JP2022180432A - 硝子体小胞中の核酸、タンパク質及び小分子の送達方法 - Google Patents

硝子体小胞中の核酸、タンパク質及び小分子の送達方法 Download PDF

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Abstract

【課題】眼疾患の治療のために治療剤を眼組織に送達するための方法及び組成物を提供する。【解決手段】1つ以上の房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞を含む組成物であって、前記細胞外小胞が、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変されており、前記1つ以上の外因性作用物質が、核酸分子、タンパク質またはポリペプチド、小分子、ホルモン及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、前記組成物である。【選択図】なし

Description

本願は、2016年9月9日に出願された米国仮特許出願第62/385,711号の利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に援用される。
本発明は、米国国立衛生研究所から助成金番号UL1 TR000457-06の下に政府の支援を受けてなされたものである。政府は本発明に一定の権利を有する。
発明の分野
本発明は、眼疾患の治療のために治療剤を眼組織に送達するための方法及び組成物に関する。
発明の背景
眼内構造体への核酸(例えば、遺伝子、mRNA、DNA、siRNA、miRNAまたは他の非コードRNA)、タンパク質及び/または小分子の送達を伴う療法は、眼疾患を含めた疾患において極めて大きな治療的可能性を有する。しかしながら、生物学的活性分子をその標的部位に直接送達することができないことは、眼疾患の治療における大きな制約である。血液-網膜関門は網膜内へのほとんどの分子の透過を防止する。同様の制約が他の眼組織に存在する。
例えば、多くの網膜変性症状の原因は、単一遺伝子の突然変異である。突然変異遺伝子の正常なコピー、または当該遺伝子によってコードされるタンパク質の送達は、そのような疾患の進行を防止する潜在能を有する。これらの遺伝子の直接送達は、細胞外環境における遊離遺伝物質の不安定性をはじめとする複数の因子によって制限される。タンパク質の直接送達は同様に、細胞外組織における不安定性ならびに、血液-網膜関門及び他の天然の関門の透過に対する制約によって制限され得る。核酸、タンパク質または小分子を細胞内へもたらすプロセスの開発は、眼科療法に変革をもたらす可能性がある。
同様に、複数の網膜疾患、例えば、湿潤型加齢黄斑変性症、糖尿病網膜症、複数の原因による黄斑浮腫などは、血管内皮成長因子(VEGF)レベルの上昇と関連付けられている。VEGFを阻害する抗体または小分子の硝子体内注射はこれらの疾患に有効な療法であるが、頻繁な注射を必要とすることが多い。sFLT-1などの天然に存在する抗VEGFタンパク質をコードする遺伝子を使用する遺伝子療法など、代替的手法によってVEGFを低減する複数の手法が試みられてきた。これらの遺伝子療法手法は、過去には、アデノウイルスベクター(またはアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター)などのウイルスベクターを遺伝子送達のために使用してきた。網膜疾患のためのAAVベクターに基づく遺伝子送達は、ウイルスベクター自体の潜在的毒性または免疫原性のために制限される。その上、近年の治験はこの技術を利用することを試みたが、治験は失敗のために中止された。
本発明の狙いは、当技術分野におけるこのような欠点を克服することである。
本発明の第1の態様は、1つ以上の房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞を含む組成物に関する。組成物の房水小胞及び硝子体小胞は、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変されている。
本発明の別の態様は、対象の選定された細胞または組織に治療剤を送達する方法に関する。この方法は、1つ以上の房水小胞及び/または硝子体液小胞を含む組成物を提供することを伴い、組成物の小胞は、1つ以上の治療剤を含有するように改変されている。方法はさらに、治療剤(複数可)を含有するように改変された1つ以上の房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞を含む組成物を対象の選定された細胞または組織に送達するのに有効な条件下で、対象に組成物を投与することを伴う。
本発明の別の態様は、1つ以上の房水小胞及び/または硝子体液小胞を含む組成物を作る方法に関するものであり、組成物の小胞は、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変されている。この方法は、硝子体液及び/または房水を含む哺乳動物眼内液試料を提供する段階、及び上記眼内液試料から小胞を単離する段階を伴う。方法はさらに、単離された小胞の中に1つ以上の外因性作用物質を挿入する段階を伴う。
本明細書では、治療目的のために眼の硝子体液中及び/または房水中に存在する小胞を使用して遺伝子、タンパク質または小分子を送達する、組成物ならびに方法について記載する。これらの小胞は、眼から安全に採取することができ、それらの天然の内容物を空にすることができ、その後に治療物質(核酸、タンパク質または小分子)で満たすことができる。次いでそれらを、静脈内または眼内への注射をはじめとするいくつかの経路によって患者に投与することができる。小胞は標的細胞によって吸収され、治療効果を発揮するのに適した形態で搭載薬が放出される。小胞の細胞表面上の標的指向性分子を、小胞が疾患部位を直接標的とすることができるように改変することができ、それによって、無関係な組織への毒性を低減することができる。最も重要なことには、これらの小胞が硝子体中に既存する内因性生理学的物体であるため、眼の繊細な神経構造体に対する毒性または免疫原性をほとんど伴わずにそれらの採集、装填及び再投与を治療目的のために実施することができる。
[本発明1001]
1つ以上の房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞
を含む組成物であって、
前記細胞外小胞が、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変されている、
前記組成物。
[本発明1002]
前記1つ以上の外因性作用物質が、核酸分子、タンパク質またはポリペプチド、小分子、ホルモン及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、本発明1001の組成物。
[本発明1003]
前記外因性作用物質が、リボ核酸、低分子RNA分子、相補的RNA、非コードRNA分子、siRNA、pi-RNA分子、マイクロRNA分子、sno-RNA分子、長鎖非コードRNA分子、伝令RNA分子、リボソームRNA分子、アンチセンス核酸分子、ロックド核酸(LNA)、アンタゴミル、CRISPR/Cas遺伝子編集RNA、トランス活性化型crRNA(tracrRNA)、「足場」配列からなる短鎖合成RNA(gRNA)、低分子カハール体特異的RNA(scaRNA)、天然シスアンチセンスsiRNA(cis-nat-siRNA)、トランス作用性siRNA(tasiRNA)、反復配列関連低分子干渉RNA(rasiRNA)、7SK、転移-伝令RNA(tmRNA)、転移RNA(tRNA)、7SL RNA、シグナル認識粒子RNA(SRP)及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核酸分子を含む、本発明1002の組成物。
[本発明1004]
前記外因性作用物質が、低分子デオキシリボ核酸(DNA)分子、cDNA分子、オリゴヌクレオチド、ロックド核酸(LNA)、デオキシリボ核酸アプタマー、デオキシリボ核酸ザイム及びそれらの任意の組み合わせを含む、本発明1002の組成物。
[本発明1005]
前記外因性作用物質が、
ウイルスベクター、細菌ベクター、プラスミドベクターまたはそれらの任意の組み合わせの中に入った状態で運ばれる、本発明1001~1004のいずれかの組成物。
[本発明1006]
前記外因性作用物質がタンパク質またはポリペプチドを含む、本発明1001の組成物。
[本発明1007]
前記外因性作用物質が小分子を含む、本発明1001の組成物。
[本発明1008]
前記1つ以上の細胞外小胞が、哺乳動物対象の房水及び/または硝子体液を含有する眼内液から単離される、本発明1001の組成物。
[本発明1009]
前記哺乳動物対象がヒト対象またはウシ対象である、本発明1008の組成物。
[本発明1010]
前記1つ以上の細胞外小胞が、真核細胞特異的な標的指向性分子を前記小胞の外表面に提示するようにさらに改変されている、本発明1001の組成物。
[本発明1011]
前記外因性作用物質が治療剤を含み、
前記組成物が、薬学的に許容できる担体をさらに含んでいる、
本発明1001の組成物。
[本発明1012]
徐放性または持続放出性材料へと製剤化される、本発明1001の組成物。
[本発明1013]
対象の選定された細胞または組織に治療剤を送達する方法であって、以下の段階:
本発明1001~1012のいずれかの組成物を提供する段階であって、前記外因性作用物質が治療剤を含む、段階;ならびに、
治療剤を含有するように改変された前記房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞を前記対象の前記選定された細胞または組織に送達するのに有効な条件下で、前記対象に前記組成物を投与する段階
を含む、前記方法。
[本発明1014]
眼疾患を有する対象を選択する段階をさらに含み、
前記投与する段階が、前記眼疾患の治療として前記治療剤を前記対象の眼細胞または組織に送達するために行われる、
本発明1013の方法。
[本発明1015]
前記投与が、局所投与、全身投与、眼周囲投与または眼内投与から選択される、本発明1014の方法。
[本発明1016]
前記眼内投与が、前房内(intracameral)投与、硝子体内投与または網膜下投与によって行われる、本発明1015の方法。
[本発明1017]
前記眼周囲投与が、結膜下注射、テノン嚢下注射、直接眼周囲注射または眼周囲蓄積注射によって行われる、本発明1015の方法。
[本発明1018]
前記全身投与が、静脈内投与、経口投与、動脈内投与、吸入、鼻腔内投与、腹膜腔内投与、腹腔内投与、皮下投与、関節内投与、クモ膜下腔内投与、経硬膜投与、経皮(transdermal)投与、粘膜下投与、舌下投与、経腸投与、非経口投与、経皮(percutaneous)投与、関節周囲投与または脳室内投与によって行われる、本発明1015の方法。
[本発明1019]
硝子体液及び/または房水を含む哺乳動物眼内液試料を提供する段階;
前記眼内液試料から細胞外小胞を単離する段階;ならびに
前記単離された細胞外小胞の中に前記1つ以上の外因性作用物質を挿入する段階
を含む、本発明1001の組成物を作る方法。
[本発明1020]
前記挿入する段階が、電気穿孔、トランスフェクション、ウイルスベクター送達またはそれらの任意の組み合わせを用いて行われる、本発明1019の方法。
[本発明1021]
前記挿入する段階に先立って、前記単離された細胞外小胞の内在性内容物を除去する段階
をさらに含む、本発明1019の方法。
[本発明1022]
前記除去する段階が、紫外線照射を用いて行われる、本発明1021の方法。
図1A~図1Gは、細胞外小胞(EV)が、ホルマリン固定されたウシ硝子体組織から脱出する、及び1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)-ホルマリン固定によって保持されることを示す。図1Aは、洗浄用緩衝液(上清)中に浸され37℃に加熱されたホルマリン固定硝子体(Vit)組織がEV(矢尻)及び硝子体コラーゲン(C、塗り潰し矢印)の上清中への脱出を招くことを示す模式図である。図1B~図1Cは、ホルマリン固定されたウシ硝子体組織から37℃でのインキュベーション後に採取した上清の代表的な透過電子顕微鏡(TEM)顕微鏡写真であり、酢酸ウラニル(UA)及びクエン酸塩による染色は、洗浄用緩衝液へと逸出したコラーゲン鎖(C、塗り潰し矢印)及び多数のEV(矢尻)の証拠を示す。図1Dは、洗浄用緩衝液中に浸され37℃に加熱されたEDC-ホルマリン固定硝子体組織が、上清中へのEVの逸出を伴わず硝子体コラーゲン鎖の逸出を最小限に抑えてEVの組織中での保持をもたらすことを示す模式図である。図1Eは、37℃でのインキュベーション後のEDC-ホルマリン固定硝子体組織からの上清の代表的なTEM顕微鏡写真を示し、UA及びクエン酸塩による染色は、上清中にコラーゲン鎖(C、塗り潰し矢印)がほとんどなくEVが全くないことを示している。図1Fは、特異性対照であるPBS単独の代表的TEM写真を示し、これは上清においてコラーゲン線維もEVも示していないが、20nm未満と測定される高電子密度焦点の非特異的な点状染色(NS、開矢印)を示している。図1Gは、ホルマリン固定硝子体組織の上清(洗浄用緩衝液)(左レーン)及び硝子体液試料(右レーン)の中のエクソソームマーカーTSG-101を検出しているウェスタンブロッティングを示す。スケールバーは、(図1Bでは)2.5μm、(図1Cでは)500nm、(図1E~図1Fでは)200nmである。 図2A~図2Fは、多焦点顕微鏡法(MPM)によって撮像されるウシ硝子体のEDC-ホルマリン固定がホルマリン固定単独と比較してEVを保持することを示す。図2Aは、高透明度のゲル様構造体であることを実証する、視力検査カード上に置かれたウシ硝子体の全体画像である。図2Bは、ホルマリン単独で固定され、タンパク質をマークするためにCFSE(橙色)、及び核をマークするためにヘキスト(紫色)で染色された、全載ウシ硝子体標本の代表的なMPM顕微鏡写真を示す。CFSE信号は、核を囲んでいるのが観察されるが(図2B、左パネル、開矢印)、細胞外空間には観察されない。核染色は細胞外の染色を示さない(図2B、左パネル、紫色、開矢印)。図2Cは、CFSE(橙色)及びヘキスト(紫色)で染色されたEDC-ホルマリン固定硝子体の代表的なMPM顕微鏡写真を示す。画像の重ね合わせは、細胞体(開矢印で表される)に合致する陽性信号ならびに、大きさ及び形状がEVに合致する細胞外タンパク質信号の焦点(矢尻)を示している。図2Dは、図2Cの挿入図(白い四角)であるが、核染色の領域(図2D、右パネル、開矢尻、紫色)を囲んでいる複数個の丸い細胞内焦点(図2D、左パネル、開矢尻、橙色)が示されている。大きさ及び形状がEVに合致する多数の集束点状の細胞外タンパク質信号が観察され(図2D、左パネル、塗り潰し矢尻、橙色)、細胞外DNAは観察されない。図2Eは、硝子体細胞1つあたりのEVの平均±標準偏差個数を表すグラフであり、EDC-ホルマリン固定された硝子体が、ホルマリン固定された硝子体よりも著しく多いEVを呈することを示す。p値は0.05未満である。スケールバーは、(図2Aでは)1cm、(図2Bでは)40μm、(図2Cでは)50μmであり、(図2Dでは)10μmである。 図2A~図2Fは、多焦点顕微鏡法(MPM)によって撮像されるウシ硝子体のEDC-ホルマリン固定がホルマリン固定単独と比較してEVを保持することを示す。図2Fは、MPMによって撮像したウシ硝子体EV直径の頻度分布のグラフ図である。4,000個のEVについてEVの大きさを測定し、EVの頻度をEVの直径に対してプロットした。多光子顕微鏡観察の下限は200nmであり、6000nmまでのEVが測定された。EVは細胞とは区別され、細胞外DNAを伴わず細胞外タンパク質またはRNAを含有するものとして定義された。 図3A~図3Cは、EDC-ホルマリンによるウシ硝子体の固定がEV及び細胞外RNAを原位置に保持することを示す。図3A~図3Cは、DNA及びRNAをマークするためにヨウ化プロピジウム(PI、赤色)、DNA及び核を可視化するためにヘキスト(青色)、ならびにタンパク質を染色するためのカルボキシフルオレセインスクシンイミジルエステル(CFSE、緑色)で染色した、EDC-ホルマリン(図3A及び図3B)またはホルマリン単独(図3C)と架橋させた全載ウシ硝子体標本の代表的な共焦点蛍光顕微鏡写真を示す。図3Aは、EDC-ホルマリン固定ウシ硝子体からの画像の重ね合わせであり、細胞体(図3A、開矢印で表される)及び細胞外RNAの焦点(塗り潰し矢尻)に合致する陽性信号、ならびに大きさ及び形状がEVに合致する細胞外タンパク質(塗り潰し矢尻)を示す。図3Bは、EDC-ホルマリン固定硝子体の代表的な共焦点蛍光顕微鏡写真を示し、複数個の丸い細胞性焦点(図3B、全パネル、開矢尻)ならびに、細胞間にある細胞外RNA(図3B、左パネル、PI染色剤、赤色)及び細胞外タンパク質(図3B、右パネル、CFSE染色剤、緑色)の多数の集束点状の信号を示す。図3Cは、ホルマリン単独で固定された全載ウシ硝子体の代表的な顕微鏡写真を示し、核染色(図3C、中央パネル、ヘキスト、青色)と類似している核内のRNAの信号(図3C、左パネル、PI、赤色)を示す。ホルマリン単独で固定された硝子体は細胞外RNA信号の焦点を示さない(図3C、左パネル)。CFSE染色剤は細胞性信号(開矢印)を示すが、EV形状の細胞外タンパク質信号を示さない(図3C、右パネル、緑色、開矢印の間には点状染色が観察されない)。細胞の大きさはホルマリン単独固定ではより小さく見え、それはおそらく、EDC-ホルマリンがホルマリン単独と比較してより多くの細胞質性のRNA及びタンパク質を保持しているからである。スケールバーは、(図3Aでは)25μm、(図3B~図3Cでは)50μmである。 図4A~図4Cは、PIで染色されたEDC-ホルマリン固定ウシ硝子体のRNアーゼ処理が低い細胞外信号を示していることを示す。図4Aは、EDC-ホルマリンで架橋させPI(図4A、上パネル、赤色)で染色した全載ウシ硝子体標本の低出力広視野蛍光顕微鏡写真を示すとともに、硝子体組織の細胞外環境における信号(挿入図、塗り潰し矢尻で表される)を示し、標識された核(図4A、中央パネル、ヘキスト、青色)及び融合画像(図4A、下パネル)を示す。硝子体細胞核はPI及びヘキストで陽性に染色され、共局在信号が緑色で示されている(図4A、下パネル、挿入図)。細胞は開矢尻で表され、細胞外PI信号の焦点は塗り潰し矢尻でマークしている(図4A、上及び中央パネル、挿入図)。核を染色したが、細胞外DNA信号は観察されない(図4A、下パネル)。図4Bは、EDC-ホルマリンで固定しRNアーゼAで処理した全載ウシ硝子体の顕微鏡写真を示す。PI(図4B、上パネル、赤色)、ヘキスト(図4B、中央パネル)で染色した試料、及び融合画像(図4B、下パネル)を示す。RNアーゼAで処理された試料は、細胞体間における信号の欠如(図4B、上及び中央パネル)によって実証されるように、細胞外RNAの証拠を示さず、2つの細胞核の間に信号を示さない(開矢印)。RNアーゼA処理試料における細胞質RNAのPI信号(図4B、上パネル)は、おそらくEDC-ホルマリンがより多くの細胞質RNAを保持するため、RNアーゼ処理前の試料(図4A、上パネル)よりも小さく見える。図4Cは、RNアーゼ処理前及びRNアーゼ処理後の、PIで染色されたEDC-ホルマリン固定組織の細胞外信号の平均±標準偏差焦点のグラフ図であり、RNアーゼ処理後にEVがより著しく少ないことを示している。細胞1個あたりのEVの平均±標準誤差焦点はRNアーゼ処理前には60.7+/-35.1であり、RNアーゼ処理後には0.03+/-0.04であり、RNアーゼ処理前では細胞1個あたりのEVが有意により多いことが分かる(p<0.001)(図4C)。スケールバーは、(図4A~図4Bでは)50μmであり、(図4A挿入図、図4B挿入図では)20μmである。 図5A~図5Bは、ウシ硝子体のEDC-ホルマリン固定がEVを保持することを顕微鏡写真で示す。図5A~図5Bは、EDC-ホルマリン(図5A)またはホルマリン単独(図5B)で架橋させた全載ウシ硝子体標本の低出力広視野蛍光顕微鏡写真を示す。図5Aは、EDC-ホルマリン固定され、タンパク質を標識するCFSE(図5A、上及び中央パネル、白色)及び核を標識するヘキスト(図5A、下パネル、青色)で染色されたウシ硝子体の代表的な顕微鏡写真を示し、EVに合致する多数の細胞外タンパク質信号(上及び中央パネル、CSFE、白色)と共に複数個の細胞性焦点(図5A、全パネル、開矢尻)を示す。図5Bは、ホルマリン単独で固定された全載ウシ硝子体の顕微鏡写真において核染色剤(図5B、中及び下パネル、ヘキスト、青色)がCFSE(図5B、上及び中央パネル、白色)と共局在しておりそれぞれ細胞DNA及び細胞核酸に合致していることを示す。細胞外タンパク質信号の証拠は存在していない(図5B、上及び中央パネル、CSFE、白色)。CFSE染色細胞の大きさは、ホルマリン単独固定(図5B、中央パネル)ではEDC-ホルマリン固定(図5A、中央パネル)と比較してより小さく見え、それはおそらくEDC-ホルマリンがホルマリン固定単独と比較してより多くの小タンパク質を保持しているからである。スケールバー(図5A~図5B)は100μmである。 図6A~図6Iは、ウシ及びヒト硝子体液がEVを含有することを示す。図6Aは、酢酸ウラニル(UA)及びクエン酸塩によって染色されたウシ硝子体組織切片の代表的な透過電子顕微鏡法(TEM)顕微鏡写真を示し、大きさに多形性がありコラーゲン鎖(矢印で「C」とマークした)と接触している相当数のEV(矢尻)を示す。挿入図(右上隅)は、右下隅の四角で囲んだ領域の拡大であり、コラーゲン鎖と結びついているEVを示す。図6Bは、ウシ硝子体から単離され高電子密度のタンパク質染色剤CSFEで染色されたEVの代表的なTEM顕微鏡写真を示すが、これはEVの形態を描写しており、大きさに多形性がある多数のEVを示している(小さめのEVに矢尻でマークし、大きめのEVに二重矢尻でマークした)。図6Cは、ウシ硝子体から単離したEVの代表的なTEM顕微鏡写真及び高電子密度の核酸染色剤アクリジンオレンジ(AO)による染色を示し、大きなEV(二重矢尻)の陽性核酸信号を示す。図6Dは、高電子密度の核酸染色剤である臭化エチジウム(EtBr)で染色された全載ウシ硝子体中のコラーゲンのネットワークの中の複数個のEV(矢尻)を示す。図6Eは、ウシ硝子体から単離したEVのナノ粒子軌跡解析に基づくEV直径に応じた平均(黒線)±標準誤差(赤色バー)濃度EVのグラフ図を示す。図6Fは、UA及びクエン酸塩で染色された死後ヒト眼切片の代表的なTEM顕微鏡写真が、毛様体の無色素上皮(NPE)に隣接する硝子体基底部(Vit)にある相当数のEV(小さめのEVに矢尻でマークし、大きめのEVに二重矢尻でマークした)を示していることを示す。EV(図6F~図6G、矢尻)はコラーゲン鎖(矢印)と接触している。図6Hは、ヒト硝子体から単離されAOで染色されたEVの代表的なTEM顕微鏡写真が陽性核酸信号を伴ったEV(矢尻)を示していることを示す。図6Iは、ヒト硝子体EV直径の頻度分布のグラフ図である。スケールバーは、(図6A、図6Gでは)100nm、(図6Bでは)50nm、(図6C~図6D、図6Hでは)200nm、(図6Fでは)2μmである。 図7A~図7Dは、正常ウシ硝子体におけるEV特異タンパク質TGS-101の免疫組織化学染色を示す。図7Aは、ホルマリンで固定し低温処理した全載ウシ硝子体標本の代表的な広視野蛍光顕微鏡写真を示し、細胞外空間におけるEV関連タンパク質TGS-101の免疫組織化学染色(図7A、上及び中央パネル、矢尻、Alexa488、緑色)を実証する。挿入図(図7A、全パネル、右上)は中央の四角(図7A、全パネル)の高倍率画像である。核はヘキスト対比染色剤でマークされている(図7A、上及び下、青色、開矢印)。何百もの点状の細胞外信号が観察された(図7A、上及び中央)。細胞外DNAの証拠は認められなかった(図7A、下)。図7Bは、TSG-101免疫組織化学の特異性対照である、非特異的IgG抗体(緑色)で標識された全載正常ウシ硝子体からの代表的な顕微鏡写真を示す。挿入図(図7B、全パネル、右上)は中央の四角(図7B、全パネル)の高倍率画像である。核を囲んでいる信号が観察された(図7B、上及び中央、Alexa488、緑色)。画像は細胞外信号の証拠を示さない(図7B、上及び下、ヘキスト、青色)。図7Cは、細胞外及び細胞内空間におけるTSG-101信号の平均+/-標準誤差のグラフ図であり、対応のない2群のスチューデントのt検定によればp<0.05である。図7Dは、ホルマリン固定硝子体の細胞外空間にTSG-101の陽性信号(図7D、左、緑色)が観察されることを示す。核はヘキスト(図7D、左、青色)及びPI(図7D、右、赤色)で標識されている。ホルマリン固定試料では細胞外RNAの証拠がない(図7D、右、赤色)。スケールバーは、(図7A~図7Bでは)40μm、(図7A挿入図、図7B挿入図及び図7Dでは)10μmである。 図8A~図8Bは、低速遠心分離後にウシ硝子体から細胞が除去されていることを示す。図8Aは、低速遠心分離とそれに続くヘマトキシリン及びエオジン染色の後の全載ウシ硝子体の代表的な低出力光顕微鏡観察の顕微鏡写真を示す。これらの画像は、ヘマトキシリン染色された細胞核の証拠を伴わない、硝子体コラーゲンに合致するエオジン好性信号を示す(桃色、矢印)。図8Bは、遠心分離前の全載硝子体の画像を示す。これらの画像は、ヘマトキシリン染色された細胞核(紫色、開矢印)の証拠を伴う、硝子体コラーゲンに合致するエオジン好性信号(桃色、矢印)を示す。スケールバーは(図8A~図8Bについて)50μmである。 図9A~図9Iは、ヒト及びウシ硝子体EVが内在性RNAを培養細胞内に移入させることを示す。図9A~図9Cは、核酸染色剤アクリジンオレンジ(AO)で予め標識された多量のウシ硝子体EVで24時間処理した後のヒト網膜色素上皮細胞(ARPE-19)の代表的な共焦点顕微鏡写真画像を示す。画像は、ARPE-19細胞におけるEV標識RNAの取込みを示す(図9A、緑色)。核が標識され(図9B、ヘキスト、紫色)、融合画像(図9C)は、細胞質におけるAO信号によってARPE-19細胞のトランスフェクションを示している。図9Dは、ウシ硝子体EVで処理されたARPE-19細胞のトランスフェクション効率(トランスフェクトされた細胞の%)のグラフ図である(エラーバーは標準偏差を表し、n=3、p<0.05である)。図9E~図9Fは、AOで予め標識された多量のウシEVで24時間処理したヒト胚性腎臓(HEK)細胞の代表的な共焦点顕微鏡写真を示し、細胞質における染色を示す(図9E)。核が染色され、融合画像が示されている(図9F)。図9G及び図9Hは、死後ヒト硝子体から単離されAOで予め標識された多量のEVで3時間処理したARPE-19細胞の代表的な低出力蛍光顕微鏡写真画像である。図9Gの画像は細胞のトランスフェクションを示す(図9G、AO、緑色)。核をマークした(図9H、ヘキスト、青色)。図9Iは、ヒト硝子体EVで処理されたARPE-19細胞のトランスフェクション効率(トランスフェクトされた細胞の%)のグラフ図である(エラーバーは標準偏差を表し、n=3、p<0.05である)。スケールバーは、(図9A~図9Cでは)50μm、(図9E~図9Fでは)15μm、(図9G~図9Hでは)100μmである。 図10A~図10Fは、ウシ硝子体細胞外小胞(EV)による組換えウシ血清アルブミン(BSA)タンパク質及び組換え緑色蛍光タンパク質(GFP)の培養ヒト網膜色素上皮(ARPE-19)細胞への送達を示す。図10Aは、300Vの電気穿孔によって1μgのフルオレセイン結合BSAが予め装填された多量のウシ硝子体EVで処理したARPE-19細胞の代表的な顕微鏡写真である。図10Aの左の画像は、細胞質におけるフルオレセイン染色(黄色)を示す。図10Aの中央の画像は、ヘキスト染色剤(青色)で標識された核を示し、融合画像(図10A、右)は、トランスフェクトされた相当数の細胞を示している。図10Bは、電気穿孔を伴わずに(0V、対照)BSA-フルオレセインと混合されていた多量のウシ硝子体EVで処理したARPE-19細胞の代表的な顕微鏡写真である。図10Bの左の画像はフルオレセイン染色を示さないが、図10Bの右の画像はヘキスト染色剤(青色)による核標識を示す。図10Cは、300Vの電気穿孔によって3μg、1μgまたは0.5μgのBSA-フルオレセインが装填された硝子体EV及び、電気穿孔なし(0V、対照)で0.5μgのBSA-フルオレセインが装填されたかまたは電気穿孔なし(0V、対照)でPBS単独が装填されたEVで処理した、ARPE-19細胞の平均±標準偏差トランスフェクション効率(トランスフェクトされた細胞の%)のグラフ図である。300Vで装填したどのBSA-フルオレセイン投薬量についても、0Vでの対照に対してp<0.001である。