JP2022514271A - 糖原病を処置するための方法および組成物 - Google Patents

糖原病を処置するための方法および組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、糖原病Ia型(GSD-Ia)の処置における遺伝子治療適用のための種々の新規なアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを提供する。改変されたG6PCプロモーター/エンハンサー配列を組み込む、多くの組換え核酸分子、ベクターおよび組換えAAVが、本明細書で開示される。改変されたG6PCプロモーター/エンハンサー配列の利用は、種々の宿主細胞プラットフォームから発現される場合に、高められたAAV収量および品質を生じる。本発明の新規なAAVを含む組成物およびこれを使用してGSD-Iaを処置する方法がまた、本明細書で提供される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2018年12月18日出願の米国仮特許出願第62/781,380号(その開示は、全ての目的のために本明細書に参考として援用される)の優先権の利益を主張する。
配列表
本出願は、ASCII形式において電子提出され、その全体において参考として援用される配列表を含む。上記ASCIIコピー(作成日:2019年12月16日)は、名称 DIM-010WO_SL_ST25.txtであり、大きさが42,290バイトである。
発明の技術分野
本出願は概して、糖原病(例えば、糖原病Ia型)の処置のための、ウイルスベクター、およびより詳細には、アデノ随伴ウイルスベクターに関する。
発明の背景
糖原病Ia型(GSD-Iaまたはフォンギールケ病としても公知)は、身体の細胞におけるグリコーゲンの蓄積によって引き起こされる遺伝性の障害である。ある特定の器官および組織、特に、肝臓、腎臓、および小腸におけるグリコーゲンの蓄積は、それらが正常に機能する能力を障害する。GSD-Iaは、代表的には、0歳の間に、重篤な低血糖症、およびグリコーゲンの蓄積によって引き起こされる肝腫大とともに出現する。罹患した個体は、成長遅延、遅発思春期、乳酸血症、高脂血症、高尿酸血症、および成人では、肝細胞腺腫の高発生率を示す。Leiら, 1993, Science 262: 580-3を参照のこと。
GSD-Iaは、グルコースホメオスタシスの維持に関与する重要な酵素である、活性グルコース-6-ホスファターゼα(G6Pase-α)の欠損によって引き起こされる希な遺伝性希少疾患である。G6Pase-α(G6PC遺伝子によってコードされる)は、グリコーゲン分解および糖新生の最初の工程において、グルコース-6-リン酸(G6P)をグルコースおよびホスフェートへと加水分解することを触媒する。G6Pase-α欠損症の原因である80を超える変異および関連するGSD-Ia発症が、今日まで同定されている。Chouら, 2010, Nat Rev Endocrinol 6(12): 676-88を参照のこと。
現在のところ、GSD-Iaは治癒せず、食品栄養補充が、患者にとっての現在の標準治療である。厳密に従った場合、食事ストラテジーは、代表的には、正常な成長および思春期発生を可能にするが、食事療法は、高脂血症、高尿酸血症、乳酸血症、および肝臓脂肪蓄積の発生を完全には防止できない。Rakeら, 2002, Eur J Pediatr 161 Suppl 1: S20-34を参照のこと。
G6Pase-αを有する組換えアデノ随伴ウイルス(AAV)を使用する遺伝子治療アプローチは、GSD-Iaの管理のために探られてきた。例えば、米国特許第9,644,216号および米国特許公開2017/0362670を参照のこと。しかし、ヒト遺伝子治療にAAVベクターを使用するために、ベクターの堅固で信頼性のある、かつ拡張性のある生成プロセスの開発は、極めて重要である。本発明者らは、G6PC遺伝子のプロモーター/エンハンサー領域を改変して、「Aluエレメント」と本明細書で記載されるある特定の配列を除去することによって、種々の宿主細胞プラットフォームから発現される場合に、rAAV収量および品質が劇的に改善されることを発見した。
米国特許第9,644,216号明細書 米国特許出願公開第2017/0362670号明細書
発明の要旨
本発明は、糖原病を処置するための方法および組成物を提供する。より具体的には、GSD-Iaの処置に関する遺伝子治療適用において使用され得る組換え核酸分子、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、および組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)が、本明細書で提供される。
一局面において、本出願は、改変されたG6PCプロモーター/エンハンサー(GPE)配列を含む組換え核酸分子であって、ここで上記改変されたGPEは、Aluエレメントと少なくとも80%同一の1またはこれより多くの配列を欠いている組換え核酸分子に関する。いくつかの実施形態において、上記Aluエレメントは、配列番号6の連続するヌクレオチド1079~1272(Alu-1)、1633~1968(Alu-2)、および2140~2495(Alu-3)から選択される。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号1の連続するヌクレオチド146~2123と80%(例えば、80%、85%、90%、95%、または100%)同一の配列、または配列番号7、8、9、10、11、もしくは12のうちのいずれか1つと80%(例えば、80%、85%、90%、95%、または100%)同一の配列を有する。
別の局面において、本出願は、本明細書で記載される改変されたG6PCプロモーター/エンハンサー(GPE)配列およびG6Pase-αコード配列を含む組換え核酸分子であって、ここで上記改変されたGPEは、上記G6Pase-αコード配列の発現を指示し得る組換え核酸分子に関する。いくつかの実施形態において、上記G6Pase-αコード配列は、配列番号3または配列番号4と少なくとも80%(例えば、80%、85%、90%、95%、または100%)同一な配列を含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸分子は、ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列(例えば、SV40ポリAシグナル配列(配列番号14))をさらに含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸分子は、イントロン(配列番号13)をさらに含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸分子は、配列番号1または配列番号2を含む。
別の局面において、本出願は、本明細書で記載される組換え核酸分子を含む組換えベクターに関する。いくつかの実施形態において、上記ベクターは、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター(例えば、血清型1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、またはrh10のAAVベクター(すなわち、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、またはrh10))である。例示的実施形態において、上記AAVベクターは、AAV血清型8(AAV8)ベクターである。本明細書で開示される組換え核酸分子または組換えベクターを含む宿主細胞がさらに提供される。具体的実施形態において、上記宿主細胞は、AAVの増殖に適切であり得る。
別の局面において、本出願は、rAAV収量を増大させる方法に関し、上記方法は、本明細書で開示されるAAVベクターを宿主細胞培養物に送達する工程および上記rAAVを上記細胞培養物から採取する工程を包含する。いくつかの実施形態において、上記宿主細胞培養物は、真核生物宿主細胞培養物である。
本明細書で開示される組換え核酸分子またはAAVベクターを含むrAAVがまた、本明細書で提供される。いくつかの実施形態において、本出願は、GSD-Iaの処置のためのrAAVに関し、上記rAAVは、AAVキャプシド、および上記キャプシドの中にパッケージングされるAAVベクターゲノムを含み、上記AAVベクターゲノムは、AAV 5’逆位末端反復(ITR)配列;本明細書に開示される改変されたGPE配列;グルコース-6-ホスファターゼα(G6Pase-α)をコードするコード配列またはその活性フラグメントもしくは改変体;およびAAV 3’ ITR配列を含む。いくつかの例示的実施形態において、上記AAVキャプシドは、AAV8キャプシドである。いくつかの実施形態において、上記ベクターゲノムは、配列番号15と同一の5’および3’ ITR配列を含む。いくつかの実施形態において、上記ベクターゲノムは、配列番号1の連続するヌクレオチド146~2123を含む改変されたGPEを含む。いくつかの実施形態において、上記ベクターゲノムは、ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列(例えば、SV40ポリAシグナル配列(配列番号14))をさらに含む。いくつかの実施形態において、上記ベクターゲノムは、イントロン(配列番号13)をさらに含む。いくつかの実施形態において、G6Pase-αは、配列番号5と少なくとも80%(例えば、80%、85%、90%、95%、または100%)同一のアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、上記G6Pase-αのアミノ酸配列は、配列番号5を含む。いくつかの実施形態において、上記G6Pase-αのアミノ酸配列は、配列番号5からなる。いくつかの実施形態において、上記G6Pase-αのコード配列は、配列番号3または配列番号4と少なくとも80% (例えば、80%、85%、90%、95%、または100%)同一である。いくつかの例示的実施形態において、上記ベクターゲノムは、配列番号1または2と同一の核酸配列を含む。
本出願はさらに、本発明のrAAVを含む薬学的組成物に関する。いくつかの実施形態において、上記薬学的組成物は、薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を含む。いくつかの実施形態において、上記薬学的組成物は、皮下、筋肉内、皮内、腹腔内、または静脈内投与のために製剤化される。例示的実施形態において、上記薬学的組成物は、静脈内投与のために製剤化される。
さらに別の局面において、本出願は、ヒト被験体において糖原病Ia型(GSD-Ia)を処置する方法であって、上記方法は、上記ヒト被験体に、治療上有効な量の、本明細書で開示されるrAAVを投与する工程を包含する方法に関する。いくつかの実施形態において、上記rAAVは、皮下、筋肉内、皮内、腹腔内、または静脈内に投与される。例示的実施形態において、上記rAAVは、静脈内に投与される。いくつかの実施形態において、上記rAAVは、約1×1011~約1×1014 ゲノムコピー(GC)/kgの用量で投与される。さらなる実施形態において、上記rAAVは、約1×1012~約1×1013 ゲノムコピー(GC)/kgの用量で投与される。いくつかの実施形態において、単一用量のrAAVが投与される。他の実施形態において、複数用量のrAAVが投与される。
本発明のこれらおよび他の局面ならびに特徴は、本出願の以下の節において記載される。
本発明は、以下の図面を参照してより完全に理解され得る。
