JP2022545501A - プラスミド - Google Patents

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Abstract

本発明は細菌の間の接合を実行するための手段に関し、特に本発明は抗微生物剤を含むキャリア(即ちドナー)細菌および使用の方法に関する。キャリア細菌は、薬剤をコードするDNAを標的細胞(即ちレシピエント細胞)に接合移入することができる。本発明は、これらの目的のため、機能性hypC2ヌクレオチド配列を欠く新規なプラスミドを提供する。【選択図】図3(a)

Description

本発明は細菌の間の接合を実行するための手段に関し、特に本発明は抗微生物剤を含むキャリア(即ちドナー)細菌および使用の方法に関する。キャリア細菌は、薬剤をコードするDNAを標的細胞(即ちレシピエント細胞)に接合移入することができる。本発明は、これらの目的のため、機能性hypC2ヌクレオチド配列を欠く新規なプラスミドを提供する。
染色体外の複製(ori)および移入(tra)を制御するDNA配列は相互に異なる。即ち、複製配列は一般にプラスミドの移入を制御せず、逆もそうである。複製および移入はいずれも、プラスミドおよび宿主にコードされた機能の両方を使用する複雑な分子プロセスである。細菌の接合は、1つの細菌から別の細菌への遺伝情報の一方向性かつ水平的な伝染である。移入される遺伝物質はプラスミドであってもよく、染色体の一部であってもよい。接合性プラスミドを保有する細菌細胞は、ドナー細胞とレシピエント細胞とのカップリングおよび遺伝情報の移入に関与する表面構造(性線毛)を含んでいる。接合には細胞間の接触が関与しており、遺伝形質の移入は多くのプラスミドによって媒介され得る。全ての天然の移入機構の中で、接合が最も効率的である。例えば、E.coliのFプラスミド、Enterococcus faecalisのpCFlOプラスミド、およびBacillus thuringiensisのpXO16プラスミドは、交配対の確立のために異なる機構を採用しており、交配凝集体のサイズが異なり、またこれらはグラム陰性(F)ならびにグラム陽性(pCFlOおよびpXO16)の細菌の中で異なる宿主範囲を有している。これらのプラスミドのサイズも異なり、それぞれ54、100、および200kbである。しかし注目すべきことに、これらの接合系は極めて重要な特徴を共通して有している。これらは液体培地中で接合移入を持続することができ、極めて短時間で100%に近い移入効率に到達することが多い。即ち、接合プロセスは、環境のヌクレアーゼに対するプラスミドDNAの保護およびレシピエント細胞へのプラスミドDNAの極めて効率的な送達を可能にする。接合機能は天然にはプラスミドにコードされている。数多くの接合性プラスミド(およびトランスポゾン)が知られており、これらは1つの種の中で(狭い宿主範囲)または多くの種の間で(広い宿主範囲)、関連する遺伝子を移入することができる。Streptococcus、Staphylococcus、Bacillus、Clostridium、およびNocardiaの病原性株を含むがこれらに限定されない数多くのグラム陽性の属において伝染可能なプラスミドが報告されている。接合の初期の段階は一般にグラム陰性細菌とグラム陽性の細菌とで異なる。グラム陰性細菌からの接合性プラスミドにおけるいくつかの移入遺伝子の役割は、線毛によって媒介される細胞間接触、接合ポアの形成、および関連する形態学的機能を提供することである。グラム陽性細菌においては、線毛は接合の開始には関与していないようである。
本発明は、以下を提供する。
第1の構成において、
hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを欠く接合性プラスミド。
第2の構成において、
接合性プラスミドを含む細菌細胞であって、前記細胞がhypC2タンパク質またはそのホモログを含まない、細菌細胞。
第3の構成において、
前記プラスミドを含む細胞の第1の集団を含む組成物の製造における、本発明によるプラスミドの使用であって、第1の細胞と第2の細胞が相互に接触した場合に、前記第1の細胞から第2の集団の細胞へのプラスミドの接合性移入の頻度を増進させるための使用。
第4の構成において、
ドナー細胞からレシピエント細胞に目的の核酸配列(NSI)を移入する方法であって、前記NSIがプラスミドに含まれ、前記プラスミドが前記ドナー細胞に含まれ、前記方法が前記ドナー細胞から前記レシピエント細胞への前記プラスミドの接合性移入を可能にするように前記細胞を組み合わせることを含み、前記プラスミドが本発明による、方法。
第5の構成において、
ヒトまたは動物の対象における感染を処置する方法であって、前記感染が複数の細菌細胞(レシピエント細胞)の感染であり、前記方法が
(i)複数のドナー細菌細胞を前記対象に投与することであって、それによりレシピエント細胞がドナー細胞と組み合わされ、それぞれのドナー細胞が本発明によるプラスミドを含む、投与すること、および
(ii)前記ドナー細胞から前記レシピエント細胞へのプラスミドの接合性移入を可能にすることであって、それぞれの移入されたプラスミドが、レシピエント細胞に対して毒性である抗菌剤またはその構成要素を含むかまたはコードするそれぞれの目的の核酸配列(NSI)を含み、それによりレシピエント細胞が死滅するかまたはレシピエント細胞の成長もしくは増殖が阻害される、可能にすること
を含む、方法。
第6の構成において、
第5の構成の方法における使用のための、本発明のプラスミドまたは細胞。
第7の構成において、
機能性hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを欠く接合性プラスミドを産生する方法であって、
(a)hypC2タンパク質を発現する機能を有するhypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログである第1のヌクレオチド配列を含む第1の接合性プラスミドを準備すること、および
(b)前記第1のプラスミドから前記第1の配列を欠失させるか、または前記第1の配列を変異させて、前記配列を前記タンパク質の発現について非機能性とし、それにより前記接合性プラスミドを産生すること
を含む、方法。
第8の構成において、
参照プラスミドの操作されたバージョンである接合性プラスミドであって、前記参照プラスミドが、hypC2タンパク質を発現する機能を有するhypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを含む第1のヌクレオチド配列を含み、前記操作によって前記hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログが欠失しているかまたは非機能性になっている、接合性プラスミド。
hypc2 KO(ノックアウト)プラスミド変異体は、野生型(WT)と比較してほぼ1000倍高い接合率を示す。WTおよび最適化された(変異体)プラスミドによる同じドナー量およびインキュベーション時間で得られたトランスコンジュガント(感染した細胞)の数を示している。 様々な細菌宿主種において見られるプラスミドの個別の例で見出されたhypC2の関連性を示す系統図である。 (その配列部分が図中のそれぞれの線によって表される)多数のincXプラスミドの中のhypC2の存在を示す図である。HypC2遺伝子は、hypC1遺伝子(一般に存在するORFについて使用する名称)に関するその位置によって位置づけることができ(その遺伝子配置をpX1プラスミドならびにその他の3つのincXプラスミドについて図式的に(b)に示す)、stb型の毒素-抗毒素遺伝子に密に近接している。さらに、これは(taxAまたはそのホモログから出発して)接合性オペロンの上流で一貫して見出される。(a)参照。 上記参照。
本発明は、接合性プラスミドにおける機能性hypC2遺伝子の不活化が、プラスミドを有するドナー細胞とプラスミドが移入されるレシピエント細胞との間の接合の効率を大きく増強するという驚くべき知見に基づいている。不活化は、例えばそれによって遺伝子がその関連するhypC2タンパク質の発現について非機能性になるように、遺伝子またはその部分を欠失させるか、または1つもしくは複数の外因性配列を遺伝子に挿入することによって、達成され得る。任意で、プロモーターまたは遺伝子のその他の制御エレメントを不活化(例えば欠失)させて、遺伝子発現を防止してもよい。
さらに、本発明者は様々な多くのプラスミドを探索し、この遺伝子およびそのホモログが接合性プラスミドの中に広く分布していることを見出した。したがって本発明は、多くの治療用途および非治療用途を有するプラスミドの接合性移入を増進する一般に適用可能な方法を提供する。
本明細書では、「ドナー細胞」は「第1の細胞」または「キャリア細胞」と相互交換可能に使用され、「レシピエント細胞」は「第2の細胞」または「標的細胞」と相互交換可能に使用される。
この目的のため、本発明は、hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを欠く接合性プラスミドを提供する。
本発明はまた、
参照プラスミドの操作されたバージョンである接合性プラスミドであって、前記参照プラスミドが、hypC2タンパク質を発現する機能を有するhypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを含む第1のヌクレオチド配列を含み、前記操作によって前記hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログが欠失しているかまたは非機能性になっている、接合性プラスミドを提供する。
任意で、参照プラスミドはGenbank(登録商標)受託番号HG963477.1、CP023137.2、CP005391.2、CP013972.1、CP017588.1、またはCP026699.1のプラスミドから選択され、または前記選択されたプラスミドのホモログから選択され、前記ホモログは、(i)Enterobacteriaceaeの細胞、または(ii)E coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、もしくはCitrobacterの細胞に接合移入することができる。
本発明はまた、
第7の構成の方法または以下に記載するプラスミドを産生する方法によって得られる接合性プラスミドを提供する。
本発明は、
機能性hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを欠く接合性プラスミドを産生する方法を提供し、本方法は、
(a)hypC2タンパク質を発現する機能を有するnypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログである第1のヌクレオチド配列を含む第1の接合性プラスミドを準備すること、および
(b)前記第1のプラスミドから前記第1の配列を欠失させるか、または前記第1の配列を変異させて前記配列を前記タンパク質の発現について非機能性とし、それにより前記接合性プラスミドを産生すること
を含む。
日常的な分子生物学的手法、例えば当業者には既知の組換えDNA技術(例えば組換え操作)を使用して、第1の配列を欠失させまたは非機能性とすることができる。例えば、第1の配列またはその部分を、第1のプラスミドとの相同組換えにおいてDNAベクターを使用すること等によって欠失させ、ここで相同組換え事象は第1の配列(または部分)を欠失させ、それにより、得られるプラスミドをhypC2タンパク質の発現について非機能性にしてもよい。さらにまたはその代わりに、1つまたは複数の核酸配列を第1の配列の中におよび/またはその付近に挿入し、それによりこの配列をhypC2タンパク質の発現について非機能性にしてもよい。
任意で、第1のプラスミドはGenbank(登録商標)受託番号HG963477.1、CP023137.2、CP005391.2、CP013972.1、CP017588.1、またはCP026699.1のプラスミドから選択される。任意で、第1のプラスミドはIncXプラスミド、例えばpX1.0プラスミド、pOLA52、pIS15_43、pDSJ07、またはR6Kプラスミドである。
任意で、接合性プラスミドまたは本発明のプラスミドは、Genbank(登録商標)受託番号HG963477.1、CP023137.2、CP005391.2、CP013972.1、CP017588.1、またはCP026699.1から選択される改変されたプラスミドである。
任意で、接合性プラスミドまたは本発明のプラスミドは参照プラスミドの操作されたバージョンであり、参照プラスミドはGenbank(登録商標)受託番号HG963477.1、CP023137.2、CP005391.2、CP013972.1、CP017588.1、またはCP026699.1のプラスミドから選択され、参照プラスミドはhypC2タンパク質を発現する機能を有するhypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを含む第1のヌクレオチド配列を含み、前記操作によってhypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログは欠失しているかまたは非機能性になっている。
一例では、第1のヌクレオチド配列は、配列番号1または配列番号1と少なくとも70、80、85、90、95、96、97、98、または99%同一であるヌクレオチド配列を含む。一例では、第1のヌクレオチド配列は、配列番号1および3~7から選択される配列または前記選択された配列と少なくとも70、80、85、90、95、96、97、98、または99%同一であるヌクレオチド配列を含む。
一例では、hypC2タンパク質は、配列番号2または配列番号2と少なくとも70、80、85、90、95、96、97、98、または99%同一であるヌクレオチド配列を含む。
図3に見られるように、hypC2はstb型毒素-抗毒素遺伝子に密に近接して(stb遺伝子の1~5kb以内に)位置している。さらに、hypC2は(taxAまたはそのホモログから出発して)(taxA遺伝子の1~5kb以内に)接合性オペロンの上流で一貫して見出される。
一例では、ホモログは、配列番号1と少なくとも75、76、77、78、79、80、85、90、95、96、97、98、または99%同一であるヌクレオチド配列を含む。説明として実施例2を参照されたい。さらにまたはその代わりに、ホモログはプラスミドpX1.0の20849位~21064位に対応するプラスミド中の位置にある。
任意で、プラスミドは配列番号1または配列番号1と少なくとも70%同一であるヌクレオチド配列を欠く。任意で、プラスミドは配列番号1または配列番号1と少なくとも60、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、または99%同一であるヌクレオチド配列を欠く。
好ましくは、プラスミドはIncXプラスミド、例えばpX1.0プラスミドである。
一例では、プラスミドはIncXプラスミド(例えばpX1.0プラスミド、pOLA52、pIS15_43、pDSJ07、またはR6Kプラスミド)から選択されるプラスミドのOriTを含む。
一例では、プラスミドはpIS15_43、pCFSAN002069、pOLA52、R6K、またはpDSJ07プラスミドであり、即ちかかるプラスミドの骨格を含む。当業者には既知のように、プラスミド骨格はoriVを含む。骨格はプラスミドの複製および/または接合に必要な1つまたは遺伝子をさらに含んでもよい。
任意で、プラスミドはEnterobacteriaceaeのプラスミドである。一例では、プラスミドはE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterのプラスミドである。
一例では、プラスミドはE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacter宿主細胞の中で複製することができる。一例では、プラスミドは表2に開示した種または属の細胞の中で複製することができる。
任意で、プラスミドはEnterobacteriaceaeの細胞を宿主とすることができる。
任意で、プラスミドはE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞を宿主とすることができる。