図10Dは、300Vの電気穿孔によって1μgの組換えGFPが予め装填されていた多量のウシ硝子体EVを塗布したARPE-19細胞の代表的な顕微鏡写真である。図10Dの左の画像は、細胞質における陽性GFP染色(緑色)を示す。図10Dの中央の画像は、ヘキスト染色剤(青色)で標識された核を示し、融合画像(図10D、右)は、トランスフェクトされた相当数の細胞を示す。図10Eの右の画像は、電気穿孔なし(0V、対照)でGFPと混合されていた多量のウシ硝子体EVを塗布した後のARPE-19細胞の代表的な顕微鏡写真においてフルオレセイン染色がないことを示す。対照試料におけるヘキスト染色剤(青色)による核標識は図10Eの右の画像に示されている。図10Fは、300Vの電気穿孔によって1μg、0.5μgもしくは0.25μgのGFPが装填された、または電気穿孔なし(0V、対照)で1μgのGFPが装填されたEVを塗布した後のARPE-19細胞の平均±標準偏差トランスフェクション効率(トランスフェクトされた細胞%)のグラフ図である。300Vで装填したどのGFP投薬量についても、0Vでの対照に対してp<0.05である。スケールバーは(図10A~図10Eについて)50μmである。 図11A~図11Dは、生体内でウシ硝子体EVが網膜を標的とし、組換えタンパク質を送達することを示す。図11Aは、フルオレセインと結合した組換えウシ血清アルブミン(BSA)が希釈量で装填されたウシEVを注射した後の、注射後3日目のマウス網膜組織切片の代表的な広視野蛍光顕微鏡写真である。図11Aの左の画像はBSAフルオレセイン単独を示し、図11Aの中央の画像はヘキスト単独による核染色を示し、図11Aの右の画像は融合画像を示す。図11Aの画像は、内境界膜(ILM)を透過しない硝子体における信号を示す。図11Bは、網膜外網状層(OPL)及び内網状層(IPL、矢印)における発現を示す、BSA-フルオレセイン注射後3週目のマウス網膜組織切片の代表的な共焦点顕微鏡写真である。図11Bの左の画像はBSAフルオレセイン単独を示し、図11Bの中央の画像は核染色のみを示し、図11Bの右の画像は融合画像を示す。図11Cは、IPL及びOPLを横切る細胞ならびに(四角い挿入図でマークされた)神経節細胞における信号を示す画像である。(図11C)からの四角い挿入図はより高い出力で(図11D)に示されており、神経節細胞層(GCL)及び網膜神経線維層の細胞群における陽性染色を実証している。図11C~図11Dの左の画像はBSAフルオレセイン単独を示し、図11C~図11Dの中央の画像は核染色のみを示し、図11C~図11Dの右の画像は融合画像を示す。スケールバーは、(図11Aでは)30μm、(図11B~図11Cでは)50μm、(図11Dでは)25μmである。視細胞セグメント(phセグメント)、外顆粒層(ONL)、内顆粒層(ONL)。 図12A~図12Eは、生体内でウシ硝子体EVが角膜、毛様体及び網膜を標的とし、組換えタンパク質を送達することを示す。図12Aは、フルオレセインと結合した組換えウシ血清アルブミン(BSA)(BSA-フルオレセイン)が電気穿孔(300V)によって装填されたウシEVを注射された後の、注射後3週目のマウス眼組織切片の代表的な共焦点蛍光顕微鏡写真であり、角膜において内皮細胞及び角膜細胞からの信号を示している(図12Aの左の画像はBSAフルオレセイン単独を示し、図12Aの中央の画像はヘキスト単独による核染色を示し、図12Aの右の画像は融合画像を示す)。図12Bは、電気穿孔なし(0V)でBSA-フルオレセインと混合されたウシEVの対照群からの注射3週間後の画像であり、内皮細胞にも角膜細胞にも発現を示していないが、角膜上皮の非特異的な染色を示している(図12Bの左の画像はBSAフルオレセイン単独を示し、図12Bの中央の画像はヘキスト単独による核染色を示し、図12Bの右の画像は融合画像を示す)。図12Cは、電気穿孔(300V)によってBSA-フルオレセインが装填されたEVを注射して3週間後のマウスの眼から得た、無色素毛様体上皮細胞における信号を示す代表的な共焦点蛍光顕微鏡写真である(図12Aの左の画像はBSAフルオレセイン単独を示し、図12Cの中央の画像はヘキスト単独による核染色を示し、図12Cの右の画像は融合画像を示す)。図12Dは、視細胞、内網状層(IPL)、網膜色素上皮(RPE)細胞及び脈絡膜におけるBSA-フルオレセインの堅牢な発現を示す画像である(図12Dの左の画像はBSAフルオレセイン単独を示し、図12Dの中央の画像はヘキスト単独による核染色を示し、図12Dの右の画像は融合画像を示す)。図12Eは、EVによって送達された組換えBSAタンパク質をトランスフェクトされているマウス網膜視細胞及び網膜色素上皮(RPE)の画像である。スケールバーは25μmである(図12A~図12E)。角膜上皮(Epi)、角膜内皮(endo)、外網状層(OPL)、外顆粒層(ONL)、内網状層(ONL)。 図13A~図13Iは、蛍光標識siRNAが装填されたウシ硝子体小胞がヒト網膜色素上皮細胞中に高効率でトランスフェクトされることを示す。図13A~図13Cは、ウシ小胞での350Vの電気穿孔の後でのシアニン3色素と結合した抗GAPDH siRNA(siRNA-Cy3)のトランスフェクション(図13A、黄色、Cy3)、及びヘキスト色素によってマークされた核(図13B、青色)を示す、ヒト網膜色素上皮(ARPE-19)細胞の低出力蛍光顕微鏡写真であり、図13Aと図13Bとの融合画像は、トランスフェクトされた相当数の細胞を示す(図13C)。図13D~図13Fは、200Vでの電気穿孔後のsiRNA-Cy3を含有するウシ硝子体小胞で処理したARPE-19細胞の低出力顕微鏡写真である。図13Dは、細胞質におけるsiRNA-Cy3染色(黄色)を示す。核をヘキスト染色剤で標識し(図13E、青色)、図13Fの融合画像は、350Vのときに比べて細胞染色が減少している細胞質の染色を示す。図13G~図13Hは、電気穿孔なし(0V)で多量のウシ硝子体小胞及び抗GAPDH siRNA-Cy3で処理したARPE-19細胞を示す画像である。図13Gは、ARPE-19細胞におけるsiRNA-Cy3染色を示しておらず、図13Hは、ヘキスト染色剤(青色)によってマークされた核を示している。図13Iのグラフは、siRNA-GAPDH-Cy3をトランスフェクトされた細胞のパーセントを電気穿孔電圧に関して示す。スケールバーは(図13A~図13Hについて)50μmである。 図14A~図14Fは、ウシ毛様体無色素上皮が大量の小胞を産生すること、及びそれが細胞内空間に放出されることを示す。図14A~図14Cは、拡大された細胞間空間(ISP)の腔内でNPE表面(図14A、星印)から発生している複数個の小胞(図14A、矢尻)を示す、酢酸ウラニルで染色された毛様体無色素上皮(NPE)のウシ切片から得たTEM顕微鏡写真画像である。画像は、NPEの基底部、及び(VIT)でマークされた硝子体基底部、及び内境界膜(ILM)が示されるような配向となっている。図14Bは、図14Aの上側の四角からの挿入図であり、ISP内の小胞を示す。図14Cは、図14Aからの下側の挿入図を示し、ISPの腔内に小胞(図14C、星印)が発生しているNPE細胞を示す。図14Dは、高電子密度物体を細胞内(図14D、楔印)及びISP腔内の小胞内(図14D、矢尻)に示しているNPEのTEM顕微鏡写真である。図14Eは、発生している小胞の証拠がないことを示している毛様体色素上皮(PE)のTEM顕微鏡写真である。図14Fは、コラーゲンマトリックス(図14F、矢印)中にいくつかの硝子体(図14F、矢尻)を伴っているコラーゲン線維を示す、毛様体に付着しているウシ硝子体基底部のTEM画像である。スケールバーは、(図14Aでは)1um、(図14B及び図14Fでは)200nm、(図14Cでは)250nm,(図14D~図14Eでは)500umである。 図15A~図15Iは、外因性タンパク質が装填された硝子体小胞がヒト網膜色素上皮細胞内に高効率でトランスフェクトされることを示す。図15A~図15Cは、外因性ウシ血清アルブミンの取込みを示す、ヒト網膜色素上皮(ARPE-19)細胞の低出力蛍光顕微鏡写真である。BSA-フルオレセインを使用してウシ硝子体液小胞を350Vで電気穿孔し、その後、多量にARPE-19細胞に与えたが、これは細胞質における相当な染色を示した(図15A、黄色)。核がヘキスト染色剤によって標識され(図15B、青色)、図15Aと図15Bとの融合画像は、相当数のARPE-19細胞がフルオレセインで染色されることを示している(図15C)。(200Vで電気穿孔した)BSA-フルオレセインを含有するウシ硝子体小胞で処理されたARPE-19細胞も、細胞質における染色を示す(図15D)。これらの細胞の核をヘキスト染色剤によって標識し(図15E、青色)、融合画像(図15F)は細胞質における細胞質染色の減少を示しており、これは、トランスフェクトされた細胞が、300Vで電気穿孔したEVに曝露された細胞に比べてより少ないことを意味する。図15G~図15Hは、電気穿孔なしでウシ小胞及びBSA-フルオレセインで処理されたARPE-19細胞を示している顕微鏡写真を示す。図15Gに示されているとおり、ARPE-19細胞におけるBSA-フルオレセイン染色は観察されなかった。核をヘキスト染色剤によってマークした(図15H、青色)。図15Iは、タンパク質トランスフェクション効率を示すグラフである(エラーバーは測定の標準偏差であり、n=3である)。スケールバーは50μmである(図15A~図15H)。 図16A~図16Eは、房水が小胞を大量に含有していることを示す。図16Aは、様々な大きさの複数の小胞状物体(図16Aの一重矢尻、二重矢尻及び矢印はそれぞれ小型、中型及び大型の小胞をマークしたものである)を示す、アクリジンオレンジで標識された全載ウシ房水のTEM顕微鏡写真である。図16Bは、コラーゲン鎖(図16B、矢印)と結びついているCFSE染色された小胞(図16B、矢尻)を描写するTEM顕微鏡写真である。図16C~図16Dは、酢酸ウラニル(図16C)及びアクリジンオレンジ(図16D)で染色された、勾配超遠心分離によって単離された後のウシ前房エクソソームのTEM顕微鏡写真であり、様々な大きさの小胞群(図16C)を示している。図16Eは、超遠心分離によって単離したエクソソームのナノ粒子軌跡解析から平均を求めた有限軌跡長調節サイズ/濃度グラフである(エラーバーは平均の標準誤差+/-1を表す)。データは、濃度が1.10e8、平均が140.8nm、標準偏差が127.9nm、ピークが15nm、35nm、65nm、115nm、185nm、205nm、225nm、275nm、415nm、505nm及び615nmであった(図16E)。スケールバーは、(図16A、図16C~図16Dでは)200nm、(図16Bでは)500nmである。 図17A~図17Rは、単離されたウシEVをヒト皮膚細胞にトランスフェクトすることができることを示す。単離されたウシEVの内在性タンパク質(CFSE)及びRNA(アクリジンオレンジ)を標識し、その後、培養下でヒト皮膚細胞(PAM-212)にトランスフェクトした。図17A~図17Cは、トランスフェクションから3時間後の、アクリジンオレンジ(AO)で標識したウシ硝子体RNAをトランスフェクトされたヒト皮膚細胞PAM-212の低出力広視野顕微鏡写真である。図17D~図17Fは、トランスフェクションから24時間後の、AO標識EVをトランスフェクトされたPAM-212細胞を示す。画像は、ウシEV RNAのヒト皮膚細胞への堅牢な移入を示す。図17G~図17Iの画像は、CFSEを使用して全てのタンパク質を予め標識し、EVを再単離し、その後にPAM212細胞を多量のEV標識タンパク質で曝露して、ウシ硝子体EVがPAM-212細胞にトランスフェクトされたことを示す。トランスフェクションから3時間後(図17G~図17I)及び24時間後(図17J~図17L)に細胞はウシEVタンパク質の堅牢な取込みを示す。陰性対照は3時間目(図17M~図17O)及び24時間目(図17P~図17Q)にトランスフェクションを示さない。どの画像についてもスケールバーは100μmである。
発明の詳細な説明
本発明は、健常なヒト及びウシの眼の硝子体液及び房水の小胞ネットワークの予想外な発見に基づく。このネットワークの小胞には、それによって他の眼組織へ短距離及び長距離輸送される多様なタンパク質ならびにコード及び非コードRNAの積荷が装填されている。本明細書において記載及び実証されるように、これらの小胞は、健常個体の眼内液から安全に単離されること、及び改変されて治療薬送達ビヒクルとしての役割を果たすことができる。
したがって、本発明の第1の態様は、1つ以上の房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞を含む組成物に関する。組成物の房水細胞外小胞及び/または硝子体細胞外小胞は、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変されている。
本明細書中で使用する「細胞外小胞」という用語は、細胞によって分泌されるナノサイズの膜性粒子を指す。細胞外小胞は、EV、多胞体及びエクトソームとも呼ばれるが、タンパク質、脂質及びRNAなどの生体分子の細胞から別の細胞への移送によって細胞内伝達に関与している天然の輸送ナノ小胞である。細胞外小胞は、その大きさに基づいて他の分泌小胞、例えばエクソソーム及びアポトーシス小体とは異なっており、つまり、エクソソームは典型的に直径が約40~100nmであり、細胞外小胞は典型的に大きさが100~1000nmであり、アポトーシス小体は典型的に大きさが1~5μmである。
本開示によれば、硝子体液及び房水の細胞外小胞はそれらの大きさすなわちそれらの直径によって特徴付けられる。「直径」という用語は、小胞が必ずしも球形である必要はないと理解された上で、小胞の最大寸法を指す。小胞直径は、ナノ粒子の大きさを測定するための従来技術、例えば顕微鏡観察技術(例えば、透過型電子顕微鏡観察または光散乱技術)を用いて測定することができる。別の実施形態では、小胞直径は、ナノ粒子軌跡解析を用いて測定される(Carr and GeddessのWO03/093801を参照されたいが、参照によりその全体が本明細書に援用される)。
硝子体液の小胞は大きさが不均一であり、直径が100~6000nmの範囲である。一実施形態では、硝子体液に由来する組成物の細胞外小胞は直径が100~1000nmの範囲である。別の実施形態では、硝子体液に由来する組成物の細胞外小胞は直径が約150~500nmである。別の実施形態では、硝子体液に由来する組成物の細胞外小胞は直径が約150~300nmである。
房水の小胞も大きさが不均一であり、概して硝子体小胞よりも小さい。一実施形態では、房水に由来する組成物の細胞外小胞は直径が50~600nmの範囲である。別の実施形態では、房水に由来する組成物の細胞外小胞は直径が約50~400nmである。別の実施形態では、房水に由来する組成物の細胞外小胞は直径が約50~200nmである。
一実施形態では、房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞を含む組成物は、小胞の集団を含む。小胞の「集団」は、少なくとも2個の小胞、少なくとも5個の小胞、少なくとも10個の小胞、少なくとも50個の小胞、少なくとも100個の小胞、少なくとも500個の小胞、少なくとも1000個の小胞、少なくとも10000個の小胞、少なくとも100,000個の小胞、少なくとも1,000,000個以上の小胞の、セットを指す。
別の実施形態では、硝子体液及び房水の小胞は、それらのプロテオームシグネチャによって特徴付けられる。例えば、硝子体液の小胞は、CD-9、Hsp-90β、アネキシン-II及びTSG-101タンパク質を含めたいくつかの既知のエクソソームマーカーを発現する。硝子体細胞外小胞に存在し富化されている全てのエクソソームマーカータンパク質の一覧表を以下の表1に示す。一実施形態では、組成物は、表1に列挙されている1つ以上のエクソソームマーカーを発現している硝子体液細胞外小胞の集団を含む。別の実施形態では、組成物は、表1に列挙されているエクソソームマーカーのうちの2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個または10個全てを発現している硝子体液細胞外小胞の集団を含む。
本開示の組成物の硝子体液小胞はさらに、本明細書の実施例に記載されているような眼特異タンパク質の多様なプロテオームシグネチャも有している(下表2参照)。一実施形態では、組成物は、表2に列挙されている眼特異タンパク質のうちの1つ以上を発現している硝子体液細胞外小胞の集団を含む。別の実施形態では、組成物は、表2に列挙されている眼特異タンパク質のうちの2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個または11個全てを発現している硝子体液細胞外小胞の集団を含む。
硝子体細胞外小胞の総タンパク質シグネチャを以下の表3に示す。表3は、硝子体液の細胞外小胞画分と硝子体液の細胞不含画分との間での、列挙されているタンパク質の差次的発現を示す。かくして、一実施形態では、本明細書に記載の組成物は、表3に列挙されている1つ以上のタンパク質を発現している細胞外小胞の集団を含む。別の実施形態では、本明細書に記載の組成物は、硝子体画分の細胞外画分において富化されているタンパク質のうちの1つ以上を発現している細胞外小胞の集団を含む。別の実施形態では、本明細書に記載の組成物は、細胞外小胞画分においてのみ発現するものとして表3中で同定されているタンパク質のうちの1つ以上を発現している細胞外小胞の集団を含む。本明細書に記載の細胞外小胞の集団は、細胞外小胞画分においてのみ差次的に発現するものとして同定されているタンパク質の任意の組み合わせの発現によって定義することができる。
一実施形態では、組成物の房水小胞及び/または硝子体液小胞は、単離された小胞である。本明細書中で使用する場合、「単離された」という用語は、ヒトまたは動物の身体から、つまり動物またはヒトの眼内液から取り出され、生体内で通常結びついている細胞または細胞残屑から実質的に引き離されている、小胞を指す。一実施形態では、細胞外小胞を含む組成物は、生体内で上記小胞と通常結びついている細胞または細胞残屑の75%超、80%超、85%超、90%超、95%超が除去されている。
組成物の細胞外小胞は、いくつかの技術を用いて単離及び/または精製され得る。これらには、濾過、遠心分離、イオンクロマトグラフィーまたは濃縮が、単独か組み合わせかのどちらかで含まれる。例示的な単離方法は本明細書において記載されており、一連の低速遠心分離を伴う。当技術分野で知られており本発明に係る用途に適する、細胞外小胞を単離または精製するその他の例示的な方法としては、限定されないが、例えば、van der Pol et al.,“Recent Developments in the Nomenclature,Presence,Isolation,Detection and Clinical Impact of Extracellular Vesicles,”J Thromb Haemost 14:48-56(2016)、Balajの米国特許出願公開第2016/0216253号、CohenのWO2015/143113、DhellinのWO2000/44389、及びLamparskiのWO2001/82958によって開示されているものが挙げられ、参照によりその全体が本明細書に援用される。
一実施形態では、本明細書において開示される組成物は、硝子体液からの細胞外小胞を含む。硝子体液または硝子体は水晶体と網膜との間に位置する。それは、光学的に透明な、大部分において非細胞性であるゲル様構造体であり、生物学的機能があまり知られていない。一実施形態では、細胞外小胞は、健常な正常硝子体から、つまり健常対象から得られる。別の実施形態では、細胞外小胞は、眼疾患を有する対象の硝子体から得られる。別の実施形態では、組成物は、房水からの細胞外小胞を含む。房水は、水晶体と角膜との間に位置する前眼房を満たしている透明な液体である。一実施形態では、細胞外小胞は、健常な正常房水から、つまり健常対象から得られる。別の実施形態では、細胞外小胞は、眼疾患を有する対象の房水から得られる。別の実施形態では、組成物は、房水及び硝子体液から得られる細胞外小胞の混合物を含む。
一実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、毛様体、例えば毛様体上皮から分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、毛様体色素上皮、毛様体無色素上皮、毛様体突起によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、ミュラー細胞、神経節細胞、アマクリン細胞、水平細胞、視細胞(桿体及び錐体)双極細胞、網膜色素上皮または網膜内皮細胞を含めた網膜細胞によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、角膜上皮、角膜支質(角膜細胞)、角膜内皮または縁幹細胞を含めた角膜の細胞によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、色素もしくは無色素細胞、紡錘形線維芽細胞、マクロファージ(Koganeiの塊細胞)、括約筋の平滑筋、または後部上皮を含めた虹彩の細胞によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、シュレム管の線維柱帯細胞または内皮細胞層を含めた線維柱帯細胞によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、水晶体上皮、水晶体線維または水晶体嚢を含めた水晶体の細胞によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、立方上皮細胞、上衣細胞層、脈絡叢上皮細胞または脈絡膜内皮細胞を含めた脈絡膜の細胞によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、オリゴデンドロサイト、網膜神経節細胞軸索または神経膠細胞を含めた視神経の細胞によって分泌される。別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、間葉系幹細胞、縁幹細胞、網膜幹細胞を含めた幹及び前駆細胞によって分泌される。
本明細書に記載の組成物の硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞は、任意の哺乳動物硝子体液細胞外小胞または房水細胞外小胞であり得る。一実施形態では、組成物は、ウシ硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞を含む。別の実施形態では、組成物は、ヒト硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞を含む。別の実施形態では、組成物は、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、齧歯動物(例えば、マウス、ラット及びモルモット)、ウマ、シカ、ヒツジまたはブタに由来する硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞を含む。
本明細書において実証されるように、硝子体液及び房水の細胞外小胞は、単離することができ、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変することができ、1つ以上の外因性作用物質を標的組織または細胞に送達するための送達ビヒクルとして利用することができる。外因性作用物質は治療剤または診断剤とすることができる。好適な治療剤及び診断剤としては、限定されないが例えば、核酸分子、タンパク質及びポリペプチド、小分子、ホルモン、ならびにそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、外因性作用物質は治療核酸分子である。核酸分子は一本鎖または二本鎖核酸とすることができる。一本鎖核酸には、ホスホジエステル、2’O-メチル、2’メトキシ-エチル、ホスホロアミダイト、メチルホスホネート及び/またはホスホロチオエート主鎖化学を有するものが含まれる。一実施形態では、核酸分子は、リボ核酸分子(RNA)、デオキシリボ核酸分子(DNA)、RNA-DNAハイブリッド、その修飾RNA分子、修飾DNA分子または修飾RNA/DNA分子から選択される治療核酸分子である。
一実施形態では、治療核酸分子は、RNA分子、例えば、低分子RNA分子、相補的RNA、非コードRNA分子、siRNA、pi-RNA分子、マイクロRNA分子、sno-RNA分子、長鎖非コードRNA分子、伝令RNA分子、リボソームRNA分子、アンチセンス核酸分子、ロックド核酸(LNA)、アンタゴミル、RNAアプタマー、miRNA模倣体、miRスポンジ、CRISPR/Cas遺伝子編集RNA、トランス活性化型crRNA(tracrRNA)、「足場」配列からなる短鎖合成RNA(gRNA)、低分子カハール体特異的RNA(scaRNA)、天然シスアンチセンスsiRNA(cis-nat-siRNA)、トランス作用性siRNA(tasiRNA)、反復配列関連低分子干渉RNA(rasiRNA)、7SK、転移-伝令RNA(tmRNA)、転移RNA(tRNA)、7SL RNA、シグナル認識粒子RNA(SRP)及びそれらの任意の組み合わせである。
一実施形態では、細胞外小胞は、眼疾患または眼症状の治療に適した治療RNAを含有するように改変されている。眼疾患の治療に適する治療RNAとしては、限定されないが例えば、緑内障の治療のためのβ2-アドレナリン受容体指向性siRNA(SYL040012)(Paneda et al.,“Development of SYL040012,a siRNA for treating increased intraocular pressure associated to glaucoma,”AOPT 2013 Scientific Meeting 1:96(2013)、参照によりその全体が本明細書に援用される)、加齢黄斑変性症(AMD)の治療のためのVEGF指向性siRNA(ベバシラニブ)、AMDの治療のためのVEGF受容体指向性siRNA(siRNA-027)(Kaiser et al.,“RNAi-based treatment for neovascular age-related macular degeneration by SiRNA-027,”Am J Ophthalmol.150:33-39(2010)、参照によりその全体が本明細書に援用される)、ならびにAMD及び糖尿病網膜症の治療のためのRTP801指向性siRNA(PF-655)(Nguyen et al.,“Phase 1 dose-escalation study of a siRNA targeting the RTP801 gene in age-related macular degeneration patients,”Eye(Lond)26:1099-1105(2012)、及びNguyen et al.,“Dose-ranging evaluation of intravitreal siRNA PF-04523655 for diabetic macular edema(the DEGAS Study),”Invest Ophthalmol Vis Sci.53:7666-7674(2012)、参照によりその全体が本明細書に援用される)が挙げられる。本明細書に記載の組成物の細胞外小胞に導入することができる、眼疾患の治療に適するその他の治療RNA分子は、Guzman-Aranguez et al.,“Small-interfering RNAs(siRNAs)as a Promising Tool for Ocular Therapy,”Br.J.Pharmacol.170(4):730-747(2013)、参照によりその全体が本明細書に援用される)に記載されている。
別の実施形態では、本明細書に記載の方法を用いて得られた、単離された硝子体液及び/または房水の細胞外小胞は、mRNAを発現するまたは組み込むように改変される。mRNAは、過剰なレベルで存在することが眼疾患、眼障害または眼症状と関連付けられているタンパク質の発現及び/または活性を阻害、下方制御、低減する治療剤をコードし得る。そのような治療剤は、本明細書に記載の任意のものを含めたペプチド、抗体または他のポリペプチドもしくはタンパク質であり得る。一実施形態では、mRNAは、抗体、可溶性受容体または他の結合タンパク質をコードする。典型的には、好適なmRNAは、眼疾患、眼障害または眼症状において過剰な量及び/または活性で存在するタンパク質を阻害、下方制御または低減する抗体をコードする。いくつかの実施形態では、好適なmRNAは、眼疾患、眼障害または眼症状において欠乏しているタンパク質活性を活性化させる、上方制御する、または増加させる抗体をコードする。本明細書に記載の硝子体液及び/または房水の細胞外小胞に導入することができるmRNAによってコードされる例示的な抗体としては、限定されないが、VEGF、TNFα、IL-6、ICAM-1、VCAM-1またはVEGF受容体などの可溶性受容体(例えばVEGFR1)に対する抗体が挙げられる。