図1Aは、2つのAAV2逆位末端反復配列(ITR、配列番号15)によって境を接して、GPE、イントロン、コドン最適化したヒトG6PC遺伝子(hG6PCco)、およびSV40後期ポリAテールを含むG6PC発現カセットの模式図である。使用した略語: GPE - G6Paseプロモーター/エンハンサー領域; hG6PCco - ヒトグルコース-6ホスファターゼコード領域(コドン最適化); ITR- 逆位末端反復配列; SV40L pA - SV40後期ポリアデニル化シグナル; UTR - 非翻訳領域。図1Bは、野生型(DTC161)または改変されたGPEを含むG6PC発現カセット(Alu-1およびAlu-2配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含むDTC175、全3個のAluエレメントが存在するが、Alu-1およびAlu-2配列の配向が逆であるGPEを含むG6PC発現カセットを含むDTC176、Alu-1、Alu-2およびAlu-3配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含むDTC177、Alu-3配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含むDTC178、および全3個のAluエレメントが存在するが、Alu-3配列の配向が逆であるGPEを含むG6PC発現カセットを含むDTC179)の図示である。
図2は、種々の重要な構成要素が示される、例示的AAVベクター(DTC161)の模式図である。上記ベクターの特徴は、以下で提供される:
Figure 2022514271000002
図3は、AAVベクターで宿主細胞へと共トランスフェクトされる場合に、rAAVをパッケージングするにあたってRepおよびCap機能を提供するpAAV2-8.KanR(p2123-FH)AAV Rep/Capプラスミドの模式図である。
図4は、AAVベクターおよびRep/Capプラスミドで宿主細胞へと共トランスフェクトされる場合に、rAAV生成のためのpAdDeltaF6(Kan)アデノウイルスヘルパープラスミドの模式図である。
図5は、種々のAAVベクターのトランスフェクション後の宿主細胞から生成されたrAAVの力価を示す棒グラフである。3回の試験を、各条件下で行い、標準偏差を示した。*は、DTC161との比較においてP<0.05を示す。
図6は、ベクターゲノムサイズの関数としてプロットした、生成されたrAAVの力価を示すグラフである。
図7は、コントロールウイルスベクター、DTC161、DTC175、DTC176、DTC177、DTC178、およびDTC179のrAAVから単離された全長DNAが、アガロースゲル電気泳動に供される場合に、放出されたDNAのバンドを示し、キャプシド分解およびパッケージされたDNAを放出する能力を評価する、アガロースゲルの画像である。全長ウイルスDNAは、3.8kb~5kbの間である。「*」は、キャプシド分解およびドデシル硫酸ナトリウム(SDS)で処理した際のコントロールウイルスベクターから単離された全長DNAの無傷のゲノムを示す。
図8Aは、HEK293細胞において生じたDTC161ベクター調製物からの粒子密度の分析用超遠心分離トレースを示すグラフである。図8Bは、HEK293細胞において生じたDTC177ベクター(配列番号1によって示される)調製物からの粒子密度の分析用超遠心分離トレースを示すグラフである。使用した略語: RI- 屈折率。
図9Aは、DTC161ベクターに由来するrAAVでの感染後に誘導されたG6Pase-α発現の用量応答曲線である。図9Bは、DTC177ベクター(配列番号1によって示される)に由来するrAAVでの感染後に誘導されたG6Pase-α発現の用量応答曲線である。X軸は、HuH7肝細胞を感染させるために使用したrAAV用量を示す。Y軸は、上記細胞における誘導されたG6PC mRNA発現を示す。バッチ生成したDTC161ベクターの確立に由来するrAAVを、参照標準として使用した。使用した略語: REF- 参照標準; UNK - 試験サンプル。
発明の詳細な説明
本発明は、治療的適用のために使用される、ある範囲の新規な薬剤および組成物を提供する。本発明の分子および組成物は、糖原病Ia型(GSD-Ia)と関連する疾患を改善、防止、もしくは処置するために、または被験体においてグルコース-6-ホスファターゼα(G6Pase-α)の存在もしくは機能を増大させるために使用され得る。
別段注記されなければ、技術用語は、従来の使用法に従って使用される。分子生物学において共通する用語の定義は、Benjamin Lewin, Genes V、発行 Oxford University Press 1994(ISBN 0-19-854287-9);Kendrewら(編), The Encyclopedia of Molecular Biology, 発行 Blackwell Science Ltd., 1994(ISBN 0-632-02182-9);およびRobert A. Meyers(編), Molecular Biology and Biotechnology: a Comprehensive Desk Reference, 発行 VCH Publishers, Inc., 1995(ISBN 1-56081-569-8)において見出され得る。
本開示の種々の実施形態の検討を促進するために、具体的な用語の以下の説明が提供される:
アデノ随伴ウイルス(AAV): ヒトおよびいくらかの他の霊長類の種に感染する、小さな複製欠損性の、エンベロープのないウイルス。AAVは、疾患を引き起こすことは知られておらず、非常に軽度の免疫応答を誘発する。AAVを利用する遺伝子治療ベクターは、分裂中の細胞および休止細胞の両方に感染し得、宿主細胞のゲノムへと組み込まれることなく、染色体外状態で持続し得る。これらの特徴は、AAVを遺伝子治療のための魅力的なウイルスベクターにしている。現在では、12の認識されているAAV血清型(AAV1~12)が存在する。
投与/投与する: 被験体に任意の効果的な経路によって薬剤(例えば、治療剤(例えば、組換えAAV))を提供するまたは与えること。例示的な投与経路としては、注射(例えば、皮下、筋肉内、皮内、腹腔内、および静脈内)、経口、管内、舌下、直腸、経皮、鼻内、膣および吸入経路が挙げられるが、これらに限定されない。
コドン最適化した: 「コドン最適化した」核酸とは、そのコドンが、特定のシステム(例えば、特定の種または種の群)における発現のために最適であるように変化させた核酸配列に言及する。例えば、核酸配列は、哺乳動物細胞または特定の哺乳動物種(例えば、ヒト細胞)における発現のために最適化され得る。コドン最適化は、そのコードされるタンパク質のアミノ酸配列を変化させない。
エンハンサー: プロモーターの活性を増大させることによって、転写速度を増大させる核酸配列。
G6PC: グルコース-6-ホスファターゼα(G6Pase-α)をコードするヒト染色体17q21上に位置する遺伝子。G6Pase-αは、これを小胞体に固定する9個のらせんを有する357アミノ酸の疎水性タンパク質である(Chouら, Nat Rev Endocrinol 6:676-688, 2010)。そのG6Pase-αタンパク質は、糖新生およびグリコーゲン分解の最後の工程においてグルコース-6-リン酸をグルコースおよびホスフェートへと加水分解するのを触媒し、グルコースホメオスタシスの重要な酵素である。G6PC遺伝子における変異は、肝臓および腎臓におけるグリコーゲンおよび脂肪の蓄積と関連する重篤な空腹時低血糖症によって特徴づけられる代謝障害である、糖原病Ia型(GSD-Ia)を引き起こす。
糖原病(GSD): 筋肉、肝臓および他の組織内でのグリコーゲン合成または分解の処理における欠陥から生じる疾患群。GSDは、遺伝的または後天的のいずれかであり得る。遺伝性のGSDは、これらのプロセスに関与する代謝の任意の先天的エラーによって引き起こされる。現在、11の認識されている糖原病が存在する(GSDI型、II型、III型、IV型、V型、VI型、VII型、IX型、XI型、XII型、およびXIII型)。GSD-Iは、2つの常染色体劣性障害、GSD-IaおよびGSD-Ibからなる(Chouら, Nat Rev Endocrinol 6:676-688, 2010)。GSD-Iaは、グルコース-6-ホスファターゼαにおける欠損症から生じる。グルコース-6-リン酸トランスポーター(G6PT)における欠損が、GSD-Ibの原因である。
糖原病Ia型(GSD-Ia): フォンギールケ病としても公知であり、GSD-Iaは、100,000出生において約1例の発生率を有する最も一般的な糖原病である。GSD-Iaは、酵素グルコース-6-ホスファターゼα(G6Pase-α)の欠損症から生じる遺伝的疾患である。G6Pase-αにおける欠損症は、遊離グルコースをグリコーゲンからおよび糖新生から生成する肝臓の能力を障害する。GSD-Iaに罹患した患者は、グルコースホメオスタシスを維持できず、空腹時低血糖症、成長遅延、肝腫大、腎肥大、高脂血症、高尿酸血症、および乳酸血症を呈する(Chouら, Nat Rev Endocrinol 6:676-688, 2010)。現在のところ、GSD-Iaは治癒しない。
イントロン: タンパク質のコード情報を含まない遺伝子内のDNAの伸長部。イントロンは、メッセンジャーRNAの翻訳前に除去される。
逆位末端反復配列(ITR): 効率的な複製のために必要とされるアデノ随伴ウイルスのゲノムにおける対称的な核酸配列。ITR配列は、AAV DNAゲノムの各末端に位置する。上記ITRは、ウイルスDNA合成のための複製起点として働き、ベクター被包化のために必要とされる。
単離された: 「単離された」生物学的構成要素(例えば、核酸分子、タンパク質、ウイルスまたは細胞)は、その構成要素が天然に存在する生物の細胞もしくは組織、または生物自体における他の生物学的構成要素(例えば、他の染色体および染色体外DNAおよびRNA、タンパク質ならびに細胞)から実質的に分離または精製されている。「単離された」核酸分子およびタンパク質は、標準的な精製法によって精製されたものを含む。上記用語はまた、宿主細胞において組換え発現によって調製された核酸分子およびタンパク、ならびに化学合成された核酸分子およびタンパク質を含む。
作動可能に連結された: 第1の核酸配列は、この第1の核酸配列が、第2の核酸配列と機能的な関係性に配置されている場合に、この第2の核酸配列と作動可能に連結されている。例えば、プロモーターは、このプロモーターが、コード配列の転写または発現に影響を及ぼす場合に、そのコード配列に作動可能に連結されている。概して、作動可能に連結されたDNA配列は連続しており、2つのタンパク質コード領域を結合する必要がある場合、同じリーディングフレームにある。
薬学的に受容可能なキャリア: 本開示において有用な薬学的に受容可能なキャリア(ビヒクル)は、従来どおりである。E. W. MartinによるRemington’s Pharmaceutical Sciences(Mack Publishing Co., Easton, Pa., 第15版(1975))は、1またはこれより多くの治療用化合物、分子または薬剤の薬学的送達に適した組成物および製剤を記載する。
概して、上記キャリアの性質は、使用されている特定の投与様式に依存する。例えば、非経口製剤は通常、薬学的におよび生理学的に受容可能な流体(例えば、水、生理食塩水、平衡化塩類溶液、水性デキストロース、グリセロールなど)をビヒクルとして含む注射用流体を含む。固形の組成物(例えば、散剤、丸剤、錠剤またはカプセル剤の形態)に関しては、従来の非毒性固体キャリアは、例えば、製薬グレードのマンニトール、ラクトース、デンプン、またはステアリン酸マグネシウムを含み得る。生物学的に中性のキャリアに加えて、投与されるべき薬学的組成物は、微量の非毒性補助物質(例えば、湿潤剤または乳化剤、保存剤、およびpH緩衝化剤など(例えば、酢酸ナトリウムまたはソルビタンモノラウレート))を含み得る。
疾患を防止する、処置する、または改善する: 疾患(例えば、GSD-Ia)を「防止する」とは、疾患の完全な発生を阻害することをいう。「処置する」とは、疾患または疾患が発生し始めた後の病的状態の徴候または症状を改善する、治療的介入をいう。「改善する」とは、疾患の徴候または症状の数または重篤度の低減をいう。
プロモーター: 核酸(例えば、遺伝子)の転写を指示する/開始するDNAの領域。プロモーターは、転写開始部位の近くに必要な核酸配列を含む。
精製された: 用語「精製された」は、絶対的な純度を要求しない;むしろ、それは相対的な用語として意図される。従って、例えば、精製されたペプチド、タンパク質、ウイルス、または他の活性化合物は、天然に関連付けられたタンパク質および他の夾雑物から完全にまたは部分的に単離されているものである。ある特定の実施形態において、用語「実質的に精製された」とは、細胞、細胞培養培地、または他の粗製調製物から単離され、その最初の調製物の種々の構成要素(例えば、タンパク質、細胞デブリ、および他の構成要素)を除去するために分画に供された、ペプチド、タンパク質、ウイルスまたは他の活性化合物に言及する。
