。
- 21OHタンパク質をコードする前記非AAVヌクレオチド配列がヒト21OH(CYP21A2)cDNAを含むまたはからなる、請求項1に記載のrAAVベクター。
- 21OHタンパク質をコードする前記非AAVヌクレオチド配列がコドン最適化ヌクレオチド配列を含むまたはからなる、請求項3に記載のrAAVベクター。
- 21OHタンパク質をコードする前記非AAVヌクレオチド配列が配列番号:50を含むまたはからなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のrAAVベクター。
- 21OHタンパク質をコードする前記非AAVヌクレオチド配列が、配列番号:1のアミノ酸配列または配列番号:1に対して少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%もしくは少なくとも99%同一のアミノ酸配列をコードする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のrAAVベクター。
- 前記プロモーターが宿主細胞中での前記21OHタンパク質の発現を指令する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のrAAVベクター。
- 前記宿主細胞が副腎細胞または副腎皮質細胞である、請求項7に記載のrAAVベクター。
- 前記プロモーターが、サイトメガロウイルス/β−アクチンハイブリッドプロモーター、PGKプロモーターまたは発現が副腎皮質細胞において特異的なプロモーターである、請求項1〜8のいずれか1項に記載のrAAVベクター。
- 前記サイトメガロウイルス/β−アクチンハイブリッドプロモーターが、CAG、CB6またはCBAプロモーターである、請求項9に記載のrAAVベクター。
- 前記プロモーターが、配列番号:2、配列番号:3、配列番号:48または配列番号:49のヌクレオチド配列を含むまたはからなる、請求項1〜10のいずれか1項に記載のrAAVベクター。
- 前記ITRが、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、rh10またはrh74血清型ITRである、請求項1〜11のいずれか1項に記載のrAAVベクター。
- 前記rAAVが、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、rh10またはrh74血清型である、請求項1〜12のいずれか1項に記載のrAAVベクター。
- 21−ヒドロキシラーゼ(21OH)タンパク質をコードする非AAVヌクレオチド配列を含む核酸分子を含む組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)ベクターであって、前記非AAVヌクレオチド配列がプロモーターに作動可能に連結されており、
前記rAAVベクターが少なくとも1つのAAV逆末端反復配列(ITR)を含み、前記ITRが、血清型AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、rh10またはrh74のAAVからのものであり、かつ
前記プロモーターが、サイトメガロウイルス/β−アクチンハイブリッドプロモーター、PGKプロモーターまたは発現が副腎皮質細胞において特異的なプロモーターである、
rAAVベクター。 - 前記サイトメガロウイルス/β−アクチンハイブリッドプロモーターが、CAG、CB6またはCBAプロモーターである、請求項14に記載のrAAVベクター。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載のrAAVベクターを含むrAAV粒子。
- AAV血清型AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、rh10またはrh74からの少なくとも1つのキャプシドタンパク質をさらに含む、請求項16に記載のrAAV粒子。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載のrAAVベクターまたは請求項16もしくは17に記載のrAAV粒子、および薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤を含む、医薬組成物。
- rAAV粒子を製造する方法であって、(a)請求項1〜15のいずれか1項に記載のrAAVベクター、(b)AAV repをコードする核酸分子、(c)少なくとも1つのAAVキャプシドタンパク質をコードする核酸分子および(d)前記rAAV粒子をパッケージングするための充分なヘルパー機能を含有する宿主細胞を培養することを含む、方法。
- それを必要とする対象において21−ヒドロキシラーゼ(21OH)を発現させる方法であって、前記対象に治療有効量の、請求項1〜15のいずれか1項に記載のrAAVベクター、請求項16もしくは17に記載のrAAV粒子または請求項18に記載の医薬組成物を投与し、それにより、前記対象において21OHを発現させることを含む、方法。
- 前記21OHが、前記対象の副腎皮質、副腎髄質、副腎幹細胞、副腎前駆細胞、肝臓または卵巣中で発現される、請求項20に記載の方法。
- 21−ヒドロキシラーゼ欠損症(21OHD)を有する対象を治療する方法であって、前記対象に治療有効量の、請求項1〜15のいずれか1項に記載のrAAVベクター、請求項16もしくは17に記載のrAAV粒子または請求項18に記載の医薬組成物を投与し、それにより、前記対象において21OHDを治療することを含む、方法。
- 前記投与するステップの前に21OHDを有する対象を選択することをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 前記rAAVベクター、前記rAAV粒子または前記医薬組成物が、静脈内に、直視下手術もしくは腹腔鏡検査法を介して副腎への直接注射によりまたはカテーテル法を介して副腎動脈への注射により前記対象に投与される、請求項19〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 副腎への前記直接注射が副腎皮質への直接注射である、請求項24に記載の方法。
- 前記対象が、プラダーのステージIVまたはVの形態の21OHDを罹患している、請求項22〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対象が、先天性副腎過形成症(CAH)を罹患している、請求項22〜26のいずれか1項に記載の方法。
- 21−ヒドロキシラーゼ欠損症を治療するための医薬の製造における、請求項1〜15のいずれか1項に記載のrAAVベクターまたは請求項16もしくは17に記載のrAAV粒子の使用。
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