本明細書に記載の細胞外小胞を用いる眼疾患または眼症状の治療に適するその他のmRNA分子としては、限定されないが例えば、新血管形成の軽減のための、エンドスタチン、アンジオスタチン、組織メタロプロテイナーゼ3阻害物質(TIMP3)、色素上皮由来因子(PEDF)または可溶性血管上皮成長因子受容体(sFlt-1)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするmRNA分子;色素性網膜炎の治療のための、Prph2、Rho、cGMPホスホジエステラーゼβ-サブユニット(BPDE)、Bcl2、PEDF、線維芽細胞成長因子(FGF-2)、毛様体神経栄養因子(CNTF)及びc-mer原がん遺伝子チロシンキナーゼ(Mertk)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするmRNA分子;緑内障の治療のための、脳由来神経栄養因子(BDNF)、CNTF及びGDNFのタンパク質または生物学的活性断片をコードするmRNA分子;ぶどう膜炎の治療のための、IL-10及びインターロイキン-1受容体作動薬(IL-1Ra)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするmRNA分子;ならびに、網膜芽細胞腫の治療のための、IFN-β及びチミジンキナーゼ(TK)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするmRNA分子が挙げられる。
一実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞は、以下のmRNA治療薬、mRNA-1440、mRNA-1851、mRNA MRK-1777、mRNA-1388、mRNA-1325、mRNA-1706、mRNA-1647、mRNA-1653、mRNA-4157、mRNA-2416、mRNA-2905、mRNA AZD-8601、MRG-106、MIR-155、MRG-201、MRG-107及びMRG-110のうちの1つ以上を運ぶように改変されている。
別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞内に装填されるmRNA分子はワクチン抗原をコードする。mRNAは、天然の感染症がするのと同じように、但し疾患または蔓延を招く能力を伴わずに、分泌されるまたは細胞上に配される抗原タンパク質を産生または発現するように細胞を仕向ける。治療ワクチンの場合、本明細書に記載の細胞外小胞を使用してmRNAベースの個人向けがんワクチンを送達して、がん細胞を認識する免疫系を初回刺激し、個人向けに調整された強い応答を個々の患者のがんに対して向ける。細胞外小胞は、患者特異的新生抗原またはその特定患者の腫瘍に存在する独特の突然変異をコードするmRNAを含む。
別の実施形態では、RNA分子は触媒性RNAである。リボザイムは、酵素として機能する触媒性RNAであり、触媒のためにタンパク質を必要としない。最も知られている天然のリボザイムは、RNA切断及びライゲーション反応を触媒する自己プロセシングRNAである。本明細書に記載の細胞外小胞を使用して送達されることができる、適したリボザイム治療薬としては、限定されないが例えば、アンギオザイム、ヘプタザイム、MY-2、RRz1、OZ1(RRz1)、CCR5リボザイム、L-TR/Tatneoが挙げられる。
本明細書に記載の細胞外小胞を使用する疾患または症状の治療に適するその他のRNA治療分子としては、限定されないが例えば、SPC3649(LNA)、ベバシラニブ、AGN-745、PF-655、QPI-1007、TD101、SYL040012、SYL1001、ExcellairTM、ALN-RSV01、CEQ508、siG12D LODER、TKM-ApoB、TKM-PLK1、ALN-VSP02、ALN-TTR01、Bcr-Abl siRNA、Atu027、I5NP、CALAA-01、FANGワクチン、iPsiRNA、Tat/Rev shRNA、siRNA-EphA2-DOPC、TD101、Atu027、ND-L02-s0201、DCR-PH1、STP705、ALN-GO1、フィツシラン(ALN-AT3SC)、ALN-CC5、ALN-AS1、DCR-MYC、TKM080301、siG12D-LODER、インクリシラン(ALN-PCSSC)、PF-655、SYL1001、バモシラン(SYL040012)、QPI-1007、QPI-1002、パチシラン(ALN-TTR02)、ISTH0036、EZN-2968(RO7070179)、LErafAON-ETU、AKCEA-APOCIII-LRx、BIIB067(IONIS-SOD1Rx)、AZD5312、Cenersen、IONIS-HTT Rx、IONIS ANGPTL3-LRx、AZD9150、QR-010、SB012、AEG35156、DS-5141b、AKCEA-APO(a)-LRx、Apatorsen(OGX-427)、IONIS-HBV Rx、IONIS-GCGR Rx、ASM8、SB010、SB011、G4460、プレキシジェベルセン(BP1001)、IONIS-FXI Rx、アガニルセン(GS-101)、エテプリルセン(AVI-4658)、アリカフォルセン、ボラネソーセン、IONIS-TTRRx、クスチルセン(OGX-011)、Lipo-MERIT、IVAC mutanome/warehouse、TNBC-MERIT、CV7201、CV8102、mRNA-1851、mRNA-1440、mRNA MRK-1777、mRNA AZD-8601、mRNA-1325、CV9103、AGS-004、AGS-003-LNG、iHIVARNA-01、AGS-003が挙げられる。
一実施形態では、本明細書に記載の方法を用いて得られる、単離された硝子体液及び/または房水の細胞外小胞は、ゲノムを編集するのに有用なヌクレアーゼゲノム編集システムを発現または組み込むように改変される。本明細書に記載のゲノム編集は、遺伝子の挿入、欠失、修飾(例えば、1つ以上のヌクレオチドのヌクレオチド転位、転換、挿入もしくは欠失、または任意のヌクレオチド配列の重複)、遺伝子活性化及び遺伝子サイレンシングを含み得る。当業者であれば認識するであろうことであるが、ゲノム編集は、望ましくない遺伝子突然変異を訂正すること、遺伝子突然変異を導入すること、(例えば遺伝子機能を向上させる、強化する、または阻害するために)遺伝子配列を変更すること、(例えば遺伝子発現を活性化させる、または阻害するために)遺伝子配列を挿入することなどを目的とするものであり得る。ヌクレアーゼゲノム編集システムの例としては、限定されないが、クラスター化され規則的に間隔があいた反復短回文配列(CRISPR)ヌクレアーゼシステム、例えば、標的指向性gRNA及びCRISPR関連(Cas)遺伝子を含むもの、例えばCRISPR-Cas9、転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)及びmito-TALEN、亜鉛フィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、ならびに他の治療核酸、例えば、低分子干渉RNA、マイクロRNA、抗マイクロRNA、拮抗薬、低分子ヘアピンRNA及びアプタマー(RNA、DNAまたはペプチド系(アフィマーを含む))が挙げられる。
一実施形態では、本明細書に記載の組成物の細胞外小胞は、Casヌクレアーゼ及び、トランス活性化型RNA(tracrRNA)とCRISPR RNA(crRNA)との融合を含むものであるガイドRNA(gRNA)を含む、CRISPRヌクレアーゼシステム、例えばII型CRISPR/Cas9ゲノム編集システムを発現または組み込むように遺伝子改変されている。CRISPR RNAは、標的指向性RNA配列、及び別個の一連の非コード同方向RNA配列を含む。crRNA及びtracrRNAは、選択されたCasヌクレアーゼに関係しているものである。当業者であれば理解するであろうように、crRNAとtracrRNAとが1つ以上の特定Casヌクレアーゼにとって特異的なものでありかつそれによって認識されるという意味で、crRNA及びtracrRNA(gRNAの成分)と、Casヌクレアーゼとが「関係している」と表示される。
一実施形態では、CRISPRヌクレアーゼシステムは、眼症状に関連する1つ以上の遺伝子欠陥を編集するように設計される。例えば、限定されないが、Kim et al.,“Genome Surgery Using Cas9 Ribonucleoproteins for the Treatment of Age-Related Macular Degeneration,”Genome Research 27:419-426(2017)(参照によりその全体が本明細書に援用される)において記載されているように、加齢黄斑変性症において過剰発現するVEGF遺伝子を編集するようにCRISPRヌクレアーゼシステムを設計してもよい。別の実施形態では、Zhu et al.,“Gene and Mutation Independent Therapy via CRISPR-Cas9 Mediated Cellular Reprogramming in Rod Photoreceptors,”Cell Res.27:830-833(2017)(参照によりその全体が本明細書に援用される)によって記載されているように、色素性網膜炎に関連する変性を防止する目的でNrlまたはNR2e3遺伝子を不活性化させるようにCRISPRヌクレアーゼシステムを設計してもよい。
別の実施形態では、核酸分子はDNA分子である。好適なDNA分子としては、限定されないが例えば、低分子DNA分子、cDNA分子、オリゴヌクレオチド、ロックド核酸(LNA)、デオキシリボ核酸アプタマー、デオキシリボ核酸ザイム(DNAザイム)及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、治療核酸は、タンパク質、ポリペプチド、融合タンパク質、抗体及びタンパク質/ペプチド変異型を発現する、または発現するのに適し得る、ゲノム配列、例えばcDNA配列及びより小さな操作型遺伝子セグメントを含む。核酸は、約5~約12000以上のヌクレオチド、ヌクレオシドまたは塩基対の連続核酸配列を含み得る。本発明のこの態様に係る治療核酸分子は、サイトカイン、酵素、ホルモン、疾患に関与するタンパク質の天然の作動薬及び拮抗薬などをコードし得る。治療核酸分子には、疾患または健康関連症状の治療または防止に有益であると証明されている治療核酸の生物学的機能性等価体も含まれる。したがって、既知の核酸分子との配列同一性が約70%~約99%である配列は、本発明のこの態様に係る好適な治療核酸分子である。
一実施形態では、細胞外小胞は、眼疾患または眼症状の治療に適した治療DNA分子を含有するように改変されている。好適な治療DNA分子としては、限定されないが例えば、新血管形成の軽減のための、エンドスタチン、アンジオスタチン、組織メタロプロテイナーゼ3阻害物質(TIMP3)、色素上皮由来因子(PEDF)または可溶性血管上皮成長因子受容体(sFlt-1)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするDNA分子;色素性網膜炎の治療のための、Prph2、Rho、cGMPホスホジエステラーゼβ-サブユニット(BPDE)、Bcl2、PEDF、線維芽細胞成長因子(FGF-2)、毛様体神経栄養因子(CNTF)及びc-mer原がん遺伝子チロシンキナーゼ(Mertk)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするDNA分子;緑内障の治療のための、脳由来神経栄養因子(BDNF)、CNTF及びGDNFのタンパク質または生物学的活性断片をコードするDNA分子;ぶどう膜炎の治療のための、IL-10及びインターロイキン-1受容体作動薬(IL-1Ra)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするDNA分子;ならびに、網膜芽細胞腫の治療のための、IFN-β及びチミジンキナーゼ(TK)のタンパク質または生物学的活性断片をコードするDNA分子が挙げられる。本明細書に記載の組成物の細胞外小胞内に導入されることができるその他の好適なDNA治療薬は当技術分野で既知であり、Liu et al.,“Gene Therapy for Ocular Diseases,”Postgrad.Med.J.87(1029):487-95(2011)(参照によりその全体が本明細書に援用される)を参照されたい。
別の実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞内に装填される眼疾患の治療に適する治療DNA分子はアプタマーである。好適なアプタマーとしては、限定されないが例えば、眼内新生血管疾患の治療のための、VEGFの活性を標的とするMacugen/ペガプタニブ(NX1838)、加齢黄斑変性症の治療のための、PDGF B鎖の活性を標的とするFovista/ペグプレラニブ(NX1975)、及び加齢黄斑変性症の治療のための、補体成分5(C5)の活性を標的とするZimura/ARC1905が挙げられる(Drolet et al.,“Fit for the Eye:Aptamers in Ocular Disorders,”Nucleic Acid Ther.26(3):127-146(2016)を参照のこと。参照によりその全体が本明細書に援用される)。その他の好適なアプタマーとしては、例えば、RNAアプタマー(RB006またはペグニバコギン)、ARC19499(BAX499)、REG1(RB006とRB007)、ARC1905、TARデコイ、RREデコイが挙げられる。
一実施形態では、治療RNA分子と治療DNA分子との組み合わせを本明細書に記載の組成物の細胞外小胞内に導入する。一実施形態では、治療RNA分子と治療DNA分子とが眼疾患の治療のために協働的に作用する。例えば、限定されないが、色素性網膜炎の治療のために、突然変異体ロドプシン発現の発現をサイレンシングすることができるsiRNA分子を、野生型ロドプシン遺伝子をコードするDNA分子と組み合わせて投与することができる(O’Reilly et al.,“RNA interference-mediated suppression and replacement of human rhodopsin in vivo,”Am J Hum Genet.81:127-135(2007)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。
別の実施形態では、核酸は診断用核酸である。診断用核酸は、疾患または健康関連症状の診断において適用することができる核酸である。診断用核酸の配列は1つ以上のレポータータンパク質をコードする。「レポータータンパク質」は、細胞内または組織中に存在するときに、検出可能でありかつ、細胞内に存在する他の遺伝子配列またはコードされるポリペプチドとの区別が可能である、アミノ酸配列を指す。いくつかの実施形態では、治療核酸分子は、レポータータンパク質をコードする診断用核酸と融合していてもよい。例えば、2つの核酸分子を、同じプロモーターに例えば配列内リボソーム進入部位によって繋げてもよいし、または双方向プロモーターに繋げてもよい。そのような技術を用いると治療核酸及び診断用核酸の発現が相互に関連し合う。かくして、組成物を本明細書に記載の方法に使用する場合、治療核酸の位置、量及び発現持続期間を測ることができる。
レポーター配列は、存在か、検出可能部分との結びつきか、検出可能信号の生成をもたらす活性かのいずれかによって容易に検出されることができるタンパク質をコードすることが好ましい。特定の態様では、検出可能部分は、放射性核種、蛍光発色団、発色団、微粒子、マイクロスフェア、酵素、酵素基質、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ナノ粒子及び/またはナノスフェアを含み得、これらはどれも、レポーターを認識する及び/またはそれと相互作用する抗体またはリガンドに連結され得る。例示的な診断用核酸分子としては、限定されないが、β-ラクタマーゼ、β-ガラクトシダーゼ(LacZ)、アルカリホスファターゼ、チミジンキナーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、ルシフェラーゼ、膜結合タンパク質、例えばGタンパク質共役受容体(GPCR)、ソマトスタチン受容体、CD2、CD4、CD8、インフルエンザヘマグルチニンタンパク質、共輸送体(例えばNIS)及び当技術分野でよく知られているその他のものをコードする核酸分子が挙げられる。
一実施形態では、本明細書に記載の組成物の細胞外小胞は、裸の核酸分子、例えば裸のDNAまたは裸のRNAを含むように改変されている。別の実施形態では、核酸は、原核生物もしくは真核生物またはそれらの両方における発現、好ましくは哺乳動物細胞における発現に適した発現ベクター内にパッケージングされている。好適な発現ベクターとしては、例えば、ウイルスベクター(例えば、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レンチウイルスベクター、ワクチニアウイルスベクター、レトロウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター)、細菌ベクター、プラスミドベクター、人工染色体、バクテリオファージまたはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。発現ベクターは一般に、調節配列、ならびに挿入されたコード配列の翻訳及び/または転写に必要な他のエレメントを含有する。例えば、コード配列は、所望の遺伝子産物の発現を制御するのに役立つプロモーター及び/またはエンハンサーに機能可能に繋げられていることが好ましい。生物工学において使用されるプロモーターは、意図される遺伝子発現制御の種類によって種類が異なる。それらは概して、恒常的プロモーター、組織特異的または発達段階特異的プロモーター、誘導性プロモーター、及び合成プロモーターに分類され得る。利用するベクター系及び宿主に応じて任意の数の好適な転写及び翻訳エレメントが使用され得る。哺乳動物細胞系では、哺乳動物遺伝子由来または哺乳動物ウイルス由来のプロモーターを使用することが好ましい。
所望の核酸分子ならびに適切な転写及び翻訳制御エレメントを含有する発現ベクターを構築する方法は当技術分野でよく知られている。これらの方法としては、例えば、試験管内での組換えDNA技術、合成的技術、及び生体内での遺伝子組換えが挙げられる。そのような技術は、Sambrook et al.,Molecular Cloning,A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Press,Plainview,N.Y.,1989)、及びAusubel et al,Current Protocols in Molecular Biology(John Wiley & Sons,New York,N.Y.,1989)に記載されており、参照によりその全体が本明細書に援用される。
細胞外小胞には、例えば電気穿孔などの当技術分野で知られている技術を用いて核酸または関心対象の核酸を装填することができる。電気穿孔は、電流パルス(例えば100~400V/cm)を使用して小胞に細孔を導入することを伴い、当該細孔を介して核酸(複数可)が小胞内に侵入する。あるいは、マイクロインジェクションまたは粒子衝突を用いて細胞外小胞に関心対象の核酸(複数可)を装填することができる。あるいは、リポフェクションもしくはトランスフェクションを用いて市販のキット及び試薬を使用して、または熱ショックを用いる形質転換によって、細胞外小胞に装填することができる。
別の実施形態では、送達用の治療タンパク質及び/またはペプチドを硝子体液小胞及び/または房水小胞に装填する。一実施形態では、治療タンパク質は外因性タンパク質またはペプチドである。外因性とは、小胞に通常関係していないタンパク質またはペプチドを指す。
小胞内に装填されることになるタンパク質及び/またはペプチドは、標的細胞に対するそのタンパク質及び/またはペプチドの所望の効果に基づいて選択される。単一のタンパク質またはペプチドを小胞内に組み込んでもよい。あるいは、1つより多いタンパク質及び/またはペプチドを小胞内に組み込んでもよい。1つより多いタンパク質及び/またはペプチドは、同じまたは異なる標的に対して作用して所望の治療効果及び/または防止効果をもたらすものであり得る。
一実施形態では、小胞内に装填されることになるタンパク質及び/またはペプチドは抗体または抗体断片である。本明細書中で言及する「抗体」という用語は、全抗体(すなわち2本の重鎖と2本の軽鎖)、その抗体結合断片、例えば、一本鎖抗体(scFv)、単一ドメイン抗体(例えば、ナノボディまたはFv)、Fab、Fab’、F(ab’)、及びそれらの変異型、例えば、タンデムscFv、Fd断片、ダイアボディ、トリアボディを含む。これらの抗体断片は、当業者に知られている従来技術を用いて得られ得、断片は完全抗体と同様の方法で利用のためにスクリーニングされ得る。
本明細書において開示される抗体及び抗体断片は結合ドメインに関して一価、二価または三価のものとすることができ、結合ドメインは単一特異的、二重特異的または三重特異的な結合特異性に設計され得る。好適な抗体としては、例えば、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体混合物が挙げられる。抗体は、キメラ抗体、CDRグラフト化抗体、ヒト化抗体または上記のいずれかの抗原結合部分であってもよい。治療抗体は、限定されないが、マウス、ヒト、ラクダ、ラマ、ヤギ、ウサギ、ウシ及び軟骨魚類を含めた様々な種に由来するものであり得る。
一実施形態では、抗体またはその抗原結合断片は、眼疾患または眼症状の治療に適したものである。好適な抗体またはその抗原結合断片としては、限定されないが例えば、疾患に関連するインテグリンに結合する、好ましくはその活性を遮断または低減するもの、例えば抗αβインテグリン抗体及び抗αβインテグリン抗体が挙げられる。本明細書に記載の組成物の細胞外小胞内に導入されることができるその他の好適な抗体としては、限定されないが例えば、抗上皮成長因子受容体抗体、抗血管上皮成長因子(VEGF)受容体抗体、抗VEGF抗体、例えば、ベバシズマブ、ラニビズマブ、抗TNFα抗体、例えば、インフリキシマブ及びアダリムマブ、抗線維芽細胞成長因子抗体、抗上皮成長因子抗体、抗CD20抗体、抗CD52抗体、抗CD11a抗体ならびに抗IL-2抗体が挙げられる。
本明細書に記載の組成物の細胞外小胞内に導入されることができるその他の好適な抗体としては、限定されないが例えば、アブシキシマブ(レオプロ)、アダリムマブ(ヒュミラ、アムジェビタ)、アレファセプト(アメビブ)、アレムツズマブ(キャンパス)、バシリキシマブ(シムレクト)、ベリムマブ(ベンリスタ)、ベズロトクスマブ(ジーンプラバ)、カナキヌマブ(イラリス)、セルトリズマブペゴル(シムジア)、セツキシマブ(アービタックス)、ダクリズマブ(ゼナパックス、ジンブリタ)、デノスマブ(プロリア、Xゲバ)、エファリズマブ(ラプティバ)、ゴリムマブ(シンポニー、シンポニーアリア)、インフレクトラ(レミケード)、イピリムマブ(ヤーボイ)、イキセキズマブ(トルツ)、ナタリズマブ(タイサブリ)、ニボルマブ(オプジーボ)、オララツマブ(ラルトルボ)、オマリズマブ(ソレア)、パリビズマブ(シナジス)、パニツムマブ(ベクティビックス)、ペンブロリズマブ(キイトルーダ)、リツキシマブ(リツキサン)、トシリズマブ(アクテムラ)、トラスツズマブ(ハーセプチン)、セクキヌマブ(コセンティクス)、ウステキヌマブ(ステラーラ)が挙げられる。さらなる抗血管新生タンパク質/ペプチド治療薬としては、限定されないが例えば、ラムシルマブ、アキシチニブ、アキシチニブ、MGCD516、セジラニブ、オラパリブ、レスタウルチニブ、オラパリブ、セジラニブ、パゾパニブ、ドセタキセル、パゾパニブ塩酸塩、TRC105、パゾパニブ、X4p-001、ニボルマブ、エリブリンメシル酸塩、ケトコナゾール、治療薬ヒドロコルチゾン、抗体J591、ドセタキセル、プリナブリン、SF1126、カルフィルゾミブ、ヒドロキシクロロキン、アルデスロイキン、ベバシズマブ、エルロチニブ、ソラフェニブ、バンデタニブ、デュルバルマブ、オラパリブ、セジラニブ、サパニセルチブ、ziv-アフリベルセプト、ベバシズマブ、LY2157299一水和物(LY2157299)、テモゾロミド、SGT-53、セジラニブマレイン酸塩、オラパリブ、ベバシズマブ、オシメルチニブ、レゴラフェニブ、イトラコナゾールが挙げられる。
別の実施形態では、治療タンパク質は、抗体模倣体である。「抗体模倣体」は、抗体のように抗原に特異的に結合することができる約3~20kDaの任意の化合物、例えばペプチドまたはポリペプチドを包含する。一実施形態では、抗体模倣体は、抗体のCDRループに類似する露出ループ中のアミノ酸を介してその標的抗原に結合する足場を含む。これらの抗体模倣体としては、限定されないが例えば、アドネクチン、リポカリン、Kunitzドメインに基づく結合剤、アビマー、ノッティン、フィノマー、アトリマー、及び細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質-4(CTLA4)に基づく結合剤(Weidle et al.,“The Emerging Role of New Protein Scaffold-based Agents for the Treatment of Cancer,”Cancer Genomics & Proteomics 10:155-168(2013)で総説されており、参照によりその全体が本明細書に援用される)が挙げられる。
別の実施形態では、治療タンパク質は、タンパク質阻害薬またはペプチド阻害薬である。タンパク質阻害薬またはペプチド阻害薬は、天然において、処置する疾患または症状に関連する1つ以上の受容体、酵素、ホルモン、プロテアーゼ、キナーゼ、成長因子、シグナル伝達経路、転写因子などの作用または活性に拮抗する、またはそれを阻害する、完全長タンパク質またはその生物学的活性ペプチド断片であり得る。タンパク質阻害薬またはペプチド阻害薬は、優勢な陰性受容体もしくはリガンド、またはデコイ受容体もしくはリガンドとして作用し得る。
一実施形態では、本明細書に記載の組成物の細胞外小胞は、眼疾患の治療に適したタンパク質阻害薬またはペプチド阻害薬を含有するように改変されている。例えば、タンパク質阻害薬またはペプチド阻害薬は血管新生の阻害薬であってもよい。血管新生の好適なタンパク質阻害剤/ペプチド阻害剤としては、限定されないが例えば、完全長アンジオスタチン及び生物学的に活性なその断片及び類縁体を含めたアンジオスタチンならびに、完全長エンドスタチン及び生物学的に活性なその断片及び類縁体を含めたエンドスタチン;他のコラーゲン由来ペプチド、例えば、タムスタチンペプチド、タムスタチン断片、及びペンタスタチン;シレンジタイドなどのRGD含有ペプチド、ならびに他のフィブロネクチン由来ペプチド;ならびにラミニンに由来するペプチド、例えばC16Y及びC16Sが挙げられる(Rosca et al.,“Antiangiogenic Peptides for Cancer Therapeutics,”Curr.Pharm.Biotechol.12(8):1101-1116(2011)を参照のこと。参照によりその全体が本明細書に援用される)。
細胞外小胞内に装填されることができる他の好適なタンパク質阻害剤またはペプチド阻害剤としては、限定しないが例えば、インテグリン拮抗薬、例えば、LFA-1、VLA-4、Mac-1、ICAM-1、ICAM-2、VCAM拮抗薬、ケモカイン拮抗薬、例えば、MCP-1、MCP-5、MCP-3、MIP1α、CCR5、RANTES拮抗薬、及びセレクチン拮抗薬、例えば、E-セレクチン、P-セレクチン及びL-セレクチン拮抗薬が挙げられる。