任意で、プラスミドはEnterobacteriaceaeの細胞に接合移入することができ、例えば細胞は表2に開示したEnterobacteriaceaeの種または属の細胞である。
一例では、プラスミドは表2に開示した種または属の細胞に接合移入することができる。
任意で、プラスミドはE coli、Klebsiella(例えばK pneumoniae)、Salmonella(例えばS typhimurium)、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞に接合移入することができる。
本発明はまた、接合性プラスミドを含む細菌細胞を提供し、ここで細胞はhypC2タンパク質またはそのホモログを含まない。
例えば、細胞は配列番号2と少なくとも70、75、80、85、90、95、96、97、98、または99同一であるアミノ酸配列を含むタンパク質を含まない。例えば、細胞は配列番号2を含むタンパク質を含まず、例えばプラスミドはIncX(例えばpX1.0)プラスミドである。例えば、プラスミドはIncX(例えばpX1.0)プラスミドのOriTを含む。例えば、プラスミドはIncXプラスミドの接合系によって認識可能(即ちこれによって作動可能)である。
本発明はまた、かかる細菌細胞の集団を提供する。例えば、集団は少なくとも10、10、10、10、10、10、10、1010、1011、1012、1013、または1014個のかかる細胞を含む。
任意で、それぞれの細胞は少なくとも2、3、4,5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、70、80、90、または100個の本発明のプラスミドを含む。任意で、細胞に含まれる本発明のプラスミドの全ては同一である。あるいは、細胞は2つ、3つ、またはそれより多い異なる型の本発明のプラスミドを含む。例えば、プラスミドは同一であるがNSIにおいて異なってもよい。
任意で、細胞は配列番号2または配列番号2と少なくとも60、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、または99%同一であるアミノ酸配列を欠く。
任意で、細胞はEnterobacteriaceaeの細胞である。任意で、細胞はE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞である。
一実施形態では、プラスミドは抗菌剤またはかかる薬剤の構成要素を含むか、またはコードする。例えば、プラスミドは抗菌活性を有するRNA(例えばサイレンシングRNA)をコードする。例えば、プラスミドは抗菌活性を有するタンパク質をコードするか、またはタンパク質が抗菌剤の構成要素である。即ち、レシピエント細胞(または標的細胞もしくは第2の細胞。これらの両方は本明細書では「レシピエント細胞」と相互交換可能に使用される)の中に移入されれば、プラスミドは細胞内で薬剤または構成要素を発現することができ、薬剤は細胞を死滅させるか、または細胞の成長もしくは増殖を低減させる(または構成要素が細胞内で他の構成要素と組み合わされてかかる薬剤を形成する)。一例では、プラスミドはガイドRNAまたはcrRNAをコードし、任意でガイドRNAまたはcrRNAは標的細胞のプロトスペーサー配列にハイブリダイズすることができる。即ち、ガイドRNAまたはcrRNAは細胞中のCasをガイドしてプロトスペーサーを改変(例えば切断)させ、それにより細胞が死滅するか、またはその成長もしくは増殖が阻害される。一例では、CasはCas9またはCas3である。CasはI、II、III、IV、またはV型のCasであってよい。Casはニッカーゼであってよく、またはdsDNAを切断してよい。CasはRNアーゼであってよい。
任意で、標的細胞はE coli、Klebsiella(例えばK pneumoniae)、Salmonella(例えばS typhimurium)、Erwinia、Shigella、Pantoea、ProteusまたはCitrobacterの細胞から選択される。一例では、標的細胞はPseudomonas(例えばP aeruginosa)の細胞である。
本発明はさらに、
プラスミドを含む細胞の第1の集団を含む組成物の製造における、本発明によるプラスミドの使用であって、第1の細胞と第2の細胞が相互に接触し、かつ細菌細胞である場合に、第1の細胞(ドナー細胞)から第2の集団の細胞(レシピエント細胞)へのプラスミドの接合性移入の頻度を増進させるための使用
を提供する。
一例では、レシピエント細胞は、表面(例えば医用器材の上または装置の上)、気体(例えば空気)、または液体(例えば水もしくは水性液体、または液体油もしくはガソリン等の石油化学液体)に含まれてもよい。
一例では、頻度は、本発明のプラスミドと同一であるがhypC2にコードされるタンパク質を発現することができるhypC2遺伝子をさらに含む対照プラスミドの頻度の少なくとも10、100、または1000倍に増進される。例えば、遺伝子は配列番号1(またはそのホモログ)を含み、タンパク質は配列番号2(またはそのホモログ)を含む。
任意で、第2の細胞はヒトまたは動物の対象に含まれる。あるいは、第2の細胞はex vivoまたはin vitroである。一例では、第2の細胞は環境の中にあり(即ち、ヒトまたは動物の中ではなく)、例えば第2の細胞は水、土壌、植物、野原、水路、油田、油、石油製品、食料またはその成分、飲料またはその成分、空気、気体、または空気もしくは液体の加熱もしくは冷却の装置に含まれる。
本発明はさらに、
ドナー細胞からレシピエント細胞に目的の核酸配列(NSI)を移入する方法であって、前記NSIがプラスミドに含まれ、前記プラスミドが前記ドナー細胞に含まれ、前記方法が前記ドナー細胞から前記レシピエント細胞へのプラスミドの接合性移入を可能にするように前記細胞を組み合わせることを含み、前記プラスミドが本発明による、方法
を提供する。
一実施形態では、本方法は複数のドナー細胞およびレシピエント細胞によって実行され、複数のドナー細胞は複数のレシピエント細胞と組み合わされ、プラスミドがレシピエント細胞に移入される。
NSIの例としては、(例えば上で論じた)抗菌剤もしくはその構成要素、抗体ドメイン(例えばVH、VL、VHH、またはCドメイン)、治療用タンパク質、肥料、除草剤、殺虫剤、代謝酵素、ペプチドホルモン、またはシグナル伝達(例えばクオラムセンシング〔quorum sensing〕)ペプチドをコードする配列がある。任意で、本方法または使用においてNSIは抗菌剤であるか、抗菌剤をコードし、任意で、薬剤はレシピエント細胞に対して毒性である。好ましくは、薬剤はドナー細胞に対しては毒性でないか、またはレシピエント細胞に対するよりドナー細胞に対して毒性が低い。
任意で、本方法または使用においてドナー細胞および/またはレシピエント細胞はE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞からなる群から選択される。例えば、ドナー細胞はE coli細胞、例えばNissle(例えばNissle 1917)、S17、DSM 17252、A0 34/86、Mutaflor(商標)、Symbioflor(商標)、およびColinfant(商標)から選択される株である。任意で、本方法または使用において、レシピエント細胞はEnterobacteriaceaeの細胞である。
本発明はさらに、
ヒトまたは動物(例えばブタ、ウシ、ウマ、イヌ、ネコ、ヒツジ、またはサケ)の対象における感染を処置する方法であって、前記感染が複数の細菌細胞(レシピエント細胞)の感染であり、前記方法が、
(i)複数のドナー細菌細胞を前記対象に投与することであって、それによりレシピエント細胞がドナー細胞と組み合わされ、それぞれのドナー細胞が本発明によるプラスミドを含む、投与すること、および
(ii)前記ドナー細胞から前記レシピエント細胞へのプラスミドの接合性移入を可能にすることであって、それぞれの移入されたプラスミドが前記レシピエント細胞に対して毒性である抗菌剤またはその構成要素を含むかまたはコードするそれぞれの目的の核酸配列(NSI)を含み、それによりレシピエント細胞が死滅するかまたはレシピエント細胞の成長もしくは増殖が阻害される、可能にすること
を含む、方法を提供する。
一実施形態では、プラスミドは同一である。別の実施形態では、例えばそのNSIにおいて異なる、異なるプラスミドが使用される。
一例では、投与は経口投与である。一例では、投与は静脈内投与である。一例では、投与はカテーテルを経由する投与である。
一例では、レシピエント細胞は病原性のE coli細胞、例えばE coli ETEC、EPEC、EIEC、EHEC、EAEC、またはAIECの細胞である。
本発明は、
本発明による方法における使用のための、本発明のプラスミドまたは細胞を提供する。
任意で、本方法または使用において、ドナー細胞はE coli細胞(例えばNissle株)であり、レシピエント細胞(例えばヒトまたは動物に対して病原性である細胞)はE coli、Klebsiella(例えばK pneumoniae)、Salmonella(例えばS typhimurium)、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞である。
一例では、標的細胞、第2の細胞、またはレシピエント細胞は、ヒトまたは動物に対して病原性である細菌の種または株の細胞である。
一部の実施形態では、本発明は所望のタンパク質またはRNAをコードする(例えば抗微生物剤をコードする)キャリア細菌および使用の方法に関する。実施形態では、薬剤は(それに対して薬剤が毒性でない)キャリア細胞と標的細胞との間の接合によって標的細胞に移入することができ、それにより薬剤は標的細胞に対して毒性であり、標的細胞を死滅させる。他の実施形態では、標的細胞の成長または増殖は(例えば薬剤の非存在下の成長と比較して少なくとも40、50、60、70、80、または90%)低減する。それぞれのキャリア細胞は、標的細菌細胞に対しては毒性であるがキャリア細胞に対しては毒性でない(または毒性が低い)抗菌剤をコードするエピソーマル(即ちプラスミド)DNAを含む。本発明は、例えばヒト、動物、または植物に対して病原性である標的細菌の制御または死滅に用途が見出される。本発明は、例えば動物(例えば家畜)に含まれる動物原性感染症の標的細菌の制御または死滅に用途が見出される。例えば、キャリア細胞は、ヒトまたは動物における疾患または状態を処置しまたは防止するための医薬、動物の成長を促進するために動物に投与する成長促進剤、動物における動物原性感染症細菌の死滅、殺虫剤としての家畜への投与のため、植物に適用する殺虫剤、または植物用肥料に含まれてよい。
本発明の利点は、キャリア細胞が、抗菌剤をコードするプラスミドDNAがその中で複製され得るプロデューサー細胞として使用できることである。さらにまたはその代わりに、細胞が適合するoriTを含む(任意の)プラスミドを動員する(hyp2Cを欠く)接合系をその染色体上に有するように、プラスミドと接合系を分離してもよい。
ある特定の実施形態では、本発明は、選択性を達成するために標的細胞の配列特異的死滅を使用している。この目的のため、一例では、プラスミドは標的細胞の染色体の標的配列を認識して切断するように標的細胞中で作動可能なガイドされたヌクレアーゼをコードし、それにより細胞が死滅するか、または細胞の成長もしくは増殖が低減される。これは、その作用において差別性が低く、いくつかの種または株を死滅させることができる(例えばキャリア細胞に対してもある程度毒性である可能性がある)他の型の毒性薬剤の使用に比べて有利である。ガイドされたヌクレアーゼ(例えばTALENまたはCasヌクレアーゼ)を使用することによって、標的細胞のゲノムの中に存在する(例えば標的細胞の染色体またはエピソームに含まれる)が、キャリア細胞のゲノムの中には存在しない標的配列を認識するように、これらをプログラミングすることができる。
即ち、この場合には、コードされた薬剤および薬剤をコードする配列の複製によって細胞を死滅させ、またはその成長もしくは増殖を低減させるリスクなしに、キャリア細胞の中でプラスミドDNAの複製が自由に生じることができる。即ち、プラスミドDNAがガイドされたヌクレアーゼをコードする例では、ガイドされたヌクレアーゼは標的細胞のゲノム(例えば染色体)に含まれる標的核酸配列を認識して切断することができ、ここで標的細胞はキャリア細胞中に存在しない。
特に有用な例は、プラスミドDNAが標的細胞中のガイドRNAまたはcrRNAとともに作動可能なCasヌクレアーゼ(例えばCas9またはCas3)をコードする場合であり、ここでRNAはCasを標的配列にガイドするように作動可能であり、Casは標的配列を改変(例えば切断)し、標的細胞が死滅するか、または標的細胞の成長もしくは増殖が阻害される。一実施形態では、プラスミドDNAはCasおよびガイドRNAまたはcrRNAをコードする。別の実施形態では、プラスミドDNAはガイドRNAまたはcrRNAをコードするが、関連するCasをコードしない。この実施形態では、RNAは標的細胞のゲノムにコードされる内因性Casとともに標的細胞中で作動可能であり、ここでRNAはCasを標的配列にガイドするように作動可能であり、Casは標的配列を改変(例えば切断)し、標的細胞が死滅するか、または標的細胞の成長もしくは増殖が阻害される。この意味で、薬剤はCRISPR/Casシステムの構成要素(例えばCasヌクレアーゼ、Cascade Cas、crRNA、ガイドRNA、またはtracrRNA)を含み得る。即ち、本発明は、標的細胞中では標的認識によって作用するがキャリア細胞中では作用しない抗菌剤を使用することの利点を有用であると認識するものであり、これはプラスミドDNAがキャリア細胞に対する顕著な毒性なしにキャリア細胞中で自由に複製する能力を開くものである。
一例では、抗菌剤は、標的細胞のゲノムに含まれる標的核酸配列を認識して切断することができるガイドされたヌクレアーゼを含み、ここで標的配列はキャリア細胞に含まれない。したがってこの意味で、抗菌剤は標的細菌細胞に対して毒性であるがキャリア細胞に対しては毒性でない。例えば、薬剤は、標的細胞のゲノムに含まれる(例えば標的細胞の染色体に含まれる)標的核酸配列を改変するように標的細胞中で作動可能なCRISPR/Casシステムの構成要素である。
任意で、ヌクレアーゼはCasヌクレアーゼ、メガヌクレアーゼ、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、またはTALENである。任意で、ヌクレアーゼはI、II、III、IV、またはV型のCRISPRシステムのCasヌクレアーゼである。一態様では、抗菌剤の構成要素は、標的細胞の標的配列にハイブリダイズすることができるガイドRNAまたはcrRNAである。システムはI、II、III、IV、またはV型のCRISPRシステムであってよい。
プロトスペーサー配列はキャリア細胞の染色体またはエピソーム(例えばプラスミド)に含まれ得る。