組換え: 組換え核酸分子は、天然に存在しない配列を有するか、または2つの別の方法で分離された配列セグメントの人工的な組み合わせによって作製される配列を有するものである。この人工的な組み合わせは、化学合成によって、または核酸分子の単離されたセグメントの人工的な操作によって(例えば、遺伝子工学技術によって)達成され得る。
同様に、組換えウイルスは、天然に存在しない配列(例えば、ゲノム配列)または異なる由来の少なくとも2つの配列の人工的組み合わせによって作製される配列を含むウイルスである。用語「組換え」はまた、天然の核酸分子、タンパク質またはウイルスの一部の付加、置換、または欠失によってのみ変更された核酸、タンパク質およびウイルスを含む。本明細書で使用される場合、「組換えAAV」とは、組換え核酸分子(例えば、G6Pase-αをコードする組換え核酸分子)がパッケージされたAAV粒子をいう。
配列同一性: 2もしくはこれより多くの核酸配列、または2もしくはこれより多くのアミノ酸配列の間の同一性または類似性は、その配列間の同一性または類似性に関して表される。配列同一性は、パーセンテージ同一性に関して測定され得る;パーセンテージが高いほど、配列はより同一である。配列類似性は、パーセンテージ類似性に関して測定され得る(保存的アミノ酸置換が考慮される);パーセンテージが高いほど、配列はより類似である。核酸またはアミノ酸配列のホモログまたはオルソログは、標準的方法を使用して整列される場合、比較的高い程度の配列同一性/類似性を有する。この相同性は、そのオルソログのタンパク質またはcDNAが、関係性がより遠い種(例えば、ヒト配列およびC.elegans配列)と比較して、関係性がより近い種(例えば、ヒト配列およびマウス配列)に由来する場合により顕著である。
比較のための配列のアラインメント法は、当該分野で周知である。種々のプログラムおよびアラインメントアルゴリズムは、以下に記載される: Smith & Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482, 1981; Needleman & Wunsch, J. Mol. Biol. 48:443, 1970: Pearson & Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:2444, 1988; Higgins & Sharp, Gene, 73:237-44, 1988; Higgins & Sharp, CABIOS5:151-3, 1989; Corpetら, Nuc. Acids Res. 16:10881-90, 1988; Huangら Computer Appls. in the Biosciences 8, 155-65, 1992:およびPearsonら, Meth. Mol. Rio. 24:307-31, 1994。Altschulら, J. Mol. Biol. 215:403-10, 1990は、配列アラインメント法および相同性計算の詳細な考慮事項を示す。
NCBI Basic Local Alignment Search Tool(BLAST)(Altschulら, J. Mol. Biol. 215:403-10, 1990)は、配列分析プログラム、blastp、blastn、blastx、tblastnおよびtblastxとともに使用するために、National Center for Biological Information(NCBI)を含むいくつかの情報源から、およびインターネット上で入手可能である。さらなる情報は、NCBIウェブサイトで見出され得る。
血清型: 抗原の特徴的なセットによって区別される、関連性が近い微生物(例えば、ウイルス)の群。
Stuffer配列: 2つの核酸特徴の間に(例えば、プロモーターとコード配列との間に)所望の間隔を作り出すために、または核酸分子が所望の長さのものであるように、核酸分子を伸長させるために代表的には使用されるより大きな核酸分子(例えば、ベクター)内部に含まれるヌクレオチドの配列をいう。Stuffer配列は、タンパク質コード情報を含まず、未知/合成由来/および/またはより大きな核酸分子の内部の他の核酸配列に関連しないものであり得る。
被験体: 生きている多細胞の脊椎のある生物(ヒトおよび非ヒト哺乳動物を含むカテゴリー)。
合成の: 実験室において人工的手段によって生成される。例えば、合成核酸は、実験室において化学合成され得る。
治療上有効な量: 薬剤で処置される被験体において、または細胞において、所望の効果を達成するために十分な、特定の医薬または治療剤(例えば、組換えAAV)の量。上記薬剤の有効量は、処置されている被験体または細胞、および治療用組成物の投与様式が挙げられるが、これらに限定されないいくつかの要因に依存する。
ベクター: ベクターは、ベクターが宿主細胞において複製するおよび/または組み込まれる能力を破壊することなく、外来核酸の挿入を可能にする核酸分子である。ベクターは、宿主細胞において複製することを可能にする核酸配列(例えば、複製起点)を含み得る。ベクターはまた、1またはこれより多くの選択マーカー遺伝子および他の遺伝的エレメントを含み得る。発現ベクターは、挿入された遺伝子の転写および翻訳を可能にするために必要な調節配列を含むベクターである。本明細書中のいくつかの実施形態において、上記ベクターは、AAVベクターである。
別段説明されなければ、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。単数形「1つの、ある(a)」、「1つの、ある(an)」、および「その、この、上記(the)」は、文脈が別段明確に示さなければ、複数形への言及を含む。「AまたはBを含む」とは、A、またはB、またはAおよびBを含むことを意味する。核酸またはポリペプチドに関して与えられる全ての塩基サイズまたはアミノ酸サイズ、および全ての分子量または分子質量値が、近似値であり、説明のために提供されることは、さらに理解されるべきである。本明細書で記載されるものに類似または等価な方法および材料が本開示の実施または試験において使用され得るものの、適切な方法および材料は、以下に記載される。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、それらの全体において参考として援用される。矛盾する場合、本明細書(用語の説明を含む)が優先する、さらに、上記材料、方法および例は、例証に過ぎず、限定ではないことが意図される。
I. 組換え核酸
本発明の1つの局面は、野生型GPEと比較して、1またはこれより多くのAluエレメントを欠いている改変されたG6PCプロモーター/エンハンサー(GPE)を含む組換え核酸配列であって、ここで上記改変されたGPEは、G6Pase-α(配列番号5)をコードするコード配列の発現を指示し得る組換え核酸配列を提供する。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、1またはこれより多くのAluエレメントを、ヒトG6PC遺伝子の内因性プロモーターから除去する(例えば、配列番号6の連続するヌクレオチド1079~1272(Alu-1)、1633~1968(Alu-2)、および2140~2495(Alu-3)のうちの1またはこれより多くを除去する)ことによって得られる。いくつかの他の実施形態において、上記改変されたGPEは、1またはこれより多くのAluエレメントを、他の哺乳動物(例えば、非ヒト霊長類、ヒツジ、齧歯類など)のG6PC遺伝子の内因性プロモーターから除去することによって得られる。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、野生型GPEと比較して、G6PC遺伝子発現に影響を及ぼさない。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、野生型GPEと比較して、G6PC遺伝子の発現を増強し得る。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、野生型GPEとして肝臓においてG6PC遺伝子発現を駆動するために匹敵する活性を、および他の組織においてG6Pase-α発現を駆動するために非常に低い活性を有する。
いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号6の連続するヌクレオチド1079~1272(Alu-1)と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列を欠く核酸配列を含む。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号6の連続するヌクレオチド1633~1968(Alu-2)と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列を欠く核酸配列を含む。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号6の連続するヌクレオチド2140~2495(Alu-3)と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列を欠く核酸配列を含む。
いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号6の、Alu-1と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列およびAlu-2と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列を欠く核酸配列を含む。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号6の、Alu-1と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列およびAlu-3と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列を欠く核酸配列を含む。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号6の、Alu-2と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列およびAlu-3と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列を欠く核酸配列を含む。いくつかの実施形態において、上記改変されたGPEは、配列番号6の、Alu-1と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列、Alu-2と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列、およびAlu-3と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の配列を欠く核酸配列を含む。