細胞外小胞内に装填されることができる他の好適なタンパク質阻害剤またはペプチド阻害剤としては、限定しないが例えば、抗VEGF剤、ラニビズマブ(ルセンティス、Genentech,South San Francisco)、アフリベルセプト(アイリーア、Regeneron Pharmaceuticals,Tarrytown,N.Y.)、ルセンティス、ベバシズマブ(アバスチン、Genentech)、コルチコステロイド、硝子体内ステロイド、持続放出型生分解性デキサメタゾンインプラント、オズルデックス(Allergan,Irvine,Calif.)、オクリプラスミン(ジェトレア、ThromboGenics,Leuven,Belgium))を含めたVitreolytics、抗PDGF治療薬、RTH258、VEGF-Aの全てのアイソフォームを阻害する低分子ヒト化抗VEGF抗体断片、抗VEGF DARPin(アビキパルペゴル)、抗PDGF剤フォビスタ(Ophthotech,New York)及び、ステロイドであるフルオシノロンアセトニドを溶出する、DMEに適用される非生分解性インプラントであるイルビエンが挙げられる。
多様な技術によって外因性タンパク質及び/またはペプチドを小胞内に導入することができる。一実施形態では、電気穿孔またはトランスフェクション試薬の使用によって小胞への装填がなされる。電気穿孔の条件は治療薬積荷の電荷及び大きさによって様々であり得る。典型的な電圧は20~1000V/cm、例えば20~100V/cmの範囲であり、静電容量は典型的には25~250μT、例えば25~125μTである。小胞に抗体を装填するには150~250mVの範囲の電圧、特に200mVの電圧が好ましい。
あるいは、トランスフェクション試薬を使用して小胞に外因性タンパク質及び/またはペプチドを装填してもよい。小胞の大きさが小さいにもかかわらず、従来のトランスフェクション剤をタンパク質及び/またはペプチドの小胞へのトランスフェクションのために使用することができる。本発明に係る用途に好ましいトランスフェクション試薬としては例えばカチオン性リポソームが挙げられる。
別の実施形態では、細胞から産生される小胞としての細胞外小胞の中に治療タンパク質またはペプチドが取込まれるように、関心対象の治療タンパク質またはペプチドを発現する核酸構築物を宿主細胞に形質転換またはトランスフェクトすることによって細胞外小胞に装填することもできる。
別の実施形態では、送達用の治療小分子を硝子体液小胞及び/または房水小胞に装填する。一実施形態では、小分子は、眼疾患を治療するために使用される小分子である。硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞に装填されることができる好適な眼科用治療剤としては、限定されないが例えば、炭酸脱水酵素阻害薬、例えばブリンゾラミド;βアドレナリン遮断薬、例えば、ベタキソロール、カルテオロール、レボブノロール、メチプラノロール、チモロールマレイン酸塩及びチモロール半水和物;α2アドレナリン作動薬、例えば、アプラクロニジン、ロピンジン(Lopindine)、ブリモニジン及びアルファガン;プロスタグランジン、例えば、ビマトプロスト、ロテプレドノール及びブロムフェナク;抗感染剤、例えば、抗生物質、抗真菌剤及び抗ウイルス剤;シクロスポリン、親油性ステロイド、及び抗生物質とステロイドとの合剤のような、T細胞免疫抑制剤;低分子チロシンキナーゼ阻害薬(TKI)、例えばスニチニブ及びソラフェニブが挙げられる。
眼組織へ送達するための本明細書に記載の細胞外硝子体液小胞及び/または細胞外房水小胞の中へ装填されることができるさらなる治療薬としては、限定されないが例えば、Iquix(ジェネリック名:レボフロキサシン)、ナタシン(ジェネリック名:ナタマイシン)、トブレックス(ジェネリック名:トブラマイシン)、ポリトリム(ジェネリック名:ポリミキシンb/トリメトプリム)、シロクサン(ジェネリック名:シプロフロキサシン)、ヴィロプティック(ジェネリック名:トリフルリジン)、モキセザ(ジェネリック名:オキシフロキサシン)、ザイマール(ジェネリック名:ガチフロキサシン)、ベシバンス(ジェネリック名:ベシフロキサシン)、ベガモックス(vigamox)(ジェネリック名:モキシフロキサシン)、ジルガン(ジェネリック名:ガンシクロビル)、アザサイト(ジェネリック名:アジスロマイシン)、ak-chlor(ジェネリック名:クロラムフェニコール)、ak-poly-bac(ジェネリック名:バシトラシン/ポリミキシンb)、ak-tob(ジェネリック名:トブラマイシン)、ベタダイン点眼液(ジェネリック名:ポビドンヨウ素)、bleph-10(ジェネリック名:スルファセタミドナトリウム)、眼科用クロロマイセチン(ジェネリック名:クロラムフェニコール)、chloroptic(ジェネリック名:クロラムフェニコール)、デンドリド(ジェネリック名:イドクスウリジン)、eyemycin(ジェネリック名:エリスロマイシン)、眼科用ガラマイシン(ジェネリック名:ゲンタマイシン)、ゲノプチック(ジェネリック名:ゲンタマイシン)、gentacidin(ジェネリック名:ゲンタマイシン)、ゲンタック(ジェネリック名:ゲンタマイシン)、ゲンタソール(ジェネリック名:ゲンタマイシン)、アイロタイシン(ジェネリック名:エリスロマイシン)、アイソプトセタミド(ジェネリック名:スルファセタミドナトリウム)、ネオポリシン(ジェネリック名:バシトラシン/ネオマイシン/ポリミキシンb)、ネオシジン(ジェネリック名:acitracin/ネオマイシン/ポリミキシンb)、眼科用ネオシジン溶液(ジェネリック名:グラミシジン/ネオマイシン/ポリミキシンb)、眼科用ネオスポリン(ジェネリック名:グラミシジン/ネオマイシン/ポリミキシンb)、ocu-chlor(ジェネリック名:クロラムフェニコール)、ocu-mycin(ジェネリック名:ゲンタマイシン)、ocu-spore-b(ジェネリック名:バシトラシン/ネオマイシン/ポリミキシン)、ocu-spore-g(ジェネリック名:グラミシジン/ネオマイシン/ポリミキシンb)、ocu-tracin(ジェネリック名:バシトラシン)、ocuflox(ジェネリック名:オフロキサシン)、polycin-b(ジェネリック名:バシトラシン/ポリミキシンb)、quixin(ジェネリック名:レボフロキサシン)、roymicin(ジェネリック名:エリスロマイシン)、sulf-10(ジェネリック名:スルファセタミドナトリウム)、テラマイシンとポリミキシンb硫酸塩(ジェネリック名:オキシテトラサイクリン/ポリミキシンb)、tobrasol(ジェネリック名:トブラマイシン)、tomycine(ジェネリック名:トブラマイシン)、vira-a(ジェネリック名:ビダラビン)、vitrasert(ジェネリック名:ガンシクロビル)、zymaxin、アトロピン、エイゾプト、バシトラシン、ベタダイン、ベタキソロール、ベトプティック、ブリンゾラミド、bss(平衡化塩溶液)、カルバコール、セファゾリン、セルルビスク、クロラムフェニコール、シロクサン、シプロフロキサシン、コソプト、デメカリウム、デキサメタゾン、ジピベフリン、ドルゾラミド、エピネフリン、フルオレセイン、フルルビプロフェン、physostimine、ゲンタマイシン、ピロカルピン、goniosol、ポリミキシンb、グラミシジン、プレドニゾロン、humorsol、プロパラカイン、hylartin、propine、高張度nacl、puralube、インドシアニングリーン、ローズベンガル、イトラコナゾール、ヒアルロン酸ナトリウム、ラタノプロスト、スプロフェン、マンニトール、テラマイシン、メタゾラミド、チモロール、ミコナゾール、トブラマイシン、ミオスタット、トリアムシノロン、muro128、トリフルリジン、ネオマイシン、トロピカミド、ネプタザン トルソプト、オキュフロックス、ビダラビン、オフロキサシン、vira-a、オキシテトラサイクリン、ヴィロプティック、フェニレフリン、キサラタン、NVC-422、FST-100、Luveniq、ESBA105、マプラコラト(ZK245186/BOL-303242-X)、ネパフェナク0.3%、DexaSite(またはISV-305)、AzaSite Plus(またはISV-502)、CF101、及びリフィテグラスト(SAR1118)が挙げられる。
緑内障を治療するために眼組織へ送達するための本明細書に記載の細胞外硝子体液小胞及び/または細胞外房水小胞の中へ装填されることができるさらなる治療薬としては、限定されないが例えば、キサラタン(登録商標)(ラタノプロスト)、ルミガン(登録商標)(ビマトプロスト)、トラバタンz(登録商標)(トラボプロスト)及びジオプタン(商標)(タフルプロスト)を含めたプロスタグランジン類縁体、チモロールなどのベータ遮断薬、アルファ作動薬[アルファガン(登録商標)p(ブリンゾラミド)、アイオピジン(登録商標)]、[トルソプト(登録商標)(ドルゾラミド)、エイゾプト(登録商標)(ブリンゾラミド)]及びダイアモックス(アセタゾラミド)及びネプタザン(登録商標)(メタゾラミド)及びブリンゾラミドを含めた炭酸脱水酵素阻害剤、コソプト(登録商標)や保存料不含製剤としてのもの(コソプト(登録商標)pf)を含めた合剤医薬、コンビガン、シムブリンザ(登録商標)、アイオジピン(登録商標)、アプラクロニジン塩酸塩0.5%、1%、アルファガン(登録商標)、ブリモニジン酒石酸塩0.1%、0.15%、チモロールマレイン酸塩usp、チモロールマレイン酸塩0.5%、ベトプティック(登録商標)、ベタキソロール塩酸塩0.25%、0.5%、ベタガン(登録商標)、レボブノロール塩酸塩眼科用溶液,usp 0.25%、0.5%、オプティプラノロール(登録商標)、メチプラノロール0.3%イスタロール(登録商標)チモロールマレイン酸塩眼科用溶液0.5%、チモプティック-xe(登録商標)、チモロールマレイン酸塩眼科用ゲル形成溶液0.25%、0.5%、ベチモール(登録商標)、チモロール半水和物0.25%、0.5%、エイゾプト(登録商標)、ブリンゾラミド眼科用懸濁液1%、ネプタザン(登録商標)、メタゾラミド、トルソプト(登録商標)、ドルゾラミド塩酸塩2%、ダイアモックス(登録商標)sequels(登録商標)、アセタゾラミド、アイソプト(登録商標)カルピン、ピロカルピン塩酸塩1%、2%、4%、アイソプト(登録商標)カルバコール、0.75%、1.5%、3%、pilopine HS(登録商標)塩酸塩ゲル4%、ピロカルピン塩酸塩眼科用溶液usp、ピロカルピン塩酸塩1%、2%、4%、コンビガン(商標)、ブリモニジン酒石酸塩とチモロールマレイン酸塩、コソプト(登録商標)、ドルゾラミド塩酸塩とチモロールマレイン酸塩、シムブリンザ(登録商標)懸濁液、ブリンゾラミド/ブリモニジン酒石酸塩眼科用懸濁液1%/0.2%、トラバタンz(登録商標)、トラボプロスト(travaprost)0.004%、ルミガン(登録商標)、ビマトプロスト0.01%、0.03%、ジオプタン(商標)、タフルプロスト眼科用溶液0.0015%、キサラタン(登録商標)、ラタノプロスト0.005%、ROCK阻害薬、Y-27632、ATS907、ATS8535、AR-12286、AR-13324、AMA0076、BOL-303259-Xが挙げられる。
ドライアイを治療するために眼組織へ送達するための細胞外硝子体液小胞及び/または細胞外房水小胞の中へ装填されることができるさらなる治療薬としては、限定されないが例えば、眼科用レスタシス、眼科用ラクリサート、眼科用systane ultra、眼科用カルボキシメチルセルロースナトリウム、眼科用soothe xp、眼科用systane(プロピレングリコール)、眼科用freshkote、眼科用refresh optive advanced、眼科用gentealゲル、眼科用retaine MGD(pf)、clear eyes itchy eye relief、眼科用systane balance 、refresh tears、眼科用refresh liquigel、hypotears、clear eyes redness relief、bion tears(pf)、眼科用peg400-プロピレングリコール、refresh optive sensitive(pf) ophthalmicm、眼科用refresh plus、tears naturale free(pf)、liquitears、眼科用シクロスポリン、眼科用genteal pm、眼科用systane nighttime、眼科用genteal severe、眼科用systaneゲル、眼科用refresh lacri-lube、眼科用refresh p.m.点眼薬、アイソプトtears、眼科用puralube、theratears、眼科用ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール-ポリビニルアルコールeye、tears naturale pm、tears naturale forte、眼科用デキストラン70-ヒプロメロース、眼科用lubrifresh pm、潤滑剤点眼薬、眼科用refreshセルルビスク、眼科用カルボキシメチルセルロース-グリセリン(pf)、潤滑剤eye(pg-peg400)、眼科用systane液体ゲル、眼科用soothe hydration、眼科用refresh classic(pf)、眼科用refresh optive、眼科用systane ultra(pf)、眼科用systane(pf)、眼科用soothe lubricant、眼科用clear eyes complete、眼科用retaine pm、点眼薬(ポビドン含有)、人工涙液(ポリビニルアルコール)、眼科用バイシンtotality、眼科用opti-clear、眼科用テトラヒドロゾリン-peg、眼科用moisture drops、tears again、tears pure、眼科用goniosoft、眼科用gonak、眼科用lubricating drops、眼科用ポリビニルアルコールポビドン、眼科用白色ワセリン-鉱油、人工涙液(ヒプロメロース)、眼科用genteal mild、眼科用goniotaire、tearfair for the eye、nature’s tears、無菌点眼薬、眼科用ultra fresh、眼科用ultra fresh pm、眼科用peg 400-ヒプロメロース-グリセリン、眼科用ナファゾリン-peg300、眼科用ナファゾリン-ヒプロメロース、眼科用プロピレングリコール、眼科用all clear AR、眼科用プロピレングリコール-グリセリン、pure and gentle eye、眼科用for sty relief、人工涙液(デキストラン-ヒプロメロース-グリセリン)、眼科用無菌潤滑剤、眼科用ヒドロキシプロピルセルロース、点眼薬advanced relief、潤滑剤eye、眼科用軽質鉱油-鉱油、dry eye relief、眼科用redness relief、眼科用tetrahydralazine-デキストラン70-peg400-povdn、眼科用ラノリン含有人工涙液、eye潤滑剤合剤no.1、眼科用カルボキシメチルセルロース sod-hypromell、advanced eye relief、眼科用ナファゾリン-グリセリン、眼科用genteal mild to moderate、人工涙液(ヒプロメロース)(pf)、眼科用カルボキシメチルセルロース-グリセリン、眼科用潤滑剤redness reliever、人工涙液(グリセリン/プロピレングリコール)、眼科用ナファゾリン-硫酸亜鉛-グリセリン、潤滑剤点眼薬(グリセリン-プロピレングリコール)、眼科用redness reliever潤滑剤、眼科用goniovisc、眼科用advanced eye relief(mo-wpet)、眼科用refresh contacts、眼科用デキストラン70-ヒプロメロース(pf)、人工涙液(pf)、natural tears(pf)、眼科用テトラヒドロゾリン-peg400-hyprom-glyc、潤滑剤eye(デキストラン70/ヒプロメロース)、人工涙液(ワセリン/鉱油)、点眼薬tears、眼科用ポビドン、眼科用peg400-プロピレングリコール(pf)、眼科用ポリビニルアルコール-ポビドン(pf)、眼科用advanced formula点眼薬、眼科用retaine cmc、眼科用軽質鉱油-鉱油(pf)、眼科用カルボキシメチルセルロース-グリセリン-polysorb80、眼科用maximum redness relief、潤滑剤dry eye relief、眼科用eq gentle、眼科用カルボキシメチル-グリセリン-polysorb80-pf、ultra潤滑剤eye、眼科用moisturizing潤滑剤、眼科用lubricating plus、眼科用revive plus、眼科用naphazo hcl-hyprome-ps80-zn sulf、眼科用akwa tears(ポリビニルアルコール)、眼科用バイシンtears、バイシンtired eye relief、バイシンmax redness relief、バイシンadvanced redness relief、眼科用refresh optive advanced(pf)、眼科用テトラヒドロゾリン-亜鉛-peg400-hypromello-グリセリン、眼科用retaine hpmc、眼科用潤滑剤eye(プロピレングリコール)、眼科用潤滑剤eye(カルボキシメチルセルロース-グリセリン)、眼科用潤滑剤eye(cmc-グリセリン)(pf)、眼科用潤滑剤eye(pg-peg400)(pf)、眼科用lubricating relief、眼科用潤滑剤ゲル、眼科用restore tears、眼科用潤滑剤plus、眼科用natural balance tears、眼科用clear eyes cooling comfort、眼科用clear eyes maximum redness relief、眼科用genteal tears、眼科用tears again(pva)、眼科用人工涙液(デキストラン70-ヒプロメロース)、眼科用人工涙液(ポリビニルアルコール/ポビドン)、眼科用人工涙液(pg400-ヒプロメロース-グリセリン)、眼科用genteal tears(dxtrn-hpm-gly)、及びキシイドラ(登録商標)(リフィテグラスト眼科用溶液)5%または他の任意の百分率もしくは組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、組成物の硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞はさらに、小胞の外表面に真核細胞特異的な標的指向性分子または部分を発現または提示するように改変されている。一実施形態では、標的指向性部分は、細胞外小胞の表面に発現することが典型的である膜貫通タンパク質との融合タンパク質として発現するペプチドである。好適なペプチドは、標的となる細胞の細胞表面にみられる受容体またはそのリガンドなどの細胞表面部分に結合するものである。好適な標的指向性部分の例は、短鎖(典型的には100アミノ酸未満の長さ、例えば、50アミノ酸未満の長さ、30アミノ酸未満の長さで、最短長さが10、5、3、2または1アミノ酸(複数可)である)ペプチド、完全長タンパク質、抗体またはその抗原結合断片及び誘導体(例えば、Fab、Fab’、F(ab’)、scFv、Fvなど)、ならびに完全タンパク質であり、但し条件として標的指向性部分は、細胞外小胞の表面に発現することができる、かつ細胞外小胞内への膜タンパク質の挿入を妨害しないものとする。典型的には、標的指向性ペプチドは膜貫通細胞外小胞タンパク質とは異種である。
標的指向性部分は、例えば眼、筋肉、脳、肝臓、膵臓、肺などの特定組織種に細胞外小胞を標的とする、または腫瘍などの疾患組織を標的とするように、選択されることができる。本発明の一実施形態では、細胞外小胞は眼組織を標的とする。
一実施形態では、細胞外小胞は、眼組織取込み輸送体によって認識される部分またはリガンドを細胞外小胞の外面に発現することによって、眼組織を標的とすることができる。いくつかのアミノ酸輸送体及びペプチド輸送体は眼組織上及び眼細胞上に発現する。例えば、アミノ酸輸送体ASCT1(SLC1A4)は角膜及び初代角膜上皮細胞において発現し、アミノ酸輸送体ASCT2(SLC1A5)は網膜ミュラー細胞上に発現する。B0,+(SLC6A14)は、角膜上皮に発現する広範な基質特異性を有する中性及びカチオン性アミノ酸輸送体である。Lat1(SLC7A5)はヒト角膜において発現し、LAT2(SLC7A8)は網膜色素上皮細胞において発現する。ペプチド輸送体PEPT1及びPEPT2は、角膜上皮及び網膜ミュラー細胞において発現する。アミノ酸輸送体及びペプチド輸送体の他にも、有機カチオン/アニオン(SLC22)、モノカルボキシレート(SLC16)及びヌクレオシド輸送体(SLC28及び29)が様々な眼組織上で同定されている。かくして、細胞外小胞を輸送体特有の標的指向性部分で装飾して、細胞外小胞によって運ばれる治療積荷の送達を促すことができる。好適な標的指向性部分としては、限定されないが例えば、B(0,+)アミノ酸輸送体による送達を促すL-アスパラギン酸エステル、ガンマ-グルタミン酸エステル及びフェニルアラニン(例えば、Majumdar et al.,“Transcorneal Permeation of L- and D-aspartate Ester Prodrugs of Acyclovir:Delineation of Passive Diffusion Versus Transporter involvement,”Pharm Res.26(5):1261-9(2009)、Anand et al.,“Amino Acid Prodrugs of Acyclovir as Possible Antiviral Agents against Ocular HSV-1 Infections:Interactions with the Neutral and Cationic Amino Acid Transporter on the Corneal Epithelium,”Curr Eye Res.29(2-3):153-66(2004)、及びDun et al.,“Functional and Molecular Analysis of D-serine Transport in Retinal Muller Cells,”Exp Eye Res.84(1):191-9(2007)を参照のこと。参照によりその全体が本明細書に援用される);網膜上及び角膜上のオリゴペプチド輸送体による送達を促すL-バリン、グリシン-バリン、バリン-バリン、チロシン-バリン部分(例えば、Anand and Mitra,“Mechanism of Corneal Permeation of L-valyl Ester of Acyclovir:Targeting the Oligopeptide Transporter on the Rabbit Cornea,”Pharm Res.19(8):1194-202(2002)、Gunda et al.,“Corneal Absorption and Anterior Chamber Pharmacokinetics of Dipeptide Monoester Prodrugs of Ganciclovir(GCV):In vivo Comparative Evaluation of these Prodrugs with Val-GCV and GCV in Rabbits,”J Ocul Pharmacol Ther.22(6):465-76(2006)、Majumdar et al.“Dipeptide Monoester Ganciclovir Prodrugs for Treating HSV-1-induced Corneal Epithelial and Stromal Keratitis:In vitro and In vivo Evaluations,”J Ocul Pharmacol Ther.21(6):463-74(2005)、Katragadda et al.,“Modulation of P-glycoprotein-mediated Efflux by Prodrug Derivatization:an Approach Involving Peptide Transporter-mediated Influx across Rabbit Cornea,”J Ocul Pharmacol Ther.22(2):110-20(2006)、Kansara et al.,“Dipeptide Monoester Ganciclovir Prodrugs for Transscleral Drug Delivery:Targeting the Oligopeptide Transporter on Rabbit Retina,”J Ocul Pharmacol Ther.23(4):321-34(2007)を参照のこと。参照によりその全体が本明細書に援用される)、網膜上のナトリウム依存性マルチビタミン輸送体による送達を促すビオチン(例えば、Janoria et al.,“Vitreal Pharmacokinetics of Biotinylated Ganciclovir:Role of Sodium-dependent Multivitamin Transporter Expressed on Retina,”J Ocul Pharmacol Ther.25(1):39-49(2009)を参照のこと。参照によりその全体が本明細書に援用される)、ならびに網膜色素上皮細胞上のGLUT1受容体への送達を促すグルコース(例えば、Dalpiaz et al.,“Molecular Mechanism Involved in the Transport of a Prodrug Dopamine Glycosyl Conjugate,”Int J Pharm.336(1):133-9(2007)を参照のこと。参照によりその全体が本明細書に援用される)が挙げられる。
ペプチド標的指向性部分は、細胞外小胞膜貫通タンパク質との融合タンパク質として発現することによって細胞外小胞の表面に発現する。複数のタンパク質が細胞外小胞と結びつくことが知られており、つまり、それらは形成されたときに細胞外小胞内に組み込まれる。本発明の細胞外小胞を標的とするための使用に好ましいタンパク質は、膜貫通タンパク質であるものである。例としては、限定されないが、Lamp-1、flotillin、Syntaxin-3、CD9、CD63、CD81、HLA-DM(MHC II)、免疫グロブリン、MHC-IまたはMHC-II構成要素、及びテトラスパニンが挙げられる。
他の実施形態では、特異的な標的指向性部分は、細胞外小胞内に含まれている必要はない。例えば、療法が必要とされる部位に細胞外小胞を直接投与してもよい。あるいは、所望の奏効を生じるには眼周囲または眼内投与による送達で十分であり得る。
いくつかの実施形態では、特に組成物の細胞外小胞が外因性治療剤を含有するように改変されている場合、組成物は、薬学的に許容できる担体をさらに含む。「薬学的に許容できる担体」(賦形剤)は、組成物の細胞外小胞を対象に送達するための、薬学的に許容できる溶媒、懸濁化剤または薬学的に不活性な他の任意のビヒクルである。典型的な薬学的に許容できる担体としては、限定されないが、結合剤(例えば、アルファ化トウモロコシデンプン、ポリビニルピロリドンまたはヒドロキシプロピルメチルセルロースなど);充填剤(例えば、ラクトース及びその他の糖、微結晶セルロース、ペクチン、ゼラチン、硫酸カルシウム、エチルセルロース、ポリアクリレートまたは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、水素添加植物油、トウモロコシデンプン、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、デンプン、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)が挙げられる。
本明細書において提供される組成物は、医薬組成物において一般的にみられる他の補助成分をさらに含有し得る。したがって、組成物は例えば、適合性を有する付加的薬理活性材料を含有してもよいし、または本発明の組成物の様々な剤形を物理的に製剤化するのに役立つ付加的材料、例えば、色素、香味剤、保存料、酸化防止剤、増粘剤及び安定化剤を含有してもよい。しかしながら、そのような材料は、添加された場合に、本明細書において提供される組成物の成分の生物学的活性を過度に妨害するものであってはならない。