有利には、ドナー細胞またはプラスミドは、ヒトまたは動物の対象(例えばニワトリ、ウシ、ブタ、魚類、または甲殻類)における標的細胞の感染を処置または防止するためのものである。有利には、キャリア細胞は前記対象に対してプロビオティックな、またはヒトもしくは動物(例えばニワトリ)に対してプロビオティックな種の細胞である。例えば、キャリア細胞はプロビオティックなE coli細胞である。一例では、標的細胞は前記対象に対して病原性であるか、またはヒトもしくは動物(例えばニワトリ)に対して病原性である種の細胞である。有利には、プラスミドDNAは標的細胞内でそれぞれの標的核酸配列にハイブリダイズすることができる1つもしくは複数のガイドRNAまたは1つもしくは複数のcrRNAをコードし、ここで標的配列は標的細胞の内因性染色体および/または内因性エピソームに含まれている。例えば、プラスミドDNAはそれぞれの標的配列にハイブリダイズする2、3、4、5、6、7、7、9、もしくは10個(または10個を超える)異なるgRNAまたは異なるcrRNAをコードし、ここで標的配列は相互に異なっている。例えば、3つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、2つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、3つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、4つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、3つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、5つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、6つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、7つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、8つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、9つの異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、10個の異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、11個の異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、12個の異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。例えば、13個の異なるgRNAまたはcrRNAがプラスミドDNAによってコードされる。一例では、標的細胞はSalmonellaの細胞である(例えば対象はニワトリである)。一例では、標的細胞はE coli、Pseudomonas、Klebsiella、またはC dificileの細胞である。一例では、標的細胞はCampylobacterの細胞である(例えば対象はニワトリである)。一例では、標的細胞はEdwardsiellaの細胞である(例えば対象は魚類または甲殻類、例えばナマズまたはエビもしくはクルマエビである)。一例では、標的細胞はE coliの細胞である。
本明細書における代替では、キャリア細胞および標的細胞は古細菌細胞である。
好ましい例では、NSIは、標的細菌細胞に対しては毒性であるがキャリア細胞に対しては毒性でない抗菌剤をコードする。一例では、NSIは抗生剤、抗体、抗体鎖、または抗体可変ドメインをコードする。一例では、NSIは関連するCas(例えば標的細胞の染色体またはエピソームに含まれるプロトスペーサー配列を標的として切断するCasヌクレアーゼ)とともに標的細胞内で作動可能であるガイドRNAまたはcrRNAをコードする。一例では、RNAは標的細胞の内因性標的核酸配列にハイブリダイズしてその転写および/または翻訳を沈黙させることができるsiRNAである。
一例では、プラスミドは発現可能なtra1および/もしくはtra2モジュール、またはそれらのホモログを含む。
任意で、キャリア細胞はE coli(例えばNissle、またはS17 E coli株)またはLactobacillusの細胞もしくはBacillusの細胞もしくはEnterococcusの細胞である。任意で、キャリア細胞はヒト、ニワトリ、ブタ、ヒツジ、ウシ、魚類(例えばナマズまたはサケ)、または甲殻類(例えばエビまたはロブスター)、片利共生的細菌株(例えば片利共生的E coli株)の細胞である。
任意で、キャリア細胞またはプラスミドは医療用途のためのヒトまたは動物の対象の微生物群への投与のためのものである。例えば、医療用途は本明細書で開示した疾患の処置または防止のためである。例えば、医療用途は本明細書で開示した状態の処置または防止のためである。例えば、医療用途は前記標的細胞によって媒介される疾患または状態の処置または防止のためである。例えば、キャリア細胞またはプラスミドは、動物の成長または体重を増進するために動物に投与するためのものである。
一例では、本発明の方法における投与は、ヒトの成長または体重の増進のためのヒトへの投与である。任意で、増進は医学的治療ではない。任意で、増進は医学的治療である。任意で、本方法は対象の微生物群(例えば腸の微生物群)への複数のキャリア細胞の投与を含み、微生物群は標的細胞を含み、プラスミドDNAはその中で発現させるために標的細胞の中に移入されて抗菌剤を産生し、それにより対象中の標的細胞を死滅させるか、または標的細胞の成長もしくは増殖を低減させる。
任意で、例えば植物を成長させるためまたは除草処置として、植物に含まれる標的細胞(レシピエント細胞)に対して本使用または方法を実行してもよい。植物は本明細書で開示した任意の植物であってよい。例えば、本発明の任意の構成または実施形態における本明細書の植物は、トマト植物、ジャガイモ植物、コムギ植物、トウモロコシ植物、メイズ植物、リンゴ樹、マメ産生植物、エンドウマメ植物、ビート根植物、核果植物、オオムギ植物、ホップ植物、および草から選択される。例えば、植物は樹木、例えばヤシ、トチノキ、マツ、オーク、またはハードウッド樹である。例えば、植物はイチゴ、ラズベリー、ブラックベリー、レッドカラント、キーウィ果実、バナナ、リンゴ、アプリコット、アボカド、チェリー、オレンジ、クレメンタイン、ミカン、グレープフルーツ、プラス、デーツ、イチジク、ライム、レモン、メロン、マンゴー、ナシ、オリーブ、またはブドウから選択される果実を産生する植物である。任意で、植物は双子葉植物である。任意で、植物は顕花植物である。任意で、植物は単子葉植物である。
本明細書の(例えば植物に適用される)いずれの構成、実施形態、または実施例においても、標的細菌は(例えば植物に含まれる)P syringae細菌である。Pseudomonas syringae pv.syringaeは単子葉植物と双子葉植物の両方で世界的に病気を惹起する一般的な植物関連細菌である。一例では、標的細菌はP.s.pv.aceris、P.s.pv.aptata、P.s.pv.atrofaciens、P.s.pv.dysoxylis、P.s.pv.japonica、P.s.pv.lapsa、P.s.pv.panici、P.s.pv.papulans、P.s.pv.pisi、P.s.pv.syringae、およびP.s.pv.morsprunorumから選択される病原型のP syringae細菌である。
・P.s.pv.acerisはカエデAcer種を攻撃する。
・P.s.pv.actinidiaeはキーウィ果実Actinidia deliciosaを攻撃する。
・P.s.pv.aesculiはトチノキAesculus hippocastanumを攻撃し、潰瘍病を惹起する。
・P.s.pv.aptataはビートBeta vulgarisを攻撃する。
・P.s.pv.atrofaciensはコムギTriticum aestivumを攻撃する。
・P.s.pv.dysoxylisコエコエ樹Dysoxylum spectabileを攻撃する。
・P.s.pv.japonicaはオオムギHordeum vulgareを攻撃する。
・P.s.pv.lapsaはコムギTriticum aestivumを攻撃する。
・P.s.pv.paniciはキビ草種を攻撃する。
・P.s.pv.papulansはクラブアップルMalus sylvestris種を攻撃する。
・P.s.pv.phaseolicolaはマメのカサ枯れ病を惹起する。
・P.s.pv.pisiはエンドウマメPisum sativumを攻撃する。
・P.s.pv.syringaeはSyringa、Prunus、およびPhaseolus種を攻撃する。
・P.s.pv.glycineaはダイズを攻撃し、ダイズの斑点細菌病を惹起する。
一例では、標的細菌は、直前のパラグラフにおいて箇条書きで引用した血液型亜型から選択されるP syringaeであり、細菌はその箇条書きでも述べた植物に含まれる。
本方法または使用を植物に適用する場合には、キャリア細胞を、レシピエント細胞を含む微生物群と組み合わせてもよい。微生物群は植物の葉、幹、根、または茎に含まれる。一例では、標的細菌(または標的細胞)は植物の微生物群に含まれる。一例では、微生物群は葉に含まれる。一例では、微生物群は木質部に含まれる。一例では、微生物群は師部に含まれる。一例では、微生物群は根に含まれる。一例では、微生物群は塊茎に含まれる。一例では、微生物群は球根に含まれる。一例では、微生物群は種子に含まれる。一例では、微生物群は外果皮〔exocarp〕、外果皮〔epicarp〕、中果皮、または内果皮に含まれる。一例では、微生物群は果実、例えば単果、複合果、または多花果に含まれる。一例では、微生物群は種子または胚、例えば種皮、子葉、双葉、または幼根に含まれる。一例では、微生物群は花に含まれ、例えば花柄、萼片、花弁、雄しべ、花糸、葯、または雌しべに含まれる。一例では、微生物群は根、例えば主根系または髭根系に含まれる。一例では、微生物群は葉に含まれ、例えば葉身、葉柄、または托葉に含まれる。一例では、微生物群は茎に含まれ、例えば樹皮、表皮、師部、形成層、木質部、または髄に含まれる。
本発明は、
対象に含まれまたは表面上に含まれるバイオフィルムを低減させる方法であって、前記バイオフィルムが標的細胞(例えばPseudomonas細胞)を含み、前記方法がバイオフィルムへの本発明による複数のキャリア細胞の投与を含み、プラスミドDNAが標的細胞中における発現のためにキャリア細胞から標的細胞に移入されて抗菌剤を産生し、それによりバイオフィルム中の標的細胞を死滅させまたは標的細胞の成長もしくは増殖を低減させる、方法を提供する。
一例では、「バイオフィルムを低減させること」は、バイオフィルムの被覆面積を低減させることを含む。一例では、「バイオフィルムを低減させること」は、バイオフィルムの増殖を低減させることを含む。一例では、「バイオフィルムを低減させること」は、バイオフィルムの永続性を低減させることを含む。一例では、「バイオフィルムを低減させること」は、バイオフィルムの拡散を低減させること(例えば対象の中または上における、対象を含む環境への拡散)を含む。
一例では、対象はヒトまたは動物である。例えば、バイオフィルムは対象の肺に含まれ、例えば標的細胞はPseudomonas(例えばP aeruginosa)細胞である。これは、対象が肺炎または嚢胞性線維症等の肺の疾患または状態に罹患している場合に有用であり得る。例えば、バイオフィルムは、動物またはヒトの臓器に含まれる。例えば、バイオフィルムはヒトまたは動物の微生物群に含まれる。
一例では、標的細菌(または標的細胞)は植物のバイオフィルムに含まれる。一例では、バイオフィルムは葉に含まれる。一例では、バイオフィルムは木質部に含まれる。一例では、バイオフィルムは師部に含まれる。一例では、バイオフィルムは根に含まれる。一例では、バイオフィルムは塊茎に含まれる。一例では、バイオフィルムは球根に含まれる。一例では、バイオフィルムは種子に含まれる。一例では、バイオフィルムは外果皮〔exocarp〕、外果皮〔epicarp〕、中果皮、または内果皮に含まれる。一例では、バイオフィルムは果実、例えば単果、複合果、または多花果に含まれる。一例では、バイオフィルムは種子または胚、例えば種皮、子葉、双葉、または幼根に含まれる。一例では、バイオフィルムは花に含まれ、例えば花柄、萼片、花弁、雄しべ、花糸、葯、または雌しべに含まれる。一例では、バイオフィルムは根、例えば主根系または髭根系に含まれる。一例では、バイオフィルムは葉に含まれ、例えば葉身、葉柄、または托葉に含まれる。一例では、バイオフィルムは茎に含まれ、例えば樹皮、表皮、師部、形成層、木質部、または髄に含まれる。
任意で、表面はex vivoの表面、例えば家庭用または工業用の装置または容器に含まれる表面である。
任意で、標的細胞はバイオフィルム、例えば本明細書で開示したバイオフィルムに含まれる。
任意で、標的細菌はSalmonella、Pseudomonas、Escherichia、Klebsiella、Campylobacter、Helicobacter、Acinetobacter、Enterobacteriacea、Clostridium、Staphylococcus、またはStreptococcus細菌である。例えば、標的細菌はSalmonella enterica細菌である。例えば、標的細菌はSalmonella enterica subsp. enterica、serovars Typhimurium、Enteritidis、Virchow、Montevideo、Hadar、およびBinzaからなる群から選択される。例えば、標的細菌はPseudomonas(例えば、P syringaeまたはP aeruginosa)細菌である。
一実施形態では、標的細菌はE.coli細菌である。任意で、標的細菌は腸管出血性E.coli(EHEC)、E.coli血清型O157:H7、またはシガトキシン産生E.coli(STEC)である。一例では、標的細菌は
・シガトキシン産生E.coli(STEC)(STECはベロサイトトキシン産生E.coli(VTEC)とも称される)、
・腸管出血性E.coli(EHEC)(この病原型は食中毒に関連するニュースで最も一般的に聞かれる病原型である)、
・エンテロトキシン産生E.coli(ETEC)、
・腸管病原性E.coli(EPEC)、
・腸管凝集性E.coli(EAEC)、
・腸管侵入性E.coli(EIEC)、および
・散在付着性E.coli(DAEC)
から選択される。
腸管出血性Escherichia coli(EHEC)血清型O157:H7は、世界的な出血性下痢および溶血性尿毒症候群(HUS)の突発に関与するヒト病原体である。従来の抗微生物剤はEHECにおいてSOS応答を誘発し、これがEHEC感染に伴う罹患率および死亡率の多くに関与する強力なシガトキシンの放出を促進する。ウシはEHECの天然の保有宿主であり、EHECの突発のほぼ75%は汚染されたウシ由来製品の消費に関連している。EHECはヒトで疾患を惹起するが、成長した反芻動物では無症状である。E.coli血清型O157:H7(EHEC)感染の特徴には、腹部の痙攣および出血性下痢、ならびに致命的な合併症である溶血性尿毒症候群(HUS)が含まれる。現在、EHEC感染の処置に対するニーズがある(Goldwater and Bettelheim,2012)。従来の抗生剤の使用は、シガトキシン媒介細胞傷害性を悪化させる。Centers for Disease Control and Preventionによって行われた疫学研究では、EHEC腸炎のための抗生剤で処置された患者は、HUSを発症するリスクが高い(Slutsker et al.,1998)。さらなる研究は、EHEC感染において抗生剤が禁忌であることを支持しており、EHECに伴う出血性腸炎のために抗生剤治療を受けた小児は、HUSを発症する危険が増加した(Wong et al.,2000、Zimmerhackl,2000、Safdar et al.,2002、Tarr et al.,2005)。従来の抗生剤は、染色体内で一体化されたラムダ形プロファージゲノムの中でコードされるstx遺伝子の複製および発現を増進することによって、シガトキシンの産生を促進する。本発明のいくつかの構成のアプローチは、ヌクレアーゼ切断に依拠している。stxの誘導は、EHEC細胞のエンベロープのファージ媒介溶解をも促進し、環境へのシガトキシンの放出および散布を可能にする(Karch et al.,1999、Matsushiro et al.,1999、Wagner et al.,2002)。即ち、有利には、本発明のこれらの構成は、ヒトおよび動物の対象においてEHECを処置するための代替の手段を提供する。以下、ヌクレアーゼの作用によって産生される抗EHEC作用の(従来の抗生剤の作用とは反対の)速度および持続についての驚くべき結果とともにこれを例示する。
一例では、対象(例えばヒトまたは動物)は、溶血性尿毒症候群(HUS)に罹患しているか、そのリスクにあり、例えば対象はE coli感染、例えばEHEC E coli感染に罹患している。
本発明は、
本発明による複数のキャリア細胞を含む医薬組成物、家畜成長促進用組成物、土壌改良剤、除草剤、植物用肥料、食品または食品成分滅菌用組成物、歯科用組成物、個人衛生用組成物、または消毒用組成物(例えば家庭用または工業用)を提供する。
本明細書において、キャリア細胞は、例えばヒトまたは動物の対象に投与するためのプロビオティックな細胞である。例えば、キャリア細胞はヒトまたは動物の対象のマイクロバイオーム(例えば腸または血液のマイクロバイオーム)において片利共生的であり、キャリアは対象への投与のためである。一例では、キャリア細胞は細菌細胞である(また任意で標的細胞は細菌細胞である)。一例では、キャリア細胞は古細菌細胞である(また任意で標的細胞は古細菌細胞である)。