本発明のいくつかの実施形態において、上記組換え核酸配列は、配列番号1の連続するヌクレオチド146~2123と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を有するGPEであって、ここで上記GPEは、G6Pase-αをコードするコード配列の発現を指示し得るGPEを含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸配列は、配列番号7と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を有するGPEであって、ここで上記GPEは、G6Pase-αをコードするコード配列の発現を指示し得るGPEを含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸配列は、配列番号8と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を有するGPEであって、ここで上記GPEは、G6Pase-αをコードするコード配列の発現を指示し得るGPEを含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸配列は、配列番号9と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を有するGPEであって、ここで上記GPEは、G6Pase-αをコードするコード配列の発現を指示し得るGPEを含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸配列は、配列番号10と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を有するGPEであって、ここで上記GPEは、G6Pase-αをコードするコード配列の発現を指示し得るGPEを含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸配列は、配列番号11と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を有するGPEであって、ここで上記GPEは、G6Pase-αをコードするコード配列の発現を指示し得るGPEを含む。いくつかの実施形態において、上記組換え核酸配列は、配列番号12と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を有するGPEであって、ここで上記GPEは、G6Pase-αをコードするコード配列の発現を指示し得るGPEを含む。
本発明の別の局面は、本明細書で開示される改変されたGPEおよびG6Pase-αをコードするコード配列を含む組換え核酸配列を提供する。いくつかの実施形態において、上記G6Pase-αは、配列番号5と少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%同一のアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、上記G6Pase-αは、配列番号5またはその活性フラグメントもしくは改変体を含む。例示的実施形態において、上記G6Pase-αは、配列番号5を含むかまたはそれからなる。
いくつかの実施形態において、上記G6Pase-αをコードするコード配列は、配列番号4と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を組み込む。
いくつかの実施形態において、上記ヒトG6Pase-αをコードするコード配列は、ヒト細胞における発現のためにコドン最適化されている。コドン最適化は、OptimumGeneTM コドン最適化技術(GenScript, Piscataway, NJ)を使用して、ヒトG6PC cDNAに対して行われ得る。その最適化されたG6PC cDNA配列は、調べられ得、潜在的な代替リーディングフレーム(ARF)を、長さにおいて9またはこれより多くのアミノ酸のペプチドを理論的にはコードし得る内部のインフレームではないATG配列から排除するようにさらに改変され得る。例えば、さらなる改変は、ARFから生成される導入遺伝子生成物に対する潜在的な細胞傷害性Tリンパ球応答を回避するために、コドン最適化したG6PC cDNA配列上で行われ得る(Liら, 2009, PNAS 106: 10770-4)。いくつかの実施形態において、上記コドン最適化したヒトG6Pase-αのコード配列は、配列番号3と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を組み込む。
いくつかの実施形態において、本明細書で記載されるとおりの、上記改変されたGPEおよびG6Pase-αをコードするコード配列を含む組換え核酸配列は、イントロンおよび/またはポリアデニル化シグナルをさらに含む。いくつかの実施形態において、上記イントロンは、上記GPEと上記G6Pase-αコード配列との間に配置される。いくつかの実施形態において、上記イントロンは、キメライントロンであり、これは、上記G6Pase-α導入遺伝子発現を増大させる。上記イントロンは、ヒトβ-グロビン遺伝子の第1のイントロンに由来する5’-ドナー部位および分岐および免疫グロブリン遺伝子重鎖可変領域のイントロンに由来する3’-アクセプター部位から構成され得、ここで上記ドナー部位およびアクセプター部位の配列は、分岐点部位とともに、スプライシングのためのコンセンサス配列に合うように変更されている。いくつかの実施形態において、上記イントロンは、配列番号13と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を含む。
ポリアデニル化シグナルは、G6PC mRNAの効率的ポリアデニル化のために、G6Pase-αをコードするコード配列の下流に配置され得る。種々のポリアデニル化シグナルが使用され得る(例えば、シミアンウイルス40(SV40)後期ポリアデニル化シグナル、hGHポリアデニル化シグナル、BGHポリアデニル化シグナル、またはrbGlobポリアデニル化シグナル)。いくつかの実施形態において、上記ポリアデニル化シグナルは、SV40後期ポリアデニル化シグナルである。いくつかの実施形態において、上記ポリアデニル化シグナルは、配列番号14と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を含む。
本発明の別の局面は、本明細書で開示される、改変されたGPE、およびG6Pase-αをコードするコード配列を含む組換えベクターを提供する。いくつかの実施形態において、上記組換えベクターは、本明細書で記載されるイントロンおよび/またはポリアデニル化シグナルをさらに含む。上記ベクターは、哺乳動物発現ベクター、細菌発現ベクター、酵母発現ベクター、レンチウイルスベクター、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、RNAiベクター、またはCre-Lox発現ベクター、CRISPR発現ベクター、TALEN発現ベクターなどであり得る。上記ベクターは、本明細書で記載されるイントロンおよび/またはポリアデニル化シグナルをさらに含み得る。いくつかの実施形態において、上記組換えベクターは、上記GPEと上記イントロンとの間に、および/または上記イントロンと上記G6Pase-αコード配列との間に置かれたstuffer核酸配列をさらに含む。
いくつかの実施形態において、上記組換えベクターは、AAVベクターである。上記AAVベクターは、血清型1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、もしくは12のAAVベクター(すなわち、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、またはAAV12)、ならびにヒトおよび非ヒト霊長類組織から単離された100を超える改変体のうちのいずれか1つであり得る(例えば、Choiら, Curr Gene Ther., 5:299-310, 2005;およびGaoら, Curr Gene Ther., 5:285-297, 2005を参照のこと)。任意の血清型AAVベクターは、本発明において使用され得、AAV血清型の選択は、遺伝子治療のために標的化される細胞タイプに一部依存する。GSD-Iaの処置に関しては、肝臓は、関連する標的器官のうちの1つである。
いくつかの実施形態において、上記組換えAAVベクターは、AAV ITR配列を含み、これは、AAVおよびアデノウイルスヘルパー機能がtransで提供される場合に、ベクターDNA複製起点およびベクターゲノムのパッケージングシグナルの両方として機能する。さらに、上記ITRは、大きなRepタンパク質による1本鎖ヌクレオチド内部ニック形成(single-stranded endonucleatic nicking)の標的として働き、個々のゲノムを複製中間体から分離する。
いくつかの例示的実施形態において、上記AAVベクターは、AAV血清型8(AAV8)ベクターであり、上記ベクターは、本明細書で記載される、改変されたGPE、イントロン、G6Pase-αをコードするコード配列、およびSV40後期ポリアデニル化シグナルを含む。いくつかの実施形態において、上記ベクターは、2つのAAV2逆位末端反復(ITR)配列(配列番号15)をさらに含む:一方は、上記GPEの5’側、および一方は上記ポリアデニル化シグナルの3’側。いくつかの特定の非限定的例において、上記組換えベクターは、配列番号1または配列番号2と少なくとも80%(例えば、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%)同一の核酸配列を含む。
II. 組換え核酸を含む宿主細胞
本明細書で開示される組換え核酸分子またはベクターを含む単離された宿主細胞が、さらに提供される。非常に広い範囲の宿主細胞が使用され得る(例えば、細菌、酵母、昆虫、哺乳動物の細胞など)。いくつかの実施形態において、上記宿主細胞は、組換えAAV(rAAV)の生成に適した細胞(または細胞株)、例えば、HeLa、Cos-7、HEK293、A549、BHK、Vero、RD、HT-1080、ARPE-19、またはMRC-5細胞であり得る。
上記組換え核酸分子またはベクターは、当該分野で公知の任意の適切な方法を使用して、宿主細胞培養物に送達され得る。いくつかの実施形態において、ゲノムに挿入された上記組換え核酸分子またはベクターを有する適切な宿主細胞株が、生成される。いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるAAVベクターを含む適切な宿主細胞株が生成される。上記宿主培養物へのAAVベクターのトランスフェクション後に、上記rAAVの、上記宿主ゲノムへの組み込みは、Nakaiら, Nature Genetics (2003) 34, 297-302; Philpottら, Journal of Virology (2002) 76(11):5411-5421、およびHowdenら, J Gene Med 2008; 10:42-50によって記載されるように、種々の方法(例えば、抗生物質選択、蛍光活性化セルソーティング、サザンブロット、PCRベースの検出、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション)によってアッセイされ得る。さらに、安定な細胞株が、当該分野で周知のプロトコール(例えば、Clark, Kidney International Vol 61 (2002):S9-S15、およびYuanら, Human Gene Therapy 2011 May;22(5):613-24に記載されるもの)に従って樹立され得る。
III. 組換えAAV
本発明はまた、本明細書で記載されるAAVキャプシドおよびAAVベクターゲノムを含むrAAVを提供する。上記AAVキャプシドは、血清型1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12(すなわち、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12、またはrh10)であり得る。いくつかの実施形態において、上記キャプシドは、AAV8キャプシドである。
rAAVは、本明細書で開示されるAAVベクター、ならびにAAV RepおよびCap遺伝子機能、ならびにさらなるヘルパー機能を供給している宿主細胞によって生成され得る。上記RepおよびCap遺伝子機能は、種々の手段によって、例えば、野生型AAV RepおよびCap遺伝子を含むプラスミドまたは任意のタイプのベクター、ならびにRepおよびCap mRNAのエレクトロポレーションによって、宿主細胞に提供され得る。さらなるヘルパー機能は、例えば、アデノウイルス(AV)感染によって、必要とされるAVヘルパー機能遺伝子の全てを有するプラスミドによって、または他のウイルス(例えば、単純ヘルペスウイルス(HSV)またはバキュロウイルス)によって、提供され得る。任意の遺伝子、遺伝子機能、または宿主細胞がrAAV生成に必要な他の遺伝的物質は、上記宿主細胞内に一過性に存在し得るか、または上記宿主細胞ゲノムに安定して挿入され得る。本発明の方法とともに使用するために適したrAAV生成法は、Clarkら, Human Gene Therapy 6:1329-1341 (1995), Martinら, Human Gene Therapy Methods 24:253-269 (2013), Thorneら, Human Gene Therapy 20:707-714 (2009), Fraser Wright, Human Gene Therapy 20:698-706 (2009)、およびViragら, Human Gene Therapy 20:807-817 (2009)に開示されるものを含む。