一実施形態では、硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞の組成物は、徐放性または持続放出性材料へと製剤化される。例えば、一実施形態では、組成物の細胞外小胞を標的領域または標的組織へ徐々に放出する薄膜コーティングを含むように組成物を製剤化することができる。徐放性または持続放出性コーティングに適するコーティングを調製するために用いることができる方法及び材料は当業者によく知られている。好適なコーティングは、生体適合性であるとともに細胞外小胞組成物との適合性を有するものでなければならない。一実施形態では、薄膜は、生体吸収性ポリマー(複数可)からなる。好適な生体吸収性エラストマーの例は、Bezwadaの米国特許第5,468,253号及びMehtaの米国特許第6,627,246号に記載されている。有用なポリマーは、L-ラクチド、D-ラクチド、イプシロン-カプロラクトン及びグリコリドの混合物を含む。これらの混合物の相対的組成を用いてコーティングの加水分解及び吸着の速度、細胞外小胞放出速度、及び膜強度を制御することができる。徐放に適する薄膜を調製するために使用することができる他の高分子材料としては、(限定されないが)例えば、ポリアミド、ポリアルキレンオキサラート、ポリ(アミノ酸)、コポリ(エーテル-エステル)、ポリ(イミノカーボネート)ポリオルトエステル、ポリ(酸無水物)及びそれらのブレンドが挙げられる。徐放性眼科用組成物のための、眼内で分解され得る天然に存在するポリマーとしては、例えば、ヒアルロン酸、吸収性生体適合性多糖、例えばキトサンまたはデンプン、フィブリン、エラスチン、フィブリノゲン、コラーゲン及び脂肪酸(及びそのエステル)が挙げられる。一実施形態では、例えば、細胞外小胞の組成物を含有する溶解ポリマーを含有する溶液を、コーティングすべき表面に噴霧することによって、またはこれらの溶液中にインプラントの一部を浸漬することによって、細胞外小胞の組成物を含有するポリマーをインプラントに塗布することができる。薄膜は典型的には、膜中の治療薬が使い果たされるまで数週間にわたって持続的送達を提供する。厚みは、どれだけ長く送達が望まれるか、及び細胞外小胞装填濃度に依存するであろう。厚みは典型的には5~30ミクロン以下であるが、それ以外の厚みも容認される。
本開示の別の態様は、対象の選定された細胞または組織に治療剤を送達する方法に関する。この方法は、治療剤を含有するように改変された硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞の組成物を提供すること、ならびに治療剤を含有するように改変された硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞を含む組成物を対象の選定された細胞または組織に送達するのに有効な条件下で、対象に組成物を投与することを伴う。
本発明のこの態様によれば、好適な対象は任意の哺乳動物対象を含む。対象は典型的にはヒトであるが、本明細書に記載の細胞外小胞の組成物を受けることができる非ヒト哺乳動物としては、例えば、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、齧歯動物(例えば、マウス、ラット、モルモット)、ウマ、シカ、ウシ及び乳牛、ヒツジ、ならびにブタが挙げられる。
一実施形態では、細胞外小胞の組成物は、自家組成物である、つまり、組成物の細胞外小胞は、組成物を投与されるのと同じ対象の眼内液すなわち硝子体液及び/または房水から単離されたものである。別の実施形態では、組成物は、細胞外小胞を含有する眼内液を提供したドナー対象と、処置されるレシピエント対象とが同じ種であるが異なる個体である、同種異系組成物である。代替的実施形態では、組成物は異種のものであり得る。この実施形態では、硝子体液小胞及び/または房水小胞は、レシピエント種とは異なる種のドナー対象から得られる。例えば、ウシ細胞外小胞は、単離され得、ヒト対象を治療するのに適した組成物を生成すべく改変され得る。
一実施形態では、本明細書に記載の細胞外小胞の組成物が投与される対象は、眼疾患を有する対象であり、組成物の投与は、眼疾患の治療として治療剤を対象の眼細胞または眼組織に送達する。
本明細書に記載の組成物の投与によって治療することができる眼疾患としては、限定されないが例えば、眼変性疾患、例えば、乾燥型黄斑変性症、脈管障害に続発する黄斑浮腫、色素性網膜炎、及び湿潤型黄斑変性症;全ての形態の緑内障、開放隅角緑内障(例えば、低眼圧及び正常眼圧緑内障)、閉塞隅角緑内障、先天性緑内障、続発緑内障、新生血管緑内障、色素性緑内障、原発若年緑内障、偽落屑緑内障、虹彩角膜内皮症候群、及び種々雑多な起源を有する緑内障(例えば、眼内腫瘍、網膜剥離、化学火傷、虹彩萎縮及び中毒性緑内障に関連する緑内障);炎症疾患、例えば、散弾様網膜症、糖尿病網膜症、原田病及びVogt-小柳-原田症候群、虹彩炎、多巣性脈絡膜炎及び汎ぶどう膜炎、扁平部炎、後部強膜炎、サルコイドーシス、全身性紅斑性狼瘡に起因する網膜炎、交換性眼炎、網膜下線維症、ぶどう膜炎症候群、白点症候群;加齢黄斑変性症、網膜色素線条症、網膜静脈分枝閉塞症、脈絡膜炎、角膜外傷関連障害、糖尿病関連虹彩新血管形成、糖尿病網膜症、突発性脈絡膜新血管形成、病的近視、網膜剥離、網膜腫瘍、未熟児網膜症及び鎌状赤血球網膜症を含めた新血管形成に関連する眼症状;脈絡膜、網膜または角膜に関連する眼感染症、例えば、サイトメガロウイルス網膜炎、ヒストプラズマ網脈絡膜炎、トキソプラズマ網脈絡膜炎及び結核性脈絡膜炎;網膜、脈絡膜、ぶどう膜、硝子体または角膜における異常な組織成長、脈絡膜メラノーマ、脈絡膜、硝子体または網膜における眼内リンパ腫、転移性病変、網膜芽細胞腫及び網膜芽細胞腫から硝子体への播種などの、新生物疾患;ならびに外傷、例えば、怪我もしくは手術に起因する外傷、またはレーザーもしくは強力な光への曝露に起因する網膜損傷が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物を用いる治療に適する角膜の特定の障害としては、例えば、角膜擦過傷、角膜ジストロフィー、角膜潰瘍、角膜新血管形成、フックスジストロフィー、角膜炎、円錐角膜、アレルギー性結膜炎、ドライアイ症候群、ドライアイ、関節リウマチ、シェーグレン症候群、角膜形成術後の問題、角膜創傷、アレルギー、細菌性角膜炎、ウイルス性角膜炎、単純ヘルペスウイルス(hsv)感染症、及び水痘帯状疱疹ウイルス(vzv)が引き起こす眼部帯状疱疹、真菌性角膜炎(角膜真菌症)、原虫性角膜炎(Protozoal Keratitis)、アカントアメーバ角膜炎、巨大角膜、小角膜、扁平角膜、球状角膜、角膜混濁、辺縁角膜炎、酒さ性角膜炎、潰瘍性角膜炎、翼状片、蚕食性角膜潰瘍、凹窩、フリクテン症、テリエン辺縁変性、老人環、vogt’s limbal girdle、滴状角膜、脂質角膜症、帯状角膜症、球状変性、ザルツマン結節状変性、クロコダイルシャグリーン、フックス内皮ジストロフィー、格子状ジストロフィー、地図状斑点状指紋状ジストロフィー、ペルーシド辺縁変性、球状角膜、虹彩角膜内皮(ice)症候群、露出性角膜症、乱視、薬剤性角膜炎、thygeson点状表層角膜炎、シスチン症、免疫タンパク質蓄積、ムコ多糖症ならびにウィルソン病が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物を用いる治療に適する結膜の障害としては、限定されないが例えば、急性結膜炎、急性アトピー性結膜炎、急性化学性結膜炎、慢性アレルギー性結膜炎、他の慢性アレルギー性結膜炎、アデノウイルス性結膜炎、ウイルス性結膜炎、結膜弛緩症、結膜出血、瞼裂斑、瞼裂斑炎、漿液性結膜炎、が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物を用いる治療に適する角膜ジストロフィーとしては、限定されないが例えば、内皮(フックス)、顆粒状、格子状、紅斑性、他の遺伝性の角膜ジストロフィー、例えば、前部基底膜ジストロフィー及び後部多形性角膜ジストロフィー、アベリノ角膜ジストロフィー、斑状角膜ジストロフィー、膠様滴状角膜ジストロフィー、シュナイダー角膜ジストロフィー、francois-neetans斑状ジストロフィー、先天性遺伝間質ジストロフィーが挙げられる。さらに、角膜浮腫/混濁/変性、水疱性角膜症、コンタクトレンズによる角質浮腫、特発性角膜浮腫、続発性角膜浮腫、デスメ膜破裂、角膜中央部混濁、周辺部角膜混濁、他の角膜瘢痕及び混濁、軽微な角膜混濁、老人環、帯状角膜症、角膜軟化症、結節状角膜変性、周辺部角膜変性、安定した円錐角膜、不安定な円錐角膜、角膜拡張、デスメ膜瘤、角膜移植、角膜移植片拒絶、角膜移植不全、角膜移植感染症、角膜移植のその他の合併症も含まれる。本明細書に記載の方法及び組成物を用いる治療に適するものにはさらに、角膜異物/怪我/裂傷、角膜異物、結膜異物、角膜及び結膜嚢の火傷、異物を伴わない結膜創傷及び角膜擦過傷、眼内組織の脱出または喪失を伴う眼裂傷及び眼破裂、眼内組織の脱出または喪失を伴わない眼裂傷及び眼破裂、眼球及び周辺組織の打撲(例えば、外傷性前房出血)、単純ヘルペス、ヘルペスウイルス性角膜炎、ヘルペスウイルス性結膜炎、その他のヘルペスウイルス性疾患、帯状疱疹、帯状疱疹結膜炎、帯状疱疹角膜炎、帯状疱疹強膜炎、その他の帯状疱疹、角膜炎、中心部角膜潰瘍、環状角膜潰瘍、前房蓄膿を伴う角膜潰瘍、辺縁角膜潰瘍、蚕食性角膜潰瘍、真菌性角膜潰瘍、穿孔性角膜潰瘍、角膜嚢腫、糸状、光線角膜炎光線角膜炎、点状露出角結膜炎、乾性角結膜炎、神経栄養性角結膜炎、角結膜炎を伴う乾燥症候群、フリクテン性角結膜炎、間質性角膜炎(例えば、コーガン症候群)、限局性角膜血管侵入、ドライアイ、再発性角膜びらん、コンタクトレンズに起因する角膜障害、シェーグレン症候群、乾燥症候群、翼状片、周辺翼状片、定在性翼状片、進行性翼状片、再発性翼状片も含まれる。
白内障を含めた水晶体の障害も、本明細書に記載の方法及び組成物で治療することができる。
本明細書に記載の方法及び組成物で治療することができる神経眼症状としては、限定されないが例えば、眼瞼痙攣、脳神経麻痺、顔面ジストニア、巨細胞性/一過性動脈炎、頭蓋内圧亢進、虚血性視神経症、多発性硬化症、視神経腫瘍、視神経炎、視神経症、視野欠損及び非動脈炎性虚血性視神経症(naion)が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物で治療することができる網膜疾患としては、限定されないが例えば、網膜静脈分枝閉塞症、網膜中心静脈閉塞症、中心性漿液性脈絡網膜症、脈絡膜剥離、複雑網膜剥離、先天性X染色体連鎖性網膜分離症、網膜上膜、家族性滲出性硝子体網膜症、特発性傍中心窩毛細血管拡張症、感染性網膜炎、眼内レンズ偏位、黄斑浮腫、黄斑円孔、第一次硝子体過形成遺残、ポリープ状脈絡膜血管症、後部硝子体剥離、推定眼ヒストプラズマ症候群、水晶体核落下、網膜動脈閉塞、色素性網膜炎及び人工網膜、未熟児網膜症、河川盲目症/オンコセルカ症、硝子体黄斑牽引症候群、網膜芽細胞腫、黄斑パッカー、黄斑円孔、飛蚊症、bietti結晶性角膜網膜ジストロフィー、ヒストプラズマ症、網膜芽細胞腫、アッシャー症候群が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物で治療することができる網膜障害としては、限定されないが例えば、以下の合併症を伴うまたは伴わない1型真性糖尿病による糖尿病網膜症が挙げられる。合併症の記載のないもの、黄斑浮腫を伴い軽度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴わず軽度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴い中等度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴わず中等度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴い重度の非増殖性網膜症を伴うもの;黄斑浮腫を伴わず重度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴い増殖性網膜症を伴うもの;黄斑浮腫を伴わず増殖性網膜症を伴うもの。2型真性糖尿病による糖尿病網膜症;合併症の記載のないもの、黄斑浮腫を伴い軽度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴わず軽度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴い中等度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴わず中等度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴い重度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴わず重度の非増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴い増殖性網膜症を伴うもの、黄斑浮腫を伴わず増殖性網膜症を伴うもの。その他の網膜の障害としては、例えば、黄斑変性及び後極型、非滲出型黄斑変性(乾燥型)、滲出型黄斑変性(湿潤型)黄斑嚢胞、円孔または偽円孔、中心性漿液性脈絡網膜症、嚢胞様黄斑変性(cme)、黄斑パッカー(erm)、黄斑のドルーゼン(変性)、硝子体黄斑牽引、白内障手術後の嚢胞様黄斑浮腫、硝子体型変性、例えば、硝子体出血、硝子体変性(例えばpvd)硝子体黄斑癒着(vmt)、硝子体内結晶沈着、他の硝子体混濁(例えば飛蚊症)、他の硝子体の障害、視神経型障害、例えば、視神経円盤のコロボーマ、視神経円盤のドルーゼン、虚血性視神経症、視神経乳頭炎、他の視神経萎縮症、頭蓋内圧亢進に関連する乳頭浮腫、原発性視神経萎縮症、眼球後方神経炎、眼内炎、その他の眼内炎、汎眼球炎(急性)、汎ぶどう膜炎、化膿性内眼球炎、交換性ぶどう膜炎が挙げられる。遺伝性網膜ジストロフィー、主に網膜色素上皮が関与するジストロフィー、主に感覚網膜が関与するその他のジストロフィー(例えばStargardt病)、色素性(例えば色素性網膜炎)ジストロフィー、硝子体網膜ジストロフィー、虹彩毛様体炎、慢性虹彩毛様体炎、水晶体誘導虹彩毛様体炎、原発性虹彩毛様体炎、再発性急性虹彩毛様体炎、続発性感染性虹彩毛様体炎、続発性非感染性虹彩毛様体炎、一過性黒内障、眼球萎縮(例えば眼球癆)、白内障手術後の眼内の白内障(水晶体)核落下、変性近視(例えば悪性)、複視(二重視)、前兆を伴い非難治性である偏頭痛;前兆を伴い非難治性であり偏頭痛発作重積状態を伴う偏頭痛;前兆を伴い難治性であり偏頭痛発作重積状態を伴わない偏頭痛;前兆を伴い難治性であり偏頭痛発作重積状態を伴う偏頭痛;偏頭痛発作重積状態を伴わないもの、眼痛、非難治性眼筋麻痺性偏頭痛、難治性眼筋麻痺性偏頭痛、他の異常グルコース(例えば前糖尿病)他の難治性偏頭痛;非難治性であり偏頭痛発作重積状態を伴う他の偏頭痛;難治性であり偏頭痛発作重積状態を伴わない他の偏頭痛;難治性であり偏頭痛発作重積状態を伴う他の偏頭痛;偏頭痛発作重積状態を伴わないもの、他の長期(現在)の薬物療法、他の視力障害(視界不良)、他の自覚的視力障害(例えば光視症)関節リウマチ、突然の視力低下、一過性視力低下、紅斑性狼瘡、後極部の黄斑瘢痕(炎症後)(外傷後)、日光網膜症、脈絡網膜炎症、脈絡膜出血、脈絡膜破裂、脈絡膜の良性新生物、剥離に対する手術の後の脈絡網膜瘢痕、漿液性脈絡膜剥離、出血性脈絡膜剥離、高血圧性網膜症、滲出型網膜症、網膜細動脈瘤、詳細不明の網膜新血管形成、詳細不明のその他の非糖尿病性増殖性網膜症網膜出血、網膜浮腫(例えば綿花状白斑)網膜虚血、周辺部網膜変性型、網膜格子状変性、微小類嚢胞敷石状網膜変性、網膜変性、加齢性網膜網状変性、続発性硝子体網膜変性、網膜剥離、単一裂孔を有する網膜剥離、多発裂孔を有する網膜剥離、巨大網膜裂孔を有する網膜剥離、鋸状縁離断を伴う網膜剥離、網膜全剥離、その他の網膜剥離、詳細不明の網膜牽引剥離(例えば、網膜剥離を伴うPVR)、網膜分離症、その他の網膜分離症及び網膜嚢胞、漿液性網膜剥離、網膜裂孔型漿液性網膜剥離、網膜裂孔、剥離を伴わない馬蹄型網膜裂孔、剥離を伴わない網膜円孔、剥離を伴わない多発性網膜欠陥。
本明細書に記載の方法及び組成物であらゆる種類の網膜血管閉塞症を治療することもでき、これには、網膜中心動脈閉塞症(crao)、網膜動脈分枝閉塞症(brao)、網膜中心静脈閉塞症(crvo)、網膜支流(分枝)静脈閉塞症(brvo)、未熟児網膜症(ROP)型未熟児網膜症第0期ROP、第1期未熟児網膜症、第2期未熟児網膜症、第3期未熟児網膜症、第4期未熟児網膜症、第5期未熟児網膜症が含まれる。中心性漿液性脈絡網膜症(csr)、漿液性網膜色素上皮剥離及び出血性網膜色素上皮剥離を含めた網膜層分離も、本明細書に記載の方法及び組成物によって治療することができる。
本明細書に記載の方法及びEV組成物で治療することができる脈絡膜及び網膜の障害としては、限定されないが例えば、脈絡網膜炎症、孤立性脈絡網膜炎症、孤立性脈絡網膜炎、脈絡膜炎、網膜炎、網脈絡膜炎、散在性脈絡網膜炎症 散在性:脈絡網膜炎、脈絡膜炎、網膜炎、網脈絡膜炎、滲出型網膜症、後部毛様体炎、扁平部炎、他の脈絡網膜炎症、原田病、詳細不明の脈絡網膜炎症;脈絡網膜炎、脈絡膜炎、網膜炎、網脈絡膜炎、脈絡網膜瘢痕、後極部黄斑瘢痕(炎症後)(外傷後)、日光網膜症、脈絡膜変性、脈絡膜萎縮、脈絡膜硬化症、網膜色素線条症、遺伝性脈絡膜ジストロフィー、コロイデレミア、脈絡膜ジストロフィー(中心性輪紋状)(全般性)(周辺部)、脳回転状萎縮、脈絡膜オルニチン血症、脈絡膜出血破裂、特定不能の脈絡膜出血、駆逐性脈絡膜剥離、脈絡膜のその他の特定障害、他のどこかに分類される疾患における脈絡網膜障害、他のどこかに分類される疾患における脈絡網膜障害、他のどこかに分類される感染性及び寄生虫疾患における脈絡網膜炎症、梅毒性の、後期の、トキソプラズマ性の、結核性の脈絡網膜炎、他のどこかに分類される疾患における他の脈絡網膜障害、網膜剥離裂孔、網膜剥離、網膜分離症(X染色体連鎖性網膜分離症を含む)、網膜動脈閉塞、網膜静脈閉塞、高血圧性網膜症、加齢黄斑変性、網膜上皮黄斑変性、周辺部網膜変性、遺伝性網膜ジストロフィー、色素性網膜炎、中心性漿膜性網膜症、網膜剥離、網膜色素上皮剥離、他の特定網膜障害、黄斑浮腫、詳細不明の網膜障害、他のどこかに分類される疾患における網膜障害が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物でさらに治療することができる眼瞼及び涙器系及び眼窩の障害としては、限定されないが例えば、眼瞼外反、兎眼、眼瞼皮膚弛緩症、眼瞼下垂、霰粒腫、麦粒腫、眼瞼黄色腫、他のどこかに分類される疾患における眼瞼の寄生虫侵入、ニキビダニ属に起因する眼瞼皮膚炎、リーシュマニア症、ロア糸状虫症、オンコセルカ症、シラミ寄生症を含めた眼瞼の寄生虫侵入、他のどこかに分類される感染性疾患における眼瞼の関与が挙げられる。ヘルペスウイルス(単純ヘルペス)性感染における眼瞼の関与、らい病、伝染性軟属腫、結核、帯状疱疹、他のどこかに分類される疾患における眼瞼の関与、膿痂疹における眼瞼の関与、涙腺炎、流涙症、甲状腺機能不全性眼球突出、甲状腺眼疾患が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物で治療することができる緑内障障害としては、限定されないが例えば、境界域所見を示す開放隅角前緑内障、開放隅角、低リスク、解剖学的狭隅角原発閉塞隅角の疑い、ステロイドレスポンダー、高眼圧症、緑内障損傷を伴わない原発性閉塞隅角(視神経または視野の喪失を伴わないpasまたは高iop)、詳細不明の開放隅角緑内障、原発性開放隅角緑内障、慢性単純緑内障、低眼圧緑内障、色素性緑内障、水晶体の偽落屑を伴う水晶体嚢緑内障、開放隅角緑内障の残遺期、詳細不明の原発性閉塞隅角緑内障、急性閉塞隅角緑内障発作、慢性閉塞隅角緑内障、間欠性閉塞隅角緑内障、残遺期閉塞隅角緑内障、眼外傷に続発する緑内障、眼炎症に続発する緑内障、網膜血管閉塞症、合併症を有する1型糖尿病、合併症を有する2型糖尿病、水晶体の障害、眼内レンズの障害、他の眼症候の後の障害、新生物、良性新生物または悪性のものを含めた他の眼障害に続発する緑内障が挙げられる。さらに、薬物に続発する緑内障、上強膜静脈圧の上昇を伴う緑内障、過分泌緑内障、房水誤指向(aqueous misdirection)悪性緑内障、他のどこかに分類される疾患における緑内障、先天緑内障、アクセンフェルト奇形、牛眼、小児緑内障、新生児緑内障、先天性緑内障(hydrophthalmos)、球状角膜、緑内障を伴う先天緑内障巨大角膜、先天緑内障における巨大眼球、緑内障を伴う巨大角膜、絶対緑内障も挙げられる。さらには、眼科用薬物及び製剤の副作用、急性濾胞性結膜炎、炭酸脱水素酵素阻害薬の副作用、及び眼科用薬物及び製剤の投薬下での副作用も挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物で治療することができる視神経の障害としては、限定されないが例えば、緑内障性視神経萎縮、視神経乳頭炎、球後視神経炎、詳細不明の視神経萎縮、原発性視神経萎縮、詳細不明の視神経炎、その他の視神経炎、視神経円板の偽乳頭浮腫、詳細不明の乳頭浮腫、乳頭浮腫、虚血性視神経症、視交差の障害、他の新生物に関連する視交差の障害、血管障害に関連する視交差の障害、炎症性障害に関連する視交差の障害、視神経のその他の障害、視神経の圧迫、中毒性視神経症、栄養性視神経症、遺伝性視神経萎縮、皮質盲、眼窩の肉芽腫(例えば、眼窩の偽腫瘍(炎症性))、緊張性瞳孔、脳下垂体の良性新生物、眼窩の不明部位の良性新生物、瞳孔不同、感覚症候を伴う転換性障害、脳髄膜の良性新生物、眼痛、びまん性甲状腺腫を伴い甲状腺クリーゼを伴う甲状腺中毒症(例えば、グレーブス病、特定不能の眼球突出性または中毒性の甲状腺腫)、びまん性甲状腺腫を伴い甲状腺クリーゼを伴わない甲状腺中毒症(例えば、グレーブス病、特定不能の眼球突出性または中毒性の甲状腺腫)、散瞳、瞳孔不同、両眼運動の詳細不明の障害(例えば斜方偏位)、輻輳不全型核間性眼筋麻痺、他の巨細胞性動脈炎、緊張性瞳孔、他の自覚的視力障害(例えば光視症)、赤血球沈降速度上昇、脳梗塞、(例えば脳卒中)一過性脳虚血発作、眼窩の悪性新生物、進行性外眼筋麻痺、乳頭周囲孤立性脈絡網膜炎症、後天性色覚異常、盲点の暗点、(例えばホーレンホーストの)部分型網膜動脈閉塞、共同注視麻痺(痙攣)、複視(二重視)その他の斜視型、内斜位、外斜位、上下斜視(例えば上斜視)、麻痺型、第3眼球運動神経、第4眼球運動神経、第6眼球運動神経、眼瞼下垂、先天性眼瞼下垂、機械的眼瞼下垂、筋原性眼瞼下垂、麻痺性眼瞼下垂、視野障害、一過性視力喪失(例えば閃輝性暗点)、同側性両側視野欠損、交叉性両側視野欠損が挙げられる。
本明細書に記載の方法及び組成物で治療することができる神経系の障害としては、限定されないが例えば、一過性黒内障、ホルネル症候群、眼瞼痙攣、多発性硬化症、一過性脳虚血発作、良性頭蓋内圧亢進、非難治性の眼筋麻痺性偏頭痛、難治性の眼筋麻痺性偏頭痛、(急性)増悪を伴わない重症筋無力症、(急性)増悪を伴う重症筋無力症、間代性片側顔面痙攣が挙げられる。
本明細書に記載の治療剤を含有するように改変された硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞の組成物による治療を受けることができる他の症状としては、限定されないが例えば、血液悪性腫瘍、皮膚T細胞リンパ腫、成人T細胞リンパ腫/白血病、病的線維症、皮膚線維症、突発性肺線維症、他の線維性の兆候、神経変性、虚血、急性間欠性ポルフィリン症、固形がん、肝臓がん、副腎皮質がん腫、膵臓がん、高コレステロール血症、糖尿病黄斑浮腫、急性非動脈炎前部虚血性視神経症、急性腎損傷の防止、腎移植レシピエントにおける移植片機能遅延、家族性アミロイド多発神経炎、進行がん、トリグリセライド上昇、筋萎縮性側索硬化症、前立腺がん、骨髄異形成症候群、ハンチントン病、トリグリセライド上昇/家族性高コレステロール血症、固形がん、嚢胞性線維症、潰瘍性大腸炎、固形がん、ドゥシェンヌ型筋ジストロフィー、高リポタンパク血症(a)、B型肝炎感染症、2型糖尿病、アレルゲン誘導喘息、喘息、アトピー性皮膚炎、液状がん、骨髄性白血病、凝血障害、回腸嚢炎、家族性乳糜血症候群、家族性部分型リポジストロフィー、家族性アミロイド多発神経炎、前立腺がん、非小細胞肺がん、メラノーマ、三重陰性乳がん、狂犬病、RSV、HIV、インフルエンザA、心血管疾患、ジカウイルス感染症、前立腺がん、多発性骨髄腫、急性骨髄性白血病、非小細胞肺がん、腎細胞がん腫、固形がん、先天性爪肥厚症、肝線維症、原発性1型高シュウ酸尿症、肥厚性瘢痕、重度血友病AまたはB、発作性夜間ヘモグロビン尿症、肝及び肺疾患、血友病及び稀な出血性障害、高コレステロール血症、急性肝性ポルフィリン症、補体媒介性疾患、原発性1型高シュウ酸尿症、遺伝性ATTRアミロイド症、B型及びC型肝炎ウイルス感染症、HCV、AMD/DME、AMD、NAION、先天性爪肥厚症、FAP/結腸がん、PDAC、CML、AKI及びDGFが挙げられる。
本開示のこの実施形態によれば、組成物の細胞外小胞は、眼疾患を治療するのに適した1つ以上の治療剤を含有するように改変されている。好適な治療剤、すなわち核酸分子(治療RNA及び治療DNA)、タンパク質及びペプチド治療薬ならびに小分子治療薬は上に記載されている。特定の眼疾患のための好適な治療薬の選択は眼科分野の当業者の技量レベル範囲内である。
本開示のこの態様によれば、硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞を含有する組成物は、それを必要とする患者に、局所投与、全身投与、眼周囲投与または眼内投与を用いて投与することができる。選択される特定の投与経路は、治療しようとする症状及び組成物の剤形に依存する。
一実施形態では、組成物を全身投与する。全身投与は、静脈内投与、経口投与、動脈内投与、吸入、鼻腔内投与、腹膜腔内投与、腹腔内投与、皮下投与、関節内投与、クモ膜下腔内投与、経硬膜投与、経皮(transdermal)投与、粘膜下投与、舌下投与、経腸投与、非経口投与、経皮(percutaneous)投与、関節周囲投与または脳室内投与によって成し遂げることができる。
別の実施形態では、組成物を局所投与する。一実施形態では、組成物を眼組織に局所投与する。本明細書中で言及しているように、眼組織は、強膜内組織(例えば網膜)及び強膜外組織(例えば、眼窩内の眼筋)を含めた眼を指す。眼組織は、神経学的に眼に連結されている(但し、眼から遠くはない)組織、例えば、視神経、膝状体及び視覚野も含む。眼組織への局所投与は、眼内投与によって成し遂げることができる。この実施形態によれば、眼内投与は、前房内(intracameral)投与、硝子体内投与または網膜内投与によって行うことができる。
別の実施形態では、眼組織への局所投与は、眼周囲投与によって成し遂げることができる。眼周囲投与は、結膜下注射、テノン嚢下注射、直接眼周囲注射または眼周囲蓄積注射によって行うことができる。