任意で、キャリア細胞はグラム陽性細菌細胞であり、標的細胞はグラム陽性細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はグラム陽性細菌細胞であり、標的細胞はグラム陰性細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はグラム陰性細菌細胞であり、標的細胞はグラム陽性細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はグラム陰性細菌細胞であり、標的細胞はグラム陰性細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はE coli細菌細胞であり、標的細胞はPseudomonas細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はE coli細菌細胞であり、標的細胞はグラム陽性細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はE coli細菌細胞であり、標的細胞はグラム陰性細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はE coli細菌細胞であり、標的細胞はSalmonella細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はE coli細菌細胞であり、標的細胞はE coli細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はE coli細菌細胞であり、標的細胞はPseudomonas細菌細胞である。
任意で、キャリア細胞はヒトまたは動物の対象への投与のためのプロビオティックなまたは片利共生的なE coli細菌細胞である。
本明細書において任意で、プラスミドは閉環状DNAを含む。一実施形態では、一例においてプラスミドDNAはdsDNAである。一実施形態では、一例においてプラスミドDNAはssDNAである。
任意で、標的細胞はSalmonellaの細胞(例えばここでキャリア細胞はE coliの細胞である)、例えばSalmonella enterica subsp.enterica、例えばSalmonella enterica subsp.enterica血液型亜型Typhimurium、Enteritidis、Virchow、Montevideo、Hadar、またはBinzaである。
例えば、標的細菌はS enterica、S typhimurium、P aeruginosa、E coli、K pneumoniae、C jujeni、H pylori、A baumanii、C difficile、S aureus、S pyogenes、またはS thermophilusからなる群から選択される。
一例では、標的細胞はヒトに院内感染を惹起する種の細胞である。
任意で、標的細胞は動物(例えば家禽動物(例えばニワトリ)、ブタ、ウシ、魚類(例えばナマズまたはサケ)、または甲殻類(例えばエビまたはロブスター))のマイクロバイオームに含まれる。任意で、マイクロバイオームは腸マイクロバイオームである。例えば、標的細胞はニワトリの腸のバイオフィルムに含まれるSalmonellaの細胞である。例えば、標的細胞はex vivoでニワトリの腸のバイオフィルム試料に含まれるSalmonellaの細胞である。
任意で、複数のキャリア細胞はキャリア細胞の第1の副集団(第1の細胞)およびキャリア細胞の第2の副集団(第2の細胞)を含み、第1の細胞は同一のプラスミドDNAを含み、第2の細胞は(第1の細胞のプラスミドDNAとは異なる)同一のプラスミドDNAを含む。例えば、前者のDNAは他のDNAに含まれるNSIとは異なるNSIを含む。例えば、プラスミドDNAは第1のガイドRNAまたはcrRNAをコードし、第2のDNAは第2のガイドRNAまたはcrRNAをコードし、第1のガイドRNA/crRNAは第1の標的細胞中の第1のプロトスペーサー配列とハイブリダイズすることができ、第2のガイドRNA/crRNAは第2の標的細胞中の第2のプロトスペーサー配列とハイブリダイズすることができ、プロトスペーサーは異なる。任意で、第1の標的細胞は第2の標的細胞とは異なる。任意で、第1の標的細胞は第2の標的細胞と同じ種または株である。あるいは、第1の標的細胞は第2の標的細胞の種または株とは異なる種または株である(このようにして、例えば異なる種または株の複数の標的細胞を標的化して死滅させるために、ヒトまたは動物または植物に投与するためのキャリア細胞のカクテルが提供される)。
一例では、その、またはそれぞれのプラスミドDNAは複数の(例えば第1および第2の)NSIを含み、第1のNSIは第2のNSIとは異なる(例えば、これらは異なるタンパク質またはRNA、例えば異なるガイドRNAまたはcrRNAをコードする)。一例では、その、またはそれぞれのプラスミドDNAは、2、3、4、5、6、7、8、9,10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の異なる種類のNSIを含む。一例では、その、またはそれぞれのプラスミドDNAは2、3、4、5、6、7、8、9,10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の異なるガイドRNAをコードするNSIを含む。一例では、その、またはそれぞれのプラスミドDNAは2、3、4、5、6、7、8、9,10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の異なるcrRNAをコードするNSIを含む。一例では、その、またはそれぞれのプラスミドDNAは少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9,10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の異なるガイドRNAをコードするNSIを含む。一例では、その、またはそれぞれのプラスミドDNAは少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9,10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20の異なるcrRNAをコードするNSIを含む。
任意で、組成物は液体(例えば水性液体または水)に含まれ、組成物は1×10~1×1010(例えば、1×10~1×1010、1×10~1×10、1×10~1×10、1×10~1×10、1×10~1×1010、1×10~1×10、1×10~1×10、1×10~1×10、1×10~1×1010 、1×10~1×10、1×10~1×10、1×10~1×10、1×10~1×1010 、1×10~1×10、1×10~1×10、または1×10~1×10)cfu/mlの量でキャリア細胞を含む。例えば、液体は例えばヒトまたは動物の消費のための飲料である。例えば、飲料は家畜用飲料、例えば家禽用飲料(即ちニワトリ等の家禽による消費のための飲料)である。
一例では、組成物はヒトまたは動物による消費のための食品(例えば補助食品)組成物である。一例では、組成物はヒトまたは動物による消費のための痩身用組成物である。一例では、組成物はヒトまたは動物による消費のための成長促進組成物である。一例では、組成物はヒトによる消費のためのボディビル組成物である。一例では、組成物はヒトまたは動物による消費のためのプロビオティック組成物である。一例では、組成物はヒトまたは動物による消費のための殺生物性組成物である。一例では、組成物はヒトまたは動物による消費のための殺虫性組成物である。一例では、組成物は動物による消費のための動物原性感染症制御用組成物である。
一例では、組成物はキャリア細胞に加えてビタミン類を含む。一例では、組成物はキャリア細胞に加えてビタミンA、B(例えばB12)、C、D、E、および/またはKを含む。一例では、組成物はキャリア細胞に加えて脂質を含む。一例では、組成物はキャリア細胞に加えて炭水化物を含む。一例では、組成物はキャリア細胞に加えてタンパク質および/またはアミノ酸を含む。一例では、組成物はキャリア細胞に加えてミネラルを含む。一例では、組成物はキャリア細胞に加えて金属イオン(例えばMg2+、Cu2+、および/またはZn2+)を含む。一例では、組成物はナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、コバルトイオン、銅イオン、亜鉛イオン、および/またはモリブデンイオンを含む。
一例では、組成物は植物用肥料組成物である。一例では、組成物は除草剤である。一例では、組成物は植物に適用するための殺虫剤組成物である。
いずれの実施形態または実施例でも、適用可能な場合には、植物は例えば作物である。植物は、例えばコムギである。植物は、例えばトウモロコシである。植物は、例えばメイズである。植物は、例えば果樹である。植物は、例えば野菜である。植物は、例えばトマト植物である。植物は、例えばジャガイモ植物である。植物は、例えば草植物である。植物は、例えば顕花植物である。植物は、例えば樹木である。植物は、例えば灌木である。
一例では、組成物は環境用途向けであり、環境は屋外環境(例えば野外または水路または貯水池への用途)である。
一例では、組成物は食品または食品成分(例えばヒトまたは動物の消費のための)に含まれる。一例では、組成物は飲料または飲料成分(例えばヒトまたは動物の消費のための)に含まれる。
一例では、標的細胞はヒトバイオフィルム細胞であり、例えばバイオフィルムは腸、皮膚、肺、眼、鼻、耳、胃腸管(GI管)、胃、毛髪、腎、尿道、気管支、口腔、口、肝、心臓、肛門、直腸、膀胱、大腸、小腸、陰茎、膣、または陰嚢のバイオフィルムである。一例では、標的細胞は動物のバイオフィルム細胞であり、例えばバイオフィルムは腸、皮膚、肺、眼、鼻、耳、胃腸管(GI管)、盲腸、胃、毛髪、羽毛、鱗、腎、尿道、気管支、口腔、口、肝、心臓、肛門、直腸、膀胱、大腸、小腸、陰茎、膣、または陰嚢のバイオフィルムである。例えば、バイオフィルムは鳥(例えばニワトリ)盲腸のバイオフィルムである。
一例では、本明細書におけるいずれの方法もex vivoである。一例では、本明細書における方法はin vivoである。一例では、本明細書における方法はin vitroである。一例では、本明細書における方法は環境中、例えば家庭内(例えば屋内)、工業的(例えば工場内)、または農業的環境(例えば野外)で実行される。一例では、本明細書における方法は容器の中もしくはその上、または表面上で実行される。
一例では、NSI(またはそのRNA産生物)は、標的細胞に含まれる標的細胞の染色体またはエピソームと組み換えて、染色体またはエピソームを改変することができる。任意で、これは、染色体またはエピソームが(例えばCas、TALEN、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、またはメガヌクレアーゼ等のガイドされたヌクレアーゼを使用して所定の部位で)切断され、同時にもしくは逐次的にプラスミドDNAがキャリア細胞との接合によって標的細胞中に導入され、NSIまたはその配列が切断された部位またはその近傍で染色体またはエピソームに挿入される方法によって、実行される。
一例では、プラスミドDNAはプロトスペーサーを切断するように標的細胞中で作動可能なCRISPR/Cas系の1つまたは複数の構成要素を含む(例えばプロトスペーサーは、NSIによってコードされるcrRNAまたはgRNAと標的細胞中でハイブリダイズすることができる10~20、10~30、10~40、10~100、12~15、または12~20の連続したヌクレオチドを含む)。
例えば、システムはI、II,III、IV、またはV型のCRISPR/Casシステムである。
一例では、NSIはCas9(および任意で第2の異なるCas、例えばCas3、Cas9、Cpf1、Cas13a、Cas13b、またはCas10)をコードする。一例では、NSIはCas3(および任意で第2の異なるCas、例えばCas3、Cas9、Cpf1、Cas13a、Cas13b、またはCas10)をコードする。一例では、NSIはCas3、Cas9、Cpf1、Cas13a、Cas13b、およびCas10から選択されるCasをコードする。さらにまたはその代わりに、プラスミドDNA(例えばNSI)は、ガイドRNAまたはcrRNAまたはtracrRNAをコードする。例えば、ガイドRNAまたはcrRNAまたはtracrRNAは第1のCasに関連している(即ち、標的細胞中でこれとともに作動可能である)。
一例では、本明細書におけるCasはCas9である。一例では、本明細書におけるCasはCas3である。Casは、標的細菌によってコードされるCasと同一であってよい。
一実施形態では、標的細菌中におけるNSIまたはそのコードされるタンパク質もしくはRNAの存在は、標的細胞の死滅または標的細胞の成長もしくは増殖の下方制御を媒介する。一実施形態では、標的細菌中におけるNSIまたはそれによってコードされるタンパク質もしくはRNAの存在は、標的細胞のゲノムによってコードされる1つまたは複数のRNAもしくはタンパク質の発現のスイッチオフまたはその下方制御を媒介する。
一実施形態では、標的細菌中におけるNSIまたはそれによってコードされるタンパク質もしくはRNAの存在は、標的細胞の成長もしくは増殖の上方制御を媒介する。一実施形態では、標的細菌中におけるNSIまたはそれによってコードされるタンパク質もしくはRNAの存在は、標的細胞のゲノムによってコードされる1つまたは複数のRNAもしくはタンパク質の発現のスイッチオンまたはその上方制御を媒介する。
一実施形態では、NSIは標的細菌に対して毒性であるCRISPR/Casシステムの構成要素をコードする。
一実施形態では、プラスミドはシャトルベクターである。
任意で、標的細胞は、プラスミドDNA、例えば標的細胞中で機能性であって標的細胞に対して毒性である外因性CRISPR/Casシステムの構成要素を含むプラスミドDNAがその中に移入される前には、機能性内因性CRISPR/Casシステムを欠いている。一実施形態は、複数の本発明のキャリア細胞を含む抗菌性組成物を提供し、それぞれの標的細胞は任意でこのパラグラフにより、医療用途のためにヒトまたは動物の対象に投与するためのものである。
一例では、本発明の組成物は除草剤、殺虫剤、殺昆虫剤、植物用肥料、または洗浄剤である。
任意で、本明細書における標的細菌は対象のマイクロバイオーム、例えば腸のマイクロバイオームに含まれる。あるいは、マイクロバイオームは皮膚、頭皮、毛髪、眼、耳、口腔、咽喉、肺、血液、直腸、肛門、膣、陰嚢、陰茎、鼻、または舌のマイクロバイオームである。
一例では、対象(例えばヒトまたは動物)は、キャリア細胞の投与と同時にまたは逐次的に、医薬がさらに投与される。一例では、医薬は抗生剤、抗体、免疫チェックポイント阻害剤(例えば抗PD-1、抗PD-L1、または抗CTLA4抗体)、養子細胞療法(例えばCAR-T療法)、またはワクチンである。
一実施形態では、NSIはガイドされたヌクレアーゼ、例えばCasヌクレアーゼ、TALEN、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、またはメガヌクレアーゼをコードする。即ち、毒性薬剤はガイドされたヌクレアーゼ、例えばCasヌクレアーゼ、TALEN、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、またはメガヌクレアーゼを含んでよい。任意で、NSIは標的細胞の染色体を切断することができる制限ヌクレアーゼをコードする。
任意で、組成物はヒトまたは動物の対象に実施される医療における使用のための医薬組成物である。
一例では、動物は家畜または伴侶ペット動物(例えばウシ、ブタ、ヤギ、ヒツジ、ウマ、イヌ、ネコ、またはウサギ)である。一例では、動物は昆虫(そのライフサイクルの任意のステージ、例えば卵、幼虫、またはさなぎにある昆虫)である。一例では、動物は原生動物である。一例では、動物は頭足動物である。
任意で、組成物は除草剤、殺虫剤、食品もしくは飲料の加工剤、食品もしくは飲料の添加剤、石油化学もしくは燃料の処理剤、水精製剤、化粧品添加剤、洗剤添加剤、または環境(例えば土壌)添加剤または洗浄剤である。
本発明はまた、