例示的実施形態において、HEK293細胞は、以下でトランスフェクトされる:配列番号1または配列番号2の核酸配列を含むAAVベクター;血清型8の4つの野生型AAV2ウイルス複製(Rep)タンパク質および3つの野生型AAVウイルスキャプシド(cap)タンパク質をコードするプラスミド;ならびにAAV複製にとって重要なアデノウイルスゲノムの領域、すなわち、E2A、E4およびVA RNAを含むプラスミド。AAV8キャプシドを含むrAAVは、その後生成され得、上記宿主細胞から単離され得る。いくつかの実施形態において、AAVベクターにおいて上記Aluエレメントのうちの1またはこれより多くを欠いている上記改変されたGPEは、上記宿主細胞から生成されるrAAVのパッケージングを増強する。いくつかの実施形態において、AAVベクターにおいて上記Aluエレメントのうちの1またはこれより多くを欠いている上記改変されたGPEは、自己相補的構造形成に影響を及ぼし、よって、宿主細胞から生成されるrAAVの収量を増強する。
AAV感染細胞の溶解は、感染性ウイルス粒子を放出するために、上記細胞を化学的にまたは酵素的に処理する方法によって達成され得る。これらの方法は、ヌクレアーゼ(例えば、ベンゾナーゼもしくはDNAse)、プロテアーゼ(例えば、トリプシン)、または洗剤もしくは界面活性剤の使用を含む。物理的破壊(例えば、ホモジナイゼーションまたは粉砕)、または微小流動化機圧力セル(microfluidizer pressure cell)を介する圧力の印加、または凍結-融解サイクルがまた、使用され得る。あるいは、上清は、細胞溶解を必要とすることなくAAV感染細胞から集められ得る。
rAAVおよびヘルパーウイルス粒子を含むサンプルを精製して、例えば、細胞溶解から生じる細胞デブリを除去することは、必要であり得る。ヘルパーウイルスおよびAAV粒子の最小限の精製の方法は、当該分野で公知であり、任意の適切な方法が、本発明の方法において使用するためのAAVおよびヘルパーウイルス粒子の両方を含むサンプルを調製するために使用され得る。2つの例示的精製法は、塩化セシウム(CsCl)ベースの、およびイオジキサノールベースの密度勾配精製である。両方の方法が、Strobelら, Human Gene Therapy Methods, 26(4): 147-157 (2015)において記載される。最小限の精製はまた、例えば、AVB Sepharoseアフィニティー樹脂(GE Healthcare Bio-Sciences AB, Uppsala, Sweden)またはPOROSTM CaptureSelectTM AAV8、AAV9、またはAAVXアフィニティー樹脂(Thermo Fisher Scientific, Millersburg, PA)を使用するアフィニティークロマトグラフィーを使用して達成され得る。AVB Sepharoseアフィニティー樹脂を使用するAAV精製の方法は、例えば、Wangら, Mol Ther Methods Clin Dev., 2:15040 (2015)に記載される。
ヘルパーウイルスを熱によって不活性化することは必要であり得る。熱不活性化技術は、AAVおよびヘルパーウイルス粒子の異なる熱安定性に基づく。例えば、AAV粒子は、56℃程度の温度に加熱されてもなお無傷のままであることができる一方で、AV粒子は、不活性になる。Conwayら, Gene Therapy 6, 986-993, 1999は、AAV含有サンプル中でのHSV差次的な熱不活性化を記載する。熱不活性化は、任意の公知の方法論によって達成され得る。以下で記載される例では、熱不活性化は、300μLまたはこれより少ないサンプル容積を急激に加熱および冷却するために、サーモサイクラーを使用して達成された。このシステムを、これが主に伝導性である伝熱に依拠することから選択し、連続フローシステムおよび能動的な混合を使用するより大きなバッチシステムの両方に関する実行可能なモデルにする。連続フローシステムの例は、連続フロー熱交換器(例えば、DHXTM Single-Use Heat Exchanger for Bio-therapeutic Manufacturing(Thermo Fisher Scientific, Millersburg, PA))にサンプルを通過させることを含む。このようなシステムは、そのオペレーターが、熱交換器を通過するサンプルの流量を制御し、従って、加熱プロセスの継続時間およびその熱交換器の温度を制御し、従って、熱不活性化の温度を制御することによって熱不活性化プロセスを制御することを可能にする。
あるいは、熱不活性化は、種々のサイズのバッチシステムを使用して達成され得る。例えば、熱不活性化は、AAV含有サンプルを1L PETGボトルの中に入れ、そのボトルを、混合しながら所望の不活性化温度に設定したウォーターバスの中に所望の時間にわたって入れることによって、1Lスケールで達成され得る;例えば、上記サンプルは、47℃へと20分間にわたって加熱され得る。より大きなスケールでは、熱不活性化は、そのrAAV含有サンプルを、所望の不活性化温度に設定した温度制御揺動プラットフォーム上の5Lバイオプロセシングバッグの中に所望の期間にわたって入れることによって達成され得る。例えば、上記揺動プラットフォームは、30RPMの揺動速度、40分間にわたる12°の角度の混合で49℃に設定され得る。
熱不活性化は、ヘルパーウイルス粒子が実質的に不活性化される一方で活性なrAAV粒子が残る、rAAV粒子とヘルパーウイルス粒子との間での安定性に十分な差異が存在する任意の温度で起こり得る。当業者は、より高い温度が、より大きなレベルのAV低減を達成するために必要とされ得ることを理解する。いくつかの実施形態において、上記熱不活性化工程は、コスモトロピック塩および/または二価もしくは三価カチオンを含む緩衝液の使用を含む。コスモトロピック塩および/または二価もしくは三価カチオンを含む緩衝液の存在下での熱不活性化の方法は、WO/2017/172772に記載される。
熱不活性化がいったん達成されると、不活性化の効率を決定することが必要であり得るか、または望ましいことであり得る。不活性化プロトコールの有効性は、複製能力のあるヘルパーウイルスの存在を検出するアッセイ(例えば、プラークアッセイ)によって決定される。ヘルパーウイルスに関するプラークアッセイは、当業者に周知である(AV、HSV、バキュロウイルスなどに関するプラークアッセイを含む)。アデノウイルスのプラークアッセイは、任意の適切な細胞タイプ(例えば、HeLa細胞またはHEK293細胞)を使用して行われ得る。標準的なプラークアッセイプロトコールは、例えば、Current Protocols in Human Genetics, 2003に記載される。アデノウイルス力価を測定するための代替のアッセイは、ウイルスタンパク質(例えば、ヘキソン(hexon)タンパク質)を、免疫細胞化学染色を使用して検出することによって、培養物中の感染細胞の同定を可能にするものを含む。このようなアッセイとしては、QuickTiterTM Adenovirus Titer Immunoassay Kit(Cell Biolabs, San Diego, CA)が挙げられる。不活性化の効率は、ウイルスの対数低減(LRV)として概して報告される。
rAAV粒子の定量は、AAV感染がインビトロで細胞変性効果を生じず、従って、プラークアッセイが感染性力価を決定するために使用できないという事実によって複雑にされる。しかし、AAV粒子は、定量的ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)(Clarkら, Hum. Gene Ther. 10, 1031-1039 (1999))もしくはドットブロットハイブリダイゼーション(Samulskiら, J. Virol. 63, 3822-3828 (1989))を含む多くの方法を使用して、または高度精製ベクター調製物の光学密度(Sommerら, Mol. Ther. 7, 122-128 (2003))によって定量され得る。DNase抵抗性粒子(DRP)は、サーモサイクラー(例えば、iCycler iQ 96ウェルブロックフォーマットサーモサイクラー(Bio-Rad, Hercules, CA))においてリアルタイム定量的ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)(DRP-qPCR)によって定量され得る。AAV粒子を含むサンプルは、DNase I(100 U/ml; Promega, Madison, WI)の存在下で、37℃において60分間インキュベートされ、続いて、50℃において60分間のプロテイナーゼK(Invitrogen, Carlsbad, CA)消化(10 U/ml)、次いで、95℃において30分間変性される。使用されるプライマー-プローブセットは、AAVベクターゲノムの天然でない部分、例えば、目的のタンパク質のポリ(A)配列に特異的であるべきである。そのPCR生成物は、プライマー、プローブ、および増幅された配列の長さおよび組成に基づいて、サイクリングパラメーターの任意の適切なセットを使用して増幅され得る。代替のプロトコールは、例えば、Lockら, Human Gene Therapy Methods 25(2): 115-125 (2014)に開示される。
rAAV粒子の感染性は、例えば、Zhenら, Human Gene Therapy 15:709-715 (2004)に記載されるように、TCID50(50%における組織培養感染用量)アッセイを使用して決定され得る。このアッセイにおいて、AAVベクター粒子は、段階希釈され、Rep/Cap発現細胞株を、96ウェルプレート中でAV粒子とともに共感染させるために使用される。感染の48時間後、感染およびコントロールウェルの全細胞DNAが、抽出される。次いで、AAVベクター複製は、導入遺伝子特異的プローブおよびプライマーでのqPCRを使用して測定される。TCID50 感染性/ミリリットル(TCID50/ml)を、10倍連続希釈においてAAVに関して陽性のウェルの比率を使用して、Kaerberの式で計算する。
IV. 遺伝子治療のための組換えAAV
AAVは、Parvoviridae科およびDependovirus属に属する。AAVは、直線状の1本鎖DNAゲノムをパッケージする、小さなエンベロープのないウイルスである。AAV DNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖の両方が、等しい頻度でAAVキャプシドへとパッケージされる。
上記AAVゲノムは、2つのオープンリーディングフレーム(ORF)に隣接する2つの逆位末端反復配列(ITR)によって特徴づけられる。上記AAV2ゲノムにおいて、例えば、上記ITRの最初の125ヌクレオチドは、パリンドロームであり、これは、塩基対合を最大にするようにそれら自体を折りたたんで、T字型ヘアピン構造を形成する。上記ITRの他の20塩基(D配列といわれる)は、対合しないままである。上記ITRは、AAV DNA複製にとって重要なcis作用性配列である;上記ITRは複製起点であり、DNAポリメラーゼによる第2鎖合成のプライマーとして働く。この合成の間に形成される2本鎖DNA(これは、複製形態モノマーといわれる)は、第2回の自己感作複製のために使用され、複製形態ダイマーを形成する。これらの2本鎖中間体は、鎖置換機構を介して処理され、パッケージングに使用される1本鎖DNAおよび転写に使用される2本鎖DNAを生じる。Rep結合エレメントおよび末端分離部位(TRS)が、ITR内に位置する。これらの特徴は、2本鎖中間体を処理するために、AAV複製の間にウイルス調節タンパク質Repによって使用される。AAV複製におけるそれらの役割に加えて、上記ITRはまた、AAVゲノムパッケージング、転写、許容できない条件下での負の調節、および部位特異的組み込みにとって必須である(Days and Berns, Clin Microbiol Rev 21(4):583-593, 2008)。