細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は、任意の所望の細胞及び/または組織種を含み得る。一実施形態では、標的細胞は眼細胞である。本明細書に記載の細胞外小胞によって治療剤を送達するのに適した眼細胞としては、限定されないが例えば、毛様体上皮、色素毛様体上皮、無色素毛様体上皮、毛様体突起、ミュラー細胞、神経節細胞、アマクリン細胞、水平細胞、視細胞(桿体及び錐体)双極細胞、網膜色素上皮または網膜内皮細胞を含めた網膜細胞、角膜上皮、角膜支質(角膜細胞)、角質内皮または縁幹細胞を含めた角膜の細胞、色素もしくは無色素細胞、紡錘形線維芽細胞、マクロファージ(小金井の塊細胞)、括約筋の平滑筋、または後部上皮を含めた虹彩の細胞、シュレム管の線維柱帯細胞または内皮細胞層を含めた線維柱帯細胞、水晶体上皮、前部水晶体上皮細胞、クリスタリン含有水晶体線維細胞、水晶体線維または水晶体嚢を含めた水晶体の細胞、立方上皮細胞、上衣細胞層、脈絡叢上皮細胞または脈絡膜内皮細胞を含めた脈絡膜の細胞、オリゴデンドロサイト、網膜神経節細胞軸索または神経膠細胞を含めた視神経の細胞、間葉系幹細胞、縁幹細胞、網膜幹細胞を含めた幹及び前駆細胞が挙げられる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は非眼細胞を含む。本明細書に記載の細胞外小胞を使用する治療薬送達のための非眼標的細胞及び組織としては、限定されないが例えば外分泌細胞及び組織が挙げられ、これには、限定されないが、上皮細胞、唾液腺粘膜細胞(多糖に富む分泌物)、唾液腺1番(糖タンパク質酵素に富む分泌物)、舌内のフォン・エブネル腺細胞(味蕾を浄化する)、乳腺細胞(乳分泌)、涙腺細胞(涙液分泌)、耳内の耳垢腺細胞(耳垢分泌)、エクリン汗腺の暗調細胞(糖タンパク質分泌)、エクリン汗腺の明調細胞(小分子分泌)、アポクリン汗腺細胞(匂いを有する分泌物、性ホルモン感受性)、眼瞼内のモル腺細胞(特別な汗腺)、皮脂腺細胞(脂質に富む皮脂分泌物)、鼻内のボーマン腺細胞(嗅上皮を浄化する)、十二指腸内のブルンネル腺細胞(酵素及びアルカリ性粘液)、精嚢細胞(精子を泳がせるための果糖を含む精液成分を分泌する)、前立腺細胞(精液成分を分泌する)、尿道球腺(粘液分泌)、バルトリン腺(膣潤滑液分泌)、尿道腺細胞(粘液分泌)、子宮内膜細胞(糖質分泌)、気道及び消化管の離隔した杯細胞(粘液分泌)、胃壁粘膜細胞(粘液分泌)、胃腺胃酵素限細胞(ペプシノゲン分泌)、胃腺酸分泌細胞(塩酸分泌)、膵腺房細胞(重炭酸塩及び消化酵素分泌)、小腸のパネート細胞(リゾチーム分泌)、肺のii型肺細胞(界面活性剤分泌)、肺のクラブ細胞が含まれる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織はホルモン分泌細胞を含み、これには、限定されないが、脳下垂体前葉細胞、ソマトトロピン産生細胞、プロラクチン産生細胞、甲状腺刺激ホルモン産生細胞、性腺刺激ホルモン産生細胞、副腎皮質刺激ホルモン産生細胞、脳下垂体中葉細胞、分泌性メラニン細胞刺激ホルモン、巨細胞性神経分泌細胞、オキシトシン非分泌性、バソプレシン分泌性、腸管及び気管細胞、セロトニン分泌性、エンドルフィン分泌性、ソマトスタチン分泌性、ガストリン分泌性、セクレチン分泌性、コレシストキニン非分泌性、インスリン分泌性、グルカゴン分泌性、ボンベシン非分泌性、甲状腺細胞、甲状腺上皮細胞、傍濾胞細胞、副甲状腺細胞、副甲状腺主細胞、好酸性細胞、副腎細胞、クロム親和性細胞、ステロイドホルモン分泌性(鉱質コルチコイド及びグルココルチコイド)、テストステロンを分泌する精巣のライディッヒ細胞、エストロゲンを分泌する卵胞の内莢膜細胞、プロゲステロンを分泌する卵胞破裂の黄体細胞、顆粒膜黄体細胞、卵胞膜黄体細胞、傍糸球体細胞(レニン分泌)、腎臓の緻密斑細胞、腎臓の極周囲細胞、腎臓のメサンギウム細胞、膵島(ランゲルハンス島)、アルファ細胞(グルカゴンを分泌する)、ベータ細胞(インスリン及びアミリンを分泌する)、デルタ細胞(ソマトスタチンを分泌する)、pp細胞(ガンマ細胞)(膵臓ポリペプチドを分泌する)、イプシロン細胞(グレリンを分泌する)が含まれる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は、外胚葉に主として由来する細胞を含み、これには、外皮系由来細胞、角化上皮細胞、表皮角化細胞(分化している表皮細胞)、表皮基底細胞(幹細胞)、手の爪及び足の爪の角化細胞、爪床基底細胞(幹細胞)、毛髄質細胞、毛皮質細胞、毛小皮細胞、毛根鞘小皮細胞、ハックスレー層の毛根鞘細胞、ヘンレ層の毛根鞘細胞、外毛根鞘細胞、毛母細胞(幹細胞)、湿性重層バリア上皮細胞、角膜、舌、口腔、食道、肛門管、遠位尿道及び膣の重層扁平上皮の表面上皮細胞、角膜、舌、口腔、食道、肛門管、遠位尿道及び膣の上皮の基底細胞(幹細胞)、(膀胱及び尿管に沿った)尿管上皮細胞が含まれる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は神経系細胞を含み、これには、限定されないが、感覚トランスデューサー細胞、コルチ器官内の聴覚内有毛細胞、コルチ器官内の聴覚内有毛細胞、コルチ器官内の聴覚内有毛細胞、嗅上皮の基底細胞(嗅神経の幹細胞)、低温感受性一次知覚ニューロン、高温感受性一次知覚ニューロン、表皮のメルケル細胞(接触センサー)、嗅覚受容器ニューロン、痛覚感受性一次知覚ニューロン(様々な種類)、眼内の網膜の視細胞、桿体視細胞、眼の青色感受性錐体視細胞、眼の緑色感受性錐体視細胞、眼の赤色感受性錐体視細胞、固有受容性一次知覚ニューロン(様々な種類)、接触感受性一次知覚ニューロン(様々な種類)、i型頸動脈小体細胞(血液phセンサー)、ii型頸動脈小体細胞(血液phセンサー)、耳の前庭系のi型有毛細胞(加速度及び重力)、耳の前庭系のii型有毛細胞(加速度及び重力)、i型味蕾細胞、自律神経細胞、コリン作動性神経細胞(様々な種類)、アドレナリン作動性神経細胞(様々な種類)、ペプチド作動性神経細胞(様々な種類)、感覚器及び周辺ニューロン支持細胞、コルチ器官の内柱細胞、コルチ器官の外柱細胞、コルチ器の内指節細胞、コルチ器の外指節細胞、コルチ器の境界細胞、コルチ器のヘンゼン細胞、前庭器支持細胞、味蕾支持細胞、嗅上皮支持細胞、シュワン細胞、サテライトグリア細胞(末梢神経細胞体を封入している)、腸管神経膠細胞、中枢神経系ニューロン及び神経膠細胞、神経細胞(未だあまり分類されていない多様な種類)、介在ニューロン、バスケット細胞、cartwheel細胞、星状細胞、顆粒細胞、ルガロ細胞、単極ブラシ細胞、マルチノッティ細胞、シャンデリア細胞、中型有棘ニューロン、カハール・レチウス細胞、ダブルブーケ細胞、ニューログリアフォーム細胞、螺旋状介在ニューロン、レンショー細胞、主細胞、紡錘神経細胞、錐体細胞、場所細胞、格子細胞、スピード細胞、頭方位細胞、ベッツ細胞、星状細胞、境界細胞、星状膠細胞(様々な種類)、オリゴデンドロサイト、上衣細胞及び伸長上衣細胞が含まれる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は、中胚葉に主として由来する細胞を含み、これには、限定されないが、代謝貯蔵細胞、脂肪細胞、白色脂肪細胞、褐色脂肪細胞、肝臓脂質細胞、バリア機能細胞(肺、胃腸、外分泌腺及び尿生殖路)、腎臓、腎臓壁側細胞、腎臓糸球体有足細胞、腎臓近位尿細管刷子縁細胞、ヘンレ係蹄の細い脚の細胞、腎臓遠位尿細管細胞、腎臓集合管細胞、主細胞、間在細胞、その他のi型肺細胞(肺胞上皮細胞)、膵管細胞(腺房中心細胞)、(汗腺、唾液腺、乳腺などの)平滑筋導管細胞、主細胞、介在細胞、(精嚢、前立腺などの)導管細胞、(微絨毛を有する)腸刷子縁細胞、外分泌腺横紋筋導管細胞、胆嚢上皮細胞、精巣輸出管非線毛細胞、精巣上体主細胞、精巣上体基底細胞、内皮細胞が含まれる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は細胞外基質細胞を含み、これには、限定されないが、エナメル上皮芽細胞(歯のエナメル質分泌)、耳の前庭系の半月面上皮細胞(プロテオグリカン分泌)、コルチ器歯間上皮細胞(有毛細胞を覆う蓋膜を分泌する)、疎性結合組織線維芽細胞、角膜線維芽細胞(角膜細胞)、腱線維芽細胞、骨髄細網細胞線維芽細胞、その他の非上皮線維芽細胞、周皮細胞、椎間板の髄核細胞、セメント芽細胞/セメント細胞(歯根骨様ewan細胞分泌)、象牙芽細胞/象牙細胞(歯象牙質分泌)、硝子軟骨軟骨細胞、線維軟骨細胞、弾性軟骨細胞、骨芽細胞/骨細胞、骨幹細胞(骨芽細胞の幹細胞)、眼の硝子体の硝子体細胞、耳の外リンパ腔の星状細胞、肝星細胞(伊東細胞)、膵星細胞が含まれる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は収縮性細胞を含み、これには、限定されないが、骨格筋細胞、赤色骨格筋細胞(遅い)、白色骨格筋細胞(速い)、中間骨格筋細胞、筋紡錘の核嚢細胞、筋紡錘の核鎖細胞、衛星細胞(幹細胞)、心筋細胞、通常の心筋細胞、結節性心筋細胞、プルキンエ線維細胞、平滑筋細胞(様々な種類)、虹彩の筋上皮細胞、外分泌腺の筋上皮細胞が含まれる。
別の実施形態では、治療剤を運ぶ細胞外小胞の標的細胞及び/または組織は血液及び免疫系細胞を含み、これには、限定されないが、赤血球(erythrocyte)(赤血球(red blood cell))、巨核球(血小板前駆体)、単球(白血球)、結合組織マクロファージ(様々な種類)、表皮ランゲルハンス細胞、(骨中の)破骨細胞、(リンパ組織中の)樹状細胞、(中枢神経系の)小膠細胞、好中性顆粒球、好酸性顆粒球、好塩基性顆粒球、ハイブリドーマ細胞、マスト細胞、ヘルパーT細胞、サプレッサーT細胞、細胞傷害性T細胞、ナチュラルキラーT細胞、B細胞、ナチュラルキラー細胞、網状赤血球、血液及び免疫系の幹細胞及び前駆細胞(様々な種類)、限定されないが卵原細胞/卵母細胞、精子細胞、精母細胞、精原細胞(精母細胞の幹細胞)、精子を含めた胚細胞、限定されないが卵胞細胞、(精巣内の)セルトリ細胞、胸腺上皮細胞を含めたナース細胞ならびに、間質腎細胞を含めた間質細胞が含まれる。
本開示のこの態様によれば、対象に治療的有効量の組成物が投与される。治療的有効量は、治療する症状の少なくとも1つの症候または他の側面を緩和する、阻害する、低減する、遅延させる、及び/または防止するのに有効な量である。別の実施形態では、治療的有効量は、治療する眼症状を改善させるのに有効な量である。用量は、様々なパラメータに応じて、特に、治療される患者の症状の重症度、年齢及び体重;投与経路;ならびに必要とされる投薬計画に応じて決定され得る。医師であれば、任意の特定患者に必要とされる投与経路及び投薬量を決定することができるであろう。最適投薬量は、投与する組成物の相対力価に応じて様々であり得、通常は、試験管内及び生体内モデルにおいて有効であると見出された半数効果濃度(EC50)に基づいて推定することができる。通常、投薬量は0.01~100mg/kg体重である。典型的な1日用量は、特定の構築物の力価、治療される対象の年齢、体重及び症状、疾患の重症度、ならびに投与の頻度及び経路に応じて、約0.1~50mg/kg体重、好ましくは約0.1~10mg/kg体重である。投与が全身投与によるのかまたは局所投与によるのかに応じて異なる投薬量の構築物が投与され得る。
治療剤のクリアランス(及び任意の標的指向性治療分子の分解)ゆえに対象を反復的に、例えば、1日、1週間、1ヶ月または1年に1回以上治療せねばならないことがある。当業者であれば、測定された体液中または組織中の構築物の滞留時間及び濃度に基づいて投薬反復率を簡単に推定することができる。好結果な治療の後、患者に維持療法を受けさせることが好ましい場合があり、この場合、構築物を1日、1ヶ月、1年などに1回以上、0.01~100mg/kg体重の維持用量で投与する。
本開示の別の態様は、本明細書に記載の硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞を含む組成物を作る方法に関する。例示的な方法は、硝子体液及び/または房水を含む哺乳動物眼内液試料を提供すること、ならびに眼内液試料から小胞を単離することを伴う。方法は、単離された小胞の中に前記1つ以上の外因性作用物質を挿入することをさらに伴い得る。
一実施形態では、眼内液試料はヒト眼内液試料である。別の実施形態では、眼内液試料はウシ眼内液試料である。別の実施形態では、眼内液は非ヒト哺乳動物眼内液試料、例えば、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、齧歯動物、シカ、ヒツジ、ブタなどから得られる眼内液試料である。
一実施形態では、眼内液試料は健常な正常眼内液試料である。別の実施形態では、眼内液試料は、罹患した眼内液試料であるか、または眼疾患もしくは眼症状を有する対象から得られるものである。眼内液試料は、当技術分野で知られている、及び本明細書において記載されている方法を用いて得ることができる。一実施形態では、眼内液試料は、硝子体生検または房水生検もしくは吸引によって得られる。
眼内液から細胞外小胞を単離する好適な方法は本明細書において記載されている。一実施形態では、細胞外小胞を単離する方法は一連の遠心分離ステップを伴う。本明細書において言及する「眼内液」は、限定されないが、硝子体液からの流体、房水からの流体または、硝子体液及び/または房水を含んでいる任意の眼内液試料を含む。
本明細書において記載されているように、房水及び/または硝子体液から単離された細胞外小胞は、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変される。外因性作用物質(複数可)を細胞外小胞内に挿入する方法は、限定されないが電気穿孔、トランスフェクション、ウイルスベクター送達またはそれらの任意の組み合わせを含めた、当技術分野において知ること及び実践することが容易である方法及び技術を用いて成し遂げることができる。
一実施形態では、1つ以上の外因性作用物質の挿入に先立って、単離された細胞外小胞の内在性内容物を除去する。細胞外小胞の内在性内容物を除去する方法は、紫外線照射を用いて成し遂げることができる。小胞の内容物を空にするための、当技術分野で知られているその他の方法も、本開示のこの態様に従って用いるのに適している。
本開示の別の態様は、対象の眼疾患を同定、検出、診断、追跡評価または予後予測する方法に関する。この方法は、対象からの硝子体液及び/または房水を含む眼内液試料を提供すること、ならびに眼内液試料から細胞外小胞を単離することを伴う。この方法は、単離された細胞外小胞の少なくとも1つの分子的または物理的特性を分析すること及び、単離された小胞の少なくとも1つの分析された分子的特性または物理的特性を、基準試料から得られた単離された小胞における分子的特性または物理的特性と比較することをさらに伴う。眼疾患の存在または非存在は、その比較に基づいて同定、検出または診断される。あるいは、比較は、眼疾患または眼症状の進行または予後に関する情報を提供する。硝子体液細胞外小胞及び/または房水細胞外小胞の分子的特徴及び/または物理的特性に基づいて検出、診断及び追跡評価することができる眼症状の総合的一覧は上に提供されている。
本明細書では、正常で健常な硝子体液及び房水における広範囲にわたる細胞外小胞ネットワークの発見について記載している。包括的プロテオーム解析を行ってこの細胞外小胞ネットワークの正常で健常なプロテオームを特性評価した。このプロテオームシグネチャの変化は、個体における眼の健康の変化を同定、検出、診断、予後予測及び/または追跡評価する手段として利用することができる。同様に、単離された細胞外小胞のその他の分子的特性、例えば正常で健常な眼内液から得られた試料の中の細胞外小胞の遺伝子発現及び脂質含有量を、経時的な個体の眼の健康の変化を追跡するための基準値として得て利用することもできる。細胞外小胞の遺伝子発現及び/または脂質含有量の変化を用いて個体における眼の健康の変化を同定、検出、診断、予後予測及び/または追跡評価することができる。
かくして、一実施形態では、健常対象から得られた房水及び/または硝子体液を含む眼内液試料ならびにその中に含まれる細胞外小胞を単離または精製する。プロテオーム、ゲノムまたは脂質解析を行って対象のベースラインまたは基準でのタンパク質もしくは遺伝子発現シグネチャまたは脂質含有量を決定する。次に、房水及び/または硝子体液を含む第2の眼内液試料を得、房水及び/または硝子体液の細胞外小胞を単離し、細胞外小胞のタンパク質発現、遺伝子発現及び/または脂質含有量プロファイルを決定する。第2の眼内液試料は、第1の試料を採集した後の任意の時間に対象から採集することができる。一実施形態では、第2の試料は、対象が眼症状の1つ以上の症候を被っている時またはそのあたりで採集する。他の実施形態では、第2の試料は、対象がまだ眼の健康の変化を何ら被っていないまたは呈していない時に採集する。第1の採集試料のタンパク質発現、遺伝子発現及び/または脂質含有量を第2の採集試料のタンパク質発現、遺伝子発現及び/または脂質含有量とそれぞれ比較して、1つ以上の因子、すなわちタンパク質発現、遺伝子発現及び/または脂質含有量の変化を検出する。タンパク質発現、遺伝子発現または脂質含有量の任意の変化を1つ以上の眼症状の既知の変化と相関させて個体の眼の健康を同定、検出、診断及び/または予後予測する。
別の実施形態では、眼症状の進行(または進行がないこと)を追跡する手段として、対象の房水及び/または硝子体液から得られた細胞外小胞試料におけるタンパク質発現、遺伝子発現及び/または脂質含有量の変化を経時的に追跡評価する。別の実施形態では、治療介入の有効性を追跡または追跡評価する手段として、対象の房水及び/または硝子体液から得られた細胞外小胞試料におけるタンパク質発現、遺伝子発現及び/または脂質含有量の変化を経時的に追跡評価する。タンパク質もしくは遺伝子の発現または脂質含有量の経時変化は、治療介入の有効性を指し示し得る。同様に、タンパク質もしくは遺伝子の発現または脂質含有量に経時変化がほとんどまたは全くないことは、選択した治療介入が追跡評価個体において無効であることの早期の指標として役立ち得る。そのような知見は、有効性及び治療を改善するための治療介入の改変の根拠となり得る。
診断、予後予測または関連する目的のために1つ以上の分子的特性、例えばタンパク質発現、遺伝子発現及び/または脂質含有量の変化を追跡及び/または追跡評価することの他にも、1つ以上の分子的特性と一緒に、またはそれの代替として、硝子体液及び/または房水に由来する細胞外小胞の1つ以上の物理的特性を追跡評価することができる。測定及び追跡評価することができる細胞外小胞の好適な物理的特性としては、限定されないが例えば、細胞外小胞の大きさ、量、形状及び形態が挙げられる。硝子体液及び/または房水試料に由来する細胞外小胞のそのような物理的特性を測定する方法は本明細書において記載されている。
第1の眼内細胞外小胞試料を得ることと第2または後のさらなる任意の眼内細胞外小胞試料を得ることとの間の時間は、好適であると医師によって及び眼症状の特徴に基づいて決定された任意の所望の期間、例えば、週、月、年とすることができる。一実施形態では、第1の試料は治療前に得られ、第2の試料は治療後に得られる。あるいは、第2の試料を第1の試料よりもいくぶん後の時点に得ながら両試料を1つ以上の治療処置の後に得ることができる。
以下の実施例は、本発明の実施を例示することを意図したものであるが、決してその範囲を限定するものではない。
実施例のための材料及び方法
死後試料からの組織の調製及び処理。疾患を有さない死後ヒトの眼を得た(The Eye-Bank for Sight Restoration,New York,NY)。ウシの眼は地域の精肉店(Green Village Packing,Green Village,New Jersey)から入手した。解剖手順のために眼を氷上の100mmのプラスチック製ペトリ皿に入れてRNA及びタンパク質の変性を防止した。SZX-16実体解剖顕微鏡(Olympus)を使用して、眼球に付着した眼窩脂肪及び眼外筋肉を取り除いた。50mMのTris-HCl、150mMのNaClを含有しpHが8.0に調節された氷冷Tris緩衝生理食塩水(TBS)5mlで眼球を4℃で1分間すすいだ。16g針を使用して(それぞれヒト及びウシの眼の)縁から4mmまたは8mm後ろのところで強膜切開し、次いでハサミで周囲を矢状に切開することによって硝子体を切断して眼球を前方カップと後方カップとに分けた。有形硝子体を切って取り出すため及び硝子体と眼構造体との接着を断ち切るためにハサミを使用した。脈絡膜メラノサイト及び神経網膜が硝子体へ混入することを回避するように気を付けた。その他の、脈絡膜、網膜、毛様体、水晶体及び角膜を含めた眼組織を特定して切り離した。組織試料はTBS(pH8.0)によって4℃で1分間すすいだ。電子顕微鏡観察及びEV単離のために、採集した標本を固定せずにすぐさま以下に記載するように処理した。免疫組織化学、ウェスタンブロッティングまたはEDC-ホルマリン固定のために使用する試料は15mlの遠心分離チューブに入れ、TBS(pH8.0)で希釈された4%のホルマリン(ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドまたはPFAとしても知られる)10mlに4℃で少なくとも24時間浸した。「ホルマリン単独」の組織を4℃で5分間、TBS(pH8.0)で3回洗浄し、それ以上は処理またはEDCによる固定を行わなかった。ホルマリン単独の組織を免疫組織化学、ウェスタンブロッティングまたは、核酸及びタンパク質撮像のために使用した。EDC-ホルマリン固定標本は以下に記載するようにさらに処理した。
ヒト対象の外科的硝子体標本採集。Weill Cornell Medicineから施設内審査委員会(IRB)の承認が得られ、プロトコールは、NIH指針、医療保険の携行及び責任に関する法律、及びヘルシンキ宣言によって提示された理念に準拠していた。インフォームドコンセントは全ての対象から得られた。対象は、既存の病状のために硝子体切除術を受けている患者であった。硝子体生検の方法は以前に記載されている(Malecaze et al.,“Detection of Vascular Endothelial Growth Factor Messenger RNA and Vascular Endothelial Growth Factor-like Activity in Proliferative Diabetic Retinopathy,”Arch Ophthalmol 112:1476-1482(1994)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。手短に述べると、経毛様体扁平部硝子体切除術の開始時に0.5~1mlの未希釈硝子体(医療目的のための硝子体切除術中に取り出されるもの)を、吸引のための無菌3mLシリンジに連結された硝子体切除用プローブを使用して採集した。全ての試料を匿名化及びコード化した。硝子体標本をすぐさま氷上に置き、TEMまたは以下に記載する硝子体小胞単離のために実験室へ移した。
EDC-ホルマリン組織固定。EDC-ホルマリン固定の方法は、以前に報告されたものに修正を加えたものであった(Valadi et al.,“Exosome-mediated Transfer of mRNAs and MicroRNAs is a Novel Mechanism of Genetic Exchange Between Cells,”Nat Cell Biol 9:654-659(2007)、Suzuki et al.,“DNA Staining for Fluorescence and Laser Confocal Microscopy,”J Histochem Cytochem 45:49-53(1997)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。硝子体の1片(1cm×1cm)を記載のとおりに単離し、顕微鏡下で調べて試料に網膜や脈絡膜のような混入組織が含まれていないことを確認した。組織を100mmのプラスチック製ペトリ皿に入れ、5mlのTBS(pH8.0)で、4℃で5分間2回洗浄した。TBS(pH8.0)で希釈した4%のホルマリン5mlに試料を24時間浸し、加湿チャンバ内で、4℃で貯蔵した。試料を4℃で、5分間氷冷TBS(pH8.0)中で3回洗浄した。残留リン酸塩を組織から除去するために、新しく調製した0.1Mの1-メチルイミダゾール緩衝液(0.1Mの1-メチルイミダゾール、300mMのNaCl、pHは12NのNaOHで8.0に調節)10ml中で試料を30分間4℃で洗浄した。次に、EDC固定溶液を調製した。まず、0.1Mの1-メチルイミダゾール緩衝液9.6mlを作り、130mgの5-(エチルチオ)-1H-テトラゾール(ETT、Sigma Aldrich、終濃度は0.1Mであった)を添加した。pHを12NのNaOHで8.0に調節した。次に、192mgの1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)(Sigma Aldrich、終濃度0.10M)を1-メチルイミダゾール-ETT溶液に添加した。必要に応じて溶液のpHを12MのHClの添加によってpH8.0に再調整した。その後、硝子体組織片(1cm×1cm)を35mmのプラスチック製ペトリ皿に移し、2mlのEDC固定溶液を添加した。次いで試料を加湿チャンバ内に入れ、標本を37℃で3時間インキュベートした。インキュベート後にEDC-ETT溶液を除去し、TBSで希釈した0.2%(w/v)グリシン5ml(pH7.4)で標本を洗浄した。試料をTBS(pH7.4)中で2回洗浄した。最後に試料のDNA、RNA及びタンパク質を以下に記載するとおりに染色した。
DNA、RNA及びタンパク質の染色。上記のとおり4%のホルマリン単独またはEDC-ホルマリンで固定した硝子体組織を染色した。組織をその後に様々な色素に浸してDNA、RNAまたはタンパク質を標識した。DNAを標識するために、切り取った硝子体片(1cm×1cm)を35mmのペトリ皿に入れ、0.5μg/mlのヘキスト33342染色液(Sigma Aldrich)1mlに浸した。試料を37℃で、15分間室温でインキュベートし、その後、1xのTBS(pH7.4)5mlで組織を室温で3分間洗浄した。洗浄ステップを2回繰り返した。試料を第2のマーカーで染色するかまたは撮像のために載置した。DNAとRNAとの両方を単一色素で標識するためにヨウ化プロピジウム(PI、Sigma Aldrich)を使用したが、これは、DNA塩基間にインターカレートするものであり、より低い親和性でRNAに結合するものでもある(Le Goff and Bishop,“Adult Vitreous Structure and Postnatal Changes,”Eye(Lond)22:1214-1222(2008)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。TBSで希釈した50μg/mlのPI溶液(pH7.4)は、全載硝子体試料のDNA及びRNAを共染色するのに最適なPIの濃度であることが分かった。そのため、組織を35mmのペトリ皿に入れ、その後、加湿チャンバ内で50μg/mlの(TBS希釈)PI溶液1ml中に37℃で24時間浸した。試料をTBS(pH7.4)で3回洗浄した。試料を別のマーカーで染色するかまたは撮像のために載置した。DNAとRNAとの区別を付けるために、全ての組織をヘキスト33342染色液で共染色した。ヘキストはDNAに対して強い親和性を有し、RNAを標識しない。ヘキスト及びPI染色された試料についてヘキスト信号を除くことによってRNA信号を決定した。全載硝子体中の細胞タンパク質及び細胞外タンパク質を標識するために、細胞内アミンと共有結合するものである細胞透過性かつ高電子密度のカルボキシフルオレセインスクシンイミジルエステル(CFSE、Sigma Aldrich)を使用した(Ikeda et al.,“Extraction and Analysis of Diagnostically Useful Proteins From Formalin-fixed,Paraffin-embedded Tissue Sections,”J Histochem Cytochem 46:397-403(1998)、及びTkach and Thery,“Communication by Extracellular Vesicles:Where We Are and Where We Need to Go.”Cell 164:1226-1232(2016)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。硝子体組織を35mmのプラスチック製ペトリ皿に入れ、その後、TBSで希釈した500μMのCFSE1ml(pH7.4)に組織を浸し、試料を37℃で、24時間加湿チャンバ内でインキュベートした。インキュベート後、CFSE溶液を除去し、組織を100mmのプラスチック製ペトリ皿に入れた。TBSで希釈した0.2%(w/v)グリシン5ml(pH7.4)中で組織を30分間室温で洗浄した。次に、組織をTBS10ml(pH7.4)で、5分間室温で洗浄し、洗浄ステップを2回繰り返した。最後に、記載のヘキスト及びまたはPIで試料を対比染色した。それぞれの色素(複数可)で染色した後、以下に記載する共焦点型または広視野型の多光子蛍光顕微鏡での撮像のために試料をあつらえのチャンバ内に載置した。
原位置での細胞外RNAのRNアーゼ消化。硝子体組織をEDC-ホルマリンで固定し、100μg/mLのRNアーゼA(Sigma Aldrich)を含有する(50mMのpH8.0のTris-Cl、10mMのEDTAからなる)RNアーゼ緩衝液2mlに浸し、その後、42℃で16時間インキュベートした。次に、RNアーゼ溶液を除去し、試料を洗浄し、(上記の)PIで染色し、広視野蛍光顕微鏡法で撮像した。
光学顕微鏡観察、共焦点顕微鏡観察及び撮像処理。Axiocam 105カラーカメラ(Zeiss)を装備したNikon eclipse倒立e600顕微鏡(Nikon)でカラー明視野画像をキャプチャし、画像をZenソフトウェア(Zeiss、バージョン4.3)で処理した。蛍光撮像試験のために組織を60mmのガラス底皿(20mmの観察面積、MatTek)に載置した。Axio Observer Z1倒立顕微鏡(Zeiss)を以下のフィルターセットで使用した:ヘキストのためにはZiessフィルターセット49(Ziess);Alexa488、緑色蛍光タンパク質(GFP)及びフルオレセインのためにはZiessフィルターセット38(Ziess);ならびにPIのためにはZiessフィルターセット45(Ziess)。共焦点撮像は、25x/0.8NAレンズを使用してZeiss LSM880顕微鏡で行った。画像はimageJソフトウェアを使用してキャプチャ及び処理した。