標的細菌細胞またはそれぞれが前記プラスミドDNAを含む複数の標的細菌細胞を提供する。例えば、キャリア細菌はLactobacillus(例えば、L reuteriまたはL lactis)、E coli、またはStreptococcus(例えば、S thermophilus)細菌である。有用には、キャリアはプラスミドDNAを周囲の環境から保護することができる。キャリアの使用は、キャリアが対象における酸性の胃またはその他の厳しい環境からプラスミドDNAを保護することができる場合に、経口投与またはその他の経路に有用であり得る。さらに、キャリアは飲料、例えばプロビオティック飲料、例えば適合化させたYakult(商標)、Actimel(商標)、Kevita(商標)、Activia(商標)、Jarrow(商標)、またはヒトの消費用の同様の飲料に配合することができる。
任意で、キャリア細胞または組成物は、薬剤またはNSIの発現産生物を使用して標的細菌を死滅させることを含む医療用途のためのヒトまたは動物への投与のためのものであり、標的細菌は対象における疾患または状態を媒介する。一例では、対象がヒトである場合には、対象は胚ではない。一例では、キャリア細胞は対象においてプロビオティックである。
本発明はまた、
環境中の標的細菌細胞を死滅させる方法を提供し、任意で、本方法はヒトまたは動物の身体では実施されず、本方法は本発明のキャリア細胞または組成物に環境を曝露してNSIの産生物を標的細胞中で発現させることを含み、標的細菌は前記産生物の存在下で死滅する。例えば、産生物はCRISPR/Casシステムまたはその構成要素、例えば本明細書で開示したシステムまたは構成要素をコードする。即ち、本システムは標的細胞の染色体プロトスペーサー配列を認識して切断することができ、それにより標的細胞が死滅する。任意で、死滅した標的細胞はさらなるステップで単離される。
本発明はまた、
標的細菌を含むヒトまたは動物の対象における疾患または状態の処置のための、標的細菌を死滅させる抗菌剤の製造における本発明の組成物または細胞の使用を提供する。
任意で、環境は土壌のマイクロバイオーム、即ち植物、植物の部分(例えば葉、果実、野菜、または花)もしくは植物製品(例えばパルプ)、水、水路、流体、食材もしくはその成分、飲料もしくはその成分、医療用デバイス、化粧品、洗剤、血液、体液、医療用装置、産業用装置、オイルリグ、石油化学加工、保存もしくは輸送の装置、ビヒクルまたは容器である。
任意で、環境はex vivo体液(例えば尿、血液、血液製剤、汗、涙、痰、または唾)、体固形物(例えば糞便)、または組成物を投与されたヒトもしくは動物の対象の組織である。
任意で、環境はin vivo体液(例えば尿、血液、血液製剤、汗、涙、痰、または唾)、体固形物(例えば糞便)、または組成物を投与されたヒトもしくは動物の対象の組織である。
任意で、毒性薬剤はCRISPR/Casシステムの1つまたは複数の構成要素、例えばI型Cascadeの1つまたは複数の構成要素(例えばCasA)をコードするDNA配列を含む。
任意で、毒性薬剤はガイドされたヌクレアーゼ、例えばCasヌクレアーゼ、TALEN、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、またはメガヌクレアーゼをコードするDNA配列を含む。
一例では、キャリア細胞または組成物は、医療用容器、例えばシリンジ、バイアル、IVバッグ、吸入器、点眼器、またはネブライザーに含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、無菌の容器に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、医療用に適合した容器に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、発酵容器、例えば金属、ガラス、またはプラスチックの容器に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、農業用装置に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、食品の製造用または加工用の装置に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、園芸用装置に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、飼育用装置に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、石油化学の回収用または加工用の装置に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、蒸留用装置に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、(例えば少なくとも50、100、1000、10000、または100000リットルの容量を有する)細胞培養用容器に含まれる。さらにまたはその代わりに、標的細胞はこれらの装置等のいずれかに含まれる。
一例では、キャリア細胞または組成物は、例えばヒトまたは動物の対象への経口、IV、皮下、鼻内、眼内、経膣、局所、経直腸、または吸入による投与によって薬剤を投与するための指示書を含む説明書またはパッケージラベルと組み合わせて、医薬に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、経口医薬製剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、鼻内または眼内医薬製剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、個人用衛生組成物(例えばシャンプー、石鹸、または脱臭剤)または化粧用製剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、洗浄製剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、例えば医療用または産業用のデバイスまたは装置を洗浄するための清浄製剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、食材、食材成分、または食材加工剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、飲料、飲料成分、または飲料加工剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、医療用バンデージ、繊維製品、プラスター、またはスワブに含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、除草剤または殺虫剤に含まれる。一例では、キャリア細胞または組成物は、殺昆虫剤に含まれる。
一例では、CRISPR/Cas構成要素はI型CRISPR/Casシステムの構成要素である。一例では、CRISPR/Cas構成要素はII型CRISPR/Casシステムの構成要素である。一例では、CRISPR/Cas構成要素はIII型CRISPR/Casシステムの構成要素である。一例では、CRISPR/Cas構成要素はIV型CRISPR/Casシステムの構成要素である。一例では、CRISPR/Cas構成要素はV型CRISPR/Casシステムの構成要素である。一例では、CRISPR/Cas構成要素はCas9をコードするヌクレオチド配列を含む(例えばS pyogenes Cas9、S aureus Cas9、またはS thermophilus Cas9)。一例では、CRISPR/Cas構成要素はCas3をコードするヌクレオチド配列を含む(例えばE coli Cas3、C dificile Cas3、またはSalmonella Cas3)。一例では、CRISPR/Cas構成要素はCpfをコードするヌクレオチド配列を含む。一例では、CRISPR/Cas構成要素はCasXをコードするヌクレオチド配列を含む。一例では、CRISPR/Cas構成要素はCasYをコードするヌクレオチド配列を含む。
一例では、それぞれのキャリア細胞は、標的細菌中で作動可能なプロモーターを含むヌクレオチド配列(NSI)からの目的のCRISPR/Cas構成要素またはタンパク質をコードする。
任意で、標的の細菌はグラム陰性細菌(例えばらせん菌またはビブリオ菌)である。任意で、標的細菌はグラム陽性細菌である。任意で、標的細菌はマイコプラズマ、クラミジア、スピロヘータ、またはマイコバクテリウム細菌である。任意で、標的細菌はStreptococcus(例えばpyogenesまたはthermophilus)である。任意で、標的細菌はStaphylococcus(例えばaureus、例えばMRSA)である。任意で、標的細菌はE.coli(例えばO157:H7)であり、例えばCasはベクターによってコードされるか、または内因性標的細胞Casヌクレアーゼ(例えばCas3)活性は脱抑制されている。任意で、標的細菌はPseudomonas(例えばsyringaeまたはaeruginosa)である。任意で、標的細菌はVibro(例えばcholerae(例えば0139)またはvulnificus)である。任意で、標的細菌はNeisseria(例えばgonnorrhoeaeまたはmeningitidis)である。任意で、標的細菌はBordetella(例えばpertussis)である。任意で、標的細菌はHaemophilus(例えばinfluenzae)である。任意で、標的細菌はShigella(例えばdysenteriae)である。任意で、標的細菌はBrucella(例えばabortus)である。任意で、標的細菌はFrancisella宿主である。任意で、標的細菌はXanthomonasである。任意で、標的細菌はAgrobacteriumである。任意で、標的細菌はErwiniaである。任意で、標的細菌はLegionella(例えばpneumophila)である。任意で、標的細菌はListeria(例えばmonocytogenes)である。任意で、標的細菌はCampylobacter(例えばjejuni)である。任意で、標的細菌はYersinia(例えばpestis)である。任意で、標的細菌はBorelia(例えばburgdorferi)である。任意で、標的細菌はHelicobacter(例えばpylori)である。任意で、標的細菌はClostridium(例えばdificileまたはbotulinum)である。任意で、標的細菌はErlichia(例えばchaffeensis)である。任意で、標的細菌はSalmonella(例えばtyphiまたはenterica、例えば血清型typhimurium、例えばDT104)である。任意で、標的細菌はChlamydia(例えばpneumoniae)である。任意で、標的細菌はParachlamydia宿主である。任意で、標的細菌はCorynebacterium(例えばamycolatum)である。任意で、標的細菌はKlebsiella(例えばpneumoniae)である。任意で、標的細菌はEnterococcus(例えばfaecalisまたはfaecim、例えばリネゾリド耐性)である。任意で、標的細菌はAcinetobacter(例えばbaumannii、例えば多剤耐性)である。
標的細胞のさらなる例としては、以下の選択肢の一つが挙げられる。
任意で、標的細菌は、例えばメチシリン、バンコマイシン、リネゾリド、ダプトマイシン、キヌプリスチン、ダルフォプリスチン、およびテイコプラニンから選択される抗生剤に耐性のStaphylococcus aureus細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばセファロスポリン類(例えばセフタジジム)、カルバペネム類(例えばイミペネムまたはメロペネム)、フルオロキノロン、アミノグリコシド類(例えばゲンタマイシンまたはトブラマイシン)およびコリスチンから選択される抗生剤に耐性のPseudomonas aeruginosa細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばカルバペネムに耐性のKlebsiella(例えばpneumoniae)細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばエリスロマイシン、クリンダマイシン、ベータ-ラクタム、マクロライド、アモキシシリン、アジスロマイシン、およびペニシリンから選択される抗生剤に耐性のStreptococcus(例えばthermophilus、pneumoniae、またはpyogenes)細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばセフトリアキソン、アジスロマイシン、およびシプロフロキサシンから選択される抗生剤に耐性のSalmonella(例えば血清型Typhi)細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばシプロフロキサシンおよびアジスロマイシンから選択される抗生剤に耐性のShigella細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばイソニアジド(INH)、リファンピシン(RMP)、フルオロキノロン、アミカシン、カナマイシン、およびカプレオマイシン、およびアジスロマイシンへの耐性から選択される抗生剤に耐性のmycobacterium tuberculosis細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばバンコマイシンに耐性のEnterococcus細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばセファロスポリンおよびカルバペネムから選択される抗生剤に耐性のEnterobacteriaceae細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばトリメトプリム、イトロフラントイン、セファレキシン、およびアモキシシリンから選択される抗生剤に耐性のE.coli細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばフルオロキノロン抗生剤およびカルバペネムから選択される抗生剤に耐性のClostridium(例えばdificile)細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばセフィキシム(例えば経口セファロスポリン)、セフトリアキソン(注射用セファロスポリン)、アジスロマイシン、およびテトラサイクリンから選択される抗生剤に耐性のNeisseria gonnorrhoea細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばベータ-ラクタム、メロペネム、およびカルバペネムから選択される抗生剤に耐性のAcinetobacter〔Acinetoebacter〕 baumannii細胞である。
任意で、標的細菌は、例えばシプロフロキサシンおよびアジスロマイシンから選択される抗生剤に耐性のCampylobacter(例えばjejuni)細胞である。
任意で、標的細胞はベータ(β)-ラクタマーゼを産生する(例えばESBL産生E.coliまたはESBL産生Klebsiella)。
例えば、標的細胞は上記のこれらの選択肢のうちいずれか一つで引用した抗生剤に対して耐性がある細菌細胞である。
一例では、標的細胞はShigella、E coli、Salmonella、Serratia、Klebsiella、Yersinia、Pseudomonas、およびEnterobacterから選択される種の細胞である。
任意で、組成物は、それぞれまたは組み合わせて、Shigella、E coli、Salmonella、Serratia、Klebsiella、Yersinia、Pseudomonas、およびEnterobacterのうち2つ以上から選択される種の標的細胞中にプラスミドDNAを接合移入することができるキャリア細胞を含む。
一例では、キャリア細胞の成長または増殖の低減は、少なくとも50、60、70、80、90、または95%である。任意で、組成物またはキャリア細胞は、標的細胞に対して毒性である抗生剤と同時にまたは逐次的に投与される。例えば、抗生剤は本明細書で開示した任意の抗生剤であってよい。
任意で、NSIの発現は、標的細胞中で作動可能な誘起性プロモーターの制御下にある。任意で、NSIの発現は、標的細胞中で作動可能な構造性プロモーターの制御下にある。