AAVの左側のORFは、4つのタンパク質- Rep78、Rep68、Rep52およびRep40をコードするRep遺伝子を含む。右側のORFは、3つのウイルスキャプシドタンパク質(VP1、VP2およびVP3)を生成するCap遺伝子を含む。そのAAVキャプシドは、正二十面体対称へと配置される60のウイルスキャプシドタンパク質を含む。VP1、VP2およびVP3は、1:1:10モル比で存在する(Daya and Berns, Clin Microbiol Rev 21(4):583-593, 2008)。
AAVは、現在のところ、遺伝子治療のために最も頻繁に使用されるウイルスのうちの1つである。AAVは、ヒトおよび数種の他の霊長類種に感染するものの、疾患を引き起こすことは知られておらず、非常に軽度の免疫応答を誘発する。AAVを利用する遺伝子治療ベクターは、分裂中の細胞および休止細胞の両方に感染し得、宿主細胞のゲノムに組み込まれることなく、染色体外の状態で持続する。AAVの有利な特徴が原因で、本開示は、本明細書で開示される組換え核酸分子および方法のためのAAVの使用を企図する。
AAVは、標的細胞に結合し、進入し、核に入る能力、長期間にわたって核において発現される能力、および低毒性を含め、遺伝子治療ベクターのいくつかの望ましい特徴を有する。しかし、AAVゲノムのサイズは小さいことから、組み込まれ得る異種DNAのサイズは制限がある。この問題を最小限にするために、Repおよび組み込み効率エレメント(IEE)をコードしないAAVベクターは、構築されている。上記ITRは、これらがパッキングに必要とされるcisシグナルであることから保持される(Daya and Berns, Clin Microbiol Rev, 21(4):583-593, 2008)。
遺伝子治療に適したrAAVを生成するための方法は、当該分野で周知であり(例えば、米国特許出願公開2012/0100606;同第2012/0135515;同第2011/0229971;および同第2013/0072548;ならびにGhoshら, Gene Ther 13(4):321-329, 2006を参照のこと)、本明細書で開示される組換え核酸分子および方法とともに利用され得る。
本明細書で開示されるrAAVおよび薬学的に受容可能なキャリアを含む組成物は、本開示によって提供される。rAAVの投与のための適切な薬学的製剤は、例えば、米国特許出願公開2012/0219528において見出され得る。本開示において有用な薬学的に受容可能なキャリア(ビヒクル)は、従来どおりである。E. W. MartinによるRemington’s Pharmaceutical Sciences(Mack Publishing Co., Easton, Pa., 第15版(1975))は、1またはこれより多くの治療用化合物、分子または薬剤の薬学的送達に適した組成物および製剤を記載する。
いくつかの実施形態において、上記rAAVは、ヒト被験体における注入に適した緩衝液/キャリア中に製剤化される。上記緩衝液/キャリアは、rAAVが注入チューブに貼り付くことを防止するが、インビボでのrAAV結合活性に干渉しない構成要素を含むべきである。種々の適切な溶液が、以下のうちの1またはこれより多くを含み得る:緩衝化食塩水、界面活性剤、および約100mM 塩化ナトリウム(NaCl)~約250mM 塩化ナトリウムに等しいイオン強度に調節された生理学的に適合性の塩または塩の混合物、または等しいイオン濃度に調節された生理学的に適合性の塩。そのpHは、6.5~8.5、または7~8.5、または7.5~8の範囲にあり得る。適切な界面活性剤または界面活性剤の組み合わせは、ポロキサマ―、すなわち、ポリオキシエチレン(ポリ(エチレンオキシド))の2本の親水性鎖が隣接したポリオキシプリピレン10(ポリ(プロピレンオキシド))の中心疎水性鎖から構成される非イオン性トリブロックコポリマー、SOLUTOL HS 15(マクロゴール-15ヒドロキシステアレート)、LABRASOL(ポリオキシカプリル酸グリセリド)、ポリオキシ10オレイルエーテル、TWEEN(登録商標)(ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル)、エタノールおよびポリエチレングリコールから選択され得る。
本発明はまた、糖原病1a型(GSD-Ia)と診断された被験体を処置する方法、および治療上有効な量の本明細書で開示されるrAAV(またはそのrAAVを含む組成物)を上記被験体に投与する方法を提供する。
任意の適切な方法または経路は、本明細書で記載されるrAAVまたはrAAV含有組成物を投与するために使用され得る。投与経路としては、例えば、全身、経口、吸入、鼻内、気管内、動脈内、眼内、静脈内、筋肉内、皮下、皮内、および他の非経口投与経路が挙げられる。いくつかの実施形態において、上記rAAVまたは上記rAAVを含む組成物は、静脈内投与される。
投与される具体的用量は、各患者に対して均一な用量、患者1名あたり例えば、1.0×1013~1.0×1015 ゲノムコピー(GC)のウイルスであり得る。あるいは、患者の用量は、上記患者のおおよその体重または表面積に合わせて調節され得る。適切な投与量を決定することにおける他の要因としては、処置または防止される疾患または状態、疾患の重篤度、投与経路、および上記患者の年齢、性別および医学的状態が挙げられ得る。処置に適切な投与量を決定するために必要な計算のさらなる改良は、当業者によって、特に、本明細書で開示される投与量情報およびアッセイに鑑みて慣用的に行われる。上記投与量はまた、適切な用量-応答データとともに使用される投与量を決定するために公知のアッセイの使用を通じて決定され得る。例えば、投与されるrAAVの最適な生物学的用量は、最初の低血糖事象(制御された絶食チャレンジの間でのグルコース<60mg/dL(<3.33mmol/L)と定義される)までの時間(分単位)を評価することによって同定され得る。制御された絶食チャレンジは、低血糖症が起こるか、または15時間に達したときに終了する。個々の患者の投与量はまた、上記疾患の進行がモニターされるにつれて調節され得る。
いくつかの実施形態において、上記rAAVは、qPCRまたは液滴デジタルPCR(ddPCR)によって測定されるように、例えば、約1.0×1011 ゲノムコピー/kg 患者体重(GC/kg)~約1×1014 GC/kg、約5×1011 ゲノムコピー/kg 患者体重(GC/kg)~約5×1013 GC/kg、または約1×1012~約1×1013 GC/kgの用量で投与される。いくつかの実施形態において、上記rAAVは、約2×1012 GC/kgの用量で投与される。いくつかの実施形態において、上記rAAVは、約6×1012 GC/kgの用量で投与される。いくつかの実施形態において、上記rAAVは、約1×1013 GC/kgの用量で投与される。上記rAAVは、単一用量で、または所望の治療結果にとって必要とされる場合は、複数回用量で投与され得る(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10またはより多くの用量)、
用量は、1週間に、1ヶ月に、もしくは1年に1回もしくはより多くの回数、またはさらに2~20年ごとに1回与えられ得る。例えば、各用量は、最低でも1週間空けて、2週間空けて、3週間空けて、1ヶ月空けて、3ヶ月空けて、6ヶ月空けて、または1年空けて与えられ得る。当業者は、体液もしくは組織において測定される標的化可能な構築物または複合体の滞留時間および濃度に基づく投与のための反復割合を容易に推定し得る。
V. 組換えウイルス収量および遺伝子治療有効性を増大させる方法
本発明はまた、宿主細胞からの組換えウイルスの収量を増大させる方法であって、ここで上記方法は、1またはこれより多くのAluエレメントまたはAluエレメント関連配列を組換えウイルスベクターから除去する工程を包含する方法を提供する。いくつかの実施形態において、上記Aluエレメント関連配列は、例えば、配列番号6の連続するヌクレオチド1079~1272(Alu-1)、1633~1968(Alu-2)、および2140~2495(Alu-3)から選択されるAluエレメントと少なくとも50%同一である。上記組換えウイルスベクターは、例えば、レンチウイルスベクター、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、またはアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターであり得る。いくつかの実施形態において、1またはこれより多くのAluエレメントまたはAluエレメント関連配列は、上記ウイルスベクター内のプロモーター/エンハンサー領域から除去される。いくつかの実施形態において、1またはこれより多くのAluエレメントまたはAluエレメント関連配列は、上記ウイルスベクター内のイントロン領域から除去される。ある実施形態において、上記AluエレメントまたはAluエレメント関連配列の除去は、上記組換えウイルス粒子のパッケージングの間に形成される自己相補性構造を低減し、従って、宿主細胞からのウイルス収量を改善する。
詳細な説明全体を通じて、組成物が、特定の構成要素を有する、包含する、もしくは含むと記載される場合、またはプロセスおよび方法が、特定の工程を有する、包含する、もしくは含むと記載される場合、さらに、その記載される構成要素から本質的になるかまたはそれからなる本発明の組成物が存在すること、ならびにその記載される処理工程から本質的になるかまたはそれからなる本発明に従うプロセスおよび方法が存在することは、企図される。
本出願において、要素または構成要素が、記載される要素または構成要素のリストの中に含まれるおよび/またはリストから選択されるといわれる場合、その要素もしくは構成要素が、その記載される要素もしくは構成要素のうちのいずれか1つであり得るか、またはその要素もしくは構成要素が、その記載される要素もしくは構成要素のうちの2もしくはこれより多くからなる群より選択され得ることは、理解されるべきである。
さらに、本明細書で記載される組成物または方法の要素および/または特徴が、本明細書で明示的であろうと暗示的であろうと、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく種々の方法において組み合わされ得ることは、理解されるべきである。例えば、特定の化合物に対して言及がなされる場合、その化合物は文脈から別段理解されなければ、本発明の組成物の種々の実施形態においておよび/または本発明の方法において使用され得る。言い換えると、本出願の中で、実施形態は、明確かつ簡潔な適用が書かれ、描かれることを可能にする方法で記載され、示されているが、実施形態が、本教示および本発明から切り離されることなく、種々に組み合わされてもよいし、分離されてもよいことは、意図され、認識される。例えば、本明細書で記載され、示される全ての特徴が、本明細書で記載され、示される本発明の全ての局面に適用可能であり得ることは、認識される。
表現「のうちの少なくとも1」が、文脈および用途から別段理解されなければ、その表現の後に来る記載される物体の各々、およびその記載される物体のうちの2またはこれより多くの種々の実施形態を個々に含むことは、理解されるべきである。3またはこれより多くの記載される物体に関連して、表現「および/または」は、文脈から別段理解されなければ、同じ意味を有することが理解されるべきである。
用語「含む、包含する(include)」、「含む、包含する(includes)」、「含む、包含する(including)」、「有する(have)」、「有する(having)」、「含む、含有する(contain)」、「含む、含有する(contains)」または「含む、含有する(containing)」の使用は、これらの文法上等価なものを含め、概して制限がなくかつ非限定的である、例えば、別段具体的に述べられなければ、または文脈から理解されなければ、さらなる記載されない要素または工程を排除しないと概して理解されるべきである。
用語「約」が定量的値の前で使用される場合、本発明はまた、別段具体的に述べられなければ、その特定の定量的値自体を含む。本明細書で使用される場合、用語「約」とは、別段示されなければまたは推測されなければ、名目上の値からの±10% 変動に言及する。