多光子撮像。ウシの眼を上記のように解剖し、硝子体をおよそ1cm×1cmの切片に切り出した。記載されているようにEDC-ホルマリンまたはホルマリン単独で組織を固定した。記載されているようにDNA、RNA及び/またはタンパク質をヘキスト、PI及び/またはCSFEで標識した。シリコン及びガラス製カバースリップで作られた専用チャンバに全載硝子体組織を載置し、チャンバの上に置いた。カバースリップを1xのTBS1ml中に浸し、次いでMPM(Olympus FV1000MPE、専用25x/1.05NA水浸対物レンズ使用、Weill-Cornell Medicine Imaging Core Facility)を使用して撮像した。その後、硝子体を扇形に撮像した。画像をキャプチャし、z-stackを組み立て、二次元再構築物を構築した(Fijiソフトウェア(Schneider et al.,“NIH Image to ImageJ:25 years of image analysis,”Nat Methods 9:671-675(2012)(参照によりその全体が本明細書に援用される)及びImarisソフトウェア(Bitplane)、硝子体1つあたり6領域を撮像、n=3)。データを細胞外タンパク質の染色について解析した。EV及び硝子体細胞を測定及び計数した。
硝子体細胞及び細胞外小胞の定義付け。目的は、硝子体組織中の細胞外小胞(EV)及び細胞外RNAを同定することであった。これを行うために、硝子体細胞(推定硝子体細胞)及びEVを以下の方法で差別化した。ヘキストとCFSEとで共染色されたEDC-ホルマリン固定ウシ硝子体の多光子または共焦点画像を上記のとおりに取得した。これらの画像を使用して、硝子体細胞を、ヘキスト信号を用いて核を同定することによって同定し、その後に細胞体を、CFSE信号を用いることによって同定した。その後、ImageJソフトウェアを使用して100個超の細胞の直径(n=3生物学的試料、試料1つあたり6画像フレーム)から細胞体の直径を測定した(Schneider et al.,“NIH Image to ImageJ:25 years of image analysis,”Nat Methods 9:671-675(2012)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。平均硝子体細胞体直径及び標準偏差(SD)を算出し、データをグラフで表した。平均硝子体細胞径は10.5μm±1.77μmであり正規分布していると分かった。このことから、平均(14μm)より2SD上の上限径はおよそ97.5%の細胞を包含するであろう。したがって、ImageJソフトウェアでは、核を中心とする14μmの円を描き、この円の中の陽性信号を細胞内タンパク質とみなした。この14μm円より外側の信号は細胞外のものとみなした。2名の独立し盲検化された研究補助者を使用してEVを計数した。EVを計数する基準には、丸い形であること、細胞半径より外側に位置すること、及び大きさが100nmより大きく細胞より小さいことが含まれた。データは、1フレームあたりのEV計数をフレーム内の細胞数で割ることによって正規化した。データをグラフで表す。ウシ硝子体EVの大きさも、同様の技術を用いて測定した(n=4、及び3生物学的反復)。
硝子体液、房水及び眼組織の電子顕微鏡観察。ヒト及びウシ硝子体組織を上記のとおりに得た。低速遠心分離によって試料から細胞を取り除き、H&E染色及び以下に記載する撮像によって全載標本を試験した。硝子体については、2μLをピペットで取って台上に置き、0.1Mのカコジル酸ナトリウム緩衝液中グルタルアルデヒド2.5%、パラホルムアルデヒド4%、ピクリン酸0.02%の溶液の中で固定し、室温で60分間インキュベートした(Raposo et al.,“B Lymphocytes Secrete Antigen-presenting Vesicles,”J Exp Med 183:1161-1172(1996)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。標本を過剰量の緩衝液(pH7.3)で、各々5分間室温で洗浄した。試料を1%OsO-1.5%K-フェリシアニド(水性)で、60分間室温で後固定した(Griffith and Hay,“Epithelial-mesenchymal Transformation During Palatal Fusion:Carboxyfluorescein Traces Cells at Light and Electron Microscopic Levels,”Development 116:1087-1099(1992)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。試料を緩衝液で3回、各々5分間室温で洗浄した。試料を一括で置いて1.5%の酢酸ウラニルで、60分間室温で染色した。試料を勾配エタノールシリーズによって脱水し、アセトニトリルによって移行させた。標本をEmbed812樹脂(Electron Microscopy Sciences)に浸透させて包埋した。Leica Ultracut Tウルトラミクロトーム(Leica Microsystems)でDiatomeダイアモンドナイフ(Diatome)を使用して組織切片を60~65nmに切り出した。切片をクエン酸塩で造影し(Dragovic et al.,“Sizing and Phenotyping of Cellular Vesicles Using Nanoparticle Tracking Analysis,”Nanomedicine 7:780-788(2011)。参照によりその全体が本明細書に援用される)、100kVで作動させたJEM1400電子顕微鏡(JEOL,USA,Inc)で観察した。デジタル画像はVeleta 2K x 2K CCDカメラ(Olympus-SIS)でキャプチャした。ImageJソフトウェアを使用して電子顕微鏡画像の記録ならびに大きさ及び頻度の解析を行った。
ヒト及びウシからの細胞外小胞の全載試料のTEM可視化では、硝子体を超遠心分離後に得てホルムアルデヒド中に再懸濁させ、フォルムバール/カーボン被覆EM格子上に載せ、1%のグルタルアルデヒドで後固定し、pH7の2%の酢酸ウラニル、及びpH4のメチルセルロース2%/酢酸ウラニル0.4%、またはアクリジンオレンジもしくはCFSEで逐次的に造影した。
細胞外小胞の単離及び精製。流体から細胞外小胞を単離する方法(van der Pol et al.,“Recent Developments in the Nomenclature,Presence,Isolation,Detection and Clinical Impact of Extracellular Vesicles,”.J Thromb Haemost 14:48-56(2016)。参照によりその全体が本明細書に援用される)に修正を加えた。この試験での目的は、細胞を含まない硝子体標本を得ることであった。それゆえ、硝子体を一連の低速遠心分離によってきれいにした。およそ8mlの硝子体を15mlチューブに入れてSorvall legend RTスイングバケット(Sorvall)で2,000g(2500rpm)で、30分間4℃で遠心分離した。その後、上清を新しい15mlチューブに移した。その後、遠心分離ステップを繰り返した。その後、上清を新しいチューブに移し、SS-34ローター(DuPont)を使用してSorvall RC-58遠心分離機(Sorvall)で、10,000gで30分間4℃で遠心分離した。硝子体液及び房水の各アリコートに対して以下に記載するように全載ヘマトキシリン及びエオジン染色(H&E)を行って細胞に関して調査した(図11)。その後、全載スライドを撮像し、全ての細胞不含試料をさらに処理した。その後、上清を移してステップを繰り返した。試料を超遠心分離チューブ(Beckman)に移し、スイングバケットローター(SW-41、Beckman)に入れ、L7-55超遠心分離機(Beckman)で、100,000gで1時間4℃で遠心分離した。上清を新しいチューブに移した。ステップを繰り返した。試料を50μlの無菌リン酸緩衝生理食塩水(PBS、pH7.5)中に再懸濁させ、シリコン加工チューブに入れた。撮像用の試料はすぐさま処理し、残りの試料は-80℃で凍結させた。
試料の無細胞性を確認するための硝子体組織学的染色。硝子体EV単離技術を最適化するために、低速遠心分離の後に組織学的染色を適用して、細胞が混入した硝子体試料を排除した。上記のとおりに硝子体試料を切り離し採集した。無細胞性は、遠心分離した硝子体をスライドガラス上に全載してその後に標本をヘマトキシリン及びエオジン(H&E)による組織学的染色に供することによって確認した。およそ1mlの硝子体上清をSuperFrost Plusスライドガラス(Thermo Fisher Scientific)上に置き、その後、チャンバ内で、16時間4℃で乾燥させた。乾燥したスライドを1xのTBS5mlで、3分間室温ですすぎ、その後再び洗浄した。次いで、標準的手順を用いてスライドをH&Eで染色した。スライドは、ガラス製カバースリップを載置してその後密封することによって保存した。試料を以下に記載するように光学顕微鏡法によって分析した。細胞がヘマトキシリンで染色された標本は、再び遠心分離に供したかまたは廃棄した。したがって、さらなる実験に使用したどの細胞外画分も、硝子体細胞の混入を含まないものであった。
ナノ粒子軌跡解析。NanoSight NS300システム(Malvern)を使用して、溶液中の30~800nmの粒子を特性評価するナノ粒子軌跡解析を実施した。ウシ硝子体から単離した細胞外小胞を1mlあたりおよそ2.5μgのタンパク質の濃度で100μlのリン酸緩衝生理食塩水(PBS、pH7.0)中に再懸濁させ、その後、試料を解析のためにPBSの2mlの終体積に希釈した。粒子を投入し、カメラの焦点を合わせ、5回のビデオを各々60秒間キャプチャした。ビデオを記録し、その後、NanoSightソフトウェア(バージョン3.0)を使用して解析してEVの粒度分布及び粒子濃度を決定した。グラフを作成した。各粒子のブラウン運動をフレーム間で追跡し、最終的にはストークス・アインシュタイン式の適用によって粒径を算出することが可能である。
ホルマリン固定組織からの細胞外小胞の単離。上記のとおりに小さく切り出したウシ全硝子体を50mlの円錐形チューブに入れ、その後、TBSで希釈した4%のホルマリン10ml(pH7.4)中に浸漬し、4℃で24時間インキュベートした。固定の後、組織を氷上でおよそ1cm×1cmの切片に切り出し、硝子体切片の重量を記録した。その後、組織を15mlの遠心分離チューブに入れた。組織を250μlのTBS中に浸し、試料とその上に掛けた洗浄用緩衝液(または上清)とを37℃で30分間、1時間、3時間、6時間及び24時間インキュベートした(n=3)。硝子体組織及び上清を回収し、さらなるタンパク質試験のために別個の1.5mlチューブに入れた。ホルマリン固定された硝子体組織については、標本を4℃で均質化し、その後、等体積のNP-40溶解用緩衝液の中で溶解させた。溶解物を1.5mlチューブに移し、4℃で15分間12,000gで、遠心分離した。白色ペレットを含まない水相を新しいチューブに移した。4℃で15分間12,000gで遠心分離して上清を除去することによってタンパク質ペレットを回収した。その後、ペレットを30μlの水に溶解させ、ウェスタンブロッティングのために使用した。上清については、4℃で15分間12,000gで遠心分離することによって試料から細胞残屑を取り除いた。等体積のNP-40溶解用緩衝液に溶けたタンパク質上清を回収した。溶解物をウェスタンブロッティングのために使用した。
ウェスタンブロッティング。指定の時間及び温度でのインキュベーションの後に硝子体組織または硝子体上清(250μl)を回収した。硝子体上清は12,000gで、30分間4℃で遠心分離することによって予め清澄化し、その後、緩衝液(pH8.0の50mMのTris、250mMのNaCl、0.5%のNP-40、プロテアーゼ阻害剤、Sigma Aldrich)に溶解させた。各試料からの等量のタンパク質(BIO-RADタンパク質アッセイによって決定した)をSDS-PAGEゲルで分離させ、タンパク質ブロッティング膜(Hybond、Amersham GE Healthcare)に転写し、標準的手順に従ってブロッティングした。使用した一次抗体は、ウサギモノクローナル抗体TSG101(Systems Bioscience)を含んでいた。モノクローナル抗体を二次抗体IRDye680LT ヤギ抗ウサギ(LI-COR Inc.)でブロッティングし、続いて蛍光撮像システム(Odyssey CLx,Li-Cor)による検出を製造者の推奨に従って行った。
硝子体中のエクソソームマーカータンパク質の免疫組織化学。全載4%ホルマリン固定ウシ硝子体に対して免疫組織化学を実施した。ホルマリン架橋が逆戻りするのを防ぎ、そうしてEV逸失率を低減するために、顕微鏡撮像を除く全てを実験の継続期間にわたって4℃で行った。ウシ硝子体液をおよそ1cm×1cmの切片に切り出し、その後、標本を5mlの氷冷TBS(pH7.4)で、3分間4℃ですすいだ。洗浄ステップを2回繰り返した。次いで標本を解剖顕微鏡(SZX-16 Olympus)で調べて潜在的混入組織を除去した。その後、試料を500μlの遮断用緩衝液(TBSで希釈した10%のヤギ血清)に1時間4℃で浸した。試料を5mlのTBSで短時間、4℃で3分間洗浄した。TSG-101に対する抗体(System Biosciences、1:500希釈)を使用してウシ硝子体を4℃で一晩免疫染色した。試料を5mlのTBSで、3分間4℃で洗浄した。洗浄ステップを2回繰り返した。Alexa Fluor488と結合したヤギ抗ウサギIgG(Abcam)である二次抗体を使用してIHC染色を可視化した。試料を3回洗浄した。ウシ硝子体を(上記のとおりに)ヘキスト染色剤で対比染色して核をマークし、次いで5mlのTBSで、5分間4℃で洗浄した。その後、硝子体をすぐさま撮像し、顕微鏡写真を記録した。陰性対照のために、一次抗体の代わりに正常ヤギ血清(1:1000希釈液)を使用した(第2抗体のみとした)。抗体がTSG101に対して特異的であることがウェスタンブロッティングを用いて検証され、予測された45kDのタンパク質バンドが観察された。
硝子体プロテオーム解析。上記プロトコールを用いてウシ硝子体試料から細胞を取り除き、上に記載したような全載H&E染色ならびにその後の撮像によって全載試料が細胞を含んでいないと判定された。次いで、細胞を含んでいない試料をプロテオーム解析のために選抜した。細胞外小胞画分または細胞不含硝子体画分からのタンパク質を8Mの尿素で変性させ、ヨードアセトアミド(Sigma Aldrich)によるアルキル化に先立ってシステインをジチオスレイトール(Sigma Aldrich)で還元した。タンパク質をLysC(Wako Chemicals)、続いてトリプシン(Promega)で消化し、EmporeC18 STaGETips(3M)で脱塩した(Skog et al.,“Glioblastoma Microvesicles Transport RNA and Proteins That Promote Tumour Growth and Provide Diagnostic Biomarkers”Nat Cell Biol 10:1470-1476(2008)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。総タンパク質1μgをナノLC-MS/MS分析(Q-Exactive Plus,Thermo Scientific)のために注入した。流速200nL/分で160分にわたって5~40%の勾配(緩衝剤Aは0.1%のギ酸、緩衝剤Bはアセトニトリル中0.1%のギ酸)で12cm×75μmのC18カラム(Nikkyo Technos Co.,Ltd.Japan)を使用してペプチドを分離した。Q-Exactive Plusはデータ依存モードで、上位20位法(top 20 method)で作動させた。ナノLC-MS/MSデータはMaxQuant(バージョン1.5)及びPerseusソフトウェア(バージョン1.4)を使用して解析し(Tyanova et al.,“The Perseus Computational Platform for Comprehensive Analysis of (Prote)omics Data,”Nat Methods 13(9):731-740(2016)。参照によりその全体が本明細書に援用される)、メチオニンの酸化及びタンパク質N末端アセチル化を許容してペプチド及びタンパク質レベルで1%の偽発見率のフィルターを掛けて検索をUniprot Bos taurusデータベース(7月14日にダウンロードしたもの)に対して行った。iBAQ値を使用してタンパク質を定量した。タンパク質の濃縮具合を硝子体細胞外小胞画分と細胞不含硝子体画分とで比較した。
細胞培養。10%のウシ胎仔血清、ペニシリン及びストレプトマイシンを補充したDMEM:F12培地(ThermoFisher Scientific)中でヒト網膜色素上皮細胞ARPE-19(ATCC)を培養した。細胞はどれも37℃で95%空気及び5%COでインキュベートし、標準的滅菌技術を用いて維持した。
EV内への組換えタンパク質の装填。上記のとおりにウシ硝子体EVを得、総タンパク質濃度を測定した(Pierce(商標)BCA タンパク質アッセイキット、Thermo Fisher Scientific)。下記濃度のBSA-フルオレセイン(3μg、1μg及び0.5μg)またはGFP(0.25μg、0.5μg及び1μg)と一緒に、4μgの硝子体EVを試験管内処置のために使用し、0.025μgのウシ硝子体EVを生体内注射のために使用した。4mmキュベット内で組換えタンパク質とEVとを300μlの電気穿孔用緩衝液(BioRad)中に混合し、電気穿孔を行った。EVに対する電気穿孔は、矩形波プログラムを使用して下記条件下で実施した;電圧300V、パルス時間長35ms、パルス数2、及びパルス間隔0.1秒。試験管内実験では、100μlの電気穿孔溶液を300μlの温培地に添加し、APRE-19細胞が70%コンフルエンスで播種された12ウェルプレートの各ウェルに溶液を移した(n=3)。培養物を24時間インキュベートし、その後、培地を完全培地で置き換えた。細胞を4%のパラホルムアルデヒドで固定し、処理から48時間後に撮像した。生体内試験では、4mmキュベット内の300μlの電気穿孔用緩衝液(BioRad)中で電気穿孔を300Vで実施した。試料を5体積の平衡塩溶液中に再懸濁させた後に脱塩し、次いで遠心分離用サイズ排除フィルター(Amicon、Millipore Sigma)で濃縮した。平衡塩溶液(BSS)中再懸濁液の体積は75μlであり、注射1回につき0.5μlを使用した。
培養細胞に対するEVの試験管内適用。上記のとおりにウシまたは死後ヒトの硝子体EVを単離し、電気穿孔によって組換えタンパク質を装填した。ARPE-19細胞は12ウェルプレート上で培養され、EV処理の時におよそ70%コンフルエントであった。次いで100μlの電気穿孔EV溶液を1mlの完全培地に添加した。細胞を標準的培養条件下で16時間インキュベートし、その後、培地を除去して完全培地で置き換えた。処理から48時間後に細胞培地を除去し、培養物を1mlのヘキスト染色剤に浸し、37℃で15分間インキュベートした。染色剤を除去し、細胞を2mlのリン酸緩衝生理食塩水で洗浄し、PBSで希釈された4%のホルマリン2mlで、10分間室温で固定した。細胞を2mlのPBSで5分間洗浄した。洗浄を2回繰り返した。広視野蛍光顕微鏡法を用いてトランスフェクション効率について細胞を評価した。
硝子体EVの生体内注射。全ての手順はNIH指針に準拠して実施され、Weill Cornell Medicineの動物実験委員会(IACUC)によって承認された。Weill Cornell Medical Collegeの研究動物資源センター(RARC)にて雄の6週齢のC57BL/6Jマウス(Jackson Labs)を12時間の明/暗サイクルで飼育した。どの実験変数においてもマウスの眼の硝子体内注射を8週齢の時に行った(n≧3)。NIH動物福祉指針に準拠してケタミンとキシラジンとのカクテルによって動物を鎮静させた。2.5%のフェニレフリン1滴及び1%のトピカミド1滴によって瞳孔を散大させ、その後、眼科軟膏を塗布した。15分後、注射に向けて動物の準備を整えた。眼科軟膏を綿花スワブで除去し、眼を1XのTBS10滴ですすいだ。解剖顕微鏡(Olympus SZX50)下で32ゲージ針を縁に配置し、その後に強膜から後房内へと横切らせることによって、眼内に誘導路を作った。水晶体の破壊を防ぐように気を付けた。その後、ガイド針を引き抜き、微量注入器(Pneumatic picopump、PV830、World Precision Instruments)をガイド針内に配置し、網膜を避けながら後房内へガラスピペットチップを挿入した。500nlのEV溶液または対照溶液を注射した。注射完了後、ガラスピペットを除去する前に10秒間の合間を維持した。ガラスピペットを除去し、注射した眼に眼科抗生物質軟膏を硝子体内注射手順の直後に塗布した。その後、動物を麻酔からの回復のために監視し、その後にWeill Cornell MedicineのRARC施設へ戻した。
齧歯動物の眼に硝子体内注射されたEVまたは対照の生体分布の評価。EV硝子体内注射剤の生体分布を注射後3日目、1週目及び2週目に分析した(n≧3)。NIH動物福祉指針に準拠して動物を鎮静し安楽死させた。眼を摘出し、4℃で1X TBS中4%のホルマリン5mlの中に16時間入れ、その後、TBSで希釈された0.5Mのスクロース5mlの中に12時間4℃で浸した。組織をOCT Compound(Tissue-Tek)内に載置し、Cryomold(Tissue-Tek)内の乾燥氷/エタノール浴中で凍結させ、すぐさまクライオスタット(Leica 3050S、Leica)で5~40μmに連続切断し、SuperFrost Plusガラススライド(Thermo Fisher Scientific)上に載せた。標本を1mlのヘキスト染色剤で、15分間室温で対比染色した。スライドを5mlのTBS(pH7.4)で、5分間室温ですすいだ。洗浄ステップを2回繰り返した。次いで300μlの載置用培地を添加し、カバースリップ(VWR International LLC)を置いた。BSA-フルオレセインについては広視野蛍光顕微鏡法で、またはH&E染色試料については明視野顕微鏡法で、スライドを撮像した。未処理の標本、または載置されたスライドを-80℃で貯蔵した。
房水EVの単離。穿刺術によって房水を採集した。手短に述べると、18ゲージ針を縁からおよそ2mm前方の所に挿入し、その後、250μLの流体を1mlシリンジ内に抜き取った。流体をすぐさま1.5mlのシリコン加工微量遠心分離チューブに移し、試料を氷上に置いた。硝子体EVについて記載されているようにEVを単離した。
統計解析。エクセル(バージョン2011、Microsoft)を使用してグラフ可視化、計算を実施した。特に明記しない限り、どの実験も3以上のnで実施した。ナノ粒子軌跡解析では、ストークス・アインシュタイン式を使用して粒径、濃度及び分布を計算した。全てのエラーバーは標準偏差であり、全ての試験においてp値<0.05である。
実施例1-細胞外小胞(EV)はホルマリン固定ウシ硝子体組織から脱出するが1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)-ホルマリン固定では保持される
本明細書に記載の試験は、EVを細胞外空間に保持すべく組織固定を最適化することに重点的に取り組んだ。組織の組織学的及び形態学的構造を保存するために、従来の固定方法は、10%ホルマリンを採用してタンパク質-タンパク質架橋を作り出す。固定プロセスは一般的に室温以上での処理ステップまたはインキュベーションを伴うが、高い温度は、ホルマリンのタンパク質-タンパク質架橋(Shi et al.,“Antigen Retrieval in Formalin-fixed,Paraffin-embedded Tissues:An Enhancement Method for Immunohistochemical Staining Based on Microwave Oven Heating of Tissue Sections,”J Histochem Cytochem 39:741-748(1991)、Ikeda et al.,“Extraction and Analysis of Diagnostically Useful Proteins From Formalin-fixed,Paraffin-embedded Tissue Sections,”J Histochem Cytochem 46:397-403(1998)。参照によりその全体が本明細書に援用される)及びRNA-タンパク質架橋(Pena et al.,“miRNA In Situ Hybridization in Formaldehyde and EDC-fixed Tissues,”Nat Methods 6:139-141(2009)。参照によりその全体が本明細書に援用される)を逆戻りさせることが知られている。図1Aの模式図に示すようにナノメートルサイズのEVは室温以上での洗浄ステップの間にホルマリン固定組織標本から逸出するという仮説を立てた。ホルマリン固定組織からのEV逸出の程度を調べるために、ホルマリン固定ウシ硝子体組織を様々な時点にわたって37℃の洗浄用緩衝液に浸し、その後に上清を回収した。上清の超微細構造内容物を、透過型電子顕微鏡法(TEM)を用いて撮像し、早ければ30分で、相当数のEVが洗浄用緩衝液中に存在しておりホルマリン固定組織から漏出したということが分かった(図1B~図1C)。4℃より高い温度への曝露はRNAの脱出も招き(Pena et al.,“miRNA In Situ Hybridization in Formaldehyde and EDC-fixed Tissues,”Nat Methods 6:139-141(2009)。参照によりその全体が本明細書に援用される)、おそらくタンパク質の脱出も招いた。これらのナノメートルサイズのEVを組織中及び周囲の細胞外空間内に保持するために、EVタンパク質の正に帯電したアミノ基側鎖とカルボキシル基との不可逆的架橋を水溶性カルボジイミドであるEDCによって作り出すさらなる固定ステップを追加した。このようにして、試料をまずホルマリンで固定することと、続いてその後にEDCを架橋することとを伴う2ステップ固定を行った。EDC-ホルマリン固定後に硝子体組織を様々な温度の洗浄用緩衝液中に入れ、上清をTEMで撮像した(図1D)。上清中にEVは検出されなかった(図1E)。EDC-ホルマリン上清中及び洗浄用緩衝液対照中に微粒子状物質が観察された(図1F)。よってEVはEDC-ホルマリン固定組織から脱出しなかった。硝子体組織からのEVの逸出を定量するためにウェスタンブロッティングを用いて既知のエオジンマーカーTSG-101を検出した。ホルマリン固定硝子体の上清は、上清における顕著な量のTSG-101信号を示した(図1G)。これらのデータは、ホルマリン固定組織では相当量のEVが洗浄用緩衝液中に失われることを示唆している。
実施例2-共焦点顕微鏡法(MPM)によって撮像されるウシ硝子体のEDC-ホルマリン固定は、ホルマリン固定単独と比較してEVを保持する
目的は、正常硝子体組織(図2A)の細胞外空間におけるEVの構造的関係性を可視化することであり、したがって、ウシ硝子体の従来の固定(ホルマリン単独)をEDC-ホルマリンと比較し、次いで原位置でEVを可視化することを試みた。EVはタンパク質を含有することが知られており、それゆえ全載試料において全タンパク質を標識し、その後、多光子顕微鏡法で撮像した(図2B~図2D)。タンパク質を標識するために、アミンと共有結合する細胞透過性蛍光色素であるカルボキシフルオレセインスクシンイミジルエステル(CFSE)(Bronner-Fraser,M.,“Alterations in Neural Crest Migration by a Monoclonal Antibody That Affects Cell Adhesion,”J Cell Biol 101:610-617(1985)。参照によりその全体が本明細書に援用される)を使用した。ホルマリン固定組織は硝子体細胞の近傍または内部で陽性タンパク質信号を示すが細胞外タンパク質信号の証拠は示さないということが分かった(図2A~図2B、n=4)。これらのデータは、EVが、硝子体組織中に存在していないかホルマリン固定硝子体標本の処理中に失われたかのどちらかであることを示唆していた。対照的に、EDC-ホルマリン固定試料は、大きさ及び形状がEVに合致する細胞外マトリックス中のタンパク質の堅牢な信号を示した(図2C~図2D)。さらに、CFSEで染色されたEDC-ホルマリン固定組織は、ホルマリン単独に比べて有意により多くのEV(120倍)を一貫して示した(図2E、p<0.05)。