実施形態では、プラスミドDNAは、スクリーニング可能なまたは選択可能なマーカー遺伝子を含む。例えば、選択可能なマーカー遺伝子は、抗生剤耐性遺伝子である。
キャリア細菌は、表2に現れる種または属から選択される種または属の細菌であってよい。例えば、種は温血動物(例えば家畜脊椎動物)で見出される。例えば、種はヒトで見出される。例えば、種は植物で見出される。好ましくは、ヒトまたは動物の体内の非無菌部分(例えば皮膚、消化管、尿生殖器領域、口、鼻道、咽喉および上気道、耳、ならびに眼)に定着する非病原性細菌がキャリア細胞として利用され、一例ではヒトまたは動物の体内のかかる部分の標的細胞細菌感染と闘うために本発明の方法が使用される。別の実施形態では、感染は全身性感染である。特に好ましいキャリア細菌種の例には、それだけに限らないが、Escherichia coliの非病原性株(E.coli F18、S17、およびE. coli Nissle株)、Lactobacillusの種々の種(例えばL.casei、L.plantarum、L.paracasei、L.acidophilus、L.fermentum、L.zeae、およびL.gasseri)、またはその他の皮膚またはGIに定着する非病原性もしくはプロビオティックな細菌、例えばLactococcus、Bifidobacteria、Eubacteria、および死滅するように運命付けられているが、それでもプラスミドを移入することができる無核様体細胞である細菌性ミニ細胞が含まれる(例えばAdler et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 57;321-326,1970、Frazer and Curtiss III,Current Topics in Microbiology and Immunology 69:1-84,1975、Curtiss IIIへの米国特許第4,968,619号を参照)。一部の実施形態では、標的レシピエント細胞は、ヒト、動物、または植物に、例えば皮膚の上または消化管、尿生殖器領域、口、鼻道、咽喉および上気道、眼、および耳の中に含まれる病原性細菌である。ターゲティングおよび撲滅のために特に興味あるものは、Pseudomonas aeruginosa、Escherichia coli、Staphylococcus pneumoniae、およびその他の種、Enterobacter spp.、Enterococcus spp.、およびMycobacterium tuberculosisの病原性株である。一例では、標的細胞の属または種は、表2に列挙した任意の属または種である。
本発明は、米国特許第6,271,359号、第6,261,842号、第6,221,582号、第6,153,381号、第6,106,854号、および第5,627,275号に記載されたものを含むが、それだけに限らない幅広い設定または環境、例えば治療用、農業用、またはその他の設定において用途がある。その他の用途も本明細書で論じており、さらに他の用途も当業者には容易に明らかになる。
プラスミドDNAを含む数多い種類のプラスミドが、本発明における使用のために好適である。この観点において、当業者であれば単一のキャリア細菌株が(例えばそれらがコードする抗菌剤が異なる)2種以上のかかるプラスミドを含み得ることを認識することになる。さらに、別の例では、それぞれが1つまたは複数のかかるプラスミドを含む2つ以上の異なるキャリア細菌株を、マルチターゲット効果のために、即ち2つ以上の異なる標的種または株を死滅させるために、または標的細胞の同じ種または株の細胞を死滅させるために、組み合わせてよい。
本発明は、ヒトの処置および種々の獣医学、農業、園芸、および食品加工への応用のための有用性を見出す。ヒトおよび獣医学への応用については、保護のために目標とする細胞集団または組織に応じて、本発明のキャリア細菌の以下の投与様式、即ち局所、経口、経鼻、経眼、経耳、経肺(例えば吸入器を介する)、眼科、直腸、尿生殖器、皮下、腹腔内、および静脈内が意図される。細菌は、処置される患者のために選択される投与の様式に適した送達ビヒクル中で、医薬組成物として供給され得る。本明細書で使用する用語「患者」または「対象」は、ヒトまたは動物を指す(動物は例えば特定のドナー株の臨床的有効性のモデルとして特に有用であり、または飼育された動物もしくは家畜である)。商業的に関連のある動物はニワトリ、シチメンチョウ、アヒル、ナマズ、サケ、タラ、ニシン、ロブスター、エビ、クルマエビ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ヤギ、ガチョウ、またはウサギである。
例えば、キャリア細菌を胃腸管または鼻道に送達するために、好ましい投与様式は経口摂取もしくは経鼻エアロゾル、または(単独の、または対象の飼料もしくは食料、および/または飲料、例えば飲水に組み込んだ)給餌であってよい。これに関して、キャリア細胞は家畜(または飼育された動物もしくはコンパニオン動物)の食料に含まれてよく、例えばキャリア細菌は家畜用の食料添加物に含まれてよい。あるいは、添加物は家畜用の飲料(例えば飲水)添加物である。Lactobacillus acidophilus等のプロビオティック細菌は、細菌細胞とマンニトール等の固相支持体との凍結乾燥された混合物を含むゲルカプセルとして販売されていることに注目されたい。ゲルカプセルが液体とともに摂取された場合には、凍結乾燥された細胞が再水和され、生存可能なコロニー形成性の細菌になる。即ち、同様にして、本発明のキャリア細菌細胞は、例えば食品または飲料に散布するためのゲルカプセルまたはバルクで、粉末化され凍結乾燥された製剤として供給することができる。再水和された生存可能な細菌細胞は、次いで上部および/または下部の胃腸管系にわたる部位に生息し、および/またはコロニーを形成し、その後、標的細菌と接触することになる。
局所的適用のため、キャリア細菌は、罹患した皮膚表面上に塗布する軟膏またはクリームとして処方してよい。軟膏またはクリームの製剤は、坐剤等の他の標準的な製剤とともに、直腸または膣での送達にも適している。局所、膣、および直腸への投与のための適切な処方は、医化学者には周知である。
本発明は、種々の細菌感染または細菌に関連する望ましくない状態を処置するための局所または経粘膜投与に特に有用である。これらの使用のいくつかの代表的な例には、(1)Haemophilus sp.によって惹起される結膜炎、およびPseudomonas aeruginosaによって惹起される角膜潰瘍、(2)Pseudomonas aeruginosaによって惹起される外耳炎、(3)多くのグラム陽性球菌およびグラム陰性桿菌によって惹起される慢性副鼻腔炎、または気管支の一般的な汚染除去、(4)Pseudomonas aeruginosaに伴う嚢胞性線維症、(5)Helicobacter pylori(例えば胃潰瘍を処置または防止するため)、Escherichia coli、Salmonella typhimurium、Campylobacter、またはShigella sp.によって惹起される腸炎,(6)例えば予防手段としての手術または非手術としての開放創傷、(7)Pseudomonas aeruginosaまたはその他のグラム陰性病原体を除去するための熱傷、(8)例えばPropionobacter acnesによって惹起される座瘡、(9)例えばメチシリン耐性Staphylococcus aureus(MSRA)によって惹起される鼻または皮膚の感染、(10)例えばグラム陽性嫌気性菌によって惹起される体臭(即ち、脱臭剤におけるキャリア細胞の使用)、(11)例えばGardnerella vaginalisまたはその他の嫌気性細菌に伴う細菌性膣炎、ならびに(12)種々の生命体によって惹起される歯肉炎および/または齲蝕の処置が含まれる。
一例では、標的細胞はE coli細胞であり、ヒトにおいて処置すべき疾患または状態は子宮管の感染または呼吸器関連の感染、例えば肺炎である。
他の実施形態では、本発明のキャリア細胞は、望ましくない標的細菌の除去または減衰のための表面の処置における応用、例えば標的細菌を含むかかる表面または環境を処置する方法における使用に用途があり、本方法は表面または環境を本発明のキャリア細菌と接触させてキャリアから標的細菌に本発明のプラスミドDNAを接合移入させ、抗菌剤に標的細胞を死滅させることを含む。例えば、表面における細菌汚染による対象の感染を防止するために、手術、カテーテル挿入、その他の侵襲的処置において使用される表面を処置してよい。その上における細菌汚染を制御するために、本発明の方法および組成物を使用して数多くの表面、対象物、材料、その他(例えば医療用または救急用の装置、看護施設、ならびに厨房用の装置および表面)を処置することができることが意図されている。
キャリア細菌を含む医薬製剤またはその他の組成物は、投与を容易にし、用量を均一にするために、用量単位形態に処方してよい。用量単位形態は、本明細書で使用する場合、処置を受ける患者または植物または環境または表面に適した医薬製剤の物理的に離散した単位を意味する。それぞれの用量は、選択したキャリアと共同して所望の抗菌効果を生じるように計算された量のキャリア細菌を含む必要がある。適切な用量単位を決定するための手順は、当業者には周知である。用量単位は、患者、植物、表面、または環境の重量に基づいて比例的に増加または減少してよい。(例えば患者の組織に含まれる)病原性標的細胞の撲滅を達成するための適切な濃度は、当技術で既知の用量濃度曲線の計算によって決定してよい。
本発明のキャリア細菌のその他の使用も意図されている。これらには、種々の農業用、園芸用、環境用、および食品加工用の用途が含まれる。例えば、農業および園芸においては、植物の疾患を最小化するために種々の植物病原性細菌が標的化され得る。標的化に適した植物病原体の一例は、Erwinia(例えば、E amylovora、火傷病の病原体)である。切り花の立ち枯れを低減または防止するために同様の戦略が利用され得る。獣医または動物飼育のために、本発明のキャリア細胞を動物の飼料(ニワトリ、ブタ、家禽、ヤギ、ヒツジ、魚類、甲殻類、またはウシの飼料)に組み込んで生体負荷を低減し、またはある種の病原性生命体(例えばニワトリ、シチメンチョウ、またはその他の家禽におけるSalmonella)を除去してよい。他の実施形態では、望ましくないまたは病原性の細菌(例えば食肉におけるE.coli O157:H7、または海産物の「魚臭」の原因であるProteus spp.)を除去するために本発明を食肉またはその他の食品に適用してよい。
環境への効用には、(例えばマラリアまたは西ナイルウイルスを蔓延させる蚊を制御するために)例えば抗菌剤に加えてまたはその代わりに殺昆虫剤を送達して条件に応じて発現させるためにキャリア細菌を操作することが含まれる。そのような応用においては、上記の農業用および園芸用またはその他の応用と同様に、溶液、エアロゾル、またはゲルカプセルとしてのキャリア細菌の処方が意図される。
本明細書で使用する場合、用語「キャリア細胞」、「第1の細胞」、または「ドナー細胞」は、分裂するおよび/または分裂しない細菌細胞(ミニ細胞およびマキシ細胞)、または条件によって機能性のない細胞を含む。
一例では、プラスミドは操作されたRK2またはRP4プラスミドである。一例では、プラスミドDNAは操作されたRK2/RP4プラスミド(即ち組換えDNA技術によって改変されたRK2プラスミドまたはかかる改変されたプラスミドの子孫)に含まれる。プラスミドRK2は、29種類の(およびおそらくそれより多い)グラム陰性種の中で複製することができる無差別なプラスミドである(Guiney and Lanka,1989,p27-54.In C.M.Thomas(ed)Promiscous plasmids in gram-negative bacteria.London,Ltd London United Kingdom)。プラスミドRK2は、完全なヌクレオチド配列が知られている60kbの自己伝染性プラスミドである(Pansegrau et al.,1994,J.Mol.Biol.239,623-663)。この大きなプラスミドから誘導され、TrfAと呼ばれるプラスミドのRepタンパク質をコードするtrfA遺伝子および栄養複製の起点であるoriVを除いて全ての遺伝子を欠く最小のレプリコンが得られている。RK2複製およびTrfAタンパク質によるその制御の総説については、Helinski et al.,1996(In Escherichia coli and Salmonella Cellular and Molecular Biology,Vol.2(ed.F.Neidhardt,et al.,2295-2324,ASM Press,Washington D.C.)を参照されたい。
一例では、プラスミドDNAは操作されたRK6プラスミド(即ち、組換えDNA技術によって改変されたRK6プラスミド、またはかかる改変されたプラスミドの子孫)に含まれる。
本発明は任意で産業用または家庭用の使用のためであるか、またはかかる使用のための方法において使用される。例えば、これは農業、油もしくは石油の産業、食品もしくは飲料の産業、被服産業、包装産業、電子産業、コンピュータ産業、環境産業、化学産業、航空宇宙産業、自動車産業、バイオテクノロジー産業、医療産業、ヘルスケア産業、歯科産業、エネルギー産業、消費者製品産業、医薬産業、鉱業、クリーニング産業、森林産業、水産業、レジャー産業、リサイクル業、化粧品産業、プラスチック産業、パルプもしくは製紙産業、テキスタイル産業、被服産業、皮革もしくはスエードもしくは動物革産業、タバコ産業、または製鋼業のためであるかまたはこれらにおいて使用される。
本発明は任意で、産業における使用のためであり、または環境は産業的環境であり、産業は医療およびヘルスケア、医薬、ヒト用食料、飼料、植物用肥料、飲料、乳業、食肉加工、農業、牧畜業、養鶏業、魚介水産業、獣医学、油、ガス、石油化学、水処理、下水処理、包装、電子およびコンピュータ、パーソナルヘルスケアおよびトイレタリー、化粧品、歯科、非医療歯科、眼科、非医療眼科、鉱業および鉱産物加工、金属鉱業および金属加工、採石業、航空、自動車、鉄道、輸送、宇宙、環境、土壌処理、パルプおよび紙、被服製造、染料、印刷、接着剤、空調、溶剤、生体防御、ビタミン補給、低温保存、繊維の浸漬および生産、バイオテクノロジー、化学、産業用洗浄製品、家庭用洗浄製品、石鹸および洗剤、消費者製品、森林業、水産業、レジャー、リサイクル、プラスチック、皮革、レザーおよびスエード、廃棄物処理、葬儀および請負、燃料、建設、エネルギー、鉄鋼、ならびにタバコ産業の分野からなる群から選択される分野の産業である。
一例では、プラスミドDNAは標的細菌を標的とするCRISPRアレイを含み、アレイは、標的細菌のゲノムを標的とする1つまたは2つもしくはそれ以上の異なるスペーサー(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50またはそれ以上のスペーサー)を含む。
一例では、標的細菌は以下のように環境に含まれる。一例では、環境はヒトのマイクロバイオーム、例えば口腔マイクロバイオームもしくは腸マイクロバイオーム、または血流である。一例では、環境はヒトの中またはその上の環境ではない。一例では、環境は非ヒト動物の中またはその上の環境ではない。一実施形態では、環境は空気環境である。一実施形態では、環境は農業環境である。一実施形態では、環境は油または石油の回収環境、例えば油または石油の油田または油井である。一例では、環境はヒトまたは非ヒト動物による消費のための食料または飲料の中またはその上における環境である。一例では、環境は海洋環境、例えば海水中または船上(例えば船またはボートのバラスト水)である。
一例では、環境はヒトまたは動物のマイクロバイオーム(例えば腸、膣、頭皮、腋窩、皮膚、または口腔のマイクロバイオーム)である。一例では、標的細菌はヒトまたは動物のマイクロバイオーム(例えば腸、膣、頭皮、腋窩、皮膚、または口腔のマイクロバイオーム)に含まれる。
一例では、本発明のキャリア細菌または組成物は、ヒトまたは非ヒト動物に鼻内、局所、もしくは経口で投与され、またはかかる投与のためのものである。ヒトまたは動物のマイクロバイオームを処置しようとする当業者は、目的のマイクロバイオームに応じて最良の投与経路を決定することができる。例えば、マイクロバイオームが腸のマイクロバイオームである場合には、投与は経鼻または経口であってよい。マイクロバイオームが頭皮または腋窩のマイクロバイオームである場合には、投与は局所であってよい。マイクロバイオームが口または咽頭である場合には、投与は経口であってよい。