工程の順序またはある特定の行為を行うための順序は、本発明が実施可能なままである限りにおいて、重要ではないことが理解されるべきである。さらに、2またはこれより多くの工程または行為は、同時と見做されてもよい。
任意のおよび全ての例、または例示的な文言、例えば、「のような、例えば(such as)」または「が挙げられる(including)」の本明細書での使用は、本発明をよりよく例証することを意図するに過ぎず、別段特許請求されなければ、本発明の範囲に対する限定を課すものではない。本明細書中のいかなる文言も、任意の特許請求されていない要素を本発明の実施に必須として示すと解釈されるべきではない。
ここで一般的に記載されている本発明は、以下の実施例を参照することによって容易に理解される。その実施例は、本発明のある特定の局面および実施形態を例証する目的でのみ含まれ、本発明を限定することは意図されない。
実施例1-AAVベクターおよびこのベクターから生成されるrAAV
AAVベクター
2つのAAV2逆位末端反復配列(ITR、配列番号15)によって境を接するG6PC発現カセットを含むAAVベクターを、構築した。上記G6PC発現カセットを、そのG6PCプロモーター/エンハンサー(GPE)5’末端において、Yiuら, 2010, Molecular Therapy 18(6): 1076-84において列挙されるプライマー配列「1S」およびその関連づけられたKpnI制限エンドヌクレアーゼ部位によって画定した。上記G6PC発現カセットを、そのSV40後期ポリアデニル化シグナル3’末端において、SV40ゲノムとのアラインメントおよび関連づけられたSalI制限エンドヌクレアーゼ部位によって画定した。全てのG6PC発現カセットは、図1Aに図示されるように、GPE、イントロン、コドン最適化したヒトG6PC遺伝子、およびSV40後期ポリAテールを含む。上記G6PC発現カセットの異なるバージョンを作成した。その各々は、図1Bに図示されるように、野生型GPE、または改変されたGPEのいずれかを含む。上記G6PC発現カセットのエレメントを、以下に記載する。
上記野生型G6PCプロモーター/エンハンサー(GPE、配列番号6)は、Homo sapiensに由来し、RefSeq NG_011808によって規定される。この配列は、ヒトG6PC遺伝子の内因性プロモーターであり、肝臓においてほとんど専ら活性を有し、腎臓においては最低限の活性を有する。上記野生型GPEは、配列番号6の連続するヌクレオチド1079~1272(Alu-1)、1633~1968(Alu-2)および2140~2495(Alu-3)に位置する3個のAluエレメントを含む。AAVベクターDTC161は、野生型GPEを含むG6PC発現カセットを含む。AAVベクターDTC175は、Alu-1およびAlu-2配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含む。AAVベクターDTC176は、Alu-1およびAlu-2配列の配向が逆であるGPEを含むG6PC発現カセットを含む。AAVベクターDTC177(配列番号1によって示される)は、Alu-1、Alu-2、およびAlu-3配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含む。AAVベクターDTC178は、Alu-3配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含む。AAVベクターDTC179は、Alu-3の配向が逆であるGPEを含むG6PC発現カセットを含む。
キメライントロン(配列番号13)は、ヒトβ-グロビン遺伝子の第1のイントロンに由来する5’-ドナー部位および分岐および免疫グロブリン遺伝子重鎖可変領域のイントロンに由来する3’-アクセプター部位から構成される。ドナー部位およびアクセプター部位の配列は、分岐点部位とともに、スプライシングのためのコンセンサス配列と合うように変更された(CI-neo Mammalian Expression Vector Technical Bulletin TB215, Promega Life Sciences Corporation)。キメライントロンの目的はまた、遺伝子発現を改善することである。
上記G6PC cDNA(配列番号4)は、Homo sapiensに由来し、ヒト細胞での発現のためにコドン最適化されている。コドン最適化は、商標名OptimumGeneTM コドン最適化技術(GenScript, Piscataway, NJ)を使用してヒトG6PC cDNAに対して行った。その最適化したcDNA配列を調べ、長さにおいて9またはこれより多くのアミノ酸のペプチドを理論的にはコードし得る内部のインフレームにないATG配列から潜在的代替リーディングフレーム(ARF)を排除するようにさらに改変した。例えば、コドン最適化したG6PC cDNAは、配列番号3によって示される。
シミアンウイルス40(SV40)後期ポリアデニル化シグナル(Genbank # J02400, 配列番号14)は、G6PC mRNAの効率的ポリアデニル化のためのcis配列を提供する。このエレメントは、新生転写物の3’末端における特異的切断事象および長いポリアデニルテールのためのシグナルとして機能する。
各G6PC発現カセットを、AAVベクターにクローニングした。全てのAAVベクターは、カナマイシン耐性遺伝子をコードする骨格を有した。AAVベクターDTC161(pDTX.hG6PCco.401)を、例として図2に図示する。
rAAVビリオン
上記AAVベクターゲノムは、1本鎖DNAゲノムである。ITR配列の間のおよびITR配列を含む配列のみが、AAVビリオンへとパッケージされる。3種のプラスミドを、E1aおよびE1b遺伝子生成物を提供するヒト胚性腎臓293(HEK293)細胞へとトランスフェクトすることによって、ビリオンを生成した。第1のプラスミドは、本明細書で開示されるAAVベクターである。第2のプラスミドは、pAAV2-8.KanR(p2123-FH)、野生型AAV2 repおよびAAV8 cap遺伝子を含むパッケージングプラスミドである。第3のプラスミドは、pAdDeltaF6(Kan)、ヘルパーアデノウイルスプラスミドである。
アデノ随伴Rep/Capプラスミド pAAV2/8.KanR(p2123-FH)(8354bp)は、血清型8に由来する、4つの野生型AAV2ウイルス複製(Rep)タンパク質および3つの野生型AAV VPキャプシド(cap)タンパク質をコードする。pAAV2/8.KanR(p2123-FH)プラスミドの図は、図3に示される。そのプラスミド内で、Rep遺伝子発現を通常駆動するAAV p5プロモーターは、Rep領域の5’末端からAAV8 cap領域の3’末端まで動かされる。この配置は、プロモーターとRep遺伝子(すなわち、プラスミド骨格)との間にスペーサーを導入し、Repの発現のダウンレギュレーションおよび高力価rAAV生成を支持する能力の増大を生じる。カナマイシン耐性の遺伝子およびMB1起点は、E.coliにおけるプラスミド生成のために含められる。
プラスミド pAdDeltaF6(Kan)は、AAV複製にとって重要なアデノウイルスゲノムの領域、すなわち、E2A、E4、およびVA RNAを含む(図4)。アデノウイルスE1機能はまた必要とされるが、HEK293宿主細胞によって提供される。そのプラスミドは、他のアデノウイルスの複製、構造遺伝子、またはアデノウイルス複製にとって極めて重要なcisエレメント(例えば、アデノウイルスITR)を含まないので、感染性アデノウイルスは、生成されるとは予測されない。カナマイシン耐性の遺伝子およびMB1起点は、E.coliにおけるプラスミド生成のために含められる。
実施例2 - Aluエレメントの欠失は、rAAV収量を改善する
野生型GPEまたは改変されたGPEを含むAAVベクターを、HEK293細胞をRep/Capプラスミドおよび上記のヘルパープラスミドでトランスフェクトするために使用した。
上記改変されたGPEは、Aluエレメントの欠失(DTC175、DTC177、およびDTC178ベクターにおいて)または方向を逆にしたAluエレメント(DTC176およびDTC179ベクターにおいて)のいずれかを含む。DTC175ウイルスベクターは、Alu-1およびAlu-2配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含み、DTC176ウイルスベクターは、全3個のAluエレメントが存在するが、Alu-1およびAlu-2配列の配向が逆であるGPEを含むG6PC発現カセットを含み、DTC177ウイルスベクターは、Alu-1、Alu-2およびAlu-3配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含み、DTC178ウイルスベクターは、Alu-3配列の欠失を伴うGPEを含むG6PC発現カセットを含み、DTC179ウイルスベクターは、全3個のAluエレメントが存在するが、Alu-3の配向が逆であるGPEを含むG6PC発現カセットを含む。
共トランスフェクション後5日目に、感染細胞を、37℃において、デオキシコール酸ナトリウムおよびベンゾナーゼ(登録商標)を含む溶解緩衝液中で2時間溶解した。次いで、そのサンプルに由来する上清を、DNase IおよびプロテイナーゼKで逐次的に消化して、rAAVゲノムDNAを遊離させた。次いで、上記AAVベクターのBGH-PolyAコード領域を増幅するTaqMan qPCRを使用して、rAAVプラスミド標準曲線に基づいて上記rAAVゲノムコピー数(GC)を決定した。図5は、種々のAAVベクターのトランスフェクション後に宿主細胞から生じたrAAVの力価を示す棒グラフである。図5は、qPCRによって測定したrAAV力価を示し、GPEからのAluエレメントのうちの1またはこれより多くの欠失(DTC175、DTC177、およびDTC178ベクターにおいて)が、野生型GPEを含むDTC161と比較して、rAAV収量を有意に増大させたことを示唆する。しかし、Aluエレメントのうちの1またはこれより多くの逆転(DTC176およびDTC179ベクターにおける)は、DTC161と比較して、rAAV収量を改善しなかった。ウイルス収量の定量を、表1にまとめる。表1に示されるように、GPEからの1またはこれより多くのAluエレメントの欠失は、rAAV収量を有意に改善する。ベクターゲノムサイズの関数としてプロットした、生成されるrAAVの力価を示す第2の分析を、図6においてグラフとして示す。図6は、最小のサイズを有するベクターゲノム、DTC177(配列番号1によって示される)が、最高の力価を生じたことを示す。
表1: AAVベクター(DTC161、DTC175、DTC176、DTC177、DTC178、またはDTC179)のトランスフェクション後のHEK293細胞から生じるウイルス収量の定量のまとめ
Figure 2022514271000003
実施例3 - Aluエレメントの欠失は、rAAVパッケージングを改善する
Aluエレメントのうちの1またはこれより多くの欠失が、rAAVのパッケージングに影響するか否かを評価するために、実施例2に記載されるように生成したrAAVを採取し、全DNAを各rAAVから単離した(コントロールウイルスベクター、DTC161、DTC175、DTC176、DTC177、DTC178、またはDTC179から生成した)。およそ7.12×1010の各rAAV GCの全量を、アガロースゲル電気泳動に供し、その後、SYBR Goldで染色した。この実験において使用したコントロールウイルスベクターは、AAV8-LSP-hFIXco3-WPRE-pA(Virovekで生成、特注精製、061015のカタログ/ロット# 150282)であり、これは、ゲル上で既知のDNAサイズの移動および実験方法が、AAVキャプシドの完全性を破壊し、パッケージされたDNAを放出できたという確認を提供した。
図7に示されるように、全長ウイルスDNAは、3.8kb~5kbの間であった。「*」は、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)での処理の際に、キャプシド分解およびコントロールウイルスベクターから単離された全長DNAの無傷のゲノムを示す。