MPMによって撮像したウシEVは、大きさに多形性があり、およそ200~6000nmに及ぶ大きさであり、平均直径が1513.0nm(標準誤差708.8nm)、大きさの最頻値が800~1400nmであった(図2F)。200nm未満のEVを解像する能力は多光子顕微鏡の解像度の下限によって制限された。
実施例3-ウシ硝子体のEDC-ホルマリンによる固定は、EV及び細胞外RNAを原位置に保持する
EVは、細胞外RNAも含有することが知られており(Valadi et al.,“Exosome-mediated Transfer of mRNAs and MicroRNAs is a Novel Mechanism of Genetic Exchange Between Cells,”Nat Cell Biol 9:654-659(2007)。参照によりその全体が本明細書に援用される)、それゆえ硝子体組織中の細胞外RNAを可視化することを試みた。DNAを染色するだけでなく低親和性ながらRNAも染色するものであるヨウ化プロピジウム(PI)でウシ硝子体核酸を標識した(Suzuki et al.,“DNA Staining for Fluorescence and Laser Confocal Microscopy,”J Histochem Cytochem 45:49-53(1997)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。EDC-ホルマリン固定組織を共焦点顕微鏡法で撮像することで、細胞外RNA及び細胞外タンパク質について陽性である信号が示されたが、細胞外DNAは検出されなかった(図3A~図3B)。細胞外RNAの信号はEVタンパク質信号と共局在していることが見出され(図3A)、細胞外RNAが小胞内にあることが示唆された。対照的に、ホルマリン単独による固定では細胞外RNA及びタンパク質の信号がより大幅に小さくなった(図3C)。さらに、EDC-ホルマリン固定組織中の硝子体細胞の細胞質中には、従来の固定と比較してより大幅に多いRNAが保持されていることも分かった。細胞外PI信号が確かにRNAであることを検証するためにEDC-ホルマリン固定試料をRNアーゼで処理し、細胞外信号が顕著に減少したことが分かった(図4A~図4B)。標準的な蛍光顕微鏡を使用してEV信号の増強が観察され得るか否かを判定するために、ホルマリン及びEDC-ホルマリンで固定された硝子体試料からの画像をCFSE及びPIで染色し、その後、広視野蛍光顕微鏡でキャプチャし、比較した。データは、EDC-ホルマリン固定試料が細胞外タンパク質及びRNAの強い信号を実証した一方で、ホルマリン固定標本が細胞外タンパク質信号を示さずに終わったことを示している(図5A~図5B)。総合するとこれらのデータは、EVタンパク質及び細胞外RNAを組織中に保持する上で、EDC-ホルマリン固定がホルマリン固定単独よりも優れていることを示唆している。しかもこの技術は、原位置でのEVの硝子体組織内での空間的関係性を決定することを可能にする。
実施例4-ウシ及びヒト硝子体液はEVを含有する
EDC-ホルマリン固定組織からの顕微鏡写真で観察された知見を、EVを可視化するために用いられる他の方法と相関させるために、硝子体EVの超微細構造をTEMで試験した(Raposo et al.,“B Lymphocytes Secrete Antigen-presenting Vesicles,”J Exp Med 183:1161-1172(1996)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。ウシ硝子体標本は酢酸ウラニル及びクエン酸塩によって負に染色され、画像は、大きさに多形性がある相当量のEVを示した(図6A)。次に、ウシ硝子体から単離したEVを、タンパク質のアミンと共有結合する高電子密度色素であるCFSEで標識し(Raposo et al.,“B Lymphocytes Secrete Antigen-presenting Vesicles,”J Exp Med 183:1161-1172(1996)。参照によりその全体が本明細書に援用される)、画像は、EVが豊富にあることを濃い小胞内染色によって示した(図6B)。EVはRNAを含有することが知られているので(Valadi et al.,“Exosome-mediated Transfer of mRNAs and MicroRNAs is a Novel Mechanism of Genetic Exchange Between Cells,”Nat Cell Biol 9:654-659(2007)。参照によりその全体が本明細書に援用される)、ウシ硝子体から単離したEVを高電子密度かつ核酸選択的な色素アクリジンオレンジ(AO)による染色の後に撮像し、それはEV内の陽性信号を示した(図6C)。全載ウシ硝子体を別の高電子密度核酸染色剤である臭化エチジウムで染色することによってもEV内の陽性信号が示された(図6D)。ウシ硝子体EVの濃度及び粒度分布を決定するためにナノ粒子軌跡解析(NTA)(Dragovic et al.,“Sizing and Phenotyping of Cellular Vesicles Using Nanoparticle Tracking Analysis,”Nanomedicine 7:780-788(2011)。参照によりその全体が本明細書に援用される)を用い、細胞外小胞の濃度は、ウシの眼1個あたり20億個超のEVに相当する、1mlあたり少なくとも2.98×10個粒子(標準誤差は1mlあたり±8.98x10粒子)であることが分かった(図6E)。データは、細胞外小胞の大きさが不均一であることを示し、平均が212nm(標準誤差±10nm)、最頻値が143nm(標準誤差±20.4nm)、ピークが125nm及び215nmであり、いくつかの細胞外小胞は最大で550nmであった(図6E)。NTAによって測定されたEVの大きさは、多光子顕微鏡法によって観察されたEVの大きさとは異なっていたが、これはおそらく、大きめのEVを除去する超遠心分離に基づく単離方法による結果である(van der Pol et al.,“Recent Developments in the Nomenclature,Presence,Isolation,Detection and Clinical Impact of Extracellular Vesicles,”.J Thromb Haemost 14:48-56(2016)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。眼全体における硝子体EVの分布を決定するために、死後ヒトの眼に対してTEMを実施し、硝子体基底部及び毛様体の付近において多数の硝子体EVの濃度が高いことが実証された(図6F~図6G)。死後ヒト硝子体標本から精製されAOで染色されたEVも、EVに合致する大きさ及び形状を明らかにした(図6H~図6I)。これらのデータは、硝子体EVが確かに存在し、その数が豊富であり、大きさが不均一であり、CFSE及び核酸選択的色素によって陽性に染色される、ということを示している。
実施例5-正常ウシ硝子体におけるEV特異的タンパク質TGS-101の免疫組織化学染色
硝子体EVがEV関連タンパク質を発現するか否かを判定するために、液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS)を用いてプロテオーム解析を行い、(低速遠心分離で細胞が除去された)ウシ硝子体をEV単離画分と比較した(n=6のウシ硝子体。試料をプールした)。硝子体及びEV単離画分は、合同したプロテオーム一覧において合計1686個のタンパク質を示し、682個及び464個のタンパク質がそれぞれ全硝子体画分またはEV画分において濃縮されており、540個のタンパク質はどちらにおいても存在量が同程度であった。EV及び全硝子体画分において検出された1779個のタンパク質の包括的一覧を以下の表3に示す。表3の一覧は、タンパク質をそのタンパク質名(1列目)、ならびにそのUniProtKB受託番号及び名前を含むタンパク質識別子で同定している。表3に列挙される各タンパク質について細胞不含硝子体画分と比較したときのEV画分におけるタンパク質量のlog差が5列目に列挙されているが、これは、EV濃縮画分(3列目)及び細胞不含硝子体画分(4列目)における無標識定量(LFQ)強度によって定量したタンパク質量に基づくものである。EV画分において濃縮されているタンパク質を「EV画分のみ」と表す(5列目)。タンパク質の合計強度をiBAQ値で表す(6列目)。
プロテオームデータのさらなる解析は、表1に示すようにTSG-101(タンパク質存在量を表すiBAQ値は2.30E+05であった)、CD-9(iBAQ値は2.80E+06)、HSP90-β(iBAQ値は3.00E+08)及びアネキシンIIタンパク質(iBAQ値は9.40E+05)を含めたいくつかの既知のEV関連タンパク質がEV画分において濃縮されていることを示した。
(表1)細胞不含硝子体に比べてウシ硝子体EVにおいて存在し濃縮されているエクソソームマーカータンパク質
Figure 2022180432000001
TSG101=腫瘍感受性遺伝子101;†HSP=熱ショックタンパク質
**表1の参考文献(参照によりその全体が本明細書に援用される):
Figure 2022180432000002
解析は、細胞不含硝子体画分に比べてEVではいくつかの眼特異的タンパク質も濃縮されていることをさらに示した。これらの眼特異的タンパク質を以下の表2に列挙する。
(表2)ウシ硝子体EVにおいて濃縮されている眼特異的タンパク質
Figure 2022180432000003
表2の参考文献(参照によりその全体が本明細書に援用される)
Figure 2022180432000004
EDC-ホルマリン固定硝子体において観察されたタンパク質信号が確かにEVであったことを確認するために、免疫組織化学(IHC)を行って既知エクソソームタンパク質TSG-101の分布を原位置で可視化した。組織のEDC-ホルマリン固定はIHC染色との適合性を有していなかった。しかも、室温で実験を行った場合にホルマリン固定組織では、おそらくEVが洗浄用緩衝液中に逸出したために、TSG-101信号を確実に検出することができなかった。しかしながら、ホルマリン架橋の逆戻りは温度依存性であることが知られており(Ikeda et al.,“Extraction and Analysis of Diagnostically Useful Proteins From Formalin-fixed,Paraffin-embedded Tissue Sections,”J Histochem Cytochem 46:397-403(1998)。参照によりその全体が本明細書に援用される)、逆戻りが起こる速度は温度が低くなるにつれて遅くなる。そのため、撮像を除く全ての処理ステップにおいてホルマリン固定ウシ硝子体標本に対するIHCを4℃で実施した。IHCは、CFSEで染色したEDC-ホルマリン固定組織における空間的EV分布(図2C)に合致して、細胞外空間において点状のTSG-101陽性信号の量が豊富であることを示した(図7A)。特異性対照は細胞外信号を示さなかった(図7B)。TSG-101は、硝子体細胞外空間内で見出される可能性が硝子体細胞体中での場合に比べて136倍高いことが分かった(図7C)。PIを使用してホルマリン固定IHC試料のRNAも共染色したが、細胞外RNAは検出することができず(図7D)、EV関連RNAを保持するためにはEDC-ホルマリン固定が必要であることがさらに示唆された。これらのデータは、硝子体EVがEVタンパク質マーカーを含有し、低温条件下でIHCによって撮像され得る、ということを実証している。
実施例6-硝子体EVは内在RNA組換えウシ血清アルブミン(BSA)及び緑色蛍光タンパク質(GFP)を培養細胞内に移入させる
硝子体EVが、RNA及びタンパク質積荷を標的細胞内に移入させることが知られている他のEVと同様の生物学的活性を有するか否かを調査した。初期の研究では、試験管内でEVがmRNA及びマイクロRNAを細胞内へ運ぶことが示された(Valadi et al.,“Exosome-mediated Transfer of mRNAs and MicroRNAs is a Novel Mechanism of Genetic Exchange Between Cells,”Nat Cell Biol 9:654-659(2007)、Skog et al.,“Glioblastoma Microvesicles Transport RNA and Proteins That Promote Tumour Growth and Provide Diagnostic Biomarkers”Nat Cell Biol 10:1470-1476(2008)。参照によりその全体が本明細書に援用される)。それゆえ、ウシ及び死後ヒトの硝子体EVがそれらの内在性RNAを培養細胞内に移入させる能力を試験した。ウシまたはヒト硝子体EV RNAをAO蛍光色素で標識し、EV画分を精製し(図8A~図8B)、網膜色素上皮細胞(ARPE-19)を多量の標識EVに曝露した。ウシEV-RNAの場合、培養ARPE-19細胞において48時間目に最大で96.2%±01.9%のトランスフェクション率が認められ(図9A~図9C)、これは対照よりも有意に高かった。ヒト胚性腎臓細胞も好結果にトランスフェクトされた(図9D~図9F)。単離された死後ヒト硝子体EVも、24時間目に、標識EV-RNAをARPE-19細胞に対照よりも有意に高く96%±3.8%移入させることができた(図9G~図9I)。
EVは、組換えタンパク質を標的細胞へ送達することができるベクターとしても知られている。それゆえ、蛍光発色団(フルオレセイン)と結合させたウシ血清アルブミン(BSA、66kDのタンパク質)を300Vでの電気透過化によって3μgのウシ硝子体EVの中に装填し、BSA-フルオレセイン装填EVを再精製し、その後、培養したARPE-19細胞をこのベクターで処理した。BSA-フルオレセインの濃度が3μg、1μg及び0.5μgである場合に細胞はそれぞれ97.6%±0.85%、95.3%±2.428%、及び88.9%±1.745%トランスフェクトされたということが認められた。対照であるPBS単独、または電気穿孔なしでBSA-フルオレセインと混合したEVは、ARPE-19細胞のトランスフェクションをもたらさず(図10A~図10C)、これらの群は試験群に比べて統計学的に異なっていた(p<0.05、n=3)。これらの対照データは、ARPE-19細胞によるBSA-フルオレセインの取込みにはEVベクターが必要であったことを実証した。硝子体EVが、蛍光を発するには配座状態を保持していなければならないものである機能性タンパク質をトランスフェクトすることができるか否かを評価するために、組換え緑色蛍光タンパク質(GFP)を3μgの硝子体EVの中に装填した。データは、GFPの濃度が0.25μg、0.5μg及び1μgである場合にARPE-19細胞はそれぞれ88.3%±4.2%、81.4%±4.8%、及び72.9%±3.9%トランスフェクトされたということを示した(図10D~図10F)。対照は信号を示さず、試験群よりも有意に低かった(p<0.05、n=3)。これらのデータは、試験管内で硝子体EVがその内在性RNAならびに外因性組換えタンパク質を細胞に移入させることができることを示している。
ウシ硝子体及び房水のEVは、それらの内在性タンパク質及びRNAを眼細胞以外のヒト細胞、例えば皮膚細胞に移入させることができる。ウシ硝子体EVの内在性RNA及び外因性タンパク質は、標識されて、図17A~17Lに示すように高効率でヒト皮膚細胞内に移入された。対照条件下では移入は認められなかった(図17M~図17R)。これらのデータは、硝子体EVが広い向性を有し、多種多様な症状のために身体の全体にわたって治療薬送達ビヒクルとして使用されることができる、ということを示唆している。
実施例7-生体内でウシ硝子体EVは網膜を標的として組換えタンパク質を送達する
生体内で硝子体EVのトランスフェクション効率の妥当性を立証すること及び眼内の標的細胞を判定することを試みた。電気穿孔によって0.5μgのBSA-フルオレセインが装填された希釈量のEV(0.025μg)を、眼内送達のために用いられる一般的技術である硝子体内注射によって齧歯動物の眼に投与した。処置後3日目にEVは、網膜を横切った証拠を示さず、内境界膜を透過しない(図11A)。注射後3週目に、複数の網膜細胞層においてトランスフェクションが認められた(図11B~図11D)。特異性対照については、PBS単独、または電気透過化なしでBSA-フルオレセインと混合したEV試料ではトランスフェクションの証拠が認められなかった。総合するとこれらのデータは、硝子体EVが生物学的に活性であり、生体内で組換えタンパク質を送達するベクターとして機能する、ということを示している。加えて、硝子体EVは網膜細胞を標的とし、持続的トランスフェクションを最大で3週間にわたって維持する。
実施例8-生体内でウシ硝子体EVは角膜、毛様体及び網膜を標的として組換えタンパク質を送達する
フルオレセインと結合した組換えウシ血清アルブミン(BSA)(BSA-フルオレセイン)が電気穿孔(300V)によって装填されたウシEVをマウスの眼に注射した。注射後3週目にマウス眼切片をBSA-フルオレセイン送達について調べ、図12Aの顕微鏡写真に示すように角膜において内皮細胞及び角膜細胞からの送達が認められた。電気穿孔なし(0V)でBSA-フルオレセインと混合したウシEVの対照群からの注射3週間後の画像は、内皮細胞においても角膜細胞においても発現を示さないが、角膜上皮の非特異的な染色は示している(図12B)。図12Cは、電気穿孔(300V)によってBSA-フルオレセインが装填されたEVを注射してから3週間後のマウスの眼からの代表的な共焦点蛍光顕微鏡写真であり、毛様体、毛様体無色素上皮細胞における信号を示す。図12Dの画像は、視細胞、内網状層(IPL)、網膜色素上皮(RPE)細胞及び脈絡膜におけるBSA-フルオレセインの堅牢な発現を示す。全組織切片中の核はヘキストブルーで染色され、これらは図12A~図12Dの中央パネルに示されている。融合画像を図12A~図12Dの左端パネルに示す。図12Eの画像は、網膜色素上皮細胞(RPE)及び脈絡膜におけるBSA-フルオレセインの発現を示す。
実施例9-蛍光標識siRNAが装填されたウシ硝子体小胞は高効率でヒト網膜色素上皮細胞内にトランスフェクトする
外因性低分子干渉RNAによる改変を硝子体小胞が可能とするか否かを判定するために、シアニン3と結合した抗GAPDH siRNAを小胞内に電気穿孔を用いて導入した。様々な電気穿孔電圧で小胞内に装填したGAPDH siRNA-Cy3に、ARPE-19細胞を曝露し、siRNA装填小胞は、より高い電圧ではより高い効率で(図13A~図13C)、より低い電圧ではより低い効率で(図13D~図13F)、細胞にトランスフェクトしたが、電気穿孔なしでは検出不可能であった(図13G~図13H)、ということが見出された。図13Iは、トランスフェクション効率を電気穿孔電圧に関して示すグラフである。
実施例10-ウシ毛様体無色素上皮は細胞内空間内へと放出される小胞を豊富に産生する
次に、眼内液小胞の起源を同定することを試みた。小胞は毛様体から産生されるという仮説を立てた、というのも、1)硝子体液コラーゲン線維の濃度は、水晶体の後方で毛様体と隣接している硝子体基底部の近くにおいて最も高く、2)毛様体は、表面積が大きいこと及び房水を産生することが知られているからである。それゆえ、酢酸ウラニルで染色したウシ毛様体の組織切片に対してTEMを行い、無色素上皮において細胞内空間内へと発生している小胞が見つかった(図14A~図14D)。色素上皮における小胞発生は認められなかった(図14E)。これらのデータは、毛様体が眼内の小胞の少なくとも部分的な供給源であることを示唆している。
実施例11-ウシ硝子体小胞は様々な電圧でタンパク質をヒト網膜色素上皮細胞内に高効率で送達する
上に述べたとおり、ウシ小胞は多様なプロテオームを含有する。これらの小胞は、外因性タンパク質を装填されることができ、タンパク質を標的細胞に送達するツールとして使用されることができると推論した。かくして、硝子体小胞が外因性タンパク質による改変を可能とするか否かを調べた。フルオレセインと結合したウシ血清アルブミン(BSA-フルオレセイン)を様々な電圧で電気穿孔を用いて小胞内に導入し、装填されたBSA-フルオレセイン小胞にARPE-19細胞を曝露した。BSA-フルオレセイン装填小胞は、100Vを用いてタンパク質を装填された場合(図15D~図15F)よりも350Vを用いてタンパク質を装填された場合(図15A~図15C)の方が大幅に高い効率でARPE-19細胞にトランスフェクトしたことが見出された。電気穿孔なしではトランスフェクションは認められなかった(図15G~図15H)。
実施例12-ウシ房水は小胞を豊富に含有する
硝子体小胞が高レベルであることから、小胞は房水中で後眼房内に位置している可能性もあるという仮説を立てるに至った。かくして、房水をTEM撮像法で調べ、広く分布している小胞が見つかった(図16A~図16C)。小胞画分を単離し、ナノ粒子軌跡解析によって小胞の大きさ及び濃度を決定し、これによって、濃度が1mlあたり少なくとも1.10×10個粒子(図16E、標準誤差は1mlあたり±9.25×10個粒子、n=10)、眼球1個あたり1mlあたり合計2.7×10個粒子(図16E、n=10)であり、平均の大きさが155nm(標準誤差±27.9nm)、及び最頻値が88.7nm(標準誤差±34.1nm)であることが示された。興味深いことに、房水中の小胞の粒度分布は硝子体小胞に比べて大幅に小さかった。
実施例の考察
要約すると、従来のホルマリン固定に基づく技術は哺乳動物組織からの相当量のEVの脱出を招き、この結果として原位置でのEVの可視化は一貫性がなくなるかまたは陰性になる。それに対して、EDC-ホルマリン固定は組織中でのEVの保持を著しく改善し、原位置での堅牢なEV撮像を可能にする。この方法は、生物学的機能がほとんどないと長い間みなされてきた眼の正常硝子体液において以前に同定されなかったEVのネットワークを明らかにした。加えて、本明細書において提示されるデータは、試験管内及び生体内で組換えタンパク質及び核酸分子を送達するベクターとして硝子体EVを操作することができることを実証する。結論として、この方法は、正常組織標本または、眼疾患、神経障害及びがんなどEVによって媒介されると考えられる多種多様な疾患を含む罹患組織標本において、EVの構造及び機能を研究するための新しい可能性を切り開く。
本明細書では好ましい実施形態を詳しく描写及び記載してきたが、当該分野の当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく様々な改変、追加、置き換えなどを行うことができることは明らかであろうし、それゆえにこれらは、添付の特許請求の範囲において定義される本発明の範囲に含まれるものとみなされる。
(表3)細胞外小胞画分及び細胞不含硝子体画分に発現するタンパク質
Figure 2022180432000005
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Figure 2022180432000007
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Claims (22)

  1. 1つ以上の房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞
    を含む組成物であって、
    前記細胞外小胞が、1つ以上の外因性作用物質を含有するように改変されている、
    前記組成物。
  2. 前記1つ以上の外因性作用物質が、核酸分子、タンパク質またはポリペプチド、小分子、ホルモン及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、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記外因性作用物質が、リボ核酸、低分子RNA分子、相補的RNA、非コードRNA分子、siRNA、pi-RNA分子、マイクロRNA分子、sno-RNA分子、長鎖非コードRNA分子、伝令RNA分子、リボソームRNA分子、アンチセンス核酸分子、ロックド核酸(LNA)、アンタゴミル、CRISPR/Cas遺伝子編集RNA、トランス活性化型crRNA(tracrRNA)、「足場」配列からなる短鎖合成RNA(gRNA)、低分子カハール体特異的RNA(scaRNA)、天然シスアンチセンスsiRNA(cis-nat-siRNA)、トランス作用性siRNA(tasiRNA)、反復配列関連低分子干渉RNA(rasiRNA)、7SK、転移-伝令RNA(tmRNA)、転移RNA(tRNA)、7SL RNA、シグナル認識粒子RNA(SRP)及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核酸分子を含む、請求項2に記載の組成物。
  4. 前記外因性作用物質が、低分子デオキシリボ核酸(DNA)分子、cDNA分子、オリゴヌクレオチド、ロックド核酸(LNA)、デオキシリボ核酸アプタマー、デオキシリボ核酸ザイム及びそれらの任意の組み合わせを含む、請求項2に記載の組成物。
  5. 前記外因性作用物質が、
    ウイルスベクター、細菌ベクター、プラスミドベクターまたはそれらの任意の組み合わせ
    の中に入った状態で運ばれる、請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
  6. 前記外因性作用物質がタンパク質またはポリペプチドを含む、請求項1に記載の組成物。
  7. 前記外因性作用物質が小分子を含む、請求項1に記載の組成物。
  8. 前記1つ以上の細胞外小胞が、哺乳動物対象の房水及び/または硝子体液を含有する眼内液から単離される、請求項1に記載の組成物。
  9. 前記哺乳動物対象がヒト対象またはウシ対象である、請求項8に記載の組成物。
  10. 前記1つ以上の細胞外小胞が、真核細胞特異的な標的指向性分子を前記小胞の外表面に提示するようにさらに改変されている、請求項1に記載の組成物。
  11. 前記外因性作用物質が治療剤を含み、
    前記組成物が、薬学的に許容できる担体をさらに含んでいる、
    請求項1に記載の組成物。
  12. 徐放性または持続放出性材料へと製剤化される、請求項1に記載の組成物。
  13. 対象の選定された細胞または組織に治療剤を送達する方法であって、以下の段階:
    請求項1~12のいずれか1項に記載の組成物を提供する段階であって、前記外因性作用物質が治療剤を含む、段階;ならびに、
    治療剤を含有するように改変された前記房水細胞外小胞及び/または硝子体液細胞外小胞を前記対象の前記選定された細胞または組織に送達するのに有効な条件下で、前記対象に前記組成物を投与する段階
    を含む、前記方法。
  14. 眼疾患を有する対象を選択する段階をさらに含み、
    前記投与する段階が、前記眼疾患の治療として前記治療剤を前記対象の眼細胞または組織に送達するために行われる、
    請求項13に記載の方法。
  15. 前記投与が、局所投与、全身投与、眼周囲投与または眼内投与から選択される、請求項14に記載の方法。
  16. 前記眼内投与が、前房内(intracameral)投与、硝子体内投与または網膜下投与によって行われる、請求項15に記載の方法。
  17. 前記眼周囲投与が、結膜下注射、テノン嚢下注射、直接眼周囲注射または眼周囲蓄積注射によって行われる、請求項15に記載の方法。
  18. 前記全身投与が、静脈内投与、経口投与、動脈内投与、吸入、鼻腔内投与、腹膜腔内投与、腹腔内投与、皮下投与、関節内投与、クモ膜下腔内投与、経硬膜投与、経皮(transdermal)投与、粘膜下投与、舌下投与、経腸投与、非経口投与、経皮(percutaneous)投与、関節周囲投与または脳室内投与によって行われる、請求項15に記載の方法。
  19. 硝子体液及び/または房水を含む哺乳動物眼内液試料を提供する段階;
    前記眼内液試料から細胞外小胞を単離する段階;ならびに
    前記単離された細胞外小胞の中に前記1つ以上の外因性作用物質を挿入する段階
    を含む、請求項1に記載の組成物を作る方法。
  20. 前記挿入する段階が、電気穿孔、トランスフェクション、ウイルスベクター送達またはそれらの任意の組み合わせを用いて行われる、請求項19に記載の方法。
  21. 前記挿入する段階に先立って、前記単離された細胞外小胞の内在性内容物を除去する段階
    をさらに含む、請求項19に記載の方法。
  22. 前記除去する段階が、紫外線照射を用いて行われる、請求項21に記載の方法。
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