一例では、環境は飲料もしくは水(例えばヒトの消費のための水路または飲料水)または土壌に含まれる。水は任意で加熱、冷却、もしくは産業用のシステムの中にあるか、または飲料水保存容器の中にある。
一例では、キャリアおよび/または標的細菌はAnaerotruncus、Acetanaerobacterium、Acetitomaculum、Acetivibrio、Anaerococcus、Anaerofilum、Anaerosinus、Anaerostipes、Anaerovorax、Butyrivibrio、Clostridium、Capracoccus、Dehalobacter、Dialister、Dorea、Enterococcus、Ethanoligenens、Faecalibacterium、Fusobacterium、Gracilibacter、Guggenheimella、Hespellia、Lachnobacterium、Lachnospira、Lactobacillus、Leuconostoc、Megamonas、Moryella、Mitsuokella、Oribacterium、Oxobacter、Papillibacter、Proprionispira、Pseudobutyrivibrio、Pseudoramibacter、Roseburia、Ruminococcus、Sarcina、Seinonella、Shuttleworthia、Sporobacter、Sporobacterium、Streptococcus、Subdoligranulum、Syntrophococcus、Thermobacillus、Turibacter、およびWeisellaから選択されるFirmicutesである。
一例では、キャリア細菌、組成物、使用、または方法は、病原性感染を低減するため、または腸もしくは口腔のバイオフィルムのバランスを調整するため、例えばヒトまたは動物における肥満または疾患を処置または防止するため、またはGIの状態(例えばクローン病、IBD、または腸炎)を処置または防止するためのものである。例えば、DNA、キャリア細菌、組成物、使用、または方法は、ヒトまたは動物または植物、好ましくはヒトまたは動物の腸のバイオフィルムにおいてSalmomnella、Campylobacter、Erwinia、Xanthomonous、Edwardsiella、Pseudomonas、Klebsiella、Pectobacterium、Clostridium dificile、またはE coli細菌をノックダウンするためのものである。
一例では、動物は例えばニワトリであり、標的細菌はSalmomnellaまたはCampylobacterである。一例では、動物は例えば魚類(例えばナマズまたはサケ)または甲殻類(例えばエビまたはロブスター)であり、標的細菌はEdwardsiellaである。一例では、植物は例えばジャガイモ植物であり、標的細菌はPectobacteriumである。一例では、植物は例えばキャベツ植物であり、標的細菌はXanthomonous(例えばX campestris)である。一例では、植物はマリファナ植物であり、例えば標的細菌はPseudomonas(例えばP cannabinaまたはP amygdali)、Agrobacterium(例えばA tumefaciens)、またはXanthomonas(例えばX campestris)である。一例では、植物は麻植物であり、例えば標的細菌はPseudomonas(例えばP cannabinaまたはP amygdali)、Agrobacterium(例えばA tumefaciens)またはXanthomonas(例えばX campestris)である。
一例では、疾患または状態はがん、炎症性もしくは自己免疫の疾患または状態、例えば肥満、糖尿病、IBD、GI管の状態または口腔の状態である。
任意で、環境は、または標的細菌は、腸バイオフィルム、皮膚バイオフィルム、口腔バイオフィルム、咽喉バイオフィルム、毛髪バイオフィルム、腋窩バイオフィルム、膣バイオフィルム、直腸バイオフィルム、肛門バイオフィルム、眼バイオフィルム、鼻バイオフィルム、舌バイオフィルム、肺バイオフィルム、肝バイオフィルム、腎バイオフィルム、生殖器バイオフィルム、陰茎バイオフィルム、陰嚢バイオフィルム、乳腺バイオフィルム、耳バイオフィルム、尿道バイオフィルム、陰唇バイオフィルム、臓器バイオフィルム、または歯バイオフィルムに含まれる。任意で、環境は、または標的細菌は、植物(例えばタバコ、作物、果樹、野菜、またはタバコ、例えば植物の表面上もしくは植物に含まれる)または環境(例えば土壌または水もしくは水路または水性液体)に含まれる。
一例では、キャリア細胞または組成物は、動物またはヒトにおける疾患または状態を処置するためのものである。一例では、疾患または状態は、対象または患者に含まれる標的細胞の感染によって惹起されまたは媒介される。一例では、疾患または状態は、対象または患者に含まれる標的細胞の感染に伴う。一例では、疾患または状態の症状は、対象または患者に含まれる標的細胞の感染である。
任意で、ヒトまたは動物の対象の疾患または状態は、
(a)神経変性の疾患または状態、
(b)脳の疾患または状態、
(c)CNSの疾患または状態、
(d)記憶の喪失または損傷、
(e)心臓または心臓血管の疾患または状態、例えば心臓麻痺、発作、または心房細動、
(f)肝臓の疾患または状態、
(g)腎臓の疾患または状態、例えば慢性腎疾患(CKD)、
(h)膵臓の疾患または状態、
(i)肺の疾患または状態、例えば嚢胞性線維症またはCOPD、
(j)胃腸の疾患または状態、
(k)咽喉または口腔の疾患または状態、
(l)眼の疾患または状態、
(m)生殖器の疾患または状態、例えば膣、陰唇、陰茎、または陰嚢の疾患または状態、
(n)性感染性の疾患または状態、例えば淋病、HIV感染、梅毒、またはクラミジア感染、
(o)耳の疾患または状態、
(p)皮膚の疾患または状態、
(q)心臓の疾患または状態、
(r)鼻の疾患または状態、
(s)血液の疾患または状態、例えば貧血、例えば慢性疾患またはがんの貧血、
(t)ウイルス感染、
(u)病原性細菌感染、
(v)がん、
(w)自己免疫性の疾患または状態、例えばSLE、
(x)炎症性の疾患または状態、例えばリウマチ性関節炎、乾癬、皮膚炎、喘息、潰瘍性大腸炎、大腸炎、クローン病、またはIBD、
(y)自閉症、
(z)ADHD、
(aa)双極性障害、
(bb)ALS(筋委縮性側索硬化症)、
(cc)骨関節炎、
(dd)先天性または発育の欠陥または状態、
(ee)流産、
(ff)血液凝固状態、
(gg)気管支炎、
(hh)乾燥または湿潤AMD、
(ii)新生血管形成(例えば腫瘍または眼の)、
(jj)一般的な風邪、
(kk)てんかん、
(ll)線維症、例えば肝臓または肺の線維症、
(mm)真菌性の疾患または状態、例えば鵞口瘡、
(nn)代謝性の疾患または状態、例えば肥満、拒食症、糖尿病、I型もしくはII型の糖尿病、
(oo)潰瘍、例えば胃潰瘍または皮膚潰瘍、
(pp)乾燥皮膚、
(qq)シェーグレン症候群、
(rr)サイトカインストーム、
(ss)難聴、聴覚の喪失または損傷、
(tt)代謝の遅延または亢進(即ち、対象の体重、性別、および年齢の平均より遅延または亢進)
(uu)受胎障害、例えば不妊または受精能低下、
(vv)黄疸、
(ww)皮膚発疹、
(xx)川崎病、
(yy)ライム病、
(zz)アレルギー、例えばナッツ、草、花粉、イエダニ、ネコ、またはイヌの毛皮または鱗屑に対するアレルギー、
(aaa)マラリア、腸チフス熱、結核、またはコレラ、
(bbb)うつ病、
(ccc)精神発達遅滞、
(ddd)小頭症、
(eee)栄養不良、
(fff)結膜炎、
(ggg)肺炎、
(hhh)肺塞栓症、
(iii)肺高血圧症、
(jjj)骨障害、
(kkk)敗血症または敗血性ショック、
(lll)静脈洞炎、
(mmm)ストレス(例えば職業性ストレス)、
(nnn)サラセミア、貧血、フォンウィレブラント病、または血友病、
(ooo)帯状疱疹またはヘルペス、
(ppp)月経、
(qqq)精子数減少
から選択される。
本発明による処置または防止のための神経変性またはCNSの疾患または状態
一例では、神経変性またはCNSの疾患または状態は、アルツハイマー病、老年期精神病、ダウン症候群、パーキンソン病、クロイツフェルト・ヤコブ病、糖尿病性神経障害、パーキンソン症候群、ハンチントン病、マシャド・ジョセフ病、筋委縮性側索硬化症、糖尿病性神経障害、およびクロイツフェルト・クロイツフェルト・ヤコブ病からなる群から選択される。例えば、疾患はアルツハイマー病である。例えば、疾患はパーキンソン症候群である。
本発明の方法がCNSまたは神経変性の疾患または状態を処置するためにヒトまたは動物の対象に対して実施される例では、本方法は対象におけるTreg細胞の下方制御を惹起し、それにより全身的な単球誘導マクロファージおよび/またはTreg細胞が脈絡叢を横切って対象の脳の中に進入することを促進し、それにより疾患または状態(例えばアルツハイマー病)を処置し、防止し、またはその進行を低減する。一実施形態では、本方法は対象のCNSシステムにおける(例えば脳および/またはCSFにおける)IFN-ガンマの増加を惹起する。一例では、本方法は神経線維を回復し、および/または神経線維の損傷の進行を低減する。一例では、本方法は神経ミエリンを回復し、および/または神経ミエリンの損傷の進行を低減する。一例では、本発明の方法はWO2015136541に開示された疾患または状態を処置または防止し、および/または本方法はWO2015136541に開示された任意の方法とともに使用することができる(本書類の開示は、例えばCNSおよび神経変性の疾患および状態の処置および/または防止をもたらすために対象に投与することができるかかる方法、疾患、状態、および可能性のある治療剤、例えば免疫チェックポイント阻害剤、例えば抗PD-1、抗PD-L1、抗TIM3、または本明細書で開示したその他の抗体などの薬剤の開示を提供するために、参照により全体として本明細書に組み込まれる)。
本方法による処置または防止のためのがん
処置し得るがんは、血管新生していない、または実質的に血管新生していない腫瘍、ならびに血管新生した腫瘍を含む。がんは非固形腫瘍(血液腫瘍、例えば白血病およびリンパ腫など)を含み得る、または固形腫瘍を含み得る。本発明によって処置すべきがんの型には、癌腫、芽腫、および肉腫、ならびにある種の白血病またはリンパ悪性疾患、良性および悪性の腫瘍、および悪性疾患、例えば肉腫、癌腫、および黒色腫が含まれるが、これらに限定されない。成人の腫瘍/がんおよび小児の腫瘍/がんも含まれる。
血液がんは血液または骨髄のがんである。血液の(または造血性の)がんの例には、急性白血病(急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、急性骨髄原性白血病、および骨髄芽球、前骨髄球、骨髄単球、単球、および赤白血病など)、慢性白血病(慢性骨髄性(顆粒球性)白血病、慢性骨髄原性白血病、および慢性リンパ性白血病など)を含む白血病、真性赤血球増加症、リンパ腫、ホジキン病、非ホジキンリンパ腫(不活性および高グレードの形態)、多発性骨髄腫、ワルデンストロームのマクログロブリン血症、重鎖疾患、骨髄異形成症候群、ヘアリー細胞白血病、および骨髄異形成が挙げられる。
固形腫瘍は、通常嚢胞または液体の区域を含まない組織の異常な塊である。固形腫瘍は良性または悪性であり得る。様々な型の固形腫瘍の名称は、それらを形成する細胞の型に由来する(肉腫、癌腫、およびリンパ腫など)。肉腫および癌腫などの固形腫瘍の例には、線維肉腫、粘液肉腫、脂肪肉腫、軟骨肉腫、骨肉腫、およびその他の肉腫、滑液腫瘍、中皮腫、ユーイング腫瘍、平滑筋肉腫、横紋筋肉腫、結腸癌、リンパ性悪性疾患、膵がん、乳がん、肺がん、卵巣がん、前立腺がん、肝細胞癌、扁平上皮癌、基底細胞癌、腺癌、汗腺癌、甲状腺髄様癌、甲状腺乳頭癌、褐色細胞脂肪腺癌腫、乳頭癌、乳頭腺癌、髄様癌、気管支癌、腎細胞癌、肝癌、胆管癌、絨毛腫、ウィルムズ腫瘍、子宮頸がん、睾丸腫瘍、精上皮腫、膀胱癌、黒色腫、およびCNS腫瘍(例えば神経膠腫(脳幹神経膠腫および混合神経膠腫など)、神経膠芽腫(多形神経膠芽腫としても知られている)、星状細胞腫、CNSリンパ腫、胚細胞腫、髄芽腫、神経鞘腫、頭蓋咽頭腫〔craniopharyogioma〕、上衣腫、松果体腫〔pineaioma〕、血管芽細胞腫、聴覚神経腫、乏突起膠腫、髄膜腫〔menangioma〕、神経芽細胞腫、網膜芽腫、および脳転移)が挙げられる。
本方法による処置または防止のための自己免疫疾患
1.急性播種性脳脊髄炎(ADEM)
2.急性壊死性出血性白質脳炎
3.アジソン病
4.無ガンマグロブリン血症
5.円形脱毛症
6.アミロイドーシス
7.強直性脊髄炎
8.抗GBM/抗TBM腎炎
9.抗リン脂質症候群(APS)
10.自己免疫性血管性浮腫
11.自己免疫性再生不良性貧血
12.自己免疫性自律神経障害
13.自己免疫性肝炎
14.自己免疫性高脂血症
15.自己免疫性免疫不全
16.自己免疫性内耳疾患(AIED)
17.自己免疫性心筋炎
18.自己免疫性卵巣炎
19.自己免疫性膵炎
20.自己免疫性網膜炎
21.自己免疫性血小板減少性紫斑病(ATP)
22.自己免疫性甲状腺疾患
23.自己免疫性蕁麻疹
24.軸索およびニューロンの神経障害
25.バロー病
26.ベーチェット病
27.水疱性類天疱瘡
28.心筋ミオパチー
29.キャスルマン病
30.セリアック病
31.チャガス病
32.慢性疲労症候群
33.慢性炎症性脱髄性多発神経障害(CIDP)
34.慢性再発性多発性骨髄炎〔ostomyelitis〕(CRMO)
35.チャーグ・ストラウス症候群
36.瘢痕性類天疱瘡/良性粘膜類天疱瘡
37.クローン病
38.コーガンス症候群
39.寒冷凝集素症
40.先天性心ブロック
41.コクサッキー心筋炎
42.CREST病
43.本態性混合クリオグロブリン血症
44.脱髄性神経障害
45.疱疹状皮膚炎
46.皮膚筋炎
47.デビッチ病(視神経脊髄炎)
48.ディスコイドループス
49.ドレスラー症候群
50.子宮内膜症
51.好酸球性食道炎
52.好酸球性筋膜炎
53.結節性紅斑
54.実験性アレルギー性脳脊髄炎
55.エバンス症候群
56.線維筋痛症
57.線維化性肺胞炎
58.巨細胞性動脈炎(側頭動脈炎)
59.巨細胞性心筋炎
60.糸球体腎炎
61.グッドパスチャー症候群
62.多発性血管炎を伴う内芽腫症(GPA)(以前はウェゲナー内芽腫症と呼ばれていた)
63.グレーブス病
64.ギランバレー症候群
65.橋本脳炎
66.橋本甲状腺炎
67.溶血性貧血
68.ヘノッホ・シェーンライン紫斑病
69.妊娠性ヘルペス
70.低ガンマグロブリン血症
71.特発性血小板減少性紫斑病(ITP)
72.IgA腎症
73.IgG4関連硬化性疾患
74.免疫調節性リポタンパク質
75.封入体筋炎
76.間質性膀胱炎
77.若年性関節炎
78.若年性糖尿病(1型糖尿病)
79.若年性筋炎
80.川崎症候群
81.ランバート・イートン症候群
82.白血球破砕性血管炎
83.扁平苔癬
84.硬化性苔癬
85.木質性結膜炎
86.線状IgA疾患(LAD)
87.ループス(SLE)
88.ライム病、慢性
89.メニエール病
90.顕微鏡的多発性血管炎
91.混合結合組織病(MCTD)
92.モーレン潰瘍
93.ムッカ・ハーベルマン病
94.多発性硬化症
95.重症筋無力症
96.筋炎
97.ナルコレプシー
98.視神経脊髄炎(デビッチの)
99.好中球減少症
100.眼瘢痕性類天疱瘡
101.視神経炎
102.回帰性リウマチ
103.PANDAS(ストレプトコッカス関連小児自己免疫性神経精神障害)
104.傍腫瘍性小脳変性症
105.発作性夜間血色素尿症(PNH)
106.パリー・ロンバーグ症候群
107.パーソナージ・ターナー症候群
108.扁平部炎(末梢ブドウ膜炎)
109.天疱瘡
110.末梢神経障害
111.静脈周囲脳脊髄炎
112.悪性貧血
113.POEMS症候群
114.結節性多発性動脈炎
115.I型、II型、およびIII型の自己免疫性多腺性症候群
116.リウマチ性多発性筋痛
117.多発性筋炎
118.心筋梗塞後症候群
119.心膜切開術後症候群
120.プロゲステロン皮膚炎
121.原発性胆汁性肝硬変
122.原発性硬化性胆管炎
123.乾癬
124.乾癬性関節炎
125.特発性肺線維症