1またはこれより多くのAluエレメントがGPEから欠失されたDTC177、DTC175、およびDTC178のrAAVから単離される全長DNAのより高い染色強度が、観察された(図7を参照のこと)。この結果は、少なくとも1個のAluエレメントの欠失が、全長ウイルスゲノムのrAAVパッケージングを改善することを示唆する。さらに、空の(およそ60Sに出現)および完全ベクターDNA含有粒子(およそ100Sにおいて出現)に関して分析したDTC161およびDTC177粒子の分析的超遠心分離トレースは、それぞれ、Aluエレメントの欠失した構築物が、より高いパーセンテージの完全粒子を生じることを示した(図8A~8Bを参照のこと)。図8Aは、HEK293細胞において生成したDTC161ベクター調製物からの粒子密度の分析的超遠心分離トレースを示すグラフである。図8Bは、HEK293細胞において生成したDTC177ベクター(配列番号1によって示される)調製物からの粒子密度の分析的超遠心分離トレースを示すグラフである。
これらのデータは、Alu配列を欠いているベクターにおいて改善されたパッケージングが起こることを示す。
実施例4 - GPEにおけるAluエレメントの欠失は、プロモーター効力に影響を及ぼさない
Aluエレメントのうちの1またはこれより多くの欠失が、GPEがG6PC遺伝子発現をインビボで指示する効力に影響するか否かを評価するために、異なるベクターに由来するrAAV(表2に示される)を使用して、HuH7肝細胞を感染させた。感染の48時間後に、細胞を溶解し、全mRNAを採取した。G6PC mRNA発現を、定量的RT-PCRによって分析した。図9A~9Bは、DTC161およびDTC177(配列番号1によって示される)に由来するrAAVに関して、rAAV用量とHuH7肝細胞におけるG6PC mRNA発現レベルとの間の例示的用量応答曲線を示す。図9Aは、rAAV含有DTC161で感染させた後に誘導されたG6Pase-α発現の用量応答曲線である。図9Bは、rAAV含有DTC177(配列番号1によって示される)で感染させた後に誘導されたG6Pase-α発現の用量応答曲線である。試験サンプルの相対的効力を計算するために、参照標準(開発バッチ生成したDTC161ベクターに由来するrAAV)および試験サンプルの両方の各感染多重度(MOI)でのRNA値(ゲノムコピー/μg 全RNA)を、GraphPad Prismファイルテンプレートに追加した。そのテンプレートは、データの対数-対数変換およびその曲線が共有した傾きを有するように制約された線形フィットを使用する。Y軸は、RNA値に対応し、X軸は、サンプルのMOIに対応する。GraphPad Prismテンプレートによって生成したY切片および傾きのデータを使用して、以下の式を実行することによって参照標準および試験サンプルのX切片を決定した:X Int=(0-[Y切片])/傾き。最終的な相対的効力値を、以下の式を利用してX切片を比較することによって決定する:10^{[X 切片参照]-[X切片サンプル]。
表2. 各rAAVサンプルにおけるGPEの相対的効力のまとめ
Figure 2022514271000004
この結果は、GPEにおける(DTC175、DTC177、およびDTC178ベクターにおける)Aluエレメントのうちの1またはこれより多くの欠失が、インビボでG6PC遺伝子発現を駆動するGPEの効力を損なわないことを示唆する。
本明細書で具体的に言及される全ての刊行物、特許および文献は、全ての目的のために参考として援用される。
本発明は、記載される特定の方法論、プロトコール、材料、および試薬に限定されないことは理解される。なぜならこれらは変動し得るからである。本明細書で使用される用語法は、特定の実施形態を記載する目的に過ぎず、本発明の範囲を限定することは意図されず、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって包含されることは、理解されるべきである。
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「1つの、ある(a)」、「」,「1つの、ある(an)」および「その、この、上記(the)」は、文脈が別段明確に示さなければ、複数形への言及を含むことは注記されなければならない。同様に、用語「1つの(a)(または1つの「an」)」、「1またはこれより多くの(one or more)」、および「少なくとも1(at least one)」は、本明細書で公館可能に使用され得る。用語「含む、包含する(comprises)」、「含む、包含する(comprising)」、「含む、含有する(containing)、「含む、包含する、が挙げられる(including)」および「有する(having)」は、本明細書で公館可能に使用され得ることがまた、注記されるべきである。
さらなる詳細なしに、当業者は、上記に基づいて、さらなる程度まで本発明を利用し得ると考えられる。従って、具体的実施形態は、単なる例証として解釈されるべきであり、どのようにしても本開示の残りの限定として解釈されるべきではない。
本明細書で開示される特徴の全ては、任意の組み合わせで組み合わされ得る。本明細書で開示される各特徴は、同じか、均等か、または類似の目的に適う代替の特徴によって置き換えられ得る。

Claims (41)

  1. 改変されたG6PCプロモーター/エンハンサー(GPE)配列を含む組換え核酸分子であって、ここで前記改変されたGPEは、Aluエレメントと少なくとも80%同一の1またはこれより多くの配列を欠いている、組換え核酸分子。
  2. 前記Aluエレメントは、配列番号6の連続するヌクレオチド1079~1272(Alu-1)、1633~1968(Alu-2)、および2140~2495(Alu-3)から選択される、請求項1に記載の組換え核酸分子。
  3. 前記改変されたGPEは、配列番号1の連続するヌクレオチド146~2123と80%同一の配列、または配列番号7、8、9、10、11、もしくは12のうちのいずれか1つと80%同一の配列を有する、請求項1または2に記載の組換え核酸分子。
  4. 改変されたG6PCプロモーター/エンハンサー(GPE)配列およびG6Pase-αコード配列を含む組換え核酸分子であって、ここで前記改変されたGPEは、前記G6Pase-αコード配列の発現を指示し得る、組換え核酸分子。
  5. 前記改変されたGPEは、配列番号6の連続するヌクレオチド1079~1272(Alu-1)、1633~1968(Alu-2)、および2140~2495(Alu-3)から選択されるAluエレメントと少なくとも80%同一の1またはこれより多くの配列を欠いている、請求項4に記載の組換え核酸分子。
  6. 前記改変されたGPEは、配列番号1の連続するヌクレオチド146~2123と80%同一の配列、または配列番号7、8、9、10、11、もしくは12のうちのいずれか1つと90%同一の配列を有する、請求項4または5に記載の組換え核酸分子。
  7. 前記G6Pase-αコード配列は、配列番号3または配列番号4と同一の配列を含む、請求項4~6のいずれか1項に記載の組換え核酸分子。
  8. 前記組換え核酸分子は、ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列をさらに含む、請求項4~7のいずれか1項に記載の組換え核酸分子。
  9. 前記ポリアデニル化シグナル配列は、SV40ポリAシグナル配列である、請求項8に記載の組換え核酸分子。
  10. 前記組換え核酸分子は、イントロンをさらに含む、請求項4~9のいずれか1項に記載の組換え核酸分子。
  11. 前記組換え核酸分子は、配列番号1または配列番号2を含む、請求項4~10のいずれか1項に記載の組換え核酸分子。
  12. 請求項4~11のいずれか1項に記載の組換え核酸分子を含む、組換えベクター。
  13. 前記ベクターは、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターである、請求項12に記載のベクター。
  14. 前記AAVベクターは、AAV血清型8(AAV8)ベクターである、請求項13に記載のベクター。
  15. 請求項1~11のいずれか1項に記載の組換え核酸分子を含む、単離された宿主細胞。
  16. 請求項12~14のいずれか1項に記載の組換えベクターを含む、単離された宿主細胞。
  17. rAAV収量を増大させる方法であって、前記方法は、請求項13または14に記載の組換えベクターを、真核生物宿主細胞培養物に送達する工程、および前記rAAVを前記真核生物細胞培養物から採取する工程を包含する、方法。
  18. 請求項4~11のいずれか1項に記載の組換え核酸分子を含む、組換えAAV(rAAV)。
  19. 前記rAAVは、rAAV8である、請求項18に記載のrAAV。
  20. 請求項18または19に記載のrAAVおよび薬学的に受容可能なキャリアを含む組成物。
  21. ヒト被験体において糖原病Ia型(GSD-Ia)を処置する方法であって、前記方法は、前記ヒト被験体に、治療上有効な量の、請求項18~20のいずれか1項に記載のrAAVまたはその組成物を投与する工程を包含する、方法。
  22. 前記rAAVは、静脈内投与される、請求項21に記載の方法。
  23. 前記rAAVは、約1×1011~約1×1014 ゲノムコピー(GC)/kgの用量で投与される、請求項21または22に記載の方法。
  24. 前記rAAVは、約1×1012~約1×1013 GC/kgの用量で投与される、請求項23に記載の方法。
  25. 前記rAAVを投与する工程は、単一用量のrAAVの投与を含む、請求項21~24のいずれか1項に記載の方法。
  26. 前記rAAVを投与する工程は、複数用量のrAAVの投与を含む、請求項21~24のいずれか1項に記載の方法。
  27. GSD-Iaの処置のための組換えアデノ随伴ウイルス(rAAV)であって、前記rAAVは、AAVキャプシドおよび前記AAVキャプシド内にパッケージされたベクターゲノムを含み、前記ベクターゲノムは、
    (a)AAV 5’逆位末端反復(ITR)配列;
    (b)配列番号1の連続するヌクレオチド146~2123を含むプロモーター/エンハンサー配列;
    (c)グルコース-6-ホスファターゼα(G6Pase-α)をコードするコード配列;および
    (d)AAV 3’ ITR、
    を含む、rAAV。
  28. 前記G6Pase-αは、配列番号5と90%同一のアミノ酸配列を含む、請求項27に記載のrAAV。
  29. 前記G6Pase-αのアミノ酸配列は、配列番号5と同一である、請求項27に記載のrAAV。
  30. (c)のコード配列は、配列番号3または配列番号4と少なくとも90%同一である、請求項27~29のいずれか1項に記載のrAAV。
  31. 前記AAVキャプシドは、AAV8キャプシドである、請求項27~30のいずれか1項に記載のrAAV。
  32. 前記ベクターゲノムは、ポリアデニル化(ポリA)シグナル配列をさらに含む、請求項27~31のいずれか1項に記載のrAAV。
  33. 前記ポリアデニル化シグナル配列は、SV40ポリAシグナル配列である、請求項32に記載のrAAV。
  34. 前記ベクターゲノムは、イントロンをさらに含む、請求項27~33のいずれか1項に記載のrAAV。
  35. 請求項27~34のいずれか1項に記載のrAAVおよび薬学的に受容可能なキャリアを含む組成物。
  36. ヒト被験体において糖原病Ia型(GSD-Ia)を処置する方法であって、前記方法は、前記ヒト被験体に、治療上有効な量の、請求項27~34のいずれか1項に記載のrAAVまたは請求項35に記載のその組成物を投与する工程を包含する、方法。
  37. 前記rAAVは、静脈内投与される、請求項36に記載の方法。
  38. 前記rAAVは、約1×1011~約1×1014 ゲノムコピー(GC)/kgの用量で投与される、請求項36または37に記載の方法。
  39. 前記rAAVは、約1×1012~約1×1013 GC/kgの用量で投与される、請求項38に記載の方法。
  40. 前記rAAVを投与する工程は、単一用量のrAAVの投与を含む、請求項36~39のいずれか1項に記載の方法。
  41. 前記rAAVを投与する工程は、複数用量のrAAVの投与を含む、請求項36~39のいずれか1項に記載の方法。

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