126.壊疽性膿皮症
127.赤芽球癆
128.レイノー現象
129.反応性関節炎
130.反射性交感神経性ジストロフィー
131.ライター症候群
132.再発性多発性軟骨炎
133.下肢静止不能症候群
134.後腹膜線維化症
135.リウマチ熱
136.リウマチ性関節炎
137.サルコイドーシス
138.シュミット症候群
139.強膜炎
140.強皮症
141.シェーグレン症候群
142.精子および睾丸の自己免疫
143.スティッフパーソン症候群
144.亜急性細菌性心内膜炎(SBE)
145.スーザック症候群
146.交感性眼炎
147.高安動脈炎
148.側頭動脈炎/巨細胞性動脈炎
149.血小板減少性紫斑病(TTP)
150.トロサ・ハント症候群
151.横断性脊髄炎
152.1型糖尿病
153.潰瘍性大腸炎
154.未分化結合組織疾患(UCTD)
155.ブドウ膜炎
156.血管炎
157.小水疱水疱性皮膚病
158.白斑
159.ウェゲナー肉芽腫症(現在では多発性血管炎を伴う肉芽腫症(GPA)と称する)
本方法による処置または防止のための炎症性疾患
1.アルツハイマー病
2.強直性脊椎炎
3.関節炎(骨関節炎、リウマチ性関節炎(RA)、乾癬性関節炎)
4.喘息
5.アテローム性動脈硬化
6.クローン病
7.結腸炎
8.皮膚炎
9.憩室炎
10.線維筋痛
11.肝炎
12.過敏性腸症候群(IBS)
13.全身性エリテマトーデス(SLE)
14.腎炎
15.パーキンソン病
16.潰瘍性大腸炎
本明細書に記載した特定の実施形態は説明のために示されており、本発明の限定としてではないことが理解されよう。本発明の範囲から逸脱することなく、種々の実施形態において本発明の主要な特徴を採用することができる。当業者であれば、日常的なものを超えない検討を使用して、本明細書に記載した特定の手順に数多くの等価物を認識し、または確定することができる。かかる等価物は本発明の範囲内であると考えられ、特許請求の範囲によって包含されている。明細書中で述べた全ての出版物および特許出願は、本発明が関係する当業者のスキルのレベルを示す。全ての出版物および特許出願、ならびに全ての等価の米国特許出願および特許は、それぞれ個別の出版物または特許出願が参照により組み込まれると具体的かつ個別に示されるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。単語「1つ(〔a〕または〔an〕)」の使用は、特許請求の範囲および/または明細書において用語「含む」と併せて使用される場合には、「1つ」を意味し得るが、これは「1つまたは複数」、「少なくとも1つ」、および「1つまたは2つ以上」の意味とも合致する。本開示は選択肢および「および/または」のみを意味する定義を支持するが、特許請求の範囲における用語「または」の使用は、選択肢のみを意味するように明示的に指示され、または選択肢が相互に排他的である場合以外には、「および/または」を意味するように使用される。本出願を通じて、用語「約」は、ある値がデバイスについての固有の誤差変動を含むことを示すために使用され、本方法はその値または検討対象の間に存在する変動を決定するために採用される。
本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、単語「含む〔comprising〕」(および〔comprising〕の任意の形態、例えば〔comprise〕および〔comprises〕)、「有する〔having〕」(および〔having〕の任意の形態、例えば〔have〕および〔has〕)、「含む〔including〕」(および〔including〕の任意の形態、例えば〔includes〕および〔include〕)、または「含む〔containing〕」(および〔containing〕の任意の形態、例えば〔contains〕および〔contain〕)は包括的またはオープンエンドであり、引用していないさらなる要素または方法ステップを排除しない。
用語「またはそれらの組合せ」または同様の用語は、本明細書で使用する場合、その用語に先立って列挙された項目の全ての順列または組合せを意味する。例えば、「A、B、C、またはそれらの組合せ」は、A、B、C、AB、AC、BC、またはABCのうち少なくとも1つを、また特定の文脈において順序が重要な場合には、BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC、またはCABのうち少なくとも1つも含むことを意図している。この例を続けて、1つまたは複数の項目または用語、例えばBB、AAA、MB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABB等々の繰り返しを含む組合せが明示的に含まれる。文脈から他が明白でない限り、典型的には任意の組合せにおいて項目または用語の数に制限がないことが当業者には理解されよう。
文脈から他が明白でない限り、本開示のいずれの部分も本開示の任意の他の部分と組み合わせて読むことができる。
本明細書で開示し特許請求する組成物および/または方法の全ては、本開示に照らして、不必要な実験をすることなく作製し実行することができる。本発明の組成物および方法は好ましい実施形態に関して記載しているが、本発明の概念、精神、および範囲から逸脱することなく、組成物および/または方法に、また本明細書に記載した方法のステップまたはステップの配列に、変更を適用できることは、当業者には明らかであろう。当業者には明らかな全てのかかる同様の置換および改変は、添付した特許請求の範囲で定義される本発明の精神、範囲、および概念に含まれるとみなされる。
[実施例1]hypC2機能のノックアウトは接合効率を大きく増強する。
トランスポゾンライブラリーの構築および高接合性変異体の富化
EZ-Tn5(商標)キット(Lucigen,Middleton,USA)を使用し、メーカーのプロトコルに従って、プラスミドpX1.0(Genbank受託番号:HM114226.1)のトランスポゾン変異体ライブラリーを構築した。E.coli Top10コンピテント細胞(ThermoFisher,Massachusetts,USA)を、エレクトロポレーションによって1μlのライブラリーで形質転換し、振盪しながら37℃、2時間で回収した。次いで形質転換混合物を50μg/mlのカナマイシン中で5倍に希釈し、Tn5転位が成功したプラスミドを富化した。
接合効率の決定
ドナー(野生型または変異体のプラスミドを含むE.coli MG1655)およびストレプトマイシン耐性レシピエントE.coli MG1655のオーバーナイト培養物を1:1で混合し、LB寒天プレートの表面にスポットした。接合混合物を14時間インキュベートした後、2つの株からなるコロニーをプレートから掬い取り、PBS中で希釈した。様々な希釈物を選択プレート上に播種して、トランスコンジュガント、ドナー、およびレシピエントを分離し定量した。
hypC2およびそのタンパク質の配列を表3に示す。
接合実験の結果:
図1を参照されたい。hypc2 KO(ノックアウト)プラスミド変異体は、野生型(WT)と比較してほぼ1000倍高い接合率を示す。WTと最適化された(変異体)プラスミドを用い、同じドナー量および同じインキュベーション時間で得られたトランスコンジュガント(感染した細胞)の数を示している。
[実施例2]hypC2はプラスミドの間で広く分布している。
pX1.0プラスミドは、天然産生のIncXプラスミドから構築され、IncXプラスミド群の中心的な機能を含む典型的なIncXプラスミドである。PLoS One. 2011;6(5):e19912. doi: 10.1371/journal.pone.0019912. Epub 2011 May 18; “Design and synthesis of a quintessential self-transmissible IncX1 plasmid、pX1.0”、Hansen LH et al.を参照されたい。IncXプラスミドは、その複製モジュールによって歴史的に定義されており、この複製モジュールは他の箇所に記載したようにそのタイプ分けに使用されている。例えば、Plasmid. 2012 Jul;68(1):43-50. doi: 10.1016/j.plasmid.2012.03.001. Epub 2012 Mar 26; “Expansion of the IncX plasmid family for improved identification and typing of novel plasmids in drug-resistant Enterobacteriaceae”、Johnson TJ et al.を参照されたい。
hypC2遺伝子のblastは、Genbankの33種の異なるプラスミドの中に同一(100%のIDおよびカバレッジ)の遺伝子が存在していることを明らかにしている。これらとは別に、これは80%を超えるカバレッジおよび80%のIDを有する68種のシーケンシングされたプラスミドの中で見出され、その後でIDおよびカバレッジの(関連のない配列への)急峻な低下が観察される。遺伝子はE.coliおよびSalmonella種で見出されるが、ShigellaおよびKlebsiellaでも高い同一性で見出される。
ペアワイズ整列アウトプットにおいて:
%IDは整列中の(完全な)一致のパーセンテージであり、(クエリー)カバレッジは標的配列に整列したクエリー(hyp2C)の配列の(長さの)パーセンテージである。
Figure 2022545501000002
また、図解のための系統樹を図2に示す。
Figure 2022545501000003
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Figure 2022545501000036

Claims (23)

  1. hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを欠く接合性プラスミド。
  2. 配列番号1または配列番号1と少なくとも70%同一であるヌクレオチド配列を欠く、請求項1に記載のプラスミド。
  3. IncXプラスミドのOriTを含み、任意でIncXプラスミドである、請求項1または2に記載のプラスミド。
  4. Enterobacteriaceaeのプラスミドであり、任意でE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterのプラスミドである、前記いずれかの請求項に記載のプラスミド。
  5. Enterobacteriaceaeの細胞を宿主とすることができ、任意でE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞を宿主とすることができる、前記いずれかの請求項に記載のプラスミド。
  6. Enterobacteriaceaeの細胞に接合移入することができ、任意でE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞に接合移入することができる、前記いずれかの請求項に記載のプラスミド。
  7. 接合性プラスミドを含む細菌細胞であって、前記細胞がhypC2タンパク質またはそのホモログを含まない、細菌細胞。
  8. 前記タンパク質が、配列番号2のアミノ酸配列または配列番号2と少なくとも70%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項7に記載の細胞。
  9. Enterobacteriaceaeの細胞であり、任意でE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞である、請求項7または8に記載の細胞。
  10. 前記プラスミドが抗菌剤を含むか、またはコードする、前記いずれかの請求項に記載のプラスミドまたは細胞。
  11. 前記プラスミドがガイドRNAまたはcrRNAをコードし、任意で前記ガイドRNAまたはcrRNAが標的細胞のプロトスペーサー配列にハイブリダイズすることができる、前記いずれかの請求項に記載のプラスミドまたは細胞。
  12. 前記標的細胞がE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞から選択される、請求項11に記載のプラスミドまたは細胞。
  13. 前記プラスミドを含む細胞の第1の集団を含む組成物の製造における、請求項1から6および10から12のいずれか一項に記載のプラスミドの使用であって、第1の細胞と第2の細胞が相互に接触し、かつ細菌細胞である場合に、前記第1の細胞から第2の集団の細胞へのプラスミドの接合性移入の頻度を増進させるための使用。
  14. ドナー細胞からレシピエント細胞に目的の核酸配列(NSI)を移入する方法であって、前記NSIがプラスミドに含まれ、前記プラスミドが前記ドナー細胞に含まれ、前記方法が前記ドナー細胞から前記レシピエント細胞への前記プラスミドの接合性移入を可能にするように前記細胞を組み合わせることを含み、前記プラスミドが請求項1から6および10から12のいずれか一項に記載のものである、方法。
  15. 前記ドナー細胞が、E coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞からなる群から選択され、かつ/または前記レシピエント細胞が、E coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞からなる群から選択される、請求項14に記載の方法。
  16. 前記レシピエント細胞がEnterobacteriaceaeの細胞であり、かつ/または前記ドナー細胞がE coliの細胞である、請求項14または15に記載の方法。
  17. 前記NSIが抗菌剤であるか、抗菌剤をコードし、任意で、前記薬剤が前記レシピエント細胞に対して毒性である、請求項14から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. ヒトまたは動物の対象における感染を処置する方法であって、前記感染が複数の細菌細胞(レシピエント細胞)の感染であり、前記方法が、
    (i)複数のドナー細菌細胞を前記対象に投与することであって、それによりレシピエント細胞がドナー細胞と組み合わされ、それぞれのドナー細胞が請求項1から6および10から12のいずれか一項に記載のプラスミドを含む、投与すること、および
    (ii)前記ドナー細胞から前記レシピエント細胞へのプラスミドの接合性移入を可能にすることであって、それぞれの移入されたプラスミドが、レシピエント細胞に対して毒性である抗菌剤またはその構成要素を含むかまたはコードするそれぞれの目的の核酸配列(NSI)を含み、それによりレシピエント細胞が死滅するかまたはレシピエント細胞の成長もしくは増殖が阻害される、可能にすること
    を含む、方法。
  19. 請求項18に記載の方法における使用のための、請求項1から12のいずれか一項に記載のプラスミドまたは細胞。
  20. 前記方法がさらに、請求項14から17のいずれか一項に記載のものである、請求項18または19に記載の方法、プラスミド、または細胞。
  21. 前記ドナー細胞がE coliの細胞であり、前記レシピエント細胞がE coli、Klebsiella、Salmonella、Erwinia、Shigella、Pantoea、Proteus、またはCitrobacterの細胞である、請求項18、19、または20に記載の方法、プラスミド、または細胞。
  22. 機能性hypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログを欠く接合性プラスミドを産生する方法であって、
    (a)hypC2タンパク質を発現する機能を有するhypC2ヌクレオチド配列またはそのホモログである第1のヌクレオチド配列を含む第1の接合性プラスミドを準備すること、および
    (b)前記第1のプラスミドから前記第1の配列を欠失させるか、または前記第1の配列を変異させて、前記配列を前記タンパク質の発現について非機能性とし、それにより前記接合性プラスミドを産生すること
    を含む、方法。
  23. 前記プラスミドが請求項22に記載の方法によって得られるか、または得られた、請求項1から12および21のいずれか一項に記載のプラスミドまたは細胞。
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